JP3584779B2 - Pointing device and electronic equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータやワードプロセッサ等の電子機器におけるディスプレイ上でポインタやカーソルを任意の位置に移動させる際に使用されるポインティングデバイスに関し、特に、基板上に設けられたスティック部材の中心位置で直交する2つの直交線(以下、X軸、Y軸と称する)に配置された4つの歪みセンサの抵抗値が、X軸及びY軸に関して軸対称となるように、いわゆる、トリミング加工を行うことにより、ディスプレイ上でポインタやカーソルを高精度で移動させることが可能なポインティングデバイスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ノートタイプやラップトップタイプのパーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の電子機器に組み込まれて使用される各種のポインティングデバイスが提案されている。
【0003】
例えば、特開平7−174646号公報には、弾性板の中央に立設された操作部に加えた力により弾性板が変形し、この変形を弾性板に直接形成された二対の歪み抵抗検出素子の抵抗値変化で検知し、各一対の歪み抵抗検出素子における抵抗値変化の差を演算して、操作部の力の方向と大きさを検出することにより、XY2軸方向についての座標入力を可能とするものが開示されている。また、この操作部に対するZ軸方向の座標入力をも可能とするものとして、特開平10−153499号公報には、4個又は8個の歪み抵抗検出素子でブリッジ回路を構成し、各端子の出力電圧によりXYZ3軸方向の座標入力を行うものが開示されている。
【0004】
ところで、これら従来の装置においては、複数の歪み抵抗素子によりブリッジ回路を構成するために、各々の歪み抵抗素子の抵抗値を調整する必要があるが、これに関して、例えば、特開平8−87375号公報には、柔軟性を有する基板の一面で互いに90度ずつずれた位置に4つの歪みゲージを形成するとともに、基板の中心部分に接続されて先端部が任意の方向へ変位可能なスティック部とを備え、スティック部の先端部の変位方向及び変位量を歪みゲージの出力から検出するポインティングデバイスが記載されている。かかるポインティングデバイスでは、基板に歪みゲージパターンを形成するについて、歪みゲージパターンと共にトリミング用パターンを形成しておき、必要に応じてトリミング用パターンを切断するように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平8−87375号公報に記載されたポインティングデバイスでは、基板に歪みゲージパターンを形成するについて、歪みゲージパターンと共にトリミング用パターンを形成しておき、必要に応じてトリミング用パターンを切断するように構成しているので、歪みゲージパターンの抵抗値を調整することが可能ではある。
【0006】
ところで、この種のポインティングデバイスでは、上述のように、スティック部を任意の方向に操作した際に、4つ又は8つの歪みゲージパターンからなる二対の歪みセンサにおける抵抗値の変化を検出し、その抵抗値の変化に基づくブリッジ回路の各端子出力電圧により、ディスプレイ上におけるポインタやカーソルの移動方向及び移動距離を検出するように構成されているところ、基板上における各歪みゲージパターンが、スティック部を中心として相互に直交するX軸及びY軸に関して軸対称に構成されていないと、以下のような不具合を生じる。
【0007】
一つは、X軸方向のみにスティックに外力を与えた場合でも、ブリッジ回路にY軸方向成分の端子電圧が出力されてしまうため、カーソル等がX軸方向のみならずY軸方向にも幾分移動してしまうこととなり、操作者にとって操作しづらいものとなっていた。あるいは、操作者が意図する正しい方向にカーソル等を移動させるようにするために、このような副次的な端子出力電圧を補正するための複雑な制御回路構成が必要となり、回路構成が複雑となっていた。
【0008】
特に、XYZ3軸入力タイプのものにおいて、XYの2軸方向にしか操作されていなくても、z軸方向成分の端子電圧が出力されてしまうことがあった。このタイプのものにおいては、Z軸方向入力は、従来のマウスでいうところの「クリック」に相当し、コマンド等の確定入力に用いられるものであるが、操作者が「クリック」したくなくてもカーソルをXY方向に移動させるだけで勝手にクリックされてしまったのでは、操作者が意図しない誤作動が生じることとなり、このタイプのポインティングデバイスにおける所期の目標を達成することはできない。
【0009】
しかしながら、従来から、上述のトリミング加工により歪みゲージパターンの抵抗値を所定値に調整可能な技術は存在したものの、基板に形成されるスティック部を中心として相互に直交するX軸、Y軸に関して、歪みゲージパターンの抵抗値を軸対称に形成する点については何ら考慮されていなかった。
【0010】
【0011】
本発明は前記従来の問題点を解消するためになされたものであり、基板上に設けられたスティック部材の中心位置で直交する2つの直交線(X軸、Y軸)に配置された4つの歪みセンサの抵抗値について、トリミング加工を行うことによりX軸及びY軸に関して軸対称とすることが可能であり、もってディスプレイ上でポインタやカーソルを高精度で移動させることが可能なポインティングデバイス、及びかかるポインティングデバイスを搭載した、極めて携帯性や操作性に優れる電子機器を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本願の請求項1に係るポインティングデバイスは、平面状の基板に立設されたスティック部材と、前記基板上でスティック部材の中心位置を通る第1直線上にてスティック部材を挟んで対称となるように配設された一対の第1歪みセンサと、前記基板上でスティック部材の中心位置を通り且つ前記第1直線と直交する第2直線上にてスティック部材を挟んで対称となるように配設された一対の第2歪みセンサとを有し、前記スティック部材の操作時に、スティック部材の変位方向及び変位量を前記各歪みセンサからの出力に基づいて検出するポインティングデバイスにおいて、前記第1及び第2歪みセンサは、それぞれ対向する一対の電極と、その一対の電極間に設けられた電気抵抗体とからなり、前記第1歪みセンサの電気抵抗体には、前記第1直線に対向する一端側から切り込みを形成するとともに、第1直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により第1直線の両側で第1有効領域と第2有効領域とが形成され、第1有効領域の抵抗値と第2有効領域の抵抗値とは第1直線に関して同一抵抗値とされ、前記第2歪みセンサの電気抵抗体には、前記第2直線に対向する一端側から切り込みを形成するとともに、第2直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により第2直線の両側で第1有効領域と第2有効領域とが形成され、第1有効領域の抵抗値と第2有効領域の抵抗値とは第2直線に関して同一抵抗値とされることを特徴とする。
