專利名稱：間歇動作型指示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種輸入裝置，例如鼠標型等的輸入裝置，能夠測出由操作力產生的移動量，而且能減少耗電量。
這些輸入裝置的移動量檢測單元的構造是相似的。例如上述鼠標型輸入裝置，在外殼內支持著可以自由轉動的球體，當外殼在襯墊上移動時，球體隨著外殼的移動而轉動。在上述外殼內設有與上述球體接觸的、并且相互垂直設置的轉動的X軸編碼器和Y軸編碼器。
所述X軸編碼器和所述Y軸編碼器分別設有轉動體，該轉動體設有對著轉動方向、并有一定間距的光透過部。所述轉動體的一面對著光源，另一面對著受光元件。對應所述轉動體的轉速，受光元件間歇受光。對應所述轉動體的轉速，在一定時間內的上述受光元件的受光次數發生變化，這樣就可以測出在一定時間內上述轉動體的轉動量即轉速。
由測出所述X軸編碼器和所述Y軸編碼器各自在一定時間內的上述轉動量，可以檢測出所述外殼的移動量以及移動速度。
但是，在上述使光源間歇發光的場合，當上述外殼以最快的速度移動、上述X軸編碼器的轉動體和Y軸編碼器的轉動體也以最快的速度轉動時，必須要確保測出的移動量的分辨率。為此，上述光源的驅動周期以轉動體轉動速度最大時為基準，設定最短的上述驅動周期。
但是，光源發光需要一定的電力，即使降低耗電量，也有一定的界限。例如用電池作電源的鼠標型輸入裝置，裝載在筆記本電腦上的、以電池作電源的輸入裝置等，其電池消耗也很快。
本發明以解決上述現有課題中的問題為目的，提供一種可以控制耗電量，并且不降低測出的移動量的分辨率的輸入裝置。
本發明提供一種間歇動作型指示裝置，該裝置是設有能檢測由外部操作力產生的移動量的檢測單元，并將根據所述檢測單元的檢測輸出的數據向主機輸出的輸入裝置，其特征是，所述檢測單元設有控制部，控制所述檢測單元按驅動周期間歇地進行檢測動作，所述檢測單元的驅動周期，隨著所述檢測單元檢測出在一定時間內的移動量作相應的變化。
在本發明的輸入裝置中，由于驅動周期隨著檢測單元所檢測出的在一定時間內的移動量即移動速度，作相應的變化，所以，使測出的移動量維持在高分辨率狀態，并且能降低耗電量。
例如，所述檢測單元設有向X軸方向轉動的X軸轉動部件，向Y軸方向轉動的Y軸轉動部件，分別給上述各轉動部件提供檢測光的光源，檢測透過所述轉動部件的檢測光或從所述轉動部件反射的檢測光的受光元件，上述各轉動部件在轉動方向上以一定間隔形成光的透過部或光的反射部；所述光源按照一定的驅動周期間歇發光，根據在一定時間內從所述轉動部件透過光的次數或反射光的次數，相應地變化上述光源的發光周期。
但是，本發明中也可以是只有一個轉動部件，檢測向一個方向移動量的輸入裝置。
或者是上述檢測單元設有給比較體提供光的光源，檢測由上述光源照射的上述比較體的圖像、并檢測出該圖像移動的檢測元件；上述光源按一定的驅動周期間歇發光，上述光源的發光周期隨比較體圖像的移動速度相應地變化。
上述各發明的輸入裝置在鼠標型輸入裝置，或是配用筆記本電腦等的用手操作的輸入裝置中，也都可以實施。
另外，在所述控制部中，按時間段確認上述檢測單元測出的移動量，根據檢測出的在上述時間段內的上述移動量，相應地變化下一時間段內的上述驅動周期。
例如上述控制部可以這樣來進行控制當上述時間段內的移動量不斷增加時，控制在下一時間段內的所述驅動周期階段性地變短；當上述時間段內的移動量減小下去時，控制在下一時間段內的驅動周期階段性地變長。
在這種場合最好控制驅動周期變長時的驅動周期的變化量，比驅動周期變短時的驅動周期變化量小。
這樣，通過使驅動周期變長時的變化量變小，當移動速度慢慢減小時，也能保持高分辨率狀態，并容易防止檢測錯誤。
