(57)【要約】概ね球体の方位または回転運動をモニタリングする装置について説明する。装置は、そこへ固定された少なくとも１つの共振回路を伴う概ね球体を備える。送信アンテナは、前記または各共振回路において電気信号を生じさせる球体を含む空間の範囲に交流磁場を生成する。および受信アンテナは、前記または各共振回路において前記の生じた電気信号に応答して生成され生じた検知信号を受信する。受信アンテナにおいて生じた検知信号が球体の方位に従って変化することができるように、前記または各共振回路を介した送信アンテナと受信アンテナとの間の電磁結合は、球体の方位に従って変化する。
2005517230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概ね球体の方位および回転運動の少なくとも１つをモニタリングするための装置であって、
概ね球体と、
前記球体に関連して固定された少なくとも１つの共振回路と、
空間の領域に前記球体を配置する手段と、
前記球体を含む空間の前記領域に交流磁場を生成し、前記または各共振回路において電気信号を生じさせる送信アンテナと、
前記または各共振回路において前記生じた電気信号に応答して生成され生じた検知信号を受信する受信アンテナとを備え、
ｉ）前記送信アンテナと前記または各共振回路との間の、およびｉｉ）前記および各共振回路と前記受信アンテナとの間の前記電磁結合は、前記球体の方位に従って変化し、前記受信アンテナにおいて前記生じた検知信号が、前記球体の方位に従って変化することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記球体は、複数の共振回路を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の共振回路各々は、それぞれ異なった共振周波数を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記または各共振回路は、前記球体に取り付けられることを特徴とする前記いずれかの請求項に記載の装置。
【請求項５】
前記または各共振回路は、前記球体の外側に取り付けられることを特徴とする請求項１、２または３に記載の装置。
【請求項６】
前記または各共振回路は、平面基板上に形成された導電トラックを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記平面基板は、プリント基板であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記または各共振回路は、平面コイルを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記または各平面コイルは、前記球体の中心に中心があることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
互いに直交する平面をそれぞれ有する複数の平面コイルを備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記または各共振回路は、受動的な共振回路であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記配置の手段は、前記球体の回転運動を可能にする物理的な取り付け手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記取り付け手段は、前記球体を取外し可能に取り付けるように操作可能であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記送信アンテナは、平面基板上の１つまたは複数の励磁配線により形成されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記受信アンテナは、平面基板上の１つまたは複数のセンサ配線によって形成されることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記平面基板は、プリント基板であることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
