JP2003522998A - センサに接続されたシートを有する6自由度グラフィクコントローラ - Google Patents
センサに接続されたシートを有する6自由度グラフィクコントローラInfo
- Publication number
- JP2003522998A JP2003522998A JP2001542035A JP2001542035A JP2003522998A JP 2003522998 A JP2003522998 A JP 2003522998A JP 2001542035 A JP2001542035 A JP 2001542035A JP 2001542035 A JP2001542035 A JP 2001542035A JP 2003522998 A JP2003522998 A JP 2003522998A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- sheet
- sensors
- input member
- converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
- G06F3/0202—Constructional details or processes of manufacture of the input device
- G06F3/021—Arrangements integrating additional peripherals in a keyboard, e.g. card or barcode reader, optical scanner
- G06F3/0213—Arrangements providing an integrated pointing device in a keyboard, e.g. trackball, mini-joystick
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0338—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
- G06F3/03549—Trackballs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
(57)【要約】
コントローラの基準部材に対して6DOF(DOF)で動作可能な単一入力部材で構成される、適切に構成された多軸コントローラに含むためのシート材料に接続しているセンサ。上記入力部材は、少なくとも3つの直交する線形軸上で基準部材に対して中心に戻る回復力を有する。上記入力部材は、連続して回転可能なトラックボールタイプまたは回転を制限されたジョイスティックタイプであり、上記基準部材は、シャフト、ベースまたはハウジングであってもよい。上記コントローラは、入力部材の手で加えられた操作によってセンサに接続されたシートに影響を及ぼすための構造を与えるキャリッジ含む。好ましい構造は、動きまたは力により影響された、主に単一の領域におけるセンサと協働的な相互作用を提供する。センサのいくらか、ほとんど、または全ては、印刷された可撓性の膜センサシートまたは回路基板シートの上などの、ほぼ単一平面上に支持されるのが好ましい。別の実施形態において、センサおよび導電性トレースが、ほぼ平坦で、可撓性の薄膜センサシート上に塗布され、センサシートは、その後、場合によっては、大きく広がった6DOFの3D配列、および/または、他のセンサ取り付け(mounting)に至る可能性のある3次元形状に曲げられる。最終的に平坦または3D形状のいずれに適用されても、シート部材によって接続されたセンサの使用により、効率のよい回路とセンサの接続および製作中の配置が可能になり、低い製品コストおよび高い信頼性が得られる。
Description
【0001】
本出願は、1995年2月23日に出願された同時係属中の米国特許出願第3
93,459号に開示された題材(material)を一部開示し特許請求す
るものであり、これに対して共通の題材についての先行の出願日に対する利益が
請求される。
93,459号に開示された題材(material)を一部開示し特許請求す
るものであり、これに対して共通の題材についての先行の出願日に対する利益が
請求される。
【0002】
[発明の背景]
1.発明の分野
本発明は、手動グラフィック画像コントローラにおいてシート支持センサおよ
び関連する回路の構成、特に、人間の手と、コンピュータやテレビディスプレイ
、ヘッドマウントディスプレイ、または人間が見るように見て視認することが可
能なあらゆるディスプレイ等のグラフィック画像ディスプレイとの間の、インタ
ーフェース入力装置として機能する6自由度コンピュータ画像コントローラに関
する。
び関連する回路の構成、特に、人間の手と、コンピュータやテレビディスプレイ
、ヘッドマウントディスプレイ、または人間が見るように見て視認することが可
能なあらゆるディスプレイ等のグラフィック画像ディスプレイとの間の、インタ
ーフェース入力装置として機能する6自由度コンピュータ画像コントローラに関
する。
【0003】
2.従来技術の説明
従来技術において教示された画像コントローラとして使用される多くの関連す
る物理量/電気量の手で制御するインターフェース装置があるが、いずれも本発
明と同様には構成されておらず、いずれも本発明により提供される全ての利点を
提供しない。
る物理量/電気量の手で制御するインターフェース装置があるが、いずれも本発
明と同様には構成されておらず、いずれも本発明により提供される全ての利点を
提供しない。
【0004】
競争が激しく、コストに敏感な消費者の電気機器市場では、品物の卸し販売価
格は通常その製造コストと密接に結びついている。一般的に、あらゆる品物の、
卸し購入価格、すなわち消費者に対するコストは、消費者の購入決定に影響を及
ぼすことが理解されている。したがって、製造コストは、最終的に一般大衆に対
する品物の所望性と価値に影響を及ぼす。一般に、手で操作される電気画像コン
トローラにおいて実施される物理量−電気量変換器、たとえばマウスタイプ、お
よびジョイスティックタイプのトラックボールは、手で操作可能な入力部材と基
準部材との間で解釈可能な自由度の数が増加するにつれて、製造コストが増加す
る。
格は通常その製造コストと密接に結びついている。一般的に、あらゆる品物の、
卸し購入価格、すなわち消費者に対するコストは、消費者の購入決定に影響を及
ぼすことが理解されている。したがって、製造コストは、最終的に一般大衆に対
する品物の所望性と価値に影響を及ぼす。一般に、手で操作される電気画像コン
トローラにおいて実施される物理量−電気量変換器、たとえばマウスタイプ、お
よびジョイスティックタイプのトラックボールは、手で操作可能な入力部材と基
準部材との間で解釈可能な自由度の数が増加するにつれて、製造コストが増加す
る。
【0005】
従来の技術において典型的には、3自由度のジョイスティックタイプの入力装
置は、2自由度ジョイスティックよりも製造コストがかかり、6自由度(以下、
6DOFとする)のジョイスティック入力装置は、3自由度のジョイスティック
と比較してかなり大きな製造コストがかかる。同様に、3以上の自由度のマウス
タイプのコントローラは、標準の2自由度マウスよりも製造コストがかかる。
置は、2自由度ジョイスティックよりも製造コストがかかり、6自由度(以下、
6DOFとする)のジョイスティック入力装置は、3自由度のジョイスティック
と比較してかなり大きな製造コストがかかる。同様に、3以上の自由度のマウス
タイプのコントローラは、標準の2自由度マウスよりも製造コストがかかる。
【0006】
このような装置における製造コストが一般に増加するのは、少なくとも1つの
理由として、センサ数の増加が付加的な軸制御に必要であり、従来技術における
センサ、特に単一入力部材を有する6DOFコントローラについて、コントロー
ラ内の広範な3次元の位置(constellation)に配置され、したが
って、多数のセンサ搭載と、搭載位置と労働集約的で、したがってコストのかか
る、個々の絶縁線の、各センサから、通常はセンサから離れた集積回路(cen
tralized circuitry)位置への、手動の配線とが必要である
。
理由として、センサ数の増加が付加的な軸制御に必要であり、従来技術における
センサ、特に単一入力部材を有する6DOFコントローラについて、コントロー
ラ内の広範な3次元の位置(constellation)に配置され、したが
って、多数のセンサ搭載と、搭載位置と労働集約的で、したがってコストのかか
る、個々の絶縁線の、各センサから、通常はセンサから離れた集積回路(cen
tralized circuitry)位置への、手動の配線とが必要である
。
【0007】
従来技術において、6自由度において移動可能である、手で操作可能な単一入
力部材を有して、コントローラの基準部材に関して軸制御を行うタイプの6DO
Fコントローラが存在する。6DOF操作可能入力部材を有するこのタイプのコ
ントローラは、各自由度入力の信号を出力する。3−Dグラフィックス制御に対
して現時点で最も簡単に使用されると考えられるのは、このタイプの6DOFコ
ントローラである。本発明は主に、このタイプの6DOFコントローラのタイプ
に関する。
力部材を有して、コントローラの基準部材に関して軸制御を行うタイプの6DO
Fコントローラが存在する。6DOF操作可能入力部材を有するこのタイプのコ
ントローラは、各自由度入力の信号を出力する。3−Dグラフィックス制御に対
して現時点で最も簡単に使用されると考えられるのは、このタイプの6DOFコ
ントローラである。本発明は主に、このタイプの6DOFコントローラのタイプ
に関する。
【0008】
従来技術において、手で操作可能な単一入力部材を有するタイプの6DOFコ
ントローラは、広範な3次元の位置に搭載および配置された個々のセンサとセン
サユニット(双方向センサ)を利用する。これは、センサと協働して相互作用す
るための構成を提供して、一部、ほとんどまたは全てのセンサは、略単一領域に
、そして好ましくは略単一平面に集められるか、または存在するようにすること
ができないためである。従来技術は、センタと協働して相互作用することができ
るための、キャリッジ部材等の構成を提供することができない。従来技術は、セ
ンサを接続し支持するシート材を通常担持するキャリッジ部材を実証することが
できない。
ントローラは、広範な3次元の位置に搭載および配置された個々のセンサとセン
サユニット(双方向センサ)を利用する。これは、センサと協働して相互作用す
るための構成を提供して、一部、ほとんどまたは全てのセンサは、略単一領域に
、そして好ましくは略単一平面に集められるか、または存在するようにすること
ができないためである。従来技術は、センタと協働して相互作用することができ
るための、キャリッジ部材等の構成を提供することができない。従来技術は、セ
ンサを接続し支持するシート材を通常担持するキャリッジ部材を実証することが
できない。
【0009】
従来技術における、手で操作可能な単一入力部材を有するタイプの6DOFコ
ントローラの他の欠点は、安価で可撓性の薄膜センサシートを使用することや、
使用を期待することができないことである。このセンサシートは、製造時に初め
は平らであり、フラットシート構造に適用されるセンサおよび導電性トレースを
含む。このような平らなシート薄膜センサは、概して平らなセンサ支持パネルと
して有利に使用されるか、または代替的に、3次元位置のセンサ搭載およびセン
タと協働して相互作用する適切な構成を利用する、屈曲した、または6DOFコ
ントローラ構成において3次元に形成された形状で、使用されることができる。
ントローラの他の欠点は、安価で可撓性の薄膜センサシートを使用することや、
使用を期待することができないことである。このセンサシートは、製造時に初め
は平らであり、フラットシート構造に適用されるセンサおよび導電性トレースを
含む。このような平らなシート薄膜センサは、概して平らなセンサ支持パネルと
して有利に使用されるか、または代替的に、3次元位置のセンサ搭載およびセン
タと協働して相互作用する適切な構成を利用する、屈曲した、または6DOFコ
ントローラ構成において3次元に形成された形状で、使用されることができる。
【0010】
従来技術の、手で操作可能な単一入力部材を有するタイプの6DOFコントロ
ーラは、平らな薄膜センサシート、またはセンサとセンサ導電体を支持する平ら
なプリント回路基板を使用することができる、単一領域において全てセンサと協
働して相互作用する構造を提供することを、使用するか使用を期待することがで
きない。従来技術の、手で操作可能な単一入力部材を有するタイプの6DOFコ
ントローラは、平らなシート基層を土台(基板、foundation)として
使用するか使用を期待することができない。この際、伝導性インクで印刷するこ
とによる等でセンサを規定するかまたは適用するか、またはセンサ、好ましくは
6DOFの必要なセンサの全て、さらには、印刷したまたはその他の方法で適応
した固定位置にセンサを行き来する導電体、のプラグイン(プラグ差し込み)ま
たははんだづけ接合による等でセンサを搭載する。
ーラは、平らな薄膜センサシート、またはセンサとセンサ導電体を支持する平ら
なプリント回路基板を使用することができる、単一領域において全てセンサと協
働して相互作用する構造を提供することを、使用するか使用を期待することがで
きない。従来技術の、手で操作可能な単一入力部材を有するタイプの6DOFコ
ントローラは、平らなシート基層を土台(基板、foundation)として
使用するか使用を期待することができない。この際、伝導性インクで印刷するこ
とによる等でセンサを規定するかまたは適用するか、またはセンサ、好ましくは
6DOFの必要なセンサの全て、さらには、印刷したまたはその他の方法で適応
した固定位置にセンサを行き来する導電体、のプラグイン(プラグ差し込み)ま
たははんだづけ接合による等でセンサを搭載する。
【0011】
センサ作動器が、半径方向に異なる多くの高さおよび平面上に配置されている
ことにより、大きく広がった3次元配列に搭載されている多くの個々のセンサユ
ニットを例証する一つの従来技術のデバイスが、M.Kingに対して1985
年12月3日に発行された(issued)米国特許第4,555,960号に
示されている。
ことにより、大きく広がった3次元配列に搭載されている多くの個々のセンサユ
ニットを例証する一つの従来技術のデバイスが、M.Kingに対して1985
年12月3日に発行された(issued)米国特許第4,555,960号に
示されている。
【0012】
Kingデバイスは、6DOFコントローラであり、本質的にコントローラ全
体にわたって散在する種々の位置に配置される、ポテンショメータなどのロード
セルおよびロータリセンサであるセンサを有する。こうした「散在した」、個々
のセンサおよびセンサユニットの搭載位置がKingコントローラでは必要とさ
れるが、その理由は、コントローラの単一領域に全て配置されるか、導入される
、全てのセンサに対して、センサとの協働した相互作用のための構造を提供でき
ないためであり、したがって、Kingコントローラのセンサは、通常、平坦な
回路基板上などで従来の自動搭載を可能にするような方法で、または、回路基板
上などで、利用されるセンサにかみ合うか、または、センサを接続する印刷され
た回路トレースを可能にするような方法では配置されない。
体にわたって散在する種々の位置に配置される、ポテンショメータなどのロード
セルおよびロータリセンサであるセンサを有する。こうした「散在した」、個々
のセンサおよびセンサユニットの搭載位置がKingコントローラでは必要とさ
れるが、その理由は、コントローラの単一領域に全て配置されるか、導入される
、全てのセンサに対して、センサとの協働した相互作用のための構造を提供でき
ないためであり、したがって、Kingコントローラのセンサは、通常、平坦な
回路基板上などで従来の自動搭載を可能にするような方法で、または、回路基板
上などで、利用されるセンサにかみ合うか、または、センサを接続する印刷され
た回路トレースを可能にするような方法では配置されない。
【0013】
Kingデバイスはまた、可撓性の膜センサシートを使用することを期待でき
ない。このセンサシートは、センサおよび印刷された導電トレースを含み、低価
格で平坦シート形状に製造でき、平坦シート形状で使用され、または、別法とし
て、センサを3次元配列に配置するために、3次元的に形成された形状に曲げる
ことができる。したがって、Kingデバイスのセンサおよび関連導電体(ワイ
ヤ)は、手で取り付けられる必要があると信じられており、ワイヤは、King
コントローラの製造中に、センサに個々に付けられ、その後、ほぼ中央領域に導
入される。Kingデバイスのような構成は、製造にコストがかかるが、このこ
とは、2自由度コントローラと比較すると、なぜ6DOFコントローラが非常に
高価であるかを少なくとも部分的に説明している。
ない。このセンサシートは、センサおよび印刷された導電トレースを含み、低価
格で平坦シート形状に製造でき、平坦シート形状で使用され、または、別法とし
て、センサを3次元配列に配置するために、3次元的に形成された形状に曲げる
ことができる。したがって、Kingデバイスのセンサおよび関連導電体(ワイ
ヤ)は、手で取り付けられる必要があると信じられており、ワイヤは、King
コントローラの製造中に、センサに個々に付けられ、その後、ほぼ中央領域に導
入される。Kingデバイスのような構成は、製造にコストがかかるが、このこ
とは、2自由度コントローラと比較すると、なぜ6DOFコントローラが非常に
高価であるかを少なくとも部分的に説明している。
【0014】
Kingデバイスなどの従来技術のコントローラにおける別の問題は、信頼性
である。Kingデバイスにおいて、信頼性は、回路およびセンサの通常の単一
入力部材6DOFの従来技術の構成のために、最適とはいえない。その理由は、
離れた回路に対するセンサの手による配線は、ワイヤの断線、はんだのコールド
ジョイント(cold solder joints)および人が組み立てるこ
とのエラーによる交差配線などの故障をこうむるためである。
である。Kingデバイスにおいて、信頼性は、回路およびセンサの通常の単一
入力部材6DOFの従来技術の構成のために、最適とはいえない。その理由は、
離れた回路に対するセンサの手による配線は、ワイヤの断線、はんだのコールド
ジョイント(cold solder joints)および人が組み立てるこ
とのエラーによる交差配線などの故障をこうむるためである。
【0015】
通常の従来技術のコントローラ、特に、Kingコントローラのような6DO
Fコントローラで構成される時の、回路およびセンサにおける別の問題は、製造
プラントなどでの製造中の耐久性、試験および品質管理である。たとえば製造プ
ラントでは、出荷前または欠陥コントローラの返品に関するなどの顧客へ販売し
た後に、試験が行なわれる。通常の普及した従来技術のセンサ取り付けおよびセ
ンサに連結する、手による配線は、故障診断および修理をより高価にする。
Fコントローラで構成される時の、回路およびセンサにおける別の問題は、製造
プラントなどでの製造中の耐久性、試験および品質管理である。たとえば製造プ
ラントでは、出荷前または欠陥コントローラの返品に関するなどの顧客へ販売し
た後に、試験が行なわれる。通常の普及した従来技術のセンサ取り付けおよびセ
ンサに連結する、手による配線は、故障診断および修理をより高価にする。
【0016】
ある程度関連すると考えられる別の従来技術の開示は、M.Changに対し
て1994年3月29日に発行された米国特許第5,298,919号に教示さ
れている。Changデバイスは、基本的にコンピュータグラフィックス用の6
自由度コンピュータコントローラであり、全てのセンサが搭載されるほぼ平坦面
のプリント回路基板を含む。しかし、以下で理解されるように、Changコン
トローラにおいては、6自由度で動作可能な、手操作可能な単一入力部材が、多
くの重大な欠点を有する。さらに、Changコントローラは、コントローラの
任意の基準部材に対して6DOFで操作することができる入力部材を有しておら
ず、このことが、さらに重大な欠点を生む。
て1994年3月29日に発行された米国特許第5,298,919号に教示さ
れている。Changデバイスは、基本的にコンピュータグラフィックス用の6
自由度コンピュータコントローラであり、全てのセンサが搭載されるほぼ平坦面
のプリント回路基板を含む。しかし、以下で理解されるように、Changコン
トローラにおいては、6自由度で動作可能な、手操作可能な単一入力部材が、多
くの重大な欠点を有する。さらに、Changコントローラは、コントローラの
任意の基準部材に対して6DOFで操作することができる入力部材を有しておら
ず、このことが、さらに重大な欠点を生む。
【0017】
Changコントローラは、下面にローラボールを有するマウスタイプ入力デ
バイスとして構成され、「マウス」タイプコントローラでは一般的であるが、2
軸の線形移動に関連する情報を入力するために、下面のボールを回転させるため
に、表面に沿って、入力デバイスとそのハウジングを動かすことを要求する。C
hangデバイスは、ハウジングの側面に搭載された回転式車輪(thumb
wheel)を含み、第3の軸に沿ったハウジングの線形移動を模擬する。Ch
angデバイスはまた、ハウジングの上面で手動回転のために露出された第2の
ローラボール(トラックボール)を含み、上部トラックボールは、ユーザが、通
常、ヨー、ピッチ、ロールと呼ばれる3つの、互いに垂直な、または、直交する
軸のまわりの回転に関する情報を入力することを可能にするために備わる。
バイスとして構成され、「マウス」タイプコントローラでは一般的であるが、2
軸の線形移動に関連する情報を入力するために、下面のボールを回転させるため
に、表面に沿って、入力デバイスとそのハウジングを動かすことを要求する。C
hangデバイスは、ハウジングの側面に搭載された回転式車輪(thumb
wheel)を含み、第3の軸に沿ったハウジングの線形移動を模擬する。Ch
angデバイスはまた、ハウジングの上面で手動回転のために露出された第2の
ローラボール(トラックボール)を含み、上部トラックボールは、ユーザが、通
常、ヨー、ピッチ、ロールと呼ばれる3つの、互いに垂直な、または、直交する
軸のまわりの回転に関する情報を入力することを可能にするために備わる。
【0018】
本発明に存在せず、Changデバイスに存在すると考えられる主要な欠点は
、トラックボールハウジングが線形なモーメント情報を入力するために、表面に
沿って移動するという要求を含む。この表面接触走行の要求は、完全に手で保持
されたコントローラとしてChangコントローラを使用できなくし、Chan
gコントローラが手持ち式テレビジョン遠隔コントローラまたは従来のキーボー
ドなどの多目的コントローラに組み込まれることをできなくする。さらに、マウ
スタイプコントローラを進ませるための実質的な物理的空間を机またはテーブル
上に必要とする。
、トラックボールハウジングが線形なモーメント情報を入力するために、表面に
沿って移動するという要求を含む。この表面接触走行の要求は、完全に手で保持
されたコントローラとしてChangコントローラを使用できなくし、Chan
gコントローラが手持ち式テレビジョン遠隔コントローラまたは従来のキーボー
ドなどの多目的コントローラに組み込まれることをできなくする。さらに、マウ
スタイプコントローラを進ませるための実質的な物理的空間を机またはテーブル
上に必要とする。
【0019】
Changコントローラの別の欠点は、使用するのが難しいと考えられている
ことである。すなわち、言い換えれば、ある方向への線形モーメント情報を入力
する、ハウジングの下面のマウスローラボールは、全ての線形方向で入力するこ
とができず、したがって、Changデバイスは、第3の軸に沿った線形移動を
エミュレートし、近似し、または、表現するのに利用されるハウジングの側面に
離れて配置された車輪(thumb wheel)を含む。ある方向に対してマ
ウスハウジングを押すことを利用して線形に移動するのに必要とされる手の動き
、および、他の方向に対する車輪(thumb wheel)の駆動は、直感的
でなく、したがって、ユーザにとって紛らわしくまた難しい。
ことである。すなわち、言い換えれば、ある方向への線形モーメント情報を入力
する、ハウジングの下面のマウスローラボールは、全ての線形方向で入力するこ
とができず、したがって、Changデバイスは、第3の軸に沿った線形移動を
エミュレートし、近似し、または、表現するのに利用されるハウジングの側面に
離れて配置された車輪(thumb wheel)を含む。ある方向に対してマ
ウスハウジングを押すことを利用して線形に移動するのに必要とされる手の動き
、および、他の方向に対する車輪(thumb wheel)の駆動は、直感的
でなく、したがって、ユーザにとって紛らわしくまた難しい。
【0020】
さらに、Changコントローラのようなマウスタイプコントローラは、線形
軸に沿った、自動的に中心へ戻るという所望の態様を提供しない。すなわち、言
い換えれば、中心へ戻るばねまたは弾性構造を使用するための可能な機構がない
ために、ユーザは、マウスを用いて、能動的にマウスを中心に戻さなければなら
ない(そして、中心は、しばしば、ユーザによって容易には決定されない)。
軸に沿った、自動的に中心へ戻るという所望の態様を提供しない。すなわち、言
い換えれば、中心へ戻るばねまたは弾性構造を使用するための可能な機構がない
ために、ユーザは、マウスを用いて、能動的にマウスを中心に戻さなければなら
ない(そして、中心は、しばしば、ユーザによって容易には決定されない)。
【0021】
さらに、Changデバイスは、製造するのが相対的に高価になるようにみえ
る。その少なくとも1つの理由は、その3つが線形入力に利用される、6つのロ
ータリエンコーダを使用しているからである。ロータリエンコーダは、多くの他
のセンサタイプと比較して、相対的に高価である。エンコーダは、場合によって
は、回転入力に対して利点を提供できる。ある他のタイプのセンサと比較して、
ロータリエンコーダは、より高価であるばかりでなく、線形入力センサとして重
大な欠点を有する。
る。その少なくとも1つの理由は、その3つが線形入力に利用される、6つのロ
ータリエンコーダを使用しているからである。ロータリエンコーダは、多くの他
のセンサタイプと比較して、相対的に高価である。エンコーダは、場合によって
は、回転入力に対して利点を提供できる。ある他のタイプのセンサと比較して、
ロータリエンコーダは、より高価であるばかりでなく、線形入力センサとして重
大な欠点を有する。
【0022】
Changコントローラは、6自由度で動作できる(代表する電気出力を生ず
る)、1つのボールまたは1つのハンドルなどの単一入力部材を有していない。
また、Chang入力部材は、6自由度でコントローラ上の基準部材に対して操
作することができない(移動できない)。したがって、Changデバイスは、
機能的にまた構造的に十分でない。
る)、1つのボールまたは1つのハンドルなどの単一入力部材を有していない。
また、Chang入力部材は、6自由度でコントローラ上の基準部材に対して操
作することができない(移動できない)。したがって、Changデバイスは、
機能的にまた構造的に十分でない。
【0023】
したがって、コンピュータおよびモニターまたはテレビジョンスクリーンまた
は任意のディスプレイ上、または、それらを通すなど、グラフィックコントロー
ラ用の6自由度コントローラの分野におけるさらなる改善に対する必要が存在す
る。
は任意のディスプレイ上、または、それらを通すなど、グラフィックコントロー
ラ用の6自由度コントローラの分野におけるさらなる改善に対する必要が存在す
る。
【0024】
[発明の概要]
下記の概要および詳細な説明は、本発明を実施するための最良の形態および好
適な構造であり、本明細書中に具体的に記載され、添付の図面に示されるものに
対して明らかに変更がなされ得るが、本開示を簡潔にするため、本発明の真の範
囲に入るこれらの変更はすべて、本明細書中では詳述されていない。
適な構造であり、本明細書中に具体的に記載され、添付の図面に示されるものに
対して明らかに変更がなされ得るが、本開示を簡潔にするため、本発明の真の範
囲に入るこれらの変更はすべて、本明細書中では詳述されていない。
【0025】
6DOFコントローラをより入手しやすくするため、そしてオブジェクトの制
御および/または3次元のグラフィックディスプレイ内の視点のナビゲートをユ
ーザが容易にできるようにするために、コンピュータやコンピュータ化テレビ等
のホストデバイスとともに用いる、改善された低コストの手動6DOFコントロ
ーラを開発した。当該コントローラは、手動の単一入力部材上にある人間の手に
よって与えられる全6自由度の物理的入力を、グラフィック画像ディスプレイの
制御または制御の補助に直接または間接的に有用である代表の出力または信号に
変換する構造を提供する。本発明のコントローラは、移動または力の影響を受け
たセンサにより入力部材上の手入力を感知し、本明細書中において偏揺れ、ピッ
チおよび横転(または第1、第2および第3)と呼ぶ3つの互いに垂直な二方向
性軸を中心としたいずれかの方向の、手動入力部材の回転または回転力を表す情
報と、上記軸に沿った手動入力部材の線形移動を表す情報とを、ホストコンピュ
ータ等のグラフィック生成デバイスに送信して、ディスプレイのグラフィックを
制御する。したがって、入力部材に対する6自由度の動きや力は、グラフィック
画像を制御する、入力を代表する信号に変換される。
御および/または3次元のグラフィックディスプレイ内の視点のナビゲートをユ
ーザが容易にできるようにするために、コンピュータやコンピュータ化テレビ等
のホストデバイスとともに用いる、改善された低コストの手動6DOFコントロ
ーラを開発した。当該コントローラは、手動の単一入力部材上にある人間の手に
よって与えられる全6自由度の物理的入力を、グラフィック画像ディスプレイの
制御または制御の補助に直接または間接的に有用である代表の出力または信号に
変換する構造を提供する。本発明のコントローラは、移動または力の影響を受け
たセンサにより入力部材上の手入力を感知し、本明細書中において偏揺れ、ピッ
チおよび横転(または第1、第2および第3)と呼ぶ3つの互いに垂直な二方向
性軸を中心としたいずれかの方向の、手動入力部材の回転または回転力を表す情
報と、上記軸に沿った手動入力部材の線形移動を表す情報とを、ホストコンピュ
ータ等のグラフィック生成デバイスに送信して、ディスプレイのグラフィックを
制御する。したがって、入力部材に対する6自由度の動きや力は、グラフィック
画像を制御する、入力を代表する信号に変換される。
【0026】
連して定義される手動入力部材を含む。入力部材は、本発明者の上記同時係属出
願に記載されるような、ハウジング(基準部材)に関して動作可能なトラックボ
ールとすることができる。また代替的に、入力部材は、人間の手による操作に適
したいずれのハンドル、たとえばジョイスティックタイプのハンドルとしてもよ
い。いずれの場合にも、入力部材は、基準部材に対する手入力の6DOFを受容
し、変換器は、手入力から、センサを影響するよう作動または動作する。このセ
ンサは、出力信号として用いられるか、当該出力信号を処理等により生成する電 ィスプレイ上の画像を少なくとも部分的に制御するのに適したものである。
願に記載されるような、ハウジング(基準部材)に関して動作可能なトラックボ
ールとすることができる。また代替的に、入力部材は、人間の手による操作に適
したいずれのハンドル、たとえばジョイスティックタイプのハンドルとしてもよ
い。いずれの場合にも、入力部材は、基準部材に対する手入力の6DOFを受容
し、変換器は、手入力から、センサを影響するよう作動または動作する。このセ
ンサは、出力信号として用いられるか、当該出力信号を処理等により生成する電 ィスプレイ上の画像を少なくとも部分的に制御するのに適したものである。
【0027】
本発明の6DOFコントローラは、センサが、いくつかの実施形態において、
該して単一の平面、たとえば略平坦な可撓性の薄膜センサシートまたは回路基板
シートに配置されるような構造を提供する。平坦なシートに実装または配置され 電気的に接続されたセンサを用いることで、非常に低コストのセンサおよび関連
センサ回路の製造、故障センサまたは導体の交換をシート全体の交換により行う
容易性、およびセンサについて個々に絶縁した電線をなくしたことによる信頼性
の向上という利点が得られる。
該して単一の平面、たとえば略平坦な可撓性の薄膜センサシートまたは回路基板
シートに配置されるような構造を提供する。平坦なシートに実装または配置され 電気的に接続されたセンサを用いることで、非常に低コストのセンサおよび関連
センサ回路の製造、故障センサまたは導体の交換をシート全体の交換により行う
容易性、およびセンサについて個々に絶縁した電線をなくしたことによる信頼性
