JP2005031731A

JP2005031731A - 光学式入力装置及びそれを備えた電子画像表示装置

Info

Publication number: JP2005031731A
Application number: JP2003192732A
Authority: JP
Inventors: Hokushu Cho; 北秋張; Jukai Rin; 樹海林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】それ自体が移動しなくても、コンピュータディスプレイなどの表示装置に表示されるカーソルの位置を制御することができる光学式入力装置を提供する。
【解決手段】本体１と、本体１内に設けられ、光を放射する発光ユニット３と、本体の表面に露出する被接触面２１を有し、且つ、発光ユニット３からの発射光の光路中にあるように本体１に設けられ、被接触面２１が撫でられると、発射光を選択的に阻止し、接触イメージが生じながら移動すると共に、反射光として移動中の接触イメージを投光するレンズ２と、本体１内に設けられ、反射光を感知して移動中のイメージを取りながら、イメージの移動距離及び方向を計算する光学ユニット５とを含む。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式入力装置及びそれを備えた電子画像表示装置に関し、特に操作者の指先または体の他の部分によって撫でることにより、コンピュータディスプレイなどの表示装置上に表示されるカーソル位置を制御する光学式入力装置及びそれを備えたコンピュータなどの、電子画像を表示することができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すように、一般の光学式マウス７は、ＣＯＭやＰＳ／２、ＵＳＢなどの接続ポートを介してコンピュータ８に接続され、ディスプレイ８１上に表示されるカーソル９の位置を制御する入力装置である。この光学式マウス７は、図２に示すように、底部に開口７１１が形成された本体７１と、前記本体７１内に設けられていて光を前記開口７１１へ放射する発光ダイオード７２と、前記本体７１内に設けられており、前記光学式マウス７がマウスパッド９０上に移動されると、前記発光ダイオード７２からの発射光が前記マウスパッド９０に移動投光して反射されてなるマウスパッド表面の変化中のイメージを感知受信しながら、該イメージの移動距離及び方向を計算する光学ユニット７４と、前記開口７１１と前記光学ユニット７４との間に設けられていて前記反射光を集束してから前記光学ユニット７４に投光する集束レンズ７３と、前記本体７１の上面に設けられている複数のボタン７５とを備えている。
【０００３】
また、前記光学ユニット７４は、前記イメージを感知受信して前記変化中のイメージを取るための光学センサ７４１と、前記光学センサ７４１によって取られたイメージを前に取られたイメージと比較し、それらの間の差異に基づいて、前記光学式マウス７の移動距離及び方向を計算してから、コンピュータに対応した座標（△Ｘ，△Ｙ）の電気的信号に変換して、前記コンピュータ８に伝送する画像処理ユニット（図示せず）とからなる。
【０００４】
従って、前記光学式マウス７では、前記筐体７１の底部を前記マウスパッド９０に接触させながら前記マウスパッド９０上に移動させることにより、前記光学ユニット７４によって変化中のイメージを感知してマウスの移動距離及び方向を計算することで前記ディスプレイ８１上の前記カーソル９を対応的に移動させ、そして、前記複数のボタン７５をクリックすることによって各種の信号を入力することができる。よって、このような光学式マウスは、従来のボール式マウスに比べて、動きの検出精度が高く、且つマウスの動きがスムーズであるなどの利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光学式マウスは、カーソルの位置を移動制御するために、平面上にある範囲の移動スペースが必要なので、一定範囲のスペースを占めなければならず、使用にはかなり不便であるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を鑑みて創作されたものであり、それ自体移動しなくても、コンピュータディスプレイなどの表示装置に表示されるカーソルの位置を制御することができる光学式入力装置及びそれを備えた電子画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、本体と、前記本体内に設けられ、光を放射する発光ユニットと、前記本体の表面に露出する被接触面を有し、且つ、前記発光ユニットからの発射光の光路中にあるように該本体に設けられ、前記被接触面が撫でられると、前記発射光を選択的に阻止し、接触イメージが生じながら移動すると共に、反射光として該移動中の接触イメージを投光するレンズと、前記本体内に設けられ、前記反射光を感知して前記移動中のイメージを取りながら、該イメージの移動距離及び方向を計算する光学ユニットとを備えていることを特徴とする光学式入力装置を提供する。
