JP3233588B2 - タッチ入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はタッチ入力装置、特
にディスプレイ装置の表示スクリーンである四角形のフ
レームの外周に配置された複数の発光器および検出器対
を有し、指等のスタイラスの位置を検出して、ディスプ
レイ装置とオペレータとの対話を可能にする光学式タッ
チ入力装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＣＲＴ（陰極線管）等の表示スクリーン
上に文字または図形情報を表示するビデオディスプレイ
が広く使用されている。これらビデオディスプレイとオ
ペレータとのインターフェースまたは対話手段として、
この表示スクリーンの対応する２辺に沿って対向して
（位置合わせされた）複数の赤外線発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）等の発光器およびフォトトランジスタ等の検出器
対を配置し、走査手段によりこれら発光器および検出器
対を順次所定順序で付勢し、発光器からの光ビームがス
タイラスにより遮断されたか否かを検出器の出力に基づ
き判断するオプトマトリックス式または光学式タッチ入
力装置が提案されている。例えば本願出願人の出願に係
る米国特許第4,267,443 号を参照されたい。 【０００３】一般にＣＲＴ等の表示スクリーンは５対４
等の比で横長であり、縦横比が１対１でない為に配列さ
れる発光器および検出器の個数も縦と横では異なる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このように四角形の表
示スクリーンまたはフレームに沿って配置された複数対
の発光器および検出器は十分高頻度で走査して、移動す
るスタイラス位置を高速で検出することが好ましい。 【０００５】上述の如く一般に縦（Ｙ軸）と横（Ｘ軸）
で異なる個数の発光器および検出器対を有するオプトマ
トリックスを走査するには、例えばＸ軸の発光器および
検出器を走査した後Ｙ軸の走査を行うのが一般的であっ
た。この走査方式は、発光器を順次走査（付勢）して、
検出器による検出値の大小を所定基準値と比較して光ビ
ームの遮断、すなわちスタイラスの有無をアナログ的に
判断する場合には十分有効であった。 【０００６】しかし、使用する多数の発光器および検出
器の初期特性および経年変化が大きくばらつく場合、お
よび周囲光等の影響が大きい場合には、付勢された各検
出器の出力をディジタル変換してディジタル処理するこ
とが好ましいことが判明した。しかし、各検出器の検出
出力をディジタル変換その他必要なディジタル処理（例
えば周囲光の補償）を行うには有限の時間を必要とす
る。そのために１回の走査に要する時間が長くなり、特
に多数の発光器および検出器対を使用する場合には、走
査サイクルが遅く、十分迅速にスタイラスの位置情報を
入力できないという課題があった。 【０００７】そこで、本発明の目的は、多数の発光器お
よび検出器対を使用する大型かつ高精度の装置であって
も十分早い走査サイクルでスタイラス位置情報が更新可
能である光学式またはオプトマトリックス式タッチ入力
装置を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上述の目的ないし課題を
達成または解決する為に、本発明のタッチ入力装置は、
プロセッサ、第１軸（Ｙ軸）に沿って対向して配置され
た第１の複数の発光器及び検出器対、並びに第２軸（Ｘ
軸）に沿って対向して配置された第２の複数の発光器及
び検出器対を備え、第１軸及び第２軸が互いに直交して
おり、第１の複数対は第２の複数対より数が少ないタッ
チ入力装置において、プロセッサは、検出器の対応する
発光時及び非発光時の出力をディジタル変換して比較す
ることによって第１軸または第２軸の各検出器が飽和し
ているか否かを決定する手段を有し、プロセッサが、第
１の複数の発光器及び検出器対の全てが付勢されるま
で、第１の複数の発光器及び検出器対の１つ、並びに第
２の複数の発光器及び検出器対の１つを交互に付勢し、
その後、第２の複数の発光器及び検出器対の残余の対を
付勢し、プロセッサが現在の発光器及び検出器対の検出
器の状態を判定する前に後続の発光器及び検出器対の検
出器を付勢することを特徴とするものである。 【０００９】 【発明の効果】本発明のタッチ入力装置によれば、プロ
セッサは、検出器の対応する発光時及び非発光時の出力
をディジタル変換して比較することによって第１軸また
は第２軸の各検出器が飽和しているか否かを決定する手
段を有し、プロセッサが、第１の複数の発光器及び検出
器対の全てが付勢されるまで、第１の複数の発光器及び
検出器対の１つ、並びに第２の複数の発光器及び検出器
対の１つを交互に付勢し、その後、第２の複数の発光器
及び検出器対の残余の対を付勢し、プロセッサが現在の
発光器及び検出器対の検出器の状態を判定する前に後続
の発光器および検出器対の検出器を付勢するので、次の
効果を奏する。◎即ち、周囲光の影響が排除または大幅
