入力表示システム
【課題】大型の曲面ディスプレイと光学式タッチパネルとを備えた入力表示システムを実現する。
【解決手段】入力表示システム１０は、曲面ディスプレイ１２と、赤外線ビーム２２を出射する発光素子と、発光側光導波路１３と、受光側光導波路１４と、光電変換素子を備える。表示画面１１は１本の線分１５が軸方向１６一定の状態で、軸方向に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面１７である。表示画面１１は、一対の曲線状の辺１８、１９と、一対の直線状の辺２０、２１を有する。発光側光導波路１３は、表示画面１１の一方の曲線状の辺１８に沿って配置され、表示画面１１の直線状の辺２０、２１に平行な赤外線ビーム２２を出射する。受光側光導波路１４は、表示画面１１の他方の曲線状の辺１９に沿って配置され、発光側光導波路１３から出射された赤外線ビーム２２を受光する。
【解決手段】入力表示システム１０は、曲面ディスプレイ１２と、赤外線ビーム２２を出射する発光素子と、発光側光導波路１３と、受光側光導波路１４と、光電変換素子を備える。表示画面１１は１本の線分１５が軸方向１６一定の状態で、軸方向に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面１７である。表示画面１１は、一対の曲線状の辺１８、１９と、一対の直線状の辺２０、２１を有する。発光側光導波路１３は、表示画面１１の一方の曲線状の辺１８に沿って配置され、表示画面１１の直線状の辺２０、２１に平行な赤外線ビーム２２を出射する。受光側光導波路１４は、表示画面１１の他方の曲線状の辺１９に沿って配置され、発光側光導波路１３から出射された赤外線ビーム２２を受光する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力表示システムに関する。本発明の入力表示システムは、大型の曲面ディスプレイと、大型の曲面ディスプレイに適したタッチパネルを含む。
【背景技術】
【０００２】
曲面ディスプレイと、その曲面ディスプレイの表面に配置されたタッチパネルとを備えた電子機器は既に知られている（特許文献１：特開２００２−６２９３）。特許文献１の電子機器は携帯電話のサイズを想定したものである。曲面状のタッチパネルも知られている（特許文献２：特開平１１−１８４６３１）。特許文献２のタッチパネルは抵抗膜式タッチパネルである。
【０００３】
可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いた液晶ディスプレイによっても、曲面ディスプレイが実現される。可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いた有機ＥＬディスプレイによっても、曲面ディスプレイが実現される。可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いたマイクロカプセル型電気泳動ディスプレイ（いわゆる電子ペーパー）によっても、曲面ディスプレイが実現される。
【０００４】
大型の曲面ディスプレイとしてプラズマチューブアレイが知られている（特許文献３：特開２００９−２８２０６６）。プラズマチューブアレイにおいては、直線状の細長いガラス管からなるプラズマチューブが、「すだれ」のように平行に並んで結合されている。プラズマチューブアレイは、プラズマチューブの軸方向に曲げることはできないが、プラズマチューブの軸と直交する方向には曲げることができる。このためプラズマチューブアレイは、プラズマチューブの軸と直交する方向に湾曲させ、曲面ディスプレイとしても使用される。
【０００５】
プラズマチューブアレイにおいては、例えば１ｍ×１ｍの表示ユニットを複数結合して、大きいものでは、３ｍ×４ｍの曲面ディスプレイが実現される。このような巨大な曲面ディスプレイに、抵抗膜式あるいは静電容量式のタッチパネルを搭載すると、タッチ位置の精度を確保することが難しい。その上、コストや生産性の問題も生じる。そのため、大型（例えば対角１ｍ）の曲面ディスプレイに、抵抗膜式あるいは静電容量式のタッチパネルを搭載することは、実用的でない。
【０００６】
上記の理由により、大型の曲面ディスプレイに適したタッチパネルは実用化されていない。そのため大型の曲面ディスプレイを含む入力表示システムも実用化されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６２９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４６３１号公報
【特許文献３】特開２００９−２８２０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、大型（例えば対角１ｍ以上）の曲面ディスプレイに適した光学式タッチパネルを実現し、大型の曲面ディスプレイと、それに適した光学式タッチパネルとを備えた入力表示システムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の入力表示システムは、曲面ディスプレイと、発光素子と、発光側光導波路と、受光側光導波路と、光電変換素子を備える。
発光素子は赤外線ビームを出射する。
曲面ディスプレイの表示画面は、１本の線分が軸方向一定の状態で、前記軸方向に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面である。
曲面ディスプレイの表示画面は、相対する一対の曲線状の辺と、相対する一対の直線状の辺を有する。
発光側光導波路は、表示画面の一方の曲線状の辺に沿って配置される。
発光側光導波路は、表示画面の直線状の辺に平行な赤外線ビームを出射する。
受光側光導波路は、表示画面の他方の曲線状の辺に沿って配置され、発光側光導波路から出射された赤外線ビームを受光する。
光電変換素子は、受光側光導波路から出射された赤外線ビームを受光し、電気信号に変換する。
（２）本発明の入力表示システムに用いられる発光側光導波路は、発光側クラッドと、発光側クラッドに埋設された発光側コアを有する。発光側コアの出射側端部は発光側クラッドの一辺に沿って配置される。発光側コアの出射側端部は凸レンズである。
（３）本発明の入力表示システムにおいて、発光側光導波路の発光側コアの入射側端部は１個である。発光側コアは入射側端部から出射側端部に向かう途中で分岐する。そのため発光側コアの出射側端部は複数個である。
（４）本発明の入力表示システムに用いられる受光側光導波路は、受光側クラッドと、受光側クラッドに埋設された受光側コアを有する。受光側コアの入射側端部は受光側クラッドの一辺に沿って配置される。受光側コアの入射側端部は凸レンズである。
（５）本発明の入力表示システムにおいて、軸方向一定の状態で移動する１本の線分の軸方向は、鉛直方向である。発光側光導波路は表示画面の曲線状の下辺に沿って配置される。受光側光導波路は表示画面の曲線状の上辺に沿って配置される。
（６）本発明の入力表示システムにおいて、表示画面上の複数のタッチ位置は、赤外線ビームと直交する方向に、互いに５ｍｍ以上ずらして表示される。
（７）本発明の入力表示システムにおいて、表示画面の形状は、円筒の側面の外面の一部または全部である。あるいは、表示画面の形状は、円筒の側面の内面の一部または全部である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、大型（例えば対角１ｍ以上）の曲面ディスプレイに適した光学式タッチパネルが実現される。さらに本発明により、大型の曲面ディスプレイと、大型の曲面ディスプレイに適した光学式タッチパネルを備えた入力表示システムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）本発明の入力表示システムの第１例の斜視図、（ｂ）本発明の入力表示システムの第１例の表示画面の形成図、（ｃ）本発明の入力表示システムの第１例の表示画面の斜視図
【図２】本発明の入力表示システムにおいて、ずらしたタッチ位置の説明図
【図３】（ａ）本発明の入力表示システムの第２例の斜視図、（ｂ）本発明の入力表示システムの第２例の表示画面の形成図、（ｃ）本発明の入力表示システムの第２例の表示画面の斜視図
【図４】（ａ）本発明の入力表示システムの第３例の斜視図、（ｂ）本発明の入力表示システムの第３例の表示画面の形成図、（ｃ）本発明の入力表示システムの第３例の表示画面の斜視図
【図５】本発明に用いられる発光側光導波路の平面図
【図６】本発明に用いられる受光側光導波路の平面図
