JPH07200145A

JPH07200145A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH07200145A
Application number: JP35107893A
Authority: JP
Inventors: Arao Satou; 荒尾佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】光を使用して座標位置を検出できる位置検出
装置において、高い分解能にて移動送光体の位置検出を
可能にする。【構成】回転ミラー２ａと２ｂが回転すると、基準光
源１０からの光が受光検出部６ａと６ｂにより検出さ
れ、さらにライトペン１の光源１ａからの光が受光検出
部６ａと６ｂにより検出される。基準光源１０が検出さ
れた時刻と光源１ａが検出された時刻とから角度θ3と
θ4を知ることができる。基準光源１０の向きとＸ軸と
の角度θ1とθ2は予め解っているため、ライトペン１の
位置する方向とＸ軸との角度ＡとＢを算出できる。両回
転ミラー２ａと２ｂの距離（ｐａ＋ｐｂ）と両角度Ａと
Ｂとからライトペン１の位置を特定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定の範囲内を移動す
る光源または光反射体などの移動送光体からの光を２箇
所で検出して、移動送光体の位置または軌跡を検出する
位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータへの座標入力装置として用
いられている従来の位置検出装置は、マトリクス状に配
列された電気的配線と、入力ペンとを有し、入力ペンと
電気的配線との電気的または磁気的な結合により、入力
座標位置が検出されるものが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の座
標入力装置は、複数の電気的配線をマトリクス状に高精
度に配置しなくてはならないため、装置の構造が複雑で
価格の高いものとなっている。また外部からの電磁ノイ
ズに弱く、自らも電磁ノイズを発する欠点がある。上記
の電磁ノイズを発しない入力装置として、光を用いるも
のも開発されているが、光源の位置の検出精度が充分な
ものではない。本発明は上記従来の課題を解決するもの
であり、電磁ノイズを発しない光手段を用いて移動送光
体の位置を高い精度にて検出できるようにした位置検出
装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による位置検出装
置は、所定距離を介して配置された２つの回転ミラー
と、それぞれの回転ミラーからの反射光を検出する受光
部と、両回転ミラーを介して各受光部に光を与えること
のできる検出範囲内にて移動する移動送光体と、移動送
光体からの光が受光部にて検出された時刻での両回転ミ
ラーの基準位置からの回転角度または回転に要した時間
を検出する検出手段とが設けられていることを特徴とす
るものである。

【０００５】上記において、固定された基準光源を設
け、この基準光源からの光が受光部にて検出された時刻
を回転ミラーの基準位置とすることが好ましい。

【０００６】また、受光部として、回転ミラーからの反
射光を集光する集光レンズと、回転ミラーにより集光光
軸が移動する方向に２分割された光検出素子とを設け、
両光検出素子の受光出力の差がゼロとなったときを受光
部での検出時とすることができる。

【０００７】さらに、移動送光体からの光をいずれかの
受光部が検出した時刻ｔ1から次に受光部が光を検出し
た時刻ｔ2までの時間をｔａ、時刻ｔ2から次に受光部が
光を検出した時刻ｔ3までの時間をｔｂとし、時刻ｔ1か
ら時刻ｔ3までの時間内に検出された両回転ミラーの回
転角度に基づいて移動送光体の２点の仮想位置Ｑ1とＱ2
を算出し、さらにＱ1とＱ2をそれぞれ頂点とし且つＱ1
とＱ2を結ぶ線上に共通の頂点がある相似比ｔａ：ｔｂ
の相似三角形を算出し、この相似三角形の算出を繰返す
ことにより移動送光体の移動軌跡を求める演算部を設け
ることもできる。

