JPH03257612A - ペン型コンピュータ入力装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、コンピュータシステムにおけるカーソルの移
動や図形、文字等の入力に用いるペン型コンビ＝−タ入
力装置に関するものである。

従来の技術 従来のコンピュータの入力装置としては、キーホード、
マウス、デジタイザ、ライトペン、タフレット端末等が
利用されている。その中で、マウスはＣＲＴ上に表示さ
れるカーソルを相対的に移動させる装置であり、比較的
簡単な操作によりカーソルを高速に移動させることがで
き、また、図形を自由に描画することができる。このマ
ウスはその移動量の検出方式により、２つに大別される
。その１つはボールを回転可能に支持し、移動させたと
きのボールの回転で移動量を検出するように構成され、
他の１つのは縦横に格子状に線が描かれたホード上で移
動させ、光センサにより移動量を検出するように構成さ
れている。

コンピュータシステムのソフトウェアによってその使用
方法はさまさまであるが、マウスを用いて図形や自由な
線を描く場合、描きたい方向に画面上のカーソルを移動
させるようにマウスを移動させる。しかしながら、マウ
スはその大きさや構造上、微小に移動させることが困難
であり、また、その動きを直接モニタすることができ通
いため、細かな図形や文字なとを入力することは非常に
困難である。

これらの問題を解決するため、従来、ペン型のコンピュ
ータ入力装置が提案されている。以下、このペン型のコ
ンピュータ入力装置について説明持されると共に、直交
する２方向のＸ軸方向とｙ軸方向の変換出力軸が上記ボ
ールと接触して回転し得るように支持されている。第５
ａて示すように、各変換出力軸６１．５２の両側部の円
周上には光を反射する光反射部６３と、光を反射しない
光吸収部６４が軸方向に沿う短冊状で交互に形成され、
両側のパターン群の光反射部５３と光吸収部６４が円周
方向に位相をずらされている。各変換出力軸６１．６２
の両側部のパターン群に近接して投受光の機能を有する
光ファイバ検出器６６．６６と５７．６８が同軸上に配
置されている。

そして、ペン型コンピュータ入力装置を握り、ポールを
加圧状態にして移動させると、ポールが回転する。これ
に伴い、ボールに接触しているＸ軸方向の変換出力軸５
１とｙ軸方向の変換出力軸６２の一方、若しくは両方が
回転する。そこで、光ファイバ検出器６６．６６と６７
．６８は投光に伴う光反射部６３かもの反射光を検出し
、検出信号を出力する。そして、検出手段で上記２つの
信号の位相を比較することにより、Ｘ軸方向の変換出力
軸６１とｙ軸方向の変換出力軸６２の回転方向、移動量
を検出し、これらの出力信号をコンピュータヘ入力する
ことにより、表示部上でカーソルを移動させ、ペン型コ
ンピュータ入力装置で描いた自由曲線等を表示させるこ
とができる。

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような従来例の構成では、光ファイバ検
出器によりＸ軸方向の変換出力軸とｙ軸方向の変換出力
軸の両側のパターン群の光反射部から得た２つの信号の
位相を比較するので、光ファイバ検出器をＸ軸方向とｙ
軸とでそれぞれ２個ずつ配置しなければならず、全体が
大型化し、しかも、コストが高くなるなとの課題があっ
た。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、筆記具感覚で図形や文字等を入力することがで
き、また、小型化を図ることができ、しかも、低コスト
化を図ることができるようにしたペン型コンピュータ入
力装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
ペン型の軸部と、この軸部の先端部に回転可能に支持さ
れたボールと、直交する２方向のｙ軸とｙ軸に配置され
、上記ポールと接触して回転する変換出力軸と、各変換
出力軸の円周上で回転方向に交互に設けられた光吸収部
および回転方向によって異なる出力信号を得るための光
反射部からなる一組のパターン群と、投受光機能を有し
、上記各変換出力軸の回転に伴い、上記光反射部からの
反射光を検出する光ファイバ検出器と、この光ファイバ
検出器からの出力信号の有無により、上記各変換出力軸
の回転方向と移動量を検出してコンピュータに入力する
ための検出手段を具備したものである。

