CN1236129A - 移动位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明移动位置检测装置,把具有用重力或机构构件向相对鼠标器移动方向、以轴1为中心的直角方向的旋转体2的底面中心以外的位置施加负荷的加压点的旋转体2的底面4与台面18的摩擦力引起的旋转作为与旋转体2同时旋转的旋转编码器部3的旋转量、用旋转检测机构11进行检测,变换成与该信号对应的输出信号,用输出机构12进行向计算机输入,具有能适用轻量、薄型鼠标器等优点。

Description

移动位置检测装置

本发明涉及使在计算机等信息处理装置的显示器上显示的光标任意移动、进行输入操作的移动位置检测装置。

近来、在计算机输入上较多使用含GUI(图示用户接口)的软件，为此，作为输入装置而使用鼠标器、控制杆、压敏双重字、跟踪滚珠等指示装置。尤其广泛使用操作性优良的鼠标器。

然而，近年随着计算机小型化以及笔记本型电脑的出现，以往的鼠标器已显相对过大，颇感携带不方便，因而要求提供更小型、薄形化的鼠标器。

传统的鼠标器通常使用滚珠、通过用摩擦力把滚珠在台面上的转动变成旋转编码器的旋转，检测该旋转量、而后将其变换成向计算机的输出信号进行输入操作的结构。

作为不使用滚珠也能达到目的的位置检测装置的传统例，例如在日本专利特许2554999号公报、特开昭60-225929号公报或特开昭50-96246号公报所揭示、提出把起因于圆筒形旋转体外缘部分与台面摩擦的旋转体的旋转变成旋转编码器部的旋转、通过对该旋转量的检测、变换进行移动位置输入的方法。

后述图14为表示上述特许255499号上所示实施例的图，在此实施例中，为了使旋转体30的外周与台面31在一点相接触，将旋转体30与旋转编码器37固定在用具有倾斜角的轴承32保持的轴33上。在此装置中，在使轴承32沿垂直于轴33的倾斜面的方向移动时，旋转体30因与台面31的摩擦而旋转，同时，用传感器检测旋转编码器37的旋转量、转变成输入信号的结构。若旋转体30的摩擦力不足，利用上环形磁铁35与下环形磁铁36的吸力或其它机构等进行增补。

然而，在传统的鼠标器中，由于是将滚珠的转动变换成为沿纵横方向使与滚珠接触而配置的两根轴的旋转后，变换成固定于旋转轴上的旋转编码器的旋转，用传感器检测旋转量而后变换成移动量信号的结构，为了维持其灵敏度，需具有一定重量、经提高表面摩擦系数的处理的滚珠，难以进一步达到轻量化、薄型化。此外，在传统滚珠式鼠标器的场合，必需使旋转编码器的直径比滚珠直径更小，当使滚珠变小时、难以提高精度。

此外，在滚珠式鼠标器上易将底面上的灰尘卷入或因底面状态或内部沾污引起机构上的打滑或停止，而难以正确输入，也存在十分不便等问题。

另外，为了克服上述传统鼠标器的缺点，在特许2554999号公报、特开昭60-225929号公报等上揭示的位置检测装置例中，由于都需具有将倾斜的滚子、旋转编码器进行保持的轴承，需使旋转编码器、轴承部具有一定高度，不能适应薄形化要求。

此外，在鼠标器以外的输入装置中，由于不是直感地进行输入操作，为了达到顺利操作，通常需要经过熟悉，因而存在操作性问题。为了使鼠标器自身不使用滚珠，用光学方式、无线方法进行信号变换的装置也正在开发中，然而这样的装置存在结构复杂、价格昂贵的缺点。

本发明正是为了解决上述传统技术上的问题，目的在于提供为能在小型、薄型化的鼠标器上使用、结构简单、制造容易的移动位置检测装置。

根据本发明移动位置检测装置，用于信息处理装置显示器显示的位置输入的座标输入装置的移动位置检测，具备垂直于底面的轴配置成以所述轴为中心旋转、与所述轴同轴，其底面与台面接触、具有用重力或机构构件向底面中心以外位置施加负荷的加压点的旋转体、与所述旋转体同时旋转的旋转编码器部、检测该旋转编码部的旋转量的旋转检测机构以及输出对应于所述旋转检测机构的输出信号的输出机构。

