JP2004005091A - Pointing device and portable electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はポインティングデバイスに係り、特に、携帯通信機器等の用途に適する小型化が可能なポインティングデバイス、および同デバイスを実装した携帯用電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ等の情報通信機器の入力を迅速・円滑に行なうための手段として、各種のポインティングデバイスが広く用いられている。中でも、二次元的に任意の大きさおよび向きで回転する球形のボールを用いたマウスやトラックボールは、その代表である(以下では、マウス用の球形のボールも含めて、トラックボールと呼ぶ)。また、近年の携帯通信機器の急速な普及に伴い、小型で、環境条件に左右されにくく、容易に製造でき安価に供給できるポインティングデバイスが必要とされている。
【0003】
従来の技術で用いられているポインティングデバイスの一例を、図11に示す。図中、111はトラックボール、112は押さえ用ローラー、113は回転検出手段、114は発光素子、115は受光素子、116は遮光板、117は受光素子接続用ケーブル、118は回転検出用ローラー、119は回転伝達用シャフトである。
【0004】
このポインティングデバイスにおいては、押さえ用ローラー112等によって外囲器等の内部に保持されたトラックボール111の、第1の方向(X方向)の回転を回転検出用ローラー118が検出し、回転伝達用シャフト119を介して、外周に沿って周期的に孔を設けた円形の遮光版116を回転させる。すると、対をなす発光素子114から出た光は、トラックボール111の回転に伴い、同様に対をなす受光素子117によって断続的に受光され、それが断続的な電気信号に変換されて、受光素子接続用ケーブル117を経て回転検出手段113に伝えられる。
【0005】
この場合において、光の断続の回数がトラックボール111の当該方向の回転の大きさを表し、対をなす受光素子からのそれぞれの電気信号の前後関係が、その回転の向きを表すようにすることができる。回転検出手段117は、上記受光素子からの電気信号を受け、広く用いられているロータリーエンコーダとしての機能により、トラックボール111の当該方向の回転の大きさおよび向きを検出することができる。
【0006】
上記の方向に直交する第2の方向(Y方向)に、第2の回転検出用ローラー118を設け、上記と同様にして、トラックボール111の第2の方向の回転の大きさおよび向きを検出することができ、これにより、トラックボール111の2次元的な回転の大きさおよび向きを検出することが可能になる。
【0007】
別の従来技術として、特開平8−249116号公報において、トラックボールを磁化し、表面の磁束変化を非接触の検出手段を用いて検出するという提案がなされている。この公報では、球形だが表面に実質的な等間隔で凸または凹部を形成した磁性材料をコアとし、非磁性材料でその表面を覆ってトラックボールを形成し、ホール効果素子を磁束変化の検出に用いマウスに適用することを目的とするものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図13に示した従来技術では、回転検出用ローラー118がトラックボール111に接触しているため塵芥等の影響を受けやすい上、回転検出用ローラー118およびトラックボール111が磨耗し性能劣化を招きやすく、また発光素子114、受光素子115、並びに遮光版116および回転伝達用シャフト119をはじめとする各種機能部品を必要とし、小型化に適さない等の欠点がある。
【0009】
また、特開平8−249116号公報に示された従来技術は、非接触の検出手段を用いることにより、耐塵、耐磨耗性の向上を図ったものである。しかし、この公報に示された従来技術は、磁性材料を球形とし、且つ、その表面に実質的に等間隔に凸又は凹部を成形し、その上に、表面を滑らかにするために球形の磁性材料上に全周面に亘り非磁性材料を覆うことで、トラックボールを成形している。このように、この従来技術では、トラックボールの製造が複雑であり、従って安価に製造できない。
【0010】
また、従来技術ではマウスへの適用を前提としているため、比較的大きなサイズで実現可能なトラックボールの構成を示している。しかし、携帯通信機器やPDA等の携帯用電子機器では、マウスに適用するものよりも小さいサイズのトラックボールが必要となる。しかし、従来技術のトラックボールでは、磁性材料の表面に等間隔に凸又は凹部を形成するという複雑な構成であるため、サイズを小さくすることが構造上難しい。また、サイズを小さくするに伴い更に微細な加工を必要とするため、製造が難しく、そのため必然的に製造コストが高くなる。
