JPS6195433A - 位置情報入力装置 - Google Patents
位置情報入力装置Info
- Publication number
- JPS6195433A JPS6195433A JP59217673A JP21767384A JPS6195433A JP S6195433 A JPS6195433 A JP S6195433A JP 59217673 A JP59217673 A JP 59217673A JP 21767384 A JP21767384 A JP 21767384A JP S6195433 A JPS6195433 A JP S6195433A
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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。
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
本発明はコンピュータなどの情報機器に２次元の位置情
報全入力する際に用いて有効な位置情報入力装置に関す
るものである。
報全入力する際に用いて有効な位置情報入力装置に関す
るものである。
従来例の構成とその問題点
近年、コンピュータを中心とする情報処理分野において
、表示された情報の位置を指示したり、表示装置上のカ
ーソルを移動する時に用いる、安価で使い易い位置情報
入力装置の需要が高まっている。
、表示された情報の位置を指示したり、表示装置上のカ
ーソルを移動する時に用いる、安価で使い易い位置情報
入力装置の需要が高まっている。
以下、図面を参照しながら従来の位置情報入力装置につ
いて説明する。第１図は従来の位置情報入力装置の概略
図であシ、１は回転ボール２ａ。
いて説明する。第１図は従来の位置情報入力装置の概略
図であシ、１は回転ボール２ａ。
２ｂはロータリ・エンコーダ、３ａ、３ｂはロータリ・
エンコーダの回転軸４ａ、４ｂに取付けられたローラ、
６は外装ケース、６は信号の引出しケーブルである。
エンコーダの回転軸４ａ、４ｂに取付けられたローラ、
６は外装ケース、６は信号の引出しケーブルである。
以上のように構成された従来の位置情報入力装置につい
て、その動作を以下に説明する。外装ケース６を平板上
で移動させると、回転ボール１は平板との摩擦によって
回転し、回転ボール表面に接しているローラ３ａ、３ｂ
が回転ボール表面との摩擦により回転しロータリ・エン
コーダ２＆。
て、その動作を以下に説明する。外装ケース６を平板上
で移動させると、回転ボール１は平板との摩擦によって
回転し、回転ボール表面に接しているローラ３ａ、３ｂ
が回転ボール表面との摩擦により回転しロータリ・エン
コーダ２＆。
２ｂ４駆動する。ローラ３ａ 、３ｂは互いに直交する
ように取付けられているので、ロータリ・エンコーダ２
ｍ、２ｂは回転ボール１の回転速度のＸ方向の速度成分
およびＹ方向の速度成分に対応した速度で回転する。こ
の時、ロータリ・エンコーダ２ａ、２ｂの出力信号をそ
れぞれ第２図（２Ｌ）第２図（ｂ）にしめす。第２図に
おいてφ○、φ１は２相の各出力信号で、φＱ、φ１両
者の・くルスの立ち上りエツジの位相差を測定すること
により、各軸の回転速度成分と回転方向を知ることがで
きるＯ しかしながら、上記のような構成においてはローラ３ａ
、３ｂと回転ボール１との間にすべりを起しやすく、特
に回転ボール１の回転方向がローラの軸方向に近い角度
の場合、両者間のすべりは大きく、回転速度の検出精度
は低下するという問題点を有していた。
ように取付けられているので、ロータリ・エンコーダ２
ｍ、２ｂは回転ボール１の回転速度のＸ方向の速度成分
およびＹ方向の速度成分に対応した速度で回転する。こ
の時、ロータリ・エンコーダ２ａ、２ｂの出力信号をそ
れぞれ第２図（２Ｌ）第２図（ｂ）にしめす。第２図に
おいてφ○、φ１は２相の各出力信号で、φＱ、φ１両
者の・くルスの立ち上りエツジの位相差を測定すること
により、各軸の回転速度成分と回転方向を知ることがで
きるＯ しかしながら、上記のような構成においてはローラ３ａ
、３ｂと回転ボール１との間にすべりを起しやすく、特
に回転ボール１の回転方向がローラの軸方向に近い角度
の場合、両者間のすべりは大きく、回転速度の検出精度
は低下するという問題点を有していた。
発明の目的
本発明の目的は、その検出精度が回転方向に依存するこ
となく、常に安定して位置情報を精度良く検出できる位
置情報入力装置を提供することにある。
となく、常に安定して位置情報を精度良く検出できる位
置情報入力装置を提供することにある。
発明の構成
本発明の位置情報入力装置は回転自在に保持され、表面
に光学的反射率の異なるパターンを有する球体と、上記
球体表面を照射する照射手段と、上記照明手段により照
射された上記球体表面からの反射光を結像濱せる光学的
結像手段を具備し、上記結像手段による上記反射光の結
像面に、透明部と不透明部から成る縞状・；ターンを有
