JPH11281400A - 回転検出装置及び回転検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 経時変化の影響を受けることなく、より高精
度で回転方向及び回転角度を検出する。 【解決手段】 回転ベゼルを回転させて情報を入力する
に際し、第１波形整形信号ＳSUMの信号遷移タイミング
及び第２波形整形信号ＳDIFの信号遷移タイミングの双
方を用いて相互に信号レベルを参照しているので、位置
検出精度を高精度として、回転ベゼルの回転位置を検出
して、確実に情報入力を行うことが可能となる。また、
互いに連関する第１波形整形信号ＳSUM及び第２波形整
形信号ＳDIFを相互に参照しているため、センサユニッ
ト３２，３３の経時変化の影響を低減することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転検出装置及び
回転検出方法に係り、特に、回転体を用いて情報を入力
することが可能な情報処理装置に用いられ、回転方向及
び回転角度を検出することが可能な回転検出装置及び回
転検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、腕時計などの小型機器のモード切
替装置や時刻修正装置などとして、図１２に示すような
回転ベゼルＢＺを使用したものが知られている。これら
の装置は、メカニカルスイッチを回転ベゼルＢＺの動作
により切り替えるものであり、例えば、腕時計の胴にピ
ンを貫通させて、このピンで回路バネを押すことによっ
てモードの切り替えを行う装置がある。この装置では、
ピンが回転ベゼルＢＺの裏側の面に係合されており、使
用者が回転ベゼルＢＺを回転させてピンの位置を移動さ
せることにより複数の回路の切り替えを行うようになっ
ている。また、卓上テープ印字装置などでは、ロータリ
ースイッチを使用する回転式文字入力装置が用いられて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
なピン等のメカニカルスイッチを回転ベゼルの回転動作
により切り替える構成の入力装置で、文字入力のように
数十個にもおよぶ多数の回路の切り替えを行うには構造
が複雑となるため、装置が大がかりなものになってしま
い、腕時計などの小型携帯情報機器などに搭載すること
は困難であるという問題点があった。

【０００４】また、上述した回転式文字入力装置には、
小型・薄型化されているものがなく、腕時計型などの小
型情報処理装置には搭載されていなかった。さらに他種
類の文字入力を行う回転式文字入力装置を腕時計などの
小型携帯情報器に搭載した場合を想定すると、装置構成
が簡単で、経時変化の影響を受けずに、高精度で回転位
置を検出し、正確に文字を入力することが可能な装置が
望まれる。

【０００５】そこで、本発明の目的は、経時変化の影響
を受けることなく、より高精度で回転方向及び回転角度
を検出することが可能な検出装置及び回転検出方法を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の構成は、
吸収領域と反射領域とを有する所定の光学パターンが形
成された反射部材と、前記反射部材に第１検出光を照射
し、前記反射部材により反射された前記第１検出光を受
光して前記光学パターンに対応する第１検出信号を出力
する第１検出手段と、前記第１検出手段と回転中心に対
して所定角度離間して配設され、前記反射部材に第２検
出光を照射し、反射された前記第２検出光を受光して前
記光学パターンに対応する第２検出信号を出力する第２
検出手段と、前記第１検出信号と前記第２検出信号との
和を演算し、得られた和信号の波形整形を行って第１波
形整形信号を出力する第１波形整形整形手段と、前記第
１検出信号と前記第２検出信号との差を演算し、得られ
た差信号の波形整形を行って、第２波形整形信号を出力
する第２波形整形手段と、前記第１波形整形信号の信号
レベル遷移タイミングに前記第２波形整形信号のサンプ
リングを行って第１サンプリングデータを得るととも
に、前記第２波形整形信号の信号レベル遷移タイミング
に前記第１波形整形信号のサンプリングを行って第２サ
ンプリングデータを得、前記第１サンプリングデータ及
び前記第２サンプリングデータに基づいて前記反射部材
の前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する相対
的な回転方向及び回転角度を算出する信号処理手段と、
を備えたことを特徴としている。

【０００７】請求項２記載の構成は、吸収領域と透過領
域とを有する所定の光学パターンが形成された光透過部
材と、前記光透過部材に第１検出光を照射し、前記光透
過部材を透過した前記第１検出光を受光して前記光学パ
ターンに対応する第１検出信号を出力する第１検出手段
と、前記第１検出手段と回転中心に対して所定角度離間
して配設され、前記光透過部材に第２検出光を照射し、
前記光透過部材を透過した前記第２検出光を受光して前
記光学パターンに対応する第２検出信号を出力する第２
検出手段と、前記第１検出信号と前記第２検出信号との
和を演算し、得られた和信号の波形整形を行って第１波
形整形信号を出力する第１波形整形整形手段と、前記第
１検出信号と前記第２検出信号との差を演算し、得られ
た差信号の波形整形を行って、第２波形整形信号を出力
する第２波形整形手段と、前記第１波形整形信号の信号
レベル遷移タイミングに前記第２波形整形信号のサンプ
リングを行って第１サンプリングデータを得るととも
に、前記第２波形整形信号の信号レベル遷移タイミング
に前記第１波形整形信号のサンプリングを行って第２サ
ンプリングデータを得、前記第１サンプリングデータ及
び前記第２サンプリングデータに基づいて前記反射板の
前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する相対的
な回転方向及び回転角度を算出する信号処理手段と、を
備えたことを特徴としている。

【０００８】請求項３記載の構成は、請求項１記載の構
成において、前記反射部材を前記第１検出手段及び前記
第２検出手段に対して相対的に回転させた場合に出力さ
れる前記第１検出信号の位相と前記第２検出信号の位相
とが１／４波長ずれるように前記第１検出手段と前記第
２検出手段との間の離間角度を設定したことを特徴とし
ている。

