KR920002929B1

KR920002929B1 - 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치

Info

Publication number: KR920002929B1
Application number: KR1019860700086A
Authority: KR
Inventors: 케이드 카스테트 죤; 에드워드 개리트 제임스; 바클리 루카스 폴; 엘턴 마스터즈 티모시
Original assignee: 에이 엠 피 인코포레이티드; 제이 엘. 사이칙
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1992-04-10
Also published as: EP0183785A1; KR860700173A; JP2683699B2; EP0183785B1; JP3233588B2; JPH09330174A; WO1986000447A1; DE3583923D1; HK124394A; JPS61502498A

Abstract

내용 없음.

Description

주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치

첨부된 도면을 참고로 해보면,

제1도는 비디오 표시장치를 사용하는 작동자를 나타내는 도면이다

제2도, 3도 및 4도는 본 발명의 접촉 입력장치와 연관하여 사용되는 전체의 블록선도이다.

제5도는 본 발명의 에미터와 검출기의 번호 부여와 마찬가지로 광학 매트릭스 장치를 둘러싸는 프레임에 의해 발생된 글래어를 나타내는 도면이다.

제6도 내지 제11도는 본 발명의 양호한 실시예와 더불어 사용되는 흐름도이다.

제12도는 본 발명에서 사용되는 데이타 출력의 타이밍 다이어그램이다.

본 발명은 미합중국 특허출원 제621, 586호인 본 발명의 양수인과 같은 양수인에게 양도되었으며, 1984년 6월 18일자로 동시에 출원되어 현재 계류중인 미합중국 특허출원 ＂전력을 프로파일링(profiling)하는 접촉입력장치＂에 기술된 내용과 연관이 되어 있다.

본 발명은 일반적으로 접촉 입력장치에 관한 것으로, 특히, 자동적으로 모서리 글래어(glare)를 보상하는 광학 매트릭스 프레임에 관한 것이다.

비디오 디스플레이를 사용함에 따라 사람/기계 인터페이스가 항상 문제가 되어 왔다. 통상적으로, 표시된 정보 또는 커서의 제어는 키보드를 통해 이루어졌다. 그러나 최근에는 작동자가 직접 비디오 표시와 상호작용을 할 수 있게 하는 많은 장치가 개발되었다.

이러한 형태의 장치는 광학펜, 데스크형 마우스 제어기, 스위치 매트릭스 또는 광학 - 전자 매트릭스와 같은 접촉 입력장치를 포함하고 있다. 일반적으로, 비디오 표시에 인접하여 배치된 스위치형 부가층은 부착 및 사용에 있어서 비용이 적게 들지만, 특히 자주 사용되는 장치에 접촉 마모로 인해 사용자에게 제공되는 비디오 정보의 왜곡을 일으키기 쉽다.

그러나, 광학 매트릭스 형태는 일반적으로 적외선 영역의 광을 사용하기 때문에, 광선 빔에 의해 제공되는 스위치 매트릭스는 사용자가 볼 수 없다. 그래서 사용자에게 표시된 비디오 정보를 왜곡시키지 않으며 자주 사용되는 장치에서 마모가 되지 않는다.

광학 매트릭스 프레임을 사용하는 많은 형태를 1981년 5월 12일자로 캐롤 등에게 허여된 미합중국 특허 제4, 267, 443호인 ＂광 전자 입력장치＂와 역시 1981년 1월 6일자로 캐롤 등에게 허여된 미합중국 특허 제4, 243, 897호인 ＂주변광을 샘플링 하는 접촉 판넬＂과 1973년 10월 9일자로 크레멘트 등에게 하여된 미합중국 특허 제3, 764, 813호인 ＂좌표 검출 시스템＂ 등에서 찾아볼 수 있다.

이들 세가지 형태는 주의 또는 주변광 보상, 또는 발광기 / 검출기 구동 및 검출 회로망 각각의 최적화 등의 부품에서 대응하는 증가없이 프레임 해상도를 증가시켰을때 광학 매트릭스 장치의 본연의 문제를 일으킨다.

이러한 시스템은 어떤 부문에서 많은 부품을 사용하여 비용을 증가사키고, 동적이라기보다는 소정치를 기본으로 하는 주변광 감지, 철필(stylus)이 접촉되어도 기록되지 않을 수 있는 반사 또는 글래어를 보상하는데 어려움 등과 같은 문제를 아직 가지고 있다.

글래어 문제는 발광기에 의해 발생된 광이 인접 표면에서 반사되며, 본래 비디오 표시장치로 연결되는 철필이 검출기에 의해 수신된 광선의 대부분을 차단하여 검출되지만, 반사광은 검출기 및 연관회로가 접촉을 인지하지 못할 정도로 강한 프레임 또는 베즐(bejel)의 모서리에 인접할때 발생이 된다.

그래서 발광기 및 검출기를 어드레스 하고, 검출하는 필요한 부품의 수를 최소화 하는 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 주변 광과 발광기 출력 및 검출기 감도에서 변화를 동적으로 보상하는 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

그리고 글래어 문제를 최소화 하는 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 바로 그러한 형태가 본 발명에서 나타나 있다.

본 발명의 주 목적은 프레임의 2개의 인접 측면에 배치된 광학 발광기와, 발광기의 반대편 프레임의 2측면에 배치된 광 검출기를 구비하여 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치를 제공하기 위한 것으로 최소한 하나의 구동기가 발광기에 연결이 되어 적당한 시간에 최소한 하나의 발광기를 활성화시키며, 디코딩 또는 선택장치는 전기적으로 광 검출기에 연결이 되어 검출기에 의해 수신된 광을 순차적으로 샘플링하고, 디지탈 변환기가 디코딩 장치에 연결이 되어 검출기에 의해 수신된 광의 값을 디지탈 값으로 변환시키며, 처리기가 변환기에 연결이 되어 대응하는 발광기의 활성화 전, 활성화 동안 그리고 그 후의 시간 프레임 동안 검출기에 의해 수신된 광의 디지탈 값을 순차적으로 비교하여 발광기 출력과 검출기 수신쌍에 관련된 평균 신호 또는 레벨을 기록하는 신호를 유도하며 여기서 상기 신호는 처리기에 기억이 되어 있는 발광기 / 검출기쌍의 순차적 비교를 위한 비교레벨로 사용이 되고, 발광기에 의한 광의 방해 또는 비방해를 위한 비교 레벨로 사용이 되며, 주변광 또는 다른 여분의 광선에 관계없이 검출기에 전달이 되는 것을 특징으로 한다.

