JPH01187625A

JPH01187625A - 入力表示装置

Info

Publication number: JPH01187625A
Application number: JP63010683A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Furuya; 古谷　哲夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1989-07-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は文字２図形等の入力および表示を行う入力表示
装置にかかわシ、特に文字２図形等を光学的に入力する
入力装置と表示装置とを一体化して形成した入力表示装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来の入力、表示一体形の文字９図形等の入力表示装置
としては、ブラウン管表示装置と受光素子を持つライト
ペンによる入力とを組み合わせたものが古くから存在す
る。これはブラウン管表示装置の走査光をライトペンの
受光素子にょ９検知し、該走査周期中における該検知の
タイミングより上記ライトペンの上記ブラウン管面上の
位置を検知するものである。また近年液晶パネル、エレ
クトロルミネッセンスパネル等平面形の表示装置が普及
するとともに、上記平面形表示装置と、例えば電磁誘導
方式タブレット等の平面形の座標入力装置とを重ね合わ
せて構成した入力表示装置も実用化されている。

さらに特開昭５６−１５８３８１号に記載の液晶表示装
置のように、発光素子と受光素子とを先端に隣接して配
置したライトペンにより液晶パネル上の位置を指示し、
上記発光素子の発生光を上記液晶パネルにより反射させ
該反射光を上記受光素子により受光し、該反射光の状態
および上記液晶パネルの表示走査のタイミング上シ上記
ライトベンの上記液晶パネル上の座標位置を検知するも
のが考案されている。これによれば液晶パネルのみで表
示およびライトペンによる座標入力が可能であり、座標
入力用として上記電磁誘導方式タブレット等の入力ｇａ
”’ｃ別に用意して重ね合わせる必要がない。

また特開昭５８−６６１４２号に記載の表示兼入力装置
のように液晶、エレクトロルミネッセンス等の平面形表
示パネルの各表示素子毎に受光素子を付加し、該受光素
子の発生信号の伝送線および該　゛発生信号の入力の制
御装置を上記表示素子の駆動線および表示走査の制御装
置とは別に設け、該受光素子の発生信号を走査入力する
事により座標位置を光学的に検知するものが考案されて
いる。これによっても平面形表示パネルのみで表示およ
び光学的な座標入力が可能であり、該表示パネルに別の
座標入力装置を重ね合わせる必要がない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち第一にあげたブラウン管表示装置と
受光形ライトペンの組み合わせは、ブラウン管面に接近
してライトペンにより画面上の点を指示するので、長時
間の使用による目の疲れの問題があった。また特にブラ
ウン管面が縦形の場合、画面上への文字２図形等の筆記
入力がしづらい、つまシ操作性が良くないという問題が
あった。

また第二にあげた平面形表示パネルと平面形の座標入力
装置の重ね合わせは、上記ブラウン管表示装置とライト
ペンとの組み合わせに比べて画面上への筆記入力におけ
る操作性が大幅に優れ、かつブラウン管に比べて大幅に
薄く、装置全体の小型化が図れる。しかし上記従来例に
おける入力方法は、専用ペンによる文字１図形等の筆記
入力および座標点の指示入力のみを意図しておシ、電子
コピー機のようにあらかじめ書面に筆記、印刷された文
字１図形等の光学的入力、つまシいわゆるイメージ入力
は意図していなかった。

また第三にあげた特開昭５６−１５８３８１号に記載の
液晶表示装置は、上記従来例のように表示装置と別に入
力装置を設ける必要がなく、装置全体の薄形化、低価格
化が図れる。しかし画面上の座標位置を光学的に検知さ
せるために常時、画面上に特定のパターン（明滅パター
ン等）を走査表示する必要があり、′表示を見る際に目
ざわυとなる問題があった。また上記従来例と同様に、
入力方法として専用ペンによる筆記、指示入力のみを意
図したものであシ、書面にあらかじめ書かれた文字１図
形の光学的入力は意図していなかった。

また第四にあげた特開昭５８−６６１４２号に記載の表
示兼入力装置も、表示装置と別に入力装置を設ける必要
がなく、装置全体の薄形化が図れる。

しかし本方式は入力方法として先端に発光素子を有する
専用のライトペンにより画面上に筆記し、表示パネルの
個々の表示素子に付加した受光素子により該発光を検知
して該ライトペンの画面上の座標位置を検出する方法の
みを意図したものであり、上記従来例と同様、あらかじ
め書面に書かれた文字１図形の光学的入力は意図してい
なかった。

