JP3435221B2 - カーソル表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明はテレビ等の映像画像表
示装置上にカーソルを表示する装置に関するもので、例
えば表示を利用したコントローラ、ゲーム等に利用でき
るカーソル表示装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図１４は従来のライトペン入力装置を示
す図である。これは、ＣＲＴ表示装置１１１の蛍光面１
１２の発光のタイミングを画面に近接した光センサ１１
３で読み取り、画面発光のタイミングと画面走査のタイ
ミング（基準信号）から、入力した光の位置を割り出
し、その位置の点（ポイント）表示を行う装置である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この従来の装置では、
画面上に表示される２次元の画像についてはポイント表
示可能であるが、視差を利用した立体画面表示装置等３
次元の表示を行うＣＲＴ表示装置では、奥行き方向にポ
イント表示を行うことができないし、また２次元表示の
場合にも付加情報を表示できないという問題点があっ
た。 【０００４】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、その目的は、縦方向、横方向のみなら
ず奥行き方向にもカーソルを移動することができる安価
な装置を得ることである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明に係るカーソル
表示装置は、ＣＲＴ表示手段と、この表示手段の蛍光面
の発光を検出する受光手段と、この受光手段による受光
信号から発光のタイミングを上記ＣＲＴ表示装置の垂直
及び水平同期信号を基準として演算する演算手段と、こ
の演算手段の出力に基づいて上記受光手段の位置を上記
ＣＲＴ表示装置上にカーソル表示させる表示合成手段と
を備え、上記受光手段は、レンズと鏡と光検出素子とで
構成され、ＣＲＴ蛍光面の発光を上記レンズからの直接
光及び上記鏡による反射光の２つの経路から検出し、上
記受光手段の上記蛍光面からの距離を測定するようにし
たものである。 【０００６】 【作用】この発明におけるカーソル表示装置は、ＣＲＴ
表示画面からの光を受光手段で２経路で受光し、受光の
時間差を計測し、これを演算手段において垂直及び水平
同期信号を基準としてＣＲＴ画面と受光手段との距離に
変換し、これを表示合成手段を通してＣＲＴ画面上にカ
ーソル表示するものである。 【０００７】 【実施例】実施例１． 以下この発明の実施例を図について説明する。図１はこ
の発明の実施例１におけるカーソル表示装置を示すもの
である。図において、１１は受光部で、ＣＲＴ表示画面
からの光が入射するレンズ１と、レンズ１からの光を反
射する鏡２と、光を検出して電気信号に変換する受光素
子３とからなる。４は受光素子３からの信号を増幅する
増幅器、５は増幅器４を通ってきた信号から位置を演算
する演算器、６は演算器５からの情報で表示を合成する
表示合成器、７は映像信号、８は映像を映し出すＣＲ
Ｔ、９は検出信号、１０は同期分離回路、１２は分離さ
れた同期信号である。 【０００８】先ずこの装置の原理から説明する。図２は
蛍光面の発光を２つの経路から検出する方法として考え
られる構成を示すもので、図２（ａ）は第１の構成を説
明するための図で、構成は図１の受光部１１及びＣＲＴ
８部分を示している。ＣＲＴ８面がａの位置にあると
き、ＣＲＴ８面からの光線のうち、レンズ１で集光さ
れ、直接受光素子３に届く光はＡの位置からの光であ
る。一方レンズ１後方には、鏡２が取り付けられている
ので、Ｂの位置からの光も反射光として受光素子３に届
く。一方、ＣＲＴ８面がｂの位置にあるときは同様にＣ
とＤからの光が受光素子に入射することになり、ｌｂだ
け離れた位置からの光が受光素子３に届くことになる。 【０００９】図２（ｂ）は第２の構成を説明するための
