JPS6244653B2

JPS6244653B2 -

Info

Publication number: JPS6244653B2
Application number: JP56050453A
Authority: JP
Inventors: Hooru Machi Nikorasu; Jei Hootaa Furederitsuku; Daburyu Furedorikuson Robaato
Original assignee: Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Priority date: 1980-04-04
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1987-09-22
Also published as: JPS61210420A; JPS56155439A; JPS6224812B2; US4367465A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はライト・ペン等の、表示光を検出する
ための手段を備えた表示システムに関し、特に十
字線状のカーソル等の大きさを持つた図形の検出
にあたつて、表示器の残光性やライト・ペンの感
度が視野外まで尾をひいていること等により、図
形検出が受ける影響を補償することに関する。

従来技術及びその問題点本発明がなされるまでは、高解像度、高精度の
グラフイクス作業に使用可能なライト・ペン・シ
ステムはベクトル・ライテイングCRTによつて
実現されたものだけであり、ラスタ・スキヤン
CRTシステムの使用は、メニユーの選択のよう
に精度の低い選択に限られていた。そこでラス
タ・スキヤン・システムにおいてベクトル・ライ
テイング・ライト・ペン・システムの性能が得ら
れ、しかもその比較的低いコストと駆動回路の複
雑さのレベルが維持できることが望まれていた。

ライト・ペンの追跡には従来からカーソルが使
用されている。これまでラスタ・スキヤン・シス
テムでの高解像度、高精度ライト・ペンが実現で
きなかつたのは、CRT燐光の減衰時間が比較的
長いため、１本の走査線につき“接触点”（ライ
ト・ペンから検出される出力）は１個しか存在し
ないためである。ラスタ・スキヤン・システムに
おいては、ユーザ・データであるピクセルとカー
ソルの一部であるピクセルとの一時的な分離がほ
とんどまたは全くない。そのためカーソルに接触
するはずの走査線において先にユーザ・データに
よる接触点が現われると、カーソル上に行なわれ
るはずであつた接触が“吸収”すなわち妨害され
てしまうことになる。カーソルに正確に接触する
ことができなければシステムはそのカーソルを使
用して正確にライト・ペンを追跡することはでき
ず、使用者も画面上の位置を正確に読取ることが
できない。

〔発明の概要〕

本発明の一実施例によれば、接触の検出に用い
られるしきい値を、今カーソルのどの部分を描画
しているかに基いて変化させる。

上記の飛越し走査手法と共に、しきい値の高レ
ベルへの変換は、接触点がトラツキング・カーソ
ルの水平成分にあると予想される場合に行われ
る。これは、ペンの視野内に水平線が描かれてい
るとき、その視野内の光に水平線上の以前に付勢
されたピクセルの残光が重畳されるのを補償す
る。従つて、視野の左方向にかなりの長さの水平
線があつても、カーソルにおける水平成分の左側
が視野と交差する位置を正確に測定することが可
能である（左から右方向への走査の場合）。

しきい値変換手法によつて得られる効果は、画
面の明るさの変化およびライト・ペンからCRT
表面までの距離の変化によつて悪影響を受けるこ
とがある。このような逆効果は、ライト・ペンの
光の焦点を無限大に合わせ、またライト・ペンか
らCRTまでの距離が増大するにつれて視野も増
大するような末広がりの視野をライト・ペンに設
定することによつて防ぐことができる。この種の
ライト・ペンは光の減衰曲線族が通常正弦波のか
たちを形成する。従つて、一定の単一点形式の視
野と水平線形式の視野とが、画面の明度とペンか
ら画面までの距離との関数として同じ割合で変化
することになる。このような同じ割合の変化は、
水平線上で正確な測定を実現するため、しきい値
変換を行なうシステムでは非常に望ましいもので
ある。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例による表示システム
全体を示した斜視図である。本発明に係るシステ
ムには、コンピユータ２と共に動作するCRTデ
イスプレイ装置１が含まれている。本実施例にお
いて、CRTデイスプレイ装置１にはカラーCRT
が組込まれており、そのラスタは各々720ドツト
の長さの455本の走査線を連続して走査する単一
フレームで形成される。ライト・ペン３はシール
ドケーブル４によつてグラフイクス・システムに
接続される。ライト・ペン３には感光性の素子が
あり、CRTデイスプレイ装置１で発生する光を
受けるとそれに反応して電気的信号を発生する。
CRT表面上またはその近くのライト・ペン３の
位置は、CRTデイスプレイ装置１の画面に表示
されている情報とペンからの相関信号によつて判
断する。表示されている情報には、各種の形式お
よび大きさの英数字キヤラクタから成るユーザ・
データや、図形、直線、曲線等のグラフイカルな
画像が含まれる。またCRT面上の表示線７は各
種のユーザ・データを表わしている。

ライト・ペン３は、ユーザ・データ７の一部分
を選び出すためにノン・トラツキング・モードあ
るいはトラツキング・モードで使用される。ライ
ト・ペン３にある押しボタン・スイツチ５を押す
ことによつて（ライト・ペン３は必要な位置をさ
している）指定された動作を実行するよう、グラ
フイクス・シズテムに伝えることができる。指定
された動作とは、線の描写と消去、画像のかたち
の読取り、テキストの編集等である。ノン・トラ
ツキング・モードは、メニユーの選択のように大
きい部分の選択だけに使用される。トラツキン
グ・モードを使用すると、個々のピクセルを点灯
していてもしていなくても高精度・高解像度で選
択できる。表示された情報の隣接したピクセルの
中から正しいものを速く選び出すために必要な高
い解像度と安定性は以下に説明する手法によつて
得られるものである。本実施例では１ピクセルと
は１ドツト（１個の点）を表わす。

トラツキング・モードでは、表示される情報に
トラツキング・カーソルが含まれる。このカーソ
ルは十字形で、縦軸の成分はCRTデイスプレイ
装置１の垂直軸と水平軸に各々平行である。使用
者はライト・ペン３を画面上の必要な位置に移動
させることによつて、その位置にトラツキング・
カーソル６の中心を揃えることができる。後述の
飛越し走査手法の使用により、トラツキング・カ
ーソル６がユーザ・データ７の上に重なる場合に
もトラツキング・カーソル６に対応する信号とユ
ーザ・データ７に対応する信号とを区別して検出
することが可能である。さらにトラツキング手法
の使用により、トラツキング・カーソル６はライ
ト・ペン３の動きに滑らかにかつ高速で従う。こ
れはライト・ペン３がCRTの表面から最大２cm
離れていても動作する。

一般に、CRTデイスプレイ装置１とコンピユ
ータ２は、サーボ状のループの２つの互いに補足
的な部分となつている。トラツキング・モードで
はCRTデイスプレイ装置１はユーザ・データ７
およびトラツキング・カーソル６を表示し、ライ
ト・ペン３からのどの信号がトラツキング・カー
ソル６に対応しているかを判断する。これにより
コンピユータ２は座標情報を得ることができる。
コンピユータ２はその座標情報を使用して、ライ
ト・ペン３の視野の中心とトラツキング・カーソ
ル６の中心とのずれを計算する。その結果から、
コンピユータ２は次の表示フレームでのトラツキ
ング・カーソル６の正しい座標位置を予測するこ
とができる。コンピユータ２は、トラツキング・
カーソルが次のフレームにおいて新しい位置に表
示されるまでに間に合うように、その座標値を
CRTデイスプレイ装置１に送る。また同時に予
測した座標値をメモリ中の指定された位置に書込
み、使用者のプログラミング言語で実行されるス
テートメントによつてアクセスできるようにす
る。

押しボタン５の一般的な動作はトラツキング・
モードおよびノン・トラツキング・モードの両者
で同じである。従来からのプログラミングの手法
により、押しボタン５は使用者が提供するサブル
ーチンを呼出す。そのサブルーチンは、ライト・
ペン３によつて検出された座標データを保持する
よう指定されているメモリ中の一定の位置にある
データを使用して、指定されたグラフイクス動作
を実行する。

