JP5305410B2 - pointing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pointing device which prevents erroneous detection to improve detection precision in the moving direction. <P>SOLUTION: This pointing device includes a position detecting part having a plurality of first sensors each for outputting a signal in response to a distance to a target object, and for outputting a positional signal indicating a position of the target object with the plurality of first sensors, a proximity detecting part having a second sensor for outputting a signal in response to the distance to the target object, and for comparing the signal output from the second sensor with a determined threshold value to detect whether the target object is near or not, and a signal processing circuit for detecting a moving direction and a moving amount, based on a change of the positional signal output from the position detecting part, and for outputting the detected moving direction and moving amount, when detecting the proximity of the target object by the proximity detecting part. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ポインティングデバイスに関する。   The present invention relates to a pointing device.

コンピュータなどの各種デジタル機器の座標入力装置、いわゆる、ポインティングデバイスのうち、動作不良の原因になる可動部分がなく非接触入力が可能なポインティングデバイスがある。このようなポインティングデバイスの一例として、赤外線センサを用いたものがある(特許文献1)。   Among coordinate input devices for various digital devices such as computers, so-called pointing devices, there are pointing devices that do not have a movable part that causes malfunction and can perform non-contact input. One example of such a pointing device is one using an infrared sensor (Patent Document 1).

特開2006−350946号公報JP 2006-350946 A

上述の赤外線センサを用いたポインティングデバイスでは、常に遠赤外線を検出しているので、ユーザがカーソル(ポインタ)を動かす方向を入力するために、赤外線センサの検出範囲に人の手や指などを移動させると、人の手や指などから放射される遠赤外線を検出して、ユーザの意図したポインタの移動を入力する前に、ユーザの意図しないポインタの移動が生じてしまう。また、ユーザが意図したポインタの移動方向を入力した後、赤外線センサの検出範囲から人の手や指などを移動させる際にも、人の手や指から放射される遠赤外線を赤外線センサが検出することにより、ユーザの意図しないポインタの移動が生じてしまう。上述のポインティングデバイスでは、これらの誤検出を発生させずに、ユーザが意図したポインタの移動のみを入力することが難しいという問題がある。   Since the pointing device using the infrared sensor described above always detects far infrared rays, a user's hand or finger is moved to the detection range of the infrared sensor in order to input the direction in which the user moves the cursor (pointer). Then, far infrared rays radiated from human hands or fingers are detected, and the pointer movement unintended by the user occurs before the movement of the pointer intended by the user is input. In addition, the infrared sensor detects far-infrared rays emitted from a person's hand or finger when the user moves the hand or finger from the detection range of the infrared sensor after inputting the intended pointer movement direction. As a result, the movement of the pointer unintended by the user occurs. The above pointing device has a problem that it is difficult to input only the movement of the pointer intended by the user without causing these erroneous detections.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、誤検出を防止して、移動方向の検出精度を向上させたポインティングデバイスを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a pointing device that prevents erroneous detection and improves detection accuracy in the moving direction.

(1)上記問題を解決するために、本発明は、対象物体との距離に応じて信号を出力する複数の第1のセンサを有するセンサ部を備え、該センサ部が出力する信号を前記対象物体の位置を示す位置信号として出力する位置検出部と、前記対象物体との距離に応じて信号を出力する第2のセンサを有し、該第2のセンサが出力する信号と、定められた閾値電圧とを比較して前記対象物体が近接しているか否かを検出する近接検出部と、前記位置検出部が出力する位置信号の変化から移動方向及び移動量を検出し、前記近接検出部が前記対象物体の近接を検出した場合、検出した前記移動方向及び前記移動量を出力する信号処理回路とを具備することを特徴とするポインティングデバイスである。
これによって、近接検出部を設ける構成により、対象物体の移動を検出する範囲を限定したので、対象物体の移動方向の検出及び移動量の誤検出を防ぐことができる。
(1) In order to solve the above problem, the present invention includes a sensor unit having a plurality of first sensors that output signals according to a distance from a target object, and the signal output from the sensor unit is the target A position detection unit that outputs a position signal indicating the position of the object, and a second sensor that outputs a signal according to a distance from the target object, and a signal output by the second sensor A proximity detector that detects whether or not the target object is close by comparing with a threshold voltage, and detects a moving direction and a moving amount from a change in a position signal output by the position detector, and the proximity detector Comprises a signal processing circuit that outputs the detected moving direction and the moving amount when the proximity of the target object is detected.
Accordingly, since the range in which the movement of the target object is detected is limited by the configuration in which the proximity detection unit is provided, the detection of the movement direction of the target object and the erroneous detection of the movement amount can be prevented.

(2)また、本発明は、上記記載の発明において、前記近接検出部が前記対象物体の近接を検出するとき、前記位置検出部が出力する位置信号の電圧は、単調増加、あるいは、単調減少することを特徴とする。
これにより、対象物体の位置を一意に検出することができる。
(2) Further, in the present invention described above, when the proximity detection unit detects the proximity of the target object, the voltage of the position signal output from the position detection unit is monotonously increased or monotonously decreased. It is characterized by doing.
Thereby, the position of the target object can be uniquely detected.

(3)また、本発明は、上記記載の発明において、前記複数の第1のセンサは、1列に並べて配置され、前記第2のセンサは、少なくとも2つの前記第1のセンサの間に配置されることを特徴とする。
これにより、対象物体の移動を検出する1方向に偏ることなく検出することができる。
(3) Further, according to the present invention, in the invention described above, the plurality of first sensors are arranged in a line, and the second sensor is arranged between at least two of the first sensors. It is characterized by being.
Thereby, it can detect without biasing to one direction which detects the movement of a target object.

(4)また、本発明は、上記記載の発明において、前記複数の第1のセンサは、第1の方向の列と、該第1の方向の列に交差する第2の方向の列とそれぞれに配置され、前記第2のセンサは、前記第1の方向の列と前記第2の方向の列とが交差する点に配置され、前記位置検出部は、前記第1の方向と前記第2の方向とそれぞれに対して前記位置信号を出力することを特徴とする。
これにより、平面上の移動方向の検出及び移動量の検出を行うことができる。
(4) Further, according to the present invention, in the invention described above, each of the plurality of first sensors includes a first direction column and a second direction column intersecting the first direction column. The second sensor is disposed at a point where the first direction column and the second direction column intersect, and the position detection unit includes the first direction and the second direction. The position signal is output with respect to each of the directions.
Thereby, the detection of the movement direction on a plane and the detection of the movement amount can be performed.

(5)また、本発明は、上記記載の発明において、前記信号処理回路が、前記位置検出部の出力する信号と、前記第2のセンサが出力する信号とに基づいて、前記第1のセンサが配置されている方向に対する垂直方向における移動方向及び移動量を検出することを特徴とする。
これにより、近接検出部の第2のセンサから出力される信号の変化により、第1のセンサが配置されている方向に対する垂直方向における移動方向及び移動量を検出することができる。
(5) Further, according to the present invention, in the above-described invention, the signal processing circuit is configured to output the first sensor based on a signal output from the position detection unit and a signal output from the second sensor. It is characterized in that a movement direction and a movement amount in a direction perpendicular to the direction in which the is arranged are detected.
Thereby, the movement direction and the movement amount in the direction perpendicular to the direction in which the first sensor is arranged can be detected by the change in the signal output from the second sensor of the proximity detection unit.

(6)また、本発明は、上記記載の発明において、前記信号処理回路が、前記位置検出部の出力する信号の絶対値を算出して前記第2のセンサの出力する信号と加算による信号の合成を行う位置信号合成部と、前記位置信号合成部により合成された信号のレベルに基づいて前記第1のセンサが配置されている方向に対して垂直方向における移動方向及び移動量を検出する位置判定部とを備えることを特徴とする。
これにより、位置検出部の出力する信号と、第2のセンサの出力する信号とを合成した信号に基づいて移動方向の検出をすることで、移動方向を検出の精度を向上させることができる。
(6) Further, according to the present invention, in the above-described invention, the signal processing circuit calculates an absolute value of a signal output from the position detection unit and adds a signal output from the second sensor and a signal by addition. A position signal synthesizing unit that performs synthesis, and a position that detects a movement direction and a movement amount in a direction perpendicular to the direction in which the first sensor is arranged based on the level of the signal synthesized by the position signal synthesis unit And a determination unit.
Thereby, the detection accuracy of the movement direction can be improved by detecting the movement direction based on the signal obtained by synthesizing the signal output from the position detection unit and the signal output from the second sensor.

(7)また、本発明は、上記記載の発明において、前記第2のセンサの検出範囲と、該検出範囲付近との温度を計測する温度センサを備え、前記温度センサが計測した温度に応じて、前記閾値電圧を設定することを特徴とする。
これにより、温度変化によるセンサが出力する信号の変化を補正して、出力誤検出を防ぐことができる。
(7) Further, in the above-described invention, the present invention includes a temperature sensor that measures temperatures between the detection range of the second sensor and the vicinity of the detection range, and according to the temperature measured by the temperature sensor. The threshold voltage is set.
Thereby, the change in the signal output from the sensor due to the temperature change can be corrected to prevent erroneous output detection.

(8)また、本発明は、上記記載の発明において、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサは、いずれか一方、あるいは、両方が前記対象物体から放射される遠赤外線を検出した量に応じた信号を出力することを特徴とする。
これにより、人体又は人体の一部などの遠赤外線を放射する対象物体の移動を検出することができる。
(8) In the present invention described above, in the above-described invention, either one or both of the first sensor and the second sensor may detect an amount of far infrared rays emitted from the target object. A corresponding signal is output.
Thereby, the movement of the target object which radiates | emits far infrared rays, such as a human body or a part of human body, can be detected.

(9)また、本発明は、上記記載の発明において、前記センサ部は、前記複数の第1のセンサとして、逆方向に直列接続された2つのサーモパイルを有することを特徴とする。
これにより、対象物体から放射される遠赤外線を検出したサーモパイルの起電力により対象物体の位置を検出することができる。
(9) Moreover, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the sensor section includes two thermopiles connected in series in opposite directions as the plurality of first sensors.
Thereby, the position of the target object can be detected by the electromotive force of the thermopile that detects the far infrared ray radiated from the target object.

(10)また、本発明は、上記記載の発明において、前記センサ部は、前記複数の第1のセンサとして、2つの基準電位点間に直列接続された2つのボロメータを有し、前記2つのボロメータ間の接続点の電位を出力とすることを特徴とする。
これにより、対象物体から放射される遠赤外線を検出したボロメータの抵抗値の変化により対象物体の位置を検出することができる。
(10) Further, in the present invention described above, the sensor unit includes, as the plurality of first sensors, two bolometers connected in series between two reference potential points, The potential of the connection point between the bolometers is output.
Thereby, the position of the target object can be detected by a change in the resistance value of the bolometer that detects the far infrared rays emitted from the target object.

この発明によれば、誤検出を防止して、移動方向の検出精度を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to prevent erroneous detection and improve the detection accuracy of the moving direction.

