JP2005092341A

JP2005092341A - 無線式入力装置

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Publication number: JP2005092341A
Application number: JP2003321885A
Authority: JP
Inventors: Sadaichi Shiga; 貞一志賀
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】低コストでしかも低消費電力にできる無線式入力装置を提供する。
【解決手段】間欠動作では、第１の切替手段Ｓ１がオンに設定されると、コンデンサＣの放電と充電が行われて、駆動電圧Ｖｓが所定のしきい値に至ったときにクロック信号がオンに切り換えられる。操作体が所定時間放置されたときには、クロック信号に基づいて変位量検出手段４を間欠駆動させる。さらに放置された場合には第１の切替手段Ｓ１はオフのままで第２の切替手段Ｓ２をオンに設定する。操作体２が操作されると、振動センサ１１がオンに切り換えられて駆動電圧Ｖｓが変動させられて、駆動電圧Ｖｓが所定のしきい値に至ったときにクロック信号に基づいて変位量検出手段４が連続的に駆動させられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばワイヤレスマウスなどの無線式入力装置に係り、特に消費電力の低減を低コストで達成できる無線式入力装置に関する。

下記特許文献１に示すものは、パーソナルコンピュータに赤外線を通信媒体としたマウスが無線で接続され、前記マウスにはオペレータの操作開始を検出する圧電式や半導体式の加速度センサで形成された検出センサが設けられている。このマウスには移動量を検出するＸ軸及びＹ軸エンコーダが設けられており、両エンコーダからの出力が停止したときに所定時間後に検出センサ以外への電力供給を停止する。オペレータがマウスを操作すると、検出センサがそれを検知してマウスが通常動作に復帰する。

下記特許文献２は、コンピュータ本体と無線で通信されるワイヤレス型のキーボードに、ケーブルを介してマウスが接続されたものである。この装置にはマウスへの電力の供給を遮断及び開始するオンオフ式の操作スイッチが設けられており、マウスに設けられたエンコーダから所定時間出力が得られなかったときに前記操作スイッチがオフにさせられて、キーボードからマウスへの電力供給を遮断して消費電力の低減を図る。

下記特許文献３は、ホストシステムにボール式のマウスが接続され、マウスにはホストシステムからの電力の供給をオンオフするスイッチが設けられている。またマウス内には発電機が設けられており、マウスが操作されてボールが回転したときのボールの回転力によって前記発電機から電力が発生する。この電力によって前記スイッチがオンに切り替えられてホストシステムから電力が供給される。
特開平１１−１１９８６７号公報特開２００２−１３２３９６号公報特開平１１−２１９２５７号公報

しかし、上記特許文献１に示すものは、検出センサが加速度センサで形成されているため常に前記センサを通電しておく必要があり、低省電力を十分に図ることができない。また上記特許文献２に示すものは、キーボード側に所定のスイッチを設けなければならずコスト高となり、しかも汎用性の点において問題がある。また上記特許文献３は、マウスの球体の回転力で起動させる発電機を搭載しなければならずコスト高となり、またボール型ではない光学的なマウスに適用するのは困難である。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、低消費電力でコスト的に安価に製造できる無線式入力装置を提供することを目的とする。

本発明は、機器本体とワイヤレスで通信される操作体と、前記操作体の動きを検知する変位量検出手段と、前記変位量検出手段からの検知信号に基づいて所定の処理が行われる制御部を有する無線式入力装置において、
前記制御部には、所定時間経過して前記変位量検出手段から出力が得られなかったときに前記変位量検出手段の駆動を完全に停止させる電源制御手段が設けられ、前記電源制御手段が駆動電圧又は駆動電流の所定の時定数に基づいて動作させられることを特徴とするものである。

例えば、前記駆動電圧又は駆動電流の時定数に基づいて前記制御部からのクロック信号が間欠的に出力され、このクロック信号に基づいて動作させられる第１の切替手段が設けられている。

上記した本発明では、変位量検出手段への通電を完全に遮断できるので省電力化を図ることができ、しかもクロック信号を間欠的に駆動させるのでマイコンなどの回路の省電力化も図れる。その結果、電池寿命を延ばすことができ電池交換の回数を減らすことができる。なお、前記変位量検出手段は、並進運動を検出するものだけでなく、角度を検出するものであってもよい。