제1도에는 비데오 표시장치를 사용하는 작동자를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

CRT(10)는 표시 영역(12)을 가지며, 일반적으로 키패드 또는 키보드(14)와 상호 작용하도록 도시되어 있다. 작동자(16)는 철핀(18)의 사용을 통해 표시영역(12)과 상호 작용하며, 본 원의 양호한 실시예에서는 작동자의 손가락과 상호 작용하여 실제 접촉형 상호 작용 시스템을 제공한다.

그러나, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다른 형태의 철필, 예를 들어 연필, 포인터, 또는 다른 유사한 형태의 장치가 사용되거나 사용될 수 있다. 키패드(14)가 도시되어 있지만, 본 발명의 근본적인 목적은 CRT와 직접 상호 작용을 위해 철필(18)을 사용하는 작동자가 가능한 적게, 또는 아예 키패드(14)를 사용하지 않게 하는 것이다.

접촉 입력 영역은 일반적으로 작동자(16)가 표시 영역(12)에서 볼 수 있는 영역으로 규정이 된다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 상기 접촉 영역은 표시장치의 하부와 한쪽편에는 발광기를 배치하고 상부 및 다른쪽편에는 검출기를 배치하여 적외선 빔 매트릭스(제5도에 명확히 도시되어 있음)를 형성한다.

광선 빔(도시하지 않았음)은 CRT(10)의 연부 둘레에 배치된 베즐(20)을 통해 빛을 비춘다. 그리고 본 발명의 양호한 실시예에서, 베즐은 가시광에 대해서는 불투명하지만, 적외선에 대해서는 투명하다.

그러나 다른 형태의 광 전달 특성을 나타내는 다른 베즐 형태도 사용될 수 있다는 것에 유의하여야 한다.

제2, 3 및 4도에는 본 발명에 대한 개략도가 도시되어 있다. 주요 부품 지정 및 기능 리스트가 다음 표 1에 도시되어 있다.

부품 번호 부품형태

U1 슈미트 트리거 인버터

U2 마이크로 프로세서

U3, U4, U8, U9 달링턴 트랜지스터 어레이

U5, U6, U7 2진수 - 10진수 디코더

CR0 - CR47 발광 다이오드(발광기)

Q0 - Q47 광학 트랜지스터(검출기)

본 발명의 양호한 실시예에서, 마이크로 프로세서(U2)는 RAM 및 ROM 뿐만 아니라 아날로그 - 디지탈 변환기가 장치된 8비트 마이크로 프로세서, 텍사스주 오스틴 소재의 모토로라와 같은 회사에 의해 생산된 6800 계열의 마이크로 컴퓨터중에서 HMOS 장치가 바람직하다. 그러나 CMOS 또는 NMOS이며 32 또는 16비트 바이트와 같은 다른 비트 - 바이트 형태를 가지며 다른 제조자에 의해 생산된 여러 형태의 마이크로 컴퓨터가 사용될 수 있다는 점을 고지하여야 할 것이다.

양호한 6800 계열 아키텔쳐와 같은 이러한 장치는 본 기술에 숙련된 사람에게는 이미 공지되어 있으며 쉽게 구할 수 있다.

본 발명의 구조는 U2 마이크로 프로세서에서 수반되는 모든 특징과 핀을 모두 사용하지 않으며, 그래서 사용되는 것에 대해서는 다음에서 설명하기로 한다.

Vcc 단자는 본 발명의 양호한 실시예에서 +5볼트이며 단자 Vpp에 연결된 Vcc 전원에 연결된다. Vcc는 마이크로 프로세서 U2의 대부분에 작동 전원을 제공하는 반면, Vpp는 마이크로 프로세서 (U2)에 있는 ROM 메모리를 위한 프로그래밍 전압을 공급한다.

본 원의 양호한 실시예에서 상기 ROM은 EPROM이지만 Vpp가 더 이상 필요치 않은 마이크형 마이크로 프로세서가 사용될 수 있다는 사실을 유의하여야 한다.

XTAL 및 EXTAL 단자는 상기 단자 사이에 배치된 크리스탈을 가지며, EXTAL의 한 단자는 캐패시터(C2)의 한 단자에 연결이 되며, 캐패시터(C2)의 나머지 단자는 접지(Gnd)에 연결이 된다.

이와 같이 되어 본 발명의 전체 시스템을 위한 안정된 클럭 주파수를 제공한다. RESET 단자는 캐패시터(C3)의 한 단자에 연결이 되며, 캐패시터(C3)의 나머지 단자는 역시 Gnd에 연결이 된다.

I/O 핀인 단자 PC5는 인터럽트 단자 INT에 연결이 되며, U1 장치중 A 인버터의 출력에 접속이 되고, 상기 인버터는 슈미트 트리거 인버터로, 부품 U1의 인버터 A에 대한 입력은 R1과 R2 단자의 각각 한 단자에 연결되며, 그 다음 주 컴퓨터(도시하지 않았음)에 의해 제공되는 클럭 단자에 연결이 된다.

R1과 R2의 나머지 단자는 Vcc와 Gnd에 각각 연결된다.

I/O 핀(PC7)은 장치 U1의 B 인버터의 입력에 연결이 되며, U1 장치의 B 인버터 출력은 주 컴퓨터(도시하지 않았음)에 접속된 데이타 출력 단자이다.

제2도에는 필터 캐패시터 역할을 하며 한쪽 단자가 +5 또는 Vcc 버스와 연결되어 있고 다른 단자가 Gnd 버스에 연결된 캐패시터(C1)가 도시되어 있다. 포트 B I/O 라인(PB0, PB1, PB2, PB3, PB4, PB5, PB6)은 제3도 및 제4도에 보다 명확히 도시된 바와 같이 본 발명의 발광기 및 검출기를 위한 코딩 및 디코딩을 제공한다.

