JP2001027935A - 位置入力装置、位置入力処理装置および記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、三次元座標の指定が可能な位
置入力装置を提供する。 【解決手段】 第１の軸および当該第１の軸方向と異な
る軸方向を持つ第２の軸のそれぞれを中心に回動可能な
操作部材(10)を備えた位置入力装置(1)において、操作
部材(10)は、第１の軸方向(X)および第２の軸方向(Y)と
は異なる第３の軸方向(Z)に移動可能に構成されてお
り、操作部材（10）が第３の軸方向(Z)へ移動させられ
ることによって投入されるスイッチ(SW1-SW3)を備えて
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ装置
に位置を入力するためのポインティングデバイスに係
り、特に、いわゆるマウスと同等以上の手軽さで三次元
の位置入力が可能な位置入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なコンピュータ装置の位置入力装
置として、マウスが広く用いられている。マウスは、コ
ンピュータ装置のディスプレイ上に表示されるカーソル
を移動させるための位置情報を供給するものである。

【０００３】従来のマウスは、操作者の手の平面上の動
きを、トラッキングボールとセンサで検出し、Ｘ軸方向
（横方向）への変位データやＹ軸方向（縦方向）への変
位データをコンピュータ装置に供給するよう構成されて
いた。コンピュータ装置では、供給された変位データ
を、表示面に表示するカーソルの横方向や縦方向の動き
に対応させていた。しかし、従来のマウスは二次元座標
を指定するための位置入力装置であって、三次元座標を
指定することができなかった。一方、三次元座標を指定
するにあたり、第３の座標（Ｚ軸方向）データをＸ軸方
向の変位データやＹ軸方向への変位データと同じ検出方
法で検出するのは、妥当ではない。つまり、Ｚ軸方向の
データを使用するコンピュータ装置では、Ｚ軸方向のデ
ータを特殊なパラメータとして使用することが多く、Ｚ
軸方向のデータに高い精度が要求されない場合が多いか
らである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記点に鑑
み、本発明は、簡単な構成で、三次元座標の指定が可能
な位置入力装置を提供することを課題とする。すなわ
ち、本発明の第１の課題は、Ｚ軸方向への移動の有無を
検出しうる位置検出装置を提供することである。本発明
の第２の課題は、操作部材がＺ軸方向へ移動する量の大
小関係を、確実にかつ簡単な構成で実現する位置検出装
置を提供することである。本発明の第３の課題は、キー
ボードを操作する操作者が、マウスと同様の操作感覚
で、かつ、キーポジションから手を動かさずに三次元座
標を指定することが可能な位置入力装置を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の位置入力装置
は、第１の課題を解決するものであり、第１の軸および
当該第１の軸方向と異なる軸方向を持つ第２の軸のそれ
ぞれを中心に回動可能な操作部材を備えた位置入力装置
において、操作部材は、第１の軸方向および第２の軸方
向とは異なる第３の軸方向に移動可能に構成されてお
り、操作部材が第３の軸方向へ移動させられることによ
って投入されるスイッチを備えたことを特徴とする位置
入力装置である。

【０００６】本発明の位置入力装置は、第２の課題を解
決するものであり、操作部材の第３の軸方向への移動に
連れて順次投入される複数のスイッチを備えた位置入力
装置である。

【０００７】本発明の位置入力装置は、第２の課題を解
決するものであり、複数のスイッチは、第３の軸方向に
沿って連設されている位置入力装置である。

【０００８】本発明の位置入力装置は、第２の課題を解
決するものであり、複数のスイッチは、当該複数のスイ
ッチの少なくとも１以上が当該第３の軸方向に沿って移
動可能に構成され、互いに隣接するスイッチの間には、
これらスイッチの間隔が所定の間隔となるように弾性的
に保つ付勢手段が備えられている位置入力装置である。

【０００９】本発明の位置入力装置は、第２の課題を解
決するものであり、複数のスイッチは、第３の軸方向と
異なる方向に沿って連設され、操作部材には、第３の軸
方向への移動に連れて、複数のスイッチを順次投入する
ための板状部材が設けられている位置入力装置である。

【００１０】本発明の位置入力装置は、第３の課題を解
決するものであり、操作部材の操作とは独立して押下可
能な１以上のスイッチを備えた位置入力装置である。

【００１１】本発明の位置入力装置は、第３の課題を解
決するものであり、当該位置入力装置の本体に係止し、
かつ、操作者の身体の一部に係止することにより、この
位置入力装置の本体を操作者の手の平側に位置させる少
なくとも１の係止部材を備えた位置入力装置である。

