KR19990088087A - Coordinate input device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래 기술로서는 어려운 높은 안정성과 신뢰성 및 높은 검출속도와 검출 정밀도를 실현하며 또한 구조가 간단하고 저가격인 좌표입력장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 빛의 입사에 의해 발광하여, 상기 발광에 의해 내부전파광이 발생하는 평판부재와, 상기 평판부재의 표면에 스폿광을 입사하기 위한 집광광학수단, 발광수단 및 전원수단을 구비하는 광원부와, 상기 평판부재의 주위의 측면에 배치된 복수의 수광기와, 상기 수광기의 출력신호를 받아 상기 평판부재에 있어서의 상기 스폿광의 위치좌표에 관계하는 신호를 출력하는 검출회로부로 구성되어, 상기 복수의 수광기에 각각 대응하여 평판부재의 주위의 측면에 마련된 복수의 요면과, 상기 평판부재의 주위의 상기 요면이 형성된 부분을 제외하는 측면에 밀착배치된 광흡수부재를 포함한다.The present invention aims to provide a coordinate input device which realizes high stability and reliability, high detection speed and detection accuracy, which are difficult in the prior art, and whose structure is simple and inexpensive, and emits light by incidence of light. And a light source unit including condensing optical means, light emitting means, and power supply means for injecting spot light onto the surface of the flat plate member, and a plurality of plates disposed on the side surface of the flat plate member. And a detection circuit section for receiving an output signal of the light receiver and outputting a signal related to the position coordinates of the spot light in the flat plate member, the peripheral portion of the flat plate member corresponding to each of the plurality of light receivers. A plurality of concave surfaces provided on side surfaces of the flat plate member It includes a light absorbing member.
Description
본발명은, 평면상에서 지시한 점의 위치좌표를 검출하여, 검출된 위치좌표를 포인팅 정보로서 각종 정보기기에 전달하는 좌표 입력장치에 관한 것으로서, 특히, 투명평판의 평면에 광빔을 투사했을 때에 발생한 상기 평판내부의 전파광의 감쇄량으로부터 좌표를 검출하는 광학적 방법을 사용한 좌표 입력장치에 관한 것이다.The present invention relates to a coordinate input device that detects the position coordinates of a point instructed on a plane and transmits the detected position coordinates to various information apparatuses as pointing information. In particular, the present invention has occurred when a light beam is projected onto a plane of a transparent flat plate. The present invention relates to a coordinate input device using an optical method for detecting coordinates from the amount of attenuation of propagated light inside the flat plate.
정보기기의 발전과 더불어, 기기의 조작을 표시장치의 화면을 지시하여 실시하는 방법이 널리 보급되게 되었다. 그리고 동시에, 화면상의 점을 지시하여, 그 위치 좌표정보를 전달하는 소위 포인팅장치라고 불리는 좌표입력장치의 중요성이 높아져, 지금까지 여러가지 방식이 제안되어 있다. 대표적인 상품형태로는 마우스가 가장 잘 알려져 있다. 또한, 최근에는 게임용으로서 조이스틱이 널리 보급되어 있다.With the development of information equipment, a method of performing the operation of the device by instructing the screen of the display device has become widespread. At the same time, the importance of a coordinate input device called a pointing device for indicating a point on the screen and transmitting the position coordinate information increases, and various methods have been proposed so far. Mouse is best known as a representative product type. In recent years, joysticks are widely used for games.
제 1 선행기술로서의 현재의 마우스 환경에 대해서는, 참고 문헌으로서의 일렉트로닉스지 1997년 11월호의 75페이지 내지 79페이지에 기재되어 있는 설명에 의해서 자명해 진다. 마우스의 대부분은 내부에 내장한 볼의 회전을 이용하여 로터리 엔코더를 작동시키는 소위 볼마우스이다. 볼마우스는 상기의 참고 문헌의 77페이지에 기재되어 있는바와같이 먼지의 부착에 의해서 회전 전달되기 어렵게 되어 위치좌표의 검출불량을 일으키기 때문에, 정기적인 클리닝을 해야한다는 문제를 안고 있다. 또한, 회전의 전달시스템에 있어서 미끄러짐 때문에 위치좌표의 검출정밀도를 높히는 것은 곤란하다.The current mouse environment as the first prior art is apparent from the description described on pages 75 to 79 of the November 1997 issue of Electronics magazine, which is incorporated by reference. Most of the mouse is a so-called ball mouse that uses the rotation of the internal ball to operate the rotary encoder. As described on page 77 of the above reference, the ball mouse has a problem in that it is difficult to rotate and transmit due to the adhesion of dust, which causes the detection of positional coordinates to be poor, and thus requires regular cleaning. In addition, it is difficult to increase the detection accuracy of the position coordinate because of slippage in the rotation transmission system.
높은 검출정밀도를 실현하는 장치로는, 마우스패드에 인쇄된 직교 스트라이프 패턴을 수광소자로 읽어내는 광학식 마우스가 있지만, 상기 참고 문헌의 78페이지에 기재되어 있는 바와같이, 상기 장치는 직교 스트라이프 패턴을 양호한 콘트라스트로 읽어내기 위한 기기설계나 조정이 용이하지 않고, 마우스 패드 표면상의 더러움에 쉽사리 영향을 받기 쉽고, 스트라이프 패턴의 선폭이나 수광소자의 수광창의 크기를 작게 하는 것에 한계가 있어, 해상도를 높게 할 수없는 등의 문제를 갖고 있다.As an apparatus for realizing high detection accuracy, there is an optical mouse that reads the orthogonal stripe pattern printed on the mouse pad with the light receiving element. However, as described on page 78 of the above reference, the apparatus is suitable for the orthogonal stripe pattern. It is not easy to design and adjust the device to read in contrast, and it is easy to be influenced by the dirt on the surface of the mouse pad, and there is a limit to reducing the line width of the stripe pattern and the size of the light receiving window of the light receiving element, so that the resolution can be increased. There is no such problem.
제 2 선행기술로서 광범위하게 사용되는 조이스틱은, 조작간의 임의방향의 회전을 평면상의 2방향의 회전으로 분해하여, 각각의 회전각을 로터리 엔코더에 의해서 읽어내는 방식이 주류를 이루고 있다. 일례로서, 특개평 9-134646호 공보의 도 1에는 조이스틱장치의 개략적 분해사시도가 도시되어 있다. 동 도면에 있어서 조작부재(동도 460)와 일체로 마련된 구상부(동도 463)를 관통구멍(동도 492A)에 끼워놓고, 이 부분을 경동조작의 지점이라고 하고 있다. 조작부재의 플랜지 (동도 462)와, 상기플랜지와 상기구상부의 사이를, 각각 제1의 연동부재(동도 420)에 마련하고, 그루부(동도 421A) 및 제2의 연동부재(동도 430)에 마련된 그루부(동도 431a)에 끼워 넣어, 상기 조작부재의 경동동작을 상기 두개의 연동부재에 의한 각각에 직교하는 회전동작으로 분해한다. 분해된 두개의 회전동작은, 각각 제 1및 제 2의 원판(동도 440 및 450)과 제1및 제2의 센서(동도 470및 480)로 구성된 두개의 로터리 엔코더에 전해져, 상기 조작 부재의 경동 상태에 해당하는 좌표정보를 획득 가능하다.The joystick widely used as the second prior art has a mainstream method in which rotations in arbitrary directions between operations are decomposed into rotations in two directions on a plane, and each rotation angle is read by a rotary encoder. As an example, FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 9-134646 shows a schematic exploded perspective view of a joystick device. In this figure, the spherical part (Elevation 463) provided integrally with the operation member (Elevation 460) is inserted into the through hole (Elevation 492A), and this part is called the point of tilting operation. The flange (operation 462) of the operation member and the flange and the bulbous portion are respectively provided in the first interlocking member (operation 420), and the groove (operation 421A) and the second interlocking member (operation 430) are provided. It is inserted into the provided groove part (Figure 431a), and the tilting motion of the operation member is decomposed into a rotational motion orthogonal to each of the two interlocking members. The two disassembled rotational movements are transmitted to two rotary encoders each consisting of first and second discs (e.g., 440 and 450) and first and second sensors (e.g., 470 and 480), respectively. Coordinate information corresponding to a state can be obtained.
상기의 제 2 선행기술에 나타난 바와같이, 조이스틱 장치는, 조작부재의 경동동작을, 기계요소를 통해서 두개의 회전요소로 분해한다. 이것 때문에, 구조가 복잡해지고, 저가격화가 곤란하며, 좌표 검출정밀도를 높게할 수가 없으며, 기계요소의 마모나 파손이 생기기 쉬워 장기간의 신뢰성을 저하시키는 등의 문제가 있다. 또한 로터리 엔코더는 디지탈화된 신호를 취급하기 때문에, 일반적으로 저속의 회전수에 있어서는 높은 해상도를 얻는 것이 어렵고, 좌표검출의 분해능을 높이는 것이 곤란했다.As shown in the above second prior art, the joystick device disassembles the tilting motion of the operating member into two rotating elements through the mechanical element. For this reason, a structure becomes complicated, price reduction is difficult, it is impossible to raise coordinate detection precision, and abrasion and damage of a mechanical element generate | occur | produce, and there exists a problem of deteriorating long-term reliability. In addition, since a rotary encoder handles a digitalized signal, it is generally difficult to obtain a high resolution at a low rotational speed and to increase the resolution of coordinate detection.
