JPH0973362A - Input device - Google Patents

Input device

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JPH0973362A
JPH0973362A JP7229092A JP22909295A JPH0973362A JP H0973362 A JPH0973362 A JP H0973362A JP 7229092 A JP7229092 A JP 7229092A JP 22909295 A JP22909295 A JP 22909295A JP H0973362 A JPH0973362 A JP H0973362A
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JP
Japan
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light
interference fringes
laser light
laser
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP7229092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Kagayama
茂 加賀山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input device without requiring tablet for input as before, small in size and easy in maintenance. SOLUTION: An input mechanism is equipped with a reflecting ball 13, four laser light projecting elements 11a-11b, and a light receiving element 12. The laser light projecting elements are prepared in pairs for X-directional and Y- directional detection respectively and irradiate the reflecting ball with laser lights which are different in frequency and has constant wavelength. Consequently, interference fringes are formed on the reflecting ball and those interference fringes move at a specific speed in one direction. The reflecting ball 13, on the other hand, scatters the laser lights, so an increase or decrease in the quantity of photodetected light varies as interference fringes pass through the scattered lights and the variation speed varies according to the rotation of the reflecting ball. This Doppler effect is detected to input the moving direction and movement quantity of the pen tip of an electronic pen.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、座標や位置を入力
するための入力装置に関し、特に、小型化が可能でメン
テナンス不要の新規な入力装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input device for inputting coordinates and a position, and more particularly to a novel input device that can be downsized and does not require maintenance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、入力装置として、例えばディスプ
レイ装置の画面に表示させたマウスカーソルを移動させ
て特定のポイントを指し示す等、コンピュータに所望の
位置及び方向データを高速で入力するための様々なポイ
ンティングデバイスが提案されている。この方法とし
て、もっとも一般的なのは机上におかれたマウス自体を
移動させ上記データを入力可能なマウス装置が使用され
ている。このようなマウス装置は、マウス自体を移動さ
せることにより内蔵されたボールを回転させて、その回
転方向及び回転量をボールに当接するローラから検知
し、マウス自体の移動距離及び移動方向としてコンピュ
ータに入力する機械式のものと、特殊な格子が表面上に
設けられたマウスパッド上でマウス本体を移動させ、パ
ッド上に光を照射し、その反射光の受光パターンからマ
ウス本体の移動距離と移動方向を求め、コンピュータに
入力する光学式のものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an input device, for example, a mouse cursor displayed on a screen of a display device is moved to point a specific point, and various data for inputting desired position and direction data to a computer at high speed. Pointing devices have been proposed. As this method, the most general method is to use a mouse device that can move the mouse itself placed on a desk and input the above data. Such a mouse device rotates a built-in ball by moving the mouse itself, and detects the direction and amount of rotation of the ball from a roller that abuts the ball, and the computer detects the distance and direction of movement of the mouse itself. Move the mouse body on the mouse pad with the mechanical type to input and the special grid on the surface, irradiate the light on the pad, and the movement distance and movement of the mouse body from the light receiving pattern of the reflected light An optical type is known in which a direction is obtained and input to a computer.

【0003】前者の機械式のものは、ボールの回転を検
出するローラ(エンコーダ)を組み込むために装置の小
型化が困難であり、また、定期的にマウスを分解掃除し
なければならず、メンテナンスが面倒であるという問題
がある。更に、マウスの操作も常に所定の操作面に接触
させる必要があるのである。また、後者の光学式のもの
は、分解掃除は必要なくなるが、専用のマウスパッドが
必要になるという問題がある。
In the former mechanical type, it is difficult to miniaturize the device because a roller (encoder) for detecting the rotation of the ball is incorporated, and the mouse must be disassembled and cleaned periodically, and maintenance is required. There is a problem that is troublesome. Furthermore, it is necessary that the mouse is always brought into contact with a predetermined operation surface. Further, the latter optical type does not require disassembly and cleaning, but has a problem that a dedicated mouse pad is required.

【0004】このようなマウスタイプの入力装置に対
し、最近人間の感性に合った入力方式としてペン入力方
式のものが考えられている。このペン入力方式は、例え
ば透明導電膜を設けたタブレットに、先端が導電性を有
した特殊ペンを接触させることにより、位置及び速度検
出をしていた。タブレットとしては、液晶画面上や光学
的な特殊タブレットを使用していた。
In contrast to such a mouse type input device, a pen input system has recently been considered as an input system suitable for human sensitivity. In this pen input method, for example, a position and a velocity are detected by bringing a special pen having a conductive tip into contact with a tablet provided with a transparent conductive film. As the tablet, I used a special optical tablet on the LCD screen.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のペン入力式の入力装置では、通常タブレ
ットを採用することが前提となっていた。そのため、タ
ブレットを設置する場所を設ける必要があり、入力作業
自体はタブレット上という限られた場所でしかできない
という問題がある。そのため、ペン入力とはいえ自由な
場所で入力ができないのである。ペン入力方式とは言い
ながら、人間の感性に近い入力方法とはほど遠いのが実
状である。
However, in the conventional pen-input type input device as described above, it has been assumed that a tablet is usually adopted. Therefore, it is necessary to provide a place to install the tablet, and there is a problem that the input work itself can be performed only in a limited place on the tablet. Therefore, it is not possible to input in a free place even though it is pen input. Although it is a pen input method, the reality is that it is far from the input method that is close to human sensitivity.

【0006】今後の入力方式としては、電子ペンという
概念で、人間が紙上に筆記するそのままの感覚で、デー
タ入力が可能である入力装置を開発する必要がある。こ
の入力作業は、従来のようにタブレットを必要とせず、
どこでも可能なものであることが要求され、携帯を可能
とするために小型でしかもメンテナンスが容易である必
要がある。
As a future input method, it is necessary to develop an input device capable of data input with the concept of an electronic pen, just like a human being writing on paper. This input work does not require a tablet as in the past,
It is required that it can be carried anywhere, and it must be small and easy to maintain so that it can be carried.

【0007】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、入力用にタブレッ
トを必要とせず、小型でしかもメンテナンスの容易な新
規な入力装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a novel input device that does not require a tablet for input, is small, and is easy to maintain. It is in.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項1に記載の入力装置は、作業者により保持さ
れ、所定の平面に沿って移動される操作体と、その操作
体に回転可能に保持され、前記操作体の移動に応じて回
転される回転体と、その回転体の表面に互いに異なる周
波数のレーザ光を異なる方向から照射して干渉縞を形成
する投光手段と、その検出光の前記回転体からの反射光
を受光し、その受光光量に応じた検出信号を発生する受
光手段と、その受光手段からの検出信号に基づき、前記
回転体表面からの散乱光が前記干渉縞を通過する際の前
記受光光量の変化速度を検出する検出手段と、その検出
手段により検出された前記変化速度に基づき前記操作体
の移動方向及び移動量を演算して出力する出力手段とを
備えている。
In order to achieve this object, an input device according to a first aspect of the present invention includes an operating body which is held by an operator and is moved along a predetermined plane, and an operating body which is rotated by the operating body. A rotatable body that is held so that it can be rotated according to the movement of the operating body, and a light projecting unit that forms interference fringes by irradiating the surfaces of the rotatable body with laser beams of different frequencies from different directions. Light receiving means for receiving the reflected light of the detection light from the rotating body and generating a detection signal according to the amount of the received light, and scattered light from the surface of the rotating body interferes based on the detection signal from the light receiving means. A detection unit that detects the changing speed of the received light amount when passing through the stripe, and an output unit that calculates and outputs the moving direction and the moving amount of the operating body based on the changing speed detected by the detecting unit. I have it.

【0009】投光手段は異なる方向から互いに異なる周
波数のレーザ光を回転体の表面に照射する。このレーザ
光が交差する部分にはよく知られているように干渉縞が
形成される。この時、レーザ光の周波数は、互いに異な
っているため、干渉縞の結像領域では干渉縞は縞の並び
の方向に一方から他方に一定速度で流れて(移動して)
いる。この干渉縞が回転体の表面に結像されるのであ
る。
The light projecting means irradiates the surface of the rotating body with laser light having different frequencies from different directions. As is well known, interference fringes are formed at the intersections of the laser beams. At this time, since the frequencies of the laser light are different from each other, the interference fringes flow (move) at a constant speed from one side to the other side in the fringe arrangement direction in the image area of the interference fringes.
I have. This interference fringe is imaged on the surface of the rotating body.

