JP2600525Y2

JP2600525Y2 - 座標入力装置

Info

Publication number: JP2600525Y2
Application number: JP1991019102U
Authority: JP
Inventors: 誠定田; 幹男松本
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1991-03-06
Filing date: 1991-03-06
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2006-03-06
Also published as: JPH04108245U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、パーソナルコンピユー
タなどに用いられる表示装置でのカーソルの位置座標デ
ータや図形データなどを入力するための座標入力装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置でのカーソルの位置座標データ
や図形データの座標入力装置の１種に、球体を備え、こ
の球体の回転によつてカーソルの表示画面での表示位置
が変化するようにし、カーソルの表示位置が任意に変化
できるようにしたものである。

【０００３】上記、座標入力装置においては、図４に示
すように、球体１がその中心点を中心に回転可能に取り
つけられており、この球体１の表面のその中心点から９
０°の角間隔の半径方向（これらを、以下、ＸＹ座標系
でのＸ方向、Ｙ方向という）の２点に夫々回転可能なシ
ヤフト２Ｘ，２Ｙに固定されたローラ３Ｘ，３Ｙが圧接
されており、これらシヤフト２Ｘ，２Ｙの端部に、外周
全体に等間隔に同じ大きさのスリツトが複数個設けられ
た円板状のチヨツパ４Ｘ，４Ｙが固定されている。そし
て、夫々のチヨツパ４Ｘ，４Ｙ毎に、図示しないがＬＥ
Ｄである発光素子とフォトトランジスタである受光素子
を備えたフオトインタラプタ５Ｘ，５Ｙが設けられ、発
光素子と受光素子との間にチヨツパ４Ｘ，４Ｙのスリツ
トがある外周部が入り込むように、チヨツパ４Ｘ，４Ｙ
に対してフオトインタラプタ５Ｘ，５Ｙが配置されてい
る。このチヨツパ４Ｘ，４Ｙとフオトインタラプタ５
Ｘ，５Ｙとで光エンコーダ部６Ｘ，６Ｙが構成される。

【０００４】そこで、指先でもつて球体１をＸ方向に回
転させると、ローラ３Ｘによつてシヤフト２Ｘが回転し
てチヨツパ４Ｘが回転する。球体１をＹ方向に回転させ
ると、ローラ３Ｙによつてシヤフト２Ｙが回転してチヨ
ツパ４Ｙが回転する。球体１をＸ，Ｙ方向とは異なる方
向に回転させると、これらの方向に応じた方向にシヤフ
ト２Ｘ，２Ｙが回転してチヨツパ４Ｘ，４Ｙが回転す
る。フオトインタラプタ５Ｘ，５Ｙには電源電圧Ｖが印
加されており、これらの発光素子が常時発光している。
そして、上記のようにチヨツパ４Ｘ，４Ｙが回転する
と、その外周に設けられたスリツトとスリツト間の羽根
状部が順番にフオトインタラプタ５Ｘ，５Ｙの発光素
子、受光素子間を通過することにより、発光素子から受
光素子に送られる光がチヨツピングされて受光素子の出
力がレベル変化し、この受光素子の出力が光エンコーダ
部６Ｘ，６Ｙの出力パルスとなる。

【０００５】球体１をＸ方向に回転させて光エンコーダ
部６Ｘから１パルスが出力されると、表示装置の画面上
ではカーソルがＸ方向に対応した方向（たとえば縦方
向）に単位距離（たとえば１ドツト分）移動し、同様
に、球体１をＹ方向に回転させて光エンコーダ部６Ｙか
ら１パルスが出力されると、カーソルがＹ方向に対応し
た方向（たとえば横方向）に単位距離移動するようにす
る。

【０００６】また、球体１のＸ，Ｙ方向の回転を夫々正
回転、これらとは逆方向の回転を逆回転とすると、この
正逆回転を判定できるようにするために、光エンコーダ
部６Ｘの出力パルスは球体１のＸ方向の正、逆回転に応
じて位相関係が異なる２つのパルスＰ_XA，Ｐ_XBからなる
ようにし、同様にして、光エンコーダ部６Ｙの出力パル
スも球体１のＹ方向の正、逆回転に応じて位相関係が異
なる２つのパルスＰ_YA，Ｐ_YBからなるようにしている。
なお、パルスＰ_XA，Ｐ_YAをＡ相パルスといい、パルスＰ
_XB，Ｐ_YBをＢ相パルスということにする。