【００１２】本発明の位置入力装置は、第３の課題を解
決するものであり、操作部材の第１の軸方向への変位を
検出し、第１検出信号を出力する第１のセンサと、操作
部材の第２の軸方向への変位を検出し、第２検出信号を
出力する第２のセンサと、第１検出信号および第２検出
信号に基づいて第１変位データおよび第２変位データを
出力する演算回路と、を備え、演算手段は、第１検出信
号の値と第２検出信号の値の二乗和平方根値に対応させ
た係数を、当該第１検出信号の値および当該第２検出信
号の値にそれぞれ乗じて第１変位データおよび第２変位
データを演算する。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
を、図面を参照しながら説明する。 ＜第１形態＞本発明の実施の第１形態は、Ｚ軸方向に沿
って並べたスイッチでＺ軸方向の座標検出を行うもので
ある。 （構成）本第１形態の位置入力装置１は、図１に示すよ
うに、位置入力装置１は、操作部材１０、位置入力装置
本体１１、第１係止部材１２、第２係止部材１３、コー
ド１４およびコネクタ１５を備えて構成されている。

【００１４】操作部材１０は、軸受け部１０６（図２参
照）で位置入力装置本体１１に係止され、この軸受け部
を中心に四周に傾動可能に構成されている。

【００１５】位置入力装置本体１１は、その外側壁にス
イッチＳＷ４が設けられ、その内部に図２に示す位置入
力回路１００が設けられ、軸受け部１０６で操作部材１
０を傾動自在に係止し、第２係止部１３を摺動自在に係
止する構成を備えている。

【００１６】第１係止部１２は、略リング状に成形さ
れ、その一部に切り欠き１３１が設けられ、第１係止部
の開口面が、接合部１３２で第２係止部材１３の開口面
と直角に接合されるように構成されている。

【００１７】第２係止部１３は、リング状に成形され、
位置入力装置本体１０からの脱落しない範囲で摺動自在
に構成されている。

【００１８】コード１４は、図２に示すように、複数の
芯線がシールド被覆１４０により被覆され、コネクタ１
５が画像処理装置２に接続されることにより、接地電位
を供給可能に構成されている。芯線は、少なくとも送信
線１４１、電源線１４２およびデータ送信要求（ＲＴ
Ｓ）線１４３により構成される。この他、受信線、接地
線や通信プロトコル上必要な制御線を含めて構成しても
よい。

【００１９】コネクタ１５は、通信規格に準拠した形状
やピン数を備え、画像処理装置２のコネクタ２４に接続
可能に構成されている。通信規格としては、ＲＳ−２３
２ＣやＲＳ―４２２等、画像処理装置２であるパーソナ
ルコンピュータが通常提供している通信規格を採用すれ
ばよい。

【００２０】なお、本位置入力装置では、ＲＳ−２３２
Ｃ規格を採用するものとし、コード１４中、通常使用し
ない制御線であるＤＴＲ信号から電源電圧を取り出して
いる。また、シールド被覆１４０を位置入力装置に接地
し、接地線を省略して構成している。

【００２１】本位置入力装置の位置入力回路１００は、
図２に示すように、Ｘ軸方向可変抵抗１０１、Ｙ軸方向
可変抵抗１０２、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０３、
ドライバ回路１０４、電圧変換回路１０５およびスイッ
チＳＷ１〜ＳＷ４を備えている。

【００２２】Ｘ軸方向可変抵抗１０１は、Ｘ軸を中心と
する回転角を検出し、この回転角に対応した検出信号Ｓ
axをＣＰＵ１０３に出力可能に構成されている。Ｙ軸方
向可変抵抗１０２は、Ｙ軸を中心とする回転角を検出
し、この回転角に対応した検出信号ＳayをＣＰＵ１０３
に出力可能に構成されている。なお、可変抵抗１０１と
１０２は軸の回転角に対する抵抗値の変化が直線性を有
するＢ型抵抗であるのが好ましい。また、Ｘ軸とＹ軸
は、操作者が表示画面を見ながら操作するに際し、画面
に表示されたカーソルの移動方向が親指を動かす方向に
ほぼ一致するように構成するのが、操作感覚を快適にす
る上で好ましい。

【００２３】操作部材１０は、Ｘ軸方向可変抵抗１０１
およびＹ軸方向可変抵抗１０２とともに、いわゆるジョ
イスティック装置を構成しているが、さらにジョイステ
ィック装置全体が同図のＺ軸方向に移動可能な構成を備
えている。

