JPS60501676A - 電子光学マウスのための検知器 - Google Patents

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】 電子光学マウスのための検知器 ゛する　願の相互参照 これは、１９８１年５月１８日出願の米国特許出願箱２６４．４７８号であって 、今は１９８３年６月２８日に発行された米国特許第４．３９０，８７３号とな っているものの部分、＃２晩出願である。

１ＥＬ艷 マウスは典型的には可視ディスプレイシステムにおいて用いるための指示装置で あって、変換器がハウジングの移動を位置信号に変換し、その信号は可視ディス プレイシステムと関係付けられたカーソル〈位置表示機構）の動きを制御する。

より具体的には、本発明はラインのグリッド上のハウジングの位置を判断する検 知器に関するものである。

背景技術 米国特許第４．３６４．０３５号において、反射的表面上の２色のラインのグリ ッド上で動き得るマウスが開示されている。それらのラインは透光性インクで形 成されていて、２色のＬ　Ｅ　Ｄのような単色光の２重カラー光源によって照射 され、そのＬＥＤは１つの色から他方の色へ迅速かつ連続的に切換わる。光源の 色は表面上の２色・〉のグリッドのスペクトル透過性に適合するように選択され る。

典型的には、１組の平行で等間隔のラインが１つの色を有し、直交する組の平行 で等間隔のラインはもう１つの第２の色を有し、ラインの間は白またはメタリッ クの反射的表面であろう。照射された表面領域は、モの表面上で動き得るハウジ ング内の光検知器上で結像される。１つの色の光で反射中に、検知器は反射的視 野に対して暗く現われる他方の色のラインを識別する。ハウジング内の焦点領域 がラインを横切るとき、検知器はコントラスト比における変化を検知して、ライ ンの横断を表わす電気信号を生じる。

もしそれらのラインがグリッドに配列されでいれば、１つの色のラインの横断は 垂直距離を表わし、他方の色のラインの横断は水平距離を表わし得る。それらの 横断はカーソルを制御するためにＸとＹのレジスタによってカウントされ得る。

同じ特許が発明のもう１つの実施例を述べており、それによれば、２つの光源と 複数の検知器セルが備えられている。２重カラー光源において色を切換える代わ りに、第１の１対の検知器セルが１つの色に感応し、もう１つの１対の検知器セ ルは他方の色に感応づる。たとえば、２つのセルが水平方向の左右の検知のため に整列されて、２つの垂直なセルが垂直方向の上下運動の検知のために整列され 得る。先の実施例と異なって、この実施例は光源と検知器のクロッキングを必要 としない。

前述の特許において、検知された信号を採って、電圧源からの共通な参照信号と 比較される必要があり、その参照信号はしきい電圧として知られている。しきい 電圧は□マイクロプロセッサによって設定され得る。この絶対的なしきい技術の 欠点として、広い成分変化を補償する能力のないこと、低い信号ノイズ比、およ びしきいを確立する困難性などがある。

本発明の目的は、しぎい信号の利用を除去し、検知器セルの続出に必要な電気回 路を簡略化することである。もう１つの目的は、光学マウスのための検知回路の 信号ノイズ比を改善することによって、高い反射性のラインの必要性を除去する ことである。

発明の概要 上記の目的は電子光学マウスのための検知器セル構造で達成され、それは各方向 のために２対の検知器セルを用い、各２対は直線配列に整列されている。マウス がグリッド表面上を動くとき、グリッドのラインと間隔は、各セルがそれに隣合 うセルに関して９０°位相がずれるように、検知器セル上に結像される。互いに １８０°位相がずれている第１と第３のセルは１つの信号を生じるように差動増 幅器内で差引かれる。互いに１８０°位相がずれている第２と第４のセルは第２ の信号を生じるために差引かれる。この第２の信号は第１の信号と９０°位相が ずれている。位相の変位は、各検知器セルによって結像される領域に関するライ ンと間隔の幅を制御することによって決定される。２つの隣合うセルは１つの間 隔またはラインのみを結像することができ、次に隣合うセルはこれらの逆を結像 する。したがって、第３のセルにおいて第１のセルと１８００位相の異なった信 号を生じ、第４のセルにおいても第２のセルと１８０°位相の異なった信号を生 じる。

