JPS61240314A

JPS61240314A - 光学式座標入力装置

Info

Publication number: JPS61240314A
Application number: JP60081880A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Fumitaka Kan; 簡　文隆; Toshiaki Majima; 間島　敏彰; Ichiro Nomura; 一郎野村; Mitsuru Yamamoto; 満山本; Naoji Hayakawa; 早川　直司; Masanori Takenouchi; 竹之内　雅典
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1986-10-25

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、光学式座標入力装置、特に遮光物を用いて座
標入力を行なう光学式座標入力装置に関する。

［従来の技術］近年、情報機器は各方面に急速に普及しつつあリにれと
共に使用者も専門のオペレータに加えて一般の人にも広
がりつつある。

このため、このような情報機器、特にパーソナルコンピ
ュータやワードプロセッサにおいては、一般の人でも容
易に使用することができるようなマン争マシン・インタ
ーフェースに対スる要求力強い、中でも、これらの情報
機器に共通な問題として、たとえばディスプレイ装置の
表示画面上において所望の座標を簡単かつ正確に入力す
ることができる入力装置に対する要求が強い。

従来の、たとえばジ曹イスティック、マウス。

手書きタブレットなどの入力装置においては、座標の表
示画面と操作部とが位置的に離れているため、使用感に
不自然さがあり慣れない人間には使い勝手が、悪いとい
う問題がある。

一方１表示画面上で直接座標を入力する方法として、た
とえばライトペンや透明タッチセンサを用いる方法も知
られている。

しかし、前者のライトペンを用いる方法では、特別なＣ
ＲＴ表示装置や専用のペンを用いなければならないこと
から！／ｌ　１１全体が高価なものとなり、しかも座標
入力用のペンがコード付きであるため、その操作性が悪
いなどという問題点がある。

また、後者の透明タッチセンサを用いる方法では、使用
する装置全体が高価なものとなることに加えて、入力座
標の解像力が不充分であるという問題点があった。

［発明の目的］本発明は、上記の問題に着目して成されたものであり１
通常の表示装置に簡単に装着することができ、しかも外
部からの光による影響を受けることなく１表示画面上で
座標入力用の遮光物、たとえば１通常のペンや指を使っ
て座標の入力を簡単かつ正確に行なうことが可能な光学
式座標入力装置を提供することを目的とするものである
。

［発明の実施例］第２５４は、本発明の光学式座標入力装置の一実施例を
示す図である。

所望の表示装置の画面に合わせて、長方形の枠を設定し
、この長方形枠の相対向する２辺にＸ座標入力用°の一
対の偏向素子アレー１０Ｘおよび受光素子アレー１２Ｘ
を対向配置し、上記長方形枠の残りの２辺にＹ軸座標入
力用の一対の偏向素子アレー１０Ｙおよび受光素子アレ
ー１２Ｙを対向配置している。

そして、各偏向素子アレー１０Ｘ、ＩＯＹの一端側に設
けられた光源（実施例においては、レーザダイオード１
４Ｘおよび１４Ｙ）から、対応するＸ軸およびＹ軸用の
偏向素子アレー１０ＸおよびＩＯＹに向けて、レーザビ
ームを送り出している。

以上の構成とすることにより、実施例の装置では、一方
の偏向素子アレー１０Ｘ、受光素子アレー１２Ｘおよび
レーザダイオード１４ＸがＸ座標入力機構を構成し、ま
た、他方の組の偏向素子アレー１０Ｙ、受光素子アレー
１２Ｙおよびレーザダイオード１４ＹがＸ座標入力機構
を構成することになる。

ここで、Ｘ座標とＸ座標の入力は基本的に同じ原理で行
なわれるため、以下にＸ座標の入力を行なう場合を例に
とり説明する。

第３図は、Ｘ座標入力機構の構成を示す図である。

第２図において、偏向素子アレー１０ＸはＸＩ〜Ｘｎの
ｎ個の偏向素子からなり、他方受光素子アレー１２Ｘは
ｘｌ−ｘｎのｎ個の受光素子からなる。

そして、上記各偏向素子ｘ１〜Ｘｎは、それぞれレーザ
ダイオード１４Ｘから供給されるレーザ光を、受光素子
アレー１２Ｘの方向に９０’偏向するものである。座標
入力動作が開始されると、上記偏向素子群はＸｉ、Ｘ２
．・・・・・・・・・Ｘｎの順に次々に駆動される。

