JP3546825B2 - 光学式ポインティングデバイス、およびその制御方法、それを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ、ワークステーションコンピュータなどの情報処理装置のディスプレイ画面上のカーソルの移動をおこなう光学式ポインティングデバイス、およびその制御方法、それを記録した記録媒体に関し、特に、薄型化、軽量化を図り、信頼性を向上させた光学式ポインティングデバイス、およびその制御方法、それを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ノート型パーソナルコンピュータ本体に一体に備わる光学式トラックボールがポインティングデバイスとして優れていることは良く知られ、ボールの任意の方向への回転移動に伴い、回転するボールを機械的に伝達して、エンコーダ輪を回転する。その回転に伴う光の照射及び遮断の光学的な変動を光パルスとして検出して、移動方向及び移動量に応じた座標情報を電気信号に変換してコンピュータ画面上のカーソルを移動する装置である。
【０００３】
以下に、従来の光学式トラックボールについて、図面を参照して説明する。
【０００４】
図１３は、従来の光学式トラックボールの概略構成を示す分解斜視図、図１４は、図１３の矢視Ａを示す図、図１５は、図１３中のエンコーダ輪の詳細図である。
【０００５】
図１３〜図１５を参照すると、光学式トラックボール１０は、右クリックボタンカバー１１と左クリックボタンカバー１２とを一体に備える上部ハウジングカバー１３と、下部ハウジングカバー２６と、下部ハウジングカバー２６内部に配置される制御回路基板１７とで構成され、制御回路基板１７は、ローラ２０とエンコーダ輪２２とシャフト２１とからなるＹ軸シャフトエンコーダ２８と、Ｙ軸シャフトエンコーダ２８を支持する支柱２５と、ローラ３５とエンコーダ輪３１とシャフト３２とからなるＸ軸シャフトエンコーダ１４と、Ｘ軸シャフトエンコーダ１４を支持する支柱３４と、エンコーダ輪２２を挟んで配置されるＸ軸方向用の発光器２４と光検出器２３と、エンコーダ輪３１を挟んで配置されるＹ軸方向用の発光器３３と光検出器３０と、右クリックボタン１５と、左クリックボタン１６とが搭載される構成となっている。
【０００６】
上部ハウジングカバー１３には、ボール１９を回転移動するために上部が突出する空間１８が設けられ、下部ハウジングカバー２６と上部ハウジングカバー１３とは、ネジ２７によって本体コンピュータ（図示せず）に組み立てられる。
【０００７】
次に、上述のように構成された光学式トラックボール１０の動作について、図面を参照して説明する。
【０００８】
図１４、図１５を参照すると、ボール１９に対しては、互いに９０°位相の相違するＸ軸方向のローラ３５とＹ軸方向のローラ２０が接しており、Ｘ軸方向の移動は、接するローラ３５がボール１９の回転移動に伴って駆動され、ローラ３５に接続され支柱３４よって支えられたシャフト３２を回転させる。
【０００９】
シャフト３２には、発光器３３と光検出器３０との間に配置されたスリット５２入りのエンコーダ輪３１が接続されており、エンコーダ輪３１の回転により発光器３３から光検出器３０に到達する光の照射、及び遮断の変化を光パルス列と検知して、移動方向及び移動量に応じた座標情報を電気信号に変換して、コンピュータ画面上のカーソルを移動する。
【００１０】
Ｙ軸方向の移動は、上述のＸ軸方向の移動と同様に、接するローラ２０はボール１９の移動に伴う回転で駆動され、ローラ２０に接続され支柱２５によって支えられたシャフト２１を回転させる。
【００１１】
シャフト２１には、発光器２４と光検出器２３との間に設けられたスリット５２が均等に配置するエンコーダ輪２２が接続されており、エンコーダ輪２２の回転により発光器２４から光検出器２３に到達する光の照射、及び遮断の変化を光パルス列と検知して、移動方向及び移動量に応じた座標情報を電気信号に変換して、コンピュータ画面上のカーソルを移動する。
【００１２】
図１５を参照すると、エンコーダ輪２２、３１は、円形をしており、複数のスリット５２はシャフト２１、３２を中心として、放射状に均等に配置され、発光器２４、３３からの照射光はこのスリット５２を通じて光検出器２３、３０に到達する。スリット５２の間隔、面積、および形状はカーソルの解像度、つまりカーソルの移動時の単位長さ当たりのカーソルの移動距離と密接に関連している。
【００１３】
上述のように、従来の光学式トラックボール１０は、ボール１９の回転移動とカーソルの移動との関係は、正確に同期しなければならないため、ボール１９を常にローラ２０、３５と均一な力で接することで、ボール１９だけが回転してローラ２０、３５を駆動できない空転ロスを防止する構造部品が必要になるが、図１４に示す如く押圧ローラ４５は、加圧バネ４４と回転ローラ４３とから構成されるバネ構造部品であり、ボール１９とローラ２０、３５との位置関係を適正に維持するのに適するが、ボール１９がボールゲージ（図示せず）内で前後左右、および、上下方向に自由に動いているの対して、押圧ローラ４５は固定しており、ボール１９の動きに完全には追従できないため、ボール１９の空転ロスを完全に防止することはできず、信頼性を低下させるという欠点がある。
【００１４】
また、機械可動部に複雑な構造部品を多数点必要とし、部品コスト、組み立てコスト、および部品、組み立ての管理コストを増大させるという欠点がある。
【００１５】
さらに、構造部品の機械可動部となるボール１９と、ボール１９の移動に伴い回転するエンコーダ輪２２、３１と、支柱２５、３４と、加圧バネ４４と回転ローラ４３とからなる押圧ローラ４５などは、構造部品のなかで最も高背な部品であり、装置の低背化には不向きであり、ノート型パーソルコンピュータに代表される高さ、スペースの限られた装置で一体化にして使用にするには難点がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の光学式トラックボールは、構造部品の機械可動部であるボールと、ボールの移動に伴い回転するシャフトエンコーダとの間では、ボールの回転をボールからシャフトエンコーダのローラに伝達するときに機械的な空転ロスが必然的に発生し、信頼性を低下させるという課題がある。
【００１７】
また、複雑な構造部品を多数点必要とし、部品コスト、組み立てコスト、および部品、組み立ての管理コストを増大させるという課題がある。
【００１８】
さらに、構造部品の機械可動部のボールと、シャフトエンコーダと、支柱と、加圧バネと回転ローラとからなる押圧ローラなどは、構造部品のなかで最も高背な部品であり、装置の低背化には不向きであり、ノート型パーソルコンピュータに代表される高さ、スペースの限られた装置で一体化にして使用するには難点があるという課題がある。
【００１９】
本発明の目的は、構造部品の機械可動部を三次元可動から二次元可動つまり、平面内可動にすることにより、上記課題を解決した光学式ポインティングデバイスを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学式ポインティングデバイスは、コンピュータのディスプレイ画面上のカーソルの移動を行う光学式ポインティングデバイスであって、相互に直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に設けられたストライプ状のラインパターンと突起部とを備えたポインティングボードと、ポインティングボード上面を覆いポインティングボードの突起部周囲に設けられる開口部と左クリックボタンカバーと右クリックボタンカバーとを備えた上部ハウジングカバーと、左クリックボタンカバーと右クリックボタンカバーの直下に各々配置される左クリックボタンと右クリックボタンと第一薄型フレキシブルケーブルコネクタとが実装され上部ハウジングカバー下面に取り付け固定されるクリックボタン制御回路基板と、ポインティングボードを支持する支持台とラインパターンに光照射を行う発光器とラインパターンからの照射光の反射または遮断による光学的変化を検出する光検出器と光検出器の信号と左クリックボタンおよび右クリックボタンの信号を制御する制御回路とを備えた制御回路基板とを有し、ポインティングボードは、移動範囲の限界となる位置検知用の複数の検知ピンとグラウンド線とを下面側に有し、検知ピンとグラウンド線は、共にポインティングボードの反射板と接続され、制御回路基板は、導電性の複数の検知用電極を側面に有し、検知用電極と検知ピンとが接触したとき、ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知する手段を有することを特徴とする。
【００２１】
ポインティングボードは、突起部を操作することにより、支持台上を任意方向に移動することを特徴とする。
【００２２】
突起部は、表面に滑り防止処理を施したことを特徴とする。
【００２３】
ポインティングボードは、突起部の周辺に移動方向を示す目印となるＸ軸正方向ラインおよびＹ軸正方向ラインを有することを特徴とする。
【００２４】
ポインティングボードは、透明な心材と、心材の下面に透明接着材を介して接着される透明な下面フィルムと、下面フィルムに規則正しい平行なストライプ状のパターンが印刷されたＸ軸ラインパターンと、Ｘ軸ラインパターン上に形成されるハードコート膜と、心材の上面に透明接着材を介して形成される規則正しい平行なストライプ状のパターンで黒色に印刷されたＹ軸ラインパターンと、Ｙ軸ラインパターン上に設けられる反射板と、反射板に貼付される保護シートとを有することを特徴とする。
【００２５】
心材は、アクリル樹脂であることを特徴とする。
【００２６】
Ｘ軸ラインパターンは、アルミニウム材質の薄膜からなることを特徴とする。
【００２７】
ハードコート膜は、加熱硬化処理を施したガラス質の硬化皮膜または光硬化性アクリル樹脂の硬化被膜からなることを特徴とする。
【００２８】
反射板は、導電性のある材料からなることを特徴とする。
【００２９】
Ｘ軸ラインパターンへの照射光は、アルミニウム材質の薄膜から反射され、Ｙ軸ラインパターンへの照射光は、反射板から反射されることを特徴とする。
【００３１】
グラウンド線は、コンピュータ本体のグラウンドと接続され、複数の検知ピンは、コンピュータ本体のグラウンドレベルと同電位であることを特徴とする。
【００３２】
支持台は、ハードコート膜との間での摩擦係数の小さい材料からなることを特徴とする。
【００３４】
制御回路基板は、Ｘ軸ラインパターンおよびＹ軸ラインパターンからの反射光に対して外光の映り込みを防止する遮蔽板を各々有することを特徴とする。
【００３５】
制御回路基板は、クリックボタン制御回路基板上の第一薄型フレキシブルケーブルコネクタとフレキシブルケーブルを介して接続される第二薄型フレキシブルケーブルコネクタと、コンピュータ本体とフレキシブルケーブルを介して接続される第三薄型フレキシブルケーブルコネクタとを有することを特徴とする。
【００３６】
制御回路基板は、ポインティングボードを同一方向に繰り返して移動する場合、ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知してカーソルの動作を停止して、次にポインティングボードを所定の位置に引き戻したことを電気的に検知することにより、再びカーソルが移動可能となるステート制御を行うマスク回路を有することを特徴とする。
【００３７】
発光器は、近赤外線光の波長の発光ダイオードからなることを特徴とする。
【００３８】
光検出器は、フォトトランジスタからなることを特徴とする。
【００３９】
本発明の光学式ポインティングデバイスの制御方法は、コンピュータのディスプレイ画面上のカーソルの移動を行う光学式ポインティングデバイスの制御方法であって、相互に直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に設けられたストライプ状のラインパターンと突起部とを備えたポインティングボードを突起部の操作により任意方向に移動することにより、制御回路基板に設けられた発光器からの照射光がラインパターンを横断することによる照射光の反射または遮断による光学的変化を光パルス列として光検出器で検出し、ポインティングボードの移動方向と移動量とに応じた座標情報を電気信号に変換する制御を行い、制御回路基板は、導電性の複数の検知用電極が側面に配置され、移動範囲の限界となる位置検知用の複数の検知ピンが下面側に配置されたポインティングボードの移動により、検知用電極と検知ピンとが接触したとき、ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知する制御を行うことを特徴とする。
