JPH09179685A

JPH09179685A - ワイヤレス光学式ポインティング装置並びにこれに使用する発光指示器及び光信号検出器

Info

Publication number: JPH09179685A
Application number: JP33539995A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sano; 聡佐野; Fumihiko Nakazawa; 文彦中沢; Fumitaka Abe; 文隆安部
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】コンピュータの表示画面に対する指示を入力
するためのワイヤレスのポインティングデバイスにあっ
て、発信部及び受信部の構成が複雑かつ大嵩である。【解決手段】ＣＲＴ２の表示画面に対する指示をその
オン，オフにより制御する複数のボタン11a,11b,11c
と、光源としてのＬＥＤと、ボタン11a,11b,11cのオン
・オフ状態に対応した複数のパルス周波数を発振する周
波数発振器と、発振されたパルス周波数の発光を行うよ
うにＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動器とを有する発光指示
器６、及び、発光指示器６からの光を受ける受光系と、
受光結果に基づいて発光指示器６の位置を検出する位置
検出器と、受けた光のパルス周波数を検出する周波数検
出器とを有する光信号検出器５を備え、発光指示器６の
位置に対応するＣＲＴ２の表示画面上の位置情報とボタ
ン11a,11b,11c のオン・オフ情報とを光信号検出器５か
らコンピュータ本体１にマウスケーブル４を介して送出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの表
示画面を確認しながらコンピュータ操作を行うためのワ
イヤレス光学式ポインティング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】グラフィックユーザインタフェース（Ｇ
ＵＩ）を介して、画面上のアイコンをクリックしたり、
画面上のカーソルを移動するためのコンピュータの操作
手段として、従来からマウス，カーソル移動パッドなど
が知られている。これらのすべてはワイヤ（有線）によ
ってコンピュータ本体に取り付けられている。

【０００３】持ち運びが可能となった小型コンピュータ
が開発されると、その操作手段も場所を選ばず、どこで
も使用できる機能が必要である。現在、ほとんどのパー
ソナルコンピュータに採用されているマウスは、ボール
の回転方向及び回転数にて画面上のポイント位置を変化
させるものであるが、それを使用するには、ボールを滑
らかに回転させるための平らな場所が必要である。従っ
て、ラップトップ型のように膝の上で操作する場合に
は、このようなマウスは使用できない。また、カーソル
移動パッドは、カーソルの移動方向に対応するスイッチ
の押下時間により移動量を調整する手段であり、ゲーム
機のポインティング手段として広く採用されている。し
かし、画面のポインティングとパッド操作とが一致して
おらず、操作性に不満がある。

【０００４】また、上述の操作手段は何れもワイヤを介
してコンピュータ本体に接続されているので、ワイヤの
ために持ち運びが不便であることに加え、操作手段を移
動させるたびにワイヤが動いて、机上の物が邪魔になっ
たり、その物にワイヤが絡まったりするという欠点があ
る。

【０００５】そこで、ワイヤを不要としたポインティン
グ装置が、特公平５−74092 号，特公平５−81931 号の
各公報に開示されている。この従来のポインティング装
置は、光学式のものであり、指示入力を行うための複数
のボタン及びパルス発信が可能な光源を有するペン型の
発信部と、２つの受光素子を有してコンピュータ本体に
接続する受信部とを離隔させて備え、発信部の光源から
出射したパルス光を受信部の受光素子にて受光して、光
源の位置情報と、ボタンの押下情報（どのボタンが押さ
れたかを示す情報）とを送受信できるようになってい
る。光源の位置情報は、三角測量によって検出する。ま
た、ボタンの押下情報は、所定のキャリア周波数のバー
スト波のブロックによるパルス列からなるデータフォー
マットを形成し、そのデータフォーマットに従った光源
のオン・オフパターンによって送信される。

【０００６】また、超音波を利用して、同様にワイヤを
不要としたポインティング装置が、特公平５−74091 号
公報に開示されている。この従来のポインティング装置
は、指示入力を行うための複数のボタン及びパルス発信
が可能な超音波源を有するペン型の発信部と、超音波を
受信する受信素子を有を有してコンピュータ本体に接続
する受信部とを離隔させて備え、発信部の超音波源から
発信した超音波を受信部の受信素子にて受信して、超音
波源の位置情報と、ボタンの押下情報とを送受信できる
ようになっている。超音波源の位置情報は、三角測量に
よって検出する。また、ボタンの押下情報は、所定のパ
ルス列からなるデータフォーマットを形成し、そのデー
タフォーマットに従った超音波発信のオン・オフパター
ンによって送信される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のポイン
ティング装置は、ワイヤレス方式であるので、確かに、
コンピュータに対する入力環境の制限がなくなり、単に
発信部を空間移動させることにより画面上の移動情報を
作成することができ、ワイヤに伴う欠点も解消できる。
しかしながら、発信部には、光源（または超音波源）の
位置を検出するための発光（または超音波発信）時，ボ
タンの押下情報を転送するための発光（または超音波発
信）時に所定のパルス列によるフォーマットを符号化す
るコーディング処理系が必要であり、一方受信部には、
符号化されたフォーマットを復号するためのデコーディ
ング処理系が必要である。よって、発信部及び受信部に
おける装置構成が大嵩であるという問題点がある。

