JPS60243728A - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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JPS60243728A
JPS60243728A JP59098537A JP9853784A JPS60243728A JP S60243728 A JPS60243728 A JP S60243728A JP 59098537 A JP59098537 A JP 59098537A JP 9853784 A JP9853784 A JP 9853784A JP S60243728 A JPS60243728 A JP S60243728A
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雅夫 常国
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304Detection arrangements using opto-electronic means
    • G06F3/0317Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は情報板と該情報板上を移動自在に構成された操
作部からなる座標入力装置に関し、特に発光部と情報板
と受光部から成る反射光学系を有し、操作部自体が自己
の移動量及び移動方向を検出可能な座標入力装置に関す
るものである。
C従来技術] 操作部自体が自己の移動量や移動方向を検出して外部情
報処理装置に座標情報の入力をする座標入力装置が普及
している。この種の座標入力装置は従来のカーソル移動
用キー等に比べて入力の操作性が格段に良く、またライ
トペンのように画面に直接手を延ばして操作する必要が
ないこと等数々の利点があるからである。
従来、この種の座標入力装置ではポールのころがりから
移動を検出するもの、或いは抵抗による電圧降下の値か
ら座標値を得るもの、或いは電磁誘導方式によるもの等
様々なものが提案されている。しかしながら機械式の部
分を含むものは耐久性や精度の面において不満があり、
電圧降下式や電磁誘導方式のものは外乱による影響を受
け易いという欠点があった。
[目的コ 本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みて成されたもの
であって、その目的とする所は、情報板上に形成された
単純で耐久性のある模様を光学的に読み取ることにより
座標の読取精度と信頼性が高く且つ電磁的外乱による影
響を受けない座標入力装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数の受光手段とその複数の受光
手段からの出力信号より、移動方向及び、移動量を出力
する座標入力装置を提供することである。
又本発明の他の目的は、平面と、その平面内に存在し、
その平面と光の反射率を異にする複数の領域とからなる
座標情報板を提供することである。
[実施例] 以下、添付図面に従って本発明に係る一実施例の座標入
力装置を詳細に説明する。
第1図は本発明に係る一実施例の座標入力装置の外観を
示す斜視図である0図において、1は黒い面2に複数の
白い円3がマトリックス状に描かれた情報板、4は手動
により情報板l上を自在に移動し、板上の模様を光学的
に検出することによりその移動量と移動方向の情報をめ
て出力する操作部である。
82図は情報板1の一部表面を拡大して示す部分拡大図
である。図において、マトリックス状に配置された白い
円3の各中心は等間隔aになっている。従一つで操作部
4の光学系が1つの円から他の円に移動したことを検出
すれば情報板1のX軸又はY軸について操作部4が1単
位移動したことが分る。1単位(a)の大きさは操作部
4の操作に適した移動範囲と関連して妥当な大きさのも
のに決められる。1単位が大きければ操作部を大きな量
移動しても少ない座標情報しか得られないか□ら操作性
が低下する。また1単位をあまり小さくするとかえって
検出が敏感になり、操作部4の僅かな振動でも座標情報
を発生してしまうから操作性を不安定にさせる。従って
最も典型的なものは操作部4の1単位の移動が画面上の
1ドツトの移動に対応する場合であり、且つその画面全
体の移動を適当な大きさの情報板上で操作可能とするこ
とである。
本実施例の情報環1は円3の内側を白として面2を黒と
したがその逆であっても良い。またその色彩も白と黒の
2色に限るものではない。要するに円3の内側と面2の
反射率が相対的に異なる構造のものであれば本発明の目
的を十分に達することができる。
第3図は操作部4の原理的な構成を示す断面図である。
図において、操作部4は使用の際に手の平で握り込むよ
うな頭部41を有する。また操作部4の下側には適当な
広さを有するすべり面42が設けられており該操作部4
はすベリ面42を介して情報板lの面上を移動自在であ
る。操作部4の内側に設けられた5、9.6は情報板l
上に光線束を照射する発光部である。例えば光源とじて
LED、タングテンランプ、レーザ等の発光素子を用い
ることができる。或いは単一の発光素子を光源として用
いその光を光フアイバスコープなどを用いて複数光路に
分散して導き、光フアイバスコープの端面を各発光部の
位置に配するようにしてもよい。また10,14.11
は情報板1上で反射した光線束を検出する受光部である
。受光部には例えばフォトダイオード、フォトトランジ
スタ、Cds等が用いられる。こうして各発光部5.9
.6から照射された光は情報板1の表面で反射されて各
受光部10,14.11に入射するよう光学系A、B、
