JP6721199B1 - ポインティングデバイス、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化、薄型化が可能であって操作性に優れる新たなポインティングデバイスを提案する。【解決手段】 ポインティングデバイスは、底部基板、及び第1の貫通孔が形成された上面板を有する筐体と、前記底部基板及び前記上面板と平行な２次元方向に移動可能に前記底部基板及び前記上面板の間に配置された操作枠と、前記筐体に一端が接続され、前記操作枠に他端が接続され、前記操作枠を支持する第１の弾性体と、前記筐体における前記操作枠の相対的な位置を検出するセンサと、を備えることを特徴とする。【選択図】 図３

Description

本発明は、ポインティングデバイス、及び電子機器に関する。

従来、パーソナルコンピュータ等の電子機器を操作する場合に用いるポインティングデバイスとして、マウス、ポインティングスティック、トラックボール、タッチパッド等が知られている。

これらのポインティングデバイスに対しては、操作性や携帯性を向上させるため、小型化が進められている。例えば、特許文献１には、小型化したマウスが記載されている。

特開２００３−１３１８０６号公報

しかしながら、依然として従来の各ポインティングデバイスには、以下の課題が存在する。

マウスについては、パソコン本体と別体のため携帯性が悪い、形状が曲面のため携帯時に落下しやすい、無線型の場合には乾電池の交換が必要となる、有線型の場合にはケーブルが操作の邪魔となる、操作場所が平面に限られる、平面の状態によってはマウスパッドが必要となる等の課題がある。

ポインティングスティックについては、使い慣れるまでに時間を要する、キーボードの中に存在するのでキーボードから手を離した状態ではポインティングスティックを探しにくい、指を置く自由度が低いので疲労を感じやすい、小型化すると操作時の可動範囲が狭くなるため使いづらい、可動範囲を広げるには高さが必要になる等の課題がある。

トラックボールについては、ボールを備えた構造のために薄型化が難しい、仮に薄型化のためボールを小型化すると操作性が悪くなる等の課題がある。

タッチパッドについては、操作感が低い、キーボード操作時に掌等が触れてしまいユーザの意図しない操作が行われてしまう、手袋をしていると操作できない等の課題がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、小型化、薄型化が可能であって操作性に優れる新たなポインティングデバイスを提案することを目的とする。

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。

上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係るポインティングデバイスは、底部基板、及び第1の貫通孔が形成された上面板を有する筐体と、前記底部基板及び前記上面板と平行な２次元方向に移動可能に前記底部基板及び前記上面板の間に配置された操作枠と、前記筐体に一端が接続され、前記操作枠に他端が接続され、前記操作枠を支持する第１の弾性体と、前記筐体における前記操作枠の相対的な位置を検出するセンサと、を備えることを特徴とする。

前記操作枠には、ユーザが指を差し入れるための操作孔を形成することができ、前記操作孔は、前記上面板の前記第1の貫通孔よりも径が小さく、ユーザが操作していない初期位置において前記第1の貫通孔の内側に配置されているようにすることができる。

前記ポインティングデバイスは、前記操作枠に一部が接続され、前記操作枠を支持する第２の弾性体と、前記操作枠の移動に伴う前記第２の弾性体の一部の移動をガイドするガイド板と、を備えることができる。

前記第１の弾性体は、コイルバネとすることができ、前記第２の弾性体は、板バネとすることができる。

前記ポインティングデバイスは、前記操作孔の内側であって前記操作枠の下側に配置された第１のスイッチ、を備えることができる。

前記ポインティングデバイスは、前記上面板の前記第1の貫通孔とは異なる位置に配置された第２のスイッチ、を備えることができる。

前記ポインティングデバイスは、前記操作枠に対して着脱可能であって、前記操作孔の径及び形状の少なくとも一方を変更する操作孔変更部材、を備えることができる。

本発明の他の態様に係る電子機器は、前記ポインティングデバイスが組み込まれていることを特徴とする。

本発明によれば、小型化、薄型化が可能であって操作性に優れる新たなポインティングデバイスを提案することが可能となる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスを搭載した電子機器の一例を示す図である。 図２は、ポインティングデバイスの外観の一例を示す上面図である。 図３は、ポインティングデバイスの内部構造の一例を示す側面図である。 図４は、ポインティングデバイスの内部構造の一例を示す分解図である。 図５は、操作枠の動きを説明するための図である。 図６は、操作孔変更部材について説明するための図である。 図７は、ポインティングデバイスを外付け型にした変形例を示す図である。

