JPS61294536A

JPS61294536A - 位置情報入力装置

Info

Publication number: JPS61294536A
Application number: JP60137259A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Harada; 原田　佳明; Atsushi Sogami; 淳曽我美; Ryota Shimizu; 亮太清水
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-06-24
Filing date: 1985-06-24
Publication date: 1986-12-25

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】産業上の利用分野本発明は、操作板上において２次元的に描く手書き図形
などをコンピュータにオンラインで入力する場合などに
使用して有効な位置情報入力装置に関するものである。

従来の技術従来、手動操作にともなって平面上を移動する物体に付
属された球体の動きを信号に変換して、その物体の位置
情報を得、その位置情報をコードなどを通してコンピュ
ータなどに入力する装置として第４図および第５図に例
示するものが考えられている。例えば、ＵＳＰ３８３５
４６４など。これを説明すると、第４図は従来の位置情
報入力装置の一部切断縦断面図、第５図はその一部切断
平面図である。それらの図面において、１は把持可能な
ハウジングであり、その内部には球体２が転勤可能に納
められており、かつ、その球体２の下部は、ハウジング
１の底部に設けられた開口３より下方へ突出して、載置
平面４と接するようになっている。

また、上記ハウジングｌは、上記球体２と、ハウジング
１の底面部に転勤自在に設けられた複数個のボール５に
よって、載置平面４上で移動自在に支承される。

上記球体２は、その周囲の近傍に配設された４つのアン
グル５ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにそれぞれ回転自在に設け
られたローラ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに接することで水
平方向の位置が規制され、また、ハウジングｌの内部中
央上面部に転勤自在に配されたボール８に上面中央部が
接することで上方向の位置が規制されている。９ａおよ
び９ｂはローラ７ａ〜７ｄのうち、回転軸の延長線が直
交する一対のローラ７ｂと７０の回転軸１０ａと１０ｂ
にそれぞれ連結されたポテンショメータであり、それら
は、ローラ７ｂ、７ｃの回転量に応じて抵抗値が変化す
るように構成され、かつ、図示していないがコードを通
してコンピュータの入力部に接続されている。

次に、この従来例の動作について説明する。

まず、入力操作者が手でハウジング１を把持して、載置
平面４上で動かすと、そのハウジング１の移動にともな
って球体２もＲ置平面４上を転勤する。すると、その球
体２の外周に四方から接触しているローラ７ａ〜７ｄも
回転するとともに、回転軸１０ａ、１０ｂも回転する。

この場合、球体２は、ハウジング１の移動方向と同方向
へ向かって転勤するとともに、ハウジング１の移動量に
応じた量だけ回転する。従って、ポテンショメータ９ａ
、９ｂによって、ローラ７ｂ、７Ｃの回転角を検出する
ことにより、ハウジング１の移動方向ならびに移動量に
応じた位置情報を検出することができる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記従来の位置情報人力装置においては
次のような問題があった。すなわち、位置情報入力装置
の操作中において、球体２の載置平面４上での移動は、
球体２がハウジング１内でローラ７ａ〜７ｄに押される
ことによってなされ、かつ、その球体２の回転運動は、
その球体２と載置平面４の間の摩擦力が球体２の接線方
向に働いて回転力となることによってなされる。ここで
、位置情報入力装置の操作速度を上げて、その移動の加
速度を大にすると、球体２の載置平面４上での移動に関
しては、球体２がハウジング１内で支持されているため
、位置情報入力装置と同じ加速度でもって移動するが、
球体２０回転に関しては、球体２と！３！ｘ平面４との
間の摩擦力はほとんど変わらないため、球体２の回転角
加速度はある限界値以上に上げることはできない。この
ため、位置情報人力装置の移動加速度がある一定値を超
えると、球体２の回転が追従しなくなり、球体２と載置
平面４との間にすべりが生じて、位置情報入力装置が載
置平面４上で実際に移動した距離と、位置情報入力装置
が球体２の回転から読み取った値とが異なるものとなる
。したがって、この従来の位置情報入力装置においては
、移動加速度があまり大にならないように、ゆっ（り操
作しなければならないという問題があった。

なお、上記従来の位置情報入力装置において、移動加速
度の上限値を大きくするためには、球体２を上から押し
つける力Ｆを大にして、球体２と載置平面４との間の摩
擦力を大にすれば良いが、しかし、このようにすると、
球体１の回転を妨げる方向に働く摩擦力も大となるため
、あまり効果は期待できない。

