JP3194841B2

JP3194841B2 - 傾き検出装置およびこれを使用した入力装置

Info

Publication number: JP3194841B2
Application number: JP28449294A
Authority: JP
Inventors: 和宏片桐
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 2001-08-06
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: JPH08122070A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基準となる光源と、受
光素子を有する検出部との相対位置を検出する傾き検出
装置に係り、特に構造が簡単でまた高い受光検出出力を
得ることができるようにした傾き検出装置およびこれを
使用した入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやＡＶ機器やゲーム装置な
どでの入力装置として、従来はジョイスチックなどが付
いたコード式のコントローラが一般的に使用されてい
る。上記のジョイスチックが付いたコントローラは、ア
クションゲームにおいて画面でのキャラクタの移動や動
作指示を行う操作には向いているが、画面の任意の場所
に現れる釦にカーソルを合わせる操作などには不向きで
ある。またこの種のコントローラはコード式のものであ
るために、画面の近くでしか操作できない。そこで、先
願である特願平５−３１７４７９号には、装置本体側に
参照光を発する光源を設け、操作装置側に受光素子を設
けたものが提案されている。

【０００３】図９と図１０は、この種の入力装置での検
出部の構造を示したものである。図９は検出部の斜視
図、図１０は図９の平面図である。検出部には、平面上
に配置された分割受光部１ａと１ｂが設けられている。
この分割受光部１ａ，１ｂの前方には微小間隔ｄを有し
て配置された絞り板２が配置され、この絞り板２に矩形
状の開口２ａが形成されている。コンピュータやＡＶ装
置やゲーム装置などの装置本体側には参照光Ｌを発する
光源が固定して配置されている。

【０００４】図１０に示すように、検出部の中心軸Ｏ
が、参照光Ｌの方向に対して傾きを有すると、開口２ａ
を通過して分割受光部１ａと１ｂに照射される矩形状断
面の光束が中心軸Ｏに対して位置ずれする。このときの
受光部１ａと受光部１ｂのそれぞれの受光光量の差を得
ることにより、中心軸Ｏに対する参照光Ｌの傾き量θｘ
が検出される。この検出量を装置本体に与え、傾き量θ
ｘを装置本体の画面上での座標値に換算することによ
り、画面上にてカーソルなどを移動させることができ
る。また、４分割受光部を使用することにより、中心軸
Ｏと参照光Ｌとの傾き量θｘと、これと直交する傾き量
θｙを求めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図９と図１０に示した
傾き検出装置をコンピュータなどの入力装置として使用
すると、コードレスリモコンを操作する感覚で、入力装
置への座標入力などが可能になり、また応用範囲も広く
なり、今後の各種装置での入力装置としてきわめて有望
なものとなる。ただし、図９と図１０に示すものでは、
分割受光部１ａと１ｂの受光光量の差によって傾き量θ
ｘを求めているものであるため、開口２ａの開口面積を
小さくし、両方の分割受光部１ａ，１ｂに対し、常に光
が部分的に当たるようにしなければならない。したがっ
て、各分割受光部１ａと１ｂの受光面全体を検出のため
に使用することができず、受光部１ａと１ｂにて検出さ
れる受光量が少なく、よって検出出力も小さくなる。検
出出力が小さいと、外部ノイズによる影響が大きくな
る。

