JPS6237408B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカーソル制御装置に関するものであ
り、特にデイジタル計算システムならびにこのよ
うなシステムの応用においてビツトマツプ機能を
行なうカーソル制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

過去10年程度の間、たとえばコンピユータ・デ
イスプレイ・システムとともに使用される機能制
御装置はこのようなシステムの開発とともに開発
されてきた。これらの装置はジヨイ・ステイツ
ク、ライト・ペン、タツチ・パネル、更に「マウ
ス」とも呼ばれる、手で持つカーソル制御装置等
いくつかの形で実現されてきた。これらの装置の
最も有力な使用法の１つは、デイスプレイ・カー
ソルを制御することによつてこのようなシステム
の可視デイスプレイ上の選定した位置のデイスプ
レイを変更するということである。このとき、制
御装置によつて、このデイスプレイ・カーソルは
デイスプレイ上を選択的に移動する。

マウスは相互作用デイスプレイ型のコンピユー
タ・システム、特にシステム・デイスプレイ上の
カーソルを制御するコンピユータ・システムとと
もに使用される指示装置である。通常、システム
に対するユーザーのキーボード入力の隣りにある
作業面すなわちパツドにおいてユーザーがマウス
を動かすのに応じて、マウスはユーザーの手の動
きを追う。マウス容器の上面にマイクロスイツチ
を置き、ユーザーが選択したスイツチを指で操作
することによりシステム内で種々の機能を行なわ
せることができる。このマウス装置は、ゼロツク
ス社が開発、製造、ならびに販売を行なつている
8010プロフエツシヨナル・ワークステーシヨンの
一部品として、最近オフイス製品市場で入手でき
るようになつた。

この期間に行なわれた研究の結論は、カーソル
機能の制御を行なうための好ましく、そして最良
の手段であるということであつた。その理由とし
ては、マウスが人間工学的見地からこのようなシ
ステムのキーボード入力とともに使うのに適して
おり、デイスプレイ・カーソルを動かしやすく、
そしてマウスの上にあるマイクロスイツチによつ
て所望の機能を行なわせることができるというこ
とが挙げられる。これらのカーソル制御装置すな
わち「マウス」は電子機械の設計で公知である。
このような装置の例は米国特許3304434、
3541541、3835464、3892963および3987685に見出
される。

最も良く知られた電子機械的な、そして「最古
の」マウスはスタンフオード研究所で開発され、
米国特許3541541に開示されている。このマウス
は一対の車輪を使つており、この車輪が電位差計
シヤフトを回転させてＸおよびＹの運動をアナロ
グ信号に変換する。マウスを各座標方向に沿つて
動かしたとき各車輪は回転し、マウスを直交方向
に動かしたとき車輪は横に滑る。マウスを斜めに
動かすと、両方の車輪が同時に回転し、滑る。こ
のマウスの設計の結果、米国特許3892963に示さ
れているように、２ビツトの二次信号コードを作
成するための車輪と光学シヤフトのエンコーダと
してボール・ベアリングが使用されることになつ
た。車輪の動きによつて１つの座標方向に２ビツ
トの出力が得られ、二次元の方形波が作られる。
その方形波の位相と周波数は運動の方向と速度に
よつて決定される。各ビツト変化は、デイスプレ
イ画面上のカーソルを動かすために使用される分
解可能な１ステツプの移動を表わす。更に開発が
進んで、２つの車輪のかわりにボールまたは球を
採用して、より一様な追尾を行なうようにした
（米国特許3835464および3987685）。内部では、球
形自体は追尾ボールで、ボールに対して回転する
シヤフトとシヤフト・エンコーダまたは光デイス
ク・エンコーダとしての転流器を備えており、後
者については米国特許3304434に示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらのマウスはデイスプレイ機能を行なう上
で極めて有用であることはわかつているが、信頼
性がそれ程高くなく、特に長期間使用する場合に
そうである。たとえば、ボールや車輪等の、マウ
スの機械的可動部品が汚れ、作業面すなわちパツ
ドの上で滑つて、継続的にローリング作用をしな
くなる。あるいは、転流器が汚れて跳んでしま
う。

更に、機械的可動部品に必要とされる精度や許
容偏差ならびに構成部品数のために、これらの機
械的マウスの製造費用は多額であつた。

したがつて、目標とするところは可動部品のな
い（マイクロスイツチは除く）マウスを設計する
ことによつて、上記の機械的なものの欠点をなく
し、長期間の使用に対して信頼度の高いマウスを
提供することである。可動部品をなくす目標に向
う１つの方向は光学的なものであり、マウス追尾
機能の光学的検出である。光学的追尾の概念、す
なわち軌道、線、横棒または格子等の光学像の光
学的検出は新しいものではない。１つ以上の光学
検出器を使用したこのような追尾の例は米国特許
3496364、3524067、4114034および4180704に示さ
れている。しかし、これらの光学的追尾装置のい
ずれもマウスで必要な機能を果すのに適した光学
的追尾技術を開示していない。すなわち、それら
は移動の方向および移動の量を示す多方向追尾を
行なう程には「洗練」されていない。これらより
許容できるものは光学的カーソル制御器である。
すなわち、光学的マウスがマウスの回転とは無関
係に、また追尾用のマウスとともに使用される固
有の座標システムとは無関係に、マウス本体に対
する相対運動を検出する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に従つて開示される新しいカーソル制御
装置が有するセンサー・アレイは複数のセンサ
ー・セルから成り、このセンサー・セルは隣りの
センサー・セルに対する相互対応構成を使つて識
別可能なビツトマツプ像をつくることができる。
更に本発明によるカーソル制御装置によれば、相
互作用デイスプレイ型コンピユータ・システムの
デイスプレイ画面でカーソルの移動を行なうこと
ができる。

センサー・アレイは照射を検知できるセンサ
ー・セルのアレイでできている。セル間の対応パ
ターンによつて識別可能なビツトマツプ像を形成
するようにセルを接続する。形成された各ビツト
マツプ像は画素を検出したことを示していないア
レイ・セルの領域内における、画素を検出したこ
とを示している１つ以上のセルの組み合わせで構
成されている。対応のパターンはアレイ内の他の
セルの動作の禁止か、またはアレイ内の他のセル
への動作指示であることができる。

本発明の一形態においては、各センサー・セル
にVLSIたとえばNMOS集積回路で構成した回路
手段が接続されており、禁止セルが充分な量の放
射を検知したときアレイ内の少なくとも１つの隣
接センサー・セルの反応を禁止する。センサー・
セル間の禁止パターンによつて多数のビツトマツ
プ像が得られる。作成される各ビツトマツプ像は
照射を検知したアレイ内の反応センサー・セルお
よび非反応センサー・セルより成る。非反応セン
サー・セルは照射を検知しなかつたか、１つ以上
の反応センサー・セルによつて反応することを禁
じられたかのいずれかである。このようにして、
反応セルはセンサー・アレイの境界内にビツトマ
ツプ像を作る。

センサー・セル・アレイ内のビツトマツプ像を
つくる１つの方法は対比的な背景上の複数の形状
から成る対比的なパターンを設けるものである。
このパターンは照明され、対比的なパターンから
の照射がセンサ・アレイ上に像を結ぶ。対比的な
パターンは暗い背景上の複数の明るい形状または
明るい背景上の暗い形状で構成することができ
る。形状とは、たとえば点または線である。

カーソル制御装置または光学的マウスで採用さ
れているように、回路手段には回路とプログラム
化された論理アレイからなる有限機械が含まれて
おり、これらはビツトマツプ像の変化に反応す
る。また対比パターンに対するマウスの相対的な
位置の運動の変化に対応し、それに伴なつてデイ
スプレイ型コンピユータ・システムのデイスプレ
イ画面上の可視カーソルの位置変化を表わす可視
デイスプレイ装置への座標信号を作成することが
できる。

〔実施例〕

付属の図面を使つた以下の説明によつて、本発
明のより完全な理解が可能になり、他の目的や成
果が明らかになろう。

第１図は本説明を総合的に表わしたものであ
り、デイジタル・イメージ・システムと呼ぶこと
ができる。このシステムの各要素は第１図の要素
１０，１２，１４，１６および１８によつて表わ
される。画像すなわち像１０が検出のため存在し
ている。光学的画像は検出器アレイによつて受け
取られ、選択した方法でデイジタル化され、更に
所望の信号出力を得るように処理される。照明さ
れた光学的入力画像１０は、通常光学レンズの焦
点作用の助けを借りて、アナログ・センサー・ア
レイ１２によつて検出される。センサー・アレイ
１２はこれに反応してビツトマツプ像を作成す
る。この反応は、イメージヤとも呼ばれるデイジ
タル・イメージ処理器１４において論理回路によ
つてデイジタル・イメージ処理を受ける。この点
で、ビツトマツプ像は、検知された元の像の電気
的表現と結合される。更にこれらのパターンはデ
ータ処理器１６において通常は電気信号の形で解
明され、更に利用装置、ユーザー・システム、ま
たはホスト１８によつて解釈される。

本明細書の骨組みにおいて、種々の要素１０，
１２，１４，１６，１８と説明および図面との関
係は次の通りである。

対比的なパターンより成る光学的入力画像は第
２図、第１４図および第２０図に最も良く示され
ている。対比的なパターンは対比的な背景上の複
数の形状でできている。この形状は暗い背景上に
明るく表現するか、または明るい背景上に暗く表
現することができる。この形状とは、複数の点、
四角、線、バー等の幾何学的な形より成る。

センサー・アレイ１２は第２図に示す２次元の
アレイまたは第２０図に示す直線状のアレイにす
ることができる。各アレイは第１６図および第１
７図に示す論理的属性を有する一群のセンサー・
セル２０で構成されている。

デイジタル・イメージ処理器すなわちイメージ
ヤ１４は第１８図、第１９図、および第２１図の
論理回路によつて最も良く示されている。イメー
ジヤ１４の出力１５はビツトマツプを表わしてい
る。すなわち、各センサー・セルは独自の画素を
表わしており、それらが一緒になつてアレイを構
成する。いくつかのセルが光学的入力画像１０に
反応し、他のセルは反応しないことで、アレイに
ビツトマツプが作られる。

