JP2000501206A

JP2000501206A - 容量結合多軸データ入力装置及び方法

Info

Publication number: JP2000501206A
Application number: JP9503938A
Authority: JP
Inventors: ジョシュアケイホイト; ニールエルブラウン; ウィリアムディーレッポ
Original assignee: ジバデザインインコーポレイテッド
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2000-02-02
Also published as: TW300975B; US5687080A; AU6285296A; EP0835495A1; KR19990021948A; IL122657A0; IL122657A; US5959863A; US5786997A; WO1997001149A1

Abstract

(57)【要約】容量結合された６軸ジョイスティック（３２０）は垂直な１対の溝孔（３１２、３１４）を有するセンサ電極（３１０）と、平坦回路板（３０２、３０４、３０６）の３個の相互に直交する表面上に形成されたコンデンサ電極（Ｃｓ）を有する固着電極組立体（３００）とを採用する。平坦回路板はセンサ電極の溝孔内に補足するように収容されている。これ等が共に収容された時、電極組立体に対するセンサ電極の回転運動、及び並進運動に応じて定まる間隔だけ、コンデンサ電極をセンサ電極の面から離間する。信号発生器（３５２）、及びアドレスデコーダ（３５４）は交流信号をコンデンサ電極に順次加える。回転、及び並進によって生ずる間隔に応じて定まる程度にセンサ電極の最も近い関連する面に交流信号を結合する。制御器（３５０）は各結合された信号電圧を検出し、処理し、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｚ軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線の各方向のセンサ電極の偏向の程度を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】容量結合多軸データ入力装置及び方法技術分野本発明はコンピュータデータ入力装置、また特にジョイスティック運動を６度の自由度まで感知する装置、及び方法に関するものである。発明の背景これまでにコンピュータ、コンピュータプログラムの性能が向上したため、これに対応して一層高い能力のユーザ入力装置が要求されることとなった。ワープロ、データエントリ、３次元機械設計、フライトシミュレーション、及び消費者向けゲーム用に出現しつつあるコンピュータ用プログラムは全て多重自由度（以後「軸線」と言う）のデータ入力を必要としている。しかし、ジョイスティック、トラックボール、グラフィックタブレット、及びマウスのような従来のコンピュータ入力装置は構造上、２軸操作、又は３軸操作に限られており、それにも拘らず、多くの用途では６軸操作が望ましい。図１は３個の相互に垂直な並進運動軸線（以後、Ｘ軸線、Ｙ軸線、及びＺ軸線と称する）、及び３個の相互に垂直な回転運動軸線（以後ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線と称する）のような６個の軸線を示す。当業者の作業者は通常、ロールをＸ軸線の周りの角回転と称し、ピッチをＹ軸線の周りの角回転と称し、偏揺れをＺ軸線の周りの角回転と称する。ジョイスティックは通常、固定点の周りに枢着され使用者が位置決めする操作ハンドルを採用し、それぞれＸ軸線、及びＹ軸線のデータを発生する２個の相互に垂直なポテンショメータを作動させている。或るジョイスティックでは、ばねを採用し、操作ハンドルを中心位置に復帰させている。しかし、ポテンショメータは摩擦を有するため、再現性のないデータを発生し、ジョイスティックの零点合わせが困難である。そのため、他の作業者は光学エンコーダ、スイッチアレー、ピエゾエレクトリックトランスジューサ、ストレーンゲージ、容量結合装置、誘導結合装置、及び磁気装置等を採用して、ポテンショメータに固有の電気機械的問題を解決しようとした。しかし、不幸にして、これ等の解決策が直面したように、これ等の従来のいずれの装置も作動の付加的な軸線を提供せず、或るものは消費者が目指すデータ入力用途には余りにもコスト高であり、また他のものは操作部の運動が不当に制約を受け、このことは使用者の「触感」を悪くしている。例えば、マウスは通常、使用者が位置決めするボールを採用しており、このボールは拘束ベアリング内に転動し、これによりそれぞれＸ軸線データと、Ｙ軸線データとを発生する光学エンコーダのような２個の相互に垂直な装置を摩擦回転させる。このマウスは平坦な表面上を移動するから、２軸線のデータを発生するに過ぎない。通常、マウスはユーザが操作する少なくとも１個の付加的ボタンを組み込んでおり、マウスの作動モードを変化させるためにこのボタンを使用している。例えばこのボタンを押すと、Ｘ軸線の並進データ、及びＹ軸線の並進データはロールデータ、及びピッチデータに変換される。しかし、ボタンを追加しても、マウスが一度に２軸線のみの作動に制約されると言う事実は変わるものではないことはもちろんである。更に、このベアリング、及び摩擦結合はボールによって平坦な表面から摘み採った堆積汚染物に起因する不規則回転を生ずる傾向がある。例示的な３軸線入力装置は、発明の名称が「トラックボール機構」である米国特許第4952919号に記載されている。トラックボールは使用者がボールを直接操作し得る反転マウスと考えることができる。この特殊なトラックボールにおいては、ボールの表面区域の大部分を使用者の操作に対して露出するように位置している拘束ベアリング内でボールが転動する。更に、それぞれＸ軸線、Ｙ軸線、及びＺ軸線のデータ（又は代わりにロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線のデータ）を発生する３個の相互に垂直な光学エンコーダをこのボールが摩擦により回転させている。例示的な４軸入力装置は米国コネチカット州、Norwalk市のMeasurement Syste ms，Inc．によって製作されている426-G811型４軸制御装置である。この４軸制御装置は操作ハンドルがＸ軸線、Ｙ軸線、及びＺ軸線の方向に移動可能であり、Ｚ軸線の周りに回転可能であるようにしたポテンショメータに基づくジョイスティックである。４軸線方向の運動はそれぞれポテンショメータに結合され、これ等ポテンショメータはＸ軸線、Ｙ軸線、及びＹ軸線の方向の並進運動データと、偏揺れ軸線の回転運動データとを発生する。この４軸制御装置はコスト高であり、ポテンショメータ、及びその関連する結合機構に関連する代表的な欠点があることはもちろんである。従って、必要なのは、使用者の良好な触感を有し、単一の操作ハンドルに加わる４軸線運動以上の運動を感知し、正確で再現性ある入力データを発生することによって応答する安価な使用者入力装置である。発明の要約従って、本発明の目的は多軸のデータを単一操作ハンドルで入力できる入力装置、及び方法を得るにある。本発明の利点は正確で再現性ある入力データを発生する多軸データ入力装置、及び方法を提供することである。本発明の他の利点は摩擦が小さく、使用者の触感が良好な多軸データ入力装置を提供することである。本発明の他の利点は安価な多軸データ入力装置、及び方法を提供することである。６軸ジョイスティックの誘導結合する実施例は、Ｅ鉄芯の４個の直交する分離するアームから突出する３個の外側極の組から成る４組の外側極と中心極とを有する１３極Ｅ鉄芯を採用する。ドライブ巻線はＥ鉄芯の中心極の周りに巻かれ、感知巻線は各外側極の周りに巻かれている。中心極、及び各外側極からほぼ等距離に強磁性体スワッシ板を圧縮ばねによって懸垂する。使用者は、中心極、及び各外側極からスワッシ板が種々の距離を占めるよう軸線方向、及び回転方向にスワッシ板を偏向させる操作ハンドルを採用する。