JP2004070789A - ポインティングデバイス及びポインティングデバイスを備えた電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポインティングデバイスに付設されるスティック部材の操作状態を感度良く検出することが可能なポインティングデバイス及びポインティングデバイスを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】ポインティングデバイス１において、センサ基板２に形成される歪センサ７Ａ乃至７Ｄを、スティック部材３における固定部５の下端面と重畳する位置に設け、スティック部材３の操作部４を操作した際にセンサ基板２にて最も応力が集中する位置と各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとがオーバーラップするように構成し、また、かかるポインティングデバイス１をノート型パーソナルコンピュータ２０に搭載し、スティック部材３を操作して液晶ディスプレイ２３に表示されたカーソルＫの移動操作を行う際に、カーソルＫの移動操作を良好な操作性をもって正確に行い得るように構成する。
【選択図】 図２
【解決手段】ポインティングデバイス１において、センサ基板２に形成される歪センサ７Ａ乃至７Ｄを、スティック部材３における固定部５の下端面と重畳する位置に設け、スティック部材３の操作部４を操作した際にセンサ基板２にて最も応力が集中する位置と各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとがオーバーラップするように構成し、また、かかるポインティングデバイス１をノート型パーソナルコンピュータ２０に搭載し、スティック部材３を操作して液晶ディスプレイ２３に表示されたカーソルＫの移動操作を行う際に、カーソルＫの移動操作を良好な操作性をもって正確に行い得るように構成する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等の電子機器におけるディスプレイ上でポインタやカーソルを任意の位置に移動操作するポインティングデバイスに関し、特に、ポインティングデバイスに付設されるスティック部材の操作状態を感度良く検出することが可能なポインティングデバイス及びポインティングデバイスを備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デスクトップ型のコンピュータのように机上に設置して使用されるコンピュータ等では、机上にてスペースの余裕があるのが一般的であることから、パッド上でマウスを移動させることによりディスプレイ上に表示されるカーソルやポインタの移動操作を行っている。
【０００３】
これに対して、ノート型パーソナルコンピュータ等のように携帯して使用される小型の電子機器では、マウスを使用するスペース的余裕がないことが多いことから、ディスプレイ上に表示されるカーソルやポインタを移動させるについて、小型電子機器に付設されるキーボード上にポインティングデバイスを配設し、かかるポインティングのスティック部材を指で操作することにより、ディスプレイ上でカーソル等の移動操作を行っている。
【０００４】
この種のポインティングデバイスについては、従来より各種のデバイスが提案されており、例えば、特開平７−１７４６４６号公報や特開平８−８７３７５号公報に記載されたポインティングデバイスがある。
【０００５】
特開平７−１７４６４６号公報には、弾性板上に操作部を立設するとともに、操作部の周囲にて４つの固定部と操作部とを結ぶ線の直交する対称位置にそれぞれ４つの歪抵抗検出素子を設け、操作部に指で力を加えることにより弾性板を変形させた際に、各歪抵抗検出素子に発生する抵抗値の変化に基づき操作部に加えられた力を検出するように構成したポインティングデバイスが記載されている。
【０００６】
また、特開平８−８７３７５号公報には、上面にスティック部を形成するとともに、下面にてスティック部の周囲で互いに９０度ずつずれた位置に４つの歪ゲージを形成した基板を、スティック部及び各歪ゲージがベースの凹部に対向するようにベースにネジ固定し、スティック部の操作時に各歪ゲージに発生する抵抗値の変化に基づき、スティック部の先端部の変位方向及び変位量を検出するように構成したポインティングデバイスが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように構成されたポインティングデバイスは、操作部やスティック部を指で操作した場合、その操作に対応して弾性板や基板が変形することに基づき歪抵抗検出素子や歪ゲージの抵抗値が変化し、かかる抵抗値の変化から操作部やスティック部の操作状態（変位方向及び変位量）を検出してディスプレイ上でカーソルやポインタの移動制御を行うことができるものである。
【０００８】
しかしながら、前記ポインティングデバイスの操作部やスティック部を操作し、操作部、スティック部材の変位量と歪抵抗検出素子、歪ゲージにおける抵抗値の変化量との関係を調べてみると、操作部、スティック部の変位量に比べて歪抵抗検出素子、歪ゲージにおける抵抗値の変化が小さく、この点で、検出感度がまだまだ低いものである。
【０００９】
これは、操作部やスティック部の変位量を検出するについて、弾性板や基板を変形させることにより、歪抵抗検出素子や歪ゲージを間接的に変形させて抵抗値の変化を検出するというポインティングデバイスの構成上の制約があり、また、前記特開平７−１７４６４６号公報に記載されたポインティングデバイスにおいて、弾性体に設けられた４つの歪抵抗検出素子と操作部との配置関係に着目すると、各歪抵抗検出素子は、操作部の下端部から離間した位置に配設されており、同様に、前記特開平８−８７３７５号公報に記載されたポインティングデバイスにおいても、基板に形成された４つの歪ゲージとスティック部との配置関係に着目すると、各歪ゲージはスティック部の下端部から離間された位置に配設されていることに起因しているものと考えられる。
【００１０】
そこで、本発明者等は、前記の問題について鋭意検討し、操作部やスティック部を操作した際に操作部やスティック部を中心として弾性板や基板に発生する応力分布を測定した結果、操作部やスティック部における下端部の近傍位置に応力が集中することを発見し、本発明をなすに至ったものである。
【００１１】
即ち、本発明は、前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、ポインティングデバイスに付設されるスティック部材の操作状態を感度良く検出することが可能なポインティングデバイス及びポインティングデバイスを備えた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】
前記目的を達成するため請求項１に係るポインティングデバイスは、センサ基板と、前記センサ基板に立設されたスティック部材と、前記センサ基板に設けられ、前記スティック部材の操作状態を検出する少なくとも一対の歪センサを備え、前記歪センサは、その一部が前記スティック部材における下端部の下端面と重畳する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
前記請求項１のポインティングデバイスでは、一対の各歪センサの一部が前記下端部の下端面と重畳する位置に設けられているので、スティック部材を操作した際にセンサ基板にて最も応力が集中する位置と歪センサとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板に発生する応力を直接的に歪センサに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサを介してスティック部材の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００１４】
また、請求項２に係るポインティングデバイスは、請求項１のポインティングデバイスにおいて、前記歪センサに直列接続されるとともに、トリミング可能なチップ抵抗が前記センサ基板に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２のポインティングデバイスでは、トリミング可能なチップ抵抗が歪センサに直列接続されているので、歪センサに抵抗値のばらつきが存在している場合においても、チップ抵抗をトリミングすることにより、歪センサの抵抗値のばらつきに起因するオフセット電圧のばらつきを解消することができる。
【００１６】