【００２４】ＣＰＵ１０３は、いわゆるワンチップマイ
クロコンピュータであり、内蔵ＲＯＭに予め格納された
プログラムデータを実行することにより、本発明の位置
入力処理を制御可能に構成されている。ＣＰＵ１０３
は、入力ポートＩ１〜Ｉ５、アナログ信号入力ポートＡ
Ｎ１およびＡＮ２並びに出力ポートＯを備えている。ド
ライバ回路１０４は、トランジスタおよびバイアス抵抗
等により構成され、ＣＰＵ１０３の出力ポートＯに出力
信号の電圧値を変換（例えば５Ｖ〜０Ｖを±１２Ｖへ）
し、電流増幅可能に構成されている。電圧変換回路１０
５は、制御線（ＤＴＲ）からの電圧を所定の電圧へ変換
（例えば＋１２Ｖを５Ｖへ）可能に構成されている。入
力ポートＩ１〜Ｉ４には、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の出
力が接続され、入力ポートＩ５には、データ送信要求線
１４３が接続されている。アナログ信号入力ポートＡＮ
１とＡＮ２とには、可変抵抗１０１と１０２からの検出
信号ＳaxとＳayとがそれぞれが接続されている。出力ポ
ートＯには送信線１４１が接続されている。

【００２５】また、ＣＰＵ１０３は、ワークエリアとな
り、各種変数を設定する内部ＲＡＭ，プログラムデータ
を格納する内部ＲＯＭ等を備えている。

【００２６】スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、図３に示すよ
うに、そのボタン面が同一方向を向き、その中心軸が一
致するように構成されている。保持台１１１〜１１３
は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれを載せ、保持部
材１１０に対して摺動可能に構成されている。ばね１１
４は、保持台１１１と１１２との間に設けられ、外力が
働かない状態で保持台間が距離ｄ２になるよう弾性的に
両者を付勢して構成されている。ばね１１５は、保持台
１１２と１１３との間に設けられ、外力が働かない状態
で互いの保持台間が距離ｄ１になるよう弾性的に付勢し
て構成されている。

【００２７】なお、各スイッチ間の距離については、ば
ねの強さ（ばね定数）が１１４と１１５との間で等し
く、スイッチの高さ（ボタン面を押し込んだときの高さ
の変動は無視する）をｄとした場合、ｄ＜ｄ１＜ｄ２と
なるようにばねの長さが調整されている。ただし、ばね
の強さをそれぞれ違えた場合には、この関係は成り立た
たず、ばね１１４と１１５とのばね定数をそれぞれｋ
１、ｋ２とすると、ｄ１ｋ１／ｋ２＜ｄ２という関係を
満たすように、間隙ｄ１とｄ２とが調整される。

【００２８】スイッチＳＷ４は、マウスに設けられてい
る確認ボタンと同等の働きを有するものであり、一定以
上の力が加えられた場合に投入状態となるように構成さ
れている。

【００２９】画像処理装置２は、図２に示すように、汎
用コンピュータ装置が適用され、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２
１、ＲＯＭ２２、インターフェース（Ｉ／Ｏ）回路２
３、コネクタ２４、固定ディスク２５、ビデオ表示回路
（Video Display Processor）２６およびバス２７を備
えている。

【００３０】ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２または固定ディ
スク２５に格納されたプログラムデータを実行可能に構
成されている。ＲＡＭ２１は、ハードディスク２５から
読み取ったプログラムデータを格納する他、ＣＰＵ２０
が一時的に使用可能に構成されている。ＲＯＭ２２は、
電源投入初期においてハードディスク２５からプログラ
ムデータを呼び出すＩＰＬ等を格納して構成されてい
る。インターフェース回路２３は、コネクタ２４を介し
て位置入力装置１のコネクタ１５から供給された位置情
報Ｓxyを記憶し、ＣＰＵ２０の指示に従い受信した位置
情報をバス２７に出力可能に構成されている。固定ディ
スク２５は、プログラムデータ等を格納可能に構成され
ている。ビデオ表示回路２６は、ＣＰＵ２０から供給さ
れた画像データに基づいて、ＣＲＴ２８に画像を表示可
能に構成されている。

【００３１】（作用）次に、本形態の位置入力装置１の
作用を説明する。図４に、位置入力装置１を装着する方
法の説明図を示す。操作者が位置入力を行う場合には、
同図に示すように、操作者のいずれかの指を、第１係止
部１３に嵌め込む。第１係止部１３に嵌め込む指は、位
置入力装置１の重量やバランスに応じて定める。

