JPH079619B2 - タッチ式入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタッチ式入力装置、特に自動コーナーグレア補
償機能を有するオプトマトリックスフレームに関する。

ビデオディスプレイの使用に附随する問題として、マン
マシンインターフェースの問題がある。従来、被表示情
報やカーソルの制御はキーボードを介して行なってい
た。ところが最近、オペレータがビデオディスプレイと
直接対話出来る装置がいくつか出現してきている。その
中にはライトペン、机上用マウスコントローラ、または
スイッチマトリックスあるいはオプトエレクトロニクス
マトリックスのようなタッチ式入力装置がある。ビデオ
ディスプレイに隣接して配置されるスイッチ型の上敷装
置は一般に安価に使用出来るが、特に使用頻度が高い場
合には接触摩耗および観察者に供されるビデオ情報の歪
みが発生する。オプトマトリックス式の入力装置の場合
には一般に赤外線領域の光を利用しているので、光ビー
ムによるスイッチマトリックスは観察者にとって見えな
いため、観察者に供されるビデオ情報に歪みを発生せず
また使用頻度が高くても摩耗することがない。オプトマ
トリックスフレームを使用する装置は米国特許第4,267,
443号（「光電入力装置」、登録日1981年５月12日、特
許権者：キャロル他）、米国特許第4,243,879号（「周
囲光サンプリング機能付タッチパネル」、登録日1981年
１月６日、特許権者：キャロル他）、米国特許第3,764,
813号（「座標検出システム」、登録日1973年10月９
日、特許権者：クレメント他）に開示されている。これ
らの３つの装置はオプトマトリックス装置に特有の問
題、すなわちフレーム解像度を使用素子の対応する増加
を伴うことなく増加させること、周囲光の補償を行なう
こと、そして発光器／検出器駆動および検出回路網の最
適化を行なうことを目的としている。しかしながらこれ
らのシステムは大きな素子を使用するためコストが上昇
する点、変動的ではなくて所定値に基づいて周囲光を感
知する点、反射すなわちグレアの補償不能によってスタ
イラスの当接が記録されない点等の欠点も有する。

グレアの問題は一般に、発光器がフレームまたは保持枠
のコーナーに隣接して設けられている時に、発光器より
の光が隣接する表面から反射され検出器により検出され
る際において、ビデオディスプレイに導入されたスタイ
ラスが検出器が受光した光の大部分を当然に阻止する
が、反射光は十分に強くて検出器およびそれに接続され
た回路がスタイラスの当接を認識しない場合に発生す
る。従って、発光器および検出器をアドレスしかつ検知
するのに必要な素子の数を最少限とした装置が望まし
い。更に周囲光ならびに発光器の出力および検出器の感
度の変化を変動的に補償する装置とすることが望まし
い。グレアの問題を最少限とした装置も望ましい。本発
明はかかる要求を満足する構成を提供するものである。

本発明は、略矩形状保持枠の少なくとも１辺に沿って配
置された複数の発光器および該発光器に対向して前記保
持枠の対向辺に配置された複数の光検出器を含み、前記
保持枠内のスタイラスを検出するタッチ式入力装置にお
いて、 前記複数の発光器および光検出器を対として順次所定順
序で選択的に駆動する駆動装置と、 該駆動装置により選択駆動された前記光検出器の検出出
力を対応するデジタル値に変換する変換装置と、 該変換装置の前記デジタル値を対応する閾値と比較して
前記スタイラスによりしゃ断されている前記発光器のビ
ーム位置を検知するマイクロコンピュータとを具え、 前記駆動装置は前記発光器を、前記保持枠のコーナー近
くのものは低パワー、コーナーから離れたものは高パワ
ー、の複数の異なるパワーレベルで駆動するよう構成す
ることを特徴とするものである。

本発明の一実施態様においては、少なくとも１つの受動
的スタイラスを検出するためのタッチ式入力装置であっ
て、複数の発光器と対向して設けられた光検出器とを有
するオプトマトリックスフレームを含み、これに隣接す
る光学的に透明な保持枠を有するものにおいて、上記複
数の発光器は陽極がマトリックスの一側を形成し陰極が
マトリックスの他側を形成するようにマトリックス状に
電気的に相互接続され、上記複数の光検出器は陽極等が
マトリックスの一側を形成し陰極等がマトリックスの他
側を形成するようにマトリックス状に電気的に相互接続
されており、第１の駆動装置が１度に少くとも１個の発
光器を選択的に駆動するよう発光器に接続され、第１の
デコードすなわち選択装置が１度に少くとも１個の光検
出器を選択的に駆動するよう光検出器に接続され、光学
的に透明な保持枠のコーナーに隣接して配置している少
くとも１個の発光器の光学的パワーおよび／または少く
とも１個の検出器の感度が残りの発光器および検出器に
対して減少し、よって反射放射エネルギーの効果を最少
限としてマイクロコンピュータが第１および第２の駆動
装置にこれらを順次駆動するように接続されており、該
マイクロコンピュータは受動的スタイラスの有無に応じ
た１個の光検出器により検出された放射エネルギーの有
無に対応するデータ出力信号を発生することを特徴とす
る、タッチ式入力装置が提供される。