底面から各外側極まで、又はスワッシ板の周縁から各外側極までの間隔に応じた程度に、中心極によって誘導される種々の磁束をスワッシ板を通じて各外側極に伝導する。対応する信号電流が感知巻線内に誘導される。各信号電流は関連する外側極に流れる磁束の程度に比例する。ピーク振幅を各信号電流に対して検出し、ピーク振幅間の差を使用して、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｚ軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線の各方向のスワッシ板の偏向の程度を決定する。他の実施例では、Ｅ鉄芯の代わりに、回路板に取り付けた離散インダクタを使用し、代案の実施例では、Ｅ鉄芯の代わりに非強磁性体スワッシ板に取り付けられた永久磁石を感知するホール効果装置を使用する。また、圧縮ばねの代わりに、可撓性ダイアフラム、ゴムブラダ、又は好適には懸垂ケージを使用して使用者の触感を改善してもよい。６軸ジョイスティックの好適な容量結合の実施例は互いに垂直な１対の溝孔を有するセンサ電極と、このセンサ電極の溝孔内に補足し合うように静止する寸法と位置とを有する平坦な回路板の３個の相互に直交する表面上に形成されたコンデンサ電極を有する固定電極組立体とを採用する。補足し合うように静止させた時、電極組立体に対してセンサ電極が回転し、並進運動するのに応じた距離だけ、コンデンサ電極をセンサ電極の表面から離間する。交流電圧をコンデンサ電極に選択的に加え、これによって、回転により、及び並進により生ずる間隔に応じた程度にセンサ電極の最も密接に関連する面にこの交流電圧を結合する。各結合信号電圧に関して振幅を検出し、処理し、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｚ軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線の方向のセンサ電極の偏向の程度を決定する。誘導結合の実施例の場合のように、可撓性ダイアフラム、ゴムブラダ、ばね組織、好適には弾性リングによりセンサ電極を懸架することにより、使用者の触感を特定の用途に適合させてもよい。添付図面を参照する好適な実施例の次の詳細な説明により、本発明の付加的目的、及び利点は明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は３個の相互に垂直な並進運動軸線、及び３個の相互に垂直な回転運動軸線を示す線図である。図２Ａは本発明２軸誘導結合ジョイスティックに採用するＥ鉄芯の上から見た平面図である。図２Ｂは本発明２軸誘導結合ジョイスティックのスワッシ板、ばね、及び結合コイルを示す図２Ａの２Ｂ−２Ｂ線に沿うＥ鉄芯の断面図である。図２Ｃは図２Ｂのスワッシ板のほぼ円形の形状を示す上から見た平面図である。図３Ａは本発明３軸誘導結合ジョイスティックに採用するＥ鉄芯の上から見た平面図である。図３Ｂは本発明３軸誘導結合ジョイスティックのスワッシ板、ばね、及び結合コイルを示す図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線に沿うＥ鉄芯の断面図である。図３Ｃは図３Ｂのスワッシ板のほぼ「十字」形状を示す上から見た平面図である。図４Ａは本発明６軸誘導結合ジョイスティックの第１実施例に採用するＥ鉄芯の上から見た平面図である。図４Ｂは本発明６軸誘導結合ジョイスティックの第１実施例のスワッシ板、ばね、及び結合コイルを示す図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線に沿うＥ鉄芯の断面図である。図４Ｃは図４Ｂのスワッシ板のほぼ「十字」形状を示す上から見た平面図である。図５ＡはＥ鉄芯の代わりに回路板に取り付けた離散インダクタを使用する図４の６軸誘導結合ジョイスティックの第２実施例の上から見た平面図である。図５Ｂは本発明６軸誘導結合ジョイスティックの第２実施例のスワッシ板、及びばねを示す図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿う離散インダクタと回路板との断面図である。図６Ａは離散インダクタの代わりに、非強磁性体スワッシ板に永久磁石を取り付けたホール効果装置を使用した図５の６軸ジョイスティックの代案の実施例を示す上から見た平面図である。図６Ｂは図５の６軸ジョイスティックの代わりの実施例のばねを示すと共に、ホール効果装置、永久磁石、スワッシ板、及び回路板を示す図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。図７はばねの代わりに可撓性ダイアフラムを使用した図５の６軸ジョイスティックの離散インダクタの実施例の横断側面図である。図８はばねの代わりにゴムブラダを使用した図５の６軸ジョイスティックの離散インダクタの実施例の横断側面図である。図９Ａはばね組織によってハウジング内に懸架された懸垂ケージ内に取り付けられたスワッシ板を示す図５の６軸ジョイスティックの離散インダクタの実施例の上から見た平面図である。図９Ｂはサスペンションケージ内に取り付けたスワッシ板、ハウジング、ばね組織、及び回路板に取り付けた離散インダクタを示す図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿う断面図である。図１０は本発明の埋設されたジョイスティックの誘導結合の実施例を示す簡単化されたブロック電気回路線図である。図１１は本発明６軸ジョイスティックの容量結合の実施例に採用された電極組立体の斜視図である。図１２は本発明６軸ジョイスティックの容量結合の実施例に採用されたセンサ電極の斜視図である。図１３は作動形態において図１２のセンサ電極に見合う図１１の電極組立体の上から見た平面図である。図１４は作動形態において図１２のセンサ電極に見合う図１１の電極組立体の側面図である。図１５は図１１の電極組立体から離間し剛強ドーム内に取り付けられた図１２のセンサ電極と、このジョイスティックの空間形態、及び直進組立体を現す変形可能な弾性リングとを示す本発明６軸ジョイスティックの容量結合の実施例の側面図である。図１６は本発明の埋設されたジョイスティック制御器の好適な容量結合の実施例を示す簡単化されたブロック電気回路線図である。好適な実施例の詳細な説明図２Ａ〜図２Ｃは２軸ジョイスティック３０を示し、５極Ｅ鉄芯３２は中心極３４と、４個の外側極３６、３８、４０、４２とを有し、これ等外側極は互いに対を成す極が直交して分離するように中心極３４の周りに配置されている。ドライブ巻線４４をこの５極Ｅ鉄芯３２の中心極３４の周りに巻き、感知巻線４６、４８、５０、５２をそれぞれ外側極３６、３８、４０、４２の周りに巻き付ける。スワッシ板５４（図２Ｃ参照）は圧縮ばね５６によって浮動支持された強磁性体のほぼ円形の板であり、平衡位置（図２Ｂに実線にて示す）において、スワッシ板５４の底面５８は中心極３４、及び各外側極３６、３８、４０、４２からほぼ等距離にある。操作ハンドル６０をスワッシ板５４に取り付け、この操作ハンドルによって使用者は（例えば図２Ｂに破線でピッチ軸線方向に示すように）スワッシ板５４を偏向させ、これにより底面５８が中心極３４、及び各４個の外側極３６、３８、４０、４２から種々の距離を占めるようにする。ドライバ（図示せず）は交流をドライブ巻線４４に流し、対応する磁束を中心極３４、及びスワッシ板５４に誘導する。スワッシ板５４内に誘導された磁束は、スワッシ板５４の底面５８からの各極の距離に応じた程度に、各外側極３６、３８、４０、４２を通じて伝導される。対応する信号電流が感知巻線４６、４８、５０、５２内に誘導される。この各信号電流はその関連する極に流れる磁束の程度に比例する。各信号電流についてピーク振幅を検出し、これ等ピーク振幅間の相違を使用して、例えばロール軸線方向、及びピッチ軸線方向のスワッシ板５４の偏向の程度を決定する。スワッシ板５４は圧縮ばね５６によって浮動支持されているから、スワッシ板５４の重要な偏向量はＸ軸線方向、及びＹ軸線方向にも重要な量である。しかし、２軸ジョイスティック３０の幾何学的形態は、このような偏向の有効な検出を妨げている。