JP3966964B2

JP3966964B2 - Ultrasonic pointing device

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Publication number: JP3966964B2
Application number: JP28916197A
Authority: JP
Inventors: 耕司戸田; 秀樹田中
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2017-10-06
Also published as: JPH11110127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にノート型パソコンのような携帯型パソコン等の補助入力装置として有用な超音波ポインティングデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パソコン等の主入力装置としてはキーボードが、補助入力装置としてはポインティングデバイスが用いられている。従来のポインティングデバイスは、主にディスプレイの画面上に表示されるカーソルの座標を指定するために用いられており、次の２種類に大別される。
【０００３】
第１は、絶対座標型ポインティングデバイスである。これは、ディスプレイの画面上に重なるように設けられた層を直接接触することによりディスプレイ上の座標を入力するタイプのものであり、タッチパネル等が挙げられる。タッチパネルでは、ディスプレイの画面上に設けられた透明電極に指やペンで触れることによりディスプレイの画面上に表示されているカーソルを移動させることができる。
【０００４】
第２は、相対座標型ポインティングデバイスである。これは、ディスプレイの外部から、ディスプレイの画面上に表示されているカーソルの移動方向と移動距離をパルス情報として供給することによりカーソルを移動させるタイプのものであり、マウスの他、静電容量方式、歪みセンサ方式、感圧ゴム方式によるデバイス等が挙げられる。マウスはマウス自体を平面移動させてその移動方向と移動距離を指示するもので、静電容量方式によるデバイスはパッドの上で指を平面移動させてその移動方向と移動距離を指示するもので、歪みセンサ方式および感圧ゴム方式によるデバイスは、操作部に加えられた力により電気抵抗が変化する素子を用いて操作部に加えられた力の大きさとその方向から移動方向と移動距離を指示するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、圧電基板上に励振された弾性表面波の伝搬路に接触することにより、ディスプレイの画面上のカーソルの移動方向と移動距離を算出する超音波ポインティングデバイスを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波ポインティングデバイスは、圧電基板、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段、基板押圧体、カーソル移動方向設定手段およびカーソル移動距離算出手段から成る超音波ポインティングデバイスであって、
前記圧電基板は、その厚さ方向と分極軸の方向とが平行であって、
前記各超音波送受波手段は、入力用および出力用すだれ状電極から成り、前記圧電基板の前記厚さ方向と垂直な上方の板面に設けられており、
前記入力用すだれ状電極は、電気信号を受信することにより前記圧電基板の前記上方の板面に弾性表面波を励振し、
前記出力用すだれ状電極は、前記弾性表面波を電気信号に変換して出力し、
前記第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段は、前記圧電基板の前記上方の板面にそれぞれ第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路を形成し、
前記基板押圧体は、弾性体で成り、前記各超音波伝搬路に接触することにより前記弾性表面波を減衰させ、前記出力用すだれ状電極で検出される出力電気信号を、前記基板押圧体の前記各超音波伝搬路への接触圧に応じて減衰させ、
前記カーソル移動方向設定手段は、前記出力用すだれ状電極の出力端に接続され、前記第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの１つに前記基板押圧体が接触したときにその接触した超音波伝搬路に応じてディスプレイの画面上のカーソルの移動方向を設定するか、または前記第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの少なくとも２つに前記基板押圧体が接触したときにその接触した超音波伝搬路に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量の比に応じて前記カーソルの移動方向を設定し、
前記カーソル移動距離算出手段は、前記出力用すだれ状電極の出力端に接続され、前記第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの１つに前記基板押圧体が接触したときにその接触した超音波伝搬路に対応する出力用すだれ状電極で検出される出力電気信号の減衰量に応じて前記カーソルの移動距離を算出するか、または前記第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの少なくとも２つに前記基板押圧体が接触したときにその接触した超音波伝搬路に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じて前記カーソルの移動距離を算出する。
【０００７】
請求項２に記載の超音波ポインティングデバイスは、圧電基板、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段、基板押圧体、カーソル移動方向設定手段およびカーソル移動距離算出手段から成る超音波ポインティングデバイスであって、
前記圧電基板は、その厚さ方向と分極軸の方向とが平行であって、
前記各超音波送受波手段は、入力用および出力用すだれ状電極から成り、前記圧電基板の前記厚さ方向と垂直な上方の板面に設けられており、
前記入力用すだれ状電極は、電気信号を受信することにより前記圧電基板の前記上方の板面に弾性表面波を励振し、
前記出力用すだれ状電極は、前記弾性表面波を電気信号に変換して出力し、
前記第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段は、前記圧電基板の前記上方の板面にそれぞれ第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路を形成し、
前記第１および第２の超音波伝搬路は互いに平行で、前記第３および第４の超音波伝搬路は互いに平行であり、
前記第１および第２の超音波伝搬路と、前記第３および第４の超音波伝搬路とは、互いに直交することにより４つの伝搬交叉領域を形成し、
前記基板押圧体は、弾性体で成り、前記各伝搬交叉領域に接触することにより前記弾性表面波を減衰させ、前記出力用すだれ状電極で検出される出力電気信号を、前記基板押圧体の前記各伝搬交叉領域への接触圧に応じて減衰させ、
前記カーソル移動方向設定手段は、前記出力用すだれ状電極の出力端に接続され、４つの前記伝搬交叉領域のうちの１つに前記基板押圧体が接触したときにその接触した伝搬交叉領域に応じてディスプレイの画面上のカーソルの移動方向を設定するか、または４つの前記伝搬交叉領域のうちの少なくとも２つに前記基板押圧体が接触したときにその接触した伝搬交叉領域に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量の比に応じて前記カーソルの移動方向を設定し、
前記カーソル移動距離算出手段は、前記出力用すだれ状電極の出力端に接続され、４つの前記伝搬交叉領域のうちの１つに前記基板押圧体が接触したときにその接触した伝搬交叉領域に対応する２つの出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じて前記カーソルの移動距離を算出するか、または４つの前記伝搬交叉領域のうちの少なくとも２つに前記基板押圧体が接触したときにその接触した伝搬交叉領域に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じて前記カーソルの移動距離を算出する。
【０００８】
請求項３に記載の超音波ポインティングデバイスは、請求項２に記載の前記第１および第２の超音波送受波手段の２つの前記入力用すだれ状電極の代わりに１つの入力用すだれ状電極が設けられ、その１つの入力用すだれ状電極とそれに対向する２つの前記出力用すだれ状電極との間に第１および第２の超音波伝搬路が形成されるとともに、
前記第３および第４の超音波送受波手段の２つの前記入力用すだれ状電極の代わりに１つの入力用すだれ状電極が設けられ、その１つの入力用すだれ状電極とそれに対向する２つの前記出力用すだれ状電極との間に第３および第４の超音波伝搬路が形成される。
【０００９】
請求項４に記載の超音波ポインティングデバイスは、前記基板押圧体がシート状の形状を有する天然ゴム、合成ゴムまたは熱可塑性エラストマーで成る。
【００１０】
請求項５に記載の超音波ポインティングデバイスは、請求項１または４に記載の前記基板押圧体の上部に突起が設けられ、前記突起が押されることにより前記基板押圧体が変形して前記基板押圧体の下面の一部と、前記第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの少なくとも１つとが接触する。
【００１１】
請求項６に記載の超音波ポインティングデバイスは、請求項２，３または４に記載の前記基板押圧体の上部に突起が設けられ、前記突起が押されることにより前記基板押圧体が変形して前記基板押圧体の下面の一部と、４つの前記伝搬交叉領域のうちの少なくとも１つとが接触する。
【００１２】
請求項７に記載の超音波ポインティングデバイスは、請求項４，５または６に記載の前記圧電基板の前記上方の板面のうち前記各超音波伝搬路の少なくとも一部を除く部分と、前記基板押圧体との間にスペーサが設けられ、
前記スペーサは弾性表面波を吸収しにくい材質で成る。
【００１３】
請求項８に記載の超音波ポインティングデバイスは、前記圧電基板が圧電セラミックで成る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波ポインティングデバイスの第１の構造は、圧電基板、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段、基板押圧体、カーソル移動方向設定手段およびカーソル移動距離算出手段から成る。圧電基板は、その厚さ方向と分極軸の方向とが平行である。各超音波送受波手段は、入力用および出力用すだれ状電極から成り、圧電基板の厚さ方向と垂直な上方の板面に設けられている。カーソル移動方向設定手段およびカーソル移動距離算出手段はともに出力用すだれ状電極の出力端に接続されている。各入力用すだれ状電極は、その電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を受信することにより圧電基板の上方の板面に弾性表面波を励振する。この弾性表面波は各出力用すだれ状電極によって電気信号に変換されて出力される。このようにして、圧電基板の上方の板面において、入力用すだれ状電極とそれに対応する出力用すだれ状電極との間にそれぞれ第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路が形成される。もしも、弾性体で成る基板押圧体が各超音波伝搬路に接触すると弾性表面波が減衰し、出力用すだれ状電極で検出される出力電気信号が、基板押圧体の各超音波伝搬路への接触圧に応じて減衰する。カーソル移動方向設定手段は、第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの１つに基板押圧体が接触した場合、その接触した超音波伝搬路に応じてディスプレイの画面上のカーソルの移動方向を設定する。また、第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの少なくとも２つに接触した場合には、その接触した超音波伝搬路に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量の比に応じてカーソルの移動方向を設定する。カーソル移動距離算出手段は、第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの１つに基板押圧体が接触した場合、その接触した超音波伝搬路に対応する出力用すだれ状電極で検出される出力電気信号の減衰量に応じてカーソルの移動距離を算出する。第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの少なくとも２つに接触した場合には、その接触した超音波伝搬路に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じてカーソルの移動距離を算出する。
【００１５】
