JPH081585B2 - 位置検出装置 - 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、ＯＡ機器などの産業
用機器その他のコンピュ−タ等の情報入力装置として利
用することができ、例えば、情報入力する操作板の操作
位置を検出する位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９はコピ−機に備えられているインタ
ラプタ構造の画面位置センサを示す簡略的な正面図、図
１０はこの画面位置センサの簡略的な断面図である。

【０００３】上記した画面位置センサは、長方形状の液
晶板よりなるディスプレ−１１に、コピ−する枚数、サ
イズ、拡大率等（以下、表示名称という）を命令するた
めの操作部が表示され、これらいずれかの操作部に手指
を当接させて指示し、その指示にしたがう命令信号をコ
ピ−機に入力させるようになっている。

【０００４】この画面位置センサでは、ディスプレ−１
１の上辺側に発光ダイオ−ドＬ₁₁、Ｌ₁₂・・・・・Ｌ₁
ｎが配設され、また、このディスプレ−１１の下辺側に
は、上記発光ダイオ−ドに対向させるように配設された
フォト・ダイオ−ドＰ₁₁、Ｐ₁₂・・・・・Ｐ₁ｎが設け
られている。

【０００５】さらに、ディスプレ−１１の左辺側には、
発光ダイオ−ドＬ₂₁、Ｌ₂₂・・・・・・Ｌ₂ｎが、ま
た、右辺側にはこれら発光ダイオ−ドに対向させたフォ
ト・ダイオ−ドＰ₂₁、Ｐ₂₂・・・・・Ｐ₂ｎが各々配設
されている。

【０００６】上記した発光ダイオ−ドとフォト・ダイオ
−ドは、ディスプレ−１１を囲む枠体１２に設けられ、
各々の発光ダイオ−ドの点灯光がディスプレ−１１の板
面上に投光される構成となっている。

【０００７】したがって、ディスプレ−１１のある表示
名称１１ａに手指を当接させると、発光ダイオ−ド
Ｌ₁₂、Ｌ₂₂の点灯光１３Ｘ、１３Ｙが手指によって遮光
されるため、各フォト・ダイオ−ドのうちフォト・ダイ
オ−ドＰ₁₂、Ｐ₂₂の入力光がなくなる。この結果、行と
列とにより表示名称１１ａの位置が確定され、その表示
名称にしたがった命令信号がコピ−機に入力される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した画面位置セン
サは、枠体１２の大きさにより、表示名称の数と位置が
決まるため、設計製作の自由度が少なく、その上、表示
名称を多くするほど発光ダイオ−ドとフォト・ダイオ−
ドの個数が多くなると言う問題がある。

【０００９】また、ディスプレ−１１の表示名称の行と
列とが発光ダイオ−ドとフォト・ダイオ−ドの設置によ
って定まるため、この点でも設計製作の自由度が少なく
なる。

【００１０】本発明は上記したような画面位置センサに
利用することによって、表示名称の指示位置を可能なる
かぎり少なくした光源と受光器によって検出でき、ま
た、表示名称の位置に自由度をもたせることができる位
置検出装置を開発することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明では、操作板の板面に平行させた各方向か
ら投光させる少なくとも３個の光源と、各々の光源に接
近させて配置した各受光器と、一対の光源によって投光
し、操作板上の操作位置を指示する被検出体によって反
射される光をこれら光源に接近した各受光器により受光
し、この受光出力より光源別に生じた被検出体の輝度を
求めその比を算出する手段と、他の一対の光源によって
投光し、上記被検出体によって反射される光をこれら光
源に接近した各受光器により受光し、この受光出力より
光源別に生じた被検出体の輝度を求めその比を算出する
手段とを備え、２通りに算出した輝度比より操作板上の
操作位置を検出する構成としたことを特徴とする位置検
出装置を提案する。

