JPH06187093A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マウスのように操作に広い場所を必要とせ
ず、しかも出力する信号の周波数を任意に変化させるこ
とを可能にしたジョイステック型の入力装置を得る。 【構成】 操作ロッド４の傾倒操作と共に傾動される反
射面５ａに発光部６からの光を投射し、その反射光を受
光部７で受光する。この受光量に応じて発生される電圧
により、ＶＣＯでは電圧に応じた周波数の信号を発生す
る。また、操作ロッドの傾倒方向は複数の方向検出スイ
ッチ８で検出する。反射面５ａは操作ロッドの傾倒角度
の変化に応じて発光部６及び受光部７に対向される部位
の反射率が変化されるように構成し、この反射率の変化
により操作ロッドの傾倒角度に応じて発光手段からの光
の反射量が変化され、この反射量に応じて発生される電
圧が変化され、出力する信号の周波数が変化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータ等の入力装
置として用いられるジョイステック型の入力装置に関
し、特に入力させる信号の周波数を任意に変化させるこ
とができる入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ジョイステック型の入力装置は
コンピュータの入力装置として、或いは各種機器の制御
操作装置として用いられ、操作ロッドを２次元方向に移
動させることで、これに対応したＸ方向及びＹ方向の信
号を出力するように構成されている。例えば、代表的な
ジョイステックは、操作ロッドをＸＹの任意方向に傾倒
可能に構成すると共に、この操作ロッドのＸ，Ｙの各両
方向に夫々マイクロスイッチを配置し、操作ロッドをＸ
Ｙ方向に傾倒させてマイクロスイッチを選択的或いは同
時にオンさせ、Ｘ方向、Ｙ方向の信号を出力させてい
る。このような入力装置は、例えば、コンピュータの入
力装置として用いると、操作ロッドのＸＹ方向への傾倒
操作によってＸ信号及びＹ信号を出力してコンピュータ
に入力し、これによりディスプレイ画面上でのカーソル
等をＸＹ方向に移動させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の入力装置は、単にＸ方向及びＹ方向の信号を一
定の周波数信号として出力するものであるため、この周
波数信号に基づいてディスプレイ画面上のカーソル等を
移動させると、カーソルは一定速度で移動するのみとな
る。したがって、周波数信号を低周波数に設定するとカ
ーソルの移動速度が低く、画面の端から端までカーソル
を移動させるのに時間がかかる。逆に、周波数信号を高
周波数に設定すると、カーソルの移動速度は高くなる
が、微細にカーソルを移動位置させることが困難にな
る。

【０００４】一方、入力装置の他の例としてマウスが提
案されており、この入力装置ではマウスの机上での移動
速度を変化させれば、その速度に比例した周波数の信号
が出力されるため、ディスプレイ画面上のカーソルを任
意に変更させることは可能である。しかしながら、この
マウスは机上で移動させるためのスペースが必要であ
り、狭い場所や、マウスを移動させる平面が確保できな
い場所では利用することができないという問題がある。
本発明の目的は、操作に場所をとらず、しかも出力する
信号の周波数を任意に変化させることを可能にしたジョ
イステック型の入力装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の入力装置は、傾
倒操作されると共にその一部に反射面が形成された操作
ロッドと、この反射面に対向配置される発光手段と、反
射面から反射される発光手段からの光を受光する受光手
段と、その受光量に応じた電圧を発生させる手段と、操
作ロッドの傾倒方向を検出する複数のスイッチ手段と、
電圧発生手段からの電圧に応じた周波数の信号を発生
し、かつこれをスイッチ手段からの信号に応じてＸＹ方
向の信号として出力する回路とを備えており、かつ反射
面は操作ロッドの傾倒角度の変化に応じて発光手段及び
受光手段に対向される部位の反射率が変化されるように
構成する。また本発明は、傾倒操作されると共にその一
部に可動電極を有する操作ロッドと、この可動電極に対
向配置される固定電極と、可動電極と固定電極とで構成
されるコンデンサの容量に応じた電圧を発生させる手段
と、操作ロッドの傾倒方向を検出する複数のスイッチ手
段と、電圧発生手段からの電圧に応じた周波数の信号を
発生し、かつこれをスイッチ手段からの信号に応じてＸ
Ｙ方向の信号として出力する回路とを備える。

