JPH07287632A - Coordinate detector - Google Patents

Coordinate detector

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JPH07287632A
JPH07287632A JP8063594A JP8063594A JPH07287632A JP H07287632 A JPH07287632 A JP H07287632A JP 8063594 A JP8063594 A JP 8063594A JP 8063594 A JP8063594 A JP 8063594A JP H07287632 A JPH07287632 A JP H07287632A
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JP
Japan
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detection
light
angle
distance
detecting
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Application number
JP8063594A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuzo Ono
秀三 小野
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
アルプス電気株式会社
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Abstract

PURPOSE: To make a device highly accurate and to miniaturize the device by detecting the distance between detecting bodies based on the time when an oscillated ultrasonic wave attains a receiver, detecting the angle between the detecting bodies based on light receiving area where emitted light is irradiated to a detection part and calculating the relative coordinate between the detecting bodies based on the angle, etc.
CONSTITUTION: This device is provided with a distance detection means receiving the ultrasonic wave outputted from an ultrasonic wave oscillator 14 by a microphone 16 and calculating the distance of an operation pen 13, an angle detection means receiving the infrared ray light emitted from an LED 17 by the both division parts 15a and 15b of an optical sensor 15 and calculating the angle of the operation pen and a coordinate detection means calculating the plane coordinate of the operation pen 13 from the calculated values in these distance detection means and the angle detection means. Because these distance detection and angle detection are performed independently with each other by using different kinds of detecting methods, each of the calculation processings can be speeded up, detection accuracy can be improved and the processings can be arranged closely to each other because of their different detection principles and the device can be miniaturized.
COPYRIGHT: (C)1995,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は座標検出装置に係り、特に、オペレータの操作により平面上の2次元座標を検出し、その座標データに基づいて表示画面上の特定の場所を指示する座標検出装置に関する。 The present invention relates relates to a coordinate detection device, in particular, to detect the two-dimensional coordinates on the plane by operation of the operator, the coordinate detection indicating a specific location on the display screen based on the coordinate data apparatus on.

【0002】 [0002]

【従来の技術】グラフィック・ディスプレイ装置等においては、表示画面上のカーソルを移動制御するポインティングデバイスとして、マウスやトラックボールと称せられる装置が知られているが、これらの装置は、回転自在なボールと該ボールの回転を検出する2組のエンコーダ等を必要とするため、機構部品が多くなり、小型化にも難点がある。 BACKGROUND OF THE INVENTION graphic display device such as a pointing device for movement control a cursor on the display screen, but device is called a mouse or trackball is known, these devices, rotatable ball and because it requires two sets of encoders for detecting the rotation of the ball, the number mechanical components, there is a difficulty in miniaturization. 一方、特開昭61−260322号公報に記載されているように、光源とこの光源からの光を受光する光センサとを利用して、オペレータが手動操作する操作体の2次元座標を検出し、その座標データに基づいてカーソルを移動制御するようにした光学式の座標検出装置が知られている。 On the other hand, as described in JP-A-61-260322, by utilizing a light sensor for receiving light from the light source and the light source, it detects the two-dimensional coordinates of an operator the operator manually operates an optical coordinate detection device is known which is adapted to control the movement of the cursor on the basis of the coordinate data.

【0003】図6と図7はかかる光学式座標検出装置の検出原理を示す説明図であり、これらの図において、1 [0003] Figure 6 and Figure 7 is an explanatory view showing the principle of detection of such optical coordinate detection device, in these figures, 1
は光源、2,3は光センサである。 A light source, 2, 3 is an optical sensor. 光源1はペン等の操作体4に固定されており、オペレータがこの操作体4をテーブル等の平坦面上で移動することにより、該平坦面に平行なX−Y平面上を移動する。 Light source 1 is fixed to the operating member 4 such as a pen, the operator by moving on a flat surface such as a table the operating body 4, moves on the X-Y plane parallel to the flat surface. 光センサ2,3はそれぞれ2分割フォト・ディテクタからなり、これら光センサ2,3はテーブル等の所定位置に設置されたレシーバ本体5に距離dだけ隔てた状態で固定されている。 Light sensors 2 and 3 are made from each bisected photo detector, these optical sensors 2, 3 are fixed in a state of spaced receiver body 5 which is placed at a predetermined position of the table or the like by distance d. 図7に示すように、一方の光センサ2の前方には開口を有する絞り部6が配設されており、この絞り部6の開口中心に直交する光軸をY軸とすると、光センサ2はX方向に分割されている。 As shown in FIG. 7, in front of one of the optical sensors 2 are narrowed portion 6 is provided with an opening, when the optical axis orthogonal to the opening center of the diaphragm portion 6 and the Y-axis, the light sensor 2 It is divided in the X direction. 図示省略してあるが、他方の光センサ3も同様に構成されている。 It is not shown, but is similarly constructed other optical sensor 3.

