JP2008234496A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチを不要とし、部品数を削減してかつ耐久性を向上させた入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置の平面内の移動検出手段、あるいは入力装置が平面から離れたことを検出するための手段として、３軸の加速度センサを使用した。また、スイッチの機能を入力装置の形状と加速度センサで代替えした。
【選択図】図１

Description

本発明は、パソコン等の装置におけるいわゆるマウスと呼ばれる位置情報等の入力装置に関するものである。
本発明に関連する特許は、以下の特許文献１に示されている。
特願２００３−１６１３９０

本発明の背景技術はMEMS（マイクロエレクトロメカニックスシステム）と呼ばれる 技術を利用した小型で安価な加速度センサの技術である。

特許文献１の発明においては、入力装置が平面から離れたことを検出するための接触センサが必要であった。また、クリック等の操作を行うためのスイッチが必要であり、部品点数が増加するという問題があった。また、スイッチあるいは接触センサの機械的部分により耐久性が低下するという問題があった。

本発明においては、３軸の加速度センサを使用して、平面内だけでなく平面に垂直な上下方向（Z軸方向）の移動を検出できるように構成し、接触センサを不要とした。また、入力装置の底面に傾斜部を設け、傾斜した部分の上を押すことにより入力装置内の加速度センサ部を上下に移動させ、その上下運動をＺ軸方向の加速度により検出することによりスイッチのボタン押下と同様の処理を行うことによって、クリックするための機械的なスイッチも不要とした。

本発明によれば、３軸の検出軸を持つ加速度センサのみで入力装置の平面内での移動運動、および平面から離れた運動、およびスイッチの押下に相当する運動を検出でき、部品点数を削減することが可能となる。またスイッチ等の機械的部品を使用しないことによって耐久性を向上させることが可能となる。

図１に本発明の入力装置の斜視図および断面図を示す。
図において加速度センサ１０は、X軸,Y軸,Z軸の３軸の加速度を検出する。
本発明では、X軸およびY軸を平面内での運動を検出するために制御し、Z軸を平面に直角な方向となるように配置する。
X軸、Y軸、Z軸の定義は任意であり、どの軸をどの方向に定義しても本発明の内容は
同様に実施可能である。

図２に本発明の入力装置の制御機構の構成図を示す。図において、マイコン等の制御機構３０に、加速度センサ１０からのX軸およびY軸およびZ軸の加速度の値が入力されるように構成される。制御機構３０はインタフェース制御機構４０を介してパソコン等の処理装置５０に情報を通知する。
入力装置から通知された移動情報は、パソコン等の処理装置によって、ディスプレイ６０上のカーソルを移動させるように制御される。また、入力装置から通知されたクリックの情報は、パソコン等の処理装置によってプログラムの制御に使用される。

入力装置のX軸、Y軸を含む平面内での移動から、位置を計算する方法については、特許文献１に詳細に記載されているのでここでは説明しない。
本発明のマイコン等の制御機構３０は、制御プログラムを格納するための不揮発メモリを持ち、本発明の制御プログラムはこの不揮発メモリに格納されて実行されるように構成する。

図３に本発明の請求項２の入力装置の傾斜部について示す。
図において、１０は加速度センサであり、２０は底面の傾斜部である。側面図の太線は、入力装置を操作する平面を示す。入力装置の傾斜部の上面の図３の矢印部を押下することにより、加速度センサ１０をZ軸方向に運動させることができるように構成する。
破線は押下していない場合の位置を示し、実線は押下した場合の動きを示す。

図３においては、加速度センサ１０を傾斜部の反対側に配置しているが、加速度センサ１０を傾斜部に配置することによっても同様の効果を得ることができる。ただしこの場合には、上下運動はZ軸の下向き方向の運動となるという差異があるが、本発明の制御は同様にして可能である。

図４に本発明の請求項３の傾斜部が２個ある場合の入力装置について示す。
図において、入力装置は傾斜部１および傾斜部２の２個の傾斜部を持つ。加速度センサ１０は、図の矢印の方向にX軸、Y軸を配置する。図４においては、説明の容易さのためにX軸およびY軸の方向を入力装置の前後左右の方向から４５度回転させている。
傾斜部１の上面を押下した場合、加速度センサの上下運動はX軸方向の成分を持つが、Y軸方向の成分は持たない。一方、傾斜部２の上面を押下した場合、加速度センサの上下運動はY軸方向の成分を持つが、X軸方向の成分は持たない。このことを利用して、加速度センサの上下運動からどちらの傾斜部が押下されたかを制御プログラムにより判断することができる。

図５に本発明の制御機構の処理フローを示す。
図５において、処理フローは大きく３つの部分に分かれる。最初の処理は、通知処理で、２番目の処理は位置計算処理、３番目の処理は摩擦効果処理である。
通知処理においては、処理装置の側からステイタス要求があるかどうかをステップS1において判断し、ない場合には以下の処理をスキップする。ステイタス要求がある場合には、ステップS2およびS3で入力装置の保持している情報を処理装置に通知するための処理を行う。