제 3 선행기술에 있어서, 기계적 요소를 줄이고, 아날로그 신호검출에 의한 분해능을 높인 조이스틱이, 특개소 61-27605호 공보의 제 2도에 도시되어 있다. 상기의 도면 2에 따르면, 레버(동도 17)는 지점(동도 20)으로 경동 가능상태로 지탱되고, 상기 지점을 중심으로하는 구면판(동도 14)과 연결재(동도 18)를 끼고 연결되어 있다. 상기 구면판의 내외양면은 반사면으로 되어있고, 그 반사율은 일정방향에 따라 일정률로 변하여, 내외각 면의 반사율의 변화방향은 서로 직교하도록 구성되어 있다. 상기구면판의 내부 및 외부에, 각각 반사면에 대향하여 빛을 조사하기 위한 광원(동10)과 반사광을 검출하기 위한 광전소자(동도 12)가 고정배치되어 있다. 상기 레버를 경동시키면(기울이면) 상기 구면판도 일체로 되어 경동한다. 그 때, 내외양면에서의 반사율이 각각 변화하는 것을 반사광 강도의 변화로서 상기 두개의 광전소자로 검출하여, 좌표신호를 얻을 수 있다.In the third prior art, a joystick which reduces mechanical elements and increases resolution by analog signal detection is shown in FIG. 2 of Japanese Patent Laid-Open No. 61-27605. According to FIG. 2, the lever (Fig. 17) is supported in a tiltable state at a point (Fig. 20), and is connected with a spherical plate (Fig. 14) and a connecting material (Fig. 18) centered on the point. The inner and outer surfaces of the spherical plate are reflecting surfaces, the reflectance of which changes at a constant rate in a predetermined direction, and the direction of change of reflectance of the inner and outer surfaces is orthogonal to each other. A light source 10 for irradiating light and a photoelectric element for detecting the reflected light (figure 12) are fixedly disposed inside and outside the spherical plate, respectively. When the lever is tilted (tilt), the spherical plate is also integrally tilted. At this time, the two photoelectric elements can be detected as a change in the reflected light intensity to change the reflectances on the inner and outer surfaces, respectively, to obtain a coordinate signal.
상기의 제 3 선행기술에 있어서는, 상기 구면판에 있어서의 구면형상을 정밀히 형성할 필요가 있어, 그 때문에 저가격화는 용이하지 않다고 하는 문제가 존재했다. 더욱이 구면상에 반사율이 일정율로 변화하는 반사면을 형성하는 것은 매우 어려웠다. 따라서, 방식적으로는 아날로그 신호검출이 가능하더라도, 실용적으로 좌표 검출정밀도를 높이는 것은 어려웠다.In the above-mentioned third prior art, it is necessary to form the spherical shape in the spherical plate precisely, and therefore, there has been a problem that low cost is not easy. Moreover, it was very difficult to form a reflecting surface on which a reflectance changed at a constant rate on a spherical surface. Therefore, even if analog signal detection is possible in a manner, it is difficult to increase the coordinate detection accuracy practically.
제 4 선행기술에 있어서, 보다 높은 고정밀도의 위치검출의 실현을 목표로 한 조이스틱이, 특개소 61-32131호 공보의 제 1도 및 제 2도에 도시되어 있다. 상기 조이스틱은, 케이싱(동도 1)의 상부중앙에 볼(동도 2)을 사이에 세워 회전자재에 지지된 레버(동도 3)와, 상기 레버의 첨단에 마련한 LED 등의 광원(동도 5)과, 상기 케이싱의 저면상부에 형성된 이차원 반도체 위치검출기(동도 6)로 구성되어 있다. 상기 이차원반도체 위치검출기는, 기판상에 투명도전막, P형 어모르퍼스실리콘층, I형 어모르퍼스실리콘층, N형 어모르퍼스실리콘층, 투명도전층을 순차 적층한 구성을 갖는다. 상기 이차원 반도체 위치검출기는 x 방향전극(동도 6a, 6b)과 y 방향전극(동도 6c, 6d)을 구비하여, 상기 광원으로부터 광빔이 입사되면, 3층구조의 상기어모르퍼스실리콘층이 도통상태가 되어, 상기 x 방향 및 y 방향전극으로 흘러 들어 오는 전류치를 계측함으로서, 광빔입사위치의 좌표를 검출할 수가 있다.In the fourth prior art, joysticks aimed at realizing a higher precision position detection are shown in FIGS. 1 and 2 of Japanese Patent Laid-Open No. 61-32131. The joystick includes a lever (figure 3) supported by a rotating material by placing a ball (figure 2) in the upper center of the casing (figure 1), and a light source (figure 5) such as an LED provided at the tip of the lever, It consists of the two-dimensional semiconductor position detector (FIG. 6) formed in the upper surface of the said casing. The two-dimensional semiconductor position detector has a structure in which a transparent conductive film, a P-type amorphous silicon layer, an I-type amorphous silicon layer, an N-type amorphous silicon layer, and a transparent conductive layer are sequentially stacked on a substrate. The two-dimensional semiconductor position detector includes x-direction electrodes (6a, 6b) and y-direction electrodes (6c, 6d), and when the light beam is incident from the light source, the amorphous silicon layer of the three-layer structure is in a conductive state. By measuring the current values flowing into the x and y direction electrodes, the coordinates of the light beam incidence position can be detected.
상기의 제 4 선행 기술에 있어서, 광빔 입사를 검출하는 이차원반도체 위치 검출기는 다층의 박막이 적층된 단순한 구조로 구성되고, 조작레버의 장치기구도 간단하기 때문에, 그 실용성은 높은 것으로 생각된다. 그러나, 레버조작으로 움직이는 광빔을 받기위해서, 상기 이차원반도체 위치검출기의 면적을 크게 할 필요가 있고, 이 큰 면적에서 검출특성의 분산을 감소시켜, 균일한 검출특성을 얻는 것은 용이하지 않다. 상기 문제로 인해, 제막프로세스 기술개발에 있어서, 많은 노하우의 축적이 불가결하여, 또한, 그것은 저코스트화를 목표로 한 기술개발이어야 하며, 더욱이 개발, 생산을 위한 설비투자도 크기 때문에, 누구나 쉽게 시작할 수 있는 성질이 아닌 것은 분명하다.In the above-mentioned fourth prior art, the two-dimensional semiconductor position detector for detecting light beam incidence is constituted by a simple structure in which multilayer thin films are stacked, and the device mechanism of the operation lever is also simple, and therefore its practicality is considered to be high. However, in order to receive a light beam moving by lever operation, it is necessary to increase the area of the two-dimensional semiconductor position detector, and it is not easy to obtain a uniform detection characteristic by reducing the dispersion of the detection characteristic in this large area. Due to the above problems, in the development of the filmmaking process technology, it is indispensable to accumulate a lot of know-how, and furthermore, it should be a technology development aimed at low cost, and furthermore, since investment in facilities for development and production is large, anyone can easily start. Obviously, it's not something that can be done.
시판되는 CCD(Charge Coupled Device)이미지 센서를 써 누구나 용이하게 구성할 수 있는 조이스틱이, 특개소 61-276014호 공보의 제 1도에 도시되어 있다. `상기 참고문헌의 상기 도 1에 따르면, 암상자구조의 조이스틱 본체부(동도 10)에는, 레버(동도 11), 렌즈(동도 13), 이차원 CCD 센서(동도 14)이 설치되어 있고, 또한, 광원(동도 12)이 상기 레버의 움직임에 연동하여 움직이도록 설치되어있다. 상기 광원으로부터의 빛은 상기 렌즈로 집광되어 상기 이차원 CCD 센서상에 광스폿으로서 조사된다. 상기 레버의 움직임에 연동하여 상기광스폿이 상기이차원 CCD 센서상으로 이동한다. 상기이차원 CCD 센서는, 제어신호에 의해 X, Y 방향에 스캔되어, 그 결과 출력되는 전압신호의 레벨검출에 의해, 상기 광스폿의 위치를 가리키는 X, Y 좌표신호를 출력한다.A joystick which can be easily configured by anyone using a commercially available CCD (Charge Coupled Device) image sensor is shown in FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 61-276014. According to Fig. 1 of the above reference, the joystick main body portion (Fig. 10) of the dark box structure is provided with a lever (Fig. 11), a lens (Fig. 13), and a two-dimensional CCD sensor (Fig. 14). 12 is installed to move in conjunction with the movement of the lever. Light from the light source is collected by the lens and irradiated as a light spot on the two-dimensional CCD sensor. In response to the movement of the lever, the light spot moves on the two-dimensional CCD sensor. The two-dimensional CCD sensor is scanned in the X and Y directions by a control signal, and outputs X and Y coordinate signals indicating the position of the light spot by detecting the level of the resulting voltage signal.
상기 제 5 선행기술의 문제점으로는, 상기 레버의 경동각을 크게하면, 상기 광원과 상기 이차원 CCD 센서면과의 거리가 커져, 상기 고정된 렌즈에 의해 빛의 집광위치가 어긋나, 상기 이차원 CCD센서면상의 광스폿이 넓어지는 것이다. 또한, 일반적으로 이차원 CCD 센서의 면적은 크지 않다. 상기와 같은 2가지 문제점을 지닌 상기의 선행 기술에 있어서, 상기 레버의 경동각은 작은 범위로 제한되어, 사람의 손에 의한 조작감도와 서로 맞지않아 사용하기가 어렵고, 그에따라 제어의 정확도를 높게 하기 어렵다.As a problem of the fifth prior art, when the tilting angle of the lever is increased, the distance between the light source and the two-dimensional CCD sensor surface is increased, and the light condensing position of the light is shifted by the fixed lens. The light spot on the surface becomes wider. Also, the area of the two-dimensional CCD sensor is generally not large. In the above prior art with the two problems as described above, the tilt angle of the lever is limited to a small range, so that it is difficult to use it incompatible with the operation sensitivity of the human hand, thereby increasing the accuracy of the control. it's difficult.
상기 제 5 선행기술의 또다른 문제점으로는, 상기 이차원 CCD 센서를 X 방향과 Y방향의 스캔을 행하여 완료시키지 않으면, 상기 광스폿의 위치좌표의 출력을 할 수 없다는 것이다. 보통은 X, Y 양방향의 스캔은 매초 60회의 비율로 행하여지기 때문에, 라이트펜의 좌표 검출속도도 매초 60 포인트 이상으로는 할 수 없다는 것을 의미한다. 즉, 라이트펜을 민첩히 움직였을 때는 간헐적인 좌표위치밖에 검출할 수 없다는 문제가 있었다.Another problem with the fifth prior art is that the position coordinates of the light spots cannot be output unless the two-dimensional CCD sensor is scanned by completing the X and Y directions. Normally, the scan in both X and Y directions is performed at a rate of 60 times per second, which means that the coordinate detection speed of the light pen cannot be more than 60 points per second. That is, when the light pen is moved quickly, there is a problem that only the intermittent coordinate position can be detected.