図で、構成は図１の受光部１１及びＣＲＴ８部分を示し
ている。ＣＲＴ８面がａの位置にあるときＣＲＴ８面か
らの光線のうち、第１のレンズ１で集光され受光素子３
に届く光はＡの位置からの光である。もう一方の第２の
レンズ１’で集光され、受光素子３に届く光はＢの位置
からの光である。一方、ＣＲＴ８面がｂの位置にあると
きは同様にＣとＤからの光が受光素子に入射することに
なり、ｌｂだけ離れた位置からの光が受光素子３に届く
ことになる。 【００１０】図２（ｃ）は第３の構成を説明するための
図で、構成は図１の受光部１１及びＣＲＴ８部分を示し
ている。ＣＲＴ８面がａの位置にあるときＣＲＴ８面か
らの光線のうち、レンズ１で集光され第１の受光素子３
に届く光はＡの位置からの光である。一方レンズ１で集
光され、もう一方の第２の受光素子３’に届く光はＢの
位置からの光である。つまり、ＣＲＴ８面がａにあると
きは、Ａからｌａだけ離れた位置Ｂからの光が受光素子
３’に届くことになる。一方、ＣＲＴ８面がｂの位置に
あるときは同様にＣとＤからの光が受光素子に入射する
ことになり、ｌｂだけ離れた位置からの光が受光素子
３’に届くことになる。 【００１１】図３は一般的なＣＲＴの出画方式を示す図
である。ＣＲＴ面上では常に全面が発光しているのでは
なく、図の矢印の方向に走査発光しており、視覚の残像
効果によって視覚上は一枚の絵になる構成になってい
る。 【００１２】図４は図２を斜めから眺めた図である。光
源にｌａ、ｌｂの位置の差があるとき、これを受光部で
受光すると走査時間分の時間差が生じる。即ち、ｌａは
ｌｂに比べて画面上の距離が長いため走査の時間間隔が
ｌｂより長くなる。そのため、受光素子に入る２つの光
の時間差間隔が長くなる。つまり、ＣＲＴからの距離の
情報が時間間隔に変換されることになる。この時間間隔
を計測してＣＲＴから受光部までの距離を計測するのが
この装置の受光部の原理である。 【００１３】次に、図１により信号の流れによって説明
する。ＣＲＴ８のＡ点より入射した光はレンズ１により
受光素子３上に結像する。このレンズ１と受光素子３の
位置関係は、受光素子３にＣＲＴ８の像がほぼ結像する
位置に配置される。つまり、レンズ１の焦点距離付近に
受光素子３が置かれる。ただ、この位置は厳密に設定さ
れる必要はない。一方、ＣＲＴ８のＢ点より入射した光
は、レンズ１を経由し鏡２で反射した後、受光素子３上
に結像する。受光素子３は、光の信号を電気信号に変換
するもので、フォトダイオード等を用いる。増幅器４
は、電気信号に変換された信号を増幅し、例えば、マイ
クロコンピュータ等で検出できる電圧値まで増幅する。 【００１４】図５はこのときの信号のタイミングを示す
図である。ここでは、ＮＴＳＣ信号のような同期信号と
映像信号の重畳された信号を想定して、同期分離回路１
０からの信号としているが、最初から同期信号の分かれ
ている信号でも本質的な差はない。ＶＤは垂直方向の走
査の基準となる垂直同期信号で、図３の画面上部に相当
する。ＨＤは水平方向の走査の基準となる水平同期信号
で、図３の実線矢印の左端に相当する。図５（ｂ）は図
５（ａ）のア、イ、ウ部分を拡大して示すもので、アは
垂直同期信号付近、イは鏡２から反射した後、受光素子
３によって検出した信号付近、ウはレンズ１から直接光
を受光素子３で検出した信号付近を示している。演算回
路５は通常マイクロコンピュータ等で構成される。 【００１５】図６は図５のイの部分またはウの部分を詳
細に示すものである。ｔ０、ｔ１、・・・は検出信号の
幅を示している。反射光（イの部分）、直接光（ウの部
分）の画面の垂直方向の位置としては、ＶＤからの時間
を計測すればよい。垂直方向のタイミングｔｖは例えば
次のような演算で求められる。 【００１６】 【数１】 【００１７】 【数２】 【００１８】水平方向のタイミングｔＨはＨＤからの時
間を計測すればよいが、例えば図７のｔｗ２を採用し
て、ｔＨ＝ｔｗ２とする。 【００１９】次に、演算回路５を実際にマイクロコンピ