【００４１】
制御回路基板は、ポインティングボードを同一方向に繰り返して移動する場合、マスク回路により、ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知してカーソルの動作を停止して、次にポインティングボードを所定の位置に引き戻したことを電気的に検知し、再びカーソルが移動可能となるステート制御を行うことを特徴とする。
【００４２】
本発明の記録媒体は、光学式ポインティングデバイスの制御プログラムを記録した記録媒体であることを特徴とする。
【００４３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の光学式ポインティングデバイスの一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４４】
本発明の光学式ポインティングデバイスは、マウスシステムをコンピュータ本体内に一体に備えるノート型のパーソナルコンピュータまたはワークステーションコンピュータで使用されるが、図１は、本発明の光学式ポインティングデバイス１の一実施の形態を示す構成分解斜視図、図２は、光学式ポインティングデバイス１がノート型パーソナルコンピュータ６２に実装された状態の外観を示す概略斜視図である。
【００４５】
まず、図２を参照すると、ポインティングボード９０は、パーソナルコンピュータ６２のキーボード６６手前下に配置され、クリックボタン６９は、ポインティングボード９０手前下の左側に左クリックボタン８０を１個と、左クリックボタン８０の右側に右クリックボタン８１を１個備えている。
【００４６】
ポインティングボード９０の上面には、親指６８などで操作し、親指６８の腹部との接触を密着するために、上面及び側面全体の表面にはラバーなどの滑り防止処理を施したポインティングボード９０と一体になった突起部９１を備えており、ノート型パーソナルコンピュータ６２の画面６１上のカーソル６０の移動は、突起部９１を親指６８などで任意の方向に移動することにより行われる。
【００４７】
また、移動制御を実行するための制御プログラムを記録した記録媒体７０を備えている。
【００４８】
図１を参照すると、光学式ポインティングデバイス１は、相互に直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に設けられたストライプ状のＸ軸ラインパターン９６、Ｙ軸ラインパターン９７と突起部９１とを備えたポインティングボード９０と、ポインティングボード９０上面を覆いポインティングボード９０の突起部９１が自由に移動できるように突起部９１周囲に設けられる開口部７８と左クリックボタンカバー７５と右クリックボタンカバー７６とを備えた上部ハウジングカバー７９と、左クリックボタンカバー７５と右クリックボタンカバー７６の直下に各々配置される左クリックボタン８０と右クリックボタン８１と薄型フレキシブルケーブルコネクタ８３とが実装され上部ハウジングカバー７９下面にネジ８２で取り付け固定されるクリックボタン制御回路基板８５と、ポインティングボード９０を支持する支持台１０８とＸ軸ラインパターン９６、Ｙ軸ラインパターン９７に各々光照射を行うＸ軸発光器１０２、Ｙ軸発光器１０５とＸ軸ラインパターン９６、Ｙ軸ラインパターン９７からの照射光の反射または遮断による光学的変化を検出するＸ軸光検出器１０１、Ｙ軸光検出器１０４と両光検出器からの信号と左クリックボタン８０および右クリックボタン８１からの信号を制御する制御回路１０７とを備えた制御回路基板１０９とから構成されている。
【００４９】
上部ハウジングカバー７９は、左端と右端とにガイド７４を備え、ガイド７４部でパーソナルコンピュータ６２本体にネジ７７によって取り付け固定され、制御回路基板１０９は、ネジ１１６によって、パーソナルコンピュータ６２本体に固定され、ポインティングボード９０は、上部ハウジングカバー７９と制御回路基板１０９との間に位置し、制御回路基板１０９の支持台１０８上に載置され、上部ハウジングカバー７９とは分離してフリー状態でパーソナルコンピュータ６２本体に組み込まれる。
【００５０】
左クリックボタン８０と右クリックボタン８１とのクリック信号を中継する薄型フレキシブルケーブルコネクタ８３は、フレキシブルケーブル８４を介して制御回路基板１０９の薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１４と接続され、薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１４の隣に配置される薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１１は、フレキシブルケーブル１１２を介してパーソナルコンピュータ６２の薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１３と接続される構成としている。
【００５１】
次に、ポインティングボード９０の詳細な構成について、図面を参照して説明する。
【００５２】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々ポインティングボード９０の上平面図、正面図、下平面図を示し、図４は、図３（ａ）中の断面ＢＢを示す。
【００５３】
図３および図４を参照すると、ポインティングボード９０は、突起部９１の周辺に移動方向を示す目印となる正方向ライン９２であるＸ軸正方向ライン３０６およびＹ軸正方向ライン３０５が設けられ、透明なアクリル樹脂製の心材３２５と、心材３２５の下面に透明接着剤３２６を介して接着される透明な下面フィルム３２７と、下面フィルム３２７に規則正しい平行なストライプ状のパターンが印刷されたアルミニウム材質の薄膜からなるＸ軸ラインパターン９６と、Ｘ軸ラインパターン９６上に形成される加熱硬化処理を施したガラス質の硬化皮膜または光硬化性アクリル樹脂の硬化被膜からなるハードコート膜３３０と、心材３２５の上面に透明接着剤３２４を介して形成される規則正しい平行なストライプ状のパターンで黒色に印刷されたＹ軸ラインパターン９７と、Ｙ軸ラインパターン９７上に設けられ光反射率が９０％の導電性のある材料からなる反射板３２２と、反射板３２２に貼付される保護シート３２１と、反射板３２２と接続されるポインティングボード９０の移動範囲の限界となる位置検知用の４本の検知ピン９３と、グラウンド線１１８とから構成されている。
【００５４】
Ｙ軸ラインパターン９７は、左右方向に規則正しい平行なストライプ状のパターンで配列し、４本の検知ピン９３が囲むエリア内、および囲みエリア内３０７に配列し、Ｘ軸ラインパターン９６は、上下方向に規則正しい平行なストライプ状のパターンで配列し、４本の検知ピン９３が囲むエリア内、および囲みエリア内３０７に配列する。
【００５５】
電気的に導電性のある材料で形成された検知ピン９３とグラウンド線１１８は、共に反射板３２２と接続され、グラウンド線１１８は、パーソナルコンピュータ６２本体のグラウンドと接続され、検知ピン９３は、パーソナルコンピュータ６２本体のグラウンドレベルと同電位となる構成としている。
【００５６】
ここで図４を参照すると、Ｘ軸ラインパターン９６のストライプと、Ｙ軸ラインパターン９７のストライプとは、互いに直交するように配置し、Ｘ軸ラインパターン９６のパターン走査方向は、手前から紙面を貫通する方向に規則正しい間隔でストライプ状の平行細線が形成され、Ｙ軸ラインパターン９７のパターン走査方向は、左から右への方向に規則正しい間隔でストライプ状の平行細線が形成されている。
【００５７】
また、ポインティングボード９０を構成する部材の厚さは極力薄く、且つ、軽い材料を使用して、薄型、軽量の構造体とすることにより、ポインティングボード９０による操作性、指示性を一段と向上させ、パーソナルコンピュータ６２の低背化を実現することを可能としている。
【００５８】
次に、制御回路基板１０９の詳細な構成について図面を参照して説明する。
【００５９】
図５は、図１中の制御回路基板１０９の支持台１０８近辺の拡大斜視図を示す。
【００６０】
図５および図１を参照すると、制御回路基板１０９は、近赤外線光の波長の発光ダイオードからなる光照射を行うＹ軸発光器１０５と、Ｙ軸発光器１０５からの照射光の反射光を受光し検出するフォトトランジスタからなるＹ軸光検出器１０４と、Ｙ軸発光器１０５からの照射光の焦点をＹ軸ラインパターン９７に合わせＹ軸ラインパターン９７による反射光をＹ軸光検出器１０４に最適に集光するためのＹ軸集光レンズ１０３と、Ｙ軸集光レンズ１０３を固定する固定金具１０６と、近赤外線光の波長の発光ダイオードからなる光照射を行うＸ軸発光器１０２と、Ｘ軸発光器１０２からの照射光の反射光を受光し検出するフォトトランジスタからなるＸ軸光検出器１０１と、Ｘ軸発光器１０２からの照射光の焦点をＸ軸ラインパターン９６に合わせＸ軸ラインパターン９６による反射光をＸ軸光検出器１０１に最適に集光するためのＸ軸集光レンズ１１０と、Ｘ軸集光レンズ１１０を固定する固定金具１０６と、反射光に対する外光の映り込みによる光の減衰及び照射ムラに起因する光学的な検知率の低下を防止するＹ軸発光器１０５とＹ軸光検出器１０４との間の外側両側面に２箇所とＹ軸光検出器１０４の背面の１箇所を囲う遮蔽板１１７ａと、Ｘ軸発光器１０２とＸ軸光検出器１０１の間の両側面に２箇所とＸ軸光検出器１０１の背面の１箇所を囲う遮蔽板１１７ｂと、光の受光検出から光パルス列をデジタル信号へ変換する回路およびクリックボタン６９信号を制御する回路とを含んだ制御回路１０７と、ポインティングボード９０を支持する支持台１０８と、クリックボタン制御回路基板８５からの信号をフレキシブルケーブル８４を介して接続する薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１４と、パーソナルコンピュータ６２本体の薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１３とフレキシブルケーブル１１２を介して接続される薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１１とを具備している。
【００６１】
ここで、各構成部品間の干渉を回避し、パーソナルコンピュータ６２の低背化を実現すべく、制御回路基板１０９上への部品の実装可能エリアおよび部品配置不可エリアについて、図面を参照して説明する。
【００６２】
図６（ａ）、（ｂ）は、制御回路基板１０９の上面図、下面図を各々示し、図中の斜線は、部品配置不可エリアを示す。
【００６３】
図６（ａ）を参照すると、制御回路基板１０９の上面、つまりポインティングボード９０がその上部に組立られる面であり、支持台１０８からＹ軸光検出器１０４間、および支持台１０８からＸ軸光検出器１０１間の斜線部１５１は、Ｙ軸発光器１０５からＹ軸光検出器１０４間、およびＸ軸発光器１０２からＸ軸光検出器１０１間での光の照射及び反射を良好におこない、互いの光学パルスの干渉を避けるため、部品配置不可エリアとしており、制御回路１０７を構成するための制御ＩＣなどの電子・電気部品と、薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１４、１１１は、斜線部１５１以外の位置に配置されている。
【００６４】
図６（ｂ）は、制御回路基板１１０９の下面、つまりパーソナルコンピュータ６２と組立てられる面であり、斜線部１７０の示す全面を部品の実装および配置不可エリアとしている。
【００６５】
図７は、制御回路基板１０９上での検知用電極１２０の設けられる位置の詳細を示す図である。
【００６６】
図７を参照すると、検知用電極１２０は、制御回路基板１０９の側面の合計６個所に設けられ、導電性があり、制御回路基板１０９内で接続され、プルアップ抵抗により電源と同電位にクランプされている。
【００６７】
次に、以上のように構成された光学式ポインティングデバイス１の動作に付いて、図面を参照して説明する。
【００６８】
まず、ポインティングボード９０に形成されたＸ軸ラインパターン９６、Ｙ軸ラインパターン９７に照射した照射光をＸ軸光検出器１０１、Ｙ軸光検出器１０４が光学的に検知する動作について説明する。
