JP2002049469A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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JP2002049469A
JP2002049469A JP2000236133A JP2000236133A JP2002049469A JP 2002049469 A JP2002049469 A JP 2002049469A JP 2000236133 A JP2000236133 A JP 2000236133A JP 2000236133 A JP2000236133 A JP 2000236133A JP 2002049469 A JP2002049469 A JP 2002049469A
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JP
Japan
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signal
light
light receiving
timing
input device
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JP2000236133A
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Japanese (ja)
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Kiwamu Kobayashi
究 小林
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coordinate input device prevented from being easily influenced by disturbance light and having a wide dynamic range of light allowed to be received. SOLUTION: In a timing signal generation circuit 200 for generating a binary signal 'IR' in accordance with an output signal from a 2nd light receiving element 4, an output signal from an amplifier 201 is passed through band pass filters(BPFs) 202, 203 having respectively different resonance points and detection processing and smoothing processing are respectively applied to outputs from the BPFs 202, 203 by detection circuits 204, 205 and smoothing circuits 206, 207 having almost the same circuit characteristics to find out two kinds of signals 'V-envel' 'V-enve2'. The output 'V-envel' is binarized by a comparator 211 by using a signal 'V-enve3' corresponding to the signal 'V-enve' as a threshold to extract stable time base information (i.e., the binary signal 'IR') reducing time base variation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力装置に関
し、例えば、大型ディスプレイの表示画面上で入力され
た座標に応じて外部装置を制御する、或いは文字や図形
等のパターンを入力する座標入力装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate input device, for example, a coordinate input device for controlling an external device in accordance with coordinates input on a display screen of a large display, or for inputting a pattern such as characters and figures. Related to the device.

【0002】従来より、操作者が指示具によって指示し
た座標情報を、コンピュータ等の外部装置に入力する座
標入力装置が提案されている。
Conventionally, there has been proposed a coordinate input device for inputting coordinate information designated by an operator with a pointing device to an external device such as a computer.

【0003】このような座標入力装置としては、例え
ば、操作者が指示具を用いて大型ディスプレイの表示画
面上に形成させた光スポットをCCDエリアセンサやリ
ニアセンサを用いて撮像することにより、そのセンサの
撮像面内に結像された光スポットの位置を表わす出力信
号に基づいて当該光スポットの表示画面上における2次
元座標を求める、或いは、光スポットの位置に対応した
アナログ信号が出力される複数の位置検出素子を用い
て、それらの位置検出素子から出力されるアナログ電圧
出力の大きさ、或いは比率に基づいて、当該光スポット
の表示画面上における2次元座標を求めるもの等が知ら
れている。
As such a coordinate input device, for example, an operator picks up an image of a light spot formed on a display screen of a large display by using a pointing tool by using a CCD area sensor or a linear sensor. A two-dimensional coordinate of the light spot on the display screen is obtained based on an output signal representing the position of the light spot formed on the imaging surface of the sensor, or an analog signal corresponding to the position of the light spot is output. It is known that a plurality of position detecting elements are used to obtain two-dimensional coordinates of the light spot on a display screen based on the magnitude or ratio of the analog voltage output output from the position detecting elements. I have.

【0004】上述した光を用いた座標入力装置において
は、一般に、以下に示す課題を達成することが要求され
る。
In the above-described coordinate input device using light, it is generally required to achieve the following problems.

【0005】即ち、第1の課題として、高精度な座標値
生成や安定した動作させるべく、座標入力装置に外部よ
り入射する外乱光の影響を排除することが要求される。
That is, as a first problem, it is required to eliminate the influence of disturbance light incident on the coordinate input device from the outside in order to generate a coordinate value with high accuracy and perform a stable operation.

【0006】近年においては、ディスプレイの表示方式
の多様化、無線通信手段としての赤外線の利用の一般
化、或いは赤外線を用いたリモートコントロール機器が
普及しており、座標入力装置が使用される環境には多く
の赤外線が存在している。このような状況下において、
座標入力装置としての本来の動作を正確に行うために
は、確実に外乱光を除去する手段が求められる。
[0006] In recent years, display methods of displays have been diversified, the use of infrared rays as wireless communication means has been generalized, or remote control devices using infrared rays have become widespread. There are many infrared rays. Under these circumstances,
In order to accurately perform the original operation as the coordinate input device, means for reliably removing disturbance light is required.

【0007】第2の課題としては、座標入力装置に受光
可能な光のダイナミックレンジが広いことが要求され
る。
A second problem is that the coordinate input device is required to have a wide dynamic range of light that can be received.

【0008】一般に、指示具によって操作者が照射した
光を検出するタイプの座標入力装置においては、操作者
による指示具の扱いかた(具体的には、指示具の向き、
移動スピード等)に応じて、指示具から照射される光量
は大きく変化する。また、指示具の駆動に電池を用いる
場合は、その電池の残量に応じて、指示具から照射され
る光量が大きく変化する。従って、この種の座標入力装
置においては、ダイナミックレンジの広い受光手段が求
められる。
In general, in a coordinate input device of a type that detects light emitted by an operator using an indicator, how the operator handles the indicator (specifically, the direction of the indicator,
The amount of light emitted from the pointing tool greatly changes according to the moving speed and the like. Further, when a battery is used to drive the pointing device, the amount of light emitted from the pointing device greatly changes according to the remaining amount of the battery. Therefore, in such a coordinate input device, light receiving means having a wide dynamic range is required.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た表示画面上のスポット光を検出するタイプの座標入力
装置においては、外乱光を除去するための手段として特
定の波長帯域の光のみを通過させる光学フィルタを備え
るに留まり、その座標入力装置による光検出動作を、変
動する照射光量に追従させることに関してはほとんど考
慮されていない。
However, in the above-described coordinate input device of the type which detects a spot light on a display screen, an optical system which passes only light of a specific wavelength band is used as means for removing disturbance light. In addition to providing a filter, little consideration is given to causing the light detection operation of the coordinate input device to follow a fluctuating light amount.

【0010】また、上述した複数の位置検出素子のアナ
ログ電圧出力の大きさ、或いは比率を検出するタイプの
座標入力装置においても、外乱光を除去する手段として
特定の波長帯域の光を通過させるフィルタを備えるに留
まり、また、このようなタイプの座標入力装置において
は、照射光量を表わす受光信号の信号レベルを利用して
座標を検知するため、照射光量の変動に対する追従は不
可能に等しい。
[0010] In a coordinate input device of the type which detects the magnitude or ratio of the analog voltage output of the plurality of position detecting elements, a filter for passing light in a specific wavelength band is used as means for removing disturbance light. In addition, in such a coordinate input device, since the coordinates are detected by using the signal level of the light receiving signal indicating the irradiation light amount, it is almost impossible to follow the fluctuation of the irradiation light amount.

【0011】そこで、本発明は、外乱光による影響を受
け難く、受光可能な光のダイナミックレンジが広い座標
入力装置の提供を目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a coordinate input device which is hardly affected by disturbance light and has a wide dynamic range of receivable light.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る座標入力装置は、以下の構成を特徴と
する。
In order to achieve the above object, a coordinate input device according to the present invention has the following configuration.

【0013】即ち、点光源が発光すべき点滅光の点灯期
間を所定の点滅周波数より十分大きい周波数のキャリヤ
によって変調すると共に、そのキャリアの周波数を1点
灯期間中に切り替え可能な変調手段を備える指示具が発
光した光により、所定の2次元座標面内に生成された光
スポットの位置を検出し、その検出した座標情報を出力
する座標入力装置であって、前記光スポットから照射さ
れる光の2次元方向の照射位置を検出する第1の受光セ
ンサと、前記光スポットから照射される光の時系列な変
化を検出する第2の受光センサと、前記第2の受光セン
サによって検出された前記光スポットの時系列な変化に
基づいて、前記光スポットの点滅周期に対して、前記第
1の受光センサの検出動作を同期させる同期制御手段
と、前記同期制御手段によって同期された状態の前記第
1の受光センサから出力される信号に基づいて、前記光
スポットの前記2次元座標面内における形成位置の座標
を算出する演算手段とを備え、前記同期制御手段は、前
記指示具にて前記1点灯期間中に変調周波数が切り替え
られたタイミングを検出すると共に、その検出したタイ
ミングから所定時間ずらした同期タイミングに、前記検
出動作が同期するように制御することを特徴とする。
That is, an instruction is provided that includes a modulating means which modulates the lighting period of the blinking light to be emitted by the point light source with a carrier having a frequency sufficiently higher than a predetermined blinking frequency and switches the frequency of the carrier during one lighting period. A coordinate input device for detecting the position of a light spot generated in a predetermined two-dimensional coordinate plane by the light emitted from the tool, and outputting the detected coordinate information; A first light receiving sensor that detects an irradiation position in a two-dimensional direction, a second light receiving sensor that detects a time-series change of light emitted from the light spot, and the light receiving sensor that is detected by the second light receiving sensor. Synchronization control means for synchronizing a detection operation of the first light receiving sensor with a blinking cycle of the light spot based on a time-series change of the light spot; Calculating means for calculating the coordinates of the formation position of the light spot in the two-dimensional coordinate plane based on a signal output from the first light receiving sensor in a state synchronized by the synchronization control means, Detecting the timing at which the modulation frequency is switched during the one lighting period by the indicator, and controlling the detection operation to be synchronized with a synchronization timing shifted by a predetermined time from the detected timing. And

【0014】好適な実施形態において、前記同期制御手
段は、前記第2の受光センサによって検出された前記光
スポットを表わす電気信号を、前記1点灯期間中に切り
替えられる前記キャリヤの2種類の変調周波数と略同一
な共振周波数の第1及び第2のバンドパスフィルタを通
過させることにより、その電気信号に含まれる前記キャ
リヤと略同一な周波数成分からなる2種類の信号を抽出
する第1及び第2の波形処理回路と、前記第1及び第2
の波形処理回路によって抽出された2種類の信号を整流
する第1及び第2の検波回路と、前記検波回路によって
整流された2種類の信号を平滑化する第1及び第2の平
滑化回路と、前記第1の平滑化回路から出力される信号
を、前記第2の平滑化回路から出力される信号に基づい
て生成したしきい値を用いて、前記検出動作を同期させ
るための2値のタイミング信号に変換する2値化回路と
を含むと良い。
In a preferred embodiment, the synchronization control means converts the electric signal representing the light spot detected by the second light receiving sensor into two kinds of modulation frequencies of the carrier that can be switched during the one lighting period. By passing through first and second band-pass filters having substantially the same resonance frequency as that of the first and second band-pass filters, two types of signals having substantially the same frequency components as the carrier contained in the electric signal are extracted. And the first and second waveform processing circuits.
First and second detection circuits for rectifying two types of signals extracted by the waveform processing circuit, and first and second smoothing circuits for smoothing the two types of signals rectified by the detection circuit. A signal output from the first smoothing circuit, using a threshold generated based on a signal output from the second smoothing circuit, a binary signal for synchronizing the detection operation. It is preferable to include a binarization circuit for converting the signal into a timing signal.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る座標入力装置
の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a coordinate input device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】[第1の実施形態]図1は、本発明の第1
の実施形態における座標入力装置の座標入力系を説明す
る図である。また、図2は、本発明の第1の実施形態に
おける座標入力装置のシステム構成を示すブロック図で
ある。
[First Embodiment] FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It is a figure explaining the coordinate input system of the coordinate input device in embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration of the coordinate input device according to the first embodiment of the present invention.