の向上という利点が得られる。
【0028】
て、回路およびセンサの高度に自動化された定義および配置の使用が可能となり
、結果として製造コストが削減され製品の信頼性が高くなる。センサ、好ましく bstratum)を使用することにより、多くの利点が得られる。これら利点
の一つは断面の小さな(short or low profile)6DOF
コントローラであり、もう一つは上記のとおり製造における低コストである。好
適な少なくとも一実施形態において、6DOF用センサはすべて、1枚の略平坦
なシート部材、たとえば回路基板シートまたは薄膜センサシート上に配置されて
、導電性のトレースが、シート レースは、使用すべく選択されたセンサの種類に応じて電気をセンサに運ぶため
に、そしてセンサによって制御、整形または連絡された電気を電子プロセッサや
ケーブルアウトリード等へ導通するために用いることができる。
、結果として製造コストが削減され製品の信頼性が高くなる。センサ、好ましく bstratum)を使用することにより、多くの利点が得られる。これら利点
の一つは断面の小さな(short or low profile)6DOF
コントローラであり、もう一つは上記のとおり製造における低コストである。好
適な少なくとも一実施形態において、6DOF用センサはすべて、1枚の略平坦
なシート部材、たとえば回路基板シートまたは薄膜センサシート上に配置されて
、導電性のトレースが、シート レースは、使用すべく選択されたセンサの種類に応じて電気をセンサに運ぶため
に、そしてセンサによって制御、整形または連絡された電気を電子プロセッサや
ケーブルアウトリード等へ導通するために用いることができる。
【0029】
6DOFコントローラの本実施形態に関して詳述されるとおり、センサおよび
導電性トレースは、非導電性プラスチックシート等の、概して平坦な可撓性の薄
膜センサシート材料上に製造可能である。次に当該シートを屈曲させて3次元の
形状、さらには広範な3次元センサ立体配座にしても、しなくてもよい。したが
って、シート支持センサ構造により、非常に低コストのセンサおよび関連センサ
回路の製造、故障センサまたは導体の交換をシート全体の交換により行う容易性
、およびセンサについて個々に絶縁した電線をなくしたことによる信頼性の向上
という利点が得られる。
導電性トレースは、非導電性プラスチックシート等の、概して平坦な可撓性の薄
膜センサシート材料上に製造可能である。次に当該シートを屈曲させて3次元の
形状、さらには広範な3次元センサ立体配座にしても、しなくてもよい。したが
って、シート支持センサ構造により、非常に低コストのセンサおよび関連センサ
回路の製造、故障センサまたは導体の交換をシート全体の交換により行う容易性
、およびセンサについて個々に絶縁した電線をなくしたことによる信頼性の向上
という利点が得られる。
【0030】
本発明は、広範な3次元の立体配座に個別に手で実装および配置された多数の
センサまたはセンサユニットを備える1個の6DOF入力部材を有する6DOF
コントローラに関する上記の従来技術の問題、および個別に絶縁された電線を個
々のセンサまたはセンサユニットに手で適用した配線の問題を解決する。これら
の問題を、本発明の6DOFコントローラは、主にシート支持センサ構造と、セ
ンサおよび導電性回路トレースを適用する際に少なくとも初めは平坦なシート上
の最も関連のある回路とを用いて解決する。当該シート回路およびセンサは、自
動製造に特によく適し、また、高速で簡易な検査点での(test−point
)修理と、故障が起きた場合の簡単な基板または「シート」ユニットの交換とに
よく適した構成である。センサおよび関連導電体を平坦なシート上に手で適用す
ることは本発明の範囲外ではないが、コストおよび信頼性の理由から、現在広く
用いられている自動製造工程の使用と比較した場合に、それほどの進歩とはいえ
ない。
センサまたはセンサユニットを備える1個の6DOF入力部材を有する6DOF
コントローラに関する上記の従来技術の問題、および個別に絶縁された電線を個
々のセンサまたはセンサユニットに手で適用した配線の問題を解決する。これら
の問題を、本発明の6DOFコントローラは、主にシート支持センサ構造と、セ
ンサおよび導電性回路トレースを適用する際に少なくとも初めは平坦なシート上
の最も関連のある回路とを用いて解決する。当該シート回路およびセンサは、自
動製造に特によく適し、また、高速で簡易な検査点での(test−point
)修理と、故障が起きた場合の簡単な基板または「シート」ユニットの交換とに
よく適した構成である。センサおよび関連導電体を平坦なシート上に手で適用す
ることは本発明の範囲外ではないが、コストおよび信頼性の理由から、現在広く
用いられている自動製造工程の使用と比較した場合に、それほどの進歩とはいえ
ない。
【0031】
固定位置トレース導体、センサ、別個の電子部品および集積チップを備える回
路基板の自動製造は現在、たとえばテレビ、コンピュータ、ビデオおよびステレ
オの製造に広く用いられており、センサおよび電気部品のプラグインをコンピュ
ータ制御の機械とともに用いることが可能である。そして、さもなければ非導電
性である回路基板シートへの導電性トレース導体の適用は、自動機械を用いて行
われる。この機械中で、はんだ(solder)または導電性材料は、プリント
された溶融または未エッチング領域(fluxed or non−etche
d areas)に粘着する。この領域において、電気接続または導電トレース
が望ましいが、他の工程が用いられる。平坦な可撓性薄膜センサシートの自動製
造は現在、ほんの少数の例を挙げると、コンピュータキーボード、プログラマブ
ルコンピュータキーボード、および家庭用電化製品のコントロールパッドに広く
用いられている。可撓性薄膜センサシートは現在、非導電性の可撓性プラスチッ
クシートを使用し、水平に置かれている当該シート上に導電性インクをプリント
して、回路導体および回路スイッチ(センサ)を定義することにより製造されて
いる。一般に、そして周知であると思われるが、可撓性薄膜上のプリントコンタ
クトスイッチは、通常のコンタクト対の分離を、3層のプラスチックシートを用
いて、第1のコンタクトを一方の外側シート上に、当該対のうち第2のコンタク
トを他方の外側シート上に、そして第3の内側シートが整列されたコンタクト対
を分離するという具合に行うが、内側のシートに小さな穴を設けることにより、
一方のコンタクトが当該穴を通して内側に押圧されて、対のうち他方の整列され
たコンタクトに接触し、よって回路を閉じる。プリント導電性インクの導電トレ
ースは、外側シートの各々にプリントされて、そのシートのコンタクトを接続す
る。また、コンタクトは通常、導電性インクによって定義される。この可撓性薄
膜センサ構造は、互いに積層された多数のシートから形成されるが、単一ユニッ
トとして機能するため、本明細書中では全体を薄膜センサシートと呼ぶ。プリン
ト導電性インクは、硬化後も可撓性のままであるか、可撓性のままであるよう配
合される。これにより、可撓性薄膜センサシートは、プリント回路が遮断される
ことなく屈曲可能となる。可撓性薄膜センサシートは、センサおよび関連回路の
適用の前または後に多くの形状に切断することができる。
路基板の自動製造は現在、たとえばテレビ、コンピュータ、ビデオおよびステレ
オの製造に広く用いられており、センサおよび電気部品のプラグインをコンピュ
ータ制御の機械とともに用いることが可能である。そして、さもなければ非導電
性である回路基板シートへの導電性トレース導体の適用は、自動機械を用いて行
われる。この機械中で、はんだ(solder)または導電性材料は、プリント
された溶融または未エッチング領域(fluxed or non−etche
d areas)に粘着する。この領域において、電気接続または導電トレース
が望ましいが、他の工程が用いられる。平坦な可撓性薄膜センサシートの自動製
造は現在、ほんの少数の例を挙げると、コンピュータキーボード、プログラマブ
ルコンピュータキーボード、および家庭用電化製品のコントロールパッドに広く
用いられている。可撓性薄膜センサシートは現在、非導電性の可撓性プラスチッ
クシートを使用し、水平に置かれている当該シート上に導電性インクをプリント
して、回路導体および回路スイッチ(センサ)を定義することにより製造されて
いる。一般に、そして周知であると思われるが、可撓性薄膜上のプリントコンタ
クトスイッチは、通常のコンタクト対の分離を、3層のプラスチックシートを用
いて、第1のコンタクトを一方の外側シート上に、当該対のうち第2のコンタク
トを他方の外側シート上に、そして第3の内側シートが整列されたコンタクト対
を分離するという具合に行うが、内側のシートに小さな穴を設けることにより、
一方のコンタクトが当該穴を通して内側に押圧されて、対のうち他方の整列され
たコンタクトに接触し、よって回路を閉じる。プリント導電性インクの導電トレ
ースは、外側シートの各々にプリントされて、そのシートのコンタクトを接続す
る。また、コンタクトは通常、導電性インクによって定義される。この可撓性薄
膜センサ構造は、互いに積層された多数のシートから形成されるが、単一ユニッ
トとして機能するため、本明細書中では全体を薄膜センサシートと呼ぶ。プリン
ト導電性インクは、硬化後も可撓性のままであるか、可撓性のままであるよう配
合される。これにより、可撓性薄膜センサシートは、プリント回路が遮断される
ことなく屈曲可能となる。可撓性薄膜センサシートは、センサおよび関連回路の
適用の前または後に多くの形状に切断することができる。
【0032】
この教示、明細書および請求項の目的のために、「センサ(単数または複数)
」という用語は、単純なオン/オフ、オフ/オンのコンタクトスイッチだけでな
く、近接センサ、可変抵抗および/または容量センサ、ピエゾセンサ、可変電圧 び光学センサやエンコーダ等といった比例(proportional)センサ
、そしてまた移動または力により影響される他の電気制御、整形または連絡デバ
イスをも含むものとみなされる。シート構造上に実装される可撓性薄膜、回路基
板およびセンサパッケージに直接適用されるセンサに組み込まれる感圧可変抵抗
材料は、比例センサとして非常に有用であり、かつ本明細書中で開示するタイプ
の6DOFコントローラにおいて望ましいことが予期される。
」という用語は、単純なオン/オフ、オフ/オンのコンタクトスイッチだけでな
く、近接センサ、可変抵抗および/または容量センサ、ピエゾセンサ、可変電圧 び光学センサやエンコーダ等といった比例(proportional)センサ
、そしてまた移動または力により影響される他の電気制御、整形または連絡デバ
イスをも含むものとみなされる。シート構造上に実装される可撓性薄膜、回路基
板およびセンサパッケージに直接適用されるセンサに組み込まれる感圧可変抵抗
材料は、比例センサとして非常に有用であり、かつ本明細書中で開示するタイプ
の6DOFコントローラにおいて望ましいことが予期される。
【0033】
この教示、明細書および請求項の目的のために、「操作する(manipul
ate)、動作する、および変換器」という用語を定義することが重要である。
ate)、動作する、および変換器」という用語を定義することが重要である。
【0034】
「操作する」という用語とすべての均等物(操作した(manipulate
d)、操作する(manipulating)、操作可能な(manipula
table)、操作(manipulation)、等)は、入力部材が6DO
Fにおいて基準部材に対して操作可能である状況で用いられる。これは、入力部
材またはハンドルが、6DOFにおいて3つの互いに垂直な軸に沿って線形移動
できるか、当該軸を中心に回転できることを意味するが、センサが活性化されて
いる(stimulated)ことや、代表する信号をデバイスが出力している
ことを必ずしも意味するものではない。これは、入力部材またはハンドルが、そ
ういった方法で移動および/または回転ができることを意味するに過ぎない。入
力部材またはハンドルは、センサの活性化や、ハンドル操作を代表する情報の出
力を行う場合もあるし、行わない場合もある。6DOFにおいて「操作」され得
るハンドルとは、基準部材に対して線形移動および/または回転可能であること
を意味するに過ぎない。
d)、操作する(manipulating)、操作可能な(manipula
table)、操作(manipulation)、等)は、入力部材が6DO
Fにおいて基準部材に対して操作可能である状況で用いられる。これは、入力部
材またはハンドルが、6DOFにおいて3つの互いに垂直な軸に沿って線形移動
できるか、当該軸を中心に回転できることを意味するが、センサが活性化されて
いる(stimulated)ことや、代表する信号をデバイスが出力している
ことを必ずしも意味するものではない。これは、入力部材またはハンドルが、そ
ういった方法で移動および/または回転ができることを意味するに過ぎない。入
力部材またはハンドルは、センサの活性化や、ハンドル操作を代表する情報の出
力を行う場合もあるし、行わない場合もある。6DOFにおいて「操作」され得
るハンドルとは、基準部材に対して線形移動および/または回転可能であること
を意味するに過ぎない。
【0035】
「操作する」及びその派生語全て(操作される、操作する、操作可能な、操作
等)は入力部材が基準部材に対して6DOFで操作可能という意味で用いられる
。これはハンドルが6DOF内の三本の互いに直交する軸に沿って線状に移動、
あるいはそれらを中心に回転できることを意味し、必ずしもセンサが起動させら
れていることや装置が入力操作を示す出力を行っていることを意味するものでは
ない。
等)は入力部材が基準部材に対して6DOFで操作可能という意味で用いられる
。これはハンドルが6DOF内の三本の互いに直交する軸に沿って線状に移動、
あるいはそれらを中心に回転できることを意味し、必ずしもセンサが起動させら
れていることや装置が入力操作を示す出力を行っていることを意味するものでは
ない。
【0036】
「変換器」と、それに由来する語及び派生語(変換する、変換している、変換
された、変換等)は物理量電気量変換器の意味で用いられる。これが意味するも
のは現実世界の(real world)物理または機械的移動及び/または入
力部材の回転(入力)を少なくとも一部で入力部材移動及び/または回転の性質
を表現する情報を保持する電気信号(出力)に変化(変換)する装置である。
された、変換等)は物理量電気量変換器の意味で用いられる。これが意味するも
のは現実世界の(real world)物理または機械的移動及び/または入
力部材の回転(入力)を少なくとも一部で入力部材移動及び/または回転の性質
を表現する情報を保持する電気信号(出力)に変化(変換)する装置である。
【0037】
また、この教示、請求項を説明する目的において、「ジョイスティックタイプ
」コントローラーと「トラックボールタイプ」コントローラーという用語の定義
が必要である。「ジョイスティックタイプ」コントローラーと「トラックボール
タイプ」コントローラーは異なる二種類の手で操作される入力コントローラーを
表し、それぞれ手で操作可能な入力部材(ハンドルまたはトラックボール)を有
しており、それらの入力部材は基準部材(基部、軸またはハウジング)に対して
操作されるものである。これら二つのタイプのコントローラーの相違点は以下の
ようなものである:ジョイスティックタイプコントローラーの入力部材は6DO
Fにおいてまでは取り扱い可能もしくは操作可能であるが、入力部材の自由度が
基準部材に対し移動する(travel)限られた範囲内での移動もしくは回転
するためだけのものであり;一方、トラックボールタイプの装置の入力部材は典
型的に球形をしているため、回転軸の周りの移動量(travel)に制限はな
い。6DOFトラックボールタイプの実施形態は図面1から図面10に示し、6
DOFジョイスティックタイプの実施形態は図13から図36に示している。
」コントローラーと「トラックボールタイプ」コントローラーという用語の定義
が必要である。「ジョイスティックタイプ」コントローラーと「トラックボール
タイプ」コントローラーは異なる二種類の手で操作される入力コントローラーを
表し、それぞれ手で操作可能な入力部材(ハンドルまたはトラックボール)を有
しており、それらの入力部材は基準部材(基部、軸またはハウジング)に対して
操作されるものである。これら二つのタイプのコントローラーの相違点は以下の
ようなものである:ジョイスティックタイプコントローラーの入力部材は6DO
Fにおいてまでは取り扱い可能もしくは操作可能であるが、入力部材の自由度が
基準部材に対し移動する(travel)限られた範囲内での移動もしくは回転
するためだけのものであり;一方、トラックボールタイプの装置の入力部材は典
型的に球形をしているため、回転軸の周りの移動量(travel)に制限はな
い。6DOFトラックボールタイプの実施形態は図面1から図面10に示し、6
DOFジョイスティックタイプの実施形態は図13から図36に示している。
【0038】
本発明の主な目的は6DOFイメージコントローラー(物理量−電気量変換器
)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材に関
して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、センサを概して単
一の領域あるいは少なくとも、概して平らな可撓性薄膜センサ(flat fl
exible membrane)シートまたは回路基板シートといった平らな
領域(planar region)上に搭載するといった利点を有する構成を
提供するものである。
)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材に関
して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、センサを概して単
一の領域あるいは少なくとも、概して平らな可撓性薄膜センサ(flat fl
exible membrane)シートまたは回路基板シートといった平らな
領域(planar region)上に搭載するといった利点を有する構成を
提供するものである。
【0039】
本発明の別の目的は使用が簡単な6DOFコントローラー(物理量−電気量変
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材
に関して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、センサ及び対
応する基板導体を初めに可撓性で実質的に平らなシート部材に取り付け、その後
曲げるかもしくは回路トレースルーティング(routing)及びセンサ位置
搭載に適した好ましい三次元の配置に変えて、三次元の配置でのセンサと協働し
て相互作用する構成を提供するものである。
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材
に関して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、センサ及び対
応する基板導体を初めに可撓性で実質的に平らなシート部材に取り付け、その後
曲げるかもしくは回路トレースルーティング(routing)及びセンサ位置
搭載に適した好ましい三次元の配置に変えて、三次元の配置でのセンサと協働し
て相互作用する構成を提供するものである。
【0040】
本発明の別の目的は使用が簡単な6DOFコントローラー(物理量−電気量変
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材
に関して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、センサと様々
なタイプの対応する回路とフラットシート部材(flat)上に自動化された製
造工程で組み立て可能及び/または画定可能な位置的配置を用いることにより比
較的低コストで製造することが出来るという利点を備えている。
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材
に関して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、センサと様々
なタイプの対応する回路とフラットシート部材(flat)上に自動化された製
造工程で組み立て可能及び/または画定可能な位置的配置を用いることにより比
較的低コストで製造することが出来るという利点を備えている。
【0041】
本発明の別の目的は使用が簡単な6DOFコントローラー(物理量−電気量変
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材
に関して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、信頼性の高い
自動化された製造工程を用いてフラットシート部材上に製造することができると
いう利点を備えているので、間違った配線接続や低温または状態の悪いはんだ接
続等による組立上のエラーを無くすことができる。
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材
に関して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、信頼性の高い
自動化された製造工程を用いてフラットシート部材上に製造することができると
いう利点を備えているので、間違った配線接続や低温または状態の悪いはんだ接
続等による組立上のエラーを無くすことができる。
【0042】
本発明の別の目的は使用が簡単な6DOFコントローラー(物理量−電気量変
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材
に関して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、フラットシー
ト部材(flat)上に、センサ及び対応する回路を利用して製造することが出
来るので簡単なシートの交換で容易にそして低コストで耐久性の改善及び修復が
成されるという利点を備えている。
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは基準部材
に関して手で操作可能な一つの(single)入力部材を有し、フラットシー
ト部材(flat)上に、センサ及び対応する回路を利用して製造することが出
来るので簡単なシートの交換で容易にそして低コストで耐久性の改善及び修復が
成されるという利点を備えている。
【0043】
本発明の別の目的は使用が簡単な6DOFコントローラー(物理量−電気量変
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは上記コン
トローラーが比較的低いプロファイル(profile)の入力部材で形成可能
な方法で構成され、販売のための梱包、様々な実施形態及び環境(他の周りのキ
ーに簡単にとどくようにキーボードに一体化されたロープロファイル(low
profile)6DOFハンドル等)の操作、装置の機能(小さいハンドル形
状内に、アクティブ触角フィードバック(active tactile fe
edback)手段の余地を残しておくこと等)といった点で多くの利点を提供
する。
換器)を提供することである。上記6DOFイメージコントローラーは上記コン
トローラーが比較的低いプロファイル(profile)の入力部材で形成可能
な方法で構成され、販売のための梱包、様々な実施形態及び環境(他の周りのキ
ーに簡単にとどくようにキーボードに一体化されたロープロファイル(low
profile)6DOFハンドル等)の操作、装置の機能(小さいハンドル形
状内に、アクティブ触角フィードバック(active tactile fe
edback)手段の余地を残しておくこと等)といった点で多くの利点を提供
する。
【0044】
本発明の別の目的は6DOFコントローラーにおいて上記の目的を提供し達成
することであり、これは適用とセンサの選択の利点を見込んだものである。本発
明は電気的接点と同様に簡単な構成のセンサあるいは、より複雑な比例(pro
portional)及び圧力感知可変出力センサ等で構成できる。プリント回
路基板は自動部品設置器(automated component inst
alling mechanism)を用いて基板にプラグインもしくは形成可
能な多様なセンサタイプの使用を非常に簡単にし、可撓性薄膜センサシートは可
撓性薄膜センサシート上にプリントもしくは配置されたコンタクト対や圧力感知
可変出力センサ(圧力感知可変抵抗)といった種々のセンサを利用することが出
来る。
することであり、これは適用とセンサの選択の利点を見込んだものである。本発
明は電気的接点と同様に簡単な構成のセンサあるいは、より複雑な比例(pro
portional)及び圧力感知可変出力センサ等で構成できる。プリント回
路基板は自動部品設置器(automated component inst
alling mechanism)を用いて基板にプラグインもしくは形成可
能な多様なセンサタイプの使用を非常に簡単にし、可撓性薄膜センサシートは可
撓性薄膜センサシート上にプリントもしくは配置されたコンタクト対や圧力感知
可変出力センサ(圧力感知可変抵抗)といった種々のセンサを利用することが出
来る。
【0045】
本発明の別の目的は6自由度のコントローラーにおいて上記の目的を提供し達
成することであり、多彩な複雑な動きいう利点を提供する。全ての直交する3軸
のデカルト座標(3軸の互いに直交する軸をここではヨー、ピッチ及びロール軸
(yaw,pitch,roll)と称する)は軸に沿った動きまたは軸を下り
る力における線様式、および軸についての回転または力における回転様式という
二方向に解される。これらの線形及び回転解釈は三次元のあらゆる可能な解釈を
説明するあらゆる可能な方法で一緒にすることが出来る。
成することであり、多彩な複雑な動きいう利点を提供する。全ての直交する3軸
のデカルト座標(3軸の互いに直交する軸をここではヨー、ピッチ及びロール軸
(yaw,pitch,roll)と称する)は軸に沿った動きまたは軸を下り
る力における線様式、および軸についての回転または力における回転様式という
二方向に解される。これらの線形及び回転解釈は三次元のあらゆる可能な解釈を
説明するあらゆる可能な方法で一緒にすることが出来る。
【0046】
これらは本発明のさらなる目的及び利点とともに以下の明細書及び図面によっ
てより理解されるだろう。
てより理解されるだろう。
【0047】
ここで図全般に、特に本発明の原理を例示するトラックボールタイプの実施形
態9を示した図1〜11について説明する。更に、本発明の原理を例示するジョ
イスティックタイプの実施形態は、補正の発明の好ましい実施形態として説明さ
れている。
態9を示した図1〜11について説明する。更に、本発明の原理を例示するジョ
イスティックタイプの実施形態は、補正の発明の好ましい実施形態として説明さ
れている。
【0048】
特に図1〜4に関し、トラックボールタイプ実施例9は、制御情報を出力する
手動操作可能な6DOF制御器であり、本実施例では、矩形のハウジング10は
、完全な6自由度有する手動操作可能シングル入力部材である、操作トラックボ
ールに関連する基準部材と想定されて示されている。図2、3は図1実施形態の
断面図であり、移動可能キャリッジ14の少なくとも一部を支持し、保持かつ保
護可能であるハウジング10うぃ示している。
手動操作可能な6DOF制御器であり、本実施例では、矩形のハウジング10は
、完全な6自由度有する手動操作可能シングル入力部材である、操作トラックボ
ールに関連する基準部材と想定されて示されている。図2、3は図1実施形態の
断面図であり、移動可能キャリッジ14の少なくとも一部を支持し、保持かつ保
護可能であるハウジング10うぃ示している。
【0049】
上の記載および図から既に理解されるように、キャリッジ14はハウジング1
0内で少なくとも一部を支えられ、ハウジング10に関連する全ての直線方向、
例えば、左、右、前、後ろ、上そして下と、それらの可能な組み合わせ方向に移
動可能または移動する構造を有している。更に、ハウジング10は、図1〜3お
よび8で例示される6自由度制御器、または図9および10にそれぞれ示した様
に、普通のハンドヘルドリモート制御ハウジングまたはコンピュータキーボード
ハウジングの様な他の機能的な装置のハウジング10に特化し、6自由度により
提供されるハウジングに付加されるキーボード操作、カーソル制御、オン/オフ
、音量制御、チャネル制御などの機能を提供かつ含むことが可能である。ハウジ
ング10は、車両または機械のコンソール制御の単数または複数のパネルに効果
的である。ハウジング10は理論上任意にサイズ決めが可能であるが、もちろん
手動制御またはハンドヘルドを意図したトラックボール12、キャリッジ14の
任意の露出部分またはハウジング10は、人間の手でインターフェースするのに
適したサイズとなり得る。ハウジング10が、ハウジング壁を容易に利用して、
その壁上にキャリッジ移動留め具(キャリッジ移動を制限するための固定の壁ま
たは柱)またはセンサ作動器または図10のキーボードハウジングに適したセン
サ支持物を配置できる程大きい場合、ここでハウジング側壁はある程度離れてお
り、これらの目的に特化した壁、パーティション、または柱は、図2に示される
様にハウジング10内の任意の所望かつ有利な位置に配置される。ここで差動器
100および104は、ハウジング10の内部底、ハウジングの内部側壁内側か
ら上部垂直に伸張し、スイッチ/センサ作動器または例えば2個の近接したセン
サの第2の構成要素の様なセンサの第2の構成要素として、サポートまたは機能
する。本例では、差動器100は前方センサ102と連帯して機能し、差動器1
04は後方センサ106と連帯して機能する。図3はセンサ作動器116および
120または右センサ118および左センサ122用押し板として、ハウジング
10の側壁の使用する例を示している。ほとんどすべての用途におけるハウジン
グ10は、コスト、重量および強度を考慮した剛性または半剛性プラスチックか
ら形成されているが、他の材料が機能的に適する場合もある。
0内で少なくとも一部を支えられ、ハウジング10に関連する全ての直線方向、
例えば、左、右、前、後ろ、上そして下と、それらの可能な組み合わせ方向に移
動可能または移動する構造を有している。更に、ハウジング10は、図1〜3お
よび8で例示される6自由度制御器、または図9および10にそれぞれ示した様
に、普通のハンドヘルドリモート制御ハウジングまたはコンピュータキーボード
ハウジングの様な他の機能的な装置のハウジング10に特化し、6自由度により
提供されるハウジングに付加されるキーボード操作、カーソル制御、オン/オフ
、音量制御、チャネル制御などの機能を提供かつ含むことが可能である。ハウジ
ング10は、車両または機械のコンソール制御の単数または複数のパネルに効果
的である。ハウジング10は理論上任意にサイズ決めが可能であるが、もちろん
手動制御またはハンドヘルドを意図したトラックボール12、キャリッジ14の
任意の露出部分またはハウジング10は、人間の手でインターフェースするのに
適したサイズとなり得る。ハウジング10が、ハウジング壁を容易に利用して、
その壁上にキャリッジ移動留め具(キャリッジ移動を制限するための固定の壁ま
たは柱)またはセンサ作動器または図10のキーボードハウジングに適したセン
サ支持物を配置できる程大きい場合、ここでハウジング側壁はある程度離れてお
り、これらの目的に特化した壁、パーティション、または柱は、図2に示される
様にハウジング10内の任意の所望かつ有利な位置に配置される。ここで差動器
100および104は、ハウジング10の内部底、ハウジングの内部側壁内側か
ら上部垂直に伸張し、スイッチ/センサ作動器または例えば2個の近接したセン
サの第2の構成要素の様なセンサの第2の構成要素として、サポートまたは機能
する。本例では、差動器100は前方センサ102と連帯して機能し、差動器1
04は後方センサ106と連帯して機能する。図3はセンサ作動器116および
120または右センサ118および左センサ122用押し板として、ハウジング
10の側壁の使用する例を示している。ほとんどすべての用途におけるハウジン
グ10は、コスト、重量および強度を考慮した剛性または半剛性プラスチックか
ら形成されているが、他の材料が機能的に適する場合もある。
【0050】
本発明の範囲内で、キャリッジ14の機能は多数の構造を備えられることに留
意しなければならないが、図ではキャリッジ14は下部部材20および下部部材
20の上に位置する上部部材22を含む様に示されている。本例において、下部
部材20は回路基板の様な剛性シート部材として示されているが、しかし、剛性
シートがシート部材上に固着した導電性回路掃引線形態の回路を少なくとも有す
る可撓性薄膜センサシートをサポートする様に構成されてもよい。本例の下部部
材20および上部部材22は、各々が板状の矩形で、お互いに間隔を有する並列