【0011】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、磨耗による性能劣化が少なく、塵芥等の環境条件に左右されにくく、また、容易で且つ安価に製造可能なサイズの小さいトラックボールを用いたポインティングデバイス、および、同デバイスを用いた携帯用電子機器を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のポインティングデバイスは、表面が平滑な球形をなし、表面からの漏れ磁束の表面に対する向きおよびまたは大きさが、表面上の領域によって周期的に変化するトラックボールと、前記トラックボールの表面に近接して配置され、前記トラックボールの回転に伴って生じる表面からの漏れ磁束の変化を検出するX方向およびY方向の磁束変化検出手段と、前記磁束変化検出手段の検出結果に基づき、前記トラックボールの回転の大きさおよび向きを検出するX方向およびY方向の回転検出手段とを備えることを特徴とする。
【0013】
本発明によれば、球面に沿って周期的な磁束の変化を与えたトラックボールを容易に形成し、トラックボールの回転に伴う磁束の変化を非接触で検出することにより、小型で、耐塵・耐久性に優れ、携帯通信機器の用途にも適したポインティングデバイスを提供することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下に、本発明によるポインティングデバイスの第1の実施の形態を、図1乃至図4を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態に係るポインティングデバイスの構成を示す図である。
【0015】
図1において、ポインティングデバイスはトラックボール11、押さえ用ローラー12、回転検出手段13、コイル接続用ケーブルを内蔵するコイル支持手段16、Y方向回転検出コイル17およびX方向回転検出コイル18から構成されている。少なくとも、トラックボール11、押さえ用ローラー12、Y方向回転検出コイル17およびX方向回転検出コイル18は、図1に明示されていない収納手段内に収納されている。また、押さえ用ローラー12は必要に応じて複数設けられ、トラックボール11が上記の収納手段内で任意の大きさおよび向きをもって回転できるように、トラックボール11を支持している。なお、14はトラックボール11を地球に見立てた場合の赤道、15は同じく子午線である。
【0016】
トラックボール11の表面は、後で述べるように、表面からの漏れ磁束がある領域とない領域とが周期的に配置される形で磁化されている。
【0017】
Y方向回転検出コイル17は一対のコイルで構成されており、この一対のコイルはトラックボール11に対して、その子午線15の方向に沿って、且つ、赤道14が中間に位置するように一列に配置されている。Y方向回転検出コイル17はトラックボール11の表面に非接触状態で近接して配置されている。
【0018】
X方向回転検出コイル18も一対のコイルで構成されており、この一対のコイルはトラックボール11に対して、その子午線15の方向に沿って、且つ、赤道14が中間に位置するように一列に配置されている。Y方向回転検出コイル17はトラックボール11の表面に非接触状態で近接して配置されている。
【0019】
また、Y方向回転検出コイル17とX方向回転検出コイル18は、トラックボール11を赤道14で切った断面でみた場合に、トラックボール11の中心に対して90度の角度をなすように互いに離れた位置に配置されている。
【0020】
Y方向回転検出コイル17は、その一対のコイルで、トラックボール11の回転に伴って生じる漏れ磁束のY方向の変化を検出することにより、トラックボール11のY方向の回転成分を検出する。すなわち、Y方向回転検出コイル17の一対のコイルでは、トラックボール11の表面から発生している漏れ磁束の向き(トラックボール11の表面に対して垂直方向の向き)、又は、漏れ磁束の大きさが変化すると、電磁誘導の効果により、その漏れ磁束の変化を妨げる方向に起電力が発生する。その起電力はコイル接続ケーブル16を介して回転検出手段13に入力される。この起電力は、トラックボール11のY方向の回転成分を表している。
【0021】
回転検出手段13は、Y方向回転検出コイル17から入力された起電力に基づいて、トラックボール11のY方向の回転量を検出する。
【0022】
X方向回転検出コイル18は、その一対のコイルで、トラックボール11の回転に伴って生じる漏れ磁束のX方向の変化を検出することにより、トラックボール11のX方向の回転成分を検出する。すなわち、X方向回転検出コイル18の一対のコイルでは、トラックボール11の表面から発生している漏れ磁束の向き(トラックボール11の表面に対して垂直方向の向き)、又は、漏れ磁束の大きさが変化すると、電磁誘導の効果により、その漏れ磁束の変化を妨げる方向に起電力が発生する。その起電力はコイル接続ケーブル16を介して回転検出手段13に入力される。この起電力は、トラックボール11のX方向の回転成分を表している。
【0023】
回転検出手段13は、X方向回転検出コイル18から入力された起電力に基づいて、トラックボール11のX方向の回転量を検出する。
【0024】
なお、Y方向回転検出コイル17、又は、X方向回転検出コイル18におけるトラックボール11の回転成分(Y方向、又は、X方向)の検出方法については、後に詳述する。
【0025】
