JPH04123122A

JPH04123122A - 入力装置

Info

Publication number: JPH04123122A
Application number: JP2243467A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kashii; 正治香椎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1992-04-23

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〕本発明はイメージセンサ及び三次元的に移動し得る指標
部材を用いた人力装置に関する。

〔発明の概要］本発明はイメージセンサ及び三次元的に移動し得る指標
部材を用いた入力装置に関し、動く被検体が有する指標
部材と、指標部材を検出する検出手段と、検出手段から
検出された指標部材位置を表示する表示手段とを具備し
、複数の指標部材位置をカーソルとして表示手段に表示
で三次元的な動き操作を行なって、操作範囲を拡大出来
る入力装置を得る様にしたものである。

〔従来の技術〕

近時、コンピュータ等の入力装置としてタッチパネルが
キーボードの代りに利用され、種々の方式が提案されて
いる。最も一般的なものは陰極線管（以下ＣＲＴと記す
）のフェース面に２枚の透明なポリエステルシートに透
明な抵抗膜導線をマトリックス状に蒸着し、２枚のシー
ト間にスペーサを介在させたものを貼付け、指で所定位
置を押圧すると交差する２本の線のどれかが導通するの
で、この接触点を検出する様にした抵抗膜方式のもので
ある。この方式は長い爪等でポリエステルシートに触れ
ると、傷がついたり、孔があいたりするために第６図に
示す様な光学方式のタッチパネルが一般的に広く利用さ
れている。この光学方式の構成はキャロル方式と呼ばれ
、表示画面の上下左右に位置するように複数のプリント
基板が配され、この一つのプリント基板（１ａ）上に配
列された複数個の発光ダイオードの様な発光素子（２ａ
）が赤外線ビームを発光し、その反対側のプリント基板
（ｌｂ）上に配列された複数個のフォト・トランジスタ
の様な受光素子（３ａ）が受光し、また、プリント基板
（１ｃ）上に配列された複数個の発光ダイオード（２ｂ
）が赤外線ビームを発光し、その反対側のプリント基板
（１ｄ）上に配列された複数側の受光素子（３ｂ）が受
光して赤外線ビームの格子を作る。光軸に沿った各受光
素子（３ａ）　（３ｂ）と発光素子（２ａ）　（２ｂ）
には個別のアドレスを割り付けである。アドレスを指定
して各発光素子（２ａ）　（２ｂ）と、これに対になっ
ている受光素子（３ａ）　（３ｂ）を順次切換えること
により、どの発光素子が発光し、反対側のどの受光素子
がその光を検出したかがわかる様になされている。尚（
４）は発光素子を順次走査して行くための切換回路用Ｉ
Ｃであり、この様なプリント基板は枠体に収納され、Ｃ
ＲＴのフェース面の周辺に配設されている。

第７図はこの様な光学方式のタッチパネルを所定位置に
支持したときの、従来の検出装置の系統図を示すもので
ある。第７図でプリント基板（１ａ）（１ｃ）上のＸ及
びＹ軸用の発光素子アレー（力（８）の発光素子群（２
ａ）　（２ｂ）には発光素子駆動回路（９）から順次ｘ
０からＸＮ方向、ＹｏからＸＮ方向に切換走査信号が供
給され、発光素子（２ａ）　、　（２ｂ）が順次、例え
ば、赤外線ビームを発光する。この赤外線ビームはＣＲ
Ｔ　（５）のフェース面で格子状ビームを作ることにな
る。プリント基板ｏｂ）、（ｌｄ）上のＸ及びＹ軸用の
受光素子アレー（１０）、　（１１）の各受光素子（３
ａ）　、　（３ｂ）は順次赤外線ビームを受光し、その
光電出力をマルチプレクサ（３２）に出力する。ＣＲＴ
（５）のフェース面にペンや指（６）等で触れると、こ
の部分の赤外線ビームは遮断され、検出信号はマルチプ
レクサ（３２）を介して中央処理装置（以下ＣＰＵと記
す）　（２４）に供給される。ＣＰ　Ｕ　（２４）はマ
ルチプレクサ（３２）及び発光素子駆動回路（９）の切
換操作やアドレス指定及び割付などの制御を行なう。

