(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）ユーザの指を受け取る楕円形の上面を有し、前記ユーザの指の長さに沿った前後方向又は該前後方向に交叉する左右方向に移動するキャップ及び該キャップに取り付けられたシャフトと、
（ロ）前記前後方向又は前記左右方向において前記キャップ及び前記シャフトシャフトに加えられた力に応答して電気信号を発生する４つの力感応抵抗器センサとを備え、
（ハ）前記キャップの前記楕円形の上面の形状が、前記楕円形の長軸の方向である前記左右方向の断面において凹形であり、前記楕円形の短軸の方向である前記前後方向の断面において凸形であり、前記楕円形の短軸が前記ユーザの指の長さに沿った前後方向に整列され、前記楕円形の長軸が前記左右方向に整列され、前記楕円形の上面に同心楕円リッジ・パターンが設けられていることを特徴とするジョイスティック装置。
【請求項２】
前記同心楕円リッジ・パターンの短軸が、前記前後方向に整列され、前記同心楕円リッジ・パターンの長軸が前記左右方向に整列されていることを特徴とする請求項１に記載のジョイスティック装置。
【請求項３】
（イ）ユーザの指を受け取る楕円形の上面を有し、前記ユーザの指の長さに沿った前後方向又は該前後方向に交叉する左右方向に移動するキャップ及び該キャップに取り付けられたシャフトと、
（ロ）前記前後方向又は前記左右方向において前記キャップ及び前記シャフトシャフトに加えられた力に応答して電気信号を発生する４つの力感応抵抗器センサとを備え、
（ハ）前記キャップの前記楕円形の上面の形状が、前記楕円形の長軸の方向である前記左右方向の断面において凹形であり、前記楕円形の短軸の方向である前記前後方向の断面において凸形であり、前記楕円形の短軸が前記ユーザの指の長さに沿った前後方向に整列され、前記楕円形の長軸が前記左右方向に整列され、前記楕円形の上面に同心楕円リッジ・パターンが設けられており、上記上面の材料がゴム製の材料であることを特徴とするジョイスティック装置。
【請求項４】
前記同心楕円リッジ・パターンの短軸が、前記前後方向に整列され、前記同心楕円リッジ・パターンの長軸が前記左右方向に整列されていることを特徴とする請求項３に記載のジョイスティック装置。
【請求項５】
先頭部の左側に設けられた第１ボタンと、
前記先頭部の右側に設けられた第２ボタンと、
前記先頭部のうち前記第１ボタンと前記第２ボタンとの間に設けられたジョイスティック装置とを備え、
前記ジョイスティック装置が、
（イ）ユーザの指を受け取る楕円形の上面を有し、前記ユーザの指の長さに沿った前後方向又は該前後方向に交叉する左右方向に移動するキャップ及び該キャップに取り付けられたシャフトと、
（ロ）前記前後方向又は前記左右方向において前記キャップ及び前記シャフトシャフトに加えられた力に応答して電気信号を発生する４つの力感応抵抗器センサとを備え、
（ハ）前記キャップの前記楕円形の上面の形状が、前記楕円形の長軸の方向である前記左右方向の断面において凹形であり、前記楕円形の短軸の方向である前記前後方向の断面において凸形であり、前記楕円形の短軸が前記ユーザの指の長さに沿った前後方向に整列され、前記楕円形の長軸が前記左右方向に整列され、前記楕円形の上面に同心楕円リッジ・パターンが設けられていることを特徴とするマウス。
【請求項６】
前記同心楕円リッジ・パターンの短軸が、前記前後方向に整列され、前記同心楕円リッジ・パターンの長軸が前記左右方向に整列されていることを特徴とする請求項５に記載のマウス。
【請求項７】
先頭部の左側に設けられた第１ボタンと、
前記先頭部の右側に設けられた第２ボタンと、
前記先頭部のうち前記第１ボタンと前記第２ボタンとの間に設けられたジョイスティック装置とを備え、
前記ジョイスティック装置が、
（イ）ユーザの指を受け取る楕円形の上面を有し、前記ユーザの指の長さに沿った前後方向又は該前後方向に交叉する左右方向に移動するキャップ及び該キャップに取り付けられたシャフトと、
（ロ）前記前後方向又は前記左右方向において前記キャップ及び前記シャフトシャフトに加えられた力に応答して電気信号を発生する４つの力感応抵抗器センサとを備え、
（ハ）前記キャップの前記楕円形の上面の形状が、前記楕円形の長軸の方向である前記左右方向の断面において凹形であり、前記楕円形の短軸の方向である前記前後方向の断面において凸形であり、前記楕円形の短軸が前記ユーザの指の長さに沿った前後方向に整列され、前記楕円形の長軸が前記左右方向に整列され、前記楕円形の上面に同心楕円リッジ・パターンが設けられており、上記上面の材料がゴム製の材料であることを特徴とするマウス。