【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、位置検出とボタン押下情報転送とを同一信号に
て行うことにより、信号のコーディング／デコーディン
グ処理及びフォーマットの単純化を図ることができるワ
イヤレス光学式ポインティング装置、並びに、これに使
用する発光指示器及び光信号検出器を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るワイヤレ
ス光学式ポインティング装置は、コンピュータの表示画
面に対する指示を入力するワイヤレス光学式ポインティ
ング装置において、表示画面に対する指示をその複数種
の動作パターンに応じて制御する指示制御手段と、複数
種のパルス周波数を発振する周波数発振手段と、前記指
示制御手段の各動作パターンに対応してパルス周波数を
決定する周波数決定手段と、決定されたパルス周波数の
光を出射する光出射手段と、該光出射手段からの出射光
のパルス周波数を検出し、検出したパルス周波数により
前記指示制御手段の動作パターンを認識する認識手段
と、前記光出射手段からの出射光を受光した受光位置に
より前記光出射手段の位置を検出する検出手段とを備え
ることを特徴とする。

【００１０】請求項２に係るワイヤレス光学式ポインテ
ィング装置は、コンピュータの表示画面に対する指示を
入力するワイヤレス光学式ポインティング装置におい
て、表示画面に対する指示をその複数種の動作パターン
に応じて制御する指示制御手段と、光を発する光源と、
前記指示制御手段の複数種の動作パターンに対応した複
数種のパルス周波数を発振する周波数発振手段と、発振
されたパルス周波数の発光を行うように前記光源を駆動
する光源駆動手段とを有する発光指示器、及び、前記光
源からの光を受ける受光面を有する受光手段と、該受光
手段の受光面における受光位置に基づいて前記発光指示
器の位置を検出する位置検出手段と、前記受光手段にて
受けた光のパルス周波数を検出する周波数検出手段と、
該周波数検出手段の検出結果に基づいて前記指示制御手
段の動作パターンを認識する認識手段と、前記位置検出
手段の検出結果を表示画面上の対応する位置情報に変換
する変換手段とを有する光信号検出器を備えることを特
徴とする。

【００１１】請求項３に係るワイヤレス光学式ポインテ
ィング装置は、請求項１または２において、前記指示制
御手段が、表示画面に対する指示をそのオン，オフによ
り制御する複数のボタンであり、前記複数種の動作パタ
ーンは複数のボタンのオン・オフパターンであることを
特徴とする。

【００１２】請求項４に係るワイヤレス光学式ポインテ
ィング装置は、請求項１または２において、前記周波数
検出手段が、ゼロクロス検出回路を有することを特徴と
する。

【００１３】請求項５に係るワイヤレス光学式ポインテ
ィング装置は、請求項１または２において、前記周波数
検出手段が、複数の帯域フィルタ回路を有することを特
徴とする。

【００１４】請求項６に係るワイヤレス光学式ポインテ
ィング装置は、請求項２において、前記受光手段が、絞
り込み光学系を有することを特徴とする。

【００１５】請求項７に係るワイヤレス光学式ポインテ
ィング装置は、請求項２において、前記周波数発振手段
が、発振回路を有し、前記指示制御手段の複数種の動作
パターンに応じて該発振回路の回路定数を切り換えるよ
うに構成したこと特徴とする。

【００１６】請求項８に係るワイヤレス光学式ポインテ
ィング装置は、請求項２において、前記周波数発振手段
が、水晶発振回路と、該水晶発振回路の発振回数を計数
して前記指示制御手段の複数種の動作パターンに応じた
パルス周波数を得る手段とを有することを特徴とする。

【００１７】請求項９に係る発光指示器は、コンピュー
タの表示画面に対する指示を入力するワイヤレス光学式
ポインティング装置に使用される発光指示器であって、
表示画面に対する指示をその複数種の動作パターンに応
じて制御する指示制御手段と、該指示制御手段の動作パ
ターンに対応したパルス周波数を発振する周波数発振手
段と、発振されたパルス周波数の光を発する発光手段と
を備えることを特徴とする。

【００１８】請求項10に係る光信号検出器は、コンピュ
ータの表示画面に対する指示を入力するワイヤレス光学
式ポインティング装置に使用される光信号検出器であっ
て、表示画面に対する指示を示す種々のパルス周波数の
光を受ける受光手段と、受けた光のパルス周波数を検出
する周波数検出手段と、受けた光の出射位置を検出する
位置検出手段と、前記周波数検出手段の検出結果に基づ
いて表示画面に対する指示を認識する認識手段とを備え
ることを特徴とする。

【００１９】本発明のワイヤレス光学式ポインティング
装置は、コンピュータの表示画面に対する指示を制御す
る指示制御手段の動作パターン情報を、出射する光のキ
ャリアパルス周波数にて転送することとし、光の位置検
出信号にその動作パターン情報を重畳して、その動作パ
ターン情報と位置検出とを同一信号で実現する。

【００２０】本発明のワイヤレス光学式ポインティング
装置は、発信部としての発光指示器と受信部としての光
信号検出器とから基本的に構成される。例えば、発光指
示器内の指示制御手段の動作パターン情報は、オン，オ
フで示される複数のボタンの押下情報であり、複数のボ
タンのオン，オフ状態に応じたパルス周波数の光を発光
指示器から出射する。出射された光を光信号検出器にて
受光し、そのパルス周波数を検出してボタンの押下情報
を認識すると共に、発光指示器の位置を検出してその位
置に対応するコンピュータの画面上の位置情報を算出す
る。そして、そのボタンの押下情報及び画面上の位置情
報をコンピュータに送出する。

【００２１】以上のようにして、単純なフォーマットに
より、指示制御手段の動作パターン情報（例えばボタン
の押下情報）の転送と位置検出とを同一信号（所定のパ
ルス周波数の光）で行え、発信系，受信系のそれぞれの
構成が簡易であるワイヤレス光学式ポインティング装置
を実現できる。