本発明の超音波ポインティングデバイスの第１の構造では、基板押圧体がシート状の形状で成り、その上部に突起が設けられた構造が可能である。この場合、突起を押すと基板押圧体が変形して基板押圧体の下面の一部と、第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路のうちの少なくとも１つとが接触する。
【００１６】
本発明の超音波ポインティングデバイスの第２の構造は、超音波ポインティングデバイスの第１の構造と同様にして、圧電基板、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段、基板押圧体、カーソル移動方向設定手段およびカーソル移動距離算出手段から成る。但し、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段がそれぞれ形成する第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路は、超音波ポインティングデバイスの第１の構造とは異なり、互いに独立した形態をとっているわけではない。超音波ポインティングデバイスの第２の構造では、第１および第２の超音波伝搬路が互いに平行であるとともに、第３および第４の超音波伝搬路が互いに平行で、しかも、第１および第２の超音波伝搬路と、第３および第４の超音波伝搬路とが互いに直交した構造を有する。２つの超音波伝搬路からは１つの伝搬交叉領域が形成されることから、超音波ポインティングデバイスの第２の構造では、全部で４つの伝搬交叉領域が形成される。もしも、基板押圧体が各伝搬交叉領域に接触すると弾性表面波が減衰し、出力用すだれ状電極で検出される出力電気信号が、基板押圧体の各伝搬交叉領域への接触圧に応じて減衰する。カーソル移動方向設定手段は、４つの伝搬交叉領域のうちの１つに基板押圧体が接触した場合、その接触した伝搬交叉領域に応じてディスプレイの画面上のカーソルの移動方向を設定する。また、４つの伝搬交叉領域のうちの少なくとも２つに接触した場合には、その接触した伝搬交叉領域に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量の比に応じてカーソルの移動方向を設定する。カーソル移動距離算出手段は、４つの伝搬交叉領域のうちの１つに基板押圧体が接触した場合、その接触した伝搬交叉領域に対応する２つの出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じてカーソルの移動距離を算出する。４つの伝搬交叉領域のうちの少なくとも２つに接触した場合には、その接触した伝搬交叉領域に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じてカーソルの移動距離を算出する。
【００１７】
本発明の超音波ポインティングデバイスの第３の構造は、超音波ポインティングデバイスの第２の構造における第１および第２の超音波送受波手段の２つの入力用すだれ状電極の代わりに１つの入力用すだれ状電極が設けられ、第３および第４の超音波送受波手段の２つの入力用すだれ状電極の代わりに１つの入力用すだれ状電極が設けられたものである。超音波ポインティングデバイスの第３の構造では入力用すだれ状電極とそれに対向する２つの出力用すだれ状電極との間に２つの超音波伝搬路が形成される。このようにして、第１，第２，第３および第４の超音波伝搬路が形成される。２つの超音波伝搬路からは１つの伝搬交叉領域が形成されることから、超音波ポインティングデバイスの第３の構造においても、超音波ポインティングデバイスの第２の構造と同様に、全部で４つの伝搬交叉領域が形成される。もしも、基板押圧体が各伝搬交叉領域に接触すると弾性表面波が減衰し、出力用すだれ状電極で検出される出力電気信号が、基板押圧体の各伝搬交叉領域への接触圧に応じて減衰する。カーソル移動方向設定手段は、４つの伝搬交叉領域のうちの１つに基板押圧体が接触した場合、その接触した伝搬交叉領域に応じてディスプレイの画面上のカーソルの移動方向を設定する。また、４つの伝搬交叉領域のうちの少なくとも２つに接触した場合には、その接触した伝搬交叉領域に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量の比に応じてカーソルの移動方向を設定する。カーソル移動距離算出手段は、４つの伝搬交叉領域のうちの１つに基板押圧体が接触した場合、その接触した伝搬交叉領域に対応する２つの出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じてカーソルの移動距離を算出する。４つの伝搬交叉領域のうちの少なくとも２つに接触した場合には、その接触した伝搬交叉領域に対応する出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じてカーソルの移動距離を算出する。
【００１８】
本発明の超音波ポインティングデバイスの第２および第３の構造では、基板押圧体がシート状の形状で成り、その上部に突起が設けられた構造が可能である。この場合、突起を押すと基板押圧体が変形して基板押圧体の下面の一部と、４つの伝搬交叉領域のうちの少なくとも１つとが接触する。
【００１９】
本発明の超音波ポインティングデバイスでは、基板押圧体が超音波伝搬路以外の部分に接触することを避けるために、または超音波伝搬路の限られた部分のみに接触することを目的として、圧電基板の上方の板面のうち各超音波伝搬路の少なくとも一部を除く部分と、基板押圧体との間にスペーサを設けた構造が採用される。スペーサはフィルムまたはシートとして予め形成されているものを圧電基板上に乗せるか、または樹脂等を圧電基板上に塗布する方法が用いられるが、いずれにしろスペーサは弾性表面波を吸収しにくい材質で成る必要がある。スペーサの厚さは基板押圧体の厚さ、形または硬さ等によって変える必要があるが、厚さが厚すぎると基板押圧体を湾曲させるのに大きな力を要し、薄すぎるとスペーサとしての効果が減少する。従って、スペーサの厚さは１０μｍから１ｍｍが適当である。
【００２０】
本発明の超音波ポインティングデバイスでは、各すだれ状電極の電極周期長Ｐを小さくした場合、入力電気信号の周波数を高くしなければならず、出力電気信号の増幅が困難になる。電極周期長Ｐを大きくした場合には、デバイス自体の大きさが大きくなってしまう。従って、電極周期長Ｐは０．１ｍｍから２ｍｍが適当である。圧電基板の材質としては、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、水晶またはＰＶＤＦ等の高分子フィルムが挙げられる。各すだれ状電極の材質としては、アルミニウム、金、クロム、銅等が挙げられ、スパッタリング、蒸着またはメッキ等の方法を用いて圧電基板上に形成され、フォトリソグラフィーまたは形成時にマスクすることにより加工される。基板押圧体の材質としては、天然ゴムの他、シリコンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムまたはブチルゴム等の合成ゴム、また、スチレンブタジエン系、オレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ＰＶＣ系、ポリアミド系またはフッソゴム系等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。
【００２１】
非圧電板に弾性表面波を励振する方法としては、バルク波振動子を用いたくさび形トランスデューサにより間接的に励振する方法、圧電薄膜トランスデューサにより直接的に励振する方法等が挙げられる。くさび形トランスデューサはくさび角の工作精度の問題等を有し、圧電薄膜トランスデューサは加工性や量産性に問題がある。このような、非圧電板に弾性表面波を励振する方法に対し、圧電基板自体に弾性表面波を励振する方法では、入力用すだれ状電極で入力された入力電気信号が弾性表面波に変換される度合が大きく、結果として、デバイスの大きさを小型軽量化できる。このようにして、本発明の超音波ポインティングデバイスでは、圧電基板に直接弾性表面波を励振する方法が採用されている。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明の超音波ポインティングデバイスの第１の実施例を示す平面図である。本実施例は圧電基板１、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段、スペーサ２、基板押圧体３、突起４、カーソル移動方向設定手段５およびカーソル移動距離算出手段６から成る。但し、図１では圧電基板１と、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段のみが描かれている。第１の超音波送受波手段は入力用すだれ状電極Ｔ１および出力用すだれ状電極Ｒ１から成り、第２の超音波送受波手段は入力用すだれ状電極Ｔ２および出力用すだれ状電極Ｒ２から成り、第３の超音波送受波手段は入力用すだれ状電極Ｔ３および出力用すだれ状電極Ｒ３から成り、第４の超音波送受波手段は入力用すだれ状電極Ｔ４および出力用すだれ状電極Ｒ４から成る。圧電基板１は厚さ１ｍｍの圧電セラミックで成る。各すだれ状電極は圧電基板１の厚さ方向と垂直な上方の板面に設けられている。
【００２３】
図２はすだれ状電極Ｔ１を示す平面図である。各すだれ状電極はアルミニウム薄膜で成り、その電極交叉幅Ｗは５ｍｍで電極周期長Ｐは２００μｍであり、互いに同様な構造を有する。
【００２４】
図３はスペーサ２を示す平面図である。スペーサ２は厚さ２５μｍのポリイミドフィルムで成り、すだれ状電極Ｔ１とＲ１との間の領域に対応する貫通穴２１、すだれ状電極Ｔ２とＲ２との間の領域に対応する貫通穴２２、すだれ状電極Ｔ３とＲ３との間の領域に対応する貫通穴２３、すだれ状電極Ｔ４とＲ４との間の領域に対応する貫通穴２４が設けられている。スペーサ２は圧電基板１の上板面に各すだれ状電極を介して装着されている。スペーサ２の上には、クロロプレンゴムシートで成る基板押圧体３が重ねられ固定されている。
【００２５】
図４は突起４を示す平面図である。突起４の下面にはスペーサ２における貫通穴２１，２２，２３および２４それぞれに対応する４つの円柱状の突出部４１，４２，４３および４４が設けられている。各突出部の直径は各貫通穴の直径よりもわずかに小さい。突起４は基板押圧体３の上に備えられる。
【００２６】
図５は図１の超音波ポインティングデバイスの断面図である。但し、図５では圧電基板１、スペーサ２、基板押圧体３および突起４のみが示されている。
【００２７】
図６は図１の超音波ポインティングデバイスの使用形態を示す断面図である。但し、図６では圧電基板１、スペーサ２、基板押圧体３および突起４のみが示されており、突起４の突出部４１が基板押圧体３を押圧した場合の断面図が描かれている。基板押圧体３は変形して圧電基板１のすだれ状電極Ｔ１とＲ１との間の領域に接触する。
【００２８】
図７は図１の超音波ポインティングデバイスを駆動するときの回路の構成図である。すだれ状電極Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３およびＴ４の入力端には周波数１０ＭＨｚの発振回路７が接続され、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４の出力端には増幅器８１，８２，８３および８４が接続され、さらに整流回路９１，９２，９３および９４を介してＡ／Ｄコンバータ１０の入力端に接続される。Ａ／Ｄコンバータ１０はカーソル移動方向設定手段５およびカーソル移動距離算出手段６を含むマイコン１１に接続される。マイコン１１の出力端はディスプレイを有するコンピュータに接続される。
【００２９】
図７の駆動回路において、発振回路７からすだれ状電極Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３およびＴ４に電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力すると、圧電基板１の上板面に電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波が励振される。この弾性表面波は、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４によってそれぞれ電気信号に変換され出力される。このようにして、すだれ状電極Ｔ１とＲ１との間、すだれ状電極Ｔ２とＲ２との間、すだれ状電極Ｔ３とＲ３との間、およびすだれ状電極Ｔ４とＲ４との間にそれぞれ第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路が形成される。もしも、突起４の突出部４１，４２，４３または４４が第１、第２、第３または第４の超音波伝搬路に基板押圧体３を介して接触すると、その接触した第１、第２、第３または第４の超音波伝搬路に対応するすだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３またはＲ４で検出される出力電気信号は接触圧に応じて減衰する。
【００３０】
図８は基板押圧体３が第１の超音波伝搬路を押圧した場合の接触圧と、すだれ状電極Ｒ１で検出される出力電圧の振幅との関係を示す特性図である。但し、すだれ状電極Ｔ１およびＲ１の電極交叉幅Ｗが４ｍｍ、電極周期長Ｐが２８０μｍ、すだれ状電極Ｔ１とＲ１との距離が１４ｍｍの場合の特性図で、接触圧および出力電圧の振幅はともに規格化された値で示されている。また、縦軸の１は超音波伝搬路に接触していない場合を示す。接触圧が増大するにつれて出力電圧の振幅がほぼ直線的に減少することが分かる。
