JPH08272519A - 座標位置入力装置 - Google Patents

座標位置入力装置

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JPH08272519A
JPH08272519A JP7078716A JP7871695A JPH08272519A JP H08272519 A JPH08272519 A JP H08272519A JP 7078716 A JP7078716 A JP 7078716A JP 7871695 A JP7871695 A JP 7871695A JP H08272519 A JPH08272519 A JP H08272519A
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JP
Japan
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coordinate position
input device
position input
origin
operation unit
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Pending
Application number
JP7078716A
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English (en)
Inventor
Yasunori Tomino
泰範 冨野
Tsutomu Sawai
剣 澤井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 情報機器に用いられる座標位置入力装置にお
いて、操作部の移動方向と移動量を検出することを目的
とする。 【構成】 操作部2を取り付けた金属板3と、プリント
配線基板6上の導電層を4分割して形成した電極7a,
7b,7c,7dとを、絶縁シート5を挟んで向かい合
わせて配設し、金属板3を共通電位の電極として各電極
7a,7b,7c,7dとの間に4つのキャパシタを構
成し、かつ金属板3とプリント配線基板6を金属ばね4
によって電気的に連結すると共に、操作部2を移動させ
たときに原点復帰する構成とすることにより、操作部2
の移動方向と移動量の検出を4つのキャパシタの静電容
量の変化を用いて行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は情報機器の画面カーソル
座標位置を入力するのに用いられる座標位置入力装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下に従来の座標位置入力装置について
説明する。
【0003】座標位置入力装置として、トラックボール
やスティックコントローラが用いられていた。
【0004】トラックボールは、回転自在に設けられた
直交する2本の回転軸と、各々の回転軸に接して回転自
在に支持されたボールと、回転軸に取り付けられた放射
状のスリット板と、スリット板を挟んで設けられた光源
と光センサーからなる検出部と、光センサーの信号を計
算する制御回路とで構成されていて、ボールの回転は2
本の回転軸の回転に変換され、その回転軸の回転は光の
有無の光信号に変換され、その光信号は光センサーで電
気信号に変換され、変換された電気信号は制御回路で回
転方向と回転量が計算されて、相対座標位置を示す信号
として出力されていた。
【0005】この構成では、ボールにごみが付着したと
きに、回転軸の回転むらが発生し、座標位置を示す信号
の精度が劣化してしまうという問題点があり、また、薄
型化を図るためにはボールの大きさを小さくすればよい
が、ボールを小さくすると指でボールを回転させ難くな
り操作性が悪くなってしまうという問題点があった。
【0006】また、スティックコントローラは、直交座
標の2本の軸上で原点から等しい距離に設けられた4つ
の感圧センサーと、直交座標の原点位置で支持され2本
の軸と垂直で原点復帰するように設けられた操作用ステ
ィックと、4つの感圧センサーに接して操作用スティッ
クに取り付けられた円盤と、感圧センサーの信号を計算
する制御回路とで構成されていて、操作用スティックを
倒すように操作すると、操作用スティックに取り付けら
れた円盤が動き、操作した方向の少なくとも1つの感圧
センサーに応力が加わり、操作用スティックの操作量に
応じて感圧センサーの信号が変化し、その信号は制御回
路で操作方向と操作量が計算されて、相対座標位置を示
す信号として出力されていた。
【0007】この構成では、原点から操作用スティック
の操作点の方向があくまでも相対座標位置を示す信号の
方向であるので、操作用スティックを原点から操作点に
倒す動作中は操作方向と相対座標位置を示す信号の方向
は一致しているが、操作用スティックを操作点から原点
に戻す動作中では、操作方向と相対座標位置を示す信号
の方向は180°逆の方向になってしまう。また、操作
用スティックが原点復帰するとき、操作点で操作を解除
したにもかかわらず、原点復帰の移動量だけ相対座標位
置を示す信号が出力されてしまう。つまり操作用スティ
ックの操作点から原点への操作方向と相対座標位置を示
す信号の方向が一致しないという操作性の問題点と、操
作解除後に原点復帰するときに、相対座標位置を示す信
号が出力されてしまい、座標位置がずれるという問題点
があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の構
成では、ごみの付着による信号精度の劣化が生じるとい
う問題点や薄型化を図ると操作性が悪くなるという問題
点、また操作部の操作方向と相対座標位置信号の方向が
一致しないという操作性の違和感が生じるという問題点