データ処理器１６は第２１図および第２６図乃
至第３３図に最も良く示されている。本発明の例
示のための利用装置は、対話用デイスプレイ型コ
ンピユータ・システムのデイスプレイ画面上で可
視カーソルを１つの位置から次の位置へと動かす
ためのカーソル制御装置になつている。このカー
ソル制御装置すなわち光学的マウスを第２２図に
示してある。センサー・アレイ１２およびイメー
ジヤ１４の動作方式は本発明独特の特徴である。
また、センサー・アレイの独特な応用はそれを可
視デイスプレイと結合したカーソル制御装置とし
て採用した点にある。相互禁止撮像および／また
は自己限時撮像の概念はカーソル制御装置に限定
されるものではない。他の応用としてはたとえば
パターン認識、文学認識、光学的な調節、エツジ
検出器、光制御発振器等がある。

第２図は要素１０および１２の一実施例を示し
たものである。センサー・アレイ１２はセンサ
ー・セル２０の２次元アレイでできており、この
場合は４×４のアレイになつている。画像１０は
対比パターン２２でできており、これは対比背景
２６の上に形状２４を設けたものである。形状２
４の面積はセンサー・セル２０のそれより大き
い。センサー・アレイ１２はハエの目に似てお
り、パターン２２を「見る」。セルのうちのいく
つかはパターン２２からの光、たとえだ光源１７
から与えられて形状２４で反射された照射光に反
応する。これらの形状は暗い背景上の明るい形状
になつている。

また、パターンで反射するのではなくて、光を
パターン２２を通して投影することもできる。こ
の目的のためには、光源１７のかわりに照射光源
２１を使うことができる。この条件のもとでは、
背景２６を不透明にし、形状２４を半透明または
透明にすることができる。

パターン２２は平面として描かれているが、こ
のパターンを等高線状の表面にもできるように実
現するべきである。たとえばパターン２２を球体
の外表面に設け、センサー・アレイ１２をその球
体内の中心または球体の外表面に接して置いて、
球体と追尾用アレイとを相対的に運動させること
もできる。

本発明の重要な特徴はイメージヤ１４とセンサ
ー・アレイ１２とによるデイジタル・ビツトマツ
プの作成方法にある。内蔵された回路は自己限時
回路技術および相互禁止センサー・セルまたは隣
接セル禁止を使つて対比パターン２２のデイジタ
ル像スナツプを作成する。この概念を２次元のア
レイに対して第３図から第５図で説明する。禁止
の一形式はセンサー・セル２０相互間で次のよう
に行なわれる。いくつかのセルは検出した光に反
応してもとと違う論理状態に達する一方、他のセ
ルはすぐ傍の反応したセルによつて光の検出を禁
止されるのでもとの論理状態に保持される。一旦
各セルが光を検出するか他の反応したセルによつ
て禁止されれば、像は安定したものになる。デイ
ジタル論理がリセツトされて新しいスナツプの形
成を始めるまで、すべてのセルは安定なビツトマ
ツプ像を形成している。自己限時論理を備えたデ
イジタル・イメージヤ１４は光レベルにほぼ比例
した速度ならびにそれとは無関係な速度で、安定
なパターンをつくり、そのパターンをラツチし、
リセツトと再起動を行なう。このように、イメー
ジヤの優れた特徴はそれが実質的に光のレベルに
無関係であるということである。

後でより詳細に説明するように、可能なビツト
マツプ像の数は近隣セルからの禁止の度合によつ
てきまる。パターン使用の感度および実用性も、
ある程度は禁止の度合によつて左右される。第３
図において、禁止の度合は光に反応したセンサ
ー・セル２０′からの種々の半径方向の伸長R₁乃
至Ｒ_oによつて表わされる。禁止の伸長がより大
きいということは、一定の像またはスナツプ内で
光に反応するセンサー・セル２０の数が減るとい
うことを意味する。

近隣禁止による安定な出力パターンの可能なセ
ツトを第４図および第５図に示してある。第４図
は３×３のセンサー・アレイで、禁止の度合がす
ぐ隣のセルである場合を示してある。これは最小
の禁止の度合を表わしている。第４図Ａで“１”
レベルはアレイ内の反応セルを表わしている。し
たがつて、“０”レベルのセルは禁止される。ア
レイ内の“Ｘ”と記されたセルは残されて、アレ
イのリセツト前に“１”または“０”のいずれか
である可能性がある。第４図Ｂから第４図Ｉまで
はこの特定の禁止度について生じ得るすべてのパ
ターンを示している。

逆の極端な場合として最大の禁止度では、第４
図の３×３のセンサー・アレイ内の各センサー・
セルはそのアレイ内の他のすべてのセンサー・セ
ルに接続され、アレイ内の１つのセルが反応する
と他のすべてのセルが反応を禁止される。この場
合、３×３のアレイでは９種のビツトマツプ像の
可能性が得られることになる。

アレイを大きくすると、可能なパターン数も大
きくなる。第５図は４×４のアレイで、禁止度は
これもすぐ隣のセルになつている。第５図Ａで
“１”レベルはアレイ内の反応セルを表わしてい
る。したがつて“０”レベルのセルは禁止され
る。このため“Ｘ”と記されたセルは“１”また
は“０”である可能性がある。その結果、79種の
安定なビツトマツプ像を作成する可能性が得ら
れ、そのうちの３つを第５図Ｂから第５図Ｄまで
に示してある。このビツトマツプ像のセツトはア
レイの各四分円内に“１”があるという興味ある
性質を有している。

第６図から第１１図まではリニア追尾用で近隣
禁止概念を使つた直線アレイを示している。４個
のセンサー・セルの直線アレイを考えている。第
６図には対比パターン２２に対するアレイの種々
の相対位置を４群の点Ａ，Ｂ，Ｃ、およびＤで表
わしてある。４個のセンサーは１つ置きに結合し
て対を作り、１つのセルはすぐ隣りのセルを禁止
するのではなくて次に続くセルを禁止するように
されている。この１つ置きに結合されたセンサ
ー・セル対を第７図の矢印で示してある。この構
成では、第７図Ａから第７図Ｄまでに示すように
４つのパターンが可能である。矢印は反応セル
（“１”レベル）から伸びて、１つ置きのセルの禁
止（“０”レベル）を示している。対比パターン
２２を使つて禁止を行なう様子は第６図に示して
ある。パターン２２は明るい細片２８と暗い細片
３０を１つ置きに並べた直線格子になつている。
細片２８から反射した光に反応するセンサー・セ
ルはグループＡ乃至Ｄの暗い点として示されてい
る。第６図のグループＡからＤまでによつて作成
されるパターンは１つ置きの近隣禁止を示す第７
図のものと一致している。

パターン２２の細片の幅がアレイ内のセンサ間
隔の約２倍になつている場合には、これらのパタ
ーンはすぐ判定できるやり方で、センサーに対す
る細片の相対位置に対応する。

１個のセルが反応した後にこれらのパターンの
いずれか１つを作る際の可能性を第８図に示して
ある。この可能性は“Ｘ”と記したセルによつて
示されており、セルの反応によつて“Ｘ”は
“０”または“１”のいずれかになる。

第９図から第１１図までの直線アレイでは第６
図から第８図までの場合と異なり、対比パターン
２２が細片幅に異なる、明るい細片２８′および
暗い細片３０′で構成されている。明るい細片２
８′の幅は暗い細片３０′より約１／３だけ狭い。明る い細片の間隔が直線アレイに沿つた３個分のセン
サー・セルの幅にほぼ等しい状態で、前述の第６
図から第８図までと同じ近傍禁止の場合３つの安
定したパターンが可能である。この３つのパター
ンを第１０図に示してあり、隣接および１つ置き
の禁止を矢印で示してある。１つのセルが反応し
た後にこれらのパターンのいずれか１つをつくる
際の可能性を第１１図に示してある。この可能性
は“Ｘ”と記したセルによつて示され、“Ｘ”は
セルの反応によつて“０”または“１”のいずれ
かになる。明暗の細片２８′および３０′の幅が変
つたため、第８図に比べて可能性が狭くなつてい
る。

これらの直線アレイで用いられた１つ置きの禁
止という概念は２次元のアレイにもすぐ適用でき
る。

直線センサー・アレイと同一の半導体チツプ上
に簡単なデイジタル有限機械を作つて、現在のビ
ツトマツプ像をその前のビツトマツプ像と比較
し、「左へ移動」、「右へ移動」、「静止」等の位置
機能を示す出力信号を作成させることができる。
このような単軸・一次元運動のセンサーについて
は第２０図および第２１図と関連して更に詳細に
説明する。

対比パターンに対してセンサー・アレイが相対
的に回転することを許す２次元のアレイを使つた
多方向検知についてはより大きな困難がある。直
線または２次元アレイについてセンサー・アレイ
１２およびイメージヤ１４用の論理回路について
論じる前に、まず２次元アレイについての禁止パ
ターンを説明しなければならない。

第１２図は４×４のセンサー・アレイについて
異なる禁止半径に対して可能な像の総数をユニツ
トで測定して示したものである。安定なビツトマ
ツプ像の数を絵で示し、その後にそういつた
「型」の像がいくつ可能であるかを示してある。
アレイ内の反応、センサー・セルは暗いセル
（■）として黒塗りの四角で示してある。「型」と
はある与えられた像に対して同一アレイ内の鏡像
または像の回転を意味している。第１２図の「禁
止近傍」は禁止の程度すなわち度合を絵で示した
ものである。暗いセル（■）は反応したセルを表
わしており、禁止されたセルは背景として存在し
ていないように表わされている。反応セルの禁止
半径外にあるためなお反応する可能性のあるセル
はプラス記号＋によつて示してある。禁止の度合
に応じて、アレイ内の近傍センサー・セルは光に
反応したセンサー・セルに結合されて、それ自体
が反応することを禁止される。すなわち、そのも
との２進レベル“０”にとどまる。

一定の禁止半径に対する異なつた像グループか
ら、特定の応用に最も適したグループを選択する
ことができる。カーソル装置に関連した応用に対
して、半径3.0の像グループを説明のため示して
ある。第１２図に示すようにこのグループは30の
安定した像のセツトがあり、そのすべてが第１３
図に示されている。これらの像は１像当りアレイ
内の反応セルが１または２個ある。この特定の禁
止されたセンサー・アレイは第１４図に示すよう
に、暗いすなわち黒い背景２６の上に明るいすな
わち白い点２４のある六角形のアレイから成る対
比パターン２２とともに使うことができる。でき
れば、白い点の間隔は禁止半径距離より若干大き
くするのが望ましい。たとえば、禁止半径が3.0
のセンサー・アレイでは対比パターン２２の点の
間隔は約3.2になる。この値は、このようなセル
によつて形成される像の反応セル間の平均距離に
ほぼ等しい。