【0010】また、回転体の表面にはレーザ光が散乱し
て反射する部分が存在する。回転体はその表面の粗さ
(微少な凹凸)によりレーザ光を散乱させて反射する。
このレーザ光の散乱は、被照射体(この場合は回転体)
の表面に粗さがあるものであれば発生するものである。
Further, there is a portion where the laser light is scattered and reflected on the surface of the rotating body. The rotating body scatters and reflects the laser light due to its surface roughness (fine irregularities).
This scattering of laser light is caused by the irradiation target (in this case, the rotating body).
If the surface of R is rough, it is generated.

【0011】受光手段は前記回転体からの反射光を受光
して受光光量に応じた検出信号を発生する。前記回転体
が静止しているときは、前記散乱光の出射位置は一定で
あるが、この散乱光に対して前記干渉縞が一定速度で通
過することになるため、受光光量は所定の速度で増減す
ることになる。
The light receiving means receives the reflected light from the rotating body and generates a detection signal according to the amount of the received light. When the rotating body is stationary, the emission position of the scattered light is constant, but since the interference fringes pass through the scattered light at a constant speed, the received light amount is at a predetermined speed. It will increase or decrease.

【0012】一方、回転体が回転されると、前記散乱光
の出射位置が移動し、前記一定速度で流れている干渉縞
との間の相対速度が変化することになる。即ち、干渉縞
の流れる方向に前記散乱光の出射位置が移動されるとき
は、干渉縞の流れる速度から散乱光の出射位置の移動速
度を減じた速度で受光光量が増減を繰り返すことにな
る。即ち、受光光量の変化速度が遅くなるのである。逆
に、干渉縞の流れる方向に対して逆方向に前記散乱光の
出射位置が移動されるときは、干渉縞の流れる速度に散
乱光の出射位置の移動速度を加算した速度で受光光量が
増減を繰り返すことになる。即ち、受光光量の変化速度
が早くなるのである。いわゆるドップラー現象が発生す
るのである。
On the other hand, when the rotating body is rotated, the emission position of the scattered light is moved, and the relative speed with respect to the interference fringes flowing at the constant speed is changed. That is, when the emission position of the scattered light is moved in the direction in which the interference fringes flow, the amount of received light is repeatedly increased and decreased at a speed obtained by subtracting the moving speed of the emission position of the scattered light from the flow speed of the interference fringes. That is, the change speed of the received light amount becomes slow. On the contrary, when the emission position of the scattered light is moved in the direction opposite to the direction in which the interference fringes flow, the amount of received light increases or decreases at the speed obtained by adding the moving speed of the emission position of the scattered light to the speed at which the interference fringes flow. Will be repeated. That is, the rate of change in the amount of received light becomes faster. The so-called Doppler phenomenon occurs.

【0013】検出手段は、前記受光手段からの検出信号
に基づき受光光量の変化速度を検出し、出力手段は、検
出された受光光量の変化速度に基づき、前記操作体の移
動方向及び移動量を演算して出力するのである。即ち、
ドップラー現象を検出して移動方向と移動量を演算する
のである。
The detecting means detects the changing speed of the received light amount based on the detection signal from the light receiving means, and the output means detects the moving direction and the moving amount of the operating body based on the detected changing speed of the received light amount. It is calculated and output. That is,
The Doppler phenomenon is detected and the moving direction and the moving amount are calculated.

【0014】また、請求項2に記載の入力装置は、前記
回転体は球状回転体であり、前記投光手段は、第1,第
2位置からそれぞれ前記球状回転体にレーザ光を照射し
て第1の干渉縞を形成する第1のレーザ光投光手段と、
その第1の干渉縞の方向に交差する第2の干渉縞を形成
するため、第3,第4位置からそれぞれ前記球状回転体
にレーザ光を照射する第2のレーザ光投光手段とを含
み、前記検出手段は前記第1の干渉縞を前記散乱光が通
過する際の受光光量の第1の変化速度を検出すると共
に、前記第2の干渉縞を前記散乱光が通過する際の受光
光量の第2の変化速度を検出し、前記出力手段は第1,
第2の変化速度に基づき前記操作体の移動方向及び移動
量を演算する。
Further, in the input device according to the present invention, the rotating body is a spherical rotating body, and the light projecting means irradiates the spherical rotating body with laser light from the first and second positions, respectively. First laser light projecting means for forming first interference fringes;
A second laser light projecting means for irradiating the spherical rotating body with laser light from the third and fourth positions, respectively, in order to form a second interference fringe that intersects the direction of the first interference fringe. The detecting means detects a first rate of change in the amount of received light when the scattered light passes through the first interference fringes, and the amount of received light when the scattered light passes through the second interference fringes. The second change speed of the
The moving direction and the moving amount of the operating body are calculated based on the second changing speed.

【0015】つまり、第1のレーザ光投光手段,第2の
レーザ光投光手段により球状回転体の表面に第1,第2
の干渉縞がそれぞれ形成され、散乱光の出射位置が第
1,第2の干渉縞を通過するときの受光光量の第1,第
2の変化速度が検出手段により検出され、出力手段によ
り操作体の移動方向及び移動量が演算されて出力される
のである。即ち、2軸方向の移動位置情報の入力が可能
となるのである。
That is, the first and second laser light projecting means and the second laser light projecting means are used to form the first and second laser beams on the surface of the spherical rotary member.
Interference fringes are formed respectively, and the first and second changing speeds of the received light amount when the emission position of the scattered light passes through the first and second interference fringes are detected by the detection means, and the output means is operated. Is calculated and output. That is, the movement position information in the biaxial directions can be input.

【0016】また、請求項3に記載の入力装置は、前記
第1のレーザ光投光手段と第2のレーザ光投光手段は前
記球状回転体の頂部に設定された検出位置に第1の干渉
縞と第2の干渉縞を交互に形成し、前記検出手段は、前
記第1の干渉縞と第2の干渉縞との交互形成に応答して
前記第1の変化速度と第2の変化速度とを交互に検出す
る。このため、干渉縞の形成位置は一箇所のみなので、
操作体を小型化できる。
Further, in the input device according to the third aspect, the first laser light projecting means and the second laser light projecting means are located at the detection position set on the top of the spherical rotating body. Interference fringes and second interference fringes are formed alternately, and the detection means is responsive to the alternating formation of the first interference fringes and the second interference fringes, and the first change speed and the second change. Alternately detect speed. Therefore, there is only one interference fringe formation position,
The operating body can be miniaturized.

【0017】また、請求項4に記載の入力装置は、前記
操作体には、前記回転体と投光手段と受光手段とが設け
られ、前記検出手段と出力手段は前記操作体とは別体に
設けられており、前記操作体には前記受光手段により発
生された検出信号を前記検出手段に送信する送信手段を
更に備えている。このため、操作体は必要最小限の構成
を有するのみであり、操作体を更に小型化できるのであ
る。
Further, in the input device according to the present invention, the operating body is provided with the rotating body, the light projecting means and the light receiving means, and the detecting means and the output means are separate from the operating body. The operating body is further provided with transmitting means for transmitting the detection signal generated by the light receiving means to the detecting means. Therefore, the operating body has only the minimum necessary configuration, and the operating body can be further downsized.

【0018】一方、請求項5に記載の入力装置は、投光
手段は操作体の移動の平面に対して互いに異なる周波数
のレーザ光を異なる方向から照射して干渉縞をその平面
上に形成し、受光手段はレーザ光の前記平面からの反射
光を受光し、受光光量に応じた検出信号を発生する。こ
の干渉縞は、レーザ光の周波数の相違のため干渉縞の縞
の並びの方向に一方から他方に流れている。ここで、前
記平面はその表面粗さのためレーザ光を散乱するもので
ある。従って、前記受光光量は干渉縞の流れる速度で増
減を繰り返すのである。このため、操作体を移動させる
と、その移動方向に応じて散乱光の出射位置の移動方向
が変化する。つまり、干渉縞の流れの方向に対して出射
位置の移動方向が変化するので、受光光量の増減の変化
速度が早くなったり遅くなったりする。検出手段は、こ
の変化速度を検出し、出力手段は検出された変化速度に
基づいて操作体の移動方向及び移動量を演算して出力す
る。つまり、請求項1のものは回転体に干渉縞を形成し
ていたが、請求項5の入力装置は操作体の移動の平面に
直接形成するので、回転体が不要であり、操作体の更な
る小型化が可能である。
On the other hand, in the input device according to the fifth aspect, the light projecting means irradiates the plane of movement of the operating body with laser beams having different frequencies from different directions to form interference fringes on the plane. The light receiving means receives the reflected light of the laser light from the flat surface, and generates a detection signal according to the received light amount. The interference fringes flow from one to the other in the direction in which the fringes are arranged due to the difference in the frequency of the laser light. Here, the flat surface scatters laser light due to its surface roughness. Therefore, the amount of received light is repeatedly increased and decreased at the speed at which the interference fringes flow. Therefore, when the operating body is moved, the moving direction of the emission position of the scattered light changes according to the moving direction. That is, since the moving direction of the emission position changes with respect to the flow direction of the interference fringes, the change speed of the increase / decrease in the amount of received light may become faster or slower. The detection means detects the changing speed, and the output means calculates and outputs the moving direction and the moving amount of the operating body based on the detected changing speed. That is, in the first aspect, the interference fringes are formed on the rotating body. However, since the input device of the fifth aspect is directly formed on the plane of movement of the operating body, the rotating body is not required and the operating body is further updated. It is possible to reduce the size.