此外，在本发明中，具备一对旋转体，将所述各旋转体加压点配置成在操作时分别相对所述轴，其中一个沿前后方向、另一个沿左右方向大致成直角的位置上。

此外，在本发明中，使用杠杆向上述加压点加压，使分别在所述旋转体底面上的各点产生压力差。

此外，在本发明中，在所述杠杆加压点部分设置为减少加压点摩擦的减摩辊。

此外，在本发明，使用滚珠进行向加压点加压，使滚珠一面在一定位置转动，一面用自重在加压点将旋转体下压。

此外，在本发明中，使用磁铁与环进行向加压点加压，用此两者相互吸引力将旋转体下压。

此外，在本发明中，将所述旋转体与旋转编码器部固定在所述轴上、用本体下板轴承与本体上板轴承进行保持，使旋转体的底面与台面接触。

根据上述任一发明，在本体下板位于台面上时、旋转体的底面与台面接触，把因旋转体与旋转编码器部的自重产生的压力和来自加压点的压力施加在底面的各点上。此时，由于自重产生的压力均匀，然而，因来自加压点的压力，相对近轴点的压力，使近加压点的点上压力变大，远离加压点的点上压力变小。因此，使所述轴沿垂直于连接轴与加压点的连线的方向动作时，在上述两点间以近轴点为中心产生摩擦力差，用此力矩使旋转体旋转。

能通过用所述旋转检测机构检测该旋转量、用所述输出机构向计算机输出信号进行位置输入。

对附图的简单说明

图1A为表示本发明原理的剖视图，

图1B为说明本发明内部结构的俯视图，

图2为表示本发明移动位置检测装置呈上抬状态的剖视图，

图3为表示本发明其它实施例(使用滚子)的剖视图，

图4为用局部剖切表示将本发明在鼠标上组装状态的立体图，

图5为表示本发明其它实施例(使用滚珠)的剖视图，

图6为表示本发明其它实施例(使用磁铁)的剖视图，

图7A为表示图6的剖视图所示结构应用例的剖视图，

图7B为图7A所示结构的俯视图，

图8为表示本发明其它应用例的剖视图，

图9为表示本发明其它实施例的剖视图，

图10为表示图9所示结构组成构件的立体图，

图11为表示本发明其它实施例的剖视图，

图12为表示本发明其它实施例的剖视图，

图13为表示本发明其它实施例的剖视图，

图14为表示传统例的剖视图。

以下，参照附图说明本发明实施例。

图1为表示具有本发明移动位置检测装置的鼠标器一实施例内部结构和原理的图。图1A为本发明移动位置检测装置的剖视图，图1B为将上板15卸下、说明内部结构的俯视图。在图1A中，将本体上板15与本体下板14相互固定成一体的本体容器，将轴1固定在本体上板15上，成为操作时相对台面18呈垂直，旋转体2以轴1为中心旋转，从本体下板14的开口部14a露出，使其底面4与台面18接触，沿上下方向以及轴间留有间隙地插在轴1上。在旋转体2的上面具有用杠杆5按压的加压点17，因此，就旋转体2向台面18的压力相对近轴1的点4b而言近加压点17的点4a的压力较大，远离加压点17的点4c的压力较小。此外，构成杠杆5通过弹簧7在加压点17将旋转体2压下、在旋转体2的底面4上的点4a、4b、4c的各部产生压力差。通常由于只要极微小的压下压力就可以，故可仅利用杠杆5的自重，不必设置弹簧7。

此时，由于沿整个底面4的摩擦系数相同，故与台面18的摩擦力有差异，在使本体下板14沿Y方向移动时，因点4a的摩擦力比点4c的摩擦力大而产生力矩，成为在图1B中旋转体2和旋转编码器部3相对图面沿顺时针方向旋转。

另外，在使本体下板14沿X方向移动场合，由于摩擦力差相对移动方向对称而不产生力矩，因此旋转体2不旋转。这样，在本发明移动位置检测装置中，仅是和轴1与加压点17的连接线段相垂直方向的移动量使旋转体2旋转。

