JPH11242558A

JPH11242558A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPH11242558A
Application number: JP10360862A
Authority: JP
Inventors: Kinya Inoue; 欣也井上
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 1999-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ボールの回転方向とカーソルの移動方向との
関係を変更可能とし、座標入力装置の汎用性を高める。【解決手段】フォトインタラプタ106X,106Yは夫々図
示しないボールのX,Y方向の回転を検出する。フォトイ
ンタラプタ106X,106Yの出力XA,XB,YA,YBは信号入替部４
に供給され、スイツチ４ａをオンしたときには、フォト
インタラプタ106X,106Yの出力XA,XB,YA,YBが各々信号処
理/制御部２の入力端子XA_in,XB_in,YA_in,YB_inに供給され
る。この場合、ボールのX,Y方向の回転操作に対して表
示画面でのカーソルがX,Y方向に移動するものとする
と、スイツチ４ｂをオンしたときには、信号処理/制御
部２の入力端子XA_in,XB_inにフォトインタラプタ106Yの
出力YA,YBが、入力端子YA_in,YB_inにフォトインタラプタ
106Xの出力XA,XBが供給され、ボールのX,Y方向の回転操
作に対してカーソルがY,X方向に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ユータ等に用いられる表示装置でのカーソルの位置座標
データ等を入力するための座標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置でのカーソルの位置座標データ
や図形データの座標入力装置として、ボール（球体）を
備え、このボールを回転させることにより、表示画面で
のカーソル表示位置を任意に変化させることができるよ
うにしたものが知られている。

【０００３】図６はかかる座標入力装置の一例を示す分
解斜視図である。

【０００４】同図において、ハウジング１００には取付
け部材が形成されており、これにより、ハウジング１０
０の略中央部に設けられているくぼみ部１００ａの縁
に、互いに直交するように２つの回転体１０１Ｘ，１０
１Ｙが回転可能に取付けられる。回転体１０１Ｘはシヤ
フト１０２Ｘと、その略中央部に固定されたローラ１０
３Ｘと、その端部に固定されたチヨツパ１０４Ｘとから
構成されている。チヨツパ１０４Ｘには複数個のスリツ
トが設けられている。回転体１０１Ｙもシヤフト１０２
Ｙ、ローラ１０３Ｙ、チヨツパ１０４Ｙからなり、回転
体１０１Ｘと同じ構成をなしている。

【０００５】ハウジング１００のくぼみ部１００ａに
は、ボール１０９が任意に回転可能に嵌め込まれ、その
上からハウジング１００に環状のカバー１１０に取付け
られる。このようにボールがくぼみ部１００ａに嵌め込
まれると、回転体１０１Ｘ，１０１Ｙのローラ１０３
Ｘ，１０３Ｙがこのボール面に圧接される。従つて、ボ
ールが回転すると、その回転方向にもよるが、ローラ１
０３Ｘ，１０３Ｙが回転してチヨツパ１０４Ｘ，１０４
Ｙも回転する。

【０００６】かかるハウジング１００は基板１０５上に
載置されて固定される。この基板１０５上にはフオトイ
ンタラプタ１０６Ｘ，１０６Ｙは制御回路１０７、外部
出力端子１０８等が搭載されている。フオトインタラプ
タ１０６Ｘは互いに対向した２つの突出部を有し、一方
の突出部に２つの発光素子が、他方の突出部にこれら発
光素子に対向して２つの受光素子が夫々設けられ、一方
の受光素子が一方の発光素子からの光を、他方の受光素
子が他方の発光素子からの光を夫々受けるようにしてい
る。フオトインタラプタ１０６Ｙもこれと同じ構成をな
している。

【０００７】ハウジング１００が基板１０５に取りつけ
られ、ハウジング１００内に回転体１０１Ｘ，１０１Ｙ
が取りつけられると、回転体１０１Ｘのチヨツパ１０４
Ｘの一部がフオトインタラプタ１０６Ｘの２つの突出部
の間に入り込み、同様に、回転体１０１Ｙのチヨツパ１
０４Ｙの一部がフオトインタラプタ１０６Ｙの２つの突
出部の間に入り込む。このようにして組み立てられた座
標入力装置を図７に示す。これから明らかなように、ボ
ール１０９の一部がカバー１１０から外部に突出してい
る。これにより、外部からボール１０９を回転させるこ
とができる。