【０００６】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の入力装置の縦断面図である。同図に
おいて、１は入力装置のケーシングであり、方形容器状
をしたケース１ａと、このケースの上側開口を塞ぐベー
スプレート１ｂで構成される。このベースプレート１ｂ
の中央部分には挿通穴２が開設され、この挿通穴２には
玉軸受３により操作ロッド４を貫通支持している。な
お、ケース１ａとベースプレート１ｂとの接続部分は、
ケーシング１内に外光が入らないように両者を密接させ
ている。前記操作ロッド４は先端部を操作部４ａとして
ベースプレート１ｂの上方に突出させ、前記玉軸受３を
支点としてＸＹ方向に傾倒操作することができる。ま
た、操作ロッド４は図示を省略するスプリング等によっ
て常態ではベースプレート１ｂに対して垂直な中立位置
に保持されるようになっている。

【０００７】一方、操作ロッド４の基端部は、図２
（ａ）及び（ｂ）にその拡大図と底面図を示すように、
ベースプレート１ｂの下面からケーシング１内に突出さ
れており、その底面５ａが前記玉軸受３を中心とする球
面とされ、かつ全体形状が概略円錐形とされた円錐部５
として構成され、その球面状の底面５ａは表面に反射膜
が被着形成されて反射面として形成される。この反射面
５ａは、図２（ｃ）に反射特性と、その中心角度との関
係を示すように、円錐部５の中心部近傍では反射率が０
となるように形成されるが、この中心部から周辺部に向
かって徐々に反射率が増加されるように、前記中心部を
中心とした同心円状の反射率分布となるように形成され
ている。そして、操作ロッドの最大操作角度の状態のと
きに垂直下方に位置される周面部を１００％の反射率と
なるように形成する。なお、図２（ｂ）では便宜的に同
心円を用いて点描しており、点密度が濃い側の反射率が
低くなるように図示しているが、実際には連続的に反射
率が低下されるように構成される。

【０００８】また、前記ケーシング１の内部には、前記
円錐部５の垂直下方位置に発光ダイオード等の発光素子
で構成される発光部６を配置し、発生された光が円錐部
５の反射面５ａに照射されるように構成する。また、こ
の発光部６と並んだ位置にはフォトダイオード等の受光
素子で構成される受光部７が配置され、前記円錐部５の
反射面５ａから反射された発光部からの光を受光し、そ
の受光量に応じた電流を出力するように構成される。更
に、前記円錐部５の周囲のＸ方向、Ｙ方向の各両側、即
ち円錐部５を挟む四角位置には、それぞれ方向検出スイ
ッチ８（８Ｘ＋，８Ｘ−，８Ｙ＋，８Ｙ−）が配設され
る。これら４個の方向検出スイッチ８Ｘ＋，８Ｘ−，８
Ｙ＋，８Ｙ−は光スイッチとして構成されており、その
詳細な説明は省略するが、発光ダイオードからなる光源
と、この発光ダイオードからの光が円錐部の周面で反射
された光を受光するフォトダイオードからなる光検出器
と、この光検知器が光を受光しないときにオンされるス
イッチトランジスタとを備えている。なお、ここでは便
宜的に、Ｘ方向の各方向検出スイッチ８Ｘ＋，８Ｘ−を
それぞれＸ方向正スイッチ，Ｘ方向負スイッチと称し、
同様にＹ方向の各方向検出スイッチ８Ｙ＋，８Ｙ−をそ
れぞれＹ方向正スイッチ、Ｙ方向負スイッチと称する。