位置情報計算処理においては、最初にステップS4でZ軸加速度の状態から入力装置が平面上にあるかどうかを判断する。Z軸加速度が０でない場合には、ステップS20の上下運動判別処理を行い、X、Y平面内の位置の計算を行わない。Z軸加速度が０の場合には、加速度から速度を計算し、速度から位置を計算して位置情報を更新する処理を行う。Ｘ，Ｙ平面内の移動を計算する方法の詳細については、特許文献１を参照のこと。

摩擦効果処理においては、加速度の値が一定値以下かどうかを判断し、一定値以下でかつ速度も一定値以下の場合には、速度を強制的に０とする処理を行う。

図１のマイコン３０の制御方法について図５から図７で説明を行う。図５はマイコン３０の全体の制御フローを表す。図６はマイコン３０の上下運動判別処理の制御フローを現し、図７は上下運動判別処理において使用するサブルーチンを現している。以下の説明では、理解を容易にするために図７のサブルーチンの説明を最初に行い、次に図６の上下運動判別処理の説明を行う。

図７に本発明のサブルーチンの制御フローチャートを示す。このサブルーチンの機能は、傾斜部１に対応したボタン１がクリックされたか、あるいは傾斜部２に対応したボタン２がクリックされたかを判別して、ボタンクリックの処理を行うことである。

最初にステップ（S３０）でX軸の加速度が０かどうか判別する。X軸加速度が０でない場合には、ステップ（Ｓ３１）で傾斜部１が押下されたことに対応してボタン１のクリック処理を行う。図４より、これは通常のマウスであれば左ボタンがクリックされた場合に相当する。

次に、ステップ（Ｓ３２）でＹ軸の加速度が０かどうか判別する。Ｙ軸加速度が０でない場合には、ステップ（Ｓ３３）で傾斜部２が押下されたことに対応してボタン２のクリック処理を行う。図４より、これは通常のマウスであれば右ボタンがクリックされた場合に相当する。

図６の上下運動判別処理では、最初にステップ（Ｓ２１）でＺ軸加速度から速度を計算し、次にステップ（Ｓ２２）で速度から上下の移動距離を計算する。計算の詳細については、特許文献１のＸ軸あるいはＹ軸の加速度から速度および移動距離を計算する方法を参照のこと。

ステップ（Ｓ２３）では、上下方向の移動距離が入力装置の高さより大きいかどうかを判別する。大きい場合は、ステップ（Ｓ２４）でＸＹ平面内での移動を無視する処理を行う。高さが装置の高さより小さい場合には、ステップ（Ｓ２５）でボタンクリック処理を行う。この処理の詳細については、図７の説明を参照のこと。

以上説明したように、本発明によれば入力装置の高さより大きい上下運動により自動的にＸ軸、Ｙ軸の加速度センサを遮断することによって、入力装置の操作場所の移動を自然に行うことができる。
また、傾斜部の上面を押下することにより、加速度センサを上下に運動させ、スイッチの代わりにすることによりスイッチを不要とし、部品数を削減してかつ耐久性を向上させた入力装置を実現することができる。

本発明の入力装置の斜視図および断面図である。 本発明の入力装置の構成図である。 本発明の傾斜部の働きについて示した図である。 本発明の２個の傾斜部について示した図である。 本発明の入力装置の処理フロー図である。 上下運動判別処理のフロー図である。 ボタンクリック処理のフロー図である。

符号の説明

１０：加速度センサ
２０：傾斜部
３０：マイコン等の制御機構
４０：インタフェース制御機構
５０：パソコン等の処理装置
６０：ディスプレイ装置

Claims (3)

1. ３軸の検出軸を持つ加速度センサを備え、X軸およびY軸の加速度変化から速度を計算し、速度から位置を計算することによりX軸及びY軸を含む平面内の運動を検出するように構成した入力装置において、Z軸方向において入力装置の高さより大きな運動を検出した場合には、平面内の運動検出を抑止するように制御することによって、通常のボール等の機械的に移動検出を行う入力装置と同様な操作性によって入力装置の操作場所の移動を可能にしたことを特徴とする入力装置。
2. 入力装置の底面に傾斜した傾きを持つ面を作成し、入力装置を前記の傾斜した面の上から押すことによって入力装置の加速度センサ部を上下に運動できるように構成し、Z軸方向の入力装置の高さより小さな上下運動を検出した場合には、ボタンがクリックされたと制御プログラムにより判断して、ボタンクリックの処理を行うことによって、加速度センサのみでスイッチのような機構部品を不要とするように構成したことを特徴とする請求項１の入力装置。
3. 入力装置の底面に複数の傾斜した傾きを持つ面を作成し、入力装置を前記の複数の傾斜した面の上から押すことによって、入力装置の加速度センサ部を複数の上下運動ができるように構成し、Z軸方向の入力装置の高さより小さな上下運動を検出した場合には、複数の傾斜した面に対応する、複数の上下運動を認識し、例えばX軸成分を持つ上下運動の場合は左ボタンがクリックされたと制御プログラムにより判断し、Y軸成分を持つ上下運動の場合は右ボタンがクリックされたと判断することによって、加速度センサのみで複数のスイッチと同等な操作が可能となるように構成したことを特徴とする請求項１の入力装置。
   

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