【００２２】受けた光のパルス周波数をゼロクロス検出
回路を用いて検出する。受けた光の波形がゼロ位置を越
える時点をゼロクロス検出回路にて求め、そのゼロ位置
を越える回数を計数してパルス周波数を検出する。ま
た、受けた光のパルス周波数を複数の帯域フィルタ回路
を用いて検出する。それぞれ異なるパルス周波数の通過
帯域を有する複数の帯域フィルタ回路に受けた光の信号
を通し、どの帯域フィルタ回路から出力信号が得られる
かによりパルス周波数を求める。このような構成にする
と、光信号検出器内の周波数検出手段の構成を非常に単
純化できる。

【００２３】また、光信号検出器内の受光手段に絞り込
み（アパーチャー）光学系を設けておくと、レンズ等の
光学部材がなくてもスポット光を得ることができ、光学
系を単純化できる。

【００２４】また、周波数発振回路の回路定数を切り換
えることにより、種々のパルス周波数を発振するように
構成すると、発光指示器内の周波数発振手段が１つにな
り、構成が単純化し、消費電力の低減が図れる。

【００２５】また、水晶発振回路の発振周波数を計測
し、所望のパルス周波数を得ることにより、発振周波数
の精度が向上するとともに、任意のパルス周波数を発振
できるので、多数の指示制御手段の動作パターン情報
（例えばボタンの押下情報）について対応可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。

【００２７】図１は、本発明のワイヤレス光学式ポイン
ティング装置をパーソナルコンピュータに用いた場合の
一例を示す斜視図である。図中10は、コンピュータ本体
１と、コンピュータ本体１に接続されているＣＲＴ２及
びキーボード３とから構成されるパーソナルコンピュー
タシステムである。パーソナルコンピュータシステム10
（ＣＲＴ２）の上面には、コンピュータ本体１のマウス
ポートからのマウスケーブル４に接続された後述する光
信号検出器５が載置されている。この光信号検出器５に
より、コンピュータ本体１にポインティングデータを入
力する。また、パーソナルコンピュータシステム10の前
方には、後述する発光指示器６が、オペレータによって
任意の地点に位置決めされている。

【００２８】まず、本発明の１つの実施の形態につい
て、図２〜図６を参照して説明する。図２は、発信部と
しての発光指示器６の構成を示す模式図である。発光指
示器６には、３個のボタン、第１ボタン11a,第２ボタン
11b,第３ボタン11c が設けられている。ここで例えば、
第１ボタン11a はマウスの左ボタン、第２ボタン11b は
マウスの右ボタンにそれぞれ対応する。また、第３ボタ
ン11c は発光指示器６の座標検出を行ってその検出デー
タをＣＲＴ２上の座標データに変換してコンピュータ本
体１に送出する動作を行うためのボタンである。よっ
て、第３ボタン11cが押されている場合に限り、発光指
示器６の移動に応じてＣＲＴ２上のカーソルが移動する
ようになっており、この第３ボタン11c のオン，オフは
マウスを掴む，放すに対応する。

【００２９】各ボタン11a,11b,11c の押下の有無を示す
信号が、各ボタン11a,11b,11c から選択器12に入力され
る。選択器12には、それぞれ異なる周波数のパルスを発
生する７個のパルス発生器、第１パルス発生器13a,第２
パルス発生器13b,第３パルス発生器13c,第４パルス発生
器13d,第５パルス発生器13e,第６パルス発生器13f,第７
パルス発生器13g が接続されている。各パルス発生器は
それぞれ、第１パルス発生器13a が30ｋＨｚ、第２パル
ス発生器13b が35ｋＨｚ、第３パルス発生器13c が40ｋ
Ｈｚ、第４パルス発生器13d が45ｋＨｚ、第５パルス発
生器13e が50ｋＨｚ、第６パルス発生器13f が55ｋＨ
ｚ、第７パルス発生器13g が60ｋＨｚのパルスを発生す
る。

【００３０】選択器12は、３種のボタン11a,11b,11c の
押下の有無パターン（オン・オフパターン）に応じて、
１つのパルス発生器を選択し、その発生パルスをＬＥＤ
駆動器14に出力する。ＬＥＤ駆動器14は、駆動電源15か
ら電力を得、近赤外線光を出射するＬＥＤ16を選択器12
にて選択された周波数を有する発生パルスに応じて駆動
し、前方に光を投射させる。ＬＥＤ駆動器14は、ＬＥＤ
16における発光時間を一定にするように、例えば最もパ
ルス周波数が高いときでもＤＵＴＹ比が20％を超えない
ように無安定バイブレータの時定数を決定している。

【００３１】図３は、受信部としての光信号検出器５の
構成を示す模式図である。図３において、21はＰＳＤ
（Position Sensing Detector)と呼ばれる受光素子であ
り、受光素子21の前方には、発光指示器６（ＬＥＤ16）
からの光を受光素子21にスポット像として結像させるた
めのレンズ22が設けられている。受光素子21は偏平な矩
形状をなし、その４つの各辺から受光レベルが電流信号
として取り出される。左右の２辺から取り出されれた電
流信号はＩ／Ｖ変換器23, 23にてそれぞれ電圧信号に変
換され、その電圧信号がＸ軸方向光位置検出回路24に入
力される。一方、上下の２辺から取り出されれた電流信
号はＩ／Ｖ変換器23, 23にてそれぞれ電圧信号に変換さ
れ、その電圧信号がＹ軸方向光位置検出回路25に入力さ
れる。また、下辺から取り出された電流信号に由来する
電圧信号が受光パルス周波数検出回路26に入力される。

【００３２】Ｘ軸方向光位置検出回路24は、２入力の電
圧信号の差に応じて、受光点のＸ軸方向の位置を検出
し、その座標情報をＡ／Ｄ変換器27に出力する。一方、
Ｙ軸方向光位置検出回路25は、２入力の電圧信号の差に
応じて、受光点のＹ軸方向の位置を検出し、その座標情
報をＡ／Ｄ変換器27に出力する。Ａ／Ｄ変換器27は、入
力データをディジタル化してＭＰＵ28に出力する。ＭＰ
Ｕ28は、入力された座標検出データをパーソナルコンピ
ュータシステム10のＣＲＴ２上の座標データに変換す
る。

