JPS62192683A

JPS62192683A - 光遮断検出装置

Info

Publication number: JPS62192683A
Application number: JP62035434A
Authority: JP
Inventors: ティモシー　エルトン　マスターズ; ウェイン　ジェス　ウェーラー
Original assignee: KIYARORU TATSUCHI Inc
Current assignee: KIYARORU TATSUCHI Inc
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1987-08-24
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: DE3677760D1; EP0235459A1; EP0235459B1; JP2678231B2; US4713534A

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】本発明は可変光信号の検知のためのフォトトランジスタ
の使用に関する。本発明は基本的には赤外線信号の検知
に用いられるが、可視光信号の検知にも使用することが
出来る。本発明の好適な実施例によると、周囲光状態、
例えば周囲光によるフォトトランジスタの励起などを補
償しながら、変化する赤外線ＬＥＤパルスを検知する手
段が提供される。本発明は単一の発光器−フォトトラン
ジスタ対にも適用可能であるが、特に多数の対を有する
システムに好適に用いられる。本発明の好適な実施例は
発光器−フォトトランジスタ対が高速で走査されるシス
テムに適用するのが適切である。本発明は機械周辺の安
全を確保するための不可視光バリアまたは侵入防止バリ
アのような応用例に用いるのも適切であるが、特にビデ
オディスプレイを介してデータを入力するのに使用する
タッチ式入力システムに用いるのが適切であり、以下そ
の場合が例示されている。

ビデオディスプレイの使用に付随する問題として、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。その中にはライトベン、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ブトエレ
クトロニク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！３ｉ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）、
および米国特許Ｍ３，７６４，８１３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。これらのシステムはしかしながら依然として
欠点を有している。まず、使用部材が大きいのでコスト
が高い。あるシステムは反射すなわちグレアの補償不能
により、スタイラスの当接が記録されない欠点を有する
。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
れる際に発生する。従ってビデオディスプレイに導入さ
れたスタイラスは検出器が受光した光の大部分を阻止す
るが、反射光ｍは十分に強（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くなる。

周囲光は重要な問題も発生する。周囲光補償のためのい
くつかのシステムが提案されており、そのうち若干のも
のはタッチ式入力システムに組込まれて販売もされてい
る。例えば米国特許第４，２６７．４４３号は周囲光サ
ンプリングシステムを開示している。また米国特許第３
，９７０，８４６号はフォトトランジスタのベースにお
けるバイアス電圧に影響を与える周囲光補償帰環ループ
を開示している。

同一出願人による米国特許出願筒６２１，５８５号（出
願は１９８４年６月１８日）はディジタル方式による周
囲光サンプリングを開示している。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
に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時に補償する装置
とすることが望ましい。同時に発光器および検出器をア
ドレスしそして検知する部材を最少限とした装置とすべ
きである。本発明はかかる構成を教示するものである。

本発明の主たる目的は、４個の側部を有するフレームと
、該フレームの２つの隣接する側部に設けた発光器と、
該発光器と対向してフレームの２つの側部に設けた光検
出器と、該検出器が受光した光を順次サンプリングする
サンプリング装置より成る実際的なタッチ式入力装置を
提供することである。このシステムは更に、信号検出利
得を十分に大ぎくしてパルス信号を確実かつ容易に検出
しつつ、フォトトランジスタよりの周囲光が発生した信
号の出力レベルをフォトトランジスタ動作範囲内に保持
するための周囲光補償回路網を含んでいる。

本発明の目的は、フォトトランジスタバイアス用回路網
における周囲光の影響を無効とする、コスト的に有利な
補償技術を達成することである。

周囲光はバイアス回路網の動作レベルを変え、システム
のダイナミックレンジを制限する。周囲光の関数として
のこの動作レベルの変化はフォトトランジスタが動作可
能な利得を制限する。補償により、この利１りは相当上
昇する。また、ダイナミック動作レンジが増加し、より
広い範囲の装置が使用可能となる。可変光源と共に使用
するフォトトランジスタ検出回路およびシステムが周囲
光状態、特に周囲光入射によるフォトトランジスタの励
起を補償するのに用いられる。電流がフォトトランジス
タのコレクタに流入して分圧器の２つの抵抗の間の接続
点における基準電圧を調整して、周囲光信号を補償する
。基準電圧点より流出するフォトトランジスタにおける
電流は、フォトトランジスタのベースに入射する光のみ
の関数である。