ュータ等で構成する例を示す。図８は演算回路５の内部
構成を示している。検出信号９はフリップフロップ８１
を通してマイクロコンピュータ（以下マイコンと呼ぶ）
８７のＢに入力される。これは検出信号のパルスを保持
しておき、入力があったかどうかを記憶しておくためで
ある。ＨＤパルスから検出信号までの時間はカウンタ８
３によってカウントされる。カウントクロックは、発振
器８８によって供給される。この発振器８８の周波数
は、ＨＤの周波数より十分大きく選ぶ、例えばＨＤが１
５ＫＨｚの場合、数ＭＨｚとする。カウンタ８３のカウ
ントは、ＨＤパルスによってリセットされ（０にな
り）、検出信号９の立ち上がりでフリップフロップ８５
に記憶され、検出信号９の立ち下がりでフリップフロッ
プ８６に記憶される。 【００２０】フリップフロップ８２は、カウンタ８３の
値が変化しているとき、フリップフロップ８５、８６で
中途半端な値を記憶しないように設けられているもので
ある。フリップフロップ８５、８６に記憶されたカウン
ト値はマイコン８７に入力される。カウンタ８４はＶＤ
からのＨＤ数をカウントし、このカウント数もマイコン
８７に入力される。ＨＤ、ＶＤ信号もマイコン８７に入
力されＨＤは正確なタイミングを得るように割り込み端
子に入力される。 【００２１】演算回路５の内部処理を図８により図９乃
至図１２のフローチャートに従って説明する。先ずＨＤ
割り込み処理はＨＤパルスの立ち上がりエッジで起動さ
れる（Ｓ１（１））。マイコン８７のＢに入力されてい
る信号によって検出信号があったかどうかを調べ（Ｓ１
（２））、検出信号のパルスがあれば（フリップフロッ
プ８１に記憶されているのでＢ入力がＨとなっている）
フリップフロップ８１をリセットして新記憶内容を消す
（Ｓ１（３））。検出信号パルスがある場合、それが直
接光か間接光かを判断する（Ｓ１（４））。直接光フラ
グｄｉ（後述）を見て、直接光の場合、検出信号の立ち
下がり時刻カウント値記憶フリップフロップ８５の値で
あるＨ入力をメモリｍｅｍｏ１（ｉ）（ｉは別のカウン
タ、ｍｅｍｏ１（０）、ｍｅｍｏ１（１）．．．は立ち
下がり時刻を記憶するメモリ）に記憶する（Ｓ１
（５））。 【００２２】次に検出信号の立ち上がり時刻カウント値
記憶フリップフロップ８６の値であるＧ入力をメモリｍ
ｅｍｏ２（ｉ）（ｍｅｍｏ２（０）、ｍｅｍｏ２
（１）．．．は立ち上がり時刻を記憶するメモリ）に記
憶する（Ｓ１（６））。さらに検出信号の立ち上がり時
刻カウント値記憶フリップフロップの値であるＥ入力を
メモリｍｅｍｏ３（ｉ）（ｍｅｍｏ３（０）、ｍｅｍｏ
３（１）．．．はＶＤからのＨＤ数（何ライン目か）を
記憶するメモリ）に記憶する。また併せてｉを１増やす
（ｉは直接光の場合のＳ１（５）からＳ１（７）までの
ステップの実行をカウントするカウンタ）（Ｓ１
（７））。 【００２３】Ｓ１（４）で直接光でないと判断したと
き、Ｈ入力をｍｅｍｏ４（ｊ）（ｊは別のカウンタ、ｍ
ｅｍｏ４（０）、ｍｅｍｏ４（１）．．．はＨ入力を記
憶するメモリ）に記憶する（Ｓ１（１０））。次にＧ入
力をｍｅｍｏ５（ｊ）（ｍｅｍｏ５（０）、ｍｅｍｏ５
（１）．．．はＧ入力を記憶するメモリ）に記憶する
（Ｓ１（１１））。さらにＥ入力をｍｅｍｏ６（ｊ）
（ｍｅｍｏ６（０）、ｍｅｍｏ６（１）．．．はＥ入力
を記憶するメモリ）に記憶する（Ｓ１（１２））。Ｓ１
（２）で検出信号のパルスがなかった場合（ＢがＬ）は
Ｓ１（８）に進み、前回記憶したＶＤからのＨＤ数のカ
ウント値に３を足した値であるｍｅｍｏ６（ｊ−１）＋
３（ただし直接光でないパルスがあった最後のＨＤのカ
ウントがｍｅｍｏ６（ｊ−１）である）と今のＨＤ数カ
ウントＥ入力とを比較し（Ｓ１（８））、Ｅの方が大き
ければｄｉ（直接光でないとき０、直接光のとき１にな
る）を１にする（Ｓ１（９））。 【００２４】図１０において、マイコン８７が動作を始
めると初期処理が起動し（Ｓ２（１））、カウンタｉ、
