JP2526114B2 - 光マウスのための検出器システム - Google Patents

光マウスのための検出器システム

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JP2526114B2
JP2526114B2 JP63500473A JP50047388A JP2526114B2 JP 2526114 B2 JP2526114 B2 JP 2526114B2 JP 63500473 A JP63500473 A JP 63500473A JP 50047388 A JP50047388 A JP 50047388A JP 2526114 B2 JP2526114 B2 JP 2526114B2
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signal
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ビクター，ケニス・イー
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エム・エス・シー・テクノロジーズ・インコーポレーテッド
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    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
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  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ この発明はコンピュータスクリーンのような視覚表示
装置システム上で受動格子表面にわたるデバイスの動き
がカーソルの動きを制御する、光マウスまたはカーソル
の位置を制御するデバイスに関するものである。特に、
この発明は格子に関するマウスの位置を読み取るための
そのようなマウスの光検出器システムに関するものであ
る。
［背景技術］ スプレイグ（Sprague）等の、米国特許番号第4,409,4
79号において、間に他方の色の空間がある、一方の色の
水平および垂直ラインの格子にわたって移動する光マウ
スが記述されている。マウスはマウスの移動の量および
方向を示す４個の直角（quadrature）信号を発生する。
その信号は４個のセンサ、すなわち水平および垂直方向
のそれぞれに２個のセンサで発生される。そのセンサは
格子期間の半分より大きくない幅と少なくとも格子期間
ほどある長さを有する放射線収集区域を有する。各方向
に用いられる２個のセンサはその格子期間の４分の１に
よって分けられ、各センサの対は１対の関連した直角信
号を発生する。その信号の対の位相関係はマウスの動き
の方向を示す。
カーシュ（Kirsch）の米国特許番号第4,546,347号で
は、互いに直角の検出器セルの２個の線形アレイを有す
る電気光学マウスが記述されている。そのマウスはライ
ンの交点のための別のコントラストレベルを含む３つの
光学コントラストレベルを有する格子ラインで印された
表面を移動する。１つの線形アレイは水平方向の１つの
ラインおよび１つの空間を映し出し、一方で他方のアレ
イが垂直方向の１つのラインおよび空間を映し出す。各
アレイは隣接したセルが互いに90°位相が外れるように
して４個のセルを有する。各アレイの第１および第３の
セルと第２および第４のセルを対にし、これらの出力を
減算することによって、補償するしきい値電圧の必要な
しに改良された能力でライン交差が観察されるであろ
う。
カーシュの米国特許番号第4,364,035号では、２色の
格子ラインで印された表面を移動する電気光学マウスが
記述されている。そのマウスは一方の色から他方に迅速
にかつ連続して切換わる二重色光源を有する。そのマウ
スはまた、格子から反射される光を受取るために位置決
めされた、４象現光検出器を有する。一方の色の光によ
る照明の間、検出器は他方の色のラインのみと区別する
ことができる。こうして、そのマウスが異なる色のライ
ンを横切ると、検出器はコントラストの変化を感知し、
ライン交差を示す電気信号を発生する。検出器からの所
望の出力は４個のセルの３個と２個の水平セルからの２
個の水平ビットと２個の垂直セルからの２個の垂直ビッ
トとから得られる。２つの色の発光と検出器出力信号を
クロック動作させることによって、カーソルのための位
置信号が得られるであろう。
格子上を移動する光マウスを利用するカーソル位置制
御システムにおいて、マウスの構成要素がそのマウスが
手のひらに入るぐらい十分にコンパクトであることが望
ましい。そのシステムは検出器要素と格子ラインの間の
各可能な関連位置に対して格子表面上のマウスの動きを
信頼性をもって決定することができるべきである。さら