【０００６】また、光の照射面積よりも受光部１ａ，１
ｂの面積を小さくしてしまうと、例えば図１０の状態に
おいて受光部１ｂの全面が光束の照射面積内に入ること
になる。この場合に中心軸Ｏの傾きが変化しても受光部
１ｂでの受光光量が変化しなくなり、傾き量θｘの検出
が実質的に不可能になる。また、図１０において、開口
２ａを通過した光束が一方の分割受光部１ａから外れて
しまうと、受光部１ａの受光出力がゼロになり、傾き量
θｘの検出ができなくなる。したがって、分割受光部１
ａと１ｂとして受光面積の大きい素子を使用する必要が
あり、高価な受光素子を使用しなくてはならなくなる。
また、中心軸Ｏと参照光Ｌとがある角度にて傾いたとき
に、両分割受光部１ａと１ｂでの受光光量の差は、各分
割受光部１ａ，１ｂの受光面と絞り板２との間隔ｄによ
り左右されることになる。また、開口２ａの中心と中心
Ｏとの間の位置ずれも、検出精度に影響を与える。した
がって、絞り板２の加工精度を高くする必要があり、ま
た分割受光部１ａ，１ｂと絞り板２とを高精度に位置決
めしなくてはならなくなり、組立作業が難しい。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、参照光の光源と受光素子を使用したものにおい
て、受光素子の受光面全体を検出のために使用できるよ
うにして検出出力を高く得られるようにし、また組立作
業も容易にできるようにした傾き検出装置およびこれを
使用した入力装置を提供することを目的としている。

【０００８】本発明の入力装置は、画面を有する装置本
体と移動可能な操作装置の一方に、光源が、他方に検出
部が配置されており、前記検出部には、互いに交叉する
面上に位置し且つそれぞれが中心軸Ｏを含む子午面に対
して角度を有する位置に配置された対を成す第１の組の
受光部と、互いに交叉する面上に位置し且つそれぞれが
前記子午面と直交する子午面に対して角度を有する位置
に配置された対を成す第２の組の受光部とを有し、前記
第１の組の対を成す受光部の受光光量の差、および前記
第２の組の対を成す受光部の受光光量の差を得ることに
より、前記装置本体と操作装置との間での前記操作装置
の傾き量が検出され、この傾き量に応じて画面表示が変
えられることを特徴とするものである。

【０００９】

【００１０】さらに本発明の検出装置は、互いに直交す
る参照光を発する第１及び第２の光源と、前記両光源か
ら離れた位置にある検出部とを有し、前記検出部には、
互いに交叉する面上に位置し且つそれぞれが中心軸Ｏｚ
を含む子午面に対して角度を有する位置に配置された対
を成す第１の組の受光部と、互いに交叉する面上に位置
し且つそれぞれが前記子午面と直交する子午面に対して
角度を有する位置に配置された対を成す第２の組の受光
部、および前記中心軸Ｏｚに直交する他の中心軸Ｏｘを
含む子午面に対して角度を有する位置に配置された対を
成す第３の組の受光部を有し、前記第１の組の対を成す
受光部の受光光量の差、前記第２の組の対を成す受光部
の受光光量の差、および前記第３の組の対を成す受光部
の受光光量の差を得ることにより、前記中心軸Ｏｚが第
１の光源の方向に対して傾斜する傾き量と、前記中心軸
Ｏｘが第２の光源の方向に対して傾斜する傾き量が検出
されることを特徴とするものである。また、本発明は、
前記検出装置を使用した入力装置であって、画面を有す
る装置本体に前記両光源が配置され、前記操作装置に前
記検出部が配置されて、前記第１の組、第２の組および
第３の組のそれぞれで対を成す受光部の受光光量の差を
得ることにより、装置本体と操作装置との傾き量が検出
され、この傾き量に応じて画面表示が変えられ、例えば
カーソルマークが移動するものとなる。

【００１１】

【作用】上記手段では、例えば参照光を発する光源が、
コンピュータやＡＶ装置やゲーム装置などの装置本体側
に固定して設けられ、検出部が操作装置（コントロー
ラ）側に設けられる。検出部には、中心軸Ｏを含む子午
面に対し角度を有する交叉面上に配置された対を成す受
光部が設けられ、また両受光部の受光光量の差が得られ
るよう電気回路が構成されている。光源と検出部を結ぶ
線を含む子午面に対し、両受光部が同じ角度に対向する
ときには、両受光部の受光面に対する参照光の照射角度
が等しくなり、両受光部の受光光量（受光出力）が等し
くなる。操作装置が、前記子午面に対して角度を有する
向きになると、対を成すそれぞれの受光部の受光面に対
する参照光の照射角度が変化し、両受光部での受光光量
に差が生じる。この差を得ることにより、光源の方向に
対する検出部の中心軸Ｏの傾き角度を算出できる。

