WO2001057635A1

WO2001057635A1 - Detecteur de position optique

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Publication number: WO2001057635A1
Application number: PCT/JP2000/000581
Authority: WO
Inventors: Yasuhide Iwamoto; Satoshi Sano; Fumihiko Nakazawa
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2001-08-09
Also published as: DE10085378B3; US20020162949A1; US6627871B2; DE10085378T1

Description

明糸田書

光学式位置検出装置

技術分野

本発明は、コンピュータの表示画面等の所定領域における指示物での指示位置を光学的に検出する光学式位置検出装置に関する。背景技術

主としてパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムの普及に伴って、コンピュータシステムにより情報が表示される表示装置の表示画面上を人の指または特定の器具等の指示物により指示することにより、新たな情報を入力したり、コンピュータシステムに対して種々の指示を与えたりする装置が利用されている。パ一ソナルコンピュータ等の表示装置の表示画面に表示された情報に対してタツチ方式にて入力操作を行う場合には、その表示画面上での接触位置（指示位置）を高精度に検出する必要がある。

このような座標面となる表示画面上の指示位置を検出する装置の一例として、光学的な位置検出装置が、特公昭 6 2 - 3 2 4 9 1 号公報に開示されている。この装置は、表示画面を指示する指示部材と、表示画面上での走査光を発する少なくとも 2 つの光走査器と、走査光を反射する反射部材と、走査光が指示部材に当たった時点を検出する手段とを備え、光走査器による光走査の開始時点または終了時点と走査光が指示部材に当たった時点との関係に基づいて、表示画面における指示部材の位置を検出する。

また、他の光学的な位置検出装置が、特開昭 5 7 - 1 1 6 3 7 号公報に開示されている。この装置は、レーザ光線のような絞った光を表示画面の外側から角度走査し、反射手段を有する専用ペンからの反射光の 2つのタイミングから専用ペンが存在する角度を夫々求め、求めた角度を三角測量の原理にあてはめて位置座標を計算にて検出する。

更に、他の光学的な位置検出装置が、特開昭 6 2 - 5 4 2 8号公報等に提案されている。この装置は、表示画面の両側枠に光再帰性反射体を配置し、角度走査したレーザ光線のこの光再帰性反射体からの戻り光を検知し、指またはペンによって光線が遮断されるタイミングから指またはペンの存在角度を求め、求めた角度から三角測量の原理にて位置座標を検出する。

上述したような従来の光学式位置検出装置は、何れも、既存の表示装置の前部筐体を作り直して組み込んでいるために取り付ける構造を有しておらず、取扱いが不便であるという問題がある。また、従来の光学式位置検出装置は、所定サイズの表示画面にのみ適応した構成をなしており、表示画面のサイズが異なる毎に、そのサイズに合った専用の光学式位置検出装置を作製する必要があり、面倒であるという問題もある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、既存の表示装置に容易に取り付けることができる光学式位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、種々のサイズの表示画面に適応でき、表示画面のサイズ毎に専用のものを作製する必要がなく、生産性に優れた光学式位置検出装置を提供することにある。発明の開示

第 1 発明の光学式位置検出装置は、光再帰性反射体と、面内で光を角度走査する光走査器及びその走査光の光再帰性反射体での反射光を受光する受光器を含む少なくとも 2個の光送受ュニッ卜と、検出対象の所定領域を含む装置（例えば表示画面を含む表示装置等）に光再帰性反射体及び光送受ュニットを外付けするための外付け部材とを備えている。

第 1 発明の光学式位置検出装置では、外付け部材によって表示装置等に外付けされ得るので、既存の表示装置に容易に取り付けることができる。

第 2 発明の光学式位置検出装置は、第 1 発明において、光再帰性反射体及び光送受ュニットの位置を可変とする変更機構を、外付け部材が有している。

第 2 発明の光学式位置検出装置では、光再帰性反射体及び光送受ュニットの位置を例えば表示画面のサイズに合わせて変更でき、種々のサイズの表示画面に適応可能である。

第 3 発明の光学式位置検出装置は、第 2 発明において、変更機構が、一方向に移動するスライド部とスライド部の移動を案内するガィド部とを含んでいる。

第 3 発明の光学式位置検出装置では、スライド部をガイド部に沿つて移動調整することにより、任意のサイズの表示画面に対応できる o

第 4 発明の光学式位置検出装置は、第 3 発明において、スライド部とガイド部とのつなぎ目に、光再帰性反射体の重なり部が存在している。

第 4 発明の光学式位置検出装置では、このような光再帰性反射体の重なり部を設けているので、スライド部とガイド部とのつなぎ目の部分で光再帰性反射体の段差が生じず、検出特性が劣化しない。第 5 発明の光学式位置検出装置は、第 1 〜第 4 発明において、外付け部材が、表示装置等への取付け面に弾性体を有する。

