位置指示装置

申请号 CN01816573.7 申请日 2001-08-13 公开(公告)号 CN1466713A 公开(公告)日 2004-01-07
申请人 欧姆龙株式会社; 发明人 木下政宏; 野添悟史; 备后英之; 佐佐木昌;
摘要 一种 位置 指示装置,在设于 鼠标 壳体(2)下面的凹部(7)内收容安装了流量 传感器 (6)的 电路 基板 (8)。当移动鼠标(1)时由空气的惯性等相对地产生空气流动。通过用流量传感器(6)检测该空气的流速来检测鼠标(1)的移动。
权利要求

1.一种位置指示装置,输出表示操作时的移动的信号,其特征在于, 包括:流量传感器,检测气体的流速或加速度;输出装置,根据用所述流量 传感器检测出的气体的相对运动输出表示操作时的移动的信号。
2.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,在收容所述流量 传感器的壳体的底面设有与流量传感器相对的开口,在壳体的底面安装了弹 性体围住该开口。
3.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,在收容所述流量 传感器的壳体的底面设有与所述流量传感器相对的开口,在该开口与所述流 量传感器间设有遮蔽物,同时在从流量传感器的检测面离开的位置、在遮蔽 物上设置了通气路。
4.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,在收容所述流量 传感器的壳体的底面设有与所述流量传感器相对的开口,在该开口与流量传 感器间设有整流子用于把向流量传感器位置流动的气体的方向整流。
5.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,具有用于检测收 容所述流量传感器的壳体的底面浮起的装置。
6.如权利要求5所述的位置指示装置,其特征在于,具有在所述壳体 的底面浮起时将流量传感器所处区域内的气体流动停止的装置。
7.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,在密闭壳体的内 面配置所述流量传感器,把与流量传感器相对的密闭壳体内面和流量传感器 之间的气体通路制得比别处狭窄。
8.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,在密闭壳体的内 面配置所述流量传感器,在该密闭壳体内充入比重不同的两种以上的气体。
9.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,具有用于除去重 加速度影响的装置。
10.如权利要求9所述的位置指示装置,其特征在于,所述用于除去重 力加速度影响的装置是比流量传感器设于后段的高通滤波器
11.如权利要求9所述的位置指示装置,其特征在于,所述用于除去重 力加速度影响的装置是将流量传感器对重力方向保持同一姿势的装置。
12.如权利要求9所述的位置指示装置,其特征在于,所述用于除去重 力加速度影响的装置是加速度传感器,其设置在流量传感器露出在空气中的 位置指示装置上。
13.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,具有用于决定输 出信号可输出或不可输出的操作部。
14.如权利要求1所述的位置指示装置,其特征在于,通过流量传感器 输出表示三维方向的移动的信号。
15.一种位置指示装置,输出表示操作时的倾斜的信号,其特征在于, 包括:流量传感器,检测气体的流速或加速度;输出装置,根据用所述流量 传感器检测出的气体的相对运动输出表示操作时的倾斜的信号。

说明书全文

技术领域

发明涉及作为计算机等的外围设备而提供的位置指示装置,是根据新 原理的位置指示装置。

背景技术

在个人计算机(电脑)、特别是在GUI环境下使用的个人计算机中,为了 使显示画面的指针移动、操作画面上的按钮和图形文字或选择各种项目,使 用了鼠标型位置指示装置(以下称为鼠标)。作为这种鼠标很长时期在使用球 式的,最近光学式的鼠标也在普及。
球式鼠标是把球自由滚动地保持在鼠标壳体的底面。球是在球表面上 设置橡胶,进行表面处理而成的,从鼠标壳体的底面露出一部分。因此当把 鼠标放在桌子和鼠标垫等操作面上移动用手握着的鼠标时,球在操作面上滚 动、球仅旋转相应于鼠标移动距离的度。在鼠标内部设有两个检测球的转 速用的机械式或光学式的旋转编码器,通过这些旋转编码器来检测球的绕正 交二轴的旋转角,这样来检测鼠标前后左右的移动距离。
光学式鼠标从设在鼠标内的发光二极管等发光光源向操作面照射光、在 操作面上成像,把操作面反射的光由受光元件受光,同时读出受光图形的变 化,从而检测鼠标的变位量或移动速度。
