專利名稱：位置檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)顯示畫面上的指示體的指示位置進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的位置 檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
作為光學(xué)地檢測(cè)顯示畫面上的指示體的指示位置的裝置，提出有如 下的觸摸面板，該觸摸面板在設(shè)置于顯示裝置的顯示面上的透光性材料 的導(dǎo)光板的相對(duì)側(cè)面中的一個(gè)側(cè)面上設(shè)置照明單元，在另一個(gè)側(cè)面上設(shè) 置光傳感器陣列，使在前端部具有由透光性材料構(gòu)成的接觸部的指示體 與導(dǎo)光板表面接觸，根據(jù)到達(dá)光傳感器陣列的光量的變化來(lái)檢測(cè)指示體
的位置(例如參照專利文獻(xiàn)O。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-172444號(hào)公報(bào)(第0017 0034段、圖1)
在上述那樣的觸摸面板中，將來(lái)自照明單元的光調(diào)節(jié)為在導(dǎo)光板的 厚度方向上全反射的同時(shí)朝向相對(duì)的側(cè)面，檢測(cè)出通過(guò)指示體的接觸使 全反射條件破壞而到達(dá)與照明單元相對(duì)的光傳感器陣列的光量降低，從 而檢測(cè)出指示體的位置。因此，在作為顯示畫面的最外層表面的導(dǎo)光板 表面上附著有水滴的情況下，全反射條件破壞而使光漏出到外部，到達(dá) 光傳感器陣列的光量減少，產(chǎn)生錯(cuò)誤地檢測(cè)指示位置的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而完成，其目的在于獲得一種即使在表面附著 有水滴等的情況下也可以正確地檢測(cè)指示體的指示位置的位置檢測(cè)裝置。
本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置具有導(dǎo)光板，其設(shè)置在顯示裝置的顯示面 上，由透光性材料構(gòu)成；投射單元，其從上述導(dǎo)光板的側(cè)面在X方向和 Y方向列狀地投射多個(gè)預(yù)定寬度的光束，以使該光束在上述導(dǎo)光板的厚度方向上全反射，在面方向上朝向預(yù)定方向行進(jìn)；投射控制單元，其對(duì) 上述投射單元進(jìn)行控制，使上述各光束沿著上述導(dǎo)光板的側(cè)面在X方向 和Y方向上依次掃描；指示體，其具有通過(guò)與上述導(dǎo)光板接觸而導(dǎo)入在 上述導(dǎo)光板內(nèi)部行進(jìn)的光的導(dǎo)光部、和檢測(cè)上述導(dǎo)光部所導(dǎo)入的光而輸出 檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)部；以及坐標(biāo)運(yùn)算單元，其根據(jù)上述檢測(cè)信號(hào)和上述投射控制單元的掃描位置來(lái)運(yùn)算上述指示體與上述導(dǎo)光板接觸的坐標(biāo)位置。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以獲得一種即使在表面附著有水滴等的情況下也 可以正確地檢測(cè)指示體的指示位置的位置檢測(cè)裝置。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖 和側(cè)面圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指示體的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的坐標(biāo)輸出單元的框圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的投射控制模式和檢測(cè)信號(hào)的圖。
圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖 和截面圖。
圖6是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的動(dòng)作的圖。
圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
符號(hào)說(shuō)明