【００３２】図５に、本形態の位置入力装置１を装着し
て、操作者がキーボード操作を行っている様子を示す。
キーボード操作を行う場合、位置入力装置１は操作者の
薬指に第１係止部材１３により係止しているので、操作
者は支障なくキーボード操作ができる。

【００３３】図６に、位置入力を行う場合の操作状態を
示す。同図に示すように、キーボードを入力している姿
勢のまま、操作者が各指をキーから離して人差し指、中
指、薬指および小指を曲げると位置入力装置本体を握り
締める体勢となる。この体勢から、操作者は親指で容易
に操作部材１０を操作でき、スイッチＳＷ４を操作でき
る。つまり、キーボード操作中であっても、キーポジシ
ョンを動かさずにすぐ位置入力が行える。

【００３４】Ｘ軸方向またはＹ軸方向の位置入力をする
場合、操作者は、同図に示すように、親指で操作部材１
０を傾ける。操作部材１０の接触部１０７に指が触れな
い状態では、操作部材１０の軸方向がＺ軸方向に一致し
ている。操作部材１０がＸ軸方向やＹ軸方向のいずれに
も傾動していない場合、可変抵抗１０１や１０２からは
電源電圧の約半分の電圧値が出力される。また、操作部
材１０の接触部１０７に指を触れて操作部材を傾動させ
ると、それに応じた電圧が可変抵抗１０１や１０２から
出力される。位置入力回路１００は、後述する処理によ
り電圧値を位置情報Ｓxyに変換し出力する。

【００３５】ところで、図３（ａ）に示すように、操作
者が操作部材１０に軽い力で触れている場合には、操作
部材１０のＺ軸方向の逆方向へ付勢力が働いているの
で、スイッチは押下されない。

【００３６】一方、同図（ｂ）に示すように、操作者が
操作部材１０に軽い押圧を加えるとは、操作部材１０の
先端部１０８がスイッチＳＷ３のボタン面に触れて、ス
イッチＳＷ３が押下される。この状態では、各ばねに応
力が作用しないので、保持台間の距離に変化はない。

【００３７】同図（ｃ）に示すように、操作者が操作部
材１０に加える応力を上げると、先端部１０８がスイッ
チＳＷ３を押し込み、その応力がばね１１４と１１５に
作用する。スイッチＳＷ３が押されることで、ばね１１
４および１１５とも高さが小さくなる。保持台１１２と
１１３との間の距離がｄに等しくなるとき、操作台１１
３の底面がスイッチＳＷ２のボタン面に触れ、スイッチ
ＳＷ２が押下される。保持台１１１と１１２との間のば
ね１１５の方がばね１１４より高いので、この状態では
まだスイッチＳＷ１は押下されない。

【００３８】同図（ｄ）に示すように、操作者が操作部
材１０に加える応力をさらに上げると、先端部１０８が
スイッチＳＷ３とともにスイッチＳＷ２も押し込み、操
作台１１３とともに操作台１１２も移動させる。そして
保持台１１２と１１１との間の距離もｄに等しくなる
と、操作台１１２の底面がスイッチＳＷ１のボタン面に
触れ、スイッチＳＷ１が押下される。

【００３９】各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の押下状態は、
ＣＰＵ１０３の入力ポートＩ１〜Ｉ３に供給される。

【００４０】（座標演算処理）次に、位置入力回路１０
における座標演算処理を、図７および図８のフローチャ
ートに基づいて説明する。 ステップＳ１： まず、割り込み要求を禁止した上で、
ＣＰＵの各ポートを出力ポート、入力ポートおよびアナ
ログ信号入力ポート等の各設定、タイマーの設定等の初
期化処理をする。 ステップＳ２： 画像処理装置２がデータを受信できる
状態のときは、データ送信要求（ＲＴＳ）線１４３が有
効レベルになっている。そこで、データ送信要求線が有
効レベルか否かを検査し、有効レベルでない場合には
（ＮＯ）待つ。

【００４１】ステップS３： データ送信要求線が有効
レベルである場合（Ｓ２；ＹＥＳ）、画像処理装置２に
本位置入力装置が動作を開始する旨を知らせるために、
処理開始データを送出する。処理開始データは、特定の
文字、例えば文字コード‘Ｈ’（＝４７Ｈ）とする。画
像処理装置は処理開始データが送信さああれてくると、
位置入力装置が動作を開始したものとして、引き続き送
信されてくる位置情報Ｓxyの受信準備をする。位置入力
装置１は、画像処理装置２のデータ受信準備が完了する
までしばらく（５０ｍｓ程度）待ってから、ＣＰＵは割
り込み要求を許可し、データ送信動作を開始させる。