図1は、第1実施形態におけるポインティングデバイス100の構成を示す概略ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of the pointing device 100 according to the first embodiment. 本実施形態における対象物体の位置と、ポインティングデバイス100における信号との対応関係の一例を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the position of a target object and signals in the pointing device 100 in the present embodiment. 本実施形態におけるポインティングデバイス100が接続された外部の装置、例えば、コンピュータの画面上のポインタの動きを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the movement of the pointer on the screen of the external apparatus with which the pointing device 100 in this embodiment was connected, for example, a computer. 本実施形態におけるセンサ部11にボロメータを用いる場合の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example in the case of using a bolometer for the sensor part 11 in this embodiment. 第2実施形態におけるポインティングデバイス200の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the pointing device 200 in 2nd Embodiment. 第3実施形態におけるポインティングデバイス300の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the pointing device 300 in 3rd Embodiment. 本実施形態における赤外線センサ1a〜1eの配置、及び、移動方向の対応関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the arrangement | positioning of the infrared sensors 1a-1e in this embodiment, and the correspondence of a moving direction. 第4実施形態におけるポインティングデバイス200Aの構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of 200 A of pointing devices in 4th Embodiment. 本実施形態の位置信号合成部41が行う信号の合成する処理を示す図である。It is a figure which shows the process which synthesize | combines the signal which the position signal synthetic | combination part 41 of this embodiment performs. 第4実施形態のポインティングデバイス200Aの特徴を第1〜第3実施形態のポインティングデバイスとの対比により示す図である。It is a figure which shows the characteristic of 200 A of pointing devices of 4th Embodiment by contrast with the pointing device of 1st-3rd embodiment. 第5実施形態におけるポインティングデバイス300Aの構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of 300 A of pointing devices in 5th Embodiment. 本実施形態における赤外線センサ1a〜1eの配置、及び、移動方向の対応関係、及びポインティングデバイス300A使用例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the arrangement | positioning of the infrared sensors 1a-1e in this embodiment, the correspondence of a moving direction, and the example of pointing device 300A use.

<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態におけるポインティングデバイスを図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態におけるポインティングデバイス100の構成を示す概略ブロック図である。ポインティングデバイス100は、ユーザが手又は指などの人体の一部をかざして、かざした手又は指などを動かすと、手又は指などから放射される遠赤外線を検出することにより、その移動方向及び移動量を判定し、判定した移動方向及び移動量をコンピュータなどの各種デジタル機器に出力して、マウスやトラックボールなどと同様に、カーソルを動かす装置である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a pointing device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of the pointing device 100 according to the first embodiment. The pointing device 100 detects a far infrared ray emitted from the hand or the finger when the user moves the hand or the finger holding the part of the human body such as the hand or the finger, thereby moving the moving direction and the pointing device 100. This is a device that determines the amount of movement, outputs the determined direction and amount of movement to various digital devices such as a computer, and moves the cursor in the same manner as a mouse or a trackball.

ポインティングデバイス100は、位置検出部10と、近接検出部12と、信号処理回路4とを具備している。
位置検出部10は、センサ部11と増幅回路2aとを備える。センサ部11は、手又は指などの人体の一部(以下、対象物体という)から放射される遠赤外線を検出した量に応じた信号を増幅回路2aに出力する。増幅回路2aは、センサ部11が出力する信号を増幅し、増幅した信号Vout1を信号処理回路4に出力する。センサ部11は、赤外線センサ1aと赤外線センサ1bとを有する。
The pointing device 100 includes a position detection unit 10, a proximity detection unit 12, and a signal processing circuit 4.
The position detection unit 10 includes a sensor unit 11 and an amplifier circuit 2a. The sensor unit 11 outputs a signal corresponding to the amount of detected far-infrared radiation radiated from a part of a human body such as a hand or a finger (hereinafter referred to as a target object) to the amplifier circuit 2a. The amplifier circuit 2 a amplifies the signal output from the sensor unit 11 and outputs the amplified signal Vout 1 to the signal processing circuit 4. The sensor unit 11 includes an infrared sensor 1a and an infrared sensor 1b.

赤外線センサ1a、1bは、例えば、サーモパイルであり、検出した遠赤外線の量が増加すると発生する起電力が高くなる。すなわち、対象物体が放出する遠赤外線が一定であれば、対象物体との距離に応じて、赤外線センサ1a、1bの起電力が変化する。また、赤外線センサ1a、1bは、発生する起電力の極性が逆になるように互いの負極が接続(逆方向に直列接続)され、それぞれの正極が増幅回路2aに接続されている。すなわち、センサ部11が遠赤外線を検出すると、増幅回路2aに接続された2つの正極の間に電位差が生じる構成となっている。   The infrared sensors 1a and 1b are, for example, thermopiles, and the generated electromotive force increases as the amount of detected far infrared rays increases. That is, if the far infrared ray emitted from the target object is constant, the electromotive force of the infrared sensors 1a and 1b changes according to the distance from the target object. In addition, the infrared sensors 1a and 1b have their negative electrodes connected (in series in the reverse direction) so that the polarity of the generated electromotive force is reversed, and the respective positive electrodes are connected to the amplifier circuit 2a. That is, when the sensor unit 11 detects far infrared rays, a potential difference is generated between the two positive electrodes connected to the amplifier circuit 2a.

近接検出部12は、赤外線センサ1cと、増幅回路2cと、コンパレータ回路3とを備える。赤外線センサ1cは、赤外線センサ1a、1bと同様に、対象物体から放射される遠赤外線を検出した量に応じた信号を増幅回路2cに出力する。増幅回路2cは、赤外線センサ1cが出力した信号を増幅し、増幅した信号Vout2をコンパレータ回路3に出力する。コンパレータ回路3は、増幅回路2cが出力した信号Vout2の電圧が予め定められた閾値電圧Vthより大きいか否かを判定し、信号Vout2の電圧が閾値電圧Vthより大きい場合、対象物体が近接していると判定して、H(High)レベルの信号Vout3を信号処理回路4に出力し、信号Vout2の電圧が閾値電圧Vth以下の場合、対象物体が近接していないと判定して、L(Low)レベルの信号Vout3を信号処理回路4に出力する。   The proximity detection unit 12 includes an infrared sensor 1c, an amplifier circuit 2c, and a comparator circuit 3. Similar to the infrared sensors 1a and 1b, the infrared sensor 1c outputs a signal corresponding to the amount of detected far infrared rays emitted from the target object to the amplifier circuit 2c. The amplifier circuit 2c amplifies the signal output from the infrared sensor 1c and outputs the amplified signal Vout2 to the comparator circuit 3. The comparator circuit 3 determines whether or not the voltage of the signal Vout2 output from the amplifier circuit 2c is greater than a predetermined threshold voltage Vth. If the voltage of the signal Vout2 is greater than the threshold voltage Vth, the target object approaches. H (High) level signal Vout3 is output to the signal processing circuit 4, and when the voltage of the signal Vout2 is equal to or lower than the threshold voltage Vth, it is determined that the target object is not in proximity, and L (Low ) Level signal Vout3 is output to the signal processing circuit 4.

信号処理回路4は、コンパレータ回路3が出力する信号Vout3がHレベルの場合、位置検出部10から入力される対象物体の位置を示す信号Vout1の変化に応じて、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行い、検出した移動方向及び算出した移動量を接続された外部の装置(不図示)に出力する。また、信号処理回路4は、信号Vout3がLレベルの場合、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行わず、外部の装置に移動方向及び移動量の出力も行わない。
ここで、赤外線センサ1cは、赤外線センサ1bの位置と赤外線センサ1aの位置との間に配置される。すなわち、赤外線センサ1b、赤外線センサ1c、赤外線センサ1aの順に並べて配置される。このように配置することにより、赤外線センサ1a、1bのそれぞれが遠赤外線を検出する領域と、赤外線センサ1cが遠赤外線を検出する領域とを同じように重ねることができ、移動方向の検出を1方向に偏ることなく、安定して行うことができる。
When the signal Vout3 output from the comparator circuit 3 is at the H level, the signal processing circuit 4 detects the moving direction of the target object according to the change in the signal Vout1 indicating the position of the target object input from the position detection unit 10. The movement amount is calculated, and the detected movement direction and the calculated movement amount are output to a connected external device (not shown). Further, when the signal Vout3 is at the L level, the signal processing circuit 4 does not detect the movement direction of the target object and does not calculate the movement amount, and does not output the movement direction and the movement amount to an external device.
Here, the infrared sensor 1c is disposed between the position of the infrared sensor 1b and the position of the infrared sensor 1a. That is, the infrared sensor 1b, the infrared sensor 1c, and the infrared sensor 1a are arranged in this order. By arranging in this way, a region where each of the infrared sensors 1a and 1b detects far infrared rays and a region where the infrared sensor 1c detects far infrared rays can be overlapped in the same manner, and the detection of the moving direction can be performed 1 It can be performed stably without being biased in the direction.

図2は、本実施形態における対象物体の位置と、ポインティングデバイス100における信号との対応関係の一例を示す波形図である。図2において、横軸方向は1次元方向の位置を示し、縦軸方向は、それぞれの信号のレベルを示すと共に、赤外線センサ1a〜1cとの関係も示している。また、図2において、左右方向(X軸方向)には、赤外線センサ1b、赤外線センサ1c、赤外線センサ1aの順に配置され、それぞれの位置が位置P2〜P4で示されている。対象物体が、赤外線センサ1a〜1cが配置されている方向に沿って、位置P1から位置P5を通過して(A方向)移動する場合、信号Vout1〜Vout3は、次のように変化する。なお、対象物体が放射する遠赤外線の量は、一定として説明する。   FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of the correspondence relationship between the position of the target object and the signal in the pointing device 100 in the present embodiment. In FIG. 2, the horizontal axis direction indicates the position in the one-dimensional direction, and the vertical axis direction indicates the level of each signal and the relationship with the infrared sensors 1a to 1c. In FIG. 2, the infrared sensor 1b, the infrared sensor 1c, and the infrared sensor 1a are arranged in this order in the left-right direction (X-axis direction), and the positions are indicated by positions P2 to P4. When the target object moves from the position P1 through the position P5 (direction A) along the direction in which the infrared sensors 1a to 1c are arranged, the signals Vout1 to Vout3 change as follows. Note that the amount of far infrared rays emitted from the target object is assumed to be constant.

(信号Vout1について)
対象物体が位置P1に達すると、赤外線センサ1bが対象物体から放射される遠赤外線を検知し始めて、信号Vout1の電圧が上昇する。
対象物体の位置が位置P1から位置P2の間のとき、赤外線センサ1bが検出する遠赤外線の増加に伴い、信号Vout1の電圧が上昇する。
対象物体が位置P2に達すると、赤外線センサ1bと対象物体とが正対し、赤外線センサ1bが対象物体の放射する遠赤外線を最も多く検出するので、信号Vout1の電圧は、最大となる。
(Signal Vout1)
When the target object reaches the position P1, the infrared sensor 1b starts to detect far infrared rays emitted from the target object, and the voltage of the signal Vout1 increases.
When the position of the target object is between the position P1 and the position P2, the voltage of the signal Vout1 increases as the far infrared ray detected by the infrared sensor 1b increases.
When the target object reaches the position P2, the infrared sensor 1b and the target object face each other, and the infrared sensor 1b detects the far-infrared radiation radiated from the target object most, so the voltage of the signal Vout1 becomes maximum.