従って変化する流入電流が接続点における基準電圧を調
整する。本発明の好適な実施例において、基準電圧は公
称一定動作レベルに調整される。この調整によりフォト
トランジスタ動作範囲のより大きな割合が変化する出力
信号の強さの検出に役立つことになる。従って、出力信
号の利１ｑは公称ダイナミックレンジが保持されるので
より大きくなることが出来る。流゛入電流は、周囲光励
起による信号が閉鎖ループにおいて変動的に補償される
帰環により調整される。この周囲光信号はＬＥＤ励起時
間の間保持されて、通常の信号移動を許容する。周囲光
信号は、電流補償源を１９整するのに使用され、該電流
補償源は基準電圧点に電流を注入する。周囲光補償回路
網は特に、光学式タッチ式入力システムのような、その
周辺に位置する発光器および検出器によって形成される
被照射フィールドが指のような不透明な部材またはスタ
イラスによって遮断される装置に使用するのが適切であ
る。

以下本発明をビデオディスプレイに使用するタッチ式入
力システムに関して説明する。周囲光補償システムはデ
ィジタル式タッチ式入力システムと共に使用するものを
例示する。しかしながら、本発明は他のタイプのタッチ
式入力システム、更には個々の発光器−検出器対または
複数の順次動作発光器−検出器対を使用する他のシステ
ムにおける周囲光状態を補償するのに使用することが出
来る。

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。ＣＲＴｌｏは表示領域１２を有し、キーバ
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１θ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または不透明部
材、例えば鉛筆、ポインタ、等もタッチ式対話システム
において使用することが出来る。キーバッド１４を図示
してはいるが、タッチ式入力システムによりキーバッド
１４の使用は最少限となり、オペレータ１Ｇはスタイラ
ス１８を用いてＣＲＴと直接対話する。

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または被照射
フィールドは、該フィールドの周辺に設けた発光器およ
び検出器を使用している。

発光器はディスプレイの下部および一側部に配置され、
検出器はディスプレの上部および他側部に配置され、赤
外光線ビームマトリックスまたは被照射フィールド（第
６図に詳細に示す）を構成する。光線ビームは、ＣＲＴ
ｌｏ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、本発明の周囲光補償シ
ステムを使用可能なタッチ式入力装置を示す。

主な素子の参照符＠および機能のリストを下の表１に示
す。

素子参照符号　　　　　　素子タイプＵ１　　　　　　　　　　　シュミットトリガ−インバ
ータ（）２　　　　　　　　　　　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ｔＪ５．Ｕ６．Ｕ７　　　　　ＢＣＤ−１０准デコーダ
ＣＲＯ−ＣＲ４７発光ダイオード（発光器）Ｑ　Ｏ−０４７フォトトランジスタ（検出器）ＡＣ周囲光補償回路網マイクロプロセッサＵ２は８ビツトマイクロコンピユー
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６
８００系のマイクロコンピュータの８ＭＯ８装置を用い
る。しかしながら、０ＭＯ８またはＮＭＯ８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１Ｇまたは３２ビツトバイトを採用
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系アーキテクチヤ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ラ丈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Ｖｌ）１１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ＥＸＴΔＬ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（Ｑｎｄ）し
てある。この１Ｉｌｔ＜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Ｑｎｄに接続されている。Ｉ１０
ピンである端子ＰＣ５はインクラブド端子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はシュミド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の仙の端子は各々Ｖｃ
ｃおよびＧｎｄに接続されている。Ｉ１０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すなわちＶｃｃバスに他方の端子はＱｎｄバ
スに接続されている。ボートＢ　Ｉ１０ラインＰＢ０、
ＰＢＩ。

ＰＢ２．ＰＢ３．ＰＢ４．ＰＢ５およびＰＢ７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。ビン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ビンである。ビン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ビンである。

ボートＣ端子ＰＣ０、ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＯ２およびＰ
Ｏ２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Ｉ１０ビンである。

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Ｑｎｄに接続され、Ｉ１０ビン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ＰＢＯは抵
抗回路網Ｒ３の抵抗Ｂの一端子と、素子Ｕ３すなわらダ
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、Ｉ１０ラ
インＰＳＩは抵抗回路網Ｒ３の抵抗△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Ｉ１０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。Ｉ１０ラインＰＢ７は素子Ｕ５すなわちＢ
ＣＤ−１０進デコーダの入力りに接続され、（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ＰＣ
０、ＰＣＩ、ＰＣ２はデコーダＵ５の入力Ａ、Ｂ、Ｃに
各々接続されている。

