JP2002244807A

JP2002244807A - 光学式座標出力装置

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Publication number: JP2002244807A
Application number: JP2001044229A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kato; 正良加藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲な入力領域に対し、追従性のよい高精
度な光学式座標出力装置を提供する。【解決手段】角度検出部６、７は、高角度検出分解能
を有する。角度検出部４、５は、低角度検出分解能を有
する。中央演算処理部１０は、各種演算と各ユニットを
制御する。記憶手段１１は、演算結果等を記憶する。操
作者が座標指示部材３を保持して座標指示面の所望の座
標を指示すると、座標指示部材３が有する光源から参照
光ビームが照射され、座標指示部材３の光源位置を、高
分解能の角度検出部６、７と低分解能の角度検出部４、
５とのそれぞれの組み合わせによる三角測量の原理を用
いて計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学式座標出力装
置に関し、特に、紙面上への入力情報の取得、パーソナ
ルコンピュータ、アミューズメント用入力装置、および
携帯端末等における画面上のカーソル等の移動指示やス
トロークデータの入力を行うための２次元座標領域へ入
力可能な光学式座標出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】座標指示部材に光源を搭載しての光学式
座標出力装置としては、特開平０５−０１９９５４号公
報が開示するところの光学式座標情報出力装置（以下、
従来例１）がある。

【０００３】図１３は、従来例１の一実施例における座
標情報出力装置のシステム構成を示す図である。以下、
図１３を用いて、従来例１の一実施例について説明す
る。座標情報出力装置は、移動体１１１と、操作テーブ
ル１１２と、Ｘ受光部１１３と、Ｙ受光部１１４と、信
号処理回路１１５と、演算回路１１６と、を有する。移
動体１１１は、押ボタンスイッチ１１１ａ、１１１ｂ、
１１１ｃを有する。操作テーブル１１２には、移動可能
領域１１２ａが設定されている。

【０００４】従来例１の実施例では、移動体１１１に設
けた赤外線発光素子から赤外線信号を発光させ、操作テ
ーブル１１２に設けた２つの角度検出部（レンズとＣＣ
Ｄからなる）にて受光し、ＣＣＤ上の結像位置より入射
角を算出し、三角測量の原理を用いてその座標位置を検
出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示されるような構成では、角度検出手段の光学中心か
ら離れるほど位置検出分解能が劣化するなどの角度検出
の原理に基づく問題がある。

【０００６】精度の向上には受光素子上の分解能を上げ
るか、入射光学系の焦点距離を大きくするかのいずれか
により対応可能である。分解能は素子により固有のもの
であるため、前記焦点距離を大きくすれば検出分解能は
向上する。そこで従来例１でも、ズームレンズなどの可
変焦点光学系を用いれば、広範囲な位置検出と注目する
範囲を高分解能に検出することが可能であるが、高分解
能で検出している時に座標指示部材が検出範囲を逸脱し
た際の追従性に問題が残る。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、簡単な構成で高精度な光学式座標出力装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明によれば、座標位置検出を目的
とする光信号を発光し、検出座標面上を移動する座標指
示手段と、座標指示手段による発光および反射光を受光
する受光手段と、受光手段により受光した光の強度情報
に基づいて入射光の入射角度を検出し、異なる分解能を
有する２以上の角度検出手段と、２以上の角度検出手段
のうちの所定の組からの検出情報に基づく指示座標デー
タをそれぞれに算出する演算手段と、指示座標データの
うち所定の指示座標データを選択するデータ選択手段
と、を有することを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の光学式座標出力装置において、２以上の角度
検出手段のうち所定の値よりも高い分解能を有する角度
検出手段は、所定の軸を中心に回転し、回転量を検出す
ることを特徴とする。

【００１０】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項２記載の光学式座標出力装置において、２以上の角度
検出手段のうち所定の値より低い分解能を有する角度検
出手段から算出される指示座標データに基づいて、高い
分解能を有する角度検出手段の回転動作を制御すること
を特徴とする。

【００１１】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項２または３記載の光学式座標出力装置において、高い
分解能を有する角度検出手段により受光された入射光学
系の光軸より所定範囲内に入射ビームが存在するよう
に、高い分解能の角度検出手段の回転動作を制御するこ
とを特徴とする。

【００１２】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項１から４のいずれか１項に記載の光学式座標出力装置
において、座標指示手段は、１つ以上の光源を有し、光
源からの照射光が座標指示手段の所定の部位から全周囲
的に照射されることを特徴とする。