【００１２】

【作用】上記した位置検出装置は、一対の光源によって
投光することにより、被検出体の反射光がこれら光源に
接近した各々の受光器によって受光される。そして、各
受光器が出力する受光信号から、これら光源の投光によ
って生じた被検出体の輝度を求め、その後、それらの輝
度比が算出される。

【００１３】また、他の一対の光源によって投光するこ
とにより、被検出体の反射光がこれら光源に接近させた
各々の受光器によって受光される。そして、各受光器が
出力する受光信号から、これら光源の投光によって生じ
た被検出体の輝度を求め、その後、それらの輝度比が算
出される。

【００１４】上記より２通りに算出した輝度比より被検
出体の位置が検出される。したがって、コピ−機などの
画面位置センサとして実施すれば、操作部を指示した手
指が被検出体とて検出されるから、指示された表示名称
が確定する。

【００１５】

【実施例】次に、本発明をコピ−機の画面位置センサと
して実施した一例について図面に沿って説明する。図１
は画面位置センサの簡略的な正面図であり、長方形の操
作板２１には、電源スイッチの「ＯＮ」、「ＯＦＦ」、
用紙サイズの「Ａ−１」、「Ａ−２」・・・・・、「Ｂ
−１」、「Ｂ−２」・・・・・、「拡大」、「標準」、
「縮小」その他コピ−の「枚数」などのコピ−機操作に
必要な各種の表示名称が付されている。なお、この操作
板２１は液晶などを使った表示板として構成することも
できる。

【００１６】また、上記操作板２１の長辺側の一側近く
には、光源としての２つの発光ダイオ−ド２２Ａ、２２
Ｂを備え、また、その短辺側の一側近くには光源として
の発光ダイオ−ド２２Ｃ、２２Ｄが備えてある。発光ダ
イオ−ド２２Ａと２２Ｂとは、操作板２１の縦方向の中
央線（仮想線）２３Ａに対し等距離の位置に配置し、発
光ダイオ−ド２２Ｃと２２Ｄとは横方向の中央線（仮想
線）２３Ｂに対し等距離の位置に配置してある。

【００１７】また、発光ダイオ−ド２２Ａには、受光器
としてフォト・ダイオ−ド２４Ａを接近させて備え、発
光ダイオ−ド２２Ａの投光による反射光をフォト・ダイ
オ−ド２４Ａによって受光するようにしてある。発光ダ
イオ−ド２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄについても同様に受光
器としてフォト・ダイオ−ド２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄが
接近させた位置に備えてある。

【００１８】次に、用紙サイズ「Ａ−２」を選択するた
め、その表示名称「Ａ−２」に手指２５を当接させた場
合を一例にして上記した画面位置センサの動作を説明す
る。

【００１９】先ず、発光ダイオ−ド２２Ａを投光させる
と、この投光が手指２５によって反射されフォト・ダイ
オ−ド２４Ａによって受光される。また、発光ダイオ−
ド２２Ｂを投光させると、同様にこの投光が手指２５に
よって反射されフォト・ダイオ−ド２４Ｂによって受光
される。

【００２０】なお、発光ダイオ−ド２２Ａ、２２Ｂを点
光源と仮定すれば、手指２５の輝度が発光ダイオ−ド２
２Ａ、２２Ｂからの距離の２乗に反比例したものとな
り、この輝度がフォト・ダイオ−ドによって測定される
ことになる。

【００２１】そして、フォト・ダイオ−ド２４Ａ、２４
Ｂの受光信号から手指の輝度比を算出する。つまり、発
光ダイオ−ド２２Ａを投光したときの手指２５の輝度Ｅ
ａと、発光ダイオ−ド２２Ｂを投光したときの手指２５
の輝度Ｅｂとの比を算出する。

【００２２】このような輝度Ｅａ、Ｅｂは操作板２１の
中央線２３Ａ上では１：１となり、Ｅａ／Ｅｂ＝Ｋ₁の
軌跡が図２に示すようになる。すなわち、中央線２３Ａ
より左側の表示名称が指示されたときの手指２５の輝度
比が、Ｋ₁＝１０／９＝１．１１〜Ｋ₁＝１０／０．５に
変化し、その右側の表示名称が指示されたときの輝度比
が、Ｋ₁＝９／１０＝０．９〜Ｋ₁＝０．５／１０＝０．
０５のように変化する。