また、前記クロック信号の出力に応じて前記変位量検出手段を間欠的に駆動させることが好ましい。この場合、前記変位量検出手段の駆動間隔を段階的に長くなるように設定してもよい。

また、前記電源制御手段には第２の切替手段が設けられ、この第２の切替手段に接点式の振動センサが接続されていることが好ましい。このように接点式のセンサにするとセンサを常に通電する必要がなくなり、消費電力を低減できる。

また、前記変位量検出手段は、光源と、前記光源を発光させてその反射光の変化を検出する画像処理手段を有するものに適用できる。なお、操作体全体が移動するマウス型のものでもよく、あるいは操作体が球体で形成されたトラックボール型のものでもよい。

また、前記電源制御手段を作動させる直前に、前記機器本体側へ作動状況信号を送信する構成してもよい。これにより、受信側の装置も同時に間欠駆動などに移行させることが可能になり、省電力化に有効である。

本発明は、変位量検出手段を常に通電する必要がなく、しかもクロック信号を間欠的に出力して回路を常に駆動させておく必要がないので、全体として省電力化を図ることができ、電池交換の回数を低減できる。

また、間欠動作させるために複数の振動子を搭載する必要がないため製造コストを低減できる。

図１は本発明の無線式入力装置の一例を示すブロック図、図２は電源制御手段とその周辺部分を示す回路図、図３はタイミングチャート、図４は無線式入力装置の通常動作から停止までの処理を示すフローチャートである。なお、以下に示す実施の形態では、コンピュータ用のポインティングデバイスとしてマウス型のものを例に挙げて説明する。

この無線式入力装置１は、手で握って移動させることができる操作体２を有し、その移動操作に基づいて画面上に表示される矢印状のカーソルを移動させることができるものである。この操作体２は、パーソナルコンピュータなどの機器本体３０と所定の周波数の電波、または赤外線などの無線通信媒体を介して伝送される。前記機器本体３０にはＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）などの所定の規格の入力ポートが設けられ、この入力ポートに受信部３１が接続される。一方、操作体２には送信部３が設けられて、操作体２側で生成された信号が前記送信部３を介して前記受信部３１に伝送される。

前記操作体２内には変位量検出手段４が設けられており、この変位量検出手段４はＬＥＤ（発光ダイオード）などで形成された光源と、画像処理手段で構成されている。前記画像処理手段には、ＣＭＯＳやＣＣＤなどのイメージセンサと、記憶部と、処理部などが設けられている。前記光源を発光させてその反射光、すなわち操作体２の操作面の画像のパターンを前記イメージセンサに入力し、この画像のパターンを所定時間毎に入力して、前後の変化を比較することにより操作体２の移動方向と移動量を検出できるようになっている。

また前記操作体２には押釦式のスイッチや回転式のスイッチなどで形成された操作部５が設けられている。さらに前記操作体２には各回路に電力を供給する電源６と、電源制御部（電源制御手段）７が設けられている。これら送信部３、変位量検出手段４、操作部５、電源６及び電源制御部７は、それぞれ制御部１０に接続されている。前記電源６は、充電できない使いきりの一次電池、または繰り返し充電できる二次電池などである。なお図１では、前記電源制御部７は前記制御部１０と別々に形成されたものが図示されているが、前記電源制御部７と前記制御部１０とが全体で制御部として構成されていてもよい。

前記無線式入力装置１では、前記操作体２が移動させられると前記変位量検出手段４によってその移動方向と移動量がそれぞれ検出される。前記変位量検出手段４では、前記電源６から所定の電圧の電力が供給され、光源が所定時間毎に発光させられ、また前記電源６からの電力によって画像処理手段が駆動させられる。また前記変位量検出手段４で生成された操作信号が前記制御部１０に送られて、この制御部１０において前記移動方向と移動量に基づいた座標データが生成されて、送信部３から機器本体３０に接続された受信部３１に伝送される。機器本体３０では、前記受信部３１で受け取った座標データに基づいて機器本体３０に接続されたディスプレイの画面上に表示されたマウスカーソルが移動させられる。また操作部５が押圧操作されると、その操作信号が制御部１０に送られて、前記制御部１０において操作部５が押圧式のものであればオンまたはオフを示す操作信号が生成され、回転式のものであればその回転方向と回転量を示す操作信号が生成されて、それぞれの操作信号が送信部３と受信部３１とを介して機器本体３０に送られる。機器本体３０では、例えば前記操作信号に基づいて画面上に表示されたマウスカーソルがクリックされ、または画面が上下にスクロールする。

