JPH07322367A - 情報入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 簡便且つ安価な構成でアナログ情報やポイン
ティング情報等変量情報の入力を可能にする。 【構成】 入力具１は自己の位置を表わす光源３を内蔵
しており、基準点に向って投光４を発する。検出器２は
マルチスリット板５、二分割受光素子７、処理手段８等
からなるとともに、入力具１から発した投光４を受光す
る様に基準点に配置されている。マルチスリット板５は
周期性を持った光学パタンを有しており、光源３から入
射した投光４を空間変調して、入力具１の手動操作に伴
なう方位や位置の変化に応じて移動する明暗像を形成す
る。二分割受光素子７は所定の空間位相差で配置された
二個の受光領域Ａ，Ｂを有しており、移動する明暗像を
受光して周期的に変化する一対の電気信号Ｉａ，Ｉｂを
出力する。処理手段８は電気信号Ｉａ，Ｉｂを処理して
入力具１の方位や位置の変化分を抽出し、変量情報とし
て本体機器に送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は手に保持して使用する入
力具を備え、本体機器に対して操作情報等を入力する情
報入力装置に関する。例えば、本発明は本体機器となる
テレビ受像機に対して操作情報を入力する赤外線遠隔操
作装置に適用される。あるいは、ディスプレイを有する
ゲーム機器、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッ
サ等のメニュー選択に応用される。さらには、図形や手
書き文字の情報入力ないしディスプレイに表示されたオ
ブジェクトの移動、回転、動作等に関する情報入力に適
用される。

【０００２】

【従来の技術】従来の情報入力装置としてはスタイラス
とタブレットの組み合わせからなるデジタイザが広く用
いられている。例えばスタイラスとタブレットとの間で
電磁信号を授受し、スタイラス先端の二次元座標位置を
検出して所望の図形や手書き文字を入力する。このデジ
タイザはタブレット上におけるスタイラスの二次元座標
を検出する絶対位置検出型である。従来の情報入力装置
としてはマウスも広く用いられており、パッド上でマウ
スを移動操作する事により、その変位を検出してコンピ
ュータ等に入力しカーソル制御等を行なう。マウスは移
動量の変化分に基づいてインクリメンタルに増減する変
量情報をコンピュータに入力する器具であって、絶対位
置検出型のデジタイザと異なり増減検出型である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のデジタイザやマ
ウスは作業台等に配置したタブレットやパッドが必要で
あり、使用環境や使用条件が限られていた。入力具の自
由な操作によりポインティング情報等を入力する事はで
きなかった。これに対し、手動操作される入力具に光源
を設ける一方、コンピュータの本体側にテレビカメラを
設け、光源の位置を光学的に検出して入力具の自在な空
間操作に応じたポインティング情報を入力する方式が提
案されており、例えば特開平６−５９８０７５号公報に
開示されている。しかしながら、テレビカメラは比較的
高価である為、普及型の情報入力装置には適していない
という課題がある。この情報入力装置は光ポインタ等と
称されており、光源を内蔵する入力具の絶対位置を検出
できる。しかしながら、メニュー選択やカーソル制御の
為に入力具の絶対位置を検出する必要はなく、インクリ
メンタルに増減する変量情報が入力できれば良い。この
為、普及型のパーソナルコンピュータ等では高価なテレ
ビカメラ等を利用した情報入力装置は不必要な場合が多
い。

【０００４】上記問題点に加え、手動操作される入力具
に内蔵した光源を光学的に位置検出してポインティング
情報等の入力を行なう方式では、外乱の混入や検出信号
レベルの極端な変動が生じるという課題がある。使用環
境や使用条件によっては、本体側のコンピュータと操作
者側の入力具との間の距離は大きく変化する。遠距離に
なるほど外乱光や熱雑音等のノイズが混入し誤動作の惧
れがある。又、入力具の距離に応じて本体側の検出信号
のレベルが大きく変化し、極端に広いダイナミックレン
ジに対応しなければならないという課題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は簡便且つ安価な構造で入力具の自在
な手元操作により光を媒体として変量情報を入力する事
のできる情報入力装置を提供する事を目的とする。又、
入力具と本体コンピュータの距離に依存せず且つ外乱要
因の影響を受ける事なく安定的な入力操作が可能な情報
入力装置を提供する事を目的とする。かかる目的を達成
する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかる情
報入力装置は基本的に入力具と検出器との組み合わせか
らなる。入力具は所定の基準点に相対して手動操作され
方位や位置が変化する。検出器は光を媒体として該入力
具の方位や位置の変化分を検出する。本情報入力装置は
この変化分に基づいてインクリメンタルに増減する変量
情報を本体機器に入力するものである。少なくとも一個
の光源が該入力具と該基準点の何れか一方に設けられて
おり、他方に向って投光を入射する。これに対し検出器
は該投光を受光する様に該入力具と該基準点の何れか他
方に設けられている。この検出器は空間変調手段と受光
手段と処理手段とからなる。空間変調手段は周期性を持
った光学パタンを有しており、該光源から入射した投光
を空間変調して、該入力具の手動操作に伴なう方位や位
置の変化に応じて移動する明暗像を形成する。受光手段
は所定の空間位相差で並置された少なくとも二個の受光
領域を有しており、該移動する明暗像を受光して周期的
に変化する電気信号を各々出力する。最後に処理手段は
該電気信号を処理して入力具の方位や位置の変化分を抽
出し変量情報として本体機器に送出する。実用上は、以
上の構成要素に加え前記入力具はスイッチ手段を備えて
おり、該検出器の処理手段に対して該変化分の抽出開始
時点を随時指示する。

