JPH0850526A - 入力装置 - Google Patents

入力装置

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JPH0850526A
JPH0850526A JP18314794A JP18314794A JPH0850526A JP H0850526 A JPH0850526 A JP H0850526A JP 18314794 A JP18314794 A JP 18314794A JP 18314794 A JP18314794 A JP 18314794A JP H0850526 A JPH0850526 A JP H0850526A
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JP
Japan
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flat plate
light
guide plate
light guide
line sensor
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JP18314794A
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English (en)
Inventor
Akira Tanaka
章 田中
Yoshinori Mesaki
義憲 目崎
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成で、しかも耐久性に優れたキーボー
ドレスの入力装置の提供。 【構成】透明な平板と、該平板の所定の一端面に取り付
けられたラインセンサとを備え、該平板の一方面に、前
記一端面と平行な多数の溝を形成し、該溝は、該平板の
他方面からの入射光を全反射する全反射面を有し、該全
反射面からの反射光を前記ラインセンサに導いて検出す
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学ペンを用いたキー
ボードレスの入力装置に関する。一般に、各種の専用端
末(たとえば銀行のキャッシュディスペンサ)の操作を
簡単化するために、キーボードレスの入力装置が用いら
れる。画面上の絵や文字に触れるだけでよく、キーボー
ド操作に馴染みのない人でも所要のサービスを簡単に受
けることができる。
【0002】
【従来の技術】この種の入力装置としては、従来から、
接点方式によるものや電磁誘導方式によるものなどが知
られている。接点方式は、微小な隙間を空けて積層され
た2枚の透明フィルムの双方に、任意形状の透明な導電
パターンを形成し、指先やペン先等で透明フィルムを押
圧してその押圧点の導電パターン間の抵抗値変化を検出
するというものである。また、電磁誘導方式は、X、Y
方向にセンス線を埋め込んだプレートに交番磁界を発生
する専用ペンを近づけ、その洩れ磁束をセンス線で検出
するというものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接点方
式によるものにあっては、2枚の透明フィルムの間に繰
り返し的な機械応力が働くため、たとえば、透明フィル
ムと導電パターンとが剥離することがあり、長期にわた
って正常な動作を維持しにくいという問題点がある。ま
た、電磁誘導方式のものにあっては、耐久性の点では接
点方式よりも優れているものの、構成の複雑化を否め
ず、高価格にならざるを得ないという問題点がある。
【0004】
【目的】そこで、本発明は、簡単な構成で、しかも耐久
性に優れたキーボードレスの入力装置の提供を目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、透明な平板と、該平板の所定の一端面に
取り付けられたラインセンサとを備え、該平板の一方面
に、前記一端面と平行な多数の溝を形成し、該溝は、該
平板の他方面からの入射光を全反射する全反射面を有
し、該全反射面からの反射光を前記ラインセンサに導い
て検出するように構成したことを特徴とする。
【0006】又は、平板の他方面にハードコートされた
防眩フィルムを取り付けたことを特徴とする。又は、平
板の一方面又は一端面に所定波長の光だけを透過する光
フィルタを取り付けたことを特徴とする。又は、溝を直
交させて2枚の平板を積層したことを特徴とする。
【0007】
【作用】平板の溝を形成していない側の面(他方面)
に、たとえばレーザ光線のような点光線をほぼ垂直に照
射すると、その点光線が平板を横断して反対面(一方
面)に到達するが、この反対面には全反射面を有する多
数の溝が形成されているため、この点光線はその全反射
面で反射(全反射)され、反射された点光線は平板の一
端面に導かれてラインセンサで検出される。ここで、ラ
インセンサの検出点は、溝の長手方向における反射点の
位置に対応し、また、ラインセンサの検出強度は、ライ
ンセンサから反射点までの距離に対応する。したがっ
て、上記簡単な構造を備えるだけで、平板のX、Y方向
の座標を検出できるから、しかも、接点等の機械的部分
を有していないから、低価格で耐久性に優れたキーボー
ドレスの入力装置を実現できる。
【0008】又は、平板の表面に防眩フィルムを取り付
けると、きず等がつきにくくなって点光線の乱反射を防
止できるので好ましい。又は、平板の裏面又は一端面に