そして、上記各光反射部は上記変換出力軸の回転方向に
よって異なった波形出力信号を得ることができるように
、上記変換出力軸の回転方向に沿って幅が漸増、若しく
は漸減する三角状に形成することができる。

また、上記検出手段には、上記Ｘ軸方向とｙ軸方向の変
換出力軸の回転する方向によって得られる異なった波形
出力信号より、正転、逆転信号として出力する手段を具
備させることができ、また、上記検出手段には、パーソ
ナルコンビ＝−夕におけるマウス入力を可能としたイン
タフェース部に接続することができるように、上記Ｘ軸
方向とｙ軸方向の変換出力軸の正転信号、逆転信号より
位相が９０’異なるＡ、Ｂ相の２つの出力信号が得られ
る手段を具備することができる。

作用 したがって、本発明によれば、ペン型の軸部を握り、ボ
ールを加圧状態にして移動させると、ボールが任意の方
向に回転し、これに伴い、Ｘ軸方向とｙ軸の変換出力軸
の一方、若しくは両方が回転し、光ファイバ検出器で投
光に伴う変換出力軸の光反射部からの反射光を検出する
。このとき、光反射部は変換出力軸の回転方向によって
異なる出力信号が得られるように構成されているので、
Ｘ軸方向とｙ軸の変換出力軸に対してそれぞれ１個の光
ファイバ検出器により回転方向を検出することができる
。そして、光ファイバ出力信号の有無により各変換出力
軸の回転方向と移動量をコンビ＝−夕に入力し、図形、
文字等を表示させることができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は、本発明の一実施例におけるペン型コンビ＝−
タ入力装置をコンピュータに用いた状態の概念図である
。

第１図において、１はコンピュータ、２は表示部、３は
コンピュータ１に接続された本発明のペン型コンピュー
タ入力装置である。

第２図ないし第６図は本発明のペン型コンピュータ入力
装置３を示し、第２図は外観図、第３図（ａ）は先端部
の一部破断拡犬平面図、第３図（ｂ）は先端部の拡大縦
断面図、第４図は検出手段の概略ブロック図、第６図（
ａ）と（ｂ）はそれぞれ動作説明用の側面図と正面図で
ある。

第２図および第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、軸部
５の先端部６に鋼製のボール７と、このボール７の直交
２方尚のＸ軸、ｙ軸の回転による移動量を検出するため
の変換出力軸８．９と、保持用のボール１０が設けられ
ている。各変換出力軸８．９はそれぞれ両側端がベアリ
ング１１と軸受はボール１２により回転可能に支持され
、ボール７がその一部を軸部６の先方へ突出した状態で
２本の変換出力軸８．９と保持用ポール１０により任意
の方向に自由に、かつ円滑に回転し得るように支持され
ている。したがって、ボール７が回転すると、その回転
が変換出力軸８．９に伝達されて変換出力軸８．９が回
転する。各変換出力軸８．９の一側には第５図に示すよ
うに、光を反射する光反射部１３と光を反射しない光吸
収部１４が回転方向に交互に形成され、各光反射部１３
は回転方向によって異なる波形出力信号が得られるよう
に光反射率が異なるように形成され、図示例では、回転
方向に沿って幅が漸増、若しくは漸減する三角形状に形
成されている。第３図および第６図に示すように、各変
換出力軸８と９の光反射部１３、光吸収部１４のパター
ン群はそれぞれ一組設けられ、各パターン群に近接して
光ファイバ検出器１６と１６が設けられている。各光フ
ァイバ検出器１６．１６は投受光の機能を有し、投光と
受光により光反射部１３からの反射光を検出することが
できるようになっている。第２図に示すように、軸部５
には入力制御用の２つのスイッチ１７．１８が設けられ
、これらのスイッチ１７．１８は軸部６を握った際に指
先で操作しやすいように軸部６の先端側寄り位置に配置
されている。

