JPS5810275A - 図形入力装置 - Google Patents

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】 本発明は入力面の透明な図形入力装置に関するものであ
る。

従来、入力ペンの座標を検出する図形入力装置としては
、■　入力ベンと入力板の電磁結合あるいは静電結合を
利用したものや、■　可撓性導電シートを利用するもの
や、■　超音波を発する入力ペンと入力板の周囲に設け
られたマイクロホンとの組み合わせにより、超音波の遅
延時間から入力ペンの位置座標を検出するという方法な
ど種々の方式が用いられている。

一方、近年、マイクロコンピュータなどに象徴される情
報処理技術の発展に序ない、表示装置に直接データを書
き込む機能の追加が要求されている。そして、この表示
装置のうちＣＲ’ｒ　（陰極線管）等についてはライト
ベンとの組合わせにより、データの書き込み機能を持た
せることはできるが、この場合は基本的に輝点のスポッ
トの位置および移動方向を検出する方法であり、例えば
暗部に点あるいは線を書き込むには技士複雑な装置を必
要とする。

址だ、ＣＲＴ以外の表示装置、例えば液晶、電場発光（
ＥＬ）など平面パネルの多くは基本的に入力機能の付加
が困難なことが多い。

したがって、このような場合、別に図形入力装置を追加
することが必要となるが、前記■の入力ペンと入力板の
電磁結合あるいは静電結合を利用したものは入力面に配
線を必要とし、完全に透明にすることができず、■の０
■撓性導畦シートを利用するものは完全に不透明であり
、また、■の超音波の遅延時間から入力ベンの位置座標
を検出するものは超音波にｆ！＋なう１＝ｉＪ聴音がわ
ずられしく、　□また、溝成上高画になるという欠点を
有している。

本発明は以上の点ＶＣ、＆み、このような問題を解決す
ると共に、かかる欠点を除去すべくなされた図形人力装
置ｆ：提供するもので、光の細径ビームを照射するラ−
ｒ　）ペンと、このライＩ・ペンの光の一部を直角に曲
げる作用を持つ入力板（平板）を用いることで入力、１
幾Ｖ目を待たせるようにしたものであって、その入力１
反（平板）が透明であることを特徴とするものである。

以下５図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明による図形入力装置片の一実梅例を示す
構成図で、ライトベンの光の一部を直角に曲げる作用を
持つ、−！ｊ、明な平板（入力板）として。

ライトベンンの元金吸収して螢光を発する螢光体を含仔
する平板（人力板）を用い、ま′／ｒ、１　この平板（
人力板）の周囲に４個の受光器を配置した場合の一例を
示すものである。

図において、１はライトベンの光の一部を直角に曲げる
作用を持つ透明な平板（入力板）で、例１えはライトベ
ンの光を吸収して螢光を発する螢光体を含有する平板（
入力板）からなり、この平板（入力板）１は一ヒ下面を
低ＪｉＴｌ析率層で被覆した構造となっている。２はこ
の平板（入力板）１の吸収波長と一致する波長の九であ
る光の細径ビームｆ：照射するライトペン、３’＋３ｂ
　Ｉ３ｃ、３ｄは平板（入力板）１の周囲に設けられた
４個の受光素子（受光器）、４はライトベン２の駆動お
よび受光器３ａ〜３ｄの出力からライトベンン２の位置
座標を検出するための（炙ｆＩ（回路５５はこの検出回
路４に接続されるコンピュータあるいはモデムなどの周
辺装置である、。

つぎにこの第１図に示す実施例の動作ｆ：説明する。複
ず、ライトペン２から照射された光の細径ビームは人力
板（平板）１に含まれる螢光体により吸収された後、螢
光となって螢光の軌跡の説明図である第２図に示すよう
に四方に発散し、その一部は面内を伝播し、受光器３に
到達する。

そして、この受光器３の出力からライトベン２の位置座
（Ｑを求める方法は矢のようにして行なわれる。

い−ま、ライトペン２の出力をＩ。、ライトベン２の波
長に対する螢光体の吸収係数をｌｃ　、入力板（平板）
１の厚さをｄ、螢光効率をη、入力板（平板）１の屈折
率をｎ。、低屈折率被覆層の屈折率全ｎ′（被覆層がな
い場合は空気が被覆層であるからｎ′−１である）とす
れば、面内を伝播する螢光は入射光軸に対する角度θが
臨界角θ０より大きい成分であるから、その王手ルギー
Ｉｏ′は次のように計算される。

＝ｉｏ（１−ＩＱ　　　）η（１−（１−［Ｘ）Ｉｔθ
。））＝η■ｏ（１−０１）［ａｌθ０　　　・・・・
−（１）ここで、θ０は工事ルの法則により次式に得ら
れる。

一部　＝− したがって、エネルギー■。′は で表わされ、螢光効率ηが１に近めものは容易に得られ
、吸収係数に、厚さｄも十分に大きく取ることができる
ので、エネルギーエ。′はで表わされる。ここで、ｎ　
＝　１．．６　、　ｎ’＝　１　（被覆層が空気の場合
）とすれば ■ｏ′ −＝　　０．６ Ｉ。

となる。すなわち、ライトペン２の照射光に対し６０％
のエネルギーが内面を伝播口■能である。また、被覆層
が空気の場合、汚れによ！ｌｌ特性が変化することがあ
るので、低屈折率の被覆層を設けた方が良い場合がある
。そして、被覆層の屈折率ｎ′が１．４のときは となり、被覆層があっても、かなシの部分の螢光が面内
を伝播１丁能である。