【0019】また、請求項6に記載の入力装置は、第1
のレーザ光投光手段,第2のレーザ光投光手段により前
記平面に第1,第2の干渉縞がそれぞれ形成され、散乱
光の出射位置が第1,第2の干渉縞を通過するときの受
光光量の第1,第2の変化速度が検出手段により検出さ
れ、出力手段により操作体の移動方向及び移動量が演算
されて出力されるのである。即ち、2軸方向の移動位置
情報の入力が可能となるのである。
The input device according to claim 6 is the first device.
When the first and second interference fringes are formed on the plane by the laser light projecting means and the second laser light projecting means, respectively, and the emission position of the scattered light passes through the first and second interference fringes. The first and second changing speeds of the received light amount are detected by the detecting means, and the moving direction and the moving amount of the operating body are calculated and output by the output means. That is, the movement position information in the biaxial directions can be input.

【0020】また、請求項7に記載の入力装置は、前記
第1のレーザ光投光手段と第2のレーザ光投光手段は同
じ位置に第1の干渉縞と第2の干渉縞を交互に形成し、
前記検出手段は、前記第1の干渉縞と第2の干渉縞との
交互形成に応答して前記第1の変化速度と第2の変化速
度とを交互に検出する。このため、干渉縞の形成位置は
一箇所のみなので、操作体を小型化できる。
Further, in the input device according to the seventh aspect, the first laser light projecting means and the second laser light projecting means alternate the first interference fringes and the second interference fringes at the same position. Formed into
The detection means alternately detects the first changing speed and the second changing speed in response to the alternating formation of the first interference fringe and the second interference fringe. Therefore, since the interference fringes are formed at only one position, the operating body can be downsized.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
をペン型の入力装置として具体化した図面を参照しなが
ら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings embodied as a pen-type input device.

【0022】図1は、ペン型の入力装置の概観図であ
る。この入力装置(以後、便宜上電子ペンと称する)
は、操作体としてのペン状のフレーム1を有していて、
外観的には、クリップ2と、スイッチ3と、入力機構1
0を備えている。クリップ2は、通常のペンのように携
帯保持用に使用される。スイッチ3は、いわゆる電源ス
イッチであり、電子ペンの動作のオンオフを行う。
FIG. 1 is a schematic view of a pen-type input device. This input device (hereinafter referred to as an electronic pen for convenience)
Has a pen-shaped frame 1 as an operating body,
In appearance, the clip 2, the switch 3, and the input mechanism 1
0 is provided. The clip 2 is used for holding a mobile phone like an ordinary pen. The switch 3 is a so-called power switch, and turns on / off the operation of the electronic pen.

【0023】入力機構の詳細についてを、図2及び図3
を使用して説明する。図2は入力機構の概略断面図であ
り、図3は入力機構の配置を示す概略平面図である。
Details of the input mechanism will be described with reference to FIGS.
To explain. 2 is a schematic sectional view of the input mechanism, and FIG. 3 is a schematic plan view showing the arrangement of the input mechanism.

【0024】入力機構は、前記フレーム1の先端部分に
内蔵されており、フレーム先端に回動可能に支持された
球状回転体としての反射ボール13と、レーザ光を反射
ボールに照射するための投光素子(投光手段)11と、
反射ボール13からのレーザ光の反射光を受光するため
の受光素子(受光手段)12とで構成されている。
The input mechanism is built in the tip portion of the frame 1, and has a reflecting ball 13 as a spherical rotating member rotatably supported at the tip of the frame and a projection for irradiating the reflecting ball with laser light. An optical element (light projecting means) 11,
The light receiving element (light receiving means) 12 for receiving the reflected light of the laser light from the reflecting ball 13.

【0025】反射ボール13は、数ミリ以下の直径を有
する球状体であり、材質的には金属、プラスチック、セ
ラミック等が利用できる。一般の加工精度で形成されて
おり、表面粗さにより、レーザ光を散乱させるものであ
る。レーザ光の散乱のため、反射ボールの回転を妨げな
い範囲で反射ボールに表面処理を施しておいてもよい。
つまり、鏡面になっていなければよいのである。
The reflecting ball 13 is a spherical body having a diameter of several millimeters or less, and metal, plastic, ceramic or the like can be used as the material. It is formed with general processing accuracy and scatters laser light due to surface roughness. Due to the scattering of the laser light, the reflective ball may be surface-treated within a range that does not hinder the rotation of the reflective ball.
In other words, it does not have to be a mirror surface.

【0026】さらに図4示すように、反射ボール13に
多数の微粒子14を埋め込むことも可能である。具体的
には、ニッケルや銅、亜鉛等の金属とテフロン、炭化珪
素、窒化ボロン微粒子等を分散し、複合してメッキ形成
する工法が適用できる。
Further, as shown in FIG. 4, it is possible to embed a large number of fine particles 14 in the reflecting ball 13. Specifically, a method in which a metal such as nickel, copper, or zinc and Teflon, silicon carbide, boron nitride fine particles, or the like are dispersed and combined to form a plate can be applied.

【0027】また、図5に示すように、反射ボール13
の表面がレーザ光の散乱が起こりにくい鏡面の場合、刻
印により微粒形状15を書き込むことも可能である。こ
の工法としては、レーザ加工法、エッチング法、切削等
の機械加工法等が適用できる。
Further, as shown in FIG.
When the surface of is a mirror surface in which the scattering of the laser light is hard to occur, it is possible to write the fine particle shape 15 by engraving. As this method, a laser processing method, an etching method, a machining method such as cutting, or the like can be applied.

【0028】反射ボール13の回りには、平面視した時
に反射ボール13を中心として直交する軸線(X,Y
軸)に沿って4個のレーザ光投光素子11a〜11dが
配置されてており、これらのレーザ投光素子はレーザ光
を反射ボールの頂部に向けて照射可能に配置されてい
る。レーザ光投光素子11aの設置位置を第1の位置と
し、レーザ光投光素子11bの設置位置を第2の位置と
し、レーザ光投光素子11cの設置位置を第3の位置と
し、レーザ光投光素子11dの設置位置を第4の位置と
する。
Around the reflecting ball 13, an axis (X, Y) orthogonal to the center of the reflecting ball 13 when viewed in plan view is provided.
Four laser light projecting elements 11a to 11d are arranged along the axis, and these laser projecting elements are arranged so that the laser light can be emitted toward the top of the reflecting ball. The installation position of the laser light projection element 11a is the first position, the installation position of the laser light projection element 11b is the second position, the installation position of the laser light projection element 11c is the third position, and the laser light The installation position of the light projecting element 11d is referred to as a fourth position.

【0029】X軸に沿って、レーザ光投光素子11aと
レーザ光投光素子11bは互いに反射ボール13を指向
するように配置され、レーザ光投光素子11aから照射
されるレーザ光の周波数は、レーザ光投光素子11bか
ら照射されるレーザ光の周波数と若干異なっている。こ
の若干の相違により、反射ボール13の頂部に照射され
たレーザ光は干渉して干渉縞が形成される。この干渉縞
の縞の方向はY軸方向に形成され、縞の並びの方向はX
軸方向となる。尚、周波数が互いに相違するため、形成
される干渉縞は静止せず、一方から他方に前記並びの方
向(X軸方向)に沿って縞が流れることになる。このレ
ーザ光投光素子11aとレーザ光投光素子11bにより
第1の投光手段が構成されている。
Along the X axis, the laser light projecting element 11a and the laser light projecting element 11b are arranged so as to direct the reflecting ball 13 to each other, and the frequency of the laser light emitted from the laser light projecting element 11a is The frequency of the laser beam emitted from the laser beam projecting element 11b is slightly different. Due to this slight difference, the laser light applied to the top of the reflecting ball 13 interferes with each other to form an interference fringe. The stripes of the interference fringes are formed in the Y-axis direction, and the stripes are arranged in the X-axis direction.
Axial direction. Since the frequencies are different from each other, the interference fringes that are formed do not stand still, and the fringes flow from one side to the other side along the alignment direction (X-axis direction). The laser light projecting element 11a and the laser light projecting element 11b constitute a first light projecting means.

