JP2008052375A - ポインティングデバイス - Google Patents

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Satoshi Sakurai
聡 桜井
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信夫 谷津
Takuya Uchiyama
卓也 内山
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Abstract

【課題】小型化、耐久性、操作性、位置決め精度が高いポインティングデバイスを提供する。
【解決手段】可動部材10、可動部材10をx軸、y軸方向に沿って移動自在に案内する案内機構を構成する支持部材30,x軸スライダ35A及びy軸スライダ35B、可動部材10と共に移動すると共にz軸方向に移動自在に設けられた操作部材20、x軸及びy軸を含む平面に沿って配置されると共に押下された操作部材20との係合により弾性変形するように形成された押下板60、弾性変形した押下板60による押下により電気的接続状態が変化するスイッチ90等から構成されるポインティングデバイスとした。
【選択図】図1

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ、車、ゲーム機器、携帯端末、テレビ等の各種電子機器に適用されるポインティングデバイスに関する。
特許文献1〜6等に、2次元平面内でポイントを自在の移動させることができるポインティングデバイスや、移動させたポイントを選択できる選択スイッチを備えたポインティングデバイスが開示されている。
上記のポインティングデバイスにおいては、各種電子機器に適用する際に、小型化、耐久性、操作性、ポイントの位置決め精度が高い等の各種性能が要求されている。
特開2001−255995号公報 特開2000−311052号公報 特開2003−178653号公報 特開2004−62447号公報 特開2001−331267号公報 特開2006−153670号公報
ところで、上記したようなポインティングデバイスのうち、操作部が可動式のものは、操作部を案内機構で案内したときに発生するガタツキによりポイントの位置決め精度が低くなるという問題がある。
また、ポイント選択用のスイッチを摺動接点により形成すると、耐久性が低くなるという問題もある。
さらに、ポイント選択用のスイッチを移動する操作部分に設けると、配線の引き回しが必要となり、小型化が難しい。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、小型化、耐久性、操作性、ポイントの位置決め精度が高いポインティングデバイスを提供することにある。
本発明に係るポインティングデバイスは、可動部材と、前記可動部材を第1軸線及び第2軸線の方向に移動自在に案内する案内機構と、前記可動部材と共に移動すると共に押下方向に移動自在に設けられた操作部材と、押下された前記操作部材との係合により弾性変形するように設けられた押下板と、弾性変形した前記押下板による押下により電気的接続状態が変化するスイッチと、を有することを特徴としている。
この構成によれば、第1軸線及び第2軸線により画定される平面内において操作部材を所望の位置に位置決めし、操作部材を操作して押下すると、操作部材は可動部材に対して押下方向に移動して押下板と係合する。これにより、押下板が弾性変形すると、押下板がスイッチを押下し、スイッチの電気的接続状態が変化する。これにより、操作部材で指定した平面内の位置が確定する。
上記構成において、前記案内機構に対する前記可動部材の前記第1軸線及び第2軸線の方向のがたつきを防止するために、前記可動部材をそれぞれ前記第1軸線及び第2軸線の一方向に付勢する第1付勢部材及び第2付勢部材を有する、ことを特徴としている。
上記構成において、前記案内機構は、前記第1軸線の方向に移動自在に案内されていると共に、前記可動部材を前記第2軸線の方向に案内する案内溝を備える第1スライダと、前記第2軸線の方向に移動自在に案内されていると共に、前記可動部材を前記第1軸線の方向に案内する案内溝を有する第2スライダと、前記第1スライダ部材の案内溝と前記可動部材との間のがたつきを防止するために、前記可動部材を前記第1軸線の一方向に付勢する第1付勢部材と、前記第2スライダ部材の案内溝と前記可動部材との間のがたつきを防止するために、前記可動部材を前記第2軸線の一方向に付勢する第2付勢部材と、を有する、構成を採用できる。
上記構成において、前記操作部材は、前記可動部材に前記押下方向に沿って形成された案内孔に嵌合する軸部を有する、構成を採用できる。
上記構成において、前記操作部材は、前記軸部の先端部に鍔状に形成されて前記押下板上を摺動する摺動部を有する、構成を採用できる。
上記構成において、前記押下板は、所定のベース面上に形成された複数の支持突起により弾性変形可能に支持されている、構成を採用できる。
上記構成において、前記押下板は、前記操作部材が摺動する摺動部と、弾性変形しやすいように梁状に形成されて前記摺動部を前記第1及び第2スライダを支持する支持部材に連結する連結梁部とを有する、構成を採用できる。
