JPH07128013A - Optical position detector - Google Patents
Optical position detectorInfo
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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
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical position detecting device.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art In a computer, a word processor, an image scanner, or the like, an input device such as a mouse type or a pen type for designating a two-dimensional coordinate position is used.
And, as these input devices, a light emitting element is provided,
There is an optical type device that receives the output light from the light emitting element by a light receiving device and performs a predetermined calculation process based on the light receiving position to calculate an input position, that is, an arbitrarily designated two-dimensional coordinate position. Are known.
【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。As an optical position detecting device of this type, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2-235128 and 3-196 are known.
As seen in Japanese Patent Laid-Open No. 326 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-25924, for example, a pair of light receiving elements (for example, C
(CD sensor) is provided at a predetermined interval, and the position of the light source is detected by applying the so-called triangulation principle based on the angle of incidence of the output light from the light emitting element on each light receiving element and the distance between each light receiving element. I am trying.
【０００４】[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。In such an optical position detecting device, coordinate detection can be performed relatively accurately based on the number of pixels of the CCD sensor, for example.
Two units of light receiving elements such as D sensor must be provided.
For this reason, there is a problem that it cannot be said to be suitable as an optical position detection device that requires downsizing and cost reduction.
【０００５】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an optical position detecting device composed of one light receiving means.
【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。For this reason, the position specifying means having light emitting elements of three or more units arranged on the same line, the light receiving means on which the output light from each light emitting element is incident, and the light emitting elements to the light receiving means are provided. Angle detecting means capable of detecting the incident angle of the output light, and the two-dimensional coordinate position specified by the position specifying means based on the incident angle of the output light from each light emitting element detected by the angle detecting means. The optical position detecting device is configured so as to include a calculating unit for calculating.
【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。Here, the calculating means calculates the two-dimensional coordinate position of each light emitting element from the incident angle of the output light from each light emitting element and the value of the distance between the light emitting elements on the position designating means,
The two-dimensional coordinate position designated by the position designation means is calculated based on the two-dimensional coordinate position of each light emitting element.
【０００８】[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。By providing light emitting elements of three or more units on the position specifying means and arranging the light emitting elements on the same line, the incident angle of the output light from each light emitting element to the light receiving means and the light emitting element of each light emitting element The two-dimensional coordinate position of each light emitting element can be specified from the distance of the arrangement interval by calculation processing. In this case, one unit of light receiving means may be provided.
【０００９】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical position detecting device of the embodiment, and 10 is a position specifying device. The position designation device 10 is formed, for example, like a mouse or a light pen, and a user operates it to input a position designation.
【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。The position designation device 10 is provided with, for example, three units of LEDs 11a, 11b, 11c as light emitting elements, and each of the LEDs 11a, 11b, 11c is driven to emit light by drive pulses Pa, Pb, Pc from the pulse controller 12. To be done. The LEDs 11a, 11b, and 11c are arranged side by side on a straight line LM, for example, on the lower surface side of the mouse-type position specifying device 10 as shown in FIG.
【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。Then, by outputting drive pulses Pa, Pb, Pc from the pulse control unit 12 as shown in FIG. 3, for example, the LEDs 11a, 11b,
11c are sequentially driven to emit light. Although the LEDs 11a, 11b, 11c do not emit light during the synchronization period,
This is a period provided to identify which LED is emitting light on the side of the coordinate detection device 20 to be described later, and the first light reception detection after the synchronization period (that is, the period in which no light reception is detected) that is a predetermined period. Is due to the light output from the LED 11a, the next light reception detection is due to the light output from the LED 11b, and the next light reception detection is the LED 11c.
It is possible to discriminate as the light output by the.
【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。In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a coordinate detecting device,
The coordinate detecting device 20 is provided with a light receiving element portion 21 so that the light output from the LEDs 11a, 11b, 11c can be received and detected.