圖2是設在上述輸入裝置內的檢測單元的構造說明圖。
圖3、圖3A、圖3B是將輸入裝置分別向第1方向和第2方向移動時，檢測定時的說明圖。
圖4是輸入裝置快速移動時，檢測速度與移動距離的關系曲線圖。
圖5是各操作速度所需要的發光驅動周期的說明。
圖6是本發明第2實施例輸入裝置內部的功能部件圖。符號說明1、21—外殼；2—球體；3—X軸編碼器；4—Y軸編碼器；3a、4a—轉動軸；3b—X軸轉動部件；4b—Y軸轉動部件；5、6—檢測單元；5a、6a—光源；5b1、5b2、6b1、6b2—受光元件；7、24—電源電路；8、25—控制部；9—通信單元；10、20—輸入裝置；22—檢測元件；23—發光元件。
具體實施例方式
圖1是表示本發明第一實施例的輸入裝置內部的功能部件圖。
圖1所示的輸入裝置10是鼠標型指示裝置，設有外殼1，外殼1用合成樹脂制成，其大小為可用手握操作。外殼1的內部設有球形的球體2，所述球體2的球面的一部分從外殼1的底部露出，球體2可以轉動自如地被支持著。從外殼1露出的球體2與襯墊等接觸，使外殼1移動時，上述球體2也隨之轉動。
在所述外殼1的內部，配置有與所述球體2相連接，并能轉動的X軸編碼器3和Y軸編碼器4，它們互相成垂直狀態。X軸編碼器3設有對著Y方向的滾筒狀的轉動軸3a，在該轉動軸3a的一端，一體形成與所述轉動軸3a同軸的X軸轉動部件3b。另外，Y軸編碼器4也同樣地一體形成對著X方向的轉動軸4a和Y軸轉動部件4b。
所述X軸轉動部件3b和Y軸轉動部件4b分別設有多個由呈放射狀的縫隙形成的光透過部，所述透過部沿圓周方向以等距離形成。另外，在X軸轉動部件3b的邊緣，設有檢測X方向轉動的檢測單元5；在Y軸轉動部件4b的邊緣，設有檢測Y方向轉動的檢測單元6。
圖2所示為檢測X方向轉動的檢測單元5，該檢測單元5設有對著所述X軸轉動部件3b的一側面的、由發光二極管(LED)形成的光源5a，以及對著另一側面的、由光電晶體管形成的兩個受光元件5b1、5b2。
從光源5a發出的檢測光，透過在X軸轉動部件3b上形成的透過部3b1，該檢測光被受光元件5b1和5b2接收。在上述X軸轉動部件3b的轉動方向上，間隔設置上述受光元件5b1和受光元件5b2，上述受光元件5b1和受光元件5b2的間隔設定為上述透過部3b1排列間隔的1/4。
并且，上述受光元件5b1測出的受光輸出是A相，上述受光元件5b2測出的受光輸出是B相。
另外，Y軸編碼器4的構造也是相同的，在檢測Y方向轉動的檢測單元6，同樣也設有光源6a，A相的受光元件6b1以及B相的受光元件6b2。
在上述外殼1內，設有以CPU等為主體的控制部8，將上述檢測單元5和6的上述A相受光輸出和B相受光輸出分別輸送給所述控制部8。在上述控制部8中，由上述檢測單元5測出的移動量和由上述檢測單元6測出的移動量，在例如每隔數十msec的一定時間段內，被用來進行移動量的計算。并且每隔上述數十msec時間段，就由通信單元9輸送至主機H的接收單元11。
在該實施例中，上述通信單元9和接收單元11之間的通信，是經由無線電波的無線通信。但是也可以使用USB(通用串行總線)端口等有線通信單元。
在上述外殼1內，設有以電池作為電源的電源電路7，上述電源電路7將電源送給上述檢測單元5、6的光源5a、6a以及上述控制部8。
圖3所示為在圖2的X軸編碼器3中，X軸轉動部件3b的光透過部3b1經過A相的受光元件5b1和B相的受光元件5b2前方的定時圖。在圖3中，當透過部3b1位于A相的受光元件5b1的前方時，表示為“開”，當X軸的轉動部件3b的透過部3b1以外的部分位于受光元件5b1的前方時，表示為“關”。B相受光元件5b2同樣地是當透過部3b1位于其前方時，表示為“開”，透過部3b1以外的部分位于其前方時，表示為“關”。
