JPH0218722B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0218722B2 JPH0218722B2 JP59165310A JP16531084A JPH0218722B2 JP H0218722 B2 JPH0218722 B2 JP H0218722B2 JP 59165310 A JP59165310 A JP 59165310A JP 16531084 A JP16531084 A JP 16531084A JP H0218722 B2 JPH0218722 B2 JP H0218722B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- characters
- flat plate
- wavelength
- drawn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
- G06F3/0317—Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
- G06F3/0317—Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface
- G06F3/0321—Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface by optically sensing the absolute position with respect to a regularly patterned surface forming a passive digitiser, e.g. pen optically detecting position indicative tags printed on a paper sheet
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は平板上の位置座標読取り用光デイジタ
イザに関する。
イザに関する。
(従来技術)
従来、デイジタイザまたはデータタブレツトと
呼れる位置座標読取り装置が数多く商品化されて
いる。この種の装置は平板上を移動するカーソル
の指定された時刻における位置座標を検出するよ
うに動作し、計算機への図形または文字入力装置
として広く応用されている。上記位置座標は平板
上の横座標(X座標)値および縦座標(Y座標)
値からなる一対の座標値である。従来のデイジタ
イザとしては、静電結合や電磁結合を利用したも
の、抵抗による電圧分割比を利用したもの、磁気
歪みを利用したもの、または超音波を利用したも
の等が提案されている。これらのうち広く実用化
されている磁気歪み利用型デイジタイザは金属板
上の上端辺および左端辺から磁歪パルスを周期的
に飛ばしカソールに取り付けられたコイルで磁歪
パルスの飛来を検出し、磁歪パルスの飛来時刻を
求めて座標を算出できるような構成を採用してい
る。上記飛来時刻はカウンタ回路の計数結果から
求めるが、磁歪パルスの飛来速度は約5000メート
ル/秒であることから0.1ミリメートルの精度で
位置座標を求めるためには約100メガヘルツのク
ロツクでカウンタ回路を動作させる必要がある。
呼れる位置座標読取り装置が数多く商品化されて
いる。この種の装置は平板上を移動するカーソル
の指定された時刻における位置座標を検出するよ
うに動作し、計算機への図形または文字入力装置
として広く応用されている。上記位置座標は平板
上の横座標(X座標)値および縦座標(Y座標)
値からなる一対の座標値である。従来のデイジタ
イザとしては、静電結合や電磁結合を利用したも
の、抵抗による電圧分割比を利用したもの、磁気
歪みを利用したもの、または超音波を利用したも
の等が提案されている。これらのうち広く実用化
されている磁気歪み利用型デイジタイザは金属板
上の上端辺および左端辺から磁歪パルスを周期的
に飛ばしカソールに取り付けられたコイルで磁歪
パルスの飛来を検出し、磁歪パルスの飛来時刻を
求めて座標を算出できるような構成を採用してい
る。上記飛来時刻はカウンタ回路の計数結果から
求めるが、磁歪パルスの飛来速度は約5000メート
ル/秒であることから0.1ミリメートルの精度で
位置座標を求めるためには約100メガヘルツのク
ロツクでカウンタ回路を動作させる必要がある。
この磁気歪利用型のデイジタイザにおいては、
磁歪パルス発生回路部の小型化が難しいことに加
えて、精度の点から平板の面積をあまり大きくで
きず、さらに、磁歪パルスが大きな電磁波雑音を
発生するという欠点がある。特に、電磁波雑音の
発生は、オフイース内で使用した場合、構内通信
網に対して大きな雑音源となり通信障害を誘発す
る。
磁歪パルス発生回路部の小型化が難しいことに加
えて、精度の点から平板の面積をあまり大きくで