【００２３】次に、発光ダイオ−ド２２Ｃを投光させ、
手指２５で反射される光をフォト・ダイオ−ド２４Ｃで
受光し、同様に発光ダイオ−ド２２Ｄを投光させ、手指
２５で反射した光をフォト・ダイオ−ド２４Ｄで受光す
る。

【００２４】そして、フォト・ダイオ−ド２４Ｃ、２４
Ｄの受光信号から、発光ダイオ−ド２２Ｃを投光したと
きの輝度Ｅｃと、発光ダイオ−ド２２Ｄを投光したとき
の輝度Ｅｄとの比Ｋ₂を算出する。このように算出した
輝度比Ｋ₂＝Ｅｃ／Ｅｄは図２に示したものと同様に変
化する。

【００２５】上記のように輝度比Ｋ₁、Ｋ₂を算出する
と、これら輝度比の軌跡の交点より、指示した手指の位
置を確定することができる。例えば、図１に示したよう
に手指２５を表示名称に当て用紙サイズ「Ａ−２」を指
示すると、図３に示した如く、Ｋ₁＝１．４３、Ｋ₂＝
１．６６の交点が検出されるから、この位置が用紙サイ
ズ「Ａ−２」として確定され、Ｋ₁、Ｋ₂にもとづいて用
紙サイズ「Ａ−２」の命令信号をコピ−機に入力させる
ことができる。他の表示名称の各々を手指で指示した場
合も同様である。

【００２６】図４は上記した画面位置センサの電気回路
を示すブロック図である。この図において、２６Ａ〜２
６Ｄは上記した発光ダイオ−ド２２Ａ〜２２Ｄとこれら
のドライブ回路を備える光源回路、２７は信号源２８か
らの信号を入力して発光ダイオ−ド２２Ａ〜２２Ｄを順
次点灯させる分配器である。

【００２７】２９Ａ〜２９Ｄは上記したフォト・ダイオ
−ド２４Ａ〜２４Ｄと増幅器を備える受光器回路、３０
Ａ〜３０Ｄは対数変換回路、３１Ａ〜３１Ｄは発光ダイ
オ−ド２２Ａ〜２２Ｄの点灯信号に同期させてゲ−ト開
放するゲ−ト回路、３２Ａ、３２Ｂは差動増幅器、３３
は指示された表示名称に応じて命令信号を出力するＣＰ
Ｕである。

【００２８】この回路例では、光源回路２６Ａ〜２６Ｄ
を順次駆動して発光ダイオ−ド２２Ａ〜２２Ｄを順次点
灯させる。これより、表示名称を指示した手指の反射光
がフォト・ダイオ−ド２４Ａ〜２４Ｄによって順次受光
される。

【００２９】受光信号は受光器回路２９Ａ〜２９Ｄによ
り増幅されると共に、電圧変換されて対数変換回路３０
Ａ〜３０Ｄに送られる。そして、対数変換回路３０Ａ、
３０Ｂによって対数変換された受光信号Ｓａ、Ｓｂが差
動増幅器３２Ａに、対数変換された受光信号Ｓｃ、Ｓｄ
が差動増幅器３２Ｂに各々入力する。

【００３０】したがって、差動増幅器３２Ａでは、Ｌｏ
ｇＳａ−ＬｏｇＳｂ＝Ｌｏｇ（Ｓａ／Ｓｂ）が算出さ
れ、差動増幅器３２Ｂでは、ＬｏｇＳｃ−ＬｏｇＳｄ＝
Ｌｏｇ（Ｓｃ／Ｓｄ）が算出される。この結果、Ｌｏｇ
（Ｓａ／Ｓｂ）及びＬｏｇ（Ｓｃ／Ｓｄ）により、既に
延べたところの輝度比Ｋ₁、Ｋ₂の信号がＣＰＵ３３に入
力する。

