JPH07128013A - 光学式位置検出装置 - Google Patents
光学式位置検出装置Info
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- JPH07128013A JPH07128013A JP5300777A JP30077793A JPH07128013A JP H07128013 A JPH07128013 A JP H07128013A JP 5300777 A JP5300777 A JP 5300777A JP 30077793 A JP30077793 A JP 30077793A JP H07128013 A JPH07128013 A JP H07128013A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学式位置検出装置において受光素子数を削
減し、小型化、低コスト化を計る。 【構成】 同一線上に配された３単位以上の発光素子
（１１ａ〜１１ｃ）を有する位置指定手段１０と、この
各発光素子からの出力光が入射される受光手段２１と、
受光手段への各発光素子からの出力光の入射角度を検出
することができる角度検出手段２３と、角度検出手段２
３によって検出された各発光素子からの出力光の入射角
度に基づいて、位置指定手段によって指定される２次元
座標位置を算出する演算手段とを備えるように光学式位
置検出装置（２４，２５）を設ける。
減し、小型化、低コスト化を計る。 【構成】 同一線上に配された３単位以上の発光素子
（１１ａ〜１１ｃ）を有する位置指定手段１０と、この
各発光素子からの出力光が入射される受光手段２１と、
受光手段への各発光素子からの出力光の入射角度を検出
することができる角度検出手段２３と、角度検出手段２
３によって検出された各発光素子からの出力光の入射角
度に基づいて、位置指定手段によって指定される２次元
座標位置を算出する演算手段とを備えるように光学式位
置検出装置（２４，２５）を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学式位置検出装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】計算機やワードプロセッサ、画像スキャ
ナ等の装置では、マウス型やペン型等の２次元座標位置
指定のための入力装置を用いることが行なわれている。
そして、これらの入力装置としては、発光素子を備え、
その発光素子からの出力光を受光装置で受光して、受光
位置に基づいて所定の演算処理を行なうことで、入力位
置、即ち任意に指定される２次元座標位置を算出する光
学式のものが知られている。
ナ等の装置では、マウス型やペン型等の２次元座標位置
指定のための入力装置を用いることが行なわれている。
そして、これらの入力装置としては、発光素子を備え、
その発光素子からの出力光を受光装置で受光して、受光
位置に基づいて所定の演算処理を行なうことで、入力位
置、即ち任意に指定される２次元座標位置を算出する光
学式のものが知られている。
【０００３】このタイプの光学式位置検出装置として
は、特開平２−２３５１２８号公報、特開平３−１９６
３２６号公報、特開平４−２５９２４号公報に見られる
ように、例えばマウスやライトペンに設けられた発光素
子からの出力光を受光できる一対の受光素子（例えばＣ
ＣＤセンサ）を所定の間隔で設け、発光素子からの出力
光の各受光素子への入射角度及び各受光素子間の距離に
基づいて、いわゆる三角測量の原理を応用して光源の位
置を検出するようにしている。
は、特開平２−２３５１２８号公報、特開平３−１９６
３２６号公報、特開平４−２５９２４号公報に見られる
ように、例えばマウスやライトペンに設けられた発光素
子からの出力光を受光できる一対の受光素子（例えばＣ
ＣＤセンサ）を所定の間隔で設け、発光素子からの出力
光の各受光素子への入射角度及び各受光素子間の距離に
基づいて、いわゆる三角測量の原理を応用して光源の位
置を検出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような光学式位置
検出装置では例えばＣＣＤセンサの画素数などに基づき
比較的精度よく座標検出を行なうことができるが、ＣＣ
Ｄセンサ等の受光素子を２単位設けなければならない。
このため小型化や低コスト化が要求される光学式位置検
出装置としては適当とはいえないという問題があった。
検出装置では例えばＣＣＤセンサの画素数などに基づき
比較的精度よく座標検出を行なうことができるが、ＣＣ
Ｄセンサ等の受光素子を２単位設けなければならない。
このため小型化や低コスト化が要求される光学式位置検
出装置としては適当とはいえないという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点に鑑みて１つの受光手段で構成される光学式位置検出
装置を提供することを目的とする。
点に鑑みて１つの受光手段で構成される光学式位置検出
装置を提供することを目的とする。
【０００６】このために、同一線上に配された３単位以
上の発光素子を有する位置指定手段と、この各発光素子
からの出力光が入射される受光手段と、受光手段への各
発光素子からの出力光の入射角度を検出することができ
る角度検出手段と、角度検出手段によって検出された各
発光素子からの出力光の入射角度に基づいて、位置指定
手段によって指定される２次元座標位置を算出する演算
手段とを備えるように光学式位置検出装置を構成する。
上の発光素子を有する位置指定手段と、この各発光素子
からの出力光が入射される受光手段と、受光手段への各
