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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Digitalisierer
zum Bestimmen einer Positon eines Zeigeobjektes, das auf einer Koordinatenebene
angeordnet ist. Sowie auf eine Anzeigevorrichtung, die mit solch
einem optischen Digitalisierer ausgestattet ist. In einer solchen
Anzeigevorrichtung finden beispielsweise Plasma-Anzeigefelder oder Flüssigkristallanzeigen
(LCD) Anwendung.
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Kürzlich ist
ein großdimensioniertes
Plasma-Anzeigefeld (PDP), dessen diagonale Abmessung so groß wie 101,6
cm (40 Zoll) oder mehr ist, zu einer Stufe praktischen Einsatzes
entwickelt worden. Hinsichtlich einer Flüssigkristallanzeige (LCD) ist eine
mit einem Bildschirm der Klasse mit 40 Zoll versuchsweise durch
Miteinanderverbinden einer Mehrzahl kleinerer Felder hergestellt
worden. Solche großdimensionierten
Anzeigevorrichtungen finden geeignete Anwendungen bei der Durchführung von Präsentationen
in einem Konferenzraum o.ä.,
beispielsweise durch Anzeigen eines Monitorbildschirms eines Personalcomputers.
Wenn ein Zeigevorgang oder ein Markierungsvorgang bei einem Personalcomputer
durch Berührung
des Bildschirms direkt mit einem Finger oder mit einem Schreiber durchgeführt wird,
statt eine Zeigevorrichtung, bekannt als eine Maus, zu benutzen,
kann die Zuhörerschaft
der Präsentation
beides beobachten, die die Präsentation
vornehmende Person und den Bildschirm, wodurch derselbe Eindruck
entsteht, als wenn die Präsentation
unter Verwendung einer Tafel für
effektivere Präsentation
verwendet worden wäre. Daher
sind Anzeige-Vorrichtungen, bei denen der Ausgabebildschirm auch
als die Eingabe-Koordinatenebene vereinheitlicht ist, durch Kombinieren
eines Anzeigefeldes, eines Digitalisierers und eines berührungsempfindlichen
Feldes entwickelt worden.
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Herkömmlicherweise
ist ein sogenanntes Stereoverfahren als ein Digitalisierungsverfahren
bekannt, das als vergleichsweise einfach mit einer großdimensionierten
Anzeige kombinierbar angesehen wird, wobei zwei Fernsehkameras verwendet werden,
um einen Lichtpunkt eines Schreibers aufzunehmen, um dessen Position
zu erhalten. Wie in 24 dargestellt
ist, ist bei dem Stereo-Verfahren auf einer Koordinatenebene 1 ein
Schreiber 2 angeordnet, der manuell betätigt werden kann. An der Spitze
des Schreibers 2 ist ein lichtemittierendes Bauteil 24 angebracht.
Es ist zu beachten, daß die Koordinatenebene 1 einem
großdimensionierten
Anzeigefeld, wie PDP oder LCD, überlagert
ist. Im Bereich um die Koordinatenebene 1 herum sind Fernsehkameras 12L und 12R voneinander
getrennt jeweils auf der linken und der rechten Seite angeordnet.
Die Fernsehkameras 12L und 12R nehmen den Lichtpunkt
des Schreibers 2 auf und geben den aufgenommenen Lichtpunkt
als ein Videosignal in einen Koordinaten berechnenden Prozessor 19 ein.
Der Koordinaten berechnende Prozessor 19 verarbeitet das
Bild des Schreibers 2, um Positionsinformation (oder Positionskoordinaten)
zu berechnen, und sendet die berechnete Positionsinformation zu
einem Personalcomputer 5. Ausgehend von der eingegebenen
Positionsinformation erzeugt der Personalcomputer ein Bildsignal
und sendet dies zu einem Anzeigefeld 6. Ausgehend von dem
empfangenen Bildsignal zeigt das Anzeigefeld 6 die Positionsinformation des
Schreibers 2 an, wodurch ein Real-Zeit-Zeigevorgang verwirklicht
wird. Es ist zu beachten, daß die Positionskoordinaten
des Schreibers 2 basierend auf Triangulation berechnet
werden können.
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In 25 ist eine Seitenansicht
der herkömmlichen
Anzeigevorrichtung, die in 24 dargestellt
ist, veranschaulicht. Der Ausgabebildschirm des Anzeigefeldes 6,
hergestellt aus einem großdimensionierten
PDP, dient auch als die Eingabe-Koordinatenebene 1. Der
Schreiber 2 wird auf der Koordinatenebene 1 betätigt. An
der Spitze des Schreibers 2 ist ein lichtemittierendes
Bauteil 24, wie eine lichtemittierende Diode (LED), angebracht.
Die zwei Fernsehkameras 12L und 12R nehmen das
Licht auf das von dem lichtemittierenden Bauteil 24 ausgesandt oder
ausgestrahlt wird. Folglich zeigen die 24 und 25 einen
typischen Aufbau für
das herkömmliche Stereo-Verfahren.
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Die
herkömmlichen
Digitalisierer, die Fernsehkameras verwenden, wie sie oben beschrieben sind,
sind jedoch zu empfindlich gegenüber äußerem Störlicht,
wie Innenraum-Beleuchtungslicht
und Sonnenlicht, das durch ein Raumfenster fällt, wodurch Betriebsfehler
verursacht werden. Außerdem
nehmen die herkömmlichen
Digitalisierer, wenn Sie mit einem Anzeigefeld kombiniert werden,
das Licht auf, das von dem Bildschirm ausgestrahlt wird, wodurch Betriebsfehler
hervorgerufen werden. Das PDP ist eine Anzeige der selbst lichtemittierenden
Art und emittiert daher eine erhebliche Menge an Licht. Bei der
LCD der transmittierenden Art, bei der eine rückwärtige Lichtquelle verwendet
wird, wird das Licht von der rückwärtigen Ebene
in erheblicher Menge durch den Bildschirm hindurchgestrahlt. Insbesondere,
wenn die Zeigeeinrichtung von einer passiven Art ist, die indirekt
Licht durch Reflexion eines weiteren Lichtes aussendet, ist die
Lichtmenge, die von der Zeigeeinrichtung ausgesandt wird, kleiner
als diejenige einer aktiven Art der Zeigeeinrichtung, die ein lichtemittierendes
Bauteil hat und direkt Licht aussendet, so daß die Detektion des Lichtpunktes
in großem Ausmaß durch
das weitere Licht beeinflußt
wird, was oft zu Betriebsfehlern führt. Da der Lichtpunkt auf
der Koordinatenebene durch Fernsehkameras von der Peripherie der
Koordinatenebene aus aufgenommen wird, müssen die Fernsehkameras außerdem um das
Anzeigefeld herum angeordnet sein. Diese Anordnung führt zu vielen
Einschränkungen
beim Aufbau, und zwar aufgrund der Sichtfeld- und Konturerfordernisse
der Fernsehkameras, wodurch die Verwirklichung eines kompakten Aufbaus
verhindert wird. Darüber
hinaus ist eine Positionierung der Fernsehkameras relativ zu der
Koordinatenebene unbequem und schwierig, wodurch der Einsatz der
herkömmlichen
optischen Digitalisierungssysteme weniger einfach wird.
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Ein ähnlicher
Digitalisierer ist aus der
US 4,82,328 ,
allerdings mit Photosensoren mit entsprechenden Linsen, bekannt.
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Ein
weiterer Digitalisierer ist aus der
US 5,164,585 bekannt.
Bei dieser Vorrichtung wird ein mit einer LED ausgestatteter Stift
auf einem entsprechenden Tablett verwendet. Mittels Spiegel wird
eine X- und eine Y-Komponente des vom Stift emittierten Lichts auf
die Unterseite des Tabletts gelenkt und dort von einem Linear-CCD-Sensor
erfaßt.
Bei diesem Verfahren wird allerdings ein leitungsgebundener Stift
benutzt, was die Anwendung auf einem großflächigen Anzeigesystem erschwert.
Des weiteren ist die Detektionseinheit auf der Unterseite des Tabletts angeordnet.
Auch diese Anordnung ist bei der beschriebenen Anordnung mit Ausgabebildschirm
und gleichzeitiger Eingabe-Koordinatenebene nachteilig.
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Die
US 4,936,683 offenbart ebenfalls
einen Digitalisierer. Die Vorrichtung verfügt über zwei Linearsensoren, angeordnet
am Rand eines entsprechenden Tabletts entlang der beiden Hauptachsen der
Vorrichtung. Vor dem Linearsensor befinden sich Mikroblenden, die
dafür sorgen,
daß jeweils
nur senkrecht zu dem entsprechenden Linearsensor einfallendes Licht
detektiert wird. Der Stift ist entweder reflektierend oder selbstleuchtend.
Zur Dektektion der Stiftposition dienen die sekrecht zu den Linearsensoren
abgestrahlten Komponenten des Lichts vom Stift, die durch die Mikroblendenanordnungen auf
die jeweiligen Linearsensoren treffen. Das durch die Detektion entstehende
Signal wird von einer entsprechenden Signalverarbeitung verarbeitet
und die Position berechnet.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen optischen Digitalisierer
und eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, welche in der Handhabung flexibler
sind.
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Diese
Aufgabe wird durch einen optischen Digitalisierer nach Anspruch
1 und eine Anzeigevorrichtung nach Anspruch 14 gelöst. Die
abhängigen Ansprüche beziehen
sich auf bevorzugte Ausführungsformen.
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Der
optische Digitalisierer gemäß der Erfindung
weist eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Beleuchtungslichtes über der
Koordinatenebene auf, so daß die
Detektor-Einrichtung das Licht empfängt, das passiv von dem Zeigeobjekt
durch Reflexion des Beleuchtungslichtes ausgesandt wird.
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Erfindungsgemäß wird die
Farbe des Beleuchtungslichtes zyklisch geändert. Die Detektor-Einrichtung empfängt das
Licht, das passiv von dem Zeigeobjekt, das eine besondere Flächenfarbe hat,
reflektiert wird, so daß das
reflektierte Licht in der Detektoreinrichtung zu einem elektrischen
Signal in Abhängigkeit
von der besonderen Flächenfarbe
des Zeigeobjektes führt.
Die Verarbeitungs-Einrichtung verarbeitet das elektrische Signal
so, daß die
besondere Flächenfarbe
des Zeigeobjektes unterscheidbar ist und die Position des Zeigeobjektes
berechnet wird.