球式鼠标与光学式鼠标相比消耗电比较小。但球式鼠标是通过球与操 作面的摩擦使球旋转,因此随操作面表面状态的不同鼠标的操作性有大的变 化,特别是在光滑的操作面上有球空转、操作性大为降低的问题。且球式鼠 标零件个数多、重量大、组装工序复杂。
光学式鼠标在移动量检测部分不具有可动部,所以与球式鼠标相比维护 的必要性小。但光学式鼠标必须经常使照明光源亮灯,所以有消耗电力大的 缺点。光学式鼠标虽即使桌子和鼠标垫等的操作面是平滑的也不受影响,但 有操作面是玻璃面和无图样的均一面时难于动作的问题。且与球式鼠标相比 虽零件个数变少了、但仍然是零件个数多。
球式鼠标和光学式鼠标在其原理上都是在操作面上移动来操作的,而不 能在空中移动鼠标操作。作为能在空中操作的有跟踪球式鼠标,但它也是在 空中操作跟踪球、即使移动鼠标自身也不能使电脑画面上的指针移动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于利用流量传感器新原理的鼠标等位置 指示装置。且本发明的另一目的在于提供一种能在空中操作、利用流量传感 器的鼠标等位置指示装置。
本发明的位置指示装置是把表示操作时的移动的信号输出的位置指示 装置,其具备检测气体流速或加速度的流量传感器和根据所述流量传感器检 测出的气体相对运动把表示操作时移动的信号输出的装置。这里所说的操作 时的移动是指位置指示装置在用手等操作时的移动方向和移动速度或移动 加速度等。
该位置指示装置通过检测移动装置时的气体的运动能检测出位置指示 装置的移动速度或移动加速度。而且根据这种位置指示装置,由于没有可动 部分所以在光滑的操作面上也能操作性良好地使用。且在无图样的光滑操作 面上也能象光学式鼠标那样使用。通过使用流量传感器能减少零件个数、能 小型化及低成本化。与光学式鼠标相比消耗电力也变小。
根据使用流量传感器的位置指示装置,不仅在桌子和垫等平面上操作 时,就连在空中操作时也能输出表示移动的信号,所以制作能在空中操作的 位置指示装置也成为可能。
本发明的实施例中在收容所述流量传感器的壳体底面上设有与流量传 感器相对的开口,在壳体底面上安装有弹性体包围该开口。根据这种构成能 防止灰尘和尘埃从开口侵入而附着在流量传感器上。且不会有等干扰从开 口侵入而被流量传感器检测,所以提高了位置指示装置的可靠性。
本发明的其它实施例中在收容所述流量传感器的壳体底面上设有与流 量传感器相对的开口,在该开口与流量传感器之间设有遮蔽物,同时于从流 量传感器离开的位置在遮蔽物上设置了通气路,所以能防止灰尘和尘埃等异 物侵入内部附着在流量传感器上、或被手指触及而皮脂附着在流量传感器 上。
本发明的又其它实施例中,在收容所述流量传感器的壳体底面上设有与 流量传感器相对的开口,在该开口与流量传感器之间设有整流子、用于把在 流量传感器位置上流动气体的方向整流,所以通过根据想要用流量传感器检 测移动方向的检测方向而设置整流子能提高流量传感器的灵敏度。
本发明的又其它实施例中,具备用于检测底面浮起的装置,所以在位置 指示装置被从操作面拿起来时,就会被探知,而不从位置指示装置输出信号、 能不被误认作是表示移动的正规信号。
作为本发明的又其它实施例,在所述壳体底面浮起时即使流量传感器所 处区域内气体的流动停止也能实现。
根据本发明的又其它实施例,在密闭壳体的内面配置所述流量传感器、 把与流量传感器相对的密闭壳体内面与流量传感器之间的气体通路制成比 别处狭窄。根据该实施例,流量传感器是被密闭的,所以能把流量传感器保 持在无灰尘等附着的清洁的状态。且由于与流量传感器相对的密闭壳体内面 与流量传感器之间的气体通路制得比别处狭窄,所以在位置指示装置移动时 气体以大的加速度在流量传感器上流动、能提高鼠标的灵敏度。
根据本发明的又其它实施例,在密闭壳体的内面配置所述流量传感器、 在该密闭壳体内充入比重不同的两种以上的气体。根据该实施例,流量传感 器是被密闭的,所以能把流量传感器保持在无灰尘等附着的清洁的状态。由 于是密闭型的所以即使把位置指示装置从操作面拿起来、或在空中使用,也 不会误动作。且由于在密闭壳体内充入了比重不同的两种以上的气体,所以 能提高鼠标的灵敏度。
根据本发明的又其它实施例,具备用于除去重力加速度影响的装置,所 以能防止在流量传感器处被加热的气体因重力加速度自然对流而被流量传 感器探知并输出,能提高位置指示装置的精度。作为除去重力加速度影响的 装置有设于流量传感器后部的高通滤波器。由重力加速度产生的自然对流是 固定加速度,所以即使被流量传感器探知并输出了信号也能利用使其通过高 通滤波器把重力加速度的影响而产生的信号剪去。