きず、さらに、磁歪パルスが大きな電磁波雑音を
発生するという欠点がある。特に、電磁波雑音の
発生は、オフイース内で使用した場合、構内通信
網に対して大きな雑音源となり通信障害を誘発す
る。
(発明の目的)
本発明の目的は上述の欠点を除去した新規な光
デイジタイザを提供することにある。
デイジタイザを提供することにある。
(発明の構成)
本発明の光デイジタイザは、文字や図形等が描
かれた記録媒体上に載置された螢光性塗料で予め
定めたパターンが描かれた透明な平板と、一端に
開口部を有する柱状の本体と、該本体外部に取り
付けられ前記文字や図形等の入力時にこの文字や
図形等の位置情報を得るようこれら文字や図形等
をなぞるための照準手段と、前記本体内に収容さ
れ前記予め定めたパターンから発射される光の波
長とは異なる少なくとも1つの波長を含む光を前
記本体の下部に載置される前記平板の前記開口部
と対向する対向部分に照射する照射手段と、前記
本体内に収容され前記予め定めたパターンのうち
の前記対向部分に含まれる部分的パターンから放
射される光を検出する検出手段と、前記本体内に
収容され前記予め定めたパターンから発射される
光の波長以外の波長を有する光が前記検出手段に
より検出されないようにする手段とを備え、前記
照準手段により前記文字や図形等をなぞることに
より前記検出手段から得られる検出結果に基づい
て前記文字や図形等の位置情報を得るように構成
される。
かれた記録媒体上に載置された螢光性塗料で予め
定めたパターンが描かれた透明な平板と、一端に
開口部を有する柱状の本体と、該本体外部に取り
付けられ前記文字や図形等の入力時にこの文字や
図形等の位置情報を得るようこれら文字や図形等
をなぞるための照準手段と、前記本体内に収容さ
れ前記予め定めたパターンから発射される光の波
長とは異なる少なくとも1つの波長を含む光を前
記本体の下部に載置される前記平板の前記開口部
と対向する対向部分に照射する照射手段と、前記
本体内に収容され前記予め定めたパターンのうち
の前記対向部分に含まれる部分的パターンから放
射される光を検出する検出手段と、前記本体内に
収容され前記予め定めたパターンから発射される
光の波長以外の波長を有する光が前記検出手段に
より検出されないようにする手段とを備え、前記
照準手段により前記文字や図形等をなぞることに
より前記検出手段から得られる検出結果に基づい
て前記文字や図形等の位置情報を得るように構成
される。
(実施例)
次に本発明について図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第1図は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図において、本実施例は、プラスチツク等か
らなる透明な平板1と、透明ポリマーに拡散され
た螢光性塗料でこの平板1の表面または内部に描
かれた予め定めたパターン2と、カーソル100
とから構成され、さらに、カーソル100は光源
9、凸レンズ10、2次元CCD(電荷結合デバイ
ス)センサ板11、光学フイルタ12および光学
フイルタ13を収容し一端が開口した暗箱3と、
図形4の形状情報を得るために図形4をなぞると
きに紙5に描かれた図形4との位置合せを行うた
めの十字形マーク8が施され暗箱3の外周の予め
定めた部分に設けられた透明な位置合せ用薄板7
と、信号線ケーブル16aと16bとの間に設け
られたスイツチ21とから構成される。平板1
は、入力したい図形4が描かれている紙5の上に
重ねて置かれる。図形4の一点6の座標は、暗箱
3を平板1上で移動させ、一点6と暗箱3に取付
けられた薄板7の十字形マーク8の交点とを位置
合せすることにより行われる。この様子を上から
見た図を第2図に示す(なお、パターン2は図面
が複雑になるので省略した)。
る。図において、本実施例は、プラスチツク等か
らなる透明な平板1と、透明ポリマーに拡散され
た螢光性塗料でこの平板1の表面または内部に描
かれた予め定めたパターン2と、カーソル100
とから構成され、さらに、カーソル100は光源
9、凸レンズ10、2次元CCD(電荷結合デバイ
ス)センサ板11、光学フイルタ12および光学
フイルタ13を収容し一端が開口した暗箱3と、
図形4の形状情報を得るために図形4をなぞると
きに紙5に描かれた図形4との位置合せを行うた
めの十字形マーク8が施され暗箱3の外周の予め
定めた部分に設けられた透明な位置合せ用薄板7
と、信号線ケーブル16aと16bとの間に設け
られたスイツチ21とから構成される。平板1
は、入力したい図形4が描かれている紙5の上に
重ねて置かれる。図形4の一点6の座標は、暗箱
3を平板1上で移動させ、一点6と暗箱3に取付
けられた薄板7の十字形マーク8の交点とを位置
合せすることにより行われる。この様子を上から
見た図を第2図に示す(なお、パターン2は図面
が複雑になるので省略した)。