【０００７】このために、光エンコーダ部６Ｘ，６Ｙに
は、これらを光エンコーダ部６として共通に示した図５
で示すように、発光素子８Ａと受光素子９Ａとの対と、
発光素子８Ｂと受光素子９Ｂとの対の２つの光センサが
設けられており、制御部１１で駆動することによつて発
光素子８Ａ，８Ｂを発光させ、受光素子９ＡからＡ相パ
ルスＰ_A が、受光素子９ＢからＢ相パルスＰ_B が夫々得
られるようにしている。発光素子８Ａと８Ｂ、受光素子
９Ａと９Ｂは夫々チヨツパ４（図４）の回転方向に配置
され、かつ受光素子９Ａは発光素子８Ａと、また、受光
素子９Ｂは発光素子８Ｂと夫々対向するように配置され
ており、発光素子８Ａ，８Ｂと受光素子９Ａ，９Ｂとの
間を回転するチヨツパ４のスリツトが設けられた外周部
が位置づけられている。

【０００８】従来では、発光素子８Ａと受光素子９Ａと
を共通の支持体に取りつけてフオトインタラプタとし、
また、発光素子８Ｂと受光素子９Ｂとを別の支持体に共
通に取りつけてフオトインタラプタとしている。したが
つて、図４において、光エンコーダ部６Ｘにフオトイン
タラプタ５Ｘが２個、光エンコーダ部６Ｙにもフオトイ
ンタラプタ５Ｙが２個夫々設けられていることになる。
以下、図６により、これら２つのフオトインタラプタの
位置関係をこれらフオトインタラプタの発光素子の位置
関係でもつて説明する。但し、同図において、４はチヨ
ツパ４Ｘまたは４Ｙ，７はそのスリツト、８Ａ，８Ｂは
光エンコーダ部６Ｘまたは６Ｙでのフオトインタラプタ
夫々の発光素子である。

【０００９】図６において、いま、チョッパ４の外周に
ｎ個のスリット７が設けられているとすると、スリット
のピッチθは３６０゜÷ｎである。発光素子８Ａ，８Ｂ
はこのピッチθの１／４の奇数倍、すなわち、ｍを１以
上の整数とすると、（２ｍ−１）θ／４に相当する距離
ｄだけ離して配置される。

【００１０】そこで、いま、発光素子８Ａに対向した図
示しない受光素子の出力パルスをＡ相パルスＰ_A 、発光
素子８Ｂに対向した図示しない受光素子の出力パルスを
Ｂ相パルスＰ_B とし、発光素子８Ａ，８Ｂの間隔ｄが３
θ／４に相当する距離としてチヨツパ４が図示した状態
から矢印Ｒ方向に回転したとすると、図７に示すよう
に、Ａ相パルスＰ_A に対してＢ相パルスＰ_B は位相がこ
れらパルスの１／４周期（９０°）進んでいる。これに
対し、チヨツパ４が図示した状態から矢印Ｒとは逆方向
に回転すると、図８に示すように、Ａ相パルスＰ_Aに対
してＢ相パルスＰ_Bは位相がこれらパルスの１／４周期
（９０°）遅れている。

【００１１】図５において、受光素子９Ａ，９Ｂからは
かかるＡ相パルスＰ_A，Ｂ相パルスＰ_Bが得られるが、こ
れらＡ相パルスＰ_A，Ｂ相パルスＰ_Bの各エッジがアップ
ダウンカウンタ９でカウントされ、そのカウント値Ｎが
制御部１１に供給される。また、これらＡ相パルス
Ｐ_A，Ｂ相パルスＰ_Bの各エッジでのチョッパ４の回転方
向が回転方向検出回路１０で検出される。図７，図８で
示したように、Ａ相パルスＰ_A に対するＢ相パルスＰ_B
の位相関係がチョッパ４の回転方向に応じて±９０゜異
なることにより、回転方向検出回路１０の出力信号Ｖ_R
のレベルはチョッパ４の回転方向に応じて異なることに
なり、この回転方向を表わしていることになる。この回
転方向検出回路１０の出力信号Ｖ_Rのレベルに応じて、
アップダウンカウンタ９でアップもしくはダウンカウン
トする。制御部１１はアップダウンカウンタ９からのカ
ウント値Ｎを処理し、表示画面上でのカーソルを信号Ｖ
_Rのレベルに応じた方向にカウント値Ｎに応じた距離だ
け移動させる。

【００１２】ところで、図４において、光エンコーダ部
６Ｘ，６ＹでかかるＡ，Ｂ２相のパルスを作成するため
には、従来、上記のように夫々発光素子，受光素子を備
えた２つのフォトインタラプタが用いられ、これらから
上記のような位相関係のＡ相パルスＰ_A，Ｂ相パルスＰ_B
が得られるように、これらフォトインタラプタが配置さ
れていた。