関係で、垂直に配置された剛性接続ポスト24を介してお互いに接続されている
。下部部材20および上部部材22は、剛性プラスチックの様な剛性材料である
ことが好ましい。接続ポスト24は、上部部材22と一体化成形可能で、下部部
材20の貫通孔にはめ込んだ各ポスト24のマッシュルームヘッド形状のはめ込
み接続終端を利用して、または部材20の貫通孔を上部に通り、ポスト24の底
終端の孔に係合されるねじで下部部材20に接続される。接着剤または粘着剤が
、接続ポスト24を下部部材20に接続するために用いられる。通常の4つの接
続部材24は、図1の点の輪郭線で示された様に使用されるが、ポストは2つの
壁等の同等の構造で用意に代替え可能である。それから、別個の下部部材20が
下部部材22に取り付けられたことにより、上部部材22に処置をしなくとも、
部材20が各側に平坦に、より適した形状および構造で、回路掃引線およびセン
サは自動機械装置を利用して提供可能である。上部部材22には、トラックボー
ル12が存在し、部分的に貫通して伸張する開口26を含んでいる。開口26は
、その底端にねじ切りを有する様な構造のコレット16と係合するために、環状
の突出リップまたはねじ合いリング28の様なリングを含むか、または図8に示
すように如何なる突出リップまたは伸張するコレットも存在しない開口かもしれ
ない。ここで、トラックボール12は、上部部材の貫通孔26を上部に伸張する
様に示されている。トラックボール12は、同様にキャリッジ14から上方に伸
張したアームを利用することで、コレット16を用いること無しに、多くの部分
(50%以上)露出可能で、部分的に露出したトラックボール12は、すべての
直線移動の同調にトラックボールを保持ための手段である。コレット16は、利
用する場合、人間の手でキャリッジ14、したがってトラックボール12を所望
の任意の方向に移動させることを可能とする、容易にグリップする部材として機
能するが、コレット16を利用しない場合は、トラックボール12を手の指でグ
リップして、同様にキャリッジ14を任意の直線方向へ移動させることができる
。グリップ可能なコレットを用いない場合、トラックボール12の露出部分は、
バスケット選手が片手または指でバスケットボールをグリップする様に、指でグ
リップして任意の直線方向に力を与えるために利用可能である。
意しなければならないが、図ではキャリッジ14は下部部材20および下部部材
20の上に位置する上部部材22を含む様に示されている。本例において、下部
部材20は回路基板の様な剛性シート部材として示されているが、しかし、剛性
シートがシート部材上に固着した導電性回路掃引線形態の回路を少なくとも有す
る可撓性薄膜センサシートをサポートする様に構成されてもよい。本例の下部部
材20および上部部材22は、各々が板状の矩形で、お互いに間隔を有する並列
関係で、垂直に配置された剛性接続ポスト24を介してお互いに接続されている
。下部部材20および上部部材22は、剛性プラスチックの様な剛性材料である
ことが好ましい。接続ポスト24は、上部部材22と一体化成形可能で、下部部
材20の貫通孔にはめ込んだ各ポスト24のマッシュルームヘッド形状のはめ込
み接続終端を利用して、または部材20の貫通孔を上部に通り、ポスト24の底
終端の孔に係合されるねじで下部部材20に接続される。接着剤または粘着剤が
、接続ポスト24を下部部材20に接続するために用いられる。通常の4つの接
続部材24は、図1の点の輪郭線で示された様に使用されるが、ポストは2つの
壁等の同等の構造で用意に代替え可能である。それから、別個の下部部材20が
下部部材22に取り付けられたことにより、上部部材22に処置をしなくとも、
部材20が各側に平坦に、より適した形状および構造で、回路掃引線およびセン
サは自動機械装置を利用して提供可能である。上部部材22には、トラックボー
ル12が存在し、部分的に貫通して伸張する開口26を含んでいる。開口26は
、その底端にねじ切りを有する様な構造のコレット16と係合するために、環状
の突出リップまたはねじ合いリング28の様なリングを含むか、または図8に示
すように如何なる突出リップまたは伸張するコレットも存在しない開口かもしれ
ない。ここで、トラックボール12は、上部部材の貫通孔26を上部に伸張する
様に示されている。トラックボール12は、同様にキャリッジ14から上方に伸
張したアームを利用することで、コレット16を用いること無しに、多くの部分
(50%以上)露出可能で、部分的に露出したトラックボール12は、すべての
直線移動の同調にトラックボールを保持ための手段である。コレット16は、利
用する場合、人間の手でキャリッジ14、したがってトラックボール12を所望
の任意の方向に移動させることを可能とする、容易にグリップする部材として機
能するが、コレット16を利用しない場合は、トラックボール12を手の指でグ
リップして、同様にキャリッジ14を任意の直線方向へ移動させることができる
。グリップ可能なコレットを用いない場合、トラックボール12の露出部分は、
バスケット選手が片手または指でバスケットボールをグリップする様に、指でグ
リップして任意の直線方向に力を与えるために利用可能である。
【0051】
キャリッジ14の下部部材20は、車輪、ローラ、ベアリングあるいはスライ
ド部材、さもなければ自由に球状回転する方法でトラックボール12のサポート
を援助するなめらかな表面を物理的にサポートしていることが好ましい。図示し
た例において、偏揺れ角、ピッチ、ロール軸について、トラックボール12の回
転、方向、回転総量を検知するために、下部部材20の上面に手動で取り付けら
れた3つの直立した符号器124、126、128は、トラックボール12が支
えらている回転可能な車輪を含んでいる。ほとんどの用途において、トラックボ
ール12の重量およびその符号器の回転可能な車輪を支える範囲内の最も通常の
位置は、符号器車輪とトラックボール12との間の十分な摩擦係合を引き起こし
、トラックボールの回転は、トラックボールが回転する軸に依存する1つまたは
複数の符号器を回転させる。伸張コレットを用いる場合、キャリッジ14および
コレット16の構造は、トラックボール12に適合するのに十分接近しており、
キャリッジ14、コレット16およびトラックボール12との間の直線運動の実
質的な連係をなしている。言い換えれば、トラックボール12の直線運動は実質
上キャリッジ14およびコレット16の直線運動と同等である。図2またはいく
つかの他の図に示されたコレット16は、キャリッジ14に支持または固定され
、それと共に移動するため、(詳述された)固定または回転可能なコレットはキ
ャリッジ14の一部と見なせることに留意されたい。前述の様に、キャリッジ1
4はハウジング10へのすべての相対直線方向の移動を可能にするための構造で
支持されている。例えば左右は本例のピッチ軸に沿っての直線移動であり、前後
は本例のロール軸に沿っての直線移動であり、上下は本例の偏揺れ角軸に沿って
の直線移動である。それらの可能な組み合わせにおいて、センサはキャリッジ1
4のハウジング10への相対直線移動の関連した情報を検出かつ提供(出力)す
るように位置づけされる。トラックボール12およびコレット16は、キャリッ
ジ14と直線移動するめにリンクされるのは明らかであり、トラックボール12
はハウジング10へのすべての相対方向において直線移動することができる。こ
こで、ハウジング10は基準部材と見なされる。キャリッジ14はハウジング1
0へ相対的に回転可能でない方が好ましい。それは、3つの互いに垂直な軸(図
7参照)に対する回転解釈はヨー、ピッチおよびロールについてのトラックボー
ルの球形の回転を検知するために、トラックボール12および符号器124、1
26、128を介して提供されるからである。それゆえ、キャリッジ14は、キ
ャリッジ14をすべての方向に直線に移動可能な方法および適切な構造で支持ま
たは保持されるものが好ましく、しかし、ハウジング10に相対的な軸回転を防
ぎ、故意にキャリッジ14が回転しないことが望まれる場合にトラックボールが
回転することができ、符号器(または利用されるすべての回転するセンサ)は回
転する。これは望ましくない態様であるが、キャリッジ14はその回転軸の制限
を可能にする方法で支持される場合、本発明の範囲内と見なされる。
ド部材、さもなければ自由に球状回転する方法でトラックボール12のサポート
を援助するなめらかな表面を物理的にサポートしていることが好ましい。図示し
た例において、偏揺れ角、ピッチ、ロール軸について、トラックボール12の回
転、方向、回転総量を検知するために、下部部材20の上面に手動で取り付けら
れた3つの直立した符号器124、126、128は、トラックボール12が支
えらている回転可能な車輪を含んでいる。ほとんどの用途において、トラックボ
ール12の重量およびその符号器の回転可能な車輪を支える範囲内の最も通常の
位置は、符号器車輪とトラックボール12との間の十分な摩擦係合を引き起こし
、トラックボールの回転は、トラックボールが回転する軸に依存する1つまたは
複数の符号器を回転させる。伸張コレットを用いる場合、キャリッジ14および
コレット16の構造は、トラックボール12に適合するのに十分接近しており、
キャリッジ14、コレット16およびトラックボール12との間の直線運動の実
質的な連係をなしている。言い換えれば、トラックボール12の直線運動は実質
上キャリッジ14およびコレット16の直線運動と同等である。図2またはいく
つかの他の図に示されたコレット16は、キャリッジ14に支持または固定され
、それと共に移動するため、(詳述された)固定または回転可能なコレットはキ
ャリッジ14の一部と見なせることに留意されたい。前述の様に、キャリッジ1
4はハウジング10へのすべての相対直線方向の移動を可能にするための構造で
支持されている。例えば左右は本例のピッチ軸に沿っての直線移動であり、前後
は本例のロール軸に沿っての直線移動であり、上下は本例の偏揺れ角軸に沿って
の直線移動である。それらの可能な組み合わせにおいて、センサはキャリッジ1
4のハウジング10への相対直線移動の関連した情報を検出かつ提供(出力)す
るように位置づけされる。トラックボール12およびコレット16は、キャリッ
ジ14と直線移動するめにリンクされるのは明らかであり、トラックボール12
はハウジング10へのすべての相対方向において直線移動することができる。こ
こで、ハウジング10は基準部材と見なされる。キャリッジ14はハウジング1
0へ相対的に回転可能でない方が好ましい。それは、3つの互いに垂直な軸(図
7参照)に対する回転解釈はヨー、ピッチおよびロールについてのトラックボー
ルの球形の回転を検知するために、トラックボール12および符号器124、1
26、128を介して提供されるからである。それゆえ、キャリッジ14は、キ
ャリッジ14をすべての方向に直線に移動可能な方法および適切な構造で支持ま
たは保持されるものが好ましく、しかし、ハウジング10に相対的な軸回転を防
ぎ、故意にキャリッジ14が回転しないことが望まれる場合にトラックボールが
回転することができ、符号器(または利用されるすべての回転するセンサ)は回
転する。これは望ましくない態様であるが、キャリッジ14はその回転軸の制限
を可能にする方法で支持される場合、本発明の範囲内と見なされる。
【0052】
しかし、キャリッジ14を任意の直線方向に移動できる様に物理的に支持する
構造は、恐らく多くの構造上の取り合わせで完成するとが可能である。2例を示
す。第一の例は図1〜4、第二の例は図6に示す。キャリッジ14に関し、リタ
ーンツウセンタ態様が存在し、リターンツウセンタに関連する中心がゼロになり
、大きな線形センサが起動しないことが好ましい。このリターンツウセンタおよ
び中心ゼロは、恐らく多数の構造によって完成することが可能であるが、たやす
く理解でき、それゆえ良好な例となる1つの構造は、情報出力用キャリッジ線形
センサとして、単にON/OFFスイッチを利用するこであり、そのスイッチは
外部ばねの起動ボタンを備えている。ここで、キャリッジ14はスイッチに1つ
逆ってスイッチを起動する位置(1組の電気的開閉)まで押すことができ、もち
ろん電流の流すまたは流れを止めることでこの事象に関する情報を送信または出
力する。キャリッジ14により押し下げられるボタンばねはユーザが特定のスイ
ッチに対する圧力を解放すると、キャリッジ14を中心およびゼロ位置まで押し
戻す。更に上述の様に、ばねを用いるオン/オフスイッチはキャリッジ14から
の圧力により起動される検出可能クリックあるいはスナップを生成するタイプで
あり、これは通常スナップスイッチが利用可能である。それからこのクリックま
たはスナップがユーザに感じたり、聞くことが可能で、それゆえユーザは、スイ
ッチの起動または非起動を警告する情報を提供することが可能である。無音タイ
プのセンサが使用される場合、センサではないスナップまたはクリック機構は、
もちろん設置することができ、触知可能または可聴の信号でセンサ起動または非
起動を指示することが望ましい。
構造は、恐らく多くの構造上の取り合わせで完成するとが可能である。2例を示
す。第一の例は図1〜4、第二の例は図6に示す。キャリッジ14に関し、リタ
ーンツウセンタ態様が存在し、リターンツウセンタに関連する中心がゼロになり
、大きな線形センサが起動しないことが好ましい。このリターンツウセンタおよ
び中心ゼロは、恐らく多数の構造によって完成することが可能であるが、たやす
く理解でき、それゆえ良好な例となる1つの構造は、情報出力用キャリッジ線形
センサとして、単にON/OFFスイッチを利用するこであり、そのスイッチは
外部ばねの起動ボタンを備えている。ここで、キャリッジ14はスイッチに1つ
逆ってスイッチを起動する位置(1組の電気的開閉)まで押すことができ、もち
ろん電流の流すまたは流れを止めることでこの事象に関する情報を送信または出
力する。キャリッジ14により押し下げられるボタンばねはユーザが特定のスイ
ッチに対する圧力を解放すると、キャリッジ14を中心およびゼロ位置まで押し
戻す。更に上述の様に、ばねを用いるオン/オフスイッチはキャリッジ14から
の圧力により起動される検出可能クリックあるいはスナップを生成するタイプで
あり、これは通常スナップスイッチが利用可能である。それからこのクリックま
たはスナップがユーザに感じたり、聞くことが可能で、それゆえユーザは、スイ
ッチの起動または非起動を警告する情報を提供することが可能である。無音タイ
プのセンサが使用される場合、センサではないスナップまたはクリック機構は、
もちろん設置することができ、触知可能または可聴の信号でセンサ起動または非
起動を指示することが望ましい。
【0053】
図2および図3を参照すると、拡張フォームラバー30が、ハウジング10の
底面内部に対して、キャリッジ14の下側部材(lower member)2
0の真下に配置されて示される。上記のスナップスイッチまたはスプリングバイ
アススイッチ(spring biased switch)は、フォームラバ
ー30と共に使用することができる。フォーラムラバー30は弾性的に圧縮可能
であり、したがってばね性材料である。フォームラバー30および圧縮コイルば
ねや板ばね等の他のばね材料をフォームラバーの代わりに使用することも考えら
れるが、フォームラバーは上手く機能し、安価で、容易に入手可能で、成形およ
び切断が容易である。ハウジング10の下側内部から吊り下がった引張ばねの上
にキャリッジ14を取り付けることも考えたが、これは、図示し説明したフォー
ムラバーを使用するのと比べて過度に複雑な構造になるように思われる。図2お
よび図3の例のフォームラバー30は長方形で、32の部分で中央が切り抜いて
ある、すなわち開口しているため、下側部材20の下側に取り付けられて示され
る下向センサ(down sensor)110は、センサ110の下に位置す
る下向センサ110とのみ相互作用するアクチュエータ108と相互作用するこ
とができる。下向センサ110のためのアクチュエータ108は、ユーザがキャ
リッジ14を押下してセンサ110を作動させたいときに、キャリッジ14が左
右のどこに移動しても、下向センサ110に接する、すなわち下向センサ110
を作動させることができるような寸法になっている。フォームラバー30が圧縮
可能であるため、ユーザはトラックボール12またはコレット16を押下する、
すなわちキャリッジ14の露出した上面(上側部材22)がキャリッジ14を押
下して下向センサ110を作動させることができる。このように押下することで
フォームラバー30は圧縮され、ユーザが下方への圧力を解除すると、弾性であ
るフォームラバー30はキャリッジ14を再び押し上げ、下向センサ110の作
動を中止させ、キャリッジ14を中心のゼロ位置へと移動させる。図2および図
3に示される例のフォームラバー30は長方形で、下側部材20より全ての寸法
がわずかに大きいため、フォームラバー30は、下側部材20(キャリッジ)に
固定されるように、接着剤または機械的な留め具等により下側部材に貼り付けら
れる。フォームラバー30は下側部材20よりわずかに大きいため、フォームラ
バー30は下側部材20の全外周から左右にはみ出している。フォームラバー3
0のこの拡張部分は、図2に示されるように左右に示され作動中のセンサ102
、106の前にあるアクチュエータ100、104(または、ある状況ではハウ
ジングの側壁18)に押し付けられるスプリングバンパ(spring bum
per)として機能する。これは、図3では、左右に示され作動中のセンサ11
8、122の前のハウジング10の側壁18に押し付けられて描かれる。ユーザ
が押し付ける圧力を解除すると、圧縮されたフォームラバー30は、通常部分的
に拡張した状態にあり、圧縮されてから元に戻ることができるので、キャリッジ
14を中心のゼロ位置へと押し戻す。図2に示される上向センサ(up sen
sor)114は、下側部材20の上面に取り付けられて示され、キャリッジ1
4の重さは、通常は、ユーザが引き上げる圧力を解除するとキャリッジ14とセ
ンサ114をそのアクチュエータ112から下方へ引き離すのに十分であるが、
大気圏外等で重さや重力が不十分であるかまたは得られない場合にキャリッジ1
4を押下してセンサ114の作動を中止させるために、ハウジングの上部パネル
の上面と上側部材(upper member)22との間にフォームラバーパ
ッド等のばねを配置することも考えられる。上向センサ114のアクチュエータ
112は、ハウジング上部の下面から吊り下げられて図示され、所望の場合には
ハウジング10と一体的な構成部品(component)として形成される部
材である。上向センサ114のためのアクチュエータ112は、キャリッジ14
上に取り付けられたスナップスイッチがぶつかるかまたは押し付けられる単なる
プレートまたはパネルであってよく、またはセンサの第2の構成部品であるか、
または2つの隣接するセンサの第2の構成部品等のセンサの第2の構成部品を支
持するものであってよく、これは概して、図示し説明する全てのアクチュエータ
に当てはまる。また、キャリッジ14がいかなる許容範囲の最端部に移動しても
有効であるように十分に大きいかまたは適切に配置されなければならない、とい
うことも、図示し説明する全てのアクチュエータに概して当てはまる。
底面内部に対して、キャリッジ14の下側部材(lower member)2
0の真下に配置されて示される。上記のスナップスイッチまたはスプリングバイ
アススイッチ(spring biased switch)は、フォームラバ
ー30と共に使用することができる。フォーラムラバー30は弾性的に圧縮可能
であり、したがってばね性材料である。フォームラバー30および圧縮コイルば
ねや板ばね等の他のばね材料をフォームラバーの代わりに使用することも考えら
れるが、フォームラバーは上手く機能し、安価で、容易に入手可能で、成形およ
び切断が容易である。ハウジング10の下側内部から吊り下がった引張ばねの上
にキャリッジ14を取り付けることも考えたが、これは、図示し説明したフォー
ムラバーを使用するのと比べて過度に複雑な構造になるように思われる。図2お
よび図3の例のフォームラバー30は長方形で、32の部分で中央が切り抜いて
ある、すなわち開口しているため、下側部材20の下側に取り付けられて示され
る下向センサ(down sensor)110は、センサ110の下に位置す
る下向センサ110とのみ相互作用するアクチュエータ108と相互作用するこ
とができる。下向センサ110のためのアクチュエータ108は、ユーザがキャ
リッジ14を押下してセンサ110を作動させたいときに、キャリッジ14が左
右のどこに移動しても、下向センサ110に接する、すなわち下向センサ110
を作動させることができるような寸法になっている。フォームラバー30が圧縮
可能であるため、ユーザはトラックボール12またはコレット16を押下する、
すなわちキャリッジ14の露出した上面(上側部材22)がキャリッジ14を押
下して下向センサ110を作動させることができる。このように押下することで
フォームラバー30は圧縮され、ユーザが下方への圧力を解除すると、弾性であ
るフォームラバー30はキャリッジ14を再び押し上げ、下向センサ110の作
動を中止させ、キャリッジ14を中心のゼロ位置へと移動させる。図2および図
3に示される例のフォームラバー30は長方形で、下側部材20より全ての寸法
がわずかに大きいため、フォームラバー30は、下側部材20(キャリッジ)に
固定されるように、接着剤または機械的な留め具等により下側部材に貼り付けら
れる。フォームラバー30は下側部材20よりわずかに大きいため、フォームラ
バー30は下側部材20の全外周から左右にはみ出している。フォームラバー3
0のこの拡張部分は、図2に示されるように左右に示され作動中のセンサ102
、106の前にあるアクチュエータ100、104(または、ある状況ではハウ
ジングの側壁18)に押し付けられるスプリングバンパ(spring bum
per)として機能する。これは、図3では、左右に示され作動中のセンサ11
8、122の前のハウジング10の側壁18に押し付けられて描かれる。ユーザ
が押し付ける圧力を解除すると、圧縮されたフォームラバー30は、通常部分的
に拡張した状態にあり、圧縮されてから元に戻ることができるので、キャリッジ
14を中心のゼロ位置へと押し戻す。図2に示される上向センサ(up sen
sor)114は、下側部材20の上面に取り付けられて示され、キャリッジ1
4の重さは、通常は、ユーザが引き上げる圧力を解除するとキャリッジ14とセ
ンサ114をそのアクチュエータ112から下方へ引き離すのに十分であるが、
大気圏外等で重さや重力が不十分であるかまたは得られない場合にキャリッジ1
4を押下してセンサ114の作動を中止させるために、ハウジングの上部パネル
の上面と上側部材(upper member)22との間にフォームラバーパ
ッド等のばねを配置することも考えられる。上向センサ114のアクチュエータ
112は、ハウジング上部の下面から吊り下げられて図示され、所望の場合には
ハウジング10と一体的な構成部品(component)として形成される部
材である。上向センサ114のためのアクチュエータ112は、キャリッジ14
上に取り付けられたスナップスイッチがぶつかるかまたは押し付けられる単なる
プレートまたはパネルであってよく、またはセンサの第2の構成部品であるか、
または2つの隣接するセンサの第2の構成部品等のセンサの第2の構成部品を支
持するものであってよく、これは概して、図示し説明する全てのアクチュエータ
に当てはまる。また、キャリッジ14がいかなる許容範囲の最端部に移動しても
有効であるように十分に大きいかまたは適切に配置されなければならない、とい
うことも、図示し説明する全てのアクチュエータに概して当てはまる。
【0054】
図2ないし図4において、ハウジング10の上面の下にトラックフレーム34
が配置される。トラックフレーム34は、ハウジング10内で垂直方向に自由に
移動することができ、キャリッジ14が垂直に移動してアップまたは下向センサ
114、110を作動させることができる。さらに図2および図3から、キャリ
ッジ14は、ハウジング10およびアクチュエータ等のハウジング10内の構成
部品に対して、図示の例ではわずかしか移動していないが、あらゆる直線方向に
移動できるような寸法に形成されている。1つまたは複数のセンサを作動させる
ための、中心ゼロからの直線移動は小さいほうが好ましいが、所望であればその
距離は大きくすることもできる。トラックフレーム34は、キャリッジ14の軸
方向の回転(axial rotation)を確実に防ぐように利用できる構
造である。図2および図3のフォームラバー30は、その四辺を両壁またはアク
チュエータまたはその両方の間に密接に配置されており、通常、キャリッジ14
のための逆軸方向の回転(anti−axial rotation)構造とし
て十分な程度に役割を果たすが、キャリッジ14の軸方向の回転をより確実に防
ぐために、トラックフレーム34または類似の構造が使用される場合がある。図
4に示すように、トラックフレーム34は、中心が空いた長方形のフレームで、
その中に上側部材22がスライド可能に(slidably)保持される。フレ
ーム34の2つの対向する側面が、2つの平行に固定された壁の間に、それらに
接してスライド可能に配置される。2つの平行に固定された壁は、ハウジング1
0の側壁18またはこの目的のために特別に設置された仕切りであってよい。こ
の構成における下側部材20は、フォームラバー30上に配置することにより支
持され、上側部材22がたとえば前後に押された場合、フレーム34は壁18間
をスライドするであろう。フレーム34はまた、壁18間を上下にスライドしな
がら移動するが、密接している(close fit)ため、フレーム34が壁
18間を軸方向に回転することはない。図2および図4に見られるように、上側
部材22は、フレーム34の2つの対向して配置されたU字型のトラック側面間
に、縦方向にきっちりとしかしスライド可能にはまっているが、図3および図4
に見られるように、フレーム34の幅より狭い。そのため、上側部材22が(た
とえば)前後に押されると、フレーム34と上側部材22との間はこの方向にお
いては密接しているため、上側部材22がフレーム34を押す。また、上側部材
22が(たとえば)左右に押されると、フレーム34は平行の壁18に密接して
いるためにこれらの方向に移動できないため、フレーム34のU字型トラック部
分においてスライドする。上側部材22が上下に移動すると、トラックフレーム
34もまた上下に移動し、キャリッジ14およびトラックボール12のバランス
も移動する。この例においては、上側部材22および下側部材20はコネクティ
ングポスト(connecting post)24に固定されており、部材2
0および22はキャリッジ14の構成部品を構成しており、コレット16または
トラックボールまたはその両方、またおそらくは前述の上側部材22の露出部分
に手で力を加えることにより、キャリッジが手動で直線的に(linearly
)制御される、ということを覚えておくべきである。キャリッジ14とトラック
ボール12はハウジング10から独立して移動するため、スペース36または隙
間(clearance)は、キャリッジ14を横方向に移動させるために、ト
ラックボール12を包囲するハウジングの上部と、キャリッジ14またはコレッ
ト16との間に設けられる、ということに留意されたい。スペース36または割
れ目(crack)は、埃(debris)が入らないように可撓性または弾性
(rubbery)材料、または任意の適当なブーツまたはシール構成(sea
l arrangement)で覆われてよく、またはスペース36(割れ目)
は、埃を集めにくくするために、狭小に保たれて(製造されて)よい。
が配置される。トラックフレーム34は、ハウジング10内で垂直方向に自由に
移動することができ、キャリッジ14が垂直に移動してアップまたは下向センサ
114、110を作動させることができる。さらに図2および図3から、キャリ
ッジ14は、ハウジング10およびアクチュエータ等のハウジング10内の構成
部品に対して、図示の例ではわずかしか移動していないが、あらゆる直線方向に
移動できるような寸法に形成されている。1つまたは複数のセンサを作動させる
ための、中心ゼロからの直線移動は小さいほうが好ましいが、所望であればその
距離は大きくすることもできる。トラックフレーム34は、キャリッジ14の軸
方向の回転(axial rotation)を確実に防ぐように利用できる構
造である。図2および図3のフォームラバー30は、その四辺を両壁またはアク
チュエータまたはその両方の間に密接に配置されており、通常、キャリッジ14
のための逆軸方向の回転(anti−axial rotation)構造とし
て十分な程度に役割を果たすが、キャリッジ14の軸方向の回転をより確実に防
ぐために、トラックフレーム34または類似の構造が使用される場合がある。図
4に示すように、トラックフレーム34は、中心が空いた長方形のフレームで、
その中に上側部材22がスライド可能に(slidably)保持される。フレ
ーム34の2つの対向する側面が、2つの平行に固定された壁の間に、それらに
接してスライド可能に配置される。2つの平行に固定された壁は、ハウジング1
0の側壁18またはこの目的のために特別に設置された仕切りであってよい。こ
の構成における下側部材20は、フォームラバー30上に配置することにより支
持され、上側部材22がたとえば前後に押された場合、フレーム34は壁18間
をスライドするであろう。フレーム34はまた、壁18間を上下にスライドしな
がら移動するが、密接している(close fit)ため、フレーム34が壁
18間を軸方向に回転することはない。図2および図4に見られるように、上側
部材22は、フレーム34の2つの対向して配置されたU字型のトラック側面間
に、縦方向にきっちりとしかしスライド可能にはまっているが、図3および図4
に見られるように、フレーム34の幅より狭い。そのため、上側部材22が(た
とえば)前後に押されると、フレーム34と上側部材22との間はこの方向にお
いては密接しているため、上側部材22がフレーム34を押す。また、上側部材
22が(たとえば)左右に押されると、フレーム34は平行の壁18に密接して
いるためにこれらの方向に移動できないため、フレーム34のU字型トラック部
分においてスライドする。上側部材22が上下に移動すると、トラックフレーム
34もまた上下に移動し、キャリッジ14およびトラックボール12のバランス
も移動する。この例においては、上側部材22および下側部材20はコネクティ
ングポスト(connecting post)24に固定されており、部材2
0および22はキャリッジ14の構成部品を構成しており、コレット16または
トラックボールまたはその両方、またおそらくは前述の上側部材22の露出部分
に手で力を加えることにより、キャリッジが手動で直線的に(linearly
)制御される、ということを覚えておくべきである。キャリッジ14とトラック
ボール12はハウジング10から独立して移動するため、スペース36または隙
間(clearance)は、キャリッジ14を横方向に移動させるために、ト
ラックボール12を包囲するハウジングの上部と、キャリッジ14またはコレッ
ト16との間に設けられる、ということに留意されたい。スペース36または割
れ目(crack)は、埃(debris)が入らないように可撓性または弾性
(rubbery)材料、または任意の適当なブーツまたはシール構成(sea
l arrangement)で覆われてよく、またはスペース36(割れ目)
は、埃を集めにくくするために、狭小に保たれて(製造されて)よい。
【0055】
図6にフォームラバー(foam rubber)を用いた別の例を示す。図
中、フォーム30はハウジング10内のステーショナリーシェルフ(stati
onary shelf)38の上に位置し、フォームラバー30上にある上部
部材(upper member)22のすぐ下に位置している。フォームラバ
ー30は図面からも解るようにシェルフ38を超えて内部へ向かって延在してい
る。フォームラバー30の最も内側の端はキャリッジ14の垂直なコネクティン
グポスト24に当接している。上部部材22の下側とシェルフ38の上部との間
にあるフォームラバー30によって支えられるキャリッジ14は、あらゆる線形
方向に移動させることができ、またコネクティングポスト24と接し、図示され
るように、ハウジング壁の内側に当接しているフォームラバー30は、図2およ
び図3の場合に示される構造配置(structural arrangeme
nt)のような、中心復帰(return−to−center)配置およびゼ
ロ復帰(returnto null)配置として機能する。この例におけるシ
ェルフ38はハウジング10内部の側壁全てに接するか、キャリッジ14の周辺
に位置するいくつかの弾性フォーム(resilient foam)の下に少
なくとも位置しなければならない。なお、上部部材22上の隙間(cleara
nce)およびハウジング10上部の内部表面には、キャリッジ14が上方へと