発光素子からの出力光の入射角度を検出することができ
る角度検出手段と、角度検出手段によって検出された各
発光素子からの出力光の入射角度に基づいて、位置指定
手段によって指定される２次元座標位置を算出する演算
手段とを備えるように光学式位置検出装置を構成する。
【０００７】ここで、演算手段は、各発光素子からの出
力光の入射角度と、位置指定手段上での各発光素子間の
距離の値から、各発光素子の２次元座標位置を算出し、
この各発光素子の２次元座標位置に基づいて位置指定手
段によって指定される２次元座標位置を算出する。
力光の入射角度と、位置指定手段上での各発光素子間の
距離の値から、各発光素子の２次元座標位置を算出し、
この各発光素子の２次元座標位置に基づいて位置指定手
段によって指定される２次元座標位置を算出する。
【０００８】
【作用】位置指定手段上に３単位以上の発光素子を備え
るとともに各発光素子が同一線上に配置されることによ
り、受光手段への各発光素子からの出力光の入射角度
と、各発光素子の配置間隔の距離から、演算処理により
各発光素子の２次元座標位置を特定することができ、こ
の場合受光手段は１単位設けられればよい。
るとともに各発光素子が同一線上に配置されることによ
り、受光手段への各発光素子からの出力光の入射角度
と、各発光素子の配置間隔の距離から、演算処理により
各発光素子の２次元座標位置を特定することができ、こ
の場合受光手段は１単位設けられればよい。
【０００９】
【実施例】以下、図１〜図７により本発明の実施例を説
明する。図１は実施例の光学式位置検出装置の構成をブ
ロック図で示したものであり、１０は位置指定装置であ
る。この位置指定装置１０は例えばマウスやライトペン
等のように形成され、ユーザーがこれを操作して位置指
定入力を行なうものである。
明する。図１は実施例の光学式位置検出装置の構成をブ
ロック図で示したものであり、１０は位置指定装置であ
る。この位置指定装置１０は例えばマウスやライトペン
等のように形成され、ユーザーがこれを操作して位置指
定入力を行なうものである。
【００１０】位置指定装置１０には発光素子として例え
ば３単位のＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられて
おり、各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃはパルス制御部
１２からのドライブパルスＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにより発光
駆動される。ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは図２のよ
うに例えばマウス型の位置指定装置１０の下面側におい
て、直線ＬＭ上に並んで配置されている。
ば３単位のＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられて
おり、各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃはパルス制御部
１２からのドライブパルスＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにより発光
駆動される。ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは図２のよ
うに例えばマウス型の位置指定装置１０の下面側におい
て、直線ＬＭ上に並んで配置されている。
【００１１】そして、パルス制御部１２からは例えば図
３のようにドライブパルスＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを出力する
ことにより、発光期間においてＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，
１１ｃが順に発光駆動されることになる。なお、同期期
間はＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは発光されないが、
これは後述する座標検出装置２０側でどのＬＥＤが発光
されているかを識別するために設けられている期間であ
り、所定期間である同期期間（つまり受光検出されない
期間）の後において最初の受光検出はＬＥＤ１１ａによ
る光出力によるもの、次の受光検出がＬＥＤ１１ｂによ
る光出力によるもの、その次の受光検出がＬＥＤ１１ｃ
による光出力によるもの、として判別できるようにされ
ている。
３のようにドライブパルスＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを出力する
ことにより、発光期間においてＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，
１１ｃが順に発光駆動されることになる。なお、同期期
間はＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは発光されないが、
これは後述する座標検出装置２０側でどのＬＥＤが発光
されているかを識別するために設けられている期間であ
り、所定期間である同期期間（つまり受光検出されない
期間）の後において最初の受光検出はＬＥＤ１１ａによ
る光出力によるもの、次の受光検出がＬＥＤ１１ｂによ
る光出力によるもの、その次の受光検出がＬＥＤ１１ｃ
による光出力によるもの、として判別できるようにされ
ている。
【００１２】図１において２０は座標検出装置を示し、
この座標検出装置２０には受光素子部２１が設けられ
