JPH06274266A - 光学式位置検出装置および光学式座標入力装置 - Google Patents

光学式位置検出装置および光学式座標入力装置

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JPH06274266A
JPH06274266A JP8794093A JP8794093A JPH06274266A JP H06274266 A JPH06274266 A JP H06274266A JP 8794093 A JP8794093 A JP 8794093A JP 8794093 A JP8794093 A JP 8794093A JP H06274266 A JPH06274266 A JP H06274266A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学式位置検出装置で結像用光学レンズを利
用せず、検出装置と光源の距離を広くとり、広範囲であ
っても高精度に光源位置や光線の到来方向等を検出し、
直線性の誤差を小さくし応用範囲を拡大する。検出精度
が高くワイヤレスでかつ経済性の高い、操作性と応用性
が高い光学式座標入力装置を実現する。 【構成】 画素配列（3,33) の各画素3aが検出した光に
関する信号を出力する受光手段(2,22,32) と、受光手段
の受光領域の前方位置に配置され、到来する光線13によ
って受光領域の上に光線の発生位置に関する情報を含む
像５を生じさせるパターン4aを有するパターン部材(4,2
4,34) と、受光手段の画素配列の各画素が出力した信号
に基づいて光線の発生位置に関する情報を抽出する信号
処理手段８とを備える。光学式位置検出装置を用いた座
標検出装置42と、発光手段48を有する位置指示器(43,6
2) を備え、発光手段の光線に基づき光学式位置検出装
置は位置指示器によって指示される位置を検出し当該位
置の座標データを求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学式位置検出装置およ
び光学式座標入力装置に関し、特に、点光源の発する光
を利用して点光源の位置または点光源からの光線の到来
方向を検出する光学式位置検出装置、およびこの光学式
位置検出装置を応用して構成され、例えばコンピュータ
の入力手段であるデジタイザに利用される光学式座標入
力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】位置や方向等を検出するための装置とし
て、従来では、ＰＳＤ（半導体位置検出装置：Position
Sensitive Light Detector）が知られている。ＰＳＤ
は、受光面に照射されたスポット状の光の受光面上での
位置を検出できる光センサである。このＰＳＤを利用す
れば、点光源と組み合わせることにより、当該点光源の
存在位置を検出する位置検出装置、点光源からの光線の
到来方向を検出する方向検出装置、点光源と検出装置本
体の距離を計測するための距離計測装置等を作ることが
できる（トランジスタ技術 1990年８月号 「ＰＳＤを
使った距離検出装置の製作」）。
【０００３】また光学的に位置情報を得る装置を開示す
る従来技術文献として特開平５−１９９５４号公報が存
在する。この装置では、ＸＹ座標面が設定される操作テ
ーブル上で発光素子を備えた移動体を移動させると共
に、操作テーブルのＸ軸方向の辺の中央部およびＹ軸方
向の辺の中央部にそれぞれＸ受光部とＹ受光部を設け、
各受光部で前記移動体の発光素子からの光を光学レンズ
で結像させ、各受光部における結像位置情報を利用して
前記移動体のＸ座標値およびＹ座標値を求めるように構
成されている。従って、光信号の授受を利用して位置情
報を得るための構成を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＰＳＤを利用して点光
源の位置等を検出するためには、点光源からの光をスポ
ット状の光に変換して検出用受光面に照射させなければ
ならない。スポット状の光を作るためには、光学レンズ
を設け、集光して結像させることが必要である。ＰＳＤ
では、受光面に照射されるスポット状の光の径が大きく
なると位置検出の精度が悪くなるので、所望の径のスポ
ット光を作ることのできる精度の良い光学レンズが必要
である。また別の観点でみると、精度の良い位置検出を
行うためには、受光面を有する検出装置本体と点光源と
の距離が、所望のスポット径の光を得ることが可能なピ
ントの合う範囲に限定されることになる。上記のごと
く、従来の位置検出装置に利用されるＰＳＤは、集光性
能の良い光学レンズが必要であり、検出受光面からの点
光源までの距離が制限されるので、経済的ではなく、使
用条件に大きな制限があった。
【０００５】またＰＳＤによる位置検出では、検出用受
光面の例えば左右両端に存在する２つの電流端子から分
割状態で取り出される２つの電流値と所定の演算式とに
基づいて、検出用受光面でのスポット状の光の照射位置
が求められる。分割された２つの電流値の大小関係がス
ポット状の光の照射位置に関する情報を含んでいる。分
割作用で得られる２つの電流値は、電流路となる半導体
領域の抵抗値に比例して分割されるので、照射位置に正
確に対応する２つの分割電流値を得るためには、電流路
となる半導体領域において前記抵抗値が均等に分布して
いることが必要である。しかしながら、従来では、製造
技術上の制限から抵抗値に関しかかる均等な分布を得る
ことが困難であった。このため、従来のＰＳＤにおいて
位置検出の直線性について１％程度の誤差を伴うのが一
般的であった。この程度の誤差は、例えばＰＳＤをカメ
ラのオートフォーカスに利用する場合には許容される誤
差である。しかしながら、位置検出の精度についてさら
に高い精度が必要な場合にはＰＳＤの検出信号について
補正を行うことが必要であった。この補正は製造された
ＰＳＤのすべてについて行わなければならず、すべての
ＰＳＤのそれぞれについてかかる補正を行うことは非常
に面倒である。
【０００６】また上記のごとくＰＳＤによる位置検出で
は２つの電流端子から取り出される２つの分割電流値と
所定の演算式とに基づいて位置検出を行うので、電流端
子から取り出される検出信号としての値はアナログ値で
あり、この値を用いて例えば割り算を含む所定演算のデ
ィジタル処理をコンピュータで行うには、精度に応じた
高価なＡ／Ｄ変換器が必要になるという不具合があっ
た。
【０００７】前記文献（特開平５−１９９５４号公報）
に開示される光学式座標情報出力装置においても、移動
体の位置を得るための情報は発光素子からの光を受光手