以下、下記の各図面を参照して説明する。

第１図はビデオディスプレイとそのオペレータの斜視
図；第２図、第３図および第４図は本発明のタッチ式入
力装置の回路図；第５図はオプトマトリックス装置を囲
むフレームにより発生するグレアならびに本発明による
発光器および検出器の符号配列を示す図；第６図ないし
第11図は本発明の好適な実施例の作用をフローチャー
ト；そして第12図は本発明によるデータ出力のタイミン
グ図である。

第１図において、ビデオディスプレイを利用するオペレ
ータを示す。CRT10は表示領域12を有し、キーパッドま
たはキーボード14と一般的に相互作用を行なう。オペレ
ータ16はスタイラス18を使用することにより表示領域12
と対話を行なうが、本発明の好適な実施例によるとスタ
イラス18はオペレータの指により構成され、よって真に
タッチ式の対話システムを提供している。しかしながら
他のタイプのスタイラス、例えば鉛筆、ポインタ、等も
本発明の範囲内で使用することが出来る。キーパッド14
を図示してはいるが、このキーパッド14を出来るだけ小
さなものとし、オペレータ16がスタイラス18を用いてCR
Tと直接対話することが本発明の主たる目的の一つであ
る。タッチ式入力領域はオペレータ16が観察している表
示領域12の部分によって概ね形成される。本発明の好適
な実施例によると、このタッチ式入力領域はディスプレ
イの下部および一側部に配置された発光器とディスプレ
イの上部および他側部に配置された検出器を使用してお
り、赤外光線ビームマトリックス（第５図に詳細に示
す）を構成する。光線ビームは、CRT10の周縁を囲んで
おりかつ好適な実施例によると可視光には不透明で赤外
光には透明な保持枠20を通過する。但し、異なる光透過
特性を有する他のタイプの保持枠を使用しても良い。第
２図、第３図および第４図は本発明の説明図である。主
な素子の参照符号および機能のリストを下の表１に示
す。

表Ｉ 素子参照符号 素子タイプ U1 シュミットトリガーインバータ U2 マイクロプロセッサ U3,U4,U8,U9 ダーリントン接続トランジスタアレイ U5,U6,U7 BCD−10進デコーダ CRO−CR47 発光ダイオード（発光器） QC−Q47 フォトトランジスタ（検出器） 本発明の好適な実施例によると、マイクロプロセッサU2
は８ビットマイクロコンピュータであって、RAM,ROMな
らびにオンボードアナログ−ディジタル変換器を有し、
好ましくは米国テキサス州オースチンのモトローラ社の
ような会社が製造する6800系のマイクロコンピュータの
HMOS装置を用いる。しかしながら、CMOSまたはNMOSの様
な他の型式のマイクロコンピュータであって、異なるビ
ット−バイト型式、例えば16または32ビットバイトを採
用する他の会社により製造されたものであっても良い。
好適な6800系アーキテクチャのようなこれらのマシンは
周知であり、当業者にとっては容易に入手可能である。
本発明の装置設計によるとマイクロプロセッサU2に附属
するすべての特徴およびピンを使用する必要はなく、以
下使用されるものだけを図示説明する。Vcc端子は好適
な実施例においては＋５ボルトのVcc電源に接続され、
かつ端子Vppに接続されている。Vccはマイクロプロセッ
サU2の大部分に動作電力を供給し、Vppはマイクロプロ
セッサU2のROMのためのプログラム用電圧を供給する。
好適な実施例においてROMはEPROMにより構成する。マス
ク型式のマイクロプロセッサを使用しても良く、その場
合にはVppは不要である。XTALおよびEXTAL端子間には水
晶発振器が接続してあり、EXTAL端子にはコンデンサC2
の一方の端子が接続してありその他方の端子は接地（Gn
d）してある。この構成により全システムに安定したク
ロック周波数が供給される。RESET端子はコンデンサC3
の一方の端子に接続され、その他方の端子はGndに接続
されている。I/Oピンである端子PC5はインタラプト端子
INTおよび装置U1のインバータＡの出力側に接続されて
いる。装置U1はシュミットトリガーインバータであり、
インバータＡの入力は抵抗R1の一方の端子と、抵抗R2の
一方の端子と、上位コンピュータ（非図示）のクロック
端子とに接続されている。R1,R2の他の端子は各々Vccお
よびGndに接続されている。I/OピンPC7は装置U1のイン
バータＢの入力側に接続されており、インバータＢの出
力側は上位コンピュータに接続されているデータ出力端
子に接続されている。第２図に示したコンデンサC1はフ
ィルタコンデンサであり、その一方の端子は＋５ボルト
すなわちVccバスに他方の端子はGndバスに接続されてい
る。ポートBI/OラインPB0,PB1,PB2,PB3,PB4,PB5およびP
B7は第３図および第４図により詳しく図示したように本
発明による発光器および検出器のためのコード化および
デコード化を行なう。ピンVrhはマイクロプロセッサU2
のアナログ−ディジタル変換部分のための高基準電圧を
供給するための高基準電圧ピンである。ピンVrlはマイ
クロプロセッサU2のアナログ−ディジタル変換部分のた
めの低基準電圧を供給するための低基準電圧ピンであ
る。ポートＣ端子PCO,PC1,PC2,PC3およびPC4は第３図お
よび第４図により詳細に示したように発光器／検出器ア
レイのコード化およびデコード化端子と接続するI/Oピ
ンである。アナログ−ディジタル端子AN0,AN1,AN2およ
びAN3は第４図により詳細に示したように検出回路に接
続されている。マイクロプロセッサU2のVss端子はGndに
接続され、I/OピンPD6は抵抗R11の一方の端子に接続さ
れている。抵抗R11の他方の端子はVccに接続されてい
る。

