JPH0275013A - 変量を符号化する方法と装置 - Google Patents

変量を符号化する方法と装置

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JPH0275013A
JPH0275013A JP1186203A JP18620389A JPH0275013A JP H0275013 A JPH0275013 A JP H0275013A JP 1186203 A JP1186203 A JP 1186203A JP 18620389 A JP18620389 A JP 18620389A JP H0275013 A JPH0275013 A JP H0275013A
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JP
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ball
sensing
rotation
axis
movement
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JP1186203A
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Nicholas C Wislocki
ニコラス　シー．ウイスロッキ
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Philips Nuclear Medicine Inc
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Picker International Inc
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03549—Trackballs
    • G—PHYSICS
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G06F3/0312—Detection arrangements using opto-electronic means for tracking the rotation of a spherical or circular member, e.g. optical rotary encoders used in mice or trackballs using a tracking ball or in mouse scroll wheels

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の技術分野 本発ＥＡは変量を符号化する方法および装置に関するも
のである。
本発明は、三軸に対するビデオ表示装置の一部のオペレ
ータ操作に応用可能である。例えば、本発明の装置はＣ
ＩＬＴ（陰極線管）スクリーン上のカーソルであるとか
、その一部を垂直、水平方向に移動させたり、あるいは
回転させる、すなわち三軸操作するのに用いることがで
きる。
このような操作は対象（例えば医学的な診断像）を運動
させたり、整列させたり、あるいは位置ぎめするために
行なう。
本発明は、また、家庭内計算機端末、ビデオゲーム、Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭシステム等のためのカーソル操作に応用可
能である。
←）従来の技術 従来、２つか３つの変量を符号化しうるトラックボール
状になっている装置が容易に入手可能でらった。典型的
には、２つの変量を符号化可能なトラックボールは、２
つの垂直なローラ上に支持されていた。前記ボールとロ
ーラ間の摩擦係合によって、該ボールが各ローラの対応
する回転に変換されるようにしている。よシ詳細に述べ
れば、名ローラの回転はローラの中実軸に平行な軸まわ
りにボールの回転を示している。各ローラには変換器が
接続されており、対応するローラの回転を電気信号、例
えば各回転の増分に対する電気パルス信号に変換する。
３つの変量を符号化できるトラックボー・ルに対しては
、第５のローラが該ボールと摩擦係合で位置ぎめされて
いた。通常、５つのローラは対角座標に平行なそれらの
中心軸により位置ぎめされていた。更に詳細に述べれば
、第１の四−ラは前記ボールの左右の回転運動を測定す
るように位置ぎめされ、第２のローラは前記ボールの前
後の回転を測定するように、そして第３のローラは垂直
軸まわりにボールの回転を測定するように位置ぎめされ
ている。
ボール回転させ、最初に述べ九二軸まわりに符号するた
めに、該ボールをつかみ、それを所望の方向に押すこと
ができる。そして垂直軸まわりに符号化するために、指
でボールをつかみ捩らなければならない。
（ハ）従来技術の問題点 ６つの変量を符号化できる従来技術によるボールについ
ての問題の一つは、特に小径のボールは第５の軸または