次にこの一点6の平板1上における座標の求め
方について以下に説明する。暗箱3の中には光源
9が取り付けられており、この光源9は波長λ0に
輝度のピークを持つほぼ単波長の光源であるとす
る。第3図の特性aはこのような光源9のスペク
トラムを示す。この光源9としては、GaP(ガリ
ウム・リン)による発光ダイオードが使用でき、
その輝度のピークは555nm(ナノメートル)の波
長にある。この光源9からの光は、第4図の特性
bのような透過特性(例えば、前記発光ダイオー
ドを用いたときには、570nmよりも長い波長をし
や断する特性)を持つシヨートパスフイルタ12
を通過し、平板1、パターン2および紙5を照射
する。パターン2は螢光性塗料で描かれている
が、この塗料は波長λ0に光エネルギー吸収のピー
クを持ち、吸収した光エネルギーにより波長λ1
(>λ0)にピークを持つ螢光を発する。第3図の
特性Cはこのような螢光のスペクトラムを示す。
この螢光性塗料としては、Rhodamine Bが使用
でき、その吸収のピークは550〜560nmの波長に
あり、出力される螢光の輝度のピークは約590nm
にある。また、紙面の図形4が描かれていない白
色部分は光の波長λ0成分をほとんど反射し、図形
4の描かれた黒色部分は光の波長λ0成分をほとん
ど吸収する。フイルタ13は、第4図の特性dに
示すような透過特性(例えば、前記発光ダイオー
ドおよびRhodamineBを用いたときには、570nm
より短い波長をしや断するような特性)を持つシ
ヨートカツトフイルタであり、この特性dから、
フイルタ12を通過して暗箱3内で散乱および反
射した光がフイルタ13によつてしや断され
CCDセンサ板上に到達しないことは明らかであ
る。しかしながら、パターン2が放射する波長λ1
の螢光は凸レンズ10を介してフイルタ13を通
過するので、CCDセンサ板11上にはパターン
2のみが陽画として投影される。平板1上に螢光
性塗料で描かれるパターン2は、このパターン2
のうちの限定された視野範囲に入る部分的パター
ンをCCDセンサ板11で読み取つたとき、この
部分的パターンの中心の位置座標および該視野範
囲の回転角度が算出可能であるようなパターンで
あればよい。
方について以下に説明する。暗箱3の中には光源
9が取り付けられており、この光源9は波長λ0に
輝度のピークを持つほぼ単波長の光源であるとす
る。第3図の特性aはこのような光源9のスペク
トラムを示す。この光源9としては、GaP(ガリ
ウム・リン)による発光ダイオードが使用でき、
その輝度のピークは555nm(ナノメートル)の波
長にある。この光源9からの光は、第4図の特性
bのような透過特性(例えば、前記発光ダイオー
ドを用いたときには、570nmよりも長い波長をし
や断する特性)を持つシヨートパスフイルタ12
を通過し、平板1、パターン2および紙5を照射
する。パターン2は螢光性塗料で描かれている
が、この塗料は波長λ0に光エネルギー吸収のピー
クを持ち、吸収した光エネルギーにより波長λ1
(>λ0)にピークを持つ螢光を発する。第3図の
特性Cはこのような螢光のスペクトラムを示す。
この螢光性塗料としては、Rhodamine Bが使用
でき、その吸収のピークは550〜560nmの波長に
あり、出力される螢光の輝度のピークは約590nm
にある。また、紙面の図形4が描かれていない白
色部分は光の波長λ0成分をほとんど反射し、図形
4の描かれた黒色部分は光の波長λ0成分をほとん
ど吸収する。フイルタ13は、第4図の特性dに
示すような透過特性(例えば、前記発光ダイオー
ドおよびRhodamineBを用いたときには、570nm
より短い波長をしや断するような特性)を持つシ
ヨートカツトフイルタであり、この特性dから、
フイルタ12を通過して暗箱3内で散乱および反
射した光がフイルタ13によつてしや断され
CCDセンサ板上に到達しないことは明らかであ
る。しかしながら、パターン2が放射する波長λ1
の螢光は凸レンズ10を介してフイルタ13を通
過するので、CCDセンサ板11上にはパターン
2のみが陽画として投影される。平板1上に螢光
性塗料で描かれるパターン2は、このパターン2
のうちの限定された視野範囲に入る部分的パター
ンをCCDセンサ板11で読み取つたとき、この
部分的パターンの中心の位置座標および該視野範
囲の回転角度が算出可能であるようなパターンで
あればよい。
第5図はパターン2の一例すなわち格子状パタ
ーンの一部分拡大図である。この格子状パターン
の縦線および横線の間隔は例えば1mmの整数倍で
あり、それらは一見ランダムに描かれている。縦
線(または横線)が1mmの整数倍のところに引か
れているか否かにそれぞれ1および0を対応させ
て考えてみる。本実施例では、平板1の左端から
1mm間隔の位置に縦線が引かれているか否かに従
つて1と0を並べてできる符号系列はM系列とな
つている。横線についても同様である。このM系
