特許 6095706 ポインティング・デバイス、キーボード・アセンブリおよび携帯式コンピュータ。

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6095706

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】ポインティング・デバイス、キーボード・アセンブリおよび携帯式コンピュータ。

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/0338 20130101AFI20170306BHJP

   G06F 3/02 20060101ALI20170306BHJP

   G06F 3/038 20130101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/0338 411

   G06F3/02 310K

   G06F3/038 330

   G06F3/038 350D

【請求項の数】14

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-19947(P2015-19947)

(22)【出願日】2015年2月4日

(65)【公開番号】特開2016-143306(P2016-143306A)

(43)【公開日】2016年8月8日

【審査請求日】2015年9月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】505205731

【氏名又は名称】レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100106699

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 弘道

(74)【代理人】

【識別番号】100132595

【弁理士】

【氏名又は名称】袴田 眞志

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡伸

(72)【発明者】

【氏名】山▲ざき▼ 充弘

(72)【発明者】

【氏名】水谷 晶彦

【審査官】 塩屋 雅弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２４２４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１０２６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８８９５０７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１４１８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０２２３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３２９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９０３５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０２

３／０３−３／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータのマウス・カーソルを操作するためのポインティング・デバイスであって、
キーボード・プレートの上側に配置した操作キャップと、
前記キーボード・プレートの下側に配置した複数の圧力センサーと、
前記操作キャップを支持し、前記操作キャップに対する押圧操作に応じて押圧方向にスライドして前記複数の圧力センサーに加わる圧力を初期圧力から低下させるスタッドと
を有するポインティング・デバイス。

【請求項2】

前記操作キャップが押圧されたときに前記スタッドの中心軸が傾斜して一方の前記圧力センサーの検出圧力を初期圧力から減少させ他方の前記圧力センサーの検出圧力を前記初期圧力から増加させる請求項１に記載のポインティング・デバイス。

【請求項3】

前記キーボード・プレートの下部に配置し前記スタッドに固定したセンサー・プレートを有し、
前記センサー・プレートと前記複数の圧力センサーの間に緩衝材を配置した請求項１に記載のポインティング・デバイス。

【請求項4】

前記スタッドを前記キーボード・プレートの下側から固定するためのネジを有する請求項１に記載のポインティング・デバイス。

【請求項5】

コンピュータのマウス・カーソルを操作するためのポインティング・デバイスであって、
キーボード・プレートの上側に配置した操作キャップと、
前記キーボード・プレートの下側に配置し、前記操作キャップに対する押圧力の変化による初期圧力からの減量分を検出することが可能な複数の圧力センサーと、
前記複数の圧力センサーの前記減量分から前記マウス・カーソルの移動信号を生成することが可能なコントローラと
を有するポインティング・デバイス。

【請求項6】

前記複数の圧力センサーが、直交軸上に配置した４個の圧力センサーである請求項５に記載のポインティング・デバイス。

【請求項7】

前記コントローラは、前記４個の圧力センサーの検出圧力の中で減量分の大きな２個の圧力センサーを抽出して前記移動信号を生成する請求項６に記載のポインティング・デバイス。

【請求項8】

前記コントローラは、前記減量分の相互間の差が所定の範囲のときに前記マウス・カーソルの位置における選択信号を生成する請求項５に記載のポインティング・デバイス。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれかに記載のポインティング・デバイスを備えるキーボード・アセンブリ。

【請求項10】

請求項１から請求項８のいずれかに記載のポインティング・デバイスを備える携帯式コンピュータ。

【請求項11】

電子機器に入力するためのポインティング・デバイスであって、
固定用プレートの上側に配置した操作部と、
前記固定用プレートの下側に配置した複数の圧力センサーと、
前記操作部に対する押圧操作に応じて前記複数の圧力センサーの検出圧力を初期圧力から低下させるスタッドと
を有するポインティング・デバイス。