【0030】一方、Y軸に沿って、レーザ光投光素子1
1cとレーザ光投光素子11dは互いに反射ボール13
を指向するように配置され、レーザ光投光素子11cか
ら照射されるレーザ光の周波数は、レーザ光投光素子1
1dから照射されるレーザ光の周波数と若干異なってい
る。この若干の相違により、反射ボール13の頂部に照
射されたレーザ光は干渉して干渉縞が結像される。この
干渉縞の縞の方向はX軸方向に形成され、縞の並びの方
向はY軸方向となる。尚、周波数が互いに相違するた
め、形成される干渉縞は静止せず、一方から他方に前記
並びの方向(X軸方向)に沿って縞が流れることにな
る。このレーザ光投光素子11cとレーザ光投光素子1
1dにより第2の投光手段が構成されている。
On the other hand, the laser light projecting element 1 is arranged along the Y axis.
1c and the laser beam projecting element 11d mutually reflect the ball 13
And the frequency of the laser light emitted from the laser light projecting element 11c is set so that
It is slightly different from the frequency of the laser light emitted from 1d. Due to this slight difference, the laser light applied to the top of the reflecting ball 13 interferes with each other to form an interference fringe. The fringes of the interference fringes are formed in the X-axis direction, and the fringes are arranged in the Y-axis direction. Since the frequencies are different from each other, the interference fringes that are formed do not stand still, and the fringes flow from one side to the other side along the alignment direction (X-axis direction). The laser light projecting element 11c and the laser light projecting element 1
A second light projecting unit is constituted by 1d.

【0031】このレーザ光投光素子11a〜11dとし
ては、半導体レーザ、マイクロレンズが内蔵されたもの
が好適であり、半導体レーザの周波数は、波長が760
〜830nmのものがよい。この波長帯域のものは入手
が容易であるからである。
As the laser light projecting elements 11a to 11d, those having a semiconductor laser or a microlens incorporated therein are preferable, and the frequency of the semiconductor laser is 760 in wavelength.
It is preferably about 830 nm. This is because those in this wavelength band are easily available.

【0032】図6は図3のレーザ光投光素子の配置平面
図に対する配置側面図である。電子ペンの中心軸線lに
対して角度θの方向からレーザ光投光素子11aとレー
ザ光投光素子11bが周波数(波長)の異なるレーザ光
を照射位置(反射ボールの頂部)Pに照射し、その反射
光を受光するため、受光手段としての受光素子12が前
記中心軸線l上に配置されている。これ受光素子12
は、受光量に比例して電圧が変化する検出信号を発生す
るものであり、例えばピンフォトダイオードが使用され
る。
FIG. 6 is an arrangement side view with respect to the arrangement plan view of the laser light projecting element of FIG. The laser light projecting element 11a and the laser light projecting element 11b irradiate laser light having different frequencies (wavelengths) to the irradiation position (top of the reflecting ball) P from a direction of an angle θ with respect to the central axis line 1 of the electronic pen, In order to receive the reflected light, a light receiving element 12 as a light receiving means is arranged on the central axis l. This light receiving element 12
Generates a detection signal whose voltage changes in proportion to the amount of received light, and uses, for example, a pin photodiode.

【0033】次に、電子ペンの電気的構成を図7及び図
8を使用して説明する。
Next, the electrical configuration of the electronic pen will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

【0034】図7は全体のブロック図であり、図8は信
号解析回路のブロック図である。
FIG. 7 is an overall block diagram, and FIG. 8 is a block diagram of the signal analysis circuit.

【0035】電子ペンは、フレーム1内部のバッテリー
により作動するものであって、CPU21、ROM22
a、RAM22b等の制御回路と、信号解析回路30及
び赤外線方式の無線送信回路23とから構成されてい
る。
The electronic pen is operated by a battery inside the frame 1, and includes a CPU 21 and a ROM 22.
a, a control circuit such as a RAM 22b, a signal analysis circuit 30, and an infrared type wireless transmission circuit 23.

【0036】信号解析回路(検出手段)30は、レーザ
光受光素子12からの検出信号を受け、その電圧値の大
小変化の速度を検出してCPU21に出力する公知のも
のであって、フィルタ31、波形整形回路32、周波数
カウンタ33とから構成されている。この周波数カウン
タ33の値が受光光量の変化周波数FとしてCPU21
に出力されるのである。
The signal analysis circuit (detection means) 30 is a known circuit that receives the detection signal from the laser light receiving element 12, detects the speed of the change in the voltage value, and outputs it to the CPU 21, and the filter 31. , A waveform shaping circuit 32, and a frequency counter 33. The value of the frequency counter 33 is used as the change frequency F of the received light amount by the CPU 21.
Is output to.

【0037】前述したように、レーザ光受光素子12の
検出電圧値は受光光量に比例するものであり、受光光量
は、干渉縞の流れ(移動)速度及び反射ボール13から
の散乱光の移動方向及び速度に応じて繰り返し増減変化
し、その変化速度で受光量が変化する。この変化速度を
信号解析回路30が検出するのである。具体的には周波
数を出力するのである。
As described above, the detected voltage value of the laser light receiving element 12 is proportional to the received light amount, and the received light amount is the flow (moving) speed of the interference fringes and the moving direction of the scattered light from the reflecting ball 13. And the amount of received light changes at the changing speed. The signal analysis circuit 30 detects this changing speed. Specifically, the frequency is output.

【0038】出力手段を構成するCPU21は後述する
ようにROM22aに記憶されたプログラム(図9参
照)に従い、前記レーザ光投光素子11a〜11dの駆
動と、前記変化速度に基づく演算処理及び赤外線送信回
路23へのデータ出力等を行うものである。前記赤外線
送信回路23はCPU21からのデータを赤外線LED
のオンオフ信号に変換して外部機器100に無線送信す
るものである。
The CPU 21 constituting the output means drives the laser light projecting elements 11a to 11d according to a program (see FIG. 9) stored in the ROM 22a, as will be described later, and performs arithmetic processing based on the changing speed and infrared transmission. The data is output to the circuit 23. The infrared transmission circuit 23 receives the data from the CPU 21 as an infrared LED.
Is converted into an ON / OFF signal and wirelessly transmitted to the external device 100.

【0039】次に本発明の作用を、図面をもとにして説
明する。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0040】まず使用者は、電子ペンの端部にあるスイ
ッチ3をいれて、本装置を作動状態にする。すると、内
部の制御回路に給電され、CPUは作動開始する。使用
者は、電子ペンを握り、入力を開始する。例えばノート
上、テーブル上、手のひらの上等、場所を選ばず、電子
ペンをあたかも通常のボールペンを扱うように筆記して
入力する。任意の平板(平面)にペン先の反射ボール1
3と接触させてペン先を移動させると、反射ボール13
がペン先の移動方向に応じて回転される。この移動が検
出されるのである。
First, the user turns on the switch 3 at the end of the electronic pen to activate the apparatus. Then, power is supplied to the internal control circuit and the CPU starts operating. The user holds the electronic pen and starts input. For example, the user may write on the electronic pen as if he / she operates a normal ball-point pen, and input it regardless of the place such as a notebook, a table, or a palm. Reflection ball 1 of the pen tip on any flat plate
When the pen tip is moved in contact with 3, the reflection ball 13
Is rotated according to the moving direction of the pen tip. This movement is detected.

【0041】まず、CPU21はレーザ光投光素子11
a,11bを駆動してそれぞれ単一波長(周波数)のレ
ーザ光を反射ボール13の頂部に照射する(S2)。こ
の時のレーザ光の周波数は互いに若干異なっている。こ
の周波数の相違は、反射ボール13上に干渉縞が形成さ
れる範囲内のものである。
First, the CPU 21 controls the laser light projecting element 11
By driving a and 11b, laser light of a single wavelength (frequency) is applied to the top of the reflecting ball 13 (S2). The frequencies of the laser beams at this time are slightly different from each other. This difference in frequency is within the range where interference fringes are formed on the reflecting ball 13.

【0042】次に、信号解析回路30からレーザ光受光
素子12により受光される受光光量の増減変化速度を読
み込む(S4)。この時の速度変化について以下に詳述
する。
Next, the increasing / decreasing rate of the amount of received light received by the laser light receiving element 12 is read from the signal analysis circuit 30 (S4). The speed change at this time will be described in detail below.