次に、検出手段について説明すると、第４図において、
１９は光ファイバ検出器１６、若しくは１６で検出した
波形出力信号をもとにのこぎり波信号を出力する検出回
路、２０はのこぎり波信号をもとに方形波信号を出力す
る比較回路、２１はのこぎり波信号を波形整形する整形
回路、２２は波形整形された信号をもとに短パルス信号
を出力する微分回路、２３は比較回路２０と微分回路２
２の信号が入力され、比較回路２０かも送出される方形
波信号がハイレベルのとき、正転出力信号を出力する第
１のＡＮＤ回路、２４は比較回路２０から送出される方
形波信号のレベルを反転させる反転回路、２６は反転回
路２４と微分回路２２の信号が入力され、レベルが反転
された方形波信号がハイレベルのとき、逆転出力信号を
出力する第２のＡＮＤ回路、２６は第１と第２のＡＮＤ
回路２３と２６に必要に応じて接続されるフリップフロ
、プ（Ｆ−Ｆ）回路である。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

ペン型コンピュータ入力装置３の軸部６を握り、第１図
に示すように、ボール７を加圧状態にして自由曲線２７
を描くとボール７が回転する。これに伴い、第３図に示
すように、ボール７に接触しているＸ軸方向の変換出力
軸８とｙ軸方向の変換出力軸９の一方、若しくは両方が
回転する。そこで、第５図に示すように、光ファイバ検
出器１６．１６はその投光に伴う光反射部１３かもの反
射光を検出する。このとき、上記のように各光反射部１
３を変換出力軸８．９の回転する方向に対して光反射率
の異なる形状になるように形成し、光量の変化を得るよ
うにしているので、今、Ｘ軸方向の変換出力軸８が第６
図（ａ）、（ｂ）において、正転方向Ａに回転したとす
ると、光ファイバ検出器１５は投受光により光反射部１
３の光反射率の高い部分から低い部分へと検出する。検
出された信号は、第４図に示すように、検出回路１９に
より高レベルから低レベルと変化するのこぎり波信号を
出力する。こののこぎり波信号は比較回路２０により方
形波信号として出力されるものと、整形回路２１により
波形整形され、更に、微分回路２２により短パルス信号
として出力されるものとに分かれる。上記方形波信号は
回転方向判別信号として、上記短パルス信号は移動量信
号としての役割を持っている。これらの出力信号は、第
１のＡＮＤ回路２３に入力され、上記方形波信号がハイ
レベルのとき、上記短パルス信号が発生しているので、
正転出力信号として出力される。このとき、上記方形波
信号は反転回路２４によりレベルが反転されろため、正
転方向に回転しているときには第２のＡＮＤ回路２６か
ら信号は出力されない。一方、Ｘ軸方向の変換出力軸８
が第６−図（ａ）、（ｂ）において、逆転方向Ｂに回転
した場合には、光ファイバ検出器１６は光反射部１３の
光反射率の低い部分から高い部分へと検出するため、検
出回路１９より正転方向とは反転したのこぎり波信号が
出力され、上記とは逆に第２のＡＮＤ回路２５から逆転
出力信号が出力され、正転出力信号は出力しない。ｙ軸
方向の変換出力軸９についても同様にして回転方向と移
動量を検出し、すなわち、ボール７の回転方向と移動量
を検出し、これらの出力信号をコンピュータ１へ入力す
ることにより、表示部２上でカーソルを移動させ、第１
図に示すように、ペン型コンピュータ入力装置３で描い
た自由曲線２７に対応する自由曲線を表示させることが
できる。