図2は、トラックボール11の表面からの漏れ磁束がある領域(磁化範囲)とない領域(非磁化範囲)とが、表面上に周期的に配置される場合の外観を示す図である。図中、21はトラックボール11の表面の磁化範囲、22はトラックボール11の表面の非磁化範囲である。便宜上、磁化範囲を黒色で、非磁化範囲を白色で塗り分けている。(a)は、厳密な周期性を担保するため、ちょうどサッカーボールのように準正多面体として塗り分けた場合である。(b)は、(a)の場合よりも検出精度を高めるために、厳密な意味での周期性は担保されなくなるものの、より細かい繰返し周期で塗り分けた場合の例である。
【0026】
図3は、Y方向回転検出コイル17またはX方向回転検出コイル18の側面図である。図中、31はコイル導体、32はコイル導体31の回転検出手段13との接続端、33はコイル導体31の接地端、34はトラックボール11の表面である。コイルの形状はこれに限ることなく、磁束の変化を検出して電磁誘導による起電力を生ずるものであればよい。
【0027】
図4は、表面が平滑な球形をなすコア部だけで形成されたトラックボールの表面に、磁化範囲と非磁化範囲とを周期的に配置する方法を示す図である。図中、41は、非磁性材からなる加工前のトラックボール、42はトラックボール表面の接着剤を塗布する範囲、43はトラックボール表面の接着剤を塗布しない範囲、44は上記接着剤により磁性粉を貼付した、トラックボール表面の磁化範囲、45はトラックボール表面の接着剤を塗布しない範囲43と等しいトラックボール表面の非磁化範囲である。
【0028】
次に、本実施の形態に係るポインティングデバイスの動作を、図5乃至図7を用いて説明する。図5は、対をなすY方向回転検出コイル17またはX方向回転検出コイル18に沿って、トラックボール11の表面の磁化範囲と非磁化範囲が時間的に連続して移動する様子を表した図である。
【0029】
図5のコイルA501及びコイルB507は、Y方向回転検出コイル17を構成する一対のコイルか、又は、X方向回転検出コイル18を構成する一対のコイルを示す。
【0030】
図中、501は図中左側のコイルA、502はコイルA501の回転検出手段13との接続端、503はコイルA501の接地端、504はコイルA501の左端、505はコイルA501の中心、506はコイルA501の右端、507は図中右側のコイルB、508はコイルB507の回転検出手段13との接続端、509はコイルB507の接地端、510はコイルB507の左端、511はコイルB507の中心、512はコイルB507の右端である。513はトラックボール11の表面の磁化範囲、514および515はトラックボール11の表面の非磁化範囲、516は非磁化範囲514と磁化範囲513の境界、517は磁化範囲513と非磁化範囲515の境界である。
【0031】
また、図中(a)乃至(f)は、トラックボール11の表面が図の右から左へ移動する(すなわち、コイルAからコイルBの方向へ移動する)各タイミングにおける、トラックボールの磁化範囲513と、コイルA501およびコイルB507との相対位置関係を示したものである。図6に、図5に示す各タイミング(a)乃至(f)について、コイルA501およびコイルB507に生ずる起電力の推移を示す。
【0032】
初めに図5(a)のタイミングでは、トラックボール11の表面の非磁化範囲514と磁化範囲513の境界516は、図の右手から移動してきて、コイルA501の右端506にちょうどかかったところである。この後、境界516がコイルA501の中心505を通過する(b)のタイミングまで、コイルA501を貫く磁化範囲513からの漏れ磁束は次第に増加するので、コイルA501には、その磁束の変化を打ち消す方向であって、漏れ磁束の時間的な変化量に比例する大きさを持つ起電力が発生する。これが、図6のタイミング(a)から生ずる電圧で、このケースでは、この方向で生ずる起電力が正電圧であるとしている。この電圧は、コイルA501を貫く漏れ磁束の時間的な変化量が最大となるタイミング(b)において最大となる。
【0033】
一方、コイルB507では、タイミング(a)から(b)の間、右端512から左端501までの全範囲に、磁化範囲513がかかったままであるから、コイルB507を貫く磁束の大きさには変化がないので、コイルB507には起電力が生じない。
【0034】
次にタイミング(b)から(c)の間、コイルA501を貫く磁化範囲513からの漏れ磁束は引き続いて増加するが、その時間的な変化量は減少に転じ、境界516がコイルA501の右端504に到達するタイミング(c)において“0”となる。これに対応して、この間のコイルA501に発生する起電力も次第に減少し、タイミング(c)において“0”となる。この間、コイルB507の右端512から左端501までの全範囲に、磁化範囲513がかかったままであるから、コイルB507には起電力が生じない。
【0035】
次にタイミング(c)から(d)の間、コイルA501の右端506から左端504までの全範囲に、磁化範囲513がかかったままであるから、コイルA501には起電力が生じない。
【0036】
一方コイルB507にあっては、タイミング(c)において境界517が右端512にかかってから、タイミング(d)において中心511を通過するまで、コイルB507を貫く磁化範囲513からの漏れ磁束の大きさは減少し続け、その時間的な変化量はタイミング(d)において最大となる。コイルB507には、この磁束の変化を妨げる方向の起電力が発生する。このケースでは、この方向で生ずる起電力が正電圧であるとしている。