第 5 発明の光学式位置検出装置では、表示画面がテーパ状をなしていても、表示画面との密着性が高く、表示画面を確実に固定できる。

第 6 発明の光学式位置検出装置は、光再帰性反射体が、表示画面周囲の段差部に取付けられる。

第 6 発明の光学式位置検出装置では、光再帰性反射体に対する位置変更機構が不要となって、構成が小型化する。また、走査光が表示画面から離れることがなく、操作性が向上する。図面の簡単な説明

第 1 図（ a ) ，（ b ) は本発明の第 1 実施の形態による光学式位置検出装置の正面図，側面図、第 2 図は光学ュニットの構成及び光路を示す図、第 3 図は表示装置の正面図、第 4 図は第 1 実施の形態による光学式位置検出装置を表示装置に外付けした状態を示す正面図、第 5 図（ a ) , ( b ) は第 1 実施の形態による光学式位置検出装置の表示装置への外付け手順を示す側面図、第 6 図（ a ) ， ( b ) は本発明の第 2実施の形態による光学式位置検出装置の表示装置への外付け手順を示す正面図、第 7 図（ a ) ， ( b ) は第 2実施の形態による光学式位置検出装置の表示装置への外付け手順を示す側面図、第 8 図（ a ) ， ( b ) は本発明の第 3 実施の形態による光学式位置検出装置の表示装置への外付け手順を示す側面図、第 9 図は本発明の第 4 実施の形態による光学式位置検出装置を表示装置に外付けした状態を示す正面図、第 1 0 図（ a ) ， ( b ) は本発明の第 5 実施の形態による光学式位置検出装置を表示装置に外付けした状態を示す正面図，側面図、第 1 1 図は位置検出の処理状態を示す図、第 1 2 図は指示物の位置，大きさの算出原理を示す模式図、第 1 3 図は座標検出のための三角測量の原理を示す模式図、第 1 4 図は指示物及び遮断範囲を示す模式図、第 1 5 図は受光 if号と走査角度と走査時間との関係を示すタイミングチヤ一卜、第 1 6 図は指示物の断面の直径の計測原理を示す模式図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。

(第 1 実施の形態）

第 1 図（ a ) , ( b ) は第 1 実施の形態による光学式位置検出装置の正面図，側面図である。この光学式位置検出装置 1 は、全体として蓋及び底がない中空直方体の筐体状をなしており、 4 個の側面枠 l a , l b， l c， I d を有する。

第 1 図（ a ) で上側の側面枠 1 a は、他の 3個の側面枠 1 b , 1 c , 1 d に比べて幅が大きくなつており、後述する内部構成を有する光学ュニット 1 0 a , 1 0 b を両端部に内蔵している。

また、この側面枠 1 a とこれに対向する側面枠 1 c (第 1 図（ a ) では下側）とは、互いに対向する側面枠 1 b， 1 d (第 1 図（ a ) では左側，右側）に比べて高くなつており、その高い部分は高さ方向に延設されたレール（図示せず）を有するガイド部 2 a， 2 c となっている。このガイド部 2 a， 2 c には、スライド部 3 a , 3 c が設けられており、スライド部 3 a， 3 c がガイド部 2 a , 2 c のレールに沿って高さ方向に移動できるようになつている。