Ｉ１０ラインＰＢＯ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抵抗ＲＩＯの一方の端子に
接続され、Ｉ１０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抵抗Ｒ９の一方
の端子に接続されている。

抵ＦｃＲ９およびＲ１０の他の端子は４ｆ１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。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Ｕ３およびＵ４の
５ＬＩＢＩ子はＧｎｄに接続されている。素子Ｕ３のＩ
１０ラインＰＢＯ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，ＣＲ
２，ＣＲ３，ＣＲ４，ＣＲ５，ＣＲ６およびＣＲ７の陽
極に接続され、Ｉ１０ラインＰＢ１に接続された素子ｕ
３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Ｉ１０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Ｉ　ＣＲ
１６−２３，ＣＲ２４−３１，ＣＲ３２−３９およびＣ
Ｒ４０−４７の陽極に各々接続されている。発光器ＣＲ
７，ＣＲ１５，ＣＲ２３゜ＣＲ３１，ＣＲ３９およびＣ
Ｒ４７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Ｕ
５の端子７に接続されている。同様に、発光器ＣＲ６、
ＣＲ１４，ＣＲ２２，ＣＲ３０，ＣＲ３８およびＣＲ４
６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の出力ビン
６に接続されている。発光器ＣＲ５，ＣＲ１３，ＣＲ２
１，ＣＲ２９，ＣＲ３７およびＣＲ４５の陰極は素子Ｕ
８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ＣＲ４，ＣＲ１２，ＣＲ２０，ＣＲ２８，ＣＲ３
６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のビ４に接続されている。発光器ＣＲ３，ＣＲ
１１，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の出力ビン３に接続
されている。

同様に、発光器ＣＲ２，０ＲＩ０、ＣＲ１８，ＣＲ２６
゜ＣＲ３４（１３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Ｃ
Ｒ１，ＣＲ９，ＣＲ１７，ＣＲ２５゜ＣＲ３３およびＣ
Ｒ４１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
ビン１に接続されている。発光器ＣＲ０、ＣＲ８，ＣＲ
１６，０Ｒ２４、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の出力ビンＯに接続さ
れている。素子Ｕ８のエミッタ端子みよび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Ｕ３．Ｕ４．　　”Ｕ８およびＵ９を使用す
ることにより、発光器ＣＲＯ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図においては、検出器と接続する検出およびデコー
ド回路を示す。Ｉ１０ラインＰＣＯは素子Ｕ１のインバ
ータＣの入力に接続され、Ｉ１０ラインＰＣＩおよびＰ
Ｏ２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。これにより町Ｃ０、首肩、箇］がデコーダＵ
５（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Ｕ７の端子Ａ、Ｂ、Ｃに各々
供給される。Ｉ１０端子ＰＣ４はデコーダＵ６の端子り
に接続される。アナログ−ディジタル１１０ラインＡＮ
Ｏは抵抗アレイＲ６およびＲ７の抵抗への一方の端子に
接続され、更にフォトトランジスタすなわち検出器Ｑ０
、Ｑ１．Ｑ２．Ｑ３゜Ｑ４．Ｑ５．Ｑ６．Ｑ７および０
１Ｇ、　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Ｉ１０ラインＡＮ１は同様に抵抗アレイ
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Ｉ１０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Ｑ
３２ないしＱ３９のコレクタとに接続されている。同じ
＜Ｉ１０ラインＡＮ３は抵抗アレイＲ６およびＲ７の抵
抗りの一方の端子と、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Ｑ
ｎｄに接続されている。

デコーダＵ７の出力ビン０は検出器ＱＯ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Ｑｌｌ。

Ｑ４およびＱ１２．Ｑ５およびＱ１３．Ｑ６およびＱ１
４、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Ｑ１Ｇ、　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゜Ｑ
２６．　Ｑ３４．　Ｑ４２の４個のエミッタ、検出器Ｑ
１９゜Ｑ２７．　Ｑ３５．　Ｑ４．Ｍ）４ｔａｆ７）エ
ミッタ、検出Ｉ　Ｑ　２０゜Ｑ２８．　Ｑ３６．　Ｑ４
４の４個のエミッタ、検出器Ｑ２１゜Ｑ２９．　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図の発光器のマトリ
ックスに類似したマトリックスが形成される。