【０００９】図３（ａ）は前記受光部７、及び方向検出
スイッチ８に接続される回路図である。受光部７には直
列に抵抗Ｒ１が接続され、これらで電圧発生回路１０を
構成する。そして、この電圧発生回路１０で発生される
電圧、即ち前記抵抗Ｒ１の端部に発生する電圧Ｖを電圧
制御発振器（以下、ＶＣＯと称する）１１の入力端に入
力させるように構成する。このＶＣＯ１１は周知のよう
に入力される電圧に対応した周波数信号を発振する。ま
た、このＶＣＯ１１の出力端には分周機能を有する分配
器１２を接続し、ＶＣＯ１１の出力をＡ相，Ｂ相に分配
して出力する。この分配器１２では、図３（ｂ）に示す
ように、入力信号θの立ち上がりでＡ相を出力し、立ち
下がりでＢ相を出力し、結果としてＢ相の出力位相をＡ
相の出力位相に対して１／２πだけ移相させている。

【００１０】一方、前記４個の方向検出スイッチ８Ｘ
＋，８Ｘ−，８Ｙ＋，８Ｙ−のうち、Ｘ方向の各スイッ
チ８Ｘ＋，８Ｘ−の出力を排他的オアゲートＸＯＲ１に
入力させ、かつこの排他的オアゲートＸＯＲ１の出力を
２個のナンドゲートＮＡＮＤ１，ＮＡＮＤ２の各一端に
入力させる。各ナンドゲートＮＡＮＤ１，ＮＡＮＤ２の
他端にはそれぞれ前記分配器１２からのＡ相，Ｂ相が入
力される。そして、Ａ相が入力される側のナンドゲート
ＮＡＮＤ１の出力はそのままＸ方向のＡ相出力とされ、
Ｂ相が入力される側のナンドゲートの出力は、Ｘ方向負
スイッチ８Ｘ−の出力と共に排他的オアゲートＸＯＲ２
に入力され、この排他的オアゲートＸＯＲ２の出力がＸ
方向のＢ相出力とされる。

【００１１】同様に、Ｙ方向の各方向検出スイッチ８Ｙ
＋，８Ｙ−の出力を排他的オアゲートＸＯＲ３に入力さ
せ、かつこの排他的オアゲートＸＯＲ３の出力を２個の
ナンドゲートＮＡＮＤ３，ＮＡＮＤ４の各一端に入力さ
せる。各ナンドゲートＮＡＮＤ３，ＮＡＮＤ４の他端に
はそれぞれ前記分配器１２からのＡ相，Ｂ相が入力され
る。そして、Ａ相が入力される側のナンドゲートＮＡＮ
Ｄ３の出力はそのままＹ方向のＡ相出力とされ、Ｂ相が
入力される側のナンドゲートＮＡＮＤ４の出力は、Ｙ方
向負スイッチ８Ｙ−の出力と共に排他的オアゲートＸＯ
Ｒ４に入力され、この排他的オアゲートＸＯＲ４の出力
がＹ方向のＢ相出力とされる。

【００１２】したがって、この入力装置によれば、図４
（ａ）のように、操作ロッド４が操作されない状態、即
ち操作ロッドの円錐部５が垂直方向に向けられていると
きには、発光部６からの光は反射面５ａの下側頂点に投
射されるため、反射光は０である。したがって、受光部
７では光を検出せず、電流は流れない。したがって、入
力装置からの出力は０となる。また、このとき４個の方
向検出スイッチ８は、それぞれの光源からの光が円錐部
５の周面で反射され、その反射光がそれぞれ光検知器で
検出されるため、内蔵のスイッチトランジスタはオン状
態を保っており、それぞれ“Ｈ”を出力している。

【００１３】次に、図４（ｂ）のように操作ロッド４を
例えばＸの正方向に小角度で傾倒操作すると、これに伴
って円錐部５が傾動されるため、発光部６からの光は反
射面５ａに投射され、ここで反射されて受光部７で受光
される。これにより、受光部７に電流が流れ、抵抗Ｒ１
の端部に電圧Ｖが発生する。この電圧Ｖを受けてＶＣＯ
１１は発振動作し、この電圧に対応した周波数の信号を
出力する。この信号は分配器１２で分配され、Ａ相信号
と、これに対して位相がずれたＢ相信号として出力され
る。

