JPH02307114A - ポインティング・デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ タッチ操作により位置情報を出力するポインティング・
デバイスに関し、 操作性を向上させることを目的とし、 押圧力を伝達し、座標面が設定された抑圧部材と、前記
座標面上受なくとも３個所の所定座標位置に設けられ、
該抑圧部材の前記座標位置における圧力を検出する圧力
検出器と、該圧力検出器の前記座標位置信号を保持し、
該抑圧部材からの押圧力に応じて検出した該圧力検出器
からの検出信号を入力され、該座標位置信号と該検出信
号から該抑圧部材への押圧力と押圧座標位置を算出して
、前記算出値に応じた指示信号を出力する演算器とから
構成する。また、該圧力検出器からの押圧力の時間的変
化を測定し、ある範囲内に入っている場合にはスイッチ
として機能させるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明はタッチ操作により位置情報を出力するポインテ
ィング・デバイスに関する。

コンピュータシステムにおけるテキスト画面等への入力
では、カーソルを利用して入力の位置をオペレータが確
認し、その情報を基にエディツト等の処理を画面上で行
う。また、描画等の目的で画面上にカーソルを操作する
機会が最近増えている。この場合、カーソルを所望の位
置まで移動する要求が生じる。

［従来の技術］ 第１０図は従来装置の構成例を示す図である。

図において、１〜４は上下左右方向にカーソルを移動さ
せるためのカーソルキーで、これらキーはキーボード５
の上に載置されている。これらキーを指６で押すことに
よりディスプレイ画面上のカーソルを移動させる。例え
ば、第１１図の点Ａの位置にカーソル７があったものと
する。このカーソル７を点Ｂの位置まで移動させるもの
とすると、オペレータはカーソルキー３を図に示すよう
に押す。押している間中、カーソルはディスプレイ画面
を下に向かって移動し、Ｂ点に来る。Ｂ点にカーソル７
がきた時点でカーソルキーから指６を離す。

カーソル７の移動方法には、タッチ方式による移動もあ
る。例えば、キーを１回タッチするとカーソルが所定距
離進むので、タッチの回数により目的の距離だけカーソ
ル７を移動させるものである。

また、カーソルキーによらず、マウスと呼称される装置
やトラックボールと呼称される装置、及びジョイステッ
クと呼称される装置等によるカーソル移動方法もある。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したカーソルキ一方式は、カーソルキーの役割を予
めソフトウェアにより定義しておく必要がある。この場
合において、移動方向、単位時間当りの移動量（移動速
度）はソフトウェアにより切換えることもできるが、任
意の方向に移動しようとすると、カーソルキーの数が増
え、操作性が悪化してしまうという不具合があった。

また、前述したマウスによる方式では、マウスの相対的
な移動によりカーソルを移動させるため、カーソルの移
動範囲に見合う広さのマウスの行動領域が必要であった
。また、前述のトラックボール方式では、ボールの回転
に従ってカーソルを移動させるため、指あるいは手をボ
ール上で前後左右に反復動作させる必要があった。上記
２例ではこのような動作が要求される上、カーソルの移
動速度はデバイスに印加する手の速度に依存しており、
頻繁な操作には使用者の疲労感を伴うことがあった。更
に、ジョイステック方式では、カーソルを移動させたい
方向に対応させてステックを揺動させるため、手による
揺動方向を前後左右と切り替える必要があり、微小な移
動指定には不向きである。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって
、操作性を向上させることができるポインティング・デ
バイスを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理図である。図において、１０は抑
圧部材として用いる平面円板、１１は該平面円板１０の
４隅に設けられた圧力検出器、１２はこれら４個の圧力
検出器１１の出力を受けて平面円板１０の押圧された点
に対応するカーソル移動Ｊ！ＥＸ’　＊　　ｙ’を出力
する演算器である。

