JP2503012Y2 - 光学式座標検知装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔概要〕 位置指定領域内で第１座標および第２座標により示さ
れる２次元の位置の指定が行われた場合、その位置指定
領域に対して形成される光マトリクス部の第１および第
２の受光部で検出される各光量の分布から第１および第
２座標の平均座標をそれぞれ算出し、上記の指定された
位置の第１および第２座標を推定する際に、上記の各光
量の変化の極性が変わるポイントがそれぞれいくつある
かを検知してこのポイントの数がいずれの座標方向に対
しても１つのときのみ上記の位置座標推定により座標検
知を行う光学的座標検知装置であって、位置指定領域内
に光路面と交叉して複数本の指が置かれた場合等に位置
座標が誤って検知されるのを防止することが可能とな
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、マトリクス状に形成された光マトリクスス
イッチ装置を用いて、例えばディスプレイ画面の２次元
平面に対して、オペレータが指定した位置の座標を光学
的に検知する光学式座標検知装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータ等のディスプレイ画面
に対して座標を指定するポインティングデバイスが使用
されるようになってきた。例えば、ディスプレイに表示
されているコマンドまたはメニュー画面から所望のコマ
ンドまたはメニューを選択する際に、このポインティン
グデバイスは、その選択するコマンドまたはメニューの
位置を指定して、この位置にカーソルを移動することに
より、所望のコマンドまたはメニューを選択する。

一般に、ポインティングデバイスとして、タブレッ
ト、マウス、トラックボール、ジョイステック等の座標
入力装置が知られている。これらの座標入力装置は、デ
ィスプレイの画面自体に取り付けるのではなく、オペレ
ータがその画面を見ながら操作し易い場所に設けてい
る。これにより、その画面上のカーソルを所望の位置に
移動する場合には、カーソルは必ずホームポジション
（初期位置）から始まって所望の位置に向かって、連続
的に移動される。しかし、これらの座標入力装置を操作
する場所とディスプレイの画面とが別々になっているの
で、オペレータは、一々、座標入力装置とディスプレイ
の画面とを見比べながら操作するために操作性が良くな
いという欠点がある。そのために、ディスプレイの画面
に直接、座標指定可能なポインティングデバイスが必要
とされる。

〔従来の技術〕

一般に、ディスクの画面に直接、座標指定を行うポイ
ンティングデバイスとして、光マトリクススイッチ装置
がある。第８図にこの光マトリクススイッチ装置の位置
指定部の配置列を示した斜視図である。本図において、
位置指定領域の第１座標方向と第２座標方向（例えば、
ｘ座標方向とｙ座標方向）に、その位置指定領域を介し
てそれぞれ相対向する平行光源G_x及び受光部R_xと平行光
源G_yおよび受光部R_yがマトリクス状に配置されている。
受光部R_xは、例えばＭ個の受光素子P_xO〜P_xMが等間隔に
ｘ座標方向に配列しており、各受光素子は平行光源G_xか
らの平行光を受ける。一方、受光部R_yは、例えばＮ個の
受光素子P_yO〜P_yNが等間隔にｙ座標方向に配列してお
り、各受光素子は平行光源G_yからの平行光を受ける。し
たがって、例えば、オペレータが指によって位置指定領
域のうち一箇所を位置指定すると、その位置における光
は指のために遮断される。この遮断された受光素子に対
応したｘ座標およびｙ座標等の第１座標および第２座標
を検知することにより、オペレータが指定した位置の座
標を検知することができる。

第９図は上記の光マトリクススイッチ装置の回路図を
示す。本図では、受光素子としてホトトランジスタを用
い、マイクロコンピュータ200によってｘ座標方向およ
びｙ座標方向のホトトランジスタのうち所定の数毎に所
定のタイミングにより検知信号を出力して、それにより
ホトトランジスタの出力信号を検出して光が遮断されて
いるホトトランジスタを検知するものである。