更に、請求項３に係る電子機器は、キーボードが配設された本体部と、本体部の一側端で開閉可能に配設された表示部と、本体部のキーボードに配設されるとともに表示部に表示されるカーソル等の移動操作を行うポインティングデバイスとを備えた電子機器であって、前記ポインティングデバイスは、センサ基板と、前記センサ基板に立設されたスティック部材と、前記センサ基板に設けられ、前記スティック部材の操作状態を検出する少なくとも一対の歪センサを備え、前記歪センサは、その一部が前記スティック部材における下端部の下端面と重畳する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の電子機器では、前記請求項１のポインティングデバイスを備えているので、請求項１の場合と同様、スティック部材を操作した際にセンサ基板にて最も応力が集中する位置と歪センサとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板に発生する応力を直接的に歪センサに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサを介してスティック部材の操作状態を極めて感度良く検出することができることから、スティック部材を操作して表示部に表示されたカーソル等の移動操作を行う際に、カーソル等の移動操作を良好な操作性をもって且つ正確に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポインティングデバイス及びかかるポインティングデバイスを備えた電子機器としてのノート型パーソナルコンピュータについて、本発明を具体化した実施形態に基づき図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
先ず、本実施形態に係るポインティングデバイスの概略構成について図１乃至図３に基づき説明する。図１はポインティングデバイスを模式的に示す斜視図、図２はポインティングデバイスの模式平面図、図３はポインティングデバイスの側面図である。
【００２０】
図１において、ポインティングデバイス１は、平面視で略正方形状を有するセンサ基板２の略中心位置にスティック部材３を立設することにより構成されている。
【００２１】
ここに、スティック部材３は、角柱状の操作部４と操作部４の下部に連続する正方形状の固定部５とをセラミックスから一体成形することにより構成されている。かかるスティック部材３は、その固定部５を接着剤を介してセンサ基板２に接着することにより固定されている。
【００２２】
また、センサ基板２は、プリント配線が可能で柔軟性を有する絶縁材料から形成されている。かかるセンサ基板２を形成する絶縁材料としては、ガラスエポキシ樹脂が好適であり、その他ホーローメタル基板等の金属板に絶縁膜を形成したものやセラミックス等を使用することができる。センサ基板２の四隅には、後述する補強板３４にネジ固定するための取付孔６が形成されている。
【００２３】
更に、センサ基板２の裏面において、図２及び図３に示すように、４つの歪センサ７Ａ乃至７Ｄが形成されており、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄは長方形状を有している。また、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、図２に示すように、スティック部材３の下端部に形成された固定部５の下端面を構成する４つの各辺が、長方形状の各歪センサ７Ａ乃至７Ｄを略等分するように、配置されている。これより、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄの略半分が固定部５の下端面に重畳されることとなる。
【００２４】
ここに、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、応力により抵抗値が変化する二酸化ルテニウムやカーボンを主体とした抵抗材料から形成されており、かかる抵抗材料を真空蒸着法、スパッタリング法、気相成長法等の膜付着技術によりセンサ基板２に付着形成される。
【００２５】
尚、センサ基板２がガラスエポキシ樹脂から形成され、且つ、歪センサ７Ａ乃至７Ｄがカーボンを主体とする抵抗材料から形成される場合には、歪センサ７Ａ乃至７Ｄをセンサ基板２の耐熱温度以下の温度で形成することができる。歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、導電性インクを使用した印刷技術、フォトリソグラフィやエッチング等による写真製版技術によっても形成することができる。
【００２６】
前記各歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、図２に示すように、スティック部材３を中心として、それぞれ９０度ずれた位置に配置されるように、Ｘ軸上の＋Ｘ側、Ｙ軸上の＋Ｙ側、Ｘ軸上の−Ｘ側、Ｙ軸上の−Ｙ側に、この順で配置されている。また、歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、Ｘ軸又はＹ軸に対して軸対称の形状及び厚さに形成されており、各軸を挟んで対称に発生する歪を相殺可能に構成されている。
【００２７】
また、センサ基板２の上面において、前記各歪センサ７Ａ乃至７Ｄから外側へ離間した位置には、トリミング可能なチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄが形成されている。各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄは、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄから外側へ離間した位置に配置されており、また、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに比して充分厚く形成されていることから、後述するようにスティック部材３を操作した際にセンサ基板２が変形した場合においても、その抵抗値が変化することはない。更に、各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄには、その抵抗領域の一側から他側に向かってレーザ光を照射してトリミング加工を行うことにより切り込み９Ａ乃至９Ｄが形成されている。各切り込み９Ａ乃至９Ｄは、それぞれ各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄの抵抗値を調整するためのものであり、各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄにおいて、切り込み９Ａ乃至９Ｄに対応する部分を除く残りの抵抗領域が有効な抵抗値を発現する抵抗領域となる。
【００２８】
ここに、前記各歪センサ７Ａ乃至７Ｄと各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄは、それぞれ直接接続されており、歪センサ７Ａ乃至７Ｄのそれぞれの抵抗値を、Ｒ（＋Ｘ）、Ｒ（＋Ｙ）、Ｒ（−Ｘ）、Ｒ（−Ｙ）と表し、また、トリミング加工を施した後におけるチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄの抵抗値を、それぞれＲｔｒｍ（＋Ｘ）、Ｒｔｒｍ（＋Ｙ）、Ｒｔｒｍ（−Ｘ）、Ｒｔｒｍ（−Ｙ）と表すと、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄの電気的接続関係は、図４のように表される。
【００２９】
図４は歪センサとチップ抵抗との接続関係を表す説明図であり、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄはブリッジ回路１０に構成されている。
【００３０】
即ち、歪センサ７Ａと歪センサ７Ｂとの間には、５Ｖ等の電源電圧が印加される電源端子１１が接続されており、歪センサ７Ｃと歪センサ７Ｄとの間には、ＧＮＤ端子１２が接続されている。また、チップ抵抗８Ａとチップ抵抗８Ｃとの間には、Ｘ軸出力端子１３が接続されており、チップ抵抗８Ｂとチップ抵抗８Ｄとの間には、Ｙ軸出力端子１４が接続されている。そして、このようなブリッジ回路１０に構成された各歪センサ７Ａ乃至７Ｄ及びチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄにおいて、Ｘ軸上に配置された一対の歪センサ７Ａ・７Ｃ、チップ抵抗８Ａ・８Ｃ、及び、Ｘ軸出力端子１３によりＸ軸における変位量を検出するＸ側トランスデューサ１５Ａを構成し、また、Ｙ軸上に配置された一対の歪センサ７Ｂ・７Ｄ、チップ抵抗８Ｂ・８Ｄ、及び、Ｙ軸出力端子１４によりＹ軸における変位量を検出するＹ側トランスデューサ１５Ｂを構成する。更に、量トランスデューサ１５Ａ、１５Ｂは、双方の出力を組み合わせることにより、Ｚ軸方向の歪量を検出するＺ側トランスデューサを構成する。
【００３１】
前記のように構成されたポインティングデバイス１の動作について図５及び図６に基づき説明する。図５はスティック部材３をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際におけるセンサ基板２の変形状態を模式的に示す説明図、図６はスティック部材３をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際にセンサ基板２に発生する応力分布状態を模式的に示す説明図である。