第３図は本発明の発光器部分を示す。ラインPB0は抵抗
回路網R3の一端子と、素子U3すなわちダーリントン接続
トランジスタアレイの一方のダーリントン接続トランジ
スタ対のベースとに接続され、I/OラインPB1は抵抗回路
網R3の抵抗Ａに接続され、該抵抗は素子U3の他のダーリ
ントン接続トランジスタ対のベースに接続されている。
同様にI/OラインPB2,PB3,PB4およびPB5は抵抗回路網R3
の抵抗F,E,DおよびＣに各々接続され、更に素子U4すな
わちダーリントン接続トランジスタアレイのダーリント
ン接続トランジスタ対のベースに接続されている。抵抗
回路網R3の抵抗A,B,C,D,EおよびＦの残りの端子は共通
にVccに接続されている。ラインVrhは抵抗R4,R5の一方
の端子に接続され、該両抵抗の他方の端子は各々Vccお
よびGndに接続されている。I/OラインPB7は素子U5すな
わちBCD−10進デコーダの入力Ｄに接続され、（第３図
には図示していない素子U1により供給される）端子PC0,
PC1,PC2はデコーダU5の入力A,B,Cに各々接続されてい
る。I/OラインPB0に接続されたダーリントン接続トラン
ジスタ対のコレクタ端子は電流制限抵抗R10の一方の端
子に接続され、I/0ラインPB1に接続されたダーリントン
接続トランジスタ対のコレクタ端子は電流制限抵抗R9の
一方の端子に接続されている。抵抗R9およびR10の他の
端子は相互に接続され、かつ抵抗R8およびコンデンサC4
の一方の端子ならびにダーリントン接続トランジスタア
レイU4の４個のコレクタ端子のすべてに接続されてい
る。抵抗R8の他の端子はVccに接続され、コンデンサC4
の他の端子はGndに接続されている。ダーリントン接続
トランジスタアレイのSUB端子はGndに接続されている。
素子U3のI/OラインPB0と接続されたダーリントン接続ト
ランジスタ対のエミッタ端子は発光器CR0,CR1,CR2,CR3,
CR4,CR5,CR6およびCR7の陽極に接続され、I/OラインPB1
に接続された素子U3のエミッタは同様に発光器CR8ない
しCR15の陽極に接続されている。本発明の好適な実施例
における発光器は赤外線発光ダイオードであるが、他の
タイプの発光器を使用することも本発明の範囲内であ
る。更にダーリントン接続トランジスタアレイU4のI/O
ラインPB2,PB3,PB4およびPB5に接続されたエミッタ端子
は発光器CR16−23,CR24−31,CR32−39およびCR40−47の
陽極に各々接続されている。発光器CR7,CR15,CR23,CR3
1,CR39およびCR47の陰極は、ダーリントン接続トランジ
スタアレイである素子U8の１つのダーリントン接続トラ
ンジスタ対のコレクタ端子に接続され、このダーリント
ン接続トランジスタ対のベース端子はBCD−10進デコー
ダU5の端子７に接続されている。同様に、発光器CR6,CR
14,CR22,CR30,CR38およびCR46の陰極は素子U8の他のダ
ーリントン接続トランジスタ対のコレクタ端子に接続さ
れ、このダーリントン接続トランジスタ対のベース端子
はデコーダU5の出力ピン６に接続されている。発光器CR
5,CR13,CR21,CR29,CR37およびCR45の陰極は素子U8の別
のダーリントン接続トランジスタ対のコレクタ端子に接
続され、このダーリントン接続トランジスタ対のベース
端子はデコーダU5のピン５に接続されている。発光器CR
4,CR12,CR20,CR28,CR36およびCR44の陰極は素子U8の更
に他のダーリントン接続トランジスタ対のコレクタ端子
に接続され、このダーリントン接続トランジスタ対のベ
ース端子はデコーダU5のピンチに接続されている。発光
器CR3,CR11,CR19,CR27,CR35およびCR43の陰極は他のダ
ーリントン接続トランジスタアレイである素子U9の１つ
のダーリントン接続トランジスタ対のコレクタ端子に接
続され、そのダーリントン接続トランジスタ対のベース
端子はデコーダU5の出力ピン３に接続されている。同様
に、発光器CR2,CR10,CR18,CR26,CR34およびCR42の陰極
は素子U9の他のダーリントン接続トランジスタ対のコレ
クタ端子に接続され、このダーリントン接続トランジス
タ対のベース端子はデコーダU5の端子２に接続されてい
る。発光器CR1,CR9,CR17,CR25,CR33およびCR41の陰極は
素子U9の別のダーリントン接続トランジスタ対のコレク
タ端子に接続され、このダーリントン接続トランジスタ
対のベース端子はデコーダU5の出力ピン１に接続されて
いる。発光器CR0,CR8,CR16,CR24,CR32およびCR40の陰極
は素子U9の更に他のダーリントン接続トランジスタ対の
コレクタ端子に接続され、このダーリントン接続トラン
ジスタ対のベース端子はデコーダU5の出力ピン０に接続
されている。素子U8のエミッタ端子およびSUB端子は共
通にGndに接続され、同じく素子U9のエミッタ端子およ
びSUB端子は共通にGndに接続されている。従って素子U
3,U4,U8およびU9を使用することにより、発光器CR0ない
しCR47はマトリックスを形成するように接続されている
（マトリックスの作用は後で詳細に説明する）。