【0017】はじめに、図1を参照しながら、図2に示
す本実施形態における座標入力装置の概略構成について
説明する。
First, the schematic configuration of the coordinate input device according to the present embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

【0018】本実施形態に係る座標入力装置は、大別し
て、座標入力面であるスクリーン2に対して光スポット
を形成する指示具1、その指示具1が照射する光によっ
てスクリーン2上に生成される光スポット3の座標位置
等を検出する受光ユニット27、並びに受光ユニット2
7の制御及び当該ユニットにおいて受光した光を光電変
換することによって得られた電気信号に基づいて座標情
報を算出する信号処理ユニット24を備える。
The coordinate input device according to the present embodiment is roughly divided into a pointing device 1 for forming a light spot on a screen 2 as a coordinate input surface, and a light beam generated by the pointing device 1 on the screen 2. Light receiving unit 27 for detecting the coordinate position of the light spot 3 and the light receiving unit 2
7 and a signal processing unit 24 for calculating coordinate information based on electrical signals obtained by photoelectrically converting light received by the unit.

【0019】図1には、当該座標入力装置の上述した構
成と合わせて、スクリーン2上に画像を表示すると共
に、指示具1によって指示される座標位置情報(カーソ
ル位置、軌跡等)をエコーバックして表示する投射型の
表示装置9を示す。
FIG. 1 shows an image on a screen 2 and echo back coordinate position information (cursor position, trajectory, etc.) specified by the pointing device 1 in combination with the above-described configuration of the coordinate input device. 1 shows a projection type display device 9 for displaying.

【0020】発光側である指示具1は、光ビームを照射
する半導体レーザ或いはLEDである発光素子15、そ
の発光素子の発光パターンを作るドライブ波形作成回路
13、発光素子15をドライブするドライブ回路14、
ペンアップダウン(ペンアップ及びペンダウン)等の付
帯情報を入力するスイッチ11を備える。
The indicator 1 on the light emitting side includes a light emitting element 15 which is a semiconductor laser or LED for irradiating a light beam, a drive waveform generating circuit 13 for forming a light emitting pattern of the light emitting element, and a drive circuit 14 for driving the light emitting element 15. ,
A switch 11 for inputting additional information such as pen up and down (pen up and pen down) is provided.

【0021】ここで、上記のペンアップダウンについて
説明する。本来、紙等にボールペンや鉛筆等の一般的な
筆記用具(ペン)を用いて軌跡等を描く場合には、その
紙等にペンを接触させると共に、その紙面上でペンを移
動させる必要があり、このペンを紙面上に接触させた状
態を「ペンダウン」と表現し、逆に、紙面上にペンを接
触させた状態から遠ざける状態を「ペンアップ」と表現
する。そこで、電気的なペン(即ち、本実施形態にて扱
う指示具1等の電気機器)についても、疑似的に一般的
な筆記用具と同様な表現を用いられる。
Here, the above pen up and down will be described. Originally, when drawing a locus or the like on a piece of paper using a general writing implement (pen) such as a ballpoint pen or a pencil, it is necessary to make the pen touch the paper etc. and move the pen on the paper. The state in which the pen is in contact with the paper surface is expressed as "pen down", and the state in which the pen is moved away from the state in which the pen is in contact with the paper surface is expressed as "pen up". Therefore, an expression similar to that of a general writing instrument is used for an electric pen (that is, an electric device such as the pointing tool 1 handled in the present embodiment).

【0022】但し、電気的なペンにおいては、軌跡が描
けることと、そのペンが表示面と接触することとは必ず
しも同じ状態ではなく、むしろスイッチ(本実施形態で
はスイッチ11)等によって切り替えられる機能とし
て、軌跡等が描ける状態にあることを「ペンダウン」、
そうでない状態にあることを「ペンアップ」と称するの
が正確な認識である。また、このような電気的なペンの
利便性を向上させるためには、ペンアップの状態におい
ても、表示画面には当該ペンの位置をカーソル表示可能
に構成すると良い。
However, in the case of an electric pen, the trajectory can be drawn and the contact of the pen with the display surface is not necessarily in the same state. Rather, a function switched by a switch (the switch 11 in this embodiment) or the like is used. As "pen down" to be able to draw the locus etc.,
It is accurate recognition that the state other than the above is called "pen-up". Further, in order to improve the convenience of such an electric pen, it is preferable that the position of the pen can be displayed on the display screen with a cursor even in the pen-up state.

【0023】受光ユニット27は、ラインセンサ7、そ
のラインセンサの画素アレイ面上に光スポット3を結像
させる円柱状レンズ5、ラインセンサ8、そのラインセ
ンサの画素アレイ面上に光スポット3を結像させる円柱
状レンズ6、並びに第2の受光素子である受光素子4を
備える。
The light receiving unit 27 includes a line sensor 7, a cylindrical lens 5 for forming an image of the light spot 3 on the pixel array surface of the line sensor, a line sensor 8, and a light spot 3 on the pixel array surface of the line sensor. The image forming apparatus includes a cylindrical lens 6 for forming an image, and a light receiving element 4 as a second light receiving element.

【0024】ここで、ラインセンサ7は、光スポット3
のX軸座標方向の位置、ラインセンサ8は、Y軸座標方
向の位置を検知する、所謂リングCCD(Charge-Couple
d Device)である。ラインセンサ7及び8は、制御信号
作成回路21によって作られる所定のタイミングシーケ
ンスによって制御される。
Here, the line sensor 7 detects the light spot 3
The line sensor 8 detects a position in the X-axis coordinate direction, and a so-called ring CCD (Charge-Couple).
d Device). The line sensors 7 and 8 are controlled by a predetermined timing sequence generated by the control signal generation circuit 21.

【0025】これらの第1の受光素子であるラインセン
サ7及び8により得られた電気信号はアナログデジタル
(AD)変換ユニット20によってデジタル信号に変換
される。CPU23は、AD変換ユニット20から出力
されるデジタル信号に基づいて、スポット3の座標情報
を算出し、その算出した座標情報をコンピュータ26に
出力する。
The electric signals obtained by the line sensors 7 and 8, which are the first light receiving elements, are converted into digital signals by an analog / digital (AD) conversion unit 20. The CPU 23 calculates the coordinate information of the spot 3 based on the digital signal output from the AD conversion unit 20, and outputs the calculated coordinate information to the computer 26.

【0026】受光ユニット27の受光素子4は、単画素
の光電変換素子である。この受光素子4は、スポット3
より照射される光の時間軸情報を検知するために使用さ
れる同期用の受光素子である。
The light receiving element 4 of the light receiving unit 27 is a single pixel photoelectric conversion element. The light receiving element 4 has a spot 3
It is a light receiving element for synchronization used for detecting time axis information of light to be irradiated.

【0027】受光素子4から出力される信号は、タイミ
ング信号作成回路200において、所定のバンドパスフ
ィルタにかけられ、そのバンドパスフィルタから出力さ
れる信号は、後述する如く全波整流、平滑化、並びに2
値化処理が施されることによって信号“IR”となり制
御信号作成回路21に送られる。
The signal output from the light receiving element 4 is subjected to a predetermined band-pass filter in the timing signal generation circuit 200, and the signal output from the band-pass filter is subjected to full-wave rectification, smoothing, and 2
The signal is converted into a signal “IR” by being subjected to the value conversion processing and sent to the control signal generation circuit 21.

【0028】制御信号作成回路21は、入力される信号
“IR”を所定の条件に従って判定することにより、操
作具1より受光した付帯情報を検知すると共に、信号
“IR”の立ち下がりタイミング、或いは立ち上がりタ
イミングを検知し、そのタイミングから所定時間経過後
にリセット信号“RESET”を作成する。このリセッ
ト信号は、ラインセンサ7及び8を制御するタイミング
シーケンスのトリガーとして当該ラインセンサに送られ
る。このタイミングシーケンスは、スポット3の1ポイ
ント分の座標情報が取り込まれる度に、1回ずつ行われ
る。
The control signal generation circuit 21 determines the input signal "IR" according to a predetermined condition, thereby detecting the incidental information received from the operating tool 1 and detecting the falling timing of the signal "IR" or A rising timing is detected, and a reset signal “RESET” is generated after a lapse of a predetermined time from the timing. This reset signal is sent to the line sensor as a trigger of a timing sequence for controlling the line sensor 7 and 8. This timing sequence is performed once each time the coordinate information for one point of the spot 3 is captured.

【0029】次に、図2に示す各ブロックについて詳細
に説明する。
Next, each block shown in FIG. 2 will be described in detail.

【0030】<発光素子15>指示具1に設けられた発
光素子(LED)15のドライブ波形“LED_dri
ve”を図9及び図15に示す。
<Light Emitting Element 15> The drive waveform “LED_dri” of the light emitting element (LED) 15 provided in the pointing device 1
ve "are shown in FIGS. 9 and 15.

【0031】“LED−IRCLK”は、LED15の
点滅周期を与える信号であり、本実施形態においては
7.6KHzに設定されている。
"LED-IRCLK" is a signal for giving a blinking cycle of the LED 15, and is set to 7.6 KHz in the present embodiment.

【0032】“LED_IR”、“LED_IR2”
は、LED15の点灯する期間を与える信号であり、上
記の“LED_IRCLK”に所定のデューティーを持
たせた信号である。本実施形態では、LED15の光量
および寿命を考慮して、両者あわせたデューティーを2
5%(点灯時間33μS)としている。
"LED_IR", "LED_IR2"
Is a signal that gives a period during which the LED 15 is turned on, and is a signal in which the above-mentioned “LED_IRCLK” has a predetermined duty. In the present embodiment, in consideration of the light amount and the life of the LED 15, the combined duty is set to 2
5% (lighting time: 33 μS).