移動できるように、アップセンサ(up sensor)114を作動させる(
activate)引き作用(pulling action)が与えられなけ
ればならず、フォームラバーのようなキャリッジ14を支持する部材はキャリッ
ジ14が移動し、キャリッジ14における上方への引き圧(pulling p
ressure on carriage 14)の終了後、アップセンサ11
4の作動をクリアにすることができるようにする必要がある。この原理は本発明
の全実施形態ではないにせよほとんどの実施形態において適用される。
中、フォーム30はハウジング10内のステーショナリーシェルフ(stati
onary shelf)38の上に位置し、フォームラバー30上にある上部
部材(upper member)22のすぐ下に位置している。フォームラバ
ー30は図面からも解るようにシェルフ38を超えて内部へ向かって延在してい
る。フォームラバー30の最も内側の端はキャリッジ14の垂直なコネクティン
グポスト24に当接している。上部部材22の下側とシェルフ38の上部との間
にあるフォームラバー30によって支えられるキャリッジ14は、あらゆる線形
方向に移動させることができ、またコネクティングポスト24と接し、図示され
るように、ハウジング壁の内側に当接しているフォームラバー30は、図2およ
び図3の場合に示される構造配置(structural arrangeme
nt)のような、中心復帰(return−to−center)配置およびゼ
ロ復帰(returnto null)配置として機能する。この例におけるシ
ェルフ38はハウジング10内部の側壁全てに接するか、キャリッジ14の周辺
に位置するいくつかの弾性フォーム(resilient foam)の下に少
なくとも位置しなければならない。なお、上部部材22上の隙間(cleara
nce)およびハウジング10上部の内部表面には、キャリッジ14が上方へと
移動できるように、アップセンサ(up sensor)114を作動させる(
activate)引き作用(pulling action)が与えられなけ
ればならず、フォームラバーのようなキャリッジ14を支持する部材はキャリッ
ジ14が移動し、キャリッジ14における上方への引き圧(pulling p
ressure on carriage 14)の終了後、アップセンサ11
4の作動をクリアにすることができるようにする必要がある。この原理は本発明
の全実施形態ではないにせよほとんどの実施形態において適用される。
【0056】
ある任意の配置を簡単に説明するために図5〜図6を参照する。図1から図3
の実施例において回転不能に上部部材22に固着(affix)される場合とは
対照的に、この場合はコレット16が上部部材22に回転可能に取り付けられ、
コレット16は手動でトラックボール12の周りを回転できる。少なくともある
ユーザにとっては、少なくともヨー中心の回転に関してはトラックボール12を
回転させる場合に比べると、図5から図6における回転可能なコレットは、ヨー
軸を中心とする回転を行うためのより簡単なプロセスであってよい。回転コレッ
トは図5のように360度回転可能であるか、または図6のように部分的にのみ
回転可能であってよい。その場合はコレット16は複数位置振り子型センサ(m
ultiple−position rocker style sensor
)158等により制限されて短い弧を前後移動することしかできない。図5から
図6に示される双方のコレット16は、例えば170に示される舌部および溝部
の遊び嵌め接続を介して上部部材22に接続される。舌部は上部部材22の上方
への延長部分(extension)であり、溝はコレット16の構成要素であ
って舌部の上から係合する。図5では光学エンコーダ168がコレット16の最
下部と接触するセンサの例として図示され、コレット16のいずれかの方向への
回転がエンコーダ168の光学ホイール(optical wheel)を回転
させ、このことはコレット16最下部周辺の歯車(gear teeth)と噛
み合うエンコーダ168の駆動ホイール(drive wheel)の外側表面
の周囲にある歯車によって達成され、またエンコーダはコレット16のヨー軸を
中心とする回転方向および回転数を示す情報を出力する。図6では振り子型(r
ocker style)センサアセンブリ158はT字型の部材を含み、コレ
ット16の下側の溝内に係合する垂直センターアーム160を有し、T字型の部
材は下方の中心(lower center)において軸支的に支持されるので
、相対して配置された横方向の2つのアーム162は、コレットの回転方向に応
じて軸支的に上下移動し、下部部材(lower member)20上に搭載
して示した負のセンサ164を示す方向および正のセンサ166を示す方向と相
互作用することができる。負のセンサ164および正のセンサ166は簡単なオ
ンまたはオフスイッチであってよく、あるいは、例えば抵抗変化(resist
ance change)を介して電圧を変えることによるか、または圧電性物
質等のような電気出力(electrical output)を変えることに
よるなどで、コレット16が回転した方向に加えてその度合い(degree)
または圧力を示す、より高性能なセンサであってよい。回転可能なコレットが使
用される場合、センサは上述のようにコレット16の回転を検知するのに用いら
れるが、トラックボールのヨー軸を中心とする回転を検知するための、トラック
ボール12と交信する(in communication with)依然と
して有するセンサ(エンコーダ)を除外せず、これによってユーザはヨーを中心
にトラックボールを介して回るか、または回転可能なコレットを介して回るかが
選択できるであろう。さらに、トラックボール12の入力部材は前述したように
6つのすべての軸で読み取り可能(interpretable)であってよく
、回転可能なコレットはソフトウェアの設計者またはエンドユーザが望み得るあ
らゆる用途のための付加的な第2の入力部材として機能してよい。
の実施例において回転不能に上部部材22に固着(affix)される場合とは
対照的に、この場合はコレット16が上部部材22に回転可能に取り付けられ、
コレット16は手動でトラックボール12の周りを回転できる。少なくともある
ユーザにとっては、少なくともヨー中心の回転に関してはトラックボール12を
回転させる場合に比べると、図5から図6における回転可能なコレットは、ヨー
軸を中心とする回転を行うためのより簡単なプロセスであってよい。回転コレッ
トは図5のように360度回転可能であるか、または図6のように部分的にのみ
回転可能であってよい。その場合はコレット16は複数位置振り子型センサ(m
ultiple−position rocker style sensor
)158等により制限されて短い弧を前後移動することしかできない。図5から
図6に示される双方のコレット16は、例えば170に示される舌部および溝部
の遊び嵌め接続を介して上部部材22に接続される。舌部は上部部材22の上方
への延長部分(extension)であり、溝はコレット16の構成要素であ
って舌部の上から係合する。図5では光学エンコーダ168がコレット16の最
下部と接触するセンサの例として図示され、コレット16のいずれかの方向への
回転がエンコーダ168の光学ホイール(optical wheel)を回転
させ、このことはコレット16最下部周辺の歯車(gear teeth)と噛
み合うエンコーダ168の駆動ホイール(drive wheel)の外側表面
の周囲にある歯車によって達成され、またエンコーダはコレット16のヨー軸を
中心とする回転方向および回転数を示す情報を出力する。図6では振り子型(r
ocker style)センサアセンブリ158はT字型の部材を含み、コレ
ット16の下側の溝内に係合する垂直センターアーム160を有し、T字型の部
材は下方の中心(lower center)において軸支的に支持されるので
、相対して配置された横方向の2つのアーム162は、コレットの回転方向に応
じて軸支的に上下移動し、下部部材(lower member)20上に搭載
して示した負のセンサ164を示す方向および正のセンサ166を示す方向と相
互作用することができる。負のセンサ164および正のセンサ166は簡単なオ
ンまたはオフスイッチであってよく、あるいは、例えば抵抗変化(resist
ance change)を介して電圧を変えることによるか、または圧電性物
質等のような電気出力(electrical output)を変えることに
よるなどで、コレット16が回転した方向に加えてその度合い(degree)
または圧力を示す、より高性能なセンサであってよい。回転可能なコレットが使
用される場合、センサは上述のようにコレット16の回転を検知するのに用いら
れるが、トラックボールのヨー軸を中心とする回転を検知するための、トラック
ボール12と交信する(in communication with)依然と
して有するセンサ(エンコーダ)を除外せず、これによってユーザはヨーを中心
にトラックボールを介して回るか、または回転可能なコレットを介して回るかが
選択できるであろう。さらに、トラックボール12の入力部材は前述したように
6つのすべての軸で読み取り可能(interpretable)であってよく
、回転可能なコレットはソフトウェアの設計者またはエンドユーザが望み得るあ
らゆる用途のための付加的な第2の入力部材として機能してよい。
【0057】
すべての回路、スイッチ、およびセンサがキャリッジ14上、より詳細にはシ
ート部材である下部部材20上に取り付けることが最も望ましく、このことは製
造時に低コストを保つための利点である。本発明がインターフェースし、また少
なくとも部分的に制御しようとする本コントローラ、かつ電子機器および/また
はソフトウェアおよびホストグラフィックス画像生成装置(image gen
eration device)の電子機器で利用されるセンサのタイプと性能
に応じて、下部部材20に取り付けられたオン/オフスイッチと連結する可撓性
の導線(electrical conductor)があってよく、この可撓
性の導線は、下部部材を残して、ホスト画像生成装置と連結可能なコード156
を通ってハウジング10を出るようにさせるか、または下部部材20上の回路を
残して、ハウジング10上に取り付けられた、線形モーメント(linear
moment)および回転情報を赤外線または無線信号などを介した無線通信を
介してホストデバイスと通信するための電磁性の放射のエミッタ(図示せず)に
連結させる。下部部材20はセンサ、集積およびまたは離散電子コンポーネント
を上に有するプリント回路基板であってよく、図2ではアプリケーション特定集
積回路チップが130で示され、それは計算、符号化、記憶、信号翻訳(sig
nal translation)、例えばアナログ−デジタル変換、ホスト装
置への通信のためのデータフォーマット、直列および/または並列通信インタフ
ェースおよび、類似のステップまたはプロセスのために使用されることができよ
う。本発明が主にデスクトップ型パーソナルコンピュータに用いるために構成さ
れる場合、特定回路および本発明の上または中に形成される電子機器は、例えば
対話式テレビまたはテレビベースの電子ゲームを用いて使用するために主に構成
された場合とはおそらく異なるであろう。電子機器またはセンサまたは出力信号
のために必要なあらゆる電力は、ハウジング10内のバッテリーによって、また
は接続コードを介するか、あるいは他の適宜ないかなる電力源からも供給されて
よい。電力入力(electrical power input)の結合が使
用されてよく、これはコントローラが設計された特定の用途次第であろう。
ート部材である下部部材20上に取り付けることが最も望ましく、このことは製
造時に低コストを保つための利点である。本発明がインターフェースし、また少
なくとも部分的に制御しようとする本コントローラ、かつ電子機器および/また
はソフトウェアおよびホストグラフィックス画像生成装置(image gen
eration device)の電子機器で利用されるセンサのタイプと性能
に応じて、下部部材20に取り付けられたオン/オフスイッチと連結する可撓性
の導線(electrical conductor)があってよく、この可撓
性の導線は、下部部材を残して、ホスト画像生成装置と連結可能なコード156
を通ってハウジング10を出るようにさせるか、または下部部材20上の回路を
残して、ハウジング10上に取り付けられた、線形モーメント(linear
moment)および回転情報を赤外線または無線信号などを介した無線通信を
介してホストデバイスと通信するための電磁性の放射のエミッタ(図示せず)に
連結させる。下部部材20はセンサ、集積およびまたは離散電子コンポーネント
を上に有するプリント回路基板であってよく、図2ではアプリケーション特定集
積回路チップが130で示され、それは計算、符号化、記憶、信号翻訳(sig
nal translation)、例えばアナログ−デジタル変換、ホスト装
置への通信のためのデータフォーマット、直列および/または並列通信インタフ
ェースおよび、類似のステップまたはプロセスのために使用されることができよ
う。本発明が主にデスクトップ型パーソナルコンピュータに用いるために構成さ
れる場合、特定回路および本発明の上または中に形成される電子機器は、例えば
対話式テレビまたはテレビベースの電子ゲームを用いて使用するために主に構成
された場合とはおそらく異なるであろう。電子機器またはセンサまたは出力信号
のために必要なあらゆる電力は、ハウジング10内のバッテリーによって、また
は接続コードを介するか、あるいは他の適宜ないかなる電力源からも供給されて
よい。電力入力(electrical power input)の結合が使
用されてよく、これはコントローラが設計された特定の用途次第であろう。
【0058】
前記のように、ハウジング10は各種形態であってよい。図8は特にキャリッ
ジ14とトラックボール12用に構成されたハウジング10を示しており、テー
ブルや机のような支持面上に置かれた状態で使用される。これは、コンピュータ
で使用されるマウスに代替するものとして使用することができる。オプショナル
の拡張部(optional extending portion)142は
点線でその外形が示されており、この上に手首や前腕が置かれるように人間工学
的設計がなされている。図8に示す実施形態には、二つの親指選択スイッチ14
4と、二つの指選択スイッチ146(二次的入力部材)が示されており、これら
はトラックボールやマウス、あるいはジョイスティックでよく見られるように、
機能選択スイッチとしての使用のために具備されてもよい。有用なハウジング1
0のさらなる例が図9に示されており、ユーザが本発明に係わるコントローラを
用いてグラフィック・イメージを制御する際にユーザの手で持てる大きさ及び形
状のハンドヘルドハウジング10が示されている。この本発明の「リモートコン
トロール」形式のものは、長尺の可撓性の導線(flexible condu
ctor)を用いて直接にホストグラフィックイメージ生成装置(例えばコンピ
ュータやテレビなど)に接続されてもよいが、138で示される電磁放射によっ
てグラフィックス生成装置に情報を送信するワイヤレスリモートコントローラで
あるのが好ましい。図9に示すリモートコントロールはコンパートメント134
に電池の入った電池式のものであり、内部の電子機器のプログラミングを可能と
するために132で示されるスキャン又はプログラムウィンドウを備えていても
よい。この形式のものは、通常バーチャルリアリティ表示と呼ばれているインタ
ラクティブテレビやインタラクティブ三次元表示用として特に有用性が認められ
るものであり、最も典型的にはオンオフ、音量、チェンネル選択、特殊機能その
他の制御用に機能キー136が付設されている場合が多い。
ジ14とトラックボール12用に構成されたハウジング10を示しており、テー
ブルや机のような支持面上に置かれた状態で使用される。これは、コンピュータ
で使用されるマウスに代替するものとして使用することができる。オプショナル
の拡張部(optional extending portion)142は
点線でその外形が示されており、この上に手首や前腕が置かれるように人間工学
的設計がなされている。図8に示す実施形態には、二つの親指選択スイッチ14
4と、二つの指選択スイッチ146(二次的入力部材)が示されており、これら
はトラックボールやマウス、あるいはジョイスティックでよく見られるように、
機能選択スイッチとしての使用のために具備されてもよい。有用なハウジング1
0のさらなる例が図9に示されており、ユーザが本発明に係わるコントローラを
用いてグラフィック・イメージを制御する際にユーザの手で持てる大きさ及び形
状のハンドヘルドハウジング10が示されている。この本発明の「リモートコン
トロール」形式のものは、長尺の可撓性の導線(flexible condu
ctor)を用いて直接にホストグラフィックイメージ生成装置(例えばコンピ
ュータやテレビなど)に接続されてもよいが、138で示される電磁放射によっ
てグラフィックス生成装置に情報を送信するワイヤレスリモートコントローラで
あるのが好ましい。図9に示すリモートコントロールはコンパートメント134
に電池の入った電池式のものであり、内部の電子機器のプログラミングを可能と
するために132で示されるスキャン又はプログラムウィンドウを備えていても
よい。この形式のものは、通常バーチャルリアリティ表示と呼ばれているインタ
ラクティブテレビやインタラクティブ三次元表示用として特に有用性が認められ
るものであり、最も典型的にはオンオフ、音量、チェンネル選択、特殊機能その
他の制御用に機能キー136が付設されている場合が多い。
【0059】
図10はそれらを具備していることを除けば比較的従来のものに近いコンピュ
ータ用のキーボード内に設けられたキャリッジ14とトラックボール12(実施
形態9)を示す。実施形態9では矢印キーパッド(arrow keypad)
を代替するものとして示されているが、実際にはこれはキーボード140内の別
の場所に内蔵されていてもよい。後述で明らかになるように、開示される実施形
態172と200についても、コンピュータなどのキーボードに内蔵されてよい
ことを理解されたい。
ータ用のキーボード内に設けられたキャリッジ14とトラックボール12(実施
形態9)を示す。実施形態9では矢印キーパッド(arrow keypad)
を代替するものとして示されているが、実際にはこれはキーボード140内の別
の場所に内蔵されていてもよい。後述で明らかになるように、開示される実施形
態172と200についても、コンピュータなどのキーボードに内蔵されてよい
ことを理解されたい。
【0060】
図11はグラフィックイメージ生成装置の例としてデスクトップコンピュータ
148を示しており、そのディスプレイ150(コンピュータモニタ)には立方
体152が三次元的に示されている。154に示すのは電磁信号受信窓であり、
図9に示されるような本発明のワイヤレス通信形式のものを通じて送信される信
号を受信するためのものである。代替的には、必要に応じて通常のキーボード操
作や、必要に応じて本発明の6自由度コントローラ(six degree o
f freedom controller)を用いたグラフィックイメージ制
御を可能とするために、図10のキーボード140は可撓性の導線のセット15
6と通じてホストイメージ生成装置に接続されていてもよい。
148を示しており、そのディスプレイ150(コンピュータモニタ)には立方
体152が三次元的に示されている。154に示すのは電磁信号受信窓であり、
図9に示されるような本発明のワイヤレス通信形式のものを通じて送信される信
号を受信するためのものである。代替的には、必要に応じて通常のキーボード操
作や、必要に応じて本発明の6自由度コントローラ(six degree o
f freedom controller)を用いたグラフィックイメージ制
御を可能とするために、図10のキーボード140は可撓性の導線のセット15
6と通じてホストイメージ生成装置に接続されていてもよい。
【0061】
次に図12を参照すると、本発明のジョイスティック形式の実施形態172の
部分的端面断面図が示されている。一体成形やキャスティング、あるいは接着剤
やネジを用いた接続などの適当な接続構成により、手で持たれる長尺のハンドル
174がボール12の露出した部分に掛けられるということ以外は、実施形態1
72は図1から3に示されたトラックボール形式の実施形態のものと同様の構成
であってよい。実施形態172においては完全な6DOFが実現されており、ユ
ーザはハンドル174を握り、ハンドル174に直線的あるいは回転的な力を加
えることによってキャリッジ14とトラックボール12をコントロールすること
ができる。実施形態172においては、入力部材はハンドル174、基準部材は
ハウジング10であると見なされる。実施形態172において、ハウジングは例
えば図8、9及び10に示されるようなハウジング10といった様々な形状、大
きさのものであってよい。
部分的端面断面図が示されている。一体成形やキャスティング、あるいは接着剤
やネジを用いた接続などの適当な接続構成により、手で持たれる長尺のハンドル
174がボール12の露出した部分に掛けられるということ以外は、実施形態1
72は図1から3に示されたトラックボール形式の実施形態のものと同様の構成
であってよい。実施形態172においては完全な6DOFが実現されており、ユ
ーザはハンドル174を握り、ハンドル174に直線的あるいは回転的な力を加
えることによってキャリッジ14とトラックボール12をコントロールすること
ができる。実施形態172においては、入力部材はハンドル174、基準部材は
ハウジング10であると見なされる。実施形態172において、ハウジングは例
えば図8、9及び10に示されるようなハウジング10といった様々な形状、大
きさのものであってよい。
【0062】
ここまでの説明した時点においては、当業者ならば本発明の実施形態の少なく
とも1つを構築及び使用し、さらにはむやみに実験を行わずとも本発明に係わる
トラックボールやジョイスティック形式の実施形態のものを構築、使用できると
思われるであろう。しかし、ここで本発明の広範な範囲をより明らかにするため
に、本発明に係わるジョイスティック形式の実施形態の更なる例について以下説
明する。
とも1つを構築及び使用し、さらにはむやみに実験を行わずとも本発明に係わる
トラックボールやジョイスティック形式の実施形態のものを構築、使用できると
思われるであろう。しかし、ここで本発明の広範な範囲をより明らかにするため
に、本発明に係わるジョイスティック形式の実施形態の更なる例について以下説
明する。
【0063】
図13から21はジョイスティック型実施形態の変形例である、手で操作され
るイメージ制御用の6DOFの物理量/機械量−電気量変換器(physica
l/mechanical to electrical converter
)を示している。前記変換器においては、6軸全てが二方向的、機械的に、各軸
を示すそれぞれのセンサに純粋に変形されている。さらなる実施形態200は、
ハンドル202内に配置される必要なセンサを全て教示している。実施形態20
0はさらに、6DOFコントローラ装置の必要なセンサ全てについて、一枚のシ
ート上にとりうる配置を可能とする構成について教示している。
るイメージ制御用の6DOFの物理量/機械量−電気量変換器(physica
l/mechanical to electrical converter
)を示している。前記変換器においては、6軸全てが二方向的、機械的に、各軸
を示すそれぞれのセンサに純粋に変形されている。さらなる実施形態200は、
ハンドル202内に配置される必要なセンサを全て教示している。実施形態20
0はさらに、6DOFコントローラ装置の必要なセンサ全てについて、一枚のシ
ート上にとりうる配置を可能とする構成について教示している。
【0064】
図13は本発明のジョイスティック形式の実施形態200を示す分解組立図で
あり、薄膜センサシート206の使用を可能にする構成を示している。ジョイス
ティック型ハンドル202(上ハンドル部202.2と下ハンドル部202.1
からなる)として示される入力部材の、シャフト204として示される基準部材
に対する全6DOF操作は薄膜センサシート206上の特定の部位にトランスレ
ート(translate)される。
あり、薄膜センサシート206の使用を可能にする構成を示している。ジョイス
ティック型ハンドル202(上ハンドル部202.2と下ハンドル部202.1
からなる)として示される入力部材の、シャフト204として示される基準部材
に対する全6DOF操作は薄膜センサシート206上の特定の部位にトランスレ
ート(translate)される。
【0065】
図面の底部にはシャフト204が示されており、これは様々な多くのベース状
(base−type)その他の構成物に取り付けられてもよいし、取り付けら
れなくてもよい。シャフト204は説明上、ほぼ円筒状で、偏揺れ軸(yaw
axis)に沿ってほぼ位置決めされているように描かれている。シャフト20
4は、薄膜のテール、配線あるいは電気的接続部材の通過を可能とするために実
質的に中空であり、射出成形されたアセタールプラスティックまたは鋼板のよう
な、一般に剛性かつ強度の高い材料からなる。シャフト204はその一端に短く
突き出した台座210を有し、その台座210にはピボット玉208が固定され
ている。シャフト204はまたヨー・スライドレール(yaw slide−r
ail)212を有している。スライドレール212は偏揺れ軸を中心にトラン
スレータ214がシャフト204に対して相対的に回転することを防ぎつつ、偏
揺れ軸上でトランスレータ214が上下に動くことを可能にする構成部材である
。当業者であれば、本開示を読んだ上で、ここに特に描かれ、説明された構成に
ついて多種多様な変形が可能であることが容易に理解されよう。例えば、シャフ
ト204が円筒状ではなく正方形状であればスライドレール212は不要であろ
う。
(base−type)その他の構成物に取り付けられてもよいし、取り付けら
れなくてもよい。シャフト204は説明上、ほぼ円筒状で、偏揺れ軸(yaw
axis)に沿ってほぼ位置決めされているように描かれている。シャフト20
4は、薄膜のテール、配線あるいは電気的接続部材の通過を可能とするために実
質的に中空であり、射出成形されたアセタールプラスティックまたは鋼板のよう
な、一般に剛性かつ強度の高い材料からなる。シャフト204はその一端に短く
突き出した台座210を有し、その台座210にはピボット玉208が固定され
ている。シャフト204はまたヨー・スライドレール(yaw slide−r
ail)212を有している。スライドレール212は偏揺れ軸を中心にトラン
スレータ214がシャフト204に対して相対的に回転することを防ぎつつ、偏
揺れ軸上でトランスレータ214が上下に動くことを可能にする構成部材である
。当業者であれば、本開示を読んだ上で、ここに特に描かれ、説明された構成に
ついて多種多様な変形が可能であることが容易に理解されよう。例えば、シャフ
ト204が円筒状ではなく正方形状であればスライドレール212は不要であろ
う。
【0066】
シャフト204を実質的に囲んではいるが、これに直接に接続されていないの
が下ハンドル部202.1である。下ハンドル部202.1は実質的に剛性な材
料から成り、円形の縦に短い外壁を有し、ハンドル202のシャフト204に対
する動きを可能とするためにそのほぼ平底の中央に大きな円形の切り欠き部が設
けられている。下ハンドル部202.1は好ましくはネジで上ハンドル部202
.2に固定されているので、この二つの部材が一体的に、本実施形態における他
の全ての部材を包容するハンドル202を構成する。下ハンドル部202.1の
平底は、第1キャリッジ部材216のほぼ平らな下面に対して、ピッチ及び横転
軸に沿って水平にスライド可能となっている。第1キャリッジ部材216はその
中心にその端部とともに示された開口部を有し、これはトランスレータ214の
雄型球状部分と回転可能かつスライド可能に結合する雌型球状部分の平面的切り
欠きを形成する。トランスレータ214は縦方向に雌型円筒状開口部と、上述し
たようにシャフト204と結合するためのヨー・スライドレール・スロット(y
awslide rail slot)213を有している。トランスレータ2
14はさらにその上端部に、それぞれ反対方向に配置された二つの偏揺れ防止タ
ブ(anti−yaw tab)218を有しており、これらはピッチ軸と横転
軸で規定される水平面上にほぼ存在している。偏揺れ防止タブ218は、キャリ
ッジ部材216に固定、好ましくはそれと一体的に成形された立ち上がりポスト
(rising posts)220により形成されたほぼ鉛直なスロット内に
収まる。偏揺れ防止タブがスロット内で動作し、またトランスレータ214の雄
型球状部分がキャリッジ部材216の雌型球状部材と結合することの機能的結果
により、トランスレータ218がシャフト204に対して実質的に非回転不可能
に支持されているのに対して、キャリッジ部材216がトランスレータ214と
一般的基準部材シャフト204の両方に対して、偏揺れ軸では回転可能ではない
が、ピッチ及び横転軸で回転可能である、という機械的結果がもたらされる。立
ち上がりポスト(rising post)220は第1のキャリッジ部材をネ
ジ、スナップ締めコネクタやその他の接続手段で第2のキャリッジ部材222に
固定的に接続する。第2のキャリッジ部材222は本実施形態の任意の変形例に
おいては、必要なセンサ全てを支持する回路盤シートであってもよいが、図13
の実施形態に示されるように、支持シートは薄膜センサシート206の形成的・
支持的バッキング(formative and supportive ba
cking)を可能としている。第2のキャリッジ部材222は例えば射出成形
されたアセタールプラスチックのような剛性材料からなり、図13においては、
その中央に円形の切り欠き部、及び(図示したように)下方へ延びた6つの板状
構造物を有するほぼ平らな円形板として示されている。前記板状構造物は、セン
サが第2のキャリッジ部材と各センサの起動部の間に正確に位置決めされるよう
に、(図示したように)適当な部位において折り曲げ又は屈曲された可撓性のセ
ンサー薄膜(flexiblesensor membrane)206上のセ
ンサのバックサポート(back support)となる。
が下ハンドル部202.1である。下ハンドル部202.1は実質的に剛性な材
料から成り、円形の縦に短い外壁を有し、ハンドル202のシャフト204に対
する動きを可能とするためにそのほぼ平底の中央に大きな円形の切り欠き部が設
けられている。下ハンドル部202.1は好ましくはネジで上ハンドル部202
.2に固定されているので、この二つの部材が一体的に、本実施形態における他
の全ての部材を包容するハンドル202を構成する。下ハンドル部202.1の
平底は、第1キャリッジ部材216のほぼ平らな下面に対して、ピッチ及び横転
軸に沿って水平にスライド可能となっている。第1キャリッジ部材216はその
中心にその端部とともに示された開口部を有し、これはトランスレータ214の
雄型球状部分と回転可能かつスライド可能に結合する雌型球状部分の平面的切り
欠きを形成する。トランスレータ214は縦方向に雌型円筒状開口部と、上述し
たようにシャフト204と結合するためのヨー・スライドレール・スロット(y
awslide rail slot)213を有している。トランスレータ2
14はさらにその上端部に、それぞれ反対方向に配置された二つの偏揺れ防止タ
ブ(anti−yaw tab)218を有しており、これらはピッチ軸と横転
軸で規定される水平面上にほぼ存在している。偏揺れ防止タブ218は、キャリ
ッジ部材216に固定、好ましくはそれと一体的に成形された立ち上がりポスト
(rising posts)220により形成されたほぼ鉛直なスロット内に
収まる。偏揺れ防止タブがスロット内で動作し、またトランスレータ214の雄
型球状部分がキャリッジ部材216の雌型球状部材と結合することの機能的結果
により、トランスレータ218がシャフト204に対して実質的に非回転不可能
に支持されているのに対して、キャリッジ部材216がトランスレータ214と
一般的基準部材シャフト204の両方に対して、偏揺れ軸では回転可能ではない
が、ピッチ及び横転軸で回転可能である、という機械的結果がもたらされる。立
ち上がりポスト(rising post)220は第1のキャリッジ部材をネ
ジ、スナップ締めコネクタやその他の接続手段で第2のキャリッジ部材222に
固定的に接続する。第2のキャリッジ部材222は本実施形態の任意の変形例に
おいては、必要なセンサ全てを支持する回路盤シートであってもよいが、図13
の実施形態に示されるように、支持シートは薄膜センサシート206の形成的・
支持的バッキング(formative and supportive ba
cking)を可能としている。第2のキャリッジ部材222は例えば射出成形
