JPH05134803A - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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JPH05134803A
JPH05134803A JP29681491A JP29681491A JPH05134803A JP H05134803 A JPH05134803 A JP H05134803A JP 29681491 A JP29681491 A JP 29681491A JP 29681491 A JP29681491 A JP 29681491A JP H05134803 A JPH05134803 A JP H05134803A
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JP
Japan
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coordinate
light emitting
dimensional linear
optical image
emitting means
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Application number
JP29681491A
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English (en)
Inventor
Kazunori Kawasaki
一範 川▲崎▼
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示装置に表示された情報への指示のための
座標入力において、経年磨耗が少なく軽量で操作性の良
い、座標入力装置を提供することを目的とする。 【構成】 座標指示手段2に設けられた発光手段1から
の光束を光学結像手段3,4を介して1次元線状光検知
手段5,6上に集光し、発光手段1の光像を読み取る。
1次元線状光検知手段5,6からの画像信号を信号処理
手段7により信号処理し演算制御手段8にて信号処理手
段7の信号出力を演算処理し、発光手段1の座標値を求
める。これにより、座標指示手段2から情報伝送用の電
気的結線を無くすことができると共に、機械的情報伝達
部分が無いために経年磨耗が少なく軽量で操作性の良
い、座標入力装置を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワークステーションや
パーソナルコンピュータに用いられるポインティング装
置(マウスなど)や、座標入力タブレット装置,デジタ
イザ装置など座標入力装置に関わるものである。
【0002】
【従来の技術】近年コンピュータ、特にワークステーシ
ョンやパーソナルコンピュータの、処理性能向上と価格
の低下が著しく進展すると共に、使い易いグラフィカル
なユーザインターフェイスの発達により、広範な分野で
コンピュータが利用されるようになって来た。特にコン
ピュータの性能が要求される、機械設計、電気設計業務
や意匠デザイン業務に利用することが広く普及しつつあ
り、このようなコンピュータを使った設計業務は、CA
D(Computer Aided Design)と言われている。CAD
による設計業務を行なう場合、CADソフトとの対話型
入力の方法として、マウスや座標入力タブレットなどの
ポインティング装置を用いた、コンピュータ画面上の座
標点の指示やメニュー操作などが多用されている。ここ
では、良く用いられているマウスについて、図3を用い
て説明を行なう。
【0003】図3にはマウスの概略ブロック構成を示し
ている。マウス30は、机の上などの平面上を前後左右
にスライドさせて用い、その座標移動量をコンピュータ
に情報伝送するための、座標入力装置である。マウス3
0の内部には、マウスの移動量に応じて回転するボール
31が有る。ボール31の回転は、ローラ32,37に
伝達され、シャフト33,38を経由して、スリット円
板34,39を回転させる。スリット円板34,39に
は、スリット円板の回転中心から円周方向に向かう、多
数のスリットが刻まれている。スリット円板34,39
が回転すると、発光回路35,40からの光が、スリッ
ト円板のスリットによって透過と遮断を繰り返され、受
光回路36,41に入射することになる。その結果、受
光回路36,41の出力は、各々スリット円板34,3
9の回転数に比例した数の、パルス波形出力となる。受
光回路36,41からのパルス信号は、信号処理回路4
2に入力され、マウス30の座標移動量を求めるように
処理される。信号処理回路42で求められたマウス座標
移動量は、外部接続回路43、電気結線44を通して、
外部のコンピュータへ情報伝送される。以上のように、
マウスの座標移動量を検知するためには、マウスの移動
をボールの回転に変換し、ボールの回転を摩擦でローラ
に伝達し、ローラ回転をシャフト回転を経由してスリッ
ト円板回転に伝達し、スリット円板の回転により発光回
路からの光束が断続されて受光回路に入射し、その結
果、受光回路からスリット円板の回転に比例した(つま
り、マウスの移動量に比例した)パルス信号を得て、そ
のパルス信号を信号回路で処理して座標移動量を求め、
外部接続回路と電気結線を通して座標移動量情報を伝送
しなければならない。このように、マウスの座標移動量