【0004】前記光源1から発せられた光は、絞り部6 [0004] Light emitted from the light source 1, the throttle portion 6
の開口を透過して光センサ2の分割受光部に照射され、 Is irradiated to the light receiving portion of the optical sensor 2 passes through the opening,
両分割受光部から照射面積に比例した電流が検出される。 A current proportional to the irradiation area from both light receiving portion is detected. 操作体4をX−Y平面上で移動すると、光センサ2 When the operating member 4 is moved on the X-Y plane, the light sensor 2
の両分割受光部に照射される光量分布が変化するため、 Since the light amount distribution to be irradiated on both light receiving portion of the changes,
両分割受光部からの検出電流に基づいて、光源1から光センサ2に向かう照射光の光軸とX軸とのなす角度θ 1 Based on the detection current from both light receiving portion, the angle between the optical axis and the X axis of the illumination light directed from the light source 1 to the light sensor 2 theta 1
を求めることができる。 It can be obtained. 同様にして、光センサ3の両分割受光部からの検出電流に基づいて、光源1から光センサ3に向かう照射光の光軸とX軸とのなす角度θ 2を求めることができる。 Similarly, based on the detection current from both light receiving portion of optical sensor 3, the irradiation light directed from the light source 1 to the optical sensor 3 can be determined the angle theta 2 between the optical axis and the X-axis. また、両光センサ2,3間の距離d The distance d between the two optical sensors 2
は既知であるため、これらθ 1 ,θ 2 ,dを基に三角測量を行うことにより、光源1の平面座標(X 0 ,Y 0 )を求めることができる。 Since it is known, these theta 1, by performing triangulation based on theta 2, d, plane coordinates (X 0, Y 0) of the light source 1 can be obtained. したがって、このようにして演算した平面座標(X 0 ,Y 0 )を操作体4の座標データとして図示せぬコンピュータ等に送信することにより、表示画面上のカーソルを操作体4の動きに合わせて移動することができる。 Thus, by transmitting this way the plane coordinates (X 0, Y 0) computed by the not shown as the coordinate data of the operating tool 4 to a computer or the like, combined cursor on the display screen to the movement of the operation body 4 it can be moved.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従来の光学式座標検出装置は、レシーバ本体5に2分割フォト・ディテクタからなる光センサ2と光センサ3とを所定距離dを置いて固定し、これら光センサ2,3と操作体4に固定された光源1とで形成される三角形を三角測量することにより、光源1の平面座標を算出するように構成されているため、2個の光センサ2,3が近接した状態でレシーバ本体5に配置されていると、光源1の平面座標を高精度に算出することができなくなる。 [SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, the conventional optical coordinate detection device described above, the optical sensor 2 and the light sensor 3 consisting of 2 divided photo detector in the receiver body 5 is fixed at a predetermined distance d by triangulating the triangle formed by these optical sensors 2 and the light source 1 which is fixed to the operating member 4, because it is configured to calculate the plane coordinates of the light source 1, two optical If sensors 2 and 3 are disposed in the receiver body 5 in close proximity, it is not possible to calculate the plane coordinates of the light source 1 with high accuracy. このため、両光センサ2,3間の距離dを充分に大きく設定する必要があり、それによってレシーバ本体5の小型化が妨げられるという問題があった。 Therefore, it is necessary to set a sufficiently large distance d between the two optical sensors 2, there is thereby a problem that size reduction of the receiver body 5 is prevented. また、光源1から発せられた光を2個の光センサ2,3で受光するようになっているため、それぞれの光センサ2,3が有する検出能力の誤差にバラツキがあると、光源1の平面座標の検出精度に悪影響を及ぼすことになる。 Moreover, since adapted to receive light emitted from the light source 1 in two optical sensors 2, if there are variations in the error detection ability of each of the optical sensors 2 having, in the light source 1 It will adversely affect the detection accuracy of the plane coordinates. このため、使用する2個の光センサ2,3の特性を揃える必要があり、かかる選別作業は極めて煩雑であるため、組立作業性が悪いという問題もあった。 Therefore, it is necessary to align the two characteristics of the optical sensors 2 and 3 to be used, such sorting operations was also because it is very complicated, a problem of poor assembling workability.