第４図において、検出器と接続する検出およびデコード
回路を示す。I/OラインPCOは素子U1のインバータＣの入
力に接続され、I/OラインPC1およびPC2は素子U1のイン
バータＤおよびＥの入力に接続されている。これにより
PC0,PC1,PC2がデコーダU5（第３図参照）の端子A,B,Cに
各々供給され、更にBCD−10進デコーダU6およびU7の端
子A,B,Cに各々供給される。ポートCI/OラインPC3はデコ
ーダU7のＤ端子に接続され、I/O端子PC4はデコーダU6の
Ｄ端子に接続されている。アナログ−ディジタルI/Oラ
インANOは抵抗アレイR6およびR7の抵抗Ａの一方の端子
に接続され、更にフォトトランジスタすなわち検出器Q
0,Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7およびQ16,Q17,Q18,Q19,Q20,Q2
1,Q22,Q23のコレクタ端子に接続されている。ディジタ
ルI/OラインAN1は同様にトランジスタアレイR6およびR7
の抵抗Ｂの一方の端子と、検出器Q8ないしQ15およびQ24
ないしQ31のコレクタとに接続されている。ディジタルI
/OラインAN2は抵抗アレイR6およびR7の抵抗Ｃの一方の
端子と、検出器Q32ないしQ39のコレクタとに接続されて
いる。同じくI/OラインAN3は抵抗アレイR6およびR7の抵
抗Ｄの一方の端子と、検出器Q40ないしQ47のコレクタに
接続されている。抵抗アレイR6の抵抗A,B,C,Dの他の端
子は共通してVccに接続され、抵抗アレイR7の抵抗A,B,
C,Dの他の端子は共通してGndに接続されている。デコー
ダU7の出力ピン０は検出器Q0およびQ8のエミッタ端子に
接続され、同様に検出器Q1およびQ9,Q2およびQ10,Q3お
よびQ11,Q4およびQ12,Q5およびQ13,Q6およびQ14,Q7およ
びQ15の対をなすエミッタ端子はデコーダU7の端子1,2,
3,4,5,6および７に各々共通して接続されている。更
に、検出器Q16,Q24,Q32,Q40のエミッタはデコーダU6の
端子０に共通して接続されており、検出器Q17,Q25,Q33,
Q41の４個のエミッタ、検出器Q18,Q26,Q34,Q42の４個の
エミッタ、検出器Q19,Q27,Q25,Q43の４個のエミッタ、
検出器Q20,Q28,Q36,Q44の４個のエミッタ、検出器Q21,Q
29,Q37,Q45の４個のエミッタ、検出器Q22,Q30,Q38,Q46,
そして検出器Q23,Q31,Q39,Q47の４個のエミッタはデコ
ーダU6の端子1,2,3,4,5,6および７に各々共通して接続
されている。この構成により第３図の検出器のマトリッ
クスに類似したマトリックスが形成される。