【0033】“LED_MOD1”、“LED_MOD
2”は、上記の“LED_IR”を変調するための信号
であり、本実施形態では、“LED_MOD1”が50
0KHzに、“LED_MOD2”が1MHzに設定さ
れている。
"LED_MOD1", "LED_MOD"
“2” is a signal for modulating the above “LED_IR”, and in the present embodiment, “LED_MOD1” is 50
“LED_MOD2” is set to 1 MHz at 0 KHz.

【0034】指示具1の内部では、図2に示すように、
点滅信号作成回路12より出力された“LED_IR”
は、変調回路13に入力され、変調回路13では、“L
ED_IR”に対して上記の“LED_MOD1”、
“LED_MOD2”によって変調がかけられた信号が
LED駆動回路14に送られる。
Inside the pointing tool 1, as shown in FIG.
“LED_IR” output from the blinking signal generation circuit 12
Is input to the modulation circuit 13, and the modulation circuit 13 outputs “L”
“LED_MOD1” for “ED_IR”,
The signal modulated by “LED_MOD2” is sent to the LED drive circuit 14.

【0035】変調回路14は、前記変調の有無を切り替
えることが可能であり、且つ本実施形態においては、点
灯期間の前半期間25μSは第1の変調周波数にて、後
半期間8μSは第2の変調周波数にて変調することによ
り、LED15の1点灯期間中にキャリアの周波数を切
り替える機能を備える。また、指示具1上の操作スイッ
チ11の操作に応じて切り換え動作を制御する機能を有
する。
The modulation circuit 14 can switch the presence or absence of the modulation. In the present embodiment, the first modulation period 25 μS of the lighting period is the first modulation frequency, and the second period 8 μS is the second modulation frequency. A function of switching the carrier frequency during one lighting period of the LED 15 by modulating the frequency is provided. Further, it has a function of controlling the switching operation in accordance with the operation of the operation switch 11 on the pointing device 1.

【0036】<ラインセンサ7及び8>次に、ラインセ
ンサ7及び8について説明する。本実施形態では、上述
したようにX及びY座標方向の位置を検出するラインセ
ンサ7及び8として、循環蓄積型CCD(リングCC
D)を採用する。
<Line Sensors 7 and 8> Next, the line sensors 7 and 8 will be described. In the present embodiment, as described above, the circulating accumulation type CCD (ring CC) is used as the line sensors 7 and 8 for detecting the positions in the X and Y coordinate directions.
D) is adopted.

【0037】リングCCDは、一種のラインセンサであ
り、一般的なラインセンサと大きく異なる点は、光電変
換によって得られた電荷を転送する部分が循環型(リン
グ状)に形成されている点が異なる。
The ring CCD is a kind of line sensor, and is largely different from a general line sensor in that a portion for transferring charges obtained by photoelectric conversion is formed in a circulating type (ring shape). different.

【0038】図3は、本発明の第1の実施形態で採用可
能なリングCCDの構成を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a ring CCD that can be employed in the first embodiment of the present invention.

【0039】リングCCDについては、例えば特開平8
−233571号に示されるように、ライン状に並ぶn
個の画素からなる光電変換部、リング状に並ぶm個のセ
ルからなる循環型電荷転送経路、並びに当該電荷転送経
路の途中に接続される電圧読み出し部を備える(本実施
形態において、n=64、m=150である)。
For the ring CCD, see, for example,
As shown in US Pat.
A photoelectric conversion unit composed of a plurality of pixels, a circulating charge transfer path composed of m cells arranged in a ring, and a voltage readout unit connected in the middle of the charge transfer path (n = 64 in the present embodiment). , M = 150).

【0040】光電変換部30における光電変換によって
生成された電荷は、蓄積部31に蓄積される。次に、こ
の電荷は、ホールド部aまたはホールド部bに転送され
る。また、蓄積部31は、次の蓄積を行なう前に残った
電荷を放電する(例えばグランドに放電すれば良い)。
更に、ホールド部aに転送された電荷は、図3の循環型
転送部34の2i−1番目に送られる。同様に、ホール
ド部bに転送された電荷は、循環型転送部34の2i番
目に転送される。
The charge generated by the photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit 30 is stored in the storage unit 31. Next, this charge is transferred to the hold unit a or the hold unit b. The accumulation unit 31 discharges the remaining charge before performing the next accumulation (for example, it may be discharged to the ground).
Further, the charge transferred to the hold unit a is sent to the (2i-1) -th order in the cyclic transfer unit 34 in FIG. Similarly, the electric charge transferred to the hold unit b is transferred to the 2i-th charge in the cyclic transfer unit 34.

【0041】図4は、図3に示すi番目の光電変換部3
0から、循環型転送経路34の2i−1、2i番目のま
での部分を示す図である。また、図5は、図4に示す各
スイッチの動作タイミングを示す図である。また、この
部分の動きは図7に示す信号“IRCLK”を基本周期
として行われる。
FIG. 4 shows the i-th photoelectric conversion unit 3 shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a portion from 0 to 2i-1 and 2i-th of the cyclic transfer path 34; FIG. 5 is a diagram showing the operation timing of each switch shown in FIG. The movement of this portion is performed using the signal "IRCLK" shown in FIG. 7 as a basic cycle.

【0042】ここで、信号“IRCLK”の周期は、例
えば7.6KHzであり、発光ユニット1のドライブ波
形作成回路13が生成する信号“LED_IRCLK”
と略等しい。信号“IRCLK”は、信号“CCD−C
LK”(例えば9.12KHz)を8分周したものを、
更に150(=m)分周したものである。
Here, the cycle of the signal “IRCLK” is, for example, 7.6 KHz, and the signal “LED_IRCLK” generated by the drive waveform generating circuit 13 of the light emitting unit 1.
Is approximately equal to The signal “IRCLK” is the signal “CCD-C
LK "(for example, 9.12 KHz) divided by 8
The frequency is further divided by 150 (= m).

【0043】本実施形態において、ラインCCDである
ラインセンサ7及び8は、電子シャッター機能の役割を
有しており、信号“IRCLK”の1周期で2回電子シ
ャッター機能がONとなる。この電子シャッター機能の
動作について説明する。
In this embodiment, the line sensors 7 and 8, which are line CCDs, have a role of an electronic shutter function, and the electronic shutter function is turned on twice in one cycle of the signal "IRCLK". The operation of the electronic shutter function will be described.

【0044】図6は、リングCCDの電子シャッター機
能を説明するタイミングチャートであり、循環1回分が
1組の電子シャッター動作(電子シャッター2回分)に
相当する。
FIG. 6 is a timing chart for explaining the electronic shutter function of the ring CCD. One circulation corresponds to one set of electronic shutter operation (two electronic shutter operations).

【0045】電子シャッター機能の詳細について説明す
る。まず、期間Cにおいて充電部31の電荷がSW1
(35)によってクリアされる。次に、光電変換部30
で発生した電流は、期間Aにおいて充電部31に蓄積さ
れ、期間EにおいてSW2_1(36)がオンになるこ
とによってホールド部aに転送される。
The details of the electronic shutter function will be described. First, in period C, the charge of the charging unit 31 is changed to SW1.
Cleared by (35). Next, the photoelectric conversion unit 30
Is generated in the charging unit 31 during the period A, and is transferred to the holding unit a when the SW2_1 (36) is turned on during the period E.

【0046】また、期間Dにおいて充電部31の電荷が
SW1(35)によってクリアされ、次に、光電変換部
30で発生した電流は、期間Bにおいて充電部31に蓄
積され、期間FにおいてSW2_2(37)がオンにな
ることによってホールド部bに転送される。ホールド
a,bにホールドされている電荷は、期間Gにおいて同
時に転送部34の2i−1番目,2i番目のセルに転送
される。
In the period D, the charge of the charging unit 31 is cleared by the switch SW1 (35). Next, the current generated in the photoelectric conversion unit 30 is accumulated in the charging unit 31 in the period B, and the current SW2_2 ( 37) is turned on, the data is transferred to the hold section b. The charges held in the holds a and b are simultaneously transferred to the (2i−1) -th and 2i-th cells of the transfer unit 34 during the period G.

【0047】本実施形態では、信号“IRCLK”と信
号“LED_IRCLK”とを同期させることにより、
図6の期間Aにおいて指示具1の発光素子(LED)1
5が発光し、期間Bでは発光しない。このため、ホール
ド部aには発光素子15がの光時の電荷がホールドさ
れ、ホールド部bには、発光素子15の非発光時の電荷
がホールドされる。その結果、転送部の2i−1番目の
セルには発光時の電荷が転送され、2i番目のセルには
非発光時の電荷が転送される。上述した期間A,B,
C,D,E,F,Gの各期間における動作は、全画素に
関して同時に実行される。
In this embodiment, by synchronizing the signal “IRCLK” and the signal “LED_IRCLK”,
In the period A of FIG. 6, the light emitting element (LED) 1 of the pointing device 1
5 emits light and does not emit light in period B. For this reason, the electric charge of the light emitting element 15 when the light is emitted is held in the holding unit a, and the electric charge of the light emitting element 15 when the light emitting element 15 is not emitting light is held in the holding unit b. As a result, the charge at the time of light emission is transferred to the (2i-1) th cell of the transfer unit, and the charge at the time of non-light emission is transferred to the 2i-th cell. The periods A, B,
The operation in each of the periods C, D, E, F, and G is performed simultaneously for all pixels.

【0048】次に、図3に示す循環型転送部34の動作
について説明を加える。同図に示す循環型転送部34
は、図6を参照して説明したように信号“IRCLK”
の1周期分で電荷が一循する。従って、例えば2i−1
番目、2i番目のセルにある電荷は、信号“IRCL
K”の1周期毎にそれぞれ同じセルに戻ってくる。そし
て、元のセルに戻った電荷には、それぞれホールド部
a,bに新たにホールドされている電荷が追加される。
本実施形態において、循環型転送経路34は、150セ
ル(m=150)で構成されている。従って、この循環
型転送部34の転送クロック“CCD_SP”は、信号
“IRCLK”の150分の1の周期(1.14MH
z)である。
Next, the operation of the cyclic transfer unit 34 shown in FIG. 3 will be described. The cyclic transfer unit 34 shown in FIG.
Is the signal "IRCLK" as described with reference to FIG.
The charge circulates in one cycle. Therefore, for example, 2i-1
The charge in the 2i-th cell is the signal “IRCL”
Each cycle of K ″ returns to the same cell. Then, to the charge returned to the original cell, the charge newly held in the holding units a and b is added.
In the present embodiment, the cyclic transfer path 34 includes 150 cells (m = 150). Therefore, the transfer clock “CCD_SP” of the circulating transfer unit 34 has a period of 1/150 of the signal “IRCLK” (1.14 MHz).
z).

