JPH09319501A

JPH09319501A - 座標検出装置

Info

Publication number: JPH09319501A
Application number: JP13505796A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Nakazawa; 文彦中沢; Satoshi Sano; 聡佐野; Ippei Sawaki; 一平佐脇
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 1997-12-12
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: JP3807779B2

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、座標検出装置に関し、小型かつ
簡単な構成の座標検出装置を提供することを課題とす
る。【解決手段】再帰性反射部を有する位置指示手段と、
発光手段と前記再帰性反射部を介して反射された反射光
の受光角度を検出する角度検出手段とからなる発光・検
出手段を２組以上備え、１つの発光・検出手段を構成す
る発光手段と角度検出手段が、それぞれの光軸がどちら
も座標入力領域の略中央を向くように近接配置され、２
組以上の発光・検出手段が、互に座標入力領域の周辺部
に所定の間隔をおいて配置されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、座標検出装置に
関し、特にパーソナルコンピュータ等において、情報の
入力や選択をするためにペンによって指示された座標位
置を検出する座標検出装置に関する。この座標検出装置
は、電子黒板や大型のディスプレイと共に一体化して利
用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、座標検出装置としては、ペンで座
標入力面を押さえた時、あるいはペンが座標入力面に接
近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な変化を
検出するものがある。また、レーザビーム光をスキャン
して、座標位置を指示するペンに備えられた鏡からの反
射光を検出してペンによって指示された座標位置を検出
するものがある。

【０００３】たとえば、特開昭５７−２１１６３７号公
報には、軸先に反射手段を設けたペンと、発光器及び受
光器を回転させる１対のペン位置検出機構を備え、発光
器から出たビーム光をスキャンし、反射光を受光した方
向によってペンの位置を検出する光学式座標入力装置が
記載されている。また、特開昭６３−１６７５３４号公
報には、単一の発光手段とその周囲に複数の受光素子を
備え、発光手段から出た光を再帰性反射シート（レトロ
リフレクター）で反射させて受光素子で受光した光の強
度から指示位置を演算する光指示入力装置が記載されて
いる。

【０００４】特開昭６３−１８７３２９号公報には、デ
ィスプレイ位置のスクリーンの周囲に近接して赤外線光
送受信器を配置し、再帰性反射鏡（レトロリフレクタ
ー）からの戻り光の受光位置を赤外線光送受信器で検出
する光指示入力装置が記載されている。さらに、特開平
２−１５５０２４号公報には、レーザ光を回転ミラーで
スキャンさせ、光反射球面体を備えた位置指示器によっ
て反射されたレーザ光を光検出器で検出し、その検出し
たときの回転ミラーの回転角度から位置を検出する三次
元座標入力装置が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、静電又は電磁
誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面
に電気的なスイッチ機能を有するため製造コストが高
く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要である
ため操作性に難点があった。また、ビーム光をスキャン
して反射光を受光したときのスキャン方向から座標位置
を検出する従来の座標位置検出装置では、モータ等のビ
ーム光をスキャンさせる機構が必要となり、位置検出の
信頼性が低く、また装置全体の小型化が困難である。ま
た、従来の発光及び受光素子を備えた装置と、この装置
とは空間的に離れた位置に配置された再帰性反射シート
とから構成される座標検出装置は、再帰性反射シートを
動かすことによって空間的に離れた位置を指示するもの
であり、ある固定された平面内での座標検出をするもの
ではない。

【０００６】この発明は、以上のような点を考慮してな
されたものであり、ある固定された座標入力面内の座標
位置をペンによって指示する座標検出装置において、２
組以上の発光部及び受光部を有する検出装置を所定の間
隔をおいて配置することによって、スキャン機構を持た
ずに簡単な構成で小型かつ信頼性の高い座標検出装置を
提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、再帰性反射
部を有する位置指示手段と、発光手段と前記再帰性反射
部を介して反射された反射光の受光角度を検出する角度
検出手段とからなる発光・検出手段を２組以上備え、１
つの発光・検出手段を構成する発光手段と角度検出手段
が、それぞれの光軸がどちらも座標入力領域の略中央を
向くように近接配置され、２組以上の発光・検出手段
が、互いに座標入力領域の周辺部に所定の間隔をおいて
配置されることを特徴とする座標検出装置を提供するも
のである。