以上のように、従来の位置情報人力装置においては、載
置平面上で移動した距離と測定値が等しくなるためには
球体を、すべりを生じさせることなく転勤させる必要が
あり、このために位置情報入力装置をゆっくり操作する
か、または位置情報入力装置の上方から力を入れて操作
しなければならず、操作感の悪いものとなっていた。

本発明は、上述のような従来例の問題を解決するもので
あり、球体を極力すべらせずに転勤させて、実際の位置
情報入力装置の移動量と位置情報入力装置が読み取った
値を等しくさせるときの位置情報入力装置の操作加速度
の上限値を大にし、かつ操作感を向上させた位置情報入
力装置を提供するものである。

本発明の位置情報入力装置は、操作板上を転勤する位置
情報入力装置の球体及び、ハウジングに固定した底板の
材質を共に磁性体とするとともに、どちらか一方を磁化
（着［）するか、あるいは、球体及び底板にあけた穴に
固定したリング部材の材質を共に磁性体にするとともに
、どちらか一方を磁化（着磁）するように構成される。

作用上記構成により、球体と底板もしくはリング部材との間
に作用する磁力による吸引力によって、球体はハウジン
グより突出し、球体と操作板との接触に際し、球体を持
ち上げる反力に対抗し接触力を大きくする。その結果、
球体に働く回転力を大にして、球体の回転が追従する球
体の移動加速度の範囲を増大させ、操作感を向上させる
ようにしたものである。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第３図は本発明の一実施例の斜視図、第１図は同実施
例の一部切断側面図、第２図はその°一部切断平面図で
ある。それらの図面において、１１は位置情報入力器、
１２はその位置情報入力器１１を移動自在に載置可能に
した平板状の操作板である。ここで、上記位置情報入力
器１１は、把持可能なハウジング１３と、そのハウジン
グ１３の一構成要素ともなる底板１３ａと、前記底板１
３ａを含むハウジング１３を前記操作板１２上で所定間
隙あけて移動可能に支承するために前記底板１３ａの下
面部に転勤自在に配設されたスチールボールなどのボー
ル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、下部が前記底板
１３ａに穿設された円穴１５から下方へ突出して前記操
作板１２の面上に接するように、前記ハウジング１３内
に転動可能に配設された球体１６と、その球体１６の水
平方向の移動を規制するように、その外周の４点におい
て、すなわち上方から見て９０度の離間間隔をあけて四
方から接するように回転自在に配されたゴムローラなど
のローラ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ。

１７ｄと、それらのローラ１７ａ　〜１７ｄを底板１３
ａ上で回転自在に支持するように、それらの軸１８ａ、
１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを支承する支持部材１９ａ、１
９ｂ−１９ｃ、１９ｄと、前記ローラ１７ａ　〜１７ｄ
のうち、回転軸の延長線が直交するローラ、例えば１７
ｂと１７Ｃの軸１８ｂと１８ｃに連結されて、それぞれ
のローラ１７ｂ、１７Ｃの回転角を検出し、電気信号と
して得る位置情報検出手段であるところのエンコーダ２
０ａ、２０ｂを含めて構成されている。なお、２１は前
記エンコーダ２０ａ、２０ｂによって得られた位置情報
をコンピュータ等の機器に伝送するためのコードである
。なお、このコード２１に代えて、赤外線等を利用した
ワイヤレス方式の情報伝送手段を採用しても良い。

ここで、前記球体１６および前記底板１３は、共に磁性
体で構成され、かつ、いずれか一方は磁化（着磁）され
ている。これは、位置情報入力器１１を操作板１２上に
載置したときに、球体１６が持ち上がる反力を受けるの
に対抗した力を、両者の磁力によって発生させ、球体１
６が操作板１２上に押し付けられるようにするためであ
る。

また、前記底板１３ａに穿設した円穴１５の内径は、球
体１６の外径よりも小さくして、位置情報入力器１１を
持ち上げた時に球体１６が不要に脱落しないようにしで
ある。さらに、前記ローラ１７ａ〜１７ｄは、位置情報
入力器１１を操作板１２上に載置した場合に、それらの
ローラ１７ａ〜１７ｄの中心と球体１６の中心を結ぶ直
線が操作板１２の上面と平行になるように設けられてい
る。

