JPH033247B2 - - Google Patents

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JPH033247B2
JPH033247B2 JP60233119A JP23311985A JPH033247B2 JP H033247 B2 JPH033247 B2 JP H033247B2 JP 60233119 A JP60233119 A JP 60233119A JP 23311985 A JP23311985 A JP 23311985A JP H033247 B2 JPH033247 B2 JP H033247B2
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JP
Japan
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phototransistor
led
light
finger
leds
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JP60233119A
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Jiin Shaabetsuku Terii
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Tektronix Inc
Original Assignee
Tektronix Inc
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Publication date
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Publication of JPH033247B2 publication Critical patent/JPH033247B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0428—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by sensing at the edges of the touch surface the interruption of optical paths, e.g. an illumination plane, parallel to the touch surface which may be virtual
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    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位置情報検出装置、特に表示装置に
好適な光学位置情報検出装置に関する。
〔従来の技術〕
タツチパネルやタツチスクリーン等の位置情報
検出装置（以下タツチパネルという）は、10年以
上も前から存在していたが、最近、コンピユータ
端末、電子計測機器等の対話型表示装置の用途に
一般的に使われるようになつてきた。タツチパネ
ルは、Ｘ−Ｙスクリーン座標を検出するために種
種の異なる方法、例えば接触感応容量領域、圧力
感応スクリーン、ビーム遮断型光マトリツクス等
を用いて実現されてい。これらの中で最も一般的
なのが、動作上の問題が少なく実現の容易なビー
ム遮断型である。ビーム遮断型タツチパネルは、
順次繰返し走査されるＸ−Ｙ光ビームの格子を形
成するために表示スクリーンの４辺に対になつた
発光ダイオード（LED）及びフオトトランジス
タの列（array）を有する。光ビームが、スタイ
ラスまたは指の如き障害物で遮断されると、その
Ｘ−Ｙ座標点は電子的にデコードされ、コンピユ
ータに送られる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
光ビームマトリツクス・タツチパネルの欠点
は、多数の部品を必要とすることである。高分解
能のタツチパネルの場合はなおさらである。部品
数を減らし、電力消費を低下させ、走査サイクル
時間を短縮し、製造コストを低減すると共に高分
解能を維持することが望まれる。したがつて、本
発明の目的は、光源の数を削減たタツチパネル入
力装置を提供することである。
本発明の他の目的は、走査サイクル時間を短縮
したタツチパネル入力装置を提供することであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明位置情報検出装置は第１図に示す如く略
方形の位置検出領域内に複数の発光素子D0〜D3
及び受光素子TLO〜TLN，TRO〜TRMを配置して成
る位置情報検出装置において、発光素子D0，D1，
D2，D3はこの略方形の領域の４隅に設け、この
受光素子TLO〜TLN，TRO〜TRNはこの領域の対向