段の受光部に光学レンズを用いてスポット形状にて結像
させることが必要であるため、ＰＳＤの場合と同様に、
検出できる位置精度の観点から集光性能が高い光学レン
ズが必要であるという不具合を有する。
【０００８】本発明の第１の目的は、光学レンズを利用
して結像させる必要がなく、そのため検出装置と光源と
の間の距離を広くとることができ、かつ広範囲であって
も高精度に光源位置や光線の到来方向等を検出でき、さ
らに直線性に関する誤差を小さくでき、応用範囲が極め
て広い光学式位置検出装置を提供することにある。
【０００９】本発明の第２の目的は、前述の光学式位置
検出装置を利用することにより、検出精度が高く、コー
ドレスでかつ経済性の高い、さらに操作性および応用性
が向上した光学式座標入力装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光学式位置
検出装置は、次のように構成される。
【００１１】受光領域を形成する画素配列を備え、この
画素配列の各画素が検出した光に関する信号を出力する
受光手段と、この受光手段の受光領域の前方位置に配置
され、到来する光線によって受光領域の上に前記光線の
発生位置に関する情報を含む像を生じさせるパターンを
有するパターン部材と、受光手段の画素配列の各画素が
出力した前記信号に基づいて前記光線の発生位置に関す
る情報を抽出する信号処理手段とを備えるように構成さ
れる。前述の光線の発生位置は光線の到来方向として捉
えることもでき、所要の処理を行うことで光線の到来方
向を検出することが可能である。
【００１２】前記の構成において、好ましくは、パター
ン部材は全体的に透明部材であり、前記パターンは透明
な前記パターン部材に設けられた遮光部である。またパ
ターンの形成方法として、反対に全体的に遮光部材であ
る板材にスリットを設けるようにしてもよい。
【００１３】前記の構成において、好ましくは、受光手
段の画素配列は１次元の受光領域を形成し、パターン部
材のパターンは画素配列の配列方向に交差する方向に延
びる線状形態を有する。
【００１４】前期の構成において、好ましくは、受光手
段の画素配列は、分解能が検出可能範囲の１／Ｎ（Ｎは
自然数）になるようにＮ個程度の画素で形成されること
を特徴とする。
【００１５】前記の構成において、好ましくは、パター
ン部材のパターンはＭ系列の特性を有する。
【００１６】前記の構成において、好ましくは、パター
ンは太線と細線をＭ系列の順番で組み合わせたものであ
る。
【００１７】前記の構成において、好ましくは、Ｍ系列
では周期が２k −１（ｋは自然数）であり、受光手段の
画素配列はｋ個程度の画素で形成される。
【００１８】前記の構成において、好ましくは、受光手
段の画素配列は２次元の受光領域を形成し、パターン部
材のパターンはＭ平面の特性を有する。
【００１９】前記の構成において、好ましくは、パター
ンは大丸と小丸を格子の交点にＭ平面の順番で組み合わ
せたものである。
【００２０】前記の構成において、好ましくは、Ｍ平面
では周期が２mn−１（ｍ，ｎは自然数）であり、受光手
段の画素配列はｍ行ｎ列程度の数の画素で形成されるこ
とを特徴とする。
【００２１】前記の構成において、好ましくは、パター
ン部材のパターンは１次元の画素配列の配列方向に直交
する方向に延びる線状形態を有し、光線の通過ルートの
いずれかの箇所に受光手段の受光領域での光強度を高め
るべく画素配列の配列方向に直交する方向について光線
を集光する一方向限定集光手段を少なくとも１つ配置す
る。
【００２２】前記の構成において、好ましくは、一方向
限定集光手段はシリンドリカルレンズである。
【００２３】また本発明に係る光学式座標入力装置は、
前述した各構成を有する少なくとも１台の光学式位置検
出装置によって構成される座標検出装置と、発光手段を
有する位置指示器とを備え、発光手段の発する光線に基
づいて光学式位置検出装置は位置指示器によって指示さ
れる位置を検出し、当該位置の座標データを求めるよう
に構成される。
【００２４】前記の構成において、好ましくは、座標検
出装置の上で定められた２次元平面での位置座標を求め
るため２台の光学式位置検出装置が設けられ、この２台
の光学式検出装置のそれぞれで得られる発光手段の位置
（光線方向）に関するデータに基づいてかつ三角測量の
演算を適用して位置指示器によって指示される位置の２
次元平面での座標値を求めることを特徴とする。
【００２５】前記の構成において、好ましくは、位置指
示器は変調手段を含み、発光手段は変調手段による変調
によって制御情報を含む光線を発し、さらに座標検出装
置は制御情報を含む光線を受光する制御用受光部を備え
るように構成される。
【００２６】前記の構成において、好ましくは、座標検
出装置の上で定められる２次元平面に対して直交する軸
方向に関する他の光学式位置検出装置を付加し、前記の
２台の光学式位置検出装置と組み合わせて３次元での位
置検出を行うように構成される。
【００２７】
【作用】本発明の光学式位置検出装置によれば、受光手
段の前方位置にパターン部材を配置し、望ましくは点光
源から受光手段に対して光線を発することにより受光手
段の受光部に所定形状を有するパターンの投影像を作
る。このパターンの投影像はパターンの影の像であって
もよいし、光による像であってもよい。受光部は複数の
画素（光電変換素子）の配列で形成され、直線状または
平面状の配列にて形成される。受光部に形成される像に
応じて各画素の出力信号強度が異なるので、すべての画
素の出力信号を用いて所定の演算を信号処理手段で行う
ことにより、点光源の位置あるいは点光源から来る光線
の到来方向を検出する。この光学式位置検出装置では、
受光部に像を形成するにあたって結像させる必要がな
く、そのため結像用光学レンズを用いる必要がないため
に、光学レンズに関連する制限を受けない。
【００２８】パターン部材に設けられるパターンは任意
なものを用いることができる。受光手段の画素配列の画
素数に応じて、画素数が多いときには簡単なパターンを
用いることができ、画素数が少ないときには例えばＭ系
列またはＭ平面の特性を有するパターンを用いる。また
受光手段の各画素の出力信号の強度関係に基づいて点光
源の位置等を検出するための処理には任意の処理を用い
ることができる。
【００２９】上記の光学式位置検出装置は、応用範囲が
広く、例えばカメラのオートフォーカス等に利用される
距離計測装置、監視対象物の傾斜角度検出装置、機械的
装置における対象物の追尾装置等に利用することができ
る。
【００３０】もっとも望ましい応用例としてはデジタイ