【００４２】ステップＳ４： ステップＳ４〜Ｓ７まで
が通常のループ処理である。ループ処理の最初に、入力
ポートＩ５に入力されているデータ送信要求線１４３が
有効レベルか否かを調べ、有効レベルでなければ、ステ
ップＳ２に移行する。

【００４３】ステップＳ５： データ送信要求線１４３
が有効レベルになっていれば（Ｓ４；ＹＥＳ）、送出フ
ラグがオン（‘１’）かオフ（‘０’）かを検査する。
送出フラグは、初期状態でオフであり、タイマー割り込
み処理でデータが有効ならオンにされるものである。送
出フラグがオフなら（ＮＯ）再びステップＳ４に戻る。

【００４４】ステップＳ６： 送出フラグがオンなら
（Ｓ５；ＹＥＳ）、データが存在することを意味してい
るので、内部ＲＡＭに格納されているデータ、すなわち
Ｘ軸データバッファＸｖ、Ｙ軸データバッファＹｖおよ
びスイッチデータバッファＳＷＤＡＴＡに格納されてい
るデータを出力ポートＯから順に出力する。これらデー
タは画像処理装置２により受信され、各種処理に使用さ
れる。

【００４５】ステップＳ７： データを送出したら、送
出フラグをリセットし、各バッファのデータをクリアす
る。データをクリアしたらステップＳ４に戻る。

【００４６】さて、操作部材１０がＸ軸方向あるいはＹ
軸方向に操作され、あるいはいずれかのスイッチが押下
されると、それに伴って送信すべきデータが変化する。
このため、本位置入力装置では内部タイマーにより割り
込みを定期的に発生させ、割り込みが発生するたびに、
データの読み取りを行う。この取り込み処理は、図８に
おいて後述するタイマー割り込み処理により遂行され
る。

【００４７】タイマー割り込み処理を説明する。ＣＰＵ
１０３の内部タイマーは、定期的に（例えば、５０ｍｓ
ごとに）ＣＰＵに割り込み処理を要求する。ＣＰＵは割
り込み要求がされると、それまでのレジスタ状態を待避
し、図８に示すタイマー割り込み処理を行う。

【００４８】まずアナログ信号入力ポートＡＮ１に入力
れている電圧をアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）
し、例えば８ビットデジタル値にする（ステップＳ１
１）。すなわち、アナログ信号入力ポートＡＮ１を内部
のＡ／Ｄ変換器に接続し、アナログ入力に対応するデジ
タル信号に変換する。ここでＡ／Ｄ変換器から読み取っ
た値が正常でなければ（ステップＳ１１；ＮＯ）そのま
ま復帰する。

【００４９】読み取った値が正常であれば（Ｓ１１；Ｙ
ＥＳ）、所定の換算処理を行い、これをＸ軸データバッ
ファＸｖに格納する（Ｓ１２）。換算処理については後
述する。

【００５０】Ｙ軸方向のデータについても、Ｘ軸方向の
データと同様に、アナログ信号入力ポートＡＮ２に入力
されている電圧をデジタル信号へ変換し（Ｓ１３）、デ
ジタル信号の変換値が正常か否かを検査する（Ｓ１
４）。そして、変換値に対し換算処理を行い、Ｙ軸デー
タバッファＹｖに格納する（Ｓ１５）。

【００５１】最後に、入力ポートＩ１〜Ｉ４に入力され
ているスイッチの状態を読み取って、スイッチデータバ
ッファＳＷＤＡＴＡに格納し（Ｓ１８）、割り込み処理
から復帰する。

【００５２】（換算処理）上記ステップS１２およびＳ
１５における換算処理とは、Ｘ軸方向のデジタル信号変
換値およびＹ軸方向のデジタル信号変換値の値に応じ
て、変換値を計算するものである。

【００５３】１） まず、デジタル信号変換値Ｘおよび
Ｙは、０〜５Ｖの電圧値を所定のビット数に変換したも
のなので、これから中間値を中心にした所定の幅のデジ
タル値に変換する。例えば、８ビットで変換されるなら
ば、変換値は１２８を中心に０〜２５５まで変化する値
となるので、１２８を「０」として±３１だけ変動する
値に変換する。変換値をＸおよびＹとすると、 −３１＜Ｘ＜＋３１、 −３１＜Ｙ＜＋３１ となる。