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Der
optische Digitalisierer gemäß der Erfindung
ist konstruiert zum Bestimmen einer Position eines Zeigeobjekts,
das passiv Licht aussendet und auf einer Koordinatenebene angeordnet
ist. Bei dem optischen Digitalisierer gemäß der Erfindung ist eine Detektoreinrichtung
an der Peripherie der Koordinatenebene angeordnet und hat ein Sichtfeld,
das die Koordinatenebene abdeckt, zum Empfangen des Lichtes, das
passiv von dem Zeigeobjekt ausgesandt wird und zum Umwandeln des
empfangenen Lichtes in ein elektrisches Signal. Es ist eine Verarbeitungseinrichtung
zum Verarbeiten des elektrischen Signals vorgesehen, das von der
Detektor-Einrichtung
zugeführt
wird, um Koordinaten zu berechnen, welche die Position des Zeigeobjekts
wiedergeben. Eine Kollimator-Einrichtung ist zur Begrenzung des
Sichtfeldes der Detektor-Einrichtung auf eine bestimmte maximale
Höhe relativ
zu der Koordinatenebene angeordnet, so daß durch das begrenzte Sichtfeld
die Detektor-Einrichtung nur eine parallele Komponente des Lichtes
empfangen kann, das von dem Zeigeobjekt im wesentlichen parallel
zu der Koordinatenebene passiv ausgesandt wird.
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Bevorzugt
ist eine Abschirmungs-Einrichtung zum Umschließen der Peripherie der Koordinatenebene
angeordnet, um von dem ausgesandten Licht verschiedenes Störlicht daran
zu hindern, in das begrenzte Sichtfeld der Detektor-Einrichtung
einzufallen.
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Vorzugsweise
umfaßt
die Detektor-Einrichtung ein Paar linearer Bildsensoren zum Empfangen des
ausgesandten Lichtes in verschiedenen Richtungen, um elektrische
Signale zu erzeugen, die ein Paar eindimensionaler Bilder des Zeigeobjektes
wiedergeben, so daß die
Verarbeitungs-Einrichtung die ein-dimensionalen Bilder verarbeitet,
um zweidimensionale Koordinaten der Position des Zeigeobjektes zu
berechnen.
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Bevorzugt
umfaßt
die Kollimator-Einrichtung eine Kollimator-Linse, um nur die parallele
Komponente des ausgesandten Lichtes auf eine Empfangsfläche der
Detektor-Einrichtung zu bündeln.
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Insbesondere
hat die Kollimator-Linse eine flache Bodenfläche, eine flache Kopffläche und
zwischen der flachen Bodenfläche
und der flachen Kopffläche
eine gekrümmte
Linsenfläche,
so daß die
optische Achse der Kollimator-Linse parallel zu der Koordinatenebene
ausgerichtet ist, wenn die flache Bodenfläche der Kollimator-Linse mit
der Koordinatenebene in Kontakt gebracht wird. In einem solchen
Fall umfaßt
der optische Digitalisierer eine optische Einrichtung, die einen
Reflektor und/oder einen Refraktor hat, angeordnet auf einem optischen
Weg zwischen der Kollimator-Linse, die auf der Koordinatenebene
angebracht ist, und der Detektor-Einrichtung, die über der
Koordinatenebene angebracht ist, um das von der Kollimator-Linse gesammelte
Licht auf die Detektor-Einrichtung zu richten. Alternativ dazu hat
die Kollimator-Linse eine optische Achse, die vertikal zu der Koordinatenebene
verläuft,
und eine Reflektor-Einrichtung ist auf der Koordinatenebene angeordnet,
zum Reflektieren der parallelen Komponente des ausgesandten Lichtes
in vertikaler Richtung zu der Kollimator-Linse.
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Vorzugsweise
ist die Lichtquelle abwechselnd ein- und ausgeschaltet, um ein blinkendes
Beleuchtungslicht zu erzeugen, und die Verarbeitungs-Einrichtung
verarbeitet das elektrische Signal, das von der Detektor-Einrichtung
zugeführt
wird, synchronisiert mit dem blinkenden Beleuchtungslicht, so daß die Position
des Zeigeobjektes, das von der Lichtquelle beleuchtet wird, berechnet
wird. Außerdem
weist die Detektor-Einrichtung einen Bildsensor auf, der aus einem
Sammler zum Sammeln elektrischer Ladungen, die durch das empfangene
Licht erzeugt werden, um so das empfangene Licht in das elektrische
Signal umzuwandeln und einem Verschluß-Tor besteht, das zwischen
einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand in Synchronisation
mit dem blinkenden Beleuchtungslicht schaltet, um so das Sammeln
der elektrischen Ladungen in dem Sammler zu steuern.
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Bevorzugt
liefert die Lichtquelle ein Beleuchtungslicht mit einer ersten Wellenlänge. Die
Detektor-Einrichtung hat ein optisches Filter, um das Licht selektiv
zu empfangen, das von einer fluoreszierenden Fläche des Zeigeobjektes, das
von der Lichtquelle beleuchtet wird, ausgesandt wird und eine zweite Wellenlänge hat,
die von der ersten Wellenlänge
verschieden ist. Insbesondere erzeugt die Lichtquelle ein Beleuchtungslicht
mit einer ersten Wellenlänge
in einem ultravioletten Bereich und die Detektor-Einrichtung hat
ein optisches Filter zum selektiven Empfangen des Lichtes mit einer
zweiten Wellenlänge
in einem sichtbaren Bereich.
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Bevorzugt
weist die Detektor-Einrichtung einen Farb-Bildsensor zum Empfangen
des ausgesandten Lichtes spezifisch für Farb-Information, die dem
Zeigeobjekt zugewiesen ist, und zum Umwandeln des empfangenen Lichtes
in ein entsprechendes elektrisches Signal auf. Die Verarbeitungseinrichtung
verarbeitet das elektrische Signal so, daß die Farb-Information des Zeigeobjektes
unterschieden und die Position des Zeigeobjektes berechnet wird.
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Die
Anzeige-Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist zum Bestimmen einer Position eines Zeigeobjektes, das Licht
passiv durch Reflexion aussendet und auf einer Koordinatenebene
angeordnet ist, und zum gleichzeitigen Anzeigen der Position des
Zeigeobjektes auf derselben Koordinatenebene konstruiert. Bei der
Anzeige-Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist eine Detektor-Einrichtung an der Peripherie der Koordinatenebene
angeordnet und hat ein Sichtfeld, das die Koordinatenebene abdeckt,
zum Empfangen des Lichtes, das von dem Zeigeobjekt passiv ausgesandt
wird und zum Umwandeln des empfangenen Lichtes in ein elektrisches
Signal. Eine Verarbeitungs-Einrichtung ist zum Verarbeiten des elektrischen
Signals vorgesehen, das von der Detektor-Einrichtung zugeführt wird,
um Koordinaten zu berechnen, die die Position des Zeigeobjektes
wiedergeben. Eine Kollimator-Einrichtung ist angeordnet, um eine
vertikale Weite des Sichtfeldes der Detektor-Einrichtung auf eine
vorbestimmte maximale Höhe
relativ zu der Koordinatenebene zu begrenzen, so daß die Detektor-Einrichtung durch
das begrenzte Sichtfeld nur eine parallele Komponente des Lichtes empfangen
kann, das von dem Zeigeobjekt im wesentlichen parallel zu der Koordinatenebene
ausgesandt wird. Ein Anzeigefeld ist angebracht, um einen Bildschirm
in einem überlagerten
Verhältnis
zu der Koordinatenebene zu definieren. Eine Ausgabe-Einrichtung
ist zum Anzeigen der Position des Zeigeobjektes auf dem Bildschirm
entsprechend den berechneten Koordinaten vorgesehen.
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Vorzugsweise
ist eine Abschirm-Einrichtung angeordnet, um die Peripherie der
Koordinatenebene zu umschließen
und hat eine vertikale Weite, die ausreicht, um von dem ausgesandten
Licht verschiedenes Störlicht
daran zu hindern, in das begrenzte Sichtfeld der Detektor-Einrichtung einzufallen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der neue optische Digitalisierer durch weiteres Licht
einschließlich
das Anzeigelicht, das von dem Anzeigefeld ausgestrahlt wird, kaum
beeinflußt.
Des weiteren ist der neue optische Digitalisierer geeignet, die
Farbtöne
von Zeigeeinrichtungen festzustellen, wodurch eine Mehrzahl verschiedener
Zeigeeinrichtungen erkannt wird und gleichzeitige Eingaben durch
die Mehrzahl von Zeigeeinrichtungen ermöglicht werden. Zusätzlich ist
der neue optische Digitalisierer geeignet, effizient zusätzliche
Information, wie einen Schreiber-Druck, der auf die Koordinatenebene
ausgeübt
wird, zu übertragen.
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Mit
der Erfindung und ihren Ausführungsformen
werden folgende Vorteile erreicht.
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Es
ist ein Vorteil, daß der
optische Digitalisierer geeignet ist, stabil zu arbeiten, ohne durch weiteres
Licht, einschließlich
des Lichtes, das von dem Anzeigefeld des Digitalisierers ausgestrahlt
wird, beeinflußt
zu werden. Es ist ein weiterer Vorteil, daß der optische Digitalisierer
für einen
kompakten Einbau durch Vermeiden der Einschränkungen beim Anbringen einer
Detektions-Einheit zum Detektieren des Lichtpunktes einer Zeigeeinrichtung
geeignet ist. Ein weiterer Vorteil ist es, daß der optische Digitalisierer geeignet
ist, eine Mehrzahl verschiedener Zeigeeinrichtungen durch Detektieren
von Farben von Zeigeeinrichtungen zu identifizieren und gleichzeitige
Eingaben von der Mehrzahl verschiedener Zeigeeinrichtungen zu verarbeiten.
Es ist noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung und
ihren Ausführungsformen,
einen optischen Digitalisierer zu schaffen, der geeignet ist, zusätzliche
Informationen, wie den Schreibdruck der Zeigeeinrichtung gegen eine
Koordinatenebene, zusätzlich
zu der Positionsinformation der Zeigeeinrichtung effizient zu verarbeiten.