【請求項12】

複数の圧力センサーを備えるポインティング・デバイスがコンピュータのマウス・カーソルを操作する信号を生成する方法であって、
前記複数の圧力センサーに初期圧力を付与するステップと、
操作キャップを押圧するステップと、
前記操作キャップの押圧に応じて前記複数の圧力センサーの検出圧力の前記初期圧力からの減量分を検出するステップと、
前記減量分を利用して前記マウス・カーソルの移動信号を生成するステップと
を有する方法。

【請求項13】

前記移動信号を生成するステップが、前記減量分が大きいほうから２個の圧力センサーを選択し、前記２個の圧力センサーの位置と減量分から前記移動信号を生成する請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記複数の圧力センサーの検出圧力の減量分を比較するステップと、
前記減量分の相互間の差が所定値以内のときに前記マウス・カーソルの位置に対する選択信号を生成するステップと
を有する請求項１２または請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機器に入力するポインティング・デバイスに関し、さらにはコンピュータの画面に表示するマウス・カーソルの移動をすることが可能なポインティング・デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータのポインティング・デバイスは、ユーザの操作に応じて画面に表示するマウス・ポインタ（マウス・カーソル）を移動させる移動信号を生成し、選択操作に応じてマウス・ポインタの位置に対する選択信号を生成する。ポインティング・デバイスには、マウスまたはタッチ・パッドなどの他にポインティング・スティックがある。ポインティング・スティックは、トラック・ポイント（登録商標）とも呼ばれキーボードのキーの間に設けられる。ポインティング・スティックは、指をホーム・ポジションに置いたまま操作できること、マウスのように操作スペースを必要としないこと、電車や自動車などで膝の上でコンピュータを保持しながら片手でも操作し易いことなどの理由で主としてノートブック型パーソナル・コンピュータ（ノートＰＣ）に採用されている。

【0003】

ポインティング・スティックの検出原理として圧力センサー式と歪みゲージ式が知られている。特許文献１は、十字状に配置した４個の圧力センサーに支持棒を中心にして傾斜が可能な板を経由して圧力を加えることで、カーソルを移動させる方向と移動の大きさに対応する信号を生成するポインティング・デバイスを開示する。特許文献２は、操作レバーに水平方向の力を加えることで操作レバーの周辺に十字状に配置された４個の感圧ゴムの抵抗を変化させ、力の方向と大きさを検出するポインティング・デバイスを開示する。特許文献３は、球軸受で支持されたステムの頂部に結合された指操作部に上から軸線からずれた位置に力を加えることで、４方向に配置された圧電素子によりカーソルの移動方向と移動速度に対応する信号を得るポインティング・デバイスを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２−２２２０１９号公報

【特許文献2】特開平６−３０９０９５号公報

【特許文献3】特開平９−２４４８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の発明者達がすでに開発している、ノートＰＣに搭載する圧力センサー式のポインティング・デバイス１０を図８、図９に示す。図８（Ａ）は、ノートＰＣを構成するディスプレイ５０と、キーボード・アセンブリ３０だけを模式的に示した図である。図８（Ｂ）はポインティング・デバイス１０の断面図である。図９（Ａ）は、ポインティング・デバイス１０を構成する圧力センサー１７ａ〜１７ｄを示す平面図で、図９（Ｂ）は、操作キャップ１１を取り外したセンサー・プレート１３を、ネジ１５で上からキーボード・プレート２１に固定する様子を示している。

【0006】

ディスプレイ５０には、マウス・カーソル５１を表示している。ポインティング・デバイス１０は、キーボードのホーム・ポジションに指を置いて１本の人指し指で操作できるようにキーボード・アセンブリ３０のほぼ中央のＧ、Ｈ、Ｂキーの間に配置している。キーボード・アセンブリ３０は、金属のキーボード・プレート２１の上面に各キーに対応するキー・スイッチを組み込んだメンブレン・シート（図示せず）を積層している。

【0007】

各キーはキーボード・プレート２１に固定され、押下されたときにメンブレン・シートのキー・スイッチを動作させる。ポインティング・デバイス１０は操作キャップ１１、センサー・プレート１３、圧力センサー１７ａ〜１７ｄを実装したフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ基板）１９を含む。