【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。As shown schematically in FIG. 4, the light receiving element portion 21 is constructed to have, for example, a diaphragm optical system 21a and a CCD line sensor 21b. LEDs 11a, 11
The light outputs from b and 11c are incident on the diaphragm optical system 21a at a predetermined angle according to the position of the position designating device 10 on the two-dimensional coordinates. In accordance with the above, the light is made into a parallel light beam having a predetermined distance (d in FIG. 5) from the central pixel of the CCD line sensor 21b, and imaged on the CCD line sensor 21b. Therefore, light is received by different pixels on the CCD line sensor 21b in accordance with the incident angle, which allows the incident angle to be detected by the angle detecting unit 23 as described later.
【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。The principle of incident angle detection will be described with reference to FIG. From the aperture optical system (lens) 21a to the CCD line sensor 21b
Is ld, and the incident angle is θ. Then, it is assumed that the light incident at the angle θ is imaged on the CCD line sensor 21b at a pixel separated by a distance d from the central pixel on the C T line.
【００１５】すると、入射角度θは、Then, the incident angle θ is
【数１】 で求められる。[Equation 1] Required by.
【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。In FIG. 1, reference numeral 22 is a light receiving section driving circuit, which controls the light receiving of the CCD line sensor 21b and the reading operation of pixel accumulated data (analog signal). For example, as shown in FIG. 6, the accumulated signal S1 and the read signal S2 are supplied to the CCD line sensor 21b.
【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。When the accumulation signal S1 becomes high level, the CCD
The line sensor 21b becomes in the charge accumulating state, and the light incident during this period causes the charge to be accumulated in the predetermined pixel (accumulation element) imaged according to the incident angle as described above.
【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。On the other hand, the read signal S2 is the CCD line sensor 2
When it is supplied to 1b, the CCD line sensor 21b reads the accumulated data (an analog signal corresponding to the accumulated charge amount) from each accumulating element at the timing of the read signal S2 and outputs it to the angle detecting section 23 and the light emitting element specifying section 24. Will be done.
【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。In the light receiving section drive circuit 22, the accumulated signal S
The read signal S is reset at the high level timing of 1.
A counter that increments at a high level timing of 2 is provided, and the output of this counter is output to the angle detection unit 23 as the pixel number signal S3.
【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。The angle detection unit 23 calculates the incident angle of the light detected by the method of the above (Equation 1) according to the detection output from the light receiving element unit 21.
【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。One of the LEDs 11a to 11c
When light from the CCD line sensor is incident on the CCD line sensor 21b as described above, an analog signal corresponding to the accumulated charge amount is supplied from the CCD line sensor 21b as detection information of the incident light. At the read timing of a certain pixel at 21b, the peak of the analog signal is detected. That is, the peak value of the signal is obtained at the timing when the signal from the pixel on which light is imaged is read. At this time, in synchronization with the readout timing of each pixel,
A pixel number signal S that is a count value indicating the number of the pixel
3 is supplied, the pixel for which peak detection has been performed,
That is, it is possible to determine what number pixel the image forming pixel is.
【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。If the image forming pixel is discriminated, the distance d (see FIG. 5) between the pixel and the central pixel can be calculated. Then, from the diaphragm optical system (lens) 21a to the CCD line sensor 21b.
Since the distance ld up to is known, the incident angle θ can be calculated by the calculation of (Equation 1) by obtaining the distance d. The calculated value of the incident angle θ is supplied to the coordinate calculation unit 25.
【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。Reference numeral 24 in FIG. 1 denotes a light emitting element specifying unit, and the incident angle θ detected by the angle detecting unit 23 is
It is determined which of the LEDs 11a to 11c is the light output.
【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。As described above, the LEDs 11a to 11c are sequentially driven to emit light, and the synchronization period in which none of the LEDs 11a to 11c emits light is provided. Therefore, for example, a signal value of a predetermined level or more is detected in the synchronization period (the reading period of FIG. 6) and a signal of a predetermined level or higher is detected as the output of the light receiving element section 21 (that is, a signal level due to the accumulation of charges by light reception is detected). A light emitting element can be identified by a configuration such as a ternary counter that is incremented based on the above. The identification signal from the light emitting element specifying unit 24 is supplied to the coordinate calculating unit 25.
【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。Various methods of identifying the light emitting element (LED) are conceivable, and the LEDs 11a to 11c sequentially emit light in a synchronizing period as shown in FIG. 3, and simply have a pulse width of Pa to Pc (that is, a light emitting period length). The LEDs can be specified by making them different and detecting the light receiving period. Furthermore, each pulse Pa to Pc may be modulated with a different carrier frequency, and carrier detection may be performed on the coordinate detection device 20 side so as to enable discrimination.