Es ist ein weiterer Vorteil der Anzeigevorrichtung für geeignete
Verwendung bei einem Konferenz-Unterstützungssystem,
daß der
optische Digitalisierer mit einem großdimensionierten Anzeigefeld
kombiniert ist.
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Diese
und weitere Vorteile der Erfindung und ihrer Ausführungsformen
gehen aus der Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
hervor. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht, die einen
optischen Digitalisierer veranschaulicht, der als eine erste, allerdings
nicht erfindungsgemäße, Ausführungsform eines
Digitalisierers dient;
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2 einen Querschnitt, der
eine mögliche, allerdings
nicht erfindungsgemäße Ausführung des Digitalisierers
aus 1 veranschaulicht;
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3 eine Draufsicht, die eine
Kollimator-Linse veranschaulicht, die bei der ersten Ausführungsform
eingesetzt wird;
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4 ein schematisches Diagramm,
das eine Abwandlung der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
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5 ein schematisches Diagramm,
das ein Beispiel eines allerdings nicht erfindungsgemäßen Schreibers
veranschaulicht;
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6 eine Draufsicht, die einen
optischen Digitalisierer veranschaulicht, der als eine zweite bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient;
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7(a) und 7(b) schematische Diagramme, die eine
Beleuchtungseinheit veranschaulichen, die bei der zweiten bevorzugten
Ausführungsform eingesetzt
wird;
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8 ein Flußdiagramm
zum Beschreiben von Vorgängen
bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
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9 ein schematisches Diagramm,
das ein Beispiel eines linearen Bildsensors zur Verwendung bei der
zweiten bevorzugten Ausführungsform
veranschaulicht;
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10 ein Flußdiagramm
zum Beschreiben von Vorgängen
bei dem linearen Bildsensor, der in 9 dargestellt
ist;
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11 ein schematisches Diagramm,
das eine Beleuchtungseinheit zur Verwendung bei einem optischen
Digitalisierer veranschaulicht, der als eine dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient;
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12 ein Flußdiagramm
zum Beschreiben von Vorgängen
bei der Beleuchtungseinheit, die in 11 dargestellt
ist;
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13 ein schematisches Diagramm,
das einen Schreiber zur Verwendung bei der dritten bevorzugten Ausführungsform
veranschaulicht;
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14 ein Flußdiagramm
zum Beschreiben von Vorgängen
bei der dritten bevorzugten Ausführungsform;
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15(a), 15(b) und 15(c) schematische
Diagramme, die einen Schreiber zur Verwendung bei einem optischen
Digialisierer veranschaulichen, der als eine vierte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient;
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16 eine Draufsicht, die
einen optischen Digitalisierer zeigt, der als eine fünfte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient;
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17 einen Querschnitt, der
eine Detektions-Einheit veranschaulicht, die bei der fünften bevorzugten
Ausführungsform
eingesetzt wird;
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18 einen Querschnitt, der
einen möglichen,
allerdings nicht erfindungsgemäßen Schreiber veranschaulicht;
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19 ein Blockdiagramm, das
einen Schaltkreisaufbau des Schreibers, der in 18 dargestellt ist, veranschaulicht;
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20 ein Flußdiagramm
zum Beschreiben von Vorgängen
bei der fünften
bevorzugten Ausführungsform;
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21 eine Draufsicht, die
einen möglichen, allerdings
nicht erfindungsgemäßen optischen
Digitalisierer veranschaulicht; der als eine sechste Ausführungsform
eines Digitalisierers dient;
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22 einen Querschnitt, der
einen optischen Digitalisierer veranschaulicht, der als eine siebte
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient;
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23 eine Draufsicht, die
einen optischen Digitalisierer veranschaulicht, der als eine achte
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dient;
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24 ein schematisches Diagramm,
das einen optischen Digitalisierer nach dem Stand der Technik veranschaulicht;
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25 eine Seitenansicht, die
den optischen Digitalisierer gemäß dem Stand
der Technik, der in 24 dargestellt
ist, veranschaulicht und
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26 ein schematisches Diagramm,
das die Prinzipien des linearen Bildsensors, der in 2 dargestellt ist, veranschaulicht.
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Diese
Erfindung wird anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische
Draufsicht, die eine Anzeigevorrichtung veranschaulicht, die als eine
erste, allerdings nicht erfindungsgemäße, Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung
dient. Diese Anzeigevorrichtung hat eine Kombination eines optischen
Digitalisierers mit einem Anzeigefeld 6 und verwendet einen
Schreiber 2 als Eingabe-Gerät oder -Zeigeeinrichtung. Um
Positionskoordinaten des Schreibers 2 zu erhalten, der
direkt oder indirekt Licht auf eine Koordinatenebene 1 wirft,
ist der Digitalisierer mit einer Detektor-Einrichtung in der Form eines Paares
mit einer linken und einer rechten Detektions-Einheit 3L und 3R ausgestattet,
die im Bereich um die Koordinatenebene 1 herum angeordnet
sind, um das ausgesandte Licht zu empfangen und in ein elektrisches
Signal umzuwandeln, und außerdem
mit einer Verarbeitungs-Einrichtung zum Verarbeiten dieses elektrischen
Signals, um die Positionskoordinaten der Zeigeeinrichtung zu berechnen.
Es ist zu beachten, daß bei
der vorliegenden Ausführungsform die
Verarbeitungs-Einrichtung in den Detektions-Einheiten eingebaut ist. Das Anzeigefeld
besteht aus einer 106,7 cm (42 Zoll)-PDP oder -LCD und hat einen Bildschirm,
der mit der Koordinatenebene 1 des Digitalisierers überlappt.
Außerdem
hat die vorliegende Anzeigevorrichtung einen Personalcomputer 5,
der ein Bildsignal, basierend auf der Positionsinformation oder
den Positionskoordinaten, die von der Detektions-Einheit 3R ausgegeben
werden, erzeugt und die Positionskoordinaten, die durch den Schreiber 2 auf dem
Bildschirm des Anzeigefeldes 6 angegeben werden, anzeigt.
Es ist zu beachten, daß jede
der Detektions-Einheiten 3L und 3R eine Kollimator-Einrichtung
zur Begrenzung eines Sichtfeldes der Detektions-Einheit auf eine
vorbestimmte Weite in der vertikalen Richtung von der Koordinatenebene 1 aus
aufweist, um einen Bereich empfangbaren ausgesandten Lichtes parallel
zu der Koordinatenebene 1 zu schaffen. Darüber hinaus
ist eine Abschirm-Einrichtung in der Form eines Abschirmrahmens 4 angeordnet,
um eine Peripherie der Koordinatenebene 1 zu umschließen, wobei
der Abschirm-Rahmen 4 in der vertikalen Richtung weit genug
ist, um unerwünschtes
Störlicht,
das von dem ausgesandten Licht verschieden ist, aus dem Sichtfeld
jeder der Detektions-Einheiten 3L und 3R herauszuhalten.
Diese Weite beträgt
beispielsweise 1 cm bis 2 cm in der Höhenrichtung von der Koordinatenebene 1 aus.
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Das
folgende beschreibt Vorgänge
bei der ersten Ausführungsform,
die in 1 dargestellt
ist. Die vorliegende Anzeige-Vorrichtung nutzt den optischen Schreiber 2 als
eine Eingabe-Vorrichtung,
die auf der Koordinatenebene 1 manuell bedient wird, um
Positionskoordinaten einzugeben, die ein gewünschtes Muster, wie ein Zeichen
oder eine Grafik, angeben. Die linke und die rechte Detektions-Einheit 3L und 3R,
die ein Paar bilden, sind voneinander um einen vorbestimmten Abstand
in der horizontalen Richtung über
der Koordinatenebene 1 angeordnet. Jede der Detektions-Einheiten 3L und 3R empfängt das
Licht, das von dem Schreiber 2 ausgesandt wird, um ein
elektrisches Signal zu erzeugen. Bei der vorliegenden Ausführungsform
empfängt
die linke Detektions-Einheit 3L das Licht, das von dem
Schreiber 2 ausgesandt wird, um ein elektrisches Signal
zu erzeugen, das eine linke Winkelinformation angibt, und sendet
das erzeugte elektrische Signal an die rechte Detektions-Einheit 3R.
Die rechte Detektions-Einheit 3R empfängt das Licht, das von dem
Schreiber 2 ausgesandt wird, um ein anderes elektrisches
Signal zu erzeugen, das eine rechte Winkelinformation angibt. Außerdem sendet
die Verarbeitungs-Einrichtung, die in die rechte Detektions-Einheit 3R eingebaut
ist, an den Personalcomputer 5 die Positionsinformation,
die die Positionskoordi naten angibt, die durch den Schreiber 2 bezeichnet
werden, und zwar entsprechend einer Triangulation, die auf der linken Winkelinformation
und der rechten Winkelinformation zusammen mit dem Abstand zwischen
den Detektions-Einheiten 3L und 3R basiert. Basierend
auf der empfangenen Positionsinformation, erzeugt der Personalcomputer 5 ein
Bildsignal, das dem Positionskoordinatenwert entspricht, der durch
den Schreiber 2 angegeben wird. Das Anzeigefeld 6 wird,
basierend auf dem Bildsignal, das von dem Personalcomputer 5 eingegeben
wird, so betrieben, daß das
Zeichen oder die Grafik, gezeichnet durch den Schreiber 2,
optisch reproduziert wird.
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2 zeigt schematisch eine
Querschnittsstruktur der Anzeigevorrichtung, die in 1 dargestellt ist. Es ist zu beachten,
daß in
der Figur nur die linke Detektions-Einheit 3L veranschaulicht
ist; die rechte Detektions-Einheit hat einen ähnlichen Aufbau. Die linke
Detektions-Einheit 3L und
die rechte Detektions-Einheit 3R weisen lineare Bildsensoren 13 auf,
die das Licht empfangen, das von dem Schreiber 2 in verschiedenen
Winkeln oder Peripherie ausgesandt wird, um elektrische Signale
zu erzeugen, die ein eindimensionales lineares Bild des Schreibers 2 angeben.