【００３３】図４は、受信した光のパルス周波数を検出
する受光パルス周波数検出回路26の構成を示す回路図で
あり、本例では、ゼロクロス検出器を使用している。受
光パルス周波数検出回路26は、入力された電圧信号を数
十倍に増幅する増幅器26a と、増幅器26a の出力と外部
入力の０Ｖとを比較してゼロクロス点を検出するゼロク
ロス検出器26b とを有する。ゼロクロス検出器26b は、
ゼロクロス点を検出する毎にクロックをＭＰＵ28に内蔵
されたカウンタ28a に送出する。カウンタ28aは入力さ
れるクロックの数を計数し、その計数値により受信され
た光のパルス周波数を検出する。

【００３４】ＭＰＵ28は、検出したパルス周波数に応じ
て、発光指示器６における３個のボタン11a,11b,11c の
オン・オフパターンを認識し、ボタン11a,11b のオン・
オフ情報をコンピュータ本体１に転送すると共に、ボタ
ン11c がオンである場合に変換した前述のＣＲＴ２上の
座標データをコンピュータ本体１に転送するようになっ
ている。

【００３５】次に、上述の構成を有するワイヤレス光学
式ポインティング装置の動作について説明する。オペレ
ータが発光指示器６を持ち、第１ボタン11a,第２ボタン
11b,第３ボタン11c の３種のボタンのうちの任意の１個
または２個、或いは３個すべてを押す。これらの３種の
ボタン11a,11b,11c のオン・オフ情報が、選択器12に送
られ、そのオン・オフ情報に応じて、７個のパルス発生
器13a,13b,13c,13d,13e,13f,13g の中から１つのパルス
発生器が選択されて、その選択されたパルス発生器から
所望のパルス周波数がＬＥＤ駆動器14に送られる。そし
て、ＬＥＤ駆動器14の駆動により、その選択されたパル
ス周波数に応じて、ＬＥＤ16が発光する。

【００３６】図５は、３種のボタン11a,11b,11c のオン
・オフ状態と選択されるパルス発生器（発振周波数）と
の関係を示す図表である。３種のボタン11a,11b,11c に
おいて、○はそれがオンである状態を示し、無印はそれ
がオフである状態を示している。例えば、第１ボタン11
a のみが押された場合には、第１パルス発生器13a が選
択されて、周波数30ｋＨｚの光がＬＥＤ16から出射され
る。同様に、第２ボタン11b のみが押された場合には、
第２パルス発生器13b が選択されて、周波数35ｋＨｚの
光がＬＥＤ16から出射され、第３ボタン11c のみが押さ
れた場合には、第４パルス発生器13d が選択されて、周
波数45ｋＨｚの光がＬＥＤ16から出射される。第１ボタ
ン11a 及び第２ボタン11b が押された場合には、第３パ
ルス発生器13c が選択されて、周波数40ｋＨｚの光がＬ
ＥＤ16から出射される。同様に、第１ボタン11a 及び第
３ボタン11c が押された場合には、第５パルス発生器13
eが選択されて、周波数50ｋＨｚの光がＬＥＤ16から出
射され、第２ボタン11b 及び第３ボタン11c が押された
場合には、第６パルス発生器13f が選択されて、周波数
55ｋＨｚの光がＬＥＤ16から出射される。また、すべて
のボタン11a,11b,11c が押された場合には、第７パルス
発生器13g が選択されて、周波数60ｋＨｚの光がＬＥＤ
16から出射される。

【００３７】発光指示器６（ＬＥＤ16）から出射された
光は、光信号検出器５のレンズ22により受光素子21に結
像する。そして、それぞれに対応する２つのＩ／Ｖ変換
器23, 23からの電圧信号に応じて、Ｘ軸方向光位置検出
回路24，Ｙ軸方向光位置検出回路25にて、Ｘ軸方向，Ｙ
軸方向の結像点の座標値が得られ、それがＡ／Ｄ変換器
27によりディジタル座標値に変換されてＭＰＵ28に入力
される。入力されたディジタル座標値は、パーソナルコ
ンピュータシステム10のＣＲＴ２上の対応する座標デー
タに変換される。

【００３８】また、Ｉ／Ｖ変換器23からの電圧信号が増
幅器26a にて増幅されて得られる増幅電圧信号のゼロク
ロス点が、ゼロクロス検出器26b にて検出される。そし
て、カウンタ28a にて得られるそのゼロクロス点の計数
結果に基づいて受光された光のパルス周波数を検出す
る。検出されたパルス周波数により、発光指示器６にお
ける３種のボタン11a,11b,11c のオン・オフ状態を、Ｍ
ＰＵ28にて認識する。

【００３９】そして、マウスの左右のボタンに対応する
第１ボタン11a,第２ボタン11b がオンである場合に、そ
のオン情報がＭＰＵ28からコンピュータ本体１に送出さ
れる。また、第３ボタン11c がオンである場合に、変換
されたＣＲＴ２上の座標データがＭＰＵ28からコンピュ
ータ本体１に送出される。