更に、これらの 3 個の側面枠 1 b， 1 c , 1 d には、光再帰性反射体 4 が設けられている。第 2 図は、光学ユニット 1 0 a , 1 0 b の構成及び光路を示す図である。両光学ュニット 1 0 a , 1 0 b は同じ内部構成をなしている。光学ュニット 1 0 _a ( 1 O b ) は、赤外線レーザ光を出射するレーザダイオード（ L D ) からなる発光素子 1 i と、発光素子 1 1 からのレーザ光を平行光にするためのコリメ一ションレンズ 1 2 と、光再帰性反射体 4 からの反射光を受光するフォトダイオード（ P D ) からなる受光素子 1 3 と、受光素子 1 3 への入射光を制限するためのアパーチャ 1 4 a を有する遮光部材 1 4 と、発光素子 1 1 からのレーザ光を角度走査するための例えば 4 角柱状のポリゴンミラー 1 5 と、アパーチャ 1 6 a によりコリメ一シヨンレンズ 1 2 からポリゴンミラ一 1 5 への投射光を制限すると共に、ポリゴンミラ一 1 5 を介した光再帰性反射体 4 からの反射光を受光素子 1 3側へ反射するアパーチャミラー 1 6 と、アパーチャミラ一 1 6 での反射光を集束させるための集光レンズ 1 7 と、ポリゴンミラー 1 5 を回転させるモータ 1 8 と、これらを取付け固定するための光学ユニット本体 1 9 とを備える。

発光素子 1 1 から出射されたレーザ光は、コリメーシヨンレンズ 1 2 にて平行光にされ、ァノ、°一チヤミラ一 1 6 のァノ、°一チヤ 1 6 a を通過した後、ポリゴンミラー 1 5 の回転によって光学式位置検出装置 1 の各側面枠 l a， l b , l c , I d に実質的に直交する面内を角度走査されて側面枠 1 b， 1 c， 1 dの光再帰性反射体 4 に投射される。そして、光再帰性反射体 4 からの反射光が、ポリゴンミラ一 1 5及びアパーチャミラー 1 6 にて反射された後、集光レンズ 1 7 で集束されて遮光部材 1 4 のアパーチャ 1 4 a を通って、受光素子 1 3 に入射される。但し、走査光の経路に物体が存在する場合には走査光が遮断されるため、反射光が受光素子 1 3 に入射される T

ことはない。

第 3 図は、表示装置の正面図であり、第 3 図に示すように、偏平直方体状の表示装置 2 0 は表示画面 2 1 とこれが取り付けられた画面枠 2 2 とを有する。このような表示装置 2 0 に、上述した構成の光学式位置検出装置 1 が外付けされる。第 4 図は第 1 実施の形態による光学式位置検出装置 1 を表示装置 2 0 に外付けした状態を示す正面図、第 5 図（ a ) , ( b ) はその光学式位置検出装置 1 の表示装置 2 0 への外付け手順を示す側面図である。

スライド部 3 a， 3 c を最も後面の位置に設定した状態で、光学式位置検出装置 1 の側面枠 l a , l b , 1 c , I d を表示装置 2 0 の画面枠 2 2 の 4辺の外側縁に合わせる（第 5 図（ a ) ) 。そして. 後面側のスライド部 3 a , 3 c を、前面側に向けて表示装置 2 0 の後面に接するまで移動させて、光学式位置検出装置 1 を表示装置 2 0 に外付け固定する（第 5 図（ b ) ) 。

以上のように、第 1 実施の形態では、光学式位置検出装置 1 を任意の位置で固定することができ。厚さが異なる種々の表示装置 2 0 に対応できる。

(第 2実施の形態）

第 6 図（ a ) ， ( b ) は第 2 実施の形態による光学式位置検出装置 1 の表示装置 2 0 への外付け手順を示す正面図、第 7 図（ a ) , ( b ) はその外付け手順を示す側面図である。この光学式位置検出装置 1 は、全体として蓋及び底がない中空直方体の筐体状をなしている。

上側の側面枠 1 a は、左右方向に延設されたレール（図示せず）を有するガイド部 5 a とこのレールに沿って左右方向に移動可能なスライド部 6 a とを有している。ガイド部 5 a及びスライド部 6 a は、図 2 に示すような構成を有する光学ュニット 1 0 a， 1 0 b を夫々端部に備えている。

側面枠 1 a に対向する下側の側面枠 1 c は、左右方向に延設されたレール（図示せず）を有するガイド部 5 c とこのレールに沿って左右方向に移動可能なスライド部 6 c とを有している。また、互いに対向する左側，右側の側面枠 1 b， 1 d は夫々、上下方向に延設されたレール（図示せず）を有するガイド部 5 b 5 d とこのレ一ルに沿って上下方向に移動可能なスライド部 6 b 6 d とを有している。

