JP2001147137A - 回転情報検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストアップを伴うことなく、より速い回転
体の回転に関する情報を検出することができるようにし
た回転情報検出装置を提供する。 【解決手段】 回転体の回転方向によって異なる順番
で、かつ、回転体の回転速度に応じた周期で、とり得る
全ての値に遷移を繰り返す信号の連続する２つのサンプ
リング値の遷移に基づいて回転体の回転に関する情報を
求めるに際して、連続する２つのサンプリング値の遷移
が上記信号においては直接起こり得ないものである場合
には、上記信号が、当該連続する２つのサンプリング値
のサンプリング点の間において、直前に求めた回転方向
に回転体が回転しているときに、当該連続する２つのサ
ンプリング値の間に遷移する全ての値へ一度ずつ遷移し
たものと見なして動作する（＃５及び＃６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパーソナル
コンピュータへの入力機器であるマウスに内蔵されるボ
ール等の回転体の回転に関する情報を検出する回転情報
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータやワークステー
ション等への入力機器であるマウスのブロック図を図２
に示す。同図において、１はユーザの操作によるマウス
の縦横それぞれの方向への動きに応じた２つの回転運動
を生成するとともに、この２つの回転運動を電気信号に
変換して出力するエンコード部であり、２はエンコード
部１から出力される電気信号に基づいてエンコード部１
で生成される２つの回転運動（すなわち、マウスの動
き）に関する情報を求めるデータ処理部である。

【０００３】エンコード部１の一般的な構造を図３に示
す。ゴム性のボール１１がスタビライザのバネ１２より
互いに直行したＸ軸シャフト１３Ｘ、Ｙ軸シャフト１３
Ｙに押しつけられている。これによって、横、縦方向へ
のマウスの動きはボール１１の回転としてそれぞれのＸ
軸シャフト１３Ｘ、Ｙ軸シャフト１３Ｙに伝えられる。

【０００４】Ｘ軸シャフト１３Ｘ、Ｙ軸シャフト１３Ｙ
の先端にはそれぞれ円板１４Ｘ、１４Ｙが取り付けられ
ている。発光ダイオード１５Ｘとフォトトランジスタ１
６Ｘ、１７Ｘとは円板１４Ｘを挟んで対向している。発
光ダイオード１５Ｙとフォトトランジスタ１６Ｙ、１７
Ｙとは円板１４Ｙを挟んで対向している。

【０００５】図４は円板１４Ｘの周辺の斜視図である。
円板１４Ｘの中心から所定の距離の円周上にはスリット
Ｓが等間隔で刻まれており、その片方には発光ダイオー
ド１５Ｘが設けられており、その反対側には２個のフォ
トトランジスタ１６Ｘ、１７Ｘが設置されている。尚、
２個のフォトトランジスタ１６Ｘ、１７ＹはスリットＳ
のピッチの約４分の１ずれて設置されている。

【０００６】また、円板１４Ｙにも円板１４Ｘと同様に
スリットが形成されており、円板１４Ｙ、発光ダイオー
ド１５Ｙ、及び、フォトトランジスタ１６Ｙ、１７Ｙの
位置関係は、上述した円板１４Ｘ、発光ダイオード１５
Ｘ、及び、フォトトランジスタ１６Ｘ、１７Ｘの位置関
係と同じである。

【０００７】以上の構成により、フォトトランジスタ１
６Ｘから出力される信号（以下、「第１信号」と称す
る）Ｘ１、及び、フォトトランジスタ１７Ｘから出力さ
れる信号（以下、「第２信号」と称する）Ｘ２には、円
板１４Ｘの回転速度に応じた周期でパルスが現れる。そ
して、円板１４Ｘが時計まわりの方向に回転すると、図
５の（ａ）に示すように、第１信号Ｘ１には第２信号Ｘ
２よりも９０°早い位相でパルスが現れる。一方、円板
１４Ｘが反時計まわりの方向に回転すると、図５の
（ｂ）に示すように、第２信号Ｘ２には第１信号Ｘ１よ
りも９０°早い位相でパルスが現れる。