このパ差分技術″は、多重カラーグリッドパッドを用いることによって２次元の トラッキングに拡張し得る。７つのセルのみを必要とするように、１つのセルは 共有し得る。

我々は差分機構を用いるので、反射表面は種々の方法でプリントし得る。たとえ ば、青の水平線と黒の垂直線、または交差点で強度がパ２倍の黒″になるような 黒の水平線と黒の垂直線などである。したがって、この場合１色の光のみが必要 である。

要約覆れば、パッド上の色の多重の濃淡を利用することがこの技術を他のすべて の技術から区別するものである。

３つのレベルのコントラストが必要であって、２つはラインのためであり、１つ は間隔のためである。差分信号の利用によって、光源と線の色との選択において 自由度が増大する。

もう１つの方法は単色の光と単色のラインを用いる。しかし、ラインの交点はラ イン自身より濃くなければならない。検知器は差分技術を用いるので、直交する 組のラインは共通モードの信号として現われる。再び、３つのレベルのコントラ ストが必要とされ、１つはラインのためであって、１つは交点のためであって、 １つは間隔のためである。

交互の対のセルは同じ方向に整列されており、コントラスＩ〜差を測定するため に同じ差動増幅器へ接続されている。

この接続手段によって、しきい電圧が除去される。１つの方向に４つのセルを備 え、垂直に交差覆る方向にも４つのセルを備えることによって、２対の出力信号 が得られ、１対は水平方向の左右に対応し、１対は垂直す向の上下に対応する。

これらは同じ出力であって、はとんどのマウスに標準的なものと考えられる。そ のような信号は、カーソルまたはそのようなものを制御するのに適している。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による検知器を有する電子光学マウスの側面図である。

第２図は第１図の装置とともに用いるためのグリッドパターンの一部の平面図で あり、第１図の検知セル配列によって観察される領域の相対的な寸法をグリッド パターンとの関連において示している。

第３図は第２図の７つのセルの検知器で用いられる回路の電気的ダイヤグラムで ある。

発明の実施例 第１図を参照して、光学マウス１１は光源１５ならびに検知器２５を内蔵するハ ウジング１３を備えている。ハウジングは人の手によって掴まれ、カーソルのよ うな装！を動かす必要のある方向と範囲に対応して、表面１７上で任意の方向に 押される。ハウジング１３は手の平に適合し、表面１７に接触する低摩擦の脚部 １９を有している。

光源１５は発光ダイオードＬＥ［）であって、表面１７上のスポット２０の方へ 下向けられている。光源は、表面上にラインパターンを形成する色付きの２組の ラインが検知器上Ｃ異なって現われるような色の光でな【プればならない。

この目的のために、２つの光源が好ましく、各々が異なった色を有している。こ の代わりに、２つの色に交互に変化する単一の光源を用い得る。１つの色の光は 、１組のラインによってほとんど吸収されてわずかに反射されるだけであるべき であるが、他方の組のラインによってはわずかに吸収されるだけであって適度に 反射される。他方の色の光も同様に挙動するが、第２の組のラインによってほと んど吸収されるものである。適度な反射性のラインのみが多重検出器セルによっ て観察されるので、そのようなセルはペアにされてもよく、そのペアの各要素は １つの組のラインを検知する。

光源１５は支持チューブ２１内に装着された発光ダイオードである。検知器２５ はスポット２０に焦点の合ったレンズ２４を有する光の漏れないチューブ２３内 に装着されている。レンズ２４はスポット２５から反射された光を検知器２５上 に向ける。検知器は光学信号に対応して電気信号を出力し、その電気信号はライ ン２７で受取られる。

第２図は表面１７の一部を示している。その表面は白または反射的なバックグラ ンド上の１または２の透光性の色を有するラインのグリッドからなっている。１ 組の互いに隔てられたラインである垂直のライン３１は第１の色を有している。

