JP2001124515A - 光学式位置座標指示装置 - Google Patents
光学式位置座標指示装置Info
- Publication number
- JP2001124515A JP2001124515A JP30774699A JP30774699A JP2001124515A JP 2001124515 A JP2001124515 A JP 2001124515A JP 30774699 A JP30774699 A JP 30774699A JP 30774699 A JP30774699 A JP 30774699A JP 2001124515 A JP2001124515 A JP 2001124515A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- light
- conversion element
- light source
- half mirror
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 指向性のある光源を使って位置座標を入力す
る座標指示装置で、特に広大な領域に効果的な光学式の
位置座標指示装置に関する。 【構成】 指向性のある光源、ハーフミラー、光電変換
素子、これらを予め所定の位置に固定し回転走査する回
転台、及び他の光電変換素子で検出した該光源からの光
から割り出した光源からの距離、角度で位置を演算す
る。 【効果】 複雑な装置などが必要ではなく光源も１個で
構成できるため、装置構成が簡略化され、経済的な装置
を構成することができる。
る座標指示装置で、特に広大な領域に効果的な光学式の
位置座標指示装置に関する。 【構成】 指向性のある光源、ハーフミラー、光電変換
素子、これらを予め所定の位置に固定し回転走査する回
転台、及び他の光電変換素子で検出した該光源からの光
から割り出した光源からの距離、角度で位置を演算す
る。 【効果】 複雑な装置などが必要ではなく光源も１個で
構成できるため、装置構成が簡略化され、経済的な装置
を構成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等の情報
処理装置に２次元座標情報を指定して図形等を入力する
ための、特に広大な領域に効果的な光学式位置座標指示
装置に関する。
処理装置に２次元座標情報を指定して図形等を入力する
ための、特に広大な領域に効果的な光学式位置座標指示
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からの２次元座標の読取り方式とし
ては、電磁結合方式、静電結合方式、感圧方式、超音波
方式、光方式および機械方式などがある。これらは主に
コンピュータの２次元位置座標入力装置として活用され
ている。一方工事現場などでの位置決めは三角測量方式
や巻き尺などによる測定あるいは光学式位置座標指示器
が応用されている。
ては、電磁結合方式、静電結合方式、感圧方式、超音波
方式、光方式および機械方式などがある。これらは主に
コンピュータの２次元位置座標入力装置として活用され
ている。一方工事現場などでの位置決めは三角測量方式
や巻き尺などによる測定あるいは光学式位置座標指示器
が応用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光学式を応用した座標入力装置においては、光追尾装置
構成が複雑となり、装置が高価となる欠点があった。従
来の技術によるものは装置が複雑になるため、平面領域
が必然的に限定されていた。このため任意の平面の領域
の図形を自在に入力することは困難であった。
光学式を応用した座標入力装置においては、光追尾装置
構成が複雑となり、装置が高価となる欠点があった。従
来の技術によるものは装置が複雑になるため、平面領域
が必然的に限定されていた。このため任意の平面の領域
の図形を自在に入力することは困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本装置は指向性のある光
源と、該光源からの光を２方向に分岐させるハーフミラ
ーと、該ハーフミラーからの第１の方向の光を光電変換
する回路を有する第１の光電変換素子とを固定配置され
た回転台と、前記指向性のある光源のハーフミラーから
角的走査する第２の方向の光を受光し光電変換する回路
を有する位置指示器と、予め所定の場所に固定されて角
的走査する第２の方向の光を受光して光電変換する光電
変換素子を有する基準器と、前記第１の光電変換素子か
らの電気信号と位置指示器の光電変換素子からの電気信
号との時間差を検出する時間差検出器からなる光学式位
置座標指示装置を提案するものである。
源と、該光源からの光を２方向に分岐させるハーフミラ
ーと、該ハーフミラーからの第１の方向の光を光電変換
する回路を有する第１の光電変換素子とを固定配置され
た回転台と、前記指向性のある光源のハーフミラーから
角的走査する第２の方向の光を受光し光電変換する回路
を有する位置指示器と、予め所定の場所に固定されて角
的走査する第２の方向の光を受光して光電変換する光電
変換素子を有する基準器と、前記第１の光電変換素子か
