JPH05173702A

JPH05173702A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPH05173702A
Application number: JP3341407A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujikake; 宏藤掛; Kazuo Ebinuma; 一夫海老沼
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は座標入力装置に関し、温度変化、経
時変化等による構成素子の特性変化によっても安定した
出力が得られる座標入力装置を実現することを目的とす
る。【構成】発光基板３４、３５と受光量に応じた電圧値
を出力する受光基板３３６、３７がボール体の回動に応
じて回動するスリット板３２、３３のスリット３２ａ、
３３ａを挟んで設けられている。受光基板３６、３７の
それぞれにはフォトトランジスタ４１〜４３、４４〜４
６、演算増幅器がそれぞれ相互に一体的に設けられてい
る。スリット板３２、３３の回動に応じてフォトトラン
ジスタ４１〜４３、４４〜４６のそれぞれの受光量の大
小関係が相互に逆転し、その大小関係の相互の逆転のタ
イミングに応じて演算増幅器からパルスが出力される。
このパルスは回路基板にて計数されて出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置に係り、特
にコンピュータにＸ／Ｙ座標を入力する座標入力装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にグラフィックディスプレイ装置等
において、表示装置（以下「ＣＲＴ」と称す）の画面上
の図形、カーソルを移動させる座標入力装置が知られて
いる。この座標入力装置としては種々の構造の物が提案
されており、そのひとつとして、所謂「マウス」と称さ
れる座標入力装置がある。

【０００３】この座標入力装置は本出願人が実公平３−
２５２２３号公報で開示したものであり、大略、ホルダ
の下部に回転自在に取り付けられてなる被回転球体（以
下「ボール体」と称す）、相互に直交する二方向よりボ
ール体に当接されボール体の回転方向に対応して別個に
回転する一対の回転部材、この一対の回転部材の回転を
それぞれ検出する回転検出手段、上記ボール体を一対の
回転部材に向け押圧付勢する押圧付勢手段等より構成さ
れている。そしてこの座標入力装置（マウス）を手で移
動させることによりボール体を回転させ、これに対応し
てＣＲＴ画面上のカーソル等の操作をおこなう構成とな
っている。

【０００４】前記回転検出手段としては、一般に光学式
ロータリエンコーダが用いられている。図１２、図１３
に従来の光学式ロータリエンコーダ６０を示す。各図に
おいて、６２はスリット板（スリット６２ａを有す
る）、６３、６４は発光ダイオード、６５、６６はフォ
トトランジスタをそれぞれ示している。

【０００５】従来では発光ダイオード６３及びフォトト
ランジスタ６５を一組とし、又発光ダイオード６４及び
フォトトランジスタ６６を他の一組として、各組を図１
４に示すごとく角度θ分離間させて配設していた。

【０００６】前記スリット板６２のスリット６２ａのピ
ッチ及び角度θは適宜選定されており、発光ダイオード
６３、フォトトランジスタ６５の相互間と、発光ダイオ
ード６４、フォトトランジスタ６６の相互間に同時にス
リット６２ａの中心が位置し、それぞれのフォトトラン
ジスタ６５、６６の受光量が同時に最大となったり、逆
に上記発光ダイオード６３、６４、フォトトランジスタ
６５、６６それぞれの相互間に同時に相互に隣接するス
リット６２ａの間の遮光部が位置しそれぞれのフォトト
ランジスタ６５、６６の受光量が同時に最小となったり
することがないよう構成されている。更にスリット板６
２の回動に応じた各フォトトランジスタ６５、６６の受
光量の増減のタイミングは、相互に１／４周期ずれるよ
う構成されている。

【０００７】なお、図１４にロータリエンコーダ６０を
座標入力装置に組み込んだ状態を示す。同図に示すごと
く、座標入力装置には相互に直交するＸ座標及びＹ座標
に対応した２組のロータリエンコーダ６０が組み込まれ
る。又同図においては６８は前記ボール体、６９、７０
は前記回転部材を示している。

【０００８】図１５は従来の座標入力装置の内部回路を
示す。同図の回路中、６３、６４は前記発光ダイオード
を、６５、６６は前記フォトトランジスタをそれぞれ示
す。フォトトランジスタ６５、６６の出力電圧値はそれ
ぞれ４個のコンパレータを構成する演算増幅器８０のそ
れぞれの非反転入力端子に入力される。他方上記４個の
演算増幅器８０の反転入力端子は、それぞれ抵抗Ｒ６、
Ｒ７の直列回路の共通の接続点に接続されている。この
抵抗Ｒ６、Ｒ７の直列回路の両端はそれぞれ電源端子Ｖ
１、Ｖ２に接続されており、したがって上記４個の演算
増幅器８０のそれぞれの反転入力端子には電源端子Ｖ
１、Ｖ２から供給された電源電圧が抵抗Ｒ６、Ｒ７によ
って分圧された電圧が印加される。なお、８１は演算増
幅器８０から出力されるパルスを計数する回路である。