する２辺に配置したものである。
〔作 用〕
本発明によるタツチパネル入力装置は、対向す
る２つの列上に配置された複数の光検出器と、夫
夫４隅に配置された光ビーム源を有する。各光ビ
ーム源は、対向する側の光検出器の列全体を照射
するように光検出器の列に対して所定の角度で配
置される。各光検出器は、マイクロプロセツサ
μpの制御下で関連した光ビーム源の選択と同期
して順次選択される。光検出器の出力はアナロ
グ・デジタル変換器ADCを介してμpに与えられ
る。タツチパネル上に指または他の物体が載置さ
れると、何個かの光検出器は影としてその光の遮
断を検知る。走査過程は、すべての光検出器が走
査されるまで繰り返される。μpのランダムアク
セスメモリRAMは、光検出器が光を受けたかど
うかを示す４組（各光源に対して１組）のデコー
ドされたデータを記憶する。プログラムによつ
て、光検出器の列に沿つた影の中点が決定され、
この中点（即ち、実施例ではＹ切片）と光ビーム
源の位置とから夫々直線を表わす２の式が得られ
る。この２つの方程式は、タツチパネル上の指の
Ｘ，Ｙ位置に対応する２つの未知変数を有する連
立方程式で解かれる。
〔実施例〕
第１図は、本発明によるタツチパネル入力装置
のタツチパネル部分を示す。このタツチパネル部
分は、TR及びTLで表わされた、フオトトランジ
スタの如き光検出器（以下、代表としてフオトト
ランジスタという）のリニアアレイを２個と、
D0〜D3で表わされたLEDの如き赤外線光源（以
下、代表としてLEDという）を４個有する。リ
ニアアレイTR，TLは夫々陰極線管CRTの如き表
示デバイスの左右の辺に沿つて配置される。ま
た、４個のLED D0〜D3は夫々表示デバイスの４
隅の近傍に配置される。フオトトランジスタTR，
TLは下から上に向かつて順に番号付けされ、各
列内のフオトトランジスタ総数はＮである。
LED及びフオトトランジスタは、表示デバイス
に近接して配置された長方形のフレーム（図示せ
ず）上に適切に取付けられる。各コーナーの
LEDは、対向する側のフオトトランジスタの列
に対して、その全フオトトランジスタを照明する
ように或る角度をもつて配置される。光発生検出
素子を含む２つのアレイ間の表示領域は、フオト
トランジスタを照明する任意の２つのLEDの光
路が重なる部分毎に４つゾーンに分割される。第
１のゾーンでは、左右両隅近傍のLED D0及びD1
の光路が、重なつた状態でこのゾーン全体を覆
う。第２のゾーンでは、右側の上下隅近傍の
LED D1及びD2の光路が、重なつた状態でこのゾ
ーン全体を覆う。第３のゾーンでは、左右の下隅
近傍のLED D2及びD3の光路が重なつた状態でこ
のゾーン全体を覆う。第４のゾーンでは、左側の
上下隅近傍のD0及びD3の光路が、重なつた状態
でこのゾーン全体を覆う。第３図に示た例から判
るように、指を第１ゾーンに置た場合、LED D0
からのビームが遮断されその影が右側のフオトト
ランジスタアレイに映えると共に、LED D1から
のビームが遮断されその影が左側のフオトトラン
ジスタアレイ上に映る。即ち、２つの影は表示領
域の互いに反対側に投じられる。同じ状況は指を
第３ゾーンに置た場合にも生じる。次に、第４図
の例から判るとおり、指を第２ゾーンに置いた場
合、LED D1及びD2の両方からの光ビームが遮断
され、両方の影は左側のフオトトランジスタアレ
イに投じられる。これらの影は、指が表示デバイ
スの縁に近いときには重なる可能性がある。同様
に、指を第４ゾーン内に置いた場合、LED D0及
びD3の両方から光ビームが遮断され、両方の影
は右側のフオトトランジスタアレイに映る。
第２図は、発光器及び検出器を駆動し、Ｘ，Ｙ
位置を符号化する位置符号化回路のブロツク図で
ある。マルチプレクサ１０，１２は、夫々表示領
域の一辺に沿つた特定のアレイ内のフオトトラン
ジスタの数に対応する複数の入力端を有する。マ
ルチプレクサ１０の各入力端は、各フオトトラン
ジスタTLの出力端に接続される。同様に、マル
チプレクサ１２の各入力端は各フオトトランジス
タTRの出力端に接続される。アドレスラツチ１
４は、バス１８を介してμp１６からの２進コー
ドを受けて、これをバス２０でマルチプレクサ１
０及び１２の各々の入力端に与え、順次１個のマ
ルチプレクサを選択し、その選択されたマルチプ
レクサの１入力端が、アドレスラツチ１４からの
２進符号信号に応じて、出力信号２２に接続され
るよう選択される。アドレスラツチ１４は、μp
によつて制御される他の２進符号出力を有し、こ
れらはデコーダ２４に供給される。デコーダ４
は、LED D0〜D3のカソードに接続された４個の
出力端を有する。４個のLEDのアノードは抵抗
器２６を介して正の電圧源に共通接続される。デ
コーダ２４の入力端への２進符号は３ビツトから
成り、そのうちの２ビツトは４個のLEDの中の
１個を選択するためのものであり、他の１ビツト
はデコーダ２４の動作をイネーブルまたは禁止す