周囲状態、特に周囲光に対する電気的フォトトランジス
タ補償を第４図および第５図に示す。周囲光補償回路網
ＡＣはフォトトランジスタＱＯないしＱ４０のコレクタ
入力に接続された帰環ループより成る。周囲光補償回路
網は分圧器ｉｏｏ、積分器２００．サンプル・ホールド
回路３００．バッファ４００、および電流補償源５００
により成る。

分圧器１００は中間基準電圧点１１０の両側に２つの抵
抗Ｒ２０、Ｒ２１を有して成る。基準電圧点１１０にお
ける電圧はフォトトランジスタのコレクタにおける電圧
に相当する。本発明の好適な実施例における検出回路を
構成する個々のフォトトランジスタは順次サンプルされ
るので、基準点１１０における電圧は、装置の動作サイ
クルの特定区間における選択されたフォトトランジスタ
のコレクタにＪ５ける電圧に相当する。抵抗Ｒ２０は定
電圧電源Ｖｃｃに接続され、抵抗Ｒ２２は接地されてい
る。

積分器２００は電流モード（ツートン）増幅器２１０よ
り成り、コンデンサ２３０およびアナログスイッチ２２
０は積分！ｌＳ帰環ループに配設されている。

好適実施例においては、増幅器２１０はＬＭ３５９電流
モード増幅器より成る。スイッチ２２０は通常の４０５
２アナログスイツチより成る。増幅器２１０の非反転端
子は抵抗Ｒ２３を介して定電圧電源Ｖｃｃに接続されて
いる。電源Ｖｃｃの代表的電圧値は＋５ボルトである。

演算増幅器２１０の反転端子は抵抗Ｒ２２を介して分圧
′ａｉｏｏの基準電圧点１１０に接続されている。

サンプル・ホールド回転３００は第２の通常のアナログ
スイッチ３２０と接地されたコンデンサ３３０とより成
る。好適な実施例によると、スイッチ３２０は通常の４
０５２アナログスイツチより成る。

バッファ４００は高入力インピーダンスおよび低出力イ
ンピーダンスを有する電圧フォロワより成る。バッファ
４００の高入力インピーダンスはホールド状ｆｌｌにお
けるサンプル・ホールド回路のコンデンサ３３０に蓄積
された信号の損失を防ぐため、換言すれば周囲信号低下
を防止するために必要である。好適な実施例によると、
バッファは通常のＣＡ　３１４０演偉増幅器を使用する
ことが出来る。

電流補償源５００はダーリントン対エミッタフォロワと
して構成された２個のｎｐｎ　トランジスタ５１０．５
２０を有する。各トランジスタ　５１０．５２０のコレ
クタはｐｎｐ　トランジスタ　５３０のベースに接続さ
れている。ｐｎｐ　トランジスタ５３０のエミッタは抵
抗Ｒ２５を介して定電圧電源Ｖｃｃに接続されている。

ｐｎｐ　トランジスタ５３０のコレクタ出力は基準点１
１０および選択されたフォトトランジスタのコレクタに
接続されている。好適な実施例においては２つのｎｐｎ
　ｌ〜ランジスタ５１０．　５２０は通常の２Ｎ　２２
２２Ａ　トランジスタ、そしてｐｎｐ　トランジスタ５
３０は２Ｎ３９０Ｇトランジスタを使用することが出来
る。

図示した帰環ループは本発明の実施において好ましいモ
ードであるが、他の構成およびシステムを使用すること
も出来る。例えばまず最初に基準電圧を測定し、アナロ
グディジタル変換の後、通常のソフトウェア技術を使用
してマイクロコンピュータにより適当な注入′Ｒ流をｖ
Ｊ簿することが出来る。これによりマイクロコンピュー
タで電流源を制御して好適な実施例に関して説明したよ
うに電流を注入することが出来る。

対話式タッチ式入力システムの発光器ＱＯないしＱ４０
およびフォトトランジスタＣＲＯないしＣＲ４０の構成
をＭ６図に示す。個々の発光器および検出器は共働する
発光器−検出器対において対応するように配置されてい
る。第６図にに示したように、発光器ＱＯないしＱ４０
は被照射フィールドの２つの直交する側部に沿って配列
されている。