【0008】

センサー・プレート１３は、スタッド２３とネジ１５を利用してキーボード・プレート２１に固定している。操作キャップ１１は、キーボード・プレート２１に取り外し可能なように嵌め込んでいる。ポインティング・デバイス１０は、操作キャップ１１の上面に対して押圧操作が行われたときの圧力を圧力センサー１７ａ〜１７ｂが検出してマウス・カーソル５１の移動速度と移動方向を決める信号を生成する。

【0009】

このような、ポインティング・デバイス１０はキーボード・アセンブリ３０の薄型化に適しているが、以下のようにさらに改善の余地があることがわかってきた。まず、操作キャップ１１またはセンサー・プレート１３とＦＰＣ基板１９との間に隙間があるため、キーボード・アセンブリ３０に水がこぼれたときにＦＰＣ基板１９が短絡する可能性があった。つぎに、操作キャップ１１に衝撃や過大な押圧力が加わったときに、その力が圧力センサー１７ａ〜１７ｄに直接伝わって圧力センサー１７ａ〜１７ｄを破損させてしまう可能性があった。

【0010】

さらに、操作キャップ１１は容易に取り外しができるため、ネジ１５を緩めて分解される可能性があった、さらに、圧力センサー１７ａ〜１７ｄをキーボード・プレート１３の上側に配置しているため、操作キャップ１１の平面的なサイズおよび高さを縮めることには限界があった。本発明の目的は、このようなさまざまな課題を解決したポインティング・デバイス、キーボード・アセンブリおよび携帯式コンピュータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１の態様は、電子機器に入力するためのポインティング・デバイスを提供する。ポインティング・デバイスは、固定用プレートの上側に配置した操作部と、固定用プレートの下側に配置した複数の圧力センサーと、操作部に対する押圧操作に応じて複数の圧力センサーの検出圧力を初期圧力から低下させるスタッドとを有する。このような構成により、押圧操作に対して圧力センサーは初期圧力からの減量分を検出するため操作部に衝撃が加わったときの耐衝撃性が向上する。

【0012】

本発明の第２の態様と第３の態様は、コンピュータのマウス・カーソルを操作するためのポインティング・デバイスを提供する。第２の態様にかかるポインティング・デバイスは、キーボード・プレートの上側に配置した操作キャップと、キーボード・プレートの下側に配置した複数の圧力センサーと、操作キャップを支持し操作キャップに対する押圧力の変化を複数の圧力センサーに伝えるスタッドを有する。

【0013】

圧力センサーは、キーボード・プレートの下側に配置しているため、操作キャップの平面方向のサイズを小さくし、かつキーボード・プレートより上側の高さを低くすることができる。スタッドとキーボード・プレートの間の隙間を経由した液体の進入を封止する防水材を備えていてもよい。この防水材は、弾性体で形成することで、操作キャップに対する押圧が解放されたときに操作キャップの位置を初期状態に戻すことができる。また、操作キャップに対する衝撃により圧力センサーに加わる力を緩和することができる。

【0014】

操作キャップが押圧されたときにスタッドが押圧方向にスライドして複数の圧力センサーに加わる圧力を初期圧力から低下させることができる。したがって、操作キャップに衝撃が加えられても圧力センサーの圧力は低下するため、圧力センサーが破損することがなくなる。操作キャップが押圧されたときにスタッドの中心軸が傾斜して一方の圧力センサーの検出圧力を初期圧力から増加させ他方の圧力センサーの検出圧力を初期圧力から増加させることができる。また、キーボード・プレートの下部にスタッドに固定したセンサー・プレートを配置し、センサー・プレートと複数の圧力センサーの間に緩衝材を配置することができる。緩衝材は、操作キャップを通じて加わる圧力センサーに対する衝撃を緩和することができる。

【0015】

スタッドをキーボード・プレートの下側から固定するためのネジを備えることができる。下から固定することで、操作キャップを取り外しても容易に分解できないようにすることができる。本発明の第３の態様にかかるポインティング・デバイスは、キーボード・プレートの上側に配置した操作キャップと、キーボード・プレートの下側に配置し操作キャップに対する押圧力の変化による初期圧力からの減量分を検出することが可能な複数の圧力センサーと、複数の圧力センサーの減量分からマウス・カーソルの移動信号を生成するコントローラとを有する。