［作用］ オペレータが平面平板１０の任意の位置を押すと、各支
持点に押圧力がある割合で分散する。該平面平板１０の
４隅に設けられた圧力検出器１１は自己が受けた圧力（
押圧点の位置ｘ、　　ｙに依存する圧力）に応じた信号
を出力して演算器１２に与える。演算器１２は４個の圧
力検出器１１出力を受けて、所定の演算処理を行い、押
された点の位置信号Ｘ信号、ｙ信号と押圧力を演算する
。この押された点の位置座標と押圧力に応じて予めカー
ソル移動量Ｘ′信号　ｙ　／信号を定義づけておけば、
ポインティング・デバイスとして動作させることができ
る。本発明によれば抑圧部材の任意の位置を押すだけで
ポインティング・デバイスとして機能させることができ
、指の移動が少なく極めて操作性がよい。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図は押圧点の位置と圧力を演算するための説明図で
ある。支持点は、図に示すように直交するｙ軸、ｙ軸に
直交原点から等間隔の位置Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄに４点配置されているものとする。図のに点が押
圧点であるものとし、Ｋ点の位置ベクトルをＰ、荷重（
押圧力）をＷとする。ｐ、、ｐ２゜ｐ、、ｐ４は検出点
Ａ、　　Ｂ、　Ｃ，Ｄの位置ベクトル、Ｗｌ、Ｗ２．Ｗ
３．Ｗ４は検出点Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの荷重である。支持点Ａ−Ｄの位置ベクトルＰ＋　、
Ｐ２　、Ｐｉ　、Ｐ４は予め分かっている。押圧点にの
位置ベクトルＰ、押圧力Ｗはそれぞれ重心計算を利用し
て次式で表される。

Ｐ−ΣＷ　ｉ　Ｐ　ｉ　／ΣＷ　ｉ　　　　　（１）Ｗ
城ΣＷｉ　　　　　　　　　　　　（２）但しｉ−１，
２，３，４ つまり、演算器１２（第１図参照）は、各圧力検出器１
１の検出信号を受けて、押圧点の位置情報及び押圧力を
演算により求める。なお、押圧力は、その大きさに応じ
てカーソルを進める速度を調整するための信号として用
いられる。

第３図は圧力検出器近辺の機械的構成例を示す図である
。圧力検出器１１は、フレーム１４に取付けられ、フレ
ーム１３とはパツキン１５を介して接している。そして
、圧力検出器１１の一端は平面平板（キーフレーム）１
０と当接している。

つまり、平面円板１０は、フレーム１４（例えばキーボ
ード）に固定された圧力検出器１１で支持されている。

平面円板１０としては、例えば硬質プラスチックが用い
られ、指で押さえる程度では変形しないようになってい
る。

オペレータが指で図に示すように平面円板１０を押すと
、各圧力検出器１１に押圧力と位置の関数として圧力が
分散する。そして、各圧力検出器１１において、４個の
圧力センサ（例えばストレンゲージ）Ｒ１−Ｒ４の抵抗
値が圧力に応じて変化する。この抵抗値の変化を電気信
号として取出す。図には１個の圧力検出器のみ示してい
るが、残りの３個についても同様である。

第４図は本発明の一実施例を示す電気的構成図である。

圧力検出器１１は、図に示すようにストレンゲージＲ，
１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４をホイートストンブリッジに組み
込んだ回路と、このブリッジ回路にパワーを供給するた
めの電源Ｅから構成されている。図では、１個の圧力検
出器１１しか示されていないが、他の３個の圧力検出器
１１の構成も同じである。そして、このブリッジ回路の
両端から押圧力に応じた電圧信号が出力として取出され
る。

１２ｇは圧力検出器１１の出力をディジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器で、圧力検出器１１の数に応じて４個
設けられている。１２ｂは４個のＡ／Ｄ変換器１２ａの
出力を受けて前出の（１）。

（２）式による演算を行い、押圧点の位置座標と押圧力
を求め、更にカーソル移動量ｘ　／　、　　ｙ　／を求
める演算回路である。該演算回路１２ｂとしては、例え
ばＬＵＴ　（Ｌｏｏｋ　　Ｕｐ　　Ｔａｂ　ｌ　ｅ）を
構成したＲＯＭが用いられる。そして、４個のＡ／Ｄ変
換器１２ａと１個の演算回路１２ｂとで第１図の演算器
１２を構成する。これら４個のＡ／Ｄ変換器１２ａ及び
１個の演算回路１２ｂの制御は、系を動作させるための
制御信号（例えばクロック信号等）によっている。この
ように構成された回路の動作を説明すれば、以下のとお
りである。

