JP2845290B2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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
などの座標入力装置の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位置座標が変化す
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】図４はかかる座標入力装置の概略構成図で
あつて、１は球体、２はハウジング、３Ｘ，３Ｙは従動
ローラ、４Ｘ，４Ｙは回転軸、５Ｘ，５Ｙはチヨツパ、
６Ｘ，６Ｙはフオトインタラプタ、７Ｘ，７Ｙは導線で
ある。

【０００４】同図において、ハウジング２内には、球体
１が、その一部がハウジング２から外部に出ているよう
に、かつその中心点に関して回転可能に設けており、こ
の球体１の中心から９０°異なる２つの半径方向の球体
１の表面に、夫々回転軸４Ｘ，４Ｙに固定された従動ロ
ーラ３Ｘ，３Ｙが圧接されている。これら回転軸４Ｘ，
４Ｙの端部には、夫々外周部全体にわたつて同じ大きさ
のスリツトが等間隔に設けられたチヨツパ５Ｘ，５Ｙが
固定されており、これらチヨツパ５Ｘ，５Ｙ毎にＬＥＤ
などの発光素子とフオトトランジスタなどの受光素子と
を備えたフオトインタラプタ６Ｘ，６Ｙが配置されてい
る。これら発光素子は、導線７Ｘ，７Ｙを介して駆動電
圧が印加されることにより、発光し、チヨツパ５Ｘ，５
Ｙが回転することによつてこれら受光素子から導線７
Ｘ，７Ｙを介してパルスが得られる。

【０００５】球体１のハウジング２から外部に出た部分
を指先などで操作することにより、球体１はその中心点
を中心に回転する。いま、球体１を矢印Ｘ方向に回転さ
せたとすると、その回転方向に応じた方向に従動ローラ
３Ｘが回転し、チヨツパ５Ｘもその方向に回転してフオ
トインタラプタ６Ｘの受光素子がパルスを発生する。ま
た、球体１を矢印Ｙ方向に回転させると、その回転方向
に応じた方向に従動ローラ３Ｙが回転し、チヨツパ５Ｙ
がその方向に回転してフオトインタラプタ６Ｙの受光素
子がパルスを発生する。勿論球体１を矢印Ｘ，Ｙとは異
なる方向に回転させれば、チヨツパ５Ｘ，５Ｙが回転
し、フオトインタラプタ６Ｘ，６Ｙの受光素子夫々がパ
ルスを発生する。

【０００６】フオトインタラプタ６Ｘ，６Ｙは、これら
の発光素子と受光素子との間にチヨツパ５Ｘ，５Ｙのス
リツトが設けられた外周部が位置するように、チヨツパ
５Ｘ，５Ｙに対して位置づけられている。発光素子は常
時発光してその光が受光素子で受光されるようにしてい
るが、チヨツパ５Ｘ，５Ｙが回転すると、そのスリツト
とスリツト間の遮光部とによつて発光素子からの光がチ
ヨツピングされる。これにより、受光素子からスリツト
が通過する毎にパルスが得られる。

【０００７】これら受光素子からは球体１の回転量に応
じた数のパルスが得られる。そこで、フオトインタラプ
タ６Ｘ，６Ｙからのパルスをカウントし、これらカウン
ト値に応じた距離だけ表示装置の表示画面でカーソルを
移動させることにより、球体１を操作することによつて
表示画面でのカーソル位置を変化させることができる。

【０００８】ここで、球体１の矢印Ｘ，Ｙ方向の回転を
正回転、これらとは逆方向の回転を逆回転とすると、球
体１の正，逆回転に応じて図示画面上のカーソルを左
右、上下に移動させることができるようにしている。こ
のために、球体１の正，逆方向の検出手段が設けられて
いるが、以下、この点について説明する。

【０００９】図４の各フオトインタラプタ６Ｘ，６Ｙに
は、夫々発光素子とこれに対向した受光素子との対（以
下、これを光検出器という）が２個ずつ設けられてい
る。図５はこれら２つの光検出器における発光素子の配
置関係を示すものであつて、５は図４のチヨツパ５Ｘ，
５Ｙ、８Ａ，８Ｂはこれら発光素子、１０はチヨツパ５
のスリツトである。

【００１０】図５において、いま、チヨツパ５の外周に
ｎ個のスリツト１０が設けられているとすると、スリツ
トピツチθは３６０°÷ｎである。発光素子８Ａ，８Ｂ
はこのスリツトピツチ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だけ離れて配置されている。