上記構成において、前記スイッチは、前記第1軸線及び第2軸線を含む平面に沿って配置された基板に実装されている、構成を採用できる。
上記構成において、前記支持部材は、前記基板上に設けられている、構成を採用できる。
上記構成において、前記押下板は、前記スイッチに対向する対向面に前記スイッチと係合する係合突起を備える、構成を採用できる。
上記構成において、前記第1付勢部材及び第2付勢部材は、前記可動部材と前記案内溝の間に配置される板ばねを含む、構成を採用できる。
上記構成において、前記操作部材は、前記可動部材への嵌合により前記軸部の回りの回転が規制されている、構成を採用できる。
本発明によれば、小型化、耐久性、操作性、ポイントの位置決め精度が高いポインティングデバイスが提供される。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1ないし図4は本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスを示す図であって、図1はポインティングデバイスの外観斜視図、図2はポインティングデバイスの上面図、図3は図2(b)におけるA−A線方向の断面図、及び、図4はポインティングデバイスの分解斜視図である。
このポインティングデバイスは、図1ないし図4に示すように、可動部材10、操作部材20、支持部材30、x軸スライダ35A、y軸スライダ35B、案内ロッド42A,42B、第1付勢部材及び第2付勢部材としての板ばね50A,50B、支持部材30に支持された押下板60、各種電子部品が実装されていると共に支持部材30がその主面に固定される基板80、位置検出器500A,500B、基板80に実装されたスイッチ90等から構成される。尚、支持部材30、案内ロッド42A,42B、x軸スライダ35A、y軸スライダ35B等により案内機構が構成されている。
可動部材10は、樹脂材料等により形成され、図4に示すように、x軸スライダ35Aの後述する案内溝36に嵌まるボトム部10a、y軸スライダ35Bの後述する案内溝36に嵌まるトップ部10b、押下方向としてのz軸方向に沿って形成されてボトム部10a及びトップ部10bを貫通する案内孔11等を備えている。
案内孔11は、操作部材20の後述する軸部22が嵌合挿入され、操作部材20をz軸方向(押下方向)に移動自在に案内する。また、案内孔11は、その断面形状が楕円等の非円形状に形成されている。
操作部材20は、ポインティングデバイスにおいてx軸及びy軸で構成される平面内でポインティング操作すると共にポインティングしたポイントを選択(確定)するために押下操作するのに用いられる。この操作部材20は、図1,図4等に示すように、可動部材10の上面から突出する突出部21、可動部材10の案内孔11に挿入される軸部22、軸部22の先端部に鍔状に形成されて押下板60上を摺動する摺動部23等を備える。
摺動部23は、鍔状に形成されることにより、摺動部23との接触面積が拡大するので、操作部材20が押下操作された際に、その押下力が押下板60へ安定して伝達される。
軸部22は、その断面形状が可動部材10の案内孔11の断面形状と合致するように形成されている。これにより、操作部材20は、軸部22の周りの回転が規制され、押下力を押下板60へ安定して伝達することができる。
支持部材30は、例えば、樹脂で一体的に形成され、図4等に示すように、矩形状の外形を有し、平板状のベース面37、ベース面37の外周部の隣接する2辺に突出して形成された周壁部30w、周壁部30wに対向するようにベース面37の一隅部に突出して形成された支持柱部33c、周壁部30wの内壁面にそれぞれ一体的に形成された支持レール33A,33B、ベース面37の中心部に形成された円形状の開口部38、ベース面37上であって開口部38の中心軸線に関して対称な4箇所に突出して形成された円筒形状の支持突起34、基板80上に載置される底面39等を備える。
支持柱部33cは、押下板60が操作部材20の摺動部23から押下力を受けた際に押下板60が撓む(弾性変形する)ように、押下板60の底面の四隅を支持する。
開口部38は、弾性変形した押下板60が基板80に実装されたスイッチ90と係合(接触)して押下する動作を確保するために設けられている。
案内ロッド42A,42Bは、例えば、金属、樹脂等の材料で形成され、図1、図2及び図4に示すように、一端部がそれぞれ支持部材30の周壁部33wに形成された貫通孔に挿入されて支持されると共に、他端部が支持部材30の支持柱部33cに形成された貫通孔に挿入されて支持されている。この案内ロッド42A,42Bは、x軸スライダ35A、y軸スライダ35Bにそれぞれ形成された貫通孔35hに挿入されて、x軸スライダ35A、y軸スライダ35Bをそれぞれx軸(第1軸線)方向及びy軸(第2軸線)方向に移動自在に案内する。
x軸スライダ35Aは、樹脂等により形成され、図1、図2及び図4に示すように、可動部材10を案内するy軸方向に案内する案内溝36、一端部の2箇所に同一軸線上に形成された案内ロッド42Aが挿入される貫通孔35h、他端部に突出して形成されて支持部材30の支持レール33Aに係合して支持レール33A上を摺動する係合突起35f等を備える。