【0006】なお、上記した光源1と光センサ2,3の代わりに1個の超音波発振子と2個のマイクロフォンを用い、超音波の伝播時間を利用して測距を行う超音波式の座標検出装置も知られているが、このものも2個のマイクロフォンの計測データを三角測量して超音波発振子の平面座標を算出するため、同様の問題があった。 [0006] Incidentally, using one ultrasonic oscillator and two microphones instead of the light source 1 and the optical sensors 2 and 3 described above, the ultrasonic measuring a distance by using the propagation time of the ultrasonic waves are also known coordinate detection device, the measurement data of this product also two microphones for calculating plane coordinates of triangulation and ultrasonic oscillator, there is a similar problem.

【0007】本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、小型化に好適で高精度な座標検出装置を提供することにあり、その第2の目的は、消費電力の少ない座標検出装置を提供することにある。 [0007] The present invention has been made in view of the drawbacks inherent in the related art, the first object is to provide a highly accurate coordinate detection device suitable for miniaturization, the second the purpose is to provide a low power consumption coordinate detection device.

【0008】 [0008]

【課題を解決するための手段】上記した本発明の第1の目的は、超音波発振部および光検出部が設けられた第1 A first object of the present invention described above SUMMARY OF THE INVENTION, the first ultrasonic generator and the light detecting portion is provided 1
の検出体と、超音波レシーバ部および発光部が設けられた第2の検出体と、前記超音波発振部から出力される超音波が前記超音波レシーバ部に到達するまでの時間に基づいて、前記第1および第2の検出体間の相対距離を演算する距離検出手段と、前記発光部から発せられる光が前記光検出部に照射される受光面積に基づいて、前記第1および第2の検出体間の相対角度を演算する角度検出手段と、前記距離検出手段と前記角度検出手段の演算結果に基づいて、前記第1および第2の検出体間の相対座標を演算する座標検出手段とを備えることによって達成される。 And detector, based on a time until a second detection member ultrasonic receiver unit and the light emitting portion is provided, the ultrasonic waves output from the ultrasonic generator reaches the ultrasonic receiver unit, a distance detecting means for calculating a relative distance between the first and second detection member, on the basis of the light receiving area where the light emitted from the light emitting portion is irradiated to the photo detecting portion, the first and second an angle detection means for calculating a relative angle between the detector, based on the calculation result of the angle detecting means and the distance detecting means, and coordinate detection means for calculating the relative coordinates between the first and second detection body It is achieved by providing a.

【0009】また、上記した本発明の第2の目的は、前記発光部が前記超音波レシーバ部の振動を電気信号に変換したパルス信号によって発光するように構成することで達成される。 [0009] It is a second object of the present invention described above is achieved by the light emitting unit is configured such that the light emission by the pulse signal converted into an electric signal to vibration of the ultrasonic receiver unit.

【0010】 [0010]

【作用】例えば第1の検出体を所定位置に設置し、オペレータが第2の検出体を第1の検出体に向けて水平面上で移動すると、第1の検出体に設けられた超音波発振部から出力される超音波は第2の検出体に設けられた超音波レシーバ部に受信され、距離検出手段は超音波発振部からの超音波が超音波レシーバ部に到達するまでの時間に基づいて、第1および第2の検出体間の相対距離を演算する。 [Action] For example the first detection body installed at a predetermined position, the operator when moving on a horizontal plane toward the second detection member to the first detector, ultrasonic oscillation provided in the first detection body ultrasonic output from the section is received by the ultrasonic receiver unit provided in the second detection member, the distance detecting means based on the time until the ultrasonic waves from the ultrasonic generator reaches the ultrasonic receiver unit Te, and it calculates the relative distance between the first and second detection member. 超音波レシーバ部が超音波発振部からの超音波を受信すると、その振動を電気信号に変換したパルス信号によって第2の検出体に設けられた発光部が起動されるため、該発光部から発せられる光は第1の検出体に設けられた光検出部に受光され、角度検出手段は光検出部に照射される光の受光面積に基づいて、第1および第2 Because ultrasound receiver unit receives the ultrasonic wave from the ultrasonic generator, the light-emitting portion provided by the pulse signal obtained by converting the vibration into an electric signal to the second detector is activated, emitted from the light emitting portion is light is received by the light detecting unit provided in the first detection body, the angle detecting means based on the light receiving area of ​​the light irradiated to the light detector, the first and second
の検出体間の相対角度を演算する。 Calculating a relative angle between the detector. 座標検出手段は、このようにして求められた相対距離と相対角度に基づいて、第2の検出体間の平面座標を演算し、これを座標データとしてコンピュータに入力する。 Coordinate detecting means, based on the relative distance and relative angle obtained in this way, the plane coordinates between the second detection body is calculated and entered into the computer so as coordinate data.