し、かつ上記縞状パターンの中央の上記縞状ノくターン
に垂直な軸の両側で、上記縞状パターンのピンチが所定
の距離だけ互いにずれているような光学的フィルタを上
記結像面の光軸に垂直に設置し、上記光学的フィルタの
透過光を検出して電気信号に変換する光電変逃器を上記
光学的フィルタの後部にそれぞれ一対設置するとともに
、上記光学的結像手段に像分割レンズを用い、上記像分
割レンズのそれぞれの結像面に上記光学的フィルタと上
記光電変換器とをそれぞれ一対具備し、かつ上記一対の
光学的フィルタは、その縞状パターンの方向が互いに直
交するように設置され、上記一対の光電変換器の各出力
信号の周波数と位相から、上記球体の２次元速度成分を
検出するように構成したものであり、これにより回転す
る球体と速度成分検出器との間に機械的な摩擦による伝
達部が全くないため、これに起因する検出精度の低下は
皆無となり、常に安定した位置情報の検出が可能となる
ものである。
に光学的反射率の異なるパターンを有する球体と、上記
球体表面を照射する照射手段と、上記照明手段により照
射された上記球体表面からの反射光を結像濱せる光学的
結像手段を具備し、上記結像手段による上記反射光の結
像面に、透明部と不透明部から成る縞状・；ターンを有
し、かつ上記縞状パターンの中央の上記縞状ノくターン
に垂直な軸の両側で、上記縞状パターンのピンチが所定
の距離だけ互いにずれているような光学的フィルタを上
記結像面の光軸に垂直に設置し、上記光学的フィルタの
透過光を検出して電気信号に変換する光電変逃器を上記
光学的フィルタの後部にそれぞれ一対設置するとともに
、上記光学的結像手段に像分割レンズを用い、上記像分
割レンズのそれぞれの結像面に上記光学的フィルタと上
記光電変換器とをそれぞれ一対具備し、かつ上記一対の
光学的フィルタは、その縞状パターンの方向が互いに直
交するように設置され、上記一対の光電変換器の各出力
信号の周波数と位相から、上記球体の２次元速度成分を
検出するように構成したものであり、これにより回転す
る球体と速度成分検出器との間に機械的な摩擦による伝
達部が全くないため、これに起因する検出精度の低下は
皆無となり、常に安定した位置情報の検出が可能となる
ものである。
実施例の説明
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第３図は本発明の一実施例に係る位置情報入力装置の速
度成分の検出原理を示す概略図である。
度成分の検出原理を示す概略図である。
第３図において、１０は点光源、１１は凸レンズ、１２
は透明部と不透明部から成る縞状のパターンを有する光
学的フィルタ（以下、レティクルと呼ぶ。）１３は光電
変換器である。理解し易くするために、凸レンズ１１と
点光源１ｏおよびレティクル１２との距離は等しく、点
光源１０の像がレティクル１２上に結像するものとする
。まず、点光源１０がレティクル１２の縞状パターンの
方向に対して垂直な方向へ速度Ｖで移動する場合を考え
る。レティクル１２の縞状のパターンの透明部と不透明
部のそれぞれの幅をａとすると、光電変換器の出力信号
は、第４図に示されるように、周期２ ａ ／ ｖの方
形波となる。従って、この方形波の周期または周波数か
ら点光源１ｏの移動速度を検出することができる。
は透明部と不透明部から成る縞状のパターンを有する光
学的フィルタ（以下、レティクルと呼ぶ。）１３は光電
変換器である。理解し易くするために、凸レンズ１１と
点光源１ｏおよびレティクル１２との距離は等しく、点
光源１０の像がレティクル１２上に結像するものとする
。まず、点光源１０がレティクル１２の縞状パターンの
方向に対して垂直な方向へ速度Ｖで移動する場合を考え
る。レティクル１２の縞状のパターンの透明部と不透明
部のそれぞれの幅をａとすると、光電変換器の出力信号
は、第４図に示されるように、周期２ ａ ／ ｖの方
形波となる。従って、この方形波の周期または周波数か
ら点光源１ｏの移動速度を検出することができる。
第５図は本発明の一実施例に係る位置情報入力装置の概
略構成図を示すものである。第６図において、２ｏは表
面に光学的反射率の異なるパターンを有する球体、２１
は球体２００表面を照射する光源、２２は像分割レンズ
、２３．２４は縞状パターンのレティクルで、その中央
が縞状パターンのピッチの１／４だけ縞状パターンがず
れており、レティクル２３と２４は縞状のパターンが互
いに直交するように構成されている。２５ａ、ｂおよび
２６＆、ｂはレティクル２３．２４の透過光を検出する
光電変換器でおる。
略構成図を示すものである。第６図において、２ｏは表
面に光学的反射率の異なるパターンを有する球体、２１
は球体２００表面を照射する光源、２２は像分割レンズ
、２３．２４は縞状パターンのレティクルで、その中央
が縞状パターンのピッチの１／４だけ縞状パターンがず
れており、レティクル２３と２４は縞状のパターンが互
いに直交するように構成されている。２５ａ、ｂおよび
２６＆、ｂはレティクル２３．２４の透過光を検出する
光電変換器でおる。