제 6 선행기술에 있어서, 특개소 58-10275호 공보의 제 1도에는, 구성이 간단하고 투명하므로, 여러가지의 표시장치에 겹처 사용할 수 있는 도형 입력장치가 표시되어있다. 상기 참고문헌의 도 1에 따르면, 상기 도형 입력장치는, 빛을 흡수하여 형광을 발하는 형광체를 함유하여, 상기 형광체의 상하면을 저굴절률층으로 피복한 구조로 되어있는 평판(입력판)(동도 1)에, 상기평판(입력판)의 흡수파장과 일치하는 파장의 빛을 입사하는 라이트펜(동도 2)부터 광을 입사하여, 상기평판(입력판)의 주위에 전파했던 빛강도를 수광소자(동도 3a, 3b, 3c, 3d)로 검출하고, 그 출력전기신호로부터 상기라이트펜의 위치좌표를 출력한다.In the sixth prior art, in Fig. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-10275, since the configuration is simple and transparent, a graphic input device which can be used in various display devices is displayed. According to FIG. 1 of the reference, the graphic input device includes a phosphor that absorbs light and emits fluorescence, and has a structure in which upper and lower surfaces of the phosphor are coated with a low refractive index layer (FIG. 1). ), The light intensity incident to light from the light pen (Elevation 2) which enters light having a wavelength corresponding to the absorption wavelength of the flat plate (input plate), and propagates the light intensity propagated around the flat plate (input plate). 3a, 3b, 3c, and 3d), and outputs the position coordinates of the light pen from the output electrical signal.
상기 제 6 선행기술에 의한 도형 입력장치의 문제로는, 이것을 실내에서 사용하는 경우, 천정의 램프로부터의 외광이 상기 평판(입력판)에 입력되어, 상기 평판(입력판)에 포함되는 형광체를 여기시켜 발광시킨다는 점이다. 상기 평판(입력판)안에서 거의 균일하게 발광하여 빛은 상기 평판(입력판)의 주위에 전파되어 모아지기 때문에, 가령 상기와 같은 외광이 약한 환경하에서 사용하더라도, 상기 평판(입력판)의 주위에 모인 빛은 강도가 강하게 된다. 그 결과, 상기 평판(입력판)의 주위에서는, 상기 라이트펜으로부터의 빛이 상기 외광에 의한 빛에 파묻히고 버려, 상기 라이트펜의 위치좌표의 출력이 곤란하게 된다.As a problem with the graphic input device according to the sixth prior art, when using this indoor, external light from a ceiling lamp is input to the flat plate (input plate), and the phosphor contained in the flat plate (input plate) This is to excite and emit light. Since light is almost uniformly emitted within the flat panel (input panel) and light propagates around the flat panel (input panel), the light is propagated around the flat panel (input panel). The light gathered becomes stronger. As a result, in the circumference | surroundings of the said flat plate (input board), the light from the said light pen is buried in the light by the said external light, and it becomes difficult to output the position coordinate of the said light pen.
상기 제 6 선행기술에 의한 도형 입력장치의 또다른 문제로는, 상기 수광소자에 전파하는 빛은, 상기 라이트펜으로부터의 빛입사부에서 직접 전파되지만 그 외에도, 상기 평판(입력판)의 주위에서 반사된 빛도 포함한다는 것이다. 그 결과, 라이트펜이 정밀한 좌표위치를 출력하기가 어렵다.As another problem of the graphic input device according to the sixth prior art, the light propagating to the light receiving element is propagated directly from the light incident part from the light pen, but is also reflected around the flat plate (input plate). It includes the light that has been made. As a result, it is difficult for the light pen to output precise coordinate positions.
제 7 선행기술에 있어서, 특개호4-127313호 공보에는, 형광물질을 포함하는 X-Y 매트릭스 광도파로를 마련한 입력패널에, 발광소자를 짜넣은 발광라이트펜에 의해서 빛을 반사함으로서, 상기 광도파로내부에서 여기되어 발광한 빛이 그대로 광도파로내부를 전파하여, 이 전파광을 광출말단에 위치한 수광소자로 수광하여 발광 라이트펜에 의해 빛이 반사된 위치좌표를 검출하는 광학식 좌표 입력장치가 개시되어 있다.In the seventh prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-127313 discloses a light reflected by a light emitting pen that incorporates a light emitting element on an input panel provided with an XY matrix optical waveguide including a fluorescent material. Disclosed is an optical coordinate input device which detects a position coordinate in which light excited and propagated as it propagates in an optical waveguide as it is, is received by a light receiving element located at a light emitting end, and the light is reflected by a light emitting light pen.
상기의 제 7 선행기술에 있어서, 광도파로에 의한 X-Y 매트릭스구조를 가진 입력패널은, 정밀한 가공기술을 요하고, 현재로서는 대단히 비싸다. 또한, 광도파로의 1개1개에 대응하는 수광소자를 갖는 수광소자열을 구성해야 하며, 균일한 소자특성을 갖추는 것이 용이하지 않고, 수광소자열의 저가격화가 곤란한 등의 과제를 갖고 있다. 더욱이, 개개의 광도파로와 수광소자와의 정밀한 위치맞춤을 실현하는 정밀 조립기술을 필요로 하므로, 양산성에 문제가 있고, 장치가격이 비싸게 되는 문제가 있었다.In the seventh prior art, the input panel having the X-Y matrix structure by the optical waveguide requires precise processing technology and is very expensive at present. Moreover, the light receiving element string which has a light receiving element corresponding to each one of an optical waveguide must be comprised, it is not easy to have uniform element characteristic, and it has a problem that it is difficult to reduce the cost of a light receiving element string. Furthermore, since there is a need for a precision assembly technique for realizing precise positioning between individual optical waveguides and light receiving elements, there is a problem in mass productivity and a high price of equipment.
제 8 선행기술에 있어서, 특개소 61-125640호 공보에는, 표시화면상에 서로 인접한 2개의 코너부에 노출된 빛을 투과하지않는 재질로된 평판에 마련한 슬릿과, 가시광선 이외의 빛을 방사상에 사출하는 라이트펜과, 라이트펜에 의해 발광된 빛에서 각 슬릿을 투과한 빛을 수광 하도록 상기 슬릿을 중심으로 하여 호상에 배치된 수광 센서군으로부터 이루어진 입력장치가 개시되어 있다.In the eighth prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-125640 discloses a slit provided on a flat plate made of a material that does not transmit light exposed to two adjacent corner portions on a display screen, and light other than visible light. An input device comprising a light pen which emits light to a light pen and a light receiving sensor group arranged on an arc centered on the slit so as to receive light transmitted through each slit from the light emitted by the light pen.
상기 제 8 선행기술에 있어서, 수광 센서군을 구성하기위해서 다수의 수광 센서가 필요하고, 이들 다수의 수광 센서를 호상에 정밀히 배치하지 않으면 안되는 것 등의 문제로 인해, 수광 센서의 미소화 및 미소화된 수광 센서를 호상에 배치하기 위한 정밀조립등의 곤란한 문제를 안고 있다.In the eighth prior art, a plurality of light receiving sensors are required to form a light receiving sensor group, and due to problems such as the need to arrange these light receiving sensors precisely on an arc, the size and fineness of the light receiving sensor There is a difficult problem such as precision assembly for arranging a light receiving sensor on a lake.
기타의 광학식 입력장치에 관계하는 또다른 선행기술에 있어서, 구동전원주파수선택수단을 갖는 라이트펜을 사용한 방향지정장치가 특개소 61-282912호 공보에 개시되어 있다. 또한, 라이트펜의 발광을 교류적으로 행함으로서, 외광의 영향을 제거한 광점위치검출장치가 특개소 63-155320호 공보에 개시되어 있다.In another prior art relating to other optical input devices, a pointing device using a light pen having drive power frequency selection means is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-282912. Moreover, the light spot position detection apparatus which remove | eliminates the influence of external light by performing light emission of light pens interchangeably is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 63-155320.
상기의 각 선행기술에서 기술된 바와같이, 각 선행기술에 있어서는, 높은 안정성과 신뢰성 및 높은 검출속도와 검출정밀도를 실현하여,구조가 간단하고 저가격이라고 하는 모든 조건을 만족하는 좌표입력장치는 알려져 있지 않다.As described in each of the prior arts above, in each of the prior arts, a coordinate input device is known which realizes high stability and reliability, high detection speed and detection precision, and satisfies all conditions of simple structure and low price. not.
보다 상세하게 말하면, 현재 널리 사용되어 있는 볼마우스는 마찰에 의한 전달시스템을 사용하고 있기 때문에 위치좌표의 검출정밀도가 낮게, 또한 회전부분이 정기적인 크리닝을 하지 않으면 위치좌표의 검출불량을 일으킨다고 하는 문제가 있다.More specifically, the ball mouse, which is widely used at present, uses a frictional transmission system, so that the detection accuracy of the position coordinate is low, and if the rotating part is not cleaned regularly, the position mouse causes a poor detection of the position coordinate. there is a problem.
광학식 마우스는 검지부의 고감도화가 필요하기 때문에, 기기설계나 조정이 어렵고, 또한 마우스패드 표면의 더러움의 영향을 받기 때문에, 안정성이나 신뢰성이 낮다는 문제가 있다. 더욱이, 좌표검출의 해상도를 높이기 어렵다는 문제가 있다.Since the optical mouse requires high sensitivity of the detection unit, it is difficult to design and adjust the device, and also has a problem of low stability and reliability because it is affected by the dirt on the surface of the mouse pad. Moreover, there is a problem that it is difficult to increase the resolution of coordinate detection.
각종의 다른 조이스틱 중에서 널리 보급되고 있는 로터리 엔코더식 조이스틱은 기계적요소를 다수 사용하고 있기 때문에, 구조가 복잡하고 , 저가격화, 고검출정밀화, 고신뢰화가 어렵다는 문제가 있다. 더욱이, 좌표검출의 분해능력을 높이는 것도 어렵다.Rotary encoder-type joysticks, which are widely used among various other joysticks, use a large number of mechanical elements, and thus have a problem of complicated structure, low cost, high detection precision, and high reliability. Moreover, it is also difficult to increase the resolution of coordinate detection.
반사율이 일정방향에 따라 일정율로 변하는 반사면으로서 구상의 요면 및 철면모양으로 된 것을 사용하는 광학식 조이스틱은, 반사면의 형성의 정밀도를 높이기가 곤란하고, 검출정밀도를 높일 수 없다고 하는 문제가 있다.An optical joystick that uses spherical concave and convex shapes as reflecting surfaces whose reflectance changes at a constant rate in a constant direction has a problem that it is difficult to increase the accuracy of forming the reflecting surface and cannot increase the detection accuracy.