【０００９】請求項４記載の構成は、請求項３記載の構
成において、前記反射部材を一方向に回転させたと仮定
した場合に、前記第１波形整形信号あるいは前記第２波
形整形信号のうちいずれか一方の波形整形信号における
時間的に連続する２回の信号レベル遷移タイミングによ
り規定される時間内に発生した他方の波形整形信号にお
ける信号レベル遷移タイミングを回転位置検出基準位置
とすることを特徴としている。

【００１０】請求項５記載の構成は、請求項１記載の構
成において、前記光学パターンは、前記第１検出光及び
前記第２検出光を吸収する前記吸収領域と、前記第１検
出光及び前記第２検出光を反射する前記反射領域とが、
前記回転中心を中心とした角度θ2が３６０／ｎ［゜］
（ｎは偶数）となるように交互に形成され、前記第１検
出手段または前記第２検出手段のそれぞれと、前記回転
中心とを結ぶ線がなす角度θ1が θ1＝θ2＋θ2／２ とされていることを特徴としている。

【００１１】請求項６記載の構成は、請求項１、請求項
３、請求項４あるいは請求項５のいずれかに記載の構成
において、前記反射部材は、円環状の回転ベゼルに形成
されており、前記第１検出手段及び前記第２検出手段
は、使用者の手首に巻き付けることが可能なバンド部を
有し、前記回転ベゼルが回転可能に取り付けられる腕時
計型本体側に形成されていることを特徴としている。

【００１２】請求項７記載の構成は、所定の光学パター
ンが形成された反射部材と、前記反射部材に第１検出光
を照射し、前記反射部材により反射された前記第１検出
光を受光して前記光学パターンに対応する第１検出信号
を出力する第１光センサと、前記第１検出手段と回転中
心に対して所定角度離間して配設され、前記反射部材に
第２検出光を照射し、反射された前記第２検出光を受光
して前記光学パターンに対応する第２検出信号を出力す
る第２光センサと、前記第１検出信号と前記第２検出信
号との和を演算し、得られた和信号の波形整形を行って
第１波形整形信号を出力する第１波形整形整形回路と、
前記第１検出信号と前記第２検出信号との差を演算し、
得られた差信号の波形整形を行って、第２波形整形信号
を出力する第２波形整形回路と、前記第１波形整形信号
の信号レベル遷移タイミングに前記第２波形整形信号の
サンプリングを行って第１サンプリングデータを得ると
ともに、前記第２波形整形信号の信号レベル遷移タイミ
ングに前記第１波形整形信号のサンプリングを行って第
２サンプリングデータを得、前記第１サンプリングデー
タ及び前記第２サンプリングデータに基づいて前記反射
板の前記第１検出手段及び前記第２検出手段に対する相
対的な回転方向及び回転角度を算出する信号処理回路
と、を備えたことを特徴としている。

【００１３】請求項８記載の構成は、吸収領域と反射領
域とを有する所定の光学パターンが形成された反射部材
に第１検出光を照射し、前記反射部材により反射された
前記第１検出光を受光して前記光学パターンに対応する
第１検出信号を出力する第１検出工程と、前記反射部材
の前記第１検出光の照射位置と回転中心に対して所定角
度離間した位置に第２検出光を照射し、反射された前記
第２検出光を受光して前記光学パターンに対応する第２
検出信号を出力する第２検出工程と、前記第１検出信号
と前記第２検出信号との和を演算し、得られた和信号の
波形整形を行って第１波形整形信号を出力する第１波形
整形整形工程と、前記第１検出信号と前記第２検出信号
との差を演算し、得られた差信号の波形整形を行って、
第２波形整形信号を出力する第２波形整形工程と、前記
第１波形整形信号の信号レベル遷移タイミングに前記第
２波形整形信号のサンプリングを行って第１サンプリン
グデータを得るとともに、前記第２波形整形信号の信号
レベル遷移タイミングに前記第１波形整形信号のサンプ
リングを行って第２サンプリングデータを得、前記第１
サンプリングデータ及び前記第２サンプリングデータに
基づいて前記反射部材の前記第１検出光の照射位置及び
前記第２検出光の照射位置に対する相対的な回転方向及
び回転角度を算出する信号処理工程と、を備えたことを
特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の好適
な実施形態について説明する。 ［１］ 実施形態 ［１．１］ 実施形態の構成 ［１．１．１］ 腕時計型データ情報処理装置の構成 図１に本発明の回転検出装置を有する腕時計型データ情
報処理装置の正面図を示す。腕時計型情報処理装置１０
０の本体１０１の上部（紙面手前側）には、円環状に形
成された回転ベゼル１０２が本体１０１に対して摺動可
能に配置されている。また、回転ベゼル１０２の上面に
は、等間隔に「ア、イ、ウ、……、９、：、〜」の文字
等が印刷等により形成されている。

【００１５】回転ベゼル１０２の内周側には、カバーガ
ラス１０３が配設されており、このカバーガラス１０３
の下面側（紙面奥側）に、腕時計型情報処理装置１００
に入力された情報等が表示される表示部１０４が配設さ
れている。表示部１０４の図面上側には回転ベゼル１０
２上に形成された文字等の１つを指示する指示マーク１
１０が印刷等により形成されている。また、本体１０１
の周囲には、確定スイッチ１０５、削除スイッチ１０
６、濁点スイッチ１０７および原点スイッチ１０８がそ
れぞれ配設されている。なお、これらのスイッチは、カ
バーガラス１０３上に設けるようにしてもよい。

