JP3734137B2 - 方向指示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、方向指示装置に関し、特に、イメージセンサ技術により座標入力する操作性良好、保守不要な方向指示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
コードを介してコンピュータに接続してコンピュータの表示装置におけるカーソル位置を指示する方向指示装置として、従来、平面上を移動するボールの移動量をXY軸座標に変換してX軸座標信号およびY軸座標信号を得るマウスの如き方向指示装置が汎用されている。このボールが平面上を移動する接触式のマウスは、塵埃によるマウスの汚染に起因して動作不良を生ずる恐れがあるので、ボールの清掃を含むマウスの保守をしなければならない。以上の事情から、XY軸座標信号を得るにボールを使用しないで光学的にXY軸座標信号を得る非接触式の方向指示装置が開発されている。この非接触式の方向指示装置として、イメージ処理座標変換集積回路を使用して移動量および向きを検出し、この検出結果をXY軸座標信号に変換して出力する方向指示装置が実用に供されている。以下、これを図3を参照して簡単に説明する。
【0003】
図3において、1は合成樹脂材料より成る上側ケースを示す。この上側ケース1は高さの低い円筒状に構成され、上壁は外側に凸に湾曲している。
2は上側ケース1を閉塞する下側ケースを示す。下側ケース2の底壁は平面に形成されている。下側ケース2の中心部には、ケースと同軸的にレンズ固定開孔21が形成されている。この下側ケース2は、後でその開口部端面を上側ケース1の開口部端面に突き合わせ接合して一体化される。
【0004】
3はレンズ部材であり、下側ケース2のレンズ固定開孔21に嵌合して接合される。レンズ部材3は、下側ケース2のレンズ固定開孔21に接合される環状鍔部31と、環状鍔部31の内周縁部からテーパ状に垂下して一体に構成される透明なレンズ保持部32と、レンズ保持部32の下端周縁部に一体に構成されるレンズ33とにより構成される。ここで、レンズ33の光軸は下側ケース2の中心軸と共軸である。レンズ部材3は、後で、環状鍔部31の外周縁部を下側ケース2のレンズ固定開孔21に突き合わせ接合される。
【0005】
5はプリント配線基板である。このプリント配線基板5は上側ケース1の内側面に係合固定されている。プリント配線基板5の中心部には中心開孔51が形成されている。プリント配線基板5は、ケーブル52を介して、コンピュータ、電源その他の外部回路装置に接続している。
7はイメージ処理座標変換集積回路である。イメージ処理座標変換集積回路7は下面に光案内部71を有している。そして、このイメージ処理座標変換集積回路7は、光案内部71の中心軸および先のレンズ33の光軸と共通する中心軸を有するイメージセンサ72を内部に具備している。イメージ処理座標変換集積回路7は、光案内部71をプリント配線基板5の中心開孔51に嵌合させてプリント配線基板5の中心部上面に取り付けられる。これにより、光案内部71の中心軸、レンズ33の光軸およびイメージセンサの中心軸は共軸に設定される。イメージ処理座標変換集積回路7はプリント配線基板5に電気的に接続している。
【0006】
8はプリント配線基板5の下面に取り付けられる発光ダイオードである。この発光ダイオード8は、プリント配線基板5のプリント配線を介して電源に接続され、点灯発光せしめられる。
6はプリント配線基板5の下面に取り付けられるスイッチであり、図示されない操作部により制御される。このスイッチ6はプリント配線基板5のプリント配線に電気的に接続している。
【0007】
ここで、以上の方向指示装置の動作について説明する。方向指示装置は下側ケース2の平面に形成される底壁を反射面Sに接して載値されている。発光状態とされた発光ダイオード8の放射する光は、透明なレンズ保持部32を介して反射面Sを照射し、その表面Sの像をレンズ33および光案内部71を介してイメージ処理座標変換集積回路7のイメージセンサに結像している。方向指示装置を水平方向において或る一方方向に移動させると、移動中の反射面Sの像は時々刻々イメージ処理座標変換集積回路7のイメージセンサに結像する。イメージ処理座標変換集積回路7は、このイメージセンサの結像パターンの認識と演算処理を毎秒1500回の割合の高速で実施する。この結像パターンの認識と演算処理の内容は、イメージセンサの特定の微小領域について直前の結像パターンと現在の結像パターンとを比較し、結像パターンの移動方向および移動量を演算処理することである。この認識演算処理をイメージセンサの全領域について実行する。この結像パターンの移動方向と移動量に基づいてX軸座標信号およびY軸座標信号を求め、ケーブル52を介してコンピュータに送信する(以上の方向指示装置の詳細は、特公平5−3012号公報 参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、以上の方向指示装置に微小凹凸面の粗面を有する操作板を組み合わせて、従来、トラックボールと称されている方向指示装置と同等に取り扱うに好適な非接触式の方向指示装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1:内蔵するイメージセンサ72に時々刻々結像する移動中の反射面Sの像を認識、比較演算処理して反射面の移動方向および移動量を求めるイメージ処理座標変換集積回路7を具備し、反射面Sを照射する光源8を具備し、反射面Sを有する強磁性材料より成る操作板9を具備し、ハウジング10の上面に操作板9を吸引する永久磁石4を具備する方向指示装置を構成した。