【００３２】
先ず、図３に示すように、スティック部材３の操作部４に如何なる応力も加えられていない状態においては、各歪センサ７Ａ乃至７ＤはＸ軸及びＹ軸に対して軸対称に配置されていることから（図２参照）、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄの抵抗値に変化はない。従って、ブリッジ回路１０におけるＸ軸出力端子１３（Ｘ側トランスデューサ１５Ａ）及びＹ軸出力端子１４（Ｙ側トランスデューサ１５Ｂ）における信号出力は、所定電圧を維持することになり、後述するノート型パーソナルコンピュータ２０の液晶ディスプレイ２３に表示されるカーソルＫが移動されることはない。
【００３３】
ここで、スティック部材３の操作部４に応力を加えた場合において、センサ基板２に発生する応力分布について、図５及び図６に基づき説明する。図５に示すにように、センサ基板２の両側を固定具１６で固定した状態でスティック部材３の操作部４に対してＸ軸方向の＋Ｘ側に応力が加えられると、センサ基板２は、＋Ｘ側（右側）で下方に撓むと同時に−Ｘ側（左側）で上方に撓む。
【００３４】
このとき、センサ基板２には、スティック部材３の固定部５を中心として図６に示すような応力分布が発生する。図６において、＋Ｘ側に発生する応力分布等高線Ａ（実線で示す）では、最も内側の等高線Ａ１が最も応力が大きいことを示しており、等高線Ａ１から外側の等高線Ａ２、Ａ３にいくに従って応力が小さくなっていく。ここに、等高線Ａ１により区画される大きな応力が発生している領域の中心は、固定部５の下端面と歪センサ７Ａの中央部とが重畳する付近に存在しており、また、各等高線Ａ２、Ａ３も等高線Ａ１により区画される領域を中心として分布している。これよりすれば、歪センサ７Ａは、最も応力が集中する位置に配置されていることとなり、従って、センサ基板２に発生する応力を直接的に歪センサ７Ａに及ぼすことが可能となる。これにより、歪センサ７Ａを介してスティック部材３の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００３５】
また、−Ｘ側に発生する応力分布等高線Ｂ（波線で示す）では、最も内側の等高線Ｂ１が最も応力が大きいことを示しており、等高線Ｂ１から外側の等高線Ｂ２、Ｂ３にいくに従って応力が小さくなっていく。ここに、等高線Ｂ１により区画される大きな応力が発生している領域の中心は、固定部５の下端面と歪センサ７Ｃの中央部とが重畳する付近に存在しており、また、各等高線Ｂ２、Ｂ３も等高線Ｂ１により区画される領域を中心として分布している。これよりすれば、歪センサ７Ｃは、最も応力が集中する位置に配置されていることとなり、従って、センサ基板２に発生する応力を直接的に歪センサ７Ｃに及ぼすことが可能となる。これにより、歪センサ７Ｃを介してスティック部材３の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００３６】
尚、前記においては、スティック部材３をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際にセンサ基板２に発生する応力分布状態について説明したが、スティック部材３を−Ｘ側に操作した場合においても同様の応力分布が発生することは明らかであり、更に、スティック部材３を＋Ｙ側及び−Ｙ側に操作した場合においても同様の応力分布が発生し、大きな応力が発生する領域の中心は、固定部５の下端面と歪センサ７Ｂの中央部とが重畳する付近や固定部５の下端面と歪センサ７Ｄの中央部とが重畳する付近に存在するとともに、応力は外側に分布していくものである。
【００３７】
また、スティック部材３が任意の方向に操作された場合、センサ基板２に発生する応力分布は、＋Ｘ側及び−Ｘ側に発生する応力分布等高線と＋Ｙ側及び−Ｙ側に発生する応力分布等高線とを合わせた等高線で表され、かかる場合においても固定部５の下端面と各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとが重畳する部分に応力が集中するものである。
【００３８】
前記のように、スティック部材３の操作部４に対してＸ軸方向の＋Ｘ側に応力が加えられた場合、Ｘ軸上の＋Ｘ側に存在する歪センサ７Ａに対しては引張り歪が発生して抵抗値が増加し、一方、Ｘ軸上の−Ｘ側に存在する歪センサ７Ｃに対しては圧縮歪が発生して抵抗値が減少する。
【００３９】
また、Ｙ軸上で＋Ｙ側に存在する歪センサ７Ｂにおいては、Ｙ軸を基準として右側（＋Ｘ側）の部分では、引張り歪が発生して抵抗値が増加し、左側（−Ｘ側）の部分では、圧縮歪が発生して抵抗値が減少する。同様に、Ｙ軸上で−Ｙ側に存在する歪センサ７Ｄにおいては、Ｙ軸を基準として右側（＋Ｘ側）の部分では、引張り歪が発生して抵抗値が増加し、左側（−Ｘ側）の部分では、圧縮歪が発生して抵抗値が減少する。このとき、歪センサ７Ｂにおける引張り歪と圧縮歪とはＹ軸に関して対称に発生し、歪センサ７Ｂにおける抵抗値の増加分と減少分は相互に相殺されることから、歪センサ７Ｂ全体としては抵抗値の変化しない。また同様に、歪センサ７Ｄにおける引張り歪と圧縮歪とはＹ軸に関して対称に発生し、歪センサ７Ｄにおける抵抗値の増加分と減少分は相互に相殺されることから、歪センサ７Ｄ全体としては抵抗値の変化しない。
【００４０】
前記のようにスティック部材３の操作部４に対してＸ軸方向の＋Ｘ側に応力が加えられた場合には、Ｘ軸上の歪センサ７Ａと７Ｃの抵抗値がそれぞれ変化することから、その抵抗値の変化の比率に基づいて電源端子１１から印加される電源電圧を分圧した電圧値がＸ軸出力端子１３（Ｘ側トランスデュー１５Ａ）から出力される。また、Ｙ軸上の歪センサ７Ｂと７Ｄにおいては、前記したように抵抗値の変化は発生せず、従って、Ｙ軸出力端子１４（Ｙ側トランスデューサ１５Ｂ）からは、スティック部材３の操作部４が操作されていない場合と同一の所定電圧値が出力される。このようにＸ軸出力端子１３及びＹ軸出力端子１４から出力される電圧値に基づき、後述するノート型パーソナルコンピュータ２０の液晶ディスプレイ２３に表示されるカーソルＫの移動制御が行われる。
【００４１】
尚、各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄは、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄから外側へ離間した位置に配置されており、また、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに比して充分厚く形成されていることから、前記のようにスティック部材３の操作部４を操作した際にセンサ基板２が変形した場合においても、その抵抗値が変化することはなく、従って、Ｘ軸出力端子１３及びＹ軸出力端子１４から出力される電圧値は、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄにおける抵抗値の変化に正確に対応するものである。
【００４２】
続いて、前記のように構成されたポインティングデバイス１を搭載した電子機器について図７乃至図９に基づき説明する。尚、ここでは、電子機器の一例として、ノート型パーソナルコンピュータにつき説明することとする。図７はノート型パーソナルコンピュータの斜視図、図８はノート型パーソナルコンピュータのブロック図、図９はノート型パーソナルコンピュータにおけるキースイッチ配列板に対するポインティングデバイスの取付状態を拡大して示す断面図である。
【００４３】
図７において、ノート型パーソナルコンピュータ２０は、コンピュータ本体２１及びコンピュータ本体２１の一端部（背面部）設けられたヒンジ部２２で開閉可能に軸支された液晶ディスプレイ２３を備えている。コンピュータ本体２１の上面にはキーボード２４が配設されており、かかるキーボード２４には、スイッチ配列板に複数のキースイッチ２５が配列されている。スイッチ配列板を含むキースイッチ２５の構成については後述する。前記ポインティングデバイス１のスティック部材３の操作部４は、キーボード２４に配列された複数のキースイッチ２５の内、「Ｇ」を示すキースイッチ２５と「Ｈ」を示すキースイッチ２５との間に配設されている。
【００４４】