【００１６】図２に腕時計型情報処理装置１００から回
転ベゼル１０２を取り外した状態を示す。図２に示すよ
うに、本体１０１には孔３１ａ，３１ｂが形成されてお
り、この孔３１ａ，３１ｂ内に第１検出手段として機能
する第１センサユニット３２と第２検出手段として機能
する第２センサユニット３３とがそれぞれ配置されてい
る。この場合において、第１センサユニット３２と回転
ベゼル１０２の回転中心Ｏとを結ぶ線と、第２センサユ
ニット３３と回転中心Ｏとを結ぶ線とが角度θ1を形成
するように第１センサユニット３２および第２センサユ
ニット３３がそれぞれ配置されている。

【００１７】また、第１センサユニット３２は、上述し
た指示マーク１１０が指示する文字等（図２の場合
「ア」）の下方（図２の紙面奥側）に配置されている。
なお、角度θ1については後述する。図３に、図２のIV
−IV線に沿って視た図を示す。図３に示すように、回転
ベゼル１０２の下面には、回転ベゼル１０２の上面に形
成された文字等に対応する位置に光学パターン４１が形
成されている。この光学パターン４１が形成された面の
下方にはセンサーカバーガラス４２が本体１０１に取り
付けられている。このとき、本体１０１とセンサカバー
ガラス４２の間にはパッキン４３が配設されており、こ
れによりセンサカバーガラス４２の下部への水等の侵入
を防止することができる。

【００１８】センサカバーガラス４２の下方には、第１
センサユニット３２が配設されている。第１センサユニ
ット３２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）４４と、
フォトダイオード４５と、ＬＥＤ４４とフォトダイオー
ド４５との間に配置される遮光板４４ａと、基板４６と
から構成されており、ＬＥＤ４４が光学パターン４１に
向けて第１検出光Ｌ１を射出、照射し、その反射光をフ
ォトダイオード４５が受光し、受光した第１検出光Ｌ１
に基づいて第１検出信号Ａを生成する。同様に第２セン
サユニット３３は、ＬＥＤ４６（図７参照）と、フォト
ダイオード４７（図７参照）と、ＬＥＤ４６とフォトダ
イオード４７との間に配置される遮光板と、基板とから
構成されており、ＬＥＤ４６が光学パターン４１に向け
て第２検出光Ｌ２を射出、照射し、その反射光をフォト
ダイオード４７が受光し、受光した第２検出光Ｌ２に基
づいて第２検出信号Ｂを生成する。

【００１９】このように第１センサユニット３２の生成
した第１検出信号Ａ及び第２センサユニット３３が生成
した第２検出信号Ｂが後述する情報処理部８１（図６参
照）によってカウントされ、これにより回転ベゼル１０
２の回転角度及び回転っ方向を検出している。第１セン
サユニット３２の基板４６の下側には、接点バネ４７が
設けられており、この接点バネ４７により第１センサユ
ニット３２及び第２センサユニット３３と腕時計型情報
処理装置１００のＣＰＵ等が電気的に接続されている。
なお、接点バネ４７の代わりにリード線を設けるように
してもよい。

【００２０】図２および図３に示すように、本体１０１
の上部には、円周上に溝３４が形成されている。一方、
図３に示すように回転ベゼル１０２の下面には、下側に
突出する突条４６が形成されており、この突条４６が溝
３４に摺動可能に嵌合されている。また、回転ベゼル１
０２の図中右側の側面と本体１０１との間にはＯリング
４７が配置されており、これにより腕時計型情報処理装
置１００内部への水や光などの侵入を防止している。

【００２１】［１．１．２］ 光学パターンについて 次に、光学パターン４１について説明する。図４は、反
射部材として機能する回転ベゼル１０２の下面を示す図
である。光学パターン４１は、図４に示すように、ＬＥ
Ｄ４４の照射する光を吸収する吸収領域４１ａとＬＥＤ
４４の光を反射する反射領域４１ｂとが交互に形成され
ている。このとき、吸収領域４１ａと反射領域４１ｂと
は、回転中心Ｏを中心とした角度θ2毎に形成されてい
る。

【００２２】この場合において、上述した回転ベゼル１
０２の上面に形成された文字等がｎ個（ｎは偶数）の場
合には、θ2＝３６０／ｎ［゜］となる。第１センサユ
ニット３２は、使用者が回転ベゼル１０２を回転させた
ときに、図５（ａ）に示す光学パターン４１の吸収領域
４１ａと反射領域４１ｂとを交互に読み取ることによ
り、図５（ｂ）に示すような略正弦波形を有する第１検
出信号Ａを生成することができる。一方、第２センサユ
ニット３３も同様に、図５（ｃ）に示すような略正弦波
形を有する第２検出信号Ｂを生成することとなる。この
場合において、第１検出信号Ａと第２検出信号Ｂの位相
は、後に詳述するように、１／４波長だけずれるように
吸収領域４１ａ及び反射領域４１ｂ並びに第１センサユ
ニット３２及び第２センサユニット３３の配置が設定さ
れている。

【００２３】［１．１．３］ センサユニットの配置 次に、第１センサユニット３２と第２センサユニット３
３との間の角度θ2について説明する。本実施形態で
は、θ1＝θ2＋θ2／２となるように第１センサユニッ
ト３２および第２センサユニット３３が配置されてい
る。これにより、回転ベゼル１０２が使用者により回転
させられた場合には、第１センサユニット３２が生成す
る第１検出信号Ａと第２センサユニット３３が生成する
第２検出信号Ｂに１／４の位相差が生じることになる。