1導(dǎo)光板；2投射單元；3投射控制單元；4指示體；5坐標(biāo)輸出 單元；41導(dǎo)光部；42檢測(cè)部；43坐標(biāo)運(yùn)算單元；45發(fā)送部；100a第 1導(dǎo)光板；100b第2導(dǎo)光板
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施方式
圖1 4表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中設(shè)置在顯示裝置的顯示畫面上 的位置檢測(cè)裝置，圖1 (a)是表示位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖1(b)是側(cè)面圖，圖2是表示位置檢測(cè)裝置的指示體的結(jié)構(gòu)圖，圖3是表示位置檢測(cè)裝置的電路的一部分的框圖，圖4 (a)是表示投射控制模式 的圖，圖4 (b)是表示指示體的檢測(cè)部的輸出的圖。在圖1中，位置檢 測(cè)裝置具有由透光性材料構(gòu)成的方形平板上的導(dǎo)光板h從導(dǎo)光板1的側(cè) 面列狀地投射多個(gè)預(yù)定寬度的光束，使其在導(dǎo)光板1的厚度方向上全反 射，在面方向上朝向預(yù)定方向行進(jìn)的投射單元2;將投射單元2的投射模 式控制為使來(lái)自投射單元2的各光束沿著導(dǎo)光板1的側(cè)面依次掃描的投 射控制單元3;以及指示體4。
導(dǎo)光板1是折射率約為1.5、厚度在5mm左右的方形的玻璃板，在 未圖示的顯示裝置的顯示面上隔開間隙設(shè)置，可以透過(guò)導(dǎo)光板1觀察顯 示裝置的畫面。
投射單元2具有多個(gè)光源21 (X方向上有19個(gè)、Y方向上有13個(gè)) 和對(duì)應(yīng)于各光源21，對(duì)從光源21輸出的光進(jìn)行整形，從導(dǎo)光板1的側(cè)面 列狀地投射光束的光學(xué)處理部22。光源21使用輸出分布具有2維擴(kuò)展性 的半導(dǎo)體紅外線激光器。作為半導(dǎo)體紅外線激光器的特性，從各光源21 輸出的光的輸出分布雖然具有2維擴(kuò)展性，但通過(guò)構(gòu)成光學(xué)處理部22的 準(zhǔn)直透鏡、圓柱透鏡進(jìn)行整形，成為在導(dǎo)光板1的厚度方向上在預(yù)定角 度內(nèi)擴(kuò)散，在面方向上平行于與相對(duì)側(cè)面鄰接的側(cè)面的寬度為幾mm的 光束。經(jīng)過(guò)整形的光按照每個(gè)光源21朝向?qū)Ч獍?的側(cè)面被投射，如圖 1 (b)所示在保持于折射率為1的空氣中的導(dǎo)光板1的厚度方向上全反 射，不從導(dǎo)光板1的表面泄漏出去而朝向相對(duì)的側(cè)面行進(jìn)。在本實(shí)施方 式中，投射單元2由設(shè)置在導(dǎo)光板1的圖中上側(cè)的側(cè)面lu上、在水平方 向(X方向)直線狀排列了 19個(gè)光束的投射單元2x和設(shè)置在導(dǎo)光板1 的右側(cè)面lr上、在垂直方向(Y方向)直線狀排列了 13個(gè)光束的投射單 元2y構(gòu)成。并且，從投射單元2x投射出的光束，在保持平行于與被投 射的側(cè)面lr鄰接的側(cè)面lu的狀態(tài)下在導(dǎo)光板1的內(nèi)部行進(jìn)而到達(dá)下側(cè)面 ld;從投射單元2y投射出的光束，在保持平行于與被投射的側(cè)面lu鄰 接的側(cè)面lr的狀態(tài)下行進(jìn)而到達(dá)左側(cè)面1L。此時(shí)，鄰接的光束的光路被 控制為在導(dǎo)光板l內(nèi)部疊加，從而可以消除光束行進(jìn)不到的區(qū)域。
投射控制單元3由驅(qū)動(dòng)各光源21的激光驅(qū)動(dòng)器3a和控制各激光驅(qū) 動(dòng)器3a的驅(qū)動(dòng)的控制部3b構(gòu)成，對(duì)各光源21的點(diǎn)亮進(jìn)行控制，使得各 光束從投射單元2沿著導(dǎo)光板1的側(cè)面按照約10ms的間隔依次掃描。
指示體4具有通過(guò)與導(dǎo)光板1接觸，從而將在導(dǎo)光板1的內(nèi)部行進(jìn) 的光導(dǎo)入的導(dǎo)光部41、和檢測(cè)導(dǎo)光部41導(dǎo)入的光而輸出檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè) 部42，指示體4還具有根據(jù)檢測(cè)信號(hào)和投射控制單元3的掃描位置來(lái)運(yùn) 算指示體4與導(dǎo)光板1相接觸的坐標(biāo)位置的坐標(biāo)運(yùn)算單元43。
