JPH1153106A - データ入力装置 - Google Patents

データ入力装置

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JPH1153106A
JPH1153106A JP9200898A JP9200898A JPH1153106A JP H1153106 A JPH1153106 A JP H1153106A JP 9200898 A JP9200898 A JP 9200898A JP 9200898 A JP9200898 A JP 9200898A JP H1153106 A JPH1153106 A JP H1153106A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のトラックボール方式のデータ入力装置
では、Ｘ座標データとＹ座標データを入力可能であった
が、Ｚ軸座標データを入力することができなかった。 【解決手段】 トラックボールと称される球状の操作体
１で、Ｘエンコーダ２とＹエンコーダ３が駆動されて各
エンコーダからパルス出力が得られる。操作体１の周囲
にてＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４が設けられてい
る。指Ｆで操作体１の周辺部を押しながら、操作体１を
Ｚ軸回りに回転させると、指ＦがＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ
３，ＳＷ４の順に接触する。このときのＳＷ出力でＸエ
ンコーダ２とＹエンコーダ３の出力をＺ軸座標でのデー
タに変換することにより、Ｚ軸回りのデータを入力でき
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、コンピュータ上の
画面で画像を移動させ、または回転させるためなどの座
標データを入力するデータ入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来のデータ入力装置として、い
わゆるトラックボールを使用したものを示す平面図であ
る。
【０００３】トラックボールと称される球状の操作体１
は、三次元方向へ回転自在に支持され、この球状の操作
体１によりＸエンコーダ２とＹエンコーダ３とが駆動さ
れる。
【０００４】Ｘエンコーダ２は、Ｙ方向に延びる軸を中
心として回転するローラ２ａと、このローラ２ａと一緒
に回転する円板２ｂを有している。円板２ｂの外周部に
は切欠きが形成されており、この切欠き部と切欠きが形
成されていない部分とが、円周方向へ一定ピッチで交互
に形成されている。円板２ｂの外周部にはホトカプラ２
ｃが対向している。ホトカプラ２ｃには、発光素子と受
光素子とが対向して設けられており、発光素子と受光素
子との間に円板２ｂの外周部が介在している。ローラ２
ａおよび円板２ｂが回転すると、前記ホトカプラ２ｃか
ら、円板２ｂの回転速度に応じた周波数のパルス出力が
得られる。
【０００５】同様に、Ｙエンコーダ３は、Ｘ方向に延び
る軸を中心として回転するローラ３ａと、このローラ３
ａと共に回転する円板３ｂと、円板３ｂの外周部に対向
するホトカプラ３ｃとから構成されている。前記円板３
ｂの外周部には、切欠部と切欠きが形成されていない部
分とが、円周方向へ一定のピッチで繰返して形成されて
おり、ホトカプラ３ｃからは、ローラ３ａおよび円板３
ｂの回転速度に応じた周波数のパルス出力が得られる。
【０００６】上記データ入力装置をコンピュータに接続
した場合の一般的な入力動作を説明する。
【０００７】球状の操作体１がＸ方向へ回転させられる
と、Ｘエンコーダ２のローラ２ａおよび円板２ｂが回転
し、ホトカプラ２ｃからパルス出力が得られ、これが座
標データに変換される。この座標データがコンピュータ
に入力されると、例えばコンピュータに接続された画面
において、カーソル、または画面上のキャラクタや物体
がＸ方向へ移動する。また操作体１がＹ方向へ回転させ
られると、Ｙエンコーダ３のローラ３ａおよび円板３ｂ
が回転し、ホトカプラ３ｃからのパルス出力が座標デー
タに変換されて入力され、前記画面において、カーソル
などがＹ方向へ移動する。
【０００８】また、操作体１がＸ軸とＹ軸の双方に角度
を有する例えばα方向へ回転させられると、ローラ２ａ
とローラ３ａの両方が回転させられ、ホトカプラ２ｃと
ホトカプラ３ｃの双方からのパルスが座標データに変換
され、画面上ではカーソルなどがα方向へ移動する。
【０００９】また、例えばキーボード上の所定のキーを
押しながら操作体１を回転させることにより、座標デー
タとして回転モードのデータを入力することが可能であ
る。例えば前記キーを押しながら操作体１をＸ方向へ回
転させ、Ｘエンコーダ２のホトカプラ２ｃからパルス出
力が得られると、これが座標上での回転データに変換さ
れてコンピュータに入力される。その結果、例えば画面
内に映し出されているキャラクタや物体などがＹ軸回り
（θｙ方向）へ回転する。同様に、前記キーを押しなが
ら操作体１がＹ方向へ回転させられると、例えば画面上
で、前記キャラクタなどがＸ軸回り（θｘ方向）へ回転
する。
【００１０】すなわち、画面上のキャラクタなどは球状
の操作体１と同じ方向へ回転することになる。したがっ
て、操作体１がα方向へ回転させられると、前記キャラ
クタなどがα方向に直交する軸回りに回転する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、球状の
操作体１と、Ｘエンコーダ２およびＹエンコーダ３を備
えたデータ入力装置では、Ｘ−Ｙ座標上での２次元内で
の移動方向と移動量ならびに移動速度の座標データを入
力でき、また回転座標の入力モードでは、Ｙ軸回りの回
転データとＸ軸回りの回転データを入力することが可能
である。しかしながら、入力座標データは前記のものに
限られ、例えば以下のような入力を行えない欠点を有し