【００１２】なお、検出部が装置本体側に設けられ、参
照光源が操作装置などの移動側に設けられている場合も
同じである。

【００１３】また、検出部には、第１の組の対を成す受
光部と、第２の組の対を成す受光部とが設けられている
ので光源と検出部を結ぶ線を含む子午面とこれに直交す
る子午面のそれぞれに対する、検出部の中心軸Ｏの傾き
角度を検出することができる。すなわち、光源と検出部
との配置間隔方向に延びる軸をＺ軸とし、このＺ軸に交
叉する直交軸をＸ軸とＹ軸とした場合に、検出部のＸ軸
方向への傾き量とＹ軸方向の傾き量の双方、またはＸ軸
方向への移動量とＹ軸方向への移動量の双方を検出する
ことが可能になる。

【００１４】上記の傾き検出装置を、画面を有する機器
本体と操作装置とに用いると、操作装置の空間内での自
由移動での光源の方向に対する傾き角度を検出できる。
この検出情報を装置本体側へ与えることにより、装置本
体の画面表示を変えることができる。例えば、画面上に
てカーソルマーク映像を移動させたり、画面の映像をス
クロールさせることなどが可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は本発明による傾き検出装置を使用した入力装
置を示す斜視図、図２は検出部の構造および回路構造を
示す平面図、図３は検出部の構造を示す斜視図である。
図１において、符号１０はコンピュータやＡＶ装置また
はゲーム装置などの装置本体に設けられたＣＲＴ画面で
ある。ＣＲＴ画面１０の上には発光装置１１が固定さ
れ、この発光装置１１に、参照光Ｌを発する光源１２と
して赤外線ＬＥＤが設けられている。符号１３はワイヤ
レスまたはコード接続された操作装置（リモコン装置ま
たはコントローラ）である。この操作装置１３の先部に
は検出部２０が設けられている。図２と図３では、ＣＲ
Ｔ画面１０および光源１２に対するＸ軸方向への傾き量
θｘを検出できる検出部２０が示されている。

【００１６】図１において、光源１２と検出部２０との
間隔が離れる方向に延びる軸（ＣＲＴ画面１０と操作装
置１３を結ぶ水平軸）をＺ軸とし、このＺ軸に直交する
軸をＸ軸とＹ軸とする。また、操作装置１３に設けられ
た検出部２０の中心軸をＯで示す。さらに、光源１２と
検出部２０の中心を結ぶ線をＰ軸で示す。Ｐ軸は、光源
１２からの参照光Ｌがほぼ平行光として照射される方向
である。

【００１７】図１と図２と図３は、検出部２０から前方
に延びる中心軸Ｏが、Ｐ軸とＹ軸を含む子午面内に含ま
れ且つ中心軸ＯがＺ軸と平行となった状態を示してい
る。検出部２０には、中心軸Ｏと垂直軸（Ｙ軸）を含む
子午面に対して所定角度αを有して形成された支持面２
１と２２が設けられている。この支持面２１と２２が中
心軸ＯおよびＹ軸を含む子午面と成す角度αは０度より
も大きく且つ９０度未満である。例えばαは３０度、４
５度、または６０度などである。支持面２１と２２は互
いに交叉する面となっている。図１ないし図３に示すよ
うに、中心軸Ｏが、軸ＰとＹ軸を含む子午面内に位置し
ているとき、前記支持面２１と２２は、この子午面に対
して同じ角度αの位置にある。また、図２と図３の状態
では、両支持面２１と２２が、共にＸ軸に対して（９０
−α）度の角度位置にある。