されたアセタールプラスチックのような剛性材料からなり、図13においては、
その中央に円形の切り欠き部、及び(図示したように)下方へ延びた6つの板状
構造物を有するほぼ平らな円形板として示されている。前記板状構造物は、セン
サが第2のキャリッジ部材と各センサの起動部の間に正確に位置決めされるよう
に、(図示したように)適当な部位において折り曲げ又は屈曲された可撓性のセ
ンサー薄膜(flexiblesensor membrane)206上のセ
ンサのバックサポート(back support)となる。
【0067】
好適な実施例において、センサーと連動しているのは、弾性の「触覚(tac
tile)」中心復帰部(return−to−center parts)2
26(以降、「触覚RTC226」とする)であり、ゴムドームキャップタイプ
のアクチベータとして図13に示されている。これらの触覚RTC226は、セ
ンサと起動化機械(activating mechanical)ハードウェ
アの間に置かれるので、入力部材が作動されると起動化機械ハードウェアの特定
の部分(piece)、部材、またはパーツ(特定の駆動部品(activat
ing part)がどれであるかは、どの特定のセンサが説明されているかに
依る)が移動して局所的な触覚RTC226に作用し、それを圧縮する。作用/
押し付け力(impinging/compressing force)が大
きくなると、触覚RTC226に固有の、力(force)「ブレークオーバー
(break−over)」しきい値が抑えられ(overcome)、その力
は急速に、しかし一時的に減少し、センサは触発されて起動される。このブレー
クオーバー触覚しきい値は多数の簡略な触覚構造によって達成することができる
。例えば、図13のRTC226として示されるゴムドームキャップ構造や金属
ドームキャップ構造(特別に強くて明確なフィードバック感覚をもたらす)、ま
たは、他のより複雑な、ばねをベースとしたブレークオーバー構造である。これ
らの弾性ブレークオーバー構造は、代表的に簡単なオン−オフスイッチの生産業
において使用される。例えば、一般的に、家庭での点灯や消灯や、典型的なコン
ピュータキーボードキーの操作において、使われる可聴および触覚ブレークオー
バースイッチである。
tile)」中心復帰部(return−to−center parts)2
26(以降、「触覚RTC226」とする)であり、ゴムドームキャップタイプ
のアクチベータとして図13に示されている。これらの触覚RTC226は、セ
ンサと起動化機械(activating mechanical)ハードウェ
アの間に置かれるので、入力部材が作動されると起動化機械ハードウェアの特定
の部分(piece)、部材、またはパーツ(特定の駆動部品(activat
ing part)がどれであるかは、どの特定のセンサが説明されているかに
依る)が移動して局所的な触覚RTC226に作用し、それを圧縮する。作用/
押し付け力(impinging/compressing force)が大
きくなると、触覚RTC226に固有の、力(force)「ブレークオーバー
(break−over)」しきい値が抑えられ(overcome)、その力
は急速に、しかし一時的に減少し、センサは触発されて起動される。このブレー
クオーバー触覚しきい値は多数の簡略な触覚構造によって達成することができる
。例えば、図13のRTC226として示されるゴムドームキャップ構造や金属
ドームキャップ構造(特別に強くて明確なフィードバック感覚をもたらす)、ま
たは、他のより複雑な、ばねをベースとしたブレークオーバー構造である。これ
らの弾性ブレークオーバー構造は、代表的に簡単なオン−オフスイッチの生産業
において使用される。例えば、一般的に、家庭での点灯や消灯や、典型的なコン
ピュータキーボードキーの操作において、使われる可聴および触覚ブレークオー
バースイッチである。
【0068】
6DOFコントローラにおける、この一般的なブレークオーバー技術の使用を
可能にする本発明者による構造は、3Dグラフィクイメージコントローラの分野
において非常に新規で有用な改良であると、本発明者は確信している。更に、こ
の開示の検討の後に、ここで明らかであり得ることは、触覚ブレークオーバー装
置はまた、この機械的に分解(resolved)6DOFコントローラ構造に
おいて、比例のまたは可変のセンサとの新規な組合わせにおける大きな利点のた
めに使用できるということであり、これは新規で非常に有用な構造であるという
ことである。
可能にする本発明者による構造は、3Dグラフィクイメージコントローラの分野
において非常に新規で有用な改良であると、本発明者は確信している。更に、こ
の開示の検討の後に、ここで明らかであり得ることは、触覚ブレークオーバー装
置はまた、この機械的に分解(resolved)6DOFコントローラ構造に
おいて、比例のまたは可変のセンサとの新規な組合わせにおける大きな利点のた
めに使用できるということであり、これは新規で非常に有用な構造であるという
ことである。
【0069】
弾性の構成部分RTC226は、圧縮されると、その内部分子構造内で励起さ
れ、圧縮されていない状態に戻る。従って、使用者が入力部材から手を離したり
、入力部材に加えられた力を緩めると、弾性RTC226は、センサから離れる
ように、かつ入力部材の中央ゼロ位置に向けて、コントローラの機械パーツを押
す。RTC226は、大抵のジョイスティックタイプのコントローラにおける6
本すべての軸およびトラックボールタイプのコントローラにおける3本の線形軸
に関する大きな利点に役立つ。
れ、圧縮されていない状態に戻る。従って、使用者が入力部材から手を離したり
、入力部材に加えられた力を緩めると、弾性RTC226は、センサから離れる
ように、かつ入力部材の中央ゼロ位置に向けて、コントローラの機械パーツを押
す。RTC226は、大抵のジョイスティックタイプのコントローラにおける6
本すべての軸およびトラックボールタイプのコントローラにおける3本の線形軸
に関する大きな利点に役立つ。
【0070】
図14および図15において示されるように、起動センサ207.03ないし
207.06に対して置かれるのは、ハンドル202の外壁の内側表面によって
作用される摺動アクチュエータである。
207.06に対して置かれるのは、ハンドル202の外壁の内側表面によって
作用される摺動アクチュエータである。
【0071】
部材222の上方には、長円形の中心部の切欠けを伴うヨートランスレータ板
230(yaw translator plate)(図示されるように)が
あり、拡張している板状の部材は二つの相対して配置されたヨーアクチベータ2
31であり、これは組み付けられる際に、部材222の図示されるスロットを通
ってしたに伸び、ハンドル202が偏揺れ軸(yaw axis)を中心に前後
に回転するときに、センサ207.07および207.08を起動する。
230(yaw translator plate)(図示されるように)が
あり、拡張している板状の部材は二つの相対して配置されたヨーアクチベータ2
31であり、これは組み付けられる際に、部材222の図示されるスロットを通
ってしたに伸び、ハンドル202が偏揺れ軸(yaw axis)を中心に前後
に回転するときに、センサ207.07および207.08を起動する。
【0072】
板230の上面に、固定されたかまたは一体的に成型されたピッチスライドレ
ール(pitch slide rail)232があり、これはピッチ軸の線
形成分に略平行に置かれ、板230の上方に位置し、板230と上ハンドル部2
02.2に挟まれる抗回転板236の下側に成型される雌相補的ピッチスライド
スロット234内に嵌合(fit into)されて摺動される。抗回転板23
6は長円形の中央切欠けを伴う板状構造であり、その上面に成形されるのは、ロ
ール軸の線形成分と略位置合わせされ、上ハンドル部202.2の内側面に一体
成型されたロールスライドレール240を摺動する、ロールスライドスロット2
38である。
ール(pitch slide rail)232があり、これはピッチ軸の線
形成分に略平行に置かれ、板230の上方に位置し、板230と上ハンドル部2
02.2に挟まれる抗回転板236の下側に成型される雌相補的ピッチスライド
スロット234内に嵌合(fit into)されて摺動される。抗回転板23
6は長円形の中央切欠けを伴う板状構造であり、その上面に成形されるのは、ロ
ール軸の線形成分と略位置合わせされ、上ハンドル部202.2の内側面に一体
成型されたロールスライドレール240を摺動する、ロールスライドスロット2
38である。
【0073】
組み立てた実施形態200において、ハンドル202のほぼ中央に位置するの
は、軸204に固定されるピボットボール208である。ピボットボール208
は線形偏揺れ軸(yaw axis)トランスレータ242内の凹みによってそ
の上部と側部を密着して囲まれる。偏揺れ軸トランスレータ242は長円形の平
らに突き出た上部起動アーム(upper activating arm)2
44(図示されるように)を有する略堅い構造で、その下部にはトランスレータ
242の底に下部起動アーム248を固定するためのスナップ嵌め足(snap
−fit feet)246または他の取付け手段もしくは構造がある。従って
、ピボットボール208は、ソケット継手のクラシックボールを形成する下部駆
動アーム248の取り付けによるトランスレーター242の凹み内で捕らえられ
る。ここで、トランスレーター242はボール208に対して、全ての回転軸に
ついて自由に回転するが、ボール208および軸204に関するいかなる線形軸
に沿っても自由に動かない。
は、軸204に固定されるピボットボール208である。ピボットボール208
は線形偏揺れ軸(yaw axis)トランスレータ242内の凹みによってそ
の上部と側部を密着して囲まれる。偏揺れ軸トランスレータ242は長円形の平
らに突き出た上部起動アーム(upper activating arm)2
44(図示されるように)を有する略堅い構造で、その下部にはトランスレータ
242の底に下部起動アーム248を固定するためのスナップ嵌め足(snap
−fit feet)246または他の取付け手段もしくは構造がある。従って
、ピボットボール208は、ソケット継手のクラシックボールを形成する下部駆
動アーム248の取り付けによるトランスレーター242の凹み内で捕らえられ
る。ここで、トランスレーター242はボール208に対して、全ての回転軸に
ついて自由に回転するが、ボール208および軸204に関するいかなる線形軸
に沿っても自由に動かない。
【0074】
図14は、センサ207の導電パッドと導電回路トレース256とともに印刷
された後であるが、かつ切り込み線254に沿ってシートストックから切り出さ
れる前に現れる、平らな形状の(in flat form)薄膜センサシート
206を示す。
された後であるが、かつ切り込み線254に沿ってシートストックから切り出さ
れる前に現れる、平らな形状の(in flat form)薄膜センサシート
206を示す。
【0075】
図15は薄膜206と第二のキャリッジ部材222をより大きく明瞭に示した
ものであり、重ねられた状態で薄膜206は、薄膜サポートシート222とゴム
ドームキャップ触覚弾性アクチベータ226に嵌めこまれ、それらは薄膜206
上でそれぞれのセンサ207の上方に載る。
ものであり、重ねられた状態で薄膜206は、薄膜サポートシート222とゴム
ドームキャップ触覚弾性アクチベータ226に嵌めこまれ、それらは薄膜206
上でそれぞれのセンサ207の上方に載る。
【0076】
図16は、第二のキャリッジ部材、この場合、具体的には堅い回路基板シート
250、にはんだ付けしたはんだ舌部を有する機械パッケージにおける、全ての
センサ207を示す。センサ207.01ないし207.12は、図13および
図14に示されたのと実質的に同じ場所に配置される。異なるセンサシート技術
は、発明の新規な構造において交換可能として示される。図13の実施形態を回
路基板250に代えることで、図15に示される部品を取り替える。具体的には
、薄膜206,第二キャリッジ部材222,摺動アクチュエータ228およびゴ
ムドームキャップ226が全て図16の構造に取って代わる。
250、にはんだ付けしたはんだ舌部を有する機械パッケージにおける、全ての
センサ207を示す。センサ207.01ないし207.12は、図13および
図14に示されたのと実質的に同じ場所に配置される。異なるセンサシート技術
は、発明の新規な構造において交換可能として示される。図13の実施形態を回
路基板250に代えることで、図15に示される部品を取り替える。具体的には
、薄膜206,第二キャリッジ部材222,摺動アクチュエータ228およびゴ
ムドームキャップ226が全て図16の構造に取って代わる。
【0077】
薄膜206または回路基板250上で、特定のセンサ207は下記の各構造を
伴う以下の動きおよび回転によって起動される。 正方向の偏揺れ軸に沿った線形の入力(上へ移動)によって、センサ207.
01が上部駆動アーム244により駆動される。 負方向の偏揺れ軸に沿った線形の入力(下へ移動)によって、センサ207.
02が下部駆動アーム248により駆動される。 正方向の横転軸(roll axis)に沿った線形の入力(前方へ移動)に
よって、センサ207.03がハンドル202の外壁の内側面により駆動される
(膜変形でゴムドームキャップ226およびスライド228を伴う)。 負方向の横転軸に沿った線形の入力(後方へ移動)によって、センサ207.
04がハンドル202の外壁の内側面により駆動される(膜変形でゴムドームキ
ャップ226およびスライド228を伴う)。 正方向のピッチ軸に沿った線形の入力(右へ移動)によって、センサ207.
05がハンドル202の外壁の内側面により駆動される(膜変形でゴムドームキ
ャップ226およびスライド228を伴う)。 負方向のピッチ軸に沿った線形の入力(左へ移動)によって、センサ207.
06がハンドル202の外壁の内側面により駆動される(膜変形でゴムドームキ
ャップ226およびスライド228を伴う)。 正方向の偏揺れ軸まわりの回転入力(右へ回転(turn))によって、セン
サ207.07がヨーアクチベータ231により駆動される。 負方向の偏揺れ軸まわりの回転入力(左へ回転)によって、センサ207.0
8がヨーアクチベータ231により駆動される。 正方向の横転軸まわりの回転入力(右へ回転(roll))によって、センサ
207.09がトランスレータ214のトップエッジにより駆動される。 負方向の横転軸まわりの回転入力(左へ回転(roll))によって、センサ
207.10がトランスレータ214のトップエッジにより駆動される。 正方向のピッチ軸まわりの回転入力(下へ向く(look))によって、セン
サ207.11がトランスレータ214のトップエッジにより駆動される。 負方向のピッチ軸まわりの回転入力(下へ向く)によって、センサ207.1
2がトランスレータ214のトップエッジにより駆動される。
伴う以下の動きおよび回転によって起動される。 正方向の偏揺れ軸に沿った線形の入力(上へ移動)によって、センサ207.
01が上部駆動アーム244により駆動される。 負方向の偏揺れ軸に沿った線形の入力(下へ移動)によって、センサ207.
02が下部駆動アーム248により駆動される。 正方向の横転軸(roll axis)に沿った線形の入力(前方へ移動)に
よって、センサ207.03がハンドル202の外壁の内側面により駆動される
(膜変形でゴムドームキャップ226およびスライド228を伴う)。 負方向の横転軸に沿った線形の入力(後方へ移動)によって、センサ207.
04がハンドル202の外壁の内側面により駆動される(膜変形でゴムドームキ
ャップ226およびスライド228を伴う)。 正方向のピッチ軸に沿った線形の入力(右へ移動)によって、センサ207.
05がハンドル202の外壁の内側面により駆動される(膜変形でゴムドームキ
ャップ226およびスライド228を伴う)。 負方向のピッチ軸に沿った線形の入力(左へ移動)によって、センサ207.
06がハンドル202の外壁の内側面により駆動される(膜変形でゴムドームキ
ャップ226およびスライド228を伴う)。 正方向の偏揺れ軸まわりの回転入力(右へ回転(turn))によって、セン
サ207.07がヨーアクチベータ231により駆動される。 負方向の偏揺れ軸まわりの回転入力(左へ回転)によって、センサ207.0
8がヨーアクチベータ231により駆動される。 正方向の横転軸まわりの回転入力(右へ回転(roll))によって、センサ
207.09がトランスレータ214のトップエッジにより駆動される。 負方向の横転軸まわりの回転入力(左へ回転(roll))によって、センサ
207.10がトランスレータ214のトップエッジにより駆動される。 正方向のピッチ軸まわりの回転入力(下へ向く(look))によって、セン
サ207.11がトランスレータ214のトップエッジにより駆動される。 負方向のピッチ軸まわりの回転入力(下へ向く)によって、センサ207.1
2がトランスレータ214のトップエッジにより駆動される。
【0078】
図17は、6つのDOFセンサ207すべてが可撓性の薄膜センサシート上に
配置され、かつ、単一平面上に配置されている変形における薄膜206を示す。
すべてのセンサは、薄膜206が第2キャリッジ部材222に押し当てられると
、薄膜206に下方から働きかけることによって作動するが、但し上方から、プ
レート部材222の一部として一体に鋳造されている凹型支持シェルフ(rec
essed support shelf)258に対してセンサ207.01
を下方に押し当てられる構造によって作動する。シェルフ258は少なくとも1
つの側面、図示されているように2つの側面、が開いているように鋳造され、セ
ンサ207.01は組立作業中に、開いている側を通ってスライドして凹型支持
シェルフにはめ込むことが可能となっている。センサ207.1は少なくとも2
つのエッジの近くに切り欠き260を有するため、すべてのセンサ207がほぼ
単一の平面上に配置されるよう薄膜206を位置決めできる。センサ207.0
3〜207.08は図13〜15の変形において位置決めされて、直角に曲げら
れるが、今はすべて同一の平面上にあり、各々のセンサは第1キャリッジ部材2
16に固定されいるサドル状の上方突起266および第2キャリッジ部材に固定
されているサドル状の下方突起268によって固定されている一体に鋳造された
筒状の支点264の周りを回転する、ロッカーアームアクチベータ(rocke
r−arm activator)262として図示されている、直交並進運動
構造(right angle translation structuri
ng)、によって押し当てられ作動する。この直交並進構造は以下のように作用
する。たとえば、入力部材ハンドル202が加圧されロール軸に沿って正の方向
に移動すると、ハンドル202の外壁の内面に沿った平坦な部分がロッカーアー
ムアクチベータ262の下部に押し当てられ、アクチベータ262が支点264
の周りを回転し、接触回復アクチベータ226が「スナップスルー」し、センサ
207.03を圧迫して、作動させうるよう十分に力が増すまでアクチベータ2
62の上部が接触回復アクチベータ(tactile resilient a
ctivator)226(ここではメタル製ドームキャップとして図示)に押
し当てられる。これらの構造は、「スナップスルー」を有する必要や、接触ター
ンオン回復構造(tactile turn−on resilient st
ructuring)が十分に機能的である必要はないが、この接触ターンオン
回復構造は6DOFコントローラにおいて新しいものであり、ユーザーに与える
フィードバックという点において非常に有利であると考えられている。
配置され、かつ、単一平面上に配置されている変形における薄膜206を示す。
すべてのセンサは、薄膜206が第2キャリッジ部材222に押し当てられると
、薄膜206に下方から働きかけることによって作動するが、但し上方から、プ
レート部材222の一部として一体に鋳造されている凹型支持シェルフ(rec
essed support shelf)258に対してセンサ207.01
を下方に押し当てられる構造によって作動する。シェルフ258は少なくとも1
つの側面、図示されているように2つの側面、が開いているように鋳造され、セ
ンサ207.01は組立作業中に、開いている側を通ってスライドして凹型支持
シェルフにはめ込むことが可能となっている。センサ207.1は少なくとも2
つのエッジの近くに切り欠き260を有するため、すべてのセンサ207がほぼ
単一の平面上に配置されるよう薄膜206を位置決めできる。センサ207.0
3〜207.08は図13〜15の変形において位置決めされて、直角に曲げら
れるが、今はすべて同一の平面上にあり、各々のセンサは第1キャリッジ部材2
16に固定されいるサドル状の上方突起266および第2キャリッジ部材に固定
されているサドル状の下方突起268によって固定されている一体に鋳造された
筒状の支点264の周りを回転する、ロッカーアームアクチベータ(rocke
r−arm activator)262として図示されている、直交並進運動
構造(right angle translation structuri
ng)、によって押し当てられ作動する。この直交並進構造は以下のように作用
する。たとえば、入力部材ハンドル202が加圧されロール軸に沿って正の方向
に移動すると、ハンドル202の外壁の内面に沿った平坦な部分がロッカーアー
ムアクチベータ262の下部に押し当てられ、アクチベータ262が支点264
の周りを回転し、接触回復アクチベータ226が「スナップスルー」し、センサ
207.03を圧迫して、作動させうるよう十分に力が増すまでアクチベータ2
62の上部が接触回復アクチベータ(tactile resilient a
ctivator)226(ここではメタル製ドームキャップとして図示)に押
し当てられる。これらの構造は、「スナップスルー」を有する必要や、接触ター
ンオン回復構造(tactile turn−on resilient st
ructuring)が十分に機能的である必要はないが、この接触ターンオン
回復構造は6DOFコントローラにおいて新しいものであり、ユーザーに与える
フィードバックという点において非常に有利であると考えられている。
【0079】
図18は、図17で図示したように、薄膜206の構造を示す。薄膜206は
他の点では一般的なコンピュータキーボード薄膜270(一般的な三重層薄膜構
造または単層薄膜構造またはその他のタイプによって構成されてもよい)に薄膜
テール(membrane tail)接続によって一体化される。本実施形態
では、シャフト204はキーボードハウジング10(図19に図示)に固定され
ており、組立に関して薄膜206はロールアップされシャフト204を通して挿
入された後に部材222に対向する位置にアンロールされる。
他の点では一般的なコンピュータキーボード薄膜270(一般的な三重層薄膜構
造または単層薄膜構造またはその他のタイプによって構成されてもよい)に薄膜
テール(membrane tail)接続によって一体化される。本実施形態
では、シャフト204はキーボードハウジング10(図19に図示)に固定され
ており、組立に関して薄膜206はロールアップされシャフト204を通して挿
入された後に部材222に対向する位置にアンロールされる。
【0080】
図19は6DOFハンドル202の外観を示す図である。6DOFは他の点で
は一般的なコンピュータキーボードハウジング10において矢印キーパッドがあ
る位置に位置されている。本構造では、キーボード上の6DOFハンドルの配置
は様々なパターンが可能であり、たとえば、通常では数値キーパッドが占有して
いる場所にハンドル202を位置したり、あるいは角度をつけて2つのバンクに
分けられた主として大きいアルファベットのキーの大きいキーバンクを有する使
い勝手のよく設計されたキーボードにおいてハンドル22を2つのアルファベッ
トキーバンクの間に配置するなどが主な可能性である。さらに、一般的なキーボ
ードでは、ハンドル202が適切に作動されると6DOF作業では矢印キーなど
のキーをエミュレート可能または不可能にすることができる。最適のキーボード
は比例センサを薄膜に内蔵し比例し且つ単純なスウィッチデータを出力してもよ
い。たとえば、最適のキーボードはハンドル202の特定の動きを感知してもよ
く、適切なキーストローク(たとえば矢印キー値など)を示すスキャンコード値
を発してもよく、キーボードはまた、入力作業がどのくらいの力でおこなわれて
いるのかを示す比例値を出力する。
は一般的なコンピュータキーボードハウジング10において矢印キーパッドがあ
る位置に位置されている。本構造では、キーボード上の6DOFハンドルの配置
は様々なパターンが可能であり、たとえば、通常では数値キーパッドが占有して
いる場所にハンドル202を位置したり、あるいは角度をつけて2つのバンクに
分けられた主として大きいアルファベットのキーの大きいキーバンクを有する使
い勝手のよく設計されたキーボードにおいてハンドル22を2つのアルファベッ
トキーバンクの間に配置するなどが主な可能性である。さらに、一般的なキーボ
ードでは、ハンドル202が適切に作動されると6DOF作業では矢印キーなど
のキーをエミュレート可能または不可能にすることができる。最適のキーボード
は比例センサを薄膜に内蔵し比例し且つ単純なスウィッチデータを出力してもよ
い。たとえば、最適のキーボードはハンドル202の特定の動きを感知してもよ
く、適切なキーストローク(たとえば矢印キー値など)を示すスキャンコード値
を発してもよく、キーボードはまた、入力作業がどのくらいの力でおこなわれて
いるのかを示す比例値を出力する。
【0081】
図20〜31は2つの平面構造を示す別の実施例を示す図である。2平面構造
にはいくつかの利点がある。このような装置は、機械的に分解された装置(pu
remechanically resolved device)の利点をす
べて有し、2平面構造を用いることによってさらなる利点が得られる。たとえば
コンピュータキーボード内や手動リモートコントローラ内に一体に形成するため
の、非常に劣った設計歯形(profile design)の能力や、センサ
シートに内蔵されたセンサを作動するためにハンドルに手動操作ボタンを予め内
蔵させることや、アクティブ接触フィードバック手段(active tact
ile feedback means)をさらに小型のハンドルに設置するた
めのスペースが得られるなどがある。
にはいくつかの利点がある。このような装置は、機械的に分解された装置(pu
remechanically resolved device)の利点をす
べて有し、2平面構造を用いることによってさらなる利点が得られる。たとえば
コンピュータキーボード内や手動リモートコントローラ内に一体に形成するため
の、非常に劣った設計歯形(profile design)の能力や、センサ
シートに内蔵されたセンサを作動するためにハンドルに手動操作ボタンを予め内
蔵させることや、アクティブ接触フィードバック手段(active tact
ile feedback means)をさらに小型のハンドルに設置するた
めのスペースが得られるなどがある。
【0082】
図20において、手動操作ハンドル300として図示される入力部材はシャフ
ト302上に支持されている。シャフト302は基板または基準部材ハウジング
317まで延びている。シャフト302は、第1プラットホーム352と呼ばれ
るスライド板またはプラットホーム内に形成されているシャフトガイド第1主孔
306を通っている。シャフト302はさらに第2プラットホーム322に位置
するシャフトガイド第2主孔310を通る。図21はプラットホーム322がレ
ッグ312として示される接続構造に固定されて接続されている状態を示す。レ
ッグ312は第1プラットホーム352に固定されており、プラットホーム32
2、接続構造312およびプラットホーム352はともにキャリッジ314も構
造を形成する。
ト302上に支持されている。シャフト302は基板または基準部材ハウジング
317まで延びている。シャフト302は、第1プラットホーム352と呼ばれ
るスライド板またはプラットホーム内に形成されているシャフトガイド第1主孔
306を通っている。シャフト302はさらに第2プラットホーム322に位置
するシャフトガイド第2主孔310を通る。図21はプラットホーム322がレ
ッグ312として示される接続構造に固定されて接続されている状態を示す。レ
ッグ312は第1プラットホーム352に固定されており、プラットホーム32
2、接続構造312およびプラットホーム352はともにキャリッジ314も構
造を形成する。
【0083】
第1プラットホーム352は、ハウジング317に固定されている少なくとも
1つのハウジングガイド308によって第2軸に沿って可動自在(slidab
ly)に保持されているスライド板と呼ばれる反回転プレート(anti−ro
tating plate)350によって第1軸に沿って可動自在に保持され
ている。第1プラットホーム352とプレート350はさらに保持シェルフ31
6とハウジング317によって直線上の動きからヨー軸または第三軸に沿って抑
圧される。従って、プレート350、ガイド308、ハウジング317およびシ
ェルフ316はともにキャリッジ支持構造316を形成する。キャリッジ支持構
造316(つまりキャリッジ314)はプラットホーム352がどの軸上にも著
しく回転するのは妨げ、また、第1および第2軸(ピッチとロール軸)に沿って
著しく直線的に移動を妨げる、ハウジング317に対して第三の軸に沿った大き
な移動はしないように構成されている。
1つのハウジングガイド308によって第2軸に沿って可動自在(slidab
ly)に保持されているスライド板と呼ばれる反回転プレート(anti−ro
tating plate)350によって第1軸に沿って可動自在に保持され
ている。第1プラットホーム352とプレート350はさらに保持シェルフ31
6とハウジング317によって直線上の動きからヨー軸または第三軸に沿って抑
圧される。従って、プレート350、ガイド308、ハウジング317およびシ
ェルフ316はともにキャリッジ支持構造316を形成する。キャリッジ支持構
造316(つまりキャリッジ314)はプラットホーム352がどの軸上にも著
しく回転するのは妨げ、また、第1および第2軸(ピッチとロール軸)に沿って
著しく直線的に移動を妨げる、ハウジング317に対して第三の軸に沿った大き
な移動はしないように構成されている。
【0084】
キャリッジ314内では、プラットホーム352、322、孔306および3
10がともにシャフト302の通路に十分に形成され、2つの重要な方法で利点
とある構造を提供する。第1の方法はシャフト302がキャッリジ314に対し
て大きく傾斜(第1または第2軸の周りを回転)すること防ぐ反傾斜構造324
を提供することである。第2の方法は、シャフト302による第1および第2軸
(ピッチおよびロール軸の縦に沿って直線)に平行なすべての直線移動がキャリ
ッジ314の第1および第2軸に沿った同等の移動とカップリングする2軸構造
を提供することである。
10がともにシャフト302の通路に十分に形成され、2つの重要な方法で利点
とある構造を提供する。第1の方法はシャフト302がキャッリジ314に対し
て大きく傾斜(第1または第2軸の周りを回転)すること防ぐ反傾斜構造324
を提供することである。第2の方法は、シャフト302による第1および第2軸
(ピッチおよびロール軸の縦に沿って直線)に平行なすべての直線移動がキャリ
ッジ314の第1および第2軸に沿った同等の移動とカップリングする2軸構造
を提供することである。
【0085】
図21で示したシャフト302の第2末端部分は雄部球状形318であり、可
動自在にハンドル300の一部である相補的雌部球状形319に接し、またシャ
フト302はハンドル300に対してほぼ中心かつ球状部分形のほぼ中心にピボ
ットまたは支点を有する雄型ピボット突起を有する。突起346はハンドル30
0の支点であり、雌型ピボット栓受と対をなしてもよい。従って、ハンドル30
0はシャフト302に対して回転可能であってもよく、すべての第1および第2
の軸に平行な直線上の移動が相当するシャフト302の直線上の移動および2軸
構造326とカップリングされる。従って、ハンドル300をシャフト302に
、シャフト302をキャリッジ314に接続する上記の部材はハンドル支持構造
328として機能し、ハンドル300は第1および第2軸に平行なキャリッジ3
14との相当する移動とカップリングされる。
動自在にハンドル300の一部である相補的雌部球状形319に接し、またシャ
フト302はハンドル300に対してほぼ中心かつ球状部分形のほぼ中心にピボ
ットまたは支点を有する雄型ピボット突起を有する。突起346はハンドル30
0の支点であり、雌型ピボット栓受と対をなしてもよい。従って、ハンドル30
0はシャフト302に対して回転可能であってもよく、すべての第1および第2