【００２４】図５に示すように、回転ベゼル１０２を時
計回りに回転させた場合には、第２センサユニット３３
の生成する第２検出信号Ｂに第１センサユニット３２の
生成する第１検出信号Ａより１／４の位相進みが生じ、
回転ベゼル１０２を反時計回りに回転させた場合には、
第２センサユニット３３の生成するパルス信号に第１セ
ンサユニット３２の生成するパルス信号より１／４の位
相遅れが生じることになる。このような位相遅れ・位相
進みを検知することによって後述するように回転ベゼル
１０２の回転方向を検出することが可能となっている。

【００２５】［１．１．４］ 機能構成 次に、上述のように検出された回転ベゼル１０２の回転
角度および回転方向から文字等の情報を生成して表示部
１０４に表示し、情報を格納する機能構成について図６
を用いて説明する。情報処理部８１は、パルス数カウン
タ及び正／逆反転検出部を有しており、第１センサユニ
ット３２が生成する第１検出信号Ａおよび第２センサユ
ニット３３が生成する第２検出信号Ｂに基づいて情報デ
ータを生成し、ユーザにより確定された情報データのメ
モリ８３への格納を行うものである。

【００２６】このとき、情報処理部８１は、回転ベゼル
１０２の回転位置に対応した情報データが記憶された情
報テーブル８２を参照することにより情報信号を生成す
る。このようにして生成された情報信号に基づいてキャ
ラクタージェネレータ８３が表示部１０４に文字等の情
報を表示する。原点スイッチ１０８は、腕時計型情報処
理装置１００を情報入力状態に切り替えるものであり、
原点スイッチ１０８がオンされると、情報処理部８１の
パルス数カウンタが０にリセットされ、第１センサユニ
ット３２および第２センサユニット３３により回転ベゼ
ル１０２の回転角度および回転方向の検出を開始するよ
うになっている。

【００２７】確定スイッチ１０５、削除スイッチ１０６
は、情報処理部８１において生成された情報データをそ
れぞれ確定あるいは削除するものである。濁点スイッチ
１０７は、情報信号生成部８１に生成された情報が仮名
文字の場合には、濁点を付加するものである。また、情
報が英文字の場合には、濁点スイッチ１０７は小文字と
大文字とを切り替える機能を持っている。なお、情報処
理部８１が生成する情報は文字情報に限らず、改行など
の文字編集や、この情報処理装置におけるモード切換
（例えば、時間表示モードと文字入力モードとを切り換
える）などの指令データを生成することも可能である。
この場合、情報テーブル８２には、文字編集やモード切
換などの指令情報が回転ベゼル１０２の回転位置に対応
して記憶されており、検出された回転ベゼル１０２の回
転位置に基づいて情報処理部８１が指令データを生成す
ることとなる。

【００２８】［１．１．５］ センサユニット及び情報
処理部の具体的構成 次に第１センサユニット３２、第２センサユニット３３
及び情報処理部８１の具体的な構成について図７を参照
して説明する。第１センサユニット３２は、第１検出光
Ｌ１を射出するＬＥＤ（Light Emitting Diode）４４
と、光学パターン４１により反射された第１検出光Ｌ１
を受光し、第１トランジスタＱ１を介して第１検出信号
Ａとして出力するフォトダイオード４５と、を備えて構
成されている。また、第２センサユニット３３も同様に
第２検出光Ｌ２を射出するＬＥＤ４６と、光学パターン
４１により反射された第２検出光Ｌ２を受光し、第２ト
ランジスタＱ２を介して第２検出信号Ｂとして出力する
フォトダイオード４７と、を備えて構成されている。

【００２９】情報処理部８１は、第２検出信号Ｂを反転
し反転第２検出信号／Ｂを出力するインバータ５０と、
インバータ５０と協働して第１波形整形手段として機能
し、第１検出信号Ａと反転第２検出信号／Ｂとの差、す
なわち、第１検出信号Ａと第２検出信号Ｂとの和を演算
し、得られた和信号の波形整形を行って第１波形整形信
号ＳSUM（Ａ＋Ｂ相当）を出力する第１コンパレータ５
１と、第１検出信号Ａと第２検出信号Ｂとの差を演算
し、得られた差信号の波形整形を行って、第２波形整形
信号ＳDIF（Ａ−Ｂ相当）を出力する第２波形整形手段
として機能する第２コンパレータ５２と、第１波形整形
信号の信号レベル遷移タイミング（立ち上がり及び立下
がり）に第２波形整形信号のサンプリングを行って第１
サンプリングデータＤ１を得るとともに、第２波形整形
信号の信号レベル遷移タイミングに第１波形整形信号の
サンプリングを行って第２サンプリングデータＤ２を
得、第１サンプリングデータＤ１及び第２サンプリング
データＤ２に基づいて光学パターン、ひいては、回転ベ
ゼル１０２の第１センサユニット３２及び第２センサユ
ニットに対する相対的な回転方向及び回転角度を算出す
る信号処理ユニット５３と、を備えて構成されている。

【００３０】［１．１．６］ センサユニット及び情報
処理部の具体的動作 次に第１センサユニット３２、第２センサユニット３３
及び情報処理部８１の具体的な動作について図７を参照
して説明する。第１センサユニット３２のＬＥＤは、第
１検出光Ｌ１を射出し、光学パターン４１に照射する。
これにより、フォトダイオード４５は、光学パターン４
１により反射された第１検出光Ｌ１を受光し、第１検出
信号Ａを情報処理部８１の第１コンパレータ及び第２コ
ンパレータに出力する。