【0013】
請求項1に係るポインティングデバイスでは、基板上でスティック部材の中心位置を通る第1直線上にてスティック部材を挟んで対称となるように配設された一対の第1歪みセンサの電気抵抗体には、第1直線に対向する一端側から切り込みを形成するとともに、第1直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により第1直線の両側で第1有効領域と第2有効領域とが形成されて第1有効領域の抵抗値と第2有効領域の抵抗値とは第1直線に関して同一抵抗値とされ、また、基板上でスティック部材の中心位置を通り且つ第1直線と直交する第2直線上にてスティック部材を挟んで対称となるように配設された一対の第2歪みセンサの電気抵抗体には、第2直線に対向する一端側から切り込みを形成するとともに、第2直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により第2直線の両側で第1有効領域と第2有効領域とが形成されて第1有効領域の抵抗値と第2有効領域の抵抗値とは第2直線に関して同一抵抗値とされているので、スティック部材が操作されていない方向における各歪みセンサの出力端子電圧が発生することはなくなり、スティック部材を操作した際にディスプレイ上でポインタやカーソルを高精度で移動させることが可能となるとともに、操作者が意図しない誤作動等が発生することがない。
また、第1歪みセンサにおける電気抵抗体の抵抗値の調整は、第1直線に対向する電気抵抗体の一端側から切り込みを形成するとともに第1直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により行われているので、電気抵抗体の抵抗値を第1直線に関して線対称にするについて、抵抗値を簡単に調整することができ、また、第2歪みセンサにおける電気抵抗体の抵抗値の調整は、第2直線に対向する電気抵抗体の一端側から切り込みを形成するとともに第2直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により行われているので、電気抵抗体の抵抗値を第2直線に関して線対称にするについて、抵抗値を簡単に調整することができる。
例えば、前記電気抵抗体に対してトリミングを行うについて、電気抵抗体の抵抗値が、当該電気抵抗体における初期抵抗値の3/4の値となるように歪み検出素子の一側から切り込みを形成した後、同様に他側から切り込みを形成して、電気抵抗体における初期抵抗値の1/2の値となるようにする。
【0014】
【0015】
【0016】
また、請求項2に係るポインティングデバイスは、請求項1のポインティングデバイスにおいて、前記第1歪みセンサにおける電気抵抗体のトリミング加工は、電気抵抗体の前記一端側及び他端側から前記第1直線に向かって切り込みを形成して行われ、前記第2歪みセンサにおける電気抵抗体のトリミング加工は、電気抵抗体の前記一端側及び他端側から前記第2直線に向かって切り込みを形成して行われることを特徴とする。
【0017】
これにより、比較的簡単に基板上において各歪みセンサを軸対称に配置することが可能となる。ここで、トリミングを行う方法としては、切り込み精度等を考慮すると、レーザ加工によることが望ましい。
【0018】
【0019】
【0020】
また、請求項3に係る電子機器は、キーボードを有する本体部と、その本体部の一端において、当該本体部に対して開閉可能に枢支された表示部とを備えるとともに、前記本体部に、請求項1又は請求項2に記載のポインティングデバイスを搭載したものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポインティングデバイスについて、本発明を具体化した実施の形態に基づき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0022】
ここで、図1は、本発明の実施の形態に係るポインティングデバイスの概略斜視図であり、図7は、当該実施の形態のポインティングデバイスを搭載した電子機器の概略斜視図である。
【0023】
図7において、ノートブック型のパーソナルコンピュータやワードプロセッサである電子機器100は、本体部101と、その本体部101の一端部に設けられたヒンジ部107において本体部101に対し開閉可能に枢支された表示部104とから構成されるとともに、本体部101には、キーボード部102と、補助入力部103とを備え、さらに、キーボード部102の略中央部、例えば、通常の英数字キー配列における「G」キーと「H」キーとの間の位置にスティック部材4(図1参照)が配設されるように、ポインティングデバイス1が搭載されている。なお、スティック部材4が上述の位置にあって、かつその先端がキーボード部102の非押下時におけるキートップ最上部よりも若干突出するようにポインティングデバイス1を本体部101に対して配置することにより、極めて操作性に優れたものとなる。
【0024】
このポインティングデバイス1は、スティック部材4の略先端部をキーボード面と平行の2軸方向に押圧することにより、当該電子機器100の表示部104における表示画面上に表示されたカーソルを上下・左右方向に移動させるとともに、スティック部材4に対して、キーボード面に向けて圧縮するような方向の荷重を加える(スティック部材4の略先端部を押し下げる)ことにより、マウスでいうところの「左クリック」の機能を持たせたものである。
【0025】
図1において、ポインティングデバイス1は、基本的に、4つの歪みセンサ2からなる2組のトランスデューサ2x、2yが設けられる平面状のセンサ基板3と、センサ基板3の中心位置に立設されるスティック部材4とから構成されるデバイスユニット5、及び当該デバイスユニット5が取り付けられるベース基板6からなる。各トランスデューサ2x、2yは、それぞれ互いに90度ずつずれた位置に配置されている。また、各トランスデューサ2x、2yにおいて、一対の歪みセンサ2、2は、スティック部材4を挟んで対称となるよう配設されている。
【0026】
スティック部材4は、センサ基板3と一体に形成されてもよく、また、センサ基板3と別体に形成して接着剤等により接着固定してもよい。
【0027】
各歪みセンサ2は、対向する一対の電極と、その一対の電極間に設けられた、応力に従って抵抗値が変化する電気抵抗体とからなる。そして、トランスデューサ2xについて、各歪みセンサ2の電気抵抗体に対してトリミング加工を行うことにより、スティック部材4に何ら外力を与えない無負荷状態における抵抗値が、スティック部材4を挟んで対称となるように構成される。トランスデューサ2yについても同様である。
【0028】
