JPH02113320A

JPH02113320A - 高周囲光下でのデータ入力用光学タッチ・スクリーン

Info

Publication number: JPH02113320A
Application number: JP1224327A
Authority: JP
Inventors: Dan E Novinger; ダン　イー．ノビンガー; John G Bendickson; ジョン　ジー．ベンディックソン
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1990-04-25
Also published as: FR2635887A1; FR2635887B1

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〉本発明はテレビジョン・スクリーンのようなｉ１視表示
装置に一般に関係し、特にデータ入力も可能な可視表示
装置、又周囲光や電ｔａ雑音レベルが大きい航空環境下
で使用するための光学的発生データ入力能力を有する表
示装置に関係する。

（従来の技術）宇宙航空の拡大する辺境部と、わずか数七年前には不可
能と思われた高度で動作？Ｉ−る近代の航空機では、高
高度飛行により生じるいくつかの問題を克服り゛ること
が次第に重要となってきている。

高高度では、周囲光はしばしば非常に明るく、光学航空
ＩＩ器の性能に悪影響を与える。

高高度の光が困難な問題を与えている航空機器の特定型
式のものに、表示スクリーン上の直接ブタ入力用の光学
タッチ・スクリーンの使用がある。、基本的には、表示
スクリーン上の正確な位置での人聞の指のＭｎを検出す
ることにより、光学タッチ・スクリーンはデータ入力装
置として機能可能である。検出は標準的には表示部表面
に配；ａしたエミッタから放たれた不可視交差光線のパ
イロットの指による割込みにＩＩ係する。指が交差光線
を妨害すると、これも表示部表面の周辺に配置されてい
るヒンサと装置の残部が共にモの位置を指摘可能とする
。

多くの光学タッチ・センサが業界で用いられ、成功した
ものもしないものしある。例えば、引用により本川Ｉｌ
ｌ、上に含まれるクレメント他へ出されたｌ−座標検出
装置Ｊという名称の米国持訂第３゜７６４．８１３号中
の記述と似ているタッチ・スクリーンが用いられていた
。他の設計は、引用により本明細占に含まれるコンアイ
１他へ出された［周囲光電Ｉａ雑音減少回路１という名
称の米国特許第４，５９１．７１０号に記載されている
。

これらの設置１やその変史例は過去相当使用されてきた
が、これらには重大な欠点がある。クレメント及びコマ
デイナの両方の設置１の１藍な欠点（ま、高レベルの周
囲光が性能劣化を生じさＵる点（・ある。Ｉａ準的には
、これらの設置１のセンサは明るい周囲光により飽和し
、光線の受取りに応答して信頼できる信号を渡すことが
不可能である。検出器が高周囲光により飽和すると、通
常多くの雑＆、又は不要信号を含む出カイ５号を発生す
る。クレメントの設３１はこの問題を克服するために殆
んど回心していないが、一方コマデイナの設計は問題を
＋’ｉ’ｌめているが一般的な方法をとっている。コマ
デイナはフィルタリングとキＶンセリングの組合Ｕによ
り検出器出力信号の雑音を減少させようとしている。し
かしながら、高高度の航空機で−・膜内に生じるような
高周囲光レベルでは、こ：′−らの方法は完全に十分な
もの以下であることをしばしば示している。

従って、＾周囲光で高電磁雑音環境下で使用する光学タ
ッチ・スクリーン・データ入力装置の設置の改良と進歩
の必要性がある。

（発明の要旨）本発明の目的は高周囲光環境で用いる光学データ入力装
置を提供りることである。

本発明の特徴は所定の周波数のパルス光エミツクをｆｌ
むことである。

本発明の利点ｔよ所定の周波数のエミッタからの光パル
スと周囲光との間の差動を取る点である。

本発明の他の目的は高；ｕ　ｌｊ１雑音環＃を下で用い
る光学データ入力装置を提供することである。

本発明の他の特徴は光検出器からの高周波出力信号を検
出可能な光検出回路を含む点である。

本発明の他の利点は、゛電Ｉｉｉ雑音による光検出器の
出力と、光検出器に入ＱＪ　する高周波パルス尤の結果
である光検出器の出力との間の差動を取る点である。

本発明のさらに他の目的は高周囲光レベルで飽和しない
光検出器を利用りる点である。

本発明のさらに他の特徴は、光検出器として光ダイオー
ドを用い、光ダイオードを２状態の内の１つ、すなわら
完全逆バイアス選択状態又は完全順バイアス非選択状態
のどららかで動作させる点である。

本発明のさらに他の利点は、作動１ミツタど直向してい
ない光ダイオードを順方向バアイスすることにより、特
に多重化光ダイオード構成で検出信号線の不要信号の除
去を可能とゴる点である。