【0049】また、循環型転送部34には、その経路の
途中に信号読み出し部29が設けられている。信号読み
出し部29では、循環型転送部34を通過する電荷を、
非破壊で電圧値に変換し、その変換された電圧値を読み
出すことができる。更に、隣接した2つのセルの電圧値
の差分を読み出すことができる。従って、例えば前記の
2i−1番目及び2i番目のセルにおいてホールド部a
及びbより新たに追加された電荷の値の差を読み出すこ
とができる。この機能により、本実施形態では、指示具
1が発光しているときと、発光していないときとの蓄積
電荷の差分の電荷に相当する電圧信号を、信号読み出し
部29から読み出すことができ、外乱光の影響を排除す
ることができる。
The cyclic transfer section 34 is provided with a signal reading section 29 in the middle of the path. In the signal reading unit 29, the electric charge passing through the cyclic transfer unit 34 is
Non-destructive conversion into a voltage value, and the converted voltage value can be read. Further, the difference between the voltage values of two adjacent cells can be read. Therefore, for example, in the 2i-1st and 2ith cells, the hold unit a
And b, the difference between the values of the newly added charges can be read. With this function, in the present embodiment, a voltage signal corresponding to the difference between the accumulated charges when the indicator 1 emits light and when it does not emit light can be read from the signal reading unit 29, The effect of disturbance light can be eliminated.

【0050】信号読み出し部29から読み出される信号
は、転送部34のセルの配列順と同じ時間的な順番で読
み出される。
The signals read from the signal reading unit 29 are read in the same temporal order as the cell arrangement order of the transfer unit 34.

【0051】図5は、本発明の第1の実施形態における
リングCCDの信号読み出し部の出力信号を説明する図
であり、同図に示す例では、n番目の画素から1番目の
画素の順に電圧値が読み出されている。ここで、i番目
の画素近傍の出力レベルが高いのは、図5に示す例で
は、光のスポット3から照射された光がセンサ画素アレ
イのi番目の画素周辺に結像していることを示す。そこ
で、予め設定してある基準位置である中心軸位置から出
力レベルが最も高い位置(図5の場合はi番目の画素)
までの時間的なズレ、即ち図5のAの値を計算で求める
ことにより、X軸(乃至Y軸)の座標値の基となる値を
求めることができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the output signals of the signal reading section of the ring CCD according to the first embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 5, the order is from the n-th pixel to the first pixel. The voltage value has been read. Here, the high output level in the vicinity of the i-th pixel means that, in the example shown in FIG. 5, the light emitted from the light spot 3 forms an image around the i-th pixel of the sensor pixel array. Show. Therefore, the position where the output level is the highest from the center axis position which is a preset reference position (the i-th pixel in FIG. 5)
By calculating the time lag up to that point, that is, the value of A in FIG. 5, it is possible to obtain the value that is the basis of the X-axis (or Y-axis) coordinate value.

【0052】<リングCCDの制御>次に、上述したリ
ングCCDの制御について説明する。本実施形態におい
て、リングCCDであるX座標及びY座標方向センサ
7、8は、制御信号作成回路21によるタイミングシー
ケンスにより、上述したように光のスポット3の1ポイ
ント分の座標データを取り込む動作を繰り返し行う。
<Control of Ring CCD> Next, control of the above-described ring CCD will be described. In the present embodiment, the X-coordinate and Y-coordinate direction sensors 7 and 8 as ring CCDs take in the coordinate data of one point of the light spot 3 by the timing sequence by the control signal generation circuit 21 as described above. Repeat.

【0053】図7は、本発明の第1の実施形態において
リングCCDの動作を制御するタイミングシーケンスを
説明するタイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart for explaining a timing sequence for controlling the operation of the ring CCD in the first embodiment of the present invention.

【0054】図6及び図7のタイミングチャートに
[ ]付きで示す信号は、X座標及びY座標方向センサ
7、8(リングCCD)内部で生成される信号である。
それ以外の信号は、外部から当該センサに与えられる信
号である。
The signals shown in parentheses in the timing charts of FIGS. 6 and 7 are signals generated inside the X-coordinate and Y-coordinate direction sensors 7 and 8 (ring CCDs).
Other signals are signals externally provided to the sensor.

【0055】これらのリングCCDは、信号“CCD_
RESET”が与えられると、この信号をトリガーとし
て、制御信号作成回路21から供給される所定のタイミ
ングクロック“CCD−CLK”を8分周することによ
って信号“CCD_SP”を生成し、更にその信号“C
CD_SP”を150分周することによって信号“IR
CLK”を生成する(従って、信号“IRCLK”は、
タイミングクロック“CCD−CLK”を1200分周
した信号である)。ここで、信号“CCD_SP”は、
前述したように循環型転送経路34の転送クロックであ
る。また、信号“IRCLK”は、上述したように、2
度の電子シャッターのON動作と、電荷を光電変換部3
0から循環型転送経路34に転送する動作の基準信号で
ある。
These ring CCDs receive a signal “CCD_
When "RESET" is given, the signal "CCD_SP" is generated by dividing the predetermined timing clock "CCD-CLK" supplied from the control signal generation circuit 21 by 8 using this signal as a trigger, and further generating the signal "CCD_SP". C
By dividing CD_SP by 150, the signal “IR”
CLK ”(therefore, the signal“ IRCLK ”is
This is a signal obtained by dividing the timing clock “CCD-CLK” by 1200). Here, the signal “CCD_SP” is
As described above, this is the transfer clock of the cyclic transfer path 34. Also, as described above, the signal “IRCLK” is 2
ON operation of the electronic shutter and the electric charge of the photoelectric conversion unit 3
This is a reference signal for the operation of transferring from 0 to the cyclic transfer path 34.

【0056】まず、ラインCCD7及び8には、外部よ
り信号“IRCLK”に同期して信号“LOOP_CL
R”が与えられる。この信号により、循環型転送経路3
4に残留している電荷がクリアされる。その後、信号
“IRCLK”に従って、循環型転送経路34を周回す
る電荷には順次電荷が追加蓄積され、信号読み出し部2
9から読み出される出力信号の波形は、V_OUT
(X)に53乃至58で示すように次第に大きくなる。
First, a signal "LOOP_CL" is supplied to the line CCDs 7 and 8 in synchronization with the signal "IRCLK" from outside.
R ″. This signal allows the cyclic transfer path 3
4 is cleared. Thereafter, in accordance with the signal “IRCLK”, the charge circulating in the circulating transfer path 34 is additionally accumulated in order, and the signal readout unit 2
9, the waveform of the output signal read from V_OUT
(X) gradually increases as indicated by 53 to 58.

【0057】読み出し波形V_OUT(X)の出力レベ
ルは、制御信号作成回路21によって監視されており、
この出力レベルが所定の値(しきい値)に到達した時点
で信号“CCD_READ”がHiとなる。即ち、リン
グCCD7及び8は、信号“CCD_READ”がLo
の期間は電荷の蓄積を続け、当該信号がHiになると蓄
積を停止し、電荷の循環動作のみを行なう(このとき、
信号V_OUT(X)の波形は、不変となる)。
The output level of the read waveform V_OUT (X) is monitored by the control signal generation circuit 21.
When this output level reaches a predetermined value (threshold), the signal “CCD_READ” becomes Hi. That is, the ring CCDs 7 and 8 output the signal “CCD_READ” at Lo.
During this period, the accumulation of charges is continued, and when the signal becomes Hi, the accumulation is stopped and only the charge circulation operation is performed (at this time,
The waveform of the signal V_OUT (X) is unchanged).

【0058】その後、図7の57に示すように、信号
“AD_READ”がHiとなり、これに伴って、アナ
ログ電圧値であるV_OUT(X)は、AD変換部20
でデジタル信号に変換された後、CPU23に送られ
る。
Thereafter, as indicated by 57 in FIG. 7, the signal "AD_READ" becomes Hi, and accordingly, the analog voltage value V_OUT (X) is changed to the A / D conversion section 20.
After being converted into a digital signal by the CPU, it is sent to the CPU 23.

【0059】ここで、前述の通り信号“CCD_REA
D”は、V_OUT(X)が所定値になるまでLoであ
る。従って、信号レベルが大きいとき(照射される光の
レベルが大きいとき)には“CCD_READ”がLo
である時間は短く、逆に、信号レベルがが小さいとき
(照射される光のレベルが小さいとき)には、“CCD
_READ”がLoである時間が長くなる。従って、A
D変換部20に取り込まれるアナログ電圧の波形は、当
該CCDセンサにて実際に受光した光の信号レベルの大
小によらず、所定のレベルの電圧波形であるため、受光
可能な光のダイナミックレンジを大きく採ることができ
る。
Here, as described above, the signal “CCD_REA”
D ”is Lo until V_OUT (X) reaches a predetermined value. Therefore, when the signal level is high (when the level of the irradiated light is high),“ CCD_READ ”is Lo.
Is short, and conversely, when the signal level is low (when the level of irradiated light is low), the "CCD
_READ ”is Lo for a long time.
The waveform of the analog voltage taken into the D conversion unit 20 is a voltage waveform of a predetermined level regardless of the level of the signal level of the light actually received by the CCD sensor. Can be taken large.

【0060】<発光素子の点滅と電子シャッター機能と
の同期方法>次に、発光素子の点滅と電子シャッター機
能との同期方法について詳細に説明する。
<Synchronizing Method between Blinking of Light-Emitting Element and Electronic Shutter Function> Next, a method of synchronizing the blinking of the light-emitting element with the electronic shutter function will be described in detail.