フォトトランジスタＣＲＯないしＣＲ４０は残りの２つ
の対向する直交側部に沿って配列されている。

従って発光器は被照射フィールドの周辺に配設されてい
る。図示した好適な実施例においては、発光器および検
出器は、ＣＲＴまたは他のビデオディスプレイの前面に
取付（プることの出来るオプトマトリックスフレームの
保持枠に配置される。例えば発光Ｉａおよび検出器は、
被照射ビデオディスプレイを囲む環状のプリント回路基
板に固着することが出来る。多対を形成する発光器およ
び検出器は幾何学的に対応しているが、光学的に対応さ
せることはより複雑である。第６図に２つの重要な問題
点を図示しである。光学的拡散はビーム２２．２４によ
り図示され、反射はビーム２Ｇ、２８により図示されて
いる。

好適な実施例に組込んだ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。好適な
実施例の装置においては、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ボート１１０ラインＰＣ５およびインターラ
ブド端子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はインターラブド
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Ｊ：す、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ェアに
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、単一のサイクルを例示して説明するが、サ
イクルは装置の残りの部分についても同様に継続する。

マイクロプロセッサＵ２に電源を印加すると、ソフトウ
ェアにおける主ブ０グラムループの実行が６ｎ始される
。ソフトウェアはまずステップ１ｏ。

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ｈンビュータ間の
完全な同期化を行なう。例えばＱ４であるＸフォトトラ
ンジスタを本実施例の最初のナイクルの開始時にオンす
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Ｉ１０ラインＰＣＯ１ＰＣ１およびＰＯ２の適
当なアドレスを選択し、デコーグＵ７をＩ１０ラインＰ
Ｃ３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ＰＣＯＳＰＣｌおよびＰＯ
２により与えられたアドレスに関してＩ１０ラインＰＢ
Ｏを駆動することにより点火し、同時にＩ１０ラインＰ
Ｂ７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。このＸＬＥＤ　　ＣＲ４の点火においては
待ら時間を含めることによりしＥＤ　　ＣＲ４が完全に
オンするようにする。更に、ＬＥＤ　　ＣＲＯないしＣ
Ｒ７に関しては電流制限抵抗ＲＩＯ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ＣＲＯ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Ｃ
Ｒ１５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。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ＯＲＯ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ＡＮＯＳ０４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１ｎにより決定される。すべての信
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存する選
択されたフォトトランジスタに相当するＶｑ１、：Ｉ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。ディジタル変換
時に、ＬＥＤ　　Ｃ’Ｒ４がオフとなりその時点でディ
ジタル変換が終了し、ディジタル値がマイクロプロセッ
サに読取られ記憶される。

周囲光補償回路網ＡＣはフォトトランジスタＱＯないし
Ｑ４０の作＃ＩＪ信号の自動調整を行なう。この補償は
、周囲状態に応じた電流を点１１０に流入ざぜることに
より点１７０における電圧または分圧器１００の一方の
抵抗Ｒ２１の両端間の電圧を一定値に調節することによ
り達成される。周囲光補償システムは発光器−検出器対
の順次励起に関連して順次作動するので、まず周囲光補
償システムを単一のフォトトランジスタが共動する発光
器の励起以前に選択される際の該フォトトランジスタに
関して説明する。ここで使用しているフォトトランジス
タはベース端子を持たないので、共働する発光器の励起
以前におけるフォトトランジスタに流れるコレクターエ
ミッタ電流は周囲状態のみの関数となる。周囲温度や他
の周囲状態も電流に影響を与えるが、フォトトランジス
タの電流を決定する基本的な要因はフォトトランジスタ
に入射する周囲光である。従って周囲状態におけるフォ
トトランジスタの電流は一定となり、選択されたフォト
トランジスタ両端間の電位の関数とはならない。