【０００８】

【作用】上記手段では、所定の範囲内を移動する移動送
光体が設けられている。この移動送光体はライトペンな
どの移動光源、またはいずれかの位置に固定された光源
からの光を反射できる移動反射体などである。２つの回
転ミラーはそれぞれが一定の角速度にて回転する。移動
送光体からの光はそれぞれの回転ミラーにより反射さ
れ、回転ミラーがある回転角度となったときに、回転ミ
ラーからの反射光がそれぞれ受光部により検出される。
受光部にて反射光が検出された時刻での、各回転ミラー
の基準位置からの回転角度または回転に要した時間を検
出することにより、両回転ミラーへの移動送光体からの
入射角が検出できる。この２つの入射角から移動送光体
の座標位置を算出することができる。

【０００９】上記の回転ミラーの基準位置は回転ミラー
の所定の回転位置となるが、例えば固定された基準光源
からの光が受光部により検出された時点を回転ミラーの
基準位置とし、移動送光体からの光が受光部にて検出さ
れた時点での回転ミラーの回転角度または回転時間を上
記基準位置からのものとして算出すれば、移動送光体か
ら回転ミラーへの光の入射角の検出精度を高めることが
できる。

【００１０】また、検出部の一例としては、回転ミラー
からの反射光が集光レンズにより集光されて、２分割の
光検出素子により検出される。回転ミラーの回転角度に
より両光検出素子の受光出力に差が生じるが、両受光出
力の差がゼロとなったときを受光部での検出時とすれ
ば、回転ミラーからの反射光の検出を高精度にでき、ま
た差動アンプを設けるのみで高精度な検出が可能である
ため、回路構成も簡単になる。

【００１１】さらに移動送光体の移動速度が速いときに
は、一方の受光部が光を検出した時刻と他方の受光部が
光を検出した時刻とで移動送光体の位置が変わることが
ある。この場合には、受光部が光を検出した時刻の時間
を計数し、この時間比に基づいた相似三角形の演算を行
うことにより、移動送光体の移動軌跡を最小の誤差にて
検出できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の位置検出装置の実施例としてコ
ンピュータ用の座標入力装置を示す部材配置および回路
ブロック図、図２は回転ミラーと受光部との関係を示す
図１の一部拡大図、図３（Ａ）は検出出力に基づく差動
出力の波形図、図３（Ｂ）は検出パルスを示す波形図で
ある。図１では、直交座標Ｘ−Ｙが示されている。Ｘ−
Ｙ座標のＸ軸に沿って所定の距離を開けて回転ミラー２
ａ，２ｂが設けられている。各回転ミラー２ａと２ｂは
立方体であり、Ｘ−Ｙ座標面に垂直な４側面が反射面と
して使用されている。図１の実施例では、各回転ミラー
２ａと２ｂの回転軸ＯａとＯｂが、Ｘ軸によりも−Ｙ側
に少しだけずらされて配置されている。それぞれの回転
ミラー２ａと２ｂはステッピングモータなどのモータ
Ｍ，Ｍにより回転駆動される。回転ミラー２ａの回転方
向は反時計回りであり、回転ミラー２ｂの回転方向は時
計回りである。また、回転ミラー２ａのひとつの反射面
がＸ軸に垂直となったときのこの反射面とＸ軸の原点０
との距離はｐａであり、回転ミラー２ｂのひとつの反射
面がＸ軸に垂直となったときのこの反射面とＸ軸の原点
０との距離はｐｂである。ｐａとｐｂは等しいほうが位
置検出の演算が容易であるが、ｐａとｐｂが異なった距
離であってもよい。