【００６９】
図８（ａ）は、Ｘ軸ラインパターン９６と照射光との関係を示す図、図８（ｂ）は、Ｙ軸ラインパターン９７と照射光との関係を示す図である。
【００７０】
図８（ａ）を参照すると、Ｘ軸発光器１０２から照射された近赤外光による照射光３４０がポインティングボード９０に照射されると、アルミニウム薄膜から形成されるＸ軸ラインパターン９６上では照射光３４０を反射して、パターンとパターンの間では照射光３４０を遮断し、Ｘ軸ラインパターン９６上で反射した反射光３４１はＸ軸集光レンズ１０３を経てＸ軸光検出器１０１にて結像する。
【００７１】
遮蔽板１１７ｂは、照射光３４０および反射光３４１を外光からの映り込みなどによる悪影響を防ぎ、Ｘ軸ラインパターン９６による光パルス列の誤検出を大幅に低減している。
【００７２】
図８（ｂ）を参照すると、Ｙ軸発光器１０５から照射された近赤外光による照射光３５３がポインティングボード９０に照射されると、Ｘ軸ラインパターン９６を構成するアルミニウム薄膜のパターンとパターンとの間隙を通過した照射光３５３が、Ｙ軸ラインパターン９７を構成する黒色印刷部では照射光３５３を遮断し、黒色印刷部と黒色印刷部との間に照射された場合は、黒色印刷部の上側に形成された反射板３２２より、照射光３５３を反射し、その反射光３５４はＹ軸集光レンズ１０３を経てＹ軸光検出器１０４にて結像する。
【００７３】
遮蔽板１１７ａは、照射光３５３および反射光３５４を外光からの映り込みなどによる悪影響を防ぎ、Ｙ軸ラインパターン９７による光パルス列の誤検出を大幅に低減している。
【００７４】
このＸ軸光検出器１０１、およびＹ軸光検出器１０４は、図示しないが２つのフォトトランジスタから成り、それぞれ光電流を電圧に変換する電流・電圧変換回路によりアナログ信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器により、矩形波のデジタル信号に変換されデータ処理されるが、公知技術である光学式マウスに含まれる制御論理回路と等しく、この制御論理回路の説明は省略する。
【００７５】
次に、ポインティングボード９０の移動により、検知ピン９３が検知用電極１２０と接触したときの制御方法に付いて、図面を参照して説明する。
【００７６】
図９は、検知ピン９３と、検知用電極１２０と、制御回路との接続関係を示す模式図である。
【００７７】
図９を参照すると、既述のように、ポインティングボード９０の構成部材である電導性のある材質からなる反射板３２２と、検知ピン９３と、グラウンド線１１８とは、ポインティングボード９０内部で接続され、グラウンド線１１８は、パーソナルコンピュータ６２本体のグラウンドに接続されることにより、検知ピン９３と、反射板３２２と、グラウンド線１１８とは、いずれもパーソナルコンピュータ６２本体のグラウンドと同電位である。
【００７８】
制御回路基板１０９に備わる検知用電極１２０は、プルアップ４０５処理をおこない、マスク回路４０６と回路接続し、光検出器４０９からの光電流を電圧に変換する電流・電圧変換回路によりアナログ信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器により矩形波のデジタル信号に変換される変換器４１１をマスク回路４０６と接続し、マスク回路４０６と制御回路４１０とを接続し、検知ピン９３が検知用電極１２０と接触する条件を考慮して、制御回路４１０を制御することにより、カーソル６０の移動を制御する。
【００７９】
支持台１０８上を自由に移動するポインティングボード９０に備わる検知ピン９３が検知用電極１２０と接しない場合は、プルアップ４０５処理によりハイレベルの信号がマスク回路４０６に入力され、一方、検知ピン９３が検知用電極１２０と接した場合は、ロウレベルの信号がマスク回路４０６に入力されることにより、検知ピン９３と検知用電極１２０との接触の状態を検知する。
【００８０】
マスク回路４０６は、ヒステリシス機能を持たせることにより、検知ピン９３と検知用電極１２０とが接触もしくは離散するときに必然的に発生するチャタリング（リンキング）の影響を受けなくできる。
【００８１】
次に、検知用電極１２０から入力されるハイレベル、または、ロウレベルの信号をマスク回路４０６が制御して、カーソル６０を同一方向に繰り返し移動する場合の光学式ポインティングデバイス１の制御方法について、図面を参照して説明する。
【００８２】
先ず、Ｙ軸発光器１０５から照射された照射光がポインティングボード９０のＹ軸ラインパターン９７により、照射、遮断を繰り返す反射光となり、Ｙ軸光検出器１０４において光学的なパルス列として変化して、カーソル６０が移動する過程を、Ｙ軸方向について、図１０（ａ）〜図１０（ｉ）を参照して説明する。
【００８３】
図１０（ａ）〜図１０（ｉ）は、ポインティングボード９０をＹ軸方向に移動したときの状態を示す概略平面図である。
【００８４】
下方向へのカーソル６０の移動は、ポインティングボード９０を図１０（ａ）に示す位置から図１０（ｂ）に示す位置の下方向２１５へ移動することで実行できる。
【００８５】
図１０（ａ）の初期状態から下方向２１５へポインティングボード９０を移動することで、Ｙ軸発光器１０５からの照射光２１２はＹ軸ラインパターン９７により、Ｙ軸光検出器１０４では反射光２１４が照射、遮断を繰り返す光パルス列となり、この光パルス列をＹ軸光検出器１０４が認識することによる。
【００８６】
光パルス列は、制御回路によりデジタルデータに変換しＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によってデータ処理され、移動量に応じてカーソル６０が移動するが、この光パルス列からのデータ変換処理方法、および制御回路については、公知技術である光学式マウスの制御論理回路と等しく、詳細記述は省略する。
【００８７】
図１０（ｃ）〜図１０（ｅ）を参照すると、繰り返しカーソル６０を下方向に移動する場合は、ポインティングボード９０を下方向２１５に移動させ、制御回路基板１０９の側面に備わる６箇所のいずれかの検知用電極１２０に、４箇所のいずれかの検知ピン９３と接触させることにより行う。
【００８８】
６箇所の検知用電極１２０は、全て、制御回路基板１０９内で接続されており、また、４箇所の検知ピン９３もポインティングボード９０内で接続されており、指定する検知用電極１２０と検知ピン９３との組み合わせで接触させる必要はなく、６箇所のいずれの検知用電極１２０が、４箇所のいずれの検知ピン９３と接触しても、接触を検知する。
【００８９】
図９にて既述のように、接触により検知用電極１２０から入力されるハイレベルからロウレベルに変化する信号を受信したマスク回路４０６は、パーソナルコンピュータ６２本体に対してカーソル６０の移動を停止する信号を送信することにより、ＣＰＵ（図示せず）は、カーソル６０の移動を停止する処理をおこなう。
【００９０】
ここで、カーソル６０の停止、および、移動の制御処理プログラムをフローチャートで示す図１２を参照して、検知ピン９３が検知用電極１２０と接触することによるカーソル６０の停止、および、移動の制御方法に付いて説明する。
【００９１】
ポインティングボード９０がそれ以上移動不可能な限界へ移動することでポインティングボード９０に備わる検知ピン９３が、検知用電極１２０と接触する（Ｓ１）ことにより、接続する制御回路４１０が接触を検知して、カーソル６０の移動を停止する（Ｓ２）。
【００９２】
検知用電極１２０と検知ピン９３とが再接触するか否かを判断して（Ｓ３）、再接触しない場合は、カーソル６０は停止のままの状態となり、再接触した場合は、カーソル６０の移動を実行させ（Ｓ４）、再びカーソル６０が移動可能となる。
【００９３】
次に、図１０（ｄ）に示すようにポインティングボード９０を上方向２１６に移動させ、検知ピン９３が検知用電極１２０に再び接触する状態、つまり検知用電極１２０から入力されるハイレベルからロウレベルに変化する信号を受信したマスク回路４０６が、パーソナルコンピュータ６２本体に対してカーソル６０の移動を行う信号を送信することにより、ＣＰＵは、カーソル６０の移動を行う処理をおこない、再びカーソル６０が動作可能となり、図１０（ｅ）に示すように、通常の移動時の操作と同じく下方向２１５へポインティングボード９０を移動することで、Ｙ軸発光器１０５からの照射光２１２はＹ軸ラインパターン９７により、Ｙ軸光検出器１０４では照射、遮断を繰り返す反射光２１４となる光パルス列を検出する。
【００９４】
繰り返してカーソル６０を下方向へ移動する場合は、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）、図１０（ｅ）の順を繰り返すことにより可能となる。
【００９５】
また、上方向へのカーソル６０移動は、ポインティングボード９０を図１０（ａ）、図１０（ｆ）の上方向２１６に移動することで実現できる。
【００９６】
図１０（ａ）の初期状態から図１０（ｆ）の状態に上方向２１６へポインティングボード９０を移動することで、Ｙ軸発光器１０５からの照射光２１２はＹ軸ラインパターン９７により、Ｙ軸光検出器１０４では反射光２１４は照射、遮断を繰り返す光パルス列となり、この光パルス列をＹ軸光検出器１０４が認識することによる。
【００９７】
繰り返してカーソル６０を上方向に移動する場合は、図１０（ｇ）に示すように、制御回路基板１０９の側面に備わる検知用電極１２０に検知ピン９３が接触するまでポインティングボード９０を上方向２１６に移動させ、カーソル６０の動作を停止させる。
【００９８】
その後、図１０（ｈ）に示すようにポインティングボード９０を下方向２１５に移動させ、検知用電極１２０と検知ピン９３が接触することにより、制御回路４１０が接触を検知して、再びカーソル６０を動作可能となり、図１０（ｉ）に示すように、通常の移動時の操作と同じく上方向２１６へポインティングボード９０を移動することで、Ｙ軸発光器１０５からの照射光２１２がＹ軸ラインパターン９７により、Ｙ軸光検出器１０４では、照射、遮断を繰り返す反射光２１４となる光パルス列を検出する。
【００９９】
繰り返してカーソル６０を上方向へ移動する場合は、図１０（ｇ）、図１０（ｈ）、図１０（ｉ）の順を繰り返すことにより可能となる。
【０１００】
次に、Ｘ軸発光器１０２から照射された照射光がポインティングボード９０のＸ軸ラインパターン９６により、照射、遮断を繰り返す反射光となり、Ｘ軸光検出器１０１において光学的なパルス列として変化して、カーソル６０が移動する過程を、Ｘ軸方向について、図１１（ａ）〜図１１（ｉ）を参照して説明する。
【０１０１】
図１１（ａ）〜図１１（ｉ）は、ポインティングボード９０をＸ軸方向に移動したときの状態を示す概略平面図である。
【０１０２】
左方向へのカーソル６０移動は、ポインティングボード９０を図１１（ａ）に示す位置から図１１（ｂ）に示す位置へ、左方向２３４に移動することで実施できる。
【０１０３】
図１１（ａ）の初期状態から左方向２３４へポインティングボード９０を移動することで、Ｘ軸発光器１０２からの照射光２３０は、Ｘ軸ラインパターン９６により、Ｘ軸光検出器１０１では反射光２３３は照射、遮断を繰り返す光パルス列となり、この光パルス列をＸ軸光検出器１０１が認識することによる。
【０１０４】
図１１（ｃ）〜図１１（ｅ）を参照すると、繰り返しカーソル６０を左方向に移動する場合は、ポインティングボード９０を左方向２３４に移動させ、制御回路基板１０９の側面に備わる６箇所のいずれかの検知用電極１２０と、４箇所のいずれかの検知ピン９３とを接触させることにより行う。
【０１０５】
６箇所の検知用電極１２０は、全て制御回路基板１０９内で接続されており、また、４箇所の検知ピン９３は、ポインティングボード９０内で接続されており、指定する検知用電極１２０と検知ピン９３との組み合わせで接触させる必要はなく、６箇所のいずれの検知用電極１２０が、４箇所のいずれの検知ピン９３と接触しても、接触を検知することができる。
【０１０６】
接触により検知用電極１２０から入力されるハイレベルからロウレベルに変化する信号を受信したマスク回路４０６は、パーソナルコンピュータ６２本体に対してカーソル６０の移動を停止する信号を送信することにより、ＣＰＵは、カーソル６０の移動を停止する処理をおこなう。
【０１０７】