らの電気信号と位置指示器の光電変換素子からの電気信
号との時間差を検出する時間差検出器からなる光学式位
置座標指示装置を提案するものである。
【０００５】
【作用】本発明は、光源とハーフミラー及び第１の光電
変換素子を固定配置した回転台の回転に伴い、ハーフミ
ラーを透過した光の検出により、回転台の回転角度と位
置指示器の距離を求め、この回転台の回転角度と位置指
示器の距離から座標位置情報を特定する。
変換素子を固定配置した回転台の回転に伴い、ハーフミ
ラーを透過した光の検出により、回転台の回転角度と位
置指示器の距離を求め、この回転台の回転角度と位置指
示器の距離から座標位置情報を特定する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は上記従来の２次元座標入
力装置の問題を解決するため、任意の領域にある２次元
座標に適用可能な光学式座標入力装置を提案する事を目
的とする。本発明の光学式座標入力装置は、指向性のあ
る角的走査する光を受光して位置を示す指示器と、この
指向性のある光を発生する光源部とからなる。光源部は
指向性のある光、一般には半導体レーザとこれを収束し
て平行ビームとするレンズ系と、光を二つに分岐するハ
ーフミラーと、分岐したそれぞれの光を受光する光電変
換素子と、該光電変換素子の電気信号を制御する回路で
構成され、この光源部は外部に配置された駆動部と該駆
動部を電気制御する制御回路によって自在に回動するこ
とができる。光源から指示器までの距離は２個の光電変
換素子から伝送される電気信号の時間差で求められ、一
方、角的走査する光が基準位置を通過してから指示器に
到達するまでに生ずる回転角度は該角的走査する光が指
示器の受光素子が受光するまでの経過時間によって得ら
れ、後述の演算によって位置指示器のＸ−Ｙ座標が求ま
る。
力装置の問題を解決するため、任意の領域にある２次元
座標に適用可能な光学式座標入力装置を提案する事を目
的とする。本発明の光学式座標入力装置は、指向性のあ
る角的走査する光を受光して位置を示す指示器と、この
指向性のある光を発生する光源部とからなる。光源部は
指向性のある光、一般には半導体レーザとこれを収束し
て平行ビームとするレンズ系と、光を二つに分岐するハ
ーフミラーと、分岐したそれぞれの光を受光する光電変
換素子と、該光電変換素子の電気信号を制御する回路で
構成され、この光源部は外部に配置された駆動部と該駆
動部を電気制御する制御回路によって自在に回動するこ
とができる。光源から指示器までの距離は２個の光電変
換素子から伝送される電気信号の時間差で求められ、一
方、角的走査する光が基準位置を通過してから指示器に
到達するまでに生ずる回転角度は該角的走査する光が指
示器の受光素子が受光するまでの経過時間によって得ら
れ、後述の演算によって位置指示器のＸ−Ｙ座標が求ま
る。
【０００７】
【実施例】以下本発明の詳細を添付図を参照して説明す
る。図１は本発明の要部構成概要図である。図２はその
具体例である。光電変換素子１を搭載した位置指示器２
の中心軸を横切る様に角的走査する装置は、指向性のあ
る光源３、この指向性のある光源３から発せられる光を
平行光とするレンズ系４、光を２方向に分岐するハーフ
ミラー５、第１の方向の光を受光して電気信号に変換す
る光電変換素子６、これら光学系を搭載し、光を平面に
対して平行に回転走査する回転台７と、この回転台７を
回動する駆動装置（図示せず）で構成され、既知の角速
度で回転する。尚、位置指示器２は受光機能を具備して
いる。位置指示器２はハーフミラー５を透過して角的走
査する第２の光を受光して電気信号に変換する光電変換
素子１と、この信号を時間差検出器８に送るケーブル９
で構成されている。制御回路１０は光電変換素子６から
の信号と光電変換素子１からの信号及び基準点の光電変
換素子１１からの信号を処理して位置座標を出力する。
る。図１は本発明の要部構成概要図である。図２はその
具体例である。光電変換素子１を搭載した位置指示器２
の中心軸を横切る様に角的走査する装置は、指向性のあ
る光源３、この指向性のある光源３から発せられる光を
平行光とするレンズ系４、光を２方向に分岐するハーフ
ミラー５、第１の方向の光を受光して電気信号に変換す
る光電変換素子６、これら光学系を搭載し、光を平面に
対して平行に回転走査する回転台７と、この回転台７を
回動する駆動装置（図示せず）で構成され、既知の角速
度で回転する。尚、位置指示器２は受光機能を具備して
いる。位置指示器２はハーフミラー５を透過して角的走
査する第２の光を受光して電気信号に変換する光電変換
素子１と、この信号を時間差検出器８に送るケーブル９
で構成されている。制御回路１０は光電変換素子６から
の信号と光電変換素子１からの信号及び基準点の光電変
換素子１１からの信号を処理して位置座標を出力する。
【０００８】ハーフミラー５で分岐された第１の光を受
光する光電変換素子６と、ハーフミラー５を透過して角
的走査している第２の光を受光する光電変換素子１から
の時間差検出器８までのケーブル９の電気伝搬特性は常
に等価に設定する。角的走査する第２の方向の光が基準
器１２を通過してから、第２の方向の光を位置指示器２