オペレータが平面円板１０（図示せず）の任意の位置を
押すと、各圧力検出器１１に押圧力と位置の関数として
圧力が分散する。各圧力検出器１１は、分散した圧力を
検出して圧力に応じた信号を出力する。４個の圧力検出
器１１からの信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器１２ａに入
って例えば４ビツトのディジタル信号に変換される。４
個の圧力検出器１１の出力は、ディジタル信号に変換さ
れて演算回路１２ｂにアドレス信号として入る。そして
、該演算回路１２ｂは、入力アドレスに対応した番地に
格納されている前出の（１）、　　（２）式で示される
演算を行ない、更に押圧点の位置座標と押圧力から所定
の演算を行ないカーソル移動量を出力する。この結果、
該演算回路１２ｂから４ビツトのカーソルの移動量信号
ｘ　／　、　　ｙ　Ｉが出力される。

次に第５図、第６図で、押圧点の位置座標と押圧力から
、カーソル移動量を求める方法を示す。

第５図はセンサの荷重係数を示す図である。横軸は押さ
え中心０からの距離「、縦軸は荷重係数にである。ＲＯ
Ｍにテーブルとして記録する演算例を示している。Ａ／
Ｄ変換器１２ｇの出力から第２図に示すように押圧点の
位置、押圧力が推定できるが、それだけでは指で押し付
ける位置と出力がそのまま対応し、カーソル移動に柔軟
性がなくなる。そこで、図に示すように、センサ出力に
押さえ中心０からの距離「及び押圧力Ｗに対応する荷重
係数ｋを決めておくようにするとよい。

このように荷重係数を決めておくと、演算回路（ＲＯＭ
）１２ｂ出力は、次式のように表される。

ｘ’　　−ｃｏｓ　　（ｋｒ）　　　　　　　　　（３
）ｙ′　冒５ｉｎ（ｋｒ）　　　　　　　　　（４）但
し、ｋｒはラジアンで表わしである つまり、抑圧の位置座標ｘ、ｙに荷重係数ｋをかけて、
例えばキーフレームの中心近傍では移動量が小さく、ま
た押圧力が大きくなるほど同じ位置でも移動量が大きく
なるようにするのである。

ここで、荷重係数には位置（ｘ、　　ｙ）と押圧力Ｗの
関数であり、（３）、　　（４）式のｋの関数は相異な
っていてもよい。また、ｋ−１のときには押圧する位置
がそのままカーソル移動量に対応する。

第６図は成る押圧力における移動方向の処理マツプであ
る。この図では、抑圧位置に不感帯を設けて、通常のカ
ーソルキーの役割も果たすようにした特性を示している
。テキスト画面では、カーソルを上下左右の方向（ｘ、
ｙ方向）に動かすことが中心となる。そこで、ｘ、　　
ｙの各軸で片方向のみの不感帯を設けている。図におい
て、斜線領域は、中立範囲（不感帯）である。つまり、
斜線領域を押してもキーとして機能しないようになって
いる。更に、ｘ＋Ｙ各軸方向に所定幅±ｘｓ。

±ｙｓをもった範囲はＹ＋Ｘ各軸方向のみの動作となり
、これら以外の領域がｘ、ｙ方向の２次元領域を方向と
して示すようになっている。これら特性もＲＯＭにテー
ブルとして書込んでおくことができる。

第７図は本発明装置をスイッチとして動作させる場合の
回路図である。図において、２０は平面円板１０（第１
図参照）の４隅に取付けられた圧力検出器１１からの出
力Ｗ１〜Ｗ４を受けて成る閾値と比較するコンパレータ
、２１はこれらコンパレータ２０の出力を受けるアンド
ゲート、２２は該アンドゲート２１の出力及びクロック
を受けてスイッチのオンオフ信号を出力するスイッチ動
作検出回路である。このように構成された回路の動作を
第８図に示すタイムチャートに従って説明すれば、以下
のとおりである。

オペレータが平面円板１０の任意の位置を押すと、４個
の圧力検出器１１は分散された押圧力を検出する。第８
図の（イ）、（ロ）はそれぞれ４個の圧力検出器のうち
の２個の出力を示している。