それにも拘らず、スワッシ板５４のＺ軸線方向の偏向は例えば感知巻線４６、５０のような対向して対をなす感知巻線によって発生する「コモンモード」信号成分から容易に決定される。従って、２軸ジョイスティック３０は３軸ジョイスティックと考えることができ、ロール軸線に関する信号、及びピッチ軸線に関する信号は操作ハンドル６０のＸ軸線並進運動、及びＹ軸線並進運動を表すように容易に変換されることはもちろんである。図３Ａ〜図３Ｃは３軸ジョイスティック７０を示し、７極Ｅ鉄芯７２は、中心極７４と、互いに対をなす極が直交して分離するように中心極７４の周りに配置された４個の外側極７６、７８、８０、８２と、外側極７６、７８間に位置するオフセット外側極８４と、外側極８０、８２間に位置するオフセット外側極８６とを有する。ドライブ巻線８８を７極Ｅ鉄芯７２の中心極７４の周りに巻き付け、感知巻線９０、９２、９４、９６、９８、１００をそれぞれの外側極７６、７８、８０、８２、８４、８６の周りに巻き付ける。スワッシ板１０２（図３Ｃ参照）は圧縮ばね１０４によって浮動支持された強磁性体のほぼ十字形の板であり、平衡位置（図３Ｂに実線にて示す）では、スワッシ板１０２の底面１０６は中心極７４、及び各外側極７６、７８、８０、８２、８４、８６からほぼ等しい距離にある。操作ハンドル１０８をスワッシ板１０２に取り付け、この操作ハンドル１０８によって、使用者は（例えば、図３Ｂに破線にてピッチ軸線方向に示すように）スワッシ板１０２を軸線方向に偏向させ、及び回転するように偏向させ、これにより、底面１０６を中心極７４、及び各外側極から種々の距離を占めさせる。２軸ジョイスティック３０について説明したように、ドライバ（図示せず）は交流をドライブ巻線８８に流し、対応する磁束を中心極７４、及びスワッシ板１０２に誘導する。スワッシ板１０２内に誘導された磁束は、スワッシ板１０２の底面１０６からの各それぞれの極のピッチ軸線方向に生じた間隔、及びロール軸線方向に生じた間隔に応じた程度に、各外側極７６、７８、８０、８２を通じて、更にスワッシ板１０２の底面１０６からの各それぞれの極の偏揺れ軸線方向に生じた間隔に応じた程度に、各オフセット外側極８４、８６を通じて伝導される。対応する信号電流が感知巻線９０、９２、９４、９６、９８、１００内に誘導される。この各信号電流はその関連する外側極に流れる磁束の程度に比例する。各信号電流についてピーク振幅を検出し、これ等ピーク振幅間の相違を使用して、例えばロール軸線方向、ピッチ軸線方向、及び偏揺れ軸線方向のスワッシ板１０２の偏向の程度を決定する。スワッシ板１０２は圧縮ばね１０４によって浮動支持されているから、スワッシ板１０２の重要な偏向量はＸ軸線方向、及びＹ軸線方向にも重要な量である。しかし、３軸ジョイスティック７０の幾何学的形態は回転軸線の偏向を検出するのに一層貢献する。それにも拘らず、２軸ジョイスティック３０（図２Ｂ参照）の場合と同様、スワッシ板１０２のＺ軸線方向の偏向は例えば感知巻線９０、９４のような対向して対をなす感知巻線によって発生する「コモンモード」信号成分から容易に決定される。従って、３軸ジョイスティック７０は４軸ジョイスティックと考えることができ、ロール軸線に関する信号、及びピッチ軸線に関する信号は操作ハンドル６０のＸ軸線並進運動、及びＹ軸線並進運動を表すように容易に変換されることはもちろんである。図４Ａ〜図４Ｃは６軸ジョイスティック１１０を示し、１３極Ｅ鉄芯１１２は中心極１１４と、それぞれ３個で構成された４組の外側極１１６、１１８、１２０、１２２とを有し、１３極Ｅ鉄芯１１２の直交する別個の４個のアーム１２４、１２６、１２８、１３０の関連する端部から突出するようにこれ等外側極を配置する。（３個で構成された４組の外側極１１６、１１８、１２０、１２２内の各対応する極はそれぞれの符号にＡ、Ｂ、Ｃを付して示す。）１３極Ｅ鉄芯１１２の中心極１１４の周りにドライブ巻線１３２を巻き付け、３個で構成された４組の外側極１１６、１１８、１２０)１２２のそれぞれ極の周りに１２個の感知巻線１３４Ａ〜１３４Ｃ、１３６Ａ〜１３４Ｃ、１３８Ａ〜１３４Ｃ、１４０Ａ〜１３４Ｃ（図面には１３４Ａ、１３４Ｂ、１３８Ａ、１３８Ｃのみを示す）を巻き付ける。（各感知巻線の符号には関連する極に対応するＡ、Ｂ、Ｃを付して示す。）スワッシ板１４２（図４Ｃ参照）は圧縮ばね１４４によって浮動支持された強磁性体のほぼ十字形の板であり、平衡位置（図４Ｂに実線にて示す）では、スワッシ板１４２の底面１４６は中心極１１４、及び外側極のおのおのからほぼ等距離にある。スワッシ板１４２の主要寸法は（図４Ａに破線で示すように）１３極Ｅ鉄芯１１２の対応する寸法より僅かに小さい寸法になるようにし、従って平衡位置では周縁１４７は各外側極の軸線中心にほぼ一線になる。操作ハンドル１４８をスワッシ板１４２に取り付け、この操作ハンドルによって使用者は（例えば図４ＢにＸ軸線方向、Ｚ軸線方向、及びピッチ軸線方向に破線で示すように）スワッシ板１４２を軸線方向に及び回転するように偏向させ、これにより底面１４６を中心極１１４と、各外側極から種々の位置を占めさせる。ジョイスティック３０、７０を参照して説明したように、ドライバ（図示せず）は交流をドライブ巻線１３２に流し、対応する磁束を中心極１１４とスワッシ板１４２とに誘導する。スワッシ板１４２に誘導された磁束は、スワッシ板１４２の底面１４６、及び周縁１４７から各極までの回転、及び並進運動によって誘起された空間に応じて１２個の外側極を通じて伝導される。対応する信号電流は感知巻線１３４Ａ〜１３４Ｃ、１３６Ａ〜１３６Ｃ、１３８Ａ〜１３８Ｃ、１４０Ａ〜１４０Ｃに誘導される。各信号電流はその関連する外側極に流れる磁束の大きさに比例する。各信号電流についてピーク振幅を検出し、ピーク振幅間の差を使用してＸ軸線方向、Ｙ軸線方向、Ｚ軸線方向、ロール軸線方向、ピッチ軸線方向、及び偏揺れ軸線方向のスワッシ板１４２の偏向の程度を決定する。３個づつの組から成る外側極１１６、１１８、１２０、１２２の形態によって、スワッシ板１４２の並進運動、及び回転運動による偏向に応動して、底面１４６、周縁１４７、及び外側極の組合せ間に比較的大きな空間差を生ずるから６軸データの生成が可能である。圧縮ばね１４４によりスワッシ板１４２を大きな移動範囲にわたり自由に動かし、この圧縮ばね１４４によって移動に比例する偏向抵抗を生ぜしめ、しかも平衡位置への弾発的復帰を行わせ、移動部片が殆ど無い６軸ジョイスティック１１０の構成を可能にする。図５Ａ、及び図５Ｂは代案の実施例の６軸ジョイスティック１１０を示し、１３極Ｅ鉄芯１１２の代わりに、回路板１６８に取り付けられた離散インダクタアレー１６０、１６２、１６４、１６６を設ける。各インダクタアレーは１３極Ｅ鉄芯１１２の外側極の位置に機能的に対応する位置に配置されたセンスインダクタＡ、Ｂ、Ｃによって包囲されたドライバインダクタＤを有する。ドライバインダクタＤはドライブ巻線１３２を機能的に置き換える。各インダクタは市販の２２０マイクロヘンリーの軸線方向に導入された構成部分である。図５Ａは強磁性材料、好ましくは強磁性鋼から形成された十字形のスワッシ板１６９を（破線にて）示す。センスインダクタ１６０Ａ〜１６０Ｃ、１６２Ａ〜１６２Ｃ、１６４Ａ〜１６４Ｃ、１６６Ａ〜１６６Ｃのほぼ中心を覆うようにスワッシ板１６９の寸法を定める。図５の実施例においては、スワッシ板１６９の各十字形のアームは先端から先端までの長さが約3.75cm、幅が約0.5cm、及び厚さが約1.6mmである。図５Ｂに示す平衡位置では、離散インダクタアレー１６０、１６２、１６４、１６６から約0.5cm〜約2.0cmの距離だけ上方にスワッシ板１６９を浮動支持する。図１０を参照して以下に説明するように、ドライバによって引き続いて交流をドライバインダクタ１６０Ｄ、１６２Ｄ、１６４Ｄ、１６６Ｄに流し、これにより対応する磁束をスワッシ板１６９の各アームに伝導する。スワッシ板１４２に伝導された磁束は１２個のセンスインダクタ１６０Ａ〜１６０Ｃ、１６２Ａ〜１６２Ｃ、１６４Ａ〜１６４Ｃ、１６６Ａ〜１６６Ｃを通じて伝導され、これ等１２個のセンスインダクタのおのおのに信号電流を誘導する。