Eine Schaltkreiskomponente 8, die auf einer Leiterplatte
angebracht ist, die in der linken Detektor-Einheit 3L eingebaut
ist, bildet eine Verarbeitungs-Einrichtung, die, basierend auf dem eindimensionalen
linearen Bild, das von dem linearen Bildsensor 13 zugeführt wird,
eine linke Winkelinformation erzeugt und die erzeugte linke Winkelinformation
an die rechte Detektions-Einheit 3R sendet. Die rechte
Detektions-Einheit 3R hat ebenfalls eine Verarbeitungs-Einrichtung,
die von einer Schaltkreiskomponente gebildet wird, welche eine rechte
Winkelinformation berechnet, basierend auf dem eindimensionalen
linearen Bild, das von dem linearen Bildsensor 13 zugeführt wird,
und eine zweidimensionale Positionskoordinate des Schreibers 2 berechnet,
basierend auf der berechneten rechten Winkelinformation und der
linken Winkelinformation, die von der linken Detektions-Einheit 3L zugeführt wird.
Jede der Detektions-Einheiten 3L und 3R enthält eine
Kollimator-Linse, die von einer Linsengruppe 9 gebildet wird,
die nur eine parallele Komponente des Lichtes, das von dem Schreiber 2 ausgesandt
wird und im wesentlichen parallel zu der Koordinatenebene 1 ist,
auf eine Lichtempfangsfläche
des linearen Bildsensors 13 bündelt, wodurch der Bereich
empfangbaren ausgesandten Lichtes parallel zu der Koordinatenebene 1 gemacht
wird. Die Linsengruppe 9 ist an ihren Kopf- und Bodenabschnitten
zu einer flachen Form geschnitten, so daß die Linsengruppe 9 auf
der Koordinatenebene 1 parallel dazu angeordnet werden kann.
Die Kollimator-Linse zur Verwendung bei der vorliegenden Ausführungsform
ist somit von kompakter und aufliegender Art. Die Kollimator-Linse
ist eine Weitwinkel-Linse mit einem Winkel von etwa 90°, um die
Koordinatenebene 1 weit abzudecken. Der Abschirm-Rahmen 4,
der zum Umschließen
der Koordinatenebene 1 angeordnet ist, ist aus einem nichtreflektierenden
Stoff-Material hergestellt, um zu vermeiden, daß von dem ausgesandten Licht verschiedenes
Störlicht
in ein Sichtfeld 11 des linearen Bildsensors 13 einfällt. Ein
Bildschirm 15 des Anzeigefeldes 6 ist der Koordinatenebene 1 überlagert. Der
Schreiber 2 wird auf dem Bildschirm 15 bedient. Der
Schreiber 2 weist ein nicht erfindungsgemäßes lichtemittierendes
Bauteil 24, wie eine LED, auf und hat ein Lichtführungs-Bauteil 23 am
Spitzenende zum Bilden des Lichtpunktes oder eines hellen Flecks.
Dieser Lichtpunkt bleibt in dem kollimierten parallelen Sichtfeld 11,
um durch den linearen Bildsensor 13 aufgenommen zu werden.
Das Anzeigelicht, das von dem Bildschirm 15 aus vertikal
nach oben ausgesandt wird, wird größtenteils aus dem Sichtfeld 11 herausgehalten,
so daß keine
Gefahr besteht, daß das
Anzeigelicht in den Bildsensor 13 einfällt. Zusätzlich wird weiteres Licht,
das in das Sichtfeld 11 einfällt, größtenteils durch den Abschirm-Rahmen 4 abgeblockt,
so daß keine
Gefahr besteht, daß weiteres
Licht in den Bildsensor 13 einfällt. Außerdem wird das Licht, das
von dem Lichtpunkt des Schreibers 2 in alle Richtungen
ausgesandt wird, durch das nicht-reflektierende Stoff-Material 14 des Abschirm-Rahmens 4 absorbiert,
so daß keine
Möglichkeit
besteht, daß die
zweite Reflexion des Lichtes, das von dem Lichtpunkt ausgesandt
wird, in den linearen Bildsensor 13 einfällt. Somit
verhindern bei der vorliegenden Ausführungsform die Anordnung der Linsengruppe 9 zum
Herstellen der Sichtfelder der Detektions-Einheit 3L und 3R im
wesentlichen parallel zu der Koordinatenebene 1 und die
Anordnung des Abschirm-Rahmens 4, der von einer Größe ist, die
ausreicht, um das Sichtfeld 11 um die Koordinatenebene 1 herum
zu umschließen,
daß weiteres Licht
in die Detektions-Einheiten 3L und 3R einfällt. Außerdem vermeidet
die vorliegende Ausführungsform,
daß das
Anzeigelicht, das von dem Bildschirm 15 des Anzeigefeldes 6 ausgesandt
wird, in die Detektions-Einheiten 3L und 3R einfällt. Außerdem ist die
Linsengruppe 9 flach gemacht, so daß die Detektionseinheiten 3L und 3R insgesamt
relativ flach gemacht sein können.
Dies gestattet es den Detektions-Einheiten 3L und 3R,
direkt auf der Koordinatenebene 1 angebracht zu werden,
wodurch die Ausrichtung des Aufbaus und das Positionieren vereinfacht
wird. Mit der obengenannten neuen Ausbildung wird ein optischer
Digitalisierer verwirklicht, der in seiner Größe kompakt ist und durch das
weitere Licht, einschließlich
des Anzeigelichtes, kaum beeinflußt wird. Eine optische Einrichtung
in der Form eines Spiegels 16, der in jede der Detektions-Einheiten 3L und 3R eingebaut
ist, trägt
ebenso zur Verwirklichung des kompakten Aufbaus bei. Im einzelnen
ist der Spiegel 16 auf einem Lichtweg angeordnet, der die Linsengruppe 9,
die auf der Koordinatenebene 1 angeordnet ist, mit dem
linearen Bildsensor 13, der von der Koordinatenebene 1 in
einem Abstand liegt, verbindet. Der Spiegel 16 reflektiert
das Licht, das von dem Schreiber 2 ausgesandt und durch
die Linsengruppe 9 gesammelt wird, um das reflektierte
Licht zu der Lichtempfangsfläche
des linearen Bildsensors 13 zu führen.
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26 ist ein schematisches
Diagramm, das die Funktion des linearen Bildsensors 13 veranschaulicht.
Wie dargestellt, befindet sich die Linse 9 zwischen dem
lichtemittierenden Bauteil 24, das in den Schreiber eingebaut
ist, und dem linearen Bildsensor 13. Das Licht, das von
dem lichtemittierenden Bauteil 24 ausgesandt wird, wird
durch die Linse 9 gesammelt, um auf der Lichtempfangsfläche des
linearen Bildsensors 13 einen Bildpunkt zu erzeugen. Die
Lichtempfangsfläche
ist linear mit sehr kleinen Bildelementen angeordnet. Wenn sich
das lichtemittierende Bauteil 24 von einer Position PA
zu einer zweiten Position PB bewegt, bewegt sich der entsprechende
Bildpunkt von SA zu SB. Wie aus dem veranschaulichten Zusammenhang
gemäß geometrischer
Optik hervorgeht, entspricht die Peilung des lichtemittierenden
Bauteils 24 dem Bildentstehungspunkt, der durch die Bildelemente
des linearen Bildsensors 13 detektierbar ist.
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3 ist eine schematische
Draufsicht, die die Form der Linsengruppe 9, die in 2 dargestellt ist, veranschaulicht.
Wie dargestellt, ist die Linsengruppe 9 an ihrem Kopf und
ihrem Boden zu einer flachen Form geschnitten, so daß die Linsengruppe
auf der Koordinatenebene parallel dazu angeordnet werden kann. Die
flache Linsengruppe 9 kann beispielsweise durch Formen
von Kunststoff erhalten werden.
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4 zeigt eine Abwandlung
der Struktur, die in 2 gezeigt
ist. Bei dieser Abwandlung wird ein Prisma 17, das die
lichtbrechende optische Einrichtung bildet, anstelle des Spiegels 16,
der die reflektierende optische Einrichtung bildet, verwendet. Das
Prisma 17 bricht das ausgesandte Licht, das durch die Linsengruppe 9 gesammelt
wird, in Richtung auf die Lichtempfangsfläche des linearen Bildsensors 13.
Wie zuvor beschrieben worden ist, macht die Linsengruppe 9 das
Sichtfeld 11 im wesentlichen parallel zu der Koordinatenebene.
Die Linsengruppe 9 hat eine flache Form, die aus dem Schneiden
des Kopfes und des Bodens der Linse parallel zueinander im Bereich
deren Mitte resultiert. Das Prisma 17 ist auf dem Lichtweg
des ausgeformten Lichtes von der Linsengruppe 9 zu dem
linearen Bildsensor 13 zum Umlenken des ausgesandten Lichtes
angeordnet.
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5 ist ein schematischer
Teil-Querschnitt, der einen spezifischen Aufbau des nicht erfindungsgemäßen Schreibers,
der in 2 dargestellt
ist, veranschaulicht. Der Schreiber 2 wird als das Eingabegerät für den optischen
Digitalisierer verwendet, der einen Lichtpunkt detektiert, der sich
auf der Koordinatenebene bewegt, den Lichtpunkt in ein elektrisches Signal
umwandelt und dieses elektrische Signal verarbeitet, um Positionskoordinaten
zu berechnen. Der Schreiber 2 hat den Lichtpunkt, der sich über die
Koordinatenebene bewegt. Der Schreiber 2 hat außerdem einen
Halterabschnitt 21, der für einen Zeichnungsvorgang gehandhabt
wird, und einen Spitzenabschnitt 22 zum Bilden des Lichtpunktes.
Der Spitzenabschnitt 22 umfaßt ein aktives lichtemittierendes Bauteil 24,
das beispielsweise von einer LED gebildet wird, und ein Lichtführungs-Bauteil 23,
das beispielsweise aus einem Acryl-Harz hergestellt ist. Das Lichtführungs-Bauteil 23 hat
eine konische oder zylindrische Rohr-Form und ist vom Boden aus
gebohrt. Eine Innenfläche 25 und/oder
eine Außenfläche 26 des
Lichtführungs-Bauteils 23 ist
aus einem lichtdurchlässigen
Bauteil hergestellt, das eine Lichtstreuungs- oder Diffusions-Eigenschaft
hat. Das lichtemittierende Bauteil 24 ist am Boden des
Lichtführungs-Bauteils 23 angebracht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
sind auf der Innenfläche 25 und
der Außenfläche 26 des
gebohrten Lichtführungs-Bauteils 23 Erhebungen
und Vertiefungen ausgebildet. Diese Erhebungen und Vertiefungen
werden von lichtdurchlässigen
mikroskopischen Prismen gebildet. Diese Erhebungen und Vertiefungen
können durch
Prägen
hergestellt werden. Gemäß dem oben erwähnten Aufbau
kann beispielsweise eine kommerziell erhältliche LED als das lichtemittierende Bauteil 24,
das in den Schreiber 2 einzubauen ist, eingesetzt werden,
und das Licht, das von dem lichtemittierenden Bauteil 24 ausgesandt
wird, kann effizient entlang der Koordinatenebene ausgesandt werden.
