JPH0139128B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、CRT（陰極線管）面上に映し出さ
れるカーソルを動かすための光学式マウスに関す
る。

CRT画面上のカーソルをXY軸方向に自由に動
かす装置として、マウスと称されるカーソル位置
指示器がある。このマウスを、マウスパツドと呼
ばれる平板上で縦横に移動させることによつて、
マウスの動きに一致したXY軸方向の動きをカー
ソルに与えることができる。

マウスとしては、例えば、実公昭54−7467号公
報に記載されているような機械式マウスと、特許
出願公表昭58−500777号に記載されているような
光学式マウスが知られている。

機械式マウスは、マウス本体に回転自在に設け
られた球体を、マウスを卓面上で移動させること
によつてXY軸方向に転動させ、この球体に摩擦
的に接触して回転するＸ軸方向検出輪及びＹ軸方
向検出輪の回転量に応じてXY軸方向の移動をカ
ーソルに指示するものである。

光学式マウスは、マウスパツド上に印された色
を異にする縦横の格子縞、たとえば緑色のＸ軸方
向のラインパターンと、赤色のＹ軸方向のライン
パターンとからなる格子縞を、発光素子と受光素
子とからなるライン検出手段で読み取り、XY軸
方向の移動をカーソルに指示するようになつてい
る。

機械式マウスは、マウスパツド上を転がる球
体、この球体と協働する少くとも二つの摩擦輪か
らなる検出輪、その他検出輪の回転運動を電気的
信号に変換する機構からなるので、その構造が複
雑であつたり、機構的精度を確保しなければなら
ない欠点があり、一方、従来の光学式マウスにあ
つては、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを区別するために
２色の線を用い、これを識別して読み取るのに色
の異なる２つの光源あるいはフイルターを用意す
る必要がある。また、同一平面上に異なる２色の
線を形成し、これらを識別的に検出するために、
光源、受光素子を同期させて発光及び検出を交互
に繰り返す時分割処理によつて、２色の線の検出
を行つている。従つて装置が複雑で高価になる欠
点がある。さらに、時分割処理によつてXY軸方
向を検知しているので、マウスの動く速度が大き
くなると、時分割して一方の方向の線を検知して
いる時間内に、もう一方の方向の線が検出器の見
える視野内を横切つてしまうこととなるので、と
もすると、正確に線をカウントできなくなり、読
取りエラーを起こすおそれがある。

パツド上のマウスの動きと、CRT画面上での
カーソルの動きとは、１対１の対応関係にあり、
両者の動きは２次元的であつて、これを幾可学的
に表現すると、XY座標でその位置を決定するこ
とができる。それ故に、マウスのパツド上での位
置は、Ｘ座標方向にそのラインを何本カウント
し、Ｙ座標方向に何本カウントしたかによつて定
まり、一方、カーソルもマウスの位置に対応して
CRT画面上において決定される。ここで、Ｘ軸
方向を示すラインパターンとＹ軸方向を示すライ
ンパターンとが、同一平面上にあるとすると、各
ラインパターンの色を異ならしめるか、反射率を
大巾に異ならしめるなどのライン識別手段を施さ
ない限り、マウスは、Ｘ軸方向のラインをカウン
トして得た信号と、Ｙ軸方向のラインをカウント
して得た信号とを区別できないであろう。従つ
て、このような場合、マウスがＸ軸方向あるいは
Ｙ軸方向の何れに動いているのか判断できない事
態を生じる。特に、マウスがパツド上で90度方向
を変えた場合は、マウスが検知する信号は、Ｘ軸
方向とＹ軸方向とが入れ替つてしまう。このよう
な不具合を解消するために、Ｘ軸方向のラインの
反射率とＹ軸方向のラインの反射率を変えれば、
検出手段によつて各ラインの反射率の差、すなわ
ち光量差として識別され、マウスの移動方向の混
同を避けることができる。しかし、この方法は、
光量差を電気信号に変換するとき、その性質上、
直接デイジタル信号に変換できず、一旦アナログ
信号に変換し、このアナログ信号を更にデイジタ
ル信号に変換するという複雑な回路処理技術を要
する。

本発明の目的は、従来のマウス、特に光学式マ
ウスの欠点を除去したマウスを提供することにあ
る。

本発明は第１の平面に設けられた光学的に検知
可能な平行細線からなる一つの方向を検出するた
めの第１ラインパターンと、上記一つの方向と直
交する方向を検出するための、第１の平面と一定
の距離を隔てた第２の平面に設けられた光学的に
検知可能な第２ラインパターンと、第１及び第２
ラインパターンを照明する手段と、第１及び第２
ラインパターンを識別して検出する光学系、検出
素子を含むラインパターン読取り装置からなる。

