JPH0720761Y2 - 位置決定装置 - Google Patents

位置決定装置

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JPH0720761Y2
JPH0720761Y2 JP1991069191U JP6919191U JPH0720761Y2 JP H0720761 Y2 JPH0720761 Y2 JP H0720761Y2 JP 1991069191 U JP1991069191 U JP 1991069191U JP 6919191 U JP6919191 U JP 6919191U JP H0720761 Y2 JPH0720761 Y2 JP H0720761Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、位置決定装置、特に、
所定の領域内を移動可能な対象物の位置を表す電気信号
を供給する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画定された領域内の対象物の位置を決定
する装置は、知られている。そのような装置は、グラフ
ィックその他の情報の、コンピュータへの入力用として
使用されており、しばしばデータ入力タブレットとして
具体化されている。そして、このデータ入力タブレット
は、画定されている領域内を移動可能なスタイラス等の
位置を検知する手段と、連続するスタイラスの位置を表
す電気信号を供給する手段とを備えており、もって、ス
タイラスによってタブレット上に描かれる直線、曲線及
び図形が、表示される。位置決定装置の他の用途として
は、土地の測量用として知られており、この場合、画定
された領域内を移動可能な目標の位置を検知する手段
と、検知された目標の位置であって、それらから測量情
報がもたらされ得るものを表す信号を供給する手段と
が、設けられる。
【０００３】関連するデータ入力装置は、カーソルコン
トローラ即ち“マウス”として知られており、このマウ
スは、通常、表面上を移動可能な小さなハウジングの形
をとっており、ディスプレイ画面上のカーソルを移動さ
せる。カーソルの移動は、グラフィック情報のデータ入
力用として使用され得ると共に、画面上の位置又は画面
上に表示されている情報を同定するためのポインタとし
ても使用され得る。通常、マウスの移動は、表面上で転
がるボールによってもたらされ、このボールの移動が、
機械的又は光学的な手段によって検知される。動きは、
特別に調製された感知面であって、その上をマウスが移
動させられるものを介しても検知され得る。例えば、碁
盤目状のパターンが表面に用いられ、表面からの反射光
が光検出器によって検出され、その表面パターンに対し
ての動きを指示するパルス信号が、その光検出器によっ
て供給される。異なったタイプのマウスについては、Ma
chｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ，１９８４年１月１２日号，第
８４〜９１頁に掲載されている“Interfacing Mice to
Computers”と題する論文を参照されたい。
【０００４】走査される光ビームを用いたグラフィック
入力装置が、例えば、米国特許第３，５５３，６８０
号、第３，６１３，０６６号及び第４，２９４，５４３
号に開示されている。このタイプの入力装置において
は、第１及び第２の細い光ビームが表面上を走査され、
表面内の交差する地点で光ビームを検知する手段が設け
られており、検出された交点における２つの光ビームの
角位置が、画定された領域内の位置を表す。他の公知の
技術は、表示面を横切るようにして設けられている、直
交する光ビームを用いており、光ビームの選択された直
交する対の遮断が、データ入力地点の同定をもたらす。
【０００５】関連する測量装置であって、自動的に位置
を決定するものの例が、米国特許第３，７１４，６５７
号、第３，４００，３９８号及び第３，４４３，０９５
号に開示されている。レンジ測定装置は、例えば、米国
特許第２，８３０，４８７号、第３，７５９，６１４号
及び第３，９６１，８５１号に開示されている。
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】本考案の目的は、選択
