JPS6324413A - 位置情報入力装置 - 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】 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ーにオンラインで入力する場合やグ
ラフィ７り処理などに使用する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
タなどに入力するエンコーダーを用いた位置情報入力装
置としてＭＳ図、第６図、第７図に例示するものが考え
られている。

第５図は位置情報入力装置の使用例図であり、第６図は
位置情報入力装置の一部切断側面図、第７図・ばその要
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、前記ハウジング１の内部には
球体２が転動可能に納められており、かつ、その球体２
の下部は、前記ハウジング１の底部て設けられた開口３
より下部へ突出して、載置平面４と接するようになって
いる。

また、前記ハウジング１は、前記球体２と前記ハウジン
グ１の底面部に転動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。

前記球体２と前記球体２に対し直角になるように配置さ
れた２つの金属製の検出軸６！Ｌ　、　６１）とが接す
るように、前記球体２と前記検出軸６１゜６ｂとの接触
点と前記球体２の回転中心を含む平面上で前記検出軸ｅ
ａ　、ｅｂから等角度にある前記球体２面上全圧接する
弾性付勢ローラ７が設けられている。

前記検出軸６Ｎ　、　６ｂば、それぞれ金属製の回転軸
ａａ、ａｂに一体成形、または、圧入されている。前記
回転軸ｓａ、８ｂの回転をスムーズに行なわせるため、
含油メタル軸受やボールベアリングなどの軸受９１，９
ｂ、９０．９（ｉで前記回転軸Ｂａ、Ｂｂを支持してい
る。

前記回転軸Ｂａ、Ｂｂの一端に位置情報検出器１０ａ　
、　Ｉ　ｏｂを設けている。

従来、この位置情報検出器１０ａ　、１０ｂは、回転軸
８ａと８ｂにそれぞれ連結されたポテンンヨンメータで
構成され、これらボテンンヨンメータは、検出軸ｅａ、
ｅｂの回転量に応じて抵抗値が夏化する構造となってい
た。

しかし、最近、高信頼性の位置情報入力装置として、前
記位置情報検出器１０２Ｌ、１０ｂに光エンコーダを用
いて非接触方式の位置情報入力装置が開発されている。

次に第８図を加えて説明する。

第８図ａ、ｂにこの光エンコーダを用いた位置情報検出
器を示す。第８図において、回転軸８は前記回転軸ａａ
、ｓｂｉ称したものであり、回転板１３が前記回転軸８
に取り付けられ、前記回転軸８の両端を軸受１４１，１
４ｂで支持する。この時、軸受１４２Ｌはケース２ｏと
ケース２１１　＆で保持し、軸受１４ｂはケース２１ｂ
で保持される。

前記回転板１３に対し、前記軸受１４２Ｌが配置してい
る反対側の近傍に２個の発光器１５ａと１５ｂを、一方
、前記発光器１６＆、１６ｂを配した前記回転板１３の
反対側に前記発光器１５ａ、１５ｂに対向するように２
個の受光器１８ａと１６ｂをケース２０．２１内に配置
している。そして、前記受光器１６１Ｌ　、　１６ｂの
検出信号全検出憤に応じた信号を発生する回路を通し、
コンピュータの入力部に接続している。

次に上記元エンコーダ全用いた従来例の動作について説
明する。

まず、入力操作者が手で・・ウジング１を把持して、載
置平面４上で動かすと、その・・ウンング１の移動にと
もなって球体２も載置平面４上を転動する。すると、前
記球体２の外周に接触し、画直に配置された前記検出軸
６＆　、６ｂが回転し、それに伴なって回転軸ｓ？Ｌ、
ｓｂも回転する。この時、前記球体２は前記・・ウジン
グ１の移動方向と同方向へ向かって転動するとともに、
ハウジング１の移動量に応じた量だけ前記球体２も転動
する。

