JPH08211993A - 傾き検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 傾き検出可能範囲を広く設定できる。 【構成】 光源２ａの光が検出部４の矩形状の開口６ａ
で絞られて、受光部５に矩形スポット光として照射され
る場合、開口６ａの幅寸法をＡ、Ｘ軸方向に分割された
分割受光部の全幅寸法をＢとすると、１／２≦Ａ／Ｂ≦
１の範囲内に限定される。各分割受光部では、照射方向
に応じたスポット光の照射面積に基づいた検出電流が得
られ、演算処理の結果、検出部４の相対方位情報が得ら
れる。この情報を利用して、表示画面上のカーソルを移
動制御し、表示画面の周辺部に表示された選択メニュー
に指向すると、選択動作が実行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、傾き検出装置に係わ
り、特に、コンピュータやゲーム装置等の機器本体側に
配設された光源と、リモートコントロール装置等のオペ
レータによって手動操作される操作部材側に配設された
複数の光半導体との相対角度を検出し、その検出結果を
機器本体の表示画面に表示する傾き検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやゲーム装置等の機器本体
側に光源を、リモートコントロール装置（以下、リモコ
ン装置と称す）側に分割受光素子をそれぞれ配設し、前
記光源から発せられた光を分割受光素子で受光し、分割
受光素子で得られる電気信号に基づいて、光源と分割受
光素子との相対角度、即ち、機器本体とリモコン装置と
の相対角度を検出し、その検出結果を機器本体の表示画
面に表示する傾き検出装置は、既に本出願人によって提
案されている。

【０００３】図６は上記提案に係わる傾き検出装置を備
えた入力装置の概略構成図、図７は該傾き検出装置の内
部構造を示す断面図、図８は該傾き検出装置に用いられ
る分割受光素子の平面図である。図６において、符号１
はコンピュータやゲーム装置等の機器本体に備えられる
ＣＲＴ画面である。ＣＲＴ画面１の近傍、例えば、その
上側には発光装置２が固定され、この発光装置２には参
照光を発する光源２ａとしての赤外線ＬＥＤが設けられ
ている。符号３はリモコン装置であり、このリモコン装
置３の先端部には、図７に示す構造の検出部４が設けら
れている。この検出部４には受光部５が設けられ、その
前方には開口６ａを有する絞り板６と可視光カットフィ
ルタ７が設けられている。前記開口６ａの中心に直交す
る光軸をＺ軸とすると、このＺ軸はリモコン装置３の中
心に沿ってその前方に向かう軸となる。図８に示すよう
に、前記受光部５は４分割受光部５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄを有するピンホトダイオードにより構成され、該ピン
ホトダイオードは矩形状に形成された光半導体である。
前記Ｚ軸に直交するＸ−Ｙ直交座標をとると、分割受光
部の５ａ，５ｂの組と５ｃ，５ｄの組はＹ軸方向に分割
され、５ａ，５ｃの組と５ｂ，５ｄの組はＸ軸方向に分
割されている。前記開口６ａは矩形状に形成されてお
り、光源２ａから発せられる赤外光は、受光部５に対し
矩形スポット光Ｓとして照射される。図８に示すよう
に、スポット光Ｓは、４分割受光部５ａ〜５ｄの受光検
知領域から外れない面積となっている。また、可視光カ
ットフィルタ７が設けられることにより、受光部５にお
いて、赤外光のスポット光Ｓ以外の外光ノイズ成分が可
能な限り遮断されるようになっている。それぞれの分割
受光部５ａ〜５ｄでは、スポット光Ｓの照射面積に基づ
いた検出電流が得られ、この検出電流は電圧に変換され
て演算処理される。そこで、分割受光部５ａ〜５ｄでの
スポット光Ｓの照射面積に基づく検出出力を、図８にお
いてＬｕ，Ｒｕ，Ｌｄ，Ｒｄで示す。