が受光するまでに生じた時間により回転角度θが、ハー
フミラ−５の中心１３から分岐された第１の光を受光す
る光電変換素子６までの時間と、ハーフミラ−５の中心
１３を透過した第２の光を受光する光電変換素子１まで
の時間との時間差によってハーフミラ−５の中心１３か
ら位置指示器２までの時間が求まり、これによって距離
Ｌが算出でき、更に後述の計算式から位置検出器２の位
置座標が求められる。尚、距離Ｌは光の分岐点１３から
位置指示器２までの距離である。
光する光電変換素子６と、ハーフミラー５を透過して角
的走査している第２の光を受光する光電変換素子１から
の時間差検出器８までのケーブル９の電気伝搬特性は常
に等価に設定する。角的走査する第２の方向の光が基準
器１２を通過してから、第２の方向の光を位置指示器２
が受光するまでに生じた時間により回転角度θが、ハー
フミラ−５の中心１３から分岐された第１の光を受光す
る光電変換素子６までの時間と、ハーフミラ−５の中心
１３を透過した第２の光を受光する光電変換素子１まで
の時間との時間差によってハーフミラ−５の中心１３か
ら位置指示器２までの時間が求まり、これによって距離
Ｌが算出でき、更に後述の計算式から位置検出器２の位
置座標が求められる。尚、距離Ｌは光の分岐点１３から
位置指示器２までの距離である。
【０００９】回転角θは、基準点１２から位置指示器２
の光電変換素子１に達するまでの角度を示しており、角
的走査する光が位置指示器２の受光部１に達する経過時
間で求める方法と、回転台７のモータ（図示せず）に直
結した磁気式あるいは光学式のロータリーエンコーダと
で基準位置からの走査角度を割り出す方法がある。
の光電変換素子１に達するまでの角度を示しており、角
的走査する光が位置指示器２の受光部１に達する経過時
間で求める方法と、回転台７のモータ（図示せず）に直
結した磁気式あるいは光学式のロータリーエンコーダと
で基準位置からの走査角度を割り出す方法がある。
【００１０】ここでは、基準点１２から角的走査する光
が位置指示器２の受光部（図示せず）に達する経過時間
から求める方法を第３図を使って説明する。前記指向性
のある光源３からの光は常に高周波で点滅している。
尚、この周期（１／周波数）は角度測定時間より充分速
くしておく。回転台７の回動を一定とすれば、ハーフミ
ラー５を透過した第２の光が基準点１２の光電変換素子
１１に照射され、光電変換されて基準位置の時間を設定
する。回転台７が更に回転すると、位置指示器２の位置
で内部の光電変換素子１にハーフミラー５を透過した第
２の光が照射され、光電変換される。この光電変換され
た時間と基準位置からの経過時間ｔ１を測定しておけ
ば、回転台７の回転速度が一定であるので角速度ψ、該
経過時間ｔ１から角度θが求められる。
が位置指示器２の受光部（図示せず）に達する経過時間
から求める方法を第３図を使って説明する。前記指向性
のある光源３からの光は常に高周波で点滅している。
尚、この周期（１／周波数）は角度測定時間より充分速
くしておく。回転台７の回動を一定とすれば、ハーフミ
ラー５を透過した第２の光が基準点１２の光電変換素子
１１に照射され、光電変換されて基準位置の時間を設定
する。回転台７が更に回転すると、位置指示器２の位置
で内部の光電変換素子１にハーフミラー５を透過した第
２の光が照射され、光電変換される。この光電変換され
た時間と基準位置からの経過時間ｔ１を測定しておけ
ば、回転台７の回転速度が一定であるので角速度ψ、該
経過時間ｔ１から角度θが求められる。
【００１１】角度 θ＝ψ×ｔ１ …………（式１）
【００１２】 次に、時間差検出器の信号から演算回路で
位置検出器２までの距離Ｌを求める方法について説明す
る。前記指向性のある光源３からの光がハーフミラー５
を透過した第２の光は位置指示器２の受光部１に入射
し、ミラーで９０度反射して位置指示器２の内部に配置
された光電変換素子１に向かって照射され、光電変換さ
れる。この光電変換素子１に光が入射したタイミング
で、光電変換素子６の検出信号の時間と光電変換素子１
の検出信号の時間を比較する。前記指向性のある光源３
は第１の光電変換素子６で検出され、指向性のある光源
３からハーフミラー５を透過した第２の光は位置指示器
２内の第２の光電変換素子６で距離Ｌの分だけ少し遅れ
たタイミングで検出される。この第１の光電変換素子６
の検出時間と第２の光電変換素子１の第２の光の検出時
間の差ｔ２が距離Ｌに相当することになる。光の伝達速
度は３×１０8ｍ／秒であるからこの値に検出時間の差
ｔ２を掛け合わせて距離Ｌを割り出すことができる。更
に図２の図形から誘導された次式に以上の演算から得ら
れたＬ，θを代入すれば、位置指示器の２次元座標ｘ，
ｙが求まる。 ｘ＝Ｌｃｏｓθ …………（式２） ｙ＝Ｌｓｉｎθ …………（式３）
位置検出器２までの距離Ｌを求める方法について説明す
る。前記指向性のある光源３からの光がハーフミラー５
を透過した第２の光は位置指示器２の受光部１に入射
し、ミラーで９０度反射して位置指示器２の内部に配置
された光電変換素子１に向かって照射され、光電変換さ
れる。この光電変換素子１に光が入射したタイミング