本発明の目的は上記従来技術の問題点を克服し、−台で
文字１図形等のペンによる筆記入力、書面に書かれた文
字１図形等の光学的入力、文字１図形等の表示、特に上
記筆記入力した筆跡の筆記と同一位置へのリアルタイム
の表示を行う入力表示装置を提供する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するには、まず平面形表示装置として透
過形液晶パネルを用い、該液晶パネルの真下に文字２図
形等の光学的入力用として例えばＣＯＤ等の平面形の撮
像素子を設置する。そして該液晶パネルの直下に、つま
り該液晶パネルと該撮像素子との間に７レンネル凸レン
ズ等の平面形の集光レンズを配置する。上記液晶パネル
、平面レンズ、撮像素子は互いに平行とする。そして上
記平面レンズと撮像素子との間にハーフミラ−を該ハー
フミラ−の面が該平面レンズ、撮像素子の面とある角度
（例えば４５度）をなすように配置する。そして上記液
晶パネルの周辺部の下方に照射用の光源を配置する。上
記液晶パネル、平面レンズ、撮像素子の位置関係は、該
平面レンズにより該液晶パネルの上面に置いた物体の実
像が該撮像素子上に結像されるような位置関係とする。

また上記光源は該液晶パネルのバックライト用であり、
その位置は該光源の照射光の上記ノ・−フミン−による
反射光が該液晶パネルの下面に入射し、かつ該液晶パネ
ル上面の物体から上記平面レンズを通り上記撮像素子に
至る光路上以外の位置とする。特に上記液晶パネルのバ
ックライトを平行光にする場合には上記光源として例え
ばノ・ロゲンアークランプ等の点光源を用い、該点光源
の位置は、該点光源の上記ハーフミラ−による鏡像の位
置が上記平面レンズの焦点と一致するような位置とする
。そして文字１図形等の筆記入力は先端に発光素子を有
するライトペンで上記液晶パネルの上面に筆記する事に
より行う。またあらかじめ書面に書かれた文字９図形等
の入力は該書面を該液晶パネルの上面に置き、上記光源
からの照射光を上記書面に照射してその反射光を上記平
面レンズにより上記撮像素子上に結像させる事により行
う。なお上記のあらかじめ書面に書かれた文字２図形等
の入力については、上記液晶パネル上面と該書面との間
に距離をおき、該液晶パネルの外縁部に光源を設けて該
光源により該書面を照射し、該書面による反射光を上記
平面レンズにより上記撮像素子上に結像させる方法でも
よい。この場合該平面レンズおよび該撮像素子の位置は
、上記書面の位置の上記液晶パネル上面からの上昇分に
応じて手動または機械駆動により調整され、該書面の実
像が該撮像素子上に結像されるようにする。なお以上の
他に上記液晶パネルの各液晶セルに電圧を印加する液晶
駆動回路および該液晶駆動回路に対し該液晶パネルの表
示内容を表わす信号を出力する表示制御回路、また光の
入射により上記撮像素子に発生する信号、例えばＣＯＤ
なら電荷を一定時間間隔で抽出する撮像素子の駆動回路
、および該駆動回路を制御し、該撮像素子上に結像した
画像を表わす信号を抽出する画像入力制御回路を設ける
。そして上記光源は高速で点滅可能とするか、または上
記光源の発生光の透過、しゃ光の高速切り換えを行う液
晶シャッタ等の光源シャッタを設ける。そして上記点滅
またけしや光手段の駆動回路およびこの制御回路を設け
る。上記各制御回路は相互に同期信号を送受信可能とす
るか、各制御回路の統括制御を行う制御回路を設けるか
のいずれかとし、上記点滅またはしゃ光、液晶パネルの
表示、撮像素子による画像入力の三者の同期をとれるよ
うにする。以上により上記目的は達成される。

〔作用〕

上記平面レンズは上記液晶パネル上面の物体の実像を上
記撮像素子上に結像する位置に配置しているので、該液
晶パネル上面に上記ライトベンで筆記した際の該ライト
ベン先端の発光による光跡や該液晶パネル上に置いた書
面に書かれている文字１図形等の実像を上記平面レンズ
により該撮像素子上に結像して光学的に入力する事がで
きる。