ている。 （１）座標上での回転データを入力する際に、Ｘ軸およ
びＹ軸に直交するＺ軸回りの回転データを入力すること
ができない。すなわち、前記のように、所定のキーを押
した回転モードで、操作体１をＸ方向へ回転させたと
き、またはＹ方向へ回転させたときには、画面上でキャ
ラクタなどを操作体１と同じ方向へ回転させるようにデ
ータを入力することが可能である。しかしながら、例え
ば操作体１を図７においてθｚ方向（Ｚ軸回り方向）へ
回転させても、Ｚ軸回りの回転データを入力させること
ができない。すなわち操作体１がθｚ方向へ回転して
も、この回転の際の操作体１のＹ軸回り成分とＸ軸回り
成分とにより、Ｘエンコーダ２とＹエンコーダ３が回転
し、その出力パルスに応じて、キャラクタなどがＸ軸回
りとＹ軸回りに回転しようとするだけである。 （２）また、図７に示す入力装置では、Ｚ軸方向への移
動データを入力することができない。よって、例えば画
面上に現れているキャラクタや物体などをＺ方向（画面
の奥方向および手前方向）へ移動させるためのデータの
入力は不可能である。 （３）Ｚ軸回りの回転データ、またはＺ軸方向へ移動デ
ータを入力させるためには、Ｚ軸回りに回転するＺエン
コーダを付加すればよい。しかし、Ｚエンコーダを操作
体１で高精度に回転させることは難しい。すなわち、Ｘ
エンコーダ２のローラ２ａとＹエンコーダ３のローラ３
ａは、球状の操作体１の下側に位置しており、指で操作
体１が回転させられるときにはこの操作体１がＺ軸方向
へ押されるため、操作体１によりローラ２ａと３ａを確
実に回転させることが可能である。しかし、指で操作体
１を回転させたときに、Ｚ軸方向に軸方向を有するエン
コーダを確実に回転させるのが困難である。
【００１２】またＺエンコーダを設けると、操作体の厚
さ方向（Ｚ方向）の寸法が大きくなって、入力装置の薄
型化が困難である。 （４）以上のように、従来のデータ入力装置では、例え
ばＸエンコーダを用いてＸ軸を基準としたデータ以外の
座標データを入力することができず、同様にＹエンコー
ダを用いてＹ軸を基準としたデータ以外の座標データを
入力することができないものとなっている。したがっ
て、図７に示すように、Ｘエンコーダ２とＹエンコーダ
３のみを有しているものでは、Ｘ−Ｙ座標を基準とした
２次元的なデータの入力が可能であるが３次元的なデー
タを入力することができない。
【００１３】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、１つのエンコーダを用いて、２つの座標データを
個別に出力させることが可能なデータ入力装置を提供す
ることを目的としている。
【００１４】また本発明は、２次元方向の座標データ
や、３次元の各軸回りの回転データの入力を可能とした
データ入力装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によるデータ入力
装置は、手動操作により回転する操作体と、この操作体
の回転に応じた出力を得るエンコーダと、前記エンコー
ダからの出力から座標データを生成する座標データ生成
手段と、前記操作体の周辺部に手が触れたことを検知す
るセンサーとが設けられ、前記操作体が回転操作してい
る状態で前記センサーが手を検知していないときと、前
記操作体を回転操作している手が前記センサーに触れた
ことが検知されたときとで、前記座標データ生成手段か
ら、異なる座標データが出力されることを特徴とするも
のである。
【００１６】前記操作体は、トラックボールと称される
球状の操作体、または一軸を中心として回転するローラ
などである。またセンサーは、手（指）が触れたときに
検知状態が切換えられるタッチスイッチまたは感圧スイ
ッチなどである。あるいは、操作体の周辺部を通過する
光の発光素子とこの光を受光する受光素子とから構成さ
れ、操作体の周辺部を指が触れたときに、この指により
前記光が遮断され、これにより検知出力が得られるもの
であってもよい。
【００１７】本発明では、操作体の周辺部に指を触れる
ことなく、操作体を操作すると、この操作体の回転に基
づいて所定方向への移動および速度に関する座標データ
または所定の軸回りの回転データがコンピュータなどに
入力される。また操作体の周辺部に指を触れた状態で操
作体を回転させると、前記座標データと異なる方向の移
動および速度に関する座標データまたは前記軸と異なる
軸回りの回転データが得られる。
【００１８】したがって、操作体をそのまま回転させる
か、または周辺部に指を触れながら回転させるかによ
り、同じ操作体により異なるモードの座標データの入力
が可能になる。また本発明では、操作体の周辺部にセン
サーを設け、このセンサーに指を触れながら操作体を回
転させることができるので、操作体を操作する手と逆の
手でキーなどを押す必要がなく、異なるモードの入力を
片手だけで制御できる。
【００１９】例えば、前記操作体が回転している状態で
前記センサーが手を検知していないときに、前記座標デ
ータ生成手段から、所定の座標軸回りの回転データが生
成され、前記操作体を回転操作している手が前記センサ
ーに触れたことが検知されたときに、前記座標データ生
成手段から、前記所定の座標軸と異なる座標軸回りの回
転データが生成されるものとなる。
【００２０】さらには、前記操作体は球状で、この球状
の操作体の回転方向に応じてＸ軸回り出力を得るエンコ
ーダと、Ｙ軸回りの出力を得るエンコーダとが設けら
れ、前記操作体が回転している状態で前記センサーが手
を検知していないときに、前記座標データ生成手段から
Ｘ軸回りおよびＹ軸回りの回転データが得られ、前記操
作体を回転操作している手が前記センサーに触れたこと
が検知されたときに、前記座標データ生成手段から、前
記Ｘ軸回りおよびＹ軸回りの座標データがＺ軸回りの回
転データに変換されて出力されるものとなる。
【００２１】上記構成では、ＸエンコーダとＹエンコー
ダを有する入力装置により、Ｚ軸回りの回転データの入
