JP2000132317A - エリアセンサ及びエリアセンサを用いた入力装置 - Google Patents
エリアセンサ及びエリアセンサを用いた入力装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 利用者のストレスを少なくし、かつ誤動作を
確実に防止する。 【解決手段】 １個の発光素子１と、この発光素子１か
ら照射された光を反射する反射物１０からの反射光を受
光する１個の受光素子２とを１組とする検出セルＡ１を
平面的にアレイ状に多数個配置して光学シートを形成
し、この光学シート上を移動する反射物１０の位置、移
動速度、移動方向を受光素子２の出力信号に基づいて検
出する。
確実に防止する。 【解決手段】 １個の発光素子１と、この発光素子１か
ら照射された光を反射する反射物１０からの反射光を受
光する１個の受光素子２とを１組とする検出セルＡ１を
平面的にアレイ状に多数個配置して光学シートを形成
し、この光学シート上を移動する反射物１０の位置、移
動速度、移動方向を受光素子２の出力信号に基づいて検
出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エリアセンサ及び
エリアセンサを用いた入力装置に関し、特に、ＦＡ機器
や家庭電化製品等の入力装置及びパーソナルコンピュー
タのポインティングデバイス等における画面上のポイン
タ等を移動させるための入力装置の原理と構造とに関す
るものである。
エリアセンサを用いた入力装置に関し、特に、ＦＡ機器
や家庭電化製品等の入力装置及びパーソナルコンピュー
タのポインティングデバイス等における画面上のポイン
タ等を移動させるための入力装置の原理と構造とに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＦＡ機器やパーソナルコンピュータなど
の入力装置であるポインティングデバイスには、グライ
ドポイント、マウス、トラックボール等、多くの種類が
ある。
の入力装置であるポインティングデバイスには、グライ
ドポイント、マウス、トラックボール等、多くの種類が
ある。
【０００３】このような入力装置において、シートタイ
プの入力装置であるグライドポイントについての検出原
理を簡単に説明する。
プの入力装置であるグライドポイントについての検出原
理を簡単に説明する。
【０００４】すなわち、図１０に示すように、上部電極
８１と下部電極８２とが、その間に一定の容量を保持す
るように対向して配置された構造となっている。そし
て、上部電極８１の表面を指８０で触れると、人体がア
ースとなって電荷を引き込み、静電容量が変化すること
によって、その容量変化を容量測定部８３で検出するよ
うになっている。
８１と下部電極８２とが、その間に一定の容量を保持す
るように対向して配置された構造となっている。そし
て、上部電極８１の表面を指８０で触れると、人体がア
ースとなって電荷を引き込み、静電容量が変化すること
によって、その容量変化を容量測定部８３で検出するよ
うになっている。
【０００５】この検出原理により、図１１に示すよう
に、上部電極８１ａと上部電極８１ｂとの間にある指８
０の位置を、容量バランス測定部８４で検出することが
できる。従って、図１２に示すように、これらを複数個
格子状に配置し、電極選択部８５によって選択された上
部電極と下部電極との容量バランスを容量バランス測定
部８４で検出することにより、これら電極選択部８５の
データと容量バランス測定部８４での測定データとに基
づいて、指の触れている位置座標を座標検出部８６で連
続的に検出でき、その指の移動により発生したパルスを
データとしてコード化し、コンピュータ等のＣＰＵに入
力すれば、ポインタ等を移動させることができる。
に、上部電極８１ａと上部電極８１ｂとの間にある指８
０の位置を、容量バランス測定部８４で検出することが
できる。従って、図１２に示すように、これらを複数個
格子状に配置し、電極選択部８５によって選択された上
部電極と下部電極との容量バランスを容量バランス測定
部８４で検出することにより、これら電極選択部８５の
データと容量バランス測定部８４での測定データとに基
づいて、指の触れている位置座標を座標検出部８６で連
続的に検出でき、その指の移動により発生したパルスを
データとしてコード化し、コンピュータ等のＣＰＵに入
力すれば、ポインタ等を移動させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のグ
ライドポイントでは、検出原理に静電容量方式を採用し
ているため、静電気による誤動作が頻繁に発生するとい
った問題があった。特に、冬場など、セータ等を着用し
ているときに多く発生する。この誤動作により、利用者
は大きなストレスを感じ、長時間の使用が困難になる場
合もあった。
ライドポイントでは、検出原理に静電容量方式を採用し
ているため、静電気による誤動作が頻繁に発生するとい
った問題があった。特に、冬場など、セータ等を着用し
ているときに多く発生する。この誤動作により、利用者
は大きなストレスを感じ、長時間の使用が困難になる場
合もあった。
【０００７】また、静電容量方式では、導体で触れるこ
とが条件となるので、導体以外の物（例えば、シャープ
ペンシル等）で触れても検出できないといった問題もあ
った。
とが条件となるので、導体以外の物（例えば、シャープ
ペンシル等）で触れても検出できないといった問題もあ
った。
【０００８】一方、静電容量方式でないシートタイプの
入力装置として、抵抗接触方式（加電圧方式）のものも
あるが、圧力を加えて検出するために利用者のストレス
が大きく、使い勝手が悪いといった問題があった。
入力装置として、抵抗接触方式（加電圧方式）のものも
あるが、圧力を加えて検出するために利用者のストレス
が大きく、使い勝手が悪いといった問題があった。
【０００９】本発明は係る問題点を解決すべく創案され
たもので、その目的は、利用者のストレスが少なく、か
つ誤動作のないエリアセンサ及びエリアセンサを用いた
入力装置を提供することにある。
たもので、その目的は、利用者のストレスが少なく、か
つ誤動作のないエリアセンサ及びエリアセンサを用いた