【0061】本実施形態において、指示具1の発光素子
15の発光周期“LED_DRIVE”は、LED_C
LK発生回路12が生成する信号“LED_CLK”を
128分周したもので7.6KHzである。また、受光
側のリングCCD7及び8の電子シャッターの繰り返し
周波数(シャッター2回ONで1周期)の周波数は、信
号“IRCLK”で7.6KHzであり、この信号は、
上述したように信号“CCD_CLK”を1200分周
した信号に相当する。即ち、発光側の点滅周波数と受光
側の電子シャッターの繰り返し周期とは、予め略同一に
設定されている。
In the present embodiment, the light emitting cycle “LED_DRIVE” of the light emitting element 15 of the pointing device 1 is LED_C.
The signal “LED_CLK” generated by the LK generation circuit 12 is divided by 128, which is 7.6 KHz. The frequency of the repetition frequency of the electronic shutter of the ring CCDs 7 and 8 on the light receiving side (one cycle when the shutter is turned on twice) is 7.6 KHz in the signal “IRCLK”.
As described above, this corresponds to a signal obtained by dividing the signal “CCD_CLK” by 1200. That is, the blinking frequency on the light emitting side and the repetition cycle of the electronic shutter on the light receiving side are set to be substantially the same in advance.

【0062】ここで、図7で示すように、リングCCD
7及び8のタイミングシーケンスは、信号“CCD_R
ESET”でスタートするよう作られているが、持に、
当該CCDで生成される信号“IRCLK”の立ち上が
りタイミングが信号“CCD_RESET”信号の立ち
下がりタイミングの直後になるように予め構成されてい
る。従って、信号“CCD_RESET”のタイミング
を制御することにより、信号“IRCLK”の位相を制
御することができる。即ち、指示具1の発光を受光素子
4で検知することによって波形処理回路12で得られる
信号“IR”に対して、所定の時間T1(例えば77.
2μs)だけ遅延させたタイミングで信号“CCD_R
ESET”が立ち下がるようにタイミングを設定するこ
とにより、少なくとも信号“CCD_RESET”の直
後において“IRCLK”と“LED_IR”との位相
を合わせることができる。このことは、指示具1の点滅
周期と、リングCCD7及び8の電子シャッター動作の
位相とを同期させることに等しい。
Here, as shown in FIG.
The timing sequences of 7 and 8 correspond to the signal “CCD_R
It is designed to start with "ESET".
The signal “IRCLK” generated by the CCD is configured in advance so that the rising timing is immediately after the falling timing of the signal “CCD_RESET”. Therefore, the phase of the signal “IRCLK” can be controlled by controlling the timing of the signal “CCD_RESET”. That is, the signal “IR” obtained by the waveform processing circuit 12 by detecting the light emission of the indicator 1 by the light receiving element 4 is given for a predetermined time T1 (for example, 77.
The signal “CCD_R” is delayed at a timing delayed by 2 μs).
By setting the timing so that “ESET” falls, it is possible to match the phases of “IRCLK” and “LED_IR” at least immediately after the signal “CCD_RESET”, which means that the blinking cycle of the indicator 1 and the This is equivalent to synchronizing the phase of the electronic shutter operation of the ring CCDs 7 and 8.

【0063】図11は、本発明の第1の実施形態におけ
る指示具の点滅周期と、リングCCDの電子シャッター
動作との同期合わせ処理を示すフローチャートであり、
CPU23において実行される処理を示す。
FIG. 11 is a flow chart showing a process of synchronizing the blinking cycle of the pointing device and the electronic shutter operation of the ring CCD in the first embodiment of the present invention.
The processing executed in the CPU 23 will be described.

【0064】同図に示すように、ステップS3でタイミ
ングシーケンスが始まる直前で、ステップS2で時間調
整することにより、その時点で信号“IRCLK”と
“LED_IR”との位相をあわせ、その後スポット2
の1ポイント分の検出期間(即ちタイミングシーケンス
が終わるまで)は、信号“IRCLK”及び“LED_
IR”をそれぞれフリーランさせる。更に、ステップS
3のタイミングシーケンスが終わると、ステップS1に
戻って信号“CCD_RSET”の立ち下がりタイミン
グの検知を待つ状態に入る。そして、最初の立ち下がり
タイミングを検知した時点でで再び時間を調整して(所
定時間T1だけ待って)位相を合わせた後、次のタイミ
ングシーケンスをスタートさせる。
As shown in the figure, immediately before the timing sequence starts in step S3, the time is adjusted in step S2, so that the phases of the signals "IRCLK" and "LED_IR" are adjusted at that time, and then the spot 2
During the detection period for one point (that is, until the timing sequence ends), the signals “IRCLK” and “LED_
IR "is free-run. Step S
When the timing sequence 3 is completed, the process returns to step S1 to enter a state of waiting for detection of the falling timing of the signal “CCD_RSET”. Then, when the first falling timing is detected, the time is adjusted again (waiting for a predetermined time T1) to adjust the phases, and then the next timing sequence is started.

【0065】ここで、考慮すべきこととして、当該タイ
ミングシーケンスの実行中(フリーラン期間)における
信号“IRCLK”と“LED_CLK”との周波数偏
差がある。以下、この周波数偏差について説明する。
Here, what should be considered is a frequency deviation between the signals “IRCLK” and “LED_CLK” during execution of the timing sequence (free-run period). Hereinafter, the frequency deviation will be described.

【0066】本実施形態においては、光のスポット3の
1ポイント分の座標をリングCCD7及び8によって取
り込む周期を、最大で40msとしている。これは、図
7に示す信号“CCD_RESET”の周期が最大40
msであることに相当し、当該フリーラン期間が最大で
40msであることを意味する。
In this embodiment, the period at which the coordinates of one point of the light spot 3 are captured by the ring CCDs 7 and 8 is set to 40 ms at the maximum. This is because the cycle of the signal “CCD_RESET” shown in FIG.
ms, which means that the free-run period is at most 40 ms.

【0067】本実施形態において、指示具1のLED_
CLK発生回路12、並びに信号処理ユニット24のC
CD−CLK発生回路22には、一般的な水晶振動子を
使うのことを前提としている。一般的な水晶振動子の周
波数精度は、100ppmより優れている。ここで、例
えば水晶振動子の周波数精度を100ppmとしたと
き、当該フリーランの期間に発生しうる位相の偏差は、
40ms×100ppm=4μsであり、この値は、信
号“IRCLK”の周期(131.6μs)乃至その点
灯期間(Hiの期間)が25μsに比べて十分小さい値
である。
In the present embodiment, the LED_
CLK generation circuit 12 and C of signal processing unit 24
The CD-CLK generation circuit 22 is based on the assumption that a general crystal oscillator is used. The frequency accuracy of a general quartz oscillator is better than 100 ppm. Here, for example, assuming that the frequency accuracy of the crystal unit is 100 ppm, the phase deviation that can occur during the free run is:
40 ms × 100 ppm = 4 μs, and this value is sufficiently smaller than the period (131.6 μs) of the signal “IRCLK” or its lighting period (Hi period) as compared with 25 μs.

【0068】従って、当該フリーラン期間においても、
信号“IRCLK”と“LED_IR”とを実質的に同
期させることができ、指示具1と受光側との同期動作を
ワイヤレスで実現することができる。
Therefore, even during the free-run period,
The signals “IRCLK” and “LED_IR” can be substantially synchronized, and the synchronization operation between the indicator 1 and the light receiving side can be realized wirelessly.

【0069】<指示具1のスイッチ11>指示具1に
は、図2に示すようにスイッチ(SW)11が設けられ
ており、一例として、ペンアップダウンを、受光ユニッ
ト27側に対して認識させるために用いることができ
る。以下、スイッチ11の操作を、受光ユニット27に
認識させる方法について説明する。
<Switch 11 of Pointing Tool 1> The pointing tool 1 is provided with a switch (SW) 11 as shown in FIG. Can be used to Hereinafter, a method of causing the light receiving unit 27 to recognize the operation of the switch 11 will be described.

【0070】本実施形態では、駆動信号“LED_DR
IVE”による発光素子15の点滅時の点灯期間を、そ
の点滅周波数より十分大きい周波数のキャリヤによって
全部または部分的に変調をかけるように構成している
が、このような構成にすると、変調をかけた部分のみが
が受光素子4によって検知されるため、その変調をかけ
た部分のみ時間軸情報としての意味を持つこととなる。
In this embodiment, the drive signal “LED_DR”
The lighting period when the light-emitting element 15 blinks due to IVE "is configured to be entirely or partially modulated by a carrier having a frequency sufficiently higher than the blinking frequency. Since only the modulated portion is detected by the light receiving element 4, only the modulated portion has meaning as time axis information.

【0071】そこで、本実施形態において、ドライブ波
形作成回路13は、指示具1上のスイッチ11が押され
ているとき、信号“LED_IRCLK”に対して一回
おきに変調をかけることにより、図10に示すような駆
動信号“LED_DRIVE”をドライブ回路14に出
力させ、スイッチ11が押されていないときは、図9に
示すように信号“LED_IRCLK”の周期毎に変調
をかける。
Therefore, in the present embodiment, when the switch 11 on the pointing device 1 is pressed, the drive waveform generating circuit 13 modulates the signal “LED_IRCLK” every other time, thereby obtaining the signal shown in FIG. Is output to the drive circuit 14, and when the switch 11 is not pressed, modulation is performed for each cycle of the signal "LED_IRCLK" as shown in FIG.

【0072】このように構成した発光パターンで発光素
子15に発光させた信号は、リングCCD7及び8によ
って受光されると、スイッチ11が押されている場合も
押されていない場合も同じ周期(T2)で点滅している
信号として検出され、また、受光素子4に受光される
と、信号“LED_IRCLK”に対して一回おきに
(またはT2×2の周期で)点滅しているように検出さ
れる。即ち、リングCCD7及び8による座標検出は、
何れの場合も同等に行われ、且つ発光素子15の点滅と
電子シャッター機能との同期動作に影響を与えることな
く、受光素子14の出力信号として1ビット分の情報を
受光ユニット27に対して送信することができ、操作ス
イッチ11の状況を検出することができる。
When the signal emitted by the light emitting element 15 in the light emitting pattern configured as described above is received by the ring CCDs 7 and 8, the same cycle (T2) regardless of whether the switch 11 is pressed or not pressed. ) Is detected as a blinking signal, and when received by the light receiving element 4, the signal "LED_IRCLK" is detected as blinking every other time (or at a cycle of T2 × 2). You. That is, the coordinate detection by the ring CCDs 7 and 8 is as follows.
In either case, the same operation is performed, and one bit of information is transmitted to the light receiving unit 27 as an output signal of the light receiving element 14 without affecting the blinking of the light emitting element 15 and the synchronous operation of the electronic shutter function. The state of the operation switch 11 can be detected.