これらの下側，左側，右側の側面枠 1 c , 1 b 1 d には、光再帰性反射体 4 が設けられている。これらの側面枠 1 c , l b , I d におけるガイド部 5 c とスライド部 6 c ，ガイド部 5 b とスライド部 6 b , ガイド部 5 d とスライド部 6 d との各境界部分には、光再帰性反射体 4 が設けられたテーパ形状をなす重なり部 7 c， 7 b , 7 dが形成されており、光再帰性反射体 4 の段差が生じないようにしている。このような重なり部 7 c , 7 b , 7 d を形成しておくことにより、光再帰性反射体 4 の段差に伴う不感帯の発生を確実に防止できる。

更に、上側，下側の側面枠 1 a， 1 c には、第 1 実施の形態と同様のガイド部 2 a， 2 c及びスライド部 3 a， 3 c が設けられている。

各スライド部 6 a , 6 b , 6 c , 6 dを各ガイド部 5 a， 5 b , 5 c , 5 d との重なり部分が最も小さくなる状態に設定すると共にスライド部 3 a , 3 c を最も後面の位置に設定した状態で、光学式位置検出装置 1 の左上端を表示装置 2 0 の画面枠 2 2 の左上端に合わせて、光学式位置検出装置 1 の上側及び左側の側面枠 1 a， 1 b を表示装置 2 0 の画面枠 2 2 の上側及び左側の外側縁に夫々合わせる（第 6 図（ a ) , 第 7 図（ a ) ) 。そして、スライド部 6 a， 6 c を、左側に向けて右側の側面枠 1 dが表示装置 2 0 の画面枠 2 2 の右側の外側縁に接するまで移動させ、スライド部 6 b , 6 dを、上側に向けて下側の側面枠 1 c が表示装置 2 0 の画面枠 2 2 の下側の外側縁に接するまで移動させた後、後面側のスライド部 3 a ， 3 c を、前面側に向けて表示装置 2 0 の後面に接するまで移動させて光学式位置検出装置 1 を表示装置 2 0 に外付け固定する（第 6 図 ( b ) ，第 7 図（ b ) ) 。

以上のように、第 2 実施の形態では、光学式位置検出装置 1 を任意の位置で固定することができ、サイズ、即ち縦，横及び厚さが異なる種々の表示装置 2 0 に対応でき、種々のサイズの表示装置 2 0 に光学式位置検出装置 1 を取り付けることができる。

(第 3実施の形態）

第 8 図（ a ) , ( b ) は第 3 実施の形態による光学式位置検出装置 1 の表示装置 2 0への外付け手順を示す側面図である。第 8 図 ( a ) ， ( b ) において、第 5 図と同一部分には同一番号を付してそれらの説明を省略する。

この光学式位置検出装置 1 では、上側の側面枠 1 a及びスライド部 3 a の表示装置 2 0 への取付け面に弾性体 7 が設けられている。よって、表示装置 2 0 の画面枠 2 2 の上側の外側縁にテーパ部 2 3 が設けられている場合にあっても、光学式位置検出装置 1 と表示装置 2 0 との密着性が高く、表示装置 2 0 に光学式位置検出装置 1 を確実に外付け固定することができる。

なお、上記例では上側の側面枠 1 a にのみ弾性体 7 を設ける場合について説明したが、他の側面枠 1 b， 1 c ， 1 d に同様な弾性体 1 O

7 を設けるようにしても良いことは勿論である。

(第 4 実施の形態）

第 9 図は第 4 実施の形態による光学式位置検出装置 1 を表示装置 2 0 に外付けした状態を示す正面図である。第 9 図において、第 4 図と同一部分には同一番号を付してそれらの説明を省略する。第 9 図に示すように、表示装置 2 0 の前面部において、表示画面 2 1 と光学式位置検出装置 1 との間、つまり画面枠 2 2上に、複数の仮想ボタン領域 8 を設定している。

本発明では、光学式位置検出装置 1 を表示装置 2 0 に外付けすることによって、表示画面 2 1 以外の領域、つまり画面枠 2 2 の領域にあっても指示位置を検出することができる。この結果、表示画面 2 1 以外の領域も有効に利用することができ、位置検出範囲の拡大化を図れる。

(第 5 実施の形態）

第 1 0 図（ a ) ， ( b ) は第 5 実施の形態による光学式位置検出装置 1 を表示装置 2 0 に外付けした状態を示す正面図，側面図である。第 1 0 図（ a ) ， ( b ) において、第 6 図，第 7 図と同一部分には同一番号を付してそれらの説明を省略する。

