JP3238601B2 - Input device for computer - Google Patents
Input device for computerInfo
- Publication number
- JP3238601B2 JP3238601B2 JP05857595A JP5857595A JP3238601B2 JP 3238601 B2 JP3238601 B2 JP 3238601B2 JP 05857595 A JP05857595 A JP 05857595A JP 5857595 A JP5857595 A JP 5857595A JP 3238601 B2 JP3238601 B2 JP 3238601B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- position detecting
- output
- input device
- dimensional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ、ワード
プロセッサ、ＣＡＤ端末、コンピュータゲーム機等の表
示装置に３次元の画像入力を行う入力装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input device for inputting a three-dimensional image to a display device such as a computer, a word processor, a CAD terminal, and a computer game machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】コンピュータの表示装置の画面上のカー
ソルあるいはアイコンの位置を移動させる入力装置であ
るポインティングデバイスの従来例としてトラックボー
ルおよびマウスがある。トラックボール１は、図８に示
すように、主にパーソナルコンピュータ２等のキーボー
ド３に設置されており、指でボール４を回転させたとき
の回転方向と回転量に応じて、画面上のカーソルの位置
を移動させるものである。動作原理を簡単に説明する
と、図９に示すように、ボール４に対してＸ軸、Ｙ軸の
２軸方向にローラ５，６を介して回転方向および回転数
を検出するロータリーエンコーダ７，８が設けられ、ボ
ール４の回転方向に応じた各ロータリーエンコーダ７，
８の回転方向と回転量信号が検出できる。この信号をパ
ーソナルコンピュータ本体にＸ軸方向、Ｙ軸方向に分離
した電気信号に変換して伝送し、コンピュータ本体側で
は信号に応じて画面上のカーソル位置を移動させる。2. Description of the Related Art Trackballs and mice are conventional examples of pointing devices which are input devices for moving the position of a cursor or icon on the screen of a display device of a computer. As shown in FIG. 8, the trackball 1 is mainly installed on a keyboard 3 of a personal computer 2 or the like, and a cursor on the screen according to a rotation direction and a rotation amount when the ball 4 is rotated by a finger. Is moved. The operation principle will be briefly described. As shown in FIG. 9, rotary encoders 7 and 8 for detecting the rotation direction and the number of rotations of the ball 4 via rollers 5 and 6 in two X-axis and Y-axis directions. Are provided, and each rotary encoder 7 corresponding to the rotation direction of the ball 4
8 and the rotation amount signal can be detected. This signal is converted into an electric signal separated in the X-axis direction and the Y-axis direction and transmitted to the personal computer main body, and the computer main body moves the cursor position on the screen according to the signal.
【０００３】例えばＸ軸方向にボール４が回転すれば、
Ｘ軸方向のシャフト９が回転し、複数のスリット１０が
形成された回転板１１が回転する。回転板１１を挟んで
配された２組のＬＥＤ１２および受光素子１３では、Ｌ
ＥＤ１２の光がスリット１０によりパルス信号にされ受
光素子１３にて電気信号に変換される。これによって、
回転板１１の回転方向と回転数が検出され、Ｘ軸方向の
ボール４の回転量がわかるので、画面上のカーソル位置
をＸ軸方向に見合った方向へ回転量に応じて移動させ
る。また、ボール４の回転方向がＸ軸とＹ軸に対して４
５°の方向であれば、Ｘ軸、Ｙ軸のロータリーエンコー
ダ７，８より同時に回転方向と同量の回転量信号が得ら
れるため、それぞれの軸方向の信号に応じてカーソル位
置が斜めに移動される。For example, if the ball 4 rotates in the X-axis direction,
The shaft 9 in the X-axis direction rotates, and the rotating plate 11 in which the plurality of slits 10 are formed rotates. In the two sets of LEDs 12 and light receiving elements 13 arranged with the rotating plate 11 interposed therebetween, L
The light of the ED 12 is converted into a pulse signal by the slit 10 and converted into an electric signal by the light receiving element 13. by this,
Since the rotation direction and the number of rotations of the rotating plate 11 are detected and the amount of rotation of the ball 4 in the X-axis direction is known, the cursor position on the screen is moved in a direction corresponding to the X-axis direction according to the amount of rotation. Further, the rotation direction of the ball 4 is 4 with respect to the X axis and the Y axis.
In the case of the direction of 5 °, the rotary encoders 7 and 8 of the X axis and the Y axis can simultaneously obtain the same amount of rotation signals as the rotation direction, so that the cursor position moves obliquely according to the signals in the respective axis directions. Is done.
【０００４】また、マウス１５については、図１０，１
１に示すような形状をしており、下面にトラックボール
１と同様のボール１６が設置され、操作板１７あるいは
卓上を前後左右に移動させることにより、この動きに応
じて画面上のカーソルが移動し、さらにクリックボタン
１８を押すことにより入力操作を行うものである。な
お、内部構造は、ほぼトラックボール１と同等である。[0004] As for the mouse 15, FIGS.
1, a ball 16 similar to the trackball 1 is installed on the lower surface, and by moving the operation plate 17 or the table to the front, rear, left and right, the cursor on the screen moves in accordance with this movement. Then, an input operation is performed by further pressing the click button 18. The internal structure is almost the same as that of the trackball 1.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のトラックボール
１では、ボール４の回転をロータリーエンコーダ７，８
に伝えるローラ５，６のから回りによる誤動作が発生し
たり、しかも構造上においてロータリーエンコーダ部分
の密閉が困難であり、内部への埃の侵入によってスリッ
ト１０が目詰まりして誤動作が発生する場合がある。そ
のうえ、機械的な稼働部分が必要であり、トラックボー
ル１自身を配置するスペースが必要となり、パーソナル
コンピュータ等の小型化ができないという難点もある。In the above-described trackball 1, the rotation of the ball 4 is controlled by the rotary encoders 7, 8.