ベース基板6は通常の回路基板から構成されており、その上面には、センサ基板3に形成された接続端子(例えば、各歪みセンサ2における各電極に対する入出力端子)と接続される接続端子を含む所定の回路パターンが形成されている。また、ベース基板6の裏面には、スティック部材4が任意の方向に操作された際に、各歪みセンサ2における電極間の抵抗値の変化に基づいて所定の端子間に電圧が検出されるように、各種の回路素子が搭載されている。
【0029】
前記センサ基板3とベース基板6とは、それぞれに形成された接続端子同士を半田付けすることにより、相互に取り付けられている。このとき、センサ基板3の下面とベース基板6の上面との間には、所定間隙(0.1mm程度)が形成されており、これによりセンサ基板3は、スティック部材4の操作に対応して曲げ若しくは撓み変形状態となるものである。
【0030】
次に、センサ基板3及びこれに形成される各トランスデューサ2x、2yの詳細な構成、及びスティック部材4と各歪みセンサ2との配置関係についての実施例を説明する。
【0031】
図2は、第一の実施例に係るセンサ基板3の裏面図、図3は、第一の実施例に係る歪みセンサを拡大して示す説明図である。
【0032】
ここで、ポインティングデバイス1において、図2における左右方向にX軸、上下方向にY軸をとり、紙面と鉛直な方向にZ軸をとるものとする。また、X軸の右側をプラス(+)側、左側をマイナス(−)側とし、Y軸の上側をプラス(+)側、下側をマイナス(−)側とし、Z軸の紙面奥側をプラス(+)側、紙面手前側をマイナス(−)側とする。更に、このように決定されるX、Y座標において、図2に示すように、スティック部材4の中心点を原点Oとする。
【0033】
デバイスユニット5において、センサ基板3は、セラミック基板等から構成されており、その裏面には、対向する一対の電極201の間に電気抵抗体(膜)202を設けてなる4つの歪みセンサ2、及び各歪みセンサ2に接続される接続端子(図示せず)が形成されている。
【0034】
各歪みセンサ2は、具体的には、センサ基板3上に、銅や金等の薄膜からなる電極201、及び二酸化ルテニウム等の抵抗材料(応力に従って抵抗値が変化する)からなる電気抵抗体202を、印刷や蒸着等により形成することによって得られる。
【0035】
図1、図2に示すように、トランスデューサ2xは、X軸上に配置された左右一対の2つの歪みセンサ2からなる。各歪みセンサ2には、その両側縁からX軸に向かってトリミング加工が施されている。かかるトリミング加工は、電気抵抗体202の両側縁から切り込み7を形成することにより行われる。同様に、トランスデューサ2yは、Y軸上に配置された上下一対の2つの歪みセンサ2からなり、各歪みセンサ2には、その両側縁からY軸に向かってx軸と平行に切り込み7を形成することによりトリミング加工が施されている。これにより、各トランスデューサ2x、2yには、X軸、Y軸に関して、それらに応力がかからない無負荷状態における抵抗値が軸対称の関係となるようにトリミング加工が施されることとなる。
【0036】
前記のように各歪みセンサ2の電気抵抗体202に対してその両側縁から切り込み7を形成することの意味について図3に基づき説明する。電気抵抗体202の両側縁からX、Y軸に向かって切り込み7を形成した場合、切り込み7の長さに対応する歪みセンサ2の領域A1、A2(歪みセンサ2の両側に形成される)は、歪み抵抗素子としての有効感知領域とはならない。一方、切り込み7が形成されていないX軸、Y軸の両側に残存する領域B1と領域B2とを合わせた領域(斜線にて示す)のみが歪み抵抗素子としての有効感知領域となる。このことは、切り込み7の長さを種々変化させることにより、各歪みセンサ2が有するセンサとしての有効に作用する抵抗値を調整できることを意味する。また、電気抵抗体202の両側縁から切り込み7を形成するのは、X軸、Y軸の両側に形成される有効領域B1と有効領域B2とを同一領域として、各有効領域B1、B2をX軸、Y軸に関して軸対称の関係にするためである。
【0037】
ここで、歪みセンサ2に切り込み7を形成する具体的方法としては、例えば、レーザ加工が適している。具体的には、次のように切り込み7が形成される。ここでは、図3に示すように一例として、前記有効領域B1とB2とを合わせた抵抗値が、切り込み7を形成する前における歪みセンサ2の抵抗値(切り込み前抵抗値)の1/2となるようにトリミングを行う場合について説明する。
【0038】
先ず、1つの歪みセンサ2について抵抗値を測定しながら、レーザ装置によりレーザ光を当該歪みセンサ2の電気抵抗体202に照射して、その一側縁から切り込み7を形成していく。そして、測定される抵抗値が、切り込み前抵抗値の3/4になった時点で切り込み7の形成を停止する。この後、同様に、歪みセンサ2の抵抗値を測定しながら、レーザ光を当該歪みセンサ2の電気抵抗体202に照射し、歪みセンサ2の他側縁から切り込み7を形成していく。そして、測定される抵抗値が、切り込み前抵抗値の1/2になった時点で切り込み7の形成を停止する。これにより、有効領域B1とB2とを合わせた抵抗値を、切り込み前抵抗値の1/2とすることができる。
【0039】
前記した処理を残りの3つの歪みセンサ2について施すことにより、全ての歪みセンサ2について、有効領域B1とB2とを合わせた抵抗値を切り込み前抵抗値の1/2の抵抗値とすることができる。
【0040】
次に、前記のように構成されたポインティングデバイス1の動作について図4に基づき説明する。図4はポインティングデバイス1の等価回路を示す回路図である。ここで、図4において、抵抗R1は、X軸上でプラス側に配置された歪みセンサ2の抵抗値、抵抗R2は、X軸上でマイナス側に配置された歪みセンサ2の抵抗値である。また、抵抗R3は、Y軸上でプラス側に配置された歪みセンサ2の抵抗値、抵抗R4は、Y軸上でマイナス側に配置された歪みセンサ2の抵抗値である。尚、いずれの抵抗値も前記トリミング加工により切り込み7を形成した後の有効領域B1とB2とを合わせた抵抗値である。
【0041】
また、抵抗R1と抵抗R2、及び、抵抗R3と抵抗R4は、いわゆる、ブリッジ回路を構成しており、かかるブリッジ回路の電圧印加端子Vccには5Vが印加され、他端子は接地されている。更に、抵抗R1とR2との間には、X側出力端子10が設けられ、抵抗R3とR4との間にはY側出力端子11が設けられている。
【0042】
すなわち、抵抗R1及びR2、並びにX側出力端子10によりトランスデューサ2xが構成され、抵抗R3及びR4、並びにY側出力端子11によりトランスデューサ2yが構成され、さらに、抵抗R1〜R4による電圧印加端子VccとGNDとのブリッジ合成抵抗変化によりZ軸方向の歪みセンサが構成される。
【0043】
先ず、スティック部材4が操作されておらず、如何なる応力も加えられていない状態(無負荷状態)においては、各歪みセンサ2の両側縁から切り込み7が形成されて有効領域B1とB2とが同一領域で、且つ、X軸、Y軸に関して軸対称に構成されていることに基づき、各歪みセンサ2に抵抗値の変化は発生していない。従って、X側出力端子10で検出される電圧は2.5Vとなり、また同様に、Y側出力端子11で検出される電圧は2.5Vとなる。