ＣＰＵは、図１２に示すフローチャートに従い、以下の動作を行わない限り、カーソル６０の移動を継続して停止する。
【０１０８】
図１１（ｄ）に示すようにポインティングボード９０を右方向２３８に移動させ、検知ピン９３が検知用電極１２０に再び接触する状態、つまり検知用電極１２０から入力されるハイレベルからロウレベルに変化する信号を受信したマスク回路４０６が、パーソナルコンピュータ６２本体に対してカーソル６０移動を行う信号を送信することにより、ＣＰＵは、カーソル６０の移動をおこなう処理を行い、再びカーソル６０が動作可能となり、図１１（ｅ）に示すように、通常の移動時の操作と同じく左方向２３４へポインティングボード９０を移動することで、Ｘ軸発光器１０２からの照射光２３０はＸ軸ラインパターン９６により、Ｘ軸光検出器１０１では照射、遮断を繰り返す反射光２３３となる光パルス列を検出する。
【０１０９】
繰り返してカーソル６０を左方向へ移動する場合は、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）、図１１（ｅ）の順を繰り返すことにより可能となる。
【０１１０】
また、右方向へのカーソル６０移動は、ポインティングボード９０を図１１（ａ）、図１１（ｆ）の右方向２３８に移動することで実現できる。
【０１１１】
図１１（ａ）の初期状態から右方向２３８へポインティングボード９０を移動することで、Ｘ軸発光器１０２からの照射光２３０はＸ軸ラインパターン９６により、Ｘ軸光検出器１０１では反射光２３３は照射、遮断を繰り返す光パルス列となり、この光パルス列をＸ軸光検出器１０１が認識することによる。
【０１１２】
繰り返してカーソル６０を右方向に移動する場合は、図１１（ｇ）に示すように、制御回路基板１０９の側面に備わる検知用電極１２０と検知ピン９３とが接触するまでポインティングボード９０を右方向２３８に移動させて、カーソル６０の動作を停止させる。
【０１１３】
その後、図１１（ｈ）に示すように、ポインティングボード９０を左方向２３４に移動させ、検知用電極１２０と検知ピン９３とを接触させることにより、制御回路４１０が接触を検知して、再びカーソル６０を動作可能となり、図１１（ｉ）に示すように、通常の移動時の操作と同じく右方向２３８へポインティングボード９０を移動することで、Ｘ軸発光器１０２からの照射光２３０は、Ｘ軸ラインパターン９６によりＸ軸光検出器１０１では照射、遮断を繰り返す反射光２３３となる光パルス列を検出する。
【０１１４】
繰り返してカーソル６０を右方向へ移動する場合は、図１１（ｇ）、図１１（ｈ）、図１１（ｉ）の順を繰り返すことにより可能となる。
【０１１５】
上述のように、本発明の光学式ポインティングデバイス１は、機械可動部となるポインティングボード９０を二次元可動の平面内可動にすることにより、低背化が図られ、ノート型パーソルコンピュータ６２に代表される高さ、スペースの限られた装置で一体化にして使用することができるという効果がある。
【０１１６】
また、可動部の部品点数を大幅に低減できることにより、部品コスト、組み立てコストの低減、および部品、組み立ての管理コストの低減ができ、且つ、製造ラインでの歩留まり、および、信頼性を向上させることができ、更に自動組立化にも対応可能になるという効果がある。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学式ポインティングデバイスは、機械可動部として、二次元可動の平面内可動を行うポインティングボードを設けることにより、機械可動部の構造が簡素化されると共に低背化が図られ、高さ、スペースの限られた装置で一体化にして使用することができるという効果がある。
【０１１８】
また、可動部の部品点数を大幅に低減できることにより、部品コスト、組み立てコストの低減、および部品、組み立ての管理コストの低減ができ、且つ、製造ラインでの歩留まり、および、信頼性を向上させることができ、自動組立化にも対応可能になるという効果がある。
【０１１９】
更に、ポインティングボードに移動操作用の突起部と移動方向の目印となる正方向ラインとを設けたことにより、ディスプレイ画面上のカーソルが、ポインティングボードと同一指示方向に移動するため、ポインティング指示に優れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学式ポインティングデバイスの構成分解斜視図である。
【図２】本発明の光学式ポインティングデバイスがパーソナルコンピュータに実装された状態の外観を示す概略斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、ポインティングボードの上平面図、図３（ｂ）は、ポインティングボードの正面図、図３（ｃ）は、ポインティングボードの下平面図である。
【図４】図３（ａ）中のＢＢ断面図である。
【図５】制御回路基板の支持台近辺の拡大斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、制御回路基板上の部品実装禁止エリアを斜線で示す上面図、図６（ｂ）は、部品実装禁止エリアを斜線で示す下面図である。
【図７】制御回路基板上での検知用電極の設けられる位置の詳細図である。
【図８】図８（ａ）は、ポインティングボードに形成するＸ軸ラインパターンと照射光との関係を示す側面視図、図８（ｂ）は、ポインティングボードに形成するＹ軸ラインパターンと照射光との関係を示す側面視図である。
【図９】検知ピンと、検知用電極と、制御回路との接続関係を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｉ）は、ポインティングボードをＹ軸方向に移動したときの各種状態を示す概略平面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｉ）は、ポインティングボードをＸ軸方向に移動したときの各種状態を示す概略平面図である。
【図１２】カーソルの停止、および、移動の制御処理方法を示すフローチャートである。
【図１３】従来の光学式トラックボールの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１４】図１３中の矢視Ａを示す図である。
【図１５】図１３中のエンコーダ輪の詳細図である。
【符号の説明】
１ 光学式ポインティングデバイス
１０ 光学式トラックボール
１１、７６ 右クリックボタンカバー
１２、７５ 左クリックボタンカバー
１３、７９ 上部ハウジングカバー
１４ Ｘ軸シャフトエンコーダ
１５、８１ 右クリックボタン
１６、８０ 左クリックボタン
１７ 制御回路基板
１８ 空間
１９ ボール
２０、３５ ローラ
２１、３２ シャフト
２２、３１ エンコーダ輪
２３、３０ 光検出器
２４、３３ 発光器
２５、３４ 支柱
２６ 下部ハウジングカバー
２７ ネジ
２８ Ｙ軸シャフトエンコーダ
４３ 回転ローラ
４４ 加圧バネ
４５ 押圧ローラ
５２ スリット
６０ カーソル
６１ 画面
６２ パーソナルコンピュータ
６６ キーボード
６８ 親指
６９ クリックボタン
７４ ガイド
７７ ネジ
７８ 開口部
８２ ネジ
８３、１１１ 薄型フレキシブルケーブルコネクタ
８４、１１２ フレキシブルケーブル
８５ クリックボタン制御回路基板
９０ ポインティングボード
９１ 突起部
９２ 正方向ライン
９３ 検知ピン
９６ Ｘ軸ラインパターン
９７ Ｙ軸ラインパターン
１０１ Ｘ軸光検出器
１０２ Ｘ軸発光器
１０３ Ｙ軸集光レンズ
１０４ Ｙ軸光検出器
１０５ Ｙ軸発光器
１０６ 固定金具
１０７ 制御回路
１０８ 支持台
１０９ 制御回路基板
１１０ Ｘ軸集光レンズ
１１３、１１４ 薄型フレキシブルケーブルコネクタ
１１６ ネジ
１１７ａ、１１７ｂ 遮蔽板
１１８ グラウンド線
１２０ 検知用電極
１５１、１７０ 斜線部
２１２ 照射光
２１４ 反射光
２１５ 下方向
２１６ 上方向
２３０ 照射光
２３３ 反射光
２３４ 左方向
２３８ 右方向
３０５ Ｙ軸正方向ライン
３０６ Ｘ軸正方向ライン
３０７ 囲みエリア内
３２１ 保護シート
３２２ 反射板
３２４ 透明接着剤
３２５ 心材
３２６ 透明接着剤
３２７ 下面フィルム
３３０ ハードコート膜
３４０ 照射光
３４１ 反射光
３５３ 照射光
３５４ 反射光
４０５ プルアップ
４０６ マスク回路
４０９ 光検出器
４１０ 制御回路
４１１ 変換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ、ワークステーションコンピュータなどの情報処理装置のディスプレイ画面上のカーソルの移動をおこなう光学式ポインティングデバイス、およびその制御方法、それを記録した記録媒体に関し、特に、薄型化、軽量化を図り、信頼性を向上させた光学式ポインティングデバイス、およびその制御方法、それを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ノート型パーソナルコンピュータ本体に一体に備わる光学式トラックボールがポインティングデバイスとして優れていることは良く知られ、ボールの任意の方向への回転移動に伴い、回転するボールを機械的に伝達して、エンコーダ輪を回転する。その回転に伴う光の照射及び遮断の光学的な変動を光パルスとして検出して、移動方向及び移動量に応じた座標情報を電気信号に変換してコンピュータ画面上のカーソルを移動する装置である。
【０００３】
以下に、従来の光学式トラックボールについて、図面を参照して説明する。
【０００４】
図１３は、従来の光学式トラックボールの概略構成を示す分解斜視図、図１４は、図１３の矢視Ａを示す図、図１５は、図１３中のエンコーダ輪の詳細図である。
【０００５】
図１３〜図１５を参照すると、光学式トラックボール１０は、右クリックボタンカバー１１と左クリックボタンカバー１２とを一体に備える上部ハウジングカバー１３と、下部ハウジングカバー２６と、下部ハウジングカバー２６内部に配置される制御回路基板１７とで構成され、制御回路基板１７は、ローラ２０とエンコーダ輪２２とシャフト２１とからなるＹ軸シャフトエンコーダ２８と、Ｙ軸シャフトエンコーダ２８を支持する支柱２５と、ローラ３５とエンコーダ輪３１とシャフト３２とからなるＸ軸シャフトエンコーダ１４と、Ｘ軸シャフトエンコーダ１４を支持する支柱３４と、エンコーダ輪２２を挟んで配置されるＸ軸方向用の発光器２４と光検出器２３と、エンコーダ輪３１を挟んで配置されるＹ軸方向用の発光器３３と光検出器３０と、右クリックボタン１５と、左クリックボタン１６とが搭載される構成となっている。
【０００６】
上部ハウジングカバー１３には、ボール１９を回転移動するために上部が突出する空間１８が設けられ、下部ハウジングカバー２６と上部ハウジングカバー１３とは、ネジ２７によって本体コンピュータ（図示せず）に組み立てられる。
【０００７】
次に、上述のように構成された光学式トラックボール１０の動作について、図面を参照して説明する。
【０００８】
図１４、図１５を参照すると、ボール１９に対しては、互いに９０°位相の相違するＸ軸方向のローラ３５とＹ軸方向のローラ２０が接しており、Ｘ軸方向の移動は、接するローラ３５がボール１９の回転移動に伴って駆動され、ローラ３５に接続され支柱３４よって支えられたシャフト３２を回転させる。
【０００９】
シャフト３２には、発光器３３と光検出器３０との間に配置されたスリット５２入りのエンコーダ輪３１が接続されており、エンコーダ輪３１の回転により発光器３３から光検出器３０に到達する光の照射、及び遮断の変化を光パルス列と検知して、移動方向及び移動量に応じた座標情報を電気信号に変換して、コンピュータ画面上のカーソルを移動する。
【００１０】
Ｙ軸方向の移動は、上述のＸ軸方向の移動と同様に、接するローラ２０はボール１９の移動に伴う回転で駆動され、ローラ２０に接続され支柱２５によって支えられたシャフト２１を回転させる。
【００１１】
シャフト２１には、発光器２４と光検出器２３との間に設けられたスリット５２が均等に配置するエンコーダ輪２２が接続されており、エンコーダ輪２２の回転により発光器２４から光検出器２３に到達する光の照射、及び遮断の変化を光パルス列と検知して、移動方向及び移動量に応じた座標情報を電気信号に変換して、コンピュータ画面上のカーソルを移動する。
【００１２】