Malfunctions due to the rotation of the rollers 5 and 6 that are transmitted to the motor, and it is difficult to seal the rotary encoder portion due to the structure, and the intrusion of dust into the inside may cause the slit 10 to be clogged and malfunction. is there. In addition, a mechanical operation part is required, a space for arranging the trackball 1 itself is required, and there is a disadvantage that a personal computer or the like cannot be miniaturized.
【０００６】また、マウス１５では、ボール１６の回転
を検出する機構がトラックボール１と同じであるので、
トラックボール１と同様の問題がある他、パーソナルコ
ンピュータとは分離して、操作板１７や机上等の平面上
を移動させることによってボール１６を回転させるた
め、マウス１５を移動させる平面が必要になり、携帯用
の小型パーソナルコンピュータ等には使用できないとい
う難点もある。なお、このような機械式マウスの他に、
光学式マウスとして発光素子と受光素子を用いてＸ軸、
Ｙ軸方向の移動量を検出するものがあるが、機械的な稼
働部がない代わりに専用の特殊な操作板が必要になり、
操作スペースの問題は依然として解消されていない。In the mouse 15, the mechanism for detecting the rotation of the ball 16 is the same as that of the trackball 1.
In addition to the same problem as the trackball 1, the ball 16 is rotated by moving the operation board 17 or a desk on a plane separately from the personal computer, so that a plane for moving the mouse 15 is required. Another disadvantage is that it cannot be used in a portable small personal computer or the like. In addition, besides such a mechanical mouse,
X axis using light emitting element and light receiving element as optical mouse,
There is one that detects the amount of movement in the Y-axis direction, but instead of having a mechanical moving part, a special special operation plate is required,
The operation space problem has not been solved yet.
【０００７】そこで、トラックボールやマウスよりさら
に操作スペースを小さくしたものとして、図１２，１３
に示すポインティングスティック２０がある。これは、
直方体型の樹脂製剛体２１の各側面にひずみセンサ２２
を貼り付け、剛体２１に円形状カバー２３を遊嵌して、
カバー２３を所望の方向に押すことによりひずみセンサ
２２が押された方向を検知して、カーソルを動かそうと
するものであり、パーソナルコンピュータ本体２４のキ
ーボード２５内のキー２６の間に配置されており、占有
する面積や容積は非常に小さくなる。ところが、機械的
な稼働部が存在するため、耐久性や信頼性に欠ける点が
ある。[0007] Therefore, as an operation space smaller than that of a trackball or a mouse, FIGS.
There is a pointing stick 20 shown in FIG. this is,
A strain sensor 22 is provided on each side of a rectangular solid resin body 21.
And a circular cover 23 is loosely fitted to the rigid body 21,
When the user presses the cover 23 in a desired direction to detect the direction in which the strain sensor 22 is pressed, the user attempts to move the cursor, and is disposed between keys 26 in a keyboard 25 of the personal computer main body 24. Therefore, the occupied area and volume are very small. However, since there is a mechanical operating part, durability and reliability are lacking.
【０００８】しかも、従来の入力装置では、カーソル等
を画面の上下左右の各方向に２次元的に移動させるだけ
であるが、コンピュータグラフィックスの発達に伴って
画面の奥行き方向にもカーソル等を移動させる必要性が
生じており、従来のものでは３次元的に画面を制御する
ことができなかった。Moreover, in the conventional input device, the cursor or the like is merely moved two-dimensionally in each of the upper, lower, left and right directions of the screen. However, with the development of computer graphics, the cursor and the like are also moved in the depth direction of the screen. There is a need to move the screen, and the conventional one cannot control the screen three-dimensionally.
【０００９】本発明は、上記に鑑み、広い操作スペース
を必要とせず、高耐久性および高信頼性のある３次元的
な画像入力を行えるコンピュータ用入力装置の提供を目
的とする。In view of the above, it is an object of the present invention to provide an input device for a computer capable of performing a highly durable and highly reliable three-dimensional image input without requiring a large operation space.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、発光素子３０および複数の位置検出用受光素子３
１，３２からなる反射型光センサ３３と、光センサ３３
の前方に傾動自在かつ上下動自在に配された入力用操作
部３４と、操作部３４の傾き状態および上下方向の位置
を受光素子３１，３２の出力信号から検出してコンピュ
ータ本体に３次元位置情報として出力する出力手段３５
とが設けられたものである。The object of the present invention is to provide a light emitting element 30 and a plurality of position detecting light receiving elements 3.
A reflection-type optical sensor 33 comprising
An input operation unit 34 which is arranged to be tiltable and vertically movable in front of the computer, and detects the tilt state and the vertical position of the operation unit 34 from the output signals of the light receiving elements 31 and 32 to determine the three-dimensional position on the computer main body. Output means 35 for outputting as information
Are provided.
【００１１】特に、受光素子として１次元位置検出用位
置検出素子（以下ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒと称する）３２や２次元
位置検出用ＰＳＤ３１を使用したり、あるいはこれらを
組み合わせたものを使用し、各ＰＳＤ３１，３２の前面
に反射光通過孔４６，４７を有する遮光物（ケース）４
１を配置している。In particular, as a light receiving element, a position detecting element for detecting a one-dimensional position (hereinafter referred to as PSD: Position Sens).
A light shield (case) 4 having reflected light passing holes 46 and 47 on the front surfaces of the PSDs 31 and 32, using an active detector 32 or a PSD 31 for two-dimensional position detection, or a combination thereof.