もう１つの組の互いに隔てられたラインである水平のライン３３は第２の色を右 している。直線状の検知器セル配列によって形成されるラインの像は、それらの 像が各方向における２つのラインの寸法にわたるようなものである。換言すれば 、２つのセル、または２つのセルによって結像された対応する領域は、１つの間 隔またはラインの幅にわたり、列内の次の２つのセルは次のラインまたは間隔の 幅にわたる。セル１と３は同一のラインまたは間隔を結像することはできないが 、１つのラインと１つの間隔を結像しなければならない。セル２と４についても 同じことが言える。セル１から４までは直線配列を形成し、Ｘ−Ｙ運動をエンコ ードするために直交する直線配列が必要である。２つの直交する配列は、それら ２つの配列が重なるならば、共通な１つのセルを共有し得る。１列内の４つのセ ルはコントラストをなしているラインを完全に結像する。

周期的に、これは３６００に対応し、各検知器は同じ列内の隣のセルに関して９ ０’位相のずれた光学信号を受取る。

垂直ライン３１と水平ライン３３はほぼ同じ幅を有している。ラインの間隔３２ は１つの色を有しており、その色は検知器においてコントラストによってライン から識つ別され、幅はラインの幅とほぼ等しい。典型的には、ライン幅は、ライ ンが２つの隣合うセルによって結像される限り、１０分の数ミリメータであろう 。

もし交差点が異なった色であるならば、グリッドの２っの色は実際には同じ色で あってもよい。これは、ラインが色を有するならば、交差点と隣のグリッドライ ンとの間でコントラストを生ずる必要がある。すべての例において、３つのレベ ルのコントラストが必要である。１つの場合には、その３つのレベルはラインの ２つの異なった透明な色とラインの間の空間によって達成される。もう１つの場 合、３つのレベルは同じ色のラインと、重なりによる異なった色の交差点と、ラ イン間の空間によって蓮成される。

この単一色技術の１つの欠点は、マウスが４５°以上回転される場合には軸が切 換ねることである（すなわち、水平セルが垂直運動を感知する）。垂直ラインに 対して異なった幅の水平ラインを用いることによって回転の問題を除去し得る。

たとえば、水平ラインを１ｍｍ幅で１ｍｍ間隔にし、垂直ラインを０．５ｍｍ幅 でＱ、５ｍｍ間隔にする。検知器セル上の像は、検知器セル自体が非対称であろ うように、非対称であろう。

２色のラインの場合、各検知器配列はフィルタされ、観察されることになってい るラインのみを１つの強度レベルで結像し、他のラインと間隔は他の強度レベル で結像される。検知器配列はセルの２つの列４３と４５で形成されており、それ らの列は第２図において垂直と水平のグリッドライン３１と３３の方向に対応し た方に延びている。第２図において、検知器セルは大きく拡大されており、それ らのセルはＣＯＤ配列のトランジスタであり得る。本発明の目的のために用いら れ得る検知器セルの数には上限がないが、推薦される下限は７つのセルであって 、１つのセルは列４３と列４５の両方に共通のセルである。そのような１つのセ ルを共用しないならば、８つのセルが必要である。

第３図はセルの電気的接続を示している。差動増幅器３７．３８．３９．および ４０の各々は１対のセルに接続されている。差動増幅器３７はセル５１と５３に 接続されている。差動増幅器３８は交互のセル５２と５４に接続されている。差 動増幅器３９はセル６１と６３に接続されている。差動増幅器４０はセル５３と ６４に接続されている。

交互のセルを差動増幅器に接続することによって、セル間に十分な間隔が存在し 、１対のうちの１つのセルが１つのラインを検知しているとき、他方のセルは隣 の空間を検知している。もし隣接するセルが１つの差動増幅器に接続されている ならば、両方のセルがラインまたは間隔を検知することがあり得るであろうが、 今の場合はそうではない。

セルの間隔は、交互のセルの両方が１つのラインを同時に検知し得ないようなも のでなければならない。もし間隔がラインと同じ寸法であれば、２つの交互のセ ルは１つの間隔を同時に検知し１ｑる筈がない。したがって、この検知器セルパ ターンはラインと間隔のコントラスト比を識別することによってラインの横断を 検知するようにされ、コントラストは信号の位相のずれを差引（ことによって高 められる。ラインの交差点は検知器配列内で見られるラインパターンの特有の色 を維持する。