【００１３】また、請求項６記載の発明によれば、請求
項１から５のいずれか１項に記載の光学式座標出力装置
において、座標指示手段へ光ビームを検出座標面に平行
に走査するように照射する照射手段を有することを特徴
とする。

【００１４】また、請求項７記載の発明によれば、請求
項１から６のいずれか１項に記載の光学式座標出力装置
において、座標指示手段が検出座標面に接触したことを
感知した場合、光源に電力を供給して発光させることを
特徴とする。

【００１５】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項１から７のいずれか１項に記載の光学式座標出力装置
において、受光手段は、所定のパターンを有する部材を
介して受光し、２以上の角度検出手段のうち任意の角度
検出手段は、部材を介して受光された光の強度パターン
情報から入射角を判定することを特徴とする。

【００１６】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項１から８のいずれか１項に記載の光学式座標出力装置
において、座標指示手段は、所定の動作を指示する無線
信号を送信することを特徴とする。

【００１７】また、請求項１０記載の発明によれば、請
求項９記載の光学式座標出力装置において、座標指示手
段により送信された無線信号を受信し、他の装置に接続
されている場合、無線信号に基づいた所定の信号を他の
装置へ出力することを特徴とする。

【００１８】また、請求項１１記載の発明によれば、請
求項１から１０のいずれか１項に記載の光学式座標出力
装置において、検出座標面の表示座標系における２以上
の座標位置に補正用のマーカを表示し、マーカに基づい
て任意の角度検出手段の表示座標系での座標位置を算出
し、算出結果により任意の角度検出手段の座標位置情報
を補正することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】（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光学式座標出力装置の構成
を示す図である。以下、図１を用いて、本実施形態にお
ける光学式座標出力装置の構成および動作について説明
する。

【００２０】光学式座標出力装置は、光学式座標出力装
置本体１と、座標指示面２と、座標指示部材３とを有す
る。光学式座標出力装置本体１は、角度検出部４〜７
と、中央演算処理部１０と、記憶部１１とを有する。角
度検出部４は、光検出回路４ａと、演算回路４ｂとを有
し、角度検出部５は、光検出回路５ａと、演算回路５ｂ
とを有し、角度検出部６は、光検出回路６ａと、演算回
路６ｂとを有し、角度検出部７は、光検出回路７ａと、
演算回路７ｂとを有する。

【００２１】光学式座標出力装置本体１は、図１に示さ
れるように、紙面やＬＣＤ等の座標指示面２に、操作者
が操作する座標指示部材３と対向する位置に設置され
る。座標指示部材３は、光源を有する。

【００２２】角度検出部６、７は、高角度検出分解能を
有する。角度検出部４、５は、低角度検出分解能を有す
る。中央演算処理部１０は、各種演算と各ユニットを制
御する。記憶部１１は、演算結果等を記憶する。本実施
形態における光学式座標出力装置は、座標指示部材３の
光源位置を、高分解能の角度検出部６、７と低分解能の
角度検出部４、５とのそれぞれの組み合わせによる三角
測量の原理を用いて計測する。

【００２３】以下に動作について説明する。本実施形態
では、操作者が座標指示部材３を保持して座標指示面の
所望の座標を指示すると、座標指示部材３が有する光源
から参照光ビームが照射される。

【００２４】図２は、本発明の第１の実施形態における
座標指示部材３の構成示す図である。以下、図１および
図２を用いて、座標指示部材３の構成および動作につい
て説明する。

【００２５】座標指示部材３は、光源１５と、制御回路
１６と、電源１７と、光学系１８と、スイッチ１９とを
有する。光源１５は、ＬＤもしくはＬＥＤなどからな
る。光学系１８は、座標指示部材３を座標指示面２に接
触させた際に、ほぼ全周に渡り光源１５からの照射光が
拡散放射されるように設けられている。制御回路１６
は、光源１５を制御する。電源１７は、電池等を有す
る。

【００２６】光源１５の点灯は、座標指示部材３に設け
たメインスイッチ（図示せず）により点灯させてもよい
が、本実施形態では、省エネ効果と誤検知等を考慮し、
座標指示面２に先端部が接触したことを圧力センサもし
くは可動部材の機械的変位によりスイッチ１９をＯＮに
する機構を設けることにより、座標指示部材３が座標指
示面２に接触したことを感知して光源１５を点灯、光学
系１８により拡散光が座標指示部材３の座標支持部位の
近傍からほぼ全周囲的に照射される。