【図７】本発明の入力表示システムのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本発明の入力表示システム］
［第１例］
本発明の入力表示システム１０の第１例は、図１（ａ）に示すように、曲面ディスプレイ１２と、発光側光導波路１３と、受光側光導波路１４を備える。曲面ディスプレイ１２の表示画面１１の形状は、円筒の側面の外面の一部である。換言すると、表示画面１１は、図１（ｂ）に示すように、１本の線分１５が軸方向１６一定の状態で（図１（ｂ）の場合は鉛直方向で）、円筒の外面に沿って、軸方向１６に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面１７である。
【００１３】
図１（ａ）の曲面ディスプレイ１２の表示画面１１は、図１（ｃ）に示すように、相対する一対の曲線状の辺（下辺１８、上辺１９）と、相対する一対の直線状の辺（左辺２０、右辺２１）を有する。図１（ｃ）の場合、相対する一対の曲線状の辺（下辺１８、上辺１９）は、円筒の下辺と上辺に相当する。相対する一対の直線状の辺（左辺２０、右辺２１）は、円筒を縦に分割した場合の左辺と右辺に相当する。
【００１４】
表示画面１１は、任意の静止画あるいは動画の画像や文字を表示することができる。本発明の入力表示システム１０が、例えば大型の曲面電子看板（デジタルサイネージ）として用いられるとき、表示画面１１には、商品の画像や文字、およびタッチ位置が表示される。表示画面１１のタッチ位置に触れることにより、商品のより詳しい説明や動画が表示される。
【００１５】
本発明の入力表示システム１０が、例えば大型の曲面電子観光案内看板として用いられるとき、表示画面１１には、地図や風景写真（静止画あるいは動画）や文字、およびタッチ位置が表示される。表示画面１１のタッチ位置に触れることにより、観光地のより詳しい地図や説明や動画が表示される。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、発光側光導波路１３は、図１（ｃ）に示す表示画面１１の下辺１８に沿って配置される。発光側光導波路１３は、図１（ｃ）に示す表示画面１１の左辺２０および右辺２１と平行な赤外線ビーム２２を出射する。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、受光側光導波路１４は、図１（ｃ）に示す表示画面１１の上辺１９に沿って配置される。受光側光導波路１４は、発光側光導波路１３から出射された赤外線ビーム２２を受光する。
【００１８】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０において、赤外線ビーム２２の進行方向は表示画面１１と平行なので、赤外線ビーム２２が表示画面１１により遮断されることはない。
【００１９】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０において、赤外線ビーム２２は長距離を減衰せず直線状に進むため、曲面ディスプレイ１２の高さが例えば３ｍと長大でも、タッチ入力の精度、感度に問題は生じない。
【００２０】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０においては、発光側光導波路１３と受光側光導波路１４が組み合わされて、光学式タッチパネルが形成される。
【００２１】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０においては、受光側光導波路１４が曲面ディスプレイ１２の表示画面１１の上辺１９（図１（ｃ））に沿って配置されているため、太陽光や照明が受光側光導波路１４に侵入しにくい。そのため、本発明の入力表示システム１０においては、太陽光や照明による誤動作が発生しにくい。
【００２２】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０においては、鉛直方向に走る赤外線ビーム２２を、指やペンなどの入力手段（以下、「指」と総称）で遮ることにより、表示画面１１上の指の横方向（赤外線ビーム２２に直交する方向）の座標を検知することができる。横方向（赤外線ビーム２２に直交する方向）の座標は、湾曲した表示画面１１の上辺１９あるいは下辺１８に沿って測定される。
【００２３】
従来の、ＸＹ座標を検知する光学式タッチパネルにおいては、タッチ位置がＹ方向に重なっていても（すなわちＸ座標が同一でも）、Ｙ座標が異なれば別のタッチ位置と検知される。そのため、タッチ位置がＹ方向に重ならないように配慮する必要はない。
【００２４】
しかし、図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０においては、指の縦方向（赤外線ビーム２２の進行方向）の座標を検知することはできない。本発明の入力表示システム１０のこの弱点は、表示画面１１上で、複数のタッチ位置が縦方向（赤外線ビーム２２の進行方向）に重ならないように配置することにより、克服することができる。
【００２５】
具体的に説明すると、図２に示すように、タッチ位置Ａがタッチ位置Ｂと縦方向（赤外線ビーム２２の進行方向）に重なっている場合、タッチ位置Ａとタッチ位置Ｂは区別できない。このような場合、タッチ位置Ｂを横方向（赤外線ビーム２２と直交する方向）にずらして、タッチ位置Ｃに配置することにより、タッチ位置Ａとタッチ位置Ｃが区別できるようになる。タッチ位置Ｂとタッチ位置Ｃのずれ量は、ペンの太さ程度（約５ｍｍ）以上あればよい。
【００２６】
大型ディスプレイの場合、図２に示すように、タッチ位置が、横方向（赤外線ビーム２２と直交する方向）に５ｍｍ程度ずらして配置されても、表示画面１１の大きさ（１ｍ以上）に比べてずれ量が小さいため、タッチ位置のずれはほとんど視認できない。従って、本発明の入力表示システム１０において、指の縦方向（赤外線ビーム２２の進行方向）の座標を検知することができない弱点は、実用上、問題にならない。
【００２７】
［第２例］
本発明の入力表示システム３０の第２例は、図３（ａ）に示すように、曲面ディスプレイ３２と、発光側光導波路３３と、受光側光導波路３４を備える。曲面ディスプレイ３２の表示画面３１の形状は、円筒の側面の内面の一部である。換言すると、表示画面３１は、図３（ｂ）に示すように、１本の線分３５が軸方向３６一定の状態で（図３（ｂ）の場合は鉛直方向で）、円筒の内面に沿って、軸方向３６と直交する方向に移動した軌跡からなる曲面３７である。
【００２８】
図３（ａ）の曲面ディスプレイ３２の表示画面３１は、図３（ｃ）に示す、相対する一対の曲線状の辺（下辺３８、上辺３９）と、相対する一対の直線状の辺（左辺４０、右辺４１）を有する。図３（ｃ）の場合、相対する一対の曲線状の辺（下辺３８、上辺３９）は、円筒の下辺と上辺に相当する。相対する一対の直線状の辺（左辺４０、右辺４１）は、円筒を縦に分割した場合の左辺と右辺に相当する。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、発光側光導波路３３は、図３（ｃ）に示す表示画面３１の下辺３８に沿って配置される。発光側光導波路３３は、図３（ｃ）に示す表示画面３１の左辺４０および右辺４１と平行な赤外線ビーム４２を出射する。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、受光側光導波路３４は、図３（ｃ）に示す表示画面３１の上辺３９に沿って配置される。受光側光導波路３４は、発光側光導波路３３から出射された赤外線ビーム４２を受光する。
【００３１】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０において、赤外線ビーム４２は表示画面３１と平行なので、赤外線ビーム４２が表示画面３１により遮断されることはない。
【００３２】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０において、赤外線ビーム４２は長距離を減衰せず直線状に進むため、曲面ディスプレイ３２の高さが例えば３ｍと長大でも、タッチ入力の精度、感度に問題が生じることはない。
【００３３】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、発光側光導波路３３と受光側光導波路３４が組み合わされて、光学式タッチパネルが形成される。
