JPH03199906A - 光学的位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は物体の位置を光学的に検出するための光学的
位置検出装置に関する。

（ロ）従来技術 従来、第５図（Ａ）に示すように、一対の発光素子ｌと
受光素子２を所定距離離間して複数対配置して検出パネ
ルを構成し、一対の素子を順次作動させることにより該
パネル上の物体３の位置を検出する光学的位置検出装置
が知られている。さらに、上記検出装置において各発光
素子１から対応する受光素子２に向けて発光された光の
物体による遮光がない場合の各受光素子における受光量
にばらつきが生じる問題を解決するため、本出願２ 人によへ物体の遮光がない場合の各受光素子の受光量を
一定に調整する機能を備えた検出装置が開発された。こ
の調整機能は本発明の実施例に組み込まれて説明されて
おり、簡単に述べると物体の遮光が無くかつ各発光素子
の発光駆動量が等しい場合に各受光素子により受光され
る各個別の受光量を測定して各受光量のばらつきを検知
し、この検知した個別受光量により各発光素子を駆動す
る個別発光駆動量を算出記憶し、該個別発光駆動量によ
って物体の遮光が無い場合の各受光量が一定になるよう
にばらつきを調整するようにしている。

第５図（Ｂ）は上記調整機能を備えた光学的位置検出装
置において各受光素子２における物体の遮光の有無（パ
ネルのタッチの有無）を示し、横軸は各受光素子２の座
標を、縦軸は各調整受光量が遮光の有無を判断するため
の基準レベルと比較されて物体の遮光の有無としてのみ
得られている光検出結果を示している。

（ハ）この発明が解決しようとする課題従来の光学的位
置検出装置に於いては、上記調整機能の有無にかかわら
ず、各受光素子からの受光量は基準レベルより高いか否
か、即ち物体の有無を示す信号として検出される。そこ
で、物体の位置の検出精度は受光素子のピッチの半分の
長さの分解能しか得ることができなかった。例えば、第
５図（Ｂ）の場合は座標４と５が遮光有りと検出される
から、物体の位置は（４＋５）／２＝４．５の座標とし
て検出されていた。したがって、隣合う受光素子間の長
さ（ピッチ）の１７２以上の精度で物体の位置を検出す
る光学的位置検出装置が要望されていた。

この発明は物体の位置を少なくとも１／２ピツチよりも
精度良く検出することができる光学的位置検出装置を提
供することである。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明は発光素子から受光素子に向けて発光された光
の物体による遮光がない場合の各受光素子ごとの受光量
の変動を除去する調整をし、該調整された受光量を基準
レベルと比較することにより物体の位置を検出する光学
的位置検出装置において、前記受光素子からの調整受光
量と該受光素子に隣接する受光素子からの調整受光量に
よって少なくとも該隣合う二つの受光素子間の仮想中間
位置および仮想受光量を算術平均により求める第１の演
算制御手段と、前記仮想受光量および各受光素子からの
調整受光量を物体の遮光の有無を判断するための前記基
準レベルと比較する比較手段と、前記比較手段により物
体の遮光有りと判断された場合に対応する受光素子の位
置および前記仮想位置を遮光位置データとしで記憶する
記憶手段と、前記記憶手段に連続する位置の遮光位置デ
ータがある場合はその最小と最大の遮光位置データの算
術平均を遮光物体の位置として求める第２の演算制御手
段とを備えて構成されている。

（ホ）作用 この発明は少なくとも互いに隣り合う受光素子から受光
された調整受光量の算術平均を仮想中間位置の仮想受光
量として求め、各受光素子の調整受光量のほかに仮想受
光量を基準レベルと比較して、遮光が有る場合は該仮想
位置も遮光位置データとして記憶して物体の遮光位置を
求める場合のデータとして利用しているから、物体の位
置は受光素子の位置のみを基準とするよりも検出位置を
精度良く求めることができる。