作为除去重力加速度影响用的装置也可把流量传感器对重力方向保持 同一姿势。作为对重力保持同一姿势有悬挂方式、平衡斜拉方式、旋翼机等。 由重力加速度产生自然对流是在流量传感器倾斜时发生的,所以若位置指示 装置即使倾斜也使流量传感器保持同一姿势的话,位置指示装置的输出就不 易受重力加速度的影响。
流量传感器露出在空气中的位置指示装置,其输出的主要信号是移动时 的速度信号,所以通过用加速度传感器探知的加速度能消除重力加速度的影 响。
根据本发明的又其它实施例,也可具备操作部用于决定能输出输出信号 或不可输出。在把位置指示装置在空中操作时,例如有时把手伸到尽头时等 想不使位置指示装置的移动信号输出而把位置指示装置返回到近处。这时就 操作由按钮开关等构成的操作部、使输出信号不可输出,通过移动位置指示 装置能例如不移动电脑画面的指针而只移动位置指示装置。
根据本发明的又其它实施例,能输出表示三维方向移动的信号。本发明 的位置指示装置能在空中操作,所以用流量传感器能检测、输出三维方向的 移动,能作为三维用的位置指示装置使用。
本发明的另外的位置指示装置是把表示操作时倾斜的信号输出的位置 指示装置,其特征是具备检测气体流速或加速度的流量传感器和根据所述流 量传感器检测出的气体相对运动把表示操作时倾斜的信号输出的装置。这里 操作时的倾斜还包含倾斜方向和倾斜速度。
该位置指示装置通过检测移动装置时气体的运动能检测出位置指示装 置的倾斜,所以通过在空中的倾斜、旋转能把对应于倾斜的信号输出。而且 根据该种位置指示装置,通过使用流量传感器能减少零件个数。
该发明以上说明的构成要素只要可能、可任意组合。
附图说明
图1是本发明一实施例鼠标的从上面看的分解立体图;
图2是从下面看的图1所示鼠标的分解立体图;
图3(a)是把图1所示鼠标的剖面省略一部分表示的图,图3(b)是图3(a) 的A部放大图;
图4是图1所示鼠标上所用流量传感器的平面图;
图5是图4所示流量传感器的剖面图;
图6是说明通过图4所示的流量传感器计量气体流速的原理的图;
图7是表示鼠标移动方向的图;
图8是说明移动鼠标时传感器收容室内发生气体流动情况的概略剖面 图;
图9是生成表示鼠标移动的信号的原理的概略图;
图10是把图9所示鼠标信号生成原理具体化了的电路图;
图11(a)(b)是表示图10信号处理电路中基准电压输出电路的基准电压 V0和V/F变换电路的基准频率F0的图;
图12(a)是表示鼠标向+X方向变位的图,图12(b)是表示该时气体相对 流速的图,图12(c)是表示X轴流量传感器输出的图,图12(d)是表示V/F变 换电路输出的图;
图13(a)是表示鼠标向-X方向变位的图,图13(b)是表示该时气体相对 流速的图,图13(c)是表示X轴流量传感器输出的图,图13(d)是表示V/F变 换电路输出的图;
图14(a)是表示鼠标向+X方向移动时升降计数器及异或输出的图,图 14(b)是表示鼠标向-X方向移动时升降计数器及异或门输出的图;
图15是表示从鼠标输出、由编码器复元的鼠标变位的图;
图16是把鼠标从操作面拿起来时从流量传感器输出的信号的波形图;
图17是本发明其它实施例鼠标的从上面看的分解立体图;
图18是从下面看的图17所示鼠标的分解立体图;
图19是从斜上方看的表示图17及图18所示传感器壳体结构的分解立 体图;
图20是从下面看的同上传感器壳体的分解立体图;
图21(a)、(b)是说明同上传感器壳体作用的剖面放大图;
图22(a)、(b)是说明本发明又其它实施例鼠标上所用传感器壳体结构及 作用的剖面放大图;
图23是本发明又其它实施例,是表示在鼠标壳体的开口处安装了防尘 罩状态的剖面图;
图24是本发明又其它实施例,是表示在鼠标壳体的底面上安装了弹性 体状态的剖面图;
图25(a)、(b)是本发明又其它实施例,是具有流量传感器的传感器收容 部的立体图及剖面图;
图26(a)、(b)是本发明又其它实施例,是设有整流子的传感器收容室的 剖面图及仰视图;
图27(a)、(b)是本发明又其它实施例,是设有整流子的传感器收容室的 剖面图及仰视图;
图28(a)、(b)是本发明又其它实施例,是具有流量传感器的传感器收容 的剖面图及仰视图;
图29是本发明又其它实施例,是具有用于检测操作面的传感器的鼠标 的概略剖面图;
图30是本发明又其它实施例,是设有整流子的传感器收容室的仰视图 及剖面图;
图31是本发明又其它实施例的密封型鼠标,是把盖构件打开状态的立 体图;
图32是表示图31所示鼠标上用的密封型移动检测组件的剖面图;
图33是表示图31所示密封型鼠标上用的信号处理电路的电路图;
图34(a)是表示鼠标向+X方向变位的图,图34(b)是表示该时气体加速 度的图,图34(c)是表示气体流速的图,图34(d)是表示复元了的变位的图;
图35(a)、(b)是表示本发明又其它实施例的密封型鼠标上用的密闭型移 动检测组件的剖面图;