よって基準点１１０に流入する電流は抵抗Ｒ２０を流れ
る電流から抵抗Ｒ２１およびＲ２２を流れる電流および
フォトトランジスタにおける電流を引いたものと等しい
。フォトトランジスタにお【プる電流は周囲状態の関数
である。従って、フォトトランジスタを流れる周囲電流
が変化すると、抵抗Ｒ２０゜Ｒ２１およびＲ２２を流れ
る電流が変化する。フォトトランジスタ出力を表わすよ
う選択された信号は点１１０における゛電圧または抵抗
Ｒ２１両端間の電圧である。周囲光補償回路網は、追加
の補償電流を点１１０に注入することにより、点１１０
におりる電圧または抵抗Ｒ２１両端間の電圧を選択され
たフォトトランジスタを流れる周囲電流の関数として調
整するようになっている。この追加補償は周囲状態のみ
の関数である、フォトトランジスタを流れる電流を変え
はしないが、点１１０における電圧を調整するには有効
である。点１１０における出力電圧を調整する好ましい
モードはまず、周囲状態に対応する信号を発生ずること
である。従来構成の積分器２００は周囲状態に対応する
信号を受け、この信号を定電圧Ｖｃｃと比較する。

積分器２００の出力電圧はサンプル・ホールド回路３０
０に入力される。周囲励起間における各選択されたフォ
トトランジスタに関して、サンプル・ホールド回路のス
イッチは閉じている。その際周囲光補償回路は点１１０
における電圧を一定値に安定化させる閉ループコントロ
ーラとして動作する。

従って、サンプル・ホールド回路の出力電圧は高インピ
ーダンスバッファ４００に入力される。バッファ４００
は電流補償源５００に接続されている。上位コンピュー
タが選択されたフォトトランジスタと共動する発光器を
作動する時、対応する信号がサンプル・ホールド回路の
サンプルゲート３１０に送られ、アナログスイッチ３２
０を開放する。周囲状態に対応するサンプル・ホールド
回路の信号は、共働する発光器の励起中コンデンサ３３
０に保持され、バッファ４００はコンデンサ３３０にお
ける信号低下を防止する。従って、対応するフォトトラ
ンジスタの選択と同時に行なわれる適当なＬＥＤの励起
中、電流源５００はコンデンサ３３０に保持された周囲
電流により駆動される。

供給電圧Ｖｃｃにより駆動される補償電流はコンデンサ
３３０の周囲信号に応じてトランジスタ　５３０を制御
することにより得られる。電流補償源伝達関数はコンデ
ンサ３３０両端間電圧により除された出力電流に等しい
。周囲フォトトランジスタ電流のみの関数であるこの補
償電流は次に電圧点１１０に注入されその基準電圧また
は抵抗Ｒ２１両端間の電圧を調整する。この基準電圧を
フォトトランジスタの動作範囲中心における公称値に調
整することにより、フォトトランジスタの全体動作範囲
を信号検出に使用することが出来る。従って、発光器よ
りの光の入射のみによるフォトトランジスタの利得は周
囲゛電流補償がない場合よりも大きくなる。点１１０に
おいて補償電流を変化させても、フォトトランジスタを
流れる電流はそのベースに入射する光のみの関数である
ため、フォトトランジスタの出力に影響を与えない。各
々のフォトトランジスタの周囲補償は同じようにして順
次行なうことが出来る。積分器２００におけるアナログ
スイッチ２２０は、次に順次選択されるフォトトランジ
スタのための制御条件の回復が最少となるように、サン
プル・ホールド時間中積分器のドリフトを減少させるた
めに使用される。アナログスイッチ２２０の制御はアナ
ログスイッチ３２０の制御と共通しており、各々の極性
作用は同一である。

Ｙ軸の処理はｘＩＩＩＩＩｌの処理と極めて類似した方
法で行なわれる。その結果、Ｙ　　ＬＥＤを十分に長い
時間点火してＬ　Ｅ　Ｄのオンおよび光検出を確実に行
なう。この時数のＸ座標発光器／検出器対の処理を開始
し、処理を前述のように繰返す。このようにして調べる
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。残りのＸ軸フォ
トトランジスタが調べられ、処理工程は上位コンピュー
タがクロック信号を送り続ける間繰返される。

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、との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７図に本発明のタイミ
ングおよびデータ図を示す。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
ータに受信させる。

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ビツトのバイトで与えられ、最初の２ビツトは
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。遮断状態が存在ザる場合
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Ｏを利用する。例えばＣＲＯ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、同期接のデータの最初の４ビツトバ
イトは（００１１）となる。しかしながら、スタイラス
当接がＣＲＯおよびＣＲ５の交点で生じた場合最初の４
ビツトバイトは（ｏｏｏｌ）となり、２番目の４ビツト
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ビツトバイトデータ流れはずべての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Ｊ、登録日１９８１年５月１２日、特許権者ギ
ヤロル他）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
ｔ＆度すなわち補間を３２ｘ　６４マトリツクスとして
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、注入された補償電流の値は例示した帰環ループ
によって決定する必要はなく、通常のソフトウェアを用
いるマイクロコンピュータを使用して注入された補償電
流の強度を決定することが出来る。