これによって、第３図に点線で示すように、Ｘ軸と垂直
なｎ木の光線が、偏向素子Ｘ　Ｌ　−Ｘ　ｎ個に向けて
１時系列的に順次走査されることになる。

このとき、上記偏向素子群Ｘｉ、Ｘ２．Ｘ３゜・・・・
・・・・・、　Ｘ　ｎの駆動に同期して、受光素子群ｘ
ｉ、ｘ２．ｘ３・・・・・・・・・ｘｎから順次出力信
号が読み出され、レーザビームの検出が行なわれる。

この場合、たとえば、第３図に示すように、座標入力用
の遮光物、たとえば鉛筆１６で光ビーム走査１面上のＡ
点を指摘しＸ座標の入力を行なうと、Ｐ番目の偏向素子
ＸＰで偏向されたレーザビームは、鉛筆１６によって遮
断され、受光素子群ｘｉ、ｘ２．ｘ３．・・・・・・・
・・、ｘｎのうちＸｐからのみレーザビーム読取検出信
号が出力されないことになる。このようにして、入力さ
れたＸ座標（Ｐ）が検出されることになる。

なお、実施例においては鉛筆１６を用いて座標入力を行
なう場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず
、他の座標入力用遮光物、たとえば指などを用いても同
様にして座標を良好に入力することができる。

本発明の座標入力装置は、前述した座標入力をノイズの
原因となる外部からの光の影響を受けることなく正確に
行なうことを特徴とするものである。このため本発明の
装置には、座標入力用に用いる光ビーム以外の外部光が
受光素子群に入射することを防止する遮光手段が設けら
れている。

第１図には、このような遮光手段の好適な第１の実施例
が示されており、第１図（ａ）は遮光手段２０の分解斜
視図、第１図（ｂ）はその組立図である。

実施例の遮光手段２０は、受光素子アレー１２Ｘ、１２
Ｙの受光面ｒｘ、ｒｙの両側にレーザビーム走査面とほ
ぼ平行な一対の遮光板２２ａ、２２ｂを設け、この遮光
板２２ａ、２２ｂにより受−光面ｒｘ、ｒｙへの外部光
の入射を防止している。

前記各遮光板２２ａ、２２ｂは、受光素子アレー１２Ｘ
、１２Ｙの上下両面にこれをサンドイッチ状に挟むよう
にして取り付けることができるようほぼＬ字形に形成さ
れ、その板幅りは受光素子アレー１２Ｘ、１２Ｙの輻ｄ
よりｈ分だけ幅広に形成されている。そして、この一対
の遮光板２２ａ、２２ｂは１図中点線で示すように受光
素子アレー１２Ｘ、１２Ｙの上下両面に取り付は固定さ
れる。

したがって、第１図（ｂ）に示すごとく、遮光板２２ａ
、２２ｂはレーザビーム走査面とほぼ平行に取り付けら
れ、しかもレーザビームが入射する方向に向けｈ分だけ
受光面ｒｘ、ｒｙから突出することになる。

この結果、本実施例の座標入力装置は、受光素子アＬ／
−１２Ｘ、１２Ｙ（７）受光面ｒｘ、ｒｙヘノイズとし
て混入する外部光を、前記一対の遮光板２２）ａ　、　
２２　ｂにより効果的に遮光し、座標入力を外部光によ
る影響を受けることなく安定して精度よく行なうことが
できる。

なお、本実施例において更に外部光の影響を低減するた
めには、一対の遮光板２２ａ、２２ｂの内側を黒色ツヤ
消し塗料で予め塗装しておくことが好ましい。

第４図は１本発明で使用する遮光手段の第２の実施例を
示す斜視図である。

この実施例は、長方形の枠型をした一対の遮光板２２ａ
、２２ｂを、第１図に示す実施例の遮光板とほぼ同様に
形成したものである。そして、この遮光板２２ａ、２２
ｂは、入力装置本体２４の両側にサンドイッチ状に取り
付は固定され、受光素子アレー１２の各受光面に入射し
ようとする外部光を効果的に遮光している。

なお、前記入力装置本体２４は、前記第２図に示す偏向
素子アレー、受光素子７レーおよびレーザダイオードか
らなる。

第５図は１本発明に係る座標入力装置の具体的使用例を
示す分解斜視図である。

この実施例においては、前記第４図に示す座標入力装Ｍ
２５が従来型のＥＬディスプレー２６の表示画面上に装
着されている。このようにして、座標入力装置２５は、
従来型ディスプレー２６の表示画面上に高解像入力機能
を付加しマン・マシン会インターフェースとしての機能
を飛躍的に向上することができ、たとえば図形入力やコ
マンド入力などを簡単かつ正確に行なうことが可能とな
る。