【０００８】また、前記角度検出手段は、受光角度検出
の信頼性を向上させるために、反射光の受光される位置
によってその反射光の受光角度に対応した信号を発生す
る受光素子と、この受光素子の前方にあって反射光を集
光する集光手段とから構成されることが好ましい。ここ
で、前記集光手段は、光学レンズ、又は微小なスリット
を有するアパーチャーを用いることができる。

【０００９】この発明は、座標入力領域となる平面状の
座標入力板をさらに備え、この入力板が４角形状であ
り、前記２組以上の発光・検出手段が、それぞれ座標入
力板のいずれかの角に備えられた構成としてもよい。ま
た、発光手段からの光を座標入力領域面と平行であって
扇形状に集光する光学レンズを、前記発光手段の光の方
向に対して前方であって所定の間隔だけ離れた位置に、
さらに備えてもよい。受光角度検出の信頼性を向上させ
るために、前記各組の発光・検出手段の発光手段の発光
を所定の時間間隔で順次行わせる時分割制御手段をさら
に備えてもよい。また、表示表面が座標入力領域となる
表示装置をさらに備える場合には、誤動作を防止するた
め、表示表面上に赤外線カットフィルタを配置すること
が好ましい。

【００１０】さらに、この発明は、前記各組の発光検出
手段の受光角度検出手段によって検出された複数の受光
角度を用いて、前記位置指示手段によって指示された座
標入力領域上の位置を演算する演算手段をさらに備えた
座標検出装置を提供するものである。

【００１１】ここで、位置指示手段は、通常筆記具と同
じ形状をしていることが好ましく、いわゆるペンと同様
に細長い形状であればよい。以下、位置指示手段をペン
と呼ぶ。また、位置指示手段が有する再帰性反射部は、
入射光を反射するために鏡が取付けられていることが好
ましく、さらに先端付近に設けることが好ましい。さら
に、入射光をその入射光路と同じ方向に反射するため
に、再帰性反射部はいわゆる「コーナーキューブ」と呼
ばれる互いに直交する３つの平面鏡から構成される微小
な反射鏡を多数配置した構造とすることが好ましい。

【００１２】発光手段は種々のＬＥＤを用いることがで
きるが、動作時の眩しさを防ぐ点で赤外光を利用する方
が好ましく、特に赤外光（波長９００ｎｍ程度）を発光
するＬＥＤが好ましい。

【００１３】また、発光手段の光の方向に対して前方で
あって所定の間隔だけ離れた位置に設けられる光学レン
ズは、いわゆる「シリンドリカルレンズ」あるいは「ト
ロイダルレンズ」を用いることができる。これによっ
て、発光手段から発散された光のうち座標入力領域面と
垂直な方向に発散された光が座標入力領域面と平行な扇
形状に集光される。

【００１４】角度検出手段に用いられる集光手段とし
て、光学レンズを用いる場合は、座標入力面と平行な方
向のみ集光すればいいので、いわゆる「シリンドリカル
レンズ」を用いることが好ましい。また、集光手段とし
てアパーチャーを用いる場合は、反射光をスポット光に
しぼる透過孔を１つ有したアパーチャーを用いればよ
い。

【００１５】角度検出手段に用いられる受光素子は、一
般のフォトダイオードと同様の構造を持つＰＳＤ（Posi
tion Sensitive Light Detector)を用いることができ
る。ここで、ＰＳＤは、集光手段によって集光された光
の方向（角度）をその受光位置によって検出するため、
座標入力領域面と平行な方向に細長い形状の１次元ＰＳ
Ｄを用いることが好ましい。ところで、ＰＳＤは、光の
受光位置によって異なる電気信号を発生する素子であ
る。ＰＳＤ上の受光位置と、角度検出手段に入射してく
るペンからの反射光の受光角度は１対１に対応している
ため、予め「受光角度」、「ＰＳＤ上の受光位置」及び
ＰＳＤが発生する電気信号との対応関係を定めておけ
ば、ＰＳＤによって直接計測される電気信号の値から、
ペンからの反射光の受光角度が計算され、さらに幾何学
的原理により、ペンの指示位置が求められる。