【００１３】Ｘ軸上には、回転ミラー２ａからの反射光
を検出する受光検出部６ａと、回転ミラー２ｂからの反
射光を受光する受光検出部６ｂとが設けられている。受
光検出部６ａには、集光レンズ３ａと、この集光レンズ
３ａのほぼ焦点位置にある受光素子４が設けられてい
る。同様に受光検出部６ｂには集光レンズ３ｂと、この
集光レンズ３ｂのほぼ焦点位置にある受光素子５が設け
られている。集光レンズ３ａと３ｂは、その光軸がＸ軸
と一致している。受光素子４は２分割のピンホトダイオ
ードなどであり、その光検出素子４Ｒと４Ｌは、Ｙ軸方
向に分割され且つその分割中心がＸ軸上に位置してい
る。同様に受光素子５も２分割のピンホトダイオードな
どであり、その光検出素子５Ｒと５Ｌは、Ｙ軸方向に分
割され且つその分割中心がＸ軸上に位置している。な
お、図２に示すように、両受光検出部６ａと６ｂでは、
集光レンズ３ａと受光素子４、および集光レンズ３ｂと
受光素子５とがケース７内に収納され、集光レンズ３ａ
または３ｂの有効径内にて捕捉された光のみが受光素子
４または５に検出されるようになっている。また光源と
しては赤外光が使用されるため、必要に応じてケース７
の開口部（集光レンズ３ａまたは３ｂの前方）に可視光
フィルタを設けることが好ましい。

【００１４】符号１は移動送光体の一例としてのライト
ペンである。ライトペン１の先端には、赤外光を発する
光源１ａが設けられている。光源１ａからは赤外光が連
続的に発光され、あるいは所定周期にてパルス発光され
る。外来光の検出ノイズを低減させるためと発光電源の
節減のためにはパルス発光の方が好ましいが、連続発光
であっても検出動作に問題はない。このライトペン１の
移動範囲は、光源１ａからの光が、各回転ミラー２ａ，
２ｂに反射されて受光検出部６ａと６ｂにより検出でき
る面積内である。またＹ軸上には基準光源１０が固定さ
れている。この基準光源１０は赤外光を連続発光しまた
はパルス発光するものである。この基準光源１０からの
光が受光検出部６ａと６ｂにより検出されたとき、各回
転ミラー２ａと２ｂは、基準位置となる。

【００１５】次に回路構成について説明する。受光素子
４のそれぞれの光検出素子４Ｒと４Ｌからの出力は、検
出回路１１ａと１１ｂに与えられ、両検出回路１１ａと
１１ｂの出力が差動アンプ１２に与えられる。同様に受
光素子５のそれぞれの光検出素子５Ｒと５Ｌからの出力
は検出回路１３ａと１３ｂに与えられ、検出回路１３ａ
と１３ｂからの出力が差動アンプ１４に与えられる。上
記検出回路１１ａ，１１ｂと１３ａ，１３ｂは、各光検
出素子４Ｒ，４Ｌ，５Ｒ，５Ｌの受光出力電流を電圧値
に変換して出力するものであり、差動アンプ１２と１４
からはそれぞれの検出電圧の差動出力が得られる。ここ
で、Ｘ軸よりも−Ｙ側（Ｘ軸よりも図示下側）に位置す
る光検出素子４Ｒと５Ｒからの検出電圧をＲとし、Ｘ軸
よりも＋Ｙ側に位置する光検出素子４Ｌと５Ｌからの検
出電圧をＬとすると、各差動アンプ１２と１４とから、
Ｖ＝Ｒ−Ｌの差動出力が得られる。

【００１６】図３（Ａ）は差動出力を縦軸とし、時間を
横軸として示したものである。図２において、基準光源
１０またはライトペン１の光源１ａからの光は回転ミラ
ー２ｂの平面の反射面により反射される。この反射光は
ほぼ平行光であり、この反射光の中心光軸をＨ0とす
る。反射光は集光レンズ３ｂにより集光されて受光素子
５により検出されるが、この集光光軸は反射光の中心光
軸Ｈ0とともにその角度が変化する。回転ミラー２ｂの
時計方向への回転により、中心光軸Ｈ0および集光光軸
は、図２の（イ）の向きから（ロ）の向きに移動する。
この移動により光検出部５Ｒと５Ｌでの検出電圧ＲとＬ
の比が変化する。よって差動アンプ１４からの差動出力
Ｖは図３（Ａ）に示す変化を示す。この差動出力Ｖがゼ
ロになったとき（図３（Ａ）のと）、回転ミラー２
ｂからの反射光の中心光軸Ｈ0が、Ｘ軸と一致しまたは
平行になる。これは図１の左側の受光検出部６ａの検出
出力に基づく差動アンプ１２からの出力においても同じ
である。図１に示すように、差動アンプ１２と１４から
の差動出力は、それぞれ検出パルス生成部１５と１６に
与えられる。図３（Ｂ）に示すように、検出パルス生成
部１５と１６では、差動アンプ１２と１４とからの差動
出力がゼロとなった時刻に立ち上がるワンショットパル
スが生成される。この検出パルスが演算制御部１７に与
えられる。