【0010】
そして、下側ケース1およびこれを閉塞する上側ケース2より成るハウジング10を具備し、上側ケース2上面のレンズ固定開孔21に固定される環状鍔部31と、環状鍔部31の内周縁部からテーパ状に垂下して一体に構成される透明なレンズ保持部32と、レンズ保持部32の下端周縁部に光軸をイメージセンサ72の中心軸に共通にして一体に構成されるレンズ33より成るレンズ部材3を具備し、永久磁石4をレンズ部材3の環状鍔部31に周方向に等角度間隔に埋設した方向指示装置を構成した。
【0011】
また、請求項2:請求項1に記載される方向指示装置において、上側ケース2を断面円筒状に構成し、操作板9を上側ケース2上面の直径のおよそ1/2の直径の円板に構成した方向指示装置を構成した。
更に、請求項3:請求項2に記載される方向指示装置において、上側ケース2の上面周縁に環状隆起部22を形成した方向指示装置を構成した。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図1を参照して説明する。
1は合成樹脂材料より成る下側ケースを示す。この下側ケース1は高さの低い円筒状に構成され、底壁は外側に凸に湾曲している。
2は下側ケース1を閉塞する上側ケースを示す。下側ケース1とこの上側ケース2によりハウジング10を構成している。この上側ケース2の外表面は平面に形成されている。上側ケース2の中心部には、ケースと同軸的にレンズ固定開孔21が形成されている。この上側ケース2は、後でその開口部端面を下側ケース1の開口部端面に突き合わせ接合して一体化される。
【0013】
3はレンズ部材であり、上側ケース2のレンズ固定開孔21に嵌合して接合される。レンズ部材3は、上側ケース2のレンズ固定開孔21に接合される環状鍔部31と、環状鍔部31の内周縁部からテーパ状に垂下して一体に構成される透明なレンズ保持部32と、レンズ保持部32の下端周縁部に一体に構成されるレンズ33とにより構成される。ここで、レンズ33の光軸は上側ケース2の中心軸と共軸である。レンズ部材3は、後で、環状鍔部31の外周縁部を上側ケース2のレンズ固定開孔21に突き合わせ接合される。
【0014】
4は永久磁石を示す。この永久磁石4は、レンズ部材3の環状鍔部31の下面に周方向に等角度間隔に4個埋設されている。
5はプリント配線基板である。このプリント配線基板5は下側ケース1の内側面に係合固定されている。プリント配線基板5の中心部には中心開孔51が形成されている。プリント配線基板5は、ケーブル52を介して、コンピュータ、電源その他の外部回路装置に接続している。
【0015】
6はプリント配線基板5の上面に取り付けられるスイッチであり、図示されない操作部により制御される。このスイッチ6はプリント配線基板5のプリント配線に電気的に接続している。
7はイメージ処理座標変換集積回路である。イメージ処理座標変換集積回路7は上面に光案内部71を有している。そして、このイメージ処理座標変換集積回路7は、光案内部71の中心軸および先のレンズ33の光軸と共通する中心軸を有するイメージセンサ72を内部に具備している。イメージ処理座標変換集積回路7は、光案内部71をプリント配線基板5の中心開孔51に嵌合した状態で、プリント配線基板5の中心部下面に取り付けられている。この取り付け状態において、光案内部71の中心軸、レンズ33の光軸およびイメージセンサの中心軸は共軸に設定される。そして、イメージ処理座標変換集積回路7はプリント配線基板5に電気的に接続している。
【0016】
8はプリント配線基板5の上面に取り付けられる発光ダイオードである。この発光ダイオード8は、プリント配線基板5のプリント配線を介して電源に接続され、点灯発光せしめられる。
ここで、図1(c)を参照して操作板を説明する。操作板9は、微小凹凸の反射面を有する粗面シート91と、磁性材料シート92と、磁性材料シート92を被覆する保護シート93より成り、円板状に構成される。操作板9は、レンズ部材3の環状鍔部31の下面に埋設される永久磁石4により、レンズ部材3上面およびその近傍に吸引保持される。この操作板9は、一実施例においては、上側ケース2の上面の直径のおよそ1/2の直径の円板に構成する。
【0017】
以下、方向指示装置の動作について説明する。発光状態にされた発光ダイオード8の放射する光は、透明なレンズ保持部32を介して操作板9の粗面シート91の下面を照射し、その下面の像をレンズ33および光案内部71を介してイメージ処理座標変換集積回路7のイメージセンサに結像している。