詳細には、第10図のタイミングチャートにより説明す
る。本図において、T_o〜T_mはタイミング信号であり、所
定のタイミング毎に“L"（Low）レベル信号をホトトラ
ンジスタに出力する。K_o〜K_nはホトトランジスタからの
検出信号であり、ｘ座標方向及びｙ座標方向のホトトラ
ンジスタのうち所定の数毎のホトトランジスタの出力信
号を示す。また、光が遮断されている場合にはホトトラ
ンジスタは“H"（High）レベル信号を出力し、光が遮断
されていない場合にはホトトランジスタはＬレベル信号
を検出する。今、仮に、オペレータが、指によりｘ＝1,
y＝２の座標に位置指定したものとすると、ホトトラン
ジスタP_x1〜P_y2への光は遮断されるので、タイミング信
号ＰT₁，T₂が出力されたときに、検出信号K_o，K_jのとき
Ｈレベル信号になり、ｘ＝1,y＝２の座標が検知され
る。なお、所定のタイミングに応じて検出される他のホ
トトランジスタ（すなわち、光が遮断されていないホト
トランジスタ）はＬレベル信号を出力する。

しかし、上記の光マトリクススイッチ装置において、
平行光源G_x，G_yからの光は実際に、必ずしも平行光とな
っておらず、少し発散してしまうので、その光を受ける
受光素子に近接した受光素子に影響を与える。そのため
に、受光素子の間隔を余り狭くして配列することができ
ない。この結果、オペレータが指定した位置の座標は、
受光素子に対応して設定した座標しか検知できないの
で、検知の精度が低くなるという不都合が生ずる。

第11図はこの不都合に対処するための従来の光学式座
標検知装置の一例を示すブロック図である。本図におい
て、１は光マトリクス部であり、例えばｘ座標およびｙ
座標のような第１座標および第２座標によって示され、
位置指定の対象となる位置指定領域にあって、その指定
された位置の第１および第２座標を検知するための光マ
トリクスをその位置指定領域に形成する。この光マトリ
クスは、第１座標方向に位置指定領域を介して相対向す
る第１の光源1aおよび第１の受光部1bと、第２座標方向
の位置指定領域を介して相対向する第２の光源1cおよび
第２の受光部1dとを配置することにより形成される。２
は第１の分布検出部であり、上記位置指定領域内でオペ
レータの指等により位置が指定されたときに、第１の受
光部1bで受光される第１の光源1aからの光量に応じて第
１座標方向（例えば、ｘ座標方向）の光量分布を検出す
る。３は第２の分布検出部であり、第２の受光部1dで検
出される第２の光源1cからの光量に応じて第２座標方向
（例えば、ｙ座標方向）の光量分布を検出する。４は第
１の演算部であり、第１の分布検出部２で得られた光量
分布に基づき第１座標の平均座標を算出する。５は第２
の演算部であり、第２の分布検出部３で得られた光量分
布に基づき第２座標の平均座標を算出する。なお、上記
第１および第２分布検出部2,3と第１および第２演算部
4,5の構成の詳細に関しては、実施例の項で述べること
とする。９は座標推定部であり、第１の演算部４および
第２の演算部５から得られたそれぞれの平均座標から、
指定した位置の座標を推定し、座標情報としての座標信
号S_Pを出力する。上記座標推定部９は、通常マイクロコ
ンピュータ（以下、マイコンと略記する）により実現さ
れる。なお、この場合、第１の受光部1bは、複数個の受
光素子P_xO〜P_xMから構成される。また、第２の受光部1d
は複数個の受光素子P_yO〜P_yMから構成される。

さらに詳しく説明すると、受光素子P_xO〜P_xMは第12図
に示す複数個のホトトランジスタからなる。さらに、各
ホトトランジスタのコレクタ側には抵抗R_c（第９図参
照）を介して外部電圧＋V_ccが印加されており、各ホト
トランジスタにより受光される光量に応じて各コレクタ
から出力される出力電圧が第１および第２の分布検出部
2,3に入力される。

第13図はオペレータによる位置の指定が行われたとき
の光マトリクス部の様子を示す図である。今、第13図に
示すように、オペレータが指等によって、光マトリクス
部１の位置指定領域内で位置指定すると、ｘ座標方向お
よびｙ座標方向に配列したホトトランジスタP_xO〜P_xMお
よびP_yO〜P_yNでの照度分布および出力電圧は第14図およ
び第15図に示される。