【００１７】以下の説明では、差動アンプ１２または１
４からの差動出力がゼロになり検出パルス生成部１５ま
たは１６からワンショットの検出パルスが得られたとき
を、それぞれの受光検出部６ａと６ｂにより光が検出さ
れた時点（または時刻）として説明している。各回転ミ
ラー２ａと２ｂを回転させるモータＭとしては、前述の
ようにステッピングモータを使用できる。図１の実施例
では、基準パルス発生部１９からモータドライバ１８に
基準パルスが与えられ、この基準パルスが駆動パルスと
して用いられ、回転ミラー２ａと２ｂがステップ回転駆
動される。また基準パルス発生部１９から演算部１７
へ、モータドライバ１８に与えられたのと同じ基準パル
スが与えられる。基準パルスの１周期あたりのモータＭ
の回転角度が解るため、演算制御部１７において、基準
パルスをカウントすることにより、回転ミラー２ａと２
ｂの回転角度を角度の単位で認識でき、または基準パル
スをカウントすることにより時間の単位としても認識で
きる。また、モータＭとしては、定速回転するＤＣモー
タやＤＣサーボモータを用いることができる。この場合
には、演算制御部１７に与えられるクロック信号のカウ
ントにより、図３（Ｂ）に示す検出パルスの間隔を時間
として計数し、これと回転ミラー２ａと２ｂの回転角速
度とから、回転ミラー２ａと２ｂの回転角度を算出でき
る。

【００１８】次に、上記位置検出装置の動作を説明す
る。この位置検出装置では、モータドライバ１８により
モータＭが連続駆動され、回転ミラー２ａは反時計方向
へ、回転ミラー２ｂは時計方向へ、それぞれ連続的に一
定の角速度で回転させられる。その回転数は、例えば１
秒間に数１０回転または１００回転程度の高速回転であ
る。ライトペン１の先端の光源１ａが、検出範囲内の座
標位置（ｘ0，ｙ0）にある場合の位置検出動作について
説明する。図２に示す右側の回転ミラー２ｂの反射面に
より、固定された基準光源１０からの光が反射される
が、これが受光検出部６ｂの受光素子５に検出され、反
射光の中心光軸Ｈ0がＸ軸に一致しまたは平行となった
とき、差動アンプ１４からの差動出力がゼロになり、検
出パルス生成部１６からは図３（Ｂ）にてで示す時刻
に検出パルスが生成される。さらに回転ミラー２ｂが回
転し、ライトペン１の先端の光源１ａから発せられて回
転ミラー２ｂにより反射された光の中心光軸Ｈ0がＸ軸
と平行となったときに、パルス生成部１６からの時刻
に検出パルスが生成される。