禁止半径を3.0とし、経験則で点の間隔をきめ
ることによつて、像追尾への変換が容易な一組の
像が得られる。これらの像の特徴は第１５図の助
けを借りて第１３図を調べることで明らかにな
る。30個の像は２種類に分けられる。像はセルの
中央の四角の中に唯一つ入つている反応セルで表
わされるか、あるいはアレイの向き合つた両側に
あるがアレイの同一辺にあつたり一辺を共有する
ことはない直線状の辺の四角３４の中にある一対
の反応セルで表わされる。いずれの場合にも、セ
ンサー・アレイ１２が対比パターン２２に対して
動くとき、第１４図に示すように、追尾すべき形
状すなわち点が常にある。

アレイ１２内のセル２０の最も簡単な形式を第
１６図および第１７図に示し、また相互禁止を行
なうセンサー・アレイ・イメージヤの最も簡単な
形式を第１８図および第１９図に示す。

本発明の実施例でNMOS集積回路技術を使つて
いるが、他の集積回路技術（PMOS、CMOS、ま
たはバイポーラ）を使うこともできる。NMOSの
場合は、光がチツプの回路領域を叩いたとき、あ
る妥当な量子効率で電子が正孔−電子孔に変換さ
れる。正孔は最高の負電圧領域であるｐ型シリコ
ン基層にひきつけられ、電子は導線、チヤネル領
域等のｎ型拡散領域、特に電圧の高い領域に吸引
される。

第１６図において、各センサー・アレイ２０に
はダイナミツク・ノード３６がある。ノード３６
は低インピーダンス・トランジスタ３８によつて
分離された回路節点であり、接地４４との間のコ
ンデンサ４０により電圧レベルを長時間、保持で
きる。光ダイオード４２は光検出特性を有し、接
地すなわち負バイアス４４に接続されている。
RESETが高レベルすなわち“１”のとき、トラ
ンジスタ３８はオンし、VDDはダイナミツク・
ノード３６を充電する。RESETが低レベルすな
わち“０”のときには、トランジスタ３８はオフ
になり、充電されていたノード３６はVDDから
分離される。光は光ダイオード４２の感度で負電
荷が集められることによりセル２０で検出され
る。その結果、ノード３６の電圧は低下する。ダ
イオード４２が光の存在に対して反応し続ける限
り、ノード３６の電圧も低下し続ける。

ノード３６の電圧降下はインバータ回路４５で
監視される。インバータ回路４５はトランジスタ
４６および４８で構成され、ノード３６の電圧を
検知してこれを出力５０に伝える。このインバー
タ回路の動作は普通のものであり、アデイソン−
ウエズレイ出版会社発行、カーバー・ミードおよ
びリン・コンウエイ著「VLSIシステム入門」の
第１章、５頁乃至10頁に記載されている。このイ
ンバータは相補作用を行なう。たとえば、各
RESETとダイナミツク・ノード３６の充電の際
は電圧出力５０は低下し始め、ついで光が検出さ
れてダイオード４２の両端間の正電荷が減少して
くると電圧出力５０は高電圧に向つて上昇する。

第１７図は光検出器より成るセル２０の概略図
である。セル２０は入力でリセツトされ、またイ
ンバータに結合されており、検出器出力が低レベ
ルすなわち“０”であるときはRESETが加わる
まで高レベルすなわち“１”のインバータ出力を
出す。

したがつてイメージヤ１４の特徴は、それがセ
ル・サブ回路のアレイになつており、各セル・サ
ブ回路のダイナミツク・ノードは下降電圧を「監
視」して画素を作り、更に近隣の他のセル・サブ
回路の継続動作を禁止することによつて共同して
部分ビツトマツプ像を形成する点にある。

最も単純な形式のイメージヤを第１８図に示し
てある。セル間の相互接続は簡明にするため２つ
のセルについてだけ示してある。第１８図の回路
の概念図を第１９図に示してある。

２セルのイメージヤ１４はセル２０、ダン
（Done）検出回路６２、およびレデイ検出回路６
４から構成されている。各セル２０にはその出力
側にNORゲート６０（第１９図）がある。NOR
ゲート６０の出力は他方のNORゲート６０の入
力に交差接続されている。NORゲート６０の出
力は論理閾値が普通のものより高いORゲート６
２に接続されている。NORゲート６０の出力は
閾値が普通のものより低いNORゲート６４にも
接続されている。２セルのイメージヤ１４は２つ
のセル・ノード３６の光レベルを比較し、判定を
完了したときに表示を行なう。ORゲート６２の
出力が高レベル“１”のときPIXEL LIGHT−１
またはPIXEL LIGHT−２の出力が高レベルにな
る。これはセルが光検知機能を完了し、信号
DONEが高レベルすなわち“１”であるというこ
とを意味している。

ORゲート６２は、２つのトランジスタ６１か
ら成るNORゲートおよびプル・ダウン・トラン
ジスタ６３から成るインバータで構成されてい
る。トランジスタ６１の力は信号CELL DONE
である。

NORゲート６４の記号^*はこのゲートが低閾
値のNORゲートであることを示している。すな
わち、動作閾値が普通より低いので、このゲート
の両方の入力が明確に低レベルになるまでその出
力は「真」にならない。ゲートの両方の入力が明
確に低レベルになるのはセンサー・ノード３６の
予備充電が成功裏に行なわれたことを示す。この
ようにして、高レベルすなわち“１”のREADY
信号はPIXEL LIGHT−１とPIXEL LIGHT−２
の両方とも低レベルすなわち“０”であることを
示しており、RESETが行なわれたことを意味す
る。ORゲート６２の記号＃はこのゲートが高閾
値のORゲートであることを意味している。すな
わち、いずれかの入力が明確に高レベルになつ
て、中間の準安定状態を通過したことが確実にな
るまで、その出力は「真」にならない。従つて、
DONE信号はPIXEL LIGHT−１またはPIXEL
LIGIH−２が明確に高レベルすなわち“１”にな
つたことを示している。

交差結合されたNORゲート６０の動作を２進
パターンの観点から見ると、NORゲート６０の
初めのリセツトされたパターンは00である。初め
は高レベルのダイナミツク・ノード３６が高レベ
ルすなわち“１”であるため出力が低レベルであ
るためである。中間の準安定状態の後の最後パタ
ーンは01または10のいずれにしかなり得ない。と
いうのは、NORゲートの出力パターン00は時間
とともに減衰し、またパターン１１という出力は
交差結合されたNORゲートでは許されないから
である。

２セル・イメージヤ１４によつて示される概念
はセルの像検知イメージヤのNORゲート６０へ
の変換に交差結合されたトランジスタを使うこと
である。センサー・セル２０の中の任意のセル対
を選んで、これらの相互禁止サブ回路２０によつ
て接続することができる。たとえば、各セルを方
形格子内のそれの近傍の８つのセルと接続するこ
とができ、この場合NORゲート６０は９入力に
なる。

どの相互禁止センサー・アレイおよびイメージ
ヤにおいても、セル２０は競争して、ある禁止近
傍内でどれが最初に充分な光を得て近傍の他のセ
ルが働くことを禁止して完了するかを見る。この
動作については、第２０図および第２１図に示し
た直線センサー・アレイおよび論理回路によつて
説明する。直線アレイを説明のため最初に選んだ
のは、二次元アレイに比べて理解しやすいからで
ある。二次元アレイについては後で述べる。しか
し、動作原料は基本的に同じである。

第２０図においてイメージヤは、論理回路７２
に結合されたセル２０の直線アレイを有するIC
センサー・チツプ７０から成る。論理回路７２は
大部分が第２１図に示されている。明るい細片２
８と暗い細片３０とを交互に並べた対比パターン
２２とチツプ７０との組み合わせが第１図の要素
１０から１６までの完全なデイジタル・イメー
ジ・システムを表わしており、信号出力１９をユ
ーザー・システム１８に与える。第２０図のパタ
ーン２２は画像１０である。ンサー・アレイ１２
はセルの直線アレイによつて表わされる。第２１
図の回路はセル・アレイの他に、ANDゲート８
０の出力および信号DONEとSPOT DETECTED
の点までのイメージヤ１４、ならびに４状態カウ
ンタ９２および二次信号の点までのデータ処理器
１６をも示している。

第２０図において、解像光学系７４はパターン
２２からの光像を直線アレイ１２上にはつきりと
結ばせる。矢印７６で示すような対比パターン２
２とチツプ７０との間の相対運動によつて、種種
の直線ビツト・パターンがつくられる。これは逐
次比較によつてMOVED DOWNまたはMOVED
UPという位置機能を表示することができる。こ
れらの信号のいずれも存在しないということは運
動が検出されなかつた、すなわちSTAYEDであ
るということを意味している。

第２１Ａ図および第２１Ｂ図の概略回路には、
SENSOR NODE、PIXEL LIGHT、SPOT
DETECTED、およびCELL DONEの４つの２進
論理変数が含まれている。動作サイクルの起動は
RESETを高レベルに上昇させることによつて行
なわれる。これによりSENSOR NODEが“１”
にリセツトされ、その結果各セル２０内で
PIXEL LIGHT、SPOT DETECTED、および
CELL DONEが“０”にセツトされる。一旦ノ
ード３６のリセツトが行なわれると、低閾値
NORゲート６４の出力READYが高レベルにな
り、タイミング論理８２にRESETを低レベルに
セツトさせる。この点で、アレイ１２はパターン
２２から受けた照射を検出するようにセツトされ
る。

センサー・アレイ１２および論理７２の動作に
より、次の事象が起きる。光が反応セルによつて
検出されると、SENSOR NODEがそのリセツト
された高レベル値１からゆつくりと０に放電され
る。PIXEL LIGHTは低閾値NORゲートの作用
の結果である。ゲート６０には数個の入力があ
り、１つの入力はその各々のセルのダイナミツ
ク・ノード３６に接続されてSENSOR NODEか
ら受信する。他の入力は近傍の他のNORゲート
６０のいくつかからの出力を交差結合したもので
ある。入力の数は禁止の度合によつてきまる。こ
こでの特定の場合においては、禁止パターンは第
１１図のものである。NORゲート６０の出力お
よび入力の間の禁止回路網は各セルに対する禁止
近傍を選択することによつて決定される。一般
に、近傍はアレイの横断方向に対称になるように
選ばれる。PIXEL LIGHT−１はNORゲート６
０−２を禁止するので、PIXEL LIGHT−２が
NORゲート６０−１を禁止するというようにで
ある。多くの場合は、あるセルの禁止近傍はその
センサー・アレイ内の他のすべてのセルにできる
であろう。

