JPH01273019A - 座標入力装置 - Google Patents

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、図形入力のための位置指定や表示されたコマ
ンドの選択、或は、手書きによる文字入力等を行なうた
めの座標入力装置に関する。

さらに詳しくは、座標を指定するための指定面と、その
指定面上の一点を指示するだめの指示器と、この指示器
により指示された前記指定面上の座標値を出力する座標
出力手段とを備え、前記指示器による指定面上の一点の
指定で上述した位置指定やコマンド選択等を、また、指
示器の指定面に沿った移動で手書きの文字入力等を行な
うことのできる座標入力装置に関する。

〔従来の技術〕

上述した座標入力装置として、従来、指示器で指定面の
一点を押圧することでその押圧点の座標値を出力するも
のが知られている。このものは、指定面として一対の可
撓性のシート状抵抗体を所定間隔を隔てて離隔した状態
に設けるとともに、指示器の押圧で互いに接触した部分
を介してそれら一対のシート状抵抗体を流れる電流を検
出することでその接触点の位置を検出してその位置情報
を指定された点の座標値として出力する座標出力手段を
設けたものである（例えば、特開昭６２−１４５４１６
号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来の座標入力装置は、座標面の一点
の指定を、指示器で指定面の一点を押圧して指定面を構
成する一対の可撓性のシート状抵抗体どうしを接触させ
ることで行なうものであったから、指定操作の度にシー
ト状抵抗体の変形が生じるものであり、反復使用による
シート状抵抗体の弾性の低下が避けられず、その結果、
シート状抵抗体どうしが接触したままになったりする事
態が生じることにあり、長期にわたって所期の座標入力
機能を維持することがむつかしかった。

また、座標面の一点を指定するためには、指示器を用い
て所定以上の力でもって指定面を押圧する必要があるこ
とから、入力操作時の力の入れ加減によっては、１回の
操作だけで入力できずに繰り返して操作しなければなら
ないことがあり、さらに、手書きで文字を入力する場合
には、シート状抵抗体の弾性復元力が指示器に対する移
動抵抗となって、入力作業をスムースに行なえない事態
が生じることもあった。

本発明は、上記実情に鑑み、入力作業を支障少なく、か
つ、長期にわたって確実に行なうことのできる座標入力
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による座標入力装置の特徴構成は、発光部と受光
部とを座標指定用の指定面がそれらの間の光路中に位置
する状態に設け、前記発光部または受光部を点状に形成
して前記指定面上の一点を指示するための指示器に取り
付け、前記指定面を、所定配置のマ）　ＩＪフックス状
配設した複数の光シャッタから構成するとともに、この
複数の光シャッタを所定の順序に従って各別に作動させ
る駆動回路を設け、前記指示器により指示された前記指
定面上の座標値を出力する座標出力手段を、前記受光部
の出力と前記駆動回路の出力とに基づいて、受光部によ
る受光状態が変化したときに作動した光シャッタを検出
する作動光シャッタ検出手段と、この作動光シャッタ検
出手段による検出光シマンタの位置情報を前記座標値と
して出力する位置検出手段とから構成したことにある。

〔作　用〕

つまり、例えば、発光部として面状の光源を設け、受光
部を点状に形成して指示器に取り付けた構成の場合、そ
の発光部と受光部との間の光路中に位置する所定配置の
マトリックス状の複数の光シャッタそれぞれを、通常は
閉状態にしておいて駆動回路によって所定の順序に従っ
て各別に作動させて開状態にすることで、発光部からの
光がひとつひとつの光ンヤックに対応する微小部分を通
過し、指定面において、複数の微小部分が所定の順序に
従って所定時間づつ順次光ることとなる。そして、指示
器を指定面の一点に位置させれば、その位置の光シャッ
タが作動して指定面のその位置が光ったときに、指示器
に取り付けた受光部がその光を受光する。