图36是说明鼠标的重力加速度影响的图;
图37是表示本发明又其它实施例鼠标的信号处理电路的电路图;
图38是表示图37所示信号处理电路上用的高通滤波器频率特性的图;
图39是表示本发明又其它实施例的鼠标和其内部移动探测组件的立体 图;
图40是图39所示移动检测组件的剖面图;
图41是本发明又其它实施例鼠标的立体图;
图42是表示本发明又其它实施例的三维型鼠标和内部移动检测组件的 立体图;
图43是图42所示鼠标上用的信号处理电路的电路图;
图44是表示本发明又其它实施例的三维型鼠标的立体图;
图45是表示图44鼠标内藏的移动检测组件结构的立体图;
图46(a)、(b)、(c)是说明本发明又其它实施例鼠标动作原理的图;
图47是表示图46的鼠标用的信号处理电路的电路图;
图48(a)、(b)是表示本发明又其它实施例鼠标的流量传感器及加速度传 感器的概略图;
图49是表示图48鼠标上用的信号处理电路的电路图;
图50表示作为加速度传感器使用密闭型流量传感器实施例的概略图;
图51是表示本发明又其它实施例鼠标上用的信号处理电路的电路图;
图52是表示本发明又其它实施例鼠标的立体图;
图53是表示本发明又其它实施例鼠标的立体图;
图54是表示本发明又其它实施例鼠标的立体图;
图55是表示图54鼠标上用的信号处理电路的电路图;
图56(a)是本发明又其它实施例位置指示装置的剖面图,图56(b)是表示 其使用状态的剖面图;
图57(a)是本发明又其它实施例手动控制器的剖面图,图57(b)是表示其 使用状态的剖面图;
图58(a)是本发明又其它实施例中笔型位置指示装置的立体图,图58(b) 是图58(a)的B部剖面放大图;
图59是本发明又其它实施例位置指示装置的概略结构图;
图60是本发明的又其它实施例,是表示具备使用流量传感器的位置指 示装置的头支架指示器的立体图;
图61是表示本发明又其它实施例手表型位置指示装置的立体图;
图62(a)是本发明的又其它实施例,是表示电脑所设跟踪球的局部剖断 立体图,图62(b)是表示其一部分的剖面放大图;
图63(a)是本发明的又其它实施例,是表示电脑所设位置指示装置的局 部剖断立体图,图63(b)是表示其一部分的剖面放大图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明理想实施例。
本发明的位置指示装置能有鼠标型、笔型、手柄型等各种方式,在以下 实施例中首先说明鼠标型的。
(实施例1)
图1及图2是表示本发明一实施例鼠标1(鼠标型位置指示装置)结构的 从上面看的分解立体图及从下面看的分解立体图。鼠标壳体2由上面开口的 壳体本体3和把壳体本体3的上面开口盖住安装的壳体盖4构成。壳体盖4 的前部设有两个点击钮5,通过操作各点击钮5而产生信号用的信号处理电 路(未图示)收容在鼠标壳体2内。图示例中鼠标壳体2的前部具有两个点击 钮5,但也可以具有三个以上的点击钮或具有转轮
鼠标壳体2的底面设有收容流量传感器6用的凹部7。流量传感器6以 安装在电路基板8下面的状态收容在鼠标壳体2的凹部7内,把流量传感器 6收容在凹部7内之后,在凹部7的下面开口安装盖构件9。盖构件9上与 流量传感器6相对的位置处设有开口10,盖构件9的上面竖立设有筒部11 把开口10的边缘围住,筒部11的上端贴紧在电路基板8的下面。这样,如 图3(a)、(b)所概略表示的,流量传感器6收容在由电路基板8和筒部11将 上面外周部围住的传感器收容室26内、在盖构件9的开口10的内部。下面 把鼠标1的左右方向作为X轴方向、前后方向作为Y轴方向作一说明。
图4及图5是表示上述流量传感器6结构的平面图及剖面图。但图4 是以将加热器和热电元件等露出状态表示的,图5是以把其上用保护膜21 等覆盖状态表示的。该流量传感器6在基板12的上面形成凹状的空隙部 13,在硅基板12的上面设有绝缘薄膜14以覆盖该空隙部13,用该绝缘薄 膜14的一部分在空隙部13的上面形成薄膜状桥部15。该桥部15利用空隙 部13内的空间(空气)与硅基板12绝热。在桥部15的表面其中央部设置加热 器16,隔着加热器16在左右前后的对称位置上作为测温体分别设置热电元 件17、18、19、20。其中热电元件17、18检测±X方向气体的流动,热电 元件19、20检测±Y方向气体的流动。在硅基板12的上面用化膜27和 保护膜21包覆以覆盖加热器16及热电元件17、18、19、20。28是各热电 元件17、18、19、20的各电极座,29是加热器16的电极座。