て、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの光出力を受光
検出することができるようになされている。
この座標検出装置２０には受光素子部２１が設けられ
て、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの光出力を受光
検出することができるようになされている。
【００１３】受光素子部２１は、図４に概略的に示すよ
うに、例えば絞り光学系２１ａと、ＣＣＤラインセンサ
２１ｂを有するように構成される。ＬＥＤ１１ａ，１１
ｂ，１１ｃからの光出力は位置指定装置１０の２次元座
標上の位置に応じて、絞り光学系２１ａに対して所定の
角度で入射されることになるが、絞り光学系２１ａでは
その入射角度に応じてその光を、例えばＣＣＤラインセ
ンサ２１ｂの中心画素から所定の距離（図５のｄ）をも
った平行光線とし、ＣＣＤラインセンサ２１ｂ上に結像
させる。従って、入射角度に応じて、ＣＣＤラインセン
サ２１ｂ上では異なる画素によって受光されることにな
り、これにより、後述するように角度検出部２３で入射
角度を検出することができる。
うに、例えば絞り光学系２１ａと、ＣＣＤラインセンサ
２１ｂを有するように構成される。ＬＥＤ１１ａ，１１
ｂ，１１ｃからの光出力は位置指定装置１０の２次元座
標上の位置に応じて、絞り光学系２１ａに対して所定の
角度で入射されることになるが、絞り光学系２１ａでは
その入射角度に応じてその光を、例えばＣＣＤラインセ
ンサ２１ｂの中心画素から所定の距離（図５のｄ）をも
った平行光線とし、ＣＣＤラインセンサ２１ｂ上に結像
させる。従って、入射角度に応じて、ＣＣＤラインセン
サ２１ｂ上では異なる画素によって受光されることにな
り、これにより、後述するように角度検出部２３で入射
角度を検出することができる。
【００１４】入射角度検出原理を図５で説明する。絞り
光学系（レンズ）２１ａからＣＣＤラインセンサ２１ｂ
までの距離をｌｄ、入射角度をθとする。そして、この
角度θで入射された光が図示するように、ＣＣＤライン
センサ２１ｂ上でＣT 線上となる中心画素より距離ｄだ
け離れた画素に結像されたとする。
光学系（レンズ）２１ａからＣＣＤラインセンサ２１ｂ
までの距離をｌｄ、入射角度をθとする。そして、この
角度θで入射された光が図示するように、ＣＣＤライン
センサ２１ｂ上でＣT 線上となる中心画素より距離ｄだ
け離れた画素に結像されたとする。
【００１５】すると、入射角度θは、
【数１】 で求められる。
【００１６】図１において、２２は受光部駆動回路であ
り、ＣＣＤラインセンサ２１ｂの受光及び画素蓄積デー
タ（アナログ信号）の読み出し動作を制御する。例えば
図６のように蓄積信号Ｓ１、読出信号Ｓ２をＣＣＤライ
ンセンサ２１ｂに供給する。
り、ＣＣＤラインセンサ２１ｂの受光及び画素蓄積デー
タ（アナログ信号）の読み出し動作を制御する。例えば
図６のように蓄積信号Ｓ１、読出信号Ｓ２をＣＣＤライ
ンセンサ２１ｂに供給する。
【００１７】蓄積信号Ｓ１がハイレベルとなるとＣＣＤ
ラインセンサ２１ｂは電荷蓄積可能状態となり、この期
間に入射された光により、上記のようにその入射角度に
応じて結像された所定の画素（蓄積素子）において電荷
が蓄積されることになる。
ラインセンサ２１ｂは電荷蓄積可能状態となり、この期
間に入射された光により、上記のようにその入射角度に
応じて結像された所定の画素（蓄積素子）において電荷
が蓄積されることになる。
【００１８】一方読出信号Ｓ２がＣＣＤラインセンサ２
１ｂに供給されると、ＣＣＤラインセンサ２１ｂではこ
の読出信号Ｓ２のタイミングで各蓄積素子から蓄積デー
タ（蓄積電荷量に応じたアナログ信号）を読み出して角
度検出部２３及び発光素子特定部２４に出力することに
なる。
１ｂに供給されると、ＣＣＤラインセンサ２１ｂではこ
の読出信号Ｓ２のタイミングで各蓄積素子から蓄積デー
タ（蓄積電荷量に応じたアナログ信号）を読み出して角
度検出部２３及び発光素子特定部２４に出力することに
なる。
【００１９】また受光部駆動回路２２では、蓄積信号Ｓ
１のハイレベルタイミングでリセットされ、読出信号Ｓ
２のハイレベルタイミングでインクリメントされていく
カウンタが設けられており、このカウンタの出力が画素
番号信号Ｓ３として角度検出部２３に対して出力され
る。
１のハイレベルタイミングでリセットされ、読出信号Ｓ
２のハイレベルタイミングでインクリメントされていく
カウンタが設けられており、このカウンタの出力が画素
番号信号Ｓ３として角度検出部２３に対して出力され
る。
【００２０】角度検出部２３は、受光素子部２１からの
検出出力に応じて、上記（数１）の方式でその検出がな
された光の入射角度を算出する。
検出出力に応じて、上記（数１）の方式でその検出がな
された光の入射角度を算出する。
【００２１】ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃのうちの或るＬＥＤ
からの光が入射されると、上記のように受光部駆動回路
２２に基づいてＣＣＤラインセンサ２１ｂからその入射
光の検出情報として蓄積電荷量に応じたアナログ信号が
供給されるが、ＣＣＤラインセンサ２１ｂでのある画素
の読出タイミングにおいて、そのアナログ信号のピーク
が検出される。つまり光が結像された画素からの信号が
読み出されるタイミングで、その信号のピーク値が得ら
れる。このとき、各画素の読出タイミングと同期して、
その画素の番号を示すカウント値である画素番号信号Ｓ
３が供給されているため、ピーク検出がなされた画素、