【００３４】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、受光側光導波路３４が曲面ディスプレイ３２の表示画面３１の上辺３９（図３（ｃ））に沿って配置されているため、太陽光や照明が受光側光導波路３４に侵入しにくい。そのため、図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、太陽光や照明による誤動作が発生しにくい。
【００３５】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、鉛直方向に走る赤外線ビーム４２を指で遮ることにより、表示画面３１上における指の横方向（赤外線ビーム４２と直交する方向）の座標を検知することができる。横方向（赤外線ビーム４２と直交する方向）の座標は、図３（ｃ）に示す湾曲した表示画面３１の上辺３９あるいは下辺３８に沿って測定される。
【００３６】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、指の縦方向（赤外線ビーム４２の進行方向）の座標を検知することはできない。しかし、本発明の入力表示システム３０のこの弱点は、表示画面３１上で、複数のタッチ位置を、横方向（赤外線ビーム４２と直交する方向）に互いに５ｍｍ程度ずらして配置することにより、避けることができる。従って、本発明の入力表示システム３０において、指の縦方向（赤外線ビーム４２の進行方向）の座標を検知することができない弱点は、実用上、問題にならない。
【００３７】
［第３例］
本発明の入力表示システム５０の第３例は、図４（ａ）に示すように、曲面ディスプレイ５２と、発光側光導波路５３と、受光側光導波路５４を備える。曲面ディスプレイ５２は、椅子形（椅子の背もたれから座面に至る形状）の内面の形状の表示画面５１をもつ。表示画面５１は、図４（ｂ）に示すように、１本の線分５５が軸方向５６一定の状態で（図４（ｂ）の場合は水平方向で）、椅子形の内面に沿って、軸方向５６に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面５７である。
【００３８】
図４（ａ）に示す曲面ディスプレイ５２の表示画面５１は、図４（ｃ）に示すように、相対する一対の曲線状の辺（左辺５８、右辺５９）と、相対する一対の直線状の辺（上辺６０、下辺６１）を有する。図４（ｃ）の場合、相対する一対の曲線状の辺（左辺５８、右辺５９）は、椅子形の左辺と右辺に相当する。相対する一対の直線状の辺（上辺６０、下辺６１）は、椅子形の上辺と下辺に相当する。
【００３９】
発光側光導波路５３は、図４（ａ）に示すように、表示画面５１の左辺５８（図４（ｃ））に沿って配置される。発光側光導波路５３は、図４（ｃ）に示す表示画面５１の上辺６０および下辺６１と平行な赤外線ビーム６２を出射する。
【００４０】
受光側光導波路５４は、図４（ａ）に示すように、表示画面５１の右辺５９（図４（ｃ））に沿って配置される。受光側光導波路５４は、発光側光導波路５３から出射された赤外線ビーム６２を受光する。
【００４１】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０において、赤外線ビーム６２の進行方向は表示画面５１と平行なので、赤外線ビーム６２が表示画面５１により遮断されることはない。
【００４２】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０においては、赤外線ビーム６２が長距離を減衰せず直線状に進むため、曲面ディスプレイ５２の幅が例えば３ｍと長大でも、タッチ入力の精度、感度に問題が生じることはない。
【００４３】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０においては、発光側光導波路５３と受光側光導波路５４が組み合わされて、光学式タッチパネルが形成される。
【００４４】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０においては、水平方向に走る赤外線ビーム６２を指で遮ることにより、表示画面５１上における指の縦方向（赤外線ビーム６２と直交する方向）の座標を検知することができる。縦方向（赤外線ビーム６２と直交する方向）の座標は、湾曲した表示画面５１の左辺５８あるいは右辺５９に沿って測定される。
【００４５】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０においては、指の横方向（赤外線ビーム６２の進行方向）の座標を検知することはできない。しかし、本発明の入力表示システム５０のこの弱点は、表示画面５１上で、複数のタッチ位置を、縦方向（赤外線ビーム６２と直交する方向）に５ｍｍ程度ずらして配置することにより、避けることができる。従って、本発明の入力表示システム５０において、指の横方向（赤外線ビーム６２の進行方向）の座標を検知することができない弱点は、実用上、問題にならない。
【００４６】
［曲面ディスプレイ］
本発明に用いられる曲面ディスプレイ１２、３２、５２の表示画面１１、３１、５１は、図１（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、１本の線分１５、３５、５５が、軸方向一定の状態で、軸方向に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面１７、３７、５７である。
【００４７】
本発明に用いられる曲面ディスプレイ１２、３２、５２としては、可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いた液晶ディスプレイ、可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いた有機ＥＬディスプレイ、可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いたマイクロカプセル型電気泳動ディスプレイ（いわゆる電子ペーパー）、あるいは、プラズマチューブアレイなどが挙げられる。
【００４８】
本発明に用いられる曲面ディスプレイ１２、３２の大きさは、例えば、円柱形電子看板として用いる場合、縦０．５ｍ〜３ｍ、周囲１ｍ〜６ｍ、直径０．５ｍ〜３ｍ程度である。円柱形電子看板として用いる場合、曲面ディスプレイ１２、３２の形状は円柱の外周あるいは内周の、一部または全部である。
【００４９】
［発光側光導波路］
本発明に用いられる発光側光導波路１３、３３、５３は、表示画面１１、３１、５１の一方の曲線状の辺（下辺１８、下辺３８、左辺５８）に沿って配置される。発光側光導波路１３、３３、５３は、表示画面１１、３１、５１の直線状の辺（左辺２０、右辺２１、左辺４０、右辺４１、上辺６０、下辺６１）と平行な赤外線ビーム２２、４２、６２を出射する。
【００５０】
本発明に用いられる発光側光導波路１３、３３、５３は、図５に示すように、好ましくは短冊状であり、短冊の長手の辺が、表示画面１１、３１、５１の一方の曲線状の辺（下辺１８、下辺３８、左辺５８）に沿って配置される。「短冊状」とは、厚さが薄くて細長い長方形の形状をいい、好ましくは、長さが、幅および厚さの５倍以上のものをいう。
【００５１】
本発明に用いられる発光側光導波路１３、３３、５３は、好ましくは、図５に示すように、発光側クラッド７１と、発光側クラッド７１に埋設された発光側コア７２を有する。発光側コア７２の出射側端部７３は複数個あり、発光側クラッド７１の一辺に沿って配置される。発光側コア７２の出射側端部７３は凸レンズとなっている。
【００５２】
図５に示すように、発光側コア７２の入射側端部７４には発光素子７５が光結合される。発光側コア７２の入射側端部７４の数は、コスト上、好ましくは１個である。
【００５３】
図５に示すように、発光側コア７２の入射側端部７４は１個であるが、発光側コア７２は入射側端部７４から出射側端部７３に向かう途中で分岐し、出射側端部７３は複数個となる。出射側端部７３における発光側コア７２の数は、赤外線ビーム２２、４２、６２の本数と等しい。出射側端部７３における発光側コア７２の数は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２のサイズおよび光学式タッチパネルの分解能により、適宜決定される。
【００５４】
発光素子７５から出射された赤外線ビーム２２、４２、６２は、発光側コア７２に入射後、発光側コア７２内を分岐しながら伝播し、複数の出射側端部７３の凸レンズから出射する。出射側端部７３の凸レンズは、出射する赤外線ビーム２２、４２、６２の拡がり角度を調整し、赤外線ビーム２２、４２、６２がほぼ平行光の状態で出射されるようにする。