상하의 투명도전막의 사이에 3종류의 반도체 박막을 적층하여 형성된 이차원반도체 위치검출기를 쓰는 광학식 조이스틱의 문제로서는, 이차원반도체 위치검출기는 아직 시판되는 단계가 아니고, 이것을 개발하기위해서는 막대한 투자와 시간을 요하는 문제가 있다.As a problem of an optical joystick using a two-dimensional semiconductor position detector formed by stacking three types of semiconductor thin films between upper and lower transparent conductive films, the two-dimensional semiconductor position detector is not yet commercially available, and it requires a huge investment and time to develop it. there is a problem.
시판되는 이차원 CCD 센서를 쓴 광학식 조이스틱은, 조작레버의 경동각이 작은 범위에 한정되어 사람의 조작감각과 서로 맞지 않기때문에 쓰기 어렵고, 제어정밀도를 높게 하기 어렵다. 또한, X, Y 양방향의 스캔속도에 의한 제한으로부터, 좌표검출속도가 높고 할 수 없다고 하는 문제가 있다.Optical joysticks using a commercially available two-dimensional CCD sensor are difficult to use because the tilt angle of the operating lever is limited to a small range and do not match with the human sense of operation, and it is difficult to increase the control accuracy. In addition, there is a problem that the coordinate detection speed cannot be high due to the limitation by the scan speeds in both X and Y directions.
형광체를 함유하는 평판(입력판)에 라이트펜으로 빛을 입력하여, 전기평판(입력판)의 주변에 배치한 수광소자로 빛강도를 검출하여 좌표신호를 출력하는 도형입력장치로는, 천장등등에 의한 외광의 영향을 받기 때문에, 라이트펜의 위치좌표의 검출이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 평판(입력판)의 주변부에서의 반사광의 영향에 의해서, 라이트펜이 정밀한 좌표위치의 검출이 곤란하다는 문제가 있다.In the figure input device which inputs light with a light pen to a flat plate (input plate) containing phosphors, and detects the light intensity by using a light receiving element arranged around the electric flat plate (input plate), and outputs coordinate signals. Due to the influence of external light caused by this, there is a problem that detection of the position coordinate of the light pen is difficult. In addition, there is a problem that the light pen is difficult to detect the precise coordinate position due to the influence of the reflected light on the periphery of the flat plate (input plate).
X-Y 매트릭스 광도파로로 입력패널을 구성한 광학식 좌표입력장치는,수광소자열의 특성 균일화 및 저가격화, 입력패널의 저가격화, 장치의 양산성향상 또는 장치의 저가격화 어느것이나 곤란하다는 문제가 있다.[0003] An optical coordinate input device comprising an input panel with an X-Y matrix optical waveguide has a problem in that uniformity and low cost of the light receiving element string, low cost of the input panel, mass production of the device, or low cost of the device are all difficult.
2개의 인접구석부에 노출된 슬릿을 통과하는 빛의 각도로부터 좌표위치를 구하는 입력장치는, 다수의 센서를 정밀히 호상에 배치하기 위한 기술적 및 경제적인 과제를 안고 있다.An input device for obtaining coordinate positions from angles of light passing through slits exposed to two adjacent corner portions presents technical and economical problems for precisely arranging a plurality of sensors on an arc.
본 발명의 목적은, 상술한 각 종래 기술이 갖는 제문제를 해결하여, 실용성이 높은 좌표입력장치를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a coordinate input device having high practicality by solving the problems of the above-described prior arts.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 의한 제 1 실시예에 따른 좌표 입력장치를 개략적으로 각각 도시한 측면도 및 평면도.1A and 1B are side and plan views, respectively, schematically showing a coordinate input device according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 주파수 선택수단의 일 실시예로서 광원수단의 형태를 개략적으로 도시한 블럭 구성도.2 is a block diagram schematically showing the shape of the light source means as one embodiment of the frequency selection means;
도 3은 검출회로부의 일 실시예를 개략적으로 도시한 블럭 구성도.3 is a block diagram schematically illustrating an embodiment of a detection circuit unit.
도 4는 평판부재 내부의 광 전파의 원리를 설명하기 위한 개략도.4 is a schematic view for explaining the principle of light propagation inside the plate member.
도 5은 특정 위치좌표의 검출원리를 설명하기 위한 개략도.5 is a schematic view for explaining the principle of detection of a specific position coordinate.
도 6은 좌표위치연산회로의 1 실시예를 개략적으로 도시한 회로 구성도.6 is a circuit diagram schematically showing an embodiment of the coordinate position calculation circuit.
도 7은 본 발명에 의한 제 2 실시예에 따른 좌표 입력장치를 개략적으로 도시한 단면도.7 is a sectional view schematically showing a coordinate input device according to a second embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명에 의한 제 3 실시예에 따른 좌표 입력장치를 개략적으로 도시한 단면도.8 is a cross-sectional view schematically showing a coordinate input device according to a third embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부호에 대한 부호의 설명 ><Description of the code | symbol about the main code of the drawing>
101 : 형광염료 102 : 평판부재101: fluorescent dye 102: plate member
105 : 광원부 106 : 발광수단105: light source unit 106: light emitting means
107 : 전원수단 108 : 집광광학수단107: power supply means 108: condensing optical means
109 : 주파수 선택수단 110 : 구동회로수단109: frequency selection means 110: drive circuit means
111 : 검출회로부 112 : 발진회로수단111: detection circuit section 112: oscillation circuit means
115 : 필터회로수단 116 : 신호처리수단115: filter circuit means 116: signal processing means
120 : 좌표위치연산회로 122 : 가산회로부120: coordinate position calculation circuit 122: addition circuit
123 : 광로 124 : 빛의 사출방향123: optical path 124: light injection direction
125 : 경계각 126 : 전파광125: boundary angle 126: radio wave light
130 : 수동조작간 131 : 구상철면130: manual operation 131: spherical iron surface
132 : 지지판 133 : 관통구멍132: support plate 133: through hole
136 : 관체 138 : 표면보호층136: tube 138: surface protective layer
139 : 마우스 140 : 직각프리즘139: mouse 140: right angle prism
본 발명의 좌표입력장치는, 빛의 입사에 발광하여,상기 발광에 의해 내부전파광이 발생하는 평판부재와, 상기 평판부재의 표면에 스폿광을 입사하기 위한 집광광학수단, 발광수단 및 전원수단을 구비하는 광원부와, 상기 평판부재의 주위의 측면에 배치된 복수의 수광기와, 상기 수광기의 출력신호를 받아 상기 평판부재에 있어서의 상기 스폿광의 위치좌표에 관계하는 신호를 출력하는 검출회로부으로부터 구성된 것으로서, 상기 복수의 수광기의 각각에 해당하여 평판부재의 주위의 측면에 마련된 복수의 요면을 갖는 것으로 특징으로 한다.The coordinate input device of the present invention comprises a flat plate member which emits light upon incidence of light and generates internal propagation light by the light emission, and a condensing optical means, a light emitting means, and a power source means for injecting spot light onto the surface of the flat plate member. A light source unit including a light source unit, a plurality of light receivers arranged on the side surface of the flat plate member, and a detection circuit unit which receives an output signal of the light receiver and outputs a signal related to the position coordinate of the spot light in the flat plate member And a plurality of concave surfaces provided on side surfaces of the flat plate member corresponding to each of the plurality of light receivers.
본발명의 다른 형태에 의한 좌표입력장치는, 빛의 입사에 의해 발광하여, 상기 발광에 의해 내부전파광이 발생하는 평판부재와, 상기 평판부재의 표면에 스폿광을 입사하기 위한 집광광학수단, 발광수단및 전원수단을 구비하는 광원부와, 상기 평판부재의 주위의 측면에 배치된 복수의 수광기와, 상기 수광기의 출력신호를 받아 상기 평판부재에 있어서의 상기스폿광의 위치좌표에 관계하는 신호를 출력하는 검출회로 구성된 것으로서, 상기 평판부재의 주위의 상기 요면이 형성된 부분을 제외한 측면에 밀착배치된 광흡수부재를 갖는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a coordinate input device comprising: a flat plate member which emits light upon incidence of light and generates internal propagation light by the light emission; and a condensing optical means for injecting spot light onto the surface of the flat plate member; A light source unit having light emitting means and power supply means, a plurality of light receivers arranged on the side surface of the flat plate member, and a signal related to the position coordinates of the spot light in the flat plate member in response to an output signal of the light receiver; It is configured as a detection circuit for outputting, characterized in that it has a light absorbing member arranged in close contact with the side except for the portion where the concave surface is formed around the plate member.
또한, 본 발명의 다른 형태에 의한 좌표입력장치는, 빛의 입사에 의해 발광하여, 상 기발광에 의해 내부전파광이 발생하는 평판부재와, 상기 평판부재의 표면에 스폿광을 입사하기 위한 집광광학수단, 발광수단 및 전원수단을 구비하는 광원부와, 상기 평판부재의 주위의 측면에 배치된 복수의 수광기와, 상기 수광기의 출력신호를 받고 상기 평판부재에 있어서의 상기 스폿광의 위치좌표에 관계하는 신호를 출력하는 검출회로부로 구성된 것으로서, 상기 복수의 수광기의 각각에 대응한 평판부재의 주위의 측면에 마련된 복수의 요면과, 상기 평판부재의 주위의 상기 요면이 형성된 부분을 제외하는 측면에 밀착배치된 광흡수부재를 갖는 것을 특징으로 한다.Further, a coordinate input device according to another aspect of the present invention is a flat plate member that emits light upon incidence of light and generates internally propagated light by light emission, and condenses spot light on the surface of the flat plate member. A light source unit including an optical means, a light emitting means, and a power supply means, a plurality of light receivers disposed on side surfaces of the flat plate member, and a position coordinate of the spot light in the flat plate member in response to an output signal of the light receiver; A detection circuit section for outputting a related signal, comprising: a plurality of concave surfaces provided on side surfaces of the flat plate member corresponding to each of the plurality of light receivers, and a side surface of which the concave surface around the flat plate member is formed. It characterized in that it has a light absorbing member arranged in close contact with the.
상기 각각의 특징을 구비한 좌표 입력장치에 있어서, 상기 요면이 원통면 또는 구면 형상일 수도 있다.In the coordinate input device provided with each of the above features, the concave surface may have a cylindrical surface or a spherical surface shape.
또한, 상기 광흡수부재는 상기 평판부재의 굴절율과 동일하거나 또는 그것보다 큰 굴절율을 갖는 광학부재와, 상기 광학부재에 포함된 광흡수매체로 이루어지는 것이어도 좋다.The light absorbing member may include an optical member having a refractive index equal to or greater than that of the flat plate member, and a light absorbing medium included in the optical member.