【０００９】図１６（Ａ）〜（Ｄ）は、スリット板６２
の回動によって変化する図１５の各部分Ａ〜Ｄの電圧値
のタイムチャートを示す。前記４個の演算増幅器８０が
構成する４個のコンパレータでは、上記抵抗Ｒ６、Ｒ７
によって分圧された電圧が基準電圧ｍとされ、その基準
電圧ｍに対する各フォトトランジスタ６５、６６の出力
電圧値の高低によって上記４個のコンパレータのそれぞ
れの出力電圧値が高（Ｈ）レベル又は低（Ｌ）レベルと
なる。ここで抵抗Ｒ６、Ｒ７によって分圧される基準電
圧ｍは、図１６（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとくスリット板
６２の回動に応じて波状に増減するフォトトランジスタ
６５、６６の受光量の増減に応じたフォトトランジスタ
６５、６６の出力電圧値の増減の幅の中心値となるよう
構成される。

【００１０】このような４個の演算増幅器８０が構成す
るコンパレータに対する基準電圧値ｍの調整により、ス
リット板６２の回動にしたがって増減するフォトトラン
ジスタ６５、６６の出力電圧値の増減によって上記コン
パレータの出力電圧値は、図１６（Ａ）、（Ｄ）に示す
ごとく交互にＨレベル、Ｌレベルとなるパルスとなる。
更にスリット板６２の回動速度一定の条件で上記Ｈ、Ｌ
双方のレベルの継続時間は相互に等しい図１６（Ａ）、
（Ｄ）中のｔとなる。又、前述のごとくスリット板６２
の回動に応じたフォトトランジスタ６５、６６の受光量
の増減のタイミングは相互に１／４周期ずれる構成とさ
れている（図１６の場合、フォトトランジスタ６６の受
光量の増減（Ｃ）の方がフォトトランジスタ６５の受光
量の増減（Ｂ）よりも１／４周期遅れている）ため、ス
リット板６２の回動にしたがって各フォトトランジスタ
６５、６６のそれぞれに対応するパルス（Ａ）、（Ｄ）
は相互に１／４周期ずれて出力される。この周期のずれ
る方向は、スリット板６５、６６の回動の方向によって
相互に異なる。したがってこの周期のずれる方向を検出
することによってスリット板６２の回動方向が検出され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかるに上記構成のロ
ータリエンコーダ６０を有する座標入力装置では、経時
変化、温度変化等による各発光ダイオード６３、６４、
各フォトトランジスタ６５、６６、演算増幅器８０が構
成するコンパレータの基準電圧を決定する抵抗Ｒ６、Ｒ
７の各素子、演算増幅器８０等の特性変化、Ｖ１、Ｖ２
から供給される電源電圧の変動等によって演算増幅器８
０のそれぞれから出力されるパルスが誤差を生ずる。例
えば発光ダイオード６３、６４が発する光量が経時変化
によって減少した場合、フォトトランジスタ６５、６６
の出力電圧値が減少して図１６（Ｂ）、（Ｃ）の破線の
ごとくとなった場合、それによって演算増幅器８０が構
成するコンパレータの反転タイミングがずれる。このコ
ンパレータの反転タイミングのずれによってパルスのパ
ルス幅が図１６（Ａ）、（Ｄ）の破線のごとくに変動
し、したがってＨレベルの継続時間がｔより短いｔ’と
なり、Ｌレベルの継続時間がｔより長いｔ”となる。こ
のパルスのパルス幅の変動はこのパルスを受けて座標入
力装置の変位量を計数する際にパルスのエッジの検出が
確実になされず、変位量の検出度の低下を招く。又、こ
のような温度変化、経時変化等による構成部品の特性変
化による影響を補償すべく補正作業、具体的には図１５
中の抵抗Ｒ５、Ｒ６の抵抗値の調整によって図１６
（Ｂ）、（Ｃ）中の基準電圧ｍを、フォトトランジスタ
６５、６６の出力電圧の低下量と等しい量低下させｍ’
とする等の必要があり、保守点検作業が繁雑となってい
た。