【０００８】尚、円板１４Ｙの回転に伴うフォトトラン
ジスタ１６Ｙから出力される信号（以下、「第３信号」
と称する）とフォトトランジスタ１７Ｙから出力される
信号（以下、「第４信号」と称する）との関係も同一で
ある。このように、円板１４Ｘ、１４Ｙの回転（すなわ
ち、マウスの横、縦方向への動き）は電気信号に変換さ
れる。

【０００９】第１信号Ｘ１、第２信号Ｘ２、第３信号Ｙ
１、及び、第４信号Ｙ２は直接、または、波形成形回路
などを介してデータ処理部２に入力される。データ処理
部２は、通常マイクロプロセッサで構成されており、入
力される各信号の値をファームウェアの指示に従って取
り込むことにより所定の周期でサンプリングする。

【００１０】ここで、第１信号の値Ｘ１及び第２信号の
値Ｘ２の組み合わせ（Ｘ１、Ｘ２）は、図６に示すよう
に、円板１４Ｘが時計まわりの方向ＣＷに回転している
ときには、（Ｈ、Ｈ）、（Ｌ、Ｈ）、（Ｌ、Ｌ）、
（Ｈ、Ｌ）の順に遷移を繰り返し、一方、円板１４Ｘが
反時計まわりの方向ＣＣＷに回転しているときには、
（Ｈ、Ｈ）、（Ｈ、Ｌ）、（Ｌ、Ｌ）、（Ｌ、Ｈ）の順
に遷移を繰り返す。

【００１１】このように、第１信号及び第２信号は、円
板１４Ｘの回転方向によって異なる順番で、かつ、円板
１４Ｘの回転速度に応じた周期で、とり得る全ての値の
組み合わせへ遷移を繰り返す。尚、第３信号の値及び第
４信号の値の組み合わせの遷移と円板１４Ｙの回転方向
との関係についても同様である。また、Ｈはハイレベ
ル、Ｌはローレベルを表している。

【００１２】したがって、上記組み合わせは、例えば
（Ｈ、Ｈ）から（Ｌ、Ｌ）に直接遷移することはなく、
（Ｈ、Ｈ）と（Ｌ、Ｌ）との間には（Ｈ、Ｌ）または
（Ｌ、Ｈ）へ少なくとも１回は必ず遷移するはずであ
る。同様に、（Ｌ、Ｌ）から（Ｈ、Ｈ）に、（Ｈ、Ｌ）
から（Ｌ、Ｈ）に、（Ｌ、Ｈ）から（Ｈ、Ｌ）にそれぞ
れ直接遷移することもあり得ない。

【００１３】以上から、データ処理部２では、第１信号
のサンプリング値ＳＸ１及び第２信号のサンプリング値
ＳＸ２との組み合わせ（ＳＸ１、ＳＸ２）が、１つ前の
サンプリング点にて（Ｈ、Ｈ）であったとすると、今回
のサンプリング点にて（Ｌ、Ｈ）であれば、円板１４Ｘ
の回転方向は時計まわりの方向であり、今回のサンプリ
ング点にて（Ｈ、Ｌ）であれば、円板１４Ｘの回転方向
は時計まわりの方向であるというように、第１信号及び
第２信号の１つ前のサンプリング値の組み合わせから今
回のサンプリング値の組み合わせへの遷移に基づいて、
円板１４Ｘの回転方向を求めるようになっている。

【００１４】但し、第１信号のサンプリング値ＳＸ１及
び第２信号のサンプリング値ＳＸ２との組み合わせ（Ｓ
Ｘ１、ＳＸ２）が、１つ前のサンプリング点にて（Ｈ、
Ｈ）であり、今回のサンプリング点にて（Ｌ、Ｌ）であ
るというように、第１信号及び第２信号が１つ前のサン
プリング値の組み合わせから今回のサンプリング値の組
み合わせへ直接遷移し得ない場合には、円板１４Ｘの回
転方向を求めることができない。

【００１５】尚、データ処理部２では、上述したように
第１信号及び第２信号のサンプリング値に基づいて円板
１４Ｘの回転方向を求める場合と同様に、第３信号及び
第４信号のサンプリング値に基づいて円板１４Ｙの回転
方向を求めるようになっている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、理論上では、
データ処理部２に入力される第１信号、第２信号、第３
信号、及び、第４信号のデューティ比は５０％であり、
第１信号と第２信号との位相差、及び、第３信号と第４
信号との位相差は９０゜であるので、データ処理部２に
は、入力される各信号がとり得る周波数の最大値の４倍
のサンプリング周波数が要求される。

