JPH09229617A - Position detecting device and position detecting system - Google Patents

Position detecting device and position detecting system

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Publication number
JPH09229617A
JPH09229617A JP3856196A JP3856196A JPH09229617A JP H09229617 A JPH09229617 A JP H09229617A JP 3856196 A JP3856196 A JP 3856196A JP 3856196 A JP3856196 A JP 3856196A JP H09229617 A JPH09229617 A JP H09229617A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
photoelectric conversion
light source
conversion element
position detection
Prior art date
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Pending
Application number
JP3856196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Hotta
宏之 堀田
Keiji Fujimagari
啓志 藤曲
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP3856196A priority Critical patent/JPH09229617A/en
Publication of JPH09229617A publication Critical patent/JPH09229617A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make adjustment easy at design and assembly, increase a light receiving quantity, and remove the influence of unwanted light. SOLUTION: A inclined type light shielding plate 2 is provided in an optical path through which a light 4 from a light source 3 is projected into a first photoelectric conversion element 1, and output dependent upon the direction of the light source 3 is obtained. By setting the angle between the surface of the first photoelectric element 1 and the inclined type light shielding plate 2 to be an appropriate angle θ, the light reflected on the surface of the element and the underside of the inclined type light shielding plate 2 is prevented from projecting again in the first photoelectric conversion element 1. By providing a plurality of this constitutions, two-dimensional or three-dimensional position detection becomes possible. By separately providing a second photoelectric conversion element, change of a light receiving quantity per unit area dependent upon the direction of incidence of light can be compensated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出に関する
ものである。例えば、オフィスのデスク上や会議室にお
けるコンピュータの画面上へ、光源付きのペン等を用い
てポインティング,手書き入力,コマンド入力等を行な
う位置検出に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to position detection. For example, the present invention relates to position detection for performing pointing, handwriting input, command input, etc. on a desk in an office or a computer screen in a conference room using a pen with a light source.

【0002】[0002]

【従来の技術】オフィスのデスク上や会議室において、
ポインティング,手書き入力,コマンド入力などの指示
や入力を行なう場合、現状では、マウス,キーボード,
またはタブレットやディスプレィの画面をペンでなぞる
ものなどが用いられている。利用者がこれらの複数のデ
バイスを操作するには、各デバイスについて操作領域が
それぞれ限定されてしまう。しかし、情報量が増えた
り、遠隔地との通信を行う機会が増えるに従い、複数の
画面を扱ったり、スムーズなコミュニケーションを行う
ために、複数のデバイスの操作を極力簡単に、そして限
定されない操作領域で操作を行うための技術が不可欠と
なってくる。
2. Description of the Related Art On an office desk or a meeting room,
Currently, when performing instructions and inputs such as pointing, handwriting input, and command input, a mouse, keyboard,
Alternatively, a tablet or a display that traces the screen with a pen is used. In order for the user to operate these devices, the operation area of each device is limited. However, as the amount of information increases and the opportunities to communicate with remote locations increase, the operation of multiple devices is made as simple and unlimited as possible to handle multiple screens and perform smooth communication. The technology for performing the operation becomes indispensable.

【0003】望ましくは、ペンのような簡単なデバイス
だけを用い、特定の平面上での指示および入力に限ら
ず、空間中の仮想的な平面やディスプレイ面やデスクの
上等を利用者が自由に選択して、指示および入力を行い
たいという要望がある。また、そのペンなどの位置を検
出する位置検出装置自体においても、小型のデバイスと
簡単な演算式によって、高精度で位置を検出したいとい
う要望がある。
Desirably, the user is free to use only a simple device such as a pen, not limited to instructions and inputs on a specific plane, but a virtual plane in the space, a display surface, a desk, or the like. There is a desire to select and to give instructions and inputs. There is also a demand for a position detection device that detects the position of a pen or the like with high accuracy using a small device and a simple arithmetic expression.

【0004】これらの要望に対して、特開昭55−56
285号公報,特開昭56−29778号公報,特開昭
62−32487号公報に記載されているように、専用
のタブレットを用いて平面上の位置を検出するものがあ
る。また、実開平5−25525号公報に記載されてい
るように、2次元の半導体位置センサ(以下、PSD:
Position Sensing Deviceと略
す)とレンズを用いて平面上の位置を検出するものがあ
る。しかし、これらのデバイスは、それぞれ限定された
範囲の平面上の操作領域を必要としている。
To meet these demands, JP-A-55-56
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 285, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-29778, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-32487, there is one that detects a position on a plane using a dedicated tablet. Further, as described in Japanese Utility Model Publication No. 5-25525, a two-dimensional semiconductor position sensor (hereinafter, referred to as PSD:
There is a method for detecting a position on a plane by using a position sensing device (abbreviated as “Position Sensing Device”) and a lens. However, each of these devices requires a limited range of planar operation area.

【0005】さらに、3次元空間での位置検出または形
状測定に関する従来の技術としては、特開平3−150
623号公報等に記載されているように、複数の2次元
PSDとピンホールを用いて3次元空間で位置検出また
は形状測定をするものがある。ピンホールは、直進性の
良好な光学部品として位置づけられるが、通過する光量
の絶対量が小さくなるため、原理的に光量を十分にとれ
ず光源の出力または光電変換素子の出力での増幅に負担
がかかり、検出範囲が限定される。
Further, as a conventional technique relating to position detection or shape measurement in a three-dimensional space, there is Japanese Patent Laid-Open No. 3-150.
As described in Japanese Patent No. 623, etc., there is a device that detects a position or measures a shape in a three-dimensional space by using a plurality of two-dimensional PSDs and pinholes. The pinhole is positioned as an optical component with good straightness, but the absolute amount of light that passes through is small, so in principle it is not possible to obtain a sufficient amount of light and it is burdened with amplification at the output of the light source or the output of the photoelectric conversion element. However, the detection range is limited.

【0006】また、特開昭54−116258号公報に
記載されているように、複数の1次元CCDを互いに直
交方向に対向させるものがあるが、1次元CCDを配置
する位置が限られてしまうため、検出装置の小型化およ
び低コスト化が困難である。
Further, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 54-116258, there is one in which a plurality of one-dimensional CCDs are opposed to each other in a direction orthogonal to each other, but the positions where the one-dimensional CCDs are arranged are limited. Therefore, it is difficult to reduce the size and cost of the detection device.

【0007】特開平3−196326号公報に記載され
ているように、レンズと2分割ピンフォトダイオードを
用いるものもある。レンズを用いるため、収差の除去お
よび組立て時の調整が困難である。レンズの焦点からは
ずれた距離にある発光領域については、正確な3次元位
置を検出することが困難であり、収差の補正のための補
正回路またはビットマップ等が必要不可欠となる。も
し、ズームレンズを用いて正確な3次元位置を知ろうと
すれば、位置検出時に焦点合わせのための部品と焦点合
わせの過程が必要となる。
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-196326, there is a device using a lens and a two-divided pin photodiode. Since a lens is used, it is difficult to remove aberrations and make adjustments during assembly. It is difficult to detect an accurate three-dimensional position of a light emitting region that is away from the focus of the lens, and a correction circuit or a bitmap for correcting aberration is indispensable. If an accurate three-dimensional position is to be known using a zoom lens, a component for focusing and a process of focusing are required at the time of position detection.

【0008】特開平6−42919号公報に記載されて
いるように、PSDと遮光手段を用るものがあるが、演
算が複雑で通常の回路では実現が困難である。また、P
SDは、発光領域検出に適するが、2〜4個の各端子か
ら誤差のない正確な電流値を得るためには、均一性の高
い薄膜を得る必要がある。したがって、製造工程での歩
留りが低くなり、コストアップに大きく影響を与えてい
るので、簡易なデバイスでの代替が求められている。さ
らに、正確な電流値を得るためには、照射される光量を
大きくとる必要があり、特に光量を多く取れないピンホ
ールと組み合せた場合は非常に不利な状況となる。
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-42919, there is one using a PSD and a light shielding means, but the calculation is complicated and it is difficult to realize with a normal circuit. Also, P
SD is suitable for light emitting area detection, but it is necessary to obtain a thin film having high uniformity in order to obtain an accurate current value without error from each of the 2 to 4 terminals. Therefore, the yield in the manufacturing process is reduced and the increase in cost is greatly affected. Therefore, replacement with a simple device is required. Further, in order to obtain an accurate current value, it is necessary to increase the amount of light to be emitted, which is extremely disadvantageous especially when combined with a pinhole that cannot obtain a large amount of light.

【0009】これらの装置においては、指示または入力
の領域は、特定の30cm立方程度に限られている。そ
れ以上の数m立方に及ぶ領域において、小型のデバイス
と簡単な演算式によって指示または入力を行うことは、
現状では不可能である。
In these devices, the instruction or input area is limited to a specific 30 cm cube. In a range of several m3 or more, instructing or inputting with a small device and a simple arithmetic expression is
Currently it is not possible.

【0010】一方、3次元の位置検出技術として、商品
名「FASTRAK」(日商エレクトロニクス)、商品
名「3D MOUSE」(旭エレクトロニクス)などが
商品として発売されている。商品名「FASTRAK」
は、磁場を用いるものであり、測定範囲が3m程度と広
範囲であるが、測定範囲およびその2倍程度の距離内に
磁性体が存在する場合には、磁場が歪められ、補正不可
能な誤差が残るため、測定条件が限定される。商品名
「3D MOUSE」は、超音波を用いるものである
が、周辺の壁やディスプレイからの超音波の反射による
ノイズが多く発生し、やはり測定条件が限定される。
On the other hand, as a three-dimensional position detecting technique, a product name "FASTRAK" (Nissho Electronics), a product name "3D MOUSE" (Asahi Electronics) and the like are on sale. Product name "FASTRAK"
Uses a magnetic field, and the measurement range is as wide as about 3 m. However, when a magnetic substance exists within the measurement range and a distance about twice the measurement range, the magnetic field is distorted and an uncorrectable error occurs. Remains, the measurement conditions are limited. The product name “3D MOUSE” uses ultrasonic waves, but a lot of noise is generated due to the reflection of ultrasonic waves from surrounding walls and displays, and the measurement conditions are also limited.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、設計や組立て時の調整が容
易であり、受光量を多くとることができるとともに不要
な光の影響を除去する位置検出デバイスおよび位置検出
装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and adjustments at the time of designing and assembling are easy, a large amount of received light can be obtained, and the influence of unnecessary light is reduced. An object of the present invention is to provide a position detecting device and a position detecting device to be removed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
おいては、位置検出デバイスにおいて、光源からの光を
遮光する遮光手段と、少なくとも1つの第1の光電変換
手段を有し、第1の光電変換手段は、前記遮光手段によ
り前記光源の位置に応じて前記光の一部が遮光される位
置に設置され、前記遮光手段は、前記第1の光電変換手
段からの反射光を受け、該反射光の光路を前記第1の光
電変換手段を外れる方向に変化させることを特徴とする
ものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a position detecting device, which has a light shielding means for shielding light from a light source and at least one first photoelectric conversion means. The photoelectric conversion means is installed at a position where a part of the light is shielded by the light shielding means according to the position of the light source, and the light shielding means receives the reflected light from the first photoelectric conversion means, The optical path of the reflected light is changed in a direction away from the first photoelectric conversion means.

【0013】請求項2に記載の発明においては、請求項
1に記載の位置検出デバイスにおいて、前記遮光手段
は、略平面状であり、前記少なくとも1つの第1の光電
変換手段に対し、遮光しない側に傾斜して設置されるこ
とを特徴とするものである。さらに、請求項3に記載の
発明においては、請求項2に記載の位置検出デバイスに
おいて、前記遮光手段と前記少なくとも1つの第1の光
電変換手段のなす角度は、約30度であることを特徴と
するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the position detecting device according to the first aspect, the light shielding means is substantially flat and does not shield the at least one first photoelectric conversion means. It is characterized by being installed so as to be inclined to the side. Further, in the invention described in claim 3, in the position detection device according to claim 2, the angle formed by the light shielding means and the at least one first photoelectric conversion means is about 30 degrees. It is what

【0014】請求項4に記載の発明においては、請求項
1ないし3のいずれか1項に記載の位置検出デバイスに
おいて、少なくとも1つの第2の光電変換手段を有し、
第2の光電変換手段は、前記遮光手段により前記光が遮
光されることのない位置に設置されることを特徴とする
ものである。
According to a fourth aspect of the invention, in the position detecting device according to any one of the first to third aspects, at least one second photoelectric conversion means is provided,
The second photoelectric conversion means is installed at a position where the light is not shielded by the light shielding means.