このとき、複数の光シャッタの何れが作動しているかは
、駆動回路からの出力によって分かるから、受光部の出
力と駆動回路の出力とに基づいて、受光部が受光したと
きに作動した光ンヤソクを検出すれば、予め分かってい
る所定配置のマ）　ＩＪフックスおけるその検出作動光
シャッタの位置情報によって、指示器の位置、すなわち
、指示器によって指示された一点の指定面上の座標値が
分かるのである。

また、発光部と受光部との指定面に対する位置関係を逆
にした場合にも同様の動作によって指定面上の座標値が
分かり、さらに、光ンヤックの作動状態を逆にした場合
には、受光部が発光部からの光を受光しないことをもっ
て指定面上の座標値が分かる。

そして、指示器により指示される指定面上の−点の座標
値の検出が、複数の光シャッタをマトリックス配置した
指定面を透過する光の検出をもって行なわれるから、座
標入力作業にあたって、指示器を指定面に強く押し付け
ることなく、単に指定面上に静かに位置させるだけでよ
い。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の座標入力装置の概略を示している。

この座標入力装置は、座標を指定するための指定面（Ｃ
）と、その指定面（Ｃ）上の一点を指示するための指示
器（Ｐ）と、この指示器（Ｐ）により指示された指定面
（Ｃ）上の座標値を出力する座標出力手段等から構成さ
れている。

前記指定面（Ｃ）　は、複数の電極対（ＢＰ）をマトリ
ックス状に形成したＰＬＺＴ板（１）を一対の偏光板（
２）、（３）の間に位置させた変調器（Ｍ）をもって形
成されている。また、この変調器（Ｍ）の下方に、面状
の発光部（ＬＰ）の−例であるＥＬ（エレクトロルミネ
センス）の平面光源（４）が設けられている。そして、
この座標入力装置は、薄く形成できる平面光源（４）と
変調器（Ｍ）との組合せのみによって構成できることか
ら、全体の厚みを小さなものにできるものである。

前記ＰＬＺＴ板（１）上の複数の電極対（ＢＰ）は、第
２図に示すように、ＰＬＺＴ板（１）を複数行複数列の
マトリックス状に分割した単位領域（１ａ）それぞれの
両端に形成した一対の電極（５）。

（６）である。そして、第１図・第２図・第５図に示す
ように、同一列に配置する単位領域（１ａ）の電極対（
ＢＰ）の一方のもの（５）どうしを複数の走査用ライン
（７）で接続し、同一行に配置する単位領域（１ａ）の
電極対（ＢＰ）の他方のもの（６）どうしを複数の信号
用ライン（７）で接続し、各走査用ライン（７）を走査
回路（９）に、各信号用ライン（８）を信号回路（１０
）に、それぞれ接続してある。なお、第２図中（２４）
は、走査用ライン（７）と信号用ライン（８）との短絡
を防止するシリカ（Ｓｉｎ２）等の絶縁部材である。

前記走査回路（９）は、各走査用ライン（７）を、第５
図に示す配置において上から下へ順次所定時間にわたっ
て所定の第１電位に維持するように構成されている。ま
た、前記信号回路（１０）は、前記走査回路（９）によ
って１つの走査用ライン（７）を所定の第１電位に維持
している間のそれぞれにおいて、各信号用ライン（８）
を、第５図に示す配置において左から右へ順次所定時間
にわたって所定の第２電位に維持するように構成されて
いる。従って、上述した走査回路（９）と信号回路（１
０）とによって、ＰＬＺＴ板（１）上の各単位領域（１
ａ）に形成された電極対（ＥＰ）間に、一方向線順次走
査方式で順次前記第１電位と第２電位との電位差の駆動
電圧が印加されて電界が形成されていく。

前記ＰＬＺＴ板（１）は、電圧印加で複屈折性を示す材
料であって、電圧印加で電界が形成された部分を透過す
る光は、その偏波面の方向が印加電圧に応じて回転する
性質を有している。