【００２７】図３は、本発明の第１の実施形態における
光検出回路の構成を示す図である。また、図４は本発明
の第１の実施形態における光検出回路の動作を示す図で
ある。以下、図１、図３、および図４を用いて、光検出
回路の構成および動作について説明する。なお、図３お
よび図４の構成は、光検出回路の分解能によらず、光検
出回路４ａ〜７ａ共通の構成を示しているとしてよい。

【００２８】光検出回路は、シリンドリカルレンズ２０
ａと、シリンドリカルレンズ２０ａの焦点距離近傍位置
に位置検出素子２０ｂ（光強度を入射スポット位置情報
に変換するＰＳＤや入射光強度の空間分布を検出可能な
ＣＣＤなどのラインセンサ）とを有し、光検出回路の入
射スポットの中心位置とレンズ光軸からの距離情報δか
ら演算部により入射角度α_i（ただし、ｉ＝ｈまたは
ｌ：ｈは高分解能の検出部、ｌは低分解能の検出部）を
式１を用いて求めることができる。

【００２９】 δ＝ｆ_i・ｔａｎ（π／２−α_i）．．．．．（式１）（ただし、ｉ＝ｈまたはｌ）

【００３０】本実施形態では、説明を簡単化するため
に、座標指示面２の直交する２辺をＸ及びＹ軸とし（以
下、入力座標系とする）、入射角度はＸ軸とのなす角度
とする。また、シリンドリカルレンズ２０ａの光軸はＹ
軸に平行とする。実際には、指示範囲内を効率よく検出
することを考えると、光軸は、座標指示面２の検出範囲
の中心に向けるのが望ましいが、その際はあらかじめ光
軸とＸ軸との角度を考慮して、入射角を算出すればよ
い。同様にして、他の２つについても同様の方法にて光
検出部への入射角度βｉ（ただし、ｉ＝ｈまたはｌ）を
求める。ただし、高分解能の光検出部では上記式からわ
かる通り、必ずｆｈ＞ｆｌの関係を満たす。

【００３１】また、高分解能の角度検出部６、７は、光
学中心を軸に回転する可動部上に設置され、かつ可動部
にはロータリーエンコーダ等の角度検出回路を取り付け
ていて、常にその回転量はセンシングされていて、角度
算出の際、高分解能の角度検出部６、７では、回転角を
オフセットした形で指示部材からの入射角度を算出す
る。

【００３２】次に、各入射角度が求まる（演算回路で行
う）と、角度検出部４〜７のうち分解能の等しい２つの
組みあわせ（本実施形態は角度検出部４と５の組、角度
検出部６と７の組の計２組）から指示座標データをそれ
ぞれ算出する。

【００３３】例えば、図４に示されているように、入力
座標上での所定の２つの角度検出部４、５の光学中心位
置をそれぞれＰ_l1、Ｐ_l2とし、この組み合わせから求め
られる指示部材の照射位置をＳ₁、Ｓ₂から線分Ｐ_l1Ｐ
_l2に垂線を引いた際の交点をＭ１とすると、幾何学的関
係から式２が成り立つ。

【００３４】｜Ｓ₁Ｍ₁｜＝Ｌ_l1・ｔａｎα_l＝（Ｌ₁−Ｌ₁₁）ｔａｎβ_l ．．．．（式２）

【００３５】ただし、式２において、｜Ｓ₁Ｍ₁｜は、
線分Ｓ₁Ｍ₁の大きさを表し、Ｌ₁はＰ_l1及びＰ_l2間の
距離（Ｌ₁＝｜Ｐ_l1Ｐ_l2｜）、Ｌ_l1はＰ_l1及びＭ₁間の
距離（Ｌ₁＝｜Ｐ_l1Ｐ_l2｜）とする。中央演算処理部１
０により、上記関係からＬ₁₁について解くことにより、
式３および式４が成り立つ。