対象物体の位置が位置P2から位置P4の間のとき、赤外線センサ1bと対象物体との距離が遠くなるので、赤外線センサ1bが発生する起電力は徐々に低くなる。一方、赤外線センサ1aと対象物体との距離が近づくので、赤外線センサ1aが発生する起電力は徐々に高くなる。赤外線センサ1a、1bは、極性が逆に接続されているので、対象物体が赤外線センサ1aに近づくのに伴って、信号Vout1の電圧は徐々に低くなる。   When the position of the target object is between the position P2 and the position P4, since the distance between the infrared sensor 1b and the target object is increased, the electromotive force generated by the infrared sensor 1b gradually decreases. On the other hand, since the distance between the infrared sensor 1a and the target object approaches, the electromotive force generated by the infrared sensor 1a gradually increases. Since the infrared sensors 1a and 1b are connected in reverse polarities, the voltage of the signal Vout1 gradually decreases as the target object approaches the infrared sensor 1a.

対象物体が位置P4に達すると、赤外線センサ1aと対象物体とが正対し、赤外線センサ1aが対象物体の放射する遠赤外線を最も多く検出するので、赤外線センサ1aの起電力が最も高くなり、信号Vout1の電圧は、最小となる。
対象物体が位置P5に達すると、赤外線センサ1aが対象物体から放射される遠赤外線を検出しなくなり、信号Vout1の電圧は0Vとなる。
When the target object reaches the position P4, the infrared sensor 1a and the target object face each other, and the infrared sensor 1a detects the far-infrared radiation that the target object radiates most, so that the electromotive force of the infrared sensor 1a becomes the highest and the signal The voltage of Vout1 is minimized.
When the target object reaches the position P5, the infrared sensor 1a does not detect far infrared rays emitted from the target object, and the voltage of the signal Vout1 becomes 0V.

(信号Vout2について)
対象物体の位置が位置P1から位置P3の間のとき、赤外線センサ1cは、対象物体が放出する遠赤外線を検出し始めて、対象物体が赤外線センサ1aに近づくにつれ、信号Vout2の電圧は高くなる。
対象物体が位置P3に達すると、赤外線センサ1cと対象物体とが正対し、赤外線センサ1cの起電力が最も高くなり、信号Vout2の電圧は、最大となる。
対象物体の位置が位置P3から位置P4の間のとき、赤外線センサ1cと対象物体との距離が遠くなるにつれ、信号Vout2の電圧は低くなり、対象物体の位置が赤外線センサ1cの検出範囲外になると、信号Vout2の電圧は、0Vとなる。
(Signal Vout2)
When the position of the target object is between position P1 and position P3, the infrared sensor 1c starts to detect far infrared rays emitted by the target object, and the voltage of the signal Vout2 increases as the target object approaches the infrared sensor 1a.
When the target object reaches the position P3, the infrared sensor 1c and the target object face each other, the electromotive force of the infrared sensor 1c becomes the highest, and the voltage of the signal Vout2 becomes the maximum.
When the position of the target object is between position P3 and position P4, as the distance between the infrared sensor 1c and the target object increases, the voltage of the signal Vout2 decreases and the position of the target object is outside the detection range of the infrared sensor 1c. Then, the voltage of the signal Vout2 is 0V.

(信号Vout3について)
対象物体が位置P2に達すると、信号Vout2が閾値電圧Vthより大きくなるので、信号Vout3は、Hレベルとなる。
対象物体が位置P4に達すると、信号Vout2が閾値電圧Vth以下となるので、信号Vout3は、Lレベルとなる。
ここで、信号Vout3がHレベルとなる区間は、位置検出有効範囲であり、信号処理回路4が、対象物体の移動方向の判定と、対象物体の移動量の算出を行う区間である。
(Regarding signal Vout3)
When the target object reaches the position P2, the signal Vout2 becomes larger than the threshold voltage Vth, so that the signal Vout3 becomes H level.
When the target object reaches the position P4, the signal Vout2 becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth, so that the signal Vout3 becomes L level.
Here, a section in which the signal Vout3 is at the H level is a position detection effective range, and the signal processing circuit 4 is a section in which the movement direction of the target object is determined and the movement amount of the target object is calculated.

ここで、閾値電圧Vthは、信号Vout1の電圧の変化が単調減少する区間において、信号Vout3がHレベルとなるように設定する。信号Vout1の電圧が単調減少する範囲では、信号Vout1の電圧により対象物体の位置を一意に検出することができる。また、図2においては、信号Vout1の電圧の最大値と最小値とを含む区間、位置P2から位置P4に対応して閾値が設定されているが、信号Vout1の電圧が単調減少する区間であれば、位置P2から位置P4までの区間に含まれる区間において信号Vout3がHレベルとなるように閾値電圧Vthを設定してもよい。
また、本実施形態では、信号Vout1の電圧が単調減少するセンサ部11の構成であるが、赤外線センサ1a、1bの互いの正極側を接続するなどして、信号Vout1の電圧が単調増加する構成としてもよい。
Here, the threshold voltage Vth is set such that the signal Vout3 is at the H level in a section where the change in the voltage of the signal Vout1 monotonously decreases. In the range where the voltage of the signal Vout1 monotonously decreases, the position of the target object can be uniquely detected by the voltage of the signal Vout1. In FIG. 2, a threshold is set corresponding to a position including the maximum value and the minimum value of the voltage of the signal Vout1, corresponding to the position P2 to the position P4. However, it may be a section where the voltage of the signal Vout1 decreases monotonously. For example, the threshold voltage Vth may be set so that the signal Vout3 becomes H level in a section included in the section from the position P2 to the position P4.
Further, in the present embodiment, the configuration of the sensor unit 11 in which the voltage of the signal Vout1 monotonously decreases, but the configuration in which the voltage of the signal Vout1 monotonously increases by connecting the positive electrodes of the infrared sensors 1a and 1b to each other. It is good.

上述のように、信号Vout1〜Vout3が、対象物体の位置に応じて変化するので、信号処理回路4は、信号Vout3がHレベルのとき、信号Vout1の変化量が負であればA方向に移動している判定し、逆に、信号Vout1の変化量が正であればB方向に移動していると判定し、信号Vout1の変化量から移動量を算出する。また、信号処理回路4は、判定した移動方向と、算出した移動量とを出力端子を介して接続された外部の装置に出力する。   As described above, since the signals Vout1 to Vout3 change according to the position of the target object, the signal processing circuit 4 moves in the A direction if the change amount of the signal Vout1 is negative when the signal Vout3 is at the H level. Conversely, if the change amount of the signal Vout1 is positive, it is determined that the signal Vout1 is moving in the B direction, and the movement amount is calculated from the change amount of the signal Vout1. Further, the signal processing circuit 4 outputs the determined moving direction and the calculated moving amount to an external device connected via an output terminal.

ポインティングデバイス100は、近接検出部12が出力する信号Vout3がHレベルのとき(対象物体が位置検出有効範囲にあるとき)のみ、信号処理回路4が移動方向の判定、及び、移動量の算出を行う構成である。言い換えると、ポインティングデバイス100は、閾値電圧Vthが設定されることにより、位置検出有効範囲を決定して、位置検出有効範囲でのみ、対象物体の移動方向の判定、及び、移動量の算出を行う。   In the pointing device 100, the signal processing circuit 4 determines the moving direction and calculates the moving amount only when the signal Vout3 output from the proximity detecting unit 12 is at the H level (when the target object is in the position detection effective range). It is the structure to perform. In other words, the pointing device 100 determines the position detection effective range by setting the threshold voltage Vth, and determines the movement direction of the target object and calculates the movement amount only in the position detection effective range. .

これにより、ユーザがポインタを動かそうとして、対象物体である手や指などをポインティングデバイス100に近づけて、赤外線センサ1a、1bが対象物体を検出しただけでは信号処理回路4は、移動方向の判定及び移動量の算出を行わず、対象物体が位置検出有効範囲にあるときにのみ、信号処理回路4は、移動方向の判定及び移動量の算出を行う。その結果、ポインティングデバイス100は、ユーザが手や指などを位置検出区間に移動させた後に、移動方向及び移動量の入力を行うことにより、ユーザの意図しない移動方向及び移動量の検出、すなわち、誤検出を防ぐことができる。   As a result, the signal processing circuit 4 determines the moving direction only by detecting the target object with the infrared sensor 1a, 1b by moving the pointer to the pointing device 100 while the user tries to move the pointer. The signal processing circuit 4 determines the moving direction and calculates the moving amount only when the target object is in the position detection effective range without calculating the moving amount. As a result, the pointing device 100 detects the movement direction and the movement amount unintended by the user by inputting the movement direction and the movement amount after the user moves a hand or a finger to the position detection section. False detection can be prevented.

また、対象物体が位置検出有効範囲にある場合のみ、信号処理回路4は、移動方向の検出及び移動量の算出を行うので、対象物体が位置検出有効範囲にない場合は、電源の供給を停止するなどすることで省電力化を図ることができる。また、対象物体が位置検出有効範囲にない場合、赤外線センサ1a、1b及び増幅回路2aへの電源の供給を停止して、更に省電力化を図ることも可能である。これにより、ポインティングデバイス100に電源を供給するバッテリの小型化もでき、ポインティングデバイス100を有する入力装置の小型化が可能になる。   Further, only when the target object is in the position detection effective range, the signal processing circuit 4 detects the movement direction and calculates the movement amount. Therefore, when the target object is not in the position detection effective range, the supply of power is stopped. By doing so, it is possible to save power. Further, when the target object is not within the position detection effective range, the power supply to the infrared sensors 1a and 1b and the amplifier circuit 2a can be stopped to further save power. As a result, the battery that supplies power to the pointing device 100 can be downsized, and the input device having the pointing device 100 can be downsized.

図3は、本実施形態におけるポインティングデバイス100が接続された外部の装置、例えば、コンピュータの画面上におけるポインタの動きを示す模式図である。ポインティングデバイス100が、赤外線センサ1b、1c、1aの順に並べられたX軸に沿って、対象物体の移動方向及び移動量を検出して、検出した移動方向及び移動量を示す情報を接続された外部の装置に出力する。接続された外部の装置は、ポインティングデバイス100が出力した移動方向及び移動量により、ポインタを画面上で移動させる。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the movement of a pointer on an external apparatus, for example, a computer screen, to which the pointing device 100 according to the present embodiment is connected. The pointing device 100 is connected to information indicating the detected moving direction and moving amount by detecting the moving direction and moving amount of the target object along the X axis arranged in the order of the infrared sensors 1b, 1c, and 1a. Output to an external device. The connected external device moves the pointer on the screen according to the moving direction and the moving amount output from the pointing device 100.

このように、ポインティングデバイス100を外部の装置、例えば、コンピュータなどの各種デジタル機器に接続して用いることにより、非接触の入力装置として用いることができる。これにより、可動部を有しない入力装置を提供することができ、可動部が存在することにより生じていた動作不良や、コストの増加、入力装置の小型化への制約を解消することが可能となる。ポインティングデバイス100を使用することで、低コスト、及び、低消費電力の小型化された入力装置を実現することができる。   As described above, the pointing device 100 can be used as a non-contact input device by being connected to an external device, for example, various digital devices such as a computer. As a result, it is possible to provide an input device that does not have a movable part, and it is possible to eliminate malfunctions caused by the presence of the movable part, an increase in cost, and restrictions on downsizing of the input device. Become. By using the pointing device 100, a miniaturized input device with low cost and low power consumption can be realized.

