JPH07200141A - 光学式位置検出装置および光学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法 - Google Patents
光学式位置検出装置および光学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法Info
- Publication number
- JPH07200141A JPH07200141A JP35444293A JP35444293A JPH07200141A JP H07200141 A JPH07200141 A JP H07200141A JP 35444293 A JP35444293 A JP 35444293A JP 35444293 A JP35444293 A JP 35444293A JP H07200141 A JPH07200141 A JP H07200141A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- optical
- image pickup
- distance
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 88
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 68
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
- G06F3/0428—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by sensing at the edges of the touch surface the interruption of optical paths, e.g. an illumination plane, parallel to the touch surface which may be virtual
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
- G06F3/0325—Detection arrangements using opto-electronic means using a plurality of light emitters or reflectors or a plurality of detectors forming a reference frame from which to derive the orientation of the object, e.g. by triangulation or on the basis of reference deformation in the picked up image
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/033—Indexing scheme relating to G06F3/033
- G06F2203/0331—Finger worn pointing device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構成、安価かつコンパクトであり、視
野角の広い光学式位置検出装置およびこれを利用した光
学式座標入力装置を提供する。 【構成】 1つの撮像手段23と、この撮像手段23の前方
位置であって光の航路上に配置される特定パターンを有
したパターン部材21、撮像手段の撮像領域に投影された
前記特定パターンに関する検出信号に基づき前記光の発
光源3と撮像手段との間の距離に関する情報を抽出する
信号処理手段25,26,27,28,6 を備えるように構成され
る。距離に関する情報を抽出するに当たって、パターン
部材と撮像手段の撮像領域との距離は、予め知られてい
ることが必要である。そして1つの撮像手段を利用する
ことにより、光を発した光源に至るまでの距離を求める
ことができる。特定パターンは、等間隔性を有するパタ
ーンである。信号処理手段は、この等間隔性を利用して
統計的処理を行い、投影された特定パターンの影によっ
て決定される拡大率を求め、この拡大率を利用して前記
距離に関する情報を抽出する。
野角の広い光学式位置検出装置およびこれを利用した光
学式座標入力装置を提供する。 【構成】 1つの撮像手段23と、この撮像手段23の前方
位置であって光の航路上に配置される特定パターンを有
したパターン部材21、撮像手段の撮像領域に投影された
前記特定パターンに関する検出信号に基づき前記光の発
光源3と撮像手段との間の距離に関する情報を抽出する
信号処理手段25,26,27,28,6 を備えるように構成され
る。距離に関する情報を抽出するに当たって、パターン
部材と撮像手段の撮像領域との距離は、予め知られてい
ることが必要である。そして1つの撮像手段を利用する
ことにより、光を発した光源に至るまでの距離を求める
ことができる。特定パターンは、等間隔性を有するパタ
ーンである。信号処理手段は、この等間隔性を利用して
統計的処理を行い、投影された特定パターンの影によっ
て決定される拡大率を求め、この拡大率を利用して前記
距離に関する情報を抽出する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学式位置検出装置お
よび光学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法に
関し、特に、位置指示器は発光部を備え、発光部が発す
る光を利用して位置を指定し、1つの光検出器が当該光
を検出し、発光部までの距離および発光部からの光の方
向に基づいて指定位置の座標を検出する光学式位置検出
装置、およびこの位置検出装置を利用して構成される光
学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法に関す
る。
よび光学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法に
関し、特に、位置指示器は発光部を備え、発光部が発す
る光を利用して位置を指定し、1つの光検出器が当該光
を検出し、発光部までの距離および発光部からの光の方
向に基づいて指定位置の座標を検出する光学式位置検出
装置、およびこの位置検出装置を利用して構成される光
学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】位置や方向等を検出するための装置とし
て、従来では、PSD(半導体位置検出装置:Position
Sensitive Light Detector )が知られている。PSD
は、受光面に照射されたスポット状の光の受光面上での
位置を検出できる光センサである。このPSDを利用す
れば、点光源と組み合わせることにより、当該点光源の
存在位置を検出する位置検出装置、点光源からの光線の
到来方向を検出する方向検出装置、点光源と検出装置本
体の距離を計測するための距離計測装置等を作ることが
できる(トランジスタ技術 1990年8月号 「PSDを
使った距離検出装置の製作」)。
て、従来では、PSD(半導体位置検出装置:Position
Sensitive Light Detector )が知られている。PSD
は、受光面に照射されたスポット状の光の受光面上での
位置を検出できる光センサである。このPSDを利用す
れば、点光源と組み合わせることにより、当該点光源の
存在位置を検出する位置検出装置、点光源からの光線の
到来方向を検出する方向検出装置、点光源と検出装置本
体の距離を計測するための距離計測装置等を作ることが
できる(トランジスタ技術 1990年8月号 「PSDを
使った距離検出装置の製作」)。
【0003】また光学的に位置情報を得る装置を開示す
る従来技術文献として特開平5−19954号公報が存
在する。この装置では、XY座標面が設定される操作テ
ーブル上で発光素子を備えた移動体を移動させると共
に、操作テーブルのX軸方向の辺の中央部およびY軸方
向の辺の中央部にそれぞれX受光部とY受光部を設け、
各受光部で前記移動体の発光素子からの光を光学レンズ
で結像させ、各受光部における結像位置情報を利用して
前記移動体のX座標値およびY座標値を求めるように構
成されている。
る従来技術文献として特開平5−19954号公報が存
在する。この装置では、XY座標面が設定される操作テ
ーブル上で発光素子を備えた移動体を移動させると共
に、操作テーブルのX軸方向の辺の中央部およびY軸方
向の辺の中央部にそれぞれX受光部とY受光部を設け、
各受光部で前記移動体の発光素子からの光を光学レンズ
で結像させ、各受光部における結像位置情報を利用して
前記移動体のX座標値およびY座標値を求めるように構
成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】PSDを利用して点光
源の位置等を検出するためには、点光源からの光をスポ
ット状の光に変換して検出用受光面に照射させなければ
ならず、集光性能の良い光学レンズが必要であり、また
検出受光面からの点光源までの距離が制限されるので、
使用上大きな制限を受け、さらに必要な精度を得るため
には補正処理が必要であった。また、文献(特開平5−
19954号公報)に開示される光学式座標情報出力装
置でも、移動体の位置を得るための情報は発光素子から
の光を受光手段の受光部に光学レンズを用いてスポット
形状にて結像させることが必要であるため、PSDの場
合と同様に、検出できる位置精度の観点から集光性能が
高い光学レンズが必要である。
源の位置等を検出するためには、点光源からの光をスポ
ット状の光に変換して検出用受光面に照射させなければ
ならず、集光性能の良い光学レンズが必要であり、また
検出受光面からの点光源までの距離が制限されるので、
使用上大きな制限を受け、さらに必要な精度を得るため
には補正処理が必要であった。また、文献(特開平5−
19954号公報)に開示される光学式座標情報出力装
置でも、移動体の位置を得るための情報は発光素子から
の光を受光手段の受光部に光学レンズを用いてスポット
形状にて結像させることが必要であるため、PSDの場
合と同様に、検出できる位置精度の観点から集光性能が
高い光学レンズが必要である。
【0005】そこで、上記従来装置の問題点を解決する
ために、本発明者は、先に、レンズを使用しない光線方
向検出部を提案し、さらに離れた位置に存在する2つの
光線方向検出部を利用し、それぞれの光線方向検出部が
位置指示器に備えられた点状発光部の方向を検出し、こ
れらの検出値に基づいて点状発光部までの距離を計算す
るように構成した光学式位置検出装置を提案した(特願
平5−87940号、平成5年3月23日出願)。光線
方向検出部としてはリニアイメージセンサを使用し、三
角測量法の原理を利用して2次元デジタイザとして構成
される。また他の構成として光線方向検出部にエリアイ
メージセンサを使用することにより、ステレオ法により
光源の3次元座標を検出することができ、3次元デジタ
イザが構成される。
ために、本発明者は、先に、レンズを使用しない光線方
向検出部を提案し、さらに離れた位置に存在する2つの
光線方向検出部を利用し、それぞれの光線方向検出部が
位置指示器に備えられた点状発光部の方向を検出し、こ
れらの検出値に基づいて点状発光部までの距離を計算す
るように構成した光学式位置検出装置を提案した(特願
平5−87940号、平成5年3月23日出願)。光線
方向検出部としてはリニアイメージセンサを使用し、三
角測量法の原理を利用して2次元デジタイザとして構成
される。また他の構成として光線方向検出部にエリアイ
メージセンサを使用することにより、ステレオ法により
光源の3次元座標を検出することができ、3次元デジタ
イザが構成される。
【0006】本発明者が提案した先の光学式位置検出装
置では少なくとも2つの光線方向検出器が必要であった
ので、光検出部の削減、これに伴う信号処理回路の簡素
化および製作コストの低減の面で、さらに改善の余地が
ある。
置では少なくとも2つの光線方向検出器が必要であった
ので、光検出部の削減、これに伴う信号処理回路の簡素
化および製作コストの低減の面で、さらに改善の余地が
ある。
【0007】本発明の目的は、1つの光検出器を用いて
直接に発光部に関する距離を計算できるようにし、簡単
な回路構成で構成でき、安価かつコンパクトであり、さ
らに視野角の広い光学式位置検出装置および光学式位置
検出方法を提供することにある。
直接に発光部に関する距離を計算できるようにし、簡単
な回路構成で構成でき、安価かつコンパクトであり、さ
らに視野角の広い光学式位置検出装置および光学式位置
検出方法を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、単一の光検出器を含
む光学式位置検出装置を利用することにより、安価かつ
コンパクトな光学式座標入力装置を提供することにあ
る。
む光学式位置検出装置を利用することにより、安価かつ
コンパクトな光学式座標入力装置を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光学式位置
検出装置は、光の強度を検出する1つの撮像手段と、こ
の撮像手段の前方位置であって前記光の光路上に配置さ
れる特定パターンを有したパターン部材と、撮像手段の
画素配列領域に投影された前記特定パターンに関する検
出信号に基づき前記光の発光源と撮像手段との間におけ
る画素配列領域に対する法線方向の距離に関する情報を