ザとして利用される座標入力装置であって光学的に構成
されるものである。この座標入力装置は光を利用するた
めに本質的にコードレスの構成となる。また前記光学式
位置検出装置の有する特徴によって位置指示器を移動さ
せる入力用操作テーブルの入力面を非常に広くすること
ができる。入力面を形成する２次元座標面の座標を求め
るには望ましくは三角測量の手法を用いる。この場合、
２つの光学式位置検出装置が必要である。さらに他の光
学式位置検出装置を付加することにより、３次元の座標
検出を行えるデジタイザを作ることも可能である。
【００３１】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
【００３２】図１〜図５は本発明に係る光学式位置検出
装置の第１の実施例を説明するための図である。図１は
基本的構成を示す斜視図、図２は位置検出の原理を説明
するための図、図３は信号処理装置の内部構成を示す
図、図４はＣＣＤリニアセンサの各画素における信号強
度の関係を説明するための図、図５は信号処理の内容を
説明するためのフローチャートである。
【００３３】図１および図２において、１は例えば点状
の光源、２は受光手段であるＣＣＤリニアセンサであ
る。光源１には例えば小型電球や各種ＬＥＤランプが用
いられる。ＣＣＤリニアセンサ２は、その中央部の横方
向に直線状に配列された例えば２０４８個のＣＣＤ画素
（以下説明の便宜上画素という）からなる画素列３を備
える。なお受光手段の画素は一般的に光電変換機能を有
する素子を意味するものとする。かかるＣＣＤリニアセ
ンサとして例えば「東芝ＴＣＤ１３３Ｄ」が市販され
る。ＣＣＤリニアセンサ２で、直線状の画素列３は直線
状受光部を形成している。ＣＣＤリニアセンサ２の画素
数については、目的に応じて任意の数を選択することが
できるが、分解能が検出可能範囲の１／Ｎ（Ｎは自然
数）になるようにＮ個程度の画素で形成されることが望
ましい。ＣＣＤリニアセンサ２からは各画素３ａで検出
された画素信号が出力される。光源１は、ＣＣＤリニア
センサ２の直線状画素列３に対し臨んでいる。光源１と
ＣＣＤリニアセンサ２との間にはパターン部材４が配置
される。パターン部材４は、例えば透明フィルムや透明
プラスチック板で形成され、さらに例えばその中央部に
１本の線状遮光部４ａが設けられる。この線状遮光部４
ａがパターンを形成する。このパターン部材４と光源１
から出射される光線１３とに基づいてＣＣＤリニアセン
サ２の受光面には遮光部４ａすなわちパターンの影５が
投影される。直線状の影５は、直線状画素列３に対して
望ましくは直交するように投影される。従って線状遮光
部４ａの描かれる方向は、画素列３の配列方向に対し交
差する方向である。６は光源１に発光用電力を供給する
電源で、一般的に電池が使用される。
【００３４】点状光源１は、予め設定された区間７にお
いて図示される方向（図中、左右方向）に移動すること
ができるように構成される。光源１を移動させるための
駆動装置には従来知られた任意の装置を用いることがで
き、その図示は省略される。パターン部材４およびＣＣ
Ｄリニアセンサ２は固定されているので、光源１が移動
することによって当該移動に応じてＣＣＤリニアセンサ
２の受光部における影５が移動する。
【００３５】図２に示す距離Ｌ１，Ｌ２は、目的に応じ
て任意に設定される。これらの距離を適宜に設定するこ
とにより、光源１の検出可能な移動範囲を定めることが
できる。
【００３６】図１に示す構成において、ＣＣＤリニアセ
ンサ２とパターン部材４は影５の投影位置に基づいて光
源１の位置に関する情報を得ることを可能とし、信号処
理装置８での後述する所定の信号処理を経て区間７にお
ける光源１の位置を検出することができる。また視点を
変えれば、光学式位置検出装置は光源１からの光線１３
の到来方向に依存して光源１の位置を検出できるので、
光線方向検出装置として捉えることもできる。特に光源
１の移動区間７を設定しなければ、影５の投影位置は光
線１３の到来方向のみに関与する。ここで便宜上ＣＣＤ
リニアセンサ２（一般的に受光手段）とパターン部材４
の組を光線方向検出部２８と呼ぶ。
【００３７】ＣＣＤリニアセンサ２の各画素３ａの出力
信号は、信号処理装置８からの読込み処理に応じて信号
処理装置８に供給される。信号処理装置８は、図３に示
すように、例えば８ビットＡ／Ｄ変換器９とマイクロコ
ンピュータ１０とシリアルインターフェース１１によっ
て構成される。Ａ／Ｄ変換器９はＣＣＤリニアセンサ２
から供給されるアナログ信号をディジタル信号に変換
し、マイクロコンピュータ１０では図５のフローチャー
トで示される処理手順が実行され、画素列３の上での影
５の投影位置すなわち光源１の位置が求められる。マイ
クロコンピュータ１０で求められた光源１の位置に関す
るデータは、シリアルインターフェース１１を経由して
ＲＳ２３２Ｃ出力コネクタに送られる。
【００３８】次に図４および図５を参照して光源１の位
置を求める処理について詳しく説明する。図４におい
て、横軸は画素の位置を示し、縦軸は信号強度を表して
いる。図４においてはＣＣＤリニアセンサ２において影
５が投影される箇所、特に便宜上画素番号がｉ〜ｉ＋１
４の画素に関する信号強度が示されている。図４から明
らかなように影５が投影される箇所に位置する画素の信
号強度は低くなっており、それ以外の箇所の位置する画
素の信号強度は相対的に大きな信号強度である。なお、
影５が投影されていない箇所に位置する画素の信号強度
は、理想的なものとして変動のない一定値として示され
ている。
【００３９】図５に示すように、マイクロコンピュータ
１０は送られてきたＣＣＤリニアセンサ２の直線状に配
列された各画素の出力信号を読み込みそれぞれをバッフ
ァメモリ（ＢＵＦ［ｉ：ｉ＝０〜２０４７］）に格納す
る（ステップＳ１）。２０４８個の画素データＢＵＦ
［ｉ］に関して、まず０から２０４７への方向（直線状
画素列において左から右への方向と定義する）で最小値
を探し、この最小値に対応するｉをLMINとする。次に、
２０４７から０への反対方向（直線状画素列において右
から左への方向と定義する）で最小値を探し、この最小
値に対応するｉをRMINとする（ステップＳ２）。
【００４０】次のステップＳ３では、まずΣＢＵＦ
［ｉ：ｉ＝LMIN-50 〜LMIN-20 ］を計算しその値を３０
で割って左半分の所定領域の平均値を求め、次にΣＢＵ
Ｆ［ｉ：ｉ＝RMIN+20 〜RMIN+50 ］を計算しその値を３
０で割って右半分の所定領域の平均値を求め、最後に、
得られた２つの平均値の平均を求めてこれをＶＭ とす
る。ステップＳ３は、影５が投影された結果、信号強度