本発明の光学式マウスは、二つの構成体から成
り立つていて、その一つはライン読取り装置を内
蔵したマウス本体であり、他の一つはこれを平面
視したとき縦横の格子縞をなす光学的に検知可能
な第１及び第２ラインパターンを有するパツドで
ある。本発明の一つの形態であるパツドの基体
は、マウスの有する光源に対して透明な厚さ３〜
６mmのガラス板あるいはアクリル樹脂板で作られ
ており、この透明基板の両面にはライン巾0.4〜
0.6mm、ライン間距離0.4〜0.6mmの平行細線が、互
に直角をなす方向に設けられる。平行細線からな
るラインパターンは、マウス本体に設けられてい
る光源、たとえばランプまたは発光ダイオードか
らの照射光に対し、透明基板での反射率よりも高
い反射率を有するラインで構成されていることが
望ましく、たとえば、透明基板にアクリル樹脂が
用いられる場合、アクリル樹脂の反射率は可視光
付近で約４％を示すので、ラインには、このアク
リル樹脂板の面に真空蒸着したアルミニウム薄膜
からなるラインを用いるとよい。鏡面に近い面に
蒸着されたアルミニウムの反射率は約90％である
から、パツドに照射された光のうち、ライン上で
はその約90％が反射され、ラインの透明部では約
４％が反射される。従つて、これらの反尺光が進
む光路にフオトダイオードなどの受光素子を配置
すれば、この受光素子によつてラインの有無が受
光量の差として検知され、この受光量の差が受光
素子で電気信号に変換されると、ライン数を電気
的にカウントでき、マウス本体のパツドに対する
位置が検出される。

パツドの表裏に印されたラインパターンは、各
ラインに焦点を結ぶ、マウスに内蔵された光学系
を含むライン検出手段で、Ｘ軸方向とＹ軸方向と
を識別して読み取られる。光学系を構成するレン
ズには、焦点距離５〜８mm、有効径５mm程度の凸
レンズ、あるいは複数枚構成のレンズ系が用いら
れるが、この光学系は、ラインパターン及び受光
素子の位置関係に応じて最良の構成のものが使用
される。

本発明によれば、上下に一定の距離を隔てた異
なる二つの平面のうち一つに、Ｘ軸方向検出用ラ
インパターンを、他の一つにＹ軸方向検出用ライ
ンパターンをそれぞれ設け、各ラインパターン
を、それ専用のライン検知手段で読取るようにし
たので、Ｘ，Ｙ軸方向の読取りエラーを完全に防
止することができるばかりでなく、ラインパター
ンの照射及び検出を交互に繰り返す時分割処理を
行う必要もないので、装置が簡素になるなどの優
れた効果を奏する。

以下、図示の実施例によつて本発明を説明す
る。第１図において、マウス１は椀を逆さにした
形のハウジング２、ハウジング２の開口を塞ぐ底
板３、この底板３に取り付けられたライン読取り
装置４及びそのライン読取り装置４からの電気信
号を処理するための回路基板（図示されず）によ
り主に構成されており、一方、パツド５は透明な
基板６と、この基板６の表裏にそれぞれ形成され
た細い平行線からなるラインパターン７Ｘ，７Ｙ
とによつて構成されている。基板６は厚さ５mm、
巾210mm、長さ300mmの略Ａ列４判サイズのアクリ
ル樹脂で作られている。ラインパターン７Ｘは、
カーソルに対してＸ軸方向の動きを指示するため
のものであつて、基板６の表面に、図の紙面に対
して垂直をなす方向に、光反射物質を印刷、コー
テイングあるいは真空蒸着手段によつて設けら
れ、各ラインの巾、ライン間距離は共に0.5mmに
定められている。ラインパターン７Ｙは、カーソ
ルに対してＹ軸方向の動きを指示するためのもの
であつて、基板６の裏面にラインパターン７Ｘと
同じ方法で、しかし、その向きをラインパターン
７Ｘと90度異ならしめて設けられている。分解能
を上げるためには、ラインの巾、間隔を小さくす
ればよいが、マウスがCRTデイスプレイのカー
ソルを動かす位置指示器であることを考慮する
と、勿論限定されるものではないが、ライン巾、
間隔は上記の値0.5mm程度が適当である。