抽出する信号処理手段を備えるように構成される。距離
に関する情報を抽出するに当たって、前記パターン部材
と前記撮像手段の画素配列領域との距離は、予め知られ
ていることが必要である。1つの撮像手段を利用するこ
とにより光を発した光源に至るまでの距離を求めること
ができる。
検出装置は、光の強度を検出する1つの撮像手段と、こ
の撮像手段の前方位置であって前記光の光路上に配置さ
れる特定パターンを有したパターン部材と、撮像手段の
画素配列領域に投影された前記特定パターンに関する検
出信号に基づき前記光の発光源と撮像手段との間におけ
る画素配列領域に対する法線方向の距離に関する情報を
抽出する信号処理手段を備えるように構成される。距離
に関する情報を抽出するに当たって、前記パターン部材
と前記撮像手段の画素配列領域との距離は、予め知られ
ていることが必要である。1つの撮像手段を利用するこ
とにより光を発した光源に至るまでの距離を求めること
ができる。
【0010】前記の構成において、撮像手段とパターン
手段と信号処理手段とが1つの光学式位置検出機器とし
てユニット化されることが好ましい。
手段と信号処理手段とが1つの光学式位置検出機器とし
てユニット化されることが好ましい。
【0011】前記の構成において、さらに好ましくは、
信号処理手段は撮像手段の各画素に関する信号を取り出
す画素信号検出部と各画素に関する信号に基づいて距離
に関する情報を求める処理部とからなり、撮像手段とパ
ターン手段と画素信号検出部とが1つの機器としてユニ
ット化され、処理部は別に用意されたホストコンピュー
タ側に設けられ、画素信号検出部と処理部とが通信手段
で接続されるように構成される。
信号処理手段は撮像手段の各画素に関する信号を取り出
す画素信号検出部と各画素に関する信号に基づいて距離
に関する情報を求める処理部とからなり、撮像手段とパ
ターン手段と画素信号検出部とが1つの機器としてユニ
ット化され、処理部は別に用意されたホストコンピュー
タ側に設けられ、画素信号検出部と処理部とが通信手段
で接続されるように構成される。
【0012】前記の構成において、特定パターンは、等
間隔性を有するパターンであることが好ましい。パター
ンの等間隔性とは、例えばパターンの構成部に既知間隔
の等間隔部分が含まれることをいう。信号処理手段は、
特定パターンにおける既知の間隔に基づき、投影された
特定パターンの像を利用して拡大率を求め、この拡大率
を利用して前記距離に関する情報を抽出する。
間隔性を有するパターンであることが好ましい。パター
ンの等間隔性とは、例えばパターンの構成部に既知間隔
の等間隔部分が含まれることをいう。信号処理手段は、
特定パターンにおける既知の間隔に基づき、投影された
特定パターンの像を利用して拡大率を求め、この拡大率
を利用して前記距離に関する情報を抽出する。
【0013】撮像手段は複数の画素を含み、複数の画素
のそれぞれは、投影された特定パターンの等間隔性に関
する部分に対応する検出信号を出力する。信号処理手段
は、前記複数の画素のそれぞれで検出された前記パター
ンの各部に関する信号を統計的に処理することによって
前記拡大率を求め、これによって精度の高い距離の測定
を行うことができる。
のそれぞれは、投影された特定パターンの等間隔性に関
する部分に対応する検出信号を出力する。信号処理手段
は、前記複数の画素のそれぞれで検出された前記パター
ンの各部に関する信号を統計的に処理することによって
前記拡大率を求め、これによって精度の高い距離の測定
を行うことができる。
【0014】距離に関する情報の他に、特定パターンに
含まれるM系列またはM平面の特性を利用して、撮像手
段の画素配列領域に到来する光の入射方向の情報を抽出
するように構成される。
含まれるM系列またはM平面の特性を利用して、撮像手
段の画素配列領域に到来する光の入射方向の情報を抽出
するように構成される。
【0015】また特定パターンについては、1次元の線
状パターンとこれに直交する1次元の線状パターンを組
み合わせて作成された2次元パターンとし、撮像手段の
画素配列領域は2次元格子配列の画素から形成され、信
号処理手段では、前記画素から出力される画素信号の並
びの縦方向および横方向のそれぞれに関して積算するこ
とによって、1つの軸に関する距離および方向の情報を
分離して抽出するように構成することもできる。
状パターンとこれに直交する1次元の線状パターンを組
み合わせて作成された2次元パターンとし、撮像手段の
画素配列領域は2次元格子配列の画素から形成され、信
号処理手段では、前記画素から出力される画素信号の並
びの縦方向および横方向のそれぞれに関して積算するこ
とによって、1つの軸に関する距離および方向の情報を
分離して抽出するように構成することもできる。
【0016】また本発明に係る光学式座標入力装置は、
前述の各光学式位置検出装置を利用して構成され、さら
に自らが光を発するまたは間接的に光を発する発光部を
有した位置指示器を備え、座標系が定義される入力面に
おいて前記位置指示器を移動させながら位置を指定する
箇所で例えばサイドスイッチを操作すると上記の発光部
が光を発し、前述の光学式位置検出装置は、発光部の発
する光を検出し、位置指示器で指示される位置の距離と
方向を求め、当該位置の座標データを求めるように構成
される。距離と光線方向を利用することにより2次元デ
ジタイザとして構成することができる。距離のみを検出
して利用することも可能であり、この場合には1次元デ
ジタイザとして利用する。
前述の各光学式位置検出装置を利用して構成され、さら
に自らが光を発するまたは間接的に光を発する発光部を
有した位置指示器を備え、座標系が定義される入力面に
おいて前記位置指示器を移動させながら位置を指定する
箇所で例えばサイドスイッチを操作すると上記の発光部
が光を発し、前述の光学式位置検出装置は、発光部の発
する光を検出し、位置指示器で指示される位置の距離と
方向を求め、当該位置の座標データを求めるように構成
される。距離と光線方向を利用することにより2次元デ
ジタイザとして構成することができる。距離のみを検出
して利用することも可能であり、この場合には1次元デ
ジタイザとして利用する。
【0017】また上記の光学式座標入力装置において、
入力座標に関する情報を表示する表示装置を含み、位置
指示器の指示する座標入力面が表示装置の表示面である
ように構成できる。
入力座標に関する情報を表示する表示装置を含み、位置
指示器の指示する座標入力面が表示装置の表示面である
ように構成できる。
【0018】さらに入力座標に関する情報を表示する表
示装置を含み、前記位置指示器は操作者の指に装着して
使用され、表示装置は前記指の動きに対応する表示を行
うように構成することもできる。
示装置を含み、前記位置指示器は操作者の指に装着して
使用され、表示装置は前記指の動きに対応する表示を行
うように構成することもできる。
【0019】本発明に係る光学式位置検出方法は、点状
発光部が発した光によって等間隔部分を含む特定パター
ンの影を1つの撮像手段の画素配列領域の上に作り、特
定パターンのパターン配列方向と撮像手段の画素配列方
向は一致しており、撮像手段の各画素が出力する検出信
号に基づき、拡大率を求めることにより、発光部と撮像
手段との間における画素配列領域に対する法線方向の距
離に関する情報を抽出する方法である。
発光部が発した光によって等間隔部分を含む特定パター
ンの影を1つの撮像手段の画素配列領域の上に作り、特
定パターンのパターン配列方向と撮像手段の画素配列方
向は一致しており、撮像手段の各画素が出力する検出信
号に基づき、拡大率を求めることにより、発光部と撮像
手段との間における画素配列領域に対する法線方向の距
離に関する情報を抽出する方法である。
【0020】前記の方法において、好ましくは、撮像手
段の複数の画素の各検出信号に基づき統計的に拡大率を
求める。
段の複数の画素の各検出信号に基づき統計的に拡大率を
求める。
【0021】前記の方法において、特定パターンはM系
列またはM平面の特性を含み、距離に関する情報の他
に、M系列またはM平面の特性に基づいて、撮像手段の
画素配列領域に到来する光の入射方向の情報を抽出され
る。
列またはM平面の特性を含み、距離に関する情報の他
に、M系列またはM平面の特性に基づいて、撮像手段の
画素配列領域に到来する光の入射方向の情報を抽出され
る。
【0022】前記の方法において、距離に関する情報、
および光の入射方向に関する情報に基づいて点状発光部
の座標を算出する。
および光の入射方向に関する情報に基づいて点状発光部
の座標を算出する。
【0023】
【作用】本発明では、位置指示器に点状の光源(発光
部)を設け、この点光源を発光させ、発射された光の強
度を複数の画素を有するCCDリニアイメージセンサ
(撮像手段の一例)で検出するように構成する。このと
き、点光源とCCDリニアイメージセンサとの間に、セ
ンサ受光領域からの距離が既知であるパターン部材を配
置し、かつこのパターン部材に等間隔性およびM系列ま
たはM平面の特性を有する特定のパターンを設けてお
く。点光源からの光がCCDリニアイメージセンサの画
素配列領域に照射されるとき、上記パターンが画素配列
領域に投影される。この結果CCDリニアイメージセン
サの各画素がパターン投影像を検出して信号を出力す
る。このCCDリニアイメージセンサの出力信号を用い
て、前記の等間隔性に関する部分に基づいて統計的処理
を施すことにより投影されたパターンの拡大率を求め、
この拡大率を利用して所定の計算式により、距離に関す
る情報を得る。またパターン部材の特定パターンが含む
M系列またはM平面の特性を利用して所定の演算式に基
づいて点光源から発した光の到来方向を検出することが
できる。また上記のごとき1つの光検出器であって点光
源の距離と方向を検出することのできる光検出器を含む
光学式位置検出装置を利用することによって簡素な構造
を有する光学式座標入力装置を作ることができる。
部)を設け、この点光源を発光させ、発射された光の強
度を複数の画素を有するCCDリニアイメージセンサ
(撮像手段の一例)で検出するように構成する。このと
き、点光源とCCDリニアイメージセンサとの間に、セ
ンサ受光領域からの距離が既知であるパターン部材を配
置し、かつこのパターン部材に等間隔性およびM系列ま
たはM平面の特性を有する特定のパターンを設けてお
く。点光源からの光がCCDリニアイメージセンサの画
素配列領域に照射されるとき、上記パターンが画素配列
領域に投影される。この結果CCDリニアイメージセン
サの各画素がパターン投影像を検出して信号を出力す
る。このCCDリニアイメージセンサの出力信号を用い
て、前記の等間隔性に関する部分に基づいて統計的処理
を施すことにより投影されたパターンの拡大率を求め、
この拡大率を利用して所定の計算式により、距離に関す
る情報を得る。またパターン部材の特定パターンが含む
M系列またはM平面の特性を利用して所定の演算式に基
づいて点光源から発した光の到来方向を検出することが
できる。また上記のごとき1つの光検出器であって点光
源の距離と方向を検出することのできる光検出器を含む
光学式位置検出装置を利用することによって簡素な構造
を有する光学式座標入力装置を作ることができる。
【0024】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【0025】図1は、本発明の第1実施例を示し、光学
式座標入力装置のシステム構成を示す斜視図である。図
1において、1はCRT表示装置であり、CRT表示装
置1の上面には例えば矩形の表示画面1aが形成されて
いる。表示装置の形式はCRTに限定されず、例えば液
晶表示装置であってもかまわない。CRT表示装置1の
表示画面1aは、入力された内容およびその他の必要な
情報を表示する出力面として機能すると同時に、光学式
座標入力装置の入力面となるように設計されている。入
力面としての表示画面1aの上では、操作者の操作によ
って例えばペン型の位置指示器2が動かされる。このペ
ン型位置指示器2は、図2に示すように、先端部に点状
の光源3(以下点光源をいう)を有し、光学式の位置指
示器として構成される。入力面において点光源3の存在
位置が、位置指示器2で指示された位置となる。なお光
源3は、点状の光を発光する部分としての機能を有し、
自からが発光するものでもよいし、他から光を与えられ
て間接的に発光するものであってもよい。
式座標入力装置のシステム構成を示す斜視図である。図
1において、1はCRT表示装置であり、CRT表示装
置1の上面には例えば矩形の表示画面1aが形成されて
いる。表示装置の形式はCRTに限定されず、例えば液
晶表示装置であってもかまわない。CRT表示装置1の
表示画面1aは、入力された内容およびその他の必要な
情報を表示する出力面として機能すると同時に、光学式
座標入力装置の入力面となるように設計されている。入
力面としての表示画面1aの上では、操作者の操作によ
って例えばペン型の位置指示器2が動かされる。このペ
ン型位置指示器2は、図2に示すように、先端部に点状
の光源3(以下点光源をいう)を有し、光学式の位置指
示器として構成される。入力面において点光源3の存在
位置が、位置指示器2で指示された位置となる。なお光
源3は、点状の光を発光する部分としての機能を有し、
自からが発光するものでもよいし、他から光を与えられ
て間接的に発光するものであってもよい。
【0026】上記において、光学式座標入力装置の入力
面は、表示装置の表示面と一体になっている必要はな
く、入力面と表示面を別々に構成することもできる。