【００５４】２） 次に、操作部材１０に触れていない
無入力状態において、データを「０」とするため、一定
の微少な変位を不感応帯とする演算を行う。例えば、Ｘ
^２＜１２８、Ｙ^２＜１２８かつ、√（Ｘ^２＋Ｙ^２）＜９
０のとき、不感応帯であるものとして、出力データをＸ
＝０、Ｙ＝０とする。

【００５５】３） 不感応帯から外れる場合には、Ｌ＝
√（Ｘ^２＋Ｙ^２）の値を演算し、表１に示すようなテー
ブルから、スピードパラメータＳｐｄを決定する。下表
において、Ｌ＝Ａ＋Ｂとする。

【００５６】

【表１】 ４） ＸmodおよびＹmodを前回の演算の余りとした場
合、データバッファの値を下式で計算する。

【００５７】 Ｘｖ＝（Ｘ・Ｓpd＋Ｘmod）／１６ …（１） Ｙｖ＝（Ｙ・Ｓpd＋Ｙmod）／１６ …（２） （１）式の商がＸｖの値となる。その余りはＸmodに格
納される。また（２）式の商がＹｖの値となる。その余
りはＹmodに格納される。以上の処理により、Ｘ軸デー
タバッファＸｖ、Ｙ軸データバッファＹｖおよびスイッ
チデータバッファＳＷＤＡＴＡの値が、位置情報Ｓxyと
して画像処理装置２へ送信される。

【００５８】（画像処理装置における処理）画像処理装
置２では、ＸｖおよびＹｖの値を、表示面上の座標値と
して使用する他、ＳＷＤＡＴＡをＺ軸方向のデータとし
て使用することができる。例えば、ＳＷ３の情報をマウ
スの左ボタンをクリックしたのと同様に取り扱うことが
できる。また、ＳＷ２およびＳＷ１の情報をＺ軸方向の
位置情報として使用することができる。画像処理装置に
搭載するプログラムにより、その処理形態は任意であ
る。

【００５９】（利点）以上のように本第1形態によれ
ば、操作部材が軸方向に移動可能であり、その軸方向へ
の応力で投入されるスイッチを備えたので、Ｚ軸方向の
押圧を検出することができる。また、複数のスイッチを
Ｚ軸方向の移動に連れて順次投入されるように、配置し
たので、スイッチの投入状態によりＺ軸方向の変位を検
出できる。また、複数のスイッチ間の間隙をばねで付勢
したので、Ｚ軸方向への操作感覚を良好に維持すること
ができる。また、スイッチＳＷ４を設けたので、マウス
の右ボタンと同等の機能を当該位置入力装置に設けるこ
とも可能である。また、係止部材を設けたので、キーボ
ード操作から位置入力操作へ、また位置入力操作からキ
ーボード操作への移行が容易に素早く行え、操作効率を
向上させることができる。また、スピード係数ＬをＸ軸
方向のデータとＹ軸方向のデータとの二乗和平方根値に
対応させ、これに基づいて位置情報を生成するので、基
準位置からの変位に応じて大きく座標を変化させること
ができる。したがって、親指等だけで画像表示装置の表
示面上におけるいずれの場所でも、迅速にカーソルを移
動させることができる。

【００６０】＜第２形態＞本発明の第２形態は、上記第
１形態と異なるＺ軸方向への変位検出機構を提供するも
のである。 （構成）本第2形態の構成は、操作部材に設けられるＺ
軸方向への変位検出機構が第1形態と異なる。Ｘ軸方向
およびＹ軸方向の検出機構並びに電気回路の構成は第1
形態と同様なので、その説明を省略する。

【００６１】本第２形態の位置入力装置は、図９乃至図
１１に示すように、そのＺ軸方向の変位検出機構とし
て、操作部材３０、スライド板３１、ガイド枠３２、ば
ね３３、スイッチ台３４、スイッチＳＷ５〜ＳＷ７を備
えて構成されている。なお、同図ではＸ軸方向およびＹ
軸方向の検出機構は省略されている。