（へ）実施例 第１図はこの発明の装置の概略を説明するブロック図で
あり、発光素子アレイ１１と受光素子アレイ１２の間の
物体の位置が検出される。受光素子アレイの各受光量は
物体が無い場合の受光量のばらつきが調整された状態で
第１の演算制御手段１３に入力され、ここで少なくとも
隣合う受光素子からの仮想受光量が求められ、各調整受
光量とともに順次比較手段１４に出力されて基準レベル
と比較される。この比較結果が遮光有りの場合は第１の
演算制御手段１３から対応する受光素子および仮想位置
が遮光位置データとして記憶手段１５に出力されて記憶
される。第２の演算制御手段１６は記憶手段の遮光位置
データから物体の位置を演算する。

次に、この発明を第２図から第４図を参照して一 詳細に説明する。第２図はこの発明の一実施例を示す該
略システム構成図である。第２図においてマイクロプロ
セッサ２１に備えられた演算制御回路２１ａは発光素子
駆動回路２２とマルチプレクサ２３を順次走査して対を
なす発光素子ｌと受光素子２を順次動作可能にする。動
作可能状態にある受光素子２からマルチプレクサ２３を
経由して得られた受光量を表す信号は増幅器２４を介し
て平均化回路２５と切換スイッチ２６の一方の入力端に
与えられ、平均化回路２５の出力は切換スイッチ２６の
他方の入力端に与えられる。切換スイッチ２６の出力は
アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路２１ｂを介して
演算制御回路２１ａに与えられる。演算制御回路２１ａ
は平均化回路２５の切換制御を行うとともに、デジタル
／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２１ｃを介して受光素子２
から入力する調整受光量を平均化回路２５に与える。

マイクロプロセッサ２１はＲＡＭ２１　ｄも備えられ、
演算制御回路２１ａの指令に従って各受光素子２の遮光
が無い場合の個別受光量を示すデータを記憶する。演算
制御回路２１ａは前記記憶されたデータに基づいて必要
な演算を実行することによって各発光素子ｌの発光駆動
制御に必要な個別の制御駆動データを求めて前記ＲＡＭ
２１ｄに再び記憶する。演算制御回路２１ａは発光素子
１ごとの個別の前記制御駆動データに従った制御信号を
Ｄ／Ａ変換器２１ｅを介して定電流回路２７に与え、個
別の発光駆動電流出力を動作可能状態にある発光素子に
送り、該素子を発光駆動する。

この結果、物体の遮光がない場合には各受光素子から得
られる受光量は等しい値に調整されることになり、各受
光素子間のばらつきは除去された調整受光量か各受光素
子から得られることになる。

なお、この詳細な説明は本発明の目的から外れるので省
略する。

次に上述の装置において本発明と関係する動作について
説明する。いま、切換スイッチ２６は一方の入力端に接
続されているとする。このときｎ番目の受光素子２から
得られた調整受光量は切換スイッチ２６、Ａ／Ｄ変換器
２１ｂを経て演算側御回路２１ａに与えられて記憶され
るとともにＤ／Ａ変換器２１ｃを経て平均化回路２５に
送出されて読み込まれる。次に、（ｎ＋１）番目の受光
素子から調整受光量が増幅器２４を経て平均化回路２５
に入力され、ｎ番目の調整受光量との間で算術平均が求
められてｎ番目と−（ｎ　＋１　）番目の受光素子の中
間位置における仮想受光量とされる。

このとき、切換スイッチ２６は他方の入力端に切換えら
れ、該スイッチ、Ａ／Ｄ変換器２１ｂを経て演算制御回
路２１ａに与えられる。次に、切換スイッチ２６は一方
の入力端に切換えられ、（ｎ＋１）番目の調整受光量が
演算制御回路２１ａに入力される。上述の動作が各受光
素子の走査ごとに繰かえされてすべての隣合う受光素子
間で仮想受光量が求められて演算制御回路２１ａに入力
される。