【０００６】本発明の一態様では、前記光源は該基準点
に設けられる一方、前記検出器は該入力具と一体に設け
られている。この構成では、該入力具の手動操作に伴な
って該検出器に入射する投光の受光方位が変化する。他
の態様では、前記光源は該入力具と一体に設けられる一
方、前記検出器は該基準点に配置している。この構成で
は該入力具の手動操作に伴なって該検出器に入射する投
光の受光位置が変化する。具体例として、例えば前記入
力具は赤外線遠隔操作具であり、本体機器となるテレビ
受像機に対して所望の変量情報を入力する為に用いられ
る。又改良例では、前記受光手段が該受光領域の周辺に
配置された追加の受光領域を有しており、該投光の空間
平均強度に応じた補助電気信号を出力する。前記処理手
段は該補助電気信号を利用して主たる電気信号を処理
し、該変化分を精密に抽出する。本発明の発展例では、
前記空間変調手段が二次元方向に周期性を持った光学パ
タンを有している。又、前記受光手段は二次元並置され
た少なくとも四個の受光領域を有している。前記処理手
段は該電気信号を処理して二次元方向の変化分を抽出す
る。

【０００７】本発明の他の側面によれば、前記光源は周
期変調された投光を発する一方、前記検出器に含まれる
処理手段は局部発振回路と、同期検波回路とを有してい
る。局部発振回路は所定の周期信号を出力する。同期検
波回路は該電気信号に該周期信号を乗算処理し外乱成分
を除去する様にしている。この場合、前記処理手段はさ
らに、乗算処理された電気信号の振幅レベルを算出する
演算回路と、該振幅レベルが所定のダイナミックレンジ
に入る様に該周期信号の振幅レベルを自動制御する調整
回路とを含む様にしても良い。

【０００８】

【作用】本発明によれば、操作者は先ず入力具を手で保
持して基準点に指向させる。次に、入力具に設けられた
ボタンスイッチ等のスイッチ手段を押しながら入力具の
方位や位置を変化させる。ボタンスイッチを押すと変化
分の抽出開始時点が指示され、ボタンスイッチを押して
いる間光源が点灯する。すると、光源と検出器の相対的
位置関係が入力具の移動に伴なって変化する。これによ
り、光源から受光手段の受光面に至る光路において、空
間変調手段に形成された周期性を有する光学パタンの通
過部位が移動するので、受光面に投影される明暗像の位
置が変化する。本発明ではスリットやホール等を周期的
に配列して光学パタンを形成しているので、受光手段の
受光量が周期的に変化する。従って受光手段から出力さ
れる電気信号も周期的に変化する。入力具のボタンスイ
ッチが押されている間、電気信号の周期的な変化を検出
し、これに基づいて入力具の方位や位置の変化分を抽出
する。スリットやピンホールの周期配列に代えて、レン
ズアレイを用いた場合でも同様な作用が得られる。本発
明では、受光手段は所定の空間位相差で並置された一対
の受光領域を有しており、入力具の方位や位置の変化分
のみならず変化方向も抽出している。これにより、入力
具の手元操作に応じた変量情報が得られる。従来用いら
れていたテレビカメラに組み込まれるＣＣＤ等の撮像素
子に比べ、本発明にかかる受光手段は少なくとも一対の
受光領域を備えていれば良く、経済的に有利である。空
間変調手段により投影される明暗像は山と谷が周期的に
繰り返すパタンであり、一対の受光領域から出力される
電気信号の値により、現在山のどちら側に位置するかが
分かる。そして明暗像が移動する時はその方向も検出で
きる。山や谷を超える毎に変化分を蓄積し、変量情報と
して本体機器に送出できる。加えて一対の主たる受光領
域の周辺に追加の受光領域を設け、投光の空間平均強度
に応じた補助電気信号を出力する様にしている。この補
助電気信号と主たる電気信号との比を演算する事によ
り、主たる電気信号に含まれる山と谷を直ちに区別する
事が可能となり入力具の方位や位置の変化分をより正確
に検出できる。

【０００９】

【実施例】以下図面を参照して本発明にかかる情報入力
装置の好適な実施例を詳細に説明する。図１は本発明に
かかる情報入力装置の第一実施例を示す模式的なブロッ
ク図である。図示する様に本情報入力装置は入力具１と
検出器２の組み合わせからなる。入力具１は所定の基準
点に相対して手動操作されその方位や位置が空間的に変
化する。検出器２は光を媒体として入力具１の方位や位
置の変化分を検出する。本情報入力装置はこの変化分に
基づいてインクリメンタルに増減する変量情報を本体機
器（図示せず）に入力するものである。本情報入力装置
は少なくとも一個の光源が入力具１と基準点の何れか一
方に設けられており、他方に向って投光４を入射する。
これに対し、検出器２は投光４を受光する様に入力具１
と基準点の何れか他方に設けられている。本例ではＬＥ
Ｄ等からなる光源３が入力具１と一体に設けられる一
方、検出器２は基準点に配置してあり、入力具１の手動
操作に伴なって検出器２に入射する投光４の受光位置が
変化する。この基準点は例えば本体機器の所定箇所に設
定されている。但し基準点の設定位置は本体機器に限ら
れるものではない。