【0011】 [0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。 BRIEF DESCRIPTION OF THE PREFERRED embodiment of the present invention in FIG. 図1は本発明の実施例に係る座標検出装置を使用したグラフィック・ディスプレイ装置の全体構成を示す斜視図であり、同図において、10はコンピュータ、11 Figure 1 is a perspective view showing the overall structure of a graphic display device using the coordinate detecting apparatus according to an embodiment of the present invention, in the figure, the 10 computer, 11
は該コンピュータ10にケーブルを介して接続されたキーボード装置、12は同じくコンピュータ10にケーブルを介して接続されたレシーバ本体、13はオペレータによって手動操作される操作ペンであり、第1の検出体であるレシーバ本体12と第2の検出体である操作ペン13とで座標検出装置を構成している。 The keyboard device connected via a cable to the computer 10, 12 a receiver body that is also connected via a cable to the computer 10, 13 is an operation pen is manually operated by an operator, in the first detection body constitute a coordinate detecting device in a certain receiver body 12 and the operation pen 13 is a second detector. 14は超音波発振部としての超音波発振子、15は光検出部としての光センサであり、これら超音波発振子14と光センサ15 14 ultrasonic oscillator as ultrasonic generator, 15 is an optical sensor as the light detecting unit, these ultrasonic oscillator 14 and the light sensor 15
は前記レシーバ本体12の前面に近接した状態で配設されている。 It is disposed in close proximity to the front surface of the receiver body 12. 16は超音波レシーバ部としてのマイクロフォン、17は発光部としての赤外線LED、18a,1 16 microphone as an ultrasonic receiver unit, 17 an infrared LED as a light emitting portion, 18a, 1
8bはスイッチであり、これらマイクロフォン16とL 8b is a switch, these microphone 16 and the L
ED17およびスイッチ18a,18bは前記操作ペン13の所定位置に近接した状態で配設されている。 ED17 and switches 18a, 18b are disposed in proximity to the predetermined position of the operation pen 13.

【0012】図2は前記光センサ15の検出動作を示す説明図、図3は該光センサ15の平面図であり、これらの図に示すように、光センサ15の前方には矩形状の開口を有する絞り部19が配設されている。 [0012] Figure 2 is an explanatory view showing a detecting operation of the light sensor 15, FIG. 3 is a plan view of the optical sensor 15, as shown in these figures, a rectangular opening in front of the optical sensor 15 It is arranged the stop portion 19 having a. 光センサ15 Light sensor 15
はPDやPSDあるいはCCD等の2分割フォト・ディテクタからなり、本実施例の場合、2つの分割部15 Consists of two split photo detectors, such as PD and PSD or CCD, in the present embodiment, two divided portions 15
a,15bを有する2分割PD(フォトダイオード)が使用されている。 a, 2 split PD (photodiode) is used with 15b. 前記絞り部19の開口中心に直交する光軸をY軸とすると、光センサ15の両分割部15a, When an optical axis orthogonal to the opening center of the narrowed portion 19 and Y-axis, both split portions 15a of the optical sensor 15,
15bはX軸方向に分割されている。 15b is divided into X-axis direction. 前記LED17から発せられる赤外光は、絞り部19の開口を透過し、光センサ15の両分割部15a,15bに対してそれぞれ矩形スポット光S 1 ,S 2として照射される。 The infrared light emitted from LED17 is transmitted through the aperture of the diaphragm portion 19, both split portions 15a of the optical sensor 15 is irradiated as a rectangular spot light S 1, S 2 respectively 15b. これらスポット光S 1 ,S 2は、両分割部15a,15bの受光検知領域から外れない大きさに設定されており、絞り部19 These spot light S 1, S 2 are both split portions 15a, is set to a size that does not deviate from the light receiving detection area of the 15b, the diaphragm portion 19
の前方には必要に応じて外光成分を遮断する可視光カットフィルタ(図示せず)が付設される。 Visible light cut filter in front of blocking the external light component as needed (not shown) is attached.

【0013】図1に示すように、操作ペン13をX−Y [0013] As shown in FIG. 1, the operation pen 13 X-Y
平面に平行なテーブル20等の上で移動すると、操作ペン13に設けられたLED17は図2のX−Y方向に移動し、LED17から光センサ15に向かう照射光の光軸とY軸とのなす角度θが変化する。 Moving on 20 such parallel table plane, the LED17 provided on the operation pen 13 moves onto the X-Y direction in FIG. 2, the optical axis and the Y-axis of the irradiation light toward the optical sensor 15 from LED17 the angle θ is changed. それに伴って両分割部15a,15bにおけるスポット光S 1 ,S 2の光量分布が変化し、両分割部15a,15bからスポット光S 1 ,S 2の照射面積に比例した電流が検出されるため、 Both split portions 15a with it, the light amount distribution of the spot light S 1, S 2 is changed in 15b, since the both split portions 15a, current proportional from 15b to the irradiation area of the spot light S 1, S 2 is detected ,
これらの電流値に基づいて角度θを演算することができ、例えば両分割部15a,15bから検出される電流値が等しい場合はθ=0度が求められる。 These current values ​​can be calculated the angle theta on the basis of, for example, both split portions 15a, if the current value is equal detected from 15b theta = 0 degrees is obtained.

