JP2006119893A

JP2006119893A - 入力装置

Info

Publication number: JP2006119893A
Application number: JP2004306917A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Tanitsu; 信夫谷津
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11
Also published as: US7583254B2; US20060087494A1

Abstract

【課題】操作時に発生する加速度に応じて入力信号を生成、送出する入力装置に関し、電池交換などのメンテナンスが不要な入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、本体に働く加速度を検出し、検出した加速度に応じた検出信号を出力する入力手段を有する入力装置において、本体に働く加速度に応じて発電を行なう発電手段と、発電手段で発電された電力を蓄える蓄電手段と、発電手段で発電された電力又は蓄電手段に蓄えられた電力により入力手段を駆動する電源を生成する電源生成手段とを有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は入力装置に係り、特に、操作時に発生する加速度に応じて入力信号を生成、送出する入力装置に関する。

コンピュータは、各種入力デバイスにより入力、あるいは、操作を行なっている。入力デバイスとしては、キーボードやマウスが一般的である。このうちマウスは、本体を机上で移動させることにより、ディスプレイ装置に表示されたポインタを移動させる。

近年、大型のディスプレイ装置が普及するにつれて、コンピュータを離れた位置から操作したいという要求がある。また、この場合、入力を中空で行ないたいという要求がある。このため、３次元入力が可能な入力装置が提案されている。

３次元入力が可能な入力装置は、ジャイロ及び加速度センサなどを内蔵しており、ジャイロにより装置本体の角速度を測定し、加速度センサにより装置本体の加速度を測定することにより、装置本体の中空での動きに応じた検出データを生成し、検出データを無線などによりコンピュータに送信することにより、入力を可能としている（特許文献１参照）。

また、マウスなどの入力装置では、コンピュータを離れた位置から操作する場合、マウスとコンピュータとの間の配線が長くなり、操作性、取り回しなどが悪くなるので、無線でデータを送信する必要があった。このように無線でデータを送信する入力装置では、内部回路を駆動するために電源を内蔵する必要があった。従来、内蔵される電源は、電池などであった。

電池駆動の場合、電池が消耗したときには、交換が必要となる。使用頻度が多い、あるいは、使用時間が長い場合には、使用中に電池交換が必要となる場合もある。このため、装置のメンテナンスが煩雑になるなどの課題があった。

電池交換を不要とするために、発電機及び二次電池を内蔵した無線マウス装置があった（特許文献２参照）。このような無線マウス装置では、位置を検出するためのボールの回転により発電機を駆動して二次電池に蓄電する構成とされていた。このため、それ程大きな電力を発生することができなかった。

また、リモコン装置などにでも電池交換を不要とするために、発電機を内蔵したリモコン装置が提案されている（特許文献３参照）。このリモコン装置は、ユーザがリングを回転する操作を行なうことにより、発電及び制御コマンドを送信する構成とされていた。

特開２００２−１３２４４０号公報特開平６−５９８１０号公報特開２００１−１２５７２２号公報

しかるに、従来の無線式入力装置は、一般に電池により駆動されていたため、電池が消耗した場合には、電池交換が必要となる。使用頻度が多い、あるいは、使用時間が長い場合には、使用中に電池交換が必要となる場合もある。このため、装置のメンテナンスが煩雑になるなどの課題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、電池交換などのメンテナンスが不要な入力装置を提供することを目的とする。

本発明は、本体に働く加速度を検出し、検出した加速度に応じた検出信号を出力する入力手段を有する入力装置において、本体に働く加速度に応じて発電を行なう発電手段と、発電手段で発電された電力を蓄える蓄電手段と、発電手段で発電された電力又は蓄電手段に蓄えられた電力により入力手段を駆動する電源を生成する電源生成手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、本体に働く加速度に応じて発電を行なう発電手段と、発電手段で発電された電力を蓄える蓄電手段と、発電手段で発電された電力又は蓄電手段に蓄えられた電力により入力手段を駆動する電源を生成する電源生成手段とを有することにより、装置本体に働く加速度に応じて電力が発生させ、蓄電することができるため、比較的多くの電力を得ることができ、電池交換なく、装置を駆動させることができ、また、操作動作に応じて電力が生成されるため、使用頻度、あるいは、長時間使用によらず、装置を駆動させることができ、したがって、メンテナンスが不要となるなどの特長を有する。

〔第１実施例〕
〔システム構成〕
図１は本発明の第１実施例のシステム構成図を示す。

本実施例のシステム１は、入力装置１０、通信ユニット２０、接続ケーブル３０、コンピュータ装置４０、接続ケーブル５０、ディスプレイ６０から構成されている。

入力装置１０は、装置本体を空間で３次元方向に動かすことにより、ディスプレイ６０の表示面に表示されるポインタＰの動きを制御する。例えば、入力装置１０を矢印Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１方向に動かすことにより、ディスプレイ６０の画面上で、ポインタＰをそれに対応する矢印ｘ１、ｙ１方向に移動させるための座標データを生成し、通信ユニット２０に向けて無線送信する。また、スイッチ類の操作により操作情報である入力データを生成し、通信ユニット２０に向けて無線送信する。