ＣＰ　Ｕ　（２４）には通常のＲＯＭ（２５）、ＲＡＭ
（２６）等の記憶手段を有し、出力インタフェース（３
３）を介して出力端子（３４）に検出信号を出力する様
に成されている。

〔発明が解決しようとする諜Ｂ］上述の第６図及び第７図で説明した夕・ノチパネルによ
ればキーボード等に比べて簡単な入力装置が得られるが
、入力装置はＣＲＴ　（５）のＸＹ軸内の平面内に限定
されるために自由度が狭い問題があった。更に表示装置
のＣＲＴ　（５）の画面上にマウスやトラックボール等
を用いて図形画像等を入力する入力装置もよく知られて
いるが、マウスを操作する操作面とＣＲＴ　（５）上に
表示される表示方向が水平面の動きに対し垂直方向であ
るため入力し難く、限られた水平面内で同時に入力出来
る要素が１つである等の問題があった。

本発明は畝上の問題点に鑑み成されたもので、その目的
とするところは同時に複数の要素が入力出来ると共に指
標部材を限定された平面内だけでなく、三次元的に検知
出来て、操作の自由度を拡げた入力装置を得る様にした
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像入力装置はその例が第１図に示されている
様に動く被検体（１１）が有する指標部材（１２）と、
指標部材（１２）を検出する検出手段（１５）と、検出
手段（１５）から検出された指標部材位置を表示する表
示手段（２２）とを具備し指標部材位置をカーソル（３
０ａ）　（３０ｂ）として表示手段（２２）に表示して
成るものである。

（作用］本発明の入力装置は人が持っている指標部材（以下ポイ
ンテングデハイスと記す）をセンサを介して複数同時に
検出し、この検出位置を表示手段の画面上にカーソルと
して表示し、人がボインラングデバイスをカーソル位置
を視ながら動かすことで、音を同時に発生させる等、カ
ーソルとして利用する様にしたので三次元的な入力装置
が得られて、操作範囲が拡大し、操作の自由度の大きい
ものが得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の入力装置の一実施例を第１図乃至第５図
について詳記する。

第１図及び第２図は本発明の入力装置の系統図であるが
、この系統図を説明する前に第４図及び第５図で本例で
使用する主要部材を説明する。第４図Ａ及びＢは本例の
入力装置を楽器の演奏やコンピュータゲーム等に利用し
た場合の全体的な説明図である。第４図Ａ及びＢで（１
３ａ）は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）１青（Ｂ）等を検出するカ
ラーセンサ、（１３ｂ）は超音波センサや赤外線センサ
等で複数の異なった波長を検出し得るものであればよく
、ＣＣＤラインセンサ等でもよい。（３５）は後述する
も被検体（１１）に取り付け、或は被検体（１１）であ
る人が持っているポインランプデバイス（１２）を検知
する検出手段やＣＲＴ上で楽器を演奏させたりコンピュ
ータゲームを行なわせるためのゲーム機器を含む電子機
器であり、ゲームソフｌ−（３６）の各種画像や文字記
号等のアプリケーション（２９）は表示手段（２２）の
ＣＲＴ　（５）の画面上に映出される。

センサ（１３ａ）　（１３ｂ）は表示手段（２２）の前
面でＣＲＴ（５）の画面を視ている動く被検体（１１）
の例えば、人が手に持ったり、指にはめたり、服に付け
ている複数のボインラングデハイス（１２）を人の動き
と共にとらえて、検出し、ボインラングデハイス（１２
）をカーソル（３０）としてＣＲＴ　（５）の画面に表
示する様に成されている。