使用者はグラフイクス動作を実行する場合、そ
の説明をプログラミング言語で記述する。CRT
デイスプレイ装置１とライト・ペン３は、コンピ
ユータ２に設置されているグラフイクス・フアー
ムウエア・システムを含む構成の中で動作する。
グラフイクス・フアームウエア・システムはいく
つかの異なつたグラフイクス入力装置およびグラ
フイクス出力装置をサポートできる。グラフイク
ス入力およびグラフイクス出力の各機能につい
て、使用すべきグラフイクス装置を指定しなけれ
ばならない。

ライト・ペン３を使用するためには、まず最初
に次のステートメントを実行する必要がある。

GRAPHICS INPUT IS“LIGHTPEN” このGRAPHICS INPUTステートメントによ
り、コンピユータ２はCRTデイスプレイ装置１
に、ライト・ペン３が必要な信号を検出した後に
割込みを要求するよう指示する。その時点で
CRTデイスプレイ装置１の一定のレジスタには
有効なデータが含まれているはずである。
GRAPHICS INPUTステートメントは同時に、
それらのレジスタからデータを読取り、一定の条
件に従つてそれを処理する割込みサービス・ルー
チンを指定する。一定の条件とは、トラツキン
グ・カーソル６が表示されているかどうか、もし
表示されていればそれは実際にライト・ペン３を
追跡しているかどうか、などである。

ライト・ペン３をノン・トラツキング・モード
で使用し、トラツキング・カーソル６の助けをか
りずに大きい部分を選択するのであれば前記の
GRAPHICS INPUTステートメントを実行する
だけで十分である。ノン・トラツキング・モード
では、グラフイクス・システムの動作全体は以下
の如くである。CRTデイスプレイ装置１はライ
ト・ペン３からの応答を生の座標データに変換
し、割込みを要求する。割込みサービス・ルーチ
ンはこれらの座標値を指定されたメモリ位置に入
れ、そのメモリ位置は押しボタン５が作動すると
アクセスされる。

ライト・ペン３をトラツキング・モードで使用
し、トラツキング・カーソル６の助けをかりて
個々のピクセルを選択する場合には、前記のステ
ートメントの他に次のステートメントも実行しな
ければならない： POINTER＜Ｘ座標＞、＜Ｙ座標＞ POINTERステートメントは、トラツキング・
カーソル６のラスタ中の最初の位置を指定する。
これによりトラツキング・カーソル６は見えるよ
うになる。トラツキング・モードでは、グラフイ
クス・システムの動作全体は以下の如くである。
コンピユータ２はCRTデイスプレイ装置１にト
ラツキング・カーソル６のアドレス情報を送る。
CRTデイスプレイ装置１は、指定された位置に
おいてトラツキング・カーソル６をラスタの他の
データに組込む。CRTデイスプレイ装置１はラ
イト・ペン３からの応答を生の座標データに変換
するが、その有効桁数はトラツキング・カーソル
６が実際にライト・ペン３の視野内にあるかどう
かにより決定される。

いまトラツキング・カーソル６が視野内にある
ものと仮定する。CRTデイスプレイ装置１は３
個の部分座標値を記録し、割込みを要求する。割
込みがサービスされると、コンピユータ２は視野
の中心の座標を計算し、次に移る視野の中心の座
標を前の位置の座標から最も確率の高い値として
予測し、トラツキング・カーソル６のアドレス情
報をその予測された座標を表わすようにセツトす
る。予測された座標は指定されたメモリ位置にも
書込まれ、使用者が指定する動作に使用される。
コンピユータ２がトラツキング・カーソル６の新
しいアドレス情報をCRTデイスプレイ装置１に
送ると、この過程は次のフレームに対して再び開
始される。

次に、トラツキング・カーソル６が視野内には
ないものと仮定する。これは、以下に述べるいず
れかの理由によつて発生する。まずライト・ペン
３が、POINTERステートメントの実行後トラツ
キング・カーソル６の近くに移動したことがない
場合である。またはトラツキング・カーソル６が
すでにライト・ペン３を追跡しているが、ライ
ト・ペン３がCRTから離されてしまつたか、ま
たはライト・ペン３の動きが速すぎて追跡が不可
能になつた場合である。これらの場合、CRTデ
イスプレイ装置１は場合に応じてカーソル以外の
データを記録するか、若しくは新しいデータの記
録は行なわれない。いずれの場合も、割込みサー
ビス・ルーチンはデータの性質からどのような事
態が発生したか判断できる。

ライト・ペン３によりカーソル以外のデータが
得られた場合、検出された座標はメモリの指定さ
れた位置に書込まれ、ノン・トラツキング・モー
ドの選択が行われる。視野がトラツキング・カー
ソル６に交差して追跡が開始されるか、または
POINTERステートメントによつてトラツキン
グ・カーソル６の位置が動くかのいずれかが起る
までは、トラツキング・カーソル６は前の位置か
ら動かない。

ライト・ペン３で応答が得られない場合、割込
みサービス・ルーチンはトラツキング・カーソル
６の位置もメモリの指定された位置の座標も更新
されない。

しかしいずれの場合も、トラツキング・カーソ
ル６の次の位置を予測するアルゴリズムは、“以
前の経過がない”ことを反映するように設定され
ている。

コンピユータ２とCRTデイスプレイ装置１の
内部にある回路間の多様な役割分担びにそれらの
回路とコンピユータ２によつて実行される内部フ
アームウエアとの間の各種の分業が考えられる
が、これによる変形は全て本発明に包含されるも
のである。

第２図は第１図に示したトラツキング・カーソ
ル６を詳細に拡大した図である。カーソル６は２
本の互いに垂直な成分によつて構成され、各成分
は幅１ピクセル、長さ49ピクセルである。２本の
互いに垂直な成分は各々中央で交わり、かつ
CRTデイスプレイ装置１の水平軸と垂直軸とに
平行な方向を向いている。第２図では、トラツキ
ング・カーソル６は任意の英数字データ７の上に
重ねて示されている。特にトラツキング・カーソ
ル６の中心は“Ｎ”の右下隅の近くにある。破線
８はトラツキング・カーソル６と大きさも中心も
等しい四角形の部分を示しており、この内部でユ
ーザ・データ７に対してフレームを交替させる偶
数／奇数走査線・飛越し走査が行なわれる。第２
図中の破線は説明のために示されているだけで、
CRT画面上には現われない。トラツキング・カ
ーソル６は飛越し走査されず、各フレーム共に全
体が表示される。

後に述べる第１２図によると、ライト・ペン３
には光検出機構１００が含まれており、そこから
の出力は帯域増幅器１０１で増減され、ライン７
６（図１のケーブル４に対応する）を通して
CRTデイスプレイ装置１にある信号比較回路１
０２の入力に送られる。基準電圧７５（第１２図
参照）も信号比較回路１０２に送られ、ライン７
６上の信号が基準電圧７５で設定されたしきい値
を越えると、ライン７７への出力が行なわれる。
信号比較回路１０２からライン７７上の出力を
“接触点”と呼ぶ。

第３図は、第１図に示したライト・ペン３の単
一ドツト及びその相対的光学減衰曲線を示した図
である。図示された曲線を得るための手法の１つ
は、第９図に関連して後に述べる。曲線９は、第
１２図に示される光検出機構（photo detector）
１００の視野の中心から異なつた距離での単一点
のピーク振幅を表わしている。光検出機構１００
からCRT表面までの距離はどの曲線においても
一定であるものとする。曲線１２０は曲線９より
距離が短い。基準電圧７５が１０で示されるしき
い値を設定するものとする。このようなしきい値
により円形の有効視野１１が生じるが、この例で
は直径16ピクセルで示されている。すなわち、視
野の中心の周囲、半径８ピクセル内にあるすべて
の個々のピクセルが接触点となる。１１で示され
ているような視野を“単一点視野（single dot
field of view）”と呼ぶ。単一点視野の実際の直
径は、部分的にCRT表面からライト・ペン３ま
での距離の関数である。本実施例においては単一
点視野の直径は2.54cmの距離で約30ピクセルであ
る。ライト・ペン３がCRT表面に押しつけられ
た場合には、単一点視野の最小直径は（最小の画
面明度において）18ピクセルである。