この誘導はスワッシ板１６９からの各それぞれの離散インダクタの回転軸線方向に生じた間隔、及び並進運動軸線方向に生じた間隔に応じた程度で行われる。ピーク振幅を各信号電流について検出し、ピーク振幅値間の差を使用して、Ｘ軸線方向、Ｙ軸線方向、Ｚ軸線方向、ロール軸線方向、ピッチ軸線方向、及び偏揺れ軸線方向におけるスワッシ板１４２の偏向の程度を決定する。図６Ａ、及び図６Ｂは６軸ジョイスティック１１０の第２の代案の実施例を示し、１３極Ｅ鉄芯１１２の代わりに、回路板１７８に取り付けられたホール効果センサアレー１７０、１７２、１７４、１７６を使用する。各ホール効果センサアレーは個々のホール効果センサＡ、Ｂ、Ｃを有し、１３極Ｅ鉄芯１１２の外側極の位置に機能的に対応する位置にこれ等ホール効果センサＡ、Ｂ、Ｃを配置する。任意の形状のスワッシ板１８０（例示的に十字状に図６Ａに示す）は非強磁性材料の板であり、この材料の中に永久磁石１８２、１８４、１８６、１８８を埋設し、平衡位置（図６Ｂに示す）では永久磁石１８２、１８４、１８６、１８８はホール効果センサアレー１７０、１７２、１７４、１７６内の関連するホール効果センサＡ、Ｂ、Ｃからほぼ等距離にあるようにする。ドライブ巻線１３２の機能に代え、作用的に永久磁石１８２、１８４、１８６、１８８を使用し、３個の組から成る外側極１１６、１１８、１２０、１２２に代え、ホール効果センサアレー１７０、１７２、１７４、１７６を使用する。ホール効果感知の実施例は操作ハンドル１４８の移動に対する伝導感知の実施例よりも感度が低いが、或る用途における使用には一層適している。図８は図７の６軸ジョイスティック１１０の第２の代案の実施例であり、可撓性ダイアフラム２００の代わりにゴムブラダ２１０を使用する。ゴムブラダ２１０の他の利点には垂直方向の安定性を改善することが含まれ、これにより回路板１６８に向けたスワッシ板１４２の「たるみ」を減少することと、ゴムブラダ２１０の膨張圧力の変動によって、使用者が感ずる変化したと言う触感を減少させる。図９Ａ、及び図９Ｂは図７の６軸ジョイスティック１１０の他の実施例を示し、可撓性ダイアフラム２００の代わりに、４組のばね２２４によってハウジング２２２内に浮動支持した懸垂ケージ２２０を使用する。懸垂ケージ２２０はほぼ円形の頂板２２６を有し、４個のスペーサ２２８によってほぼ円形の底部開放フープ２３０からこの頂板２２６を剛固に離間する。カラー２０６によって操作ハンドル１４８を頂板２２６に固定し、スワッシ板１６９を懸垂ケージ２２０の中心線２３２にほぼ沿って（頂板２２６、及び底部開放フープ２３０から等距離に）位置させる。スワッシ板１６９から適切な距離に離散インダクタアレー１６０、１６２、１６４、１６６を位置させているペデスタル２３６によって、ハウジング２２２の床２３４の上方に、底部開放フープ２３０に通して回路板１６８を剛固に支持する。各組のばね２２４には上部ばね２２４Ａと下部ばね２２４Ｂが含まれる。頂板２２６の４個の取付け孔２３８Ａのうちの１個と、ハウジング２２２上の中心線に沿って位置する４個の取付けブラケット２４０のうちの関連する１個との間に各上部ばね２２４Ａを機械的に懸架する。同様に、底部開放フープ２３０の４個の取付け孔２３８Ｂのうちの１個と、４個の取付けブラケット２４０のうちの関連する１個との間に各下部ばね２２４Ｂを機械的に懸架する。取付け孔２３８はスペーサ２２８に隣接して位置するのが好適である。各上部ばね２２４Ａがその関連する下部ばね２２４に対しほぼ直角に好適にあるよう、懸垂ケージ２２０とハウジング２２２との間の間隔を定める。更に、各４組のばね２２４は頂板２２６、底部開放フープ２３０、及びハウジング２２２の周りに相互に約９０度離間して位置する。懸垂ケージ２２０の利点は並進運動、及び回転移動の分離が改善され、平衡位置の安定性、及び平衡位置への復帰性が改善され、使用者の触感が著しく改善され、機械的強度が改善されることである。ばねの組２２４の代わりに、ハウジング２２２内の保持リング内に側方に突出する可撓性ダイアフラム、又はゴムブラダを使用することによって一層の改善が実現され得ると考えられる。図１０は図５Ａ、及び図５Ｂの誘導結合された６軸ジョイスティック１１０に使用して適する埋設ジョイスティック制御器２５０を示す。モトローラMC68HC11 マイクロプロセッサ２５２をタイプ74HC138アドレスデコーダPAL２５４、及びタイプ74HC573アドレスラッチ２５６を通常のように相互に接続し、タイプ27C256 読出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）２５８に記憶された情報にアクセスし、タイプ 62256ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）２６０内の情報を記憶しアクセスする。ＲＡＭ２６０に記憶されたプログラムによりマイクロプロセッサ２５２をして１００キロヘルツのエネルギーを１００マイクロ秒間にドライババス２６２に提供し、スワッシ板１６９の関連するアームに磁束をそれぞれ結合しているそれぞれのドライバインダクタ１６０Ｄ、１６２Ｄ、１６４Ｄ、１６６Ｄをコイルドライバ２６４Ａ、２６４Ｂ、２６４Ｃ、２６４Ｄ（集合的には「コイルドライバ２６４」）によって順次付勢する。各コイルドライバ２６４は2N3904トランジスタ２６６を有し、1000オーム抵抗２６８を通じてドライババス２６２によってこのトランジスタ２６６を駆動し、1000オーム抵抗２７０を通じてトランジスタのエミッタによってドライバインダクタ１６０Ｄ、１６２Ｄ、１６４Ｄ、１６６Ｄの関連する１個を駆動する。関連する組のセンスインダクタ１６０Ａ〜１６０Ｃ、１６２Ａ〜１６２Ｃ、１６４Ａ〜１６４Ｃ、１６６Ａ〜１６６Ｃは誘導結合により１００マイクロ秒、磁束をスワッシ板１６９から受け取る。もちろん、各センスインダクタへの誘導結合、及び生ずる各センスインダクタ内に流れる信号電流はスワッシ板１６９からのその距離による。各１００マイクロ秒の間、マイクロプロセッサ２５２もサンプリングバス２７２に３ビット多重化アドレスを提供し、これにより１対のLF13508マルチプレクサ２７４Ａ、２７４Ｂをして１５マイクロ秒間にわたりセンスインダクタを順次サンプリングさせる。マルチプレクサ２７４Ａはセンスインダクタ１６０Ａ〜１６０Ｃ、１６２Ａ〜１６２Ｃをサンプリングし、同時にマルチプレクサ２７４Ｂはセンスインダクタ１６４Ａ〜１６４Ｃ、１６６Ａ〜１６６Ｃをサンプリングする。マルチプレクサ２７４Ａ、２７４Ｂはその１５マイクロ秒の信号電流サンプルをほぼ同一の増幅器、検出器、フィルタ回路２７６Ａ、２７６Ｂに提供する。（回路２７６Ａ）２７６Ｂは同一なので、図１０は回路２７６Ａの電気構成部分のみを詳細に示す。）約1000の閉ループ利得を有する演算増幅器２７８により各信号電流サンプルを信号電圧に変換する。ピーク検出器２８０、及び反転増幅器２８２は各サンプルに対するピーク電圧値を提供し、次にこのピーク電圧値を２極アクティブフィルタ２８４によって瀘波する。このフィルタ２８４は0.1マイクロファラッドコンデンサ２８８に直列の１００キロオーム抵抗２８６から成る２個のＲＣフィルタを有する。得られた瀘波されたピーク信号電圧は次の処理のためマイクロプロセッサ２５２の８ビットアナログ・ディジタル変換器入力側２９０、２９２に接続される。更に処理するため、ＲＯＭ２５８に記憶された探索テーブル内へのアドレスとして各センサインダクタについてディジタル化ピーク電圧サンプルを採用することが必要であり、スワッシ板１６９とサンプリングされた特定のセンスインダクタとの間の距離に対応する値を発生する。この発生した値はアルゴリズム、又は好適には第２探索テーブルによって集合的に処理され、スワッシ板１６９のＸ軸線、Ｙ軸線、Ｚ軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線の間隔配向データにされる。この間隔配向データはMAX232RS-232通信制御器２９４によってパーソナルコンピュータのような使用者の装置に送信される。