以下、本発明に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、一実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。

＜本発明の一実施形態に係るポインティングデバイス２０を搭載した電子機器１０＞
図１は、本発明の一実施形態に係るポインティングデバイス２０が組み込まれている電子機器１０の一例を示す図である。

同図の場合、電子機器１０は、ノート型のＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、ポインティングデバイス２０は、例えば、電子機器１０の本体上面手前側中央（既存のノート型ＰＣにおいてタッチパッドが搭載されている位置）に搭載される。なお、ポインティングデバイス２０の位置は、図示した例に限らず、例えば、電子機器１０の本体上面手前側右端等の任意の位置に配置することができる。

次に、ポインティングデバイス２０の構成例について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、ポインティングデバイス２０の外観の一例を示す上面図であり、図３は、ポインティングデバイス２０の内部構造の一例を示す側面図であり、図４は、ポインティングデバイス２０の内部構造の一例を示す分解図である。

はじめに、ポインティングデバイス２０の外観について説明する。図２に示されるように、ポインティングデバイス２０は、電子機器１０の本体上面と同一平面上に配置される上面板２１を有する。上面板２１には、円形の第1の貫通孔２２が形成されている。また、上面板２１には、ユーザにとって手前側（図２において下側）に矩形の第２の貫通孔２６が形成されている。なお、第1の貫通孔２２、及び第２の貫通孔２６の形状は上述した例に限らない。例えば、第1の貫通孔２２が楕円形であり、第２の貫通孔２６が円形や楕円形であってもよい。

上面板２１に形成された第1の貫通孔２２の下側には、円形の操作孔２４が形成された操作枠２３が配置されている。操作枠２３に形成された操作孔２４の下側には、第１のスイッチ２５が配置されている。よって、ポインティングデバイス２０を上方から見た場合、上面板２１の第1の貫通孔２２の内側に操作枠２３及び操作孔２４が見え、操作孔２４の内側には第１のスイッチ２５が見えることになる。

操作孔２４の径は、ユーザが指を差し入れて操作枠２３を移動させ、且つ、第１のスイッチ２５をクリックし得る程度の大きさであることが望ましい。なお、操作孔２４の形状は、円形に限らず、楕円形や多角形であってもよい。

上面板２１における第２の貫通孔２６に内側には、電子機器１０の本体上面と同一平面上に第２のスイッチ２７が配置されている。

第１のスイッチ２５、及び第２のスイッチ２７は、ユーザからクリック操作を検出し、検出結果を表す検出信号を制御部３７に出力する。

次に、ポインティングデバイス２０の内部構造について説明する。ポインティングデバイス２０は、その筐体３０として上面板２１、底部基板３１、及び側壁３２を有する。

上面板２１及び底部基板３１の間には、引張式のコイルバネ３３によって支持された操作枠２３が配置されている。本実施形態の場合、操作枠２３は矩形に形成されており、操作枠２３のｙ軸に平行な対向する２辺のそれぞれは、２本のコイルバネ３３を介して側壁３２に固定されている。これにより、操作枠２３は、上面板２１及び底部基板３１と平行な２次元方向にフレキシブルに移動可能となる。例えば、ユーザが操作枠２３を操作していない初期状態において、操作枠２３は操作孔２４の中心が第１の貫通孔２２の中心とほぼ一致する初期位置に配置される。そして、ユーザが操作孔２４に指を差し入れて操作枠２３を移動させた場合、コイルバネ３３の復元力（張力）が生じ、ユーザが指の力を緩めたり、操作孔２４から指を抜いたりすると、操作枠２３が初期位置に戻ることになる。コイルバネ３３は、本発明の第１の弾性体に相当する。なお、本実施形態の場合、コイルバネ３３は、ｙ軸に平行な各辺に２本ずつ設けているが、１本ずつ、または３本以上ずつ設けてもよい。

また、操作枠２３のｘ軸に平行な対向する２辺のそれぞれには、板バネ３４の一端（固定端）が接続されている。板バネ３４は、本発明の第２の弾性体に相当する。

上面板２１及び底部基板３１の間には、＋ｙ軸方向及び−ｙ軸方向から操作枠２３を挟むように配置されたガイド板４１が設けられており、板バネ３３の他端（自由端）は、操作枠２３が初期位置の状態においてガイド板４１に当接または近接している。ガイド板４１の操作枠２３側の側面は、操作枠２３の移動に伴って移動する板バネ３４の他端をガイドするように円弧状に形成されている。板バネ３４及びガイド板４１を設けたことにより、ユーザが操作枠２３を移動した際に操作感（反発力）を与えることができる。また、板バネ３４は、操作枠２３が初期位置に戻った際の振動を抑制することができる。