【００１８】両支持面２１と２２に、対を成す受光部２
３と２４が取り付けられている。受光部２３と２４は、
例えばフォトダイオードである。受光部２３と２４は平
面状の受光面２３ａと２４ａを有しており、両受光面２
３ａと２４ａは、中心軸ＯとＹ軸を含む子午面に対して
同じ角度αにて傾斜している。なお、受光面２３ａと２
４ａの表面積は同じである。また、参照光Ｌの受光出力
に自然光によるノイズが重畳するのを防止するため、受
光部２３と２４の前方に、可視光カットフィルタ２５を
設けることが好ましい。

【００１９】図２にブロック図で示す回路は、操作装置
１３の内部に収納されている。この回路は、受光部２３
にて光電変換された受光出力電流を電圧に変換する電流
／電圧変換部２６、受光部２４の受光出力電流を電圧に
変換する電流／電圧変換部２７、両電流／電圧変換部２
６と２７からの電圧を加算する加算回路２８、電流／電
圧変換部２６からの電圧と電流／電圧変換部２７からの
電圧の差を求める差動回路２９を有している。加算回路
２８からの加算電圧はアナログ／ディジタル変換部３１
によりディジタル値に変換されて演算部３３に与えら
れ、差動回路２９からの差動電圧はアナログ／ディジタ
ル変換部３２によりディジタル値に変換されて演算部３
３に与えられる。演算部３３はマイクロコンピュータの
ＣＰＵなどにより構成される。受光部２３の受光面２３
ａにより検出された光量に応じて変化する受光出力電圧
をＲとし、受光部２４の受光面２４ａにより検出された
光量に応じて変化する受光出力電圧をＬとしたときに、
演算部３３では、

【００２０】

【数１】（Ｒ−Ｌ）／（Ｒ＋Ｌ）

【００２１】の演算がなされる。上記数１は、両受光部
２３と２４での受光光量の差を、両受光部２３，２４で
の受光光量の和に対する比で表わしたものである。した
がって、例えば、操作装置１３と光源１２との距離が変
化して、両受光部２３と２４で受光される受光光量の絶
対値が変化しても、常に規格化された差動出力が得られ
ることになる。

【００２２】次に上記傾き検出装置での検出動作を説明
する。対を成す受光部２３と２４の受光面２３ａおよび
２４ａは、検出部２０の中心軸Ｏを含む垂直面（子午
面）に対して傾斜している。したがって、受光部２３と
２４での受光検出電流は、各受光面２３ａと２４ａを、
光源からの参照光Ｌの光束の断面に投影したときの投影
面積に比例する。図２と図３では、中心軸Ｏが、光源１
２と検出部２０を結ぶ線（Ｐ軸）とＹ軸を含む子午面内
に含まれており、受光面２３ａと２４ａは、共にＰ軸を
含む子午面に対して同じ角度αにて傾斜している。角度
αは例えば４５度である。この場合、受光面２３ａと２
４ａが参照光Ｌの光束断面に投影される投影面積が同じ
である。よって両受光部２３と２４の受光出力電圧Ｒと
Ｌとの関係がＲ＝Ｌとなり、数１で示す演算結果はゼロ
となる。

【００２３】操作装置１３は、人の手で保持されて空間
内でθｘ方向へ傾けることができまたはＸ軸方向へ平行
移動できるようになっている。図１の状態から、操作装
置１３がθｘ方向へ傾けられると、Ｐ軸とＹ軸を含む子
午面に対して中心軸Ｏが傾きを有することになる。また
図１の状態から操作装置１３がＸ軸方向へ平行移動させ
られると、光源１２と検出部２０とを結ぶ線（Ｐ軸）が
Ｚ軸に対し傾斜することになり、一方中心軸ＯはＺ軸と
平行であるから、Ｐ軸とＹ軸を含む子午面に対して中心
軸Ｏが傾斜する向きとなる。このとき、受光部２３の受
光面２３ａが参照光Ｌの光束断面に投影される投影面積
と、受光部２４の受光面２４ａが光束断面に投影される
投影面積とに差が現れ、両受光部２３と２４の受光出力
電圧ＬとＲとに差が生じ、数１の演算結果がプラスまた
はマイナスになる。