【００３１】一方、第２センサユニット３３のＬＥＤ４
６は、第２検出光Ｌ２を射出し、光学パターン４１に照
射する。これにより、フォトダイオード４７は、光学パ
ターン４１により反射された第２検出光Ｌ２を受光し、
第２検出信号Ｂを情報処理部８１の第２コンパレータ５
２及びインバータ５０に出力する。インバータ５０は、
第２検出信号Ｂを反転して反転第２検出信号／Ｂとして
第１コンパレータ５１に出力する。

【００３２】第１コンパレータ５１は、第１検出信号Ａ
と反転第２検出信号／Ｂとの差、すなわち、第１検出信
号Ａと第２検出信号Ｂとの和を演算し、得られた和信号
の信号レベルを所定の基準信号レベルと比較することに
より波形整形を行って第１波形整形信号ＳSUM（Ａ＋Ｂ
相当）を信号処理ユニット５３に出力する。第１コンパ
レータ５１の処理と並行して第２コンパレータ５２は、
第１検出信号Ａと第２検出信号Ｂとの差を演算し、得ら
れた差信号の信号レベルを所定の基準信号レベルと比較
することにより波形整形を行って、第２波形整形信号Ｓ
DIF（Ａ−Ｂ相当）を信号処理ユニット５３に出力す
る。

【００３３】信号処理ユニット５３は、第１波形整形信
号ＳSUMの信号レベル遷移タイミング（立ち上がり及び
立下がり）に第２波形整形信号のサンプリングを行って
第１サンプリングデータＤ１を得るとともに、第２波形
整形信号ＳDIFの信号レベル遷移タイミングに第１波形
整形信号のサンプリングを行って第２サンプリングデー
タＤ２を得、第１サンプリングデータＤ１及び第２サン
プリングデータＤ２に基づいて回転ベゼル１０２の第１
センサユニット３２及び第２センサユニット３３に対す
る相対的な回転方向及び回転角度を算出する。

【００３４】［１．２］次に回転方向検出及び回転位置
検出動作について図８及び図９を参照して説明する。 ［１．２．１］ 正方向に回転している場合 より具体的には、回転ベゼル１０２が正方向に回転して
いる場合には、図８に示すように、第１波形整形信号Ｓ
SUMの立ち上がりタイミングにおいては、第１サンプリ
ングデータＤ１＝“１”となり、第１波形整形信号ＳSU
Mの立ち下がりタイミングにおいては、第１サンプリン
グデータＤ１＝“０”となる。同様に、回転ベゼル１０
２が正方向に回転している場合には、第２波形整形信号
ＳDIFの立ち上がりタイミングにおいては、第２サンプ
リングデータＤ２＝“０”となり、第２波形整形信号Ｓ
DIFの立ち下がりタイミングにおいては、第２サンプリ
ングデータＤ１＝“１”となる。

【００３５】従って、信号処理ユニット５３は、例え
ば、図９に示すように、第１波形整形信号ＳSUMの立ち
上がりタイミング（時刻ｔ１）→第２波形整形信号ＳDI
Fの立ち下がりタイミング（時刻ｔ２）→第１波形整形
信号ＳSUMの立ち下がりタイミング（時刻ｔ３）→第２
波形整形信号ＳDIFの立ち上がりタイミング（時刻ｔ
４）→……における第１サンプリングデータＤ１及び第
２サンプリングデータＤ２を観測し、第１サンプリング
データＤ１＝“１”→第２サンプリングデータＤ２＝
“１”→第１サンプリングデータＤ１＝“０”→第２サ
ンプリングデータＤ２＝“０”→……となっていれば、
回転ベゼル１０２が正方向に回転すると判断し、正方向
に対応するカウントアップ（またはカウントダウン）を
行い、原点位置にカウント値を加算して回転ベゼル１０
２の回転位置を検出することとなる。

【００３６】この場合において、第１波形整形信号ＳSU
Mの信号遷移タイミング及び第２波形整形信号ＳDIFの信
号遷移タイミングの双方を用いて相互に信号レベルを参
照しているので、位置検出精度は、第１検出信号及び第
２検出信号の周期の１／８周期となる。従って、一のセ
ンサユニットを用いる場合と比較して、倍の精度で位置
を検出することができる。

【００３７】［１．２．２］ 逆方向に回転している場
合 また、回転ベゼル１０２が逆方向に回転している場合に
は、図８に示すように、第１波形整形信号ＳSUMの立ち
上がりタイミングにおいては、第１サンプリングデータ
Ｄ１＝“０”となり、第１波形整形信号ＳSUMの立ち下
がりタイミングにおいては、第１サンプリングデータＤ
１＝“１”となる。同様に、回転ベゼルが逆方向に回転
している場合には、第２波形整形信号ＳDIFの立ち上が
りタイミングにおいては、第２サンプリングデータＤ２
＝“１”となり、第２波形整形信号ＳDIFの立ち下がり
タイミングにおいては、第２サンプリングデータＤ１＝
“０”となる。

【００３８】従って、信号処理ユニット５３は、例え
ば、図９に示すように、第１波形整形信号ＳSUMの立ち
上がりタイミング（時刻ｔ１１）→第２波形整形信号Ｓ
DIFの立ち上がりタイミング（時刻ｔ１２）→第１波形
整形信号ＳSUMの立ち下がりタイミング（時刻ｔ１３）
→第２波形整形信号ＳDIFの立ち下がりタイミング（時
刻ｔ１４）→……における第１サンプリングデータＤ１
及び第２サンプリングデータＤ２を観測し、第１サンプ
リングデータＤ１＝“０”→第２サンプリングデータＤ
２＝“１”→第１サンプリングデータＤ１＝“１”→第
２サンプリングデータＤ２＝“０”→……となっていれ
ば、回転ベゼル１０２が逆方向に回転すると判断し、逆
方向に対応するカウントアップ（またはカウントダウ
ン）を行い、原点位置にカウント値を加算して回転ベゼ
ル１０２の回転位置を検出することとなる。