つまり結像画素が第何番目の画素であるかを判別できる
ことになる。
からの光が入射されると、上記のように受光部駆動回路
２２に基づいてＣＣＤラインセンサ２１ｂからその入射
光の検出情報として蓄積電荷量に応じたアナログ信号が
供給されるが、ＣＣＤラインセンサ２１ｂでのある画素
の読出タイミングにおいて、そのアナログ信号のピーク
が検出される。つまり光が結像された画素からの信号が
読み出されるタイミングで、その信号のピーク値が得ら
れる。このとき、各画素の読出タイミングと同期して、
その画素の番号を示すカウント値である画素番号信号Ｓ
３が供給されているため、ピーク検出がなされた画素、
つまり結像画素が第何番目の画素であるかを判別できる
ことになる。
【００２２】結像画素が判別されれば、その画素と中心
画素の距離ｄ（図５参照）が算出できる。そして、絞り
光学系（レンズ）２１ａからＣＣＤラインセンサ２１ｂ
までの距離ｌｄは既知であるため、距離ｄが求められる
ことにより上記（数１）の演算で入射角度θを算出する
ことができる。算出された入射角度θの値は座標計算部
２５に供給される。
画素の距離ｄ（図５参照）が算出できる。そして、絞り
光学系（レンズ）２１ａからＣＣＤラインセンサ２１ｂ
までの距離ｌｄは既知であるため、距離ｄが求められる
ことにより上記（数１）の演算で入射角度θを算出する
ことができる。算出された入射角度θの値は座標計算部
２５に供給される。
【００２３】図１における２４は発光素子特定部であ
り、角度検出部２３によって検出された入射角度θが、
ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃのいづれから出力された光による
ものであるかを判別する。
り、角度検出部２３によって検出された入射角度θが、
ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃのいづれから出力された光による
ものであるかを判別する。
【００２４】上記のようにＬＥＤ１１ａ〜１１ｃは順次
発光駆動され、またいづれも発光されない同期期間が設
けられていることにより、例えば同期期間（図６の読出
期間で所定レベル以上の信号値が検出されなかった時
点）でリセットされるとともに、受光素子部２１の出力
として図６の読出期間で所定レベル以上の信号が検出さ
れた（即ち受光により電荷が蓄積されたことによる信号
レベルが検出された）ことに基づいてインクリメントさ
れる３進カウンタなどの構成により、発光素子を識別で
きるようになされている。この発光素子特定部２４から
の識別信号は座標計算部２５に供給される。
発光駆動され、またいづれも発光されない同期期間が設
けられていることにより、例えば同期期間（図６の読出
期間で所定レベル以上の信号値が検出されなかった時
点）でリセットされるとともに、受光素子部２１の出力
として図６の読出期間で所定レベル以上の信号が検出さ
れた（即ち受光により電荷が蓄積されたことによる信号
レベルが検出された）ことに基づいてインクリメントさ
れる３進カウンタなどの構成により、発光素子を識別で
きるようになされている。この発光素子特定部２４から
の識別信号は座標計算部２５に供給される。
【００２５】なお、発光素子（ＬＥＤ）の特定方式は各
種考えられ、ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃが図３のように同期
期間をもって順次発光されるほか、単にＰａ〜Ｐｃのパ
ルス幅（即ち発光期間長）を異なるようにし、受光期間
を検出することでＬＥＤを特定するようにすることもで
きる。さらにまた、各パルスＰａ〜Ｐｃをそれぞれ異な
るキャリア周波数で変調し、座標検出装置２０側でキャ
リア検出を行なうことで判別できるようにしてもよい。
種考えられ、ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃが図３のように同期
期間をもって順次発光されるほか、単にＰａ〜Ｐｃのパ
ルス幅（即ち発光期間長）を異なるようにし、受光期間
を検出することでＬＥＤを特定するようにすることもで
きる。さらにまた、各パルスＰａ〜Ｐｃをそれぞれ異な
るキャリア周波数で変調し、座標検出装置２０側でキャ
リア検出を行なうことで判別できるようにしてもよい。
【００２６】また、これらの方式では位置指定装置１０
と座標検出装置２０間を無線状態とすることができる
が、有線接続される方式である場合は、パルス制御部１
２がパルスＰａ〜Ｐｃの出力タイミングに同期した発光
素子判別信号を発光素子特定部２４に（もしくは座標計
算部２５に直接）供給するような構成をとればよい。
と座標検出装置２０間を無線状態とすることができる
が、有線接続される方式である場合は、パルス制御部１
２がパルスＰａ〜Ｐｃの出力タイミングに同期した発光
素子判別信号を発光素子特定部２４に（もしくは座標計
算部２５に直接）供給するような構成をとればよい。
【００２７】以上のように座標計算部２５では、光の入
射角度θと、その光を出力したＬＥＤの判別情報が入力
されるが、これにより座標計算部２５では各ＬＥＤ１１
ａ〜１１ｃの２次元座標位置を算出することができる。
射角度θと、その光を出力したＬＥＤの判別情報が入力
されるが、これにより座標計算部２５では各ＬＥＤ１１
ａ〜１１ｃの２次元座標位置を算出することができる。
【００２８】座標計算部２５による座標検出の原理を図
７を用いて説明する。図７のｘ−ｙ座標においてａ点、
ｂ点，ｃ点が光源の位置とする。即ち位置指定装置１０
が或る位置にあるときのＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