列は第6図に示すような巡回シフトレジスタによ
つて作り出される。このレジスタは、4段縦続接
続されたJ−Kフリツプフロツプ60〜63と、
論理積回路64と、反転回路65と、クロツク供
給線67とからなる。回路64から出力されるM
系列は110110010100001という15ビツト長のビツ
トパターンが繰返される系列である。この系列の
特徴は連続する4ビツトが全て異る点にある。す
なわち上記ビツト系列の最初から順に連続する4
ビツトをとると、(1101)、(1011)、(0110)、
(1100)、(1001)、(0010)、(0101)、(1010)、
(0100)、(1000)、(0000)、(0001)、(0011)、
(0111)および(1110)のように15通りの相異る
4ビツト符号が得られる。一般にN段シフトレジ
スタによつて作られるM系列は(2N−1)ビツト
長のビツトパターンの繰返しであり、この場合連
続するNビツト符号は(2N−1)通りありこれら
は全て相異る。M系列のこの性質を用いて以下に
説明するような方法により暗箱3の平板1の上に
おける位置座標および回転角度を求めることがで
きる。
ーンの一部分拡大図である。この格子状パターン
の縦線および横線の間隔は例えば1mmの整数倍で
あり、それらは一見ランダムに描かれている。縦
線(または横線)が1mmの整数倍のところに引か
れているか否かにそれぞれ1および0を対応させ
て考えてみる。本実施例では、平板1の左端から
1mm間隔の位置に縦線が引かれているか否かに従
つて1と0を並べてできる符号系列はM系列とな
つている。横線についても同様である。このM系
列は第6図に示すような巡回シフトレジスタによ
つて作り出される。このレジスタは、4段縦続接
続されたJ−Kフリツプフロツプ60〜63と、
論理積回路64と、反転回路65と、クロツク供
給線67とからなる。回路64から出力されるM
系列は110110010100001という15ビツト長のビツ
トパターンが繰返される系列である。この系列の
特徴は連続する4ビツトが全て異る点にある。す
なわち上記ビツト系列の最初から順に連続する4
ビツトをとると、(1101)、(1011)、(0110)、
(1100)、(1001)、(0010)、(0101)、(1010)、
(0100)、(1000)、(0000)、(0001)、(0011)、
(0111)および(1110)のように15通りの相異る
4ビツト符号が得られる。一般にN段シフトレジ
スタによつて作られるM系列は(2N−1)ビツト
長のビツトパターンの繰返しであり、この場合連
続するNビツト符号は(2N−1)通りありこれら
は全て相異る。M系列のこの性質を用いて以下に
説明するような方法により暗箱3の平板1の上に
おける位置座標および回転角度を求めることがで
きる。
第5図において、点線で示す正方形は暗箱3の
2次元CCDセンサ板11に投影される視野範囲
14の例である。この視野範囲内に入る部分的パ
ターンから視野範囲14の中心15の位置座標と
回転角度θとを算出することができる。すなわ
ち、まず、2次元CCDセンサ板11で読み取つ
た部分的パターンから任意の一本の直線を見つけ
る。この直線の視野範囲14内における角度θは
簡単に算出できる。次に視野範囲14内に入る複
数個の縦線および横線の間隔を求めてM系列のど
の連続4ビツト符号に相当するかを判定して中心
15の属するマス目を見つける。中心15のマス
目内における正確な位置座標は、中心15から最
も近い縦線および横線への距離を求めて算出す
る。センサ板11の視野範囲14の中心15から
マーク8の交点までの距離は一定であり予め分つ
ているので、これと回転角度θと中心15の位置
座標とから容易に図形4の一点6の位置座標を求
められる。以上の計算は暗箱3からケーブル16
bで結ばれる計算機内で実行される。以上の処理
はスイツチ21によりケーブル16aと16bと
が電気的に接続されている時間だけ周期的に行わ
れる。
2次元CCDセンサ板11に投影される視野範囲
14の例である。この視野範囲内に入る部分的パ
ターンから視野範囲14の中心15の位置座標と
回転角度θとを算出することができる。すなわ
ち、まず、2次元CCDセンサ板11で読み取つ
た部分的パターンから任意の一本の直線を見つけ
る。この直線の視野範囲14内における角度θは
簡単に算出できる。次に視野範囲14内に入る複
数個の縦線および横線の間隔を求めてM系列のど
の連続4ビツト符号に相当するかを判定して中心
15の属するマス目を見つける。中心15のマス
目内における正確な位置座標は、中心15から最
も近い縦線および横線への距離を求めて算出す
る。センサ板11の視野範囲14の中心15から
マーク8の交点までの距離は一定であり予め分つ
ているので、これと回転角度θと中心15の位置
座標とから容易に図形4の一点6の位置座標を求
められる。以上の計算は暗箱3からケーブル16