面は、表示装置の表示面と一体になっている必要はな
く、入力面と表示面を別々に構成することもできる。
【0027】矩形の表示画面1aの上側角部には、光学
式位置検出装置を構成する光検出器4が配置される。光
検出器4は光学式の位置検出器であり、後述するよう
に、1つの撮像手段(例えばCCDリニアイメージセン
サ)と1つの受光素子を含む。表示画面1aの近傍に配
置され、ペン型位置指示器2の点光源3の発する光を受
ける光検出器の数は1つだけである。本実施例の光学式
位置検出装置は、1つの光検出器4を用いるだけで、少
なくとも、ペン型位置指示器2で指示される位置までの
距離を求めることができる。また点光源3から撮像手段
の撮像領域(または画素配列領域)に到来する光の方向
も求めることができる。さらに光学式位置指示器2は、
点光源3による指示位置に関して得られた距離と光の到
来方向に基づいて、当該指示位置の座標を求めることが
できる。1つの光検出器4を用いるだけで指示位置まで
の距離、および光の到来方向を求める原理については、
後述する。
式位置検出装置を構成する光検出器4が配置される。光
検出器4は光学式の位置検出器であり、後述するよう
に、1つの撮像手段(例えばCCDリニアイメージセン
サ)と1つの受光素子を含む。表示画面1aの近傍に配
置され、ペン型位置指示器2の点光源3の発する光を受
ける光検出器の数は1つだけである。本実施例の光学式
位置検出装置は、1つの光検出器4を用いるだけで、少
なくとも、ペン型位置指示器2で指示される位置までの
距離を求めることができる。また点光源3から撮像手段
の撮像領域(または画素配列領域)に到来する光の方向
も求めることができる。さらに光学式位置指示器2は、
点光源3による指示位置に関して得られた距離と光の到
来方向に基づいて、当該指示位置の座標を求めることが
できる。1つの光検出器4を用いるだけで指示位置まで
の距離、および光の到来方向を求める原理については、
後述する。
【0028】本発明による光学式座標入力装置は、上記
の光検出器4を含んでなる光学式位置検出装置(または
光学式座標検出装置、詳しくは図3に示す)と、上記の
点光源3を有するペン型位置指示器2(図2に示す)と
によって構成される。光学式位置検出装置は、位置指示
器2の点光源3から発射される光を受け、これに基づい
て、点光源3の存在位置に関する座標情報を算出する。
の光検出器4を含んでなる光学式位置検出装置(または
光学式座標検出装置、詳しくは図3に示す)と、上記の
点光源3を有するペン型位置指示器2(図2に示す)と
によって構成される。光学式位置検出装置は、位置指示
器2の点光源3から発射される光を受け、これに基づい
て、点光源3の存在位置に関する座標情報を算出する。
【0029】CRT表示装置1に設けられた光学式位置
検出器の出力信号は、RS232Cケーブル5を通して
演算・制御装置6に供給される。演算・制御装置6は例
えばパソコンで構成される。演算・制御装置6では、光
検出器4の検出信号で生成されたデータに基づいて、光
学式位置指示器2によって指示された位置に関連する距
離データおよび光到来方向に関するデータが算出され
る。得られたデータは、CRTケーブル7を介してCR
T表示装置1に供給され、その表示画面1aに指示位置
の情報が表示される。
検出器の出力信号は、RS232Cケーブル5を通して
演算・制御装置6に供給される。演算・制御装置6は例
えばパソコンで構成される。演算・制御装置6では、光
検出器4の検出信号で生成されたデータに基づいて、光
学式位置指示器2によって指示された位置に関連する距
離データおよび光到来方向に関するデータが算出され
る。得られたデータは、CRTケーブル7を介してCR
T表示装置1に供給され、その表示画面1aに指示位置
の情報が表示される。
【0030】図2は、光学式ペン型位置指示器2の内部
構造を示す。図2を参照して位置指示器2の構造および
内蔵される電気回路部の回路構成を説明する。ペン型位
置指示器2は、光を利用し、コードレス形式に作られた
位置指示器である。10はペンハウジングで、ペンハウ
ジング10の先端部には、支点11の回りに回動自在に
設けられたペン先部12が取り付けられる。13は筆圧
検出器で、ペン先部12を入力面に接触させ、任意な位
置を指示すると、筆圧検出器13はその接触圧力を検出
する。筆圧検出器13は、押圧により容量の変化する容
量可変コンデンサであり、誘電体で形成されている。ま
たペン先部12の端部には前述の点状の光源3が設けら
れ、ペンハウジング10には、その内部に発振器14と
ドライバ回路15を含む電気回路部、および電池16、
さらに外部に、露出するサイドスイッチ17が設けられ
る。点光源3は、この実施例では、光ファイバ18の先
端部となっている。操作者がサイドスイッチ17を操作
してオン状態にすると、電気回路部から発光ダイオード
等の発光素子19に対して電力が供給され、発光素子1
9が発光する。発光素子19で発した光は、レンズ20
等の光学系、および光ファイバ18を通って点光源3か
ら外部へ放射される。サイドスイッチ17の操作は、点
光源3から光を発射させることにより、位置指示器2で
位置を指示することを意味する。
構造を示す。図2を参照して位置指示器2の構造および
内蔵される電気回路部の回路構成を説明する。ペン型位
置指示器2は、光を利用し、コードレス形式に作られた
位置指示器である。10はペンハウジングで、ペンハウ
ジング10の先端部には、支点11の回りに回動自在に
設けられたペン先部12が取り付けられる。13は筆圧
検出器で、ペン先部12を入力面に接触させ、任意な位
置を指示すると、筆圧検出器13はその接触圧力を検出
する。筆圧検出器13は、押圧により容量の変化する容
量可変コンデンサであり、誘電体で形成されている。ま
たペン先部12の端部には前述の点状の光源3が設けら
れ、ペンハウジング10には、その内部に発振器14と
ドライバ回路15を含む電気回路部、および電池16、
さらに外部に、露出するサイドスイッチ17が設けられ
る。点光源3は、この実施例では、光ファイバ18の先
端部となっている。操作者がサイドスイッチ17を操作
してオン状態にすると、電気回路部から発光ダイオード
等の発光素子19に対して電力が供給され、発光素子1
9が発光する。発光素子19で発した光は、レンズ20
等の光学系、および光ファイバ18を通って点光源3か
ら外部へ放射される。サイドスイッチ17の操作は、点
光源3から光を発射させることにより、位置指示器2で
位置を指示することを意味する。
【0031】なお、位置指示器2内の電気回路部の発振
器14が出力する発振周波数は、変調を受けている。点
光源3の光発射作用を、変調された発振出力を用いて行
うのは、筆圧検出器13で検出された筆圧情報、および
サイドスイッチ17で与えられる情報を光検出器4へ送
出するためである。
器14が出力する発振周波数は、変調を受けている。点
光源3の光発射作用を、変調された発振出力を用いて行
うのは、筆圧検出器13で検出された筆圧情報、および
サイドスイッチ17で与えられる情報を光検出器4へ送
出するためである。
【0032】図3は、光検出器4を含む光学式位置検出
装置の回路構成の一例を示す。光検出器4の正面部に
は、パターン板21が配置される。パターン板21に
は、後述されるように、例えば、等間隔に配置された複
数の線によって形成されるパターンが描かれている。パ
ターンにおける線の間隔は既知である。光検出器4の内
部には、受光素子22とCCDリニアイメージセンサ2
3とが並べて配設され、受光素子22およびCCDリニ
アイメージセンサ23の前面位置には、フィルタ24が
配置される。フィルタ24は、位置指示器2の点光源3
から発射された波長の光のみを通過させる作用を有す
る。発光素子19は赤外光を発光するものを使用し、フ
ィルタ24は赤外光透過フィルタとすることにより、点
光源3以外の背景光を除去することができる。また受光
素子22は点光源3からの光に含まれる操作信号を読み
取るための手段であり、CCDリニアイメージセンサ2
3は、1次元的なセンサであり、その撮像領域(または
受光領域)に投影されるパターンのイメージを入力する
ための手段である。なお1次元的なセンサであるという
意味は、直線状に多数の画素が配列されているという意
味である。微視的に見れば、1つ1つの画素の受光面は
面形状を有しているので、画素が配列されている面を撮
像面と呼ぶ。また換言すれば、撮像領域は画素配列領域
である。撮像面の画素配列方向と、前述した等間隔パタ
ーンのパターン隔絶方向(パターン配列方向)とは、一
致するように(平行に)設けられる。
装置の回路構成の一例を示す。光検出器4の正面部に
は、パターン板21が配置される。パターン板21に
は、後述されるように、例えば、等間隔に配置された複
数の線によって形成されるパターンが描かれている。パ
ターンにおける線の間隔は既知である。光検出器4の内
部には、受光素子22とCCDリニアイメージセンサ2
3とが並べて配設され、受光素子22およびCCDリニ
アイメージセンサ23の前面位置には、フィルタ24が
配置される。フィルタ24は、位置指示器2の点光源3
から発射された波長の光のみを通過させる作用を有す
る。発光素子19は赤外光を発光するものを使用し、フ
ィルタ24は赤外光透過フィルタとすることにより、点
光源3以外の背景光を除去することができる。また受光
素子22は点光源3からの光に含まれる操作信号を読み
取るための手段であり、CCDリニアイメージセンサ2
3は、1次元的なセンサであり、その撮像領域(または
受光領域)に投影されるパターンのイメージを入力する
ための手段である。なお1次元的なセンサであるという
意味は、直線状に多数の画素が配列されているという意
味である。微視的に見れば、1つ1つの画素の受光面は
面形状を有しているので、画素が配列されている面を撮
像面と呼ぶ。また換言すれば、撮像領域は画素配列領域
である。撮像面の画素配列方向と、前述した等間隔パタ
ーンのパターン隔絶方向(パターン配列方向)とは、一
致するように(平行に)設けられる。
【0033】受光素子の22の出力信号は周波数カウン
タ25に入力され、周波数カウンタ25は当該出力信号
の周波数に比例した信号をマイクロコンピュータ26に
送る。またCCDリニアイメージセンサ23から出力さ
れたパターンに関するアナログ信号は、A/Dコンバー
タ27で所定のサンプリングタイミングでディジタル信
号に変換された後、マイクロコンピュータ26に供給さ
れる。マイクロコンピュータ26は、後述するように、
各画素で検出されたパターンの線の投影位置に関する信
号に基づいて線の位置を決めるための重心位置の計算を
行う。各画素で得られた線の投影位置のデータは、RS
232Cインターフェース28およびRS232Cケー
ブル5を介して前記の演算・制御装置6に供給される。
演算・制御装置6は、CCDリニアイメージセンサ23
の複数の画素のそれぞれで得られたパターンに関する位
置データを用いて統計的な処理を行って、パターン板2
1のパターンのCCDリニアイメージセンサ23の撮像
面における拡大率を求め、さらに、この拡大率を利用し
て、位置指示器2で指示された点までの距離を算出す
る。
タ25に入力され、周波数カウンタ25は当該出力信号
の周波数に比例した信号をマイクロコンピュータ26に
送る。またCCDリニアイメージセンサ23から出力さ
れたパターンに関するアナログ信号は、A/Dコンバー
タ27で所定のサンプリングタイミングでディジタル信
号に変換された後、マイクロコンピュータ26に供給さ
れる。マイクロコンピュータ26は、後述するように、
各画素で検出されたパターンの線の投影位置に関する信
号に基づいて線の位置を決めるための重心位置の計算を
行う。各画素で得られた線の投影位置のデータは、RS
232Cインターフェース28およびRS232Cケー
ブル5を介して前記の演算・制御装置6に供給される。
演算・制御装置6は、CCDリニアイメージセンサ23
の複数の画素のそれぞれで得られたパターンに関する位
置データを用いて統計的な処理を行って、パターン板2
1のパターンのCCDリニアイメージセンサ23の撮像
面における拡大率を求め、さらに、この拡大率を利用し
て、位置指示器2で指示された点までの距離を算出す
る。
【0034】次に、図4〜図8を参照し、1つの光検出
器4を用いて位置指示器2の点光源3までの距離および
光の入射角度を求める原理について説明する。図4は距
離を求めるための幾何学的関係を示す図、図5はパター
ンの一例を示す図、図6はCCDリニアイメージセンサ
の出力波形の一部を示す図、図7は検出信号におけるパ
ターン投影部の中心位置(線の位置)の決め方を説明す
るための図、図8は拡大率および光の入射角度を求める
ための関係を示す図である。
器4を用いて位置指示器2の点光源3までの距離および
光の入射角度を求める原理について説明する。図4は距
離を求めるための幾何学的関係を示す図、図5はパター
ンの一例を示す図、図6はCCDリニアイメージセンサ
の出力波形の一部を示す図、図7は検出信号におけるパ
ターン投影部の中心位置(線の位置)の決め方を説明す
るための図、図8は拡大率および光の入射角度を求める
ための関係を示す図である。
【0035】ここで点光源までの距離とは、撮像面の法
線方向における距離、すなわち撮像面の中心を点Oとし
て点Oの法線をZ軸としたときの点光源3の位置PのZ
座標そのものをいう。またX軸はCCDリニアイメージ
センサの画素の配列される方向にとった座標軸で点Oを
原点し、Y軸はCCDリニアイメージセンサの画素配列
方向およびZ軸に直交する座標軸で点Oを原点する。光