この際上記液晶パネルは光の透過状態にする。−般に液
晶は印加電圧により光の透過率を調整できるので、該撮
像素子への入射光の強度が適切になるように該液晶パネ
ルの光の透過率を調整する。

これは上記表示制御回路により上記液晶駆動回路を制御
する事により行える。該液晶パネルに文字。

図形等を表示する際には該表示制御回路は該表示内容を
表わす信号を入力し、これに対応して該液晶駆動回路を
制御して該液晶パネルの各液晶素子に電圧を印加して光
の透過率を調整し、上記光源からの照射光が上記ハーフ
ミラ−で反射してバックライトとして該液晶パネルを下
面から照射する事により該液晶パネルを下面から照射す
る事により該液晶パネルに所定の文字９図形等が表示さ
れる。従って筆記による筆跡を筆記位置にリアルタイム
で表示する等、文字１図形等の入力と表示を見かけ上回
時に行う場合、上記画像入力制御回路と上記表示制御回
路との間で同期をと９、入力動作と表示動作を高速（例
えば３０〜数十（Ｈｚ））で交互に切り換える。つまり
筆記入力時には該液晶パネルには文字１図形等を表示せ
ず全面にわたシ光の透過率を一様にし、上記撮像素子へ
の入射光の強度を調整する。この際上記光源は清澄状態
とするか、上記光源シャッタを閉とする。また光の入射
により該撮像素子に発生した信号の転送入力を行う。ま
た表示時には該液晶パネルに所定の文字２図形等を表示
し、上記光源はバックライト用として点燈状態とするか
、上記光源シャッタを開とする。また上記撮像素子に発
生した信号を転送して該撮像素子をクリア状態とするが
、該転送信号は無視する。あらかじめ書面に書かれた文
字。

図形等を光学的に入力する際には、上記液晶パネルに表
示は行わないので該液晶パネルは全面にわたり光の透過
率を一様にし、上記撮像素子への入射光の強度調整を行
う。また上記光源は該書面の照射を行うため点燈状態と
する。以上により文字。

