JP2709197B2 - 位置指示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータ等のＯ
Ａ機器用の位置指示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の位置指示装置の概略を図７および
図８に従って述べる。図７は従来の位置指示装置として
最もよく利用されているマウスを用いた場合の機器構成
の一例を示したものである。このマウス１０１を用いた
ものでは、ＣＲＴ１０２上の任意の位置を指し示す場
合、ＣＲＴ１０２上にカーソル１０３を表示させ、手元
のマウス１０１を机等の上で前後左右に動かして、カー
ソル１０３を指し示したい位置に移動させることにより
座標を入力するようになっている。一方、図８はタブレ
ットを用いた場合の機器構成の一例を示したものであ
る。一般にタブレット２０１はコイルまたは電極が複数
設けられた板状の座標入力部２０２とスタイラスペン等
の位置指示器２０３から構成されており、座標入力部２
０２の下にＬＣＤ等の表示部を重ねた表示一体型のもの
もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記マウス
１０１を用いたものでは、作業机上に、マウス１０１を
操作するためのスペース、いわゆるマウスの運動場が必
要となり、スペースの有効利用の妨げとなる。また、マ
ウス１０１による位置指定はＣＲＴ１０２上のカーソル
１０３を手元のマウス１０１で動かすという間接的な方
法のため、思考の妨げとなり、またカーソル１０３とマ
ウス１０１の動きを連動させる操作を行うのが困難な人
もいる。それに対して、タブレット２０１用いたもの、
特にタブレット２０１が表示部と一体型のものでは、上
記のマウス１０１を用いた場合とは異なり、表示部の指
し示したい位置をスタイラスペン２０３により直接指示
でき、検出結果をエコーバックで表示することにより自
然な入力ができ、思考の妨げにはならず、また、無駄な
スペースもいらないといった利点がある。しかし、一般
に市販されているタブレットは位置指示装置としてはマ
ウス等に比べて高価なものであり、そのため一般に普及
しずらいものになっている。そこで、この発明の目的
は、間接入力方法に起因する入力の不自然さを解消する
と共に、座標入力のための特別な場所を必要とせず、か
つ、安価な位置指示装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、表示画面上の位置を指示す
る指示部と指示した位置を検出する検出部からなる位置
指示装置であって、上記検出部は、上記指示部に固定さ
れると共に,同一検知方向に向けて配置されて上記指示
部の移動時の加速度を検出する２つの第１加速度センサ
と、上記２つの第１加速度センサの出力に基づいて上記
指示部の運動が直線運動か回転運動かを判別する判別手
段と、上記判別手段の判別結果に従って,上記第１加速
度センサが検出した加速度に基づいて上記指示部の移動
距離を算出する第１移動距離算出手段と、上記第１移動
距離算出手段が算出した移動距離から上記指示部の上記
表示画面上の位置を算出する第１画面上位置算出手段
と、上記判別手段の判別結果に従って,上記指示部の回
転角を算出する回転角演算手段を備えていることを特徴
としている。また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の位置指示装置において、上記検出部は、さら
に、上記２つの第１加速度センサの検知方向と直交する
検知方向に向けて配置された第２加速度センサと、上記
第２加速度センサが検出した加速度に基づいて上記指示
部の移動距離を算出する第２移動距離算出手段と、上記
第２移動距離算出手段が算出した移動距離から上記指示
部の上記表示画面上の位置を算出する第２画面上位置算
出手段と、上記２つの第１加速度センサの一方の出力側
と上記第１移動距離算出手段とに接続されて,上記判別
手段が直線運動と判別したときに導通する第１スイッチ
手段と、上記第２加速度センサの出力側と上記第２移動
距離算出手段とに接続されて,上記判別手段が直線運動
と判別したときに導通する第２スイッチ手段を備えてい
ることを特徴としている。また、請求項３に係る発明
は、請求項１または２に係る発明の位置指示装置におい
て、上記第１,第２加速度センサ、上記判別手段、上記
第１,第２移動距離算出手段、上記第１,第２画面上位置
算出手段、回転角演算手段および上記第１,第２スイッ
チ手段は、ペン型の指示器内に設けられていることを特
徴としている。