された領域内を移動可能な１対の光源であって、直定規
を表すものの位置を決定する位置決定装置を提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案によれば、選択された領域内に配置され且つ
その領域内を移動可能な第１及び第２の光源であって、
該第２の光源は、該第１の光源から第１の所定の距離だ
け離隔させられており、該１対の光源は、該選択された
領域内を移動可能な直定規を表す、ものの位置を決定す
る位置決定装置が提供され、該位置決定装置は、該第１
及び第２の光源によって放出される光手段を監視する、
それぞれ第１及び第２の位置における第１及び第２の光
検出手段であって、該第１の位置及び該第２の位置は、
基線に沿って第２の所定の距離だけ離隔させられてお
り、該第１及び第２の光検出手段は、該選択された領域
内に配置されている該第１及び第２の光源によって放出
される該光手段を検出するのに適していると共に、該第
１及び第２の光源と独立に作動するものと、該第１の光
源と該第１の光検出手段との間の第１の検出線を決定す
る第１の検出線決定手段であって、該第１の検出線は、
該第１の光源からの光手段が該第１の光検出手段によっ
て検出される際に現れ、該第１の検出線決定手段は、該
第１の光源の移動と独立に作動するものと、該第１の光
源と該第２の光検出手段との間の第２の検出線を決定す
る第２の検出線決定手段であって、該第２の検出線は、
該第１の光源からの光手段が該第２の光検出手段によっ
て検出される際に現れ、該第２の検出線決定手段は、該
第１の光源の移動と独立に作動するものと、該第２の光
源と該第１の光検出手段との間の第３の検出線を決定す
る第３の検出線決定手段であって、該第３の検出線は、
該第２の光源からの光手段が該第１の光検出手段によっ
て検出される際に現れ、該第３の検出線決定手段は、該
第２の光源の移動と独立に作動するものと、該第２の光
源と該第２の光検出手段との間の第４の検出線を決定す
る第４の検出線決定手段であって、該第４の検出線は、
該第２の光源からの光手段が該第２の光検出手段によっ
て検出される際に現れ、該第４の検出線決定手段は、該
第２の光源の移動と独立に作動するものと、該基線と該
第１の検出線との間の第１の角度、該基線と該第２の検
出線との間の第２の角度、該基線と該第３の検出線との
間の第３の角度及び該基線と該第４の検出線との間の第
４の角度を決定する角度決定手段と、該角度決定手段に
応答する位置信号供給手段であって、該選択された領域
内の該第１及び第２の光源の位置並びに該選択された領
域内の該１対の光源によって表される該直定規の位置を
決定してそれらの位置を表す信号を供給するものと、を
具備することを特徴としている。
【０００８】
【実施例】図１及び図２を参照するに、それらには、選
択された領域即ち画定された領域１０を有するデータ入
力タブレットが示されており、この領域内で、スタイラ
ス１１は、移動可能である。スタイラスは、その先端
に、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光体１３を有
している。しかしながら、発光体１３によって供給され
る光は、可視領域の周波数を有する光に限定されず、実
際、赤外周波数領域を有する周波数を好適に有し得る。
第１の光検出器１２及び及び第２の光検出器１４が、タ
ブレットの縁に沿って設けられており、これらの光検出
器は、既知の基線を規定するところの所定の距離Ｌだけ
離隔させられている。１対の不透明の円筒１６及び１８
が、それぞれの光検出器１２及び１４の周りに設けられ
ており、各円筒は、軸方向に設けられているそれぞれの
スリット２０及び２２を有しており、もって、それぞれ
の光検出器によって受光され得る、発光体１３からの光
に対する狭い視野即ち線が、もたらされる。各円筒は、
それぞれの電動モータのような適切な駆動手段によって
回転させられ得る。
【０００９】回転する各円筒の角位置は、例えば、スタ
ート位置即ちゼロ基準位置に対する、各円筒の回転経過
時間の測定によって決定される。図３に示されているよ
うに、各円筒についてのスタート位置は、円筒上の基準
マーク２８によって規定され得、この基準マークは、セ