【0043】即ち、図6に示されているように、ビーム
を絞られたレーザ光は、電子ペンの中心軸線に対し各々
θの角度で、反射ボール上の散乱粒子(散乱光の出射位
置)に交差する。この散乱光が垂線上に配置した受光素
子12により検知される。この方法は、原理的にはレー
ザドップラ法と呼ばれる、計測原理であり、特に本光学
系は自己比較型2ビーム入射系差動型と呼ばれる。この
光学系によりドップラービート信号と呼ばれる、散乱粒
子による光強度信号が得られる。ドップラービート信号
をフーリエ変換し、ベデスタル成分と呼ばれる低周波成
分を除くと、散乱粒子によるドップラー効果の周波数変
化Δfとなる。さらに、ドップラービート周波数Δfと
散乱粒子速度vは、次式の関係がある。
That is, as shown in FIG. 6, the laser light whose beam has been narrowed is scattered particles (emission position of scattered light) on the reflecting ball at an angle of θ with respect to the central axis of the electronic pen. Cross. The scattered light is detected by the light receiving element 12 arranged on the vertical line. This method is a principle of measurement called the laser Doppler method in principle, and in particular, this optical system is called a self-comparison type two-beam incidence type differential type. With this optical system, a light intensity signal due to scattering particles called a Doppler beat signal is obtained. When the Doppler beat signal is Fourier-transformed to remove the low frequency component called the pedestal component, the frequency change Δf of the Doppler effect due to scattering particles is obtained. Furthermore, the Doppler beat frequency Δf and the scattering particle velocity v have the following relationship.

【0044】Δf=2sinθ・v/λ すなわち、ドップラービート周波数Δfを測定すること
により、散乱粒子の速度vが計測することが可能とな
る。ここで、λはレーザ光投光素子11a,11bから
のレーザ光の波長の近似値である。この散乱粒子の速度
vを時間で積分することにより散乱粒子の移動量が演算
できるのである。
Δf = 2 sin θ · v / λ That is, the velocity v of the scattering particles can be measured by measuring the Doppler beat frequency Δf. Here, λ is an approximate value of the wavelength of the laser light from the laser light projecting elements 11a and 11b. The moving amount of the scattering particles can be calculated by integrating the velocity v of the scattering particles with time.

【0045】つまり、図10に示すように、レーザ光投
光素子11a,11bにより反射ボール13の頂部には
干渉縞Mxが形成される。この干渉縞Mxはレーザ光の
周波数の相違により図10の右方または左方に一定速度
で流れる。流れる方向は、レーザ光投光素子11a,1
1bの各々のレーザ光の周波数の大小に応じて変化す
る。レーザ光投光素子11bの方がレーザ光投光素子1
1aよりも周波数が高い場合には干渉縞は左に流れ、逆
の場合には干渉縞は右に流れるのである。本実施形態で
は干渉縞Mxは図10中の右方に流れているものとす
る。図10中では、干渉縞Mxの縞は斜線が付された部
分を示し、この部分の光強度は弱く、縞と縞の間が光強
度が強くなっている。
That is, as shown in FIG. 10, interference fringes Mx are formed on the top of the reflecting ball 13 by the laser light projecting elements 11a and 11b. This interference fringe Mx flows to the right or left in FIG. 10 at a constant speed due to the difference in the frequency of the laser light. The flowing direction is the laser light projecting elements 11a, 1
1b changes depending on the magnitude of the frequency of each laser beam. The laser light projecting element 11b is the laser light projecting element 1
When the frequency is higher than 1a, the interference fringes flow to the left, and in the opposite case, the interference fringes flow to the right. In the present embodiment, the interference fringe Mx is assumed to flow to the right in FIG. In FIG. 10, the fringe of the interference fringe Mx indicates a shaded portion, the light intensity of this portion is weak, and the light intensity between the fringes is strong.

【0046】ここで、反射ボール13上の散乱粒子(表
面粗さによる微小凹凸部分や表面に付着した微粒子であ
って、図中の符号Kで示すもの)によりレーザ光は散乱
され、散乱光の出射位置は反射ボール13が停止(電子
ペンの静止)している時は変化せず、相対的に散乱光に
対して干渉縞が通過することになる。このため、受光素
子12の受光光量が図11(a)に示すように周期S
(1/S(ヘルツ))で増減変化することになる。この
時の受光光量の変化速度が基準周波数FxrefとしてRA
M22bに予め記憶されるのである。
Here, the laser light is scattered by the scattering particles on the reflecting ball 13 (fine irregularities due to the surface roughness and fine particles adhered to the surface, which are indicated by the symbol K in the figure), and the scattered light is scattered. The emission position does not change when the reflective ball 13 is stopped (the electronic pen is stationary), and the interference fringes relatively pass through the scattered light. Therefore, the amount of light received by the light receiving element 12 is equal to the period S as shown in FIG.
It will increase or decrease with (1 / S (Hertz)). The rate of change of the amount of received light at this time is RA as the reference frequency F xref.
It is stored in advance in M22b.

【0047】一方、電子ペンを移動させた時、前記散乱
光の出射位置が右もしくは左に移動する。干渉縞Mxが
右方に流れているので、散乱光の出射位置が右方に移動
しているときは、散乱光を干渉縞が通過する速度が相対
的に遅くなるのである。この時の受光素子12の検出信
号波形を図11(c)に示す。周期S2(S2>S)で
増減変化している。つまり周波数は1/S2となり電子
ペンの停止時よりも周波数が低下する。
On the other hand, when the electronic pen is moved, the emission position of the scattered light moves to the right or left. Since the interference fringes Mx are flowing to the right, when the emission position of the scattered light is moving to the right, the speed at which the interference fringes pass through the scattered light becomes relatively slow. The detection signal waveform of the light receiving element 12 at this time is shown in FIG. It increases and decreases in the cycle S2 (S2> S). That is, the frequency becomes 1 / S2, which is lower than when the electronic pen is stopped.

【0048】逆に、散乱光の出射位置が左方に移動して
いるときは、散乱光を干渉縞が通過する速度が相対的に
早くなるのである。この時の受光素子12の検出信号波
形を図11(b)に示す。周期S1(S1<S)で増減
変化している。つまり周波数は1/S1となり電子ペン
の停止時よりも周波数が増大する。
On the contrary, when the emission position of the scattered light is moving to the left, the speed at which the interference fringes pass through the scattered light becomes relatively high. The detection signal waveform of the light receiving element 12 at this time is shown in FIG. It increases and decreases in the cycle S1 (S1 <S). That is, the frequency becomes 1 / S1, which is higher than when the electronic pen is stopped.

【0049】このように、周波数が、前記基準周波数F
xrefよりも大きいか否かで電子ペンの移動方向が判別可
能になり、基準周波数Fxrefからの変化分が移動速度に
比例することとなる。従って、電子ペンの移動速度が演
算され、その移動速度を時間で積分すれば移動量が演算
できるのである。
Thus, the frequency is the reference frequency F
Big whether the moving direction of the electronic pen becomes possible to determine in than xref, change from the reference frequency F xref is proportional to the moving speed. Therefore, the moving speed of the electronic pen is calculated, and the moving amount can be calculated by integrating the moving speed with time.

【0050】前記ステップS4にて信号解析回路30か
らレーザ光受光素子12により受光される受光光量の増
減変化速度(周波数)の読込みの後、CPU21はレー
ザ光投光素子11a,11bの駆動を停止し(S6)、
読み込んだ受光光量の増減変化の周波数(増減変化速
度)Fxと、前記RAM22bに記憶された基準周波数
xrefとの大小比較(S8)の後、検出した周波数Fx
と基準周波数Fxrefがほぼ同じ時X方向の移動量はゼロ
と判別してそのデータを記憶し(S10)、前記周波数
xが基準周波数Fxrefよりも大きいときは移動方向は
左と判別され、周波数の変化分からX方向の移動量が演
算されてそのデータが記憶されるのである(S12)。
この時の演算式は下記の通りである。
In step S4, the CPU 21 stops driving the laser light projecting elements 11a and 11b after reading the increase / decrease rate (frequency) of the amount of received light received by the laser light receiving element 12 from the signal analysis circuit 30. (S6),
After comparing the read frequency of increase / decrease in the received light amount (rate of increase / decrease) F x with the reference frequency F xref stored in the RAM 22b (S8), the detected frequency F x
When the reference frequency F xref is substantially the same, the amount of movement in the X direction is determined to be zero and the data is stored (S10). When the frequency F x is greater than the reference frequency F xref, the movement direction is determined to be left. , The amount of movement in the X direction is calculated from the amount of change in frequency, and the data is stored (S12).
The calculation formula at this time is as follows.

【0051】[0051]

【数1】 [Equation 1]

【0052】また、前記周波数Fxが基準周波数Fxref
よりも小さいときは移動方向は右と判別され、周波数の
変化分からX方向の移動量が演算されてそのデータが記
憶されるのである(S14)。この時の移動量の演算式
は下記の通りである。
Further, the frequency F x is the reference frequency F xref
If it is smaller than that, the movement direction is determined to be right, the movement amount in the X direction is calculated from the amount of change in the frequency, and the data is stored (S14). The calculation formula of the movement amount at this time is as follows.