【０００４】リモコン装置３の前方に延びるＺ軸の二次
元方向への傾き（θｘ，θｙ）は、以下のようにして求
めることができる。まず、図８に示す受光部５での、Ｘ
−Ｙ座標の中心に対するスポット光Ｓの中心の位置ずれ
量ΔｘとΔｙは、 Δｘ∝〔(Ｒｕ+Ｒｄ)-(Ｌｕ+Ｌｄ)〕／(Ｌｕ+Ｒｕ+Ｌｄ+Ｒｄ)……… Δｙ∝〔(Ｒｕ+Ｌｕ)-(Ｒｄ+Ｌｄ)〕／(Ｌｕ+Ｒｕ+Ｌｄ+Ｒｄ)……… として表せられる。この，式において、分母は全て
の分割受光部５ａ〜５ｄでの検出出力の和であり、この
和を取ることによりスポット光Ｓ全体の光量の変動に対
応できるようになっている。図７において、光源２ａと
開口６ａの中心とを結ぶ直線をＯ，線ＯとＺ軸とがＹ方
向になす角度をθ（ラジアン）とし、絞り板６と受光部
５の表面までの距離をｄとすると、ｄは微少であるか
ら、 Δｙ＝ｄ・tanθｙ≒ｄ・θ θ＝Δｙ／ｄ……………… となる。ただし、図６に示すように、Ｚ軸がＣＲＴ画面
１の中心に対して水平に向いている場合において、線Ｏ
とＺ軸との間にはオフセット角θ₀があるため、上記
式により求められる角度θからオフセット角度θ₀を引
くことにより、あるいは開口６ａの位置をｄθだけずら
して配置することにより、オペレータが手でリモコン装
置３を傾けたときの傾き角度θｙを検出することができ
る。また、光源２ａがＣＲＴ画面１の水平方向の幅寸法
の中央に設けられている場合、上記式においてΔｙを
Δｘとし、θをθｘとすれば、この演算によりリモコン
装置３の傾き角度θｘを検出することができる。

【０００５】そして、図６に示すリモコン装置３に赤外
線やＦＭによる送信手段を設け、ＣＲＴ画面１を有する
機器本体側に受信手段を設け、上記の演算結果をリモコ
ン装置３から機器本体に送信することにより、機器本体
側にリモコン装置３のθｘとθｙの傾き量の情報を与え
ることができる。機器本体側において、この情報に基づ
いてＣＲＴ画面１上のカーソル８を移動させれば、リモ
コン装置３の傾き操作によってカーソル８が移動したよ
うに感じることができ、リモコン装置３の遠隔操作によ
りＣＲＴ画面１にカーソル８の指示入力が可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記提
案による傾き検出装置は、単にスポット光Ｓが４分割受
光部５ａ〜５ｄの受光検知領域から外れない面積となる
ように考慮されているだけで、開口６ａと受光部５間の
相対的な大きさについて特に検討されていないため、以
下に説明するような問題があった。

【０００７】すなわち、開口６ａの幅寸法をＡ、Ｘ軸方
向に分割された分割受光部５ａ，５ｂの全幅寸法をＢと
したとき、図９に示すように寸法Ａが寸法Ｂに対して充
分に小さい場合、分割受光部５ａ，５ｂの検出出力Ｌ
ｕ，Ｒｕは傾き角度θｘに応じて図１０（ａ）のように
なり、両検出出力Ｌｕ，Ｒｕの差（Ｌｕ−Ｒｕ）は図１
０（ｂ）のようになる。この図１０（ｂ）から明らかな
ように、中心部の両側に出力値（Ｌｕ−Ｒｕ）の変化し
ない不感帯が存在するため、検出可能範囲が中心部のご
く僅かな範囲に限られてしまうという問題があった。ま
た、検出可能範囲で角度θｘと出力値（Ｌｕ−Ｒｕ）は
比例的に変化するため、同一の角度変化に対するカーソ
ル８の移動量は、ＣＲＴ画面１の中央部と周辺部とで同
じになる。このため、ＣＲＴ画面１上のカーソル８を移
動してメニュー選択を行なおうとすると、一般にメニュ
ー選択用スイッチはＣＲＴ画面１の周辺部に表示される
関係上、メニュー選択の際に、リモコン装置３の僅かな
傾きでカーソル８が大きく移動してしまい、カーソル８
を所望のメニュー選択用スイッチに合わせにくいという
問題もあった。