【００３９】この場合においても、第１波形整形信号Ｓ
SUMの信号遷移タイミング及び第２波形整形信号ＳDIFの
信号遷移タイミングの双方を用いて相互に信号レベルを
参照しているので、位置検出精度は、第１検出信号及び
第２検出信号の周期の１／８周期となる。従って、回転
ベゼル１０２に形成されている「ア、イ、ウ、……」な
どの各文字の検出位置の中点（回転位置検出基準位置）
を第１波形整形信号ＳSUMあるいは第２波形整形信号ＳD
IFのうちいずれか一方の波形整形信号における時間的に
連続する２回の信号レベル遷移タイミングにより規定さ
れる時間内に発生した他方の波形整形信号における信号
レベル遷移タイミングとすれば、一のセンサユニットを
用いる場合と比較して、倍の精度で位置を検出すること
ができる。

【００４０】［１．３］ 腕時計型情報処理装置の情報
入力方法および動作 次に、上記の腕時計型情報処理装置１００の情報入力方
法および動作について説明する。まず、使用者は、予め
定められた原点位置に回転ベゼル１０２を合わせてお
く。本実施形態では、原点位置を図２に示す状態、すな
わち、「ア」が指示マーク１１０に指示されている状態
にする。この状態で使用者は原点スイッチ１０８を押下
し、これにより腕時計型情報処理装置１００は情報入力
状態となり、第１センサユニット３２および第２センサ
ユニット３３が回転ベゼル１０２の回転角度および回転
方向の検出を開始する。

【００４１】そして、使用者は入力したい情報、例え
ば、文字「カ」を入力したい場合には、図１０に示すよ
うに、回転ベゼル１０２上に形成された「カ」が指示マ
ーク１１０に指示される位置に回転ベゼルを反時計回り
に回転させる。このとき、パルス数検出センサユニット
３２は回転ベゼル１０２の回転角度θを検出し、第２セ
ンサユニット３３は、回転ベゼル１０２の回転方向を検
出する。このように検出された回転角度および回転方向
に基づいて入力情報「カ」が情報処理部８１により生成
され、表示部１０４に表示される。この状態で確定スイ
ッチ１０５を押下すると文字「カ」が確定し、次の情報
の入力待ち状態になる。また、削除スイッチ１０６を押
下すると、「カ」が削除され、入力待ち状態となる。ま
た、濁点スイッチ１０７を押下すると、「ガ」が表示部
１０４に表示される。

【００４２】［１．４］ 効果 本発明に係る情報処理装置は、文字などの情報やモード
選択など指令情報などの多数の情報の入力を可能とする
場合にも、構成が簡易であるため小型化が容易である。
従って、上述したように腕時計型とすることが可能であ
る。また、腕時計型情報処理装置１００は、上述したよ
うに回転ベゼル１０２を回転させて情報を入力するに際
し、第１波形整形信号ＳSUMの信号遷移タイミング及び
第２波形整形信号ＳDIFの信号遷移タイミングの双方を
用いて相互に信号レベルを参照しているので、位置検出
精度は、第１検出信号及び第２検出信号の周期の１／８
周期とすることができ、高精度で回転ベゼル１０２の回
転位置を検出して、確実に情報入力を行うことが可能と
なる。また、互いに連関する第１波形整形信号ＳSUM及
び第２波形整形信号ＳDIFを相互に参照しているため、
センサユニットの経時変化の影響を低減することができ
る。

【００４３】［２］ 変形例 ［２．１］ 第１変形例 上記実施形態においては、第１センサユニット３２及び
第２センサユニット３３として、反射型のセンサを用い
ていたが、光学パターン４１を光透過部材で形成し、光
学パターン４１に吸収領域（非透過領域）及び透過領域
を設けることにより透過型のセンサユニットを用いても
同様の効果を得ることが可能となる。 ［２．２］ 第２変形例 また、回転ベゼル１０２の上面に文字等を形成せずに、
原点スイッチ１０８を押下したときからの回転ベゼル１
０２の回転角度と回転方向とに基づいて入力情報を生成
するようにしてもよい。例えば、回転ベゼル１０２の位
置に関わらず原点スイッチ１０８を押下すると、最初に
「ア」が表示部１０４に表示されるようになっており、
次に回転ベゼル１０２を時計回りにθ2［゜］回転させ
ると、「イ」が表示され、さらにθ2［゜］回転させる
と、「ウ」が表示されるようにしてもよい。このように
すると、原点を指示マーク１１０に合わせてから入力を
行う必要がなく、入力操作がさらに簡単となる。

【００４４】［２．３］ 第３変形例 さらに原点スイッチ１０８を省略し、確定スイッチ１０
５をモード切替スイッチとして兼用することにより、確
定スイッチ１０５が押下げられると、情報入力モードに
遷移させ、ユーザに回転ベゼル１０２の回転を促す表示
を行い、ユーザが回転ベゼル１０２を回転させるように
構成することも可能である。これにより、第１波形整形
信号ＳSUMの信号遷移タイミングあるいは第２波形整形
信号ＳDIFの信号遷移タイミングを検出して、当該信号
遷移タイミングを基準として最初に「ア」が表示部１０
４に表示されるように構成し、以降は、上記第１変形例
と同様に処理することが可能である。