【0053】[0053]

【数2】 [Equation 2]

【0054】この後、X方向の検出と同様に、CPU2
1は、レーザ光投光素子11c,11dを駆動してそれ
ぞれ単一波長(周波数)のレーザ光を反射ボール13の
頂部に照射して(S16)、反射ボール13上に図10
(b)に示す干渉縞Myを形成し、前記信号解析回路3
0から受光光量の増減変化周波数(増減速度)Fyを読
み込む(S18)。そしてレーザ光投光素子11c,1
1dの駆動を停止する(S20)。前記RAM22bに
は反射ボールの停止時の受光光量の増減周波数が基準周
波数Fyrefとして予め記憶されている。
After this, similarly to the detection in the X direction, the CPU 2
1 drives the laser light projecting elements 11c and 11d to irradiate laser light of a single wavelength (frequency) to the top of the reflecting ball 13 (S16), and the laser light projecting elements 11c and 11d are projected onto the reflecting ball 13 as shown in FIG.
The interference fringes My shown in (b) are formed, and the signal analysis circuit 3 is formed.
The frequency of increase / decrease (increase / decrease speed) F y of the received light quantity is read from 0 (S18). Then, the laser light projecting elements 11c, 1
The driving of 1d is stopped (S20). In the RAM 22b, the increasing / decreasing frequency of the received light amount when the reflecting ball is stopped is stored in advance as a reference frequency F yref .

【0055】ステップS20の後、CPU21は検出し
た増減周波数Fyと前記基準周波数Fyrefとの大小関係
を判別し(S22)、検出した周波数Fyと基準周波数
yrefがほぼ同じ時Y方向の移動量はゼロと判別してそ
のデータを記憶し(S24)、前記周波数Fyが基準周
波数Fyrefよりも大きいときは移動方向は下と判別さ
れ、周波数の変化分からY方向の移動量が演算されてそ
のデータが記憶されるのである(S26)。この時の移
動量の演算式は下記の通りである。
After step S20, the CPU 21 determines the magnitude relationship between the detected increase / decrease frequency F y and the reference frequency F yref (S22), and when the detected frequency F y and the reference frequency F yref are substantially the same, the direction of Y is set. The amount of movement is determined to be zero and the data is stored (S24). When the frequency F y is greater than the reference frequency F yref , the direction of movement is determined to be downward, and the amount of movement in the Y direction is calculated from the change in frequency. Then, the data is stored (S26). The calculation formula of the movement amount at this time is as follows.

【0056】[0056]

【数3】 (Equation 3)

【0057】また、前記周波数Fyが基準周波数Fyref
よりも小さいときは移動方向は上と判別され、周波数の
変化分からY方向の移動量が演算されてそのデータが記
憶されるのである(S28)。この時の移動量の演算式
は下記の通りである。
Further, the frequency F y is the reference frequency F yref
If it is smaller than that, the movement direction is determined to be upward, the movement amount in the Y direction is calculated from the amount of change in the frequency, and the data is stored (S28). The calculation formula of the movement amount at this time is as follows.

【0058】[0058]

【数4】 (Equation 4)

【0059】この後、CPU21はRAM22bから反
射ボール13の移動方向及び移動量(電子ペンのペン先
の移動方向及び移動量)を読出してそのデータを前記赤
外線送信回路23に出力し(S30)、再び前記ステッ
プS2の処理に戻る。この一連の動作を繰り返し行い、
赤外線送信回路23から外部機器100にデータが順次
送信されるのである。尚、電子ペンにはそのフレーム1
の周面のオペレータにより把持される部分近傍にクリッ
クスイッチ1aが設けられており、そのスイッチ1aの
クリック時にはCPU21は上述の処理に対して割込み
がかけられ、クリック信号が外部機器100に送信され
るのである。
Thereafter, the CPU 21 reads the moving direction and the moving amount (the moving direction and the moving amount of the pen tip of the electronic pen) of the reflecting ball 13 from the RAM 22b and outputs the data to the infrared transmitting circuit 23 (S30). The process returns to step S2 again. Repeat this series of operations,
Data is sequentially transmitted from the infrared transmission circuit 23 to the external device 100. The electronic pen has its frame 1
A click switch 1a is provided in the vicinity of a portion gripped by an operator on the peripheral surface of the CPU 1. When the switch 1a is clicked, the CPU 21 interrupts the above-described processing and transmits a click signal to the external device 100. Of.

【0060】外部機器100では、送信されたデータが
赤外線受信回路101にて受信され、CPU102にて
処理された後、ディスプレイ103上のカーソル位置が
変更されるのである。このカーソル位置の制御及びクリ
ック信号により外部機器100では座標入力等が行われ
るのである。
In the external device 100, the transmitted data is received by the infrared receiving circuit 101, processed by the CPU 102, and then the cursor position on the display 103 is changed. The control of the cursor position and the click signal allow the external device 100 to input coordinates and the like.

【0061】次に、第2の実施態様について図12を参
照しながら説明する。
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG.

【0062】この第2の実施態様は、前記第1の実施態
様とは異なり、レーザ光を散乱する反射ボールを備えて
おらず、ペン先が開口とされているものであり、干渉縞
がその開口部の近傍に形成されるものである。この他
は、第1の実施態様と同じであり、詳細については省略
する。このペン先をペン先の移動面として鏡面ではない
平面に沿って移動させると、第1の実施態様と同様に散
乱光が干渉縞を通過するため受光素子12の受光光量が
増減変化し、その変化周波数が検出されるのである。第
1の実施態様は散乱光を容易に発生させるために反射ボ
ール(鏡面ではないもの)を使用していたが、散乱光を
発生するものであれば原理的に反射ボールを使用しなく
てもペン先の移動を検知可能である。
The second embodiment is different from the first embodiment in that it does not have a reflecting ball that scatters the laser beam, but has a pen tip with an opening, and the interference fringes are It is formed near the opening. Others are the same as those in the first embodiment, and the details are omitted. When this pen tip is moved along a plane that is not a mirror surface as a moving surface of the pen tip, the scattered light passes through the interference fringes as in the first embodiment, so that the amount of light received by the light receiving element 12 increases or decreases. The changing frequency is detected. In the first embodiment, a reflective ball (not a mirror surface) is used to easily generate scattered light, but in principle, a reflective ball may be used as long as scattered light is generated. The movement of the pen tip can be detected.

【0063】以上詳述したように本発明は前述の実施態
様にのみ限定されるものではなく、その主旨を逸脱しな
い範囲内において種々の変更が可能である。例えば、第
1の実施態様においては、回転体を使用するものである
が、回転体としては反射ボールの他に円盤を採用するこ
ともできる。この時は、1軸方向のみの移動方向及び移
動量の検出となる。
As described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, although the rotating body is used in the first embodiment, a disk may be used as the rotating body instead of the reflective ball. At this time, the movement direction and the movement amount in only one axis direction are detected.

【0064】また、第1の実施態様,第2の実施態様の
両方とも、次のような変形が可能である。即ち、第1の
干渉縞(X方向)と第2の干渉縞(Y方向)が同一位置
に交互に形成されていたが、干渉縞の形成位置を互いに
分離し、回転体(検出平面)からの散乱光をそれぞれ別
の受光素子で受光することも可能である。この時は、干
渉縞の形成位置が2箇所になるので装置は多少大きくな
るもののレーザ光を同時に照射することができるので検
出速度を早くすることができる。また、電子ペンのフレ
ーム1に反射ボール13とレーザ光投光素子と受光素子
のみを組み込み、それとは別体の枠体に制御回路(CP
U,ROM,RAM)と信号解析回路30を組み込み、
更に、受光素子の検出信号を信号解析回路30に送信す
る送信手段を電子ペンのフレーム1(操作体)に組み込
むことにより、電子ペンそのものを更に小型化すること
ができるのである。この送信手段としてはケーブルであ
ってもよいし無線送信回路であってもよいのである。
Further, the following modifications are possible in both the first and second embodiments. That is, the first interference fringes (X direction) and the second interference fringes (Y direction) were alternately formed at the same position, but the formation positions of the interference fringes were separated from each other, and the rotator (detection plane) It is also possible to receive the scattered light of each by separate light receiving elements. At this time, since the interference fringes are formed at two positions, the device can be slightly enlarged, but the laser light can be irradiated at the same time, so that the detection speed can be increased. Further, only the reflecting ball 13, the laser light projecting element and the light receiving element are incorporated in the frame 1 of the electronic pen, and the control circuit (CP
(U, ROM, RAM) and the signal analysis circuit 30 are incorporated,
Further, by incorporating a transmission means for transmitting the detection signal of the light receiving element to the signal analysis circuit 30 into the frame 1 (operation body) of the electronic pen, the electronic pen itself can be further downsized. The transmission means may be a cable or a wireless transmission circuit.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、請
求項1に記載の入力装置は、投光手段が異なる方向から
互いに異なる周波数のレーザ光を回転体の表面に照射し
て一方向に流れる干渉縞を形成し、回転体表面からの散
乱光を受光手段が受光するので、受光手段で受光される
光量が増減変化し、その変化速度が検出手段により検出
され、その変化速度に基づいて出力手段が操作体の移動
方向と移動量を演算して出力するので、従来のように、
入力用にタブレットを必要とせず、小型でしかもメンテ
ナンスの容易であるという効果を有する。
As is apparent from the above description, in the input device according to the first aspect of the invention, the light projecting means irradiates the surface of the rotator with laser beams having different frequencies from different directions, thereby unidirectionally. Since the light receiving means receives the scattered light from the surface of the rotating body by forming the flowing interference fringes, the amount of light received by the light receiving means increases or decreases, and the changing speed is detected by the detecting means, and based on the changing speed. Since the output means calculates and outputs the moving direction and the moving amount of the operating body, as in the conventional case,
It does not require a tablet for input, has a small size and is easy to maintain.