励磁信号を生成するための、および前記センサ配線において電気信号を生成するために、前記少なくとも１つの励磁配線に前記生成された励磁信号を適合するように配置された信号生成装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記球体の方位の代表値を判定するためのセンサ配線において生じる前記信号を処理するための操作可能な信号処理装置をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記球体から前記送信アンテナおよび前記受信アンテナを分離する膜をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記膜は、不浸透性であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記いずれかの請求項に記載の装置を備えたことを特徴とするマン‐マシンインタフェース装置。
【請求項２２】
ユーザが操作可能な切り替え手段をさらに備えたこと特徴とする請求項２１に記載のマン‐マシンインタフェース装置。
【請求項２３】
前記切り替え手段は、前記球体内または球体上に取り付けられた共振回路の前記共振特性を変化させるよう操作可能であることを特徴とする請求項２２に記載のマン‐マシンインタフェース装置。
【請求項２４】
請求項１から２０のいずれかの請求項に記載の装置を備えたことを特徴とするトラックボール装置。
【請求項２５】
請求項１から２０のいずれかの請求項に記載の装置を備えたことを特徴とするコンピュータマウス。
【請求項２６】
請求項１から２０のいずれかの請求項に記載の装置を備えたことを特徴とするジョイスティック。
【請求項２７】
概ね球体であって、請求項１から２０のいずれかの請求項に記載の装置において用いる、それに関連して固定された少なくとも１つの共振回路を有することを特徴とする概ね球体。
【請求項２８】
概ね球体の方位および回転運動の少なくとも１つをモニタリングするための装置であって、
概ね球体と、
前記球体に関連して固定された少なくとも１つの共振回路と、
前記球体を含む空間の前記領域に交流磁場を生成し、前記または各共振回路において電気信号を生じさせる送信アンテナと、
前記または各共振回路において前記生じた電気信号に応答して生成され生じた検知信号を受信する受信アンテナとを備え、
前記または各共振回路を介した前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の前記電磁結合は、前記球体の方位に従って変化し、前記受信アンテナに生じた検知信号が前記球体の方位に従って変化することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね球体の回転運動および方位の少なくとも１つをモニタリングする装置に関する。本発明は、具体的には、限定ではないが、概ね球体の方位を変化させることによりユーザがマシンへ情報を入力するマン−マシンインタフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなマン−マシンインタフェースの一例は、ユーザがボールを直接動かし、ならびにボールの回転の方向および速度の一方または両方が関連するマシンへ情報を伝達するボールトラッキング装置である。そのようなマン−マシンインタフェースの別の例は、ボールが筐体からボールの突き出た部分を有して筐体に取り付けられ、コンピュータマウスの置かれている面に接するコンピュータマウスである。ユーザは、筺体を握り、およびボールに回転をもたらす面を横切ってマウスをドラッグし、ボールの回転の方向および速度の一方または両方が関連するマシンへ情報を伝達する。そのようなマン‐マシンインタフェースのさらなる例は、ボールソケットジョイントが（ball−and-socket joint）レバーの一端を成すジョイスティックであり、ボールの回転の方向および速度の一方または両方が関連するマシンへ情報を伝達する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