第４図は、第３図に示した単一点視野１１を、
第２図に示した英数字データ７に重ねて描いた図
である。ここで、ピクセルの30パーセント以上の
部分が単一点視野１１の外部にあるものは接触点
とはならないものと仮定する。従つて１２で示さ
れているピクセルは接触点とはならない。（この
仮定は常に正しいものではないが、一時的には有
効である。実際の事例は図９および１０に関連し
て後に述べる。）１３で示されているピクセル、
並びに１４で示されているピクセルは接触点とな
る。しかし、「１本の走査線には１個の接触点し
かない」という理由から、１５で示されたピクセ
ルは接触点とはならないことに注意する。光検出
機構１００（第１２図参照）の反応は、主に入射
する光の関数である。CRT中の燐光の反応の減
衰速度が遅すぎるために１本の走査線につき１個
しか接触点が存在しない。燐光の減衰時間はピク
セル間の時間に比較して長い。例えばP22燐光の
減衰時定数は8.7マイクロ秒である。しかしCRT
は30.0MHzの速度でピクセルを表示しているた
め、１個の減衰時間率でも261個のピクセル、即
ち単一点視野の直径の10倍以上に等しくなる。そ
の結果、視野内の１個のピクセルが接触点となる
と、視野内で同一走査線上の他のピクセルが点灯
してもそれを検出できるだけの時間はない。

第５図は、各種ピクセルの組合せについて、視
野内における光の強度合計に対する燐光時定数の
影響を示したグラフである。光の視野全体の内部
では、連続した各ピクセルからの光はその前のピ
クセルの残光が重畳されることにより強くなる。
第５図上方に示された１６に対応するピクセル
は、走査線中で最初に点灯したピクセルであり、
走査は左から右の方向に行なわれ、前記ピクセル
は視野の縦方向ではほぼ中央、横方向では左端の
近くに位置しているものとする。１６に対応する
ピクセルが点灯すると、光の強度は２１で示され
たピークまで上昇する。

その後、７個の消灯したピクセルに対応する減
衰期間が続き、次に１７で示されている次の点灯
ピクセルが生じる。この時点で光の強度は再び上
昇を開始し前のピクセルと同じ量だけ上昇する。
しかし前の上昇が完全に減衰していないため、２
２で示されているピークの方が２１で示されてい
るピークより高くなる。その後、２個の消灯した
ピクセルに対応する減衰期間が続き、次に１８で
示されている次の点灯ピクセルが生じる。前の場
合と同様に、光が上昇する量は前回２回の点灯と
等しいが、前回のピークが完全に減衰していない
ため２３で示されているピークは前回より高くな
る。その後６個の消灯したピクセルに対応する減
衰期間が続き、次に１９，２０で示されている２
個の連続した点灯ピクセルが生じる。この時点
で、光の強度は上昇を開始し、１個のピクセルの
上昇量の２倍の量だけ上昇する。

明らかに、視野が大きければ大きい程、その内
部での光の強度の合計は高くなる。信号比較回路
１０２（第１２図参照）のしきい値レベルが１６
で示されているピクセルを検出して接触点とする
程度の低さに設定されていると、その後のどのピ
クセルが点灯してどのピクセルが消灯しているの
かを判断する確実な方法はない。

ここでライト・ペン３の視野内またはその近く
にある情報がトラツキング・カーソル６だけであ
る場合について考えてみる。そのような状況の３
種類の一般的な例が第６図に示されている。

第６図は、第２図に示したトラツキング・カー
ソル６によつて得られる接触点から視野の中心を
求める手法を説明した図である。いま（X₁、
Y₁）、（X₂、Y₂）、（X₃、Y₃）の各点にある３個のピ
クセルの座標を決定できるならば、視野の中心
（Xp、Yp）は以下の方程式によつて得ることが
できる： Yp＝Ｙ_１＋Ｙ_３／２ ………(1) Yp＝（Ｙ_１−Ｙｐ）^２−〔（Ｙ_２−Ｙｐ）^２−Ｘ_１ ^２＋
Ｘ_２ ^２〕／２〓（Ｘ_１−Ｘ_２）…… …(2) 方程式(1)および(2)は、「決められた３点を円周
上に持つ円は１個しか存在しない。従つてそのよ
うな円の中心も１個しか存在しない」という定理
から得られる。条件となつている仮定は、有効視
野が円であることである。言い換えると、有効視
野が単一点視野１１であることである。これは点
（X₁、Y₁）および（X₃、Y₃）にあるピクセルについ
ては正しく、どちらの場合もそれらは各走査線上
で接触点となる最初のピクセルである。（視野内
またはその近くにある情報はトラツキング・カー
ソル６だけであるという仮定を思い出すこと。）しかし、円形の単一点視野１１は小さいため
に、トラツキング・カーソル６の水平成分の左部
分は単一点視野１１の左方向に延長しており、ま
た第５図に関連して述べた現象のために、点
（X₁、Y₁）および（X₃、Y₃）のピクセルを接触点と
して検出した信号比較回路１０２（第１２図参
照）のしきい値レベルで、点（X₂、Y₂）のピクセ
ルも接触点として検出できると仮定することはで
きない。点（X₂、Y₂）のピクセルの座標を求める
には、水平線視野の概念を確立する必要がある。
これについては後に述べるが、（X₂、Y₂）を求め
ることが可能であることが示されている。

（Xp、Yp）が求まれば、トラツキング・カー
ソル６を移動させてライト・ペン３の位置を追跡
させることができる。これは、本発明に係るグラ
フイクス・システムがすでにトラツキング・カー
ソル６の位置を知つており、また点（Xp、Yp）
がトラツキング・カーソル６のあるべき位置を該
グラフイクス・システムに知らせるためである。
本実施例では予測のアルゴリズムにより、トラツ
キング・カーソル６を使用して１メートル／秒以
上の速度でライト・ペン３を正確に追跡すること
ができる。

水平線視野の概念を取り上げる前に、視野内に
他の情報が含まれている場合に第６図に示した中
心計算手法に及ぼす影響について考えてみる。

第７図は、無視しておくと、視野内に表示され
ている他の情報によつて視野中心の計算結果に誤
りが生じる場合があることを説明した図である。
２７，２８、および２９で示されているピクセル
が接触点として検出されて中心の計算に使用され
ると、中心２４が算出される。２７で示されてい
るピクセルは、２６で示されているトラツキン
グ・カーソルの一部ではないために、実際の中心
２５は得られない。

第８Ａ図および第８Ｂ図は、第７図に示した誤
つた中心計算の問題が、連続したフレームの偶
数／奇数走査線飛越し走査手法によつて、どのよ
うに解決されるかを説明した図である。第８Ａ図
および第８Ｂ図は、第２図に示した点線８で囲ま
れた部分を拡大している。この域は正方形でトラ
ツキング・カーソル６と同じ大きさ、同じ中心を
持つが、その内部では表示の連続するフレームが
それぞれ偶数、奇数で示される。偶数、奇数のい
ずれのフレームにおいてもトラツキング・カーソ
ル６並びに点線８の外部にあるユーザ・データ７
は、常に全体が表示される。第８Ａ図に示されて
いる奇数フレームでは、奇数走査線上のカーソル
以外のデータを表わすピクセルは空白となり、偶
数走査線上の接触点は完全に無視される。また第
８Ｂ図に示されている偶数フレームでは、偶数走
査線上のカーソル以外のデータを表わすピクセル
は空白となり、奇数走査線上の接触点は完全に無
視される。