図形等の筆記入力、書面上の文字９図形等のイメージ入
力、表示を行う事ができ、かつ上記筆記入力と表示とは
見かけ上回時に行う事ができる。

〔実施例〕

以下、本発明による入力表示装置の一実施例を第１図に
示して説明する。液晶パネル１はマトリクス状に配置し
た多数の液晶セルの各々に所定の電圧を印加して該液晶
セルの光学的特性を変化させる事により文字２図形等の
表示を行う表示パネルであり、表示面の反対側からの照
射光、いわゆるバックライトにより該表示が視覚できる
透過形液晶パネルである。液晶パネル１は表示面側金上
面として配置し、上面から順にガラス等の透明の保護板
１−ａ、特定の振動方向の光のみ選択通過させる偏光板
１−ｂ、液晶セルを封止する封止ガラス１−Ｑ、縦横に
多数配置された液晶セル１−θと該液晶セルに電圧を印
加するため該液晶セルを上下からはさむ透明電極１−ｄ
、特定の振動方向の光のみ選択通過させる検光板１−ｆ
により構成される。本実施例において液晶セル１−ｅは
電圧印加により飾光性が変化するツイストネマティック
（ＴＮ）形とする。平面レンズ２は液晶ノくネル１の下
側にこれと平行に配置された平面形凸レンズであり例え
ばフレンネル凸レンズである。ノ）−７ミラー３は入射
光のうち一定割合を反射させ、他を透過させる反射鏡で
ある。光源４は液晶Ｉ（ネル１のバックライト用の例え
ば白色の光源であり、該光源からの照射光が７１−７ミ
ラー３で反射して液晶パネル１の下面に入射し、かつ液
晶）（ネル１の上面から該液晶パネルを通過して平面レ
ンズ２により屈折されて撮像素子乙に入射する光路を妨
げない位置に配置する。暗箱５は内面が光を吸収するよ
う黒く塗装された一部が開口した箱であり、中に光源４
を収め、光源４の照射光の必要以上の拡散を防ぐための
ものであり、特に該照射光の撮像素子６への直接入射を
防ぐ。撮像素子６は入射光の強弱に対応する電気信号を
発生する光電素子であり、例えばＣ０Ｄ（電荷結合素子
）をマ）　ＩＪクス状に多数配置したものである。本実
施例ではＣＯＤの場合について説明する。なお液晶ノ（
ネル１、平面レンズ７、撮像素子６の三者の位置関係は
、液晶パネル１、上の物体の実像が撮像素子６上に結像
される位置関係、つまり平面レンズ２の中心面から液晶
パネル１の表面までの距離ｉａ、撮像素子６までの距離
をす、また平面レンズ２の焦点距離をｆとすると近似的
にａ＋ｂ”ｆの関係が成立する位置関係とする。ライト
ベン７は先端が発光する筆記用のペンであり、先端に発
光素子７−ａを有する。書面８は光学的に入力すべき文
字１図形が書かれた紙等であり、該文字１図形等が書か
れた面が液晶）くネル１の保護板１−ａに接するように
液晶パネル１上に置く。液晶駆動回路１０は液晶パネル
１の透明電極ｉ　−ｄに印加する交流電圧を発生するも
のであり、例えば液晶駆動用ＬＳＩであシ該交流電圧は
外部からの制御信号により制御する事ができる。画像入
力駆動回路１５は固体撮像素子６゛に発生した電気信号
を一定時間間隔で入力し、該入力信号に対応する画像信
号を出力するものであシ、例えば撮像素子６がＣＯＤの
場合は該ＣＯＤの電極に例えば６相の読取りパルス電圧
を印加して光の入射により生成された電荷を転送入力し
、該電荷量に対応する画像信号を出力する。画像入力駆
動回路１５の入力動作も外部からの制御信号により制御
可能である。光源駆動回路１６は光源４に電圧を印加し
て発光させるための電源であり、外部からの制御信号に
より該印加電圧を調整して光源４の光量調整や点滅等を
行う事ができる。ＣＰＵ１１はプログラムに記述された
命令を順次実行し演算、制御を行う演算器であり、汎用
マイクロプロセッサ等である。第１のメモリ１２はプロ
グラムやデータを一時的に記録する書き替え可能なメモ
リであシ、汎用ＲＡＭ等である。第２のメモリ１３はプ
ログラムやデータを半永久的に記録する不揮発性のメモ
リであり、汎用ＦＲＯＭ等である。またパスライン１８
はＣＰＵ１１と第１．第２のメモｌ、１２．１３および
外部回路との相互間でデータや制御信号の入出力を行う
だめの転送線でアシ、データノ（ス、アドレスノ（スで
ある。本実施例ではＣＰＵ１１はあらかじめ第２のメモ
リ１３に記録された制御プログラムに従い液晶パネル１
の表示、撮像素子乙の画像入力、光源４の発光の制御を
行う。つまり液晶〕くネル１の表示の制御はパスライン
１８、第１のインターフェース回路９を介して液晶駆動
回路１０を制御する事により行う。また撮像素子乙の画
像入力の制御はパスライン１８、第２のインターフェー
ス回路１４を介して画像入力駆動回路１５を制御する事
により行う。また光源４の発光の制御はノくスライン１
８、第３のインターフェース回路１７を介して光源駆動
回路１６を制御する事により行う。

次に光源４の照射光の明滅を光源４の点滅によるかわり
に光源４の前に取り付けたシャッタの開閉によって行う
場合の構成を第２図に示して説明する。液晶シャッタ２
１は液晶パネル１と同じ構成であり、印加電圧の切換え
により、全面一様に透明（シャツタ開）とじゃ光（シャ
ツタ閉）の切換えを行う。該印加電圧は外部から制御可
能な第２の液晶駆動回路２２により供給され、該液晶駆
動回路はＣＰＵ１１により第４のインターフェース回路
２３を介して制御される。液晶シャッタ２１は暗箱５の
開口部に取シ付けられ、液晶シャッタ２１が閉の場合光
源４の照射光は全く外部に漏れない。上記構成の場合光
源４は常時点燈状態でよいので光源用電源２４は必ずし
もＣＰＵ　１１　ｉ／！：より制御されなくてもよい。