図１５を参照すると、エンコーダ輪２２、３１は、円形をしており、複数のスリット５２はシャフト２１、３２を中心として、放射状に均等に配置され、発光器２４、３３からの照射光はこのスリット５２を通じて光検出器２３、３０に到達する。スリット５２の間隔、面積、および形状はカーソルの解像度、つまりカーソルの移動時の単位長さ当たりのカーソルの移動距離と密接に関連している。
【００１３】
上述のように、従来の光学式トラックボール１０は、ボール１９の回転移動とカーソルの移動との関係は、正確に同期しなければならないため、ボール１９を常にローラ２０、３５と均一な力で接することで、ボール１９だけが回転してローラ２０、３５を駆動できない空転ロスを防止する構造部品が必要になるが、図１４に示す如く押圧ローラ４５は、加圧バネ４４と回転ローラ４３とから構成されるバネ構造部品であり、ボール１９とローラ２０、３５との位置関係を適正に維持するのに適するが、ボール１９がボールゲージ（図示せず）内で前後左右、および、上下方向に自由に動いているの対して、押圧ローラ４５は固定しており、ボール１９の動きに完全には追従できないため、ボール１９の空転ロスを完全に防止することはできず、信頼性を低下させるという欠点がある。
【００１４】
また、機械可動部に複雑な構造部品を多数点必要とし、部品コスト、組み立てコスト、および部品、組み立ての管理コストを増大させるという欠点がある。
【００１５】
さらに、構造部品の機械可動部となるボール１９と、ボール１９の移動に伴い回転するエンコーダ輪２２、３１と、支柱２５、３４と、加圧バネ４４と回転ローラ４３とからなる押圧ローラ４５などは、構造部品のなかで最も高背な部品であり、装置の低背化には不向きであり、ノート型パーソルコンピュータに代表される高さ、スペースの限られた装置で一体化にして使用にするには難点がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の光学式トラックボールは、構造部品の機械可動部であるボールと、ボールの移動に伴い回転するシャフトエンコーダとの間では、ボールの回転をボールからシャフトエンコーダのローラに伝達するときに機械的な空転ロスが必然的に発生し、信頼性を低下させるという課題がある。
【００１７】
また、複雑な構造部品を多数点必要とし、部品コスト、組み立てコスト、および部品、組み立ての管理コストを増大させるという課題がある。
【００１８】
さらに、構造部品の機械可動部のボールと、シャフトエンコーダと、支柱と、加圧バネと回転ローラとからなる押圧ローラなどは、構造部品のなかで最も高背な部品であり、装置の低背化には不向きであり、ノート型パーソルコンピュータに代表される高さ、スペースの限られた装置で一体化にして使用するには難点があるという課題がある。
【００１９】
本発明の目的は、構造部品の機械可動部を三次元可動から二次元可動つまり、平面内可動にすることにより、上記課題を解決した光学式ポインティングデバイスを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学式ポインティングデバイスは、コンピュータのディスプレイ画面上のカーソルの移動を行う光学式ポインティングデバイスであって、相互に直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に設けられたストライプ状のラインパターンと突起部とを備えたポインティングボードと、ポインティングボード上面を覆いポインティングボードの突起部周囲に設けられる開口部と左クリックボタンカバーと右クリックボタンカバーとを備えた上部ハウジングカバーと、左クリックボタンカバーと右クリックボタンカバーの直下に各々配置される左クリックボタンと右クリックボタンと第一薄型フレキシブルケーブルコネクタとが実装され上部ハウジングカバー下面に取り付け固定されるクリックボタン制御回路基板と、ポインティングボードを支持する支持台とラインパターンに光照射を行う発光器とラインパターンからの照射光の反射または遮断による光学的変化を検出する光検出器と光検出器の信号と左クリックボタンおよび右クリックボタンの信号を制御する制御回路とを備えた制御回路基板とを有し、ポインティングボードは、移動範囲の限界となる位置検知用の複数の検知ピンとグラウンド線とを下面側に有し、検知ピンとグラウンド線は、共にポインティングボードの反射板と接続され、制御回路基板は、導電性の複数の検知用電極を側面に有し、検知用電極と検知ピンとが接触したとき、ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知する手段を有することを特徴とする。
【００２１】
ポインティングボードは、突起部を操作することにより、支持台上を任意方向に移動することを特徴とする。
【００２２】
突起部は、表面に滑り防止処理を施したことを特徴とする。
【００２３】
ポインティングボードは、突起部の周辺に移動方向を示す目印となるＸ軸正方向ラインおよびＹ軸正方向ラインを有することを特徴とする。
【００２４】
ポインティングボードは、透明な心材と、心材の下面に透明接着材を介して接着される透明な下面フィルムと、下面フィルムに規則正しい平行なストライプ状のパターンが印刷されたＸ軸ラインパターンと、Ｘ軸ラインパターン上に形成されるハードコート膜と、心材の上面に透明接着材を介して形成される規則正しい平行なストライプ状のパターンで黒色に印刷されたＹ軸ラインパターンと、Ｙ軸ラインパターン上に設けられる反射板と、反射板に貼付される保護シートとを有することを特徴とする。
【００２５】
心材は、アクリル樹脂であることを特徴とする。
【００２６】
Ｘ軸ラインパターンは、アルミニウム材質の薄膜からなることを特徴とする。
【００２７】
ハードコート膜は、加熱硬化処理を施したガラス質の硬化皮膜または光硬化性アクリル樹脂の硬化被膜からなることを特徴とする。
【００２８】
反射板は、導電性のある材料からなることを特徴とする。
【００２９】
Ｘ軸ラインパターンへの照射光は、アルミニウム材質の薄膜から反射され、Ｙ軸ラインパターンへの照射光は、反射板から反射されることを特徴とする。
【００３１】
グラウンド線は、コンピュータ本体のグラウンドと接続され、複数の検知ピンは、コンピュータ本体のグラウンドレベルと同電位であることを特徴とする。
【００３２】
支持台は、ハードコート膜との間での摩擦係数の小さい材料からなることを特徴とする。
【００３４】
制御回路基板は、Ｘ軸ラインパターンおよびＹ軸ラインパターンからの反射光に対して外光の映り込みを防止する遮蔽板を各々有することを特徴とする。
【００３５】
制御回路基板は、クリックボタン制御回路基板上の第一薄型フレキシブルケーブルコネクタとフレキシブルケーブルを介して接続される第二薄型フレキシブルケーブルコネクタと、コンピュータ本体とフレキシブルケーブルを介して接続される第三薄型フレキシブルケーブルコネクタとを有することを特徴とする。
【００３６】
制御回路基板は、ポインティングボードを同一方向に繰り返して移動する場合、ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知してカーソルの動作を停止して、次にポインティングボードを所定の位置に引き戻したことを電気的に検知することにより、再びカーソルが移動可能となるステート制御を行うマスク回路を有することを特徴とする。
【００３７】
発光器は、近赤外線光の波長の発光ダイオードからなることを特徴とする。
【００３８】
光検出器は、フォトトランジスタからなることを特徴とする。
【００３９】
本発明の光学式ポインティングデバイスの制御方法は、コンピュータのディスプレイ画面上のカーソルの移動を行う光学式ポインティングデバイスの制御方法であって、相互に直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に設けられたストライプ状のラインパターンと突起部とを備えたポインティングボードを突起部の操作により任意方向に移動することにより、制御回路基板に設けられた発光器からの照射光がラインパターンを横断することによる照射光の反射または遮断による光学的変化を光パルス列として光検出器で検出し、ポインティングボードの移動方向と移動量とに応じた座標情報を電気信号に変換する制御を行い、制御回路基板は、導電性の複数の検知用電極が側面に配置され、移動範囲の限界となる位置検知用の複数の検知ピンが下面側に配置されたポインティングボードの移動により、検知用電極と検知ピンとが接触したとき、ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知する制御を行うことを特徴とする。
【００４１】
制御回路基板は、ポインティングボードを同一方向に繰り返して移動する場合、マスク回路により、ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知してカーソルの動作を停止して、次にポインティングボードを所定の位置に引き戻したことを電気的に検知し、再びカーソルが移動可能となるステート制御を行うことを特徴とする。
【００４２】
本発明の記録媒体は、光学式ポインティングデバイスの制御プログラムを記録した記録媒体であることを特徴とする。
【００４３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の光学式ポインティングデバイスの一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４４】
本発明の光学式ポインティングデバイスは、マウスシステムをコンピュータ本体内に一体に備えるノート型のパーソナルコンピュータまたはワークステーションコンピュータで使用されるが、図１は、本発明の光学式ポインティングデバイス１の一実施の形態を示す構成分解斜視図、図２は、光学式ポインティングデバイス１がノート型パーソナルコンピュータ６２に実装された状態の外観を示す概略斜視図である。
【００４５】
まず、図２を参照すると、ポインティングボード９０は、パーソナルコンピュータ６２のキーボード６６手前下に配置され、クリックボタン６９は、ポインティングボード９０手前下の左側に左クリックボタン８０を１個と、左クリックボタン８０の右側に右クリックボタン８１を１個備えている。
【００４６】
ポインティングボード９０の上面には、親指６８などで操作し、親指６８の腹部との接触を密着するために、上面及び側面全体の表面にはラバーなどの滑り防止処理を施したポインティングボード９０と一体になった突起部９１を備えており、ノート型パーソナルコンピュータ６２の画面６１上のカーソル６０の移動は、突起部９１を親指６８などで任意の方向に移動することにより行われる。
【００４７】
また、移動制御を実行するための制御プログラムを記録した記録媒体７０を備えている。
【００４８】
図１を参照すると、光学式ポインティングデバイス１は、相互に直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に設けられたストライプ状のＸ軸ラインパターン９６、Ｙ軸ラインパターン９７と突起部９１とを備えたポインティングボード９０と、ポインティングボード９０上面を覆いポインティングボード９０の突起部９１が自由に移動できるように突起部９１周囲に設けられる開口部７８と左クリックボタンカバー７５と右クリックボタンカバー７６とを備えた上部ハウジングカバー７９と、左クリックボタンカバー７５と右クリックボタンカバー７６の直下に各々配置される左クリックボタン８０と右クリックボタン８１と薄型フレキシブルケーブルコネクタ８３とが実装され上部ハウジングカバー７９下面にネジ８２で取り付け固定されるクリックボタン制御回路基板８５と、ポインティングボード９０を支持する支持台１０８とＸ軸ラインパターン９６、Ｙ軸ラインパターン９７に各々光照射を行うＸ軸発光器１０２、Ｙ軸発光器１０５とＸ軸ラインパターン９６、Ｙ軸ラインパターン９７からの照射光の反射または遮断による光学的変化を検出するＸ軸光検出器１０１、Ｙ軸光検出器１０４と両光検出器からの信号と左クリックボタン８０および右クリックボタン８１からの信号を制御する制御回路１０７とを備えた制御回路基板１０９とから構成されている。
【００４９】