【００１０】検出器２は空間変調手段と受光手段と処理
手段とから構成されている。本実施例では空間変調手段
がマルチスリット板５で構成されており、周期性を持っ
た光学パタンを有し光源３から入射した投光４を空間変
調して、入力具１の手動操作に伴なう方位や位置の変化
に応じて移動する明暗像を形成する。なお空間変調手段
としてはマルチスリット板５に代えてシリンドリカルレ
ンズアレイ等を用いる事もできる。受光手段は二分割受
光素子７からなり、所定の空間位相差で配置された少な
くとも二個の受光領域Ａ，Ｂを有しており、移動する明
暗像を受光して周期的に変化する一対の電気信号Ｉａ，
Ｉｂを各々出力する。処理手段８はアンプ９，１０及び
切換回路１１を介して電気信号Ｉａ，Ｉｂを受け入れ、
これらを処理して入力具１の方位や位置の変化分を抽出
し変量情報として本体機器に送出する。なお本実施例で
は入力具１及び検出器２に加えてリモコン受信器６を備
えており、検出器２側に設けられている。リモコン受信
器６は変調された投光４を媒体として入力具１から送信
されたスイッチ情報を受信し且つデコードして本体機器
に送出する。又スイッチ情報の一部を開始信号として処
理手段８に入力し、前述した変化分の抽出開始時点を随
時指示する。入力具１は上述したスイッチ情報を随時送
信する為ボタンスイッチ等のスイッチ手段を備えてい
る。

【００１１】本実施例では基準点が本体機器側に設定さ
れており、検出器２が本体機器に組み込まれている。一
方入力具１は本体機器から離間配置されており、実用上
の観点から投光４の到達距離はできるだけ大きく設定し
たい。この要求を満たす為には検出器２における受光強
度のダイナミックレンジが大きくなければならない。二
分割受光素子７から光電流として出力される電気信号Ｉ
ａ，Ｉｂは例えば数nAから数十μＡまで変化する事にな
り、この信号レベルに基づいてしかるべき演算を行なっ
てインクリメンタルに増減する変量情報を求めなければ
ならない。又、入力具１と本体機器との距離が大きい場
合、外乱光や熱雑音といったノイズの影響を排除する必
要があり、フィルタリングの技法が重要になる。この点
に鑑み、本実施例では入力具１に内蔵された光源３が所
定の周期波形に従って周期変調された投光４を発射す
る。一方検出器２に含まれる処理手段８は局部発振回路
１２と同期検波回路１３とを有している。局部発振回路
１２は所定の周期信号を出力する。その周期は入力具１
側で投光４の周期変調に用いた周期波形と同一である。
同期検波回路１３は二分割受光素子７から出力された電
気信号Ｉａ，Ｉｂにこの周期信号を乗算処理し、電気信
号から外乱成分を除去する。処理手段８はさらにＡ／Ｄ
コンバータ１４を介して同期検波回路１３に接続された
マイクロコンピュータ１５と、同期検波回路１３及び局
部発振回路１２の間に介在するレベル調整回路１６とを
備えている。マイクロコンピュータ１５は演算回路を構
成しており、一対の電気信号Ｉａ，Ｉｂを処理して入力
具１の方位や位置の変化分を抽出する他、乗算処理され
た電気信号Ｉａ，Ｉｂの振幅レベルを算出する。さら
に、算出結果に基づいて制御データＶｃをレベル調整回
路１６にフィードバックし、電気信号の振幅レベルがＡ
／Ｄコンバータ１４の所定のダイナミックレンジに入る
様に、局部発振回路１２から出力される周期信号の振幅
レベルを自動制御する。

【００１２】図２は、図１に示した情報入力装置の応用
例を示す模式図である。本応用例では変量情報の入力対
象となる本体機器としてテレビ受像機２１を採用してい
る。このテレビ受像機２１に対して変量情報の入力を行
なう為入力具１として赤外線遠隔操作具（リモコン操作
具）を用いている。入力具１は赤外線発光ダイオードを
内蔵しており、投光４を発する光源３として兼用する。
一方テレビ受像機２１は画面２２を有するとともに、そ
の下部に前述した検出器２とリモコン受信器６を備えて
いる。入力具１は例えばチャンネル選択を行なう為のチ
ャンネルボタンスイッチ２３と音量調整を行なう為の音
量ボタンスイッチ２４とを備えている。チャンネルボタ
ンスイッチ２３を押すと選択されたチャンネル番号に応
じて光源３からコード化された赤外投光４が放射され
る。この赤外投光４はテレビ受像機２１側のリモコン受
信器６により受信され、選択されたチャンネル番号を解
読する。一方入力具１を手元操作する事により光源３の
方位や位置が変化する。検出器２は前述した様に周期性
を持った光学パタンを有する空間変調手段を備えてお
り、光源３から入射した投光４を空間変調して、入力具
１の手動操作に伴なう方位や位置の変化に応じて移動す
る明暗像を形成する。さらに受光手段は移動する明暗像
を受光して周期的に変化する電気信号を出力するととも
に、処理手段は電気信号を処理して入力具の方位や位置
の変化分を抽出し変量情報としてテレビ受像機２１に送
出する。本応用例では投光４として赤外線を用いている
ので、検出器２の前面には周辺可視光等の外乱要因を除
去する為赤外線透過フィルタが取り付けられている。

【００１３】次に図３を参照して入力具１の手元操作に
応じて変量情報として音量情報を入力する例を説明す
る。音量ボタンスイッチ２４を押圧している間、画面２
２に音量バー２５の表示が現われる。入力具１を手元で
左右に移動するとその動きに合わせてバー表示が伸び縮
みする。この時バー表示の変化に応じて音量も当然変化
する。音量ボタンスイッチ２４をオフにした時、バー２
５の表示が画面２２から消え、直前の音量で固定され
る。以上の説明から理解される様に、入力具１に設けら
れた音量ボタンスイッチ２４は検出器２に対して変化分
の抽出開始時点を随時指示するスイッチ手段を構成して
いる。