従つて、奇数フレームでは、奇数走査線上で検
出される接触点はトラツキング・カーソル６によ
るものだけである。第８Ａ図に示されている例で
は、そのような接触点は３３，３４，３５で示さ
れたピクセルである。これらの接触点を使用して
計算した中心は３６で、実際の中心３７に非常に
近い。３０，３１，３２で示されている偶数走査
線上の接触点はユーザ・データ７またはトラツキ
ング・カーソル６のいずれかを表わす可能性もあ
り、それを区別する簡単な方法はないため無視す
るものとする。

第８Ｂ図は上記に対応する偶数フレームを示し
ており、偶数走査線上のカーソル以外のデータは
空白になつている。偶数走査線上で検出される接
触点はトラツキング・カーソル６によるものだけ
であり、それらは４０，４１，４２で示されたピ
クセルである。これらの接触点を使用して計算し
た中心は４４で、実際の中心４３に非常に近い。
３８および３９で示される接触点は奇数走査線上
にあるため、無視される。

新しい中心の計算は各フレームで１回、トラツ
キング・カーソル６の周囲の飛越し走査域８内の
飛越し走査が偶数であるか奇数であるかに関係な
く、行なわれる。偶数フレームの走査で得られた
中心と奇数フレームの走査で得られた中心とは必
ずしも一致しないが、それらの差異は非常に小さ
いので無視してよい。

上記の飛越し走査の手法により、本発明に係る
グラフイクス・システムはユーザ・データ７とト
ラツキング・カーソル６を区別することができ、
（X₁、Y₁）と（X₃、Y₃）の正しいＹ値を得ることが
できる。それらのＸ値は必ずトラツキング・カー
ソル６の垂直成分上にあるため、あらかじめ知る
ことができる。同様に、（X₂、Y₂）のＹ値は必ず
トラツキング・カーソル６の水平成分上にあるた
め、あらかじめ知ることができる。（X₂、Y₂）の
Ｘ値を求める方法は後に説明する。飛越し走査域
８の大きさは49ピクセルあつて単一点視野の大き
さよりも大きいため、Y₁、X₂、Y₃の接触点は常
に各走査線上での最初の接触点であることに注意
すべきである。最後に注意すべきことは、飛越し
走査手法では第２図の点線８で囲まれた区域内の
ユーザ・データ７は、それ以外のデータより明度
が多少落ちるように見えるが、これは飛越し走査
されているデータの部分は１回おきのフレームで
表示されているためだという点である。このため
にデータを構成しているどの所望ピクセル上にも
トラツキング・カーソル６を正確に位置付けるこ
とができる。

トラツキング・カーソル６が正確にライト・ペ
ン３を追跡するためには、単一点視野１１の直径
がトラツキング・カーソル６の長さである49ピク
セル以下でなければならず、かつ飛越し走査域８
の大きさ以下でなければならない。さらに、単一
点視野１１の直径は最初ライト・ペン３から
CRT表面までの距離がＯからある距離Ｄまで増
加するにつれて増大するが、その距離Ｄを越える
と光の強度が減少しそのためにしきい値を越える
ことが困難になるために、再び縮小する。単一点
視野の直径はライト・ペン３とCRT表面との距
離が2.54cmになつても約30ピクセルまでしか増大
されないため、上記の直径の条件は容易に満たさ
れる。

第９図は、単一点（SINGLE DOT）視野の概
念をより詳細に示した図である。本図に４６で示
されている円は、ライト・ペン３の前面の部分を
定義し、その内部ではある一定の光度を持つピク
セルが光検出機構１００（第１２図参照）および
そのレンズ・アセンブリ１１４で検出できる。こ
の部分を光学的視野と呼ぶ。まずピクセルの縦の
線４５が光学的視野４６の中央に表示されている
場合を考える。前記光検出機構１００から得られ
る信号が４９で示されている。ここで左側のピー
クは光学的視野４６の上部のピクセルに対応し、
その後、順に右側に向つて下部のピクセルに対応
していくものとする。またピークとピークの間の
時間はラスク中の１本の走査線の持続時間に等し
い。これらのピークの包絡線が第３図に示した減
衰パターンである。波形４９が、第１２図中の１
０２で示されている信号比較回路に入るとする。
前記比較回路には線５０で表わされているしきい
値レベルが設定されているため、そのしきい値レ
ベルを越えるピーク４７だけが出力となる。これ
らの出力に対応するピクセル４８が接触点と呼ば
れており、単一点視野と呼ばれる円形の区域１１
内に含まれる。個々のピクセルは、単一点視野内
であればどこにあつても信号比較回路１０２（第
１２図参照）からの出力を生じ、接触点となる。
逆に単一点視野の外にある個々のピクセルは接触
点とはならない。

これに対し、光学的視野４６に横（水平方向）
の線が通つている場合を考えてみる。その３つの
場合が第１０図に示されている。第１０図は、第
１図に示したライト・ペン３における水平線視野
の概念を説明した図で、その大きさと位置は一部
分、接触点を生じさせるための電気的しきい値を
越えるのに必要とされる光の強度の関数になつて
いることを示している。ここで同一走査線上の複
数のピクセルでは光度が増すという効果（第５図
に示されている）を思い出してみる。５１で示さ
れている走査線では、光検出機構１００（第１
２図参照）からの出力は５４で示されている曲線
に等しい。同様に走査線５２および走査線５
３による出力は各々５５，５６で示されている曲
線に等しい。

信号比較回路１０２（第１２図参照）のしきい
値レベルが第９図における単一点視野で使われた
レベルと同一のままであるとすると、第１０図に
おいては、相対的に線５７で示された値となる。
このしきい値レベルをＡとする。Ａに対応する視
野のかたちは変化し、その視野の左側は６０で示
されたようなものになる。

次にしきい値レベルが線５８で示されているＢ
である場合を考えてみる。その結果視野はさらに
減少し、左側は６１で示されたようなものにな
る。６０および６１で示されている境界は円形に
なる傾向があることがわかる。

単一点視野が、中心の周囲にある半径を持つ円
形の「区域」であるのに対し、水平線視野の概念
は同一走査線上の連続した点灯ピクセルによつて
所定の方向からアプローチされる境界と考えるの
が最もよい。単一点視野では個々のピクセルはそ
の区域の「内部」であればどこにあつても必ず接
触点となるが、水平線視野では連続して近づいて
くるピクセルのうち１個が「境界に到達」した時
その１個だけが接触点となる。

次に５９で示されているしきい値レベルＣを考
えてみる。これは水平線視野の境界６２の曲線半
径が第一点視野１１の半径とほぼ等しくなるレベ
ルである。水平線視野の線の半径は、単一点視野
の半径と同様、部分的に画面の明るさおよびライ
ト・ペン３からCRT表面までの距離の関数であ
る。水平線視野６２の半径が単一点視野１１の半
径と近似するようなしきい値レベルＣが設定され
れば、ライト・ペン３がCRTから任意の距離に
あるとき、２つの半径は共に変化して、画面の明
るさまたは前記の距離が変化しても二者は等し
い。

第１１図は、単一点視野１１とそれに対応する
水平線視野６２の相対的な配置を示した図であ
る。これらの曲線の半径はほぼ等しく、また共に
光学的視野４６の縦方向の中間に位置している
が、水平線視野６２は６３で示されている線の長
さ（オフセツト）だけ右水平方向に片寄つてい
る。ここで注意すべきは、２つの視野の半径は等
しいため、オフセツトの値は一定であり、ライ
ト・ペン３からCRT表面までの距離と画面の明
るさの「いずれの関数でもない」ことである。

第５図及び第６図を再び参照して、（X₂、Y₂）
が単一点視野１１からは得られないことを思い出
してみる。X₂を測定するときCRTデイスプレイ
装置１はしきい値をレベルＡからレベルＣまで一
時的に上げることによつて水平線視野を呼出す。