に、そのシステムは特定の格子の絶対反射率や格子の反
射と非反射位置の間のコントラストの量にあまり依存せ
ずに、しきい値電圧との補償が必要とされないことが望
ましい。したがって、この発明の目的はこれらの基準に
あうカーソル位置制御システムを提供することである。
発明の開示 以上の目的は、格子表面にわたって可動である光マウ
スが検出器セルの３つずつのアレイである検出器を有す
る、カーソル位置制御システムで満たされている。その
表面は平行の格子ラインの２個の交差する直角の組とそ
の格子ラインの間で規定される空間からなる格子パター
ンを有する。その格子ラインは第１の色であり、その空
間は第２の対照の色である。その格子ラインは均一に間
隔があけられておりかつ均一なライン幅である。その空
間はライン幅と等しい幅を有する。マウスは表面の一部
分を照明する光源を有し、検出器はその表面から反射さ
れた光を受取りかつ検出するように配置される。
検出器セルは典型的にはライン幅の半分に等しい特有
の寸法を有する格子パターンの区域を移し出す。９個の
検出器セルのうち７個が利用される。そのセルは検出す
る動きの方向に直角である方向にライン幅の奇数倍の距
離離れた格子パターン上の区域を映し出すように置かれ
る対のセルにグループ分けされる。こうして、たとえば
垂直の動きを検出するための１対のセルが１ライン幅水
平に離された区域を映し出すために置かれてもよく、そ
れによって対のセルのうち１つが空間および水平格子ラ
インを通るマウスの交差を検出することを確実にする。
その替わりに、垂直の動きを検出するための１対のセル
が３、５、７または奇数のライン幅水平に離されている
格子上の区域を映し出すために置かれてもよい。同様
に、水平の動きを検出するためのセルの対は１、３また
は他の奇数のライン幅垂直に離れた区域を映し出すため
に置かれてもよい。水平の動きを検出するための２個の
対のセルと垂直の動きを検出するための２個の対のセル
がある。他の関連した対のセルによって映し出された区
域からの動きのその方向に２分の１のライン幅、２分の
３のライン幅または他の２分の奇数倍の幅離されて置か
れる区域を特定の動きの方向を検出するための１対のセ
ルが映し出し、それによって空間および格子ライン上で
交差しているセルの対によって検出における顕著な進み
または遅れを発生する。
検出器セルはそれらが受取る光の量に対応する電気出
力信号を発生する。４個の対のセルの各々からの信号は
組合わされて、矩形波の４個の直角信号に変換される。
その直角信号は組合わされた信号が時間とともに増加し
ているとき第１の状態に切換わり、その組合わされた信
号が時間とともに減少しているとき反対の状態に切換わ
るか、またはその逆であり、それによってしきい値問題
や基準電圧の必要を避けることができる。
図面の簡単な説明 第１図はこの発明に従った検出器を有する光マウスの
透視平面図である。
第1a図は第１図の光マウスとともに用いるための代替
の格子パターンの平面図である。
第２図は第１図に示される装置の側面図である。
第３図は第１図および第２図の光マウス内で利用する
ための検出器アレイの平面図である。
第４図は第１図の光マウスとともに利用するための格
子パターンの一部の平面図であり、その格子パターンに
関連して第３図の検出器アレイによって観察される区域
の相対的な大きさを示す。
第５図は第３図の検出器とともに用いられる論理回路
の概略電気図である。
第６図は特定の直角座標軸に沿った動きの量および方
向を示す、第３図の検出器セルの２個の対の直角信号出
力のタイミング図である。
第７図は格子パターンに関連して検出器セルの相対的
間隔を例示する、第１図および第２図の光マウスととも
に用いるための格子パターンの一部の平面図である。
第８図は格子パターンに関連して代替の検出器の検出
器セルによって観察される相対的な区域の大きさを示
す、格子パターンの一部の平面図である。
発明を実施するための最良のモード 第１図および第２図を参照すると、光マウス11は光源
15と光検出器25とを含むハウジング14を含む。そのハウ
ジングは人の手で握られかつコンピュータスクリーンの
ような視覚表示装置システム上でカーソルまたは同様の
デバイスを動かすことが所望である方向および範囲に対
応して、表面13上の任意の方向に押される。ハウジング
14は手のひらに収まり、かつ表面13に接触してハウジン
グのボディを表面13よりわずかに上の距離だけ持ち上げ
る、薄くて低い摩擦フィートまたはスペーサ31および33
を有する。スペーサ31および33はたとえばテフロンまた
はナイロンから作られてもよく、そのためハウジングは
たやすく表面上を摺動する。
源15は発光ダイオード（LED）か、白熱電球がまたは
他の広帯域照明源であってもよく、目視可能な光や、紫
外線および赤外線を出すかもしれない。その代わりに、