の位置がａ点、ｂ点，ｃ点に相当するとする。ここで、
Ｌ1 はａ点からｂ点までの距離、Ｌ2はａ点からｃ点ま
での距離とする。位置指定装置１０が図２のようなマウ
ス形態の場合、図２中にＬ1 ，Ｌ2 として示す距離がこ
れに相当することになる。そして、ａ点、ｂ点，ｃ点は
図２のように直線ＬＭ上に並んでいるが、この直線ＬＭ
に相当する線が図７においてｙ＝Ｖｘ＋Ｗの式で示され
る直線となる。
７を用いて説明する。図７のｘ−ｙ座標においてａ点、
ｂ点，ｃ点が光源の位置とする。即ち位置指定装置１０
が或る位置にあるときのＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
の位置がａ点、ｂ点，ｃ点に相当するとする。ここで、
Ｌ1 はａ点からｂ点までの距離、Ｌ2はａ点からｃ点ま
での距離とする。位置指定装置１０が図２のようなマウ
ス形態の場合、図２中にＬ1 ，Ｌ2 として示す距離がこ
れに相当することになる。そして、ａ点、ｂ点，ｃ点は
図２のように直線ＬＭ上に並んでいるが、この直線ＬＭ
に相当する線が図７においてｙ＝Ｖｘ＋Ｗの式で示され
る直線となる。
【００２９】図７のｘ−ｙ座標の原点（０，０）は受光
素子部２１における絞り光学系２１ａの光入射位置に相
当する。そして、光学的主点である原点（０，０）とａ
点を結ぶ直線はｙ＝Ａｘ、原点（０，０）とｂ点を結ぶ
直線はｙ＝Ｂｘ、原点（０，０）とｃ点を結ぶ直線はｙ
＝Ｃｘであるとする。これらの直線は入射光線に相当
し、従ってＡはＬＥＤ１１ａからの光の入射角度、Ｂは
ＬＥＤ１１ｂからの光の入射角度、ＣはＬＥＤ１１ｃか
らの光の入射角度に、それぞれ相当することになる。
素子部２１における絞り光学系２１ａの光入射位置に相
当する。そして、光学的主点である原点（０，０）とａ
点を結ぶ直線はｙ＝Ａｘ、原点（０，０）とｂ点を結ぶ
直線はｙ＝Ｂｘ、原点（０，０）とｃ点を結ぶ直線はｙ
＝Ｃｘであるとする。これらの直線は入射光線に相当
し、従ってＡはＬＥＤ１１ａからの光の入射角度、Ｂは
ＬＥＤ１１ｂからの光の入射角度、ＣはＬＥＤ１１ｃか
らの光の入射角度に、それぞれ相当することになる。
【００３０】これらの条件から、ｙ＝Ｖｘ＋Ｗの直線と
ｙ＝Ａｘの直線の交点座標としてａ点の座標（ｘa ，ｙ
a ）を表わすことができ、同様にｙ＝Ｖｘ＋Ｗの直線と
ｙ＝Ｂｘの直線の交点座標としてｂ点の座標（ｘb ，ｙ
b ）を、またｙ＝Ｖｘ＋Ｗの直線とｙ＝Ｃｘの直線の交
点座標としてｃ点の座標（ｘc ，ｙc ）を、それぞれ表
わすことができる。
ｙ＝Ａｘの直線の交点座標としてａ点の座標（ｘa ，ｙ
a ）を表わすことができ、同様にｙ＝Ｖｘ＋Ｗの直線と
ｙ＝Ｂｘの直線の交点座標としてｂ点の座標（ｘb ，ｙ
b ）を、またｙ＝Ｖｘ＋Ｗの直線とｙ＝Ｃｘの直線の交
点座標としてｃ点の座標（ｘc ，ｙc ）を、それぞれ表
わすことができる。
【００３１】即ち、ａ，ｂ，ｃ各点は、
【数２】 として表わされる。
【００３２】そして、ａ点及びｂ点の座標からＬ1 につ
いて、
いて、
【数３】 が成立し、またａ点及びｃ点の座標からＬ2 について、
【数４】 が成立する。
【００３３】ここで、ａ，ｂ，ｃの各点は必ずｙ＞０の
領域にあることになるため、
領域にあることになるため、
【数５】 となる。また、特異点を除くために、Ａ≠Ｂ≠Ｃ≠Ｖと
いう条件を満たす必要がある。
いう条件を満たす必要がある。
【００３４】すると上記（数３）（数４）から、次の
（数６）或は（数７）が成立する。
（数６）或は（数７）が成立する。
【数６】
【数７】
【００３５】従って、（数６）に基づくときは、ａ点、
ｂ点、ｃ点の座標（ｘa ，ｙa ）（ｘb ，ｙb ）（ｘ
c ，ｙc ）は、
ｂ点、ｃ点の座標（ｘa ，ｙa ）（ｘb ，ｙb ）（ｘ
c ，ｙc ）は、
【数８】 もしくは、
【数９】 のようになる。なお、ここでＫ1 は、
【数１０】 としている。
【００３６】また、（数７）に基づくときは、ａ点、ｂ
点、ｃ点の座標（ｘa ，ｙa ）（ｘb ，ｙb ）（ｘc ，
ｙc ）は、
点、ｃ点の座標（ｘa ，ｙa ）（ｘb ，ｙb ）（ｘc ，
ｙc ）は、
【数１１】 もしくは
【数１２】 のようになる。なお、ここでＫ2 は、
【数１３】 としている。
【００３７】この（数８）〜（数１３）における代数Ｌ
1 ，Ｌ2 ，Ａ，Ｂ，ＣのうちＬ1 及びＬ2 は既知の値で
ある。また、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ入射角度であり、従
ってＡ，Ｂ，Ｃの値は角度検出部２３から座標計算部２
５に供給されるものである。
1 ，Ｌ2 ，Ａ，Ｂ，ＣのうちＬ1 及びＬ2 は既知の値で
ある。また、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ入射角度であり、従
ってＡ，Ｂ，Ｃの値は角度検出部２３から座標計算部２
５に供給されるものである。
【００３８】従って、座標計算部２５においては、ａ
点、ｂ点、ｃ点の座標（ｘa ，ｙa ）（ｘb ，ｙb ）
（ｘc ，ｙc ）について（数８）（数９）（数１１）
（数１２）により４通りの解が得られることになる。こ
こで、ａ，ｂ，ｃの各点は必ずｙ＞０となるため、この
４つのうちからａ，ｂ，ｃのｙ座標が全てｙ＞０となる
ものが、実際の各点の座標位置、即ちＬＥＤ１１ａ，１
１ｂ，１１ｃの座標位置として判別される。
点、ｂ点、ｃ点の座標（ｘa ，ｙa ）（ｘb ，ｙb ）
（ｘc ，ｙc ）について（数８）（数９）（数１１）
（数１２）により４通りの解が得られることになる。こ