前記変調器（Ｋ１）において、ＰＬＺＴ板（１）の上下
に位置する一対の偏光板（２）、　（３）　　は、偏光
方向が互いに直交する直交ニコル配置に設けられている
。平面光源（４）からの光は、一方の偏光板（３）を通
過することでその偏光板（３）の偏光方向の成分の直線
偏光になる。ＰＬＺＴ板（１）の複数の単位領域（１ａ
）のうち、電界が形成されていないものにおいてはその
直線偏光は偏波面の方向が回転されることなく通過する
ので、偏光方向が前記偏光板（３）と直交する他方の偏
光板（２）を通過ぜす、その部分の指定面（Ｃ）　は発
光しない。一方、電界が形成された単位領域（１ａ）に
おいては、一方の偏光板（３）を通過した直線偏光はの
偏波面の方向が回転されるので、他方の偏光板（２）を
通過する成分が生じ、その部分の指定面（Ｃ）が発光す
る。

前述のように、ＰＬＺＴ板（１）上の各単位領域（１ａ
）の電極対（ＢＰ）間には、一方向線順次走査方式で電
界が形成されていくので、上述した単位領域（１ａ）毎
の偏波面回転作用により、指定面（Ｃ）は、同様に、一
方向線順次走査方式でＰＬＺＴ板（１）の単位領域（１
ａ）に相当する部分毎に発光することとなる。例えば、
指定面（Ｃ）が、前記ＰＬＺＴ板（１）上の複数の単位
領域（１ａ）に対応して、第４図に示すように複数の部
分（Ｐ、、）〜（ＦｉＴｌｎ）に分割されているとする
と、各部分は、（Ｐｚ）、　（Ｐ、２）−（Ｐ、ｎ）、
　（Ｐ２＋）、　（Ｐ２２）　・（ｐ２ｎ）＋−−（Ｐ
ｍ＋）、　（Ｐｍ２）　−（Ｐｍｎ）の順に発光してい
く。

すなわち、ＰＬＺＴ板（１）の各単位領域（１ａ）と、
その部分に対応する一対の偏光板（２）、　（３）の単
位領域（２ａ）、　（３ａ）とが光シャッタ（Ｓ）を構
成している。また、走査回路（９）と信号回路（１０）
とが、複数の光シャッタ（Ｓ）を所定の順序に従って各
別に作動させる駆動回路（ＤＣ）を構成している。なお
、指定面（Ｃ）を効率よく光らせるために、各単位領域
（１ａ）の電極対（ＥＰ）に印加する電圧は、偏波面を
９０°回転させる半波長電圧としてある。

一方、前記指示器（Ｐ）　　は、第３図に示すように、
先端に集光レンズ（１１）を取り付けた筒状のケース（
１２）と、受光部（ＲＰ）としてのフォトダイオード（
１３）と、前記集光レンズ（１１）により集光された光
を前記フォトダイオード（１３）に導く光伝送用光ファ
イバ（１４）等から構成されている。

前記フォトダイオード（１３）は、前記集光レンズ（Ｘ
ｌ）により集光された光を受けてその光の強度に応じた
光電流を出力する。この光電流は、信号伝送用ケーブル
（１５）を介して、光電流検出回路（１６）に出力され
るように構成されている。この光電流検出回路（１６）
は、フォトダイオード（１３）からの出力光電流が定常
状態から変化したときに、座標検出回路（１７）に光電
流検出信号を出力するように構成されている。

前記座標検出回路（１７）は、前記走査回路（９）およ
び信号回路（１０）と接続されており、それら両回路（
９）、　（１０）からなる駆動回路（ＤＣ）によってＰ
ＬＺＴ板（１）上の複数の電極対（ＢＰ）のうちの何れ
の電極対（ＢＰ）に駆動電圧が印加されているかの信号
が入力されるように構成されている。

そして、この座標検出回路（１７）において、作動光シ
ャッタ検出手段であるシャッタ検出部（１７Ａ）が、光
電流検出回路（１６）からの光電流検出信号と、前記駆
動回路（Ｄ（：）からの出力とに基づいて、フォトダイ
オ−）’（１３）が受光して光電流を出力したときに作
動した光シャッタ（Ｓ）を検出し、位置検出手段である
位置検出部（１７Ｂ）が、検出された光シャンク（Ｓ）
の位置情報を前記指定面（Ｃ）　上の座標値として出力
するように構成されている。