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6 ist eine Draufsicht, die
eine Anzeige-Vorrichtung veranschaulicht, die als eine zweite bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient. Diese Anzeige-Vorrichtung hat
einen optischen Digitalisierer zum Erhalten von Positionskoordinaten
einer Zeigeeinrichtung, die indirekt Licht auf die Koordinatenebene 1 wirft.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
wird der Finger 20 einer Bedienungsperson als das Zeigeobjekt
oder die Zeigeeinrichtung verwendet. Der optische Digitalisierer hat
eine linke und eine rechte Detektions-Einheit 3L und 3R,
die ein Paar bilden und im Bereich um die Koordinatenebene 1 herum
angeordnet sind und das Licht empfangen, das von dem Finger 20 reflektiert wird,
um das empfangene Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
Jede der Detektions-Einheiten 3L und 3R enthält eine
Verarbeitungs-Einrichtung zum Verarbeiten des elektrischen Signals,
um die Positionskoordinaten des Fingers 20 zu berechnen.
Zusätzlich
hat dieser optische Digitalisierer ein Paar Beleuchtungs-Einheiten 30L und 30R,
deren jede eine Lichtquelle zum Beleuchten der Koordinatenebene 1 hat.
Die linke und die rechte Detektions-Einheit 3L und 3R empfangen
das Licht, das von dem beleuchteten Finger 20 reflektiert
wird. Die linke und die rechte Beleuchtungs-Einheit 30L und 30R,
die ein Paar bilden, schalten die eingebauten Lichtquellen wiederholt
ein und aus, um die Koordinatenebene 1 intermittierend
zu beleuchten. Die Verarbeitungs-Einrichtungen, die in den Detektions-Einheiten 3L und 3R eingebaut
sind, verarbeiten das elektrische Signal synchronisiert mit dieser
Blink-Beleuchtung.
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7(a) und 7(b) zeigen den Aufbau der Beleuchtungseinheit 30L,
die in 6 dargestellt ist. 7(a) ist eine Draufsicht,
während 7(b) eine Seitenansicht ist.
Es ist zu beachten, daß die
andere Beleuchtungs-Einheit 30R einen ähnlichen Aufbau hat. Wie dargestellt
ist, umfaßt
die Beleuchtungs-Einheit 30L eine Lichtquelle 31,
wie eine LED, und an ihrer Vorderseite ist eine Zylinder-Linse 32 angebracht. Wie
in 7(a) dargestellt
ist, projiziert die Zylinder-Linse das Beleuchtungslicht von der
Lichtquelle in zerstreuender Weise, um die Koordinatenebene über einen
weiten Winkel zu beleuchten. Wie in 7(b) dargestellt
ist, bündelt
die Zylinder-Linse
in der Richtung vertikal zu der Koordinatenebene das Beleuchtungslicht
in einem gewissen Grad, um es in einer parallelen Weise entlang
der Koordinatenebene zu projizieren.
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Das
folgende beschreibt Vorgänge
bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform,
die in 6 dargestellt
ist, unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm, das in 8 dargestellt ist. Zuerst
werden in Schritt S1 die linke und die rechte Beleuchtungs-Einheit 30L und 30R eingeschaltet.
In Schritt S2 werden elektrische Signale, die von Bildsensoren der
linken und der rechten Detektions-Einheit 3L und 3R ausgegeben
werden, gelesen, um in einem Puffer BUF1 gespeichert zu werden.
In Schritt S3 werden die linke und die rechte Beleuchtungs-Einheit 3oL und 3oR ausgeschaltet.
In Schritt S4 werden elektrische Signale, die von den Bildsensoren
der linken und der rechten Detektions-Einheit 3L und 3R ausgegeben werden,
gelesen, um in einem anderen Puffer BUF2 gespeichert zu werden.
Zuletzt wird in Schritt S5 für jedes
Bildelement der Detektions-Einheiten 3L und 3R eine
Berechnung von BUF1–BUF2
durchgeführt, um
Hintergrund-Rauschen zu entfernen und Positionskoordinaten, die
durch den Finger 2o angegeben werden, zu berechnen. Somit
wiederholen bei der vorliegenden Ausführungsform die linke und die rechte
Beleuchtungs-Einheit 30L und 30R, die ein Paar
bilden, Ein- und Ausschaltvorgänge,
um die Koordinatenebene 1 intermittierend zu beleuchten.
Zur selben Zeit arbeitet die Verarbeitungs-Einrichtung synchronisiert
mit der Blink-Beleuchtung, um die elektrischen Signale zu verabeiten,
die von den Detektions-Einheiten 3L und 3R ausgegeben
werden. Der oben erwähnte
Aufbau gestattet eine Berechnung von Positionskoordinaten, wobei
ein Fehler, der durch weiteres Licht oder Hintergrundlicht hervorgerufen
würde,
vermieden wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Licht,
das von dem beleuchteten Finger 20 reflektiert wird, von
dem weiteren Licht durch elektrische Steuerung unterschieden werden,
wodurch der optische Digitalisierer, der kaum durch weiteres Licht
beeinflußt
wird, verwirklicht wird. Auch wenn die Ausführungsform mit dem Anzeigefeld 6,
wie einem PDP, kombiniert wird, kann die Reflexionskomponente des
Anzeigelichtes des Anzeigefeldes 6 von der Reflexionskomponente
des Beleuchtungslichtes unterschieden werden. Wie bei der ersten
Ausführungsform,
die in 1 dargestellt ist,
ist der Abschirm-Rahmen 4, der die Koordinatenebene 1 umschließt, bei
der vorliegenden Ausführungsform
vorgesehen. Daher vermeidet der Abschirm-Rahmen, zusätzlich zu
den oben beschriebenen Wirkungen, daß weiteres Licht aus dem Bereich um
die Koordinatenebene herum in die Detektions-Einheiten einfällt, wodurch
der optische Digitalisierer gegenüber weiterem Licht noch besser
geschützt
ist.
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9 ist ein schematisches
Diagramm, das ein besonderes Beispiel des linearen Bildsensors 13 veranschaulicht,
der in jede der Detektions-Einheiten 3L und 3R eingebaut
ist, die in 6 gezeigt
sind. Bei diesem Beispiel hat der lineare Bildsensor 13 Bildelement-Zellen 133 (Ladung
sammelnde Einrichtungen) zum Sammeln elektrischer Ladung, die der empfangenen
Lichtmenge entspricht, und zum Umwandeln der gesammelten Ladung
in ein elektrisches Signal und ein Verschluß-Tor 132 zum Steuern
des Sammeln der elektrischen Ladung. Dieser Bildsensor 13 öffnet und
schließt
das Verschluß-Tor(-Gate) 132 synchronisiert
mit der oben erwähnten
Blink-Beleuchtung. Wie dargstellt ist, hat der lineare Bildsensor 13 eine
Verschluß-Senke 131,
das Verschluß-Tor 132,
die Bildelement-Zellen 133, ein Auslese-Tor(-Gate) 134,
ein analoges CCD-Schieberegister 135 und einen Ausgangsverstärker 136.
An die Verschluß-Senke 131 wird
eine Versorgungsspannung VDD angelegt, an das Verschluß-Tor 132 wird ein
Steuersignal SHUT angelegt, an das Auslese-Tor 134 wird
ein Steuersignal ROG angelegt, und an das analoge CCD-Schieberegister 135 wird
ein Taktsignal CLK angelegt. Von dem Ausgangsverstärker 136 wird
ein elektrisches Signal OUT erhalten.
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Das
folgende beschreibt Vorgänge
bei dem linearen Bildsensor 13 mit der Verschluß-Eigenschaft, dargestellt
in 9, unter Bezugnahme
auf ein Flußdiagramm,
das in 10 gezeigt ist.
Zuerst wird in Schritt S1 das Steuersignal SHUT eingegeben, um das
Verschluß-Tor 132 zu öffnen, um
die elektrische Ladung, die in den Bildelement-Zellen 133 gesammelt
ist, in die Verschluß-Senke 131 zu entladen.
Als nächstes
werden in Schritt S2 die linke und die rechte Beleuchtungs-Einheit 30L und 30R, dargestellt
in 6, eingeschaltet.
In Schritt S3 werden die Beleuchtungs-Einheiten 30L und 30R nach einer
bestimmten Zeit ausgeschaltet. Diese Zeit ist beispielsweise auf
100 μs eingestellt.
In Schritt S4 wird das Steuersignal ROG eingegeben, um das Auslese-Tor 134 zu öffnen, um
die Ladung von den Bildelement-Zellen 133 zu dem analogen CCD-Schieberegister 135 zu
bewegen, und das Taktsignal CLK wird dem analogen CCD-Schieberegister 135 zugeführt, um
Bilddaten auszulesen. Diese Bilddaten werden von dem Ausgangsverstärker 136 als das
elektrische Signal OUT abgenommen. Zuletzt werden in Schritt S5,
basierend auf den Bilddaten, die Positionskoordinaten, die von dem
Finger 20 angegeben werden, berechnet. Gemäß der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsform
gestattet es die Verwendung der Verschluß-Eigenschaft des Bildsensors,
die Beleuchtung in einer blinkenden Weise vorzunehmen, um das Bild
des Fingers oder des Schreibers nur in der Zeit mit Beleuchtung
aufzunehmen, wodurch der Zeitraum, in dem weiteres Licht auf die Detektions-Einheiten
einwirken kann, minimiert wird. Dieser Aufbau minimiert wiederum
einen unerwünschten
Einfluß des
Anzeigelichtes und des weiteren Lichtes.