1 is arranged.
【００１２】そして、出力手段３５からの３次元位置情
報に応じてコンピュータ本体の表示装置のカーソルを３
次元的に移動させる移動手段３６を設けている。Then, the cursor of the display device of the computer main body is moved to three in accordance with the three-dimensional position information from the output means 35.
There is provided a moving means 36 for moving in a three-dimensional manner.
【００１３】[0013]
【作用】上記課題解決手段において、画面上のカーソル
を移動させたい方向に操作部３４を前後左右および上下
方向に操作すると、発光素子３０から出射された光は操
作部３４で反射され、各ＰＳＤ３１，３２に到達する。
そして、ＰＳＤ３１，３２から操作部３４の傾き状態お
よび上下方向の位置に対応した出力が得られ、出力手段
３５において演算を行い操作部３４の傾き方向および傾
き量に対応した演算結果をｘ方向出力、ｙ方向出力およ
びｚ方向出力としてコンピュータ本体側に出力する。In the above-mentioned means for solving the above problems, when the operation unit is operated in the forward / backward / left / right and up / down directions in the direction in which the cursor on the screen is to be moved, the light emitted from the light emitting element is reflected by the operation unit and each PSD 31 , 32.
Then, outputs corresponding to the tilt state and the vertical position of the operation unit 34 are obtained from the PSDs 31 and 32. The output unit 35 performs a calculation, and outputs a calculation result corresponding to the tilt direction and the tilt amount of the operation unit 34 in the x direction. , Y-direction output and z-direction output to the computer main body side.
【００１４】コンピュータ本体側では、これらの３次元
位置情報に基づいてカーソルの移動方向および移動速度
を演算して、この決定された条件でカーソルを表示装置
上で３次元的に移動させる。The computer main body calculates the moving direction and moving speed of the cursor based on the three-dimensional position information, and moves the cursor three-dimensionally on the display device under the determined conditions.
【００１５】[0015]
【実施例】本実施例のコンピュータ用入力装置は、図１
〜図３の如く、発光素子である発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）３０および受光素子としての両面分割型２次元ＰＳ
Ｄ３１および１次元ＰＳＤ３２からなる反射型光センサ
３３と、この光センサ３３の上方に傾動自在かつ上下動
自在に配された入力用操作部３４と、操作部３４の傾き
状態および上下方向の位置を各ＰＳＤ３１，３２の出力
信号から検出してコンピュータ本体に３次元位置情報と
して出力する出力手段３５と、操作部３４の傾き状態お
よび上下方向の位置に応じた３次元位置情報に基づいて
コンピュータ本体の表示装置のカーソルを３次元的に移
動させる移動手段３６とを備えており、パーソナルコン
ピュータ等のキーボード３７の一角に操作部３４が突出
するように配置されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The input device for a computer according to this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a light emitting diode (LE)
D) 30 and double-sided two-dimensional PS as light receiving element
A reflection-type optical sensor 33 including a D31 and a one-dimensional PSD 32, an input operation unit 34 arranged to be tiltable and vertically movable above the optical sensor 33, and a tilt state and a vertical position of the operation unit 34. Output means 35 for detecting from the output signals of the PSDs 31 and 32 and outputting to the computer body as three-dimensional position information; and a computer body based on three-dimensional position information corresponding to the tilt state of the operation unit 34 and the vertical position. A moving unit 36 for moving a cursor of the display device three-dimensionally is provided, and the operation unit 34 is arranged so as to protrude at one corner of a keyboard 37 of a personal computer or the like.
【００１６】前記光センサ３３は、図２の如く、ＬＥＤ
３０を挟んで両側に各ＰＳＤ３１，３２をそれぞれ離間
させてプリント基板４０上に搭載し、プリント基板４０
を遮光性樹脂からなるケース４１に内装したもので、ケ
ース４１がキーボード３７内にねじ等により固定されて
いる。そして、ケース４１によって、ＰＳＤ３１，３２
上への埃の侵入が防がれている。また、プリント基板４
０には、コンピュータ本体の内部回路に接続されるコネ
クタ４２が取り付けられている。The light sensor 33 includes an LED as shown in FIG.
Each of the PSDs 31 and 32 is mounted on a printed circuit board 40 on both sides of the printed circuit board 30 so as to be separated from each other with the printed circuit board 30 therebetween.
Is enclosed in a case 41 made of a light-shielding resin, and the case 41 is fixed in the keyboard 37 by screws or the like. And, depending on the case 41, the PSDs 31, 32
Intrusion of dust on the top is prevented. Also, the printed circuit board 4
0 is provided with a connector 42 connected to an internal circuit of the computer main body.
【００１７】ＬＥＤ３０は、ケース４１から突設された
遮光壁４３に囲まれており、各ＰＳＤ３１，３２に直接
光がいかないようになっている。ケース４１の上面にお
いて、ＬＥＤ３０の上方にはＬＥＤ３０からの出射光が
通過する円形の光出射孔４４が形成され、２次元ＰＳＤ
３１の上方には後述の反射板４５によって反射された光
のみが入射するように円形の反射光通過孔４６が形成さ
れ、同様に１次元ＰＳＤ３２の上方には１次元ＰＳＤ３
２の軸方向と直交する方向に長い矩形状の反射光通過孔
４７が形成されている。The LED 30 is surrounded by a light-shielding wall 43 protruding from the case 41 so that light does not directly go to the PSDs 31 and 32. On the upper surface of the case 41, a circular light exit hole 44 through which light emitted from the LED 30 passes is formed above the LED 30, and a two-dimensional PSD is provided.