以上のように構成された本実施例の位置情報入力装置に
ついて以下その動作を説明する。まず、光源２１によっ
て球体２０が照光され、球体２゜の表面からの反射光は
像分割レンズ２２によってレティクル２３．２４上に結
像され、レティクル２３．２４の透過光は光電変換器２
６＆、２６ｂ、２６２Ｌ、２６ｂにより電気信号に変換
される・光電変換器２５２Ｌ 、２５ｂについて、その
出力信号を第６図（＆）、（ｂ）にそれぞれ示す。光電
変信号なので、原理説明からも明らかなようにレティク
ルのピッチを２ａ、レティクル上での像の移動速度をマ
とすると、両者の出力信号の位相差はＩＬ ／ ４ ｖ
または３＆／４７となり、この位相差から速度成分を求
めることができる。レティクル −２４、充電変換器２
６１Ｌ 、２６ｂについても同様に速度成分を求めるこ
とができるが、レティクル２３とレティクル２４はその
縞状のパターンが直交しているため、球体２０の回転速
度の２次元速度成分をそれぞれ求めることができる。
ついて以下その動作を説明する。まず、光源２１によっ
て球体２０が照光され、球体２゜の表面からの反射光は
像分割レンズ２２によってレティクル２３．２４上に結
像され、レティクル２３．２４の透過光は光電変換器２
６＆、２６ｂ、２６２Ｌ、２６ｂにより電気信号に変換
される・光電変換器２５２Ｌ 、２５ｂについて、その
出力信号を第６図（＆）、（ｂ）にそれぞれ示す。光電
変信号なので、原理説明からも明らかなようにレティク
ルのピッチを２ａ、レティクル上での像の移動速度をマ
とすると、両者の出力信号の位相差はＩＬ ／ ４ ｖ
または３＆／４７となり、この位相差から速度成分を求
めることができる。レティクル −２４、充電変換器２
６１Ｌ 、２６ｂについても同様に速度成分を求めるこ
とができるが、レティクル２３とレティクル２４はその
縞状のパターンが直交しているため、球体２０の回転速
度の２次元速度成分をそれぞれ求めることができる。
以上のように本実施例によれば、球体表面の光学的反射
率の異なるパターンの反射光の移動速度を光学的なフィ
ルタによって抽出することにより、球体の回転速度を検
出できるようにしたものである。
率の異なるパターンの反射光の移動速度を光学的なフィ
ルタによって抽出することにより、球体の回転速度を検
出できるようにしたものである。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明は表面に光学的
反射率の異なるパターンを有する回転でシタ上に結像さ
せ、光学的フィルタの透過元金光電変換器によって電気
信号に変換して、球体表面のパターンの移動速度を検出
できるように構成しているので、球体の速度検出を光学
的に行っているため、球体と速度検出器との間の機械的
な摩擦などによる検出精度の低下が皆無になり、安定し
て位置情報を検出できるという優れた効果が得られる。
反射率の異なるパターンを有する回転でシタ上に結像さ
せ、光学的フィルタの透過元金光電変換器によって電気
信号に変換して、球体表面のパターンの移動速度を検出
できるように構成しているので、球体の速度検出を光学
的に行っているため、球体と速度検出器との間の機械的
な摩擦などによる検出精度の低下が皆無になり、安定し
て位置情報を検出できるという優れた効果が得られる。
また、検出精度は使用する光学的フィルタの縞状のパタ
ーンのピッチに依存するため、球体表面のパターンが長
期の使用によって汚れたり、傷付いたりしても、検出精
度には殆ど影響しないという効果も得られる。さらに、
光学系に像分割レンズを用いているために、光学系が簡
素化でき、しかも、互いに直交するレティクル上に同−
ｉｔ正確に結像できるので、光学系によるＸ方向とＹ方
向の速度成分の検出誤差のばらつきを最小限にできると
いう効果も得ることができる。
ーンのピッチに依存するため、球体表面のパターンが長
期の使用によって汚れたり、傷付いたりしても、検出精
度には殆ど影響しないという効果も得られる。さらに、
光学系に像分割レンズを用いているために、光学系が簡
素化でき、しかも、互いに直交するレティクル上に同−
ｉｔ正確に結像できるので、光学系によるＸ方向とＹ方
向の速度成分の検出誤差のばらつきを最小限にできると
いう効果も得ることができる。
第１図は従来の位置情報入力装置の概略図、第２図は従
来の位置情報入力装置の出力信号波形を示すグラフ、第
３図は本発明の一実施例に係る位置情報入力装置の速度
成分の検出原理を示す概略図、第４図は第３図における
光電変換器の出力信号波形を示すグラフ、第５図は本発
明の一実施例に係る位置情報入力装置の概略構成図、第
６図は第６図における光電変換器の出力信号を示すグラ
フである。 １・・・・・・回転ボール、２１Ｌ、２ｂ・・・・・・
ロータリ・エンコーダ、３２Ｌ、３ｂ・・・・・・ロー
ラ、１ｏ・・・・・・点光源、１１・・・・・・凸レン
ズ、１２・・・・・・光学的フィルタ（レティクル）、
１３・・・・・・光電変換器、２０・・・・・・球体、
２１・・・・・・光源、２２・・・・・・像分割レンズ