通信ユニット２０は、無線ＬＡＮユニット、ポイントツーポイント接続が可能な無線通信システムから構成されており、入力装置１０から送出された座標データ及び入力データを受信する。通信ユニット２０は、接続ケーブル３０を介してコンピュータ装置４０に接続されている。通信ユニット２０とコンピュータ装置４０とは、例えば、ＵＳＢインタフェースにより接続されている。通信ユニット２０は、受信した座標データ及び入力データを、接続ケーブル３０を通してコンピュータ装置４０に送信する。

コンピュータ装置４０は、接続ケーブル５０を介してディスプレイ６０に接続されている。コンピュータ装置４０は、通信ユニット２０から供給される座標データに基づいてディスプレイ６０に表示されるポインタＰの位置を移動させる。また、コンピュータ装置４０は、通信ユニット２０から供給される入力データに基づいてアイコンを選択したり、プログラムを実行したりする。ディスプレイ６０は、例えば、ＣＲＴやＬＣＤなどから構成されており、コンピュータ装置４０から供給される表示データに応じた画面を表示する。

〔入力装置１０〕
次に入力装置１０について説明を行なう。

図２は入力装置１０の断面図、図３は入力装置１０のブロック構成図を示す。

本実施例の入力装置１０は、座標検出手段１１１、入力手段１１２、処理手段１１３、通信手段１１４、電源生成手段１１５、蓄電手段１１６、発電手段１１７から構成され、ケース１１８、上カバー１１９、下カバー１２０により構成される収容部に収容される。

座標検出手段１１１は、ジャイロや加速度センサから構成されており、回路基板ＰＣ１上に搭載され、操作者の動きに応じた検出信号を出力する。例えば、ジャイロの場合には、装置本体の回転角度を検出し、検出した回転角度に応じた検出信号を出力する。また、加速度センサの場合には、装置本体に働く加速度を検出し、検出した加速度に応じた検出信号を出力する。

入力手段１１２は、スイッチ、ポインティングデバイスなどから構成されており、回路基板ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４上に搭載されており、スイッチ操作に応じた入力信号を生成する。例えば、スイッチがオンのときには、ハイレベル、スイッチがオフのときには、ローレベルとなるような入力信号を出力する。

処理手段１１３は、回路基板ＰＣ４上に搭載されており、座標検出手段１１１から供給される検出信号から座標データを生成するとともに、入力手段１１２からの入力信号から入力データを生成する。処理手段１１３で生成された座標データ及び入力データは、通信手段１１４に供給される。

通信手段１１４は、回路基板ＰＣ２上に搭載されており、処理手段１１３から供給された座標データ及び入力データに基づいて搬送波を変調、増幅して、通信ユニット２０に向けて無線送信する。

電源生成手段１１５は、例えば、スイッチングレギュレータ、シリーズレギュレータ、或いは、定電圧回路などの電源回路から構成されており、回路基板ＰＣ４上に搭載されており、蓄電手段１１６に蓄えられた電力から、座標検出手段１１１、入力手段１１２、処理手段１１３、通信手段１１４を駆動するための駆動電圧を生成する。

蓄電手段１１６は、ケース１１８内に収納されており、電解コンデンサ、又は、電気二重層コンデンサ、又は、リチウムイオン電池などの二次電池から構成されており、発電手段１１５で発電された電力を蓄積するとともに、蓄積された電力を電源生成手段１１５に供給する。

〔発電手段１１７〕
図４は発電手段１１７の組立斜視図、図５は発電手段１１７の断面図、図６は発電手段１１７の分解斜視図を示す。

発電手段１１７は、装置本体に働く加速度に応じて発電を行い、蓄電手段１１６に電力を蓄積するものであり、回転錘１２１、増速歯車機構１２２、弾み車１２３、発電機１２４、図示されていない整流平滑回路１２５から構成されている。

回転錘１３１は、略半円形状の金属板から構成され、円形状としたときの中心となる部分が回転軸１４１を中心に回転自在に保持されており、装置に働く加速度に応じて回転する。なお、回転錘１３１の形状は、半円形状に限定されるものではなく、回転軸１４１から偏移した位置に重心があるような構成であればよい。