力が可能になる。したがって、ＸエンコーダおよびＹエ
ンコーダと直交するＺエンコーダを設ける必要が無くな
り、入力装置の構造を簡単にでき、且つ入力装置を薄型
化できる。
【００２２】この場合に、前記座標データ生成手段から
Ｚ軸回りの回転データが出力されているときに、前記エ
ンコーダからそれまでの回転方向と逆方向の出力が得ら
れたときに、その出力の符号を反転させて、前記座標デ
ータ生成手段からＺ軸回りの同じ回転方向のデータを出
力させる符号反転手段が設けられているものとすること
が好ましい。
【００２３】上記構成では、例えば球状の操作体をＺ軸
回りの同じ方向へ回転させ続けたときに、Ｘエンコーダ
またはＹエンコーダが途中で逆転することになるが、こ
の場合でも、Ｚ軸回りの連続した回転データを出力でき
る。
【００２４】さらに、前記Ｘ軸回りの出力を得るエンコ
ーダが動作しているときに操作体を回転操作する手が触
れる第１と第３のセンサーが球状の操作体を挟んで設け
られ、前記Ｙ軸回りの出力を得るエンコーダが動作して
いるときに、操作体を回転操作する手が触れる第２と第
４のセンサーが球状の操作体を挟んで設けられ、前記第
１のセンサーに手が触れているときと第３のセンサーに
手が触れているときとで異なる符号の出力が得られるよ
うに前記符号反転手段が設けられ、前記第２のセンサー
に手が触れているときと第４のセンサーに手が触れてい
るときとで異なる符号の出力が得られるように前記符号
反転手段が設けられていることが好ましい。
【００２５】この場合、球状の操作体をＺ軸回りに回転
させ、指が第１、第２、第３、第４のセンサーに順に触
れたときに、Ｚ軸回りの連続回転の回転データが入力さ
れる。
【００２６】さらに、同じエンコーダを回転操作する２
つの操作体が設けられて、一方の操作体の周辺部に前記
センサーが設けられており、前記センサーに手が触れて
いるときのエンコーダ出力と、センサーに手が触れてい
ないときのエンコーダ出力に基づいて、座標データ生成
手段から、異なる座標データが出力されるものとするこ
とが可能である。
【００２７】例えばＹエンコーダを前記球状の操作体
と、これとは他のローラ状の操作体の双方で回転させる
ことができるようにし、他の操作体を操作するときにセ
ンサーに指が触れるようにすると、前記Ｙエンコーダで
例えばＺ軸方向への移動またはＺ軸回りの回転データと
しての座標データを入力できるようになる。
【００２８】この場合も、同じエンコーダを用いて、セ
ンサーに指が触れたか否かで座標データを切換えること
により、異なるデータの入力が可能になる。
【００２９】さらに、前記操作体が回転している状態で
前記センサーが手を検知していないときに、前記座標デ
ータ生成手段からＸ−Ｙ座標上での移動データが生成さ
れ、前記操作体を回転操作している手がセンサーに触れ
たことが検知されたときには、エンコーダの出力に基づ
き前記座標データ生成手段で画面のスクロールデータが
生成されるものとすることができる。
【００３０】この場合、操作体により回転させられる互
いに直交する向きのエンコーダが２個設けられ、前記セ
ンサーは操作体の周囲に２個設けられ、前記一方のセン
サーが手を検知しているとき、一方のエンコーダの出力
に基づいてデータ生成手段で所定の方向のスクロールデ
ータが生成され、他方のセンサーが手を検知していると
きは、他方のエンコーダの出力に基づいてデータ生成手
段から前記と異なる方向のスクロールデータを生成する
ことができる。
【００３１】また、操作体により回転させられる互いに
直交する向きのエンコーダが２個設けられ、前記操作体
の周りに第１，第２，第３，第４のセンサーが順に配置
され、前記第１のセンサーまたは第３のセンサーが手を
検知しているとき、一方のエンコーダの出力に基づいて
データ生成手段で所定の方向のスクロールデータが生成
され、第２のセンサーまたは第４のセンサーが手を検知
してるとき、他方のエンコーダの出力に基づいてデータ
生成手段から前記と異なる方向のスクロールデータを生
成することができる。
【００３２】例えば、第２のセンサーと第４のセンサー
のいずれかに手で触れて検知させ、手を触れた状態を保
持しながら、操作体を回転させてＸ軸回りの出力を得る
エンコーダまたはＹ軸回りの出力を得るエンコーダを回
転させることにより、表示画面の一部または全体をＸ軸
方向またはＹ軸方向にスクロールさせることができる。
【００３３】また第１のセンサーと第３のセンサーのい
ずれかに手で触れて検知させ、手を触れた状態を保持し
ながら、操作体を回転させてＸ軸回りの出力を得るエン
コーダまたはＹ軸回りの出力を得るエンコーダを回転さ
せることにより、第２および第４のセンサーによってス
クロールする方向とは異なる方向、すなわち前記第２ま
たは第４のセンサーでＹ軸方向（縦方向）にスクロール
させたならば、第１または第３のセンサーではＸ軸方向
（横方向）にスクロールさせることができる。
【００３４】また、本発明では、手動により回転する操
作体と、この操作体の回転に応じた出力を得るエンコー
ダと、前記エンコーダからの出力から座標データを生成
する座標データ生成手段と、前記操作体の周囲に位置す
るセンサーとが設けられ、前記センサーに手が触れたこ
とが検知されたときに、前記座標データ生成手段から、
前記エンコーダの出力に基づく座標データと異なる座標
データが生成されることを特徴とするものである。
【００３５】この場合、前記エンコーダからの出力に基
づいて座標データ生成手段からＸ軸回り及びＹ軸回りの
座標データが生成され、前記センサーからの出力に基づ
いて座標データ生成手段からＺ軸回りの座標データを生
成することができる。
【００３６】例えば、操作体１の周囲に手を検知するこ
とができる第１，第２，第３，第４のセンサーが順に設
けられている場合、前記第１，第２，第３，第４のセン
サーを順番に手で触れることにより、Ｚ軸回りの回転デ
ータを出力させることができる。また、前記とは逆方向
に順番に手で触れることにより、前記とは逆方向のＺ軸