【請求項８】
前記同心楕円リッジ・パターンの短軸が、前記前後方向に整列され、前記同心楕円リッジ・パターンの長軸が前記左右方向に整列されていることを特徴とする請求項７に記載のマウス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパーソナル・コンピュータのアクチュエータ装置に関し、一般には、コンピュータ・マウス上のジョイスティックなどに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＢＭスクロールポイント（ScrollPoint）マウスは、マウスの前方最上部に小型のジョイスティックが組み込まれたマウスである。この特定のジョイスティックは、電子文書を閲覧したり、操作するとき、或いはウェブ・ページを閲覧するときに、スクロール機能及びズーム機能にあてがわれる。ジョイスティックはＦＳＲ（力感応抵抗器（force sensitive resistor））センサにより実現され、これはシャフトに加えられる力を電気信号に変換し、この電気信号が処理されて、ホスト・コンピュータにスクロール・メッセージとして送られる。ジョイスティックは任意の指により操作され、指がジョイスティックの外側部分すなわちエンド・キャップ上に、最も快適に置かれる。アクチュエータ・キャップの形状は、スクロールポイント・マウスなどの装置に対するユーザの経験に、重大な影響を与える。
【０００３】
幾つかの従来のＩＢＭスクロールポイント・マウスは、小さな、具体的には約０．７ｍｍ幅の円形ドーム形のアクチュエータを使用し、このことが以下に示す決して望ましくない幾つかの状況を招いた。例えば、指先端の底部とのかなり小さな接触面のために、アクチュエータ用の"キャット・タング"（cat tongue）繊維材料を開発し、キャップに対する指の摩擦を増加させることが望ましいと考えられた。耐久性のある製品を生産するために、この材料の製造において、やや複雑な多面的プロセスが要求される。その結果、キャット・タング面がマウスの総コストに対して高価となった。更に、これは指制御のための良好なまたは満足のいく摩擦を提供するが、キャット・タング材料は一部の人々からは、タッチ感覚が良くないと言われている。更に、ドーム形のアクチュエータでは、ユーザは垂直方向及び水平方向を、感覚的に容易に迅速に区別することができない。文書を垂直にスクロールしようとするとき、うっかりドーム形のアクチュエータを対角方向に押下することにより、水平成分が導入されてしまう。スクロールはポインティングすなわち位置指定とは異なり、しばしば厳密に垂直方向に沿って、または厳密に水平方向に沿って移動することを要求する。
【０００４】
これらの面は、コンピュータ装置の利用及び市場性にとって重要である。なぜなら、マウスはユーザがシステム購入のための選択時に、及びもちろん実際に選択マシンを利用するときに、容易に触れ、感じることのできるコンピュータの重要なパーツだからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明はパーソナル・コンピュータのためのアクチュエータ装置を提供し、このアクチュエータ装置はユーザの指と接触するサドル形の上面を有し、それによりユーザの指が装置の上面に触れるとき、指を揺動する構成を有する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
アクチュエータ装置のアクチュエータ面のこうした構成及び形状は、例えばＩＢＭスクロールポイント・マウスのスクロール式ジョイスティックや、統合型スクロール式ジョイスティックと共に使用される、任意の他のマウスや他のボタンと共に、好適に使用される。アクチュエータ装置（またはそのキャップ）は、ユーザに改善された制御性能及びより快適な感覚を、より安価な製造コストで提供する。特別に構成され、テクスチャ化されたサドル形のアクチュエータは、ユーザが制御装置に関連する操作を行うときに経験する快適さを、容易に且つ成功裡に制御及び享受することを可能にする装置を提供する。好適な実施例では、アクチュエータ装置は、ＩＢＭスクロールポイント・マウスでの使用及び実装に個別に適合化されるが、同一の設計が、パーソナル・コンピュータ制御と共に使用され、人の指または親指により操作される他の装置にも適用され得る。特に、ＩＢＭスクロールポイント装置は、複数の、好適には４つの力感応抵抗器（ＦＳＲ）センサに印加される力を検出する等角ジョイスティックである。また、同一のアクチュエータ設計が、非等角変位検出制御装置にも適用できる。