の入射角度とは、本発明の位置検出装置が2次元デジタ
イザを構成する場合にあっては、点PからZX平面に下
ろした垂線の足を点Qとするときに、∠QOZをいい、
本発明の位置検出装置が3次元デジタイザを構成する場
合にあっては、点PからYZ平面に下ろした垂線の足を
点Rとするときに、 ∠QOZと ∠ROZとの組をい
う。3次元デジタイザの場合には、CCDエリアイメー
ジセンサを構成する格子状の画素の2つの配列方向をそ
れぞれX軸およびY軸とする。原点は、CCDリニアイ
メージセンサを正方形の形状としたときに対角線の交点
とする。
線方向における距離、すなわち撮像面の中心を点Oとし
て点Oの法線をZ軸としたときの点光源3の位置PのZ
座標そのものをいう。またX軸はCCDリニアイメージ
センサの画素の配列される方向にとった座標軸で点Oを
原点し、Y軸はCCDリニアイメージセンサの画素配列
方向およびZ軸に直交する座標軸で点Oを原点する。光
の入射角度とは、本発明の位置検出装置が2次元デジタ
イザを構成する場合にあっては、点PからZX平面に下
ろした垂線の足を点Qとするときに、∠QOZをいい、
本発明の位置検出装置が3次元デジタイザを構成する場
合にあっては、点PからYZ平面に下ろした垂線の足を
点Rとするときに、 ∠QOZと ∠ROZとの組をい
う。3次元デジタイザの場合には、CCDエリアイメー
ジセンサを構成する格子状の画素の2つの配列方向をそ
れぞれX軸およびY軸とする。原点は、CCDリニアイ
メージセンサを正方形の形状としたときに対角線の交点
とする。
【0036】光検出器4から点光源3までの距離の計算
は、CCDリニアイメージセンサ23の撮像面に投影さ
れるパターン板21のパターン像に基づいて行われる。
厳密に述べると、CCDリニアイメージセンサ23の撮
像面から、位置指示器2の点光源3を通る前記撮像面に
平行な線までの距離すなわち上述のZ座標が求められ
る。
は、CCDリニアイメージセンサ23の撮像面に投影さ
れるパターン板21のパターン像に基づいて行われる。
厳密に述べると、CCDリニアイメージセンサ23の撮
像面から、位置指示器2の点光源3を通る前記撮像面に
平行な線までの距離すなわち上述のZ座標が求められ
る。
【0037】図4において、30は光学式ペン型位置指
示器2の点光源3を示し、また21はパターン板、23
はCCDリニアイメージセンサである。31は、点光源
3を示す位置30を通り、かつCCDリニアイメージセ
ンサ23の撮像面に平行な線である。また一点鎖線32
はパターン板21およびCCDリニアイメージセンサ2
3の共通な中心線であり、破線33はCCDリニアイメ
ージセンサ23に入射する光の進行状態を示している。
点光源3から発射された光33はパターン板21を通過
してCCDリニアイメージセンサ23の撮像面に入射す
る。前述した∠QOZ、言い換えれば線分POをZX平
面に投影した線分QOとZ軸のなす角をθする。このと
きパターン板21に描かれたパターンの一部がCCDリ
ニアイメージセンサ23の撮像面に投影される。図4で
は、図示されるごとく寸法L1,L2,L3,L4が定
義される。L1はCCDリニアイメージセンサ23の撮
像面でのパターン投影領域の横方向(画素の配列方向)
の長さ、L2は点光源3からの光33がパターン板21
で透過する領域の横方向の長さ、L3はパターン板21
とCCDリニアイメージセンサ23との間の距離、L4
は線31とCCDリニアイメージセンサ23の撮像面と
の距離である。上記のL1〜L4に関して、幾何学的関
係に基づきL4:L1=(L4−L3):L2の関係が
成立する。ここでL1/L2はパターンの拡大率に相当
するので、mとおく。これによってL4は{m/(m−
1)}×L3の式によって与えられる。この式によれ
ば、距離L3は既知であるので、拡大率mを求めると、
距離L4すなわち点PのZ座標を算出することができ
る。なおパターン板21上に設けられたパターンは、後
述するように、好ましくは、等間隔パターンであり、そ
の隔絶方向は、CCDリニアイメージセンサ23の画素
配列方向と一致するごとく配列される。そして、さらに
望ましくは、上記パターンは、隔絶方向に垂直に引かれ
た線分のパターンによって構成される。従って、点Pの
位置が若干浮いている状態、すなわち線分PQの大きさ
がある程度の大きさをもつ場合でも点PがXZ平面上に
ある場合と同じパターンをCCDリニアイメージセンサ
23に作ることになる。
示器2の点光源3を示し、また21はパターン板、23
はCCDリニアイメージセンサである。31は、点光源
3を示す位置30を通り、かつCCDリニアイメージセ
ンサ23の撮像面に平行な線である。また一点鎖線32
はパターン板21およびCCDリニアイメージセンサ2
3の共通な中心線であり、破線33はCCDリニアイメ
ージセンサ23に入射する光の進行状態を示している。
点光源3から発射された光33はパターン板21を通過
してCCDリニアイメージセンサ23の撮像面に入射す
る。前述した∠QOZ、言い換えれば線分POをZX平
面に投影した線分QOとZ軸のなす角をθする。このと
きパターン板21に描かれたパターンの一部がCCDリ
ニアイメージセンサ23の撮像面に投影される。図4で
は、図示されるごとく寸法L1,L2,L3,L4が定
義される。L1はCCDリニアイメージセンサ23の撮
像面でのパターン投影領域の横方向(画素の配列方向)
の長さ、L2は点光源3からの光33がパターン板21
で透過する領域の横方向の長さ、L3はパターン板21
とCCDリニアイメージセンサ23との間の距離、L4
は線31とCCDリニアイメージセンサ23の撮像面と
の距離である。上記のL1〜L4に関して、幾何学的関
係に基づきL4:L1=(L4−L3):L2の関係が
成立する。ここでL1/L2はパターンの拡大率に相当
するので、mとおく。これによってL4は{m/(m−
1)}×L3の式によって与えられる。この式によれ
ば、距離L3は既知であるので、拡大率mを求めると、
距離L4すなわち点PのZ座標を算出することができ
る。なおパターン板21上に設けられたパターンは、後
述するように、好ましくは、等間隔パターンであり、そ
の隔絶方向は、CCDリニアイメージセンサ23の画素
配列方向と一致するごとく配列される。そして、さらに
望ましくは、上記パターンは、隔絶方向に垂直に引かれ
た線分のパターンによって構成される。従って、点Pの
位置が若干浮いている状態、すなわち線分PQの大きさ
がある程度の大きさをもつ場合でも点PがXZ平面上に
ある場合と同じパターンをCCDリニアイメージセンサ
23に作ることになる。
【0038】一例として、2048個の画素を有し画素
間ピッチが14μmであるCCDリニアイメージセンサ
を使用するとき、L3が35mm、L2が20mmであると
すると、L1が23mmの時、L4は268.33mmとな
り、L1が23.014mmの時、L4は267.25mm
となり、1画素に対して1mm程度の距離分解能が得られ
る。
間ピッチが14μmであるCCDリニアイメージセンサ
を使用するとき、L3が35mm、L2が20mmであると
すると、L1が23mmの時、L4は268.33mmとな
り、L1が23.014mmの時、L4は267.25mm
となり、1画素に対して1mm程度の距離分解能が得られ
る。
【0039】拡大率mは、次のように求められる。まず
使用されるパターンの一例を図5に示す。このパターン
板21に示されるパターンの一部40は、CCDリニア
イメージセンサ23の撮像面において拡大されて41の
ごとく示される。パターンは、まず、等間隔に配置され
る線によって表現されており、次に、その線と線の中間
において、デジタルコード“1”に対応する位置には線
が存在し、デジタルコード“0”に対応する位置には空
白部が形成されている。ここで“1”と“0”の並びは
M系列のコード系列である。ここに、M系列とは、通信
技術等の分野でよく用いられるコード系列であって、例
えば6ビットのM系列の場合は、連続するいずれの6桁
のコードを取り出したときにも、その位置がそのパター
ン上のいずれかの位置であることが一義的に決定される
ようなコード系列である。CCDリニアイメージセンサ
23の撮像面では、各画素が前記パターンの一部40に
基づく光の強度を検出する。その結果、CCDリニアイ
メージセンサ23の出力する信号の波形は、図6に示す
ようになる。図6において横軸はCCDリニアイメージ
センサ23の各画素の位置を示し、縦軸は各画素の出力
レベル(受光強度信号)を示している。出力レベルにお
いて、信号が低いレベルはパターンの線の部分が投影さ
れた箇所であり、信号が高い部分はそれ以外の部分が投
影された箇所である。CCDリニアイメージセンサ23
の各画素においてパターンの線の部分が投影された箇所
は、影の部分である。パターンの線影の位置を正確に求
めるには、影の中心位置を求めることが必要である。そ
こで、例えば図7に示すように、CCDリニアイメージ
センサ23の各画素の出力波形においてスレッシュホー
ルドレベル42を設定し、それよりも低い信号レベル部
分で重心位置43を求め、この重心位置をパターンにお
ける線の存在位置として定める。なお線影位置の中心位
置を求めるのに、重心位置を求める一般的方法以外に、
図7の斜線を付した面積が丁度二分される線分の位置を
求める方法もある。線影が存在する位置は、影の中心位
置として扱われる。このようにして、CCDリニアイメ
ージセンサ23におけるパターン投影部分に基づき、多
数の画素のそれぞれで検出されるパターンの線影の位置
x0 ,x1 〜x5 ,…,x-1〜x-7,…が求められる。
上記のようにパターンの投影位置を重心位置として求め
ることによって、必然的に約数分の1の補間が行われ、
距離測定の精度が向上する。すなわち、X座標の分解能
をCCDリニアイメージセンサの画素間ピッチよりも細
かいものとすることが可能となる。
使用されるパターンの一例を図5に示す。このパターン
板21に示されるパターンの一部40は、CCDリニア
イメージセンサ23の撮像面において拡大されて41の
ごとく示される。パターンは、まず、等間隔に配置され
る線によって表現されており、次に、その線と線の中間
において、デジタルコード“1”に対応する位置には線
が存在し、デジタルコード“0”に対応する位置には空
白部が形成されている。ここで“1”と“0”の並びは
M系列のコード系列である。ここに、M系列とは、通信
技術等の分野でよく用いられるコード系列であって、例
えば6ビットのM系列の場合は、連続するいずれの6桁
のコードを取り出したときにも、その位置がそのパター
ン上のいずれかの位置であることが一義的に決定される
ようなコード系列である。CCDリニアイメージセンサ
23の撮像面では、各画素が前記パターンの一部40に
基づく光の強度を検出する。その結果、CCDリニアイ
メージセンサ23の出力する信号の波形は、図6に示す
ようになる。図6において横軸はCCDリニアイメージ
センサ23の各画素の位置を示し、縦軸は各画素の出力
レベル(受光強度信号)を示している。出力レベルにお
いて、信号が低いレベルはパターンの線の部分が投影さ
れた箇所であり、信号が高い部分はそれ以外の部分が投
影された箇所である。CCDリニアイメージセンサ23
の各画素においてパターンの線の部分が投影された箇所
は、影の部分である。パターンの線影の位置を正確に求
めるには、影の中心位置を求めることが必要である。そ
こで、例えば図7に示すように、CCDリニアイメージ
センサ23の各画素の出力波形においてスレッシュホー
ルドレベル42を設定し、それよりも低い信号レベル部
分で重心位置43を求め、この重心位置をパターンにお
ける線の存在位置として定める。なお線影位置の中心位
置を求めるのに、重心位置を求める一般的方法以外に、
図7の斜線を付した面積が丁度二分される線分の位置を
求める方法もある。線影が存在する位置は、影の中心位
置として扱われる。このようにして、CCDリニアイメ
ージセンサ23におけるパターン投影部分に基づき、多
数の画素のそれぞれで検出されるパターンの線影の位置
x0 ,x1 〜x5 ,…,x-1〜x-7,…が求められる。
上記のようにパターンの投影位置を重心位置として求め
ることによって、必然的に約数分の1の補間が行われ、
距離測定の精度が向上する。すなわち、X座標の分解能
をCCDリニアイメージセンサの画素間ピッチよりも細
かいものとすることが可能となる。
【0040】なおパターン部材21に設けられたパター
ンは、線の間隔によって等間隔性を有すると共に、等間
隔に配置された線の間の線の有無、すなわち上記の
“1”と“0”によってM系列の特性も併せ持つもので
ある。
ンは、線の間隔によって等間隔性を有すると共に、等間
隔に配置された線の間の線の有無、すなわち上記の
“1”と“0”によってM系列の特性も併せ持つもので
ある。
【0041】CCDリニアイメージセンサ23へのパタ
ーン投影に基づき検出されたパターンの位置データによ
って拡大率mが求められる。図8は、拡大率mを求める
一例を示すためのグラフであり、横軸にはCCDリニア
イメージセンサ23の撮像面に投影されるパターンの位
置をとり、縦軸にはパターンの相対位置をとる。ここで
相対位置とは、前述したように、CCDリニアイメージ
センサ23の中央部に投影されるパターンは、点光源3
の位置が変化することによって動的に変わり得るパター
ン板21の一部分であることに起因して設けられた概念
であり、パターン板21のパターンが等間隔パターンで
あることに基づいて、その等間隔のピッチを一単位とし
て決定されるものである。なおこのグラフでは、あくま
でも、拡大率等の算出を視覚的に理解しやすくすること