y軸スライダ35Bは、樹脂等によりx軸スライダ35Aと同一形状に形成され、図1、図2及び図4に示すように、可動部材10を案内するx軸方向に案内する案内溝36、一端部の2箇所に同一軸線上に形成された案内ロッド42Bが挿入される貫通孔35h、他端部に突出して形成されて支持部材30の支持レール33Bに係合して支持レール33B上を摺動する係合突起35f等を備える。
板ばね50A,50Bは、スチール等の材料で形成され、図4に示すように、長手方向の途中で屈曲されており、一端部がそれぞれ可動部材10のボトム部10a,トップ部10bにそれぞれ形成された差込部に差し込まれることにより、片持ち梁状に支持される。この板ばね50A,50Bは、可動部材10のボトム部10a,トップ部10bがx軸スライダ35A,y軸スライダ35Bの案内溝36にそれぞれ嵌め込まれた状態で、案内溝36の一側面を押圧することにより、可動部材10をx軸の一方向及びy軸の一方向に常時付勢する。これにより、案内溝36にそれぞれ嵌め込まれた状態の可動部材10のガタツキが吸収される。
押下板60は、樹脂等の材料で形成されており、図4に示すように、外形が矩形状の板材からなる。この押下板60は、操作部材20の摺動部23を摺動自在に支持すると共に、操作部材20の摺動部23から受ける押下力により弾性変形し、押下板60に対向配置されるスイッチ90の可動部90aを押下する。
基板80は、例えば、プリント配線板で形成され、図4に示すように、矩形状の外形を有し、後述するスイッチ90がその主面の略中心部に実装されると共に、後述する2つの磁電変換素子501が主面の周縁部の近傍に実装されている。また、基板80の主面には、その他各種の電子部品も実装されている。
スイッチ90は、図3、図4等に示すように、基板80に固定されていると共に、その上部に可動部90aを備えている。可動部90aは、図示しないばね等の弾性部材により上向きに付勢されており、これを押下する力が加わると、本体部に没入してスイッチ90の電気的接続状態が変化する。例えば、可動部90aが突出した状態では、スイッチ90は電気的に開放状態にあり、可動部90aが押下されると、電気的に閉じた状態となる。
位置検出器500A,500Bは、磁電変換素子501、永久磁石502、ヨーク503、それぞれx軸スライダ35Aとy軸スライダ35Bに固定されたホルダ504等から構成される。尚、位置検出器500A,500Bの詳細な構造は、特開2006−153670号公報に開示されている。
磁電変換素子501は、図1、図2及び図4に示すように、基板80上の所定位置にそれぞれ実装されており、ホルダ504内に挿入されている。
ホルダ504は、図1及び図4に示すように、x軸スライダ35A及びy軸スライダ35Bの一端部にそれぞれ連結されており、永久磁石502及びヨーク503を互いに対向させた状態で保持する。
永久磁石502は、たとえば、くさび形状に形成され、x軸スライダ35A、y軸スライダ35Bの移動により、磁電変換素子501との距離が変化する。磁電変換素子501と永久磁石502との距離が変化すると、磁電変換素子501が検出する磁束密度が変化し、磁電変換素子501の出力する電気信号が変化する。磁電変換素子501の出力は、x軸スライダ35A、y軸スライダ35Bの位置に応じて変化するので、操作部材20のx軸方向の位置及びy軸方向の位置を検出することができる。
次に、上記したポインティングデバイスの押下操作時の動作について図5を参照して説明する。尚、図5(a),(b)は図2におけるB−B線方向の要部構成の断面図である。
操作部材20は、図5(a)に示すように、ユーザによるポインティング操作により、可動部材10と共に押下板60上を移動し、ユーザの望むポイントに位置決めされる。このとき、可動部材10は、上記したように、板ばね50A,50Bによりx軸の一方向及びy軸の一方向にそれぞれ付勢されてがたつきが除去されているので、x軸及びy軸により画定される平面内において精度良く位置決めされる。
また、操作部材20が操作(押下)されていない状態では、押下板60は変形しておらず、押下板60とスイッチ90の可動部90aとは離隔している。
図5(b)に示すように、ユーザの操作により操作部材20へ押下力Fが加わると、操作部材20は、図示しない可動部材10の案内孔11によりz軸方向(押下方向)案内されながら、その摺動部23により押下板60を押圧する。これにより、押下板60は、撓んでスイッチ90の可動部90aを押下する。この結果、スイッチ90の電気的接続状態が変化して、ユーザの望むポイントの選択が可能となる。
本実施形態によれば、スイッチ90は押下式のスイッチなので、摺動接点を用いたスイッチと比べて格段に耐久性が高い。また、操作部材20とスイッチとの間を電気的に接続する必要がないので、配線も不要である。さらに、操作部材20に押下力を加えない状態では、押下板60と操作部材20の摺動部23との間の摺動抵抗も非常に小さいので、指等により操作する際の操作性がよい。