【００３１】ＣＰＵ３３は上記したように入力した輝度
比信号から手指により指示された表示名称に相当する命
令信号を出力し、その命令信号にしたがってコピ−機を
動作させる。

【００３２】以上、本発明の一実施例について説明した
が、一方の輝度比は発光ダイオ−ド２２Ａ、２２Ｂを点
灯させ、他方の輝度比は発光ダイオ−ド２２Ｂ、２２Ｃ
を点灯させて算出することができ、また、同様に、発光
ダイオ−ド２２Ｃ、２２Ｄを点灯させて一方の輝度比を
求め、発光ダイオ−ド２２Ｄ、２２Ｂを点灯させて他方
の輝度比を求めることができる。また、発光ダイオ−ド
２２Ａ〜２２Ｄとフォト・ダイオ−ド２４Ａ〜２４Ｄと
の配置については、操作板２１の長辺と短辺とに平行さ
せて配置させる必要はない。

【００３３】図５は、発光ダイオ−ド２２Ａと２２Ｂと
を結ぶ直線に対し、発光ダイオ−ド２２Ｃと２２Ｄとを
結ぶ直線が鈍角となるようにした配置例で、図６はそれ
らが鋭角となるようにした配置例を示している。発光ダ
イオ−ド２２Ａ〜２２Ｄをこのように配置しても上記し
た実施例と同様に実施することができる。なお、発光ダ
イオ−ド２２Ａ〜２２Ｄの各々にはフォト・ダイオ−ド
２４Ａ〜２４Ｄを上記同様に付設する。

【００３４】また、図７に示した如く、発光ダイオ−ド
２２Ａと２２Ｃとを一つの発光ダイオ−ド２２Ｅで兼用
すると共に、この発光ダイオ−ド２２Ｅの近くにフォト
・ダイオ−ド２４Ｅを配置させる構成としてもよい。

【００３５】このように実施する場合には、発光ダイオ
−ド２２Ｂと２２Ｅの点灯光による反射光をフォト・ダ
イオ−ド２４Ｂ、２４Ｅで受光し、この受光信号から輝
度比Ｋ₁を算出し、また、発光ダイオ−ド２２Ｄ、２２
Ｅの点灯光による反射光をフォト・ダイオ−ド２４Ｄ、
２４Ｅで受光し、その受光信号から輝度比Ｋ₂を算出す
るようにする。

【００３６】一方、上記した実施例では、操作板２１の
表面上に発光ダイオ−ド２２Ａ〜２２Ｄの点灯光を照射
する構成としたが、図８に示すように操作板２１の裏面
上に点灯光を照射させる構成としてもよい。

【００３７】このように実施する場合は、操作板２１を
弾性材で形成すると共に、表示名称の各位置を押動可能
な押釦３４として形成する。そして、押釦３４の裏側に
は柱状突部３４ａを設けると共に、この柱状突部３４ａ
の表面をミラ−形成する。このように構成すれば、表示
名称である押釦３４を図示２点鎖線のように押動させた
ときに、発光ダイオ−ド２２Ａの点灯光が柱状突部３４
ａに反射され、この反射光がフォト・ダイオ−ド２４Ａ
によって受光される。

【００３８】なお、一つの押釦３４についてのみ示した
が、他の表示名称についても同様に押釦構造とし、ま
た、発光ダイオ−ド２２Ｂ〜２２Ｄとフォト・ダイオ−
ド２４Ｂ〜２４Ｄについても同様に配置する。