【００３６】Ｌ_l1＝Ｌ₁・ｔａｎβ_l／（ｔａｎα_l＋ｔａｎβ_l）．．．．（式３）

【００３７】｜Ｓ₁Ｍ₁｜＝Ｌ₁ｔａｎα_lｔａｎβ_l／（ｔａｎα_l＋ｔａｎβ_l）．．．．（式４）

【００３８】上記の結果と、各角度検出部の座標Ｐ_l1、
Ｐ_l2から、拡散照射光学系の照射位置Ｓｌは、式５から
算出される。

【００３９】Ｓｌ＝（ｘ_l，ｙ_l）＝（Ｘ_l1＋Ｌ_l1，Ｙ_l1＋｜Ｓ₁Ｍ₁｜）．．．．（式５）

【００４０】図５は、本発明の第１の実施形態における
光学式座標出力装置の構成を示すブロック図である。以
下、図５を用いて、高分解能の角度検出部６、７の組に
おける指示座標データの算出動作について説明する。

【００４１】低分解能の角度検出部４、５と同様な方法
により、高分解能の角度検出部６、７の組の光学中心位
置Ｐ_h1、Ｐ_h2から計測されるＳ_hの交点位置を算出す
る。ただし、Ｘ軸とのなす角度は、回転制御部３０の回
転角でオフセットしたものを用いる点が異なるのみであ
る。

【００４２】理想的にはＳ_l＝Ｓ_hとなるはず（従来例
１ではＳ_lを指示座標として採用している）であるが分
解能の違いから、一般には異なる。そこで、本実施形態
では、座標データ判定部３１によりＳ_lの時間的変動量
を所望の時間分計測し、その平均移動量が所定の範囲内
にある場合には、指示部材は小さい動きをしていると判
断して、実際の指示座標データとしてＳ_hを採用、範囲
外の場合はＳ_lを採用して次段の機器へ指示座標データ
を転送する。実際変動量が小さい場合には細かな入力作
業をしていることに対応するので指示座標データには高
分解能が要求される。上記条件以外では、移動速度など
により判断してもよい。

【００４３】図６は、本発明の第１の実施形態における
光学式座標出力装置の構成および検出範囲を示す図であ
る。また、図１４は、本発明の第１の実施形態における
光学式座標出力装置の入射ビームを示す図であり、図７
は、本発明の第１の実施形態の変形例における光学式座
標出力装置の構成を示すブロック図である。以下、図
１、図５、図６、図７および図１４を用いて、本実施形
態における光学式座標出力装置の検出動作について説明
する。

【００４４】高分解能の角度検出部６、７の検出範囲３
５は、座標指示面２の一部に限られるため、座標指示面
２が、例えば検出範囲３６のように移動した場合には、
追従機能として座標指示部材３の現在位置に対応した高
分解能の角度検出部６、７の回転を制御する必要があ
る。

【００４５】本実施形態では、図５に示されているよう
に、低分解能の角度検出部４、５から算出される指示座
標データを現在の指示部材位置として、その点に高分解
能の角度検出部６、７の光学軸が向くように可動部を回
転制御する。もしくは、追従を高速にするために、図７
に示されているように、高分解能の角度検出部６、７に
より受光素子上の入射光学系の光軸から一定範囲内に入
射ビーム４０が存在するように可動部８、９を回転制御
する回転制御部４１を用いることも可能である。

【００４６】（第２の実施形態）図８は、本発明の第２
の実施形態における光学式座標出力装置の構成を示す図
である。以下、図８を用いて、本実施形態の光学式座標
出力装置の構成および動作について説明する。また、本
実施形態は特記する構成以外は、第１の実施形態と同様
の構成を有するものとする。

【００４７】光学式座標出力装置は、光学式座標出力装
置本体１と、座標指示面２と、座標指示部材３とを有す
る。また、光学式座標出力装置本体１は、角度検出部
４、５と、中央演算処理部１０と、光走査部４５とを有
する。角度検出部４は、光検出回路４ａと、演算回路４
ｂとを有し、角度検出部５は、光検出回路５ａと、演算
回路５ｂとを有する。また、光走査部４５は、走査光学
系４５ａと、光源４５ｂと、駆動制御部４５ｃとを有す
る。

【００４８】本実施形態では、座標指示部材３に発光機
能を搭載するのではなく、検出側からポリゴンミラー等
の走査光学系４５ａ、ＬＤ等の光源４５ｂ、それらの駆
動制御部４５c とを有する光走査部４５により検出座標
面に平行に光ビームを走査することにより照射し、座標
指示部材３からの反射戻り光をそれぞれの角度検出部
４、５により検出することにより実現している。これに
より専用の座標指示部材３を用いることなく、たとえば
指などにより座標を指示することが可能になる。また、
光走査部４５が有する走査光学系４５ａの回転角度を検
出する部位を設けることにより、反射光を受光した際の
照射角度がわかることから、たとえば角度検出部の１つ
を省略し、光走査部４５と置き換えることも可能であ
る。