【００１９】上記との時刻の検出パルスが演算制御
部１７に与えられると、演算制御部１７にて、基準光源
１０を検出してからライトペン１の光源１ａが検出され
たときまでの回転ミラー２ｂの回転角度θ4が演算され
る。図１の実施例のように、モータＭがステッピングモ
ータであり、基準パルス発生部１９からの基準パルスが
駆動パルスとして使用されている場合には、単位パルス
あたりの回転ミラー２ｂの回転角度が解っているため、
演算制御部１７にて基準パルスをカウントすることだけ
で、前記回転角度θ4を検出できる。またモータＭがＤ
ＣモータやＤＣサーボモータであって、定速回転駆動さ
れているものである場合には、モータＭの回転角速度
と、の時刻の検出パルスとの時刻の検出パルスとの
時間Δｔを知ることにより、前記回転角度θ4を演算で
きる。例えば、回転ミラー２ｂの角速度をΩ（deg/se
c）とすると、回転ミラー２ｂからの反射光の中心光軸
Ｈ0の回転（スキャン）角速度は、２・Ω（deg/sec）で
ある。この角速度２・Ω（deg/sec）に時間Δｔを乗じ
ることにより、回転角度θ4が算出される。

【００２０】基準光源１０と回転ミラー２ａの反射面を
結ぶ直線（ハ）とＸ軸との成す角度θ2は予め解ってい
るため、ライトペン１の光源１ａと回転ミラー２ａの反
射面とを結ぶ直線（ニ）とＸ軸との成す角度Ｂは、Ｂ＝
θ2＋θ4にて算出できる。同様にして、基準光源１０か
ら回転ミラー２ａを経た反射光の中心光軸がＸ軸に一致
しまたは平行になったときに、検出パルス生成部１５か
ら得られる検出パルスと、ライトペン１の光源１ａから
回転ミラー２ａを経た反射光の中心光軸がＸ軸に一致し
たときに検出パルス生成部１５から得られる検出パルス
との、検出時間から、直線（ホ）と（へ）の成す角度θ
3が検出される。基準光源１０に至る直線（ホ）とＸ軸
との角度θ1は予め解っているため、ライトペン１の光
源１ａへ向かう直線（へ）と、Ｘ軸との成す角度Ａは、
Ａ＝θ1＋θ3により算出できる。上記の検出角度Ａおよ
びＢと、両回転ミラー２ａと２ｂの反射面の距離（ｐａ
＋ｐｂ）により、三角形が決められ、これによりライト
ペン１の光源１ａの位置を算出することが可能である。
すなわち演算制御部１７にて

【００２１】

【数１】の演算を行うことにより、ライトペン１の光源１ａのＸ
−Ｙ座標上の位置（ｘ0，ｙ0）を算出できる。

【００２２】なお、上記のライトペン１の光源１ａの検
出動作は、一方の受光検出部６ａにてライトペン１の光
が検出されたときと、他方の受光検出部６ｂにてライト
ペン１の光が検出されたときとの両時点において、ライ
トペン１の位置が移動していないことを前提としてい
る。ただし、両回転ミラー２ａと２ｂは、１秒間に数１
０回転または１００回転程度の高速回転であり、検出パ
ルス生成部１５と１６とから生成される検出パルスの時
間間隔は非常に短くなっている。よって、ライトペン１
が通常の手書き動作の速度にて移動している限りにおい
ては、受光検出部６ａと受光検出部６ｂとで光が検出さ
れとき、ライトペン１はほぼ停止しているのと同じであ
る。よって、手書き入力中のライトペンの位置検出の誤
差はほとんど問題にならない。

【００２３】ただし、ライトペン１の移動速度が非常に
速い場合には、検出誤差が生じる場合がある。例えば図
４と図５に示すように、回転ミラー２ａの回転により、
Ｐ1の位置にあるライトペン１の光が検出され、Ｘ軸に
対するＰ1の方向の角度Ａ1が検出されたとする。その後
にライトペン１の光源１ａがＰ2に移動したときに、他
方の回転ミラー２ｂの回転により、ライトペン１の光が
検出され、Ｘ軸に対するＰ2方向の角度Ｂ1が検出された
とする。この両検出角度Ａ1とＢ1とで前記数１の演算処
理を行うと、三角形の頂点が仮想位置Ｑ1となり、ライ
トペン１の光源１ａが実際のライトペンの移動軌跡から
外れた仮想位置Ｑ１にあると認識されてしまう。ただ
し、この検出誤差は、以下の補完の演算を行うことによ
り解消できる。