【００４０】図６は、カウンタ28a での計数結果に基づ
いて３種のボタン11a,11b,11c のオン・オフ状態を認識
するＭＰＵ28での認識処理を示すフローチャートであ
る。まず、カウンタ28a でのカウント数を周波数（単
位：ｋＨｚ）に変換する（ステップＳ１）。変換した周
波数から25を減算しその減算値をｆとして求める（ステ
ップＳ２）。ｆが20以上であるか否かを判定する（ステ
ップＳ３）。20未満である場合には、第３ボタン11c は
オフであると認識し、ｆの値は変えずに（ステップＳ
４）、ステップＳ６に進む。一方、ｆが20以上である場
合には、第３ボタン11c はオンであると認識し、ｆの値
を更に20だけ減らして（ステップＳ５）、ステップＳ６
に進む。次に、ｆが10以上であるか否かを判定する（ス
テップＳ６）。10未満である場合には、第２ボタン11b
はオフであると認識し、ｆの値は変えずに（ステップＳ
７）、ステップＳ９に進む。一方、ｆが10以上である場
合には、第２ボタン11b はオンであると認識し、ｆの値
を更に10だけ減らして（ステップＳ８）、ステップＳ９
に進む。次に、ｆが５以上であるか否かを判定する（ス
テップＳ９）。５未満である場合には、第１ボタン11a
はオフであると認識して（ステップＳ10）、リターンす
る。一方、ｆが５以上である場合には、第１ボタンはオ
ンであると認識して（ステップＳ11）、リターンする。

【００４１】以上のようにして、光信号検出器５に入射
した光のパルス周波数と位置とが同時に検出され、発光
指示器６の３種のボタン11a,11b,11c の操作状態に合わ
せて、コンピュータ本体１に入力指示データを転送する
ことができる。

【００４２】次に、本発明の他の実施の形態について、
図７〜図10を参照して説明する。図７は、発信部として
の発光指示器６の構成を示す模式図である。図７におい
て、図２と同一符号を付した部分は同一部分を示す。第
１ボタン11a,第２ボタン11b,第３ボタン11c はそれぞ
れ、第１発振定数決定素子31a,第２発振定数決定素子31
b,第３発振定数決定素子31c を介して、発振器32に接続
されている。

【００４３】図８は、図７に示す発光指示器６の要部構
成を示す回路図である。図７における上記３種の発振定
数決定素子31a,31b,31c は、スイッチＳＷ1 及び抵抗Ｒ
1 の直列回路，スイッチＳＷ2 及び抵抗Ｒ2 の直列回
路，スイッチＳＷ3 及び抵抗Ｒ3 の直列回路を並列に配
した部分に対応する。発振器32は２段にわたるタイマＩ
ＣのＮＥ５５５Ａが対応する。そして、これらのスイッ
チＳＷ1,ＳＷ2,ＳＷ3 の切り換えを制御することによっ
て、抵抗Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3 をスイッチのオン，オフに連動し
て並行に断続させて、発振器32の周期を決定する。発振
器32の前段は、信号のパルスピッチ（周期）を決定する
ための双安定バイブレータの構成であり、後段は、信号
のパルス幅を一定にするための無安定バイブレータの構
成である。また、ＬＥＤ駆動器14は、トランジスタＴｒ
が対応する。そして、発振器32の無安定バイブレータか
らの信号出力に応じて、トランジスタＴｒからなるＬＥ
Ｄ駆動器14により、ＬＥＤ16をパルス駆動するようにな
っている。

【００４４】図９は、３種のボタン11a,11b,11c のオン
・オフ状態（スイッチＳＷ1,ＳＷ2,ＳＷ3 のオン・オフ
状態）と出射される光の発振周波数との関係を示す図表
である。３種のボタン11a,11b,11c において、○はそれ
がオンである状態を示し、無印はそれがオフである状態
を示している。例えば、第１ボタン11a のみが押された
場合には、スイッチＳＷ1 のみがオンになって、周波数
25ｋＨｚ近傍の光がＬＥＤ16から出射される。同様に、
第２ボタン11b のみが押された場合には、スイッチＳＷ
2 のみがオンになって、周波数32ｋＨｚ近傍の光がＬＥ
Ｄ16から出射され、第３ボタン11c のみが押された場合
には、スイッチＳＷ3 のみがオンになって、周波数43ｋ
Ｈｚ近傍の光がＬＥＤ16から出射される。第１ボタン11
a 及び第２ボタン11b が押された場合には、スイッチＳ
Ｗ1 及びＳＷ2 がオンになって、周波数40ｋＨｚ近傍の
光がＬＥＤ16から出射される。同様に、第１ボタン11a
及び第３ボタン11c が押された場合には、スイッチＳＷ
1 及びＳＷ3 がオンになって、周波数47ｋＨｚ近傍の光
がＬＥＤ16から出射され、第２ボタン11b 及び第３ボタ
ン11c が押された場合には、スイッチＳＷ2 及びＳＷ3
がオンになって、周波数49ｋＨｚ近傍の光がＬＥＤ16か
ら出射される。また、すべてのボタン11a,11b,11c が押
された場合には、すべてのスイッチＳＷ1,ＳＷ2 及びＳ
Ｗ3 がオンになって、周波数51ｋＨｚ近傍の光がＬＥＤ
16から出射される。

【００４５】受信部としての光信号検出器５の構成は、
図３に示す前述のものと同様であるが、受光パルス周波
数検出回路26の内部構成が異なっている。図10は、受光
した光のパルス周波数を検出する本例での受光パルス周
波数検出回路26の構成を示す回路図であり、本例では、
複数の狭帯域フィルタを使用している。