【０００８】そこで、図８に示すように、フオトインタ
ラプタ１０６Ｘでは、２つの発光素子と２つの受光素子
との間にチヨツパ１０４Ｘの一部が入り込み、フオトイ
ンタラプタ１０６Ｙでも、２つの発光素子と２つの受光
素子との間にチヨツパ１０４Ｙの一部が入り込む。

【０００９】ボール１０９が回転してチヨツパ１０４Ｘ
が回転すると、フオトインタラプタ１０６Ｘの２つの受
光素子からこのチヨツパ１０４Ｘの回転速度に応じた周
波数のパルス信号が得られるが、これらパルス信号間に
９０°の位相差があるように、チヨツパ１０４Ｘのスリ
ツトが形成されている。このようにしてフオトインタラ
プタ１０６Ｘから２相のパルス信号が得られるが、これ
らの一方をＸＡ相、他方をＸＡ相としている。フオトイ
ンタラプタ１０６Ｙについても同様であり、チヨツパ１
０４Ｙの回転により、９０°の位相差のＹＡ相、ＹＢ相
のパルス信号が得られる。

【００１０】いま、回転体１０１Ｘのみを回転させるよ
うなボール１０９の回転方向をＸ方向とし、回転体１０
１Ｙのみを回転させるボール１０９の回転方向をＹ方向
とするが、ボール１０９を任意の方向に回転方向に回転
させたとき、この回転はＸ方向の回転成分とＹ方向の回
転成分とからなる。フオトインタラプタ１０６Ｘはこの
Ｘ方向の回転成分を、フオトインタラプタ１０６Ｙはこ
のＹ方向の回転成分を夫々検出するためのものである。
フオトインタラプタ１０６ＸからのＸＡ相，ＸＢ相のパ
ルス信号のパルス数はボール１０９のＸ方向の回転量に
比例し、フオトインタラプタ１０６ＹからのＹＡ相，Ｙ
Ｂ相のパルス信号のパルス数はボール１０９のＹ方向の
回転量に比例する。従つて、ＸＡ相，ＸＢ相のパルス信
号をカウントして、そのカウント値から表示画面でのカ
ーソルのＸ方向の移動量制御信号を形成し、また、ＹＡ
相，ＹＢ相のパルス信号をカウントして、そのカウント
値からカーソルのＹ方向の移動量制御信号を形成するこ
とにより、ボール１０９の回転に応じてカーソルを任意
に移動させることができる。

【００１１】ところで、ボール１０９の回転を任意とし
た場合、その回転が逆転する場合もある。これを検出す
るために、フオトインタラプタ１０６Ｘ，１０６Ｙから
夫々９０°位相が異なる２相のパルス信号が得られるよ
うにしている。ボール１０９のＸ方向の回転が逆転する
と、フオトインタラプタ１０６Ｘから出力されるＸＡ
相，ＸＢ相のパルス信号の位相関係が逆転し、ボール１
０９のＹ方向の回転が逆転すると、ＹＡ相，ＹＢ相のパ
ルス信号の位相関係が逆転する。従つて、ＸＡ相，ＸＢ
相のパルス信号の位相関係、ＹＡ相，ＹＢ相のパルス信
号の位相関係を夫々検出することにより、ボール１０９
の任意の回転方向を検出でき、これによつてカーソルを
任意の方向に移動させることができる。

【００１２】図９はかかる座標入力装置での処理回路系
を示すブロツク図である。

【００１３】同図において、フオトインタラプタ１０６
Ｘ，１０６Ｙの発光素子（図８）はＬＥＤが使用され、
ＬＥＤ駆動制御回路１１１によつて駆動されて発光す
る。フオトインタラプタ１０６Ｘから出力されるＸＡ
相，ＸＢ相のパルス信号は夫々、タイミング制御回路１
１８によつて制御される波形整形回路１１２，１１３で
２値化されて波形整形され、また、フオトインタラプタ
１０６Ｙから出力されるＹＡ相，ＹＢ相のパルス信号も
夫々、タイミング制御回路１１８によつて制御される波
形整形回路１１４，１１５で２値化されて波形整形され
て、方向検出カウンタ１１６に供給される。