핀(Vrh)은 마이크로 프로세서 (U2)의 아날로그 - 디지탈 변환 부분에 대한 기준 고 전압을 제공하는 기준 고 전압 핀이다. 핀(Vr1)은 마이크로 프로세서(U2)의 아날로그 - 디지탈 부분에 기준 저 전압을 제공하는 기준 저 전압핀이다.

포트 C 단자 핀(PC0, PC1, PC2, PC3, PC4)은 제3도 및 제4도에서 보다 명확히 도시된 바와 같이 발광기 / 검출기 어레이의 코딩 및 디코딩과 상호 작용하는 I/O 핀이다.

아날로그 - 디지탈 단자(AN0, AN1, AN2, AN3)는 제4도 보다 명확히 도시된 바와 같이 검출회로와 상호 작용을 한다. 마이크로 프로세서(U2)의 Vss 단자는 저항(R6)의 한 단자에 연결이 된다. 저항(R6)의 나머지 단자는 Vcc에 접속이 된다.

제3도에 있어서는 본 발명의 발광기 부분이 도시되어 있다. PB0 라인은 저항 회로망(R3)의 저항(B)의 한 단자에 연결되며 또한 달링턴 트랜지스터 어레이인 부품(U3)의 하나의 달링턴 트랜지스터쌍의 베이스 단자에 연결이 되며, 반면 I/O라인(PB1)은 저항 회로망(R3)의 저항 A에 연결된 다음 부품(U3)중의 다른 달링턴 트랜지스터쌍의 베이스에 연결된다.

유사하게, I/O 라인(PB2, PB3, PB4, PB5)는 저항 회로망(R3)의 각 저항(F, E, D, C)에 연결이 되며, 또한 달링턴 트랜지스터 어레이인 부품(U4)에 포함된 달링턴 트랜지스터쌍의 베이스 단자에 연결이 된다.

저항 회로망(R3)의 저항(A, B, C, D, E, F)의 나머지 단자들은 서로 연결이 된 다음 Vcc에 연결이 된다. Vrh 라인은 저항(R4, R5)의 한쪽 단자에 연결되고, 저항(R4, R5)의 다른쪽 단자는 각각 Vcc와 Gnd에 연결이 된다.

I/O 라인(PB7)는 2진수로 코드화된 10진수(BCD)를 10진수로 디코드하는 디코더인 부품(U5)의 D입력에 연결이 되며, 반면 PC0, PC1, PC2(도시하지는 않았지만, 부품(U1)에 의해 제공된)는 디코더(U5)의 각 A, B, C 입력에 연결이 된다.

I/O 라인(PB0)에 대한 달링턴쌍과 연관이 된 콜렉터 단자는 저항(R10)의 한 단자에 연결되는 반면, I/O 라인(PB1)에 대한 달링턴쌍과 연관된 콜렉터 단자는 저항(R9)의 한 단자에 연결이 된다.

저항(R9, R10)의 나머지 단자는 서로 연결이 된 다음 저항(R8)과 캐패시터(C4)의 한 단자에 연결이 되고, 또한 달링턴 트랜지스터 어레이(U4)와 연결된 4개의 모든 콜렉터 단자에 연결이 된다.

저항(R8)의 나머지 단자는 Vcc에 연결이 되고 반면, 캐패시터(C4)의 나머지 단자는 Gnd에 접속이 된다. 달링턴 트랜지스터 어레이(U3, U4)의 SUB 단자는 Gnd에 연결이 된다.

부품(U3)의 I/O 라인(PB0)과 연관된 달링턴 트랜지스터쌍의 에미터 단자는 발광기(CR0, CR1, CR2, CR3, CR4, CR5, CR6, CR7)의 애노드에 연결이 되며, 반면, 이와 비슷하게 I/O 라인(PB1)과 연관이 된 부품(U3)의 에미터는 발광기(CR8 내지 CR15)의 애노드에 접속이 된다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 발광기는 적외선 발광 다이오드이지만, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다른 형태의 발광기가 사용될 수 있다는 사실을 유의하여야 한다.

이와 유사하게, 달링턴 어레이(U4)의 I/O 라인(PB2, PB3, PB4, PB5)과 연관된 에미터 단자는 발광기(CR16 내지 23, CR24 내지 31, CR32 내지 39, CR40 내지 47)의 각 애노드 단자에 연결이 된다.

발광기(CR7, CR15, CR23, CR31, CR39, CR47)의 캐소드는 또한 달링턴 트랜지스터 어레이인 U8중의 하나의 달링턴 트랜지스터쌍의 콜렉터 단자에 연결이 되며, 상기 달링턴 트랜지스터쌍의 연관이 된 베이스 단자는 BCD - 십진수 디코더인 U5의 단자(7)에 연결이 된다.

이와 유사하게, 발광기(CR6, CR14, CR22, CR30, CR38, CR46)의 캐소드는 부품(U8)의 다른 달링턴 트랜지스터쌍의 콜렉터 단자에 연결이 되며, 상기 달링턴과 연관이 된 베이스 단자는 디코더(U5)의 출력 핀(6)에 연결이 된다.

발광기(CR5, CR13, CR21, CR29, CR37, CR45)의 캐소드는 부품(U8)의 달링턴 트랜지스터쌍의 콜렉터 단자에 연결이 되며, 상기 달링턴과 연관이 된 베이스 단자는 디코더(U5)의 핀(5)에 접속이 된다.

발광기(CR4, CR12, CR20, CR28, CR36, CR44)의 캐소드 단자는 어레이(U8)의 다른 달링턴 트랜지스터쌍의 콜렉터 단자에 연결이 되며, 상기 트랜지스터쌍과 연관이 된 베이스 단자는 디코더(U5)의 출력 핀(4)에 접속이 된다.

발광기(CR3, CR11, CR19, CR27, CR35, CR43)의 캐소드는 또 다른 달링턴 트랜지스터 어레이인, 부품(U9)으로부터의 달링턴 트랜지스터쌍의 콜렉터 단자에 연결이 되며, 상기 트랜지스터쌍과 연관이 된 베이스는 디코더(U3)의 출력 핀(3)에 연결이 된다.