ハウジング２には、二つのライン読取り装置８
Ｘ，８Ｙが、底板３に固定することによつて内蔵
されている。この各ライン読取り装置８Ｘ，８Ｙ
は、ラインパターン７Ｘ，７Ｙをそれぞれ照射す
る光源９Ｘ，９Ｙ、同パターン７Ｘ，７Ｙをそれ
ぞれ検知する受光素子１０Ｘ，１０Ｙ、同パター
ン７Ｘ，７Ｙの実像を受光素子１０Ｘ，１０Ｙ上
にそれぞれ結像させるためのレンズ１１Ｘ，１１
Ｙ及び上記各光源、受光素子、レンズを所定の位
置関係のもとに支持する支持部材１２Ｘ，１２Ｙ
によつて構成されている。

光源９Ｘ，９Ｙとしては指向性が鋭く、かつ高
輝度をもつ発光ダイオードが用いられており、そ
の波長は、可視光または近赤外光領域の何れのも
のでもよい。

レンズ１１Ｘの焦点は、ラインパターン７Ｘを
有するパツドの表面上にあり、レンズ１１Ｙのそ
れは、ラインパターン７Ｙを有するパツドの裏面
上にある。従つて、レンズ１１Ｘを介してライン
パターン７Ｘを読み取るときは、ラインパターン
７Ｙはレンズ１１Ｘの焦点面よりも外れた位置に
存在することとなるので、ラインパターン７Ｙに
よつてラインパターン７Ｘの読み取りが妨げられ
るようなことはない。同様に、レンズ１１Ｙによ
るラインパターン７Ｙの読み取りも、ラインパタ
ーン７Ｘはレンズ１１Ｙの焦点面から外れた位置
にあるので、ラインパターン７Ｘによつてライン
パターン７Ｙの読み取りが妨げられることはな
い。

ハウジング２の下面には、パツド５の表面に対
して摩擦係数の小さい、たとえばテフロン（商品
名）、ナイロンまたはシリコン樹脂等で作られた
滑り子１３が固定されている。三個の滑り子１３
を三角形の各頂点に配置するときは、すなわち、
三点支持法を採用するときは、パツドに対してマ
ウス本体がぐらつくことがないので、マウス本体
を常に正しい姿勢で動かすことができる。

ラインパターンを照射する光源は、各読取り装
置毎に個別に設ける必要はない。第５図に示すよ
うに、一つの光源２９で照射されるラインパター
ン７Ｘ及び７Ｙを、レンズ３１Ｘ、受光素子３０
Ｘ及びレンズ３１Ｙ、受光素子３０Ｙで狙うこと
により、一つの光源を省略することができる。

第５図の場合、光源の光軸及び各レンズの光軸
が一つの平面内に置かれており、また第１図の場
合は、光源９Ｘの光軸とレンズ１１Ｘの光軸とを
含む平面と、光源９Ｙの光軸とレンズ１１Ｙの光
軸とを含む平面とが互に平行であるが、光源によ
つて照射されたラインパターンを指向するレンズ
光軸の向きは、第１図または第５図に示す向きに
限定されるものではない。

第１図において、読取り装置８Ｙによつて、パ
ツド６の裏面に設けられたラインパターン７Ｙを
読み取る場合、ラインパターン７Ｙとレンズ１１
Ｙとの間にパツド６の表面に設けられたラインパ
ターン７Ｘが横たわつているため、受光素子１０
Ｙには、ラインパターン７Ｙの像の他にラインパ
ターン７Ｘの不鮮明な像も入射する。ラインパタ
ーン７Ｘは、レンズ１１Ｙの焦点面よりパツドの
厚さに相当する分だけ光学的にずれているので、
読取り装置８Ｙがラインパターン７Ｘを読み取る
ことはないが、ラインパターン７Ｘが読取り装置
８Ｙに対する光学的ノイズとなることも考えられ
る。特にパツドの厚さを薄くした場合には、ライ
ンパターン７Ｘの読取り装置８Ｙに対する影響を
完全に除去することは困難である。このような不
具合は、ラインパターン７Ｘのライン巾、ライン
間距離を考慮することによつて避けることができ
る。たとえば、ライン巾を0.3mm、ライン間距離
をライン巾よりも広い0.7mmとすれば、ラインパ
ターン７Ｘによる読取り装置８Ｙに対する影響を
少なくすることができる。このようなライン巾と
ライン間距離の比率は、読取り装置８Ｘの読取り
能力を考慮して定められなければならないことは
勿論である。

もう一つのノイズ除去手段としては、パツドの
表面に設けられたラインパターンの反射率を小さ
くすることである。たとえば、ラインパターン７
Ｘを反射率30〜40％のアルミニウム蒸着による半
透明膜で作れば、ラインパターン７Ｘの読取り装
置８Ｙへの影響を少なくすることができる。ライ
ンパターンの反射率を下げても、パツド基体の反
射率は約４％であり、ラインパターンの反射率に
比べて低く、10：１位であり、受光素子は、その
反射率による光量差を十分に検知し得る。