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11 ist eine schematische
Draufsicht, die eine Beleuchtungs-Einheit zur Verwendung bei einem
optischen Digitalisierer veranschaulicht, der als eine dritte bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung dient. Bei dieser Ausführungsform besteht eine Lichtquelle,
die in die Beleuchtungs-Einheit 30 eingebaut ist, aus einer
roten LED 31r, einer grünen
LED 31g und einer blauen LED 31b. Vor diesen LEDs
ist eine Zylinder-Linse 32 angeordnet. Die Beleuchtungs-Einheit 30 schaltet
das rote, grüne
und blaue Licht, das von der LED 31r, LED 31g und
LED 31b jeweils ausgesandt wird, um die Koordinatenebene
in einer blinkenden Weise zu beleuchten. Dementsprechend empfangen
die Detektions-Einheiten getrennt die Lichter dieser Farben, die
von einer Zeigeeinrichtung reflektiert werden, die eine besondere
Flächenfarbe
hat, in Synchronisation mit der Blink-Beleuchtung. Die Verarbeitungs-Einrichtung,
die in den Detektions-Einheiten eingebaut ist, verarbeitet ein elektrisches
Signal, das von den Bildsensoren ausgegeben wird, um die Positionskoordinaten
der Zeigeeinrichtung zu berechnen und die Flächenfarbe der Zeigeeinrichtung
zu erkennen.
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12 ist ein Flußdiagramm
zum Beschreiben von Vorgängen
des optischen Digitalisierers, in den die Beleuchtungs-Einheit 30,
die in 11 dargestellt
ist, eingebaut ist. Zuerst wird in Schritt S1 nur die rote LED 31r eingeschaltet,
um Bilddaten von dem CCD-Bildsensor zu lesen. Diese Bilddaten werden
unter roter Beleuchtung erhalten, was ein getrenntes Bild roter
Farbe oder ein rotes Bild gibt. Als nächstes wird in Schritt S2 nur
die grüne
LED 31g eingeschaltet, um Bilddaten von dem CCD-Bildsensor
zu lesen. Diese Bilddaten werden unter grüner Beleuchtung erhalten, was
ein getrenntes Bild grüner Farbe
oder ein grünes
Bild gibt. Zuletzt wird in Schritt S3 nur die blaue LED 31b eingeschaltet,
um Bilddaten von dem CCD-Bildsensor auszulesen. Dieses Bild wird
unter blauer Beleuchtung erhalten, was ein getrenntes Bild blauer
Farbe oder ein blaues Bild anzeigt. Somit schaltet die vorliegende
Ausführungsform
durch die Verwendung des CCD-Bildsensors einfarbigen Typs die Lichtfarbe
der Beleuchtungs-Einheit unter Rot, Grün und Blau, um farblich getrennte
Bilder (rotes Bild, grünes
Bild und blaues Bild) entsprechend diesen Farben bereitzustellen.
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13 veranschaulicht ein Beispiel
eines Schreibers zur Verwendung bei der oben erwähnten Ausführungsform. Der Schreiber 2 hat
einen Halterabschnitt 21 und einen Spitzenabschnitt 22.
Der Spitzenabschnitt 22 besteht aus einem Bauteil 27 für grüne Farbe,
das grünes
Licht intensiv reflektiert. Zusätzlich
wird ein Schreiber mit einem Bauteil für rote Farbe oder einem Bauteil
für blaue
Farbe an dem Spitzenabschnitt 22 verwendet, gemäß den Erfordernissen.
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14 ist ein Flußdiagramm
zum Beschreiben einer Berechnungs-Verarbeitung des optischen Digitalisierers
im Zusammenhang mit der oben erwähnten
dritten Ausführungsform.
Zuerst werden in Schritt S1 ein rotes Bild, ein grünes Bild
und ein blaues Bild ausgelesen. In Schritt S2 wird ein Verhältnis grünes Bildrotes
Bildblaues Bild für
jedes Bildelement der Detektions-Einheit
berechnet, um Bildelemente auszusondern, die ein Verhältnis wie
etwa 1:0:0 haben. Dies kann den Schreiber 2 mit dem grünen Farb-Bauteil 27 am
Spitzenabschnitt 22 indentifi zieren. Dann wird eine Koordinatenberechnung
basierend auf den Aussonderungsergebnissen durchgeführt. Somit
schaltet die Beleuchtungs-Einheit bei der vorliegenden Ausführungsform
zyklisch die Beleuchtungs-Lichter mit verschiedenen Farben oder Wellenlängen, um
die Koordinatenebene zu beleuchten. Die Farbe des Schreibers 2 wird
identifiziert durch Größenänderung
in dem elektrischen Signal, das von der Detektions-Einheit unter
Bestrahlung durch diese Beleuchtungs-Lichter ausgegeben wird. Dieser
Aufbau gestattet es, in den optischen Digitalisierer zusätzlich zu
der Koordinateninformation Farb-Information einzugeben. Ein Bildsensor
des Typs für
eine Farbe kann die Farbe des Schreibers 2 identifizieren,
wodurch der optische Digitalisierer hinsichtlich Kosten besonders
günstig
wird. Zusätzlich trägt die Farb-Identifizierung
zum Ausschluß von
weiterem Licht bei.
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15(a), 15(b) und 15(c) sind schematische
Diagramme, die einen Schreiber zur Verwendung bei einem optischen
Digitalisierer veranschaulichen, der als eine vierte bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient. Wie bei der zuvor erwähnten dritten
Ausführungsform wird
Farb-Information des Schreibers durch Verwendung einer Beleuchtungs-Einheit
der Art mit Schalten der Licht-Farbe, wie sie in 11 dargestellt ist, detektiert. Wie in 15(a) gezeigt ist, wird
dieser Schreiber 2 als ein Eingabegerät eines optischen Digitalisierers
verwendet, der den Lichtpunkt detektiert, der sich auf der Koordinatenebene
bewegt, den detektierten Lichtpunkt in ein elektrisches Signal umwandelt
und dieses elektrische Signal verarbeitet, um Positionskoordinaten
des Schreibers auszugeben. Der Schreiber hat den Lichtpunkt, der
sich auf der Koordinatenebene im Laufe eines Zeichnungsvorgangs
herum bewegt. Im einzelnen hat der Schreiber 2 einen Halterabschnitt 21,
der gehandhabt wird, um einen Zeichnungsvorgang und einen Druck-Vorgang durchzuführen, der
mit einer Änderung
im Schreibdruck, der auf die Koordinatenebene ausgeübt wird, verbunden
ist, und einen Spitzenabschnitt 22, an dem ein Reflektor
angebracht ist, der den Lichtpunkt durch Reflexion von Beleuchtungslicht
bildet. Dieser Reflektor hat ein Gleit-Element 28 mit einer
ersten Farbe (beispielsweise Blau), das in Reaktion auf den Schreibdruck
nach oben und nach unten gleitet, und ein Abdeck-Element 29 mit
einer zweiten Farbe (beispielsweise Rot), das das Gleit-Element 28 abdeckt. Da
ein Verhältnis
der ersten Farbe zu der zweiten mit dem Schreibdruck variiert, kann
dieser Schreiber Stift-Druckinformation zusätzlich zu Positionskoordinateninformation
entsprechend dem Zeichnungsvorgang eingeben. Es ist zu beachten,
daß eine
Feder 28a in dem Halterabschnitt des Schreibers 2 vorgespannt
ist, um eine Bewegung nach oben und nach unten des Gleit-Elementes 28 in
Reaktion auf den Schreiben-Druck zu verwirklichen.
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15(b) zeigt einen Zustand,
bei dem ein relativ großer
Schreibdruck auf den Schreiber ausgeübt wird. 15(c) zeigt einen Zustand, bei dem ein relativ
kleiner Schreibdruck auf den Schreiber 2 ausgeübt wird.
Durch kräftiges
Drücken
des Schreibers 2 gelangt das rote Abdeckelement 29 in
das Sichtfeld 11 der Detektions-Einheit 3. Wenn
demgegenüber der
Stift 2 nicht so kräftig
gedrückt
wird, liegt das blaue Gleit-Element 28 im Sichtfeld. Die
Detektions-Einheit erkennt den Unterschied zwischen diesen Farben
des Spitzenabschnitts 22 des Schreibers 2, um
Schreibdruck-Information zu erhalten. Diese Schreibdruck-Information
kann als ein Schreiber-Stift-Unten-Signal oder als ein Schaltsignal
entsprechend einem Maus-Klick-Signal verwendet werden. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
schaltet die Beleuchtungs-Einheit zwischen zwei oder mehr Farben,
um die Koordinatenebene in einer blinkenden Weise zu beleuchten.
Der Schreiber ändert
Flächenfarben
mit einer Bewegung nach oben und nach unten des Gleit-Elementes.
Die Detektions-Einheit 3 detektiert getrennt, synchronisiert
mit der Blink-Beleuchtung, das Licht verschiedener Farben, das durch
Reflexion der Blink-Beleuchtung
durch den Schreiber 2 hervorgerufen wird, dessen Flächenfarben
sich ändern.
Die Verarbeitungs-Einrichtung verarbeitet das elektrische Signal,
das von der Detektions-Einheit
ausgegeben wird, um die Positionskoordinaten entsprechend dem Zeichnungsvorgang
des Schreibers 2 zu berechnen, und erkennt eine Farbänderung
entsprechend der Bewegung nach oben und nach unten des Gleit-Elementes.
Dieser einfache Aufbau gestattet eine Übermittlung des Stift-Unten-Signals,
das anzeigt, daß der
Schreiber die Koordinatenebene berührt, und eines Schreibdruck-Signals
zu dem optischen Digitalisierer. Insbesondere wird bei dem Schreiber
keine spezielle Schaltkreiskomponente und keine Batterie eingesetzt,
um das Schreibdruck-Signal zu dem optischen Digitalisierer zu übertragen,
wodurch der optische Digitalisierer hinsichtlich Kosten, Wartung
und Haltbarkeit hervorragende Eigenschaften hat.
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16 ist eine schematische
Draufsicht, die eine Anzeigevorrichtung und einen optischen Digitalisierer
veranschaulicht, der als eine fünfte
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient. Grundsätzlich entspricht die fünfte Ausführungsform
der ersten Ausführungsform.
Ein Schreiber 2 und eine linke und eine rechte Detektions-Einheit 3L und 3R sind
auf einer Koordinatenebene 1 angeordnet. Zusätzlich umschließt der Abschirm-Rahmen 4 die
Koordinatenebene 1. Unter der Koordinatenebene 1 ist
ein großdimensioniertes
Anzeigefeld 6, wie eine PDP, eingebaut.