NORゲート６０の出力に得られた高レベルす
なわち“１”のPIXEL LIGHTは高閾値バツフア
７８の入力に接続されている。この高閾値バツフ
ア７８の出力は検出されたセル像をSPOT
DETECTEDを指定する。バツフア７８の出力は
ORゲート７９−１から７９−４までの各々に対
応する入力として接続されている。各セルからの
検出動作がすべて完了したことを示すために、４
つのORゲート７９の各々は完了検出信号CELL
DONEを作らなければならない。ゲート７９−２
および７９−３からのCELL LONE信号は冗長
で不要であるが、回路レイアウトの便宜上、全く
同様に作つてもよい。

禁止NORゲート６０の出力PIXEL LIGHT自
体は最終完了検出機能用に使われない。そのかわ
り、その信号をバツフアを通したもの、すなわち
一対のインバータから成る高閾値バツフア７８を
通過した後の信号を完了検出機能用に使う。この
出力信号はSPOT DETECTEDと名づけられ、
セルの画素状態を示している。これが準安定状態
で誤まつた完了検出を行なわないようにする簡単
な方法である。バツフアした信号は禁止に使わな
い。もし使うと、バツフアした信号にも準安定状
態が生じてしまうし、また余分な遅延が加わるこ
とによつて発振性の準安定状態が起きるからであ
る。

４つのORゲート７９−１から７９−４までの
各々の出力はANDゲート８０の入力として接続
されている。ANDゲート８０は出力信号DONE
をタイミング論理８０に与える。

タイミング論理８２は２つのクロツク信号、
PHI−SHORTおよびPHI−LONGを出す。タイ
ミング論理の詳細は後で第２４図により説明す
る。タイミング論理８２は前に示したように
RESET信号をも出す。

低閾値NORゲート６４には４つの入力が接続
されており、セル２０からのすべてのSENSOR
NODE信号を受信する。また、低閾値NORゲー
ト６４はタイミング論理８２への出力として
READY信号を作成する。これはその入力、
PIXEL LIGHT信号がすべて低レベルすなわち
“０”にセツトされてすべてのSENSOR NODE
点が高レベルであることを示したときに、高レベ
ルすなわち、“１”になる。

SPOT DETECTED信号出力は４ビツト並列
レジスタ８４にも接続されている。レジスタ８４
は通常のものであり、第３０Ａ図、第３０Ｂ図お
よび第３０Ｃ図により詳細に示してある。また、
レジスタに関する情報は前記「VLSIシステム入
門」の第３章に収められている。レジスタ８４の
出力、OLD SPOT信号が前のビツトマツプ像を
表わしているのに対して、レジスタ８４の入力、
SPOT DETECTED信号は検出したばかりのビ
ツトマツプ像を表わしている。レジスタ８４はラ
ツチ機能を行なう。レジスタ８４の動作はクロツ
ク信号PHI−SHORTおよびPGI−LONGによつて
行なわれる。クロツクPHI−LONGはレジスタ８
４に入力を入れ、クロツクPHI−SHORTは入力
をレジスタ８４の出力に出す。クロツク信号PHI
−SHORTおよびPHI−LONGは４状態カウンタ
９２にも接続されている。

SPOT DETECTEDおよびOLD SPOT信号は
ダウン・コンパレータ８６およびアツプ・コンパ
レータ８９に接続されている。コンパレータ８６
は３つのANDゲート８７から成り、それらの入
力はそれぞれ信号線、SPOT DETECTED−２
とOLD SPOT−１、SPOT DETECTED−３と
OLD SPOT−２、およびSPOT DETECTED−
４とOLD SPOT−３に接続されている。ANDゲ
ート８７の出力はORゲート８８の入力に接続さ
れている。ORゲート８８の出力である。
MOVED DOWN信号はカウンタ９２のＤ入力に
接続されている。コンパレータ８９は３つの
ANDゲート９０から成り、それらの入力はそれ
ぞれ信号線、SPOT DETECTED−１とOLD
SPOT−２、SPOT DETECTED−２とOLD
SPOT−３、およびSPOT DETECTED−３と
OLD SPOT−４に接続されている。ANDゲート
９０の出力はORゲート９１の入力に接続されて
おり、ORゲート９１の出力であるMOVED UP
信号はカウンタ９２のＵ入力に接続されている。
適当なクロツク・サイクル中に入力ＤおよびＵの
いずれにも信号がないということはSTAYEDを
意味する。

カウンタ９２の出力はCOUNT−Ａおよび
COUNT−Ｂであり、ユーザー・システムまたは
ユーザー装置への直角位相信号出力を表わしてい
る。カウンタ９２の直角位相信号方式は現代技術
であり、従来の電子機械的なマウスで多年にわた
つて使われてきた。２ビツト・カウンタ９２を使
つて、MOVE UPおよびMOVE DOWN信号はカ
ウンタが接続されているユーザー・システム１８
の非同期サンプリングに都合のよい直角位相表現
に変換される。ORゲート８８および９１が低レ
ベルすなわち“０”でMOVE UPもMOVE
DOWNも示さないとき、STAYED信号は基本的
にNORゲート機能である。

特定の直線運動状況に対して期待することおよ
び所期の解に基づいて、対比パターンの所望の形
状間隔、アレイ禁止の度合、アレイ内のセル数等
を与えることは設計の問題である。二次元検出の
場合および対比パターンに対して検出アレイが一
般的に運動する場合には、より大きな問題が出て
くる。このような問題は第２０図および第２１Ａ
図および第２１Ｂ図で示した一次元追尾装置の拡
張である。

第２２図は本発明によるカーソル制御装置すな
わち光学的マウス１００の側面の概略図である。
構造的には、マウス１００は従来の電子機械的マ
ウスと同じように見える。しかし、内部の機械的
可動部品がVLSIチツプ１０２、ミラー１０４、
レンズ１０５、および光源１０６に置き換えられ
ている。容器１０８はPC板１１０を支持してお
り、チツプ１０２の支持構造１１２がこのPC板
１１０に取り付けられている。センサー・アレイ
１２、イメージ処理器１４、データ処理器１６、
ならびにタイミング回路等の他の該当回路のため
の集積回路がチツプ１０２に含まれている。ユー
ザー・システム１８への直角位相信号出力はケー
ブル１１３で伝送される。機能スイツチを容器１
０８の上面に設けることができ、その各々はマイ
クロスイツチ１１４を動作させるボタン１１６か
ら成つている。ボタン１１６を押すと、マイクロ
スイツチ１１４の軸１１５が押し下げられる。マ
イクロスイツチ１１４はPC板１１０で支持さ
れ、電気的にそれに接続されている。ボタン１１
６を押すとスイツチ１１４が動作し、信号がユー
ザー・システム１８に与えられて所望のシステム
動作が開始される。

使用中、マウス１００は対比パターン２２を含
む作業面上を動かされる。マウス１００がパター
ン２２の面上を動くとき、マウス内の光源１０６
がパターンの一部分を照らす。パターン２２の照
明された光形状はレンズ１０５によつて、センサ
ー・アレイ１２を含むICチツプ１０２の表面上
に像を結ぶ。

センサー・アレイ１２とイメージヤ１４につい
ては詳細に説明したので、デイスプレイ・スクリ
ーン上のカーソル制御に有用なカーソル追尾シス
テムを提供するためのデータ処理器１６およびビ
ツトマツプ解釈についてこれから説明する。これ
は第２３図に示す有限機械によつて行なわれる。
有限機械が何を意味するかについては、再び前記
の「VLSIシステム入門」の第３章、82頁から88
頁までを参照することができる。データ処理器１
６はプログラムド論理アレイ（PLA）１２０で
構成されており、プログラムド論理アレイ１２０
には対比パターン２２に対する光学的マウス１０
０の運動の量と方向を示す出力を出すための追尾
論理およびカウンタが含まれている。PLA１２
０はタイミング論理１２６に結合されて、２つの
クロツク入力、イメージヤ１４からのビツトマツ
プ像入力１５および直角位相信号出力１９を利用
装置１８、この場合には相互作用デイスプレイ型
コンピユータ・システムに与える。第２４図はタ
イミング論理１２６の詳細を示しており、これは
２相のオーバラツプしないクロツク信号PHI−
SHORTおよびPHI−LONGを与える。

一般に、PLAは入力１５から安定したビツト
マツプ像を受け取り、これを現在の状態と比較す
る。十中八九前の像入力と同じである。そして
PLAは現在の状態と新しい入力とに基づいて、
パターン２２に対するマウス１００の運動方向を
示す出力を送出する。出力信号１９は新しい状態
を表わしており、これはユーザー・システム１８
により解読のできる、イメージヤ／マウスの相対
運動を示している。

タイミング論理８２と１０６は基本的に同じで
ある。論理１２６によつて、PLA１２０は２対
の直角位相信号を出力１９に送出する追尾論理を
制御するだけでなく、追尾作用を行なう際に自己
限時を行なうことができる。タイミング論理１２
６は２相クロツク信号を作成してPLA１２０を
駆動し、各サイクルがイメージヤ１４のリセツト
完了サイクルに同期するようにする。同じクロツ
ク信号がPLAによつて制御されるカウンタを駆
動して直角位相信号を作成する。この直角位相信
号はチツプ外との通信のためTTLコンパチブ
ル・レベルに変換することができる。

タイミング論理１２６には、イメージヤ１４か
らDONEに信号用のゲート１８１を介してインバ
ータ１２８の入力に入る安定像入力がある。イン
バータ１２８の出力はNORゲート１３０に接続
されている。NORゲート１３０の出力もNORゲ
ート１３２の入力に交差結合されている。NOR
ゲート１３２および１３４の入力へのNORゲー
ト１３０の信号出力はSTOPと名づけられる。
NORゲート１３４の出力は信号PHI−LONGであ
り、PLA１２０の入力となるとともにNORゲー
ト１３２および１３６の両方の入力に交差結合さ
れている。NORゲート１３２の出力は信号
RESETであり、イメージヤ１４のセンサー・ア
レイ・セル２０のトランジスタ３８のリセツト端
子に接続されている。

NORゲート１３６のもう１つの入力はイメー
ジヤ１４からの出力、すなわちイメージヤ１４内
の低閾値NORゲート６４からの信号READYであ
る。NORゲート１３６の出力はクロツク信号PHI
−SHORTであり、PLA１２０の入力となるとと
もに、NORゲート１３０および１３４の両方の
入力に交差結合されている。