【００１７】但し、データ処理部２に入力される各信号
は、実際には、なまった波形であり、波形整形回路やデ
ータ処理部２の入力回路を経ることにより、これらの各
信号のデューティ比は５０％にはならず、また、自身の
周波数や部品の個体ばらつき等によっても変化すること
がある。さらに、位相差についても、上記要因や部品の
取り付け精度などの要因によって、理論値（９０゜）通
りにはならない。

【００１８】これらの事項を考慮して、従来は、データ
処理部２のサンプリング周波数は、データ処理部２に入
力される各信号がとり得る周波数の最大値の４倍よりも
大きな値に設定していたので、データ処理部２を処理速
度が速いマイクロプロセッサで構成しなければならず、
コスト上昇を招いていた。

【００１９】そこで、本発明は、コストアップを伴うこ
となく、より高速での回転体の回転に関する情報を検出
することができるようにした回転情報検出装置を提供す
ることを目的とする。

【００２０】また、本発明は、回転体の回転に関する情
報を検出することができる回転体の回転速度の上限を維
持する場合には、コストダウンを実現することができる
ようにした回転情報検出装置を提供することを目的とす
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、回転体の回転方向によって異なる順番
で、かつ、前記回転体の回転速度に応じた周期で、とり
得る全ての値に遷移を繰り返す信号を出力するエンコー
ド手段と、該エンコード手段から出力される信号の値を
所定の周期でサンプリングし、連続する２つのサンプリ
ング値の遷移に基づいて、少なくとも前記回転体の回転
方向を含む、前記回転体の回転に関する情報を順次求め
るデータ処理手段と、を有する回転情報検出装置におい
て、前記データ処理手段は、連続する２つのサンプリン
グ値の遷移が前記エンコード手段から出力される信号に
おいては直接起こり得ないものである場合には、前記エ
ンコード手段から出力される信号が、当該連続する２つ
のサンプリング値のサンプリング点の間において、直前
に求めた回転方向に前記回転体が回転しているときに、
当該連続する２つのサンプリング値の間に遷移する全て
の値へ遷移したものと見なして動作する。

【００２２】この構成により、データ処理手段では、実
際のサンプリング周波数よりも大きなサンプリング周波
数を実現したときに行われる処理と同等の処理が擬似的
に行われる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照しながら説明する。本発明の一実施形態である回
転情報検出装置を搭載したマウスについて説明する。ブ
ロック図としては図２に示した従来のものと同一である
が、データ処理部２での動作が異なっているので、その
部分についてのみ説明する。

【００２４】データ処理部２では、第１信号及び第２信
号の値をサンプリングする毎に以下に述べる処理が行わ
れる。図１のフローチャートに示すように、まず、前述
したように、１つ前のサンプリング値の組み合わせから
今回のサンプリング値の組み合わせへの遷移に基づい
て、１つ前のサンプリング点と今回のサンプリング点と
の間における円板１４Ｘの回転方向を求める（＃１）。

【００２５】＃１で回転方向を求めることができれば
（＃２のＹ）、今まで記憶していた回転方向に換えて、
＃１で求めた回転方向を直前の回転方向として記憶する
（＃３）。そして、第１信号及び第２信号が１つ前のサ
ンプリング値の組み合わせから今回のサンプリング値の
組み合わせへ一度だけ遷移したものと見なして、１つ前
のサンプリング点と今回のサンプリング点との間におけ
る円板１４Ｘの回転に関するその他の情報（回転速度や
回転量など）を求める（＃４）。

【００２６】一方、＃１で回転方向を求めることができ
なければ、すなわち、第１信号及び第２信号が１つ前の
サンプリング値の組み合わせから今回のサンプリング値
の組み合わせへ直接遷移し得ない場合には（＃２の
Ｎ）、直前の回転方向として記憶されている回転方向
を、１つ前のサンプリング点と今回のサンプリング点と
の間における円板１４Ｘの回転方向と見なす（＃５）。

