JPH0894654A - データ入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用場所が限定されず、長寿命、かつ、信頼
性の高いデータ入力装置を提供する。 【構成】 データ入力装置の移動操作体１は、２個の角
速度センサ３ａ，３ｂと、信号処理部４を有し、本体ケ
ース２にセンサ３ａ，３ｂや信号処理部４を収納密封し
た構造となっている。移動操作体１を３次元空間内で移
動して回転操作すると、角速度センサ３ａ，３ｂがそれ
ぞれ異なるＸ軸とＹ軸の２軸の回転方向の角速度を角速
度に比例した電圧で出力し、信号処理部４が、それぞれ
の角速度センサ３ａ，３ｂの電圧信号を電圧に比例した
周波数のパルス信号に変換してインターフェイスを介し
てパソコン11に２次元情報として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タ等のデータ被入力装置に２次元情報を入力するデータ
入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６には、データ被入力装置であるパー
ソナルコンピュータ（パソコン）11と、データ入力装置
の移動操作体であるマウス13とが示されている。従来の
マウス13は、図７に示すように、回動自在なボール17
と、Ｘ方向ロータリエンコーダ15と、Ｙ方向ロータリエ
ンコーダ16とを有して構成されている。例えば、ボール
17を操作面に接触させながら、人間等が図７のようにマ
ウス13本体をＸ軸方向から45°傾けた方向に移動操作す
ると、ボール17が矢印方向に回転し、ボール17の回転を
受けて、Ｘ方向ロータリエンコーダ15およびＹ方向ロー
タリエンコーダ16の回転部が回転軸を中心として回転す
る。この回転部の回転により、Ｘ方向ロータリエンコー
ダ15が、図８に示すような、マウス13のＸ方向の移動距
離に応じたパルス信号ＸＡと、Ｘ方向の移動方向（前方
向か後方向か）に応じたパルス信号ＸＢとを出力し、Ｙ
方向ロータリエンコーダ16が、マウス13のＹ方向の移動
距離に応じたパルス信号ＹＡと、Ｙ方向の移動方向（右
方向か左方向か）に応じたパルス信号ＹＢを出力する。

【０００３】上記４個のパルス信号ＸＡ，ＸＢ，ＹＡ，
ＹＢは、マウスインターフェイスを介してマウス13から
パソコン11に出力送信され、パソコン11は、マウス13の
出力信号を、例えば、単位時間当りのパルス信号ＸＡ，
ＹＡのパルス数をカウントするだけで簡単にマウス13の
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動距離を認識することができ
る。また、パルス信号ＸＢとＸＡ，ＹＢとＹＡを比較し
て、例えば、ＸＢの位相がＸＡの位相より進んでいると
きには、マウス13は後方向に移動していることを表し、
ＸＢの位相がＸＡの位相より遅れているときには、マウ
ス13は前方向に移動していることを表すという如く、Ｘ
Ａ，ＹＡに対してのＸＢ，ＹＢの位相ずれの進みと遅れ
具合によって、パソコン11はマウス13の移動方向を認識
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マウス13を
用いて２次元情報を効果的に入力するためには、操作面
が適宜な広さを有する平面であることが望まれる。ま
た、ガラス等の平滑な平面上でマウス13を移動操作して
も、ボール17が平面上を滑ってしまい円滑に回転せず、
マウス13から２次元情報を出力することができないとい
うことが生じるために、マウス13を有効に活用するため
には、操作面はボール17と適当な摩擦を起こす材質で形
成された面でなければならない。これらのことから、上
記操作面を確保できる机上等の限定された場所でしか、
マウス13を用いて２次元情報をパソコン11にスムーズに
入力することができず、したがって、例えば電車内等で
ノート型パソコン等の携帯用パソコンにマウス13を用い
て２次元情報を入力するときには、非常に不便であっ
た。このように、マウス13の使用場所が限定されてしま
うという問題がある。

【０００５】また、ボール17は、操作面との摩擦を起こ
し易いゴム等の材質で形成されているが、このような材
質であるボール17には、操作面上の埃やゴミ等が付着し
易い。この付着した埃やゴミが、ボール17と、Ｘ方向ロ
ータリエンコーダ15やＹ方向ロータリエンコーダ16の回
転部との間に入り込み溜まると、ボール17の回転をＸ方
向ロータリエンコーダ15やＹ方向ロータリエンコーダ16
の回転部に円滑に伝えることができず、マウス13が２次
元情報をパソコン11に入力するという機能を正確に行え
なくなってしまうという問題がある。

