JPH0358441B2 - - Google Patents

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JPH0358441B2
JPH0358441B2 JP59115205A JP11520584A JPH0358441B2 JP H0358441 B2 JPH0358441 B2 JP H0358441B2 JP 59115205 A JP59115205 A JP 59115205A JP 11520584 A JP11520584 A JP 11520584A JP H0358441 B2 JPH0358441 B2 JP H0358441B2
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light
signal
light emitting
output
emitting element
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JPS60257304A (en
Inventor
Kenichi Iyama
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Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Mining Co Ltd
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Publication date
Application filed by Dowa Mining Co Ltd filed Critical Dowa Mining Co Ltd
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Publication of JPH0358441B2 publication Critical patent/JPH0358441B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 利用分野 この発明は、物体の位置を光学的に検出する光
学的位置検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Application This invention relates to an optical position detection device that optically detects the position of an object.

(ロ) 先行技術 従来、光学的位置検出装置は、例えば第1図の
ように構成されている。即ち、発光素子aを縦お
よび横方向に複数個配列し、この各発光素子aと
対をなす受光素子bを所定距離離間して同一平面
S0上に複数個配列している。そして、このうち一
対の光源と受光素子、例えばa2とb2を順次動作状
態に指定し、光源a2からの出光が受光素子b2にお
いて受光されるか否かによつてその物体の平面位
置を検知している。
(b) Prior Art Conventionally, an optical position detection device has been configured as shown in FIG. 1, for example. That is, a plurality of light-emitting elements a are arranged in the vertical and horizontal directions, and each light-emitting element a and the paired light-receiving element b are spaced apart from each other by a predetermined distance on the same plane.
Multiple arrays are arranged on S 0 . Then, a pair of the light source and the light receiving element, for example, a 2 and b 2 , are sequentially designated to the operating state, and depending on whether or not the light emitted from the light source a 2 is received by the light receiving element b 2 , the plane of the object is determined. Detecting location.

(ハ) 問題点 第1図において、平面上の物体の位置を精度良
く検出するためには、発光素子および受光素子共
に素子を小さくして素子数を増加する必要があ
り、価格が高価になる点があつた。また、物体の
位置検出は荒い分解能で十分な場合においても、
物体の位置によつては光路が遮蔽されないため全
く位置を検知し得ない領域、即ち、不感応領域を
無くす為、素子数を一定数以下に減らすことがで
きなかつた。
(c) Problems In Figure 1, in order to accurately detect the position of an object on a plane, it is necessary to increase the number of elements by making both the light-emitting element and the light-receiving element smaller, which increases the price. The dot was hot. Furthermore, even when coarse resolution is sufficient for detecting the position of an object,
Depending on the position of the object, the optical path is not blocked, so the number of elements cannot be reduced below a certain number in order to eliminate a region where the position cannot be detected at all, that is, an insensitive region.

(ニ) 目的 この発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、その目的とするところは、発光素子の数を減
少し、しかも構成が簡単で精度の高い光学的位置
検出装置を提供することである。
(d) Purpose This invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to provide an optical position detection device that reduces the number of light emitting elements, has a simple configuration, and is highly accurate. be.

(ホ) 実施例 以下、この発明の実施例につき第2図ないし第
5図に基づいて説明する。第2図において、一端
の座標を(0,0)とし、他端の座標(O,Y)
とするL1辺(図中縦方向)にはその座標を(0,
1)……(0,Y)とする発光素子が等間隔に配
列され、さらにその座標を(0,0)とする発光
素子a1が配置されている。また、一端の座標を
(0,Y)とし、他端の座標を(X,Y)とする
L2辺(図中横方向)にはその座標を(1,Y)
……(X,Y)とする受光素子が等間隔に配置さ
れている。また、一端の座標を(X,Y)とし、
他端の座標を(X,0)とするL3辺(図中縦方
向)にはその座標を(X,1)……(X,Y)と
する受光素子が配列され、さらにその座標を
(X,0)とする発光素子a2が配置されている。
前記L1,L2およびL3辺によつて物体の位置を検
出する検出面S1が形成されている。
(E) Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on FIGS. 2 to 5. In Figure 2, the coordinates of one end are (0, 0) and the coordinates of the other end are (O, Y).
The coordinates of L 1 side (vertical direction in the figure) are (0,
1)... Light emitting elements whose coordinates are (0, Y) are arranged at equal intervals, and a light emitting element a1 whose coordinates are (0, 0) is further arranged. Also, let the coordinates of one end be (0, Y) and the coordinates of the other end be (X, Y)
The coordinates of L 2 sides (horizontal direction in the figure) are (1, Y)
...(X, Y) light receiving elements are arranged at equal intervals. Also, let the coordinates of one end be (X, Y),
Light-receiving elements whose coordinates are (X, 1)...(X, Y) are arranged on the three sides of L (vertical direction in the figure) where the coordinates of the other end are (X, 0), and the coordinates of the other end are (X, 0). A light emitting element a2 with (X, 0) is arranged.
The L 1 , L 2 and L 3 sides form a detection surface S 1 for detecting the position of an object.