反射能における差を表わす光学信号はセルによってピックアップされ、電気的に 差引かれる差動増幅器へそれぞれ対応するラインに沿って伝送される。たとえば 、セル５１と５３は、ライン７１と７３に沿って、電気信号を差動増幅器３８へ 伝送する。セル６１と６３は、ライン７５と７７に沿って、差動増幅器３９へ電 気信号を伝送する。セル５３と６４は、ライン７６と７８に沿って、差動増幅器 ４０へ電気信号を伝送する。差動増幅器は、出力ライン８１゜８２．８３．およ び８４に沿って出力信号を発生する。これらの出力信号は、水平方向の左右と垂 直方向の上下の信号に対応する。これらは、それぞれＨＡ、ＨＢ、ＶＡ、および ＶＢと名付けられる。

もし、たとえば２色のＬＥＤｓからのような２色の照明が用いられ、かっただ１ つの検知器が用いられる場合、その検知器はクロック信号を用いるｔ−Ｅ　Ｄ　 ３間で時間マルチプレクスされる。ラッチ回路８５は、それぞれの差動増幅器３ ７．３８，３９．ｃ９よび４０へ電気的に接続されたラッチ８６，８７，８８． および８９を有する。それらの差動増幅器からの出力は、ライン９１に沿ったク ロック信号によってリクエストされるまで、ラッチ回路内に保持される。ライン の横断を表示するラッチされた信号はカウンタ９３へ伝送され、それらのカウン タは商業的に入手可能であって、マサチューセッツ州ケンブリッジのＬＩＳＰＭ ａｃｈｉｎｅ社によって製造されたコンピュータまたはマサチューセッツ州ケン ブリッジのＸ　ｅｒｏｘ社およびＢＢＮ社によって製造されたコンピュータの例 がある。これらのコンピュータは多くの機械的なマウスのためのコードを受入れ ることが知られており、このコードはそのようなマウスによって生ぜられるもの と同一である。カウンタ９３の出力は、次にビデオディスプレイまたはビデオ端 末装置上に表示されるカーソルへ供給される。

本発明において、マウスの対角方向の運動は問題とはならないことに注目すべき である。それは、水平方向と垂直方向の運動が完全に直交していて別個に報告さ れるからである。差動増幅器３７と３８は水平方向における動きを検知するため に専有されることに注目されたい。同様に、差動増幅器３９と４０は垂直方向に 専用される。