球体の方位をモニタリングするための一般的な機構は、球体が回転する際に軸が回転するように、球体に接する直角に配置された軸のペアを利用する。各軸の回転は、軸の各々に付けられたパドルにより遮断されるそのビームの間に個別の光センサを用いて測定される。得られた光パルスは、電子的に登録され、および処理され、ホストマシンへ方位情報を提供する。しかし、ごみのような異物の進入は、球体と回転軸との間の摩擦特性に干渉する可能性があり、および光センサとして用いるライトビームを遮る可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、電磁誘導検知機構（inductive sensing arrangement）が球体内にまたは球体上に取り付けられた、１つまたは複数の共振回路の方位または回転運動をモニタリングするのに用いられるセンサを提供する。そのような機構を用いることにより、動く部品の数は減り、よれによって信頼性が向上する。好ましい一実施形態として、電磁誘導センサは、マン−マシンインタフェースに関連した電子機器の空洞筺体への異物の進入を防ぐ不浸透性の膜により外部環境から絶縁された送信アンテナおよび受信アンテナを備える。
【０００５】
本発明の例示的な実施形態を、付け添えた図を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
(第１の実施形態)
本発明の第１の実施形態を形成するボールトラッキング装置を、図１から５を参照して説明する。
【０００７】
図１に示すように、ボールトラッキング装置は、平面的な不浸透性の膜５から突き出た３つの点支持３ａ、３ｂ、３ｃの上に置かれたボール１を含む。この実施形態において、平面的な膜５は、ｘ−ｙ平面内に配置される。点支持３は、膜５に関連したボール１の側面への動きを防ぐが、ユーザの影響下においてボール１が全方向に回転することを可能にする。
【０００８】
ボール１は、ボール１の中心１１において交差する相互に直交した面に一般に配置される、３つの共振回路９ａ、９ｂ、および９ｃを含む。膜５は、ボール１を送信アンテナおよび受信アンテナ(図１には図示せず)が形成されるプリント基板（ＰＣＢ）７から分離する。点支持３は、ＰＣＢ７上に固定された点１３上のボール１の中心１１を支える。
【０００９】
電気信号を送信アンテナに供給し、磁場を生成する励磁信号生成装置（図１には図示せず）に送信アンテナを接続する。送信アンテナに適用される電気信号に応答して、生成された磁場は、ボール１の方位によって変化する１つまたは複数の共振回路９において共振信号を生じさせ、およびそれらの共振信号は、ＰＣＢ７上の受信アンテナにおいて検知信号を次々に生じさせる。受信アンテナからの検知信号を処理し、ボール１の方位を判定する信号処理装置(図１には図示せず)に受信アンテナを接続する。
【００１０】
不浸透膜５が、送信アンテナと受信アンテナと共振回路９との間の電磁結合に干渉せずに、ＰＣＢ７、励磁信号生成装置および信号処理装置の空洞筺体の中への異物の進入を防ぐことは理解されたい。
【００１１】
図２は、共振回路９の１つの回路図を示す。図のように、各共振回路９は、終端がキャパシタ２３を介して接続されているコイル２１を含む。コイル２１が関連したインダクタンスを有するように、共振回路９は、関連する共振周波数を有する。この実施形態において、共振回路９の各々は、１ＭＨｚから３ＭＨｚの間のそれぞれ異なる共振周波数を有する。
【００１２】
図３に示すように、ボール１は、３つの直交した円周の溝３３ａ、３３ｂ、および３３ｃが形成されたプラスチックの球体３１により形成される。共振回路９の各々は、キャパシタのそれぞれの端子にハンダ付けされた絶縁銅線の終端を含む、それぞれの円周の溝における１０回巻きの絶縁銅線３５ａ、３５ｂおよび３５ｃにより形成される。次に、巻線の集合は、ポリマーエポキシで形成された保護膜３７により簡単に、および密封される。
【００１３】
図４Ａから４Ｅに示すように、ＰＣＢ７は、ボール１の中心１１が点支持３によって位置付けられ概ねＰＣＢ７の中心に配置される、固定点１３を含んだ一般に四角い形状である。この実施形態において、５つの巻線は、ＰＣＢ７上に送信アンテナを形成する４つの巻線、および受信アンテナを形成する残りの１つの巻線として形成される。これら５つの巻線を、図４Ａから４Ｅのそれぞれに示す。
【００１４】