なお、図1に示すセンサ部11は、例として、サーモパイルを用いた構成を示したが、検出する遠赤外線の量に応じて抵抗値が変化するボロメータを用いてもよい。
図4は、本実施形態におけるセンサ部11にボロメータを用いる場合の構成例を示す概略図である。図4に図示するように、正の電位Vrefを供給する基準電位点と、負の電位−Vrefを供給する基準電位点との間に赤外線センサ1a、1bである2つのボロメータを直列接続し、2つのボロメータの接続点の電位を増幅回路2a(図1)への出力とする。この構成により、ボロメータにより構成されたセンサ部11は、サーモパイルを用いた場合と同様の波形の信号を出力することができる。
図4では、正の電位Vrefと負の電位−Vrefとを供給する2つの基準電位点を用いたが、2つのボロメータ11a、11bの抵抗値の変化に応じて、出力電位が変化するような2つの基準電位点を用いればよい。
In addition, although the sensor part 11 shown in FIG. 1 showed the structure which used the thermopile as an example, you may use the bolometer from which resistance value changes according to the quantity of the far infrared rays to detect.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example when a bolometer is used for the sensor unit 11 in the present embodiment. As shown in FIG. 4, two bolometers that are infrared sensors 1a and 1b are connected in series between a reference potential point that supplies a positive potential Vref and a reference potential point that supplies a negative potential -Vref. The potential at the connection point of the two bolometers is used as an output to the amplifier circuit 2a (FIG. 1). With this configuration, the sensor unit 11 configured by a bolometer can output a signal having a waveform similar to that when a thermopile is used.
In FIG. 4, two reference potential points for supplying the positive potential Vref and the negative potential -Vref are used. However, the output potential changes according to the change in the resistance value of the two bolometers 11a and 11b. Two reference potential points may be used.

<第2実施形態>
次に、図5は、第2実施形態におけるポインティングデバイス200の構成を示す概略ブロック図である。図5に示すように、ポインティングデバイス200は、位置検出部10、近接検出部13、及び、信号処理回路4を具備している。また、ポインティングデバイス200は、図1の第1実施形態のポインティングデバイス100と比べ、近接検出部13の構成が異なる点を除いて、同じ構成であり、相当する箇所には同じ符号(1a〜1c、2a、2c、4、10、11)を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
Next, FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the pointing device 200 in the second embodiment. As shown in FIG. 5, the pointing device 200 includes a position detection unit 10, a proximity detection unit 13, and a signal processing circuit 4. Further, the pointing device 200 has the same configuration except that the configuration of the proximity detection unit 13 is different from that of the pointing device 100 of the first embodiment of FIG. 1, and corresponding portions have the same reference numerals (1a to 1c). 2a, 2c, 4, 10, 11), and the description thereof is omitted.

近接検出部13は、赤外線センサ1c、増幅回路2c、コンパレータ回路5、温度センサ6、及び、閾値生成回路7を備える。温度センサ6は、赤外線センサ1cの検出範囲及びその検出範囲の近傍の温度を測定し、測定した温度を示す温度情報を閾値生成回路7に出力する。閾値生成回路7は、温度センサ6の出力する温度情報より、閾値電圧Vthを算出し、算出した閾値電圧Vthをコンパレータ回路5に出力する。コンパレータ回路5は、閾値生成回路7が出力した閾値電圧Vthと、増幅回路2cが出力する信号Vout2の大小を比較して、信号Vout2が閾値電圧Vthより大きい場合、Hレベルの信号Vout3を信号処理回路4に出力し、一方、信号Vout2が閾値電圧Vth以下の場合、Lレベルの信号Vout3を信号処理回路4に出力する。   The proximity detection unit 13 includes an infrared sensor 1c, an amplifier circuit 2c, a comparator circuit 5, a temperature sensor 6, and a threshold generation circuit 7. The temperature sensor 6 measures the detection range of the infrared sensor 1 c and the temperature in the vicinity of the detection range, and outputs temperature information indicating the measured temperature to the threshold value generation circuit 7. The threshold generation circuit 7 calculates the threshold voltage Vth from the temperature information output from the temperature sensor 6, and outputs the calculated threshold voltage Vth to the comparator circuit 5. The comparator circuit 5 compares the threshold voltage Vth output from the threshold generation circuit 7 with the signal Vout2 output from the amplifier circuit 2c. If the signal Vout2 is greater than the threshold voltage Vth, the comparator circuit 5 performs signal processing on the signal Vout3 at H level. On the other hand, when the signal Vout2 is equal to or lower than the threshold voltage Vth, an L level signal Vout3 is output to the signal processing circuit 4.

ここで、閾値生成回路7が算出する閾値電圧Vthは、赤外線センサ1cの検出範囲及びその検出範囲近傍の温度が外乱などにより上昇して、赤外線センサ1cの出力する電圧が上昇する温度ドリフトに応じた電圧を算出する。温度ドリフトが発生すると、位置検出有効範囲が広くなるので、温度ドリフトの度合に応じて閾値電圧Vthを高くすることにより、位置検出有効範囲を一定にするように閾値電圧Vthを算出する。例えば、信号Vout1の最大値と最小値とに対応する対象物体の位置が、位置検出有効範囲となるように閾値電圧Vthを算出して設定する。
また、外乱としては、ユーザの手や指など以外から放射される遠赤外線や、室内においては暖房器具や照明装置などにより、又、室外においては太陽光などにより温められた物体からの輻射などにより発生する遠赤外線などである。
Here, the threshold voltage Vth calculated by the threshold generation circuit 7 corresponds to a temperature drift in which the detection range of the infrared sensor 1c and the temperature in the vicinity of the detection range increase due to a disturbance or the like, and the voltage output from the infrared sensor 1c increases. Calculate the voltage. When the temperature drift occurs, the position detection effective range becomes wide. Therefore, the threshold voltage Vth is calculated so as to make the position detection effective range constant by increasing the threshold voltage Vth according to the degree of temperature drift. For example, the threshold voltage Vth is calculated and set so that the position of the target object corresponding to the maximum value and the minimum value of the signal Vout1 falls within the position detection effective range.
Disturbances include far-infrared rays radiated from other than the user's hands and fingers, indoors due to heating appliances and lighting devices, etc., and radiation from objects heated by sunlight etc. outdoors. The far infrared rays that are generated.

上述の構成により、ポインティングデバイス200は、赤外線センサ1cの検出範囲及びその検出範囲近傍の外乱による温度変化を検出し、検出した温度変化に応じて、位置検出有効範囲を設定する閾値電圧Vthを算出して設定することにより、外乱による温度ドリフトが生じても、対象物体の移動方向及び移動量の検出を精度よく行うことができる。
なお、本実施形態では、温度ドリフトによる補正を閾値電圧Vthに対してのみ行う構成としたが、増幅回路2aの出力信号Vout1に対して行ってもよい。
With the above-described configuration, the pointing device 200 detects a temperature change due to a detection range of the infrared sensor 1c and a disturbance in the vicinity of the detection range, and calculates a threshold voltage Vth for setting a position detection effective range according to the detected temperature change. Thus, even if a temperature drift due to disturbance occurs, it is possible to accurately detect the movement direction and the movement amount of the target object.
In the present embodiment, correction by temperature drift is performed only for the threshold voltage Vth, but it may be performed for the output signal Vout1 of the amplifier circuit 2a.

<第3実施形態>
次に、図6は、第3実施形態におけるポインティングデバイス300の構成を示す概略ブロック図である。図6に示すように、ポインティングデバイス300は、位置検出部10a、10b、近接検出部12、及び、信号処理回路8を具備している。ポインティングデバイス300は、2つの位置検出部10a、10bを設けることにより、2つの軸、例えば、直交する垂直方向と水平方向とに沿った移動方向の検出及び移動量の算出を行う。
<Third Embodiment>
Next, FIG. 6 is a schematic block diagram showing the configuration of the pointing device 300 in the third embodiment. As shown in FIG. 6, the pointing device 300 includes position detection units 10 a and 10 b, a proximity detection unit 12, and a signal processing circuit 8. The pointing device 300 includes two position detection units 10a and 10b, thereby detecting a movement direction and calculating a movement amount along two axes, for example, a perpendicular direction and a horizontal direction orthogonal to each other.

また、ポインティングデバイス300は、図1の第1実施形態のポインティングデバイス100と比べ、2つの位置検出部10a、10bを具備する点を除いて、同じ構成であり、相当する箇所には、同じ符号(1a〜1c、2a、2b、3、12)を付して、その説明を省略する。なお、位置検出部10aは、新たに設けた位置検出部10bと区別するために符号を10から10aに変更したものであり、その構成は、第1実施形態における位置検出部10と同じであるので、その説明も省略する。なお、移動検出部10aと近接検出部12とは、それぞれ信号を信号処理回路8に出力する。   The pointing device 300 has the same configuration except that the pointing device 300 includes two position detection units 10a and 10b as compared with the pointing device 100 of the first embodiment in FIG. (1a to 1c, 2a, 2b, 3, 12) are attached and the description thereof is omitted. Note that the position detection unit 10a is obtained by changing the reference numeral from 10 to 10a to be distinguished from the newly provided position detection unit 10b, and the configuration is the same as the position detection unit 10 in the first embodiment. Therefore, the explanation is also omitted. The movement detection unit 10 a and the proximity detection unit 12 each output a signal to the signal processing circuit 8.

位置検出部10bは、位置検出部10aと同様に、2つの赤外線センサ1d、1eと、増幅回路2bとを備える。赤外線センサ1d、1eは、発生する起電力の極性が逆になるように互いの負極が接続され、それぞれの正極が増幅回路2bに接続され、発生した起電力を増幅回路2bにより増幅し、増幅した信号を信号Vout4として信号処理回路8に出力する。また、位置検出部10bが出力する信号Vout4は、図2に示した信号Vout1と同じ特性を有し、信号Vout1と同様に、位置検出有効範囲において信号Vout4の電圧は、対象物体の位置に応じて単調増加、あるいは、単調減少する。   The position detection unit 10b includes two infrared sensors 1d and 1e and an amplification circuit 2b, similarly to the position detection unit 10a. The infrared sensors 1d and 1e are connected to each other so that the polarity of the generated electromotive force is reversed, the respective positive electrodes are connected to the amplification circuit 2b, and the generated electromotive force is amplified by the amplification circuit 2b. The signal is output to the signal processing circuit 8 as a signal Vout4. Further, the signal Vout4 output from the position detection unit 10b has the same characteristics as the signal Vout1 shown in FIG. 2, and the voltage of the signal Vout4 in the position detection effective range depends on the position of the target object, as with the signal Vout1. Increases monotonically or decreases monotonically.