【0016】

複数の圧力センサーは、直交軸上に配置した４個の圧力センサーとすることができる。コントローラは、４個の圧力センサーの検出圧力の中で減量分の大きな２個の圧力センサーを抽出して移動信号を生成することができる。コントローラは、複数の圧力センサーの検出圧力の初期圧力に対する減量分が所定の範囲のときにマウス・カーソルの位置における選択信号を生成することができる。

【発明の効果】

【0017】

耐衝撃性に優れているポインティング・デバイスを提供することができた。防水性に優れたポインティング・デバイスを提供することができた。一般ユーザによる容易な分解が困難なポインティング・デバイスを提供することができた。操作キャップの平面形状の小型化を実現したポインティング・デバイスを提供することができた。固定プレートより上側の高さを低くするポインティング・デバイスを提供することができた。本発明にかかるポインティング・デバイスは、これらの少なくともいずれかの効果を備える。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】ポインティング・デバイス１００の構造を説明するための断面図である。

【図2】ポインティング・デバイス１００の分解斜視図である。

【図3】ポインティング・デバイス１００の挙動を説明するための図である。

【図4】ポインティング・デバイス１００で構成した入力システム２００の構成を示す機能ブロック図である。

【図5】初期状態と移動操作に対する検出圧力を説明するための図である。

【図6】移動操作に対する検出圧力を説明するための図である。

【図7】選択操作に対する検出圧力を説明するための図である。

【図8】本発明と対比するポインティング・デバイス１０の構造を説明するための断面図である。

【図9】本発明と対比するポインティング・デバイス１０の構造を説明するための断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は圧力センサー式のポインティング・デバイス１００の概要を説明するための断面図で、図２はポインティング・デバイス１００の分解斜視図である。ポインティング・デバイス１００は、図８に示したキーボード・アセンブリ３０に対して、ポインティング・デバイス１０に代えて実装することができる。ポインティング・デバイス１００は、上から操作キャップ１０１、スタッド１０３、防水材１０５、圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄを実装したＦＰＣ基板１０９、コンタクト・プレート１１３、緩衝材１１５、およびセンサー・プレート１１７が積層体を形成している。

【0020】

この積層体は、防水材１０５とＦＰＣ基板１０９の間にキーボード・プレート１０７を挟み込むようにして、スタッド１０３がセンサー・プレート１１７とともに下からネジ１１９で、キーボード・プレート１０７に固定される。操作キャッ１０１は一例として全体をプラスチックで製作している。操作キャップ１０１の頂部は平面的に円形の操作面１０１ａを構成する。操作面１０１ａは、キーの頂部とほぼ同じかキーより低くすることができる。操作キャップ１０１は、周囲が３個のキーで囲まれており側部には指が入らないため、操作面１０１ａに対しては押圧方向（下方向）への押圧操作だけができるようになっている。

【0021】

スタッド１０３は金属で形成しており、操作キャップ１０１の内側が嵌め込めるように平面形状が円形である。スタッド１０３は、ネジ１１９でキーボード・プレート１０７に結合できるように中央の凸部１０３ａに形成した貫通口にタッピング加工をしている。凸部１０３ａは、キーボード・プレート１０７の貫通口１０７ａを貫通する。操作キャップ１０１、スタッド１０３、センサー・プレート１１７およびネジ１１９で構成した結合体は、操作面１０１ａに対する押圧操作に応じて、貫通口１０７ａに対して下方向へのスライド動作をしたり回転動作をしたりする。結合体が回転動作をすると、結合体の中心軸１２１が傾斜する。