【００３１】
図９は第１、第２、第３または第４の超音波伝搬路の原点からの方向をベクトルで示した図である。但し、図１における第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路それぞれの中心点から等距離にある点を原点とする。第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路の原点からの方向をそれぞれＸ，Ｙ，−Ｘおよび−Ｙで表わし、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４における接触による出力電気信号の減衰量をそれぞれΔ_Vx，Δ_Vy，Δ_V-xおよびΔ_V-yで表わすとき、もしも、第１の超音波伝搬路に接触すると、カーソル移動方向設定手段５はカーソル移動方向をＸ方向と感知する。また、カーソル移動距離算出手段６は、すだれ状電極Ｒ１における出力電気信号の減衰量Δ_Vxを感知する。もしも、４つの超音波伝搬路のうちの少なくとも２つに同時に接触すると、カーソル移動方向はＸ方向のベクトルとＹ方向のベクトルの和、つまり移動ベクトルＶで表わされる。図９では、Ｘ方向のベクトル成分（Δ_Vx−Δ_V-x）、Ｙ方向のベクトル成分（Δ_Vy−Δ_V-y）および移動ベクトルＶが示されている。移動ベクトルＶの方向は原点からの移動方向を示しており、この移動方向は移動ベクトルＶとＸ方向のベクトルとの間の角θで表わされる。また、移動ベクトルＶの大きさは原点からの移動距離を示している。この移動ベクトルＶの大きさに適当な係数を乗じてカーソルの移動距離とすることが可能であり、このとき係数をベクトルの大きさにかかわらず一定にする方法と、ベクトルの大きさが小さいときには小さい係数をベクトルの大きさが大きいときには大きい係数を採用する方法がある。このような、ベクトルの大きさに応じて変動する係数を採用するとき、第１、第２、第３または第４の超音波伝搬路に対する接触圧と移動距離との関係を非直線的にすることが可能となる。
【００３２】
図１０は本発明の超音波ポインティングデバイスの第２の実施例を示す平面図である。本実施例は圧電基板１、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段、プリント基板１２、ケース１３、ネジ１４、カーソル移動方向設定手段５およびカーソル移動距離算出手段６から成る。但し、図１０では圧電基板１と、第１、第２、第３および第４の超音波送受波手段のみが描かれている。第１の超音波送受波手段はすだれ状電極Ｔ１およびＲ１から成り、第２の超音波送受波手段はすだれ状電極Ｔ２およびＲ２から成り、第３の超音波送受波手段はすだれ状電極Ｔ３およびＲ３から成り、第４の超音波送受波手段はすだれ状電極Ｔ４およびＲ４から成る。各すだれ状電極の電極交叉幅Ｗは７ｍｍで電極周期長Ｐは６００μｍである。
【００３３】
図１１は図１０の超音波ポインティングデバイスの断面図である。但し、図１１では圧電基板１、プリント基板１２、ケース１３およびネジ１４のみが描かれている。圧電基板１はプリント基板１２上に固定され、各超音波送受波手段を保護するために上からケース１３がかぶせられ、ケース１３はプリント基板１２とネジ１４で固定されている。図１０の超音波ポインティングデバイスを駆動する場合、図７の駆動回路が用いられる。発振回路７からすだれ状電極Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３およびＴ４に電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力すると、圧電基板１の上板面に弾性表面波が励振される。この弾性表面波は、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４によってそれぞれ電気信号に変換され出力される。すだれ状電極Ｔ１とＲ１との間、すだれ状電極Ｔ２とＲ２との間、すだれ状電極Ｔ３とＲ３との間、およびすだれ状電極Ｔ４とＲ４との間にそれぞれ第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路が形成される。このとき、第１および第２の超音波伝搬路は互いに平行であるとともに、第３および第４の超音波伝搬路は互いに平行である。また、第１および第２の超音波伝搬路と、第３および第４の超音波伝搬路とは、互いに直交することにより４つの伝搬交叉領域を形成する。もしも、４つの伝搬交叉領域のうちの１つに指で押圧すると、その接触した伝搬交叉領域に対応して、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４のうちの２つで検出される出力電気信号が接触圧に応じて減衰する。本実施例では、指が基板押圧体に相当する。図１０における４つの伝搬交叉領域それぞれの中心点から等距離にある点を原点とするとき、もしも、４つの伝搬交叉領域のうちの１つに接触すると、カーソル移動方向設定手段５は、接触した伝搬交叉領域の原点からの方向に対応してディスプレイの画面上のカーソルの移動方向を設定する。また、カーソル移動距離算出手段６は、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４のうちの２つにおける出力電気信号の減衰量に応じてカーソルの移動距離を算出する。もしも、４つの伝搬交叉領域のうちの少なくとも２つに接触した場合には、その接触した伝搬交叉領域に対応する３つまたは４つの出力用すだれ状電極で検出されるそれぞれの出力電気信号の減衰量に応じてカーソルの移動距離が算出され、また、それらの減衰量の比に応じてカーソルの移動方向が設定される。
【００３４】
図１２は本発明の超音波ポインティングデバイスの第３の実施例を示す平面図である。本実施例は圧電基板１、入力用すだれ状電極Ｔ１およびＴ２、出力用すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４、スペーサ１５、基板押圧体１６、カーソル移動方向設定手段５およびカーソル移動距離算出手段６から成る。但し、図１では圧電基板１と各すだれ状電極のみが描かれている。各すだれ状電極は銅薄膜で成り、その電極周期長Ｐは４００μｍである。すだれ状電極Ｔ１およびＴ２の電極交叉幅Ｗは３ｍｍで、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４の電極交叉幅Ｗは１ｍｍである。
【００３５】
図１３は図１２の超音波ポインティングデバイスの断面図である。但し、図１３では圧電基板１、すだれ状電極Ｔ１およびＲ１、スペーサ１５および基板押圧体１６のみが描かれている。スペーサ１５は厚さ２５μｍのポリイミドフィルムで成り、圧電基板１上の各すだれ状電極に囲まれた部分に対応して中心部分がくり抜かれた枠型構造を有する。スペーサ１５は圧電基板１の上板面に各すだれ状電極を介して装着されている。スペーサ１５の上には、シリコンゴムで成る基板押圧体１６が重ねられ固定されている。基板押圧体１６の上部は圧電基板１の上面に接触しやすいような形に突出している。
【００３６】
図１４は図１２の超音波ポインティングデバイスの使用形態を示す断面図である。但し、図１４では圧電基板１、すだれ状電極Ｔ１およびＲ１、スペーサ１５および基板押圧体１６のみが示されており、基板押圧体１６が圧電基板１の上面を押圧した場合の断面図が描かれている。このとき、基板押圧体１６の下面は変形している。図１２の超音波ポインティングデバイスを駆動する場合、図７の駆動回路が用いられる。発振回路７からすだれ状電極Ｔ１およびＴ２に電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力すると、圧電基板１の上板面に弾性表面波が励振される。この弾性表面波は、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４によってそれぞれ電気信号に変換され出力される。すだれ状電極Ｔ１とＲ１との間、すだれ状電極Ｔ１とＲ２との間、すだれ状電極Ｔ２とＲ３との間、およびすだれ状電極Ｔ２とＲ４との間にそれぞれ第１、第２、第３および第４の超音波伝搬路が形成される。第１および第２の超音波伝搬路は互いに平行であるとともに、第３および第４の超音波伝搬路は互いに平行であって、第１および第２の超音波伝搬路と、第３および第４の超音波伝搬路とは、互いに直交することにより４つの伝搬交叉領域を形成する。もしも、基板押圧体１６が４つの伝搬交叉領域のうちの１つを押圧すると、その接触した伝搬交叉領域に対応して、すだれ状電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４のうちの２つで検出される出力電気信号が接触圧に応じて減衰する。図１２の超音波ポインティングデバイスにおいても、図１０の超音波ポインティングデバイスと同様にしてカーソルの移動方向および移動距離が算出される。
【００３７】
図１５は図１３の基板押圧体１６の代わりに基板押圧体１７が用いられたときの断面図である。この場合には、基板押圧体１７の上面から直接指等で圧電基板１の上面を押圧する。
【００３８】
図１６は図１３の基板押圧体１７の上面の中心部に突起１８が設けられたときの断面図である。この場合には、突起１８から基板押圧体１７を介して圧電基板１の上面を押圧する。突起１８の基板押圧体１７との固着部分の面積は４つの伝搬交叉領域の面積よりもわずかに小さい。突起１８はスティック状で、操作しやすいようになっている。
【００３９】
図１７は図１３の基板押圧体１７の上面の中心部に突起１９が設けられたときの断面図である。この場合には、突起１９から基板押圧体１７を介して圧電基板１の上面を押圧する。突起１９の基板押圧体１７との固着部分の面積は４つの伝搬交叉領域の面積よりもわずかに小さい。また、突起１９の上部は半球状で、操作しやすいようになっている。
【００４０】
図１８は本発明の超音波ポインティングデバイスをコンピュータのキーボードの２つのキーの間に設けた例を示す斜視図である。
【００４１】
図１９は本発明の超音波ポインティングデバイスをリモコンの操作部に設けた例を示す斜視図である。
【００４２】
図２０は本発明の超音波ポインティングデバイスを内蔵した入力機器の例を示す斜視図である。これは、従来のマウスのようにコンピュータのマウスコネクタに接続することにより使用するものである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の超音波ポインティングデバイスによれば、基板押圧体が超音波伝搬路または伝搬交叉領域に接触した場合、圧電基板上の原点からの各超音波伝搬路または各伝搬交叉領域への接触方向に応じて、ディスプレイの画面上のカーソルの移動方向を設定することができる。また、基板押圧体の各超音波伝搬路または各伝搬交叉領域への接触圧に応じて、ディスプレイの画面上のカーソルの移動距離を算出することができる。このとき、出力電気信号は接触圧が微弱な範囲から高精度で検出されることから、カーソルを微少な距離だけ移動することが可能となり、快適な操作性が得られる。
【００４４】
さらに、基板押圧体がわずかに歪む程度の押圧で操作が可能なことから、強い力を必要とせず、長時間の使用による指の疲れが軽減される。
【００４５】
圧電基板として圧電セラミックを採用することにより、耐久性および耐薬品性に優れたデバイスを設計することが可能となり、また、すだれ状電極をフォトリソグラフィーによって形成することにより、加工性および量産性に優れたデバイスを設計することが可能となる。
【００４６】
基板押圧体はシート状の形状を有するとは限らず、基板押圧体が超音波伝搬路または伝搬交叉領域と接触する際に操作しやすい形状であればよく、様々な突出部を有する形状が可能である。この場合、突起を別に設ける必要はない。基板押圧体がシート状の形状を有する場合には、操作しやすいように突起を設けるとよい。
【００４７】
圧電基板の上方の板面のうち各超音波伝搬路の少なくとも一部を除く部分と、基板押圧体との間にスペーサを設けることにより、基板押圧体を超音波伝搬路の少なくとも一部と効率よく接触させることができる。このようにして、正確な出力電気信号を検出できる。
【００４８】
本発明の超音波ポインティングデバイスは、ノート型パソコンのような携帯型パソコン等の補助入力装置として特に有用であるが、用途は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波ポインティングデバイスの第１の実施例を示す平面図。
【図２】すだれ状電極Ｔ１を示す平面図。
【図３】スペーサ２を示す平面図。
【図４】突起４を示す平面図。
【図５】図１の超音波ポインティングデバイスの断面図。
【図６】図１の超音波ポインティングデバイスの使用形態を示す断面図。
【図７】図１の超音波ポインティングデバイスを駆動するときの回路の構成図。
【図８】基板押圧体３が第１の超音波伝搬路を押圧した場合の接触圧と、すだれ状電極Ｒ１で検出される出力電圧との関係を示す特性図。
【図９】第１、第２、第３または第４の超音波伝搬路の原点からの方向をベクトルで示した図。
【図１０】本発明の超音波ポインティングデバイスの第２の実施例を示す平面図。
【図１１】図１０の超音波ポインティングデバイスの断面図。