次に液晶セルの光の透過率と印加電圧の関係の−ＦＪと
してツイストネマティック（ＴＮ）液晶セルの例を第３
図に示して説明する。印加電圧をＶ、液晶の配向転移の
しきい値電圧をＶ。とじて相対値電圧Ｖ／Ｖ　　との関
係で示す。Ｖ＜Ｖの場合は光の透過率−〇、つまりしゃ
光の状態でおる。Ｋ、３／に１．＝１．５の場合にＶ／
Ｖ）２．５で光の透過率＝１、つまシ透明の状態である
。従ってこの場合該液晶セルの光の透過率を調整するた
めには印加電圧Ｖを１．０くｖ／ｖ０く２．５の間で調
整する事になる。なおに、１．に５５はそれぞれ該液晶
セルの広がシ、曲が９の弾性率である。

再び第１図に戻って説明する。まずライトペン７で液晶
パネル１上に筆記した筆跡を撮像素子乙により光学的に
入力し、同時に液晶パネル１に該筆跡を筆記した同一位
置にリアルタイムで表示したシ、その他の文字１図形等
を表示する場合におけるＣＰＵ１１の制御動作について
第４図を参照しながら説明する。ＣＰＵ１１は液晶パネ
ル１の表示動作と撮像素子６０入力動作とを一定時間間
隔Ｔ（例えば１／３０秒）で交互に切シ換える。まず液
晶パネル、１に文字２図形等を表示する場合、ＣＰＵ１
１は該文字２図形等を表わす信号を第１のインターフェ
ース回路９を介して液晶駆動回路１０に出力し、これに
より液晶パネル１に該文字１図形が表示される。はぼ同
時にＣＰＵ１は第３のインターフェース回路１７を介し
て光源駆動回路１６に点燈の制御信号を入力し、これに
より光源４が点燈する。第２図に示す構成の場合、ＣＰ
Ｕ１１は液晶シャッタ２１、開の指示信号を第４のイン
ターフェース回路２３を介して第２の液晶駆動回路２２
に出力し、これにより液晶シャッタ２１が開となる。こ
の間撮像素子６上には入射光により電荷が生成されるが
、液晶パネル１は文字１図形等を表示中であり該入射光
は必ずしもライトペン７の先端の発光による光跡の実像
とならないため、該生成電荷は周期Ｆの終わりにクリア
する。つまり該生成電荷を転送してクリアする転送時間
をτとすると、周期Ｐの開始からＴ−τ経過した時点で
ＣＰＵ１１は生成電荷転送の指示信号を第２のインター
フェース回路１４を介して画像入力駆動回路１５に出力
し、これにより画像入力駆動回路１５は撮像素子６上の
生成電荷を転送入力するが、該生成電荷に対応する画像
信号の出力は行わない。

次にライトペン７の筆跡を光学的に入力する場合、液晶
パネル１は撮像素子６への入射光の強度を調整する調光
フィルタの役割を行う。つまりＣＰＵ１１は液晶パネル
１のすべての液晶セル１−ｅが所定の光の透過率となる
ような印加電圧に対応する信号を第１のインターフェー
ス回路９を介して液晶駆動回路１０に出力する。はぼ同
時にＣＰＵ１１は第３のインターフェース回路１７を介
して光源駆動回路１６に消燈の指示信号を出力し、これ
により光源４を消燈する。第２図に示す構成の場合、Ｃ
ＰＵ１１は液晶シャッタ２１の閉の指示信号を第４のイ
ンターフェース回路２３′Ｊｔ介して第２の液晶駆動回
路２２に出力し、これにより液晶シャッタ２１が閉とな
る。この間撮像素子６上にはライトペン７の光跡の実像
が結像されるので、この入射光により撮像素子６上に生
成される電荷を転送入力する事によりライトペン７の筆
跡を光学的に入力する事ができる。つまりＣＰＵ１１は
周期Ｆの開始からＦ−τ経過した時点で生成電荷転送の
指示信号を第２のインターフェース回路１４を介して画
像入力駆動回路１５に出力し、これにより画像人力駆動
回路１５は撮像素子６上の生成電荷を転送入力し、該生
成電荷に対応する画像信号を出力する。ＣＰＵ１１は第
２のインターフェース回路１４を介して該画像信号を入
力し、これを第１のメモリ１２上の所定のアドレスに記
録する。