上部ハウジングカバー７９は、左端と右端とにガイド７４を備え、ガイド７４部でパーソナルコンピュータ６２本体にネジ７７によって取り付け固定され、制御回路基板１０９は、ネジ１１６によって、パーソナルコンピュータ６２本体に固定され、ポインティングボード９０は、上部ハウジングカバー７９と制御回路基板１０９との間に位置し、制御回路基板１０９の支持台１０８上に載置され、上部ハウジングカバー７９とは分離してフリー状態でパーソナルコンピュータ６２本体に組み込まれる。
【００５０】
左クリックボタン８０と右クリックボタン８１とのクリック信号を中継する薄型フレキシブルケーブルコネクタ８３は、フレキシブルケーブル８４を介して制御回路基板１０９の薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１４と接続され、薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１４の隣に配置される薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１１は、フレキシブルケーブル１１２を介してパーソナルコンピュータ６２の薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１３と接続される構成としている。
【００５１】
次に、ポインティングボード９０の詳細な構成について、図面を参照して説明する。
【００５２】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々ポインティングボード９０の上平面図、正面図、下平面図を示し、図４は、図３（ａ）中の断面ＢＢを示す。
【００５３】
図３および図４を参照すると、ポインティングボード９０は、突起部９１の周辺に移動方向を示す目印となる正方向ライン９２であるＸ軸正方向ライン３０６およびＹ軸正方向ライン３０５が設けられ、透明なアクリル樹脂製の心材３２５と、心材３２５の下面に透明接着剤３２６を介して接着される透明な下面フィルム３２７と、下面フィルム３２７に規則正しい平行なストライプ状のパターンが印刷されたアルミニウム材質の薄膜からなるＸ軸ラインパターン９６と、Ｘ軸ラインパターン９６上に形成される加熱硬化処理を施したガラス質の硬化皮膜または光硬化性アクリル樹脂の硬化被膜からなるハードコート膜３３０と、心材３２５の上面に透明接着剤３２４を介して形成される規則正しい平行なストライプ状のパターンで黒色に印刷されたＹ軸ラインパターン９７と、Ｙ軸ラインパターン９７上に設けられ光反射率が９０％の導電性のある材料からなる反射板３２２と、反射板３２２に貼付される保護シート３２１と、反射板３２２と接続されるポインティングボード９０の移動範囲の限界となる位置検知用の４本の検知ピン９３と、グラウンド線１１８とから構成されている。
【００５４】
Ｙ軸ラインパターン９７は、左右方向に規則正しい平行なストライプ状のパターンで配列し、４本の検知ピン９３が囲むエリア内、および囲みエリア内３０７に配列し、Ｘ軸ラインパターン９６は、上下方向に規則正しい平行なストライプ状のパターンで配列し、４本の検知ピン９３が囲むエリア内、および囲みエリア内３０７に配列する。
【００５５】
電気的に導電性のある材料で形成された検知ピン９３とグラウンド線１１８は、共に反射板３２２と接続され、グラウンド線１１８は、パーソナルコンピュータ６２本体のグラウンドと接続され、検知ピン９３は、パーソナルコンピュータ６２本体のグラウンドレベルと同電位となる構成としている。
【００５６】
ここで図４を参照すると、Ｘ軸ラインパターン９６のストライプと、Ｙ軸ラインパターン９７のストライプとは、互いに直交するように配置し、Ｘ軸ラインパターン９６のパターン走査方向は、手前から紙面を貫通する方向に規則正しい間隔でストライプ状の平行細線が形成され、Ｙ軸ラインパターン９７のパターン走査方向は、左から右への方向に規則正しい間隔でストライプ状の平行細線が形成されている。
【００５７】
また、ポインティングボード９０を構成する部材の厚さは極力薄く、且つ、軽い材料を使用して、薄型、軽量の構造体とすることにより、ポインティングボード９０による操作性、指示性を一段と向上させ、パーソナルコンピュータ６２の低背化を実現することを可能としている。
【００５８】
次に、制御回路基板１０９の詳細な構成について図面を参照して説明する。
【００５９】
図５は、図１中の制御回路基板１０９の支持台１０８近辺の拡大斜視図を示す。
【００６０】
図５および図１を参照すると、制御回路基板１０９は、近赤外線光の波長の発光ダイオードからなる光照射を行うＹ軸発光器１０５と、Ｙ軸発光器１０５からの照射光の反射光を受光し検出するフォトトランジスタからなるＹ軸光検出器１０４と、Ｙ軸発光器１０５からの照射光の焦点をＹ軸ラインパターン９７に合わせＹ軸ラインパターン９７による反射光をＹ軸光検出器１０４に最適に集光するためのＹ軸集光レンズ１０３と、Ｙ軸集光レンズ１０３を固定する固定金具１０６と、近赤外線光の波長の発光ダイオードからなる光照射を行うＸ軸発光器１０２と、Ｘ軸発光器１０２からの照射光の反射光を受光し検出するフォトトランジスタからなるＸ軸光検出器１０１と、Ｘ軸発光器１０２からの照射光の焦点をＸ軸ラインパターン９６に合わせＸ軸ラインパターン９６による反射光をＸ軸光検出器１０１に最適に集光するためのＸ軸集光レンズ１１０と、Ｘ軸集光レンズ１１０を固定する固定金具１０６と、反射光に対する外光の映り込みによる光の減衰及び照射ムラに起因する光学的な検知率の低下を防止するＹ軸発光器１０５とＹ軸光検出器１０４との間の外側両側面に２箇所とＹ軸光検出器１０４の背面の１箇所を囲う遮蔽板１１７ａと、Ｘ軸発光器１０２とＸ軸光検出器１０１の間の両側面に２箇所とＸ軸光検出器１０１の背面の１箇所を囲う遮蔽板１１７ｂと、光の受光検出から光パルス列をデジタル信号へ変換する回路およびクリックボタン６９信号を制御する回路とを含んだ制御回路１０７と、ポインティングボード９０を支持する支持台１０８と、クリックボタン制御回路基板８５からの信号をフレキシブルケーブル８４を介して接続する薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１４と、パーソナルコンピュータ６２本体の薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１３とフレキシブルケーブル１１２を介して接続される薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１１とを具備している。
【００６１】
ここで、各構成部品間の干渉を回避し、パーソナルコンピュータ６２の低背化を実現すべく、制御回路基板１０９上への部品の実装可能エリアおよび部品配置不可エリアについて、図面を参照して説明する。
【００６２】
図６（ａ）、（ｂ）は、制御回路基板１０９の上面図、下面図を各々示し、図中の斜線は、部品配置不可エリアを示す。
【００６３】
図６（ａ）を参照すると、制御回路基板１０９の上面、つまりポインティングボード９０がその上部に組立られる面であり、支持台１０８からＹ軸光検出器１０４間、および支持台１０８からＸ軸光検出器１０１間の斜線部１５１は、Ｙ軸発光器１０５からＹ軸光検出器１０４間、およびＸ軸発光器１０２からＸ軸光検出器１０１間での光の照射及び反射を良好におこない、互いの光学パルスの干渉を避けるため、部品配置不可エリアとしており、制御回路１０７を構成するための制御ＩＣなどの電子・電気部品と、薄型フレキシブルケーブルコネクタ１１４、１１１は、斜線部１５１以外の位置に配置されている。
【００６４】
図６（ｂ）は、制御回路基板１１０９の下面、つまりパーソナルコンピュータ６２と組立てられる面であり、斜線部１７０の示す全面を部品の実装および配置不可エリアとしている。
【００６５】
図７は、制御回路基板１０９上での検知用電極１２０の設けられる位置の詳細を示す図である。
【００６６】
図７を参照すると、検知用電極１２０は、制御回路基板１０９の側面の合計６個所に設けられ、導電性があり、制御回路基板１０９内で接続され、プルアップ抵抗により電源と同電位にクランプされている。
【００６７】
次に、以上のように構成された光学式ポインティングデバイス１の動作に付いて、図面を参照して説明する。
【００６８】
まず、ポインティングボード９０に形成されたＸ軸ラインパターン９６、Ｙ軸ラインパターン９７に照射した照射光をＸ軸光検出器１０１、Ｙ軸光検出器１０４が光学的に検知する動作について説明する。
【００６９】
図８（ａ）は、Ｘ軸ラインパターン９６と照射光との関係を示す図、図８（ｂ）は、Ｙ軸ラインパターン９７と照射光との関係を示す図である。
【００７０】
図８（ａ）を参照すると、Ｘ軸発光器１０２から照射された近赤外光による照射光３４０がポインティングボード９０に照射されると、アルミニウム薄膜から形成されるＸ軸ラインパターン９６上では照射光３４０を反射して、パターンとパターンの間では照射光３４０を遮断し、Ｘ軸ラインパターン９６上で反射した反射光３４１はＸ軸集光レンズ１０３を経てＸ軸光検出器１０１にて結像する。
【００７１】
遮蔽板１１７ｂは、照射光３４０および反射光３４１を外光からの映り込みなどによる悪影響を防ぎ、Ｘ軸ラインパターン９６による光パルス列の誤検出を大幅に低減している。
【００７２】
図８（ｂ）を参照すると、Ｙ軸発光器１０５から照射された近赤外光による照射光３５３がポインティングボード９０に照射されると、Ｘ軸ラインパターン９６を構成するアルミニウム薄膜のパターンとパターンとの間隙を通過した照射光３５３が、Ｙ軸ラインパターン９７を構成する黒色印刷部では照射光３５３を遮断し、黒色印刷部と黒色印刷部との間に照射された場合は、黒色印刷部の上側に形成された反射板３２２より、照射光３５３を反射し、その反射光３５４はＹ軸集光レンズ１０３を経てＹ軸光検出器１０４にて結像する。
【００７３】
遮蔽板１１７ａは、照射光３５３および反射光３５４を外光からの映り込みなどによる悪影響を防ぎ、Ｙ軸ラインパターン９７による光パルス列の誤検出を大幅に低減している。
【００７４】
このＸ軸光検出器１０１、およびＹ軸光検出器１０４は、図示しないが２つのフォトトランジスタから成り、それぞれ光電流を電圧に変換する電流・電圧変換回路によりアナログ信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器により、矩形波のデジタル信号に変換されデータ処理されるが、公知技術である光学式マウスに含まれる制御論理回路と等しく、この制御論理回路の説明は省略する。
【００７５】
次に、ポインティングボード９０の移動により、検知ピン９３が検知用電極１２０と接触したときの制御方法に付いて、図面を参照して説明する。
【００７６】
図９は、検知ピン９３と、検知用電極１２０と、制御回路との接続関係を示す模式図である。
【００７７】
図９を参照すると、既述のように、ポインティングボード９０の構成部材である電導性のある材質からなる反射板３２２と、検知ピン９３と、グラウンド線１１８とは、ポインティングボード９０内部で接続され、グラウンド線１１８は、パーソナルコンピュータ６２本体のグラウンドに接続されることにより、検知ピン９３と、反射板３２２と、グラウンド線１１８とは、いずれもパーソナルコンピュータ６２本体のグラウンドと同電位である。
【００７８】
制御回路基板１０９に備わる検知用電極１２０は、プルアップ４０５処理をおこない、マスク回路４０６と回路接続し、光検出器４０９からの光電流を電圧に変換する電流・電圧変換回路によりアナログ信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器により矩形波のデジタル信号に変換される変換器４１１をマスク回路４０６と接続し、マスク回路４０６と制御回路４１０とを接続し、検知ピン９３が検知用電極１２０と接触する条件を考慮して、制御回路４１０を制御することにより、カーソル６０の移動を制御する。
【００７９】
支持台１０８上を自由に移動するポインティングボード９０に備わる検知ピン９３が検知用電極１２０と接しない場合は、プルアップ４０５処理によりハイレベルの信号がマスク回路４０６に入力され、一方、検知ピン９３が検知用電極１２０と接した場合は、ロウレベルの信号がマスク回路４０６に入力されることにより、検知ピン９３と検知用電極１２０との接触の状態を検知する。
【００８０】
マスク回路４０６は、ヒステリシス機能を持たせることにより、検知ピン９３と検知用電極１２０とが接触もしくは離散するときに必然的に発生するチャタリング（リンキング）の影響を受けなくできる。