【0037】
次にタイミング(d)から(e)の間、コイルA501の右端506から左端504までの全範囲に、磁化範囲513がかかったままであるから、コイルA501には起電力が生じない。一方、コイルB507を貫く磁化範囲513からの漏れ磁束は引き続いて減少するが、その時間的な変化量も減少に転じ、境界517がコイルB507の左端510に到達するタイミング(e)において“0”となる。これに対応して、この間のコイルB507に発生する起電力も次第に減少し、タイミング(e)において0となる。
【0038】
次にタイミング(e)から(f)の間は、コイルA501の右端506から左端504までの全範囲に、磁化範囲513がかかったままであり、かつ、コイルB507の右端512から左端501までの全範囲に、非磁化範囲515がかかったままであるから、コイルA501とコイルB507の両方に起電力が生じない。
【0039】
その後タイミング(f)において、コイルA501の右端506に境界517が到達し、続いてコイルA501を貫く磁化範囲513からの漏れ磁束が減少し始める。したがって、コイルA501には、先ほどのタイミング(a)から(b)の間に発生したのと逆向き(この場合負)の起電力が発生し始める。
【0040】
以降の動作は、コイルA501およびコイルB507に生ずる起電力の電圧の極性を除いて、上に述べたのと同様である。さらにその後、トラックボール11が同じ方向に回転を続ける限り、再びタイミング(a)におけると同じ状態に戻って、上に述べたのと同様の動作を繰り返す。
【0041】
図7は、上記のようにコイルA501およびコイルB507に交互に現れる逆極性の起電力を利用して、トラックボール11の回転の大きさと向きを検出するまでの信号波形の変化を示す図である。これを実現する電子回路は、回転検出手段13に内蔵されている。(a)は上記のコイルA501およびコイルB507に交互に現れる逆極性の起電力、(b)は(a)の波形を正負のしきい値レベルを設けてスライスして得られる両極性のパルス信号、(c)は(b)のパルス信号をトリガとして2値レベルの間で状態反転を繰り返すように整形した波形である。このような波形整形は、デジタル集積回路等を用いて容易に行なえる。
【0042】
また、(c)の波形においては、その1周期分の変化が磁化範囲513と非磁化範囲515の1周期分の移動に相当し、また、コイルA501に由来するパルス波形とコイルB507に由来するパルス波形の前後関係が、トラックボール11の回転の方向に対応している。回転検出手段13は、この波形(c)から以上の情報を得る機能を持つが、この機能は、例えば従来技術の回転検出手段113に用いられているのと同じ方法によって、容易に実現することができる。
【0043】
以上説明した動作により、トラックボール11の1つの回転方向に沿った回転の大きさおよび向きを検出することができるので、これと直交するもう1つの回転方向についてもこれを同時に行なうことにより、トラックボール11の2次元的な回転の大きさおよび向きを検出することができ、非接触型のポインティングデバイスとして機能させることができる。
【0044】
上述したように、非磁性材で平滑な表面の球形のコア部を形成し、その表面に磁性粉を貼付して磁化範囲と非磁化範囲を周期的に形成させることによりトラックボール11を製造するようにした。このため、小さなサイズのトラックボール11を製造でき、またその製造も容易に且つ安価とすることが可能である。従って、このように製造した小さなサイズのトラックボール11を採用することにより、ポインティングデバイス10もサイズを小さくすることが可能となり、またその製造も容易に且つ安価とすることが可能である。
【0045】
更に、トラックボール11の回転に応じて表面上の磁化範囲と非磁化範囲の移動に基づく漏れ磁束の変化量をY方向回転検出コイル17及びX方向回転検出コイル18で検出することで、非接触でトラックボール11の回転量及び回転方向を検出する機構としているため、摩擦による性能劣化が少なく、塵芥等の環境条件に左右され難い。
【0046】
(第2の実施の形態)
本発明によるポインティングデバイスの第2の実施の形態を、図8を参照して説明する。図8(a)は、第2の実施の形態に係るポインティングデバイスのトラックボール表面の磁化の向きを示している。図中、81はトラックボール11の表面のN極磁化範囲、82はトラックボール11の表面のS極磁化範囲である。なお、トラックボール11以外の構成は、第1の実施の形態と同じである。
【0047】
トラックボール11の表面の磁化方法としては、例えば、シート状の磁石をいくつか用意しておいて、トラックボール11の表面の隣り合う領域で、磁石の互いに異なる面を表面の外側に向けて貼り付ける方法や、磁性体でできているトラックボール11を後から領域毎に互いに異なる向きに磁化させる方法がある。
【0048】