【０００６】また、ボール17と、Ｘ方向ロータリエンコ
ーダ15やＹ方向ロータリエンコーダ16の回転部との間
や、Ｘ方向ロータリエンコーダ15やＹ方向ロータリエン
コーダ16の回転軸と軸受け部間には、慴動接触部分で擦
れ合っており、次第に、この慴動接触部分は磨耗してし
まう。このことから、マウス13の耐久年数が短くなると
いう問題がある。

【０００７】さらに、上記の如く、埃やゴミ等がボール
17とロータリエンコーダ15，16間に入り込んだり、前記
慴動接触部分が磨耗する等により、ボール17の回転を正
確にロータリエンコーダ15，16に伝えることができなく
なると、マウス13からパソコン11に２次元情報を入力で
きなくなることから、マウス13による情報入力の信頼性
が低くなるという問題がある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、場所によらず気軽に２次元
情報を入力でき、耐久年数が長く、かつ、信頼性の高い
データ入力装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のように構成されている。すなわち、本
発明のデータ入力装置は、データ被入力装置に移動操作
体の移動によって得られる２次元情報を入力するデータ
入力装置において、移動操作体に３次元空間内での異な
る２軸の回転方向の動きをそれぞれ検出する角速度セン
サを配設し、この角速度センサの出力を２次元情報とし
たことを特徴として構成されている。

【００１０】また、本発明のデータ入力装置は、角速度
センサとして圧電振動ジャイロを用いたこと、角速度セ
ンサの信号を角速度に比例した周波数のパルス信号に変
換出力するパルス変換出力回路が設けられていること、
パルス変換出力回路は角速度センサの信号を、電圧に比
例した周波数のパルスに変換するＶＦコンバータによっ
て構成されていることも特徴とするところである。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明において、移動操作体を３次
元空間内で回転移動させると、２個の角速度センサが、
それぞれ、異なる２軸回転の動きに応じた信号を出力
し、データ入力装置は、前記角速度センサの信号を２次
元情報としてパーソナルコンピュータ等のデータ被入力
装置に入力する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名
称部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００１３】図１には、本実施例のデータ入力装置の移
動操作体１の構成が示されている。移動操作体１は、公
知の圧電振動ジャイロで形成された角速度センサ３ａ，
３ｂと、信号処理部４とを有して構成されており、角速
度センサ３ａ，３ｂや信号処理部４等は本体ケース２に
密封収納されている。

【００１４】角速度センサ３ａは、Ｘ軸方向を回転軸と
する回転方向の動き（角速度）を検出するように設置さ
れており、また、角速度センサ３ｂは、Ｘ軸方向に直交
するＹ軸方向を回転軸とする回転方向の動き（角速度）
を検出するように設置されている。これら角速度センサ
３ａ，３ｂには角速度検出駆動用の電圧印加手段（図示
せず）が接続されている。角速度センサ３ａ，３ｂが角
速度検出駆動され、人間等のデータ入力体（図示せず）
が移動操作体１を３次元空間で移動操作して、角速度セ
ンサ３ａ，３ｂがそれぞれ異なるＸ軸、Ｙ軸方向を中心
として回転すると、図３に示すような、回転軸回りの角
速度に比例した電圧を信号処理部４に出力する。なお、
例えば、角速度センサ３ａが図１の矢印の回転方向にお
ける動きによって正の電圧を出力すると、逆向きの回転
方向の動きには負の電圧を出力するという如く、角速度
センサ３ａ，３ｂの出力電圧は、回転方向によって出力
電圧の正負符号が異なるものである。

【００１５】信号処理部４は、角速度センサ３ａ，３ｂ
から入力された電圧信号に基づいて、以下のように信号
処理を行い、図８に示されるような、従来のマウス13の
出力信号と同種の信号に変換し、この信号をインターフ
ェイスを介してパソコン11に出力する。

【００１６】この信号処理部４は、図２に示すように、
絶対値検出回路５と、正負判定回路６と、公知のＶＦコ
ンバータで構成されるパルス変換出力回路７と、位相変
換回路８と、ＸＯＲ回路（排他的論理和回路）９とを有
して構成されている。なお、信号処理部４には、角速度
センサ３ａの電圧信号を処理する上記回路を有して構成
される信号処理回路部分10と、この信号処理回路部分10
と同様な構成である角速度センサ３ｂの電圧信号の信号
処理回路部分とが２系列設けられているが、各系列の信
号処理回路部分の構成は同一であるので、図２には、角
速度センサ３ａの電圧信号の信号処理回路部分10のみを
表し、角速度センサ３ｂの電圧信号の信号処理回路部分
は省略する。

