JP3393580B2 - ポインティングデバイス - Google Patents

ポインティングデバイス

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はディスプレイ画面
上のカーソル移動に用いるポインティングデバイスに関
する。
【0002】
【従来の技術】
(従来例1)従来の平板型ポインティングデバイスとし
て、この発明を得る前の段階で同一発明者により提案さ
れたデバイスを図5を参照して説明する。最初に機構部
の構成について説明する。図5は機構部の一例を示した
ものであり、ベースプレート21上に感圧式タブレット
用の入力シート22が載置され、その上に入力操作用の
アクチュエータ23が搭載される。アクチュエータ23
は略円板状とされ、その入力シート22と対向する一方
の板面は凸球面24とされている。一方、アクチュエー
タ23の他方の板面は平面とされ、円形の操作面25と
される。
【0003】アクチュエータ23はその周縁がリング状
ヒンジ部26を介してリング状枠体27に支持されてお
り、枠体27はそれを覆うケース28によって入力シー
ト22上に固定され、更にケース28は入力シート22
を介してベースプレート21に例えばねじ(図示せず)
により取付け固定されている。アクチュエータ23,ヒ
ンジ部26及び枠体27は例えばシリコンゴム等により
一体に形成され、ヒンジ部26は肉薄とされて弾性変形
可能とされている。
【0004】ケース28はこの例では方形外形を有する
箱状とされており、その上面29に形成された円形開口
31からアクチュエータ23が露出される。なお、アク
チュエータ23の操作面25はケース28の上面29と
同一面上に位置されている。ケース28は例えばABS
樹脂等の樹脂材で形成され、またベースプレート21は
アルミニウム板等によって形成される。
【0005】アクチュエータ23は非動作状態、即ち操
作面25が押圧されない状態では、図5Bに示すように
その操作面25が入力シート22と平行に保たれてお
り、その中心軸L上に位置する凸球面24の頂点とその
近傍の面が入力シート22の入力面32と接触してい
る。一方、操作面25が指で押圧され、アクチュエータ
23が操作されると、アクチュエータ23は加えられた
力の大きさ及び位置に応じて傾き、凸球面24が転接し
てその入力面32との接触位置が変化し、入力面32は
その位置において加圧される。図6及び7はこの様子を
示したものである。
【0006】図6A,Bはアクチュエータ23に対する
力Fを加える位置(作用点)Qの変化による入力面32
の加圧位置(以下、ON点と言う)Pの変化を示したも
のであり、また図7A,Bは加え力Fの大きさを通常の
操作時のように、スタート時に小さく、次第に大きく変
化させた場合のON点の変化を示したものである。この
ように、凸球面24を有するアクチュエータ23を用い
ることにより、ON点を任意に変化させることができ
る。アクチュエータ23を押圧する力Fはスタート時は
弱く、次第に強められるので、ON点は入力シート22
の中心O付近から周辺に移動し、それと共にカーソルス
ピードは後述するようにはじめ遅く、次第に速くなる
(図13)。
【0007】次に、入力シート22の構成を図8を参照
して説明する。入力シート22は、対向する2辺に電極
33,33′がそれぞれ配されている方形状の抵抗膜3
4,34′の形成された一対の絶縁シート35,36が
スペーサ37を介してはり合わされ、両抵抗膜34,3
4′の間に微小間隙が形成されている。両抵抗膜34
34′はON点においてアクチュエータ23からの押圧
力により接触される。電極33と電極33′とは互いに
直角をなす位置関係となるように配置される。なお、こ
の例では2枚の絶縁シート35,36は幅狭とされた一
対の折り返し部38を介して一体に形成されており、こ
の折り返し部38を折り返すことによって入力シート2
2が構成される。各電極33,33′には導体パターン
39が接続され、これら4本の導体パターン39は絶縁
シート36側に突出形成されたリード部41に導出され
て回路側と接続可能とされている。
【0008】図9はこの入力シート22に対する回路構
成を示したものであり、入力シート22より検出した電
圧はADコンバータ42によってA/D変換されてデー
タ処理部43に取り込まれる。なお、44は入力シート
22の各電極33,33′の駆動・検出切替用のスイッ
チ群であり、45はこのポインティングデバイス接続用
のインタフェースを示す。
【0009】次に、入力シート22によるON点検出及
びデータ処理部43におけるデータ処理について説明す
る。今、図10に示したように、入力シート22のX方
向に配列された電極、例えば絶縁シート36の両電極3
3′をXA,XBとし、Y方向に配列された電極、例え
ば絶縁シート35の両電極33をYA,YBとする。O
N点のX方向の位置を検出するときは例えばXA=0
V,XB=5Vの電圧をかけ、YA(またはYB)より
ON点部の電圧を検出する。Y方向の位置は同様にYA
=0V,YB=5Vの電圧を掛け、XA(またはXB)