信号処理回路8は、コンパレータ回路3が出力する信号Vout3がHレベルの場合、位置検出部10aから入力される対象物体の位置を示す信号Vout1の変化に応じて、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行い、位置検出部10bから入力される対象物体の位置を示す信号Vout4の変化に応じて、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、信号処理回路8は、検出した移動方向及び算出した移動量それぞれを接続された外部の装置(不図示)に出力する。また、信号処理回路8は、信号Vout3がLレベルの場合、第1実施形態の信号処理回路4と同様に、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行わず、外部の装置に移動方向及び移動量の出力も行わない。   When the signal Vout3 output from the comparator circuit 3 is at the H level, the signal processing circuit 8 detects the moving direction of the target object according to the change in the signal Vout1 indicating the position of the target object input from the position detection unit 10a. The movement amount is calculated, and the movement direction of the target object is detected and the movement amount is calculated according to the change in the signal Vout4 indicating the position of the target object input from the position detection unit 10b. The signal processing circuit 8 outputs the detected movement direction and the calculated movement amount to an external device (not shown) connected thereto. When the signal Vout3 is at the L level, the signal processing circuit 8 moves to an external device without detecting the moving direction of the target object and calculating the moving amount, like the signal processing circuit 4 of the first embodiment. Neither direction nor movement amount is output.

図7は、本実施形態における赤外線センサ1a〜1eの配置、及び、移動方向の対応関係を示す模式図である。図7(a)に示すように、赤外線センサ1a〜1eは、X軸方向に沿って、赤外線センサ1b、1c、1aの順に配置され、Y軸方向に沿って、赤外線センサ1d、1c、1eの順に配置される。この構成により、信号処理回路8は、信号Vout1からX軸に沿ったA方向又はB方向の検出と移動量の算出とを行い、信号Vout4からY軸に沿ったC方向又はD方向の検出と移動量の算出とを行う。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the correspondence between the arrangement of the infrared sensors 1a to 1e and the movement direction in the present embodiment. As shown in FIG. 7A, the infrared sensors 1a to 1e are arranged in the order of the infrared sensors 1b, 1c, and 1a along the X-axis direction, and the infrared sensors 1d, 1c, and 1e along the Y-axis direction. Arranged in this order. With this configuration, the signal processing circuit 8 performs detection in the A direction or B direction along the X axis and calculation of the movement amount from the signal Vout1, and detection of the C direction or D direction along the Y axis from the signal Vout4. The amount of movement is calculated.

また、図7(b)は、ポインティングデバイス300が接続された外部の装置、例えば、コンピュータの画面上におけるポインタの動きを示す模式図である。ポインティングデバイス300が、赤外線センサ1b、1c、1aの順に並べられたX軸に沿って、対象物体の移動方向及び移動量を検出し、赤外線センサ1d、1c、1eの順に並べられたY軸に沿って、対象物体の移動方向及び移動量を検出して、検出した移動方向及び移動量を示す情報を接続された外部の装置に出力する。接続された外部の装置は、ポインティングデバイス300が出力した移動方向及び移動量により、ポインタを画面上で移動させる。   FIG. 7B is a schematic diagram showing the movement of the pointer on the screen of an external device, for example, a computer, to which the pointing device 300 is connected. The pointing device 300 detects the moving direction and the moving amount of the target object along the X axis arranged in the order of the infrared sensors 1b, 1c, and 1a, and the Y axis arranged in the order of the infrared sensors 1d, 1c, and 1e. Along with this, the movement direction and movement amount of the target object are detected, and information indicating the detected movement direction and movement amount is output to a connected external device. The connected external device moves the pointer on the screen according to the moving direction and the moving amount output from the pointing device 300.

このように、赤外線センサ1a〜1eにより、2つ軸に対して対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行うポインティングデバイス300を用いることにより、外部の装置、例えば、コンピュータなどの各種デジタル機器の画面上においてポインタを自由に動かすことが可能となる。   In this way, by using the pointing device 300 that detects the moving direction of the target object and calculates the moving amount with respect to the two axes by the infrared sensors 1a to 1e, various digital devices such as an external device such as a computer are used. The pointer can be freely moved on the screen of the device.

なお、図7(a)において、赤外線センサ1a〜1eを十字状に配置したが、平面における対象物体の異なる2つの方向の移動を検出できれば、赤外線センサ1a〜1eをX字状に配置してもよく、赤外線センサ1cは、2つの方向が交わる点に配置される。   In FIG. 7A, the infrared sensors 1a to 1e are arranged in a cross shape. However, if the movement of the target object in two different directions on the plane can be detected, the infrared sensors 1a to 1e are arranged in an X shape. Alternatively, the infrared sensor 1c is arranged at a point where two directions intersect.

<第4実施形態>
図8は、第4実施形態におけるポインティングデバイス200Aの構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、ポインティングデバイス200Aは、位置検出部10と、近接検出部13と、信号処理回路4Aとを具備している。位置検出部10及び近接検出部13は、第2実施形態の位置検出部10及び近接検出部13と同じ構成であり、相当する箇所には、同じ符号(1a〜1c、2a、2c、5、6、7、10、13)を付してその説明を省略する。
なお、赤外線センサ1a、1b、1cは、第1実施形態と同様に、位置検出部10の赤外線センサ1a、1bが、近接検出部13の赤外線センサ1cを挟むように、並んで配置されている。以下、赤外線センサ1a〜1cが並んで配置された方向をX軸方向という。
<Fourth embodiment>
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the pointing device 200A in the fourth embodiment.
As shown in the figure, the pointing device 200A includes a position detection unit 10, a proximity detection unit 13, and a signal processing circuit 4A. The position detection unit 10 and the proximity detection unit 13 have the same configuration as the position detection unit 10 and the proximity detection unit 13 of the second embodiment, and corresponding portions have the same reference numerals (1a to 1c, 2a, 2c, 5, 6, 7, 10, 13) are omitted.
As in the first embodiment, the infrared sensors 1a, 1b, and 1c are arranged side by side so that the infrared sensors 1a and 1b of the position detection unit 10 sandwich the infrared sensor 1c of the proximity detection unit 13. . Hereinafter, a direction in which the infrared sensors 1a to 1c are arranged side by side is referred to as an X-axis direction.

信号処理回路4Aには、位置検出部10から出力される信号Vout1と、近接検出部13の増幅回路2cから出力される信号Vout2と、近接検出部13のコンパレータ回路5から出力される信号Vout3とが入力される。また、信号処理回路4は、位置信号合成部41と、位置判定部42とを備えている。
位置信号合成部41は、位置検出部10から入力される信号Vout1の絶対値を算出し、予め定められた係数αにより算出した絶対値を増幅する。そして位置信号合成部41は、増幅回路2cから入力される信号Vout2と、係数αで増幅した信号を加算により合成し信号Vzを生成する。
The signal processing circuit 4A includes a signal Vout1 output from the position detection unit 10, a signal Vout2 output from the amplification circuit 2c of the proximity detection unit 13, and a signal Vout3 output from the comparator circuit 5 of the proximity detection unit 13. Is entered. Further, the signal processing circuit 4 includes a position signal synthesis unit 41 and a position determination unit 42.
The position signal synthesis unit 41 calculates the absolute value of the signal Vout1 input from the position detection unit 10, and amplifies the absolute value calculated by a predetermined coefficient α. Then, the position signal synthesis unit 41 synthesizes the signal Vout2 input from the amplifier circuit 2c and the signal amplified by the coefficient α by addition to generate a signal Vz.

位置判定部42は、位置検出部10から入力される信号Vout1と、位置信号合成部41が生成する信号Vzとに基づいて対象物の移動方向の検出及び移動量の算出を行い、検出した移動方向及び算出した移動量を示す情報を出力する。具体的には、位置判定部42は、第1実施形態の信号処理回路4と同様に、信号Vout1により赤外線センサ1a〜1cの配置された方向における、移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、位置判定部42は、位置信号合成部41が生成した信号Vzの増減により、対象物が赤外線センサ1a〜1cに対して近づく方向又は遠ざかる方向のいずれかの方向に移動しているかの検出、及びその方向における移動量を算出する。すなわち、位置判定部42は、赤外線センサ1a〜1cを並べて配置された方向の法線方向(以下、Z軸方向という)における、移動方向の検出及び移動量の算出を行う。   The position determination unit 42 detects the movement direction of the object and calculates the movement amount based on the signal Vout1 input from the position detection unit 10 and the signal Vz generated by the position signal synthesis unit 41, and detects the detected movement. Information indicating the direction and the calculated movement amount is output. Specifically, as in the signal processing circuit 4 of the first embodiment, the position determination unit 42 detects the movement direction and calculates the movement amount in the direction in which the infrared sensors 1a to 1c are arranged based on the signal Vout1. . Further, the position determination unit 42 detects whether the object is moving in the direction of approaching or moving away from the infrared sensors 1a to 1c by increasing or decreasing the signal Vz generated by the position signal combining unit 41. , And the amount of movement in that direction. That is, the position determination unit 42 detects the movement direction and calculates the movement amount in the normal direction (hereinafter referred to as the Z-axis direction) in the direction in which the infrared sensors 1a to 1c are arranged side by side.

また、位置判定部42は、コンパレータ回路5から入力される信号Vout3に応じて前述の対象物の移動方向の検出、及び移動量の算出を行うか否かを選択する。具体的には、位置判定部42は、コンパレータ回路3から入力される信号Vout3がHレベルの場合、上述の移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、位置判定部42は、検出した移動方向及び算出した移動量を出力端子を介して接続された外部の装置に出力し、信号Vout3がLレベルの場合、上述の移動方向の検出及び移動量の算出を行わず、接続された外部の装置に対しての出力も行わない。 Further, the position determination unit 42 selects whether or not to detect the movement direction of the object and calculate the movement amount according to the signal Vout3 input from the comparator circuit 5. Specifically, when the signal Vout3 input from the comparator circuit 3 is at the H level, the position determination unit 42 performs the above-described movement direction detection and movement amount calculation. In addition, the position determination unit 42 outputs the detected movement direction and the calculated movement amount to an external device connected via the output terminal. When the signal Vout3 is at the L level, the above-described movement direction detection and movement amount are output. Is not calculated, and is not output to a connected external device.

以下、図9、10を用いて、位置信号合成部41において行われる信号を合成する処理と、位置判定部42が行うZ方向における移動方向及び移動量の算出について説明する。   Hereinafter, the process of combining signals performed in the position signal combining unit 41 and the calculation of the movement direction and the movement amount in the Z direction performed by the position determination unit 42 will be described with reference to FIGS.

図9は、本実施形態の位置信号合成部41が行う信号の合成する処理を示す図である。同図において、横軸は対象物の位置を示し、縦軸はそれぞれの信号のレベルを示している。また、同図は、赤外線センサ1a〜1cの横軸(X軸)方向における配置の関係も示している。赤外線センサ1aは位置P4に対応し、赤外線センサ1bは位置P2に対応し、赤外線センサ1cは位置P3に対応する。
なお、同図が示す波形は、対象物が、赤外線センサ1a〜1cが順に配置された方向に平行なX軸方向において位置P1から位置P5に向かって、あるいは、位置P5から位置P1に向かって移動した場合の波形を示している。
FIG. 9 is a diagram illustrating a signal combining process performed by the position signal combining unit 41 of the present embodiment. In the figure, the horizontal axis indicates the position of the object, and the vertical axis indicates the level of each signal. The figure also shows the relationship of arrangement of the infrared sensors 1a to 1c in the horizontal axis (X-axis) direction. The infrared sensor 1a corresponds to the position P4, the infrared sensor 1b corresponds to the position P2, and the infrared sensor 1c corresponds to the position P3.
The waveform shown in the figure is that the object is from the position P1 to the position P5 or from the position P5 to the position P1 in the X-axis direction parallel to the direction in which the infrared sensors 1a to 1c are sequentially arranged. The waveform when moved is shown.