本実施の形態の無線式入力装置１には電源制御部７が設けられており、この電源制御部７により装置の省電力化が図られている。すなわち、前記電源制御部７では、前記操作体２が予め決められた時間操作されていない場合には前記変位量検出手段４が間欠的に駆動するように制御され、さらに長い時間操作されていない場合には前記変位量検出手段４の駆動が完全に停止するように制御される。以下その制御について説明する。

図２に示すように、前記電源制御部７には、基準ラインＬ１に第１の切替手段Ｓ１と第２の切替手段Ｓ２が接続されている。この第１の切替手段Ｓ１と第２の切替手段Ｓ２の一端はいずれもアースに接続されている。また第２の切替手段Ｓ２の一端には、接点式の振動センサ１１が直列に接続され、前記振動センサ１１の端部が基準ラインＬ１と接続されている。この振動センサ１１は、操作体２が操作されて操作体２に振動が与えられたときにスイッチ出力がオンに切り替えられるものである。なお、前記第１の切替手段Ｓ１と第２の切替手段Ｓ２はいずれも出力がオンとオフに切換え可能なスイッチであり、この出力の切換えは、前記第１の切替手段Ｓ１では制御ラインＬ２を介して、前記第２の切替手段Ｓ２では制御ラインＬ３を介して制御部１０からの検出制御信号が入力されて制御される。

また基準ラインＬ１の一端にはエッジ検出部１２が設けられ、このエッジ検出部１２には制御部１０から検出制御信号が入力されて、駆動電圧または駆動電流が所定のしきい値に至ったことを検出できるようになっている。また基準ラインＬ１の他端には抵抗体Ｒ１とコンデンサＣの一端がそれぞれ接続され、前記抵抗体Ｒ１とコンデンサＣとが直列に接続されている。前記抵抗体Ｒ１の他端は電源電圧（Ｖｃｃ）に接続され、前記コンデンサＣの他端はアース接続されている。また基準ラインＬ１上には前記抵抗体Ｒ１の抵抗値よりも十分に小さい抵抗値を有する抵抗体Ｒ２が接続されている。例えば本実施の形態では前記抵抗体Ｒ１を１ＭΩ、Ｒ２を３ｋΩ、コンデンサＣを０．０４７μＦに設定できる。

そして、前記エッジ検出部１２には振動子８が接続されており、この振動子８から所定の周波数のクロック信号が出力され、前記エッジ検出部１２に入力されるようになっている。このクロック信号に同期して前記制御部１０や変位量検出４が駆動させられる。

なお、本実施の形態の入力装置１では、図２において破線で囲んだ部分すなわち電源制御部７の一部と送信部３と変位量検出手段４と操作部５と電源６を除いた部分などが単一のマイコンで構成されている。ただし、この単一のマイコンで構成される部分は適宜変更できる。

次に、無線式入力装置１において通常動作から間欠動作そして停止動作までの各動作について説明する。

図３に示すように、通常動作では、チャートＡで示す一定の駆動電圧Ｖｓで常に駆動させられている。このとき、チャートＤに示すクロック信号はＯＮ状態となって連続的に出力されており、また前記マイコンも連続的に動作させられている。またこのときチャートＥに示すように、変位量検出手段４もＯＮ状態で連続的に駆動して前記光源が連続的に発光させられて、その反射光が前記画像処理手段で処理される。ただし、このときチャートＢとＣに示すように第１の切替手段Ｓ１と第２の切替手段Ｓ２はいずれもオフに設定されている。