こで、ａ，ｂ，ｃの各点は必ずｙ＞０となるため、この
４つのうちからａ，ｂ，ｃのｙ座標が全てｙ＞０となる
ものが、実際の各点の座標位置、即ちＬＥＤ１１ａ，１
１ｂ，１１ｃの座標位置として判別される。
【００３９】以上のように座標計算部２５ではａ点、ｂ
点、ｃ点の座標、即ちＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに
ついて個別にその座標を検出することができる。そし
て、そのためには受光素子部２１は１単位搭載されてい
ればでよく、機器の小型化、低コスト化に好適である。
点、ｃ点の座標、即ちＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに
ついて個別にその座標を検出することができる。そし
て、そのためには受光素子部２１は１単位搭載されてい
ればでよく、機器の小型化、低コスト化に好適である。
【００４０】そして、位置指定装置１０としての入力座
標位置は、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち代表と
なるＬＥＤの位置、もしくはこの３個のＬＥＤの座標か
ら計算された所定位置を、入力座標とすればよい。な
お、これは本発明が採用される機器に応じて設定される
もので、３つの検出座標をそのまま出力することも考え
られる。
標位置は、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち代表と
なるＬＥＤの位置、もしくはこの３個のＬＥＤの座標か
ら計算された所定位置を、入力座標とすればよい。な
お、これは本発明が採用される機器に応じて設定される
もので、３つの検出座標をそのまま出力することも考え
られる。
【００４１】ところで、ＬＥＤ等の発光素子は４個以上
であってもよいことはいうまでもない。このような本発
明は、マウス型、ペン型などの位置入力装置としたり、
イメージスキャナに搭載してスキャニング位置を特定可
能としたりするなど、広い範囲で採用できるものであ
る。
であってもよいことはいうまでもない。このような本発
明は、マウス型、ペン型などの位置入力装置としたり、
イメージスキャナに搭載してスキャニング位置を特定可
能としたりするなど、広い範囲で採用できるものであ
る。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光学式位置
検出装置は、位置指定手段上に３単位以上の発光素子を
備えるとともに各発光素子が同一線上に配置されること
により、受光手段への各発光素子からの出力光の入射角
度と、各発光素子の配置間隔の距離から、演算処理によ
り各発光素子の２次元座標位置を特定することができ、
このため受光手段は１単位のみ設ければよいことから、
機器の小型化、低コストを実現できるという効果があ
る。
検出装置は、位置指定手段上に３単位以上の発光素子を
備えるとともに各発光素子が同一線上に配置されること
により、受光手段への各発光素子からの出力光の入射角
度と、各発光素子の配置間隔の距離から、演算処理によ
り各発光素子の２次元座標位置を特定することができ、
このため受光手段は１単位のみ設ければよいことから、
機器の小型化、低コストを実現できるという効果があ
る。
【図１】本発明の光学式位置検出装置の実施例のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】実施例におけるＬＥＤ配置状態の説明図であ
る。
る。
【図３】実施例のＬＥＤ駆動パルスの説明図である。
【図４】実施例の受光動作の説明図である。
【図５】実施例の入射角度検出動作原理の説明図であ
る。
る。
【図６】実施例のＣＣＤ制御信号の説明図である。
【図７】実施例の座標位置検出動作原理の説明図であ
る。
る。
１０ 位置指定装置 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ ＬＥＤ １２ パルス制御部 ２０ 座標検出装置 ２１ 受光素子部 ２１ａ 絞り光学系 ２１ｂ ＣＣＤラインセンサ ２２ 受光部駆動回路 ２３ 角度検出部 ２４ 発光素子特定部 ２５ 座標計算部
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】位置指定装置１０には発光素子として例え
ば３単位のＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられて
おり、各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃはパルス制御部
１２からのドライブパルスＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにより発光
駆動される。ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは図２のよ
うに例えばマウス型の位置指定装置１０の面上におい
て、直線ＬＭ上に並んで配置されている。
ば３単位のＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられて
おり、各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃはパルス制御部
１２からのドライブパルスＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにより発光
駆動される。ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは図２のよ