回りの回転データを出力できる。
【００３７】上記のように、Ｘ軸およびＹ軸回りの出力
を得るエンコーダおよび安価なセンサーを使用し且つソ
フトウエアの変更のみでＺ軸回りの回転データを出力さ
せることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】図１は本発明のデータ入力装置を
示す斜視図、図２はその平面図、図３は、コンピュータ
に接続された画面の表示の一例を示す正面図、図５はデ
ータ入力装置の回路構成図である。
【００３９】図１に示す符号１０は、データ入力装置の
本体ケースである。この本体ケース１０は、キーボード
と独立したものとして構成できるが、この本体ケース１
０がキーボードのケースであってもよい。
【００４０】トラックボールと称される球状の操作体１
は、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りおよびＺ軸回りの各方向へ回転
自在に支持されている。この操作体１の球形状の赤道線
は、ケース本体１０の表面１０ａよりも下側に位置して
おり、指で操作体１を回転させるとき、指が赤道線より
も上の部分で操作体１に接触するようになっている。図
７に示した従来例と同様にＸエンコーダ２とＹエンコー
ダ３を有している。Ｘエンコーダ２は、ローラ２ａと、
外周部に切欠部が一定のピッチで形成された円板２ｂ
と、この円板２ｂの外周部に対向するホトカプラ２ｃと
から構成され、Ｙエンコーダ３も、ローラ３ａと、同じ
く外周部に切欠部が一定のピッチで形成された円板３ｂ
と、ホトカプラ３ｃとから構成されている。
【００４１】球状の操作体１を指で回転させると、前記
ローラ２ａおよび／またはローラ３ａが操作体１で回転
させられ、ホトカプラ２ｃおよび／またはホトカプラ３
ｃから回転速度に応じた周波数のパルス出力が得られ
る。またホトカプラ２ｃとホトカプラ３ｃには、前記切
欠部を検出する発光素子と受光素子とが２組づつ設けら
れいる。第１の組の発光素子および受光素子と、第２の
組の発光素子および受光素子とで切欠部を検出する位相
がずれており、ローラ２ａおよび３ａの回転方向を検出
可能となっている。またホトカプラ２ｃおよび３ｃから
はローラ２ａとローラ３ａの回転速度に応じた周波数の
パルス出力が得られる。
【００４２】球状の操作体１の外周部のケース本体１０
の表面１０ａには、第１，第２，第３，および第４のセ
ンサーとして、接触検知方式または感圧検知方式のタッ
チスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，およびＳＷ４が設
けられている。図１に示すように、球状の操作体１の周
縁部に指Ｆで回転力を与える場合に、前記指Ｆが前記ス
イッチに接触するように、前記各スイッチＳＷ１，ＳＷ
２，ＳＷ３およびＳＷ４が、操作体１の周縁部に近接し
て設けられている。したがって、図１に示すように、操
作体１の周縁部に指Ｆを当てて、操作体１をＺ軸回りに
θｚ方向へ回転させると、指ＦがスイッチＳＷ１，ＳＷ
２，ＳＷ３およびＳＷ４に順に接触するようになる。
【００４３】図１に示すように、本体ケース１０の側面
１０ｂには、ローラ状の他の操作体１１が設けられてい
る。この操作体１１は、Ｘ軸方向に延びる軸１１ａを中
心として回転自在に設けられている。この操作体１１は
バネ１２，１２によりＹ（−）方向へ付勢されており、
ローラ状の操作体１１の一部が前記側面１０ｂから操作
可能に突出している。
【００４４】側面１０ｂから突出している前記操作体１
１を指で押しながら回転させると、この操作体１１によ
りＹエンコーダ３のローラ３ａが回転させられる。
【００４５】図１に示すように本体ケース１０の側面１
０ｂには、前記操作体１１の周囲を囲むように、接触検
知方式または感圧検知方式のタッチスイッチＳＷ５が設
けられている。本体ケース１０の側面１０ｂからの前記
操作体１１の突出量はわずかであり、且つスイッチＳＷ
５が操作体１１に接近して設けられている。そのため、
操作体１１を指で操作する際に、必然的に指がスイッチ
ＳＷ５に触れるようになっている。図５に示す回路構成
について説明する。
【００４６】この実施の形態では、Ｘエンコーダ２およ
びＹエンコーダ３からのパルス出力が波形整形されてコ
ンピュータのＣＰＵ１９に直接入力され、またタッチス
イッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５の検知
出力も所定のインターフェースを介してＣＰＵ１９に入
力される。また図５に示されている移動・回転切替スイ
ッチＳＷ６は、例えばキーボード上の所定のキーであ
る。この切替信号もＣＰＵ１９に入力される。
【００４７】ＣＰＵ１９に入力された各信号は、予め設
定されたソフトウエアに基づいて処理されるが、その処
理工程を図５において回路構成に置き換えて示してい
る。したがって、図５でブロック図で示すような回路を
基板上に構成してもよい。
【００４８】図５に示す回路ブロック図では、エンコー
ダからのパルス出力がレジスタ群２０のうちのいずれか
に与えられ、さらに出力レジスタ２１から信号変換部２
２に与えられて、座標データ、すなわち座標上の移動デ
ータまたは座標上の回転データに変換されて画像処理部
に与えられる。したがって、この構成では、レジスタ群
２０、出力レジスタ２１および信号変換部２２により、
座標データ生成部が構成されている。
【００４９】Ｘエンコーダ２のホトカプラ２ｃからのパ
ルス出力は切替部２３に与えられる。移動・回転切替ス
イッチＳＷ６が移動モードのとき（一般的にはキーボー
ド上の所定のキーが押されていないとき）には、前記パ
ルス出力がライン２４から、Ｘレジスタ２０ｘに与えら
れ、Ｘ軸方向への移動データが入力される。
【００５０】Ｙエンコーダ３からのパルス出力は切替部
２５に送られる。ＳＷ６が座標上の移動モードのときに
は、切替部２６に与えられ、さらに切替部２６におい
て、タッチスイッチＳＷ５が指を検知していないときに