さらに、前記検出軸６＆、６ｂは前記）・ウジング１の
移動量、すなわち、前記球体２の載置平面４上での移動
量に応じた回転をし、前記検出軸６ａ。

６ｂと一体となっている前記回転軸ｓ１Ｌ、ｓｂ。

及び前記立置情報検出器１０＆、１０ｂ内の回転板１３
も同様に回転する。このように、前記回転軸ｓａ　、ｓ
ｂの回転角企前記位置情報検出器ｉｏａ。

１０ｂにより検出することで、・・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与える。

次に、位置情報噴出器１０ａ＋１ｏｂの動作と詳細に説
明する。前述したように、回転板１３が回転軸８に固定
されているため、前記回転軸８が回転すると前記回転板
１３も同様に回転し、前記回転板１３の全周にわたりあ
る複数個のスリット１９が前記回転板１３に平行になる
ように配置された発光器１６ｉａ、１５ｂから前記発光
器１５ａ。

１５ｂと前記回転板１３をはさんで対向し前記回転板１
３に平行になるように配置された受光器１６＆　、１６
ｂへ発している赤外光、可視光、紫外光などの光を開閉
させ、前記受光器１６へ。

１６ｂが開閉されたこの光を検知する。前記回転板１３
のスリット１９の開閉が繰り返されることＶＣより、前
記受ｉｂ１６１Ｌ、１６ｂの出力はＯＮ。

ＯＦＦ状態（またはＯＦＦ、ＯＮ状態）を操り返す。前
記回転板１３のスリット１９は前記・回転板１３上に等
角度で配置されているため、前記受光器１６ｉ！Ｌ、１
６ｂ（７）出力の０１７．ＯＦＦ状Ｗ’ｙ＞＋力波形を
カウントすることにより、前記回転軸８の回転角が検出
でき、前記ハウジング１の移動量を求めることができる
。

つぎに前記ハウジング１の移動方向検出について第９図
を用いて説明する。

一対の発光器１５亀−受光器１６＆の光軸と孔が等角度
で全周にわたり複数個ういている回転板１３との交点人
と前記回転板１３のスリン）１９！Ｌの中心線とを一致
（点２３）させた時の地対の発光器１５ｂ−受光器１６
ｂの光軸と前記回転板１３との交点とこの点に一番近い
スリット１９ｔ）の中心線Ｂとの回転中心Ｏに対するズ
レ角度３７８０人は設計的に前記回転板１３のスリット
１９のピッチ角度ｐに対してβ＝±１）／４の関係を有
する。従来例では、前記一対の発光器１５１Ｌ−受光器
１６ａの光軸と前記地対の発光器１５ｂ−受光器１６ｂ
の光軸との点０を中心とする相対位置角度αは約１３０
°に定めており、前記ピッチ角度ｐ＝ｓ°、ズレ角度β
＝２°となっている。この時の回転板１３上のスリット
１９の角度ηは４　である。ここで前記ピッチ角度ｐは
、前述の出力波形１カウント轟りの前記位置情報入力装
置の移動量を０．５朋と設定し、前記球体２と前記検出
軸ａｔ　、ｅｂの外形寸法の関係により８°　とした。

また、前記発光器１５＆、１６ｂから発する光は前記受
光器１６＆。

１６ｂに到達するまでに散乱してしまうため、前記回転
板１３と前記受光器１　Ｃ）Ｌ　、　１６ｂの間にシャ
ッター２５を設は前記受光器１６＆、１６ｂの受光ｉｔ
安定化している。前記シャッター２５は、前記相対位置
角度αなるスリットを複数個有している。そして、前記
受光器１６１＆　、　１６ｂの出力を検出値に応じた信
号を発生する回路を通して矩形波形に変換した出力を第
１０図に示す。

第１０図において、ａは前記回転軸８をある方向に一定
回転させた時の前記受光器１８＆　、１　ｅｂの出力が
前記回路によって変換された出力波形であり、ｂは前記
回転軸８をａとは反対方向に一定回転させた時の前記受
光器１８ａ　、　１８ｂの出力が前記回路によって変換
された出力波形である。