ここで第６図及び第１１図の両方を参照する
と、第１１図の点は第６図の点（X₁、Y₁）に対
応している。同様に点は点（X₃、Y₃）に対応し
ている。点のＹ値はY₂に等しいが、Ｘ値はオ
フセツトの量だけ異なる。即ち：実際のX₂＝測定されたX₂−オフセツト ………(3) グラフイクス・フアームウエア・システムはオ
フセツトの値をあらかじめ知つており、第６図の
中心の計算作業に移る前に方程式(3)を解いてX₂
の実際の値を求める。本実施例ではオフセツトの
値は11ピクセルである。水平線視野６２の曲線は
単一点視野１１の曲線に近似しているため、オフ
セツトの補正は水平線視野６２を単一点視野１１
に一致するまで左方向に移動させることに等し
い。従つて、中心計算の方程式(1)および(2)の適否
に関する視野の仮定はなお有効である。

しきい値をレベルＡからレベルＣに上げること
により、X₂の測定における信号対雑音比（SN
比）が増大するという利点も得られる。

第１２図は本発明の一実施例による表示システ
ム全体を示した電気的ブロツク図で、CRTデイ
スプレイ装置１およびライト・ペン３が示されて
いる。トラツキング・カーソル６が表示される前
に、割込みサービス・ルーチンは調整されたカー
ソルのアドレス情報をＸカーソル・アドレス−２
４レジスタ８２およびＹカーソル・アドレス−２
４レジスタ８０に送る。送られるアドレスの値は
ピクセル単位で、その値はすでにトラツキング・
カーソル６の実際の中心から各々２４を差引かれ
たものである。すなわち、レジスタ８２および８
０は飛越し走査域８（第２図参照）の左上隅を表
わすアドレスを受け取る。

同期ジエネレータ６６はピクセル・クロツク信
号、水平帰線信号、および垂直帰線信号を発生す
るが、これらはスイープ回路７７、デイスプレ
イ・メモリ７８、Ｘピクセル・カウンタ７９、お
よびＹ走査線カウンタ６７を駆動させるために使
われる。水平帰線信号の各サイクルごとにＹ走査
線カウンタ６７のカウントは増加する。Ｙ走査線
カウンタ６７のカウントがＹカーソル・アドレス
−２４レジスタ８０に格納されている値に達する
と、Ｙ比較回路８１は49走査線カウンタ６４を動
作させる。49走査線カウンタ６４は水平帰線信号
のサイクルをカウントしてトラツキング・カーソ
ル６の上限と下限を決定するが、これは前記飛越
し走査域８の縦の境界線も決定する。またこのカ
ウンタはＹカーソルと示されている信号を発生し
て、トラツキング・カーソル６の水平成分が表示
される走査線も指示する。

同様にＸピクセル・カウンタ７９はピクセル・
クロツク信号のサイクルをカウントし、Ｘカーソ
ル・アドレス−２４レジスタ８２およびＸ比較回
路８３と共働して49ピクセル・カウンタ６５を動
作させ、トラツキング・カーソル６および飛越し
走査域８の左右の限界を決定する。また各走査ご
とに49ピクセル・カウンタ６５はＸカーソル信号
によつてトラツキング・カーソル６の垂直成分を
表わすピクセルも指示する。

Ｘカーソル信号は49ピクセル・カウンタ６５が
25に等しくなるとき真である。同様にＹカーソル
信号は49走査線カウンタ６４が25に等しくなると
き真である。これらの２つの信号のいずれかが真
のとき、トラツキング・カーソル６に属するピク
セルが書込まれる。

49ピクセル・カウンタ６５からのＸブランキン
グ信号は、その中のカウントＸが１Ｘ49の範
囲にあることを示す。同様に、49走査線カウンタ
６４からのＹブランキング信号は、その中のカウ
ントｙが１ｙ49の範囲にあることを示す。Ｘ
ブランキング信号とＹブランキング信号はAND
ゲート８４に導入される。ANDゲート８４から
は信号６９が送出される。この信号は飛越し走査
が必要とされ、かつCRTの光線が飛越し走査域
８の内部にあるとき真である。またANDゲート
８４に導入される信号１１３は、Ｘカーソル・ア
ドレス−24レジスタ８２からの過剰高位アドレ
ス・ビツトを表わす。信号１１３は、カーソル周
囲の区域８が飛越し走査されるべきか否かに従つ
て割込みサービス・ルーチンによつて制御され
る。トラツキング・カーソル６が画面上に表示さ
れているが追跡を行なつていないときには、区域
８は飛越し走査されない。（計算された視野の中
心が静止しているトラツキング・カーソル６のあ
らかじめわかつている座標に近づくと、割込みサ
ービス・ルーチンは再び飛越し走査を開始す
る。）偶数／奇数フレーム・ラツチ６８は各フレーム
後の垂直帰線信号によつてトグルされ、そこから
の出力信号は、排他的ORゲート８５によつてＹ
走査線カウントの最下位のビツト０と結合して信
号８６を生じる。信号８６は任意のフレームでブ
ランキングにされるべき走査線を表わす。信号８
６はANDゲート８７によつて信号６９と結合
し、信号７０となるが、信号７０はビデオ混合器
７２によつてブランキングを呼出し飛越し走査を
行なうとき、および接触点を生じてY1レジスタ
８８とY3レジスタ８９をラツチするときを表わ
す。

Ｘカーソル信号とＹブランキング信号はAND
ゲート９０を介して信号９１となるが、該信号９
１はトラツキング・カーソル６の垂直成分のピク
セルを書込むときを表わす。同様にＹカーソル信
号とＸブランキング信号はANDゲート９２を介
して信号９３となるが、該信号９３はトラツキン
グ・カーソル６の水平成分のピクセルを書込むと
きを表わす。信号９１と９３はORゲート９４に
導入され、カーソル・ビデオ信号を生じるが、こ
の信号はトラツキング・カーソル６に属するピク
セルが書込まれるときに真となる。ビデオ混合器
７２はカーソル・ビデオ信号を、デイスプレイ・
メモリ７８からの信号７１と結合し、飛越し走査
域８とトラツキング・カーソル６の両者を結合さ
せる最終的なビデオ信号７３を生じる。

その後ビデオ情報がCRT上に表示される。表
示された情報のうち光学的視野の内部にある部分
はレンズ・アセンブリ１１４によつて光検出機構
１００に送られ、そこからの出力は帯域増幅器１
０１によつて増幅される。帯域増幅器１０１は、
螢光灯や太陽光線などによつて生じる低周波の雑
音を除去する。増幅された出力信号７６は信号比
較回路１０２に送られ、ここで出力信号７６と基
準電圧７５とが比較される。基準電圧７５の値は
Ｙカーソル信号の値に応答して増幅回路７４によ
つて決定される。Ｙカーソル信号は、トラツキン
グ・カーソル６の水平成分を含む走査線の生成中
のみ、真となる。Ｙカーソルが偽のときには、信
号比較回路１０２のしきい値はレベルＡに設定さ
れているが、Ｙカーソルが真の間はレベルＣに移
動する。

信号比較回路１０２からの出力信号７７は検出
ラツチ９５に送られ、ここで接触点と示された信
号が生じる。接触点信号は、以下の条件に従つて
Ｙ走査線カウンタ６７の値をY1レジスタ８８お
よびY3レジスタ８９にラツチさせたり、Ｘピク
セル・カウンタ７９の値をX2レジスタ９６にラ
ツチさせたりするために使用される： (i) 接触点がフレームの最初の接触点である場
合、３個のレジスタ８８，８９，９６の各々を
ラツチ。

