JPH1031546A - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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JPH1031546A
JPH1031546A JP18772796A JP18772796A JPH1031546A JP H1031546 A JPH1031546 A JP H1031546A JP 18772796 A JP18772796 A JP 18772796A JP 18772796 A JP18772796 A JP 18772796A JP H1031546 A JPH1031546 A JP H1031546A
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JP
Japan
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target position
light
coordinates
reflected
scanning
Prior art date
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JP18772796A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Baba
満 馬場
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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Publication of JPH1031546A publication Critical patent/JPH1031546A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出面に加工が不要な光学方式を用いること
により、検出面積を任意に設定可能な座標入力装置を提
供する。 【解決手段】 座標入力装置は、入力したい座標(X,
Y)に対応した目標位置Pを指示するスタイラスペン1
と、スタイラスペン1で指示された目標位置Pを検出す
るために距離dだけ離れた位置L1,L2に設けられた
目標位置検出部21,22と、目標位置検出部21,22
制御する制御部と、目標位置検出部21,22で検出され
た目標位置Pの座標(X,Y)を算出する座標算出部と
を備えて構成される。2つの照射位置L1,L2からそ
れぞれ光を平面内のα,β方向に走査しながら出射する
ことにより、スタイラス1の球状の反射部11で反射さ
れた反射光を検出したときの走査角α,β及び2つの照
射位置L1,L2の間の距離dに基づいてスタイラス1
で指示された目標位置Pの座標(X,Y)を算出するの
で、走査面内の任意の座標データを入力することがで
き、任意の検出面積を有する装置を得ることができる。

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、スタイラス等の
指示手段で指示された位置を検出することにより当該指
示位置の座標データを入力する座標入力装置に関し、特
に平面上の座標データの入力に最適な座標入力装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】平面上の座標データを高精度に入力する
座標入力装置として、ディジタイザが知られている。一
般に、ディジタイザには、入力したい座標データに対応
した目標位置を指示するスタイラスと、このスタイラス
で指示された位置を検出するタブレットとが設けられて
いる。スタイラスの指示位置を検出する機構には、ディ
ジタル型と、アナログ型とがある。ディジタル型では、
例えば、タブレット内に複数の電線をそれぞれ細かい間
隔で格子状に埋め込んでおき、スタイラス内のコイルで
発生された磁界による誘導電圧を調べることにより、こ
の電圧が最も大きい電線をスタイラスの指示位置として
検出している。また、アナログ型では、例えば、タブレ
ットの左右端と上下端とで交互に電圧を与え、抵抗によ
る電圧の低下をスタイラスの先で測定してタブレットの
端からの距離を知ることにより、スタイラスの指示位置
を検出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の座標入力装置では、検出面に何らかの加工を必
要とするため、検出面積を広くしようとするとコストが
高くなり、コストを低く抑えようとすると精度が出にく
くなるという問題がある。
【0004】この発明は、このような問題点に鑑みなさ
れたもので、検出面に加工が不要な光学方式を用いるこ
とにより、検出面積を任意に設定可能な座標入力装置を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る座標入力
装置は、2つの照射位置からそれぞれ光を放射状に走査
しながら出力する光出力手段と、この光出力手段から出
力された光を反射する球状の反射部を有し且つ入力した
い座標に対応した目標位置を指示するための指示手段
と、この指示手段の反射部で反射された反射光を検出す
る光検出手段とを備え、前記光検出手段で反射光が検出
されたときの走査角及び前記2つの照射位置の間の距離
に基づいて前記目標位置の座標を算出し座標データとし
て入力することを特徴とする。
【0006】この発明に係る座標入力装置によれば、2
つの照射位置からそれぞれ光を放射状に走査しながら出
力することにより、指示手段の球状の反射部で反射され
た反射光を検出したときの走査角及び前記2つの照射位
置の間の距離に基づいて前記指示手段で指示された目標
位置の座標を算出するので、走査面内の任意の座標デー
タを入力することができ、任意の検出面積を有する装置
を得ることができる。また、検出面には何の加工もいら
ない光学方式であるため、検出面積を広げ易く、この場
合でも安価にすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。図1は、この発明の一