上述热电元件17、18、19、20是用由BiSb/Sb构成的热电偶而构成的, 由BiSb构成的第一细线22和由Sb构成的第二细线23交替配线、横穿桥部 15的边缘,由桥部15内的第一细线22和第二细线23的接点构成热接点24 的组,由桥部15外的第一细线22和第二细线23的接点构成冷接点25的组。 当分别把热电元件17、18、19、20的热接点24及冷接点25的数目设成n 个,热接点24的温度设成Th,冷接点25的温度设成Tc时,热电元件17、 18、19、20的输出电压(两端间电压)V都用下面的(1)式表示。
V=n·α(Th-Tc)…(1)
但α是塞贝克系数。因此当冷接点25的温度(=硅基板12的温度)固定 或已知时,通过测量热电元件17、18、19、20的输出电压(两端间电压)就能 高精度地检测出热接点24的温度。
首先说明流量传感器6的作用。该流量传感器6使电流在加热器16中 流动并使其发热,同时监视左右前后的热电元件17、18、19、20的输出、 检测气体的相对流动。在X轴方向没有气体流动的状态下(无风时),隔着加 热器16在X轴方向两侧配置的热电元件17、18的热接点温度由于配置的 对称性而相互相等,所以热电元件17的输出电压与热电元件18的输出电压 相等。与之相对如图6箭头所示,当气体从+X方向向-X方向移动时,上流 的热电元件18的热接点因气体的流动被冷却降温,其输出电压变小。另一 方面通过气体加热器16的热向下流输送,下流的热电元件17的热接点温度 上升,其输出电压变大。且两热电元件18、17热接点温度的差随着气体流 动速度变大而扩大,所以通过与之相随的两热电元件17、18输出电压值的 差能测量气体的流速。气体从-X方向向+X方向流动时和气体在Y轴方向流 动时也一样。
下面说明使用这种流量传感器6输出鼠标1移动速度的原理。图8表示 了将鼠标1放置在桌子和鼠标垫等操作面30上的情况。把鼠标1放置在平 坦的操作面30上时,传感器收容室26下面的开口10由操作面30堵塞。把 鼠标1放置在操作面30上时的传感器收容室26的密封度虽没必要像后述密 封型鼠标那样高,但鼠标1不使流量传感器6感知外部的风和空气的运动而 误动作程度的贴紧度是必要的。
这样在把鼠标1贴紧放置在操作面30上的状态下,当如图7把鼠标1 向+X方向移动时,如图8所示在传感器收容室26内由空气与操作面30的 摩擦及空气的惯性,空气相对于流量传感器6向-X方向移动。当根据图9 作大致说明时,通过鼠标1这样的移动(A)产生空气的流动(流速)(B)时其流 速用流量传感器6计量(C)作为电压信号输出。接着,表示空气流速的电压 信号通过电压/频率(V/F)变换电路(D)变换成对应于空气流速的频率的交流 信号,再变换成矩形波的编码器输出向电脑输出(E)。
图10是表示信号处理电路的电路图,该处理电路用于生成表示鼠标1 移动的编码器输出,图11、图12、图13、图14及图15是表示其波形等的 图。从基准电压输出电路31输出如图11(a)所示的固定电压(基准电压)Vo。 基准电压Vo通过V/F(电压/频率)变换电路32输出图11(b)所示的固定频率 (基准频率)Fo的信号。
图10的X轴流量传感器33的输出Vx表示在X轴方向配置的热电元 件17的输出与热电元件18的输出的差。例如当如图7将鼠标1向+X方向 移动时的变位设定为是图12(a)时,该时在鼠标1内产生的空气流速则如图 12(b)。从X轴流量传感器33输出对应于该流速的图12(c)那样的电压信号 Vx。但X轴流量传感器33在流速为0cm/sec时偏置成为基准电压Vo。该X 轴流量传感器33的输出Vx由V/F变换电路34变换成频率信号,如图12(d) 所示调制为输出电压越大频率越高的信号。这里X轴流量传感器33的输出 Vx为Vo(流速是0cm/sec)时被调制成频率Fo的信号。
相反地,当把鼠标1向-X方向移动时的变位设定为是图13(a)时,该时 在鼠标1内产生的空气流速则如图13(b)。从X轴流量传感器33的输出Vx 输出对应于该流速的图13(c)那样的电压信号Vx。该X轴流量传感器33的 输出Vx通过V/F变换电路34变换成频率信号,如图13(d)所示调制为输出 电压越小频率越低的信号。
升降计数器37是在X轴流量传感器33的V/F变换电路34输出信号 Fx的每个峰值上增加1、在基准电压输出电路31的V/F变换电路32输出 信号Fo的每个峰值上减少1的二进制计数器,输出X1表示第一位、输出 X2表示第二位。即对V/F变换电路34输出信号Fx的每个峰值升降计数器 37做升动作,如图14(a)那样输出(X2、X2)是(0,0)、(0、1)、(1、0)、(1、1)、 (0、0)…地变化。对V/F变换电路32输出信号Fo的每个峰值升降计数器37 作降动作,如图14(b)那样输出(X2、X1)是(0、0)、(1、1)、(1、0)、(0、1)、 (0、0)…地变化。