【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。Further, in these systems, the position designation device 10
It is possible to establish a wireless state between the coordinate detection device 20 and the coordinate detection device 20, but in the case of a method of wired connection, the pulse control unit 1
2 may supply the light emitting element determination signal synchronized with the output timing of the pulses Pa to Pc to the light emitting element specifying section 24 (or directly to the coordinate calculating section 25).
【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。As described above, the incident angle θ of light and the discrimination information of the LED that has output the light are input to the coordinate calculation section 25.
The two-dimensional coordinate positions a to 11c can be calculated.
【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。The principle of coordinate detection by the coordinate calculator 25 will be described with reference to FIG. In the xy coordinates of FIG. 7, a point,
The points b and c are the light source positions. That is, the position designation device 10
LEDs 11a, 11b, 11c when the vehicle is in a certain position
It is assumed that the position of corresponds to the points a, b, and c. here,
L 1 is the distance from point a to point b, and L 2 is the distance from point a to point c. When the position designation device 10 is in the form of a mouse as shown in FIG. 2, the distances shown as L 1 and L 2 in FIG. 2 correspond to this. The points a, b, and c are arranged on the straight line LM as shown in FIG.
The line corresponding to is the straight line shown by the equation of y = Vx + W in FIG.
【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。The origin (0, 0) of the xy coordinates in FIG. 7 corresponds to the light incident position of the diaphragm optical system 21a in the light receiving element portion 21. And the origin (0,0) which is the optical principal point and a
The line connecting the points is y = Ax, the line connecting the origin (0,0) to the point b is y = Bx, and the line connecting the origin (0,0) to the point c is y.
= Cx. These straight lines correspond to incident light rays, and therefore A corresponds to the incident angle of light from the LED 11a, B corresponds to the incident angle of light from the LED 11b, and C corresponds to the incident angle of light from the LED 11c.
【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。From these conditions, the coordinates of point a (x a , y) are defined as the intersection coordinates of the straight line of y = Vx + W and the straight line of y = Ax.
a ) can be represented, and similarly, as the intersection coordinates of the straight line of y = Vx + W and the straight line of y = Bx, the coordinates of the point b (x b , y
The b), also y = Vx + W lines and y = Cx linear coordinates (x c of the point c as an intersection coordinates, the y c), can be expressed, respectively.
【００３１】即ち、ａ，ｂ，ｃ各点は、That is, the points a, b and c are
【数２】 として表わされる。[Equation 2] Is represented as
【００３２】そして、ａ点及びｂ点の座標からＬ1 につ
いて、Then, with respect to L 1 from the coordinates of the points a and b,
【数３】 が成立し、またａ点及びｃ点の座標からＬ2 について、[Equation 3] Holds, and from the coordinates of points a and c for L 2 ,
【数４】 が成立する。[Equation 4] Is established.
【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、Since the points a, b, and c are always in the region of y> 0,
【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。[Equation 5] Becomes Further, in order to remove the singular point, it is necessary to satisfy the condition of A ≠ B ≠ C ≠ V.
【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。Then, the following (Equation 6) or (Equation 7) is established from the above (Equation 3) and (Equation 4).
【数６】 [Equation 6]
【数７】 [Equation 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、Therefore, when based on (Equation 6), point a,
point b, the coordinates of the point c (x a, y a) ( x b, y b) (x
c , y c ) is
【数８】 もしくは、[Equation 8] Or
【数９】 のようになる。なお、ここでＫ1 は、[Equation 9] become that way. Here, K 1 is
【数１０】 としている。[Equation 10] I am trying.
【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、When based on (Equation 7), point a, b
Point, the coordinates of the point c (x a, y a) ( x b, y b) (x c,
y c ) is
【数１１】 もしくは[Equation 11] Or
【数１２】 のようになる。なお、ここでＫ2 は、[Equation 12] become that way. Here, K 2 is
【数１３】 としている。[Equation 13] I am trying.