图2为表示将移动位置检测装置从台面18上抬状态的剖视图。当将移动位置检测装置上抬时，旋转体2因自重与来自加压点17的压力被压下，使作为旋转体2的一部分的旋转编码器部3与本体下板14的肋14b或旋转检测机构11接触而进行旋转制动。因此，与传统的鼠标器一样，在将本体下板上抬时，显示装置的光标停止移动。

由于旋转编码器部3是与旋转体2形成一体或相固定的结构，因此，随旋转体2的旋转而旋转，旋转编码器部3在外周上具有呈辐射状变换用的标记3a。通常，标记3a为缝隙，用旋转检测机构11的光照射装置与光传感器检测此标记3a的快门效果。

此外，在标记3a上可使用磁条，旋转检测机构11上可使用磁传感器等传统方法。

图3是在图1或图2的移动位置检测装置中，在位于杠杆5的加压点的部分使用为降低杠杆5与旋转体2间的摩擦力的减摩辊。本发明移动位置检测装置由于仅将旋转体2的底面4与台面18的摩擦力的差用于旋转体2的驱动，其它部分的摩擦可以小。减摩辊21即为此而设置。

图4为表示将图1或图2的移动位置检测装置用于鼠标器的实施例的说明图。为了便于说明其内部，将本体上板15与本体下板14进行局部剖切表示。在将本发明用于鼠标器场合，使用两个移动位置检测装置，如按图4，将其中的一个加压点17a配置在相对鼠标器的使用上的前后方向，与轴1a成直角位置上，将另一加压点17b配置在相对鼠标器使用上的左右方向与轴1b成直角的位置上；旋转检测机构11a、11b等的其它构件可使用与传统滚珠式鼠标器相同的构件。在此实施例中旋转检1机构11a检测前后方向的运动，旋转检测机构11b检测左右方向的运动。各移动位置检测装置可以无须如该图那样沿左右配置，只要分别将各加压点的角度相对前后、左右方向保持成直角、底面4与台面18接触，可将其配置在本体下板14的任何处所。

图5为表示在图1或图2的移动位置检测装置中用本体上板15上的圆筒滚珠导向体15b对使用在一定范围内自由旋转的滚珠6向加压点17加压进行定位的例子。用此方法能降低机构的摩擦力提高位置检测精度。

图6为表示为进一步降低机构部的摩擦力而将磁力应作向加压点17施加负荷的例子。固定于旋转体2的环9可用具有被磁铁吸附性质的材料制成，用磁铁8相对轴1非对称地对旋转体2的底面4施加负荷，使点4a处与台面18的摩擦力增加。

在图6中，重要在于磁铁8与环9相互吸引，为了获得同样效果，也可以使环9由磁铁构成，即使形成使旋转体2旋转编码器部3自身作为磁铁或具有被磁铁吸引性质的材料、直接使与磁铁8相互吸引也可以。

图7A、7B是表示轴1、旋转检测机构11的安装变形例。只要能将旋转体2垂直地保持在台面18上，不限于如上述各实施例那样将轴1固定在本体上板15上的方法，也可如图7那样，用本体下板14的轮毂14b将弯折轴1a进行固定。

此外，在上述各实施例中，是用由整体构件形成的旋转检测机构11进行说明，然而，对于实际在鼠标器上的应用通常使用用光照射装置24与光传感器25进行检测的检测机构，在此场合，如图7A和图7B所示，若使其交替相对，能容易在底板10上进行配置。

此外，在各实例中，介绍了使轴1固定、以旋转体2的孔为中心进行旋转的方法，然而，即使如图8所示，将旋转体2与旋转编码器部3固定在轴1上，用本体下板上的轴承部14c或本体上板15上的轴承部15c进行保持，也能获得同样效果。