送信アンテナは、励磁巻線の２つの組により形成される。図４Ａおよび４Ｂは、励磁巻線の第１の組を示し、以後Ｘ＿ｓｉｎｅコイル４１およびＸ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３と呼び、ならびに図４Ｃおよび４Ｄは、励磁巻線の第２の組を示し、以後Ｙ＿ｓｉｎｅコイル５１およびＹ＿ｃｏｓｉｎｅコイル５３と呼ぶ。
【００１５】
図４Ａに示すように、Ｘ＿ｓｉｎｅコイル４１は、Ｘ方向におけるＰＣＢ７に属する中間の交差点は別として、一般にＰＣＢ７の外周を囲むように広がる導電トラックにより形成される。ＰＣＢ７の各辺における導電トラックは、ＰＣＢ７の対応する反対側の辺に渡る。この回路は、効率的に第１のカレントループ４５ａおよび第２のカレントループ４５ｂを形成する。信号がＸ＿ｓｉｎｅコイル４１に適合されるとき、電流は、反対方向に第１のカレントループ４５ａおよび第２のカレントループ４５ｂを囲むように流れ、および一般に垂直な点１３を含むＹ−Ｚ平面を通り伝搬する磁場が生成される。
【００１６】
図４Ｂに示すように、Ｘ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３は、Ｘ方向におけるＰＣＢ７に属する回路の４分の１および４分の３の位置それぞれに配置される２つの交差点は別として、ＰＣＢ７の外周を囲むように広がる導電トラックにより形成される。このように、３つのループ４７ａ、４７ｂおよび４７ｃは、外側のループ４７ａおよび４７ｃが内側のループ４７ｂのサイズの約半分の形状を成す。信号がＸ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３に適合されるとき、電流は、外側のループ４７ａおよび４７ｃの周りを一方向に、ならびに内側のループ４７ｂの周りを逆方向に流れる。このように、内側のループ４７ｂを流れる電流により生成された磁場は、外側のループ４７ａおよび４７ｃの周りを流れる電流により生成された磁場に対して反対の極性を有し、一般に垂直な点１３を含むＸ−Ｙ平面を通って伝搬する磁場を生成する。
【００１７】
θｘが共振回路９の平面とＸ方向との間に対応する角度である場合、Ｘ＿ｓｉｎｅコイル４１と共振回路との間の電磁結合は、ｓｉｎθｘに比例し、およびＸ＿ｃｏｓｉｎｅコイルと共振回路との間の電磁結合は、ｃｏｓθｘに比例する。
【００１８】
図４Ｃおよび４Ｄに示すように、Ｙ＿ｓｉｎｅコイル５１およびＹ＿ｃｏｓｉｎｅコイル５３は、９０度回転されたＸ＿ｓｉｎｅコイル４１およびＸ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３にそれぞれ対応する。このように、θｙが共振回路９とＹ方向との間に対応する角度である場合、Ｙ＿ｓｉｎｅコイル５１と共振回路との間の電磁結合は、ｓｉｎθｙに比例し、およびＹ＿ｃｏｓｉｎｅコイル５３と共振回路との間の電磁結合は、ｃｏｓθｙに比例する。
【００１９】
図４Ｅに示すように、受信アンテナは、ＰＣＢ７の外周を囲むように広がるセンサ巻線６１により形成される。送信アンテナおよび受信アンテナのレイアウトは、各励磁巻線が送信アンテナと受信アンテナとの間の直接的な電磁結合によって生成される、概ね感知できない電流を相殺するセンサ巻線６１において、複数の電流成分を生じさせる。そのような均衡を保つ励磁巻線の使用は、励磁巻線からの放射が単一平面巻線に対し、より速い速度で距離とともに減少する利点をさらに有する。これは、より大きな駆動信号を可能にし、電磁放射に対する十分な規制基準まで使われる。
【００２０】
この実施形態において、応答を得る共振回路において共振信号が生じるが、他の回路においては生じないように応答を得る共振回路の共振周波数に適合する励磁信号により、共振回路９各々の方位を連続的に得る。さらに、共振回路の応答中、角度θｘおよびθｙは、励磁巻線の連続的にアドレッシングした第１および第２の組により連続的に減少される。それらの測定から、Ｘ軸およびＹ軸周りのボール１の回転運動は、モニタリングされることが可能である。
【００２１】
角度θｘの測定の概要は、これから図５を参照して示す。励磁信号生成装置７１は、異なる出力それぞれにおける１つの同相信号Ｉ（ｔ）および直角位相信号Ｑ（ｔ）を生成する。同相信号Ｉ（ｔ）は、搬送周波数ｆ０を有する振動搬送信号（oscillating carrier signal）を振幅変調することにより生成される。搬送周波数ｆ０は、この実施形態においては３．９ｋＨｚである変調周波数ｆ１において振動する第１の変調信号を使用する、応答を得る共振回路９の共振周波数に概ね一致する。そのため同相信号Ｉ（ｔ）は、