下面根據(jù)圖2說(shuō)明指示體4的結(jié)構(gòu)。而且，在本實(shí)施方式中使用2 根指示體4，在分別表示的情況下對(duì)標(biāo)號(hào)賦予A或B來(lái)表示為指示體4A、 指示體4B，在統(tǒng)一表示的情況下表示為指示體4。在指示體4的前端部上具有具備柔軟性的透明樹脂制的導(dǎo)光部41。導(dǎo)光部41具有與導(dǎo)光板1同等程度的折射率，以預(yù)定的壓力被按壓在導(dǎo)光板1上，從而與導(dǎo)光板1 緊密接合而與導(dǎo)光板1光學(xué)上成為一體，使導(dǎo)光板1內(nèi)的全反射條件破壞而將在導(dǎo)光板1的內(nèi)部行進(jìn)的光導(dǎo)入導(dǎo)光部41的內(nèi)部。所導(dǎo)入的光被 指示體4內(nèi)部的檢測(cè)部42所檢測(cè)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)而作為檢測(cè)信號(hào)輸出。 進(jìn)而，指示體4具有坐標(biāo)運(yùn)算單元43，該坐標(biāo)運(yùn)算單元43通過(guò)檢測(cè)部42輸出的檢測(cè)信號(hào)和投射控制單元3的掃描定時(shí)來(lái)確定導(dǎo)光部41檢測(cè)到 的光是來(lái)自哪個(gè)光源的光束，根據(jù)所確定的光束來(lái)運(yùn)算指示體4與導(dǎo)光 板l接觸的坐標(biāo)位置，輸出坐標(biāo)信號(hào)SC。另外，指示體4A和指示體4B被分配了不同的識(shí)別信息，并具有根據(jù)上述識(shí)別信息來(lái)生成識(shí)別信號(hào)SI 進(jìn)行輸出的識(shí)別信號(hào)輸出部44。并且，坐標(biāo)信號(hào)SC和識(shí)別信號(hào)SI被輸 出給發(fā)送頻率為2.4GHz波段的發(fā)送部45，從發(fā)送部45將坐標(biāo)信號(hào)SC與識(shí)別信號(hào)SI —并作為發(fā)送信號(hào)ST發(fā)送到外部。
從指示體4的發(fā)送部45發(fā)送來(lái)的發(fā)送信號(hào)ST被坐標(biāo)輸出單元5接收。如圖3所示，坐標(biāo)輸出單元5具有接收來(lái)自指示體4的發(fā)送信號(hào)ST 的接收部51和將接收部51接收到的發(fā)送信號(hào)ST分離為坐標(biāo)信號(hào)SC和 識(shí)別信號(hào)SI，輸出每個(gè)指示體的坐標(biāo)位置的CPU52。而且，坐標(biāo)輸出單元5的CPU 52的輸出經(jīng)由LAN、 USB等的外部接口61而輸出給計(jì)算機(jī)62。在計(jì)算機(jī)62中，內(nèi)部安裝有應(yīng)用軟件，根據(jù)針對(duì)每個(gè)指示體4A、4B輸出的坐標(biāo)位置，控制在未圖示的顯示面上顯示的影像，向顯示面輸 出根據(jù)指示體4A和指示體4B的位置信息而控制的影像，可以透過(guò)導(dǎo)光 板1進(jìn)行觀察。而且，在本實(shí)施方式中，由于同時(shí)使用2個(gè)指示體4A、 4B，所以在接收部51中具有對(duì)應(yīng)于各個(gè)指示體的2個(gè)接收機(jī)51A和51B。
接著說(shuō)明動(dòng)作。
如圖4 (a)所示，投射控制單元3反復(fù)進(jìn)行如下的投射控制，該投 射控制的1個(gè)周期約為10ms，由以下部分構(gòu)成在進(jìn)行了以預(yù)定間隔使 光源21全部點(diǎn)亮2次的第1同時(shí)控制(WL1)之后，進(jìn)行如下的掃描式 控制(SL):使投射單元2x的19個(gè)光源21依次點(diǎn)亮，以使光束從導(dǎo)光 板1的左側(cè)向右側(cè)依次掃描(SLX)，接著使投射單元2y的13個(gè)光源21 依次點(diǎn)亮，以使光束從導(dǎo)光板1的下側(cè)向上側(cè)依次掃描(SLY),然后， 進(jìn)行再次使光源21全部點(diǎn)亮預(yù)定時(shí)間的第2同時(shí)控制(WL2)。從各光 源21輸出的光被光學(xué)處理部22整形而成為預(yù)定寬度的光束被投射，所 投射的光束如上所述在導(dǎo)光板1的厚度方向上全反射，同時(shí)在平行于與 所投射的面鄰接的側(cè)面的狀態(tài)下，朝向相對(duì)的側(cè)面行進(jìn)。