尚、本実施形態では、操作部材20の摺動部23が常に押下板60と接触している構造の場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、例えば、摺動部23をばね等の弾性部材により上方に向けて付勢して操作部材20の摺動部23と押下板60とを離隔させ、ユーザにより押下力が加わったときのみ操作部材20が押下板60に係合する構造とすることも可能である。
図6及び図7は、本発明の他の実施形態を示す図であって、図6は操作部材、押下板及び支持部材を示す斜視図、図7はポインティングデバイスの要部の断面図である。尚、上記実施形態と同一構成部分については同一の符号を使用している。
本実施形態のポインティングデバイスは、操作部材120の構造のみ上記実施形態と異なり、その他の構成は同一である。
操作部材120は、突出部121、軸部122及び軸部122の先端面で形成されて押下板60上を摺動する摺動部123を備えている。すなわち、操作部材120は、上記した鍔状の摺動部を備えていない。このような構造を採用した場合であっても、摺動部123の面積、すなわち、軸部122の直径を適切に設定すれば、良好な操作性が得られる。
図8ないし図11は、本発明のさらに他の実施形態に係るポインティングデバイスを示す図であって、図8は支持部材及び押下板の外観斜視図、図9は支持部材及び押下板の上面図及び底面図、図10は図9(a)のC−C線方向の断面図、及び、図11はポインティングデバイスの動作を説明するための断面図である。尚、図8ないし図11において、上記した実施形態と同一構成部分には同一の符号を使用している。また、本実施形態に係るポインティングデバイスは、上記した実施形態に係るポインティングデバイスにおける支持部材及び押下板の構造が異なり、それ以外の構成は同一である。
支持部材130は、図8に示すように、矩形状の外形を有すると共に樹脂等の材料で一体的に形成され、互いに隣接する2辺に形成された周壁部133w、これら周壁部133wに対向する支持柱部133c、支持柱部133cと各周壁部133wの端部とを連結する連結部133d、周壁部133wの内壁面にそれぞれ一体的に形成された支持レール33A,33B等から構成される。
支持レール33A,33Bは、それぞれ上記したX軸スライダ35A,y軸スライダ35Bに形成された係合突起35fを摺動自在に支持する。
周壁部133w及び支持柱部133cは、上記した案内ロッド42A,42Bの両端部を支持する。
押下板160は、樹脂等の材料により支持部材130に一体的に形成されている。この押下板160は、図8ないし図10に示すように、略矩形状の押下部162と、押下部162の各隅部から梁状に延びて終端部が周壁部133w又は連結部133dに連結支持された4つの連結梁部161と、スイッチ90と対向する下面側に形成されてスイッチ90の可動部90aと係合する係合突起165とを有する。
連結梁部161は、押下部162と比べて剛性が低く形成されており、押下部162に押下力が加わると、撓むように形成されている。連結梁部161が撓むと、押下部162が押下方向に移動する。
次に、上記構成のポインティングデバイスの押下操作時の動作について図11を参照して説明する。尚、図11(a),(b)は図9におけるC−C線方向の要部構成の断面図である。
操作部材20が操作(押下)されていない状態では、図11(a)に示すように、押下板160の係合突起165とスイッチ90の可動部90aとは離隔している。
図11(b)に示すように、ユーザの操作により操作部材20へ押下力Fが加わると、操作部材20は、図示しない可動部材10の案内孔11によりz軸方向(押下方向)案内されながら、その摺動部23により押下板160の押下部162を押圧する。これにより、押下板160の各連結梁部161は撓み、押下部162全体が下方に移動する。そして、押下部162の係合突起165がスイッチ90の可動部90aを押下し、スイッチ90の電気的接続状態が変化する。この結果、ユーザの望むポイントの選択が可能となる。
本実施形態によれば、押下板160に弾性変形しやすい連結梁部161を形成し、押下力が加わった際に、主に連結梁部161が弾性変形するようにすることにより、より確実にスイッチ90が押下される。
また、本実施形態によれば、支持部材130と押下板160とを一体的に形成しているので、組み立て工数を削減でき、製造コストを低減できる。
尚、支持部材130と押下板160とは、射出成形により一体成形できるが、例えば、別々の部品を接着剤等を用いて連結することも可能である。
上記実施形態では、第1付勢部材及び第2付勢部材として板ばね50A,50Bを用いた場合について説明したが、これ以外にも付勢力を発揮できる部材であれば適用可能である。