Cが構成されている。図のように操作部4がある1つの
円すの真上にあるときは、発光部9から発射された光は
その全部が受光部14に入射し、他の発光部5と6から
発射された光はほぼその半分が面2の黒によって吸収さ
れ、残りの半分が受光部10と11に入射する関係にあ
る。従って操作部4の位置が左右(X軸)方向に僅かで
もずれれば光学系Bについては全く影響がないが光学系
AとCについては正反対の状態に移行することが理解さ
れる。
さて、このような光学系はX軸とY軸について必要にな
る。第4図は操作部4内の光学系の原理的構成を示す斜
視図である。今、仮に操作板1のX軸を図の方向に想定
した場合はこれと直角に交わるY軸上の位置に光学系り
とEが対応するよう設けられている。これら光学系り、
B、Eの構成と配置は第3図において述べたものと同様
である。即ち、光学系りは発光部7と受光部12とから
成り、光学系Eは発光部8と受光部13とから成ってい
る。そして中心の光学系Bが円3の中心に当るときは他
の4つの光学系A、C,D、Eは円3のほぼ円周上に当
るようになっている。このような構成により情報板1の
X軸に対してもY軸に対しテモ同様のアルゴリズムでそ
の移動量の検出や移動方向の検出が行なえることになる
尚、操作部4の実際上の使用に際しては情報板l上に想
定したX軸とY軸に対して操作部4の光学系に想定した
X′軸とY′軸が重ならない状態は十分に起る。このよ
うな状態は操作部4の持ち方や操作部を移動する手の先
の回動運動によって引き起こされる。しかしこの場合で
も情報板1上の検出対象物は円であるから軸方向の重な
りが多少ずれても何ら問題とはならない。このように操
作部4は機械式の部分を含まないから精度の高いものが
容易に構成でき、且つその精度は長い間の使用によって
も失われない。また内部の光学系は操作部4により囲ま
れているから外部からの光は実質的に遮断され、外乱と
はなり得ない。また光学系は電磁界による影響も受けな
い。
上述した操作部4が情報板1上を移動されるときは夫々
の光学系から特徴的な検出信号が発生される。第5図は
このような検出信号を処理して操作部4の移動量と移動
方向とをめる構成を示すブロック図である。また第6図
は情報板l上で操作部4を現位置からX軸の正方向に4
単位及びY軸の負方向に2単位移動させた場合の各部の
信号波形を示す図であり、第7図は操作部4を第6図と
逆の方向に移動させた場合の各部の信号波形を示す図で
ある。以下これらの図を参照して本実施例装置の動作を
説明する。
第5図には円3の中心に位置された受光部14とその円
周上に位置された受光部lO〜13が示されている。情
報板lのX軸に対応する受光部10と11が出力する信
号VlとVrは夫々差動増幅回路15の正と負の入力端
子に入力されており、差動増幅回路15の出力端子から
はその差分出力信号Vx (=Vu−Vr)が出力され
る。従って、図のように受光部lOと11が円3上に左
右対称に位置するときは差動増幅回路15の出力がOポ
ルトであり、また操作部4が少し左にずれると−Vxの
信号を出力し、少し右にずれると+Vxの信号を出力す
る。この関係に従って操作部4を情報板l上で左右方向
に移動させた場合の信号波形は第6図(b)と第7図(
b)の信号Vxにより示されている。ここで時間軸tは
第6図(b)と第7図(b)とにおいてその向きが逆に
なっていることに注意されたい。操作部4の移動方向に
あわせて時間軸Eを設けその方向に信号VXを表わした
からである。後述する他の信号の場合についても同様で
ある。
差動増幅回路16からは差分出力信号Vy(=Vu−V
d)が出力される。操作部4が図の位置から少し上にず
れると差動増幅回路16は−vyの信号を出力し、少し
下にずれると+vyの信号を出力する。この関係に従っ
て操作部4を情報板1−にで上下方向に移動させた場合
の信号波形は第6図(b)、(c)と第7図(b) 、
 (c) +7)信号vyにより示されている。
受光部14からの信号はそのまま信号Vmとなる。受光
部14は操作部4の光学系Bが円3の上を移動中である
間+Vmの18号を出力する。
17〜19はヒステリシス特性を持たせた波形整形回路
である。各信号Vx 、Vy 、Vmは夫々の波形整形
回路17.18.19を通されて矩形波信号vx’ +
VY ′、Vm’に整形される。ヒステリシス特性を持
ったスレッシュホルドレベルは例えば第6図(b)及び
(C)のレベル33〜38によって示されている。第7
図(b)及び(C)について右同様である。このスレッ
シュホルドレベルとの関係において信号Vxがレベル3
3を正の方向に越えたときは波形整形回路17の出力端
子に+1の信号を出力し、信号Vxがレベル34を負の
方向に越えたときはその出力端子に−1の信号を出力す
る。信号vyと矩形信号vy′との関係についても同様
である。また信号Vmは受光部14が円3の上にあると
きだけ正であり面2の上にあるときはOポルトである。
従って波形整形回路19の出力端子に現れる矩形信号V
m′は受光部14が円3の上にあるときだけ+1の信号
であり面2の上にあるときはOポルトの信号である。
以上の各信号を第6図(b)、(C)と第7図(b)、
(C)について対比すると以下のことが分る。先ず矩形
信号Vm’については時間軸tにそって操作部4がどち
ら方向に移′動した場合でもそのタイミング、レベルに
差異を生じない。しかし矩形信号Vx’については差異
を生じる。これは光学系A、Cの各検出信号を一定の極
性をもって差動増幅回路の差分入力としたことと、その
差分出力信号をヒステリシス特性のある波形整形回路で
矩形化したことによる結果である。この差異に基づいて
、方向検出回路22は矩形信号Vm’の各立ち下がりで