イメージヤ１４およびPLA１２０に対するタ
イミング論理１２６の動作を、第２５図のタイミ
ング波形図によつて説明する。クロツク信号がイ
メージヤ１４との自己限時同期によつて作成され
る。PLA１２０のデイジタル論理は充分に早い
ので、イメージヤ１４の動作に追従できる。クロ
ツク信号の名称はPHI−LONGがPHI−SHORT
に比べて限りなく長いことを示すように選ばれて
いる。PHI−LONGの位相はビツトマツプ像が形
成される「監視」期間にある。PHI−SHORTの
位相は論理の「サイクル」期間にある。PHI−
LONGは準静的帰還としても使われ、PLA論理を
動作可能にし、またイメージヤ１４からの結果報
告を待つている間チツプ表面上のいかなる光にも
感動しないようにする。タイミング論理１２６の
動作ステツプは次の通りである。

RESETが“０”になつた直後の最初の画像検
知状態で動作が始まる。イメージヤ１４からの
READY信号が高レベルすなわち“１”であるこ
とは、すべてのPIXEL LIGHT信号出力が低レベ
ルすなわち“０”であることを意味している。イ
ンバータ１２８のDONE信号入力は低レベルすな
わち“０”となつており、これは現在安定なビツ
トマツプ像がないということを意味している。
NORゲート１３４の出力PHI−LONGは高レベル
すなわち“１”である。なぜなら、もともと、長
い方の監視クロツク位相ではPHI−LONGはこの
２進レベルにあるからである。タイミング論理１
２６の中の交差結合によつて、このことは出力
PHI−SHORTが低レベルすなわち“０”である
ということを意味する。NORゲート１３０の出
力は低レベルすなわち“０”である。これはビツ
トマツプ像がまだ完全でない、すなわちDONEが
低レベルすなわち“０”であるからである。

次に第１６図から第１９図まで、第２１Ａ図、
第２１Ｂ図および第２４図との関連で、第２５図
を説明するべきである。センサー・アレイ１２で
光を受けた後で、いくつかのPIXEL LIGHT出力
が高レベルすなわち“１”に向つて上昇し始め
る。第２５図でSENSOR NODE電圧値の低下と
PIXEL LIGHT電圧値の上昇に注意する必要があ
る。ビツトマツプ像とセル動作が完了する前のあ
る時点に、READYは低レベルすなわち“０”に
なる。正確な時点は重要でない。この時点は第２
５図では１４０として示してある。PIXEL
LIGHT出力はなお上昇中であることに注意する
必要がある。

充分な光を受けて検出したとき、１つ以上の
SPOT DETECTED出力が高レベルすなわち
“１”になる。これは第２５図では１４１で示し
てある。ビツトマツプ像はこの点では間に合つ
て、安全なパターンになつている。次に一連の事
態が起きて、短かいクロツク位相およびサイクリ
ングに入る。各セルはANDゲート１８１にCELL
DONEを報告し、ANDゲート１８１はDONEす
なわち“１”をインバータ１２８に報告する（第
２５図の１４２）。インバータの出力は反転した
もの、すなわち“０”になり、これがNORゲー
ト１３０の入力に与えられる。ゲート１３０の他
の入力はPHI−SHORTであり、既に“０”であ
る。その結果、ゲート１３０の出力STOPは高レ
ベルすなわち“１”になる（第２５図の１４
３）。NORゲート１３４の入力は今や“０”と
“１”になる（前は“０”と“０”）ので、ゲート
１３４の出力PHI−LONGは低レベルすなわち
“０”になる（第２５図の１４４）。PHI−LONG
およびREADYの両方が“０”になつたことで、
NORゲート１３６の出力は高レベルになる。す
なわちPHI−SHORTは“１”になる（第２５図
の１４５）。

PHI−SHORTが“１”になつたことで、NOR
ゲート１３０の入力は“０”と“１”になる。ゲ
ート１３０の出力STOPは今や低レベルすなわち
“０”になる（第２５図の１４６）。PHI−LONG
が“０”でSTOPが“０”であるので（NORゲー
ト１３２の入力）、出力RESETは高レベルすな
わち“１”になる（第２５図の１４７）。
RESETが高レベルになることでイメージヤ１４
のトランジスタ３８がオンになり、その結果ダイ
ナミツク・ノード３６の充電が可能になる（第２
５図の１４８）。すなわちSENSOR NODEが
“１”になる。このためプルダウン・トランジス
タ４６は結局オンになり、PIXEL LIGHTを接地
に引いて、出力PIXEL LIGHTは低レベルすなわ
ち“０”になる（第２５図の１４９）。その結
果、CELL DONEおよびDONEが低レベルすな
わち“０”になる（第２５図の１５０）。

ほぼ同時に、すべての出力SENSOR NODEが
“０”になるので、NORゲート６４の働きで出力
READYが高レベルすなわち“１”になる（第２
５図の１５１）。このとき、NORゲート１３６の
READY入力は高レベルすなわち“１”になり、
PHI−LONG入力は低レベルすなわち“０”であ
る。その結果、ゲート１３６の出力PHI−
SHORTは低レベルすなわち“０”になる（第２
５図の１５２）。両方の入力STOPとPHI−
SHORTが“０”になつたので、ゲート１３４は
高レベルすなわち“１”になる（第２５図の１５
３）。またSTOPとPHI−LONGがそれぞれ“０”
と“１”になつたことで、ゲート１３２の出力
RESETは低レベルすなわち“０”になる（第２
５図の１５４）。このようにして、初期状態の値
が前述のもとの２進値になつて、１サイクルの長
短のクロツク位相が完了した。

次に追尾の様子、すなわち１つのビツトマツプ
像から次のビツトマツプ像に移るときに検出され
た変化に対する位置移動の解釈方法について述べ
る。

前に述べたように、二次元アレイに対しては、
禁止の度合として半径3.0を選択し、第１３図に
示すように30の安定なパターンが得られた。これ
らの安定なパターンのマトリツクスは、水平座標
に沿つて30のパターンを設定し、同じ30のパター
ンを垂直軸に沿つて設定するように構成すること
ができる。１つのセツトは「旧パターン」、他の
１セツトは「新パターン」と呼ぶことができる。
その結果得られたマトリツクスでは、旧パターン
から新パターンへの転換の際、900までの解釈の
可能性が得られることになる。しかし、光学的マ
ウス１００による形状追尾に対して900の可能性
がすべて必要なわけではない。マトリツクス・テ
ーブルの小部分を第２９Ａ図に示してあり、以下
に説明する。第２９Ｂ図は部分的に記入したマト
リツクス・テーブルで、900の可能性をすべて表
わしてある。テーブルの下の記号説明を使つてテ
ーブル内のマークを解釈する。

ビツトマツプ像の比較作用は２次元、４×４セ
ンサー・アレイに対するデータ処理器１６の論理
回路内で行なうことができる。アレイ１２内の各
セル２０に対して何が起きたかの判定は局所的に
行なうことができる。たとえば、各セルはその古
い画素値（“０”または“１”）をローカル・レジ
スタに蓄積することができる。各サイクル中に、
新しい値と古い値との間で比較が行なわれ、また
そのすべての近傍の値との比較が行なわれる。各
セルは第２８図に示すように11に可能な結果のう
ち１つを報告する。セル２０の報告はたとえば、
前の画素値“１”が８つの隣接セルの１つに「移
動」した（up、up right、right、down right、
down、down left、left、またはup left）、また
はここにとどまつている（STAYED HERE）、
または「消滅した」（恐らく禁止されたため）と
いうこと、あるいはもともと追尾すべき画素
“１”がなかつたということである。すべてのセ
ルがこういう情報をPLA１２０に報告すると、
矛盾を濾波して除きながら、何を報告しなければ
ならないかについて論理的決定が行なわれる。

11の可能性のうち９つが対立し、解決を必要と
する。すなわち第２８図の８つの近傍への移動と
移動なし（stayed here）である。他の２つ
（“１”が存在しないまたは追尾すべき“１”がな
い）は報告する必要がない。この９つの入力は第
２７図に示すトラツカーPLA１６０の入力にな
つている。PLA１６０の目的はＸカウンタ１６
２およびカウンタ１６４に対するカウンタ制御信
号を作成することにある。PLA１６０には対立
の解決に関する８つの出力があり、そのうち３つ
はＸ座標値に関係するもので、Ｘ UP、Ｘ
HALF、およびＸ FULLである。また３つはＹ
座標値に関するＹ RIGHT、Ｙ HALF、およ
びＹ FULLである。その他にANY GOODと
JUMPがある。ANY GOODおよびJUMPは診断
用のカウンタ制御信号で、追尾構成には関係して
いない。８状態のＸカウンタ１６２とＹカウンタ
１６４はこれらの出力をそれぞれ入力Ｘ
RIGHT、Ｘ HALF、およびＸ FULL、なら
びにＹ RIGHT、Ｙ HALF、およびＹ
FULLとして受け取る。これらのカウンタの各々
がユーザー・システム１８に対して一対の出力信
号XAとXB、またはYA YBを与える。これらの
カウンタの付加的な出力XLおよびYLは半サイク
ル信号を表わしている。更に、現在の状態を表わ
している、これらの出力信号はすべてカウンタ１
６２および１６４の入力に帰還される。

新旧ビツトマツプ像比較マトリツクスの一部を
第２９Ａ図に示してある。この具体例が第２８図
の位置機能の判定方法を明瞭に示している。たと
えば、前の像が第２９Ａ図の「旧」パターンＡで
あり、次のパターンが「新」パターンＩである場
合には、最終報告は「旧」パターンＡのセル２０
−１の画素“１”が下隣り、すなわち「新」パタ
ーンＩに示すセル２０−２に移動したという内容
になる。これはPLA１２０によつてDOWN Ｙと
解釈される。もう１つの比較は「旧」パターンＥ
を「新」パターンＩと比較するものである。
「旧」パターンＥのセル２０−３の画素“１”が
「新」パターンＩのセル位置２０−２に移動して
いる。更に、「旧」パターンＥのセル２０−４の
画素“１”はアレイから「はみ出して」しまつ
た。このようにして、得られる解釈はＸ位置方向
の移動、すなわちUP Ｘである。また、「旧」パ
ターンＤから「新」パターンへの変化は、旧像
のセル２０−５の画素“１”が新像のセル２０−
６になることを示している。また、アレイの枠内
で新像のセル２０−７に新しい画素“１”が出現
している。したがつて、この変化は論理的にはプ
ラスＸおよびマイナスＹ方向の１ステツプの移
動、すなわちUP Ｘ、DOWN Ｙと判定すること
ができる。