【００４６】受光パルス周波数検出回路26は、直流成分
を遮断するＤＣカットフィルタ41と、それぞれに異なる
特定の周波数域の信号のみを通過する７個の狭帯域フィ
ルタ、第１狭帯域フィルタ42a,第２狭帯域フィルタ42b,
第３狭帯域フィルタ42c,第４狭帯域フィルタ42d,第５狭
帯域フィルタ42e,第６狭帯域フィルタ42f,第７狭帯域フ
ィルタ42g と、各狭帯域フィルタ42a,42b,42c,42d,42e,
42f,42g からの出力が所定レベル以上であるか否かを検
出する７個の検出器43a,43b,43c,43d,43e,43f,43g とを
有する。第１狭帯域フィルタ42a は、周波数25ｋＨｚ近
傍の信号のみを選択的に透過する。同様に、第２狭帯域
フィルタ42b,第３狭帯域フィルタ42c,第４狭帯域フィル
タ42d,第５狭帯域フィルタ42e,第６狭帯域フィルタ42f,
第７狭帯域フィルタ42g は、それぞれ、周波数32ｋＨｚ
近傍の信号，周波数40ｋＨｚ近傍の信号，周波数43ｋＨ
ｚ近傍の信号，周波数47ｋＨｚ近傍の信号，周波数49ｋ
Ｈｚ近傍の信号，周波数51ｋＨｚ近傍の信号のみを選択
的に透過する。各検出器43a,43b,43c,43d,43e,43f,43g
は、所定レベル以上の入力信号を検出した場合に、検出
信号をＭＰＵ28に出力する。ＭＰＵ28は、各検出器43a,
43b,43c,43d,43e,43f,43g からの検出信号の有無に基づ
き、受光された光の周波数を検出する。

【００４７】なお、受光素子21における結像位置のディ
ジタル座標値の検出は、前述した実施の形態と同じであ
り、また、ＭＰＵ28におけるパルス周波数から３個のボ
タン11a,11b,11c のオン・オフ状態の判断、及び、ボタ
ン11a,11b,11c のオン・オフ状態に基づくＭＰＵ28から
コンピュータ本体１へのデータ転送も、前述した実施の
形態と基本的に同じであるので、これらの説明は省略す
る。

【００４８】次に、上述の構成を有するワイヤレス光学
式ポインティング装置の動作について説明する。オペレ
ータが発光指示器６を持ち、第１ボタン11a,第２ボタン
11b,第３ボタン11c の３種のボタンのうちの任意の１個
または２個、或いは３個すべてを押す。これらの３種の
ボタン11a,11b,11c のオン，オフに応じて、図８に示す
３種のスイッチＳＷ1,ＳＷ2,ＳＷ3 がオンまたはオフと
なり、図９に示す関係によりパルス周波数が指定され
る。そして、ＬＥＤ駆動器14の駆動により、その指定さ
れたパルス周波数に応じて、ＬＥＤ16が発光する。

【００４９】発光指示器６（ＬＥＤ16）から出射された
光は、発光指示器６のレンズ22により受光素子21に結像
する。そして、前述した実施の形態と同様にして、ディ
ジタル座標値がＭＰＵ28に入力され、そのディジタル座
標値は、パーソナルコンピュータシステム10のＣＲＴ２
上の対応する座標データに変換される。

【００５０】また、受光パルス周波数検出回路26にて受
光した光のパルス周波数が検出される。Ｉ／Ｖ変換器23
からの電圧信号が、ＤＣカットフィルタ41を通過した
後、特定の周波数帯域の信号以外を遮断する各狭帯域フ
ィルタ42a,42b,42c,42d,42e,42f,42g に入力される。そ
して、例えば、第１狭帯域フィルタ42a に連なる検出器
43a のみから検出信号がＭＰＵ28に入力された場合に
は、受信した光のパルス周波数は25ｋＨｚ近傍であると
検出する。以下、同様に、第２狭帯域フィルタ42bに連
なる検出器43b のみ、第３狭帯域フィルタ42c に連なる
検出器43c のみ、第４狭帯域フィルタ42d に連なる検出
器43d のみ、第５狭帯域フィルタ42e に連なる検出器43
e のみ、第６狭帯域フィルタ42f に連なる検出器43f の
み、第７狭帯域フィルタ42g に連なる検出器43g のみか
ら検出信号がＭＰＵ28に入力された場合には、それぞ
れ、受信した光のパルス周波数が32ｋＨｚ近傍、40ｋＨ
ｚ近傍、43ｋＨｚ近傍、47ｋＨｚ近傍、49ｋＨｚ近傍、
51ｋＨｚ近傍であると検出する。検出されたパルス周波
数により、発光指示器６における３種のボタン11a,11b,
11c のオン・オフ状態を、図９に従って、ＭＰＵ28にて
認識する。

【００５１】そして、前述した実施の形態と同様にし
て、マウスの左右のボタンに対応する第１ボタン11a,第
２ボタン11b がオンである場合に、そのオン情報がＭＰ
Ｕ28からコンピュータ本体１に送出され、第３ボタン11
c がオンである場合に、変換されたＣＲＴ２上の座標デ
ータがＭＰＵ28からコンピュータ本体１に送出される。

【００５２】以上のようにして、前述した実施の形態と
同様に、光信号検出器５に入射した光のパルス周波数と
位置とが同時に検出され、発光指示器６の３種のボタン
11a,11b,11c の操作状態に合わせて、コンピュータ本体
１に入力指示データを転送することができる。

【００５３】以下、本発明の更に他の実施の形態につい
て説明する。

【００５４】図11は、本発明の更に他の実施の形態にお
ける発信部としての発光指示器６の構成を示す模式図で
ある。図11において、図２，図７と同一符号を付した部
分は同一部分を示す。第１ボタン11a,第２ボタン11b,第
３ボタン11c はそれぞれＭＰＵ51に接続され、それらの
オン・オフ情報がＭＰＵ51に送られる。また、ＭＰＵ51
には、水晶振動子52が接続され、ＭＰＵ51が水晶振動子
52の発振回数を計数し、３種のボタン11a,11b,11c のオ
ン・オフ状態に応じたパルス周波数を、例えば図５に示
す関係に従って、ＬＥＤ駆動器14に送出する。