操作枠２３の下面にはランダムな模様または微細な凹凸が形成された光反射領域４２が設けられている。操作枠２３の操作孔２４以下の領域の下側には、ｘ軸センサ３５、ｙ軸センサ３６、及び制御部３７が設けられている。

ｘ軸センサ３５及びｙ軸センサ３６は、例えば、光学センサからなる。ｘ軸センサ３５は、操作枠２３の下面に設けられた光反射領域４２に光を照射し、その反射光に基づいて操作枠２３のｘ軸方向の相対的な移動量を検出し、検出結果を表す検出信号を制御部３７に出力する。同様に、ｙ軸センサ３６は、操作枠２３の下面に設けられた光反射領域４２に光を照射し、その反射光に基づいて操作枠２３のｙ軸方向の相対的な移動量を検出し、検出結果を表す検出信号を制御部３７に出力する。

制御部３７は、第１のスイッチ２５、第２のスイッチ２７、ｘ軸センサ３５、及びｙ軸センサ３６からの検出信号を電子機器１０に予めインストールされているポインティングデバイス２０用のドライバプログラム（不図示）に出力する。

該ドライバプログラムでは、制御部３７からの検出信号を電子機器１０に対する制御信号に変換して電子機器１０のＯＳ(Operation System)プログラム等に出力する。これにより、ポインティングデバイス２０を用いた電子機器１０の操作が可能となる。

＜ポインティングデバイス２０の操作に対応する電子機器１０の動作＞
次に、ポインティングデバイス２０の操作に対応する電子機器１０の動作の一例について、従来のマウスと対比して説明する。

操作枠２３の移動は、マウス本体の移動に相当し、電子機器１０の画面に表示されているカーソル等のポインタを移動させることができる。第１のスイッチ２５は、マウスの左ボタンに相当し、クリックすることによりポインタが指し示すアイコン等を選択することができる。第２のスイッチ２７はマウスの右ボタンに相当し、クリックすることによりポインタが指し示すアイコン等に関連するメニューを表示させることができる。

操作枠２３を前後（ｙ軸方向）または左右（ｘ軸方向）に素早く２往復させた場合、電子機器１０をスクロールモードに遷移させることができる。スクロールモードにおいて、操作枠２３はマウスに備わるホイールに相当する。すなわち、操作枠２３を移動させることにより、移動させている間、その移動方向に応じて画面をスクロールさせることができる。また、その移動量に応じてスクロールの速さを調整することができる。なお、スクロールモードにおいて、第１のスイッチ２５をクリックした状態で操作枠２３を前後または左右に素早く２往復させることにより、スクロールモードを解除することができる。

第２のスイッチ２７をクリックした状態で操作枠２３を前後または左右に素早く２往復させた場合、電子機器１０をオートスクロールモード（マウスのホイールを押下すると遷移するモード）に遷移させることができる。オートスクロールモードにおいて、操作枠２３はマウスの本体に相当し、画面上のポインタはオートスクロールマークに変更される。すなわち、操作枠２３を移動させることにより（移動の後、操作枠２３を初期位置に戻してもよい）、その移動方向に応じて画面のスクロールを継続させることができる。また、その移動量に応じてスクロールの速さを調整することができる。なお、オートスクロールモードにおいて、第１のスイッチ２５をクリックした状態で操作枠２３を前後または左右に素早く２往復させることにより、オートスクロールモードを解除することができる。

なお、ポインティングデバイス２０の操作に対応する電子機器１０の動作は上述した例に限らず、ポインティングデバイス２０用のドライバプログラムを用いて適宜変更することが可能である。

＜操作枠２３の動きについて＞
次に、図５は、操作枠２３の動きを説明するための図であり、ポインティングデバイス２０から上面板２１を取り除き、操作枠２３、コイルバネ３３、板バネ３４、及びガイド板４１を上方から見た状態を示している。なお、同図（Ａ）は操作枠２３が初期位置の状態、同図（Ｂ）は操作枠２３が初期位置から図面右方向に移動された状態、同図（Ｃ）は操作枠２３が初期位置から図面上方向に移動された状態、同図（Ｄ）は操作枠２３が初期位置から図面右斜め上方向に移動された状態、同図（Ｅ）は板バネ３４及びガイド板４１を設けていない場合を示している。

