JPH05181597A

JPH05181597A - 光学マウス装置

Info

Publication number: JPH05181597A
Application number: JP3358600A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Hoshino; 秀一星野; Itsuo Takeuchi; 逸雄竹内
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】消費電力が少なく、構造が簡単であり、かつ
小型のマウス装置を提供する。【構成】互いに交差する２軸に沿ってその軸線方向に
沿って所定の範囲で回折パターンが変化するホログラム
若しくは回折格子を設け、このマウスパッドに光を照射
してその回折光の受光パターンからマウス本体の移動方
向及び移動量を検出することで、マウス本体に設ける光
源が１つで済み、その構造が単純化される。また、マウ
スパッドに赤外光を反射するストライプと赤色可視光を
反射するストライプとを連続的に形成する場合に比較し
てその形成が容易になると共に高密度化が可能となるこ
とから小型化できる。従って、マウス装置全体を小型
化、軽量化され、しかも安価なマウス装置を得ることが
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、位置及び方向を情報処
理装置（コンピュータ）に入力するべくマウスパッド上
を走査させることによりマウス本体の移動方向及び移動
量を検知してそのデータを情報処理装置に入力するポイ
ンティングデバイスとしてのマウス装置に関し、特にマ
ウスパッド表面に走査部分が接触せずに位置及び方向デ
ータを情報処理装置側に入力可能な光学マウス装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えばディスプレイ装置の画
面に表示されたマウスカーソルを移動させて特定のポイ
ントを指し示す等、コンピュータに所望の位置及び方向
データを高速で入力するための様々なポインティングデ
バイスが提案されている。

【０００３】特に、机上に置かれたマウス本体を移動さ
せるのみで上記データを入力可能なマウス装置が注目さ
れている。このマウス装置は、マウス本体を移動させる
ことにより内蔵されたボールを転動させて、その回転方
向及び回転量をボールに当接するローラから検知し、マ
ウス本体の移動距離及び移動方向としてコンピュータに
入力する機械式のものと、特殊な格子が表面に設けられ
たマウスパッド上でマウス本体を移動させ、パッド上に
光を照射し、その反射光の受光パターンからマウス本体
の移動距離及び移動方向を求め、コンピュータに入力す
る光学式のものが知られている。

【０００４】このうち光学式のマウス装置にあっては、
マウスパッド表面にある軸（ｘ軸）方向に沿って延在す
ると共に例えば赤外光のみを反射するストライプと、上
記軸に直交する軸（ｙ軸）方向に沿って延在すると共に
例えば赤色可視光のみを反射するストライプとを合成し
てなる模様を設け、このマウスパッドにマウス本体に設
けられた赤外光及び赤色可視光の各光源から光を照射
し、その反射光を各光源に対応して設けられた多分割フ
ォトダイオードなどからなる１対の受光部にて受光し、
各受光部分の受光強度の変化から移動方向及び移動距離
を検知するようになっている。従って、光学マウス装置
はマウス本体の光源、受光部などとマウスパッドとが接
触しないことから機械接触のものに比較してその耐久性
が向上すると共に検出精度が高くなっている。