另外，Y軸編碼器4也是一樣的。以下說明X軸編碼器3。
圖3A和圖3B所示為上述外殼1在X軸方向的移動方向上移動，即球體2在X方向的轉動方向互相逆向轉動時的圖形。
圖3所示為光源5a以驅動周期P1間歇發光的狀態。每隔上述驅動周期P1從光源5a只短時間地射出檢測光。以該檢測光能使A相受光元件5b1和B相受光元件5b2雙方都受光的情況，決定上述光源5a和受光元件5b1和5b2的相對位置。
當球體2的X方向和轉動方向是第1方向時，如圖3A所示那樣，如果透過部3b1處于光源5a和A相受光元件5b1之間，受光元件5b1是受光狀態，這時的A相用(1)表示；透過部3b1不在光源5a和受光元件5b1之間時，受光元件5b1是遮光狀態，此時的A相用(0)表示。B相的受光元件5b2也以同樣方式表示。
在圖3A中，光源5a被間歇地驅動，從A相為(0)，B相為(0)變化為A相為(1)，B相為(0)，隨后A相和B相同時為(1)。接著A相為(0)，B相為(1)，隨后A相和B相同時為(0)。兩相如上述那樣變化時，控制部8判定球體2是向X軸的第1方向移動著。另外，如果計數上述輸出變化的周期T，該計數值就是上述球體2向第1方向的轉動量。另外，如果確定了在上述一定時間段t0內的上述計數值，就可以確定上述球體2的轉動速度，即外殼1的移動速度。
球體2向與X軸方向的轉動方向相反的第2方向轉動時，如圖3B所示那樣，以光源5a的間歇驅動的定時為依據，從A相為(0)，B相為(0)變化為A相為(0)，B相為(1)，接著A相和B相同時為(1)。其后，A相為(1)，B相為(0)，然后A相和B相同時為(0)。兩相如上述那樣變化時，控制部8確認球體2是向X軸的第2方向移動著。另外，計算上述輸出變化的周期T，該計數值就是上述球體2向第2方向的轉動量。如果確定了一定時間段t0內的上述計數值，就可以確定上述球體2的轉動速度，即機殼1的移動速度。
在上述控制部8中，通過例如每25msec時間段內的上述周期T的計數，可以測出在上述時間段t0內球體2的轉速以及外殼1的移動速度。并且，每隔一個上述時間段t0，將數據輸送到主機H，主機H按上述移動速度在畫面上顯示指針的移動。
在該實施例中，控制部8以上述時間段t0的上述周期T的計數值為依據，即以機殼1的移動速度為依據，控制下一個時間區段t0內，光源5a發光的驅動周期變得比P1短或長。該驅動周期P1變化的時間單位，可以是t0，也可以比t0更短或比t0更長。但是，為了使從輸入裝置10向主機H的數據發送周期同步，驅動周期變化的時間段最好與上述t0相同，或者是上述t0的整數倍或是1/t0的整數倍。
在此可以從圖3中理解A相的輸出和B相的輸出與上述驅動周期P1的關系。透過部3b1在“開”和“關”的1個周期T0內，如果光源5a發光4次的話，就有可能檢測出機殼1的移動方向以及在一定時間內的移動量。在上述一個周期T0內發光4次，理論上是最長的驅動周期P1，實際上光源5a在所述1個周期T0內最好發光4次以上或是4次的整數倍。
圖5所示的為外殼1的操作速度和那時所需光源5a的驅動周期關系的一個采樣圖。
如圖5所示，外殼1停止時，即操作外殼1的按鈕開關時或停止操作外殼1時，因為操作速度為0mm/sec，所以可以將這時的發光周期(采樣周期)設定較長，為50msec。另外，為了決定鼠標指示器的最終位置，以超低速度(5mm/sec)反復地進行停止和微動操作那樣的移動時，設定發光周期稍短，為5msec。