【００３９】その他、本発明の実施に際しては、発光ダ
イオ−ド２２Ａ〜２２Ｄ、フォト・ダイオ−ド２４Ａ〜
２４Ｄは１個単位とする必要がなく、各々を複数の発光
ダイオ−ド、フォト・ダイオ−ドとして構成することが
でき、また、発光ダイオ−ド２２Ａ〜２２Ｄとフォト・
ダイオ−ド２４Ａ〜２４Ｄを操作板２１より離して配置
しなければならない場合は、レンズ、平面ミラ−、曲面
ミラ−等の光学系を使用し、これら発光ダイオ−ドとフ
ォト・ダイオ−ドが操作板２１の近くに配置されたと同
様に構成する。

【００４０】さらに、発光ダイオ−ド２２Ａ〜２２Ｄ各
々の点灯光を異なる周波数で変調し、或いは、異なる光
波長とし、また、フォト・ダイオ−ド２４Ａ〜２４Ｄは
対応する発光ダイオ−ドによる反射光を受光するよう
に、受光フィルタや受光回路を備える構成とすることに
よって、発光ダイオ−ド２２Ａ〜２２Ｄを同時に点灯さ
せて位置検出することができる。

【００４１】以上、本発明をコピ−機に実施した実施例
について説明したが、非接触のスイッチ構造を有する操
作板を備える電気機器であれば同様に実施し得る。

【００４２】

【発明の効果】上記した通り、本発明の位置検出装置
は、光源と受光器の個数を可能なるかぎり少なくするこ
とができると共に、検出する位置と数が従来装置のよう
に枠体と光源によって制限されることがなく、被検出体
の輝度比を変えることで電気的に任意に設定することが
できる。また、本発明では輝度比を利用して被検出体の
位置を検出するので、被検出体の反射率に影響を受けな
い位置検出装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をコピ−機の画面位置センサとして実施
した一例を示す簡略的な正面図である。

【図２】２つの発光ダイオ−ドを投光して得られる手指
の輝度比の軌跡を示した図である。

【図３】輝度比Ｋ₁、Ｋ₂の交点から手指位置を検出し、
手指によって指示された表示名称を確定する状態を示す
説明図である。

【図４】上記した画面位置センサの電気回路を示すブロ
ック図である。

【図５】発光ダイオ−ド及びフォト・ダイオ−ドの配置
位置を変えた一例を示す図３同様の説明図である。

【図６】発光ダイオ−ド及びフォト・ダイオ−ドの配置
位置を変えた他の例を示す図３同様の説明図である。

【図７】発光ダイオ−ド及びフォト・ダイオ−ドを兼用
する例を示した図３同様の説明図である。

【図８】表示名称を押釦構造とした実施例を示す要部断
面図である。

【図９】従来例として示したコピ−機の画面位置センサ
を示す簡略的な正面図である。

【図１０】図９に示す画面位置センサの簡略的な断面図
である。

【符号の説明】

２１ 操作板 ２２Ａ〜２２Ｄ 発光ダイオ−ド ２４Ａ〜２４Ｄ フォト・ダイオ−ド ２５ 手指 ２６Ａ〜２６Ｄ 光源回路 ２７ 分配器 ２８ 信号源 ２９Ａ〜２９Ｄ 受光器回路 ３０Ａ〜３０Ｄ 対数変換回路 ３１Ａ〜３１Ｄ ゲ−ト回路 ３２Ａ、３２Ｂ 差動増幅器 ３３ ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作板の板面に平行させた各方向から投
   光させる少なくとも３個の光源と、各々の光源に接近さ
   せて配置した各受光器と、一対の光源によって投光し、
   操作板上の操作位置を指示する被検出体によって反射さ
   れる光をこれら光源に接近した各受光器により受光し、
   この受光出力より光源別に生じた被検出体の輝度を求め
   その比を算出する手段と、他の一対の光源によって投光
   し、上記被検出体によって反射される光をこれら光源に
   接近した各受光器により受光し、この受光出力より光源
   別に生じた被検出体の輝度を求めその比を算出する手段
   とを備え、２通りに算出した輝度比より操作板上の操作
   位置を検出する構成としたことを特徴とする位置検出装
   置。