や操作解除後に座標位置がずれるという問題点を有して
いた。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ごみの付着による信号精度の劣化がなく、操作性を
悪化させずに薄型化でき、また操作部の操作方向と相対
座標位置信号の方向が一致して操作性に違和感がなく、
操作解除後に座標位置がずれない座標位置入力装置を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の座標位置入力装置は、平面上の全方向に、平
面と平行に移動可能とした操作部と、平面に導体を形成
して絶縁層を挟んで向かい合わせ、導体間に存在する静
電容量の変化を用いて操作部の移動方向と移動量を電気
信号に変換する検出手段と、検出手段の電気信号を計算
する制御手段を設けたものである。
【0011】
【作用】この構成において、操作部にボールを使用して
いないのでごみの付着による信号精度の劣化が生じず、
操作部が平面と平行に移動可能としているので薄型化が
図れることとなる。また、操作部の操作方向と相対座標
位置信号の方向が一致するので、操作性の違和感が生じ
ないこととなる。
【0012】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0013】図1および図2に示すように、開口部1a
を有する外囲器1と、開口部1aから一部が露出する操
作部2と、金属板3と、金属ばね4と、絶縁シート5
と、プリント配線基板6を備え、プリント配線基板6に
は、その導電層を4分割して形成した電極7a,7b,
7c,7dを設けている。
【0014】操作部2は指で操作し易いように中央部に
くぼみ2aを形成し、また外囲器1とのすきまからごみ
の侵入を防ぐために外周部に壁2bを形成してある。絶
縁シート5とプリント配線基板6の中央部には、操作部
2の移動量以上の大きさの孔5aと孔6aが設けられて
いる。
【0015】絶縁シート5と外囲器1はプリント配線基
板6に固定されている。操作部2は金属板3に取り付け
られており、金属板3とプリント配線基板6は金属ばね
4によって電気的に連結されており、金属板3と金属ば
ね4と電極7a〜7dとで検出手段を構成している。金
属板3と絶縁シート5との間には隙間Dzを設けてあ
る。なお、金属板3にはプリント配線基板を用いること
も可能であり、絶縁シート5には高比誘電率の材料を用
いることも可能である。図中のRa,Rb,Rc,Rd
は抵抗、Ca,Cb,Cc,Cdはキャパシタ、8は交
流発振回路、9は比較回路、10は制御回路、11,1
2,13はアナログ演算回路、XとYは操作部2の座標
位置を示す。
【0016】図3に示すように、Dxは金属板3のx軸
方向の原点からの最大移動量を示し、Dyは金属板3の
y軸方向の原点からの最大移動量を示す。また、金属板
3と各電極7a,7b,7c,7dは相対し、面積で重
なりを生じるので、金属板3を共通電位の電極として各
電極7a,7b,7c,7dとの間に4つのキャパシタ
〔金属板3と電極7aとの間に構成されるキャパシタC
a(以下、Caという)、金属板3と電極7bとの間に
構成されるキャパシタCb(以下、Cbという)、金属
板3と電極7cとの間に構成されるキャパシタCc(以
下、Ccという)、金属板3と電極7dとの間に構成さ
れるキャパシタCd(以下、Cdという)〕が構成され
る。
【0017】以上のように構成された座標位置入力装置
について、以下その動作を説明する。
【0018】本実施例では、キャパシタの容量が相対す
る2つの電極の重なった部分の面積に比例することを利
用して、操作部2の座標位置を検出するものである。す
なわち、金属板3が矢印Aで示した方向(x軸の+方
向)に移動したとき、金属板3と電極7aとの重なった
部分の面積は増加するのでCaの容量は増加し、金属板
3と電極7bとの重なった部分の面積は減少するのでC
bの容量は減少する。逆に金属板3が矢印Aで示した方
向の逆方向(x軸の−方向)に移動したとき、金属板3
と電極7aとの重なった部分の面積は減少するのでCa
の容量は減少し、金属板3と電極7bとの重なった部分
の面積は増加するのでCbの容量は増加する。金属板3
がx軸と垂直なy軸の方向での移動に関しても、Ccと
Cdについても前記x軸の場合と同じ関係が成り立つ。
【0019】従って、Ca,Cb,Cc,Cdの容量の
変化をそれぞれ電極7a,7b,7c,7dの電圧の変
化で検出することができるので、電極7a,7bの電圧
をアナログ演算回路11で演算することによりx軸方向
の操作部2の座標位置信号を取り出し、電極7c,7d
の電圧をアナログ演算回路12で演算することによりy
軸方向の操作部2の座標位置信号を取り出すことができ
る。
【0020】さらに、アナログ演算回路11,12で各
々演算されたx軸、y軸方向の座標位置信号の上限値、
下限値を検出することにより、操作部2が移動範囲で少
なくとも一端が最外周位置に位置することを判別するこ
とができる。なお、アナログ演算回路11,12には差
動回路を用いることも可能であり、環境的要因による電
極7a,7b間及び電極7c,7d間の電圧差を相殺で
きるので、精度の良い検出が可能となる。
【0021】なお、電極7a,7b,7c,7dの形状
を本実施例のように設定することにより、金属板3のy
軸方向の座標位置がCaとCbの容量に影響せず、また
金属板3のx軸方向の座標位置がCcとCdの容量に影
響しないので、座標位置を計算する制御手段を簡素化す
ることができる。
【0022】また、キャパシタの容量が相対する2つの
電極の距離に反比例することを利用して、操作部2と指
との押圧を検出するものである。操作部2を指で押し下
げると金属板3と絶縁シート5との隙間Dzの分だけ金