この第2の実施の形態のトラックボール11は、図5の場合と比較すると、互いに異なる向きに磁化された領域を隣り合わせて配置しているので、漏れ磁束の密度の大きさを小さくすることができる。図9には、図5の場合の漏れ磁束の密度変化とコイルを貫く磁束の密度変化との関係を示している。図10には、図8の場合の漏れ磁束の密度変化とコイルを貫く磁束の密度変化との関係を示している。
【0049】
図9に示されるように、図5の場合、コイルを貫く磁束の密度変化の幅を1にするためには、トラックボール11の表面の磁化範囲の漏れ磁束の絶対値の大きさを1にする必要がある。(なお、図9の例では、漏れ磁束の絶対値の大きさを+1にしているが、これに限らず、漏れ磁束の大きさを−1としても良いことは言うまでもない。)
一方、図10に示されるように、図8の場合、コイルを貫く磁束の密度変化の幅を1にするためには、トラックボール11の表面の互いに異なる向きに磁化された領域について、一方の領域の漏れ磁束の大きさを+0.5とし、他方の領域の漏れ磁束の大きさを−0.5とすれば良い。このため、漏れ磁束の大きさの絶対値を、図5の場合よりも小さくすることができる。
【0050】
従って、例えば、図8のトラックボール11を用いたポインティングデバイスを磁気カードと一緒にカバンに入れた場合でも、磁気カードに対するトラックボール11の表面の漏れ磁束の影響を抑制することができる。
【0051】
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態は、本発明に係るポインティングデバイスの携帯通信機器への実装例を示したものである。
【0052】
図9は携帯情報端末(PDA)への実装の一例を示したもので、91はポインティングデバイス、92は表示装置、93はカーソル、94は操作部、95は本体である。
【0053】
表示装置92は、ポインティングデバイス91により検出されるトラックボールの回転方向及び回転量に基づいて、表示装置92の表示画面上の所定の位置を指し示すカーソルの表示制御を行う。
【0054】
図12は携帯電話機への実装の一例を示したもので、101はポインティングデバイス、102は表示装置、103は操作部、104は本体である。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、磨耗による性能劣化が少なく、塵芥等の環境条件に左右されにくく、また、容易で且つ安価に製造可能なサイズの小さいトラックボールを用いたポインティングデバイス、および、同デバイスを用いた携帯用電子機器を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスの構成図。
【図2】本発明のトラックボール表面の磁化範囲と非磁化範囲の周期的な配置を示す図。
【図3】本発明の磁束変化検出手段の一つであるコイルの側面図
【図4】本発明のトラックボール表面に磁化範囲と非磁化範囲を周期的に配置する方法を示す図
【図5】本発明の対をなす磁束変化検出手段に対してトラックボール表面の磁化範囲と非磁化範囲が交互に対向する推移を表した図。
【図6】本発明の対をなす磁束変化検出手段に、図5の推移に対応して電磁誘導による両極性の起電力が生ずる状況を示す図。
【図7】本発明の回転検出手段により図6の起電力から回転の大きさと向きを検出するための、パルス整形の順序を示す図。
【図8】本発明のトラックボール表面の交互に逆極性となる磁化範囲の周期的な配置と、それらが対をなす磁束変化検出手段に対して交互に対向する状況を示す図。
【図9】図5の場合の磁束の密度変化を示す図。
【図10】図8の場合の磁束の密度変化を示す図。
【図11】本発明のポインティングデバイスの携帯情報端末(PDA)への実装の一例を示す図。
【図12】本発明のポインティングデバイスの携帯電話機への実装の一例を示す図。
【図13】従来技術の一例に係るポインティングデバイスの構成図。
【符号の説明】
10 ポインティングデバイス
11 トラックボール
12 押さえ用ローラー
13 回転検出手段
14 赤道
15 子午線
16 コイル接続用ケーブル内蔵のコイル支持手段
17 Y方向回転検出コイル
18 X方向回転検出コイル
21 トラックボール表面の磁化範囲
22 トラックボール表面の非磁化範囲
31 コイル導体
32 回転検出手段との接続端
33 接地端
34 トラックボールの表面
41 加工前のボール
42 ボール表面の接着剤を塗布する範囲
43 ボール表面の接着剤を塗布しない範囲
44 トラックボール表面の磁化範囲
45 トラックボール表面の非磁化範囲
91 ポインティングデバイス
92 表示装置
93 ポインティングの結果表示されたカーサ
94 操作キー
95 本体
101 ポインティングデバイス
102 表示装置
103 操作部
104 本体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pointing device and, more particularly, to a downsized pointing device suitable for use in portable communication devices and the like, and a portable electronic device on which the device is mounted.