乙について、変換された前記受光器１８ａの出力がＬｏ
ｗからＨｉｇｈ　に立ち上った時変換された前記受光器
１６ｂの出力がＬｏｗの状態でおる。一方すについては
、変換された前記受光器１６２Ｌの出力がＬｏｗからＨ
ｉｇｈ　に立ち上った時変換された前記受光器１６ｂの
出力がＨｉｇｈ　の状態である。このようにａ、ｂにつ
いて、変換された前記受光器１６ｉＬの出力がＬｏｗか
らＨｉｇｈ　に立ち上った時変換された前記受光器１６
ｂの出力状態の違いにより、前記回転軸８の回転方向を
決める。さらに、変換された前記受光器１６１Ｌの出力
と変換された前記受光器１６ｂの出力の位相差Ｔｄ　は
、前記−対の発光器１５１−受光器１６＆と前記地対の
発光器１６ｂ−受光器１６ｂの相対位置と前記回転板１
３のスリット１９との回転中心に対する上記ズレ角度β
によって決まる。β＝±ｐ／４の関係を有する場合、’
ｒｄ＝’ｒ、／４　　の有効な位相差を得ることができ
る。

このように、前記ハウジング１の移動に従ってハウジン
グ１内に垂直に配置された前記検出軸ｅｘ。

６ｂおよび回転軸ａａ、ａｂも回転し、前記回転軸１２
に取り付けられているスリット１９が全周にわたり等角
度で複数個おいている前記回転板１３も回転し、前記回
転板１３．の表裏に２つの前記発光器１５２Ｌ、１６ｂ
、および、前記発光器１５ａ。

１５ｂと対応するように２つの前記受光器１６Ｊ１６ｂ
により前記回転板１３のスリット１９の開閉数をカウン
トし、前記２つの受光器の出力波の位相差を検知するこ
とにより移動量・移動方向（ｘ−ｙ方向及び十一方向）
を検出することができる。

発明が解決しようとする間頭点 このように従来の構成では次の様な開運があった。すな
わち、位置情報入力装置１の移動方向および移動量を検
出する位置情報検出部１１は、検出軸６１Ｌ　、６ｂが
圧入された回転軸ｓａ、ｓｂと、前記回転軸ｓａ　、Ｂ
ｂに取り付けられている回転板１３と、前記回転軸８ａ
　、ｓｂを回転保持する軸受１４ａ　、　１４ｂと、発
光器１５＆、１５ｂ。

受光器１６ａ　、　１６１）と、前記発光器１５Ｌ。

１５ｂ、受光器１６ａ　、　１６ｂを回転軸ｓａ、ａｂ
の回転中心Ｏより約１３０°の位置に挿入し、また、前
記軸受１４ａを下方向より保持するケース２１１Ｌと前
記軸受１４ａを上方向より保持するケース２ｏと前記軸
受１４ｂを保持するケース２１ｂと、前記発光器１６１
Ｌ、、１５ｂの発する光の散乱を防止するためのンヤノ
ター２５により構成されている。

以上の構成により、各々の部品寸法にズレが生じた場合
、構成部品の位置ズレや回転中心ズレを起こし、有効な
位相差（Ｔｄ　＝　Ｔ／４）が得られず、移動方向の逆
転や移動量誤差を起すことがあり、各々の部品に対して
非常に精密な寸法精度要求が必要とされている。又その
ことにより、非常に高価なものとなって居る。

本発明はこのような従来の問題点を解決するもので、構
成部品の組立誤差を少なくすることにより、有効な位相
差が得られ、かつ安価な位置情報入力装置を提供するこ
とを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、平面上を移動し
うるハウジングと、前記ハウジングの前記平面上での移
動に伴なって回転するように前記ハウジングに転動可能
に設けられた球体と前記球体の回転によって前記ハウジ
ングの移動を検出する位置情報検出部と、前記位置情報
検出部の検出値をその検出値に応じた信号に変換する位
置情報変換手段を具備し、前記位置情報検出部が少なく
とも１個の発光素子と少なくとも２　ｆ［ｌｉｌの受光
素子及び前記発光素子より出力される光を開閉する回転
板とで構成され、かつ前記位置情報検出器の前記回転板
と前記回転軸が一体的に構成されたものである。

作用 したがって本発明によれば、前記位置情報検出部の回転
部と回転軸を一体的に構成することにより、前記回転軸
の回転中心に対する前記回転部の回転中心ズレを除去す
ることができる。

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１図ａは本発明の位置情報検出部のｍ−実施例の一
部切断側面図、ｂは上記乙の左側面図、Ｃは上記ａの右
側面図、第２図は本発明の位置情報検出部を設けた位置
情報入力装置の一使用例の斜視図、第３図は同装置の一
部切断側面図、第４図はその一部切断平面図である。こ
れらの図面において、２６は位置情報入力装置、２７は
前記位置情報入力装置２６を移動自在に載置可能にした
平板状の操作板である。なお、これは必ずしも板状であ
る必要はない。ここで、前記位置情報入力装置２６は、
把持可能な上部ハウジング２ＳＬと下部ハウジング２８
ｂよりなるハウジング２８と前記ハウジング２８を前記
操作板２７上で所定間隙あけて移動可能に支承し前記位
置情報入力装置２６の操作性と安定注全得るための前記
下部ハウジング２８ｂの下面部に転動自在に配置された
スチールボールや樹脂ボールなどのボール２９ａ。

２９ｂ　、２９０．２９ｄと、下部が前記下部ハウジン
グ２８ｂに設けられた円穴３０から下方へ突出して前記
操作板２７０面上に接するように、前記下部ハウジング
２８ｂに設置されたケース３１内に転動可能に配置され
た球体３２と前記球体３２の回転量を検出し位置情報検
出部３３＆　、３３ｂに伝達するための回転軸３４ａ　
、３４ｂと、前記球体３２とを圧接する弾性付勢手段３
６を設けている。すなわち前記球体３２０回転を前記回
転軸３４＆　、３４ｂに与え、その回転を前記立置情報
検出部３３１Ｌ　、３３ｂに伝達するものである。ここ
で前記球体３２は金属ボールや金属ボールにシリコンゴ
ム、ウレタンゴムなどをオーバーコートした球体などが
考えられる。

前記回転軸３４ａ　、３４ｂは一端に前記位置情報検出
部３３１Ｌ　、３３ｂを設け、他端をケース３１に保持
されている軸受３ア＆　、３７ｂで支持されている。こ
こで前記軸受３７＆　、３７ｂは樹脂軸受や含油軸受や
ボールベアリング等が考えられる。

また前記軸受３７１Ｌ　、３７ｂは前記ハウジング２８
で保持してもよい。

ここで前記位置情報検出部３３ａ　、３３ｂ全総称して
位置情報検出部３３と呼び、次にその構成について説明
する。

第１図において、３ｓａ　、３ｓｂはそれぞれ１個の受
光素子で構成された受光器、３４は前述した回転軸３４
＆　、３４ｂを示す。３９は前記回転軸３６を保持する
軸受３９１ａ　、３９ｂであり、受光側素子ホルダー４
０は、受光器３８Ｌ　、３８ｂと前記軸受３９全一体に
保持しているものである。

発光器４２１Ｌは前記受光器３８１Ｌに対応し、また発
光器４２ｂは前記受光器３８ｂに対応して、前記受光器
３８＆、３８ｂにそれぞれ平行になるように発光側素子
ホルダー４１に保持されており、前記発光側素子ホルダ
ー４１は前記受光側素子ホルダー４０に固定されている
。ここで前記回転軸３４は一端に回転部４３を前記素子
ホルダー４０゜４１間に前記受光器３８１Ｌ、３８ｂと
前記発光器４２＆　、４２ｂに平行になるよう一体的に
設けている。その構成は樹脂成形品やダイキャスト品が
好ましい。前記回転部４３は全周にわたり等角度でスリ
ット４４が設けられている。又４６＆は受光側素子ホル
ダー４０のスリン）、４５ｂは発光側素子ホルダー４１
のスリットであり、スリット４５１Ｌは受光器３８＆の
受光量を安定化する役目がちり、前記回転軸３６０回転
中心に対する相対位置を容易に与えられる。本実施例で
は、前記スリン）４ｓａ　、　４ｓｂはそれぞれ前記素
子ホルダー４０．４１に一体成形されている。前記スリ
ット４５１Ｌ　、４５ｂの開口角α１とα２は、設計的
にα１＝α２である。

前記軸受３９は樹脂軸受、含油軸受やボールベアリング
でもよい。さらに図示していないが前記受光器３８＆　
、３８ｂ及び発光器４２１Ｌ　、４２ｂの入出力端子は
プリント基板４６ヘコネクター類を介して接続されてお
り、プリント基板４６には入出力用コード４７が取り付
けられている。

次に前記実施例の動作について説明する。

前記実施例において、位置情報入力装置２６を操作板２
７上に載置して操作移動すると、球体３２もその移動方
向に応じて転動する。この時、前記球体３２は検出軸３
４２Ｌ　、３４ｂへ弾性付勢手段３５によりほぼ水平方
向から圧接されているため、前記回転軸３４１Ｌ　、３
４ｂは前記球体３２の移動量に応じ回転しこの回、転を
前記位置情報検出部により検出し、前記プリント基板４
６上の検出値に応じた信号を発生する回路を通し、前記
コード４７よりコンピューター等へ伝送するものである
。ここで位置情報検出部の働きについては従来例で詳細
に説明しているため省略する。

以上の様に構成された本実施例によれば、前記位置情報
検出部３３＆　、３３ｂ内の回転部４３を前記回転軸３
４１Ｌ　、３４ｂに一体的に構成したことにより、前記
回転軸３４也、３４ｂの回転中心と前記回転部４３の回
転中心が一致するため、回転ブレを小さくすることがで
き、さらに、前記位置情報検出部の構成部品点数の削減
がはかられる。

このことにより従来例に比較して位相差に与える悪影響
を小さくできるものであり、さらにコストダウンも期待
できる。

発明の効果 本発明は位置情報検出部の発光器の光を開閉するための
回転部を、球体の回転量を前記位置情報検出部に伝達す
るための回転軸に一体的に設けたものであり、前記回転
軸の回転中心と前記回転部の回転中心が一致するため、
回転プレを小さくすることができ、さらに前記位置情報
検出部の構成部品点数の削減がはかれ、組立工数の削減
も図れる。したがって、品質の安定した、信頼味に優れ
た、安価な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ａは本発明の一実施例の要部切断側面図、第３図
は本発明の一実施例の要部切断側面図、第断側面図、第
７図は同要部切断平面図、第８図＆。 ｂは位置情報検出部の要部平面図、要部断面図、第９図
は同検出部の平面図、第１０図は検出部の出力波形図で
ある。 ２ア・・・・・・操作板、２８・・・・・・ハウジング
、３１・・・・・・ケース、３２・・・・・・球体、３
３．３３ａ　、　３ｓｂ・・・・・・位置情報検出部、
Ｊ４ａ、３４ｂ・・・・・・回転軸、３７Δ、３７ｂ・
・・・・・軸受、３８２Ｌ　、３８ｂ・・・・・・受光
器、３９　、３９ａ　、　３９ｂ・・・・・・軸受、４
３・・・・・・回転部、４４・・・・・・スリット。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図　　　　　　Ｊ−位ｌ・税鰺≧ （幻 （ｂン　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｃ）第　
２　図 第　３　図 第４図 ２　　Ｊｌ 第５図 第６図 第７図 第　８　図 第９図 Ｔ−ｍ−１期 Ｔｄ−と側基 第１０図 （久う

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平面上を移動しうるハウジングと、前記ハウジングの前
   記平面上での移動に伴なって回転するように前記ハウジ
   ングに転動可能に設けられた球体と、前記球体の回転に
   よって前記ハウジングの移動を検出する位置情報検出部
   と、前記位置情報検出部の検出値をその検出値に応じた
   信号に変換する位置情報変換手段を具備し、前記位置情
   報検出部が少なくとも１個の発光素子、少なくとも２個
   の受光素子、前記発光素子より出力される光を開閉する
   回転板とで構成され、かつ、前記回転板と前記回転軸が
   一体的に構成されたことを特徴とする位置情報入力装置
   。