の軸に平行な直線上の移動が相当するシャフト302の直線上の移動および2軸
構造326とカップリングされる。従って、ハンドル300をシャフト302に
、シャフト302をキャリッジ314に接続する上記の部材はハンドル支持構造
328として機能し、ハンドル300は第1および第2軸に平行なキャリッジ3
14との相当する移動とカップリングされる。
【0086】
キャリッジ314上には、ロッカーアーム構造364が第2のプラットホーム
322に取り付けられて示されている。ロッカーアーム構造364は、ハウジン
グ317に対するキャリッジ314の移動を、複数の「触覚」の弾性ドームキャ
ップ構造368を備えて形成された弾性の熱可塑性ゴム(TPR)シート366
に変換する。弾性シート366と第2のプラットホーム322は膜センサーシー
ト330上で支持されるセンサーを挟む。
322に取り付けられて示されている。ロッカーアーム構造364は、ハウジン
グ317に対するキャリッジ314の移動を、複数の「触覚」の弾性ドームキャ
ップ構造368を備えて形成された弾性の熱可塑性ゴム(TPR)シート366
に変換する。弾性シート366と第2のプラットホーム322は膜センサーシー
ト330上で支持されるセンサーを挟む。
【0087】
図22は、4つのロッカーアーム構造364の位置を示す。ロッカーアーム構
造364は、機上センサーを持ち、機上アクティブ電子回路370と、データを
グラフィック表示装置にルーティングするケーブル372とを含む伝統的プリン
ト基板シートとして製造することのできる略平板として、または可撓性薄膜セン
サシート330を支える堅い平板状の構造として示される第2のキャリッジ部3
22上に取り付けらる。平板322の上面および実質的にこれと平行に示されて
いるのは、多数の触覚弾性ゴムドームキャップタイプのアクチュエータ368で
ある。
造364は、機上センサーを持ち、機上アクティブ電子回路370と、データを
グラフィック表示装置にルーティングするケーブル372とを含む伝統的プリン
ト基板シートとして製造することのできる略平板として、または可撓性薄膜セン
サシート330を支える堅い平板状の構造として示される第2のキャリッジ部3
22上に取り付けらる。平板322の上面および実質的にこれと平行に示されて
いるのは、多数の触覚弾性ゴムドームキャップタイプのアクチュエータ368で
ある。
【0088】
ロッカーアーム構造364は少なくとも以下の構造をもつ。キャリッジ314
に本質的に固定される構造であって、プレート322内のスロットにカチッと閉
まる2つの足を持つスナップフィットデザインとして図示される取り付け構造3
32と、取り付け構造332の上に位置するリビングヒンジとして、図24を除
く全ての図面で図示される支持台334(図24では、支持台334はより伝統
的な円筒形のボア・コアタイプのヒンジとして説明されている)と、少なくとも
1つのセンサー作動アーム336とである。そして、図26および図27を除く
全ての図面では、ロッカーアーム構造364は取り付け構造332の各側に1つ
ずつある2つのセンサーを作動する2つのアームを通常有するものとして図示さ
れている(図26および図27では1つのアームを有する変形が図示されている
)。最後に、ロッカーアーム364はスーパー構造338をとる。スーパー構造
338は、ロッカーアームを作動するか、関連のセンサーに対して移動させ、こ
れを作動する。スーパー構造338は、図20から図22に示される、2つのア
ームを有する異なったロッカーアームのタイプの特有の部分であってこれには、
Vスロットタイプ340、Hスロットタイプ342、Tボーンタイプ345があ
り、このなかには、ほぼ同一であるが、互いに直交する、第1のtボーン344
ロッカーアームアクチュエーター、第2のtボーン346ロッカーアームアクチ
ュエータと呼ばれる2つのロッカーアームがある。
に本質的に固定される構造であって、プレート322内のスロットにカチッと閉
まる2つの足を持つスナップフィットデザインとして図示される取り付け構造3
32と、取り付け構造332の上に位置するリビングヒンジとして、図24を除
く全ての図面で図示される支持台334(図24では、支持台334はより伝統
的な円筒形のボア・コアタイプのヒンジとして説明されている)と、少なくとも
1つのセンサー作動アーム336とである。そして、図26および図27を除く
全ての図面では、ロッカーアーム構造364は取り付け構造332の各側に1つ
ずつある2つのセンサーを作動する2つのアームを通常有するものとして図示さ
れている(図26および図27では1つのアームを有する変形が図示されている
)。最後に、ロッカーアーム364はスーパー構造338をとる。スーパー構造
338は、ロッカーアームを作動するか、関連のセンサーに対して移動させ、こ
れを作動する。スーパー構造338は、図20から図22に示される、2つのア
ームを有する異なったロッカーアームのタイプの特有の部分であってこれには、
Vスロットタイプ340、Hスロットタイプ342、Tボーンタイプ345があ
り、このなかには、ほぼ同一であるが、互いに直交する、第1のtボーン344
ロッカーアームアクチュエーター、第2のtボーン346ロッカーアームアクチ
ュエータと呼ばれる2つのロッカーアームがある。
【0089】
図23は、プレート322に取り付けられたTボーンアクチュエーター345
を示す。Tボーンアクチュエータ345は取り付け構造352と、支持台334
の回りを回転する(アクチュエーティングセンサーは点線で示される)ことで取
り付けられる。支持台334はリビングヒンジとして示され、二つの対向して配
置された作動アーム336の底に接続されている。アクチュエーティングアーム
336の上には、保持シェルフ316によって基準部材のベースまたはハウジン
グ10に固定されたアクティベーティングレセプタクル339により作動された
スーパー構造338が固定されている。ドームキャップ368(押された状態が
点線で示され、よって、フレキシブル膜センサーシート330上に位置するセン
サ207を作動する)からアクチュエーター345の反対側の下では、平坦なサ
ーキットボードシートにはんだ付けされるパッケージメカニカルセンサー207
が説明される。したがって、図22と図23では、同じ発明構造によって、機械
的または物理的入力を、可撓性の薄膜センサーシートか堅いサーキットボードセ
ンサーシートにいかに変換できるかを明らかに示している。
を示す。Tボーンアクチュエータ345は取り付け構造352と、支持台334
の回りを回転する(アクチュエーティングセンサーは点線で示される)ことで取
り付けられる。支持台334はリビングヒンジとして示され、二つの対向して配
置された作動アーム336の底に接続されている。アクチュエーティングアーム
336の上には、保持シェルフ316によって基準部材のベースまたはハウジン
グ10に固定されたアクティベーティングレセプタクル339により作動された
スーパー構造338が固定されている。ドームキャップ368(押された状態が
点線で示され、よって、フレキシブル膜センサーシート330上に位置するセン
サ207を作動する)からアクチュエーター345の反対側の下では、平坦なサ
ーキットボードシートにはんだ付けされるパッケージメカニカルセンサー207
が説明される。したがって、図22と図23では、同じ発明構造によって、機械
的または物理的入力を、可撓性の薄膜センサーシートか堅いサーキットボードセ
ンサーシートにいかに変換できるかを明らかに示している。
【0090】
図24は、Hスロットアクチュエーター342がシャフト302内に固定され
たシャフトピン321によって作動された状態を示す。シャフト302は縦に、
あるいはヨーすなわち第三の軸に沿って動き、シャフトピン321とアクチュエ
ータ342を一斉に動かす。
たシャフトピン321によって作動された状態を示す。シャフト302は縦に、
あるいはヨーすなわち第三の軸に沿って動き、シャフトピン321とアクチュエ
ータ342を一斉に動かす。
【0091】
シャフトピン321の第一の端は、スロットがほぼ第三の軸とシャフトの長さ
302に直交しているロッカーアームHスロットタイプ342のスーパー構造3
38で、面取り(beveled)スロットを通り、その結果、シャフト302
とシャフトピン321が第三の軸に沿って移動するとき、同じように移動したロ
ッカーアーム342は一つの腕を下ろし、それぞれの弾性ドームキャップ328
を圧縮する。そしてドームキャップ328が潰れると、それぞれの下にあるセン
サーは図24に示されるように作動される。もちろん、シャフト302の第三の
軸に沿った反対の方向の動きは、同様にセンサー対の対向するコンプリメンタリ
ー(complimentary)センサを作動する。円筒形の中心のまわりを
、または第三の軸のほぼまわりをシャフト302が動作の限界内で回転すると、
単にシャフトピン321がスロット内を移動させられ、Hタイプロッカーアーム
342は作動されない。
302に直交しているロッカーアームHスロットタイプ342のスーパー構造3
38で、面取り(beveled)スロットを通り、その結果、シャフト302
とシャフトピン321が第三の軸に沿って移動するとき、同じように移動したロ
ッカーアーム342は一つの腕を下ろし、それぞれの弾性ドームキャップ328
を圧縮する。そしてドームキャップ328が潰れると、それぞれの下にあるセン
サーは図24に示されるように作動される。もちろん、シャフト302の第三の
軸に沿った反対の方向の動きは、同様にセンサー対の対向するコンプリメンタリ
ー(complimentary)センサを作動する。円筒形の中心のまわりを
、または第三の軸のほぼまわりをシャフト302が動作の限界内で回転すると、
単にシャフトピン321がスロット内を移動させられ、Hタイプロッカーアーム
342は作動されない。
【0092】
図25は、Vスロットアクチュエーター340のアクティベーションを示す。
シャフトピン321の第二の端は、上のHスロットロッカーアーム342の逆(
converse)で作動されるVスロットロッカーアーム340のスロットを
通る。第三の軸もしくはヨー軸に沿ってシャフト302が動くと、単にシャフト
ピン321がスロット内を移動させられ、Vタイプロッカーアーム340は作動
されない。しかし、第三の軸のまわりを回転すると、シャフトピン321が以下
の方法でロッカーアーム340を作動させる。シャフトピン321へ運ばれるシ
ャフト302の回転運動は、ドームキャップ328の圧縮と薄膜上に位置するセ
ンサーの刺激作用(stimulation)を起こすロッカーアーム340を
作動させる。ロッカーアーム340のスーパー構造338は、シャフト302か
ら離れるように傾斜する構造のスロットをもつ。これはシャフト302が第三の
軸に沿って移動するとき、ピン321の支持台334からの距離が変化し得るた
め、ピン321の増加する動きを収容するためである。このように、スロットの
傾きはシャフトピン321の可変の有効性を補い、その結果、第三の軸のまわり
のシャフトの回転により、ロッカーアーム340の支持台334からのシャフト
ピン321の距離に関係なく、ロッカーアーム340が等しく回転的に作動され
る。
シャフトピン321の第二の端は、上のHスロットロッカーアーム342の逆(
converse)で作動されるVスロットロッカーアーム340のスロットを
通る。第三の軸もしくはヨー軸に沿ってシャフト302が動くと、単にシャフト
ピン321がスロット内を移動させられ、Vタイプロッカーアーム340は作動
されない。しかし、第三の軸のまわりを回転すると、シャフトピン321が以下
の方法でロッカーアーム340を作動させる。シャフトピン321へ運ばれるシ
ャフト302の回転運動は、ドームキャップ328の圧縮と薄膜上に位置するセ
ンサーの刺激作用(stimulation)を起こすロッカーアーム340を
作動させる。ロッカーアーム340のスーパー構造338は、シャフト302か
ら離れるように傾斜する構造のスロットをもつ。これはシャフト302が第三の
軸に沿って移動するとき、ピン321の支持台334からの距離が変化し得るた
め、ピン321の増加する動きを収容するためである。このように、スロットの
傾きはシャフトピン321の可変の有効性を補い、その結果、第三の軸のまわり
のシャフトの回転により、ロッカーアーム340の支持台334からのシャフト
ピン321の距離に関係なく、ロッカーアーム340が等しく回転的に作動され
る。
【0093】
図26および図27は第2のプラットホーム322の領域の省空間構造を示す
。この省空間は、コンピューターキーボード、およびハンドヘルドリモートコン
トロールデバイスへの発明の一体化などのきつく圧迫された領域で価値がある場
合がある。図20から図22に示される第2のプラットホーム322の配置は、
元の大きいペリメーター370を示す点線で示され、より新しくより小さいプラ
ットホーム322の領域は実線で示され、第一のtボーンロッカーアーム346
は二つの別々の一つのアームを有するタイプ348のアクチュエーターに分けら
れ、それぞれ、マウント322、支持台334、センサーアクチュエーティング
アーム336、スーパー構造338を備える。
。この省空間は、コンピューターキーボード、およびハンドヘルドリモートコン
トロールデバイスへの発明の一体化などのきつく圧迫された領域で価値がある場
合がある。図20から図22に示される第2のプラットホーム322の配置は、
元の大きいペリメーター370を示す点線で示され、より新しくより小さいプラ
ットホーム322の領域は実線で示され、第一のtボーンロッカーアーム346
は二つの別々の一つのアームを有するタイプ348のアクチュエーターに分けら
れ、それぞれ、マウント322、支持台334、センサーアクチュエーティング
アーム336、スーパー構造338を備える。
【0094】
図28は、センサー薄膜シート330上で支えられるセンサー207の支持と
作動のためのハンドル300内の構造を示す。センサー薄膜シート330は、ハ
ンドル300の上部内側で支えられるか、ここで示されるように、堅い支持シー
ト374で支えられ得る。薄膜330の付加物はシャフト302を通る。さらに
ここでは、ユーザの指で操作する二つのボタン378が示される。ボタン378
には、外部作動表面地域378がある。外部作動表面地域378は使用者の指で
押されれことができ、ボタン構造376に、ハンドル300に固定されたサドル
サポート内で静止している一体化された円筒形支持台380のまわりを回らせる
。ボタン376の回転運動で、内部センサー作動部382が弾性ドームキャップ
368に対して上昇し、センサ384を作動させる。このボタン構造は図17に
示されるものと同様であり、このデザインは使用者の指によるさらなる入力(6
DOF入力以外の)のための外部に操作されるボタンを含む一方で、図17の構
造は完全に内部のものである点が例外である。
作動のためのハンドル300内の構造を示す。センサー薄膜シート330は、ハ
ンドル300の上部内側で支えられるか、ここで示されるように、堅い支持シー
ト374で支えられ得る。薄膜330の付加物はシャフト302を通る。さらに
ここでは、ユーザの指で操作する二つのボタン378が示される。ボタン378
には、外部作動表面地域378がある。外部作動表面地域378は使用者の指で
押されれことができ、ボタン構造376に、ハンドル300に固定されたサドル
サポート内で静止している一体化された円筒形支持台380のまわりを回らせる
。ボタン376の回転運動で、内部センサー作動部382が弾性ドームキャップ
368に対して上昇し、センサ384を作動させる。このボタン構造は図17に
示されるものと同様であり、このデザインは使用者の指によるさらなる入力(6
DOF入力以外の)のための外部に操作されるボタンを含む一方で、図17の構
造は完全に内部のものである点が例外である。
【0095】
従来の3層型コンピュータ・キーボードのセンサ膜330に、本発明の特徴と
して、図20〜図28に示す2平面構造物に嵌めて図19のようにキーボードに
組み込まれるよう設計された2つの付属物が付加された構造を、図29に示す。
より長い連結部と丸い頭部を有した付属物はキーボードハウジング10内からシ
ャフトを通り抜けハンドル内に達し、他方の付属物はハウジング10内のキャリ
ッジ部322上に載置される。
して、図20〜図28に示す2平面構造物に嵌めて図19のようにキーボードに
組み込まれるよう設計された2つの付属物が付加された構造を、図29に示す。
より長い連結部と丸い頭部を有した付属物はキーボードハウジング10内からシ
ャフトを通り抜けハンドル内に達し、他方の付属物はハウジング10内のキャリ
ッジ部322上に載置される。
【0096】
図30は、ワイヤレス・リモートコントロール装置のハウジング10に固定し
たシャフト302と一体化された6自由度入力部材ハンドル300を示し、この
ハンドルを有する点が、テレビや他の装置の操作などに用いられる通常のワイヤ
レス・リモートコントロール装置と異なる点である。
たシャフト302と一体化された6自由度入力部材ハンドル300を示し、この
ハンドルを有する点が、テレビや他の装置の操作などに用いられる通常のワイヤ
レス・リモートコントロール装置と異なる点である。
【0097】
図31は図30の装置を破線で示し、膜センサシート330の内部を代表的な
形で示した図である。一般に通常の入力キーの下に配置されるとともに電子回路
を含む回路基板センサシート250に、膜シート330が接続されている。膜の
テール224は、この場合図20〜図28のような2平面タイプとして示される
膜330のより大きな本体へ、シート250から接続されている。2つの平面上
にセンサが配置されるこの構成は、多くの用途において非常に理想的である。こ
れにより、全ての軸の原点がハンドル300内にとどまり、機構を分散した構造
(mechanical resolving structure)の大部分
をより大きな空間を有するハウジング10内へ下げることが可能であるため、必
要に応じ、ハンドル300は外郭をさらに小さくかつさらに低くできる。また、
二次的補助入力ボタン(選択、攻撃ボタン、特別機能キーなど)が容易に一体化
され、ユーザは指で簡潔かつ確実に操作ができる。
形で示した図である。一般に通常の入力キーの下に配置されるとともに電子回路
を含む回路基板センサシート250に、膜シート330が接続されている。膜の
テール224は、この場合図20〜図28のような2平面タイプとして示される
膜330のより大きな本体へ、シート250から接続されている。2つの平面上
にセンサが配置されるこの構成は、多くの用途において非常に理想的である。こ
れにより、全ての軸の原点がハンドル300内にとどまり、機構を分散した構造
(mechanical resolving structure)の大部分
をより大きな空間を有するハウジング10内へ下げることが可能であるため、必
要に応じ、ハンドル300は外郭をさらに小さくかつさらに低くできる。また、
二次的補助入力ボタン(選択、攻撃ボタン、特別機能キーなど)が容易に一体化
され、ユーザは指で簡潔かつ確実に操作ができる。
【0098】
図33〜図35は、ロッカアーム(rocker arm)を使わずに、単純
機構の平面設置(flat−mount)および直角設置(right−ang
le−mount)スイッチパッケージとしてここに示されるパッケージされた
センサ207が第2キャリッジ部322に取り付けられている2平面構造の好適
な実施例を示す。第2キャリッジ部322は、本実施例ではセンサパッケージが
はんだ付けされた回路基板である。また、ハンドル400内の第2回路基板42
3にもセンサパッケージがはんだ付けされている。本実施例はこれまでの実施例
といくつかの部分および構成において類似している。例えば、基準部材として機
能するハウジング内に延在するシャフト402が支持するハンドル400として
示される手で操作可能な入力部材や、キャリッジ414と接合するベース417
が類似している。キャリッジ414は同様のキャリッジ支持構造(carria
ge support structuring)によって支持され、キャリッ
ジ414は第2キャリッジ部422に接続された拡張脚(distending
leg)112を備えたプラットホーム352を有する。本実施例では、第2
キャリッジ部422は、具体的には4本の軸を解釈(interpretati
on)するために8個のセンサを備えた回路基板である。
機構の平面設置(flat−mount)および直角設置(right−ang
le−mount)スイッチパッケージとしてここに示されるパッケージされた
センサ207が第2キャリッジ部322に取り付けられている2平面構造の好適
な実施例を示す。第2キャリッジ部322は、本実施例ではセンサパッケージが
はんだ付けされた回路基板である。また、ハンドル400内の第2回路基板42
3にもセンサパッケージがはんだ付けされている。本実施例はこれまでの実施例
といくつかの部分および構成において類似している。例えば、基準部材として機
能するハウジング内に延在するシャフト402が支持するハンドル400として
示される手で操作可能な入力部材や、キャリッジ414と接合するベース417
が類似している。キャリッジ414は同様のキャリッジ支持構造(carria
ge support structuring)によって支持され、キャリッ
ジ414は第2キャリッジ部422に接続された拡張脚(distending
leg)112を備えたプラットホーム352を有する。本実施例では、第2
キャリッジ部422は、具体的には4本の軸を解釈(interpretati
on)するために8個のセンサを備えた回路基板である。
【0099】
回路基板上の全てのセンサ搭載物を平面および直角設置機械センサパッケージ
とともに完全に機能させる特有の機構を有する第3軸アクチュエータ部(3rd
axis actuator part)450を、図33に具体的に示す。
アクチュエータ部450は、キャリッジ414と連通するシャフト402の端に
一体化されている。アクチュエータ部450は、単一の射出成形部としてシャフ
ト402と一体化してもよく、アクチュエータ部400は、別個の成形部として
、シャフト402の端の上から嵌め込み、シャフト402とアクチュエータ部4
50との両方をピン452で貫通してシャフト402に固定してもよい。アクチ
ュエータ部450は少なくとも第3軸回転アクチュエータ454を有する。第3
軸回転アクチュエータ454は、アクチュエータ部450に固定され、実質的に
その平面の部材として第3(ヨー)軸を有する平面に沿って外へ向かって伸びる
板状部材である。このため、シャフト402が第3軸の回りをいずれかの方向に
回転すると、アクチュエータ部454は空間内を移動し、適当な直角設置センサ
を作動させ、第3軸回転運動が正または負のいずれの方向であるかを示す。アク
チュエータ部450は、第3軸負(ヨー、下方動作)線形アクチュエータ458
および第3軸正(ヨー、上方動作)線形アクチュエータ456を有する。アクチ
ュエータ458およびアクチュエータ456もまた、アクチュエータ部450に
固定されており、アクチュエータ部450から外へ向かって第3軸と直交し、か
つ実質的に第1軸および第2軸に平行な平面と整列して伸びる。このため、シャ
フト402が第3軸に沿って正方向に移動すると、アクチュエータ456は適当
な平面設置センサを作動させ、第3軸に沿った正方向の線形運動を示し、シャフ
ト402が第3軸に沿って負方向に移動すると、アクチュエータ458は適当な
平面設置センサを作動させ、第3軸に沿った負方向の線形運動を示す。
とともに完全に機能させる特有の機構を有する第3軸アクチュエータ部(3rd
axis actuator part)450を、図33に具体的に示す。
アクチュエータ部450は、キャリッジ414と連通するシャフト402の端に
一体化されている。アクチュエータ部450は、単一の射出成形部としてシャフ
ト402と一体化してもよく、アクチュエータ部400は、別個の成形部として
、シャフト402の端の上から嵌め込み、シャフト402とアクチュエータ部4
50との両方をピン452で貫通してシャフト402に固定してもよい。アクチ
ュエータ部450は少なくとも第3軸回転アクチュエータ454を有する。第3
軸回転アクチュエータ454は、アクチュエータ部450に固定され、実質的に
その平面の部材として第3(ヨー)軸を有する平面に沿って外へ向かって伸びる
板状部材である。このため、シャフト402が第3軸の回りをいずれかの方向に
回転すると、アクチュエータ部454は空間内を移動し、適当な直角設置センサ
を作動させ、第3軸回転運動が正または負のいずれの方向であるかを示す。アク
チュエータ部450は、第3軸負(ヨー、下方動作)線形アクチュエータ458
および第3軸正(ヨー、上方動作)線形アクチュエータ456を有する。アクチ
ュエータ458およびアクチュエータ456もまた、アクチュエータ部450に
固定されており、アクチュエータ部450から外へ向かって第3軸と直交し、か
つ実質的に第1軸および第2軸に平行な平面と整列して伸びる。このため、シャ
フト402が第3軸に沿って正方向に移動すると、アクチュエータ456は適当
な平面設置センサを作動させ、第3軸に沿った正方向の線形運動を示し、シャフ
ト402が第3軸に沿って負方向に移動すると、アクチュエータ458は適当な
平面設置センサを作動させ、第3軸に沿った負方向の線形運動を示す。
【0100】
図36はこれまでの実施例、特に図32〜図35に示す実施例、と類似したい
くつかの構成を有する最後の好適な実施例を示す。主な例外として、本実施例で
は、手で操作可能な入力部材ハンドル500内に8個のセンサが配置され、基準
部材ハウジング517内には4個のセンサのみが配置されている。本実施例にお
いて、同様のキャリッジ514がハウジング517内に配置されているが、シャ
フト502はキャリッジ514のプレート552に固定されている。このため、
シャフト502は第3(ヨー)軸に直交する平面内の線形運動のみが可能である
。アクチュエータ部450とほぼ同一形状の部分がシャフト502の先端に固定
されている。ハンドル500内のセンサ207は回路基板523に設置されてい
る。
くつかの構成を有する最後の好適な実施例を示す。主な例外として、本実施例で
は、手で操作可能な入力部材ハンドル500内に8個のセンサが配置され、基準
部材ハウジング517内には4個のセンサのみが配置されている。本実施例にお
いて、同様のキャリッジ514がハウジング517内に配置されているが、シャ
フト502はキャリッジ514のプレート552に固定されている。このため、
シャフト502は第3(ヨー)軸に直交する平面内の線形運動のみが可能である
。アクチュエータ部450とほぼ同一形状の部分がシャフト502の先端に固定
されている。ハンドル500内のセンサ207は回路基板523に設置されてい
る。
【0101】
簡潔のために、当業者は以上の実施例を検討することで、図36における実施
例を、この完全な図示によりさらなる詳細な記述なしに、完全な機構で容易に構
築することが可能であることが認められよう。
例を、この完全な図示によりさらなる詳細な記述なしに、完全な機構で容易に構
築することが可能であることが認められよう。
【0102】
図37は、当産業において一般的に入手可能な、直角単純スイッチセンサパッ
ケージ(right angle simple switched sens
or package)を示す。このセンサパッケージは、典型的に金属製であ
る電気的導電性はんだ配置タング(electrically conduct
ive solder mounting tang)606および608に支
持された、非導電性剛塑性体(rigid plastic body)600
から成る。電気的導電性タング606は剛塑性体600の外部から内部を通過し
て、剛塑性体600の内部キャビティのほぼ周辺部に位置し、電気的導電性タン
グ608は剛塑性体600の外部から内部を通過して、剛塑性体600の内部キ
ャビティ(cavity)のほぼ中心部に位置する。タング606および608
の内部の上から、弾性瞬間“スナップスルー)”特性(resilient m
omentary”snap−through”characteristic
s)を有する金属製ドームキャップ(dome cap)604が配置される。
金属製ドームキャップ604は、典型的に周辺部のタング606と電気的に接し
て配置され、典型的に中心部に位置するタング608周辺部とは接しない。一般
的に非導電性剛塑性材から成るプランジャー602は、ドームキャップ604を
押下するように位置する。ドームキャップ604およびプランジャー602は、
典型的に、プラスチック溶融リベット法(plastic melt rive
ting)や他の方法により剛塑性体600に固定された薄い金属プレート61
0によって同位置に保持されている。プレート610は、プランジャー602の
一部が外部の力によって押下されるために突き出すのに十分な大きさのアパーチ
ャを有するため、導電性のドームキャップが触覚スナップスルー閾(tacti
le snap−through threshold)を通過し、中央に配置
された導電性タング608上に押下されると、タング606および608間に電
気的に閉じた回路が完成する。
ケージ(right angle simple switched sens
or package)を示す。このセンサパッケージは、典型的に金属製であ
る電気的導電性はんだ配置タング(electrically conduct
ive solder mounting tang)606および608に支
持された、非導電性剛塑性体(rigid plastic body)600
から成る。電気的導電性タング606は剛塑性体600の外部から内部を通過し
て、剛塑性体600の内部キャビティのほぼ周辺部に位置し、電気的導電性タン
グ608は剛塑性体600の外部から内部を通過して、剛塑性体600の内部キ
ャビティ(cavity)のほぼ中心部に位置する。タング606および608
の内部の上から、弾性瞬間“スナップスルー)”特性(resilient m
omentary”snap−through”characteristic
s)を有する金属製ドームキャップ(dome cap)604が配置される。
金属製ドームキャップ604は、典型的に周辺部のタング606と電気的に接し
て配置され、典型的に中心部に位置するタング608周辺部とは接しない。一般
的に非導電性剛塑性材から成るプランジャー602は、ドームキャップ604を
押下するように位置する。ドームキャップ604およびプランジャー602は、
典型的に、プラスチック溶融リベット法(plastic melt rive
ting)や他の方法により剛塑性体600に固定された薄い金属プレート61
0によって同位置に保持されている。プレート610は、プランジャー602の
一部が外部の力によって押下されるために突き出すのに十分な大きさのアパーチ
ャを有するため、導電性のドームキャップが触覚スナップスルー閾(tacti
le snap−through threshold)を通過し、中央に配置
された導電性タング608上に押下されると、タング606および608間に電
気的に閉じた回路が完成する。
【0102】
図38は、最も一般的なスタイルである水平設置の、更により典型的なセンサ
パッケージ本体600を示す。しかし、図38のセンサには非常に重要な素子(
element)が付加されている。本体600の内部の空洞において、中央に
位置する導電性タング608の上部に、圧力感知電気素子612が電気的に接触
し固定されている。最適な作動のために、素子612の上部表面に導電性金属板
614を備えてもよい。もちろん、同様の構成は図37のセンサと組み合わせる
ことができる。圧力素子612は、例えば、グリッドサイズがおよそ600の二
硫化モリブデン微粒子をシリコンゴムなどの基材に、発明者Robert J.
Mitchellへ1974年4月23日に発行された米国特許第3,806,
471号が教示する、80対20の割合でそれぞれが混合してなる感圧電気材料
、もしくは圧力を感知し電気調整をする(pressure sensitiv
e electrically regulating)他の材料で生成される
。本発明者は、感圧技術がセンサパッケージを通じて触覚スナップと組み合わさ
れることには新規性があり、本明細書に示す、また過去の6自由度コントローラ
特許出願に記述した6自由度コントローラにおいて多大な利点があると考えてい
る。
パッケージ本体600を示す。しかし、図38のセンサには非常に重要な素子(
element)が付加されている。本体600の内部の空洞において、中央に
位置する導電性タング608の上部に、圧力感知電気素子612が電気的に接触
し固定されている。最適な作動のために、素子612の上部表面に導電性金属板
614を備えてもよい。もちろん、同様の構成は図37のセンサと組み合わせる
ことができる。圧力素子612は、例えば、グリッドサイズがおよそ600の二
硫化モリブデン微粒子をシリコンゴムなどの基材に、発明者Robert J.