【００５５】
発光側コア７２の厚さは、好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。発光側コア７２の出射側端部７３（凸レンズ）の配列ピッチは、光学式タッチパネルの分解能に応じて、適宜決定される。
【００５６】
発光側光導波路１３、３３、５３の厚さは、好ましくは５０μｍ〜５ｍｍである。発光側光導波路１３、３３、５３の長さと幅は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２のサイズに応じて適宜決定される。
【００５７】
［受光側光導波路］
本発明に用いられる受光側光導波路１４、３４、５４は、表示画面１１、３１、５１の他方の曲線状の辺（上辺１９、上辺３９、右辺５９）に沿って配置される。受光側光導波路１４、３４、５４は、発光側光導波路１３、３３、５３から出射された赤外線ビーム２２、４２、６２を受光する。
【００５８】
本発明に用いられる受光側光導波路１４、３４、５４は、図６に示すように、短冊状であり、短冊の長手の辺が、表示画面１１、３１、５１の他方の曲線状の辺（上辺１９、上辺３９、右辺５９）に沿って配置される。「短冊状」とは、厚さが薄くて細長い長方形の形状をいい、好ましくは、長さが、幅および厚さの５倍以上のものをいう。
【００５９】
本発明に用いられる受光側光導波路１４、３４、５４は、好ましくは、図６に示すように、受光側クラッド８１と、受光側クラッド８１に埋設された受光側コア８２を有する。受光側コア８２の入射側端部８３は複数個あり、受光側クラッド８１の一辺に沿って配置される。受光側コア８２の入射側端部８３は凸レンズとなっている。
【００６０】
図６に示すように、受光側コア８２の出射側端部８４には、光電変換素子８５が光結合される。受光側コア８２の出射側端部８４の数は入射側端部８３の数と等しい。
【００６１】
受光側コア８２においては、図６に示すように、ある入射側端部８３と、その入射側端部８３に対応する出射側端部８４が、１本のコア８６で結ばれる。従って、ある入射側端部８３に入射した赤外線ビーム２２、４２、６２は、その入射側端部８３とコア８６で結ばれた出射側端部８４から出射する。ある入射側端部８３に入射した赤外線ビーム２２、４２、６２が、その入射側端部８３とコア８６で結ばれていない出射側端部８４から出射することはない。
【００６２】
受光側コア８２の本数は赤外線ビーム２２、４２、６２の本数と等しい。すなわち、受光側コア８２の本数および入射側端部８３の個数は、発光側コア７２の出射側端部７３の数と等しい。受光側コア８２の本数は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２のサイズおよび光学式タッチパネルの分解能に応じて、適宜決定される。
【００６３】
受光側コア８２の入射側端部８３の凸レンズに入射した赤外線ビーム２２、４２、６２は、受光側コア８２内を伝播し、出射側端部８４から出射して、出射側端部８４に光結合した光電変換素子８５に入射する。
【００６４】
受光側コア８２の入射側端部８３の凸レンズは、ほぼ平行光の入射赤外線ビーム２２、４２、６２を屈折させて、各受光側コア８２の中心に収束させる。
【００６５】
受光側コア８２の厚さは、好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。受光側コア８２の入射側端部８３（凸レンズ）の配列ピッチは、光学式タッチパネルの分解能に応じて、適宜決定される。受光側コア８２の入射側端部８３（凸レンズ）の配列ピッチは、発光側コア７２の出射側端部７３（凸レンズ）の配列ピッチと等しい。
【００６６】
受光側光導波路１４、３４、５４の厚さは、好ましくは５０μｍ〜５ｍｍである。受光側光導波路１４、３４、５４の長さと幅は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２のサイズに応じて適宜決定される。
【００６７】
［ブロック構成］
図７は本発明の入力表示システム１０、３０、５０のブロック構成の好ましい一例である。図７に示すように、本発明の入力表示システム１０、３０、５０は、発光素子７５と、発光側光導波路１３、３３、５３と、曲面ディスプレイ１２、３２、５２と、受光側光導波路１４、３４、５４と、光電変換素子８５を備える。さらに、本発明の入力表示システム１０、３０、５０は、中央演算装置９１と、コントローラＩＣ９２と、メモリ９３を備える。
【００６８】
発光素子７５は赤外線ビームを出射する。発光素子７５として、例えばＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）や発光ダイオードが用いられる。発光側光導波路１３、３３、５３は、赤外線ビーム２２、４２、６２を曲面ディスプレイ１２、３２、５２の表示画面の一方の曲線状の辺に導き、出射する。受光側光導波路１４、３４、５４は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２の表示画面を縦断した赤外線ビーム２２、４２、６２を受光して、光電変換素子８５に導く。光電変換素子８５は、入射した赤外線ビーム２２、４２、６２を電気信号に変換する。光電変換素子８５として、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。メモリ９３には文字データ、映像データ、プログラムなどが格納される。中央演算装置９１（ＣＰＵ）は、メモリ９３からプログラムを読み込んで実行する。コントローラＩＣ９２は、光電変換素子８５が検知した赤外線ビーム２２、４２、６２の遮断信号を、符号化して中央演算装置９１に伝達する。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の入力表示システムは、大型の曲面電子看板（デジタルサイネージ）に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 入力表示システム
１１ 表示画面
１２ 曲面ディスプレイ
１３ 発光側光導波路
１４ 受光側光導波路
１５ 線分
１６ 軸方向
１７ 曲面
１８ 下辺
１９ 上辺
２０ 左辺
２１ 右辺
２２ 赤外線ビーム
３０ 入力表示システム
３１ 表示画面
３２ 曲面ディスプレイ
３３ 発光側光導波路
３４ 受光側光導波路
３５ 線分
３６ 軸方向
３７ 曲面
３８ 下辺
３９ 上辺
４０ 左辺
４１ 右辺
４２ 赤外線ビーム
５０ 入力表示システム
５１ 表示画面
５２ 曲面ディスプレイ
５３ 発光側光導波路
５４ 受光側光導波路
５５ 線分
５６ 軸方向
５７ 曲面
５８ 左辺
５９ 右辺
６０ 上辺
６１ 下辺
６２ 赤外線ビーム
７１ 発光側クラッド
７２ 発光側コア
７３ 出射側端部
７４ 入射側端部
７５ 発光素子
８１ 受光側クラッド
８２ 受光側コア
８３ 入射側端部
８４ 出射側端部
８５ 光電変換素子
８６ コア
９１ 中央演算装置
９２ コントローラＩＣ
９３ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力表示システムに関する。本発明の入力表示システムは、大型の曲面ディスプレイと、大型の曲面ディスプレイに適したタッチパネルを含む。
【背景技術】
【０００２】
曲面ディスプレイと、その曲面ディスプレイの表面に配置されたタッチパネルとを備えた電子機器は既に知られている（特許文献１：特開２００２−６２９３）。特許文献１の電子機器は携帯電話のサイズを想定したものである。曲面状のタッチパネルも知られている（特許文献２：特開平１１−１８４６３１）。特許文献２のタッチパネルは抵抗膜式タッチパネルである。
【０００３】
可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いた液晶ディスプレイによっても、曲面ディスプレイが実現される。可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いた有機ＥＬディスプレイによっても、曲面ディスプレイが実現される。可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いたマイクロカプセル型電気泳動ディスプレイ（いわゆる電子ペーパー）によっても、曲面ディスプレイが実現される。
【０００４】