前記発光素子a1からの出光はL2辺およびL3
上の各受光素子によつて受光される。また、発光
素子a2からの出光はL1およびL2辺上の各受光素
子によつて受光される。
The light emitted from the light emitting element a1 is received by each light receiving element on the L2 side and the L3 side. Further, the light emitted from the light emitting element a2 is received by each light receiving element on the L1 and L2 sides.

第3図は第2図の検出部を有する光学的位置検
出装置の要部回路構成部を示し、同図において符
号1は発振回路を示し、この発振回路1は予想し
得る外乱光の周波数よりも複数倍の高周波数の矩
形の発振信号を出力するもので、この発振信号は
インバータ2を介してシフトレジスタ3にシフト
クロツクとして入力すると共に、直接、8ビツト
のカウンタ4へ計数信号としても入力される。カ
ウンタ4は、発振回路1から入力する発振信号を
下位4桁において1/2、1/4、1/8、1/16に分周し
た分周信号を出力すると共に、上位4桁X0,X1
X2,X3の各ビツト出力はラインl0,l1,l2,l3
出力される。前記1/4、1/8、1/16分周信号は夫々
対応するインバータを経てナンドゲート5に入力
され、このナンドゲート5の出力は前記シフトレ
ジスタ3に動作時間信号を与える。即ち、1/4、
1/8、1/16信号の少なくともひとつが出力されて
いるとシフトレジスタ3に動作時間信号が与えら
れ、その時間中、シフトレジスタ3は動作可能と
なる。前記1/4、1/8、1/16信号はナンドゲート6
にも入力され、このナンドゲート6の出力はアド
レス読込のタイミング信号として出力される。
FIG. 3 shows the main circuit components of an optical position detection device having the detection section shown in FIG. outputs a rectangular oscillation signal with multiple times higher frequency, and this oscillation signal is input to the shift register 3 as a shift clock via the inverter 2, and is also directly input to the 8-bit counter 4 as a count signal. Ru. The counter 4 outputs a frequency-divided signal obtained by dividing the frequency of the oscillation signal input from the oscillation circuit 1 into 1/2, 1/4, 1/8, and 1/16 in the lower four digits, and also divides the frequency of the upper four digits X 0 , X1 ,
Each bit output of X 2 and X 3 is output to lines l 0 , l 1 , l 2 , and l 3 . The 1/4, 1/8, and 1/16 frequency-divided signals are input to the NAND gate 5 through corresponding inverters, and the output of the NAND gate 5 provides an operating time signal to the shift register 3. That is, 1/4,
When at least one of the 1/8 and 1/16 signals is output, an operation time signal is given to the shift register 3, and the shift register 3 becomes operable during that time. The above 1/4, 1/8, 1/16 signals are NAND gate 6
The output of this NAND gate 6 is output as a timing signal for reading the address.

シフトレジスタ3は、前記動作時間信号が入力
されている間だけ、前記入力されるシフトクロツ
クの立上がりで入力端に印加された光信号を1桁
目A0に記憶すると共に各桁の記憶内容を一段上
位の桁へとシフトする。シフトレジスタ3の下位
4桁A0〜A3のビツト出力は比較回路7に夫々並
列に入力される。一方、比較回路7の桁B0〜B3
には夫々対応してハイ、ロウ、ハイ、ロウの各レ
ベルに設定されており、この桁B0〜B3の記憶内
容と入力した桁A0〜A3からのビツト出力とを
夫々対応して比較し、各桁の内容がすべて一致す
ると一致信号をフリツプフロツプ8へ出力する。
フリツプフロツプ8は前記一致信号の立上りでセ
ツトされ、このセツト出力は発光ダイオードの光
検出信号として出力される。また、フリツプフロ
ツプ8のCLR端子には前記動作時間信号が与え
られており、この動作時間信号の立下がりでフリ
ツプフロツプ8はリセツトされる。
The shift register 3 stores the optical signal applied to the input terminal at the rising edge of the input shift clock in the first digit A0 only while the operation time signal is input, and stores the stored contents of each digit in one stage. Shift to higher digits. The bit outputs of the lower four digits A0 to A3 of the shift register 3 are respectively input to the comparator circuit 7 in parallel. On the other hand, the digits B 0 to B 3 of the comparator circuit 7
The stored contents of these digits B0 to B3 correspond to the bit output from the input digits A0 to A3 , respectively. When the contents of each digit match, a match signal is output to the flip-flop 8.
The flip-flop 8 is set at the rising edge of the coincidence signal, and the set output is output as a photodetection signal of the light emitting diode. The CLR terminal of the flip-flop 8 is supplied with the operating time signal, and the flip-flop 8 is reset at the fall of the operating time signal.