本発明は、上述の必要性を満たすように設計され、初期
に提出された目的を達成し、上述の特徴を含み、既述の
利点を達成する改良された光学タッチ・スクリーン￥Ｒ
ｆｆｉを提供する。本発明は、各エミッタから連続光を
用いないという意味で「非連続光線」方法で実行される
。光エミッタは個々に作＠すれるが、各エミッタは一連
の高周波パルスで動作ザる。この一連の高周波パルスは
署名のように作用し、この光を他の光源からの光と区別
する。

従って、本発明は光１ミッタが一時に−・個づつ付勢さ
れ、各エミッタは一所定の周波数で一連の光パルスを発
生し、次の光エミッタが付勢される前にこのエミッタは
消勢される光学タッチ・スクリーン・データ入力装置に
関係する。又、光検出器は所定の周波数の光パルスと周
囲光のような他の光とを区別可能なように特に適合され
ている。

（実施例）第１図を参照すると、標準的な飛行環境下での本発明の
光学タッチ・スクリーンが図示されている。航空機全体
を１００で指示され、典型的なパイロット１１０を座席
に収めるコックビット域１０２を有する。パイ［］ッヒ
ト１１は全体を１２０で指示するＣＲＴ、ＬＣＩ］、Ｔ
　Ｆ　Ｅ　Ｌ表示、プラズマ表示又は他の同様な表示装
置である表示４Ａ置に向い合っているのが図示される。

表示部１２０はその周囲に配置したリング１２２をｈす
る。リング１２２は上辺のエミッタ１２４、右辺のエミ
ッタ１２６、底辺の検出器１２８、左辺の検出器１３０
から構成される。太陽１４０から放射する周１Ｉ１１光
の概略表示が図示され、第１光線１４２は表示装置へ延
びて左辺の検出器１３０に当ると共に第２九線１４４は
底辺の検出器１２８に当る９゜この高置［１１１光によ
りしばしば対応するエミッタ１２４．１２６から放射り
る光の検出に困難を牛じざＵる。

第２図を参照すると、本発明の装置と共に標ｆｉｔ的な
表示装置の概略展開図が図示されている。表示面２０４
を有する表示装置２０２が図示されている。複数個の上
部エミッタ２０６は表示面２０４の上ｖ１２０８に沿っ
て配置されている。表示面２０４の右辺２１０には複数
個の右エミッタ２１２が配置され、これは上部エミッタ
２０６と共にエミッタ・コントローラ２１４に接続され
る。表示部２０４の底辺２１６には複数個の底部検出器
２１８が配置されている。表示部２０４の左辺２２ｏに
は複数個の左検出器２２２が配置されている。底部検出
器２１８と共に左部検出器２２２は、光ダイオード多Φ
化回路２６２と光ダイオード検出回路２６４．２６６を
含む全体を２２４で指示する検出：Ｓコントローラに接
続される。エミッタ・コントローラ２１４と検出器コン
トローラ２２４はＣＰＵ２２６に接続される。

動作時、バイ１］ツトの指２２８が表示面２０４Ｆの点
２３０に置かれると、本発明の光学タッチ・スクリーン
装置はバイ【コツトが指を買いたこと検出し、そのｉＥ
確な位冒をデータ入力として入力ＩｉＩ能である。？０
０個の上部エミッタ２０６と複数個の右エミッタは順次
作動され、ある−時には′１個のエミッタのみが作動可
能である。エミッタを作動している問、これは一連の高
周波パルスで操作され、従ってエミッタから発する高周
波光パルス流を発生し、表示面２０４の対向辺−にの１
１係する作動検出器へ表示面２０４上を横切る。各エミ
ッタは一時に１つのみが付勢され、そのト１勢状態の間
高周波でパルスを出し、その間複数個のＦ部エミッタ２
０６と複数個の右１ミツタ２１２の両方の他のエミッタ
は全て消勢される。エミッタは迅速に順次作ｅされる１
Ｆｆｌ、エミッタに対向フるｍ係検出器は作θＪ付勢さ
れ、一方これに隣接する検出＾の全−Ｃは消勢される。

検出凶：］ン１−［１−ラ２２４はエミッタ・コントロ
ーラ２１４とＣＰＵ２２６と協動して検出器を順番に多
申化し、検出：Ｓが表示部２０４上ぐ直向ザるエミッタ
の付勢に１確に対応する「４間に付勢されるように１す
る。この結末、１個の１ミツタと少数の散開した検出器
のみがある特定の時間に付勢される。検出器はエミツタ
からの入力光の受信に応呑して出力１５月を発生可能で
ある。全てのエミッタと検出器を順次作動させる単一走
査サイクルの闇、２木の遮断線を検出すると正確な遮断
点が決定可能である。垂直に対向したエミッタ検出器対
を遮断し、水平に対向したエミッタ検出器対を遮断した
場合、２木の遮断線の交点に対応する正確な遮断点が決
定可能である。