入力装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載のエリアセンサは、１個の
発光素子と、この発光素子から照射された光を反射する
反射物からの反射光を受光する１個の受光素子とを１組
とする検出セルが平面的にアレイ状に多数個配置されて
光学シートが形成され、この光学シート上を移動する反
射物の位置、移動速度、移動方向を前記受光素子の出力
信号に基づいて検出するものである。
め、本発明の請求項１に記載のエリアセンサは、１個の
発光素子と、この発光素子から照射された光を反射する
反射物からの反射光を受光する１個の受光素子とを１組
とする検出セルが平面的にアレイ状に多数個配置されて
光学シートが形成され、この光学シート上を移動する反
射物の位置、移動速度、移動方向を前記受光素子の出力
信号に基づいて検出するものである。
【００１１】また、本発明の請求項２に記載のエリアセ
ンサは、１個の発光素子と、この発光素子から照射され
た光を反射する反射物からの反射光を受光する複数個の
受光素子とを１組とする検出セルが平面的にアレイ状に
多数個配置されて光学シートが形成され、この光学シー
ト上を移動する反射物の位置、移動速度、移動方向を前
記受光素子の出力信号に基づいて検出するものである。
ンサは、１個の発光素子と、この発光素子から照射され
た光を反射する反射物からの反射光を受光する複数個の
受光素子とを１組とする検出セルが平面的にアレイ状に
多数個配置されて光学シートが形成され、この光学シー
ト上を移動する反射物の位置、移動速度、移動方向を前
記受光素子の出力信号に基づいて検出するものである。
【００１２】また、本発明の請求項３に記載のエリアセ
ンサは、１個の発光源からの光を光ガイド路を通じて所
定の方向に照射する１又は複数個の発光用窓を有するケ
ース本体と、このケース本体のそれぞれの発光用窓から
照射された光を反射する反射物からの反射光をそれぞれ
受光する１又は複数個の受光素子とを１組とする検出セ
ルが平面的にアレイ状に複数個配置されて光学シートが
形成され、この光学シート上を移動する反射物の位置、
移動速度、移動方向を前記受光素子の出力信号に基づい
て検出するものである。
ンサは、１個の発光源からの光を光ガイド路を通じて所
定の方向に照射する１又は複数個の発光用窓を有するケ
ース本体と、このケース本体のそれぞれの発光用窓から
照射された光を反射する反射物からの反射光をそれぞれ
受光する１又は複数個の受光素子とを１組とする検出セ
ルが平面的にアレイ状に複数個配置されて光学シートが
形成され、この光学シート上を移動する反射物の位置、
移動速度、移動方向を前記受光素子の出力信号に基づい
て検出するものである。
【００１３】また、本発明の請求項４に記載のエリアセ
ンサは、請求項１、２又は３に記載のものにおいて、前
記受光素子からの出力信号である光電流に１つのスレッ
シュレベルを設定することにより、前記反射物の有無を
オン、オフで判定して、反射物の位置座標を検出し、こ
の位置座標の変化に基づいて反射物の移動速度と移動方
向とを検出するものである。
ンサは、請求項１、２又は３に記載のものにおいて、前
記受光素子からの出力信号である光電流に１つのスレッ
シュレベルを設定することにより、前記反射物の有無を
オン、オフで判定して、反射物の位置座標を検出し、こ
の位置座標の変化に基づいて反射物の移動速度と移動方
向とを検出するものである。
【００１４】また、本発明の請求項５に記載のエリアセ
ンサは、請求項１、２又は３に記載のものにおいて、前
記受光素子からの出力信号である光電流に複数のスレッ
シュレベルを設定することにより、スレッシュレベルの
違いによる反射物の反射光量重心を求め、この反射光量
重心を反射物の位置座標として検出し、この位置座標の
変化に基づいて反射物の移動速度と移動方向とを検出す
るものである。
ンサは、請求項１、２又は３に記載のものにおいて、前
記受光素子からの出力信号である光電流に複数のスレッ
シュレベルを設定することにより、スレッシュレベルの
違いによる反射物の反射光量重心を求め、この反射光量
重心を反射物の位置座標として検出し、この位置座標の
変化に基づいて反射物の移動速度と移動方向とを検出す
るものである。
【００１５】また、本発明の請求項６に記載のエリアセ
ンサは、請求項１、２又は３に記載のものにおいて、前
記受光素子からの出力信号である光電流の変化をそのま
ま用いて、前記反射物の位置座標を検出し、この位置座
標の変化に基づいて反射物の移動速度と移動方向とを検
出するものである。
ンサは、請求項１、２又は３に記載のものにおいて、前
記受光素子からの出力信号である光電流の変化をそのま
ま用いて、前記反射物の位置座標を検出し、この位置座
標の変化に基づいて反射物の移動速度と移動方向とを検
出するものである。
【００１６】また、本発明の請求項７に記載の入力装置
は、請求項１ないし６に記載のエリアセンサを用いて画
面上のポインタ等の動きを制御するものである。
は、請求項１ないし６に記載のエリアセンサを用いて画
面上のポインタ等の動きを制御するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００１８】図１は、本発明のエリアセンサを構成する
検出セルＡの一実施の形態を示す構成図であり、（ａ）
は指の絵を含む断面図、（ｂ）は平面図である。
検出セルＡの一実施の形態を示す構成図であり、（ａ）
は指の絵を含む断面図、（ｂ）は平面図である。
【００１９】この検出セルＡ１は、上面が開放された方
形状のケース本体３内に、発光素子１と受光素子２とが
それぞれ発光面及び受光面を上にして配置されており、
これら発光素子１と受光素子２との間には、遮光板４が
配置された構造となっている。つまり、発光素子１から
の照射光が受光素子２によって直接受光されないように
なっている。また、発光素子１と受光素子２とは、ケー
ス本体３の上方に反射物１０がある場合、発光素子１か
ら照射された光が反射物１０で反射され、その反射光が
受光素子２で受光されるように配置されている。なお、
ケース本体３の内部は、透光性の樹脂５によってモール
ドされている。この発光素子１と受光素子２と遮光板４