【００１４】この方向検出カウンタ１１６では、ＸＡ
相，ＸＢ相のパルス信号をカウントしてボール１０９の
Ｘ方向の回転量を検出するとともに、これらパルス信号
の位相関係からＸ方向に対する向きが検出され、同様に
して、ＸＡ相，ＹＢ相のパルス信号からボール１０９の
Ｙ方向に対する回転量、向きが検出される。かかる方向
検出カウンタ１１６の検出出力はコンバータインタフエ
ース１１７を介して座標入力装置から出力される。

【００１５】以上のような座標入力装置を小形に形成す
ることにより、図１０に示すように、キーボード１１９
に組み込むことができる。この場合、この座標入力装置
のボール１０９は指先などで回転操作する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の座標
入力装置は、以下に述べる理由から、汎用性に問題があ
つた。

【００１７】（１）表示画面上でのカーソルの移動量
はボールの回転量（即ちチヨツパの移動量）で決まる。
ボールの単位時間当りの回転量に対するカーソルの移動
量を分解能という。また、ボールの単位時間当りの回転
量を種々変化させたときのカーソルの移動量の特性を分
解能特性ということにする。従来、かかる分解能は一定
であり（上記回転量に対するカーソルの移動量の割合が
一定）、分解能特性は直線上をなすのが一般的であつた
が、例えば特開昭６２−１３９０３３号公報に開示され
るように、分解能特性を指数関数のような非直線的と
し、ボールを高速に回転させたときのカーソルの移動速
度が、分解能特性が直線的であるときよりも、大きくな
るようにした技術が知られている。

【００１８】このように、分解能特性は直線的、非直線
的いずれも設定され得るが、従来の座標入力装置では、
設定される分解能特性は一意的なものである。このため
に、パソコンのキーボード等に座標入力装置が一旦取り
付けられると、カーソルの移動特性はこの座標入力装置
の分解能特性によつて一意的に決まつてしまう。ボール
の操作に対するカーソルの移動特性は、座標入力装置を
使用する装置に応じて異ならせなければならない場合も
あるし、また、ユーザの好みに応じて異なる。従来の座
標入力装置では、これらを満足させることができず汎用
性に乏しく、また、これらを満足させようとすると、種
々の分解能特性の座標入力装置を作成し、そのうちから
所望の分解能特性の座標入力装置を選んで使用するとい
うことになる。

【００１９】（２）従来の座標入力装置では、外部へ
の出力データはパラレルデータかあるいはシリアルデー
タである。そこで、座標入力装置をパソコン等の機器に
使用する場合、この機器の必要とする座標入力がパラレ
ルデータかシリアルデータかに応じて座標入力装置を選
択しなければならず、この点からも従来の座標入力装置
は汎用性に問題がある。

【００２０】（３）座標入力装置をキーボード等に取
り付ける場合、その取付け位置ばかりでなく、その取付
けの向きも制約を受ける場合がある。従来の座標入力装
置では、その構造に対してボール回転のＸ方向、Ｙ方向
が決まつており、ユーザに対してＸ方向が横方向、Ｙ方
向が縦方向とすると、ボールをＸ方向に回転させたとき
カーソルが水平方向に移動し、Ｙ方向に回転させたとき
垂直方向に移動するように座標入力装置が取り付けられ
るのが好ましく、使いやすくなるが、上記のような制約
を受けると、このような好ましい取付けができなくなる
場合もある。このように、機器への取付けの向きも考慮
して使用できる座標入力装置を選択しなければならず、
この点からも汎用性に問題がある。

