JPH03216719A

JPH03216719A - 位置指示装置

Info

Publication number: JPH03216719A
Application number: JP2012008A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Tsuda; 津田　光弘; Seigo Igaki; 井垣　誠吾
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1991-09-24

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】〔目　次〕概要産業上の利用分野従来の技術発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段作用実施例 ■．実施例゜と第１図との対応関係 ■．第１実施例ｍ．第２実施例 ■．発明の変形態様発明の効果［概　要］コンピュータなどに平面上の位置を指定する侯置指示装
置に関し、押圧力を必要と廿ず、簡単な構成でかつ図形人力を容易
とすることを目的とし、導光板の一方の面の各位置をそれぞれ異なる色の光で照
明する照明手段と、導光様の他方の面に接触することに
より、位置を指定する指示手段と導光板と指示手段との
接触部分において散乱された光が導入され、この散乱光
の色を感知する色惑知手段と、色感知手段の出方によっ
て示される色に対応する位置を示す座標を出方する変換
手段とを備え、変換手段の出カとして、指示手段によっ
て指定された位置の座標を得るように構成する。

〔産業上の利用分野］本発明は、コンピュータなどに平面上の位置を指定する
位置指示装置に関するものである。

コンヒュータ支援設計（ＣＡＤ）やコンピュータグラフ
ィクス（ＣＧ）などに用いられるコンピュータシステム
においては、マウスやタブレットのような位置指示装置
が、座標の指示および図形の入力などに広く用いられて
いる。

〔従来の技術〕

タブレットにおいて操作者によって指示された位置を検
出する方式としては、電磁誘導を利用する方式や静電結
合を利用する方式や感圧方式（後述する）など様々な方
式がある。

感圧方式のタブレットは、第７図に示すように、抵抗膜
を付けた２枚のガラス板７１１，７１２を格子状のスペ
ーサ７１３によって隔てて配置して構成されている。こ
のタブレットにおいては、上側に配置されたガラス板７
１１の上面を硬質のベン７２１で押したときに、２枚の
ガラス板７１ｌ，７１２のそれぞれに付けられた抵抗膜
が接触して電流が流れるようになっており、この電流に
基づいて、接触点の位置を示す座標を算出するようにな
っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来方式にあっては、スペーサ７１
３によって隔てられている２枚のガラス板７１１．７１
２を接触させる必要がある。このため、位置を指示する
ためには、上述したペン７２１あるいは指によって、ガ
ラス板７１１に所定の圧力を加える必要があり、位置の
入力や図形の入力に押圧力が必要であるという問題点が
あった。

また、上述した感圧方式のタブレットの構成は比較的簡
単であるが、他のタブレットにおいては、位置を指定す
る手段（例えばペン）およびタブレット本体にセンサや
送信器などが組み込まれているなど、構成の複雑なもの
が多い。

また、ＣＡＤなどの位置入力装置としては、マウスが一
般的に用いられているが、このマウスは、マウスの中に
備えられた位置検出のためのトラックボールを平面上で
回転させるようになっているため、微妙な操作をするこ
とが難しく、フリーハンドで絵を描いて図形を入力する
ことは困難であるという欠点を有している。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、押圧力を必要とせず、簡単な構成でかつ図形入力
を容易とするようにした位置指示装置を提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の位置指示装置の原理ブロック図であ
る。

菫１Ｊ口３針ｌ吸第１図（ａ）において、照明手段ＩＩＩは、導光板１０
１の一方の面の各位置をそれぞれ異なる色の光で照明す
る。

指示手段１２１は、導光板１０１の他方の面に接触する
ことにより、位置を指定する。

色感知手段１３１は、導光板１０１と指示手段１２１と
の接触部分において散乱された光が導入され、この散乱
光の色を感知する。

変換手段１４１は、色感知手段１３１の出力によって示
される色に対応する位置を示す座標を出力する。

全体として、変換手段１４１の出力として、指示手段１
２１によって指定された位置の座標を得るように構成さ
れている。

請ＪＪｕ３へ１叫第１図（ロ）において、複数のカラーセンサ１５１は、
散乱光に含まれるそれぞれ相異なる波長成分の強度を測
定する。

全体として、請求項１記載の位置指示装置において、変
換手段１４１により、複数のカラーセンサ１５１の出力
の組合せで示される色に対応する位置を示す座標を出力
するように構成されている。