第14図（ただし、実線部のみを参照のこと）におい
て、（ａ）はｘ座標方向における照度L_xの分布を示し、
（ｂ）はｘ座標方向に配置したホトトランジスタの出力
電圧V_cxの分布を示す。（ａ）の照度分布において、ｘ
座標Ｉ−2,I−1,I,I＋１に配置したホトトランジスタP
_x1-2〜P_x1-1，P_xI，P_xI+1では、指の形状に応じて第１
の光源1aからの平行光が遮断されるので、上記ホトトラ
ンジスタにより受光される光量、例えば照度L_xが低下し
ている。これにより、（ｂ）の出力電力V_cxの分布に示
すように、ホトトランジスタP_xI-2，P_xI-1，P_xI，P_xI+1
は照度L_xの低下量に応じた出力電圧v_cI-2，v_cI-1，
v_cI，v_cI+1を出力し、これ以外のホトトランジスタの出
力電圧は零である。一方、第15図（ただし、実線部のみ
を参照のこと）においては、（ａ）はｙ座標方向におけ
る照度L_yの分布を示し、（ｂ）はｙ座標方向に配置した
ホトトランジスタの出力電圧v_cyの分布を示す。ここで
も、前記のｘ座標の場合と同様に、一部のホトトランジ
スタにおいて照度L_yの低下量に応じた出力電圧v_cyを出
力する。これらの出力電v_cx，v_cYは、それぞれ第１およ
び第２の分布検出部2,3に順次入力され、第14図の
（ａ）および第15図の（ａ）に対応したピークを有する
光量分布が抽出される。さらに、このピーク付近の各光
量分布に基づいて、統計手法によりｘ座標およびｙ座標
の平均座標をそれぞれ算出しオペレータが指定した位置
の座標を推定して座標信号S_pを出力することにより座標
検知を行っている。このようにすれば、指定した位置に
対する座標を前記第９図の場合よりも精度良く検知する
ことができる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のとおり、従来の光学的検知装置においては、光
マトリクス部および分布検出部により検出される光量分
布に基づき、統計手法によってその光量分布の平均座標
を算出することにより、オペレータが指定した位置の座
標の検知精度を高めるようにしていた。

ここで、オペレータが１本の指により位置指定領域内
の所望の位置を指定した場合には、第14図および第15図
において実線で示したように、指の形状に応じてホトト
ランジスタの出力電圧に１つの極大点が生ずるので、こ
の極大点を最大点としてこの最大点付近の平均座標を算
出すれば、上記位置を誤りなく検知することができる。
しかし、オペレータが、複数本、例えば２本の指を位置
指定領域内の光路面と交叉して置いた場合には、第14図
および第15図において破線で示すように、別の箇所にも
極大点が生ずる。

すなわち、出力電圧の極大点が複数の箇所に現れるこ
とになる。この場合には、これらの複数の極大点の中で
出力電圧が最大となる点を最大点とみなし、この最大点
付近の光量分布に基づき平均座標を算出している。とこ
ろが、上記複数本の指の置き具合や、各ホトトランジス
タの特性のばらつき等によっては、所望の位置を示す指
以外の指を置いた部分（例えば、第14図および第15図の
破線部）が上記最大点として検出されるおそれがある。
このため、オペレータが指定した位置が誤って検知され
るという問題が発生する。

本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであり、位
置指定領域内の光路面と交叉して複数本の指が置かれた
場合に、指定された位置の座標が誤って検知されること
のない光学的座標検知装置を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本考案の原理構成を示すブロック図である。
なお、前述した構成要素と同様のものについては、同一
の参照番号を付して表す。

ここでは、第１座標方向に対して、第１の分布検出部
２により検出される光量分布における光量変化の極性が
変わるポイントがいくつあるかを検知する第１極性変化
検知部６を設けている。また一方で、第２座標方向に対
して、第２の分布検出部３により検出される光量分布に
おける光量変化の極性が変わるポイントがいくつあるか
を検知する第２極性変化検知部７を設けている。さら
に、第１および第２演算部4,5と座標推定部９との間に
選択部８を設けている。この選択部８は、上記第１およ
び第２極性変化検知部6,7の各々により検知される極性
変化のポイントの数がいずれも１つであるか否かに応じ
て座標推定部９による座標推定を行うか否かをそれぞれ
選択するものである。

〔作用〕

本考案の光学的座標検知装置においては、光マトリク
ス部１内のホトトランジスタ等の受光部1b,1dからの出
力電圧の最大点を検出すると共に、この出力電圧の極大
点が１つであるか否かを検知している。すなわち、第１
座標方向および第２座標方向に対する光量変化の極性が
変わるポイントの数をカウントし、上記座標方向の一方
でこの数が２つ以上ある場合には、オペレータの誤操作
等により複数本の指が位置指定領域内に置かれていると
みなして、座標推定部９により位置座標を推定しないよ
うにしている。このようにすれば座標推定部９から誤っ
た座標信号S_pが出力されるおそれはなくなる。なお、上
記ポイントの数が零のときは、オペレータが位置指定領
域内の位置を指定していないので、当然のことながら座
標信号S_pは出力されない。