に軽減可能であると共に、多数の発光器及び検出器対を
使用する大型かつ高精度の装置であっても十分に速い走
査サイクルでスタイラスの位置を迅速に検出できるとい
う効果を奏する。 【００１０】 【実施例】以下、添付図を参照して本発明のタッチ入力
装置の好適実施例を詳細に説明する。 【００１１】図１において、ビデオディスプレイを利用
するオペレ―タを示す。ＣＲＴ10は表示領域12を有し、
キ―パッドまたはキ―ボ―ド14と一般的に相互作用を行
なう。オペレ―タ16はスタイラス18を使用することによ
り表示領域12と対話を行なうが、本発明の好適な実施例
によるとスタイラス18はオペレ―タの指により構成さ
れ、よって真にタッチ式の対話システムを提供してい
る。しかしながら他のタイプのスタイラス、例えば鉛
筆、ポインタ、等も本発明の範囲内で使用することが出
来る。キ―パッド14を図示してはいるが、このキ―パッ
ド14を出来るだけ小さなものとし、オペレ―タ16がスタ
イラス18を用いてＣＲＴと直接対話することが本発明の
主たる目的の一つである。タッチ式入力領域はオペレ―
タ16が観察している表示領域12の部分によって概ね形成
される。本発明の好適な実施例によると、このタッチ式
入力領域はディスプレイの下部および一側部に配置され
た発光器とディスプレイの上部および他側部に配置され
た検出器を使用しており、赤外光線ビ―ムマトリックス
（図５に詳細に示す）を構成する。光線ビ―ムは、ＣＲ
Ｔ10の周縁を囲んでおりかつ好適な実施例によると可視
光には不透明で赤外光には透明な保持枠20を通過する。
但し、異なる光透過特性を有する他のタイプの保持枠を
使用してもよい。図２、図３および図４は本発明の説明
図である。主な素子の参照符号および機能のリストを下
の表１に示す。 【００１２】 表１ 素 子 参 照 符 号 素 子 タ イ プ Ｕ１ シュミットトリガ― インバ―タ Ｕ２ マイクロプロセッサ Ｕ３，Ｕ４，Ｕ８，Ｕ９ ダ―リントン接続 トランジスタアレイ Ｕ５，Ｕ６，Ｕ７ ＢＣＤ−10進デコ―ダ ＣＲ０−ＣＲ47 発光ダイオ―ド（発光器） Ｑ０−Ｑ47 フォトトランジスタ（検出器） 本発明の好適な実施例によると、マイクロプロセッサＵ
２は８ビットマイクロコンピュ―タであって、ＲＡＭ，
ＲＯＭならびにオンボ―ドアナログ−ディジタル（以下
Ａ−Ｄという）変換器を有し、好ましくは米国テキサス
州オ―スチンのモトロ―ラ社のような会社が製造する68
00系のマイクロコンピュ―タのＨＭＯＳ装置を用いる。
しかしながら、ＣＭＯＳまたはＮＭＯＳの様な他の型式
のマイクロコンピュ―タであって、異なるビット−バイ
ト型式、例えば16または32ビットバイトを採用する他の
会社により製造されたものであっても良い。好適な6800
系ア―キテクチャのようなこれらのマシンは周知であ
り、当業者にとっては容易に入手可能である。本発明の
装置設計によるとマイクロプロセッサＵ２に附属するす
べての特徴およびピンを使用する必要はなく、以下使用
されるものだけを図示説明する。 【００１３】Ｖcc端子は好適な実施例においては＋５ボ
ルトのＶcc電源に接続され、かつ端子Ｖppに接続されて
いる。ＶccはマイクロプロセッサＵ２の大部分に動作電
力を供給し、ＶppはマイクロプロセッサＵ２のＲＯＭの
ためのプログラム用電圧を供給する。好適な実施例にお
いてＲＯＭはＥＰＲＯＭにより構成する。マスク型式の
マイクロプロセッサを使用しても良く、その場合にはＶ
ppは不要である。ＸＴＡＬおよびＥＸＴＡＬ端子間には
水晶発振器が接続してあり、ＥＸＴＡＬ端子にはコンデ
ンサＣ２の一方の端子が接続してありその他方の端子は
接地（Ｇnd）してある。この構成により全システムに安
定したクロック周波数が供給される。ＲＥＳＥＴ端子は
コンデンサＣ３の一方の端子に接続され、その他方の端
子はＧndに接続されている。Ｉ／Ｏピンである端子ＰＣ
５はインタラプト端子ＩＮＴおよび装置Ｕ１のインバ―
タＡの出力側に接続されている。装置Ｕ１はシュミット
トリガ―インバ―タであり、インバ―タＡの入力は抵抗
Ｒ１の一方の端子と、抵抗Ｒ２の一方の端子と、上位コ
ンピュ―タ（非図示）のクロック端子とに接続されてい
る。Ｒ１，Ｒ２の他の端子は各々ＶccおよびＧndに接続
されている。Ｉ／ＯピンＰＣ７は装置Ｕ１のインバ―タ
Ｂの入力側に接続されており、インバ―タＢの出力側は
上位コンピュ―タに接続されているデ―タ出力端子に接
続されている。 【００１４】図２に示したコンデンサＣ１はフィルタコ
ンデンサであり、その一方の端子は＋５すなわちＶccバ
スに他方の端子はＧndバスに接続されている。ポ―トＢ
Ｉ／ＯラインＰＢ０，ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，ＰＢ
４，ＰＢ５およびＰＢ７は図３および図４により詳しく
図示したように本発明による発光器および検出器のため
のコ―ド化およびデコ―ド化を行なう。ピンＶrhはマイ
クロプロセッサＵ２のＡ−Ｄ変換部分のための高基準電
圧を供給するための高基準電圧ピンである。ピンＶrlは
マイクロプロセッサＵ２のＡ−Ｄ変換部分のための低基