此時(shí)，如果將指示體4A的前端部的導(dǎo)光部41按壓在導(dǎo)光板1上， 則通過(guò)導(dǎo)光部41與導(dǎo)光板1緊密接合，從而使導(dǎo)光板1與導(dǎo)光部41之 間的空氣界面消失，光學(xué)上成為一體而使全反射條件破壞，本來(lái)在導(dǎo)光 板l的表面上全反射的一部分光被導(dǎo)入導(dǎo)光部41。從緊密接合的部分入 射而被導(dǎo)入導(dǎo)光部41的光被檢測(cè)部42檢測(cè)到而輸出檢測(cè)信號(hào)。此處， 當(dāng)指示體4A位于圖1的(3， 10)的位置上時(shí)，檢測(cè)部42所輸出的信號(hào) 成為圖4 (b)那樣。無(wú)論指示體4A位于導(dǎo)光板1上的哪個(gè)區(qū)域，都檢 測(cè)出通過(guò)第1同時(shí)控制使光源21全部點(diǎn)亮?xí)r的光而輸出第1信號(hào)Sl。接 著，通過(guò)掃描式控制，檢測(cè)出來(lái)自與指示體4A接觸的位置相對(duì)應(yīng)的投射 單元2x中左起第3個(gè)光源21的光束，輸出X掃描信號(hào)Sx，然后檢測(cè)出 來(lái)自投射單元2y中下起第10個(gè)光源21的光束，輸出Y掃描信號(hào)Sy， 最后檢測(cè)出通過(guò)第2同時(shí)控制使光源21全部點(diǎn)亮預(yù)定時(shí)間時(shí)的光束，輸 出第2信號(hào)S2。
根據(jù)本實(shí)施方式，光束中漏出到導(dǎo)光部41的光量較少，即使使用了多個(gè)指示體4也不會(huì)影響其他指示體4的位置檢測(cè)精度。而且，即使在作為顯示畫面的最外層表面的導(dǎo)光板1的表面上附著有水滴等，光漏出 到外部的情況下，也只是到達(dá)對(duì)面的光量減少，不會(huì)把水滴的位置錯(cuò)誤識(shí)別為指示體4的位置。
如上所述，可以通過(guò)第1同時(shí)控制所實(shí)現(xiàn)的預(yù)定間隔的2次點(diǎn)亮， 把第1信號(hào)S1與其他信號(hào)區(qū)分開，同樣地，也可以通過(guò)第2同時(shí)控制所 實(shí)現(xiàn)的預(yù)定時(shí)間的點(diǎn)亮，把第2信號(hào)S2與其他信號(hào)區(qū)分開。并且，可以 根據(jù)從第1同時(shí)控制WL1到第2同時(shí)控制WL2為止的時(shí)間容易地計(jì)算出通過(guò)投射控制單元3控制的掃描實(shí)現(xiàn)的投射各光束的時(shí)間，所以可以 通過(guò)將第1信號(hào)Sl、第2信號(hào)S2分為X掃描信號(hào)Sx、 Y掃描信號(hào)Sy 來(lái)確定檢測(cè)出的光束的光源21。在本實(shí)施方式中，由于按照掃描式控制 SL與第1同時(shí)控制WL1、第2同時(shí)控制WL2改變點(diǎn)亮方式，所以如果 將第1信號(hào)Sl定義為起始位，將第2信號(hào)S2定義為結(jié)束位，則通過(guò)計(jì) 算在第1信號(hào)Sl到第2信號(hào)S2之間的哪個(gè)定時(shí)檢測(cè)出了通過(guò)掃描式控 制SL檢測(cè)出的X掃描信號(hào)Sx和Y掃描信號(hào)Sy，可以確定投射控制單元3的掃描位置、即所檢測(cè)到的光束是從哪個(gè)光源21投射的。另外，由 于從投射裝置2x投射的光束保持著預(yù)定的寬度而平行于Y軸行進(jìn)，從投射裝置2y投射的光束也保持著預(yù)定的寬度而平行于X軸行進(jìn)，所以通過(guò)確定光源21，可以作為X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)的位置(3， 10)運(yùn)算指示體4A 的位置。因此，指示體4A的坐標(biāo)運(yùn)算單元43A可以根據(jù)檢測(cè)部42A輸出的檢測(cè)信號(hào)，確定所檢測(cè)到的光束是來(lái)自哪個(gè)光源21的光束，還可以根據(jù)所確定的光源21來(lái)運(yùn)算指示體4A在導(dǎo)光板1上的2維坐標(biāo)位置。 而且，由于投射控制為1個(gè)周期大約10ms這樣短的時(shí)間，所以能夠?qū)崟r(shí) 地順利檢測(cè)運(yùn)動(dòng)中的指示體4A的位置。此時(shí)，在鄰接的光束的光路疊加 的區(qū)域中，在掃描控制時(shí)連續(xù)輸出2個(gè)檢測(cè)信號(hào)，但即使在此情況下， 由于能夠確定其位于2個(gè)光源21的中間位置，所以可以正確地檢測(cè)位置。