【００１３】しかし、かかる構成によると、各光エンコ
ーダ部６Ｘ，６Ｙにおいて、夫々２つのフォトインタラ
プタを上記のように位置調整することは非常に難しく、
手間がかかるものである。しかも、２つのフォトインタ
ラプタが用いられるということは、フォトインタラプタ
が支持体に発光素子と受光素子とが取りつけられた構成
をなすものであるから、フォトインタラプタには主とし
てこの支持体で決まるスペースが必要であり、この２つ
のフォトインタラプタのスペースで光エンコーダ部が大
型となる。

【００１４】これに対し、１つの発光素子に対向して２
つの受光素子を対向させるようにしたものが知られてい
る（特開昭５９−１８４６２号公報）。これは、２つの
受光素子の幅がチヨツパのスリツトピツチの約１／４倍
であつて、これら受光素子が同一基板上に発光素子に対
向して設けられている。この基板は円環状をなしてチヨ
ツパと同軸状に設けられる。これによると、発光素子は
１個であるから、複数個用いた場合のような発光素子間
の位置調整が不要となるし、また、２つの受光素子間の
位置関係も基板上に取りつけるときに精度よく設定する
ことができる。

【００１５】

【考案が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によると、２つの受光素子は同一の基板に取りつけられ
ているものの、発光素子は受光素子とは独立して取りつ
けられる。そこで、発光素子からの光を夫々の受光素子
に効率よく受光させるためには、発光素子が２つの受光
素子の中間に対向していなければならず、このために、
発光素子と受光素子との間の位置関係の調整が必要とな
り、非常に手間がかかることになる。

【００１６】また、２つの受光素子に対する発光素子が
１個であると、これら受光素子は発光素子からの光を半
分ずつしか受光できず、受光素子の出力レベルを大きく
することができない。この出力レベルを大きくしようと
すると、大出力の高価な発光素子が必要となる。

【００１７】これに対し、図９に示すように、同じ支持
体１２で発光素子８Ａと受光素子９Ａとの対と、発光素
子８Ｂと受光素子９Ｂとの対を支持するようにしたフオ
トインタラプタが考えられる。これら発光素子８Ａ，８
Ｂは所定の間隔で支持体１２の一方の突出部に設けられ
たくぼみ部１３内に透明なモールド部材１５によつてモ
ールドされており、また、受光素子９Ａ，９Ｂが夫々発
光素子８Ａ，８Ｂに対向して支持体１２の他方の突出部
に設けられたくぼみ部１４内に透明なモールド部材１６
によつてモールドされている。

【００１８】かかる構成によると、発光素子８Ａからの
光が受光素子８Ｂで受光され、発光素子８Ｂからの光が
受光素子９Ｂで受光されることになるが、発光素子８
Ａ，８Ｂとして使用されるＬＥＤはほぼ１８０°の範囲
に広がつて光を発光するから、図９の発光素子８Ａ，８
Ｂ、受光素子９Ａ，９Ｂを含む平面状の分断面からみた
断面図である図１０に示すように、発光素子８Ａからの
光の一部ＬＡ１は受光素子９Ａで受光されるが、他の一
部ＬＡ２が受光素子９Ｂでも受光され、また、発光素子
８Ｂからの光の一部ＬＢ１は受光素子９Ｂで受光される
が、他の一部ＬＢ２が受光素子９Ａで受光されることに
なる。このために、発光素子８Ａ，８Ｂと受光素子９
Ａ，９Ｂとの間を通るチヨツパ４がどの方向に回転して
いても、受光素子９Ａ，９Ｂの受光開始タイミング、し
たがつて、これらの出力の立上りタイミングが接近する
ことになり、チヨツパ４の回転方向検出に誤りが生ずる
可能性が出てくる。

【００１９】これを防止するためには、発光素子８Ａと
受光素子９Ａとの対と、発光素子８Ｂと受光素子９Ｂと
の対を互いに充分離間するようにすればよいが、このよ
うにすると、フオトインタラプタが大型になる。