【００１４】次に図４〜図６を参照して、図１に示した
情報入力装置の変量情報抽出プロセスを詳細に説明す
る。図４はマルチスリット板５等の空間変調手段により
形成された明暗像２６と、二分割受光素子７に設けられ
た一対の受光領域Ａ，Ｂとの相対的な位置関係を表わし
ている。図示する様に明暗像２６は明部と暗部の繰り返
しパタンからなり、入力具１の手元操作に応じて移動す
る。これに対し、二分割受光素子７に設けられた一対の
受光領域Ａ，Ｂは所定の空間位相差で並置されており、
移動する明暗像２６を受光して周期的に変化する電気信
号Ｉａ，Ｉｂを出力する。例えば明暗像２６が矢印で示
す様に図面上右側から左側に移動すると、明部と暗部の
通過に伴ない受光領域Ａの受光量が周期的に変化し、こ
れに応じて信号強度も周期的に変化する。同様に受光領
域Ｂの信号強度も周期的に変化するが、受光領域Ａに対
し所定の空間位相差が設けられているので、これに応じ
受光領域Ｂの信号強度変化は受光領域Ａの信号強度変化
に対し先行している。明暗像２６が矢印とは逆方向に移
動する時には、受光領域Ｂの信号強度変化は受光領域Ａ
の信号強度変化に比べ遅延する。この様に、両信号強度
変化の位相関係に基づいて入力具の移動方向を検出する
事ができる。勿論、信号強度変化自体に基づいて入力具
の移動量も検出できる。

【００１５】図５は明暗像空間と信号強度との関係を示
す模式的なグラフである。明暗像空間は入射投光がマル
チスリット板により回折を受ける為、山と谷を交互に含
むなだらかな波形で表わされる。これに対応して、縦軸
に表わされた信号強度もなだらかな波形となる。今説明
を容易にする為、明暗像空間を固定すると、受光領域
Ａ，Ｂはあたかも所定の空間位相差を伴なって波型の波
形上を走行していると見る事ができる。例えば、図４に
示す様に明暗像２６が右から左に移動すると、図５に示
す様に受光領域Ａ，Ｂは波型に沿って左から右に走行す
る。入力具の手元操作中、受光領域Ａ，Ｂの走行量を極
性も含めて蓄積すると、所望の変量情報が得られる事に
なる。実際には、信号強度の変化分を蓄積する事により
変量情報が得られる。

【００１６】次に図６のフローチャートを参照して変量
情報演算プロセスを詳細に説明する。情報入力装置を起
動した後、ステップＳ１でＩａ，Ｉｂの初期値をサンプ
リングしａ，ｂとする。次にステップＳ２でａ＝ｏｌｄ
ａ，ｂ＝ｏｌｄｂとして格納する。続いてステップＳ３
でＩａ，Ｉｂの値を新たにサンプリングし、ａ，ｂとす
る。次にステップＳ４で変化分ａ−ｏｌｄａとｂ−ｏｌ
ｄｂを計算する。さらに変化分ａ−ｏｌｄａの符号と変
化分ｂ−ｏｌｄｂの符号が同一かどうかを判断する。図
５を参照すれば理解できる様に、両者の符号が同一の場
合にはサンプリングされたデータａ，ｂがともに坂の途
中に位置している事が分かる。逆に符号が同一でない場
合にはサンプリングされたデータａ，ｂが山もしくは谷
に位置している事になる。

【００１７】ステップＳ４の判断結果がＹＥＳの場合に
は、ステップＳ５に進みΔｏｌｄ＝ｏｌｄｂ−ｏｌｄａ
を計算する。さらにステップＳ６で正規化された変化分
ｄ＝〔（ａ−ｏｌｄａ）＋（ｂ−ｏｌｄｂ）〕／２Δｏ
ｌｄを計算する。次にステップＳ７に進みカウンタＤの
値をｄだけ増加させる。Ｄは過去から現在までの変化分
ｄを蓄積もしくは積分したものであり現在の変量を表わ
している。次にステップＳ８に進み入力具に設けられた
スイッチがＯＦＦからＯＮに変化したかどうかを判断す
る。この判断結果がＮＯの場合には、ステップＳ９に進
み現在の変量Ｄを本体機器に送出する。一方ステップＳ
８の判断結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１０に進
みカウンタＤの値を０にリセットする。この後ステップ
Ｓ９に進む。この様にして一回のサンプリングが終わる
と、ステップＳ９からステップＳ２に戻り次回のサンプ
リングを行なう。