【００２１】本発明の目的は、かかる問題を解消し、汎
用性に優れた座標入力装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、信号処理部はＸ入力端子とＹ入力端子と
を有しているが、フオトインタラプタからのＸ方向パル
ス信号を該Ｘ入力端子から、同じくＹ方向パルス信号を
該Ｙ入力端子から夫々該信号処理部に入力させる第１の
動作モードと、逆にＸ方向パルス信号を該Ｙ入力端子か
ら、Ｙ方向パルス信号を該Ｘ入力端子から夫々該信号処
理部に入力させる第２の動作モードとが可能な信号入替
手段を設けるとともに、該第１，第２の動作モードを選
択設定するためのスイツチ手段を基板部に設ける。

【００２３】基板部に設けられたスイツチ手段により、
信号処理部に供給するＸ方向パルス信号、Ｙ方向パルス
信号のＸＹ入替えが簡単にできる。このため、座標入力
装置の機器への取付けの向きに応じてスイツチ手段を操
作することにより、ボールの回転方向とカーソルの移動
方向との関係を所望のものとすることができる。従つ
て、機器への取付けの向きは関係なくなり、汎用性が向
上する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
よつて説明する。図１は本発明による座標入力装置の基
本構成を示すブロツク図であつて、１は分解能切換回路
であり、図９に対応する部分には同一符号をつけてい
る。

【００２５】同図において、方向検出カウンタ１１６
は、波形整形回路１１２，１１３からの２値化されたＸ
Ａ相，ＸＢ相のパルス信号を単位時間毎にカウントする
とともに、これらの位相関係を検出し、この位相関係を
表わす符号を付した単位時間当りのカウント値（以下、
Ｘ方向カウント値という）を形成し、同様にして、２値
化されたＹＡ相，ＹＢ相のパルス信号からこれらの位相
関係を表わす符号を付した単位時間当りのカウント値
（以下、Ｙ方向カウント値という）を形成する。これら
Ｘ方向カウント値、Ｙ方向カウント値は夫々ボール１０
９（図７）のＸ方向、Ｙ方向の回転量に比例した値であ
り、時分割で方向検出カウンタ１１６から出力されて分
解能切換回路１に供給される。

【００２６】分解能切換回路１には、異なる複数の分解
能特性が設定されており、図６に示したような基板１０
５に設けられるスイツチ手段の操作に応じて、タイミン
グ制御回路１１８により、これら分解能特性の任意の１
つが選択、設定される。この分解能切換回路１は、方向
検出カウンタ１１６から供給されるＸ，Ｙ方向カウント
値の絶対値を設定された分解能特性に応じて変化させ
る。分解能切換回路１の出力値はコンバータインタフエ
ース１１７を介してパソコン等の機器にカーソル制御信
号として供給される。

【００２７】図２は分解能特性の例を示すものであつ
て、横軸がＸ，Ｙ方向カウント値（単位時間当りのカウ
ント値）、縦軸が分解能切換回路１の出力値である。

【００２８】いま、単位時間当りのカウント値をＮ₁、
出力値をＮ₂とすると、分解能特性は、Ｎ₂＝ｆ（Ｎ₁）
で表わされる。図２に示す各分解能特性はＮ₂＝ａ・Ｎ₁
となるようにしたものであつて、図２（ａ）に示す各分
解能特性は、Ｎ₁にかかわりなく、ａを一定の定数とし
ており、図２（ｂ）〜（ｄ）に示す各分解能特性はＮ₁
の取り得る範囲を複数の領域に区分し、区分毎にａの値
を異ならせたものである。勿論、これらに限らず、ｆ
(Ｎ₁）を任意に設定できることはいうまでもない。

【００２９】このようにして、分解能切換回路１に設定
されている分解能特性を任意に選択できるものであり、
ユーザの好みに合うように、あるいは座標入力装置が取
り付けられる機器に応じて、ボールの回転とカーソルの
移動との関係を決めることができ、汎用性が増すことに
なる。

【００３０】図３は本発明による座標入力装置の一実施
形態を示すブロツク図であつて、２は信号処理／制御
部、３はスイツチ部、４は信号入替部、４ａ，４ｂはス
イツチ、ＪＰ１〜ＪＰ４は接片、Ｔ１〜Ｔ４は端子であ
り、前出図面に対応する部分には同一符号をつけてい
る。