【００４５】［２．４］ 第４変形例 図１１に第４変形例の正面図を示す。図１１において、
図１の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付
してその詳細な説明を省略する。図１１に示すように、
この第３変形例においては、回転ベゼル１０２の上面の
内周および外周にそれぞれ文字等が印刷等により形成さ
れている。また、内外周選択スイッチ１２１が本体１０
１に配設されている。この構成によれば、使用者は内外
週選択スイッチ１２１により内周に形成されている文字
と外周に形成されている文字とのいずれかを選択するこ
とができ、例えば、図１４に示す状態で内周を選択する
と、表示部１０４に「Ａ」が表示され、外周を選択する
と、表示部１０４に「ア」が表示される。従って、第１
または第２実施形態の２倍の情報数を入力することが可
能である。

【００４６】［２．５］ 第５変形例 また、上述した全ての実施形態において、入力した文字
を漢字に変換する漢字変換機能を持たせることも可能で
ある。 ［２．６］ 第６変形例 また、本発明に係る回転検出装置は、上述した腕時計型
の情報処理装置に限らず、携帯電話などの他のタイプの
情報処理装置等にも応用することも可能である。この場
合、回転部分は回転ベゼルに限らず、円盤状、円筒状、
半球状等の他の形状を用いることができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、第１波形整形信号の信
号レベル遷移タイミングに第２波形整形信号のサンプリ
ングを行って第１サンプリングデータを得るとともに、
第２波形整形信号の信号レベル遷移タイミングに第１波
形整形信号のサンプリングを行って第２サンプリングデ
ータを得、第１サンプリングデータ及び前記第２サンプ
リングデータに基づいて反射部材あるいは透過部材の第
１検出手段及び第２検出手段に対する相対的な回転方向
及び回転角度を算出するので、位置の検出手段を用いる
場合と比較して、倍の精度で回転位置を検出することが
可能となる。また、互いに連関する第１波形整形信号及
び第２波形整形信号を相互に参照しているため、検出手
段の経時変化の影響を低減することができる。従って、
小型・薄型化が容易な構成でありながら多数の情報を入
力する情報入力装置を構成し、簡易な操作で高精度の情
報入力を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る腕時計型情報処理装
置の正面図である。