【００１８】一方ステップＳ４の判断結果がＮＯの場合
にはサンプリングされたデータａ，ｂが山又は谷に位置
する事になり両者を区別する必要が生じる。そこでステ
ップＳ１１に進み、（ａ−ｏｌｄａ）と（ｏｌｄｂ−
ｂ）のうち、絶対値の大きいものをΔａｏｒｂとする。
次にステップＳ１２に進みサンプリングしたデータの平
均値（ａ＋ｂ）／２が今までにサンプリングされたデー
タの平均値よりも大きいかどうかを判断する。この判断
結果がＹＥＳの場合には現在のデータａ，ｂが山に位置
すると判定され、ステップＳ１３に進む。ここで正規化
された変化分ｄ＝α・Δａｏｒｂ／｜Δｏｌｄ｜を計算
する。なおαは山の近傍における傾斜が坂における傾斜
と異なる点を調整する為の定数である。上記式では正規
化された変化分ｄが必ずしも正確に求められないが、変
量情報を算出する上では何等支障がない。ステップＳ１
３の後ステップＳ７に進みカウンタＤを更新する。一方
ステップＳ１２での判断結果がＮＯの場合にはサンプリ
ングされたデータａ，ｂが谷に位置すると判断され、ス
テップＳ１４に進む。ここで正規化された変化分ｄ＝β
・（−Δａｏｒｂ）／｜Δｏｌｄ｜を計算する。なおβ
は谷の近傍における傾きが坂における傾きと異なる点を
調整する為の定数である。ステップＳ１４の後ステップ
Ｓ７に進みカウンタＤを更新する。

【００１９】次に図７を参照して、図１に示した同期検
波回路１３及び局部発振回路１２の具体的な構成例を説
明する。同期検波回路１３は一対の乗算器３３，３４と
一対のローパスフィルタ（ＬＰＦ）３５，３６とから構
成されている。乗算器３３の一方の入力端子には電気信
号Ｉａ，Ｉｂが交互に切り換え入力される。乗算器３３
の他方の入力端子には局部発振回路１２から周期信号Ｗ
_I が供給され、上述した電気信号Ｉａ又はＩｂと乗算さ
れる。この乗算器３３は例えばアナログ型のダブルバラ
ンストミキサからなる。同様に乗算器３４の一方の入力
端子には電気信号Ｉａ又はＩｂが供給され、他方の入力
端子には局部発振回路１２から周期信号Ｗ_Q が供給され
互いに乗算処理が行なわれる。なお、一対の周期信号Ｗ
_I とＷ_Qは互いに位相が９０°異なる。乗算器３３の出
力端子から供給された乗算結果はＬＰＦ３５を介してＡ
／Ｄコンバータ１４Ｉに入力される。乗算器３３とＬＰ
Ｆ３５は共働して電気信号Ｉａ又はＩｂを周期信号Ｗ_I
で積和演算した事になり、Ａ／Ｄコンバータ１４Ｉは積
和演算結果をデジタルデータＳ_I としてマイクロコンピ
ュータ１５に供給する。同様に、ＬＰＦ３６はＡ／Ｄコ
ンバータ１４Ｑを介してマイクロコンピュータ１５に接
続されており、周期信号Ｗ_Q を用いた積和演算結果をデ
ジタルデータＳ_Q としてマイクロコンピュータ１５に供
給する。なお、本具体例では同期検波回路１３はアナロ
グ構成となっているが、本発明はこれに限られるもので
はなく同期検波回路１３の全部又は一部をデジタル構成
としても良い。

【００２０】マイクロコンピュータ１５は上述した積和
演算結果Ｓ_I ，Ｓ_Q を用いて各電気信号Ｉａ，Ｉｂの振
幅レベルを計算する。振幅レベルは｜Ｓ_I ｜＋｜Ｓ_Q ｜
に比例しており、その値が所定のダイナミックレンジに
入る様に係数Ｖｃを設定する。この係数Ｖｃは制御デー
タとして局部発振回路１２側にフィールドバックされ
る。マイクロコンピュータ１５はさらに算出されたＩ
ａ，Ｉｂに基づいて図６に示したフローチャートに従い
変量情報を算出し本体機器側に送出する。

【００２１】局部発振回路１２はタイミング発生器３７
と一対のアナログスイッチ３８，３９と極性反転器４０
とから構成されている。マイクロコンピュータ１５から
出力された制御データＶｃはＤ／Ａコンバータ４１を介
して局部発振回路１２に入力される。このＤ／Ａコンバ
ータ４１は前述したレベル調整回路を構成している。一
方のアナログスイッチ３８にはＤ／Ａコンバータ４１か
ら出力された電圧レベルＶｃとその反転レベルが供給さ
れる。同様に他方のアナログスイッチ３９にも所定の電
圧レベルとその反転レベルが入力される。これらのアナ
ログスイッチ３８，３９はタイミング発生器３７から出
力されるクロック信号に応じて所定の電圧レベルと反転
レベルを交互に切り換え、各々矩形の周期信号Ｗ_I ，Ｗ
_Q を合成する。アナログスイッチ３８，３９の切り換え
タイミングは９０°位相が異なっているので、一方の周
期信号Ｗ_Q は他方の周期信号Ｗ_I に比べ９０°位相が遅
延している。

【００２２】次に、図８のタイミングチャートを参照し
て、図７に示した回路の動作を詳細に説明する。前述し
た様に、入力具に内蔵した光源から発する投光は所定の
周期波形に従って周期変調されている。従って、検出器
側で得られる電気信号Ｉａ，Ｉｂにも周期変調が伴なっ
ている。本例では、電気信号Ｉａ，Ｉｂは３８kHz の周
波数を有する矩形の周期信号に応じて変化している。一
方局部発振回路１２は同じく周波数３８kHz の周期信号
Ｗ_I と位相が９０°遅延した周期信号Ｗ_Q を生成する。
又周期信号Ｗ_I ，Ｗ_Q の振幅レベルは前述した制御デー
タＶｃに応じて調整されている。これに対し電気信号Ｉ
ａ，Ｉｂの振幅レベルは入力具と検出器との間の距離に
応じて大幅に変化する。