【0044】
そして、スティック部材4が、例えば、X軸方向のプラス側(図1中、右側方向)に操作された場合には、抵抗R1に対応する歪みセンサ2には引っ張り歪みが発生して抵抗値が増加し、また、抵抗R2に対応する歪みセンサ2には圧縮歪みが発生して抵抗値が減少する。更に、抵抗R3に対応する歪みセンサ2において、Y軸よりも右側部分では、引っ張り歪みに基づき抵抗値が増加する一方、Y軸よりも左側部分では、圧縮歪みに基づき抵抗値が減少する。また同様に、抵抗R4に対応する歪みセンサ2において、Y軸よりも右側部分では、引っ張り歪みに基づき抵抗値が増加する一方、Y軸よりも左側部分では、圧縮歪みに基づき抵抗値が減少する。
【0045】
このとき、抵抗R1に対応する歪みセンサ2と抵抗R2に対応する歪みセンサ2とは、Y軸に関して対称の関係にあり、従って、両歪みセンサ2で発生する抵抗値の増減は相互に相殺されることとなり、この結果、X側出力端子10で検出される電圧は2.5Vとなる。また、抵抗R3に対応する歪みセンサ2について、Y軸の両側部分はY軸に関して軸対称であることから、この両側部分で発生する抵抗値の増減は相互に相殺され、同様に、抵抗R4に対応する歪みセンサ2について、Y軸の両側部分はY軸に関して軸対称であることから、この両側部分で発生する抵抗値の増減は相互に相殺される。従って、Y側出力端子11で検出される電圧は2.5Vとなる。
【0046】
また、スティック部材4がZ軸方向(図1における+Z方向)に押下された場合、R1とR2、及びR3とR4は、共に同一の引っ張り歪みを受け、それぞれ同一の抵抗値変化を示すところ、図4のブリッジ回路のVcc−CND間のブリッジ合成抵抗が変化するので、これが所定のスレッショルド値を越える場合にZ軸方向の入力があったものとみなされ、従来でいうところのクリックやダブルクリックの入力が可能となるものであるが、ここで、上述のように、トランスデューサ2x及び2yを構成するすべての歪みセンサ2について、その有効部分がX軸及びY軸について対称に構成されているので、操作者がスティック部材4をZ軸方向に押下する意思無くXY2軸方向に操作した場合でも、誤ってVcc−GND間のブリッジ合成抵抗が変化することがなく、不用意にクリック操作が為されることがない。
【0047】
上記のことから理解されるように、前記した動作は、スティック部材4が、X軸のマイナス側(図1中、左方向)に操作された場合、Y軸のプラス側(図1中、上方向)に操作された場合、及び、Y軸のマイナス側(図1中、下方向)に操作された場合のいずれの場合においても、同一のものとなる。
【0048】
以上詳細に説明した通り本実施例に係るポインティングデバイス1では、センサ基板3に設けられたスティック部材4の中心位置(原点O)を通る相互に直交するX軸及びY軸上に配置された4つの歪みセンサ2に対して、各X軸、Y軸に関して軸対称となるように、各歪みセンサ2の両側縁からX軸、Y軸に向かって切り込み7を形成することによりトリミング加工が施されているので、X軸とY軸に関して、各歪みセンサ2を軸対称に配置することができる。これにより、スティック部材4が操作されていない状態では各歪みセンサ2における抵抗値の変化が発生することはなく、この結果、スティック部材4を操作した際にディスプレイ上でポインタやカーソルを高精度で移動させることができる。
【0049】
また、各歪みセンサ2の両側縁からX軸、Y軸に向かって切り込み7を形成するについて、レーザ加工により精度良く切り込み7を形成することができ、これにより比較的簡単にセンサ基板3上において各歪みセンサ2を軸対称に配置することができる。
【0050】
続いて、センサ基板3及びこれに形成される各トランスデューサ2x、2yの構成についての第二の実施例について、図面を参照しつつ説明する。尚、上述した第一の実施例と同一の作用・効果を奏する部材については、以下同一の符号を引用するものとする。
【0051】
図5は、本発明の第二の実施例に係るポインティングデバイスにおけるセンサ基板3の裏面図である。
【0052】
図5に示すように、トランスデューサ2xは、X軸上に配置された左右一対の2つの歪みセンサ2からなる。各歪みセンサ2には、その一側縁からY軸に向かってx軸と平行にトリミング加工が施されている。かかるトリミング加工は、電気抵抗体202の一側縁から切り込み7を形成することにより行われる。同様に、トランスデューサ2yは、Y軸上に配置された上下一対の2つの歪みセンサ2からなり、各歪みセンサ2には、その一側縁からX軸に向かってy軸と平行に切り込み7を形成することによりトリミング加工が施されている。そして、切り込み7の長さに対応する歪みセンサ2の領域Aは、歪み抵抗素子としての有効感知領域とはならない。一方、切り込み7が形成されていない領域B領域のみが歪み抵抗素子としての有効感知領域となる。これにより、各トランスデューサ2x、2yには、X軸、Y軸に関して、それらに応力がかからない無負荷状態における抵抗値が軸対称の関係となるようにトリミング加工が施されることとなる。
【0053】
かかる第二の実施例は、トランスデューサ2xを一例とすると、当該トランスデューサ2xにおいて、一対の歪みセンサ2、2がy軸に関して正確に対称な位置には配置・形成されないが、各歪みセンサ2が当該x軸に関しては正確に対称となるよう配置・形成されている場合に、加工工数が少なくて済む点で好適に採用されうるものである。けだし、一対の歪みセンサ2、2は、スティック部材4を挟んで相当離れた位置に配置・形成されるので、その対称性の誤差も大きくなりがちであるからである。ただし、各歪みセンサ2がx軸に関しても対称性に誤差が生じやすいような製造条件においては、第一の実施例を用いるのが最も好適である。
【0054】
尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
【0055】
【発明の効果】
以上説明した通り、請求項1のポインティングデバイスでは、基板上でスティック部材の中心位置を通る第1直線上にてスティック部材を挟んで対称となるように配設された一対の第1歪みセンサの電気抵抗体には、第1直線に対向する一端側から切り込みを形成するとともに、第1直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により第1直線の両側で第1有効領域と第2有効領域とが形成されて第1有効領域の抵抗値と第2有効領域の抵抗値とは第1直線に関して同一抵抗値とされ、また、基板上でスティック部材の中心位置を通り且つ第1直線と直行する第2直線上にてスティック部材を挟んで対称 となるように配設された一対の第2歪みセンサの電気抵抗体には、第2直線に対向する一端側から切り込みを形成するとともに、第2直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により第2直線の両側で第1有効領域と第2有効領域とが形成されて第1有効領域の抵抗値と第2有効領域の抵抗値とは第2直線に関して同一抵抗値とされているので、スティック部材が操作されていない方向における各歪みセンサの出力端子電圧が発生することはなくなり、スティック部材を操作した際にディスプレイ上でポインタやカーソルを高精度で移動させることが可能となるとともに、操作者が意図しない誤作動等が発生することがない。
また、第1歪みセンサにおける電気抵抗体の抵抗値の調整は、第1直線に対向する電気抵抗体の一端側から切り込みを形成するとともに第1直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により行われているので、電気抵抗体の抵抗値を第1直線に関して線対称にするについて、抵抗値を簡単に調整することができ、また、第2歪みセンサにおける電気抵抗体の抵抗値の調整は、第2直線に対向する電気抵抗体の一端側から切り込みを形成するとともに第2直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により行われているので、電気抵抗体の抵抗値を第2直線に関して線対称にするについて、抵抗値を簡単に調整することができる。
【0056】
【0057】
請求項2のポインティングデバイスでは、比較的簡単に基板上において各歪みセンサを軸対称に配置することが可能となるという効果がある。
【0058】
そして、前記請求項1又は2に記載のポインティングデバイスを搭載した、請求項3の電子機器では、極めて携帯性及び操作性に優れ、且つ文字以外の図形入力や文書編集作業においてマウスと比べて遜色のない入力の正確性を備えた電子機器を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例に係るポインティングデバイスの概略斜視図である。
【図2】前記第一の実施例におけるセンサ基板の裏面図である。
【図3】前記第一の実施例における歪み抵抗素子を拡大して示す説明図である。
【図4】ポインティングデバイスの等価回路を示す回路図である。
【図5】本発明の第二の実施例に係るポインティングデバイスにおけるセンサ基板の裏面図である。
【図6】前記第二の実施例における歪み抵抗素子を拡大して示す説明図である。
【図7】本発明のポインティングデバイスを搭載した電子機器の概略斜視図である。
【符号の説明】
1 ポインティングデバイス
2 歪み抵抗素子
3 センサ基板
4 スティック部材
5 デバイスユニット
6 ベース基板
7 切り込み
10 X側出力端子
11 Y側出力端子
100 電子機器
101 本体部
102 キーボード部
104 表示部
201 電極
202 電気抵抗体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pointing device used to move a pointer or a cursor to an arbitrary position on a display in an electronic device such as a computer or a word processor, and more particularly, to a pointing device orthogonal to a center position of a stick member provided on a substrate. Four strain sensors arranged on two orthogonal lines (hereinafter referred to as X axis and Y axis)Resistance valueHowever, the present invention relates to a pointing device capable of moving a pointer or a cursor on a display with high precision by performing a so-called trimming process so as to be axially symmetric with respect to an X axis and a Y axis.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various pointing devices have been proposed which are used by being incorporated in electronic devices such as notebook and laptop personal computers and word processors.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-174646 discloses that an elastic plate is deformed by a force applied to an operating portion provided in the center of the elastic plate, and this deformation is detected by two pairs of strain resistance detection directly formed on the elastic plate. By detecting the change in the resistance value of the element, calculating the difference between the change in the resistance value of each pair of strain resistance detection elements, and detecting the direction and magnitude of the force of the operation unit, the coordinate input in the XY two-axis directions can be performed. What is enabled is disclosed. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-153499 discloses a bridge circuit composed of four or eight strain resistance detecting elements. There is disclosed an apparatus for inputting coordinates in the XYZ three-axis directions by an output voltage.