【００４９】（第３の実施形態）図９は、本発明の第３
の実施形態における光学系座標出力装置のスリットおよ
びラインセンサの構成を示す図である。以下、図９を用
いて、本実施形態における光学式座標出力装置の構成お
よび動作について説明する。また、本実施形態は特記す
る構成以外は、第１の実施形態と同様の構成を有するも
のとする。

【００５０】本実施形態では、角度検出部において、第
１の実施形態に用いられていたシリンドリカルレンズの
代わりにスリット５０ａを用い、ラインセンサ５０ｂと
所定の距離、たとえばｆだけ離して設置した構成にし、
ラインセンサ５０ｂ上の強度パターンの中心（もしくは
光量分布を考慮に入れた重心）とスリット５０ａの中心
軸位置からのラインセンサ５０ｂ上のずれ量δと前記距
離ｆから算出方法と同様に入射角度を算出することによ
り、高価なレンズを用いずに精度よく入射角度を検出す
ることが可能になる。

【００５１】（第４の実施形態）図１０は、本発明の第
４の実施形態における光学式座標出力装置の構成を示す
図である。また、図１１は、本発明の第４の実施形態に
おける座標指示部材の構成を示す図である。以下、図１
０および図１１を用いて、本実施形態の光学式座標出力
装置の構成および動作について説明する。また、本実施
形態は特記する構成以外は、第１の実施形態と同様の構
成を有するものとする。

【００５２】光学式座標出力装置は、光学式座標出力装
置本体１と、座標指示面２と、座標指示部材３とを有す
る。また、光学式座標出力装置本体１は、角度検出部
４、５と、中央演算処理部１０と、受信部５５とを有す
る。角度検出部４は、光検出回路４ａと、演算回路４ｂ
とを有し、角度検出部５は、光検出回路５ａと、演算回
路５ｂとを有する。座標指示部材３は、光源１５、５６
と、制御回路１６と、ボタン５７と、信号生成回路５８
とを有する。

【００５３】本実施形態では、図１１に示されているよ
うに、座標指示部材３上に所定の信号を生成する信号生
成回路５８および送信指示を操作するボタン５７が配置
されている。ボタン５７を操作することにより所定の信
号に変調された信号を座標検出に用いる波長と異なる波
長の光源５６を搬送波として、信号生成回路５８から所
定の信号を重畳して送信する。

【００５４】光学式座標出力装置本体１は、受信部５５
において信号光を受信し、中央演算処理部１０により、
所定の信号に変換後、次段の情報処理装置（たとえば、
ＰＣや情報端末）へ出力する。

【００５５】例えば、光学式座標出力装置をマウスとし
て用いることによって、マウスボタンのクリック動作を
本機能で実現することにより、ＰＣ等のＧＵＩ操作の為
の入力装置として用いることが可能になる。

【００５６】また、信号生成回路５８により単一ボタン
の操作の種類もしくは複数のボタンの操作に応じて重畳
する信号を用意しておくことにより、次段の装置へ複数
の異なる動作を指示することも可能である。さらに同様
に専用の送受信部を設けて、電波もしくは超音波を搬送
波に用いても同様なことが可能である。

【００５７】（第５の実施形態）図１２は、本発明の第
５の実施形態における光学式座標出力装置の座標補正方
法の原理を示す図である。以下、図１２を用いて、本実
施形態における光学式座標出力装置における座標補正方
法について説明する。また、本実施形態は特記する構成
以外は、第１の実施形態と同様の構成を有するものとす
る。

【００５８】話を簡単化するため、三角測量を行う一組
（高分解能、もしくは低分解能の一方の組）からなる角
度検出部について説明する。他方の組も同様に補正を行
うことが可能である。