を含むケース本体３とで、検出セルＡ１の基本単位（１
ドット分）が構成されている。
形状のケース本体３内に、発光素子１と受光素子２とが
それぞれ発光面及び受光面を上にして配置されており、
これら発光素子１と受光素子２との間には、遮光板４が
配置された構造となっている。つまり、発光素子１から
の照射光が受光素子２によって直接受光されないように
なっている。また、発光素子１と受光素子２とは、ケー
ス本体３の上方に反射物１０がある場合、発光素子１か
ら照射された光が反射物１０で反射され、その反射光が
受光素子２で受光されるように配置されている。なお、
ケース本体３の内部は、透光性の樹脂５によってモール
ドされている。この発光素子１と受光素子２と遮光板４
を含むケース本体３とで、検出セルＡ１の基本単位（１
ドット分）が構成されている。
【００２０】このような構造の検出セルＡ１によれば、
検出セルＡ１の上方に反射物１０がある場合には、発光
素子１から照射された光が反射物１０で反射され、その
反射光が受光素子２で受光され、その光電流出力をセン
シングすることにより、反射物１０の有無を検出してい
る。この検出原理については後述する。
検出セルＡ１の上方に反射物１０がある場合には、発光
素子１から照射された光が反射物１０で反射され、その
反射光が受光素子２で受光され、その光電流出力をセン
シングすることにより、反射物１０の有無を検出してい
る。この検出原理については後述する。
【００２１】図２は、検出セルＡの他の実施の形態を示
しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。こ
の検出セルＡ２は、反射光のＳ／Ｎを向上させるための
工夫がされている。すなわち、発光素子１の前面に位置
する樹脂モールド部５の表面５ａと受光素子２の前面に
位置する樹脂モールド部５の表面５ｂとをそれぞれ遮光
板４側に傾斜させた逆ハ字状のテーパ面に形成したもの
である。
しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。こ
の検出セルＡ２は、反射光のＳ／Ｎを向上させるための
工夫がされている。すなわち、発光素子１の前面に位置
する樹脂モールド部５の表面５ａと受光素子２の前面に
位置する樹脂モールド部５の表面５ｂとをそれぞれ遮光
板４側に傾斜させた逆ハ字状のテーパ面に形成したもの
である。
【００２２】図３は、検出セルＡのさらに他の実施の形
態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であ
る。この検出セルＡ３は、発光素子１からの照射光が拡
散して、受光素子２への光入力が少なくなるのを防止す
るための工夫がされている。すなわち、発光素子１の前
面に位置する樹脂モールド部５の表面５ａと受光素子２
の前面に位置する樹脂モールド部５の表面５ｂとをそれ
ぞれ遮光板４側に傾斜させた逆ハ字状のテーパ面に形成
する（ここまでは図２と同じ）とともに、発光素子１か
らの照射光が拡散しないように、樹脂モールド部５の表
面５ａにレンズ６が設けられており、樹脂モールド部５
の表面５ｂにも、反射光を集光するためのレンズ７が設
けられた構造となっている。これにより、反射光と外乱
ノイズとのＳ／Ｎを向上させることができる。
態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であ
る。この検出セルＡ３は、発光素子１からの照射光が拡
散して、受光素子２への光入力が少なくなるのを防止す
るための工夫がされている。すなわち、発光素子１の前
面に位置する樹脂モールド部５の表面５ａと受光素子２
の前面に位置する樹脂モールド部５の表面５ｂとをそれ
ぞれ遮光板４側に傾斜させた逆ハ字状のテーパ面に形成
する（ここまでは図２と同じ）とともに、発光素子１か
らの照射光が拡散しないように、樹脂モールド部５の表
面５ａにレンズ６が設けられており、樹脂モールド部５
の表面５ｂにも、反射光を集光するためのレンズ７が設
けられた構造となっている。これにより、反射光と外乱
ノイズとのＳ／Ｎを向上させることができる。
【００２３】図４（ａ），（ｂ）は、図１ないし図３に
示すような検出セルＡ１〜Ａ３を、平面的にアレイ状に
多数個並べて配置した光学シートＢ１の構成を示す断面
図及び平面図である。この光学シートＢ１の各検出セル
Ａ１〜Ａ３からのセンサ出力をＣＰＵで処理することに
より、反射物１０の光学シートＢ１上での位置、移動速
度、移動方向などが検出可能となる。この検出原理につ
いては後述する。
示すような検出セルＡ１〜Ａ３を、平面的にアレイ状に
多数個並べて配置した光学シートＢ１の構成を示す断面
図及び平面図である。この光学シートＢ１の各検出セル
Ａ１〜Ａ３からのセンサ出力をＣＰＵで処理することに
より、反射物１０の光学シートＢ１上での位置、移動速
度、移動方向などが検出可能となる。この検出原理につ
いては後述する。
【００２４】図５は、光学シートＢ２の他の構成を示す
平面図である。この光学シートＢ２は、図６に示す構成
の検出セルＡ４を順次組み合わせた構造となっている。
平面図である。この光学シートＢ２は、図６に示す構成
の検出セルＡ４を順次組み合わせた構造となっている。
【００２５】すなわち、図６に示す検出セルＡ４は、上
面が開放された方形状の発光用セルケース８ａを中央に
配置し、この発光用セルケース８ａの前後左右の４箇所
に受光用セルケース８ｂ，８ｂ，・・・をそれぞれ配置
した、全体として十字形状のケース本体８が基本構成と
なっており、このケース本体８の発光用セルケース８ａ
内に発光素子１を配置し、周囲４箇所の受光用セルケー
ス８ｂ，８ｂ・・・のそれぞれに受光素子２，２・・・
を配置した構造となっている。また、発光素子１と４個
の受光素子２，２・・・との間は、遮光板９，９・・・
によってそれぞれ仕切られた構造となっている。つま
り、中央の発光用セルケース８ａに収納された発光素子
１からの照射光が、その周囲４箇所の受光用セルケース
８ｂ，８ｂ・・・内に収納された各受光素子２，２・・
・によって直接受光されないようになっている。なお、
各セルケース８ａ，８ｂ・・・の内部は、透光性の樹脂
によってモールドされている。