【００２４】まず、回転ミラー２ａと２ｂの回転速度が
速いため、一方の受光検出部６ａにてライトペン１の光
が検出されてから、他方の受光検出部６ｂによりライト
ペン１の光が検出されるまでの時間はきわめて短く、ま
た手書き動作などによりこの短い時間内にライトペン１
を移動させることのできる距離も限られている。したが
って、以下のａ）、ｂ）、ｃ）を前提条件にできる。ａ）光の検出の１周期内でのライトペン１の移動速度は
ほぼ一定である。ｂ）光の検出の１周期内でのライトペン１の移動軌跡α
はほぼ直線である。ｃ）光の検出の１周期での検出角度の差例えば角度Ａ1
とＡ2の角度差はほぼゼロである。

【００２５】これを前提条件として演算制御部１７では
以下の演算が行われる。図４におけるαはライトペン１
の光源１ａの移動軌跡を示しており、図５は図４の微小
範囲（Ｖ部）を拡大して示している。また、図６はこの
ときの各検出パルス生成部１５と１６から得られる検出
パルスを示している。図５と図６において、図示左側の
回転ミラー２ａの回転により、Ｐ1の位置にあるライト
ペンの光が検出されたときの検出角度をＡ1（Ｘ軸と直
線（へ）との成す角度を意味する）とし、Ｐ3の位置に
移動した光が検出されたときの検出角度をＡ2とする。
そして角度Ａ1が検出されたときに検出パルス生成部１
５にて生成される検出パルスの立ち上り時刻をｔ1、角
度Ａ2が検出されたときの検出パルスの立ち上り時刻を
ｔ3とする。

【００２６】同様に、図示右側の回転ミラー２ｂの回転
により、Ｐ2の位置に移動した光が検出されたときの検
出角度をＢ1（Ｘ軸と直線（ニ）との成す角度を意味す
る）とし、Ｐ4の位置に移動した光が検出されたときの
検出角度をＢ2とする。そして角度Ｂ1が検出されたとき
に検出パルス生成部１６にて生成される検出パルスの立
ち上り時刻をｔ2とし、角度Ｂ2が検出されたときに検出
パルス生成部１６にて生成されるパルスの立ち上り時刻
をｔ4とする。そして図６では、時刻ｔ1からｔ2までの
時間をｔａ、時刻ｔ2からｔ3までの時間をｔｂとしてい
る。

【００２７】図５において、角度Ａ1が検出され且つ角
度Ｂ1が検出された時点で前記数１の演算を行うと、軌
跡αから外れた仮想位置Ｑ1が算出される。また角度Ａ2
が検出された時点では、角度Ａ2と角度Ｂ1とにより、仮
想位置Ｑ2が算出される。ここで、前記前提条件ｂ）と
ｃ）とから、三角形Ｐ2・Ｑ1・Ｐ1と三角形Ｐ2・Ｑ2・
Ｐ3は相似である。さらに前記前提条件ａ）から両三角
形の相似比はｔａ：ｔｂである。また両相似三角形の共
通の頂点となるＰ2は、Ｑ1とＱ2を結ぶ直線上にある。
よって、Ｑ１を頂点とする三角形Ｐ2・Ｑ1・Ｐ1と、Ｑ2
を頂点とする三角形Ｐ2・Ｑ2・Ｐ3との相似比から、軌
跡α上の座標Ｐ2を算出することができる。この算出を
各角度検出ごとに繰り返すことにより、実際にライトペ
ン１が移動した軌跡αを求めることができる。