パツド表面をマウスが動き回わるので、パツド
表面上のラインパターンが摩耗したり、光の反射
率に変化をきたすおそれがある。このような好ま
しくない事態が生じるのを防止するために、パツ
ドの少くとも、マウスが動き回わる表面に透明薄
層からなる防護膜を設けることが望ましい。ある
いは、ラインパターンを裏面に設けた透明膜を無
模様のパツド基体上面に、透明接着剤で展着して
もよい。

第６図は、ガラスまたはアクリル樹脂の透明な
パツド基体４０の表裏両面に、ラインパターン４
７Ｘ，４７Ｙをそれぞれ有する薄膜４１，４２を
重ね合わせて構成されるパツドの分解斜視図であ
り、薄板４１は厚さ0.1〜0.3mmの透明なポリエス
テルフイルムであつて、この裏面に光反射性のラ
インパターン４７Ｘが形成されている。薄板４２
は高反射率を有する厚さ0.2〜0.3mmのアルミニウ
ムフイルムであつて、その上面に低反射率を有す
る、たとえば、つや消し黒色からなるラインパタ
ーン４７Ｙが印刷手段によつて形成されている。
高い反射率の面に低反射率の細いラインが存在し
ていることは、低反射率の面に高反射率のライン
が存在することと同等であることから、パツド基
体の裏面に設けられるラインパターンは、低反射
率の面に高反射率のラインを設けたものでもよ
い。

パツド基板４０、薄板４１，４２は共に同じサ
イズ、たとえばＡ列４判サイズに作られ、その両
側縁を断面コ字形のホルダー４３，４３で一体的
に保持される。

パツドの上面は、マウスの摺動運動によつて擦
られるので、用いられる材料によつては、透明度
が劣化するなどの表面変化を生じる。従つて、マ
ウスが動き回わる面の薄板は、これを交換し得る
ように、パツド基板に対して着脱自在にしておけ
ば便利である。

薄板４１上でマウスを縦横に移動させるとき
の、薄板４１に加わる下向きの押圧力によつて、
薄板４１が撓まない程度の強度をこの薄板４１に
与えておくときは、パツド基板を省略することが
でき、両薄板４１，４２は、その周辺で適当な隔
離部材を挟んで、一定の間隔を置いた状態で一体
化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す光学式マウ
スの断面図、第２図は上面をマウスが動き回わる
マウスパツドの斜視図、第３図は、Ｘ軸方向のラ
インパターンの読取り装置を示す側面図、第４図
はＹ軸方向のラインパターンの読取り装置を示す
側面図、第５図は、ラインパターン読取り装置の
変形例を示す側面図、第６図は、マウスパツドの
変形例を示す分解斜視図である。 ７Ｘ，４７Ｘ…第１ラインパターン、７Ｙ，４
７Ｙ…第２ラインパターン、８Ｘ，８Ｙ…ライン
パターン読取り装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の平面に設けられた光学的に検知可能な
   平行細線からなる一つの方向を検出するための第
   １ラインパターンと、 上記一つの方向と直交する方向を検知するため
   の、第１の平面と一定の距離を隔てた第２の平面
   に設けられた光学的に検知可能な第２ラインパタ
   ーンと、 第１及び第２ラインパターンを照明する手段
   と、 第１及び第２ラインパターンを識別して検出す
   る光学系であつて、第１ラインパターンに焦点を
   一致させた光学系と第２ラインパターンに焦点を
   一致させた光学系及び検出素子を含むラインパタ
   ーン読取り装置と からなる光学式マウス。 ２ 第１ラインパターンと第２ラインパターンと
   は、これらを平面視したとき、互に直交している
   特許請求の範囲第１項記載の光学式マウス。 ３ 透明な基板の表面に第１ラインパターンを、
   裏面に第２ラインパターンをそれぞれ設けた特許
   請求の範囲第１項記載の光学式マウス。 ４ 透明な基板の表面に、第１ラインパターンを
   設けた透明フイルムを、裏面に第２ラインパター
   ンを設けたフイルムをそれぞれ重ね合わせた特許
   請求の範囲第１項記載の光学式マウス。 ５ 第１ラインパターンが半透明であり、この第
   １ラインパターンが読取り装置寄りに配置されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の光学式マウス。 ６ 第１ラインパターンが、ライン巾よりライン
   間距離の方が広いラインパターンで構成され、こ
   の第１ラインパターンを読取り装置寄りに配置し
   た特許請求の範囲第１項記載の光学式マウス。 ７ ラインパターンが半透明である特許請求の範
   囲第６項記載の光学式マウス。