(ii) 接触点が、飛越し走査によつて空白にされて
いる走査線の空白部分におおける、フレームの
最初の接触点である場合、Y1レジスタ８８を
ラツチ。

(iii) 接触点がトラツキング・カーソル６の水平成
分と同じ走査線上にある場合、X2レジスタ９
６をラツチ。

(iv) 接触点が、飛越し走査によつて空白にされて
いる走査線の空白部分内にある場合、Y3レジ
スタ８９をラツチ。

上記条件(i)はライト・ペン３でカーソルを使用
しないメニユーの選択等の大きい部分の選択を行
なう場合に使用され、以下の如く実現される。垂
直帰線信号はラツチ９７と９８の両方をリセツト
する。その結果ラツチ９７からの信号１０８は真
となり、その信号はORゲート９９および１０４
を通過してANDゲート１０５および１０７の
各々の一方の入力端に印加される。この動作が生
じると、接触点信号が真になると同時に、Y1レ
ジスタ８８およびX2レジスタ９６は各々の値を
ラツチする。垂直帰線信号がラツチ９８をリセツ
トするとき、信号１０９も真となる。信号１０９
はORゲート１０３を通過してANDゲート１０６
の一方の入力端に印加される。この動作が生じる
と、接触点信号が真になると同時にY3レジスタ
８９はその値をラツチする。

上記条件(ii)、(iii)、(iv)は、トラツキング・モー
ド
動作のとき、ライト・ペン３を用いて情報を正確
に選択する場合に使用される。

上記条件(ii)は以下の如く実現される。垂直帰線
信号によつて一度リセツトされたラツチ９８は、
走査線の空白部分が書かれている間に発生する接
触点によつてのみセツトされる。これは背景が空
白のとき接触点が生じた場合にのみ、ANDゲー
ト１１２がラツチ９８をセツトするためである。
従つて、ラツチ９８は上記条件(ii)にあう接触点が
生じるまでリセツトされたままとなつている。ラ
ツチ９８がリセツトされている間、信号１０９は
真である。条件(ii)が満足される区域内にある間、
空白背景信号７０も真である。空白背景信号およ
びラツチ９８からの真の信号１０９はANDゲー
ト１１０を介して真の出力信号１１１となる。こ
の信号１１１はORゲート９９を介してANDゲー
ト１０５の一方の入力端に印加される。ORゲー
ト９９からの出力が真のときに接触点が発生する
と、Y1レジスタ８８はＹ走査線カウンタ６７の
そのときの値をラツチし、Y1の値とする。この
接触点の発生は、前述の如くラツチ９８をセツト
する。ラツチ９８がセツトされると、Y1レジス
タ８８にはそれ以上値がラツチされない。

上記条件(iii)は以下の如く実現される。カーソル
の水平成分を含む走査線が発生されるたびに、前
述の如く信号比較回路１０２のしきい値は一時的
レベルＡからレベルＣに移動する。レベルを移動
させた信号（Ｙカーソル）はORゲート１０４へ
の入力信号ともなる。従つて、しきい値レベルの
移動が行なわれている間、ORゲート１０４の出
力は真である。この真の出力はANDゲート１０
７によつて接触点信号と結合され、その結果X2
レジスタ９６はＸピクセル・カウンタ７９のその
ときの値をラツチして、X2の測定値とする。そ
の後Ｙカーソル信号はすべての走査線で偽とな
り、X2レジスタ９６にそれ以上の値がラツチさ
れるのを防ぐ。

上記条件(iv)は以下の如く実現される。CRTの
光線が飛越し走査によつて空白にされている走査
線の区域内にあるとき、空白背景信号７０は真で
ある。この結果、ORゲート１０３からの出力は
真になる。ORゲート１０３からの出力が真の間
に接触点信号が発生すると、Y3レジスタ８９は
Ｙ走査線カウンタ６７のそのときの値をラツチし
てY3の値とする。上記条件(iv)は通常、トラツキ
ング・カーソル６の垂直成分に沿つて連続した接
触点がある時、複数回生じる。そしてY3レジス
タ８９に最後にラツチされた値が必要とされる値
である。

上記条件(i)から(iv)までが満足された後、あるい
は少くともフレームの終了点において、割込み制
御器１１５は割込み要求を行う。フレームの1/2
が終了するより前に条件(i)から(iv)までの各々が満
足された場合には、割込み要求はフレームの中間
で発生する。それ以外の場合はフレームの終了点
で発生する。割込みが認められると、割込みサー
ビス・ルーチンはレジスタ８８，８９，９６から
収集されたデータを読取る。このデータには、
Y1レジスタ８８の上位の３ビツトにコード化さ
れたステータス情報の３ビツトが含まれる。これ
らは押しボタン５、信号１０８（フレーム中に少
くとも１個の接触点が発生したかどうかを表わ
す）、および空白背景信号のステータスである。
Y1レジスタ８８がラツチされたときに空白背景
信号が真であると、Y1の値（および暗黙のうち
にX₂とY₃の値についても）は飛越し走査域８内
から得られたことを示す。すなわち、それらの値
はトラツキング・カーソルを表わす。空白背景信
号の値がラツチされたときに偽であるとき、グラ
フイクス・フアームウエア・システムはノン・ト
ラツキング・モードの選択を行なつていると仮定
する。収集されたデータには、X2レジスタ９６
中に記録されている値に関する情報も含まれる。
X2レジスタ９６の上位のビツトはＹカーソルの
値をラツチし、同時にＸピクセル・カウンタ７９
からのカウント値が下位のビツトにラツチされ
る。これは後に、X2の測定値がトラツキング・
カーソル６に対応するか否かをグラフイクス・フ
アームウエア・システムに知らせる働きをする。

第１３図はCRTデイスプレイ装置１で使用さ
れる割込みサービス・ルーチンの流れ図である。
ルーチンに入ると、140で示されているステツプ
において、第１２図のレジスタ８８，８９，９６
の値を読取ると共に、押しボタン５のステータス
を表わすために、使用者のプログラムと通信する
フラグをセツトする。

その後判断１４１で、フレーム中に接触点があ
つたかどうかを判断する。判断１４１からは、ラ
イト・ペン３の動作に関する各種の可能な状況を
調べて、処理を行なう。これらの可能性の処理は
１５１で示されているステツプで終了する。ステ
ツプ151は、Ｘカーソル・アドレス−２４レジス
タ８２中のステータス・ビツトの値を調整するこ
とによつて飛越し走査を停止する。このステータ
ス・ビツトは信号１１３の値を制御する。第１２
図に関して説明した如く、信号１１３が偽のとき
にはCRTデイスプレイ装置１はトラツキング・
カーソル６の周囲に飛越し走査域８を形成しな
い。割込みサービス・ルーチンはステツプ151の
後、終る。

流れ図が応答する第１のケースは、ライト・ペ
ン３がフレーム中に接触点を検出しない場合であ
る。このケースでは判断１４１の答は“NO”と
なり、ステツプ151が飛越し走査を停止し、割込
みサービス・ルーチンを出る。判断１４１に対す
る答はY1レジスタ８８およびX2レジスタ９６か
ら読取つた上位のビツトを調べることによつて判
定する。これらのビツトのコード化については第
１２図に関連して説明した。判断１４１の答が
“NO”になる原因となる状況には、ライト・ペン
３をCRT画面から完全に離してしまつた場合、
ライト・ペン３をCRT画面の点灯していない部
分に急に移動した場合、など種々の場合がある。
どちらの場合も、トラツキング・モードが機能し
ているかいないかに関係なく、飛越し走査が停止
されてノントラツキング・モードとなる。画面上
にトラツキング・カーソル６がある場合、同じ位
置にとどまつて動かない。

流れ図が応答する第２のケースは、ライト・ペ
ン３が少くとも１個の接触点を検出したが、トラ
ツキング・カーソル６がCRT画面上にない場合
である。このケースでは、ノントラツキング・モ
ードによる選択が行なわれていることが多い；そうであれば、押しボタンによつて使用者のプ
ログラムに適切な動作を実行させることができ
る。ノントラツキング・モードによる選択の準備
を行なうために、ステツプ142はレジスタ８８と
８９のＹ値を平均し、平均したＹの結果をレジス
タ９６のＸ測定値と共に記憶する。判断１４３
は、トラツキング・カーソル６のアドレスに最後
に選ばれた値を調べて、そのアドレスが画面上に
あるかないかを判定する。画面上にないとしたこ
のケースでは次にステツプ151に進み、割込みサ
ービス・ルーチンを出る。