準電圧を供給するための低基準電圧ピンである。ポ―ト
Ｃ端子ＰＣ０，ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３およびＰＣ４は
図３および図４により詳細に示したように発光器／検出
器アレイのコ―ド化およびデコ―ド化端子と接続するＩ
／Ｏピンである。Ａ−Ｄ端子ＡＮ０，ＡＮ１，ＡＮ２お
よびＡＮ３は図４により詳細に示したように検出回路に
接続されている。マイクロプロセッサＵ２のＶss端子は
Ｇndに接続され、Ｉ／ＯピンＰＤ６は抵抗Ｒ11の一方の
端子に接続されている。抵抗Ｒ11の他方の端子はＶccに
接続されている。 【００１５】図３は本発明のタッチ入力装置の発光器部
分を示す。ラインＰＢ０は抵抗回路網Ｒ３の一端子と、
素子Ｕ３すなわちダ―リントン接続トランジスタアレイ
の一方のダ―リントン接続トランジスタ対のベ―スとに
接続され、Ｉ／ＯラインＰＢ１は抵抗回路網Ｒ３の抵抗
Ａに接続され、該抵抗は素子Ｕ３の他のダ―リントン接
続トランジスタ対のベ―スに接続されている。同様にＩ
／ＯラインＰＢ２，ＰＢ３，ＰＢ４およびＰＢ５は抵抗
回路網Ｒ３の抵抗Ｆ，Ｅ，ＤおよびＣに各々接続され、
更に素子Ｕ４すなわちダ―リントン接続トランジスタア
レイのダ―リントン接続トランジスタ対のベ―スに接続
されている。抵抗回路網Ｒ３の抵抗Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ
およびＦの残りの端子は共通にＶccに接続されている。
ラインＶrhは抵抗Ｒ４，Ｒ５の一方の端子に接続され、
該両抵抗の他方の端子は各々ＶccおよびＧndに接続され
ている。Ｉ／ＯラインＰＢ７は素子Ｕ５すなわちＢＣＤ
−10進デコ―ダの入力Ｄに接続され、（図３には図示し
ていない素子Ｕ１により供給される）端子ＰＣ０，ＰＣ
１，ＰＣ２はデコ―ダＵ５の入力Ａ，Ｂ，Ｃに各々接続
されている。Ｉ／ＯラインＰＢＯに接続されたダ―リン
トン接続トランジスタ対のコレクタ端子は抵抗Ｒ10の一
方の端子に接続され、Ｉ／ＯラインＰＢ１に接続された
ダ―リントン接続トランジスタ対のコレクタ端子は抵抗
Ｒ９の一方の端子に接続されている。抵抗Ｒ９およびＲ
10の他の端子は相互に接続され、かつ抵抗Ｒ８およびコ
ンデンサＣ４の一方の端子ならびにダ―リントン接続ト
ランジスタアレイＵ４の４個のコレクタ端子のすべてに
接続されている。抵抗Ｒ８の他の端子はＶccに接続さ
れ、コンデンサＣ４の他の端子はＧndに接続されてい
る。ダ―リントン接続トランジスタアレイのＳＵＢ端子
はＧndに接続されている。素子Ｕ３のＩ／ＯラインＰＢ
０と接続されたダ―リントン接続トランジスタ対のエミ
ッタ端子は発光器ＣＲ０，ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，Ｃ
Ｒ４，ＣＲ５，ＣＲ６およびＣＲ７の陽極に接続され、
Ｉ／ＯラインＰＢ１に接続された素子Ｕ３のエミッタは
同様に発光器ＣＲ８ないしＣＲ15の陽極に接続されてい
る。 【００１６】本発明の好適な実施例における発光器は赤
外線発光ダイオ―ドであるが、他のタイプの発光器を使
用することも本発明の範囲内である。更にダ―リントン
接続トランジスタアレイＵ４のＩ／ＯラインＰＢ２，Ｐ
Ｂ３，ＰＢ４およびＰＢ５に接続されたエミッタ端子は
発光器ＣＲ16−23、ＣＲ24−31，ＣＲ32−39およびＣＲ
40−47の陽極に各々接続されている。発光器ＣＲ７，Ｃ
Ｒ15，ＣＲ23，ＣＲ31，ＣＲ39およびＣＲ47の陰極は、
ダ―リントン接続トランジスタアレイである素子Ｕ８の
１つのダ―リントン接続トランジスタ対のコレクタ端子
に接続され、このダ―リントン接続トランジスタ対のベ
―ス端子はＢＣＤ−10進デコ―ダＵ５の端子７に接続さ
れている。同様に、発光器ＣＲ６，ＣＲ14，ＣＲ22，Ｃ
Ｒ30，ＣＲ38およびＣＲ46の陰極は素子Ｕ８の他のダ―
リントン接続トランジスタ対のコレクタ端子に接続さ
れ、このダ―リントン接続トランジスタ対のベ―ス端子
はデコ―ダＵ５の出力ピン６に接続されている。発光器
ＣＲ５，ＣＲ13，ＣＲ21，ＣＲ29，ＣＲ37およびＣＲ45
の陰極は素子Ｕ８の別のダ―リントン接続トランジスタ
対のコレクタ端子に接続され、このダ―リントン接続ト
ランジスタ対のベ―ス端子はデコ―ダＵ５のピン５に接
続されている。発光器ＣＲ４，ＣＲ12，ＣＲ20，ＣＲ2
8，ＣＲ36およびＣＲ44の陰極は素子Ｕ８の更に他のダ
―リントン接続トランジスタ対のコレクタ端子に接続さ
れ、このダ―リントン接続トランジスタ対のベ―ス端子
はデコ―ダＵ５のピンチに接続されている。 【００１７】発光器ＣＲ３，ＣＲ11，ＣＲ19，ＣＲ27，
ＣＲ35およびＣＲ43の陰極は他のダ―リントン接続トラ
ンジスタアレイである素子Ｕ９の１つのダ―リントン接
続トランジスタ対のコレクタ端子に接続され、そのダ―
リントン接続トランジスタ対のベ―ス端子はデコ―ダＵ
５の出力ピン３に接続されている。同様に、発光器ＣＲ
２，ＣＲ10，ＣＲ18，ＣＲ26，ＣＲ34およびＣＲ42の陰
極は素子Ｕ９の他のダ―リントン接続トランジスタ対の