前記カウンタ4の桁X0,X1,X2からの出力は
マルチプレクサ9に入力される。このマルチプレ
クサ9の8個の出力端子は夫々対応して前記検出
面S1に配列された受光素子に相当する8個のフオ
トトランジスタb1〜b8のコレクタに接続され、こ
れらのエミツタは共通に接続されてマルチプレク
サ10の対応するひとつの出力端に接続されてい
る。マルチプレクサ9は桁X0,X1,X2からの入
力データに対応してフオトトランジスタb1〜b8
うちのひとつを接地して動作可能状態に指定す
る。
Outputs from digits X 0 , X 1 , and X 2 of the counter 4 are input to a multiplexer 9 . The eight output terminals of this multiplexer 9 are respectively connected to the collectors of eight phototransistors b1 to b8 corresponding to light receiving elements arranged on the detection surface S1 , and these emitters are connected in common. and is connected to a corresponding one output terminal of the multiplexer 10. The multiplexer 9 grounds one of the phototransistors b 1 to b 8 in response to input data from the digits X 0 , X 1 , and X 2 to designate it as operational.

一方、カウンタ4の桁X3からの出力はカウン
タ11に入力され、カウンタ11の桁X4,X5
らの出力は前記桁X3の出力と共にマルチプレク
サ10に入力され、カウンタ11の桁X6の出力
はマルチプレクサ12の入力端Aに入力される。
マルチプレクサ12の2つの出力はトランジスタ
131,132の各ベースに接続されており、この
うちひとつのトランジスタのベースをロウレベル
にして動作可能状態へ指定し、A入力端に信号が
入力される都度その指定を切り換える。トランジ
スタ131,132の各コレクタは夫々対応して前
記発光素子(この例では発光ダイオード)a1,a2
のアノードに接続され、このカソードは相互に接
続されて接地されている。
On the other hand, the output from digit X 3 of the counter 4 is input to the counter 11 , the output from digits X 4 and The output of is input to the input terminal A of the multiplexer 12.
The two outputs of the multiplexer 12 are connected to the bases of the transistors 13 1 and 13 2 , and the base of one of these transistors is set to low level to designate it as ready for operation, and each time a signal is input to the A input terminal. Switch the specification. The collectors of the transistors 13 1 and 13 2 correspond to the light emitting elements (light emitting diodes in this example) a 1 and a 2 , respectively.
The cathodes are connected to each other and grounded.

マルチプレクサ10の各出力は夫々対応して8
個からなる一組のフオトトランジスタの相互に接
続されたエミツタと接続されており、桁X3,X4
X5からの入力データに対応した組の各フオトト
ランジスタのエミツタをラインkに接続する。こ
のラインkには抵抗を介して正の電圧が印加され
ており、接続された組のフオトトランジスタを動
作可能状態にする。ラインkを介した信号はコン
デンサ14、増幅器15、フイルタ回路16を
夫々介し、シフトレジスタ3のA端子に光信号と
して入力される。なお、マルチプレクサ9,10
によつて順次指定される全フオトトランジスタは
前記検出面S1の全受光素子に相当するものであ
る。
Each output of multiplexer 10 corresponds to 8
The digits X 3 , X 4 ,
The emitter of each phototransistor of the set corresponding to the input data from X 5 is connected to line k. A positive voltage is applied to this line k via a resistor to enable the connected set of phototransistors. The signal via line k is input as an optical signal to terminal A of shift register 3 via capacitor 14, amplifier 15, and filter circuit 16, respectively. In addition, multiplexers 9 and 10
All the phototransistors sequentially designated by correspond to all the light receiving elements of the detection surface S1 .

前記フリツプフロツプ8からの光検出信号、ナ
ンドゲート6からのアドレス読込のタイミング信
号、ラインl1〜l5を介して与えられるフオトトラ
ンジスタのアドレス信号およびラインl6を介して
与えられる発光素子の指定信号はCPU17に与
えられる。CPU17は入力される光検出信号、
アドレス信号等から検出面S1に置かれた物体の平
面位置を算出する動作を行う。
The photodetection signal from the flip-flop 8, the address read timing signal from the NAND gate 6, the phototransistor address signal applied via lines l1 to l5 , and the light emitting element designation signal applied via line l6 are as follows. It is given to CPU17. The CPU 17 receives an input photodetection signal,
An operation is performed to calculate the planar position of the object placed on the detection surface S1 from the address signal and the like.

次に、前述のように構成された光学的位置検出
装置の動作について説明する。第2図において、
検出平面S1に置かれた物体18の位置、即ち座標
を(x,y)とする。いま、物体18が第2図に
示す位置に置かれたとする。このとき、発光素子
a1からの出光は辺L2,L3上のフオトトランジス
タに照射されるものの、物体18の存在によりそ
の照射光が遮断されて辺L2上の座標(n,Y)
によつて示すフオトトランジスタboにのみ入光し
ない。同様に、発光素子a2からの出光は線L1
L2上の全フオトトランジスタに対して照射され
るものの、物体18の存在により線L1上の座標
(0,m)によつて示すフオトトランジスタbn
のみ入光しない。ところで、発光素子a1とフオト
トランジスタboを結ぶ直線の式は y=Y/n・x −(1) によつて与えられる。また、発光素子a2とフオト
トランジスタbnを結ぶ直線の式は y=m/X(X−x) −(2) によつて与えられる。
Next, the operation of the optical position detection device configured as described above will be explained. In Figure 2,
Let the position, ie, the coordinates, of the object 18 placed on the detection plane S1 be (x, y). Assume now that the object 18 is placed at the position shown in FIG. At this time, the light emitting element
Although the light emitted from a 1 is irradiated to the phototransistors on sides L 2 and L 3 , the irradiation light is blocked by the presence of the object 18 and the coordinates (n, Y) on side L 2 are
No light enters only the phototransistor b o shown by . Similarly, the light emitted from the light emitting element a 2 is the line L 1 ,
Although all the phototransistors on L2 are irradiated, due to the presence of the object 18, the light does not enter only the phototransistor bn indicated by the coordinates (0, m) on the line L1 . By the way, the equation of the straight line connecting the light emitting element a 1 and the phototransistor b o is given by y=Y/n·x −(1). Further, the equation of the straight line connecting the light emitting element a 2 and the phototransistor b n is given by y=m/X(X−x) −(2).