ここで、レンズ部材3上面およびその近傍に吸引保持された状態にある操作板9を手指により操作し、水平方向において或る一方方向に移動させると、移動中の粗面シート91の下面の像は時々刻々イメージ処理座標変換集積回路7のイメージセンサに結像されることになる。イメージ処理座標変換集積回路7は、イメージセンサの結像パターンの認識と演算処理を毎秒1500回の割合の高速で実施する。この結像パターンの認識と演算処理の内容はイメージセンサの特定の微小領域について直前の結像パターンと現在の結像パターンとを比較し、結像パターンの移動方向および移動量を相関演算処理することである。この認識演算処理をイメージセンサの全領域について実行する。この結像パターンの移動方向と移動量に基づいてX軸座標信号およびY軸座標信号を求め、ケーブル52を介してコンピュータに送信する。
【0018】
操作板9は、磁性材料シート92がレンズ部材3の環状鍔部31の下面に埋設される永久磁石4により吸引状態にあり、手指により水平方向に操作するに際して平面に形成される上側ケース2の外表面から容易には離脱することはなく、安定に保持される。操作板9が上側ケース2の外表面から頻繁に脱落して操作が中断される恐れを抱く必要はない。
ところで、操作板9を手指により水平方向に操作してカーソルを或る一方の向きである矢印の向きに移動し得る範囲は、最大で操作板9の直径の範囲である。即ち、操作板9が9aの状態にあって矢印の向きに移動している場合、操作板9の粗面シート91の下面の像をイメージ処理座標変換集積回路7のイメージセンサに結像され、この結像パターンの移動方向と移動量に基づいてX軸座標信号およびY軸座標信号を求めることができる。ところで、操作板9の直径の範囲を超えて操作板9を同一の向きに更に移動すると、操作板9の進行方向後端部が9bに示される如くレンズ33上面から外れ、発光ダイオード8の放射する光は直進してイメージ処理座標変換集積回路7のイメージセンサに結像しなくなる。光がイメージセンサに結像しなくなることは、ボールを使用する従来のマウスにおいてマウスをパッド面から持ち上げて、カーソル移動を停止することに対応する。ここで、操作板9を9cに示される如くレンズ33上面から外れた経路に沿って移動し、9aに示される状態に戻す。この状態はマウスをパッド面から持ち上げた状態からパッド面に再び載置したことに対応する。操作板9を先の向きと同一の向きに操作することにより、引き続いてカーソルの同一向きの移動を再開することができる。
【0019】
図2を参照するに、この実施例においては、操作板9を上側ケース2上面の直径のおよそ1/2の直径の円板に構成している。そして、上側ケース2の上面周縁に環状隆起部22を形成している。この構成を採用することにより、操作板9の操作、取り扱いを容易にすることができる。特に、カーソルの同一向きの移動を引き続いて繰り返すに際して、操作板9は行程を環状隆起部22により9bの状態に制限され、この状態から環状隆起部22に沿って案内しながら操作板9を9cの状態に復帰することができる。即ち、操作板9は9bの状態から脱落する恐れはなく、9cの状態に復帰する場合にレンズ33上面を誤って塞いでカーソル移動の再開をする恐れはなくなる。
【0020】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明は、トラックボールと同等に取り扱うことができるイメージ処理座標変換集積回路を使用した非接触式の方向指示装置を提供する。この方向指示装置は、磁性材料シートより成る操作板とこれを保持する永久磁石によりイメージ面を確保し、操作性良好であると共に内部に塵埃の侵入しない保守の容易なものである。そして、上側ケースの上面周縁に環状隆起部を形成することにより、操作板の操作性は更に改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図。
【図2】他の実施例を説明する図。
【図3】従来例を説明する図。
【符号の説明】
1 下側ケース
10 ハウジング
2 上側ケース
21 レンズ固定開孔
22 環状隆起部
3 レンズ部材
31 環状鍔部
32 レンズ保持部
33 レンズ
4 永久磁石
7 イメージ処理座標変換集積回路
72 イメージセンサ
8 光源
9 操作板
91 粗面シート
92 磁性材料シート
S 反射面
Claims (3)
- 内蔵するイメージセンサに時々刻々結像する移動中の反射面の像を認識、比較演算処理して反射面の移動方向および移動量を求めるイメージ処理座標変換集積回路を具備し、
反射面を照射する光源を具備し、
反射面を有する強磁性材料より成る操作板を具備し、
下側ケースおよびこれを閉塞する上側ケースより成るハウジングを具備し、
上側ケース上面のレンズ固定開孔に固定される環状鍔部と、環状鍔部の内周縁部からテーパ状に垂下して一体に構成される透明なレンズ保持部と、レンズ保持部の下端周縁部に光軸をイメージセンサの中心軸に共通にして一体に構成されるレンズより成るレンズ部材を具備し、
レンズ部材の環状鍔部に周方向に等角度間隔に埋設し、ハウジング上面に操作板を吸引する永久磁石を具備することを特徴とする方向指示装置。 - 請求項1に記載される方向指示装置において、
上側ケースを断面円筒状に構成し、
操作板を上側ケース上面の直径のおよそ1/2の直径の円板に構成したことを特徴とする方向指示装置。 - 請求項2に記載される方向指示装置において、
上側ケース上面周縁に環状隆起部を形成したことを特徴とする方向指示装置。
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