발광기(CR2, CR10, CR18, CR26, CR34, CR42)의 캐소드는 비슷하게 어레이(U9)의 또 다른 달링턴 트랜지스터쌍의 콜렉터 단자에 접속이 되며 상기 트랜지스터와 연관된 베이스 단자는 디코더(U5)의 단자(2)에 연결이 된다.

발광기(CR1, CR9, CR17, CR25, CR33, CR41)의 캐소드는 어레이(U9)의 또 다른 달링턴 트랜지스터쌍의 콜렉터에 연결이 되며, 상기 트랜지스터와 연관된 베이스 단자는 디코더(U5)의 출력 핀(1)에 연결이 된다.

발광기(CR0, CR8, CR16, CR24, CR32, CR40)의 캐소드는 어레이(U9)에 포함된 또 다른 달링턴 트랜지스터쌍의 콜렉터에 연결이 되며, 상기 트랜지스터와 연관이 된 베이스 단자는 디코더(U5)의 출력 핀(0)에 연결이 된다.

어레이(U8)의 에미터 단자 및 SUB 단자는 서로 연결이 되고, 다음 Gnd에 연결되며, 반면 어레이(U9)의 에미터 및 SUB 단자 역시 서로 연결이 된 다음 Gnd에 연결이 된다.

그래서, 어레이(U3, U4, U8, U9)의 사용을 통해 발광기(CR0 내지 CR47)은 매트릭스를 형성하기 위해 연결이 된다.(매트릭스의 작동은 다음에서 보다 충분히 설명하기로 한다).

제4도에서는 본 발명의 검출기와 연관된 검출 및 디코딩 회로가 도시되어 있다.

I/O 라인(PC0)는 부품(U1)의 인버터(C)의 입력에 연결되며, 반면 이와 유사하게 I/O 라인(PC1, PC2)은 부품(U1)의 인버터(D, E)의 입력에 연결이 된다.

따라서 상기는 2진수 - 10진수 디코더(U6, U7)의 각 A, B, C 단자뿐만 아니라 디코더(U5)의 단자 A, B, C에 각각 연결이 되는 PC0, PC1, PC2를 만든다.

포트(I/O 라인 PC3)는 디코더(U6)의 D 단자에 연결되며, 반면 I/O 단자(PC4)는 디코더(6)의 D 단자에 연결이 된다.

아날로그 - 디지탈 I/O 라인(AN0)는 트랜지스터 어레이(R6, R7)의 저항(A)에 접속이 된 다음, 광 트랜지스터 또는 검출기(Q0, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q16, Q17, Q18, Q19, Q20, Q21, Q22, Q23)의 콜렉터 단자에 연결이 된다.

이와 유사하게, 디지탈 I/O 라인(AN1)은 저항 회로망(R6, R7)의 B 저항의 한 단자에 연결이 된 다음, 검출기(Q8 내지 Q15, Q24 내지 Q31)의 콜렉터 단자에 연결이 된다.

디지탈 I/O 라인(AN2)는 저항 회로망(R6, R7)의 C 저항의 한 단자에 연결이 된 다음, 검출기(Q32 내지 Q39)의 콜렉터에 연결이 된다.

이와 유사하게 I/O 라인(AN3)는 저항 회로망(R6, R7)의 D 저항의 한 단자에 연결된 다음, 검출기(Q40 내지 Q47)의 콜렉터에 연결이 된다. R6의 A, B, C, D 저항의 나머지 단자는 서로 연결이 된 다음, Vcc에 연결이 되고 반면 R7의 A, B, C, D 저항의 나머지 단자는 상기와 유사하게 서로 연결이 된 다음 Gnd에 연결이 된다.

디코더(U7)의 출력핀(0)은 검출기(Q0, Q8)의 에미터 단자에 연결이 되며, 반면 이와 유사하게 검출기(Q1와 Q9, Q2와 Q10, Q3와 Q11, Q4와 Q12, Q5와 Q13, Q7과 Q15, Q6과 Q14)의 쌍을 이룬 에미터 단자는 서로 접속이 된 다음 디코더(U7)의 단자(1 내지 7)에 각각 연결이 된다.

또한 검출기(Q16, Q24, Q32, Q40)의 에미터는 서로 접속이 된 다음 디코더(U6)의 단자(0)에 연결되고, 그 반면, 상기와 유사하게 검출기(Q17과 Q25와 Q33과 Q41, Q18과 Q26과 Q34와 Q42, Q19와 Q27과 Q35와 Q43, Q20과 Q28과 Q36과 Q44, Q21과 Q29와 Q37과 Q45, Q22와 Q30과 Q38과 Q36, Q23과 Q31과 Q39와 Q47)로부터 나오는 4개의 에미터는 서로 연결이 된 다음 디코더의 각 단자(1 내지 7)에 각각 연결이 된다.

따라서 이는 제3도의 검출기의 매트릭스와 비슷한 매트릭스 형태를 만든다.

제5도에는 광학 매트릭스 프레임과 베즐이 개략적으로 나타나 있다. Y 방향 또는 수직 방향으로 16개의 발광기 및 검출기와 X 방향 또는 수평방향으로 32개의 발광기 및 검출기를 갖는 16×32 매트릭스를 구비하는 발광기(CR0 내지 CR47)과 검출기(Q0 내지 Q47)가 도시되어 있다.

도시하지는 않았지만, 발광기와 검출기는 프린트 회로 배선판상에 고정형태로 장치되어 있거나 또는 발광기 / 검출기쌍을 적당히 배열 유지하는 곳에 장치되어 있다. 또한 발광기에 의해 발생되어 검출기에 의해 수신이 되는 광선 패턴이 개략적으로 도시되어 있다.

도면으로부터 발광기는 활성화 되었을때 각 발광기는 발광기로부터 검출기까지의 거리가 멀면 멀수록 비평행 광선(24)을 더욱 분산 시키면서 22에 일반적으로 도시된 주 광선 빔을 발생한다고 볼 수 있다.