【００１６】ペンによって反射された光は、発光手段か
ら出射された光の入射路と同じ光路を逆に通って戻って
くるので、発光手段と角度検出手段は近接して配置され
るが、発光手段の発光光軸と角度検出手段の受光光軸と
が、ほぼ一致するように、同一の筺体の中に一体成形さ
れることが好ましい。ここで前記したように発光光軸と
受光光軸がどちらも座標入力領域の略中央を向くよう
に、発光手段と角度検出手段とからなる発光・検出手段
を座標入力領域に対して配置してもよい。このように、
発光・検出手段は、光をスキャンする機構を有すること
もなく、座標入力領域に対して配置されるので、簡単な
構成とすることができる。

【００１７】また、発光・検出手段は、そのＰＳＤによ
って検出される受光角度をもとにペンの位置を特定でき
るようにするために、２組以上必要である。ただし、２
組以上の発光・検出手段が必要となるが、少なくとも２
組の発光・検出手段があれば十分であり、座標検出装置
の小型化のためには、２組だけ発光・検出手段を備える
ことが好ましい。また、２組の発光・検出手段が用いら
れる場合、座標入力領域の中心（基準点）から見て、全
く同方向に存在しないように、所定の間隔だけ離れて配
置されればよい。座標入力領域の中心と発光・検出手段
の位置関係は、特に限定されるものではなく、前記した
ように座標入力領域が四角形の場合は、２組の発光・検
出手段をそれぞれ、四角形の隣り合う２つの角に配置す
ればよい。また、前記した時分割制御手段及び演算手段
は、ＭＰＵを中心とした、いわゆるマイクロコンピュー
タによって実現できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発
明が限定されるものではない。

【００１９】図１に、この発明の座標検出装置の一実施
例の構成図を示す。ここでは、四角形状の平面板である
座標入力面１の隣接する２つの角（ｋ１，ｋ２）に、発
光検出装置２，３を固定して設置する。この２つの発光
検出装置２，３から座標入力面１上に光が発射される。
一方、利用者は、位置指示棒、すなわちペン５で座標入
力面１上の任意の位置を指し示す。

【００２０】このとき、発光検出装置２，３は、発光検
出装置２，３から発せられた光のうちペン５で反射して
発光検出装置２，３に戻ってきた光を検出して、ペン５
の位置座標を算出する。発光検出装置２，３は、どちら
も同じ構成を持つものを用い、発光部２−１，３−１
と、受光角度検出部２−２，３−２とから構成される。
ここで、発光検出装置２，３は、発光部から発光される
光の発光光軸と、受光角度検出部の受光光軸とがどちら
も座標入力面の基準点４の方向を向くように、座標入力
面１に対して設置される。なお、発光検出装置は、前記
した発光・検出手段に相当し、発光部は発光手段に、受
光角度検出部は角度検出手段に相当する。

【００２１】図１において、座標入力面１の角ｋ１と基
準点４とを結ぶ線分ａ１，座標入力面の角ｋ２と基準点
４とを結ぶ線分ａ２の方向を発光検出装置２，３それぞ
れの発光光軸及び受光光軸とする。ここで線分ａ１，ａ
２は、座標入力面１の角を４５°に２等分する方向とす
る。また、座標入力面１の角ｋ２を原点（０，０）と
し、座標入力面１上の位置を横方向をＹ軸，縦方向をＸ
軸とするＸ−Ｙ座標系で表わすものとする。

【００２２】図２に、発光検出装置２，３の一実施例の
構成の概念図を示す。ここで、発光検出装置のうち発光
部２−１，３−１は、光源（ＬＥＤ）６と光学レンズ７
とから構成される。光学レンズ７は、像の一方向の倍率
のみを変えることを特徴とするシリンドリカルレンズ、
又は像の一方向の倍率のみを変え、しかも入射角度によ
る倍率の変化が無いことを特徴とするトロイダルレンズ
を利用する。また、発光検出装置のうち受光角度検出部
２−２，３−２は、ＰＳＤ８とシリンドリカルレンズ９
とから構成される。