【００１２】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、温度変化、経時変化等による構成素子の特性変
化によっても出力信号に変動が生ずることがない座標入
力装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、光源
からの受光量に応じた電圧値を出力する複数の光電変換
手段との間に遮光部材が配設された構成である。遮光部
材の変位によって複数の光電変換手段のそれぞれの受光
量相互間の大小関係が交互に逆転し、その大小関係の逆
転を検出するパルス発生手段及びパルス発生手段から発
せられたパルスを計数するパルス計数手段が更に設けら
れている。

【００１４】

【作用】本発明では、遮光部材の変位に応じた複数の光
電変換手段の出力電圧値相互間の大小関係の交互の逆転
をパルス発生手段で検出することによって遮光部材の変
位量が検出される。したがって複数の光電変換手段を相
互に同一の構成とし、それぞれの経時変化、温度変化に
よる特性変化の傾向を同一とすることによって、複数の
光電変換手段の特性変化の前後で上記遮光部材の変位に
応じた複数の光電変換手段の出力電圧値相互間の大小関
係の逆転のタイミングが変動しないようにすることがで
きる。

【００１５】

【実施例】図２は本発明の一実施例の座標入力装置の分
解斜視図を示す。同図の座標入力装置１は片手で操作し
得る大きさ及び形状とされており、上部ハーフ２及び下
部ハーフ３よりなるケース４内に、回路基板５、ホルダ
６等を内設した構成となっている。又座標入力装置１を
操作することにより回転されるボール体７（前記被検出
体）は下部ハーフ３の底面よりホルダ６内に装着され、
蓋体８により回転自在に係止されている。

【００１６】上部ハーフ２及び下部ハーフ３は共に合成
樹脂を一体成型してなり、上部ハーフ２の前方位置には
押しボタン９ａ、９ｂが取り付けられている。この押し
ボタン９ａ、９ｂは押動操作されることにより回路基板
５（前記パルス計数手段）上に取り付けられたスイッチ
１０ａ、１０ｂを閉成し得るよう構成されている。この
押しボタン９ａ、９ｂの操作により、操作者は動作モー
ド、インプットモードの切り換え等の種々の設定操作を
おこなうことができる。

【００１７】回路基板５は、その前方部分に、後述す回
転検出手段にて生成される回転検出パルス信号のパルス
を計数してその結果をグラフィックディスプレイ装置に
供給するためのインタフェイス回路を構成する各電子部
品１９を配設している。

【００１８】図３はホルダ６の平面図を示す。ホルダ６
は、回路基板５の後方部分に配設され、ボール体７が収
納されるとともに回転検出手段２０、２１等が設けられ
ている。互いに直交する方向の回転検出手段２０、２１
は、スリット板３２、３３（前記遮光手段）と、これに
形成されたスリット３２ａ、３３ａと対向する位置に配
設された発光基板３４、３５（前記光源）及び受光基板
３６、３７とよりなる光学式ロータリエンコーダよりな
る。

【００１９】図４は図３中の上記回転検出手段２０、２
１とボール体７とを示す。回転検出手段２０、２１のそ
れぞれのスリット板３２、３３は、一端にそれぞれ固着
されたローラ２８ａ、２９ａを介して被検出体たるボー
ル体７の回動に応じて回動するシャフト２８、２９の他
端にそれぞれ取り付けられ、これと一体的に回動する。
このスリット板３２、３３のそれぞれには所定のピッチ
でスリット３２ａ、３３ａが設けられている。

【００２０】発光基板３４、３５は、例えば周知の構造
を有する発光ダイオードをその表面に有し（図示せ
ず）、前述のごとくスリット板３２、３３のスリット３
２ａ、３３ａのそれぞれと対向する位置に配設されてい
る。この発光基板３４、３５は、回転検出装置２０、２
１に各一個取り付けられる。

【００２１】受光基板３６、３７のそれぞれは、本発明
の特徴となるものであり、図５に示すごとく樹脂体３
９、４０のそれぞれに各３個のフォトトランジスタ４１
〜４３、４４〜４６（前記光電変換手段）がそれぞれ所
定のピッチＰで近接されて並設された構造を有する。こ
の各フォトトランジスタ４１〜４３、４４〜４６はそれ
ぞれ薄膜技術を用いて同一ウェハ上に形成されるもので
あり、近接形成に際し困難をともなうものではない。
又、各フォトトランジスタ４１〜４３、４４〜４６相互
間のピッチＰも高精度に決めることができる。