【０００８】これとは逆に、図１１に示すように寸法Ａ
が寸法Ｂよりも大きい場合、分割受光部５ａ，５ｂの検
出出力Ｌｕ，Ｒｕは傾き角度θｘに応じて図１２（ａ）
のようになり、両検出出力Ｌｕ，Ｒｕの差（Ｌｕ−Ｒ
ｕ）は図１２（ｂ）のようになる。この場合、出力値
（Ｌｕ−Ｒｕ）は大きくなるものの、中心部に不感帯が
存在するため、ＣＲＴ画面１の中央部でカーソル８を移
動制御することができなくなる。

【０００９】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あり、その第１の目的は、検出可能
範囲を広く設定できる傾き検出装置を提供することにあ
り、その第２の目的は、選択メニュー動作を容易に行な
うことのできるリモートコントロールシステムを提供す
ることにある。

【００１０】

【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、光源と、この光源から発せられた光を所定面積
のスポット光に絞る開口と、このスポット光を受光して
光量を電気信号に変換する複数の光半導体と、これら光
半導体からの検出信号に基づいて前記光源の座標を算出
する演算手段とを備え、前記開口の幅寸法をＡ、前記各
光半導体の全幅寸法をＢとしたとき、これらＡとＢを １／２≦Ａ／Ｂ≦１ の関係に規定することによって達成される。

【００１１】また、上記した本発明の第２の目的は、前
記光源を表示画面を有する機器本体側に配設すると共
に、前記検出部をリモートコントロール装置側に配設
し、前記光源の座標に基づいて前記表示画面上のカーソ
ルを移動制御することにより、該表示画面内の周辺に表
示された選択メニューを選択することによって達成され
る。

【００１２】

【作用】開口の幅寸法Ａと各光半導体の全幅寸法Ｂとを
１／２≦Ａ／Ｂ≦１の関係に規定すると、光源と各光半
導体との相対角度の変化に応じて各光半導体から検出信
号が出力され、これら検出出力の差は不感帯の存在しな
い線を描くため、検出可能範囲を広く設定することがで
きる。また、これら角度と検出値の関係は一定でなく、
中心部の両側に変曲点を持って変化するため、同一の角
度変化に対する出力値は、中心部よりも周辺部の方が小
さくなる。

【００１３】上記の原理を利用して表示画面上のカーソ
ルを移動制御し、該カーソルで表示画面の周辺部に表示
された選択メニューを選択するようにすると、表示画面
の周辺部でカーソルの動きが緩やかになるため、カーソ
ルを所望の選択メニューに対して簡単に位置合わせする
ことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の一実施例に係わる傾き検出装置を備
えた入力装置の概略構成図、図２は該傾き検出装置の検
出部を示す断面図、図３は該傾き検出装置に用いられる
分割受光素子の斜視図、図４は該分割受光素子と開口の
大きさを示す説明図、図５は該分割受光素子の検出出力
と角度との関係を示す説明図であり、前述した図６〜図
１２に対応する部分には同一符号を付してある。

【００１５】本実施例に係わる入力装置の概略構成は、
傾き検出装置の検出部を除いて前述した本出願人の提案
による入力装置と基本的に同じである。すなわち、図１
に示すように、コンピュータやゲーム装置等の機器本体
には表示画面としてのＣＲＴ画面１が備えられており、
該ＣＲＴ画面１の近傍、例えば、その上側には発光装置
２が固定され、この発光装置２には参照光を発する光源
２ａとしての赤外線ＬＥＤが設けられている。また、オ
ペレータによって手動操作されるリモコン装置３の先端
部には、図２に示す構造の検出部４が設けられている。
この検出部４には受光部５が設けられると共に、その前
方には開口６ａを有する絞り板６と可視光カットフィル
タ（図示省略）が設けられており、受光部５と開口６ａ
との間にはスペーサ９によって微少ギャップが形成され
ている。また、前記ＣＲＴ画面１の周辺部にはＳＷ１〜
ＳＷ５の複数のメニュー選択用スイッチ１２が表示さ
れ、これらメニュー選択用スイッチ１２をカーソル８で
選択するようになっている。