【０００８】
上記構成による本発明の光学式入力装置は、それ自体の平面に対する移動が必要なく、操作者の指先や体の他の部分で前記レンズの被接触面を撫でることだけによって、ディスプレイなどに表示されるカーソルの位置を制御することができるので、使用に関して非常に便利である。
【０００９】
また、本発明の光学式入力装置は、前記のように、別体としてＣＯＭやＰＳ／２、ＵＳＢなどの接続ポートまたは無線方式を介してコンピュータやノートコンピュータ、タブレットＰＣなどに接続されて使用されることはもちろんよいが、前記本体がノートコンピュータやＰＤＡ、タブレットＰＣなどの筐体と合体されてそれらに付設されてもよい。
【００１０】
即ち、本発明は、他の側面からその内外の少なくとも一面に画像表示部が設けられた可動筐体と、前記表示部に表示されるカーソル位置を制御する光学式入力装置が設けられた固定筐体とが回動可能に連結されて折り畳み可能に構成されてなり、前記光学式入力装置は、前記固定筐体に内蔵され、光を放射する発光ユニットと、前記固定筐体の表面に露出する被接触面を有し、且つ、前記発光ユニットからの発射光の光路中にあるように該筐体に設けられ、前記被接触面が撫でられると、前記発射光を選択的に阻止し、接触イメージが生じながら移動すると共に、反射光として該移動中の接触イメージを投光するレンズと、前記固定筐体内に設けられ、前記反射光を感知して前記移動中のイメージを取りながら、該イメージの移動距離及び方向を計算する光学ユニットとを備えていることを特徴とする、例えばノートコンピュータやＰＤＡ、タブレットＰＣなどの、電子画像を表示することができる装置（電子画像表示装置と略称）を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光学式入力装置の好ましい実施形態を説明する。図３に示すものは本発明に係る光学式入力装置の第１の実施形態である。本実施形態における光学式入力装置１００は、ＣＯＭやＰＳ／２、ＵＳＢなどの接続ポート又は無線方式を介してコンピュータ６０（図６参照）に接続されるものであって、ディスプレイに表示されるカーソルの位置を制御するための光学式マウスである。
【００１２】
図示のように、本実施形態における光学マウス１００は、本体１と、レンズ２と、発光ユニット３と、集束レンズ４と、光学ユニット５と、ボタン６とを備えている。
【００１３】
前記本体１は、絶縁体からなり、その上面に開口１１が形成されている。また、前記発光ユニット３は、発光ダイオードを光源とした発光手段であり、前記本体１内に設けられていて光を放射するものである。本実施形態において、前記発光ユニット３の赤色光の波長は６３９ｎｍであり、青色光の波長は８７５ｎｍである。
【００１４】
また、前記レンズ２は、前記本体１の表面に露出する被接触面２１を有し、且つ、前記発光ユニット３からの発射光の光路中にあるように該本体１の前記開口１１に嵌合されている。操作者の指先で前記被接触面２１を撫でると、前記発射光を選択的に阻止し、指先の接触による接触イメージが生じながら移動すると共に、反射光として該移動中の接触イメージを投光する。
【００１５】
本実施形態において、前記レンズ２としては平凸レンズを使用するが、これに限らず、図４に示すように、平レンズや両凸レンズ，凸メニスカスレンズなどを使用してもよい。本実施形態の平凸レンズの場合、前記レンズ２の前記被接触面２１は所定の曲率を持つ凸面であり、その反対面２２は平面であるので、前記反対面２２から前記被接触面２１をみると、そこに生成されるイメージが大きくなる効果がある。なお、前記レンズの構成材は、透明なガラスとプラスチックと樹脂とからなる群より選択されるものである。
【００１６】
そして、前記集束レンズ４（例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ社のＨＤＮＳ−２１００レンズ）は、前記レンズ２と前記光学ユニット５との間に設けられていて前記反射光を集束してから前記光学ユニット５に投光する。
【００１７】
また、前記光学ユニット５は、前記本体１内に設けられており、前記反射光を感知して前記移動中のイメージを取りながら、該イメージの移動距離及び方向を計算する。本実施形態において、前記光学ユニット５は光学センサＩＣチップ（例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ社のＡＤＮＳ−２５０１）であって、前記イメージを感知受信して前記移動中のイメージを取るための光学センサ５１と、前記光学センサ５１によって取られたイメージを前に取られたイメージと比較し、それらの間の位置的又は他の差異に基づいて前記光学式マウスの移動距離及び方向を計算してから、コンピュータに対応した座標（△Ｘ，△Ｙ）の電気的信号に変換してコンピュータなどの電子装置に伝送する画像処理ユニット（図示せず）とからなる。