Mitchellへ1974年4月23日に発行された米国特許第3,806,
471号が教示する、80対20の割合でそれぞれが混合してなる感圧電気材料
、もしくは圧力を感知し電気調整をする(pressure sensitiv
e electrically regulating)他の材料で生成される
。本発明者は、感圧技術がセンサパッケージを通じて触覚スナップと組み合わさ
れることには新規性があり、本明細書に示す、また過去の6自由度コントローラ
特許出願に記述した6自由度コントローラにおいて多大な利点があると考えてい
る。
【0103】
図39および図40は、互いに略平行に配置されている非導電性上部薄膜層6
20、非導電性中間薄膜層622、および非導電性下部薄膜層624からなる、
非動作状態と動作状態の可撓性平面3層薄膜をそれぞれ示す断面図であり、上部
層620はその下側に導電性トレース626を備え、下部層624はその上側に
導電性トレース628を備え、中間層622のアパーチャがある中央のスイッチ
領域もしくはセンサ領域を除いて中間層622は通常トレースから絶縁している
。従来の3層可撓性薄膜センサでは、従来技術で公知されているように、中間層
622のアパーチャを空にしておくことによって、下部層624の導電性トレー
ス628に接触するまで上部層620がしなやかに押下げられ、電気的接続を完
了させていた。薄膜層は、剛体のプラスチック支持板など、一般的に剛体の薄膜
支持構造630によって支持されている。
20、非導電性中間薄膜層622、および非導電性下部薄膜層624からなる、
非動作状態と動作状態の可撓性平面3層薄膜をそれぞれ示す断面図であり、上部
層620はその下側に導電性トレース626を備え、下部層624はその上側に
導電性トレース628を備え、中間層622のアパーチャがある中央のスイッチ
領域もしくはセンサ領域を除いて中間層622は通常トレースから絶縁している
。従来の3層可撓性薄膜センサでは、従来技術で公知されているように、中間層
622のアパーチャを空にしておくことによって、下部層624の導電性トレー
ス628に接触するまで上部層620がしなやかに押下げられ、電気的接続を完
了させていた。薄膜層は、剛体のプラスチック支持板など、一般的に剛体の薄膜
支持構造630によって支持されている。
【0104】
ここに示す薄膜センサは、中間層622の従来では空であったアパーチャを充
填する、圧力感知兼電気調整素子638をセンサ領域に備えることによって新規
性を得ている。圧力素子638は常に導電性トレース626、628の広い導電
範囲と電気的接続を保っている。圧力素子638は、発明者Robert J.
Mitchellへ1974年4月23日に発行された米国特許第3,806,
471号に記載されているように、抵抗性もしくは整流性の微粒子材料(グリッ
ドサイズがおよそ600の二硫化モリブデン微粒子80%〜98%など)を緩衝
基材物質(シリコンゴム2%〜20%など)に存在させるものあってもよく、ま
た従来からあり、薄膜シート技術と組み合わせることができる他の圧力感知電気
調整技術を用いるものであってもよい。
填する、圧力感知兼電気調整素子638をセンサ領域に備えることによって新規
性を得ている。圧力素子638は常に導電性トレース626、628の広い導電
範囲と電気的接続を保っている。圧力素子638は、発明者Robert J.
Mitchellへ1974年4月23日に発行された米国特許第3,806,
471号に記載されているように、抵抗性もしくは整流性の微粒子材料(グリッ
ドサイズがおよそ600の二硫化モリブデン微粒子80%〜98%など)を緩衝
基材物質(シリコンゴム2%〜20%など)に存在させるものあってもよく、ま
た従来からあり、薄膜シート技術と組み合わせることができる他の圧力感知電気
調整技術を用いるものであってもよい。
【0105】
また本発明者は、優れた触覚ターンオン感特性を有する金属製「スナップスル
ー」弾性ドームキャップ632を薄膜センサと組み合わせること、特に、ここに
示しているような、金属製ドームキャップ632が上部薄膜層620の上に存在
し、ドームキャップ632をあらゆる一般的な作動装置634と接着させるシリ
コン接着剤636によって適所に保持されている状態の薄膜圧力センサーと組み
合わせて用いることには、新規性があると考えている。一般的な作動装置634
は、圧力をもたらしセンサを作動させるためのあらゆる部品の作動表面領域であ
ってもよい。例えば、作動装置634は、図20〜図31の実施形態におけるロ
ッカーアーム作動装置アーム336の下側に備わる乳首状の突起物などであって
もよい。
ー」弾性ドームキャップ632を薄膜センサと組み合わせること、特に、ここに
示しているような、金属製ドームキャップ632が上部薄膜層620の上に存在
し、ドームキャップ632をあらゆる一般的な作動装置634と接着させるシリ
コン接着剤636によって適所に保持されている状態の薄膜圧力センサーと組み
合わせて用いることには、新規性があると考えている。一般的な作動装置634
は、圧力をもたらしセンサを作動させるためのあらゆる部品の作動表面領域であ
ってもよい。例えば、作動装置634は、図20〜図31の実施形態におけるロ
ッカーアーム作動装置アーム336の下側に備わる乳首状の突起物などであって
もよい。
【0106】
振動線(vibration line)640は、サポート630またはア
クチュエータ634のいずれかを介して、接続部分を通してユーザの手へと伝達
される機械的な振動として、またはユーザの耳によって感知される空気振動とし
て、外部に発生する強力な振動(energetic vibration)を
示し、弾性ドーム型キャップ632の「スナップスルー(snap−throu
gh)」のターンオン/オフ感覚を示す。考えられる12の別々の入力作業と非
常に多くの組み合わせられた入力作業がある場合、ユーザが感知できるセンサ作
動を示す触感は、この機器のオペレータにとって高い価値がある。
クチュエータ634のいずれかを介して、接続部分を通してユーザの手へと伝達
される機械的な振動として、またはユーザの耳によって感知される空気振動とし
て、外部に発生する強力な振動(energetic vibration)を
示し、弾性ドーム型キャップ632の「スナップスルー(snap−throu
gh)」のターンオン/オフ感覚を示す。考えられる12の別々の入力作業と非
常に多くの組み合わせられた入力作業がある場合、ユーザが感知できるセンサ作
動を示す触感は、この機器のオペレータにとって高い価値がある。
【0107】
図41は多層多段センサ701を備えた複合薄膜センサシート700を示す。
多段センサ701は2つ以上の従来の簡単な薄膜スイッチを上に重ね、共有可能
な層を利用することで構成されている。例えば、下部センサの上部層と上部セン
サの下部層を組み合わせて共有層の両側を利用することで十分に機能を果たすこ
とができる。すなわち、2つの3層センサは1つの5層センサなどに組み合わせ
られる。多段センサ701は、上部センサをまず作動させるのに十分な力、そし
て第2のセンサも続いて作動させるのに十分な更に強い力など、上からセンサ7
01に突下される増強された作動力を測定することに有用である。多数の層を持
つセンサも可能である。
多段センサ701は2つ以上の従来の簡単な薄膜スイッチを上に重ね、共有可能
な層を利用することで構成されている。例えば、下部センサの上部層と上部セン
サの下部層を組み合わせて共有層の両側を利用することで十分に機能を果たすこ
とができる。すなわち、2つの3層センサは1つの5層センサなどに組み合わせ
られる。多段センサ701は、上部センサをまず作動させるのに十分な力、そし
て第2のセンサも続いて作動させるのに十分な更に強い力など、上からセンサ7
01に突下される増強された作動力を測定することに有用である。多数の層を持
つセンサも可能である。
【0108】
図39および図40の実施形態で記述した、新規の本比例薄膜センサの上部に
既知の簡単なスイッチの薄膜センサーを設置し、該2つのセンサはそれぞれ中間
シートを共有することで、2つの3シートセンサが組み合わされ1つの5シート
センサとなったことを本質とする複合センサ702を備える複合薄膜センサシー
ト700を図42に示す。ここに示される複合センサは、本明細書における前述
の図面と説明と既知の従来技術を組み合わせることで、当業者にとって自明のも
のとなるであろう。
既知の簡単なスイッチの薄膜センサーを設置し、該2つのセンサはそれぞれ中間
シートを共有することで、2つの3シートセンサが組み合わされ1つの5シート
センサとなったことを本質とする複合センサ702を備える複合薄膜センサシー
ト700を図42に示す。ここに示される複合センサは、本明細書における前述
の図面と説明と既知の従来技術を組み合わせることで、当業者にとって自明のも
のとなるであろう。
【0109】
ある既知の単層スイッチセンサは、3枚のシートではなく1枚のシートのみを
用い、該1枚のシートは、1つの表面領域と下に押されたときに導電性トレース
を接続する導電性素子を有する弾性ドームキャップを共有している両方の導電性
トレースを備えている。このような技術を利用して、5枚より少ないシートと導
電性トレースの賢明なルーチングで新規の複合センサ702を構成することがで
きることも当業者は高く評価するであろう。
用い、該1枚のシートは、1つの表面領域と下に押されたときに導電性トレース
を接続する導電性素子を有する弾性ドームキャップを共有している両方の導電性
トレースを備えている。このような技術を利用して、5枚より少ないシートと導
電性トレースの賢明なルーチングで新規の複合センサ702を構成することがで
きることも当業者は高く評価するであろう。
【0110】
センサ702の単層スイッチ部と比例部は、作動装置がセンサ702に突当た
ると略同時に作動し、単層スイッチセンサがオン状態を示し、そして比例センサ
がセンサ702に保持される力がどの程度あるのかを示す。
ると略同時に作動し、単層スイッチセンサがオン状態を示し、そして比例センサ
がセンサ702に保持される力がどの程度あるのかを示す。
【0111】
このタイプの新奇なセンサは、図18,19,および29に示されるもののよ
うな本発明者の新奇なキーボード統合装置(keyboard integra
ted devices)と組み合わせた単一切換えでかつ比例した部材を有し
、スキャンコード(キーボード型の情報(keyboard type inf
ormation))および比例信号(proportional signa
l)の両方を出力する6DOFコントローラを有する設計を例示する。これは、
いかなる多軸コントローラにおいて、1995年9月5日に出願された本発明者
の同時係属中の仮出願において教示されるもののような、厳密なハンドヘルド装
置においてさえも、非常に有益である。スキャンコードと比例信号との両方を(
おそらくはキーボードとシリアルポートとを分離するために)出力することは、
相当の価値がある。なぜなら、ウィンドウズ(登録商標)95以前の全ての機械
において、事実上全ての3Dグラフィックプログラムがすでに、3Dソフトウェ
アが共通のキーボードによってコントロールできるようにスキャンコードによっ
て(プログラマブルキーマップで)駆動するためのソフトウェアドライバを有し
ているからである。このデータタイプを出力することにより、本発明者の6DO
Fコントローラは、スキャンコードにより制御可能な既存のソフトウェアとイン
タフェースすることができる。これらのデータタイプの両方を出力することは、
この複合センサに依存していなく、ここでは例示されているだけである。任意の
比例センサから収集される情報は、操作されてこれらの2つのデータ出力タイプ
へ取り込まれるが、これらのデータ出力タイプは多軸コントローラ装置に関して
、および特に6DOF装置に関しては、新奇なものであると考えられる。
うな本発明者の新奇なキーボード統合装置(keyboard integra
ted devices)と組み合わせた単一切換えでかつ比例した部材を有し
、スキャンコード(キーボード型の情報(keyboard type inf
ormation))および比例信号(proportional signa
l)の両方を出力する6DOFコントローラを有する設計を例示する。これは、
いかなる多軸コントローラにおいて、1995年9月5日に出願された本発明者
の同時係属中の仮出願において教示されるもののような、厳密なハンドヘルド装
置においてさえも、非常に有益である。スキャンコードと比例信号との両方を(
おそらくはキーボードとシリアルポートとを分離するために)出力することは、
相当の価値がある。なぜなら、ウィンドウズ(登録商標)95以前の全ての機械
において、事実上全ての3Dグラフィックプログラムがすでに、3Dソフトウェ
アが共通のキーボードによってコントロールできるようにスキャンコードによっ
て(プログラマブルキーマップで)駆動するためのソフトウェアドライバを有し
ているからである。このデータタイプを出力することにより、本発明者の6DO
Fコントローラは、スキャンコードにより制御可能な既存のソフトウェアとイン
タフェースすることができる。これらのデータタイプの両方を出力することは、
この複合センサに依存していなく、ここでは例示されているだけである。任意の
比例センサから収集される情報は、操作されてこれらの2つのデータ出力タイプ
へ取り込まれるが、これらのデータ出力タイプは多軸コントローラ装置に関して
、および特に6DOF装置に関しては、新奇なものであると考えられる。
【0112】
図43は複合センサシート700に統合された一対の複合センサ702を示し
ており、左側の複合センサがセンサ702.1であり、右側の複合センサがセン
サ702.2であるものとする。6DOF装置は双方向性である(軸に沿って左
右に移動するが両方が同時に移動しない)と解釈される6つの軸を有しているた
め、センサ対は有益である。これまで示した簡単なスイッチと圧力センサは単方
向センサであるため、理想的には一対の単方向センサは各軸を示すために用いら
れ、したがって6対の単方向センサ(12の個別のセンサ)は自由度6(six
degrees of freedom)で示すことができる。単方向センサ
は、コストの点から見ても、優れた機能の点から見ても、非常に望ましい。なぜ
なら、単方向センサは、自然のナル(natural null)、または人間
の手の不正確さに対応し、本明細書において前述したようにユーザが入力メンバ
の操作によって異なる軸がオンやオフになるのを感じることができる場合に、受
動的なターンオン触覚フィードバックに最適に対応する、プレイスペースを可能
にするからである。
ており、左側の複合センサがセンサ702.1であり、右側の複合センサがセン
サ702.2であるものとする。6DOF装置は双方向性である(軸に沿って左
右に移動するが両方が同時に移動しない)と解釈される6つの軸を有しているた
め、センサ対は有益である。これまで示した簡単なスイッチと圧力センサは単方
向センサであるため、理想的には一対の単方向センサは各軸を示すために用いら
れ、したがって6対の単方向センサ(12の個別のセンサ)は自由度6(six
degrees of freedom)で示すことができる。単方向センサ
は、コストの点から見ても、優れた機能の点から見ても、非常に望ましい。なぜ
なら、単方向センサは、自然のナル(natural null)、または人間
の手の不正確さに対応し、本明細書において前述したようにユーザが入力メンバ
の操作によって異なる軸がオンやオフになるのを感じることができる場合に、受
動的なターンオン触覚フィードバックに最適に対応する、プレイスペースを可能
にするからである。
【0113】
センサ702.1および702.2の対は、簡単な切り替え部分(simpl
e switched portion)がキー入力をエミュレートし、比例部
分が高度な6DOF出力を生成するための役割を果たす場合、たとえばコンピュ
ータキーボードの具体化の際に利点を提供する。さらに、用途によっては、イン
クリメンタル出力(incremental output)(簡単な切り替え
)が比例出力(proportional output)より望ましい。最後
に、複合センサ対は、単方向比例センサの読み取りの電子工学的必須要件を減少
するための構造を提供する。図43に示すように、簡単な切り替え部分は、スイ
ッチを互いに電気的に区別させる電気接続704を有するが、比例センサ部分は
、並列に配置された電気接続704を有し、そのため比例センサ部分は、互いに
電気的に異ならない。簡単な切り替え部分は、軸に沿った、または軸まわりのど
の方向かについての情報をもたらし、比例センサは強度を示す情報をもたらす。
したがって、2つの単方向比例センサを読み取るために1つのアナログチャネル
のみが与えられ、それに応じて、12の単方向センサを読み取るために6つのア
ナログチャネルのみが与えられる。電子回路の複雑性が減じられる。
e switched portion)がキー入力をエミュレートし、比例部
分が高度な6DOF出力を生成するための役割を果たす場合、たとえばコンピュ
ータキーボードの具体化の際に利点を提供する。さらに、用途によっては、イン
クリメンタル出力(incremental output)(簡単な切り替え
)が比例出力(proportional output)より望ましい。最後
に、複合センサ対は、単方向比例センサの読み取りの電子工学的必須要件を減少
するための構造を提供する。図43に示すように、簡単な切り替え部分は、スイ
ッチを互いに電気的に区別させる電気接続704を有するが、比例センサ部分は
、並列に配置された電気接続704を有し、そのため比例センサ部分は、互いに
電気的に異ならない。簡単な切り替え部分は、軸に沿った、または軸まわりのど
の方向かについての情報をもたらし、比例センサは強度を示す情報をもたらす。
したがって、2つの単方向比例センサを読み取るために1つのアナログチャネル
のみが与えられ、それに応じて、12の単方向センサを読み取るために6つのア
ナログチャネルのみが与えられる。電子回路の複雑性が減じられる。
【0114】
図44は、膜構造内で対の関係にある比例センサ638.1および638.2
を示す。センサ638.1および638.2は、対の両センサ638.1および
638.2の一方に接続する中央電気接続710を共通に有する。各個別のセン
サは、第2の別個の接続を有し、センサ638.1は電気接続706を、センサ
638.2は電気接続708を有する。センサは本質的に中央テープ構造(ce
nter taped arrangement)になっており、中央接続71
0は、たとえば接続706がかなりの電圧を運び、接続708が接地される場合
、1つのアナログを用いてデジタルコンバータへと読み出され、双方向情報をも
たらすことができる。したがって、単方向比例センサの機体的およびコスト的な
利点は、経済的な電気回路で利用される。
を示す。センサ638.1および638.2は、対の両センサ638.1および
638.2の一方に接続する中央電気接続710を共通に有する。各個別のセン
サは、第2の別個の接続を有し、センサ638.1は電気接続706を、センサ
638.2は電気接続708を有する。センサは本質的に中央テープ構造(ce
nter taped arrangement)になっており、中央接続71
0は、たとえば接続706がかなりの電圧を運び、接続708が接地される場合
、1つのアナログを用いてデジタルコンバータへと読み出され、双方向情報をも
たらすことができる。したがって、単方向比例センサの機体的およびコスト的な
利点は、経済的な電気回路で利用される。
【0115】
図45ないし図47は、図20ないし図28の実施形態の前述の構造を有する
6DOF機能構造を生成するための回路基板シート手段上に取り付けられた双方
向センサを示している。したがって、6DOFの完全な操作性(operabi
lity)のためには、6つの双方向センサが使用される。図1ないし図3に示
す実施形態は、3つの双方向回転センサと6つの単方向リニアセンサを備えた9
つのセンサの6DOF実施形態を特に示している。図13ないし図36に示す実
施形態は、全センサが単方向センサである12のセンサの6DOF実施形態を示
している。
6DOF機能構造を生成するための回路基板シート手段上に取り付けられた双方
向センサを示している。したがって、6DOFの完全な操作性(operabi
lity)のためには、6つの双方向センサが使用される。図1ないし図3に示
す実施形態は、3つの双方向回転センサと6つの単方向リニアセンサを備えた9
つのセンサの6DOF実施形態を特に示している。図13ないし図36に示す実
施形態は、全センサが単方向センサである12のセンサの6DOF実施形態を示
している。
【0116】
図45および図46は、回路基板322上に取り付けられた一般的なロッカー
アームタイプのアクチュエータ364を示している。アクチュエータ364は、
図示の新奇な双方向センサの用途は、図20ないし図27に示す実施形態におけ
るアクチュエータ364のいずれかまたは全てで機能するため、区別する上部構
造338なしに示されている。
アームタイプのアクチュエータ364を示している。アクチュエータ364は、
図示の新奇な双方向センサの用途は、図20ないし図27に示す実施形態におけ
るアクチュエータ364のいずれかまたは全てで機能するため、区別する上部構
造338なしに示されている。
【0117】
図45は回路基板シート322上に取り付けられたロッカーアームアクチュエ
ータ364およびロータリエンコーダやポテンショメータソルダ(potent
iometer solder)などの双方向センサ750を示す。双方向セン
サ750は、シート322に取り付けられ、小さなギヤまたはピニオンギヤ75
2を有するロータリセンサ750へのロータリシャフトを備えたラックピニオン
ギヤ部品によって、ロッカーアーム336に作動的に(operational
ly)連結されている。ピニオンギヤ752は、ロッカーアームアクチュエータ
336の一端に固定された弓形のギヤラック754に乗せられ、シート322の
開口部756を自由に通過することによって、作動させられる。
ータ364およびロータリエンコーダやポテンショメータソルダ(potent
iometer solder)などの双方向センサ750を示す。双方向セン
サ750は、シート322に取り付けられ、小さなギヤまたはピニオンギヤ75
2を有するロータリセンサ750へのロータリシャフトを備えたラックピニオン
ギヤ部品によって、ロッカーアーム336に作動的に(operational
ly)連結されている。ピニオンギヤ752は、ロッカーアームアクチュエータ
336の一端に固定された弓形のギヤラック754に乗せられ、シート322の
開口部756を自由に通過することによって、作動させられる。
【0118】
図46は、図示の双方向センサが光伝達ユニット(light transm
itting unit)760および光検知ユニット(light sens
ing unit)762を有する光センサであるという点を除けば、図45と
類似である。光伝達ユニット760および光検知ユニット762は、いずれも回
路基板シート322にはんだ取り付けされ、目盛りつきの光フィルタまたはアク
チュエータアーム336の一端に固定されたシャッタリング装置等の、弓形の光
調整ユニット(light regulating unit)764によって
分離されている。
itting unit)760および光検知ユニット(light sens
ing unit)762を有する光センサであるという点を除けば、図45と
類似である。光伝達ユニット760および光検知ユニット762は、いずれも回
路基板シート322にはんだ取り付けされ、目盛りつきの光フィルタまたはアク
チュエータアーム336の一端に固定されたシャッタリング装置等の、弓形の光
調整ユニット(light regulating unit)764によって
分離されている。
【0119】
図47は、それらのセンサが図28に示す実施形態のようなハンドル内で作動
する構造で示される点を除いては、図45および図46に記載されるのと同じタ
イプのセンサを示している。
する構造で示される点を除いては、図45および図46に記載されるのと同じタ
イプのセンサを示している。
【0120】
図48および図49は少なくとも1つのセンサ660を担持(carry)す
る可撓性の薄膜センサシート658もしくは薄膜シート658の少なくとも一部
を所望の位置に係止(anchor)し、駆動機構に適した構造を操作上の(o
perational)位置に保持する新規な構造断面図および分解組立図をそ
れぞれ示す。センサ660は共通の単一スイッチタイプもしくは私の新規な感圧
性の(pressure sensitive)比例薄膜タイプであり得る。こ
の実施形態はまたセンサ駆動構造を位置合わせし保持するためのものであり、特
に弾性の触覚タイプの駆動構造に有益であると確信している。パッケージ部材6
50は四つの側壁を有する、ここに示す構造のようなハウジングである。対向す
る二つの壁に沿って位置合わせされるのは、末端がフック状でスナップ嵌めの形
である、下方に拡張しているスナップ嵌め脚(leg)652である。パッケー
ジ652は、パッケージ650を剛性支持構造630に取り付ける際のスナップ
嵌め脚652の曲げ(bending)のための、優れた寸法安定性、剛性そし
て弾性を有する、アセタール族の樹脂などの射出成形プラスチックから形成され
てよい。パッケージ650の内部はくぼみ(cavity)であり、そこに、少
なくともプランジャ602としてここで示されるアクチュエータが保持される。
部分的にパッケージのくぼみを取り囲む一方で、外力によって押し下げられる、
つまり駆動されるためのプランジャ602の一部が通って伸びるための開口を有
するパッケージ650の上部または最上部によって、ハウジングパッケージ65
0内で、少なくともプランジャ602の一部分が保持される。弾性の金属ドーム
キャップ604もまた、くぼみ内に示され、プランジャ602と剛性支持構造6
30に支持された薄膜センサ660との間に位置付けられている。剛性支持構造
630はスナップ嵌め脚652の取り付けとその後の保持の際の通路(pass
age)を与えるように作られた、二つの細長い開口656を有する。薄膜65
8はセンサを有するいかなる薄膜でもよく、また細長い開口654を、センサ6
60としてここに示される薄膜センサの周りに有する。開口654はスナップ嵌
め脚652の通路を許容するサイズである。
る可撓性の薄膜センサシート658もしくは薄膜シート658の少なくとも一部
を所望の位置に係止(anchor)し、駆動機構に適した構造を操作上の(o
perational)位置に保持する新規な構造断面図および分解組立図をそ
れぞれ示す。センサ660は共通の単一スイッチタイプもしくは私の新規な感圧
性の(pressure sensitive)比例薄膜タイプであり得る。こ
の実施形態はまたセンサ駆動構造を位置合わせし保持するためのものであり、特
に弾性の触覚タイプの駆動構造に有益であると確信している。パッケージ部材6
50は四つの側壁を有する、ここに示す構造のようなハウジングである。対向す
る二つの壁に沿って位置合わせされるのは、末端がフック状でスナップ嵌めの形
である、下方に拡張しているスナップ嵌め脚(leg)652である。パッケー
ジ652は、パッケージ650を剛性支持構造630に取り付ける際のスナップ
嵌め脚652の曲げ(bending)のための、優れた寸法安定性、剛性そし
て弾性を有する、アセタール族の樹脂などの射出成形プラスチックから形成され
てよい。パッケージ650の内部はくぼみ(cavity)であり、そこに、少
なくともプランジャ602としてここで示されるアクチュエータが保持される。
部分的にパッケージのくぼみを取り囲む一方で、外力によって押し下げられる、
つまり駆動されるためのプランジャ602の一部が通って伸びるための開口を有
するパッケージ650の上部または最上部によって、ハウジングパッケージ65
0内で、少なくともプランジャ602の一部分が保持される。弾性の金属ドーム
キャップ604もまた、くぼみ内に示され、プランジャ602と剛性支持構造6
30に支持された薄膜センサ660との間に位置付けられている。剛性支持構造
630はスナップ嵌め脚652の取り付けとその後の保持の際の通路(pass
age)を与えるように作られた、二つの細長い開口656を有する。薄膜65
8はセンサを有するいかなる薄膜でもよく、また細長い開口654を、センサ6
60としてここに示される薄膜センサの周りに有する。開口654はスナップ嵌
め脚652の通路を許容するサイズである。
【0121】
実施形態全体は、センサを保持する薄膜センサシート658もしくは少なくと
も薄膜センサシート658の一部と支持構造630の側面に沿った開口654を
位置づけ、薄膜開口654を支持構造開口656と位置合わせし、そして、プラ
ンジャ602およびドームキャップ604を含むハウジングパッケージ650と
ともに、位置合わせされた開口を通して脚652を押し、それによって薄膜セン
サを固定し、起動のために正確で確実な位置でプランジャ602を起動すること
によって、組み立てられる。
も薄膜センサシート658の一部と支持構造630の側面に沿った開口654を
位置づけ、薄膜開口654を支持構造開口656と位置合わせし、そして、プラ
ンジャ602およびドームキャップ604を含むハウジングパッケージ650と
ともに、位置合わせされた開口を通して脚652を押し、それによって薄膜セン
サを固定し、起動のために正確で確実な位置でプランジャ602を起動すること
によって、組み立てられる。
【0122】
この新規な薄膜センサ係止および起動構造は、ただ多数の比較的長いアームを
有する薄膜を固定するのではなく、様々な用途において可撓性の薄膜および関連
するセンサを位置に固定するのに有用であり得、広く普及したセンサのセットを
、本発明者の同時係属中出願(第07/847,619号、1992年03月0
5日提出)用および、ハンドルハウジングまたはベースハウジングなどに載せら
れる装置内のどこかに位置される、手で起動されるボタン用の6DOF装置には
め込む。この構造はまた、多くの6DOFではない用途、ここでは手書きが一般
的である、において非常に多くの利点を提供する。例えば、二つの軸ジョイステ
ィックの一般的な組立てでは、ハンドル内に位置する様々な異なる位置の、異な
る指で作動させる多数のスイッチの手書きを伴い、ジョイスティックのベースと
ともに位置づけられた付加されたスイッチも含む。これらの広い範囲に亘るスイ
ッチの位置に対する手書きは誤りを起こしやすく、労働に対して費用がかかるの
で、このプロセスは可撓性の薄膜をベースとしたセンサを用いることで非常に役
立値、これはこの新規な構造によって可能となる。
有する薄膜を固定するのではなく、様々な用途において可撓性の薄膜および関連
するセンサを位置に固定するのに有用であり得、広く普及したセンサのセットを
、本発明者の同時係属中出願(第07/847,619号、1992年03月0
5日提出)用および、ハンドルハウジングまたはベースハウジングなどに載せら
れる装置内のどこかに位置される、手で起動されるボタン用の6DOF装置には
め込む。この構造はまた、多くの6DOFではない用途、ここでは手書きが一般
的である、において非常に多くの利点を提供する。例えば、二つの軸ジョイステ
ィックの一般的な組立てでは、ハンドル内に位置する様々な異なる位置の、異な
る指で作動させる多数のスイッチの手書きを伴い、ジョイスティックのベースと
ともに位置づけられた付加されたスイッチも含む。これらの広い範囲に亘るスイ
ッチの位置に対する手書きは誤りを起こしやすく、労働に対して費用がかかるの
で、このプロセスは可撓性の薄膜をベースとしたセンサを用いることで非常に役
立値、これはこの新規な構造によって可能となる。
【0123】
図50に示すのは、図48および図49の装置と共通した直角に搭載された実
施形態である。直角に搭載された実施形態は、上面の開口がプランジャ602の
通路を収容するために必ずしも湾曲しなく、むしろ開口は外部の起動において支
点676について回転する直角アクチュエータ670の通路を収容するようにス
ロット状に形成されることを除いてはハウジング650とほぼ同じように形成さ
れたハウジング650.1を有する。直角アクチュエータ670は図17の部分
262、図27の部分348および図28の部分376として示された、直角ト
ランスレータ部分と構造的に同様である。具体的に、アクチュエータ670は、
取り付け630に実質的に平行に起動部品によって作用される、外側に露出され
た起動ナブ(nub)674を有し、支点676について回転し内部起動ナブ6
72をドームキャップ604に対して下方に衝突させる。支点676は実質的に
輪のようなリテイナー678によってハウジング650.1内の箇所に保持され
、支点676の回転保持のためのサドルを提供する突起680を備える。
施形態である。直角に搭載された実施形態は、上面の開口がプランジャ602の
通路を収容するために必ずしも湾曲しなく、むしろ開口は外部の起動において支
点676について回転する直角アクチュエータ670の通路を収容するようにス
ロット状に形成されることを除いてはハウジング650とほぼ同じように形成さ
れたハウジング650.1を有する。直角アクチュエータ670は図17の部分
262、図27の部分348および図28の部分376として示された、直角ト
ランスレータ部分と構造的に同様である。具体的に、アクチュエータ670は、
取り付け630に実質的に平行に起動部品によって作用される、外側に露出され
た起動ナブ(nub)674を有し、支点676について回転し内部起動ナブ6
72をドームキャップ604に対して下方に衝突させる。支点676は実質的に
輪のようなリテイナー678によってハウジング650.1内の箇所に保持され
、支点676の回転保持のためのサドルを提供する突起680を備える。
【0124】
図48から図50に示される係止および保持実施形態は、これまでの薄膜シー
トをベースとしたセンサが現在の教示において示される、製造実施形態の最適な
低コストを提供し、回路板シートに基づくセンサのための構造および変形を提供
する利点に適って作動することができる。
トをベースとしたセンサが現在の教示において示される、製造実施形態の最適な
低コストを提供し、回路板シートに基づくセンサのための構造および変形を提供
する利点に適って作動することができる。
【0125】
本発明者は最良の形態と好適な構造および発明の用途について具体的に述べて
きたが、説明され図示された具体的な構造や形態における多数の変更が、本発明
の真の範囲を逸脱せずに明らかになされ得ることを理解されたい。
きたが、説明され図示された具体的な構造や形態における多数の変更が、本発明
の真の範囲を逸脱せずに明らかになされ得ることを理解されたい。
【図1】
キャリッジ及びトラックボール専用ハウジング内における本発明のトラックボ
ールタイプの実施形態の上面図である。
ールタイプの実施形態の上面図である。
【図2】
図1に示された実施形態を2線に沿って切断した側部断面図である。
【図3】
図1の3線に沿って切断した端部断面図である。
【図4】
二壁間のキャリッジ、トラックボール及びトラック枠を示す部分説明である。
【図5】
本発明の範囲内で使用可能である、僅かに変形させたキャリッジの一部分、ト
ラックボール及びトラックボールを中心に回転可能なコレットを示す説明図であ
る。ロータリーエンコーダーは上記コレットの底面に接するセンサの例として示
している。
ラックボール及びトラックボールを中心に回転可能なコレットを示す説明図であ
る。ロータリーエンコーダーは上記コレットの底面に接するセンサの例として示
している。
【図6】
上記回転可能なコレットの別の形態を基本的に示した説明図。
【図7】
互いに直交する三軸、ここではそれぞれ第一軸、第二軸、第三軸、またはロー
ル軸、ピッチ軸、ヨー軸と呼ぶ三軸を示す図である。これらは入力部材の中心で
交点を一致させて示されており、入力部材はトラックボールとして示されている
が、入力部材を操作する手のようなものでも構わない。
ル軸、ピッチ軸、ヨー軸と呼ぶ三軸を示す図である。これらは入力部材の中心で
交点を一致させて示されており、入力部材はトラックボールとして示されている
が、入力部材を操作する手のようなものでも構わない。
【図8】
キャリッジとトラックボール専用に作られたハウジングを示す図である。ハウ
ジングは大体において底面を平らに作ってあり、使用の際テーブルやデスクとい
った支持面に置くのに適した構成になっている。破線で示す外廓線は手首及び上
腕部当てとして人間工学の観点から設計された補足延長部分を想定して示してい
る。
ジングは大体において底面を平らに作ってあり、使用の際テーブルやデスクとい
った支持面に置くのに適した構成になっている。破線で示す外廓線は手首及び上
腕部当てとして人間工学の観点から設計された補足延長部分を想定して示してい
る。
【図9】
ユーザがグラフィク画像をコントローラーで制御する際に、ユーザの手に握れ
るような大きさ及び形状にしたハンドベルトハウジング内のキャリッジとトラッ
クボールを示す図である。
るような大きさ及び形状にしたハンドベルトハウジング内のキャリッジとトラッ
クボールを示す図である。
【図10】
さもなければ比較的従来型であり、また、アルファベット、1から9までの数
字、スペースバーと他のファンクションキーとでキーの数が40を優に超えるコ
ンピューターキーボードに収容されるキャリッジとトラックボールの図。
字、スペースバーと他のファンクションキーとでキーの数が40を優に超えるコ
ンピューターキーボードに収容されるキャリッジとトラックボールの図。
【図11】
コンピューターやテレビのディスプレイを、三次元で表わされた立方体を表示
させて示した図。
させて示した図。
【図12】
本発明のジョイスティックタイプの実施形態の端部部分断面図である。この実
施形態は、ボールの露出部分に係合し、掴むことが可能な延長ハンドル以外の点
は図1で示したトラックボールタイプの実施形態と同じであるか、もしくは同じ
に構成することが出来る。
施形態は、ボールの露出部分に係合し、掴むことが可能な延長ハンドル以外の点
は図1で示したトラックボールタイプの実施形態と同じであるか、もしくは同じ
に構成することが出来る。
【図13】
薄膜センサシートの使用を可能にする構成を表す本発明の別のジョイスティッ
クの実施形態を示す分解図である。
クの実施形態を示す分解図である。
【図14】
平らな形状の薄膜センサシートを示す図である。
【図15】
折り畳まれた、3−D構造の薄膜センサシートを示す図である。
【図16】
回路基板シートのような堅い平らなシートに置かれた場合の機械的な平らな取
り付けおよび直角取り付けパッケージ内の全センサを示す図である。
り付けおよび直角取り付けパッケージ内の全センサを示す図である。
【図17】
全ての6DORセンサが平面に配置される変形における薄膜センサシートを示
す図である。
す図である。
【図18】
最近の代表的なコンピューターキーボードで見られるような、さもなければ従
来の薄膜センサシートの新規付属品として、図17において述べた薄膜センサシ
ートの構成を示す図である。
来の薄膜センサシートの新規付属品として、図17において述べた薄膜センサシ
ートの構成を示す図である。
【図19】
他の一般的なコンピューターキーボードハウジングにおいては矢印キーパッド
のある場所に位置する本発明の6DOFコントローラーを示す外面図である。
のある場所に位置する本発明の6DOFコントローラーを示す外面図である。
【図20】
ロッカーアームアクチュエータを備えた2平面の実施形態を示す分解図である
。
。
【図21】
図20の実施形態の側面図である。
【図22】