第３図は第５図と対応して示されたこの発明の位置検出
を説明するための説明図である。第３図（Ｂ）は上述の
ようにして求められた各受光素子２と対応する調整受光
量と仮想受光量が示されている。なお、縦軸は遮光が無
い場合を１００％、完全に遮光された場合を０％とし、
その中間の遮光状態は０〜１００％の値をとるようにし
ている。

％表示の各調整受光量と仮想受光量は演算制御回路２１
ａにおいて基準レベルと比較され、第３図の例では座標
５と６に対応する調整受光量と座標４．５．５，５に対
応する仮想位置の仮想受光量が遮光有り（タッチ有り）
と判断され、それ以外の受光量は遮光無しと判断される
。詳しくは、座標４の調整受光量と座標５の０％の調整
受光量の間は直線的に調整受光量が変化するとし、座標
４゜５の仮想受光量が基準レベル以下になって遮光有り
と判断されるもＱである。同様に、座標６．５の仮想位
置の仮想受光量は基準レベルより大きくなり、遮光無し
と判断される。

さらに、演算制御回路２１ａは次ぎの動作を行う。第３
図において上記遮光有りと判断された受光素子と仮想位
置の座標４．５．５．５，５．６は遮光位置データとし
て記憶される。そして１走査期間が終了すると前記遮光
位置データから物体０ の遮光位置を求めてそれを表示出力する。本例の場合は
遮光位置データが遮光判別長さである０゜５ピツチごと
に連続して記憶されているから、その最小の遮光データ
４．５と最大の遮光データ６の算術平均（４，５＋６）
／２＝５．２５が物体の遮光位置として算出されて表示
出力される。このように、従来は０．５ピツチの検出精
度であったが、０．２５ピツチの４倍精度で検出を行う
ことができる。なお、２倍精度で位置検出する場合は上
記遮光位置５．２５を５．５または５．０とみなすこと
ができる。

さらに、８倍精度以上で位置検出をする場合にもこの発
明は適用することができる。第３図の例では座標４．５
の仮想受光量と座標４の調整受光量との算術平均を取っ
て第２の仮想受光量を求め、また、座標６の調整受光量
と座標６．５の仮想受光量との算術平均を取って第２の
仮想受光量を求め、各第２の仮想受光量を基準レベルと
比較して遮光の有無を判断し、遮光がある場合は第２の
仮想位置を遮光位置データとすることにより８倍精度の
位置検出を行うことができる。

第２図の実施例は隣合う２つの受光素子間の仮想受光量
を求めるハード構成について具体的に示したが、物体の
位置を求める第１図に示す他の構成は演算制御回路２１
ａに含まれ、上述したような位置検出動作が行われる。

第２図において平均化回路２５、切換スイッチ２６、Ｄ
／Ａ変換器２１ｃを備えず、増幅器２４を介した各受光
素子からの調整受光量がＡ／Ｄ変換器２１ｂに直接入力
され、第１図のような構成を備えた演算制御回路２１ａ
に与えられても良い。

この場合は第４図に示すようなフローが演算制御回路２
１ａにおいて実行される。第４図において、まず、ステ
ップＳ、＋こおいてｎ番目を０に書き換えて最初の座標
の受光素子の走査を実行するように初期設定される。次
に、ステップｓ２に移り、ｎ番目の発光および受光素子
を駆動して調整受光量を演算制御＠路３１ａに取り込む
。次に、ステップＳ３に移り、（ｎ−１）番目の受光素
子から得られた受光量とｎ番目の受光素子から得られた
受１ ２ 光量との算術平均が仮想受光量として求められ、ステッ
プＳ４において基準レベルと比較される。