그래서 이러한 것은 주 광선 빔(22)으로 수신이 되는 광선에 인접한 검출기는 약간의 광선을 수신하게 되며, 이러한 광선은 다음에서 충분히 설명하는 바와 같이 보상이 되어야 한다.

또한, CR0과 CR4 같은 발광기가 모서리에 인접하여 베즐(20)에 인접하였을 때, 비평행 광선(2)는 베즐(20)에서 반사하려는 성질을 갖는다.

이렇게 반사된 광선은 주 광선 빔(22)의 대상인 검출기에 의해 약간의 반사 빔(26)이 수신되는 결과를 만드는 26에 도시된 반사 빔을 발생한다.

그래서 만약 철필이 표시영역(12)에 삽입이 되어, 실제로 주 광선 빔(22)을 차단한다면, 반사된 빔(26)을 통해 나온 비평행 광선(24)은 Q0와 같이 연관된 검출기에 의해 수신이 되어 어떤 광선 조건하에서는 철필에 의해 빛이 상기와 같이 일치하지 않는 형태로 충분한 광선이 검출기에 의해 수신이 되는 결과를 가져온다.

상기와 같은 반사광 또는 글래어 문제는 CRT의 중심을 향하는 검출기가 사용되면 보다 감소된다. 제조 효율 때문에, 동일한 검출기 및 발광기가 중심 부근인 베즐(20)의 모서리 근처에서 이용이 된다.

그래서 전력을 감소시켜서 베즐(20)의 각 모서리에 인접한 4개의 발광기에 대한 광선 출력을 감소시키면, 반사된 빔의 전력이 에러를 발생시키지 않고 허용가능한 수준으로 감소시킨다는 사실을 발견하였다.

그래서, 발광기(CR0, CR1, CR2, CR3, CR4, CR5, CR6, CR7)에 대한 전력을 제1레벨을 감소된 전력을 감소시키고, 발광기(CR8, CR9, CR10, CR11, CR12, CR13, CR14, CR15)에 대한 전력을 제2레벨의 감소된 전력으로 감소시켜, 광선 출력은 베즐의 모서리에 인접한 첫 번째 2개 발광기에 대해서 감소될 수 있으며, 다음 2개의 발광기에 대해서는 약간 증가시킬 수 있고 광학 매트릭스 프레임의 나머지 발광기에 대해서는 충분한 전력으로 될 수 있다.

그러나 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 몇 개의 발광기는 소정의 감소된 전력으로 될 수 있으며, 검출기도 비슷하게 다루어질 수 있다.

제2도, 3도, 및 4도를 참고로 하여 본 발명의 전체 전기적 작동을 기술하기로 한다. 본 발명은 광학 매트릭스 접촉 입력 스크린이 작동자의 결정을 주 컴퓨터에 지시하는 형태로 작동자(16)와 프로그램 또는 작동사이에서 상호 작용관계의 일부인 비디오 표시 영역(12)상에 CRT가 정보를 표시할 수 있게 하는 주 컴퓨터(도시치 않음)와 상호 작용을 한다.

주 컴퓨터와 그와 연관되어 사용되는 프로그램은 본 기술에 숙련된 사람의 통상적 지식 범위내에 있으므로 더 이상 상세히 기술하지 않기로 한다.

주 컴퓨터는 제1도의 클럭 단자에 클럭 신호를 제공하며, 상기 신호는 마이크로 프로세서(U2)의 (포트 I/O 라인(PC5)과 인터럽트 단자에 의해 수신이 된다. 주 컴퓨터에 의해 발생된 상기 클럭 스트림은 광학 매트릭스 프레임으로부터의 입력이 요구되는 동안 계속이 되며, 클럭신호가 없을때는 마이크로 프로세서(U2)에서 인터러브가 개시된다.

그래서, 적당한 전원이 들어오고, 마이크로 프로세서(U2)에 클럭신호가 제공되면, 광학 매트릭스 장치는 LED가 발광을 시작하고, 광 트랜지스터가 판독을 하며, 적당한 소프트 웨어에 의한 정보의 내부 분석을 하게 하는 스캔형태의 순차를 개시한다.

본 장치의 작동은 본래 주기적이기 때문에, 나머지 장치도 같은 방법으로 수행되지만, 신호 싸이클은 예를 들어 설명하기로 한다.

마이크로 프로세서의 전원 입력에 따라 주 프로그램 루프가 개시된다(제6도 내지 제11도). 양호한 실시예의 설명과 더불어 사용되며 제6도 내지 제11도에 도시된 흐름도는 본 기술에 숙련된 사람이 적당한 소프트웨어로 작성하는데 충분하도록 제공되어 있다.

이것은 100에서 포인터의 초기화와 더불어 시작이 되며, 이것에 의해 알고 있는 개시점의 제로에서 X 및 Y 빔 계수를 시작한다.

그 다음 마이크로 프로세서는 110에서 주 컴퓨터로부터 수신되는 사전 셋트된 수의 동기화 클럭 펄스가 되도록 대기하여 마이크로 프로세서(U2)와 주 컴퓨터 사이에 완전한 동기화를 만든다.

다음, 120에 있는 X 광 트랜지스터가 온 되고, 여기서 상기 트랜지스터는 본 예에서 초기 싸이클의 개시일때는 Q4(제5)일 것이다.

상기 광 트랜지스터의 온은 상기 트랜지스터가 안정 상태가 되게 한다. 이것은 I/O 라인(PC3)에 의해 인에이블 되어 Q4를 통해 전류가 흐르도록 하는 디코더(U7)에 제공되는 I/O 라인(PC0, PC1, PC2)에 대한 적당한 어드레스를 선택하여 이루어진다.

다음 LED(CR4)는 디코더(U5)의 라인(4)을 인에이블시키는 I/O 라인(PB7)의 인에이블과 함께 PC0, PC1, PC2에 의해 제공된 어드레스와 연관하여 I/O 라인(PB0)이 활성화에 의해 발광이 된다.

130에 있는 XLED(CR4)의 발광은 LED(CR4)가 완전히 온 되었는가를 확인하기 위해 대기 시간을 고려한다.