なおＣＯＤにおける光の入射による生成電荷の量は、該
生成電荷量が飽和状態となるまでは入射光の強度と入射
時間の積分値にほぼ比例する。

次に書面８上に書かれた文字２図形等を光学的に入力す
る場合について説明する。この場合液晶パネル１に表示
は行わないので、ＣＰＵ１１は光源駆動回路１６を制御
して光源４を点燈させる。第２図に示す構成の場合には
第２の液晶駆動回路２２を制御して液晶シャッタ２１を
開にする。同時洗液晶駆動回路１０を制御して液晶パネ
ル１の光の透過率をパネル全面一様に適切な値に調整し
、撮像素子６への入射光の強度を調整する。この場合の
光路は光源４からの発生光がハーフミラ−３により反射
されて平面レンズ７、液晶パネル１を透過して書面８に
入射する。そして書面８０表面での乱反射光は再び液晶
パネル１を透過して平面レンズ２により屈折されハーフ
ミラ−３を透過して撮像素子乙に入射する。っまシ書面
８の表面に書かれた文字１図形等の実像が撮像素子６上
に結像される。

次に液晶パネル１の表示画像を該液晶パネル上面に投影
してライトベン７による筆記入力とその筆跡のリアルタ
イム表示の際にライトベン７の先端と表示筆跡との視差
を解消する実施例を第５図に示して説明する。まず液晶
パネル１の表面に極めて薄い半透面の光散乱膜３１を粘
シ着ける。または液晶パネル１の保護板１−ａｉ同じ厚
さのすりガラス等表面を粗く加工したものに交換する。

そして液晶パネル１のバックライトを平行光とする事に
より液晶パネル１の表示画像を該液晶パネルの表面に同
寸で投影する。っまシ光源４を例えばハロゲンアークラ
ンプのような点光源とし、該点光源を平面レンズ２の焦
点１９の位置に置く事により該点光源の照射光の平面レ
ンズ２による屈折光を平行光とする事ができる。実際に
は光＠４の照射光をハーフミラ−３により反射させて平
面レンズ２に入射させるので、光源４の位置は該光源の
ハーフミラ−３による鏡像が平面レンズ２の焦点１９と
一致するような位置とする。書面８上の文字１図形等の
光学的入力の際には光散乱膜３１を除去するのはもちろ
んである。

次に第１図におけるハーフミラ−３のかわ、９に光の波
長により光の透過／反射率が大幅に異なるダイクロイッ
クミラーを用いてライトベン７により筆記入力を行う実
施例を第６図に示して説明する。ダイクロイックミラー
４１はある波長の光に対する反射率が非常に低くほとん
ど透過させるが、別なある波長の光に対する反射率が非
常に高くほとんど透過させない光学的性質を持つ反射鏡
である。ここでダイクロイックミラー４１の光の反射率
と波長との関係の一例を第７図に示して説明する。この
例では例えば波長λ＝７６０（ｎｍ）の光の反射率はほ
ぼＯであシ該波長の光はほとんど透過させるが、波長λ
＝７１ｏ（ｎｍ）の光の反射率は約０．６５であり入射
光の約２／３を反射する。従ってライトベン７の先端の
発光素子７−ａの発生光の波長をλ＝７６ｏ（ｎｍ）前
後とすれば該発生光のほとんどけダイクロイックミラー
４１を透過して撮像素子６に入射する。一方、暗箱５の
開口部に波長λ＝７１０（ｎｍ）前後の光を選択透過す
る色フィルタ４２を設置すれば、光源４からの照射光の
うち波長λ＝７１０　（ｎｍ　）前後のもののみが透過
し、該透過光の約２／３がダイクロイックミラー４１で
反射され液晶パネル１のバックライトとして該液晶パネ
ル下面に入射する。該透過光のごく一部は　　。

平面レンズ２や液晶パネル１の下面で反射されるが、該
反射光の２／３はダイクロイックミラー４１で再び反射
されて撮像素子乙に入射しない。つまりダイクロイック
ミラー４１を使用する事により光＠４の照射光のうち平
面レンズ２または液晶パネル１の下面に反射して撮像素
子乙に入射する割合を非常に少なくする事ができる。か
つ液晶パネル１の上面に入射する外光のうち波長λ＝７
１０（ｎｍ）前後のものを除いたものはそのかなシの割
合がダイクロイックミラー４１で反射され撮像素子６に
入射する割合が少なくなるので、強い外光の影響による
ライトベン７の筆跡の誤検出を大幅に低減する事ができ
る。ただし液晶パネル１のバックライトは色フィルタ４
２を通過した光であるので、液晶パネル１の表示は該色
フィルタの色となる。