図20及び図21に示す実施形態のロッカーアーム差動装置を示す斜視図であ
る。
る。
【図23ないし図25】
動作時における二腕ロッカーアーム作動装置の様々な側面図である。
【図26】
ロッカーアームの配置と二つの片腕作動装置を用いることで減少した部分を示
した上面図である。
した上面図である。
【図27】
片腕ロッカー差動装置を示す側面図である。
【図28】
図20及び図21の実施形態のハンドルを示す分解図である。
【図29】
さもなければ典型的なコンピューターキーボードの矢印キー領域に位置する、
図20から図28に示した実施形態の構成によって作動され、またこれに合致す
るように誂えの付属を施したさもなければ典型的なコンピューターキーボード薄
膜を示す図である。
図20から図28に示した実施形態の構成によって作動され、またこれに合致す
るように誂えの付属を施したさもなければ典型的なコンピューターキーボード薄
膜を示す図である。
【図30】
TV、VCR、Cable Boxやある種のコンピューター等を制御するの
に使われるような、さもなければ典型的な遠隔制御装置と一体化された6DOF
ハンドルを示す斜視図である。
に使われるような、さもなければ典型的な遠隔制御装置と一体化された6DOF
ハンドルを示す斜視図である。
【図31】
図30の装置を示す斜視図を破線で。そして図20から図29に示した実施形
態に合うよう形作られた薄膜の内部を示す図である。
態に合うよう形作られた薄膜の内部を示す図である。
【図32】
センサ及び電子機器を支持するため、下地の平面上に8個のセンサ、ハンドル
のPlaneには4個のセンサを位置させて、一つの平面に付き一つの回路基板
を用いた6DOF2平面装置を示す側面図である。
のPlaneには4個のセンサを位置させて、一つの平面に付き一つの回路基板
を用いた6DOF2平面装置を示す側面図である。
【図33】
図32に示した実施形態の第3軸移動部品を示す斜視図である。
【図34】
キャリッジにおける図34の部品を示す側面図である。
【図35】
図32から図34に示した部品を示す斜視図である。
【図36】
回路基板を用いた2平面の実施形態であるが、8個のセンサをハンドルのPl
aneに、4個のセンサを下地のplaneに位置させ実質的に異なるセンサ配
置及び構成をしているものを示す側面図である。
aneに、4個のセンサを下地のplaneに位置させ実質的に異なるセンサ配
置及び構成をしているものを示す側面図である。
【図37】
代表的な瞬間的ONスイッチセンサ用直角はんだ付けセンサパッケージを示す
側部断面図である。
側部断面図である。
【図38】
比例感圧素子を内部に有する水平または平らなはんだ付けセンサパッケージを
示す側部断面図である。
示す側部断面図である。
【図39】
非作動位置に金属製ドームキャップ作動装置を有する比例薄膜センサを示す側
部断面図である。
部断面図である。
【図40】
作動位置に金属製ドームキャップ作動装置を有する比例薄膜センサを示す側部
断面図である。
断面図である。
【図41】
一方を他方の方に取り付け可能な多数の簡単なOn/Off切り替え素子を備
えた複合薄膜センサを示す側部断面図である。
えた複合薄膜センサを示す側部断面図である。
【図42】
同時に作動されるsimple On/Off切り替え素子と比例素子の両方
を備えた複合薄膜センサを示す側部断面図である。
を備えた複合薄膜センサを示す側部断面図である。
【図43】
一つの双方向比例センサを構成するよう配置した図42に示すタイプの二つの
複合センサを示す側部断面図である。
複合センサを示す側部断面図である。
【図44】
中心を空の領域にした一つの双方向センサを形成するために電気的に接続され
た二つの一定方向比例センサを示す側部断面図である。
た二つの一定方向比例センサを示す側部断面図である。
【図45】
双方向回転センサを操作する一般的なロッカーアーム作動装置を示す斜視図で
ある。
ある。
【図46】
双方向光学センサを操作する一般的なロッカーアーム作動装置を示す斜視図で
ある。
ある。
【図47】
ハンドル内で実施可能な図45及び図46のセンサを示す斜視図である。
【図48】
薄膜センサを所定位置に固定し、またセンサ作動機構を所定の位置に保持する
ための新規構成を示す側部断面図である。
ための新規構成を示す側部断面図である。
【図49】
図41の実施形態を示す分解図である。
【図50】
図48及び図49の実施形態であるが直角変形の中央断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW
),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,
TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,
BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C
U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD
,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,
IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,L
K,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK
,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,
RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,T
M,TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU
,ZA,ZW
【要約の続き】
く広がった6DOFの3D配列、および/または、他の
センサ取り付け(mounting)に至る可能性のあ
る3次元形状に曲げられる。最終的に平坦または3D形
状のいずれに適用されても、シート部材によって接続さ
れたセンサの使用により、効率のよい回路とセンサの接
続および製作中の配置が可能になり、低い製品コストお
よび高い信頼性が得られる。
Claims (18)
- 【請求項1】 基準部材に対して6自由度で操作することができる、手で操
作可能な入力部材を有するタイプの、改善された多軸の物理量(physica
l)−電気量(electrical)変換器であって、前記変換器は、少なく
とも3つの互いに直交する線形軸に沿って中心へ戻る(return−to−c
enter)回復力(resiliency)を有し、前記変換器は、前記入力
部材の操作を、代表する(represensative)電気出力信号に変換
するのに十分なセンサを有し、前記改善は、 前記入力部材および前記基準部材と協働して相互作用する(in coope
rative interaction with)シート部材を含み、前記シ
ート部材は、少なくとも十分な数の前記センサを接続し、少なくとも3自由度で
の前記入力部材の操作を、代表する電気出力信号に変換する、改善された多軸の
物理量−電気量変換器。 - 【請求項2】 前記シート部材は、少なくとも十分な数の前記センサを接続
し、少なくとも4自由度での前記入力部材の操作を、代表する電気出力信号に変
換する、請求項1に記載の改善された多軸の物理量−電気量変換器。 - 【請求項3】 前記シート部材は、少なくとも十分な数の前記センサを接続
し、少なくとも5自由度での前記入力部材の操作を、代表する電気出力信号に変
換する、請求項1に記載の改善された多軸の物理量−電気量変換器。 - 【請求項4】 前記シート部材は、少なくとも十分な数の前記センサを接続
し、少なくとも6自由度での前記入力部材の操作を、代表する電気出力信号に変
換する、請求項1に記載の改善された多軸の物理量−電気量変換器。 - 【請求項5】 前記変換器は、トラックボールタイプのコントローラとして
形成される、請求項4に記載の改善された多軸の物理量−電気量変換器。 - 【請求項6】 前記変換器は、ジョイスティックタイプのコントローラとし
て形成される、請求項4に記載の改善された多軸の物理量−電気量変換器。 - 【請求項7】 前記シート部材は、少なくとも1つの2次入力部材の入力操
作用のセンサを接続する、請求項1に記載の改善された多軸の物理量−電気量変
換器。 - 【請求項8】 前記中心へ戻る回復力は、人ユーザによって認識できるよう
に、しきい値を超えた、十分に力強いブレーキ(break)を有するスナップ
スルー(snap−through)タイプである、請求項1に記載の改善され
た多軸の物理量−電気量変換器。 - 【請求項9】 前記シート部材は、プリント回路基板であり、前記センサが
該回路基板上に搭載されている、請求項1に記載の改善された多軸の物理量−電
気量変換器。 - 【請求項10】 前記シート部材は、可撓性の(flexible)膜(m
embrane)センサシートである、請求項1に記載の、改善された多軸の物
理量−電気量変換器。 - 【請求項11】 前記膜センサシートは、前記膜シートの表面上に印刷され
た電気トレース(trace)を有する、請求項10に記載の改善された多軸の
物理量−電気量変換器。 - 【請求項12】 前記センサは、前記膜センサシートと直接一体になった、
比例して(proportional)、電気的に可変な感圧センサである、請
求項11に記載の改善された多軸の物理量−電気量変換器。 - 【請求項13】 基準部材に対して6自由度で操作されることができる、手
で操作可能な入力部材を有するタイプの多軸の物理量−電気量変換器のための、
改善された製造方法であって、前記変換器は、少なくとも3つの互いに直交する
線形軸に沿って中心へ戻る回復力を有し、前記変換器は、センサを起動(act
ivate)し、前記入力部材の入力操作を、代表する電気出力信号に変換する
ための内部駆動部品を有し、該改善は、 (a)少なくとも1つのシート上で導電性トレースを生成するステップと、 (b)少なくとも4自由度での前記入力部材の操作を、代表する電気出力信号
に変換する少なくとも十分な数の前記センサを物理的に前記シートに、電気的に
、前記導電性トレースの少なくともいくつかに、接続するステップと、 (c)前記シート部材が前記変換器の前記駆動部品と協働して相互作用し、そ
れによって、前記センサは、前記基準部材に対する前記入力部材の操作によって
、起動される位置に配置されるステップとを含む、改善された製造方法。 - 【請求項14】 前記接続するステップは少なくとも5自由度での前記入力
部材の操作を、代表する電気出力信号に変換する少なくとも十分な数の前記セン
サを物理的に前記シートに、電気的に、前記導電性トレースの少なくともいくつ
かに、接続することを含む、請求項13に記載の、多軸の物理量−電気量変換器
のための改善された製造方法。 - 【請求項15】 前記接続するステップは少なくとも6自由度での前記入力
部材の操作を、代表する電気出力信号に変換する少なくとも十分な数の前記セン
サを物理的に前記シートに、電気的に、前記導電性トレースの少なくともいくつ
かに、接続することを含む、請求項13に記載の、多軸の物理量−電気量変換器
のための改善された製造方法。 - 【請求項16】 前記変換器の基準部材に対して6自由度で操作することが
できる、手で操作可能な入力部材を有するタイプの、改善された多軸の物理量−
電気量変換器であって、前記変換器は、少なくとも3つの互いに直交する線形軸
に沿って中心へ戻る回復力を有し、前記変換器は、前記入力部材の操作を、代表
する電気出力信号に変換するのに十分なセンサを有し、該改善は、 少なくとも一部を含むハウジングと、 前記入力部材の操作によって、前記ハウジングに対して移動可能なキャリッジ
であって、4自由度での前記入力部材の操作を変換する、少なくとも十分な数の
前記センサと協働して相互作用するキャリッジとを備える改善された多軸の物理
量−電気量変換器。 - 【請求項17】 前記キャリッジは、5自由度での前記入力部材の操作を変
換する、少なくとも十分な数の前記センサと協働して相互作用する、請求項16
に記載の改善された多軸の物理量−電気量変換器。 - 【請求項18】 前記キャリッジは、6自由度での前記入力部材の操作を変
換する、少なくとも十分な数の前記センサと協働して相互作用する、請求項16
に記載の改善された多軸の物理量−電気量変換器。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1999/028913 WO2001041053A1 (en) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | 6 dof graphic controllers with sheet connected sensors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003522998A true JP2003522998A (ja) | 2003-07-29 |
Family
ID=22274230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001542035A Withdrawn JP2003522998A (ja) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | センサに接続されたシートを有する6自由度グラフィクコントローラ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1236166A1 (ja) |
JP (1) | JP2003522998A (ja) |
AU (1) | AU2043600A (ja) |
WO (1) | WO2001041053A1 (ja) |
Cited By (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008140225A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Shima Seiki Mfg Ltd | 3次元モーション入力器 |
JP2012018653A (ja) * | 2010-07-10 | 2012-01-26 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 画像センサ付きトラックボール |
US9449772B2 (en) | 2012-10-30 | 2016-09-20 | Apple Inc. | Low-travel key mechanisms using butterfly hinges |
US9640347B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-05-02 | Apple Inc. | Keycaps with reduced thickness |
US9704665B2 (en) | 2014-05-19 | 2017-07-11 | Apple Inc. | Backlit keyboard including reflective component |
US9704670B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-07-11 | Apple Inc. | Keycaps having reduced thickness |
US9710069B2 (en) | 2012-10-30 | 2017-07-18 | Apple Inc. | Flexible printed circuit having flex tails upon which keyboard keycaps are coupled |
US9715978B2 (en) | 2014-05-27 | 2017-07-25 | Apple Inc. | Low travel switch assembly |
US9779889B2 (en) | 2014-03-24 | 2017-10-03 | Apple Inc. | Scissor mechanism features for a keyboard |
US9793066B1 (en) | 2014-01-31 | 2017-10-17 | Apple Inc. | Keyboard hinge mechanism |
US9870880B2 (en) | 2014-09-30 | 2018-01-16 | Apple Inc. | Dome switch and switch housing for keyboard assembly |
US9908310B2 (en) | 2013-07-10 | 2018-03-06 | Apple Inc. | Electronic device with a reduced friction surface |
US9916945B2 (en) | 2012-10-30 | 2018-03-13 | Apple Inc. | Low-travel key mechanisms using butterfly hinges |
US9927895B2 (en) | 2013-02-06 | 2018-03-27 | Apple Inc. | Input/output device with a dynamically adjustable appearance and function |
US9934915B2 (en) | 2015-06-10 | 2018-04-03 | Apple Inc. | Reduced layer keyboard stack-up |
US9971084B2 (en) | 2015-09-28 | 2018-05-15 | Apple Inc. | Illumination structure for uniform illumination of keys |
US9997304B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-06-12 | Apple Inc. | Uniform illumination of keys |
US9997308B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-06-12 | Apple Inc. | Low-travel key mechanism for an input device |
US10082880B1 (en) | 2014-08-28 | 2018-09-25 | Apple Inc. | System level features of a keyboard |
US10083806B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-09-25 | Apple Inc. | Keyboard for electronic device |
US10115544B2 (en) | 2016-08-08 | 2018-10-30 | Apple Inc. | Singulated keyboard assemblies and methods for assembling a keyboard |
US10128064B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-11-13 | Apple Inc. | Keyboard assemblies having reduced thicknesses and method of forming keyboard assemblies |
US10262814B2 (en) | 2013-05-27 | 2019-04-16 | Apple Inc. | Low travel switch assembly |
US10353485B1 (en) | 2016-07-27 | 2019-07-16 | Apple Inc. | Multifunction input device with an embedded capacitive sensing layer |
US10755877B1 (en) | 2016-08-29 | 2020-08-25 | Apple Inc. | Keyboard for an electronic device |
US10775850B2 (en) | 2017-07-26 | 2020-09-15 | Apple Inc. | Computer with keyboard |
US10796863B2 (en) | 2014-08-15 | 2020-10-06 | Apple Inc. | Fabric keyboard |
US11500538B2 (en) | 2016-09-13 | 2022-11-15 | Apple Inc. | Keyless keyboard with force sensing and haptic feedback |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003030092A1 (en) * | 2001-09-04 | 2003-04-10 | Ziad Badarneh | Operating device for controlling functions in electronic equipment |
EP1314912B1 (en) | 2001-11-22 | 2006-09-27 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Shift device |
JP4589007B2 (ja) * | 2002-04-12 | 2010-12-01 | ヘンリー ケイ. オバーマイヤー, | 多軸ジョイスティックおよびそのためのトランスデューサー手段 |
CH700644A1 (de) * | 2009-03-20 | 2010-09-30 | Jens Prinke | Mit dem Fuss betätigbare Steuerungsvorrichtung zur Eingabe eines Bewegungsweges für einen Cursor sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Steuerungsvorrichtung. |
US9606697B1 (en) | 2014-11-11 | 2017-03-28 | Google Inc. | Display cursor for motion controller |
CN107621848A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-23 | 桂林电子科技大学 | 机械手柄可全向操作机构及方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4536746A (en) * | 1982-09-30 | 1985-08-20 | The Mercado Venture | Transducer for converting three dimensional mechanical input displacements into a corresponding electrical output signal |
US5222400A (en) * | 1985-12-18 | 1993-06-29 | Spaceball Technologies Incorporated | Force and torque converter |
-
1999
- 1999-12-06 WO PCT/US1999/028913 patent/WO2001041053A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-12-06 EP EP99964128A patent/EP1236166A1/en not_active Withdrawn
- 1999-12-06 AU AU20436/00A patent/AU2043600A/en not_active Abandoned
- 1999-12-06 JP JP2001542035A patent/JP2003522998A/ja not_active Withdrawn
Cited By (50)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008140225A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Shima Seiki Mfg Ltd | 3次元モーション入力器 |
JP2012018653A (ja) * | 2010-07-10 | 2012-01-26 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 画像センサ付きトラックボール |
US10699856B2 (en) | 2012-10-30 | 2020-06-30 | Apple Inc. | Low-travel key mechanisms using butterfly hinges |
US9916945B2 (en) | 2012-10-30 | 2018-03-13 | Apple Inc. | Low-travel key mechanisms using butterfly hinges |
US9449772B2 (en) | 2012-10-30 | 2016-09-20 | Apple Inc. | Low-travel key mechanisms using butterfly hinges |
US11023081B2 (en) | 2012-10-30 | 2021-06-01 | Apple Inc. | Multi-functional keyboard assemblies |
US9761389B2 (en) | 2012-10-30 | 2017-09-12 | Apple Inc. | Low-travel key mechanisms with butterfly hinges |
US10254851B2 (en) | 2012-10-30 | 2019-04-09 | Apple Inc. | Keyboard key employing a capacitive sensor and dome |
US10211008B2 (en) | 2012-10-30 | 2019-02-19 | Apple Inc. | Low-travel key mechanisms using butterfly hinges |
US9710069B2 (en) | 2012-10-30 | 2017-07-18 | Apple Inc. | Flexible printed circuit having flex tails upon which keyboard keycaps are coupled |
US9927895B2 (en) | 2013-02-06 | 2018-03-27 | Apple Inc. | Input/output device with a dynamically adjustable appearance and function |
US10114489B2 (en) | 2013-02-06 | 2018-10-30 | Apple Inc. | Input/output device with a dynamically adjustable appearance and function |
US10262814B2 (en) | 2013-05-27 | 2019-04-16 | Apple Inc. | Low travel switch assembly |
US10556408B2 (en) | 2013-07-10 | 2020-02-11 | Apple Inc. | Electronic device with a reduced friction surface |
US9908310B2 (en) | 2013-07-10 | 2018-03-06 | Apple Inc. | Electronic device with a reduced friction surface |
US9704670B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-07-11 | Apple Inc. | Keycaps having reduced thickness |
US11699558B2 (en) | 2013-09-30 | 2023-07-11 | Apple Inc. | Keycaps having reduced thickness |
US10002727B2 (en) | 2013-09-30 | 2018-06-19 | Apple Inc. | Keycaps with reduced thickness |
US10224157B2 (en) | 2013-09-30 | 2019-03-05 | Apple Inc. | Keycaps having reduced thickness |
US9640347B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-05-02 | Apple Inc. | Keycaps with reduced thickness |
US10804051B2 (en) | 2013-09-30 | 2020-10-13 | Apple Inc. | Keycaps having reduced thickness |
US9793066B1 (en) | 2014-01-31 | 2017-10-17 | Apple Inc. | Keyboard hinge mechanism |
US9779889B2 (en) | 2014-03-24 | 2017-10-03 | Apple Inc. | Scissor mechanism features for a keyboard |
US9704665B2 (en) | 2014-05-19 | 2017-07-11 | Apple Inc. | Backlit keyboard including reflective component |
US9715978B2 (en) | 2014-05-27 | 2017-07-25 | Apple Inc. | Low travel switch assembly |
US10796863B2 (en) | 2014-08-15 | 2020-10-06 | Apple Inc. | Fabric keyboard |
US10082880B1 (en) | 2014-08-28 | 2018-09-25 | Apple Inc. | System level features of a keyboard |
US10128061B2 (en) | 2014-09-30 | 2018-11-13 | Apple Inc. | Key and switch housing for keyboard assembly |
US10192696B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-01-29 | Apple Inc. | Light-emitting assembly for keyboard |
US10134539B2 (en) | 2014-09-30 | 2018-11-20 | Apple Inc. | Venting system and shield for keyboard |
US9870880B2 (en) | 2014-09-30 | 2018-01-16 | Apple Inc. | Dome switch and switch housing for keyboard assembly |
US10879019B2 (en) | 2014-09-30 | 2020-12-29 | Apple Inc. | Light-emitting assembly for keyboard |
US9997308B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-06-12 | Apple Inc. | Low-travel key mechanism for an input device |
US9997304B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-06-12 | Apple Inc. | Uniform illumination of keys |
US10128064B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-11-13 | Apple Inc. | Keyboard assemblies having reduced thicknesses and method of forming keyboard assemblies |
US10424446B2 (en) | 2015-05-13 | 2019-09-24 | Apple Inc. | Keyboard assemblies having reduced thickness and method of forming keyboard assemblies |
US10468211B2 (en) | 2015-05-13 | 2019-11-05 | Apple Inc. | Illuminated low-travel key mechanism for a keyboard |
US10083806B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-09-25 | Apple Inc. | Keyboard for electronic device |
US10083805B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-09-25 | Apple Inc. | Keyboard for electronic device |
US9934915B2 (en) | 2015-06-10 | 2018-04-03 | Apple Inc. | Reduced layer keyboard stack-up |
US10310167B2 (en) | 2015-09-28 | 2019-06-04 | Apple Inc. | Illumination structure for uniform illumination of keys |
US9971084B2 (en) | 2015-09-28 | 2018-05-15 | Apple Inc. | Illumination structure for uniform illumination of keys |
US10353485B1 (en) | 2016-07-27 | 2019-07-16 | Apple Inc. | Multifunction input device with an embedded capacitive sensing layer |
US10115544B2 (en) | 2016-08-08 | 2018-10-30 | Apple Inc. | Singulated keyboard assemblies and methods for assembling a keyboard |
US11282659B2 (en) | 2016-08-08 | 2022-03-22 | Apple Inc. | Singulated keyboard assemblies and methods for assembling a keyboard |
US10755877B1 (en) | 2016-08-29 | 2020-08-25 | Apple Inc. | Keyboard for an electronic device |
US11500538B2 (en) | 2016-09-13 | 2022-11-15 | Apple Inc. | Keyless keyboard with force sensing and haptic feedback |
US10775850B2 (en) | 2017-07-26 | 2020-09-15 | Apple Inc. | Computer with keyboard |
US11409332B2 (en) | 2017-07-26 | 2022-08-09 | Apple Inc. | Computer with keyboard |
US11619976B2 (en) | 2017-07-26 | 2023-04-04 | Apple Inc. | Computer with keyboard |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1236166A1 (en) | 2002-09-04 |
WO2001041053A1 (en) | 2001-06-07 |
AU2043600A (en) | 2001-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2003522998A (ja) | センサに接続されたシートを有する6自由度グラフィクコントローラ | |
US8674932B2 (en) | Image controller | |
US7345670B2 (en) | Image controller | |
US6906700B1 (en) | 3D controller with vibration | |
US20170147094A1 (en) | Image Controller | |
US5565891A (en) | Six degrees of freedom graphics controller | |
US20140247246A1 (en) | Tactile to touch input device | |
US7321361B2 (en) | Coordinate input device having non-flat operation surface and electronic apparatus | |
US20170262080A1 (en) | 6DOF Proportional Controls Housed with Electronic Displays | |
US7081883B2 (en) | Low-profile multi-channel input device | |
US20010002127A1 (en) | Gimbal mounted joy stick with z-axis switch | |
CN1503966A (zh) | 计算机鼠标 | |
US20060238505A1 (en) | Control device for browsing and selecting an item in a list | |
US6171187B1 (en) | Interface device for central processing unit or network terminal, keyboard, portable computer and accessory for games console | |
JP3148760B2 (ja) | 入力装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070206 |