而且，即使在鄰接的光束的光路之間存在間隔的情況下，指示體4 的導(dǎo)光部41也以比光路間的間隔大的面積與導(dǎo)光板1緊密接合，在可以 導(dǎo)入光的情況下，可以檢測(cè)坐標(biāo)位置，而不會(huì)在導(dǎo)光板1的面內(nèi)形成無(wú)
法檢測(cè)光的非檢測(cè)區(qū)域。
而且，指示體4A的坐標(biāo)運(yùn)算單元43A將運(yùn)算出的坐標(biāo)位置(3， 10) 作為坐標(biāo)信號(hào)SCA輸出。另一方面，識(shí)別信號(hào)輸出部44A生成分配給指 示體4A的識(shí)別信號(hào)SIA并輸出，所以接收到來(lái)自坐標(biāo)運(yùn)算單元43A的 坐標(biāo)信號(hào)SCA和來(lái)自識(shí)別信號(hào)輸出部44A的識(shí)別信號(hào)SIA的發(fā)送部45A， 將坐標(biāo)信號(hào)SCA與識(shí)別信號(hào)SIA —并作為發(fā)送信號(hào)STA發(fā)送到外部。
由與指示體4A的發(fā)送頻率相應(yīng)的坐標(biāo)輸出單元5的接收機(jī)51A接 收來(lái)自發(fā)送部45A的發(fā)送信號(hào)STA，接收到的發(fā)送信號(hào)STA被CPU 52 分離為坐標(biāo)信號(hào)SCA和識(shí)別信號(hào)SIA，從坐標(biāo)輸出單元5作為指示體4A 的坐標(biāo)位置進(jìn)行輸出。
同樣地，位于導(dǎo)光板l的(7， 2)的位置上的指示體4B也可以如上 所述根據(jù)檢測(cè)信號(hào)來(lái)計(jì)算坐標(biāo)位置(7， 2)，從指示體4B的發(fā)送部45B 將指示體4B的識(shí)別信號(hào)SIB與坐標(biāo)信號(hào)SCB —并作為發(fā)送信號(hào)STB進(jìn) 行發(fā)送，由與指示體4B的發(fā)送頻率相應(yīng)的接收機(jī)51B接收所發(fā)送的發(fā)送 信號(hào)STB，接收到的發(fā)送信號(hào)STB被CPU 52分離為坐標(biāo)信號(hào)SCB和識(shí) 別信號(hào)SIB，從坐標(biāo)輸出單元5作為指示體4B的坐標(biāo)位置(7， 2)進(jìn)行 輸出。
來(lái)自上述坐標(biāo)輸出單元5的輸出作為顯示畫面上的指示體4的2維 坐標(biāo)而按照各個(gè)指示體4區(qū)分輸出，經(jīng)由LAN、 USB等的外部接口 61 被輸入計(jì)算機(jī)62。計(jì)算機(jī)62在內(nèi)部保存有影像信息，其將保存的影像信 息作為影像信號(hào)輸出給未圖示的顯示裝置。此時(shí)如果從外部接口 61輸入 了坐標(biāo)信號(hào)SC和識(shí)別信號(hào)SI，則通過(guò)安裝于內(nèi)部的應(yīng)用軟件，根據(jù)所輸 入的位置信息來(lái)控制影像信息，將所控制的影像信息作為影像信號(hào)輸出 給顯示裝置，可以透過(guò)導(dǎo)光板1觀察顯示裝置的顯示面上顯示的影像。
艮卩，指示體4具有導(dǎo)光部41和檢測(cè)部42，在朝向位于顯示裝置的 顯示面上的導(dǎo)光板1的側(cè)面以依次掃描的方式投射預(yù)定寬度的光束的狀 態(tài)下，通過(guò)使指示體4的導(dǎo)光部41與導(dǎo)光板1接觸，由指示體4檢測(cè)出 導(dǎo)光板1內(nèi)的光，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)和掃描位置來(lái)檢測(cè)坐標(biāo)位置，所以即使 在作為顯示面的表面的導(dǎo)光板1上附著有水滴等的情況下，也能準(zhǔn)確且
實(shí)時(shí)地檢測(cè)出指示體4的位置。并且，即使存在紙等障礙物，也不會(huì)影 響導(dǎo)光板1內(nèi)的全反射條件，只要在指示體4和導(dǎo)光板1之間不夾著障 礙物，即可準(zhǔn)確地檢測(cè)坐標(biāo)。而且由于使投射到導(dǎo)光板1上的光為非可 視區(qū)域的光，所以也不會(huì)影響顯示畫面的畫質(zhì)。