图9是表示其它实施例的剖视图，图10是为表示图9中的旋转体2的形状、从其底面看的立体图。在上述实施例中，已对旋转体2的底面为平面的场合进行了说明，然而，也可以如图9、10所示将其构成在底面接触部4d中具有与旋转体2的中心同心的环状凸部。由于通过将底面形成这样的形状成为经常使旋转中心与接触点的半径一定地接近，使旋转体2与旋转编码器部3相对本体15的运动的旋转更稳定。此外，若使本实施例的底面接触部4d的接触面直径或接触圆周直径变小，旋转体2相对本体15的运动的转速变大，能按照使用状态设定灵敏度。

图11为表示加压点17位于底面接触部4d的圆周外侧场合的动作状态一例的剖视图。在加压点17是否位于底面接触部4d的圆周内侧、或即使位于外侧但压力低的场合，本发明移动位置检测装置按图9所示状态动作，然而，在加压点17位于底面接触部4d的外侧，且其压力增大至大致使旋转体2倒伏的场合，旋转体2仅在轴孔的间隙范围作微小倾斜，位于底面接触部4d的反对侧的点4e，如图11所示，成为从台面18少许上抬状态。在此场合，如果加压点17的压力不过份大，在因加压点17的压力而产生的轴1与旋转体轴孔的上部接触点40、下部接触点41的摩擦力所引起的阻力不比因底面接触部4d与底面18的摩擦力引起的旋转力矩还大的范围内，在图11所示状态下，与上述实施例一样可得到旋转体2的旋转。同样，也可以说在台面18不十分平的场合，即在台面18上有少许凹凸的本实施例所示的状态，只要是在轴1与轴孔的间隙范围内，就能够吸收。

图12为表示关于旋转体2底面4形状的其它实施例的立体图。也可将旋转体2的底面4的形状形成如图12所示的圆锥状或同一的球面状。此外，使底面4的接触部上带有如图12所示的凸线状4f，能在动作时沿XY方向产生摩擦力差异，还能进一步提高灵敏度。

图13为表示旋转体2与旋转编码器部3由分体构成例子的剖面图。在此场合，旋转体2与旋转编码器部3用嵌合部的摩擦力或粘接等进行固定，若组装成同时动作，能形成图13所示结构，若形成这样的结构，能构成无需形成细长的旋转体2或细长的旋转编码器部3的轴孔，从而容易进行各组成构件的制造。

按以上说明的形态实施本发明，具有如下的效果。

若根据使用了本发明移动位置检测装置的鼠标器，与传统鼠标器相比、能用较少的构件得到同等的功能。

本发明由于使用了垂直轴，使制造过程容易，制造成本降低。

此外，本发明产将旋转体、旋转编码器并列配置在垂直轴上的结构，能使形状变薄，从而能提供携带方便的鼠标器。

此外，本发明不存在如传统滚珠旋转将台面上灰尘卷入的问题，故还具有能减轻使用时的维护保养工作的效果。

Claims (7)

1．一种移动位置检测装置，用于信息处理装置显示器显示的位置输入的座标输入装置的移动位置检测，具备垂直于底面的轴(1)，其特征在于还具备配置成以轴(1)为中心旋转，与轴1同轴，其底面与台面接触，具有用重力或机构构件向所述底面中心以外位置施加负荷的加压点(17)的旋转体(2)、与旋转体(2)一起旋转的旋转编码器部(3)、检测旋转编码部(3)的旋转量的旋转检测机构(11)以及输出对应于旋转检测机构(11)的输出的信号的输出机构(12)。

2．根据权利要求1所述装置，其特征在于具备一对旋转体，将各旋转体的加压点配置在操作时其中的一个沿前后方向，另一个沿左右方向分别位于相对轴(1a、1b)的垂直位置上。

3．根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于构成用杠杆(5)对加压点(17)进行加压。

4．根据权利要求3所述的装置，其特征在于在杠杆(5)与旋转体(2)相接触部分设置减摩滚柱21。

5．根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于构成用滚珠(6)对加压点(17)进行加压。

6．根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于构成用相互相互吸引的磁铁(8)与环(9)对加压点(17)进行加压。

7．根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于将旋转体(2)和旋转编码器部(3)固定在轴(1)上，用本体下板(14)的支承(14c)或本体上板(15)的支承(15c)保持轴(1)，载置成使旋转体(2)的底面(4)与台面(18)接触。

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