【００２３】乗算器３３は電気信号Ｉａ，Ｉｂと一方の
周期信号Ｗ_I の乗算処理を行なう。これにより、ホモダ
イン的な検波が行なわれ電気信号Ｉａ，Ｉｂに含まれる
変調成分のみが取り出される一方、外乱成分は除去でき
る。又、電気信号Ｉａ，Ｉｂの振幅レベルが小さい場合
には周期信号Ｗ_I の振幅レベルを上方に調整して自動的
なゲインコントロールを行なっている。従って、本発明
によれば別途自動ゲインコントローラ（ＡＧＣ）を用意
する必要がなく、周期信号の振幅レベルをフィードバッ
ク制御する事によりＡ／Ｄコンバータのダイナミックレ
ンジに収まるよう調整している。

【００２４】他方の周期信号Ｗ_Q についても電気信号Ｉ
ａ，Ｉｂに対して乗算処理を行ない変調成分のみを取り
出す様にしている。前述した様に一対の周期信号Ｗ_I ，
Ｗ_Qは互いに位相が９０°異なっており、夫々乗算処理
を行なう事により元の電気信号Ｉａ，Ｉｂから直交成分
が抽出できる。この抽出された直交成分をＬＰＦにより
平滑化して夫々積和演算結果Ｓ_I ，Ｓ_Q を得ている。電
気信号及び周期信号ともに矩形波の場合、電気信号の合
成振幅レベルは｜Ｓ_I ｜＋｜Ｓ_Q ｜で与えられる。な
お、本発明はこれに限られるものではなく、正弦波形を
用いて同期検波を行なっても良い事は勿論である。又、
本実施例では直交分解を用いて同期検波を行なっている
ので、互いに乗算される電気信号と周期信号の位相を予
め同期させる必要がない。加えて、本実施例では電気信
号の変調周波数と周期信号の周波数を同一に設定しホモ
ダイン的な同期検波を行なっているが、本発明はこれに
限られるものではなくヘテロダイン的な同期検波を行な
っても良い事は勿論である。

【００２５】次に図９を参照して、本発明にかかる情報
入力装置の第二実施例を詳細に説明する。本実施例は情
報入力装置をテレビ受像機のメニュー選択やカーソル移
動に応用したものである。本体機器となるテレビ受像機
６１には画面６２が設けられており所望のメニュー６
３、選択の為のカーソル６４、音量表示の為のバー６５
等が写し出される。画面６２の下部には発光ダイオード
６６が組み込まれており光源を構成する。即ち、本実施
例では光源が本体機器側に設定された所定の基準点に配
置されている。一方、入力具としてはリモコン操作具６
８が用いられており、前述した発光ダイオード６６に相
対して手元操作され方位もしくは位置が変化する。リモ
コン操作具６８は検出器を内蔵しており、発光ダイオー
ド６６から発した投光６９を受光する。リモコン操作具
６８はこの他にスイッチ入力の為の二段スイッチ７０と
手元操作の為のグリップ７１を備えている。又、テレビ
受像機６１に情報を伝送する為媒体となる変調赤外光６
０を放射するリモコン送信器を内蔵している。

【００２６】図１０は、図９に示したリモコン操作具６
８の具体的な構成を示す模式図である。図示する様に操
作具６８の前面にはホールアレイ７２が取り付けられて
おり空間変調手段を構成する。このホールアレイ７２は
二次元方向に周期性を持った光学パタンを有しており、
光源から入射した投光を空間変調して操作具６８の手動
操作に伴なう方位や位置の変化に応じて移動する二次元
の明暗像を形成する。なおホールアレイ７２に代えて格
子スリット板やマイクロレンズアレイを用いても良い事
は勿論である。ホールアレイ７２の後方には六分割受光
素子７３が配置しており、移動する明暗像を受光して周
期的に変化する電気信号を出力する。これらのホールア
レイ７２や六分割受光素子７３が検出器を構成する。こ
の他、二段スイッチ７０により開閉制御される第一接点
７４、第二接点７５と変調赤外光の送信器７６を備えて
いる。図示した検出器の構成から理解できる様に、リモ
コン操作具６８の方位等を変化させる事により、基準点
側の発光ダイオード６６から放射した投光６９の光軸に
対し、六分割受光素子７３の受光面が傾斜移動する。従
って、微小な手元操作によりホールアレイ７２で変換さ
れた明暗像が受光面に対して相対的に大きく移動する。
この為、微小操作に応答して追従可能な変量情報入力が
行なえる。

【００２７】図１１は六分割受光素子７３の具体的な構
成例を示す模式的な平面図である。六分割受光素子７３
は二次元配置された少なくとも四個の受光領域Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを有しており、明暗像７７の二次元方向の変化分
を抽出できる様にしている。この六分割受光素子７３は
中心に位置する受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの周辺に配置さ
れた追加の受光領域Ｅ，Ｆを有しており、投光の空間平
均強度に応じた補助電気信号を出力する。この補助電気
信号を利用して中心受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから出力さ
れた電気信号を処理して明暗像７７の変化分を精密に抽
出する事が可能になる。