【００２４】演算部３３では、数１に示す演算結果を基
にさらに演算処理がなされ、その結果、Ｐ軸を含む子午
面に対する中心軸Ｏの傾き量θｘ、すなわち光源１２の
方向に対する中心軸Ｏの傾き量θｘが算出される。この
傾き検出装置が使用された図１に示す入力装置では、操
作装置１３の中心軸ＯがＣＲＴ画面１０に交叉するほぼ
その位置にカーソルマークＣが映像表示されるようにな
っている。演算部３３での演算処理により前記傾き量θ
ｘが求められ、この傾き量θｘが、装置本体側に送信さ
れると、傾き量θｘに基づいてカーソルマークＣが画面
１０上にて移動する。あるいは演算部３３にて、前記傾
き量θｘに基づいてカーソルマークＣの移動量がＸ軸上
の座標位置として演算され、この座標値が装置本体に与
えられ、前記カーソルマークＣが移動する。このカーソ
ルマークＣの移動により、各種情報の位置入力が行われ
る。

【００２５】なお、演算部３３にて演算された傾き量θ
ｘの情報や、座標位置情報は、操作装置１３から装置本
体へ赤外線送信や電波送信あるいは有線により送られ
る。赤外線送信の場合には、光源１２の間欠発光の休止
期間中に操作装置１３から装置本体へ送信が行われる。
図２に示す演算部３３が操作装置１３に搭載されている
ときには、上記のように傾き量θｘや座標情報の演算結
果が装置本体に送信されるが、例えば電流／電圧変換部
２６と２７の出力電圧またはアナログ／ディジタル変換
部３１，３２による変換結果を装置本体に送信し、装置
本体側に設けられた演算部３３により、傾き量θｘに換
算しまたはＸ軸上の座標位置に変換してもよい。

【００２６】図２および図３に示す基本構造では、常に
受光部２３と２４の受光面２３ａと２４ａの全面にて光
源１２からの参照光Ｌが受光されることになる。したが
って、図９と図１０に示す従来例のような絞り板２が不
要である。絞り板２を設けない分だけ部品点数が削減さ
れ、また絞り板２の位置合せ作業も不要になって、組立
が非常に簡単になる。また、図９と図１０では受光部１
ａと１ｂに部分的に参照光Ｌが照射されているのに対
し、前記比較例では、受光部２３と２４の受光面２３ａ
と２４ａの全面により参照光Ｌが受光されるため、受光
出力強度も高くなる。

【００２７】図４の上段の線図（ａ）は、図９および図
１０に示す従来例（比較例）と、図２と図３に示す基本
構造とでの、受光部全体での受光光量の比を求めた結果
を示している。この比較では、図９と図１０に示す受光
部１ａと１ｂおよび図２と図３に示す受光部２３と２４
のそれぞれの受光面の表面積を同じにした。また、図２
において、受光面２３ａと２４ａが中心軸Ｏと成す角度
αを４５度にした。また、図１０と図９において開口２
ａの面積を、１つの受光部１ａまたは１ｂの表面積と同
じにした。

【００２８】図４の（ａ）の線図での縦軸の光量比は、
（受光部２３の受光光量＋受光部２４の受光光量）／
（受光部１ａの受光光量＋受光部１ｂの受光光量）で求
めたものであり、これは（受光面２３ａの光束断面での
投影面積＋受光面２４ａの光束断面での投影面積）／
（受光部１ａの光照射部分の面積＋受光部１ｂの光照射
部分の面積）と比例している。上記の受光部１ａの光照
射部分の面積と受光部１ｂの光照射部分の面積は、開口
２ａを透過して各受光部１ａ，１ｂに照射された光の面
積である。また図４の横軸は、Ｐ軸とＹ軸を含む子午面
に対する図２と図３に示す中心軸Ｏまたは図９と図１０
に示す中心軸Ｏの角度である。