コレクタ端子に接続され、このダ―リントン接続トラン
ジスタ対のベ―ス端子はデコ―ダＵ５の端子２に接続さ
れている。発光器ＣＲ１，ＣＲ９，ＣＲ17，ＣＲ25，Ｃ
Ｒ33およびＣＲ41の陰極は素子Ｕ９の別のダ―リントン
接続トランジスタ対のコレクタ端子に接続され、このダ
―リントン接続トランジスタ対のベ―ス端子はデコ―ダ
Ｕ５の出力ピン１に接続されている。発光器ＣＲ０，Ｃ
Ｒ８，ＣＲ16，ＣＲ24，ＣＲ32およびＣＲ40の陰極は素
子Ｕ９の更に他のダ―リントン接続トランジスタ対のコ
レクタ端子に接続され、このダ―リントン接続トランジ
スタ対のベ―ス端子はデコ―ダＵ５の出力ピン０に接続
されている。素子Ｕ８のエミッタ端子およびＳＵＢ端子
は共通にＧndに接続され、同じく素子Ｕ９のエミッタ端
子およびＳＵＢ端子は共通にＧndに接続されている。従
って素子Ｕ３，Ｕ４，Ｕ８およびＵ９を使用することに
より、発光器ＣＲ０ないしＣＲ47はマトリックスを形成
するように接続されている（マトリックスの作用は後で
詳細に説明する）。 【００１８】図４において、検出器と接続する検出およ
びデコ―ド回路を示す。Ｉ／ＯラインＰＣ０は素子Ｕ１
のインバ―タＣの入力に接続され、Ｉ／ＯラインＰＣ１
およびＰＣ２は素子Ｕ１のインバ―タＤおよびＥの入力
に接続されている。これによりＰＣ０，ＰＣ１，ＰＣ２
がデコ―ダＵ５（図３参照）の端子Ａ，Ｂ，Ｃに各々供
給され、更にＢＣＤ−10進デコ―ダＵ６およびＵ７の端
子Ａ，Ｂ，Ｃに各々供給される。ポ―トＣＩ／Ｏライン
ＰＣ３はデコ―ダＵ７のＤ端子に接続され、Ｉ／Ｏ端子
ＰＣ４はデコ―ダＵ６のＤ端子に接続されている。Ａ−
ＤＩ／ＯラインＡＮＯは抵抗アレイＲ６およびＲ７の抵
抗Ａの一方の端子に接続され、更にフォトトランジスタ
すなわち検出器Ｑ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，
Ｑ６，Ｑ７およびＱ16，Ｑ17，Ｑ18，Ｑ19，Ｑ20，Ｑ2
1，Ｑ22，Ｑ23のコレクタ端子に接続されている。ディ
ジタルＩ／ＯラインＡＮ１は同様にトランジスタアレイ
Ｒ６およびＲ７の抵抗Ｂの一方の端子と、検出器Ｑ８な
いしＱ15およびＱ24ないしＱ31のコレクタとに接続され
ている。ディジタルＩ／ＯラインＡＮ２は抵抗アレイＲ
６およびＲ７の抵抗Ｃの一方の端子と、検出器Ｑ32ない
しＱ39のコレクタとに接続されている。同じくＩ／Ｏラ
インＡＮ３は抵抗アレイＲ６およびＲ７の抵抗Ｄの一方
の端子と、検出器Ｑ40ないしＱ47のコレクタに接続され
ている。抵抗アレイＲ６の抵抗Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの他の端
子は共通してＶccに接続され、抵抗アレイＲ７の抵抗
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの他の端子は共通してＧndに接続されて
いる。 【００１９】デコ―ダＵ７の出力ピン０は検出器Ｑ０お
よびＱ８のエミッタ端子に接続され、同様に検出器Ｑ１
およびＱ９，Ｑ２およびＱ10，Ｑ３およびＱ11，Ｑ４お
よびＱ12，Ｑ５およびＱ13，Ｑ６およびＱ14，Ｑ７およ
びＱ15の対をなすエミッタ端子はデコ―ダＵ７の端子
１，２，３，４，５，６および７に各々共通して接続さ
れている。更に、検出器Ｑ16，Ｑ24，Ｑ32，Ｑ40のエミ
ッタはデコ―ダＵ６の端子０に共通して接続されてお
り、検出器Ｑ17，Ｑ25，Ｑ33，Ｑ41の４個のエミッタ、
検出器Ｑ18，Ｑ26，Ｑ34，Ｑ42の４個のエミッタ、検出
器Ｑ19，Ｑ27，Ｑ35，Ｑ43の４個のエミッタ、検出器Ｑ
20，Ｑ28，Ｑ36，Ｑ44の４個のエミッタ、検出器Ｑ21，
Ｑ29，Ｑ37，Ｑ45の４個のエミッタ、検出器Ｑ22，Ｑ3
0，Ｑ38，Ｑ46，そして検出器Ｑ23，Ｑ31，Ｑ39，Ｑ47
の４個のエミッタはデコ―ダＵ６の端子１，２，３，
４，５，６および７に各々共通して接続されている。こ
の構成により図３の検出器のマトリックスに類似したマ
トリックスが形成される。 【００２０】図５にオプトマトリックスフレ―ムおよび
保持枠を示す。図示した発光器ＣＲ０ないしＣＲ47およ
び検出器Ｑ０ないしＱ47は16×32のマトリックスを構成
し、16個の発光器および検出器がＹ方向すなわち垂直方
向に、32個の発光器および検出器がＸ方向すなわち水平
方向に配列されている。図示してはいないが発光器およ
び検出器はプリント回路基板等に固設されていて各発光
器／検出器対が正しく対応するように保持されている。
図５は更に発光器により発光され検出器により受光され
る光パタ―ンを示している。各発光器は駆動されると参
照番号22で示す主光ビ―ムを発生し、更に発光器から検
出器へ向うにつれ次第に拡散する非平行光24を発生す
る。従って主光ビ―ム22による光に隣接する検出器も若
干の光量を検出するため、これを後述するように補償す
る必要がある。また保持枠20のコーナーに隣接する発光
器ＣＲ０およびＣＲ４からの非平行ビーム24は保持枠20
で反射される傾向がある。この反射光は26で示す反射ビ