A circular reflected light passage hole 46 is formed above the one-dimensional PSD 32 so that only light reflected by a later-described reflecting plate 45 is incident above the one-dimensional PSD 32.
A long rectangular reflected light passage hole 47 is formed in a direction orthogonal to the second axis direction.
【００１８】前記操作部３４は、先端が球のスティック
状に形成されたスティック部５０と、その下端に一体的
に装着された鏡面状の反射板４５からなり、スティック
部５０の外周にリング状に形成された弾性力のあるゴム
状の支持部５１が固定され、支持部５１がキーボード３
７の上面に形成された孔５２に嵌合されている。これに
よって、操作部３４は前後左右に傾けることが可能とな
り、しかも上下動も可能となっている。The operating portion 34 comprises a stick portion 50 having a ball-like tip and a mirror-like reflecting plate 45 integrally attached to the lower end thereof. A rubber-like support portion 51 having elasticity formed on the keyboard 3 is fixed, and the support portion 51 is attached to the keyboard 3.
7 is fitted in a hole 52 formed on the upper surface. As a result, the operation unit 34 can be tilted back and forth, right and left, and can be moved up and down.
【００１９】ここで、ＰＳＤの原理について説明する。
まず、ＰＳＤはシリコンフォトダイオードを応用した光
スポットの位置検出用センサであり、１次元位置検出用
と２次元位置検出用とがあるがその原理は同じである。
ＰＳＤに光スポットが入射すると、入射位置には光エネ
ルギに比例した電荷が発生し、この電荷は光電流として
電極より出力される。光電流は電極までの距離に逆比例
して分割され取り出される。これによって、光の入射位
置を求めることができる。Here, the principle of the PSD will be described.
First, the PSD is a sensor for detecting the position of a light spot to which a silicon photodiode is applied, and there are a sensor for detecting a one-dimensional position and a sensor for detecting a two-dimensional position, but the principle is the same.
When a light spot is incident on the PSD, an electric charge proportional to the light energy is generated at the incident position, and this electric charge is output from the electrode as a photocurrent. The photocurrent is divided and taken out in inverse proportion to the distance to the electrode. Thus, the light incident position can be obtained.
【００２０】したがって、ＬＥＤ３０から出射され反射
板４５で反射されてＰＳＤ３１，３２に到達する光のＰ
ＳＤ３１，３２上の入射位置が決まる。すなわち、図４
の如く、ＬＥＤ３０の出射光はある一定の広がり角を有
しているが、反射板４５の鏡面への入射光角度と反射光
角度は等しく、かつ入射光と反射光と鏡面上の照射点で
鏡面に立てた法線は同一平面内にあるという反射の法則
を利用することにより、反射板４５の傾き状態および上
下方向の位置に応じて各反射光通過孔４６，４７に入射
する光の角度が決まる。反射光通過孔４６，４７に入射
する光の角度が決まれば、それぞれのＰＳＤ３１，３２
上を照射する光の入射位置が決まる。例えば、反射板４
５がＡの状態のとき、実線で示すように光が反射板４５
で反射され各ＰＳＤ３１，３２に入射することができ
る。同様にＢの状態のときには破線で示すように光が入
射され、このように反射板４５の角度によって光の入射
位置がそれぞれ異なる。また、操作部３４の上下動によ
って反射板４５の上下位置が変化するので、図５の如
く、反射板４５がＣの状態のとき、実線で示すように光
が反射板４５で反射され各ＰＳＤ３１，３２に入射する
ことができる。同様にＤの状態のときには破線で示すよ
うに光が入射され、反射板４５の上下位置によって光の
入射位置がそれぞれ異なる。Therefore, the P of the light emitted from the LED 30 and reflected by the reflection plate 45 and reaching the PSDs 31 and 32 is determined.
The incident positions on the SDs 31 and 32 are determined. That is, FIG.
As described above, the emitted light of the LED 30 has a certain spread angle, but the incident light angle to the mirror surface of the reflection plate 45 and the reflected light angle are equal, and the incident light, the reflected light and the irradiation point on the mirror surface are equal. By utilizing the law of reflection that the normal line on the mirror surface is in the same plane, the angle of light incident on each of the reflected light passage holes 46 and 47 according to the tilt state of the reflector 45 and the position in the vertical direction. Is determined. When the angles of the light incident on the reflected light passage holes 46 and 47 are determined, the respective PSDs 31 and 32 are determined.
The incident position of the light illuminating above is determined. For example, the reflection plate 4
When 5 is in the state of A, light is reflected by the reflection plate 45 as shown by the solid line.
And can be incident on each of the PSDs 31 and 32. Similarly, in the state of B, light is incident as indicated by a broken line, and the incident position of the light is different depending on the angle of the reflection plate 45 as described above. In addition, since the vertical position of the reflecting plate 45 changes due to the vertical movement of the operation unit 34, when the reflecting plate 45 is in the state C as shown in FIG. , 32. Similarly, in the state of D, light is incident as indicated by a broken line, and the incident position of the light differs depending on the vertical position of the reflector 45.