【0014】次に、操作ペン13の2次元座標を算出する方法について図4を用いて説明する。 [0014] Next, a method of calculating two-dimensional coordinates of the operation pen 13 will be described with reference to FIG. 図4において、 4,
A点は前述したマイクロフォン16とLED17の位置を示し、これらマイクロフォン16とLED17は操作ペン13の上下方向(Z軸方向)に位置ずれしているだけであるため、いずれもA点にあると見做せる。 A point indicates the position of the microphone 16 and LED17 described above, see these microphones 16 and LED17 Because only are displaced in the vertical direction of the operation pen 13 (Z-axis direction), and they are in point A做 to. また、 Also,
B点は前述した超音波発振子14と光センサ15の位置を示し、これら超音波発振子14と光センサ15もレシーバ本体12の上下方向に位置ずれしているだけであるため、いずれもB点にあると見做せる。 Point B indicates the position of the ultrasonic oscillator 14 and the optical sensor 15 described above, since these ultrasonic oscillator 14 and the optical sensor 15 is also only been displaced in the vertical direction of the receiver body 12, both B做 to see that there is a point.

【0015】A点の平面座標を(X 0 ,Y 0 )、Y軸とA,B点を結ぶ直線とがなす角度をθ、A点からB点までの距離をLとすると、 X 0 =L×sinθ …… Y 0 =L×Arkcosθ…… として表せられる。 [0015] The plane coordinates of the point A (X 0, Y 0), Y axis and A, the angle which the straight line and forms connecting point B theta, and the distance from point A to point B and L, X 0 = L × be expressed as sinθ ...... Y 0 = L × Arkcosθ ....... ここで、前述したように、光センサ15の両分割部15a,15bから検出される電流値に基づいて、LED17から光センサ15に向かう照射光の光軸とY軸とのなす角度θが求められる。 Here, as described above, both split portions 15a of the optical sensor 15, based on the current value detected from 15b, the angle θ is determined by the optical axis and the Y-axis of the irradiation light toward the optical sensor 15 from LED17 It is. また、距離Lは、超音波発振子14から出力された超音波がマイクロフォン16に到達するまでの時間から求められる(L The distance L is, ultrasonic waves output from the ultrasonic oscillator 14 is determined from time to reach the microphone 16 (L
=音速×時間……)。 = Speed ​​of sound × time ...). したがって、このようにして求めたθとLを上記,式に代入することにより、測定点であるA点の平面座標(X 0 ,Y 0 )、すなわち、操作ペン13の2次元座標を算出することができる。 Therefore, by substituting the thus obtained θ and L above, wherein the planar coordinates of the point A is a measurement point (X 0, Y 0), i.e., calculates the two-dimensional coordinates of the operation pen 13 be able to.