ンサ２９によって検知され、もって、処理論理回路３０
（図５）内のクロックカウンタをスタートさせるところ
のスタート信号が生成され、回転する円筒の、スタート
位置に対する角位置を表すカウントがもたらされる。処
理論理回路３０は、光検出器１２及び１４からの出力信
号をも受信する。スタート時点と、発光体からの光が各
光検出器によって検出される時点との間に経過した時間
は、処理論理回路３０によって決定される。経過時間
は、発光体の検出された位置に関する、回転する円筒の
角位置の測定値であり、この角情報から、光検出器に対
する発光体の位置が、既知の幾何学的な関係を用いるこ
とにより、容易に決定される。処理論理回路３０は、タ
ブレット領域内における発光体の位置を表す位置出力信
号を生成し、この信号は、表示装置等に供給され得る。
【００１０】図４には光検出手段の別の例が示されてお
り、この例においては、回転する各円筒の角位置が、直
接的にもたらされる。図４を参照するに、軸角エンコー
ダが、円筒１６に結合されており、このエンコーダは、
円筒の回転位置を表す信号を供給すべく作用する。エン
コーダは、円筒に取着され且つそれと共に回転するエン
コーダディスク３４と、このエンコーダディスクに向け
られている光源３８からの光を受光すべく作用する光セ
ンサ３６とを備えている。光センサ３６は、エンコーダ
ディスク３４及び円筒１６の回転を表す信号をもたら
す。エンコーダからのエンコーダ信号は、光検出器の出
力信号と共に処理論理回路３０によって用いられ、もっ
て、光検出器に対する発光体の位置が計算される。
【００１１】本考案に係る実施例が図６に示されてお
り、この実施例においては、１対の発光体４０，４２
が、タブレットの領域内を移動可能な直定規に沿い、互
いに離隔させられて設けられている。図示されている実
施例においては、発光体４０，４２は、タブレットの領
域内を移動可能なテンプレート４４に設けられている。
各発光体の位置が上記の方法で決定され、もって、タブ
レットの領域内の、互いに離隔させられている発光体に
よって画定される直定規が、指示される。テンプレート
は、その中に、種々のテンプレートシートであって、各
テンプレートシートには、所望される記号及び形状が形
成されているものが挿入され得るところの標準の枠を備
えていてもよい。
【００１２】それぞれの発光体４０及び４２を区別する
ことは、望ましい。これは、例えば、それぞれの発光体
に、互いに異なる周波数の光を放出するものを用いた
り、あるいは、それぞれの発光体を、互いに異なるパル
ス繰返数で駆動する等、いくつかの異なった方法で達成
され得る。もしそれらのような光放出の符号化が用いら
れるならば、光センサと結び付けられている回路は、そ
れぞれの光放出を区別する手段を含むことになる。
【００１３】直定規又はスタイラスの位置の入力及びそ
れらの位置の表示に加え、位置に関するデータと関連し
て、追加の情報が、表示用に又は他の用途用に入力され
得る。例えば、数字、文字及び記号のようなキャラクタ
４６が、図６に示されているテンプレート４４に設けら
れ得、そのような事項は、入力されることにより、画定
されている直定規の位置及び方向と関連して表示され得
る。そのようなデータ入力は、例えば、キャラクタ選択
用の光学式ペン４８によって行われ得る。画定されてい
る直定規の方向又はテンプレートの方向が前述の方法で
分ると、テンプレート内の記号、数字又は文字の各々の
位置も分り、光学式ペン又は他の周知の手段により、表
示用のデータ装置に容易に入力され得る。
【００１４】上記例においては、各光検出器は、それぞ
れの狭い視野を画成するための、回転するスリットを有
している。別の例が図７に示されており、この図には、
１対の光検出器４９が描かれており、各光検出器は、そ
れらの周りに配置されている透明の円筒５０であって、
その上に不透明な部分即ちシールド部５２を有するもの
を備えている。各光検出器は、図８に示されているのと
同様にして具体化され得る。光検出器は、シールド部が
光路を妨害することによって一時的に遮断される時を除
いて、常に、発光体即ち光源１３からの光を受光する。
光源と光検出器との間の視線は、移動するシールド部の
前縁又は後縁で特定化され得る。シールド部の弧長は、