は、ライン２７からＹレジスタ２０ｙに与えられ、Ｙ軸
方向への移動データが入力される。
【００５１】また、操作体１が操作されず、代わりにロ
ーラ状の操作体１１が操作されてこれによりＹエンコー
ダ３のローラ３ａが回転させられるときには、タッチス
イッチＳＷ５に指が触れるため、切替部２６ではＹエン
コーダ３からのパルス出力がライン２８を経てＺレジス
タ２０ｚに与えられ、Ｚ軸方向への座標上の移動データ
が入力される。
【００５２】移動・回転切替スイッチＳＷ６が回転入力
モードのとき（例えばキーボード上の所定のキーが押さ
れているとき）、Ｘエンコーダ２からのパルス出力が切
替部２９および切替部３１に与えられる。タッチスイッ
チＳＷ１およびＳＷ３に指が触れていないとき、前記パ
ルス出力はライン３２またはライン３３からＹ軸回りレ
ジスタ２０θｙに与えられ、Ｙ軸回りの回転データが座
標データとして入力される。
【００５３】同様に移動・回転切替スイッチＳＷ６が回
転モードのとき、Ｙエンコーダ３からのパルス出力が切
替部３４および切替部３５に与えられる。このときタッ
チスイッチＳＷ２およびタッチスイッチＳＷ４に指が触
れていないときには、前記パルス出力はライン３６また
はライン３７からＸ軸回りレジスタ２０θｘに与えら
れ、Ｘ軸回りの回転データが座標データとして入力され
る。
【００５４】タッチスイッチＳＷ１に指が触れていると
きには、Ｘエンコーダ２からのパルス出力が切替部２９
にて切換えられ、符号反転手段３８を経てＺ軸回りレジ
スタ２０θｚに与えられ、Ｚ軸回りの回転データが座標
データとして入力される。またスイッチＳＷ３に指が触
れているときには、Ｘエンコーダ２からのパルス出力
は、切替部３１からライン３９を介して符号反転させら
れることなくＺ軸回りレジスタ２０θｚに与えられる。
【００５５】同様に、タッチスイッチＳＷ２に指が触れ
ているときには、Ｙエンコーダ３からのパルス出力が切
替部３４により切換えられ、ライン４１を経てＺ軸回り
レジスタ２０θｚに与えられ、Ｚ軸回りの回転データが
入力される。またタッチスイッチＳＷ４に指が接触して
いるときには、Ｙエンコーダ３からのパルス出力が、切
替部３５により切換えられ、符号反転手段４２を経てＺ
軸回りレジスタ２０θｚに与えられる。
【００５６】すなわち、第１のセンサーであるスイッチ
ＳＷ１と第３のセンサーであるスイッチＳＷ３に指が触
れていると、Ｘエンコーダ２からのパルス出力がＺ軸回
りの回転データに変換されるが、このときスイッチＳＷ
１に指が触れているときと、スイッチＳＷ３に指が触れ
ているときとで、Ｘエンコーダ２のパルス出力の符号が
反転させられ、すなわち、ローラ２ａの回転方向が変わ
っても、同じ方向の回転パルス出力としてＺ軸回りレジ
スタ２０θｚに与えられる。
【００５７】同様に、タッチスイッチＳＷ２に指が接触
しているときと、スイッチＳＷ４に指が接触していると
きとで、Ｙエンコーダ３からのパルス出力の符号が反転
させられ、ローラ３ａの回転方向が変わっても同じ方向
の回転パルス出力としてＺ軸回りレジスタ２０θｚに与
えられる。
【００５８】以上から、図１に示すように、操作体１の
周辺部に指Ｆを当て、この指で操作体１をＺ軸回りの時
計方向（θｚ（＋）方向）へ回転させ、このとき指Ｆが
スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４に順に触れて
いったとすると、Ｚ軸回りレジスタ２０θｚからＺ軸回
りの回転データが出力される。すなわち、操作体１の周
辺部に指Ｆを当てて操作体１をθｚ方向へ回転させると
き、指は操作体１の赤道線よりも上の部分を回転させる
ことになるため、操作体１はＸ軸回りのθｘ回転成分、
および／またはＹ軸回りのθｙ回転成分を持つことにな
り、このときＸエンコーダ２からの出力とＹエンコーダ
３からの出力パルスを利用して、Ｚ軸回りの回転データ
を出力することができる。
【００５９】ただし、指がスイッチＳＷ１に触れている
ときは操作体１のθｙ（＋）方向への回転成分によりロ
ーラ２ａがθｙ（−）方向へ回転するが、そのまま指Ｆ
がスイッチＳＷ３に至ると、操作体１のθｙ（−）方向
の回転成分によりローラ２ａがθｙ（＋）方向へ逆転す
る。この場合に、スイッチＳＷ１に指が接触していると
きにＸエンコーダ２からのパルス出力の符号を反転させ
ることにより、操作体１がθｚ（＋）方向へ回転し続け
る限り、Ｘエンコーダ２が同方向へ回転しているのと同
じパルス出力をＺ軸回りレジスタ２０θｚに与えること
ができる。
【００６０】これはＹエンコーダ３についても同様であ
る。指がスイッチＳＷ２に触れて操作体１をθｚ（＋）
方向へ回転させているとき、操作体１のθｘ（−）方向
の回転成分によりローラ３ａはθｘ（＋）方向への回転
し、指がスイッチＳＷ４に至ると、操作体１のθｘ
（＋）方向への回転成分により、ローラ３ａがθｘ
（−）方向へ逆転する。このとき、スイッチＳＷ２に指
が触れているときとスイッチＳＷ４に指が触れていると
きとでＹエンコーダ３からの出力パルスの符号を反転さ
せることにより、常にＹエンコーダ３が同じ方向に回転
しているのと同じパルス出力をＺ軸回りレジスタ２０θ
ｚに与えることができる。
【００６１】したがって、指Ｆを操作体１の周縁部に当
て、操作体１をＺ軸回りの時計方向へ連続的に回転さ
せ、指がスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４に順
に接触していくと、Ｘエンコーダ２およびＹエンコーダ
３により、レジスタ２０θｚに対し、常にＺ軸回りの時
計方向の連続回転データとして与えることができる。
【００６２】これは操作体１をＺ軸回りの反時計方向
（θｚ（−）方向）へ回転させたときも同じである。
【００６３】次に上記データ入力装置の動作について図
６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６４】図３はコンピュータに接続されたディスプ