【0016】図5は座標検出装置で使用される処理回路を示すブロック図であり、同図において、21はCP [0016] Figure 5 is a block diagram showing a processing circuit for use in a coordinate detecting device, reference numeral 21 is CP
U、22はカウンタ、23は発振器、24,25はドライバ、26はフィルタ/AMP部、27はパルス発生器、28,29はAMP、30は加算器、31はA/D U, 22 counter, 23 an oscillator, 24 and 25 drivers, 26 filter / AMP section, 27 a pulse generator, 28 and 29 AMP, 30 an adder, 31 is A / D
変換器であり、図1に対応する部分には同一符号を付してある。 A transducer, the parts corresponding to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0017】図5に示すように、図示せぬ電源スイッチが投入されて検出動作が開始されると、CPU21はカウンタ22にリセット信号を供給してカウンタ22をクリアし、カウンタ22が計数を開始する。 As shown in FIG. 5, when the detecting operation is started power switch (not shown) is turned, CPU 21 has a counter 22 is cleared by supplying a reset signal to the counter 22, the counter 22 starts counting to. カウンタ22 Counter 22
がスタートすると、カウンタ22は発振器23によって決定される所定の周波数でドライバ24を駆動するため、ドライバ24の駆動によりレシーバ本体12側の超音波発振子14から超音波が出力され、この超音波は空気中を伝搬して操作ペン13側のマイクロフォン16に到達する。 There When started, the counter 22 for driving the driver 24 at a predetermined frequency determined by the oscillator 23, ultrasonic waves from the receiver body 12 of the ultrasonic oscillator 14 is outputted by the driving of the driver 24, the ultrasonic waves It propagates through the air to reach the operating pen 13 side of the microphone 16. マイクロフォン16で受信された超音波は、 Ultrasonic wave received by the microphone 16,
フィルタ/AMP部26でノイズ成分が除去され増幅された後、パルス発生器27に入力される。 After the noise component is amplified is removed by the filter / AMP unit 26, is input to the pulse generator 27. パルス発生器27では、スイッチ18aまたはスイッチ18bがON ON the pulse generator 27, a switch 18a or the switch 18b is
動作されていると、それらのスイッチ信号に基づいてパルス幅を決定し、このパルス信号によってドライバ25 When being operated, determines a pulse width based on their switch signal, the driver 25 by the pulse signal
を駆動してLED17を起動する。 The drives to start the LED17. LED17が起動されると、LED17から発せられた赤外光は、再び空気中を伝搬してレシーバ本体12側の光センサ15に到達し、光センサ15の両分割部15a,15bに対してそれぞれ矩形スポット光S 1 ,S 2として照射される。 When LED17 is activated, the infrared light emitted from LED17 reaches the optical sensor 15 of the receiver body 12 side again propagated through the air, respectively both split portions 15a of the optical sensor 15, with respect to 15b is irradiated as a rectangular spot light S 1, S 2.

【0018】これらの分割部15a,15bではスポット光S 1 ,S 2の照射面積に比例した電流値を出力し、このようにして出力された検出電流は、それぞれAMP2 [0018] The dividing unit 15a, and outputs a current value proportional to the irradiation area of the spot light S 1, S 2 in 15b, the detection current outputted in this way, each AMP2
8,29によって増幅された後、加算器30を経てカウンタ22にストップ信号として入力される。 After being amplified by the 8 and 29, it is input to the counter 22 via the adder 30 as a stop signal. このストップ信号によりカウンタ22は計数を停止し、超音波発振子14からマイクロフォン16への到達時間としての計数値がカウンタ22からCPU21に送出され、CPU Counter 22 The stop signal stops counting, the count value of the arrival time from the ultrasonic oscillator 14 to the microphone 16 is sent from the counter 22 to the CPU 21, CPU
21に内蔵された距離検出手段は、前述したようにこの計数値と前記式に基づいて超音波発振子14からマイクロフォン16までの距離Lを算出する。 Distance detecting means built in the 21 calculates the distance L from the ultrasonic oscillator 14 on the basis of the equation this count value as described above to the microphone 16. 一方、光センサ15の両分割部15a,15bからの検出電流は、それぞれAMP28,29によって増幅された後、A/D On the other hand, both split portions 15a of the optical sensor 15, the detected current from 15b, after being amplified by the respective AMP28,29, A / D
変換器31に入力される。 Is input to the converter 31. このA/D変換器31でデジタル値に変換された検出電流はCPU21に送出され、 Detection current that is converted into a digital value by the A / D converter 31 is sent to CPU 21,
CPU21に内蔵された角度検出手段は、前述したようにこれらの電流値に基づいてLED17から光センサ1 Angle detecting means built in the CPU21, the light sensor 1 from LED17 based on these current values ​​as described above
5に向かう照射光の光軸とY軸とのなす角度θを算出する。 5 toward calculates the angle θ between the optical axis and the Y-axis of the irradiation light. さらに、CPU21に内蔵された座標検出手段は、 Further, the coordinate detecting means built in the CPU 21,
このようにして求めた距離Lと角度θおよび前記, The thus obtained distance L and the angle θ and the,
式とに基づいて、測定点の平面座標(X 0 ,Y 0 )、すなわち操作ペン13の2次元座標を算出し、これを操作ペン13の座標データとしてデータメモリに格納する。 Based on the equation, the plane coordinates of the measuring point (X 0, Y 0), i.e., calculates the two-dimensional coordinates of operation the pen 13 is stored in the data memory so as coordinate data of the operation pen 13. また、CPU21は、LED17の発光時間の長さに基づいてスイッチ18aまたはスイッチ18bがONされたことを検出し、このスイッチ検出信号と前記座標データとを外部インターフェイスを介してコンピュータ10に送信し、例えばスイッチ18aがONの場合は表示画面上の「メニュー選択」を行い、スイッチ18bがONの場合は表示画面上に「描画」を行う。 Further, CPU 21 detects that the switch 18a or the switch 18b is turned ON based on the length of the emission time of the LED 17, and transmitted to the computer 10 and the switch detection signal and the coordinate data via the external interface, for example, when the switch 18a is oN performs a "menu selection" on the display screen, if switch 18b is oN perform a "drawing" on the display screen.