因此鼠标1在X轴方向变位是零时,X轴流量传感器33的V/F变换电 路34的输出频率Fx与基准电压输出电路31的V/F变换电路32的输出频率 Fo相等,所以升降计数器37的升动作与降动作平衡,升降计数器37的输 出无变化。与此相对,鼠标1向+X方向的移动速度越大,V/F变换电路34 的输出频率Fx就越大,所以对应于+X方向的移动速度升降计数器37的升 动作速度变快。鼠标1向-X方向的移动速度越大,V/F变换电路34的输出 频率Fx比基准频率Fo越小,所以对应于向-X方向的移动速度升降计数器 37的降动作速度变快。
升降计数器37的输出X1、X2是通过门39演算异或、作为XB输出的, X2原封不动地作为XA输出,由XA、XB作为编码器输出(脉冲信号)41向 电脑输出。该编码器输出XA、XB如图14(a)、(b)所示。由该图14(a)、(b) 可知,从XA与XB的相位错移方向判别鼠标的移动方向,从编码器输出 XA、XB的变化速度判别鼠标的移动速度。且电脑通过根据编码器输出XA、 XB对移动速度积分,如图15所示复元鼠标的变位。
Y轴方向也由同样的原理输出编码器输出YA、YB。详细情况省略了, 但从Y轴流量传感器35输出来自配置在Y轴方向的热电元件19、20输出 的差,该信号Vy用V/F变换电路36变换成频率信号Fy后,作为用于使升 降计数器38做升动作的信号向升降计数器38输入。从基准电压输出电路 31的V/F变换电路32输出的基准频率Fo信号输入进升降计数器38使升降 计数器38做降动作。且升降计数器38的输出Y1、Y2通过异或门40变换成 Y方向的编码器输出41(YA、YB)。
下面说明用于防止用手把鼠标1从操作面30拿起来时误动作的方法。 这里所说明的开放型鼠标1由于流量传感器6在传感器收容室6内是露出 的,所以当把鼠标1从操作面30拿起时由风等的干扰,流量传感器6检测 流速、可能有误动作。但操作鼠标1时用流量传感器6测量出的流速与有图 12(b)、图13(b)那样特征的波形相对,把鼠标1拿起时所检测出流速的波形 是如图16所示不规则的波形。因此在从流量传感器6输出这种不规则波形 时,只要把来自信号处理电路的信号遮蔽、不使其从鼠标输出编码器输出便 可。
或在鼠标的底面设置开关(按钮式、压力式等),鼠标与操作面接触时定 为开关ON(接通),开关0FF(断开)时不进行向电脑的输出,也有这样的防止 误动作方法。
(实施例2)
图17是从斜上方看的表示本发明其它实施例鼠标结构的分解立体图, 图18是从斜下方看的分解立体图。该鼠标51如下,在把鼠标51从操作面 30拿起时传感器收容室26的开口被密闭、流量传感器6变为非检测状态, 在把鼠标1放置在操作面30上时传感器收容室26的开口打开、流量传感器 6成为检测状态。
因此该实施例利用由图19及图20所示的固定部53及滑54构成的传 感器壳体52把流量传感器6覆盖。固定部53由圆筒状的筒体55、筒体55 下面的盖56及盖56周围的凸缘57构成,筒体55上开口有通气孔58,凸 缘57上开口有滑块用孔59。滑块54是从上下开口的圆环部60向上方延伸 出滑动子61的构件,滑动子61上开口有通气孔62、滑动子61的上端形成 有防脱落用的爪63。通过把滑块54的滑动子61插入在固定部53的滑块用 孔59内可自由滑动、组装成传感器壳体52,通过爪63挂在凸缘57上面来 进行滑动子61的防脱落。
如图21所示,传感器壳体52把流量传感器6围住,把固定部53的上 面紧贴并固定在电路基板8的下面。传感器壳体52比筒部11的内径小,在 没有把滑块54抬起的力作用时则如图21(b)所示从筒部11下端的开口10向 下方突出,以爪63挂在凸缘57上的状态停止。这样在滑块54向下方下降 的状态下,固定部53的通气孔58用滑动子61堵塞,收容流量传感器6的 传感器收容室26(传感器壳体52内的空间)大致成密闭状态。因此在把鼠标 51从操作面30拿起时,滑块54下降、通气孔58被堵塞,所以能防止流量 传感器6误测风等的流速而输出错误的信号。
另一方面在把鼠标51放置在操作面30上的状态下,滑块54被操作面 30按压缩回、固定部53的通气孔58与滑块54的通气孔62成一致,移动 鼠标51时空气从通气孔58、62向传感器收容室26内流动,用流量传感器 6计量流速,从鼠标51输出表示移动方向及移动速度的编码器输出。
流量传感器6用传感器壳体52包覆,所以能防止流量传感器6被用手 指等接触附着上皮脂等而灵敏度恶化。
且当把该实施例与下述的第三实施例比较时,即使滑块54上下动、也 不使传感器收容室26的容积变化、不使传感器收容室26内的空气压缩·膨 胀,所以不易产生不必要气体的流动,鼠标51的灵敏度稳定。
(实施例3)
图22(a)、(b)是表示本发明又其它实施例鼠标的传感器壳体52及其近旁 结构的剖面图。该鼠标具有与从图17至图21所示的鼠标51同样的结构, 但不同点是盖56设在滑块54上而不是在固定部53上。