【0022】

円環状の防水材１０５は、ゴムや発泡ウレタンなどの弾性体で形成しており、液体がスタッド１０３とキーボード・プレート１０７の隙間から内部に進入するのを阻止する。防水材１０５は弾性体で形成することで、スタッド１０３が傾斜したときも封止効果を維持する。防水材１０５は操作面１０１ａに衝撃が加わったときに、圧力センサー１０１ａ〜１０１ｄに加わる力を緩和して保護する。防水材１０５はまた、操作面１０１ａに対する押圧力が解放されたときに、スタッド１０３の姿勢を初期状態に復帰させる。ここに、初期状態は、操作面１０１ａに対する押圧操作がない状態をいう。

【0023】

ＦＰＣ基板１０９は、一例として４個の圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄとロジック回路２５１（図４）を実装する。圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄは、ポインティング・デバイス１００の中心軸１２１の周りに放射状に配置している。圧力センサーの数は３個以上であれば特に限定する必要はないが、スペースおよびコストなどの点では３個〜５個の範囲で選択することが望ましい。圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄは一例において、立方体の筐体の内部に圧電素子を備えロッドに加えられた圧力に対応する電圧信号を出力する。圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄはすべて同一の圧力−電圧特性を有することが望ましい。

【0024】

円環状のコンタクト・プレート１１３はプラスチックで形成しており、緩衝材１１５を通じて付与される圧力の変化を圧力センサー１１１ａ〜１１１のロッドに伝達する。操作キャップ１０１に対しては、操作のための押圧力以外に想定外の衝撃が加わることがある。操作面１０１ａの中心軸１２１の位置が衝撃力の作用点の場合は、スタッド１０３はスライド動作だけをするため、圧力センサー１１１ａ〜１１１には衝撃力が伝わらない。

【0025】

衝撃力の作用点が、中心軸１２１よりも周辺部に近い場合は、スタッド１０３が回転動作をしていずれかの圧力センサーに衝撃力が伝わる。この場合でも、回転動作と同時にスライド動作を伴う場合は、その分だけ衝撃力は緩和される。円環状の緩衝材１１５はゴムや発泡ウレタンのような弾性体で形成しており、回転動作でいずれかの圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄに対して衝撃力が加わるときに力を緩和して保護する。スタッド１１９の組立時に圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄに対して、一例において、それぞれ圧力センサーの許容圧力の半分程度の与圧（初期圧力）が均等に加わるようにネジ１１９の締め込み圧力を調整している。初期状態ではスタッド１０３の中心軸１２１はほぼキーボード・プレート１０７の面に対して垂直になっている。

【0026】

円環状のセンサー・プレート１１７は金属で形成しており、ネジ１１９でスタッド１０３の凸部１０３ａに固定する。センサー・プレート１１７は、スタッド１０３キーボード・プレート１０７にネジ１１９で結合できるように、スタッド１０３とは別部材で形成している。センサー・プレート１１７は、押圧操作によりスタッド１０３がスライド動作と回転動作をしながら発生する力の変化を、緩衝材１１５を通じて圧力センサー１１１ａ〜１１１に伝達する。以上説明した、ポインティング・デバイス１００の構造および材質は一例であり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載するとおりである。

【0027】

ポインティング・デバイス１００は、ネジ１１９が下側からスタッド１０３とセンサー・プレート１１７を一体に結合してキーボード・プレート１０７に固定するため、操作キャップ１０１を取り外してもネジ頭がみえない。したがって、キーボード・アセンブリ３０を筐体から取り外さない限りキーボード・プレート１０７から取り外すことができないため、一般のユーザにとっては内部構造にアクセすることが困難である。圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄは、すべて、キーボード・プレート１０７の下側に配置している。したがって、キーボード・プレート１０７より上側におけるポインティング・デバイス１００の高さを従来に比べて低くすることができる。

【0028】

図３は、ディスプレイ５０に表示するマウス・カーソル５１を左方向に移動させる意図で操作面１０１ａに対して押圧操作をしたときのポインティング・デバイス１００の挙動を説明するための図である。ユーザは、マウス・カーソル５１の移動方向と操作面１０１ａにおける中心軸１２１を中心とした押圧操作の位置を関連付けることができる。ポインティング・デバイス１００に対しては、操作面１０１ａに対する押圧操作で、マウス・カーソル５１を移動させる移動操作と、ディスプレイ５０が表示するオブジェクトの選択をする選択操作を行うことができる。