この第 5 実施の形態では、表示装置 2 0 の表示画面 2 1 の左側，下側，右側の段差部に光再帰性反射体 4 を直接取り付けている。また、光学ュニット 1 0 a， 1 O b を内蔵しており、ガイト部 5 a とスライド部 6 a とを有する第 2 実施の形態と同様の上側の側面枠 1 a のみが、表示装置 2 0 の上側の外側縁に外付けされている。

この第 5 実施の形態では、光再帰性反射体 4 を設ける左側，下側，右側のガイド部及びスライド部が不要であり、構成を小型化できる _c また、走査光が表示画面 2 1 に近づくので、操作性の向上を図れる _c 次に、以上のような構成をなす本発明の光学式位置検出装置 1 を表示装置 2 0 に外付けして行う位置検出の動作について説明する。第 1 1 図は、光学ュニット 1 0 a， 1 O b に接続される回路構成を含めた位置検出の処理状態を示す図である。

各光学ュニット 1 0 a , 1 O b には、各発光素子 1 1 を駆動する発光素子駆動回路 3 2 a , 3 2 b と、各受光素子 1 3 の受光量を電気信号に変換する受光信号検出回路 3 3 a， 3 3 b と、各ポリゴンミラー 1 5 の動作を制御するポリゴン制御回路 3 4 とが接続されている。また、参照符号 3 5 は指，ペン等の指示物 Sの位置，大きさを算出すると共に、装置全体の動作を制御する M P Uであり、 3 6 は M P U 3 5 での算出結果等を表示する表示器である。

M P U 3 5 は、発光素子駆動回路 3 2 a , 3 2 b に駆動制御信号を送り、その駆動制御信号に応じて発光素子駆動回路 3 2 a , 3 2 bが駆動されて、各発光素子 1 1 の発光動作が制御される。受光信号検出回路 3 3 a , 3 3 b は、各受光素子 1 3 での反射光の受光信号を M P U 3 5 へ送る。 M P U 3 5 は、各受光素子 1 3 からの受光信号に基づいて、指示物 Sの位置，大きさを算出し、その算出結果を表示器 3 6 に表示する。

第 1 1 図に示されているように、例えば光学ユニット 1 0 b に関して説明すると、光学ユニット 1 O bからの投射光は、自身の受光素子〗 3 に直接入射する位置から第 1 〗図上で反時計方向回りに走査され、光再帰性反射体 4 の先端部分で反射される位置（ P s ) に至って走査開始位置になる。そして、指示物 Sの一端に至る位置（ P 1 ) までは光再帰性反射体 4 により反射されるが、指示物 Sの他端に至る位置（ P 2 ) までの間は指示物 S によって遮断され、その後の走査終了位置（ P e ) に至るまでは光再帰性反射体 4 により反射される。

次に、指示物 Sの位置，大きさの具体的な算出動作について説明する。第 1 2 図は、その算出原理を示す模式図である。但し、第 1

2 図では光学ュニット 1 0 a , 1 0 b、光再帰性反射体 4 、表示画面 2 1 以外の構成部材は図示を省略している。また、指示物 S として指を用いた場合を示している。

M P U 3 5 はポリゴン制御回路 3 4 を制御することにより、光学ュニット 1 0 a , 1 O b 内の各ポリゴンミラ一 1 5 を回転させて、各発光素子 1 1 からのレーザ光を角度走査する。この結果、光再帰性反射体 4 からの反射光が各受光素子】 3 に入射する。このようにして各受光素子 1 3 に入射した光の受光量は受光信号検出回路 3 3 a , 3 3 b の出力である受光信号として得られる。

なお、第 1 2 図において、 0 00， 00は両光学ュニット 1 0 a，

1 0 b を結ぶ基準線から各受光素子までの角度を、 0 0， 0 0 は両光学ュニット 1 0 a , 1 0 b を結ぶ基準線から光再帰性反射体 4 の端部までの角度を、 0 1 , 0 1 は基準線から指示物 Sの基準線側端部までの角度を、 θ , ø 2 は基準線から指示物 Sの基準線と逆側端部までの角度を夫々示している。