【0073】<タイミング信号作成回路200>次に、
タイミング信号作成回路200の特徴及び目的につい
て、他の構成を備えるタイミング信号作成回路150を
採用する場合と比較しながら説明する。
<Timing signal creation circuit 200>
The features and purpose of the timing signal generation circuit 200 will be described in comparison with a case where the timing signal generation circuit 150 having another configuration is adopted.

【0074】図8は、他のタイミング信号作成回路の内
部構成を示すブロック図であり、この回路における信号
の流れを図16に示す。
FIG. 8 is a block diagram showing the internal configuration of another timing signal generating circuit, and FIG. 16 shows the signal flow in this circuit.

【0075】図8において、受光素子4において光電変
換された光信号(電気信号)は、増幅器61にて所定の
レベルに増幅され、その増幅された信号は、指示具(発
光ユニット)1側の“LED_CLK”と略同一周波数
の共振周波数特性を持つバンドパスフィルタ62を通過
する。そして、当該フィルタを通過した信号は、検波回
路63、平滑化64、2値化回路65にて一般的な全波
整流、平滑化、並びに2値化処理が施されることによっ
て信号“IR”となり制御信号作成回路に送られる。こ
の種の回路においては、平滑化されたエンベロープ信号
(図8中のV−enve0)は時定数τ0の「だれ」を
生ずる。また、V−enve0の大きさは、増幅器61
に入る元信号の振幅、すなわち入射光の強度に比例す
る。
In FIG. 8, an optical signal (electric signal) photoelectrically converted by the light receiving element 4 is amplified to a predetermined level by an amplifier 61, and the amplified signal is transmitted to the indicator (light emitting unit) 1 side. The light passes through a band-pass filter 62 having a resonance frequency characteristic having substantially the same frequency as “LED_CLK”. The signal that has passed through the filter is subjected to general full-wave rectification, smoothing, and binarization processing in a detection circuit 63, a smoothing 64, and a binarization circuit 65, so that the signal “IR” is obtained. And sent to the control signal creation circuit. In this type of circuit, the smoothed envelope signal (V-env0 in FIG. 8) produces a "who" with a time constant τ0. The magnitude of V-enve0 is determined by the amplifier 61
, Which is proportional to the amplitude of the original signal, ie, the intensity of the incident light.

【0076】従って、この種の回路においては、信号レ
ベルの異なる受光信号を、図16に示すように固定のし
きい値Vth_0によって2値化する場合には、その信号レ
ベルによって上記の「だれ」に関する影響の度合いが異
なってくる。従って、その2値化されたタイミング信号
IRは、例えば図16に示すレベル差を有する場合に
は、立ち上がりのタイミングにおいて(ΔT−e)、立
ち下がりのタイミングにおいて(ΔT−b)の時間変動
を生ずる。
Therefore, in this type of circuit, when the light receiving signals having different signal levels are binarized by a fixed threshold value Vth_0 as shown in FIG. The degree of influence on Accordingly, when the binarized timing signal IR has, for example, the level difference shown in FIG. 16, the time variation of (ΔT−e) at the rising timing and (ΔT−b) at the falling timing. Occurs.

【0077】そこで、本実施形態では、このレベル差に
よる時間変動を解消することにより、「だれ」の影響を
ほぼ一定に抑制することを目標としており、タイミング
信号作成回路200の構成及び動作について以下に説明
する。
Therefore, in the present embodiment, the aim is to eliminate the time variation due to the level difference so as to suppress the influence of “who” almost uniformly. The configuration and operation of the timing signal generation circuit 200 are as follows. Will be described.

【0078】図14は、第1の実施形態におけるタイミ
ング信号作成回路200の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the timing signal generation circuit 200 according to the first embodiment.

【0079】上述したように、本実施形態では、指示具
1から放射された赤外線を、第1の受光素子であるライ
ンセンサ7及び8で受光することにより、指示具1から
放射された赤外線の方向を検知すると共に、その赤外線
を、第2の受光素子である受光素子4においても受光す
ることにより、受光した赤外線に含まれる時間軸情報を
取得しており、その情報に基づいて、指示具1側の発光
部と、本体側(信号処理ユニット24側)の受光ユニッ
ト27の電子シャッター機能とを同期させ、且つ指示具
1のスイッチ11の操作に応じた情報を検知している。
As described above, in the present embodiment, the infrared rays radiated from the pointing device 1 are received by the line sensors 7 and 8 as the first light receiving elements, so that the infrared rays radiated from the pointing device 1 are received. The direction is detected, and the infrared light is also received by the light receiving element 4 as the second light receiving element, so that time axis information included in the received infrared light is acquired. The light emitting unit on the first side is synchronized with the electronic shutter function of the light receiving unit 27 on the main body side (the signal processing unit 24 side), and information corresponding to the operation of the switch 11 of the pointing tool 1 is detected.

【0080】係る第2の受光素子における光電変換によ
って得られた光信号(図15、“LED−drive”
とほぼ同一タイミング)Vrfは、増幅器201におい
て所定のレベルに増幅され、増幅器201から出力され
る増幅後の信号Vrf−aは、上述した発光側の変調信
号“LED_MOD1”、“LED_MOD2”と夫々
ほぼ同一周波数の共振点を持つバンドパスフィルタ20
2、203を通過することにより、図15で示す信号
“Filter−out1”、“Filter−out
2”を得る。ここで、バンドパスフィルタ202、20
3の共振点は、本実施形態においては前者が500KH
z、後者が1MHzである。
An optical signal (FIG. 15, “LED-drive”) obtained by photoelectric conversion in the second light receiving element.
Vrf is amplified to a predetermined level in the amplifier 201, and the amplified signal Vrf-a output from the amplifier 201 is almost the same as the above-mentioned light-emitting side modulation signals “LED_MOD1” and “LED_MOD2”. Bandpass filter 20 having the same frequency resonance point
2 and 203, the signals “Filter-out1” and “Filter-out1” shown in FIG.
2 ". Here, the band-pass filters 202 and 20 are obtained.
The resonance point 3 is 500 KH in the present embodiment.
z, the latter is 1 MHz.

【0081】バンドパスフィルタ202から出力された
信号“Filter−out1”は、検波回路204に
て信号“Detec−out1”に整流され、その信号
は平滑化回路206を通過した結果、信号“V−env
e1”となる。そして、この信号“V−enve1”
は、比較器(2値化回路)211に入力される。一方、
バンドパスフィルタ203から出力された信号“Fil
ter−out2”は、検波回路205にて信号“De
tec−out2”に整流され、その信号は平滑化回路
207を通過した結果、信号“V−enve2”とな
る。ここで、検波回路204及び205はほぼ同一特性
であり、平滑化回路206及び207もほぼ同一特性で
よい。
The signal “Filter-out 1” output from the band-pass filter 202 is rectified by the detection circuit 204 into a signal “Detec-out 1”. env
e1 ”and the signal“ V-enve1 ”.
Is input to a comparator (binarization circuit) 211. on the other hand,
The signal “Fil” output from the bandpass filter 203
ter-out2 ”is detected by a signal“ De
The signal is rectified to “tec-out2”, and the signal passes through the smoothing circuit 207 to become a signal “V-enve2”. Here, the detection circuits 204 and 205 have almost the same characteristics, and the smoothing circuits 206 and 207 May have substantially the same characteristics.

【0082】更に、出力“V−enve2”に対して
は、係数加算器208において、係数A1(V-enve1とV
-enve2の振幅比を補償するための係数として、例えばA
1=1)をかけ、定電圧回路209から出力される所定
電圧“V−botom”、そして2値化信号“IR”に
応じて減衰器210から出力される“V−feedba
ck”が加算されることにより、比較器(2値化回路)
211への出力“V−enve3”が作成され、この出
力“V−enve3”が比較器211の2値化しきい値
として用いられる。ここで、所定電圧“V−boto
m”を出力“V−enve2”に加算するのは、立ち上
がりエッジの検出を容易にするためであり、減衰器21
0の出力“V−feedback”を出力“V−env
e2”に加算するのは、発振とチャタリング防止のため
である。
Further, for the output “V-enve2”, the coefficient adder 208 outputs a coefficient A1 (V-enve1 and V-enve1).
As a coefficient for compensating the amplitude ratio of -enve2, for example, A
1 = 1), and a predetermined voltage “V-bottom” output from the constant voltage circuit 209 and “V-feedba” output from the attenuator 210 according to the binary signal “IR”.
ck "is added, the comparator (binarization circuit)
An output “V-enve3” to 211 is created, and this output “V-enve3” is used as a binarization threshold of the comparator 211. Here, the predetermined voltage “V-boto”
m ”is added to the output“ V-enve2 ”to facilitate the detection of the rising edge.
0 output “V-feedback” and output “V-env”
The reason for adding to e2 ″ is to prevent oscillation and chattering.

【0083】このように本実施形態では、比較器211
において、平滑化回路206の出力“V−enve1”
を、平滑化回路207の出力信号“V−enve2”に
基づく出力信号“V−enve3”をしきい値として2
値化することにより、第2の受光素子4によって受光し
た光のレベル差による時間変動が抑制された2値化信号
“IR”を作成する。
As described above, in the present embodiment, the comparator 211
, The output “V-enve1” of the smoothing circuit 206
From the output signal “V-enve3” based on the output signal “V-enve2” of the smoothing circuit 207 as a threshold value.
The binarization signal “IR” in which the time variation due to the level difference of the light received by the second light receiving element 4 is suppressed is created.

【0084】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、座標入力装置に受光素子としてリングCCD7及び
8を備え、それらリングCCDを外部より制御すること
によって電子シャッター機能を実現し、この電子シャッ
ター機能を、指示具1の発光の点滅周期に同期させた。
これにより、外乱光による誤動作等の影響を排除するこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment, the coordinate input device is provided with the ring CCDs 7 and 8 as light receiving elements, and by controlling these ring CCDs from outside, an electronic shutter function is realized. The function was synchronized with the flashing cycle of the light emission of the indicator 1.
As a result, it is possible to eliminate the influence of malfunction or the like due to disturbance light.