オペレータがしばらくの間キーを押し続けると、その押
圧力の分布は（イ）、（ロ）に示すようなものとなる。

残りの２個についても同様である。

コンパレータ２０は、このような検出信号を成る閾値と
比較する。その結果、比較的長いパルスを出力してアン
ドゲート２１に与える。

アンドゲート２１は、４個の信号のアンドをとり出力す
るが、その出力も同様に長いものとなる。

このパルスはスイッチ動作検出回路２２に入る。

スイッチ動作検出回路２２は、このパルスの幅だけ（ハ
）に示すようなりロックを通過させるが、通過したパル
スの数が所定値以上であるので、スイッチ信号としては
みなさない。

ここで、オペレータが瞬間だけ平面円板１０を押すと、
各圧力検出器１１からは（イ）、（ロ）に示すような短
いパルス状信号を出力する。この信号は、コンパレータ
２０に入ってパルスに変換される。変換されたパルスは
アンドゲート２１に入り、該アンドゲート２１は短い幅
のパルスを出力する。スイッチ動作検出回路２２は、こ
の短い幅だけ（ハ）に示すようなりロックを通過させる
。

そして、通過したパルスの数が所定数よりも少なかった
場合には、スイッチのオンであるとみなして（ニ）に示
すようなオン（ＯＮ）パルスを出力する。このパルスを
オン信号として用いればティクオフ型のスイッチとなる
。

第９図は本発明の使用状態を示す図である。キーボード
３１上に本発明のポインティング・デバイス３０が取付
けられている。このポインティング・デバイス３０は板
状であり、指で押すことで機能する。押付けのバランス
移動によって、図に示す画面３２上のＭ点からＮ点まで
任意に移動させることができる。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、本発明によれば板の複数
端に支持機構を兼ねた圧力検出器を取付け、これら圧力
検出器の出力を用いて重心計算することにより、押圧点
の位置情報と押圧力を求めることができ、カーソルの移
動量を示す信号として用いることができる。本発明によ
れば一枚の板を押す位置と力により移動方向及び移動量
を指定することができるので、操作性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は押圧点の位置と圧力を演算するための説明図、 第３図は圧力検出器近辺の機械的構成例を示す図、 第４図は本発明の一実施例を示す電気的構成図、第５図
はセンサの加重係数を示す図、 第６図は成る押圧力における移動方向の処理マツプ、 第７図は本発明装置をスイッチとして動作させる場合の
回路図、 第８図は本発明装置をスイッチとして動作させる場合の
タイムチャート、 第９図は本発明の使用状態を示す図、 第１０図は従来装置の構成例を示す図、第１１図はディ
スプレイの表示例を示す図である。 第１図において、 １０は平面円板、 １１は圧力検出器、 １２は演算器である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）押圧力を伝達し、座標面が設定された押圧部材（
   １０）と、 前記座標面上少なくとも３個所の所定座標位置に設けら
   れ、該押圧部材（１０）の前記座標位置における圧力を
   検出する圧力検出器（１１）と、 該圧力検出器（１１）の前記座標位置信号を保持し、該
   押圧部材（１０）からの押圧力に応じて検出した該圧力
   検出器（１１）からの検出信号を入力し、該座標位置信
   号と該検出信号から該押圧部材（１０）への押圧力と押
   圧座標位置を算出して、前記算出値に応じた指示信号を
   出力する演算器（１２）とから構成されたことを特徴と
   するポインティング・デバイス。
2. （２）前記演算器（１２）は、圧力検出器（１１）から
   の出力をディジタルデータに変換し、複数のディジタル
   出力を予めメモリに記憶したテーブルのアドレス信号と
   することで所定の演算を実現するように構成したことを
   特徴とする請求項１記載のポインティング・デバイス。
3. （３）前記押圧部材（１０）への押圧力の座標位置が所
   定の座標領域であるときに、演算器（１２）の指示信号
   の出力を禁止したことを特徴とする請求項１及び請求項
   ２記載の記載のポインティング・デバイス。
4. （４）前記圧力検出器（１１）からの押圧力の時間的変
   化を測定し、ある範囲内に入っている場合にはスイッチ
   として機能させるようにしたことを特徴とする請求項１
   記載のポインティング・デバイス。