【００２７】そして、＃５で見なした回転方向に円板１
４Ｘが回転しているときに、第１信号及び第２信号が１
つ前のサンプリング値の組み合わせと今回のサンプリン
グ値の組み合わせとの間に遷移する全ての値へ一度ずつ
遷移したものと見なして、１つ前のサンプリング点と今
回のサンプリング点との間における円板１４Ｘの回転に
関するその他の情報を求める（＃６）

【００２８】＃５及び＃６により、例えば、第１信号の
サンプリング値ＳＸ１と第２信号のサンプリング値ＳＸ
２との組み合わせ（ＳＸ１、ＳＸ２）に関して、１つ前
のサンプリング点にて（ＳＸ１、ＳＸ２）＝（Ｈ、Ｈ）
であり、今回のサンプリング点にて（ＳＸ１、ＳＸ２）
＝（Ｌ、Ｌ）であって、直前の回転方向として記憶され
ている回転方向が時計まわりの方向である場合には、第
１信号の値Ｘ１と第２信号の値Ｘ２との組み合わせ（Ｘ
１、Ｘ２）に関して、１つ前のサンプリング点と今回の
サンプリング点との間に、（Ｘ１、Ｘ２）＝（Ｌ、Ｈ）
の状態に一度だけ遷移したものと見なして、円板１４Ｘ
の回転に関するその他の情報が求められる。

【００２９】但し、１つ前のサンプリング値の組み合わ
せと今回のサンプリング値の組み合わせとが同じである
場合も、第１信号及び第２信号が１つ前のサンプリング
値の組み合わせから今回のサンプリング値の組み合わせ
へ直接遷移し得ない場合に該当するが、この場合は１つ
前のサンプリング点と今回のサンプリング点との間には
円板１４Ｘが回転していないものと見なす。尚、この場
合、直前の回転方向として記憶されている回転方向はリ
セットされずにそのまま保存される。

【００３０】尚、データ処理部２では、上述したように
第１信号及び第２信号に基づいて円板１４Ｘの回転に関
する情報を求めるのと同様にして、第３信号及び第４信
号に基づいて円板１４Ｙの回転に関する情報を求める。

【００３１】まとめると、データ処理部２は、エンコー
ド部１から出力される第１信号及び第２信号（第３信号
及び第４信号）が、１つ前のサンプリング値の組み合わ
せから今回のサンプリング値の組み合わせへ直接遷移し
得ない場合、すなわち、１つ前のサンプリング値の組み
合わせから今回のサンプリング値の組み合わせへの遷移
に基づいて円板１４Ｘ（１４Ｙ）の回転方向を求めるこ
とができない場合には、エンコード部１から出力される
第１信号及び第２信号（第３信号及び第４信号）が、１
つ前のサンプリング点と今回のサンプリング点との間に
おいて、直前に求めた回転方向に円板１４Ｘ（１４Ｙ）
が回転しているときに、１つ前のサンプリング値の組み
合わせと今回のサンプリング値の組み合わせとの間に遷
移する全ての値の組み合わせへ一度ずつ遷移したものと
見なして動作する。

【００３２】以上の構成により、データ処理部２では、
実際のサンプリング周波数の２倍のサンプリング周波数
を実現したときに行われる処理と同等の処理が擬似的に
行われる。したがって、従来と処理速度が同じマイクロ
プロセッサでデータ処理部２を構成しておけば、回転情
報を正しく検出することができる回転体の回転速度の上
限がほぼ２倍となり、コストアップを伴うことなく、よ
り高速での回転体の回転に関する情報を検出することが
できる、すなわち、より高速なマウスの移動にも追従す
ることができることになる。

【００３３】また、回転体の回転に関する情報を検出す
ることができる回転体の回転速度の上限を維持する場合
には、データ処理部２でのサンプリング周波数をほぼ１
／２にすることができ、これにより、データ処理部２を
より処理速度が低いマイクロプロセッサで構成すること
ができるので、追従可能なマウスの移動速度を維持した
上で、コストダウンを実現することができる。

【００３４】ここで、例えば、第１信号の信号線と第２
信号の信号線とが短絡して第１信号と第２信号とが同じ
位相でデータ処理部２に入力されたり、部品の取り付け
精度があまりにも悪すぎて第１信号と第２信号とが位相
差が確保されていない状態でデータ処理部２に入力され
たり、…というように、本来は不適切な入力であるとし
て排除すべきものを上記実施形態では救済してしまうこ
とになる。