【図１２】本発明の超音波ポインティングデバイスの第３の実施例を示す平面図。
【図１３】図１２の超音波ポインティングデバイスの断面図。
【図１４】図１２の超音波ポインティングデバイスの使用形態を示す断面図。
【図１５】図１３の基板押圧体１６の代わりに基板押圧体１７が用いられたときの断面図。
【図１６】図１３の基板押圧体１７の上面の中心部に突起１８が設けられたときの断面図。
【図１７】図１３の基板押圧体１７の上面の中心部に突起１９が設けられたときの断面図。
【図１８】本発明の超音波ポインティングデバイスをコンピュータのキーボードの２つのキーの間に設けた例を示す斜視図。
【図１９】本発明の超音波ポインティングデバイスをリモコンの操作部に設けた例を示す斜視図。
【図２０】本発明の超音波ポインティングデバイスを内蔵した入力機器の例を示す斜視図。
【符号の説明】
１圧電基板
２，１５スペーサ
３，１６，１７基板押圧体
４，１８，１９突起
５カーソル移動方向設定手段
６カーソル移動距離算出手段
７発振回路
１０Ａ／Ｄコンバータ
１１マイコン
１２プリント基板
１３ケース
１４ネジ
２１，２２，２３，２４貫通穴
４１，４２，４３，４４突出部
８１，８２，８３，８４増幅器
９１，９２，９３，９４整流回路
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４入力用すだれ状電極
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４出力用すだれ状電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic pointing device useful as an auxiliary input device such as a portable personal computer such as a notebook personal computer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a keyboard is used as a main input device such as a personal computer, and a pointing device is used as an auxiliary input device. Conventional pointing devices are mainly used to designate the coordinates of a cursor displayed on a display screen, and are roughly classified into the following two types.
[0003]
The first is an absolute coordinate type pointing device. This is a type in which coordinates on the display are input by directly contacting a layer provided so as to overlap the screen of the display, such as a touch panel. In the touch panel, the cursor displayed on the display screen can be moved by touching the transparent electrode provided on the display screen with a finger or a pen.
[0004]
The second is a relative coordinate type pointing device. This is a type that moves the cursor by supplying the moving direction and moving distance of the cursor displayed on the screen of the display as pulse information from the outside of the display. , A strain sensor system, a pressure sensitive rubber system device, and the like. The mouse moves the mouse itself in a plane and indicates the moving direction and moving distance, and the device based on the capacitance method indicates the moving direction and moving distance by moving a finger flat on the pad. A device using a strain sensor method and a pressure-sensitive rubber method indicates a moving direction and a moving distance from the magnitude and direction of the force applied to the operation unit using an element whose electric resistance is changed by the force applied to the operation unit. Is.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an ultrasonic pointing device that calculates a moving direction and a moving distance of a cursor on a display screen by making contact with a propagation path of a surface acoustic wave excited on a piezoelectric substrate. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The ultrasonic pointing device according to claim 1 comprises a piezoelectric substrate, first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means, a substrate pressing body, a cursor moving direction setting means, and a cursor moving distance calculating means. An ultrasonic pointing device,
The piezoelectric substrate has a thickness direction parallel to the direction of the polarization axis,
Each of the ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes for input and output, and is provided on an upper plate surface perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric substrate,
The interdigital transducer for input excites surface acoustic waves on the upper plate surface of the piezoelectric substrate by receiving an electrical signal,
The output interdigital electrode converts the surface acoustic wave into an electrical signal and outputs it,
The first, second, third, and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving units form first, second, third, and fourth ultrasonic wave propagation paths on the upper plate surface of the piezoelectric substrate, respectively. ,
The substrate pressing body is made of an elastic body, attenuates the surface acoustic wave by contacting each ultrasonic wave propagation path, and outputs an electrical signal detected by the output interdigital electrode to the substrate pressing body. Attenuating according to the contact pressure to each ultrasonic wave propagation path,
The cursor movement direction setting means is connected to an output end of the output interdigital electrode, and the substrate pressing body contacts one of the first, second, third and fourth ultrasonic propagation paths. The direction of movement of the cursor on the display screen is set according to the ultrasonic propagation path that has been touched, or at least two of the first, second, third, and fourth ultrasonic propagation paths The direction of movement of the cursor is set according to the ratio of the attenuation of each output electrical signal detected by the interdigital electrode for output corresponding to the ultrasonic wave propagation path in contact with the substrate pressing body. And
The cursor movement distance calculating means is connected to the output end of the output interdigital electrode, and the substrate pressing body contacts one of the first, second, third and fourth ultrasonic propagation paths. The moving distance of the cursor is calculated according to the attenuation amount of the output electrical signal detected by the output interdigital electrode corresponding to the ultrasonic propagation path that has contacted, or the first, second, second When the substrate pressing body comes into contact with at least two of the third and fourth ultrasonic propagation paths, the output electric signals detected by the output interdigital electrodes corresponding to the ultrasonic propagation paths in contact with the substrate pressing body The moving distance of the cursor is calculated according to the attenuation amount.