を目的として描いたものであって、CCDリニアイメー
ジセンサ23とパターン板21とが空間的に直角の関係
で配置されることを意味するものではない。前述したご
とく、CCDリニアイメージセンサ23とパターン板2
1とは、平行に(CCDリニアイメージセンサ23の画
素配列方向とパターン板21のパターン隔絶方向とが一
致するように)配置されている。
ーン投影に基づき検出されたパターンの位置データによ
って拡大率mが求められる。図8は、拡大率mを求める
一例を示すためのグラフであり、横軸にはCCDリニア
イメージセンサ23の撮像面に投影されるパターンの位
置をとり、縦軸にはパターンの相対位置をとる。ここで
相対位置とは、前述したように、CCDリニアイメージ
センサ23の中央部に投影されるパターンは、点光源3
の位置が変化することによって動的に変わり得るパター
ン板21の一部分であることに起因して設けられた概念
であり、パターン板21のパターンが等間隔パターンで
あることに基づいて、その等間隔のピッチを一単位とし
て決定されるものである。なおこのグラフでは、あくま
でも、拡大率等の算出を視覚的に理解しやすくすること
を目的として描いたものであって、CCDリニアイメー
ジセンサ23とパターン板21とが空間的に直角の関係
で配置されることを意味するものではない。前述したご
とく、CCDリニアイメージセンサ23とパターン板2
1とは、平行に(CCDリニアイメージセンサ23の画
素配列方向とパターン板21のパターン隔絶方向とが一
致するように)配置されている。
【0042】図8のグラフにおいて、横軸の原点0はC
CDリニアイメージセンサ23の中心点の位置である。
この横軸は、前述したX軸と一致するものである。CC
Dリニアイメージセンサ23の中心点である原点Oの周
辺にはパターン板21の等間隔パターンの一部が投影さ
れるが、そのうちX軸の負の領域で原点Oに最も近いも
の、すなわちx0 のパターンの線影の位置をパターンの
相対位置が0である位置とする。x0 の位置決定は、図
6を見る者には直観的に理解できるものであるが、本発
明に用いているM系列のコード系列を含む等間隔パター
ンの場合にその位置決定をコンピュータの処理で行おう
とすると、そのパターンから等間隔パターンを抽出する
前処理が必要となる。その処理は例えば次のように行わ
れる。
CDリニアイメージセンサ23の中心点の位置である。
この横軸は、前述したX軸と一致するものである。CC
Dリニアイメージセンサ23の中心点である原点Oの周
辺にはパターン板21の等間隔パターンの一部が投影さ
れるが、そのうちX軸の負の領域で原点Oに最も近いも
の、すなわちx0 のパターンの線影の位置をパターンの
相対位置が0である位置とする。x0 の位置決定は、図
6を見る者には直観的に理解できるものであるが、本発
明に用いているM系列のコード系列を含む等間隔パター
ンの場合にその位置決定をコンピュータの処理で行おう
とすると、そのパターンから等間隔パターンを抽出する
前処理が必要となる。その処理は例えば次のように行わ
れる。
【0043】M系列が6ビットである場合には、そのパ
ターン上で最も長く“1”のコードが連続するのは6個
である。もしも7個以上であれば、1が6個続く並びが
2個以上あることになって、一義的に位置決定がなされ
得ないからである。従って、その並びを形成する線影の
1つ1つの両側に設けられる等間隔パターンの線影を併
せ考えると、13個の線影が等間隔のピッチの半分の間
隔で並ぶ場合があり得る。このことは、逆にいえば、連
続する14個の線影を検出すれば、その中には、少なく
とも一箇所、等間隔パターンの有する等間隔ピッチで線
影の隔絶される箇所、言い換えれば、M系列のコード系
列のうち“0”を形成する箇所であるということができ
る。
ターン上で最も長く“1”のコードが連続するのは6個
である。もしも7個以上であれば、1が6個続く並びが
2個以上あることになって、一義的に位置決定がなされ
得ないからである。従って、その並びを形成する線影の
1つ1つの両側に設けられる等間隔パターンの線影を併
せ考えると、13個の線影が等間隔のピッチの半分の間
隔で並ぶ場合があり得る。このことは、逆にいえば、連
続する14個の線影を検出すれば、その中には、少なく
とも一箇所、等間隔パターンの有する等間隔ピッチで線
影の隔絶される箇所、言い換えれば、M系列のコード系
列のうち“0”を形成する箇所であるということができ
る。
【0044】従ってコンピュータは、まず連続する14
個の線影の位置を検出し、それぞれの間の隔絶距離を算
出する。この14個は、6ビットのM系列のときであっ
て、7ビットでは16個、8ビットでは18個となる。
次に、その得られた隔絶距離がほぼ2種類あること、大
きいものは、小さいものの約2倍であることを確認し
て、それを等間隔パターンのピッチとして取得する。さ
らに、そのピッチの得られた両端の線影に立ち返り、そ
の線影からプラス側、マイナス側のそれぞれについてお
よそそのピッチで存在する線影の位置を次々と取得す
る。そのうちで、X軸の負の側に存する最も原点に近い
ものをx0 とする。
個の線影の位置を検出し、それぞれの間の隔絶距離を算
出する。この14個は、6ビットのM系列のときであっ
て、7ビットでは16個、8ビットでは18個となる。
次に、その得られた隔絶距離がほぼ2種類あること、大
きいものは、小さいものの約2倍であることを確認し
て、それを等間隔パターンのピッチとして取得する。さ
らに、そのピッチの得られた両端の線影に立ち返り、そ
の線影からプラス側、マイナス側のそれぞれについてお
よそそのピッチで存在する線影の位置を次々と取得す
る。そのうちで、X軸の負の側に存する最も原点に近い
ものをx0 とする。
【0045】なおここで、用いた等間隔パターンのピッ
チは、等間隔パターンの線影を取得するために便宜的に
用いたものであって、パターン部材21上のパターンの
ピッチとは必ずしも一致するものではない。
チは、等間隔パターンの線影を取得するために便宜的に
用いたものであって、パターン部材21上のパターンの
ピッチとは必ずしも一致するものではない。
【0046】さて、このようにして抽出された等間隔パ
ターンを示す線影、すなわち図8にいうx1 ,x2 ,x
4 ,x5 に対して、パターンの相対位置1,2,3,4
をそれぞれ付与してプロットする。また図8にいうx-
2,x-3,x-5,x-7に対してパターンの相対位置−
1,−2,−3,−4を付与してプロットする。x0 に
対しては相対位置0を付与してプロットする。
ターンを示す線影、すなわち図8にいうx1 ,x2 ,x
4 ,x5 に対して、パターンの相対位置1,2,3,4
をそれぞれ付与してプロットする。また図8にいうx-
2,x-3,x-5,x-7に対してパターンの相対位置−
1,−2,−3,−4を付与してプロットする。x0 に
対しては相対位置0を付与してプロットする。
【0047】なお、等間隔パターンの線影ではないM系
列の“1”のパターンを示す線影に対しても2.5,−
0.5等のピッチの半分の相対位置を付与してプロット
することも可能であり、図8はその例を示している。
列の“1”のパターンを示す線影に対しても2.5,−
0.5等のピッチの半分の相対位置を付与してプロット
することも可能であり、図8はその例を示している。
【0048】図8に示すグラフの横軸において、重心位
置として算出された線影の位置をプロットし、対応する
縦軸の位置との関係で点をとっていくと、最小二乗法を
適用して直線44を決定することができる。こうして得
られた直線44の傾きは拡大率mを用いて1/mとして
与えられるから、傾きを求めることによって前述した拡
大率mを求めることができる。このような統計的な処理
と前述の重心位置の算出とによって少なくとも十分の1
程度の補間を行うことができる。前述の例では、最低限
0.1mm程度の精度で距離L4を求めることができる。
もっとも上記の説明では、便宜上図8を用いて点のプロ
ットや、直線の傾きを求めるといった言い方をしたので
あって、コンピュータの処理上は、相当する所定の手順
に従って最小二乗法を適用して拡大率mを求める。
置として算出された線影の位置をプロットし、対応する
縦軸の位置との関係で点をとっていくと、最小二乗法を
適用して直線44を決定することができる。こうして得
られた直線44の傾きは拡大率mを用いて1/mとして
与えられるから、傾きを求めることによって前述した拡
大率mを求めることができる。このような統計的な処理
と前述の重心位置の算出とによって少なくとも十分の1
程度の補間を行うことができる。前述の例では、最低限
0.1mm程度の精度で距離L4を求めることができる。
もっとも上記の説明では、便宜上図8を用いて点のプロ
ットや、直線の傾きを求めるといった言い方をしたので
あって、コンピュータの処理上は、相当する所定の手順
に従って最小二乗法を適用して拡大率mを求める。
【0049】前述の通り、パターンの線の投影部の位置
を求める重心位置の演算は、マイクロコンピュータ26
で行われ、拡大率mおよび距離L4の演算は演算・制御
装置6で行われる。しかし、構成としてはこれに限定さ
れるものではない。例えばマイクロコンピュータ26ま
たは演算・制御装置6のいずれか一方ですべての計算を
行うように構成することもできる。また、拡大率mの算
出に関し統計的処理を行ってその精度を上げるために
は、等間隔性を有するパターンを用いるが必要がある
が、精度が高く要求されないのであれば、単に間隔が既
知であるパターンを用いるだけで距離を求めることがで
きる。
を求める重心位置の演算は、マイクロコンピュータ26
で行われ、拡大率mおよび距離L4の演算は演算・制御
装置6で行われる。しかし、構成としてはこれに限定さ
れるものではない。例えばマイクロコンピュータ26ま
たは演算・制御装置6のいずれか一方ですべての計算を
行うように構成することもできる。また、拡大率mの算
出に関し統計的処理を行ってその精度を上げるために
は、等間隔性を有するパターンを用いるが必要がある
が、精度が高く要求されないのであれば、単に間隔が既
知であるパターンを用いるだけで距離を求めることがで
きる。
【0050】上記のごとくして得られた距離L4のデー
タは位置指示器2で指示された位置に関係するものすな
わち前述したZ座標そのものであるから、この距離デー
タを利用して指示位置の座標を得ることが可能になる。
求められた座標データに関する情報は、演算・制御装置
6の側からCRT表示装置1の側にCRTケーブル7を
通して転送され、必要な情報が表示画面1aに表示され
る。
タは位置指示器2で指示された位置に関係するものすな
わち前述したZ座標そのものであるから、この距離デー
タを利用して指示位置の座標を得ることが可能になる。
求められた座標データに関する情報は、演算・制御装置
6の側からCRT表示装置1の側にCRTケーブル7を
通して転送され、必要な情報が表示画面1aに表示され
る。
【0051】上記の実施例によれば、レンズ等の光学系
を特別に使用せず、パターン部材を使用するので、構造
が簡素化され、安価に作ることができると共に、広い視
野角を得ることができる。視野角はレンズや単スリット
の場合、撮像面のサイズL1に強く依存するが、本実施
例の場合にはパターンのサイズに強く依存し、L1には
それほど依存しないので、広い視野角を確保することが
容易なのである。また単一の光検出器の使用で指示位置
までの距離を求めることができるので、使用される光検
出器の個数を少なくできるという面で構造の簡素化、製
作コストの低減を達成することができる。測定精度の向
上の面では、CCDリニアイメージセンサ23内に含ま
れる複数の画素の検出信号を利用して統計的な処理で拡
大率および距離を求めるようにしているため、精度を向
上することができる。なお現在の技術状況では、イメー
ジセンサとして高解像度のCCDリニアイメージセンサ
が比較的に安価に手に入る状況であるので、2つの光線
方向検出器を利用する構成、すなわち、2つの低解像度
のCCDリニアイメージセンサを用いて構成するより
も、高解像度のCCDリニアイメージセンサを1つ使用
する方が、経済的である。
を特別に使用せず、パターン部材を使用するので、構造
が簡素化され、安価に作ることができると共に、広い視
野角を得ることができる。視野角はレンズや単スリット
の場合、撮像面のサイズL1に強く依存するが、本実施
例の場合にはパターンのサイズに強く依存し、L1には
それほど依存しないので、広い視野角を確保することが
容易なのである。また単一の光検出器の使用で指示位置
までの距離を求めることができるので、使用される光検
出器の個数を少なくできるという面で構造の簡素化、製
作コストの低減を達成することができる。測定精度の向
上の面では、CCDリニアイメージセンサ23内に含ま
れる複数の画素の検出信号を利用して統計的な処理で拡
大率および距離を求めるようにしているため、精度を向
上することができる。なお現在の技術状況では、イメー
ジセンサとして高解像度のCCDリニアイメージセンサ
が比較的に安価に手に入る状況であるので、2つの光線
方向検出器を利用する構成、すなわち、2つの低解像度
のCCDリニアイメージセンサを用いて構成するより
も、高解像度のCCDリニアイメージセンサを1つ使用
する方が、経済的である。
【0052】また光33の入射角度、すなわち光33の
中心線とCCDリニアイメージセンサ23の撮像面との
なす角度θは、tan θ=D/L3で与えられる。ここ
で、Dは図4中に示されるように、点光源3とCCDリ
ニアイメージセンサ23の中心Oとを結ぶ線がパターン
板21と交わる点のX座標である。X軸については、前