同図（Ｂ）に示されるように、ユーザが操作枠２３を初期位置から右方向に移動させる場合、操作枠２３のｙ軸と平行な２辺のうちの左側の辺に固定された、引き伸ばされる２本のコイルバネ３３には、操作枠２３を左方向に引き戻す張力が生じる。したがって、操作枠２３は回転することなく左方向へ引き戻す力Ｍ１を受けた状態で右方向に移動されることになる。ユーザが操作枠２３を初期位置から左方向に移動させる場合についても同様である。

同図（Ｃ）に示されるように、ユーザが操作枠２３を初期位置から上方向に移動させる場合、操作枠２３に固定された、引き伸ばされる４本のコイルバネ３３には、操作枠２３を下方向に引き戻す方向に等しい張力を生じる。したがって、操作枠２３は回転することなく下方向への引き戻す力Ｍ２を受けた状態で上方向に移動されることになる。ユーザが操作枠２３を初期位置から下方向に移動させる場合についても同様である。

同図（Ｄ）に示されるように、ユーザが操作枠２３を初期位置から図面右斜め上方向に移動させる場合、左側のコイルバネ３３の作用により操作枠２３には反時計回りの回転力Ｍ３が発生する。この場合、同図（Ｅ）に示されるように、板バネ３４及びガイド板４１を設けていないと、発生した回転力Ｍ３によって操作枠２３が回転してしまい、ユーザにとって指触りや操作性に違和感を与えてしまうことがある。ユーザが操作枠２３を初期位置から他の斜め方向に移動させる場合についても同様である。

しかしながら、本実施形態では、同図（Ｄ）に示されるように、板バネ３４及び円弧状に形成されたガイド板４１が設けられているので、右上の板バネ３４の他端が円弧に当接しながら移動する際に生じる下方向の反発力により、操作枠２３に発生した回転力Ｍ３を打ち消すことができ、操作枠２３の回転を抑止できる。よって、ユーザに対して指触りや操作性に違和感を与えることを抑止できる。ユーザが操作枠２３を初期位置から他の斜め方向に移動させる場合についても同様に、操作枠２３の回転を抑止できる。

＜第１の変形例＞
次に、ポインティングデバイス２０の第１の変形例について説明する。

上述したように、操作孔２４の径は、ユーザが指を差し入れて操作枠２３を移動させ、且つ、第１のスイッチ２５をクリックし得る程度の大きさであることが望ましい。しかしながら、指の太さは、人それぞれであり、極端に太い人もいれば、細い人もいる。そこで、ユーザの指の太さに対応できるように、内周の径や形状が異なる複数の操作孔変更部材５１を用意するようにしてもよい。

図６は、操作孔変更部材５１について説明するための図であり、同図（Ａ）は操作孔変更部材５１の一例を示しており、同図（Ｂ）は操作孔変更部材５１を操作孔２４に取り付けた状態を示している。

操作孔変更部材５１は、環状に形成され、その外周が操作孔２４に一致し、内周が操作孔２４よりも小さい径に形成されている。そして、操作孔２４に対して操作孔変更部材５１が着脱可能となるように、広めに形成された操作孔２４の周囲には凹部を形成するようにし、操作孔変更部材５１の外周には凸部を形成するようにする。

ユーザは、自身の指の太さや好みに合った操作孔変更部材５１を選択して操作孔２４に装着するようにする。これにより、ユーザに適した操作性を実現することができる。なお、操作孔変更部材５１の内周の形状は、円形に限らず、楕円形や多角形であってもよい。また、操作枠２３に対する操作孔変更部材５１の着脱構造は、凹凸に限らない。

＜第２の変形例＞
次に、図７は、ポインティングデバイス２０の第２の変形例を示している。

上述した説明において、ポインティングデバイス２０は電子機器１０に組み込まれているものとして説明したが、図７に示されるように、電子機器１０に対してポインティングデバイス２０を外付けするようにしてもよい。

電子機器１０とポインティングデバイス２０との通信は、例えば、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)を介した有線接続で行ってよいし、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）等の無線通信規格を用いた無線接続で行ってもよい。

＜まとめ＞
本実施形態のポインティングデバイス２０によれば、以下の効果を奏することができる。

ポインティングデバイス２０は、その内部の可動部分が２次元方向に移動する操作枠２３のみであるため、マウス、ポインティングスティック、トラックボール等に比べて容易に薄型化を実現できる。また、移動される操作枠２３が他の構成要素と接触せずコイルバネ３３に支持されて浮いているため、操作枠２３の摩耗を防止できる。さらに、操作枠２３に対するユーザの操作は下方向への荷重を生じさせないので、下方向の荷重を考慮した強度設計が不要となる。