【0066】請求項2に記載の入力装置は、前記回転体
は球状回転体であり、前記投光手段は、第1,第2位置
からそれぞれ前記球状回転体にレーザ光を照射して第1
の干渉縞を形成する第1のレーザ光投光手段と、その第
1の干渉縞の方向に交差する第2の干渉縞を形成するた
め、第3,第4位置からそれぞれ前記球状回転体にレー
ザ光を照射する第2のレーザ光投光手段とを含み、前記
検出手段は前記第1の干渉縞を前記散乱光が通過する際
の受光光量の第1の変化速度を検出すると共に、前記第
2の干渉縞を前記散乱光が通過する際の受光光量の第2
の変化速度を検出し、前記出力手段は第1,第2の変化
速度に基づき前記操作体の移動方向及び移動量を演算す
るので、操作体の移動方向と移動量を2軸方向について
入力することができるという効果を有する。
In the input device according to the second aspect, the rotating body is a spherical rotating body, and the light projecting means irradiates the spherical rotating body with laser light from the first and second positions, respectively.
Laser light projecting means for forming the interference fringes and the second interference fringes intersecting in the direction of the first interference fringes are formed. A second laser beam projecting unit for irradiating a laser beam, wherein the detecting unit detects a first change speed of the received light amount when the scattered light passes through the first interference fringes, and The second amount of received light when the scattered light passes through the second interference fringes.
Of the operating body and the moving amount of the operating body are calculated based on the first and second changing speeds, the moving direction and the moving amount of the operating body are input in two axial directions. It has the effect of being able to.

【0067】請求項3に記載の入力装置は、前記第1の
レーザ光投光手段と第2のレーザ光投光手段は前記球状
回転体の頂部に設定された検出位置に第1の干渉縞と第
2の干渉縞を交互に形成し、前記検出手段は、前記第1
の干渉縞と第2の干渉縞との交互形成に応答して前記第
1の変化速度と第2の変化速度とを交互に検出する。こ
のため、干渉縞の形成位置は一箇所のみなので、操作体
を小型化できるという効果を有する。
In the input device according to the third aspect, the first laser light projecting means and the second laser light projecting means have the first interference fringes at the detection position set on the top of the spherical rotating body. And second interference fringes are alternately formed, and the detection means is configured to
In response to the alternate formation of the interference fringes and the second interference fringes, the first change speed and the second change speed are alternately detected. Therefore, since there is only one position where the interference fringes are formed, there is an effect that the operating body can be downsized.

【0068】請求項4に記載の入力装置は、前記操作体
に前記回転体と投光手段と受光手段とを設け、前記検出
手段と出力手段は前記操作体とを別体に設け、前記操作
体には前記受光手段により発生された検出信号を前記検
出手段に送信する送信手段を更に備えている。このた
め、操作体は必要最小限の構成を有するのみであり、操
作体を更に小型化できるという効果を有する。
In the input device according to a fourth aspect of the present invention, the operating body is provided with the rotating body, the light projecting means and the light receiving means, and the detecting means and the output means are provided separately from the operating body. The body is further provided with transmitting means for transmitting the detection signal generated by the light receiving means to the detecting means. Therefore, the operating body has only the minimum necessary configuration, and has the effect of further miniaturizing the operating body.

【0069】一方、請求項5に記載の入力装置は、投光
手段は操作体の移動の平面に対して互いに異なる周波数
のレーザ光を異なる方向から照射して干渉縞をその平面
上に形成し、前記平面からの反射光を受光手段が受光す
るので、受光手段で受光される光量が増減変化し、その
変化速度が検出手段により検出され、その変化速度に基
づいて出力手段が操作体の移動方向と移動量を演算して
出力するので、従来のように、入力用にタブレットを必
要とせず、小型でしかもメンテナンスの容易な入力装置
を提供することができるという効果を有する。
On the other hand, in the input device according to the fifth aspect, the light projecting means irradiates the plane of movement of the operating body with laser beams having different frequencies from different directions to form interference fringes on the plane. Since the light receiving means receives the reflected light from the plane, the amount of light received by the light receiving means increases or decreases, and the changing speed is detected by the detecting means, and the output means moves the operating body based on the changing speed. Since the direction and the movement amount are calculated and output, there is an effect that it is possible to provide a small-sized input device which does not require a tablet for input and is easy to maintain unlike the conventional case.

【0070】請求項6に記載の入力装置は、第1のレー
ザ光投光手段,第2のレーザ光投光手段により前記平面
に第1,第2の干渉縞がそれぞれ形成され、散乱光の出
射位置が第1,第2の干渉縞を通過するときの受光光量
の第1,第2の変化速度が検出手段により検出され、出
力手段により操作体の移動方向及び移動量が演算されて
出力されるので、操作体の移動方向と移動量を2軸方向
について入力することができるという効果を有する。
In the input device according to the sixth aspect, first and second interference fringes are formed on the plane by the first laser light projecting means and the second laser light projecting means, respectively. The detecting means detects the first and second changing speeds of the received light amount when the emission position passes through the first and second interference fringes, and the output means calculates and outputs the moving direction and the moving amount of the operating body. Therefore, there is an effect that the moving direction and the moving amount of the operating body can be input in the biaxial directions.

【0071】請求項7に記載の入力装置は、前記第1の
レーザ光投光手段と第2のレーザ光投光手段は同じ位置
に第1の干渉縞と第2の干渉縞を交互に形成し、前記検
出手段は、前記第1の干渉縞と第2の干渉縞との交互形
成に応答して前記第1の変化速度と第2の変化速度とを
交互に検出するので、干渉縞の形成位置は一箇所のみな
ので、操作体を小型化できるという効果を有する。
In the input device according to the seventh aspect, the first laser light projecting means and the second laser light projecting means alternately form first interference fringes and second interference fringes at the same position. However, the detecting means alternately detects the first change speed and the second change speed in response to the alternating formation of the first interference fringes and the second interference fringes. Since there is only one formation position, the operation body can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施態様の電子ペンの概観を示
す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an overview of an electronic pen according to a first embodiment of the present invention.

【図2】電子ペンの入力機構の概略構成を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an input mechanism of an electronic pen.

【図3】電子ペンの入力機構の概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of an input mechanism of the electronic pen.

【図4】回転体の一例の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an example of a rotating body.

【図5】回転体の他の例の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of another example of a rotating body.

【図6】光学測定の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of optical measurement.

【図7】電子ペンの電気的構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of the electronic pen.

【図8】信号解析回路30のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a signal analysis circuit 30.

【図9】CPUの動作を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the CPU.

【図10】(a)はX方向の干渉縞を示す説明図であ
る。(b)はY方向の干渉縞を示す説明図である。
FIG. 10A is an explanatory diagram showing interference fringes in the X direction. (B) is an explanatory view showing interference fringes in the Y direction.

【図11】(a)は電子ペンが静止しているときの受光
素子からの検出信号の波形を示す説明図である。(b)
は電子ペンが左に移動するときの受光素子からの検出信
号の波形を示す説明図である。(c)は電子ペンが右に
移動するときの受光素子からの検出信号の波形を示す説
明図である。
FIG. 11A is an explanatory diagram showing a waveform of a detection signal from the light receiving element when the electronic pen is stationary. (B)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a waveform of a detection signal from the light receiving element when the electronic pen moves to the left. (C) is an explanatory view showing a waveform of a detection signal from the light receiving element when the electronic pen moves to the right.