【００２２】図７は各受光基板３６、３７の回路を示
す。同図の回路は、フォトトランジスタ４１、４４が演
算増幅器Ａ１、Ａ１’の反転入力端子−非反転入力端子
間に接続され、フォトトランジスタ４２、４５が演算増
幅器Ａ２、Ａ２’の反転入力端子−非反転入力端子間に
接続され、フォトトランジスタ４３、４６が演算増幅器
Ａ３の反転入力端子−非反転入力端子間に接続されてい
る。又演算増幅器Ａ１、Ａ１’の反転入力端子−出力端
子間にコンデンサＣ１、Ｃ１’と抵抗Ｒ１、Ｒ１’との
並列回路が接続され、演算増幅器Ａ２、Ａ２’の反転入
力端子−出力端子間にコンデンサＣ２、Ｃ２’と抵抗Ｒ
２、Ｒ２’との並列回路が接続され、演算増幅器Ａ３、
Ａ３’の反転入力端子−出力端子間にコンデンサＣ３、
Ｃ３’と抵抗Ｒ３、Ｒ３’との並列回路が接続されてい
る。

【００２３】この各演算増幅器Ａ１〜Ａ３、Ａ１’〜Ａ
３’並びに各コンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ１’〜Ｃ３’及
び抵抗Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ１〜Ｒ３’の各並列回路よりそれ
ぞれローパスフィルタが構成され、フォトトランジスタ
４１〜４３、４４〜４６の出力電圧値に混入する高周波
ノイズが遮断される。

【００２４】更に演算増幅器Ａ１、Ａ１’の出力が演算
増幅器Ｋ１、Ｋ１’（前記第１のパルス発生手段）の反
転入力端子に接続され、演算増幅器Ａ２、Ａ２’の出力
が演算増幅器Ｋ１、Ｋ１’の非反転入力端子及び演算増
幅器Ｋ２、Ｋ２’（前記第２のパルス発生手段）の非反
転入力端子に接続され、演算増幅器Ａ３、Ａ３’の出力
が演算増幅器Ｋ２、Ｋ２’の反転入力端子に接続されて
いる。又、演算増幅器Ｋ１、Ｋ１’の出力端子から演算
増幅器Ａ１、Ａ１’の反転入力端子へ帰還抵抗Ｒ４、Ｒ
４’が接続され、演算増幅器Ｋ２、Ｋ２’の出力端子か
ら演算増幅器Ａ３、Ａ３’の反転入力端子へ帰還抵抗Ｒ
５、Ｒ５’が接続されている。

【００２５】この演算増幅器Ｋ１、Ｋ１’と帰還抵抗Ｒ
４、Ｒ４’及び演算増幅器Ｋ２、Ｋ２’と帰還抵抗Ｒ
５、Ｒ５’のそれぞれによってコンパレータが構成され
ている。したがって演算増幅器Ａ２、Ａ２’の出力電圧
値に比較した演算増幅器Ａ１、Ａ１’の出力電圧値の高
低にしたがって演算増幅器Ｋ１の出力電圧値が低（Ｌ）
レベル、高（Ｈ）レベルとなり、同様に演算増幅器Ａ
２、Ａ２’の出力電圧値に比較した演算増幅器Ａ３、Ａ
３’の出力電圧値の高低にしたがって演算増幅器Ｋ２、
Ｋ２’の出力電圧値がＬレベル、Ｈレベルとなる。

【００２６】なお、上記受光基板３６、３７の構成にお
いて、フォトトランジスタ４１〜４３、演算増幅器Ａ１
〜Ａ３、Ｋ１、Ｋ２、コンデンサＣ１〜Ｃ３、抵抗Ｒ１
〜Ｒ５のそれぞれは受光基板３６の構成部品であり、同
様にフォトトランジスタ４４〜４６、演算増幅器Ａ１’
〜Ａ３’、Ｋ１’、Ｋ２’、コンデンサＣ１’〜Ｃ
３’、抵抗Ｒ１’〜Ｒ５’のそれぞれは受光基板３７の
構成部品である。

【００２７】図６は発光基板３４、３５及び受光基板３
６、３７のフォトトランジスタ４１〜４６と、スリット
板３２、３３のスリット３２ａ、３３ａとの相対位置関
係を示す模式図である。上記構成の受光基板３６、３７
は、前述のごとくスリット板３２、３３を介して発光基
板３４、３５の発する光が受光基板３６、３７の各フォ
トトランジスタ４１〜４３、４４〜４６に照射されるよ
う構成されている。このような構成において、図１
（Ａ）のスリット板３２又は３３が同図矢印Ｒ方向に回
動する場合、この回動変位に応じたスリット３２ａ又は
３３ａの移動によって、まず、図１（Ａ）の左端のフォ
トトランジスタ４１又は４４が発光基板３４又は３５と
対向して光が照射され、続いて中央のフォトトランジス
タ４２、４５に照射される。スリット３２ａ、３３ａの
各ピッチＰは適宜選定されており、発光基板３４又は３
５から発せられた光量のうち、スリット板３２又は３３
のＲ方向の回動に応じてスリット板３２又は３３を介し
て受ける光量が周期的に波状に増減する。又、３個のフ
ォトトランジスタ４１〜４３又は４４〜４６のそれぞれ
が受ける光量の上記周期的な増減のタイミングは、４
１、４２、４３又は４４、４５、４６の順に相互に各１
／４周期分ずれる構成とされている。