かくして、本考案では、複数本の指が位置指定領域内
に置かれた場合に、指定された位置の座標が誤って検知
されるのを防止することが可能となる。

〔実施例〕

第２図は本考案の第１実施例を示すハードウェア構成
図である。ここでは、まず初めに、第１および第２の分
布検出部2,3ならびに第１および第２の演算部4,5の構成
について詳しく述べることとする。

第２図において、第１の分布検出部２は切り換え手段
20および読み込み手段21からなる。読み込み手段21は、
一つの受光素子からの出力信号を読み込む毎に、切り換
え手段20を次の受光素子に切り換えさせて、次々に受光
素子P_xO〜P_xM（第１の受光部1bを構成する）からの出力
信号をそれぞれ読み込む。なお、受光素子P_xO〜P_xMは複
数個のホトトランジスタ（第12図）からなり、各ホトト
ランジスタには外部電圧＋V_ccが抵抗R_cおよび切り換え
手段20を介して印加されており、これにより、読み込み
手段21は各ホトトランジスタの出力電圧を読み込む。

また、第２の分布検出部３も同様に、切り換え手段30
および読み込み手段31からなる。読み込み手段31は、一
つの受光素子からの出力信号を読み込む毎に、切り換え
手段30を次の受光素子に切り換えさせて、次々に受光素
子P_yO〜P_yN（第２の受光部1dを構成する）からの出力信
号をそれぞれ読み込む。なお、受光素子P_yO〜P_yNも複数
個のホトトランジスタ（第12図）からなり、各ホトトラ
ンジスタには外部電圧＋v_ccが抵抗R_cおよび切り換え手
段30を介して印加されており、これにより、読み込み手
段31は各ホトトランジスタの出力電圧を読み込む。

第１の演算部４はピーク検出手段40、抽出手段41およ
び演算手段42からなる。ピーク検出手段40は読み込み手
段21で読み込まれた出力電圧のうちでピーク（最大値）
となる出力電圧を検出し、抽出手段41は、そのピークと
なる出力電圧のホトトランジスタを中心にして両側にあ
る所定の数のホトトランジスタの出力電圧を抽出し、演
算手段42は抽出した出力電圧の第１座標（例えば、ｘ座
標）に対する分布から平均座標を算出する。また、第２
の演算部５も同様に、ピーク検出手段50、抽出手段51お
よび演算手段52からなる。ピーク検出手段50は読み込み
手段31で読み込まれた出力電圧のうちでピークとなる出
力電圧を検出し、抽出手段51は、そのピークとなる出力
電圧のホトトランジスタを中心にして両側にある所定の
数のホトトランジスタの出力電圧を抽出し、演算手段５
に抽出した出力電圧の第２座標（例えば、ｙ座標）に対
する分布から平均座標を算出する。これによって、上述
したように、座標推定部９は演算手段42,52によって算
出したｘ座標およびｙ座標の平均座標から指定された位
置の座標を推定して、座標情報として座標信号S_pを出力
する。

なお、上記の抵抗R_cは、ホトトランジスタの最大照度
L_maxにおけるコレクタ電流の最大値i_cmaxに対して、コ
レクタ電圧v_cが、 v_c＝v_cc−R_c・i_cmax≒０ となるように設定される。また、受光素子としてのホト
トランジスタは、例えば指の太さの数分の１（例えば4m
m程度）の間隔で配列してもよい。

次に、第１極性変化検知部６として、読み込み手段21
で読み込まれた出力電圧のｘ座標方移行に対するエンベ
ロープより極大点の数を検知する第１極大点数検知手段
16を設けている。また一方で、第２極性変化検知部７と
して、読み込み手段31で読み込まれた出力線圧のｙ座標
方向に対するエンベロープより極大点の数を検知する第
２極大点数検知手段17を設けている。さらに、選択手段
８は、アナログスイッチ等の第１選択手段18および第２
選択手段28から構成される。これらの第１および第２選
択手段18,28は、上記エンベロープの各極大点の数が１
つのときに、上記演算手段42,52からｘ座標およびｙ座
標の平均座標を座標推定部９に入力するものである。