【0015】請求項5に記載の発明においては、請求項
1ないし4のいずれか1項に記載の位置検出デバイスに
おいて、複数の第1の光電変換手段を備え、複数の第1
の光電変換手段は、略同一平面内に設置されることを特
徴とするものである。請求項6に記載の発明において
は、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の位置検出
デバイスにおいて、第1の光電変換手段の個数は、検出
すべき光源の位置の次元の数と同数であることを特徴と
するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the position detecting device according to any one of the first to fourth aspects, a plurality of first photoelectric conversion means are provided, and a plurality of first photoelectric conversion means are provided.
The photoelectric conversion means is installed in substantially the same plane. According to a sixth aspect of the invention, in the position detecting device according to any one of the first to fifth aspects, the number of the first photoelectric conversion means is the same as the number of dimensions of the position of the light source to be detected. It is characterized by being.

【0016】請求項7に記載の発明においては、位置検
出装置において、光源と請求項1ないし6のいずれか1
項に記載の位置検出デバイスを有することを特徴とする
ものである。さらに、請求項8に記載の発明において
は、請求項7に記載の位置検出装置において、前記光源
は移動体に設けられたものであることを特徴とするもの
である。請求項9に記載の発明においては、位置検出装
置において、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の
位置検出デバイスと、前記位置検出デバイスの光電変換
出力に基づいて、前記光源の位置を演算する位置演算手
段を有することを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the invention, in the position detecting device, the light source and any one of the first to sixth aspects are provided.
It has a position detection device described in the paragraph. Further, the invention according to claim 8 is the position detecting device according to claim 7, wherein the light source is provided on a moving body. According to a ninth aspect of the present invention, in the position detection device, the position of the light source is determined based on the position detection device according to any one of the first to sixth aspects and the photoelectric conversion output of the position detection device. It is characterized by having a position calculating means for calculating.

【0017】請求項10に記載の発明においては、位置
検出装置において、光源と複数の位置検出デバイスと位
置演算手段を有し、前記位置検出デバイスは、請求項1
ないし6のいずれか1項に記載の位置検出デバイスであ
り、前記位置演算手段は、前記位置検出デバイスのそれ
ぞれにおける少なくとも1つの光電変換出力に基づい
て、複数の前記位置検出デバイスのうち少なくとも1つ
の位置検出デバイスを選択し、選択された位置検出デバ
イスの光電変換出力に基づいて前記光源の位置を演算す
ることを特徴とするものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the position detecting device, a light source, a plurality of position detecting devices, and position calculating means are provided, and the position detecting device is the one according to the first aspect.
7. The position detecting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the position calculating means is based on at least one photoelectric conversion output of each of the position detecting devices, and at least one of the plurality of position detecting devices. A position detecting device is selected, and the position of the light source is calculated based on the photoelectric conversion output of the selected position detecting device.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】まず、図8ないし図10を参照
し、本発明の位置検出デバイスおよび位置検出装置の位
置検出原理を説明する。なお、本出願人は、この位置検
出原理に基づいた先行技術を特願平07−288794
号として出願している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, the principle of position detection of a position detecting device and a position detecting device of the present invention will be described with reference to FIGS. The applicant of the present application has proposed a prior art based on this position detection principle in Japanese Patent Application No. 07-288794.
No. has been filed.

【0019】図8は、本発明の位置検出原理を示す基本
構成の平面図である。図9は、図9(A)が、図8のx
−y平面の断面図、図9(B)が、図9(A)における
光源と各部の位置関係を示す説明図である。図10は、
図10(A)が、図8のx−z平面の断面図であり、図
10(B)が、図10(A)における光源と各部の位置
関係を示す説明図である。図中、31〜33は第1の光
電変換素子、34は第2の光電変換素子、35〜37は
遮光板、38は光源、39は原点である。
FIG. 8 is a plan view of the basic construction showing the position detecting principle of the present invention. FIG. 9 shows that FIG.
9B is an explanatory diagram showing the positional relationship between the light source and each part in FIG. 9A. FIG.
10A is a cross-sectional view taken along the xz plane of FIG. 8, and FIG. 10B is an explanatory diagram showing the positional relationship between the light source and each part in FIG. 10A. In the figure, 31 to 33 are first photoelectric conversion elements, 34 is second photoelectric conversion elements, 35 to 37 are light shielding plates, 38 is a light source, and 39 is an origin.

【0020】この基本構成は、光源38からの光を遮光
する遮光板35〜37により光源18の位置に応じて光
の一部が遮光される位置に、第1の光電変換素子31〜
33が設置される3次元位置検出装置である。さらに、
遮光板35〜37により光源38からの光が遮光される
ことのない位置に、第2の光電変換素子34が設置され
るものである。
In this basic structure, the first photoelectric conversion elements 31 to 31 are provided at positions where a part of the light is blocked by the light blocking plates 35 to 37 for blocking the light from the light source 38 depending on the position of the light source 18.
33 is a three-dimensional position detection device in which 33 is installed. further,
The second photoelectric conversion element 34 is installed at a position where the light from the light source 38 is not blocked by the light blocking plates 35 to 37.

【0021】図8に示すように、説明を簡単にするた
め、3個の第1の光電変換素子31〜33と1個の第2
の光電変換素子34が、同一のy−z平面上に設置さ
れ、これらはy軸またはz軸方向に端を有する同一の矩
形であるとする。この平面からx方向に所定距離hだけ
離間した平面上に、第1の光電変換素子31〜33のそ
れぞれに対応して遮光板35〜37が設置され、これら
はy軸またはz軸方向に端を有する同一の矩形であると
する。
As shown in FIG. 8, in order to simplify the explanation, three first photoelectric conversion elements 31 to 33 and one second photoelectric conversion element 31 to 33 are provided.
The photoelectric conversion elements 34 are installed on the same yz plane, and these are the same rectangle having an end in the y-axis or z-axis direction. Light-shielding plates 35 to 37 are installed corresponding to the first photoelectric conversion elements 31 to 33 on a plane separated from the plane by a predetermined distance h in the x direction, and these are shielded in the y-axis or z-axis direction. Are the same rectangle with.

【0022】第1の光電変換素子31および遮光板35
の組は、第1の光電変換素子32および遮光板36の組
とy軸方向に対向し、これに直交して、z軸方向に第2
の光電変換素子34と、第1の光電変換素子33および
遮光板37の組とが対向して設置されている。第2の光
電変換素子34は、第1の光電変換素子31〜33と同
一の矩形とする。
The first photoelectric conversion element 31 and the light shielding plate 35
Of the first photoelectric conversion element 32 and the light shielding plate 36 are opposed to each other in the y-axis direction and are orthogonal to the second photoelectric conversion element 32 and the light-shielding plate 36 in the z-axis direction.
The photoelectric conversion element 34 and the set of the first photoelectric conversion element 33 and the light shielding plate 37 are installed to face each other. The second photoelectric conversion element 34 has the same rectangular shape as the first photoelectric conversion elements 31 to 33.

【0023】図9(A),図10(A)に示すように、
光源38からの無指向性の光は、遮光板35〜37を介
して第1の光電変換素子31〜33で受光され、遮光板
35〜37を介さずに第2の光電変換素子34の全面で
受光される。このとき、第1の光電変換素子31〜33
においては、光の入射方向、言い換えれば、第1の光電
変換素子31〜33の各位置から光源38を見たときの
立体角に依存して、遮光板35〜37の影になる遮光領
域が変化することにより、受光領域の面積が変化する。
図中、第1の光電変換素子31〜33の遮光領域は、黒
く塗りつぶされている。
As shown in FIGS. 9 (A) and 10 (A),
Non-directional light from the light source 38 is received by the first photoelectric conversion elements 31 to 33 via the light shielding plates 35 to 37, and the entire surface of the second photoelectric conversion element 34 is not transmitted via the light shielding plates 35 to 37. Is received by. At this time, the first photoelectric conversion elements 31 to 33
In the light incident direction, in other words, depending on the solid angle when the light source 38 is viewed from the respective positions of the first photoelectric conversion elements 31 to 33, the light shielding areas which are shaded by the light shielding plates 35 to 37 are Due to the change, the area of the light receiving region changes.
In the figure, the light shielding regions of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 are filled with black.

【0024】第1の光電変換素子31〜33は、この受
光面積に応じた総光量を電流または電圧に変換して出力
する。第1の光電変換素子31〜33の光電流を電流電
圧変換部を通して電圧に変換してもよい。各第1の光電
変換素子31〜33から得られる電流値または電圧値を
演算することによって、光源38の1次元位置や2次元
位置、または3次元位置を検出することができる。第1
の光電変換素子の個数は、光源38の1次元上の位置を
検出する場合には1個、2次元上の位置を検出する場合
には2個、3次元上の位置を検出する場合には3個でよ
い。
The first photoelectric conversion elements 31 to 33 convert the total amount of light corresponding to the light receiving area into a current or a voltage and output it. The photocurrent of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 may be converted into a voltage through the current-voltage converter. By calculating the current value or the voltage value obtained from each of the first photoelectric conversion elements 31 to 33, the one-dimensional position, the two-dimensional position, or the three-dimensional position of the light source 38 can be detected. First
The number of photoelectric conversion elements is 1 when detecting the one-dimensional position of the light source 38, 2 when detecting the two-dimensional position, and two when detecting the three-dimensional position. Three is enough.

【0025】本発明は、後述する他の実施の形態を含
め、レンズを用いないため、焦点距離や収差を考慮した
設計を必要とせず、組立て時の調整の困難さもない。ま
た、ピンホールやスリットとは異なり、単に第1の光電
変換素子31〜33の一端からの遮光という方法をとっ
ているため、受光面積を大きくとることができる。その
結果、光量も大きく、遠方を含む広範囲での位置検出を
行うことが可能となる。
Since the present invention, including other embodiments described later, does not use a lens, there is no need for a design considering the focal length and aberrations, and there is no difficulty in adjustment during assembly. Further, unlike the pinholes and slits, a method of simply shielding light from one end of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 is adopted, and thus a large light receiving area can be taken. As a result, the amount of light is large, and it becomes possible to perform position detection in a wide range including a distant place.

【0026】なお、図9(A),図9(B)は、x−y
平面の断面図であるから、z=0である一断面を表わす
にすぎないが、x−y平面に平行な他の断面において
も、第1の光電変換素子31,32と、遮光板35,3
6や光源38との断面上の位置および角度関係は同様で
ある。光源38の位置の座標は、図8においては(x,
y,z)で表わされているが、このような断面上では、
光源38の位置のz座標に無関係に位置および角度関係
が決まるため、図9(A),(B)においては、光源3
8の位置の座標を(x,y)として示している。
9 (A) and 9 (B) show x-y.
Since it is a cross-sectional view of a plane, it only represents one cross section where z = 0, but in other cross sections parallel to the xy plane, the first photoelectric conversion elements 31 and 32 and the light shielding plate 35, Three
6 and the light source 38 have the same position and angular relationship on the cross section. The coordinates of the position of the light source 38 are (x,
y, z), but on such a cross section,
Since the position and the angular relationship are determined regardless of the z coordinate of the position of the light source 38, the light source 3 in FIGS.
The coordinates of the position 8 are shown as (x, y).

【0027】同様に、図10(A),図10(B)は、
y=0であるx−z平面の断面図であるが、x−z平面
に平行な他の断面においても、第1の光電変換素子33
と、遮光板37や光源38との断面上の位置および角度
関係は同様である。光源38の位置の座標も、このよう
な断面上では、y座標に無関係に位置および角度関係が
決まるため、図10(A),(B)においては、光源3
8の位置の座標を(x,z)として示している。
Similarly, FIG. 10A and FIG.
It is a cross-sectional view of the xz plane where y = 0, but the first photoelectric conversion element 33 is also shown in another cross section parallel to the xz plane.
And the light-shielding plate 37 and the light source 38 have the same position and angle relationship on the cross section. On the cross-section, the position and angle of the light source 38 are determined regardless of the y-coordinate. Therefore, in FIGS.
The coordinates of the position 8 are shown as (x, z).

【0028】しかし、第1の光電変換素子31〜33の
受光面においては、受光領域においても、光源38から
の距離および光の入射する方向、光源38の照射光の強
度等に依存して単位面積当たりの光量が変化するため、
この変化も第1の光電変換素子31〜33の出力に表わ
れる。その結果、光の入射する方向と受光面積との関係
に基づいて光源38の位置を検出する際には、誤差が生
じる。このため、光源38からの光を全面で受光する第
2の光電変換素子34が設置され、この出力を用いて、
光源38からの距離および光の入射する方向、光源38
の照射光の強度等に依存する単位面積当たりの光量の変
化等を補償することができる。
However, in the light receiving surface of each of the first photoelectric conversion elements 31 to 33, even in the light receiving region, the unit depends on the distance from the light source 38, the direction of light incidence, the intensity of the light emitted from the light source 38, and the like. Since the amount of light per area changes,
This change also appears in the outputs of the first photoelectric conversion elements 31 to 33. As a result, an error occurs when detecting the position of the light source 38 based on the relationship between the incident direction of light and the light receiving area. Therefore, the second photoelectric conversion element 34 that receives the light from the light source 38 over the entire surface is provided, and by using this output,
Distance from the light source 38, direction of incidence of light, light source 38
It is possible to compensate a change in the amount of light per unit area depending on the intensity of the irradiation light.