【００１４】これと同時に、円錐部５がＸ正方向に傾動
されることにより、Ｘ方向正スイッチ８Ｘ＋の光源から
の光が円錐部５の周面に投射されなくなり、その光検知
器では反射光を検知できなくなる。これにより、スイッ
チトランジスタがオフされ、結果としてＸ方向正スイッ
チ８Ｘ＋の出力は、それまでの“Ｈ”から“Ｌ”に切り
替わる。他の方向検出スイッチ８Ｘ−では円錐部５によ
って光が反射されるため、出力は“Ｈ”を保っている。

【００１５】これにより、排他的オアゲートＸＯＲ１の
出力は“Ｈ”となり、ナンドゲートＮＡＮＤ１，ＮＡＮ
Ｄ２のそれぞれからＡ相，Ｂ相の信号を出力可能とす
る。そして、Ａ相の信号はそのまま出力されるが、Ｂ相
の信号は排他的オアゲートＸＯＲ２にＸ方向負スイッチ
８Ｘ−の出力“Ｈ”と共に入力されているため、この排
他的オアゲートＸＯＲ２からはＢ相の反転信号が出力さ
れる。このＡ相信号とＢ相反転信号により、これらが入
力されるコンピュータは、Ｘ方向の正方向の信号である
と判定し、ディスプレイ画面上でカーソルをＸの正方向
に移動させる。

【００１６】そして、図４（ｃ）のように、更に操作ロ
ッド４の傾倒角度を大きくすると、これに伴って円錐部
５の傾動角度も大きくなり、発光部６からの光は反射面
５ａの反射率の高い面に投射されるようになり、受光部
７での受光量も増大する。これにより、抵抗Ｒ１の端部
の電圧Ｖが増大され、ＶＣＯ１１の入力電圧が増大され
るため、ＶＣＯ１１の発振周波数が増大し、より高い周
波数の信号が出力されることになる。したがって、ディ
スプレイ画面上のカーソルの移動速度が高められる。

【００１７】一方、操作ロッド４をＸの負方向に傾倒操
作したときには、Ｘ方向負スイッチ８Ｘ−の出力が
“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わるため、Ａ相信号は前述と
同様にそのまま出力され、また排他的オアゲートＸＯＲ
２は今度はＢ相信号をそのまま通すため、Ｂ相信号もそ
のまま出力される。このＡ相信号とＢ相信号とによりコ
ンピュータはＸ方向の負方向の信号であると判定し、デ
ィスプレイ画面上でカーソルをＸの負方向に移動させ
る。なお、この場合でも、操作ロッド４の傾倒角度を大
きくすると、ＶＣＯ１１の入力電圧が増大し、出力周波
数が増大され、カーソルの移動速度が高められることに
なる。また、Ｙ方向に操作ロッドを傾倒した場合も全く
同様である。更に、ＸＹ間方向に操作ロッドを傾倒させ
た場合には、Ｙ方向及びＹ方向でそれぞれ同時に前記し
た信号を出力することになる。

【００１８】図５は本考案の他の実施例の要部の側面図
であり、操作ロッド４の傾倒角度を検出するための構成
の変形例を示す。ここでは、円錐部５の球面状の底面５
ａに、その下側頂点を中心にした円形状の導電膜９ａを
形成する。また、円錐部５の底面５ａと対向するよう
に、球凹面を有する固定ブロック１Ａを設け、この固定
ブロック１Ａの球凹面に前記導電膜９ａと同心の円形状
の導電膜９ｂを形成している。この構成では、円錐部５
側の導電膜９ａを可動電極とし、固定ブロック１Ａ上の
導電膜９ｂを固定電極としたコンデンサが構成され、操
作ロッド４の傾倒に伴って円錐部５が固定ブロック１Ａ
に対して傾動されることで、両電極９ａ，９ｂの正対面
積が変化され、両電極９ａ，９ｂ間の静電容量が変化さ
れることになる。そして、前記可動電極９ａと固定電極
９ｂとで構成されるコンデンサは、図６のように、発振
器ＯＳＣ、演算増幅器ＯＰ、抵抗Ｒ、コンデンサＣ、整
流器Ｄ等から構成される容量−電圧変換回路１０Ａの可
変コンデンサＣＸとして利用される。なお、円錐部５の
周面には反射膜を形成し、かつ前記実施例と同様の４個
の方向検出スイッチ８（８Ｘ＋，８Ｘ−，等）を配設す
る。