新旧マトリツクス・テーブルを使つて半ステツ
プの判定を行なうこともできる。この例を第２６
図に示してある。新旧のビツトマツプ像の比較
で、２つの“１”画素が含まれていることに注意
する必要がある。旧像は第１３図のパターン番号
７と同じであり、新パターンはパターン番号９と
同じである。１つの画素はアレイ内を１セル位置
下へ移動し、もう１つの画素はアレイ内を１セル
位置右へ移動している。この２つの画素移動、
MOVED DOWNおよびMOVED RIGHTは半ス
テツプのDOWN RIGHTと解釈される。

半ステツプのもう１つの例を再び第２９Ａ図で
説明する。「旧」パターンＥと「新」パターン
を比較してみる。セル２０−３の画素“１”は上
に移動してセル２０−７になり、セル２０−４の
画素“１”は左に移動してセル２０−８になる。
この２つの画素の移動MOVED USおよび
MOVED LEFTはUP HALF ＹおよびUP
HALF Ｘすなわち半ステツプのUP LEFTと解
釈される。

第２９Ａ図および第２９Ｂ図のマトリツクスで
疑問符（？）は、アレイ内で１つのパターンから
他のパターンへ画素“１”の位置変化を追尾する
際パターン間に論理的な相関関係がないことを示
している。ジヤンプ(J)はアレイ内の１つの位置か
ら他の筋違いのセル位置へ画素が移動したもので
ある。これはすべて矛盾として処理される。

第２９Ｂ図のパターン追尾のストリツクス・テ
ーブルで示すように、このパターン対構成は対比
パターンの形状を追尾するのに必要な解釈の数ま
で拡張することができる。４×４のアレイで禁止
半径が3.0の場合、このマトリツクスと第２８図
の位置作用に対しては、900対（30×30パター
ン）の可能性のうち30パターン対が必要なすべて
である。

実際の対比パターンの形状追尾について、セン
サー・アレイで形状を追尾しアレイに対して形状
がどの方向に動いたかを論理的に判定することを
特徴とする特定の追尾方式を第２９Ｂ図で説明し
たが、これによつて任意の考え得る新旧パター
ン・マトリツクス・テーブルに対してパターン比
較論理を設計し得るということは容易に理解でき
る。たとえば、１つのセルからすぐ隣りのセルま
たは斜めのセルへの画素を追尾して比較を行なう
必要はない。画素がアレイ内の予め定められたセ
ルへジヤンプし遂行すべき作用を示すことに基づ
いて追尾を行なうことができる。その１つの例は
ある機能メツセージをユーザー・システムに表示
する認識方式である。

二次元アレイに対する安定パターン検出論理の
特定の例を第３０Ａ図、第３０Ｂ図および第３０
Ｃ図に示してある。この論理の説明と理解を容易
にするため、１セル分の論理回路を示してある。
アレイ内の他の15モルの各々もこの論理と同一で
ある。前に述べたセンサー・アレイ・セル２０お
よびイメージヤ１４とこの論理回路の接続も示し
てある。ノード３６と接地４４との間に接続さ
れ、そのゲートがNORゲート６０の出力に接続
された高インピーダンス・トランジスタ４７を除
けば、セル２０は前と同一である。トランジスタ
４７は随意的なものである。これの機能はダイナ
ミツク・ノード３６を接地に放電することにより
セルの判定を早めることである。

アレイ内のある特定のセルの他のセルとの関係
についての報告は第２８図に示す９つの記述にな
る。図示した論理回路は第１９図および第２１Ａ
図、第２１Ｂ図の回路の属性の多くを備えている
が、二次元アレイのため一層複雑になつている。

第３０図に示すように、NORゲート６０には
アレイ１２内の他のセル２０の同じNORゲート
からの交差結合入力が数本である。NORゲート
６０へのこのような入力１７０の数は選択した禁
止の度合によつてきまる。したがつて、これらの
入力は禁止近傍内の他のセルのNORゲート６０
からのPIXEL LIGHTである。更に、第３０Ａ図
に示したセルのNORゲート６０のPIXEL
LIGHT出力は禁止近傍内の他のセルに接続され
ている。アレイの全セルのNORゲート６０の
PIXEL LIGHTはNORゲート６４の入力１７２
に接続されており、NORゲート６４の出力はタ
イミング論理１２６へのREADY信号になつてい
る。

NORゲート６０の出力１７２はPIXEL
LIGHTであり、インバータ１７４およびANDゲ
ート１７６Ａ−１の入力になつている。この
ANDゲート１７６Ａ−１はAND ORゲートと呼
ばれる論理ゲート・パツク１７５の１つのゲート
である。インバータ１７４からの反転した出力は
インバータ１７８の入力に接続されており、イン
バータ１７８は反転出力SPOT DETECTEDを
送出する。これらのインバータはバツフアの役目
を果している。SPOT DETECTEDの信号レベ
ルはNORゲート６０の出力の信号レベルと同じ
である。SPOT DETECTED出力はORゲート１
７９の入力になつており、ORゲート１７９には
禁止近傍の他のセルからの出力も入力として入つ
ている。ゲート１７９は機能的には第２１Ａ図の
ゲート７９と同一である。ゲート１７９の出力は
CELL DONEであり、ANDゲート１８１の数個
の入力の中の１つになつている。ANDゲート１
８１の出力は信号DONEであり、これはタイミン
グ論理１２６に与えられる。ゲート１８１は機能
的には第２１Ａ図のゲート８０と同一である。

PIXEL LIGHTはセルの現在の画素像の結果で
あり、OLD SPOTはセルの前の完了検出結果で
ある。PIXEL LIGHTはAOゲート１７５のAND
ゲート１７６Ａ−１乃至１７６Ｉ−１の入力とし
て常に存在している。AOゲート１７５はANDゲ
ート群１７６Ａ−１から成り、各群に９つのゲー
トがある。各群の９つのANDゲートの出力はそ
れぞれのORゲート１９２−１から１９２−９ま
でへの入力として接続されている。

OLD SPOTは線１９１でANDゲート１７６Ａ
−１乃至１７６Ｉ−１の各々の他方の入力に接続
されている。OLD SPOTはパス・トランジスタ
１８０，１８２、および１８４、ならびにインバ
ータ１８６，１８８、および１９０から成るビツ
ト・レジスタの出力である。このビツト・レジス
タの論理は第２１Ｂ図の４ビツト・レジスタ８４
の論理と同じである。このレジスタは本質的に
は、マスター・ラツチすなわち入力ラツチをスレ
ーブ・ラツチすなわち出力ラツチに結合したもの
である。PHI−LONGは入力ラツチを動作させ、
PHI−SHORTは出力ラツチを動作させる。PHI
−LONGが高レベルのとき、出力ラツチは旧入力
を記憶しており、入力ラツチは素通しになる。
PHI−LONGが低レベルでPHI−SHORTが高レ
ベルのとき、入力ラツチの値が出力ラツチへ転送
される。

この回路と第２５図のタイミング図を調べるこ
とによつて、サイクルの監視部中、PHI−LONG
がトランジスタ１８０を「オン」状態にして、
「現在の」画素すなわちPIXEL LIGHTがインバ
ータ１８６の入力として与えられる。しかし、
PHI−LONGが時点１４４で低レベルになつたと
き、PHI−SHORTが時点１４５で高レベルにな
り、トランジスタ１８２がオンし、インバータ１
８８への入力を与える。インバータ１８８と１９
０によつて与えられる二重反転したPIXEL
LIGHTは準静的な半レジスタすなわち出力ラツ
チとして働き、線１９１上の出力は次のサイクル
のPHI−LONGの監視位相、そして新しいPIXEL
LIGHTの設定の際にOLD SPOTを表わす。

各ANDゲート１７６の出力は調べている特定
のセル２０に対して第２８図の９つの記述の各条
件を表わしている。ORゲート１９２の出力はア
レイ内のすべてのセルに対して第２８図の記述を
表わしている。

第３０Ａ図、第３０Ｂ図および第３０Ｃ図に示
すように、ANDゲート１７６Ａ−ｎ乃至第１７
６Ｈ−ｎの群の各々は指定された近傍セルからの
信号PIXEL LIGHTを受信する。各群のANDゲ
ート１７６Ａ−ｎ，１７６Ｂ−ｎ，１７６Ｃ−ｎ
等はこれらのANDゲートの入力と結びついた同
じ機能タスクを行なうアレイ内の他のセルからの
入力である。すなわち、それらは近傍セル間の特
定の位置作用を表わす。アレイ１２の他のセル２
０からの入力対であり、他のセル回路の一部であ
る。これらのゲートは第３０図のセル２０の破線
境界外にあるものとして示してある。

近傍セル間のAOゲートの動作および特定の位
置作用の１例を第３１Ａ図および第３１Ｂ図に示
してある。これはセル・アレイ内のMOVED
DOWN RIGHT NEIGHBORSの場合を示してい
る。第３１Ａ図において９つのANDゲート１７
６Ｉ−１から１７６Ｉ−９までの各々は第３１Ｂ
図で数字で表示した対角線上に位置した“down
right”アレイ・セルからの入力対の結果を表わ
している。セルには１１，１２，１３，１４，２
１，２２，２３，２４，３１，３２，３３，３
４，４１，４２，４３および４４の番号を与えて
ある。可能なMOVED DOWN RIGHTの画素の
変化は、セル１１からセル２２へ、１２から２３
へ、１３から２４へ、２１から３２へ、２２から
３３へ、２３から３４へ、３１から４２へ、３２
から４３へ、および３３から４４への変化であ
る。

「旧」セル位置または「新」画素位置に画素
“１”が存在しない場合は、ANDゲート１７６Ｉ
へのすべての入力は低レベルすなわち“０”にな
り、それらの出力はすべて低レベルすなわち
“０”になる。その結果、ORゲート１９２−９の
出力は低レベルすなわち“０”になる。セル位置
１３に画素“１”が検出され、ANDゲート１７
６Ｉ−３へのOLD SPOT入力が高レベルすなわ
ち“１”になると仮定する。更に、次のサイクル
でセル２４で画素“１”がPIXEL LIGHTとして
検出されたと仮定する。このゲートへの両方の入
力は高レベルすなわち“１”になる。したがつ
て、ANDゲート１７６Ｉ−３の出力は高レベル
すなわち“１”になり、ORゲート１９２−９の
出力が高レベルすなわち“１”になる。これはセ
ル１３からセル２４への画素“１”のMOVED
DOWN RIGHT移動を示している。