【図12】第2の実施態様の概観を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing an overview of a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 入力機構 11a レーザ光投光素子 11b レーザ光投光素子 11c レーザ光投光素子 11d レーザ光投光素子 12 受光素子 13 反射ボール 21 CPU 23 赤外線送信回路 30 信号解析回路 10 input mechanism 11a laser light projecting element 11b laser light projecting element 11c laser light projecting element 11d laser light projecting element 12 light receiving element 13 reflecting ball 21 CPU 23 infrared transmitting circuit 30 signal analyzing circuit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 作業者により保持され、所定の平面に沿
って移動される操作体と、 その操作体に回転可能に保持され、前記操作体の移動に
応じて回転される回転体と、 その回転体の表面に互いに異なる周波数のレーザ光を異
なる方向から照射して干渉縞を形成する投光手段と、 そのレーザ光の前記回転体からの反射光を受光し、その
受光光量に応じた検出信号を発生する受光手段と、 その受光手段からの検出信号に基づき、前記回転体表面
からの散乱光が前記干渉縞を通過する際の前記受光光量
の変化速度を検出する検出手段と、 その検出手段により検出された前記変化速度に基づき前
記操作体の移動方向及び移動量を演算して出力する出力
手段とを備えたことを特徴とする入力装置。
1. An operating body which is held by an operator and is moved along a predetermined plane, a rotating body which is rotatably held by the operating body and which is rotated according to the movement of the operating body, Projecting means for forming interference fringes by irradiating the surface of the rotating body with laser beams of different frequencies from different directions, and receiving the reflected light of the laser beam from the rotating body and detecting it according to the received light amount. A light receiving means for generating a signal, and a detecting means for detecting a changing speed of the received light amount when scattered light from the surface of the rotating body passes through the interference fringes, based on a detection signal from the light receiving means, and its detection An input device for calculating and outputting a moving direction and a moving amount of the operating body based on the changing speed detected by the input device.
【請求項2】 前記回転体は球状回転体であり、前記投
光手段は、第1,第2位置からそれぞれ前記球状回転体
にレーザ光を照射して第1の干渉縞を形成する第1のレ
ーザ光投光手段と、その第1の干渉縞の方向に交差する
第2の干渉縞を形成するため、第3,第4位置からそれ
ぞれ前記球状回転体にレーザ光を照射する第2のレーザ
光投光手段とを含み、前記検出手段は前記第1の干渉縞
を前記散乱光が通過する際の受光光量の第1の変化速度
を検出すると共に、前記第2の干渉縞を前記散乱光が通
過する際の受光光量の第2の変化速度を検出し、前記出
力手段は第1,第2の変化速度に基づき前記操作体の移
動方向及び移動量を演算することを特徴とする請求項1
に記載の入力装置。
2. The rotating body is a spherical rotating body, and the light projecting means irradiates the spherical rotating body with laser light from first and second positions respectively to form a first interference fringe. In order to form the second laser light projecting means and the second interference fringe that intersects the direction of the first interference fringe, a second laser irradiating means for irradiating the spherical rotating body with laser light from the third and fourth positions, respectively. Laser light projecting means, and the detecting means detects a first rate of change in the amount of received light when the scattered light passes through the first interference fringes, and scatters the second interference fringes. The second changing speed of the received light amount when light passes through, and the output means calculates the moving direction and the moving amount of the operating body based on the first and second changing speeds. Item 1
An input device according to claim 1.
【請求項3】 前記第1のレーザ光投光手段と第2のレ
ーザ光投光手段は前記球状回転体の頂部に設定された検
出位置に第1の干渉縞と第2の干渉縞を交互に形成し、
前記検出手段は、前記第1の干渉縞と第2の干渉縞との
交互形成に応答して前記第1の変化速度と第2の変化速
度とを交互に検出することを特徴とする請求項2に記載
の入力装置。
3. The first laser light projecting means and the second laser light projecting means alternate a first interference fringe and a second interference fringe at a detection position set on the top of the spherical rotating body. Formed into
The detection means alternately detects the first change speed and the second change speed in response to the alternating formation of the first interference fringes and the second interference fringes. The input device according to 2.
【請求項4】 前記操作体には、前記回転体と投光手段
と受光手段とが設けられ、前記検出手段と出力手段は前
記操作体とは別体に設けられており、前記操作体には前
記受光手段により発生された検出信号を前記検出手段に
送信する送信手段を更に備えたことを特徴とする請求項
1乃至3の何れかに記載の入力装置。
4. The operating body is provided with the rotating body, a light projecting means, and a light receiving means, and the detecting means and the output means are provided separately from the operating body. The input device according to any one of claims 1 to 3, further comprising transmitting means for transmitting the detection signal generated by the light receiving means to the detecting means.
【請求項5】 作業者により保持され、所定の平面に沿
って移動される操作体と、 その操作体に設けられ、前記平面に対して互いに異なる
周波数のレーザ光を異なる方向から照射して干渉縞をそ
の平面上に形成する投光手段と、 前記操作体に設けられ、そのレーザ光の前記平面からの
反射光を受光し、受光光量に応じた検出信号を発生する
受光手段と、 その受光手段からの検出信号に基づき、前記平面からの
散乱光が前記干渉縞を通過する際の前記受光光量の変化
速度を検出する検出手段と、 その検出手段により検出された前記変化速度に基づき前
記操作体の移動方向及び移動量を演算して出力する出力
手段とを備えたことを特徴とする入力装置。
5. An operating body, which is held by an operator and is moved along a predetermined plane, and laser beams of different frequencies which are provided on the operating body and which are radiated from different directions on the plane to cause interference. A light projecting unit that forms a stripe on the plane, a light receiving unit that is provided on the operating body, receives the reflected light of the laser beam from the plane, and generates a detection signal according to the received light amount, and the light receiving unit. Detecting means for detecting the changing speed of the received light amount when the scattered light from the plane passes through the interference fringes based on the detection signal from the means, and the operation based on the changing speed detected by the detecting means. An input device comprising: an output unit that calculates and outputs a moving direction and a moving amount of a body.
【請求項6】 前記投光手段は、第1,第2位置からそ
れぞれ前記平面にレーザ光を照射して第1の干渉縞を形
成する第1のレーザ光投光手段と、その第1の干渉縞の
方向に交差する第2の干渉縞を形成するため、第3,第
4位置からそれぞれ前記平面にレーザ光を照射する第2
のレーザ光投光手段とを含み、前記検出手段は前記第1
の干渉縞を前記散乱光が通過する際の受光光量の第1の
変化速度を検出すると共に、前記第2の干渉縞を前記散
乱光が通過する際の受光光量の第2の変化速度を検出
し、前記出力手段は第1,第2の変化速度に基づき前記
操作体の移動方向及び移動量を演算することを特徴とす
る請求項5に記載の入力装置。
6. The first light projecting means for irradiating the flat surface with laser light from the first and second positions to form first interference fringes, and the first light projecting means. In order to form a second interference fringe that intersects the direction of the interference fringe, a second laser beam is irradiated onto the plane from the third and fourth positions, respectively.
Laser light projecting means, and the detecting means includes the first
Detecting the first changing speed of the received light amount when the scattered light passes through the interference fringes, and detecting the second changing speed of the received light amount when the scattered light passes through the second interference fringe. The input device according to claim 5, wherein the output means calculates a moving direction and a moving amount of the operating body based on the first and second changing speeds.
【請求項7】 前記第1のレーザ光投光手段と第2のレ
ーザ光投光手段は同じ位置に第1の干渉縞と第2の干渉
縞を交互に形成し、前記検出手段は、前記第1の干渉縞
と第2の干渉縞との交互形成に応答して前記第1の変化
速度と第2の変化速度とを交互に検出することを特徴と
する請求項6に記載の入力装置。
7. The first laser light projecting means and the second laser light projecting means alternately form first interference fringes and second interference fringes at the same position, and the detecting means comprises: 7. The input device according to claim 6, wherein the first change speed and the second change speed are alternately detected in response to the alternating formation of the first interference fringe and the second interference fringe. .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010134894A (en) * 2008-11-06 2010-06-17 Hideo Yamamori Pen type pointing device
JP2017201558A (en) * 2017-07-04 2017-11-09 晃輝 平山 Mouse auxiliary device and mouse with the same attached
DE102019007160A1 (en) * 2018-10-17 2020-04-23 Hagen Liebmann Electronic pen

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JP2010134894A (en) * 2008-11-06 2010-06-17 Hideo Yamamori Pen type pointing device
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