【００２２】
【数１】
2005517230.tif 000003
【００２３】
となる。同様に、直角位相信号Ｑ（ｔ）は、変調周波数ｆ１において振動する第２の変調信号を使用した搬送周波数ｆ０を有する振動搬送信号を振幅変調することにより生成される。第２の変調信号は、第１の変調信号とπ／２ラジアン(９０度)ずれている。そのため直角位相信号Ｑ（ｔ）は、
【００２４】
【数２】
2005517230.tif 000004
【００２５】
となる。同相信号Ｉ（ｔ）は、Ｘ＿ｓｉｎｅコイル４１に適合し、および直角位相信号Ｑ（ｔ）は、Ｘ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３に適合する。
【００２６】
生成された全磁場は、Ｘ＿ｓｉｎｅコイル４１およびＸ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３に対応する成分を有する。Ｘ＿ｓｉｎｅコイル４１に対応する全磁場の成分と応答を得る共振回路９との間の電磁結合Ｃ１は、次の関数に従って角度をθｘとする正弦関数として変化する。
【００２７】
【数３】
2005517230.tif 000005
【００２８】
同様に、Ｘ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３に対応する全磁場の成分と応答を得る共振回路９との間の電磁結合Ｃ２も、角度をθｘとする正弦関数として変化するが、電磁結合Ｃ１からπ／２ラジアン(９０度)の位相差を伴い、
【００２９】
【数４】
2005517230.tif 000006
【００３０】
を得る。このように、応答を得る共振回路における共振電流Ｉresは、その大きさが角度θxによって変化する、Ｘ＿ｓｉｎｅコイル４１からの第１の成分およびＸ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３からの第２の成分により形成される。特に、誘導共振電流Iresは、
【００３１】
【数５】
2005517230.tif 000007
【００３２】
となる。ここでθｃは、固定された位相シフトである。実際には、誘電共振電流Iresの振幅エンベロープ関数の位相は、角度θｘとともに回転する。
【００３３】
但し、応答を得る共振回路９の平面がPCB７の平面に直交しないならば、誘電共振電流Iresは、信号処理装置へ入力される検知コイル６１に比例する検知電流を生じさせる。この実施形態において、信号処理装置は、復調器７３、位相検出器７５および角度計算機７７より形成される。復調器７３は、周波数ｆ０における検知電流の成分を除去し、周波数ｆ１における復調された信号を残す。復調された信号は、位相検出器７５に入力される。位相検出器７５は、参照する位相に関連する復調された信号の位相を測定し、および角度θｘを判定する角度計算機７７に測定された位相を出力する。
【００３４】
この実施形態において使用される励磁信号生成装置および信号処理装置は、英国特許出願GB 2374424Aにおいてより詳細に説明され、その内容が参照のためこの中に組み込まれる。
【００３５】
角度θｘが応答を得た回路９に対して測定されていると、角度θｙは、Ｘ＿ｓｉｎｅコイル４１およびＸ＿ｃｏｓｉｎｅコイル４３からＹ＿ｓｉｎｅコイル５１およびＹ＿ｃｏｓｉｎｅコイル５３に励磁信号生成装置７１の出力I(t)およびQ(t)をそれぞれ切り替えることにより、測定される。角度θｘおよびθｙの両方が共振回路９に対して測定された後、応答を得た共振回路は、周波数ｆ０を切り替え、他の共振回路の１つの共振周波数に一致することにより変えられる。
【００３６】
(第２の実施形態)
第１の実施形態において、ボールトラッキング装置を、ユーザによるボールの回転運動がマシンによってモニタリングされると説明した。このようなボールトラッキング装置は、一般にディスプレイと連動して用られ、ディスプレイ上のカーソルの動きを制御する。このようなシステムにおいて、カーソルがディスプレイ面の所望の部分（例えば、コンピュータプログラムと関連付けられたアイコンの上）の上に配置されていると、一般にユーザは、スイッチを作動させ、選択を表示する。