【００２１】図６のように、有効受光部サイズＬ×Ｌ
（ｍｍ）の２次元ＰＳＤ３１上のＰ点に反射光通過孔４
６を通過した反射板４５からの反射光が照射されると、
ＰＳＤ３１のｘ方向出力電流Ｉ１、Ｉ２は、 Ｉ１＝Ｉ０×ｘ1／Ｌ、Ｉ２＝Ｉ０×（Ｌ−ｘ1）／Ｌ となる。また、ＰＳＤ３１のｙ方向出力電流Ｉ３、Ｉ４
は Ｉ３＝Ｉ０×ｙ1／Ｌ、Ｉ４＝Ｉ０×（Ｌ−ｙ1）／Ｌ となる。ただし、Ｉ０は入射光量に基づきＰ点に発生す
る電荷である。As shown in FIG. 6, the effective light receiving area size L × L
At the point P on the two-dimensional PSD 31 of (mm)
When the reflected light from the reflecting plate 45 that has passed through 6 is irradiated,
X-direction output currents I1, I2 of PSD31 is, I1 = I0 × x 1 / L, I2 = I0 × (L-x 1) becomes / L. Also, the y-direction output currents I3 and I4 of the PSD 31
Becomes I3 = I0 × y 1 / L , I4 = I0 × (L-y 1) / L. Here, I0 is a charge generated at point P based on the amount of incident light.
【００２２】ここで、例えば、Ｉ１／Ｉ２、Ｉ３／Ｉ４
を上式より求めると、 Ｉ１／Ｉ２＝ｘ1／（Ｌ−ｘ1） Ｉ３／Ｉ４＝ｙ1／（Ｌ−ｙ1） となる。すなわち、２次元ＰＳＤ３１の出力電流を演算
することにより、２次元ＰＳＤ３１を照射する光の位置
に対応した出力を得ることができる。また、同様に１次
元ＰＳＤ３２を照射する光の位置に対応した出力も得る
ことができ、光センサ３３から３つの出力が得られる。Here, for example, I1 / I2, I3 / I4
The When obtaining the above equation, the I1 / I2 = x 1 / ( L-x 1) I3 / I4 = y 1 / (L-y 1). That is, by calculating the output current of the two-dimensional PSD 31, an output corresponding to the position of the light irradiated on the two-dimensional PSD 31 can be obtained. Further, similarly, an output corresponding to the position of the light irradiating the one-dimensional PSD 32 can be obtained, and three outputs can be obtained from the optical sensor 33.
【００２３】前述の如く、操作部３４の反射板４５の左
右方向の傾き、前後方向の傾きおよび上下方向の位置と
いう３つのパラメータによって、各ＰＳＤ３１，３２に
照射する光の入射角度が変化する。一方、各ＰＳＤ３
１，３２により得られる出力電流の比も３つあるので、
光センサ３３の出力から操作部３４の左右方向の傾き、
前後方向の傾きおよび上下方向の位置を一元的に得るこ
とができる。したがって、Ｉ１／Ｉ２、Ｉ３／Ｉ４、Ｉ
５／Ｉ６のようにＰＳＤ出力を演算することにより、操
作部３４の左右方向（ｘ方向）の傾き、前後方向（ｙ方
向）の傾きおよび上下方向（ｚ方向）の位置に対応した
ｘ方向出力、ｙ方向出力、ｚ方向出力を得ることができ
る。なお、Ｉ１／Ｉ２、Ｉ３／Ｉ４、Ｉ５／Ｉ６の代わ
りにＩ１／（Ｉ１＋Ｉ２）、Ｉ３／（Ｉ３＋Ｉ４）、Ｉ
５／（Ｉ５＋Ｉ６）の値を演算しても同じである。As described above, the incident angle of the light to be applied to each of the PSDs 31 and 32 changes according to the three parameters of the inclination of the reflection plate 45 of the operation unit 34 in the left-right direction, the inclination in the front-back direction, and the position in the up-down direction. On the other hand, each PSD3
Since there are also three output current ratios obtained by 1, 32,
From the output of the optical sensor 33, the inclination of the operation unit 34 in the left-right direction,
The inclination in the front-back direction and the position in the vertical direction can be obtained in a unified manner. Therefore, I1 / I2, I3 / I4, I
By calculating the PSD output like 5 / I6, an x-direction output corresponding to the inclination of the operation unit 34 in the left-right direction (x-direction), the front-back direction (y-direction), and the up-down direction (z-direction) , Y-direction output, and z-direction output. It should be noted that I1 / (I1 + I2), I3 / (I3 + I4), and I1 / (I1 + I2) instead of I1 / I2, I3 / I4, and I5 / I6.
The same is true even when the value of 5 / (I5 + I6) is calculated.
【００２４】前記出力手段３５は、図３の如く、コンピ
ュータ本体に内蔵されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から
なる制御回路６０に接続されており、制御回路６０は、
前記移動手段３６を備えている。As shown in FIG. 3, the output means 35 is connected to a control circuit 60 including a CPU, a ROM, a RAM and the like built in a computer main body.
The moving means 36 is provided.
【００２５】出力手段３５には、各ＰＳＤ３１，３２の
出力電流からＩ１／Ｉ２、Ｉ３／Ｉ４、Ｉ５／Ｉ６の値
を演算する信号処理回路部６１，６２と、そのアナログ
値をデジタル値に変換して制御回路６０にｘ方向出力、
ｙ方向出力およびｚ方向出力として出力するＡ／Ｄ変換
部６３を備えており、専用ＩＣとしてプリント基板４０
あるいはコンピュータ本体に搭載されている。なお、ｘ
方向出力、ｙ方向出力およびｚ方向出力はシリアルデー
タとして３本の出力端子より出力されるが、一本の出力
端子よりシリアルデータとして出力するようにしてもよ
く、さらに各出力をアナログ値によって出力し、制御回
路６０のＡ／Ｄポートで受けるようにしてもよい。The output means 35 includes signal processing circuits 61 and 62 for calculating I1 / I2, I3 / I4 and I5 / I6 values from the output currents of the PSDs 31 and 32, and converts the analog values into digital values. Output to the control circuit 60 in the x direction,
An A / D converter 63 for outputting as a y-direction output and a z-direction output is provided.