상기의 어느쪽의 경우에 있어서도, 상기 광원부는 임의로 이동가능하다.In any of the above cases, the light source portion can be arbitrarily moved.
또한, 상기광원부는 상기 평판부재의 표면의 실질적인 중심을 통해 윗쪽으로 확장하는 수직선상의 고정점을 중심으로하여 회전자재로 구성된 수동 조작간의 내부에 마련되고, 상기 평판부재는 상기 수동조작간과 동시에 외부광을 차단하는 관체내에 배치되어,상기 수동조작간은 상기 스폿광이 상기 고정점을 통해 상기 수동조작간과 거의 동일한 경사각을 가진 직선상에 형성되도록 배치되어도 양호하다.In addition, the light source portion is provided inside a manual operation consisting of a rotating material around a fixed point on a vertical line extending upward through a substantial center of the surface of the flat plate member, wherein the flat plate member is external light at the same time as the manual operation. The manual operation section may be arranged such that the spot light is formed on a straight line having the same inclination angle as that of the manual operation section through the fixing point.
또한, 상기 평판부재의 표면에 상기 평판부재보다 작은 굴절율을 갖는 투명보호층이 적층되어, 상기 광원부가 상 기평판부재의 표면의 상기 투명보호층상을 수동조작으로 이동하는 마우스의 내부에 마련되고, 상기 마우스의 저부로 부터 빛을 사출하여,상기 평판부재의 표면에 상기 스폿광을 입사하도록 배치되는 것도 양호하다.In addition, a transparent protective layer having a refractive index smaller than that of the flat plate member is laminated on the surface of the flat plate member, and the light source unit is provided inside the mouse for manually moving the transparent protective layer on the surface of the flat plate member. It is also preferable that the light is emitted from the bottom of the mouse, so that the spot light is incident on the surface of the flat plate member.
상기 한바와 같이 구성된 본 발명에 의한 좌표입력장치에 있어서, 형광염료를 함유하는 평판부재의 주위의 요면이 형성된 부분에 수광기를 배치하고 있다. 요면에 도달한 빛중, 각 수광기로 향하는 것만이 각 수광기에 향해서 나가비쳐지고, 그외의 빛은 요면으로부터 외부에 나가비쳐질 때에 각 수광기이외의 방향으로 향하여 굴절된다. 그 결과, 본래 빛을 받아야 할 광성분만이 수광 되는 것으로 되어, 검출정밀도를 높이는 것이 가능하게 된다.In the coordinate input device according to the present invention configured as described above, a light receiver is disposed at a portion where a concave surface around a flat plate member containing a fluorescent dye is formed. Of the light reaching the concave surface, only the light directed to each light receiver is navigated toward each light receiver, and other light is refracted toward the direction other than the light receivers when it is deviated from the concave surface to the outside. As a result, only the light component that should originally receive light is received, so that the detection accuracy can be increased.
또한, 평판부재주위의 요면이 형성된 부분을 제외하는 측면에, 광흡수부재를 배치함으로서, 상기 평판부재의 내부를 전파하는 빛은 상기 측면으로 흡수되어 반사되는 것이 방지된다. 그 결과, 스폿광입사부에서 형광염료의 발광에 의해서 생긴 빛은, 상기 수광기에의 직진성분만이 수광기에 검출 되어, 상기 스폿광입사부의 위치좌표를 보다 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능해진다.In addition, by arranging the light absorbing member on the side except for the portion where the concave surface is formed around the flat plate member, the light propagating inside the flat plate member is prevented from being absorbed and reflected by the side surface. As a result, the light generated by the light emission of the fluorescent dye in the spot light incident part is detected only by the straight component to the light receiver, so that the position coordinate of the spot light incident part can be detected with higher accuracy.
또한, 상기광흡수부재는 광흡수매체를 포함하는 광학부재로 구성되어, 상기 광학부재의 굴절율을 상기 투명평판부재의 것과 동일하거나 또는 크게 되므로, 상기 투명 평판부재의 내부를 전파하는 빛은 상기 측면을 통과하여 상기 광학부재내에 입사하여, 광학부재내에 포함되는 광흡수매체에 흡수된다.In addition, the light absorbing member is composed of an optical member including a light absorbing medium, the refractive index of the optical member is equal to or larger than that of the transparent flat member, the light propagating inside the transparent flat member is the side The light penetrates and enters the optical member to be absorbed by the light absorbing medium included in the optical member.
다음에, 본발명의 실시예에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
제1의 실시의 형태First embodiment
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 의한 제 1 실시예에 따른 좌표 입력장치를 개략적으로 각각 도시한 측면도 및 평면도이다.1A and 1B are side and plan views, respectively, schematically showing a coordinate input device according to a first embodiment of the present invention.
도 1a 및 도 1b에 개략적으로 도시된 바와같이, 형광염료(101)가 균일하게 첨가된 상태로 형성된 평판부재(102)의 네 구석(100a, 100b, 100c, 100d)은 요면을 구비하고, 상기 요면을 향해 수광기(103a, 103b, 103c, 103d)가 배치되어 있다. 상기 수광기(103a, 103b, 103c, 103d)는 각각 검출회로부(111)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 평판부재(102)의 내부를 전파하여 네 구석(100a 내지 100d)의 요면에 도달한 빛중, 각 수광기(103a 내지 103d)로 향하는 것만이 각수광기 103 a∼103 d에 향해 나가비쳐지고, 그 이외의 빛은 요면으로부터 외부에 나가비쳐질 때에 수광기(103a 내지 103d) 이외의 방향으로 향하여 굴절된다. 그 결과, 본래 수광해야할 광성분만이 수광되는 것이 되어,검출 정도가 높게 된다.As schematically shown in FIGS. 1A and 1B, the four corners 100a, 100b, 100c, and 100d of the flat plate member 102 formed with the fluorescent dye 101 uniformly added have recesses. The light receivers 103a, 103b, 103c, and 103d are disposed toward the concave surface. The light receivers 103a, 103b, 103c, and 103d are connected to the detection circuit section 111, respectively. Thereby, only the light which propagates the inside of the flat plate member 102 and reaches the concave surfaces of the four corners 100a to 100d to the respective light receivers 103a to 103d goes toward the respective light receivers 103a to 103d. The other light is refracted toward the direction other than the light receivers 103a to 103d when it is projected outward from the concave surface. As a result, only the light component which should originally receive is received, and the detection degree becomes high.
평판부재(102)의 사방에는 광흡수부재(104a, 104b, 104c, 104d)가 배치되어 있다.Light absorbing members 104a, 104b, 104c, and 104d are disposed on all sides of the flat plate member 102.
제 1 실시예는 평판부재(102)의 표면상에서 수동조작으로 움직여지는 광원부(105)와 조합되어 사용된다. 광원부(105)는, 도 1a는 상기 광원부(105)의 내부구조를 도시한다. 도 1a에서 도시된 바와같이 상기 광원부(105)는, 발광수단(106)과, 발광수단(106)을 발광시키기 위한 전원수단(107)과, 발광수단(106)으로부터 발광된 광을 형성하여 출력하기 위한 집광광학수단(108)을 갖는다.The first embodiment is used in combination with the light source portion 105 which is moved by manual operation on the surface of the flat plate member 102. 1A shows the internal structure of the light source 105. As shown in FIG. 1A, the light source unit 105 forms and outputs light emitting means 106, power supply means 107 for emitting light emitting means 106, and light emitted from the light emitting means 106. Condensing optical means 108 for
전원수단(107)은, 주파수 선택수단(109)와, 주파수선택수단에 접속하는 구동회로수단(110)을 구비해, 정해진 복수의 주파수의 속에서 주파수선택수단(109)에 의해 선택된 주파수로 발광수단(106)의 발광을 단속시킨다.The power supply means 107 includes a frequency selecting means 109 and a driving circuit means 110 connected to the frequency selecting means, and emits light at a frequency selected by the frequency selecting means 109 among a plurality of predetermined frequencies. The light emission of the means 106 is interrupted.
주파수선택수단(109)은, 잘 알려진 각종의 발진회로를 쓰고 구성할 수 있다.The frequency selecting means 109 can write and configure various well-known oscillation circuits.
예컨대, 도 2에서 도시된 바와같이, 정전용량을 바꿈으로서 발진주파수를 바꿀 수 있는 발진회로수단(112)을 쓴 경우에는, 미리 정해진 3종류의 발진주파수에 해당하는 정전용량을 가진 3개의 다른 콘덴서(113a, 113b, 113c)에 의해, 2개의 선택스위치(114a, 114b)에서 주파수가 선택될 수 있다.For example, as shown in Fig. 2, in the case of using the oscillating circuit means 112 which can change the oscillation frequency by changing the capacitance, three different capacitors having capacitances corresponding to three predetermined oscillation frequencies are used. By 113a, 113b, 113c, the frequency can be selected at the two selection switches 114a, 114b.
발광수단(106)으로서는 발광다이오드나 레이져다이오드를 사용하는 것이 양호하다. 이 때, 구동회로수단(110)은, 주파수선택수단(109)으로 선택된 주파수로 단속하는 펄스전류를, 발광수단(106)에 공급하기 위한 회로로 이루어진다.It is preferable to use a light emitting diode or a laser diode as the light emitting means 106. At this time, the drive circuit means 110 is composed of a circuit for supplying the light emitting means 106 with a pulse current intermittent at the frequency selected by the frequency selecting means 109.
도 3은 검출회로부(111)의 일례를 도시하고 있다. 도 3에서 도시된 바아같이, 검출회로부(111)는, 필터회로수단(115)과 신호처리회로수단(116)및 가산회로부(122)를 구비하고 있다. 필터회로수단(115)은 밴드패스필터회로(117a, 117b, 117c, 117d, 118 및 119)로 구성되어, 신호처리회로수단(116)은 좌표위치연산회로(116),셀렉트처리회로(121a, 121b)로 구성되고, 가산회로부(122)는 각수광기 (103a 내지 103d)로 부터의 출력을 가산한다.3 shows an example of the detection circuit section 111. As shown in FIG. 3, the detection circuit section 111 includes a filter circuit section 115, a signal processing circuit section 116, and an addition circuit section 122. The filter circuit means 115 is composed of band pass filter circuits 117a, 117b, 117c, 117d, 118 and 119, and the signal processing circuit means 116 comprises a coordinate position calculation circuit 116, a select processing circuit 121a, 121b), and the addition circuit section 122 adds the outputs from the respective light receivers 103a to 103d.