【０００５】しかしながら、光学マウス装置では平面上
の互いに直交する２軸の移動量を別々に計測している。
即ち、互いに波長の異なる照射光を別々にマウスパッド
に照射し、その反射光を別々の受光部にて受光して処理
していることから、部品点数が多くなり、マウス本体が
大型化しがちになると共に消費電力が増大する問題があ
った。また、マウスパッド側の構造が複雑であることか
ら、その厚みが増すばかりでなく分解能を高めることが
できず、例えばディスプレイ装置の画面上のマウスカー
ソルをその移動範囲全域に亘りカバーするためにはマウ
スパッドが大型化する問題もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したよう
な従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主
な目的は、消費電力が少なく、構造が簡単であり、かつ
小型のマウス装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、情報処理装置に位置データ及び方向データを入
力するべく、投光部及び受光部を有するマウス本体と、
前記投光部から照射された光を選択的に反射する光反射
面を有するマウスパッドとから構成される光学マウス装
置であって、前記投光部が、所定の波長の光を発する光
源を有し、前記マウスパッドの光反射面が、前記反射面
上のある軸に沿って所定の範囲で光の回折方向が徐々に
または段階的に変化する干渉縞を繰り返す第１のパター
ンと、前記軸と交差する軸に沿って所定の範囲で光の回
折方向が徐々にまたは段階的に変化する干渉縞を繰り返
す第２のパターンとを合成してなるホログラムからな
り、前記受光部が、前記各軸毎に前記ホログラムによる
回折特性に応じた位置に設けられた複数の受光面を有す
ることを特徴とする光学マウス装置、または情報処理装
置に位置データ及び方向データを入力するべく、投光部
及び受光部を有するマウス本体と、前記投光部から照射
された光を選択的に反射する光反射面を有するマウスパ
ッドとから構成されるマウス装置であって、前記投光部
が、所定の波長の光を発する光源を有し、前記マウスパ
ッドの光反射面が、前記反射面上のある軸に沿って所定
の範囲で格子幅が徐々にまたは段階的に変化する回折格
子を繰り返す第１のパターンと、前記軸と交差する軸に
沿って所定の範囲で格子幅が徐々にまたは段階的に変化
する回折格子を繰り返す第２のパターンとを合成してな
る回折格子からなり、前記受光部が、前記各軸毎に前記
回折格子による回折特性に応じた位置に設けられた複数
の受光面を有することを特徴とするマウス装置を提供す
ることにより達成される。

【０００８】

【作用】上記した構成によれば、マウス本体側の投光部
を１つにし、マウスパッドからの反射光を受光する受光
部のみを各座標毎に対応して設けることによりマウス本
体の移動方向及び移動量を検出できる。また、通常のエ
ンボス加工等により容易にホログラム若しくは回折格子
を所定のパターンでマウスパッドに形成でき、かつ容易
に上記パターンを高密度化することもできる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。

【００１０】図１は、本発明が適用されたコンピュータ
システムの構成を示す斜視図である。このコンピュータ
システムはコンピュータ本体１と、該本体１に接続され
たディスプレイ装置２と、キーボード３と、マウス装置
４とを有している。

【００１１】マウス装置４は、マウス本体５とマウスパ
ッド６とから構成されている。図２に示すように、マウ
ス本体５は、特定の波長のレーザ光を出射する光源８及
び対物レンズ９を備える投光部７と、この投光部７と水
平方向にやや離間する位置に設けられた受光部１０とを
有している。

【００１２】図３に併せて示すように受光部１０は多分
割ダイオードからなり、マウス本体５が図１に矢印に示
すような方向に置かれた状態で左右前後に移動すること
を想定してその矢印方向をｙ方向、ｙ方向に直交する方
向をｘ方向とし、ｘ方向へのマウス本体５の移動量を検
出するための３つの受光面１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、
ｙ方向の移動量を検出するための３つの受光面１０ｄ、
１０ｅ、１０ｆとから構成されている。

【００１３】一方、図４に示すように、マウスパッド６
は、エンボス加工により形成された反射型ホログラムか
らなる光反射面６ａをその表面に有している。この光反
射面６ａは、ｘ方向に関する干渉縞と、ｙ方向に関する
干渉縞とを合成してなる。例えばｘ方向についてみる
と、干渉縞の無いＡ部、干渉縞が疎となっているＢ部、
干渉縞がやや密となっているＣ部及び干渉縞が密となっ
ているＤ部から構成される０．５〜１．０ｍｍ程度のパ
ターンが連続的にｘ軸方向に沿って繰り返すようになっ
ている。また、ｙ方向についても同様にして干渉縞の無
いＥ部、干渉縞が疎となっているＦ部、干渉縞がやや密
となっているＧ部及び干渉縞が密となっているＨ部から
構成されるパターンが連続的にｙ軸方向に沿って繰り返
すようになっている。