또한 LED(CR0 내지 CR7)을 위해 전류 제한 저항(R10)이 달링턴 트랜지스터 어레이(U3)와 연관 관계로 사용되어(소스 구동기로 사용된) 발광기 CR0 내지 CR7를 통해 감소된 밝기로 전류가 흐르게 한다.

이와 비슷하게, 발광기(CR8 내지 CR15)에 대해서는 또한 제2전류 제한 저항(R9)이 사용되어 연관된 발광기의 광선 출력을 감소시킨다. R9의 값은 R10값의 반정도가 바람직하며 인접한 2개의 발광기보다 약간 낮은 밝기로 베즐(20)(제5도)의 각 모서리에 인접한 2개의 발광기를 발광시킨다.

달링턴 트랜지스터 어레이(U4)에 의해 구동되는 나머지 발광기는 충분한 밝기 또는 최대 광 전원 출력이 바람직하기 때문에 상기와 같은 전류 제한 저항을 사용하지 않는다.

이와 같은 방식으로 그리고 상술한 바와 같이, 출력 형태는 예를 들어 발광기(CR0, CR1)가 약간 감소된 광 출력을 가지어 베즐(20)의 모서리에 인접하지 않은 나머지 발광기보다 약간 적지만 약간 큰 광 출력을 갖는 CR8과 CR9으로 반사된 빔(26)을 감소시키는 형태로 이루어진다.

저항 어레이(R3)는 각 어미터가 발광하기 위해 최소 적정 출력을 갖기 위해 풀업 저항 회로망(pull up resistor network)로 제공된다. 그래서 CR4가 발광되었을때, 전류는 어레이(U3)의 하부 달링턴 트랜지스터쌍의 에미터를 통해 흐르게 되어 에미터가 능동적으로 구동이 되고 달링턴 트랜지스터 어레이(U8, U9)가 능동적으로 구동이 되도록 달링턴 트랜지스터 어레이(U8)의 콜렉터(싱크 구동기로 사용되는)를 구동시킨다.

LED CR4가 완전히 온 된 다음, 본예에서는 아날로그 - 디지탈 라인(AN0)가 Q4에 의해 발생된 값을 취하여 이 값을 디지탈 수로 변환시키는 것으로 140에서 표시된 변환이 시작된다.

상기 디지탈수는 모든 신호 전압이 기준 값에 대해 비례형태로 변환되는 마이크로 프로세서(U2)상에 포함된 Vrh의 기준 분할기에 의해 제어되는 기준값에 의해 결정이 된다.

상기 Vrh 기준값은 Vq가 최대 전압 입력이며 선택되지 않은 광 트랜지스터 또는 아주 낮은 주변 광 레벨을 가진 선택되지 않은 광 트랜지스터에 대응하는 Vq에 셋트되어야 한다고 결정이 되었다.

저항 회로망(R6, R7)은 Vq 최대 기준 레벨을 결정한다. 140에서 디지탈 변환 과정 동안, LED CR4는 오프됨과 동시에 디지탈 변환은 완료되고 판독을 하며 160에서 마이크로 프로세서에 기억된다.

LED CR4가 오프됨에 따라, 170에서 주변 광을 판독하는 광 트랜지스터(Q4)의 또 다른 판독이 이루어지며 상기 판독은 180에서 디지탈 숫자로 변환되기 시작한다.

다음 190에서 계수검사가 사용되어 판독이 될 더 이상의 Y 광 트랜지스터가 있는가를 결정한다. 이러한 것은 X 및 Y 광 트랜지스터가 서로 교대로 샘플이 되고 신속한 처리를 위해 X 보다 Y 방향으로 장치가 더 적기 때문에 이루어진다.

Y 장치의 최대수가 샘플되었을때 X 장치의 나머지는 440에서 샘플을 개시하며, 다음에서 보다 충분히 설명하기로 한다. 그래서 본 예에서는 Y 광 트랜지스터(Q0)가 200에서 온 되는 결과를 가져오도록 더 많은 Y 광 트랜지스터가 있다.

그 다음 200에서는 170에서 판독되는 X 광 트랜지스터의 주변 변환은 220에서 감산된 주변광으로 완료된다. 그래서 이것은 LED CR4 값으로 발광하는 160에서 판독 변환치를 CR4가 오프되는 170에서 판독 주변값과 비교하고, 2개 값을 감산하고 220에서 광 트랜지스터가 포화되었는가를 결정한다

접촉이 존재하거나 또는 검출기(Q4)로부터의 광 차단이 되었다는 것을 나타내는 Q4가 포화되지 않았다면, 260에 제공되는 ＂아니오＂ 조건이 240에서 존재하게 된다.

다음 제공된 값과 320 또는 330으로부터의 이전에 계산되어 기억된 임계치 레벨과 비교하는 비교과정이 행하여져 광선 빔이 280과 290 각각에서 차단 또는 비차단 상태로 간주될 것인가를 결정한다.

만약 광선 빔이 비차단 상태라면, 320에서 새로운 임계치가 계산이 된다. 차단 상태가 존재하면, X4 차단을 나타내는(본예에서) 플레그가 340에서 제공이 된다. 320 및 340에서 새로운 임계치 및 플래그 상태는 다음 350에서 데이타로 제공이 된다.

한편, 230에서 만약 포화상태가 존재한다면, 이것은 사전에 정해진 최소 임계치에 대해 비교가 되는 270에 주어지는 ＂예＂ 상태로 250에서 제공된다. 만약 상기 고정된 최소값보다 적다면, 다음 300에서 차단 플래그 사이로 간주되어 340에 제공되고 다음에 350에 제공된다.

만약 270에서의 비교가 임계치 레벨과 같거나 또는 큰 차가 있다고 결정할 때, 이것은 비차단 또는 비접촉 상태로서 350에 제공되는 새로운 임계치 레벨(260에서 사용되기 위해)을 계산하는 330에 310을 통해 제공이 된다.

새로운 임계치는 320 또는 330에서 계산이 되어 비교용 임계치로 260에 의해 사용이 된다. 그래서 이와 같은 방식으로 주변광의 연속적이며 동적인 샘플링이 사용되며 고려되고 있다.