第４図Ａは被検体である人の名指に嵌めた指輪から構成
したポインランプデバイス（１２）から異る波長の光が
放射され、センサ（１３ａ）　（１３ｂ）はこれら異る
各光の発光位置を検出し、ゲームソフト（３６）のアプ
リケーション（２９）であるピアノキーや操作キー等を
表示手段（２２）のＣＲＴ　（５）の画面に表示すると
共に各光の発光位置をＣＲＴ　（５）の画面上にカーソ
ル（３０）として表示する。ピアノキーを演奏しようと
する人はカーソル位ｉｆｆ　（３０）を演奏しようとす
るキー位置に合せて手を移動させ、所定の音階位置にカ
ーソル（３０）を持ち来たせば、その音階の音が放音さ
れる。この場合、複数のボインラングデバイス（１２）
を指に嵌めているので、例えば三つの指をド、ミ、ソの
鍵位置にカーソル（３０）を同時に合せればド、ミ、ソ
の和音を放音させることが出来ることになる。

第４図Ｂの場合はセンサ（１３ａ）　（１３ｂ）は電子
機器（３５）内に組み込まれている。勿論、これらは表
示手段（２２）内に検出回路と共に組み込んでもよい。

ポインランプデバイス（１２）は被検体（１１）である
人が両手で持ち、二つのカーソル（３０ａ）　（３０ｂ
）をＣＲＴ（５）の画面に表示させる様にしたものであ
る。この場合も、例えばゲームソフト（３６）のアプリ
ケーション（２９）である操作キーにカーソル（３０ａ
）　（３０ｂ）を同時に合せれば、二つの操作が同時に
行なわれる。又、二人の人がゲームを行なう場合には別
々にポインランプデバイス（１２）を持ってゲームを進
行させることが出来る。第５図Ａ−Ｄはポインランプデ
バイス（１２）として発光部材を用いたものを示す。発
光部材としては可視光、赤外光等を発光するランプやＬ
ＥＤ等を用いることが出来る。或は蛍光体等でもよい。

第５図Ａ、第４図Ｂで説明した様に人が持つことの出来
る筒状棒（１２ａ）内に電池（１２ｅ）を収納し筒状棒
（１２ａ）の先端にガラス球（１２ｄ）を固定し、ガラ
ス球（１２ｄ）内にＬＥＤ等の発光素子（１２ｆ）を配
設し、電池（１２ｅ）で発光素子（１２ｆ）を点灯させ
る様にしたものである。片方の手からはＲ色光、他方の
手からはＢ色光が放出される。第５図Ｂに示すものはヘ
アバンド（１２ｈ）或は帽子に発光素子（１２ｆ）を取
り付け、電池（１２ｅ）で点灯させる様にしたもので、
人が頭に巻付けたり、かぶったりする。勿論、通常の腰
のバンド、ハンドバンド等であってもよく、これらは複
数構成するときは発光波長の異なるものを選択すること
は勿論である。

第５図Ｃは第４図Ａで説明した様に複数の指に嵌める指
輪に互に異る発光波長を発光するＬＥＤ（１２ｆ）と電
池（１２ｅ）を球状のレンズ内に格納したものであり、
第５図りは人の指（ｌｌａ）に嵌めたキャップ（１２ｂ
）の先端にビーズ（１２ｃ）を固定し、名指（ｌｌａ）
毎に異る波長の光をビーズ（１２ｃ）から放射させる様
にしたものである。上述の各説明では波長や発振周波数
を異らせたが、互いに固有の同期信号を付加して、この
同期信号に基づいて各別のボインラングデバイス位置を
センスする様にしてもよく、或は駆動源を腕に設けて指
に設けた同一種類の複数の発光素子を時分割駆動する様
にしてもよい。