【００２８】図１２は、図１０に示したリモコン操作具
に組み込まれる回路の構成を示すブロック図である。図
示する様に六分割受光素子７３の各受光領域Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは明暗像の移動に応じて周期変化する電
気信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，Ｉｅ，Ｉｆを各々出力
する。中心に位置する四個の受光領域から出力された電
気信号Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄは各々対応するアンプ７
８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃ，７８Ｄを介して切換器７９に供
給される。又周辺受光領域Ｅ，Ｆを含めた全ての受光領
域から出力された電気信号は加算器８０で互いに加算さ
れた後、切換器７９に供給される。切換器７９は入力さ
れた電気信号を逐次選択し、Ａ／Ｄコンバータ８０を介
してマイクロコンピュータ８１に入力する。マイクロコ
ンピュータ８１は供給された電気信号を演算処理してリ
モコン操作具６８の方位又は位置の変化を抽出し、変量
情報として本体機器側のテレビ受像機６１に送出する。
この為に前述したリモコン送信器７６を備えており、本
例ではマイクロコンピュータ８１からの変量情報に応じ
て赤外線をコード化しテレビ受像機６１側に送信する。
二段スイッチの第一接点７４は開始信号をマイクロコン
ピュータ８１に入力し変量情報演算処理を起動させると
ともに、その接点開閉情報（スイッチ情報）は同じくリ
モコン送信器７６を介してテレビ受像機６１側に送信さ
れる。同様に第二接点７５の開閉情報も送信器７６を介
してテレビ受像機６１側に転送される。

【００２９】次に図１３を参照して、図１２に示した回
路の動作を説明する。本実施例ではＸ方向とＹ方向とに
分けて各々変量情報を演算する。そのプロセスは基本的
に図６のフローチャートに示したルーチンにより行なわ
れる。先ずＸ方向の変量計算では、図６のフローチャー
トのステップＳ２で用いたサンプリングデータａとして
ここでは受光領域Ａから出力された電気信号Ｉａと受光
領域Ｃから出力された電気信号Ｉｃの合計値を用いる。
同様に、ステップＳ２で用いられた他方のサンプリング
データｂとして、ここでは受光領域Ｂから出力される電
気信号Ｉｂと受光領域Ｄから出力される電気信号Ｉｄの
合計値をあてる。さらにステップＳ１２で用いられた今
までのデータの平均値として、ここでは全ての受光領域
Ａ〜Ｆから出力された電気信号の合計値を用いる。この
様な設定条件で図６に示したルーチンを行なうと、ステ
ップＳ９でＸ方向に関する現在の変量Ｄを得る事ができ
る。一方、Ｙ方向の変量計算を行なう場合には、ステッ
プＳ２のサンプリングデータａとしてＩａとＩｂの合計
値を用い、サンプリングデータｂとしてＩｃとＩｄの合
計値を用いる。ステップＳ１２で用いた今までのデータ
の平均値として、全受光領域Ａ〜Ｆから出力された電気
信号の合計値をあてる。この様にすればステップＳ９で
Ｙ方向に関し現在の変量Ｄを得る事ができる。

【００３０】図６に示したプロセスでは、先に説明した
第一実施例の場合ステップＳ１２で今までのデータの平
均値を用いて山と谷の区別をしていた。従って、情報入
力装置の起動時には今までのデータの平均値が存在しな
い為瞬間的に不定状態が生じる。これに対し、第二実施
例では追加の受光領域Ｅ，Ｆを設けて投光の空間平均強
度を出している。これにより、情報入力装置の立ち上げ
時から直ちに制御動作を行なう事ができる。

【００３１】図１４は中央に位置する四個の受光領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのレイアウトの変形例を示している。こ
の例では二次元の明暗像７７が比較的大きく、これに応
じて各受光領域の面積を大型化している。

【００３２】最後に図１５のフローチャートを参照し
て、テレビ受像機６１側の処理を詳細に説明する。スタ
ート後先ずステップＲ１でリモコン操作具６８側の第一
接点がＯＮされたかどうかを判断する。なおこの判断は
リモコン受信器６７を介して取り込んだスイッチ情報を
解読して行なう。判断結果がＹＥＳの場合にはステップ
Ｒ２に進み、発光ダイオード６６を点灯して変量検出用
の投光６９を発する。同時にステップＲ３で画面６２上
にメニュー６３やカーソル６４を表示する。次にステッ
プＲ４でリモコン操作具６８の方位や位置の変化に応じ
てカーソル６４を移動する。次にステップＲ５で第二接
点７５がＯＮされたかどうかを判断する。判断結果がＹ
ＥＳの場合にはステップＲ６に進み、カーソルが表示す
るメニューの内容に応じた処理を実行する。一方ステッ
プＲ５の判断がＮＯである場合にはステップＲ１に復帰
する。又ステップＲ１の判断結果がＮＯである場合には
ステップＲ７に分かれテレビ受像機６１の画面６２に放
送画像を映し出す。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、手
動操作される入力具の方位や位置の変化に応じてアナロ
グ量の入力やポインティング情報の入力を行なう事がで
きるので、マウスの様に作業台を必要とせず、片手で入
力具を振るだけで本体機器の制御を行う事が可能にな
り、操作性に優れているという効果がある。特に、入力
具に組み込まれた光源の位置検出を行なう為比較的安価
な二分割受光素子を用いており、コストパフォーマンス
が優れているという効果がある。二分割受光素子に代え
四分割受光素子を用いる事により容易に二次元の変量情
報を入力する事ができるという効果がある。さらに一対
の周辺受光領域を備えた六分割受光素子を用いる事によ
り、変量情報の抽出がより精密に行なえるという効果が
ある。本体機器側の基準点に光源を配置する一方、入力
具側に検出器を内蔵させる事により、入力具の方位もし
くは姿勢が検出できるので、より小さな手元操作量で応
答性及び追従性良く変動情報の入力が行なえるという効
果がある。さらには、入力具をテレビ受像機のリモコン
操作具と一体化する事により、今後普及が確実視される
マルチメディアに適した情報入力を行なう事ができると
いう効果がある。この場合、検出器をテレビ受像機側に
配置すれば、位置検出用の光源を赤外線送信用の光源と
兼用する事ができるので、従来のリモコン操作具をその
まま使用する事ができるという効果がある。加えて、光
源から発する投光に変調をかけ、同期検波及び振幅レベ
ル調整を行なう事により、外乱光や熱雑音等のノイズを
除去できるとともにデジタル演算を行なう際のダイナミ
ックレンジを拡大する事ができるので、本体機器と入力
具との間の距離を実用的な範囲まで拡大する事ができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる情報入力装置の第一実施例を示
すブロック図である。