垂直軸まわりに符号するのが困難である点であった。殆
んどのオペレータは十分に細かなモータの技術と水平軸
の一方または双方まわり回転させずに垂直軸重わりにボ
ールを回転させるための座標を欠いている。例えば、多
くのオペレータは、回転の中心を移動させずに表示され
たカーソルを回転することができなかった。
に）発明の目的 したがって本発明の１つの目的は上記の問題点を解決す
るための変量を符号化する方法と装置とを提供すること
にある。
本発明による第１の特徴は、回転可能に取付けられたボ
ール（Ａ）、第１の軸に対して前記ボールの回転を感知
する第１の感知手段、第２の軸に対して前記ボールの回
転を感知する第２の感知手段とを有し、変量（ｘ、ｙ、
ｚｔたけθ）を符号化する方法において、前記ボールま
わりにボールの外周に取付けられた手段を連動させ、外
周に取付けられた手段の運動を感知することを特徴とす
る変量を符号化する方法にある。
本発明による第２の特徴は、回転可能に取付けられたボ
ール（Ａ）、第１の軸に対して前記ボールの回転を感知
する第１の感知手段、第２の軸に対して前記ボールの回
転を感知する第２の感知手段とを有し、変量（ｘｓ３’
＋”またはθ）を符号化する方法において、前記ボール
まわり運動のために前記ボールの外周に取付けられた手
段および前記ボールまわりに取付けられ喪前記手段の運
動を感知するための第３の感知手段を備え六ことを特徴
とする変量を符号化する装置にある。
に）実施例 第１図において、第１の実施例は自由回転できるように
取付けられたボールＡを有している。
リングすなわち外部部材Ｂは該ボールまわりに回転でき
るように取付けられている。前記リングはボールに密接
して取付けられていて、リングを掴みおよび回転させる
ものが精確なモータの運動である。感知装置Ｃは三軸ま
わりでボールとリング部材の回転を感知する。
レゾルバＤは感知装置の出力を、関連する装置の制御の
ためにｘ、ｙ、ｚ（θ）座標値に変換する。
ボールＡは固体すなわちプラスチックなどでできた中空
球体となっている。３つの変量を符号化できるボール構
成のために、ボールは２軸まわりに回転できることが好
ましい。したがって、真の球であるよりも、ボールは２
軸まわりでその連動を回転に制限する溝、突起、あるい
は他の構造を有してもよい。
リング部材ＢはボールＡの曲率に適合するように成形さ
れた内面１０を有している。選択的には、潤油面または
被覆を内リング面に沿って設け、ボールとリング部材間
の運動の改良された隔絶を行なっている。前記リング部
材は更に複数のリブ１４を有する上面１２を備えている
。
図示の実施例において、リングの上面が前記リングを介
してボールが突出する点で該ボーをの面に対しである角
度で設けられている。ベアリング１６はハウジング２０
の上面中のトラック１８内で前記リング部材を支持して
いる。
前記リング部材は完全な環状体として図示されているが
、これは何も完全な環状体である必要はない。むしろ、
Ｃ状リング部材を設けてもよいし、リング状のトラック
中を走る単一ノ・ンドルまたは握り部であってもよく、
それがボールまわりに回転できるようにする。
ボールＡは第１のロッドまたはローラ３０上に支持され
ておシ、該ローラ５０はその長手軸まわりに回転できる
ように取付けられている。
ボールは更にその長手軸まわりに回転可能な第２のロー
ラ３２によって支持されている。良好な実施例において
、第１および第２のローラは互に直角になっており、第
１および第２の符号・比軸は同様に垂直になっている。
付加的なローラベアリング３４、あるいはボールベアリ
ングがボールＡのために安定した回転可能な支持部とな
るように設けられている。
ボールそれに第１および第２のロー２が十分な摩擦で相
互に係合し、ボールの回転によってロッド部材の相対的
な回転を生じている。
感知装置Ｃは、第１０ロツドの回転を感知するための第
１の回転感知アッセンブリ４０を備えている。電気的変
換器への種々の回転が従来技術のように利用される。例
えば、変換器は第１のロッドと回転可能に取付けられた
ディスク４２を備え、このディスクは複数の開口４４を
有する。１つ以上のＬＥＤ　（発光ダイオード）などの
光源および一対の光感知器が回転速度と変化する周波数
を有する一対のパルス列を生成している。フォトダイオ
ードを位置ぎめすることによって、光路が開口４４よシ
も異なるスペースでディスクまわりに円周方向に変位さ
れていて、パルス列の相対的な位相によって回転の状態
を示す。
第２の運動感知装置５０はボールと第２のロッドの回転
を対応する電気信号に変換する電磁変換器を備えている
。この良好な実施例において、第２の運動感知装置５０
は第１の運動感知装置４０と同じ構成となっている。光
学検出器よシも、他の感知装置が設けられてもよい。例
えば、磁気リードスイッチ装置、カムおよび機械スイッ
チ、誘導コイル装置、等を利用してもよい。
第３の運動感知装置６０はリング１４の運動を対応する
電気信号に変換している。図示の実施例においては、第
３の運動感知装置は摩擦ホイールギヤ６４に係合するリ