面が開放された方形状の発光用セルケース８ａを中央に
配置し、この発光用セルケース８ａの前後左右の４箇所
に受光用セルケース８ｂ，８ｂ，・・・をそれぞれ配置
した、全体として十字形状のケース本体８が基本構成と
なっており、このケース本体８の発光用セルケース８ａ
内に発光素子１を配置し、周囲４箇所の受光用セルケー
ス８ｂ，８ｂ・・・のそれぞれに受光素子２，２・・・
を配置した構造となっている。また、発光素子１と４個
の受光素子２，２・・・との間は、遮光板９，９・・・
によってそれぞれ仕切られた構造となっている。つま
り、中央の発光用セルケース８ａに収納された発光素子
１からの照射光が、その周囲４箇所の受光用セルケース
８ｂ，８ｂ・・・内に収納された各受光素子２，２・・
・によって直接受光されないようになっている。なお、
各セルケース８ａ，８ｂ・・・の内部は、透光性の樹脂
によってモールドされている。
【００２６】このような基本構成の検出セルＡ４を前後
左右にセルケース１個分ずつずらせて組み合わせると、
図５に示す構造の光学シートＢ２が形成される。組み合
わされた後の検出セルＡ４は、中央に配置された１個の
発光素子１と、その周囲８箇所に配置された８個の受光
素子２，２・・・とで、基本単位が構成されることにな
る。つまり、この構造では、１個の受光素子２が、隣接
する検出セルＡ４のいずれにも属する構造（すなわち、
近接する２個の発光素子１，１のそれぞれの照射光を受
光する構造）となっている。
左右にセルケース１個分ずつずらせて組み合わせると、
図５に示す構造の光学シートＢ２が形成される。組み合
わされた後の検出セルＡ４は、中央に配置された１個の
発光素子１と、その周囲８箇所に配置された８個の受光
素子２，２・・・とで、基本単位が構成されることにな
る。つまり、この構造では、１個の受光素子２が、隣接
する検出セルＡ４のいずれにも属する構造（すなわち、
近接する２個の発光素子１，１のそれぞれの照射光を受
光する構造）となっている。
【００２７】図７（ａ），（ｂ）は、検出セルＡのさら
に他の実施の形態を示す平面図及び断面図である。この
検出セルＡ５は、長尺状に形成されたケース本体１１を
備えており、このケース本体１１の上面には、一方の端
部から発光用窓１２と受光素子２を収納した受光用凹部
１３とが順次連続して複数個形成されている。このケー
ス本体１の内部は、受光用凹部１３より下面側が、他方
の端部から一方の端部まで連通する光ガイド路１４とな
っており、この光ガイド路１４は、発光用窓１２，１
２，・・・に連通された構造となっている。また、この
光ガイド路１４の他方の端部には、発光素子１が配置さ
れており、光ガイド路１４の底面には、光ガイド路１４
に沿って図中横方向に照射された発光素子１からの照射
光を拡散させ、各発光用窓１２，１２・・・に向けて均
一に反射させるための拡散板１５が配置されている。こ
の拡散板１５は、例えば４５°より若干角度を持たせて
（例えば、４８°や５０°等）山形に形成したミラー板
を一定間隔で多数個並設した構造となっている。なお、
各発光用窓１２，１２・・・に至る光ガイド路１４の内
部、及び受光用凹部１３の内部は、透光性の樹脂によっ
てモールドされている。
に他の実施の形態を示す平面図及び断面図である。この
検出セルＡ５は、長尺状に形成されたケース本体１１を
備えており、このケース本体１１の上面には、一方の端
部から発光用窓１２と受光素子２を収納した受光用凹部
１３とが順次連続して複数個形成されている。このケー
ス本体１の内部は、受光用凹部１３より下面側が、他方
の端部から一方の端部まで連通する光ガイド路１４とな
っており、この光ガイド路１４は、発光用窓１２，１
２，・・・に連通された構造となっている。また、この
光ガイド路１４の他方の端部には、発光素子１が配置さ
れており、光ガイド路１４の底面には、光ガイド路１４
に沿って図中横方向に照射された発光素子１からの照射
光を拡散させ、各発光用窓１２，１２・・・に向けて均
一に反射させるための拡散板１５が配置されている。こ
の拡散板１５は、例えば４５°より若干角度を持たせて
（例えば、４８°や５０°等）山形に形成したミラー板
を一定間隔で多数個並設した構造となっている。なお、
各発光用窓１２，１２・・・に至る光ガイド路１４の内
部、及び受光用凹部１３の内部は、透光性の樹脂によっ
てモールドされている。
【００２８】このような構造とすると、１個の発光素子
１と複数個の受光素子２，２・・・とで、図１ないし図
３に示す構造の検出セルＡ１〜Ａ３を複数個形成したの
と同じ機能を持たせることができるので、この検出セル
Ａ５を、平面的にアレイ状に複数個並べて配置すれば、
図４に示す構造の光学シートＢ１を構成することができ
る。つまり、より少ない数の発光素子１で、同じ機能及
び同じ大きさの光学シートＢ１を構成することができ
る。そのため、より安価なエリアセンサの実現が可能と
なる。
１と複数個の受光素子２，２・・・とで、図１ないし図
３に示す構造の検出セルＡ１〜Ａ３を複数個形成したの
と同じ機能を持たせることができるので、この検出セル
Ａ５を、平面的にアレイ状に複数個並べて配置すれば、
図４に示す構造の光学シートＢ１を構成することができ
る。つまり、より少ない数の発光素子１で、同じ機能及
び同じ大きさの光学シートＢ１を構成することができ
る。そのため、より安価なエリアセンサの実現が可能と
なる。
【００２９】なお、これら検出セルＡ１〜Ａ５の各基本
単位をアレイ状に並べるときに、その数を変化させた
り、大きさを変えたりして、反射物１０の検出精度を変
化させることにより、高信頼性、高分解能のエリアセン
サを実現することができ、ひいてはこのエリアセンサを
用いたコンピュータ等における高信頼性、高分解能の入
力装置を実現することができる。またこのとき、基本単
位の発光源に可視光の発光素子１を用いることにより、
その発光素子１の光を１ドットとして、光インジケータ
付きのコンピュータ等の入力装置を実現することが可能
である。
単位をアレイ状に並べるときに、その数を変化させた
り、大きさを変えたりして、反射物１０の検出精度を変
化させることにより、高信頼性、高分解能のエリアセン
サを実現することができ、ひいてはこのエリアセンサを