流れ図が応答する第３のケースは、少くとも１
個の接触点がありトラツキング・カーソル６も画
面上に表示されているが、トラツキング・モード
が機能していず、また選択された値もトラツキン
グ・カーソル６の位置に“近い”（15ピクセル以
内）Ｘ・Ｙ座標を表わしていない場合である。判
断１４４に対する答が“NO”であると、トラツ
キング・モードの動作が機能していないことを意
味する。判断１４５はトラツキング・カーソルに
近いかどうかを判定するが、このケースでは
“NO”であり、割込みサービス・ルーチンは終了
する。

第４のケースは、第３のケースと同じ条件だが
判断１４５の答が“YES”となる場合である。
このケースは、使用者がトラツキング・モードの
動作を開始するためにライト・ペン３をトラツキ
ング・カーソル６の近くに置いた場合に対応す
る。判断１４５で答が“YES”となると、ステ
ツプ146は飛越し走査を開始し、ステツプ１４７
はトラツキング・カーソル６をノントラツキン
グ・モードによる選択で得られたアドレスまで移
動する。ノントラツキング・モードの選択はＸ方
向で正確ではないため、この値は近似値に過ぎな
い。ステツプ147の後、割込みサービス・ルーチ
ンを出る。

第５のケースは、少くとも１個の接触点があ
り、トラツキング・カーソル６は画面上にあり、
トラツキング・モードが機能し（飛越し走査が行
なわれている）、フレームの接触点はトラツキン
グ・カーソル６から検出されているが、視野の計
算された中心が“近い”（トラツキング・カーソ
ル６からＸ・Ｙ両方向に４ピクセル以内）にもか
かわらず予測のアルゴリズムが初期化されていな
い場合である。このケースでは判断１４４の答は
“YES”で、次に判断１４８が行なわれる。判断
１４８は、フレーム中に記録された接触点がトラ
ツキング・カーソル６から検出されたかどうかを
質問している。これに対する答は、図１２に関連
して説明した如く、Y1レジスタ８８およびX2レ
ジスタ９６の上位のビツトを調べることにより判
定できる。判断１４８に対する“YES”の答の
後、ステツプ149は第６図ないし第８図に関連し
て説明した如く視野の中心の座標を計算する。次
に判断１５３が予測のアルゴリズムは初期化され
ているか（そのとき使用中か）どうかを質問す
る。このケースではその答を“NO”と仮定して
いるので、判断１５０が計算された視野の中心は
トラツキング・カーソル６の位置からＸ・Ｙ両方
向に４ピクセル以内にあるかどうかを質問する。
４ピクセル以内にあると仮定しているので答は
“YES”となり、ステツプ152が予測のアルゴリ
ズムを初期化し、ステツプ155がカーソルをステ
ツプ149で得た中心位置に移動させる。この時点
で割込みサービス・ルーチンは終了する。

第６のケースは、判断１５０の答が“NO”の
場合である。このケースでは計算された視野の中
心がトラツキング・カーソル６の実際の位置から
遠すぎるために、予測の機構が使用できない。こ
のとき、トラツキング・カーソル６はステツプ
155によつて、ステツプ149で得られた中心位置に
移動されるだけである。使用者がライト・ペン３
をトラツキング・カーソル６にさらに近づけれ
ば、ケース６の継続はほんの一時的なもので、ケ
ース５が次に発生する。

第７のケースは、トラツキング・カーソル６の
位置を実際に追跡し、予測している場合である。
このケースでは、判断１５３まで到達してその答
が“YES”になる。次にステツプ１５４がトラ
ツキング・カーソル６の新しい位置を予測してカ
ーソルをそこに移動させ、その時点で割込みサー
ビス・ルーチンは完了する。ケース７が１度実行
されると、後述の如くトラツキング・モードが打
切られるまでは連続してケース７が続けられる。

上記ケース５、６および７の各段階で、種々の
判断に対する答は以下の如くでなければならな
い；判断１４１，１４３，１４４，１４８に対す
る答が“YES”でなければならない。それ以外
の答があるとトラツキング・モードは打切られ、
再び始めるためには各ケースで前述の各段階を経
なければならない。誤つた答があると正しい追跡
の条件が整わず、飛越し走査が停止されてトラツ
キング・モードは終了する。このケースをケース
８とする。ケース８では、トラツキング・モード
を再開するためにはライト・ペン３が再びトラツ
キング・カーソル６を検出する必要がある。

第１４図は、トラツキング・モードの動作を行
なう場合、各ケースの発生の状況を表わした流れ
図である。本図は第１３図と同じ意味を有する流
れ図ではない。また本図は、第１３図の割込みサ
ービス・ルーチン動作において連続して発生する
一連の段階を表わしている。

第１４図の最初の部分は初期追跡の状態で、ケ
ース１、２、３に対応する。初期追跡の状態で
は、グラフイクス・フアームウエアは追跡に合つ
た条件が始まるのを待つて“アイドル”状態にな
る。

第１４図の第２の部分は初期飛越し走査の状態
で、ケース４に対応する。トラツキング・カーソ
ル６はこの時点でライト・ペン３の追跡を開始す
る。

第１４図の第３の部分は中心計算の状態で、ケ
ース５と６に対応する。中心計算の状態は、計算
された中心の値が十分にカーソルに近づいて予測
を開始できるまで続く。

中心計算が正しく行なわれると、第１４図の第
４の部分である予測の状態に達する。この状態で
は、トラツキング・カーソル６の位置が各フレー
ムごとに予測される。

ケース８では、追跡のアルゴリズムを最初から
全部やり直すことが必要となる。

第１５図は、第１３図におけるステツプ１５４
の動作を表わした流れ図である。この予測のアル
ゴリズムの使用によつて、トラツキング・カーソ
ル６はライト・ペン３を最大40ピクセル／フレー
ムの速度で追跡できる。

第１５図に示されているように、そのときのラ
イト・ペン３の位置とトラツキング・カーソル６
の位置との誤差、およびライト・ペン３の視野の
中心の速度と加速度とがそれぞれ計算される。係
数K1、K2、K3が計算され、トラツキング・カー
ソル６の新しい位置を求める方程式が実行され
る。カーソルの動きを滑らかにするため、トラツ
キング・カーソル６の加速度には過去の速度と加
速度に従つて限界が設定される。トラツキング・
カーソル６を新しい位置まで移動するために必要
な加速度がこの限界値を超える場合には、限界を
超えないように新しい位置が調整される。

トラツキング・カーソル６の動きを滑らかにす
るために、Ｘ・Ｙカーソルの増加分は実際に予測
された値よりも１ピクセルずつ減少される。従つ
て、ライト・ペン３の移動が非常に遅く、トラツ
キング・カーソル６の予測された位置が前の位置
からＸまたはＹ方向に１ピクセル（１ドツト）以
内の場合は、トラツキング・カーソル６はその方
向には移動しない。トラツキング・カーソル６の
新しいアドレスはCRTデイスプレイ装置１に書
込まれて、そのフレームの周期が完了する。その
後割込みサービス・ルーチンはアルゴリズムを通
して次のパスのために変数を更新してから、コン
ピユータ２のホスト・フアームウエア・システム
に戻る。

移動中のライト・ペンを追跡する場合、予測の
アルゴリズムでは誤差が生じることがある。本実
施例では、ライト・ペンがその方向または速度を
突然変えたときに、最大10ピクセルの誤差が生じ
ることがある。視野の大きさよりカーソルの大き
さの方が大きいその差は、予測のアルゴリズムで
生じる可能性のある誤差に等しいが、それより大
きくなければならない。小さい場合には、上記の
ように通常に発生する誤差によつて追跡ができな
くなることがある。