【００２９】図４の線図（ａ）では、中心軸Ｏと、Ｐ軸
を含む子午面との傾き量θｘが０度からほぼ３０度の範
囲にて、光量比が１．５倍程度の高いものとなり、θｘ
が３０度を越えても、光量比が高くなっているのが解
る。すなわち、本発明の基本構造では、図９と図１０に
示すのと同じ表面積の受光部を使用した場合には、ほぼ
１．５倍の受光出力を得ることができる。

【００３０】次に、図４に示す線図（ｂ）は、図２と図
３に示す例で角度αを４５度とした場合において、数１
に示した規格化された演算値の変化を示したものであ
る。横軸が傾き量θｘで、縦軸が数１に示す演算値であ
る。図４の（ｂ）の線図によれば、傾き量θｘの変化に
対して、数１で示す演算値がほぼ直線的に変化し、特に
θｘが０度から３０度の範囲では直線性に優れており、
高精度な傾き量θｘの検出が可能であることが解る。

【００３１】次に、図５は、図２と図３に示した例の変
形例を示している。図５に示す検出部２０Ａは、図２の
平面図に相当している。この検出部２０Ａでは、中心軸
Ｏを含み図５の紙面に直交する子午面に対して、同じ角
度αの支持面２１ａと２２ａが設けられ、両支持面２１
ａと２２ａは互いに鋭角にて交叉するものとなってい
る。そしてそれぞれの支持面２１ａと２２ａに、受光部
２３と２４が取り付けられている。角度αは例えば４５
度である。この検出部２０Ａでは、Ｐ軸とＹ軸を含む子
午面に対して中心軸Ｏが傾斜したときに、図２に示す検
出部２０と同様に、数１に示す演算結果がプラスまたは
マイナスに変化し、Ｐ軸を含む子午面に対する中心軸Ｏ
の傾き量θｘを検出でき、またこれに基づいてＣＲＴ画
面１０上でのカーソルマークＣの移動位置をＸ軸座標上
の位置情報として求めることができる。

【００３２】次に図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明の入力装
置に用いられる傾き検出装置の第１実施例を示してい
る。この第１実施例での検出部２０Ｂは、中心軸Ｏの傾
き量θｘとこれと直交する方向の傾き量θｙの双方を同
時に検出できるようにしたものである。図６（Ａ）は、
Ｘ−Ｚ平面を紙面と平行に向けて示した平面図、図６
（Ｂ）はＹ−Ｚ平面を紙面と平行に向けて示した側面図
である。この第１実施例では、検出部２０Ｂの中心軸Ｏ
とＹ軸を含む子午面に対して同じ角度αにて傾斜する支
持面４１と４２が形成され、それぞれの支持面４１と４
２に、第１の組を成す受光部４３と４４が取り付けられ
ている（図６（Ａ）参照）。また中心軸ＯとＸ軸を含む
子午面（前記子午面と直交する子午面）に対して角度α
にて傾斜する支持面４５と４６に、第２の組を成す受光
部４７と受光部４８が取り付けられている（図６（Ｂ）
参照）。すなわち第１の組の受光部４３と４４は、Ｘ軸
に対して一定の角度（９０−α）度にて傾斜し且つ両受
光部４３と４４は互いに交叉する面上に設けられてい
る。また第２の組の受光部４７と４８は、Ｙ軸に対して
一定の角度（９０−α）度にて傾斜し且つ両受光部４７
と４８は互いに交叉する面上に設けられている。