属板3と電極7a,7b,7c,7dの距離が近くな
り、Ca,Cb,Cc,Cdの各容量は増加する。従っ
て、電極7a,7b,7c,7dの電圧をアナログ演算
回路13で演算することにより操作部2と指との押圧を
検出することができる。さらに比較回路9で押圧を2値
化することにより、操作部2が指で操作されている状態
か、操作部2から指を離している状態かを判別する信号
を取り出すことができる。なお、アナログ演算回路13
には加算回路を用いることも可能であり、操作部2の座
標位置による電極7a,7b間及び電極7c,7d間の
電圧差を相殺できるので、次段の比較回路の2値化判別
の余裕度が大きくなる。
【0023】制御回路10は、操作部2の状態に応じて
座標位置信号の計算を分けて行う。まず、操作部2の位
置が移動範囲未満の状態と移動範囲の最外周の状態で、
操作部2の位置が移動範囲未満のときは、操作部2が移
動した分の移動方向と移動量がそのまま対応する相対座
標位置信号として計算し、操作部2の位置が移動範囲の
最外周のときは、移動方向が原点から操作部2の方向
で、移動量が一定量の連続となる相対座標位置信号とし
て計算する。
【0024】次に、操作部2が指で押し下げられた状態
と操作部2から指を離している状態について説明する。
操作部2が指で押し下げられた状態では、操作部2の位
置が移動範囲未満のときと移動範囲の最外周の両方のと
きで、移動方向と移動量を無効とする計算を行い、操作
部2から指を離している状態では、上述の操作部2の両
方のときで、移動方向と移動量を有効とする計算を行
う。したがって、操作部2が移動可能な範囲未満のとき
は、操作部2の移動方向と移動量はそのまま相対座標位
置信号となるように計算し、操作部2が移動可能な範囲
の最外周に達したときは、操作部2が移動してきた移動
方向と移動量を継続する相対座標位置信号となるように
計算し、更に操作部2から指を離した状態では、操作部
2の移動方向と移動量を無効とする。
【0025】以上のように本実施例によれば、操作部2
にボールを使用せず平板状の構成としたので、ごみの付
着による信号精度の劣化が無く、操作性を悪化させず
に、薄型にできるという効果を有する。また、操作部2
の操作方向と相対座標位置信号の方向が一致して操作性
に違和感がなく、操作部2が移動可能な範囲未満のとき
は、操作部2の移動方向と移動量はそのまま相対座標位
置信号となるので微移動がやり易いという効果を有す
る。また、操作部2から指を離して原点復帰するとき、
相対座標位置を示す信号が出力されてないので、操作解
除後に座標位置がずれないという効果を有する。
【0026】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように本発明
は、平面上の全方向に、平面と平行に移動可能とした操
作部と、平面に導体を形成して絶縁層を挟んで向かい合
わせ、導体間に存在する静電容量の変化を用いて操作部
の移動方向と移動量を電気信号に変換する検出手段と、
検出手段の電気信号を計算する制御手段を設けた構成に
より、ごみの付着による信号精度の劣化がなく、操作性
を悪化させずに薄型化でき、また操作部の操作方向と相
対座標位置信号の方向が一致して操作性に違和感がな
く、操作解除後に座標位置がずれない優れた座標位置入
力装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例の座標位置入力装置
の構成を示す要部断面図 (b)は同座標位置入力装置の信号処理回路例を示すブ
ロック図
【図2】同座標位置入力装置の分解斜視図
【図3】(a)は同座標位置入力装置の平面図 (b)は(a)の等価回路図
【符号の説明】
1 外囲器 1a 開口部 2 操作部 3 金属板(検出手段) 4 金属ばね(検出手段) 7a,7b,7c,7d 電極(検出手段) 10 制御回路(制御手段)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面上の全方位に、前記平面と平行に移
    動可能とした操作部と、前記操作部の一部が露出する開
    口部を設けた外囲器と、前記操作部の移動方向と移動量
    を電気信号に変換する検出手段と、前記検出手段の電気
    信号を計算する制御手段を備え、前記操作部の少なくと
    も片面を平面とした導体面と、絶縁層を挟んで前記導体
    面と平行に向かい合わせた平面上に配設した4分割され
    た導体との間に存在する静電容量の変化で前記操作部の
    移動方向と移動量を検出する構成とした座標位置入力装
    置。
  2. 【請求項2】 操作部が外囲器の開口部の範囲において
    移動したとき、前記操作部の移動方向と移動量を計算
    し、かつ前記操作部が前記外囲器の開口部に接触する位
    置に移動したとき、原点からの移動方向と移動量を計算
    する構成とした制御手段を備えた請求項1記載の座標位
    置入力装置。
  3. 【請求項3】 操作部から指を離すと前記操作部が原点
    に移動する構成とした原点復帰手段を備えた請求項1ま
    たは2記載の座標位置入力装置。
  4. 【請求項4】 操作部と指との押圧を検出する検出手段
    を設け、前記操作部を指で操作して原点に復帰させたと
    きに前記操作部の移動方向と移動量は有効とし、かつ前
    記操作部から指を離して原点復帰させたときに前記操作
    部の移動方向と移動量は無効とする構成とした制御手段
    を備えた請求項3記載の座標位置入力装置。
JP7078716A 1995-04-04 1995-04-04 座標位置入力装置 Pending JPH08272519A (ja)

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