大型の曲面ディスプレイとしてプラズマチューブアレイが知られている（特許文献３：特開２００９−２８２０６６）。プラズマチューブアレイにおいては、直線状の細長いガラス管からなるプラズマチューブが、「すだれ」のように平行に並んで結合されている。プラズマチューブアレイは、プラズマチューブの軸方向に曲げることはできないが、プラズマチューブの軸と直交する方向には曲げることができる。このためプラズマチューブアレイは、プラズマチューブの軸と直交する方向に湾曲させ、曲面ディスプレイとしても使用される。
【０００５】
プラズマチューブアレイにおいては、例えば１ｍ×１ｍの表示ユニットを複数結合して、大きいものでは、３ｍ×４ｍの曲面ディスプレイが実現される。このような巨大な曲面ディスプレイに、抵抗膜式あるいは静電容量式のタッチパネルを搭載すると、タッチ位置の精度を確保することが難しい。その上、コストや生産性の問題も生じる。そのため、大型（例えば対角１ｍ）の曲面ディスプレイに、抵抗膜式あるいは静電容量式のタッチパネルを搭載することは、実用的でない。
【０００６】
上記の理由により、大型の曲面ディスプレイに適したタッチパネルは実用化されていない。そのため大型の曲面ディスプレイを含む入力表示システムも実用化されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６２９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４６３１号公報
【特許文献３】特開２００９−２８２０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、大型（例えば対角１ｍ以上）の曲面ディスプレイに適した光学式タッチパネルを実現し、大型の曲面ディスプレイと、それに適した光学式タッチパネルとを備えた入力表示システムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の入力表示システムは、曲面ディスプレイと、発光素子と、発光側光導波路と、受光側光導波路と、光電変換素子を備える。
発光素子は赤外線ビームを出射する。
曲面ディスプレイの表示画面は、１本の線分が軸方向一定の状態で、前記軸方向に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面である。
曲面ディスプレイの表示画面は、相対する一対の曲線状の辺と、相対する一対の直線状の辺を有する。
発光側光導波路は、表示画面の一方の曲線状の辺に沿って配置される。
発光側光導波路は、表示画面の直線状の辺に平行な赤外線ビームを出射する。
受光側光導波路は、表示画面の他方の曲線状の辺に沿って配置され、発光側光導波路から出射された赤外線ビームを受光する。
光電変換素子は、受光側光導波路から出射された赤外線ビームを受光し、電気信号に変換する。
（２）本発明の入力表示システムに用いられる発光側光導波路は、発光側クラッドと、発光側クラッドに埋設された発光側コアを有する。発光側コアの出射側端部は発光側クラッドの一辺に沿って配置される。発光側コアの出射側端部は凸レンズである。
（３）本発明の入力表示システムにおいて、発光側光導波路の発光側コアの入射側端部は１個である。発光側コアは入射側端部から出射側端部に向かう途中で分岐する。そのため発光側コアの出射側端部は複数個である。
（４）本発明の入力表示システムに用いられる受光側光導波路は、受光側クラッドと、受光側クラッドに埋設された受光側コアを有する。受光側コアの入射側端部は受光側クラッドの一辺に沿って配置される。受光側コアの入射側端部は凸レンズである。
（５）本発明の入力表示システムにおいて、軸方向一定の状態で移動する１本の線分の軸方向は、鉛直方向である。発光側光導波路は表示画面の曲線状の下辺に沿って配置される。受光側光導波路は表示画面の曲線状の上辺に沿って配置される。
（６）本発明の入力表示システムにおいて、表示画面上の複数のタッチ位置は、赤外線ビームと直交する方向に、互いに５ｍｍ以上ずらして表示される。
（７）本発明の入力表示システムにおいて、表示画面の形状は、円筒の側面の外面の一部または全部である。あるいは、表示画面の形状は、円筒の側面の内面の一部または全部である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、大型（例えば対角１ｍ以上）の曲面ディスプレイに適した光学式タッチパネルが実現される。さらに本発明により、大型の曲面ディスプレイと、大型の曲面ディスプレイに適した光学式タッチパネルを備えた入力表示システムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）本発明の入力表示システムの第１例の斜視図、（ｂ）本発明の入力表示システムの第１例の表示画面の形成図、（ｃ）本発明の入力表示システムの第１例の表示画面の斜視図
【図２】本発明の入力表示システムにおいて、ずらしたタッチ位置の説明図
【図３】（ａ）本発明の入力表示システムの第２例の斜視図、（ｂ）本発明の入力表示システムの第２例の表示画面の形成図、（ｃ）本発明の入力表示システムの第２例の表示画面の斜視図
【図４】（ａ）本発明の入力表示システムの第３例の斜視図、（ｂ）本発明の入力表示システムの第３例の表示画面の形成図、（ｃ）本発明の入力表示システムの第３例の表示画面の斜視図
【図５】本発明に用いられる発光側光導波路の平面図
【図６】本発明に用いられる受光側光導波路の平面図
【図７】本発明の入力表示システムのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本発明の入力表示システム］
［第１例］
本発明の入力表示システム１０の第１例は、図１（ａ）に示すように、曲面ディスプレイ１２と、発光側光導波路１３と、受光側光導波路１４を備える。曲面ディスプレイ１２の表示画面１１の形状は、円筒の側面の外面の一部である。換言すると、表示画面１１は、図１（ｂ）に示すように、１本の線分１５が軸方向１６一定の状態で（図１（ｂ）の場合は鉛直方向で）、円筒の外面に沿って、軸方向１６に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面１７である。
【００１３】
図１（ａ）の曲面ディスプレイ１２の表示画面１１は、図１（ｃ）に示すように、相対する一対の曲線状の辺（下辺１８、上辺１９）と、相対する一対の直線状の辺（左辺２０、右辺２１）を有する。図１（ｃ）の場合、相対する一対の曲線状の辺（下辺１８、上辺１９）は、円筒の下辺と上辺に相当する。相対する一対の直線状の辺（左辺２０、右辺２１）は、円筒を縦に分割した場合の左辺と右辺に相当する。
【００１４】
表示画面１１は、任意の静止画あるいは動画の画像や文字を表示することができる。本発明の入力表示システム１０が、例えば大型の曲面電子看板（デジタルサイネージ）として用いられるとき、表示画面１１には、商品の画像や文字、およびタッチ位置が表示される。表示画面１１のタッチ位置に触れることにより、商品のより詳しい説明や動画が表示される。
【００１５】
本発明の入力表示システム１０が、例えば大型の曲面電子観光案内看板として用いられるとき、表示画面１１には、地図や風景写真（静止画あるいは動画）や文字、およびタッチ位置が表示される。表示画面１１のタッチ位置に触れることにより、観光地のより詳しい地図や説明や動画が表示される。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、発光側光導波路１３は、図１（ｃ）に示す表示画面１１の下辺１８に沿って配置される。発光側光導波路１３は、図１（ｃ）に示す表示画面１１の左辺２０および右辺２１と平行な赤外線ビーム２２を出射する。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、受光側光導波路１４は、図１（ｃ）に示す表示画面１１の上辺１９に沿って配置される。受光側光導波路１４は、発光側光導波路１３から出射された赤外線ビーム２２を受光する。
【００１８】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０において、赤外線ビーム２２の進行方向は表示画面１１と平行なので、赤外線ビーム２２が表示画面１１により遮断されることはない。
【００１９】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０において、赤外線ビーム２２は長距離を減衰せず直線状に進むため、曲面ディスプレイ１２の高さが例えば３ｍと長大でも、タッチ入力の精度、感度に問題は生じない。