第５図にオプトマトリックスフレームおよび保持枠を示
す。図示した発光器CR0ないしCR47および検出器Q0ない
しQ47は16×32のマトリックスを構成し、16個の発光器
および検出器がＹ方向すなわち垂直方向に、32個の発光
器および検出器がＸ方向すなわち水平方向に配列されて
いる。図示してはいないが発光器および検出器はプリン
ト回路基板等に固設されていて各発光器／検出器対が正
しく対応するように保持されている。第５図は更に発光
器により発光された検出器により受光される光パターン
を示している。各発光器は駆動されると参照番号22で示
す主光ビームを発生し、更に発光器から検出器へ向うに
つれ次第に拡散する非平行光24を発生する。従って主光
ビーム22による光に隣接する検出器も若干の光量を検出
するため、これを後述するように補償する必要がある。
またCR0およびCR4のようなコーナー従って保持枠20に隣
接する発光器からの非平行光24は保持枠20から反射する
傾向がある。この反射光は26で示す反射ビームとなり、
若干の反射ビーム26は主光ビーム22を検出すべき検出器
によって受光されてしまう。このため、スタイラスが表
示領域12へ導入され主光ビーム22を阻止した場合、反射
ビーム26としての非平行光24がQ0のような対応する検出
器により受光され、或る光線条件下では十分な量の光が
検出器により受光されてしまいスタイラスの当接が検知
されない。この反射光すなわちグレアの問題は検出器が
CRTの中心に向って接近すればするほど重要ではなくな
る。製造効率の観点から、保持枠20のコーナーや中心に
おいて使用されている検出器や発光器は同種のものであ
る。従って、保持枠20の各コーナーに隣接する４個のエ
ミッタのパワーすなわち発光出力を減少させることによ
って、反射ビームのパワーは容認し得る、誤差を発生し
ないレベルまで低下する。すなわち、発光器CR0,CR1,CR
2,CR3,CR4,CR5,CR6,およびCR7へ供給するパワーをある
減少パワーレベルに減少させ、発光器CR8,CR9,CR10,CR1
1,CR12,CR13,CR14,およびCR15へ供給するパワーを第２
のパワーレベルに減少させることによって、保持枠コー
ナーに隣接する最初の２個の発光器の発光出力を低下さ
せ、次の２個の発光器の発光出力を若干増加させ、残り
のオプトマトリックスフレームについては発光出力をフ
ルパワーとすることが出来る。より多くのあるいはより
少ない発光器に減少パワーを供給したり、検出器と同様
に構成したりすることも本発明の範囲内である。

本発明の全体の電気的作用を第２図、第３図および第４
図を参照して説明する。本発明においては、上位コンピ
ュータ（非図示）との相互作用によりCRTにビデオ表示
領域12上で情報を表示せしめるが、該ビデオ表示領域12
はオプトマトリックスタッチ式入力スクリーンがオペレ
ータ16の決定を上位コンピュータに指示するべくオペレ
ータ16およびプログラム間の対話関係の一部を構成す
る。上位コンピュータおよびそれに使用するプログラム
は当業者が容易に理解出来るものであり、その詳細な説
明は省略する。上位コンピュータは第２図のクロック端
子にクロック信号を供給し、該クロック信号はマイクロ
プロセッサU2のＣポートI/OラインPC5およびインターラ
プト端子INTに印加される。上位コンピュータから発生
されるクロック信号の流れは、オプトマトリックスフレ
ームよりの入力が望ましい期間継続し、クロック信号が
なくなるとマイクロプロセッサU2はインターラプトを開
始する。従って電源を印加しクロック信号をマイクロプ
ロセッサU2に供給することにより、オプトマトリックス
装置は走査動作を開始してLEDを点火しフォトトランジ
スタを読取り、そして適当なソフトウエアにより情報を
内部分析する。本装置の動作はサイクリックであるため
ある信号サイクルを例示して説明するが、装置の残りの
部分も同様に作動する。