【０００５】

【作用】請求項１に係る発明では、指示部を表示画面上
で移動させると、この指示部に固定されて同一検知方向
に向いた２つの加速度センサによって上記指示部の加速
度が検出される。そうすると、判別手段によって上記２
つの第１加速度センサの出力に基づいて上記指示部の運
動が直線運動か回転運動かが判別される。そして、この
判別手段の判別結果が直線運動の場合には、第１移動距
離算出手段によって、上記第１加速度センサによって検
出された加速度に基づいて上記指示部の移動距離が算出
される。さらに、第１画面上位置算出手段によって、上
記算出された移動距離から上記指示部による上記表示画
面上の指示位置が算出される。また、上記判別手段の判
別結果が回転運動の場合には、回転角演算手段によって
上記指示部の回転角が算出される。こうして、上記指示
部が表示画面上で直線運動をしているか回転運動をして
いるかが判別されて、直線運動をしている場合には、指
示部による上記表示画面上の指示位置が算出される。ま
た、回転運動をしている場合には、上記指示部の回転角
が算出される。また、請求項２に係る発明では、上記判
別手段による判別結果が直線運動である場合には、第１
スイッチ手段と第２スイッチ手段とが導通して、第１移
動距離算出手段と第２移動距離算出手段との夫々によっ
て、上記第１,第２加速度センサによって検出された加
速度に基づいて、上記指示部の移動距離における互いに
直交する方向への成分が算出される。そして、第１画面
上位置算出手段と第２画面上位置算出手段との夫々によ
って、上記第１,２移動距離算出手段によって算出され
た移動距離から上記指示部の上記表示画面上の位置が算
出される。こうして、指示部による上記表示画面上の指
示座標が求められる。また、請求項３に係る発明では、
上記各種手段がペン型の指示器内に収納されて、上記各
種手段の設置空間の確保が不要となる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。本実施例の位置支持装置は、装置を小型にす
るために１チップ上に加速度センサと加速度から位置を
算出するために必要な回路を形成した検出素子を一つま
たは複数個用いて位置の検出を行うようにしたものであ
る。図１はこのような検出素子の回路の一例を示したも
のである。この回路は、移動時の加速度を静電容量の変
化(ΔＣ)として取り出す加速度センサ１０と、このΔＣ
を検出するΔＣ検出回路２０と、ΔＣを加速度(ｇ)に変
換するΔＣ/ｇ変換回路３０と、比較回路４０と、アナ
ログスイッチ５０と、上記加速度から移動距離を求める
上記移動距離算出手段としての２回積分回路８０と、こ
の移動距離から表示画面上の位置を算出する上記画面上
位置算出手段としての演算回路９０とから構成されてい
る。上記加速度センサ１０は、マイクロマシーニング技
術(基板にμmオーダの電子機械構造を３次元的に作る技
術)によりＳi基板１１に形成された片持ち梁１２と、上
記Ｓi基板１１の両面に上記片持ち梁１２を挟むように
設けられた内側に電極１３,１４を有する２枚のガラス
板１５,１６からなるコンデンサ１７とから構成されて
いる。上記片持ち梁１２は細い梁１８が先端部の大面積
部１９の質量を支える構造になっている。この大面積部
１９の法線方向に加速度が働くと、この加速度により大
面積部１９が振れ、この大面積部１９の振れによりコン
デンサ１７の静電容量が変化する。この静電容量の変化
(ΔＣ)をΔＣ検出回路２０が検出し、ΔＣ/ｇ変換回路
３０が加速度に変換する。比較回路４０は、判定回路４
１とＮＯＲ回路４２とＡＮＤ回路４３から構成され、上
記変換回路３０の出力と、他の検出素子の出力とを比較
するようになっている。すなわち、判定回路４１は、上
記変換回路３０の出力が電源４４のレベルより大きい場
合にはＨレベルの信号を出力し、そうでない場合にはＬ
レベルの信号を出力する。上記判定回路４１の出力と端
子４５，４６から入力された他の検出素子の出力とが共
にＨレベルか共にＬレベルであれば、ＮＯＲ回路４２あ
るいはＡＮＤ回路４３のいずれか一方の出力がＨレベル
となり、比較回路４０の出力はＨレベルとなる。一方、
上記判定回路４１の出力がＨレベルで上記他の検出素子
の出力がＬレベルであるか、あるいは、上記判定回路４
１の出力がＬレベルで上記他の検出素子の出力がＨレベ
ルの場合は、ＮＯＲ回路４２とＡＮＤ回路４３の出力は
共にＬレベルとなり、比較回路４０の出力はＬレベルと
なる。この比較回路４０の出力がＨレベルになるとアナ
ログスイッチ５０がオンになり、上記変換回路３０から
の加速度信号が２回積分回路８０に入力される。この２
回積分回路８０は、オペアンプ６１と抵抗６２,６３,６
４とコンデンサ６５からなる第１積分回路６０に、オペ
アンプ７１と抵抗７２,７３,７４とコンデンサ７５から
なる第２積分回路７０をシリーズに接続したものであ
り、上記加速度信号を２回積分して移動距離を求める。
演算回路９０はこの移動距離から表示画面上の位置を算
出する。