第３図を参照すると、本発明のブロック図から図示され
ている。エミッタ・コントローラ２１４と第６ｂ図と関
連して第５ａ図、第５ｂ図、第５Ｃ図に詳細に示される
ＣＰＵ２２６（第２図）は第８ａ図及び第８ｂ図により
詳細に図示するアレイ２０６，２１２の多重化をυ１１
１１りるようＷ仙する。ＣＰ（Ｊ２２６とコントローラ
２１４は又各個々の作動ＬＥＤのパルス動作をυ制御り
るよう協動する。Ｌ　Ｅ　Ｄアレイ２０６．２１２は表
示光１而２０４を横切る高周波パルスを放射する。パル
スは光ダイオード・アレイ２１８．２２２により受信さ
れ、これは第７ａ図、第７ｂ図により詳細に図示される
。ＣＰ　Ｕ　２２６と協動する第６Ｃ図に詳細に図示す
る光ダイオード多重回路２６２はアレイ２２２，２１８
の多重化を実行する。第５ａ図及び第６ａ図に詳細に図
示する光ダイオード検出回路２６４．２６６は、ＣＰＵ
２２６と第１Ｉａ図、第４ｂ図、第４Ｃ図に詳細に図示
するアブログ・ディジタル変換器２６８と協りＪして、
エミッタから発生された光パルスの受信に対応する光ダ
イオードからの信号を検出する。

第９図を参照すると第４ａ図〜第４Ｃ図、第５ａ図〜第
５Ｃ図、第６ａ図〜第６Ｃ図、第７ａ図、第７ｂ図、第
８ａ図、第８ｂ図の各図面の相対位置を示すブロック図
の群が示され、これにより図面のｉトＩ）い接続が容易
に実行できる。

第１０図を参照りると、ＣＰＬＪｌｏｏｌ。

ＣＰＬＪｌｏｏｌと表示部１０５に結合した受信器１ｏ
０３を含むデータ通信装置がある。光学タッチ・スクリ
ーン１００７は送信器１００９にＲ１合され、この送信
器は又ＣＰ　Ｕ　１００上に結合される。

本発明の光学タッチ・スクリーン装置とデータ通信装置
、及びイの多くの附随する利点番よ以上の説明から理解
できると考えられ、本発明の廿旨と範囲を逸脱すること
なく、又はその材料利点の全てを犠牲にすることなくそ
の部品の形式、構成、配置に各種の変更を加えうろこと
は明らかであり、本明細書で上記説明した形式は単にそ
の例示実施例にずぎない。