【００１４】図５に示すように、マウスパッド６に於け
る光反射面６ａの断面は、机の表面との間で滑らないよ
うに設けられた摩擦層１２と、その表面に接着層１３を
介してアルミニウムの蒸着により形成されたホログラム
反射層１４と、透明な樹脂材からなるホログラム形成層
１５と、マウス本体５が移動する表面を保護するための
保護層１６とが積層している。このうち摩擦層１２を除
いた層厚が６０〜１００μｍとなっている。

【００１５】次に本実施例の作動要領について説明す
る。当該コンピュータシステムの電源をオンすると光源
８からの光はマウスパッド６の光反射面６ａに向けて常
に照射される。その状態で光反射面６ａ上でマウス本体
５を移動させると、その回折光が受光部１０のいずれか
の受光面に受光される。実際には、Ｂ部からの回折光は
受光面１０ａに、Ｃ部からの回折光は受光面１０ｂに、
Ｄ部からの回折光は受光面１０ｃに受光され、Ａ部から
の反射光はいずれの受光面にも受光されない。また、Ｆ
部からの回折光は受光面１０ｄに、Ｇ部からの回折光は
受光面１０ｅに、Ｈ部からの回折光は受光面１０ｆに受
光され、Ｅ部からの反射光はいずれの受光面にも受光さ
れない。

【００１６】従って、例えばｘ軸方向について述べる
と、受光面１０ａの受光強度と受光面１０ｂの受光強度
との和を出力信号Ｐ１とし、受光面１０ｂの受光強度と
受光面１０ｃの受光強度との和を出力信号Ｐ２とする。
すると、図６に示すように、図３に於ける右方向、即ち
＋ｘ方向にマウス本体５を移動させる場合（（ａ）部）
と図３に於ける左方向、即ち−ｘ方向にマウス本体５を
移動させる場合（（ｂ）部）とで信号Ｐ１、Ｐ２の出力
パターンが異なるようになっている。この差からマウス
本体５のｘ方向の左右いずれに移動したかを知ることが
でき、かつその信号を方形波に成形してパルス数をカウ
ントすることにより移動量を知ることができる。同様に
してｙ方向の前後いずれに移動したか、及び移動量を受
光面１０ｄ、１０ｅ、１０ｆからの出力信号より知るこ
とができる。これらｘ方向に関するデータ及びｙ方向に
関するデータから実際の移動方向及び移動量を求めるこ
とができる。

【００１７】図７は上記第１の実施例の変形実施例を示
す図３と同様な図である。本実施例では受光部２０の受
光面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ
が光源１８を中心とする円弧状をなしている。従って、
マウス本体がｙ方向及びｘ方向から平面的に傾いた状態
で移動してもその方向及び量を正確に検出できるように
なっている。それ以外の構成は第１の実施例と同様であ
る。

【００１８】図８は本発明が適用された第２の実施例を
示す図４と同様な図である。本実施例ではマウスパッド
２６の光反射面２６ａがホログラムではなく反射型回折
格子から構成されている。例えば、図８に於ける左右方
向、即ちｘ方向に関してはその左から右方向に向けて同
様のパターンを繰り返す回折格子が形成されている。こ
の回折格子の１つのパターンは、左側から右側に向けて
徐々にその格子幅が密となっている回折格子からなり、
即ち回折光の方向が徐々に変化するようになっている。
同様にしてｙ方向に関してもその図８に於ける下側から
上側に向けて徐々に格子幅が密になっているパターンを
繰り返す回折格子が形成されている。

【００１９】また、図９は本実施例に於けるマウス本体
の光源２８及び受光部３０の平面形状を示す図３と同様
の図である。この光源２８は第１の実施例と同様の光源
であるが、受光部３０に関しては、図９に於けるｙ方向
即ち上下方向に隣接する受光面３０ａと受光面３０ｂと
がｘ方向に互いにややシフトした位置に設けられてい
る。同様にしてｘ方向即ち左右方向に隣接する受光面３
０ｃと受光面３０ｄともｙ方向にややシフトした位置に
設けられている。そして、光源２８から照射された光の
一次回折光は図９に想像線に示すようにｘ方向に関して
は照射される回折格子の格子幅に応じてＳの位置とＬの
位置との間で移動し、ｙ方向に関してはＳ′の位置と
Ｌ′の位置との間で移動する。

【００２０】従って、例えばｘ方向に関して受光面３０
ａの受光強度を出力信号Ｐ３とし、受光面３０ｂの受光
強度を出力信号Ｐ４とする。すると、図１０に示すよう
に、図９に於ける右方向、即ち＋ｘ方向にマウス本体を
移動させる場合（（ａ）部）と図９に於ける左方向、即
ち−ｘ方向にマウス本体を移動させる場合（（ｂ）部）
とで信号Ｐ３、Ｐ４の出力パターンが異なるようにな
る。この差からマウス本体がｘ方向の左右いずれに移動
したかを知ることができ、かつその信号を方形波に成形
してパルス数をカウントすることにより移動量を知るこ
とができる。同様にしてｙ方向の前後いずれに移動した
か、及び移動量を受光面３０ｃ、３０ｄからの出力信号
より知ることができる。これらｘ方向に関するデータ及
びｙ方向に関するデータから実際の移動方向及び移動量
を求めることができる。それ以外の構成は第１の実施例
と同様である。

【００２１】図１１は上記した第２の実施例の変形実施
例を示す図９と同様の図である。本実施例では、光源３
８は第１及び第２の実施例と同様の光源であるが、受光
面４０ａ、４０ｂが重なる部分に於て該受光面４０ａと
受光面４０ｂとが櫛形に入り組んでいる。また、受光面
４０ｃ、４０ｄが重なる部分に於ても該受光面４０ｃと
受光面４０ｄとが櫛形に入り組んでいる。従って、マウ
ス本体がやや斜めになった状態で移動しても正確にその
移動方向及び移動量を検知することができるようになっ
ている。

【００２２】図１２は上記した第２の実施例の更に変形
実施例を示す図９と同様の図である。本実施例に於て
は、受光面５０ａと受光面５０ｂとが光源４８を挟んで
対称位置に設けられている。また、光源４８と受光面５
０ｂとの距離（ｌ１）に比較して光源４８と受光面５０
ａとの距離（ｌ２）がやや短くなっている。同様に、受
光面５０ｃと受光面５０ｄとが光源４８を挟んで対称位
置に設けられている。また、光源４８と受光面５０ｄと
の距離（ｌ１）に比較して光源４８と受光面５０ｃとの
距離（ｌ２）がやや短くなっている。

【００２３】従って、例えばｘ方向に関して回折光がＳ
の位置からＬの位置に移動する際に、まず受光面５０ａ
に受光された後、受光面５０ａ及び受光面５０ｂに受光
され、その後受光面５０ｂのみに受光されるようにな
る。またＬの位置からＳの位置に回折光が移動する際は
その逆になる。従って、図１０に示すような出力信号と
同様な出力信号を得ることができ、ｙ方向に関しても同
様な出力信号を得ることができ、実際のマウス本体の移
動方向と移動量を求めることができる。

【００２４】尚、本発明は上記各実施例に限定されず、
様々な応用が可能であることは云うまでもなく、例えば
上記構造をｘ、ｙいずれかの軸のみについて用いれば、
リニアエンコーダとして使用できる。また、第１の実施
例のホログラムに代えて段階的に反射方向の変化する溝
を設けても上記と同様な作用を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による光学マウス装置によれば、互いに交差する２軸
に沿ってその軸線方向に沿って所定の範囲で回折パター
ンが変化するホログラム若しくは回折格子を設け、この
マウスパッドに光を照射してその回折光の受光パターン
からマウス本体の移動方向及び移動量を検出すること
で、マウス本体に設ける光源が１つで済み、その構造が
単純化される。また、マウスパッドに赤外光を反射する
ストライプと赤色可視光を反射するストライプとを連続
的に形成する場合に比較してその形成が容易になると共
に高密度化が可能となることから小型化できる。従っ
て、マウス装置全体を小型化、軽量化され、しかも安価
なマウス装置を得ることができる。以上のことから本発
明の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたマウス装置の構成を示す斜
視図である。

【図２】マウス本体の概略構成を示す側断面図である。

【図３】図２のIII−III線について見た矢視図である。

【図４】マウスパッドの構成を示す模式的な平面図であ
る。

【図５】マウスパッドの断面図である。

【図６】（ａ）部及び（ｂ）部は共にマウスの出力信号
を示すタイムチャートである。

【図７】第１の実施例の変形実施例を示す図３と同様の
図である。

【図８】本発明が適用された第２の実施例を示す図４と
同様の図である。

【図９】第２の実施例に於けるマウス本体の光源と受光
部との配置を示す図３と同様の図である。

【図１０】（ａ）部及び（ｂ）部は共にマウスの出力信
号パターンを示す図６と同様の図である。

【図１１】第２の実施例の変形実施例を示す図９と同様
の図である。

【図１２】第２の実施例の更に変形実施例を示す図９と
同様の図である。

【符号の説明】

１コンピュータ本体２ディスプレイ装置３キーボード４マウス装置５マウス本体６マウスパッド６ａ光反射面７投光部８光源９対物レンズ１０受光部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ受
光面１２摩擦層１３接着層１４ホログラム反射層１５ホログラム形成層１６保護層１８光源２０受光部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ受
光面２６マウスパッド２６ａ光反射面２８光源３０受光部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ受光面３８光源４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ受光面４８光源５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ受光面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報処理装置に位置データ及び方向デ
ータを入力するべく、投光部及び受光部を有するマウス
本体と、前記投光部から照射された光を選択的に反射す
る光反射面を有するマウスパッドとから構成される光学
マウス装置であって、前記投光部が、所定の波長の光を発する光源を有し、前記マウスパッドの光反射面が、前記反射面上のある軸
に沿って所定の範囲で光の回折方向が徐々にまたは段階
的に変化する干渉縞を繰り返す第１のパターンと、前記
軸と交差する軸に沿って所定の範囲で光の回折方向が徐
々にまたは段階的に変化する干渉縞を繰り返す第２のパ
ターンとを合成してなるホログラムからなり、前記受光部が、前記各軸毎に前記ホログラムによる回折
特性に応じた位置に設けられた複数の受光面を有するこ
とを特徴とする光学マウス装置。
【請求項２】情報処理装置に位置データ及び方向デ
ータを入力するべく、投光部及び受光部を有するマウス
本体と、前記投光部から照射された光を選択的に反射す
る光反射面を有するマウスパッドとから構成されるマウ
ス装置であって、前記投光部が、所定の波長の光を発する光源を有し、前記マウスパッドの光反射面が、前記反射面上のある軸
に沿って所定の範囲で格子幅が徐々にまたは段階的に変
化する回折格子を繰り返す第１のパターンと、前記軸と
交差する軸に沿って所定の範囲で格子幅が徐々にまたは
段階的に変化する回折格子を繰り返す第２のパターンと
を合成してなる回折格子からなり、前記受光部が、前記各軸毎に前記回折格子による回折特
性に応じた位置に設けられた複数の受光面を有すること
を特徴とするマウス装置。
【請求項３】前記受光部の各受光面が、前記投光部
を中心とする円弧状をなすことを特徴とする請求項１若
しくは請求項２に記載のマウス装置。