３６０゜未満でさえあればよい。シールド部が光を遮断
している間に、クロックカウンタは、次の計時サイクル
に備えてリセットされ得る。動作時において、シールド
部の前縁が光路に入り、検知された光に変化が生ずる
と、スタート信号がもたらされ得、円筒のその回転サイ
クルについての計時が開始され得る。あるいは、シール
ド部の後縁が光路を通過した時から、計時サイクルが開
始してもよい。
【００１５】移動する視野は、別の態様で光検出器と組
み合わされ得、必ずしも上述のような回転する視野によ
る必要はない。図９の例においては、その中にスリット
５６を有する不透明なシールド部５４が、設けられてい
る。シールド部は、光検出器４９を通り越して往復運動
を行う態様で、直線的に移動可能である。各光検出器
は、往復運動を行う、同様のシールド部を備えている。
各光検出器と発光体即ち光源１３との間の視線は、それ
ぞれのスリットとそれぞれの光路との整合によって決定
される。
【００１６】図１０の例においては、回転する鏡５８が
用いられており、もって、発光体即ち光源１３からの光
は、光検出器４９に向けられる。回転する鏡の反射面６
０が入射光と整合すると、光は光検出器に向けられ、も
って、位置決定計算用の視線が特定される。別の鏡組立
体が図１１に示されており、この場合、鏡６２は、軸の
周りで回転可能であり、反射面６４が入射光と整合する
と、光は、支持腕６６に装着されている光検出器４９に
反射される。
【００１７】位置検出装置の更に別の例が図１２に示さ
れており、この例においては、単一の光検出器４９ａが
用いられている。１対の光ファイバケーブル６８が設け
られており、各光ファイバケーブルは、それぞれの検知
位置からの光を単一の光検出器に結合する。上述した図
３の例のように、その上にスリットを有する回転する円
筒７２のような、移動する視野によって選択的に供給さ
れる、発光体即ち光源１３からの光を受光すべく、各光
ファイバケーブル６８の出力端７０は配置されている。
それぞれの検知位置で受光される光を単一の光検出器に
伝達又は反射する他の手段（例えば鏡又は鏡組立体）
が、設けられ得る。各光ファイバケーブルの内端部７４
は、光検出器４９ａとの光結合関係にある。
【００１８】上述した例は、土地測量用としても設計さ
れ得るが、データ入力タブレットと共に使用するのがよ
り適しているということに、注意されたい。しかしなが
ら、図１３及び図１４に示されている例は、土地測量用
として特に適している。単一の光検出器４９ｂが、その
他方の端部に釣合重り８２を有するブーム８０の端部に
装着されており、このブーム８０は、三脚８４上に回転
可能に装着されている。そして、光検出器４９ｂは、モ
ータ８６によって既知の速度で回転させられる。光源１
３ａが、光検出器から離隔した地点に設けられており、
この光源からの光は、図１４に示されているように、２
つの受光位置の各々で光検出器によって検出され得る。
図示されている例においては、受光位置は、直径方向で
互いに反対の位置に示されている。光検出器用の狭い視
野は、上述した回転するスリットのような適切な手段に
よってもたらされる。このようにして、光源と光検出器
の各受光位置との間の視線が特定され、光源の位置が決
定される。単一の光検出器によるこの例の小型の変形例
は、データ入力タブレット又は他のデータ入力装置用と
しても使用され得る。
【００１９】上述した全ての例においては、光源と２つ
の受光位置との間に、明瞭な「視線」が存在する。これ
は、通常、上述したタイプのデータ入力タブレットの場
合であり、データ入力タブレットにおいては、選択され
た領域は、２つの受光位置の間に延在する「基線」の一
方の側に常に位置させられている。しかしながら、監視
されるべき「選択された領域」が、２つの受光位置間に
延在する基線を完全に取り囲んでいるところの応用にお
いては、あるいは、光源と２つの受光位置との間に明瞭
な「視線」が常には存在しないところの応用において
は、選択された領域の完全な監視は、不可能である。
【００２０】従って、図１５に示されているような他の
例によると、第３の受光位置が、領域の完全な監視を確
実にすべく、設けられている。図１５においては、図２
の例に示されている要素と同じ要素には、同じ参照符号