【００２８】図８（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれスリット
板３２、３３の回動にしたがって変化するフォトトラン
ジスタ４１〜４３の出力電圧値にしたがって変化する図
６の回路の各点Ａ〜Ｅの電圧値のタイムチャートを示
す。図８のＢ〜Ｄの各点の演算増幅器Ａ１〜Ａ３、Ａ
１’〜Ａ３’の出力電圧値はそれぞれフォトトランジス
タ４１〜４３、４４〜４６の各出力電圧値と実質的に等
しい。したがって上記Ｂ〜Ｄの各点の出力電圧値は各フ
ォトトランジスタ４１〜４３、４４〜４６の出力電圧値
と考えてよい。

【００２９】前述のごとく各３個のフォトトランジスタ
４１〜４３又は４４〜４６のそれぞれが受ける光量の増
減のタイミングが相互に各１／４周期分ずれるため、そ
れぞれに対応する演算増幅器Ａ１〜Ａ３、Ａ１’〜Ａ
３’のそれぞれの出力電圧値のタイムチャートは、図８
（Ｂ）〜（Ｄ）に示すごとくとなる。即ち、図１（Ａ）
の左端のフォトトランジスタ４１又は４４（前記一端の
光電変換手段）の出力電圧値を示す図８（Ｂ）に対して
中央のフォトトランジスタ４２又は４５（前記中央の光
電変換手段）の出力電圧値を示す同図（Ｃ）はその増減
のタイミングが１／４周期分遅れている。即ち、（Ｂ）
が最大の状態ａのときには（Ｃ）は上昇中で最大と最小
との間の中心値ｍの状態ｂであり、（Ｂ）が下降中で上
記中心値ｍの状態ｃのときに（Ｃ）は最大の状態ｄであ
る。

【００３０】同様に図１（Ａ）の中央のフォトトランジ
スタ４２又は４５の出力電圧値を示す図８（Ｃ）に対し
て右端のフォトトランジスタ４３又は４６（前記他端の
光電変換手段）の出力電圧値を示す同図（Ｄ）はその増
減のタイミングが１／４周期分遅れている。即ち、
（Ｃ）が最大の状態ｄのときには（Ｄ）は上昇中で最大
と最小との間の中心値ｍの状態ｅであり、（Ｃ）が下降
中で上記中心値ｍの状態ｆのときに（Ｄ）は最大の状態
ｇである。

【００３１】図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すごとく、各フォ
トトランジスタ４１〜４３又は４４〜４６の出力電圧
値、即ちそれらと実質的に同一の演算増幅器Ａ１〜Ａ
３、Ａ１’〜Ａ３’のそれぞれの出力電圧値が変動する
ことによって、それらを比較するコンパレータとしての
演算増幅器Ｋ１、Ｋ２、Ｋ１’、Ｋ２’の出力電圧値
Ａ、Ｅはそれぞれ図８（Ａ）、（Ｅ）となる。上記比較
は、前記左右端それぞれのフォトトランジスタ４１、４
４及び４３、４６の出力電圧値（Ｂ）及び（Ｄ）を被比
較レベルとし、前記中央のフォトトランジスタ４２、４
５の出力電圧値（Ｃ）を基準レベルとしておこなわれ
る。

【００３２】即ち、前述の左端のフォトトランジスタ４
１、４４の出力電圧値と実質的に等しい（Ｂ）が最大の
ときａでは中央のフォトトランジスタ４２、４５の出力
電圧値と実質的に等しい（Ｃ）が上昇中で中心値ｍであ
るため（Ｂ）の方が大きくコンパレータを構成する演算
増幅器Ｋ１、Ｋ１’の出力電圧値（Ａ）はＬレベルであ
る。又、（Ｂ）が下降中で中心値ｍのときｃの状態では
（Ｃ）は最大の状態ｄであるため（Ａ）はＨレベルであ
る。又その間、（Ｂ）と（Ｃ）との大小関係が逆転する
ときｈに（Ａ）が立ち上がる。又、その後再び（Ｂ）と
（Ｃ）との大小関係が逆転して（Ｂ）の方が大きくなる
ときｉに（Ａ）は立ち下がる。その後も上記動作が繰り
返される。