ング部材上にトラック６２を備えている。ホイール６４
は複数の開口を有するディスク６６を駆動する。ＬＥＤ
光検出器７０は、ディスク６６の回転に応じて電気信号
を発生する。トラック６２の相対的な半径は、出力信号
に対する適正な周波数を達成するように選択される。良
好な実施例において、第３の変換器７０は、第１および
第２の変換器４０と５０と実質的に同じ周波数の出力信
号すなわち、特定の回転速度に対するカウント速度を発
生している。他の運動感知装置はまた、リングの回転を
検出するために用いることができる。
例えば、リング上の７ランジはフォトダイオード／光検
出装置、磁気リードスイッチ装置、また機械スイッチな
どと直接に相互作用する。
レゾルバＤは、変換装置のそれぞれに接続されたアップ
／ダウンカウンタ７２，７４，７６を備えている。符号
化ディスクが一方方向に回転することによってカウント
を増大し、反対方向に回転するとカウントを減少する。
レゾルバまたは位置制御装置７日は、関連した装置の制
御のためのカウントを利用する。例えば、レゾルバ７８
は、ビデオ信号を、すなわち、ビデオモニタ上に表示さ
れた部分をシフトさせたり、拡大させたり、回転する、
ように変化することができる。
また、レゾルバは画像メモリからのデータを読出す装置
を制御して、どの画素値が表示されて、表示画像をシフ
トしたシ、回転したシ、拡大されるように調整すること
かで舞る。同様に、レゾルバはカーソルや、マーカ、文
字、矩形外周などの位置を制御する信号を発生すること
ができる。
選択事項として、運動が更にモニタされて他の変量を符
号化することができる。例えば″、付加的ローラ（図示
せず）および変換器アッセンブリ（図示せず）を設け、
第１、第２のロー２５０．５２と垂直に取付けられるが
その際前記ローラをボールＡとしつかりした摩擦′接触
で偏寄このようにして、３自由度の連動がモニタでき、
したがって３変量がボールＡで符号化されかつ第４の運
動度がモニタされると共に第４の変量がリングＢで符号
化される。
更に、付加的リングまたは周辺部材が設けられてよい。
例えば第１のリングＢと同心にして。
第２図と関連して後で述べるように、別の変数の符号化
を行なう。
第２図の実施例において、ハウジング９２は、ボールＡ
を密接に取巻いている第１すなわち内部リング８０を支
持している。良好な実施例において、第１のリンクは垂
直な円筒となっている。第２のリンク８２は円錐形とな
っているが、これが第１のリング８０を取巻いている。
第３のリング８４はハンドル状になっていて、ハウジン
グ９２内の外周溝内を移動（〜、別の変量の符号化を行
なっている。
５つの変量がローラボールＡを用いて符号化できる場合
には、６つの変量が全体として符号化できうる。キーボ
ード８６は、各リング８０゜８２．８４およびボールＡ
によって符号化される変量を変化するように命令を入れ
ることによって付加的な変量を符号化するのを可能にし
ている。
他の制御ボタン８８は、例えばｘ＋Ｙ座標を１　符号化
するためのものであるが、これが）・ウジフグ９２内に
取付けてもよい。ソケット９０は関連した装置との相互
接続を容易にしている。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による実施例の装置の斜視図、および第
２図は本発明による第２の実施例の装置を示す。 図中、Ａはボール、Ｂはリング部材、４０は第１の回転
感知アッセンブリ、５０は第２の回転感知アッセンブリ
、６０は第３の回転感知アッセンブリ、７２〜７６はア
ッグ／ダクンヵウンタ、７８はレゾルバを示す。 特許出願人　　　ビカー　インターナショナルインコー
ポレイテッド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）回転可能に取付けられたボール（Ａ）、第１の軸に
    対して前記ボールの回転を感知する第１の感知手段（４
    ０）、第２の軸に対して前記ボールの回転を感知する第
    ２の感知手段（５０）とを有し、変量（ｘ、ｙ、ｚまた
    はθ）を符号化する方法において、前記ボールまわりに
    ボールの外周に取付けられた手段（Ｂ）を運動させ、外
    周に取付けられた手段（Ｂ）の運動を感知することを特
    徴とする変量を符号化する方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、第１の
    軸に対するボールの感知された回転を前記第１の電気信
    号に変換し、前記第２の軸に対するボールの感知された
    回転を第２の電気信号に変換し、外周に取付けられた前
    記手段（Ｂ）の感知された連動を第３の電気信号に変換
    し、前記第１、第２、および第３の電気信号を感知出力
    として取出し制御のために利用することを特徴とする変
    量を符号化する方法。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