が付されている。図示のように、第１の基線Ｌ１が、光
検出器１２及び１４によって画定されており、これらの
光検出器は、スタイラス１１ａ及び１１ｂによって右側
が、スタイラス１１ｃによって左側が示されているとこ
ろの基線Ｌ１の両側に延在する、選択された領域８８を
走査する。通常、選択された領域８８内の殆ど全ての位
置は、光源の位置が容易に決定され得るよう、光検出器
１２及び１４によって十分に走査されるであろう。しか
しながら、光源即ちスタイラス１１ｂから放出される光
に対して不透明である障害物８８ａが、スタイラス１１
ｂと光検出器１４との間の視線（この視線は、破線９０
で表されている）を遮断するように位置している場合に
は、光検出器１４は、スタイラス１１ｂの位置を決定す
るのに役立つ入力を有さず、この結果、スタイラス１１
ｂの位置は、決定され得ないであろう。しかしながら、
図１５に示されている例によると、基線Ｌ１に対して既
知の位置及び距離に位置させられている第３の光検出器
９６が、含まれている。図１５からも明らかなように、
二次的な基線Ｌ１及びＬ３が、光検出器１２と光検出器
９６との間及び光検出器１４と光検出器９６との間に、
それぞれ設定されている。この結果、スタイラス１１ｂ
の位置は、基線Ｌ２に関する、光検出器１２及び９６か
らの情報を、光検出器１２及び１４からの情報が基線Ｌ
１に関して処理されたのと同じ方法で処理することによ
り、容易に決定され得る。同様な方法で、もし光源即ち
スタイラスと光検出器１２との間の視線が遮断されてい
るならば、光検出器１４及び光検出器９６からの情報
が、光源の位置を決定すべく、基線Ｌ３に関して用いら
れ得る。また、たとえ光路の障害物が存在しなくても、
もし光源が２つの光検出器の間に延在する基線の延長上
に存在するならば、第３の光検出器が必要であろう。例
えば、図１５に示されているように、スタイラス１１ａ
が基線Ｌ３の延長上にある場合には、そのスタイラスの
距離を、光検出器１４又は光検出器９６のいずれかから
決定することは、不可能である。しかしながら、この例
においては、スタイラス１１ａの位置は、基線Ｌ２に関
する、光検出器１２及び光検出器９６からの情報を処理
することにより、容易に決定され得る。
【００２１】スタイラス１１ｃは、監視領域即ち選択さ
れた領域が、受光位置を完全に取り囲んでいるというこ
とを説明するために、図示されている。更に、図１５に
おいては、光検出器１２，１４及び９６は、データの処
理又は計算を簡単にするため、正三角形を形成するよう
に配置されているが、３つの光検出器の位置は、他の光
検出器に対する各光検出器の位置及び距離が既知である
限りにおいて、直角三角形又は他の不規則な三角形を形
成していてもよい。
【００２２】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
選択された領域内を移動可能な１対の光源であって、直
定規を表すものの位置を決定する位置決定装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案に関連するデータ入力タブレットを示す
図である。
【図２】本考案に関連する位置決定装置を示す図であ
る。
【図３】光検出手段の一例を示す図である。
【図４】光検出手段の別の例を示す図である。
【図５】処理論理回路のブロック図である。
【図６】本考案に係る位置決定装置の実施例を示す図で
ある。
【図７】本考案に関連する位置決定装置を示す図であ
る。
【図８】図７に示されている位置決定装置に使用されて
いる光検出器とシールド部を有する透明な円筒とを示す
図である。
【図９】直線的に移動するシールド部を使用している位
置決定装置を示す図である。
【図１０】光を光検出器に向けるのに使用される、回転
する鏡を示す図である。
【図１１】光を光検出器に向けるのに使用される、別の
回転する鏡を示す図である。
【図１２】２つの検知位置からの光を単一の光検出器に
向けるための光ファイバケーブルを使用する位置決定装
置を示す図である。
【図１３】回転可能な単一の光検出器を使用する位置検
知装置であって、土地の測量に特に有用なものの正面図
である。
【図１４】図１３に示されている位置検知装置の平面図
である。
【図１５】３つの光検出器を使用している位置検知装置