ここで、第２図の光マトリクス部１の位置指定領域内
で、オペレータが指等によって位置指定を行うと、ｘ座
標方向およびｙ座標方向に配列したホトトランジスタP
_xO〜P_xNおよびP_yo〜P_yNから上記指の形状に対応した分
布を有する出力電圧v_cx，v_cyがそれぞれ出力される（第
14図および第15図参照）。さらに、上記出力電圧v
_cxは、読み込み手段21により、切り換え手段20を介して
次々に読み込まれ、ピーク検出手段40に送出される。ピ
ーク検出手段40は読み込んだ出力電圧のうちピークとな
るｘ座標ｉを検出し、抽出手段41により、そのピークの
ｘ座標を含め、その座標ｉを中心にして前後Ｒ個の出力
電圧を抽出する。演算手段42では、その抽出した出力電
圧に基づき、以下の式により平均座標を算出する。

算出した平均座標は座標推定部９に出力される。

一方、指の位置のｙ座標もｘ座標を求めた処理と同様
に処理することにより求められる。すなわち、出力電圧
v_cyの分布に基づいて、ホトトランジスタからの出力電
圧v_cyは切り換え手段30を介して読み込み手段31により
次々に読み込まれて、ピーク検出手段50を介して、読み
込んだ出力電圧v_cyのうちピークとなるｙ座標ｊを検出
して、抽出手段51により、そのピークのｙ座標ｊを含
め、その座標を中心にして前後Ｒ個の出力電圧が抽出さ
れる。演算手段52は、この抽出した出力電圧に基づいて
以下の式により平均座標を算出する。

算出した平均座標は座標推定部９に出力される。

これにより、座標推定部９は算出した平均座標，
により、指の位置を推定して、座標情報としての座標信
号S_pを出力する。ただし、この場合、第１および第２極
大点数検知手段16,17のいずれか一方において上記極大
点が複数個検出されたときには、第１および第２選択手
段18,28により平均座標，を１組にして座標推定部
９に入力しないようにしている。すなわち、座標推定部
９において、指定された位置の座標を推定することが不
可能な状態になるように設定している。このようにすれ
ば、オペレータが誤操作により位置指定領域内に複数本
の指を置いた場合等に座標信号S_pが誤って出力されるこ
とはなくなる。

第３図は本考案の第２実施例を示すハードウェア構成
図である。ここでは、選択部８の出力側に生成部19が設
け、かつ、このフラグ生成部19にCRT等のエラー表示部2
9を接続している。上記フラグ生成部19は、位置指定領
域内に複数個の指が置かれた場合等にオペレータが誤操
作したことを報知するためのフラグS_fを生成するもので
ある。さらに、上記エラー表示部29は、このフラグS_fに
従って画面上に“エラー”等の表示をするものである。
さらに、選択部８は、ｘ座標方向およびｙ座標方向に対
する光量分布の極大点の数に応じてそれぞれ下記の３種
の切り換え可能な第１選択手段18′および第２選択手段
28′から構成される。すなわち、上記各極大点の数が１
つのときは、平均座標を座標推定部６に入力し、２つ以
上（複数個）のときはフラグ生成のためのトリガ信号を
フラグ生成部19に入力し、零のときはエラー表示部29に
何も表示しないようにしている。なお、上記のフラグ生
成部19、エラー表示部29およびフラグ生成部８以外の構
成は前記第１実施例（第２図）と同様である。

第３図において、第１および第２極大点数検知部16,1
7によりＸ座標方向およびｙ座標方向の一方に複数個の
極大点があることが検知された場合、座標信号S_pが出力
される代わりに、第１および第２選択手段18′,28′の
いずれか一方よりトリガ信号がフラグ生成部19に入力さ
れる。さらに、このトリガ信号をトリガとしてフラグ生
成部19から出力されるフラグS_fをエラー表示部29に入力
すれば、速やかにエラー表示が実行される。一方、各極
大点の数が１つまたは零である場合には、エラー表示は
なされない。この結果、オペレータは、位置指定の際に
誤操作をしたか否かを前記第１実施例（第２図）の場合
よりも容易に認識することができる。

第４図は第２図の具体例を示す図である。本具体例
（以下、第１具体例と称す）は、例えばパーソナルコン
ピュータのCRT画面に取りつけて、オペレータが画面に
向かい、指によってその画面上で位置指定することによ
り、画面上のカーソルをその指により指定した位置に移
動させて使用するグラフィックス機能等への一適用例で
ある。