光フィルタを取り付けると、所定波長以外の光をカット
でき、外乱光の影響を防止できるので好ましい。又は、
2枚の平板を交差させ、それぞれをX方向の検出、Y方
向の検出として用いると、より精密な座標検出ができる
ので好ましい。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1〜図5は本発明に係る入力装置の一実施例を
示す図である。まず、構成を説明する。図1において、
1は導光板である。導光板1には、たとえばアクリル樹
脂やガラス板等が用いられるが、これに限るものではな
い。要は、全体が均質の媒体で形成された透明の平板で
あればよい。
【0010】導光板1は、図示を略した液晶パネル等の
画面サイズと同等か若しくは若干大き目のサイズを有し
ており、たとえば、液晶パネル等の画面サイズが10イ
ンチであれば、少なくとも10インチである。導光板1
の一端面1a(液晶画面の左右端の一方又は上下端の一
方に対応する一端面)には、CCD等のラインセンサ2
がその長手方向を一端面1aの長手方向に一致させて取
り付けられており、このラインセンサ2は、導光板1の
一端面1aに現れる点光線の長手方向における位置と強
度とを検出するものである。
【0011】3は導光板1の表面(他方面)1bに取り
付けられた防眩フィルムである。この防眩フィルム3は
ハードコートされたもので、導光板1の表面1bをきず
等から保護するものであるが、かかる保護を必要としな
ければ、取り付けなくてもよい。4は導光板1の裏面
(一方面)1cに取り付けられた光フィルタであり、こ
の光フィルタ4は後述の点光線の波長又はその波長を含
む波長域に相当する光だけを透過するもので、太陽光や
照明器具等からの外乱光を排除するためのものである。
ただし、外乱光の少ない場所で用いる場合には、必ずし
も取り付ける必要はない。なお、光フィルタ4は、導光
板1の一端面1aとラインセンサ2との間に介在させて
もよい。
【0012】5は所定波長の点光線(たとえばレーザ光
線)を発生する光源(好ましくはペンタイプ)である。
導光板1の裏面1cには、多数の溝6が形成されてお
り、すべての溝6は、導光板1の一端面1aと平行にな
っている。図2は、導光板1の断面図である。それぞれ
の溝6は、三角形の断面形状を有している。便宜的に1
つの溝6の断面の各頂点を符号A、B、Cで表すと、そ
れぞれの溝6は、辺ABからなる第一の面(全反射面)
6a及び辺ACからなる第二の面6bを有し、第一の面
6aは導光板1の一端面1a側に位置するとともに、こ
れら2つの面6a及び6bは、図面の表裏方向、すなわ
ち溝6の長手方向に連続している。
【0013】また、隣り合う溝6と溝6の間の導光板1
(三角形断面を有する部分)は、いわゆるプリズムであ
り、このプリズム頂角(角ABA)を結ぶ線BCは、導
光板1の表面1b(又は防眩フィルム3を取り付けてい
る場合はそのフィルム表面)とほぼ平行である。今、第
一の面6aと導光板1の裏面1cとのなす角ABCをα
°とすると、このα°の最小値は、導光板1の臨界角
(たとえばアクリル樹脂を用いた場合は約42°)であ
り、最大値は90/2°(=45°)である。すなわ
ち、α°は臨界角から45°までの範囲の適当な値であ
る。一方、第二の面6bと同裏面1cとのなす角ACB
をβ°とすると、このβ°はできるだけ小さい値(たと
えば数°)である。なお、図示のα°及びβ°は、見や
すくするために、実際の角度には設定されていない。
【0014】ここで、臨界角とは、媒体(上記例では導
光板1)中に入射した光線がその媒体と空気との界面で
屈折から全反射へと移行する限界の角度(光線の入射
角)であり、媒体の屈折率をnとすると、臨界角は、1
/nで与えられる。このような構成において、図1に示
すように、導光板1の表面1b(ただし、防眩フィルム
3が取り付けられている場合には防眩フィルム3の表
面)の適当な位置に光源5を接触させ又は近付けると、
光源5からの点光線が導光板1の内部に向けて照射され
る。なお、この際の点光線の入射角はほぼ0°、すなわ
ち、導光板1の表面1bに対してできるだけ垂直に入射
するのが望ましい。
【0015】図3は導光板1の内部における点光線を示
す概念図である。この図において、7は導光板1への入
射光、8は第一の面6aでの反射光(全反射光)を表し
ている。図3(a)は、α°を45°としたとき、図3
(b)はα°を43°としたときの概念図である。な
お、いずれの図も導光板1はアクリル樹脂(したがって
臨界角は約42°)であり、入射光7の入射角は0°で
ある。
【0016】図3(a)において、第一の面6aの法線
6cと入射光7とのなす角θa(入射角)は45°であ
り、同法線6cと反射光8とのなす角θb(反射角)も
同じく45°である。したがって、この場合の反射光8
と入射光7とのなす角はθa+θb、すなわち90°で
あるから、反射光8は、導光板1の裏面1cと平行に進
むことになる。
【0017】一方、図3(b)において、第一の面6a
の法線6cと入射光7とのなす角θa(入射角)は43
°であり、同法線6cと反射光8とのなす角θb(反射
角)も同じく43°である。したがって、この場合の反
射光8と入射光7とのなす角はθa+θb、すなわち8
6°であるから、反射光8は、導光板1の裏面1cに対
して4°の仰角をもって上向きに進むことになる。
【0018】導光板1の裏面1cと平行ないしは若干の