【0029】なお、第1,第2の光電変換素子31〜3
4の位置が若干異なるため、各受光面における、上述し
た光源38からの距離等の相違に依存して、単位面積当
たりの光量が異なるが、これはわずかである。なお、こ
の実施の形態は、各受光面における光の入射する方向の
相違に依存して受光領域と遮光領域の面積比が変化する
ことを利用して位置を検出するものである。しかし、こ
の面積比は、距離hの存在により、各受光面における光
の入射する方向の相違に依存して大きく変化するため、
光の入射する方向の相違による単位面積当たりの光量の
変化の影響は相対的に小さくなる。
Incidentally, the first and second photoelectric conversion elements 31 to 3
Since the positions of 4 are slightly different, the amount of light per unit area differs depending on the difference in the distance from the light source 38 on each light receiving surface, but this is slight. In this embodiment, the position is detected by utilizing the fact that the area ratio of the light-receiving region and the light-shielding region changes depending on the difference in the light incident direction on each light-receiving surface. However, this area ratio greatly changes depending on the difference in the incident direction of light on each light receiving surface due to the existence of the distance h,
The influence of the change in the amount of light per unit area due to the difference in the incident direction of light is relatively small.

【0030】図8に示すように、第1の光電変換素子3
1〜33の原点39側の端は、本来、原点39に一致さ
せた方が演算が簡単になるが、第1の光電変換素子31
〜33は、それぞれある面積を有しているため、原点3
9から距離a1 ,a2 ,a3だけ離れて設置されるもの
とする。また、第1の光電変換素子31〜33の原点3
9側の端とこれに対向する端との間の距離をLとする。
第2の光電変換素子34も、同一の矩形としているが、
後述するように必ずしもこの必要はない。原点39から
原点39側の端までの距離についても厳密な制約はな
く、第1の光電変換素子31〜33と同一の平面上にあ
る必要もなく、これらの近傍に設置されていればよい。
As shown in FIG. 8, the first photoelectric conversion element 3
Originally, it is easier to calculate the ends of the first to the third sides of the first photoelectric conversion element 31 on the side of the origin 39.
Since each of 33 to 33 has a certain area, the origin 3
It is assumed that they are installed at a distance of a 1 , a 2 , and a 3 from 9. In addition, the origin 3 of the first photoelectric conversion elements 31 to 33
The distance between the end on the 9 side and the end facing the end is L.
The second photoelectric conversion element 34 also has the same rectangular shape,
This is not always necessary as described later. There is no strict restriction on the distance from the origin 39 to the end on the side of the origin 39, and it does not need to be on the same plane as the first photoelectric conversion elements 31 to 33, and may be installed in the vicinity thereof.

【0031】図9(A),図10(A)に示すように、
遮光板35〜37は、各第1の光電変換素子31〜33
からx軸方向に一定の距離hとなる平面上に設置され、
図8に示したように、y軸またはz軸方向に端を有する
同一の矩形であり、遮光板35,36の原点39側の端
は、原点39からy軸方向に距離A1 ,A2 、x軸方向
にhだけ離れて設置され、遮光板37の原点39側の端
は原点からz軸方向に距離A3 、x軸方向にhだけ離れ
て設置される。なお、遮光板35〜37は十分薄くされ
るか、少なくともこれらの原点39側の端が鋭いエッジ
状にされることが望ましい。
As shown in FIGS. 9 (A) and 10 (A),
The light-shielding plates 35 to 37 include the first photoelectric conversion elements 31 to 33.
Is installed on a plane with a constant distance h in the x-axis direction from
As shown in FIG. 8, the same rectangular shape having ends in the y-axis or z-axis direction, and the ends of the light blocking plates 35, 36 on the origin 39 side are distances A 1 , A 2 from the origin 39 in the y-axis direction. , Are separated from each other by h in the x-axis direction, and the end of the light blocking plate 37 on the origin 39 side is separated from the origin by a distance A 3 in the z-axis direction and h in the x-axis direction. In addition, it is desirable that the light shielding plates 35 to 37 are sufficiently thin, or at least the ends on the side of the origin 39 have a sharp edge shape.

【0032】また、第1の光電変換素子31において、
受光領域と遮光領域の境界線は、原点よりd1 の距離に
あるとする。同様に、第1の光電変換素子32における
境界線は、d2 の距離、第1の光電変換素子33におけ
る境界線は、d3 の距離にあるとする。したがって、光
がy−z平面に垂直に入射するような、例えば、光源3
8が、原点39を通りy−z平面に垂直な軸上の十分遠
方にある場合には、光電変換素子31〜33の受光面上
が、それぞれ、原点39からd1 =A1 ,d2=A2
3 =A3 の位置を境界線として、受光領域と遮光領域
に分けられることになる。
In the first photoelectric conversion element 31,
It is assumed that the boundary line between the light receiving area and the light shielding area is at a distance of d 1 from the origin. Similarly, the boundary line in the first photoelectric conversion element 32 is at a distance of d 2 , and the boundary line in the first photoelectric conversion element 33 is at a distance of d 3 . Therefore, for example, the light source 3 is such that light is incident perpendicularly to the yz plane.
8 is sufficiently far away on the axis passing through the origin 39 and perpendicular to the yz plane, the light receiving surfaces of the photoelectric conversion elements 31 to 33 are respectively d 1 = A 1 and d 2 from the origin 39. = A 2 ,
With the position of d 3 = A 3 as a boundary line, the light receiving region and the light shielding region are divided.

【0033】次に、図9(B),図10(B)を用い、
各部の位置と光源38の位置との関係を数式を用いて説
明する。光源38から第1の光電変換素子31〜33へ
の光路を基に三角形の相似を利用して、境界線の原点か
らの距離d1 〜d3 を求める。まず、図9(B)におい
て、次式が成り立つ。
Next, using FIG. 9 (B) and FIG. 10 (B),
The relationship between the position of each part and the position of the light source 38 will be described using mathematical expressions. Based on the optical path from the light source 38 to the first photoelectric conversion elements 31 to 33, the distances d 1 to d 3 from the origin of the boundary line are obtained using the similarity of the triangle. First, in FIG. 9B, the following equation holds.

【0034】(d1 −y)/x=(d1 −A1 )/h (d2 +y)/x=(d2 −A2 )/h これより、 x=−h・y/(d1 −A1 )+h・d1 /(d1 −A1 ) …(1) y=(d2 −A2 )・x/h−d2 …(2) (2)式を(1)式に代入すると、 x=h・(d1 +d2 )/(d1 +d2 −A1 −A2 ) …(3) (3)式を(2)式に代入すると、 y=(A1 ・d2 −A2 ・d1 ) /(d1 +d2 −A1 −A2 ) …(4) が得られる。このように、x,yの座標が求まること
で、まず、x−y平面上の2次元での位置検出が可能と
なる。
(D 1 −y) / x = (d 1 −A 1 ) / h (d 2 + y) / x = (d 2 −A 2 ) / h From this, x = −h · y / (d 1 -A 1) + h · d 1 / (d 1 -A 1) ... (1) y = (d 2 -A 2) · x / h-d 2 ... (2) (2) equation (1) Substituting into x = h · (d 1 + d 2 ) / (d 1 + d 2 −A 1 −A 2 ) ... (3) Substituting equation (3) into equation (2) yields y = (A 1 · d 2 -A 2 · d 1) / (d 1 + d 2 -A 1 -A 2) ... (4) is obtained. As described above, by obtaining the coordinates of x and y, first, the position can be detected in two dimensions on the xy plane.

【0035】図10(B)においては、同様に、次式が
成り立つ。 (d3 +z)/x=(d3 −A3 )/h これより、 z=(d3 −A3 )・x/h−d3 …(5) (5)式を(3)式に代入すると、 z=((A1 +A2 )・d3 −A3 ・(d1 +d2 )) /(d1 +d2 −A1 −A2 ) …(6) が得られる。
Similarly, in FIG. 10B, the following equation holds. (D 3 + z) / x = (d 3 −A 3 ) / h From this, z = (d 3 −A 3 ) · x / h−d 3 (5) substituting, z = ((A 1 + A 2) · d 3 -A 3 · (d 1 + d 2)) / (d 1 + d 2 -A 1 -A 2) ... (6) is obtained.

【0036】また、各第1の光電変換素子31〜33の
出力をV1 〜V3 とし、第2の光電変換素子34の出力
をV0 とする。第1,第2の光電変換素子31〜34
の出力は、それぞれの受光領域の面積に比例するから、
次式が成り立つ。 (d1 −a1 )/L=V1 /V0 (d2 −a2 )/L=V2 /V0 (d3 −a3 )/L=V3 /V0 これより、 d1 =V1 ・(L/V0 )+a1 …(7) d2 =V2 ・(L/V0 )+a2 …(8) d3 =V3 ・(L/V0 )+a3 …(9) となる。
The outputs of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 are V 1 to V 3, and the output of the second photoelectric conversion element 34 is V 0 . First and second photoelectric conversion elements 31 to 34
Since the output of is proportional to the area of each light receiving area,
The following equation holds. (D 1 -a 1) / L = V 1 / V 0 (d 2 -a 2) / L = V 2 / V 0 (d 3 -a 3) / L = V 3 / V 0 From this, d 1 = V 1 · (L / V 0 ) + a 1 (7) d 2 = V 2 · (L / V 0 ) + a 2 (8) d 3 = V 3 · (L / V 0 ) + a 3 … ( 9)

【0037】(7)〜(9)式を(3)〜(6)式に代
入すると、 x=h・(V1 +V2 +(a1 +a2 )・V0 /L) /(V1 +V2 +(a1 +a2 −A1 −A2 )・V0 /L) …(10 ) y=(A1 ・V2 −A2 ・V1 +(a2 ・A1 −a1 ・A2 )・V0 /L) /(V1 +V2 +(a1 +a2 −A1 −A2 )・V0 /L) …(11 ) z=((A1 +A2 )・V3 −A3 ・(V1 +V2 ) +(a3 ・(A1 +A2 )−(a1 +a2 )・A3 )・V0 /L) /(V1 +V2 +(a1 +a2 −A1 −A2 )・V0 /L) …(12 ) によって、x,y,zの座標が求まる。
Substituting the equations (7) to (9) into the equations (3) to (6), x = h · (V 1 + V 2 + (a 1 + a 2 ) · V 0 / L) / (V 1 + V 2 + (a 1 + a 2 -A 1 -A 2) · V 0 / L) ... (10) y = (A 1 · V 2 -A 2 · V 1 + (a 2 · A 1 -a 1 · A 2) · V 0 / L ) / (V 1 + V 2 + (a 1 + a 2 -A 1 -A 2) · V 0 / L) ... (11) z = ((A 1 + A 2) · V 3 -A 3 · (V 1 + V 2) + (a 3 · (A 1 + A 2) - (a 1 + a 2) · A 3) · V 0 / L) / (V 1 + V 2 + (a 1 + a 2 −A 1 −A 2 ) · V 0 / L) (12), the coordinates of x, y, z are obtained.

【0038】実際に、第1,第2の光電変換素子31〜
34の出力V1 〜V4 を用いてx,y,z座標を求める
ための演算回路を実現する場合には、演算上の誤差を小
さくするために、第1の光電変換素子31〜33の原点
側の端部は、いずれもx−z平面内の原点から一定の距
離aの位置に配置し、遮光板35〜37の原点側の端
部、すなわち、第1の光電変換素子31〜33上に境界
線を投影する部分は、原点から平面内をy軸またはz軸
方向に一定の距離Aにある点から、さらにこの面に垂直
なx軸方向にhの位置に配置されるようにする。
Actually, the first and second photoelectric conversion elements 31 to 31
In the case of realizing an arithmetic circuit for obtaining x, y, z coordinates by using the outputs V 1 to V 4 of 34, the first photoelectric conversion elements 31 to 33 of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 are arranged in order to reduce an arithmetic error. The end portions on the origin side are all arranged at positions of a certain distance a from the origin in the xz plane, and the end portions on the origin side of the light shielding plates 35 to 37, that is, the first photoelectric conversion elements 31 to 33. The part projecting the boundary line above is arranged so that it is arranged at a position at a constant distance A in the y-axis or z-axis direction in the plane from the origin, and at a position h in the x-axis direction perpendicular to this plane. To do.

【0039】すなわち、 A1 =A2 =A3 =A a1 =a2 =a3 =a として、(10)〜(12)式を以下のように簡略化す
ることが望ましい。 x=h・(V1 +V2 +2a・V0 /L) /(V1 +V2 −(2A−2a)・V0 /L) …(13) y=A・(V2 −V1 ) /(V1 +V2 −(2A−2a)・V0 /L) …(14) z=A・(2V3 −(V1 +V2 )) /(V1 +V2 −(2A−2a)・V0 /L) …(15) と表すことができる。このように、各素子の配置を工夫
することによって、簡単な回路を用いて光源の3次元位
置の検出ができる。
That is, it is desirable to simplify equations (10) to (12) as follows, assuming that A 1 = A 2 = A 3 = A a 1 = a 2 = a 3 = a. x = h · (V 1 + V 2 + 2a · V 0 / L) / (V 1 + V 2 - (2A-2a) · V 0 / L) ... (13) y = A · (V 2 -V 1) / (V 1 + V 2 - ( 2A-2a) · V 0 / L) ... (14) z = A · (2V 3 - (V 1 + V 2)) / (V 1 + V 2 - (2A-2a) · V It can be expressed as 0 / L) (15). Thus, by devising the arrangement of each element, the three-dimensional position of the light source can be detected using a simple circuit.