通常動作後、操作体２が所定時間連続して何も操作されずに前記変位量検出手段４から変位量が出力されない場合には、クロック信号がオンからオフに切り換えられ、変位量検出手段４もオンからオフに切り替えられる。このとき前記第１の切替手段Ｓ１がオフからオンに切り換えられる。前記第１の切替手段Ｓ１がＯＮに切り換えられると、図２に示す前記コンデンサＣに保持されていた電荷が放電されて、駆動電圧Ｖｓが０（ゼロ）まで低下させられる。このとき前記第１の切替手段Ｓ１は所定時間ＴａだけＯＮに設定され、その後ＯＦＦに切換えられるので、コンデンサＣが放電から充電に切り替わって駆動電圧Ｖｓが徐々に増加させられる。

駆動電圧Ｖｓが所定のしきい値Ｌｖに至ったことが前記エッジ検出部１２によって検知されると、クロック信号が所定時間ＴｂだけＯＮに設定される。そしてクロック信号がオンからオフに切り替えられると、そのときに第１の切替手段Ｓ１が所定時間Ｔａだけオンに設定される。そして前記と同様にエッジ検出部１２において駆動電圧Ｖｓがゼロから所定のしきい値Ｌｖに至るまでを監視して、駆動電圧Ｖｓがしきい値Ｌｖに至ったときにクロック信号がオフからオンに切り替えられる。

なお、通常動作から２回目にクロック信号が発振されたときには、クロック信号をオンに設定する時間Ｔｃを前記時間Ｔｂよりも長めに設定して、その間に変位量検出手段４を１回駆動させる。このとき操作体２が操作されて変位量検出手段４から出力が得られた場合には、クロック信号を常にオンに設定して変位量検出手段４を連続的に駆動させる。また出力が得られない場合には、クロック信号が出力されている途中で第１の切替手段Ｓ１を所定時間Ｔａが経過するまでオフからオンに切り替える。

さらに通常動作から所定時間ＴＬが経過してもなお前記変位量検出手段４から出力が得られなかった場合には、チャートＣで示すように第２の切替手段Ｓ２をオフからオンに切り換える。なお第１の切替手段Ｓ１はオフのままである。

前記第２の切替手段Ｓ２がオンに設定され、前記第１の切替手段Ｓ１がオフに設定されている状態で、操作体２が操作されて操作体２自体が振動させられると、前記振動センサ１１がオンに設定される。このとき第２の切替手段Ｓ２がオンに設定されているため、振動センサ１１がオンに切り換えられると、前記コンデンサＣに蓄積されていた電荷が放電されて駆動電圧ＶｓがチャートＡにおいて符号Ｑで示すように矩形状の波形が生成されるように変動する。駆動電圧Ｖｓがゼロからしきい値Ｌｖに至ると、クロック信号がＯＮ状態に切り換えられ、同時に変位量検出手段４が駆動させられる。それ以降、クロック信号は連続的に出力され、また前記変位量検出手段４は連続的に駆動させられる。

このように本実施の形態の無線式入力装置１では、駆動電圧の時定数Ｔに基づいてクロック信号をオンとオフとの間で適宜切り換えることができるため、常にクロック信号をオン状態に保持する必要がなく、すなわちマイコンを常に連続的に駆動させる必要がないので、マイコンを間欠的に駆動でき、装置の消費電力を低減できる。

また、従来のものでは上記のように間欠駆動をさせる際には発振周波数の低いものに切り換える必要があり、発振子を２種類搭載する必要があったが、本実施の形態の無線式入力装置１ではその発振子は１種類で済ませることが可能となる。

図４のフローチャートに示すように、本実施の形態の無線式入力装置１では、通常動作（ステップ１；ＳＴ１、以下ステップをＳＴと略記する）、すなわちクロック信号が連続的に出力されて変位量検出手段４が連続的に駆動されている状態において、ＳＴ２に示すように所定時間Ｔ１が経過した後しても変位量検出手段４から変位が検出されない無操作状態が検出された場合には（Ｙｅｓ）、ＳＴ３の間欠動作１に移行する。この間欠動作１では、例えば図３において周期Ｔｓで示すように、クロック信号が２回発振されたときに変位量検出手段４を１回駆動させるというように間欠駆動させて移動したか否かを検出する。