〔作　用〕

孟求１土少発亙請求項１の位置指示装置において、照明手段１１ｌによ
り、導光板１０１の一方の面（例えば、下側の面）の各
位置はそれぞれ異なる色の光．で照明されており、この
導光板１０１の他方の面（例えば、上側の面）と指示手
段１２１との接触部分において散乱された光が色感知手
段１３１に導入され、この散乱光の色が、色感知手段１
３１によって感知される。

ここで、導光板１０１の各位置は照明手段１ｌ１により
それぞれ異なる色の光で照明されているので、導光板１
０１の各位置の座標とその位置を照明する光の色とは、
ｌ対ｌで対応している。

従って、上述した色感知手段１３１の出力で示される色
に対応して、変換手段１４１によって出力される座標は
、上述した指示手段１２１によって指定された位置の座
標に対応する。

請求項１の発明にあっては、指示手段１２１と導光板１
０１との接触部分で散乱された照明光の色を示す色感知
手段１３１の出力が、変換手段１４ｌにより、指定され
た位置の座標に変換される．これにより、指示手段１２
１を導光板１０１に接触させることによって、位置を指
定することが可能となり、位置の指定のために押圧力は
不要となる。

請沫Ｊしい四１肌請求項２の位置指示装置において、複数のカラーセンサ
１５１により、散乱光に含まれるそれぞれ相異なる波長
成分の強度が測定される。

例えば、３つのカラーセンサ１５１により、Ｒ．Ｇ，　
Ｂ各成分の強度の測定を行なった場合は、これらのカラ
ーセンサ１５１の出力の組み合わせによって、散乱光の
色を特定することができる。

請求項２の発明にあっては、変換手段１４１により、複
数のカラーセンサ１５１の出力の組合せで示される色に
対応する位置を示す座標が出力される。これにより、指
示手段１２１を導光板１０１に接触させることによって
、位置を指定することが可能となり、位置の指定のため
に押圧力は不要となる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明の第１実施例における位置指示装置の
構成を示す。

第６図は、本発明の第２実施例による照明装置の構成を
示す。

■．　　　　と　１　とのここで、本発明の実施例と第１図との対応関係を示して
おく。

導光板１０１は、導光板２０１に相当する。

照明手段１１１は、第２図における蛍光灯２１１，駆動
回路２１２，色パターンフィルタ２１３および第６図に
おける照明装置６１０に相当する。

指示手段１２１は、ペン２０２に相当する。

色感知手段１３１は、カラーセンサ２２１ｒ．２２１ｇ
，２２ｌｂに相当する。

変換手段１４１は、アナログーデジタル変換器（Ａ／Ｄ
）２３　１およびルックアップテーブル（ＬＵＴ）２３
２に相当する。

カラーセンサ】５１は、カラーセンサ２２１ｒ２２１ｇ
．２２ｌｂに相当する。

以上のような対応関係があるものとして、以下本発明の
実施例について説明する。

↓一．．ｌＪＪＬ桝第２図において、２１１は白色光を放射する蛍光灯を、
２１２はこの蛍光灯２１１に電源を供給して駆動する駆
動回路を、２１３は各位置においてそれぞれ分解色が異
なる色パターンフィルタをそれぞれ示している。この色
パターンフィルタ２ｌ３としては、例えば、第３図に示
すように、マンセル色立体を明度軸方向から見たような
色パターンとなるように、染料を分散させたガラスやプ
ラスティックフィルムなどを用いればよい。

この色パターンフィルタ２１３は、ガラスなどの透明な
媒体で形成された導光板２０１の一方の面（例えば、下
側の面）に密着して配置されている（但し、図において
は分離して示した）。これにより、導光板２０１の下側
の面（以下、下面と称する）の各位置は、それぞれ色パ
ターンフィルタ２１３の対応する位置の分解色の光で照
明される。このようにして、導光板２０１の下面の各位
置がそれぞれ異なる色の光で照明される。

また、上述した導光板２０１は、所定の厚さを有する長
・方形の板状に形成されている。

２２１ｒ，２２１ｇ，２２ｌｂは、それぞれ赤色（Ｒ）
成分，緑色（Ｇ）成分．青色（Ｂ）成分の光の強度に対
応する検出信号Ｓ．，Ｓ．，Ｓ．を出力する３つのカラ
ーセンサを示しており、これらのカラーセンサ２２１ｒ
，２２１ｇ，２２ｌｂは、上述した導光板２０１の側面
の何れかに密着して配置されている。

ここで、通常は、第４図（ａ）に示すように、上述した
色パターンフィルタ２１３を透過した光は、導光板２０
１の下面あるいは上面によって僅かに反射される以外は
、この導光板をそのまま透過する。