表示画面 2 1 上の走査光の光路に指示物 Sが存在する場合には、光学ュニット 1 0 a， 1 0 bから投射された光の指示物 Sからの反射光は各受光素子 1 3 に入射されない。従って、第 1 2 図に示されているような状態では，走査角度が 0 ° から 0 までの間では光学ュニット 1 0 a 内の受光素子 1 3 には反射光は入射されず、走査角度が Θ 0 から 0 1 までの間ではその受光素子 1 3 に反射光が入射され、走査角度が θ 1 から 0 2 までの間ではその受光素子 1 3 に反射光が入射されない。同様に、走査角度が 0 ° から ø 0 までの間では光学ュニット 1 O b 内の受光素子 1 3 には反射光は入射されず、走査角度が ø 0 から ø 1 までの間ではその受光素子 1 3 に反射光が入射され、走査角度が ø 1 から ø 2 までの間ではその受光素子 1 3 に反射光が入射されない。

次に、このようにして求めた遮断範囲から、指示物 S (本例では指）の中心位置（指示位置）の座標を求める処理について説明するまず、三角測量に基づく角度から直交座標への変換を説明する。第

1 3 図に示すように、光学ュニット 1 0 a の位置を原点 0、表示画面 2 1 の上辺，左辺を X軸， Y軸に設定し、基準線の長さ（光学ュニット 1 0 a， 1 O b 間の距離）をしとする。また、光学ュニット 1 O b の位置を B とする。表示画面 2 1 上の指示物 Sが指示した中心点 P ( P X , P y ) が、光学ュニット 1 0 a , 1 0 bから X軸に対して 0 , ø の角度でそれぞれ位置している場合、点 P の X座標 P x， Y座標 P yの値は、三角測量の原理により、それぞれ以下の

( 1 ) , ( 2 ) 式のように求めることができる。

P X ( θ , Φ ) = ( t a n ø ) ÷ ( t a n S 十 t a n 0 ) x L

- ( 1 )

P y ( θ , Φ ) = ( t a n Θ - t a n ^ ) ÷

( t a n ^ + t a n 0 ) x L ··· ( 2 ) ところで、指示物 S (指）には大きさがあるので、検出した受光信号の立ち上がり /立ち下がりのタイミングでの検出角度を採用した場合、第 1 4 図に示すように、指示物 S (指）のエッジ部の 4 点 (第 1 4 図の P 1 〜 P 4 ) を検出することになる。これらの 4 点は何れも措示した中心点（第 1 4 図の P c ) とは異なっている。そこで、以下のようにして、中心点 P c の座標（ P c x， P c y ) を求める。 P c x， P c y は、それぞれ以下の（ 3 ) ，（ 4 ) 式のよう 4

に表せる。

P c x ( θ , Φ ) P c x { θ I ά θ 2， φ Ι + ά φ / 2 ) … ( 3 )

Ρ c y ( θ , φ ) = Ρ c y { θ \ + ά θ 2 , φ \ + ά φ / 2 ) … ( ) そこで、（ 3 ) ， ( ) 式で表される 0 1 + d θ / 2 , φ 1 + d 0 Ζ 2 を上記（ 1 ) ( 2 ) 式の 0， ø として代入することにより指示された中心点 P c の座標を求めることができる。

なお、上述した例では、最初に角度の平均値を求め、その角度の平均値を三角測量の変換式（ 1 ) ，（ 2 ) に代入して、指示位置である中心点 P c の座標を求めるようにしたが、最初に三角測量の変換式（ 1 ) ，（ 2 ) に従って走査角度から 4 点 P 1 〜 P 4 の直交座標を求め、求めた 4 点の座標値の平均を算出して、中心点 P c の座標を求めるようにすることも可能である。また、視差、及び、指示位置の見易さを考慮して、指示位置である中心点 P c の座標を決定することも可能である。

ところで、各ポリゴンミラー 1 5 の走査角速度が一定である場合には、時間を計時することにより走査角度の情報を得ることができる。第 1 5 図は、受光信号検出回路 3 3 a からの受光信号と、光学ュニット 1 0 a 内のポリゴンミラー 1 5 の走査角度 0及び走査時間 T との関係を示すタイミングチヤ一トである。ポリゴンミラ一 1 5 の走査角速度が一定である場合、その走査角速度を ω とすると、走査角度 0及び走査時間 Τには、下記（ 5 ) 式に示すような比例関係が成り立つ。

θ = ω X Ύ … （ 5 )

よって、受光信号の立ち下がり，立ち上がり時の角度 0 1 ， Θ 2 は、それぞれの走査時間 t 1 ， t 2 と下記（ 6 ) , ( 7 ) 式の関係が成り立つ。