図9(a)は、位置信号合成部41が入力される信号Vout1から算出する信号Vout1の絶対値を示す波形図である。ここで、波形S1〜S3は、それぞれ対象物の赤外線センサ1a〜1cまでの距離が異なる場合の波形を示している。波形S1は、波形S1〜S3のうち、対象物が赤外線センサ1a〜1cに最も近い場合の波形を示している。波形S3は、波形S1〜S3のうち、対象物が赤外線センサ1a〜1cに最も遠い場合の波形を示している。波形S2は、対象物が、波形S1に対応する位置と波形S3に対応する位置との間に位置している場合の波形を示している。すなわち、波形S1〜S3は、赤外線センサ1a〜1cが並んで配置されている方向に対するZ軸方向の距離が異なる場合の波形を示している。   FIG. 9A is a waveform diagram showing the absolute value of the signal Vout1 calculated from the signal Vout1 input to the position signal synthesis unit 41. FIG. Here, the waveforms S <b> 1 to S <b> 3 indicate waveforms when the distances of the objects to the infrared sensors 1 a to 1 c are different. A waveform S1 indicates a waveform when the object is closest to the infrared sensors 1a to 1c among the waveforms S1 to S3. A waveform S3 indicates a waveform when the object is farthest from the infrared sensors 1a to 1c among the waveforms S1 to S3. A waveform S2 shows a waveform when the object is located between a position corresponding to the waveform S1 and a position corresponding to the waveform S3. That is, the waveforms S <b> 1 to S <b> 3 indicate waveforms when the distance in the Z-axis direction is different from the direction in which the infrared sensors 1 a to 1 c are arranged side by side.

図9(b)は、増幅回路2cから対象物の位置に応じて出力される信号Vout2の波形図である。波形S4〜S6それぞれは、図9(a)における波形S1〜S3それぞれに対応している。波形S4は、対象物が波形S1を得たときと同じ移動をした場合に得られる波形である。波形S5は、対象物が波形S2を得たときと同じ移動をした場合に得られる波形である。波形S6は、対象物が波形S3を得たときと同じ移動をした場合に得られる波形である。   FIG. 9B is a waveform diagram of the signal Vout2 output according to the position of the object from the amplifier circuit 2c. Each of the waveforms S4 to S6 corresponds to each of the waveforms S1 to S3 in FIG. The waveform S4 is a waveform obtained when the object moves the same as when the waveform S1 is obtained. Waveform S5 is a waveform obtained when the object moves the same as when waveform S2 is obtained. The waveform S6 is a waveform obtained when the object moves in the same way as when the waveform S3 is obtained.

図9(c)は、位置信号合成部41から出力される信号Vzの波形を示す図である。波形S7は、波形S1に係数aを乗じて波形S4と加算することにより得られた波形である。波形S8は、波形S2に係数αを乗じて波形S5と加算することにより得られた波形である。波形S9は、波形S3に係数αを乗じて波形S6と加算することにより得られた波形である。ここでは、係数αが、例えば「0.25」である場合を示している。   FIG. 9C is a diagram illustrating the waveform of the signal Vz output from the position signal synthesis unit 41. The waveform S7 is a waveform obtained by multiplying the waveform S1 by the coefficient a and adding it to the waveform S4. The waveform S8 is a waveform obtained by multiplying the waveform S2 by the coefficient α and adding it to the waveform S5. The waveform S9 is a waveform obtained by multiplying the waveform S3 by the coefficient α and adding it to the waveform S6. Here, a case where the coefficient α is “0.25”, for example, is shown.

図9(c)に示すように、位置信号合成部41が生成する信号Vzは、係数αを予め適宜選択することにより、X軸方向における対象物の移動に関わらずレベルがほとんど変化しないフラット区間を位置P2と位置P4との間に設けることができる。このフラット区間においては、対象物がZ軸方向に移動すると信号Vzのレベルが変化する。そして、位置判定部42は、位置信号合成部41から出力される信号Vzのレベルの変化を検出して対象物のZ軸上における移動方向及びその移動量を検出する。   As shown in FIG. 9C, the signal Vz generated by the position signal synthesis unit 41 is a flat section in which the level hardly changes regardless of the movement of the object in the X-axis direction by appropriately selecting the coefficient α in advance. Can be provided between the position P2 and the position P4. In this flat section, the level of the signal Vz changes when the object moves in the Z-axis direction. Then, the position determination unit 42 detects a change in the level of the signal Vz output from the position signal synthesis unit 41 to detect the movement direction and the movement amount of the object on the Z axis.

具体的には、位置判定部42は、信号Vzのレベルが高くなる変化が生じた場合、対象物が赤外線センサ1a〜1cに近づいていることを検出し、信号Vzのレベルの変化量に基づいてZ軸方向の移動量を算出する。また、位置判定部42は、信号Vzのレベルが小さくなる変化が生じた場合、対象物が赤外線センサ1a〜1cから遠ざかっていることを検出し、信号Vzのレベルの変化量に基づいてZ軸方向の移動量を算出する。なお、移動量の算出には、信号Vzの変化に対応する移動量が予め記憶されたテーブルを位置判定部42に設け、信号Vzの変化量に対応した移動量を当該テーブルから読み出すことにより移動量を算出するようにしてもよい。   Specifically, the position determination unit 42 detects that the object is approaching the infrared sensors 1a to 1c when a change in which the level of the signal Vz is increased occurs, and based on the amount of change in the level of the signal Vz. To calculate the amount of movement in the Z-axis direction. Further, when a change in which the level of the signal Vz is reduced occurs, the position determination unit 42 detects that the object is moving away from the infrared sensors 1a to 1c, and based on the amount of change in the level of the signal Vz The amount of movement in the direction is calculated. For calculating the movement amount, a table in which the movement amount corresponding to the change of the signal Vz is stored in advance is provided in the position determination unit 42, and the movement amount corresponding to the change amount of the signal Vz is read from the table. The amount may be calculated.

図9(d)は、係数αを図9(c)より大きい値にした場合の位置信号合成部41から出力される信号Vzの波形を示す図である。波形S10は、波形S1に係数αを乗じて波形S4と加算することにより得られた波形である。波形S11は、波形S2に係数αを乗じて波形S5と加算することにより得られた波形である。波形S12は、波形S3に係数αを乗じて波形S6と加算することにより得られた波形である。ここでは、係数αが、例えば「1.0」である場合を示している。
図示するように、係数αを大きくすることで、波形S10〜S12それぞれの間隔を大きくすることができる。すなわち、対象物のZ軸方向の移動により生じる信号Vzの変化量を大きくすることができ、対象物のZ軸方向の移動の検出の感度を高めることができる。
FIG. 9D is a diagram illustrating a waveform of the signal Vz output from the position signal synthesis unit 41 when the coefficient α is set to a value larger than FIG. 9C. The waveform S10 is a waveform obtained by multiplying the waveform S1 by the coefficient α and adding it to the waveform S4. The waveform S11 is a waveform obtained by multiplying the waveform S2 by the coefficient α and adding it to the waveform S5. The waveform S12 is a waveform obtained by multiplying the waveform S3 by the coefficient α and adding it to the waveform S6. Here, the case where the coefficient α is, for example, “1.0” is shown.
As shown in the figure, the interval between the waveforms S10 to S12 can be increased by increasing the coefficient α. That is, the amount of change in the signal Vz caused by the movement of the object in the Z-axis direction can be increased, and the detection sensitivity of the movement of the object in the Z-axis direction can be increased.

なお、係数αを大きくすると位置P3において信号Vzのレベルの極小点が生じてフラット区間が形成されず、対象物のZ軸方向の移動であるか、対象物のX軸方向の移動であるかの区別が困難になる場合がある。
この場合、例えば、赤外線センサ1a〜1cが配置されているX軸から対象物までの距離ごとに信号Vzの最大値と、位置P3における極小値との差を予め算出しておき、この差をZ軸方向に移動が生じたか否かを判定する閾値とする。そして、位置判定部42は、信号Vzの信号の単位時間における変化量がこの閾値を超えた場合に対象物がZ軸方向に移動したと判定する。これにより、対象物のX軸方向の移動と、対象物のZ軸方向の移動との判定を誤らずに行える。
If the coefficient α is increased, a minimum point of the level of the signal Vz is generated at the position P3, and a flat section is not formed. Whether the object moves in the Z-axis direction or the object moves in the X-axis direction. May be difficult to distinguish.
In this case, for example, the difference between the maximum value of the signal Vz and the minimum value at the position P3 is calculated in advance for each distance from the X axis where the infrared sensors 1a to 1c are arranged to the object, and this difference is calculated. The threshold is used to determine whether or not movement has occurred in the Z-axis direction. And the position determination part 42 determines with the target object having moved to the Z-axis direction, when the variation | change_quantity in the unit time of the signal Vz exceeds this threshold value. Thereby, the determination of the movement of the object in the X-axis direction and the movement of the object in the Z-axis direction can be performed without error.

図10は、第4実施形態のポインティングデバイス200Aの特徴を第1〜第3実施形態のポインティングデバイスとの対比により示す図である。
図10(a)は、対象物を人間の指とし、赤外線センサ1a〜1cと指との距離が異なる3つの位置Pz1、Pz2、Pz3を示す図である。位置Pz1、位置Pz2、位置Pz3の順に赤外線センサ1a〜1cまでの距離がZ軸方向に近くなっている。以下、位置Pz2からX軸方向に対して指を平行に移動させた初期位置P0から指を動かした場合を例にして説明を行う。
FIG. 10 is a diagram showing characteristics of the pointing device 200A of the fourth embodiment in comparison with the pointing devices of the first to third embodiments.
FIG. 10A is a diagram illustrating three positions Pz1, Pz2, and Pz3 in which the object is a human finger and the distances between the infrared sensors 1a to 1c and the finger are different. The distance to the infrared sensors 1a to 1c is closer to the Z-axis direction in the order of position Pz1, position Pz2, and position Pz3. Hereinafter, the case where the finger is moved from the initial position P0 obtained by moving the finger parallel to the X-axis direction from the position Pz2 will be described as an example.

図10(b)は、図10(a)に示した位置Pz1〜Pz3それぞれからX軸方向に対して平行に指を移動させた際の信号Vout1及び信号Vout2それぞれの波形を示している。横軸は指の位置を示し、縦軸はそれぞれの信号のレベルを示している。波形V11及び波形V21は、位置Pz1からX軸方向に対して平行に指を動かした場合の波形である。また、波形V12及び波形V22は、位置Pz2からX軸方向に対して平行に指を動かした場合の波形である。また、波形V13及び波形V23は、位置Pz3から指をX軸方向に対して平行に指を動かした場合の波形である。   FIG. 10B shows waveforms of the signal Vout1 and the signal Vout2 when the finger is moved in parallel to the X-axis direction from each of the positions Pz1 to Pz3 shown in FIG. The horizontal axis indicates the position of the finger, and the vertical axis indicates the level of each signal. The waveform V11 and the waveform V21 are waveforms when the finger is moved in parallel to the X-axis direction from the position Pz1. Waveform V12 and waveform V22 are waveforms when the finger is moved in parallel to the X-axis direction from position Pz2. Waveform V13 and waveform V23 are waveforms when the finger is moved in parallel to the X-axis direction from position Pz3.