【００２３】ＬＥＤ６から発せられた光は、その直前に
配置される光学レンズ７によって、座標入力面１と平行
なビームとなるように集光される。すなわち図６に示す
ように、座標入力面１と垂直な方向の光を光学レンズ７
によって座標入力面１と平行になるように集光し、さら
に、座標入力面１と平行な扇形状のビームとなるように
する。このように、扇形状のビームに集光すれば、集光
しない時に比べてより有効に光を利用できるため、位置
検出の信頼性の向上が図れる。ここで、ＬＥＤ６として
は、可視光線を発光するものでもよいが、赤外線（波長
８９０ｎｍ）を発光するＬ２６５６（浜松ホトニクス社
製）を使用するものとする。また、光学レンズ７として
は、座標入力面１と垂直な方向の長さが１０mm，座標入
力面１と平行で赤外光の発光光軸と垂直な方向の長さが
１０mm程度の大きさで、焦点距離６mm程度のものを用い
る。さらに、光学レンズの焦点位置にＬＥＤ６の発光点
がくるように固定配置する。

【００２４】受光角度検出部２−２，３−２を構成する
シリンドリカルレンズ９は、図２に示すように、ペン５
からの反射光を、座標入力面１と平行な方向に集光する
ように配置される。そして集光したスポット光はＰＳＤ
８に受光される。ＰＳＤ８は、図に示すように、座標入
力面１と平行な方向に細長い構造とし、受光面は入射光
を電気信号に変換するためのＰＮ接合面となっている。

【００２５】またＰＳＤ８は、受光面の両端には、電流
を取り出すための出力端子（Ｓ₁、Ｓ₂）が設けられ、受
光点Ｓ₀と出力端子までの距離に反比例した電流（Ｉ₁，
Ｉ₂）が、この出力端子から出力される。この電流
（Ｉ₁，Ｉ₂）をＡ／Ｄ変換し、マイクロコンピュータに
よって演算することによって、受光点Ｓ₀の位置が特定
でき、さらにはペン５からの反射光の受光角度を計算す
ることができる。この演算処理を行う制御回路について
は後述する。

【００２６】ＰＳＤ８としては、座標入力面１と平行な
方向の受光面の長さが１３mm，座標入力面１と垂直な方
向の長さが１mm程度のものを用いればよい。たとえば浜
松ホトニクス社製のＳ３２７０を用いることができる。

【００２７】図４に、シリンドリカルレンズ９とＰＳＤ
８の具体的な配置例を示す。ここで、シリンドリカルレ
ンズ９は、座標入力面１及びＰＳＤ８の受光面と平行な
方向の長さを１０mm，座標入力面１と垂直な方向の長さ
を１０mm程度としたものを用い、シリンドリカルレンズ
９の光学的中心位置とＰＳＤ８の受光面との距離が６．
５mmとなるように配置する。また、ペン５からの反射光
が直接ＰＳＤ８の受光面へ入力しないように、シリンド
リカルレンズ９の周囲に黒色ＡＢＳ等の材料で作ったマ
スク１０を配置する。

【００２８】さらに、シリンドリカルレンズ９の焦点距
離は、ペン５からの反射光の入射角度の違いによりレン
ズとＰＳＤとの距離が変化するため、このレンズ９の中
心とＰＳＤ８の受光面との距離の最大値ｍａｘと最小値
ｍｉｎとの間であればよい。たとえば、図４の場合は、
ｍａｘ＝９．２mm，ｍｉｎ６．５mmとなるので、焦点距
離が９mm程度のシリンドリカルレンズ９を用いればよ
い。なお、前記したマスク１０の座標入力面１に平行な
方向の長さは、ＰＳＤ８の受光面の長さ（＝１３mm）よ
りも大きければよいが、たとえば、図４の場合には、１
５mm程度あればよい。