るためのものである。LEDの選択はフオトトラ
ンジスタの走査に同期して行なわれる。
マルチプレクサ１０及び１２の出力はADC２
８に入力される。ADC２８は、アナログ信号の
瞬時値をｍビツトの並列デジタルデータに変換す
る。このｍビツト並列デジタルデータはバス１８
を介してμp１６に与えられる。RAM３０及びリ
ードオンリーメモリROM３２はバス１８を介し
てμp１６に接続される。後述するプログラムは
ROM３２内に記憶される。クロツク発生器３４
は上述したすべてのブロツクにクロツクタイミン
グ信号を供給する。
以下、第６図の流れ図及び第３，４，５図の説
明図を参照しながらこの装置の動作を説明する。
電源投入時、μp１６はフオトトランジスタアレ
イを２回走査する。最初の走査サイクルは、すべ
てのLEDをオフにした状態で行なわれる。この
ときの各フオトトランジスタの出力は、周囲光に
起因する背景レベルを表わし、ADC２８を介し
てRAM３０に記憶される。第２の走査サイクル
は、デコーダ２４をイネーブルした後、タツチパ
ネル上に指が置かれていないという想定の下にフ
オトトランジスタアレイを対向する側のいずれか
のLEDで照明しながら行なわれる。このとき、
各フオトトランジスタの出力は最大レベルを示
し、同様にADC２８でデジタル値に変換される。
μp１６で、最大レベルから背景レベルを減算す
ることにより、各フオトトランジスタの応答範囲
が算出される。各フオトトランジスタについてそ
の応答範囲のある％として基準レベルが計算さ
れ、RAM３０に記憶される。この実施例によれ
ば、ADC２８によつてマルチプレクサ１２及び
μp１６間はAC結合ではなくDC結合が行なえる
ので、変化の検出が容易である。フオトトランジ
スタの走査順序は任意に選定できるが、この実施
例ではマルチプレクサ１２及びデコーダ２４によ
つてまず右下のフオトトランジスタTRO及び左上
のLED D0が選択される。LED D0をオンする
と、フオトトランジスタTROの出力がADC２８を
通過する。今、指がLED D0からの光を充分な量
だけ遮断すると、フオトトランジスタTROの信号
出力は電気的に検出できる量だけ減少する。μp
１６は、ADC２８の出力を、電源投入時に決定
された応答範囲のある％に従つてRAM３０にプ
ログラム可能に記憶された基準値と比較する。
RAM３０は、４個のLEDに対して４分割された
データ領域を有し、その各々は１辺のアレイ上の
フオトトランジスタの番号に対応したアドレスを
有する。μp１６は、比較結果をRAM３０の各メ
モリアドレスに転送する。LED D0に関する情報
はRAM３０の第１のデータ領域に記憶される。
次に、左下のLED D3がオン、LED D0がオフさ
れ、フオトトランジスタTROの出力がADC２８を
通過する。同様に、ADC２８の出力はRAM３０
内の基準値と比較され、その比較結果は第２のデ
ータ領域に記憶される。続いて、左下のフオトト
ランジスタTLOが選択され、LED D1及びD2が順
にオンされる。LED D1及びD2に関する情報を提
供する比較結果は、夫夫RAM３０の第３及び第
４領域に記憶される。この手順は、すべてのフオ
トトランジスタについて下から上へ繰り返され
る。この走査手順では、LEDのデユーテイサイ
クルが非常に低いので、最高速度の走査が可能に
なる。このようにして、RAM３０は４つのデー
タセツト（各LEDに対して１つ）を有する。こ
れらのデータは、あるフオトトランジスタが
LEDからの光を受けたかどうかを示す。指がタ
ツチパネル上に置かれると、これらのデータは２
以上の光遮断が生じたことを示す。
指が接触したＸ−Ｙ位置は、LEDの既知の位
置と光が遮された領域の中点とから算出できる。
もし、指が奇数個のフオトトランジスタに対して
遮光したとすると、遮光されたアドレスブロツク
の中間アドレスが中点に対応する。また、もし指
が偶数個のフオトトランジスタに対して遮光した
とすると、遮光された領域の中点は、遮光された
アドレスブロツク間の中間に対応する。LEDの
各光路は、傾きｍ、Ｙ切片ｂの式Ｙ＝mx＋ｂで
表わされる。各LEDに対する式は次のようにな
る。
式（０）（LED D0に対する） Ｙ＝YUL−YU／XR−XLＸ＋YU 式(1)（LED D1に対する） Ｙ＝YU−YUR／XR−XLＸ＋YUR 式(2)（LED D2に対する） Ｙ＝YL−YLR／XR−XLＸ＋YLR 式(3)（LED D3に対する） Ｙ＝YLL−YL／XR−XLＸ＋YL ここで、YUL：左上LEDから他の側へのＹ切片 YUR：右上LEDから他の側へのＹ切片 YLR：右上LEDから他の側へのＹ切片 YLL：左上LEDから他の側へのＹ切片 YR ：右端のＸ座標 YL ：左端のＸ座標 YU ：上端のＹ座標 YL ：下端のＹ座標 指のＸ−Ｙ位置である交点の座標を得るために
は、２つの式を解なければならない。指が第１ゾ
ーンに置かれたときは、式（０）及び式(1)よつて