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17 ist ein schematischer
Querschnitt, der den besonderen Aufbau der Detektions-Einheit 3, die
in 16 dargestellt ist,
veranschaulicht. Wie dargestellt ist, hat dieser optische Digitalisierer
eine Detektions-Einheit 3, die im Bereich um die Koordinatenebene 1 herum
angeordnet ist, um ausgesandtes Licht zu empfangen und dieses in
ein elektrisches Signal umzuwandeln, wodurch Positionskoordinaten des
Schreibers 2 erhalten werden, der indirekt Licht auf die
Koordinatenebene 1 strahlt. Eine Verarbeitungs-Einrichtung
ist in der Detektions-Einheit 3 eingebaut, um das elektrische
Signal zu verarbeiten, so daß die
Positionskoordinaten berech net werden. Eine Linse 9 ist
in der Detektions-Einheit 3 zum Begrenzen eines Sichtfeldes 11 der
Detektions-Einheit 3 auf eine vorbestimmte maximale Höhe relativ
zu der Koordinatenebene 1 angebracht, um den Bereich empfangbaren
ausgesandten Lichtes parallel zu der Koordinatenebene 1 zu
machen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Farb-Fernsehkamera 12 als
die Detektions-Einheit eingesetzt. Diese Farb-Fernsehkamera 12 enthält einen
Farb-Bildsensor. Die Linse 9 ist an der Farb-Fernsehkamera
angebracht. Die Linse 9 hat eine optische Achse, die vertikal
zu der Koordinatenebene 1 verläuft. Ein Spiegel 16 ist
auf der Koordinatenebene 1 als eine Reflexions-Einrichtung
angeordnet, um eine ausgesandte Lichtkomponente parallel zu der
Koordinatenebene 1 in einem rechten Winkel zu reflektieren,
um die reflektierte Komponente zu der Linse 9 zu führen. Dieser
Aufbau sammelt nur die Komponente des Lichtes, die von einem Spitzenabschnitt 22 des
Schreibers 2 auf eine Lichtempfangsfläche des Bildsensors durch Reflexion
ausgesandt wird, wodurch der Bereich empfangbaren ausgesandten Lichtes
parallel zu der Koordinatenebene 1 gemacht wird. Somit
hat die Detektions-Einheit 3 die Linse 9, die
ein Bild des Schreibers 2 auf dem Bildsensor ausbildet.
Der Spiegel 16 ist unmittelbar vor der Linse 9 angeordnet,
um die Reflexions-Einrichtung zum Umlenken des Lichtweges in einem
rechten Winkel zu schaffen. Dieser Aufbau vereinfacht einen Einbau
der Kamera-Einheit und deren Positionsjustierung, wenn eine kommerziell
erhältliche
Fernsehkamera-Linse, wie die Objektiv-Linse 9 verwendet
wird. Außerdem
wird durch Anordnen eines Abschirm-Rahmens 4 um die Koordinatenebene 1 herum
der optische Digitalisierer verwirklicht, der durch weiteres Licht,
einschließlich
Anzeigelicht, das von einem Bildschirm 15 eines Anzeigefeldes 6 ausgesandt
wird, kaum beeinflußt
wird. Es ist zu beachten, daß bei
der vorliegenden Ausführungsform
der Farb-Bildsensor in der Detektions-Einheit 3 eingesetzt
wird. Daher kann die Detektions-Einheit 3 ein ausgesandtes
Licht empfangen, das einer Farbe entspricht, die dem Schreiber 2 zugewiesen
ist, um ein entsprechendes elektrisches Signal auszugeben. Die Verarbeitungs-Einrichtung
verarbeitet dieses elektrische Signal, um die Farbe des Stiftes 2 zusätzlich zur
Berechnung dessen Positionskoordinaten zu identifizieren. Somit
kann durch Identifizieren der Schreiber-Farbe eine besondere Funktion,
wie die eines Löschgerätes ("Radiergummi") dem Schreiber zugewiesen
werden. Außerdem gestattet
es der oben erwähnte
Aufbau, daß zwei oder
mehrere Schreiber mit verschiedenen Farben gleichzeitig verwendet
werden. Außerdem
wird durch den oben erwähnten
Aufbau weiteres Licht durch die Farb-Identifizierung ausgeschlossen.
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18 ist ein schematischer
Querschnitt, der ein besonderes Beispiel eines möglichen, aber nicht erfindungsgemäßen Schreibers
zur Verwendung bei der fünften
bevorzugten Ausführungsform, die
in 16 und 17 dargestellt ist, veranschaulicht.
Dieser optische Schreiber hat einen Aufbau, der im Grunde ähnlich demjenigen
des optischen Schreibers ist, der in 5 dargestellt
ist. Wie gezeigt ist, besteht der Schreiber 2 aus einem
Halterabschnitt 21 und einem Spitzenabschnitt 22.
Der Halterabschnitt 21 umfaßt eine Leiterplatte 21p, über der
ein Schalter 21s, ein Seitenknopf 21n und eine
Schaltkreiskomponente 21c angebracht sind. Die Leiterplatte 21p hat einen
Schreibdruck-Detektor 21d. Der Spitzenabschnitt 22 besteht
aus einem lichtemittierenden Bauteil und einem Licht-Führungsbauteil 23.
Das lichtemittierende Bauteil wird von einer roten LED 24r,
einer grünen
LED 24g und einer blauen LED 24b gebildet, die
von einer Linse 24a bedeckt werden. Diese LED-Chips werden
bei Einschalt-/Ausschaltvorgängen durch
die Schaltkreiskomponente 21c gesteuert, die auf der Leiterplatte 21p angebracht
ist. Das Licht-Führungsbauteil 23 wird
von einem zylindrischen, lichtdurchlässigen Acrylharz gebildet und
hat eine Bohrung, die entlang der Länge des Schreibers verläuft. An
einer Innenfläche 25 und
einer Außenfläche 26 des
Licht-Führungsbauteils 23 sind
Erhebungen und Vertiefungen ausgebildet, um eine gewünschte Licht-Streueigenschaft
zu realisieren.
-
19 ist ein Blockdiagramm,
das einen Schaltkreisaufbau des nicht erfindungsgemäßen optischen
Schreibers, der in 18 dargestellt
ist, veranschaulicht. Der Schreibdruck-Detektor 21d ist
mit der roten LED 24r über
einen invertierenden Verstärker 21i und
einen Verstärker 21a,
mit dem diese LED betrieben wird, verbunden. Der Schreibdruck-Detektor 21d ist
auch mit der blauen LED 24b über einen Verstärker 21a,
mit dem diese LED betrieben wird, verbunden. Der Schalter 21s ist
mit der grünen
LED 24g über
einen LED-Verstärker 21a verbunden.
-
Das
folgende beschreibt Vorgänge
bei der oben erwähnten
fünften
bevorzugten Ausführungsform
mit Bezug auf ein Flußdiagramm,
das in 20 dargestellt
ist. Zuerst wird in Schritt S1 ein Bildsignal, das von der Farb-Fernsehkamera 12 ausgegeben wird
gelesen, um in einem Puffer BUF (rot), einem Puffer BUF (grün) und einem
Puffer BUF (blau) gespeichert werden. In Schritt S2 wird ein Wert
von BUF (rot) + BUF (grün)
+ BUF (blau) für
jedes Bildelement erhalten und es werden, basierend auf dem erhaltenen
Wert, Positionskoordinaten des Schreibers 2 berechnet.
In Schritt S3 werden Werte des Bildelementes, ausgehend von Spitzenwerten
von BUF (rot) + BUF (grün)
+ BUF (blau), jeweils in einem Register PEAK (rot), einem Register
PEAK (grün)
und einem Register PEAK (blau) gespeichert. In Schritt S4 werden,
basierend auf den Werten der Register PEAK (rot), PEAK (grün) und PEAK
(blau) Schreibdruck-Information und Einschalt-/Ausschaltinformation
berechnet. Aus 19 ist
ersichtlich, daß,
wenn der Schreibdruck, der durch den Schreibdruck-Detektor 21d detektiert
wird, zunimmt, die emittierte Lichtmenge der blauen LED 24b zunimmt.
Demgegenüber nimmt,
wenn der Schreibdruck, der durch den Schreibdruck-Detektor 21d detektiert
wird, abnimmt, eine emittierte Lichtmenge der roten LED 24r zu. Durch
Detektieren einer solchen Änderung
in der emittierten Lichtmenge wird in Schritt S4 der Schreibdruck
erhalten. Außer dem
wird, wie aus 19 ersichtlich
ist, die grüne
LED 24g entsprechend dem Ein-/Aus-Vorgang des Schalters 21s in
Reaktion auf eine Betätigung
des Seitenknopfes 21n ein-/ausgeschaltet. Diese Änderung
wird in Schritt S4 detektiert, um Einschalt-/Ausschalt-Informationen zu
liefern.
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Wie
beschrieben worden ist, hat der optische Digitalisierer bei der
vorliegenden Ausführungsform den
Schreiber 2 zum Durchführen
eines Zeichnungsvorgangs und eines begleitenden Neben-Vorgangs, während er
Licht direkt oder indirekt auf die Koordinatenebene 1 aussendet.
Die Detektions-Einheit 3 ist an der Peripherie der Koordinatenebene 1 angeordnet,
um das ausgesandte Licht zu empfangen, so daß es in ein elektrisches Signal
umgewandelt wird, und die Verarbeitungs-Einrichtung ist vorgesehen zum
Verarbeiten des elektrischen Signals, um die Positionskoordinaten
des Schreibers 2 zu berechnen. Der Schreiber 2 hat
eine Modulations-Einrichtung in Form des Schaltkreises, der in 19 dargestellt ist, zum
Modulieren einer Farb-Komponente, die in dem ausgesandten Licht
enthalten ist, entsprechend dem Neben-Vorgang. Die Detektions-Einheit 3 verarbeitet ein
elektrisches Signal entsprechend der Farb-Komponente, die in dem
ausgesandten Licht enthalten ist. Die Verarbeitungs-Einrichtung verarbeitet
das elektrische Signal, das von der Detektions-Einheit ausgegeben
wird, um die Positonskoordinaten entsprechend dem Zeichnungsvorgang,
der mit dem Schreiber 2 durchgeführt wird, zu berechnen, und
um Neben-Information entsprechend dem Neben-Vorgang, wie dem Schaltvorgang,
zu liefern. Der Schreiber 2 wird als ein Eingabegerät für den optischen
Digitalisierer verwendet, der einen Lichtpunkt detektiert, der sich
auf einer Koordinatenebene 1 bewegt, den detektierten Lichtpunkt
in ein elektrisches Signal umwandelt und dieses elektrische Signal
zur Berechnung der Positionskoordinaten verarbeitet. Der Schreiber 2 hat
den Lichtpunkt, der sich auf der Koordinatenebene 1 bewegt,
wenn der Zeichnungsvorgang durchgeführt wird. Der Schreiber 2 hat
den Halterabschnitt 21, der für den Zeichnungsvorgang und den
begleitenden Neben-Vorgang gehandhabt wird, und den Spitzenabschnitt 22,
an dem das lichtemittierende Bauteil angebracht ist, das sich aus
der roten LED 24r, der grünen LED 24g und der
blauen LED 24b zusammensetzt und den Lichtpunkt bildet.