【0029】

移動操作は、マウス・カーソル５１の移動方向と移動速度に対応する情報を生成する必要があるため、操作面１０１ａの外周部の周辺を押圧することが望ましい。移動操作では、押圧操作による操作面１０１ａに対する作用点に応じて圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力が初期圧力から増加または低下する。選択操作は、移動操作と異なる検出圧力を得るために、操作面１０１ａの中心軸１２１の近辺を押圧する。選択操作では、すべての圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力がほぼ等しくなり、かつ初期圧力より低下する。

【0030】

マウス・カーソル５１の移動方向を操作面１０１ａ上で、矢印１３１の方向に関連付けたユーザは、中心軸１２１から周辺部に向かって矢印１３１の方向のいずれかの位置が作用点となるように意図して押圧操作をする。このとき指の腹は操作面１０１ａの面積より大きいため、作用点が周辺部に近い位置１４１ａまたは中心軸に近い位置１４１ｂになることがある。スタッド１０３を含む結合体は、位置１４１ｂのように作用点が中心軸１２１に近いほど矢印１２３の方向のスライド動作の成分が大きくなり、位置１４１ａのように作用点が周辺部に近いほど矢印１２５の方向の回転動作の成分が大きくなる。

【0031】

ポインティング・デバイス１００は、作用点が中心軸１２１に一致すればスライド動作だけになる。またポインティング・デバイス１００は、作用点が操作面１０１ａの最も周辺部に近い位置のときは、回転動作だけになるように構成することもできる。通常の操作では、作用点の位置に応じてスライド動作と回転動作が同時に発生する。中心軸１２１より外側に向かって矢印１３１の方向のいずれかの位置を作用点にする押圧操作は、ユーザがマウス・カーソル５１を左方向に移動させる意図に合致する。

【0032】

図３はスタッド１０３の中心軸１２１が初期状態からわずかに圧力センサー１１１ｂの方向（左方向）に傾斜する様子を示している。それに応じてセンサー・プレート１１７も傾斜し、緩衝材１１５を通じて圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄに力の変化分が伝達される。押圧位置の真下に位置する圧力センサー１１１ｂの検出圧力の減量分が最も大きい。また、圧力センサー１１１ｂに対して対向する位置に配置した圧力センサー１１１ｄの検出圧力は、最も小さい減量分かまたは増量分が発生する。他の圧力センサー１１１ｂ、１１１ｃの検出圧力も押圧位置に応じて初期圧力に対して増減する。このとき、防水材１０５は、スタッド１０３がいずれの方向に傾斜しても弾力的に変形して、スタッド１０３とキーボード・プレート１０７の間に隙間を空けないため、キーボード・プレート１０７の貫通口１０７ａを通じた液体の進入を防止することができる。

【0033】

後に説明するように、本実施の形態では、４個の圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力からマウス・カーソル５１の移動方向の情報も生成する。マウス・カーソル５１の移動方向は、操作面１０１ａにおける中心軸１２１に対する作用点の方向に一致する必要がある。操作性を良好にするためには、圧力センサー同士が所定の距離だけ離れている必要がある。その場合、圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄをキーボード・プレート１０７の上側に配置すると、その配置および圧力センサーのサイズが操作キャップ１０１の平面的な大きさを制限する。

【0034】

本実施の形態では、圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄを、キーボード・プレート１０７の下側に配置しているため、操作キャップ１０１が圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの配置の影響を受けず平面的に小型化を図ることができる。選択操作のときは、スタッド１０３の中心軸１２１が初期状態と同じようにキーボード・プレート１０７に対してほぼ垂直を保って下側にスライド動作をするためすべての圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力はほぼ同等に低下する。

【0035】

図４は、圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄとＦＰＣ基板１０９が実装するロジック回路２５１で構成した入力システム２００の一例を説明するための機能ブロック図である。圧力計算部２０１は、圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄが出力するアナログの検出圧力からディジタルの圧力データを生成する。初期状態では圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄが初期圧力を出力する。圧力計算部２０１は、初期圧力を中心にして、図５（Ａ）に示す初期状態の圧力範囲（初期圧力範囲１３５）を設定する。