指のＸ−Ｙ座標が得られる。同様に、第２ゾーン
は式(1)、式(2)、第３ゾーンは式(2)及び式(3)、第４
ゾーンは式(3)及び式(4)から座標が得られる。
タツチパネルの対角線上または近傍に指が置か
れた場合、第５図のように指の影はフオトトラン
ジスタの列内に完全に収まらない。この場合、影
部分の中点を通過する直線を表わす式（０）及び
式(1)は誤まつたＸ−Ｙ位置を与える。なぜなら、
式(1)で定められた直線は接触部の中心を通過しな
いからである。この問題を解決するために、フオ
トトランジスタアレイの端部で遮光されているか
どうかを走査動作の後、μpがチエツクする。第
５図では、D1がオンのとき左側のフオトトラン
ジスタアレイの下端で遮光が起こつている。μp
１６が端部での遮光を検出すると、μp１６は次
にLED D3をオンさせる。そうすると、指はLED
D3からの光を遮断し、右上のフオトトランジス
タ上に影をつくる。夫々点ａ及びｂで示された左
右の影の端について、この点ａ，ｂと左下、右上
の端点とが台形を構成することは明らかである。
従つて、点ａ及び左下端点間の中点と、点ｂ及び
右上端点間の中点との間の直線は接触部の中点を
通過する。記憶されたデータから台形の中心線を
表わす式が得られる。この式と式（０）とから指
の正しい位置が得られる。LED D3をオンさせた
とき右側フオトトランジスタに影が生じない場合
は、LED D1による影の端が丁度左下端のフオト
トランジスタ上にあることになる。この場合は上
述方法で式(1)及び(2)によつてＸ−Ｙ位置が得られ
る。
以上、当業者が実施できるように本発明を特定
の施例ついて詳細に説明したが、本発明の要旨を
逸脱することなく種々の変形・変更が可能である
ことは明らかであろう。例えば、各フオトトラン
ジスタアレイの遮光／非遮光状態をRAM３０に
記憶する代りに、フオトトランジスタアレイ上の
影の端点を記憶するようにしてもよい。しかし、
この方法は、フオトトランジスタの走査間に影の
端点が検出されたかどうかを決定するのに、より
長い処理時間を要する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、分解能の大小にかかわらず光
ビーム源は４個用いるのみでよいので、部品数が
大幅に低減される。また、電源投入時に周囲光に
よる各光検出器の出力を記憶することにより、周
囲光の影響を受けない正確な座標検出が行なえ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のタツチパネル入力装置のパ
ネル部分を示す平面図、第２図は本発明のタツチ
パネル入力装置の位置符号化回路のブロツク図、
第３、第４及び第５図は夫々本発明のタツチパネ
ル入力装置の動作の理解を助けるための説明図、
第６Ａ、及び６Ｂ図は夫々本発明のタツチパネル
入力装置の動作の流れ図である。 図中、D0〜D3は４個の光発生手段（LED）、
TLO〜TLN及びTRO〜TRNは１対の光検出器（フオ
トトランジスタ）アレイである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 略方形の位置検出領域内に複数の発光素子及
    び受光素子を配置して成る位置情報検出装置にお
    いて、上記発光素子は上記領域の４隅に設け、上
    記受光素子は上記領域の対向する２辺に配置した
    ことを特徴とする位置情報検出装置。
JP60233119A 1984-10-18 1985-10-18 位置情報検出装置 Granted JPS61118827A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US662319 1984-10-18
US06/662,319 US4703316A (en) 1984-10-18 1984-10-18 Touch panel input apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61118827A JPS61118827A (ja) 1986-06-06
JPH033247B2 true JPH033247B2 (ja) 1991-01-18

Family

ID=24657251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60233119A Granted JPS61118827A (ja) 1984-10-18 1985-10-18 位置情報検出装置

Country Status (2)

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US (1) US4703316A (ja)
JP (1) JPS61118827A (ja)

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