JPH05313816A - ポインティングデバイス - Google Patents
ポインティングデバイスInfo
- Publication number
- JPH05313816A JPH05313816A JP4140155A JP14015592A JPH05313816A JP H05313816 A JPH05313816 A JP H05313816A JP 4140155 A JP4140155 A JP 4140155A JP 14015592 A JP14015592 A JP 14015592A JP H05313816 A JPH05313816 A JP H05313816A
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- JP
- Japan
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- prism
- light
- finger
- pointing device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信頼性・耐久性に富み、しかも小形化・軽量
化を実現し得るポインティングデバイスを提供する。 【構成】 ディスプレイ上のカーソルを移動させるため
の位置データを入力するためのポインティングデバイス
の構成を、光の屈折率が異なる物質と平面で接触する透
光性物質からなるプリズム手段と、該プリズム手段の境
界面へ向けてある所定の角度の平行光線を照射する発光
手段と、前記境界面からの反射光の光量を検出する光量
検出手段とを有し、前記光量検出手段の出力値に基づい
て前記境界面上に置かれた物体の位置を検出するものと
する。
化を実現し得るポインティングデバイスを提供する。 【構成】 ディスプレイ上のカーソルを移動させるため
の位置データを入力するためのポインティングデバイス
の構成を、光の屈折率が異なる物質と平面で接触する透
光性物質からなるプリズム手段と、該プリズム手段の境
界面へ向けてある所定の角度の平行光線を照射する発光
手段と、前記境界面からの反射光の光量を検出する光量
検出手段とを有し、前記光量検出手段の出力値に基づい
て前記境界面上に置かれた物体の位置を検出するものと
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータなどのデ
ィスプレイ上に表示されたカーソルなどを移動させるた
めの位置データを入力するポインティングデバイスに関
するものである。
ィスプレイ上に表示されたカーソルなどを移動させるた
めの位置データを入力するポインティングデバイスに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンピユータを操作するに際し、ディス
プレー上のアイコンをクリックしたり、あるいはカーソ
ルを移動したりするための入力装置（ポインティングデ
バイス）として、マウスやジョイスティックなどが一般
に用いられている。
プレー上のアイコンをクリックしたり、あるいはカーソ
ルを移動したりするための入力装置（ポインティングデ
バイス）として、マウスやジョイスティックなどが一般
に用いられている。
【０００３】例えばマウスは、ボールを２方向の自由度
をもって支持し、このボールの回転方向および回転量を
一対の検出ローラおよびこれに連動するフォトカプラで
検出している。従って、ディスプレイ上のカーソルを大
きく移動させようとすると、マウス本体を大きく移動さ
せなければならないので、比較的広い操作スペースが必
要である。また、ボールの回転方向および回転量を検出
ローラの機械的接触にて検出していることから、このボ
ールにごみなどが付着したり、油汚れなどがあると、そ
の検出精度が低下するばかりでなく、場合によっては、
ローラが回転不能となり、ディスプレイ上のカーソルを
移動させることができなくなることも考えられる。その
ため、比較的頻繁にメンテナンスを行う必要があり、こ
れが煩雑であると云う不都合がある。
をもって支持し、このボールの回転方向および回転量を
一対の検出ローラおよびこれに連動するフォトカプラで
検出している。従って、ディスプレイ上のカーソルを大
きく移動させようとすると、マウス本体を大きく移動さ
せなければならないので、比較的広い操作スペースが必
要である。また、ボールの回転方向および回転量を検出
ローラの機械的接触にて検出していることから、このボ
ールにごみなどが付着したり、油汚れなどがあると、そ
の検出精度が低下するばかりでなく、場合によっては、
ローラが回転不能となり、ディスプレイ上のカーソルを
移動させることができなくなることも考えられる。その
ため、比較的頻繁にメンテナンスを行う必要があり、こ
れが煩雑であると云う不都合がある。
【０００４】そこで、ボールを机上面に押圧して回転さ
せるのではなく、操作者の手によって回転させる所謂ト
ラックボールを用いることが考えられるが、トラックボ
ールの場合、本体が固定されているのでスペース的には
有利であるが、ボールにごみなどが付着することによっ
て生じる不都合は解消できない。
せるのではなく、操作者の手によって回転させる所謂ト