【0036】

操作判定部２０３は、４個の圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの圧力データから検出圧力の変動分が初期圧力範囲１３５を越えたときに圧力データを出力する。操作判定部２０３は、検出圧力の変動分の相互間での差が所定値よりも大きいときにユーザが移動操作をしていると判断して圧力データを移動信号生成部２０５に送る。操作判定部２０３は、検出圧力の変動分の相互間での差が所定値よりも小さいときにユーザが選択操作をしていると判断して圧力データを選択信号生成部２０７に送る。

【0037】

操作判定部３０３は、すべての圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力が初期圧力範囲１３５に入ると判断したときに、移動信号生成部２０５への圧力データの出力を停止し、必要に応じて選択信号生成部２０７に解除信号を送る。移動信号生成部２０５は、操作判定部２０３から受け取った圧力データからマウス・カーソル５１を移動させるための移動信号を生成してシステム２６０に出力する。

【0038】

選択信号生成部２０７は操作判定部２０３から受け取った圧力データから選択信号を生成してシステム２６０に出力する。選択信号生成部２０７は操作判定部２０３から受け取った解除信号で選択信号の出力を停止する。システム２６０は、ＣＰＵ、システム・メモリ、および周辺デバイスなどのハードウェア資源と、デバイス・ドライバ、オペレーティング・システム、およびアプリケーション・プログラムなどのノートＰＣのソフトウェア資源で構成する。

【0039】

図５、図６、図７は、移動操作が行われたときに移動信号生成部２０５がカーソルの移動信号を生成する様子を説明するための図である。操作判定部２０３および移動信号生成部２０５は、放射状に配置した圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの中心軸１２１を原点とする二次元のＸ−Ｙ座標を定義する。操作判定部２０３および移動信号生成部２０５は、圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力とその座標を、Ｐ１（１，０）、Ｐ２（−１，０）、Ｐ３（０，１）、Ｐ４（０，−１）として、初期圧力Ｐ１〜Ｐ４を原点に設定する。

【0040】

移動信号生成部２０５は、定期的にまたは入力システム２００がリセットされるたびに初期状態における圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力を原点に設定する。図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、検出圧力の初期圧力からの変動分をベクトルで示している。初期状態に対応する図５（Ａ）は、各圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力Ｐ１〜Ｐ４の変動分が初期圧力範囲１３５に入るため移動信号および選択信号を生成しないことを示している。図５（Ｂ）、図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、ユーザが矢印１３３の方向にマウス・カーソル５１を移動させる意図で押圧操作をしたときの検出圧力Ｐ１〜Ｐ４の初期圧力からの減量分ΔＰ１〜ΔＰ４を示している。

【0041】

減量分ΔＰ１〜ΔＰ４は、原点１２１から各圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄが配置されている方向を当該圧力センサーについてのプラス方向に設定している。先に説明したように、矢印１３３の方向を示す移動信号を生成するための押圧操作の作用点は操作面１０１ａの周辺部に近い位置１５１ａのときもあるし、中心軸１２１に近い位置１５１ｂのときもある。移動信号生成部２０５は、いずれの場合も矢印１３３の方向を示す移動信号を生成する必要がある。

【0042】

図５（Ｂ）には、圧力センサー１１１ｃの減量分ΔＰ３と、圧力センサー１１１ｂの減量分ΔＰ２だけをベクトルで示している。このときの圧力センサー１１１ａ、１１１ｄの検出圧力の変化分は、作用点によって初期圧力から低下したり増加したりする。図６（Ａ）には、圧力センサー１１１ａの検出圧力が、減量分＋ΔＰ１１と増量分−ΔＰ１２の間に存在し、圧力センサー１１１ｄの検出圧力が減量分＋ΔＰ４１と増量分−ΔＰ４２の間に存在することをベクトルで示している。