【００１６】図３に示すように、前記受光部５は光半導
体としてのピンホトダイオードからなり、該ピンホトダ
イオードは４つの分割受光部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを
有し、全体として矩形状に形成されている。このピンホ
トダイオードは基板１０上にワイヤーボンディングさ
れ、これらピンホトダイオードとワイヤーボンディング
上にはエポキシ樹脂等の透明なコーティング１１が施さ
れている。前記開口６ａの中心に直交する光軸をＺ軸と
し、該Ｚ軸に直交するＸ−Ｙ直交座標をとると、分割受
光部の５ａ，５ｂの組と５ｃ，５ｄの組はＹ軸方向に分
割され、５ａ，５ｃの組と５ｂ，５ｄの組はＸ軸方向に
分割されている。前記開口６ａは矩形状に形成されてお
り、光源２ａから発せられる赤外光は、受光部５に対し
矩形スポット光Ｓとして照射される。開口６ａの幅寸法
をＡ、Ｘ軸方向に分割された分割受光部５ａ，５ｂの全
幅寸法をＢとすると、図４に示すように、寸法ＡとＢは
１／２≦Ａ／Ｂ≦１の関係に規定されている。それぞれ
の分割受光部５ａ〜５ｄでは、スポット光Ｓの照射面積
に基づいた検出電流が得られ、この検出電流は電圧に変
換されて演算処理される。図示省略されているが、この
Ｉ−Ｖ変換回路は前記基板１０上における受光部５の極
めて近くに実装されており、外乱ノイズの影響を受けに
くくなっている。

【００１７】分割受光部５ａ〜５ｄでのスポット光Ｓの
照射面積に基づく検出出力をＬｕ，Ｒｕ，Ｌｄ，Ｒｄと
すると、リモコン装置３の前方に延びるＺ軸の二次元方
向への傾き（θｘ，θｙ）は、前述した〜式により
求めることができる。したがって、上記の演算結果をリ
モコン装置３から機器本体に有線または無線で送信する
ことにより、機器本体側にリモコン装置３のθｘとθｙ
の傾き量の情報を与えることができる。機器本体側にお
いて、この情報に基づいてＣＲＴ画面１上のカーソル８
を移動させれば、リモコン装置３の傾き操作によってカ
ーソル８が移動したように感じることができ、リモコン
装置３の遠隔操作によりＣＲＴ画面１にカーソル８の指
示入力が可能になる。また、カーソル８を移動制御して
複数のメニュー選択用スイッチ１２のいずれかに位置合
わせすることにより、メニュー選択動作を実行すること
ができる。

【００１８】その際、前記開口６ａの幅寸法ＡとＸ軸方
向に分割された分割受光部５ａ，５ｂの全幅寸法Ｂと
が、１／２≦Ａ／Ｂ≦１の関係に規定されているため、
分割受光部５ａ，５ｂの検出出力Ｌｕ，Ｒｕは傾き角度
θｘに応じて図５のようになり、両検出出力Ｌｕ，Ｒｕ
の差（Ｌｕ−Ｒｕ）は図６に示すようになる。この図６
から明らかなように、出力値（Ｌｕ−Ｒｕ）には不感帯
が存在しないため、Ａ／Ｂ＜１／２の場合に比べて検出
可能範囲を大幅に広くとることができる。また、検出可
能範囲内で角度θｘと出力値（Ｌｕ−Ｒｕ）は比例的に
変化せず、中心部の両側に変曲点を持って変化するた
め、同一の角度変化に対する出力値は中心部よりも周辺
部の方が小さくなる。換言すると、同一の角度変化に対
するカーソル８の移動量は、ＣＲＴ画面１の中央部より
も周辺部の方が緩やかになり、ＣＲＴ画面１の周辺部で
カーソル８を微妙に制御しやすくなる。特に、本実施例
の場合、ＣＲＴ画面１の周辺部にＳＷ１〜ＳＷ５の複数
のメニュー選択用スイッチ１２が表示されるようになっ
ているため、このようなＣＲＴ画面１上の位置と図６に
示した変曲点の位置とを適合させることにより、ＣＲＴ
画面１の周辺部でカーソル８を緩やかに移動制御でき、
カーソル８を所望のメニュー選択用スイッチ１２に対し
て簡単に位置合わせすることができる。