また、コンピュータ本体２１内には、図８に示すように、ＣＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、入出力インターフェース２９等が設けられた回路基板が収納されており、また、記録装置としてハードディスク装置（ＨＤＤ）３０が収納されている。ここに、入出力インターフェース２９は、液晶ディスプレイ２３、キーボード２４、ポインティングデバイス１、及び、ハードディスク装置３０に接続されている。ポインティングデバイス１におけるスティック部材３の操作部４を操作した際に、Ｘ側トランスデューサ１５Ａ及びＹ側トランスデューサ１５Ｂから出力された電圧信号は、入出力インターフェース２９からＣＰＵ２６に入力され、ＣＰＵ２６では、ＲＯＭ２７に記憶されたカーソル移動制御プログラムを実行し、Ｘ側トランスデューサ１５Ａ及びＹ側トランスデューサ１５Ｂから出力された電圧信号に基づいて、液晶ディスプレイ２３に表示されたカーソルＫの移動方向及び移動量を演算するとともに、その演算結果に従って液晶ディスプレイ２３上でカーソルＫを移動させる。尚、Ｘ側トランスデューサ１５Ａ及びＹ側トランスデューサ１５Ｂから出力された電圧信号が所定値以上である場合には、所謂、クリック操作が行われたものとして所定の処理を行う。
【００４５】
次に、ポインティングデバイス１をキーボード２４のスイッチ配列板に取り付ける構成について図９に基づき説明する。図９において、キーボード２４の全面に渡って配設されるキースイッチ板３１の下側にはポインティングデバイス１が取り付けられ、また、キースイッチ配列板３１の上側にはキースイッチ２５が配置されている。
【００４６】
先ず、ポインティングデバイス１の取付構造について説明する。センサ基板２の下面（歪センサ７Ａ乃至７Ｄが形成されている面）には金属製の補強板３２が配置され、ポインティングデバイス１は、補強板３２と共に、補強板３２の取付孔３２Ａ、センサ基板２の取付孔６に挿通されたネジ３３を介して、金属製の取付板３４に取り付けられている。ここに、センサ基板２の上面に形成されたチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄを含む回路パターンは、リード線３７に接続されている。尚、リード線３７は、ＣＰＵ２６等が設けられた回路基板に接続されている。
【００４７】
前記のように、ポインティングデバイス１が取り付けられた取付板３４は、更に、スイッチ配列板３１の上面からネジ３９を締結することにより、スイッチ配列板３１の下側に取り付けられる。かかる状態において、スティック部材３は、図９に示すように、取付板３４の開口３４Ａ及びスイッチ配列板３１の開口３１Ａからスイッチ配列板３１の上面に突出されている。また、スティック部材３の操作部４には、樹脂製キャップ４０が被着されており、更に、樹脂製キャップ４０の上部には、ラバーキャップ４１が被着されている。これにより、スティック部材３の操作部４は、キーボード２４の上方から操作することが可能となる。
【００４８】
次に、スイッチ配列板３１に配設されるキースイッチ２５の構造について概説する。キースイッチ２５は、キートップ４２及びキートップ４２の上下動を案内する一対のリンク部材４３、４４を備えている。リンク部材４３とリンク部材４４とは、軸支部４５を介して相互に回動可能に軸支されている。リンク部材４３の上端は、キートップ４２の下面にて回動可能に係止されるとともに、下端のピン４６はスイッチ配列板３１に一体に形成された摺動係止部４７にて摺動可能に係止され、また、リンク部材４４の上端は、キートップ４２の下面にて摺動可能に係止されるとともに、下端のピン４８は、キースイッチ配列板３１に一体に形成された回動係止部４９にて回動可能に係止されている。このように構成されたキースイッチ２５においては、キートップ４２が、軸支部４５で回動可能に軸支された一対のリンク部材４３、４４を介して支持されているので、キートップ４２の水平状態を維持しながらキー操作を行うことができる。尚、前記したキースイッチ２５の構成は公知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４９】
以上詳細に説明した通り本実施形態に係るポインティングデバイス１では、センサ基板２に形成される歪センサ７Ａ乃至７Ｄが、スティック部材３における固定部５の下端面と重畳する位置に設けられているので、スティック部材３の操作部４を操作した際にセンサ基板２にて最も応力が集中する位置と各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板２に発生する応力を直接的に各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄを介してスティック部材３の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００５０】
また、前記ポインティングデバイス１においては、トリミング可能なチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄが各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに直列接続されているので、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに抵抗値のばらつきが存在している場合においても、各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄをトリミングすることにより、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄの抵抗値のばらつきに起因するオフセット電圧のばらつきを解消することができる。
【００５１】
更に、前記ポインティングデバイス１を搭載したノート型パーソナルコンピュータ２０では、前記したように、スティック部材３を操作した際にセンサ基板２にて最も応力が集中する位置と各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板２に発生する応力を直接的に各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄを介してスティック部材３の操作状態を極めて感度良く検出することができることから、スティック部材３を操作して液晶ディスプレイ２３に表示されたカーソルＫの移動操作を行う際に、カーソルＫの移動操作を良好な操作性をもって且つ正確に行うことができる。
【００５２】
尚、前記実施形態は本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１のポインティングデバイスでは、一対の各歪センサの一部が前記下端部の下端面と重畳する位置に設けられているので、スティック部材を操作した際にセンサ基板にて最も応力が集中する位置と歪センサとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板に発生する応力を直接的に歪センサに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサを介してスティック部材の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００５４】
また、請求項２に係るポインティングデバイスでは、トリミング可能なチップ抵抗が歪センサに直列接続されているので、歪センサに抵抗値のばらつきが存在している場合においても、チップ抵抗をトリミングすることにより、歪センサの抵抗値のばらつきに起因するオフセット電圧のばらつきを解消することができる。
【００５５】
更に、請求項３に係る電子機器では、前記請求項１のポインティングデバイスを備えているので、請求項１の場合と同様、スティック部材を操作した際にセンサ基板にて最も応力が集中する位置と歪センサとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板に発生する応力を直接的に歪センサに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサを介してスティック部材の操作状態を極めて感度良く検出することができることから、スティック部材を操作して表示部に表示されたカーソル等の移動操作を行う際に、カーソル等の移動操作を良好な操作性をもって且つ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポインティングデバイスを模式的に示す斜視図である。
【図２】ポインティングデバイスの模式平面図である。
【図３】ポインティングデバイスの側面図である。
【図４】歪センサとチップ抵抗との接続関係を表す説明図である。
【図５】スティック部材をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際におけるセンサ基板の変形状態を模式的に示す説明図である。
【図６】スティック部材をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際にセンサ基板２に発生する応力分布状態を模式的に示す説明図である。
【図７】ノート型パーソナルコンピュータの斜視図である。
【図８】ノート型パーソナルコンピュータのブロック図である。