[0002]
[Prior art]
Various pointing devices have been widely used as means for quickly and smoothly inputting information communication devices such as personal computers. Above all, a mouse or a trackball using a spherical ball that rotates two-dimensionally in an arbitrary size and direction is a representative example (hereinafter, a trackball including a spherical ball for a mouse is referred to as a trackball). . In addition, with the rapid spread of portable communication devices in recent years, there is a need for a pointing device that is small, is not easily affected by environmental conditions, can be easily manufactured, and can be supplied at low cost.
[0003]
FIG. 11 shows an example of a pointing device used in the conventional technology. In the figure, 111 is a trackball, 112 is a pressing roller, 113 is a rotation detecting means, 114 is a light emitting element, 115 is a light receiving element, 116 is a light shielding plate, 117 is a light receiving element connection cable, 118 is a rotation detecting roller, 119 is a rotation transmission shaft.
[0004]
In this pointing device, the
[0005]
In this case, the number of intermittent lights indicates the magnitude of the rotation of the
[0006]
A second
[0007]
As another prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-249116 proposes magnetizing a track ball and detecting a change in magnetic flux on the surface using a non-contact detecting means. In this publication, a magnetic material having a spherical but convex or concave portion formed on the surface at substantially regular intervals is used as a core, a track ball is formed by covering the surface with a nonmagnetic material, and a Hall effect element is used for detecting a change in magnetic flux. It is intended to be used in mice.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art shown in FIG. 13, the
[0009]
Further, the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-249116 aims at improving dust resistance and abrasion resistance by using a non-contact detecting means. However, in the prior art disclosed in this publication, a magnetic material is formed into a spherical shape, and convex or concave portions are formed on the surface at substantially equal intervals, and a spherical magnetic material is formed on the surface to smooth the surface. The trackball is formed by covering the material with a nonmagnetic material over the entire peripheral surface. Thus, with this prior art, the manufacture of the trackball is complicated and therefore cannot be manufactured at low cost.
[0010]
Also, since the prior art is premised on application to a mouse, a trackball configuration that can be realized with a relatively large size is shown. However, portable electronic devices such as portable communication devices and PDAs require a trackball smaller in size than that applied to a mouse. However, the conventional trackball has a complicated structure in which protrusions or recesses are formed at regular intervals on the surface of a magnetic material, and thus it is structurally difficult to reduce the size. Further, as the size is reduced, finer processing is required, so that it is difficult to manufacture, so that the manufacturing cost is inevitably increased.
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has a small trackball with a small size that can be easily and inexpensively manufactured with little performance deterioration due to wear, less affected by environmental conditions such as dust. It is an object to provide a pointing device used and a portable electronic device using the device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a pointing device of the present invention provides a trackball in which the surface has a smooth spherical shape, and the direction and / or the magnitude of leakage magnetic flux from the surface with respect to the surface periodically changes depending on the area on the surface. A magnetic flux change detecting means arranged in the X direction and the Y direction which is arranged close to the surface of the trackball and detects a change in magnetic flux leakage from the surface caused by the rotation of the trackball; And X and Y rotation detecting means for detecting the magnitude and direction of rotation of the trackball based on the detection result.
[0013]
According to the present invention, a trackball having a periodic change in magnetic flux along a spherical surface is easily formed, and a change in magnetic flux due to the rotation of the trackball is detected in a non-contact manner, so that the device is small, dust-resistant, and dust-resistant. A pointing device which has excellent durability and is suitable for use in portable communication devices can be provided.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a pointing device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the pointing device according to the first embodiment.