検知器配列は差動増幅器に接続されて示されている。しかし、個々のセルはコン トラスト差を生じる他のセンサへ接続し得るであろう。そのようなコントラスト 差はラインの横断として判断され、そのようなラインの横断のカウントはカーソ ル運動を制御する。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　光学マウス検知器システムであって、前記システムは、 ２組のラインを有する表面を備え、その１組のラインは互いに隔てられていて他 方の組と交差し、各組のラインは特定の色と予め決められた幅とを有し、前記ラ インと間隔はコントラストの３つのレベルを有し、その３つのレベルはラインの ための第１のレベルとラインの交差点、のための第２のレベルと間隔のための第 ３のレベルを含み、前記システムは、前記表面に関して動き得る検知器セルの２ つの直線配列をさらに備え、その各直線配列は前記表面から１つのラインと１つ の間隔を結像することができ、その１つの直線配列は前記２組の交差するライン の１つの方位と平行であり、その第２の直線配列は他方の組の方位と平行であり 、前記検知器セルは１つのラインの幅を結像するために同−直線配列内の２つの 隣接する検知器セルに関連する光学手段を有し、その１つのラインは前記２つの 隣接するセルを含む検知器配列に平行でない組のラインの１つであり、 前記システムは、コントラスト差を測定するために前記表面上を動き得る手段を さらに備え、前記手段は同−直線配列内の隣接しない２つの検知器セルからの入 力を有し、前記手段はコントラスト差における変化に対応するラインの横断を信 号で知らせるためにコン１ヘラスト差を表わす出力を有することを特徴とする光 学マウス検知器システム。 ２、　前記ラインの２つの組は異なった透光性の色を有していることを特徴とす る請求の範囲第１項記載のシステム。 ３、　前記ラインの２つの組は同じ色を有しているが、前記ラインの交差点は異 なった色を有していることを特徴とする請求の範囲第１項記載のシステム。 ４、　各直線配列におけるセルの数は４であることを特徴とする請求の範囲第１ 項記載のシステム。 ５、　前記２つの直線配列は１つの共通なセルにおいて重なっており、セルの全 数が７であることを特徴とする請求の範囲第４項記載のシステム。 ６、１つの直線状配列にあるセル上に形成される像は他方の直線状配列のセル上 に形成される像と寸法が等しいことを特徴とする請求の範囲第１項記載のシステ ム。 ７、　１つの直線状配列内のセル上に形成される像は他方の直線状配列のセル上 に形成される像と寸法が異なることを特徴とする請求の範囲第１項記載のシステ ム。 ８、　前記コントラスト測定手段は差動増幅器であることを特徴とする請求の範 囲第１項記載のシステム。 ９、　光学マウス検知＆システムであって、前記システムは、 可動のハウジング内に配置された光源を備え、前記光源は前記ハウジングが移動 する表面−ヒにフォーカスされたビームを有し、前記表面は個々のライン間の間 隔を伴なって互いに直交する第１と第２の組のラインを有し、前記２組のライン と間隔は３つのレベルのコントラストを有し、その３つのレベルは前記ラインの ための第１のレベルと前記ラインの交差点のための第２のレベルと前記間隔のた めの第３のレベルを含み、 前記システムは、検知器セルの２つの直線状配列を有する検知器をさらに備え、 その各々の直線状配列は前記直交するラインの各々に平行であり、前記検知器は 前記表面の２つの隣接する領域からの光を検知するだめの光学手段を有し、前記 ２つの隣接する領域は異なったコントラストレベルを有していて、それによって 、コントラス］−における変化がラインの横断を示し、 前記システムは、前記ラインの横断をカウントするために前記検知器に接続され たカウント手段をさらに備えたことを特徴とする光学マウス検知器システム。 １０、　前記２つの直線状配列の検知器セルにおけるセルの全数は７であること を特徴とする請求の範囲第９項記載のシステム。 １１、　各方向における検知器セルの数は４であることを特徴とする請求の範囲 第９項記載のシステム。 １２、　前記ラインの２つの組は異なった透光性の色を有することを特徴とする 請求の範囲第９項記載のシステム。 １３、　前記ラインの２つの組は同じ色を有するが、前記ラインの交差点は異な った色を有することを特徴とする請求の範囲第９項記載のシステム。 １４、　光学マウス検知システムであって、前記システムは、 受動的で位置的に関係付けられた交差するラインのパターンを有する表面を備え 、それらのラインの第１と第２のグループおよびそれらのライン間の間隔は検知 器に異なったコントラストのレベルを表わし、 前記システムは前記表面上で可動のハウジングをさらに備え、そのハウジングは 前記表面に向けられた光源を有し、前記ハウジングは異なったコントラストのレ ベルを有する表面の２つの隣接する領域を結像して識別するための手段とともに 装着された検知器をさらに有し、前記検知器は前記ラインの第１のグループの第 １のラインと整列したセルの第１の列と前記ラインの第２のグループの第２のラ インと整列したセルの第２の列を含み、前記セルの第１と第２の列は前記コント ラストレベルにおける変化に対応したラインの横断を検知するために差動増幅器 に接続された同じ列内の交互に隔てられたセルを有していることを特徴とする光 学マウス検知器システム。 １５、　前記ラインの第１と第２のグループは直交するラインであって、前記検 知器セルの第１と第２の列は直交していることを特徴とする請求の範囲第１４項 記載のシステム。 １６、　前記検知器セルの２つの列は交差しており、前記第１と第２の列におけ る検知器セルの全数は７であることを特徴とする請求の範囲第１４項記載のシス テム。 １７、　前記セルに接続されている差動増幅器の数は４であり、２つの差動増幅 器は各列におけるセルに接続されていることを特徴とする請求の範囲第１４項記 載のシステム。 １８、　前記ラインの２つの組は異なった透光性の色を有していることを特徴と する請求の範囲第１４項記載のシステム。 １９、　前記ラインの２つの組は同じ色を有しているが、前記ラインの交差点は 異なった色を有していることを特徴とする請求の範囲第１４項記載のシステム。