【００１７】角速度センサ３ａから出力された角速度検
出の電圧信号は、絶対値検出回路５および正負判定回路
６の２回路に入力する。正負判定回路６は、例えば、図
５に示すような、角速度センサ３ａの出力電圧が例えば
正方向回転を意味する正電圧であればＨ信号を出力し、
出力電圧が逆方向回転を意味する負電圧であればＬ信号
を出力する正負符号信号（パルス信号）ＸＣをＸＯＲ回
路９に出力する。

【００１８】絶対値検出回路５は、角速度センサ３ａの
出力電圧の絶対値の大きさを求め、パルス変換出力回路
７に出力する。パルス変換出力回路７は、角速度センサ
３ａの出力電圧の大きさに比例した周波数を持つ図４に
示すようなパルス信号ＸＦに変換し、位相変換回路８に
出力る。位相変換回路８は、入力されたパルス信号ＸＦ
の周波数を下げて、図４に示すような、パルス信号ＸＡ
を出力する。また、同時に、ＸＡに対して90°位相のず
れたパルス信号ＸａをＸＯＲ回路９に出力する。

【００１９】ＸＯＲ回路９は、図５に示すように、位相
変換回路８から入力されたパルス信号Ｘａと、正負判定
回路６から入力されたパルス信号ＸＣとの排他的論理和
を求め、パルス信号ＸＢを出力する。

【００２０】なお、角速度センサ３ｂの電圧信号につい
ても同様な信号処理を行ってパルス信号ＹＡ，ＹＢを出
力する。また、上記のようにして移動操作体１から出力
されたパルス信号ＸＡ，ＸＢ，ＹＡ，ＹＢは、従来のマ
ウス13の出力信号ＸＡ，ＸＢ，ＹＡ，ＹＢに対応するも
のである。

【００２１】上記、図５に示すようなパルス信号ＸＡ，
ＸＢおよびＹＡ，ＹＢは、移動操作体１からインターフ
ェイスを介してパソコン11に入力され、パソコン11は、
従来と同様に、例えば、ＸＡ，ＹＡの単位時間当りのパ
ルス数をカウントして、移動操作体１の移動距離を認識
する。また、パソコン11はＸＡとＸＢ，ＹＡとＹＢを比
較して、例えば、ＸＢの位相がＸＡの位相より進んでい
るときには、正負の一方向、例えば、移動操作体１が図
１の矢印方向に回転しているとパソコン11が認識し、Ｘ
Ｂの位相がＸＡの位相より遅れているときには逆向きに
回転していると認識するという如く、ＸＡ，ＹＡに対す
るＸＢ，ＹＢの位相ずれの進みと遅れ具合により、パソ
コン11は移動操作体１の回転移動方向を認識する。

【００２２】本実施例によれば、移動操作体１に２個の
角速度センサ３ａ，３ｂを設け、それぞれの角速度セン
サ３ａ，３ｂから出力される信号を基に２次元情報をパ
ソコン11に入力するので、移動操作体１を用いてパソコ
ン11に２次元情報を入力するときには、移動操作体１を
３次元空間内で適宜に回転移動操作すれば、簡単に２次
元情報を得ることができる。したがって、従来例のよう
に、移動操作体１の移動操作場所が２次元平面上と限定
されず、例えば、電車内等の場所であっても、携帯用パ
ソコンに移動操作体１を接続し、移動操作体１の３次元
空間内での回転移動操作により、２次元情報を携帯用パ
ソコンに簡単に入力することができる。

【００２３】また、上記の如く、角速度センサ３ａ，３
ｂを設け、角速度センサ３ａ，３ｂの出力信号を２次元
情報としたので、移動操作体１には、従来例のロータリ
エンコーダ15，16の回転部と軸受け部間のような慴動接
触部分がなく、このことから、移動操作体１の構成部品
が磨耗するということもない。さらに、角速度センサ３
ａ，３ｂや信号処理部４は、本体ケース２内に密封収納
されているので、埃やゴミ等による角速度センサ３ａ，
３ｂや信号処理部４の故障は生じ難い。上記のことか
ら、耐久年数が長く、信頼性の高いデータ入力装置を提
供することが可能となる。

【００２４】さらに、角速度センサ３ａ，３ｂの出力電
圧を、従来のマウス13のパソコン入力信号と同種の信号
に変換する信号処理部４を設けたので、従来のインター
フェイスを用いて、従来と同様にパソコン11に２次元情
報を入力することができる。また、パソコン11は、移動
操作体１の出力信号を、従来の信号処理手法で２次元情
報を認識することができるので、パソコン11に新たな信
号処理手法を与える必要がなく、本実施例のデータ入力
装置をパソコン11に接続すれば、データ入力装置の出力
信号からそのまま２次元情報を認識することができる。