一方、この導光板２０１の上面に位置指示用のベン２０
２（あるいは指）の先端を接触させた場合は、第４図（
ｂ）に示すように、照明光はこのベン２０２と導光板２
０１との接触点において散乱される。この場合は、散乱
光の中の導光板２０１の下面に対する入射角が臨界角θ
アｈ以上の成分が、導光板２０１内を伝播して上述した
３つのカラーセンサ２２１ｒ，２２１ｇ，２２ｌｂに到
達する。

また、上述した導光板２０１の周辺部分は、第４図に示
すように、カバー４０３によって遮光されており、上述
したカラーセンサ２２１ｒ，２２１ｇ，２２ｌｂに、導
光板２０１の上面に入射した外部の光や導光板２０１の
下面を照明する照明光が直接に入射しないようになって
いる。

上述したように、導光板２０１は上述した色パターンフ
ィルタ２１３を透過した光によって、各位置が異なる色
の光で照明されているので、散乱光の色と各位置の座標
とは１対ｌで対応している。

従って、この散乱光の色によって、上述したペン２０２
と導光板２０１との接触点の位置を特定することができ
る。

また、３つのカラーセンサ２２１ｒ，２２１ｇ．２２ｌ
ｂのそれぞれの検出信号Ｓ＋ｔ　，　ＳＧ　，　　Ｓｍ
は、それぞれＲ成分．Ｇ成分，Ｂ成分の光の強度に対応
しているので、この検出信号ＳＲ，ＳＧ，Ｓ．の大きさ
の比は、これらのカラーセンサ２２ｌｒ．２２１ｇ，２
２ｌｂに到達した散乱光の色を示している。

これらの検出信号Ｓｌ．ＳＧ．Ｓｌｌは、それぞれアナ
ログーデジタル変換器（Ａ／Ｄ）　２　３　１　ｒ，２
３１ｇ，２３ｌｂによってデジタルデータに変換され、
アドレスＤＩ　，　　Ｄｒ，　，　　Ｄａとして、ＲＯ
Ｍで構成されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）２３２
に入力されるようになっている。

このＬＵＴ２３２には、上述した色パターンフィルタ２
１３において、第３図の矢印の方向をそれぞれＸ，Ｙ両
軸とした場合の各位置の座標が、各位置における色に対
応するアドレスに格納されており、上述したアドレスＤ
ａ　，Ｄｃ　，Ｄｉに応じて、このアドレスＤ宵，Ｄａ
　，Ｄａの比で示される色に対応する位置の座標Ｄｘ．
Ｄｖが出力されるようになっている。

また、最初に、導光板２０１の各位置にペン２０２を接
触させたときのＡ／Ｄ２３１ｒ，２３１ｇ，２３ｌｂの
出力に対応して、ペン２０２と導光板２０１との接触点
の位置の座標をＬＵＴ２３２に入力する作業を行なって
、位置指示装置を較正するようにしてもよい。

上述したように、ＬＵＴ２３２を用いて、カラーセンサ
２２１ｒ．２２１ｇ．２２ｌｂから出力される検出信号
Ｓｔ　，Ｓａ　，Ｓｍを変換して、ペン２０２と導光板
２０１との接触点の座標を得ることが可能となる。これ
により、導光板２０１の上面にベン２０２を接触させる
ことにより、位置を指定することができ、位置の指定の
際に押圧力を不要とすることができる。また、ペン２０
２や指により微妙な操作を行なうこともできるので、フ
リーハンドによる図形の入力を容易に行なうことができ
る。これにより、力の弱い子供や老人でも容易に図形を
入力することができる．また、位置を指定する手段とし
ては、ペンに限らず指でもよく、従来のタブレットのよ
うに指示手段内部やタブレット本体内部に送信器やセン
サを設ける必要もないので簡易な構成とすることができ
る。

更に、上述したように、美観を呈する色パターンフィル
タ２１３を用いて導光板２０１を照明するようにした場
合は、実施例による位置指示装置を室内装飾品としての
価値を付加することができる。これにより、位置指示装
置の使用場所をオフィスやＣＡＤ室などに限定せず、家
庭の居間などにおいても使用できるようにし、位置指示
装置を用いたコンピュータシステムの普及を図ることが
できる。