カウンタｊ、ｄｉを初期化する（Ｓ２（２））。図１
１、図１２はループ処理である。先ずＶＤパルスが
「Ｌ」になるのを待ち（Ｓ２（３））、「Ｌ」になると
ＨＤの割り込み処理が起動されるのを禁止する（Ｓ２
（４））。次にｉが０かどうかを見て０でなればＳ２
（６）へ進み（直接光のパルスを検出した場合カウンタ
ｉは０ではない）、０の場合はＳ２（２２）へ進む（Ｓ
２（５））。またｊが０かどうかを見て０でなければＳ
２（７）へ進み、０の場合はＳ２（２２）へ進む（Ｓ２
（６））。Ｓ２（７）では加算のためのカウンタｋ、加
算用汎用メモリＴＶＲ、及び加算用汎用メモリＴＶＭを
初期化する（Ｓ２（７））。 【００２５】以下Ｓ２（８）乃至Ｓ２（１１）のループ
で式１のΣの計算を行う。即ち、ＴＶＲに（ｍｅｍｏ２
（ｋ）−ｍｅｍｏ１（ｋ））×ｍｅｍｏ３（ｋ）を加え
る（Ｓ２（８））。ｍｅｍｏ２（ｋ）−ｍｅｍｏ１
（ｋ）はパルスの時間幅を表しており、式１のｔ１に相
当する。ｍｅｍｏ３（ｋ）はＶＤからのＨＤ数を示して
いる。次にＴＶＭにｍｅｍｏ２（ｋ）−ｍｅｍｏ１
（ｋ）を加える（Ｓ２（９））。ｋに１を加え（Ｓ２
（１０））、ｋがｉに一致するかを検査して一致すれば
ループを終了してＳ２（１２）に進み、一致しなければ
ループを繰り返す（Ｓ２（１１））。計算の結果、ＴＶ
Ｒ、ＴＶＭは次のようになっている。 【００２６】 【数３】 【００２７】 【数４】 【００２８】ＴＶＲをＴＶＭで割り、結果をＴＶＲに入
れる。この値ＴＶＲＲはＶＤからのＨＤ数をパルス幅の
時間で加重平均した値であり、次の式で表される。 【００２９】 【数５】 【００３０】ｍｅｍｏ１（２）（３番目のパルス立ち下
がり時間）をＴＨ１に代入する（Ｓ２（１３））。ここ
までの処理は直接光でないためＴＨ１に横方向、ＴＶＲ
Ｒに縦方向の位置（時間単位、ＨＤ数単位）が代入され
たことになる。次にＳ２（１４）乃至Ｓ２（２０）のス
テップで同様に直接光に対する加算等の演算処理が行わ
れる。このステップはＳ２（７）乃至Ｓ２（１３）と同
様なので説明を省略する。ただしｍｅｍｏ１（ｋ）はｍ
ｅｍｏ４（ｋ）、ｍｅｍｏ２（ｋ）はｍｅｍｏ５
（ｋ）、ＴＶＲＲはＴＶＲＤ、ＴＨ１はＴＨ２となって
おり、ＴＶＲＤには、ＶＤからＨＤ数をパルス幅の時間
で加重平均した値が入り、ＴＨ２、ＴＶＲＤには直接光
の位置が代入されたことになる。 【００３１】次にＤＴＶＲにＴＶＲＲ−ＴＶＲＤを代入
する（Ｓ２（２１））。ＤＴＶＲには直接光と間接光の
縦方向の差（ＨＤ数単位）が代入される。Ｓ２（２２）
ではＤＴＶＲ、ＴＶＲＤ、ＴＨ２等により表示制御出力
処理をするが詳細は省略する。さらにカウンタｉ、カウ
ンタｊ、ｄｉを０に初期化し（Ｓ２（２３））、ＨＤの
割り込み起動を可能にし（Ｓ２（２４））、ＨＤがＨに
なるのを待ってＳ２（３）に戻る（Ｓ２（２５））。Ｓ
２（６）ｊ＝０またはｉ＝０の場合（２つのパルス列を
計測できなかった場合）、Ｓ２（２２）に進む。ここ
で、 ＴＶＲＤ：直接光検出時間、ＴＶＲＲ：反射光検出時
間、 ＤＴＶＲ＝ＴＶＲＲ−ＴＶＲＤ：直接光と反射光の垂直
方向の時間差（距離） ＴＶＲ：変数 ループ後 時間×重みづけ値の累計 ＴＶＭ：変数 ループ後 重みづけ値の累計 ＴＶＲ／ＴＶＭ：重みづけ平均値 である。 【００３２】以上の動作を要約すると次のようになる。
ＨＤ割り込み処理では、マイコンに入力されている信号
によって検出信号があったかどうか調べ、入力があれば
図６、図７で示した時間の計測結果を記憶する。入力が
なければ記憶しない。また、検出した信号が直接光か間
接光かを判断する。検出信号がない状態が連続して３回
続いたら、間があいた（間接光は終わって次は直接光）
と判断してｄｉフラグを立て記憶する場所を変えてい
る。初期化処理ではＨＤ割り込み処理で使用するインデ
ックスを初期化しておく。このインデックスは、式１、
式２のｉに相当する。メインルーチンではＶＤが立ち下
がるのを待って、式１、式２に相当する演算を実行す