【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。The algebra L in these (Equation 8) to (Equation 13)
Among 1 , 1 , L 2 , A, B and C, L 1 and L 2 are known values. Further, A, B, and C are incident angles, respectively. Therefore, the values of A, B, and C are calculated from the angle detection unit 23 to the coordinate calculation unit 2.
5 is supplied.
【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。Therefore, in the coordinate calculation unit 25, a
Point, b point, the c point coordinates (x a, y a) ( x b, y b)
Regarding (x c , y c ) (Equation 8) (Equation 9) (Equation 11)
From Equation 12, four solutions can be obtained. Here, since each point of a, b, and c always becomes y> 0, the point where the y coordinates of a, b, and c are all y> 0 out of these four is the actual coordinate position of each point. , That is, the LEDs 11a, 1
It is determined as the coordinate positions of 1b and 11c.
【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。As described above, in the coordinate calculation unit 25, points a and b
The coordinates of the points and the points c, that is, the coordinates of the LEDs 11a, 11b, and 11c can be individually detected. For that purpose, one unit of the light receiving element unit 21 may be mounted, which is suitable for downsizing and cost reduction of the device.
【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。The input coordinate position of the position designating device 10 is the position of a representative LED among the LEDs 11a, 11b, 11c, or a predetermined position calculated from the coordinates of these three LEDs as the input coordinate. Good. It should be noted that this is set according to the device to which the present invention is adopted, and it is also possible to output the three detected coordinates as they are.
【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。Needless to say, the number of light emitting elements such as LEDs may be four or more. The present invention is a position input device such as a mouse type or a pen type,
It can be used in a wide range, such as being mounted on an image scanner to specify the scanning position.
【００４２】[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。As described above, the optical position detecting device of the present invention has three or more units of light emitting elements on the position designating means, and each light emitting element is arranged on the same line. From the incident angle of the output light from each light emitting element and the distance of the arrangement interval of each light emitting element, the two-dimensional coordinate position of each light emitting element can be specified by arithmetic processing,
Therefore, only one unit of light receiving means needs to be provided.
There is an effect that the device can be downsized and the cost can be reduced.
【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。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an optical position detecting device according to the present invention.
【図２】実施例におけるＬＥＤ配置状態の説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram of an LED arrangement state in the embodiment.
【図３】実施例のＬＥＤ駆動パルスの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of LED drive pulses according to the embodiment.
【図４】実施例の受光動作の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a light receiving operation of the embodiment.
【図５】実施例の入射角度検出動作原理の説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram of an incident angle detection operation principle of the embodiment.
【図６】実施例のＣＣＤ制御信号の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a CCD control signal according to the embodiment.
【図７】実施例の座標位置検出動作原理の説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory diagram of the principle of the coordinate position detection operation of the embodiment.
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 10 position designation device 11a, 11b, 11c LED 12 pulse control unit 20 coordinate detection device 21 light receiving element unit 21a diaphragm optical system 21b CCD line sensor 22 light receiving unit drive circuit 23 angle detection unit 24 light emitting element specifying unit 25 coordinate calculation unit
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成６年２月２１日[Submission date] February 21, 1994
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１０[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。The position designation device 10 is provided with, for example, three units of LEDs 11a, 11b, 11c as light emitting elements, and each of the LEDs 11a, 11b, 11c is driven to emit light by drive pulses Pa, Pb, Pc from the pulse controller 12. To be done. The LEDs 11a, 11b, 11c are arranged side by side on a straight line LM, for example, on the surface of the mouse-type position specifying device 10 as shown in FIG.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１３[Correction target item name] 0013
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。[0013] the light-receiving element portion 21, as shown schematically in FIG. 4, the optical system 21a For example, CCD line sensor 21
b. LEDs 11a, 11b,
Light output from 11c in response to position on the two-dimensional coordinates of the position designated 10, but will be incident at a predetermined angle with respect to the optical system 21a, that depending on the incident angle in the optical system 21a light, for example <br/> from the center pixel of the CCD line sensor 21b with a predetermined distance light having a (d in FIG. 5), is imaged on the CCD line sensor 21b. Therefore, light is received by different pixels on the CCD line sensor 21b in accordance with the incident angle, which allows the incident angle to be detected by the angle detecting unit 23 as described later.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１４[Correction target item name] 0014
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。The principle of incident angle detection will be described with reference to FIG . Optics
From the principal point of the system (lens) 21a to the CCD line sensor 21
Let ld be the distance to b and θ be the incident angle. Then, as shown in the figure, the light incident at this angle θ has a distance d from the central pixel on the C T line on the CCD line sensor 21b.