【００２０】本考案の目的は、かかる問題を解消し、フ
オトインタラプタの占めるスペースを縮小して、なかお
つ誤動作を防止することができるようにした座標入力装
置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案は、フォトインタラプタを形成する第１，第
２の発光素子と第１，第２の受光素子とを支持する支持
体は、第１，第２の突出部が所定の間隔をもって設けら
れて、該第１，第２の突出部は夫々互いに向き合うくぼ
み部を有して、該第１，第２の発光素子は該第１の突出
部の該くぼみ部内に配列されて、かつ該第１の突出部の
該くぼみ部内が透明なモールド部材によって充填されて
おり、また、該第１，第２の受光素子は該第２の突出部
の該くぼみ部内に配列されて、かつ該第２の突出部の該
くぼみ部内が透明なモールド部材によって充填されてお
り、該第１の突出部での該くぼみ部に充填された該モー
ルド部材の該第２の突出部に対向する面での該第１，第
２の発光素子間に、該第１の発光素子から第２の受光素
子に向かう光と該第２の発光素子から該第１の受光素子
に向かう光とを遮るほぼ四角形状の遮光部材を設ける。

【００２２】

【作用】遮光部材により、第１の受光素子はこれと対向
する第１の発光素子からの光のみを受光し、第２の受光
素子もこれに対向する第２の発光素子からの光のみを受
光する。このために、チヨツパの回転による第１の受光
素子の受光開始タイミング、遮光開始タイミングと、第
２の受光素子の受光開始タイミング、遮光開始タイミン
グは第１の発光素子と第１の受光素子との対と第２の発
光素子と第２の受光素子との対の間隔に応じた時間的な
ずれであり、これら対の間隔をチヨツパでのスリツトピ
ツチの１／４の奇数倍を満足する最小のものとして第
１、第２の受光素子の出力の位相関係を所定の値とする
ことができる。

【００２３】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面によつて説明す
る。図１は本考案による座標入力装置の一実施例の要部
をなすフオトインタラプタを示す斜視図であつて、１７
は光干渉ストツパとしての遮光板であり、図９に対応す
る部分には同一符号をつけている。

【００２４】同図において、発光素子８Ａ，８Ｂが設け
られている側のモールド部材１５の他方のモールド部材
１６に対向する面に、遮光板１７が設けられている。モ
ールド部材１５でモールドされた発光素子８Ａと他方の
モールド部材１６でモールドされた受光素子９Ａとは対
向しており、同じく発光素子８Ｂと受光素子９Ｂとは対
向している。遮光板１７は、発光素子８Ａから受光素子
９Ｂに向う光と発光素子８Ｂから受光素子９Ａに向う光
を遮光するように、大きさおよびモールド部材１５の上
記面での位置が設定されており、これら照射光を吸収し
て遮光する。

【００２５】図２は図１の縦断面図である。同図から明
らかなように、球体（図示せず）の回転とともに回転す
るシヤフト２に固定されたチヨツパ４の外周部が、支持
体１２の２つの突出部間に挿入されており、このチヨツ
パ４のスリツト７（図６）が設けられている部分が発光
素子８Ａや８Ｂ（図示せず）、受光素子９Ａや９Ｂ（図
示せず）に対向するようにしている。発光素子８Ａには
導線１８Ａを介して制御部１１（図５）から電圧が印加
され、受光素子９Ａから導線１９Ａを介してパルスが出
力される。発光素子８Ｂ、受光素子９Ｂについても同様
である。

【００２６】図３は図１の発光素子８Ａ，８Ｂ、受光素
子９Ａ，９Ｂを含む平面からみた断面図である。同図か
ら明らかなように、ＬＥＤなどの発光素子８Ａ，８Ｂは
指向性をもたないため、発光素子８Ａ，８Ｂから出力さ
れる光の一部ＬＡ１，ＬＢ１は夫々に対向する受光素子
９Ａ，９Ｂに向うが、他の一部ＬＡ２，ＬＢ２は受光素
子９Ｂ，９Ａに向う。しかし、遮光板１７が設けられて
いることによつて光ＬＡ２，ＬＢ２は遮光され、受光素
子９Ａでは発光素子８Ａからの光ＬＡ１のみが、また、
受光素子９Ｂでは発光素子８Ｂからの光ＬＢ１のみが夫
々受光されることになる。

【００２７】これによると、発光素子８Ａ，８Ｂと受光
素子９Ａ，９Ｂとの間をチヨツパが回転移動することに
よつて得られる受光素子９Ａ，９Ｂの出力の位相は、発
光素子８Ａと受光素子９Ａとの対と、発光素子８Ｂと受
光素子９Ｂとの対の間の距離に応じたものとなる。した
がつて、この距離をチヨツパのスリツトピツチの１／４
の奇数倍を満足し、かつ、発光素子８Ａ，８Ｂや受光素
子９Ａ，９Ｂを物理的に可能な限り近接した状態とする
最小の値としても、受光素子９Ａ，９Ｂの出力の位相差
を９０°とすることができ、フオトインタラプタを物理
的に可能な最小の大きさとしながら、チヨツパの回転方
向を正確に検出することが可能となる。