【００５９】本実施形態では、例えば指示画面上に各軸
に平行な長方形の座標（入力座標上で）が既知である頂
点Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、Ｄ₄の４つの座標点を十字や○な
どの記号で表示し、それらの点を座標指示部材３で順番
に指示する。角度検出部の光学中心の設置座標位置Ｐ₁
およびＰ₂は設計上概略わかっているため、その情報と
得られる角度情報からどの点を指示したかは簡単に判別
できるため指示する順番は操作者が任意に指定可能であ
る。例えば、Ｄ₁とＤ₂を指示した際の角度情報の差分
をα₁、同じくＤ₁とＤ₃を指示した際の角度情報の差
分をα₂とすると、正弦定理より、点Ｄ₁とＤ₂とを通
り、三角形Ｐ₁Ｄ₁Ｄ₂に外接する円６０および点Ｄ₁
とＤ₃を通り、三角形Ｐ₁Ｄ₁Ｄ₃に外接する円６１の
それぞれの半径ｒ₁、ｒ₂は式６および式７により求め
られる。

【００６０】ｒ₁＝｜Ｄ₁Ｄ₂｜／２ｓｉｎα₁ ．．．．．．．．．．．．（式６）

【００６１】ｒ₂＝｜Ｄ₁Ｄ₃｜／２ｓｉｎα₂ ．．．．．．．．．．．．（式７）

【００６２】さらに、図形上の特徴から円６０の中心Ｃ
₁の座標のうち、ｙ座標値はＤ₁とＤ₂との中点Ｍ₁の
ｙ座標である。また、ｘ座標は式８および式９の関係か
ら算出される。

【００６３】｜Ｃ₁Ｍ₁｜＝√（ｒ₁ ²−｜Ｍ₁Ｄ₂｜²）．．．．．．．．（式８）

【００６４】（点Ｃ₁のｘ座標）＝（Ｍ₁のｘ座標）−｜Ｃ₁Ｍ₁｜．．．．（式９）

【００６５】同様に、円６１の中心点Ｃ₂の座標も式１
０〜式１２から算出される。

【００６６】｜Ｃ₂Ｍ₂｜＝√（ｒ₂ ²−｜Ｍ₂Ｄ₃｜²）．．．．．．．（式１０）

【００６７】（点Ｃ₂のｘ座標）＝（Ｄ₁とＤ₃との中点Ｍ₂のｘ座標）．．．．．．．（式１１）

【００６８】（点Ｃ₁のｙ座標）＝（Ｍ₂のｙ座標）−｜Ｃ₂Ｍ₂｜．．．．（式１２）

【００６９】今、直線Ｃ₁Ｃ₂と直線Ｐ₁Ｄ₁との交点
をＡとし、直線Ｐ₁Ｄ₁上の方向ベクトル（単位ベクト
ル）をｖ₁とすると、式１３および式１４の関係が成り
立つ。

【００７０】ｖ₁⊥（ベクトルＣ₁Ｃ₂）．．．．．．．（式１３）

【００７１】｜ｖ₁｜＝１．．．．．．．（式１４）

【００７２】上記の式１２および式１３の関係からｖ₁
の成分が求められる。これにより、直線Ｄ₁Ａ上の任意
の点をＱとし、座標原点をＯとすると、ベクトルＯＱ
は、ｔを任意の実数として下記の式１５のように記述で
きる。

【００７３】ベクトルＯＱ＝ＯＤ₁＋ｔ・ｖ₁ ．．．．．．．（式１５）

【００７４】ここで、点Ａ＝Ｑの時のｔの値をｔ₀とす
ると、ｋを実数として、ｔ₀は式１６により求めること
ができる。

【００７５】ＯＤ₁＋ｔ₀・ｖ₁＝ＯＣ₁＋ｋ・Ｃ₁Ｃ₂ ．．．．．．．（式１６）

【００７６】従って、補正すべき座標点Ｐ₁は、図形上
の特徴から式１７により算出される。

【００７７】ＯＰ₁＝ＯＤ₁＋２・ｔ₀・ｖ₁ ．．．．．．．．（式１７）

【００７８】同様に、点Ｄ₁とＤ₃とを指示した際の角
度情報の差分、および同じくＤ₃とＤ₄とを指示した際
の角度差分から点Ｐ₂の正確な座標が算出でき、これら
の結果で初期設定された座標値Ｐ₁、Ｐ₂を書き換える
ことにより、以後の座標計測を正確に行うことが可能で
ある。

【００７９】また、さらに上記結果及び各点での角度測
定値から、角度検出部の光軸と表示座標系とのなす角の
補正を行うことも可能である。ただし、回転機構を有す
る組の場合は現在の回転角度データをオフセット量とし
て考慮することにより補正を行う点が異なることに注意
することにより、同様に補正可能である。