用いたコンピュータ等における高信頼性、高分解能の入
力装置を実現することができる。またこのとき、基本単
位の発光源に可視光の発光素子１を用いることにより、
その発光素子１の光を１ドットとして、光インジケータ
付きのコンピュータ等の入力装置を実現することが可能
である。
【００３０】次に、上記構成の検出セルＡ１〜Ａ５を用
いたエリアセンサの検出原理について、図８及び図９を
参照して説明する。
いたエリアセンサの検出原理について、図８及び図９を
参照して説明する。
【００３１】すでに説明したように、本発明のエリアセ
ンサは、検出セルＡ１〜Ａ５の各基本単位を平面的にア
レイ状に並べて光学シートＢ１，Ｂ２を構成しており、
この光学シートＢ１，Ｂ２上の反射物１０からの反射光
により、その下の受光素子２で光電流を取り出すこと
で、その位置座標が検出できるようになっている。
ンサは、検出セルＡ１〜Ａ５の各基本単位を平面的にア
レイ状に並べて光学シートＢ１，Ｂ２を構成しており、
この光学シートＢ１，Ｂ２上の反射物１０からの反射光
により、その下の受光素子２で光電流を取り出すこと
で、その位置座標が検出できるようになっている。
【００３２】このとき、受光素子２に入る光電流出力特
性は、図８に示すような曲線になるので、位置座標の検
出方法としては、この光電流出力特性に１つのスレッシ
ュレベルＳＬ１を持たせることにより、反射物１０の有
無を各基本単位でデジタル的に判定して検出する方法
（これを方法１という）、光電流出力特性に複数のスレ
ッシュレベルＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３・・・を持たせて
反射物１０の判定を行う検出方法（これを方法２とい
う）、スレッシュレベルを持たずに光電流出力特性をそ
のままアナログ的に検出して反射物１０の判定を行う検
出方法（これを方法３という）などがある。
性は、図８に示すような曲線になるので、位置座標の検
出方法としては、この光電流出力特性に１つのスレッシ
ュレベルＳＬ１を持たせることにより、反射物１０の有
無を各基本単位でデジタル的に判定して検出する方法
（これを方法１という）、光電流出力特性に複数のスレ
ッシュレベルＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３・・・を持たせて
反射物１０の判定を行う検出方法（これを方法２とい
う）、スレッシュレベルを持たずに光電流出力特性をそ
のままアナログ的に検出して反射物１０の判定を行う検
出方法（これを方法３という）などがある。
【００３３】方法１の場合は、単純に反射物１０が有る
場所を位置座標データとして検出する。その分解能は検
出セルＡ１〜Ａ５の各基本単位となる。
場所を位置座標データとして検出する。その分解能は検
出セルＡ１〜Ａ５の各基本単位となる。
【００３４】方法２の場合は、反射物１０の位置によっ
て、その下部と周辺にある検出セルＡ１〜Ａ５の光電流
出力値が異なるため、スレッシュレベルを複数設ける
と、これら検出セルＡ１〜Ａ５の光電流出力値の違いに
よって反射物１０の反射光量重心が検出できるので、こ
の反射光量重心を反射物１０の位置座標データとして検
出すれば、スレッシュレベルが１つのときよりさらに高
分解能な検出が可能となる。つまり、このときの分解能
は、スレッシュレベルの数が多いほど高くなる。
て、その下部と周辺にある検出セルＡ１〜Ａ５の光電流
出力値が異なるため、スレッシュレベルを複数設ける
と、これら検出セルＡ１〜Ａ５の光電流出力値の違いに
よって反射物１０の反射光量重心が検出できるので、こ
の反射光量重心を反射物１０の位置座標データとして検
出すれば、スレッシュレベルが１つのときよりさらに高
分解能な検出が可能となる。つまり、このときの分解能
は、スレッシュレベルの数が多いほど高くなる。
【００３５】方法３の場合は、アナログ的に無段階に検
出が可能であるため、方法２の場合よりさらに高分解能
な検出が可能となる。
出が可能であるため、方法２の場合よりさらに高分解能
な検出が可能となる。
【００３６】次に、上記方法１及び方法２の場合の具体
例について、図６に示す構成の検出セルＡ４を例に挙げ
て説明する。この検出セルＡ４は、発光素子１を収納し
た発光用セルケース８ａを中央に配置し、この発光用セ
ルケース８ａの前後左右の４箇所に受光素子２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄをそれぞれ収納した受光用セルケース８
ｂ，８ｂ，８ｂ，８ｂを配置した構成となっている。す
なわち、発光素子１からの照射光を反射物１０で反射
し、その反射光量重心を４個の受光素子２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄで検出する構造となっている。
例について、図６に示す構成の検出セルＡ４を例に挙げ
て説明する。この検出セルＡ４は、発光素子１を収納し
た発光用セルケース８ａを中央に配置し、この発光用セ
ルケース８ａの前後左右の４箇所に受光素子２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄをそれぞれ収納した受光用セルケース８
ｂ，８ｂ，８ｂ，８ｂを配置した構成となっている。す
なわち、発光素子１からの照射光を反射物１０で反射
し、その反射光量重心を４個の受光素子２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄで検出する構造となっている。
【００３７】このとき、スレッシュレベルがＳＬ１の１
つだけである場合、４個全ての受光素子２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄがオンであるときの反射光量重心は発光素子１
の中心位置Ｈ１となり、例えば２個の受光素子２ａ，２
ｂがオンで他の２個の受光素子２ｃ，２ｄがオフの場合
の反射光量重心はＨ２となる。
つだけである場合、４個全ての受光素子２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄがオンであるときの反射光量重心は発光素子１