【００３３】この検出部２０Ｂでは、第１の組の受光部
４３と４４の受光出力電圧をＲとＬとしたときに、数１
に示す演算処理により、図１に示すＰ軸とＹ軸を含む子
午面に対する中心軸Ｏの傾き量θｘを得ることができ
る。また第２の組の受光部４７と４８の受光出力電圧を
ＤとＵとしたときに、以下の数２の演算により、Ｘ−Ｚ
面に対する中心軸Ｏの傾き量θｙを検出できる。

【００３４】

【数２】（Ｕ−Ｄ）／（Ｕ＋Ｄ）

【００３５】図６に示す検出部２０Ｂでは、互いに直交
する方向の傾き量θｘとθｙの双方を検出できる。した
がって図１に示す操作装置１３に検出部２０Ｂが組み込
まれている場合に、操作装置１３の中心軸Ｏのθｘとθ
ｙの傾き量に基づき、または両傾き量に基づいて演算さ
れたＸ−Ｙ座標位置情報に基づいて、カーソルマークＣ
をＣＲＴ画面１０上にてＸ−Ｙ平面の任意の位置へ移動
させることができる。なお、図６に示す検出部２０Ｂが
図１に示す操作装置１３に搭載されている場合に、操作
装置１３をＺ軸と平行な向きとし、中心軸ＯをＺ軸と平
行な向きとしたときに、検出部２０Ｂと光源１２とを結
ぶ線（Ｐ軸）と中心軸Ｏとの間にオフセット角Δθが生
じる。したがって、数２に示した演算によりＹ軸方向の
傾き量θｙを算出するときに、前記オフセット角Δθ分
を予め加算または除算することが必要である。あるい
は、操作装置１３がＺ軸と平行な向きに設置されたとき
に、図６に示す各受光部の角度中心となる中心軸Ｏが、
予め軸Ｐと一致するように検出部２０Ｂを光源１２の方
向へ傾けた状態で取付けてもよい。

【００３６】図７は本発明の第２実施例の検出部２０Ｃ
を示す斜視図、図８はＺ軸方向から見た正面図である。
図７と図８に示す実施例では、Ｚ軸方向に位置する光源
１２ｚと、Ｘ軸方向に位置する光源１２ｘとが設けられ
ている。検出部２０Ｃには、図６（Ａ）（Ｂ）に示した
のと同様に第１の組の受光部４３および４４と第２の組
の受光部４７および４８が設けられている。図７に示す
中心軸Ｏｚは、図６に示す中心軸Ｏに相当しており、こ
の中心軸Ｏｚは光源１２ｚの方向に向けられている。

【００３７】図７の状態では、光源１２ｚを含む子午面
（Ｙ−Ｚ面）に中心軸Ｏｚが含まれ、この子午面に対し
て第１の組の受光部４３と４４が角度αを有して位置
し、前記子午面に直交し且つ中心軸Ｏｚを含む子午面
（Ｘ−Ｚ面）に対し、第２の組の受光部４７と４８が角
度αを有して位置している。さらに光源１２ｘに向く中
心軸Ｏｘを含む子午面（Ｘ−Ｚ面）に対して角度αにて
傾斜した位置に支持面５１と５２が設けられ、それぞれ
の支持面５１と５２に、第３の組の受光部５３と５４が
設けられている。この受光部５３と５４の受光出力に対
しても、数１および数２に示すのと同様に規格化された
演算処理がなされる。

【００３８】図７と図８に示す検出部２０Ｃでは、第１
の組の受光部４３と４４とにより、光源１２ｚを含む子
午面（Ｙ−Ｚ面）に対する中心軸Ｏｚの傾き量θｘが検
出され、第２の組の受光部４７と４８により、子午面
（Ｘ−Ｚ面）に対する中心軸Ｏｚの傾き量θｙが検出さ
れる。さらに第３の組の受光部５３と５４の受光出力の
演算値により、光源１２ｘを含む子午面（Ｘ−Ｚ面）に
対する傾き量θｚが検出できる。これによりθｘ，θ
ｙ，θｚの三次元の傾き量を検出できることになる。な
お、光源１２ｚからの参照光と光源１２ｘからの参照光
が互いに干渉しないように、両光源１２ｚと１２ｘを交
互に発光させることが好ましい。図７と図８に示す検出
部２０Ｃは、例えばバーチャルリアリティでの三次元の
姿勢検出などに応用できる。