(1)、(2)式より物体18の位置(x,y)は次式
(3)、(4) x=m/Y/n+m/X −(3) y=Y/n(m/Y/n+m/X) −(4) によつて求められる。
From equations (1) and (2), the position (x, y) of object 18 is determined by the following equation:
(3), (4) x=m/Y/n+m/X −(3) y=Y/n(m/Y/n+m/X) −(4)

上述の位置を自動的に求めるため、以下の動作
が第3図の回路において実行される。いま、カウ
ンタ4,11の各出力はロウレベルであるとし、
このときトランジスタ131のベースにロウレベ
ル信号が出力され、この結果、発光素子a1は動作
可能状態に印加されている。また、マルチプレク
サ10は第1番目の組の8つの各フオトトランジ
スタb1〜b8を選択し、その各エミツタをラインk
に接続している。さらに、桁X0,X1,X2からの
(ロウ、ロウ、ロウ)のデータ入力によりマルチ
プレクサ9はフオトトランジスタb1、即ち検出平
面S1の座標(0,1)のフオトトランジスタのコ
レクタを接地して動作可能状態に指定する。この
指定状態において、カウンタ4は発振回路1から
1発目〜16発目の発振信号を計数する間、発光素
子a1とフオトトランジスタb1によつて以下の動作
が行なわれる。発振回路1から2発目の発振信号
が出力されると、その立下がりでカウンタ4から
ロウレベルの1/2分周信号、ハイレベルの1/4分周
信号が出力され、この結果、発光素子a1は点燈し
てシフトレジスタ3にナンドゲート5を介して動
作時間信号が印加され、シフトレジスタ3は動作
可能状態に設定される。発光素子a1から発光され
る赤外線はフオトトランジスタb1によつて受光さ
れ、マルチプレクサ10、増幅器15、フイルタ
回路16を夫々介してわずかに遅延されて光信号
としてシフトレジスタ3に入力される。前記2発
目の発振信号出力と同時にインバータ2を介して
入力されるシフトクロツクのタイミングでシフト
レジスタ3はその入力端に印加されているロウレ
ベル信号(このとき前記光信号はまだ印加されて
ない)を桁A0に記憶する。次に、3発目の発振
信号が計数されると、カウンタ4からハイレベル
の1/2分周信号、ハイレベルの1/4分周信号が出力
され、この結果、発光素子a1は消燈し、前記動作
時間信号は出力され続ける。これと同時に、シフ
トレジスタ3はその入力端に印加されている光信
号を取り込み、桁A0,A1の内容を夫々ハイ、ロ
ウレベルとする。5発目の発振信号がカウンタ4
によつて計数されると、シフトレジスタ3の桁
A0〜A3はハイ、ロウ、ハイ、ロウの各レベルが
記憶されることとなり、これら各信号は比較回路
22の桁B0〜B3の設定値と比較されて一致信号
が出力され、この一致信号の立上りでフリツプフ
ロツプ8がセツトされて光検出信号が出力され
る。次に、6発目の発振信号がカウンタ4によつ
て計数されると同時に、シフトレジスタ3の桁
A0〜A3はロウ、ハイ、ロウ、ハイの各レベルに
シフトされ、この結果、比較回路7の内容は不一
致となり前記一致信号の出力は停止するものの、
フリツプフロツプ8はセツトされ続けるから光検
出信号は出力され続ける。同様に、7,9,11,
13,15発目の発振信号の立下り時に前記一致信号
が出力され、8,12,14,16発目の発振信号の立
下り時に一致信号の出力は停止する。カウンタ4
は14発目の発振信号を計数すると、ナンド回路6
の出力がハイレベルからロウレベルに切り変わ
る。このロウレベルの切り替わり時はフリツプフ
ロツプ8から出力される光検出信号のアドレス読
込タイミング信号として出力される。
To automatically determine the position described above, the following operations are performed in the circuit of FIG. Assume that the outputs of counters 4 and 11 are now at low level,
At this time, a low level signal is output to the base of the transistor 13 1 , and as a result, the light emitting element a 1 is enabled to operate. The multiplexer 10 also selects each of the eight phototransistors b 1 to b 8 of the first set and connects each emitter to the line k.
is connected to. Furthermore, the (row, row, row) data input from the digits X 0 , X 1 , and Grounded and designated as operational. In this specified state, while the counter 4 counts the 1st to 16th oscillation signals from the oscillation circuit 1, the following operations are performed by the light emitting element a1 and the phototransistor b1 . When the second oscillation signal is output from the oscillator circuit 1, at the falling edge of the second oscillation signal, the counter 4 outputs a low level 1/2 frequency divided signal and a high level 1/4 frequency divided signal, and as a result, the light emitting element a1 is turned on and an operation time signal is applied to the shift register 3 via the NAND gate 5, and the shift register 3 is set to an operable state. The infrared rays emitted from the light emitting element a 1 are received by the phototransistor b 1 , are slightly delayed through the multiplexer 10 , the amplifier 15 , and the filter circuit 16 , and are input to the shift register 3 as an optical signal. Simultaneously with the output of the second oscillation signal, the shift register 3 receives the low level signal applied to its input terminal (the optical signal is not yet applied) at the timing of the shift clock input via the inverter 2. Store in digit A 0 . Next, when the third oscillation signal is counted, the counter 4 outputs a high-level 1/2 frequency-divided signal and a high-level 1/4 frequency-divided signal, and as a result, light emitting element a1 is turned off. The light remains on and the operating time signal continues to be output. At the same time, the shift register 3 takes in the optical signal applied to its input terminal, and sets the contents of digits A 0 and A 1 to high and low levels, respectively. The fifth oscillation signal is counter 4
The digit of shift register 3 is counted by
High, low, high, and low levels are stored in A0 to A3 , and each of these signals is compared with the setting values of digits B0 to B3 of the comparator circuit 22, and a matching signal is output. At the rising edge of this coincidence signal, flip-flop 8 is set and a photodetection signal is output. Next, at the same time that the sixth oscillation signal is counted by the counter 4, the digit of the shift register 3 is counted.
A 0 to A 3 are shifted to low, high, low, and high levels, and as a result, the contents of the comparison circuit 7 do not match, and the output of the coincidence signal stops;
Since the flip-flop 8 continues to be set, the photodetection signal continues to be output. Similarly, 7, 9, 11,
The coincidence signal is output when the 13th and 15th oscillation signals fall, and the output of the coincidence signal stops when the 8th, 12th, 14th, and 16th oscillation signals fall. counter 4
When counting the 14th oscillation signal, NAND circuit 6
The output changes from high level to low level. This low level switching is output as an address read timing signal of the photodetection signal output from the flip-flop 8.