【０００７】図３は上述したような検出素子を３つ用い
て位置検出を行うようにしたペン型の位置指示装置の概
念図である。この位置指示装置は、ペン型の指示器１
(以下、ペンと略称する)と、このペン内に固定された３
つの検出素子２a,２b,２cからなる検出器２で構成され
ている。ここで、検出素子２aと２cは、検知方向が同じ
になるように取り付けられていて、検出素子２bは、検
知方向がこれらの検知方向と直交する向きに取り付けら
れている。検出素子２aはＸ方向の移動検知を、検出素
子２bはＹ方向の移動検知を、検出素子２cは検出素子２
aと組み合わせて、加速度センサの出力が同一符号の場
合はＸ方向の移動、異符号の場合はペン１の回転運動で
あると検知する。よって、これらの素子２a,２b,２cの
出力から、ペン１の回転を含む移動軌跡が検出できるの
で、位置指示が可能となる。図２は上記検出器２の回路
図である。ここで、図１の回路と同じ構成品には同一番
号を付してあり、その番号の添字ａ,ｂ,ｃはそれぞれ検
出素子２a,２b,２cに設けられたものであることを示し
ている。なお、検出素子２cにはＮＯＲ回路９１cと上記
回転角演算手段としての回転角演算回路９２cが設けら
れている。いま、この位置支持装置を、図４に示すよう
に表示装置３と組み合わせて用いる場合を考える。上記
ペン１を上記表示装置３の表示画面上で移動させると、
上記第１加速センサとしての加速度センサ１０a,１０c
がそれぞれ同一Ｘ方向の加速度を検出する一方、上記第
２加速センサとしての加速度センサ１０bがＹ方向の加
速度を検出する。そして、二つの加速度センサ１０a,１
０cからは同一符号の信号が出力され、従って、上記比
較回路としての比較回路４０cからはＨレベルの信号が
出力される。このＨレベルの信号によりアナログスイッ
チ５０a,５０bが導通し、ΔＣ/ｇ変換回路３０aからＸ
方向の加速度信号が積分回路６０aに入力され、ΔＣ/ｇ
変換回路３０bからＹ方向の加速度信号が積分回路６０b
に入力される。従って、演算回路９０aからはＸ座標を
表す信号が、演算回路９０bからはＹ座標を表す信号が
それぞれ上記表示装置３に出力される。上記表示装置３
で、その座標が示す位置をカーソルで表示させるか、あ
るいは、検出結果をエコーバックで画面に表示させるこ
とにより、通常のペンで書くような動作で位置入力がで
きる。一方、上記ペン１を表示画面上の一点で回転させ
ると、上記二つの加速度センサ１０a,１０cは互いに異
なるＸ方向の加速度を検出し、異符号の信号を出力す
る。そうすると、比較回路４０ｃからはＬレベルの信号
が出力され、アナログスイッチ５０a,５０bは非導通の
ままであり、ＮＯＲ回路９１cの出力はＨレベルとな
る。回転角演算回路９２cはこのＨレベルの信号をうけ
て回転角を算出し、その回転角を表す信号を出力する。
この回転角を表す信号は例えば図形の回転などを指示す
るために用いられる。

【０００８】図５は上記のような検出素子を４つ用いて
ＸＹＺの３次元入力を行えるようにしたペン型の位置指
示装置の概念図である。この装置は、検出素子２a,２b,
２cの検知方向とそれぞれ直交する検知方向すなわちＺ
方向に検知方向を持つように検出素子２dを取り付けた
ものであり、ＸＹ方向の入力に加えて、Ｚ方向の入力も
可能となる。

【０００９】図６はペン型の指示器１に変えて、指先等
に装着可能な指示器５を用いたもので、この指示器５内
に検出素子を取り付けてあり、指先等に装着すれば表示
画面を指でなぞる等の動作で位置入力が可能となる。こ
のように、１チップ上に加速度センサとこの加速度セン
サの出力から位置を検出するための回路を形成した検出
素子を用いているので、指示器を小型にでき、従って装
置全体のコストを安価にでき、また、表示画面上の位置
を直接指示できるため自然な入力が可能となる。

【００１０】なお、以上の実施例では、１チップ上に一
つの片持ち梁を形成した検出素子を用いているが、１チ
ップ上に片持ち梁を互いに直交方向または同一方向とな
るように複数個形成した検出素子を用いた場合でも上記
と同様の効果を得ることができる。