進(jìn)而，通過(guò)對(duì)各指示體4分配識(shí)別信息，即使同時(shí)使用多個(gè)指示體，也能區(qū)分各指示體而準(zhǔn)確地檢測(cè)每個(gè)指示體的位置。而且，在本實(shí)施方式中，根據(jù)指示體的數(shù)量而在接收部51中具有2個(gè)接收機(jī)51A和51B， 以使來(lái)自發(fā)送頻率不同的指示體4A、 4B的發(fā)送信號(hào)不會(huì)干擾，但可使用 的指示體的數(shù)量不限于本實(shí)施方式，還可以進(jìn)一步增加。而且如 IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)所示，還可以構(gòu)成為使用可用一個(gè)接收機(jī)與多個(gè)設(shè)備 連接的接收機(jī)，接收來(lái)自多個(gè)指示體的信號(hào)。 第2實(shí)施方式
圖5表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置，圖5 (a)是表示 位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖5 (b)是截面圖。本實(shí)施方式中，在 玻璃制的第1導(dǎo)光板100a上重疊比第1導(dǎo)光板100a軟且易于變形的第2 導(dǎo)光板100b而構(gòu)成導(dǎo)光板100。其他與第1實(shí)施方式相同，對(duì)相同結(jié)構(gòu) 賦予相同符號(hào)并省略其說(shuō)明。
第1導(dǎo)光板100a是折射率約為1.5，厚度在5mm左右的方形的玻璃 板，第2導(dǎo)光板100b是折射率約為1.3的軟質(zhì)樹脂。如圖5 (b)所示， 重疊第1導(dǎo)光板100a和第2導(dǎo)光板100b構(gòu)成導(dǎo)光板100。關(guān)于投射單元 2，通過(guò)光學(xué)處理部22來(lái)調(diào)整從光源21輸出的光在導(dǎo)光板1的厚度方向 上的角度，從而與第1實(shí)施方式同樣地，所投射的光在導(dǎo)光板100的表 面上全反射。此時(shí)，在第2導(dǎo)光板100b與第1導(dǎo)光板100a緊密接合的 部分，在導(dǎo)光板100的厚度方向上發(fā)生全反射，在第2導(dǎo)光板100b不與 第1導(dǎo)光板100a緊密接合的部分，在第2導(dǎo)光板100b內(nèi)和第1導(dǎo)光板 100a內(nèi)各自的厚度方向上發(fā)生全反射，無(wú)論在哪個(gè)部分，都不會(huì)從導(dǎo)光 板100的表面漏出光，可以使投射的光朝向相對(duì)的側(cè)面行進(jìn)。
下面說(shuō)明動(dòng)作。
與第1實(shí)施方式同樣地，在從投射單元2向?qū)Ч獍?00內(nèi)投射光的狀態(tài)下，如果將作為指示體4的前端的導(dǎo)光部41按壓在導(dǎo)光板100上， 則如圖6所示，第2導(dǎo)光板100b的用a表示的部分變形，導(dǎo)光板100的 表面的角度發(fā)生變化。進(jìn)而，導(dǎo)光部41和第2導(dǎo)光板100b的緊密接合 的面積增大，可以將在導(dǎo)光板100內(nèi)行進(jìn)的一部分光高效地導(dǎo)入導(dǎo)光部 41內(nèi)。因此，易于準(zhǔn)確地檢測(cè)指示體4的位置。
即，根據(jù)第2實(shí)施方式，由于重疊第1導(dǎo)光板100a和比第1導(dǎo)光板 100a軟的第2導(dǎo)光板100b而構(gòu)成導(dǎo)光板100，所以可以與指示體4的導(dǎo) 光部41的硬度、形狀無(wú)關(guān)而容易地檢測(cè)出在導(dǎo)光板100內(nèi)行進(jìn)的光，根 據(jù)檢測(cè)信號(hào)和投射控制單元3的操作位置來(lái)檢測(cè)指示體4的位置。
第3實(shí)施方式
圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置的導(dǎo)光板的截面 圖。本實(shí)施方式中由3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成導(dǎo)光板。其他與第2實(shí)施方式相同， 對(duì)相同結(jié)構(gòu)賦予相同符號(hào)并省略其說(shuō)明。