[0007]
The ultrasonic pointing device according to claim 2 comprises a piezoelectric substrate, first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means, a substrate pressing body, a cursor moving direction setting means, and a cursor moving distance calculating means. An ultrasonic pointing device,
The piezoelectric substrate has a thickness direction parallel to the direction of the polarization axis,
Each of the ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes for input and output, and is provided on an upper plate surface perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric substrate,
The interdigital transducer for input excites surface acoustic waves on the upper plate surface of the piezoelectric substrate by receiving an electrical signal,
The output interdigital electrode converts the surface acoustic wave into an electrical signal and outputs it,
The first, second, third, and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving units form first, second, third, and fourth ultrasonic wave propagation paths on the upper plate surface of the piezoelectric substrate, respectively. ,
The first and second ultrasonic propagation paths are parallel to each other, and the third and fourth ultrasonic propagation paths are parallel to each other;
The first and second ultrasonic propagation paths and the third and fourth ultrasonic propagation paths are orthogonal to each other to form four propagation crossover regions,
The substrate pressing body is made of an elastic body, attenuates the surface acoustic wave by contacting each of the propagation crossing regions, and outputs an output electric signal detected by the output interdigital electrode to the substrate pressing body. Attenuate according to the contact pressure to each propagation crossover area,
The cursor movement direction setting means is connected to an output end of the output interdigital electrode, and corresponds to a propagation crossover region that is in contact with the substrate pressing body when it contacts one of the four propagation crossover regions. The direction of movement of the cursor on the display screen is set, or when the substrate pressing body comes into contact with at least two of the four propagation crossover areas, the output blind corresponding to the contacted crossover area Set the direction of movement of the cursor according to the ratio of attenuation of each output electrical signal detected by the electrode,
The cursor movement distance calculating means is connected to an output end of the output interdigital electrode, and corresponds to a propagation crossing area that is in contact with the substrate pressing body when contacting one of the four propagation crossing areas. Calculating the movement distance of the cursor according to the attenuation amount of each output electric signal detected by the two output interdigital electrodes, or pressing the substrate on at least two of the four propagation crossover regions When the body comes into contact, the moving distance of the cursor is calculated according to the attenuation amount of each output electric signal detected by the output interdigital electrode corresponding to the propagation crossover region in contact with the body.
[0008]
The ultrasonic pointing device according to claim 3 is characterized in that one input interdigital electrode instead of the two input interdigital electrodes of the first and second ultrasonic wave transmitting / receiving means according to claim 2 is provided. First and second ultrasonic wave propagation paths are formed between the one input interdigital electrode and the two output interdigital electrodes opposed thereto,
Instead of the two input interdigital electrodes of the third and fourth ultrasonic wave transmission / reception means, one input interdigital electrode is provided, and the one input interdigital electrode and the two opposing interdigital electrodes are provided. Third and fourth ultrasonic propagation paths are formed between the output interdigital electrodes.
[0009]
In the ultrasonic pointing device according to a fourth aspect, the substrate pressing body is made of natural rubber, synthetic rubber or thermoplastic elastomer having a sheet-like shape.
[0010]
5. The ultrasonic pointing device according to claim 5, wherein a protrusion is provided on an upper portion of the substrate pressing body according to claim 1 or 4, and when the protrusion is pressed, the substrate pressing body is deformed to deform the substrate pressing body. A part of the lower surface of the body is in contact with at least one of the first, second, third and fourth ultrasonic propagation paths.
[0011]
The ultrasonic pointing device according to claim 6 is provided with a protrusion on an upper portion of the substrate pressing body according to claim 2, 3 or 4, and the substrate pressing body is deformed by pressing the protrusion, so that the substrate pressing body is deformed. A part of the lower surface of the substrate pressing body is in contact with at least one of the four propagation crossover regions.
[0012]
The ultrasonic pointing device according to claim 7 is a portion of the upper plate surface of the piezoelectric substrate according to claim 4, 5 or 6, excluding at least a part of each ultrasonic wave propagation path, and the substrate. A spacer is provided between the pressing body and
The spacer is made of a material that hardly absorbs surface acoustic waves.
[0013]
In the ultrasonic pointing device according to an eighth aspect, the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric ceramic.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first structure of the ultrasonic pointing device of the present invention includes a piezoelectric substrate, first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means, a substrate pressing body, a cursor moving direction setting means, and a cursor moving distance calculating means. Consists of. The thickness direction of the piezoelectric substrate is parallel to the direction of the polarization axis. Each ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes for input and output, and is provided on the upper plate surface perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric substrate. Both the cursor movement direction setting means and the cursor movement distance calculation means are connected to the output end of the output interdigital electrode. Each interdigital electrode for input excites a surface acoustic wave on the upper plate surface of the piezoelectric substrate by receiving an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length P. This surface acoustic wave is converted into an electrical signal by each output interdigital electrode and output. In this way, on the plate surface above the piezoelectric substrate, the first, second, third and fourth ultrasonic propagation paths are respectively provided between the input interdigital electrode and the corresponding output interdigital electrode. It is formed. If the substrate pressing body made of an elastic material comes into contact with each ultrasonic wave propagation path, the surface acoustic wave is attenuated, and the output electrical signal detected by the output interdigital electrode is transferred to each ultrasonic wave propagation path of the substrate pressing body. Attenuates according to contact pressure. When the substrate pressing body comes into contact with one of the first, second, third, and fourth ultrasonic propagation paths, the cursor movement direction setting means is configured to display a screen on the display according to the ultrasonic propagation path in contact with the substrate pressing body. Sets the direction of movement of the upper cursor. Further, when at least two of the first, second, third, and fourth ultrasonic propagation paths are contacted, detection is performed by the output interdigital electrode corresponding to the contacted ultrasonic propagation paths. The moving direction of the cursor is set according to the ratio of the attenuation amount of each output electric signal. When the substrate pressing body comes into contact with one of the first, second, third, and fourth ultrasonic propagation paths, the cursor movement distance calculation means calculates the output blind corresponding to the ultrasonic propagation path that is in contact therewith. The moving distance of the cursor is calculated according to the attenuation amount of the output electric signal detected by the electrode. When at least two of the first, second, third, and fourth ultrasonic propagation paths are in contact with each other, the respective output detected by the interdigital electrodes for output corresponding to the contacted ultrasonic propagation paths The moving distance of the cursor is calculated according to the attenuation amount of the output electric signal.
[0015]
In the first structure of the ultrasonic pointing device of the present invention, a structure in which the substrate pressing body is formed in a sheet shape and a protrusion is provided on the upper portion is possible. In this case, when the projection is pressed, the substrate pressing body is deformed and a part of the lower surface of the substrate pressing body comes into contact with at least one of the first, second, third and fourth ultrasonic propagation paths.
[0016]
The second structure of the ultrasonic pointing device of the present invention is the same as the first structure of the ultrasonic pointing device, the piezoelectric substrate, the first, second, third and fourth ultrasonic transmitting / receiving means, the substrate. It comprises a pressing body, cursor movement direction setting means, and cursor movement distance calculation means. However, the first, second, third and fourth ultrasonic wave propagation paths formed by the first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving units are the first structure of the ultrasonic pointing device. In contrast, they are not independent of each other. In the second structure of the ultrasonic pointing device, the first and second ultrasonic propagation paths are parallel to each other, the third and fourth ultrasonic propagation paths are parallel to each other, and the first and second And the third and fourth ultrasonic propagation paths are orthogonal to each other. Since one propagation crossing region is formed from the two ultrasonic propagation paths, a total of four propagation crossing regions are formed in the second structure of the ultrasonic pointing device. If the substrate pressing body comes into contact with each propagation crossover region, the surface acoustic wave is attenuated, and the output electrical signal detected by the output interdigital electrode is attenuated according to the contact pressure of the substrate pressing body to each propagation crossing region. To do. When the substrate pressing body comes into contact with one of the four propagation crossover areas, the cursor movement direction setting means sets the movement direction of the cursor on the display screen in accordance with the contacted propagation crossover area. Further, when at least two of the four propagation crossover regions are in contact, the ratio of the attenuation of each output electric signal detected by the output interdigital electrode corresponding to the contacted propagation crossover region is determined. To set the cursor movement direction. When the substrate pressing body comes into contact with one of the four propagation crossover areas, the cursor movement distance calculating means detects each output electricity detected by the two output interdigital electrodes corresponding to the contacted propagation crossover areas. The moving distance of the cursor is calculated according to the signal attenuation. When at least two of the four propagation crossover areas are touched, the cursor moves according to the attenuation amount of each output electric signal detected by the output interdigital electrode corresponding to the contacted propagation crossover areas. Calculate the distance.
[0017]
The third structure of the ultrasonic pointing device of the present invention is for one input instead of the two interdigital electrodes for the first and second ultrasonic wave transmitting / receiving means in the second structure of the ultrasonic pointing device. An interdigital electrode is provided, and one input interdigital electrode is provided instead of the two input interdigital electrodes of the third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means. In the third structure of the ultrasonic pointing device, two ultrasonic propagation paths are formed between the input interdigital electrode and the two output interdigital electrodes opposed thereto. In this way, the first, second, third and fourth ultrasonic propagation paths are formed. Since one propagation crossing region is formed from the two ultrasonic propagation paths, the third structure of the ultrasonic pointing device has a total of four propagations as in the second structure of the ultrasonic pointing device. Crossing regions are formed. If the substrate pressing body comes into contact with each propagation crossover region, the surface acoustic wave is attenuated, and the output electrical signal detected by the output interdigital electrode is attenuated according to the contact pressure of the substrate pressing body to each propagation crossing region. To do. When the substrate pressing body comes into contact with one of the four propagation crossover areas, the cursor movement direction setting means sets the movement direction of the cursor on the display screen in accordance with the contacted propagation crossover area. Further, when at least two of the four propagation crossover regions are in contact, the ratio of the attenuation of each output electric signal detected by the output interdigital electrode corresponding to the contacted propagation crossover region is determined. To set the cursor movement direction. When the substrate pressing body comes into contact with one of the four propagation crossover areas, the cursor movement distance calculating means detects each output electricity detected by the two output interdigital electrodes corresponding to the contacted propagation crossover areas. The moving distance of the cursor is calculated according to the signal attenuation. When at least two of the four propagation crossover areas are touched, the cursor moves according to the attenuation amount of each output electric signal detected by the output interdigital electrode corresponding to the contacted propagation crossover areas. Calculate the distance.