수광기(103a, 103b, 103c, 103d)에서의 검출신호는, 소정의 주파수를 가진 교류신호이다. 상기 실시예에 있어서, 이 소정의 주파수를, f1, f2, f3로 표시되는 3종류로서 설명한다. 필터회로수단(115)을 구성하는 밴드패스필터회로(117a 내지 117d)는 주파수 f1에 대하여 마련되고, 밴드패스필터회로(118 및 119)의 각각은, 주파수, f2, f3에 대하여 각각 마련하고 있다. 각수광기(103a 내지 103d)에서 검출된 신호가 입력되면, 3종류의 주파수중, 어느 하나의 주파수에 관한 밴드패스필터회로를 통하여 출력되게 되고 있다.The detection signal in the light receivers 103a, 103b, 103c, and 103d is an AC signal having a predetermined frequency. In the above embodiment, this predetermined frequency is described as three types represented by f 1 , f 2 and f 3 . The band pass filter circuits 117a to 117d constituting the filter circuit means 115 are provided for the frequency f 1 , and each of the band pass filter circuits 118 and 119 is for the frequencies f 2 and f 3 , respectively. I am preparing. When the signals detected by the respective receivers 103a to 103d are inputted, they are outputted through a band pass filter circuit for any one of three frequencies.
제 1 실시예에 있어서, 주파수가 f1인 신호는 신호처리회로수단(116)의 좌표위치연산회로(120)에 입력되어, 그에따라 위치좌표신호(V(x)및 V(y))가 출력되어, 주파수가 f2및 f3인 신호는, 각각 신호처리회로수단(116)의 셀렉트처리회로(121a 및 121b)에 입력되어, 그 결과 두 가지의 셀렉트신호(Vs1, 및 Vs2)가 출력된다. 셀렉트신호를 출력하기위해서는, 어느것이든 하나의 수광기로부터 검출신호를 쓰면 좋지만, 상기 실시예에서는, 모든 수광기로부터의 검출신호를 가산회로부(122)로 가하여 합친 것을 씀으로서 동작의 안정화를 꾀하고 있다. 또, 제 1 실시예에서는, 두 가지의 셀렉트신호를 출력하는 예를 표시했지만, 신호의 주파수의 종류를 소요인 수만 설정함으로서, 필요한 수의 셀렉트신호를 출력하도록 할 수 있다.In the first embodiment, the signal having the frequency f 1 is input to the coordinate position calculating circuit 120 of the signal processing circuit means 116, whereby the position coordinate signals V (x) and V (y) are The output signals having frequencies f 2 and f 3 are input to the select processing circuits 121a and 121b of the signal processing circuit means 116, respectively, resulting in two select signals V s1 and V s2 . Is output. In order to output the select signal, any one of the detection signals may be written from one receiver, but in the above embodiment, the detection signals from all the receivers are added to the addition circuit section 122 to add up to stabilize the operation. have. In the first embodiment, an example of outputting two select signals is shown. However, by setting only the required number of kinds of signal frequencies, it is possible to output the required number of select signals.
상기 제 1 실시예의 작동원리는, 도 4 및 도 5와 관련하여 이하에서 기술될 것이다. 도 1에 도시된 광원부(105)에 의하여 사출된 스폿광은, 도 4에 도시된 입사광(123)으로서 평판부재(102)의 표면으로부터 그 내부에 입사된다. 평판부재(102)의 내부에 첨가된 형광염료(101)은, 입사광이 알맞으면 여기되어 발광하지만, 이 때 빛은 등방적으로 발생한다. 도 4에 도시된 바와같이, 평판부재(102)의 내부에서 발한 빛의 사출방향(124)을, 평판부재(102)의 상하면에 수직한 방향에서 취한 각도θ로 나타내고, 경계각(125)이 θc 라고 했을 때,The operating principle of the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 4 and 5. The spot light emitted by the light source portion 105 shown in FIG. 1 is incident therein from the surface of the flat plate member 102 as the incident light 123 shown in FIG. The fluorescent dye 101 added to the inside of the flat plate member 102 is excited and emits light when incident light is appropriate, but light is isotropically generated at this time. As shown in FIG. 4, the light emission direction 124 emitted from the inside of the flat plate member 102 is represented by an angle θ taken in a direction perpendicular to the upper and lower surfaces of the flat plate member 102. θ c,
θc<θ<180°-θc의 범위에 발사된 빛은, 도 4에 있어서 점선으로 표시된 전파광(126)으로서, 평판부재(102)의 상하면에서 전반사되어, 평판부재(102)의 외부에 나가는 것이 없다. 상기 전파광(126)은, 평판부재(102)의 내부를 전파하는 과정에서 평판부재(102)자체나 분산된 형광염료(101)에 조금씩 흡수되어, 전파거리가 길게됨에 따라서 빛강도는 감소한다. 즉, 전파거리와 빛강도와는 반비례의 관계에 있다. 도 5에 도시된 바와같이, 옆과 세로의 길이가 각각 a 및 b 인 평판부재(102)에 있어서 형광염료가 여기되어 발광한 위치를 좌표(x, y)로 나타내어, 이 위치로부터 각수광기(103a, 103b, 103c, 103d)까지의 거리를 각각 r1, r2, r3, r4로 하여, 각수광기로 검출된 전파광의 빛강도를 각각 I1, I2, I3, I4라고 하면, k를 비례정수로서, 우선The light emitted in the range of θc <θ <180 ° -θc is totally reflected from the upper and lower surfaces of the flat plate member 102 as the propagated light 126 indicated by the dotted line in FIG. 4 and exits the outside of the flat plate member 102. There is nothing. The propagation light 126 is slightly absorbed by the flat plate member 102 or the dispersed fluorescent dye 101 in the process of propagating the inside of the flat plate member 102, and the light intensity decreases as the propagation distance becomes longer. . In other words, the propagation distance and light intensity are inversely related. As shown in Fig. 5, the position where the fluorescent dye is excited and emitted in the flat plate member 102 having the lengths a and b, respectively, is represented by coordinates (x, y). The distances to 103a, 103b, 103c, and 103d are r 1 , r 2 , r 3 , and r 4 , respectively, and the light intensities detected by the respective receivers are denoted as I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 , respectively. If k is proportional integer,
r1= k/I1,r 1 = k / I 1 ,
r2= k/I2 r 2 = k / I 2
r3= k/I3 r 3 = k / I 3
r4= k/I4 r 4 = k / I 4
로 되는 관계가 있다. 단지, 이 관계가 성립하는 것은, 좌표위치(x, y)로 발광한빛중, 평판부재(102)의 사방에 전파한 빛은, 도 1로 도시된 광흡수부재(104a, 104b, 104c, 104d)에서 흡수되어, 평판부재(102)의 내부에 반사되는 것이 없는 경우에 한정된다. 즉, 평판부재(102)내의 발광위치로부터 바로 수광기에 전파한 빛만을 검출하는 것에 의해, 수광기와 발광위치와의 거리를 정확히 계측할 수 있게 된다. 또한, 다음과 같이 표시되는 관계가 있다.There is a relationship. However, this relationship holds that, among the light emitted at the coordinate positions (x, y), the light propagated to all sides of the flat plate member 102 is the light absorbing members 104a, 104b, 104c, 104d shown in FIG. ) And is not reflected inside the flat plate member 102. That is, by detecting only the light propagated to the light receiver directly from the light emitting position in the flat plate member 102, the distance between the light receiver and the light emitting position can be measured accurately. In addition, there is a relationship shown as follows.
x2+ y2= r1 2 x 2 + y 2 = r 1 2
x2+ (b - y)2= r2 2 x 2 + (b-y) 2 = r 2 2
(a - x)2+ (b - y) = r3 2 (a-x) 2 + (b-y) = r 3 2
이것들의 관계식으로부터, 위치좌표(x, y)는 다음과 같이 구해진다.From these relational expressions, the position coordinates (x, y) are obtained as follows.
x = KX(I3 2- I2 2)/(I3 2I2 2) + a/2x = K X (I 3 2 -I 2 2 ) / (I 3 2 I 2 2 ) + a / 2
y = KY(I2 2- I1 2)/(I2 2I1 2) + b/2y = K Y (I 2 2 -I 1 2 ) / (I 2 2 I 1 2 ) + b / 2
여기서, KX및 KY는 비례정수를 나타낸다. 상기의 관계식으로 분명하듯이 일반적으로 위치좌표 x가, 가로방향에 나란히 선 2개의 수광기(103a 와 103b중의 하나 및 103c와 103d중의 하나)의 어느것인가 1개의 출력신호로부터 요청되듯이 위치좌표 y는, 세로방향에 나란히 선 2개의 수광기의 출력신호로부터 요청된다. 먼저, 도 3에 도시된 좌표위치연산회로(120)는, 상기의 관계식에 따라 수광기로부터의 신호를 받아 위치좌표(x, y)를 출력하는 것으로, 보통의 회로 설계기술을 써서 쉽게 구성할 수 있다. 일례로서, 도 6에 아날로그승산기와 아날로그연산증폭기를 써 구성한 회로예가 도시되어 있다.Here, K X and K Y represent proportional constants. As is clear from the above relation, the position coordinate y is generally the position coordinate y as requested from one output signal of any of the two receivers (one of 103a and 103b and one of 103c and 103d) lined in the horizontal direction. Is requested from the output signals of the two receivers lined up in the longitudinal direction. First, the coordinate position calculation circuit 120 shown in FIG. 3 outputs the position coordinates (x, y) by receiving a signal from the receiver according to the above relational expression, and can be easily configured using ordinary circuit design techniques. Can be. As an example, Fig. 6 shows a circuit example constructed by using an analog multiplier and an analog operational amplifier.