増速歯車機構１２２は、第１歯車１５１ａ、第２歯車１５１ｂ、第３歯車１５１ｃ、第４歯車１５１ｄから構成されている。第１歯車１５１ａは、回転軸１４１に固定されており、回転錘１３１の回転に応じて回転される。第２歯車１５１ｂは、段歯車から構成されており、回転軸１４２に固定され、小歯車が第１歯車１５１ａに噛合しており、第１歯車１５１ａの回転を増速する。第３歯車１５１ｃは、段歯車から構成されており、回転軸１４３に固定され、小歯車が第２歯車１５１ｂの大歯車に噛合しており、第２歯車１５１ｂの回転を増速する。第４歯車１５１ｄは、回転軸１４４に固定され、第３歯車１５１ｄの大歯車に噛合しており、第３歯車１５１ｃの回転を増速して、回転軸１４４を回転させる。

増速歯車機構１２２により回転軸１４１の回転が増速された回転軸１４４に伝達される。回転軸１４１、１４２、１４３は、保持板１６１と保持板１６２との間に保持されている。保持板１６１と保持板１６２とは、スペーサ１７１を介して所定の間隔に保持されている。スペーサ１７１は、矢印Ｚ１方向側の端部がネジ孔とされており、保持板１６１を挟んで、ネジ１８１がネジ止めされることにより、保持板１６１に保持されている。また、スペーサ１７１は、矢印Ｚ２方向側の端部がネジとされており、保持板１６２を挟んで、スペーサ１７２の矢印Ｚ１方向側端部に形成されたネジ孔に螺入されることにより、保持板１６２が保持されている。

弾み車１２３は、発電機１２４の入力軸１４４に固定されており、発電機１２４の入力軸１４４の回転を維持する。

発電機１２４は、保持板１６３を挟んでネジ１９１を螺入することにより、保持板１６３に固定されている。保持板１６２と保持板１６３とは、スペーサ１７２により所定の間隔に保持されている。スペーサ１７２は、矢印Ｚ１方向側の端部がネジ孔とされており、保持板１６２を挟んで、スペーサ１７１の矢印Ｚ２方向側の端部に形成されたネジが螺入され、保持板１６２に保持される。また、スペーサ１７２は、矢印Ｚ２方向側の端部がネジとされており、保持板１６３を挟んで、ネジをナット２０１に螺入させることにより、保持板１６３に保持される。

発電機１２４は、例えば、入力軸１４４の回転に応じてロータに巻回された巻線が回転し、周囲に配置された永久磁石により発生する磁束と鎖交することにより巻線に起電力が発生し、巻線に発生した起電力により発電が行なわれる。発電機１２４で発電された電力は、整流平滑回路１２５に供給される。

整流平滑回路１２５は、発電機１２４から供給された電圧を整流、平滑化して直流電圧として出力する。整流平滑回路１２５で整流平滑化された直流電圧は、蓄電手段１１６に印加される。整流平滑回路１２５から供給された直流電圧によって蓄電手段１１６に電力を蓄積する。

〔第１変形例〕
図７は発電機１２４の変形例の斜視図を示す。同図中、図３〜図６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本変形例の発電機２２４は、磁石２３１、ヨーク２３２、コイル２３３から構成されている。

磁石２３１は、発電機２２４の入力回転軸１４４に、回転軸１４４に直交する方向に磁束が発生するように回転軸１１４を軸として回転可能に固定されている。ヨーク２３２は、高透磁率の磁性板を積層した構成とされており、その平面形状は略四角形となるように形成され、さらに、その一つの辺の一部が欠落した形状とされている。ヨーク２３２は、欠落した部分の端面２３２ａ、２３２ｂで磁石２３１を挟むように配置されており、磁石２３１の磁束により磁気回路が構成される。コイル２３３は、ヨーク２３２に巻回されており、その両端にヨーク２３２を貫通しており、回転する磁石２３１によって発生する磁束の変化に応じた電圧が発生する。コイル２３３の両端は、整流平滑回路１２５に接続されており、コイル２３３に発生した電圧は、整流平滑回路１２５により整流平滑化され、蓄電手段１１６に電力を蓄積させる。

〔第２変形例〕
図８は発電手段１１７の変形例の組立斜視図、図９は発電手段１１７の変形例の断面図、図１０は発電手段１１７の変形例の分解斜視図を示す。同図中、図３乃至図６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例の発電手段３１７は、回転軸１４１と増速歯車機構１２２を構成する第１歯車１５１ａとの間にワンウェイクラッチ機構３２１を設けた構成とされている。ワンウェイクラッチ機構３２１は、回転軸１４１の回転が増速歯車機構１２２の第１歯車１５１ａの回転より速いときには回転軸１４１の回転を第１歯車１５１ａに伝達し、回転軸１４１の回転が増速歯車機構１２２の第１歯車５１ａの回転より遅くなると、回転軸１４１の回転が第１歯車１５１ａに対して空回りして、回転軸１４１の回転が第１歯車１５１ａに伝達されないように働く。これによって、弾み車１２３の回転が回転錘１２１の回転に左右されることがなくなり、安定して回転を行なうことができる。