より電圧を検出する。例えば、ON点が図10中に示し
た寸法関係にある場合、ON点の電圧はX=4V,Y=
3.5Vとなる。
【0010】上記のようにして検出された電圧はON点
のXY座標系における位置に対応し、データ処理部43
内の位置検出・出力部46は電極XA,XBとYA,Y
Bに対する駆動(電圧印加)及び検出(電圧測定)を所
定のサイクルでスイッチ44を操作して順次切替えてO
N点の電圧を検出し、それを位置データとして出力す
る。
【0011】この位置データはデータ変換部47でカー
ソルの移動速度と方向とを表すデータに変換される。こ
のデータ変換は、ON点が入力面32中心OからX方
向、Y方向それぞれ+側あるいは−側にどの程度離れて
いるかによって、カーソル移動速度及び方向を決定する
もので、例えば電極33に対する印加電圧が上記例の場
合とすれば、図11のテーブルに合わせてカーソル移動
速度(方向を含む)が決定される。
【0012】カーソル移動速度は図11のテーブルに示
したように、ON点が入力面32の中心(電圧2.5V)
に近い程、遅く設定される。なお、図10に示したON
点の場合、カーソル移動速度はX=400カウント/
s,Y=200カウント/sとなる。決定されたカーソ
ル移動速度はアクチュエータ23の操作により入力シー
ト22がON(加圧)されている間、このデータ変換部
47から出力される。アクチュエータ23の操作面25
を、カーソルを移動させたい方向に対応して押圧操作す
る場合、その押圧力は始め弱く、次第に強くなるのが普
通である。従って図13に示すようにON点は入力シー
トの中心O付近から周辺に移動し、それに伴いカーソル
は低速で移動し始め、次第に速くなる。力Fを加える位
置及び大きさによりカーソルの位置及び移動速度を調節
することができる。
【0013】上述のような平板型ポインティングデバイ
スは図5に示したように、その機構部は極めて簡単な構
造で、かつ薄型のものであり、例えば縦横各30mm程
度、高さ5mm程度の大きさとすることができる。 (従来例2)相対位置検出系のポインティングデバイス
として、図14に示したような歪ゲージを用いるステイ
ック型デバイスもある。このスティック型デバイスは4
枚の歪ゲージ11を4角柱状とされた樹脂棒12の4面
に貼り付け、樹脂棒12のゴムキャップ13が取り付け
られた端部の操作による樹脂棒12の曲がりをこれら4
枚の歪ゲージ11により検出してその検出量及び方向に
応じてカーソルを移動させるようにしたものである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】 従来例1の平板型ポインティングデバイスでは、ア
クチュエータ23を押圧する場合、その力Fは始め弱
く、次第に強くなる。従って、ON点は入力シート22
の中心O付近より次第に周辺に移動し、それに伴いカー
ソルスピードは図13に示したように次第に増加する。
【0015】しかしながら、入力操作のスタート時のO
N点Pは、入力シートにストロークがあるので図7A及
び図12に示したように作用点Qの方向に中心Oからず
れると共に、ON点の位置のばらつきが大きい。更に入
力操作のスタート時にON点(対向する絶縁シートの抵
抗膜34,34′が接触される)が形成されたり、され
なかったりして不安定となり、カーソルは移動したり、
消えたりした後、突然高速で移動すると言った不都合を
生ずる恐れがあった。
【0016】 従来例2の歪ケージを用いたステイッ
ク型ポインティングデバイスでは、4面の各々に取り付
ける歪ケージ11の出力が小さいため、各々の出力を増
幅しなければならず、それだけ装置が高価となる問題が
あった。また、歪ケージタイプでは一軸につき2個の歪
ケージを使用し、これらの出力のバランスでXまたはY
座標の中心位置を設定している。ところが、静電気の影
響により一方の面の歪ケージの特性が変化を受けると、
座標の中心位置がずれてしまうと言う問題があった。
【0017】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1の発明は、感圧式タブレット用の入力シ
ートと、その入力シートを載置する平板状のベースプレ
ートと、一面が凸面とされ、その凸面が入力シートの入
力面に転接する略円板状の入力操作用アクチュエータ
と、そのアクチュエータを入力シート上に保持するケー
スと、アクチュエータによる入力面の加圧位置を検出
し、位置データとして出力する手段と、その位置データ
を入力面の中心からの距離に応じて、カーソルの移動速
度と方向とを表すデータに変換して出力する手段とを備
えたポインティングデバイスに関する。
【0018】請求項1の発明では特に、アクチュエータ
の凸面が、ほぼ円錐状とされ、その頂部が入力面の中心
に配されている。 (2)請求項2の発明は、感圧式タブレット用の入力シ
ートと、その入力シートを載置するベースプレートと、
下端面が凸面とされ、その凸面が入力シートの入力面に
転接する略円柱状のステイックと、そのステイックを入
力シート上に保持するケースと、ステイックによる入力