がもっとも低下した画素の当該信号強度を見つけるため
の前処理である。この処理では、単純に信号強度がもっ
とも小さい画素を選択するのではなく、信号強度の変動
を考慮して、最小信号強度を、最小信号強度をとるLMIN
とRMINの位置をほぼ中心として対称な位置に存在する高
原部の領域を適当に選択し、それぞれの平均値を求め、
さらにこれらの平均値を求めることにより、当該平均値
を利用して下記のステップＳ４で最小であると考えられ
る信号強度に対応する画素の位置を求めている。
【００４１】ステップＳ４では、ステップＳ３で得られ
た平均値ＶM を利用して最小信号強度に対応する画素の
位置を求める。この画素の位置の算出について、本実施
例の処理では精度を１０倍に高めた補間処理が行われ
る。ステップＳ４で示された式の左辺の演算では、図４
に示した斜線領域の面積を求めた後にその半分の面積Ｓ
Ｑ１を求めており、当該式の右辺との関係において、式
全体としては、面積ＳＱ１に等しい面積となる位置をｘ
１として求めることが可能である。この位置ｘ１は、図
４において位置ｘ１に対応する一点鎖線１２を示すと斜
線領域の面積を二等分する線になっており、従って位置
ｘ１が、予め定められた１次元座標軸において補間演算
に基づいて求められた光源１の正確な位置である。ただ
し図４に示しているように、影５が投影されていない箇
所に位置する画素群の一定の信号強度は、ステップＳ３
の処理に基づいて得られた平均値ＶM として表されてい
る。
【００４２】上記のごとくして、点状光源１から出射さ
れる光線１３とパターン部材４の遮光部４ａとによって
ＣＣＤリニアセンサ２の受光部である画素列３の上に影
５が投影され、画素列３上の影５の位置を各画素３ａの
出力信号に基づいてかつ適宜な補間演算を適用すること
により求めると、予め設定された範囲（区間７）におけ
る点状光源１の位置を極めて高い分解能で求めることが
できる。従って、例えば点状光源１を移動する物体に取
り付けるように構成すれば、上記のごとく光学的に当該
物体の位置を検出することができる。
【００４３】前記の実施例は次のように変更できる。パ
ターン部材４には例えば遮光部を有する透明フィルムを
用いたが、図６に示すようにスリット１４が形成された
遮光プレート１５を使用することもできる。この場合に
は、ＣＣＤリニアセンサ２において影の投影箇所は形成
されず、明るい照明箇所に基づいて位置を求める。
【００４４】遮光部４ａの形状は直線形状に限定され
ず、任意の形状を選択することができる。同様に光源１
の形状も点状に限定されず、例えば直線状遮光部４ａに
対して平行な線状の光源であってもよい。
【００４５】ＣＣＤリニアセンサ２の受光部である画素
列３における影５の投影位置の変化で光源１の位置を正
確に検出できるのであるから、反対に、光源１を固定状
態としかつ光線方向検出部２８を可動の構造にして、光
線方向検出部２８の位置を検出するという構成にするこ
とも可能である。
【００４６】次に、図７〜図１０に基づいて本発明に係
る光学式位置検出装置の第２の実施例について説明す
る。この実施例では、受光手段の構成を簡素化すること
を図っている。各図において前記第１実施例で説明した
要素と同じ要素には同一の符号を付している。
【００４７】図７において光源２１には点状の赤外線Ｌ
ＥＤを使用し、受光手段にはリニアアレイ光センサ２２
を使用する。リニアアレイ光センサ２２は、直線状に配
列された例えば６４個のセル（実質的に前記画素と同
じ）を有する。かかるリニアアレイ光センサ２２として
例えばテキサス・インスツルメンツ社のＴＳＬ２１４が
市販されている。リニアアレイ光センサ２２の受光部の
前側には赤外線通過フィルタ２３が配置される。赤外線
ＬＥＤ２１と赤外線通過フィルタ２３を用いるのは外乱
光を除去するためである。
【００４８】光源２１とリニアアレイ光センサ２２との
間にはパターン部材２４が配置される。このパターン部
材２４には透明な部材に遮光部として例えばＭ系列のパ
ターンが描かれている。Ｍ系列パターンを拡大して示す
と図８のようになる。このＭ系列パターンは複数の太線
２６と細線２７を組合せて構成される。太線の中心と細
線の中心の間隔は一定であリ、パターン線数は例えば１
２８本である。太線を１、細線を０として符号化する
と、この符号はデータ伝送のフレーム同期信号等でよく
使用されるＭ系列の並びとなる。Ｍ系列の例として一周
期が(000100110101111）であるＭ系列を示すことができ
る。Ｍ系列の特徴は、連続するＮビットがすべて異なる
点にある。例えば４ビットの場合には、連続する４ビッ
トの符号は２4 −１＝１５通りの相異なる符号を得るこ
とができる。一般的にＭ系列で周期が２k −１（ｋは自
然数）であるとき、リニアアレイ光センサ２２の画素配
列はｋ個程度の画素で形成される。
【００４９】パターン部材２４と光源２１との間にはシ
リンドリカルレンズ２５が配置される。シリンドリカル
レンズ２５は光源２１からの光の強度を強めるために設
けられ、リニアアレイ光センサ２２での検出感度を増強
させる。シリンドリカルレンズ２５によれば横方向（長
手方向）には集光されず、縦方向にのみ集光され、これ
によって光源２１からの光を強める。すなわちシリンド
リカルレンズ２５は一定方向限定集光手段である。また
信号処理装置８のハード構成は基本的に図３に示した構
成と同じである。この信号処理装置８では光源２１の位
置を求めるため図１０に示される処理が実行される。
【００５０】図９によって第２実施例に係る光学式位置
検出装置の位置検出原理について説明する。本実施例の
光学式位置検出装置によれば、特殊な遮光パターン（例
えばＭ系列）を有するパターン部材２４を用いることに
よって受光手段の画素数を非常に少なくすることが可能
となる。すなわち６４個のセルを有するリニアアレイ光
センサ２２を用いて区間７を移動する光源２１の位置を
高い分解能で検出することができる。かかる検出が可能
となる理由は次の通りである。
【００５１】図９に示すように、区間７において光源２
１の位置としてＡ１，Ａ２を想定する。リニアアレイ光
センサ２２の受光部である直線状セル列に投影される影
は、光源２１が位置Ａ１に存在する時にはパターン部材
２４の領域２４ａに属するパターン像であり、光源２１
が位置Ａ２に存在する時にはパターン部材２４の領域２
４ｂに属するパターン像である。領域２４ａに属するパ
ターン像と領域２４ｂに属するパターン像は、前述の通
りＭ系列のパターンを用いているため、全く異なる。換
言すれば、リニアアレイ光センサ２２の受光部に投影さ
れるパターン像を検出しこれをデコードすると、区間７