で、光電変換素子６の検出信号の時間と光電変換素子１
の検出信号の時間を比較する。前記指向性のある光源３
は第１の光電変換素子６で検出され、指向性のある光源
３からハーフミラー５を透過した第２の光は位置指示器
２内の第２の光電変換素子６で距離Ｌの分だけ少し遅れ
たタイミングで検出される。この第１の光電変換素子６
の検出時間と第２の光電変換素子１の第２の光の検出時
間の差ｔ２が距離Ｌに相当することになる。光の伝達速
度は３×１０8ｍ／秒であるからこの値に検出時間の差
ｔ２を掛け合わせて距離Ｌを割り出すことができる。更
に図２の図形から誘導された次式に以上の演算から得ら
れたＬ，θを代入すれば、位置指示器の２次元座標ｘ，
ｙが求まる。 ｘ＝Ｌｃｏｓθ …………（式２） ｙ＝Ｌｓｉｎθ …………（式３）
【００１３】本実施例では、第１の光をハーフミラー５
の反射光、第２の光をハーフミラー５の透過光とした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の光
をハーフミラーの透過光、第２の光をハーフミラーの反
射光にしてもなんら支障はなく、適宜選択できるもので
ある。
の反射光、第２の光をハーフミラー５の透過光とした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の光
をハーフミラーの透過光、第２の光をハーフミラーの反
射光にしてもなんら支障はなく、適宜選択できるもので
ある。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、位
置指示器の位置座標を検出する場合、従来設けられてい
た位置指示器に装備された光を追尾する複雑な装置など
が省略できると共に、光源も１個で構成できるため、装
置構成が簡略化され、経済的な装置を構成することがで
きる。
置指示器の位置座標を検出する場合、従来設けられてい
た位置指示器に装備された光を追尾する複雑な装置など
が省略できると共に、光源も１個で構成できるため、装
置構成が簡略化され、経済的な装置を構成することがで
きる。
【図１】 本発明の要部構成概要図（上方より見た図）
【図２】 位置算出のための詳細な図
【図３】 回転角を求めるための各光電変換素子のタイ
ミング図
ミング図
【図４】 距離算出のための光電変換素子のタイミング
図
図
１ 光電変換素子 ２ 位置指示器 ３ 指向性のある光源 ４ レンズ系 ５ ハーフミラー ６ 光電変換素子 ７ 回転台 ８ 時間差検出器 ９ ケーブル １０ 制御回路 １１ 光電変換素子 １２ 基準器 １３ ハーフミラーの中心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA06 AA32 FF12 FF33 FF65 GG04 GG12 HH04 HH13 JJ01 JJ05 JJ09 JJ15 LL12 MM15 PP13 QQ13 5B068 BB20 BD09 5J084 AA05 AA10 AD01 AD02 BA02 BA32 BB02 BB24 BB28 CA03 EA40
Claims (4)
- 【請求項１】 指向性のある光源と、該光源からの光
を２方向に分岐させるハーフミラーと、該ハーフミラー
からの第１の方向の光を光電変換する回路を有する第１
の光電変換素子とを固定配置された回転台と、前記指向
性のある光源のハーフミラーから角的走査する第２の方
向の光を受光し光電変換する回路を有する位置指示器
と、予め所定の場所に固定されて角的走査する第２の方
向の光を受光して光電変換する光電変換素子を有する基
準器と、前記第１の光電変換素子からの電気信号と位置
指示器の光電変換素子からの電気信号との時間差を検出
する時間差検出器からなることを特徴とする光学式位置
座標指示装置。 - 【請求項２】前記指向性のある光源がレーザであること
を特徴とする請求項１項記載の光学式位置座標指示装
置。 - 【請求項３】前記ハーフミラーは回転台の中心位置に配
置されたことを特徴とする請求項１記載の光学式位置座
標指示装置。 - 【請求項４】指向性のある光源と、該光源からの光を２
方向に分岐させるハーフミラーと、該ハーフミラーから
の第１の方向の光を光電変換する回路を有する第１の光
電変換素子とを固定配置された回転台と、前記指向性の
ある光源のハーフミラーから角的走査する第２の方向の
光を受光し光電変換する回路を有する位置指示器と、予
め所定の場所に固定されて角的走査する第２の方向の光
を受光して光電変換する光電変換素子を有する基準器か
らなることを特徴とする光学式位置座標指示装置であっ
て、予め所定の場所に固定されて角的走査する第２の方
向の光を受光して光電変換する光電変換素子を有する基
準器からの信号と、前記位置指示器の光電変換素子から
の電気信号とで各光電変換素子の検出時間差で回転台の
角速度を演算し、該角速度から回転台の回転角度を算出
し、前記位置指示器の光電変換素子からの第２の方向の
光電気信号検出時の第１の光電変換素子からの電気信号
と位置指示器の光電変換素子からの電気信号との時間差
から前記ハーフミラーからの前記位置指示器までの距離
を演算し、該ハーフミラーからの前記位置指示器までの