도 6에 도시된 회로는 4개의 아날로그승산기(6011내지 6014)와 5개의 아날로그연산증폭기(6021내지 6025)로부터 구성되어 있다. 아날로그승산기(6011및 6014)의 각 입력단자에는 각수광기(103b,103c)에서 검출된 전파광의 빛강도 I2,I3가 입력되고, 이것들의 각 출력은 아날로그승산기(6012) 및 아날로그연산증폭기(6021)에 입력된다. 아날로그승산기(6012)의 출력은 아날로그승산기(6013)에 입력되고, 아날로그연산증폭기(6021)의 출력은 아날로그연산증폭기(6022)의 부측에 입력되어 있다. 아날로그연산증폭기(6022)의 정측입력은 접지되어, 그 출력은 아날로그승산기(6013)에 입력됨과 동시에 아날로그연산증폭기(6024)의 정측에 입력되어 있다. 아날로그연산증폭기(6024)의 부측입력과 출력과의 사이에는 증폭율을 결정하는 귀환저항이 설치되어 있다. 아날로그연산증폭기(6024)의 출력은 오프셋전압 a/2을 발생하기 위한 아날로그연산증폭기(6024)의 출력 및 아날로연산증폭기(6023)의 출력은 아날로그연산증폭기(6025)의 부측에 입력되고, 아날로그연산증폭기(6025)의 정측입력은 접지되어 있다.The circuit shown in FIG. 6 is composed of four analog multipliers 601 1 to 601 4 and five analog operational amplifiers 602 1 to 602 5 . The light intensities I 2 and I 3 of the propagated light detected by the respective receivers 103b and 103c are input to each input terminal of the analog multipliers 601 1 and 601 4 , and each of these outputs is an analog multiplier 601 2 and an analogue. It is input to the operational amplifier 602 1 . The output of the analog multiplier (601 2) is input to the analog multiplier (601, 3), the output of the analog operational amplifier (602 1) is input to the analog side of the operational amplifier (602 2). Positive side input of an analog operational amplifier (602 2) is grounded, and its output is input to the positive side of the analog multiplier at the same time, the analog operational amplifier (602 4) as soon enter the (601, 3). Between the input and output side of the analog operational amplifier (602, 4) has a feedback resistor is provided for determining the amplification factor. The output of the analog operational amplifier (602 4) is the output of the analog operational amplifier (602 4), an operational amplifier (602 3) to an output and an analog of the to generate an offset voltage a / 2 is the side of the analog operational amplifier (602 5) is input to positive side input of an analog operational amplifier (602, 5) is grounded.
도 6에 도시된 회로의 요부로 부터의 출력은 이하와 같다.The output from the main portion of the circuit shown in FIG. 6 is as follows.
아날로그승산기6011출력 = I2 2 Analog Multiplier 601 1 Output = I 2 2
아날로그승산기6022출력 = I3 2I2 2 Analog Multiplier 60 2 Output = I 3 2 I 2 2
아날로그승산기6013출력 = I3 2- I2 2 Analog Multiplier6013Output = I3 2- I2 2
아날로그승산기6014출력 = I3 2 Analog Multiplier 601 4 Output = I 3 2
아날로그연산증폭기6021= I3 2- I2 2 Analog Operational Amplifiers 602 1 = I 3 2 -I 2 2
아날로그연산증폭기6022= (I3 2- I2 2)I3 2I2 2 ANA 2 = (I 3 2 -I 2 2 ) I 3 2 I 2 2
아날로그연산증폭기6023= a/2Analog Operational Amplifiers 602 3 = a / 2
아날로그연산증폭기6024= KX(I3 2- I2 2)/I3 2I2 2 Analog Operational Amplifiers 602 4 = K X (I 3 2 -I 2 2 ) / I 3 2 I 2 2
아날로그연산증폭기6025= KX(I3 2- I2 2)/I3 2I2 2+ a/2Analog op amp 60 5 = K X (I 3 2 -I 2 2 ) / I 3 2 I 2 2 + a / 2
도 6에 도시된 회로의 입력은, 도 3에 있어서의 필터회로수단(115)을 통과한 2개의 수광기로부터의 신호이며, 출력은 위치좌표의 x 이다. 아날로그연산증폭기(6024)의 귀환저항치를 선택함으로서 위치좌표의 y를 출력할 수 있게 되어, 좌표위치연산회로(120)은 도 6의 에 도시된 회로를 2세트 갖춤으로서 구성가능하다.The input of the circuit shown in FIG. 6 is a signal from two light receivers which have passed through the filter circuit means 115 in FIG. 3, and the output is x of the position coordinates. To be able to output the y coordinate of the position by selecting a feedback resistance value of the analog operational amplifier (602 4), a coordinate position calculation circuit 120 is configurable to the circuit shown as a second set of matching in Fig.
평판부재102를 구성하기 위한 투명부재에는, 유리나 플라스틱재료를 사용할 수 있다. 특히,폴리메티메타아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌등의 플라스틱광학재료는, 첨가하는 형광염료가 분해되지않는 낮은 온도범위에서 형성할 수 있기때문에 알맞게 사용할 수 있다. 형광염료는 많은 시판품이 알려져있어, 이것을 사용하면 된다. 적절한 상품예로서는, BASF일본주식회사 LumogenF라는 상품명으로 판매되는 형광염료를 들수 있다. 이 형광염료를, 예컨대 폴리메티메탈아크릴수지에 대하여 0.02%의 비율로 첨가하면, 본 실시예에 의한 좌표입력장치에 알맞은 평판부재를 형성할 수 있다.Glass or a plastic material can be used for the transparent member for forming the flat plate member 102. In particular, plastic optical materials such as polymethacryl, polycarbonate, and polystyrene can be suitably used because they can be formed in a low temperature range in which fluorescent dyes to be added are not decomposed. Many commercially available fluorescent dyes are known and may be used. Examples of suitable products include fluorescent dyes sold under the trade name LumogenF of BASF Japan. If this fluorescent dye is added at a rate of 0.02% with respect to the polymethicacryl resin, for example, a flat plate member suitable for the coordinate input device according to the present embodiment can be formed.
평판부재102의 측면에 배치하는 광흡수부재(104a 내지 104d)는, 평판부재(102)와 유사한 투명부재를 사용하여, 이 투명부재에 카본블랙등의 광흡수제를 분산시킴으로서 형성된다. 상기에서 서술했던 3종의 플라스틱광학재료 중에서는, 폴리메티메타아크릴수지는 굴절율이 제일 작기때문에, 상기 실시예에 처럼 평판부재를 폴리메티메타아크릴수지로 형성하는 경우, 광흡수부재에 사용하는 투명부재는 3종의 어떤 플라스틱광학재료를 쓰더라도 좋다. 일례로서, 폴리메티메타아크릴수지에 카본블랙을 5% 균일히 분산시킨 광흡수부재를 형성했다. 이 광흡수부재는, 실시예로 가리킨 평판부재와 동일한 투명부재를 사용하고 있기 때문에, 평판부재의 측면에 쉽게 밀착이 가능하다.The light absorbing members 104a to 104d disposed on the side surface of the flat plate member 102 are formed by dispersing a light absorber such as carbon black on the transparent member using a transparent member similar to the flat plate member 102. Among the three kinds of plastic optical materials described above, since the polymethacryl resin has the smallest refractive index, the transparent material used for the light absorbing member when the flat member is formed of the polymethacryl resin as in the above embodiment is used. The member may use three kinds of plastic optical materials. As an example, a light absorbing member obtained by uniformly dispersing carbon black 5% in a polymethacryl resin was formed. Since this light absorption member uses the same transparent member as that of the flat plate member indicated in the embodiment, the light absorbing member can be easily adhered to the side surface of the flat plate member.
제 1 실시예에서 도시된 평판부재와 광흡수부재를 본 발명에 의한 좌표입력장치에 사용한 결과, 본 발명에 의한 동작원리가 확인되어, 안정성, 신뢰성, 검출속도, 검출 정밀도, 코스트등의 종래 기술이 안고있는 실질적인 문제를 해결할 수 있는 것이 확인되었다.As a result of using the flat plate member and the light absorbing member shown in the first embodiment in the coordinate input device according to the present invention, the operation principle according to the present invention was confirmed, and the prior art such as stability, reliability, detection speed, detection accuracy, cost, etc. It was confirmed that this practical problem could be solved.
제2의 실시예Second embodiment
도 7은 본발명에 의한 좌표입력장치의 제2의 실시예를 도시한 구성개략도이다. 본 실시예에 의한 좌표입력장치는, 수동조작간(130)의 내부에 광원부가 배치되어, 조작정도를 손조작으로 경동시킴으로해서 좌표위치를 지정하는 것이다. 본 실시예에 있어서의 구성요소의 대부분은, 도 1a 및 도 1b에서 도시된 제 1 실시예에서의 구성요소와 동일하므로, 이들에 관해서는 도 1과 동일한 번호를 붙이고 설명은 생략한다.Fig. 7 is a structural diagram showing a second embodiment of the coordinate input device according to the present invention. In the coordinate input device according to the present embodiment, the light source unit is arranged inside the manual operation period 130, and the coordinate position is designated by tilting the operation accuracy by hand operation. Since most of the components in this embodiment are the same as those in the first embodiment shown in Figs. 1A and 1B, the same reference numerals are given to those in Fig. 1, and explanations thereof are omitted.
도 7에 있어서 수동조작간(130)의 회전중심부분에 구상철면(131)이 설치되고, 지지판(132)의 중심부에 마련된 구상요면형상의 관통구멍(133)에 끼워 축상으로 지지되어 장착되어 있다. 이 결과, 수동조작간(130)은 구상철면(131)의 중심(134)을 중심으로하여 회전이 가능하다. 중심(134)은, 빛의 입사로 발광하여, 또한 내부에 빛을 전파하는 평판부재(102)의 거의 중심을 지나는 수선(135)상에 위치되도록 구성되어 있다.In FIG. 7, a spherical concave surface 131 is provided at the center of rotation of the manual operation section 130, and is supported and mounted axially by being inserted into a spherical concave through hole 133 provided in the center of the support plate 132. . As a result, the manual operation section 130 can be rotated about the center 134 of the spherical convex surface 131. The center 134 is configured to be positioned on the waterline 135 passing almost the center of the flat plate member 102 that emits light upon incidence of light and propagates light therein.
수동조작간(130)이 설치되는 지지판(132)은 관체(136)에의해 지탱되고 있다.관체(136)의 내부는 외부광이 차광되어 있다. 이 때문에, 본 실시예에 있어서는 외부광에 의한 영향을 전혀 고려할 필요가 없고, 항상 안정된 동작이 가능하다. 수동조작간(130)의 내부에는 발광수단(106)과, 발광수단을 발광시키기 위한 주파수선택수단(109)와 구동회로수단(110)을 갖는 전원수단(107)과, 집광광학수단(108)이 갖추어져 있다. 발광수단(106)으로 발광하여, 집광광학수단(108)로 집광된 빛은 중심(134)를 지나는 직선(137)상에 사출되어, 평판부재(102)상에 스포트광으로 되어 입사한다. 이 결과, 수동조작간(130)의 경사를 변화시킴으로서, 평판부재(102)의 스폿광 입사위치가 변화한다.The support plate 132 on which the manual operation 130 is installed is supported by the tube 136. The inside of the tube 136 is shielded from external light. For this reason, in this embodiment, it is not necessary to consider the influence by external light at all, and always stable operation is possible. Inside the manual operation 130, a light emitting means 106, a power source means 107 having a frequency selecting means 109 and a driving circuit means 110 for emitting light emitting means, and a condensing optical means 108 Is equipped. Light emitted by the light emitting means 106 and collected by the light converging optical means 108 is emitted onto a straight line 137 passing through the center 134 and is incident on the flat plate member 102 as spot light. As a result, the spot light incident position of the flat plate member 102 changes by changing the inclination of the manual operation period 130.