Der Halterabschnitt 21 hat eine Modulations-Einrichtung, wie
den Schreibdruck-Detektor 21d und den Schalter 21s,
zum ändern
der Farben des Lichtpunktes durch Steuern des lichtemittierenden
Bauteils entsprechend dem Neben-Vorgang, wodurch es ermöglicht wird,
die Positionskoordinaten entsprechend dem Zeichnungsvorgang und
die Neben-Information entsprechend dem Neben-Vorgang einzugeben.
Somit hat der Schreiber 2 drei LEDs 24r, 24g und 24b mit verschiedenen
Farben, die getrennt oder gleichzeitig in einem bestimmten Verhältnis Licht
aussenden. Die Emissionsintensitäten
dieser LEDs werden gemäß einem
Schreibdruck und einem Zustand des Schalters (nämlich der Neben-Information
des Schreibers) gesteuert. Die Detektions-Einheit hat eine Detektor-Einrichtung
zum Detektieren der Farbänderung des Schreibers 2,
um die Neben-Information durch Identifizieren der Schreiberfarbe
zu dem Digitalisierer zu übertragen.
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
kann die Neben- oder zusätzliche
Information, die vom Schreiber eingegeben wird, zu dem optischen
Digitalisierer übertragen
werden, ohne daß eine
spezielle Infrarot-Verbindung oder Funk-Verbindung eingesetzt wird.
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21 ist eine schematische
Draufsicht, die eine Anzeigevorrichtung und einen optischen Digitalisierer
veranschaulicht, die als eine sechste, allerdings nicht erfindungsgemäße, Ausführungsform dient.
Diese Ausführungsform
gestattet die Verwendung von zwei oder mehreren Schreibern zu einer Zeit.
Ein roter Schreiber 2r mit einer roten LED 24r und
ein blauer Schreiber 2b mit einer blauen LED 24b sind
als Beispiel auf einer Koordinatenebene 1 angeordnet, die über einem
Anzeigefeld 6 definiert ist. Um die Koordinatenebene 1 herum
sind eine linke und eine rechte Detektions-Einheit 3L und 3R,
die ein Paar bilden, angeordnet. Das Paar aus der linken und der
rechten Detektions-Einheit 3L und 3R sind mit
jedem der Koordinatenberechnungs-Prozessoren 19r und 19b verbunden.
Der Koordinatenberechnungs-Prozessor 19r verarbeitet
ein rotes Bildsignal, das von der linken und von der rechten Detektions-Einheit 3L und 3R ausgegeben
wird, um die Positionskoordinaten des roten Schreibers 2r auszugeben.
Der andere Koordinatenberechnungs-Prozessor 19b verarbeitet
ein blaues Bildsignal, das von der linken und der rechten Detektions-Einheit 3L und 3R ausgegeben
wird, um die Positionskoordinaten des blauen Schreibers 2b auszugeben.
Somit werden die Detektions-Einheiten 3L und 3R zum
Ausgeben farblich getrennter Bilder, die diesen Schreibern zugewiesen
sind, verwendet.
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22 ist ein schematischer
Teil-Querschnitt, der einen optischen Digitalisierer veranschaulicht,
der als eine siebte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dient. Diese Ausführungsform
ist grundsätzlich
der fünften
Ausführungsform,
die in 17 dargestellt
ist, ähnlich, und
daher werden Komponenten, die denjenigen, die zuvor anhand 17 beschrieben worden sind, durch
dieselben Bezugsziffern bezeichnet, um das Verständnis zu erleichtern. Bei der
siebten Ausführungsform
wird ein halbdurchlässiger
Spiegel 16h anstelle des Spiegels eingesetzt, der bei der
fünften Ausführungsform
verwendet wurde. An der Rückseite
des halbdurchlässigen
Spiegels 16h ist eine Lichtquelle 31 unter Zwischenschaltung
einer Zylinder-Linse 32 angeordnet. Über den halbdurchlässigen Spiegel 16h beleuchtet
die Lichtquelle 31 einen Schreiber 2 mit einem
rekursiven, zurückreflektierenden
Bauteil 22t. Eine Fernsehkamera 12, die in die Detektions-Einheit 3 eingebaut
ist, empfängt über den
halbdurchlässigen
Spiegel 16h das ausgesandte Licht, das von dem beleuchteten
Schreiber 2 zurückreflektiert
wird. Für
das zurückreflektierende
Bauteil 22t können
beispielsweise viele sehr kleine Winkel-Würfelprismen verwendet werden.
Diese Prismen sind außergewöhnlich effiziente
zurückstrahlende
Bauteile, so daß die
Lichtemissionsintensität
der Lichtquelle 3i erhalten werden kann. Der oben erwähnte Aufbau
verstärkt
die Beleuchtungseffizienz und verhindert zur selben Zeit, daß das unerwünschte Reflexionslicht
des Schreibers, das durch weiteres Licht hervorgerufen wird, in
die Detektions-Einheiten einfällt.
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23 ist eine Draufsicht,
die eine Anzeigevorrichtung und einen optischen Digitalisierer veranschaulicht,
die als eine achte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dienen. Die achte Ausführungsform
ist der zweiten Ausführungsform,
die in 6 dargestellt
ist, grundsätzlich ähnlich.
Um die Positionskoordinaten eines Schreibers 2 zu erhalten,
der Licht auf eine Koordinatenebene 1 aussendet, die über einem
Anzeigefeld 6 definiert ist, sind eine linke und eine rechte
Detektions-Einheit 3L und 3R im Bereich um die
Koordinatenebene 1 herum angeordnet. Die Detektions-Einheiten 3R und 3L empfangen
das ausgesandte Licht und wandeln dieses in ein elektrisches Signal
um. Außerdem
verarbeiten die Detektions-Einheiten
dieses elektrische Signal, um die Positionskoordinaten zu berechnen.
Als eine Lichtquelle zum Beleuchten der Koordinatenebene 1 ist
eine fluoreszierende Lampe 31e angeordnet. Die fluoreszierende
Lampe 31e beleuchtet die Koordinatenebene 1 unter
Emission eines Lichtes bestimmter Wellenlänge. Die linke und die rechte
Detektions-Einheit 3L und 3R haben jeweils ein
optisches Filter 39L und 39R zum selektiven Empfangen eines
ausgesandten Lichtes verschiedener Wellenlänge, hervorgerufen durch Reflexion
des Beleuchtungslichtes durch den Schreiber 2, der phosphoreszierende
Stoffe 22e aufweist. Die fluoreszierende Lampe 31e beleuchtet
die Koordinatenebene 1 unter Emission des Lichtes von ultravioletter
Wellenlänge. Die
linke und die rechte Detektions-Einheit 3L und 3R haben
die optischen Filter 39L und 39R zum selektiven
Empfangen des ausgesandten Lichtes mit einer sichtbaren Wellenlänge, hervorgerufen
durch die Reflexion des Beleuchtungslichtes durch den Schreiber 2,
der phosphoreszierende Stoffe 22e aufweist. Gemäß dem oben
erwähnten
Aufbau kann das Störlicht, das
nicht von dem Schreiber 2 herrührt, zur Aussonderung unterschieden
werden, wodurch eine sehr leistungsfähige Messung gegenüber weiterem
Licht verwirklicht wird. Darüber
hinaus verhindern die Filter, daß das Anzeigelicht und das
weitere Licht in die Detektions-Einheiten einfallen. Außerdem kann
für die
Lichtquelle beispielsweise eine weithin verwendete, blau-fluoreszierende
Schwarzlicht-Lampe verwendet werden. Für die phosphoreszierenden Stoffe 22e,
die an der Spitze des Schreibers 2 vorgesehen sind, kann
ein einfach erhältliches
Phosphor-Material verwendet werden. Daher ist die vorliegende Ausführungsform
besonders kostengünstig.
Der oben erwähnte
Aufbau verhindert ebenfalls, daß die
Beleuchtung in die Augen der Bedienungsperson einfällt, wodurch
die Effizienz der Präsentation
erhöht wird.
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Wie
beschrieben ist und es der Erfindung entspricht, wird der optische
Digitalisierer verwirk licht, der gegenüber weiterem Licht, einschließlich Anzeigelicht,
sehr unempfindlich ist. Außerdem
wird der optische Digitalisierer verwirklicht, der die Einschränkung beim
Einbau der Detektions-Einheiten vermindert und daher hinsichtlich
eines Ausbaus kompakt ist. Außerdem
wird die Detektion von Schreiber-Farben realisiert, um eine Mehrzahl
verschiedener Schreiber zu identifizieren, und gleichzeitig, um
Koordinateninformation durch eine Mehrzahl von Schreibern einzugeben.
Darüber
hinaus kann Information, die mit einem Betrieb eines Schreibers
in Zusammenhang steht, wie der Schreibdruck, in ökonomischer Weise zu dem optischen
Digitalisierer übertragen
werden. Die oben erwähnten
Vorteile werden nicht nur bei dem optischen Digitalisierer gemäß der Erfindung
besonders deutlich, sondern auch bei einer Anzeigevorrichtung, die
auf einer Kombination des optischen Digitalisierers gemäß der Erfindung
und einem großdimensionierten
Anzeigefeld basiert.
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Während die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezieller Begriffe
beschrieben worden sind, dient eine solche Beschreibung nur Veranschaulichungszwecken,
und selbstverständlich
können Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Umfang oder Bereich
der beigefügten
Ansprüche
zu verlassen.