源15はダイオードレーザのようなレーザであってもよ
い。源15は表面13のスポット20で下方向に向けられる。
源15は示されるように耐光性指示チューブ17内に取付け
られてもよいか、または直接に表面に向けられてもよ
い。支持チューブ17はハウジング14の平坦な支持27を通
って下方向に角度をなして延びかつその適所に保持され
る。好ましくは、源15は表面近くに取付けられ、そのた
め表面に到着する光が検出器25によって見られる区域を
照明するのに十分な直径を有する、比較的狭いスポット
内にあるようにする。典型的には、第３図の検出器での
ように、スポットの直径は約1.0mmで、これは約0.5mmの
ライン幅を有する格子ラインおよび空間を覆うのに十分
である。
ハウジング14内にまた検出器チューブ21が取付けら
れ、これはその前方端部で結像レンズ23を有する。その
チューブ21の残りは一般に耐光性である。チューブ21は
スポット20から反射される光を受取るように棚27を介し
て下方向に角度をなして延在する。レンズ23はスポット
20から反射される光を検出器25に向ける。検出器25はチ
ューブ21の後部に取付けられかつ結合レンズ23を介して
表面13の一部の拡大された像を受取る。典型的には、レ
ンズ23は表面から１個の焦点距離より大きく間隔があけ
られている。検出器25とレンズ23の間の空間は約５個の
焦点距離である。結果として生じる拡大は検出器25によ
って見られる区域が検出器上で像を作るようになされる
べきである。光学誤差を減じるようにできるだけ小さい
拡大が好ましい。レンズ23の直径は約3mmから8mmである
が、それより大きいかまたは小さいこともあり得る。も
し光源15が表面に十分近づいているかまたはレーザであ
り、そのため検出器25が源15から直接に光を検出しない
場合、チューブ21は不要となり省かれてもよい。
第１図では、黒い直角のラインとそのラインの間の白
い空間を有する部分的格子パターン16が表面13上に見ら
れる。表面13は表面の少なくとも一部分を延びる受動
の、位置に関連した印の水平および垂直繰返しパターン
を有する。好ましくは、これらの印は光学的に吸収およ
び反射パターンのような高い光コントラストのマークで
ある。そのようなパターンは表面上に印された黒いライ
ンの格子を有する、光る金属の白かまたは他の非常に反
射する表面であり得る。そのラインは所望の光学的性質
を有する顔料粒子を有するインクで印刷される。その代
わりに、黒い矩形が表面上に印されてもよく、その結果
その間に低い反射性空間を有する反射格子ラインを有す
る第1a図で見られるパターン18を生じる。格子パターン
は第４図を参照にして以下でより詳細に述べられる。
この発明のカーソル位置制御システムは光マウス11と
格子パターン16を有する表面13を含み、カーソルの上ま
たは下、左または右の動きに関する動きを示す電気信号
を発生する。マウスの表面上での特定の開始場所という
のはなく、カーソルの動きが所望される方向にマウスを
動かすための十分な場所がある限り、表面上の任意の場
所にもたらされてもよい。表面上にマウスを位置決めす
るとき、検出器25が第４図に示されるように、表面上の
格子パターンに関連して適切に配向されるように配置さ
れるべきである。しかしながら、そのマウスはそのデコ
ードされた信号に影響を与えることなく、この公称の配
向からどちらかの方向に45°まで回転されてもよい。マ
ウス11のハウジング14の典型的なサイズは幅が約6cmで
長さが約8cmである。その表面の好ましい大きさは幅が
約22cmで長さが約30cmである。これらの寸法は決定的で
はなく、ハウジングまたは表面は必要に応じてもっと大
きかったり、もっと小さかったりしてもよい。
第３図では、検出器25の活性区域が矩形35で示され
る。検出器25は検出器セルの３個ずつのアレイである。
そのセルはCCDの面積方向（areawise）アレイのトラン
ジスタまたはダイオードであってもよい。A,B,C,D,E,F
およびＧで示される９個の検出器セルのうちの７個は活
性状態であり、一方２個の残余のセル49および50は用い
られていない。セルA,B,FおよびＧは水平の動きを決定
するために用いられ、セルＡ、Ｃ、ＤおよびＥは垂直の
動きを決定するために用いられる。この決定がなされる
態様は第５図および第６図に関連して以下に論じられ
る。
第４図は表面13上の格子パターン16の一部を示す。格
子パターン16はライン37および39のような１組の水平格
子ラインと、ライン41および43のような１組の垂直格子
ラインを含む、２つの交差する直角の組の格子ラインか
らなり、また格子ラインの間で規定される空間45からな
る。格子ラインは第１の色で、空間は第１の色と対照の
第２の色である。格子ラインはこうして、反射性である
かまたは白であり、かつ空間は吸収性または黒である
か、またその逆であってもよい。格子ラインと空間との