図１１は６軸の容量結合されたジョイスティックの実施例の電極組立体３００を示し、円形の平坦な回路板３０２の頂面上に４個のコンデンサ電極ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤをエッチングして形成する。電極組立体３００は回路板３０２に垂直に取り付けられた平坦回路板３０４の両面にエッチングして設けた２個のコンデンサ電極ＣＥ、ＣＦを有し、更に電極組立体３００は回路板３０２、３０４、３０６が相互に垂直になるのが好適であるが回路板３０２、３０４に垂直に取り付けられた平坦回路板３０６の両面にエッチングして設けた２個のコンデンサ電極ＣＧ、ＣＨを有する。回路板３０４、３０６は対抗するコンデンサ電極ＣＥ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＨの側に位置している導電研削平面を有する２個の側面を付けたものであるのが好適である。図１２はセンサ電極３１０を示し、このセンサ電極は約2.54〜5.0cm（1.0〜2. 0インチ）、好ましくは3.8cm（1.5インチ）の範囲の直径を有する導電性のほぼ円筒体で形成されている。代案として、導電コーティングを有する非導電材料でセンサ電極を形成してもよい。１対の溝孔３１２、３１４を両端のうちの一方の端部に互いに垂直に形成し、センサ電極が端面ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤと、溝孔面ＦＥ、ＦＦ、ＦＧ、ＦＨとを有するようにする。溝孔３１２、３１４は約0.64 〜1.27cm（0.25〜0.5インチ）の幅と、約1.9〜3.2cm（0.75〜1.25インチ）の深さとの範囲にあるが、0.95cm（0.375インチ）の幅と、2.54cm（1.0インチ）の深さとを有するのが好適である。図１２は正常な作動方向から反転したセンサ電極を示す。図１３（上から見た平面図）、及び図１４（側面図）に示すように、電極組立体３００の回路板３０４、３０６がセンサ電極３１０の溝孔３１２、３１４（図１３に点線にて示す）内に補足し合うように入り込むよう、溝孔３１２、３１４の寸法を定め、位置決めする。図１３、及び図１４に示す平衡位置に互いに入り込んでいる時、電極組立体３００のコンデンサ電極ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤ、ＣＥ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＨはそれぞれの端面ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤ、及び溝孔面ＦＥ、ＦＦ、ＦＧ、ＦＨからほぼ等距離にある。もちろん、電極組立体３００に対してセンサ電極３１０を動かすことによって、各コンデンサ電極と、センサ電極３１０上の最も近い面との間の回転軸線方向に生じた間隔、及び平進運動軸線方向に生じた間隔に検出し得る変化を生ぜしめる。コンデンサ電極は板状で、センサ電極３１０上の表面の寸法に比較して小さい直径を有するのが好適であり、これにより、各コンデンサ電極とその関連する面との間の平行運動に対して最小の感度を有するようにする。コンデンサ電極は板状で、0.64cm（0.25インチ）の直径を有するのが好適であり、他の広範囲の形状寸法も可能である。電極の面とセンサの面との間隔の変化は図１６を参照して説明するように検出され、計算される。図１５は容量結合された６軸ジョイスティック３２０（後に「ジョイスティック３２０」とする）の好適な実施例を示し、センサ電極３１０を操作ハンドル３２２の一端に取り付け、他端にハンドグリップ３２４を取り付ける。上述のばね、ダイアフラム、又はブラダのいずれかによって電極組立体３００に対しセンサ電極３１０を懸架する。しかし、操作ハンドル３２２、従ってセンサ電極３１０を剛強ドーム３２６内に取り付けるのが好適であり、この剛強ドーム３２６の一体の周縁取付け面３２８を可撓性接着剤によって弾性リング３３０の相手面３２９に接合する。同様の方法で、弾性リング３３０を剛強円形ベース板３３２に接合する。弾性リング３３０はセンサ電極３１０のための可撓性懸架装置となるだけでなく、電極組立体３００のためのハウジングとしても役立つ。スペーサ３３６によってベース板３３２の僅か上方に電極組立体３００を取り付ける。埋設された制御器（図１６を参照して説明）に関連する電子構成部分３３８をベース板３３２と回路板３０２との間の空間内に回路板３０２の下側に取り付ける。ドーム３２６とセンサ電極３１０とは簡明のため電極組立体３００と弾性リング３３０とから分離して示しており、物理的に独立した部片の組立てと、電気的な相互接続が容易であることを強調している。上述したように、通常は、ドーム３２６の周縁取付け面３２８を弾性リング３３０上の相手面３２９に接合する。正常に整合した時、図１３、及び図１４に示す平衡位置において、ドーム３２６は電極組立体３００内のセンサ電極３１０を補足的に収容する。操作ハンドル３２２によって電極組立体３００に対してセンサ電極３１０を更に位置決めすることができる。更に、ドーム３２６は導電内面３４０を有し、この導電内面は電極組立体３００とベース板３３２とに関連する大地に可撓性ワイヤ３４２によって接続され、ジョイスティック３２０のための静電シールドとなる。可撓性ワイヤ３４４はセンサ電極３１０と埋設された制御器とを電気的に接続し、電極とセンサとの間隔に関する信号を発生し、この信号は図１６につき説明するように検出され計算される。使用者の触感に関しては、ドーム３２６と弾性リング３３０との組合せによって、センサ電極３１０の質量のための＋Ｚ軸線方向の改善した支持体を操作ハンドル３２２に与える。更に操作ハンドル３２２の偏向により移動に比例する抵抗に直面する。ハンドグリップ３２４に偏向する力を加えると、ドーム３２６は圧縮、引張り、及び剪断の変形応力の組合せを弾性リング３３０に伝え、これ等応力は実質的に摩擦のない、平衡位置への減少した復帰力を生ずる。弾性リング３３０について弾性材料、多孔性、厚さ、デュロメータ値、直径、及び高さの適切な組合せを選択することによって、使用者の触感は特殊な用途に調整可能である。ジョイスティック３２０内に弾性リング３３０を採用する他の利点は、製造が容易であり（２次元の材料片からダイスによって容易に切断できる）、移動部片が非常に少ないため信頼性が高く、安価であり、ジョイスティックの組立てが簡単であり、外部の塵埃、及び汚染に対し内部構成部分を分離（シール）しており、電極組立体３００に対するセンサ電極３１０の比較的大きな移動を感知し得ることである。図１６は図１５のジョイスティック３２０に使用するのに適する埋設されたジョイスティック制御器３５０を示す。信号発生器３５２は好適には8192キロヘルツ、方形波信号である交流信号をアドレスデコーダ３５４の抑止入力部に向け発生する。この交流信号は現存するディジタルクロック信号をタップドオフし、レベル変換するのが好適である。浮遊容量、及び電磁放射の作用を最小にしながらカップリングを最適にするのに上部オーディオ周波数範囲は好適であるが、広範囲の他の周波数、波形、及び振幅も本発明において有効である。マイクロプロセッサ３５６はアドレスデコーダ３５４の３個のアドレス入力Ａ１、Ａ２、Ａ３を制御し、方形波信号をアドレスデコーダ３５４の８個の出力Ｑ０〜Ｑ７に順次多重化する。出力Ｑ０〜Ｑ７を電極組立体３００のそれぞれのコンデンサ電極ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤ、ＣＥ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＨに電気的に接続する。これ等コンデンサ電極はそれぞれ約１２マイクロ秒の所定時間に、順次方形波を受け取る。もちろん、時間が結合信号を有効に測定するのに十分に長く、結合信号の「実時間」測定を行うのに十分に短ければ、広範囲の時間が可能である。センサ電極３１０の関連する端面ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤ、及び溝孔面ＦＥ、ＦＦ、ＦＧ、ＦＨは、電極組立体３００上のその関連するコンデンサ電極までの回転軸線方向に生じた間隔、及び並進運動軸線方向に生じた間隔に応じて方形波信号の結合量をそれぞれ受け取る。