―ムとなり、若干の反射ビ―ム26は主光ビ―ム22を検出
すべき検出器によって受光されてしまう。このため、ス
タイラスが表示領域12へ導入され主光ビ―ム22を阻止し
た場合、反射ビ―ム26としての非平行光24がＱ０のよう
な対応する検出器により受光され、或る光線条件下では
十分な量の光が検出器により受光されてしまいスタイラ
スのタッチが検知されない。この反射光すなわちグレア
の問題は検出器がＣＲＴの中心に向って接近すればする
ほど重要ではなくなる。製造効率の観点から、保持枠20
のコ―ナ―や中心において使用されている検出器や発光
器は同種のものである。従って、保持枠20の各コ―ナ―
に隣接する４個のエミッタのパワ―すなわち発光出力を
減少させることによって、反射ビ―ムのパワ―は容認し
得る、誤差を発生しないレベルまで低下する。すなわ
ち、発光器ＣＲ０，ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４，
ＣＲ５，ＣＲ６，およびＣＲ７へ供給するパワ―をある
減少パワ―レベルに減少させ、発光器ＣＲ８，ＣＲ９，
ＣＲ10，ＣＲ11，ＣＲ12，ＣＲ13，ＣＲ14，およびＣＲ
15へ供給するパワ―を第２のパワ―レベルに減少させる
ことによって、保持枠コ―ナ―に隣接する最初の２個の
発光器の発光出力を低下させ、次の２個の発光器の発光
出力を若干増加させ、残りのオプトマトリックスフレ―
ムについては発光出力をフルパワ―とすることが出来
る。より多くのあるいはより少ない発光器に減少パワ―
を供給したり、検出器と同様に構成したりすることも本
発明の範囲内である。 【００２１】 【本装置の動作】本発明の全体の電気的作用を図２、図
３および図４を参照して説明する。本発明においては、
ホストコンピュ―タ（非図示）との相互作用によりＣＲ
Ｔにビデオ表示領域12上で情報を表示せしめるが、該ビ
デオ表示領域12はオプトマトリックスタッチ式入力スク
リ―ンがオペレ―タ16の決定をホストコンピュ―タに指
示するべくオペレ―タ16およびプログラム間の対話関係
の一部を構成する。ホストコンピュ―タおよびそれに使
用するプログラムは当業者が容易に理解出来るものであ
り、その詳細な説明は省略する。ホストコンピュ―タは
図２のクロック端子にクロック信号を供給し、該クロッ
ク信号はマイクロプロセッサＵ２のＣポ―トＩ／Ｏライ
ンＰＣ５およびインタ―ラプト端子ＩＮＴに印加され
る。ホストコンピュ―タから発生されるクロック信号の
流れは、オプトマトリックスフレ―ムよりの入力が望ま
しい期間継続し、クロック信号がなくなるとマイクロプ
ロセッサＵ２はインタ―ラプトを開始する。従って電源
を供給しクロック信号をマイクロプロセッサＵ２に供給
することにより、オプトマトリックス装置は走査動作を
開始してＬＥＤを点火しフォトトランジスタを読取り、
そして適当なソフトウエアにより情報を内部分析する。
本装置の動作は反復的であるためある信号サイクルを例
示して説明するが、装置の残りの部分も同様に作動す
る。 【００２２】マイクロプロセッサＵ２に電源を供給する
と、主プログラムル―プの実行が開始される（図６ない
し図11参照）。図６ないし図11に示したフロ―チャ―ト
および以下の好適な実施例の説明は当業者が適切なソフ
トウエアを書くのに十分なものであると思われる。プロ
グラムはまずステップ 100においてポインタを初期化し
て、既知の零の開始点においてＸおよびＹのビ―ムカウ
ントを開始する。その後マイクロプロセッサはホストコ
ンピュ―タから受ける所定数の同期クロックパルスをス
テップ 110で待ち、よってマイクロコンピュ―タＵ２お
よびホストコンピュ―タ間の完全な同期化を行なう。ス
テップ 120においてＸフォトトランジスタをオンする。
このＸフォトトランジスタは本実施例の最初のサイクル
の開始時においてはＱ４（図５）である。フォトトラン
ジスタをこのようにオンすることにより、該トランジス
タは安定化する。これはデコ―ダＵ７に接続されたＩ／
ＯラインＰＣ０，ＰＣ１およびＰＣ２の適当なアドレス
を選択し、デコ―ダＵ７をＩ／ＯラインＰＣ３でイネ―
ブルとしてＱ４に通電することにより行なう。次にＬＥ
Ｄ ＣＲ４をＰＣ０，ＰＣ１およびＰＣ２により与えら
れたアドレスに関してＩ／ＯラインＰＢ０を駆動するこ
とにより点火し、同時にＩ／ＯラインＰＢ７をイネ―ブ
ルとしてデコ―ダＵ５のライン４をイネ―ブルする。ス
テップ 130におけるこのＸ ＬＥＤ ＣＲ４の点火にお
いては待ち時間を含めることによりＬＥＤ ＣＲ４が完
全にオンするようにする。更に、ＬＥＤ ＣＲ０ないし
ＣＲ７に関しては電流制限抵抗Ｒ10を（ソ―スドライバ
―として用いる）ダ―リントン接続トランジスタアレイ
Ｕ３と共に使用して発光器ＣＲ０ないしＣＲ７に通電し
て最も低い輝度で発光させる。同様に発光器ＣＲ８ない
しＣＲ15に関しては、第２の電流制限抵抗Ｒ９を使用し
てこれら発光器の発光出力を減少せしめる。抵抗Ｒ９の
抵抗値は好ましくは抵抗Ｒ10の抵抗値の半分として、保
持枠20（図５参照）の各コ―ナ―に最も近い２個の発光
器より僅かに高輝度で点火する。ダ―リントン接続トラ