另外，當鼠標指示器以50mm/sec的低速度向目標位置附近移動時，設定發光周期為500μsec，另外，以目視能夠確認的中速(100mm/sec)移動鼠標指示器時，設定發光周期為300μsec。再以目視可以捕捉大概位置的高速(200mm/sec)移動鼠標指示器時，設定發光周期為150μsec。
這樣，按每一時間段t0確認上述速度，或者確定例如在每一上述時間段t0整數倍的時間段內的上述速度。這時，當確認在每一時間段內的速度是變化著的時候，使上述驅動周期(發光周期)隨著該速度變化。
這樣，當驅動周期隨速度變化時，在保持向X軸方向和Y軸方向的移動速度及移動方向的不同分辨率的同時，也能減少光源5a的耗電量。
圖4所示為人以最大的操作速度將輸入裝置10的外殼向一個方向(P→Q)移動時的實際速度和移動距離關系的曲線圖。上述球體2及X軸編碼器3和Y軸編碼器4有慣性。由于球體2與各編碼器3、4之間的滑動、還有球體2與襯墊等之間的滑動，人即使以最大的速度移動輸入裝置10時，實際的X軸轉動部件3b和Y軸轉動部件的4b的轉動速度變化如圖4曲線所示。
這樣，例如將每一時間段t0內的移動量(所述周期T的計數值)與其前面的時間段t0內的上述移動量進行比較，確認速度變化，在其后的時間段t0內變化驅動周期，追蹤圖4所示那樣的動作的分辨率。
這里為了防止檢測的錯誤，判定速度上升時，就使驅動周期變短時的變化量變大。例如在圖5中，將驅動周期從50msec直接縮短到500μsec，然后再增速時，控制驅動周期縮小到能實現高分辨率的100μsec。
相反，速度減小時，如果驅動周期一下子變長，那就可能會有錯誤的檢測。所以當減速時，最好使驅動周期從100μsec到150μsec、300μsec那樣慢慢地變長。或是在有減速現象時，慢慢觀察數次時間段t0之間的減速狀態，使驅動周期變長的定時延緩。
另外，在上述輸入裝置10的控制部8中，測出向圖3A所示第1方向移動時，即使暫時出現如圖3B所示的圖形，也可以預測現在是向第1方向移動著，不必考慮這暫時的圖形而進行補償處理。
另外，例如在X軸轉動部件3b的透過部3b1的邊緣(例如圖3B中(i)所表示的部分)對著受光元件5b1或受光元件5b2時，例如有時會反復產生A相為(0)B相為(1)的狀態和A相為(1)B相為(0)的狀態。這和重復用圖3A的狀態與圖3B的狀態所出現的現象是相同的。這時，在主機的畫面上會產生指針擺動的現象。
重復出現這種圖形時，控制部8可以忽略上述圖形，停止向主機輸送數據或繼續輸送相同數據來進行有效的補償。
圖6是表示本發明第2實施例輸入裝置功能的框圖。
該輸入裝置20是無球式的鼠標型指示裝置。該輸入裝置20沿比較體一襯墊表面，或沿桌面移動時，檢測出上述比較體圖像的移動后，判定上述輸入裝置20向X方向的移動量及移動速度，Y方向的移動量及移動速度。
該輸入裝置20設有外殼21，在該外殼21內設有能象CCD攝像等那樣捕捉上述比較體在一定范圍內的圖像的檢測元件22，還設有為了向容易捕捉上述圖像的所述比較體照明的發光二極管(LED)和其他的發光元件23。
在外殼21內還設有控制部25，該控制部25具有圖像處理功能。上述檢測元件22用CCD等測出規定數量圓點狀光的明暗度，上述控制部確認由該明暗度規定的范圍內的圖像，隨著外殼21的移動，根據上述圖像的移動，可以檢測出向X方向和Y方向的移動量以及移動速度。
另外，上述發光元件23、檢測元件22及控制部25，是由以電池作為電源的電源電路24提供電源的。