【００２９】図２に示した実施例では、ペン５からの反
射光をスポット光にしぼるために、シリンドリカルレン
ズ９を用いる構成を示したが、これに限定されるもので
はなく、図３に示すように、シリンドリカルレンズ９の
代わりに、微小な透過孔を一つ有するアパーチャーを用
いてもよい。図３に、アパーチャー１１を用いた発光検
出手段２，３の構成の概念図を示す。この実施例の場合
には、ペン５からの反射光のうち、透過孔１２を通過し
た光のみがスポット光としてＰＳＤ８の受光点Ｓ₀に受
光される。アパーチャー１１としては、黒色ＡＢＳ等の
材料で作られた薄い板を用いればよい。

【００３０】図５に、アパーチャーとＰＳＤ８の具体的
な配置例を示す。ここで、図４と同様に、ＰＳＤ８の受
光面の長さを１３mmとした場合、ＰＳＤ８の受光面から
その半分の距離６．５mmだけ離れた位置に、ＰＳＤ８の
受光面とアパーチャーの表面とが平行になるようにアパ
ーチャー１１を配置する。また、アパーチャー１１の大
きさは、ペン５からの反射光がＰＳＤ８の受光面に直接
入射しないように、ＰＳＤ８の受光面よりも大きいこと
が好ましい。たとえば、ＰＳＤの受光面の大きさ１３mm
×１mmに対して、アパーチャー１１の大きさは１５mm×
３mm程度とすることができる。透過孔１２は、座標入力
面１と平行な方向ではＰＳＤ８の受光面の長さ（１３m
m）よりも短く、座標入力面１と垂直な方向ではＰＳＤ
の受光面の長さ（１mm）よりも長くする。たとえば、図
５に示すように、２mm×２mmの大きさとすることができ
る。

【００３１】なお、図２，図３には、発光検出装置の概
念図を示したが、その構成要素（光源ＬＥＤ６，光学レ
ンズ７，ＰＳＤ８，シリンドリカルレンズ９又はアパー
チャー１１）は、前記した配置関係を保って一つの筺体
に一体成型してもよい。ただし、発光部（ＬＥＤ６，光
学レンズ７）と受光角度検出部（ＰＳＤ８，シリンドリ
カルレンズ９又はアパーチャー１１）とは、互いに発
光，受光のじゃまにならないようにできるだけ近接させ
て配置させ、さらにＬＥＤ６から出た赤外光の発光光軸
と、シリンドリカルレンズ９又はアパーチャー１１によ
って受光される赤外光の受光光軸とが同一方向となるよ
うに配置させることが必要である。

【００３２】発光検出装置は、一体成型することによっ
て２０mm×１５mm×１０mm程度の大きさとすることがで
きるので、回転モータを用いてビーム光をスキャンして
位置検出を行う場合よりも小型化が可能である。

【００３３】図７に、この発明のＬＥＤ６及びＰＳＤ８
の制御回路の構成ブロック図を示す。この制御回路はＬ
ＥＤ６の発光タイミングの制御と、ＰＳＤ８から出力さ
れた電流（Ｉ₁，Ｉ₂）の演算を行うものである。同図に
示すように、制御回路は、ＭＰＵ２７を中心として、プ
ログラム及びデータを記憶するＲＯＭ２５，ＲＡＭ２
６，発光時間間隔を制御するためのタイマー２８，イン
タフェースドライバ２９，Ａ／Ｄコンバータ２３及びＬ
ＥＤドライバ２４がバス接続された構成からなる。

【００３４】ＰＳＤ８から出力された電流（Ｉ₁，Ｉ₂）
を演算する回路として、ＰＳＤの出力端子（Ｓ₁，Ｓ₂）
に、アンプ２１、アナログ演算回路２２が図のように接
続される。ＰＳＤ８から出力された電流（Ｉ₁，Ｉ₂）
は、アンプ２１に入力され、増幅される。そして増幅さ
れた電流信号は、アナログ演算回路２２で

【数１】のような処理がされ、さらにＡ／Ｄコンバータ２３によ
ってデジタル信号に変換されてＭＰＵ２７に渡される。
この後、ＭＰＵ２７によって受光角度及びペンの位置座
標の演算が行われる。