さらに、本発明によれば、ディスプレー２６の表示画面
に何ら改造を加えることなく、しかもライトペンなどの
特殊なペンを必要としないため。

座標入力装置を極めて安価なものとすることができる。

特に、本発明によれば、遮光手段２０により、受光面へ
入射しようとする外部光および表示画面からの光を効果
的に遮光し、座標入力をより安定かつ精度よく行なくこ
とかでざる。

第６図は、本発明で使用する遮光手段２０の第３の実施
例を示す分解斜視図である。

実施例の装置は、遮光手段として、受光素子アレー１２
の受光面の前方に遮光板２８が設けられ、該遮光板２８
の中央に受光素子アレー１２の受光面に沿ってスリット
３０が形成されている。

以上の構成とすることにより、前記遮光板２８を受光素
子アレー１２の受光面から適当な距離に設置することに
よって、受光面に入射しようとする外部光を、遮光板２
８により効果的に遮光し、座標入力を安定しかつ精度よ
く行なうことが実験により確認された。

なお、このような外部光の遮光効果を更に効果的なもの
とするために、前記遮光板２８の表面に黒色ツヤ消し塗
装を施すことが好ましい。

゛なお、前記各実施例において説明した遮光板２２ａ、
２２ｂ、２８＋７）形状は第１図、第４図、第６図に示
す形状に限らず、走査されるレーザビーム以外の外部光
を効果的に遮光できるものであれば他の形状に形成する
こともできる。

第７図は、本発明で使用する遮光手段２０の第４の実施
例を示す分解斜視図である。

実施例の装置は、遮光手段として受光素子アレー１２の
受光面前面に、レーザビームのみを選択的に透過する波
長選択性を有する光学フィルタ３２を設けている。

この光学フィルタ３２は、ガラス基板に誘電体多層膜を
蒸着形成したものであり、偏向素子アレーｌＯから供給
されるレーザビームに対しては高透過率を示しそれ以外
の波長の光に対しては低透過率を示すものである。

したがって、このようにして形成される光学フィルタ３
２を、受光素子アレー１２の受光面にほぼ密着して取り
付けることにより、外部光を効果的に遮光し座標入力を
安定に精度よくできることが実験により確認された。

なお１本実施例においては、前記光学フィルタ３２とし
て誘電体多層膜を用いたものを例にとり説明したが、レ
ーザビームに対し高透過率を示しそれ以外の光に対し低
透過率を示すものであるならば他のものを用いることも
可能である。

第８図は、上記座標入力装置で使用している電気回路を
示す図である。

クロック発生器４０から出力されるクロック信号は、偏
向素子駆動回路４２．受光素子駆動回路４４およびマイ
クロプロセッサ４６に供給されている。

偏向素子駆動回路４２は、供給されるクロック信号に基
づき偏向素子アレー１０ｘの偏向素子群をＸＩ　、Ｘ２
　、）Ｃ３，・・・・・・・・・、　Ｘ　ｎの順に逐次
駆動し、上記第３図に示すごとく、受光素子アレー１２
Ｘに向けてレーザビームを走査する。

これに同期して、受光素子駆動回路４４は受光素子アレ
ー１２の受光素子群をｘ　１　、　ｘ　２　ｅｘ３．・
・・・・・・・・ｘｎの順に逐次駆動し、走査されるレ
ーザビームの検出を行なわせる。

そして、これら各受光素子群ｘｉ　、　ｘ２　。

ｘ３．・・・・・・・・・、ｘｎから逐次検出出力され
るレーザビーム読取り信号は、増幅器４８で増幅された
後、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル化されマイクロプロセ
ッサ４６に入力される。

このマイクロプロセッサ４６は、クロック゛発生器４０
から供給されるクロック信号をカウントし、駆動状態に
ある受光素子の番号を１（ｘｉ）〜ｎ（ｘｎ）のいずれ
かを常時内部レジスタに保持している。そして、マイク
ロプロセッサ４６は、Ａ／Ｄ変換器５０から受けたデジ
タル信号値が所定のスレショルドレベル以下の場合には
、レーザ入力用の遮光物１６によってレーザ光が遮断さ
れていると判断し、このときに、内部レジスタに保持さ
れている素子の番号をＸ軸座標値として出力する。