る。この演算の結果求められる検出信号の位置情報をカ
ーソルの表示に使用する。表示制御出力処理については
後述する。インデックスを初期化した後、ＶＤが立ち上
がるのを待ってメインルーチンの最初に戻る。 【００３３】次に、表示の制御について説明する。図１
３は両目の視差を利用して立体を表示する仕組みを説明
するものである。同一スクリーン上に右目の像と左目の
像を切り換えて表示すると共に、右目の像は右目だけ、
左目の像は左目だけに見えるように目の前にシャッタを
取り付ける等の方法で装置を構成する。実際の装置の構
成はここでは詳述しない。右目の位置ｙ＝０、ｘ＝Ｘ
Ｒ、左目の位置ｙ＝０、ｘ＝ＸＬとし、画像の位置をｘ
０、ｙ０の位置に表示しようとするとき、目の位置から
ＣＲＴスクリーンまでＹｓの距離があるとすると、右
目、左目のスクリーン上の像としては次式の位置にすれ
ばよい。 【００３４】 【数６】 【００３５】 【数７】 【００３６】例えば、検出した光信号のタイミングによ
ってカーソルを表示する場合を説明する。検出された時
間差ＤＴＶＲをｙ０に変換する。例えばｙ０＝ｋ０・Ｄ
ＴＶＲ（ｋは正の数）とみなして上記の演算式でスクリ
ーン上の像の位置に変換する。ｘ０としてはＴＨ２を採
用する。縦方向の位置はＴＶＲＤを使用する。表示合成
回路６でこの位置にカーソルが表示されるように表示制
御出力を出力する。表示合成回路としては、キャラクタ
ジェネレータＩＣ等を使用するが詳細は記述しない。 【００３７】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、従来の
画面の水平、垂直方向に加え、奥行き方向にもカーソル
を動かすことのできる柔軟性の高いカーソル表示装置が
得られ、２次元の表示のみではなく、３次元表示におい
ても的確にポイントすることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明の一実施例に係るカーソル表示装置
を示すブロック図である。 【図２】 この発明の実施例の要部を示す略線図であ
る。 【図３】 ＣＲＴの走査を説明する図である。 【図４】 この発明の一実施例の原理を説明する図であ
る。 【図５】 映像信号と検出信号のタイミングを示す図で
ある。 【図６】 検出信号のタイミングを詳しく示す図であ
る。 【図７】 検出信号のタイミングを詳しく示す図であ
る。 【図８】 この発明に使用される演算器の回路構成を示
す回路図である。 【図９】 この発明の一実施例における演算器のマイコ
ンの動作を示すフローチャートである。 【図１０】 この発明の一実施例における演算器のマイ
コンの動作を示すフローチャートである。 【図１１】 この発明の一実施例における演算器のマイ
コンの動作を示すフローチャートである。 【図１２】 この発明の一実施例における演算器のマイ
コンの動作を示すフローチャートである。 【図１３】 視差を利用した３次元表示の原理を説明す
る図である。 【図１４】 従来のカーソル表示装置を示す斜視図であ
る。 【符号の説明】 １ レンズ、２ 鏡、３ 受光素子、４ 増幅器、５
演算器、６ 表示合成器、８ ＣＲＴ、１０ 同期分離
回路、１１ 受光部。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＣＲＴ表示手段と、この表示手段の蛍光
   面の発光を検出する受光手段と、この受光手段による受
   光信号から上記発光のタイミングを上記ＣＲＴ表示装置
   の垂直及び水平同期信号を基準として演算する演算手段
   と、この演算手段の出力に基づいて上記受光手段の位置
   を上記ＣＲＴ表示装置上にカーソル表示させる表示合成
   手段とを備え、上記受光手段は、レンズと鏡と光検出素
   子とで構成され、ＣＲＴ蛍光面の発光を上記レンズから
   の直接光及び上記鏡による反射光の２つの経路から検出
   し、上記受光手段の上記蛍光面からの距離を測定するよ
   うにしたことを特徴とするカーソル表示装置。