[0018]
In the second and third structures of the ultrasonic pointing device of the present invention, a structure in which the substrate pressing body has a sheet-like shape and a protrusion is provided on the substrate pressing body is possible. In this case, when the projection is pressed, the substrate pressing body is deformed and a part of the lower surface of the substrate pressing body comes into contact with at least one of the four propagation crossover regions.
[0019]
In the ultrasonic pointing device of the present invention, the piezoelectric substrate is used for the purpose of avoiding that the substrate pressing body contacts a portion other than the ultrasonic propagation path, or for contacting only a limited portion of the ultrasonic propagation path. The structure which provided the spacer between the board | substrate press body between the part except the at least one part of each ultrasonic wave propagation path among board | plate surfaces above this is employ | adopted. The spacer is formed by placing a film or sheet previously formed on the piezoelectric substrate, or by applying a resin or the like on the piezoelectric substrate. In any case, the spacer is made of a material that hardly absorbs surface acoustic waves. It needs to be. It is necessary to change the thickness of the spacer depending on the thickness, shape or hardness of the substrate pressing body. However, if the thickness is too thick, a large force is required to bend the substrate pressing body. The effect is reduced. Therefore, the thickness of the spacer is suitably 10 μm to 1 mm.
[0020]
In the ultrasonic pointing device of the present invention, when the electrode period length P of each interdigital electrode is reduced, the frequency of the input electric signal must be increased, and the output electric signal is difficult to amplify. When the electrode period length P is increased, the size of the device itself is increased. Accordingly, the electrode cycle length P is suitably from 0.1 mm to 2 mm. The material of the piezoelectric substrate is PZT, LiNbO. _Three LiTaO _Three And polymer films such as quartz or PVDF. Examples of the material of each interdigital electrode include aluminum, gold, chromium, copper, etc., which are formed on a piezoelectric substrate using a method such as sputtering, vapor deposition, or plating, and are processed by masking at the time of photolithography or formation. The The material of the substrate pressing body includes natural rubber, synthetic rubber such as silicon rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber or butyl rubber, styrene butadiene, olefin, polyester, polyurethane, PVC, polyamide. Examples thereof include thermoplastic elastomers such as those based on rubber or fluoro rubber.
[0021]
Examples of a method for exciting a surface acoustic wave on a non-piezoelectric plate include a method of indirectly exciting with a wedge-shaped transducer using a bulk wave vibrator, a method of directly exciting with a piezoelectric thin film transducer, and the like. The wedge-shaped transducer has a problem of the working accuracy of the wedge angle, and the piezoelectric thin film transducer has a problem in workability and mass productivity. In contrast to the method of exciting a surface acoustic wave on a non-piezoelectric plate, the method of exciting a surface acoustic wave on the piezoelectric substrate itself converts the input electrical signal input to the interdigital transducer into a surface acoustic wave. As a result, the size of the device can be reduced in size and weight. As described above, the ultrasonic pointing device of the present invention employs a method of directly exciting a surface acoustic wave on a piezoelectric substrate.
[0022]
【Example】
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the ultrasonic pointing device of the present invention. In this embodiment, the piezoelectric substrate 1, the first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means, the spacer 2, the substrate pressing body 3, the protrusion 4, the cursor moving direction setting means 5 and the cursor moving distance calculating means 6 are used. Consists of. However, in FIG. 1, only the piezoelectric substrate 1 and the first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means are depicted. The first ultrasonic wave transmitting / receiving means comprises an input interdigital electrode T1 and an output interdigital electrode R1, and the second ultrasonic wave transmitting / receiving means comprises an input interdigital electrode T2 and an output interdigital electrode R2. The third ultrasonic wave transmitting / receiving means includes an input interdigital electrode T3 and an output interdigital electrode R3, and the fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means includes an input interdigital electrode T4 and an output interdigital electrode R4. The piezoelectric substrate 1 is made of a piezoelectric ceramic having a thickness of 1 mm. Each interdigital electrode is provided on the upper plate surface perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric substrate 1.
[0023]
FIG. 2 is a plan view showing the interdigital electrode T1. Each interdigital electrode is made of an aluminum thin film, and has an electrode cross width W of 5 mm and an electrode cycle length P of 200 μm.
[0024]
FIG. 3 is a plan view showing the spacer 2. The spacer 2 is made of a polyimide film having a thickness of 25 μm, and includes a through hole 21 corresponding to the region between the interdigital electrodes T1 and R1, a through hole 22 corresponding to the region between the interdigital electrodes T2 and R2, and an interdigital shape. A through hole 23 corresponding to the region between the electrodes T3 and R3 and a through hole 24 corresponding to the region between the interdigital electrodes T4 and R4 are provided. The spacer 2 is mounted on the upper plate surface of the piezoelectric substrate 1 via each interdigital electrode. On the spacer 2, a substrate pressing body 3 made of a chloroprene rubber sheet is overlaid and fixed.
[0025]
FIG. 4 is a plan view showing the protrusion 4. Four cylindrical protrusions 41, 42, 43, and 44 corresponding to the through holes 21, 22, 23, and 24 in the spacer 2 are provided on the lower surface of the protrusion 4. The diameter of each protrusion is slightly smaller than the diameter of each through hole. The protrusion 4 is provided on the substrate pressing body 3.
[0026]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the ultrasonic pointing device of FIG. However, in FIG. 5, only the piezoelectric substrate 1, the spacer 2, the substrate pressing body 3, and the protrusion 4 are shown.
[0027]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a usage pattern of the ultrasonic pointing device of FIG. However, in FIG. 6, only the piezoelectric substrate 1, the spacer 2, the substrate pressing body 3, and the protrusion 4 are shown, and a cross-sectional view when the protruding portion 41 of the protrusion 4 presses the substrate pressing body 3 is illustrated. The substrate pressing body 3 is deformed and comes into contact with the region between the interdigital electrodes T1 and R1 of the piezoelectric substrate 1.
[0028]
FIG. 7 is a configuration diagram of a circuit when the ultrasonic pointing device of FIG. 1 is driven. An oscillation circuit 7 having a frequency of 10 MHz is connected to the input ends of the interdigital electrodes T1, T2, T3, and T4, and amplifiers 81, 82, 83, and 84 are connected to the output ends of the interdigital electrodes R1, R2, R3, and R4. Further, it is connected to the input terminal of the A / D converter 10 via the rectifier circuits 91, 92, 93 and 94. The A / D converter 10 is connected to a microcomputer 11 including a cursor movement direction setting means 5 and a cursor movement distance calculation means 6. The output end of the microcomputer 11 is connected to a computer having a display.
[0029]
In the drive circuit of FIG. 7, when an electrical signal having a frequency substantially corresponding to the electrode cycle length P is input from the oscillation circuit 7 to the interdigital electrodes T1, T2, T3, and T4, the electrode cycle length P is applied to the upper plate surface of the piezoelectric substrate 1. A surface acoustic wave having a wavelength approximately equal to is excited. This surface acoustic wave is converted into an electrical signal by the interdigital electrodes R1, R2, R3, and R4, and is output. In this way, first between the interdigital electrodes T1 and R1, between the interdigital electrodes T2 and R2, between the interdigital electrodes T3 and R3, and between the interdigital electrodes T4 and R4, respectively. Second, third and fourth ultrasonic propagation paths are formed. If the protrusions 41, 42, 43, or 44 of the protrusion 4 come into contact with the first, second, third, or fourth ultrasonic wave propagation path via the substrate pressing body 3, the contacted first, second, The output electric signal detected by the interdigital electrode R1, R2, R3 or R4 corresponding to the third or fourth ultrasonic wave propagation path is attenuated according to the contact pressure.
[0030]
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the contact pressure when the substrate pressing body 3 presses the first ultrasonic propagation path and the amplitude of the output voltage detected by the interdigital electrode R1. However, in the characteristic diagram when the electrode cross width W of the interdigital electrodes T1 and R1 is 4 mm, the electrode cycle length P is 280 μm, and the distance between the interdigital electrodes T1 and R1 is 14 mm, both the contact pressure and the amplitude of the output voltage are Shown in normalized values. Further, 1 on the vertical axis indicates a case where the ultrasonic wave propagation path is not touched. It can be seen that the output voltage amplitude decreases approximately linearly as the contact pressure increases.