第６図は前記エンコーダ２０　ａ　（２０ｂ　）の構成
例を示した図である。同図において、前記ローラ１７ｂ
　（１７ｃ）の軸１８ｂ　（１８ｃ）に取付けられて、
ローラ１７ｂ　（１７ｃ）と一体的に回　転する遮光板
２２は光を透過させない材質で形成されており、この遮
光板２２には、円周上に等間隔に多数のスリット２３が
設けられている。一方、前記遮光板２２のスリット位置
に対応して、遮光板２２をはさむようにして、発光ダイ
オード２４とフォトトランジスタ２５が設けられている
。発光ダイオード２４には、第７図の回、路図に示すよ
うに、常時一定の光量で発光するように電源２６から一
定の電圧が加えられている。また、フォトトランジスタ
２５は、受ける光量によって端子２７に得られる出力電
圧が変化するようになっている。したがって、フォトト
ランジスタ２５と発光ダイオード２４の間の遮光板２２
のスリット位置が変化すると、それを透過する光量が変
化するため、フォトトランジスタ２５の出力電圧も、そ
れに従って変化する。

以上のことより、遮光板２２が軸１８ｂ　（１８ｃ）と
ともに回転すると、端子２７に現われる出力電圧は第８
図（ａ）に示すように変化する。

また、このエンコーダ２０　ａ　（２０ｂ　）には、遮
光板２２をはさんで、もう−組の発光ダイオード２８と
フォトトランジスタ２９が第６図に示すように設けられ
ている。この発光ダイオード２８とフォトトランジスタ
２９の配設位置は、フォトトランジスタ２９の出力電圧
がフォトトランジスタ２５の出力電圧と位相が概ね９０
°異なる位置に設けられている。しに設けられている。

したがって、例えば、遮光板２２が第６図に示す矢印Ａ
方向に回転した場合、フォトトランジスタ２５の出力電
圧が第８図（ａ）のようになるのに対して、フォトトラ
ンジスタ２９の出力電圧は、第８図（ｂ）のようにフォ
トトランジスタ２５の出力電圧に対して位相が９０°遅
れた形で変化する。逆に、遮光板２２が第６図に示す　
矢印Ｂ方向に回転すると、フォトトランジスタ２９の出
力電圧は、フォトトランジスタ２５の出力電圧に対して
位相が９０°進んだ形で変化する。フォトトランジスタ
２５．２９の出力電圧はコード２１によって、それぞれ
第９図に示すように増幅器３０．３１によって増幅され
た後、波形整形器３２．３３を通して矩形波に波形整形
される。その後、位相比較器３４によって、２つの信号
の位相を比較することにより、遮光板２２の回転方向を
検出するとともに、どちらか一方の信号の波の数を演算
器３５によって加算することにより、遮光板２２の回転
角を検出することができる。なお、演算器３５によって
検出された信号はコンピュータ本体に供給されて処理さ
れる。

以上の構成により、ローラ１７ｂ、１７ｃの回転方向お
よび回転角を検出することができる。

次に、本実施例の操作ならびに動作について詳しく説明
する。まず、位置情報入力器１１を操作板′１２上に載
置して操作移動すると、球体１６もその移動方向に応じ
て転勤する。このとき、球体１６は、それ自体の自重と
、底板　１３ａとの間で作用する吸引力とによって、操
作板１２上に押し付けられ接触を保つ。また、このとき
、球体１６の回転方向は位置情報入力器１１の移動方向
と一致している。そして、球体１６が回転することによ
り、その球体１６と接しているローラ１７ａ〜１７ｄも
回転するが、このとき、各ローラ１７ａ〜１７ｄは球体
１６の進行方向と、それぞれのローラのなす角度に応じ
た回転量で回転する。すなわち、球体１６が操作板１２
上で移動した距離をＬとし、球体１６の進行方向とロー
ラ１７ｃとのなす角をθとすると、ローラ１７Ｃが周上
で移動した転が°り距離は、Ｌ　ｃｏｓ　θとなり、ま
た、ローラ１７ｂが周上で移動した転がり距離はＬ　ｓ
ｉｎ　θとなる。このとき、ローラ１７ｂ、１７ｃの回
転角は、それらのローラが周上で移動した転がり距離に
応じた値となる。ここで、球体１６の中心とローラ１７
ｃの中心を結ぶ直線をＸ軸とし、球体１６の中心とロー
ラ１７ｂの中心を結ぶ直線をｙ軸とすると、前述のロー
ラの周上での移動距離の値は、ちょうど、球体１６がＸ
軸方向、ｙ軸方向に移動した距離とそれぞれ等しくなる
。したがって、ローラ１７ｂ、１７ｃの回転角をエンコ
ーダ２０ａ、２０ｂにより検出することにより、球体１
６の移動方向と移動量をＸ軸方向とｙ軸方向に分けて測
定することができる。