における光源２１の位置を一義的に決定することができ
る。このように例えばＭ系列パターンを有したパターン
部材２４を用いることによって、画素数が相対的に少な
い受光手段を用いて光源２１の位置を検出することがで
きる。なお図９では、シリンドリカルレンズ２５と赤外
線通過フィルタ２３の図示を省略している。
【００５２】図１０に従って、信号処理装置８のマイク
ロコンピュータ１０で実行される位置を検出するための
処理を説明する。
【００５３】ステップＳ１１では、６４個のセル（画
素）それぞれの出力信号を読込み、各検出値を滑らかな
曲線で補間し、１０倍に拡大した６４０個の値をバッフ
ァメモリＢＵＦ［ｉ：ｉ＝０〜６３９］に格納する。次
に、６４０個の検出値の平均値を求め、その値をＶM1と
する（ステップＳ１２）。この平均値を利用しｉ＝０〜
６３９の全要素に対して、ＢＵＦ［ｉ］≧ＶM1であれば
Ａ［ｉ］＝１、ＢＵＦ［ｉ］＜ＶM1であればＡ［ｉ］＝
０とし、こうしてＡ［ｉ：ｉ＝０〜６３９］を求める
（ステップＳ１３）。
【００５４】ステップＳ１４では、ｉについて０から６
３９に向かってＡ［ｉ］が最初に１から０に変化する箇
所を求め、この箇所から連続する０の数をカウントす
る。そして１が表れた箇所で、カウントした値をＢ
［ｊ］とし、連続した０における中心のｉの値をＣ
［ｊ］とする。ｊの初期値は０であり、ｊ＝ｊ＋１とし
てｉが６３９になるまで上記のカウント動作を繰り返
す。
【００５５】ステップＳ１４でＮ個のＢ［ｊ］が得られ
ると、次のステップＳ１５で、ＢまたはＣに格納された
データの数をＮ（＝ｊ）とし、さらにステップＳ１６
で、ｊ＝０〜Ｎ−１の全要素に対してＢ［ｊ］中から最
大値を選択してこれをBMAXとし、同様に最小値を選択し
てこれをBMINとする。そして、すべてのＢ［ｊ］に対し
て、ステップＳ１６に示された不等関係式に基づきＤ
［ｊ］＝１とＤ［ｊ］＝０を決定する。Ｄ［ｊ］＝１は
Ｍ系列パターンの太線に対応する影の信号を意味し、Ｄ
［ｊ］＝０はＭ系列パターンの細線に対応する影の信号
を意味する。従って、得られたＤ［ｊ］はＭ系列の符号
を意味している。ステップＳ１７では、前記のＣ［ｊ］
のうちもっとも３１９に近いものを２つ探して小さい方
をＣ［JL］、大きい方をＣ［JR］とする。
【００５６】ステップＳ１８で、Ｄ［ｊ：ｊ＝JL−３〜
JL＋３］はＭ系列の座標コードとなるので、この座標コ
ードを変換表を用いての二進値に変換しＸＬに格納す
る。同様に、Ｄ［ｊ：ｊ＝JR−３〜JR＋３］の座標コー
ドと変換表を用いて二進値を求め、その値をＸＲに格納
する（ステップＳ１９）。ステップＳ２０では、補間式
に基づいて補間座標値Ｘが算出される。補間式で得られ
た補間座標値Ｘは、シリアルインターフェース１１を通
して出力される（ステップＳ２１）。
【００５７】上記のごとくＭ系列の符号で形成されたパ
ターンを利用することにより、相対的に少ない画素数を
有する受光手段を用いて光学的に光源２１の位置を高い
精度で検出することができる。
【００５８】前述の第１実施例および第２実施例は、１
次元の位置検出を行う光学式位置検出に関するものであ
った。次に、同様な光学的構成を利用した２次元の位置
検出を行うことのできる実施例について説明する。
【００５９】図１１〜図１５に基づいて本発明に係る光
学式位置検出装置の第３の実施例について説明する。各
図において前記の第１および第２の実施例で説明した要
素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。
この実施例では、２次元平面に関して光源１が移動する
時に当該光源１の位置を検出することができる。
【００６０】図１１において３１は光源１が移動できる
２次元平面であり、３２は受光手段のＣＣＤエリアセン
サである。ＣＣＤエリアセンサ３２は、基本構造はＣＣ
Ｄリニアセンサと同じであり、単に画素の配列位置を平
面状にしたものである。３３はＣＣＤ画素からなる受光
面である。光源１とＣＣＤエリアセンサ３２との間には
パターン部材３４が適宜な位置に配置される。パターン
部材３４の構成および機能は前記パターン部材２４と実
質的に同じである。ＣＣＤエリアセンサ３２の各画素の
検出信号は順次に信号処理装置８に送られる。図１１に
おいて、光源１に対して電力を供給する電源および光源
１の位置を変えるための駆動装置の図示は省略されてい
る。
【００６１】パターン部材３４には、第２の実施例で説
明したＭ系列パターンを２次元に拡張したパターンが描
かれている。かかる２次元Ｍ系列パターンの一部の例を
図１２に示す。図１２において、縦軸方向および横軸方
向にそれぞれ太線２６と細線２７の組合せによってＭ系
列パターンが描かれている。
【００６２】図１１に示した構成によれば、２次元平面
３１において光源１が移動する時、パターン部材３４に
おける光源１の位置に応じた一部のＭ系列パターンの影
がＣＣＤエリアセンサ３２の受光面３３に投影される。
受光面３３に投影されるＭ系列パターンの影は光源１の
位置に対応して一義的に定まる。従って、ＣＣＤエリア
センサ３２で検出された各画素の信号を読出し、Ｍ系列
パターンの縦軸方向と横軸方向のそれぞれを独立に演算
してＭ系列パターンを求める。この演算には第２実施例
で説明した位置算出処理が実行される。このようにして
２次元平面３１における光源１の位置について、横軸方
向の座標位置と縦軸方向の座標位置を求めることによっ
て光源１の位置を求めることができる。
【００６３】前記第３の実施例では２次元のＭ系列パタ
ーンを用いたため、受光手段であるＣＣＤエリアセンサ
３２の受光面を形成する画素の数を相対的に少なくする
ことができた。本実施例ではＣＣＤエリアセンサ３２の
画素数は縦３２、横３２で、全部で１０２４個の画素が
矩形の受光面３３を形成している。前記第１の実施例の
ごとく、例えば十字形の遮光部が形成されたパターン部
材を用いても２次元平面での位置を検出することができ
る。この場合には相対的に画素数の多い受光手段を用い
ることが必要となる。
【００６４】図１３は２次元Ｍ系列パターンの他の例を
示す。これはＭ平面と呼ばれる２次元系列を利用したも
のである。Ｍ平面については、宮川洋、岩垂好裕、今井
秀樹共著、１９７３年、昭晃堂発行「符号理論」に詳し
い。この２次元Ｍ系列パターンでは、小丸と大丸がＭ平
面の順序で並んでいる。一般的にＭ平面で、その周期が
２mn−１（ｍ，ｎは自然数）であるとき、ＣＣＤエリア
センサ３２の画素配列はｍ行ｎ列程度の数の画素で形成
されることが望ましい。図１３の２次元Ｍ系列パターン
を使用する場合には、信号処理装置８では、光源１の位
置を求めるために図１４および図１５に示される処理が