【００６２】操作部材３０は、スライド板３１と遊動可
能に接続されており、Ｚ軸方向への変位を伝達可能に構
成されている。スライド板３１は、スイッチＳＷ５の位
置でＺ軸方向に最も長く、スイッチＳＷ７の位置でＺ軸
方向に最も短くなるように、階段状に成形されている。
また、スライド板３１は、ガイド枠３２に保持されて、
Ｚ軸方向に摺動可能に構成されている。ガイド枠３２
は、スイッチ台３４とともに、スイッチＳＷ５〜ＳＷ７
を固定可能に、また、スライド板３１をＺ軸方向へ摺動
可能に構成されている。ばね３３は、スライド板上に設
けられたタップとスイッチ台３４との間に設けられ、ス
ライド板をＺ軸方向に沿って、同図の上方に付勢可能に
構成されている。

【００６３】スイッチＳＷ５〜ＳＷ７は、いわゆるマイ
クロスイッチを組み合わせて構成されている。各スイッ
チにおいて、開閉棒３５〜３７が支点を中心に開閉可能
に構成されている。開閉板は、スライド板３１がＺ軸方
向へ移動した場合に、各開閉棒の先端が、スライド板の
階段状の端面に当接するように長さが調整されている。
各スイッチにはスイッチボタン３８が設けられており
（図１１）、開閉板が一定の角度より閉じた場合に当該
開閉板が開く方向に、一定の付勢力で付勢されて構成さ
れている。

【００６４】（作用）操作者が操作部材３０をＺ軸方向
に押下すると、それに応じてばね３３で付勢されたスラ
イド板３１がＺ軸方向に移動する。スライド板３１がＺ
軸方向へ移動すると、その端面がスイッチに設けられた
開閉板に当接するようになる。ところでスライド板３１
は、スイッチＳＷ５の位置でＺ軸方向に最も長く、スイ
ッチＳＷ７の位置でＺ軸方向に最も短くなるように成形
されているのに対し、各スイッチに対する開閉板の配置
はどのスイッチでも同じである。したがって、スライド
板３１がＺ軸方向に移動するに連れ、まず最初にスイッ
チＳＷ５の開閉板３５がスライド板の端面に当接する。
さらにスライド板がＺ軸の方向へ移動すると、開閉板３
５がスイッチボタン３８より与えられる付勢力に反抗し
て閉じられていく。そして、ある位置でスイッチボタン
３８が電気的に投入される（図１１において破線で示す
位置）。このとき、他のスイッチは投入されていない。

【００６５】さらに、スライド板３１がＺ軸方向に下が
ると、次にスイッチＳＷ６の開閉板３６が端面に当接
し、スイッチＳＷ６が投入状態となる。同様にして、さ
らにスライド板３１がＺ軸方向へ移動すると、最後にス
イッチＳＷ７が投入状態となる。

【００６６】操作部材３０に加えるＺ軸方向の力を弱め
ると、ばね３３の付勢力により、スライド板３１がそれ
までと逆方向に押し上げられ、押し下げ時と逆の順番で
スイッチが遮断状態に移行していく。以上のように本第
２形態によれば、スイッチをＺ軸方向に垂直な方向に並
べても、Ｚ軸方向の変位の検出を行わせることができ
る。

【００６７】＜その他の変形例＞本発明は、上記各実施
形態によらず、種々に変形して適用することが可能であ
る。例えば、スイッチの態様、その向き、個数等は任意
に変更できる。第１形態であれば、スイッチの向きは、
逆向きであってもよい。スイッチの個数はさらに増やし
ても、減らしてもよい。付勢手段にはばねのみならず、
ゴムやスポンジ等任意の手段を適用できる。また、第２
形態であれば、スイッチをＺ軸に垂直に並べる必要性は
なく、Ｚ軸と所定の角度で交わるような斜めの線に沿っ
て並べてもよい。さらに、スイッチをＺ軸方向に沿って
縦に並べてもよい。斜めに並べたり縦に並べたりする場
合にはスライド板を階段状にする必要はない。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で、三次元
座標の指定が可能な位置入力装置を提供することができ
る。すなわち、本発明によれば、操作部材の第３の軸方
向への移動を検出するスイッチを設けたので、Ｚ軸方向
への移動の有無を簡単な構成で検出できる。本発明によ
れば、操作部材の第３の軸方向への移動に連れその変位
量を順次する複数のスイッチを設けたので、Ｚ軸方向へ
の移動量の大小関係を簡単な構成で検出できる。本発明
によれば、スイッチを第３の軸方向へ配列しスイッチ間
に付勢手段を設けたり、スイッチを第３の軸方向以外の
方向に配列しスイッチを順次押下する板状部材を設けた
ので、スイッチ操作部材のＺ軸方向への変位量を、確実
にかつ簡単な構成で検出できる。本発明によれば、操作
部材と個別にスイッチを設けたり、操作部材の変位量が
大きいときに、出力されるデータを大きくする演算回路
を設けたので、キーボードを操作する操作者が、マウス
と同様の操作感覚で位置入力装置を操作できる。また、
位置入力装置の本体を係止部材が操作者の手の平側に位
置させるので、キーボード操作を行っている途中で手の
ポジションを変えることなく、カーソルの移動やクリッ
ク等の入力操作が行える。したがって、キーボードの操
作効率を損なわず、効率良く、かつ、正確にカーソルの
移動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置入力装置の外観斜視図である。