の中心位置Ｈ１となり、例えば２個の受光素子２ａ，２
ｂがオンで他の２個の受光素子２ｃ，２ｄがオフの場合
の反射光量重心はＨ２となる。
【００３８】また、スレッシュレベルがＳＬ１とＳＬ２
（ただし、ＳＬ２＞ＳＬ１）の２つである場合、４個全
ての受光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの光電流出力値が
ＳＬ２より高いときの反射光量重心は発光素子１の中心
位置Ｈ１となり、例えば２個の受光素子２ａ，２ｂの光
電流出力値がＳＬ２より高く、他の２個の受光素子２
ｃ，２ｄ光電流出力値がＳＬ１より高い場合の反射光量
重心はＨ３となり、２個の受光素子２ａ，２ｂの光電流
出力値がＳＬ２より高く、他の２個の受光素子２ｃ，２
ｄ光電流出力値がＳＬ１より低い場合の反射光量重心は
Ｈ２となる。つまり、スレッシュレベルの数が多いほ
ど、分解能は高くなる。
（ただし、ＳＬ２＞ＳＬ１）の２つである場合、４個全
ての受光素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの光電流出力値が
ＳＬ２より高いときの反射光量重心は発光素子１の中心
位置Ｈ１となり、例えば２個の受光素子２ａ，２ｂの光
電流出力値がＳＬ２より高く、他の２個の受光素子２
ｃ，２ｄ光電流出力値がＳＬ１より高い場合の反射光量
重心はＨ３となり、２個の受光素子２ａ，２ｂの光電流
出力値がＳＬ２より高く、他の２個の受光素子２ｃ，２
ｄ光電流出力値がＳＬ１より低い場合の反射光量重心は
Ｈ２となる。つまり、スレッシュレベルの数が多いほ
ど、分解能は高くなる。
【００３９】図９は、図６に示した検出セルＡ４を含む
検出回路の一例を示している。すなわち、各受光素子２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの光電流出力値をそれぞれの電流
検出器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄで検出し、これ
らの値をスレッシュレベルと比較することにより、反射
光量重心演算部２２で反射光量の重心を演算し、その反
射光量重心を反射物１０の位置座標データとする。ＣＰ
Ｕ２３は、この位置座標データによって反射物１０の位
置（光学シートＢ１，Ｂ２上での位置）を検出できると
ともに、この位置座標データを連続的に検出すること
で、反射物１０の移動速度と移動方向も検出することが
できる。そのため、このエリアセンサをパーソナルコン
ピュータの入力装置として用いれば、ポインティングデ
バイス等における画面上のポインタ等を移動させること
ができるものである。
検出回路の一例を示している。すなわち、各受光素子２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの光電流出力値をそれぞれの電流
検出器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄで検出し、これ
らの値をスレッシュレベルと比較することにより、反射
光量重心演算部２２で反射光量の重心を演算し、その反
射光量重心を反射物１０の位置座標データとする。ＣＰ
Ｕ２３は、この位置座標データによって反射物１０の位
置（光学シートＢ１，Ｂ２上での位置）を検出できると
ともに、この位置座標データを連続的に検出すること
で、反射物１０の移動速度と移動方向も検出することが
できる。そのため、このエリアセンサをパーソナルコン
ピュータの入力装置として用いれば、ポインティングデ
バイス等における画面上のポインタ等を移動させること
ができるものである。
【００４０】なお、検出セルＡ１〜Ａ５を図４又は図５
のように配置した光学シートＢ１，Ｂ２をパーソナルコ
ンピュータの入力装置であるグランドポイントとして用
いる場合には、光学シートＢ１，Ｂ２のドット数は約２
５００ドットであり、このときのドット（基本単位）の
寸法は、反射物１０を指先程度の大きさとした場合、
（指：ドット＝１：４）程度が適当である。ただし、こ
の比率は、使用目的によって変えるのが望ましい。
のように配置した光学シートＢ１，Ｂ２をパーソナルコ
ンピュータの入力装置であるグランドポイントとして用
いる場合には、光学シートＢ１，Ｂ２のドット数は約２
５００ドットであり、このときのドット（基本単位）の
寸法は、反射物１０を指先程度の大きさとした場合、
（指：ドット＝１：４）程度が適当である。ただし、こ
の比率は、使用目的によって変えるのが望ましい。
【００４１】
【発明の効果】本発明の請求項１に記載のエリアセンサ
は、１個の発光素子と、この発光素子から照射された光
を反射する反射物からの反射光を受光する１個の受光素
子とを１組とする検出セルを平面的にアレイ状に多数個
配置して光学シートを形成し、この光学シート上を移動
する反射物の位置、移動速度、移動方向を受光素子の出
力信号に基づいて検出するように構成したので、静電気
による誤動作がなく、また反射物が指以外の例えばボー
ルペンのような不導体であっても検出できるので、使用
者にとって使い勝手が良く、高信頼性、高耐久性を実現
することができる。
は、１個の発光素子と、この発光素子から照射された光
を反射する反射物からの反射光を受光する１個の受光素
子とを１組とする検出セルを平面的にアレイ状に多数個
配置して光学シートを形成し、この光学シート上を移動
する反射物の位置、移動速度、移動方向を受光素子の出
力信号に基づいて検出するように構成したので、静電気
による誤動作がなく、また反射物が指以外の例えばボー
ルペンのような不導体であっても検出できるので、使用
者にとって使い勝手が良く、高信頼性、高耐久性を実現
することができる。
【００４２】また、本発明の請求項２に記載のエリアセ
ンサは、１個の発光素子と、この発光素子から照射され
た光を反射する反射物からの反射光を受光する複数個の
受光素子とを１組とする検出セルを平面的にアレイ状に
多数個配置して光学シートを形成し、この光学シート上
を移動する反射物の位置、移動速度、移動方向を受光素
子の出力信号に基づいて検出するように構成したので、
静電気による誤動作がなく、また反射物が指以外の例え
ばボールペンのような不導体であっても検出できるの