上述の様なセンサ（１３ａ）　（１３ｂ）及びポインラ
ングデバイス（１２）によって入力装置を構成させるた
めの系統図を第１図乃至第３図によって説明する。

第１図で、動く被検体である人（１１）は複数のボイン
ラングデバイス（工２）を指に嵌めて表示手段（２２）
のＣＲＴ　（５）の画面に対向した位置に居る。センサ
（１３ａ）　（１３ｂ）は複数のボインラングデバイス
（１２）からの異なる波長の光を受光する。カラーセン
サ（１３ａ）は例えば、第３図に示す様に、Ｒ，Ｇ、Ｂ
の色信号を検知するＰＤ受光部（４０Ｒ）　（４０Ｂ）
　（４０Ｇ）及び信号処理回路部（４１）をＩＣ化した
もので、ポインラングデバイス（１２）からのＲ，Ｂ、
（１，の色光は受光部（４０Ｒ）　（４０Ｂ）　（４０
Ｇ）の前に配置した赤外フィルタとＲ，Ｂ、Ｇのカラー
フィルタ（４２Ｒ）　（４２Ｂ）（４２Ｇ）を透過し、
各色光の受光部（４１Ｒ）　（４１Ｂ）　（４１Ｇ）に
入射し、ここで光エネルギに対応する光電２ｉｔＩ　Ｒ
ＩＢ、　ＩＧを生ずる。この光電流はヘッドアンプで対
数圧縮され、電圧に変換され、同時に色温度信号成分（
ＩＧ／ＩＲ）　（ＩＧ／ＩＢ）の演算が成され、圧縮し
た信号を伸張するため逆対数変換し色温度信号Ｇ／Ｒ。

Ｇ／Ｂを出力端に得る様に成されている。（１３ｂ）は
通常の赤外センサである。これらカラーセンサ（１３ａ
）のセンサ出力は並列−直列変換回路（４３）を介して
直列化されたＲ、Ｇ、Ｂ色信号はアナログ−デジタル変
換回路（以下Ａ／Ｄと記す）　（４４）に供給されてデ
ジタル信号に変換される。赤外センサ（１３ｂ）からの
赤外光に対応した電圧もＡ／Ｄ（４５）でデジタル値に
変換される。Ａ／Ｄ（４４）及び（４５）の出力はポイ
ンタ検出回路（１５）に供給される。

外部同期制御回路（１４）の出力はＸ軸層カウンタ（１
６）及びＹ軸層カウンタ（１８）に供給され、ポインテ
ングデハイス（１２）のＸ軸及びＹ軸位置がＸ軸及びＹ
軸用のカウンタ（１６）及び（１８）でカウントされ、
そのカウント出力は表示画面発生回路（２０）、Ｘ軸位
置保持回路（１７）、並にＹ軸位置保持回路（１９）に
供給されて、ボインラング検出回路（１５）からのボイ
ンラングデバイス（１２）の位置がカウント値として保
持される。Ｘ軸及びＹ軸位置保持回路（１７）及び（１
９）の保持カウンタ位置出力はＣＰ　Ｕ　（２４）のハ
ス（２８）を介してＣＰ　ｔＪ　（２４）に供給される
。ハス（２８）にはＣＰ　Ｕ　（２４）が通常持ってい
るＲＯＭ（２５）。

ＲＡ　Ｍ　（１６）並にキーボード（２７）が接続され
、更に表示画面メモリ（２３）もバス（２８）に接続さ
れ、ＣＰＵ　（２４）と表示画面（２３）間でやりとり
が成され、ＣＰ　Ｕ　（２４）はＸ及びＹ保持位置を表
示画面メモリ（２３）に格納する。表示画面メモリ（２
３）の出力側は表示画面発生回路（２０）に接続され、
表示画面発生回路（２０）は画面合成回路（２１）に出
力され、画面合成回路（２１）の出力は表示手段（２２
）のＣＲＴ　（５）に供給されている。従って、ＣＰ　
Ｕ　（２４）を介して入力された例えば押釦を表すアプ
リケーション（２９）と、ボインラングデバイス（１２
）を示すカーソル（３０ａ）及び（３０ｂ）が表示手段
（２２）のＣＲＴ　（５）の画面上に表示される。