【００８０】本実施形態は、種々の変形が可能で、例え
ば、指示座標部材の複数の光源を円周上に半径方向に光
軸を向けた方向に設置することにより実現することも可
能である。また、角度検出部には光源の波長以外を遮光
するフィルタを設けることにより外光等の影響を低減す
ることが可能である。さらに、一定時間角度検出部に入
力信号がない場合には中央演算処理部等への電力を抑え
ることによる省エネに対応することも可能である。

【００８１】なお、上記の実施形態は本発明の好適な実
施の一例であり、本発明の実施形態は、これに限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変形して実施することが可能となる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、受光した光の強度情報に基づいて入射光の
入射角度を検出し、その検出情報に基づく指示座標デー
タを算出することによって、簡単な構成で高精度な光学
式座標出力装置を提供することが可能となる。

【００８３】また、請求項２記載の発明によれば、所定
の軸を中心に回転し、回転量を検出することによって、
簡単な構成で高精度な光学式座標出力装置を提供するこ
とが可能となる。

【００８４】また、請求項３記載の発明によれば、低い
分解能を有する角度検出部から算出される指示座標デー
タに基づいて、高い分解能を有する角度検出部の回転動
作を制御することによって、広範囲な入力領域に対し、
追従性のよい高精度な光学式座標出力装置を提供するこ
とが可能となる。

【００８５】また、請求項４記載の発明によれば、高い
分解能を有する角度検出部により受光された入射光学系
の光軸より所定範囲内に入射ビームが存在するように、
高い分解能の角度検出部の回転動作を制御することによ
って、広範囲な入力領域に対し、追従性のよい高精度な
光学式座標出力装置を提供することが可能となる。

【００８６】また、請求項５記載の発明によれば、座標
指示部材が有する光源からの照射光が座標指示部材の所
定の部位から全周囲的に照射されることによって、高精
度な光学式座標出力装置を提供することが可能となる。

【００８７】また、請求項６記載の発明によれば、座標
指示部材へ光ビームを検出座標面に平行に走査するよう
に照射することによって、高精度な光学式座標出力装置
を提供することが可能となる。

【００８８】また、請求項７記載の発明によれば、座標
指示部材が検出座標面に接触したことを感知した場合、
座標指示部材が有する光源に電力を供給して発光させる
ことによって、座標指示部材の電源に対し、省エネ機能
を搭載できるとともに、不要な座標検知を防ぎ、安定し
た入力環境を提供することが可能となる。

【００８９】また、請求項８記載の発明によれば、所定
のパターンを有する部材を介して受光された光の強度パ
ターン情報から入射角を判定することによって、簡単な
構成により高精度の角度検出機能を実現することが可能
である。

【００９０】また、請求項９記載の発明によれば、所定
の動作を指示する無線信号を送信することによって、遠
隔操作により座標入力などの操作を行うことが可能とな
る。

【００９１】また、請求項１０記載の発明によれば、受
信された無線信号に基づいた所定の信号を接続されてい
る他の装置へ出力することによって、座標入力と同時に
他の操作指示を接続されている他の装置へ通知し、情報
機器のグラフィカルユーザインタフェイス（ＧＵＩ）の
操作を行うことが可能となる。

【００９２】また、請求項１１記載の発明によれば、検
出座標面の表示座標系における２以上の座標位置に補正
用のマーカを表示し、マーカに基づいて角度検出部の表
示座標系での座標位置を算出し、算出結果により角度検
出部の座標位置情報を補正することによって、生産時の
組み付け誤差やユーザへの運搬の際などに発生する各ユ
ニットのずれなどによる、座標読み取り誤差を低減し、
信頼性の高い座標出力装置を提供することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における光学式座標出
力装置の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における座標指示部材
３の構成示す図である。

【図３】本発明の第１の実施形態における光検出回路の
構成を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における光検出回路の
動作を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施形態における光学式座標出
力装置の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第１の実施形態における光学式座標出
力装置の構成および検出範囲を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施形態の変形例における光学
式座標出力装置の構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の第２の実施形態における光学式座標出
力装置の構成を示す図である。