第1導(dǎo)光板200a與第2實(shí)施方式同樣是折射率約為1.5，厚度在5mm 左右的方形的玻璃板。第1導(dǎo)光板200a的表面上形成有第3導(dǎo)光板200b， 再在第3導(dǎo)光板200b的表面上形成第4導(dǎo)光板200c。第3導(dǎo)光板200b 使用柔軟性較高的透明材料，但也可以將固體以外的純水、酒精等具有 流動(dòng)性的材料密封于第1導(dǎo)光板100a和第4導(dǎo)光板200c之間使用。第4 導(dǎo)光板200c可以使用較薄的丙烯酸樹脂等。對(duì)于投射單元2，調(diào)整光學(xué) 處理部22以使光束在導(dǎo)光板200的厚度方向上的角度使得在各導(dǎo)光板 200a、 200b、 200c之間透過(guò)投射光，在導(dǎo)光板200與空氣的界面上成為 全反射條件。
接著說(shuō)明動(dòng)作。
與第2實(shí)施方式同樣地，在從投射單元2向?qū)Ч獍?00內(nèi)投射光的 狀態(tài)下，如果將作為指示體4的前端的導(dǎo)光部41按壓在導(dǎo)光板200上， 則由于具有柔軟性的第3導(dǎo)光板200b變形，所以重疊在第3導(dǎo)光板200b 上的較薄的第4導(dǎo)光板200c也變形。因此，導(dǎo)光板200的表面(200c) 與第2實(shí)施方式同樣地被導(dǎo)光部41按壓而變形，導(dǎo)光板200的表面的角 度發(fā)生變化。進(jìn)而，導(dǎo)光部41和第4導(dǎo)光板200c的緊密接合的面積增大，可以將在導(dǎo)光板200內(nèi)行進(jìn)的一部分光高效地導(dǎo)入導(dǎo)光部41內(nèi)。此時(shí)，與導(dǎo)光部41接觸的第4導(dǎo)光板200c由于重疊在柔軟的第3導(dǎo)光板 200b上，所以即使使用強(qiáng)度較高的材料，也能通過(guò)減小厚度來(lái)使其變形， 所以能夠抑制其與導(dǎo)光部41的摩擦，或者抑制摩擦導(dǎo)致的磨損。
即，根據(jù)第3實(shí)施方式，由在第1導(dǎo)光板200a和第4導(dǎo)光板200c 之間具有軟質(zhì)的第3導(dǎo)光板200b的3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成導(dǎo)光板200，所以可以與指示體4的導(dǎo)光部41的硬度、形狀無(wú)關(guān)而容易地檢測(cè)在導(dǎo)光板200內(nèi) 行進(jìn)的光，而且易于提高導(dǎo)光板200的表面強(qiáng)度并降低磨損。
而且，在上述各實(shí)施方式中，在指示體4中設(shè)有坐標(biāo)運(yùn)算單元43， 但還可以構(gòu)成為指示體4僅具有檢測(cè)光而單獨(dú)或與識(shí)別信號(hào)一起發(fā)送檢 測(cè)信號(hào)的功能，坐標(biāo)輸出單元5具有運(yùn)算指示體4的位置的功能。
并且，在上述各實(shí)施方式中，對(duì)應(yīng)于各光束設(shè)置光源21，通過(guò)控制 光源21的點(diǎn)亮來(lái)控制各光束的投射，但也可以在點(diǎn)亮光源21的狀態(tài)下， 在光學(xué)處理部22的出口設(shè)置LCD等的光閘，通過(guò)控制對(duì)應(yīng)于各光束的 光閘的開關(guān)來(lái)控制各光束的投射。此時(shí)，在將激光器的輸出在水平方向 上寬展之后，使用透鏡使其成為平行光，從而一個(gè)激光器可以被用作為 多個(gè)光束的光源，所以能減少激光器的數(shù)量。
另外，可以根據(jù)位置精度和畫面大小來(lái)適當(dāng)改變光束的數(shù)量。還可 以除了激光器之外使用二極管作為光源21。不過(guò)，由于相比于激光器集 光性較差，所以為了維持位置檢測(cè)精度，需要對(duì)應(yīng)于光源來(lái)進(jìn)行光學(xué)調(diào) 整部22等的調(diào)節(jié)。
另外，還可以適當(dāng)改變?cè)谏鲜龈鲗?shí)施方式中使用的用于識(shí)別起始位、 結(jié)束位的點(diǎn)亮控制。并且，在應(yīng)用起始位、結(jié)束位的非同步式的方法之 外，使用時(shí)鐘嵌入等其他的同步方法也可以確定掃描位置。
還可以使用丙烯酸樹脂等樹脂來(lái)代替玻璃作為導(dǎo)光板。此時(shí)，在投 射單元2中，為了在厚度方向上使投射光全反射，需要調(diào)節(jié)厚度方向上 的擴(kuò)散角度。雖然沒(méi)有介紹與投射了光束的側(cè)面相對(duì)的側(cè)面，但為了有 效利用投射光，也可以進(jìn)行鏡面涂布，朝向投射了投射光的光源21反射。
權(quán)利要求