距離と回転角度により座標位置を特定することを特徴と
する光学式位置座標指示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30774699A JP2001124515A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 光学式位置座標指示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30774699A JP2001124515A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 光学式位置座標指示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001124515A true JP2001124515A (ja) | 2001-05-11 |
Family
ID=17972778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30774699A Pending JP2001124515A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 光学式位置座標指示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001124515A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009110139A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Seiko Epson Corp | タッチセンサおよびタッチセンサ付き表示装置 |
| JP2010256275A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Visco Technologies Corp | 形状検査装置および形状検査プログラム |
-
1999
- 1999-10-28 JP JP30774699A patent/JP2001124515A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009110139A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Seiko Epson Corp | タッチセンサおよびタッチセンサ付き表示装置 |
| JP2010256275A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Visco Technologies Corp | 形状検査装置および形状検査プログラム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2005502053A5 (ja) | ||
| KR101549534B1 (ko) | 선박용 레이더 장치 및 그 운용 방법 | |
| JPS59212924A (ja) | 移動体の位置検出装置 | |
| US11828878B2 (en) | LiDAR system and operating method thereof | |
| JP6750767B1 (ja) | 測定装置及び測定方法 | |
| JP2001124515A (ja) | 光学式位置座標指示装置 | |
| JP2018189494A (ja) | 走査型距離測定装置 | |
| JPH0429080A (ja) | バイスタティック・レーダー装置 | |
| CN112263277B (zh) | 一种超声多普勒血流成像方法、装置、设备及计算机介质 | |
| JPH0248069B2 (ja) | ||
| JP2857744B2 (ja) | 飛行***置計測装置 | |
| JP2007286033A (ja) | 電波探知装置および方法 | |
| JP2736558B2 (ja) | 位置測定方法及びその装置 | |
| JPH0951585A (ja) | 角度出力器およびこの角度出力器を備えた回動制御装置 | |
| JPS6287809A (ja) | 多方向距離測定装置 | |
| JP3107411B2 (ja) | 回転レーザ光出力装置 | |
| JP3096795B2 (ja) | 追尾測距システム | |
| JPS62178208A (ja) | 光チヨツパ装置 | |
| JP2002162461A (ja) | 周囲検出装置 | |
| RU1800404C (ru) | Устройство дл измерени характеристик пол антенны | |
| JPS61117408A (ja) | 位置測定装置 | |
| JPH06222129A (ja) | 位置検出装置 | |
| JPS61231407A (ja) | 三角測距装置 | |
| JPH0267986A (ja) | 光ヘテロダイン検出装置 | |
| JPH06265628A (ja) | スキャン式レ−ダ装置 |