【図９】ノート型パーソナルコンピュータにおけるキースイッチ配列板に対するポインティングデバイスの取付状態を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１ ポインティングデバイス
２ センサ基板
３ スティック部材
４ 操作部
５ 固定部
７Ａ乃至７Ｄ 歪センサ
８Ａ乃至８Ｄ チップ抵抗
２０ ノート型パーソナルコンピュータ
２１ コンピュータ本体
２３ 液晶ディスプレイ
２４ キーボード
２５ キースイッチ
Ａ、Ｂ 応力分布等高線
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等の電子機器におけるディスプレイ上でポインタやカーソルを任意の位置に移動操作するポインティングデバイスに関し、特に、ポインティングデバイスに付設されるスティック部材の操作状態を感度良く検出することが可能なポインティングデバイス及びポインティングデバイスを備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デスクトップ型のコンピュータのように机上に設置して使用されるコンピュータ等では、机上にてスペースの余裕があるのが一般的であることから、パッド上でマウスを移動させることによりディスプレイ上に表示されるカーソルやポインタの移動操作を行っている。
【０００３】
これに対して、ノート型パーソナルコンピュータ等のように携帯して使用される小型の電子機器では、マウスを使用するスペース的余裕がないことが多いことから、ディスプレイ上に表示されるカーソルやポインタを移動させるについて、小型電子機器に付設されるキーボード上にポインティングデバイスを配設し、かかるポインティングのスティック部材を指で操作することにより、ディスプレイ上でカーソル等の移動操作を行っている。
【０００４】
この種のポインティングデバイスについては、従来より各種のデバイスが提案されており、例えば、特開平７−１７４６４６号公報や特開平８−８７３７５号公報に記載されたポインティングデバイスがある。
【０００５】
特開平７−１７４６４６号公報には、弾性板上に操作部を立設するとともに、操作部の周囲にて４つの固定部と操作部とを結ぶ線の直交する対称位置にそれぞれ４つの歪抵抗検出素子を設け、操作部に指で力を加えることにより弾性板を変形させた際に、各歪抵抗検出素子に発生する抵抗値の変化に基づき操作部に加えられた力を検出するように構成したポインティングデバイスが記載されている。
【０００６】
また、特開平８−８７３７５号公報には、上面にスティック部を形成するとともに、下面にてスティック部の周囲で互いに９０度ずつずれた位置に４つの歪ゲージを形成した基板を、スティック部及び各歪ゲージがベースの凹部に対向するようにベースにネジ固定し、スティック部の操作時に各歪ゲージに発生する抵抗値の変化に基づき、スティック部の先端部の変位方向及び変位量を検出するように構成したポインティングデバイスが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように構成されたポインティングデバイスは、操作部やスティック部を指で操作した場合、その操作に対応して弾性板や基板が変形することに基づき歪抵抗検出素子や歪ゲージの抵抗値が変化し、かかる抵抗値の変化から操作部やスティック部の操作状態（変位方向及び変位量）を検出してディスプレイ上でカーソルやポインタの移動制御を行うことができるものである。
【０００８】
しかしながら、前記ポインティングデバイスの操作部やスティック部を操作し、操作部、スティック部材の変位量と歪抵抗検出素子、歪ゲージにおける抵抗値の変化量との関係を調べてみると、操作部、スティック部の変位量に比べて歪抵抗検出素子、歪ゲージにおける抵抗値の変化が小さく、この点で、検出感度がまだまだ低いものである。
【０００９】
これは、操作部やスティック部の変位量を検出するについて、弾性板や基板を変形させることにより、歪抵抗検出素子や歪ゲージを間接的に変形させて抵抗値の変化を検出するというポインティングデバイスの構成上の制約があり、また、前記特開平７−１７４６４６号公報に記載されたポインティングデバイスにおいて、弾性体に設けられた４つの歪抵抗検出素子と操作部との配置関係に着目すると、各歪抵抗検出素子は、操作部の下端部から離間した位置に配設されており、同様に、前記特開平８−８７３７５号公報に記載されたポインティングデバイスにおいても、基板に形成された４つの歪ゲージとスティック部との配置関係に着目すると、各歪ゲージはスティック部の下端部から離間された位置に配設されていることに起因しているものと考えられる。
【００１０】
そこで、本発明者等は、前記の問題について鋭意検討し、操作部やスティック部を操作した際に操作部やスティック部を中心として弾性板や基板に発生する応力分布を測定した結果、操作部やスティック部における下端部の近傍位置に応力が集中することを発見し、本発明をなすに至ったものである。
【００１１】
即ち、本発明は、前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、ポインティングデバイスに付設されるスティック部材の操作状態を感度良く検出することが可能なポインティングデバイス及びポインティングデバイスを備えた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】
前記目的を達成するため請求項１に係るポインティングデバイスは、センサ基板と、前記センサ基板に立設されたスティック部材と、前記センサ基板に設けられ、前記スティック部材の操作状態を検出する少なくとも一対の歪センサを備え、前記歪センサは、その一部が前記スティック部材における下端部の下端面と重畳する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
前記請求項１のポインティングデバイスでは、一対の各歪センサの一部が前記下端部の下端面と重畳する位置に設けられているので、スティック部材を操作した際にセンサ基板にて最も応力が集中する位置と歪センサとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板に発生する応力を直接的に歪センサに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサを介してスティック部材の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００１４】
また、請求項２に係るポインティングデバイスは、請求項１のポインティングデバイスにおいて、前記歪センサに直列接続されるとともに、トリミング可能なチップ抵抗が前記センサ基板に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２のポインティングデバイスでは、トリミング可能なチップ抵抗が歪センサに直列接続されているので、歪センサに抵抗値のばらつきが存在している場合においても、チップ抵抗をトリミングすることにより、歪センサの抵抗値のばらつきに起因するオフセット電圧のばらつきを解消することができる。
【００１６】
更に、請求項３に係る電子機器は、キーボードが配設された本体部と、本体部の一側端で開閉可能に配設された表示部と、本体部のキーボードに配設されるとともに表示部に表示されるカーソル等の移動操作を行うポインティングデバイスとを備えた電子機器であって、前記ポインティングデバイスは、センサ基板と、前記センサ基板に立設されたスティック部材と、前記センサ基板に設けられ、前記スティック部材の操作状態を検出する少なくとも一対の歪センサを備え、前記歪センサは、その一部が前記スティック部材における下端部の下端面と重畳する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の電子機器では、前記請求項１のポインティングデバイスを備えているので、請求項１の場合と同様、スティック部材を操作した際にセンサ基板にて最も応力が集中する位置と歪センサとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板に発生する応力を直接的に歪センサに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサを介してスティック部材の操作状態を極めて感度良く検出することができることから、スティック部材を操作して表示部に表示されたカーソル等の移動操作を行う際に、カーソル等の移動操作を良好な操作性をもって且つ正確に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポインティングデバイス及びかかるポインティングデバイスを備えた電子機器としてのノート型パーソナルコンピュータについて、本発明を具体化した実施形態に基づき図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