【０００７】
従来のキャット・タング設計は、ＩＢＭ  ＴｈｉｎｋＰａｄトラックポイント装置から採用された。トラックポイント装置の場合、アクチュエータはキーボード内のキーの間に適合するように、小型でなければならない。トラックポイント装置は主に位置指定のために使用されるので、非対称形状は使用されない。マウスにはスペース制限が余りなく、スクロールは専用のセンサにより達成されるので、スクロールのニーズに応えるアクチュエータの形状は、最適化され得る。本質的に、横方向対縦方向の間で、非対称形状を有する形状設計が好ましい。
【０００８】
好適な実施例のサドル形アクチュエータは、キャット・タング式表面の必要性の排除や、指との接触域の増加、指形状とアクチュエータの外形との整合性、及び指の滑りを低減するアクチュエータ表面上の同心楕円リッジ・パターンなどにより、タッチ感覚が良く、操作し易い。側面及び正面プロファイルと背面プロファイルとの間の好適な非対称性により、ユーザは垂直スクロールと水平スクロールとを区別する強力な手がかりを有することになる。
【０００９】
従って、ここではパーソナル・コンピュータの入力装置の制御面及び表面形状について述べ、特に、人間の手の指と接触して圧力及び力を印加され、カーソルやパーソナル・コンピュータ・モニタ画面イメージの操作、操縦及びスピード制御を行う、こうした入力装置のテクスチャ及び複数角度面（multi-angled facets）について述べる。
【００１０】
本発明の好適な実施例によれば、マウスまたは他のパーソナル・コンピュータ装置の指制御式アクチュエータが、力感応抵抗器回路に圧力を与え、パーソナル・コンピュータにおけるスクロール機能または他の同様な機能を提供する。アクチュエータは、例えばリブを設けられるなど、特別に表面加工され、また例えばサドル形の表面に構成されて、パーソナル・コンピュータ・ユーザの指を揺動し、指の肉とアクチュエータの表面との間の十分なグリップを可能にし、それにより垂直及び水平の両方向、または両方向のある四分区間などの、複数方向の任意の方向の滑りを防止する一方、例えばスクロール摩擦など、ユーザの指や手に対する快適性、並びにアクチュエータ及びマウス本体に対する指の自己定置（self orienting）を提供し、適切な制御及び操作を可能にする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
サドル形のアクチュエータ１０が図１に示され、マウス本体１２内に配置される。また、マウスはボタン１４、１６、１８など、パーソナル・コンピュータ機能を制御する他のボタンを有する。図２は、テクスチャ表面を有する非対称形状のアクチュエータの斜視図であり、これは例えば洗濯板パターン、鋸歯状表面２２、またはアクチュエータ１０の上面２２から僅かに隆起したリブまたはピンプル（pimple）状突起を有する任意の表面であり、これは図４及び図５に示されるように、力をジョイスティックのシャフト２０に直接加えるとき、またはシャフト２０に直角な方向または平行な方向以外に、力を方向性を有してすなわち方向ベクトル的に加えるとき、指のグリップを改善するのに好適である。好適な表面の形態、構成またはテクスチャが、数多くの製造技術を使用することにより適用される。それらには、例えばテクスチャまたは表面構造を直接表面２２に成形する技術などが含まれる。表面は、指とアクチュエータの表面２２との間のグリップ接触を提供するための、高さレベルの違いまたは材料を有する必要がある。耐摩擦性の材料が好適である。また、ゴム製の材料が好適な代替材料である。アクチュエータ１０の形成後、テクスチャを施すために使用可能な他の技術が存在する。シャフト２０は部分的に示され、部分断面図により示されている。図３におけるアクチュエータ１０の上面図は、表面２２の好適なテクスチャ・パターンまたは形を示す。
【００１２】
好適な実施例に従うアクチュエータ１０の上面は、図４に示されるように、左から右に、または右から左に向けて凹形であり、図５に示されるように、前から後ろに、または後ろから前に向けて凸形である。説明図では、アクチュエータはやや双曲的放物面として形成される。この説明図は、上から下に見たときに、サドルの中心線での縦寸法または長さが、他の縦寸法を中心線位置から外側に、マウス本体１２の側部に向けて横方向に見るとき、実質的に変化しない点で、双曲的放物面の真の形状から逸脱している。真の双曲的放物面は幾何公式により定義される通りである。
【００１３】
図３または図４の正面図または側面図において、表面２２の中心線に対して対称性が存在するか、或いは、アクチュエータ１０のいずれの中心線についても、非対称であってよい。例えば、図５に示されるように、ユーザの手に向かう凸状曲線部分は、ユーザの指の先端に向かう凸状曲線部分とは異なる傾斜を有し得る。アクチュエータの図３の上面図は、楕円トラックとして示され、好適な実施例では、左右に約１４ｍｍの幅を有し、前後に約１０ｍｍの長さを有する。
【００１４】
こうした設計は、従来のアクチュエータ表面及び構造の望ましくない機能を打ち消す作用をする、少なくとも次の利点を提供する。すなわち、表面積の増加は、指上面とアクチュエータ１０の表面２２との間の、追加の十分な摩擦を提供する。この解決策のこうしたアプローチにより、キャット・タング面が不要となり、それにより製造コストが低減する。
【００１５】
機械的には、次のように機能する。すなわち、アクチュエータ・キャップ１０の形状は、指先端による力の正確な印加に固有に適応化される。これまでに、指関節の運動、及び指先端に圧力を加えるときに使用される筋肉、更に指先端の軟部と堅いキャップ形状との相互作用に関連して、研究が行われてきた。前後の力を印加するときの指構造の力学は、左右すなわち横方向の力を印加するときのそれと比べて、非常に異なることが判明した。
【００１６】
水平運動では、指先端が図４の両頭矢印２１により示されるように、力が加わる方向に僅かに回転または揺動し、キャップ１０の側縁部２４及び２６に向けて、圧力をフレア状表面に加える。側縁部２４及び２６に接近するこれらのフレア状表面は、図４及び図６に示されるように、指が滑り落ちることを防止する。
【００１７】
図５に示されるように、指２８はアクチュエータ１０の表面２２に対して、両頭矢印３０の何れかの方向、すなわち前後方向の運動を有する。そして、この動作が表面２２に対して力を生成し、この力が図５に部分的に示されるように、アクチュエータ１０に取り付けられるスティック２０に伝達される。ＩＢＭスクロールポイント・マウスの場合のように、アクチュエータ及びこの力の印加方式の結果、伝達された力は例えばスクロール動作を生成する。必要な信号は、ＦＳＲアセンブリ・ユニット２３内のＦＳＲセンサから提供される。
【００１８】
図５に示される指動作は、キャップ１０上の指２８の正面図を示し、前後運動を提供する。これがモニタ上の垂直スクロールに変換され、実行する。指先端は、キャップ表面に印加される力とは反対に、図７の曲線矢印３２で示される方向に僅かに揺動する。図７に示されるように、指２８の柔らかい組織が前後方向にアクチュエータ１０の凸形に従い、滑り落ちることなく、キャップ１０に連続的な力を加え続ける。図７はキャップ１０上の指２８の側面図を示し、更に、シャフト２０に印加される力を生成する、キャップ１０上の指の動きが示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好適な実施例に従うサドル形アクチュエータを有するマウスを示す。
【図２】  本発明の好適な実施例に従うサドル形アクチュエータの斜視図である。
【図３】  上面に楕円トラック外観を有する図示のテクスチャを含む、本発明の好適な実施例に従うアクチュエータの上面を示す。
【図４】  アクチュエータを横断して左から右に見たときの、アクチュエータの対称凹形構造を示す図、または正面図（指先端図）、または背面図（マウスの中心から見た図）である。
【図５】  アクチュエータの左または右側を、前から後ろに見たときの、接触面の対称凸形構造を示す、アクチュエータを制御するために使用される指の長さに沿うアクチュエータの側面図である。
【図６】  アクチュエータ・キャップ上の人の指の正面図であり、指の動き及び結果の力、またはアクチュエータ形状に渡って印加される力ベクトルを示す、図４に示されるアクチュエータの更に別の図である。
【図７】  アクチュエータまたはキャップ上の指の側面図であり、キャップ上で力ベクトルを生成し、キャップに取り付けられたシャフトに及びシャフトを通じて伝達される、キャップ上での指の揺動運動を示す、図５に示されるアクチュエータの更に別の図である。
【符号の説明】
１０  サドル形アクチュエータ（キャップ）
１２  マウス本体
１４、１６、１８  ボタン
２０  シャフト（スティック）
２２  鋸歯状表面
２４、２６  キャップの側縁部
２８  指
【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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