発光素子a1とフオトトランジスタb1との間の光
路に物体が挿入されている場合には、カウンタ4
からの1/2分周信号がロウレベルとなり発光素子
a1が点燈してもフオトトランジスタb1には赤外線
は検出されない。したがつてシフトレジスタ3に
動作時間信号が入力されている期間中にも光信号
は入力されないから、比較回路7からは一致信号
は出力されず、したがつて光検出信号も出力され
ない。
If an object is inserted into the optical path between light emitting element a 1 and phototransistor b 1 , counter 4
The 1/2 frequency divided signal from becomes low level and the light emitting element
Even if a 1 lights up, infrared rays are not detected by phototransistor b 1 . Therefore, since no optical signal is input even during the period when the operating time signal is input to the shift register 3, the comparison circuit 7 does not output a coincidence signal and therefore does not output a photodetection signal.

発光素子a1とフオトトランジスタb1との間に物
体が遮蔽されて無い状態では前記動作時間信号出
力の間、シフトレジスタ3には発光素子a1の点滅
動作に伴なつて7発の光信号が順次印加すること
になる。このうち、たとえ2番目の光信号の波形
が歪み、この結果、シフトレジスタ3にはロウレ
ベルとして取り込まれたとしても、前記5、7発
目の発振信号の立下がり時に前記一致信号の出力
は停止するものの、9,11,13,15発目の発振信
号の立下り時には一致信号は出力されるから9発
目の発振信号立下り時に出力される一致信号によ
つて光検出信号は出力されることになり、可視外
光源からの到達光を精度良く確実に検出できる。
この場合はフオトトランジスタb1は発光素子a1
光を検出しないため、光検出信号は出力されな
い。
In a state where no object is shielded between the light emitting element a 1 and the phototransistor b 1 , during the output of the operation time signal, the shift register 3 receives seven light signals in response to the blinking operation of the light emitting element a 1 . will be applied sequentially. Among these, even if the waveform of the second optical signal is distorted and as a result, it is taken into the shift register 3 as a low level, the output of the coincidence signal stops when the fifth and seventh oscillation signals fall. However, since the coincidence signal is output at the falling edge of the 9th, 11th, 13th, and 15th oscillation signal, the photodetection signal is output by the coincidence signal output at the falling edge of the 9th oscillation signal. Therefore, it is possible to accurately and reliably detect the light arriving from the non-visible light source.
In this case, the phototransistor b1 does not detect the light from the light emitting element a1 , so no photodetection signal is output.