レイの画面を示している。以下においては、各モードで
の座標データの入力を、画面に表示された物体Ｍの移動
および回転動作に対応させて説明する。（移動モードで
の入力）移動モードでは、移動・切替スイッチＳＷ６が
移動モードであり、これは例えばキーボード上での所定
のキーを押すことなく操作体１または操作体１１を操作
した場合である（ステップ１；ＳＴ１）。
【００６５】球状の操作体１をいずれかの方向へ回転さ
せると、Ｘエンコーダ２のローラ２ａのみが回転し、ま
たはＹエンコーダ３のローラ３ａのみが回転する。ある
いはローラ２ａと３ａの双方が回転する。
【００６６】Ｘエンコーダ２からのパルス出力（ＳＴ
２）は、そのままライン２４を経てＸレジスタ２０ｘに
与えられ、出力レジスタ２１にロードされる。ステップ
４（ＳＴ４）では、レジスタ群２０の各レジスタがクリ
ア（リセット）され、信号変換部２２で座標データに変
換されて（ＳＴ５）、Ｘ座標上の移動データとして出力
され、コンピュータの画像処理部に入力される。
【００６７】操作体１の回転操作では、タッチスイッチ
ＳＷ５に指が触れないため、ステップ６（ＳＴ６）では
スイッチＳＷ５がＯＦＦであり、よってＹエンコーダ３
からのパルス出力（ＳＴ３）は、Ｙレジスタ２０ｙに与
えられて、同様に出力レジスタ２１にロードされ、ステ
ップ５（ＳＴ５）でＹ座標上の移動データとして出力さ
れる。
【００６８】よって、この場合、操作体１の回転方向に
応じて、例えば図３に示す画面上の物体Ｍは画面に沿っ
てＸ−Ｙ座標面内で移動する。
【００６９】ここで、操作体１を操作せず、ローラ状の
操作体１１を回転操作する場合を説明する。このとき指
ＦがタッチスイッチＳＷ５に接触しスイッチＳＷ５がＯ
Ｎになるため、Ｙエンコーダ３からのパルス出力が、切
替部２６からＺレジスタ２０ｚに与えられ、Ｚ座標上で
の移動データとして出力され、画像処理部に入力され
る。よって、このときには、図３に示す画面上にて物体
ＭがＺ方向（奥行き方向）へ移動する。 （回転モードでの入力）回転モードでの入力は、操作体
１を回転させることにより行なわれる。このときには、
ステップ１（ＳＴ１）において、例えばキーボード上の
所定のキーを押しながら操作体１を回転させることによ
り、移動・回転切替スイッチＳＷ６が回転モードに切換
えられる。
【００７０】各タッチスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ
３，ＳＷ４およびＳＷ５に指を触れることなく、操作体
１を回転させると、Ｘエンコーダ２のローラ２ａまたは
Ｙエンコーダ３のローラ３ａが回転し、またはローラ２
ａとローラ３ａの双方が回転する。
【００７１】Ｘエンコーダ２のθｙ方向への回転による
パルス出力（ＳＴ７）は、そのままＹ軸回りレジスタ２
０θｙに与えられ、Ｙエンコーダ３のθｘ方向への回転
によるパルス出力（ＳＴ８）は、そのままＸ軸回りレジ
スタ２０θｘに与えられる。Ｙ軸回りレジスタ２０θｙ
からの出力および／またはＸ軸回りレジスタ２０θｘか
らの出力は、信号変換部２２でＹ軸回りまたはＸ軸回り
の座標データとなり（ＳＴ５）、画像処理部に入力され
る。その結果、図３の画面上での物体Ｍはθｙ方向また
はθｘ方向あるいはθｙとθｘとが合成された方向へ回
転する。
【００７２】次に、図１に示すように、指Ｆで操作体１
の外周部に触れそのまま操作体１をＺ軸回りの例えばθ
ｚ（＋）方向へ回転させると、Ｚ軸回りのデータを入力
できる。
【００７３】指がスイッチＳＷ１に触れている状態で、
操作体１をθｚ（＋）方向へ回転させると、操作体１は
θｙ（＋）方向の回転成分を持つ。すなわちこのとき指
Ｆは、操作体１の赤道線よりも上の部分に触れながら、
θｚ（＋）方向への力が与えられるため、操作体１はθ
ｚ（＋）方向へ回転し且つθｙ（＋）方向への回転成分
を持つことになる。そのため、ローラ２ａがθｙ（−）
方向へ回転する。よって図６のステップ９（ＳＴ９）に
よりＸエンコーダ２からのパルス出力が符号反転手段３
８で反転されて、Ｚ軸回りレジスタ２０θｚにロードさ
れる。指がスイッチＳＷ２に接触するに至ると、操作体
１のθｘ（−）方向への回転成分でローラ３ａがθｘ
（＋）方向へ回転させられるが、このときのＹエンコー
ダ３からのパルス出力はＳＴ１０からＺ軸回りレジスタ
２０θｚに反転することなく与えられる。
【００７４】指がスイッチＳＷ３に接触する位置に至る
と、操作体１のθｙ（−）方向への回転成分により、今
度はローラ２ａがθｙ（＋）方向へ逆転される。このと
きのＸエンコーダ２からの出力パルスはＳＴ１１から符
号反転することなくＺ軸回りレジスタ２０θｚに与えら
れる。さらに指ＦがスイッチＳＷ４に接触する位置に至
ると、操作体１のθｘ（＋）方向への回転成分により、
ローラ３ａがθｘ（−）方向へ回転する。このとき、Ｙ
エンコーダ３からの出力パルスはＳＴ１２から符号反転
手段４２により符号が反転されてＺ軸回りレジスタ２０
θｚに与えられる。
【００７５】したがって、指ＦでスイッチＳＷ１，ＳＷ
２，ＳＷ３，ＳＷ４に順に触れながら、操作体１をθｚ
方向へ回転させると、ＳＴ５のデータ変換動作では、Ｚ
軸回りの回転データを出力でき、図３に示す画面におい
て、物体Ｍがθｚ方向へ回転する。
【００７６】次に、図２に示すものでは、Ｙエンコーダ
３のローラ３ａは操作体１の下部に常に接触する位置に
あり、ローラ状の操作体１１を操作するときのみ、操作
体１１がローラ３ａに当たるようになっている。よって
操作体１でローラ３ａを回転させているとき、操作体１
１が回転することがない。しかし操作体１１でローラ３
ａを回転させるときに、操作体１が一緒に回転すること
があり得る。
【００７７】図４（Ａ）（Ｂ）はこの点を改良した例を
示している。ローラ３ａ、円板３ｂおよびホトカプラ３
ｃから成るＹエンコーダ３の両側に板ばねまたは線ばね
などのばね１３が延びている。そして、操作体１１の軸
１１ａを支持する支持体１１ｂが、前記ばね１３の両端