行われる。図１４および図１５は一連のフローチャート
である。
【００６５】図１４および図１５を参照して光源１の位
置を求める処理について説明する。ステップＳ３１では
ＣＣＤエリアセンサ３２のすべての画素の検出信号（３
２×３２）を読込み、バッファメモリＢＵＦ［ｉ，ｊ：
ｉ＝０〜３１，ｊ＝０〜３１］に格納する。次に、ＢＵ
Ｆ［ｉ，ｊ］の各行と各列の要素の和を求め、それぞれ
ＶＢＵＦ［ｉ：ｉ＝０〜３１］とＨＢＵＦ［ｊ：ｊ＝０
〜３１］に格納する（ステップＳ３２）。ステップＳ３
３では、ＶＢＵＦ［ｉ］およびＨＢＵＦ［ｊ］のそれぞ
れについて谷に相当する場所を求め、ＶＰ［ｉ：ｉ＝０
〜谷の数−１］とＨＰ［ｉ：ｉ＝０〜谷の数−１］を格
納する。これらのＶＰ，ＨＰに関して、谷の場所は、ま
ず値が最小の所を求め、これを最初の谷の位置とし、次
にその近傍の値をデータ精度の最大値で置き換える。全
データが最大値になるまでこれを繰り返す。その後、昇
順に並べ換える。
【００６６】ＶＰとＶＨのそれぞれに対して、値が１５
に近いものを５個ずつ選び、その中で最小のものの添字
の値をＶＩ，ＨＩとする（ステップＳ３４）。画素情報
を格納した前記のＢＵＦ［ｉ，ｊ］の中から谷近傍の５
×５＝２５個の和の値を求め、それらを所定値（ＡＶ）
と比較して、所定値以上のときにはＤ［ｉ，ｊ］を
“１”とし、所定値よりも小さいときにはＤ［ｉ，ｊ］
を“０”にしてディジタル化する（ステップＳ３５）。
こうして得られたＤ［ｉ，ｊ］はＭ平面の座標コードで
あるので、変換表を使って座標（ＤＸ，ＤＹ）に変換す
る（ステップＳ３６）。次のステップＳ３７では、ＶＰ
とＶＨのそれぞれに対して、値が１５にもっとも近いも
のを２つ探して、小さい方をＶＰＬおよびＨＰＬ、大き
い方をＶＰＲおよびＨＰＲとする。こうして得られた上
記の各値を用いてステップＳ３８に示された補間式に基
づいて補間座標値（Ｘ，Ｙ）を算出する。求められた補
間座標値Ｘ，Ｙの値をシリアルインターフェースを通し
て出力する（ステップＳ３９）。
【００６７】次に、図１６〜図１９を参照して、前述し
た光学式位置検出装置の構成を利用して構成される光学
式座標入力装置の第１実施例について説明する。この実
施例で利用される光学式位置検出装置は、前述された第
１実施例または第２実施例で説明した１次元の位置検出
装置であり、当該位置検出装置の光線方向検出部２８が
２組使用される。図１６は光学式座標入力装置を上方か
ら見た図、図１７は座標検出装置の要部構成を示すブロ
ック図、図１８は位置指示器の構成を示すブロック図、
図１９はｘ，ｙの各座標値を求める三角測量の計算を説
明するための図である。
【００６８】図１６において光学式座標入力装置４１
は、座標検出装置４２と位置指示器４３からなる。座標
検出装置４２は、操作テーブル上に位置指示器４３を移
動させるための入力面４４を有し、入力面４４の上辺部
両端の角部の箇所に光線方向検出部２８Ａ，２８Ｂが設
けられる。光線方向検出部２８Ａ，２８Ｂは、前述した
１次元光学式位置検出装置の第１実施例または第２実施
例で説明された光線方向検出部２８と同一の構成を有す
る。４５は光線方向検出部２８Ａ，２８Ｂのそれぞれの
光取入れ面である。また上辺部の中央位置に制御用受光
部４６が設けられる。４７は出力コネクタである。
【００６９】他方、位置指示器４３は入力面４４上で定
められたＸＹ２次元座標平面において位置を指示する装
置であり、所定箇所に点状発光素子４８を備えると共に
例えば２つの操作スイッチ（押しボタン）４９を備え
る。発光素子４８から出射される光線１３は光線方向検
出部２８Ａ，２８Ｂと制御用受光部４６に受光される。
光学式座標入力装置４１を使用する操作者は位置指示器
４３を入力面４４上で移動させ、操作スイッチ４９を操
作する。発光素子４８の存在位置が、位置指示器４３に
よって指示された座標位置Ｐ（ｘ，ｙ）である。光線方
向検出部２８Ａ，２８Ｂは発光素子４８の発する光を受
け、例えば前述の影と画素列との位置関係に基づいて当
該発光素子４８の存在位置に関する情報を得る。
【００７０】図１７に示されるように、光線方向検出部
２８Ａ、２８Ｂの検出作用で得られたそれぞれの信号は
座標演算部５０に入力される。座標演算部５０は、前述
した信号処理装置８に相当するものであり、光線方向検
出部２８Ａ，２８Ｂで検出された画素情報に基づいて位
置指示器４３の入力面４４における座標位置Ｐ（ｘ，
ｙ）を算出する。この演算には三角測量の手法が用いら
れる。三角測量に関する演算は後で説明する。座標演算
部５０で求められた、位置指示器４３で指示された座標
位置のデータＰ（ｘ，ｙ）はインターフェース部５２を
経由して出力される。また制御用受光部４６で得られる
光情報は、位置指示器４３の発光素子４８から出射され
た変調光に含まれる制御情報である。受光部４６の検出
した信号は復調部５１で復調され、得られた制御情報は
インターフェース部５２を経由して出力される。
【００７１】図１８において、位置指示器４３はその内
部に発振器５３と発振器５３に電力を供給する電池５４
を備える。２つの操作スイッチ４９を適宜に操作するこ
とにより発振器５３の発振条件（周波数等）を変え、そ
の出力信号に変調をかけることができる。この変調操作
により制御情報が発振器５３の出力信号に含まれる。発
光素子４８は、変調された出力信号で駆動されて発光す
る。従って、発光素子４８から出射される光には変調に
基づく制御情報が含まれている。
【００７２】図１９において４４ａは入力面４４の上で
定められたＸＹ座標面であり、４４ｂはＸＹ座標面４４
ａにおける対角線である。またＯは原点である。ここ
で、ＸＹ座標面４４ａにおける位置Ｐ（ｘ，ｙ）の座標
値ｘ，ｙの求め方を説明する。ＸＹ座標面４４ａは１辺
の長さがＬの正方形であると仮定し、位置Ｐ（ｘ，ｙ）
に関し、対角線４４ｂに対して角度θ，ψを図示のごと
く定める。この結果図１９に示されるように、光線方向
検出部２８Ａ，２８Ｂのそれぞれの直線状受光部におい
てtan ψ，tan θが定められる。ただし、各角部からそ
れぞれの直線受光部までの距離を単位長さとする。これ
らの値tan ψ，tan θを用いることにより、位置Ｐ
（ｘ，ｙ）の座標値ｘ，ｙは次のように求められる。
【００７３】図１９でtan(π／４−θ）＝ｘ／ｙとtan
(π／４−ψ）＝（Ｌ−ｙ）／ｘが成立する。これらの
式においてtan θ＝ｐおよびtan ψ＝ｑとおくことによ
り、次の数１が成立する。
【００７４】
【数１】 ｘ／ｙ＝（１−ｐ）／（１＋ｐ）＝Ｔ … （Ｌ−ｙ）／ｘ＝（１−ｑ）／（１＋ｑ）＝Ｓ …
【００７５】上記式，に基づいて、ｘ，ｙをＴ，