【００３７】
第２の実施形態を、スイッチング装置がボールトラッキング装置の中に組み込まれる図６を参照して説明する。図６において、第１の実施形態の対応する構成要素と全く一致している構成要素を、同じ番号で参照し、再び詳細に説明しない。
【００３８】
図６に示すように、スイッチ８１は、PCB７上に取り付けられ、および点支持３の１つから突き出る。この実施形態において、スイッチ８１は、通常は開いているバネ仕掛けのスイッチである。点支持３ｃは、弾力性のある素材でできており、ユーザが強く押し下げるとき（すなわち、より顕著にボール１の方位が変化するとき）、スイッチ８１の接点を閉じ、ユーザ選択を表示できるように変形する。
【００３９】
(第３の実施形態)
第１および第２の実施形態においては、ユーザが直接ボール１を操作するボールトラッキング装置を説明した。
【００４０】
本発明の第３の実施形態を、ボールトラッキング装置がコンピュータマウスに組み込まれる図７を参照してこれから説明する。図７において、第１の実施形態の対応する構成要素と全く一致している構成要素を、同じ番号で参照し、再び詳細に説明しない。
【００４１】
図７に示すように、ボール１は、PCB７と共に筺体９１に取り付けられる。ボール１の一部は、筺体９１から突き出ている。一般的な用法では、ボール１の突き出た部分は、筺体９１を握ったユーザが面９３上でコンピュータマウスをドラッグするとき、ボール１が回転することができるように面９３上に置く。ボール１の回転運動は、第１の実施形態と同様にPCB７上の送信アンテナおよび受信アンテナを用いて感知される。
【００４２】
図１には示さなかったが、PCB７は、不浸透膜によってボール１から、そのため筺体９１の概観から分離される。この実施形態において、励磁生成装置および信号処理装置は、ケーブルによってコンピュータマウスに接続されるホスト装置（図７に図示せず）に配置される。
【００４３】
(第４の実施形態)
図８に示すように、本発明のボールトラッキング装置は、ジョイスティックに組み込むことも可能である。図８における第１の実施形態の対応する構成要素と全く一致している構成要素を、同じ番号で参照し、再び詳細に説明しない。
【００４４】
この実施形態において、ボール１は、ユーザによって操作されるレバー１０１（例えば、ジョイスティック）に物理的に接続される。ボール１は、ボール・ソケット接合部を成す筺体に回転可能なように取り付けられる。PCB７は、関連する筺体１０３に固定される。このようにユーザがジョイスティックを動かす際、ボール１の方位は変化し、この方位の変化は、第１の実施形態と同様にPCB７上に形成された送信アンテナおよび受信アンテナを用いて検出される。
【００４５】
（第５の実施形態）
ボールトラッキング装置がジョイスティック機構に組み込まれる、第４の実施形態において、ボール１は、レバー１０１が制限された立体角内だけで動くため、完全な回転の自由を有する必要がない。これは、この共振回路の方位がPCB７の平面に対して直行しないので、単一の共振回路９を用いることを可能にする。
【００４６】
本発明の第５の実施形態は、単一の共振回路がボール１と共に動くプリント基板の一部に形成される図９を参照してこれから説明する。図９において、第４の実施形態の対応する構成要素と全く一致している構成要素を、同じ番号で参照し、再び詳細に説明しない。
【００４７】
図９に示すように、この実施形態において、レバー１１１は、筺体１０３に回転可能なように取り付けられたボール１１３の中心を貫く。レバーの一終端１１５ａは、ユーザがレバー１１１を操作することができるように筺体１０３の外側に突き出る。レバー１１１のもう一方の終端１１５ｂは、ボール１１３の外側に短く突き出し、およびプリント基板（ＰＣＢ）１１７は、レバー１１１が概ねＰＣＢ７の平面に対して垂直であるとき、ＰＣＢ１１７の平面がＰＣＢ７の平面とほぼ平行な状態でこの終端１１５ｂに固定される。単一の共振回路（図９に図示せず）は、ＰＣＢ１１７上に形成される。ボール１１３が回転する際、ＰＣＢ７に形成された送信アンテナおよび受信アンテナ上方のＰＣＢ１１７上の共振回路の位置が変化し、および前の実施形態において用いられた処理方法と同様の処理方法を用いてこの位置が測定されることは理解されたい。