カウンタ4が16発目の発振信号を計数すると、
前記動作時間信号、光検出信号の出力は停止する
と共に、ナンド回路6の出力はハイレベルに変わ
る。さらに、このときカウンタ4の桁X0からハ
イレベル信号が出力されるから、マルチプレクサ
9はフオトトランジスタb1に替わりフオトトラン
ジスタb2を動作可能状態にする。カウンタ4は2
回目の1発目から16発目の発振信号を計数する
間、発光素子a1は7回の点滅及びこれに基づく前
述の動作が繰り返えされる。同様な動作が8回繰
り返えされ、発光素子a1とフオトトランジスタb1
〜b8の対の検出動作が終了すると、カウンタ4の
桁X3からハイレベル信号が出力される。この結
果、マルチプレクサ10は次の組の8つのフオト
トランジスタのエミツタとラインkへ接続を切り
換える。そして、前述と全く同様に、指定された
組の中のフオトトランジスタが順次指定されて同
様の検出動作が行なわれる。なお、現在指定され
ているフオトトランジスタのアドレスデータは桁
X0〜X5から送出され、その光検出信号と共に
CPU17に与えられる。CPU17には桁X6から
の信号も入力され、この信号によつて現在指定さ
れている発光素子がa1か、a2かを判断する。そし
て、CPU17は発光素子a1が指定されていると
判断した場合にはL2,L3辺上のフオトトランジ
スタのみ光検出の対象とし、発光素子a2が指定さ
れていると判断した場合にはL1,L2辺上のフオ
トトランジスタのみ光検出の対象とする。
When counter 4 counts the 16th oscillation signal,
The output of the operating time signal and the photodetection signal is stopped, and the output of the NAND circuit 6 changes to high level. Furthermore, at this time, since a high level signal is output from the digit X0 of the counter 4, the multiplexer 9 enables the phototransistor b2 instead of the phototransistor b1 . counter 4 is 2
While counting the 1st to 16th oscillation signals, the light emitting element a1 blinks seven times and the above-described operation based on this is repeated. The same operation is repeated 8 times, and the light emitting element a 1 and phototransistor b 1
When the detection operation for the pairs .about.b8 is completed, a high level signal is output from the digit X3 of the counter 4. As a result, multiplexer 10 switches the connections between the emitters of the next set of eight phototransistors and line k. Then, in exactly the same manner as described above, the phototransistors in the designated group are sequentially designated and a similar detection operation is performed. Note that the address data of the currently specified phototransistor is in digits.
Sent from X 0 ~ X 5 , along with its photodetection signal
It is given to CPU17. A signal from digit X6 is also input to the CPU 17, and based on this signal it is determined whether the currently designated light emitting element is a1 or a2 . Then, when the CPU 17 determines that the light emitting element a 1 is designated, only the phototransistors on the L 2 and L 3 sides are subject to photodetection, and when it determines that the light emitting element a 2 is designated, In this case, only the phototransistors on the L 1 and L 2 sides are subject to photodetection.

しかして、上述の如く検出面S1上の全フオトト
ランジスタが指定され、発光素子a1からの受光の
有無が検査される結果、CPU17は座標(n,
Y)のフオトトランジスタboのみ光を受光して無
いと検知する。全フオトトランジスタが指定され
ると、カウンタ11の桁X6がハイレベルとなり、
マルチプレクサ12は発光素子a2を動作可能状態
に指定する。そして、前述と全く同様にすべての
フオトトランジスタが順次指定され、発光素子a2
からの受光の有無の検査が行なわれる。この結
果、CPU17において座標(0,m)のフオト
トランジスタbnのみ光を受光して無いと検知す
る。CPU17は検知した座標値n、mとあらか
じめ記憶された値X、Yとから前記(3)、(4)式に従
つて物体18の平面S1上の座標を算出し、物体の
位置として記憶する。
As a result, all the phototransistors on the detection surface S1 are specified as described above, and the presence or absence of light reception from the light emitting element a1 is inspected.
It is detected that only the phototransistor b o of Y) receives light and does not receive light. When all phototransistors are specified, digit x 6 of counter 11 becomes high level,
Multiplexer 12 designates light emitting element a 2 to be operational. Then, all the phototransistors are sequentially specified in exactly the same way as described above, and the light emitting element a 2
The presence or absence of light reception is performed. As a result, the CPU 17 detects that only the phototransistor b n at the coordinates (0, m) is not receiving light. The CPU 17 calculates the coordinates of the object 18 on the plane S1 from the detected coordinate values n and m and the pre-stored values X and Y according to equations (3) and (4) above, and stores it as the position of the object. do.

なお、第3図において、物体18の位置によつ
ては発光素子a1とL3上のフオトトランジスタの座
標(X,m)、発光素子a2とL2上のフオトトラン
ジスタの座標(n,Y)との関係が成立し、この
場合物体の座標(x,y)との間には y=m/Xx ……(5) y=Y/X−n(X−x) ……(6) が夫々成立する。又、(1)式と(6)式が成立する場合
も存在する。各場合において、CPU17は適正
な式の組み合わせを選択し、選択された式に従つ
て物体の正確な位置を算出する。
In FIG. 3, depending on the position of the object 18, the coordinates (X, m) of the phototransistors on the light emitting elements a 1 and L 3 , and the coordinates (n, m) of the phototransistors on the light emitting elements a 2 and L 2 , In this case, the relationship between the object's coordinates (x, y) is y=m/Xx...(5) y=Y/X-n(X-x)...(6 ) hold true. There are also cases where equations (1) and (6) hold true. In each case, CPU 17 selects the appropriate combination of equations and calculates the exact position of the object according to the selected equations.