【0019】このように上記実施例に係る座標検出装置は、超音波発振子14から出力される超音波をマイクロフォン16で受信して操作ペン13の距離を演算する距離検出手段と、LED17から発せられる赤外光を光センサ15の両分割部15a,15bで受光して操作ペン13の角度を演算する角度検出手段、およびこれら距離検出手段と角度検出手段の演算値から操作ペン13の平面座標を演算する座標検出手段とを備えており、これらの距離検出と角度検出とは異種の検出方法(音と光)を用いて互いに独立して行われるため、それぞれの演算処理を高速化できると共に、検出精度を高めることができる。 [0019] Thus the coordinate detecting device according to the above embodiment, a distance detecting means for calculating the distance of receiving and operating a pen 13 ultrasonic acoustic waves output from the ultrasonic oscillator 14 in the microphone 16, emitted from LED17 both split portions 15a of the optical sensor 15 infrared light that is, the angle detecting means for calculating the angle of the received and operated pen 13 at 15b, and plane coordinates of the operation pen 13 from the calculation values ​​of the distance detection means and the angle detector and a coordinate detecting means for computing, along with the these distance detection and angle detection to be done independently of each other by using the detection method (sound and light) heterogeneous, can speed up the respective processing , it is possible to improve detection accuracy. また、レシーバ本体12側に設けた超音波発振子1 The ultrasonic oscillator is provided to the receiver body 12 side 1
4と光センサ15とは互いに検出原理が異なるため、これら超音波発振子14と光センサ15とを近接させることができ、その結果、レシーバ本体12の小型化が可能になる。 4 and since the detection principle from each other and the optical sensor 15 is different, these ultrasonic oscillator 14 and the light sensor 15 can be close to, resulting in possible reduction in size of the receiver body 12. しかも、これら超音波発振子14と光センサ1 Moreover, these ultrasonic oscillator 14 and the optical sensor 1
5の特性を揃える必要がないため、組立作業性を高めることができる。 It is not necessary to align the 5 characteristics, it is possible to improve the assembling workability. さらに、LED17がマイクロフォン1 In addition, LED17 a microphone 1
6の振動を電気信号に変換したパルス信号によって発光するように構成されているため、LED17を常時発光させる必要がなくなり、電池の消費電力を大幅に低減することができる。 Since the vibration of 6 is configured to emit light by a pulse signal converted into an electric signal, it is not necessary to emit light constantly LED 17, it is possible to greatly reduce the power consumption of the battery.

【0020】なお、上記実施例では、第1の検出体であるレシーバ本体12をテーブル20等の所定位置に固定し、第2の検出体である操作ペン13をオペレータによって手動操作する場合について説明したが、これら第1 [0020] In the above embodiment, the receiver body 12 is a first detection element fixed at a predetermined position of the table 20 and the like, an operation pen 13 is a second detector for the case of manual operation by an operator Description It was, but these first
および第2の検出体を逆にし、オペレータによって手動操作される第1の検出体側に超音波発振子14と光センサ15を設け、所定位置に固定した第2の検出体側にマイクロフォン16とLED17を設けることも可能である。 And the second detection body Conversely, the first detection side to the ultrasonic oscillator 14 and an optical sensor 15 which is manually operated is provided by the operator, a microphone 16 to the second detection side that is fixed in position LED17 it is also possible to provide. ただし、その場合は、図5に示す回路構成部を第1 However, in that case, the circuit components shown in FIG. 5 1
の検出体と第2の検出体とに適宜振り分けたり、第1および第2の検出体に赤外線やFM等によるワイヤレス送信手段を設け、第1の検出体を極力小型化する必要がある。 Or distribution of the detector and the appropriate second detection member is provided with a wireless transmitting means using infrared rays or FM like the first and second detection body, it is necessary to minimize size reduction of the first detector.