[0004]
By the way, in these conventional devices, it is necessary to adjust the resistance value of each distortion resistance element in order to form a bridge circuit with a plurality of distortion resistance elements. According to the publication, four strain gauges are formed at positions shifted from each other by 90 degrees on one surface of a flexible substrate, and a stick portion which is connected to a central portion of the substrate and whose tip can be displaced in an arbitrary direction. And a pointing device that detects the direction of displacement and the amount of displacement of the tip of the stick from the output of a strain gauge. In such a pointing device, a trimming pattern is formed together with a strain gauge pattern when forming a strain gauge pattern on a substrate, and the trimming pattern is cut as necessary.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the pointing device described in JP-A-8-87375, when forming a strain gauge pattern on a substrate, a trimming pattern is formed together with the strain gauge pattern, and the trimming pattern is cut as necessary. Therefore, it is possible to adjust the resistance value of the strain gauge pattern.
[0006]
By the way, in this type of pointing device, as described above, when the stick portion is operated in an arbitrary direction, a change in resistance value in two pairs of strain sensors including four or eight strain gauge patterns is detected, The configuration is such that the moving direction and the moving distance of the pointer and the cursor on the display are detected by the output voltage of each terminal of the bridge circuit based on the change in the resistance value. If they are not axially symmetric with respect to the X-axis and the Y-axis, which are orthogonal to each other, the following problem occurs.
[0007]
One is that even when an external force is applied to the stick only in the X-axis direction, the terminal voltage of the Y-axis component is output to the bridge circuit. It would have to be moved by minutes, making it difficult for the operator to operate. Alternatively, in order to move the cursor or the like in a correct direction intended by the operator, a complicated control circuit configuration for correcting such a secondary terminal output voltage is required, and the circuit configuration becomes complicated. Had become.
[0008]
In particular, in the case of the XYZ three-axis input type, the terminal voltage of the z-axis direction component may be output even if the operation is performed only in the XY two-axis directions. In this type, input in the Z-axis direction is equivalent to "click" in a conventional mouse, and is used for finalizing input of a command or the like, but the operator does not want to "click". However, if the cursor is simply clicked simply by moving the cursor in the X and Y directions, a malfunction that the operator does not intend will occur, and the intended target of this type of pointing device cannot be achieved.
[0009]
However, although there has conventionally been a technique capable of adjusting the resistance value of the strain gauge pattern to a predetermined value by the above-described trimming processing, the X axis and the Y axis which are orthogonal to each other with respect to a stick portion formed on the substrate are: Strain gauge patternResistance valueIs not considered at all.
[0010]
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and has four sticks arranged on two orthogonal lines (X axis, Y axis) orthogonal to each other at the center position of a stick member provided on a substrate. Strain sensorResistance valueCan be made axially symmetric with respect to the X-axis and the Y-axis by performing a trimming process, so that a pointing device and a pointing device that can move a pointer and a cursor on a display with high precision are mounted. It is another object of the present invention to provide an electronic device which is extremely excellent in portability and operability.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a pointing device according to claim 1 of the present application comprises a stick member erected on a planar substrate, and a stick member on the substrate.A pair of first strain sensors disposed so as to be symmetrical across the stick member on a first straight line passing through the center position of the stick member, and passing through the center position of the stick member on the substrate and A pair of second strain sensors disposed symmetrically with a stick member interposed therebetween on a second straight line orthogonal to the one straight lineAnd a pointing device that, when operating the stick member, detects a displacement direction and a displacement amount of the stick member based on an output from each of the strain sensors.First and secondThe strain sensor isRespectivelyIt consists of a pair of electrodes facing each other and an electric resistor provided between the pair of electrodes,The electric resistance of the first strain sensor is opposed to the first straight line.Notch is formed from one end side, Facing the first straight lineBy trimming to form a cut from the other endA first effective area and a second effective area are formed on both sides of the first straight line, and the resistance value of the first effective area and the resistance value of the second effective area have the same resistance value with respect to the first straight line. The electric resistance of the strain sensor is opposed to the second straight line.Notch is formed from one end side, Facing the second straight lineBy trimming to form a cut from the other endA first effective region and a second effective region are formed on both sides of the second straight line, and the resistance value of the first effective region and the resistance value of the second effective region have the same resistance value with respect to the second straight line.It is characterized by the following.
[0013]
Pointing according to claim 1deviceThenOne end of the pair of first strain sensors that are symmetrically disposed on the first straight line passing through the center position of the stick member on the substrate and sandwich the stick member is opposed to the first straight line. The first effective area and the second effective area are formed on both sides of the first straight line by trimming processing in which a notch is formed from the side and the notch is formed from the other end side opposite to the first straight line. The resistance value and the resistance value of the second effective area have the same resistance value with respect to the first straight line, and the stick member is moved on the second straight line passing through the center position of the stick member on the substrate and orthogonal to the first straight line. A cut is formed in one end of the electric resistor of the pair of second strain sensors disposed so as to be symmetrical with respect to the second straight line, and a cut is formed in the other end of the second strain sensor that is opposed to the second straight line. Forming a The first effective region and the second effective region are formed on both sides of the second straight line by the machining process, and the resistance value of the first effective region and the resistance value of the second effective region are set to the same resistance value with respect to the second straight line. BecauseThe output terminal voltage of each strain sensor in the direction in which the stick member is not operated is no longer generated, and when the stick member is operated, the pointer and the cursor can be moved on the display with high accuracy, and the operation can be performed. An unintended malfunction or the like does not occur.