仰角をもって進行する反射光8の先には、導光板1の一
端面1aがある。その一端面1aにはラインセンサ2が
取り付けられているため、反射光8の導光板1の一端面
1aにおける到達点の位置と強度がラインセンサ2で検
出される。したがって、到達点の位置は、第一の面6a
における反射点の位置(すなわち入射光7の入射位置)
に対応し、かつ、強度は、ラインセンサ2から第一の面
6aの反射点(すなわち入射光7の入射位置)までの距
離に対応するから、結局、ラインセンサ2によって、導
光板1の表面1bにおける点光線の照射位置座標を検出
することができる。
【0019】なお、実際には、反射光8が一端面1aに
もっとも近い第一の面6a(すなわち図2の左端の第一
の面)で反射されたものでない限り、その反射光8の進
行経路途中には、少なくとも一つの第二の面6bが存在
し、この第二の面6bによって邪魔されるが、反射光8
は、導光板1の裏面1cと平行ないしは若干の仰角をも
って進む光であり、かつ、第二の面6bと導光板1の裏
面1cとのなす角β°はできるだけ小さい値に設定され
ているから、第二の面6bに入射した反射光8は同第二
の面6bによって全反射され、また、その全反射された
光は導光板1の表面1bで再び全反射されることにな
る。すなわち、実際の反射光8は、導光板1の表面1b
と裏面1cとの間で全反射を繰り返しながら最終的に導
光板1の一端面1aに導かれることになり、若干の強度
ロスは否めないが、ラインセンサ2による検出は支障な
く行なわれる。
【0020】図4は強度測定の実験例である。この例で
は、導光板1に厚さ2mmのアクリル樹脂を用い、その
裏面1cにα°=43°、β°=3°の第一の面6a及
び第二の面6bを有する多数の溝6を形成している。な
お、9は光ファイバー、10は単一波長の赤色光を発生
するLED光源、11は光パワーメータである。図5は
実験結果を示すグラフであり、縦軸は光パワーメータ1
1によって測定された光電力P(単位dBm)、横軸は
ラインセンサ2から光ファイバー9の先端までの距離L
(単位mm)である。グラフ中のドットは、光ファイバ
ー9の先端における光電力を−14.35dBmに固定
し、いくつかのサンプル距離Lにおける光電力Pを測定
したものである。この図からも認められるように、光電
力Pの対数は、距離Lに対して直線性があり、ラインセ
ンサ2の検出強度から距離Lを特定することができる。
【0021】なお、ラインセンサ2の検出強度と距離L
の間には、上記実験例で示したように、ある程度の相関
が成立するが、その関係は完全一致ではないから、より
正確な距離を特定するには精度不足を否めない。精度向
上には、導光板1を2枚用意し、それぞれの溝6を直交
させるようにして積層すればよい。一方の導光板1で座
標のXを、また、他方の導光板1で座標のYを検出でき
るので、ラインセンサの検出強度と距離との関係に頼る
必要がなくなり、より高精度に座標の特定を行なうこと
ができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構造を備えるだ
けで、平板のX、Y方向の座標を検出できるから、しか
も、接点等の機械的部分を有していないから、低価格で
耐久性に優れたキーボードレスの入力装置を実現でき
る。又は、平板の表面に防眩フィルムを取り付けると、
きず等がつきにくくなって点光線の乱反射を防止でき
る。
【0023】又は、平板の裏面又は一端面に光フィルタ
を取り付けると、所定波長以外の光をカットでき、外乱
光の影響を防止できる。又は、2枚の平板を交差させ、
それぞれをX方向の検出、Y方向の検出として用いる
と、より精密な座標検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の要部破断外観図である。
【図2】一実施例の導光板の断面図である。
【図3】一実施例の導光板内部における点光線の全反射
概念図である。
【図4】一実施例の実験構成図である。
【図5】一実施例の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1:導光板(平板) 1a:一端面 1b:表面(他方面) 1c:裏面(一方面) 2:ラインセンサ 3:防眩フィルム 4:光フィルタ 6:溝 6a:第一の面(全反射面) 7:入射光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明な平板と、該平板の所定の一端面に取
    り付けられたラインセンサとを備え、該平板の一方面
    に、前記一端面と平行な多数の溝を形成し、該溝は、該
    平板の他方面からの入射光を全反射する全反射面を有
    し、該全反射面からの反射光を前記ラインセンサに導い
    て検出するように構成したことを特徴とする入力装置。
  2. 【請求項2】平板の他方面にハードコートされた防眩フ
    ィルムを取り付けたことを特徴とする請求項1記載の入
    力装置。
  3. 【請求項3】平板の一方面又は一端面に所定波長の光だ
    けを透過する光フィルタを取り付けたことを特徴とする
    請求項1記載の入力装置。
  4. 【請求項4】溝を直交させて2枚の平板を積層したこと
    を特徴とする請求項1記載の入力装置。
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