[0031]
FIG. 9 is a diagram showing the direction from the origin of the first, second, third or fourth ultrasonic propagation path as a vector. However, a point that is equidistant from the center point of each of the first, second, third, and fourth ultrasonic wave propagation paths in FIG. The directions from the origin of the first, second, third, and fourth ultrasonic propagation paths are represented by X, Y, -X, and -Y, respectively, and output electricity by contact at the interdigital electrodes R1, R2, R3, and R4 Each signal attenuation is Δ _Vx , Δ _Vy , Δ _Vx And Δ _Vy If the first ultrasonic wave propagation path is touched, the cursor movement direction setting means 5 senses the cursor movement direction as the X direction. In addition, the cursor movement distance calculation means 6 is configured to reduce the attenuation Δ of the output electric signal at the interdigital electrode R1. _Vx Sense. If at least two of the four ultrasonic propagation paths are simultaneously touched, the cursor movement direction is represented by the sum of the vector in the X direction and the vector in the Y direction, that is, the movement vector V. In FIG. 9, the vector component (Δ _Vx -Δ _Vx ), Vector component in the Y direction (Δ _Vy -Δ _Vy ) And the movement vector V are shown. The direction of the movement vector V indicates the movement direction from the origin, and this movement direction is represented by an angle θ between the movement vector V and the vector in the X direction. The magnitude of the movement vector V indicates the movement distance from the origin. It is possible to multiply the magnitude of the movement vector V by an appropriate coefficient to obtain the movement distance of the cursor. At this time, a method of making the coefficient constant irrespective of the magnitude of the vector, and when the magnitude of the vector is small There is a method in which a small coefficient is used when a vector has a large size. When such a coefficient that varies depending on the magnitude of the vector is employed, the relationship between the contact pressure and the moving distance with respect to the first, second, third, or fourth ultrasonic propagation path is made non-linear. It becomes possible.
[0032]
FIG. 10 is a plan view showing a second embodiment of the ultrasonic pointing device of the present invention. In this embodiment, the piezoelectric substrate 1, the first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means, the printed circuit board 12, the case 13, the screw 14, the cursor moving direction setting means 5 and the cursor moving distance calculating means 6 are used. Become. However, in FIG. 10, only the piezoelectric substrate 1 and the first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means are depicted. The first ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes T1 and R1, the second ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes T2 and R2, and the third ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes T3 and R2. The fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes T4 and R4. Each interdigital electrode has an electrode crossing width W of 7 mm and an electrode cycle length P of 600 μm.
[0033]
11 is a cross-sectional view of the ultrasonic pointing device of FIG. However, in FIG. 11, only the piezoelectric substrate 1, the printed circuit board 12, the case 13, and the screw 14 are drawn. The piezoelectric substrate 1 is fixed on a printed circuit board 12, and a case 13 is placed from above to protect each ultrasonic wave transmitting / receiving means. The case 13 is fixed to the printed circuit board 12 with screws 14. When driving the ultrasonic pointing device of FIG. 10, the drive circuit of FIG. 7 is used. When an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length P is input from the oscillation circuit 7 to the interdigital electrodes T1, T2, T3, and T4, a surface acoustic wave is excited on the upper plate surface of the piezoelectric substrate 1. This surface acoustic wave is converted into an electrical signal by the interdigital electrodes R1, R2, R3, and R4, and is output. First, second, and third between the interdigital electrodes T1 and R1, between the interdigital electrodes T2 and R2, between the interdigital electrodes T3 and R3, and between the interdigital electrodes T4 and R4, respectively. And the 4th ultrasonic wave propagation path is formed. At this time, the first and second ultrasonic propagation paths are parallel to each other, and the third and fourth ultrasonic propagation paths are parallel to each other. Further, the first and second ultrasonic propagation paths and the third and fourth ultrasonic propagation paths are orthogonal to each other to form four propagation crossover regions. If one of the four propagation crossover regions is pressed with a finger, the output electricity detected by two of the interdigital electrodes R1, R2, R3 and R4 corresponding to the contacted propagation crossover region. The signal is attenuated according to the contact pressure. In this embodiment, the finger corresponds to the substrate pressing body. When the origin is a point that is equidistant from the center point of each of the four propagation crossover areas in FIG. 10, if one of the four propagation crossover areas is touched, the cursor movement direction setting means 5 touches. The movement direction of the cursor on the display screen is set corresponding to the direction from the origin of the propagation crossover region. The cursor movement distance calculation means 6 calculates the movement distance of the cursor according to the attenuation amount of the output electric signal at two of the interdigital electrodes R1, R2, R3, and R4. If contact is made with at least two of the four propagation crossover regions, the attenuation of the respective output electric signals detected by the three or four output interdigital electrodes corresponding to the contacted propagation crossover regions. The moving distance of the cursor is calculated according to the amount, and the moving direction of the cursor is set according to the ratio of the attenuation amounts.
[0034]
FIG. 12 is a plan view showing a third embodiment of the ultrasonic pointing device of the present invention. In this embodiment, the piezoelectric substrate 1, the input interdigital electrodes T1 and T2, the output interdigital electrodes R1, R2, R3 and R4, the spacer 15, the substrate pressing body 16, the cursor movement direction setting means 5, and the cursor movement distance calculation means. It consists of six. However, in FIG. 1, only the piezoelectric substrate 1 and each interdigital electrode are drawn. Each interdigital electrode is made of a copper thin film, and its electrode period length P is 400 μm. The electrode cross width W of the interdigital electrodes T1 and T2 is 3 mm, and the electrode cross width W of the interdigital electrodes R1, R2, R3, and R4 is 1 mm.
[0035]
13 is a cross-sectional view of the ultrasonic pointing device of FIG. However, in FIG. 13, only the piezoelectric substrate 1, the interdigital electrodes T1 and R1, the spacer 15, and the substrate pressing body 16 are illustrated. The spacer 15 is made of a polyimide film having a thickness of 25 μm, and has a frame structure in which a central portion is cut out corresponding to a portion surrounded by each interdigital electrode on the piezoelectric substrate 1. The spacer 15 is mounted on the upper plate surface of the piezoelectric substrate 1 via each interdigital electrode. A substrate pressing body 16 made of silicon rubber is overlaid and fixed on the spacer 15. The upper part of the substrate pressing body 16 protrudes so as to be in contact with the upper surface of the piezoelectric substrate 1.
[0036]
14 is a cross-sectional view showing a usage pattern of the ultrasonic pointing device of FIG. However, FIG. 14 shows only the piezoelectric substrate 1, the interdigital electrodes T1 and R1, the spacer 15, and the substrate pressing body 16, and a cross-sectional view when the substrate pressing body 16 presses the upper surface of the piezoelectric substrate 1 is drawn. ing. At this time, the lower surface of the substrate pressing body 16 is deformed. When driving the ultrasonic pointing device of FIG. 12, the driving circuit of FIG. 7 is used. When an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length P is input from the oscillation circuit 7 to the interdigital electrodes T1 and T2, a surface acoustic wave is excited on the upper plate surface of the piezoelectric substrate 1. This surface acoustic wave is converted into an electrical signal by the interdigital electrodes R1, R2, R3, and R4, and is output. First, second and third between the interdigital electrodes T1 and R1, between the interdigital electrodes T1 and R2, between the interdigital electrodes T2 and R3, and between the interdigital electrodes T2 and R4, respectively. And the 4th ultrasonic wave propagation path is formed. The first and second ultrasonic propagation paths are parallel to each other, and the third and fourth ultrasonic propagation paths are parallel to each other, and the first and second ultrasonic propagation paths, The four ultrasonic propagation paths form four propagation crossover regions by being orthogonal to each other. If the substrate pressing body 16 presses one of the four propagation crossover regions, it is detected by two of the interdigital electrodes R1, R2, R3 and R4 corresponding to the contacted propagation crossover region. The output electrical signal is attenuated according to the contact pressure. Also in the ultrasonic pointing device of FIG. 12, the moving direction and moving distance of the cursor are calculated in the same manner as the ultrasonic pointing device of FIG.
[0037]
FIG. 15 is a sectional view when a substrate pressing body 17 is used instead of the substrate pressing body 16 of FIG. In this case, the upper surface of the piezoelectric substrate 1 is pressed directly from the upper surface of the substrate pressing body 17 with a finger or the like.
[0038]
FIG. 16 is a cross-sectional view when a protrusion 18 is provided at the center of the upper surface of the substrate pressing body 17 of FIG. In this case, the upper surface of the piezoelectric substrate 1 is pressed from the protrusion 18 via the substrate pressing body 17. The area of the portion where the protrusion 18 is fixed to the substrate pressing body 17 is slightly smaller than the area of the four propagation crossover regions. The protrusion 18 has a stick shape and is easy to operate.
[0039]
FIG. 17 is a cross-sectional view when a protrusion 19 is provided at the center of the upper surface of the substrate pressing body 17 of FIG. In this case, the upper surface of the piezoelectric substrate 1 is pressed from the protrusion 19 via the substrate pressing body 17. The area of the portion where the protrusion 19 is fixed to the substrate pressing body 17 is slightly smaller than the area of the four propagation crossover regions. The upper part of the protrusion 19 is hemispherical so that it can be easily operated.
[0040]
FIG. 18 is a perspective view showing an example in which the ultrasonic pointing device of the present invention is provided between two keys of a computer keyboard.
[0041]
FIG. 19 is a perspective view showing an example in which the ultrasonic pointing device of the present invention is provided in the operation unit of the remote controller.
[0042]
FIG. 20 is a perspective view showing an example of an input device incorporating the ultrasonic pointing device of the present invention. This is used by connecting to a mouse connector of a computer like a conventional mouse.
[0043]
【The invention's effect】
According to the ultrasonic pointing device of the present invention, when the substrate pressing body comes into contact with the ultrasonic propagation path or the propagation crossing region, the contact point from the origin on the piezoelectric substrate to each ultrasonic propagation path or each propagation crossing region Accordingly, the moving direction of the cursor on the display screen can be set. In addition, the movement distance of the cursor on the display screen can be calculated according to the contact pressure of the substrate pressing body to each ultrasonic propagation path or each propagation crossing region. At this time, since the output electric signal is detected with high accuracy from the range where the contact pressure is weak, the cursor can be moved by a minute distance, and comfortable operability can be obtained.
[0044]
Furthermore, since the operation can be performed with a pressure that slightly distorts the substrate pressing body, a strong force is not required and finger fatigue due to long-time use is reduced.