    いて、前記ボールまわりに取付けられた第２の手段（８
    ０、８２、または８４）を運動させ、外周に取付けられ
    た第２の手段（８０、８２、または８４）の運動を感知
    することを特徴とする変量を符号化する方法。 ４）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
    いて、第３の軸に対して前記ボールの回転を感知する手
    段を含んでいることを特徴とする変量を符号化する方法
    。 ５）回転可能に取付けられたボール（Ａ）、第１の軸に
    対して前記ボールの回転を感知する第１の感知手段（４
    ０）、第２の軸に対して前記ボールの回転を感知する第
    ２の感知手段（５０）とを有し、変量（ｘ、ｙ、ｚまた
    はθ）を符号化する方法において、前記ボールまわり運
    動のために前記ボールの外周に取付けられた手段（Ｂ）
    および前記ボールまわりに取付けられた前記手段の運動
    を感知するための第３の感知手段（６０）を備えたこと
    を特徴とする変量を符号化する装置。 ６）特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記ボ
    ールの外周に取付けられた手段は前記ボールを取り囲い
    ているリングであることを特徴とする変量を符号化する
    装置。 ７）特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記リ
    ングは角度のある外面（１２）を有することを特徴とす
    る変量を符号化する装置。 ８）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記角
    度のある外面は前記ボールの面に対して正接となつてい
    ることを特徴とする変量を符号化する装置。 ９）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記角
    度のある外面は握りを容易にするように形成されている
    ことを特徴とする変量を符号化する装置。 １０）特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記
    ボールの外周に取付けられた前記手段（Ｂ）は前記ボー
    ルを取り囲いている溝内に摺動可能に取付けられたハン
    ドル（８４）を備えていることを特徴とする変量を符号
    化する装置。 １１）特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記
    第１の感知手段は前記第１の軸に対して前記ボールの感
    知された回転を第１の電気信号に変換する第１の電気機
    械的変換器であり、前記第２の感知手段は前記第２の軸
    に対して前記ボールの感知された回転を第２の電気信号
    に変換する第２の電気機械的変換器であり、および前記
    第３の感知手段は前記ボールまわりに取付けられた前記
    手段（Ｂ）の感知された運動を第３の電気信号に変換す
    る第３の電気機械変換器であり、前記第１、第２、およ
    び第３の電気信号を感知出力として取り出し制御のため
    に利用することを特徴とする変量を符号化する装置。 １２）特許請求の範囲第１１項記載の方法において、第
    １、第２、および第３の信号を制御のために用いるレゾ
    ルバ手段（７８）が設けられていることを特徴とする変
    量を符号化する装置。 １３）特許請求の範囲第５項記載の装置において前記ボ
    ールまわりに取付けられ、前記ボールの運動を感知する
    第２の手段（８０、８２、または８４）および前記ボー
    ルまわりに取り付けられた前記第２の手段の運動を感知
    する第４の感知手段とを備えていることを特徴とする変
    量を符号化する装置。 １４）特許請求の範囲第５項記載の装置において、該装
    置は更に第３の軸に対して前記ボールの回転を感知する
    別の感知手段を備えていることを特徴とする変量を符号
    化する装置。
JP1186203A 1988-07-21 1989-07-20 変量を符号化する方法と装置 Pending JPH0275013A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US222,417 1988-07-21
US07/222,417 US4933670A (en) 1988-07-21 1988-07-21 Multi-axis trackball

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JPH0275013A true JPH0275013A (ja) 1990-03-14

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