なお、本発明のペン型コンピュータ入力装置３をマウス
入力を可能としたインタフェース部を備エタパーソナル
コンピュータに接続する場合には、位相を異にする２つ
の出力信号を必要とするため、第１のＡＮＤ回路２３と
第２のＡＮＤ回路２５の出力信号を複数段のフリップフ
ロップ回路２６に入力することにより、Ｘ軸方向、若し
くはｙ軸方向の変換出力軸８、若しくは９が正転方向に
回転した場合は、人相がＢ相よりもｓｏ’位相が進んだ
出力を、Ｘ軸方向、若しくはｙ軸方向の変換出力軸８、
若しくは９が逆転方向に回転した場合は、人相がＢ相よ
りも９０°位相が遅れた出力を得ることができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、ペン型の軸部な握り
、ボールを加圧状態にして移動させると、ポールが任意
の方向に回転し、これに伴い、Ｘ軸方向とｙ軸の変換出
力軸の一方、若しくは両方が回転し、光ファイバ検出器
で投光に伴う変換出力軸の光反射部からの反射光を検出
する。このとき、光反射部は変換出力軸の回転方向によ
って異なる出力信号が得られるように構成されているの
で、Ｘ軸方向とｙ軸の変換出力軸に対してそれぞれ１個
の光ファイバ検出器により回転方向を検出することがで
きる。そして、光ファイバ出力信号の有無により各変換
出力軸の回転方向と移動量をコンピュータに入力し、図
形、文字等を表示させることができる。このように、ペ
ン型の外形を有しその先端のボールの回転方向や移動量
を正確に検出することができるので、普通の筆記具のよ
うな感覚で図形、文字等を入力することが可能となる。

また、上記のようにＸ軸方向とｙ軸方向の光ファイバ検
出器はそれぞれ１個で済むので、小型化を図ることがで
き、しかも、低コスト化を図ることができる。更に、従
来のマウス入力装置に比べ、少ないスペースで入力が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例におけるペン型
コンピュータ入力装置を示し、第１図はコンピュータに
接続して使用している状態の概略図、第２図は外観図、
第３図（ａ）は先端部の一部破断拡犬平面図、第３図（
ｂ）は先端部の拡大縦断面図、第４図は検出手段の概略
ブロック図、第５図（ａ）と（ｂ）はそれぞれ動作説明
用の変換出力軸部の側面図と正面図、第６図（ａ）と（
ｂ）はそれぞれ従来例における動作説明用の変換出力軸
部の側面図と正面図である。 １・・・コンピュータ、２・・・表示部、３・・・ペン
型コンピュータ入力装置、６・・・軸部、了・・・ボー
ル、８・・・変換出力軸（Ｘ軸方向）、９・・変換出力
軸（ｙ軸方向）、１３・・・光反射部、１４・・・光吸
収部、１５．１６・・・光ファイバ検出器、１９・・・
検出回路、２０・・・比較回路、２１・・・整形回路、
２２・・・微分回路、２３・・・ＡＮＤ回路、２４・・
・反転回路、２６・・・ＡＮＤ回路、２６・・・フリッ
プフロップ（Ｆ−Ｆ）回路０ 第 図 ／２机 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ペン型の軸部と、この軸部の先端部に回転可能に
   支持されたボールと、直交する２方向のｘ軸とｙ軸に配
   置され、上記ボールと接触して回転する変換出力軸と、
   各変換出力軸の円周上で回転方向に交互に設けられた光
   吸収部および回転方向によつて異なる出力信号を得るた
   めの光反射部からなる一組のパターン群と、投受光機能
   を有し、上記各変換出力軸の回転に伴い、上記光反射部
   からの反射光を検出する光ファイバ検出器と、この光フ
   ァイバ検出器からの出力信号の有無により、上記各変換
   出力軸の回転方向と移動量を検出してコンピュータに入
   力するための検出手段を具備したペン型コンピュータ入
   力装置。
2. （２）各光反射部は変換出力軸の回転方向によって異な
   った波形出力信号を得ることができるように、変換出力
   軸の回転方向に沿って幅が漸増、若しくは漸減する三角
   状に形成された請求項１記載のペン型コンピュータ入力
   装置。
3. （３）検出手段がｘ軸方向とｙ軸方向の変換出力軸の回
   転する方向によって得られる異なった波形出力信号より
   、正転、逆転信号として出力する手段を具備した請求項
   １または２記載のペン型コンピュータ入力装置。
4. （４）検出手段がパーソナルコンピュータにおけるマウ
   ス入力を可能としたインタフェース部に接続することが
   できるように、ｘ軸方向とｙ軸方向の変換出力軸の正転
   信号、逆転信号より位相が９０°異なるＡ、Ｂ相の２つ
   の出力信号が得られる手段を具備した請求項３記載のペ
   ン型コンピュータ入力装置。