第4図はこの発明の第2実施例を示し、この場
合は長方形の検出面、を形成する辺M1,M2
M3,M4に夫々受光素子が等間隔離間して配列さ
れている。また、検出面の四つの隅には発光素子
a1,a2,a3,a4が夫々配置されている。この場
合、発光素子a1は辺M3,M4上の、発光素子a2
辺M1,M4上の、発光素子a3は辺M1,M2上の、
発光素子a4は辺M2,M3上の夫々の各受光素子に
対して出光される。しかして、検出面を第4図に
示すように対角線で区切られる4つの領域F1
F2,F3,F4に分けた場合、領域F1は発光素子a2
a3と辺M1の各受光素子、領域F2は発光素子a3
a4と辺M2の各受光素子、領域F3は発光素子a1
a4と辺M3の各受光素子、領域F4は発光素子a1
a2と辺M4の各受光素子の組み合わせによつて各
領域内の物体の位置を検出することができる。こ
の場合、4つの領域ごとに物体の位置を検出する
ための最適の2つの発光素子が特定されるため、
第2図の場合と比較して一層精度を上げることが
できる。特に、受光素子をイメージセンサによつ
て構成すると、さらに精度を高めることができ
る。なお、物体の位置を検出するための回路構成
及び各発光素子a1〜a4の座標と所定の受光素子と
から物体の位置を検出するための方法は前記実施
例の場合とほぼ同様であるから説明を省略する。
FIG. 4 shows a second embodiment of the invention, in which the sides M 1 , M 2 , forming a rectangular detection surface,
Light-receiving elements are arranged in M 3 and M 4 at equal intervals. In addition, there are light emitting elements at the four corners of the detection surface.
a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 are arranged respectively. In this case, light emitting element a 1 is on sides M 3 and M 4 , light emitting element a 2 is on sides M 1 and M 4 , light emitting element a 3 is on sides M 1 and M 2 ,
Light emitting element a4 emits light to each light receiving element on sides M2 and M3 , respectively. As shown in FIG. 4, the detection surface is divided into four areas F 1 ,
When divided into F 2 , F 3 , and F 4 , area F 1 is divided into light emitting elements a 2 ,
A 3 and each light receiving element on side M 1 , area F 2 is a light emitting element a 3 ,
A 4 and each light receiving element on side M 2 , area F 3 is a light emitting element a 1 ,
A 4 and each light receiving element on side M 3 , area F 4 is light emitting element a 1 ,
The position of the object in each area can be detected by the combination of the light receiving elements of a 2 and side M 4 . In this case, the two optimal light emitting elements for detecting the position of the object are identified for each of the four regions, so
The accuracy can be further improved compared to the case shown in FIG. In particular, if the light receiving element is formed by an image sensor, the accuracy can be further improved. Note that the circuit configuration for detecting the position of the object and the method for detecting the position of the object from the coordinates of each light emitting element a 1 to a 4 and a predetermined light receiving element are almost the same as in the above embodiment. The explanation will be omitted from here.

第5図はこの発明の第3実施例を示し、簡便な
位置検出装置を実現するものである。この場合、
第4図の装置において、辺M1,M4上の受光素子
の配列を取り除き、前記発光素子a1,a2,a3,a4
と辺M2,M3上の受光素子との組み合せによつて
検出面S2上の物体の位置の検出を行う。即ち、第
5図において、発光素子a1,a2,a3,a4の座標を
夫々対応して(0,0)、(0,Y)、(X,Y)、
(X,0)とし、物体19の位置を(x,y)と
する。このとき、発光素子a1,a2の光が到達しな
い辺M4上の受光素子を夫々(X,m′)、(X,n′)
とすると、 y=m′/Xx −(7) y=−Y−n′/Xx+Y −(8) が成立するから x=X−Y/m′−n′+Y −(9) y=m′Y/m′−n′+Y −(10) が得られる。この場合も第1実施例とほぼ同様の
回路構成によつて物体(x,y)の位置を自動的
に求めることができる。この詳細は省略する。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, which realizes a simple position detection device. in this case,
In the device shown in FIG. 4, the array of light receiving elements on sides M 1 and M 4 is removed, and the light emitting elements a 1 , a 2 , a 3 , a 4
The position of the object on the detection surface S2 is detected by the combination of the light receiving elements on the sides M2 and M3 . That is, in FIG. 5, the coordinates of the light emitting elements a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 are respectively (0, 0), (0, Y), (X, Y),
(X, 0), and the position of the object 19 is (x, y). At this time, the light-receiving elements on side M4 , which the light from light-emitting elements a 1 and a 2 do not reach, are (X, m') and (X, n'), respectively.
Then, y=m′/Xx −(7) y=−Y−n′/Xx+Y −(8) holds, so x=X−Y/m′−n′+Y −(9) y=m′ Y/m′−n′+Y −(10) is obtained. In this case as well, the position of the object (x, y) can be automatically determined using a circuit configuration substantially similar to that of the first embodiment. The details are omitted.