で、使用者にとって使い勝手が良く、高信頼性、高耐久
性を実現できるとともに、高分解能な検出が可能であ
る。
ンサは、１個の発光素子と、この発光素子から照射され
た光を反射する反射物からの反射光を受光する複数個の
受光素子とを１組とする検出セルを平面的にアレイ状に
多数個配置して光学シートを形成し、この光学シート上
を移動する反射物の位置、移動速度、移動方向を受光素
子の出力信号に基づいて検出するように構成したので、
静電気による誤動作がなく、また反射物が指以外の例え
ばボールペンのような不導体であっても検出できるの
で、使用者にとって使い勝手が良く、高信頼性、高耐久
性を実現できるとともに、高分解能な検出が可能であ
る。
【００４３】また、本発明の請求項３に記載のエリアセ
ンサは、１個の発光源からの光を光ガイド路を通じて所
定の方向に照射する１又は複数個の発光用窓を有するケ
ース本体と、このケース本体のそれぞれの発光用窓から
照射された光を反射する反射物からの反射光をそれぞれ
受光する１又は複数個の受光素子とを１組とする検出セ
ルを平面的にアレイ状に複数個配置して光学シートを形
成し、この光学シート上を移動する反射物の位置、移動
速度、移動方向を受光素子の出力信号に基づいて検出す
るように構成している。すなわち、より少ない数の発光
素子で光学シートを構成することができるので、より安
価なエリアセンサを実現することができる。 また、本
発明の請求項４に記載のエリアセンサは、受光素子から
の出力信号である光電流に１つのスレッシュレベルを設
定することにより、反射物の有無をオン、オフで判定し
て、反射物の位置座標を検出し、この位置座標の変化に
基づいて反射物の移動速度と移動方向とを検出するよう
に構成したので、反射物の位置、移動速度、移動方向を
高分解能で検出することができる。
ンサは、１個の発光源からの光を光ガイド路を通じて所
定の方向に照射する１又は複数個の発光用窓を有するケ
ース本体と、このケース本体のそれぞれの発光用窓から
照射された光を反射する反射物からの反射光をそれぞれ
受光する１又は複数個の受光素子とを１組とする検出セ
ルを平面的にアレイ状に複数個配置して光学シートを形
成し、この光学シート上を移動する反射物の位置、移動
速度、移動方向を受光素子の出力信号に基づいて検出す
るように構成している。すなわち、より少ない数の発光
素子で光学シートを構成することができるので、より安
価なエリアセンサを実現することができる。 また、本
発明の請求項４に記載のエリアセンサは、受光素子から
の出力信号である光電流に１つのスレッシュレベルを設
定することにより、反射物の有無をオン、オフで判定し
て、反射物の位置座標を検出し、この位置座標の変化に
基づいて反射物の移動速度と移動方向とを検出するよう
に構成したので、反射物の位置、移動速度、移動方向を
高分解能で検出することができる。
【００４４】また、本発明の請求項５に記載のエリアセ
ンサは、受光素子からの出力信号である光電流に複数の
スレッシュレベルを設定することにより、スレッシュレ
ベルの違いによる反射物の反射光量重心を求め、この反
射光量重心を反射物の位置座標として検出し、この位置
座標の変化に基づいて反射物の移動速度と移動方向とを
検出するように構成したので、反射物の位置、移動速
度、移動方向をスレッシュレベルが１つのときよりさら
に高分解能な検出が可能となる。
ンサは、受光素子からの出力信号である光電流に複数の
スレッシュレベルを設定することにより、スレッシュレ
ベルの違いによる反射物の反射光量重心を求め、この反
射光量重心を反射物の位置座標として検出し、この位置
座標の変化に基づいて反射物の移動速度と移動方向とを
検出するように構成したので、反射物の位置、移動速
度、移動方向をスレッシュレベルが１つのときよりさら
に高分解能な検出が可能となる。
【００４５】また、本発明の請求項６に記載のエリアセ
ンサは、受光素子からの出力信号である光電流の変化を
そのまま用いて、反射物の位置座標を検出し、この位置
座標の変化に基づいて反射物の移動速度と移動方向とを
検出するように構成したので、さらに高分解能な検出が
可能となる。
ンサは、受光素子からの出力信号である光電流の変化を
そのまま用いて、反射物の位置座標を検出し、この位置
座標の変化に基づいて反射物の移動速度と移動方向とを
検出するように構成したので、さらに高分解能な検出が
可能となる。
【００４６】また、本発明の請求項７に記載の入力装置
は、エリアセンサを用いて画面上のポインタ等の動きを
制御するように構成したので、使用者にとって使い勝手
が良く、高信頼性、高耐久性の入力装置を実現すること
ができる。
は、エリアセンサを用いて画面上のポインタ等の動きを
制御するように構成したので、使用者にとって使い勝手
が良く、高信頼性、高耐久性の入力装置を実現すること
ができる。
【図１】（ａ）は本発明のエリアセンサを構成する検出
セルＡの一実施の形態を示す断面図、（ｂ）は同平面図
である。
セルＡの一実施の形態を示す断面図、（ｂ）は同平面図
である。
【図２】検出セルの他の実施の形態を示しており、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】検出セルのさらに他の実施の形態を示してお
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】（ａ）は検出セルを平面的にアレイ状に多数個
並べて配置した光学シートの構成を示す断面図、（ｂ）
は平面図である。
並べて配置した光学シートの構成を示す断面図、（ｂ）
は平面図である。
【図５】検出セルを平面的にアレイ状に多数個並べて配
置した光学シートの他の実施の形態を示す平面図であ
る。
置した光学シートの他の実施の形態を示す平面図であ
る。
【図６】図５に示す光学シートを構成する検出セルの基
本的構成を示す平面図である。
本的構成を示す平面図である。
【図７】（ａ）は検出セルのさらに他の実施の形態を示
す平面図、（ｂ）は断面図である。
す平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】受光素子に入る光電流出力特性を示す曲線図で