９つのAOゲート１７５の出力は第３２図に示
すトラツカー１６０への９つの入力である。トラ
ツカー１６０はAND、ORおよびINVERT論理を
使つて組み合わせ論理機能を行なわせるため普通
の論理設計を行なつたPLAである。プログラマ
ブル論理アレイの設計の詳細な説明については、
前記「VLSIシステム入門」の第３章、79頁から
82頁までを参照することができる。トラツカー１
６０の論理表現を第３３図に示してある。これは
トラツカーの対立解消を記号で表現したものであ
り、入力ラツチ２００、“NOT”インバータ２０
２、ANDプレーン２０４、およびORプレーン２
０６から構成されている。ANDプレーン２０４
の水平線に沿つた円２０５の各円はANDプレー
ンのANDゲートへの入力を表わしている。各円
の機能はANDゲート・トランジスタであり、結
果として得られる水平出力でORプレーン２０６
の右側にリストした22項目が得られる。ORプレ
ーン２０６の円２０７は水平のANDゲートの結
果を垂直にORをとることによつて得られる８つ
の出力を示す。このようにして、論理機能と論理
式は第３３Ａ図および第３３Ｂ図のANDププレ
ーンとORプレーンを調べることによつて容易に
きめることができる。１例としてTERM DOWN
HALF RIGHT HALFについて説明する。

TERM DOWN HALF RIGHT HALFについ
てはANDプレーン２０４において、反応すべき
項目のゲート入力はNOT MOVED UP−
LEFT、NOT MOVED UP、NOT MOVED UP
RIGHT、NOT MOVED LEFT、NOT
STAYED HERE、NOT MOVED DOWN
LEFT、およびNOT MOVED DOWN RIGHTの
反転したAND入力の他にMOVED RIGHTおよび
MOVED DOWNのAND入力である。これを論理
式で表わすと次のようになる。

THRM DOWN HALF RIGHT HALF＝ （NOT MOVED UP−LEFT） AND（NOT MOVED UP） AND（NOT MOVED UP−RIGHT） AND（NOT MOVED LEFT） AND（NOT STAYEDHERE） AND（MOVED RIGHT） AND（NOT MOVED DOWN−LEFT） AND（MOVED DOWN） AND（NOT MVED DOWN−RIGHT） このようにして、像の１画素は下に動き、もう
１つの画素は右へ動き、前に第２６図で例示した
ように半ステツプのDOWN RIGHTを示す。

ORプレーン２０６では、Ｘ RIGHTの論理和
はＸの右への移動に関係するすべての項目に対す
るORゲート２０７でとられ、その数は８項目で
ある。たとえば現在の例では、トラツカー１６０
の出力Ｘ RIGHTはTERM DOWN HALF
RIGHT HALFになる。Ｘ RIGHTは論理式で
次のように表わされる。

Ｘ RIGHT＝（TERM DOWN HALF RIGHT HALF） OR（TERM UP HALF RIGHT HALF） OR（TERM DOWN−RIGHT HALF） OR（TERM RIGHT HALF） OR（TERM UP−RIGHT HALF）OR
（TERM DOWN−RIGHT） OR（TERM RIGHT）OR（TERM UP−
RIGHT） 第３２図には簡単のためＸカウンタ１６２だけ
を示してある。トラツカー１６０およびORプレ
ーン２０６からの出力Ｘ RIGHT、Ｘ HALF
およびＸ FULLは通常のラツチ２０８に与えら
れる。このラツチはＸカウンタ１６２用の準静的
入力レジスタである。

８状態カウンタ１６２の記号論理表現を第３４
図に示してある。Ｙカウンタ１６４のために使う
論理は勿論同じである。

３つの入力、Ｘ RIGHT、Ｘ HALFおよび
Ｘ FULLはPHI−SHORTのクロツクで入力ラ
ツチ２０８を介してインバータ２１０および
ANDプレーン２１２に送られる。ANDプレーン
の各水平線の円２１１の各々はANDゲートへの
入力を表わしており、各円はANDゲート・トラ
ンジスタを考えられることができる。これらのゲ
ートに対する項目は各水平線に沿つて、ORプレ
ーン２１４の右側にリストしてある。各項目に対
して２進値BAを示してある。

各水平線またはANDゲートORプレーン２１４
の１つ以上のORゲート２１５に接続されてい
る。これらのORゲートの出力対はANDゲート２
１６の入力になつている。それからANDゲート
出力はPHI−LONGのクロツクにより出力ラツチ
２１８を通る。ラツチ２１８の出力は直角位相信
号XA，XBおよびXLである。信号XAおよびXB
はユーザー・システム１８によつてモニターされ
る直角位相信号である。この３つの信号はすべ
て、ANDプレーン２１２への状態帰還として入
力ラツチ２０８へ帰還され、トラツカーの入力と
一緒に第３４図に示す項目を作る。

ANDプレーンとORプレーンの機能と式の例を
示す。ANDプレーン２１２ではTERM RIGHT
FULL11はＸ RIGHT、NOT Ｘ HALF、Ｘ
FULL、XAおよびXBのANDである。論理式で表
わすと次のようになる。TERM RIGHT
FULL11＝（Ｘ RIGHT）AND（NOT Ｘ
HALF）AND（Ｘ FULL）AND（XA）AND
（XB）。

ORプレーン２１４では、ゲート２１６−１に
よつて作られるXLに対する結果はXXのすべての
他の論理和をとつたものである。すなわち、
TERM XL1、TERM RIGHT HALF XX、およ
びTERM LEFT HALF XXのORとTERM XL
Ｏ、TERM RIGHT FULL XX、TERM STAY
XX、およびTERM LEFT FULLXXのORとの
ANDをとつたものである。論理式で表わすと次
のようになる。

XL＝（（TERM XL1）OR（TERA RIGHT
HALF XX）OR（TERM LEFT HALF XX）） AND（（TERM XL Ｏ）OR（TERM
RIGHT FULL XX）OR（TERM STAY XX）
OR（TERM LEFT FULL XX））。

（XXのすべての値に対してTERMの論理和をと
る） 出力XAおよびXBはユーザー・システム１８へ
の直角位相信号である。この４つの出力信号
XA、XB、YA、およびYBはＸ−Ｙ座標システム
での移動を示す直角位相符号を与える。Ｘまたは
Ｙ方向の信号の位相関係は移動方向を示す。これ
らの各信号は方形パルス波である。第２８図に示
す座標方向において、パルス列XAが時間的にパ
ルス列XBより先にあれば、これはLEFTの移動
を意味している。XBがXAより先にあれば、
RIGHTの移動を意味している。パルス列YAが時
間的にパルス列YBより先にあれば、これは
DOWNの移動を意味している。YBがYAより先に
あれば、UPの移動を意味している。

これまで説明してきた対比パターン２２は暗い
背景上に明るい形状、たとえば点があるものであ
つた。第３５図は明るい背景上の暗い形状を検知
するためのイメージヤ１４の回路を示したもので
ある。前者の場合は、対比パターン２２内の明点
検出のため、セルは「競争」して禁止近傍の中で
どれが最初に充分な光を検出して近傍内の他のセ
ルの動作を禁止するかを見る。第３５図のイメー
ジヤの方法はセルの中でどれが最後に充分な光を
検出し得るかを見るものである。SPOT
DETECTEDに対して高レベルすなわち“１”を
報告するセルは点を検出したものである。

第３５図において、光セル２２０の出力
SENSOR NODEは低閾値のNORゲート２２２に
結合されている。NORゲート２２２および２２
４は各セル２２０に対する対を構成している。
NORゲート２２２の出力はPIXEL LIGHTであ
り、これは対のNORゲート２２４に交差結合さ
れ、また各ORゲート２２６および各低閾値イン
バータ２２８の入力になつている。各NORゲー
ト対のNORゲート２２４の出力はNORゲート２
２２の他方の入力に交差結合され、また各ORゲ
ート２２６の他方の入力になつている。ORゲー
ト２２６の出力はCELL DONEであり、高閾値
ANDゲート２３０の入力になつている。ANDゲ
ート２３０の出力はタイミング論理１２６への信
号DONEである。

インバータ２２８の出力はPIXEL LIGHTを反
転したもの、すなわちPIXEL DARKである。す
べてのPIXEL DARK出力は高閾値ANDゲートの
入力に接続され、このANDゲートの出力は信号
READYを表わしている。また、出力PIXEL
DARK−１はNORゲート２２４−２の入力とな
り、PIXEL DARK−２は両方のNORゲート２２
４−１および２２４−３の入力となり、PIXEL
DARK−３はNORゲート２２４−２の入力とな
る。したがつてNORゲート２２４−２には２つ
の近傍が接続されている。安定像は出力SPOT
DETECTEDである。

第３５図のイメージヤの動作は次の通りであ
る。起動状態はセルのRESETであり、SENSOR
NODEは高レベルすなわち“１”になる。また、
PIXEL LIGHTは低レベルすなわち“０”にな
り、PIXEL DARKは“１”、SPOT
DETECTEDは“０”、CELL DONEは“０”に
なる。特定のセル２２０が光を受けると、
SENSOR NODEはゆつくりと“１”から“０”
になる。この場合は、光は対比背景の暗い形状の
間の背景から受けた光になる。

SENSOR NODE−２が光を検知したと仮定す
る。その結果、PIXEL LIGHT−２が高レベルす
なわち“１”になり（NORゲート２２２−２の
両入力が低レベルになる）、PIXEL DARK−２
が低レベルすなわち“０”になる。SENSOR
NODE−１は暗い形状上にあるため高レベルのま
まであると仮定する。したがつてNORゲート２
２４−１の入力PIXEL LIGHT−１およびPIXEL
DARK−２は低レベルすなわち“０”になる。そ
の結果、NORゲート２２４−１のSPOT
DETECTED−１出力は高レベルすなわち“１”
になり、セル２２０−１について形状と画素を
「検出」したことを示す。ORゲート２２６−１
（CELL DONE−１）はANDゲート２３０の入力
として高レベルすなわち“１”になる。PIXEL
LIGHT−２が高レベルすなわち“１”であるの
で、CELL DONE−２も高レベルすなわち
“１”になる。更にセル２２０−３はセル２２０
−１および２２０−２についてそれぞれ説明して
きたように、光を検知するか形状を検出した後
に、そのCELL DONE−３が高レベルすなわち
“１”であることを報告するであろう。