【図２】 図１の腕時計型情報処理装置から回転ベゼル
を取り外した状態を示す図である。

【図３】 図１のIV−IV線に沿って視た図である。

【図４】 回転ベゼルの下面を示す図である。

【図５】 回転ベゼルに形成された光学パターンと、第
１検出信号及び第２検出信号との関係を説明する図であ
る。

【図６】 腕時計型情報処理装置の入力情報信号を生成
するための機能構成ブロック図である。

【図７】 センサユニット及び情報処理部の具体的構成
ブロック図である。

【図８】 信号レベル遷移タイミングにおけるサンプリ
ングデータと回転ベゼルの回転方向の対応関係の説明図
である。

【図９】 実施形態の動作を説明する図である。

【図１０】 図２に示す腕時計型情報処理装置の回転ベ
ゼルを反時計回りにθ［゜］回転させた状態を示す図で
ある。

【図１１】 本発明の第４変形例に係る腕時計型情報処
理装置の正面図である。

【図１２】 従来の回転ベゼルを備える腕時計を示す斜
視図である。

【符号の説明】

３２…第１センサユニット（第１検出手段） ３３…第２センサユニット（第２検出手段） ４１…光学パターン ４１ａ…吸収領域 ４１ｂ…反射領域、 ４４、４６…ＬＥＤ ４５、４７…フォトダイオード ５０…インバータ ５１…第１コンパレータ ５２…第２コンパレータ ８１…情報処理部（信号生成手段） ８２…情報テーブル １００…腕時計型情報処理装置 １０２…回転ベゼル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収領域と反射領域とを有する所定の光
   学パターンが形成された反射部材と、 前記反射部材に第１検出光を照射し、前記反射部材によ
   り反射された前記第１検出光を受光して前記光学パター
   ンに対応する第１検出信号を出力する第１検出手段と、 前記第１検出手段と回転中心に対して所定角度離間して
   配設され、前記反射部材に第２検出光を照射し、反射さ
   れた前記第２検出光を受光して前記光学パターンに対応
   する第２検出信号を出力する第２検出手段と、 前記第１検出信号と前記第２検出信号との和を演算し、
   得られた和信号の波形整形を行って第１波形整形信号を
   出力する第１波形整形整形手段と、 前記第１検出信号と前記第２検出信号との差を演算し、
   得られた差信号の波形整形を行って、第２波形整形信号
   を出力する第２波形整形手段と、 前記第１波形整形信号の信号レベル遷移タイミングに前
   記第２波形整形信号のサンプリングを行って第１サンプ
   リングデータを得るとともに、前記第２波形整形信号の
   信号レベル遷移タイミングに前記第１波形整形信号のサ
   ンプリングを行って第２サンプリングデータを得、前記
   第１サンプリングデータ及び前記第２サンプリングデー
   タに基づいて前記反射部材の前記第１検出手段及び前記
   第２検出手段に対する相対的な回転方向及び回転角度を
   算出する信号処理手段と、 を備えたことを特徴とする回転検出装置。
2. 【請求項２】 吸収領域と透過領域とを有する所定の光
   学パターンが形成された光透過部材と、 前記光透過部材に第１検出光を照射し、前記光透過部材
   を透過した前記第１検出光を受光して前記光学パターン
   に対応する第１検出信号を出力する第１検出手段と、 前記第１検出手段と回転中心に対して所定角度離間して
   配設され、前記光透過部材に第２検出光を照射し、前記
   光透過部材を透過した前記第２検出光を受光して前記光
   学パターンに対応する第２検出信号を出力する第２検出
   手段と、 前記第１検出信号と前記第２検出信号との和を演算し、
   得られた和信号の波形整形を行って第１波形整形信号を
   出力する第１波形整形整形手段と、 前記第１検出信号と前記第２検出信号との差を演算し、
   得られた差信号の波形整形を行って、第２波形整形信号
   を出力する第２波形整形手段と、 前記第１波形整形信号の信号レベル遷移タイミングに前
   記第２波形整形信号のサンプリングを行って第１サンプ
   リングデータを得るとともに、前記第２波形整形信号の
   信号レベル遷移タイミングに前記第１波形整形信号のサ
   ンプリングを行って第２サンプリングデータを得、前記
   第１サンプリングデータ及び前記第２サンプリングデー
   タに基づいて前記反射板の前記第１検出手段及び前記第
   ２検出手段に対する相対的な回転方向及び回転角度を算
   出する信号処理手段と、 を備えたことを特徴とする回転検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の回転検出装置において、 前記反射部材を前記第１検出手段及び前記第２検出手段
   に対して相対的に回転させた場合に出力される前記第１
   検出信号の位相と前記第２検出信号の位相とが１／４波
   長ずれるように前記第１検出手段と前記第２検出手段と
   の間の離間角度を設定したことを特徴とする回転検出装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の回転検出装置において、 前記反射部材を一方向に回転させたと仮定した場合に、
   前記第１波形整形信号あるいは前記第２波形整形信号の
   うちいずれか一方の波形整形信号における時間的に連続
   する２回の信号レベル遷移タイミングにより規定される
   時間内に発生した他方の波形整形信号における信号レベ
   ル遷移タイミングを回転位置検出基準位置とすることを
   特徴とする回転検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の回転検出装置において、 前記光学パターンは、前記第１検出光及び前記第２検出
   光を吸収する前記吸収領域と、前記第１検出光及び前記
   第２検出光を反射する前記反射領域とが、前記回転中心
   を中心とした角度θ2が３６０／ｎ［゜］（ｎは偶数）
   となるように交互に形成され、 前記第１検出手段または前記第２検出手段のそれぞれ
   と、前記回転中心とを結ぶ線がなす角度θ1が θ1＝θ2＋θ2／２ とされていることを特徴とする回転検出装置。
6. 【請求項６】 請求項１、請求項３、請求項４あるいは
   請求項５のいずれかに記載の回転検出装置において、 前記反射部材は、円環状の回転ベゼルに形成されてお
   り、 前記第１検出手段及び前記第２検出手段は、使用者の手
   首に巻き付けることが可能なバンド部を有し、前記回転
   ベゼルが回転可能に取り付けられる腕時計型本体側に形
   成されていることを特徴とする回転検出装置。
7. 【請求項７】 所定の光学パターンが形成された反射部
   材と、 前記反射部材に第１検出光を照射し、前記反射部材によ
   り反射された前記第１検出光を受光して前記光学パター
   ンに対応する第１検出信号を出力する第１光センサと、 前記第１検出手段と回転中心に対して所定角度離間して
   配設され、前記反射部材に第２検出光を照射し、反射さ
   れた前記第２検出光を受光して前記光学パターンに対応
   する第２検出信号を出力する第２光センサと、 前記第１検出信号と前記第２検出信号との和を演算し、
   得られた和信号の波形整形を行って第１波形整形信号を
   出力する第１波形整形整形回路と、 前記第１検出信号と前記第２検出信号との差を演算し、
   得られた差信号の波形整形を行って、第２波形整形信号
   を出力する第２波形整形回路と、 前記第１波形整形信号の信号レベル遷移タイミングに前
   記第２波形整形信号のサンプリングを行って第１サンプ
   リングデータを得るとともに、前記第２波形整形信号の
   信号レベル遷移タイミングに前記第１波形整形信号のサ
   ンプリングを行って第２サンプリングデータを得、前記
   第１サンプリングデータ及び前記第２サンプリングデー
   タに基づいて前記反射板の前記第１検出手段及び前記第
   ２検出手段に対する相対的な回転方向及び回転角度を算
   出する信号処理回路と、 を備えたことを特徴とする回転検出装置。
8. 【請求項８】 吸収領域と反射領域とを有する所定の光
   学パターンが形成された反射部材に第１検出光を照射
   し、前記反射部材により反射された前記第１検出光を受
   光して前記光学パターンに対応する第１検出信号を出力
   する第１検出工程と、 前記反射部材の前記第１検出光の照射位置と回転中心に
   対して所定角度離間した位置に第２検出光を照射し、反
   射された前記第２検出光を受光して前記光学パターンに
   対応する第２検出信号を出力する第２検出工程と、 前記第１検出信号と前記第２検出信号との和を演算し、
   得られた和信号の波形整形を行って第１波形整形信号を
   出力する第１波形整形整形工程と、 前記第１検出信号と前記第２検出信号との差を演算し、
   得られた差信号の波形整形を行って、第２波形整形信号
   を出力する第２波形整形工程と、 前記第１波形整形信号の信号レベル遷移タイミングに前
   記第２波形整形信号のサンプリングを行って第１サンプ
   リングデータを得るとともに、前記第２波形整形信号の
   信号レベル遷移タイミングに前記第１波形整形信号のサ
   ンプリングを行って第２サンプリングデータを得、前記
   第１サンプリングデータ及び前記第２サンプリングデー
   タに基づいて前記反射部材の前記第１検出光の照射位置
   及び前記第２検出光の照射位置に対する相対的な回転方
   向及び回転角度を算出する信号処理工程と、 を備えたことを特徴とする回転検出方法。