ある。
ある。
【図９】エリアセンサの検出回路図である。
【図１０】シートタイプの入力装置であるグライドポイ
ントについての静電容量方式による検出原理の説明図で
ある。
ントについての静電容量方式による検出原理の説明図で
ある。
【図１１】シートタイプの入力装置であるグライドポイ
ントについての静電容量方式による検出原理の説明図で
ある。
ントについての静電容量方式による検出原理の説明図で
ある。
【図１２】シートタイプの入力装置であるグライドポイ
ントについての静電容量方式による検出原理の説明図で
ある。
ントについての静電容量方式による検出原理の説明図で
ある。
Ａ（Ａ１〜Ａ５） 検出セル Ｂ１，Ｂ２ 光学シート １ 発光素子 ２ 受光素子 １０ 反射物 １１ ケース本体 １２ 発光用窓 １３ 受光用凹部 １４ 光ガイド路 １５ 拡散板 ２１ａ〜２１ｂ 電流検出器 ２２ 反射光量重心演算部 ２３ ＣＰＵ
Claims (7)
- 【請求項１】 １個の発光素子と、この発光素子から照
射された光を反射する反射物からの反射光を受光する１
個の受光素子とを１組とする検出セルが平面的にアレイ
状に多数個配置されて光学シートが形成され、この光学
シート上を移動する反射物の位置、移動速度、移動方向
を前記受光素子の出力信号に基づいて検出することを特
徴とするエリアセンサ。 - 【請求項２】 １個の発光素子と、この発光素子から照
射された光を反射する反射物からの反射光を受光する複
数個の受光素子とを１組とする検出セルが平面的にアレ
イ状に多数個配置されて光学シートが形成され、この光
学シート上を移動する反射物の位置、移動速度、移動方
向を前記受光素子の出力信号に基づいて検出することを
特徴とするエリアセンサ。 - 【請求項３】 １個の発光源からの光を光ガイド路を通
じて所定の方向に照射する１又は複数個の発光用窓を有
するケース本体と、このケース本体のそれぞれの発光用
窓から照射された光を反射する反射物からの反射光をそ
れぞれ受光する１又は複数個の受光素子とを１組とする
検出セルが平面的にアレイ状に複数個配置されて光学シ
ートが形成され、この光学シート上を移動する反射物の
位置、移動速度、移動方向を前記受光素子の出力信号に
基づいて検出することを特徴とするエリアセンサ。 - 【請求項４】 前記受光素子からの出力信号である光電
流に１つのスレッシュレベルを設定することにより、前
記反射物の有無をオン、オフで判定して、反射物の位置
座標を検出し、この位置座標の変化に基づいて反射物の
移動速度と移動方向とを検出することを特徴とする請求
項１、２又は３に記載のエリアセンサ。 - 【請求項５】 前記受光素子からの出力信号である光電
流に複数のスレッシュレベルを設定することにより、ス
レッシュレベルの違いによる反射物の反射光量重心を求
め、この反射光量重心を反射物の位置座標として検出
し、この位置座標の変化に基づいて反射物の移動速度と
移動方向とを検出することを特徴とする請求項１、２又
は３に記載のエリアセンサ。 - 【請求項６】 前記受光素子からの出力信号である光電
流の変化をそのまま用いて、前記反射物の位置座標を検
出し、この位置座標の変化に基づいて反射物の移動速度
と移動方向とを検出することを特徴とする請求項１、２
又は３に記載のエリアセンサ。 - 【請求項７】 請求項１ないし６に記載のエリアセンサ
を用いて画面上のポインタ等の動きを制御することを特
徴とする入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29927098A JP2000132317A (ja) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | エリアセンサ及びエリアセンサを用いた入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29927098A JP2000132317A (ja) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | エリアセンサ及びエリアセンサを用いた入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000132317A true JP2000132317A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17870380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29927098A Pending JP2000132317A (ja) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | エリアセンサ及びエリアセンサを用いた入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000132317A (ja) |
Cited By (8)
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| JP2008251020A (ja) * | 2008-04-18 | 2008-10-16 | Sony Corp | 画像表示装置および画像表示装置の駆動方法 |
| JP2010108255A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Denso Corp | 車載操作システム |
| JP2010225142A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-10-07 | Sony Corp | 反射検出装置、表示装置、電子機器、および、反射検出方法 |
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- 1998-10-21 JP JP29927098A patent/JP2000132317A/ja active Pending
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