[0015]
In FIG. 1, the pointing device comprises a
[0016]
As will be described later, the surface of the
[0017]
The Y-direction
[0018]
The X-direction
[0019]
Further, the Y direction
[0020]
The Y-direction
[0021]
The rotation detecting means 13 detects the amount of rotation of the
[0022]
The X-direction
[0023]
The rotation detection means 13 detects the amount of rotation of the
[0024]
A method of detecting the rotation component (Y direction or X direction) of the
[0025]
FIG. 2 is a diagram showing an appearance in a case where a region (magnetized range) having no magnetic flux leaking from the surface of the
[0026]
FIG. 3 is a side view of the Y direction
[0027]
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of periodically arranging a magnetized range and a non-magnetized range on the surface of a trackball formed of only a core part having a smooth spherical surface. In the figure, 41 is a track ball before processing made of a non-magnetic material, 42 is a range to which an adhesive on the track ball surface is applied, 43 is a range to which no adhesive is applied to the track ball surface, and 44 is a magnetic field by the adhesive The
[0028]
Next, the operation of the pointing device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the magnetization range and the non-magnetization range of the surface of the
[0029]
A coil A501 and a coil B507 in FIG. 5 indicate a pair of coils constituting the Y-direction
[0030]
In the figure, 501 is the coil A on the left side in the figure, 502 is the connection end of the coil A501 with the rotation detecting means 13, 503 is the ground end of the coil A501, 504 is the left end of the coil A501, 505 is the center of the coil A501, 506 is The right end of the coil A501, 507 is the right side coil B in the figure, 508 is the connection end of the coil B507 to the rotation detecting means 13, 509 is the ground end of the coil B507, 510 is the left end of the coil B507, 511 is the center of the coil B507, 512 is the right end of the coil B507. 513 is a magnetization range of the surface of the
[0031]
Also, (a) to (f) in the figure show the magnetization range of the trackball at each timing when the surface of the
[0032]
First, at the timing of FIG. 5A, the
[0033]
On the other hand, in the coil B507, the
[0034]
Next, from the timings (b) to (c), the leakage magnetic flux from the
[0035]
Next, from timings (c) to (d), since the
[0036]
On the other hand, in the coil B507, the magnitude of the leakage magnetic flux from the
[0037]
Next, during the timings (d) to (e), the magnetizing
[0038]
Next, from timings (e) to (f), the entire range from the
[0039]
Thereafter, at timing (f), the
[0040]
Subsequent operations are the same as those described above except for the polarity of the voltage of the electromotive force generated in the coil A501 and the coil B507. Thereafter, as long as the
[0041]
FIG. 7 is a diagram showing a change in the signal waveform until the magnitude and direction of rotation of the
[0042]
In the waveform of (c), the change of one cycle corresponds to the movement of one cycle between the
[0043]
By the operation described above, the magnitude and direction of the rotation of the
[0044]
As described above, the
[0045]
Furthermore, the Y-direction
[0046]
(Second embodiment)
A second embodiment of the pointing device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows the direction of magnetization of the surface of the trackball of the pointing device according to the second embodiment. In the figure,
[0047]
As a method of magnetizing the surface of the
[0048]
Compared with the case of FIG. 5, the
[0049]
As shown in FIG. 9, in the case of FIG. 5, in order to set the width of the density change of the magnetic flux passing through the coil to 1, the magnitude of the absolute value of the leakage magnetic flux in the magnetization range of the surface of the
On the other hand, as shown in FIG. 10, in the case of FIG. 8, in order to set the width of the density change of the magnetic flux passing through the coil to 1, one of the regions of the surface of the
[0050]
Therefore, for example, even when the pointing device using the
[0051]
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention shows an example of mounting the pointing device according to the present invention on a portable communication device.
[0052]
FIG. 9 shows an example of mounting on a personal digital assistant (PDA), where 91 is a pointing device, 92 is a display device, 93 is a cursor, 94 is an operation unit, and 95 is a main body.
[0053]
The
[0054]
FIG. 12 shows an example of mounting on a mobile phone, where 101 is a pointing device, 102 is a display device, 103 is an operation unit, and 104 is a main body.
[0055]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the performance degradation by abrasion is small, it is hard to be influenced by environmental conditions, such as refuse, Moreover, the pointing device using the small trackball of the size which can be manufactured easily and inexpensively, and using the same device Portable electronic devices can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a pointing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a periodic arrangement of a magnetization range and a non-magnetization range on the surface of a trackball according to the present invention.