は、ボールやローラ、シャフトとその軸受け(図示せ
ず)等の機械的可動部分を用いて求められ、外部のコン
ピュータへは、電気結線により情報伝送されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のポインティング装置であるマウスは、座標移動量を表
す情報信号を伝送する電気的結線を有しており、その電
気的結線がマウスを移動させるときの物理的障害となる
ため、滑らかなマウス操作が出来にくいという問題点を
有していた。さらに、マウス内部に機械的可動部分が有
るため、長期使用に伴い磨耗が発生するという問題点
と、ボール等の機械部品のためにマウス本体の重量が増
加し、軽快な操作が出来にくいという問題点を有してい
た。本発明は上記課題に留意し、滑らかな操作が可能
で、長寿命な座標入力装置を提供しようとするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、一つの発光手段を有する座標指示手段と、
この座標指示手段の発光手段からの光束を集光し結像す
る複数の光学結像手段と、この光学結像手段によって結
像された発光手段の光像を読み取る複数の1次元線状光
検知手段と、この1次元線状光検知手段からの画像信号
を処理する信号処理手段と、この信号処理手段の信号出
力を演算処理し、座標指示手段に付随する発光手段の座
標値を求める演算制御手段からなり、座標指示手段によ
り発光手段を移動させて指示したい座標入力をするよう
にした座標入力装置である。
【0006】
【作用】上記構成の本発明の座標入力装置は、座標指示
手段に付随する一つの発光手段を複数の光学結像手段に
よって集光・結像させ、結像した発光手段の光像を複数
の1次元線状光検知手段で読み取るようにし、1次元線
状光検知手段で読み取られた発光手段の画像信号を信号
処理手段で処理し、信号処理手段の信号出力を前もって
設定された関係式を用いて演算制御手段で演算処理し
て、座標指示手段に付随する発光手段の位置座標値を求
めるものである。
【0007】
【実施例】図1および図2は、本発明の一実施例の座標
入力装置の構成および原理を示す模式図である。
【0008】構成要素として、1は座標入力用の発光機
能を有する発光手段であり、2はこの発光手段1が取り
つけられた座標指示手段、3,4は発光手段1からの光
を集束するための光学結像手段、5,6は光学結像手段
3,4それぞれからの結像を検出する1次元線状光検知
手段である。7はこの1次元線状光検知手段5,6の出
力を電気信号に変換処理する信号処理手段、この出力に
より発光手段1の座標を演算する演算制御手段であり、
外部接続手段9によりその演算結果が出力される。つぎ
に上記構成要素相互の関連動作を示す。発光手段1は、
座標指示手段2の先端に設置されている。座標指示手段
2の内部には、発光手段1に電力を供給するための、1
次電池もしくは2次電池(図示せず)が設置されてい
る。発光手段1から発せられた光束が、光学結像手段
3,4により、1次元線状光検知手段5,6上に集光結
像される。1次元線状光検知手段5,6は、1次元CC
D(Charge Coupled Device)等の線状の光検知手段を
用いて構成される。1次元CCDは、数千個の微細な光
検知素子(感光画素と呼ぶ)が直線状に並んでいる。1
次元CCDに光を照射して、感光画素読み出し信号を入
力すれば、感光画素信号が直列的な信号として読み出さ
れ、光が照射された感光画素を検知することが出来る。
このような1次元CCDを用いて構成される1次元線状
光検知手段5,6上に結像された、発光手段1の光像が
入射している感光画素は、信号処理手段7において読み
出され、演算制御手段8での演算に適するように信号処
理される。信号処理手段7において検知された、発光手
段1が結像する感光画素の位置情報に基づいて、演算制
御手段8は、発光手段1の座標位置を演算し算出する。
演算で求められた発光手段1の座標位置情報は、外部接
続手段9を経由して、外部のコンピュータに伝送され
る。外部接続手段9と外部のコンピュータとの接続は、
一般に電気結線などを用いてなされる。しかし、座標指
示手段2(従来例のマウスに相当する)に電気結線を接
続する必要は無く、電気結線が座標指示手段2を移動さ
せるときの物理的障害とならないため、座標指示手段2
の操作が滑らかにでき、座標指示手段2の操作性は大変
良好となる。又、座標指示手段2は、従来例のマウスに
有った機械的可動部分が無いために、経年磨耗が少な
く、ボールなどの機械部品による重量増加も無く、軽量
な座標指示手段とすることが出来る。
【0009】図2を用いて、本発明の一実施例の座標入
力装置における座標位置演算方法について説明する。説
明を簡単にするために、(1)光学結像手段3,4の光
学的特性は同一、(2)光学結像手段3,4の光軸は、
直交するように設置する、(3)1次元線状光検知手段
5,6は、共にn個の感光画素を持つ、(4)光学結像
手段3,4の光軸は、1次元線状光検知手段5,6の中
央感光画素(n/2個目の感光画素)に垂直に入射す
る、ものとする。
【0010】図2に示すように、光学結像手段3の光軸
をX軸、光学結像手段4の光軸をY軸とし、両光軸の交
点をX軸、Y軸の原点(x=0、y=0)とする。光学
結像手段3,4の光学中心から頂点までの距離をg、光
学結像手段3,4の光学中心から1次元線状光検知手段
5,6までの距離をfとする。光学結像手段3によっ
て、発光手段1の光像が、1次元線状光検知手段5の感