Alternatively, it is mounted on the computer body. Note that x
The direction output, the y-direction output, and the z-direction output are output as serial data from three output terminals, but may be output as serial data from one output terminal. Alternatively, the signal may be received at the A / D port of the control circuit 60.
【００２６】また、ＬＥＤ３０を駆動するためのＬＥＤ
駆動回路部６４も備えており、コンピュータ本体の電源
スイッチがオンされているときは常時発光している。あ
るいは機器の低消費電力化を図るためにパルス的に発光
させてもよく、ＬＥＤ３０の発光に同期させてＰＳＤ３
１，３２からの出力電流を検出するようにすれば、ノイ
ズ等の外乱の影響を排除することができ、入力装置とし
ての信頼性を高めることができる。An LED for driving the LED 30
A drive circuit unit 64 is also provided, and always emits light when the power switch of the computer body is turned on. Alternatively, the light may be emitted in a pulsed manner in order to reduce the power consumption of the device.
By detecting the output currents from the output devices 1 and 32, the influence of disturbance such as noise can be eliminated, and the reliability of the input device can be improved.
【００２７】前記移動手段３６は、操作部３４のｘ方向
の傾き、ｙ方向の傾きおよびｚ方向の位置に対応した３
次元位置情報から得られるそれぞれの傾き量および変位
量に応じ移動方向および移動速度を演算して画面上のカ
ーソルを３次元的に移動させる機能を有している。The moving means 36 is provided to correspond to the tilt of the operation unit 34 in the x direction, the tilt in the y direction, and the position in the z direction.
It has a function of calculating the moving direction and the moving speed in accordance with the respective amounts of tilt and displacement obtained from the dimensional position information and moving the cursor on the screen three-dimensionally.
【００２８】上記構成において、画面上のカーソルを移
動させたい方向に操作部３４のスティック部５０を傾け
ると反射板４５が傾き、ＬＥＤ３０から出射された光は
反射板４５で反射され、各反射光通過孔４６，４７を通
過した光がそれぞれのＰＳＤ３１，３２に到達する。そ
して、その入射位置に対応した各ＰＳＤ３１，３２の出
力が得られ、出力手段３５において演算を行い操作部３
４の左右方向の傾き、前後方向の傾きおよび上下方向の
位置に対応した演算結果をｘ方向出力、ｙ方向出力およ
びｚ方向出力としてコンピュータ本体の制御回路６０に
出力する。In the above configuration, when the stick portion 50 of the operation section 34 is tilted in a direction in which the cursor on the screen is to be moved, the reflection plate 45 is tilted, and the light emitted from the LED 30 is reflected by the reflection plate 45, and each reflected light is reflected. Light that has passed through the passage holes 46 and 47 reaches the respective PSDs 31 and 32. Then, the outputs of the PSDs 31 and 32 corresponding to the incident positions are obtained, and the output means 35 performs a calculation to perform an operation on the operation unit 3.
The calculation results corresponding to the left-right inclination, the front-back inclination, and the up-down position of 4 are output to the control circuit 60 of the computer as an x-direction output, a y-direction output, and a z-direction output.
【００２９】コンピュータ本体側では、これらの３次元
位置情報に基づいてカーソルの移動方向および移動速度
を演算して、この決定された条件で画面上のカーソルを
移動させる。例えば、操作部３４を右に傾ければ、画面
上を傾き量に応じた移動速度でカーソルが右に移動す
る。すなわち、傾きが大きければ速く、小さければ遅く
移動する。また、操作部３４を前側あるいは後ろ側に傾
ければ、画面上でカーソルは下あるいは上に移動する。
操作部３４を右後ろ側に傾ければ、カーソルは右上に移
動する。操作部３４を下に押せば、カーソルは画面上の
３次元座標内において画面奥方向に移動し、上に引き上
げれば、画面手前側に移動する。The computer body calculates the moving direction and the moving speed of the cursor based on the three-dimensional position information, and moves the cursor on the screen under the determined conditions. For example, if the operation unit 34 is tilted to the right, the cursor moves rightward on the screen at a moving speed corresponding to the tilt amount. That is, if the inclination is large, the movement is fast, and if the inclination is small, the movement is slow. If the operation unit 34 is tilted forward or backward, the cursor moves downward or upward on the screen.
If the operation unit 34 is tilted to the rear right, the cursor moves to the upper right. When the operation unit 34 is pressed down, the cursor moves in the depth direction of the screen within the three-dimensional coordinates on the screen, and when the operation unit 34 is pulled up, the cursor moves toward the screen.
【００３０】このように、ＬＥＤ３０、１次元ＰＳＤ３
２、２次元ＰＳＤ３１からなる光センサ３３と傾動およ
び上下動自在な操作部３４とからなる非接触の光学方式
を採用することによって、３次元位置情報を得ることが
でき、これに基づいて画面上のカーソルを３次元の任意
の方向に任意の速度で移動させることが可能となる。As described above, the LED 30, the one-dimensional PSD 3
By adopting a non-contact optical system including an optical sensor 33 composed of a two-dimensional PSD 31 and an operation part 34 capable of tilting and moving up and down, three-dimensional position information can be obtained, and on the screen based on this information. Can be moved at any speed in any direction in three dimensions.