【００１８】
また、前記光学ユニット５において前記レンズ２の前記被接触面２１で反射されたイメージをはっきりと取るために、前記レンズ２の前記被接触面２１と前記光学ユニット５との間の距離ｄは７．３０ｍｍ〜７．６０ｍｍに設定されることが好ましい。本実施形態においては、例えば７．４５ｍｍに設定される。特に、前記被接触面２１は凸面であるため、前記被接触面２１の接触イメージを拡大することができるので、前記光学ユニット５が感知受信した前記接触イメージの移動量もそれに応じて拡大され、カーソルの移動がよりスムーズになる。特に、前記レンズの中心部分の厚さが２ｍｍ以内の範囲にあって、且つその拡大倍率を１〜６倍とする場合、カーソルの移動は一層スムーズになる。
【００１９】
また、本実施形態において、前記ボタン６は前記レンズ２と共に、前記本体１の上面に設けられているが、図５に示すように、前記ボタン６は前記本体１の上面に設けられ、前記レンズ２は前記本体１の側面に設けられてもよい。
【００２０】
従って、操作者は、指先で前記レンズ２の前記被接触面２１を撫でると、前記発光ユニット３からの発射光を選択的に阻止し、指先の接触による接触イメージが生じながら移動すると共に、反射光として該移動中の接触イメージを前記集束レンズ４によって集束してから、前記光学ユニット５に投光する。それに引き続いて、前記光学ユニット５は、前記光学センサ５１で前記移動中の接触イメージを感知してから、前記画像処理ユニットによって前記イメージの移動距離及び方向を計算し、それを電気的信号に変化した後、コンピュータなどの電子装置に伝送し、ディスプレイ上に表示されるカーソル位置を制御することができる。従って、操作者の指先や体の他の部分で前記レンズ２の被接触面２１を撫でることだけにより、ディスプレイなどに表示されるカーソルの位置を制御することができるので、使用に関して非常に便利である。
【００２１】
なお、図６に示すように、前記光学ユニット５に接続ポートコントローラ５３が電気的に接続されている。前記光学ユニット５は、更に、Ｘ座標の移動量の信号を出力するターミナルＸＡ，ＸＢと、Ｙ座標の移動量の信号を出力するターミナルＹＡ，ＹＢとを有する。そして、前記接続ポートコントローラ５３は前記ターミナルＸＡ，ＸＢ，ＹＡ，ＹＢとそれぞれ対応接続するターミナルＰ１〜Ｐ４を有する。
【００２２】
ところで、本実施形態における光学式入力装置は、従来の光学マウスに対し、移動の主体が光学マウスからマウスパッドに相当する指先や体の他の部分に移るので、相対運動の原理で移動方向は反対になる。しかし、作業面が従来の光学マウスの底面でなく上面にあり、即ち、従来の光学マウスの底部を上向きにして作業をすると同様に、前記反対方向を左右方向において再度反転するので、指先や体の他の部分の前記被接触面２１上における左右方向上の移動は結局従来の光学マウスのマウスパッド上における左右方向上の移動と同一の方向になる。従って、指先を前記被接触面２１に沿って右へ移動させる場合、従来の光学マウスの右への移動と同様にカーソルを右へ移動させる。
【００２３】
換言すれば、そのＸ座標上の移動は従来の光学マウスに対し１８０度に２回変更されるので、前記ターミナルＸＢ，ＸＢの出力を変更する必要はないが、そのＹ座標は１８０度に一回だけ変更されるので、従来の光学マウスのＹ座標の制御方向と反対になる。従って、本実施形態における光学式入力装置はそのまま従来の光学式マウスの制御回路を使用する場合、前記ターミナルＹＡ，ＹＢと前記ターミナルＰ３，Ｐ４とを交差接続しなければならない。
【００２４】
なお、前記接続ポートコントローラ５３としては無線受送信機能を有するコントローラを使用してもよい。例えば、８０２．１１ａや８０２．１１ｂ、ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線アプリケーションプロトコル（ＷｉｒｅｌｅｓｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）などによってコンピュータ６０に無線伝送することができる。従って、本実施形態における光学式入力装置は、ＣＯＭやＰＳ／２、ＵＳＢなどの接続ポートを介してコンピュータ６０に接続されてもよく、無線方式を介してコンピュータ６０に接続されてもよい。
【００２５】
図７に示すものは本発明の第２の実施形態である。この第２の実施形態は、前記第１の実施形態の光学式入力装置１００を、電子画像を表示することができる装置に付設された一例であって、可動筐体２０１と固定筐体２０２とが回動可能に連結されて折り畳み可能に構成された通常のノートコンピュータに付設してなる光学式入力装置付きノートコンピュータ２００である。さらに詳しくは、前記固定筐体２０２が前記第１の実施形態における本体１となり、また、前記第１の実施形態における発光ユニット３とレンズ２と光学ユニット５とが該固定筐体２０２の内外に設けられている。
【００２６】