【００２８】この実施例の基本構成は図４に示したもの
と同じであるが、フオトインタラプタ５Ｘ，５Ｙとして
以上のフオトインタラプタが用いられている。

【００２９】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
フォトインタラプタの２つの素子対を支持体での突出部
のくぼみ部内に透明なモールド部材でモールドすること
により、これら素子対を該支持体に一体化した座標入力
装置において、これら素子対の発光素子が設けられてい
る側の該突出部の該くぼみ部に充填された該モールド部
材の表面でのこれら素子対の発光素子間にほぼ四角形状
の遮光部材を設けたことにより、一方の該素子対の発光
素子から他方の素子対の受光素子に至る光を遮ることが
可能となり、また、これら素子対の間隔に応じて該遮光
部材の大きさを任意に設定することができるから、該素
子対の間隔を小さくすることができて、フォトインタラ
プタを小型化することができるし、しかも、このように
フォトインタラプタを小型化しても、一方の素子対から
の光が他方の素子対の受光素子で受光されるのを確実に
防止することができて、球体の回転に伴って正確に所定
の位相の２相信号を得ることができ、大幅に小型化でき
てなおかつ誤動作が生ずることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による座標入力装置の一実施例の要部で
あるフオトインタラプタを示す斜視図である。

【図２】図１に示したフオトインタラプタの取付け状態
を示す縦断面図である。

【図３】図１における遮光部材の作用を示すフオトイン
タラプタの横断面図である。

【図４】座標入力装置の機構部の全体構成を概略的に示
した平面図である。

【図５】座標入力装置の回路部を示すブロツク図であ
る。

【図６】図４の光エンコーダ部に設けられる２つの光セ
ンサの配置関係を示す図である。

【図７】図６に示した光センサの配置関係に対し、図６
のチヨツパが矢印Ｒ方向に回転したときのこれら光セン
サの出力パルスの位相関係を示す図である。

【図８】図６に示した光センサの配置関係に対し、図６
のチヨツパが矢印Ｒとは逆方向に回転したときのこれら
光センサの出力パルスの位相関係を示す図である。

【図９】図４に示した座標入力装置の光エンコーダ部に
使用可能なフオトインタラプタの一例を示す斜視図であ
る。

【図１０】図９に示したフオトインタラプタでの各受光
素子の受光状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１球体２Ｘ，２Ｙシヤフト３Ｘ，３Ｙローラ４Ｘ，４Ｙチヨツパ５Ｘ，５Ｙフオトインタラプタ６Ｘ，６Ｙ光エンコーダ部７スリツト８Ａ，８Ｂ発光素子９Ａ，９Ｂ受光素子１２支持体１５，１６モールド部材１７遮光部材

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 3/033 G01D 5/36

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】同一支持体に、第１の発光素子とこれに
対向する第１の受光素子とからなる第１の素子対と、第
２の発光素子とこれに対向する第２の受光素子とからな
る第２の素子対とが取り付けられてなるフォトインタラ
プタと、多数のスリットが一定のピッチで設けられて球
体の回転に伴って回転するチョッパとを備え、該第１，
第２の素子対が該チョッパでの該スリットの配列方向に
所定の第１の間隔で配置されて、該チョッパが回転して
該第１，第２の発光素子からの光を該スリットでもって
チョッピングすることにより、該第１，第２の受光素子
から位相が互いに異なるパルスを得るようにした座標入
力装置において、該支持体は第１，第２の突出部が所定の第２の間隔をも
って設けられて、該第１，第２の突出部は夫々くぼみ部
を有し、かつ該第１，第２の突出部の該くぼみ部は互い
に向き合っており、該第１，第２の発光素子は該第１の突出部の該くぼみ部
内に上記所定の第１の間隔をもって配列されて、該第１
の突出部の該くぼみ部内が透明なモールド部材によって
充填されており、かつ該第１，第２の受光素子は該第２
の突出部の該くぼみ部内に上記所定の第１の間隔をもっ
て配列されて、該第２の突出部の該くぼみ部内が透明な
モールド部材によって充填されており、該第１の突出部での該くぼみ部に充填された該モールド
部材の該第２の突出部に対向する面での該第１，第２の
発光素子間に、該第１の発光素子から第２の受光素子に
向かう光と該第２の発光素子から該第１の受光素子に向
かう光とを遮るほぼ四角形状の遮光部材を設け、該第１の受光素子が該第１の発光素子からの光のみを受
光し、該第２の受光素子が該第２の発光素子からの光の
みを受光するように構成したことを特徴とする座標入力
装置。