マイクロプロセッサU2に電源を印加すると、主プログラ
ムループの実行が開始される（第６図ないし第11図参
照）。第６図ないし第11図に示したフローチャートおよ
び以下の好適な実施例の説明は当業者が適切なソフトウ
エアを書くのに十分なものであると思われる。プログラ
ムはまずステップ100においてポインタを初期化して、
既知の零の開始点においてＸおよびＹのビームカウント
を開始する。その後マイクロプロセッサは上位コンピュ
ータから受ける所定数の同期クロックパルスをステップ
110で待ち、よってマイクロコンピュータU2および上位
コンピュータ間の完全な同期化を行なう。ステップ120
においてＸフォトトランジスタをオンする。このＸフォ
トトランジスタは本実施例の最初のサイクルの開始時に
おいてはQ4（第５図）である。フォトトランジスタをこ
のようにオンすることにより、該トランジスタは安定化
する。これはデコーダU7に接続されたI/OラインPC0,PC1
およびPC2の適当なアドレスを選択し、デコーダU7をI/O
ラインPC3でイネーブルとしてQ4に通電することにより
行なう。次にLED CR4をPC0,PC1およびPC2により与えら
れたアドレスに関してI/OラインPB0を駆動することによ
り点火し、同時にI/0ラインPB7をイネーブルとしてデコ
ーダU5のライン４をイネーブルする。ステップ130にお
けるこのX LED CR4の点火においては待ち時間を含める
ことによりLED CR4が完全にオンするようにする。更
に、LED CR0ないしCR7に関しては電流制限抵抗R10を
（ソースドライバーとして用いる）ダーリントン接続ト
ランジスタアレイU3と共に使用して発光器CR0ないしCR7
に通電して低い輝度で発光させる。同様に発光器CR8な
いしCR15に関しては、第２の電流制限抵抗R9を使用して
これら発光器の発光出力を減少せしめる。抵抗R9の抵抗
値は好ましくは抵抗R10の抵抗値の半分として、保持枠2
0（第５図参照）の各コーナーに隣接する２個の発光器
を次の２個の隣接する発光器よりも僅かに低い輝度で点
火する。ダーリントン接続トランジスタアレイU4により
駆動される残りの発光器は、全輝度すなわち最大発光出
力が望ましいため上記のような電流制限抵抗を使用しな
い。このようにして、発光器CR0およびCR1が減少された
発光出力パワーにより反射ビーム26を低下せしめ、発光
器CR8およびCR9が若干高いが保持枠20のコーナーに隣接
しない残りの発光器よりは低い発光出力パワーを有する
ようなパワー調節を行なう。抵抗アレイR3はプルアップ
抵抗として作用して各発光器が点火のための最低の適正
なパワーを有するようにする。従ってCR4が点火された
時、電流は素子U3の下側のダーリントン接続トランジス
タ対のエミッタを流れて（シンクドライバーとして使用
される）ダーリントン接続トランジスタアレイU8のコレ
クタを駆動し、発光器が積極的に駆動され、ダーリント
ン接続トランジスタアレイU8およびU9も積極的に駆動さ
れる。LED CR4が完全にオンされた後はステップ140にお
いてアナログ−ディジタル変換が開始される。本例では
アナログ−ディジタルラインANOがQ4により発生した値
を得てこれをディジタル値に変換する。このディジタル
値はマイクロプロセッサU2に内蔵されたVrhの基準ディ
バイダにより制御された基準値により決定される。すべ
の信号電圧はこの基準値に対する比として変換される。
この基準値は、最大電圧入力であって選択されないフォ
トトランジスタあるいは極めて低い周囲光レベルを有す
る選択されたフォトトランジスタに相当するVqに設定す
べきことが判明している。抵抗回路網R6およびR7はこの
最大基準レベルVqを決定する。ステップ140におけるデ
ィジタル変換時に、LED CR4がステップ150でオフとなり
その時点でディジタル変換が終了し、ディジタル値がス
テップ160でマイクロプロセッサに読取られ記憶され
る。LED CR4がオフとなると、フォトトランジスタQ4が
もう一度読取られてステップ170において周囲光が読取
られるが、この読取値はステップ180においてディジタ
ル値に変換される。その後カウントチェックをステップ
190で行ない調べるべきＹフォトトランジスタがまだあ
るか否かを判定する。この判定はＸおよびＹフォトトラ
ンジスタが交互にサンプルされＸ方向よりもＹ方向の方
が装置数が少ないために行なわれる。処理を迅速化する
ため、Ｙ方向の装置が最大数までサンプルされた時に
は、Ｘ方向の残りの装置は後述するように440から始め
る。本例においてはサンプルすべきＹフォトトランジス
タがまだあるのでＹトランジスタQ0がステップ200にお
いてオンされる。その後ステップ210において、ステッ
プ170で読取られたＸフォトトランジスタQ4の周囲光変
換が完了して、周囲光値がステップ220で減じられる。
ステップ160において読取られ変換された値、すなわち
点火されたLED CR4の値と、CR4がオフされた時のステ
ップ170における読取られた周囲光値とが比較され、こ
の２つの値が減算されることにより、ステップ230でフ
ォトトランジスタQ4が飽和しているか否か判定する。Q4
が飽和されておらずスタイラスの当接があるかまたは何
かが検出器Q4からの光を阻止しているかを示している場
合には、ステップ240においてNOの状態となり、これが
ステップ260へ送られる。ステップ260ではこの値と前回
算出され記憶されたステップ320または330からの閾値と
を比較して光ビームが遮断されたもの（ステップ280）
かまたは非遮断のもの（ステップ290）かどうかを判定
する。光ビームが非遮断のものである場合、新しい閾値
をステップ320で算出する。遮断状態が存在する場合、
（本例において）X4が遮断していることを示すフラッグ
をステップ340で立てる。ステップ320および340におけ
る新しい閾値およびフラッグ状態はステップ350におい
てデータとして供給される。ステップ230においてフォ
トトランジスタQ4が飽和状態にある時、この状態はステ
ップ250にYES状態として送られ、ステップ270において
所定の固定最小閾値と比較される。この値が固定最小閾
値よりも小さい場合にはステップ300において遮断フラ
ッグ状態となりステップ340そして次にステップ350に送
られる。ステップ270において差が現在の閾値レベルよ
りも大きいかこれと等しい場合、310を介してステップ3
30へ行きここで新しい閾値（ステップ260で使用）を算
出し、この新しい閾値はステップ350へ非遮断または非
当接状態として供給される。この新しい閾値はステップ
320または330で算出されステップ260において比較用閾
値として使用される。このようにして連続的かつ変動的
な周囲光のサンプリングが行なわれる。また相当の長期
間にわたると通常発生し、フォトトランジスタの感度低
下あるいは発光器の発光出力低下を引き起す装置の劣化
は、所定の絶対最小値および最大値以内において新しい
閾値が連続的に算出使用されるので自動的に補正され
る。