実施例に係る座標入力装置の構成を示す外観図、図2
は、同じくブロック図である。
【0008】この座標入力装置は、入力したい座標
(X,Y)に対応した目標位置Pを指示するスタイラス
ペン1と、スタイラスペン1で指示された目標位置Pを
検出するために距離dだけ離れた位置L1,L2に設け
られた目標位置検出部21,22と、目標位置検出部
1,22を制御する制御部3と、目標位置検出部21
2で検出された目標位置Pの座標(X,Y)を算出す
る座標算出部4とを備えて構成される。スタイラスペン
1の先端部には、目標位置検出部21,22から出射され
た光を反射するための球状の反射部11が設けられる。
反射部11の表面は、鏡面状に形成されている。
【0009】目標位置検出部21,22は、制御部3から
供給された信号に基づいてレーザ光等の光を出射する光
源211,212と、光源211,212から出射された光
を制御部3から供給された角度情報α,βに基づいて放
射状に回転走査する駆動部221,222と、スタイラス
ペン1の反射部11で反射された反射光を検出する光セ
ンサ231,232とを備えて構成される。光源211
212から出射された光が光センサ231,232でそれ
ぞれ誤って検出されるのを防止するため、異なる波長λ
1,λ2を有する光源211,212が用いられる。
【0010】図3は、目標位置検出部21,22の具体的
な構成の一例を示す図である。光源211,212から出
射された波長λ1,λ2の光は、半透鏡HM1,HM2を
所定の割合だけそれぞれ透過する。駆動部221,222
は、光源211,212、半透鏡HM1,HM2、及び光
センサ231,232からなる発光受光部311,312
半透鏡HM1,HM2上の光の照射位置L1,L2を中
心として角度情報α,βに基づき互いに逆向きに順次回
転させる。これにより、2つの光源211,212から出
射された光は、照射位置L1,L2から平面内のα,β
方向にそれぞれ走査される。走査角α,βは、照射位置
L1,L2からの光が互いに向かい合うときを0°とす
る。
【0011】一方、α,β方向から入射された光は、半
透鏡HM1,HM2で所定の割合だけそれぞれ反射され
る。光センサ231,232は、半透鏡HM1,HM2で
反射された波長λ1,λ2の光を検出し、目標位置Pの検
出信号をそれぞれ出力する。なお、スタイラスペン1の
反射部11で反射された光以外が光センサ231,232
で誤って検出されるのを防止するため、光源211,2
2から出射された光の強度と半透鏡HM1,HM2の
透過率とに基づいて光センサ231,232にしきい値を
それぞれ設定し、光センサ231,232で検出された光
の強度がしきい値以下のときは無視する。
【0012】座標算出部4は、2つの照射位置L1,L
2の間の距離dを設定するパラメータ設定部41と、パ
ラメータ設定部41に設定された値d及び光センサ23
1,232で反射光が検出されたときの走査角α,βに基
づいて目標位置Pの座標(X,Y)を算出する位置算出
部42とから構成される。
【0013】次に、このように構成された座標入力装置
の動作について説明する。図4は、同実施例における目
標位置Pの検出を説明するための図である。反射部11
に入射された光a,b,cは、入射角と等しい反射角で
反射される。反射部11の表面は球面であるため、光b
のように反射部11の中心方向に光が入射されたとき入
射角は0°となり、反射角も0°となる。これにより、
目標位置検出部21,22から平面内のα,β方向に光を
走査しながら、走査面内の目標位置Pを検出することが
できる。なお、光は反射部11の中心方向に正しく入射
されたときのみ光センサ231,232で検出されるた
め、反射部11に対する照射位置のバラツキを考慮し
て、光のビーム径はある程度大きく設定しておくことが
望ましい。
【0014】図5は、同実施例における目標位置Pの座
標(X,Y)の算出方法を説明するための図である。い
ま、走査面をXY面とする座標系を定め、2つの照射位
置L1,L2を含む直線をY軸とする。照射位置L1
(0,0),L2(0,d)から光を走査した結果、目
標位置P(X,Y)で反射されたときの走査角がそれぞ
れα,βであった場合には、照射位置L1及び目標位置
Pの間の距離をd1、照射位置L2及び目標位置Pの間
の距離をd2とすると、正弦定理より、次式のような関
係が得られる。
【0015】
【数1】
【0016】従って、目標位置Pの座標(X,Y)は、
以下のように表される。
【0017】
【数2】
【0018】この実施例によれば、2つの照射位置L
1,L2からそれぞれ光を平面内のα,β方向に走査し
ながら出射することにより、スタイラス1の球状の反射
部11で反射された反射光を検出したときの走査角α,
β及び2つの照射位置L1,L2の間の距離dに基づい
てスタイラス1で指示された目標位置Pの座標(X,
Y)を算出するので、走査面内の任意の座標データを入
力することができ、任意の検出面積を有する装置を得る
ことができる。また、検出面には何の加工もいらない光
学方式であるため、検出面積を広げ易く、この場合でも
安価にすることができる。
【0019】先の実施例では、2つの光源211,212
を用いた場合について説明したが、図6に示すように、
1つの光源211だけを用いてもよい。この場合には、
半透鏡HM1で所定の割合だけ反射された光源211
らの光の波長λ1を、KDP(リン酸二水素カリウム結
晶)等の波長変換物質Cを用いて、波長λ2(=λ1
2)に変換し、半透鏡HM2で所定の割合だけ反射させ
る。このとき、駆動部221は、半透鏡HM1及び反射
鏡M1を介して反射鏡M2上に入射された波長λ1を有
する光の照射位置L1を中心として角度情報αに基づき
反射鏡M2を順次回転させる。駆動部222は、半透鏡
HM2及び反射鏡M3を介して反射鏡M4上に入射され
た波長λ2を有する光の照射位置L2を中心として角度
情報βに基づき反射鏡M4を順次回転させる。これによ
り、1つの光源211から出射された光は、照射位置L