bで結ばれる計算機内で実行される。以上の処理
はスイツチ21によりケーブル16aと16bと
が電気的に接続されている時間だけ周期的に行わ
れる。
次に本発明の第2の実施例を説明する。第7図
を参照すると、第2の実施例におけるカーソル2
00は、暗箱17と、暗箱17に取り付けられた
位置合せ用薄板18と、同じピーク波長λ2を持つ
2つの光源19−1および19−2と、λ3(>λ2)
よりも長い波長をしや断する2つのシヨートパス
フイルタ20−1および20−2と、凸レンズ2
3と、λ3よりも短い波長をしや断するシヨートカ
ツトフイルタ24と、2次元CCDセンサ25と、
半導体メモリ26とから構成される。本実施例で
用いるパターン2用螢光性塗料は、λ4(>λ3)よ
りも長い波長の光を発するものを用いる。凸レン
ズ23およびシヨートカツトフイルタ24を経
て、センサ板25の上に結ばれたパターン2の部
分的パターンの像は陽画としてセンサ板25で検
出され、これに対応した部分的パターンの情報が
半導体メモリー26に記憶される。半導体メモリ
ー26に一時的に記憶されたこの像の情報はケー
ブル27を介して計算機に送り込まれ、第1の実
施例で述べたように計算機で処理される。
を参照すると、第2の実施例におけるカーソル2
00は、暗箱17と、暗箱17に取り付けられた
位置合せ用薄板18と、同じピーク波長λ2を持つ
2つの光源19−1および19−2と、λ3(>λ2)
よりも長い波長をしや断する2つのシヨートパス
フイルタ20−1および20−2と、凸レンズ2
3と、λ3よりも短い波長をしや断するシヨートカ
ツトフイルタ24と、2次元CCDセンサ25と、
半導体メモリ26とから構成される。本実施例で
用いるパターン2用螢光性塗料は、λ4(>λ3)よ
りも長い波長の光を発するものを用いる。凸レン
ズ23およびシヨートカツトフイルタ24を経
て、センサ板25の上に結ばれたパターン2の部
分的パターンの像は陽画としてセンサ板25で検
出され、これに対応した部分的パターンの情報が
半導体メモリー26に記憶される。半導体メモリ
ー26に一時的に記憶されたこの像の情報はケー
ブル27を介して計算機に送り込まれ、第1の実
施例で述べたように計算機で処理される。
(発明の効果)
以上、本発明には、小型化、精度の向上および
電磁波雑音の影響の除去を達成できるという効果
がある。
電磁波雑音の影響の除去を達成できるという効果
がある。
第1図は本発明の第1の実施例を示す図、第2
図〜第6図は本発明の原理を説明するための図お
よび第7図は本発明の第2の実施例を示す図であ
る。 図において、1…平板、2…パターン、3,1
7…暗箱、4…図形、5…紙、7…位置合せ用薄
板、8…マーク、9,19−1,19−2…光
源、10,23…凸レンズ、11,25…センサ
板、12,13,20−1,20−2,24…フ
イルタ、16a,16b…ケーブル、21…スイ
ツチ、100…カーソル。
図〜第6図は本発明の原理を説明するための図お
よび第7図は本発明の第2の実施例を示す図であ
る。 図において、1…平板、2…パターン、3,1
7…暗箱、4…図形、5…紙、7…位置合せ用薄
板、8…マーク、9,19−1,19−2…光
源、10,23…凸レンズ、11,25…センサ
板、12,13,20−1,20−2,24…フ
イルタ、16a,16b…ケーブル、21…スイ
ツチ、100…カーソル。
Claims (1)
- 1 文字や図形等が描かれた記録媒体上に載置さ
れた螢光性塗料で予め定めたパターンが描かれた
透明な平板と、一端に開口部を有する柱状の本体
と、該本体外部に取り付けられ前記文字や図形等
の入力時にこの文字や図形等の位置情報を得るよ
うこれら文字や図形等をなぞるための照準手段
と、前記本体内に収容され前記予め定めたパター
ンから発射される光の波長とは異なる少なくとも
1つの波長を含む光を前記本体の下部に載置され
る前記平板の前記開口部と対向する対向部分に照
射する照射手段と、前記本体内に収容され前記予
め定めたパターンのうちの前記対向部分に含まれ
る部分的パターンから放射される光を検出する検
出手段と、前記本体内に収容され前記予め定めた
パターンから発射される光の波長以外の波長を有
する光が前記検出手段により検出されないように
する手段とを備え、前記照準手段により前記文字
や図形等をなぞることにより前記検出手段から得
られる検出結果に基づいて前記文字や図形等の位
置情報を得るようにしたことを特徴とする光デイ
ジタイザ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59165310A JPS6143328A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 光デイジタイザ |
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