光画素A1上に結像し、光学結像手段4によって、発光
手段1の光像が、1次元線状光検知手段6の感光画素B
1上に結像しているとする。1次元線状光検知手段5の
中央感光画素A0から、感光画素A1迄の感光画素数を
a、1次元線状光検知手段6の中央感光画素B0から、
感光画素B1迄の感光画素数をbとすれば、発光手段1
の座標位置、x,yは、以下のように求められる。比例
計算より、(ここで、*は掛け算、/は割り算を表
す。) a/f=y/(g+x)……(1) b/f=x/(g−y)……(2) となり、(1)式よりyを求めると、 y=a/f*(g+x)……(3) となる。(3)式のyを(2)式に代入しxを求める
と、 x=b*g*(f−a)/(f*f+a*b)……(4) となり、発光手段1の座標位置、x,yは、各々(4)
式、(3)式で求められる。このようにして、(3)
式、(4)式の関係式による演算をするように演算制御
手段8が設定されていれば、1次元線状光検知手段5,
6で感光画素の感光画素数a,bを読み出すことによ
り、自動的に発光手段1の座標位置が演算制御手段8か
ら出力される。すなわち座標指示手段2の移動により、
発光手段1の座標位置が変わり、1次元線状光検知手段
5,6に結像する、発光手段1の結像位置が、各々、感
光画素A2、感光画素B2になったとする。1次元線状光
検知手段5の中央感光画素から、感光画素A2迄の感光
画素数をa′、1次元線状光検知手段6の中央感光画素
から、B2感光画素迄の感光画素数をb′とする。この
場合の発光手段1の座標位置、x,yは、(4)式、
(3)式に、a=−a′、b=−b′と代入して求めら
れる。
【0011】今まで、説明を簡単にするために、(1)
光学結像手段3,4の光学的特性は同一、(2)光学結
像手段3,4の光軸は、直交するように設置する、
(3)1次元線状光検知手段5,6は、共にn個の感光
画素を持つ、(4)光学結像手段3,4の光軸は、1次
元線状光検知手段5,6の中央感光画素に垂直に入射す
る、という条件を付けていた。しかし、条件(4)を除
いて、条件(1),(2),(3)は変更できる。つま
り、(1)光学結像手段3,4の光学的特性は異なって
も良く、(2)光学結像手段3,4の光軸は、任意の角
度で交わり、(3)1次元線状光検知手段5,6の感光
画素数は異なって良い、と一般化できる。この場合、光
学結像手段3,4の光学的特性と、1次元線状光検知手
段5,6の感光画素数の違いを補正し、上記の(3),
(4)式とは違ったさらに一般化された式で、発光手段
1の座標位置を求めることが出来る。
【0012】なお、発光手段1の発光を断続制御するた
めのスイッチ手段を、座標指示手段2に設ける構成と
し、発光手段1の座標位置情報以外に、発光の断続情報
を検知することも可能である。
【0013】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、一つの
発光手段を有する座標指示手段と、この発光手段からの
光束を受ける複数の光学結合手段と1次元線状検知手段
と、この出力を処理、演算する信号処理手段および演算
制御手段を設けることにより座標指示手段から位置を検
知する手段までに情報伝送用の電気的結線を無くすこと
ができ、さらに、機械的情報伝達可動部分が無いために
経年磨耗が少なく軽量な、座標入力装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の座標入力装置の構成を示す
模式図
【図2】本発明の一実施例の座標入力装置の構成と原理
を示す模式図
【図3】従来の座標入力装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
1 発光手段 2 座標指示手段 3,4 光学結像手段 5,6 1次元線状光検知手段 7 信号処理手段 8 演算制御手段 9 外部接続手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一つの発光手段を有する座標指示手段と、
    前記発光手段からの光束を集光・結像する複数の光学結
    像手段と、前記光学結像手段により結像された前記発光
    手段の光像を読み取る複数の1次元線状光検知手段と、
    前記1次元線状光検知手段からの画像信号を処理する信
    号処理手段と、前記信号処理手段の出力信号を演算処理
    し、前記座標指示手段に付随する前記発光手段の座標値
    を求める演算制御手段とを具備し、前記座標指示手段に
    より前記発光手段を移動させて座標入力するようにした
    座標入力装置。
JP29681491A 1991-11-13 1991-11-13 座標入力装置 Pending JPH05134803A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7034809B2 (en) 2001-03-13 2006-04-25 Canon Kabushiki Kaisha Coordinate input apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7034809B2 (en) 2001-03-13 2006-04-25 Canon Kabushiki Kaisha Coordinate input apparatus

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