【００５５】図12は、図５に示す関係を採用した場合の
ＭＰＵ51における周波数決定の処理を示すフローチャー
トである。まず、第１ボタン11a が押されたか否かを判
断する（ステップＳ21）。第１ボタン11a が押された場
合にはａの値を５に設定し（ステップＳ22）、押されて
いない場合にはａの値を０に設定して（ステップＳ2
3）、ステップＳ24に進む。次いで、第２ボタン11b が
押されたか否かを判断する（ステップＳ24）。第２ボタ
ン11b が押された場合にはｂの値を10に設定し（ステッ
プＳ25）、押されていない場合にはｂの値を０に設定し
て（ステップＳ26）、ステップＳ27に進む。次いで、第
３ボタン11c が押されたか否かを判断する（ステップＳ
27）。第３ボタン11c が押された場合にはｃの値を20に
設定し（ステップＳ28）、押されていない場合にはｃの
値を０に設定して（ステップＳ29）、ステップＳ30に進
む。次に、ｆ＝25＋ａ＋ｂ＋ｃとして周波数ｆを求める
（ステップＳ30）。ｆの値が25であるか否かを判断する
（ステップＳ31）。ｆの値が25である場合は、どのボタ
ンも押されなかったことを意味するのでそのままリター
ンする。一方、ｆの値が25でない場合は、少なくとも１
個のボタンが押されたことを意味するので、そのｆの値
の周波数をＬＥＤ駆動器14に送出した（ステップＳ32）
後に、リターンする。

【００５６】このような構成の発光指示器６では、１台
の発振器にて発振周波数の精度を高くでき、また任意の
パルス周波数を発振できるので、多数個のボタンのオン
・オフ状態にも対応可能となる。

【００５７】図13は、本発明の更に他の実施の形態にお
ける光信号検出器５の要部の構成を示す模式図である。
この例は、光信号検出器５の受光素子とし４分割フォト
ダイオードを使用したものである。図13において、図３
と同一符号を付した部分は同一部分を示す。受光素子61
はその受光面が４分割されており、それぞれの分割され
た領域から取り出される受光レベルに応じた電流信号が
Ｉ／Ｖ変換器23にて電圧信号に変換される。４組の２つ
のＩ／Ｖ変換器23の出力がそれぞれ加算器63にて加算さ
れ、４種の加算信号が光位置検出回路64に入力される。
そして、４種の加算信号に基づいて光スポットの位置座
標を光位置検出回路64にて求める。なお、受光素子61の
前方には、外乱光を遮断するための光学フィルタ62が設
けられている。

【００５８】図14は、本発明の更に他の実施の形態にお
ける光信号検出器５の要部（受光部）の構成を示す模式
図である。この例は、光信号検出器５の受光部に絞り込
み光学系（アパーチャ光学系）を使用したものである。
図14において、図３，図13と同一符号を付した部分は同
一部分を示す。受光素子21（61）の前方に、中央にアパ
ーチャ71a を形成したアパーチャ光学部材71、外乱光を
遮断するための光学フィルタ62がこの順に設けられてい
る。このような構成にすると、スポット像を受光素子21
（61）に結ぶためのレンズが不要となり、光学系の構成
が簡易となるだけでなく、画角の設定も非常に簡単とな
る。この場合、光学系の画角は±30°を確保できるよう
に最適化する。

【００５９】なお、上述した例では、ＣＲＴ２の表示画
面に対する指示を制御する指示制御手段として３個のボ
タン11a,11b,11c を使用したが、用いるボタンの個数は
任意であって良い。また、第１ボタン11a はマウスの左
ボタン、第２ボタン11b はマウスの右ボタン、第３ボタ
ン11c は座標検出のボタンとしたが、これらの機能は例
示であり、設けた各ボタンに任意の指示機能を対応付け
することが可能である。更に、タッチの有無に応じて表
示画面に対する複数の指示機能を制御するような指示制
御手段を使用しても良い。

【００６０】オン，オフの切り換えのみが可能なボタン
に代えて、押下の強弱を複数段階に調整できるスイッチ
を指示制御手段として用いても良く、また、押下パター
ンに応じて複数の指示機能を制御するような構成にして
も良い。これらの場合には、単一の指示制御手段にて、
多数の指示機能を制御することが可能である。

【００６１】また、上述した例では、１個の光信号検出
器５を設ける構成としたが、２個以上の光信号検出器を
設けるようにしても良い。光信号検出器が１個である場
合には、２次元の位置情報しか得られないが、複数の光
信号検出器を設ける場合には、多くの位置情報が得られ
るので、３次元情報（空間情報）に拡張することが可能
となる。

【００６２】

【発明の効果】本発明のワイヤレス光学式ポインティン
グ装置では、ボタンの押下情報を光のパルス周波数にて
転送するようにしたので、単純な構成でワイヤレスによ
るボタンの押下情報と位置情報との転送を実現すること
ができ、遠隔よりのＧＵＩ操作性が向上する等、本発明
は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装置
をパーソナルコンピュータに用いた場合の一例を示す斜
視図である。

【図２】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装置
における発光指示器の構成図である。

【図３】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装置
における光信号検出器の構成図である。

【図４】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装置
におけるパルス周波数検出回路の構成図である。

【図５】３種のボタンのオン・オフ状態と選択されるパ
ルス発生器（発振周波数）との関係を示す図表である。

【図６】３種のボタンのオン・オフ状態を認識するＭＰ
Ｕでの認識処理を示すフローチャートである。

【図７】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装置
における発光指示器の構成図である。

【図８】発光指示器の要部構成を示す回路図である。

【図９】３種のボタンのオン・オフ状態と出射される光
の発振周波数との関係を示す図表である。

【図１０】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装
置におけるパルス周波数検出回路の構成図である。