該輸入裝置20中，也是通過控制部25的控制動作，驅動上述發光元件23以一定的驅動周期間歇地發光，上述控制部25與上述發光定時同步，就可以確認從上述檢測元件22測出的圖像。在上述控制部25中設有存儲部，當上述發光元件23發光時，能存儲由檢測元件22測出并被識別的比較體的反射圖像。每當發光元件23發光時，控制部25確認上述反射圖像并存儲的同時，與在此前存儲的反射圖像進行比較，計算出外殼21在X方向及Y方向的移動量，上述移動量是通過通信單元26輸送到主機的接收單元的。
并且，當外殼21停止移動或低速移動時，控制上述發光元件23的發光周期變長；上述外殼21高速移動時，控制驅動周期變短。
該控制方法和上述第1實施例是相同的。例如每一時間段t0將數據送至主機H，確認其移動速度，其速度如果變快的話，發光驅動周期就變短，就可以高精度地檢測出高速移動的圖像。這樣使發光元件23的發光驅動周期隨著輸入裝置20的移動速度，相應地變化，這樣不但可以提高移動速度等的分辨率，又能減少耗電量。
本發明的輸入裝置也適用于配有筆記本電腦等用人工輸入移動量的球形或滾動形的輸入裝置。
以上說明的本發明識別移動量的輸入裝置，既可不降低分辨率又能減少耗電量。
權利要求
1.一種間歇動作型指示裝置，該裝置是設有能檢測由外部操作力產生的移動量的檢測單元，并將根據所述檢測單元檢測輸出的數據向主機輸出的輸入裝置，其特征在于所述檢測單元設有控制部，控制檢測單元按驅動周期間歇地進行檢測動作，所述檢測單元的驅動周期，隨著所述檢測單元測出在一定時間內的移動量作相應的變化。
2.根據權利要求1所述的間歇動作型指示裝置，其特征在于所述檢測單元設有向X軸方向轉動的X軸轉動部件、向Y軸方向轉動的Y軸轉動部件、向所述各轉動部件提供檢測光的光源、檢測透過所述轉動部件的檢測光或被所述各轉動部件反射的檢測光的受光元件，所述各轉動部件在轉動方向上以一定的間隔形成光的透過部或光的反射部，所述光源按一定的驅動周期間歇發光，根據在一定時間內從所述轉動部件透過光的次數或反射光的次數，相應地變化所述光源的發光周期。
3.根據權利要求1所述間歇動作型指示裝置，其特征在于所述檢測單元設有給比較體提供光的光源，檢測由所述光源照射的所述比較體的圖像、并檢測出該圖像移動的檢測元件；所述光源按一定的驅動周期間歇發光，所述光源的發光周期隨著比較體圖像的移動速度相應地變化。
4.根據權利要求1所述間歇動作型指示裝置，其特征在于所述控制部按時間段確認所述檢測單元檢測出的所述移動量，根據在所述時間段內測出的所述移動量，相應地變化下一個時間段的所述驅動周期。
5.根據權利要求4所述間歇動作型指示裝置，其特征在于所述控制部在所述時間段內的移動量不斷增加時，將在下一時間段內的所述驅動周期階段性地變短，當所述時間段內的移動量不斷減小時，將下一個時間段內的所述驅動周期階段性地變長。
6.根據權利要求5所述間歇動作型指示裝置，其特征在于控制驅動周期變長時的驅動周期的變化量，比驅動周期變短時的驅動周期變化量少。
全文摘要
本發明提供一種間歇動作型指示裝置。是一種可以延長電池使用壽命、并且不降低檢測分辨率的輸入裝置。在檢測球體(2)轉動動作的檢測單元(5、6)中，驅動光源(5a、6a)間歇發光，并使受光元件受光。控制部(8)由檢測單元(5、6)測出的檢測信號判定X方向和Y方向的移動速度。測出的操作速度提高時，控制上述發光元件(5a、6a)的發光周期，使其變短；測出的操作速度降低時，控制發光元件(5a、6a)的發光周期，使其變長。
文檔編號G01B11/00GK1427328SQ0215601
公開日2003年7月2日 申請日期2002年12月11日 優先權日2001年12月13日
發明者志賀貞一 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社