【００１１】そこで、いま、図示するように、距離ｄが
スリツトピツチ３θ／４（このとき、ｍ＝２）に相当
し、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とする
と、チヨツパ５が図示した状態から矢印Ｒ方向に回転す
るときには、図６に示すように、Ａ相パルスＰ_Aに対し
てＢ相パルスＰ_Bがこれらパルスの１／４周期（９０
°）進み、チヨツパ５が図示の状態から矢印Ｒとは逆方
向に回転するときには、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がこれらパルスの１／４周期
（９０°）遅れる。このように、チヨツパ５の回転方向
に応じてＡ相パルスＰ_AとＢ相パルスＰ_Bとの位相関係が
±９０°と逆転する。したがつて、この位相関係を検出
することにより、チヨツパ５の回転方向、すなわち、球
体１（図４）の正，逆回転を判定することができる。

【００１２】図８はかかるＡ，Ｂ相パルスを処理してカ
ーソルの位置座標データを形成する従来の一手段を示す
ブロツク図であつて、６は図４のフオトインタラプタ６
Ｘまたは６Ｙ，８Ａ，８Ｂは発光素子、９Ａ，９Ｂは受
光素子、１１はアツプダウンカウンタ、１２は回転方向
検出回路、１３は制御部である。

【００１３】同図において、発光素子８Ａ，８Ｂは図５
に示したように配置され、受光素子９Ａ，９Ｂが夫々発
光素子８Ａ，８Ｂに対向している。チヨツパはスリツト
が配列された外周部が発光素子８Ａ，８Ｂと受光素子９
Ａ，９Ｂとの間に配置され、このチヨツパの回転によ
り、受光素子９Ａ，９Ｂから図６，図７で示した位相関
係のＡ相パルスＰ_A，Ｂ相パルスＰ_Bが得られる。

【００１４】アツプダウンカウンタ１１はＡ相パルスＰ
_A，Ｂ相パルスＰ_Bの各エツジをカウントし、そのカウン
ト値Ｎが制御部１３に供給される。また、Ａ相パルスＰ
_AとＢ相パルスＰ_Bは回転方向検出回路１２に供給され、
パルスＰ_A，Ｐ_Bの各エツジでのチヨツパの回転方向が検
出される。図６，図７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の位相関係がチヨツパの回転方
向に応じて±９０°異なるから、Ａ相パルスＰ_Aのエツ
ジでのＢ相パルスＰ_Bのレベル、Ｂ相パルスＰ_Bのエツジ
でのＡ相パルスＰ_Aのレベルを判定することにより、回
転方向検出回路１２の出力信号Ｖ_Rのレベルはチヨツパ
の回転方向に応じて異なり、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１２の出力信号Ｖ
_Rにより、アツプダウンカウンタ１１のカウント方向が
変えられる。制御部１３はカウンタ１１からのカウント
値Ｎを処理し、表示画面上でカーソルを信号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。以上のようにして、球体１（図４）を指先で回転
操作することにより、カーソルを表示画面上任意の方向
に任意の距離移動させることができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の座標
入力装置をキーボードに取りつけるようにするために
は、この座標入力装置を小型にする必要があり、このた
めに、各部材は勿論のこと、フオトインタラプタも小型
にする必要がある。そして、フオトインタラプタを小型
にするためには、これに設けられている光検出器の間隔
として、図５で説明したスリツトピツチθの（２ｍ−
１）／４に相当する値を保ちつつ、できるだけ小さくす
ること、すなわち、フオトインタラプタ内の２つの光検
出器をできるだけ接近して配置することが必要となる。

【００１６】しかしながら、このように２つの光検出器
を接近させると、次のような問題が生ずる。すなわち、
フオトインタラプタを小型にするために、図９に示すよ
うに、コ字状のフオトインタラプタ６の夫々の突出部に
くぼみ部１４，１５を設け、一方のくぼみ部１４内に２
つの発光素子８Ａ，８Ｂを透明なモールド部材１６でモ
ールド固定し、他方のくぼみ部１５内に、発光素子８
Ａ，８Ｂに対向するようにして２つの受光素子９Ａ，９
Ｂを透明なモールド部材１７でモールド固定するように
し、発光素子８Ａと８Ｂ、受光素子９Ａと９Ｂを夫々接
近して配置した場合、図１０に示すように、受光素子９
Ａはこれに対向した発光素子８Ａからの光ＬＡ１を受光
するが、発光素子８Ｂからの一部の光ＬＢ２も受光して
しまい、また、受光素子９Ｂも、これに対向した発光素
子８Ｂからの光ＬＢ１ばかりでなく、発光素子８Ａから
の一部の光ＬＡ２も受光してしまう。このように受光素
子９Ａ，９Ｂが対向しない発光素子８Ｂ，８Ａからの光
を受光することを光干渉ということにすると、かかる光
干渉により、チヨツパ５が発光素子８Ａ，８Ｂからの光
をチヨツピングしても、受光素子９Ａ，９Ｂからのパル
スＰ_A，Ｐ_Bの位相関係が上記の±９０°からずれてしま
い、チヨツパの回転方向検出にエラーが生ずることもあ
る。