従って本発明は、変化する周囲光レベル、発光器および
／または検出器劣化を補償し、部材の数が少ない装置を
提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はビデオディスプレイを使用するオペレータの斜
視図、第２図、第３図および第４図は周囲光補償を行なうタッ
チ式入力装置の回路図、第５図は周囲補償電流注入回路網を示す図、第６図は実
際の装置における反射、グレアそして光学的拡散の問題
を示す、タッチ代入力オブトマトリックスフレームの図
、そして第７図は本発明に用いるデータ出力のタイミング図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）比較的不透明な部材（１８）による被照射フイー
ルド（１２）の遮断を検出する検出装置であって、被照射フイールド（１２）の周辺における少なくとも１
つのフォトトランジスタ（Ｑ０）と対応する少なくとも
１つの発光器（ＣＲ０）と；前記発光器（ＣＲ０）および検出器（Ｑ０）を作動させ
る手段（Ｕ２）と、フォトトランジスタ（Ｑ０）は発光
器（ＣＲ０）よりも長時間作動され、フォトトランジス
タ（Ｑ０）は発光器（ＣＲＯ）が非動作となった時に周
囲状態のみに対応する信号を発生し；フォトトランジスタ（Ｑ０）の周囲出力にのみ対応する
信号を発生する手段（１００、２００）を含むダイナミ
ック周囲補償回路網（ＡＣ）とを有する検出装置におい
て、周囲信号に応答して、発光器の作動中フォトトランジス
タコレクタ（１１０）において補償電流を注入し、よっ
て周囲光が存在する場合の被照射フイールド（１２）の
遮断を検出することの出来る、前記ダイナミック周囲補
償回路網（ＡＣ）における手段（５００）を備えたこと
を特徴とする検出装置。
（２）フォトトランジスタ（Ｑ０）の周囲出力にのみ対
応する信号を発生する手段（１００、２００）は、電圧
源Ｖｃｃと、該電圧源に接続された分圧器（１００）と
、該分圧器（１００）の出力を測定する手段（２００）
とより成る、特許請求の範囲第１項記載の装置。
（３）周囲補償回路網は更に、手段（２００）の出力に
応答して分圧器（１００）の出力を測定するサンプル・
ホールド回路（３００）を有し、該サンプル・ホールド
回路（３００）は発光器（ＣＲ０）が作動した時に開放
するスイッチ（３２０）を含む、特許請求の範囲第２項
記載の装置。
（４）周囲補償回路網（ＡＣ）は補償電流を注入してフ
ォトトランジスタ（Ｑ０）の周囲励起のレベルとは無関
係にフォトトランジスタコレクタ電圧を一定値に保持す
る手段を有する、特許請求の範囲第３項記載の装置。
（５）分圧器（１００）の出力を測定する手段（２００
）は積分器より成る、特許請求の範囲第４項記載の装置
。
（６）周囲補償回路網（ＡＣ）は帰環ループを含む、特
許請求の範囲第４項記載の装置。
（７）被照射フィールド（１２）の周辺に配列された発
光器（ＣＲ０、ＣＲ１、他）のアレイとフォトトランジ
スタ（Ｑ０、Ｑ１、他）のアレイとを含み、個々の協働
する発光器およびフォトトランジスタ（ＣＲ０−Ｑ０、
ＣＲ１−Ｑ１、他）は合致対応しており、発光器および
フォトトランジスタを作動する手段（Ｕ２）は発光器お
よびフォトトランジスタの対応する対を順次作動する手
段より成る、特許請求の範囲第１項記載の装置。
（８）被照射フィールド（１２）は電子ディスプレイよ
り成る、特許請求の範囲第７項記載の装置。
（９）周囲補償回路網（ＡＣ）はバイアス回路の動作レ
ンジをシフトして広い範囲の周囲入力に対して補償を行
なう、特許請求の範囲第１項記載の装置。
（１０）周囲補償回路網（ＡＣ）は周囲状態とは無関係
に作動されたフォトトランジスタのコレクタ電圧を一定
に保持する手段より成る、特許請求の範囲第１項記載の
装置。