【００３３】前記中央のフォトトランジスタ４２、４
２’及び右端の４３、４６’のそれぞれの出力電圧値と
実質的に等しい演算増幅器Ａ１、Ａ１’及び演算増幅器
Ａ２、Ａ２’のそれぞれの出力電圧値（Ｃ）及び（Ｄ）
の相互の大小関係の変化によるコンパレータとしての演
算増幅器Ｋ２、Ｋ２’の出力電圧値（Ｅ）の変化は、前
記左端のフォトインタラプタ４１、４１’及び中央の４
２、４５’のそれぞれの出力電圧値と実質的に等しい演
算増幅器Ａ２、Ａ２’及び演算増幅器Ａ３、Ａ３’のそ
れぞれの出力電圧値（Ｂ）及び（Ｃ）の相互の大小関係
の変化によるコンパレータとしての演算増幅器Ｋ１、Ｋ
１’の出力電圧値（Ａ）の変化と実質的に同一である。
即ち、（Ｃ）と（Ｄ）との大小関係が逆転して（Ｃ）の
方が大きくなるときｊに（Ｅ）が立ち上がる。又、その
後再び（Ｃ）と（Ｄ）との大小関係が逆転して（Ｄ）の
方が大きくなるときｋに（Ｅ）は立ち下がる。その後も
上記動作が繰り返される。

【００３４】ここでフォトトランジスタ４１〜４３又は
４４〜４６の出力電圧値に実質的に等しい図８（Ｂ）〜
（Ｄ）のそれぞれの増減のタイミングが、各１／４周期
分相互にずれ、更にそれぞれが同一の中心値ｍを中心に
してその上下に等しいレベル分増減するよう構成する。
それによって、それらの相互の大小関係をそれぞれ比較
してその結果を出力するコンパレータとしての演算増幅
器Ｋ１、Ｋ１’、Ｋ２、Ｋ２’の出力電圧値図８（Ａ）
が（Ｅ）より１／４周期分遅れる。更にスリット板３
２、３３のそれぞれの回動速度一定の条件でそれぞれＨ
レベルとＬレベルの各継続時間ｔが相互に等しくなる。
なお、後述するごとくマウス１のパルスを受けてマウス
１の変位量を検出する際に、このようなＨレベルとＬレ
ベルの継続時間が相互に等しいパルスが受光基板３６、
３７から出力されることが必要とされている。

【００３５】このようにマウス１では、平面上を移動さ
れることによってその変位方向、変位量に応じて平面に
当接したボール体７が回動する。更にボール体７の回動
に応じて相互に直交した方向のボール体７の回動がそれ
ぞれ各スリット板３２、３３に伝達され、スリット板３
２、３３のそれぞれの回動に応じた周期のパルスが受光
基板３６、３７のコンパレータとしての演算増幅器Ｋ
１、Ｋ１’、Ｋ２、Ｋ２’から出力される。このパルス
の周期並びに上記演算増幅器Ｋ１、Ｋ２間及びＫ１’Ｋ
２’間のそれぞれのパルス出力相互の周期ズレの方向が
前記回路基板５で検出され、マウス１の変位量が検出さ
れる。

【００３６】図９〜図１１は、前記回路基板５の動作フ
ローチャートを示す。なお、図９の、は図１０の
、に接続される。図９中、ステップ（以下「ステッ
プ」は省略する）Ｓ１で受光基板３６、３７の演算増幅
器Ｋ１、Ｋ１’、Ｋ２、Ｋ２’のそれぞれから出力され
たパルスのレベルＸＡ、ＸＢ、ＹＡ、ＹＢがそれぞれ読
み込まれる。なおＸＡ、ＸＢは所定のタイミングの直前
に読み込まれた値であり、ＸＡ’、ＸＢ’は直後に読み
込まれた値である。たとえば図８はマウス１が前進して
いる状態を示しており、タイミングｐの場合には各演算
増幅器Ｋ１、Ｋ１’の出力が直前、直後ともにＨレベル
であるため、各ＸＡ、ＸＡ’、ＸＢ、ＸＢ’が全て１と
なる。

【００３７】Ｓ２でＸＡ’が１かどうかが判別される。
ここでＸＡ’が１であるため図１０のＳ３に移りＸＢ’
が１かどうかが判別される。ＸＢ’も１であるため、Ｓ
４でＸＡが１かどうかが判別される。ＸＡも１であるた
め、Ｓ５でＸＢが１かどうかが判別され、ＸＢも１であ
るためＳに至る。このように各ＸＡ、ＸＡ’、ＸＢ、Ｘ
Ｂ’が全て１の場合には、マウス１はＸ座標方向に変位
していないと判断される。したがって図１１のＳに移
り、Ｓ６で所定の時間遅延されて計数されず、Ｓ７で引
続きＹ座標の変位量に対応したパルスの計数がなされ
る。