【００３１】同図において、信号処理／制御部２は図１
におけるＬＥＤ駆動制御回路１１１、波形整形回路１１
２〜１１５、方向検出カウンタ１１６、コンバータイン
タフエース１１７、タイミング制御回路１１８、分解能
切換回路１等を含んでいる。スイツチ３は基板１０５
（図７）上に設けられており、接片ＪＰ１〜ＪＰ４を有
している。これら接片ＪＰ１〜ＪＰ４の状態が夫々ＭＯ
ＤＥ０，１，２，３として信号処理／制御部２で検出さ
れる。

【００３２】信号処理／制御部２はＸＡｉｎ，ＸＢｉ
ｎ，ＹＡｉｎ，ＹＢｉｎの４個の信号入力端子を有し、
また、ＸＡｏｕｔ，ＸＢｏｕｔ，ＹＡｏｕｔ，ＹＢｏｕ
ｔの４個の出力端子を有している。これら出力端子は夫
々基板１０５上に設けられた外部出力端子１０８（図
６）の端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に接続されている。

【００３３】スイツチ部３の接片ＪＰ３，ＪＰ４は上記
のように分解能特性を選択設定するために使用される。
いま、接片ＪＰ１〜ＪＰ４がオフのとき“１”、オンの
とき“０”とし、図２に示したような４個の分解能特性
が設定されているものとすると、接片ＪＰ３，ＪＰ４の
状態に応じて図４に示すような分解能特性が選択され
る。

【００３４】信号処理／制御部２の出力データとして
は、パラレルデータ、シリアルデータのいずれでも可能
としている。スイツチ部３の接片ＪＰ１，ＪＰ２はこれ
らのいずれかを選択するためのものである。これら接片
ＪＰ１，ＪＰ２の状態と出力データの状態との関係の一
例を示すと、図５に示すようになる。パラレルモードの
場合には、ここでは、信号処理／制御部２の出力データ
は４ビツトデータとし、各ビツトが夫々端子Ｔ１，Ｔ
２，Ｔ３，Ｔ４から外部に出力される。シリアルモード
の場合には、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４のうちの特定
の１つが使用される。シリアルモードとしては、図５に
シリアル１、シリアル２として示すように、異なる信号
形態をとることもできる。

【００３５】以上のようにして、分解能特性ばかりでな
く、座標入力装置を用いるパソコン等の機器の入力とし
て取り込む信号形態に合うように、出力データの信号形
態を定めることができ、これにより、汎用性が向上す
る。

【００３６】また、この実施形態では、信号処理／制御
部２とフオトインタラプタ１０６Ｘ，１０６Ｙとの間に
信号入替部４が設けられている。信号入替部４には２つ
のスイツチ４ａ，４ｂが設けられており、これらスイツ
チ４ａ，４ｂはいずれか一方がオン状態にあつて、他方
がオフ状態にある。

【００３７】いま、スイツチ４ａがオンとすると、フオ
トインタラプタ１０６ＸからのＸＡ相，ＸＢ相のパルス
信号は夫々信号処理／制御部２の入力ＸＡｉｎ，ＸＢｉ
ｎとなり、フオトインタラプタ１０６ＹからのＹＡ相，
ＹＢ相のパルス信号は同じく入力ＹＡｉｎ，ＹＢｉｎと
なる。また、スイツチ４ｂがオンすると、ＸＡ相，ＸＢ
相のパルス信号が夫々信号処理／制御部２の入力ＹＡｉ
ｎ，ＹＢｉｎとなり、ＹＡ相，ＹＢ相のパルス信号が夫
々信号処理／制御部２の入力ＸＡｉｎ，ＹＢｉｎとな
る。即ち、信号入替部４により、ＸＡ相，ＸＢ相のパル
ス信号をＹＡ相，ＹＢ相のパルス信号に、ＹＡ相，ＹＢ
相のパルス信号をＸＡ相，ＸＢ相のパルス信号に夫々入
れ替えることができる。