0 1 = ω X t 1 … （ 6 )

Θ 2 = ω X t 2 - ( 7 )

従って、ポリゴンミラ— 1 5 の走査角速度が一定である場合には、時間情報を用いて、指示物 S (指）の遮断範囲及び座標位置を計測することが可能である。

また、計測した遮断範囲から指示物 S (指）の大きさ（断面の直径）を求めることも可能である。第 1 6 図は、この指示物 Sの断面の直径の計測原理を示す模式図である。第 1 6 図において、 D 1 , D 2 はそれぞれ光学ュニット 1 0 a , 1 0 bから見た指示物 Sの断面の直径である。まず、光学ュニット 1 0 a， 1 O b の位置 0 ( 0 ， 0 ) ， B ( L， 0 ) から指示物 Sの中心点 P c ( P c x , P c y ) までの距離 O P c ( r l ) , B P c ( r 2 ) が、下記（ 8 ) ，（ 9 ) 式の如く求められる。

O P c = r 1 = ( P c x ² + P c y ² ) ^{1 /2} -- ( 8 )

B P c = r 2 = { ( L 一 P c x ) ² 十 P c y ² } ^{1 /2} - ( 9 ) 指示物 Sの断面の半径が中心点までの距離と遮断角度の半分の正弦値との積で近似できるので、各断面の直径 D 1 ， D 2 は、下記（ 1 0 ) ，（ 1 1 ) 式に従って計測可能である。

D l = 2 - r l - s i n ( d 0 / 2 )

= 2 ( P c x ² + P c y ² ) ^{1 /2} · s i n ( d Θ / 2 )

- ( 1 0 )

D 2 = 2 - r 2 - s i n ( d 0 / 2 )

= 2 { ( L 一 P c x ) ² + P c y ² } ^{1 /2}

- s i n ( d ø / 2 ) - ( 1 1 ) なお、 d 0 Z 2， d 0 Z 2 ^ O である場合には、 s i n ( ά θ /

2 ) - d θ / 2 ^ t a n ( d Θ / 2 ) , s i n ( d ø / 2 ) - d ø

Z Z ^ t a n d ^i Z Z ) と近似できるので、（ 1 0 ) ，（ 1 1 ) 式において s i n ( d θ 2 ) , s i n ( d ø / 2 ) の代わりに、 d 0 Z 2 または t a n ( d θ 2 ) , d 0 Z 2 または t a n ( d ø / 2 ) としても良い。産業上の利用可能性

以上のように本発明の光学式位置検出装置では、既存の表示装置に容易に外付けすることができる。また、そのサイズを任意に設定することができるので、画面サイズが異なる種々の表示装置に対応できる。更に、画面サイズ毎に作製する必要がなくなり、生産性に優れている。

Claims

1 T 請求の範囲

1 . 指示物で指示された所定領域内の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置において、光再帰性反射体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する光走査部、及び、その走查光によって照射された部分の前記光再帰性反射体による反射光を受光する受光部を有する少なくとも 2 つの光送受器と、前記所定領域を有する装置に、前記所定領域の外側に配置されるように前記光再帰性反射体及び光送受器を、取り付ける取付け部材とを備えることを特徴とする光学式位置検出装置。

2 . 前記取付け部材は、前記光再帰性反射体及び光送受器の取付け位置を可変とする位置可変部材を有する請求項 1 に記載の光学式位置検出装置。

3 . 前記位置可変部材は、一方向に移動するスライド部と、該スライド部の移動を案内するガイド部とを有する請求項 2 に記載の光学式位置検出装置。

4 . 前記スライド部と前記ガイド部との境界部分では、前記光再帰性反射体が重なっている請求項 3 に記載の光学式位置検出装置。

5 . 前記取付け部材の前記装置への取付け面に弾性体を設けている請求項 1 〜 4 の何れかに記載の光学式位置検出装置。

6 . 指示物で指示された所定領域内の位置を光学的に検出することとし、前記所定領域を有する装置に取付けられる光学式位置検出装置であって、前記装置の所定領域の外側縁に設けられる光再帰性反射体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する光走査部、及び、その走査光によって照射された部分の前記光再帰性反射体による反射光を受光する受光部を有する少なくとも 2 つの光送受器と、前記所定領域の外側に配置されるように前記光送受器を前記装置に取り付ける取付け部材とを備えることを特徴とする光学式位置検出装置。