【００３８】次に図８のタイミングｑの場合には、直前
のＸＡ、ＸＢがそれぞれ１であり、直後のＸＡ’、Ｘ
Ｂ’がそれぞれ１及び０である。したがってＳ２、Ｓ
９、Ｓ１０、Ｓ１１と移り、Ｉに至る。この場合マウス
１は前進していると判断され、図１１のＩに移り、Ｓ１
２で合計８桁のＸ座標の計数値の下４桁Ｘ（Ｌ）に１が
加算され、Ｓ１３でこのＸ（Ｌ）がオーバフローか否か
が判断される。ここでまだオーバフローしていなければ
Ｓ１５で所定の時間遅延されＳ７に移る。その後の動作
は前述の通りである。又、Ｓ１３てでオーバフローして
いれば、Ｓ１４でＸ座標の計数値の上４桁Ｘ（Ｈ）に１
が加算されてＳ７に移る。

【００３９】逆にマウス１の後退時には図８（Ａ）、
（Ｅ）の各パルスのずれる方向が異なり、たとえば直前
のＸＡ、ＸＢがそれぞれ１であり、直後のＸＡ’、Ｘ
Ｂ’がそれぞれ０及び１である。したがってＳ２、Ｓ
９、Ｓ１０、Ｓ１６と移り、Ｄに至る。この場合マウス
１は後退していると判断され、図１１のＤに移り、Ｓ１
７で合計８桁のＸ座標の変位量に対応したパルスの計数
値（前記座標信号）の下４桁Ｘ（Ｌ）から１が減算さ
れ、Ｓ１８でこのＸ（Ｌ）がアンダフローか否かが判断
される。ここでまだアンダフローしていなければＳ２０
で所定の時間遅延されＳ７に移る。その後の動作は前述
の通りである。又、Ｓ１８てでオーバフローしていれ
ば、Ｓ１９でＸ座標の計数値の上４桁Ｘ（Ｈ）から１が
減算されＳ７に移る。

【００４０】前記Ｓ７でおこなわれるＸ座標の変位量に
対応したパルスの計数値（前記座標信号）を求める計数
動作は、上記Ｘ座標の変位量に対応したパルスの計数値
を求める計数動作と実質的に同様であるため、その説明
を省略する。

【００４１】このように受光基板３６、３７の演算増幅
器Ｋ１、Ｋ１’、Ｋ２、Ｋ２’のそれぞれから出力され
たパルスのエッジの検出によってマウス１の変位量が計
数される。したがってこれらのパルスのエッジを検出す
るためには、所定の時間、Ｈレベル及びＬレベルが継続
する必要がある。

【００４２】このように受光基板３６、３７のそれぞれ
同一基板上に、各３個のフォトトランジスタ４１〜４
３、４４〜４６、それぞれの出力電圧値のノイズ遮断用
のローパスフィルタとしての演算増幅器Ａ１〜Ａ３、Ａ
１’〜Ａ３’等の各素子、それらの出力電圧値の比較を
おこなうコンパレータとしての演算増幅器Ｋ１、Ｋ
１’、Ｋ２、Ｋ２’等の各素子のそれぞれを一体的に組
み込んだため、上記各素子における温度変化、経時変化
等による特性変化の傾向がそれぞれ相互に等しくなる。
したがって上記特性変化によって図８の（Ｂ）〜（Ｄ）
の各電圧値のレベルが変化してもその変化の傾向、割合
が同一となる。したがって例えばフォトインタラプタ４
１〜４３、４４〜４６の特性変化、あるいは発光基板の
特性変化等によって上記図８の（Ｂ）〜（Ｄ）の各電圧
値のレベルが同レベル分低下した場合であっても、同図
のそれぞれの中央値ｍがそのレベル分低下し、前記コン
パレータで比較する被比較レベル図８（Ｂ）、（Ｄ）、
基準レベル同図（Ｃ）の双方とも等しいレベル分低下す
るため、それらの大小関係の相互比較の結果は上記特性
変化前と同一となる。

【００４３】このように上記実施例によれば温度変化、
経時変化等による受光基板３６、３７、発光基板３４、
３５の特性変化が生じた場合であっても受光基板の出
力、即ち図６の演算増幅器Ｋ１、Ｋ１’、Ｋ２、Ｋ２’
の出力電圧値（図８（Ａ）、（Ｅ））は一定であり、し
たがって安定したパルス出力を得ることができる。よっ
て回路基板５における前記のパルスの計数が確実になさ
れ、マウス１の信頼性を向上させることができる。又、
前記温度変化、経時変化等による基板等の特性変化に対
してその変化を補正するための調整作業が不要となる。