【００２０】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０においては、発光側光導波路１３と受光側光導波路１４が組み合わされて、光学式タッチパネルが形成される。
【００２１】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０においては、受光側光導波路１４が曲面ディスプレイ１２の表示画面１１の上辺１９（図１（ｃ））に沿って配置されているため、太陽光や照明が受光側光導波路１４に侵入しにくい。そのため、本発明の入力表示システム１０においては、太陽光や照明による誤動作が発生しにくい。
【００２２】
図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０においては、鉛直方向に走る赤外線ビーム２２を、指やペンなどの入力手段（以下、「指」と総称）で遮ることにより、表示画面１１上の指の横方向（赤外線ビーム２２に直交する方向）の座標を検知することができる。横方向（赤外線ビーム２２に直交する方向）の座標は、湾曲した表示画面１１の上辺１９あるいは下辺１８に沿って測定される。
【００２３】
従来の、ＸＹ座標を検知する光学式タッチパネルにおいては、タッチ位置がＹ方向に重なっていても（すなわちＸ座標が同一でも）、Ｙ座標が異なれば別のタッチ位置と検知される。そのため、タッチ位置がＹ方向に重ならないように配慮する必要はない。
【００２４】
しかし、図１（ａ）に示す本発明の入力表示システム１０においては、指の縦方向（赤外線ビーム２２の進行方向）の座標を検知することはできない。本発明の入力表示システム１０のこの弱点は、表示画面１１上で、複数のタッチ位置が縦方向（赤外線ビーム２２の進行方向）に重ならないように配置することにより、克服することができる。
【００２５】
具体的に説明すると、図２に示すように、タッチ位置Ａがタッチ位置Ｂと縦方向（赤外線ビーム２２の進行方向）に重なっている場合、タッチ位置Ａとタッチ位置Ｂは区別できない。このような場合、タッチ位置Ｂを横方向（赤外線ビーム２２と直交する方向）にずらして、タッチ位置Ｃに配置することにより、タッチ位置Ａとタッチ位置Ｃが区別できるようになる。タッチ位置Ｂとタッチ位置Ｃのずれ量は、ペンの太さ程度（約５ｍｍ）以上あればよい。
【００２６】
大型ディスプレイの場合、図２に示すように、タッチ位置が、横方向（赤外線ビーム２２と直交する方向）に５ｍｍ程度ずらして配置されても、表示画面１１の大きさ（１ｍ以上）に比べてずれ量が小さいため、タッチ位置のずれはほとんど視認できない。従って、本発明の入力表示システム１０において、指の縦方向（赤外線ビーム２２の進行方向）の座標を検知することができない弱点は、実用上、問題にならない。
【００２７】
［第２例］
本発明の入力表示システム３０の第２例は、図３（ａ）に示すように、曲面ディスプレイ３２と、発光側光導波路３３と、受光側光導波路３４を備える。曲面ディスプレイ３２の表示画面３１の形状は、円筒の側面の内面の一部である。換言すると、表示画面３１は、図３（ｂ）に示すように、１本の線分３５が軸方向３６一定の状態で（図３（ｂ）の場合は鉛直方向で）、円筒の内面に沿って、軸方向３６と直交する方向に移動した軌跡からなる曲面３７である。
【００２８】
図３（ａ）の曲面ディスプレイ３２の表示画面３１は、図３（ｃ）に示す、相対する一対の曲線状の辺（下辺３８、上辺３９）と、相対する一対の直線状の辺（左辺４０、右辺４１）を有する。図３（ｃ）の場合、相対する一対の曲線状の辺（下辺３８、上辺３９）は、円筒の下辺と上辺に相当する。相対する一対の直線状の辺（左辺４０、右辺４１）は、円筒を縦に分割した場合の左辺と右辺に相当する。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、発光側光導波路３３は、図３（ｃ）に示す表示画面３１の下辺３８に沿って配置される。発光側光導波路３３は、図３（ｃ）に示す表示画面３１の左辺４０および右辺４１と平行な赤外線ビーム４２を出射する。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、受光側光導波路３４は、図３（ｃ）に示す表示画面３１の上辺３９に沿って配置される。受光側光導波路３４は、発光側光導波路３３から出射された赤外線ビーム４２を受光する。
【００３１】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０において、赤外線ビーム４２は表示画面３１と平行なので、赤外線ビーム４２が表示画面３１により遮断されることはない。
【００３２】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０において、赤外線ビーム４２は長距離を減衰せず直線状に進むため、曲面ディスプレイ３２の高さが例えば３ｍと長大でも、タッチ入力の精度、感度に問題が生じることはない。
【００３３】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、発光側光導波路３３と受光側光導波路３４が組み合わされて、光学式タッチパネルが形成される。
【００３４】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、受光側光導波路３４が曲面ディスプレイ３２の表示画面３１の上辺３９（図３（ｃ））に沿って配置されているため、太陽光や照明が受光側光導波路３４に侵入しにくい。そのため、図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、太陽光や照明による誤動作が発生しにくい。
【００３５】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、鉛直方向に走る赤外線ビーム４２を指で遮ることにより、表示画面３１上における指の横方向（赤外線ビーム４２と直交する方向）の座標を検知することができる。横方向（赤外線ビーム４２と直交する方向）の座標は、図３（ｃ）に示す湾曲した表示画面３１の上辺３９あるいは下辺３８に沿って測定される。
【００３６】
図３（ａ）に示す本発明の入力表示システム３０においては、指の縦方向（赤外線ビーム４２の進行方向）の座標を検知することはできない。しかし、本発明の入力表示システム３０のこの弱点は、表示画面３１上で、複数のタッチ位置を、横方向（赤外線ビーム４２と直交する方向）に互いに５ｍｍ程度ずらして配置することにより、避けることができる。従って、本発明の入力表示システム３０において、指の縦方向（赤外線ビーム４２の進行方向）の座標を検知することができない弱点は、実用上、問題にならない。
【００３７】
［第３例］
本発明の入力表示システム５０の第３例は、図４（ａ）に示すように、曲面ディスプレイ５２と、発光側光導波路５３と、受光側光導波路５４を備える。曲面ディスプレイ５２は、椅子形（椅子の背もたれから座面に至る形状）の内面の形状の表示画面５１をもつ。表示画面５１は、図４（ｂ）に示すように、１本の線分５５が軸方向５６一定の状態で（図４（ｂ）の場合は水平方向で）、椅子形の内面に沿って、軸方向５６に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面５７である。
【００３８】
図４（ａ）に示す曲面ディスプレイ５２の表示画面５１は、図４（ｃ）に示すように、相対する一対の曲線状の辺（左辺５８、右辺５９）と、相対する一対の直線状の辺（上辺６０、下辺６１）を有する。図４（ｃ）の場合、相対する一対の曲線状の辺（左辺５８、右辺５９）は、椅子形の左辺と右辺に相当する。相対する一対の直線状の辺（上辺６０、下辺６１）は、椅子形の上辺と下辺に相当する。
【００３９】
発光側光導波路５３は、図４（ａ）に示すように、表示画面５１の左辺５８（図４（ｃ））に沿って配置される。発光側光導波路５３は、図４（ｃ）に示す表示画面５１の上辺６０および下辺６１と平行な赤外線ビーム６２を出射する。
【００４０】
受光側光導波路５４は、図４（ａ）に示すように、表示画面５１の右辺５９（図４（ｃ））に沿って配置される。受光側光導波路５４は、発光側光導波路５３から出射された赤外線ビーム６２を受光する。
【００４１】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０において、赤外線ビーム６２の進行方向は表示画面５１と平行なので、赤外線ビーム６２が表示画面５１により遮断されることはない。