間の境界47はもし検出可能なようにラインと空間との間
に十分なコントラストの比率が存在するなら、好ましく
はあるがはっきりと規定される必要はない。格子パター
ンを作る際に、全体の表面13は反射性区域として始まっ
てもよい。白い光沢紙またはマイラであってもよい。着
色インクまたは染料が次にラインを印刷するために用い
られてもよい。
典型的には、垂直格子ライン41および43と、水平格子
ライン37および39はほぼ同じライン幅Ｗを有する。各組
の格子ラインは平行の均一に空間をあけられた格子ライ
ンからなる。スペーサ45はほぼライン幅と等しい幅を有
する均一な大きさである。典型的には、ライン幅Ｗは約
垂直および水平両方の格子ラインで約0.5mmであり、一
方の側面が0.5mmの矩形の空間を形成する。1.0mmまたは
他のライン幅が用いられてもよい。そのパターンは計算
の目的では取扱いが簡単とはなるが、矩形の空間を形成
する必要はない。
第４図では、点線35がラインの格子および特にライン
幅に関して、第３図で例示さるアレイ検出器25の視野お
よび配向を形成する格子内の相対的区域を示す。点線35
は各検出器セルが格子ラインまたは空間の幅の半分を分
解することができるように、検出器アレイ上の検出器チ
ューブのレンズによって像を作られた区域を示す。
光マウスは格子パターン16に関連して任意の方向に移
動する。これは点線矩形35内の検出器の視野が上または
下、左または右に動く、矢印52によって第４図に表わさ
れる。第４図に示されるように、Ｘ−Ｙの座標軸によっ
て格子ラインは直角であるので、このＸ方向の水平の動
きおよびＹ方向の垂直の動きは独立して検出されかつ測
定される。もしマウスが45°以上回転すると、軸は切換
わる（すなわち、水平のセルは垂直の動きを感知し、ま
たその逆も同様である）。
水平の動きでは、検出器セルＡおよびＦが１つのライ
ン幅が垂直に離れている区域を映し出すように置かれ
る。これによって、一方のセルがライン39のような水平
格子ラインに従うと、他方のセルが水平格子ラインから
離れて垂直の格子ラインおよび空間を通る交差を検出す
ることが確実となる。同様に、検出器セルＢおよびＧは
１つのライン幅が垂直に離れている区域を映し出すよう
に置かれる。セルＡおよびＦの対は関連の対のセルＢお
よびＧによって映し出される区域から水平にライン幅の
半分離れている区域を映し出すように置かれる。この分
離によって、動きの方向が決定されるように他方の関連
した対に関して一方の対によるラインの交差の検出にお
ける進みまたは遅れが生み出される。
垂直の動きでは、検出器セルＡおよびＣが１ライン幅
水平に離れた区域を映し出すように置かれる。その対の
セルＡおよびＣは対のセルＤおよびＥによって映し出さ
れる区域から垂直に１ライン幅の半分垂直に離れた区域
を映し出すように置かれる。その結果、各対で、一方の
セルが垂直の格子ラインに従う一方で、対のうちの他方
のセルは垂直の格子ラインおよび空間を通る交差を検出
する。一方の対は他方の対に関連して、ライン交差の検
出において他方の関連した対を先導する。
第４図において、特定の方向でマウスの動きを検出す
るための１対のセルの検出器セルは１ライン幅Ｗの距離
だけその特定の方向に対し垂直の方向に分離される格子
パターンの区域を映し出し、それによってその対の１つ
のセルが格子ラインおよび空間を通る交差を検出するこ
とを確実にする。しかしながら、第７図に示されるよう
に、この結果を得る他のセルの分離もまた存在する。１
対の検出器セルＡおよびＦは水平の動きを検出するよう
に、かつ第４図のように１ライン幅離れた区域を映し出
すように置かれる。セルＡおよびA1は２個のライン幅離
れた区域を映し出す。水平の動きの間、セルＡおよびA1
は両方とも垂直の格子ラインおよび空間を通る交差を検
出するか、または両方とも水平の格子ラインに従うかの
どちらかである。後者の場合、セルもセルA1も水平の動
きを検出しない。したがって、セルＡおよびA1および偶
数のライン幅Ｗによって分離された区域を映し出す他の
対のセルはマウスの動きを検出するのに適していない。
３つのライン幅離れている区域をセルＡおよびF1が映し
出す。セルＡおよびＦでのように、対ＡおよびF1での一
方のセルは常に格子ラインおよび空間を通る交差を検出
するために置かれる。これはまたライン幅Ｗの他の奇数
倍だけ離された区域を映し出す任意のセルの対にも当て
はまる。第７図では、セルＢおよびＧと、ＢおよびG1
と、B2およびG2の対はまた奇数の垂直のライン幅離れた
区域を映し出し、かつ格子にわたる水平のマウスの動き
を検出することができる。垂直の動きを検出する場合も
類似している。
第４図にはまた、特定の方向でマウスの動きを検出す
るための各対のセルはライン幅だけ同じ方向の動きを検
出するための関連の対によって映し出される区域から特