【００４４】なお、上記実施例ではフォトトランジスタ
はスリット板３２、３３のそれぞれの回動方向を検出す
るために４１〜４３、４１’〜４３’というように３個
で一組であったが、変位の方向が構造上あらかじめ決め
られていて回動方向を検出する必要がない装置に適用す
る場合には、被比較レベルを出力する例えばフォトトラ
ンジスタ４１と、基準レベルを出力するフォトトランジ
スタ４２との２個一組の構成としてもよい。

【００４５】又、本発明は本実施例のマウス１に限ら
ず、スリット板を使用するロータリエンコーダを使用す
る装置に適用することができ、更にロータリエンコーダ
に限らず、直線的に変位する遮光部材にスリットを設
け、その遮光部材の変位量を検出する構成としてもよ
い。

【００４６】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、複数の光電
変換手段の特性変化の前後で遮光部材の変位に応じた複
数の光電変換手段の出力電圧値相互間の大小関係の逆転
のタイミングが変化しないようにすることができるた
め、このパルス発生手段の出力を分析して遮光部材の変
位量の検出する際の精度を向上させることができるとと
もに、このような温度変化、経時変化等による複数の光
電変換手段の特性変化を補償するような補正作業が不要
となり、保守点検作業を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部のロータリエンコーダ
の図である。

【図２】本発明の一実施例の座標入力装置の分解斜視図
である。

【図３】図２の要部のホルダの平面図である。

【図４】図２の要部のロータリエンコーダとボール体と
が配設された部分の平面図である。

【図５】図４の要部の受光基板の図である。

【図６】発行基板、受光基板、スリット板の相対位置関
係を示す図である。

【図７】図５の回路図である。

【図８】図７の動作タイムチャートである。

【図９】回路基板の動作フローチャート（その１）であ
る。

【図１０】回路基板の動作フローチャート（その２）で
ある。

【図１１】回路基板の動作フローチャート（その３）で
ある。

【図１２】従来のロータリエンコーダの平面図である。

【図１３】図１０の正面図である。

【図１４】図１０が座標入力装置に適用された図であ
る。

【図１５】従来の回路図である。

【図１６】図１５の動作タイムチャートである。

【符号の説明】

１座標入力装置５回路基板（パルス計数手段）７ボール体（前記被検出体）２０、２１ロータリエンコーダ３２、３３スリット板（遮光部材）３２ａ、３３ａスリット３４、３５発光基板（光源）３６、３７受光基板４１〜４６フォトトランジスタ（光電変換手段）Ａ１〜Ａ３、Ａ１’〜Ａ３’ 演算増幅器Ｋ１、Ｋ２、Ｋ１’、Ｋ２’ 演算増幅器（パルス発生
手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンピュータにＸ／Ｙ座標を入力する座
標入力装置において、光を発する光源と、該光源から発せられた光を受けて受光量に応じたレベル
の信号を出力する複数の光電変換手段と、被検出体の移動にともなって変位して光を遮り、該複数
の光電変換手段の受光量を周期的に増減させる遮光部材
と、該複数の光電変換手段のうちの少なくとも一つの出力レ
ベルを基準レベルとし、該基準レベルと他の光電変換手
段の出力レベルとを比較してパルスを発生するパルス発
生手段と、該パルス発生手段から発生されるパルスを計数して座標
信号を出力するパルス計数手段とを有することを特徴と
する座標入力装置。
【請求項２】前記複数の光電変換手段のうち少なくと
もいずれか二つが相互に一体的に組み付けられた構成で
あることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項３】前記遮光部材は、周方向に回動し複数の
スリットが該周方向に並設された構成とされ、前記複数の光電変換手段は受光量に略比例した電圧値を
出力し、一端、中央、他端の３個とされ、該光源ととも
に前記遮光部材のスリットを挟むように該遮光部材の周
方向に並設され、該３個の光電変換手段のそれぞれの受
光量の周期的な増減のタイミングが一端、中央、他端の
順に相互に各略１／４周期分同一方向にずれる構成とさ
れ、前記パルス発生手段は、前記一端の光電変換手段及び前
記中央の光電変換手段のそれぞれの出力電圧値を相互に
比較する第１のパルス発生手段と、前記他端の光電変換
手段及び前記中央の光電変換手段のそれぞれの出力電圧
値を相互に比較する第２のパルス発生手段とよりなるこ
とを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。