そして、第５図に示すように指示器（Ｐ）を指定面（Ｃ
）上のある位置に置いた状態で、光ンヤック（Ｓ）の各
別の作動で指定面（Ｃ）の単位部分が一方向線順次走査
方式で順次発光していくのに伴ない、その指示器（Ｐ）
が位置する部分の指定面（Ｃ）が発光したときに指示器
（Ｐ）のフォトダイオード（１３）がその光を受光する
ことで、上述のように、作動された光シャッタ（Ｓ）の
位置情報が指定面（Ｃ）上の座標値として出力されるか
ら、指示器（Ｐ）によって指示された指定面（Ｃ）上の
一点の座標１直を検出することができるのである。

すなわち、座標検出回路（１７）が、指示器（Ｐ）によ
り指示された指定面（Ｃ）上の一点の座標値を出力する
座標出力手段を構成している。この座標検出回路（１７
）の出力は、信号ライン（Ｌ）を介して、外部のホスト
コンピュータ等に伝送されるように構成されている、 また、座標検出回路（１７）は、上述した座標検出の機
能に加えて、前記指定面（Ｃ）を用いて、手書きの文字
入力の際に有用となる、指示器（Ｐ）で指示された点を
表示する機能を有している。

次にそのための構成を説明する。

第６図は、前記変調器（Ｍ）の等価回路を示している。

ＰＬＺＴ板（１）の各単位領域（１ａ）は、等測的にコ
ンデンサと見做される。走査回路（９）の各電極はスイ
ッチング素子であるＦ　Ｅ　Ｔ　（１ｇ）のゲートに接
続されている。このＦＥＴ（１８）　のソースは接地さ
れており、ドレインが、抵抗を介して駆動電源（１９）
に接続されるとともに、ダイオード（２０）を介して走
査用ライン（７）に接続されている。また、各走査用ラ
イン（７）は、ダイオード（２１）を介して接地されて
いる。一方、信号回路（１０）の各電極は、オア回路（
２２）の一方の入力端子に接続されている。オア回路（
２２）の出力端子は、前記駆動電源（１９）に各別に接
続された高圧信号ドライブ素子（２３）に接続されてお
り、この高圧信号ドライブ素子（２３）の出力端子が信
号用ライン（８）に接続されている。そして、前記オア
回路（２２）の他方の入力端子に、前記座標検出回路（
１７）の列毎の出力端子が接続されている。

まず、先に述べた座標検出の際の動作を説明すると、例
えば、第４図に示すマトリックス上の第１行第２列の部
分（Ｐ１２）を光らせる場合、第１行のＦＥＴ　（１８
ａ）をオン状態にして第１行の走査用ライン（７ａ）を
グラウンド電位にするとともに、第２列の高圧信号ドラ
イブ素子（２３ｂ）をオン状態にして第２列の信号用ラ
イン（８ｂ）を駆動電源（１９）のレベルにすることに
よって、第１行第２列のコンデンサ（０，２）　に充電
電流が流れる。第１行の他のコンデンサは両電極がグラ
ウンドレベルにあり、また、第２列の他のコンデンサは
両電極が駆動電源（１９）のレベルにあるので何れにも
電位差は生じない。第１行以外の行の第２列以外の列の
コンデンサは、何れも第１行第２列のコンデンサ（ＣＩ
２＞　　とは逆の電位差となっているが、第１行以外の
各走査用ライン（７）とＦ　Ｅ　Ｔ　（１Ｂ）との間に
介装されたダイオード（２０）によって逆方向の充電電
流が生じないようになっている。従って、ＰＬＺＴ板（
１）の単位領域（１ａ）のうち、第１行第２列のものに
のみ駆動電圧が印加され、指定面（Ｃ）のその部分（Ｐ
、２）のみが光るのである。なお、その部分（ＰＩ２）
の発光の停止は、高圧信号ドライブ素子（２３ｂ）をグ
ラウンドレベルに戻すことで、放電用のダイオード（２
１ａ）を介して放電することをもって行なわれる。