【0085】また、本実施形態では、リングCCD7及
び8に供給する制御信号により、光電変換部30で発生
した電荷を逐次追加蓄積しつつ循環する状態と、追加蓄
積を行わずに循環のみ行なう状態とを切り替え可能に構
成し、その状態の切り替え制御を、指示具1から照射さ
れる光量に応じて行うと共に、例えば受光レベルの小さ
い光を受光する場合は、その受光した光に対応する電荷
を当該リングCCDにて多数回蓄積し、また、受光レベ
ルの大きい光を受光する場合には、その受光した光に対
応する電荷を当該リングCCDにて少数回蓄積した。こ
れにより、照射光量が変動しても正確な座標検出を行う
ことができ、受光可能な光のダイナミックレンジを広く
することができる。
Further, in the present embodiment, the state in which the charge generated in the photoelectric conversion unit 30 is circulated while accumulating sequentially and the state in which only the circulation is performed without performing additional accumulation are performed by the control signals supplied to the ring CCDs 7 and 8. And the switching of the state is performed according to the amount of light emitted from the pointing device 1. For example, when light having a low light receiving level is received, the charge corresponding to the received light is charged. When the ring CCD accumulates a large number of times, and when light having a high light receiving level is received, a charge corresponding to the received light is accumulated a small number of times in the ring CCD. Accordingly, accurate coordinate detection can be performed even when the irradiation light amount fluctuates, and the dynamic range of light that can be received can be widened.

【0086】また、本実施形態では、受光ユニット27
の受光素子4から得られる信号に従ってタイミングを採
ることにより、指示具(発光ユニット)1と受光ユニッ
ト27とをワイヤレスに構成したものの、指示具1の点
滅周期と、受光ユニット27内のリングCCD7及び8
の電子シャッター機能とを同期させることができる。即
ち、本実施形態では、1ポイント分の座標データを処理
する度に、この受光素子4によって検知される点滅信号
の、任意の1つの発光パルスの先頭部分、或いは終端部
分を基準として、リングCCD7及び8を制御するタイ
ミングシーケンスを開始させることにより、指示具1の
点滅と、受光ユニット27の電子シャッター機能とを同
期させることができ、外乱光の影響を抑制できると共
に、高精度且つ高分解能な2次元の座標値を得ることが
できる。
In the present embodiment, the light receiving unit 27
Although the indicator (light emitting unit) 1 and the light receiving unit 27 are configured wirelessly by taking timing according to the signal obtained from the light receiving element 4, the blinking cycle of the indicator 1 and the ring CCD 7 in the light receiving unit 27 8
The electronic shutter function can be synchronized. That is, in the present embodiment, each time the coordinate data for one point is processed, the ring CCD 7 based on the leading or trailing end of any one emission pulse of the blinking signal detected by the light receiving element 4 is used as a reference. And the start of the timing sequence for controlling the operations 8 and 8, it is possible to synchronize the blinking of the indicator 1 with the electronic shutter function of the light receiving unit 27, to suppress the influence of disturbance light, and to achieve high precision and high resolution. Two-dimensional coordinate values can be obtained.

【0087】また、本実施形態では、発光側の発光信号
は、所定周期で点滅するのみでなく、その点灯時におい
ては、その点滅の周波数より十分高い周波数のキャリヤ
で単純変調をかけ、受光素子4で受光された信号は、当
該キャリヤと略同一な周波数に共振点を持つバンドパス
フィルタを通過させることにより、その受光信号に含ま
れる当該キャリヤと略同一な周波数成分のみを抽出する
ことができる。これにより、受光素子4においても、外
乱光による影響を排除することができる。
Further, in this embodiment, the light emission signal on the light emission side not only blinks at a predetermined cycle, but also performs a simple modulation with a carrier having a frequency sufficiently higher than the blinking frequency at the time of the light emission. By passing the signal received at 4 through a band-pass filter having a resonance point at substantially the same frequency as that of the carrier, it is possible to extract only the frequency component substantially the same as that of the carrier contained in the received light signal. . Thereby, also in the light receiving element 4, the influence of disturbance light can be eliminated.

【0088】更に本実施形態では、第2の受光素子4の
出力信号に従って2値化信号“IR”を生成するタイミ
ング信号作成回路200において、上記のキャリア周波
数とほぼ同一の周波数に共振点をもつ複数のバンドパス
フィルタ202及び203を設け、それらのバンドパス
フィルタの出力を夫々別々に検波回路204及び20
7、そして平滑化回路206及び207において検波、
平滑化を行い、それらから得られる2種類のエンベロー
プ波形“V−enve1”と“V−enve2”(厳密
には“V−enve2”に基づく“V−enve3”)
とを作成し、それらのエンベロープ波形に基づいて比較
器211にて2値化することにより、時間軸変動の少な
い安定した時間軸情報(即ち、2値化信号“IR”)を
抽出することができる。これにより、指示具1から受光
ユニット27に照射される赤外線に対して、外乱光によ
るノイズに関らずに広いダイナミックレンジを確保する
ことができ、指示具1の発光と受光側の電子シャッター
機能との同期を安定させることができる。
Further, in this embodiment, the timing signal generating circuit 200 for generating the binary signal "IR" in accordance with the output signal of the second light receiving element 4 has a resonance point at substantially the same frequency as the above carrier frequency. A plurality of band pass filters 202 and 203 are provided, and outputs of the band pass filters are separately detected by detection circuits 204 and 20 respectively.
7, and detection in the smoothing circuits 206 and 207,
After performing smoothing, two types of envelope waveforms “V-enve1” and “V-enve2” obtained from them (strictly, “V-enve3” based on “V-enve2”)
Are generated and binarized by the comparator 211 based on the envelope waveforms, thereby extracting stable time-axis information with little time-axis fluctuation (that is, binarized signal “IR”). it can. This makes it possible to secure a wide dynamic range for infrared rays emitted from the pointing device 1 to the light receiving unit 27 irrespective of noise due to disturbance light. Can be stabilized.

【0089】従って本実施形態に係る座標入力装置によ
れば、指示具1のスイッチ操作による情報を、本体側
(受光ユニット27及び信号処理ユニット24)にて正
確に検出することができ、さまざまな環境下において、
或いは操作者による指示具1の扱いがラフな場合におい
ても、安定した座標入力が可能となる。
Therefore, according to the coordinate input device of the present embodiment, the information by the switch operation of the pointing device 1 can be accurately detected on the main body side (the light receiving unit 27 and the signal processing unit 24), and various kinds of information can be detected. Under the environment,
Alternatively, even when the handling of the pointing tool 1 by the operator is rough, stable coordinate input can be performed.

【0090】[第2の実施形態]次に、上述した第1の
実施形態における装置構成を基本として、本発明の第2
の実施形態について説明する。以下の説明では、第1の
実施形態と同様な部分の説明は省略するものとし、本実
施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
[Second Embodiment] Next, the second embodiment of the present invention will be described based on the apparatus configuration in the first embodiment.
An embodiment will be described. In the following description, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and the description will focus on the characteristic parts in the present embodiment.

【0091】図12は、本発明の第2の実施形態におけ
る座標入力装置のシステム構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 12 is a block diagram showing a system configuration of a coordinate input device according to the second embodiment of the present invention.

【0092】本実施形態では、タイミング信号作成回路
200から制御信号作成回路21に対して第1の実施形
態と同様に信号“IR”が送出されると共に、その信号
“IR”に基づいてPLL(PHASE LOCK LOOP)72にて
生成される信号“IR_P”が、制御信号作成回路21
に送出される(図13参照)。
In the present embodiment, a signal "IR" is sent from the timing signal generating circuit 200 to the control signal generating circuit 21 in the same manner as in the first embodiment, and a PLL (IR) is generated based on the signal "IR". The signal “IR_P” generated by the PHASE LOCK LOOP 72 is
(See FIG. 13).

【0093】タイミング信号作成回路200は、同期用
の第2の受光素子4によって受光した信号を、第1の実
施形態で説明したキャリヤ周波数と同一周波数の共振回
路を持つバンドパスフィルタ202及び203(図14
参照)に通すことによって外乱光の除去を行っており、
一般的な使用環境においては十分に外乱光を除去するこ
とができる。しかしながら、ごくまれに予想をはるかに
超える著しく大きな外乱光が入射される環境において
は、その影響を除去しきれない場合がある。そのような
場合には、バンドパスフィルタ202の出力である“F
ILTER_OUT1”に、例えば図13に80,8
1,82で示すようなノイズが混入するため、このノイ
ズの影響が信号“IR”の先頭または終端の部分に取り
込まれた場合、制御信号作成回路21は、信号“IR”
の先頭の部分あるいは終端の部分を誤認識する可能性が
ある。しかしながら、当該バンドパスフィルタから出力
されるこれらのひげ状のノイズは、当該バンドパスフィ
ルタからの本来の出力信号に対してエネルギとしては僅
かである。そこで、本実施形態では、タイミング信号作
成回路200が出力する信号“IR”に従って、一般的
な構成を有するPLL72において信号“IR_PL
L”を生成することにより、係る弊害を回避している。
The timing signal generation circuit 200 converts the signal received by the second light-receiving element 4 for synchronization into band-pass filters 202 and 203 (which have a resonance circuit having the same frequency as the carrier frequency described in the first embodiment). FIG.
) To remove disturbance light.
In a general use environment, disturbance light can be sufficiently removed. However, in an environment where extremely large disturbance light, which is far more than expected, is incident, it may not be possible to completely eliminate the influence. In such a case, the output of the bandpass filter 202, “F
For example, in FIG.
When the influence of this noise is taken in at the beginning or end of the signal “IR”, the control signal creation circuit 21 outputs the signal “IR”.
May be erroneously recognized at the beginning or at the end. However, these whisker-like noises output from the bandpass filter have little energy with respect to the original output signal from the bandpass filter. Therefore, in the present embodiment, the signal “IR_PL” is output from the PLL 72 having a general configuration in accordance with the signal “IR” output from the timing signal generation circuit 200.
By generating L ", such an adverse effect is avoided.

【0094】このような装置構成を備える第2の実施形
態の座標入力装置によれば、第1の実施形態における座
標入力装置と同様な効果が得られるだけでなく、更に正
確な動作を実現することができる。
According to the coordinate input device of the second embodiment having such a device configuration, not only effects similar to those of the coordinate input device of the first embodiment are obtained, but also more accurate operation is realized. be able to.

【0095】[0095]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外乱光による影響を受け難く、受光可能な光のダイナミ
ックレンジが広い座標入力装置の提供の提供が実現す
る。
As described above, according to the present invention,
Thus, it is possible to provide a coordinate input device that is hardly affected by disturbance light and has a wide dynamic range of light that can be received.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態における座標入力装置
の座標入力系を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a coordinate input system of a coordinate input device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態における座標入力装置
のシステム構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration of the coordinate input device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態で採用可能なリングC
CDの構成を示す概略図である。
FIG. 3 shows a ring C that can be employed in the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a CD.