【００４８】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態を、１つのスイッチが第５の実施形態のジョイスティック機構に加えられた図１０を参照してこれから説明する。第５の実施形態の対応する構成要素と全く一致している第６の実施形態の構成要素を、同じ番号で参照し、再び詳細に説明しない。
【００４９】
この実施形態において、通常は開いているバネ仕掛けのスイッチ１２１は、筺体１０３の外側に突き出たレバー１１１の終端１１５ａに取り付けられる。スイッチ１２１は、プリント基板にレバー１１１内を通る配線１２３によって接続される。この実施形態において、２つの共振回路はＰＣＢ１１７上に形成される。２つの共振回路の第１の共振回路は、第５の実施形態のものと全く一致し、ボール１１３の方位を判定するのに用いられる。第２の共振回路は、通常第２の共振回路が開かれ、および共振できないようにするスイッチ１２１を含む。しかし、ユーザがスイッチ１２１を押すとき、この第２の共振回路は閉じられ、ＰＣＢ７上の送信アンテナに適合されるその共振周波数における電気信号に応答して共振する。このように、第２の共振回路の共振周波数における電気信号に定期的に適合することにより、スイッチ１２１が押し下げられているか否かを、連続的にモニタリングすることが可能である。
【００５０】
（改善および更なる実施形態）
第４から第６の実施形態のジョイスティックは、レバー１１１をレバー１１１がＰＣＢ７に対して垂直である中心位置に寄らせるための付勢手段を組み込むことも可能である。例えば、磁石は、これらジョイスティック機構の磁気的センタリングを提供するのに用いられることが可能である。
【００５１】
第５および第６の実施形態において、ジョイスティック内のボールの方位は、ボールの外側に取り付けられたプリント基板上に取り付けられた共振回路を用いて判定される。共振回路が別の種類の平面基板上に被着した導電トラックにより形成されることが可能なことは理解されたい。さらに、共振回路は、各終端をキャパシタの端子に接続され、球体の表面上に直接被着したコイルを作ることにより形成される。
【００５２】
代替の実施形態において、（例えば、球体の半径よりも大幅に小さい半径を有している）小さな平面コイルが組み込まれた共振回路は、球体の表面領域の周囲に等間隔に置かれる。送信アンテナおよび受信アンテナに対してこれらの共振回路の個別の位置をモニタリングすることにより、球体の方位を判定することが可能である。あるいはまた、これらの共振回路は、球体の表面の下に埋め込まれることが可能である。
【００５３】
示された実施形態において、球体内または球体上に取り付けられた共振回路は、受動的な共振回路である。あるいはまた、共振信号を増幅するための増幅器が組み込まれた、能動的な共振回路を用いることが可能である。しかし、このような能動的な共振回路は、電源を有する球体を必要とする。
【００５４】
第２および第６の実施形態において、ユーザは、選択を行うためにスイッチを押し下げる。あるいはまた、第１の実施形態にあるような球体の取り付けに対する弾性の測定がある場合、ユーザは、球体を押して送信および受信アンテナを近づけ、受信アンテナにおいてより大きな信号が生じることにより選択を行うことができる。
【００５５】
第６の実施形態において、スイッチは、ボールの方位を判定するために用いられる共振回路から分離された共振回路を開閉する。あるいはまた、単一の共振回路は、コイルの終端が第１のキャパシタの端子それぞれに接続され、ならびにスイッチと第２のキャパシタとの連続的な組み合わせが第１のキャパシタと平行に接続されて用いられる。このように、スイッチが開いているとき、共振回路は、第１の共振周波数を有するのに対し、スイッチが閉じているとき、共振回路は、第１の共振周波数と異なる第２の共振周波数を有する。そのため、送信アンテナに第１および第２の共振周波数における電気信号が概ね適合することにより、ボールの方位はモニタリングされることが可能であり、およびスイッチが開いているか閉じているかを判定することが可能である。
【００５６】
別の実施形態において、スイッチを、共振回路を形成する配線の少なくとも一部に近接して設置された透磁性材料(例えば、フェライト)の動く断片に置き換えることができる。ユーザよる透磁性材料の動きは、例えば測定されることが可能な共振周波数または品質要素などの共振特性における変化を引き起こす。そのため、ユーザは、透磁性材料を動かすことにより選択を行うことができる。