この間隔は次の関係に基づいて制御器３５０によって決定される。平衡電極コンデンサのキャパシタンス（ピコファラッドの単位）Ｃｓは式（１）によって表される。ここに、Ａは電極の面積（平方インチ）に等しく、ｅは誘電率（空気に対して約１.０）に等しく、Ｄはコンデンサ電極間の間隔（インチ）に等しい。式（１）の分子内の因子は全て常数であるから、Ｃｓは式（２）に示すように簡単化される。ここにＫ＝0.2244Aeである。いずれのコンデンサＣｓのリアクタンスＺｓも式（３）によって表される。ここにＦは周波数に等しい。式（３）のＣｓに式（２）のＫ／Ｄを代入すると式（４）が得られる。この式（４）は、平行板コンデンサのリアクタンスはコンデンサ電極間の間隔Ｄに正比例することを表している。電極組立体３００のコンデンサ電極ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤ、ＣＥ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＨ間の間隔、及びセンサ電極３１０の関連する端面ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤ、及び溝孔面ＦＥ、ＦＦ、ＦＧ、ＦＨ間の間隔によって形成されたコンデンサに対して、ＡをＣＡ、ＦＡ間に形成されたコンデンサのリアクタンスとし、ＢをＣＢ、ＦＢ間に形成されたコンデンサのリアクタンスとし、ＨをＣＨ、ＦＨ間に形成されたコンデンサのリアクタンスとすると、６度の自由度を表す間隔は式（５Ａ）〜（５Ｆ）によって表される。Ｘｔ＝Ｅ−Ｆ（５Ａ）Ｙｔ＝Ｇ−Ｈ（５Ｂ）Ｚｔ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ（５Ｃ）Ｘｒ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）（５Ｄ）Ｙｒ＝（Ｃ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｂ）（５Ｅ）Ｚｒ＝（Ｇ＋Ｈ）＋（Ｅ＋Ｆ）（５Ｆ）ここに、Ｘｔ、Ｙｔ、ＺｔはＸ軸線、Ｙ軸線、及びＺ軸線に沿う並進運動を表し、Ｘｒ、Ｙｒ、ＺｒはＸ軸線、Ｙ軸線、及びＺ軸線の周りの回転を表す。センサ電極３１０は全部の面ＦＡ〜ＦＢに対し電気的に共通であり、1000ピコファラッドのコンデンサ３５８に電気的に接続されており、その他端は接地されている。上述したように、電極組立体３００のコンデンサ電極ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤ、ＣＥ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＨのうちの選択されたコンデンサ電極は順次方形波信号を受信し、選択されなかったコンデンサ電極は大地電位に維持され、コンデンサ３５８に対してはほぼ充電しない状態を続ける。選択されたセンサコンデンサの間隔決定キャパシタンス値は約0.03〜0.12ピコファラッドの範囲内にある。コンデンサ３５８の1000ピコファラッドの値は浮遊容量のいかなる作用をも最小にするためにセンサコンデンサの値に比較し大きな値にするのが好適である。もちろん、コンデンサ３５８が広い範囲の値を有してもよい。コンデンサ３５８への入力電圧Ｅｉｎは式（６）によって表される。ここに、Ｅｇは方形波信号の大きさであり、Ｃｓは選択されたセンサコンデンサの値であり、Ｃ３５８はコンデンサ３５８の値である。しかし、Ｃ３５８はＣｓより著しく大きいから、式（６）は近似値として式（７）のように表される。式（７）のＣｓの値に式（２）のＫ／Ｄを代入すれば式（８）が得られる。得られた入力電圧値Ｅｉｎは通常、約0.6〜2.4ミリボルトの範囲内にあり、コンデンサの間隔Ｄに反比例する。フィードバックネットワーク３６４、３６６を有するＡＣ結合増幅器３６０、３６２のカスケード対に入力電圧Ｅｉｎを加え、これにより８１９２ヘルツで約 3000の結合利益を生ぜしめ、約1.8〜7.2ボルトの範囲の出力電圧Ｅｏｕｔを得る。出力電圧Ｅｏｕｔをダイオード３６８によってピーク値を検出し、ＲＣフィルタネットワーク３７０によって瀘波し、いかなる有効なリプルをも除去する。ピーク値が検出されたＤＣ出力ＤＣｏｕｔは選択されたセンサコンデンサＣｓの値に比例する。しかし、Ｃｓの値は電極間隔に反比例するから（式（２）参照）、ＤＣｏｕｔも電極間隔に反比例する。従って、次の機能を遂行するようにマイクロプロセッサ３５６をプログラミングする。即ち、アドレスデコーダ３５４をアドレスすることによって測定すべきセンサコンデンサＣＡ〜ＣＢのいずれかを選択し、選択されたセンサコンデンサＣｓについてのＤＣｏｕｔのアナログディジタル変換を行い、ダイオード３６８の順電圧降下のためＤＣｏｕｔのディジタル化された値を修正し、センサコンデンサ間隔を計算し、その結果を記憶し、他のセンサコンデンサのおのおののための上述の行程を繰り返し、電極組立体３００に対して相対的なディテクタ電極３１０の３個の並進、及び３個の回転の組の位置データを計算し、ＲＳ−２３２のような近似データ通信フォーマットを採用することによって、パーソナルコンピュータ３７２、又は他の適当な装置に位置データの組を通信する。当業者であればこの本発明の部分は上述の実施例とは異なるように実施し得ることが理解できるであろう。例えば、操作ハンドル、又はハンドグリップを「Ｔ」形棒、トリガグリップハンドル、又はノブを頂部に設けたハンドルの形にすることができる。また、ジョイスティックに付加的にボタン、及び／又はスイッチを設けることもできる。更に、平衡位置に復帰させる別個のばねを設けても、又は設けなくとも、操作ハンドルを偏揺れ軸線方向に自由に、又は摩擦で回転させるようにしてもよい。この適用で使用されたＸ軸線、Ｙ軸線、Ｚ軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線の表現は航空機に使用するこれ等の表現に類似しているが、他の軸線に関する慣例、及び配向をこの発明に対して使用することが可能である。ここに説明した物理的な寸法、大きさ、形状、及び間隔は特定の用途の要求に合わせて広く変更することができる。同様に、埋設されている制御器は必ずしも埋設しなくともよく、８ビットのアナログディジタル変換以外のものを採用してもよく、軸線速度変化出力データを生ずるようにプログラミングしてもよく、上述の機能を遂行するため種々の異なる構成部分、構成値、及び同等のアナログ及びディジタル回路の種々の組合せを採用してもよい。もちろん、ほぼ同一の結果を得るため、多重化、走査、及びサンプリング周波数の多くの種々の組合わせを採用してもよい。浮遊信号、及び浮遊容量が精度を低下させるが、多重化され感知されるコンデンサ電極ＣＡ〜ＣＨ、及び信号発生器３５２によってセンサ電極３１０を駆動してもよい。センサ電極３１０にシールドを組み入れて、外部磁界に対する感度を減少させ、制御器３５０に関連する回路を簡単化してもよい。付加的なコンデンサ電極を採用し、電極間隔の計算に冗長性と精度とを加えるようにしてもよい。圧縮ばね、ダイアフラム、ブラダ、又はばね懸架技術と同様に、ドーム３２６、及び弾性リング３３０をいずれかのジョイスティックの実施例に採用してもよい。図１０の制御器２５０によって採用されるドライビング、多重化、瀘波、探索テーブル、及び他の技術を図１６の制御器３５０に選択的に採用してもよいし、またこの逆に図１６の制御器に採用するものを図１０の制御器に採用してもよい。例えば、信号発生器３５２によって生ずる信号を、マイクロプロセッサ３５６によって発生する論理信号から発生させてもよい。また、もちろん、信号が特定の用途に適する任意広範囲の振幅、及び周波数を有するようにしてもよい。最後に、ＲＳ−２３２通信制御器をマイクロプロセッサ３５６に一体にしてもよく、並行インターフェース、ネットワーク制御器、電流ループ配線、対をなす撚り線ワイヤ、光ファイバリンク、及び赤外線リンクを含む種々の相互結合技術の一つで置き替えてもよい。