Also,FirstAdjustment of the resistance value of the electric resistor in the strain sensorOpposite the first straight lineNotch is formed from one end of the electric resistorOpposite the first straight lineSince the trimming process is performed to form a cut from the other end, the resistance of the electric resistorFirstThe resistance can be easily adjusted for making it symmetrical with respect to a straight line.In addition, the adjustment of the resistance value of the electric resistor in the second strain sensor is performed by forming a cut from one end of the electric resistor facing the second straight line and forming a cut from the other end side facing the second straight line. Since the trimming is performed, the resistance value can be easily adjusted to make the resistance value of the electric resistor line-symmetric with respect to the second straight line.
For example, when performing trimming on the electric resistor, a cut is formed from one side of the strain detecting element so that the resistance of the electric resistor becomes 3/4 of the initial resistance of the electric resistor. After that, a cut is formed in the same manner from the other side so as to have a value of 1 / of the initial resistance value of the electric resistor.
[0014]
[0015]
[0016]
The pointing device according to
[0017]
This makes it possible to relatively easily arrange the respective strain sensors on the substrate in an axially symmetric manner. Here, as a method of performing trimming, it is preferable to use laser processing in consideration of cutting accuracy and the like.
[0018]
[0019]
[0020]
Claims3The electronic device according to claim 1, further comprising: a main body having a keyboard; and a display portion pivotally supported at one end of the main body so as to be openable and closable with respect to the main body.Or Claim 2In which the pointing device described in (1) is mounted.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a pointing device according to the present invention will be described in detail based on an embodiment embodying the present invention with reference to the drawings.
[0022]
Here, FIG. 1 is a schematic perspective view of a pointing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic perspective view of an electronic apparatus equipped with the pointing device of the embodiment.
[0023]
In FIG. 7, an
[0024]
The pointing device 1 pushes a cursor displayed on a display screen of the
[0025]
In FIG. 1, a pointing device 1 basically includes a flat sensor substrate 3 on which two sets of
[0026]
The stick member 4 may be formed integrally with the sensor substrate 3 or may be formed separately from the sensor substrate 3 and bonded and fixed with an adhesive or the like.
[0027]
Each
[0028]
The base substrate 6 is formed of a normal circuit board, and has on its upper surface connection terminals connected to connection terminals formed on the sensor substrate 3 (for example, input / output terminals for each electrode in each strain sensor 2). A predetermined circuit pattern is formed. Further, on the back surface of the base substrate 6, when the stick member 4 is operated in an arbitrary direction, a voltage is detected between predetermined terminals based on a change in resistance between the electrodes in each
[0029]
The sensor substrate 3 and the base substrate 6 are attached to each other by soldering connection terminals formed on each of them. At this time, a predetermined gap (about 0.1 mm) is formed between the lower surface of the sensor substrate 3 and the upper surface of the base substrate 6, whereby the sensor substrate 3 moves in response to the operation of the stick member 4. It is in a bending or bending deformation state.
[0030]
Next, an example of a detailed configuration of the sensor substrate 3 and the
[0031]
FIG. 2 is a back view of the sensor substrate 3 according to the first embodiment, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the strain sensor according to the first embodiment.
[0032]
Here, it is assumed that the pointing device 1 has an X axis in the horizontal direction and a Y axis in the vertical direction in FIG. 2, and has a Z axis in a direction perpendicular to the plane of the paper. Further, the right side of the X axis is a plus (+) side, the left side is a minus (−) side, the upper side of the Y axis is a plus (+) side, the lower side is a minus (−) side, and the back side of the paper of the Z axis is The plus (+) side and the near side of the drawing are the minus (-) side. Further, in the X and Y coordinates determined as described above, the center point of the stick member 4 is set as the origin O as shown in FIG.
[0033]
In the device unit 5, the sensor substrate 3 is formed of a ceramic substrate or the like, and on its back surface, four
[0034]
Specifically, each
[0035]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0036]
The meaning of forming the
[0037]
Here, as a specific method of forming the
[0038]
First, while measuring the resistance value of one
[0039]
By performing the above-described processing on the remaining three
[0040]
Next, the operation of the pointing device 1 configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the pointing device 1. Here, in FIG. 4, the resistance R1 is a resistance value of the
[0041]
The resistors R1 and R2, and the resistors R3 and R4 form a so-called bridge circuit. 5 V is applied to a voltage application terminal Vcc of the bridge circuit, and the other terminals are grounded. Further, an
[0042]
That is, the
[0043]
First, in a state where the stick member 4 is not operated and no stress is applied (no load state), cuts 7 are formed from both side edges of each
[0044]
When the stick member 4 is operated, for example, on the plus side (the right side in FIG. 1) in the X-axis direction, a tensile strain is generated in the
[0045]
At this time, the
[0046]
When the stick member 4 is pressed in the Z-axis direction (+ Z direction in FIG. 1), both R1 and R2 and R3 and R4 receive the same tensile strain, and show the same change in resistance value. Since the bridge combined resistance between Vcc and CND of the bridge circuit of FIG. 4 changes, if this exceeds a predetermined threshold value, it is considered that there has been an input in the Z-axis direction, and a click or double click as in the conventional case is made. However, as described above, since the effective portions of all the
[0047]
As understood from the above description, the above-described operation is performed when the stick member 4 is operated in the minus side of the X axis (left direction in FIG. 1), and the plus side of the Y axis (upward in FIG. 1). Direction), and when operated on the minus side (downward in FIG. 1) of the Y axis.
[0048]
As described above in detail, in the pointing device 1 according to the present embodiment, the sticks 4 provided on the sensor substrate 3 are arranged on the mutually orthogonal X-axis and Y-axis passing through the center position (origin O) of the stick member 4. Trimming processing is performed on one
[0049]
Further, regarding the formation of the
[0050]
Next, a second embodiment of the configuration of the sensor substrate 3 and the
[0051]
FIG. 5 is a back view of the sensor substrate 3 in the pointing device according to the second embodiment of the present invention.