【００１９】したがって、この構成では、操作ロッド４
を傾倒させて円錐部５が傾動されると、可動電極９ａが
固定電極９ｂに対して移動され、両電極９ａ，９ｂの正
対面積が変化されるためにコンデンサＣＸの容量が変化
される。そして、この容量の変化に応じて容量−電圧変
換回路１０Ａから出力される電圧が変化される。この電
圧を図３に示した受光部と抵抗とによる電圧発生回路１
０に代えて接続することで、操作ロッドの傾倒角度に応
じた周波数の信号を出力させることができる。このと
き、４個の方向検出スイッチ８は、第１実施例と同様な
作用で操作ロッドの傾倒方向を検出し、これに応じてＸ
方向、Ｙ方向にそれぞれＡ相信号とＢ相信号及びその反
転信号を出力することは言うまでもない。なお、４個の
方位検出スイッチ８は、円錐部の傾動を検出方向が検出
できるものであればよいため、例えば円錐部の周面に接
触し、円錐部の傾動によって切替動作されるリミットス
イッチで構成してもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、操作ロッ
ドの傾倒操作に伴って受光量、或いは容量を変化させ、
更に操作ロッドの傾倒角度に応じて光量−電圧変換手
段、或いは容量−電圧変換手段を動作させて発生電圧を
変化させ、しかる上でこの電圧に応じて出力される信号
の周波数を変化させるように構成しているので、ジョイ
ステックと同じ操作でありながら出力する信号の周波数
を変化させることができ、かつ一方ではマウスのように
操作のための場所を必要とせず、利便性に優れた入力操
作を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の入力装置の全体構成の縦断面図であ
る。

【図２】図１の要部の拡大図とその底面図である。

【図３】入力装置の回路構成図である。

【図４】本発明の動作を説明するための要部の拡大側面
図である。

【図５】本発明の他の実施例の要部の拡大側面図であ
る。

【図６】図５の構成を用いた容量−電圧変換回路の回路
図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ４ 操作ロッド ５ 円錐部 ５ａ 底面（反射面） ６ 発光部 ７ 受光部 ８（８Ｘ＋，８Ｘ−，８Ｙ＋，８Ｙ−） 方向検出スイ
ッチ ９ａ 可動電極 ９ｂ 固定電極 １０ 電圧発生回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 傾倒操作されると共にその一部に反射面
   が形成された操作ロッドと、前記反射面に対向配置され
   る発光手段と、前記反射面から反射される前記発光手段
   からの光を受光する受光手段と、その受光量に応じた電
   圧を発生させる手段と、前記操作ロッドの傾倒方向を検
   出する複数のスイッチ手段と、前記電圧発生手段からの
   電圧に応じた周波数の信号を発生し、かつこれをスイッ
   チ手段からの信号に応じてＸＹ方向の信号として出力す
   る回路とを備え、前記反射面は操作ロッドの傾倒角度の
   変化に応じて前記発光手段及び受光手段に対向される部
   位の反射率が変化されるように構成したことを特徴とす
   る入力装置。
2. 【請求項２】 傾倒操作されると共にその一部に可動電
   極を有する操作ロッドと、この可動電極に対向配置され
   る固定電極と、前記可動電極と固定電極とで構成される
   コンデンサの容量に応じた電圧を発生させる手段と、前
   記操作ロッドの傾倒方向を検出する複数のスイッチ手段
   と、前記電圧発生手段からの電圧に応じた周波数の信号
   を発生し、かつこれをスイッチ手段からの信号に応じて
   ＸＹ方向の信号として出力する回路とを備えることを特
   徴とする入力装置。