JPH04108245U - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フオトインタラプタを小型化し、かつ該フオ
トインタラプタから得られる２つのパルスの位相関係を
規定の位相関係に正確に設定する。 【構成】 支持体１２の一方の突出部には、広がりをも
つて発光する２つの発光素子８Ａ，８Ｂが透明なモール
ド部材１５でモールドされており、他方の突起部には、
発光素子８Ａに対向して受光素子９Ａが、また、発光素
子８Ｂに対向して受光素子９Ｂが夫々透明なモールド部
材１６でモールドされている。モールド部材１５のモー
ルド部材１６に対向する面には、発光素子８Ａから受光
素子９Ｂへ向う光と発光素子８Ｂから受光素子９Ａに向
う光とを遮る遮光部材１７が設けられている。これによ
り、受光素子９Ａは発光素子８Ａからの光のみを、ま
た、受光素子９Ｂは発光素子９Ｂからの光のみを夫々受
光する。

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９０° 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ＬＥＤ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５Ｘ， 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６ Ｘ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、チヨツパ４の外周にｎ個のスリツト７が設けられている とすると、スリツトのピツチθは３６０°÷ｎである。発光素子８Ａ，８Ｂはこ のピツチθの１／４の奇数倍、すなわち、Ｎ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ている。

【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３θ／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 の各エツジがアツプ ダウンカウンタ９でカウントされ、そのそのカウント値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 の各エツジでのチヨツパ４ の回転方向が回転方向検出ラツチ回路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 の位相関係がチヨツパ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 レベルはチヨツパ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、アツプダウンカウンタ９でアツプもしくはダウンカウントする。制御部１１ はカウンタ９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。

【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 ルスの作成するためには、従来、上記のように夫々発光素子、受光素子を備えた ２つのフオ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、これらフオ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つのフオトインタラプタが用いられるということは、 フオ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 すものであから、フオ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つのフオ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９ Ａ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，８Ｂ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８Ａ，８ Ｂ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，８Ｂ、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ＬＢ ２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９Ａ，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８ Ｂ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、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 子とを有するフオトインタラプタに、該第１の受光素子に対して該第２の発光素 子からの光を遮光しかつ該第２の受光素子に対して該第１の発光素子からの光を 遮光する遮光部材を設ける。

【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１ ２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Ｌ Ａ２，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、フオトインタラプタを小型化しながら 、球体の回転に伴なつ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 小型化されてなおかつ誤動作のない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

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
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、球体の回転に伴なつて回転す
   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座標入力装置にお
   いて、該第１の発光素子から該第２の受光素子に向う光
   と該第２の発光素子から該第１の受光素子に向う光とを
   遮る遮光部材を設け、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。