。 ２３．２４・・・・・・縞状パターンのレティクル、２
５１Ｌ。 ｂ、２ｅａ、ｂ・・・・・・光電変換器。 代理人の氏名 弁理士、中 尾 歓 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 ２ヤ。
来の位置情報入力装置の出力信号波形を示すグラフ、第
３図は本発明の一実施例に係る位置情報入力装置の速度
成分の検出原理を示す概略図、第４図は第３図における
光電変換器の出力信号波形を示すグラフ、第５図は本発
明の一実施例に係る位置情報入力装置の概略構成図、第
６図は第６図における光電変換器の出力信号を示すグラ
フである。 １・・・・・・回転ボール、２１Ｌ、２ｂ・・・・・・
ロータリ・エンコーダ、３２Ｌ、３ｂ・・・・・・ロー
ラ、１ｏ・・・・・・点光源、１１・・・・・・凸レン
ズ、１２・・・・・・光学的フィルタ（レティクル）、
１３・・・・・・光電変換器、２０・・・・・・球体、
２１・・・・・・光源、２２・・・・・・像分割レンズ
。 ２３．２４・・・・・・縞状パターンのレティクル、２
５１Ｌ。 ｂ、２ｅａ、ｂ・・・・・・光電変換器。 代理人の氏名 弁理士、中 尾 歓 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 ２ヤ。
Claims (1)
- 回転自在に保持され、表面に光学的反射率の異なるパタ
ーンを有する球体と、上記球体表面を照射する照明手段
と、上記照明手段により照射された上記球体表面からの
反射光を結像させる光学的結像手段を具備し、上記結像
手段による上記反射光の結像面に、透明部と不透明部か
ら成る縞状パターンを有し、かつ上記縞状パターンの中
央の上記縞状パターンに垂直な軸の両側で、上記縞状パ
ターンのピッチが所定の距離だけ互いにずれているよう
な光学的フィルタを上記結像面の光軸に垂直に設置し、
上記光学的フィルタの透過光を検出して電気信号に変換
する光電変換器を上記光学的フィルタの後部にそれぞれ
一対設置するとともに、上記光学的結像手段に像分割レ
ンズを用い、上記像分割レンズのそれぞれの結像面に上
記光学的フィルタと上記光電変換器とをそれぞれ一対具
備し、かつ上記一対の光学的フィルタは、その縞状パタ
ーンの方向が互いに直交するように設置され、上記一対
の光電変換器の各出力信号の周波数と位相から、上記球
体の２次元速度成分を検出するように構成したことを特
徴とする位置情報入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217673A JPS6195433A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 位置情報入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217673A JPS6195433A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 位置情報入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6195433A true JPS6195433A (ja) | 1986-05-14 |
Family
ID=16707926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217673A Pending JPS6195433A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 位置情報入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6195433A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1429235A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-16 | OPDI Technologies ApS | An input device for screen navigation, such as cursor control on a computer screen |
-
1984
- 1984-10-17 JP JP59217673A patent/JPS6195433A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1429235A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-16 | OPDI Technologies ApS | An input device for screen navigation, such as cursor control on a computer screen |
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