本図において、第１の光源1aおよび第２の光源1cはそ
れぞれ、例えば発光ダイオード、ランプ等の平行光源10
および11からなり、平行光を発生して、ホトトランジス
タP_xO〜P_xMおよびP_yO〜P_yNにそれぞれ照射する。また、
このホトトランジスタP_xO〜P_xMはｘ座標のＯ〜Ｍの値に
対応しており、ホトトランジスタP_yO〜P_yNはｙ座標のＯ
〜Ｎの値に対応している。さらに、ホトトランジスタP
_xO〜P_xMの両側にはＲ個のホトトランジスタP_x-R〜P_x-1
およびP_xM+1〜P_xM+Rが上記した間隔でそれぞれ追加され
た配置されており、平行光源10からの平行光が照射され
ている。一方、ホトトランジスタP_yo〜P_ynの両側にもＲ
個のホトトランジスタP_y-R〜P_y-1およびP_yN+1〜P_N+Rが
上記した間隔でそれぞれ追加されて配置されており、平
行光源11からのこれら追加されたホトトランジスタは、
CRT画面の上下左右の端において位置指定された場合
に、ホトトランジスタからの出力電圧の分布が片側が切
れた状態になるのを防ぐために設けられる。なお、これ
ら追加されたホトトランジスタP_x-R〜P_x-1，P_xM+1〜P
_xM+RおよびP_y-R〜P_y-1，P_yN+1〜P_yN+Rの位置する座標
は、ｘ座標の−Ｒ〜−1,M＋１〜Ｍ＋Ｒおよびｙ座標の
−Ｒ〜−1,N＋１〜Ｎ＋Ｒである。これらの平行光源10,
11およびホトトランジスタP_xO，P_xM，P_yO〜P_yNはパーソ
ナルコンピュータのCRT画面に取りつけられる（本図に
おいて、CRT画面は一点鎖線で示す領域Ｓである）。な
お、これらの平行光源10,11およびホトトランジスタP
_x-R〜P_xM+R〜P_y-R，P_N+Rは従来と同様の光マトリクスを
形成している。

切り換え手段20および30はそれぞれ選択スイッチ回路
（いわゆる半導体スイッチ回路）22および32からなり、
後述するマイコンのCPU100から出力される切り換え信号
S_cによりスイッチの切り換えが順次行われる。

読み込み手段21,31はそれぞれA/D（アナログ−ディジ
タル）変換回路23,33からなり、選択スイッチ回路22,32
からの出力電圧を順次、アナログ−ディジタル変換す
る。さらに、読み込み手段21,31、ピーク検出手段40,5
0、抽出手段41,51、演算手段42,52、座標推定部６、第
１極大点数検出手段16、第２極大点数検知手段17および
選択部８をすべてマイコンのCPU100により実現してい
る。上記A/D変換回路23,33からのディジタル出力電圧
は、上記CPU100に入力される。さらに、このCPU100は、
オペレータが指によって位置指定した座標信号S_pをパー
ソナルコンピュータ（図示されていない）に出力して、
そのCRT画面のカーソルを移動させる（この場合、マイ
コンのCPU100はパーソナルコンピュータのCPUと兼用し
てもよい）。なお、このCPU100には、平均座標等の各種
データを記憶するRAM101およびROM102が付設されてい
る。ついで、上記CPU100を中心にして上記第１具体例の
動作を述べることとする。

第５図は第４図における座標検知動作を説明するため
のフローチャートである。本図において、CPU,RAMに対
してリセットする等のイニシャライズを行った後（ステ
ップａ）、選択スイッチ回路22に切り換え信号S_cを出力
して、A/D変換回路23を介してホトトランジスタP_x-R〜P
_xM+Rからの出力電圧v_cx（ｘ＝−R,…,O,…,M−Ｒ）を読
み込む（ステップｂ）。読み込んだ出力電圧v_cxのうち
最大となる出力電圧v_cmaxを見つけて、その出力電圧v
_cmaxに対応するｘ座標ｉを検出する（ステップｃ）。こ
のときに、ｘ座標方向に対する出力電圧v_cxの極大点の
数をカウントし、この極大点数が１つ以外（複数個また
は零）であれば（ステップｄ）、ステップｂに戻る。一
方、上記極大点の数が１つであれば、上記の最大となる
出力電圧v_cmaxを検出基準電圧v_erfと比較することによ
って出力電圧v_cmaxの検出基準電圧v_refに対する大小を
判定し（ステップｅ）、出力電圧v_cmaxが小ならばステ
ップｂに戻る。なお、この検出基準電圧v_refは、雑音等
により誤検出を防止するために設定される。出力電圧v
_cmaxが大ならば、その出力電圧v_cmaxに対応するｘ座標x
_maxが０≦ｉ≦Ｍの範囲にあるか否かを判定し（ステッ
プｆ）、その範囲になければステップｂに戻る。ｉがそ
の範囲内にあれば、ステップｂで読み込んだv_cxのう
ち、座標ｉを中心として両側、Ｒ個の出力電圧v_cxを抽
出して、（１）式に基づき平均座標を算出する（ステ
ップｇ）。算出した平均座標をRAM101に一旦記憶して
おく（ステップｈ）。以上の処理により、指により指定
した位置のｘ座標が求められる。