なお、前記実施例においては、検出面を構成す
る全受光素子を走査する構成としたが、指定され
た発光素子と対応する受光素子のみ、例えば第2
図において発光素子a1が指定された場合は辺L2
L3の受光素子のみを走査する構成としても良い。
In the above embodiment, all the light receiving elements constituting the detection surface were scanned, but only the light receiving element corresponding to a designated light emitting element, for example, the second light receiving element, was scanned.
In the figure, when light emitting element a 1 is specified, side L 2 and
A configuration may also be adopted in which only the light receiving element of L3 is scanned.

(ホ) 効果 以上説明したようにこの発明によれば、第1の
光源からの出光を受光して無い第2の受光素子群
の受光素子および第2の光源からの出光を受光し
て無い第1の受光素子群の受光を検知し、検知さ
れた受光素子と前記第1、第2の光源の平面位置
の座標に基づいて物体の平面位置の座標を算出す
るように構成したから、発光素子の数を著るしく
減少することができ、安価に製造することができ
る。また、平面上の物体の位置のわずかな変化で
もそれを検知する受光素子側には大きな光路変化
として表われるから受光素子側では確実に検知で
きこのため検出精度の向上を図ることができる。
さらにまた、不感応領域が少なくなるから、受光
素子数を減少させることもできる。
(e) Effects As explained above, according to the present invention, the light receiving elements of the second light receiving element group which do not receive light emitted from the first light source and the light receiving elements of the second light receiving element group which do not receive light emitted from the second light source Since the configuration is configured to detect light reception by the first light receiving element group and calculate the coordinates of the planar position of the object based on the coordinates of the detected light receiving element and the planar positions of the first and second light sources, the light emitting element can be significantly reduced in number and can be manufactured at low cost. Further, even a slight change in the position of an object on a plane appears as a large optical path change on the light receiving element side, which detects it, so it can be reliably detected on the light receiving element side, and therefore detection accuracy can be improved.
Furthermore, since the insensitive area is reduced, the number of light receiving elements can also be reduced.

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

第1図は従来の光学的検出装置に使用される位
置検出面の平面図、第2図はこの発明の位置検出
面の第1実施例を示す平面図、第3図は第2図に
使用される回路構成図、第4図はこの発明の位置
検出面の第2実施例を示す平面図、第5図はこの
発明の位置検出面の第3実施例を示す平面図であ
る。 1……発振回路、3……シフトレジスタ、4,
11……カウンタ、7……比較回路、8……フリ
ツプフロツプ、9,10,12……マルチプレク
サ、18,19……物体、a1,a2,a3,a4……発
光素子、b1〜b8,bn,bo……フオトトランジスタ
(受光素子)。
Fig. 1 is a plan view of a position detection surface used in a conventional optical detection device, Fig. 2 is a plan view showing a first embodiment of the position detection surface of the present invention, and Fig. 3 is used in Fig. 2. FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the position detecting surface of the present invention, and FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment of the position detecting surface of the present invention. 1...Oscillation circuit, 3...Shift register, 4,
11...Counter, 7...Comparison circuit, 8...Flip-flop, 9, 10, 12...Multiplexer, 18, 19...Object, a1 , a2 , a3 , a4 ...Light emitting element, b1 ~b 8 , b n , b o ... phototransistor (light receiving element).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 物体の位置を検出する平面の少なくともひと
つの対抗する第1及び第2の辺にそれぞれ配置さ
れた少なくともひとつの第1の光源および第2の
光源と、 前記第1の辺に配置され、前記第2の光源から
の出光を受光する第1の受光素子群と、 前記第2の辺に配置され、前記第1の光源から
の出光を受光する第2の受光素子群と、 前記第1および第2の光源と前記第1及び第2
の受光素子群の各受光素子はそれぞれ前記平面上
の座標が特定されており、 前記平面上の物体によつて光が遮蔽されること
により、前記第1の光源からの出光を受光して無
い前記第2の受光素子群の受光素子および前記第
2の光源からの出光を受光して無い前記第1の受
光素子群の受光素子を検知する検知手段と、 前記検知された受光素子と前記第1、第2の光
源の平面位置の座標に基づいて前記物体の平面位
置の座標を算出する演算回路と、を備えてなる光
学的位置検出装置。
[Claims] 1. At least one first light source and one second light source respectively disposed on at least one opposing first and second side of a plane for detecting the position of an object; a first light-receiving element group that is arranged on a side and receives light emitted from the second light source; and a second light-receiving element group that is arranged on the second side and receives light emitted from the first light source. and the first and second light sources and the first and second light sources.
Each light receiving element in the light receiving element group has a specified coordinate on the plane, and does not receive light emitted from the first light source because the light is blocked by an object on the plane. a detection means for detecting a light receiving element of the second light receiving element group and a light receiving element of the first light receiving element group that does not receive light emitted from the second light source; 1. An optical position detection device comprising: an arithmetic circuit that calculates the coordinates of the planar position of the object based on the coordinates of the planar position of the second light source.
JP59115205A 1984-06-05 1984-06-05 Optical position detecting device Granted JPS60257304A (en)

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