従って、エンコーダ２０ａ、２０ｂによって検　出され
た信号を前述の第９図の回路を通して処理することによ
り、それぞれの回転角に応じた信号が発生され、更にこ
の信号をコンピュータ本体に入力、することによって、
位置情報入力器１１の移動軌跡の位置情報を与えること
ができる。

以上のように、本実施例によれば、球体１６及び底板１
３ａを磁性体とし、いずれか一方を磁化（着磁）するこ
とにより、球体１６と操作板１２との接触状態を安定化
することが出来る。

以下、本発明の第２の実施例について説明する。

第１０図は、第２の実施例の位置情報入力器の側面図で
ある。本実施例の詳細な説明は省略するが、第１の実施
例において、球体１６と底板１３ａとを磁性体としたの
に対し、第２の実施例においては、底板１３ａに設けた
穴１５に、磁性体から構成したリング部材１５ａを固定
し、第１の実施例と同等の効果を実現したものである。

発明の効果以上の説明から明らかなように本発明は、位置情報入力
器の移動量を検出するための球体と、ハウジング底板を
ともに磁性体で構成し、かつそのいずれか一方を磁化（
着磁）して両者間に磁気吸引力を作用させることにより
、球体をハウジング底板より突出させ、操作板との接触
状態を安定化させ、位置情報入力器の移動に伴って球体
に与えられる回転力を大にして、球体が操作板上ですべ
りに＜＜シたものである。その結果、位置情報入力器が
実際に移動した距離と、その位置情報入力器の移動量の
検出値を等しくできるものである。

また、本発明によると、位置情報入力器の実際の移動量
と検出値を等しくし得るために、前述の従来例のように
、ゆっくり操作する必要がないし、位置情報入力器の上
から相当な力で加圧して操作する必要もないので、操作
性の優れた位置情報入力装置を提供することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は同本発明の実施例の一部切断側面図、第２図は
同本発明の実施例の一部切断平面図、第３図は本発明の
一実施例の斜視図、第４図は従来の位置情報入力装置の
一部切断側面図、第５図はその一部切断平面図、第６図
は本発明の実施例におけるエンコーダの構成例を示す要
部斜視図、第７図はその回路構成図、第８図はそのエン
コーダの出力波形図、第９図は本発明に使用し得る信号
処理回路の一例のブロック図、第１０図は、本発明第２
の実施例の一部切断側面図である。１１・・・・・・位置情報入力器、１２・・・・・・操
作板、１３・・・・・・ハウジング、１３ａ・・・・・
・底板、１４ａ〜１４ｂ・・・・・・ボール、１５・・
・・・・円穴、１５ａ・・・・・・リング部材、１６・
・・・・・球体、１７′ａ〜１７ｄ・・・・・・ローラ
、１８ａ〜１８ｄ・・・・・・軸、１９ａ〜１９ｄ・・
・・・・支持部材、２０ａ、２０ｂ・・・・・・エンコ
ーダ。１３−一一ハウヅンク゛１．３ａ−−−一底瓶２７４ｃＬ〜７４ｔ／−ｍ−ホ―ル１５−ｍ−円穴／６−−−球体第２図第４図Ｆ第５図第６図２δ 第７図第８図第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）操作板と、手動操作により前記操作板上を移動し
得るハウジング、前記ハウジングの前記操作板上の移動
に伴い前記操作板と接触して回転可能に前記ハウジング
内に設けられた球体と、前記球体の一部を突出させ前記
操作板に接触させるための穴を有し前記ハウジングに固
定された底板及び前記球体の回転によって前記ハウジン
グの移動方向及び移動量を示す位置情報を検出し、その
検出値に応じた信号を発生する位置情報検出手段を含め
てなる位置情報入力器を具備し、かつ、前記球体と前記
底板を磁性体で構成するとともに、いずれか一方を磁化
したことを特徴とする位置情報入力装置。
（２）底板に設けた穴部に磁性体から成るリング部材を
固定し、前記球体を磁性体で構成するとともに、いずれ
か一方を磁化したことを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載の位置情報入力装置。