【００２８】また、例えば、図７に示すように、ライト
ペン１がＰ1からＰ2からＰ3へと移動し、左側の回転ミ
ラー２ａの回転によりＰ1の位置の光が検出されて、そ
のときの角度Ａ1が算出され、その後に、右側の回転ミ
ラー２ｂの回転によりＰ2とＰ3の位置の光が検出され、
角度Ｂ1とＢ2が算出されたとする。この場合も角度Ａ1
とＢ1とに基づく数１の演算にて、仮想位置Ｑ１が算出
され、角度Ａ1と角度Ｂ2とから仮想位置Ｑ2が算出され
てしまう。このとき、Ｑ1を頂点とする三角形Ｑ1・Ｐ1
・Ｐ2と、Ｑ2を頂点とする三角形Ｑ2・Ｐ1・Ｐ3とが相
似であり、両三角形の相似比は、ｔａ：ｔｂである。ま
た両三角形の共通の頂点Ｐ1がＱ1とＱ2を結ぶ線上に位
置している。この相似三角形の算出により位置Ｐ1を算
出することができる。この演算を繰返すことにより、実
際のライトペンの移動軌跡αを特定できる。

【００２９】図７では、左側の回転ミラー２ａ側で光が
検出された後に、右側の回転ミラー２ｂ側にて２回光が
検出された場合を想定しているので、この算出方法で
は、外部ノイズなどにより、回転ミラー２ａの回転によ
る角度Ａ2の検出が１回分欠落したような場合の補完と
しても利用できる。またライトペン１が移動することに
よる検出誤差の他の補完方法として、ライトペン１の光
源１ａがある方向へ移動していることが解るので、この
移動方向に応じて一方の回転ミラーの回転位相をずらす
ことが考えられる。例えばライトペン１がＺ軸よりも＋
Ｘ方向へある一定長以上移動していることが解った時点
で、左側の回転ミラー２ａの反時計方向への回転位相を
若干遅らせる。これにより、両回転ミラー２ａと２ｂの
回転により角度Ａと角度Ｂの検出が行われる時間差をな
るべく短くでき、ある時点での検出角度ＡとＢとで求ま
る点（Ｑ1など）と実際の軌跡αとの誤差を最小にでき
る。

【００３０】なお、図１の実施例では、２分割された光
検出素子４Ｒ，４Ｌおよび５Ｒ，５Ｌの検出出力の差に
より、回転ミラーからの反射光の中心光軸がＸ軸に平行
となったことが検出されるようになっているが、図８に
示すように、分割されていない単一の光検出素子５ａお
よび集光レンズ３ｂをＸ軸上に配置してもよい。この場
合、回転ミラーからの反射光の中心光軸のスキャン動作
により、光検出素子５ａからの検出出力は図９（Ａ）の
ように変化する。この検出出力がピークとなるときに、
反射光の中心光軸がＸ軸に一致しまたは平行となる。よ
って図９（Ａ）の出力を微分回路に与え、図９（Ｂ）の
微分出力を得れば、この微分出力がゼロになるとき受光
出力のピーク位置が検出されたことになる。

【００３１】また、図１の実施例では基準光源１０を設
け、この基準光源１０の光が検出されたときを基準とし
て、ライトペンを検出するまでの角度θ4とθ3を検出し
ているが、例えば回転ミラー２ａと２ｂの反射面がＸ軸
と垂直になったときを機械的なスイッチなどにより検出
し、この検出時を基準としてライトペンの光を検出する
までの角度ＡとＢを検出してもよい。また、回転ミラー
２ａと２ｂに回転角度の検出器を接続し、この検出器か
ら得られるパルスを演算制御部１７に与え、ライトペン
の光が検出されるまでのパルスをカウントして、各回転
ミラーの回転角度を検出してもよい。