Ｙ軸における処理はＸ軸における場合と同様にステップ
360において開始される。その結果ステップ370において
Y LED CROを十分に長い時間点火してこのLEDを完全にオ
ンし、Q0のディジタル変換はステップ380で開始する。
ＹセンサーQ4はステップ200でオンされているのでステ
ップ380における変換が可能である。この一見すると早
いQ0のサンプリングは、マイクロプロセッサU2の動作周
波数を決定する水晶発振器の周波数がクロックレートあ
るいはデータ出力レート（後述）よりも実質的に高いた
め行なわれる。その後LED CR0はステップ390においてオ
フされ、Q0が検知した値は変換がステップ400において
完了した時に読取られる。変換が完了すると、Q0の周囲
光値はステップ410において読取られ、そのディジタル
値の変換がステップ420で開始される。ステップ420でデ
ィジタル変換が開始された直後、Q5である次のＸセンサ
はステップ450でオンされる。Q5のオン期間中、Q0の周
囲光変換値はステップ460において変換完了時に読取ら
れ、周囲光値はステップ470においてLED CR0の点火中に
決定された値から減算される。この値は次にステップ48
0へ送られ検出器Q0が飽和しているか否かがステップ480
で判定される。その結果であるNOまたはYES状態はステ
ップ490または500へ送られる。最小閾値がステップ510
および520において分析される。ステップ510における比
較の後、遮断状態または非遮断状態がステップ530また
は540において判定される。遮断状態が存在する場合に
は遮断Y0フラッグがステップ590で立てられ、非遮断状
態の場合には新しい閾値がステップ570で算出される。
ステップ590および570よりのフラッグ状態および新閾値
はY0データとしてステップ600に供給される。ステップ5
20における比較の結果、最小閾値よりも小さな状態が存
在する場合には、550を介してステップ590でフラッグが
立てられ、そうでない場合には560を介してステップ580
において新しい閾値が算出される。その後ステップ580
で算出された新閾値は非遮断状態と共にステップ600へ
送られる。Ｘ座標発光器／検出器対の処理はステップ61
0において開始され、620を介してステップ130へ戻り次
のX LED CR5を点火して第６図ないし第９図に関して上
述したような処理を繰返す。このようにしてステップ19
0において調べるべきＹ方向検出器がもうないと判断さ
れるまでＸ軸およびＹ軸の間で交互に処理が行なわれ
る。ステップ190において調べるべきＹ方向検出器がも
うないと判定された場合には、440を介してステップ625
へジャンプして17番目のＸ軸フォトトランジスタQ36を
オンする。次にＸ軸LED CR36がステップ630で点火さ
れ、以下処理は前記したＸおよびＹ軸処理と略同じよう
にして継続する。その後ステップ830からのＸデータが8
40を介してステップ110へ供給され、その後処理は上位
コンピュータがクロック信号を送出し続ける限り繰返さ
れる。