すべてのセルが光を受けた後、セル・アレイが
安定状態に達し形状を検出していないということ
が起り得る。すなわち、すべてのSPOT
DETECTEDが“０”で、すべてのPIXEL
LIGHTが“１”になつているということが起り
得る。したがつて、３画素近傍禁止暗点センサー
から成る第３５図の場合には、５つの安定した像
が生じ得る。２つの「完備した」像101および
010、ならびに３つの安定した「サブセツト」像
100、001、および000である。「サブセツト」と
は、像100および001は像101の属であり、像000は
像010の属であとう意味である。

第３６図には、指定された禁止半径を有する４
×４の暗点検出器アレイに対して付加的な「サブ
セツト」像を示してある。各々の禁止の場合に対
する付加的な「サブセツト」像の数を示してあ
る。これらの像は第１２図に示した、同じ禁止半
径に対して生じ得る「完備した」像に付加される
ものである。たとえば、禁止半径3.0の場合は、
可能な像の数は第１２図に示した30の「完備し
た」像に第３６図の付加的な13の「サブセツト」
像を加えたものであり、総計43の像になる。

この追尾構成の長所は、明るい背景上の暗い形
状という形状パターンが選択した禁止パターンと
それ程厳密に一致する必要がないということであ
る。というのはセルが１を検知したと「主張す
る」前に、回路論理は形状が実際に存在するのを
「待つ」傾向にあるからである。したがつて、暗
点等の暗い形状の擬似ランダム分布は追尾の目的
に対して充分一様であるからである。

本発明を特定の実施例について説明したが、以
上の説明から技術に通じた者が多くの代替、修
正、変更を行なえることは明らかである。したが
つて、本発明は請求範囲の趣旨と範囲の限度内で
このような代替、修正、変更を包含するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカーソル制御装置のセンサ
ー・アレイを使つたシステムのブロツク図であ
る。第２図は本発明に従つて採用される対比パタ
ーンとセンサー・アレイとの関係を説明するため
の拡大透視図である。第３図はセンサー・セル禁
止理論を説明するためのセンサー・アレイの拡大
平面図である。第４図は３×３のアレイにおける
近傍禁止の１例を示す図である。第５図は４×４
のアレイにおける近傍禁止の１例を示す図であ
る。第６図は直線アレイにおける近傍禁止に関す
る拡大図である。第７図は第６図の構成で可能な
直線状近傍禁止を説明するための直線状パターン
の平面図である。第８図は第７図の近傍禁止に対
して可能な禁止パターンに関する図である。第９
図は直線アレイの近傍禁止構成を修正したものに
ついての拡大図である。第１０図は第９図の構成
で可能な直線近傍禁止を説明するための直線パタ
ーンの平面図である。第１１図は第１０図の近傍
禁止で起り得る禁止パターンに関する図である。
第１２図は４×４のアレイで種々の禁止半径に対
して可能なビツトマツプ像の数を示した図であ
る。第１３図は禁止半径が3.0の４×４のセンサ
ー・アレイに対して可能な30のパターンの詳細を
示した図である。第１４図は六角形の点対比パタ
ーンに対する４×４のセンサー・アレイの種々の
位置を示したもので、禁止半径が3.0の可能な安
定パターンの例を示した図である。第１５図は禁
止半径が3.0の４×４アレイに対する他の形式の
パターン特性を示す図である。第１６図はセンサ
ー・アレイ内の単一センサー・セルの回路図であ
る。第１７図は第１６図に示した回路の簡単な論
理図である。第１８図はセンサー・セル内の２つ
のセンサー・セルを接続した回路図である。第１
９図は第１８図の回路の簡単な論理図である。第
２０図は暗い背景上の明るい形状からなる対比パ
ターンを使用した直線運動検出構成を示した図で
ある。第２１Ａ図および第２１Ｂ図は第２０図の
検出構成の動作に対する論理図である。第２２図
は第２３図から第３０Ａ図、第３０Ｂ図および第
３０Ｃ図までに示す回路および論理を含むICチ
ツプを使う、本発明によるカーソル制御装置すな
わち光学的マウスの構造図である。第２３図はデ
イジタル・イメージヤが作成した現在と前のビツ
トマツプの比較に基づいて出力を出すプログラム
ド論理アレイを有する有限状態機械のブロツク図
である。第２４図は第２３図の機械のためのタイ
ミング論理とクロツク信号を示す論理図である。
第２５図は第２４図に示した論理の動作を示すタ
イミング図である。第２６図は新旧のビツトマツ
プ像を比較することによる対比背景の追尾を示し
た図である。第２７図は第２３図の有限機械を使
つて特にカーソル制御を行なうためのトラツカー
PLAおよびカウンターの論理図である。第２８
図は現在と１つ前のビツトマツプ像の間のセンサ
ー・セルの変化に対するすべての可能性を示した
図である。第２９Ａ図は新旧のビツトマツプ・マ
トリツクス・テーブルの一部を示したもので、第
２７図の論理回路によつて解釈する追尾運動を説
明するための図である。第２９Ｂ図は一部記入を
行なつたテーブルと記号説明で、光学的マウスで
ビツトマツプ像を追尾するのに必要な移動を示し
た図である。第３０Ａ図、第３０Ｂ図および第３
０Ｃ図は本発明によるカーソル制御装置の回路の
一部の論理図である。第３１Ａ図は第３０Ａ図、
第３０Ｂ図および第３０Ｃ図の回路の一部分の例
であり、この例は位置作用MOVED DOWN
RIGHTを検出する場合を示した図である。第３
１Ｂ図は第３１Ａ図の回路動作の１例であつて、
位置作用MOVED DOWN RIGHTの検出をセ
ル・アレイに対して示した図である。第３２図は
第２７図のトラツカーPLAおよびカウンタのよ
り詳細な論理図をＸ追尾移動について示したもの
であり、この論理回路はＹ追尾移動に対しても同
一である。第３３Ａ図および第３３Ｂ図は第３２
図のトラツカー（PLA）の対立解消回路の記号
論理表現の図である。第３４Ａ図および第３４Ｂ
図は第３２図のＸカウンタ（PLA）の回路の記
号論理表現の図である。第３５図は第２０図と同
様の直線検出構成の論理図であるが、明るい背景
上の暗い形状から成る対比パターンを使用してい
る点が違う図である。第３６図は４×４のアレイ
および明るい背景上の暗い形状から成る対比パタ
ーンの場合に、可能なビツトマツプ像の付加的な
セツトを種々の禁止半径に対して示した図であ
る。 符号の説明、１２……センサー・アレイ、１４
……イメージヤ（デイジタル・イメージ処理
器）、１５……ビツトマツプ、１６……データ処
理器、１８……利用装置、２０……センサー・セ
ル、２２……対比パターン、４２……光ダイオー
ド、６０……NORゲート、７０……ICセンサ
ー・チツプ、１００……カーソル制御装置（光学
的マウス）、１０８……容器、１１６……ボタ
ン、１２０……PLA。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 面上を移動させその動きに応じてデイスプレ
   イ・スクリーン上のカーソルを１つの位置から他
   の位置へ動かすためのカーソル制御装置におい
   て、 容器、 前記容器に実装され照射を検知するセンサー・
   セルの平面アレイを有し該照射を受けて複数の識
   別し得るビツト・マツプ像を与えるセンサー・ア
   レイ、 前記センサー・セルの各々と少なくとも１個の
   近傍のセンサー・セルとを電気的に接続する回路
   手段、 識別し得るビツト・マツプ像を生成する前記セ
   ル間の対応性パターン、 前記アレイ内の１個以上あるいは全てのセルの
   組合せを含み光学的に検知したイベントが発生し
   たことを示し前記面に対する前記カーソル制御装
   置の位置の変化に対応する共役信号を生成する前
   記回路手段により解釈される各ビツト・マツプ像
   を有することを特徴とする前記カーソル制御装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のカーソル制御装
   置において各ビツト・マツプ像は、前記アレイ内
   で充分な照射量を検知したセルと、前記アレイ内
   で充分な照射量を検知しなかつたかあるいは照射
   の検知を禁止されたセルとを含むことを特徴とす
   る前記カーソル制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のカーソル制御装
   置において各ビツト・マツプ像は前記アレイ内で
   充分な照射量を検知しなかつたセルと、充分な照
   射量を受けこれを前記検知しなかつたセルに示す
   残りのセルとを含むことを特徴とする前記カーソ
   ル制御装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のカーソル制御装
   置において前記センサー・アレイは１次元セルの
   配列か２次元セルの配列のいずれかを含むことを
   特徴とする前記カーソル制御装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のカーソル制御装
   置は照射されるパターンを有し前記センサー・ア
   レイは前記パターンからの照射を受けてこれを検
   出し、前記セル間の照合パターンは前記パターン
   に対する前記カーソル制御装置の位置変化に応じ
   て光学的に検知されたイベントを示す識別可能な
   ビツト・マツプ像を生成したことが前記回路手段
   により解釈され前記回路手段は前記カーソル制御
   装置の以前の位置から確立されたビツト・マツプ
   像と新たな位置から確立されたビツト・マツプ像
   との比較にもとずいて前記パターンに対する前記
   カーソル制御装置の相対的な動きの方向と量とを
   表わす信号を発生することを特徴とする前記カー
   ソル制御装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載のカーソル制御装
   置において、前記照合パターンは検出セルが前記
   パターンからの照射を検出したときその近傍の少
   なくとも１個のセルの応答を禁止するパターンで
   あることを特徴とする前記カーソル制御装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載のカーソル制御装
   置であつて前記検出セルに負う禁止の程度は前記
   アレイ内の前記少なくとも１個の近傍セルを越え
   たセルに及ぶことを特徴とする前記カーソル制御
   装置。 ８ 特許請求の範囲第５項記載のカーソル制御装
   置において前記照合パターンは前記少なくとも１
   個の近傍セルの応答と、いずれかのセルが前記パ
   ターンからの照射を受けなかつたか否かを決定し
   得る前記近傍セルに隣接した検出セルとの比較の
   パターンであることを特徴とする前記カーソル制
   御装置。 ９ 特許請求の範囲第８項記載のカーソル制御装
   置において、前記検出セルに負う比較の程度は前
   記アレイ内で前記少なくとも１個の近傍セルを越
   えたセルに及ぶことを特徴とする前記カーソル制
   御装置。 １０ 特許請求の範囲第９項記載のカーソル制御
   装置において、前記センサー・アレイは１次元セ
   ル配列か２次元セル配列かのいずれかを含むこと
   を特徴とする前記カーソル制御装置。