Ｓ，Ｌで求めると、次のようになる。
【００７６】
【数２】ｘ＝ＴＬ／（ＳＴ＋１） ｙ＝Ｌ／（ＳＴ＋１）
【００７７】図１６〜図１９に従って説明された光学式
座標入力装置４１では、前述した光学式位置検出装置の
第１または第２の実施例の光線方向検出部２８と三角測
量の演算手法、および点状発光素子４８を利用して、座
標検出装置４２の入力面４４における位置指示器４３の
位置Ｐ（ｘ，ｙ）を求めるように構成される。この光学
式座標入力装置４１はコードレスの位置指示器を備える
デジタイザとして利用される。なお１台の光学式位置検
出装置に発光素子を有する位置指示器を組み合わせ、こ
れにより同様にして１次元の光学式座標入力装置を実現
することもできる。
【００７８】図２０は３次元の位置検出に利用できる光
学式座標入力装置の実施例を説明する。すなわち本実施
例の光学式座標入力装置６１は、入力面４４からの高さ
の情報を検出することができる。図２０において、図１
６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号
を付している。
【００７９】光学式座標入力装置６１では、前記実施例
の座標入力装置と同様な位置に光線方向検出部２８Ａ，
２８Ｂを備えるが、この実施例の場合、光取入れ面４５
は高さに配慮して高い位置からの光線も受光できるよう
にほぼ正方形の形状に形成される。また位置指示器６２
はペン型の位置指示器であり、その先端に発光素子４８
が設けられ、中央部に操作スイッチ４９が設けられる。
【００８０】この光学式座標入力装置６１では、さら
に、入力面４４の上辺部の中央部に第３の光線方向検出
部６３を設けている。この光線方向検出部６３は、高さ
情報を検出するためのものである。光線方向検出部６３
の光取入れ面４５の大きさおよび高さは、検出しようと
する高さとの関係で適宜に設定される。入力面４４の上
で定められたＸＹ座標面における位置Ｐ（ｘ，ｙ）の算
出については、前記実施例で説明した座標入力装置４１
の場合と同じである。また高さ方向の座標ｚの求め方に
ついては、光線方向検出部２８Ａ，２８Ｂ等を利用して
求められたＸＹ座標面の座標値（ｘの値）を利用し、こ
れと組み合せて求められる。
【００８１】第３実施例であるＭ平面パターンを利用し
た光学式位置検出装置を利用し、その光線方向検出部と
組合わせることにより３次元座標入力装置を構成するこ
ともできる。
【００８２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。
【００８３】所定のパターンを有するパターン部材を設
け、受光手段の受光部に当該パターンの像を投影するこ
とにより点光源の位置または光線の到来方向を検出する
ように構成し、結像用の光学レンズを使用しないように
したため、検出装置と光源との間の距離を広くとること
ができ、かつ広範囲であっても高精度に光源位置や光線
の到来方向等を検出でき、さらに直線性に関する誤差を
小さくでき、応用範囲を極めて広くすることができる。
特に受光手段として比較的に安価に入手しやすいＣＣＤ
リニアセンサ等のセンサを用いることができるので、経
済性も高い。またシリンドリカルレンズ等を用いること
により、弱い光を発する点光源に対しても有効な位置検
出を行うことができる。
【００８４】パターン部材のパターンにＭ系列またはＭ
平面の特性を有するものを使用するようにしたため、受
光手段の画素の数が比較的に少ないものでも使用するこ
とができ、経済性をさらに高めることができる。
【００８５】本発明に係る光学式位置検出装置を２台組
み合せて構成することにより、コードレスの位置指示器
を備える２次元のデジタイザであって、結像用光学レン
ズを用いないことに起因する高い検出精度および位置分
解能を有するデジタイザを容易に構築することができ
る。さらに、３台の光学式位置検出装置を所要の配置関
係で組み合せることにより、同様な特性を有する３次元
の座標検出を行うことができるデジタイザを構築するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学式位置検出装置の第１実施例
を示す構成図である。
【図２】構成要素の位置関係と影の投影箇所を示す図で
ある。
【図３】信号処理装置の内部構成を示すブロック図であ
る。
【図４】画素列における信号強度の分布状態を示す図で
ある。
【図５】位置を求める処理工程を説明するためのフロー
チャートである。
【図６】パターン部材の他の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る光学式位置検出装置の第２実施例
を示す構成図である。
【図８】Ｍ系列の特性を有するパターンの例を示す図で
ある。
【図９】位置検出の原理を説明するための図である。
【図１０】位置を求める処理工程を説明するためのフロ
ーチャートである。
【図１１】本発明に係る光学式位置検出装置の第３実施
例を示す構成図である。
【図１２】Ｍ系列の特性を有する２次元パターンの例を
示す図である。
【図１３】Ｍ平面の特性を有する２次元パターンの例を
示す図である。
【図１４】位置を求める処理工程を説明するためのフロ
ーチャートの前半部である。
【図１５】位置を求める処理工程を説明するためのフロ
ーチャートの後半部である。
【図１６】本発明に係る光学式座標入力装置の第１実施
例を示す斜視図である。
【図１７】座標検出装置内の回路構成を示すブロック図
である。
【図１８】位置指示器内の回路構成を示すブロック図で
ある。
【図１９】座標の求め方を説明するための図である。
【図２０】本発明に係る光学式座標入力装置の第２実施
例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２１ 光源 ２ ＣＣＤリニアセンサ ３ 画素列 ３ａ 画素 ４，２４ パターン部材 ４ａ 遮光部 ５，１５ 影 ７ 移動可能な区間 ８ 信号処理装置 ２２ リニアアレイ光センサ ２３ 赤外線通過フィルタ ２５ シリンドリカルレンズ ２８ 光線方向検出部 ２８Ａ，２８Ｂ 光線方向検出部 ３１ 移動可能な２次元平面 ３２ ＣＣＤエリアセンサ ３３ 受光面 ３４ パターン部材 ４１，６１ 光学式座標入力装置 ４２ 座標検出装置 ４３，６２ 位置指示器 ４６ 制御用受光部 ４８ 発光素子 ６３ 光線方向検出部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年５月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受光領域を形成する画素配列を備え、こ