仮想受光量が基準レベルより大きい場合はステップＳ６
１こ移り、ｎと（ｎ−１）の中間の仮想位置において遮
光は無いと判断され、ステップＳ７に移る。仮想受光量
が基準レベルより小であると判断された場合にはステッ
プＳ６に移り、仮想位置における遮光有りとみなされ、
その仮想位置が遮光位置データとして記憶され、ステッ
プＳ、に移る。ステップＳ７においてｎ番目の受光素子
の調整受光量が基準レベルと比較され、基準レベルより
大きい場合はステップＳ８において該受光素子は遮光無
しと判断されてステップ５１０に移る。基準レベルより
小さい場合はステップＳ、に移り、ｎ番目の受光素子の
遮光は有りとみなされてその位置が遮光位置データとし
て記憶され、この後ステップＳ＋ａに移る。ステップＳ
、。において、ｎ番目の走査を（ｎ＋１）に更新し、ス
テップＳ１１に移り総ての受光素子の走査が終了したか
否かが判断され、イエスと判断されると１回分の走査は
終了し、ノウと判断されるとステップＳ２に戻り、前述
のステップ５２〜Ｓｌ＋が繰返えされる。なお、ｎ＝ｏ
の場合はステップ８２〜Ｓ６はスキップされる。上述の
一回分の走査が終了すると、物体の遮光がある場合は、
遮光位置データが記憶されることになる。遮光位置デー
タがひとつの場合はそのデータが遮光位置として表示出
力される。また、遮光位置データが連続して記憶されて
いる場合はその最大と最小の遮光位置データの算術平均
が遮光位置として表示出力される。

なお、上記実施例においては、各受光素子の遮光が無い
場合の受光量が常に一定になるように調整された装置に
この発明を適用したが、これ１：＠らず、例えば遮光が
無い場合の各受光素子からの受光量を個別に記憶してお
き、位置検出動作において各受光素子から得られた検出
受光量とそれぞれ対応する個別の記憶受光量との比（％
）を各受光素子間のばらつきを除去した調整受光量とし
て利用しても良い。

（ト）効果 ３− ４− この発明の光学的位置検出装置は従来の装置に比べて少
なくとも２倍の精度で物体の位置を検出することができ
る優れた分解能を有する。このため、ＣＲＴ画面にカー
ソルを表示して物体の位置をあたかもマウスで表示させ
るように、精度良く検出表示できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すクレーム対応図、第２図
はこの発明の一実施例を示す全体システム構成図、第３
図はこの発明の位置検出を説明する図、第４図はこの発
明の他の実施例の動作を説明するフローチャート、第５
図は従来の装置の位置検出を説明する図である。 ｌ・・・発光素子、２・・・受光素子、３・・・物体、
１１・・・発光素子アレイ、１２・・・受光素子アレイ
、１３・・・第１の演算制御手段、１４・・・比較手段
、１５・・・記憶手段、１６・・・第２の演算制御手段
、２１・・・マイクロプロセッサ、２１ａ・・・演算制
御回路、２５・・・平均化回路、２６・・・切換スイッ
チ。 ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の発光素子と受光素子とを離間して複数対配置
   し、前記発光素子から前記受光素子に向けて発光された
   光の物体による遮光がない場合の各受光素子ごとの受光
   量の変動を除去する調整をし、該調整された受光量を基
   準レベルと比較することにより物体の位置を検出する光
   学的位置検出装置において、 前記受光素子からの調整受光量と該受光素子に隣接する
   受光素子からの調整受光量によって少なくとも該隣合う
   二つの受光素子間の仮想中間位置および仮想受光量を算
   術平均により求める第１の演算制御手段と、 前記仮想受光量および各受光素子からの調整受光量を物
   体の遮光の有無を判断するための前記基準レベルと比較
   する比較手段と、 前記比較手段により物体の遮光有りと判断された場合に
   対応する受光素子の位置および前記仮想位置を遮光位置
   データとして記憶する記憶手段と、前記記憶手段に連続
   する位置の遮光位置データがある場合はその最小と最大
   の遮光位置データの算術平均を遮光物体の位置として求
   める第２の演算制御手段と、を備えてなる光学的位置検
   出装置。