部に当接している。
【００７８】図４（Ａ）では、操作体１１が押されてい
ないため、ローラ３ａは操作体１に接触している。図４
（Ｂ）に示すように、操作体１１を押して回転させる
と、支持体１１ｂ，１１ｂによりばね１３の両端部が押
され、ばね１３が撓んで、Ｙエンコーダ３全体が図示下
方へ移動し、ローラ３ａが操作体１から離れるととも
に、操作体１１がローラ３ａに接触する。よって、図４
（Ｂ）では操作体１１でローラ３ａを回転させることが
でき、且つローラ３ａを操作体１から離すことができ
る。
【００７９】さらに、図１に示すデータ入力装置を使用
して別の入力動作を行なうことができる。
【００８０】すなわち、操作体１の周囲に形成されたタ
ッチスイッチＳＷ２およびＳＷ４のいずれかに指Ｆで触
れ、指を検知させた状態（スイッチオンの状態）を保持
しつつ操作体１をθｘ方向へ回転させる。このときにＹ
エンコーダ３のθｘ方向の回転出力がレジスタと信号変
換部から成る座標データ生成手段によって、Ｙ方向スク
ロールデータに変換される。よって表示画面の一部ある
いは全体をＹ軸方向（縦方向）へスクロールさせること
ができる。
【００８１】また、タッチスイッチＳＷ１およびＳＷ３
のいずれかに指Ｆで触れ、その状態を保持しつつ操作体
１をθｙ方向へ回転させる。このときのＸエンコーダ２
のθｙ方向の回転出力が座標データ生成手段によってＸ
方向スクロールデータに変換される。よって、表示画面
の一部あるいは全体をＸ軸方向（横方向）へスクロール
させることができる。
【００８２】なお、タッチスイッチに手が触れていない
ときに、前記のように、Ｘエンコーダ２またはＹエンコ
ーダ３の回転出力によりＸ−Ｙ座標上での移動データ、
またはＸ軸回りまたはＹ軸回りの回転座標データが生成
される。
【００８３】なお、タッチスイッチＳＷ１またはＳＷ３
に手が触れた状態で操作体１をθｙ方向へ回転させたと
きにＸ方向へのスクロールデータが生成され、タッチス
イッチＳＷ２またはＳＷ４に手が触れた状態で操作体１
をθｙ方向へ回転させたときにＹ方向のスクロールデー
タが生成されてもよい。
【００８４】上記のように所定のスイッチを押し操作体
１を回転させるだけで、例えば文書の入力画面であれば
画面を文頭または文末方向あるいは行頭または行末方向
へ移動させることができる。
【００８５】このようなスクロール機能を追加する場合
には、上記したデータ入力装置を制御するドライバソフ
トウエアのプログラムを変更することにより行なうこと
ができる。
【００８６】なお、図１と図２に示すように、ＳＷ１と
ＳＷ３を一対とし、ＳＷ２とＳＷ４を一対とすると、右
手または左手の双方で操作でき、または右手利き、左手
利きの人がそれぞれスクロール操作できる。なお、タッ
チスイッチＳＷ１とＳＷ４を設けず、タッチスイッチＳ
Ｗ２とＳＷ３のみ設けることにより、前記のようにＸ方
向のスクロール操作とＹ方向のスクロール操作を行なう
ことができる。
【００８７】上記においては、図５に示す回路構成図お
よび図６に示すフローチャートにおいて、さらにＸ軸方
向およびＹ軸方向スクロール用のレジスタをレジスタ群
２０に追加したり、別のレジスタを交換するなどして変
更することができる。
【００８８】さらに上述したＺ軸回りの回転データの入
力を別の方法で行なうことができる。
【００８９】すなわち、操作体１の周りに設けたタッチ
スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４のみを使用し
てＺ軸回りの回転データの入力ができる。
【００９０】例えば、操作体１を回転させず、手でタッ
チスイッチをＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４の順で触
れることでＺ軸に対して時計回りの回転データを出力さ
せる。逆に手でタッチスイッチをＳＷ４，ＳＷ３，ＳＷ
２，ＳＷ１の順で触れることによりＺ軸回りに対して反
時計回りの回転データを出力させることができる。
【００９１】またＺ軸回転データを得るためにタッチス
イッチをさらに細かく配置してもよい。
【００９２】また、タッチスイッチＳＷ１，ＳＷ２，Ｓ
Ｗ３，ＳＷ４の代わりにリング状のメンブレンスイッ
チ、タッチセンサを設け、指の触れる位置をＺ軸回りに
細かく検出できるようにしてもよい。
【００９３】
【発明の効果】以上のように本発明では、操作体の周辺
に位置するセンサーに手を触れているか否かで、異なる
座標データを入力できる。よって、共通のエンコーダを
複数モードの入力に使用でき、構造を簡単にできる。ま
たＸエンコーダとＹエンコーダを有する入力装置で３次
元座標に関する入力も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデータ入力装置の部分斜視図、
【図２】データ入力装置の平面図、
【図３】データ入力装置の入力による画面表示動作の一
例を示す説明図、
【図４】（Ａ）（Ｂ）は他の操作体の支持構造および動
作を示す平面図、
【図５】回路構成の一例を示す回路構成図、
【図６】動作フローチャート、
【図７】従来のデータ入力装置の構造の概略を示す平面
図、
【符号の説明】
１ 球状の操作体 ２ Ｘエンコーダ ２ａ ローラ ２ｂ 円板 ２ｃ ホトカプラ ３ Ｙエンコーダ ３ａ ローラ ３ｂ 円板 ３ｃ ホトカプラ １０ 本体ケース １１ ローラ状の操作体 ２０ レジスタ群 ２１ 出力レジスタ ２２ 信号変換部 ３８，４２ 符号反転手段 ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５ センサーと
してのタッチスイッチ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 手動操作により回転する操作体と、この
    操作体の回転に応じた出力を得るエンコーダと、前記エ
    ンコーダからの出力から座標データを生成する座標デー