したがって、たとえば第３図に示すごとく鉛筆１６によ
りＡ点の座標が指摘されている場合には、このＡ点のＸ
座標Ｐが入力座標値として出力される。

また、たとえば指などのように、受光素子の解像力に比
べて大きな遮光物で座標が指定された場合には、マイク
ロプロセッサ４６に複数の受光素子から連続してスレシ
ョルドレベル以下のデジタル信号が入力されることにな
る。

この場合、マイクロプロセッサ４６は、連続する遮光領
域の中点を演算し、この中点の座標を入力座標として出
力する。

このようにして１本実施例の座標入力装置は、ライトペ
ンなどのような特殊なペンを用いることなく、たとえば
通常のペン、鉛筆あるいは指などの遮光物を用いて正確
に座標入力を行なうことができる。

また、上記実施例においては光源としてレーザダイオー
ドを用いた場合を例にとり説明したが。

本発明はこれに限らず、指向性を有する光ビームを供給
可能な光源であるならば充分であり、たとえばヘリウム
ネオンレーザなどを用いることも町ず七である。

また１本発明の座標入力装置を装着する表示装置も、上
記第５図に示すＥＬ表示装置に限らず、これ以外にもた
とえばＣ，ＲＴ、プラズマディスプレー、液晶ディスプ
レー、エレクトロクロミックディスプレー、蛍光表示管
などの各種のディスプレー装置に装着し、これら表示画
面に解像力の高い座標入力機能を付加することができる
。

また、本発明の座標入力装置は、このように表示装置に
装着するものに限らず、座標入力装置単独であるいは他
の装置と組合わせて用いることも可能である。

［発明の効果ゴ本発明によれば、外部光の影響を受けることなく、簡単
な操作で安定かつ精度よく、解像力の高い座標入力を行
なうことができるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の装置に用いられる遮光手段の好適な
第１実施例の説明図である。第２図は、本発明に係る光学式座標入力装置の好適な実
施例を示す説明図である。第３図は、第２図に示す装置の動作原理を示す説明図で
ある。第４図は１本発明の装置に用いられる遮光手段の好適な
第２実施例の説明図である。第５図は、本発明の座標入力装置の使用説明図である。第６図、第７図は、本発明の装置に用いられる遮光手段
の第３および第４実施例の説明図である。第８図は、本実施例の装置に用いられる電気回路図であ
る。１０Ｘ、ＩＯＹ・・・偏向素子アレー、１２Ｘ、１２Ｙ
・・・受光素子アレー。１４Ｘ、１４Ｙ・・・光源としてのレーザダイオード、１６・・・座標入力用遮光物としての鉛筆、２０・・・
遮光手段、２２　ａ　、　２２　ｂ　、　２８　・・−遮光板、３
　０　・・・　ス　　リ　　ッ　　ト　　、３２・・・
光学フィルタ、ｘ１〜Ｘ　ｎ　、　Ｙ　ｌ〜Ｙｎ・・・偏向素子群、ｘ
　ｌ　Ｎｘ　ｎ　、　ｙ　Ｉ　Ｎｙ　ａ・−・受光素子
群。特許出願人　　キャノン株式会社第２図第３図第６図　　　　、。第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ビームを供給する光源と；前記光ビームの光路上に、列状に配列された偏向素子群
と；この偏向素子群と対向して列状に配置された受光素子群
と；前記偏向素子群を構成する各素子を時系列的に駆動する
偏向素子駆動手段と；前記光ビーム以外の外部光が前記受光素子群の受光面に
入射することを防止する遮光手段と；を有することを特
徴とする光学式座標入力装置。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記遮光手段は、前記受光素子群の受光面両側に設けら
れ、しかも前記光ビームの走査面とほぼ平行な一対の遮
光板であることを特徴とする光学式座標入力装置。
（３）特許請求の範囲第１項において、前記遮光手段は、前記受光素子群の前面に設けられ、し
かも前記光ビームを受光面に向けて透過するスリットで
あることを特徴とする光学式座標入力装置。
（４）特許請求の範囲第１項において、前記遮光手段は、前記受光素子群の前面に設けられ、し
かも前記光ビームのみを選択的に透過する波長選択性を
有する光学フィルタであることを特徴とする光学式座標
入力装置。