次に、指により指定した位置のｙ座標を求める処理に
ついて以下説明する。この場合、ｘ座標を求めた処理と
同様の処理が行われる。すなわち、切り換え信号S_cによ
る選択スイッチ回路32の切り換えに基づいてA/D変換回
路33を介してホトトランジスタP_y-R〜P_yN+Rからの出力
電圧v_cy（ｙ＝−R,…,O,…,N−Ｒ）を読み込む（ステッ
プｉ）。読み込んだ出力電圧v_cyから最大となる出力電
圧v_cmaxのｙ座標ｊを検出する（ステップｊ）。このと
きに、ｙ座標方向に対する出力電圧v_cyの極大点の数を
カウントし、この極大点の数が１つ以外（複数個または
零）であれば（ステップｋ）、ステップｂに戻る。一
方、上記極大点の数が１つであれば、上記の最大となる
出力電圧v_cmaxを検出基準電圧v_refと比較することによ
って出力電圧v_cmaxの検出基準電圧v_refに対する大小を
判定し（ステップｌ）、出力電圧v_cmaxが小ならばステ
ップｂに戻る。出力電圧v_cmaxが大ならば、その出力電
圧v_cmaxに対応するｙ座標ｊが０≦ｊ≦Ｎの範囲にある
か否かを判定し（ステップｍ）、その範囲になければス
テップｂに戻る。ｊがその範囲内にあれば、ステップｈ
で読み込んだv_cyのうち、座標ｊを中心として両側、Ｒ
個の出力電圧v_cyを抽出して、（２）式に基づき平均座
標を算出する（ステップｎ）。既に求めた平均座標
をRAMから読み出し（ステップｏ）、指により指定した
位置を平均座標および平均座標で示す座標情報とし
ての座標信号S_cをパーソナルコンピュータに出力する
（ステップｐ）。これにより、パーソナルコンピュータ
は、この座標信号に基づき、CRT画面上のカーソルを移
動させる。

以上の処理により、オペレータは、パーソナルコンピ
ュータのCRT画面に向かって、その画面上の任意の位置
を指１本で指定することにより、画面上のカーソルの位
置を自由に指定することができる。さらに、上記位置を
複数本の指で指定した場合には、座標信号S_pが出力され
ないので、画面上のカーソル移動することはない。この
ときには、上記位置を１本の指で正しく指定し直せばよ
い。

第６図は第３図の具体例を示す図である。本具体例
（以下、第２具体例と称す）では、前記第１具体例（第
４図）のCPU100により実現される構成要素（読み込み手
段21,31および選択部８等）に加えて、フラグ生成部９
の上記CPU100により実現している。さらに、このCPU100
にCRT等のエラー表示部29を接続している。なおこの場
合、エラー表示部29を位置指定用のCRTと共用してもよ
い。上記以外の構成に関しては、前記第１具体例（第４
図）と同様である。

第７図は第６図における座標検知手順を説明するため
のフローチャートである。第７図の動作は、前記第１具
体例の動作（第５図）とほぼ同様であるが、ステップｄ
およびステップｋの部分が異なっている。まず初めに、
ステップｄにおいては、ｘ座標方向に対する出力電圧v
_cxの極大点の数が１つであるか否かを検知する代わり
に、上記極大点の数が零であるか２つ以上であるかまた
は１つであるかを検知している。もし、上記極大点の数
が零であれば、位置指定用のCRT画面をまだ操作してい
ないとみなして、ステップｂに戻る。もし、上記極大点
の数が２つ以上であれば、誤操作により複数本の指が置
かれているとみなして、エラー表示部29の画面上に“エ
ラー”の表示をした後に（ステップｄ′）ステップｂに
戻る。もし、上記極大点の数が１つであれば、ステップ
ｅに移行して前記第１具体例と同様の処理を行う（ステ
ップｅ〜ステップｊ）。次に、ステップｋにおいては、
ｙ座標方向に対する出力電圧v_cyの極大点の数が１つで
あるか否かを検知する代わりに、上記極大点の数が零で
あるか２つ以上であるかまたは１つであるかを検知して
いる。もし、上記極大点の数が零であれば、そのままス
テップｂに戻る。もし、上記極大点の数が２つ以上であ
れば、エラー表示部19の画面上に“エラー”の表示をし
た後に（ステップｋ′）ステップｂに戻る。もし、上記
極大点の数が１つであれば、ステップｌに移行して前記
第１具体例と同様に座標信号S_pを出力する（ステップｌ
〜ステップｐ）。