初期位置P0からX軸方向に対して平行に指を図10(a)において右方向、すなわち、赤外線センサ1aに近づく方向に動かす動作aを行った場合、図示するように信号Vout1のレベルは、波形V12上において減少し、信号Vout2のレベルは、波形V22上において増加する。
次に、初期位置P0からZ軸方向に対して平行に赤外線センサ1a〜1cから遠ざかる方向に指を動かした場合、図示するように、信号Vout1のレベルは、波形V11に向かって小さくなり、信号Vout2のレベルは、波形V21に向かって小さくなる。
When the operation a is performed in which the finger is moved in the right direction in FIG. 10A from the initial position P0 in the right direction, that is, in the direction approaching the infrared sensor 1a, the level of the signal Vout1 is as shown in FIG. It decreases on waveform V12 and the level of signal Vout2 increases on waveform V22.
Next, when the finger is moved in the direction away from the infrared sensors 1a to 1c in parallel with the Z-axis direction from the initial position P0, the level of the signal Vout1 decreases toward the waveform V11 as shown in FIG. The level of Vout2 decreases toward the waveform V21.

第1〜第3実施形態のポインティングデバイスは、信号Vout1と信号Vout2との減少を検出することにより動作bによるZ軸方向の移動を検出することができる。しかし、動作aに対しては、Z軸方向の移動であるのか、X軸方向の移動であるのかを判定することができず、Z軸方向の移動の検出を誤りなく行うことが困難である。すなわち、指がX軸方向に移動したことによりVout2が増加したのか、指が赤外線センサ1a〜1cに近づくZ軸方向に移動したことによりVout2が増加したのかを判別することができない。
一方、本実施形態のポインティングデバイス200Aは、位置信号合成部41により生成される信号Vzの変化に基づいてZ軸方向の指の移動を検出することができる。
The pointing devices of the first to third embodiments can detect the movement in the Z-axis direction due to the operation b by detecting the decrease in the signal Vout1 and the signal Vout2. However, for the operation a, it cannot be determined whether the movement is in the Z-axis direction or the X-axis direction, and it is difficult to detect the movement in the Z-axis direction without error. . That is, it cannot be determined whether Vout2 has increased due to the finger moving in the X-axis direction or whether Vout2 has increased due to the finger moving in the Z-axis direction approaching the infrared sensors 1a to 1c.
On the other hand, the pointing device 200A of the present embodiment can detect the movement of the finger in the Z-axis direction based on the change in the signal Vz generated by the position signal synthesis unit 41.

上述のように、本実施形態のポインティングデバイス200Aは、位置検出部10から出力される信号Vout1と、近接検出部13から出力される信号Vout2とから信号Vzを生成し、生成した信号Vzの変化に基づいてZ軸方向の対象物の移動を判定するようにした。これにより、第1〜第3実施形態のポインティングデバイスでは、判定が困難であるZ軸方向の対象物の移動を検出することができる。   As described above, the pointing device 200A of the present embodiment generates the signal Vz from the signal Vout1 output from the position detection unit 10 and the signal Vout2 output from the proximity detection unit 13, and changes in the generated signal Vz Based on the above, the movement of the object in the Z-axis direction is determined. Thereby, in the pointing device of 1st-3rd embodiment, the movement of the target object of the Z-axis direction which is difficult to determine can be detected.

なお、対象物の移動以外の原因による信号Vzの変化、例えば外乱により生じるノイズなどによる誤検出を防ぐために、閾値を予め定め、信号Vzの単位時間あたりの変化量がこの閾値を超えた場合に対象物がZ軸方向に移動したと判定するようにしてもよい。
また、係数αは、ポインティングデバイス200Aにより操作するアプリケーションに応じた実測に基づいて、位置P2と位置P3との間に信号Vzのレベルがフラットになる区間を有するように予め設定するようにしてもよい。また、係数αは、赤外線センサ1a〜1cの特性に応じて、ポインティングデバイス200Aの対象物の移動に対する判定の感度などに基づいて予め設定するようにしてもよい。
In order to prevent erroneous detection due to a change in the signal Vz due to a cause other than the movement of the object, for example, noise caused by a disturbance, a threshold value is set in advance, and the amount of change per unit time of the signal Vz exceeds this threshold value. It may be determined that the object has moved in the Z-axis direction.
Further, the coefficient α may be set in advance so as to have a section in which the level of the signal Vz is flat between the position P2 and the position P3 based on actual measurement according to an application operated by the pointing device 200A. Good. Further, the coefficient α may be set in advance based on the sensitivity of the determination with respect to the movement of the object of the pointing device 200A according to the characteristics of the infrared sensors 1a to 1c.

<第5実施形態>
図11は、第5実施形態におけるポインティングデバイス300Aの構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、ポインティングデバイス300Aは、位置検出部10a、10b、近接検出部12、及び、信号処理回路8Aを具備している。ポインティングデバイス300Aは、2つの位置検出部10a、10bを設けることにより、2つの軸、例えば、直交する垂直方向と水平方向とに沿った移動方向の検出及び移動量の算出を行う。
本実施形態のポインティングデバイス300Aは、第3実施形態のポインティングデバイス300と比べ、信号処理回路8Aが異なる点を除いて、同じ構成であり相当する箇所には同じ符号(1a〜1c、2a〜2c、3、10a、10b、12)を付して、その説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 11 is a schematic block diagram showing the configuration of the pointing device 300A in the fifth embodiment.
As shown in the figure, the pointing device 300A includes position detection units 10a and 10b, a proximity detection unit 12, and a signal processing circuit 8A. The pointing device 300A includes two position detection units 10a and 10b, thereby detecting a movement direction and calculating a movement amount along two axes, for example, a perpendicular direction and a horizontal direction that are orthogonal to each other.
The pointing device 300A of the present embodiment has the same configuration and the same reference numerals (1a to 1c, 2a to 2c), except that the signal processing circuit 8A is different from the pointing device 300 of the third embodiment. 3, 10a, 10b, 12), and description thereof is omitted.

なお、赤外線センサ1a〜1eは、第3実施形態と同様に、赤外線センサ1a、1bが、赤外線センサ1cを挟むように並んで配置される。また、赤外線センサ1d、1eが、赤外線センサ1cを挟むように、赤外線センサ1a、1c、1bの並びと直交するように並んで配置されている。以下、赤外線センサ1a、1c、1bが並んで配置された方向をX軸方向といい、赤外線センサ1d、1c、1eが並んで配置された方向をY軸方向という。また、このX軸方向及びY軸方向に直交する方向をZ軸方向という。   The infrared sensors 1a to 1e are arranged side by side so that the infrared sensors 1a and 1b sandwich the infrared sensor 1c, as in the third embodiment. The infrared sensors 1d and 1e are arranged side by side so as to be orthogonal to the arrangement of the infrared sensors 1a, 1c and 1b so as to sandwich the infrared sensor 1c. Hereinafter, the direction in which the infrared sensors 1a, 1c, 1b are arranged side by side is referred to as the X-axis direction, and the direction in which the infrared sensors 1d, 1c, 1e are arranged side by side is referred to as the Y-axis direction. A direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction is referred to as a Z-axis direction.

信号処理回路8Aには、位置検出部10aから出力される信号Vout1と、位置検出部10bから出力される信号Vout4と、近接検出部12の増幅回路2cから出力される信号Vout2と、近接検出部12のコンパレータ回路3から出力される信号Vout3とが入力される。また、信号処理回路8Aは、位置信号合成部41a、41bと、位置判定部43とを備えている。
位置信号合成部41aと位置信号合成部41bとは、第4実施形態の位置信号合成部41と同じ構成を有している。位置信号合成部41aは、信号Vout1と信号Vout2とを合成して信号Vz1を生成する。位置信号合成部41bは、信号Vout4と信号Vout2とを合成して信号Vz2を生成する。ここで、信号Vz1は、赤外線センサ1a、1b、1cの出力する信号に基づいて生成される信号である。また、信号Vz2は、赤外線センサ1d、1e、1cの出力する信号に基づいて生成される信号である。
The signal processing circuit 8A includes a signal Vout1 output from the position detector 10a, a signal Vout4 output from the position detector 10b, a signal Vout2 output from the amplifier circuit 2c of the proximity detector 12, and a proximity detector The signal Vout3 output from the 12 comparator circuits 3 is input. The signal processing circuit 8A includes position signal combining units 41a and 41b and a position determination unit 43.
The position signal synthesizer 41a and the position signal synthesizer 41b have the same configuration as the position signal synthesizer 41 of the fourth embodiment. The position signal combining unit 41a combines the signal Vout1 and the signal Vout2 to generate the signal Vz1. The position signal combining unit 41b combines the signal Vout4 and the signal Vout2 to generate a signal Vz2. Here, the signal Vz1 is a signal generated based on signals output from the infrared sensors 1a, 1b, and 1c. The signal Vz2 is a signal generated based on signals output from the infrared sensors 1d, 1e, and 1c.

位置判定部43は、第3実施形態の信号処理回路8と同様に、位置検出部10aから入力される信号Vout1から対象物のX軸上における移動方向の検出及び移動量の算出を行い、位置検出部10bから入力される信号Vout2から対象物のY軸上における移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、位置判定部43は、位置信号合成部41aが生成する信号Vz1と、位置信号合成部41bが生成する信号Vz2とに基づいて、第4実施形態の位置判定部42と同様に、Z軸上における移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、位置判定部43は、コンパレータ回路3から入力される信号Vout3がHレベルの場合、上述の移動方向の検出及び移動量の算出を行い、検出した移動方向及び算出した移動量を出力端子を介して接続された外部の装置に出力する。一方、信号Vout3がLレベルの場合、位置判定部43は、上述の移動方向の検出及び移動量の算出を行わず、接続された外部の装置に対しての出力も行わない。   Similarly to the signal processing circuit 8 of the third embodiment, the position determination unit 43 detects the movement direction of the object on the X axis and calculates the movement amount from the signal Vout1 input from the position detection unit 10a. From the signal Vout2 input from the detection unit 10b, the movement direction of the object on the Y axis is detected and the movement amount is calculated. Further, the position determination unit 43, based on the signal Vz1 generated by the position signal combining unit 41a and the signal Vz2 generated by the position signal combining unit 41b, similarly to the position determination unit 42 of the fourth embodiment, The movement direction is detected and the movement amount is calculated. Further, when the signal Vout3 input from the comparator circuit 3 is at the H level, the position determination unit 43 detects the movement direction and calculates the movement amount, and outputs the detected movement direction and the calculated movement amount to the output terminal. To an external device connected via On the other hand, when the signal Vout3 is at the L level, the position determination unit 43 does not detect the movement direction and calculate the movement amount, and does not perform output to a connected external device.