【００２５】さらにまた、パルス変換出力回路７は、本
実施例で用いたＶＦコンバータでなく、デジタル変換回
路（Ａ／Ｄ変換回路）や演算回路（ＣＰＵ回路）等によ
り形成することもできる。ただ、上記デジタル変換回路
や演算回路を用いると、パルス変換出力回路７の構造が
ＶＦコンバータを用いるよりも複雑になり、価格も高価
格になる。この点、本実施例では、ＶＦコンバータを用
いて（ＶＦコンバータだけの１つの部品を用いて）パル
ス変換出力回路７を形成したので、データ入力装置の構
造が簡易化され、また、データ入力装置を低価格で提供
することができる。

【００２６】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、角速度センサ３ａ，３ｂは圧電振動ジャイ
ロで形成されていたが、静電力を利用する等の他の構成
の振動ジャイロを用いてもよい。また、角速度センサ３
ａ，３ｂはそれぞれ互いに直交するＸ軸，Ｙ軸回りの角
速度を検出するように設置されていが、直交でなく任意
の異なる２方向をそれぞれ回転軸とした回転方向の角速
度を検出するように設置してもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、移動操作体に３次元空
間内での異なる２軸の回転方向の動きをそれぞれ検出す
る２個の角速度センサを設け、それぞれの角速度センサ
の出力を２次元情報として、パソコン等のデータ被入力
装置に入力することとしたので、移動操作体を３次元空
間内で回転移動操作すれば、２次元情報をデータ被入力
装置に入力することができるようになり、移動操作体の
移動によって２次元情報を得るデータ入力装置の使用場
所が、従来のように机上等の２次元平面上に限定され
ず、例えば、電車内等でも、携帯用パソコン等に上記デ
ータ入力装置を接続し、データ入力装置を利用して２次
元情報を簡単に入力することができる。

【００２８】また、移動操作体は、移動操作体の構成部
品が互いに慴動接触する部分を持たず、従来例のよう
に、構成部品が磨耗することがないことから、耐久年数
の長いデータ入力装置を提供することができ、さらに、
上記のことから、部品の磨耗による故障がなく、信頼性
の高いデータ入力装置を提供することができる。

【００２９】さらに、角速度センサの信号を角速度に比
例した周波数のパルス信号に変換出力するパルス変換出
力回路を設けた構成にあっては、データ被入力装置に、
角速度センサの出力（アナログ信号）をデジタル信号に
変換するデジタル変換回路等の新たな信号処理回路を設
ける必要がない。また、上記パルス信号は、従来のデー
タ入力装置の出力信号を同種の信号にでき、そのように
すれば、データ被入力装置に、データ入力装置の出力信
号における新たな２次元情報認識用の信号処理手法を与
えなくても、データ被入力装置は、データ入力装置の出
力信号から、従来の信号処理手法に従って、２次元情報
を得ることができる。

【００３０】さらにまた、パルス変換出力回路をＶＦコ
ンバータで形成する構成のデータ入力装置にあっては、
デジタル変換回路や演算回路等の他の部品でパルス変換
出力回路を形成する場合に比べて、装置構成が極めて簡
易となり、低価格で本発明の優れたデータ入力装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のデータ入力装置を示す説明図であ
る。

【図２】角速度センサの出力信号を処理する信号処理部
の一例を示すブロック図である。

【図３】角速度センサで検出される角速度と、センサ出
力電圧との関係を示す説明図である。

【図４】位相変換回路の信号処理の波形説明図である。

【図５】ＸＯＲ回路の信号処理の波形と、移動操作体の
出力波形の一例を示す説明図である。

【図６】マウスを用いた従来の２次元情報のパソコン入
力を示す説明図である。

【図７】従来のマウスの構造例を示す説明図である。

【図８】マウスからパソコンに入力する２次元情報の一
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 移動操作体 ３ａ，３ｂ 角速度センサ ７ パルス変換出力回路 11 パソコン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ被入力装置に移動操作体の移動に
   よって得られる２次元情報を入力するデータ入力装置に
   おいて、移動操作体に３次元空間内での異なる２軸の回
   転方向の動きをそれぞれ検出する角速度センサを配設
   し、この角速度センサの出力を２次元情報としたことを
   特徴とするデータ入力装置。
2. 【請求項２】 角速度センサとして圧電振動ジャイロを
   用いたことを特徴とする請求項１記載のデータ入力装
   置。
3. 【請求項３】 角速度センサの信号を角速度に比例した
   周波数のパルス信号に変換出力するパルス変換出力回路
   が設けられている請求項１又は請求項２記載のデータ入
   力装置。
4. 【請求項４】 パルス変換出力回路は角速度センサの信
   号を、電圧に比例した周波数のパルスに変換するＶＦコ
   ンバータによって構成されている請求項３記載のデータ
   入力装置。