【0040】また、第1,第2の光電変換素子31〜3
4の出力は、演算上の誤差を小さくするために、オペア
ンプで、増幅やオフセット除去を行うことが望ましい。
演算は、電流または電圧をA/D変換によりディジタル
量に変換してからディジタル演算を行なうか、または、
オペアンプ等を用いて電流または電圧のままアナログ演
算を行なってもよい。
In addition, the first and second photoelectric conversion elements 31 to 3
It is desirable that the output of 4 be amplified and offset removed by an operational amplifier in order to reduce a calculation error.
The calculation is performed by converting the current or voltage into a digital amount by A / D conversion and then performing digital calculation, or
You may perform an analog calculation with an electric current or voltage using an operational amplifier.

【0041】上述した説明では、演算を簡単にするた
め、第1,第2の光電変換素子31〜34が、同一平面
上に規則的に設置され、この平面から所定距離だけ離間
した平面上に遮光板35〜37が規則的に配置されたも
のについて説明したが、第1,第2の光電変換素子31
〜34は、必ずしも、同一平面上に規則的に配置される
必要はなく、遮光板35〜37についても同様である。
ただし、遮光板35〜37と第1の光電変換素子31〜
33とは、光源38からの光の入射方向に応じ、光の一
部が遮光される位置、例えば、第1の光電変換素子上の
受光領域と遮光領域の面積が変化するような位置に設置
し、上述した式も配置に応じて変える必要がある。
In the above description, in order to simplify the calculation, the first and second photoelectric conversion elements 31 to 34 are regularly arranged on the same plane, and are arranged on a plane separated from the plane by a predetermined distance. Although the light shielding plates 35 to 37 are arranged regularly, the first and second photoelectric conversion elements 31 are described.
34 to 34 do not necessarily have to be regularly arranged on the same plane, and the same applies to the light shielding plates 35 to 37.
However, the light shielding plates 35 to 37 and the first photoelectric conversion element 31 to
33 is installed at a position where a part of the light is shielded according to the incident direction of the light from the light source 38, for example, at a position where the areas of the light receiving region and the light shielding region on the first photoelectric conversion element change. However, it is necessary to change the above-mentioned formula according to the arrangement.

【0042】第1の光電変換素子31〜33は、必ずし
も同一の矩形である必要がない。遮光板35〜37につ
いても同様である。それぞれの形状および大きさが互い
に異なっていても、光源38の位置からの光の入射方向
に応じて、受光領域と遮光領域の境界線が規則的に移動
するから、演算により光源38の位置座標を求めること
ができる。光源38からの光の入射方向に応じ受光面上
を受光領域と遮光領域との境界線が移動する際に、光の
入射方向に依存せずに、この境界線の形状が常に一定、
例えば、一定長の直線になるように、遮光板35〜37
および第1の光電変換素子31〜33の形状および設置
位置が定められていれば、上述した式を、そのままま
か、わずかに修正するだけで光源38の位置座標を求め
ることができる。
The first photoelectric conversion elements 31 to 33 do not necessarily have to have the same rectangular shape. The same applies to the light shielding plates 35 to 37. Even if the respective shapes and sizes are different from each other, the boundary line between the light receiving area and the light shielding area is regularly moved according to the incident direction of light from the position of the light source 38, and therefore the position coordinates of the light source 38 are calculated. Can be asked. When the boundary line between the light receiving area and the light blocking area moves on the light receiving surface according to the incident direction of the light from the light source 38, the shape of the boundary line is always constant without depending on the incident direction of the light.
For example, the light-shielding plates 35 to 37 should be straight lines of a certain length.
If the shapes and the installation positions of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 are determined, the position coordinates of the light source 38 can be obtained by directly modifying the above equation or slightly modifying it.

【0043】また、第2の光電変換素子34は、受光領
域において光の入射方向に依存して単位面積当たりの光
量が変化することを補償するものであるから、どのよう
な形状でもよい。上述した(13)〜(15)式などに
おいては、第2の光電変換素子34の受光面の面積に応
じて、係数(V0 /L)の値を変えるだけでよい。
The second photoelectric conversion element 34 compensates for a change in the amount of light per unit area depending on the incident direction of light in the light receiving region, and therefore may have any shape. In equations (13) to (15) described above, the value of the coefficient (V 0 / L) need only be changed according to the area of the light receiving surface of the second photoelectric conversion element 34.

【0044】上述した説明では、第2の光電変換素子3
4を用いた場合を説明した。高精度で位置検出する場合
には、第2の光電変換素子34が必要である。しかし、
第2の光電変換素子34を用いなくても実用上差し支え
ない場合もある。単位面積当たりの光量があらかじめわ
かっている場合、例えば、光源38の検出すべき位置が
狭い範囲に限られていたり、あるいは、光源38の基準
位置からのわずかな相対位置変化を検出する場合などで
ある。逆に、光源38の検出すべき位置が十分離れた数
カ所に限られており、位置検出精度が低くてもよい場合
には、第1の光電変換素子31〜33の出力変化が大き
く、単位面積当たりの光量の変化が誤差にしかならな
い。
In the above description, the second photoelectric conversion element 3
The case where 4 is used has been described. The second photoelectric conversion element 34 is required to detect the position with high accuracy. But,
In some cases, there is no problem in practical use without using the second photoelectric conversion element 34. When the amount of light per unit area is known in advance, for example, the position to be detected by the light source 38 is limited to a narrow range, or when a slight relative position change from the reference position of the light source 38 is detected. is there. On the contrary, when the position of the light source 38 to be detected is limited to several places which are sufficiently distant and the position detection accuracy may be low, the output changes of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 are large and the unit area is large. The change in the amount of light per hit is only an error.

【0045】また、第1の光電変換素子31と遮光板3
5の組と、第1の光電変換素子32と遮光板36の組
は、線対称に配置されている。この場合、光源38が遠
方にあり、x座標値が大きいときには、第1の光電変換
素子31からみた光の入射角と第1の光電変換素子32
から見た光の入射角が等しくなるため、第1の光電変換
素子31上の受光部分の面積と第2の光電変換素子32
の受光部分の面積の和が、入射方向にかかわらずほぼ一
定になり、第2の光電変換素子34の受光部分の面積に
等しくなる。したがって、このようなときには、第2の
光電変換素子34の出力V0 に代えて、第1の光電変換
素子31の出力V1 と第2の光電変換素子32の出力V
2 の和を用いることもできる。現実には光源38が十分
遠方にはないため、誤差が生じるが、位置検出精度が低
くてもよい用途には、この方法を用いることもできる。
In addition, the first photoelectric conversion element 31 and the light shield plate 3
The set of 5 and the set of the first photoelectric conversion element 32 and the light shielding plate 36 are arranged line-symmetrically. In this case, when the light source 38 is distant and the x-coordinate value is large, the incident angle of the light seen from the first photoelectric conversion element 31 and the first photoelectric conversion element 32.
Since the incident angles of the light seen from above are equal, the area of the light receiving portion on the first photoelectric conversion element 31 and the second photoelectric conversion element 32 are
The sum of the areas of the light receiving portions of is substantially constant regardless of the incident direction, and is equal to the area of the light receiving portion of the second photoelectric conversion element 34. Therefore, in such a case, instead of the output V 0 of the second photoelectric conversion element 34, the output V 1 of the first photoelectric conversion element 31 and the output V 1 of the second photoelectric conversion element 32.
It is also possible to use the sum of two . In reality, since the light source 38 is not sufficiently far away, an error occurs, but this method can also be used for applications in which position detection accuracy may be low.

【0046】第1,第2の光電変換素子31〜34に
は、例えばフォトダイオード(PD)が用いられるが、
光電変換素子に限られず、光電変換手段であればよい。
また、1次元PSDの全電流を出力として用いることに
より、1次元PSDをフォトダイオード的に使用するこ
ともできる。一般的なフォトダイオードの光量の分解能
力は、1/30000であるので、例えば60cmの距
離を0.02mm/dot、6mの距離を0.2mm/
dotという非常に高い密度で分解することができる。
光源38からの光は、無指向性のものが望ましいが、指
向性があっても、指向特性が第1,第2の光電変換素子
31〜34の位置の差によってあまり変化しなければ、
わずかな誤差しか生じない。
Photodiodes (PD), for example, are used for the first and second photoelectric conversion elements 31 to 34.
The photoelectric conversion element is not limited to the photoelectric conversion element and may be any photoelectric conversion means.
Further, by using the entire current of the one-dimensional PSD as an output, the one-dimensional PSD can be used as a photodiode. Since the resolution of the light quantity of a general photodiode is 1 / 30,000, for example, a distance of 60 cm is 0.02 mm / dot and a distance of 6 m is 0.2 mm / dot.
It can be decomposed at a very high density of dot.
The light from the light source 38 is preferably non-directional, but even if it has directivity, if the directivity does not change so much due to the difference in the positions of the first and second photoelectric conversion elements 31 to 34,
Only a slight error occurs.

【0047】図8ないし図10を参照して説明した基本
構成によれば、光の直進性と光電変換素子の特性を十分
に活かし、簡易なデバイスを使用して位置検出ができ
る。しかし、第1の光電変換素子31〜33への入射光
の一部は、光電変換素子表面で反射し、さらに遮光板の
裏面で反射して、第1の光電変換素子31〜33に再入
射するため、位置検出の精度向上に影響を及ぼすことが
わかった。
According to the basic structure described with reference to FIGS. 8 to 10, the position detection can be performed by using a simple device by fully utilizing the linearity of light and the characteristics of the photoelectric conversion element. However, a part of the incident light to the first photoelectric conversion elements 31 to 33 is reflected on the surface of the photoelectric conversion element and further reflected on the back surface of the light shielding plate, and re-enters the first photoelectric conversion elements 31 to 33. Therefore, it was found that the accuracy of position detection is improved.

【0048】図11は、上述した基本構成の問題点の説
明図である。図中、図8と同様な部分には同じ符号を用
いて説明を省略する。第1の光電変換素子31の素子表
面と遮光板35の面のなす角度が、平行、または平行に
近い場合、光源38からの光は、その入射方向にもよる
が、一部が第1の光電変換素子31の素子表面で反射
し、さらにその一部が遮光板35の下面で反射し、再度
第1の光電変換素子31に入射する場合がある。
FIG. 11 is an explanatory diagram of the problems of the above-mentioned basic configuration. In the figure, the same parts as those in FIG. When the angle formed between the element surface of the first photoelectric conversion element 31 and the surface of the light shielding plate 35 is parallel or nearly parallel, the light from the light source 38 is partially in the first direction, although it depends on the incident direction. In some cases, the light is reflected by the element surface of the photoelectric conversion element 31, and a part of the light is reflected by the lower surface of the light shielding plate 35, and is incident on the first photoelectric conversion element 31 again.

【0049】遮光板35として例えば黒色の薄板を使用
する場合、下面も黒色であるから光を吸収し再入射する
光はわずかであるが、位置検出の高精度化を図る上では
好ましくない。また、遮光板35としてアルミニウムな
どの高反射性の金属薄膜を使用する場合には、裏面を塗
料などで黒くしない限り再入射する光は、位置検出の精
度向上に好ましくない影響を及ぼすことになる。
When a black thin plate is used as the light shielding plate 35, since the lower surface is also black, a small amount of light is absorbed and re-incident, but this is not preferable in order to improve the accuracy of position detection. Further, when a highly reflective metal thin film such as aluminum is used as the light shielding plate 35, the re-incident light will adversely affect the accuracy of position detection unless the back surface is blackened with paint or the like. .

【0050】図1は、本発明の位置検出デバイスの第1
の実施の形態の部分図であり、図1(A)は正面図、図
1(B)は平面図である。図中、1は第1の光電変換素
子、2は傾斜型遮光板、3は光源、4は光、5は素子表
面の法線である。光源3からの光4が第1の光電変換素
子1に入射する光路中に傾斜型遮光板2を設置すること
により、光源3の方向に依存した出力が第1の光電変換
素子1から得られる。
FIG. 1 shows a first position detecting device according to the present invention.
1A is a front view, and FIG. 1B is a plan view. In the figure, 1 is a first photoelectric conversion element, 2 is an inclined type light-shielding plate, 3 is a light source, 4 is light, and 5 is a normal line to the surface of the element. By installing the inclined type light shielding plate 2 in the optical path in which the light 4 from the light source 3 enters the first photoelectric conversion element 1, an output depending on the direction of the light source 3 is obtained from the first photoelectric conversion element 1. .