そして、ライトペン２によって誘起された螢光は面内を
螢光体白木による再吸収あるいは基材による吸収によっ
て減衰し、あるいは四方に広がることによって発散しな
がら受光器３の受光器（受光素子）３ａ〜３ｄに達する
。

今、ライトペン２の照射位置と受光器３との距離ｆｒと
し、受光器３が１片りの正方形とすれば、受光器３の受
光素子に入射する光量Ｉはで表わされる。ここで、Ｃは
螢光に対する入力板（平板）１の吸収係数である。

一般に、螢光体による螢光の再吸収（ε）は小さいので
、基板にかなりの址を入れても（吸収係数ｋを大きくし
ても）、再吸収を無視できるように条件を選択すること
ができ、この場合上記式（４）は次のようになる。。

すなわち、受光器３の出力から、ライトペン２までの距
離ｒを測定することができる。したがって、適当な位置
の少なくとも２点に設けられ九受光器３の出力からライ
トペン２の位置座１１ｉを検出することができる。

第３図は入力板（平板）１０寸法がｍＸｎのとき、（０
＋Ｏ）　ｍ　（０、Ｉｎ’）におかれた受光器３の出力
■　、■　からフィトペン２の位置座標（ｘ　ｓ　ｙ　
）を求めるときの説明図である。良く一般に知られた三
角公式を用いて であるから、ライトペン２の位置座像（Ｘｌｙ）はそれ
ぞれ となる。

ただし、癲ψの計算は若干難しく、処理時間を要するの
で％ｒ２１ｒ３から次式より求めた方がよい。

すなわち、ラインペン２の位置座標（Ｘｌｙ）はで求め
ることができる。

以上は、吸収による損失（０がほとんどない理想的な場
合である。ここで、損失（蓼）が無視し得ない場合には
上記式（４）からｒを解析的に求めることはできないが
、ニュートン法で比較的簡単に数値計算することができ
る。

なお、上記実施例においては、ライトペン２の光の一部
を直角に曲げる作用をもつ平板（入力板）１として、ラ
イトペン２の光を吸収して螢光を発する螢光体を含有す
る平板を用いる場合を例にとって説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、螢光体を含有する平板
の代りに微少散乱体を有する平板を用いることもできる
。この螢光体の代りに微少散乱体を用いる場合には、等
方散乱、すなわち、レーリー散乱を生じさせるために粒
径がライトペン２の発光波長の１／１ｏ以下であること
が好ましい。□また、この場合−上記式（４）でε二に
とおく必要があり、再吸収を無視することはできなくな
り、受光器３に入射する光量は少なくなるが、−力値光
体のようなライトペン２の発光波長に対する制限がなく
なる長所が得られる。

そして、ライトペン２としては、光ビームを発生するだ
けで良いのであるから、電池内蔵でコードレスとするこ
ともできるが、この場合には出力■ｏを一定にするか、
あるいは検出側で出力■。

の変動を補償することが必要である。そして、ライトペ
ン２の位置座標（ｘ、ｙ）を求めるためには２点で十分
であるから、出力■。が変動する場合には、３点あれば
十分である。

一方、情度全あげるには、フィトベン２にコードをつけ
、入力タイミングをとったり、ライトペン２の出力を一
定にするか、出力をモニタすることが好筐しい。

そして、螢光体を含有する平板（入力板）１としては、
螢光体を含有するアクリル板などを用いればよい。また
、ライトベンン２に用いる発光素子としてはレーザダイ
オードあるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）が好ましい。

ここで、緑色発光ダイオード（ＩＪＤ）に対しては螢光
体としてローダミンＢ、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）
に対してはメチレンプル、カブリブルー等が適当である
。そして、レーザダイオードとしては、赤外用のものし
か実用されていないが、この場合には入力板（平板）１
としては散乱体音含有するものを用いた方が良い。

一方、受光器３の受光素子としては、フォトダイオード
が好筐しい。その配置は、入力板（平板）１の周囲、少
なくとも２点が必要であるが％３点以上に受光器金膜け
、種々の補正を加えることによシ、精度を向上すること
ができる。また、平板（入力板）１の周囲に設けられた
受光器３として、細長い受光器を入力板（平板）１の各
辺に設けることで出力の増大を図ることもできる。

以上説明１７たように、本発明による図形入力装置は入
力板が透明であるため、種々の表示装置と重ねて吠用で
きる利点があり、グラフィックディスプレイの図形入力
用、あるいは表示愚択形の漢字入力装置などへ応用した
場合に、その効果を最大限に発揮することができる。ま
た、榎雑な手段を用いることなく、簡単な構成によって
図形入力装置を実現することができると共に、構成の簡
素化に竿って価格を低減することができるという点にお
いても極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による図形人力装置の一実施例を示す構
成図、第２図は第１図の動作説明に供するライトベンの
光およびこれによって励起された螢光の軌跡の説明図、
第３図は第１図の実施例におけるライトペンの位置座標
を求める説明図である。 １・・・・平板（入力板）、２・・・・ライトペン、３
ａ＋３ｂ＋３０．３ａ　＠　ＩＩ　ＩＩ　＠受光器（受
光素子）、４・・・・ライトペンの、駆動および位置座
標検出回路、５・−・・周辺装置。 特許出願人　　　日本電信電話公社 式　理　人　　　　山　　川　　政　　樹第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光の細径ビームを照射するライトベンと、このライトベ
   ンの光の一部を直角に曲げる作用をもつ透明な平板と、
   この平板の周囲に設けられた少なくとも２個の受光器と
   、この受光器の出力から前記ライトベンの位置座標を取
   シ出す回路とからなることを特徴とする図形入力装置。