この全体の時間フレーム中、マイクロプロセッサU2から
の同期信号をデータ流れ（後述）として受けた時上位コ
ンピュータは、前もってタッチ式入力マトリックスの大
きさを知りデータ流れを監視して、どのＸおよびＹの対
の状態が与えられているかを知る必要がある。

従ってステップ350,600および830においてＸまたはＹの
遮断または非遮断状態を示すデータがデータラインに供
給される。第12図は本発明のタイミングおよびデータ図
を示す。第６図のステップ110における初期化および同
期化時に４個の連続するデータをデータラインに送り上
位コンピュータに受信される。これにより上位コンピュ
ータは同期フレームが生じかつカウント開始しなければ
ならないことを知る。その後データは４ビットのバイト
で与えられ、最初の２ビットは常に零で３番目と４番目
のビットはＸおよびＹ軸の遮断状態または非遮断状態を
示す。遮断状態が存在する場合は１をデータラインに送
り、非遮断状態が存在する場合は０を利用する。例えば
CR0およびCR4の交点にスタイラスが当接した場合これら
は最初の調べられたＸおよびＹの対なので、同期後のデ
ータの最初の４ビットバイトは（0011）となる。しかし
ながら、スタイラス当接がCR0およびCR5の交点で生じた
場合最初の４ビットバイトは（0001）となり、２番目の
４ビットバイトは（0010）となる。Ｙ軸検出器が何ら調
べられないフレームについては好ましくは０が誤りビッ
トとして挿入される。誤りビットとして１を使用しても
良い。この４ビットバイトデータ流れはすべてのＸ軸検
出器が調べられるまで継続され、マイクロプロセッサU2
は調査終了時に４ビット同期サイクルを送出し新しいサ
イクルまたはフレームを示す。更に本装置は米国特許第
4,267,443号（「光電入力装置」、登録日1981年５月12
日、特許権者キャロル他）に開示されたビーム平均法に
適用可能であり、これによると２個の発光器の間のスタ
イラスが２本のビームの間の当接として判定されるので
本システムの解像度すなわち補間を32×64マトリックス
として倍増するのに有効である。

本発明はその範囲内において種々の変更が可能である。
例えばパワー調節用抵抗は個々の発光器または検出器に
設けても良く、またダーリントン接続トランジスタアレ
イではなくデコーダに接続しても良い。更にプログラム
の順序を変えても良い。異なる型式のシリアルデータ流
れに使用可能な追加のI/Oラインを使用する並列出力の
ような他のデータ流れを利用しても良い。ダーリントン
接続トランジスタの代りに異なる型式のアレイを使用し
ても良く、異なる型式のデコーダやフォトダイオードの
ような他の型式の検出器を使用しても良い。発光器およ
び検出器の点火または検出順序を任意に変更しても良
い。本装置はディスプレイまたはCRTと共に使用しても
また使用しなくても良く、あるいはフラットパネルディ
スプレイと共に使用しても良い。

本発明によると、変化する周囲光レベルならびに発光器
および／または検出器劣化を補償しかつ素子数の少ない
装置が提供される。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−117039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−200335（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−4929（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略矩形状保持枠の少なくとも１辺に沿って
   配置された複数の発光器および該発光器に対向して前記
   保持枠の対向辺に配置された複数の光検出器を含み、前
   記保持枠内のスタイラスを検出するタッチ式入力装置に
   おいて、 前記複数の発光器および光検出器を対として順次所定順
   序で選択的に駆動する駆動装置と、 該駆動装置により選択駆動された前記光検出器の検出出
   力を対応するデジタル値に変換する変換装置と、 該変換装置の前記デジタル値を対応する閾値と比較して
   前記スタイラスによりしゃ断されている前記発光器のビ
   ーム位置を検知するマイクロコンピュータとを具え、 前記駆動装置は前記発光器を、前記保持枠のコーナー近
   くのものは低パワー、コーナーから離れたものは高パワ
   ー、の複数の異なるパワーレベルで駆動するよう構成す
   ることを特徴とするタッチ式入力装置。