また、上述したカラーセンサ２２１ｒ．２２１ｇ．２２
ｌｂを複数組用意して、導光板２０１の複数の側面のそ
れぞれに１組のカラーセンサを配置して構成してもよい
。この場合は、各組のカラーセンサ２２１ｒ．２２１ｇ
．２２ｌｂからの検出信号をＲ，Ｇ，Ｂ各成分ごとに合
計し、この合計した検出信号をＬＵＴ２３２に供給する
ようにすればよい。

これにより、導光板２０１とペン２０２との接触点にお
ける散乱光が微弱である場合においても、指定された位
置を検出することができる。

また、第５図に、上述したＬＵＴ２３２の出力に基づい
て、ペン２０２によって指定された位置の移動量を検出
する移動量検出回路の例を示す。

図において、５１１ａ，５１ｌｂ，５１１ｃ，５１１ｄ
のそれぞれはラッチを、５１２はクロック発生器を、５
１３は遅延回路を、５１４ａ，５１４ｂは減算器をそれ
ぞれ示している。

ラッチ５１１ｃ，５１１ｄのそれぞれのクロック端子に
は、クロック発生器５１２によって生成されたクロック
信号ＣＫが入力されており、これらのラッチ５１１ｃ，
５１１ｄは、このクロック信号に応じて、上述したＬＵ
Ｔ２３２の出力Ｄｘ，Ｄｙのそれぞれを保持するように
なっている。また、ラッチ５１１ａ，５１ｌｂのそれぞ
れのクロック端子には、クロック信号ＣＫを遅延回路５
ｌ３により、所定の時間τだけ遅れさせたものが入力さ
れており、この遅延回路５１３の出力に応じて、これら
のラッチ５１１ａ，５１ｌｂは、ＬＵＴ２３２の出力Ｄ
ｘ，Ｄｙのそれぞれを保持するようになっている。

従って、減算器５１４ａによって、ラッチ５ｌｌａ，５
１１ｃのそれぞれに保持されたＸ座標の減算を行なうこ
とにより、ペン２０２によって指定される位置のＸ座標
の上述した時間τΦ間における変化量ΔＤ）ｌが求めら
れる。また、同様に、減算器５１４ｂによって、ラッチ
５１ｌｂ．５１１ｄのそれぞれに保持されたＹ座標の減
算を行なうことにより、Ｙ座標の上述した時間τの間に
おける変化量ΔＤｖが求められる。

このようにして、従来のマウスと同様に、位置の変化量
ΔＤ８．ΔＤｖを出力するように構成することもできる
。

また、移動量検出回路としては、特に本例によらず、同
様の効果をもたらす回路を用いるようにしてもよい。

ｌ一』Ｌに１１桝第６図に、第２実施例による位置指示装置の照明装置の
構成を示す。

図において、第２実施例による照明装置６１０は、それ
ぞれ異なる分光特性を有する光（例えばＲ成分，Ｇ成分
，Ｂ成分の光）を放射する発光素子６１１ｒ，６１１ｇ
，６１ｌｂと、これらの発光素子６１１ｒ，６１１ｇ，
６１ｌｂに電源を供給して駆動する駆動回路（図示せず
）とで構成されている。

これらの発光素子６１１ｒ，６１１ｇ．６１ｌｂは、導
光板２０１の下面を斜め下から照明するように配置され
ており、これらの発光素子６１１ｒ，６１１ｇ，６，ｌ
ｌｂによって放射された光が導光板２０１の下面におい
て互いに重なり合うように構成されている。

ここで、上述したように発光素子６１１ｒ，６１１ｇ，
６１ｌｂによって導光板２０１の下面を斜めに照明した
場合は、導光板２０１の下面に到達する光の各成分の強
度は、該当する発光素子６１１ｒ，６１１ｇ．６１ｌｂ
からの距離に応じて変化する。従って、これらの発光素
子６　１　１　ｒ，６１１ｇ，６１ｌｂからの光が重な
り合っている範囲内の各位置においては、これらの各位
置に到達する各成分の光の強度の割合がそれぞれ異なっ
ており、Ｒ，Ｇ，Ｂ各成分の光をそれぞれの割合で混色
して得られた光によって、上述した各位置が照明される
ことになる。

このようにして、例えば、それぞれＲ，　Ｇ，　Ｂ各成
分の光を放射する発光素子６１１ｒ，６１１ｇ．６１ｌ
ｂを用いて、導光板２０１の下面の各位置をそれぞれ異
なる色の光で照明することが可能となり、上述した第１
実施例と同様にして、導光板２０１の側面に配置された
カラーセンサ２２ｌｒ，２２１ｇ，２２ｌｂの出力に基
づいて、導光板２０１上でベン２０２によって指定され
た位置の座標を求めることができる。