ラスタ・スキヤン・グラフイクス・システムの
これに代る実施例として、トラツキング・カーソ
ル６自体も交互のフレームで表示し、その間のフ
レームでユーザ・データ７（トラツキング・カー
ソル６を含んでもよい）を表示するものも考えら
れる。そのような飛越し走査フレームの機構は、
CRTの書込み速度で書込み部分の大きさと関連
して十分に高いリフレツシユ速度が得られれば、
ちらつきも許容範囲内になる。

前記実施例では、トラツキング・カーソル６の
中心の計算は第６図で示されている如く直接実行
され、また第７図に示された如き問題は生じな
い。前記実施例では、第２図に示されている飛越
し走査域８は適用されず、ラスタ全体の大きさと
なる。さらに、前記実施例でも視野の大きさはカ
ーソルより小さく、また水平線視野の概念はしき
い値レベルの変換と共に適用される。

カラーCRTを組込む場合は、いかなる実施例
であつても以下の条件に注意する必要がある。第
１に、ライト・ペンの感光性素子に達する光の色
はその反応に影響を与え、従つて視野の大きさに
影響を与える。飛越し走査手法によつて、ユー
ザ・データの色の変化により不本意な結果が生じ
ることは防げる。トラツキング・カーソル６の色
の変化は、カーソルの大きさが視野の大きさより
大きく、またカーソル全体が同一色であれば問題
はない。本実施例では、カーソルは白で表示さ
れ、また光の強度はユーザ・データより少し強
い。

第１６図は、ライト・ペン３の構造を説明した
断面図である。１６０はCRTデイスプレイ装置
１を示しており、ここに像が描かれ、またここか
らライト・ペン３は光を受け取る。ハウジング１
６１には一方に円形の開口部があり、ここに平凸
レンズ１１４が取付けられている。レンズ１１４
の平側は外部に面しており、ライト・ペンが向け
られる方向を向いている。レンズ１１４の平側の
中心を通り、かつ垂直な線１６６は、ライト・ペ
ン３の光軸を決定する。レンズを使用したPIN光
検出機構１００はハウジング１６１内部のレンズ
１１４の凸側に向い合つた位置に（光軸１６６
上）設置されている。光検出機構１００からの出
力は、前述の如く帯域増幅器１０１（第１２図参
照）に送られる。

本実施例では、ライト・ペン３の特性は従来の
システムで使用されているライト・ペンの特性と
は異なつている。ライト・ペン３の光学システム
は、CRT表面１６０上に表示される像に前もつ
て焦点を合わされていたり、また焦点を合わせる
ことができるのではなく、焦点距離が無限大であ
ることが望ましい。前述のラスタ・スキヤン実施
例で最適の動作を行なうためには、光の減衰曲線
１６３は通常山形の余弦曲線（（cosωｒ）＋１、
ただし−πωｒπ）にかたちが似ていること
が望ましい。光の減衰曲線１６３は、第３図に示
した曲線９および１２０に該当する。９，１２０
および１６３のような正弦波曲線を生成する方法
は、ライト・ペンの焦点を無限大に合わせ、かつ
ライト・ペン３の視界の境界を、レンズ１１４か
ら表面１６０までの光軸１６６の距離が増大する
程間隔が離れていくような末広がりの境界１６２
を設けることである。すなわち、視界の境界が正
円錐形の切断面のかたちになるようにする。

この結果生じる余弦波の光の減衰曲線１６３
は、従来のライト・ペンの光の減衰曲線の最適の
かたち（１６５で示されている）とは著しく異な
つている。従来の曲線１６５では両側が急こう配
なため、有効視界１６４は円筒形になる。これは
通常ライト・ペンの画面に対する焦点を無限大以
外の距離に設定し、かつ絞りを使用した結果であ
る。

第１０図に関連して述べた如く、単一点視野と
水平線視野の直径は等しく、また画面の明るさと
CRTからの距離の関数として共に変化する。両
者の直径は、しきい値の変更量を適正にすること
によつて等しくすることができる。しかし直径が
画面の明るさと距離の関数として共に変化する性
質は光の減衰曲線９および１２０を山形の正弦波
とすることによつて得られる。すなわち、CRT
の燐光の持続期間が視野全体のスイープに必要な
時間に比べて長いとき、また視野とCRT画面と
の交差面が円形のとき、単一点視野と水平線視野
の直径を等しく変化させるために必要な条件は、
ライト・ペンの光の減衰曲線が山形の正弦波であ
ることである。

以上詳述した如く、本発明に係る表示システム
は、カーソルの追跡を受けるライト・ペンを備
え、部分的な飛越し走査の手法を用いて、カーソ
ルに対応する点と背景表示データに対応する点と
を識別することができる。また本表示システム
は、カーソルの水平成分を正確に測定するため、
しきい値レベル変換手法を用いて、次のフレーム
におけるライト・ペン視野中心位置を正確に予測
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による表示システム
全体を示した斜視図、第２図は第１図に示したト
ラツキング・カーソル６の詳細拡大図（背景の画
像に重なつたトラツキング・カーソルを示す）、
第３図は第１図に示したライト・ペン３の単一ド
ツト及びその相対的光学減衰曲線を示した図、第
４図は第３図に示した単一点視野１１を第２図に
示した英数字データ７に重ねて描いた図（表示さ
れている情報により走査線１本につき１個の接触
点が発生する）、第５図は各種ピクセルの組合せ
について視野内における光の強度合計に対する燐
光時定数の影響を示したグラフ、第６図は第２図
に示したトラツキング・カーソル６によつて得ら
れる接触点から視野の中心を求める手法を説明し
た図、第７図は視野内に表示されている他の情報
によつて視野中心の計算結果に誤りが生じる場合
があることを説明した図（視野内のデータにより
中心計算に誤りが生じる）、第８Ａ図は第７図に
示した中心計算の問題点について如何に解決する
かを説明した図（飛越し走査による奇数走査線の
データを使つた中心の計算。偶数走査線上の接触
点は認識されない）、第８Ｂ図は第７図に示した
中心計算の問題点について如何に解決するかを説
明した図（飛越し走査による偶数走査線のデータ
を使つた中心の計算。奇数走査線上の接触点は認
識されない）、第９図は単一点視野の概念をより
詳細に示した図、第１０図は第１図に示したライ
ト・ペン３における水平線視野の概念を説明した
図（しきい値レベルは水平線視野のかたちに影響
を与える）、第１１図は単一点視野１１とそれに
対応する水平線視野６２の相対的位置関係を示し
た図、第１２図は本発明の一実施例による表示シ
ステム全体を示した電気的ブロツク図、第１３図
はCRTデイスプレイ装置１で使用される割込み
サービス・ルーチンの流れ図、第１４図はトラツ
キング・モード動作を行う場合に各ケースの発生
状況を表わした流れ図（追跡のアルゴリズム）、
第１５図は第１３図におけるステツプ154の動作
を表わした流れ図（予測のアルゴリズム）、第１
６図はライト・ペン３の構造を説明した断面図で
ある。１：CRTデイスプレイ装置、２：コンピユー
タ、３：ライト・ペン、５：押しボタン・スイツ
チ、６：トラツキング・カーソル。

Claims

【特許請求の範囲】１ラスタ・スキヤン表示を行なうとともに視野
内の光量に応じて選択的に検出信号を発生するラ
イト・ペン手段と表示面上に少なくとも前記ライ
ト・ペン手段によつて検出されるべき図形を表示
できまた残光性を有する表示器とを設けた表示シ
ステムにおいて、前記図形は走査線方向に伸びる第１の部分と前
記走査線と交わる方向に伸びる第２の部分を有
し、前記ライト・ペン手段は前記表示面上の前記第
１の部分からの光量を第１のしきい値と比較して
前記検出信号を発生しまた前記表示面上の前記第
２の部分からの光量を前記第１のしきい値とは異
なる第２のしきい値と比較して前記検出信号を発
生することを特徴とする表示システム。