述したものと同じである。点光源3からの光の入射角度
は、上記のパターンにM系列の特性を持たせることによ
り上記Dを算出して求めることができる。この光の入射
角度(光の到来方向)の情報は、座標データを算出する
ときに用いられる。点光源PのX座標は、X=Z・tan
θとして求まるからである。光の入射角度θは、次のよ
うに求める。図6に示す各線影の重心位置に関する情
報、および前述した拡大率mの算出処理の前処理として
実行した等間隔パターンの抽出処理によって得られた等
間隔の線影の情報をまず取得する。そして、等間隔の線
影の中間において、線影があれば“1”、なければ
“0”として、CCDリニアイメージセンサの中心の前
後必要なビット数(例えば6ビット)をとってデジタル
コードを得る。これはM系列の位置を表す部分コードで
あるので、これをテーブル変換によって対応する離散的
座標Nに変換する。ここで、離散値座標Nとは、M系列
の性質に従って連続する所定のビット数、例えば6ビッ
トの並び毎に一義的に定まる座標である。パターン板2
1に描かれたパターンが有するピッチに従ってとびとび
の値を取る座標であるから、離散的座標である。これに
対し、Dの決定のためにはもっと細かい座標が必要とさ
れる。補間値、すなわち(D−N)という値を考えると
き、これは丁度図8で求められた直線の切片dに相当す
ることが分かる。従って、D=N+dの関係が成立す
る。これにより、入射角度は、tanθ=(N+d)/L
3によって求められる。切片dは最小二乗法により求め
られるので、非常に高い精度で光の入射角度を求めるこ
とができる。
中心線とCCDリニアイメージセンサ23の撮像面との
なす角度θは、tan θ=D/L3で与えられる。ここ
で、Dは図4中に示されるように、点光源3とCCDリ
ニアイメージセンサ23の中心Oとを結ぶ線がパターン
板21と交わる点のX座標である。X軸については、前
述したものと同じである。点光源3からの光の入射角度
は、上記のパターンにM系列の特性を持たせることによ
り上記Dを算出して求めることができる。この光の入射
角度(光の到来方向)の情報は、座標データを算出する
ときに用いられる。点光源PのX座標は、X=Z・tan
θとして求まるからである。光の入射角度θは、次のよ
うに求める。図6に示す各線影の重心位置に関する情
報、および前述した拡大率mの算出処理の前処理として
実行した等間隔パターンの抽出処理によって得られた等
間隔の線影の情報をまず取得する。そして、等間隔の線
影の中間において、線影があれば“1”、なければ
“0”として、CCDリニアイメージセンサの中心の前
後必要なビット数(例えば6ビット)をとってデジタル
コードを得る。これはM系列の位置を表す部分コードで
あるので、これをテーブル変換によって対応する離散的
座標Nに変換する。ここで、離散値座標Nとは、M系列
の性質に従って連続する所定のビット数、例えば6ビッ
トの並び毎に一義的に定まる座標である。パターン板2
1に描かれたパターンが有するピッチに従ってとびとび
の値を取る座標であるから、離散的座標である。これに
対し、Dの決定のためにはもっと細かい座標が必要とさ
れる。補間値、すなわち(D−N)という値を考えると
き、これは丁度図8で求められた直線の切片dに相当す
ることが分かる。従って、D=N+dの関係が成立す
る。これにより、入射角度は、tanθ=(N+d)/L
3によって求められる。切片dは最小二乗法により求め
られるので、非常に高い精度で光の入射角度を求めるこ
とができる。
【0053】上記実施例では、拡大率mの算出に基づい
て、点光源3の位置PのZ座標を算出することができ、
さらに切片dの算出およびM系列のデジタルコードのテ
ーブル変換によって点光源3の位置PのX座標をX=Z
・tan θとして求めることができた。このことは、XZ
平面内またはそれに接近して点光源3が動くときに刻々
と変化するその位置を検出して入力する2次元デジタイ
ザを1つのCCDリニアイメージセンサ(すなわち1次
元イメージセンサ)を利用して実現することができたこ
とを意味する。上記の2次元デジタイザの原理を3次元
デジタイザに拡張することが、前述したようにY軸を設
定し、CCDリニアイメージセンサをCCDエリアイメ
ージセンサに変更し、パターン板21を、X軸方向のみ
ならず、Y軸方向にも同様な性質を有するものに変更す
ることによって達成することができる。
て、点光源3の位置PのZ座標を算出することができ、
さらに切片dの算出およびM系列のデジタルコードのテ
ーブル変換によって点光源3の位置PのX座標をX=Z
・tan θとして求めることができた。このことは、XZ
平面内またはそれに接近して点光源3が動くときに刻々
と変化するその位置を検出して入力する2次元デジタイ
ザを1つのCCDリニアイメージセンサ(すなわち1次
元イメージセンサ)を利用して実現することができたこ
とを意味する。上記の2次元デジタイザの原理を3次元
デジタイザに拡張することが、前述したようにY軸を設
定し、CCDリニアイメージセンサをCCDエリアイメ
ージセンサに変更し、パターン板21を、X軸方向のみ
ならず、Y軸方向にも同様な性質を有するものに変更す
ることによって達成することができる。
【0054】図9は本発明の第2実施例を示し、この実
施例は、CCDエリアイメージセンサを利用して3次元
デジタイザを実現すると共に、現実の人の動作と表示装
置の画面中の表示存在物との間に相互作用が行えるよう
に構成されている。51は光検出器であり、その正面部
にパターン板52が取り付けられ、内部にCCDエリア
イメージセンサ53が配置される。なお図3で示された
受光素子やその他の信号処理回路部も必要に応じて設け
られるが、それらの図示は省略されている。光検出器5
1からの出力信号は、RS232Cケーブル5を通して
演算・制御装置6に供給される。他方、点光源について
は、光学式ペン型位置指示器という構成ではなく、例え
ば人の手54の親指と人差指のそれぞれに点光源55,
56を取付けている。点光源55,56は発光ダイオー
ドである。点光源55,56は切換器57を経由して電
源58から発光のための電力が供給されるように構成さ
れている。切換器57の切換動作は、演算・制御装置6
から切換制御ケーブル59を介して付与される信号に基
づいて行われる。切換器57を介して電源58から点光
源55,56に電力が供給されて発光すると、点光源5
5,56から放射された光は、光検出器51で検出さ
れ、前述の距離検出原理に基づいてその3次元空間にお
ける座標を求めることができる。
施例は、CCDエリアイメージセンサを利用して3次元
デジタイザを実現すると共に、現実の人の動作と表示装
置の画面中の表示存在物との間に相互作用が行えるよう
に構成されている。51は光検出器であり、その正面部
にパターン板52が取り付けられ、内部にCCDエリア
イメージセンサ53が配置される。なお図3で示された
受光素子やその他の信号処理回路部も必要に応じて設け
られるが、それらの図示は省略されている。光検出器5
1からの出力信号は、RS232Cケーブル5を通して
演算・制御装置6に供給される。他方、点光源について
は、光学式ペン型位置指示器という構成ではなく、例え
ば人の手54の親指と人差指のそれぞれに点光源55,
56を取付けている。点光源55,56は発光ダイオー
ドである。点光源55,56は切換器57を経由して電
源58から発光のための電力が供給されるように構成さ
れている。切換器57の切換動作は、演算・制御装置6
から切換制御ケーブル59を介して付与される信号に基
づいて行われる。切換器57を介して電源58から点光
源55,56に電力が供給されて発光すると、点光源5
5,56から放射された光は、光検出器51で検出さ
れ、前述の距離検出原理に基づいてその3次元空間にお
ける座標を求めることができる。
【0055】60はCRT表示装置であり、その表示画
面60aには、例えばシート61が表示され、さらにこ
のシート61を下方に引っ張ろうとする人の手62が表
示されているものとする。このような表示物は、演算・
制御装置6の情報処理機能および表示機能に基づいて行
われている。そして、表示画面中の手62と、実際の手
54との間に連動関係が存在するように構成される。す
なわち、表示画面中の手62の位置およびその動きは、
実際の手54と連動する。これは、実際の手54に付設
された点光源55,56の位置を光検出器51で検出す
ることによってそれらの座標を求め、得られた座標デー
タを、表示画面60aでの表示データに変換して表示す
るようにしている。こうして、実際の手54と表示画面
中の手62を連動させることより、仮想的に表示画面中
に表示されたシート61を、画面中の手62で引っ張る
ような操作を可能にすることができる。
面60aには、例えばシート61が表示され、さらにこ
のシート61を下方に引っ張ろうとする人の手62が表
示されているものとする。このような表示物は、演算・
制御装置6の情報処理機能および表示機能に基づいて行
われている。そして、表示画面中の手62と、実際の手
54との間に連動関係が存在するように構成される。す
なわち、表示画面中の手62の位置およびその動きは、
実際の手54と連動する。これは、実際の手54に付設
された点光源55,56の位置を光検出器51で検出す
ることによってそれらの座標を求め、得られた座標デー
タを、表示画面60aでの表示データに変換して表示す
るようにしている。こうして、実際の手54と表示画面
中の手62を連動させることより、仮想的に表示画面中
に表示されたシート61を、画面中の手62で引っ張る
ような操作を可能にすることができる。
【0056】前記実施例で使用される、CCDエリアイ
メージセンサ53に投影されるパターンの例を図10に
示す。このパターンは、正方形の領域において、直交す
る2つの軸方向のそれぞれに、前述した第1の実施例の
パターンが形成される例である。等間隔の線の中間の線
の有無でM系列の“1”と“0”が表現される。CCD
エリアイメージセンサ53では、図10に示したパター
ンの投影によって、図11に示すような画像データが得
られ、x方向およびy方向のそれぞれに関して画素信号
の値を積算することにより、直交する軸に関する情報が
除去されて、第1実施例と同じ信号に変換できる。また
この処理により、それぞれの方向に関する信号は積算さ
れるので、信号対ノイズ比(いわゆるS/N比)を向上
させ、より微弱な光を検出することができる。上記の変
換信号に対して第1実施例と同じ処理を行うことにより
2次元の座標面における距離データ、ひいては座標デー
タが算出される。図12はパターンの他の例を示す。こ
のパターンは、図12のAで示すごとくM平面と呼ばれ
る2次元系列のパターンであり、微細な小さい丸(ドッ
ト)と大きい丸(ドット)とで形成され、2次元部分コ
ードからその2次元位置が一義的に定義できる、ディジ
タルコード化されたドットパターンである。例えば縦3
ビット横3ビットの組、すなわち9ビットの並びがその
パターン全体の中でユニークな位置(前述した座標軸に
よれば、パターン上のXY座標の組を現す離散的な座
標)を決定する。このパターンは図12のBに示すよう
な数値的な意味を有している。また各ドットの位置に対
応する格子点の位置が等間隔性を有する部分となる。M
平面については、宮川洋、岩垂好裕、今井秀樹共著、1
973年、昭晃堂発行「符号理論」に詳しい。
メージセンサ53に投影されるパターンの例を図10に
示す。このパターンは、正方形の領域において、直交す
る2つの軸方向のそれぞれに、前述した第1の実施例の
パターンが形成される例である。等間隔の線の中間の線
の有無でM系列の“1”と“0”が表現される。CCD
エリアイメージセンサ53では、図10に示したパター
ンの投影によって、図11に示すような画像データが得
られ、x方向およびy方向のそれぞれに関して画素信号
の値を積算することにより、直交する軸に関する情報が
除去されて、第1実施例と同じ信号に変換できる。また
この処理により、それぞれの方向に関する信号は積算さ
れるので、信号対ノイズ比(いわゆるS/N比)を向上
させ、より微弱な光を検出することができる。上記の変
換信号に対して第1実施例と同じ処理を行うことにより
2次元の座標面における距離データ、ひいては座標デー
タが算出される。図12はパターンの他の例を示す。こ
のパターンは、図12のAで示すごとくM平面と呼ばれ
る2次元系列のパターンであり、微細な小さい丸(ドッ
ト)と大きい丸(ドット)とで形成され、2次元部分コ
ードからその2次元位置が一義的に定義できる、ディジ
タルコード化されたドットパターンである。例えば縦3
ビット横3ビットの組、すなわち9ビットの並びがその
パターン全体の中でユニークな位置(前述した座標軸に
よれば、パターン上のXY座標の組を現す離散的な座
標)を決定する。このパターンは図12のBに示すよう
な数値的な意味を有している。また各ドットの位置に対
応する格子点の位置が等間隔性を有する部分となる。M
平面については、宮川洋、岩垂好裕、今井秀樹共著、1
973年、昭晃堂発行「符号理論」に詳しい。
【0057】上記の実施例では、撮像面に投影された各
ドットの重心を求め、パターンに対するその間隔の拡大
率や2次元変位値を得ることにより、発光源の3次元座
標を得る。さらに詳しくいえば、前述した離散的な座標
Nに関しては、M平面のディジタルコードからテーブル
変換により(Nx ,Ny )の組として求まるが、補間値
として求められる(dx ,dy )の算出に関しては、各
ドットの2次元的な重心位置を算出する処理の後、X方
向とY方向のそれぞれについてdx ,dy を求める処理