【００１７】本発明の目的は、かかる問題を解消し、フ
オトインタラプタを小型化して、なおかつ誤動作を防止
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。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、同一インタラプタの第１，第２の発光素
子を交互に発光させ、該第１の発光素子が発光したとき
にこれに対向した第１の受光素子の出力をラツチする第
１の手段と、該第２の発光素子が発光したときこれに対
向した第２の受光素子の出力をラツチする第２の手段と
を設ける。

【００１９】

【作用】第１の受光素子が第２の発光素子からの光を受
光し、第２の受光素子が第１の発光素子からの光を受光
しても、第１の手段は第１の発光素子が発光したときの
第１の受光素子の出力をラツチし、第２の手段は第２の
発光素子が発光したときの第２の受光素子の出力をラツ
チするから、該第１の手段の出力レベルは第１の受光素
子が第１の発光素子からの光を受光したか否かに応じた
ものとなるし、該第２の手段の出力レベルは第２の受光
素子が第２の受光素子からの光を受光したか否かに応じ
たものとなる。したがつて、光干渉が除かれる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によつて説明す
る。図１は本発明による座標入力装置の一実施例の要部
を示すブロツク図であつて、１８Ａ，１８Ｂはラツチ回
路であり、図８に対応する部分には同一符号をつけてい
る。

【００２１】図１において、制御部１３により、一方の
発光素子８Ａは図２に示すようなパルス電圧Ｖ_Aによつ
て駆動されて間欠的に発光し、また、他方の発光素子８
Ｂも図２に示すパルス電圧Ｖ_Aとは位相が異なるパルス
電圧Ｖ_Bによつて駆動されて間欠的に発光する。すなわ
ち、発光素子８Ａ，８Ｂは交互に発光して、これらの発
光期間が重なることはない。これらパルス電圧Ｖ_A，Ｖ_B
の繰返し周波数はチヨツパ（図示せず）によるチヨツピ
ング周波数よりも充分高く設定されている。

【００２２】そこで、受光素子９Ａ，９Ｂがチヨツパに
よつて遮光されるときにはそれらの出力は零であるが、
チヨツパのスリツトによつて光が通ると、受光素子９
Ａ，９Ｂからは発光素子８Ａ，８Ｂの発光タイミングに
一致したパルス列Ｐ_A’，Ｐ_B’が出力される。この場
合、発光素子８Ａ，８Ｂは近接配置され、かつ受光素子
９Ａは発光素子８Ａに、また、受光素子９Ｂは発光素子
８Ｂに夫々対向して配置されているため、チヨツパが図
５に示す矢印Ｒに回転する場合を例にとると、図１０で
説明したように、受光素子９Ａは発光素子８Ｂからの光
も受光し、受光素子９Ｂは発光素子８Ａからの光も受光
する。このために、受光素子９Ａの出力パルス列Ｐ_A’
は、図３に示すように、実線で示す発光素子８Ａからの
光を受光したことによるパルスと破線で示す発光素子８
Ｂからの光を受光したことによるパルスとからなり、し
かも、チヨツパによる発光素子からの光の遮光があつて
実線で示すパルスがなくなつても、しばらく破線で示す
パルスが存在する。受光素子９Ｂの出力パルス列Ｐ_B’
も同様であり、図３に示すように、実線で示す発光素子
８Ｂからの光を受光したことによるパルスと破線で示す
発光素子８Ａからの光を受光したことによるパルスとか
らなり、破線で示すパルスが実線で示すパルスに先行し
て受光素子９Ｂから出力される。このために、パルス列
Ｐ_A’の破線で示すパルスのみの期間とパルス列Ｐ_B’の
破線で示すパルスの期間とが一部重なる場合もあり得
る。