【図２】本発明の位置入力装置における電気回路および
画像処理装置のブロック図である。

【図３】本発明の第１形態におけるＺ軸方向の位置検出
機構を説明する図である。

【図４】本発明の位置入力装置の装着方法を説明する図
である。

【図５】本発明の位置入力装置を使用したキーボード操
作の例である。

【図６】本発明の位置入力装置の操作を説明する図であ
る。

【図７】本発明の位置入力装置の全体処理を説明するフ
ローチャートである。

【図８】タイマー割り込み処理を説明するフローチャー
トである。

【図９】本発明の第２形態におけるＺ軸方向検出機構の
透視斜視図である。

【図１０】第２形態におけるＺ軸方向検出機構の正面図
である。

【図１１】第２形態におけるＺ軸方向検出機構の側面図
である。

【符号の説明】

１…位置入力装置、２…画像処理装置、１０…操作部
材、１１…位置入力装置本体、ＳＷ１〜ＳＷ３…Ｚ軸方
向検出スイッチ、ＳＷ４…スイッチ、１０１、１０２…
可変抵抗、１０３…ＣＰＵ、１００…位置入力回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の軸および当該第１の軸方向と異な
   る軸方向を持つ第２の軸のそれぞれを中心に回動可能な
   操作部材を備えた位置入力装置において、 前記操作部材は、前記第１の軸方向および前記第２の軸
   方向とは異なる第３の軸方向に移動可能に構成されてお
   り、 前記操作部材が前記第３の軸方向へ移動させられること
   によって投入されるスイッチを備えたことを特徴とする
   位置入力装置。
2. 【請求項２】 前記操作部材の前記第３の軸方向への移
   動に連れて順次投入される複数の前記スイッチを備えた
   請求項１に記載の位置入力装置。
3. 【請求項３】 前記複数のスイッチは、前記第３の軸方
   向に沿って連設されている請求項２に記載の位置入力装
   置。
4. 【請求項４】 前記複数のスイッチは、当該複数のスイ
   ッチの少なくとも１以上が当該第３の軸方向に沿って移
   動可能に構成され、 互いに隣接する前記スイッチの間には、これらスイッチ
   の間隔が所定の間隔となるように弾性的に保つ付勢手段
   が備えられている請求項３に記載の位置入力装置。
5. 【請求項５】 前記複数のスイッチは、前記第３の軸方
   向と異なる方向に沿って連設され、 前記操作部材には、前記第３の軸方向への移動に連れ
   て、前記複数のスイッチを順次投入するための板状部材
   が設けられている請求項２に記載の位置入力装置。
6. 【請求項６】 前記操作部材の操作とは独立して押下可
   能な１以上のスイッチを備えた請求項１乃至請求項５の
   いずれか一項に記載の位置入力装置。
7. 【請求項７】 当該位置入力装置の本体に係止し、か
   つ、操作者の身体の一部に係止することにより、この位
   置入力装置の本体を操作者の手の平側に位置させる少な
   くとも１の係止部材を備えた請求項１乃至請求項６のい
   ずれか一項に記載の位置入力装置。
8. 【請求項８】 前記操作部材の前記第１の軸方向への変
   位を検出し、第１検出信号を出力する第１のセンサと、 前記操作部材の前記第２の軸方向への変位を検出し、第
   ２検出信号を出力する第２のセンサと、 前記第１検出信号および前記第２検出信号に基づいて第
   １変位データおよび第２変位データを出力する演算回路
   と、を備え、 前記演算手段は、前記第１検出信号の値と前記第２検出
   信号の値の二乗和平方根値に対応させた係数を、当該第
   １検出信号の値および当該第２検出信号の値にそれぞれ
   乗じて前記第１変位データおよび前記第２変位データを
   演算する請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の
   位置入力装置。