矩形信号■x′のレベルを調べそのレベルが+1であれ
ば操作部の移動方向を正方向と、またそのレベルが−l
であれば操作部の移動方向を負方向と判断する。X軸の
移動量検出回路20は矩形信号Vx’についてその立ち
上がり又は立ち下がりを検出して計数し、1単位の整数
倍の移動量をめる。またもし立ち上りと立ち下りの両方
を計数するよ−うにすれば計数結果が奇数となったとき
に1単位の1/2の大きさまで移動量を検出できること
になる。Y軸の方向検出回路23及び移動量検出回路2
1についても同様である。こうして情報化された移動量
と移動方向のデータ42τ45はシリアル変換器24を
介してホストコンピュータ25に送られる。このように
情報化された移動量と移動方向をめる構成を操作部4内
に設けておくとホストコンピュータ25には最終的にめ
た移動量と移動方向のデジタル信号のみを送信すれば良
いから常に信頼性の高い座標情報入力が行なえる。
尚、上述した本実施例では受光部10−14にディスク
リートな受光素子を用いたがこれに限るものではない。
例えば各受光部の位置に光フアイバスコープの端面を配
し、夫々の端面で受光した光を別の場所に導いて光電変
換素子(CCDラインセンサ)で読み取ることも可能で
ある。また発光部にも光フアイバスコープを使用可能で
あることは前に述べた。こうすれば受光素子のみならず
発光素子の選択、配置の自由度が高まり操作部先端の検
出部形状をペン先のように細くすることもできる。しか
も素子取付や調整が容易になるばかりでなく検出信号を
光で導びけば電磁気的外乱に対しても強くなり信頼性も
向上する。
また移動量検出を前述の矩形信号Vx′及び■y′の各
エツジを計数して行なう際に、それを立ち上かり又は立
ち下がりについて計数するか、或いは立ち上がりと立ち
下がりの両方について計数するかを選択するスイッチ手
段を設けることによって移動量検出の分解能をコントロ
ールするようにもできる。
[効果] 以上述べた如く本発明によれば、情報板の模様は円であ
るから小さな円のものまで精度の高いものが容易に構成
できる。しかも操作部はこの円模様を読み取りの基礎と
するから使用に際し操作部のxY軸が情報板のxY軸か
ら多少ずれても読取精度に影響を与えない。また線模様
と異なって円自体は多少かすれてもその部分を読み飛ば
す心配がない。この意味で円は図形的に強いといえる。
また操作部の検出方式は光学式であり機械式の部分を一
切含まない。従って摩耗部が無く高い読取精度がいつま
でも保たれる。また光学式の検出方法を採用しているか
ら電磁的ノイズ等の外乱による影響を受けることも無い
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る一実施例の座標入力装置の外観を
示す斜視図、 第2図は第1図の情報板の一部表面を拡大して示す部分
拡大図、 第3図は操作部の原理的な構成を示す断面図、第4図は
操作部内の光学系の原理的構成を示す斜視図、 第5図は光学系の検出信号を処理して操作部の移動量と
移動方向とをめる構成を示すブロック図、 第6図(a)〜(c)は情報板上で操作部を移動させた
場合の各部の信号波形を示す図、第7図(a)〜(e)
は操作部を第6図と逆の方向に移動させた場合の各部の
信号波形を示す図である。 ここで、1・・・情報板、2・・・面、3・・・円、4
・・・操作部、5〜9・・・発光部、lO〜14・・・
受光部である。 特許出願人 キャノン株式会社 第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)情報板と該情報板上に習接して移動自在に構成さ
    れた操作部を備える座標入力装置において、複数の円が
    その内側と外側とで反射率が異なる。ようにしてマトリ
    ックス状に設けられた情報板と、該情報板に光線束を照
    射する発光部と該情報板からの反射光線束を検出する受
    光部から成る複数の光学系を前記円の形状に対応させて
    設けた操作部を備えることを特徴とする座標入力装置。
  2. (2)複数の光学系の内特定の1つが円の中心位置に対
    応するとき、他の4つの光学系は前記円のほぼ円周上に
    あって且つ該円周を4等分するような位置に対応して設
    けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の座標入力装置。
JP59098537A 1984-05-18 1984-05-18 座標入力装置 Granted JPS60243728A (ja)

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JP59098537A JPS60243728A (ja) 1984-05-18 1984-05-18 座標入力装置
US06/733,390 US4712100A (en) 1984-05-18 1985-05-13 Coordinate inputting apparatus using multiple sensors

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JP59098537A JPS60243728A (ja) 1984-05-18 1984-05-18 座標入力装置

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JPS60243728A true JPS60243728A (ja) 1985-12-03
JPH0231415B2 JPH0231415B2 (ja) 1990-07-13

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