そして、ＳＴ４において無操作状態が前記所定時間Ｔ１よりも長い所定時間Ｔ２が経過しても続いているときには（Ｙｅｓ）、ＳＴ５の間欠動作２に移行する。この間欠動作２では、例えば前記周期Ｔｓを２倍（２・Ｔｓ）に設定して、クロック信号が４回発振されたときに変位量検出手段４を１回駆動させる。

またＳＴ６では、無操作が前記所定時間Ｔ２よりも長い所定時間Ｔ３が経過してもなお続いているときには（Ｙｅｓ）、ＳＴ７の間欠動作３に移行する。間欠動作３では、例えばＴｓの４倍（４・Ｔｓ）に設定してクロック信号が８回発振されたときに変位量検出手段４を１回駆動させる。

そして、ＳＴ８において無操作が所定時間Ｔ４（＞Ｔ３）続いた場合には（Ｙｅｓ）、変位量検出手段４の駆動を完全に停止させる。

なお、ＳＴ２、ＳＴ４、ＳＴ６及びＳＴ８において、各所定時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が経過する前に移動が検出された場合には（Ｎｏ）、変位量検出手段４を連続的に駆動させて通常動作に移行させる。

図４に示すように、間欠動作を段階的に延ばす設定にすることにより、平均の消費電力を低減できるようになる。また前記入力装置１では接点式の振動センサを用いているので完全停止状態から、移動が検出されるまでの間は電力を消費しないため消費電力の低減に非常に有効なものとなる。

なお、本発明の無線式入力装置はマウス型のものに限らず、操作体は入力操作を含む装置自体が動かされる物であればよい。例えば、ゲーム機器の操作に使用されるゲームパッド（ゲームコントローラ）、携帯電話、家庭用電化製品などで使用される各種のリモコンであってもよい。これらの装置に適用したとしても、所定時間放置したときに、間欠動作に移行させ、さらに長い時間放置したときに電源をオフに設定するように制御することで、使用可能時間を延ばすことが可能になる。

また、本実施の形態では、前記電源制御部７を作動させる直前に、前記送信部３からその作動状況信号を送信するようにすれば、受信部３１やコンピュータ本体３０側の装置も同時に間欠駆動など省電力モードに設定できるようになり、省電力化に有効なものとなる。

本発明の無線式入力装置の一例を示すブロック図、電源制御手段とその周辺を示す回路図、タイミングチャート、無線式入力装置の動作を示すフローチャート、

符号の説明

Ｃコンデンサ
Ｌ１基準ライン
Ｒ１，Ｒ２抵抗体
Ｖｓ駆動電圧
１無線式入力装置
２操作体
３送信部
４変位量検出手段
５操作部
６電源
７電源制御部
１０制御部
１１振動センサ
１２エッジ検出部

Claims

機器本体とワイヤレスで通信される操作体と、前記操作体の動きを検知する変位量検出手段と、前記変位量検出手段からの検知信号に基づいて所定の処理が行われる制御部を有する無線式入力装置において、
前記制御部には、所定時間経過して前記変位量検出手段から出力が得られなかったときに前記変位量検出手段の駆動を完全に停止させる電源制御手段が設けられ、前記電源制御手段が駆動電圧又は駆動電流の所定の時定数に基づいて動作させられることを特徴とする無線式入力装置。
前記駆動電圧又は駆動電流の時定数に基づいて前記制御部からのクロック信号が間欠的に出力され、このクロック信号に基づいて動作させられる第１の切替手段が設けられている請求項１記載の無線式入力装置。
前記クロック信号の出力に応じて前記変位量検出手段を間欠的に駆動させる請求項２記載の無線式入力装置。
前記変位量検出手段の駆動間隔を段階的に長くなるように設定する請求項３記載の無線式入力装置。
前記電源制御手段には第２の切替手段が設けられ、この第２の切替手段に接点式の振動センサが接続されている請求項１ないし４のいずれかに記載の無線式入力装置。
前記変位量検出手段は、光源と、前記光源を発光させてその反射光の変化を検出する画像処理手段を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の無線式入力装置。
前記電源制御手段を作動させる直前に、前記機器本体側へ作動状況信号を送信する請求項２記載の無線式入力装置。