【図4】図3に示すi番目の光電変換部30から、循環
型転送経路34の2i−1、2i番目のまでの部分を示
す図である。
4 is a diagram showing a portion from an i-th photoelectric conversion unit 30 shown in FIG. 3 to 2i-1 and 2i-th of a cyclic transfer path 34. FIG.

【図5】本発明の第1の実施形態におけるリングCCD
の信号読み出し部の出力信号を説明する図である。
FIG. 5 is a ring CCD according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram illustrating an output signal of a signal reading unit of FIG.

【図6】リングCCDの電子シャッター機能を説明する
タイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart illustrating an electronic shutter function of a ring CCD.

【図7】本発明の第1の実施形態においてリングCCD
の動作を制御するタイミングシーケンスを説明するタイ
ミングチャートである。
FIG. 7 shows a ring CCD according to the first embodiment of the present invention;
3 is a timing chart for explaining a timing sequence for controlling the operation of FIG.

【図8】他のタイミング信号発生回路150の内部構成
を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of another timing signal generation circuit 150.

【図9】本発明の第1の実施形態における発光素子のド
ライブ波形を説明するタイミングチャートである。
FIG. 9 is a timing chart illustrating drive waveforms of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1の実施形態における発光側のド
ライブ信号とタイミング信号発生回路100の出力信号
を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a drive signal on the light emitting side and an output signal of the timing signal generation circuit 100 according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第1の実施形態における指示具の点
滅周期と、リングCCDの電子シャッター動作との同期
合わせ処理を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing a process of synchronizing the blinking cycle of the pointing device and the electronic shutter operation of the ring CCD according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施形態における座標入力装
置のシステム構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a system configuration of a coordinate input device according to a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2の実施形態における発光側のド
ライブ信号とタイミング信号発生回路100の出力信号
を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a drive signal on the light emitting side and an output signal of the timing signal generation circuit 100 according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第1の実施形態におけるタイミング
信号発生回路100の回路構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the timing signal generation circuit 100 according to the first embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第1の実施形態におけるタイミング
信号発生回路100の動作を説明するタイミングチャー
トである。
FIG. 15 is a timing chart illustrating the operation of the timing signal generation circuit 100 according to the first embodiment of the present invention.

【図16】図8に示すタイミング信号発生回路150の
動作を説明するタイミングチャートである。
16 is a timing chart illustrating an operation of the timing signal generation circuit 150 shown in FIG.

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Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 点光源が発光すべき点滅光の点灯期間を
所定の点滅周波数より十分大きい周波数のキャリヤによ
って変調すると共に、そのキャリアの周波数を該点光源
の1点灯期間中に切り替え可能な変調手段を備える指示
具が発光した光により、所定の2次元座標面内に生成さ
れた光スポットの位置を検出し、その検出した座標情報
を出力する座標入力装置であって、 前記光スポットから照射される光の2次元方向の照射位
置を検出する第1の受光センサと、 前記光スポットから照射される光の時系列な変化を検出
する第2の受光センサと、 前記第2の受光センサによって検出された前記光スポッ
トの時系列な変化に基づいて、前記光スポットの点滅周
期に対して、前記第1の受光センサの検出動作を同期さ
せる同期制御手段と、 前記同期制御手段によって同期された状態の前記第1の
受光センサから出力される信号に基づいて、前記光スポ
ットの前記2次元座標面内における形成位置の座標を算
出する演算手段とを備え、 前記同期制御手段は、前記指示具にて前記1点灯期間中
に変調周波数が切り替えられたタイミングを検出すると
共に、その検出したタイミングから所定時間ずらした同
期タイミングに、前記検出動作が同期するように制御す
ることを特徴とする座標入力装置。
1. A modulation method for modulating a lighting period of blinking light to be emitted by a point light source by a carrier having a frequency sufficiently higher than a predetermined blinking frequency, and switching a frequency of the carrier during one lighting period of the point light source. A coordinate input device for detecting a position of a light spot generated in a predetermined two-dimensional coordinate plane by light emitted by a pointing tool having a means, and outputting the detected coordinate information, and irradiating from the light spot. A first light receiving sensor that detects a two-dimensional irradiation position of the light to be irradiated, a second light receiving sensor that detects a time-series change of light irradiated from the light spot, and the second light receiving sensor Synchronization control means for synchronizing a detection operation of the first light receiving sensor with a blinking cycle of the light spot based on the detected time-series change of the light spot; Calculating means for calculating the coordinates of the formation position of the light spot in the two-dimensional coordinate plane based on a signal output from the first light receiving sensor synchronized by the control means; The means detects a timing at which a modulation frequency is switched during the one lighting period by the indicator, and controls the detection operation to be synchronized with a synchronization timing shifted by a predetermined time from the detected timing. A coordinate input device.
【請求項2】 前記同期制御手段は、 前記第2の受光センサによって検出された前記光スポッ
トを表わす電気信号を、前記1点灯期間中に切り替えら
れる前記キャリヤの2種類の変調周波数と略同一な共振
周波数の第1及び第2のバンドパスフィルタを通過させ
ることにより、その電気信号に含まれる前記キャリヤと
略同一な周波数成分からなる2種類の信号を抽出する第
1及び第2の波形処理回路と、 前記第1及び第2の波形処理回路によって抽出された2
種類の信号を整流する第1及び第2の検波回路と、 前記検波回路によって整流された2種類の信号を平滑化
する第1及び第2の平滑化回路と、 前記第1の平滑化回路から出力される信号を、前記第2
の平滑化回路から出力される信号に基づいて生成したし
きい値を用いて、前記検出動作を同期させるための2値
のタイミング信号に変換する2値化回路とを含むことを
特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
2. The synchronization control means according to claim 1, wherein the synchronization control means converts the electric signal representing the light spot detected by the second light receiving sensor to substantially the same as two kinds of modulation frequencies of the carrier that can be switched during the one lighting period. First and second waveform processing circuits for extracting two kinds of signals having substantially the same frequency components as the carrier contained in the electric signal by passing through first and second band-pass filters having a resonance frequency. And 2 extracted by the first and second waveform processing circuits.
First and second detection circuits for rectifying the types of signals, first and second smoothing circuits for smoothing the two types of signals rectified by the detection circuits, and the first smoothing circuit. The output signal is determined by the second
Using a threshold value generated based on a signal output from the smoothing circuit of the present invention to convert to a binary timing signal for synchronizing the detection operation. Item 3. The coordinate input device according to Item 1.
【請求項3】 前記第1の受光センサは、互いに平行で
ない2方向に配置された2つのラインセンサであること
を特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
3. The coordinate input device according to claim 1, wherein the first light receiving sensor is two line sensors arranged in two directions that are not parallel to each other.
【請求項4】 前記ラインセンサは、光電変換素子と、
その素子に発生した電荷を逐次追加しながら蓄積可能な
リング状の電荷転送路とを備えるリングCCDであっ
て、 前記同期制御手段は、前記リングCCDに対して、前記
光スポットの点滅周期に同期して前記光電変換素子に光
電変換を行わせると共に、その変換によって発生した電
荷を、前記電荷転送路を循環させると共に該点滅周期に
同期して逐次追加しながら蓄積させ、 前記演算手段は、前記電荷転送路に蓄積された電荷を電
気信号として順次読み出し、その読み出した電気信号の
差分に基づいて、前記光スポットの前記2次元座標面内
における形成位置の座標を算出することを特徴とする請
求項3記載の座標入力装置。
4. The device according to claim 1, wherein the line sensor includes a photoelectric conversion element,
A ring CCD having a ring-shaped charge transfer path capable of accumulating charges generated in the element while sequentially adding the charges, wherein the synchronization control means synchronizes with the ring CCD in synchronization with a blinking cycle of the light spot. And causing the photoelectric conversion element to perform photoelectric conversion, and accumulates charges generated by the conversion while circulating through the charge transfer path and sequentially adding the charges in synchronization with the blinking cycle. The electric charge accumulated in the charge transfer path is sequentially read out as an electric signal, and coordinates of a formation position of the light spot in the two-dimensional coordinate plane are calculated based on a difference between the read electric signals. Item 3. The coordinate input device according to Item 3.
【請求項5】 前記同期制御手段は、前記光スポットの
光量に応じて、前記電荷転送路で前記光電変換素子に発
生した電荷を逐次追加しながら蓄積する期間を変化させ
ることを特徴とする請求項4記載の座標入力装置。
5. The synchronization control means according to claim 1, wherein a period of accumulating the charge generated in the photoelectric conversion element in the charge transfer path is sequentially changed according to a light amount of the light spot. Item 4. The coordinate input device according to Item 4.
【請求項6】 前記同期制御手段は、前記光スポットの
座標を1ポイント分処理する度に、前記第2の受光セン
サによって検出した前記光スポットの時系列な変化に基
づいて、前記光スポットの点滅周期における1点灯期間
の開始タイミングまたは終了タイミングを検知し、その
検出したタイミングから所定時間ずらした同期タイミン
グに前記第1の受光センサによる検出動作を同期させる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載
の座標入力装置。
6. The synchronization control means, each time one point of the coordinates of the light spot is processed, based on a time-series change of the light spot detected by the second light receiving sensor. 4. The method according to claim 1, wherein a start timing or an end timing of one lighting period in a blinking period is detected, and a detection operation by the first light receiving sensor is synchronized with a synchronization timing shifted by a predetermined time from the detected timing. Item 6. The coordinate input device according to any one of Items 5.
【請求項7】 前記指示具は、操作スイッチと、そのス
イッチの操作に応じて前記変調手段による変調の有無を
制御する変調制御手段とを更に備えており、 前記同期制御手段は、前記第2の受光センサによって検
出された前記光スポットを表わす電気信号の時系列な変
化に基づいて、前記変調手段による変調の有無を判断す
ることにより、前記スイッチの操作状態を検出する検出
手段を含むことを特徴とする請求項1記載の座標入力装
置。
7. The pointing device further includes an operation switch, and modulation control means for controlling the presence / absence of modulation by the modulation means in accordance with the operation of the switch. Detecting means for detecting an operation state of the switch by determining whether or not there is modulation by the modulation means based on a time-series change of an electric signal representing the light spot detected by the light receiving sensor. The coordinate input device according to claim 1, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014864A (en) * 2006-07-07 2008-01-24 Topcon Corp Surveying instrument

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