なお、信号Vz1に基づいて検出したZ軸上の移動方向と、信号Vz2に基づいて検出したZ軸上の移動方向とが異なる場合、予め定めた選択方向に基づいて移動方向及び移動量の検出を行う。具体的には、信号Vz1及び信号Vz2から検出した移動方向が一致する場合に対象物がZ軸方向に移動したと判定する。また、信号Vz1から算出された移動量と、信号Vz2から算出された移動量とが異なる場合、それらの平均値をZ軸方向の移動量とするようにしてもよい。   When the movement direction on the Z axis detected based on the signal Vz1 is different from the movement direction on the Z axis detected based on the signal Vz2, the detection of the movement direction and the movement amount is performed based on a predetermined selection direction. I do. Specifically, it is determined that the object has moved in the Z-axis direction when the movement directions detected from the signal Vz1 and the signal Vz2 match. Further, when the movement amount calculated from the signal Vz1 is different from the movement amount calculated from the signal Vz2, the average value thereof may be used as the movement amount in the Z-axis direction.

上述の構成により、ポインティングデバイス300Aは、赤外線センサ1a、1c、1bが配置された対象物のX軸方向における移動方向の検出及び移動量の算出と、赤外線センサ1d、1c、1eが配置された対象物のY軸方向における移動方向の検出及び移動量の算出と、X軸方向及びY軸方向に直交するZ軸方向における移動方向の検出及び移動量の算出とを精度よく行うことができる。
なお、本実施形態のポインティングデバイス300Aにおいて、第2実施形態の近接検出部13のように、温度センサ6及び閾値生成回路7を設けて外乱による温度ドリフトの影響を低減させるようにしてもよい。
With the above-described configuration, the pointing device 300A includes the detection of the movement direction in the X-axis direction and the calculation of the movement amount of the object on which the infrared sensors 1a, 1c, and 1b are arranged, and the infrared sensors 1d, 1c, and 1e. Detection of the movement direction and calculation of the movement amount of the object in the Y-axis direction and detection of the movement direction and calculation of the movement amount in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction can be performed with high accuracy.
Note that, in the pointing device 300A of the present embodiment, the temperature sensor 6 and the threshold value generation circuit 7 may be provided to reduce the influence of temperature drift due to disturbance as in the proximity detection unit 13 of the second embodiment.

図12は、本実施形態における赤外線センサ1a〜1eの配置、及び、移動方向の対応関係、及び使用例を示す模式図である。図12(a)に示すように、赤外線センサ1b、1c、1aの順に並べて配置されている方向をX軸方向とし、赤外線センサ1e、1c、1dの順に並べて配置されている方向をY軸方向とし、X軸方向及びY軸方向に直交する方向をZ軸方向としている。
図12(b)は、ポインティングデバイス300Aが接続された外部の装置、例えば、コンピュータの画面上におけるポインタの動きを示す模式図である。コンピュータは、ポインティングデバイス300Aから出力されるX軸及びY軸における移動方向及び移動量に基づいて、ポインタを画面上のA〜D方向に移動させることができる。また、コンピュータは、ポインティングデバイス300Aから出力されるZ軸上の移動方向及び移動量に基づいて、クリック及びダブルクリックの操作を検出することができる。そして、ポインティングデバイス300Aは、指などの対象物の動きを検出してその情報をコンピュータに出力することにより、マウスなどの入力装置と同様に、ポインタを移動させて画面上に表示されているアイコンを選択するなどの操作を行うことができる。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the arrangement of the infrared sensors 1a to 1e, the correspondence relationship in the movement direction, and a usage example in the present embodiment. As shown in FIG. 12A, the direction arranged in the order of the infrared sensors 1b, 1c, 1a is defined as the X-axis direction, and the direction arranged in the order of the infrared sensors 1e, 1c, 1d is defined as the Y-axis direction. The direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction is taken as the Z-axis direction.
FIG. 12B is a schematic diagram showing the movement of the pointer on the screen of an external device, for example, a computer, to which the pointing device 300A is connected. The computer can move the pointer in the A to D directions on the screen based on the movement direction and the movement amount on the X axis and the Y axis output from the pointing device 300A. In addition, the computer can detect a click and double-click operation based on the movement direction and movement amount on the Z axis output from the pointing device 300A. Then, the pointing device 300A detects the movement of an object such as a finger and outputs the information to a computer, thereby moving the pointer as with an input device such as a mouse to display an icon displayed on the screen. The operation such as selecting can be performed.

なお、第1、3、5実施形態において、近接検出部12は、赤外線センサ1cを備える構成としたが、対象物体の近接を検出できる非接触静電容量センサを替わりに用いて構成してもよい。また、第1実施形態から第5実施形態において、センサ部11は、赤外線センサ1a、1bを備える構成としたが、替わりに対象物体との距離に応じた信号を出力する素子、例えば、非接触静電容量センサなどを用いて構成してもよい。   In the first, third, and fifth embodiments, the proximity detection unit 12 includes the infrared sensor 1c. However, the proximity detection unit 12 may be configured using a non-contact capacitance sensor that can detect the proximity of the target object instead. Good. In the first to fifth embodiments, the sensor unit 11 includes the infrared sensors 1a and 1b. Instead, an element that outputs a signal corresponding to the distance to the target object, for example, a non-contact type You may comprise using an electrostatic capacitance sensor etc.

非接触型のセンサを用いた移動方向の検出及び移動量の算出を行う装置に適用することができる。   The present invention can be applied to an apparatus that detects a moving direction and calculates a moving amount using a non-contact type sensor.

1a、1b、1c、1d、1e…赤外線センサ
2a、2b、2c…増幅回路
3、5…コンパレータ回路
4、4A、8、8A…信号処理回路
6…温度センサ、7…閾値生成回路
41、41a、41b…位置信号合成部
42、43…位置判定部
100、200、300、200A、300A…ポインティングデバイス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b, 1c, 1d, 1e ... Infrared sensor 2a, 2b, 2c ... Amplifying circuit 3, 5 ... Comparator circuit 4, 4A, 8, 8A ... Signal processing circuit 6 ... Temperature sensor, 7 ... Threshold generation circuit 41, 41a , 41b ... position signal synthesis unit 42, 43 ... position determination unit 100, 200, 300, 200A, 300A ... pointing device

Claims (10)

対象物体との距離に応じて信号を出力する複数の第1のセンサを有するセンサ部を備え、該センサ部が出力する信号を前記対象物体の位置を示す位置信号として出力する位置検出部と、
前記対象物体との距離に応じて信号を出力する第2のセンサを有し、該第2のセンサが出力する信号と、定められた閾値電圧とを比較して前記対象物体が近接しているか否かを検出する近接検出部と、
前記位置検出部が出力する位置信号の変化から移動方向及び移動量を検出し、前記近接検出部が前記対象物体の近接を検出した場合、検出した前記移動方向及び前記移動量を出力する信号処理回路と
を具備することを特徴とするポインティングデバイス。
A position detector that includes a sensor unit having a plurality of first sensors that output signals according to the distance to the target object, and that outputs a signal output by the sensor unit as a position signal indicating the position of the target object;
Whether the target object is close by comparing a signal output from the second sensor with a predetermined threshold voltage, and having a second sensor that outputs a signal according to the distance to the target object A proximity detector for detecting whether or not,
Signal processing for detecting the moving direction and the moving amount from the change of the position signal output by the position detecting unit, and outputting the detected moving direction and the moving amount when the proximity detecting unit detects the proximity of the target object A pointing device comprising: a circuit.
前記近接検出部が前記対象物体の近接を検出するとき、前記位置検出部が出力する位置信号の電圧は、単調増加、あるいは、単調減少する
ことを特徴とする請求項1に記載のポインティングデバイス。
The pointing device according to claim 1, wherein when the proximity detection unit detects the proximity of the target object, the voltage of the position signal output from the position detection unit monotonously increases or monotonously decreases.
前記複数の第1のセンサは、1列に並べて配置され、
前記第2のセンサは、少なくとも2つの前記第1のセンサの間に配置される
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポインティングデバイス。
The plurality of first sensors are arranged in a line,
The pointing device according to claim 1, wherein the second sensor is disposed between at least two of the first sensors.
前記複数の第1のセンサは、第1の方向の列と、該第1の方向の列に交差する第2の方向の列とそれぞれに配置され、
前記第2のセンサは、前記第1の方向の列と前記第2の方向の列とが交差する点に配置され、
前記位置検出部は、前記第1の方向と前記第2の方向とそれぞれに対して前記位置信号を出力する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のポインティングデバイス。
The plurality of first sensors are respectively arranged in a first direction column and a second direction column intersecting the first direction column,
The second sensor is disposed at a point where the first direction column and the second direction column intersect,
The pointing device according to claim 1, wherein the position detection unit outputs the position signal in each of the first direction and the second direction.
前記信号処理回路が、前記位置検出部の出力する信号と、前記第2のセンサが出力する信号とに基づいて、前記第1のセンサが配置されている方向に対する垂直方向における移動方向及び移動量を検出する
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のポインティングデバイス。
Based on the signal output from the position detector by the signal processing circuit and the signal output from the second sensor, the moving direction and moving amount in the direction perpendicular to the direction in which the first sensor is disposed The pointing device according to claim 3 or 4, wherein the pointing device is detected.
前記信号処理回路が、
前記位置検出部の出力する信号の絶対値を算出して前記第2のセンサの出力する信号と加算による信号の合成を行う位置信号合成部と、
前記位置信号合成部により合成された信号のレベルに基づいて前記第1のセンサが配置されている方向に対して垂直方向における移動方向及び移動量を検出する位置判定部と
を備える
ことを特徴とする請求項5に記載のポインティングデバイス。
The signal processing circuit is
A position signal combining unit that calculates an absolute value of a signal output from the position detection unit and combines the signal output from the second sensor and a signal by addition;
A position determination unit that detects a movement direction and a movement amount in a direction perpendicular to a direction in which the first sensor is arranged based on a level of the signal synthesized by the position signal synthesis unit. The pointing device according to claim 5.
前記第2のセンサの検出範囲と、該検出範囲付近との温度を計測する温度センサを備え、
前記温度センサが計測した温度に応じて、前記閾値電圧を設定する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポインティングデバイス。
A temperature sensor for measuring the temperature of the detection range of the second sensor and the vicinity of the detection range;
The pointing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the threshold voltage is set according to a temperature measured by the temperature sensor.
前記第1のセンサ及び前記第2のセンサは、いずれか一方、あるいは、両方が前記対象物体から放射される遠赤外線を検出した量に応じた信号を出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のポインティングデバイス。
The first sensor or the second sensor outputs a signal corresponding to the amount of detected far-infrared rays radiated from the target object, either or both. The pointing device according to claim 7.
前記センサ部は、
前記複数の第1のセンサとして、逆方向に直列接続された2つのサーモパイルを有する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のポインティングデバイス。
The sensor unit is
The pointing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of first sensors includes two thermopiles connected in series in opposite directions.
前記センサ部は、
前記複数の第1のセンサとして、2つの基準電位点間に直列接続された2つのボロメータを有し、
前記2つのボロメータ間の接続点の電位を出力とする
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のポインティングデバイス。
The sensor unit is
As the plurality of first sensors, two bolometers connected in series between two reference potential points,
The pointing device according to any one of claims 1 to 7, wherein a potential at a connection point between the two bolometers is used as an output.
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