1. 一種位置檢測(cè)裝置，其特征在于，該位置檢測(cè)裝置具有導(dǎo)光板，其設(shè)置在顯示裝置的顯示面上，由透光性材料構(gòu)成；投射單元，其從上述導(dǎo)光板的側(cè)面在X方向和Y方向列狀地投射多個(gè)預(yù)定寬度的光束，以使該光束在上述導(dǎo)光板的厚度方向上全反射，在面方向上朝向預(yù)定方向行進(jìn)；投射控制單元，其對(duì)上述投射單元進(jìn)行控制，使上述各光束沿著上述導(dǎo)光板的側(cè)面在X方向和Y方向上依次掃描；指示體，其具有通過(guò)與上述導(dǎo)光板接觸而導(dǎo)入在上述導(dǎo)光板內(nèi)部行進(jìn)的光的導(dǎo)光部、和檢測(cè)上述導(dǎo)光部所導(dǎo)入的光而輸出檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)部；以及坐標(biāo)運(yùn)算單元，其根據(jù)上述檢測(cè)信號(hào)和上述投射控制單元的掃描位置來(lái)運(yùn)算上述指示體與上述導(dǎo)光板接觸的坐標(biāo)位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，上述投射單 元具有沿著上述導(dǎo)光板的側(cè)面輸出上述光束的多個(gè)光源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，上述投射單 元具有沿著上述導(dǎo)光板的側(cè)面控制上述光束的投射的多個(gè)光閘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在 于，上述指示體具有上述坐標(biāo)運(yùn)算單元和將上述坐標(biāo)運(yùn)算單元所運(yùn)算的 坐標(biāo)位置作為坐標(biāo)信號(hào)發(fā)送到外部的發(fā)送部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，上述指示體 是具有不同識(shí)別信息的多個(gè)指示體，其將基于上述識(shí)別信息的識(shí)別信號(hào) 與上述坐標(biāo)信號(hào)一并進(jìn)行發(fā)送，該位置檢測(cè)裝置具有坐標(biāo)輸出單元，該坐標(biāo)輸出單元接收從上述指 示體發(fā)送來(lái)的上述識(shí)別信號(hào)和上述坐標(biāo)信號(hào)，根據(jù)接收到的上述識(shí)別信 號(hào)和上述坐標(biāo)信號(hào)來(lái)區(qū)分上述多個(gè)指示體的坐標(biāo)位置進(jìn)行輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，上述投射單 元在依次掃描上述光束的前后，進(jìn)行同時(shí)投射上述光束的第1同時(shí)控制 和第2同時(shí)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，其特征在于，上述導(dǎo)光板 是在第1導(dǎo)光板上重疊比上述第1導(dǎo)光板軟的第2導(dǎo)光板而成的。
全文摘要
一種位置檢測(cè)裝置，其在表面附著有水滴等的情況下也可以正確地檢測(cè)指示體的指示位置，具有設(shè)置在顯示裝置的顯示面上的由透光性材料構(gòu)成的導(dǎo)光板；從導(dǎo)光板的側(cè)面在X方向和Y方向列狀地投射多個(gè)預(yù)定寬度的光束，以使其在導(dǎo)光板的厚度方向上全反射，在面方向上朝向預(yù)定方向行進(jìn)的投射單元；將上述投射單元控制為使上述各光束沿著上述導(dǎo)光板的側(cè)面在X方向和Y方向上依次進(jìn)行掃描的投射控制單元；具有通過(guò)與上述導(dǎo)光板接觸而導(dǎo)入在上述導(dǎo)光板的內(nèi)部行進(jìn)的光的導(dǎo)光部和檢測(cè)由上述導(dǎo)光部導(dǎo)入的光而輸出檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)部的指示體；以及根據(jù)上述檢測(cè)信號(hào)和上述投射控制單元的掃描位置來(lái)運(yùn)算上述指示體與上述導(dǎo)光板接觸的坐標(biāo)位置的坐標(biāo)運(yùn)算單元。
文檔編號(hào)G06F3/042GK101206550SQ20071013616
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者淺村吉范, 涉江重教 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社