定の方向に分離される格子パターンの区域を映し出し、
それによって他方の関連の対に関して、一方の対による
ライン交差の検出における認識可能な進みまたは遅れを
発生する。しかしながら、第７図に見られるように、こ
の進みまたは遅れを得る他の対の分離も存在する。セル
ＡおよびＦの対はセルＢおよびＧの対から１ライン幅の
半分離れた区域を映し出す。マウスの右方向の動きの
間、対ＢおよびＧはラインの交差の検出において90°の
位相分離だけ対ＡおよびＦを先導する。左方向の動きの
間、対ＢおよびＧは90°だけ対ＡおよびＦより遅い。し
たがって、左方向と右方向の動きの間には認識可能な違
いが存在し、検出器システムがそのマウスの動きの方向
を決定することができる。１対のセルＡおよびＦは１対
のセルB2およびG2から２分の３のライン幅離れた区域を
映し出す。マウスの右方向の動きの間、対B2およびG2は
ライン交差の方向に90°の位相シフトだけ対のＡおよび
Ｆをより遅い。左方向の間、対B2およびG2は90°だけ対
ＡおよびＦより遅い。したがって、２分の３のライン幅
だけ分離された区域を映し出すセルの対はマウスの左方
向または右方向の動きが決定されることを可能にする認
識可能な先導または遅れを生み出す。他の奇数倍の半分
のライン幅だけその特定の方向に分離された区域を映し
出す特定の方向への動きを検出するためのセルの対はま
たはこの先導または遅れを生み出す。
第３図に見られる検出器アレイ35の検出器セルは実質
的に矩形であり、かつ１つの側面が１ライン幅のほぼ半
分である第４図の格子パターン上の矩形の区域を映し出
す。しかしながら、検出器セルの間の分離と比較する
と、検出器セルの大きさおよび形は特に問題ではない。
第８図に見られる代替の検出器113は具体例によってこ
の点を例示する。検出器セルＡ、Ｂ、ＦおよびＧはマウ
スの水平の動きを第４図と同じように検出する。しかし
ながら、セルＦおよびＧはそのセルが検出する特定の方
向の幅がせいぜい１ライン幅の半分であり、かつそのセ
ルが検出する特定の方向に対して垂直である長さがライ
ン幅の半分から１ライン幅の範囲にある、任意の形を検
出器セルが有することができることを例示する。たとえ
ば、検出器セルＦは水平方向で測定される、約４分の１
のライン幅の狭い幅と、垂直方向で測定される約１ライ
ン幅の長さを有する。検出器セルＡ、Ｃ、ＤおよびＥは
マウスの垂直の動きを検出する。セルＣおよびＥの長さ
および幅はセルＦおよびＧと類似している。垂直および
水平の両方の動きを検出するためのセルＡは上で述べら
れた制限で一辺が２分の１のライン幅を有する実質的に
矩形であるようにされる。
第５図を参照すると、反射率の違いを表わす光信号が
検出器セルによって拾われ、かつ対応する電気電圧信号
に変換される。検出器セルからの電気出力は第３図の対
応するセルに一致するＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧ
で示され、そこからそれらは始まりかつ電気電圧の加算
または減算が対応するラインに沿って行なわれる回路に
送信される。たとえば、セルＡおよびＦはライン71およ
び72に沿って電気信号を加算または減算回路81に送信す
る。セルＢおよびＧはライン73および74に沿って電気信
号を加算または減算回路83に送信する。セルＡおよびＣ
はライン75および76に沿って電気信号を加算または減算
回路85に送信する。セルＤおよびＥはライン77および78
に沿って電気信号を加算または減算回路87に送信する。
これらの回路は出力ライン91、93、95および97に沿って
組合わされた出力信号を発生し、これらはＡ＋Ｆ、Ｂ＋
Ｇ、Ａ＋ＣおよびＤ＋Ｅで示される和かまたは各回路の
対応する入力信号の差を示す。
微分回路100は個々の微分回路101、103、105および10
7を有し、これらはそれぞれのライン91、93、95および9
7に接続される。微分回路の出力は比較器に入力される
組合わされた電気信号Ａ＋Ｆ、Ｂ＋Ｇ、Ａ＋ＣまたはＤ
＋Ｅの電圧が時間とともに減じる、すなわち負の時間導
関数を有する場合はいつでも１の値にセットされる。そ
の出力は入力であるその組合わされた電気信号の電圧が
時間とともに増加する、すなわち正の時間導関数を有す
る場合はいつでも０の値にセットされる。出力値はいか
なる増加も減少もないとき、すなわち組合わされた信号
が０の時間導関数を有する場合はいつでも変化しないま
まである。ヒステリシスのための一定電圧は組合わされ
た信号に含まれてもよく、入力である組合わされた信号
が０または０に近い時間導関数を有する場合に出力信号
のランダムな切換えを防ぐ。こうして、微分回路100は
入力である組合わされた信号Ａ＋Ｆ、Ｂ＋Ｇ、Ａ＋Ｃお
よびＤ＋Ｃを正弦波に近づくアナログ信号からデジタル
矩形波信号に変換する。微分回路は格子パターンの絶対
反射率を補償するためのしきい値電圧を必要としない