该实施例也是在鼠标从操作面30拿起时,如图22(a)所示,滑块54下 降、固定部53的通气孔58用滑动子61堵塞,滑块54的通气孔62也用固 定部53(凸缘57)堵塞,传感器壳体52内的传感器收容室26大致成密闭状态。 在把鼠标放置在操作面30上时,如图22(b)所示,滑块54被推上去、固定 部53的通气孔58与滑块54的通气孔62成一致,移动鼠标时空气从通气孔 58、62向传感器收容室26内流入、用流量传感器6计量流速、从鼠标输出 表示移动方向及移动速度的编码器输出。
(实施例4)
图23是表示本发明又其它实施例鼠标的一部分的剖面图。该实施例在 盖构件9的开口10处设有防尘罩64,在防尘罩64与筒部11之间形成蛇行 的空气通路65。设置在防尘罩64上部的传感器收容室26内收容着流量传 感器6,传感器收容室26的壁面上开口有通气口66。通过该种结构防止灰 尘和尘埃附着在流量传感器6上和流量传感器6被用手指等接触,提高流量 传感器6的动作可靠性。
作为除此之外的防尘罩也可使用开口有多个圆孔或狭缝孔等的带孔滤 清器和带孔板。
(实施例5)
图24是表示本发明又其它实施例鼠标的一部分的剖面图。该实施例在 盖构件9的底面上安装了海等易变形弹性体67把开口10的周围围住,通 过堵塞鼠标底面与操作面30间的间隙来防止灰尘等侵入传感器收容室26 内,提高流量传感器6的动作可靠性。且防止流量传感器6由于风等的干扰 而误检测,提高鼠标的精度。
(实施例6)
图25是表示本发明又其它实施例鼠标的一部分的立体图。该实施例在 制成箱状的传感器收容部71的顶部下面安装流量传感器6,在传感器收容 部71的空气流入方向(检测方向)的侧壁(四面)上开口有竖长孔状的空气通路 72。该传感器收容部71被收容在鼠标壳体2下面的凹部7内。根据该种结 构能使X轴方向及Y轴方向的空气流动顺畅、提高流量传感器6的灵敏度。
(实施例7)
图26(a)、(b)是表示本发明又其它实施例鼠标的一部分的剖面图及仰视 图。图27(a)、(b)是表示类似实施例的剖面图及仰视图。该实施例在传感器 收容室26的顶面上设置流量传感器6,把俯视是十字状、与鼠标的检测方 向(X轴方向、Y轴方向)垂直延伸的剖面圆形(图25的情况)或剖面矩形(图 26的情况)的整流子73设置在传感器收容室26内。在整流子73的下面与鼠 标的底面74间空开适当的距离a。根据该种结构,通过整流子73遮住灰尘 和尘埃的侵入,能防止灰尘和尘埃附着在流量传感器6上和用手指触及流量 传感器6而把皮脂附着在流量传感器6上。且移动鼠标时X轴方向及Y轴 方向的空气流动顺畅,所以能提高流量传感器6的灵敏度。
(实施例8)
图28(a)、(b)是表示本发明又其它实施例鼠标的一部分的剖面图及仰视 图。该实施例把传感器收容室26的顶面形成半球面状,把流量传感器6安 装在该顶面75上,把与鼠标的检测方向(X轴方向、Y轴方向)垂直延伸的俯 视十字状的整流子73设置在传感器收容室26内。整流子73的下面与鼠标 底面74间的距离a大于整流子73的上面与流量传感器6间的距离b(b<a)。 该实施例由于顶面75制成半球状,所以空气的流动更顺利,更提高了流量 传感器6的灵敏度。
(实施例9)
图29是本发明又其它实施例鼠标76的概略剖面图。该实施例在鼠标壳 体2的底面近旁设置了检测操作面30用的传感器77。作为这种传感器77 可使用检测钢制桌等金属制操作面30的无触点开关和检测金属电极与操作 面间静电容量用的静电容量式传感器、能检测出操作面30的光学式传感器 等。这样,在判断出鼠标76放置在操作面30上时从鼠标76输出编码器输 出,在判断出鼠标76从操作面浮起时从鼠标76不输出编码器输出,这样就 不输出错误的编码器输出。
(实施例10)
图30是表示本发明又其它实施例鼠标的一部分的剖面图及仰视图。该 实施例在传感器收容室26的从鼠标底面74稍稍缩进的位置上安装有制成板 状的整流子73,在流量传感器6的检测方向(X轴方向、Y轴方向)上设有合 计四个开口78。该实施例也能用整流子73使X轴方向及Y轴方向的空气流 动顺畅,能使流量传感器6的灵敏度更好。通过用整流子73遮蔽流量传感 器6的下方能防止灰尘和尘埃附着在流量传感器6上。
(实施例11)
图31是表示本发明又其它实施例鼠标的立体图,在设置于鼠标壳体2 底面的凹部7内安装有密闭型的移动检测组件81,凹部7用盖构件9堵塞。 图32是表示移动检测组件81结构的剖面图,其收容在鼠标壳体2内。该密 闭型的移动检测组件81将电路基板83安装在密闭壳体82的上面,将安装 在电路基板83下面的流量传感器6密封在由电路基板83和密闭壳体84构 成的传感器收容室26内,并在传感器收容室26内充入气体85。通过使密 闭壳体82的底面中与流量传感器6相对的部分86向上方鼓起,在与流量传 感器6相对的部分缩小了流量传感器6与密封壳体84底面间的距离、使气 体85的流路87变窄。