先ず、本実施形態に係るポインティングデバイスの概略構成について図１乃至図３に基づき説明する。図１はポインティングデバイスを模式的に示す斜視図、図２はポインティングデバイスの模式平面図、図３はポインティングデバイスの側面図である。
【００２０】
図１において、ポインティングデバイス１は、平面視で略正方形状を有するセンサ基板２の略中心位置にスティック部材３を立設することにより構成されている。
【００２１】
ここに、スティック部材３は、角柱状の操作部４と操作部４の下部に連続する正方形状の固定部５とをセラミックスから一体成形することにより構成されている。かかるスティック部材３は、その固定部５を接着剤を介してセンサ基板２に接着することにより固定されている。
【００２２】
また、センサ基板２は、プリント配線が可能で柔軟性を有する絶縁材料から形成されている。かかるセンサ基板２を形成する絶縁材料としては、ガラスエポキシ樹脂が好適であり、その他ホーローメタル基板等の金属板に絶縁膜を形成したものやセラミックス等を使用することができる。センサ基板２の四隅には、後述する補強板３４にネジ固定するための取付孔６が形成されている。
【００２３】
更に、センサ基板２の裏面において、図２及び図３に示すように、４つの歪センサ７Ａ乃至７Ｄが形成されており、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄは長方形状を有している。また、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、図２に示すように、スティック部材３の下端部に形成された固定部５の下端面を構成する４つの各辺が、長方形状の各歪センサ７Ａ乃至７Ｄを略等分するように、配置されている。これより、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄの略半分が固定部５の下端面に重畳されることとなる。
【００２４】
ここに、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、応力により抵抗値が変化する二酸化ルテニウムやカーボンを主体とした抵抗材料から形成されており、かかる抵抗材料を真空蒸着法、スパッタリング法、気相成長法等の膜付着技術によりセンサ基板２に付着形成される。
【００２５】
尚、センサ基板２がガラスエポキシ樹脂から形成され、且つ、歪センサ７Ａ乃至７Ｄがカーボンを主体とする抵抗材料から形成される場合には、歪センサ７Ａ乃至７Ｄをセンサ基板２の耐熱温度以下の温度で形成することができる。歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、導電性インクを使用した印刷技術、フォトリソグラフィやエッチング等による写真製版技術によっても形成することができる。
【００２６】
前記各歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、図２に示すように、スティック部材３を中心として、それぞれ９０度ずれた位置に配置されるように、Ｘ軸上の＋Ｘ側、Ｙ軸上の＋Ｙ側、Ｘ軸上の−Ｘ側、Ｙ軸上の−Ｙ側に、この順で配置されている。また、歪センサ７Ａ乃至７Ｄは、Ｘ軸又はＹ軸に対して軸対称の形状及び厚さに形成されており、各軸を挟んで対称に発生する歪を相殺可能に構成されている。
【００２７】
また、センサ基板２の上面において、前記各歪センサ７Ａ乃至７Ｄから外側へ離間した位置には、トリミング可能なチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄが形成されている。各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄは、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄから外側へ離間した位置に配置されており、また、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに比して充分厚く形成されていることから、後述するようにスティック部材３を操作した際にセンサ基板２が変形した場合においても、その抵抗値が変化することはない。更に、各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄには、その抵抗領域の一側から他側に向かってレーザ光を照射してトリミング加工を行うことにより切り込み９Ａ乃至９Ｄが形成されている。各切り込み９Ａ乃至９Ｄは、それぞれ各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄの抵抗値を調整するためのものであり、各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄにおいて、切り込み９Ａ乃至９Ｄに対応する部分を除く残りの抵抗領域が有効な抵抗値を発現する抵抗領域となる。
【００２８】
ここに、前記各歪センサ７Ａ乃至７Ｄと各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄは、それぞれ直接接続されており、歪センサ７Ａ乃至７Ｄのそれぞれの抵抗値を、Ｒ（＋Ｘ）、Ｒ（＋Ｙ）、Ｒ（−Ｘ）、Ｒ（−Ｙ）と表し、また、トリミング加工を施した後におけるチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄの抵抗値を、それぞれＲｔｒｍ（＋Ｘ）、Ｒｔｒｍ（＋Ｙ）、Ｒｔｒｍ（−Ｘ）、Ｒｔｒｍ（−Ｙ）と表すと、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄの電気的接続関係は、図４のように表される。
【００２９】
図４は歪センサとチップ抵抗との接続関係を表す説明図であり、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄはブリッジ回路１０に構成されている。
【００３０】
即ち、歪センサ７Ａと歪センサ７Ｂとの間には、５Ｖ等の電源電圧が印加される電源端子１１が接続されており、歪センサ７Ｃと歪センサ７Ｄとの間には、ＧＮＤ端子１２が接続されている。また、チップ抵抗８Ａとチップ抵抗８Ｃとの間には、Ｘ軸出力端子１３が接続されており、チップ抵抗８Ｂとチップ抵抗８Ｄとの間には、Ｙ軸出力端子１４が接続されている。そして、このようなブリッジ回路１０に構成された各歪センサ７Ａ乃至７Ｄ及びチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄにおいて、Ｘ軸上に配置された一対の歪センサ７Ａ・７Ｃ、チップ抵抗８Ａ・８Ｃ、及び、Ｘ軸出力端子１３によりＸ軸における変位量を検出するＸ側トランスデューサ１５Ａを構成し、また、Ｙ軸上に配置された一対の歪センサ７Ｂ・７Ｄ、チップ抵抗８Ｂ・８Ｄ、及び、Ｙ軸出力端子１４によりＹ軸における変位量を検出するＹ側トランスデューサ１５Ｂを構成する。更に、量トランスデューサ１５Ａ、１５Ｂは、双方の出力を組み合わせることにより、Ｚ軸方向の歪量を検出するＺ側トランスデューサを構成する。
【００３１】
前記のように構成されたポインティングデバイス１の動作について図５及び図６に基づき説明する。図５はスティック部材３をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際におけるセンサ基板２の変形状態を模式的に示す説明図、図６はスティック部材３をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際にセンサ基板２に発生する応力分布状態を模式的に示す説明図である。
【００３２】
先ず、図３に示すように、スティック部材３の操作部４に如何なる応力も加えられていない状態においては、各歪センサ７Ａ乃至７ＤはＸ軸及びＹ軸に対して軸対称に配置されていることから（図２参照）、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄの抵抗値に変化はない。従って、ブリッジ回路１０におけるＸ軸出力端子１３（Ｘ側トランスデューサ１５Ａ）及びＹ軸出力端子１４（Ｙ側トランスデューサ１５Ｂ）における信号出力は、所定電圧を維持することになり、後述するノート型パーソナルコンピュータ２０の液晶ディスプレイ２３に表示されるカーソルＫが移動されることはない。
【００３３】
ここで、スティック部材３の操作部４に応力を加えた場合において、センサ基板２に発生する応力分布について、図５及び図６に基づき説明する。図５に示すにように、センサ基板２の両側を固定具１６で固定した状態でスティック部材３の操作部４に対してＸ軸方向の＋Ｘ側に応力が加えられると、センサ基板２は、＋Ｘ側（右側）で下方に撓むと同時に−Ｘ側（左側）で上方に撓む。
【００３４】