【図２】第一実施例の応用例を示すブロック図である。

【図３】図２に示した応用例の動作説明に供する模式図
である。

【図４】第一実施例に採用された二分割受光素子の具体
的な構成例を示す平面図である。

【図５】第一実施例の動作説明に供するグラフである。

【図６】同じく第一実施例の動作説明に供するフローチ
ャートである。

【図７】第一実施例に用いられる検出器の具体的な回路
構成例を示すブロック図である。

【図８】図７に示した回路の動作説明に供する波形図で
ある。

【図９】本発明にかかる情報入力装置の第二実施例を示
すブロック図である。

【図１０】第二実施例に用いられるリモコン操作具の具
体的な構成例を示す一部透視図である。

【図１１】第二実施例に組み込まれる六分割受光素子の
具体的な構成例を示す平面図である。

【図１２】第二実施例に組み込まれる検出器の回路構成
を示すブロック図である。

【図１３】第二実施例の動作説明に供する模式図であ
る。

【図１４】多分割受光素子の他の例を示す模式的な平面
図である。

【図１５】第二実施例の本体機器側における情報処理を
示すフローチャートである。

【符号の説明】 １ 入力具 ２ 検出器 ３ 光源 ４ 投光 ５ マルチスリット板（空間変調手段） ７ 二分割受光素子（受光手段） ８ 処理手段 １２ 局部発振回路 １３ 同期検波回路 １４ Ａ／Ｄコンバータ １５ マイクロコンピュータ １６ レベル調整回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の基準点に相対して手動操作され方
   位や位置が変化する入力具と、光を媒体として該入力具
   の方位や位置の変化分を検出する検出器との組み合わせ
   からなり、該変化分に基づいてインクリメンタルに増減
   する変量情報を本体機器に入力する装置であって、 少なくとも一個の光源が該入力具と該基準点の何れか一
   方に設けられており、他方に向って投光を入射し、 前記検出器は空間変調手段と受光手段と処理手段とから
   なるとともに、該投光を受光する様に該入力具と該基準
   点の何れか他方に設けられており、 前記空間変調手段は周期性を持った光学パタンを有して
   おり、該光源から入射した投光を空間変調して、該入力
   具の手動操作に伴なう方位や位置の変化に応じて移動す
   る明暗像を形成し、 前記受光手段は所定の空間位相差で並置された少なくと
   も二個の受光領域を有しており、該移動する明暗像を受
   光して周期的に変化する電気信号を各々出力し、 前記処理手段は該電気信号を処理して該入力具の方位や
   位置の変化分を抽出し、変量情報として本体機器に送出
   する事を特徴とする情報入力装置。
2. 【請求項２】 前記入力具は該検出器の処理手段に対し
   て該変化分の抽出開始時点を随時指示するスイッチ手段
   を備えている事を特徴とする請求項１記載の情報入力装
   置。
3. 【請求項３】 前記光源は該入力具と一体に設けられる
   一方、前記検出器は該基準点に配置しており、該入力具
   の手動操作に伴なって該検出器に入射する投光の受光位
   置が変化する事を特徴とする請求項１記載の情報入力装
   置。
4. 【請求項４】 前記光源は該基準点に設けられる一方、
   前記検出器は該入力具と一体に設けられており、該入力
   具の手動操作に伴なって該検出器に入射する投光の受光
   方位が変化する事を特徴とする請求項１記載の情報入力
   装置。
5. 【請求項５】 前記入力具は赤外線遠隔操作具であり、
   本体機器となるテレビ受像機に対して所望の変量情報を
   入力する為に利用する事を特徴とする請求項１記載の情
   報入力装置。
6. 【請求項６】 前記受光手段は該受光領域の周辺に配置
   された追加の受光領域を有しており、該投光の空間平均
   強度に応じた補助電気信号を出力し、前記処理手段は該
   補助電気信号を利用して該電気信号を処理し該変化分を
   精密に抽出する事を特徴とする請求項１記載の情報入力
   装置。
7. 【請求項７】 前記空間変調手段は二次元方向に周期性
   を持った光学パタンを有しており、前記受光手段は二次
   元並置された少なくとも四個の受光領域を有しており、
   前記処理手段は該電気信号を処理して二次元方向の変化
   分を抽出する事を特徴とする請求項１記載の情報入力装
   置。
8. 【請求項８】 前記光源は周期変調された投光を発する
   一方、前記検出器に含まれる処理手段は所定の周期信号
   を出力する局部発振回路と、該電気信号に該周期信号を
   乗算処理する同期検波回路とを有しており、該電気信号
   から外乱成分を除去する事を特徴とする請求項１記載の
   情報入力装置。
9. 【請求項９】 前記処理手段はさらに、乗算処理された
   電気信号の振幅レベルを算出する演算回路と、該振幅レ
   ベルが所定のダイナミックレンジに入る様に該周期信号
   の振幅レベルを自動制御する調整回路とを含む事を特徴
   とする請求項８記載の情報入力装置。