【００３５】なお、この制御回路は、一方の発光検出装
置と同一筺体に組み込んでもよく、また、別筺体として
座標入力面１の一部分に組み込んでもよい。また、イン
タフェースドライバ２９を介してパソコン等に演算され
た座標データを出力するために出力端子を設けることが
好ましい。

【００３６】次に、図８に、この発明に用いる位置指示
棒であるペン５の先端部の形状の一実施例を示す。ペン
５は、いわゆる筆記具と同様の形状を有し、その先端
部、すなわち発光検出装置２，３から発せられた光が通
過する領域に、「光を反射する構造」（再帰性反射部）
を備える。そして特に、この「光を反射する構造」は、
発光検出装置２，３から発せられた光の入射方向と同一
の方向に反射する再帰性構造である。

【００３７】図８には、その構造例としてペン５の先端
部が、多数のコーナーキューブから構成される形状を示
している。コーナーキューブは、図９に示したように、
３つの平面鏡を互いに直角になるように組み合わせたも
のである。一般に、ガラスの立方体から一隅を切りとっ
た図の太い線で囲まれた部分が、コーナーキューブとし
て用いられる。このように構成されたコーナーキューブ
では、入射光が３つの面で１回ずつ反射された後に、反
射光は正確に入射光と同一の方向に戻っていく。

【００３８】たとえば、一辺の長さｃを２mmとしたコー
ナーキューブを、直径１０mmのペンの先端部に放射状に
配置する。また、図８に示すように、隣り合うコーナー
キューブの向きを逆にして配置すると、一段につき６２
個のコーナーキューブから構成でき、図８のように３段
構成とすると合計１８６個のコーナーキューブから構成
できる。なお、反射光が入射光と同一方向となる構造と
してコーナーキューブを用いるものを示したが、反射光
と入射光が同一方向となる再帰性を有するものであれ
ば、他の構造を用いてもよい。

【００３９】次に、この発明の座標検出装置におけるペ
ンの指示位置の検出原理について説明する。ここでは、
図１に示したように、２つの発光検出装置を用いた場合
について説明するが、３つ以上の発光検出装置を用いて
も同様のペン指示位置の検出が可能である。

【００４０】まず、図１の座標入力面１上において、図
８に示したペン５を用いて適当な位置（Ｘ，Ｙ）を指示
したとする。このとき、発光検出装置２の発光部２−１
のＬＥＤ６から出射された赤外光のうち線分ｐ１方向に
出た光はペン５に当たり、その反射光は同じ線分ｐ１を
逆に進み、受光角度検出部２−２のＰＳＤ８に受光され
る。同様に、発光検出装置３の発光部３−１のＬＥＤ６
から出射された赤外光のうち線分ｐ２の方向に出た光は
ペン５に当たり、その反射光は同じ線分ｐ２を逆に進
み、受光角度検出部３−２のＰＳＤ８に受光される。Ｐ
ＳＤ８に受光された光は、図２等で示したようにＰＳＤ
８に対する入射角度によってＰＳＤの受光面上の異なる
位置にスポット光を形成する。ここで、線分ｐ２は、座
標入力面１の角ｋ２を２等分する線分ａ２からθ２の角
度をなし、線分ｐ１は、座標入力面１の角ｋ１を２等分
する線分ａ１からθ１の角度をなすものとする。

【００４１】図１０（ａ），（ｂ）に、座標入力面１と
受光角度検出手段２−２を形成するシリンドリカルレン
ズ９及びＰＳＤ８との位置関係の具体例を示す。ここ
で、ＰＳＤ８の受光面は、座標入力面１の２辺と４５°
の角度をなす線分ａ１と垂直とする。すなわち、シリン
ドリカルレンズ９の中心とＰＳＤ８の受光面の中央とを
結んだ線分ａ１が受光光軸及び発光光軸と一致する。ま
た、シリンドリカルレンズ９の中心とＰＳＤ８の受光面
の中央との距離をＬとし、ＰＳＤ８の受光面の長さを２
Ｌとする。

【００４２】今、ペン５からの反射光が線分ｐ１を通っ
て、ＰＳＤ８の中央位置からＤ１の距離だけ離れた位置
に受光したとする。また、ＰＳＤ８の受光面の２つの出
力端子から得られる電流値をＩ₁，Ｉ₂とする。このと
き、電流と、ＰＳＤの受光位置とは次の関係が成立す
る。