【００８１】
次に、検知用電極１２０から入力されるハイレベル、または、ロウレベルの信号をマスク回路４０６が制御して、カーソル６０を同一方向に繰り返し移動する場合の光学式ポインティングデバイス１の制御方法について、図面を参照して説明する。
【００８２】
先ず、Ｙ軸発光器１０５から照射された照射光がポインティングボード９０のＹ軸ラインパターン９７により、照射、遮断を繰り返す反射光となり、Ｙ軸光検出器１０４において光学的なパルス列として変化して、カーソル６０が移動する過程を、Ｙ軸方向について、図１０（ａ）〜図１０（ｉ）を参照して説明する。
【００８３】
図１０（ａ）〜図１０（ｉ）は、ポインティングボード９０をＹ軸方向に移動したときの状態を示す概略平面図である。
【００８４】
下方向へのカーソル６０の移動は、ポインティングボード９０を図１０（ａ）に示す位置から図１０（ｂ）に示す位置の下方向２１５へ移動することで実行できる。
【００８５】
図１０（ａ）の初期状態から下方向２１５へポインティングボード９０を移動することで、Ｙ軸発光器１０５からの照射光２１２はＹ軸ラインパターン９７により、Ｙ軸光検出器１０４では反射光２１４が照射、遮断を繰り返す光パルス列となり、この光パルス列をＹ軸光検出器１０４が認識することによる。
【００８６】
光パルス列は、制御回路によりデジタルデータに変換しＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によってデータ処理され、移動量に応じてカーソル６０が移動するが、この光パルス列からのデータ変換処理方法、および制御回路については、公知技術である光学式マウスの制御論理回路と等しく、詳細記述は省略する。
【００８７】
図１０（ｃ）〜図１０（ｅ）を参照すると、繰り返しカーソル６０を下方向に移動する場合は、ポインティングボード９０を下方向２１５に移動させ、制御回路基板１０９の側面に備わる６箇所のいずれかの検知用電極１２０に、４箇所のいずれかの検知ピン９３と接触させることにより行う。
【００８８】
６箇所の検知用電極１２０は、全て、制御回路基板１０９内で接続されており、また、４箇所の検知ピン９３もポインティングボード９０内で接続されており、指定する検知用電極１２０と検知ピン９３との組み合わせで接触させる必要はなく、６箇所のいずれの検知用電極１２０が、４箇所のいずれの検知ピン９３と接触しても、接触を検知する。
【００８９】
図９にて既述のように、接触により検知用電極１２０から入力されるハイレベルからロウレベルに変化する信号を受信したマスク回路４０６は、パーソナルコンピュータ６２本体に対してカーソル６０の移動を停止する信号を送信することにより、ＣＰＵ（図示せず）は、カーソル６０の移動を停止する処理をおこなう。
【００９０】
ここで、カーソル６０の停止、および、移動の制御処理プログラムをフローチャートで示す図１２を参照して、検知ピン９３が検知用電極１２０と接触することによるカーソル６０の停止、および、移動の制御方法に付いて説明する。
【００９１】
ポインティングボード９０がそれ以上移動不可能な限界へ移動することでポインティングボード９０に備わる検知ピン９３が、検知用電極１２０と接触する（Ｓ１）ことにより、接続する制御回路４１０が接触を検知して、カーソル６０の移動を停止する（Ｓ２）。
【００９２】
検知用電極１２０と検知ピン９３とが再接触するか否かを判断して（Ｓ３）、再接触しない場合は、カーソル６０は停止のままの状態となり、再接触した場合は、カーソル６０の移動を実行させ（Ｓ４）、再びカーソル６０が移動可能となる。
【００９３】
次に、図１０（ｄ）に示すようにポインティングボード９０を上方向２１６に移動させ、検知ピン９３が検知用電極１２０に再び接触する状態、つまり検知用電極１２０から入力されるハイレベルからロウレベルに変化する信号を受信したマスク回路４０６が、パーソナルコンピュータ６２本体に対してカーソル６０の移動を行う信号を送信することにより、ＣＰＵは、カーソル６０の移動を行う処理をおこない、再びカーソル６０が動作可能となり、図１０（ｅ）に示すように、通常の移動時の操作と同じく下方向２１５へポインティングボード９０を移動することで、Ｙ軸発光器１０５からの照射光２１２はＹ軸ラインパターン９７により、Ｙ軸光検出器１０４では照射、遮断を繰り返す反射光２１４となる光パルス列を検出する。
【００９４】
繰り返してカーソル６０を下方向へ移動する場合は、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）、図１０（ｅ）の順を繰り返すことにより可能となる。
【００９５】
また、上方向へのカーソル６０移動は、ポインティングボード９０を図１０（ａ）、図１０（ｆ）の上方向２１６に移動することで実現できる。
【００９６】
図１０（ａ）の初期状態から図１０（ｆ）の状態に上方向２１６へポインティングボード９０を移動することで、Ｙ軸発光器１０５からの照射光２１２はＹ軸ラインパターン９７により、Ｙ軸光検出器１０４では反射光２１４は照射、遮断を繰り返す光パルス列となり、この光パルス列をＹ軸光検出器１０４が認識することによる。
【００９７】
繰り返してカーソル６０を上方向に移動する場合は、図１０（ｇ）に示すように、制御回路基板１０９の側面に備わる検知用電極１２０に検知ピン９３が接触するまでポインティングボード９０を上方向２１６に移動させ、カーソル６０の動作を停止させる。
【００９８】
その後、図１０（ｈ）に示すようにポインティングボード９０を下方向２１５に移動させ、検知用電極１２０と検知ピン９３が接触することにより、制御回路４１０が接触を検知して、再びカーソル６０を動作可能となり、図１０（ｉ）に示すように、通常の移動時の操作と同じく上方向２１６へポインティングボード９０を移動することで、Ｙ軸発光器１０５からの照射光２１２がＹ軸ラインパターン９７により、Ｙ軸光検出器１０４では、照射、遮断を繰り返す反射光２１４となる光パルス列を検出する。
【００９９】
繰り返してカーソル６０を上方向へ移動する場合は、図１０（ｇ）、図１０（ｈ）、図１０（ｉ）の順を繰り返すことにより可能となる。
【０１００】
次に、Ｘ軸発光器１０２から照射された照射光がポインティングボード９０のＸ軸ラインパターン９６により、照射、遮断を繰り返す反射光となり、Ｘ軸光検出器１０１において光学的なパルス列として変化して、カーソル６０が移動する過程を、Ｘ軸方向について、図１１（ａ）〜図１１（ｉ）を参照して説明する。
【０１０１】
図１１（ａ）〜図１１（ｉ）は、ポインティングボード９０をＸ軸方向に移動したときの状態を示す概略平面図である。
【０１０２】
左方向へのカーソル６０移動は、ポインティングボード９０を図１１（ａ）に示す位置から図１１（ｂ）に示す位置へ、左方向２３４に移動することで実施できる。
【０１０３】
図１１（ａ）の初期状態から左方向２３４へポインティングボード９０を移動することで、Ｘ軸発光器１０２からの照射光２３０は、Ｘ軸ラインパターン９６により、Ｘ軸光検出器１０１では反射光２３３は照射、遮断を繰り返す光パルス列となり、この光パルス列をＸ軸光検出器１０１が認識することによる。
【０１０４】
図１１（ｃ）〜図１１（ｅ）を参照すると、繰り返しカーソル６０を左方向に移動する場合は、ポインティングボード９０を左方向２３４に移動させ、制御回路基板１０９の側面に備わる６箇所のいずれかの検知用電極１２０と、４箇所のいずれかの検知ピン９３とを接触させることにより行う。
【０１０５】
６箇所の検知用電極１２０は、全て制御回路基板１０９内で接続されており、また、４箇所の検知ピン９３は、ポインティングボード９０内で接続されており、指定する検知用電極１２０と検知ピン９３との組み合わせで接触させる必要はなく、６箇所のいずれの検知用電極１２０が、４箇所のいずれの検知ピン９３と接触しても、接触を検知することができる。
【０１０６】
接触により検知用電極１２０から入力されるハイレベルからロウレベルに変化する信号を受信したマスク回路４０６は、パーソナルコンピュータ６２本体に対してカーソル６０の移動を停止する信号を送信することにより、ＣＰＵは、カーソル６０の移動を停止する処理をおこなう。
【０１０７】
ＣＰＵは、図１２に示すフローチャートに従い、以下の動作を行わない限り、カーソル６０の移動を継続して停止する。
【０１０８】
図１１（ｄ）に示すようにポインティングボード９０を右方向２３８に移動させ、検知ピン９３が検知用電極１２０に再び接触する状態、つまり検知用電極１２０から入力されるハイレベルからロウレベルに変化する信号を受信したマスク回路４０６が、パーソナルコンピュータ６２本体に対してカーソル６０移動を行う信号を送信することにより、ＣＰＵは、カーソル６０の移動をおこなう処理を行い、再びカーソル６０が動作可能となり、図１１（ｅ）に示すように、通常の移動時の操作と同じく左方向２３４へポインティングボード９０を移動することで、Ｘ軸発光器１０２からの照射光２３０はＸ軸ラインパターン９６により、Ｘ軸光検出器１０１では照射、遮断を繰り返す反射光２３３となる光パルス列を検出する。
【０１０９】
繰り返してカーソル６０を左方向へ移動する場合は、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）、図１１（ｅ）の順を繰り返すことにより可能となる。
【０１１０】
また、右方向へのカーソル６０移動は、ポインティングボード９０を図１１（ａ）、図１１（ｆ）の右方向２３８に移動することで実現できる。
【０１１１】
図１１（ａ）の初期状態から右方向２３８へポインティングボード９０を移動することで、Ｘ軸発光器１０２からの照射光２３０はＸ軸ラインパターン９６により、Ｘ軸光検出器１０１では反射光２３３は照射、遮断を繰り返す光パルス列となり、この光パルス列をＸ軸光検出器１０１が認識することによる。
【０１１２】
繰り返してカーソル６０を右方向に移動する場合は、図１１（ｇ）に示すように、制御回路基板１０９の側面に備わる検知用電極１２０と検知ピン９３とが接触するまでポインティングボード９０を右方向２３８に移動させて、カーソル６０の動作を停止させる。
【０１１３】
その後、図１１（ｈ）に示すように、ポインティングボード９０を左方向２３４に移動させ、検知用電極１２０と検知ピン９３とを接触させることにより、制御回路４１０が接触を検知して、再びカーソル６０を動作可能となり、図１１（ｉ）に示すように、通常の移動時の操作と同じく右方向２３８へポインティングボード９０を移動することで、Ｘ軸発光器１０２からの照射光２３０は、Ｘ軸ラインパターン９６によりＸ軸光検出器１０１では照射、遮断を繰り返す反射光２３３となる光パルス列を検出する。
【０１１４】
繰り返してカーソル６０を右方向へ移動する場合は、図１１（ｇ）、図１１（ｈ）、図１１（ｉ）の順を繰り返すことにより可能となる。
【０１１５】
上述のように、本発明の光学式ポインティングデバイス１は、機械可動部となるポインティングボード９０を二次元可動の平面内可動にすることにより、低背化が図られ、ノート型パーソルコンピュータ６２に代表される高さ、スペースの限られた装置で一体化にして使用することができるという効果がある。
【０１１６】
また、可動部の部品点数を大幅に低減できることにより、部品コスト、組み立てコストの低減、および部品、組み立ての管理コストの低減ができ、且つ、製造ラインでの歩留まり、および、信頼性を向上させることができ、更に自動組立化にも対応可能になるという効果がある。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学式ポインティングデバイスは、機械可動部として、二次元可動の平面内可動を行うポインティングボードを設けることにより、機械可動部の構造が簡素化されると共に低背化が図られ、高さ、スペースの限られた装置で一体化にして使用することができるという効果がある。
【０１１８】
また、可動部の部品点数を大幅に低減できることにより、部品コスト、組み立てコストの低減、および部品、組み立ての管理コストの低減ができ、且つ、製造ラインでの歩留まり、および、信頼性を向上させることができ、自動組立化にも対応可能になるという効果がある。
【０１１９】
更に、ポインティングボードに移動操作用の突起部と移動方向の目印となる正方向ラインとを設けたことにより、ディスプレイ画面上のカーソルが、ポインティングボードと同一指示方向に移動するため、ポインティング指示に優れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学式ポインティングデバイスの構成分解斜視図である。