次にこの構成を用いて指示器（Ｐ）で指示された一点を
表示する動作を説明すると、例えば、上述した第４図に
示すマ）ＩＪソックス上第１行第２列の部分（Ｐ１２）
を指示してその部分を表示する場合、先に述べたように
、座標検出回路（１７）において、指示された点の座標
値（Ｐ、２）が検出されており、座標検出回路の表示信
号出力部（１７Ｃ）は、内蔵の座標メモＩＪ（１７０＞
にストアされた検出座標情報に基づいて、検出された点
の含まれる行の走査用ライン（７）、すなわち、第１行
の走査用ライン（７ａ）が走査回路（９）によって所定
の第１電位、すなわちグラウンドレベルに維持される間
、検出された点の含まれている列の信号用ライン（８）
、すなわち、第２列の信号用ライン（８ｂ）を所定の第
２電位、すなわち、駆動電源（１９）のレベルに維持す
るように、高圧信号ドライブ素子（２３ｂ）を作動させ
る制御信号をオア回路（２２ｂ）に出力する。

上述した座標検出動作とそれに引き続く検出座標の表示
動作の際の、走査用ライン（７）と信号用ライン（８）
とに加えられる信号パルスのタイムチヱートを第７図に
示す。

何れの動作においても、各走査用ライン（７）には［Ｔ
１］の間、信号パルスが印加されている。

各信号用ライン（８）には、前記時間［Ｔ１］をｎ個に
分割した［Ｔ２］の間、信号パルスが印加されている。

先程の例と同様に、第１行第２列の部分（ＰＩ２）を指
示器（Ｐ）で指示した場合、フォトダイオード（１３）
が図中の［ｔｏｌのタイミングで光電流を出力する。そ
の光電流の検出によって、図中の［ｔ１］のタイミング
から［Ｔ１］の間上述した表示信号出力部（１７Ｃ）か
らの制御信号によって、第２列の信号用ライン（８ｂ）
に信号パルスが印加され、その部分（Ｐ１２）が表示さ
れる。

上記座標検出動作と表示動作の際の指定面（Ｃ）各部分
の点灯時間の具体例を説明すると、例えば、ＰＬＺＴ板
（１）の単位領域（１ａ）をテレビ画面に対応して５２
５行７００列のマトリックス状に形成したとし、行の走
査周期を［１／３０ｓｅｃ］とすると、表示動作の際の
各部分の点灯時間〔Ｔ１〕は、［６３μｓｅｃ　］とな
り、座標検出動作の際の点灯時間［Ｔ２］は［９０ｎｓ
ｅｃ］となる。

すなわち、検出動作のための点灯時間［Ｔ２］に対して
充分長期間にわたって表示することで、ＩＰ！ 表示を鮮明に行なうことができる。

〔別実施例〕

次に、本発すの別の実施例を列記する。

〈１〉先の実施例では、指定面（Ｃ）を構成する変調器
（Ｍ）を用いて指示器（Ｐ）で指示された点を表示する
ように構成したものを説明したが、第８図に示すように
、それに加えて、別にＣＲＴ　（２５＞等を用いて指示
器（Ｐ）で指示された点を表示するように構成してもよ
い。また、図示はしないが、変調器０．ｌ）を用いた表
示を省略し、ＣＲＴ等の別の表示装置のみによって表示
するように構成してもよい。