상기 제 2 실시예에 있어서의 스폿광 입사위치의 좌표검출수단 및 방법은, 제 1 실시예에서 서술된것과 완전히 동일한 것으로서. 그 기본적인 원리는, 거리에 반비례하여 감쇄한하는 빛강도를 평판부재(120)의 네 구석에 배치한 수광기(103a 내지 103d)에서 검출하여, 그 출력신호를 연산처리하여 얻어진다. 즉, 제 2 실시예에 의하면, 수동조작간(130)의 중심(134)을 중심으로한 회전운동은, 평판부재(102)의 스폿광 입사위치의 좌표와 1대1로 대응하고 있다. 따라서, 제 2 실시예에 의한 좌표입력장치는, 소위 조이스틱로서 사용 가능하다. 제 2 실시예를 조이스틱로서 사용하면, 기계요소가 거의 없이 구조가 간단하고, 저가격화, 고정밀도화, 고신뢰화, 고분해능화가 가능해진다.The coordinate detecting means and method of the spot light incident position in the second embodiment are the same as those described in the first embodiment. The basic principle is obtained by detecting the light intensities attenuated in inverse proportion to the distance by the light receivers 103a to 103d arranged in four corners of the flat plate member 120, and calculating the output signal. That is, according to the second embodiment, the rotational movement about the center 134 of the manual operation section 130 corresponds one-to-one with the coordinate of the spot light incident position of the flat plate member 102. Therefore, the coordinate input device according to the second embodiment can be used as a so-called joystick. When the second embodiment is used as a joystick, the structure is simple with almost no mechanical elements, and it is possible to lower the cost, increase the precision, high reliability, and high resolution.
제3의 실시의 형태Third embodiment
도 8은 본발명에 의한 좌표입력장치의 제 3 실시예를 도시한 구성개략도이다. 상기 제 3 실시예에 의한 좌표입력장치는, 수동조작의 마우스의 내부에 광원부가 배치되어,마우스를 손조작으로 이동시켜서 좌표위치를 지정하는 것이다. 본 제 3 실시예의 구성요소의 대부분은 도 1에 나타난 제 1의 실시예와 마찬가지기 때문에 이들에 관해서는 도 1과 같은 번호를 붙이고 설명은 생략한다.8 is a configuration diagram showing a third embodiment of a coordinate input device according to the present invention. In the coordinate input device according to the third embodiment, a light source unit is disposed inside a mouse of manual operation to designate a coordinate position by moving the mouse by hand operation. Since most of the components of this third embodiment are the same as those of the first embodiment shown in Fig. 1, they are denoted by the same numbers as in Fig. 1 and description is omitted.
도 8에 있어서, 투광성의 표면보호층(138)으로 덮어진 평판부재(102)의 표면에, 손조작으로 움직이는 마우스(139)가 놓여 있다. 표면보호층(138)은 마우스(139)를 움직였을 때에 평판부재(102)의 표면에 상처가 나는 것을 방지하기위해서 설치되어 있다. 마우스(139)의 내부에는, 발광수단(106)과, 발광수단(106)을 발광시키기 위한, 주파수선택수단(109)과 구동회로수단(110)을 갖는 전원수단(107)과, 집광광학수단(108)이 갖추어지고 있고, 더욱이, 집광광학수단(108)에 의해 집광된 빛을 평판부재(102)의 표면에 직각에 입사하기 위한 직각프리즘(140)이 집광광학수단(108) 후면에 배치되어 있다.In Fig. 8, a mouse 139 which is operated by hand operation is placed on the surface of the flat plate member 102 covered with the light-transmissive surface protective layer 138. The surface protective layer 138 is provided to prevent the surface of the flat plate member 102 from being damaged when the mouse 139 is moved. Inside the mouse 139, there is a light emitting means 106, a power source means 107 having a frequency selecting means 109 and a driving circuit means 110 for emitting the light emitting means 106, and a condensing optical means. 108 is provided, and further, a right-angle prism 140 for incidating light collected by the light-converging optical means 108 at right angles to the surface of the flat plate member 102 is arranged at the rear of the light-converging optical means 108. It is.
평판부재(102)에 입사한 빛은, 평판부재내부에 첨가되어 있는 형광염료(101)를 여기하여 발광을 생기게한다. 형광염료로부터 발한 빛은 평판부재내부를 전파하고,전파거리와 동시에 빛강도를 감지한다. 평판부재(102)의 네 구석에 배치한 수광기(103a 내지 103d)에의해 사방에 전파한 빛의 강도를 검출함으로서, 입사스포트빛의 위치좌표를 구할 수 있다. 스폿광 입사위치의 좌표검출수단 및 방법은, 제 1 실시예로 서술한것과 완전히 같다. 그 기본은, 평판부재(102)내부를 전파하는 빛의 강도는 전파거리에 반비례하여 감쇄하기 때문에 네 구석에 배치한 수광기(103a 내지 103d)의 출력신호를 상기 제 1 실시예에서 서술한 관계식에 따라서 연산처리하는 것에 의해 위치좌표를 구한다.Light incident on the flat plate member 102 excites the fluorescent dye 101 added into the flat plate member to generate light. Light emitted from the fluorescent dye propagates inside the flat plate member and senses the light intensity at the same time as the propagation distance. The positional coordinates of incident spot light can be obtained by detecting the intensity of light propagated in all directions by the light receivers 103a to 103d arranged at four corners of the flat plate member 102. The coordinate detecting means and method of the spot light incident position are the same as those described in the first embodiment. The basic principle is that the intensity of light propagating inside the flat plate member 102 is attenuated in inverse proportion to the propagation distance, so that the output signals of the light receivers 103a to 103d arranged in the four corners are described in the above-described first embodiment. The position coordinates are obtained by arithmetic processing according to the
광원부에서의 빛의 입사를 방해하지 않고, 또한 평판부재내부의 전파광에 영향을 주지않기위해, 표면보호층(135)은, 빛투과성이 양호하고, 또한, 그 굴절율은 평판부재(102)의 굴절율에 비해 낮은 것이 필요하다. 광원부에서의 빛은 항상 평판부재(102)표면에 직교하여 입사되기 때문에, 입사스폿광은 항상 찌그러진 상태로 되어, 정밀한 위치좌표검출이 가능하다.In order not to disturb the incidence of light from the light source portion and to not affect the propagation light inside the flat plate member, the surface protective layer 135 has good light transmittance, and the refractive index of the flat plate member 102 It is necessary to have a low relative to the refractive index. Since the light from the light source is always incident at right angles to the surface of the flat plate member 102, the incident spot light is always crushed, and precise position coordinate detection is possible.
또한, 아날로그적으로 변화되는 신호량을 취급하기 위해서, 검출회로의 잡음레벨을 낮게 누르는 것이 중요하지만, 제 3 실시예에서는 광원부가 마우스의 관체에 덮어지는 구조로 되어 있어 입사스폿광이 평판부재(102)에 입사되는 위치의 부근에 외부광이 입사하지 않고, 쉽게 검출회로의 잡음레벨을 낮게 누를수 있고, 위치좌표검출의 분해능을 높이는 것이 가능하다.In addition, it is important to press the noise level of the detection circuit low in order to handle the amount of signal that changes analogously, but in the third embodiment, the light source portion is covered with the mouse body, so that the incident spot light is a flat plate member ( No external light enters the vicinity of the position incident on 102, the noise level of the detection circuit can be easily pressed low, and the resolution of position coordinate detection can be increased.
더욱이,아날로그량이 취급되므로, 계산된 위치좌표는 입사스폿트광의 강도분포에 따라 계산된 중간값이기 때문에, 표면보호층(135)의 표면에 상처가 났던것 같은 경우라도, 큰 검출오차가 생기는 것이 적다. 또한, 마우스패드에 상당하는 평판부재는 구조가 간단하기 때문에,저가격화도 용이하다.Furthermore, since the analog amount is handled, the calculated position coordinate is an intermediate value calculated according to the intensity distribution of the incident spot light, so that even if the surface of the surface protection layer 135 appears to be damaged, a large detection error occurs. little. In addition, since the flat plate member corresponding to the mouse pad has a simple structure, it is easy to reduce the price.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면 좌표입력장치에 있어서 아래와같은 효과가 얻어진다.As described above, according to the present invention, the following effects are obtained in the coordinate input device.
빛의 감쇄량으로부터 거리를 산출하는 방법을 사용하여 높은 검출정밀도가 실현되었다. 기계요소를 다용한 종래 장치에 비해, 높은 검출정밀도와 신뢰성이 얻어지고, 가격이 저렴하다.High detection accuracy has been realized by using a method for calculating the distance from the amount of light attenuation. Compared with the conventional apparatus using many mechanical elements, high detection accuracy and reliability are obtained, and the cost is low.
아날로그량을 취급하므로, 높은 분해능과 고속의 검출을 실현되어, 또한, 광학적인 오염이나 전파광의 전파방향의 영향에서 벗어나고, 광원부가 어떤 위치에 있더라도 항상 안정되어 정밀도가 높은 검출이 가능하게 되었다.By dealing with the analog amount, high resolution and high speed detection are realized, and it is possible to be free from optical contamination and influence of the propagation direction of the propagation light, and to be stable at all times at any position, thereby enabling high accuracy detection.
외광의 영향을 제거하는 방식을 채택함으로서, 밝은장소에서도 정밀도가 높은 좌표입력을 가능하게 한다. 또한, 평판부재내부의 전파광이 불필요한 반사를 방지함으로서, 좌표검출의 정밀도를 보다 높이는 것이 가능하다.By adopting a method of removing the influence of external light, it is possible to input coordinates with high precision even in a bright place. In addition, by preventing unnecessary reflection of the propagation light inside the flat plate member, it is possible to further increase the accuracy of coordinate detection.
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