[0052]
As shown in FIG. 5, the
[0053]
In the second embodiment, taking the
[0054]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, in the pointing device of claim 1,One end of the pair of first strain sensors that are symmetrically disposed on the first straight line passing through the center position of the stick member on the substrate and sandwich the stick member is opposed to the first straight line. The first effective area and the second effective area are formed on both sides of the first straight line by trimming processing in which a notch is formed from the side and the notch is formed from the other end side opposite to the first straight line. The resistance value and the resistance value of the second effective area have the same resistance value with respect to the first straight line, and the stick member is moved on the second straight line passing through the center position of the stick member on the substrate and orthogonal to the first straight line. Symmetrical A cut is formed at one end of the electric resistor of the pair of second strain sensors arranged so as to face the second straight line, and a cut is formed at the other end of the second strain sensor opposite to the second straight line. The first effective region and the second effective region are formed on both sides of the second straight line by the trimming process, and the resistance value of the first effective region and the resistance value of the second effective region are set to the same resistance value with respect to the second straight line. BecauseThe output terminal voltage of each strain sensor in the direction in which the stick member is not operated is no longer generated, and when the stick member is operated, the pointer and the cursor can be moved on the display with high accuracy, and the operation can be performed. An unintended malfunction or the like does not occur.
Also,FirstAdjustment of the resistance value of the electric resistor in the strain sensorOpposite the first straight lineNotch is formed from one end of the electric resistorOpposite the first straight lineSince the trimming process is performed to form a cut from the other end, the resistance of the electric resistorFirstThe resistance can be easily adjusted for making it symmetrical with respect to a straight line.In addition, the adjustment of the resistance value of the electric resistor in the second strain sensor is performed by forming a cut from one end of the electric resistor facing the second straight line and forming a cut from the other end side facing the second straight line. Since the trimming is performed, the resistance value can be easily adjusted to make the resistance value of the electric resistor line-symmetric with respect to the second straight line.
[0056]
[0057]
Claim2The pointing device described above has an effect that each strain sensor can be relatively axially symmetrically arranged on the substrate.
[0058]
And the claim 1Or 2The pointing device according to claim 1 is mounted.3The electronic device of (1) has an effect that it is possible to provide an electronic device having extremely excellent portability and operability, and having input accuracy comparable to that of a mouse in inputting figures other than characters and editing documents. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a pointing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a back view of the sensor substrate in the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the strain resistance element in the first embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the pointing device.
FIG. 5 is a back view of a sensor substrate in a pointing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an enlarged view of a strain resistance element in the second embodiment.
FIG. 7 is a schematic perspective view of an electronic apparatus equipped with the pointing device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Pointing device
2 Strain resistance element
3 Sensor board
4 Stick member
5 Device unit
6 Base board
7 Notch
10 X side output terminal
11 Y side output terminal
100 electronic equipment
101 Main unit
102 Keyboard
104 Display
201 electrode
202 Electric resistor
Claims (3)
前記基板上でスティック部材の中心位置を通る第1直線上にてスティック部材を挟んで対称となるように配設された一対の第1歪みセンサと、
前記基板上でスティック部材の中心位置を通り且つ前記第1直線と直交する第2直線上にてスティック部材を挟んで対称となるように配設された一対の第2歪みセンサとを有し、前記スティック部材の操作時に、スティック部材の変位方向及び変位量を前記各歪みセンサからの出力に基づいて検出するポインティングデバイスにおいて、
前記第1及び第2歪みセンサは、それぞれ対向する一対の電極と、その一対の電極間に設けられた電気抵抗体とからなり、
前記第1歪みセンサの電気抵抗体には、前記第1直線に対向する一端側から切り込みを形成するとともに、第1直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により第1直線の両側で第1有効領域と第2有効領域とが形成され、第1有効領域の抵抗値と第2有効領域の抵抗値とは第1直線に関して同一抵抗値とされ、
前記第2歪みセンサの電気抵抗体には、前記第2直線に対向する一端側から切り込みを形成するとともに、第2直線に対向する他端側から切り込みを形成するトリミング加工により第2直線の両側で第1有効領域と第2有効領域とが形成され、第1有効領域の抵抗値と第2有効領域の抵抗値とは第2直線に関して同一抵抗値とされることを特徴とするポインティングデバイス。A stick member erected on a flat substrate,
A pair of first strain sensors disposed so as to be symmetrical with respect to the stick member on a first straight line passing through a center position of the stick member on the substrate;
A pair of second strain sensors disposed so as to be symmetrical across the stick member on a second straight line passing through the center position of the stick member on the substrate and orthogonal to the first straight line , At the time of operating the stick member, a pointing device that detects the displacement direction and displacement amount of the stick member based on the output from each of the strain sensors,
The first and second strain sensors each include a pair of electrodes facing each other, and an electric resistor provided between the pair of electrodes.
Wherein the electrical resistance of the first strain sensor, both sides of the to form a cut from one end opposite to the first straight line, the first straight line by trimming to form a cut from the other end opposite to the first straight line A first effective region and a second effective region are formed, and the resistance value of the first effective region and the resistance value of the second effective region have the same resistance value with respect to the first straight line,
The electric resistor of the second strain sensor has a cut formed from one end facing the second straight line and a cut formed from the other end opposed to the second straight line. Forming a first effective region and a second effective region, wherein the resistance value of the first effective region and the resistance value of the second effective region have the same resistance value with respect to a second straight line .
前記第2歪みセンサにおける電気抵抗体のトリミング加工は、電気抵抗体の前記一端側及び他端側から前記第2直線に向かって切り込みを形成して行われ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。 Trimming of the electric resistor in the first strain sensor is performed by forming a cut from the one end side and the other end side of the electric resistor toward the first straight line,
The trimming process of the electric resistor in the second strain sensor is performed by forming a cut from the one end side and the other end side of the electric resistor toward the second straight line. Pointing device.
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