【図９】本発明の第３の実施形態における光学系座標出
力装置のスリットおよびラインセンサの構成を示す図で
ある。

【図１０】本発明の第４の実施形態における光学式座標
出力装置の構成を示す図である。

【図１１】本発明の第４の実施形態における座標指示部
材の構成を示す図である。

【図１２】本発明の第５の実施形態における光学式座標
出力装置の座標補正方法の原理を示す図である。

【図１３】従来例１の一実施例における座標情報出力装
置のシステム構成を示す図である。

【図１４】本発明の第１の実施形態における光学式座標
出力装置の入射ビームを示す図である。

【符号の説明】

１光学式座標出力装置本体２座標指示面３座標指示部材４〜７角度検出部４ａ〜７ａ光検出回路４ｂ〜７ｂ演算回路８、９可動部１０中央演算処理部１０ａ、１０ｂ座標演算部１１記憶部１５光源１６制御回路１７電源１８光学系１９スイッチ２０ａシリンドリカルレンズ２０ｂ位置検出素子３０、４１回転制御部３１座標データ判定部３５、３６検出範囲４０入射ビーム４２座標変動量判定部４５光走査部４５ａ走査光学系４５ｂ光源４５ｃ駆動制御部５０ａスリット５０ｂラインセンサ５６光源５７ボタン５８信号生成回路６０、６１円１１１移動体１１１ａ〜１１１ｃ押ボタンスイッチ１１２操作テーブル１１２ａ移動可能領域１１３Ｘ受光部１１４Ｙ受光部１１５信号処理回路１１６演算回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】座標位置検出を目的とする光信号を発光
し、検出座標面上を移動する座標指示手段と、該座標指示手段による発光および反射光を受光する受光
手段と、該受光手段により受光した光の強度情報に基づいて入射
光の入射角度を検出し、異なる分解能を有する２以上の
角度検出手段と、前記２以上の角度検出手段のうちの所定の組からの検出
情報に基づく指示座標データをそれぞれに算出する演算
手段と、前記指示座標データのうち所定の指示座標データを選択
するデータ選択手段と、を有することを特徴とする光学式座標出力装置。
【請求項２】前記２以上の角度検出手段のうち所定の
値よりも高い分解能を有する角度検出手段は、所定の軸
を中心に回転し、該回転量を検出することを特徴とする
請求項１記載の光学式座標出力装置。
【請求項３】前記２以上の角度検出手段のうち前記所
定の値より低い分解能を有する角度検出手段から算出さ
れる指示座標データに基づいて、前記高い分解能を有す
る角度検出手段の回転動作を制御することを特徴とする
請求項２記載の光学式座標出力装置。
【請求項４】前記高い分解能を有する角度検出手段に
より受光された入射光学系の光軸より所定範囲内に入射
ビームが存在するように、前記高い分解能を有する角度
検出手段の回転動作を制御することを特徴とする請求項
２または３記載の光学式座標出力装置。
【請求項５】前記座標指示手段は、１つ以上の光源を
有し、該光源からの照射光が前記座標指示手段の所定の
部位から全周囲的に照射されることを特徴とする請求項
１から４のいずれか１項に記載の光学式座標出力装置。
【請求項６】前記座標指示手段へ光ビームを前記検出
座標面に平行に走査するように照射する照射手段を有す
ることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記
載の光学式座標出力装置。
【請求項７】前記座標指示手段が前記検出座標面に接
触したことを感知した場合、前記光源に電力を供給して
発光させることを特徴とする請求項１から６のいずれか
１項に記載の光学式座標出力装置。
【請求項８】前記受光手段は、所定のパターンを有する部材を介して受光し、前記２以上の角度検出手段のうち任意の角度検出手段
は、前記部材を介して受光された光の強度パターン情報から
入射角を判定することを特徴とする請求項１から７のい
ずれか１項に記載の光学式座標出力装置。
【請求項９】前記座標指示手段は、所定の動作を指示する無線信号を送信することを特徴と
する請求項１から８のいずれか１項に記載の光学式座標
出力装置。
【請求項１０】前記座標指示手段により送信された無
線信号を受信し、他の装置に接続されている場合、前記
無線信号に基づいた所定の信号を前記他の装置へ出力す
ることを特徴とする請求項９記載の光学式座標出力装
置。
【請求項１１】前記検出座標面の表示座標系における
２以上の座標位置に補正用のマーカを表示し、前記マー
カに基づいて前記２以上の角度検出手段のうち任意の角
度検出手段の表示座標系での座標位置を算出し、該算出
結果により前記任意の角度検出手段の座標位置情報を補
正することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１
項に記載の光学式座標出力装置。