ラックボールを用いることが考えられるが、トラックボ
ールの場合、本体が固定されているのでスペース的には
有利であるが、ボールにごみなどが付着することによっ
て生じる不都合は解消できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】いずれにせよ、これら
従来の入力装置は、機械的な可動部分があるため、塵埃
の付着による作動不良や、機械的な接触部分の摩耗によ
る作動不良を発生することが避けられず、また、機械的
な作動部を内蔵するために外形寸法が比較的大きくなり
がちであるうえ、微妙な操作を要する場合の使用性に難
点があった。
従来の入力装置は、機械的な可動部分があるため、塵埃
の付着による作動不良や、機械的な接触部分の摩耗によ
る作動不良を発生することが避けられず、また、機械的
な作動部を内蔵するために外形寸法が比較的大きくなり
がちであるうえ、微妙な操作を要する場合の使用性に難
点があった。
【０００６】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、信
頼性・耐久性に富み、しかも小形化・軽量化を実現し得
るポインティングデバイスを提供することにある。
解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、信
頼性・耐久性に富み、しかも小形化・軽量化を実現し得
るポインティングデバイスを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、ディスプレイ上のカーソルを移動させるた
めの位置データを入力するためのポインティングデバイ
スの構成を、光の屈折率が異なる物質と平面で接触する
透光性物質からなるプリズム手段と、該プリズム手段の
境界面へ向けてある所定の角度の平行光線を照射する発
光手段と、前記境界面からの反射光の光量を検出する光
量検出手段とを有し、前記光量検出手段の出力値に基づ
いて前記境界面上に置かれた物体の位置を検出するもの
とすることによって達成される。
明によれば、ディスプレイ上のカーソルを移動させるた
めの位置データを入力するためのポインティングデバイ
スの構成を、光の屈折率が異なる物質と平面で接触する
透光性物質からなるプリズム手段と、該プリズム手段の
境界面へ向けてある所定の角度の平行光線を照射する発
光手段と、前記境界面からの反射光の光量を検出する光
量検出手段とを有し、前記光量検出手段の出力値に基づ
いて前記境界面上に置かれた物体の位置を検出するもの
とすることによって達成される。
【０００８】
【作用】このような構成によれば、屈折率の差によって
変化する境界面の反射率を光量検出手段にて検出するこ
とにより、境界面上を移動する物体の位置変化を検出す
ることができる。従って、機械的な可動部が皆無にな
る。
変化する境界面の反射率を光量検出手段にて検出するこ
とにより、境界面上を移動する物体の位置変化を検出す
ることができる。従って、機械的な可動部が皆無にな
る。
【０００９】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【００１０】先ず本発明の原理について説明する。屈折
率が互いに異なる２つの物質同士の境界面にある角度を
もって光が入射するとき、境界面を透過した出射光は境
界面で屈折して進行する。図１−Ａに於て、２つの物質
の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２とし、境界面Ｂに垂直な
面に対する入射角をθ１、出射角をθ２とすると、次式
が成立する。 ｎ１・ｓｉｎθ１＝ｎ２・ｓｉｎθ２
率が互いに異なる２つの物質同士の境界面にある角度を
もって光が入射するとき、境界面を透過した出射光は境
界面で屈折して進行する。図１−Ａに於て、２つの物質
の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２とし、境界面Ｂに垂直な
面に対する入射角をθ１、出射角をθ２とすると、次式
が成立する。 ｎ１・ｓｉｎθ１＝ｎ２・ｓｉｎθ２
【００１１】ここでθ２が９０度以上になるようにｎ
１、ｎ２、θ１を選ぶと、光は境界面Ｂを透過せずに全
反射する。例えば、２つの物質をガラスＧと空気Ａとす
ると、これらの屈折率がそれぞれｎＧ＝１．５１、ｎＡ
＝１なので、入射角（θ１）が４１．５度以上であれば
入射光は境界面Ｂで全反射することとなる（図１−Ｂ参
照）。
１、ｎ２、θ１を選ぶと、光は境界面Ｂを透過せずに全
反射する。例えば、２つの物質をガラスＧと空気Ａとす
ると、これらの屈折率がそれぞれｎＧ＝１．５１、ｎＡ
＝１なので、入射角（θ１）が４１．５度以上であれば
入射光は境界面Ｂで全反射することとなる（図１−Ｂ参
照）。
【００１２】次に、図１−Ｃに示したように、ガラスＧ
の表面に油Ｏが付着した場合には、油Ｏの屈折率（ｎ
Ｏ）が１．３３なので、入射角（θ１）が６１．７度以
上であれば入射光は境界面Ｂで全反射することとなる。
従って、入射角（θ１）が４１．５度以上６１．７度未
満であれば、ガラスＧの表面に油Ｏが付いていなければ
光は境界面Ｂで全反射し、ガラスＧの表面に油Ｏが付く
と境界面Ｂを透過するようになる。
の表面に油Ｏが付着した場合には、油Ｏの屈折率（ｎ
Ｏ）が１．３３なので、入射角（θ１）が６１．７度以
上であれば入射光は境界面Ｂで全反射することとなる。
従って、入射角（θ１）が４１．５度以上６１．７度未
満であれば、ガラスＧの表面に油Ｏが付いていなければ
光は境界面Ｂで全反射し、ガラスＧの表面に油Ｏが付く
と境界面Ｂを透過するようになる。
【００１３】図２は、本発明によるポインティングデバ
イスの構成を示す模式図である。このポインティングデ
バイス１は、ガラスあるいは透明樹脂材からなるプリズ
ム２と、半導体レーザあるいは発光ダイオードなどの光
源３と、４分割フォトダイオードなどからなる光電変換
素子４とからなっている。光源３からの光は、レンズ５
で平行光線にされたうえでプリズム２の内部に向けて照
射されるが、上記した原理に基づき、プリズム２と空気
との境界面では全反射し、指６の水分や油などの付着物
または皮膚の屈折率では透過するような角度で入射され
る。そして光電変換素子４は、全反射した光が前面に当
たる位置に設置されている。
イスの構成を示す模式図である。このポインティングデ
バイス１は、ガラスあるいは透明樹脂材からなるプリズ
ム２と、半導体レーザあるいは発光ダイオードなどの光
源３と、４分割フォトダイオードなどからなる光電変換
素子４とからなっている。光源３からの光は、レンズ５
で平行光線にされたうえでプリズム２の内部に向けて照
射されるが、上記した原理に基づき、プリズム２と空気
との境界面では全反射し、指６の水分や油などの付着物
または皮膚の屈折率では透過するような角度で入射され
る。そして光電変換素子４は、全反射した光が前面に当
たる位置に設置されている。
【００１４】これによると、プリズム２の上面に指６を
載せると、皮膚が直接接触している部分は光が透過する
ため、光電変換素子４に対する光量が減る。そこで４つ
のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４（図２−Ｂ参照）の
各出力を演算処理することにより、プリズム２の上面に
於ける指６の位置を検出することができる。ここでプリ
ズム２の上面で指６を動かすと、光電変換素子４の暗部
が２次元的に移動するので４つのフォトダイオードＰＤ
１〜ＰＤ４の相対出力が変化する。これを連続的に演算
処理することにより、プリズム２の上面に於ける指６の
動きを検出することができるので、指６の動きに対応し
てディスプレー上のカーソルを動かすことができる。
載せると、皮膚が直接接触している部分は光が透過する
ため、光電変換素子４に対する光量が減る。そこで４つ
のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４（図２−Ｂ参照）の
各出力を演算処理することにより、プリズム２の上面に
於ける指６の位置を検出することができる。ここでプリ
ズム２の上面で指６を動かすと、光電変換素子４の暗部
が２次元的に移動するので４つのフォトダイオードＰＤ
１〜ＰＤ４の相対出力が変化する。これを連続的に演算
処理することにより、プリズム２の上面に於ける指６の
動きを検出することができるので、指６の動きに対応し
てディスプレー上のカーソルを動かすことができる。
【００１５】このポインティングデバイス１は、図３に
示すように、パソコン７のキーボード８に組み込んでも
良いし、従来のマウスと同様に別体にしても良い。ま
た、指で触れるばかりでなく、空気よりも屈折率が大き
な物体を先端部に設けたペン状のもので触れるようにす
ることも可能である。更に 光電変換素子は、上記した
４分割フォトダイオードに限定されず、必要に応じて分
割数を変えたり、あるいは二次元ＣＣＤなどを用いても
良い。
示すように、パソコン７のキーボード８に組み込んでも
良いし、従来のマウスと同様に別体にしても良い。ま
た、指で触れるばかりでなく、空気よりも屈折率が大き
な物体を先端部に設けたペン状のもので触れるようにす
ることも可能である。更に 光電変換素子は、上記した
４分割フォトダイオードに限定されず、必要に応じて分
割数を変えたり、あるいは二次元ＣＣＤなどを用いても
良い。
【００１６】図４は、本発明の第２の実施例を示してい
る。本実施例は、屈折率が比較的小さい気体や液体の層
１１を、それよりも屈折率が大きなフィルム状の薄膜１
２で覆い、この薄膜１２の表面を指６で押すと薄膜１２
がプリズム２の上面に接触する構造になっている。これ
によると、プリズム２の上面に薄膜１２が接触した状態
と接触しない状態とで境界面の反射率が変化するので、
指に限らず何で押しても信号を発生でき、しかもプリズ
ム２の表面が薄膜１２で保護されているので、汚れに影
響されない、という利点がある。
る。本実施例は、屈折率が比較的小さい気体や液体の層
１１を、それよりも屈折率が大きなフィルム状の薄膜１
２で覆い、この薄膜１２の表面を指６で押すと薄膜１２
がプリズム２の上面に接触する構造になっている。これ
によると、プリズム２の上面に薄膜１２が接触した状態
と接触しない状態とで境界面の反射率が変化するので、
指に限らず何で押しても信号を発生でき、しかもプリズ
ム２の表面が薄膜１２で保護されているので、汚れに影
響されない、という利点がある。
【００１７】図５は、本発明の第３の実施例を示してい
る。本実施例に於ては、光電変換素子として一次元ＣＣ
Ｄ１３を用い、この一次元ＣＣＤ１３の前にシリンドリ
カルレンズ１４を置き、一次元ＣＣＤ１３上に縦長の線
像を結ばせるようになっている（図５−Ｂ参照）。これ
によれば、指６を図５−Ａに於ける矢印方向へ動かすこ
とによって一次元ＣＣＤ１３上の線像が動くので、その
位置の変化を電気的に検出できる。この方式を応用して
二次元の動きを検出する場合には、図６に示すように、
ピラミッド形のプリズム１５を用い、かつ発光部１６と
受光部１７とを２組設けることにより、前後・左右の２
方向の動きを別々に捕らえるようにしても良い。
る。本実施例に於ては、光電変換素子として一次元ＣＣ
Ｄ１３を用い、この一次元ＣＣＤ１３の前にシリンドリ
カルレンズ１４を置き、一次元ＣＣＤ１３上に縦長の線
像を結ばせるようになっている（図５−Ｂ参照）。これ
によれば、指６を図５−Ａに於ける矢印方向へ動かすこ
とによって一次元ＣＣＤ１３上の線像が動くので、その
位置の変化を電気的に検出できる。この方式を応用して
二次元の動きを検出する場合には、図６に示すように、
ピラミッド形のプリズム１５を用い、かつ発光部１６と
受光部１７とを２組設けることにより、前後・左右の２
方向の動きを別々に捕らえるようにしても良い。
【００１８】なお、図７に示すような構成にすれば、プ
リズム２への入射面で屈折し、かつプリズムからの出射
面で屈折するため、光源３と、レンズ５および光電変換
素子４とを横方向へ置くことができるので、装置の薄型
化が可能である。この場合のプリズム２の厚さを試算し
てみる。プリズム２の上面に於ける指の動きの検出範囲
Ｓを２５ｍｍ四方とし、入射角θ１を６０度とした場
合、プリズム２の厚さｔは、 ｔ＝２５ｍｍ／（２・ｔａｎ６０度）≒７．２ｍｍ で済むので（図８参照）、ケースの寸法を考慮しても、
従来の機械式のポインティングデバイスに比して大幅に
薄型化し得ることが分かる。
リズム２への入射面で屈折し、かつプリズムからの出射
面で屈折するため、光源３と、レンズ５および光電変換
素子４とを横方向へ置くことができるので、装置の薄型
化が可能である。この場合のプリズム２の厚さを試算し
てみる。プリズム２の上面に於ける指の動きの検出範囲
Ｓを２５ｍｍ四方とし、入射角θ１を６０度とした場
合、プリズム２の厚さｔは、 ｔ＝２５ｍｍ／（２・ｔａｎ６０度）≒７．２ｍｍ で済むので（図８参照）、ケースの寸法を考慮しても、
従来の機械式のポインティングデバイスに比して大幅に
薄型化し得ることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】このように本発明によれば、機械的な可
動部を皆無にすることができるため、消耗する部分が極
めて少なくなり、信頼性ならびに耐久性が高められる。
また、装置の薄小型化・軽量化が達成でき、しかも部品
点数も少なくて済むので、この種のコンピュータ用入力
装置の製造コストを低減するうえに効果的である。これ
に加えて、指で直接操作できるので、取扱いが手軽であ
り、高い操作性が得られる。
動部を皆無にすることができるため、消耗する部分が極
めて少なくなり、信頼性ならびに耐久性が高められる。
また、装置の薄小型化・軽量化が達成でき、しかも部品
点数も少なくて済むので、この種のコンピュータ用入力
装置の製造コストを低減するうえに効果的である。これ
に加えて、指で直接操作できるので、取扱いが手軽であ
り、高い操作性が得られる。
【図１】本発明の基本原理の説明図である。
【図２】本発明によるポインティングデバイスの一実施
例を示す模式図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は側面
図の矢印ｂから見た端面図である。
例を示す模式図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は側面
図の矢印ｂから見た端面図である。
【図３】本発明が適用されたパソコンの全体構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す模式的な側面図で
ある。
ある。
【図５】本発明の第３の実施例を示す模式図であり、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は側面図の矢印ｂから見た端面
図である。
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は側面図の矢印ｂから見た端面
図である。
【図６】図５に示した実施例の変形実施例を示す模式的
な平面図である。
な平面図である。
【図７】更に別の変形実施例を示す模式的な側面図であ
る。
る。
【図８】プリズムの寸法図である。
１ ポインティングデバイス ２ プリズム ３ 光源 ４ 光電変換素子 ５ レンズ ６ 指 ７ パソコン ８ キーボード １１ 気体（液体）層 １２ 薄膜 １３ 一次元ＣＣＤ １４ シリンドリカルレンズ １５ ピラミッド型プリズム １６ 発光部 １７ 受光部
Claims (1)
- 【請求項１】 ディスプレイ上のカーソルを移動させる
ための位置データを入力するためのポインティングデバ
イスであって、 光の屈折率が異なる物質と平面で接触する透光性物質か
らなるプリズム手段と、該プリズム手段の境界面へ向け
てある所定の角度の平行光線を照射する発光手段と、前
記境界面からの反射光の光量を検出する光量検出手段と
を有し、 前記光量検出手段の出力値に基づいて前記境界面上に置
かれた物体の位置を検出することを特徴とするポインテ
ィングデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4140155A JPH05313816A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ポインティングデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4140155A JPH05313816A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ポインティングデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05313816A true JPH05313816A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15262152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4140155A Pending JPH05313816A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ポインティングデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05313816A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5943233A (en) * | 1994-12-26 | 1999-08-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Input device for a computer and the like and input processing method |
| KR20030013135A (ko) * | 2001-08-07 | 2003-02-14 | 권무순 | 광전변환소자를 이용한 디지타이저 |
| JP2006516779A (ja) * | 2003-01-28 | 2006-07-06 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光電入力装置、このような装置の製造方法、及びこのような装置の助けを借りて物体の動きを測定する方法 |
| JP2007095185A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Kenwood Corp | 電子機器、電子機器の制御方法及びプログラム |
| KR100905382B1 (ko) * | 2003-01-20 | 2009-06-30 | 장홍지 | 컴퓨터 마우스 내의 광신호 처리 방법 |
| JP2010165138A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Sharp Corp | 光ポインティング装置および該装置を搭載した電子機器 |
| CN101872271A (zh) * | 2009-04-27 | 2010-10-27 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 触控系统 |
| JP2011070383A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Sharp Corp | 光ポインティング装置および電子機器 |
| JP2011525035A (ja) * | 2008-06-10 | 2011-09-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電気消費装置に供給される電力を制御するためのプログラム可能なユーザインターフェース装置 |
-
1992
- 1992-05-01 JP JP4140155A patent/JPH05313816A/ja active Pending
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| US8599170B2 (en) | 2009-09-25 | 2013-12-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical pointing device and electronic equipments |
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