ンジスタアレイＵ４により駆動される残りの発光器は、
全輝度すなわち最大発光出力が望ましいため上記のよう
な電流制限抵抗を使用しない。このようにして、発光器
ＣＲ０およびＣＲ１が減少された発光出力パワ―により
反射ビ―ム26を低下せしめ、発光器ＣＲ８およびＣＲ９
が若干高いが保持枠20のコ―ナ―に隣接しない残りの発
光器よりは低い発光出力パワ―を有するようなパワ―調
節を行なう。抵抗アレイＲ３はプルアップ抵抗として作
用して各発光器が点火のための最低の適正なパワ―を有
するようにする。従ってＣＲ４が点火された時、電流は
素子Ｕ３の下側のダ―リントン接続トランジスタ対のエ
ミッタを流れて（シンクドライバ―として使用される）
ダ―リントン接続トランジスタアレイＵ８のコレクタを
駆動し、発光器が積極的に駆動され、ダ―リントン接続
トランジスタアレイＵ８およびＵ９も積極的に駆動され
る。ＬＥＤ ＣＲ４が完全にオンされた後はステップ 1
40においてＡ−Ｄ変換が開始される。本例ではＡ−Ｄラ
インＡＮＯがＱ４により発生した値を得てこれをディジ
タル値に変換する。このディジタル値はマイクロプロセ
ッサＵ２に内蔵されたＶrhの基準ディバイダにより制御
された基準値により決定される。すべての信号電圧はこ
の基準値に対する比として変換される。この基準値は、
最大電圧入力であって選択されないフォトトランジスタ
あるいは極めて低い周囲光レベルを有する選択されたフ
ォトトランジスタに相当するＶｑに設定すべきことが判
明している。抵抗回路網Ｒ６およびＲ７はこの最大基準
レベルＶｑを決定する。ステップ 140におけるディジタ
ル変換時に、ＬＥＤ ＣＲ４がステップ 150でオフとな
りその時点でディジタル変換が終了し、ディジタル値が
ステップ 160でマイクロプロセッサに読取られ記憶され
る。ＬＥＤ ＣＲ４がオフとなると、フォトトランジス
タＱ４がもう一度読取られてステップ 170において周囲
光が読取られるが、この読取値はステップ 180において
ディジタル値に変換される。その後カウントチェックを
ステップ 190で行ない調べるべきＹフォトトランジスタ
がまだあるか否かを判定する。この判定はＸおよびＹフ
ォトトランジスタが交互にサンプルされＸ方向よりもＹ
方向の方が装置数が少ないために行なわれる。処理を迅
速化するため、Ｙ方向の装置が最大数までサンプルされ
た時には、Ｘ方向の残りの装置は後述するように 440か
ら始める。本例においてはサンプルすべきＹフォトトラ
ンジスタがまだあるのでＹトランジスタＱ０がステップ
200においてオンされる。このようにプロセッサが現在
の発光器および検出器対の検出器の状態を判定する前に
後続の発光器および検出器対の検出器を付勢することに
より処理を迅速に行うことができる。 【００２３】その後ステップ210 において、周囲光のデ
ィジタル変換が完了すると、ステップ220 に進む。この
ステップ220 では、ステップ160 においてＬＥＤ ＣＲ
４がオンの際のＸフォトトランジスタＱ₄ のディジタル
出力からＣＲ４がオフである周囲光のディジタル出力が
減算される。この減算により、周囲光の影響が排除さ
れ、ＬＥＤ ＣＲ４のオンによるフォトトランジスタＱ
₄ の正味の検出出力が得られることとなる。 【００２４】次に、ステップ230 を説明する。この特定
実施例においてステップ230 はフォトトランジスタが飽
和しているか否かによりスタイラスのタッチ有無の判定
法を変えている。ここで、「飽和」とは、ＬＥＤのオン
オフにより対応するフォトトランジスタの出力が大きく
は変化しないことを意味し、必ずしも出力変化が零であ
ることを意味するものではない。すなわち、周囲光によ
る出力が十分大きく、ＬＥＤをオンとしても十分大きな
出力が得られない場合を「飽和」という。斯る「飽和」
はスタイラスをタッチしない状態でＹおよびＸのＬＥＤ
を順次オンオフして対応するフォトトランジスタの出力
変動を求めて予め「飽和」したフォトトランジスタの番
号を記憶することも可能であるが、周囲光によるフォト
トランジスタの出力が十分大きい場合も「飽和」と推定
可能である。 【００２５】このようにしてステップ230 で「飽和」で
ないと判定されたフォトトランジスタについては、ステ
ップ240 においてＮＯの状態となり、ステップ260 へ進
み前述した差信号を前回算出され記憶されている所定の
閾値と比較する。差信号が閾値未満であればステップ28
0 で遮断、すなわちＬＥＤの光ビームがスタイラスによ
り遮断され、スタイラスのタッチがあったと判断され
る。この状態ではステップ340 で対応する記憶装置にＸ
方向遮断フラグを立てる。他方、差信号が閾値を超す
と、ＬＥＤの光ビームはスタイラスにより遮断されなか
ったことを示し、ステップ290 で非遮断とされる。この
場合には、差信号に基づいてステップ320 で新閾値を算
出し、次回の比較判定に使用される。この新閾値の算出
は種々の方法が考えられるが、差信号の所定比率、例え
ば差信号の50％に設定してもよい。尚、ステップ280 で
遮断とされた場合には、差信号は非遮断の場合より十分