を示す図である。
【符号の説明】
１０ 画定された領域 １１ スタイラス １２ 光検出器 １３ 発光体 １４ 光検出器 １６ 円筒 １８ 円筒 ２０ スリット ２２ スリット ２８ 基準マーク ２９ センサ ４０ 発光体 ４２ 発光体 ４４ テンプレート ４６ キャラクタ ４８ 光学式ペン

Claims (4)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 選択された領域内に配置され且つその領
    域内を移動可能な第１及び第２の光源であって、該第２
    の光源は、該第１の光源から第１の所定の距離だけ離隔
    させられており、該１対の光源は、該選択された領域内
    を移動可能な直定規を表す、ものの位置を決定する位置
    決定装置であって、該第１及び第２の光源によって放出
    される光手段を監視する、それぞれ第１及び第２の位置
    における第１及び第２の光検出手段であって、該第１の
    位置及び該第２の位置は、基線に沿って第２の所定の距
    離だけ離隔させられており、該第１及び第２の光検出手
    段は、該選択された領域内に配置されている該第１及び
    第２の光源によって放出される該光手段を検出するのに
    適していると共に、該第１及び第２の光源と独立に作動
    するものと、該第１の光源と該第１の光検出手段との間
    の第１の検出線を決定する第１の検出線決定手段であっ
    て、該第１の検出線は、該第１の光源からの光手段が該
    第１の光検出手段によって検出される際に現れ、該第１
    の検出線決定手段は、該第１の光源の移動と独立に作動
    するものと、該第１の光源と該第２の光検出手段との間
    の第２の検出線を決定する第２の検出線決定手段であっ
    て、該第２の検出線は、該第１の光源からの光手段が該
    第２の光検出手段によって検出される際に現れ、該第２
    の検出線決定手段は、該第１の光源の移動と独立に作動
    するものと、該第２の光源と該第１の光検出手段との間
    の第３の検出線を決定する第３の検出線決定手段であっ
    て、該第３の検出線は、該第２の光源からの光手段が該
    第１の光検出手段によって検出される際に現れ、該第３
    の検出線決定手段は、該第２の光源の移動と独立に作動
    するものと、該第２の光源と該第２の光検出手段との間
    の第４の検出線を決定する第４の検出線決定手段であっ
    て、該第４の検出線は、該第２の光源からの光手段が該
    第２の光検出手段によって検出される際に現れ、該第４
    の検出線決定手段は、該第２の光源の移動と独立に作動
    するものと、該基線と該第１の検出線との間の第１の角
    度、該基線と該第２の検出線との間の第２の角度、該基
    線と該第３の検出線との間の第３の角度及び該基線と該
    第４の検出線との間の第４の角度を決定する角度決定手
    段と、該角度決定手段に応答する位置信号供給手段であ
    って、該選択された領域内の該第１及び第２の光源の位
    置並びに該選択された領域内の該１対の光源によって表
    される該直定規の位置を決定してそれらの位置を表す信
    号を供給するものと、を具備する位置決定装置。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２の光源の各々から放出
    される光手段が、それぞれ符号化されており、且つ、前
    記第１及び第２の光検出手段が、該第１及び第２の光源
    を区別すべく作動する請求項１の位置決定装置。
  3. 【請求項３】 前記直定規を含み且つ複数の情報文字及
    び記号を有するテンプレートを更に備えている請求項１
    の位置決定装置。
  4. 【請求項４】 前記選択された領域が、データ入力タブ
    レットである請求項１の位置決定装置。
JP1991069191U 1985-05-10 1991-08-05 位置決定装置 Expired - Lifetime JPH0720761Y2 (ja)

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