【００２３】図１において、受光素子９Ａのかかる出力
パルスＰ_A’はラツチ回路１８Ａに供給され、制御部１
３からのラツチパルスφ_Aでラツチされる。また、受光
素子９Ｂのかかる出力パルス列Ｐ_B’はラツチ回路１８
Ｂに供給され、制御部１３からのラツチパルスφ_Bでラ
ツチされる。ここで、図２に示すように、ラツチパルス
φ_Aは発光素子８Ａを駆動するパルス電圧Ｖ_Aのパルス期
間内にあって、ラツチパルスφ_Bは発光素子８Ｂを駆動
するパルス電圧Ｖ_Bのパルス期間内にある。そこで、ラ
ツチパルスφ_Aは図３に示した受光素子９Ａの出力パル
ス列Ｐ_A’のうちの実線で示すパルスにタイミングが一
致するから、ラツチ回路１８Ａはこのパルス列Ｐ_A’の
うちの実線で示すパルスのみをラツチすることになり、
したがつて、ラツチ回路１８Ａからは、図３に示すよう
に、この実線で示すパルスが存在する期間を表わすパル
スがＡ相パルスＰ_Aとして出力される。同様にして、ラ
ツチパルスφ_Bは図３に示した受光素子９Ｂの出力パル
ス列Ｐ_B’のうちの実線で示すパルスにタイミングが一
致するから、ラツチ回路１８Ｂはこの実線で示すパルス
のみをラツチすることになり、したがつて、ラツチ回路
１８Ｂからは、図３に示すように、この実線で示すパル
スが存在する期間を表わすパルスがＢ相パルスＰ_Bとし
て出力される。

【００２４】このようにして、ラツチ回路１８Ａからは
受光素子９Ａが発光素子８Ａからの光を受光したことに
よるＡ相パルスＰ_Aが出力され、ラツチ回路１８Ｂから
は受光素子９Ｂが発光素子８Ｂからの光を受光したこと
によるＢ相パルスＰ_Bが出力されることになり、受光素
子９Ａが発光素子８Ｂからの光を受光し、受光素子９Ｂ
が発光素子８Ａからの光を受光する光干渉があつても、
これに影響されないＡ相パルスＰ_A，Ｂ相パルスＰ_Bが得
られることになる。なお、チヨツパの回転方向が上記と
は逆の場合には、これらＡ相パルスＰ_AとＢ相パルスＰ_B
との位相関係が図３に示すのと逆になることは、先に図
５〜図７で説明した通りである。

【００２５】したがつて、発光素子８Ａと８Ｂ、受光素
子９Ａと９Ｂを夫々光干渉が生ずる位に接近して配置し
ても、Ａ相パルスＰ_AとＢ相パルスＰ_Bとにより、回転方
向検出回路１２から正確にチヨツパの方向を表わす信号
Ｖ_Rが得られ、フオトインタラプタ６の小型化が可能と
なる。

【００２６】また、発生素子８Ａ，８Ｂを連続発光させ
る場合よりも、発光素子８Ａ，８Ｂでの消費電力が低減
する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フオトインタラプタでの光干渉の影響を除くことがで
き、したがつて、フオトインタラプタを小型化しなが
ら、なおかつ球体の回転方向を確実に判定可能となり、
大幅に小型化されて誤動作のない低消費電力の座標入力
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による座標入力装置の一実施例を示すブ
ロツク図である。

【図２】図１における発光素子の発光タイミングとラツ
チ回路のラツチタイミングを示すタイミングチヤートで
ある。

【図３】図１におけるラツチ回路の入出力信号を示す図
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
す図である。

【図５】図４のフオトインタラプタの２つの光検出器の
チヨツパに対する配置関係を示す図である。

【図６】図５でチヨツパが矢印Ｒ方向に回転したときの
２つの光検出器の出力パルスの位相関係を示す図であ
る。

【図７】図５でチヨツパが矢印Ｒとは逆方向に回転した
ときの２つの光検出器の出力パルスの位相関係を示す図
である。

【図８】従来の座標入力装置の一例を示すブロツク図で
ある。

【図９】座標入力装置に用いられる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光干渉
を示す図である。

【符号の説明】

１ 球体 ５，５Ｘ，５Ｙ チヨツパ ６，６Ｘ，６Ｙ フオトインタラプタ ８Ａ，８Ｂ 発光素子 ９Ａ，９Ｂ 受光素子 １０ スリツト １１ カウンタ １２ 回転方向検出回路 １８Ａ，１８Ｂ ラツチ回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一支持体に第１，第２の発光素子と該
   第１の発光素子に対向した第１の受光素子と該第２の発
   光素子に対向した第２の受光素子とが取りつけられたフ
   オトインタラプタを備え、球体の回転に伴つて回転する
   チヨツパが該第１，第２の発光素子からの光をチヨツピ
   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、該第１，第２の発光素子を交互に発光させる第
   １の手段と、該第１の発光素子が発光するタイミングで
   該第１の受光素子の出力レベルを検出する第２の手段
   と、該第２の発光素子が発光するタイミングで該第２の
   受光素子の出力レベルを検出する第３の手段とを設け、
   該第２，第３の手段から前記位相が互いに異なるパルス
   を得ることができるように構成したことを特徴とする座
   標入力装置。