次に書面８の光学的入力を行う他の実施例を第８図に示
して説明する。透明台５１は光ファイバ束等の表面反射
のない透明平板であシ、液晶パネル１の上方に該液晶パ
ネルと平行に設置されている。光源５２は液晶パネル１
の上方外縁に設けた光源であり、透明台５１を斜め下方
から照射する。

光源５２からの照射光が透明板５１以外に直接入射しな
いように光源５２は開口部を有する暗箱５内に設けられ
ている。透明台５１上に書面８を置くと光源５２からの
照射光が書面８の表面上で乱反射され、該乱反射光は液
晶パネル１を通過し平面レンズ２により屈折され撮像素
子６に入射する。

これによって書面８上に書かれた文字２図形等の実像が
撮像素子６上に結像される。なおこの場合平面レンズ２
の中心面から透明板５１の上面までの距離ａ′、撮像素
子６までの距離６ｂ’、平面レンが成υ立つように平面
レンズ２の位置を調整する。

つまシ平面レンズ２はレンズアーム５３によυ上下可動
の構造とし、透明台５１の使用時に手動または自動で位
置調整を行うようにする。上記のように光源５２を液晶
パネル１の上方に設ける事により該光源の照射光のうち
書面８の表面での反射光以外の光が撮像素子６に入射し
て書面８上の文字１図形等の光学的入力に影響する事が
ない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、透過形液晶パネル
の下方に集光レンズと撮像素子を配置し、該液晶パネル
上に光ペンで筆記した筆跡や該液晶パネル上の書面上の
画像を光学的に入力するので、該液晶パネルを表示用と
上記光学入力時の調光用フィルタ用に兼用する事ができ
、別に調光用フィルタを設ける必要がない。また該液晶
パネルを画像表示用と上記調光用フィルタ用とに高速で
交互に切り換え、該切シ換えに同期して該液晶パネルの
バックライト用の光源の点滅および上記撮像素子からの
画像信号の入力を行う事ができるので、利用者は筆記入
力と、該筆記した筆跡の表示および他の画像の表示を見
かけ上同時に行う事ができ　　４る。さらに上記液晶パ
ネルのバックライト用の光源の照射光を該液晶パネル上
の書面に照射しその反射光を上記撮像素子に入射する事
ができるので、上記光源を書面上の画像入力時の照射用
と兼用する事ができ、別に照射用の光源を設ける必要が
ない。さらに上記光源を上記液晶パネルの直下に置かず
該光源の照射光を該液晶パネル直下に置いたハーフミラ
−で反射させて上記平面レンズを経由させ該液晶パネル
の下方に入射させるので、該光源を点光源として該平面
レンズの光軸の該ハーフミラ−による鏡像を含む直線上
の適切な位置に配置する事により該液晶パネルの表示画
像を該液晶パネル上方に設けた投写膜に投写する事がで
きる。

以上、液晶パネル、平面レンズ、撮像素子、光源、光ペ
ン、ハーフミラ−のみの構成で画像の表示、筆記入力、
書面入力のすべてを行う事ができ、かつ上記表示と筆記
入力とを見かけ上同時に行う事ができるので、入力表示
装置のコストを増加させる事なく多機能化を図る事がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による入力表示装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は光源シャッタを用いた実施例を示す
断面図、第３図は液晶セルの光の透過率と印加電圧の関
係の一例を示す特性図、第４図は入力、表示動作のタイ
ミング図、第５図はバックライトを平行光とする実施例
を示す模式図、第６図はダイクロイックミラーを用いた
実施例を示す模式図、第７図はダイクロイックミラーの
光の反射率と波長との関係の一例を示す特性図、第８図
は書面入力を行う他の実施例を示す模式図である。第１図において１・・・液晶パネル１−ａ・・・保護板１−４１・・・偏光板１−Ｑ・・・封止ガラス１−ｄ・・・透明電極ｉ　−ｅ・・・液晶セル１−ｆ・・・検光板２・・・平面レンズ３・・・ハーフぽラー４・・・光源５・・・暗箱６・・・撮像素子７・・・ライトペン７−ａ・・・発光素子８・・・書面９・・・第１のインターフェース回路１０・・・液晶駆動回路１１　・・・ＣＰＵ１２・・・第１のメモリ１３・・・第２のメモリ１４・・・第２のインターフェース回路１５・・・画像
入力駆動回路１６・・・光源駆動回路１７・・・第３のインターフェース回路１８・・・パス
ライン１９・・・焦点第２図において２１・・・液晶シャッタ２２・・・第２の液晶駆動回路２５・・・第４のインターフェース回路２３・・・光源
用電源第５図において３１・・・光散乱膜第６図において４１・・・ダイクロイックミラー４２・・・色フィルタ第８図において５１・・・透明台５２・・・光源５３・・・レンズアーム