【0021】 [0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 As described in the foregoing, according to the present invention,
音と光という異種の検出方法を利用して、第1および第2の検出体間の相対距離と相対角度とを演算するように構成したため、各検出素子を第1および第2の検出体にそれぞれ近接して配置することができ、小型化に好適な座標検出装置を提供することができる。 Using the sound detection method of heterogeneous of light, because you configured to calculate the relative distance and the relative angle between the first and second detection body, each detector element in the first and second detection body can be arranged close to, it is possible to provide a suitable coordinate detection device miniaturization. しかも、各検出素子の特性を揃える必要がないため、組立作業性を高めることができると共に、距離と角度の演算処理を高速かつ高精度に行うことができる。 Moreover, it is not necessary to align the characteristics of the detecting elements, it is possible to increase the assembling workability, distance and angle of the arithmetic processing can be performed at high speed and with high accuracy. また、本発明によれば、 Further, according to the present invention,
発光部が超音波レシーバ部の振動を電気信号に変換したパルス信号によって発光するように構成したため、第2 Since the light-emitting portion is configured to emit light by a pulse signal converted into an electric signal to vibration of the ultrasonic receiver unit, the second
の検出体側において発光部を常時発光させる必要がなく、消費電力の少ない座標検出装置を提供することことができる。 It is not necessary to the light emitting portion at all times in the detection side, it is possible to provide a low power consumption coordinate detecting device.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施例に係る座標検出装置を使用したグラフィック・ディスプレイ装置の全体構成を示す斜視図である。 1 is a perspective view showing the overall structure of a graphic display device using the coordinate detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の座標検出装置に備えられる光センサの検出動作を示す説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the detection operation of the optical sensor provided to the coordinate detecting apparatus of FIG.

【図3】該光センサの平面図である。 3 is a plan view of the optical sensor.

【図4】図1の座標検出装置に備えられる操作ペンの2 [4] 2 operation pen provided to the coordinate detecting apparatus of FIG. 1
次元座標を算出する方法を示す説明図である。 Is an explanatory view showing a method for calculating a dimension coordinates.

【図5】図1の座標検出装置で使用される処理回路を示すブロック図である。 5 is a block diagram showing a processing circuit for use in a coordinate detecting device of FIG.

【図6】従来の光学式座標検出装置の検出原理を示す説明図である。 6 is an explanatory diagram showing the detection principle of a conventional optical coordinate detection device.

【図7】図6の座標検出装置に備えられる光センサの検出動作を示す説明図である。 7 is an explanatory diagram showing the detection operation of the optical sensor provided to the coordinate detecting apparatus of FIG.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 コンピュータ 12 レシーバ本体(第1の検出体) 13 操作ペン(第2の検出体) 14 超音波発振子(超音波発振部) 15 光センサ(光検出部) 16 マイクロフォン(超音波レシーバ部) 17 LED(発光部) 18a,18b スイッチ 19 絞り部 21 CPU 22 カウンタ 23 発振器 24,25 ドライバ 26 フィルタ/AMP部 27 パルス発生器 10 Computer 12 receiver body (first detection element) 13 Operation pen (second detector) 14 ultrasonic oscillator (ultrasonic generator) 15 light sensor (light detection unit) 16 microphone (ultrasound receiver unit) 17 LED (light emitting portion) 18a, 18b switch 19 throttle portion 21 CPU 22 counter 23 oscillator 24, 25 driver 26 filter / AMP section 27 a pulse generator

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 超音波発振部および光検出部が設けられた第1の検出体と、超音波レシーバ部および発光部が設けられた第2の検出体と、前記超音波発振部から出力される超音波が前記超音波レシーバ部に到達するまでの時間に基づいて、前記第1および第2の検出体間の相対距離を演算する距離検出手段と、前記発光部から発せられる光が前記光検出部に照射される受光面積に基づいて、 1. A first detection member ultrasonic generator and the light detecting portion is provided, a second detection member ultrasonic receiver unit and the light emitting portion is provided, is output from the ultrasonic generator that ultrasound is based on the time to reach the ultrasonic receiver unit, and a distance detecting means for calculating a relative distance between the first and second detection body, the light emitted from the light emitting portion and the light based on the light-receiving area to be irradiated to the detector,
    前記第1および第2の検出体間の相対角度を演算する角度検出手段と、前記距離検出手段と前記角度検出手段の演算結果に基づいて、前記第1および第2の検出体間の相対座標を演算する座標検出手段とを備えたことを特徴とする座標検出装置。 Wherein the first and the angle detection means for calculating a relative angle between the second detection member, wherein the distance based on the calculation result of the detecting means and said angle detecting means, said first and second detection body between the relative coordinates coordinate detecting apparatus characterized by comprising a coordinate detection means for calculating a.
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、前記発光部が前記超音波レシーバ部の振動を電気信号に変換したパルス信号によって発光することを特徴とする座標検出装置。 2. A device according to claim 1, the coordinate detection device, wherein the light emitting unit emits light by a pulse signal converted into an electric signal to vibration of the ultrasonic receiver unit.
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