【００３１】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、発
光素子として半導体レーザ、蛍光表示管を使用してもよ
い。また、２次元ＰＳＤの代わりに、図７に示すように
２個の１次元ＰＳＤを用い、互いに直交する方向に配置
してもよい。また、キーボード以外の別スペースに設置
してもよく、適用できる機器の範囲を広げることができ
る。Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that many modifications and changes can be made to the above-described embodiment within the scope of the present invention. For example, a semiconductor laser or a fluorescent display tube may be used as the light emitting element. Instead of the two-dimensional PSD, two one-dimensional PSDs may be used as shown in FIG. 7 and arranged in directions orthogonal to each other. In addition, it may be installed in another space other than the keyboard, and the range of applicable devices can be expanded.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、発光素子と１次元ＰＳＤおよび２次元ＰＳＤを
組み合わせた光センサあるいは発光素子と１次元ＰＳＤ
と互いに直交する方向に配置した２個の１次元ＰＳＤと
を組み合わせた光センサを使用することにより、操作部
を傾けたり上下させたときの傾き状態および上下方向の
位置を検出でき、３次元位置情報として出力できる。し
たがって、コンピュータ等の画面上のカーソル，アイコ
ンを前後左右上下と３次元的に移動させることができ、
コンピュータグラフィックス等における３次元の画像入
力に有効な入力装置を提供できる。As is apparent from the above description, according to the present invention, a light sensor or a light emitting element combining a light emitting element with a one-dimensional PSD and a two-dimensional PSD is provided.
And a two-dimensional PSD arranged in a direction orthogonal to each other, the use of an optical sensor makes it possible to detect a tilt state and a vertical position when the operating unit is tilted or moved up and down, and a three-dimensional position. Can be output as information. Therefore, the cursor and icons on the screen of a computer or the like can be three-dimensionally moved forward, backward, left, right, up, and down.
An input device effective for inputting three-dimensional images in computer graphics or the like can be provided.
【００３３】しかも、機械的な稼働部が存在しない非接
触光学方式の簡単な構造の入力装置であり、外部から侵
入した埃によって誤動作することがなく、信頼性や耐久
性を向上させることができ、長寿命化を達成できる。ま
た、操作部と光センサを一体にすることが可能なので、
コンピュータ本体の外面に設置でき、設置場所の規制が
なくスペース的に優れており、小型のコンピュータ関連
機器に搭載することができ、広く使用可能となる。Moreover, since the input device has a simple structure of a non-contact optical system having no mechanical operating portion, it does not malfunction due to dust entering from the outside, and can improve reliability and durability. , Longer life can be achieved. Also, since the operation unit and the optical sensor can be integrated,
It can be installed on the outer surface of the computer main body, is not restricted in installation location, is excellent in space, can be mounted on small computer-related equipment, and can be widely used.
【図１】本発明の一実施例の入力装置の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of an input device according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は光センサの断面図、（ｂ）は光センサ
の平面図2A is a cross-sectional view of an optical sensor, and FIG. 2B is a plan view of the optical sensor.
【図３】入力装置の制御ブロック図FIG. 3 is a control block diagram of an input device.
【図４】操作部を傾けたときの発光素子からの光の光路
を示す図FIG. 4 is a diagram illustrating an optical path of light from a light emitting element when an operation unit is tilted.
【図５】操作部を上下させたときの発光素子からの光の
光路を示す図FIG. 5 is a diagram showing an optical path of light from a light emitting element when an operation unit is moved up and down.
【図６】ＰＳＤの原理を説明するための図FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of PSD.
【図７】他の実施例の光センサの平面図FIG. 7 is a plan view of an optical sensor according to another embodiment.
【図８】トラックボールが搭載されたパーソナルコンピ
ュータの斜視図FIG. 8 is a perspective view of a personal computer on which a trackball is mounted.
【図９】トラックボールにおける動作原理を説明する図FIG. 9 is a diagram for explaining the operation principle of a trackball.
【図１０】マウスの斜視図FIG. 10 is a perspective view of a mouse.
【図１１】マウスの断面図FIG. 11 is a sectional view of a mouse.
【図１２】（ａ）はポインティングスティックの斜視
図、（ｂ）はその内部の構造を示す図12A is a perspective view of a pointing stick, and FIG. 12B is a view showing the internal structure of the pointing stick.
【図１３】ポインティングスティックを備えたパーソナ
ルコンピュータの斜視図FIG. 13 is a perspective view of a personal computer provided with a pointing stick.
３０ ＬＥＤ ３１ ２次元ＰＳＤ ３２ １次元ＰＳＤ ３３ 光センサ ３４ 操作部 ３５ 出力手段 ３６ 移動手段 ３７ キーボード ４１ ケース ４５ 反射板 ４６，４７ 反射光通過孔 REFERENCE SIGNS LIST 30 LED 31 two-dimensional PSD 32 one-dimensional PSD 33 optical sensor 34 operation unit 35 output means 36 moving means 37 keyboard 41 case 45 reflector 46, 47 reflected light passage hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−31417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170726（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−324186（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−157238（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−25946（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 3/033 H01H 25/04,35/00 G05G 9/047 A63F 13/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-31417 (JP, A) JP-A-63-170726 (JP, A) JP-A-5-324186 (JP, A) 157238 (JP, U) JP 47-25946 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06F 3/033 H01H 25 / 04,35 / 00 G05G 9/047 A63F 13/06
Claims (4)
して分割して取り出される光電流により電流比を出力す
る複数の位置検出用受光素子からなる反射型光センサ
と、前記発光素子から出射された光を前記複数の位置検出用
受光素子に照射する反射板を備え、該反射板の傾き状態
および上下方向の位置を変化させるように前記 光センサ
の前方に傾動自在かつ上下動自在に配された入力用操作
部と、 該操作部の反射板の左右方向の傾き状態、前後方向の傾
き状態および上下方向の位置を前記複数の位置検出用受
光素子から出力される３つの電流比から演算してコンピ
ュータ本体に３次元位置情報として出力する出力手段と
が設けられ、 前記複数の位置検出用受光素子の前面にそれぞれに応じ
た反射光通過孔を有する遮光物が配置された ことを特徴
とするコンピュータ用入力装置。1. Inversely proportional to the distance to a light emitting element and an electrode
And output the current ratio by the photocurrent extracted and divided.