    タ生成手段と、前記操作体の周辺部に手が触れたことを
    検知するセンサーとが設けられ、前記操作体が回転操作
    している状態で前記センサーが手を検知していないとき
    と、前記操作体を回転操作している手が前記センサーに
    触れたことが検知されたときとで、前記座標データ生成
    手段から、異なる座標データが出力されることを特徴と
    するデータ入力装置。
  2. 【請求項２】 前記操作体が回転している状態で前記セ
    ンサーが手を検知していないときに、前記座標データ生
    成手段から、所定の座標軸回りの回転データが生成さ
    れ、前記操作体を回転操作している手が前記センサーに
    触れたことが検知されたときに、前記座標データ生成手
    段から、前記所定の座標軸と異なる座標軸回りの回転デ
    ータが生成される請求項１記載のデータ入力装置。
  3. 【請求項３】 前記操作体は球状で、この球状の操作体
    の回転方向に応じてＸ軸回り出力を得るエンコーダと、
    Ｙ軸回りの出力を得るエンコーダとが設けられ、前記操
    作体が回転している状態で前記センサーが手を検知して
    いないときに、前記座標データ生成手段からＸ軸回りお
    よびＹ軸回りの回転データが得られ、前記操作体を回転
    操作している手が前記センサーに触れたことが検知され
    たときに、前記座標データ生成手段から、前記Ｘ軸回り
    およびＹ軸回りの座標データがＺ軸回りの回転データに
    変換されて出力される請求項２記載のデータ入力装置。
  4. 【請求項４】 前記座標データ生成手段からＺ軸回りの
    回転データが出力されているときに、前記エンコーダか
    らそれまでの回転方向と逆方向の出力が得られたとき
    に、その出力の符号を反転させて、前記座標データ生成
    手段からＺ軸回りの同じ回転方向のデータを出力させる
    符号反転手段が設けられている請求項３記載のデータ入
    力装置。
  5. 【請求項５】 前記Ｘ軸回りの出力を得るエンコーダが
    動作しているときに操作体を回転操作する手が触れる第
    １と第３のセンサーが球状の操作体を挟んで設けられ、
    前記Ｙ軸回りの出力を得るエンコーダが動作していると
    きに、操作体を回転操作する手が触れる第２と第４のセ
    ンサーが球状の操作体を挟んで設けられ、前記第１のセ
    ンサーに手が触れているときと第３のセンサーに手が触
    れているときとで異なる符号の出力が得られるように前
    記符号反転手段が設けられ、前記第２のセンサーに手が
    触れているときと第４のセンサーに手が触れているとき
    とで異なる符号の出力が得られるように前記符号反転手
    段が設けられている請求項４記載のデータ入力装置。
  6. 【請求項６】 同じエンコーダを回転操作する２つの操
    作体が設けられて、一方の操作体の周辺部に前記センサ
    ーが設けられており、前記センサーに手が触れていると
    きのエンコーダ出力と、センサーに手が触れていないと
    きのエンコーダ出力に基づいて、座標データ生成手段か
    ら、異なる座標データが出力される請求項１記載のデー
    タ入力装置。
  7. 【請求項７】 前記操作体が回転している状態で前記セ
    ンサーが手を検知していないときに、前記座標データ生
    成手段からＸ−Ｙ座標上での移動データが生成され、前
    記操作体を回転操作している手がセンサーに触れたこと
    が検知されたときにはエンコーダの出力に基づき前記座
    標データ生成手段で画面のスクロールデータが生成され
    る請求項１記載のデータ入力装置。
  8. 【請求項８】 操作体により回転させられる互いに直交
    する向きのエンコーダが２個設けられ、前記センサーは
    操作体の周囲に２個設けられ、前記一方のセンサーが手
    を検知しているとき、一方のエンコーダの出力に基づい
    てデータ生成手段で所定の方向のスクロールデータが生
    成され、他方のセンサーが手を検知しているときは、他
    方のエンコーダの出力に基づいてデータ生成手段から前
    記と異なる方向のスクロールデータが生成される請求項
    ７記載のデータ入力装置。
  9. 【請求項９】 操作体により回転させられる互いに直交
    する向きのエンコーダが２個設けられ、前記操作体の周
    りに第１，第２，第３，第４のセンサーが順に配置さ
    れ、前記第１のセンサーまたは第３のセンサーが手を検
    知しているとき、一方のエンコーダの出力に基づいてデ
    ータ生成手段で所定の方向のスクロールデータが生成さ
    れ、第２のセンサーまたは第４のセンサーが手を検知し
    てるとき、他方のエンコーダの出力に基づいてデータ生
    成手段から前記と異なる方向のスクロールデータが生成
    される請求項７記載のデータ入力装置。
  10. 【請求項１０】 手動により回転する操作体と、この操
    作体の回転に応じた出力を得るエンコーダと、前記エン
    コーダからの出力から座標データを生成する座標データ
    生成手段と、前記操作体の周囲に位置するセンサーとが
    設けられ、前記センサーに手が触れたことが検知された
    ときに、前記座標データ生成手段から、前記エンコーダ
    の出力に基づく座標データと異なる座標データが生成さ
    れることを特徴とするデータ入力装置。
  11. 【請求項１１】 前記エンコーダからの出力に基づいて
    座標データ生成手段からＸ軸回り及びＹ軸回りの座標デ
    ータが生成され、前記センサーからの出力に基づいて座
    標データ生成手段からＺ軸回りの座標データが生成され
    る請求項１０記載のデータ入力装置。
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