1,L2から平面内の任意の方向にそれぞれ走査され
る。
【0020】また、図7に示すように、1つの光センサ
231だけを用いてもよい。この場合には、光源211
び光センサ231を時分割で使用する。これにより、目
標位置Pの方向α,βはそれぞれ検出される。
【0021】上述した実施例では、平面上の座標データ
を入力する場合について説明したが、空間内の座標デー
タを入力することもできる。
【0022】図8は、この発明の更に他の実施例に係る
座標入力装置の構成を示す外観図、図9は、同じくブロ
ック図である。目標位置検出部51,52の駆動部2
1,252は、光源211,212から出射された光を制
御部6から供給された角度情報α,βに基づいて平面内
のα,β方向にそれぞれ走査する。また、駆動部2
1,252は、光源211,212から出射された光を制
御部6から供給された角度情報γに基づいて鉛直方向に
それぞれ走査する。走査角γは、図8に示すように、照
射位置L1,L2及び指示位置Pを共有する走査面と基
準面(例えば、水平面)とが互いになす角とし、基準面
をXY面とする座標系(以下、基準座標系という。)の
X軸をY軸(照射位置L1,L2を含む直線)の周りに
Z軸の正方向へ回転させたときの向きを正の向きとす
る。座標算出部7には、光センサ231,232で反射光
が検出されたときの走査角γに基づいて座標算出部42
で算出された目標位置Pの座標(X′,Y′,0)を基
準座標系における座標(X,Y,Z)に変換する座標変
換部43が更に設けられている。ここで、座標(X′,
Y′,0)と座標(X,Y,Z)とは、次式のような関
係がある。
【0023】X=X′cosγ Y=Y′ Z=X′sinγ
【0024】この実施例によれば、スタイラスペン1の
反射部11で反射された反射光が検出部231,232
検出されるまで、照射位置L1,L2からの光をγ方向
に順次走査しながらα,β方向にそれぞれ走査するの
で、2つの光源211,212から出射された光は、照射
位置L1,L2から空間内の任意の方向にそれぞれ走査
される。このため、スタイラス1の球状の反射部11で
反射された反射光を検出したときの走査角α,β及び2
つの照射位置L1,L2の間の距離dに基づいてスタイ
ラス1で指示された目標位置Pの座標(X′,Y′,
0)を算出し、走査角γに基づいて座標算出部42で算
出された目標位置Pの座標(X′,Y′,0)を基準座
標系における座標(X,Y,Z)に変換することによ
り、空間内の任意の座標データを入力することができ
る。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
2つの照射位置からそれぞれ光を放射状に走査しながら
出力することにより、指示手段の球状の反射部で反射さ
れた反射光を検出したときの走査角及び前記2つの照射
位置の間の距離に基づいて前記指示手段で指示された目
標位置の座標を算出するので、走査面内の任意の座標デ
ータを入力することができ、任意の検出面積を有する装
置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係る座標入力装置の構
成を示す外観図である。
【図2】 同装置の構成を示すブロック図である。
【図3】 目標位置検出部の具体的な構成の一例を示す
図である。
【図4】 同実施例における目標位置の検出を説明する
ための図である。
【図5】 同実施例における目標位置の座標の算出を説
明するための図である。
【図6】 目標位置検出部の具体的な構成の他の一例を
示す図である。
【図7】 目標位置検出部の具体的な構成の更に他の一
例を示す図である。
【図8】 この発明の更に他の実施例に係る座標入力装
置の構成を示す外観図である。
【図9】 同装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…スタイラスペン、21,22…目標位置検出部、11
…反射部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの照射位置からそれぞれ光を放射状
    に走査しながら出力する光出力手段と、 この光出力手段から出力された光を反射する球状の反射
    部を有し且つ入力したい座標に対応した目標位置を指示
    するための指示手段と、 この指示手段の反射部で反射された反射光を検出する光
    検出手段とを備え、 前記光検出手段で反射光が検出されたときの走査角及び
    前記2つの照射位置の間の距離に基づいて前記目標位置
    の座標を算出し座標データとして入力することを特徴と
    する座標入力装置。
JP18772796A 1996-07-17 1996-07-17 座標入力装置 Pending JPH1031546A (ja)

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JP18772796A JPH1031546A (ja) 1996-07-17 1996-07-17 座標入力装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000355188A (ja) * 1999-06-17 2000-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd インタラクティブ電子黒板
JP2006518076A (ja) * 2003-02-14 2006-08-03 ネクスト ホールディングス リミティド タッチスクリーン信号処理
CN102236474A (zh) * 2010-04-27 2011-11-09 太瀚科技股份有限公司 光学式触控装置
JP2013012113A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Seiko Epson Corp 指示部材、光学式位置検出装置、および入力機能付き表示システム

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