【００３８】そこで、いま、スイツチ４ａがオンしたと
き、ボールの回転方向とカーソルの移動方向が一致する
ものとすると、スイツチ４ｂがオンしたときには、ボー
ルがＸ方向に回転するとカーソルは垂直方向に移動し、
ボールがＹ方向に回転するとカーソルは水平方向に移動
してボールの回転方向とカーソルの移動方向とは一致し
ない。

【００３９】一方、座標入力装置を取り付けるキーボー
ドによっては、ユーザからみてボールの回転のＸ方向が
縦方向に、Ｙ方向が横方向になるように座標入力装置を
取り付けなければならないこともあるが、この実施形態
では、スイツチ４ｂをオンすることにより、ボールの回
転方向とカーソルの移動方向とを一致させることができ
る。このようにして、この実施形態では、取付けの向き
にかかわらず、ボールの回転方向とカーソルの移動方向
とを一致させることができ、汎用性が増すことになる。

【００４０】なお、上記は座標入力装置の取付けの向き
が９０°異なつてもボールの回転方向とカーソルの移動
方向とを一致させることができるようにしたものである
が、さらにＸＡ相のパルス信号とＸＢ相のパルス信号と
を入れ替え可能とし、ＹＡ相のパルス信号とＹＢ相のパ
ルス信号とを入れ替え可能とすることにより、座標入力
装置の取付けの向きを１８０°異ならせても、ボールの
回転方向とカーソルの移動方向とを一致させることがで
き、汎用性がさらに向上する。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボールの回転方向とカーソルの移動方向との関係を異な
らせることができ、形式が異なる機器に使用することが
できて汎用性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による座標入力装置の基本構成を示すブ
ロツク図である。

【図２】図１に示した座標入力装置に設定される分解能
特性の他を示す図である。

【図３】本発明による座標入力装置の一実施形態を示す
ブロツク図である。

【図４】図３におけるスイツチ部による分解能特性の選
択動作を示す図である。

【図５】図３におけるスイツチ部による出力モードの選
択動作を示す図である。

【図６】座標入力装置の機構部を示す分解斜視図であ
る。

【図７】図７の各部を組み立てて得られる座標入力装置
の外観斜視図である。

【図８】図６におけるフオトインタラプタの内部構成を
概略的に示す図である。

【図９】座標入力装置の信号処理系の全体構成を示す図
である。

【図１０】図７に示した座標入力装置のキーボードへの
取付け例を示す図である。

【符号の説明】

２信号処理制御回路４信号入替部４ａ，４ｂスイツチ１００ハウジング１０１Ｘ，１０１Ｙ回転体１０５基板１０６Ｘ，１０６Ｙフオトインタラプタ１０８外部出力端子１０９ボール１１６方向検出カウンタＴ１〜Ｔ４端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板部に固定され開口を有するハウジン
グと、該ハウジング内に任意の方向に回転可能に収納さ
れ一部が該開口から外部に突出するボールと、該ハウジ
ング内で該ボールに近接して互いに直交するように配置
され該回転に連動して回転する第１，第２の回転体と、
該ハウジング内に該第１，第２の回転体毎に設けられ対
応した該回転体の回転量に応じた波数の信号を夫々Ｘ方
向信号、Ｙ方向信号として出力するＸ方向回転検出部、
Ｙ方向回転検出部と、Ｘ，Ｙ入力端子を有し該入力端子
からの入力信号を処理してカーソル位置制御信号を生成
する信号処理部とを備えてなり、該ボールの回転によ
り、表示画面に表示されるカーソルの位置を制御するよ
うにした座標入力装置において、該Ｘ，Ｙ方向回転検出部からの該Ｘ方向信号を該Ｘ入力
端子から、該Ｙ方向信号を該Ｙ入力端子から夫々該信号
処理部に供給する第１の動作モードと、該Ｘ，Ｙ方向回
転検出部からの該Ｘ方向信号を該Ｙ入力端子から、該Ｙ
方向信号を該Ｘ入力端子から夫々該信号処理部に供給す
る第２の動作モードとを可能とする信号入替手段と、該信号入替手段の該第１，第２の動作モードを選択設定
するためのスイツチ手段とを設けたことを特徴とする座
標入力装置。