【００３９】

【００４０】なお、上記の各実施例の検出装置は、前記
のコンピュータやＡＶ機器やゲーム装置のコントローラ
や、バーチャルリアリティの他に、姿勢制御装置などと
しても使用できる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明では、受光部の受
光面全体を使用して参照光を受光し、傾き検出や座標位
置検出ができるため、検出出力を高くでき、ノイズの影
響も少なくなる。また受光面積の小さい小型の受光素子
を使用することができ、安価な傾き検出装置および入力
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の傾き検出装置を使用した画面上でのカ
ーソル指示入力が可能な入力装置を示す斜視図、

【図２】本発明の基本構造の傾き検出装置の内部構造を
示す平面図、

【図３】図１に示す傾き検出装置の斜視図、

【図４】従来例との受光光量の比および受光光量に基づ
く演算値を、中心軸の傾き角度との関係で示す線図、

【図５】図２の変形例での検出部を示す平面図、

【図６】（Ａ）は第１実施例の検出部の平面図、（Ｂ）
はその側面図、

【図７】三次元の傾き角度を検出できる第２実施例の検
出部を示す斜視図、

【図８】図７に示す検出部をＺ軸方向から見た正面図、

【図９】光源と受光部を利用した従来の傾き検出装置の
部分斜視図、

【図１０】図９に示す従来の傾き検出部の平面図、

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画面を有する装置本体と移動可能な操作
装置の一方に、光源が、他方に検出部が配置されてお
り、前記検出部には、互いに交叉する面上に位置し且つそれ
ぞれが中心軸Ｏを含む子午面に対して角度を有する位置
に配置された対を成す第１の組の受光部と、互いに交叉
する面上に位置し且つそれぞれが前記子午面と直交する
子午面に対して角度を有する位置に配置された対を成す
第２の組の受光部とを有し、前記第１の組の対を成す受光部の受光光量の差、および
前記第２の組の対を成す受光部の受光光量の差を得るこ
とにより、前記装置本体と操作装置との間での前記操作
装置の傾き量が検出され、この傾き量に応じて画面表示
が変えられることを特徴とする入力装置。
【請求項２】互いに直交する参照光を発する第１及び
第２の光源と、前記両光源から離れた位置にある検出部
とを有し、前記検出部には、互いに交叉する面上に位置し且つそれ
ぞれが中心軸Ｏｚを含む子午面に対して角度を有する位
置に配置された対を成す第１の組の受光部と、互いに交
叉する面上に位置し且つそれぞれが前記子午面と直交す
る子午面に対して角度を有する位置に配置された対を成
す第２の組の受光部、および前記中心軸Ｏｚに直交する
他の中心軸Ｏｘを含む子午面に対して角度を有する位置
に配置された対を成す第３の組の受光部を有し、前記第１の組の対を成す受光部の受光光量の差、前記第
２の組の対を成す受光部の受光光量の差、および前記第
３の組の対を成す受光部の受光光量の差を得ることによ
り、前記中心軸Ｏｚが第１の光源の方向に対して傾斜す
る傾き量と、前記中心軸Ｏｘが第２の光源の方向に対し
て傾斜する傾き量が検出されることを特徴とする検出装
置。
【請求項３】請求項２に記載の検出装置を使用した入
力装置であって、画面を有する装置本体に前記両光源が
配置され、前記操作装置に前記検出部が配置されて、前
記第１の組、第２の組および第３の組のそれぞれで対を
成す受光部の受光光量の差を得ることにより、装置本体
と操作装置との傾き量が検出され、この傾き量に応じて
画面表示が変えられる入力装置。