面の加圧位置を検出し、位置データとして出力する手段
と、その位置データを入力面の中心からの距離に応じ
て、カーソルの移動速度と方向とを表すデータに変換し
て出力する手段とを備えたポインティングデバイスに関
する。
【0019】請求項2では特に、ステイックの凸面が、
ほぼ円錐状とされ、その頂部が入力面の中心に配されて
いる。 (3)請求項3の発明では、前記(2)において、ステ
イックが柱状部と、その柱状部の下端面に取付けられる
圧接部と、柱状部に被せられるキャップとより成る。
【0020】(4)請求項4の発明では、前記(3)に
おいて、前記柱状部の下端面の外周縁よりフランジが突
設される。 (5)請求項5の発明では、前記(1)または(2)に
おいて、アクチュエータまたはステイックの少なくとも
凸面が、ゴム状弾性体より成る。
【0021】
【発明の実施の形態】
(実施例1)従来例1では、入力操作のスタート時にお
いて、入力シートのON点の位置が中心からずれ、かつ
ON点を形成する動作が不安定となる恐れがあった。こ
の問題を解決するために、請求項1の発明では、図1,
図2に示すようにアクチュエータ23の入力シート22
を押圧する凸面を従来の凸球面から円錐面24′に変更
している。
【0022】このようにすると、非操作時にアクチュエ
ータ23の円錐面の頂部が入力面32の中心Oに当接し
ており(従来は凸球面の中心軸付近の一部の面が入力面
の中心O付近と当接していた。)、入力操作時にアクチ
ュエータの任意の周辺を始め弱く、次第に強く押圧すれ
ば、スタート時には図2に示すように、円錐面24′の
頂部が他の点とはっきり区別できる形状で頂角をもって
突出しているので、その頂部によって入力面32の中心
Oを確実に押圧し、そこにON点Pを形成することがで
きる。
【0023】中心Oの点がONした後、操作力Fを上げ
ると、アクチュエータ23の少なくとも凸面はゴム状弾
性体であるから、円錐面が圧縮され、図2Cに示すよう
に入力シート22のON範囲Spが点から面に広がり、
従来例で述べた図9の位置検出・出力部46より出力さ
れるON点Pの位置データはON範囲Spのほぼ中心を
示すようになる。従って、図2の場合のON点Pの位置
データは図2BのO点からX軸上を通って図2CのP点
に到るデータとなる。
【0024】入力シート22の構成は従来の図8と同様
であり、また電気的回路の構成も従来の図9と同様であ
るので、これらの説明を省略する。なお、アクチュエー
タ23の凸面は図1Bでは、中心軸L上の頂部が頂角を
有し、左右の斜面は直線で円錐面となっている。しか
し、この発明はこの場合に限らず、凸面はその軸心に頂
角を有していることが重要であり、左右の斜面は多少凸
に湾曲した曲面であってもよい。
【0025】(実施例2)歪ゲージを用いた従来のステ
イック型のポインティングデバイスが、歪ゲージの出力
が小さいため増幅する必要があり、また一軸当たり2個
の歪ゲージを対向して設けるため、一方の歪ゲージが静
電気により特性が変化すると、出力のバランスがくずれ
て座標の中心位置が変化してしまうと言った欠点があっ
た。請求項2の発明では、この問題を解決するために出
力レベルの小さな歪ゲージを用いず、代わりに出力が比
較的大きくアナログアンプを設ける必要のない、従来の
感圧式タブレット用入力シートと同様の図4に示す入力
シートを用いる。
【0026】入力シート22は図8で説明したように、
一軸に対して1個の素子(抵抗膜)を使用し、X,Y座
標のセンタは抵抗膜34,34′に印加する電源電圧の
半分(例えば5/2V)に対応する位置となり、図1の
場合と同様に、図3に示す入力シートの中心Oに一致す
る。従って、従来のように一対の素子のバランスが静電
気によりくずされて座標中心位置が変化すると言った問
題は起こらない。
【0027】図3の例では、ステイック51はプラスチ
ック等より成る堅い柱状部51aと、その下端面に貼り
付けられるゴム等により成る多少軟らかい圧接部51b
と、柱状部51aに被せられ、指で操作するときのすべ
りを防止できる、ゴム等より成るキャップ部51cより
構成される(請求項3)。なお、図3に示すように柱状
部51aの下端面の外周縁よりフランジ51a´を突設
し(請求項4)、そのフランジ51a´にケース28を
係合させるようにしてもよい。
【0028】ステイック51(圧接部51b)の入力シ
ート22を押圧する下端面は、実施例1の場合と同様に
中心軸上の頂部は頂角を有していればよく、左右の斜面
は直線または多少凸に湾曲した曲線のいずれでもよい。
【0029】
【発明の効果】 この発明では、アクチュエータ23またはステイッ
ク51の下端の凸面をほぼ円錐状とし、その頂角を有す
る頂部が非操作時に入力シート22の中心Oに一致する
ようにしたので、入力操作のスタート時に、その頂部に
より入力シート22の中心OにON点を確実に形成する
ことができる。
【0030】 従来のステイック型のポインティング
デバイスが一軸当たり2個の歪ゲージを用いているのに
対して、この発明のデバイスは一軸当たり1個の素子
(抵抗膜)を有する入力タブレット用入力シート22を
用いている。入力シート22の出力レベルは歪ゲージに
比較し、十分な大きさであるので増幅する必要はない。
また、従来のステイック型のように2個の歪ゲージの出
力のバランスによって座標の中心位置を設定する方式と
異なり、入力シートの抵抗膜に印加する電源電圧の半分
に対応する点がX,Y座標の中心となり、入力操作スタ
ート時にステイックまたはアクチュエータの頂部により
押圧されてONとなる入力シート22の中心Oに一致す
る。従って、従来のステイック型のように静電気の影響
により座標中心位置が変化する不都合は生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aは請求項1の発明の実施例に用いる機構部を
示す平面図、Bはその断面図。
【図2】図1のアクチュエータ23による入力操作を説
明するための図で、Aは入力スタート時のアクチュエー
タ23とその周辺の要部の断面図、Bはその平面図、C
はAにおける操作力Fを次第に大きくした場合の平面
図。
【図3】Aは請求項2の発明の実施例に用いる機構部を
示す平面図、Bはその断面図。
【図4】図3の入力シート22の展開した平面図。
【図5】Aはこの発明を得る前の段階で提案された平板
型ポインティングデバイスに用いる機構部の平面図、B
はその断面図。
【図6】図5の機構部における力の作用点の変化による
ON点の変化を説明するための図。
【図7】図5において、入力操作のスタート時に小さい
力Fでアクチュエータを操作した場合と、その力Fを次
第に強くした場合の機構部の動作を説明するための図。
【図8】Aは図5の入力シート22の展開図、Bはその
完成平面図、CはBの断面図。
【図9】図5のポインティングデバイスの回路ブロック
図。
【図10】図5の入力シートの動作を説明するための
図。
【図11】図9のデータ変換部47において使用される
入力位置データ(電圧)に対するカーソル移動速度の変
換テーブル。
【図12】Aは図5のアクチュエータ23による入力操
作スタート時の動作を説明するための要部の断面図、B
はその平面図。
【図13】図5の入力シートの中心OよりON点までの
距離Lx (Ly )とカーソルスピードとの関係を示すグ
ラフ。
【図14】従来のステイック型ポンティングデバイスの
斜視図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/03 G06F 3/033 - 3/037

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感圧式タブレット用の入力シートと、 その入力シートを載置する平板状のベースプレートと、 一面が凸面とされ、その凸面が前記入力シートの入力面
    に転接する略円板状の入力操作用アクチュエータと、 そのアクチュエータを前記入力シート上に保持するケー
    スと、 前記アクチュエータによる前記入力面の加圧位置を検出
    し、位置データとして出力する手段と、 その位置データを前記入力面の中心からの距離に応じ
    て、カーソルの移動速度と方向とを表すデータに変換し
    て出力する手段とを備えたポインティングデバイスにお
    いて、 前記アクチュエータの凸面の頂部は頂角を有する円錐状
    とされ、その頂部が前記入力面の中心に配されているこ
    とを特徴とするポインティングデバイス。
  2. 【請求項2】 感圧式タブレット用の入力シートと、 その入力シートを載置するベースプレートと、 下端面が凸面とされ、その凸面が前記入力シートの入力
    面に転接する略円柱状のステイックと、 そのステイックを前記入力シート上に保持するケース
    と、 前記ステイックによる前記入力面の加圧位置を検出し、
    位置データとして出力する手段と、 その位置データを前記入力面の中心からの距離に応じ
    て、カーソルの移動速度と方向とを表すデータに変換し
    て出力する手段とを備えたポインティングデバイスであ
    って、 前記ステイックの凸面の頂部は頂角を有する円錐状とさ
    れ、その頂部が前記入力面の中心に配されていることを
    特徴とするポインティングデバイス。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記ステイックが柱
    状部と、その柱状部の下端面に取付けられる圧接部と、
    前記柱状部に被せられるキャップとより成ることを特徴
    とするポインティングデバイス。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記柱状部の下端面
    の外周縁よりフランジが突設されていることを特徴とす
    るポインティングデバイス。
  5. 【請求項5】 請求項1または2において、前記アクチ
    ュエータまたは前記ステイックの少なくとも前記凸面
    が、ゴム状弾性体より成ることを特徴とするポインティ
    ングデバイス。
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