【0051】このとき、傾斜型遮光板2を第1の光電変
換素子1の遮光されない側に傾斜させて設置し、第1の
光電変換素子1の素子表面と傾斜型遮光板2のなす角度
をθとすると、この角度θを適切な角度に設定すること
により、素子表面および傾斜型遮光板2の下面で反射し
た光が第1の光電変換素子1に再入射することを防げ
る。その結果、第1の光電変換素子1の出力への影響を
なくすることができる。このとき、傾斜型遮光板2また
はこの延長面と第1の光電変換素子素子表面またはこの
延長面の交線は、第1の光電変換素子1の受光領域側に
存在する。
At this time, the slant type shading plate 2 is installed so as to be slanted on the non-shielded side of the first photoelectric conversion element 1, and the angle between the element surface of the first photoelectric conversion element 1 and the slant type shading plate 2 is set. When θ is set, by setting this angle θ to an appropriate angle, it is possible to prevent the light reflected on the element surface and the lower surface of the inclined type light shielding plate 2 from re-entering the first photoelectric conversion element 1. As a result, it is possible to eliminate the influence on the output of the first photoelectric conversion element 1. At this time, the intersecting line of the inclined type light-shielding plate 2 or its extension surface and the surface of the first photoelectric conversion element element or this extension surface exists on the light receiving region side of the first photoelectric conversion element 1.

【0052】図1に示された構成により1次元の位置検
出が可能であるが、この構成を複数個設け、図8ないし
図10を参照して説明した基本構成と同様な配置にする
ことにより、2次元または3次元の位置検出が可能にな
り、別に第2の光電変換素子を設けることにより、光の
入射方向に依存した単位面積当たりの受光量の変化を補
償することができる。
Although the one-dimensional position can be detected by the configuration shown in FIG. 1, by providing a plurality of these configurations and arranging them in the same arrangement as the basic configuration described with reference to FIGS. 8 to 10. A two-dimensional or three-dimensional position can be detected, and by providing a second photoelectric conversion element separately, it is possible to compensate for a change in the amount of received light per unit area depending on the incident direction of light.

【0053】図2,図3は、本発明の位置検出デバイス
の動作説明図である。図中、図1と同様な部分には同じ
符号を用いて説明を省略する。4a,4bは第1,第2
の光である。第1の光電変換素子1への再入射を防ぐた
めに、図2(A)に示すように、傾斜型遮光板2を角度
θで設置した場合、傾斜型遮光板2の下面において、光
4を第1の光電変換素子1を外れる方向に反射させるこ
とが可能となるが、図2(B)に示すように角度θを大
きくしすぎると、第1の光電変換素子1の端までを有効
に使うことができなくなる場合がある。
2 and 3 are explanatory views of the operation of the position detecting device of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 4a and 4b are first and second
Is the light. In order to prevent re-incidence to the first photoelectric conversion element 1, as shown in FIG. 2 (A), when the inclined type light shielding plate 2 is installed at an angle θ, the light 4 is emitted on the lower surface of the inclined type light shielding plate 2. The first photoelectric conversion element 1 can be reflected in a direction away from the first photoelectric conversion element 1. However, if the angle θ is set too large as shown in FIG. 2B, even the end of the first photoelectric conversion element 1 becomes effective. It may not be possible to use it.

【0054】すなわち、第1の光電変換素子1が傾斜型
遮光板2の延長線上と交わり、図示Dの領域がある場
合、図示Dの領域では光線4の方向に依存して受光面積
が変化しない。また、角度θを大きくしすぎると、本発
明の動作原理による測定可能範囲が狭くなる。すなわ
ち、素子表面の法線5に対する光4の入射角が(π/2
−θ)より大きくなると、光4が傾斜型遮光板2の裏か
ら入射することになり、本発明の動作原理による測定可
能範囲を外れる。
That is, when the first photoelectric conversion element 1 intersects with the extension line of the inclined type light shielding plate 2 and there is a region D in the drawing, the light receiving area in the region D in the drawing does not change depending on the direction of the light ray 4. . Further, if the angle θ is too large, the measurable range according to the operation principle of the present invention becomes narrow. That is, the incident angle of the light 4 with respect to the normal line 5 on the element surface is (π / 2
If it is larger than −θ), the light 4 is incident from the back of the inclined type light shielding plate 2, which is out of the measurable range according to the operation principle of the present invention.

【0055】ここで、図3(A)に示すように、傾斜型
遮光板2の右端面を第1の光電変換素子1の中央を通る
垂直面上に設定し、かつ、傾斜型遮光板2の延長線上に
第1の光電変換素子1の端部が位置するように設定する
と、第1の光電変換素子1の端までを有効に使うことが
できるとともに、測定可能範囲が左右対称になる。さら
に、角度θを30度に設定すると、測定可能な入射角の
範囲が最も広がって左右に60度となるとともに、第1
の光電変換素子1への再入射を防ぐことができる。
Here, as shown in FIG. 3A, the right end surface of the slant type light shield plate 2 is set on a vertical plane passing through the center of the first photoelectric conversion element 1, and the slant type light shield plate 2 is set. If the end of the first photoelectric conversion element 1 is set to be located on the extension line of, the area up to the end of the first photoelectric conversion element 1 can be effectively used and the measurable range becomes symmetrical. Further, when the angle θ is set to 30 degrees, the measurable incident angle range is widest to 60 degrees to the left and right, and
It is possible to prevent re-incident light on the photoelectric conversion element 1.

【0056】図3(B)に示すように、第1の光4aの
ように、入射角が小さい光ほど第1の光電変換素子1へ
の再入射が起こりやすい。しかし、角度θを30度に設
定すると、第1の光4aであっても傾斜型遮光板2の下
面で反射した光は、第1の光電変換素子1の左端を左に
外れるため、再入射が生じない。また、遮光板4に平行
となるような入射角の第2の光4bは、第1の光電変換
素子1の右端に接することになり、第1の光電変換素子
1上に無駄な部分がない。したがって、図3に示したも
のは、特に好適な構成の1つである。
As shown in FIG. 3B, light having a smaller incident angle such as the first light 4a is more likely to be re-incident on the first photoelectric conversion element 1. However, when the angle θ is set to 30 degrees, even the first light 4a reflected by the lower surface of the inclined type light-shielding plate 2 deviates from the left end of the first photoelectric conversion element 1 to the left, so that it is re-incident. Does not occur. Further, the second light 4b having an incident angle that is parallel to the light shielding plate 4 comes into contact with the right end of the first photoelectric conversion element 1, and there is no useless portion on the first photoelectric conversion element 1. . Therefore, the one shown in FIG. 3 is one of the particularly preferable configurations.

【0057】角度θを30度以上としても同様の作用効
果が得られるが、検出可能な入射角の範囲が狭くなって
しまうため、左右に45度程度までが好適である。角度
θを30度未満にすると、入射角が小さい範囲において
再入射が起こるが、もともと再入射される光量は小さい
から、位置検出精度があまり問題にならない用途におい
ては誤差の範囲となる。また、用途によっては、入射角
の小さな光が存在しない場合もあり得る。
Even if the angle θ is set to 30 degrees or more, the same effect can be obtained, but the range of the incident angle that can be detected becomes narrow. When the angle θ is less than 30 degrees, re-incident light occurs in the range where the incident angle is small, but the amount of light that is re-incident is originally small, so that it falls within the error range in applications where the position detection accuracy does not matter so much. Depending on the application, there may be no light with a small incident angle.

【0058】なお、図3(A),図3(B)に示した構
成において、第1の光電変換素子1を右方向にずらせて
配置した場合には、位置検出可能範囲が左右非対称にな
るが、角度θが30度よりも小さい所定の角度であって
も、第1の光4aが光電変換素子1の素子表面と傾斜型
遮光板2の下面で反射したときに、第1の光電変換素子
1の左端を左に外れて再入射しないようにすることが可
能である。このように、遮光板の下面での反射光の反射
方向を外れるように第1の光電変換素子1を配置するこ
ともできる。
In the configuration shown in FIGS. 3A and 3B, when the first photoelectric conversion element 1 is arranged so as to be shifted to the right, the position detectable range becomes bilaterally asymmetric. However, even if the angle θ is a predetermined angle smaller than 30 degrees, when the first light 4a is reflected by the element surface of the photoelectric conversion element 1 and the lower surface of the inclined type light shielding plate 2, the first photoelectric conversion is performed. It is possible to deviate the left end of the element 1 to the left and prevent re-injection. In this way, the first photoelectric conversion element 1 can be arranged so as to deviate from the reflection direction of the reflected light on the lower surface of the light shielding plate.

【0059】傾斜型遮光板を用いて図8ないし図10を
参照して説明した基本構成と同様な配置にしたとき、3
個の第1の光電変換素子31〜33のそれぞれに対する
傾斜型遮光板の角度θは、同じ値にする必要はなく、所
望の位置検出可能範囲に応じて決めればよく、一部にθ
が0度のものを含んでいてもよい。
When the same arrangement as that of the basic structure described with reference to FIGS.
The angles θ of the inclined light-shielding plates with respect to each of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 do not have to be the same value and may be determined according to a desired position detectable range.
May include 0 degree.

【0060】傾斜型遮光板2は高反射性の金属板でもよ
いが、傾斜型遮光板2の下面は、反射率の小さな表面で
あることが望ましい。上述した説明では、正反射光の再
入射に着目して反射の影響を説明したが、反射には乱反
射もある。反射が避けられない場合には、乱反射する表
面よりもむしろ鏡面のように正反射する表面の方が望ま
しい場合がある。通常の遮光板では正反射の割合が多い
から、正反射光が第1の光電変換素子1を外れるように
すれば、ほぼ再入射がなくなる。
The inclined light-shielding plate 2 may be a highly reflective metal plate, but the lower surface of the inclined light-shielding plate 2 is preferably a surface having a small reflectance. In the above description, the influence of reflection was explained by focusing on re-incident light of specular reflection, but reflection also includes irregular reflection. If reflection is unavoidable, a specular surface such as a specular surface may be preferable to a diffusely reflecting surface. Since a regular light-shielding plate has a large proportion of specular reflection, if the specular reflection light is made to deviate from the first photoelectric conversion element 1, almost no re-incidence occurs.

【0061】上述した説明では、傾斜型遮光板2を平面
状の薄板としたが、これに限定されず、図3の傾斜型遮
光板2と同様に右端では角度30度をなすが、全体とし
ては上に凸となる曲面を有した遮光板など、素子表面か
らの正反射光の光路を第1の光電変換素子1から外れる
方向に変化させることができるものであればよい。平面
状の遮光板であっても、下面が特定方向あるいは特定領
域に強度の高い反射をする傾向がある遮光板を用いたと
きには、上述した曲面状遮光板と同様に、第1の光電変
換素子1をこの特定方向や特定領域を避けて配置すれば
よい。
In the above description, the inclined light-shielding plate 2 is a flat thin plate, but the invention is not limited to this. As with the inclined light-shielding plate 2 of FIG. 3, the right end forms an angle of 30 degrees, but as a whole, Is a light-shielding plate having a curved surface that is convex upward, as long as it can change the optical path of specularly reflected light from the element surface in a direction deviating from the first photoelectric conversion element 1. Even if it is a flat light-shielding plate, when a light-shielding plate whose lower surface tends to reflect strongly in a specific direction or in a specific region is used, the first photoelectric conversion element is used similarly to the curved light-shielding plate described above. 1 may be arranged avoiding this specific direction or specific area.

【0062】なお、図8に示した第1,第2の光電変換
素子31〜34,図1に示した第1の光電変換素子1の
受光面の端部近傍においては、素子の中央部等の他の部
分に比べ、光電変換出力のリニアリティが劣るなど精度
劣化要因を有する場合がある。このような場合には、例
えば、端部から精度劣化要因を有する部分までの受光面
に接して遮光板を設けるか、遮光塗料を塗布するため、
実質的な光電変換素子の端部の位置が実際の端部と異な
ることになる。したがって、第1の光電変換素子1の実
質的な端部が傾斜型遮光板2の延長線上に位置するよう
に傾斜型遮光板2を設ける。
In the vicinity of the edge of the light receiving surface of the first and second photoelectric conversion elements 31 to 34 shown in FIG. 8 and the first photoelectric conversion element 1 shown in FIG. There may be a factor of accuracy deterioration such as the linearity of the photoelectric conversion output being inferior to the other parts. In such a case, for example, a light-shielding plate is provided in contact with the light-receiving surface from the end portion to the portion having the accuracy deterioration factor, or because light-shielding paint is applied,
The position of the end of the photoelectric conversion element is substantially different from the actual end. Therefore, the inclined type light shielding plate 2 is provided so that the substantial end portion of the first photoelectric conversion element 1 is located on the extension line of the inclined type light shielding plate 2.

【0063】図1ないし図3に示された構成を複数個設
け、必要に応じて第2の光電変換素子を設けて、図8な
いし図10を参照して説明した基本構成と同様な配置に
したものが本発明の第1の実施の形態であったが、次
に、構成を多少変形させた実施の形態を図4ないし図5
を参照して説明する。
A plurality of configurations shown in FIGS. 1 to 3 are provided, and a second photoelectric conversion element is provided if necessary, and the same arrangement as the basic configuration described with reference to FIGS. 8 to 10 is provided. What was done was the first embodiment of the present invention. Next, an embodiment in which the configuration is slightly modified will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0064】図4は、本発明の位置検出デバイスの第2
の実施の形態の説明図である。図中、図8と同様な部分
には同じ符号を用いて説明を省略する。11〜13は傾
斜型遮光板である。この実施の形態は、図8において、
遮光板35〜37の設置場所を原点側に設定した上で、
各遮光板を傾斜型遮光板11〜13としたものであり、
個々の傾斜型遮光板は、図1〜図3を参照して説明した
傾斜型遮光板2と同様なものである。図8に示した基本
構成とは、受光領域と遮光領域が左右または上下反対に
なるが、同様の演算式を用いて、光源18の3次元位置
の座標を得ることができる。遮光される第1の光電変換
素子が2個の場合は光源の2次元位置を検出することが
できる。
FIG. 4 shows a second position detecting device according to the present invention.
It is explanatory drawing of embodiment of this. In the figure, the same parts as those in FIG. Reference numerals 11 to 13 denote inclined light-shielding plates. This embodiment is shown in FIG.
After setting the location of the light shields 35-37 to the origin side,
The respective shading plates are slanted shading plates 11 to 13,
The individual tilt type light shields are similar to the tilt type light shields 2 described with reference to FIGS. The light receiving region and the light shielding region are opposite to the basic configuration shown in FIG. 8, but the coordinates of the three-dimensional position of the light source 18 can be obtained by using the same arithmetic expression. When there are two first photoelectric conversion elements that are shielded from light, the two-dimensional position of the light source can be detected.

【0065】傾斜型遮光板11〜13を結合させて一体
化し屋根型にしてもよい。第1の実施の形態においても
傾斜型遮光板2をつないで1枚の遮光板にすることもで
きる。例えば、矩形状の中心穴が開けられた額縁状の傾
斜型遮光板に置き換え、この中心穴の下であって、光源
からの光がこの傾斜型遮光板に遮られない位置に第2の
光電変換素子34を設置する。
The inclined type light shielding plates 11 to 13 may be combined and integrated to form a roof type. Also in the first embodiment, the inclined type light-shielding plate 2 can be connected to form one light-shielding plate. For example, it is replaced with a frame-shaped slanting type light shading plate having a rectangular center hole, and a second photoelectric device is placed under the center hole and at a position where the light from the light source is not blocked by the slanting light shading plate. The conversion element 34 is installed.

【0066】図5は、本発明の位置検出デバイスの第3
の実施の形態の説明図である。図中、図8,図4と同様
な部分には同じ符号を用いて説明を省略する。この実施
の形態は、図8〜図10を参照して説明した基本構成に
おいて、遮光板35〜37を傾斜型遮光板11〜13と
し、第1の光電変換素子31〜33とこれに対応する傾
斜型遮光板11〜13の各1個を1組とし、この複数組
が互いに離されて設置され、さらに、各組に近接して、
1個の第2の光電変換素子34が個別に設置され、合計
3個の第2の光電変換素子34を用いた位置検出デバイ
スである。
FIG. 5 shows a third position detecting device according to the present invention.
It is explanatory drawing of embodiment of this. In the figure, the same parts as those in FIG. 8 and FIG. In this embodiment, in the basic configuration described with reference to FIGS. 8 to 10, the light shielding plates 35 to 37 are inclined type light shielding plates 11 to 13, and the first photoelectric conversion elements 31 to 33 correspond to this. Each one of the inclined type shading plates 11 to 13 is set as one set, and the plurality of sets are installed apart from each other, and further, in close proximity to each set,
This is a position detection device in which one second photoelectric conversion element 34 is individually installed and a total of three second photoelectric conversion elements 34 are used.

【0067】第1の光電変換素子31〜33を互いに離
して設置することにより、各光電変換素子31〜33に
おいて、光源からの光の入射方向が比較的大きく異なる
ことになるため、位置検出の精度が向上する。しかし、
仮に第2の光電変換素子34を1個のままにしておく
と、第1の光電変換素子31〜33と第2の光電変換素
子34との間でも、光源からの距離および光の入射方
向、光源の照射光の強度分布等が大きく異なることにな
る。
By disposing the first photoelectric conversion elements 31 to 33 apart from each other, the incident directions of the light from the light source are relatively different between the photoelectric conversion elements 31 to 33. Accuracy is improved. But,
If the second photoelectric conversion element 34 is left as it is, even between the first photoelectric conversion elements 31 to 33 and the second photoelectric conversion element 34, the distance from the light source and the incident direction of light, The intensity distribution of the irradiation light of the light source will differ greatly.

【0068】基本構成においては、第2の光電変換素子
34の出力を用いて、上述した光源からの距離等に依存
する単位面積当たりの光量の変化を補償していた。すな
わち、第1の光電変換素子31〜33と第2の光電変換
素子34の出力の比がそれぞれの照射面積または長さの
比に相当することを利用して光源の位置を検出してい
た。したがって、両者が離れていると、光源からの距離
等の相違によって位置検出の精度が劣化する可能性があ
る。
In the basic configuration, the output of the second photoelectric conversion element 34 is used to compensate for the change in the light quantity per unit area depending on the distance from the light source and the like. That is, the position of the light source is detected by utilizing the fact that the ratio of the outputs of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 and the second photoelectric conversion element 34 corresponds to the ratio of the respective irradiation areas or lengths. Therefore, if they are separated, the accuracy of position detection may deteriorate due to the difference in distance from the light source and the like.

【0069】そのため、この実施の形態では、第1の光
電変換素子31〜33のそれぞれに、個別に第2の光電
変換素子34を隣接させ、第1の光電変換素子31〜3
3の出力と、それぞれに近接した第2の光電変換素子3
4の出力とを組み合わせて演算することにより、第1の
光電変換素子31〜33の出力を正確に照射面積または
長さに関連づけることを可能とした。
Therefore, in this embodiment, the first photoelectric conversion elements 31 to 33 are individually adjacent to the second photoelectric conversion elements 34, and the first photoelectric conversion elements 31 to 33 are individually adjacent to each other.
3 and the second photoelectric conversion elements 3 close to each other.
By combining with the output of No. 4 and calculating, the output of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 can be accurately associated with the irradiation area or length.

【0070】この場合、(7)〜(9)式までに用いた
0 は、第1の光電変換素子31〜33に共通の値では
なく、各々の場所にある個別の第2の光電変換素子34
の出力を表わすことになる。したがって、この式以降の
演算式は修正されることになる。なお、第1の光電変換
素子,遮光板,全面で受光する第2の光電変換素子から
なる組が2組の場合は光源の2次元位置を検出すること
ができる。
In this case, the V 0 used in the equations (7) to (9) is not a value common to the first photoelectric conversion elements 31 to 33, but the individual second photoelectric conversions at the respective locations. Element 34
Will represent the output of Therefore, the arithmetic expressions after this expression will be modified. If there are two sets of the first photoelectric conversion element, the light shielding plate, and the second photoelectric conversion element that receives light over the entire surface, the two-dimensional position of the light source can be detected.

【0071】最後に、図6,図7を参照して、本発明の
位置検出デバイスを用いた位置検出装置の一具体例を説
明する。図6は、3次元位置検出ユニットをディスプレ
イの上に設置した位置検出装置の斜視図であり、図7
は、広範囲の3次元位置検出を行う位置検出装置の斜視
図である。図中、21は3次元位置検出ユニット、22
はペン、23はディスプレイ、24はキーボード、25
はデスク、26,27は仮想平面である。
Finally, with reference to FIGS. 6 and 7, a specific example of the position detecting apparatus using the position detecting device of the present invention will be described. FIG. 6 is a perspective view of the position detecting device in which the three-dimensional position detecting unit is installed on the display.
FIG. 3 is a perspective view of a position detecting device that detects a wide range of three-dimensional positions. In the figure, 21 is a three-dimensional position detection unit, 22
Is a pen, 23 is a display, 24 is a keyboard, 25
Is a desk, and 26 and 27 are virtual planes.

【0072】図6においては、80×40×40cmの
空間の3次元位置検出を行なう。デスク25の上には、
ディスプレイ23、キーボード24などが載置されてい
る。3次元位置検出ユニット21は、図1ないし図5を
参照して説明した第1〜第3の実施の形態の位置検出デ
バイスなどが組み込まれたものである。構成要素が小型
であるので、3次元位置検出ユニット21も小型に構成
でき、この図では、一例として、ディスプレイ23と略
同一平面内、具体的には、ディスプレイ23の上部に取
り付けてあるため、デスク25上で場所を取ることな
く、光源を備えたペン22と3次元位置検出ユニット2
1との間に使用者の手がはいって影になることを避ける
ことが可能である。
In FIG. 6, three-dimensional position detection in a space of 80 × 40 × 40 cm is performed. On the desk 25,
A display 23, a keyboard 24, etc. are mounted. The three-dimensional position detection unit 21 incorporates the position detection devices of the first to third embodiments described with reference to FIGS. 1 to 5. Since the constituent elements are small, the three-dimensional position detection unit 21 can also be made small, and in this figure, as an example, the three-dimensional position detection unit 21 is mounted on substantially the same plane as the display 23, specifically, above the display 23. The pen 22 provided with a light source and the three-dimensional position detection unit 2 are provided without taking up space on the desk 25.
It is possible to avoid the shadow of the user's hand entering between 1 and 1.

【0073】図示の例では、デスク25上とデスク25
に垂直な平面上に、それぞれ仮想平面26,27を設定
している。使用者は、これらの仮想平面26,27上で
ペン22を動かすことによって、ポインティング、例え
ば、特定点の指示や、コマンドの入力、手書きの文字,
図形の入力などを行なうことができる。3次元位置検出
装置は、光源の位置の3次元座標を出力できるから、そ
のまま3次元座標入力装置としても用いることができ
る。
In the illustrated example, the desk 25 and the desk 25
Virtual planes 26 and 27 are set on the planes perpendicular to, respectively. The user moves the pen 22 on these virtual planes 26 and 27 to perform pointing, for example, instruction of a specific point, command input, handwritten character,
It is possible to input figures. Since the three-dimensional position detecting device can output three-dimensional coordinates of the position of the light source, it can be used as it is as a three-dimensional coordinate input device.

【0074】使用者は、使い勝手に合わせて、デスク2
5の上または空間上の入力範囲や仮想平面26,27
を、80×40×40cmの空間の中で自由に設定する
ことが可能である。例えば、ディスプレイ23に接する
面を仮想平面に設定して、タッチパネルのように使った
り、仮想平面26をタブレットのように使ったり、2つ
のディスプレイ23の手前にそれぞれ仮想平面27を設
定したりするなど、自由に入力の領域を決めることがで
きる。
The user can select the desk 2 according to the convenience.
5 or the input range in space or virtual planes 26, 27
Can be freely set in a space of 80 × 40 × 40 cm. For example, the surface in contact with the display 23 is set as a virtual plane and used as a touch panel, the virtual plane 26 is used as a tablet, and the virtual planes 27 are set in front of the two displays 23. , You can freely decide the input area.

【0075】3次元位置検出ユニット21中には、演算
手段を内蔵する必要は必ずしもない。例えば、第1,第
2の光電変換素子の出力に応じたアナログ出力をユニッ
ト外に設けられた信号処理装置に伝送したり、あるい
は、A/D変換してディジタル伝送路を通して信号処理
装置または汎用のコンピュータに伝送し、ここで光源の
位置座標を演算したり、直接にカーソル等の表示位置を
指示するデータを出力してもよい。
The three-dimensional position detecting unit 21 does not necessarily need to incorporate a calculating means. For example, the analog output corresponding to the outputs of the first and second photoelectric conversion elements is transmitted to a signal processing device provided outside the unit, or is A / D converted and is transmitted to a signal processing device or a general-purpose device through a digital transmission path. The computer may be used to calculate the position coordinates of the light source or directly output the data indicating the display position of the cursor or the like.

【0076】ペン22は、例えば、通常用いられるボー
ルペン等に光源を設けたもので、ペン筺体の先端部、す
なわちペン先に赤外LEDユニットが取り付けられる。
この赤外LEDユニットが環状に配置されている場合に
は、ペン22の持ち方に影響されずに3次元位置検出ユ
ニット21に光を照射することができる。
The pen 22 is, for example, a ball-point pen or the like which is normally used and is provided with a light source. The infrared LED unit is attached to the tip of the pen housing, that is, the pen tip.
When the infrared LED units are arranged in a ring shape, the three-dimensional position detection unit 21 can be irradiated with light without being affected by how the pen 22 is held.

【0077】光源は主に赤外光を発光する。赤外光はオ
フィスなど一般的な作業環境において比較的少ない波長
の光である。赤外光以外の外乱光については、光電変換
素子の前に赤外透過フィルタを設けることで、効率よく
除去することが可能である。光源をパルス点灯し、光パ
ルスを所定周期で発生させるように光強度変調すると、
光電変換素子の出力からオフセット成分として現われる
ような外乱光の除去ができる。光源におけるパルスに同
期して光電変換素子の出力を取り込むと、外乱光の除去
に一層好適である。
The light source mainly emits infrared light. Infrared light has a relatively small wavelength in a general work environment such as an office. Ambient light other than infrared light can be efficiently removed by providing an infrared transmission filter before the photoelectric conversion element. When the light source is pulse-lighted and the light intensity is modulated so that light pulses are generated at a predetermined cycle,
The disturbance light that appears as an offset component can be removed from the output of the photoelectric conversion element. Taking in the output of the photoelectric conversion element in synchronization with the pulse from the light source is more suitable for removing ambient light.

【0078】赤外LEDと光電変換素子の距離が約10
m離れても、少なくとも1mm程度の分解能を有し、ま
た赤外透過フィルタの使用と赤外LEDの光強度変調に
よって、外乱光の下でも赤外LEDの位置検出が可能で
あるため、デスク上のマウスの代替品という範囲にとど
まらず、広い会議室における3次元位置検出が可能とな
る。
The distance between the infrared LED and the photoelectric conversion element is about 10
It has a resolution of at least about 1 mm even at a distance of m, and the position of the infrared LED can be detected even under ambient light by using the infrared transmission filter and the light intensity modulation of the infrared LED. It is possible to detect three-dimensional positions in a large conference room, not only as a substitute for the mouse.

【0079】なお、位置検出装置専用の光源を用いなく
てもよい。例えば、ノート型コンピュータの入力手段と
して使用されている、リモコンマウス等の赤外線リモコ
ンの送信用赤外発光を利用してもよい。この場合、3次
元位置検出ユニット21は、光強度変調された赤外光を
受光するから、これを復調すれば、他の情報の入力手段
としても機能することができる。
It is not necessary to use a light source dedicated to the position detecting device. For example, the infrared emission for transmission of an infrared remote controller such as a remote control mouse, which is used as an input means of a notebook computer, may be used. In this case, since the three-dimensional position detection unit 21 receives the infrared light whose light intensity is modulated, demodulating the infrared light enables it to function as an input unit for other information.

【0080】また、所定周期のパルスで光強度変調する
場合には、複数の光源がある場合でも、パルス周期を光
源ごとに異ならせることにより、受光側でパルス周期に
応じて光電変換出力をサンプリングするなどして、複数
の光源からの光の光電変換出力を区別をすることがで
き、複数の光源の位置を選択的にあるいは同時に検出す
ることができる。光源からパルスコードを送出する場合
には、このパルスコードを弁別することによっても光源
を特定することができる。位置演算手段において光源側
から信号線を通して同期信号を得る場合には、光源の区
別を行なう処理が容易になる。
Further, when the light intensity modulation is performed with a pulse having a predetermined cycle, the photoelectric conversion output is sampled on the light receiving side according to the pulse cycle by making the pulse cycle different for each light source even when there are a plurality of light sources. By doing so, the photoelectric conversion outputs of the light from the plurality of light sources can be distinguished, and the positions of the plurality of light sources can be detected selectively or simultaneously. When the pulse code is transmitted from the light source, the light source can be specified by discriminating the pulse code. When the position calculating means obtains the synchronizing signal from the light source side through the signal line, the process of distinguishing the light sources becomes easy.

【0081】図7は、広範囲の3次元位置検出を行う位
置検出装置の斜視図である。図中、図6と同様な部分に
は同じ符号を用いて説明を省略する。28はテーブルで
ある。この位置検出装置は、広範囲の3次元位置検出を
行うために、複数個の3次元位置検出ユニット21を設
けて、より高精度な位置検出を行なうもので、会議室へ
の応用例を示す。
FIG. 7 is a perspective view of a position detecting device for detecting a wide range of three-dimensional positions. In the figure, the same parts as those in FIG. 28 is a table. This position detecting device is provided with a plurality of three-dimensional position detecting units 21 in order to detect a wide range of three-dimensional positions, and performs more accurate position detection. An example of application to a conference room is shown.

【0082】この会議室では、正面に大型のディスプレ
イ23が設けられ、テーブル48に複数の出席者が着席
する。特に、手書き文字を0.1mmという高精度で検
出するために、3個の3次元位置検出ユニット21が、
常にペン22との距離が3m程度になるような場所、例
えば、天井に取り付けられている。ここでは、3×3×
3mの空間の3次元位置検出を行なう。ちなみに、ペン
22と3次元位置検出ユニット21の距離が10mの場
合でも、精度は1mm以上確保できる。会議の出席者各
自の目前に仮想平面27が設定されている。
In this conference room, a large display 23 is provided on the front, and a plurality of attendees are seated at the table 48. In particular, in order to detect handwritten characters with a high accuracy of 0.1 mm, the three three-dimensional position detection units 21
It is attached to a place where the distance from the pen 22 is always about 3 m, for example, the ceiling. Here, 3x3x
Three-dimensional position detection in a 3 m space is performed. By the way, even when the distance between the pen 22 and the three-dimensional position detection unit 21 is 10 m, the accuracy can be secured at 1 mm or more. A virtual plane 27 is set in front of each attendee of the conference.

【0083】3次元位置検出ユニット21内の少なくと
も1つの光電変換出力について、各3次元位置検出ユニ
ット21の間で比較し、最大の出力を有する3次元位置
検出ユニット21がアナログまたはディジタル演算によ
り選択される。この選択された3次元位置検出ユニット
21の光電変換出力に基づいて演算された出力が位置検
出出力となる。例えば、3次元位置検出ユニット21が
位置演算出力自体を出力する場合は、選択された3次元
位置検出ユニット21の出力を位置検出出力とし、光電
変換出力を出力する場合は、選択された3次元位置検出
ユニット21の光電変換出力に基づいて演算した位置演
算出力を位置検出出力とする。
At least one photoelectric conversion output in the three-dimensional position detecting unit 21 is compared among the three-dimensional position detecting units 21, and the three-dimensional position detecting unit 21 having the maximum output is selected by analog or digital calculation. To be done. The output calculated based on the photoelectric conversion output of the selected three-dimensional position detection unit 21 becomes the position detection output. For example, when the three-dimensional position detection unit 21 outputs the position calculation output itself, the output of the selected three-dimensional position detection unit 21 is used as the position detection output, and when the photoelectric conversion output is output, the selected three-dimensional position is output. The position calculation output calculated based on the photoelectric conversion output of the position detection unit 21 is used as the position detection output.

【0084】このようにして、ペン22との距離が最も
近く、高精度で位置検出を行える3次元位置検出ユニッ
ト21を選ぶことができる。選択される3次元位置検出
ユニット21は1つに限らず、光電変換出力の大きい方
から複数個を選び、それらから得られた3次元位置の位
置検出出力の平均値を求めて位置検出出力とすることも
できる。上述した比較用の光電変換出力としては、例え
ば、図8の第2の光電変換素子34の出力、あるいは、
第1の光電変換素子31〜33の出力の総和を用いるこ
ともできる。同時に、第1の光電変換素子31〜33の
出力のいずれかが所定の出力以下になった3次元位置検
出ユニット21を除くこともできる。
In this way, it is possible to select the three-dimensional position detecting unit 21 which is closest to the pen 22 and can detect the position with high accuracy. The number of three-dimensional position detection units 21 to be selected is not limited to one, and a plurality of photoelectric conversion outputs are selected, and the average value of the position detection outputs of the three-dimensional positions obtained from them is calculated to obtain the position detection output. You can also do it. As the photoelectric conversion output for comparison described above, for example, the output of the second photoelectric conversion element 34 in FIG. 8 or
It is also possible to use the sum of the outputs of the first photoelectric conversion elements 31 to 33. At the same time, it is also possible to exclude the three-dimensional position detection unit 21 in which one of the outputs of the first photoelectric conversion elements 31 to 33 becomes equal to or less than a predetermined output.

【0085】ここで、ペン22の向きによっては、選択
された3次元位置検出ユニット21でも、図8の第1,
第2の光電変換素子31〜34の出力、例えば、第2の
光電変換素子34の出力が小さくなり、検出限界に近づ
くか、これ以下になる場合がある。このような場合に
は、大型のディスプレイ23の表示画面上において、ペ
ン22の位置に対応する位置に表示されていたカーソル
等が、意に反した位置にとどまることになる。そこで、
このような場合は、ディスプレイ23上でカーソル等の
表示を消すか、表示位置を直前の位置に保持して異なる
色または形状のカーソルを表示したり、特定の所定位置
に表示させる等、表示を変更することによって、混乱を
避けることができる。
Here, depending on the orientation of the pen 22, even the selected three-dimensional position detecting unit 21 has the first and second positions shown in FIG.
The output of the second photoelectric conversion elements 31 to 34, for example, the output of the second photoelectric conversion element 34 may become small and approach the detection limit or may be less than this. In such a case, on the display screen of the large-sized display 23, the cursor or the like displayed at the position corresponding to the position of the pen 22 stays at an unintended position. Therefore,
In such a case, the display of the cursor or the like on the display 23 may be erased, or the display position may be held at the previous position to display a cursor of a different color or shape, or may be displayed at a specific predetermined position. You can avoid confusion by making changes.

【0086】図6の位置検出装置と同様に、図示を省略
した複数のディスプレイ23の各々のポインティング等
のために、複数の仮想平面27を設定することも可能で
ある。これらの仮想平面27は、出席者ごとに別の仮想
平面27を設定することができる。会議の出席者は、ペ
ン22で目前の仮想平面27に筆記することによって、
その筆記を、例えば大型のディスプレイ23に反映させ
ることができる。これによって、多量の情報を扱った
り、スムーズなコミュニケーションを実現することがで
きる。従来、プレゼンター以外の人の、発表資料への書
き込みや指示が困難であった状況から、会議室の任意の
場所から自由に発表資料にコメント,質問などを書き加
えることが可能となり、会議時間の有効利用およびコミ
ュニケーションの円滑化を実現することができる。
Similar to the position detecting device of FIG. 6, it is possible to set a plurality of virtual planes 27 for pointing and the like of a plurality of displays 23 (not shown). These virtual planes 27 can set different virtual planes 27 for each attendee. Attendees at the meeting can write on the virtual plane 27 in front of them with the pen 22
The writing can be reflected on, for example, the large display 23. As a result, a large amount of information can be handled and smooth communication can be realized. In the past, it was difficult for anyone other than the presenter to write or give instructions to the presentation materials, so it was possible to add comments, questions, etc. to the presentation materials from any place in the meeting room, and Effective use and smooth communication can be realized.

【0087】本発明の位置検出装置は、一般的な1次元
ないし3次元位置検出装置として、光源の位置検出のみ
ならず、光源から照射された光の反射を利用してその反
射点の位置検出を行うこともできる。この場合、反射点
は実質的に光源となる。また、バーチャル・リアリティ
関連の技術への応用も可能であり、例えば、使用者の体
の一部に光源または反射体を設置することにより、体の
動きや身ぶりを検出する入力装置となる。更に、ペン等
を物体に沿ってなぞることにより3次元の物体形状の認
識装置の入力装置ともなる。
The position detecting device of the present invention is a general one-dimensional or three-dimensional position detecting device, and not only detects the position of the light source but also detects the position of the reflection point by utilizing the reflection of the light emitted from the light source. You can also do In this case, the reflection point is substantially the light source. Further, it can be applied to the technology related to virtual reality. For example, by installing a light source or a reflector on a part of the user's body, it becomes an input device for detecting body movement or gesturing. Further, by tracing a pen or the like along the object, it also serves as an input device for a three-dimensional object shape recognition device.

【0088】[0088]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、光源か
らの光を遮光する遮光手段と、少なくとも1つの第1の
光電変換手段を有し、第1の光電変換手段は、遮光手段
により光源の位置に応じて光の一部が遮光される位置に
設置され、遮光手段は、第1の光電変換手段からの反射
光を受け、反射光の光路を第1の光電変換手段を外れる
方向に変化させることから、レンズの焦点距離や収差を
考慮した設計を必要とせず、組立て時の調整も容易であ
り、受光量を多くとることができるという効果がある。
第1の光電変換素子への入射光の一部が光電変換素子表
面で反射し、さらに遮光板の裏面で反射して、再度第1
の光電変換素子に再入射することを防止できるという効
果がある。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a light blocking means for blocking the light from the light source and at least one first photoelectric conversion means, and the first photoelectric conversion means is the light blocking means. Is installed at a position where a part of the light is shielded according to the position of the light source, and the light shielding means receives the reflected light from the first photoelectric conversion means and deviates the optical path of the reflected light from the first photoelectric conversion means. Since it is changed in the direction, there is an effect that a design considering the focal length and the aberration of the lens is not necessary, the adjustment at the time of assembly is easy, and the amount of received light can be increased.
A part of the incident light to the first photoelectric conversion element is reflected on the surface of the photoelectric conversion element and further reflected on the back surface of the light shielding plate, and again the first photoelectric conversion element is formed.
There is an effect that it is possible to prevent the light from re-entering the photoelectric conversion element.