このとき、センサ基板２には、スティック部材３の固定部５を中心として図６に示すような応力分布が発生する。図６において、＋Ｘ側に発生する応力分布等高線Ａ（実線で示す）では、最も内側の等高線Ａ１が最も応力が大きいことを示しており、等高線Ａ１から外側の等高線Ａ２、Ａ３にいくに従って応力が小さくなっていく。ここに、等高線Ａ１により区画される大きな応力が発生している領域の中心は、固定部５の下端面と歪センサ７Ａの中央部とが重畳する付近に存在しており、また、各等高線Ａ２、Ａ３も等高線Ａ１により区画される領域を中心として分布している。これよりすれば、歪センサ７Ａは、最も応力が集中する位置に配置されていることとなり、従って、センサ基板２に発生する応力を直接的に歪センサ７Ａに及ぼすことが可能となる。これにより、歪センサ７Ａを介してスティック部材３の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００３５】
また、−Ｘ側に発生する応力分布等高線Ｂ（波線で示す）では、最も内側の等高線Ｂ１が最も応力が大きいことを示しており、等高線Ｂ１から外側の等高線Ｂ２、Ｂ３にいくに従って応力が小さくなっていく。ここに、等高線Ｂ１により区画される大きな応力が発生している領域の中心は、固定部５の下端面と歪センサ７Ｃの中央部とが重畳する付近に存在しており、また、各等高線Ｂ２、Ｂ３も等高線Ｂ１により区画される領域を中心として分布している。これよりすれば、歪センサ７Ｃは、最も応力が集中する位置に配置されていることとなり、従って、センサ基板２に発生する応力を直接的に歪センサ７Ｃに及ぼすことが可能となる。これにより、歪センサ７Ｃを介してスティック部材３の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００３６】
尚、前記においては、スティック部材３をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際にセンサ基板２に発生する応力分布状態について説明したが、スティック部材３を−Ｘ側に操作した場合においても同様の応力分布が発生することは明らかであり、更に、スティック部材３を＋Ｙ側及び−Ｙ側に操作した場合においても同様の応力分布が発生し、大きな応力が発生する領域の中心は、固定部５の下端面と歪センサ７Ｂの中央部とが重畳する付近や固定部５の下端面と歪センサ７Ｄの中央部とが重畳する付近に存在するとともに、応力は外側に分布していくものである。
【００３７】
また、スティック部材３が任意の方向に操作された場合、センサ基板２に発生する応力分布は、＋Ｘ側及び−Ｘ側に発生する応力分布等高線と＋Ｙ側及び−Ｙ側に発生する応力分布等高線とを合わせた等高線で表され、かかる場合においても固定部５の下端面と各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとが重畳する部分に応力が集中するものである。
【００３８】
前記のように、スティック部材３の操作部４に対してＸ軸方向の＋Ｘ側に応力が加えられた場合、Ｘ軸上の＋Ｘ側に存在する歪センサ７Ａに対しては引張り歪が発生して抵抗値が増加し、一方、Ｘ軸上の−Ｘ側に存在する歪センサ７Ｃに対しては圧縮歪が発生して抵抗値が減少する。
【００３９】
また、Ｙ軸上で＋Ｙ側に存在する歪センサ７Ｂにおいては、Ｙ軸を基準として右側（＋Ｘ側）の部分では、引張り歪が発生して抵抗値が増加し、左側（−Ｘ側）の部分では、圧縮歪が発生して抵抗値が減少する。同様に、Ｙ軸上で−Ｙ側に存在する歪センサ７Ｄにおいては、Ｙ軸を基準として右側（＋Ｘ側）の部分では、引張り歪が発生して抵抗値が増加し、左側（−Ｘ側）の部分では、圧縮歪が発生して抵抗値が減少する。このとき、歪センサ７Ｂにおける引張り歪と圧縮歪とはＹ軸に関して対称に発生し、歪センサ７Ｂにおける抵抗値の増加分と減少分は相互に相殺されることから、歪センサ７Ｂ全体としては抵抗値の変化しない。また同様に、歪センサ７Ｄにおける引張り歪と圧縮歪とはＹ軸に関して対称に発生し、歪センサ７Ｄにおける抵抗値の増加分と減少分は相互に相殺されることから、歪センサ７Ｄ全体としては抵抗値の変化しない。
【００４０】
前記のようにスティック部材３の操作部４に対してＸ軸方向の＋Ｘ側に応力が加えられた場合には、Ｘ軸上の歪センサ７Ａと７Ｃの抵抗値がそれぞれ変化することから、その抵抗値の変化の比率に基づいて電源端子１１から印加される電源電圧を分圧した電圧値がＸ軸出力端子１３（Ｘ側トランスデュー１５Ａ）から出力される。また、Ｙ軸上の歪センサ７Ｂと７Ｄにおいては、前記したように抵抗値の変化は発生せず、従って、Ｙ軸出力端子１４（Ｙ側トランスデューサ１５Ｂ）からは、スティック部材３の操作部４が操作されていない場合と同一の所定電圧値が出力される。このようにＸ軸出力端子１３及びＹ軸出力端子１４から出力される電圧値に基づき、後述するノート型パーソナルコンピュータ２０の液晶ディスプレイ２３に表示されるカーソルＫの移動制御が行われる。
【００４１】
尚、各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄは、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄから外側へ離間した位置に配置されており、また、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに比して充分厚く形成されていることから、前記のようにスティック部材３の操作部４を操作した際にセンサ基板２が変形した場合においても、その抵抗値が変化することはなく、従って、Ｘ軸出力端子１３及びＹ軸出力端子１４から出力される電圧値は、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄにおける抵抗値の変化に正確に対応するものである。
【００４２】
続いて、前記のように構成されたポインティングデバイス１を搭載した電子機器について図７乃至図９に基づき説明する。尚、ここでは、電子機器の一例として、ノート型パーソナルコンピュータにつき説明することとする。図７はノート型パーソナルコンピュータの斜視図、図８はノート型パーソナルコンピュータのブロック図、図９はノート型パーソナルコンピュータにおけるキースイッチ配列板に対するポインティングデバイスの取付状態を拡大して示す断面図である。
【００４３】
図７において、ノート型パーソナルコンピュータ２０は、コンピュータ本体２１及びコンピュータ本体２１の一端部（背面部）設けられたヒンジ部２２で開閉可能に軸支された液晶ディスプレイ２３を備えている。コンピュータ本体２１の上面にはキーボード２４が配設されており、かかるキーボード２４には、スイッチ配列板に複数のキースイッチ２５が配列されている。スイッチ配列板を含むキースイッチ２５の構成については後述する。前記ポインティングデバイス１のスティック部材３の操作部４は、キーボード２４に配列された複数のキースイッチ２５の内、「Ｇ」を示すキースイッチ２５と「Ｈ」を示すキースイッチ２５との間に配設されている。
【００４４】
また、コンピュータ本体２１内には、図８に示すように、ＣＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、入出力インターフェース２９等が設けられた回路基板が収納されており、また、記録装置としてハードディスク装置（ＨＤＤ）３０が収納されている。ここに、入出力インターフェース２９は、液晶ディスプレイ２３、キーボード２４、ポインティングデバイス１、及び、ハードディスク装置３０に接続されている。ポインティングデバイス１におけるスティック部材３の操作部４を操作した際に、Ｘ側トランスデューサ１５Ａ及びＹ側トランスデューサ１５Ｂから出力された電圧信号は、入出力インターフェース２９からＣＰＵ２６に入力され、ＣＰＵ２６では、ＲＯＭ２７に記憶されたカーソル移動制御プログラムを実行し、Ｘ側トランスデューサ１５Ａ及びＹ側トランスデューサ１５Ｂから出力された電圧信号に基づいて、液晶ディスプレイ２３に表示されたカーソルＫの移動方向及び移動量を演算するとともに、その演算結果に従って液晶ディスプレイ２３上でカーソルＫを移動させる。尚、Ｘ側トランスデューサ１５Ａ及びＹ側トランスデューサ１５Ｂから出力された電圧信号が所定値以上である場合には、所謂、クリック操作が行われたものとして所定の処理を行う。
【００４５】
次に、ポインティングデバイス１をキーボード２４のスイッチ配列板に取り付ける構成について図９に基づき説明する。図９において、キーボード２４の全面に渡って配設されるキースイッチ板３１の下側にはポインティングデバイス１が取り付けられ、また、キースイッチ配列板３１の上側にはキースイッチ２５が配置されている。
【００４６】