FIG. 3 is a side view of a coil which is one of magnetic flux change detecting means of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a method of periodically arranging a magnetized range and a non-magnetized range on a trackball surface according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a transition in which a magnetized range and a non-magnetized range on a trackball surface alternately face a pair of magnetic flux change detecting means of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a situation in which bipolar electromotive force due to electromagnetic induction is generated in the magnetic flux change detecting means forming a pair according to the present invention, corresponding to the transition in FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram showing an order of pulse shaping for detecting the magnitude and direction of rotation from the electromotive force in FIG. 6 by the rotation detecting means of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a periodic arrangement of magnetization ranges having alternately opposite polarities on the surface of the trackball of the present invention and a situation in which they are alternately opposed to a pair of magnetic flux change detecting means.
FIG. 9 is a diagram showing a change in magnetic flux density in the case of FIG. 5;
FIG. 10 is a diagram showing a change in magnetic flux density in the case of FIG. 8;
FIG. 11 is a diagram showing an example of mounting a pointing device of the present invention on a personal digital assistant (PDA).
FIG. 12 is a diagram showing an example of mounting the pointing device of the present invention on a mobile phone.
FIG. 13 is a configuration diagram of a pointing device according to an example of the related art.
[Explanation of symbols]
10. Pointing device
11 Trackball
12 Holding roller
13 rotation detection means
14 Equator
15 Meridian
16 Coil support means with built-in coil connection cable
17 Y direction rotation detection coil
18 X direction rotation detection coil
21 Trackball Surface Magnetization Range
22 Non-magnetized range of trackball surface
31 coil conductor
32 Connection end with rotation detection means
33 ground end
34 Trackball Surface
41 Ball before processing
42 Range of application of adhesive on ball surface
43 Range where the adhesive on the ball surface is not applied
44 Trackball Surface Magnetization Range
45 Non-magnetized range of trackball surface
91 Pointing device
92 Display device
93 Casa displayed as a result of pointing
94 Operation keys
95 body
101 pointing device
102 Display device
103 Operation unit
104 body
Claims (6)
前記トラックボールの表面に近接して配置され、前記トラックボールの回転に伴って生じる表面からの漏れ磁束の変化を検出するX方向およびY方向の磁束変化検出手段と、
前記磁束変化検出手段の検出結果に基づき、前記トラックボールの回転の大きさおよび向きを検出するX方向およびY方向の回転検出手段と、
を備えることを特徴とするポインティングデバイス。A trackball in which the surface has a smooth spherical shape, and the direction and / or magnitude of the magnetic flux leakage from the surface with respect to the surface periodically changes depending on the area on the surface;
Magnetic flux change detection means in X and Y directions, which is arranged close to the surface of the trackball and detects a change in magnetic flux leakage from the surface caused by the rotation of the trackball;
X-direction and Y-direction rotation detection means for detecting the magnitude and direction of rotation of the trackball based on the detection result of the magnetic flux change detection means,
A pointing device, comprising:
前記ポインティングデバイスは、表面が平滑な球形をなし、表面からの漏れ磁束の表面に対する向きおよびまたは大きさが、表面上の領域によって周期的に変化するトラックボールと、前記トラックボールの表面に近接して配置され、前記トラックボールの回転に伴って生じる表面からの漏れ磁束の変化を検出するX方向およびY方向の磁束変化検出手段と、前記磁束変化検出手段の検出結果に基づき、前記トラックボールの回転の大きさおよび向きを検出するX方向およびY方向の回転検出手段とを備え、
前記表示装置は、前記ポインティングデバイスにより検出される前記トラックボールの回転方向及び回転量に基づいて、前記表示装置の表示画面上の所定の位置を指し示すカーソルの表示制御を行う
ことを特徴とする携帯用電子機器。In a portable electronic device having a main body and a pointing device and a display device provided in the main body,
The pointing device includes a trackball in which the surface has a smooth spherical shape, and a direction and / or a magnitude of a magnetic flux leakage from the surface with respect to the surface periodically change according to an area on the surface. X-direction and Y-direction magnetic flux change detecting means for detecting a change in magnetic flux leakage from the surface caused by the rotation of the trackball, based on the detection result of the magnetic flux change detecting means, X and Y direction rotation detecting means for detecting the magnitude and direction of rotation,
The display device performs display control of a cursor indicating a predetermined position on a display screen of the display device based on a rotation direction and a rotation amount of the trackball detected by the pointing device. For electronic equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002158666A JP2004005091A (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Pointing device and portable electronic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (4)
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2002
- 2002-05-31 JP JP2002158666A patent/JP2004005091A/en active Pending
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