が、この理由はそれが結果として生じる直角信号によっ
て表わされる反射率における変化であるからである。
微分回路100によって出力されるデジタル矩形波信号
はラインの交差を示すXA、XB,YAおよびYBで示される直
角信号である。その直角信号はカウンタ111に送信さ
れ、そのカウンタは市場で入手可能でありかつ、マサチ
ューセッツ州のケンブリッジのLISPマシーン・インコー
ポレーテッド（LISP Machine,Inc.）によって製造され
るコンピュータか、またはケンブリッジのゼロックス・
コーポレーション（Xerox Corporation）およびBBNによ
って製造されるコンピュータによって多くの機械的マウ
スから例示され、その現在のコードはそのようなマウス
によって出されたものと同一である。カウンタ111から
の出力はビデオディスプレイまたビデオ端末上でディス
プレイされるカーソルに送られる。
第６図において、組合わされた信号Ａ＋Ｆは時間とと
もに電圧が最小電圧VMINおよび最大電圧VMAXの間でマウ
スが第４図の格子パターンを有する表面移動するとき変
化する。VMINおよびVMAXの実際の値はラインおよび空間
の絶対反射率に依存しているが、それはその検出器シス
テムがマウスの動きの量および方向を決定するのにその
実際の値よりもむしろこれらの電圧値における変化に依
存しているのでそれほど重要ではない。組合わされた信
号Ｂ＋Ｇは同様に変化する。この実施例において、信号
Ａ＋Ｆは第３図に見られる両方の検出器ＡおよびＦが適
所にあり格子ラインから反射された光を受取るときはい
つでも最大電圧であり、また２つの検出器のうちの１つ
で適所にあり低い反射率空間から光を受取るときはいつ
でも最小の電圧である。その信号は最大および最小の電
圧の間にあり、一方で検出器の１つは空間と格子ライン
の境界を交差する。一方で、もしその格子ラインが低い
反射率を有しかつその空間が高い反射率を有するなら、
最大および最小電圧の役割は信号XAおよびXBのための０
および１の状態のように反対にされるであろう。しかし
ながら、信号XAおよびXBの読み取りは影響を受けない
が、これは信号XAおよびXBがラインの交差で状態で切換
えるその順序が変化されないままであるであろうからで
ある。
直角信号XAは組合わされた信号Ａ＋Ｆに対応しかつ組
合わされた信号Ａ＋Ｆが時間とともに電圧を減じるとき
はいつでも、すなわちマウスが格子ラインから空間に水
平に動く場合はいつでも１の状態を仮定し、かつ組合わ
された信号が時間とともに電圧を増している場合はいつ
でも、すなわちマウスが空間から格子ラインに水平に動
いているときはいつでも０の状態を仮定する。同様に、
直角信号XBは組合わされた信号Ｂ＋Ｇに対応する。直角
信号YAは組合わされた信号Ａ＋Ｃに対応する。直角信号
YBは組合わされた信号Ｄ＋Ｅに対応する。
第６図では、マウスはその水平の動きに関する限り時
間t2まで右に動く。そのマウスは時間t2とt3の間におい
ていかなる水平の動きもしない。そのマウスは時間t3の
後左方向の水平の動きをする。第３図に示されるその対
の検出器セルＡおよびＦは関連した対の検出器セルＢお
よびＧによって映し出される区域から水平に１ライン幅
の半分のところに置かれる区域を映し出すので、組合わ
された信号Ａ＋ＦおよびＢ＋Ｇおよびその結果その対応
する直角信号XAおよびXBは同時に状態を切換えない。時
間t0で、時間t2に先立って信号XBは１状態に切換わる。
また時間t2に先立つt1の後に、信号XAは１状態に切換わ
る。こうして、信号XBは信号XAに先立ち、それによって
表面に関連したマウスの右方向の水平の動きを示す。時
間t3の後の時間t4で、信号XAは１状態に切換わる。時間
t5以降で信号XBは１状態に切換わる。こうして、信号XB
は信号XAより遅く、それによってマウスの左方向の水平
の動きを示す。時間t2の直前で信号XBは０の状態に切換
わる。時間T3で信号XBは信号XAにおけるいかなる干渉す
る切換えもなく１状態に戻る。
第６図は直角信号XAおよびXBと左と右の水平の動きに
ついて説明された。直角信号YAおよびYBが同様の態様で
上と下の垂直の動きを決定するように読み取られること
が簡単に認められるであろう。さらに、対の検出器が２
分の１のライン幅の代わりに２分の３のライン幅によっ
て関連の対から分離されている場合または他の情況にお
いて、その運動規則が反対にされてもよいことが認めら
れるであろう。すなわち、信号XAに先立つ信号XBはマウ
スの左方向の水平の動きを示し、かつ信号XAより遅い信
号XBは右方向の水平の動きを示すであろう。同様に、垂
直の運動規則も反対にされてもよい。
この発明は３個ずつの検出器アレイの使用により、コ
ンパクトな光マウスを提供する。各対のセルにおける１
つの検出器セルが格子上のマウスの運動の間、格子ライ