本発明は本発明の範囲内を逸脱することなく、上述の実施例に多くの変更を加えることができる。従って、本発明はコンピュータ内に在るもの以外にデータ入力用途に適用することもできる。従って、本発明の範囲は次の請求の範囲によってのみ決定される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１２月１９日（１９９７．１２．１９）【補正内容】請求の範囲１．電気信号を発生する信号源と、前記電気信号に順次結合される多重電極を有する電極組立体と、この電極組立体の関連する電極にそれぞれ接近している多数の面を有するセンサ電極と、各前記面とその関連する電極との間に配向によって生ずる間隔に応ずる電気信号量を各前記面が受け取り、この受け取った電気信号量に応動して各前記面が信号振幅を生ずるように、前記電極組立体に対し少なくとも４個の所定の軸線方向に前記センサ電極を配向させる位置決め手段と、前記信号振幅を受け取って処理し、各前記面とその関連する電極との間に配向によって生じた間隔に関する間隔データを発生する制御器とを具えることを特徴とする多軸データ入力装置。２．前記軸線方向の所定の数が少なくとも４個であり、この少なくとも４個の軸線がＸ並進軸線、Ｙ並進軸線、Ｚ並進軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線から成るグループから選択された軸線である請求項１の装置。３．前記所定の軸線方向の数が６個であり、この６個の軸線がＸ並進軸線、Ｙ並進軸線、Ｚ並進軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線から成るグループから選択された軸線である請求項１の装置。４．前記電極組立体が相互に直交する電極を有し、これ等の電極は前記センサ電極の関連する面と共に相互に直交するコンデンサ電極対を構成し、前記配向によって生じた間隔によって各コンデンサ電極がその関連するセンサ電極から分離しているよう前記コンデンサ電極対を位置させた請求項１の装置。５．各前記電極はその関連するセンサ電極面の対応する主軸線方向寸法より十分小さい主軸線方向寸法を有する請求項４の装置。６．前記制御器は増幅器、検出器、及びフィルタと共に信号振幅をコンジショニングし、マイクロプロセッサはこのコンジショニングされた信号振幅を処理して間隔データを発生するよう構成した請求項１の装置。７．前記マイクロプロセッサは更に前記間隔データを処理し、前記センサ電極に対する前記電極組立体の所定数の各軸線方向の配向に関する空間配向データを計算するよう構成した請求項６の装置。８．ロール軸線、及びピッチ軸線の少なくとも１個の間隔データを発生するため採用された信号振幅から生ずるコモンモード信号を採用することによって、Ｚ並進軸線のための空間配向データを発生するよう前記制御器が構成された請求項１の装置。９．導電材料、及び導電材料でカバーされた非導電材料のうちの少なくとも１つの材料から前記センサ電極を形成した請求項１の装置。１０．外部電界に対する多重面の感度を減らす導電シールド内に前記センサ電極を封入した請求項１の装置。１１．電気信号を発生する信号源と、前記電気信号に結合される多重電極を有する電極組立体と、この電極組立体の関連する電極にそれぞれ接近している多数の面を有するセンサ電極と、各前記面とその関連する電極との間に配向によって生ずる間隔に応ずる電気信号量を各前記面が受け取り、この受け取った電気信号量に応動して各前記面が信号振幅を生ずるように、前記電極組立体に対し少なくとも４個の所定の軸線方向に前記センサ電極を配向させる位置決め手段であって、この位置決め手段が前記電極組立体に対する平衡位置に前記センサ電極を位置決めするように作用する圧縮ばね、可撓性ダイアフラム、ブラダ、ばね組織、及び弾性リングのうちの少なくとも１つを有している位置決め手段と、前記信号振幅を受け取って処理し、各前記面とその関連する電極との間に配向によって生じた間隔に関する間隔データを発生する制御器とを具えることを特徴とする多軸データ入力装置。１２．前記軸線方向の所定の数が少なくとも４個であり、この少なくとも４個の軸線がＸ並進軸線、Ｙ並進軸線、Ｚ並進軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線から成るグループから選択された軸線である請求項１１の装置。１３．前記所定の軸線方向の数が６個であり、この６個の軸線がＸ並進軸線、Ｙ並進軸線、Ｚ並進軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線から成るグループから選択された軸線である請求項１１の装置。１４．前記多数の電極に順次電気的に接続される交流電気信号を前記信号源が発生するよう構成した請求項１１の装置。１５．前記電極組立体が相互に直交する電極を有し、これ等の電極は前記センサ電極の関連する面と共に相互に直交するコンデンサ電極対を構成し、前記配向によって生じた間隔によって各コンデンサ電極がその関連するセンサ電極から分離しているよう前記コンデンサ電極対を位置させた請求項１１の装置。１６．各前記電極はその関連するセンサ電極面の対応する主軸線方向寸法より十分小さい主軸線方向寸法を有する請求項１５の装置。１７．前記制御器は増幅器、検出器、及びフィルタと共に信号振幅をコンジショニングし、マイクロプロセッサはこのコンジショニングされた信号振幅を処理して間隔データを発生するよう構成した請求項１１の装置。１８．前記マイクロプロセッサは更に前記間隔データを処理し、前記センサ電極に対する前記電極組立体の所定数の各軸線方向の配向に関する空間配向データを計算するよう構成した請求項１７の装置。１９．前記制御器は検出器、フィルタ、及びアナログディジタル変換器と共に信号振幅を処理して各信号振幅に関する間隔データを発生し、更に前記制御器は間隔データを採用し、空間配向データを発生するため情報を復帰させる探索テーブルにアクセスするよう構成された請求項１１の装置。２０．ロール軸線、及びピッチ軸線の少なくとも１個の間隔データを発生するため採用された信号振幅から生ずるコモンモード信号を採用することによって、Ｚ並進軸線のための空間配向データを発生するよう前記制御器が構成された請求項１１の装置。２１．導電材料、及び導電材料でカバーされた非導電材料のうちの少なくとも１つの材料から前記センサ電極を形成した請求項１１の装置。２２．外部電界に対する多重面の感度を減らす導電シールド内にセンサ電極を封入した請求項１１の装置。２３．前記電極組立体に対する平衡位置に前記センサ電極を懸架するようこのセンサ電極に押圧力を加える前記弾性リングを構成した請求項１１の装置。２４．前記電極組立体に対し少なくとも６個の所定の軸線方向に前記センサ電極を位置決めするのを容易にする剛強ドームによって弾性リングに前記センサ電極を結合している請求項２３の装置。２５．圧縮応力、引張り応力、及び剪断応力の少なくとも１つによる前記弾性リングの変形に前記押圧力が比例する請求項２３の装置。２６．前記位置決め手段によって、前記電極組立体に対する前記センサ電極の実質的に摩擦が無い位置決め、及び減衰位置決めを行う請求項１１の装置。２７．多軸データ入力装置における空間配向データを発生する方法において、電気信号源を設け、多重電極を有する電極組立体を電気信号に結合し、センサ電極の多重面の各面が前記電極組立体の関連する電極に密接するよう多重面を有するセンサ電極を取り付け、圧縮ばね、可撓性ダイアフラム、ブラダ、ばね組織、及び弾性リングの少なくとも１つによって、前記センサ電極を平衡位置に懸架し、前記センサ電極を前記平衡位置に位置決めするように作用する復帰力を発生させ、各面とその関連する電極との間に配向によって生ずる間隔に応じて定まる電気信号量を各面が受け取り、この受け取った電気信号量に応動して各面が信号振幅を生ずるように前記電極組立体に対する少なくとも４個の所定の軸線に前記センサ電極を配向し、各面とその関連する電極との間の配向によって生ずる間隔に関する間隔データを発生するように前記信号振幅を処理し、前記間隔データから空間配向データを計算することを特徴とする空間配向データ発生方法。