또한 일반적으로 상당한 시간 주기동안에 걸쳐 발생되며 광 트랜지스터에 의한 감소된 감도 또는 발광기에 의한 감소된 광 출력을 초래하는 장치의 성능 저하는 고려가 된다. 왜냐하면 소정의 절대 최소값과 최대값 내에서 새로운 임계치가 연속적으로 계산이 되어 사용이 된다.

Y 축 처리는 X 축의 처리와 아주 유사한 방법으로 360°에서 시작이 된다. 이것은 380에서 시작된 Q0의 디지탈 변환과 함께 완전한 LED의 온을 확인하기 위해 충분히 긴 지속 시간 동안 YLDE(CR0)의 발광을 하게 한다. 380에서 상기 변환은 Y 감지기(Q4)가 200에서 온 되기 때문에 가능하다.

이와 같은 Q0의 빠른 샘플링이 이루어진다. 왜냐하면 마이크로 프로세서(U2)가 실행되는 주파수를 결정하는 크리스탈은 클럭 전송율 또는 데이타 출력 전송율(다음에서 기술됨)보다 실제로 크기 때문이다.

다음 LED(CR0)는 390에서 오프되며 400에서 변환이 완료되었을때 Q0에 의해 수신된 값이 판독된다. 주변 값 Q0 변환의 완료가 410에서 결정이 되고 420에서 디지탈 숫자로 변환이 시작된다.

420에서 디지탈 변환이 개시된 직후, Q5인 다음 감지기는 450에서 온 된다. Q5의 온 주기동안 변환된 주변 값 Q0는 460에서 완료되었을때 변환된 주변 값(Q0)이 판독되며, 470에서 LED(CR0)의 발광 동안 결정된 값으로부터 주변 값이 감산이 된다.

이 값은 다음 480에 제공되어 검출기(Q0)가 480에서 포화되었는가를 결정하며 ＂아니오＂ 또는 ＂예＂ 조건이 490 또는 500에 각각 제공된다. 이와 유사하게, 최소 임계치는 510과 520에서 분석이 된다.

510에서 비교가 된 다음, 530과 540에서 차단 또는 비차단 상태가 결정이 되며 만약 차단 상태가 존재한다면 차단 Y0 플래그 표시가 590에서 나타나며, 만약 비차단 상태가 존재하면 새로운 임계치가 570에서 계산이 된다.

590과 570으로부터의 플래그 조건 및 새로운 임계치는 600에서 Y0 데이타로 공급되기 위해 이용이 된다. 520에서 이루어진 비교는 만약 최소 임계치 조건보다 적은 상태가 존재하거나 또는 새로운 임계치가 580에서 계산되어야 한다면 590에서 플래그로서 550에 제공이 된다.

다음 새로운 임계치 레벨은 580에서 계산이 되며, 이 값과 비차단 조건은 600에 제공이 된다. 이때 X 좌표 발광기/검출기쌍의 처리는 610에서 시작이 되며 620로 제공이 되어 다음 LED(CR5)를 발광시키는 블록 130에서 다시 시작이 되며 제6도 내지 제9도에서 기술된 처리 과정이 반복된다.

이와 같은 방법으로, 토글링은 190에서 판독될 더 이상의 Y가 있는가를 결정하여 440을 통해 점프되어 625에 제공되고, 다음 제17번째 X 축 광 트랜지스터(Q36)를 온 시킬때까지 X 및 Y 축 사이에서 이루어진다.

다음 X 축 LED(CR36)는 상술된 X 및 Y 축 처리와 동일한 방법으로 630에서 발광이 된다. 다음 830에서 X 데이타는 840에 제공되어 110에 전달되고 다음 주 컴퓨터가 클럭 신호의 전송을 계속하는 한 반복이 된다.

이러한 전체 시간 프레임 동안, 데이타 스트림(다음에서 설명됨)에서 마이크로 프로세서(U2)로부터 동기화 신호를 수신하는데 따라 주 컴퓨터는 X 및 Y 쌍의 상태가 주어지고 있는 것을 알기 위해 접촉 입력 매트릭스의 크기를 미리 알 필요가 있고 데이타 스트림을 계속 추적할 필요가 있다.

그래서 350, 600 및 830에서 X 또는 Y 차단 또는 비차단 상태 조건을 나타내는 데이타가 라인에 제공된다. 그래서 제12도를 참고로 하여 보면 본 발명에 대한 타이밍 및 데이타 형태를 볼 수 있다.

제6도의 10에서 초기화 및 동기화와 동시에 4개의 연속적인 1일 데이타 라인에 배치되어 주 컴퓨터가 수신한다. 이리하여 상기 데이타는 주 컴퓨터에게 동기화 프레임이 발생되었다는 것을 알려 주며, 주 컴퓨터는 계수를 시작한다.

그 다음, 데이타는 첫 번째 2개 비티는 항상 0이며 세 번째 및 네 번째 비트가 X 및 Y 축에 대한 차단 또는 비차단 상태를 표시하는 4비트 - 바이트로 제공이 된다.

만약 차단 조건이 존재한다면, 1일 데이타 라인상에 존재하게 되고, 만약 비차단 상태가 존재한다면 0이 사용된다. 예로서, CR0와 CR4의 교차점에서 접촉이 생긴다면 왜냐하면 이들은 제1 X 및 Y 쌍으로 판독되어야 하기 때문에 첫 번째 4비트 바이트의 데이타는 동기화된 다음(0011)로 판독될 것이다.

그러나 CR0와 CR5의 교차점에서 접촉이 생겼다면, 첫 번째 4비트 바이트는(0001)이 포함되어 있으며, 제1비트 바이트는 (0010)을 포함할 것이다.

Y 축 검출기가 판독되지 않는 그런 프레임에 대해서는 1이 사용될 수도 있지만 거짓 비트로 0이 삽입되는 것이 바람직하다. 상기 4비트 바이트 데이타 스트림은 모든 X 검출기가 검색이 되고 마이크로 프로세서(U2)가 검색의 마지막에서 4비트 동기 싸이클을 보내어 새로운 싸이클 또는 프레임을 표시할때까지 계속이 된다.