【００４２】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０においては、赤外線ビーム６２が長距離を減衰せず直線状に進むため、曲面ディスプレイ５２の幅が例えば３ｍと長大でも、タッチ入力の精度、感度に問題が生じることはない。
【００４３】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０においては、発光側光導波路５３と受光側光導波路５４が組み合わされて、光学式タッチパネルが形成される。
【００４４】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０においては、水平方向に走る赤外線ビーム６２を指で遮ることにより、表示画面５１上における指の縦方向（赤外線ビーム６２と直交する方向）の座標を検知することができる。縦方向（赤外線ビーム６２と直交する方向）の座標は、湾曲した表示画面５１の左辺５８あるいは右辺５９に沿って測定される。
【００４５】
図４（ａ）に示す本発明の入力表示システム５０においては、指の横方向（赤外線ビーム６２の進行方向）の座標を検知することはできない。しかし、本発明の入力表示システム５０のこの弱点は、表示画面５１上で、複数のタッチ位置を、縦方向（赤外線ビーム６２と直交する方向）に５ｍｍ程度ずらして配置することにより、避けることができる。従って、本発明の入力表示システム５０において、指の横方向（赤外線ビーム６２の進行方向）の座標を検知することができない弱点は、実用上、問題にならない。
【００４６】
［曲面ディスプレイ］
本発明に用いられる曲面ディスプレイ１２、３２、５２の表示画面１１、３１、５１は、図１（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、１本の線分１５、３５、５５が、軸方向一定の状態で、軸方向に直交する方向に移動した軌跡からなる曲面１７、３７、５７である。
【００４７】
本発明に用いられる曲面ディスプレイ１２、３２、５２としては、可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いた液晶ディスプレイ、可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いた有機ＥＬディスプレイ、可撓性のある基板（例えばプラスチック基板）を用いたマイクロカプセル型電気泳動ディスプレイ（いわゆる電子ペーパー）、あるいは、プラズマチューブアレイなどが挙げられる。
【００４８】
本発明に用いられる曲面ディスプレイ１２、３２の大きさは、例えば、円柱形電子看板として用いる場合、縦０．５ｍ〜３ｍ、周囲１ｍ〜６ｍ、直径０．５ｍ〜３ｍ程度である。円柱形電子看板として用いる場合、曲面ディスプレイ１２、３２の形状は円柱の外周あるいは内周の、一部または全部である。
【００４９】
［発光側光導波路］
本発明に用いられる発光側光導波路１３、３３、５３は、表示画面１１、３１、５１の一方の曲線状の辺（下辺１８、下辺３８、左辺５８）に沿って配置される。発光側光導波路１３、３３、５３は、表示画面１１、３１、５１の直線状の辺（左辺２０、右辺２１、左辺４０、右辺４１、上辺６０、下辺６１）と平行な赤外線ビーム２２、４２、６２を出射する。
【００５０】
本発明に用いられる発光側光導波路１３、３３、５３は、図５に示すように、好ましくは短冊状であり、短冊の長手の辺が、表示画面１１、３１、５１の一方の曲線状の辺（下辺１８、下辺３８、左辺５８）に沿って配置される。「短冊状」とは、厚さが薄くて細長い長方形の形状をいい、好ましくは、長さが、幅および厚さの５倍以上のものをいう。
【００５１】
本発明に用いられる発光側光導波路１３、３３、５３は、好ましくは、図５に示すように、発光側クラッド７１と、発光側クラッド７１に埋設された発光側コア７２を有する。発光側コア７２の出射側端部７３は複数個あり、発光側クラッド７１の一辺に沿って配置される。発光側コア７２の出射側端部７３は凸レンズとなっている。
【００５２】
図５に示すように、発光側コア７２の入射側端部７４には発光素子７５が光結合される。発光側コア７２の入射側端部７４の数は、コスト上、好ましくは１個である。
【００５３】
図５に示すように、発光側コア７２の入射側端部７４は１個であるが、発光側コア７２は入射側端部７４から出射側端部７３に向かう途中で分岐し、出射側端部７３は複数個となる。出射側端部７３における発光側コア７２の数は、赤外線ビーム２２、４２、６２の本数と等しい。出射側端部７３における発光側コア７２の数は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２のサイズおよび光学式タッチパネルの分解能により、適宜決定される。
【００５４】
発光素子７５から出射された赤外線ビーム２２、４２、６２は、発光側コア７２に入射後、発光側コア７２内を分岐しながら伝播し、複数の出射側端部７３の凸レンズから出射する。出射側端部７３の凸レンズは、出射する赤外線ビーム２２、４２、６２の拡がり角度を調整し、赤外線ビーム２２、４２、６２がほぼ平行光の状態で出射されるようにする。
【００５５】
発光側コア７２の厚さは、好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。発光側コア７２の出射側端部７３（凸レンズ）の配列ピッチは、光学式タッチパネルの分解能に応じて、適宜決定される。
【００５６】
発光側光導波路１３、３３、５３の厚さは、好ましくは５０μｍ〜５ｍｍである。発光側光導波路１３、３３、５３の長さと幅は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２のサイズに応じて適宜決定される。
【００５７】
［受光側光導波路］
本発明に用いられる受光側光導波路１４、３４、５４は、表示画面１１、３１、５１の他方の曲線状の辺（上辺１９、上辺３９、右辺５９）に沿って配置される。受光側光導波路１４、３４、５４は、発光側光導波路１３、３３、５３から出射された赤外線ビーム２２、４２、６２を受光する。
【００５８】
本発明に用いられる受光側光導波路１４、３４、５４は、図６に示すように、短冊状であり、短冊の長手の辺が、表示画面１１、３１、５１の他方の曲線状の辺（上辺１９、上辺３９、右辺５９）に沿って配置される。「短冊状」とは、厚さが薄くて細長い長方形の形状をいい、好ましくは、長さが、幅および厚さの５倍以上のものをいう。
【００５９】
本発明に用いられる受光側光導波路１４、３４、５４は、好ましくは、図６に示すように、受光側クラッド８１と、受光側クラッド８１に埋設された受光側コア８２を有する。受光側コア８２の入射側端部８３は複数個あり、受光側クラッド８１の一辺に沿って配置される。受光側コア８２の入射側端部８３は凸レンズとなっている。
【００６０】
図６に示すように、受光側コア８２の出射側端部８４には、光電変換素子８５が光結合される。受光側コア８２の出射側端部８４の数は入射側端部８３の数と等しい。
【００６１】
受光側コア８２においては、図６に示すように、ある入射側端部８３と、その入射側端部８３に対応する出射側端部８４が、１本のコア８６で結ばれる。従って、ある入射側端部８３に入射した赤外線ビーム２２、４２、６２は、その入射側端部８３とコア８６で結ばれた出射側端部８４から出射する。ある入射側端部８３に入射した赤外線ビーム２２、４２、６２が、その入射側端部８３とコア８６で結ばれていない出射側端部８４から出射することはない。
【００６２】
受光側コア８２の本数は赤外線ビーム２２、４２、６２の本数と等しい。すなわち、受光側コア８２の本数および入射側端部８３の個数は、発光側コア７２の出射側端部７３の数と等しい。受光側コア８２の本数は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２のサイズおよび光学式タッチパネルの分解能に応じて、適宜決定される。
【００６３】
受光側コア８２の入射側端部８３の凸レンズに入射した赤外線ビーム２２、４２、６２は、受光側コア８２内を伝播し、出射側端部８４から出射して、出射側端部８４に光結合した光電変換素子８５に入射する。
【００６４】
受光側コア８２の入射側端部８３の凸レンズは、ほぼ平行光の入射赤外線ビーム２２、４２、６２を屈折させて、各受光側コア８２の中心に収束させる。
【００６５】
受光側コア８２の厚さは、好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。受光側コア８２の入射側端部８３（凸レンズ）の配列ピッチは、光学式タッチパネルの分解能に応じて、適宜決定される。受光側コア８２の入射側端部８３（凸レンズ）の配列ピッチは、発光側コア７２の出射側端部７３（凸レンズ）の配列ピッチと等しい。