ンを交差するので、そのシステムはその相対的位置に関
係なくマウスと格子との間の相対的運動の信頼性をもっ
て決定する。さらに、システムによって得られる直角信
号はそれ自身の検出器信号の値の代わりに、組合わされ
た検出器信号の時間に関連した微分に基づいているの
で、システムは先行技術のシステムより格子ラインおよ
び空間の実際の反射率からより一層独立している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−258635（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−80420（ＪＰ，Ａ) 特表 昭60−501676（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２つの交差している直角の組の格子ライン
    を有する照明される格子パターンをその上に有する表面
    を含み、前記格子ラインは第１の色であり、第２の対照
    の色の空間がその間で規定され、前記格子ラインはライ
    ン幅を特徴とし、 前記表面上を可動である光マウスを含み、前記マウスは
    前記格子パターンの前記照明された部分の区域を映し出
    すために配置される検出器セルの３個ずつの検出器アレ
    イを有し、前記セルの少なくともいくつかは対のセルに
    グループ分けされ、前記対の各々は前記表面に関連した
    特定の方向で前記マウスの動きを検出し、前記セルの各
    々は前記格子パターンの前記照明された部分から反射さ
    れる光に対応する電気信号を発生し、前記対のセルはグ
    ループ分けされ、セルの第１の対は前記ライン幅の奇数
    倍の距離だけ分離される区域を映し出すことによって前
    記第１の方向の動きを検出し、かつ第２の対のセルは第
    １の対のセルに平行でありかつ前記第１の対のセルと同
    じ量だけ前記第１の方向に間隔があけられているが、第
    １の方向に垂直な第２の方向における区域を映し出し、
    前記区域は半分のライン幅の奇数倍の距離だけ間隔があ
    けられており、 前記セルの各々からの前記電気信号と交信して、前記表
    面に関連した前記マウスの動きの量および方向を決定す
    るための手段を含む、光学位置制御システム。
  2. 【請求項２】動きの量および方向を決定するための前記
    手段が 前記セルとの交信で前記対のセルからの電気信号の対を
    組合わすための手段と、 前記組合わせ手段との交信で、対応する直角信号を発生
    する時間に関連して前記組合わされた信号を微分するた
    めの手段とを含み、前記直角信号の各々は前記対応する
    組合わされた信号が正の時間導関数を有するとき第１の
    状態にあり、前記直角信号の各々は前記対応する組合わ
    された信号が負の時間導関数を有するとき第２の状態で
    あり、前記直角信号の各々は前記対応する組合わされた
    信号が実質的に０の時間導関数を有するとき現在の状態
    のままであり、 関連した直角信号に関して、前記直角信号の各々におけ
    る先導を決定するための手段とを含む、請求の範囲第１
    項に記載のシステム。
  3. 【請求項３】前記格子ラインが非常に反射性があり、か
    つ空間は非常に吸収性がある、請求の範囲第１項に記載
    のシステム。
  4. 【請求項４】前記格子ラインが非常に吸収性がありかつ
    空間が非常に反射性がある、請求の範囲第１項に記載の
    システム。
  5. 【請求項５】各直角の組の格子ラインが１ライン幅均一
    に間隔があけられている、請求の範囲第１項に記載のシ
    ステム。
  6. 【請求項６】前記空間が前記ライン幅に実質的に等しい
    特徴的寸法を有する、請求の範囲第１項に記載のシステ
    ム。
  7. 【請求項７】前記セルのうちの７個が対のセルにグルー
    プ分けされ、前記７個のセルの１つは前記対の２つと共
    通である、請求の範囲第１項に記載のシステム。
  8. 【請求項８】特定の方向で前記マウスの動きを検出する
    ための１対の検出器セルにおける前記検出器セルの各々
    がせいぜい１つのライン幅の半分の前記特定方向におけ
    る幅と、１つのライン幅の半分から１つのライン幅の範
    囲にある前記特定の方向に対する直角の長さとを有する
    前記表面上の区域を映し出す、請求の範囲第１項に記載
    のシステム。
  9. 【請求項９】前記３個ずつのセルのアレイが以下のパタ
    ーン Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｘ Ｅ Ｆ Ｇ Ｘ でレイアウトされ、そこでセルＡないしＧは活性状態で