    の画素配列の各画素が検出した光に関する信号を出力す
    る受光手段と、この受光手段の前記受光領域の前方位置
    に配置され、到来する光線によって前記受光領域の上に
    前記光線の発生位置に関する情報を含む像を生じさせる
    パターンを有するパターン部材と、前記受光手段の前記
    画素配列の前記各画素が出力した前記信号に基づいて前
    記光線の発生位置に関する前記情報を抽出する信号処理
    手段とを備えることを特徴とする光学式位置検出装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光学式位置検出装置にお
    いて、前記パターン部材は全体的に透明部材であり、前
    記パターンは透明な前記パターン部材に設けられた遮光
    部であることを特徴とする光学式位置検出装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の光学式位置検出装置にお
    いて、前記受光手段の前記画素配列は１次元の受光領域
    を形成し、前記パターン部材の前記パターンは前記画素
    配列の配列方向に交差する方向に延びる線状形態を有す
    ることを特徴とする光学式位置検出装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の光学式位置検出装置にお
    いて、前記受光手段の前記画素配列は、分解能が検出可
    能範囲の１／Ｎ（Ｎは自然数）になるようにＮ個程度の
    画素で形成されることを特徴とする光学式位置検出装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の光学式位置検出装置にお
    いて、前記パターン部材の前記パターンはＭ系列の特性
    を有することを特徴とする光学式位置検出装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の光学式位置検出装置にお
    いて、前記パターンは太線と細線をＭ系列の順番で組み
    合わせたものであることを特徴とする光学式位置検出装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項５または６記載の光学式位置検出
    装置において、前記Ｍ系列では周期が２のｋ乗マイナス
    １（ｋは自然数）であり、前記受光手段の前記画素配列
    はｋ個程度の画素で形成されることを特徴とする光学式
    位置検出装置。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の光学式位置検出装置にお
    いて、前記受光手段の前記画素配列は２次元の受光領域
    を形成し、前記パターン部材の前記パターンはＭ平面の
    特性を有することを特徴とする光学式位置検出装置。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の光学式位置検出装置にお
    いて、前記パターンは大丸と小丸を格子の交点にＭ平面
    の順番で組み合わせたものであることを特徴とする光学
    式位置検出装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８または９記載の光学式位置検
    出装置において、前記Ｍ平面では周期が２のｍｎ乗マイ
    ナス１（ｍ，ｎは自然数）であり、前記受光手段の前記
    画素配列はｍ行ｎ列程度の数の画素で形成されることを
    特徴とする光学式位置検出装置。
  11. 【請求項１１】 請求項３〜７のいずれか１記載の光学
    式位置検出装置において、前記パターン部材の前記パタ
    ーンは１次元の前記画素配列の配列方向に直交する方向
    に延びる線状形態を有し、前記光線の通過ルートのいず
    れかの箇所に前記受光手段の前記受光領域での光強度を
    高めるべく前記画素配列の配列方向に直交する前記方向
    について前記光線を集光する一方向限定集光手段を少な
    くとも１つ配置したことを特徴とする光学式位置検出装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の光学式位置検出装置
    において、前記一方向限定集光手段はシリンドリカルレ
    ンズであることを特徴とする光学式位置検出装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか１項に記載
    された少なくとも１台の光学式位置検出装置によって構
    成される座標検出装置と、発光手段を有する位置指示器
    とを備え、前記発光手段の発する光線に基づいて前記光
    学式位置検出装置は前記位置指示器によって指示される
    位置を検出し、当該位置の座標データを求めることを特
    徴とする光学式座標入力装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の光学式座標入力装置
    において、前記座標検出装置の上で定義される２次元平
    面での位置座標を求めるため２台の前記光学式位置検出
    装置が設けられ、この２台の光学式位置検出装置のそれ
    ぞれで得られる前記発光手段の位置に関するデータに基
    づいてかつ三角測量の演算を適用して前記位置指示器に
    よって指示される位置の前記２次元平面での座標値を求
    めることを特徴とする光学式座標入力装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１３または１４記載の光学式座
    標入力装置において、前記位置指示器は変調手段を含み
    前記発光手段は変調によって制御情報を含む光線を発
    し、さらに前記座標検出装置は前記制御情報を含む前記
    光線を受光する制御用受光部を備えることを特徴とする
    光学式座標入力装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１３〜１５のいずれか１項記載
    の光学式座標入力装置において、前記座標検出装置の上
    で定義される２次元平面に直交する軸方向に関する他の
    前記光学式位置検出装置を付加し、前記２台の光学式位
    置検出装置と組み合わせて３次元での位置検出を行うよ
    うに構成したことを特徴とする光学式座標入力装置。
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