うに例えばマウス型の位置指定装置１０の面上におい
て、直線ＬＭ上に並んで配置されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】受光素子部２１は、図４に概略的に示すよ
うに、例えば光学系２１ａと、ＣＣＤラインセンサ２１
ｂを有するように構成される。ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，
１１ｃからの光出力は位置指定装置１０の２次元座標上
の位置に応じて、光学系２１ａに対して所定の角度で入
射されることになるが、光学系２１ａではその入射角度
に応じてその光を、例えばＣＣＤラインセンサ２１ｂの
中心画素から所定の距離（図５のｄ）をもった光線と
し、ＣＣＤラインセンサ２１ｂ上に結像させる。従っ
て、入射角度に応じて、ＣＣＤラインセンサ２１ｂ上で
は異なる画素によって受光されることになり、これによ
り、後述するように角度検出部２３で入射角度を検出す
ることができる。
うに、例えば光学系２１ａと、ＣＣＤラインセンサ２１
ｂを有するように構成される。ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，
１１ｃからの光出力は位置指定装置１０の２次元座標上
の位置に応じて、光学系２１ａに対して所定の角度で入
射されることになるが、光学系２１ａではその入射角度
に応じてその光を、例えばＣＣＤラインセンサ２１ｂの
中心画素から所定の距離（図５のｄ）をもった光線と
し、ＣＣＤラインセンサ２１ｂ上に結像させる。従っ
て、入射角度に応じて、ＣＣＤラインセンサ２１ｂ上で
は異なる画素によって受光されることになり、これによ
り、後述するように角度検出部２３で入射角度を検出す
ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】入射角度検出原理を図５で説明する。光学
系（レンズ）２１ａの主点からＣＣＤラインセンサ２１
ｂまでの距離をｌｄ、入射角度をθとする。そして、こ
の角度θで入射された光が図示するように、ＣＣＤライ
ンセンサ２１ｂ上でＣT 線上となる中心画素より距離ｄ
だけ離れた画素に結像されたとする。
系（レンズ）２１ａの主点からＣＣＤラインセンサ２１
ｂまでの距離をｌｄ、入射角度をθとする。そして、こ
の角度θで入射された光が図示するように、ＣＣＤライ
ンセンサ２１ｂ上でＣT 線上となる中心画素より距離ｄ
だけ離れた画素に結像されたとする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】結像画素が判別されれば、その画素と中心
画素の距離ｄ（図５参照）が算出できる。そして、光学
系（レンズ）２１ａからＣＣＤラインセンサ２１ｂまで
の距離ｌｄは既知であるため、距離ｄが求められること
により上記（数１）の演算で入射角度θを算出すること
ができる。算出された入射角度θの値は座標計算部２５
に供給される。
画素の距離ｄ（図５参照）が算出できる。そして、光学
系（レンズ）２１ａからＣＣＤラインセンサ２１ｂまで
の距離ｌｄは既知であるため、距離ｄが求められること
により上記（数１）の演算で入射角度θを算出すること
ができる。算出された入射角度θの値は座標計算部２５
に供給される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】図７のｘ−ｙ座標の原点（０，０）は受光
素子部２１における光学系２１ａの光入射位置に相当す
る。そして、光学的主点である原点（０，０）とａ点を
結ぶ直線はｙ＝Ａｘ、原点（０，０）とｂ点を結ぶ直線
はｙ＝Ｂｘ、原点（０，０）とｃ点を結ぶ直線はｙ＝Ｃ
ｘであるとする。これらの直線は入射光線に相当し、従
ってＡはＬＥＤ１１ａからの光の入射角度、ＢはＬＥＤ
１１ｂからの光の入射角度、ＣはＬＥＤ１１ｃからの光
の入射角度に、それぞれ相当することになる。
素子部２１における光学系２１ａの光入射位置に相当す
る。そして、光学的主点である原点（０，０）とａ点を
結ぶ直線はｙ＝Ａｘ、原点（０，０）とｂ点を結ぶ直線
はｙ＝Ｂｘ、原点（０，０）とｃ点を結ぶ直線はｙ＝Ｃ
ｘであるとする。これらの直線は入射光線に相当し、従
ってＡはＬＥＤ１１ａからの光の入射角度、ＢはＬＥＤ
１１ｂからの光の入射角度、ＣはＬＥＤ１１ｃからの光
の入射角度に、それぞれ相当することになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】そして、位置指定装置１０としての入力座
標位置は、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち代表と
なるＬＥＤの位置、もしくはこの３単位のＬＥＤの座標
から計算された所定位置を、入力座標とすればよい。な
お、これは本発明が採用される機器に応じて設定される
もので、３つの検出座標をそのまま出力することも考え
られる。
標位置は、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち代表と
なるＬＥＤの位置、もしくはこの３単位のＬＥＤの座標
から計算された所定位置を、入力座標とすればよい。な
お、これは本発明が採用される機器に応じて設定される
もので、３つの検出座標をそのまま出力することも考え
られる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】ところで、ＬＥＤ等の発光素子は４単位以
上であってもよいことはいうまでもない。このような本
発明は、マウス型、ペン型などの位置入力装置とした