を実行することによりなされる。拡大率mについても、
X軸方向、Y軸方向のそれぞれの拡大率mx ,my を算
出し得るから、両者の相加平均または相乗平均等をmと
して用いる等の処理がなされる。拡大率から点光源の距
離が求まり、M平面のコードと2つの切片の情報に基づ
いて光線方向とパターン板の交点におけるXY座標が求
まることにより、光源位置の3次元座標が決定される。
ドットの重心を求め、パターンに対するその間隔の拡大
率や2次元変位値を得ることにより、発光源の3次元座
標を得る。さらに詳しくいえば、前述した離散的な座標
Nに関しては、M平面のディジタルコードからテーブル
変換により(Nx ,Ny )の組として求まるが、補間値
として求められる(dx ,dy )の算出に関しては、各
ドットの2次元的な重心位置を算出する処理の後、X方
向とY方向のそれぞれについてdx ,dy を求める処理
を実行することによりなされる。拡大率mについても、
X軸方向、Y軸方向のそれぞれの拡大率mx ,my を算
出し得るから、両者の相加平均または相乗平均等をmと
して用いる等の処理がなされる。拡大率から点光源の距
離が求まり、M平面のコードと2つの切片の情報に基づ
いて光線方向とパターン板の交点におけるXY座標が求
まることにより、光源位置の3次元座標が決定される。
【0058】次に、CCDリニアイメージセンサ23の
検出信号の信号処理回路の他の実施例を、図13を参照
して説明する。この実施例では、基準電圧が設定された
コンパレータ、エッジ検出部、シリアルインタフェース
を利用して構成される。図13に示すように、CCDリ
ニアイメージセンサ23の出力値は、まずコンパレータ
71によって基準電圧VREF と比較され、それより大き
いかまたは小さいかにより2値化される、次に2値化さ
れた値の立ち上がりと立ち下がりに関する情報、すなわ
ち前述の2値化された情報の画素番号順の並びの中でい
ずれの画素番号で0から1に立ち上がり、いずれの画素
番号で1から0に立ち下がるかに関する情報がエッジ検
出部72によって検出され、その結果が、例えばシリア
ルインタフェース73(RS232C等)を通ってパソ
コン等の上位機器(前述の演算・制御装置6)に送られ
る。ここに画素番号とは、例えば2048個の画素を有
するCCDリニアイメージセンサである場合には、その
2048個のうちの何番目かということに関する情報で
あって、CCDリニアイメージセンサ23上の座標の概
念に直結するもの(対応付けられるもの)である。いわ
ゆるホストコンピュータである演算・制御装置6の側で
は拡大率の計算、方向の算出、座標の算出等の処理を実
行することになる。そのためのプログラムは、デバイス
ドライバとかドライバソフトと呼ばれるプログラムを組
み込むことによって演算・制御装置6に追加される。図
13において、符号74がデバイスドライバを示してい
る。また演算・制御装置6の内部には、その他に、オペ
レーティングシステム75、アプリケーションソフト7
6、インタフェース77が一般的構成要素として内蔵さ
れる。一般の演算・制御装置に用いられるCPUの処理
速度および処理能力が近年著しく発達しているので、拡
大率、方向、座標算出等の処理をホストコンピュータ側
にさせることとしても、他のアプリケーションソフト等
の実行にはあまり影響がないと考えられる。デバイスド
ライバ74の実行する処理内容は、拡大率の計算、方向
の算出、座標の算出等の前述の処理内容と同じである。
なお、図13で周波数カウンタ25を設けたのは、スイ
ッチの連続的な変化量を検出してホストコンピュータ側
に送出するためである。
検出信号の信号処理回路の他の実施例を、図13を参照
して説明する。この実施例では、基準電圧が設定された
コンパレータ、エッジ検出部、シリアルインタフェース
を利用して構成される。図13に示すように、CCDリ
ニアイメージセンサ23の出力値は、まずコンパレータ
71によって基準電圧VREF と比較され、それより大き
いかまたは小さいかにより2値化される、次に2値化さ
れた値の立ち上がりと立ち下がりに関する情報、すなわ
ち前述の2値化された情報の画素番号順の並びの中でい
ずれの画素番号で0から1に立ち上がり、いずれの画素
番号で1から0に立ち下がるかに関する情報がエッジ検
出部72によって検出され、その結果が、例えばシリア
ルインタフェース73(RS232C等)を通ってパソ
コン等の上位機器(前述の演算・制御装置6)に送られ
る。ここに画素番号とは、例えば2048個の画素を有
するCCDリニアイメージセンサである場合には、その
2048個のうちの何番目かということに関する情報で
あって、CCDリニアイメージセンサ23上の座標の概
念に直結するもの(対応付けられるもの)である。いわ
ゆるホストコンピュータである演算・制御装置6の側で
は拡大率の計算、方向の算出、座標の算出等の処理を実
行することになる。そのためのプログラムは、デバイス
ドライバとかドライバソフトと呼ばれるプログラムを組
み込むことによって演算・制御装置6に追加される。図
13において、符号74がデバイスドライバを示してい
る。また演算・制御装置6の内部には、その他に、オペ
レーティングシステム75、アプリケーションソフト7
6、インタフェース77が一般的構成要素として内蔵さ
れる。一般の演算・制御装置に用いられるCPUの処理
速度および処理能力が近年著しく発達しているので、拡
大率、方向、座標算出等の処理をホストコンピュータ側
にさせることとしても、他のアプリケーションソフト等
の実行にはあまり影響がないと考えられる。デバイスド
ライバ74の実行する処理内容は、拡大率の計算、方向
の算出、座標の算出等の前述の処理内容と同じである。
なお、図13で周波数カウンタ25を設けたのは、スイ
ッチの連続的な変化量を検出してホストコンピュータ側
に送出するためである。
【0059】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。
れば、次の効果を奏する。
【0060】1つの光検出器を使用して光源の距離や光
線方向を検出することができ、さらには2次元座標や3
次元座標を検出することができるため、構成が簡素化さ
れ、経済的でかつコンパクトな光学式位置検出装置や光
学式座標入力装置を実現することができる。
線方向を検出することができ、さらには2次元座標や3
次元座標を検出することができるため、構成が簡素化さ
れ、経済的でかつコンパクトな光学式位置検出装置や光
学式座標入力装置を実現することができる。
【0061】レンズ等の光学系を使用せず、撮像手段の
撮像面に比べて大きなパターンを使用することができる
ので、視野角を広くとることができる。
撮像面に比べて大きなパターンを使用することができる
ので、視野角を広くとることができる。
【0062】等間隔の性質を有する特定のパターンを利
用することにより、パターンの各部の複数の位置を、撮
像手段に設けられた複数の画素の出力信号に基づき検出
し、統計的な処理を行うことにより、高い検出精度を達
成することができる。
用することにより、パターンの各部の複数の位置を、撮
像手段に設けられた複数の画素の出力信号に基づき検出
し、統計的な処理を行うことにより、高い検出精度を達
成することができる。
【0063】光学式座標入力装置において、位置指示器
の発光部から発する光線の方向を、1つの光検出器に対
してのみを注意すれば良いので、操作者にとって、位置
指示器の操作が容易となり、特に指向性を有する光源を
備える位置指示器の場合にはかかる効果は顕著に発揮さ
れる。
の発光部から発する光線の方向を、1つの光検出器に対
してのみを注意すれば良いので、操作者にとって、位置
指示器の操作が容易となり、特に指向性を有する光源を
備える位置指示器の場合にはかかる効果は顕著に発揮さ
れる。
【図1】本発明に係る光学式位置検出装置を含む光学式
座標入力装置の第1実施例を示す構成図である。
座標入力装置の第1実施例を示す構成図である。
【図2】光学式ペン型位置指示器の内部構造を示す断面
図である。
図である。
【図3】光学式位置検出装置の一例を示す構成図であ
る。
る。
【図4】点光源までの距離を求める原理を説明するため
の図である。
の図である。
【図5】撮像手段の撮像面に投影されるパターンの例を
示す図である。
示す図である。
【図6】撮像手段の出力信号の一例を示す波形図であ
る。
る。
【図7】線の投影部の位置の求め方の一例を示す図であ
る。
る。
【図8】拡大率と光の入射角度の求め方を説明するため
の図である。
の図である。
【図9】CCDエリアイメージセンサを利用した3次元
光学式座標入力装置の応用例を説明するためのシステム
構成図である。
光学式座標入力装置の応用例を説明するためのシステム
構成図である。
【図10】2次元パターンの一例を示す図である。
【図11】2次元パターンの検出信号の処理を説明する
ための図である。
ための図である。
【図12】2次元パターンの他の例であり、M平面の特
性を有するパターン例を示す図である。
性を有するパターン例を示す図である。
【図13】CCDリニアイメージセンサの検出信号の信
号処理回路の他の実施例を示す構成図である。
号処理回路の他の実施例を示す構成図である。
1 CRT表示装置 2 光学式ペン型位置指示器 3 点光源 4 光検出器 12 ペン先部 13 筆圧検出部 17 サイドスイッチ 18 光ファイバ 19 発光ダイオード 21 パターン板 22 受光素子 23 CCDリニアイメージセンサ 24 フィルタ 51 光検出器 52 パターン板 53 CCDエリアイメージセンサ 55,56 点光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06T 7/00 7/60
Claims (14)
- 【請求項1】 光の強度を検出する1つの撮像手段と、
この撮像手段の前方位置であって前記光の光路上に配置
される特定パターンを有したパターン手段と、前記撮像
手段の画素配列領域に投影された前記特定パターンの像
に関する検出信号に基づき前記光の発光源と前記撮像手
段との間における前記画素配列領域に対する法線方向の
距離に関する情報を抽出する信号処理手段を備えること
を特徴とする光学式位置検出装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の光学式位置検出装置にお
いて、前記撮像手段と前記パターン手段と前記信号処理
手段とが1つの光学式位置検出機器としてユニット化さ
れることを特徴とする光学式位置検出装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の光学式位置検出装置にお
いて、信号処理手段は前記撮像手段の各画素に関する信
号を取り出す画素信号検出部と前記各画素に関する信号
に基づいて前記距離に関する情報を求める処理部とを含
み、前記撮像手段と前記パターン手段と前記画素信号検
出部とが1つの機器としてユニット化され、前記処理部
はホストコンピュータ側に設けられ、前記画素信号検出
部と前記処理部は通信手段で接続されることを特徴とす
る光学式位置検出装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光
学式位置検出装置において、前記特定パターンは等間隔
部分を含むパターンであり、前記特定パターンのパター
ン配列方向と前記撮像手段の画素配列方向は一致してお
り、前記信号処理手段は、投影された前記特定パターン
の像を利用して拡大率を求めることにより前記距離に関
する情報を抽出することを特徴とする光学式位置検出装
置。 - 【請求項5】 請求項4の光学式位置検出装置におい
て、前記信号処理手段は、前記撮像手段に含まれる複数
の画素のそれぞれで検出された前記パターンの各部に関
する信号を統計的に処理して前記拡大率を求めたことを
特徴とする光学式位置検出装置。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光
学式位置検出装置において、前記距離に関する情報の他
に、前記特定パターンに含まれるM系列またはM平面の
特性を利用して、前記撮像手段の前記画素配列領域に到
来する前記光の入射方向の情報を抽出したことを特徴と
する光学式位置検出装置。 - 【請求項7】 請求項1記載の光学式位置検出装置にお
いて、前記特定パターンは、1次元の線状パターンとこ
れに直交する1次元の線状パターンを組み合わせて作成
された2次元パターンであり、前記撮像手段の前記画素
配列領域は2次元格子配列の画素から形成され、前記特
定パターンにおける直交する縦横の線状パターンのそれ
ぞれの配列方向と前記撮像手段の縦横の画素配列のそれ
ぞれの配列方向は一致しており、前記信号処理手段で
は、前記画素から出力される画素信号の並びの縦方向お
よび横方向のそれぞれに関して積算することによって、
1つの軸に関する距離および方向の情報を分離して抽出
することを特徴とする光学式位置検出装置。 - 【請求項8】 請求項6または7に記載された光学式位
置検出装置と、自らが光を発するまたは間接的に光を発
する発光部を有した位置指示器を備え、前記光学式位置
検出装置は、前記発光部の発する光に基づいて、前記位
置指示器で指示される位置までの距離と前記位置の方向
を求め、これらの距離と方向によって前記位置の座標デ
ータを求めることを特徴とする光学式座標入力装置。 - 【請求項9】 請求項8の光学式座標入力装置におい
て、入力座標に関する情報を表示する表示装置を含み、
前記位置指示器の指示する座標入力面が前記表示装置の