２８．Ｘ並進軸線、Ｙ並進軸線、Ｚ並進軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線から成るグループから所定数の前記軸線を選択する請求項２７の方法。２９．前記電極に前記センサ電極を容量連結する請求項２７の方法。３０．前記センサ電極が少なくとも３個の相互に直交する面を有し、前記多重電極は多重の相互に直交するコンデンサ電極を具え、各コンデンサ電極が配向によって生ずる間隔だけ前記センサ電極の関連する面から分離するように前記コンデンサ電極を位置させ、前記処理行程は前記信号振幅を順次サンプリングし、順次サンプリングされた信号振幅のおのおののピーク振幅を検出し、順次サンプリングされた信号振幅のおのおののピーク振幅を間隔データに変換する行程から成る請求項２７の方法。３１．前記電極組立体に対して平衡位置に前記センサ電極を懸架するように作用する押圧力を前記センサ電極に弾性リングによって与える請求項２７の方法。３２．前記電極組立体に対し少なくとも６個の所定の軸線方向に前記センサ電極を配向するのを容易にする剛強ドームによって前記センサ電極を前記弾性リングに機械的に結合する請求項３１の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者レッポウィリアムディーアメリカ合衆国オレゴン州 97124 ヒルズボロエヌダブリュージャクソンクウォーリーロード 13741

Claims

【特許請求の範囲】１．電気信号を発生する信号源と、前記電気信号に結合される多重電極を有する電極組立体と、この電極組立体の関連する電極にそれぞれ接近している多数の面を有するセンサ電極と、各前記面とその関連する電極との間に配向によって生ずる間隔に応ずる電気信号量を各前記面が受け取り、この受け取った電気信号量に応動して各前記面が信号振幅を生ずるように、前記電極組立体に対し少なくとも４個の所定の軸線方向に前記センサ電極を配向させる位置決め手段と、前記信号振幅を受け取って処理し、各前記面とその関連する電極との間に配向によって生じた間隔に関する間隔データを発生する制御器とを具えることを特徴とする多軸データ入力装置。２．前記軸線方向の所定の数が少なくとも４個であり、この少なくとも４個の軸線がＸ並進軸線、Ｙ並進軸線、Ｚ並進軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線から成るグループから選択された軸線である請求項１の装置。３．前記所定の軸線方向の数が６個であり、この６個の軸線がＸ並進軸線、Ｙ並進軸線、Ｚ並進軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線から成るグループから選択された軸線である請求項１の装置。４．前記多数の電極に順次電気的に接続される交流電気信号を前記信号源が発生するよう構成した請求項１の装置。５．前記電極組立体が相互に直交する電極を有し、これ等の電極は前記センサ電極の関連する面と共に相互に直交するコンデンサ電極対を構成し、前記配向によって生じた間隔によって各コンデンサ電極がその関連するセンサ電極から分離しているよう前記コンデンサ電極対を位置させた請求項１の装置。６．各前記電極はその関連するセンサ電極面の対応する主軸線方向寸法より十分小さい主軸線方向寸法を有する請求項５の装置。７．前記制御器は増幅器、ピーク検出器、フィルタ、及びアナログディジタル変換器と共に信号振幅をコンジショニングし、マイクロプロセッサはこのコンジショニングされた信号振幅を処理して間隔データを発生するよう構成した請求項１の装置。８．前記マイクロプロセッサは更に前記間隔データを処理し、前記センサ電極に対する前記電極組立体の所定数の各軸線方向の配向に関する空間配向データを計算するよう構成した請求項７の装置。９．前記制御器はピーク検出器、フィルタ、及びアナログディジタル変換器と共に信号振幅を処理して各信号振幅に関する間隔データを発生し、更に前記制御器は間隔データを採用し、空間配向データを発生するため情報を復帰させる探索テーブルにアクセスするよう構成された請求項１の装置。１０．ロール軸線、及びピッチ軸線の少なくとも１個の間隔データを発生するため採用された信号振幅から生ずるコモンモード信号を採用することによって、Ｚ並進軸線のための空間配向データを発生するよう前記制御器が構成された請求項１の装置。１１．導電材料、及び導電材料でカバーされた非導電材料のうちの少なくとも１つの材料から前記センサ電極を形成した請求項１の装置。１２．外部電界に対する多重面の感度を減らす導電シールド内に前記センサ電極を封入した請求項１の装置。１３．前記電極組立体に対する平衡位置に前記センサ電極を位置決めするように作用する懸架手段を前記位置決め手段が有する請求項１の装置。１４．圧縮ばね、可撓性ダイアフラム、ブラダ、ばね組織、及び弾性リングのうちの少なくとも１つを前記懸架手段が有する請求項１３の装置。１５．前記電極組立体に対する平衡位置に前記センサ電極を懸架するよう前記センサ電極に押圧力を加える弾性リングを前記位置決め手段に設けた請求項１の装置。１６．前記電極組立体に対し少なくとも６個の所定の軸線方向に前記センサ電極を位置決めするのを容易にする剛強ドームによって弾性リングに前記センサ電極を結合している請求項１５の装置。１７．圧縮応力、引張り応力、及び剪断応力の少なくとも１つによる前記弾性リングの変形に前記押圧力が比例する請求項１５の装置。１８．前記弾性リングによって、前記電極組立体に対する前記センサ電極の実質的に摩擦が無い位置決め、及び減衰位置決めを行う請求項１５の装置。１９．前記電極組立体に対し前記センサ電極を懸架し、前記センサ電極と電極組立体とを塵埃、ほこり、汚染物、及び電界から分離する弾性リングを前記位置決め手段に設けた請求項１の装置。２０．多軸データ入力装置における空間配向データを発生する方法において、電気信号源を設け、多重電極を有する電極組立体を電気信号に結合し、センサ電極の多重面の各面が前記電極組立体の関連する電極に密接するよう多重面を有するセンサ電極を取り付け、各面とその関連する電極との間に配向によって生ずる間隔に応じて定まる電気信号量を各面が受け取り、この受け取った電気信号量に応動して各面が信号振幅を生ずるように前記電極組立体に対する少なくとも４個の所定の軸線に前記センサ電極を配向し、各面とその関連する電極との間の配向によって生ずる間隔に関する間隔データを発生するように前記信号振幅を処理し、前記間隔データから空間配向データを計算することを特徴とする空間配向データ発生方法。２１．Ｘ並進軸線、Ｙ並進軸線、Ｚ並進軸線、ロール軸線、ピッチ軸線、及び偏揺れ軸線から成るグループから所定数の前記軸線を選択する請求項２０の方法。２２．前記電極に前記センサ電極を容量連結する請求項２０の方法。２３．前記センサ電極が少なくとも３個の相互に直交する面を有し、前記多重電極は多重の相互に直交するコンデンサ電極を具え、各コンデンサ電極が配向によって生ずる間隔だけ前記センサ電極の関連する面から分離するように前記コンデンサ電極を位置させ、前記処理行程は前記信号振幅を順次サンプリングし、順次サンプリングされた信号振幅のおのおののピーク振幅を検出し、順次サンプリングされた信号振幅のおのおののピーク振幅を間隔データに変換する行程から成る請求項２０の方法。２４．前記センサ電極を平衡位置に懸架し、前記センサ電極を前記平衡位置に位置決めするように作用する復帰力を発生させる請求項２０の方法。２５．圧縮ばね、可撓性ダイアフラム、ブラダ、ばね組織、及び弾性リングの少なくとも１つによって前記懸架行程を実施する請求項２４の方法。２６．前記電極組立体に対して平衡位置に前記センサ電極を懸架するように作用する押圧力を前記センサ電極に与える弾性リングによって前記懸架行程を実施する請求項２４の方法。２７．前記電極組立体に対し少なくとも６個の所定の軸線方向に前記センサ電極を配向するのを容易にする剛強ドームによって前記センサ電極を前記弾性リングに機械的に結合する請求項２６の方法。