小さくなるので、閾値は変更しない。 【００２６】次にステップ230 で「飽和」と判断される
と、この状態はステップ250 にＹＥＳ状態として送られ
る。この場合には、正常なＬＥＤおよびフォトトランジ
スタ対の場合よりも差信号が小さいので、ステップ270
において固定最小閾値と比較される。ステップ300 に
て、差信号がこの閾値より小さいと、遮断と判断され、
ステップ340 で遮断フラグを立てる。他方、差信号が固
定最小閾値以上であり、かつステップ270´において現
在の閾値と比較してこれより大きいとステップ310を介
してステップ330 に行き、ここで新閾値が算出される。
このステップ330 でのデータはステップ320 と同様にス
テップ350 で新しいＸ方向遮断データとして供給され
る。 【００２７】このように、各ＬＥＤおよびフォトトラン
ジスタ対の閾値は正常ＬＥＤおよびフォトトランジスタ
対については連続的に最適な閾値が算出されて次回の比
較判定に使用可能である。また「飽和」ＬＥＤおよびフ
ォトトランジスタ対については固定最小値と比較され
る。 【００２８】Ｙ軸における処理はＸ軸における場合と同
様にステップ 360において開始される。その結果ステッ
プ 370においてＹ ＬＥＤ ＣＲ０を十分に長い時間点
火してこのＬＥＤを完全にオンし、Ｑ０のディジタル変
換はステップ 380で開始する。Ｙセンサ―Ｑ４はステッ
プ 200でオンされているのでステップ 380における変換
が可能である。この一見すると早いＱ０のサンプリング
は、マイクロプロセッサＵ２の動作周波数を決定する水
晶発振器の周波数がクロックレ―トあるいはデ―タ出力
レ―ト（後述）よりも実質的に高いため行なわれる。そ
の後ＬＥＤ ＣＲ０はステップ 390においてオフされ、
Ｑ０が検知した値は変換がステップ 400において完了し
た時に読取られる。変換が完了すると、Ｑ０の周囲光値
はステップ 410において読取られ、そのディジタル値の
変換がステップ 420で開始される。ステップ 420でディ
ジタル変換が開始された直後、Ｑ５である次のＸセンサ
はステップ 450でオンされる。Ｑ５のオン期間中、Ｑ０
の周囲光変換値はステップ460において変換完了時に読
取られ、周囲光値はステップ 470においてＬＥＤＣＲ０
の点火中に決定された値から減算される。この値は次に
ステップ 480へ送られ検出器Ｑ０が飽和しているか否か
がステップ 480で判定される。その結果であるＮＯまた
はＹＥＳ状態はステップ 490または 500へ送られる。最
小閾値がステップ 510および 520において分析される。
ステップ 510における比較の後、遮断状態または非遮断
状態がステップ 530または 540において判定される。遮
断状態が存在する場合には遮断Ｙ０フラッグがステップ
590で立てられ、非遮断状態の場合には新しい閾値がス
テップ 570で算出される。ステップ 590および 570より
のフラッグ状態および新閾値はＹ０デ―タとしてステッ
プ 600に供給される。ステップ 520における比較の結
果、最小閾値よりも小さな状態が存在する場合には 550
を介してステップ 590でフラッグが立てられ、そうでな
い場合には 560を介してステップ 580において新しい閾
値が算出される。その後ステップ 580で算出された新閾
値は非遮断状態と共にステップ 600へ送られる。Ｘ座標
発光器／検出器対の処理はステップ 610において開始さ
れ、 620を介してステップ 130へ戻り次のＸ ＬＥＤ
ＣＲ５を点火して図６ないし図９に関して上述したよう
な処理を繰返す。このようにしてステップ 190において
調べるべきＹ方向検出器がもうないと判断されるまでＸ
軸およびＹ軸の間で交互に処理が行なわれる。ステップ
190において調べるべきＹ方向検出器がもうないと判定
された場合には、440を介してステップ 625へジャンプ
して17番目のＸ軸フォトトランジスタＱ36をオンする。
次にＸ軸ＬＥＤ ＣＲ36がステップ 630で点火され、以
下処理は前記したＸおよびＹ軸処理と略同じようにして
継続する。その後ステップ 830からのＸデ―タが 840を
介してステップ 110へ供給され、その後処理は上位コン
ピュ―タがクロック信号を送出し続ける限り繰返され
る。 【００２９】この全体の時間フレ―ム中、マイクロプロ
セッサＵ２からの同期信号をデ―タ流れ（後述）として
受けた時上位コンピュ―タは、前もってタッチ式入力マ
トリックスの大きさを知りデ―タ流れを監視して、どの
ＸおよびＹの対の状態が与えられているかを知る必要が
ある。 【００３０】従ってステップ 350， 600および 830にお
いてＸまたはＹの遮断または非遮断状態を示すデ―タが
デ―タラインに供給される。図12に本発明のタイミング
およびデ―タ図を示す。図６のステップ 110における初
期化および同期化時に４個の連続するデ―タをデ―タラ
インに送り上位コンピュ―タに受信させる。これにより
上位コンピュ―タは同期フレ―ムが生じかつカウント開
始しなければならないことを知る。その後デ―タは４ビ
ットのバイトで与えられ、最初の２ビットは常に零で３