表示面であることを特徴とする光学式座標入力装置。 - 【請求項10】 請求項8の光学式座標入力装置におい
て、入力座標に関する情報を表示する表示装置を含み、
前記位置指示器は操作者の指に装着して使用され、前記
表示装置は前記指の動きに対応する表示を行うことを特
徴とする光学式座標入力装置。 - 【請求項11】 点状発光部が発した光によって等間隔
部分を含む特定パターンの影を1つの撮像手段の画素配
列領域の上に作り、前記特定パターンのパターン配列方
向と前記撮像手段の画素配列方向は一致しており、前記
撮像手段の各画素が出力する検出信号に基づき、拡大率
を求めることにより、前記発光部と前記撮像手段との間
における前記画素配列領域に対する法線方向の距離に関
する情報を抽出することを特徴とする光学式位置検出方
法。 - 【請求項12】 請求項11記載の光学式位置検出方法
において、前記撮像手段の複数の前記画素の各検出信号
に基づき統計的に前記拡大率を求めることを特徴とする
光学式検出方法。 - 【請求項13】 請求項11または12記載の光学式位
置検出方法において、前記特定パターンはM系列または
M平面の特性を含み、前記距離に関する情報の他に、前
記M系列またはM平面の特性に基づいて、前記撮像手段
の前記画素配列領域に到来する前記光の入射方向の情報
を抽出したことを特徴とする光学式位置検出方法。 - 【請求項14】 請求項13記載の光学式位置検出方法
において、前記距離に関する情報、および前記光の入射
方向に関する情報に基づいて前記点状発光部の座標を算
出することを特徴とする光学式位置検出方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35444293A JPH07200141A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 光学式位置検出装置および光学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法 |
DE4426355A DE4426355B4 (de) | 1993-12-29 | 1994-07-25 | Optische Positionserfassungseinheit und optische Koordinateneingabeeinheit |
US08/281,129 US5502568A (en) | 1993-03-23 | 1994-07-28 | Optical position detecting unit, optical coordinate input unit and optical position detecting method employing a pattern having a sequence of 1's and 0's |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35444293A JPH07200141A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 光学式位置検出装置および光学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07200141A true JPH07200141A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18437597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35444293A Pending JPH07200141A (ja) | 1993-03-23 | 1993-12-29 | 光学式位置検出装置および光学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07200141A (ja) |
DE (1) | DE4426355B4 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002303511A (ja) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 移動物体接触判定方法 |
JP2003513373A (ja) * | 1999-10-25 | 2003-04-08 | シルバーブルック リサーチ プロプライエタリイ、リミテッド | 互換性のあるペン先を有する検知装置 |
JP2008216086A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Microdent:Kk | 定量化規格化(位相差)顕微鏡装置 |
WO2010137277A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | Xiroku, Inc. | Optical position detection apparatus |
US7999798B2 (en) | 2001-10-29 | 2011-08-16 | Anoto Ab | Method and device for decoding a position-coding pattern |
JP2015087565A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像読取装置、画像形成装置、光の入射角度検出方法、光の入射角度検出プログラム、記録媒体 |
JP2018025542A (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 巨大機械工業股▲分▼有限公司 | 動的動作検出システム |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2416480A1 (fr) * | 1978-02-03 | 1979-08-31 | Thomson Csf | Dispositif de localisation de source rayonnante et systeme de reperage de direction comportant un tel dispositif |
US4550250A (en) * | 1983-11-14 | 1985-10-29 | Hei, Inc. | Cordless digital graphics input device |
DE3511330A1 (de) * | 1985-03-28 | 1986-10-02 | Siemens Ag | Anordnung zum eingeben von grafischen mustern |
DE3618624A1 (de) * | 1986-06-03 | 1987-12-10 | Bernd Brandes | Inspektionsraupe fuer tunnelartige kanaele |
JPH0519954A (ja) * | 1991-07-11 | 1993-01-29 | Casio Comput Co Ltd | 光学式座標情報出力装置 |
DE4134689C1 (en) * | 1991-10-21 | 1993-01-14 | Iti-Idee Ingenieurbuero Zur Foerderung Von Technischen Innovationen Und Ideen Gmbh, 2070 Ahrensburg, De | Optically measuring contour of toroidal opaque object - registering shadows cast by light source using line or matrix camera taking into account distance from object and imaging scale |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP35444293A patent/JPH07200141A/ja active Pending
-
1994
- 1994-07-25 DE DE4426355A patent/DE4426355B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003513373A (ja) * | 1999-10-25 | 2003-04-08 | シルバーブルック リサーチ プロプライエタリイ、リミテッド | 互換性のあるペン先を有する検知装置 |
JP2002303511A (ja) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 移動物体接触判定方法 |
US7999798B2 (en) | 2001-10-29 | 2011-08-16 | Anoto Ab | Method and device for decoding a position-coding pattern |
JP2008216086A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Microdent:Kk | 定量化規格化(位相差)顕微鏡装置 |
WO2010137277A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | Xiroku, Inc. | Optical position detection apparatus |
JP2010277122A (ja) * | 2009-05-26 | 2010-12-09 | Xiroku:Kk | 光学式位置検出装置 |
JP2015087565A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像読取装置、画像形成装置、光の入射角度検出方法、光の入射角度検出プログラム、記録媒体 |
JP2018025542A (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 巨大機械工業股▲分▼有限公司 | 動的動作検出システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4426355B4 (de) | 2008-08-07 |
DE4426355A1 (de) | 1995-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5502568A (en) | Optical position detecting unit, optical coordinate input unit and optical position detecting method employing a pattern having a sequence of 1's and 0's | |
TWI393030B (zh) | 位置檢測系統及方法 | |
US4543571A (en) | Opto-mechanical cursor positioning device | |
CA1319181C (en) | Data processing information input using optically sensed stylus features | |
US6844871B1 (en) | Method and apparatus for computer input using six degrees of freedom | |
US5027115A (en) | Pen-type computer input device | |
WO1988004087A1 (en) | Detector system for optical mouse | |
JPH08240407A (ja) | 位置検出入力装置 | |
JP2009505305A (ja) | 自由空間のポインティング及び手書き手段 | |
KR20010051563A (ko) | 곡선 모양의 미러를 사용하는 광 디지타이저 | |
JPH07200141A (ja) | 光学式位置検出装置および光学式座標入力装置、並びに光学式位置検出方法 | |
US8780084B2 (en) | Apparatus for detecting a touching position on a flat panel display and a method thereof | |
KR20060117164A (ko) | 관성 감지 입력장치 | |
CN109287124B (zh) | 用于显示器和其他应用的光学触摸感测 | |
JP2001175415A (ja) | 座標入力/検出装置 | |
KR20050077230A (ko) | 펜 형의 위치 입력 장치 | |
CN101876868B (zh) | 光学式触控装置及其操作方法 | |
JPH0519954A (ja) | 光学式座標情報出力装置 | |
KR200207639Y1 (ko) | 컴퓨터 화면에 접촉한 지시물의 x-y 위치 인식 장치 | |
JP2713135B2 (ja) | ポインティングデバイス | |
JP2002163071A (ja) | 光検出器 | |
JPS60176127A (ja) | 座標入力装置 | |
JP2001159955A (ja) | 座標入力/検出/表示装置 | |
JPH03259318A (ja) | 2次元位置入力装置 | |
JP2503012Y2 (ja) | 光学式座標検知装置 |