【００１１】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の位置指示装置は、指示部による表示画面上の指
示位置を検出する検出部は、上記指示部に固定されて同
一検知方向に向かう２つの第１加速度センサと、この２
つの第１加速度センサの出力に基づいて上記指示部の運
動が直線運動か回転運動かを判別する判別手段と、この
判別結果に従って上記第１加速度センサが検出した加速
度に基づいて上記指示部の移動距離を算出する第１移動
距離算出手段と、上記移動距離から上記指示部の上記表
示画面上の位置を算出する第１画面上位置算出手段と、
上記判別手段の判別結果に従って上記指示部の回転角を
算出する回転角演算手段を備えているので、上記２つの
第１加速度センサの出力に基づいて上記指示部の運動が
直線運動か回転運動かを判別できる。したがって、上記
判別結果が回転運動である場合には、上記回転角演算手
段によって上記指示部の回転角を算出することによっ
て、図形の回転指示等が可能になり、操作性が良くな
る。また、請求項２に係る発明の位置指示装置における
上記検出部は、さらに、上記第１加速度センサの検知方
向と直交する検知方向に向けて配置された第２加速度セ
ンサと、上記第２加速度センサが検出した加速度に基づ
いて上記指示部の移動距離を算出する第２移動距離算出
手段と、上記第２移動距離算出手段が算出した移動距離
から上記指示部の上記表示画面上の位置を算出する第２
画面上位置算出手段と、上記判別手段が直線運動と判別
したときに上記２つの第１加速度センサの一方の出力側
と上記第１移動距離算出手段とを導通する第１スイッチ
手段と、上記判別手段が直線運動と判別したときに上記
第２加速度センサの出力側と上記第２移動距離算出手段
とを導通する第２スイッチ手段を備えているので、上記
判別手段が直線運動と判別した場合には、上記指示部に
よる上記表示画面上における指示座標を求めることがで
きる。したがって、この発明によれば、二次元座標の指
示と上記回転指示とを行うことができる。また、請求項
３に係る発明の位置指示装置は、上記第１,第２加速度
センサ、上記判別手段、上記第１,第２移動距離算出手
段、上記第１,第２画面上位置算出手段、回転角演算手
段および上記第１,第２スイッチ手段を、ペン型の指示
器内に設けたので、上記各種手段を設置するための空間
を確保する必要がない。また、マウスのような座標入力
のために特別な場所を要する装置を不要にできる。した
がって、この発明によれば、小型で操作性に優れた位置
指示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例に用いられる検出素子の回
路図である。

【図２】 上記検出素子を３つ用いた検出器の回路図で
ある。

【図３】 上記検出器を使用したペン型の位置指示装置
の概略図である。

【図４】 上記位置指示装置を用いた表示装置を示す図
である。

【図５】 上記検出素子を４つ用いたペン型の位置指示
装置の概略図である。

【図６】 上記検出素子を用いて指先に装着可能にした
位置指示装置を用いた表示装置を示す図である。

【図７】 従来のマウスを用いた位置指示装置を示す図
である。

【図８】 従来のタブレットを用いた位置指示装置を示
す図である。

【符号の説明】

１,５…指示器、２…検出器、２a,２b,２c,２d…検出素
子、３…表示器、１０,１０a,１０b,１０c…加速度セン
サ、６０,６０a,６０b,７０,７０a,７０b…積分回路、
９０,９０a,９０b…演算回路。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示画面上の位置を指示する指示部と、
   指示した位置を検出する検出部からなる位置指示装置で
   あって、 上記検出部は、 上記指示部に固定されると共に、同一検知方向に向けて
   配置されて上記指示部の移動時の加速度を検出する２つ
   の第１加速度センサと、 上記２つの第１加速度センサの出力に基づいて上記指示
   部の運動が直線運動か回転運動かを判別する判別手段
   と、 上記判別手段の判別結果に従って、上記第１加速度セン
   サが検出した加速度に基づいて上記指示部の移動距離を
   算出する第１移動距離算出手段と、 上記第１移動距離算出手段が算出した移動距離から上記
   指示部の上記表示画面上の位置を算出する第１画面上位
   置算出手段と、 上記判別手段の判別結果に従って、上記指示部の回転角
   を算出する回転角演算手段とを備えていることを特徴と
   する位置指示装置。
2. 【請求項２】 上記検出部は、さらに、 上記２つの第１加速度センサの検知方向と直交する検知
   方向に向けて配置された第２加速度センサと、 上記第２加速度センサが検出した加速度に基づいて上記
   指示部の移動距離を算出する第２移動距離算出手段と、 上記第２移動距離算出手段が算出した移動距離から上記
   指示部の上記表示画面上の位置を算出する第２画面上位
   置算出手段と、 上記２つの第１加速度センサの一方の出力側と上記第１
   移動距離算出手段とに接続されて、上記判別手段が直線
   運動と判別したときに導通する第１スイッチ手段と、 上記第２加速度センサの出力側と上記第２移動距離算出
   手段とに接続されて、上記判別手段が直線運動と判別し
   たときに導通する第２スイッチ手段を備えていることを
   特徴とする請求項１に記載の位置指示装置。
3. 【請求項３】 上記第１,第２加速度センサ、上記判別
   手段、上記第１,第２移動距離算出手段、上記第１,第２
   画面上位置算出手段、回転角演算手段および上記第１,
   第２スイッチ手段が、ペン型の指示器内に設けられてい
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の位置指示
   装置。