【００６６】
受光側光導波路１４、３４、５４の厚さは、好ましくは５０μｍ〜５ｍｍである。受光側光導波路１４、３４、５４の長さと幅は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２のサイズに応じて適宜決定される。
【００６７】
［ブロック構成］
図７は本発明の入力表示システム１０、３０、５０のブロック構成の好ましい一例である。図７に示すように、本発明の入力表示システム１０、３０、５０は、発光素子７５と、発光側光導波路１３、３３、５３と、曲面ディスプレイ１２、３２、５２と、受光側光導波路１４、３４、５４と、光電変換素子８５を備える。さらに、本発明の入力表示システム１０、３０、５０は、中央演算装置９１と、コントローラＩＣ９２と、メモリ９３を備える。
【００６８】
発光素子７５は赤外線ビームを出射する。発光素子７５として、例えばＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）や発光ダイオードが用いられる。発光側光導波路１３、３３、５３は、赤外線ビーム２２、４２、６２を曲面ディスプレイ１２、３２、５２の表示画面の一方の曲線状の辺に導き、出射する。受光側光導波路１４、３４、５４は、曲面ディスプレイ１２、３２、５２の表示画面を縦断した赤外線ビーム２２、４２、６２を受光して、光電変換素子８５に導く。光電変換素子８５は、入射した赤外線ビーム２２、４２、６２を電気信号に変換する。光電変換素子８５として、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。メモリ９３には文字データ、映像データ、プログラムなどが格納される。中央演算装置９１（ＣＰＵ）は、メモリ９３からプログラムを読み込んで実行する。コントローラＩＣ９２は、光電変換素子８５が検知した赤外線ビーム２２、４２、６２の遮断信号を、符号化して中央演算装置９１に伝達する。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の入力表示システムは、大型の曲面電子看板（デジタルサイネージ）に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 入力表示システム
１１ 表示画面
１２ 曲面ディスプレイ
１３ 発光側光導波路
１４ 受光側光導波路
１５ 線分
１６ 軸方向
１７ 曲面
１８ 下辺
１９ 上辺
２０ 左辺
２１ 右辺
２２ 赤外線ビーム
３０ 入力表示システム
３１ 表示画面
３２ 曲面ディスプレイ
３３ 発光側光導波路
３４ 受光側光導波路
３５ 線分
３６ 軸方向
３７ 曲面
３８ 下辺
３９ 上辺
４０ 左辺
４１ 右辺
４２ 赤外線ビーム
５０ 入力表示システム
５１ 表示画面
５２ 曲面ディスプレイ
５３ 発光側光導波路
５４ 受光側光導波路
５５ 線分
５６ 軸方向
５７ 曲面
５８ 左辺
５９ 右辺
６０ 上辺
６１ 下辺
６２ 赤外線ビーム
７１ 発光側クラッド
７２ 発光側コア
７３ 出射側端部
７４ 入射側端部
７５ 発光素子
８１ 受光側クラッド
８２ 受光側コア
８３ 入射側端部
８４ 出射側端部
８５ 光電変換素子
８６ コア
９１ 中央演算装置
９２ コントローラＩＣ
９３ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の線分が軸方向一定の状態で、前記軸方向に直交する方向に移動した軌跡である曲面からなり、相対する一対の曲線状の辺と、相対する一対の直線状の辺を有する表示画面を備えた曲面ディスプレイと、
赤外線ビームを出射する発光素子と、
前記表示画面の一方の曲線状の辺に沿って配置され、前記表示画面の直線状の辺に平行な赤外線ビームを出射する発光側光導波路と、
前記表示画面の他方の曲線状の辺に沿って配置され、前記発光側光導波路から出射された赤外線ビームを受光する受光側光導波路と、
前記受光側光導波路から出射された赤外線ビームを受光し、電気信号に変換する光電変換素子を備えた入力表示システム。
【請求項２】
前記発光側光導波路は、発光側クラッドと、前記発光側クラッドに埋設された発光側コアを有し、
前記発光側コアの出射側端部は前記発光側クラッドの一辺に沿って配置され、
前記発光側コアの出射側端部は凸レンズである請求項１に記載された入力表示システム。
【請求項３】
前記発光側光導波路の発光側コアの入射側端部は１個であり、
前記発光側コアは前記入射側端部から出射側端部に向かう途中で分岐し、
前記発光側コアの出射側端部は複数個である請求項２に記載された入力表示システム。
【請求項４】
前記受光側光導波路は、受光側クラッドと、前記受光側クラッドに埋設された受光側コアを有し、
前記受光側コアの入射側端部は前記受光側クラッドの一辺に沿って配置され、
前記受光側コアの入射側端部は凸レンズである請求項１から３のいずれかに記載された入力表示システム。
【請求項５】
前記１本の線分の軸方向が鉛直方向であり、
前記発光側光導波路が前記表示画面の曲線状の下辺に沿って配置され、
前記受光側光導波路が前記表示画面の曲線状の上辺に沿って配置された請求項１から４のいずれかに記載された入力表示システム。
【請求項６】
前記表示画面上の複数のタッチ位置が、前記赤外線ビームと直交する方向に、互いに５ｍｍ以上ずらして配置された請求項１から５のいずれかに記載された入力表示システム。
【請求項７】
前記表示画面の形状が、円筒の側面の外面の一部または全部、あるいは、円筒の側面の内面の一部または全部である請求項１から６のいずれかに記載された入力表示システム。
【請求項１】
１本の線分が軸方向一定の状態で、前記軸方向に直交する方向に移動した軌跡である曲面からなり、相対する一対の曲線状の辺と、相対する一対の直線状の辺を有する表示画面を備えた曲面ディスプレイと、
赤外線ビームを出射する発光素子と、
前記表示画面の一方の曲線状の辺に沿って配置され、前記表示画面の直線状の辺に平行な赤外線ビームを出射する発光側光導波路と、
前記表示画面の他方の曲線状の辺に沿って配置され、前記発光側光導波路から出射された赤外線ビームを受光する受光側光導波路と、
前記受光側光導波路から出射された赤外線ビームを受光し、電気信号に変換する光電変換素子を備えた入力表示システム。
【請求項２】
前記発光側光導波路は、発光側クラッドと、前記発光側クラッドに埋設された発光側コアを有し、
前記発光側コアの出射側端部は前記発光側クラッドの一辺に沿って配置され、
前記発光側コアの出射側端部は凸レンズである請求項１に記載された入力表示システム。
【請求項３】
前記発光側光導波路の発光側コアの入射側端部は１個であり、
前記発光側コアは前記入射側端部から出射側端部に向かう途中で分岐し、
前記発光側コアの出射側端部は複数個である請求項２に記載された入力表示システム。
【請求項４】
前記受光側光導波路は、受光側クラッドと、前記受光側クラッドに埋設された受光側コアを有し、
前記受光側コアの入射側端部は前記受光側クラッドの一辺に沿って配置され、
前記受光側コアの入射側端部は凸レンズである請求項１から３のいずれかに記載された入力表示システム。
【請求項５】
前記１本の線分の軸方向が鉛直方向であり、
前記発光側光導波路が前記表示画面の曲線状の下辺に沿って配置され、
前記受光側光導波路が前記表示画面の曲線状の上辺に沿って配置された請求項１から４のいずれかに記載された入力表示システム。
【請求項６】
前記表示画面上の複数のタッチ位置が、前記赤外線ビームと直交する方向に、互いに５ｍｍ以上ずらして配置された請求項１から５のいずれかに記載された入力表示システム。
【請求項７】
前記表示画面の形状が、円筒の側面の外面の一部または全部、あるいは、円筒の側面の内面の一部または全部である請求項１から６のいずれかに記載された入力表示システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５８０８４（Ｐ２０１３−５８０８４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６０８０（Ｐ２０１１−１９６０８０）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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