또한, 본 장치는 빔 평균화에 대한 것을 허용하고 있으며, 1981년 5월 12일자로 캐롤 등에게 허용된 미합중국 특허 제4, 267, 443호에서 찾아볼 수 있을 것이며, 본 원에 참고로 포함이 되어 있고 이는 2개의 발광기 사이의 철필에 대해 2개 빔 사이의 접촉으로 기록되도록 하여 본 시스템의 해상도 또는 보간을 2배로 하는 32×64 매트릭스로 될 수 있다.

본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 수정이 가능하다는 사실에 유의하여야 한다. 예를 들어 전원 프로파일링 저항(power profiling resistor)이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고도 달링턴 트랜지스터 어레이보다는 디코더 또는 검출기에서 개개의 에미터에 배치될 수 있다.

또한 프로그램은 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다른 순차로 이용될 수 있다. 역시, 다른 데이타 스트림이 이용가능한 부가적인 I/O 라인을 사용한 병렬 출력과 같이 또는 다른 형태의 직렬 데이타 스트림이 이용될 수 있다.

그리고 달링턴 트랜지스터보다는 다른 형태의 어레이가 이용될 수 있으며, 반면 다른 형태의 디코더도 사용될 수 있으며, 다른 형태의 검출기도 사용될 수 있다. 그리고 또한 발광기와 검출기의 발광 또는 검출 순서는 필요에 따라 변화될 수 있다.

본 발명의 장치는 표시장치 또는 CRT와 함께 또는 없이도 사용될 수 있으며 평면형 표시장치와 함께 사용될 수 도 있다.

그래서 본 발명은 주변 광선 레벨고, 발광기/ 검출기 성능 저하의 변화에 대처할 수 있으며 작은 부품을 갖는 장치를 만들 수 있다.

Claims

광학 프레임의 인접한 2개 측면에 배치된 발광기(CR)와 ; 발광기 반대쪽 프레임의 2개 측면에 배치된 광 검출기(Q)를 가진 광학 메트릭스 프레임을 구비하는, 주변광 또는 무관계한 광을 디지탈 형태로 샘플링 및 보상하는 접촉 입력장치에 있어서, 최소한 하나의 구동기(U3, U4, U8, U9)가 발광기에 연결이 되어 최소한 하나의 발광기를 적정시간에 활성화시키며 ; 디코딩 또는 선택장치(U5, U6, U7)가 전기적으로 광 검출기에 연결이 되어 검출기에 의해 수신된 광을 샘플링 하며 ; 디지탈 변환기(U2)가 디코딩 장치에 연결이 되어 검출기에 의해 수신된 광의 값을 디지탈 값으로 변환시키며 ; 처리기(U2)가 변환기에 연결이 되어 대응 발광기의 활성화 전(120, 200, 625), 활성화 동안(130, 370, 630) 또는 활성화 후(160, 400, 660)의 시간 프레임 동안 검출기에 의해 수신된 광의 디지탈 값(210, 460, 690)을 비교하여, 무관계한 광 또는 주변의 광에 관계없이 상기 검출기에 전달되는 상기 발광기에 의해 방해 또는 비방해를 기록하는 신호(350, 600, 830)을 유도해 내는 것을 특징으로 하는 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치.
제1항에 있어서, 상기 구동장치(U3, U4, U8, U9)는 달링턴 트랜지스터 어레이로 구성된 것을 특징으로 하는 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치.
제1항에 있어서, 디코딩 또는 선택장치(U5, U6, U7)은 2진수 - 10진수 변환기인 것을 특징으로 하는 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치.
제1항에 있어서, 디지탈 변환기와 처리기(U2)는 마이크로 프로세서의 일부인 것을 특징으로 하는 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치.
광학 프레임의 인접한 2개 측면에 배치된 발광기(CR)와 ; 발광기 반대쪽 프레임의 2개 측면에 배치된 광 검출기(Q)를 가진 광학 매트릭스 프레임을 구비하는 주변광 또는 무관계한 광을 디지탈 형태로 샘플링 및 보상하는 접촉 입력장치에 있어서, 최소한 하나의 구동기(U3, U4, U8, U9)가 발광기에 연결이 되어 최소한 하나의 발광기를 적정시간에 활성화시키며 ; 디코딩 또는 선택장치(U5, U6, U7)가 전기적으로 광 검출기에 연결이 되어 검출기에 의해 수신된 광을 샘플링 하며 ; 디지탈 변환기(U2)가 디코딩 장치에 연결이 되어 검출기에 의해 수신된 광의 값을 디지탈 값으로 변환시키며 ; 처리기(U2)가 변환기에 연결이 되어 대응 발광기의 활성화 전(120, 200, 625), 활성화 동안(130, 370, 630) 또는 활성화 후 (160, 400, 660)의 시간 프레임 동안 검출기에 의해 수신된 광의 디지탈 값(210, 460, 690)을 순차적으로 비교하여, 상기 발광기 출력 및 검출기 수신쌍과 관련한 평균 신호 또는 레벨을 기록하는 신호(350, 600, 830)을 유도하며, 여기서 처리기에 의해 기억된 신호는 같은 발광기/검출기쌍의 추후의 비교를 위한 비교 레벨(270, 520, 750)로 사용이 되며, 상기 발광기에 의한 방해 또는 비방해를 나타내며 주변 광 또는 무관계한 광에 관계없이 상기 검출기에 전달이 되는 것을 특징으로 하는 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치.
제5항에 있어서, 상기 구동장치(U3, U4, U8, U9)는 달링턴 트랜지스터 어레이로 구성된 것을 특징으로 하는 주변광을 디지탈 형태로 샘플링하는 접촉 입력장치.
제5항에 있어서, 디코딩 또는 선택장치(U5, U6, U7)은 2진수 - 10진수 변환기인 것을 특징으로 하는 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치.
제5항에 있어서, 디지탈 변환기와 처리기(U2)는 마이크로 프로세서의 일부인 것을 특징으로 하는 주변광을 디지탈 형태로 샘플링 하는 접촉 입력장치.