A reflection-type optical sensor including a plurality of position detection light-receiving elements, and a light emitted from the light-emitting element for detecting the plurality of positions.
A reflector for irradiating the light-receiving element is provided, and the reflector is tilted.
And an input operation unit arranged to be tiltable and vertically movable in front of the optical sensor so as to change the position in the vertical direction , and a left-right tilt state of the reflector of the operation unit , a front-back tilt.
The position and the vertical position of the
And output means for outputting a three-dimensional position information into competent <br/> Yuta body calculated from the three current ratio output from the optical elements are provided, depending on the respective front face of the plurality of position detection light-receiving element
An input device for a computer , wherein a light blocking member having a reflected light passage hole is disposed .
出素子および２次元位置検出用位置検出素子を使用し、
前記１次元位置検出用位置検出素子前面の反射光通過孔
は前記１次元位置検出用位置検出素子の軸方向と直交す
る方向に長い矩形状であることを特徴とする請求項１記
載のコンピュータ用入力装置。2. A method according to claim 1, wherein a one-dimensional position detecting position detecting element and a two-dimensional position detecting position detecting element are used as light receiving elements.
Reflected light passage hole in front of the position detecting element for one-dimensional position detection
Is perpendicular to the axial direction of the one-dimensional position detecting position detecting element.
2. The input device for a computer according to claim 1, wherein the input device has a rectangular shape that is long in a direction .
に２個の１次元位置検出用位置検出素子を互いに直交す
る方向に配置したことを特徴とする請求項２記載のコン
ピュータ用入力装置。3. The input device for a computer according to claim 2, wherein two one-dimensional position detecting position detecting elements are arranged in directions orthogonal to each other in place of the two-dimensional position detecting position detecting elements.
コンピュータ本体の表示装置のカーソルを３次元的に移
動させる移動手段が設けられたことを特徴とする請求項
１記載のコンピュータ用入力装置。4. An input device for a computer according to claim 1, further comprising a moving means for moving a cursor of a display device of the computer three-dimensionally in accordance with three-dimensional position information from said output means. .
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05857595A JP3238601B2 (en) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | Input device for computer |
| TW084108315A TW331610B (en) | 1994-12-26 | 1995-08-10 | Input device for a computer and input processing method |
| US08/577,242 US5943233A (en) | 1994-12-26 | 1995-12-22 | Input device for a computer and the like and input processing method |
| US09/271,459 US6300940B1 (en) | 1994-12-26 | 1999-03-18 | Input device for a computer and the like and input processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05857595A JP3238601B2 (en) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | Input device for computer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255053A JPH08255053A (en) | 1996-10-01 |
| JP3238601B2 true JP3238601B2 (en) | 2001-12-17 |
Family
ID=13088249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05857595A Expired - Fee Related JP3238601B2 (en) | 1994-12-26 | 1995-03-17 | Input device for computer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3238601B2 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1370280A (en) | 1999-06-09 | 2002-09-18 | 光束控制有限公司 | Method for determining channel gain between emitters and receivers |
| EP1723500A1 (en) * | 2004-03-11 | 2006-11-22 | Mobisol Inc. | Pointing device with an integrated optical structure |
| US7557796B2 (en) * | 2004-12-22 | 2009-07-07 | Delphi Technologies, Inc. | Joystick sensor with two-dimensional image sensing |
| JP4820255B2 (en) * | 2006-09-27 | 2011-11-24 | クラリオン株式会社 | Car equipment |
| CN102165398A (en) | 2008-09-26 | 2011-08-24 | Nxp股份有限公司 | System and method for detecting movement of an object and integrated circuit implementation thereof |
| DE102013004692B4 (en) * | 2013-03-19 | 2024-02-01 | Abb Schweiz Ag | 3D input device with an additional rotary controller |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP05857595A patent/JP3238601B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08255053A (en) | 1996-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100465969B1 (en) | Pointing device using the surface of a finger | |
| US6300940B1 (en) | Input device for a computer and the like and input processing method | |
| KR101192909B1 (en) | Position detection system using laser speckle | |
| KR101044102B1 (en) | Computer input device with angular displacement detection capabilities | |
| US4543571A (en) | Opto-mechanical cursor positioning device | |
| US7821494B2 (en) | Inertial mouse | |
| JP3408357B2 (en) | Input device such as computer and input processing method | |
| JPH10207616A (en) | Inputting device | |
| TWI628559B (en) | Mouse | |
| KR20060017512A (en) | A multifunction floating button | |
| JP3238601B2 (en) | Input device for computer | |
| US9201511B1 (en) | Optical navigation sensor and method | |
| US6307535B1 (en) | Pointing device for use in a computer system | |
| JP3408353B2 (en) | Input device such as computer | |
| KR20110051165A (en) | Apparatus and method of finger-motion based navigation using optical sensing | |
| JP3473888B2 (en) | Input device | |
| JP3428255B2 (en) | Input device such as computer | |
| JPH08179873A (en) | Input device for computer | |
| JPH08179878A (en) | Input device for computer | |
| JPH08179881A (en) | Input device for computer | |
| CN108628468B (en) | Mouse (Saggar) | |
| JP3202713B2 (en) | Opto-mechanical mouse and control method thereof | |
| EP1775656A1 (en) | Inertial sensing input apparatus | |
| CN108628469B (en) | Mouse (Saggar) | |
| CN108628471B (en) | Mouse (Saggar) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071005 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081005 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |