(57)【要約】表面上の可動域内で移動するように閉じ込められたパック(95)を有し、それらを除いて従来のマウスに類似したポインティングとクリックの機能を提供するポインティングデバイス(80,200)が開示される。パック(95)は、部材間に力が印加されていない場合に、弾性のスペーサ(71)により互いから間隔をおかれている第１と第２の部材(191,192)を有する。パック(95)は、第１と第２の部材(191,192)との間に印加される力に応答して、第１と第２の部材が互いに対して傾斜した形態をとることを可能にする傾斜機構(84,192,284)を含む。位置検出器(59,393)が、パック可動域内のパック(95)の位置、及び第２の部材(192)に対する第１の部材(191)の傾斜位置を求める。求められた傾斜位置を用いて、傾斜位置を変えることにより付勢される２つ以上のスイッチをエミュレートする。
2008525888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポインティングデバイス（80、200）であって、
画定されたパック可動域を有する第１の表面（94）と、
前記第１の表面上で移動するように閉じ込められた可動パック（95）とを含み、
前記可動パック（95）が第１の部材（191）及び第２の部材（192）からなり、前記第１と第２の部材は、前記第１と第２の部材との間に力が印加されていない場合に、弾性のスペーサ（71）により互いから間隔をおかれており、前記パック（95）が、
前記第１と第２の部材との間に印加された力に応答して、前記第１と第２の部材が互いに対して傾斜した形態をとることを可能にする傾斜機構（84、192、284）であって、前記傾斜した形態が前記力の位置、方向、及び大きさに応答する、傾斜機構（84、192、284）と、
前記第２の部材に対する前記第１の部材（191）の傾斜位置を検出する傾斜位置センサ（393）とを含む、ポインティングデバイス（80、200）。
【請求項２】
前記パック可動域における前記パック（95）の位置を求めるパック位置検出器（59、393）を含む、請求項１に記載のポインティングデバイス（80、200）。
【請求項３】
前記第１の部材（191）が第１の電極（93）を含み、前記第２の部材（192）が第２の電極（86）及び第３の電極（87）を含み、前記位置検出器（59、393）が、前記第１の電極（93）及び第２の電極（86）と前記第２の電極（86）及び前記第３の電極（87）との間の静電容量を測定するための回路を含む、請求項１に記載のポインティングデバイス（80、200）。
【請求項４】
前記第１と第２の部材（191、192）がプレートからなる、請求項１に記載のポインティングデバイス（80、200）。
【請求項５】
前記傾斜機構（84、192、284）が、前記部材の一方の上にある突出部を含む、請求項１に記載のポインティングデバイス（80、200）。
【請求項６】
複数のクリッカ（82、83）を更に含み、各クリッカが、それに印加されている力に応答して変化する寸法を有する機械的デバイスからなり、寸法の変化が印加された力の非線形関数であり、前記寸法の変化は、ユーザが前記第１の部材（191）に力を加える際に前記ユーザにより感知可能である、請求項１に記載のポインティングデバイス（80、200）。
【請求項７】
前記位置検出器（59、393）は、所定の構成において前記第１の部材（191）が前記第２の部材（192）に対して傾いた際に開閉される第１及び第２のスイッチをエミュレートする、請求項１に記載のポインティングデバイス（80、200）。
【請求項８】
複数のボタンを有するポインティングデバイス（80、200）をエミュレートする方法であって、
可動域内で移動する可動パック（95）を準備し、前記パック（95）が互いに対して動くことができる第１と第２の部材（192）からなり、
ユーザが前記第１と第２の部材（191、192）との間に力を加える際に、前記第１と第２の部材（191、192）との間の相対的な傾きを検出し、
前記検出された傾きが第１の値を有する場合に付勢される第１のボタンをエミュレートすることを含む、複数のボタンを有するポインティングデバイス（80、200）をエミュレートする方法。
【請求項９】
前記検出された傾きが第２の値を有する場合に付勢される第２のボタンをエミュレートすることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記傾きが前記第１の値を有するように前記ユーザが力を印加する際に、前記ユーザに触感を与えることを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記相対的な傾きが、前記第１及び第２の電極（93、86）と第２及び第３の電極（86、87）との間の静電容量を測定することにより検出され、前記第１の電極（93）が前記第１の部材（191）の一部からなり、前記第２及び第３の電極（86、87）が前記第２の部材（192）の一部からなる、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の背景
最新のコンピュータオペレーティングシステム及び画像プログラムは、コンピュータディスプレイ上のカーソルの位置を制御するためのポインティングデバイスを必要とする。同様に、ピム（ＰＩＭ：personal information managers）及び携帯電話のような携帯端末も、係るポインティングデバイスを備えることにより恩恵を受ける。デスクトップ型パソコンの場合、最も成功しているポインティングデバイスは、「マウス」である。マウスは、コンピュータディスプレイ上のカーソルの動きを制御するために、キーボードの近くの平面上で移動する手持ち式の物体である。マウスが移動する方向と距離は、カーソルがディスプレイ上で移動する方向と距離を決定する。従来のマウスは、ユーザが非常に正確に移動させることができる剛性物体を提供する。デスクトップ型コンピュータの場合、マウスは、位置決めの問題に対する満足な解決策を提供する。マウスが移動して画面上での所望のカーソルの移動に適応できる経路を提供するほど十分に作業空間が広くない場合、ユーザは単純にマウスを持ち上げて、マウスを作業空間の中心に再度置く。
【０００２】
上述したポインティング機能を提供することに加えて、マウスは、ユーザにマウスを放してキーボード上のキーを押すことを要求せずに活性化され得る他の入力形態をコンピュータに提供するために使用される追加のボタン及びホイールを含むように発展した。例えば、現在、ほとんどのマウスの設計は、ユーザが他の機能を選択できるメニューを表示することのようなアプリケーションの特定動作（単数又は複数）をシグナリングするための追加のボタン（単数又は複数）を有する。更に、スクロールホイールが多くの設計において設けられている。スクロールホイールを用いて、画面上のテキストをスクロールする、又は特定のアプリケーションにおいて他の多価関数を制御する。例えば、多くの画像プログラムにおけるズームレベルは、スクロールホイールを回転させることにより、増減され得る。
【０００３】
マウスはデスクトップ型パソコンの市場においてポインティングデバイスの問題に対する満足な解決策を提供してきたが、ポータブルコンピュータ及びハンドヘルドコンピュータに対して、同様の成功したデバイスは利用できない。これらのコンピュータは、キーボードの近くに、マウスが移動できるほど十分に広い平面が無い環境で使用されることが多い。更に、別個のポインティングデバイスを携帯する必要性により、マウスがこれらの用途に対して決して理想的でない状態にする。従って、これらのコンピュータを係る環境で使用する際に、何らかの他の形態のポインティングデバイスが必要とされている。
【０００４】
これらの環境で使用するためのポインティングデバイスは、カーソルを迅速に正確に移動させる問題を解決しなければならない。更に、デバイスは、初心者のユーザが詳しく教わらずに理解できる分かりやすい態様で動作しなければならない。更に、ポインティングデバイスは、限定された作業空間で動作し、コンピュータ又は携帯端末のフォームファクタに適合する必要がある。最後に、低コスト、低電力消費、及び高い信頼性の通常の制約も満たす必要がある。
【０００５】
現在、ラップトップ型コンピュータの市場においてポインティングデバイスの問題に対する２つの主要な解決策、即ちシナプティクス（Synaptics）社の容量性タッチパッド（TouchPad（R））及びＩＢＭ社のトラックポイント（TrackPoint(R)）がある。他の企業も類似した機能を有するこれらデバイスのバージョンを製作する。これらデバイスの双方は、上記の要件を満たすには程遠い。トラックポイント（Ｒ）は、ラップトップ型コンピュータのキーボードの中心に一般に配置された小さなボタンである。そのボタンは、ボタンの上面に指で横力を加えることにより「ジョイスティック」に類似した態様で動くことができる。残念ながら、そのボタンは、わずかな量しか動くことができず、かくして、ボタンの変位は、コンピュータディスプレイ上のカーソル位置の変位に直接的にマッピングされることができない。代わりに、ボタンの変位は、カーソルが移動する方向と速度を制御する。ユーザがこのタイプの速度制御を使用してカーソルを位置決めすることができる精度は、従来のマウスで達成される精度よりも大幅に劣る。この制約は特に、コンピュータグラフィクスのプログラムにおける描画のような、細かくて正確な移動を要求するタスクにおいて顕著である。更に、このタイプのポインティングデバイスは、ボタン機能を提供しない。
【０００６】
タッチパッドは、５０ｍｍ〜１００ｍｍの辺を有し、一般に大半のラップトップ型コンピュータのキーボードの下に配置された何の装飾もない長方形のパッドである。そのデバイスは、デバイスのエッジに対して長方形の表面上での指の位置を検出する。この検出は、低摩擦絶縁材料の下にある一連の電極上でユーザの指によってもたらされる容量変化を測定することにより達成される。
【０００７】
また、トラックポイント（Ｒ）と同様に、タッチパッド（Ｒ）は、正確さの欠如という欠点もある。回路に対して未知の電位にあるユーザによってもたらされる容量変化を測定することは本質的に困難である。更に、ユーザの指の接触領域は比較的大きい。従って、指の位置の正確な測定を行うために、当該デバイスは、指とパッドとの間の接触領域の中心のような、何らかのパラメータを求めなければならない。残念ながら、接触領域のサイズと形状は、ユーザにより加えられる圧力で変動する。従って、そのようなパラメータを求めることは、よくても限られた精度を有する。実際問題として、ユーザは、正確な移動を反復可能に行うことはできない。
【０００８】
また、ユーザが指又は手首で偶発的にパッドに触れた際に誤った信号を生じるという問題もある。いくつかのデバイスにおいて、従来のマウスの「クリック」機能は、パッド上で軽くたたくことにより実施される。この結果、タイピングの間の係る偶発的な起動により、カーソルがタイピング動作の途中で新しい位置にジャンプし、テキストがその新しい位置に挿入される。
【０００９】
参照により本明細書に援用される、本願よりも前に出願された米国特許出願第１０／７２３，９５７号では、これらの要件を満たすポインティングデバイスが説明されている。そのポインティングデバイスは、ユーザがユーザの指によってパックに圧力を加えた際に、画定された可動域内で移動するパックを利用する。ユーザがパックを放すと、一組のスプリングが、可動域内の中心位置にパックを戻す。パックの位置及びパックにかかる圧力は、当該デバイスの電極により求められる。位置情報を用いて、ディスプレイ画面上でカーソルを位置決めする。装置のディスプレイ上の適切なカーソル位置へとユーザの指がパックを押している間に、取り付けられた装置のソフトウェアが、パックの動きを変換する。ユーザがパックを放すと、パックとカーソル位置との間の結合がソフトウェアにより切断され、従って、パックが再び中心に置かれる間に、カーソルは逆方向に移動しない。
【００１０】
上述した特許出願に教示されたデバイスは、ラップトップ型コンピュータの市場におけるポインティングデバイスの問題に対する主な従来技術の解決策よりも優る重要な利点を提供するが、改善の余地が大いにある。特に、このパックベースのポインティングデバイスは、従来のマウス上の押しボタンの機能と感触を提供する追加の入力機能を含むことから恩恵を受けるであろう。
【００１１】
発明の概要
本発明は、表面上の可動域内で移動するように閉じ込められたパックを有するポインティングデバイスを含む。可動パックは、第１の部材と第２の部材を有し、第１の部材と第２の部材は、第１の部材と第２の部材との間に力が印加されていない場合に、弾性のスペーサにより互いから間隔をおかれている。パックは、第１と第２の部材との間に印加されている力に応答して、第１と第２の部材が互いに対して傾斜した形態をとることを可能にする傾斜機構を含む。傾斜した形態は、力の位置、方向、及び大きさに応答する。位置検出器が、パック可動域内のパックの位置、及び第２の部材に対する第１の部材の傾斜位置を求める。求められた傾斜位置を用いて、傾斜位置を変えることにより付勢される２つ又はそれより多いスイッチをエミュレートする。一実施形態において、第１の部材は第１の電極を含み、第２の部材は、第２及び第３の電極を含む。位置検出器は、第１及び第２の電極と第２及び第３の電極との間の静電容量を測定する回路を含む。一実施形態において、傾斜機構は、部材の一方の上にある突出部を含む。一実施形態において、パックは、複数のクリッカを含む。各クリッカは、それに印加されている力に応答して変化する寸法を有する機械的デバイスを含む。寸法の変化は、印加された力の非線形関数である。寸法の変化は、ユーザがユーザの指で第１の部材に力を加える際に、ユーザにより感知可能である。一実施形態において、位置検出器は、所定の構成において、第１の部材が第２の部材に対して傾いた際に開閉される第１及び第２のスイッチをエミュレートする。
【００１２】
本発明の好適な実施形態に関する詳細な説明
本発明がその利点を提供する態様は、図１及び図２を参照することによってより容易に理解されることができ、それらの図面は、上述した特許文献に教示される、本発明の一実施形態によるポインティングデバイス１０を示す。図１は、ポインティングデバイス１０の上面図であり、図２は、図１に示された線２−２に沿って切断されたポインティングデバイス１０の断面図である。ポインティングデバイス１０はパック１１を含み、パック１１は、パック１１に加えられる横力に応答してパック可動域１９内で基板１５の表面１２の上を移動する。力は一般に、ユーザの指によりパック１１に加えられる。パック１１は、パック１１に加えられる垂直圧力を測定する圧力検出機構を含む。検出された圧力が所定の閾値を超える場合、カーソルの追跡機能が活性化されて、カーソルは、パックの動きにより決定された方向と距離で画面上で移動する。更に、ポインティングデバイス１０は、表面１２上のパック１１の位置を求めるための検出機構も含む。
【００１３】
ユーザがユーザの指１６を外すことによりパック１１を解放すると、パック１１は、パック可動域の側部１４にパックを接続する、１３で示されたスプリングによって、その中心位置まで戻される。その戻りの間にわたり、ユーザの指がパック１１に鉛直力を加えないので、その戻りの動きに関連した位置の変化は、ホスト装置に伝えられない。即ち、カーソルはその以前の位置にとどまる。これは、マウスを持ち上げて可動域の中心にマウスを元の所へ置くことにより一般にマウスで達成される、従来の「再センタリング」能力を提供する。再センタリングは、ラップトップ型コンピュータ、携帯端末、及び可動域が制限される他の小型の応用形態において、特に必要である。
【００１４】
上述した特許文献は、ユーザによってパックに加えられる圧力を測定するための多数の機構を教示しており、従って、これらの機構は本明細書で詳細に説明されない。この説明のために、底面に対して垂直に移動できる上面を有するパックが使用され得ることに留意するだけで十分である。上面は、スプリング機構により所定位置に保持される。ユーザが上面に圧力を加えると、上面は、印加された圧力に応じた量だけ底面の方へ移動する。パックの上面と底面との間の距離は、多数の方法のうちの１つを利用して測定される。例えば、パックの上面と底面は、並列プレートコンデンサを形成する導電層を含むことができる。このコンデンサの静電容量は、プレート間の距離に依存し、従って、静電容量の測定値は、ユーザにより印加された圧力の測定値を提供する。
【００１５】
一実施形態においてパックの位置を検出する態様は、上述した特許文献で詳細に説明されており、従って本明細書で詳細に説明されない。この説明のために、容量性検出方式を利用してパックの位置を求めることができると仮定する。係る方式は図３に示され、図３は、本発明の一実施形態においてパックが移動する、図１に示された表面１２の部分の上面図である。表面５０は、外部回路に接続された端子を有する、５１〜５４で示された４つの電極を含む。図面を簡略化するために、これらの端子は省かれている。パックは、図面の想像線で示される電極５５を含む底面を有する。電極５１〜５５は互いから電気的に絶縁される。例えば、電極５５は、必要な絶縁を提供すると同時に、依然として電極５５が他の電極の上を滑動することを可能にする誘電体の層で被覆され得る。４つの電極は実際には、表面が５０で示される基板の裏面にパターン形成され得る。これにより、４つの電極とパックの電極との間の静電容量が低減されるが、数ミリメートル又はそれ未満の基板の厚さに対しては、実際に役に立つことができる。電極５５と各電極５１〜５４との間の部分的な重なりは、電極５１〜５４に対するパックの位置に依存する。電極５５と電極５１〜５４との間の部分的な重なりはそれぞれ、Ａ〜Ｄにより示される。
【００１６】
ここで、電極５１〜５５の等価回路の略図である図４を参照する。電極５１に部分的に重なる電極５５の一部は、部分的な重なりＡに比例する静電容量を有する並列なプレートコンデンサを形成する。同様に、電極５２に部分的に重なる電極５５の一部は、部分的な重なりＢに比例する静電容量を有する並列なプレートコンデンサを形成し、以下同様である。コンデンサの全てが電極５５の一部を共有するので、等価回路は共通の電極に接続された４つのコンデンサからなる。この共通の電極は電極５５である。従って、電極５５と各電極５１〜５４との間の静電容量を測定することにより、電極５１〜５４に対する電極５５の位置を求めることができる。この位置を求めることは、コントローラ５９により行われることができ、コントローラ５９はポインティングデバイスの一部分、又はポインティングデバイスが一部分を形成するホスト装置の一部分とすることができる。
【００１７】
上述した実施形態において、パックの底面における電極の形状は、電極の形状に起因するエラーを低減するために、円形である。復元スプリングにより、パックは多少回転することが可能である。パックの移動中に、ユーザの指がパックの中心に置かれない場合、結果として生じるトルクにより、パックはわずかに回転する可能性がある。パック電極が円対称である場合、係る回転は、位置の測定値を変化させないであろう。一方、パック電極が円対称でない場合、パック電極と個々の電極との間の部分的な重なりの程度は、パックの中心が各場合で同じ位置にあるにもかかわらず、種々の回転に対して異なるであろう。
【００１８】
「クリック」を実現するために、ドーム形状のクリッカ（clicker：カチッと音をたてるもの）がパック内に組み込まれ得る。ここで、図５を参照すると、図５は係るクリッカを利用するパック７０の断面図である。パック７０は、上述したように静電容量を使用して、可動域におけるパックの位置を求める下側電極７３を有する。また、パック７０は、ユーザが電極を押す際に押し下げられる上側電極７４も含む。上側電極７４は、ユーザが電極を押さない場合に、７２で示される戻り止めにその電極を押しつけるように取り付けられたスプリングを有する。図５に示された実施形態において、多数のスプリング７１がこの機能を提供する。電極７３と７４との間の距離は、これら電極間の静電容量を測定することにより求められ得る。ユーザが電極７４を軽く押す場合、電極は、クリッカ７５の頂部に到達するまで下方へ移動する。ユーザがクリッカ７５及びスプリング７１の物理的な特性により決定される或る閾値の力より大きな力で電極７４を押す場合、クリッカ７５は、カチッと音をたてて、ドームが裏返しにされた形態になる。これは、電極７４に対する上方の力を逃がし、電極７４は電極７５に近づく。この新たな位置は、電極７４と７５との間の静電容量を測定することにより検出され得る。
【００１９】
図５に示されたクリッカは、ドームが所定の高さより下に押し下げられた場合に、急激に変化する高さを有するドーム形状のシート材料から構成される。状態の変化は、電極７４に上方に印加される力の変化により達成される。これは、スイッチが閉じられる際に得られる感覚のようなものをユーザに提供する。この用途のために、用語「クリッカ」は、印加されている力に応答してその寸法の１つを変化させ、寸法の変化が印加される力の非線形関数である任意の機械的デバイスを含むように定義される。クリッカの好適な部類は、クリッカに印加される力が第１の閾値の力より大きい場合の状態と、印加される力が第２の閾値を下回る場合にその元の状態に戻る状態との間で急激に切り替わる双安定の寸法を有する。
【００２０】
図５に示されたパックは、単一のボタン機能を提供するが、従来のポインティングデバイスに関連した複数のボタン機能を提供するのにあまり適していない。ここで、本発明の一実施形態による２つボタンのポインティングデバイスを示す図６と図７を参照する。図６は、図７に示された線６−６に沿って切断したポインティングデバイス８０の断面図であり、図７はポインティングデバイス８０の上面図である。ポインティングデバイス８０は、可動域内で表面９４の上を移動するパック９５を含む。可動域内のパック９５の位置は、可動域における複数の電極、及びパックに配置された２つの電極を用いて測定される。例示的な可動域の電極が、８８と８９で示される。パックの電極は９３、８６、及び８７で示される。上述した回転の問題を避けるために、電極８６と８７の形状は半円からなることができ、電極８６と８７はパック位置の測定中に電気接続され得る。図面を簡略化するために、パック９５の外側シェル、及び圧力がプレート９１に加えられない場合にプレート９１と９２に分離する力を提供するスプリングは、省かれている。
【００２１】
ポインティングデバイス８０は、プレート９１の半体の一方または他方に正味の力を加えることにより付勢される２つのボタン機能を提供する。ユーザは、ユーザが付勢したいと考えるボタンに対応するプレート９１の半体に対してより大きな力を与えるように、プレート９１を押しながら、ユーザの指（単数又は複数）を傾けることにより、必要な力を印加することができる。代案として、ユーザは、プレート９１の一方の半体のみに力を加えるように、ユーザの指を位置決めすることができる。プレート９１は、プレート９１が枢動することができる支点の役割を果たす突起部８４を含む。ここで、図８を参照すると、図８は、９７で示されるような力を加えることにより、プレート９１の右半体が押し下げられている場合のパック９５の断面図である。力により、プレート９１はクリッカ８３の方へ傾いて、そのクリッカに圧力を加え、それによりクリッカが変形して、クリッカはその押し下げられた高さをとる。突出部８１と８５のような突出部はそれぞれ、クリッカ８２と８３の作動を容易にするために、プレート９１に含められ得る。電極８７とプレート９１との間の平均距離は、電極８６とプレート９１との間の距離と比べて少なくなる。この差異は、電極９１と電極８６及び８７のそれぞれとの間の静電容量をそれぞれ測定することにより検出される。
【００２２】
図６〜図８に示された実施形態は、プレート９１と電極８６及び８７との間の距離を変化させるための枢着部を提供するために枢支点を使用する。しかしながら、他の枢動機構を利用することができる。ここで、本発明によるポインティングデバイスの別の実施形態を示す図９及び図１０を参照する。図９は、図１０に示された線９−９に沿って切断したポインティングデバイス１００の断面図である。図１０は、ポインティングデバイス１００の上面図である。以下の説明を簡略化するために、ポインティングデバイス８０に関連して説明された機能に類似した機能を果たすポインティングデバイス１００の要素は、同じ参照符号を与えられ、ここで詳細に説明されない。図面を更に簡略化するために、パック１９５の外側シェル、及び圧力がプレート１９１に加えられない場合にプレート１９１と１９２に分離する力を提供するスプリングは、省かれている。
【００２３】
ポインティングデバイス１００のパック１９５は、突出部１８４を中心として枢動することにより、下側プレート１９２に対して動くことができる上側プレート１９１を有する。プレート１９１の運動は、２自由度を有する。第１の自由度により、プレート１９１は、図１０に示された線１７１を通る軸を中心として左右に揺動することが可能になる。この動きは、クリッカ８２と８３によりエミュレートされる「ボタン」の一方または他方を押し下げるための手段をユーザに提供する。例えば、ユーザは、ポインティングデバイス８０に関連して上述されたものと類似した態様で、クリッカ８３上のプレート１９１の領域を押すことにより、クリッカ８２に関連したボタンをクリックすることができる。
【００２４】
第２の自由度により、ユーザが、線９−９の近くの領域における軸１７１に沿った地点においてプレート１９１を押すことによって「ボタン」の双方を同時に押し下げることが可能になる。従って、ポインティングデバイス１００は実際に、３つの可能な信号を提供する。第３の信号は、プレート１９１上の電極と電極８６及び８７の双方との間の静電容量の増加により特徴付けられる。
【００２５】
上述した実施形態において、パックの下側プレートの電極は、別個に測定回路に接続され得る２つの電極に分割されていた。この構成により、コントローラが、各電極とパックの上側プレート１９１の電極との間の静電容量を求めることが可能になり、ひいては下側プレートに対する上側プレートの位置を検出することが可能になる。上述したように、この構成により、３つもの数の別個の「クリック」信号を生成することが可能になる。パックの下側電極がより多くの電極に分割される場合、上述したものと類似した態様で、追加のボタンを実現することができる。
【００２６】
ここで、図１１と図１２を参照すると、図１１と図１２は、個々に押されることができる、又は２つのボタンのグループで押されることができる４つの別個のボタンをエミュレートすることができるパックを示す。図１１は、パック２００の上面図であり、図１２は、線１２−１２に沿って切断したパック２００の断面図である。パック２００は、下側プレート２９２に対して動くことができる上側プレート２９１を含む。図面を簡略化するために、パック２００の外側シェル、及び圧力がプレート２９１に加えられない場合にプレート２９１と２９２に分離する力を提供するスプリングは、省かれている。プレート２９１の中心領域に取り付けられた支柱２８４は、プレート２９１と２９２の中央領域間の最小距離を設定するが、支柱２８４により、プレート２９１が、プレート２９１と各電極との間の距離を変化させるためにプレート２９２に対して傾くことが可能になる。上述したように、小さな突出部が各クリッカの上に設けられる。例示的な突出部が２８１と２８５で示される。
【００２７】
動作において、ユーザは、プレート２９１に圧力を加え、プレート２９１は、支柱２８４がプレート２９２の表面に係合するまで、プレート２９２の方へ移動する。この距離の変化は、ユーザの指が上述したものと類似した態様で存在するかどうかを判定するために、コントローラにより使用される。この判定の間に、電極２８６〜２８７は単一の電極を形成するために互いに接続され、次いでその単一の電極は、上側プレートとして電極２９５を有するコンデンサの下側プレートを形成する。距離の変化は、このコンデンサの静電容量を観測することにより判定される。
【００２８】
ボタンの１つを付勢するために、ユーザは、プレート２９１の上面に差動的な圧力を加える。例えば、クリッカ２８３に対応するボタンを付勢するために、電極２８７の領域におけるプレート２９１と２９２との間の平均距離が減少するように、圧力がプレート２９１に印加される。この力が突出部２８５の上に集中する瞬間について考える。電極２８８の領域におけるプレート２９１と２９２との間の平均距離は、同時に増加するであろう。最終的に、プレート２９１と２９２との間の平均距離は、この動作によって殆ど変更されていない状態を維持するであろう。従って、電極２９５と各電極２８６〜２８９との間の静電容量を測定することにより、プレート２９１の位置関係が求められ得る。
【００２９】
圧力が、２つのクリッカの位置の間、例えば位置２７５に印加される場合を考察する。この場合、クリッカ２７６と２８３の双方が押し下げられる。電極２９５と電極２８７との間の静電容量、及び電極２９５と電極２８９との間の静電容量は最高の値になるが、電極２９５と電極２８６との間の静電容量、及び電極２９５と電極２８８との間の静電容量は最も低い値になる。従って、図１１と図１２に示された構成は、２つの隣接するボタンの同時の押し下げもエミュレートし、パックにより生成され得る多数の別個の信号を更に増加させることができる。
【００３０】
上述した実施形態は、ポインティングデバイスがパックの上側電極とパックの下側プレートの各電極との間の静電容量を測定するための回路を含むことを前提にしている。ここで、図１３を参照すると、図１３は、パックのボタンに関連した個々の静電容量を測定するための回路の略図である。回路は、一度に一組の電極間の静電容量を測定する。演算増幅器により測定されるこれら電極の特定の１つが、問題になっている電極にパルスを印加することにより、コントローラ３９３によって決定される。図面を簡略化するために、コントローラから電極までの特定の接続は省かれている。リセットスイッチ３９５が最初に閉じられる場合、電極２９５と出力電圧ＶＯＵＴは、電位ＶＲＥＦへと強制される。リセットスイッチが再び開かれた後、コントローラ３９３により、駆動電圧Ｖ１が電極２８６〜２８９のうちの１つに印加される。電極２８６の測定を考察する。Ｑ１＝Ｃ１・（Ｖ１−ＶＲＥＦ）に従って、関連したコンデンサの両端に電荷が生じ、この場合、Ｃ１は、電極２９５と電極２８６により形成されたコンデンサの静電容量である。電荷が検出電極２９５に移動する、又は検出電極２９５から立ち去ることができないので、演算増幅器は、フィードバックコンデンサ３９４の両端に電圧を印加し、電極２９５を電位ＶＲＥＦに保つ。従って、ＶＯＵＴ−ＶＲＥＦ＝Ｃ１／ＣＲＥＦ・（ＶＲＥＦ−Ｖ１）であり、この場合、ＣＲＥＦはコンデンサ３９１の静電容量である。駆動される電極のそれぞれについて係る測定を順次に行うことにより、パックの上側プレートと各ボタンに対応する各電極との間の距離が求められ得る。この回路は、単一の演算増幅器と簡単なデジタル駆動信号を用いて多数の静電容量を測定することを可能にするので、この応用形態に好都合である。
【００３１】
留意すべきは、類似した回路を用いて、パックの下側の電極のそれぞれと可動域の位置検出電極のそれぞれとの間の静電容量を測定することができる。情報はコントローラ３９３により使用されて、ディスプレイ３０８を有するデータ処理装置３９７にデータが入力され、画面３００上のカーソル３０２の位置が制御され得る。パックに実現されたボタンを用いて、パックの位置に関連した動作をシグナリングする、又はスクロールバー３０１のような画面上の他の機能を制御することができる。
【００３２】
上述した実施形態は、パックの上側プレートの単一の電極、及び下側プレートの２つ又はそれより多い電極を利用していた。しかしながら、上側プレートが多数の電極を有し、下側プレートが単一の電極を有する実施形態も構築され得る。係る実施形態は、可動プレートに対する電気接続を更に多く必要とし、従ってより複雑であるが、係る実施形態により、下側プレートの単一の検出電極が、Ｘ−Ｙ位置とボタン状態の双方を測定することが可能になる。
【００３３】
また、図１１と図１２における電極の電気的構成は、単一の駆動電極２９５が上側プレート上にあり、電極２８６、２８７、２８８、及び２８９に接続された複数の演算増幅器が存在するように、逆にしてもよい。これらの演算増幅器からの測定値を用いて、基板電極に関連してパックのＸ−Ｙ位置を導出することができる。
【００３４】
本発明の上述した実施形態は、互いに対して傾けられることができる第１及び第２のプレートを有するパックを利用する。しかしながら、本発明の実施形態は、傾斜した形態がコントローラにより検出され得るように、互いに対して傾けられることができる任意の２つの部材を利用して構成され得る。
【００３５】
上述した実施形態は、パックの下側プレートに取り付けられたクリッカを利用する。しかしながら、クリッカが上側プレートに取り付けられ、クリッカを付勢するための突出部が下側プレートに取り付けられた実施形態も構成され得る。
【００３６】
本発明の上述した実施形態は、上側プレートに力が加えられない場合に、パックの上側プレートと下側プレートとの間の距離を設定するためにスプリングを利用する。しかしながら、他の形態の弾性スペーサを利用することができる。例えば、スプリングは、圧縮可能なゴムのスペーサと取り替えることができる。
【００３７】
本発明に対する種々の変更は、前述の説明と添付図面から当業者には明きからになるであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲の範囲によってのみ制限されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ポインティングデバイスの上面図である。
【図２】図１に示された線２−２に沿って切断したポインティングデバイスの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態においてパックが移動する、図１に示された表面の部分の上面図である。
【図４】図３に示された電極５１−５５の等価回路の略図である。
【図５】ドーム形状のクリッカを利用するパックの断面図である。
【図６】図７に示された線６−６に沿って切断したポインティングデバイス８０の断面図である。
【図７】本発明によるポインティングデバイスの別の実施形態の上面図である。
【図８】力を加えることにより、プレート９１の右半分が押し下げられた際のパック９５の断面図である。
【図９】本発明によるポインティングデバイスの別の実施形態の断面図である。
【図１０】図９に示されたポインティングデバイスの上面図である。
【図１１】本発明によるパックの別の実施形態の上面図である。
【図１２】図１１に示された線１２−１２に沿って切断したパックの断面図である。
【図１３】パックのボタンに関連した種々の静電容量を測定するための回路の略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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