【図２】本発明の光学式ポインティングデバイスがパーソナルコンピュータに実装された状態の外観を示す概略斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、ポインティングボードの上平面図、図３（ｂ）は、ポインティングボードの正面図、図３（ｃ）は、ポインティングボードの下平面図である。
【図４】図３（ａ）中のＢＢ断面図である。
【図５】制御回路基板の支持台近辺の拡大斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、制御回路基板上の部品実装禁止エリアを斜線で示す上面図、図６（ｂ）は、部品実装禁止エリアを斜線で示す下面図である。
【図７】制御回路基板上での検知用電極の設けられる位置の詳細図である。
【図８】図８（ａ）は、ポインティングボードに形成するＸ軸ラインパターンと照射光との関係を示す側面視図、図８（ｂ）は、ポインティングボードに形成するＹ軸ラインパターンと照射光との関係を示す側面視図である。
【図９】検知ピンと、検知用電極と、制御回路との接続関係を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｉ）は、ポインティングボードをＹ軸方向に移動したときの各種状態を示す概略平面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｉ）は、ポインティングボードをＸ軸方向に移動したときの各種状態を示す概略平面図である。
【図１２】カーソルの停止、および、移動の制御処理方法を示すフローチャートである。
【図１３】従来の光学式トラックボールの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１４】図１３中の矢視Ａを示す図である。
【図１５】図１３中のエンコーダ輪の詳細図である。
【符号の説明】
１ 光学式ポインティングデバイス
１０ 光学式トラックボール
１１、７６ 右クリックボタンカバー
１２、７５ 左クリックボタンカバー
１３、７９ 上部ハウジングカバー
１４ Ｘ軸シャフトエンコーダ
１５、８１ 右クリックボタン
１６、８０ 左クリックボタン
１７ 制御回路基板
１８ 空間
１９ ボール
２０、３５ ローラ
２１、３２ シャフト
２２、３１ エンコーダ輪
２３、３０ 光検出器
２４、３３ 発光器
２５、３４ 支柱
２６ 下部ハウジングカバー
２７ ネジ
２８ Ｙ軸シャフトエンコーダ
４３ 回転ローラ
４４ 加圧バネ
４５ 押圧ローラ
５２ スリット
６０ カーソル
６１ 画面
６２ パーソナルコンピュータ
６６ キーボード
６８ 親指
６９ クリックボタン
７４ ガイド
７７ ネジ
７８ 開口部
８２ ネジ
８３、１１１ 薄型フレキシブルケーブルコネクタ
８４、１１２ フレキシブルケーブル
８５ クリックボタン制御回路基板
９０ ポインティングボード
９１ 突起部
９２ 正方向ライン
９３ 検知ピン
９６ Ｘ軸ラインパターン
９７ Ｙ軸ラインパターン
１０１ Ｘ軸光検出器
１０２ Ｘ軸発光器
１０３ Ｙ軸集光レンズ
１０４ Ｙ軸光検出器
１０５ Ｙ軸発光器
１０６ 固定金具
１０７ 制御回路
１０８ 支持台
１０９ 制御回路基板
１１０ Ｘ軸集光レンズ
１１３、１１４ 薄型フレキシブルケーブルコネクタ
１１６ ネジ
１１７ａ、１１７ｂ 遮蔽板
１１８ グラウンド線
１２０ 検知用電極
１５１、１７０ 斜線部
２１２ 照射光
２１４ 反射光
２１５ 下方向
２１６ 上方向
２３０ 照射光
２３３ 反射光
２３４ 左方向
２３８ 右方向
３０５ Ｙ軸正方向ライン
３０６ Ｘ軸正方向ライン
３０７ 囲みエリア内
３２１ 保護シート
３２２ 反射板
３２４ 透明接着剤
３２５ 心材
３２６ 透明接着剤
３２７ 下面フィルム
３３０ ハードコート膜
３４０ 照射光
３４１ 反射光
３５３ 照射光
３５４ 反射光
４０５ プルアップ
４０６ マスク回路
４０９ 光検出器
４１０ 制御回路
４１１ 変換器
Claims (20)
- コンピュータのディスプレイ画面上のカーソルの移動を行う光学式ポインティングデバイスであって、相互に直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に設けられたストライプ状のラインパターンと突起部とを備えたポインティングボードと、前記ポインティングボード上面を覆い前記ポインティングボードの前記突起部周囲に設けられる開口部と左クリックボタンカバーと右クリックボタンカバーとを備えた上部ハウジングカバーと、前記左クリックボタンカバーと前記右クリックボタンカバーの直下に各々配置される左クリックボタンと右クリックボタンと第一薄型フレキシブルケーブルコネクタとが実装され前記上部ハウジングカバー下面に取り付け固定されるクリックボタン制御回路基板と、前記ポインティングボードを支持する支持台と前記ラインパターンに光照射を行う発光器と前記ラインパターンからの照射光の反射または遮断による光学的変化を検出する光検出器と前記光検出器の信号と前記左クリックボタンおよび右クリックボタンの信号を制御する制御回路とを備えた制御回路基板とを有し、前記ポインティングボードは、移動範囲の限界となる位置検知用の複数の検知ピンとグラウンド線とを下面側に有し、前記検知ピンと前記グラウンド線は、共に前記ポインティングボードの反射板と接続され、前記制御回路基板は、導電性の複数の検知用電極を側面に有し、前記検知用電極と前記検知ピンとが接触したとき、前記ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知する手段を有することを特徴とする光学式ポインティングデバイス。
- 前記ポインティングボードは、前記突起部を操作することにより、前記支持台上を任意方向に移動することを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記突起部は、表面に滑り防止処理を施したことを特徴とする請求項１または２記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記ポインティングボードは、前記突起部の周辺に移動方向を示す目印となるＸ軸正方向ラインおよびＹ軸正方向ラインを有することを特徴とする請求項１または２記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記ポインティングボードは、透明な心材と、前記心材の下面に透明接着材を介して接着される透明な下面フィルムと、前記下面フィルムに規則正しい平行なストライプ状のパターンが印刷されたＸ軸ラインパターンと、前記Ｘ軸ラインパターン上に形成されるハードコート膜と、前記心材の上面に透明接着材を介して形成される規則正しい平行なストライプ状のパターンで黒色に印刷されたＹ軸ラインパターンと、前記Ｙ軸ラインパターン上に設けられる前記反射板と、前記反射板に貼付される保護シートとを有することを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記心材は、アクリル樹脂であることを特徴とする請求項５記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記Ｘ軸ラインパターンは、アルミニウム材質の薄膜からなることを特徴とする請求項５記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記ハードコート膜は、加熱硬化処理を施したガラス質の硬化皮膜または光硬化性アクリル樹脂の硬化被膜からなることを特徴とする請求項５記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記反射板は、導電性のある材料からなることを特徴とする請求項５記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記Ｘ軸ラインパターンへの照射光は、前記アルミニウム材質の薄膜から反射され、前記Ｙ軸ラインパターンへの照射光は、前記反射板から反射されることを特徴とする請求項５記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記グラウンド線は、前記コンピュータ本体のグラウンドと接続され、複数の前記検知ピンは、前記コンピュータ本体のグラウンドレベルと同電位であることを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記支持台は、前記ハードコート膜との間での摩擦係数の小さい材料からなることを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記制御回路基板は、前記Ｘ軸ラインパターンおよび前記Ｙ軸ラインパターンからの反射光に対して外光の映り込みを防止する遮蔽板を各々有することを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記制御回路基板は、前記クリックボタン制御回路基板上の前記第一薄型フレキシブルケーブルコネクタとフレキシブルケーブルを介して接続される第二薄型フレキシブルケーブルコネクタと、前記コンピュータ本体とフレキシブルケーブルを介して接続される第三薄型フレキシブルケーブルコネクタとを有することを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記制御回路基板は、前記ポインティングボードを同一方向に繰り返して移動する場合、前記ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知して前記カーソルの動作を停止して、次に前記ポインティングボードを所定の位置に引き戻したことを電気的に検知することにより、再び前記カーソルが移動可能となるステート制御を行うマスク回路を有することを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記発光器は、近赤外線光の波長の発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- 前記光検出器は、フォトトランジスタからなることを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングデバイス。
- コンピュータのディスプレイ画面上のカーソルの移動を行う光学式ポインティングデバイスの制御方法であって、相互に直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に設けられたストライプ状のラインパターンと突起部とを備えたポインティングボードを前記突起部の操作により任意方向に移動することにより、制御回路基板に設けられた発光器からの照射光が前記ラインパターンを横断することによる照射光の反射または遮断による光学的変化を光パルス列として光検出器で検出し、前記ポインティングボードの移動方向と移動量とに応じた座標情報を電気信号に変換する制御を行い、前記制御回路基板は、導電性の複数の検知用電極が側面に配置され、移動範囲の限界となる位置検知用の複数の検知ピンが下面側に配置された前記ポインティングボードの移動により、前記検知用電極と前記検知ピンとが接触したとき、前記ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知する制御を行うことを特徴とする光学式ポインティングデバイスの制御方法。
- 前記制御回路基板は、前記ポインティングボードを同一方向に繰り返して移動する場合、マスク回路により、前記ポインティングボードの移動範囲の限界を電気的に検知して前記カーソルの動作を停止して、次に前記ポインティングボードを所定の位置に引き戻したことを電気的に検知し、再び前記カーソルが移動可能となるステート制御を行うことを特徴とする請求項１８記載の光学式ポインティングデバイスの制御方法。
- 請求項１８乃至１９の何れか１項記載の制御を実行させるための光学式ポインティングデバイスの制御プログラムを記録した記録媒体。
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