【００５７】
説明された実施形態において、球体の側面への動きは、物理的な取り付け方法によって防がれる。しかし、いくつかの実施形態において、これは必要ない。例えば、球体は、空気のジェットにより支えられることができる。第１の実施形態において、点支持は、ボールを支えるために用いられる。他の種類の取り付け方法が可能であることは理解されたい。例えば、ローラーベアリングを、ボールを支えるために用いることができる。
【００５８】
説明された実施形態において、４つの励磁配線および１つのセンサ配線は、一度に一組に対応される励磁配線を伴って用いられる。当業者には、逆の配置が、励磁信号が単一の励磁配線に適合され、およびモニタリングされ、ボールの方位を判定する平面センサ配線における信号を生じさせることも可能であることは理解されたい。一般に、多数の共振回路において多くの変形物である励磁配線およびセンサ配線は可能である。
【００５９】
好ましい実施形態において、ボールは、アクセス制御システムの一環としてユーザにより用いられることができるために、除去可能なように取り付けられる。具体的には、ボール内の共振回路のそれぞれの共振周波数は、ユーザが固有の共振特性を伴うボールを有することができるように、ボールによって異なる。マン‐マシンインタフェース装置は、全ての可能な共振周波数における励磁信号が送信アンテナに適合される初期設定ルーチンを実行し、受信アンテナにより受信された信号から現在使用されているボールの共振周波数は判定される。このように、マン‐マシンインタフェース装置は、ユーザを識別することが可能である。
【００６０】
説明された実施形態において、球体は、ユーザが球体の方位を変え、マシンに情報を入力するマン‐マシンインタフェースの一部を成す。しかし、本発明は、一般に球体の方位および／または運動が情報を伝達する任意の装置に応用できる。例えば、航空機における姿勢制御は、よくボールを用いる。そのボールは、一極に錘が付けられ、航空機の姿勢が変化した際、ボールが地面に対して固定された位置に留まることができるように流体によって支えられる。そのため、それらが航空機と共に動くことができるように、送信アンテナおよび受信アンテナを取り付けることにより、航空機の姿勢を、ボールと送信アンテナおよび受信アンテナとの間の相対的な方位を測定することにより検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】ボールトラッキング装置の側面を図式的に示す図である。
【図２】図１に示されるボールトラッキング装置の一部を成す共振回路の回路図である。
【図３】図１に示されるボールトラッキング装置の一部を成すボールの中心を通る断面図である。
【図４Ａ】図１に示されるボールトラッキング装置の一部を成すプリント基板上に被着した配線の図式的な平面図である。
【図４Ｂ】図１に示されるボールトラッキング装置の一部を成すプリント基板上に被着した配線の図式的な平面図である。
【図４Ｃ】図１に示されるボールトラッキング装置の一部を成すプリント基板上に被着した配線の図式的な平面図である。
【図４Ｄ】図１に示されるボールトラッキング装置の一部を成すプリント基板上に被着した配線の図式的な平面図である。
【図４Ｅ】図１に示されるボールトラッキング装置の一部を成すプリント基板上に被着した配線の図式的な平面図である。
【図５】図１に示されるボールトラッキング装置に関連する電子回路を図式的に示す図である。
【図６】図１に示されるボールトラッキング装置に対する代替のボールトラッキング装置の側面図を図式的に示す図である。
【図７】コンピュータマウスの側面を図式的に示す図である。
【図８】ジョイスティックの側面を図式的に示す図である。
【図９】図８に示されるジョイスティックに対する代替のジョイスティックの側面を図式的に示す図である。
【図１０】図８に示されるジョイスティックに対する第２の代替のジョイスティックの側面を図式的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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