り、イメージスキャナに搭載してスキャニング位置を特
定可能としたりするなど、広い範囲で採用できるもので
ある。
上であってもよいことはいうまでもない。このような本
発明は、マウス型、ペン型などの位置入力装置とした
り、イメージスキャナに搭載してスキャニング位置を特
定可能としたりするなど、広い範囲で採用できるもので
ある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (2)
- 【請求項１】 同一線上に配された３単位以上の発光素
子を有する位置指定手段と、 前記各発光素子からの出力光が入射される受光手段と、 前記受光手段への前記各発光素子からの出力光の入射角
度を検出することができる角度検出手段と、 前記角度検出手段によって検出された前記各発光素子か
らの出力光の入射角度に基づいて前記位置指定手段によ
って指定される２次元座標位置を算出する演算手段と、 を備えて構成されることを特徴とする光学式位置検出装
置。 - 【請求項２】 前記演算手段は、前記各発光素子からの
出力光の入射角度と、前記位置指定手段上での各発光素
子間の距離の値から、前記各発光素子の２次元座標位置
を算出し、この各発光素子の２次元座標位置に基づいて
前記位置指定手段によって指定される２次元座標位置を
算出することを特徴とする請求項１に記載の光学式位置
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5300777A JPH07128013A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 光学式位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5300777A JPH07128013A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 光学式位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128013A true JPH07128013A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17888971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5300777A Withdrawn JPH07128013A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 光学式位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07128013A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100326537B1 (ko) * | 1999-04-19 | 2002-03-12 | 이상호 | 흔들림 각도 측정 시스템 |
| WO2003002934A1 (fr) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | Olympus Optical Co., Ltd. | Detecteur de coordonnees |
| WO2013054442A1 (ja) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | 中国電力株式会社 | 位置標定方法、及び位置標定システム |
| EP3743179A4 (en) * | 2018-01-25 | 2021-10-20 | Neonode Inc. | POLAR COORDINATE SENSOR |
-
1993
- 1993-11-08 JP JP5300777A patent/JPH07128013A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100326537B1 (ko) * | 1999-04-19 | 2002-03-12 | 이상호 | 흔들림 각도 측정 시스템 |
| WO2003002934A1 (fr) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | Olympus Optical Co., Ltd. | Detecteur de coordonnees |
| CN1314940C (zh) * | 2001-06-29 | 2007-05-09 | 奥林巴斯光学工业株式会社 | 坐标检测装置 |
| WO2013054442A1 (ja) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | 中国電力株式会社 | 位置標定方法、及び位置標定システム |
| JP5340509B1 (ja) * | 2011-10-14 | 2013-11-13 | 中国電力株式会社 | 位置標定方法、及び位置標定システム |
| EP3743179A4 (en) * | 2018-01-25 | 2021-10-20 | Neonode Inc. | POLAR COORDINATE SENSOR |
| US11859961B2 (en) | 2018-01-25 | 2024-01-02 | Neonode Inc. | Optics for vehicle occupant monitoring systems |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |