JPH0750425B2 - 位置情報入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、操作板上において、２次元的に描く手書き図
形などをコンピューターにオンラインで入力する場合や
グラフィック処理などに使用して有効な位置情報入力装
置に関するものである。

従来の技術 従来、手動操作にともなって平面上を移動する物体に付
属された球体の動きを信号に変換して、その物体の位置
情報を絵、その位置情報をコードなどを通してコンピュ
ーターなどに入力する装置として第9,10図および第11図
に例示するものが考えられている。第９図は位置情報入
力装置の要部切断平面図、第10図は位置情報入力装置の
一部切断側面図、第11図はその要部切断断面図である。
それらの図面において、１は把持可能なハウジングであ
り、前記ハウジング１の内部には球体２が転動可能に納
められており、かつ前記球体２の下部は前記ハウジング
１の底部に設けられた開口３より下部へ突出して、載置
平面４と接するようになっている。

また、前記ハウジング１は前記球体２と前記ハウジング
１の底面部に転動自在に設けられた複数個のボール５に
よって、前記載置平面４上で移動自在に支承される。

前記球体２の転動方向・転動量を前記ハウジング１のＸ
軸方向と前記Ｘ軸方向に対して前記載置平面４上で垂角
方向のＹ軸方向とに分解する２つの金属製の検出回転軸
6a,6bを設け、前記球体２と前記検出回転軸6a,6bとを接
触させるように、前記球体２の水平方向の位置を規制す
る弾性付勢体７が設けられている。また、前記球体２は
ケース８に納められていることにより上下方向の位置規
制が行われている。

前記検出回転軸6a,6bの一端に位置情報検出部9a,9bを設
けている。

前記位置情報検出部9a,9bは前記検出回転軸6a,6bの回転
量を検出する。また、入出力関係は入出力端子10で行な
われ、この入出力端子10はプリント基板11に半田付けさ
れ、この検出した信号は前記プリント基板11上の前記検
出した信号に応じた信号を発生する回路を通り、変換さ
れた検出信号が前記プリント基板11に取り付けられてい
るコード12によりコンピューターに伝送される。

また、前記弾性付勢体７は前記ケース８に設けられ、前
記球体２の中心方向に向って接触するように配置された
弾性付勢ローラ13とこれを支持する軸14を介して前記球
体２に付勢力を与える帯状ばね15で構成される。

次にこの従来例の動作について説明する。

まず、入力操作者が手でハウジング１で把持して、載置
平面４上で動かすと、その前記ハウジング１の移動にと
もなって球体２も載置平面４上を転動する。すると、付
勢弾性体７により前記球体２と検出回転軸6a,6bとは接
し前記検出回転軸6a,6bも回転する。この場合前記球体
２は前記ハウジング１の移動方向と同方向へ向かって転
動するとともに、前記ハウジング１の移動量に応じた量
だけ回転する。さらに前記球体２の回転方向ならびに回
転量を検出する前記検出回転軸6a,6bに設けられた位置
情報検出部9a,9bにより前記検出回転軸6a,6bの回転角を
検出し、プリント基板11上に設けられた回路により検出
値に応じた信号を発生させ、前記ハウジング１の移動方
向ならびに移動量に応じた位置情報を検出することがで
きるものであった。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では次の点に問題があった。すで
に説明した中で、球体２と検出回転軸6a,6bとを接触せ
しめる弾性付勢体７は前記球体２に付勢力を与える帯状
ばね15と弾性付勢ローラ13により構成される。

このことにより、位置情報入力装置の操作による前記球
体２の転動において、前記弾性付勢ローラ13の回転運動
は１自由度であるため、前記球体２の中心に対する前記
弾性付勢ローラ13の方向以外での前記球体２の転動で
は、常に前記球体２と前記弾性付勢ローラ13はスリップ
する。このため、前記球体２と前記弾性付勢ローラ13は
摩耗し、さらに、前記位置情報入力装置の操作方向つま
り、前記球体２の転動方向により前記スリップ量は変動
するため、前記位置情報入力装置の操作力も変動し操作
性に悪影響を与える。

本発明はこのような従来の問題点を解決するもので、弾
性付勢手段に前記球体２の転動とともにスベリなく回転
するものを用いることにより、位置情報入力装置の操作
性をよくするとともに、安価な位置情報入力装置を提供
しようとするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、平面上を移動し
うるハウジングと、前記ハウジングの前記平面上での移
動に伴なって回転するように前記ハウジングに転動可能
に設けられた球体と、前記球体の回転によって前記ハウ
ジングの移動を検出する位置情報検出部を設けた少なく
とも２個の検出回転軸と、前記球体と前記検出回転軸と
を接触させる弾性付勢体と、前記位置情報検出部の検出
値をその検出値に応じた信号に変換する位置情報変換手
段を具備し、前記弾性付勢体を球体とばね部材で構成し
たものである。

作 用 本発明は前記の構成のように、ハウジングの移動ととも
に転動する球体を弾性付勢体の弾性付勢球体で付勢する
ことにより、前記球体のいかなる転動においても、前記
弾性付勢球体は前記球体とスベリなく従転動するため、
前記ハウジングの操作力が安定し、位置情報入力装置の
操作性を高めることができるものである。

実施例 以下本発明の実施例について第１図〜第８図を参照にし
て説明する。まず第１図〜第４図で、第１図は本発明の
一実施例を示す要部切断平面図、第２図は同一部切断側
面図、第３図は同要部切断側面図、第４図は同斜視図で
ある。

それらの図面に於いて、17は位置情報入力装置、18は前
記位置情報入力装置17を移動自在に載置可能にした平板
状の操作板である。なお、これは必らずしも板状である
必要はない。ここで前記位置情報入力装置17は把持可能
なハウジング19とそのハウジング19の一構成要素ともな
る底板19aを設けており、前記底板19aを含むハウジング
19と前記操作板18上で所定間隔あけて移動可能に支承す
るために前記底板19aの下面部に転動自在に配設された
スチール，プラスチックなどで作られたボール20a,20b,
20c,20dと、下部が前記底板19aに設けられた円穴21から
下方へ突出して前記操作板18の面上に接する様に前記ハ
ウジング19内に固定されケース22内に転動可能に配設さ
れた球体23と、前記球体23に接するように設けられたハ
ウジング19の外形形状と平行及び垂直に設けられた２個
の検出回転軸24a,24bと、前記球体23と前記検出回転軸2
4a,24bを常に接した状態に保持するための前記検出球体
23と前記検出回転軸24a,24bとの接点から等角度の位置
に、ほぼ前記球体23の水平方向から前記球体23と接する
弾性付勢球体25と前記弾性付勢球体25を支承するケース
26と前記ケース26の後方から前記弾性付勢球体25を介し
て前記球体に付勢力を与えるばね部材27により構成され
る弾性付勢体28が設けられている。ここで前記弾性付勢
体25を介して前記球体23に付勢力を与えるばね部材は前
記球体23、前記弾性付勢球体25の直径寸法差などの寸法
差による前記球体23と前記弾性付勢球体25の接触点の変
動による付勢力のバラツキを小さくするため、バネ定数
を低く設定出来る圧縮コイルバネ等のバネを使用するこ
とが好ましい。また、前記球体23は金属ボールや金属ボ
ールにシリコンゴム，ウレタンゴム等をオーバーコート
したものが考えられる。

さらに前記検出回転軸24a,24bの他端には、前記球体23
の回転量を検出する位置情報検出部29a,29bが設けられ
ている。この位置情報検出部29a,29bからは、あとで詳
しく説明する発光器と受光器の入出力端子30が複数個、
上部へ出ており前記入出力端子30はフレキシブルに構成
された配線板31a,31bと半田により結合されている。さ
らに前記配設板31a,31bは前記位置情報検出部29a,29bの
検出値に応じて信号を変換する回路を構成したプリント
基板32上に配置されたコネクタ33a,33bに着脱可能に接
続されている。前記プリント基板32には入出力コード34
が接続されている。

ここで第５図〜第８図を参照に前記位置情報検出部につ
いて詳しく説明すると、第５図は前記位置情報検出部29
a（29b）の構成例を示した図である。同図において、前
記検出回転軸24a（24b）に取付けられて、前記検出回転
軸24a（24b）と一体的に回転する回転板35は光を透過さ
せない材質で形成されておりその回転板35には円周上に
等間隔に多数のスリット36が設けられている。一方前記
回転板35のスリット位置に対応して、回転板35をはさむ
ようにして、発光器37と受光器38が設けられている。発
光器37は第６図の回路図に示すように、常時一定の光量
で発光するように電源39から一定の電圧が加えられてい
る。

また前記受光器38は受ける光量によって端子30に得られ
る出力電圧が変化するようになって居る。したがって、
受光器38と発光器37の間の回転板35のスリット位置が変
化すると、それを透過する光量が変化するため、受光器
38の出力電圧もそれに従って変化する。以上のことによ
り、回転板35が検出回転軸24a（24b）とともに回転する
と、端子30に現われる出力電圧は第７図（ａ）に示すよ
うに変化する。

また位置情報検出部29a（29b）には、回転板35をはさん
で、もう一組の発光器40と受光器41が第５図に示すよう
に設けられている。この発光器40と受光器41の配置位置
は、前記受光器38の出力電圧が第７図（ａ）のようにな
るのに対して、受光器41の出力電圧は第７図（ｂ）のよ
うに前記受光器38の出力電圧に対して位相が90度遅れた
形で変化する。逆に前記回転板35が第５図に示す矢印Ｂ
方向に回転すると、受光器41の出力電圧は、受光器38の
出力電圧に対して位相が90度進んだ形で変化する。

前記受光器38,41の出力電圧は前記フレキシブルな配線
板31a（31b）によってそれぞれ第８図に示すように増幅
器42,43により増幅された後、波形整形器44,45を通して
矩形波に波形整形される。その後位相比較器46によっ
て、２つの信号の位相を比較することにより回転板35の
回転方向を検出するとともに、どちらが一方の信号の波
の数を演算器47によって加算することにより、回転板35
の回転角を検出することができる。なお演算器47によっ
て検出された信号はコンピューター本体により供給され
て処理される。

以上の構成により検出回転軸24a,24bの回転方向および
回転角を検出することが出来る。

次に本実施例の操作ならびに動作について、詳しく説明
する。まず位置情報入力装置17を操作板18上に載置して
操作移動するとハウジング19の移動にともなって球体23
も操作板18上を転動する。すると前記球体23は弾性付勢
球体25とケース26とバネ線材で構成されたバネ部材27で
構成される弾性付勢体28により検出回転軸4a,24bに圧接
されるため、前記検出回転軸も回転する。この場合球体
23はハウジング19の移動方向と同方向に向って転動する
とともに、前記検出回転軸24a,24bもハウジング19の移
動量に応じた量だけ回転する。さらに前記検出回転軸24
a,24bに設けられた位置情報検出部29a,29bにより前記検
出回転軸24a,24bの回転角を検出し、この検出信号をフ
レキシブル配線板31a,31bを介してプリント基板32に送
られ、前記プリント基板32上に設けられた回路により検
出値に応じて信号を変換させ、ハウジング19の移動方向
ならびに移動量に応じて位置情報をコード37によりコン
ピューターなどへ伝送する。

ここで、本実施例では前記弾性付勢体28に前記球体23に
接する前記弾性付勢球体25を用いることにより、前記球
体23のいかなる転動においても、前記弾性付勢球体25は
スリップなしに前記球体23と従動するため操作力の変動
をなくすことができ、かつ付勢力を与える手段に前記ば
ね部材27に線材ばねを用いていることにより、前記球体
23,前記弾性付勢球体25の直径寸法差などによる前記球
体23と前記弾性付勢球体25の接触点の変動による付勢力
の変動を小できることにより位置情報入力装置の操作性
をよくすることができる。

発明の効果 本発明によれば、ハウジングの移動とともなって移動す
る球体を付勢する弾性付勢体に前記球体と接する弾性付
勢球体とこれに付勢力を与えるばね部材を用いることに
より、前記球体のいかなる転動においても前記弾性付勢
球体はスベリなく従動できるため位置情報入力装置の操
作力を均一化でき、かつ前記球体へ付勢力を与えるばね
部材に線材ばねを使用することにより前記弾性付勢球体
の付勢方向への移動が生じても付勢力の変動を小さくで
き、また標準的部品を用いているため操作性が優れ安価
な位置情報入力装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部切断平面図、第２図は
同一部切断側面図、第３図は同要部切断側面図、第４図
は同斜視図、第５図は同位置情報検出部の構成例を示す
斜視図、第６図はその回路構成図、第７図（ａ），
（ｂ）は同出力波形図、第８図は本発明に使用し得る信
号処理回路の一例のブロック図、第９図は従来例を示す
要部切断平面図、第10図は同一部切断側面図、第11図は
同要部切断側面図である。 19……ハウジング、23……球体、24……検出回転軸、25
……弾性付勢球体、27……線材ばね、28……弾性付勢
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面上を移動しうるハウジングと、前記ハ
   ウジングの前記平面上での移動に伴なって回転するよう
   に前記ハウジングに転動可能に設けられた球体と、前記
   球体の回転によって前記ハウジングの移動を検出する位
   置情報検出部を設けた少なくとも２個の検出回転軸と、
   前記球体と前記検出回転軸とを接触させる弾性付勢体
   と、前記位置情報検出部の検出値をその検出値に応じた
   信号に変換する位置情報変換手段を具備し、前記弾性付
   勢体を球体とばね部材で構成したことを特徴とする位置
   情報入力装置。