【0043】

４個の圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力のなかで、減量分が大きい方から２個の圧力センサー１１１ｂ、１１１ｃの減量分ΔＰ２、ΔＰ３は、ユーザの操作意図を反映している。しかし、それに対応する２個の圧力センサー１１１ｄ、１１１ａの減量分ΔＰ４、ΔＰ１は、図６（Ａ）を参照して説明したように、その大きさからはユーザが意図するマウス・カーソル５１の移動方向を判断することができない。そのため移動信号生成部２０５は、検出圧力の減量分が大きい方から２個の圧力センサーを抽出する。この例では、圧力センサー１１１ｂ、１１１ｃを選択する。

【0044】

図６（Ｂ）に示すように移動信号生成部２０５は、選択した２個の圧力センサー１１１ｃ、１１１ｂの減量分ΔＰ３、ΔＰ２について、Ｘ軸方向の力ＦｘをＦｘ＝ΔＰ３として設定し、Ｙ軸方向の力ＦｙをＦｙ＝ΔＰ２として設定する。移動信号生成部２０５は、Ｆｘ、Ｆｙをベクトル計算した合力Ｐｓの絶対値を移動速度として特定し、合力ＰｓとＦｘまたはＦｙから計算した角度θを移動方向として特定する。移動信号生成部２０５は、合力Ｐｓのベクトル方向に合力Ｐｓの大きさに応じた速度でマウス・カーソル５１が移動するような移動信号を生成する。

【0045】

ポインティング・デバイス１００は、マウス・カーソル５１の単位時間当たりの移動量Ｓと合力Ｐｓの絶対値をＳ＝Ｍ（Ｐｓ）の関数を使って操作感が良好になるように関連付けている。移動量Ｓをたとえば所定時間内のパルス数とすれば、システムは１パルスに一定の移動距離を対応させることで移動速度を反映させることができる。ポインティング・デバイス１００は、Ｘ軸方向の移動量Ｓｘ＝Ｓ×（Ｆｘ／Ｐｓ）とＹ軸方向の移動量Ｓｙ＝Ｓ×（Ｆｙ／Ｐｓ）をシステム２６０に送る。移動量Ｓｘ、Ｓｙを受け取ったシステム２６０はたとえばマウス・カーソル５１を現在の位置から角度θの方向に単位時間にＳ＝Ｍ（Ｐｓ）だけ移動させることができる。

【0046】

図７は、中心軸１２１を作用点１５３とする選択操作が行われたときの検出圧力Ｐ１〜Ｐ４の減量分ΔＰ１〜ΔＰ４を示している。選択操作に対しては、各圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄの検出圧力の減量分がほぼ等しくなっている。圧力センサー１１１ａ〜１１１ｄがＸ軸およびＹ軸上に存在しない場合、および圧力センサーの数が３個または５個のときは、３個の圧力センサーの検出圧力をＸ軸方向の成分とＹ軸方向の成分に分解および合成して同様に計算することができる。ポインティング・デバイス１００は、システム２６０に有線または無線で接続するキーボード・アセンブリに実装してもよいし、キーボード・アセンブリとともにノートＰＣに搭載してもよい。

【0047】

本発明にかかるポインティング・デバイスはさまざまな利点を備えているため、ノートＰＣやキーボード・アセンブリに限らず、ゲーム機や機械の操縦装置のようなさまざまな分野の電子機器に適用することができる。これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

【符号の説明】

【0048】

３０ キーボード・アセンブリ
５０ ディスプレイ
５１ マウス・カーソル
１００ ポインティング・デバイス
１０１ 操作キャップ
１０１ａ 操作面
１０３ スタッド
１０５ 防水材
１０７ キーボード・プレート
１０９ ＦＰＣ基板
１１１ａ〜１１１ｄ 圧力センサー
１１３ コンタクト・プレート
１１５ 緩衝材
１１７ センサー・プレート
１１９ ネジ
１２１ 中心軸
１３５ 初期圧力範囲
１４１ａ、１４１ｂ、１５１ａ、１５１ｂ、１５３ 押圧操作の作用点
２００ 入力システム
ΔＰ１〜ΔＰ４ 検出圧力の減量分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】