It is assumed that an image is formed on pixels that are apart from each other.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２２[Name of item to be corrected] 0022
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。If the image forming pixel is discriminated, the distance d (see FIG. 5) between the pixel and the central pixel can be calculated. And optics
Since the distance ld from the system (lens) 21a to the CCD line sensor 21b is known, the incident angle θ can be calculated by the calculation of (Equation 1) by obtaining the distance d. The value of the calculated incident angle θ is calculated by the coordinate calculation unit 25.
Is supplied to.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２９[Name of item to be corrected] 0029
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。The x-y coordinate of the origin in FIG. 7 (0,0) corresponding to the light incident position of the optical system 21a that put the light-receiving element portion 21. Then, a straight line connecting the optical principal point (0, 0) and the point a is y = Ax, a straight line connecting the origin (0, 0) and the point b is y = Bx, and the origin (0, 0) and c. The straight line connecting the points is y = C
Let x. These straight lines correspond to incident rays, so A is the incident angle of light from the LED 11a and B is the LED.
The incident angle of light from 11b and C correspond to the incident angle of light from the LED 11c, respectively.
【手続補正６】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４０[Correction target item name] 0040
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。The input coordinate position of the position designation device 10 is the position of a representative LED among the LEDs 11a, 11b, 11c, or a predetermined position calculated from the coordinates of the LEDs of the three units , which is the input coordinate. Good. It should be noted that this is set according to the device to which the present invention is adopted, and it is also possible to output the three detected coordinates as they are.
【手続補正７】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４１[Correction target item name] 0041
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。By the way, it goes without saying that the light emitting elements such as LEDs may be 4 units or more. The present invention as described above can be adopted in a wide range, such as a position input device such as a mouse type or a pen type, or can be mounted on an image scanner to specify a scanning position.
【手続補正８】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】 [Fig. 2]
【手続補正９】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図４[Name of item to be corrected] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図４】 [Figure 4]
Claims (2)
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。1. A position specifying means having light emitting elements of three or more units arranged on the same line, a light receiving means on which output light from each of the light emitting elements is incident, and a light receiving element from each of the light emitting elements to the light receiving means. Angle detecting means capable of detecting the incident angle of the output light, and two-dimensional coordinates specified by the position specifying means based on the incident angle of the output light from each of the light emitting elements detected by the angle detecting means. An optical position detecting device comprising: a calculating unit for calculating a position;
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。2. The two-dimensional coordinate position of each light emitting element is calculated from the incident angle of the output light from each light emitting element and the value of the distance between each light emitting element on the position designating means. The optical position detecting device according to claim 1, wherein the optical position detecting device calculates the two-dimensional coordinate position specified by the position specifying means based on the two-dimensional coordinate position of each light emitting element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5300777A JPH07128013A (en) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Optical position detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5300777A JPH07128013A (en) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Optical position detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128013A true JPH07128013A (en) | 1995-05-19 |
Family
ID=17888971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5300777A Withdrawn JPH07128013A (en) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Optical position detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07128013A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100326537B1 (en) * | 1999-04-19 | 2002-03-12 | 이상호 | Sway angle sensing system |
| WO2003002934A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | Olympus Optical Co., Ltd. | Coordinate detector |
| WO2013054442A1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | 中国電力株式会社 | Position evaluating method and position evaluating system |
| EP3743179A4 (en) * | 2018-01-25 | 2021-10-20 | Neonode Inc. | Polar coordinate sensor |
-
1993
- 1993-11-08 JP JP5300777A patent/JPH07128013A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100326537B1 (en) * | 1999-04-19 | 2002-03-12 | 이상호 | Sway angle sensing system |
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| JP5340509B1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-11-13 | 中国電力株式会社 | POSITIONING METHOD AND POSITIONING SYSTEM |
| 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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