【００３５】このような不具合を解決するために、回転
体（円板１４Ｘ、１４Ｙ）の回転速度が高速になったた
め、データ処理部２でのサンプリング値が１つ前のサン
プリング値から直接遷移し得ないものとなったと推測で
きる場合に限って、図１の＃５及び＃６の処理を行うよ
うにすることが望ましい。

【００３６】具体的には、回転体が高速回転に至る前に
は、高速に準じる少しだけ速い速度で回転している状態
が存在し、また、加速を行っている状態が存在すること
から、前回導き出した回転速度が所定値よりも大きい
（すなわち、回転速度が高速に準じた状態である）場
合、あるいは、最後の数回に導き出した回転速度が後に
導き出したものほど高い（すなわち、回転速度が加速状
態にある）場合に限って、図１の＃５及び＃６の処理を
行うようにすればよい。

【００３７】また、マイクロプロセッサでは、他の処理
が忙しいときには、入力信号のサンプリング周期が延び
ることがしばしばあるので、他の処理の実行状況に応じ
てサンプリング周期が通常よりも長くなったと推測され
る場合に限って、図１の＃５及び＃６処理を行うように
してもよい。

【００３８】尚、上記実施形態では、回転体の回転運動
を２ビットの電気信号に変換するものであったが、本発
明はこれに限定されるものではなく、回転体の回転方向
を３ビット以上の電気信号に変換するものであってもよ
い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転情報
検出装置によれば、データ処理手段では、実際のサンプ
リング周波数よりも大きなサンプリング周波数を実現し
たときに行われる処理と同等の処理が擬似的に行われる
ので、従来と処理速度が同じマイクロプロセッサでデー
タ処理手段を構成しておけば、回転体の回転に関する情
報を検出することができる回転体の回転速度の上限が高
くなり、コストアップを伴うことなく、より高速での回
転体の回転に関する情報を検出することができるように
なる。

【００４０】また、回転体の回転に関する情報を検出す
ることができる回転体の回転速度の上限を維持する場合
には、データ処理手段でのサンプリング周波数を小さく
することができ、これにより、従来よりも処理速度が低
いマイクロプロセッサでデータ処理手段を構成すること
ができるので、消費電流の低減やコストダウンを実現す
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態である回転情報検出装置
におけるデータ処理部が行う動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図２】 マウスのブロック図である。

【図３】 エンコード部の構造を示す図である。

【図４】 エンコード部の円板周辺の斜視図である。

【図５】 エンコード部から出力される各信号のタイミ
ングチャートである。

【図６】 エンコード部から出力される信号の値の組み
合わせの遷移とエンコード部の円板の回転方向との関係
を示す図である。

【符号の説明】

１ エンコード部 ２ データ処理部 １１ ボール １２ バネ １３Ｘ、１３Ｙ シャフト １４Ｘ、１４Ｙ 円板 １５Ｘ、１５Ｙ 発光ダイオード １６Ｘ、１６Ｙ、１７Ｘ、１７Ｙ フォトトランジス
タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体の回転方向によって異なる順番
   で、かつ、前記回転体の回転速度に応じた周期で、とり
   得る全ての値に遷移を繰り返す信号を出力するエンコー
   ド手段と、該エンコード手段から出力される信号の値を
   所定の周期でサンプリングし、連続する２つのサンプリ
   ング値の遷移に基づいて、少なくとも前記回転体の回転
   方向を含む、前記回転体の回転に関する情報を順次求め
   るデータ処理手段と、を有する回転情報検出装置におい
   て、 前記データ処理手段は、連続する２つのサンプリング値
   の遷移が前記エンコード手段から出力される信号におい
   ては直接起こり得ないものである場合には、前記エンコ
   ード手段から出力される信号が、当該連続する２つのサ
   ンプリング値のサンプリング点の間において、直前に求
   めた回転方向に前記回転体が回転しているときに、当該
   連続する２つのサンプリング値の間に遷移する全ての値
   へ遷移したものと見なして動作することを特徴とする回
   転情報検出装置。