先ず、ポインティングデバイス１の取付構造について説明する。センサ基板２の下面（歪センサ７Ａ乃至７Ｄが形成されている面）には金属製の補強板３２が配置され、ポインティングデバイス１は、補強板３２と共に、補強板３２の取付孔３２Ａ、センサ基板２の取付孔６に挿通されたネジ３３を介して、金属製の取付板３４に取り付けられている。ここに、センサ基板２の上面に形成されたチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄを含む回路パターンは、リード線３７に接続されている。尚、リード線３７は、ＣＰＵ２６等が設けられた回路基板に接続されている。
【００４７】
前記のように、ポインティングデバイス１が取り付けられた取付板３４は、更に、スイッチ配列板３１の上面からネジ３９を締結することにより、スイッチ配列板３１の下側に取り付けられる。かかる状態において、スティック部材３は、図９に示すように、取付板３４の開口３４Ａ及びスイッチ配列板３１の開口３１Ａからスイッチ配列板３１の上面に突出されている。また、スティック部材３の操作部４には、樹脂製キャップ４０が被着されており、更に、樹脂製キャップ４０の上部には、ラバーキャップ４１が被着されている。これにより、スティック部材３の操作部４は、キーボード２４の上方から操作することが可能となる。
【００４８】
次に、スイッチ配列板３１に配設されるキースイッチ２５の構造について概説する。キースイッチ２５は、キートップ４２及びキートップ４２の上下動を案内する一対のリンク部材４３、４４を備えている。リンク部材４３とリンク部材４４とは、軸支部４５を介して相互に回動可能に軸支されている。リンク部材４３の上端は、キートップ４２の下面にて回動可能に係止されるとともに、下端のピン４６はスイッチ配列板３１に一体に形成された摺動係止部４７にて摺動可能に係止され、また、リンク部材４４の上端は、キートップ４２の下面にて摺動可能に係止されるとともに、下端のピン４８は、キースイッチ配列板３１に一体に形成された回動係止部４９にて回動可能に係止されている。このように構成されたキースイッチ２５においては、キートップ４２が、軸支部４５で回動可能に軸支された一対のリンク部材４３、４４を介して支持されているので、キートップ４２の水平状態を維持しながらキー操作を行うことができる。尚、前記したキースイッチ２５の構成は公知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４９】
以上詳細に説明した通り本実施形態に係るポインティングデバイス１では、センサ基板２に形成される歪センサ７Ａ乃至７Ｄが、スティック部材３における固定部５の下端面と重畳する位置に設けられているので、スティック部材３の操作部４を操作した際にセンサ基板２にて最も応力が集中する位置と各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板２に発生する応力を直接的に各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄを介してスティック部材３の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００５０】
また、前記ポインティングデバイス１においては、トリミング可能なチップ抵抗８Ａ乃至８Ｄが各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに直列接続されているので、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに抵抗値のばらつきが存在している場合においても、各チップ抵抗８Ａ乃至８Ｄをトリミングすることにより、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄの抵抗値のばらつきに起因するオフセット電圧のばらつきを解消することができる。
【００５１】
更に、前記ポインティングデバイス１を搭載したノート型パーソナルコンピュータ２０では、前記したように、スティック部材３を操作した際にセンサ基板２にて最も応力が集中する位置と各歪センサ７Ａ乃至７Ｄとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板２に発生する応力を直接的に各歪センサ７Ａ乃至７Ｄに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサ７Ａ乃至７Ｄを介してスティック部材３の操作状態を極めて感度良く検出することができることから、スティック部材３を操作して液晶ディスプレイ２３に表示されたカーソルＫの移動操作を行う際に、カーソルＫの移動操作を良好な操作性をもって且つ正確に行うことができる。
【００５２】
尚、前記実施形態は本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１のポインティングデバイスでは、一対の各歪センサの一部が前記下端部の下端面と重畳する位置に設けられているので、スティック部材を操作した際にセンサ基板にて最も応力が集中する位置と歪センサとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板に発生する応力を直接的に歪センサに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサを介してスティック部材の操作状態を極めて感度良く検出することができるものである。
【００５４】
また、請求項２に係るポインティングデバイスでは、トリミング可能なチップ抵抗が歪センサに直列接続されているので、歪センサに抵抗値のばらつきが存在している場合においても、チップ抵抗をトリミングすることにより、歪センサの抵抗値のばらつきに起因するオフセット電圧のばらつきを解消することができる。
【００５５】
更に、請求項３に係る電子機器では、前記請求項１のポインティングデバイスを備えているので、請求項１の場合と同様、スティック部材を操作した際にセンサ基板にて最も応力が集中する位置と歪センサとがオーバーラップすることとなり、従って、センサ基板に発生する応力を直接的に歪センサに及ぼすことが可能となる。これにより、各歪センサを介してスティック部材の操作状態を極めて感度良く検出することができることから、スティック部材を操作して表示部に表示されたカーソル等の移動操作を行う際に、カーソル等の移動操作を良好な操作性をもって且つ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポインティングデバイスを模式的に示す斜視図である。
【図２】ポインティングデバイスの模式平面図である。
【図３】ポインティングデバイスの側面図である。
【図４】歪センサとチップ抵抗との接続関係を表す説明図である。
【図５】スティック部材をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際におけるセンサ基板の変形状態を模式的に示す説明図である。
【図６】スティック部材をＸ軸方向の＋Ｘ側に操作した際にセンサ基板２に発生する応力分布状態を模式的に示す説明図である。
【図７】ノート型パーソナルコンピュータの斜視図である。
【図８】ノート型パーソナルコンピュータのブロック図である。
【図９】ノート型パーソナルコンピュータにおけるキースイッチ配列板に対するポインティングデバイスの取付状態を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１ ポインティングデバイス
２ センサ基板
３ スティック部材
４ 操作部
５ 固定部
７Ａ乃至７Ｄ 歪センサ
８Ａ乃至８Ｄ チップ抵抗
２０ ノート型パーソナルコンピュータ
２１ コンピュータ本体
２３ 液晶ディスプレイ
２４ キーボード
２５ キースイッチ
Ａ、Ｂ 応力分布等高線
Claims (3)
- センサ基板と、
前記センサ基板に立設されたスティック部材と、
前記センサ基板に設けられ、前記スティック部材の操作状態を検出する少なくとも一対の歪センサを備え、
前記歪センサは、その一部が前記スティック部材における下端部の下端面と重畳する位置に設けられていることを特徴とするポインティングデバイス。 - 前記歪センサに直列接続されるとともに、トリミング可能なチップ抵抗が前記センサ基板に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポインティングデバイス。
- キーボードが配設された本体部と、本体部の一側端で開閉可能に配設された表示部と、本体部のキーボードに配設されるとともに表示部に表示されるカーソル等の移動操作を行うポインティングデバイスとを備えた電子機器であって、
前記ポインティングデバイスは、
センサ基板と、
前記センサ基板に立設されたスティック部材と、
前記センサ基板に設けられ、前記スティック部材の操作状態を検出する少なくとも一対の歪センサを備え、
前記歪センサは、その一部が前記スティック部材における下端部の下端面と重畳する位置に設けられていることを特徴とする電子機器。
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