本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスの外観斜視図である。 ポインティングデバイスの上面図である。 図2におけるA−A線方向の断面図である。 ポインティングデバイスの分解斜視図である。 ポインティングデバイスの動作を説明するための断面図であって、(a)は押下操作していない状態、(b)は押下操作した状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るポインティングデバイスの操作部材、押下板及び支持部材を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るポインティングデバイスの断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るポインティングデバイスの支持部材及び押下板の構造を示す斜視図である。 (a)は支持部材及び押下板の上面図であり、(b)は支持部材及び押下板の底面図である。 支持部材及び押下板の断面図である。 ポインティングデバイスの動作を説明するための断面図であって、(a)は押下操作していない状態、(b)は押下操作した状態を示す図である。
符号の説明
10…可動部材
20…操作部材
21…突出部
22…軸部
23…摺動部
30…支持部材
33A,33B…支持レール
34…支持突起
35A…x軸スライダ
35B…y軸スライダ
35f…係合突起
35h…貫通孔
36…案内溝
37…ベース面
38…開口部
42A,42B…案内ロッド
60…押下板
80…基板
130…支持部材
160…押下板
161…連結梁部
162…押下部
165…係合突起

Claims (12)

  1. 可動部材と、
    前記可動部材を互いに直交する第1軸線及び第2軸線の方向に移動自在に案内する案内機構と、
    前記可動部材と共に移動すると共に押下方向に移動自在に設けられた操作部材と、
    押下された前記操作部材との係合により弾性変形するように設けられた押下板と、
    弾性変形した前記押下板による押下により電気的接続状態が変化するスイッチと、
    を有するポインティングデバイス。
  2. 前記案内機構に対する前記可動部材の前記第1軸線及び第2軸線の方向のがたつきを防止するために、前記可動部材をそれぞれ前記第1軸線及び第2軸線の一方向に付勢する第1付勢部材及び第2付勢部材を有する、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。
  3. 前記案内機構は、前記第1軸線の方向に移動自在に案内されていると共に、前記可動部材を前記第2軸線の方向に案内する案内溝を備える第1スライダと、
    前記第2軸線の方向に移動自在に案内されていると共に、前記可動部材を前記第1軸線の方向に案内する案内溝を有する第2スライダと、を有し、
    前記第1付勢部材は、前記可動部材を前記第1軸線の一方向に付勢し、
    前記第2付勢部材は、前記可動部材を前記第2軸線の一方向に付勢する、
    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。
  4. 前記操作部材は、前記可動部材に前記押下方向に沿って形成された案内孔に嵌合する軸部を有する、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のポインティングデバイス。
  5. 前記操作部材は、前記軸部の先端部に鍔状に形成されて前記押下板上を摺動する摺動部を有する、ことを特徴とする請求項4に記載のポインティングデバイス。
  6. 前記押下板は、所定のベース面上に形成された複数の支持突起により弾性変形可能に支持されている、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のポインティングデバイス。
  7. 前記押下板は、前記操作部材が摺動する摺動部と、弾性変形しやすいように梁状に形成されて前記摺動部を前記第1及び第2スライダを支持する支持部材に連結する連結梁部とを有する、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のポインティングデバイス。
  8. 前記スイッチは、前記第1軸線及び第2軸線を含む平面に沿って配置された基板に実装されている、ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のポインティングデバイス。
  9. 前記支持部材は、前記基板上に設けられていることを特徴とする請求項8に記載のポインティングデバイス。
  10. 前記押下板は、前記スイッチに対向する対向面に前記スイッチと係合する係合突起を備えること特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載のポインティングデバイス。
  11. 前記第1付勢部材及び第2付勢部材は、前記可動部材と前記案内溝の間に配置される板ばねを含む、ことを特徴とする請求項2ないし10のいずれかに記載のポインティングデバイス。
  12. 前記操作部材は、前記可動部材への嵌合によりその軸部回りの回転が規制されている、ことを特徴とする請求項4ないし11のいずれかに記載のポインティングデバイス。
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