[0045]
By adopting piezoelectric ceramic as the piezoelectric substrate, it becomes possible to design a device with excellent durability and chemical resistance. By forming the interdigital electrode by photolithography, it is excellent in workability and mass productivity. Devices can be designed.
[0046]
The substrate pressing body does not necessarily have a sheet-like shape, and may be any shape that can be easily operated when the substrate pressing body comes into contact with the ultrasonic wave propagation path or the propagation crossing region, and can have various protrusions. It is. In this case, it is not necessary to provide a separate protrusion. When the substrate pressing body has a sheet-like shape, it is preferable to provide a protrusion so as to facilitate the operation.
[0047]
By providing a spacer between the substrate pressing body and a portion of the plate surface above the piezoelectric substrate excluding at least a part of each ultrasonic propagation path, and the substrate pressing body, the substrate pressing body is made efficient with at least part of the ultrasonic propagation path Can be contacted well. In this way, an accurate output electric signal can be detected.
[0048]
The ultrasonic pointing device of the present invention is particularly useful as an auxiliary input device such as a portable personal computer such as a notebook personal computer, but the application is not particularly limited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an ultrasonic pointing device according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an interdigital electrode T1.
FIG. 3 is a plan view showing a spacer 2;
4 is a plan view showing a protrusion 4. FIG.
5 is a cross-sectional view of the ultrasonic pointing device of FIG. 1. FIG.
6 is a cross-sectional view showing a usage pattern of the ultrasonic pointing device of FIG. 1. FIG.
7 is a configuration diagram of a circuit when driving the ultrasonic pointing device of FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the contact pressure when the substrate pressing body 3 presses the first ultrasonic propagation path and the output voltage detected by the interdigital electrode R1.
FIG. 9 is a diagram showing the direction from the origin of the first, second, third, or fourth ultrasonic propagation path as a vector.
FIG. 10 is a plan view showing a second embodiment of the ultrasonic pointing device of the present invention.
11 is a cross-sectional view of the ultrasonic pointing device of FIG.
FIG. 12 is a plan view showing a third embodiment of the ultrasonic pointing device of the present invention.
13 is a cross-sectional view of the ultrasonic pointing device of FIG.
14 is a cross-sectional view showing a usage pattern of the ultrasonic pointing device of FIG. 12. FIG.
15 is a cross-sectional view when a substrate pressing body 17 is used instead of the substrate pressing body 16 of FIG.
16 is a cross-sectional view when a protrusion 18 is provided at the center of the upper surface of the substrate pressing body 17 in FIG. 13;
17 is a cross-sectional view when a protrusion 19 is provided at the center of the upper surface of the substrate pressing body 17 in FIG. 13;
FIG. 18 is a perspective view showing an example in which the ultrasonic pointing device of the present invention is provided between two keys of a computer keyboard.
FIG. 19 is a perspective view showing an example in which the ultrasonic pointing device of the present invention is provided in an operation unit of a remote controller.
FIG. 20 is a perspective view showing an example of an input device incorporating the ultrasonic pointing device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Piezoelectric substrate
2,15 Spacer
3, 16, 17 Substrate pressing body
4,18,19 protrusion
5 Cursor movement direction setting means
6 Cursor movement distance calculation means
7 Oscillator circuit
10 A / D converter
11 Microcomputer
12 Printed circuit board
13 cases
14 screws
21, 22, 23, 24 Through hole
41, 42, 43, 44 Protrusion
81, 82, 83, 84 amplifier
91, 92, 93, 94 Rectifier circuit
T1, T2, T3, T4 Interdigital electrodes for input
R1, R2, R3, R4 Output interdigital electrodes

Claims

An ultrasonic pointing device comprising a piezoelectric substrate, first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means, a substrate pressing body, a cursor moving direction setting means and a cursor moving distance calculating means,
The piezoelectric substrate has a thickness direction parallel to the direction of the polarization axis,
Each of the ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes for input and output, and is provided on an upper plate surface perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric substrate,
The interdigital transducer for input excites surface acoustic waves on the upper plate surface of the piezoelectric substrate by receiving an electrical signal,
The output interdigital electrode converts the surface acoustic wave into an electrical signal and outputs it,
The first, second, third, and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving units form first, second, third, and fourth ultrasonic wave propagation paths on the upper plate surface of the piezoelectric substrate, respectively. ,
The substrate pressing body is made of an elastic body, attenuates the surface acoustic wave by contacting each ultrasonic wave propagation path, and outputs an electrical signal detected by the output interdigital electrode to the substrate pressing body. Attenuating according to the contact pressure to each ultrasonic wave propagation path,
The cursor movement direction setting means is connected to an output end of the output interdigital electrode, and the substrate pressing body contacts one of the first, second, third and fourth ultrasonic propagation paths. The direction of movement of the cursor on the display screen is set according to the ultrasonic propagation path that has been touched, or at least two of the first, second, third, and fourth ultrasonic propagation paths The direction of movement of the cursor is set according to the ratio of the attenuation of each output electrical signal detected by the interdigital electrode for output corresponding to the ultrasonic wave propagation path in contact with the substrate pressing body. And
The cursor movement distance calculating means is connected to the output end of the output interdigital electrode, and the substrate pressing body contacts one of the first, second, third and fourth ultrasonic propagation paths. The moving distance of the cursor is calculated according to the attenuation amount of the output electrical signal detected by the output interdigital electrode corresponding to the ultrasonic propagation path that has contacted, or the first, second, second When the substrate pressing body comes into contact with at least two of the third and fourth ultrasonic propagation paths, the output electric signals detected by the output interdigital electrodes corresponding to the ultrasonic propagation paths in contact with the substrate pressing body An ultrasonic pointing device that calculates a movement distance of the cursor according to an attenuation amount.

An ultrasonic pointing device comprising a piezoelectric substrate, first, second, third and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving means, a substrate pressing body, a cursor moving direction setting means and a cursor moving distance calculating means,
The piezoelectric substrate has a thickness direction parallel to the direction of the polarization axis,
Each of the ultrasonic wave transmitting / receiving means is composed of interdigital electrodes for input and output, and is provided on an upper plate surface perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric substrate,
The interdigital transducer for input excites surface acoustic waves on the upper plate surface of the piezoelectric substrate by receiving an electrical signal,
The output interdigital electrode converts the surface acoustic wave into an electrical signal and outputs it,
The first, second, third, and fourth ultrasonic wave transmitting / receiving units form first, second, third, and fourth ultrasonic wave propagation paths on the upper plate surface of the piezoelectric substrate, respectively. ,
The first and second ultrasonic propagation paths are parallel to each other, and the third and fourth ultrasonic propagation paths are parallel to each other;
The first and second ultrasonic propagation paths and the third and fourth ultrasonic propagation paths are orthogonal to each other to form four propagation crossover regions,
The substrate pressing body is made of an elastic body, attenuates the surface acoustic wave by contacting each of the propagation crossing regions, and outputs an output electric signal detected by the output interdigital electrode to the substrate pressing body. Attenuate according to the contact pressure to each propagation crossover area,
The cursor movement direction setting means is connected to an output end of the output interdigital electrode, and corresponds to a propagation crossover region that is in contact with the substrate pressing body when it contacts one of the four propagation crossover regions. The direction of movement of the cursor on the display screen is set, or when the substrate pressing body comes into contact with at least two of the four propagation crossover areas, the output blind corresponding to the contacted crossover area Set the direction of movement of the cursor according to the ratio of attenuation of each output electrical signal detected by the electrode,
The cursor movement distance calculating means is connected to the output end of the output interdigital electrode, and corresponds to the propagation crossover area that is in contact with the substrate pressing body when it contacts one of the four propagation crossover areas. Calculating the movement distance of the cursor according to the attenuation amount of each output electric signal detected by the two output interdigital electrodes, or pressing the substrate on at least two of the four propagation crossover regions An ultrasonic pointing device that calculates a moving distance of the cursor according to an attenuation amount of each output electrical signal detected by an output interdigital electrode corresponding to a propagation crossover region in contact with a body.

Instead of the two input interdigital electrodes of the first and second ultrasonic wave transmission / reception means, one input interdigital electrode is provided, and the one input interdigital electrode and the two opposing interdigital electrodes are provided. First and second ultrasonic propagation paths are formed between the output interdigital electrodes,
Instead of the two input interdigital electrodes of the third and fourth ultrasonic wave transmission / reception means, one input interdigital electrode is provided, and the one input interdigital electrode and the two opposing interdigital electrodes are provided. The ultrasonic pointing device according to claim 2, wherein third and fourth ultrasonic propagation paths are formed between the output interdigital electrodes.

The ultrasonic pointing device according to claim 1, 2 or 3, wherein the substrate pressing body is made of natural rubber, synthetic rubber or thermoplastic elastomer having a sheet-like shape.

A protrusion is provided on an upper portion of the substrate pressing body. When the protrusion is pressed, the substrate pressing body is deformed, and a part of the lower surface of the substrate pressing body and the first, second, third, and fourth The ultrasonic pointing device according to claim 1, wherein at least one of the ultrasonic wave propagation paths is in contact with the ultrasonic pointing device.

A protrusion is provided on an upper portion of the substrate pressing body. When the protrusion is pressed, the substrate pressing body is deformed, and a part of the lower surface of the substrate pressing body and at least one of the four propagation crossover regions are The ultrasonic pointing device according to claim 2, 3, or 4.

A spacer is provided between a portion of the upper plate surface of the piezoelectric substrate excluding at least a part of each ultrasonic wave propagation path and the substrate pressing body,
The ultrasonic pointing device according to claim 4, wherein the spacer is made of a material that hardly absorbs surface acoustic waves.

The ultrasonic pointing device according to claim 1, wherein the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric ceramic.