【００４３】

【数２】

【００４４】すなわち、反射光の受光位置Ｄ１は、ＰＳ
Ｄ８で得られる電流値Ｉ₁，Ｉ₂から求められるが、図７
の制御回路のアンプ２１及びアナログ演算回路２２によ
って計算される。ところで、図１０（ｂ）により、Ｄ１
／Ｌ＝ｔａｎθ１という関係が成立するから、反射光の
入射角度θ１は、次式から求められる。 θ１＝ｔａｎ^-1（Ｄ１／Ｌ）

【００４５】同様にして、もう一方の発光検出装置３の
受光角度検出部３−２についても、ＰＳＤの中央からの
受光位置までの距離をＤ２とすると、次式によって、反
射光の入射角度θ２が求められる。 θ２＝ｔａｎ^-1（Ｄ２／Ｌ）

【００４６】さらに、ペン５の指示位置（Ｘ，Ｙ）は、
２つの反射光の入射角度θ１，θ２のなす線分ａ１，ａ
２の交点となるので、次式より、θ１，θ２から指示位
置（Ｘ，Ｙ）が求められる。Ｙ＝Ｘｔａｎ（４５−θ２）Ｙ＝（Ａ−Ｘ）ｔａｎ（４５−θ１）ここで、Ａは、図１に示すように、座標入力面１の横方
向の長さである。

【００４７】上記の連立方程式を解けば、ペン５によっ
て指示された座標入力面１上の位置座標Ｘ，Ｙが求めら
れる。なお、（θ１，θ２）及び（Ｘ，Ｙ）は、定式化
されているので、ＲＯＭにこれらの数式をプログラム化
して組み込めば、ＭＰＵ２７の演算によって容易に求め
ることができる。また、演算結果である（Ｘ，Ｙ）の座
標値は、インタフェースドライバ２９を介してパソコン
等へ転送され、ペンによる指示位置の表示や、指示位置
に対応するコマンド入力などの処理に利用できる。

【００４８】上記実施例では、２つの発光検出装置を用
いた例を示したが、両装置のＬＥＤを同時に発光させる
と互いの赤外光が相手の装置内のＰＳＤで検出されるお
それがあるので、ＬＥＤドライバ２４によるＬＥＤ６の
発光制御は時分割して交互に行ない、これと同期させ
て、ＰＳＤ８の電流検出を行なうことが好ましい。

【００４９】たとえば、一方のＬＥＤを発光させ他方の
ＬＥＤを消灯させた状態で、一方のＬＥＤに対応するＰ
ＳＤの電流検出を行い、１０msec後に、逆に一方のＬＥ
Ｄを消灯させ他方のＬＥＤを発光させた状態で、他方の
ＬＥＤに対応するＰＳＤの電流検出を行うようにするこ
とができる。すなわち、１０msecごとに、交互に２つの
ＬＥＤのうちどちらか一方を発光させるようにすればよ
い。この制御は、ＭＰＵ２７がタイマー２８を用いて行
う。このようにＬＥＤ発光の時分割制御をすれば、赤外
光の誤検出もなくなり、ペン５が移動する場合にも十分
追従して位置検出が可能である。

【００５０】なお、座標入力面１は、ペンで位置を指示
できる平面形状であればよく、特に図１の実施例で示し
たような四角形状に限定するものではなく、他の形状で
もかまわない。また、上記した実施例では、座標入力面
１として平面板を用いることを前提していたが、これに
限定するものではなく、表示装置、たとえばＣＲＴやＬ
ＣＤの表示画面を用いてもよい。ＣＲＴやＬＣＤを用い
る場合は、表示光がＰＳＤ８に入射して誤検出される影
響をなくすため、前記した赤外線発光ＬＥＤを用いるこ
とが好ましく、ＰＳＤ８としては赤外線発光ＬＥＤのピ
ーク発光波長を検出することのできるものを用いること
が好ましい。さらに、ＣＲＴやＬＣＤから発生する赤外
線が座標検出に悪影響を及ぼさないようにするため、Ｐ
ＶＣ樹脂等で作られた赤外線カットフィルタを表示画面
上に配置することが好ましい。