    セルＸは非活性状態である、請求の範囲第１項に記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】前記アレイからの出力信号が論理的に組
    合わされたＡ＋Ｆ、Ｂ＋Ｇ、Ａ＋Ｃ、Ｄ＋Ｅであり、そ
    れぞれ直角信号XA、XB、YAおよびYBを発生する、請求の
    範囲第９項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】格子パターンをその上に有する表面を含
    み、前記格子パターンは第１の色の２つの交差する直角
    の組の均一に間隔をあけられた平行の格子ラインと、前
    記格子ラインの間で規定される空間とからなり、前記空
    間は前記第１の色と対照をなす第２の色であり、前記格
    子ラインおよび前記空間は均一でかつ同じ幅であり、 前記表面上を可動である光マウスを含み、前記マウスは
    （ａ）前記格子パターンの一部分を照明するための光源
    手段と、（ｂ）前記格子パターンから反射される光を受
    取りかつ検出するように前記マウスに配置され、前記表
    面に関連した前記マウスの動きの量および方向を示す電
    気出力信号を発生するための検出器手段とを有し、前記
    検出器手段は３個ずつの検出器セルのアレイを含み、前
    記検出器セルの各々は前記格子パターンの区域を映し出
    し、前記セルは互いに垂直である２つの特定の方向にお
    ける動きを検出するために対のセルにグループ分けさ
    れ、前記対の各々におけるセルは第一の方向にライン幅
    の奇数倍の距離だけ分離した区域を映し出すことがで
    き、第２の方向の動きを検出する各対は前記第２の方向
    に半分のライン幅の奇数倍分離されている区域を映し出
    し、 対のセルからの電気出力信号を組合わすための手段とを
    含み、組合わされた信号は前記組合わせ手段からの出力
    であり、 時間に関して前記組合わされた信号を微分するための手
    段を含み、前記組合わされた信号に対応する直角信号は
    ０状態と１状態を有する前記微分手段からの出力であ
    り、前記直角信号は前記対応する組合わされた信号は正
    の時間導関数を有するとき第１の状態であり、前記対応
    する組合わされた信号が負の時間導関数を有するときも
    う一方の状態であり、 前記直角信号から動きの量および方向を決定するための
    手段とを含む、光学位置制御システム。
  12. 【請求項１２】前記３個ずつのセルのアレイが以下のパ
    ターン Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｘ Ｅ Ｆ Ｇ Ｘ でレイアウトされ、そこではセルＡないしＧは活性状態
    でありかつセルＸは非活性状態である、請求の範囲第11
    項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記アレイからの出力信号は論理的に組
    合わされたＡ＋Ｆ、Ｂ＋Ｇ、Ａ＋Ｃ、Ｄ＋Ｅであって、
    それぞれ直角信号XA、XB、YAおよびYBを出す、請求の範
    囲第12項に記載の装置。
  14. 【請求項１４】２つの交差している直角の組の格子ライ
    ンを有する照明される格子パターンをその上に有する表
    面を含み、前記格子ラインは第１の色であり、第２の対
    照の色の空間がその間で規定され、前記格子ラインはラ
    イン幅を特徴とし、 前記表面上を可動である光マウスを含み、前記マウスは
    前記格子パターンの前記照明された部分の区域を映し出
    すために配置される検出器セルの３個ずつの検出器アレ
    イを有し、前記セルの少なくともいくつかは対のセルに
    グループ分けされ、前記対の各々は前記表面に関連した
    特定の方向で前記マウスの動きを検出し、前記セルの各
    々は前記格子パターンの前記照明された部分から反射さ
    れる光に対応する電気信号を発生し、前記セルは以下の
    パターン Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｘ Ｅ Ｆ Ｇ Ｘ に配置され、そこではセルＡないしＧは活性状態であり
    かつセルＸは非活性状態であり、前記セルからの出力信
    号は論理的にＡ＋Ｆ、Ｂ＋Ｇ、Ａ＋ＣおよびＤ＋Ｅのよ
    うに組合わされ、それらはそれぞれ直角信号XA、XB、YA
    およびYBを発生する、システム。
JP63500473A 1986-11-25 1987-11-24 光マウスのための検出器システム Expired - Lifetime JP2526114B2 (ja)

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