〔第３変形例〕
図１１は発電手段１１７の他の変形例の組立斜視図、図１２は発電手段１１７の他の変形例の断面図、図１３は発電手段１１７の他の変形例の分解斜視図を示す。同図中、図３、図４、図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例の発電手段４１７は、増速歯車機構１２２を構成する第４歯車５１ｄと発電機１２４の入力軸である回転軸１４４との間にワンウェイクラッチ機構４２１を設けた構成とされている。ワンウェイクラッチ機構４２１は、増速歯車機構１２２の第４歯車１５１ｄの回転が回転軸１４４の回転より速いときには第４歯車１５１ｄの回転を回転軸１４４に伝達し、増速歯車機構１２２の第４歯車１５１ｄの回転が回転軸１４４の回転より遅くなると、第４歯車１５１ｄが回転軸１４４に対して空回りして、第４歯車１５１ｄの回転が回転軸１４４に伝達されないように働く。これによって、弾み車１２３の回転が回転錘１２１の回転に左右されることがなくなり、安定して回転を行なうことができる。

本発明の一実施例のシステム構成図である。入力装置１０の断面図である。入力装置１０のブロック構成図である。発電手段１１７の組立斜視図である。発電手段１１７の断面図である。発電手段１１７の分解斜視図である。発電機１２４の変形例の斜視図である。発電手段１１７の変形例の組立斜視図である。発電手段１１７の変形例の断面図である。発電手段１１７の変形例の分解斜視図である。発電手段１１７の他の変形例の組立斜視図である。発電手段１１７の他の変形例の断面図である。発電手段１１７の他の変形例の分解斜視図である。

符号の説明

１システム
１０入力装置、２０通信ユニット、３０、５０接続ケーブル
４０コンピュータ装置、６０ディスプレイ
１１１座標入力手段、１１２入力手段、１１３処理手段、１１４通信手段
１１５電源生成手段、１１６蓄電手段、１１７発電手段、１１８ケース
１１９上カバー、１２０下カバー
１２１回転錘、１２２増速歯車機構、１２３弾み車、１２４発電機
１２５整流平滑回路

Claims

本体に働く加速度を検出し、検出した加速度に応じた検出信号を出力する入力手段を有する入力装置において、
前記本体に働く加速度に応じて発電を行なう発電手段と、
前記発電手段で発電された電力を蓄える蓄電手段と、
前記発電手段で発電された電力又は前記蓄電手段に蓄えられた電力により前記入力手段を駆動する電源を生成する電源生成手段とを有することを特徴とする入力装置。
前記発電手段は、前記加速度に応じて回転する回転錘と、
前記回転錘の回転軸に接続され、前記回転錘の回転数を増速させた回転数で出力軸を回転させる増速歯車機構と、
前記増速歯車機構の前記出力軸に接続され、前記出力軸の回転に応じて発電を行なう発電機とを有することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
前記発電手段は、前記回転錘の回転力に応じて回転され、前記増速歯車機構の入力軸の回転を維持する弾み車と、
前記回転錘の回転速度が前記弾み車の回転速度より速いときには、前記回転錘から前記弾み車に回転力を伝達し、前記回転錘の回転速度が前記弾み車の回転速度より遅くなったときには、前記回転錘から前記弾み車への回転力の伝達を解除する伝達手段とを有することを特徴とする請求項２記載の入力装置。
前記発電手段は、前記増速歯車機構の出力軸の回転力に応じて回転され、前記発電機の入力軸の回転を維持する弾み車と、
前記増速歯車機構の回転速度が前記弾み車の回転速度より速いときには、前記増速歯車機構から前記弾み車に回転力を伝達し、前記増速歯車機構の回転速度が前記弾み車の回転速度より遅くなったときには、前記増速歯車機構から前記弾み車への回転力の伝達を解除する伝達手段とを有することを特徴とする請求項２記載の入力装置。
前記発電手段は、前記増速歯車機構の出力軸の回転に応じて回転する磁石と、
両端面が前記磁石を挟んで対向して設けられ、前記磁石からの磁束により閉じた磁気回路を構成する磁性材と、
前記磁性材に巻回されて、前記磁性材を貫通する磁束に応じた電力を取り出すコイルとを有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載の入力装置。
前記入力手段は、前記検出信号を無線送信する無線送信手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の入力装置。
前記入力手段は、３次元方向の動きを検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の入力装置。
前記電源生成手段は、前記蓄電手段からの電圧を所定の電圧に昇圧する昇圧回路を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の入力装置。