【図面の簡単な説明】添付図面は、それらにｌ！ＩＷする発明の詳細な説明欄
の記載を通じて、本発明の望ましい実施例を説明し、そ
れにより本発明の具体的構成と作用のより良き理解に資
するためのもので、第１図は代表的な飛行環境と本発明
の光学タッチ・スクリーンの概略図、第２図は標準的な
表示装置と操作員の指に関連する本発明の光学タッチ・
スクリーンのｊＫ間概略図、第３図は本発明の光学タッ
チ・スクリーンノブｌＸｌ　ツク縮図、第４ａ図、１．
’Ｉｂ図、第４Ｃ図、第５ａ図、第５ｂ図、第５Ｃ図、
第６ａ図、第６ｂ図、第６Ｃ図、第７ａ図、第７ｂ図、
第８ａ図、第８ｂ図はそれぞれ、本発明の望ましい光学
タッチ・スクリーンの部分の概略回路図、第９図は前記
の第４ａ図〜第４Ｃ図、第５ａ図〜第５Ｃ図、第６ａ図
〜第６Ｃ図、第７ａ図〜ｉ７ｂ図、第８ａ図〜第８ｂ図
の各概略図が示ず部分相？’７間の正しい配置関係を明
らかにり−るだめの説明指示図、第１０図は本発明のデ
ータ通信装置のブロック図′Ｃある。図において：２０２・・・表示装置、２０６．２１２・・・エミッタ
、２１４・・・エミッタ・コント１コーラ、２１８．２
２２・・・検出器、２６２・・・光ダイオード多重化回
路、２６４．２６６−・・検出回路、２２６　・ＣＰ　
ＬＪ　。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イ）人間の眼で認識可能な形式で情報を可視的に
表示する表示発生面と、ロ）前記表示発生面に隣接して配置され、電磁線を放射する複数個の装置と、ハ）前記表示発生面に隣接して配置され、電磁線を検出する複数個の装置と、ニ）電磁線のパルスが所定の周波数で前記表示発生面を横切るよう前記複数個の電磁線放射装置の
内の少なくとも１個を操作する装置と、ホ）所定の周波
数の前記電磁線のパルスを他の電磁線から区別可能となるよう前記複数個の電磁線
検出装置の内の少なくとも１個を操作する装置と、を含む装置。
（２）請求項第１項記載の装置において、前記複数個の
電磁線放射装置は複数個の発光ダイオードを含む装置。
（３）請求項第２項記載の装置において、前記複数個の
検出装置は複数個の光ダイオードを含む装置。
（４）請求項第３項記載の装置において、前記表示発生
面は陰極線管を含む装置。
（５）請求項第３項記載の装置において、前記表示発生
面は液晶表示を含む装置。
（６）請求項第３項記載の装置において、前記表示発生
面はＴＦＥＬ表示を含む装置。
（７）データ入出力装置において、イ）入力情報に応答して情報を可視的に表示する第１縁と第２縁を有するスクリーンと、ロ）可視
表示をスクリーン上に表示できるようスクリーンへ情報を送る入力情報発生器と、ハ）第
１縁から第２縁へスクリーンを横切る光パルスを作成するスクリーンの第１縁に配置した光
エミッタのアレイと、ニ）所定の周波数で光パルスが発生されるよう前記エミッタを操作する装置と、ホ）光を検出するためスクリーンの第２縁に配置された
光検出器のアレイと、ヘ）エミッタから発生された光パルスが他の光源からの
光と区別できるよう前記光検出器を操作する装置と、を含むデータ入出力装置。
（８）請求項第７項記載の装置において、光検出器のア
レイは光ダイオードのアレイを含む装置。
（９）請求項第８項記載の装置において、光エミッタの
アレイは発光ダイオードのアレイを含む装置。
（１０）請求項第９項記載の装置において、スクリーン
は陰極線管を含む装置。
（１１）請求項第９項記載の装置において、スクリーン
は液晶表示を含む装置。
（１２）航空機と地上局間の通信用のコンピュータ・デ
ータ通信装置において、イ）飛行データを受信記憶する飛行データ・コンピュータと、ロ）地上局送信器からのデータ情報を受信するため飛行データ・コンピュータに結合した受信器と
、ハ）搭乗員に情報を可視的に表示するため飛行データ・コンピュータに結合した表示装置と、ニ）
搭乗員により地上局へ送り返す情報を入力するためのタッチ検出データ入力装置と、ホ）所定
の高周波数で動作する複数個の光エミッタと光エミッタからの所定の高周波数の光パルス
を受信する複数個の光検出器とを有する前記タッチ検出
データ入力装置と、を含むコンピュータ・データ通信装置。
（１３）請求項第１２項記載の装置において、複数個の
光検出器は複数個の光ダイオードを含む装置。
（１４）データ通信装置へ情報を入力する方法において
、イ）表示装置の面板を横切る一連の速い光パルスを発生する段階と、ロ）一連の速い光パルスの存在を検出する段階と、ハ）人間の指の介在により一連の速い光パルスを遮断する段階と、ニ）一連の速い光パルスの遮断を検出する段階と、ホ）一連の速い光パルスの存在と以後の遮断の検出に応答してデータ信号を発生する段階と、を含
む情報を入力する方法。
（１５）装置へ情報を入力する装置において、イ）入力
信号に応答して情報を可視的に表示する第１辺、第２辺、第３辺、第４辺を有する表示ス
クリーンと、ロ）入力信号に応答して第１辺から第３辺へ、第２辺から第４辺へ表示スクリーンを横切る光パル
スを発生するため、表示スクリーンの第１辺と第２辺に
沿つた線形のアレイに配置した複数個の発光ダイオード
と、ハ）各発光ダイオードを連続的に作動させる複数個の発光ダイオードに結合した多重化回路と、ニ）多重化回路により各発光ダイオードが作動されている時間内に発光ダイオードの各々を一連の
速いパルスで操作させるよう複数個の発光ダイオードと
多重化回路とに結合したパルス回路と、ホ）光の受信に応答して出力信号を発生するため表示スクリーンの第３辺と第４辺に沿つた線形ア
レイに配置した複数個の光ダイオードと、ヘ）逆電圧バ
イアスによりある光ダイオードを付勢している時隣接の光ダイオードは順電バイアス
されて隣接光ダイオードからの信号出力を減少させるよ
うに複数個の光ダイオードを多重化する複数個の光ダイ
オードに結合された駆動回路と、ト）直流信号をフィルタするため複数個の光ダイオードに結合した信号フィルタと、チ）信号フィルタを通過した光ダイオードからの信号出力を検出する信号フィルタと複数個の光ダ
イオードに結合した検出回路と、リ）検出信号に応答して出力信号を発生する装置と、を含む情報を入力する装置。