Claims

【特許請求の範囲】１、書面上の文字、図形等を光学的に入力し、かつ文字
、図形等の表示を行う入力表示装置において、入力面と
表示面が同一面に構成され、文字、図形等の表示を行う
平面形の透過形液晶パネルと、該液晶パネルの直下に該
液晶パネルと平行に設けた凸レンズと、該凸レンズの直
下に上記液晶パネルと平行かつ該液晶パネル上面に置か
れた物体の該凸レンズによる実像が結像する位置に設け
られた平面形の撮像素子と、該撮像素子に照射光を直接
入射させずに該液晶パネルを下方から照射する光源と、
該液晶パネルの表示内容を制御する第１の制御装置と、
該撮像素子の発生信号の入力を制御する該第１の制御装
置と同期可能な第２の制御装置と、上記光源の点滅を制
御する上記第１の制御装置と同期可能な第３の制御装置
とを具備し、該液晶パネル上面に置いた書面上の文字、
図形等を入力する場合は該液晶パネルを全面一様に適切
な透過率とし、かつ該光源を点灯し、かつ該撮像素子の
発生信号を入力し、該液晶パネルに文字、図形等を表示
する場合は該光源を点燈し、かつ該撮像素子の発生信号
は入力しない事を特徴とする入力表示装置。２、筆記中の文字、図形等の筆跡を光学的に入力し、か
つ文字、図形等の表示を行う入力表示装置において、特
許請求の範囲第１項に記載の構成要素に加えて先端に発
光素子を有する光ペンを具備し、上記液晶パネル上面に
該光ペンで筆記した筆跡を入力する場合は該液晶パネル
を全面一様に適切な光の透過率とし、かつ上記光源を消
燈し、かつ上記撮像素子の発生信号を入力し、該液晶パ
ネルに文字、図形筆を表示する場合は該光源を点燈し、
かつ該撮像素子の発生信号は入力しない事を特徴とする
入力表示装置。３、特許請求の範囲第２項に記載の入力表示装置におい
て、上記筆跡または書面の入力の動作と上記表示の動作
を高速で交互に切り換えて行う事を特徴とする入力表示
装置。４、特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の入力表示
装置において、上記光源の照射光をしゃ光するシャッタ
及び該シャッタの開閉の制御を行う前記第１の制御装置
と同期可能な第４の制御装置を具備し、該光源の点滅の
代りに該シャッタの開閉により該照射光を明滅させる事
を特徴とする入力表示装置。５、特許請求の範囲第２項ないし、第４項に記載の入力
表示装置において上記凸レンズと上記撮像素子との間に
上記液晶パネルとある角度をなす平面形のハーフミラー
を具備し、上記光源の照射光を該ハーフミラーに反射さ
せて該液晶パネルを下方から照射する事を特徴とする入
力表示装置。６、特許請求の範囲第２項ないし第５項までに記載の入
力表示装置において、上記光源を点光源とし、かつ上記
凸レンズの光軸の上記ハーフミラーによる鏡像を含む直
線上に配置し、上記液晶パネルの表示画像を該液晶パネ
ルの上面または上方に該液晶パネルと平行に設けた投写
膜上に投写する事を特徴とする入力表示装置。７、特許請求の範囲第５項に記載の入力表示装置におい
て、上記ハーフミラーとして特定波長の光の透過率が高
くかつ別の特定波長の光の反射率が高いものを使用し、
上記光ペンの発光素子の発生光を上記透過率の高い特定
波長の光とし、かつ上記光源の照射光を上記反射率の高
い別の特定波長の光とする事を特徴とする入力表示装置
。