番目と４番目のビットはＸおよびＹ軸の遮断状態または
非遮断状態を示す。遮断状態が存在する場合は１をデ―
タラインに送り、非遮断状態が存在する場合は０を利用
する。例えばＣＲ０およびＣＲ４の交点にスタイラスが
当接した場合これらは最初の調べられたＸおよびＹの対
なので、同期後のデ―タの最初の４ビットバイトは（00
11）となる。しかしながら、スタイラス当接がＣＲ０お
よびＣＲ５の交点で生じた場合最初の４ビットバイトは
（0001）となり、２番目の４ビットバイトは（0010）と
なる。Ｙ軸検出器が何ら調べられないフレ―ムについて
は好ましくは０が誤りビットとして挿入される。誤りビ
ットとして１を使用しても良い。この４ビットバイトデ
―タ流れはすべてのＸ軸検出器が調べられるまで継続さ
れ、マイクロプロセッサＵ２は調査終了時に４ビット同
期サイクルを送出し新しいサイクルまたはフレ―ムを示
す。更に本装置は米国特許第 4,267,443号（「光電入力
装置」、登録日1981年５月12日、特許権者キャロル他）
に開示されたビ―ム平均法に適用可能であり、これによ
ると２個の発光器の間のスタイラスが２本のビ―ムの間
の当接として判定されるので本システムの解像度すなわ
ち補間を32×64マトリックスとして倍増するのに有効で
ある。 【００３１】本発明はその範囲内において種々の変更が
可能である。例えばパワ―調節用抵抗は個々の発光器ま
たは検出器に設けても良く、またダ―リントン接続トラ
ンジスタアレイではなくデコ―ダに接続しても良い。更
にプログラムの順序を変えても良い。異なる型式のシリ
アルデ―タ流れに使用可能な追加のＩ／Ｏラインを使用
する並列出力のような他のデ―タ流れを利用しても良
い。ダ―リントン接続トランジスタの代りに異なる型式
のアレイを使用しても良く、異なる型式のデコ―ダやフ
ォトダイオ―ドのような他の型式の検出器を使用しても
良い。発光器および検出器の点火または検出順序を任意
に変更しても良い。本装置はディスプレイまたはＣＲＴ
と共に使用してもまた使用しなくても良く、あるいはフ
ラットパネルディスプレイと共に使用しても良い。

【図面の簡単な説明】 【図１】図１は本発明のタッチ入力装置を使用するビデ
オディスプレイとそのオペレータの斜視図 【図２】本発明のタッチ入力装置の要部回路図 【図３】本発明のタッチ入力装置の要部回路図 【図４】本発明のタッチ入力装置の要部回路図 【図５】本発明のタッチ入力装置の構成および動作原理
の説明図 【図６】本発明のタッチ入力装置の動作説明用フローチ
ャート 【図７】本発明のタッチ入力装置の動作説明用フローチ
ャート 【図８】本発明のタッチ入力装置の動作説明用フローチ
ャート 【図９】本発明のタッチ入力装置の動作説明用フローチ
ャート 【図１０】本発明のタッチ入力装置の動作説明用フロー
チャート 【図１１】本発明のタッチ入力装置の動作説明用フロー
チャート 【図１２】本発明のタッチ入力装置のデータ出力のタイ
ミング図 【符号の説明】 18 スタイラス ＣＲ０〜ＣＲ47 発光器 Ｑ０〜Ｑ47 検出器 Ｕ２ マイクロプロセッサ

フロントページの続き (72)発明者 ギャレット，ジェイムズ エドワード アメリカ合衆国 イリノイ州 61820 チャンペイン サウス プレイリー ス トリート 715 (72)発明者 ルーカス，ポール バークレイ アメリカ合衆国 イリノイ州 61801 アーバナ ラトレッジ ドライブ 1504 (72)発明者 マスターズ，ティモシー エルトン アメリカ合衆国 イリノイ州 61821 チャンペイン アラグナ ストリート 908 (56)参考文献 特開 昭50−17732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−200335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−56254（ＪＰ，Ａ) 米国特許4198623（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．プロセッサ、第１軸に沿って対向して配置された第
   １の複数の発光器及び検出器対、並びに第２軸に沿って
   対向して配置された第２の複数の発光器及び検出器対を
   備え、前記第１軸及び第２軸が互いに直交しており、前
   記第１の複数対は前記第２の複数対より数が少ないタッ
   チ入力装置において、 前記プロセッサは、前記検出器の対応する発光時及び非
   発光時の出力をディジタル変換して比較することによっ
   て前記第１軸または前記第２軸の各検出器が飽和してい
   るか否かを決定する手段を有し、 前記プロセッサが、前記第１の複数の発光器及び検出器
   対の全てが付勢されるまで、前記第１の複数の発光器及
   び検出器対の１つ、並びに前記第２の複数の発光器及び
   検出器対の１つを交互に付勢し、その後、前記第２の複
   数の発光器及び検出器対の残余の対を付勢し、 前記プロセッサが現在の発光器及び検出器対の検出器の
   状態を判定する前に後続の発光器及び検出器対の検出器
   を付勢することを特徴とするタッチ入力装置。