ボインラング検出回路（１５）としては種々の方法が考
えられるが例えば、ボインラングデバイス（１２）のＲ
色の移動軌跡を検出するには、第２図に示す様に成すこ
とが出来る。第２図はＣＰ　Ｕ　（２４）とＲＡ　Ｍ　
（２６）内の各種レジスタ等を含む機能ブロックを示す
ものでＡ／Ｄ（４４）からのＲ色対応のＲデータをＲ，
Ｇ、Ｂレジスタ（４６）とＣＰ　Ｕ　（２４）の条件判
断部（４５）に供給し、例えばＲ，Ｇ、Ｂレジスタ（４
６）に１フレーム前に格納した輝点データをＲｉ、　Ｇ
ｉ、　Ｂｉとし、現在の輝点データをＲ，Ｇ、Ｂとすれ
ば条件判断部（４５）てはＲ＞Ｒｉ、　Ｇ　＜Ｇｉ、　
Ｂ＜Ｂｉの条件判定をソフト的に行ないその結果をＲＧ
Ｂレジスタ（４６）及びアドレスレジスタ（４７）に帰
す様にする。アドレスレジスタ（４７）には外部同期信
号制御回路（１４）からアドレスｘ、Ｙが与えられ垂直
同期信号■が供給されたＣＰＵレジスタ（４８）内で■
同期がとられＲ色対応のカーソル（３０ａ）をカーソル
発生部（４９）で発生させ、表示手段（２２）のＣＲＴ
　（５）の画面にカーソル（３０ａ）が表示される。

上述の説明ではＲ色光の輝点を検出する方法を説明した
が、Ｇ色光或はＢ色光でも実現可能であリ、勿論、複数
色を並列に動作することも出来る。

上述の実施例ではポインラングデバイスは光を放射する
ものについて説明したが、電波、超音波等を周波数分割
或は時分割伝送する様にしてセンサ側でこれら位置を検
出する様にしてもよい。

上述の如き構成に於いて、動く被検体（１１）である人
は複数のポインラングデバイス（１２）の例えば、カー
ソル（３０ａ）　（３０ｂ）がＣＲＴ　（５）に映出さ
れている位置を画面上で視ながら画面上に映出されたア
プリケーション（２９）の押釦位置にカーソル（３０ａ
）　（３０ｂ）を持ち来たせば、コンピュータゲームの
所定の２つの動作が同時に行なわれる。即ち、操作釦の
動作指標としたり、或は第４図Ａの様に音を放音させた
りすることが出来る。又、ポインラングデバイス（１２
）を移動させてマウスの様に絵をかくことも出来るので
、データ入力者は空間内で複数ポインラングデバイス（
１２）を動かすだけでデータの入力を容易に行なうこと
が出来るのでボインラングデバイス（１２）の移動範囲
を平面だけでなく三次元的に拡大することの出来るもの
が得られる。又、入力時に表示手段上で操作が完結し、
キーボードと表示画面を交互に視る必要がなく、表示手
段上のカーソルの動きはボインラングデバイスの操作の
動きと一対一に対応して解り易いものが得られる。

〔発明の効果〕

本発明の入力装置によれば複数の指標部材位置をカーソ
ルとして表示手段に表示して三次元的な動きの操作を行
なって、操作範囲を拡大出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の入力装置の一実施例を示す系統図、第
２図は本発明のボインラング検出回路の一実施例を示す
系統図、第３図は本発明のカラーセンサの一実施例を示
す系統図、第４図は本発明の入力装置の全体的構成図、
第５図は本発明に用いるポインラングデバイスの一実施
例を示す構成図、第６図は従来のタッチパネルの斜視図
、第７図は従来のタッチパネルの検出回路の系統図であ
る。（１１）は被検体、（１２）はボインラングデバイス、
（１５）はボインラング検出回路、（２２）は表示手段
、（２４）はＣＰＵ、（２９）はアプリケーション、（
３０）（３０ａ）　（３０ｂ）はカーソルである。代理人松隈秀盛本分ｔｓＦＪ　ｎ込力Ｍ！０第４図全体的禰放図本惺泗／ｆＪＩこｍし゛りに４ンテイングデ／１゛イス
の薯謎田第５図竹し東ｎタソナハー芥ＩＬめ呟斗千硅β］第６図

Claims

【特許請求の範囲】

　動く被検体が有する指標部材と、上記指標部材を検出
する検出手段と、上記検出手段から検出された指標部材
位置を表示する表示手段とを具備し、上記指標部材位置
をカーソルとして上記表示手段に表示して成ることを特
徴とする入力装置。