【００５１】

【発明の効果】この発明によれば、位置指示手段に再帰
性反射部を備え、発光手段と再帰性反射部を介して反射
された反射光を受光しその受光角度を検出する角度検出
手段とからなる２組以上の発光・検出手段を備え、一つ
の発光・検出手段を構成する発光手段と角度検出手段の
それぞれの光軸とがどちらも座標入力領域の略中央を向
くように、発光手段と角度検出手段とが近接配置され、
２組以上の発光・検出手段が互いに座標入力領域の周辺
部に所定の間隔をおいて配置されるようにしているの
で、光をスキャンする機構を持たない簡単な構成で、小
型かつ信頼性の高い座標検出装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の座標検出装置の一実施例の構成図で
ある。

【図２】この発明の発光検出装置の一実施例の構成の概
念図である。

【図３】この発明のアパーチャーを用いた発光検出装置
の構成の概念図である。

【図４】この発明の一実施例のシリンドリカルレンズと
ＰＳＤの具体的な配置図である。

【図５】この発明の一実施例のアパーチャーとＰＳＤの
具体的な配置図である。

【図６】この発明の一実施例において、光学レンズによ
る光線の集光状況の説明図である。

【図７】この発明の制御回路の一実施例の構成ブロック
図である。

【図８】この発明に用いる位置指示棒の先端部の説明図
である。

【図９】コーナーキューブの形状の説明図である。

【図１０】この発明の一実施例において、シリンドリカ
ルレンズとＰＳＤとの位置関係図である。

【符号の説明】

１座標入力面２発光検出装置３発光検出装置２−１発光部２−２受光角度検出部３−１発光部３−２受光角度検出部４基準点５ペン６光源（ＬＥＤ）７光学レンズ８ＰＳＤ９シリンドリカルレンズ１０マスク１１アパーチャー１２透過光２１アンプ２２アナログ演算回路２３Ａ／Ｄコンバータ２４ＬＥＤドライバ２５ＲＯＭ２６ＲＡＭ２７ＭＰＵ２８タイマー２９インタフェースドライバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再帰性反射部を有する位置指示手段と、発光手段と前記再帰性反射部を介して反射された反射光
の受光角度を検出する角度検出手段とからなる発光・検
出手段を２組以上備え、１つの発光・検出手段を構成する発光手段と角度検出手
段が、それぞれの光軸がどちらも座標入力領域の略中央
を向くように近接配置され、２組以上の発光・検出手段が、互いに座標入力領域の周
辺部に所定の間隔をおいて配置されることを特徴とする
座標検出装置。
【請求項２】前記角度検出手段が、受光される位置に
よって前記反射光の受光角度に対応した信号を発生する
受光素子と、この受光素子の前方にあって反射光を集光
する集光手段とから構成されることを特徴とする請求項
１記載の座標検出装置。
【請求項３】座標入力領域となる４角平面状の座標入
力板をさらに備え、前記２組以上の発光・検出手段が、
それぞれ前記座標入力板のいずれかの角に備えられたこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の座標検出装置。
【請求項４】発光手段からの光を座標入力領域面と平
行であって扇形状に集光する光学レンズを、前記発光手
段の光の方向に対して前方であって所定の間隔だけ離れ
た位置に、さらに備えたことを特徴とする請求項１記載
の座標検出装置。
【請求項５】前記各組の発光・検出手段の発光手段の
発光を、所定の時間間隔で順次行わせるために、時分割
制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載
の座標検出装置。
【請求項６】前記各組の発光・検出手段の角度検出手
段によって検出された複数の受光角度を用いて、前記位
置指示手段によって指示された座標入力領域上の位置を
演算する演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求
項１記載の座標検出装置。
【請求項７】前記位置指示手段が、ペン形状の指示棒
であって、その先端部の周囲に、微小なコーナーキュー
ブからなる再帰性反射部を複数個配置したことを特徴と
する請求項１〜６の何れか１つに記載の座標検出装置。