〈２〉先の実施例では、指定面（Ｃ）の各部分（Ｐ、、
）〜（Ｐｍｎ）を順に点灯していく構成を説明したが、
それとは逆に、通常は全ての光シャッタ（Ｓ）を開放し
て指定面（Ｃ）の全ての部分を点灯させておき、座標検
出動作を行なう際に、指定面（Ｃ）の各部分（Ｐ、、）
〜（Ｐｍｎ）を順に消灯していく構成としてもよい。そ
のための構成としては、先の実施例で直交ニコル配置と
じていた一対の偏光板（２）、　（３）を、平行ニコル
配置とすればよい。

く３〉先の実施例では、指定面（Ｃ）を構成する変調器
（Ｍ）の下方に平面光源（４）を位置させるとともに、
指示器（Ｐ）　に受光部（ＲＰ）であるフォトダイオー
ド（１３）を取り付けた構成を説明したが、それに替え
て、変調器（Ｍ）の下方に受光部（ＲＰ）を位置させる
とともに、指示器（Ｐ）に発光部（ＬＰ）としてのＬＥ
Ｄ等を取り付けた構成としてもよい。この場合、受光部
（ＲＰ）は、変調器（Ｍ）　　とほぼ同寸で平面状に配
設されたものであってもよく、或は、第９図に示すよう
に、変調器（Ｍ）を透過した光を集光するレンズ（２６
）と、そのレンズ（２６）の焦点近くに位置する微少な
受光素子（２７）との組合わせになるものであってもよ
い。なお、第９図において、他の構成は先の実施例と同
一であるので、同一番号を付すのみとし、説明は省略す
る。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明による座標入力装置は、
ＰＬＺＴ等を用いた光ンヤソクの複数個を所定配置のマ
トリンクス状に配置した指定器を透過する光の検出で、
指示器によって指示された指定面上の座標値を検出する
ものであり、座標入力装置を、指示器を指定面上に静か
に位置させるたけで行なえるようにしたものであるから
、装置の劣化や損傷の発生を少なくてきて長期にわたっ
て所期の座標入力機能を維持することができるとともに
、指示器で指定面を押さえる力の如何に拘らず常に１回
の操作での確実な座標入力を行なえ、しかも、指示器の
指定面に沿った移動で手書きの文字入力を行なう際にも
指示器を抵抗少なく移動させてのスムースな入力が行な
える。

従って、全体として、操作性ならびに信頼性の何れも高
い優れた座標入力装置を提供できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明に係る座標入力装置の実施
例を示し、第１図は概略構成図、第２図は変調器の一部
の拡大斜視図、第３図は指示器の断面図、第４図は指定
面の平面図、第５図は概略ブロック図、第６図は等価回
路図、第７図はタイムチャートである。 第８図および第９図はそれぞれ別の実施例を示し、第８
図は斜視図、第９図は第１図に相当する概略構成図であ
る。 （１７）・・・・・・座標検出手段、（１７Ａ）・・・
・・・作動光シャッタ検出手段、（１７Ｂ）・・・・・
・位置検出手段、（Ｃ）・・・・・・指定面、（Ｐ）・
・・・・・指示器、（ＬＰ）・・・・・・発光部、（Ｒ
Ｐ）・・・・・受光部、（Ｓ）・・・・・・光シャッタ
、（ＤＣ）・・・・・・駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 座標を指定するための指定面と、その指定面上の一点を
   指示するための指示器と、この指示器により指示された
   前記指定面上の一点の座標値を出力する座標出力手段と
   を備えた座標入力装置において、発光部と受光部とを前
   記指定面がそれらの間の光路中に位置する状態に設け、
   前記発光部または受光部を点状に形成して前記指示器に
   取り付け、前記指定面を、所定配置のマトリックス状に
   配設した複数の光シャッタから構成するとともに、この
   複数の光シャッタを所定の順序に従って各別に作動させ
   る駆動回路を設け、前記座標出力手段を、前記受光部の
   出力と前記駆動回路の出力とに基づいて、受光部による
   受光状態が変化したときに作動した光シャッタを検出す
   る作動光シャッタ検出手段と、この作動光シャッタ検出
   手段による検出光シャッタの位置情報を前記座標値とし
   て出力する位置検出手段とから構成してある座標入力装
   置。