【0089】請求項2に記載の発明によれば、遮光手段
が略平面状であり、少なくとも1つの第1の光電変換手
段に対し、遮光しない側に傾斜して設置されることか
ら、簡単な構成で第1の光電変換手段からの反射光の光
路を第1の光電変換手段を外れる方向に変化させること
ができるという効果がある。
According to the invention described in claim 2, since the light shielding means is substantially flat and is installed so as to be inclined to the side not shielded from the at least one first photoelectric conversion means, it is simple. With the configuration, there is an effect that the optical path of the reflected light from the first photoelectric conversion means can be changed in a direction away from the first photoelectric conversion means.

【0090】請求項3に記載の発明によれば、遮光手段
と前記少なくとも1つの第1の光電変換手段のなす角度
が約30度であることから、第1の光電変換素子1の端
までを有効に使うとともに、測定可能範囲を左右対称に
広げることが可能になるという効果がある。
According to the third aspect of the invention, since the angle formed by the light shielding means and the at least one first photoelectric conversion means is about 30 degrees, the distance from the end of the first photoelectric conversion element 1 to There is an effect that it can be used effectively and the measurable range can be expanded symmetrically.

【0091】請求項4に記載の発明によれば、少なくと
も1つの第2の光電変換手段を有し、第2の光電変換手
段が、遮光手段により光が遮光されることのない位置に
設置されることから、光源からの距離および光の方向、
光源の照射光の強度等に依存する単位面積当たりの光量
の変化などを補償することができるという効果がある。
According to the invention described in claim 4, at least one second photoelectric conversion means is provided, and the second photoelectric conversion means is installed at a position where light is not blocked by the light blocking means. Therefore, the distance from the light source and the direction of the light,
There is an effect that it is possible to compensate a change in the amount of light per unit area depending on the intensity of the irradiation light of the light source.

【0092】請求項5に記載の発明によれば、複数の第
1の光電変換手段を備え、複数の第1の光電変換手段
が、略同一平面内に設置されることから、光源の位置の
検出が容易になるという効果がある。
According to the invention described in claim 5, since the plurality of first photoelectric conversion means are provided and the plurality of first photoelectric conversion means are installed in substantially the same plane, the position of the light source can be changed. This has the effect of facilitating detection.

【0093】請求項6に記載の発明によれば、第1の光
電変換手段の個数が、検出すべき光源の位置の次元の数
と同数であることから、少ない個数で光源の位置を検出
することができるという効果がある。
According to the invention described in claim 6, the number of the first photoelectric conversion means is the same as the number of dimensions of the position of the light source to be detected, and therefore the position of the light source is detected with a small number. The effect is that you can.

【0094】請求項7に記載の発明によれば、光源と請
求項1ないし6のいずれか1項に記載の位置検出デバイ
スを有することから、光源の波長など光源の特性に合わ
せた位置検出デバイスを用いることができるという効果
がある。
According to the invention described in claim 7, since the light source and the position detecting device according to any one of claims 1 to 6 are provided, the position detecting device adapted to the characteristics of the light source such as the wavelength of the light source. There is an effect that can be used.

【0095】請求項8に記載の発明によれば、光源が移
動体に設けられたものであることから、移動体の位置を
リアルタイムで検出することができるという効果があ
る。したがって、移動体の進行方向や速度,加速度な
ど、位置変化を検出することが可能となる。例えば、移
動体がペンである場合には、手書きの文字や図形の入
力、またはコマンドの入力やポインティングをリアルタ
イムで行うことが可能となる。また、従来技術として説
明した特開平6−42919号公報に記載されているよ
うに、移動体が無人車または宇宙船である場合には、無
人車の光学的誘導装置や宇宙船のドッキングといった位
置制御などに使用することができる。
According to the invention described in claim 8, since the light source is provided in the moving body, there is an effect that the position of the moving body can be detected in real time. Therefore, it is possible to detect the position change such as the moving direction, speed, and acceleration of the moving body. For example, when the moving body is a pen, it becomes possible to input handwritten characters and figures, or to input commands and point in real time. Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-42919 described in the related art, when the moving body is an unmanned vehicle or a spacecraft, a position such as an optical guidance device of the unmanned vehicle or docking of the spacecraft. It can be used for control, etc.

【0096】請求項9に記載の発明によれば、請求項1
ないし6のいずれか1項に記載の位置検出デバイスと、
位置検出デバイスの光電変換出力に基づいて、光源の位
置を演算する位置演算手段を有することから、容易に位
置を検出することができるという効果がある。
According to the invention of claim 9, claim 1
A position detecting device according to any one of 1 to 6;
Since it has the position calculation means for calculating the position of the light source based on the photoelectric conversion output of the position detection device, there is an effect that the position can be easily detected.

【0097】請求項10に記載の発明によれば、光源と
複数の位置検出デバイスと位置演算手段を有し、位置検
出デバイスが、請求項1ないし6のいずれか1項に記載
の位置検出デバイスであり、位置演算手段が、位置検出
デバイスのそれぞれにおける少なくとも1つの光電変換
出力に基づいて、複数の位置検出デバイスのうち少なく
とも1つの位置検出デバイスを選択し、選択された位置
検出デバイスの光電変換出力に基づいて光源の位置を演
算することから、1つの位置検出デバイスのみを用いる
場合よりも高精度で位置検出ができるという効果があ
る。
According to the tenth aspect of the present invention, the position detecting device has a light source, a plurality of position detecting devices, and position calculating means, and the position detecting device is the position detecting device according to any one of the first to sixth aspects. The position calculation means selects at least one position detection device from the plurality of position detection devices based on at least one photoelectric conversion output of each of the position detection devices, and the photoelectric conversion of the selected position detection device is performed. Since the position of the light source is calculated based on the output, there is an effect that the position can be detected with higher accuracy than in the case where only one position detecting device is used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の位置検出デバイスの第1の実施の形
態の部分図である。
FIG. 1 is a partial view of a first embodiment of a position detection device of the invention.

【図2】 本発明の位置検出デバイスの動作説明図であ
る。
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the position detection device of the present invention.

【図3】 本発明の位置検出デバイスの動作説明図であ
る。
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the position detection device of the present invention.

【図4】 本発明の位置検出デバイスの第2の実施の形
態の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a second embodiment of the position detection device of the invention.

【図5】 本発明の位置検出デバイスの第3の実施の形
態の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a third embodiment of the position detection device of the invention.

【図6】 3次元位置検出ユニットをディスプレイの上
に設置した位置検出装置の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of a position detection device in which a three-dimensional position detection unit is installed on a display.

【図7】 広範囲の3次元位置検出を行う位置検出装置
の斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of a position detection device that performs three-dimensional position detection over a wide range.

【図8】 本発明の位置検出原理を示す基本構成の平面
図である。
FIG. 8 is a plan view of a basic configuration showing the position detection principle of the present invention.

【図9】 図8のx−y平面の断面図および光源と各部
の位置関係を示す説明図である。
9 is a cross-sectional view of the xy plane of FIG. 8 and an explanatory diagram showing a positional relationship between the light source and each part.

【図10】 図8のx−z平面の断面図および光源と各
部の位置関係を示す説明図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the xz plane of FIG. 8 and an explanatory diagram showing a positional relationship between the light source and each part.

【図11】 図8の基本構成の問題点の説明図である。11 is an explanatory diagram of a problem of the basic configuration of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の光電変換素子、2,11〜13…傾斜型遮光
板、3、38…光源、4…光、4a,4b…第1,第2
の光、5…素子表面の法線、21…3次元位置検出ユニ
ット、22…ペン、23…ディスプレイ、24…キーボ
ード、25…デスク、26,27…仮想平面、31〜3
3…第1の光電変換素子、34…第2の光電変換素子、
35〜37…遮光板、39…原点。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st photoelectric conversion element, 2, 11-13 ... inclination type light-shielding plate, 3, 38 ... light source, 4 ... light, 4a, 4b ... 1st, 2nd
Light, 5 ... Element surface normal, 21 ... Three-dimensional position detection unit, 22 ... Pen, 23 ... Display, 24 ... Keyboard, 25 ... Desk, 26, 27 ... Virtual plane, 31-3
3 ... 1st photoelectric conversion element, 34 ... 2nd photoelectric conversion element,
35-37 ... Shading plate, 39 ... Origin.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を遮光する遮光手段と、少
なくとも1つの第1の光電変換手段を有し、第1の光電
変換手段は、前記遮光手段により前記光源の位置に応じ
て前記光の一部が遮光される位置に設置され、前記遮光
手段は、前記第1の光電変換手段からの反射光を受け、
該反射光の光路を前記第1の光電変換手段を外れる方向
に変化させることを特徴とする位置検出デバイス。
1. A light shielding unit for shielding light from a light source, and at least one first photoelectric conversion unit, wherein the first photoelectric conversion unit uses the light shielding unit according to the position of the light source. Is installed at a position where a part of the light is shielded, the light shield means receives the reflected light from the first photoelectric conversion means,
A position detecting device, characterized in that an optical path of the reflected light is changed in a direction away from the first photoelectric conversion means.
【請求項2】 前記遮光手段は、略平面状であり、前記
少なくとも1つの第1の光電変換手段に対し、遮光しな
い側に傾斜して設置されることを特徴とする請求項1に
記載の位置検出デバイス。
2. The light-shielding means is substantially flat and is installed so as to be inclined to a side that does not shield light with respect to the at least one first photoelectric conversion means. Position detection device.
【請求項3】 前記遮光手段と前記少なくとも1つの第
1の光電変換手段のなす角度は、約30度であることを
特徴とする請求項2に記載の位置検出デバイス。
3. The position detecting device according to claim 2, wherein an angle formed by the light shielding unit and the at least one first photoelectric conversion unit is about 30 degrees.
【請求項4】 少なくとも1つの第2の光電変換手段を
有し、第2の光電変換手段は、前記遮光手段により前記
光が遮光されることのない位置に設置されることを特徴
とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の位置検
出デバイス。
4. At least one second photoelectric conversion means is provided, and the second photoelectric conversion means is installed at a position where the light is not shielded by the light shielding means. The position detection device according to any one of items 1 to 3.
【請求項5】 複数の第1の光電変換手段を備え、複数
の第1の光電変換手段は、略同一平面内に設置されるこ
とを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載
の位置検出デバイス。
5. A plurality of first photoelectric conversion means are provided, and the plurality of first photoelectric conversion means are installed in substantially the same plane. The position detection device described.
【請求項6】 第1の光電変換手段の個数は、検出すべ
き光源の位置の次元の数と同数であることを特徴とする
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の位置検出デバ
イス。
6. The position detection device according to claim 1, wherein the number of the first photoelectric conversion means is the same as the number of dimensions of the position of the light source to be detected. .
【請求項7】 光源と請求項1ないし6のいずれか1項
に記載の位置検出デバイスを有することを特徴とする位
置検出装置。
7. A position detecting device comprising a light source and the position detecting device according to claim 1.
【請求項8】 前記光源は移動体に設けられたものであ
ることを特徴とする請求項7に記載の位置検出装置。
8. The position detecting device according to claim 7, wherein the light source is provided on a moving body.
【請求項9】 請求項1ないし6のいずれか1項に記載
の位置検出デバイスと、前記位置検出デバイスの光電変
換出力に基づいて、前記光源の位置を演算する位置演算
手段を有することを特徴とする位置検出装置。
9. The position detecting device according to claim 1, and position calculating means for calculating the position of the light source based on a photoelectric conversion output of the position detecting device. Position detection device.
【請求項10】 光源と複数の位置検出デバイスと位置
演算手段を有し、前記位置検出デバイスは、請求項1な
いし6のいずれか1項に記載の位置検出デバイスであ
り、前記位置演算手段は、前記位置検出デバイスのそれ
ぞれにおける少なくとも1つの光電変換出力に基づい
て、複数の前記位置検出デバイスのうち少なくとも1つ
の位置検出デバイスを選択し、選択された位置検出デバ
イスの光電変換出力に基づいて前記光源の位置を演算す
ることを特徴とする位置検出装置。
10. A light source, a plurality of position detecting devices, and position calculating means, wherein the position detecting device is the position detecting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the position calculating means is Selecting at least one position detection device among the plurality of position detection devices based on at least one photoelectric conversion output in each of the position detection devices, and selecting the position detection device based on the photoelectric conversion output of the selected position detection device. A position detection device characterized by calculating the position of a light source.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005293103A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Alpine Electronics Inc Space input system
KR101467895B1 (en) * 2013-02-28 2014-12-03 삼성중공업(주) A localization method of marking unit and an appartus for marking using the same
JP2016133464A (en) * 2015-01-21 2016-07-25 株式会社ジェイテクト Sphere position measurement device

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