ポインティングデバイス２０では、操作枠２３の移動範囲を比較的広く設けることができるので、ユーザは指先を動かし易く、ポインタの移動方向や移動速度の調整が容易となる。

操作枠２３の内側に第１のスイッチ２５が配置されているため、ユーザは指一本によるドラッグ等の操作が容易となる。

操作枠２３とは離れた位置に第２のスイッチ２７が設けられているので、一方に対して操作している場合の他方に対する誤操作を抑止できる。

本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明が、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０・・・電子機器、２０・・・ポインティングデバイス、２１・・・上面板、２２・・・第１の貫通孔、２３・・・操作枠、２４・・・操作孔、２５・・・第１のスイッチ、２６・・・第２の貫通孔、２７・・・第２のスイッチ、３０・・・筐体、３１・・・底部基板、３２・・・側壁、３３・・・コイルバネ、３４・・・板バネ、３５・・・ｘ軸センサ、３６・・・ｙ軸センサ、３７・・・制御部、４１・・・ガイド板、４２・・・光反射領域、５１・・・操作孔変更部材

Claims (7)

1. 底部基板、及び第1の貫通孔が形成された上面板を有する筐体と、
   前記底部基板及び前記上面板と平行な２次元方向に移動可能に前記底部基板及び前記上面板の間に配置された操作枠と、
   前記筐体に一端が接続され、前記操作枠に他端が接続され、前記操作枠を支持する第１の弾性体と、
   前記筐体における前記操作枠の相対的な位置を検出するセンサと、
   前記操作枠に一部が接続され、前記操作枠を支持する第２の弾性体と、
   前記操作枠の移動に伴う前記第２の弾性体の一部の移動をガイドするガイド板と、
   を備えることを特徴とするポインティングデバイス。
2. 請求項１に記載のポインティングデバイスであって、
   前記操作枠には、ユーザが指を差し入れるための操作孔が形成されており、
   前記操作孔は、前記上面板の前記第1の貫通孔よりも径が小さく、ユーザが操作していない初期位置において前記第1の貫通孔の内側に配置されている
   ことを特徴とするポインティングデバイス。
3. 請求項１に記載のポインティングデバイスであって、
   前記第１の弾性体は、コイルバネであり、
   前記第２の弾性体は、板バネである
   ことを特徴とするポインティングデバイス。
4. 底部基板、及び第1の貫通孔が形成された上面板を有する筐体と、
   前記底部基板及び前記上面板と平行な２次元方向に移動可能に前記底部基板及び前記上面板の間に配置された操作枠と、
   前記筐体に一端が接続され、前記操作枠に他端が接続され、前記操作枠を支持する第１の弾性体と、
   前記筐体における前記操作枠の相対的な位置を検出するセンサと、を備え、
   前記操作枠には、ユーザが指を差し入れるための操作孔が形成されており、
   前記操作孔は、前記上面板の前記第1の貫通孔よりも径が小さく、ユーザが操作していない初期位置において前記第1の貫通孔の内側に配置され、
   前記操作孔の内側であって前記操作枠の下側に配置された第１のスイッチ、
   を備えることを特徴とするポインティングデバイス。
5. 底部基板、及び第1の貫通孔が形成された上面板を有する筐体と、
   前記底部基板及び前記上面板と平行な２次元方向に移動可能に前記底部基板及び前記上面板の間に配置された操作枠と、
   前記筐体に一端が接続され、前記操作枠に他端が接続され、前記操作枠を支持する第１の弾性体と、
   前記筐体における前記操作枠の相対的な位置を検出するセンサと、を備え、
   前記操作枠には、ユーザが指を差し入れるための操作孔が形成されており、
   前記操作孔は、前記上面板の前記第1の貫通孔よりも径が小さく、ユーザが操作していない初期位置において前記第1の貫通孔の内側に配置され、
   前記操作枠に対して着脱可能であって、前記操作孔の径及び形状の少なくとも一方を変更する操作孔変更部材、
   を備えることを特徴とするポインティングデバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のポインティングデバイスであって、
   前記上面板の前記第1の貫通孔とは異なる位置に配置された第２のスイッチ、
   を備えることを特徴とするポインティングデバイス。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のポインティングデバイスが組み込まれている
   ことを特徴とする電子機器。

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