■．　　　　Ｂ　の　　・　ノ　ヒなお、上述した本発明の実施例にあっては、それぞれＲ
，Ｇ，Ｂ各成分の強度に対応する検出信号を出力するカ
ラーセンサ２２１ｒ．２２１ｇ．２２ｌｂを用いる場合
を説明したが、これに限らず、それぞれ異なる分光感度
特性を有するカラーセンサを用いればよい。また、それ
ぞれ異なる分光感度特性を有するカラーセンサを４つ以
上用いて構成してもよく、また、２つのカラーセンサを
用いて構成してもよい。

また、導光板２０１とベン２０２との接触点からの散乱
光をプリズムなどによって分光し、ラインイメージセン
サなどにより、散乱光の分光強度分布を測定することに
よって、散乱光の色を感知するようにしてもよい。また
、色感知手段としては、上述したプリズムとラインイメ
ージセンサとで構成したものに限らず、色を電気的な信
号に変換するものであればよい。

また、導光板２０１を照明する光は、可視光に限らず、
赤外線によって照明するようにしてもよい。この場合は
、カラーセンサ２２１ｒ，２２１ｇ，２２ｌｂの代わり
に、赤外領域の中のそれぞれ異なる波長領域の光の強度
に対応する検出信号を出力する赤外センサを用いればよ
い。

また、上述したＬＵＴ２３２の代わりに、カラーセンサ
２２１ｒ，２２１ｇ．２２ｌｂの出力の大きさの比を対
応する座標に変換するアナログ回路を用いて構成しても
よい。

更に、ｒｌ．実施例と第１図との対応関係」において、
本発明と実施例との対応関係を説明しておいたが、これ
に限られることはなく、本発明には各種の変形態様があ
ることは当業者であれば容易に推考できるであろう。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、指示手段を導光板に
接触させることによって、位置の指定が行なわれるので
、装置の構成を簡易とするとともに、位置の指定の際に
押圧力を不要とすることができ、また、指示手段による
微妙な操作が可能となり、図形を容易に入力することが
できるので、実用的には極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置指示装置の原理ブロック図、第２
図は本発明の第１実施例による位置指示装置の構成ブロ
ック図、第３図は色パターンフィルタの例を示す図、第４図は導
光板とペンとの接触点における散乱の説明図、第５図は移動量検出回路の構成図、第６図は第２実施例による照明装置の構成図、第７図は
感圧方式を用いたタブレットの構成図である。図において、１０１は導光板、１１１は照明手段、１２１は指示手段、１３１は色感知手段、１４１は変換手段、１５１はカラーセンサ、２０１は導光板、２０２１２１２１２２２３２３４０５ｌ５１５１５１６ｌ６１７１７１２，７２１はペン、 ■は蛍光灯、２は駆動回路３は色パターンフィルタ、１はカラーセンサ、１はアナログーデジタル変換器（Ａ／Ｄ）２はルックア
ップテーブル（ＬＵＴ）、３はカバーｌはラッチ、２はクロック発生器、３は遅延回路、４は減算器、０は照明装置、１は発光素子、１，７１２はガラス板、３はスペーサである。（ａ）ｌ２１　（指示手段）本発明の原理フ第１図ク図実施４９１１によるイ立［↑旨示装置の構成図第２図Ｘ色ノイターンフイノレタの４１１１１を示す図第３図移動量検出回路の９１１を示す図外部の光接角ｔ点における散乱の説明図第４図第２実施例による照明装置の構成図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導光板（１０１）の一方の面の各位置をそれぞれ
異なる色の光で照明する照明手段（１１１）と、前記導光板（１０１）の他方の面に接触することにより
、位置を指定する指示手段（１２１）と、前記導光板（
１０１）と前記指示手段（１２１）との接触部分におい
て散乱された光が導入され、この散乱光の色を感知する
色感知手段（１３１）と、前記色感知手段（１３１）の出力によって示される色に
対応する位置を示す座標を出力する変換手段（１４１）
と、を備え、前記変換手段（１４１）の出力として、前記指
示手段（１２１）によって指定された位置の座標を得る
ように構成したことを特徴とする位置指示装置。
（２）前記散乱光に含まれるそれぞれ相異なる波長成分
の光の強度を測定する複数のカラーセンサ（１５１）を
備え、前記変換手段（１４１）により、前記複数のカラーセン
サ（１３１）の出力の組合せで示される色に対応する位
置を示す座標を出力するように構成したことを特徴とす
る請求項１記載の位置指示装置。