図示のように、前記レンズ２はその被接触面２１が２つのボタン６と共にキーボードが設けられた前記固定筐体２０２の上面に露出するように前記固定筐体２０２に設けられている。そして、前記可動筐体２０１の内面に表示部２０３が設けられている。なお、本実施形態における光学式入力装置に相当する他の部品及び構成は前記第１の実施形態と同じであるので、その説明を省略する。
【００２７】
従って、本実施形態の光学式入力装置付きノートコンピュータ２００は、前記第１の実施形態と同様に指先で前記被接触面２１を撫でることにより、前記表示部２０３上に表示されるカーソル位置を制御することができる。
【００２８】
【発明の効果】
上記のように、本発明の光学式入力装置は、それ自体の平面に対する移動が必要でなく、操作者の指先や体の他の部分で前記レンズの被接触面を撫でることだけによって、ディスプレイなどに表示されるカーソルの位置を制御することができるので、使用に関して非常に便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来の光学式マウスがディスプレイ上のカーソル位置を制御する様子を示す説明図である。
【図２】図２は従来の光学式マウスを示す断面図である。
【図３】図３は本発明の光学式マウスの第１の実施形態を示す断面図である。
【図４】図４は第１の実施形態におけるレンズ及び他の適用のレンズを示す説明図である。
【図５】図５は第１の実施形態の変形例を示す斜視図である。
【図６】図６は第１の実施形態の光学式入力装置が従来の光学マウスの制御回路を使用する場合を示す説明図である。
【図７】図７は本発明の光学式入力装置の第２の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・本体、
１１・・・開口、
１００・・・光学式入力装置、
２・・・レンズ、
２１・・・被接触面、
２２・・・反対面、
２００・・・ノートコンピュータ、
２０１・・・可動筐体、
２０２・・・固定筐体、
２０３・・・表示部、
２０４・・・キーボード、
３・・・発光ユニット、
４・・・集束レンズ、
５・・・光学ユニット、
５１・・・光学センサ、
５３・・・接続ポートコントローラ、
６・・・ボタン、
６０・・・コンピュータ、
７・・・光学マウス、
７１・・・本体、
７１１・・・開口、
７２・・・発光ダイオード
７３・・・集束レンズ、
７４・・・光学ユニット、
７４１・・・光学センサ、
７５・・・ボタン、
８・・・コンピュータ、
８１・・・ディスプレイ、
９・・・カーソル、
９０・・・マウスパッド。

Claims

本体と、
前記本体内に設けられ、光を放射する発光ユニットと、
前記本体の表面に露出する被接触面を有し、且つ、前記発光ユニットからの発射光の光路中にあるように該本体に設けられ、前記被接触面が撫でられると、前記発射光を選択的に阻止し、接触イメージが生じながら移動すると共に、反射光として該移動中の接触イメージを投光するレンズと、
前記本体内に設けられ、前記反射光を感知して前記移動中のイメージを取りながら、該イメージの移動距離及び方向を計算する光学ユニットとを備えていることを特徴とする光学式入力装置。
前記レンズと前記光学ユニットとの間に設けられ、前記反射光を集束してから前記光学ユニットに投光する集束レンズを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学式入力装置。
前記レンズの前記被接触面は、所定の曲率をもつ凸面であることを特徴とする請求項１に記載の光学式入力装置。
前記レンズの拡大倍率は、１〜６倍であることを特徴とする請求項３に記載の光学式入力装置。
前記レンズの中心部の厚さは、２ｍｍ以内の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の光学式入力装置。
前記発光ユニットは、発光ダイオードを光源とする発光手段であることを特徴とする請求項１に記載の光学式入力装置。
前記レンズの前記被接触面と前記光学ユニットとの間の距離は、７．３０ｍｍ〜７．６０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学式入力装置。
その内外の少なくとも一面に画像表示部が設けられた可動筐体と、前記画像表示部に表示されるカーソル位置を制御する光学式入力装置が設けられた固定筐体とが回動可能に連結されて折り畳み可能に構成されてなり、
前記光学式入力装置は、
前記固定筐体に内蔵され、光を放射する発光ユニットと、
前記固定筐体の表面に露出する被接触面を有し、且つ、前記発光ユニットからの発射光の光路中にあるように該筐体に設けられ、前記被接触面が撫でられると、前記発射光を選択的に阻止し、接触イメージが生じながら移動すると共に、反射光として該移動中の接触イメージを投光するレンズと、
前記固定筐体内に設けられ、前記反射光を感知して前記移動中のイメージを取りながら、該イメージの移動距離及び方向を計算する光学ユニットとを備えていることを特徴とする電子画像表示装置。