【００１９】なお、上記実施例では、受光部５として４
つの分割受光部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有するピンホ
トダイオードを用いた場合について説明したが、本発明
の傾き検出装置はこれに限定されず、例えば、Ｘ軸方向
にのみ分割された２分割受光素子についても適用可能で
ある。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の傾き検出
装置によれば、光源と各光半導体との相対角度の変化に
応じて不感帯の存在しな出力を得られるため、検出可能
範囲を広く設定することができる。また、これら角度と
検出値の関係は一定でなく、中心部の両側に変曲点を持
って変化するため、中心部における角度−出力の関係よ
りも周辺部の方を緩やかな値にすることができる。

【００２１】また、光源を機器本体側に配設すると共
に、検出部をリモートコントロール装置側に配設し、機
器本体に備えられる表示画面上のカーソルを移動制御す
ることにより、該カーソルで表示画面の周辺部に表示さ
れた選択メニューを選択する場合、表示画面の周辺部で
カーソルの動きが緩やかになるため、カーソルを所望の
選択メニューに対して簡単に位置合わせすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる傾き検出装置を備え
た入力装置の概略構成図である。

【図２】該傾き検出装置の検出部を示す断面図である。

【図３】該傾き検出装置に用いられる分割受光素子の斜
視図である。

【図４】該分割受光素子と開口の大きさを示す説明図で
ある。

【図５】該分割受光素子の検出出力と角度との関係を示
す説明図である。

【図６】既に提案されている傾き検出装置を備えた入力
装置の概略構成図である。

【図７】図６に示された傾き検出装置の内部構造を示す
断面図である。

【図８】該傾き検出装置に用いられる分割受光素子の平
面図である。

【図９】図８の分割受光素子と開口の大きさの一例を示
す説明図である。

【図１０】該分割受光素子の検出出力と角度との関係を
示す説明図である。

【図１１】図８の分割受光素子と開口の大きさの他の例
を示す説明図である。

【図１２】該分割受光素子の検出出力と角度との関係を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ ＣＲＴ画面（表示画面） ２ 発光装置 ２ａ 光源 ３ リモコン装置（リモートコントロール装置） ４ 検出部 ５ 受光部 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 分割受光部（光半導体） ６ 絞り板 ６ａ 開口 ８ カーソル ９ スペーサ １０ 基板 １１ コーティング １２ メニュー選択用スイッチ（選択メニュー） Ｓ スポット光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森下 一郎 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源から発せられた光を所
   定面積のスポット光に絞る開口と、このスポット光を受
   光して光量を電気信号に変換する複数の光半導体と、こ
   れら光半導体からの検出信号に基づいて前記光源の座標
   を算出する演算手段とを備え、前記開口の幅寸法をＡ、
   前記各光半導体の全幅寸法をＢとしたとき、 １／２≦Ａ／Ｂ≦１ の関係にあることを特徴とする傾き検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、前記光源は表
   示画面を有する機器本体側に配設されると共に、前記検
   出部はリモートコントロール装置側に配設され、前記光
   源の座標に基づいて前記表示画面上のカーソルを移動制
   御することにより、該表示画面内の周辺に表示される選
   択メニューを選択することを特徴とする傾き検出装置。