【００３２】また移動送光体はライトペンのような移動
光源に限られず、例えば先端に球面状の反射体を有する
ペンなどを使用し、基準光源１０あるいは他の固定光源
からの光を前記反射体により反射して、回転ミラー２ａ
と２ｂに送ってもよい。また反射ミラー２ａと２ｂは、
三角柱形状で３つの反射平面を有するもの、または５面
以上の反射面を有するものにできるが、検出角度ＡとＢ
を広く確保するためには、回転ミラーの反射面の数は少
ない方がよい。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明では、回転ミラー
を使用し、その回転角度を検出することにより、移動送
光体からの入射光の角度を高精度に検出でき、移動送光
体の位置検出の分解能を高めることができる。

【００３４】また、固定された基準光源により回転ミラ
ーの基準位置を設定することにより、回転ミラーの回転
誤差による検出精度の低下を防止できる。

【００３５】また、受光部に２分割の光検出素子を設け
ることにより、回転ミラーからの反射光の検出を簡単な
回路で高精度に行えるようになる。

【００３６】さらに移動送光体の移動速度が速い場合で
あっても、検出された仮想位置を頂点とする相似三角形
を演算することにより、移動送光体の移動軌跡の検出ず
れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置検出装置の一実施例としてコンピ
ュータの座標入力装置を示す部材配置および回路ブロッ
ク図、

【図２】図１に示す一方の回転ミラーと受光検出部との
位置関係を示す部分拡大図、

【図３】（Ａ）は差動アンプからの差動出力を示す波形
図、（Ｂ）は検出パルスの波形図、

【図４】ライトペンが高速にて動いたときの実際の軌跡
と検出位置とのずれを説明する説明図、

【図５】図４のＶ部の拡大平面図、

【図６】図４と図５に示す検出状態での検出パルスの生
成タイミングを示す波形図、

【図７】ライトペンが高速にて動いたときの検出位置の
ずれの他の例を示す拡大平面図、

【図８】受光検出部の他の実施例を示す平面図、

【図９】（Ａ）は図８に示す受光検出部の受光出力を示
す波形図、（Ｂ）は（Ａ）の出力の微分波形を示す波形
図、

【符号の説明】

１ライトペン（移動送光体）１ａ光源２ａ，２ｂ回転ミラー３ａ，３ｂ集光レンズ４，５受光素子６ａ，６ｂ受光検出部１０基準光源１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ検出回路１２，１４差動アンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定距離を介して配置された２つの回転
ミラーと、それぞれの回転ミラーからの反射光を検出す
る受光部と、両回転ミラーを介して各受光部に光を与え
ることのできる検出範囲内にて移動する移動送光体と、
移動送光体からの光が受光部にて検出された時刻での両
回転ミラーの基準位置からの回転角度または回転に要し
た時間を検出する検出手段とが設けられていることを特
徴とする位置検出装置。
【請求項２】固定された基準光源が設けられ、この基
準光源からの光が受光部にて検出された時刻が回転ミラ
ーの基準位置とされる請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】受光部には、回転ミラーからの反射光を
集光する集光レンズと、回転ミラーにより集光光軸が移
動する方向に２分割された光検出素子とが設けられ、両
光検出素子の受光出力の差がゼロとなったときが受光部
での検出時とされる請求項１または２記載の位置検出装
置。
【請求項４】移動送光体からの光をいずれかの受光部
が検出した時刻ｔ1から次に受光部が光を検出した時刻
ｔ2までの時間をｔａ、時刻ｔ2から次に受光部が光を検
出した時刻ｔ3までの時間をｔｂとし、時刻ｔ1から時刻
ｔ3までの時間内に検出された両回転ミラーの回転角度
に基づいて移動送光体の２点の仮想位置Ｑ1とＱ2を算出
し、さらにＱ1とＱ2をそれぞれ頂点とし且つＱ1とＱ2を
結ぶ線上に共通の頂点がある相似比ｔａ：ｔｂの相似三
角形を算出し、この相似三角形の算出を繰返すことによ
り移動送光体の移動軌跡を求める演算部が設けられてい
る請求項１記載の位置検出装置。