【図１１】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装
置における発光指示器の構成図である。

【図１２】発光指示器における周波数決定の処理を示す
フローチャートである。

【図１３】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装
置における光信号検出器の要部の構成図である。

【図１４】本発明のワイヤレス光学式ポインティング装
置における光信号検出器の要部の構成図である。

【符号の説明】

１コンピュータ本体２ＣＲＴ５光信号検出器６発光指示器 10 パーソナルコンピュータシステム 11a 第１ボタン 11b 第２ボタン 11c 第３ボタン 12 選択器 13a 第１パルス発生器 13b 第２パルス発生器 13c 第３パルス発生器 13d 第４パルス発生器 13e 第５パルス発生器 13f 第６パルス発生器 13g 第７パルス発生器 14 ＬＥＤ駆動器 16 ＬＥＤ 21 受光素子（ＰＳＤ） 24 Ｘ軸方向光位置検出回路 25 Ｙ軸方向光位置検出回路 26 受光パルス周波数検出回路 26b ゼロクロス検出器 28 ＭＰＵ 28a カウンタ 31a 第１発振定数決定素子 31b 第２発振定数決定素子 31c 第３発振定数決定素子 32 発振器 42a 第１狭帯域フィルタ 42b 第２狭帯域フィルタ 42c 第３狭帯域フィルタ 42d 第４狭帯域フィルタ 42e 第５狭帯域フィルタ 42f 第６狭帯域フィルタ 42g 第７狭帯域フィルタ 51 ＭＰＵ 52 水晶振動子 61 受光素子（４分割フォトディテクタ） 64 光位置検出回路 71 アパーチャ光学部材 71a アパーチャ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンピュータの表示画面に対する指示を
入力するワイヤレス光学式ポインティング装置におい
て、表示画面に対する指示をその複数種の動作パターン
に応じて制御する指示制御手段と、複数種のパルス周波
数を発振する周波数発振手段と、前記指示制御手段の各
動作パターンに対応してパルス周波数を決定する周波数
決定手段と、決定されたパルス周波数の光を出射する光
出射手段と、該光出射手段からの出射光のパルス周波数
を検出し、検出したパルス周波数により前記指示制御手
段の動作パターンを認識する認識手段と、前記光出射手
段からの出射光を受光した受光位置により前記光出射手
段の位置を検出する検出手段とを備えることを特徴とす
るワイヤレス光学式ポインティング装置。
【請求項２】コンピュータの表示画面に対する指示を
入力するワイヤレス光学式ポインティング装置におい
て、表示画面に対する指示をその複数種の動作パターン
に応じて制御する指示制御手段と、光を発する光源と、
前記指示制御手段の複数種の動作パターンに対応した複
数種のパルス周波数を発振する周波数発振手段と、発振
されたパルス周波数の発光を行うように前記光源を駆動
する光源駆動手段とを有する発光指示器、及び、前記光
源からの光を受ける受光面を有する受光手段と、該受光
手段の受光面における受光位置に基づいて前記発光指示
器の位置を検出する位置検出手段と、前記受光手段にて
受けた光のパルス周波数を検出する周波数検出手段と、
該周波数検出手段の検出結果に基づいて前記指示制御手
段の動作パターンを認識する認識手段と、前記位置検出
手段の検出結果を表示画面上の対応する位置情報に変換
する変換手段とを有する光信号検出器を備えることを特
徴とするワイヤレス光学式ポインティング装置。
【請求項３】前記指示制御手段は、表示画面に対する
指示をそのオン，オフにより制御する複数のボタンであ
り、前記複数種の動作パターンは複数のボタンのオン・
オフパターンであることを特徴とする請求項１または２
記載のワイヤレス光学式ポインティング装置。
【請求項４】前記周波数検出手段は、ゼロクロス検出
回路を有することを特徴とする請求項１または２記載の
ワイヤレス光学式ポインティング装置。
【請求項５】前記周波数検出手段は、複数の帯域フィ
ルタ回路を有することを特徴とする請求項１または２記
載のワイヤレス光学式ポインティング装置。
【請求項６】前記受光手段は、絞り込み光学系を有す
ることを特徴とする請求項２記載のワイヤレス光学式ポ
インティング装置。
【請求項７】前記周波数発振手段は、発振回路を有
し、前記指示制御手段の複数種の動作パターンに応じて
該発振回路の回路定数を切り換えるように構成したこと
を特徴とする請求項２記載のワイヤレス光学式ポインテ
ィング装置。
【請求項８】前記周波数発振手段は、水晶発振回路
と、該水晶発振回路の発振回数を計数して前記指示制御
手段の複数種の動作パターンに応じたパルス周波数を得
る手段とを有することを特徴とする請求項２記載のワイ
ヤレス光学式ポインティング装置。
【請求項９】コンピュータの表示画面に対する指示を
入力するワイヤレス光学式ポインティング装置に使用さ
れる発光指示器であって、表示画面に対する指示をその
複数種の動作パターンに応じて制御する指示制御手段
と、該指示制御手段の動作パターンに対応したパルス周
波数を発振する周波数発振手段と、発振されたパルス周
波数の光を発する発光手段とを備えることを特徴とする
発光指示器。
【請求項１０】コンピュータの表示画面に対する指示
を入力するワイヤレス光学式ポインティング装置に使用
される光信号検出器であって、表示画面に対する指示を
示す種々のパルス周波数の光を受ける受光手段と、受け
た光のパルス周波数を検出する周波数検出手段と、受け
た光の出射位置を検出する位置検出手段と、前記周波数
検出手段の検出結果に基づいて表示画面に対する指示を
認識する認識手段とを備えることを特徴とする光信号検
出器。