上記の第１具体例および第２具体例においては、位置
指定領域内の光路面と交叉して複数本の指が置かれた場
合等に位置座標の誤検出を防止する機能をすべてソフト
ウェアにより実現しているので、従来（第11図）と同一
のハードウェアにより装置の機能拡張を行うことが可能
となる。

〔考案の効果〕 以上説明したように本考案によれば、光マトリクス部
の受光部および分布検出部により検出される光量分布に
基づき、指定された位置の座標を推定する光学式座標検
知装置において、上記光量分布より位置指定流域の光路
面と交叉して１本の指が置かれていることを検知した場
合のみ座標情報を出力するようにしているので、複数本
の指が置かれた場合等に、上記位置座標が誤って検知さ
れるのを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の原理構成を示すブロック図、 第２図は本考案の第１実施例を示すハードウェア構成
図、 第３図は本考案の第２実施例を示すハードウェア構成
図、 第４図は第２図の具体例を示す図、 第５図は第４図における座標検知手順を説明するための
フローチャート、 第６図は第３図の具体例を示す図、 第７図は第６図における座標検知手順を説明するための
フローチャート、 第８図は一般の光マトリクススイッチ装置の座標入力部
の配置例を示す斜視図、 第９図は一般の光マトリクススイッチ装置の回路例を示
す図、 第10図は第９図の動作を説明するためのタイミングチャ
ート、 第11図は従来の光学式座標検知装置の一例を示すブロッ
ク図、 第12図は第１の受光部または第２の受光部の一回路例を
示す図、 第13図はオペレータによる位置の指定が行われたときの
光マトリクス部の様子を示す図、 第14図はｘ座標方向に対する照度分布およびホトトラン
ジスタの出力電圧の分布を示す図、 第15図はｙ座標方向に対する照度分布およびホトトラン
ジスタの出力電圧の分布を示す図である。 図において、 １…光マトリクス部、1a…第１の光源、1b…第１の受光
部、1c…第２の光源、1d…第２の受光部、２…第１の分
布検出部、３…第２の分布検出部、４…第１の演算部、
５…第２の演算部、６…第１極性変化検知部、７…第２
極性変化検知部、８…選択部、９…座標推定部。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】第１座標および第２座標によって示される
   平面内の位置の指定を行う位置指定領域を介して前記の
   第１座標方向に相対向する第１の光源（1a）および第１
   の受光部（1b）を配置すると共に前記の第２座標方向に
   相対向する第２の光源（2a）および第２の受光部（2b）
   を配置して光マトリクスを形成する光マトリクス部
   （１）と、前記位置指定領域内で前記位置が指定された
   ときに、該光マトリクス部（１）内の前記第１および第
   ２の受光部（1b,1d）によりそれぞれ受光される前記第
   １および第２の光源（1a,1c）からの光量に応じて前記
   第１および第２座標方向に対する光量分布をそれぞれ検
   出する第１の分布検出部（２）および第２の分布検出部
   （３）と、 該検出された各前記光量分布の平均座標をそれぞれ算出
   する第１演算部（４）および第２演算部（５）と、 該算出された各前記平均座標から、前記指定された位置
   の第１および第２座標を推定する座標推定部（９）とを
   有する光学式座標検知装置において、 前記第１座標方向に対する前記光量分布における光量変
   化の極性が変わるポイントがいくつあるかを検知する第
   １極性変化検知部（６）と、 前記第２座標方向に対する前記光量分布における光量変
   化の極性が変わるポイントがいくつあるかを検知する第
   ２極性変化検知部（７）と、 該第１および第２極性変化検知部（6,7）の各々により
   検知される前記ポイントの数がいずれも１つであるか否
   かに応じて前記座標推定部（９）により前記の座標推定
   を行うか否かをそれぞれ選択する選択部（８）とを備え
   ることを特徴とする光学式座標検知装置。