具备这种密闭型移动检测组件8 1的鼠标80(以下有时称为密闭型鼠标) 使用如图33所示的信号处理电路向电脑输出编码器输出。由与图10的信号 处理电路比较可知,该实施例把从X轴流量传感器33的输出(热电元件17、 18输出的差)通过积分电路88积分之后向V/F变换电路34输出,从Y轴流 量传感器35的输出(热电元件19、20输出的差)的差也通过积分电路89积分 之后向V/F变换电路36输出。其它结构与图10信号处理电路的结构相同。
在密封式鼠标80中,在如图34(a)把鼠标在操作面30上例如向+X方向 移动时,从X轴流量传感器33的输出成为如图34(b)那样表示变位加速度的 信号。因此通过把从该X轴流量传感器33输出的加速度信号用积分电路88 做积分处理、变换成图34(c)那样的速度信号(实际上把基准电压Vo作为偏 置值具有)后,与图10的信号处理电路同样地输出表示移动方向和移动速度 的编码器输出。电脑根据该编码器输出如图34(d)那样把鼠标的变位复元。
这种密封型鼠标在把鼠标拿起时不受风等的干扰影响,但与开放型的鼠 标相比灵敏度低。因此本实施例如上述地在流量传感器6的下面把气体流路 87弄窄、使流量传感器6位置处的气体85的流速增大,提高鼠标的灵敏度。
这种密封型鼠标即使拿起在空中也不受风等干扰的影响,所以当然能把 鼠标在桌子和鼠标垫等操作面上移动操作,且也能在空中移动操作。
(实施例12)
图35(a)、(b)是本发明又其它实施例,表示了在密闭型鼠标上所用的移 动检测组件91。该移动检测组件91在由电路基板83和密封壳体82构成的 传感器收容室26内充入比重较大的气体92和比重较轻的气体93两种气体。 这样,如图35(a)所示,在传感器收容室26内重的气体92和轻的气体93分 离、成为两层。如图35(b)所示,在该状态下,当把鼠标向+X方向移动时, 重的气体92由于惯性等相对地向-X方向移动、所以轻的气体93被向+X方 向挤出。这时用流量传感器6检测轻的气体的流动(加速度)。该实施例通过 充入重的气体92和轻的气体93使轻的气体93的流动结构性地放大,这样 提高鼠标的灵敏度。
下面说明使用了流量传感器6的鼠标与加速度的关系。无论是开放型鼠 标还是密封型鼠标,在移动使用了流量传感器6的鼠标时,在来自流量传感 器6的输出信号中包含对应于操作鼠标时移动方向速度的信号成分和对应 于移动方向加速度的信号成分和基于重力加速度的信号成分。
所说的该重力加速度的信号成分是由于流量传感器6具备加热器16而 产生的。流量传感器6例如以X轴方向考虑时,如图36(a)所示,具有在加 热器16两侧配置了热电元件17、18的结构,当安装了流量传感器6的鼠标 平移动时,如图36(b)所示,热电元件17一边和热电元件18一边的温度 分布不同,这样热电元件17、18的差信号是变化的(参照图6的说明)。不过 这种流量传感器6由于气体用加热器16加热,所以当鼠标(即流量传感器6) 倾斜时如图36(c)所示加热的气体就上升,通过对流成为与图36(b)同样的温 度分布。因此在未移动鼠标时、当鼠标倾斜时也从热电元件17、18输出差 信号,从鼠标向电脑输出与鼠标移动时同样的编码器输出。这就是重力加速 度的信号成分。
在开放型的鼠标的情况下,对应于操作鼠标时移动方向加速度的信号成 分和重力加速度引起的信号成分与对应于移动方向速度的信号成分相比非 常小,所以对应于移动方向加速度的信号成分和重力加速度引起的信号成分 可以忽略不计。因此在开放型鼠标的情况下如相关从图10到图15的说明所 述,来自流量传感器的输出信号可以看作是相应于鼠标移动方向速度的信 号,实用上不必考虑加速度的影响。
但在密封型的鼠标的情况下,与移动加速度比较其对移动速度的灵敏度 低,所以从流量传感器17、18输出的差信号如上述是作为表示鼠标移动加 速度来处理的。且将密闭型鼠标在空中操作时与在操作面上操作的情况不 同,鼠标倾斜的可能性大,所以不能忽略不计重力加速度引起的信号成分、 必须补偿它。作为该重力加速度的补偿方法有下列方法。
(实施例13)
图37表示的是本发明又其它实施例密闭型鼠标所用的信号处理电路, 把X轴流量传感器33的输出Vx(加速度信号)通过高通滤波器94把直流成 分及其近旁的低频率成分剪切后用积分电路88积分、变换成速度信号,用 V/F变换电路34把来自积分电路88的输出电压变换成频率信号Fx,把对应 鼠标向正方向移动速度的频率信号向升降计数器37输出。另一方面把来自 高通滤波器94的输出信号用反相放大电路96(包括放大率是1的)正负反转 后用积分电路97积分、变换成速度信号,由V/F变换电路98把来自积分电 路88的输出电压变换成频率信号,把对应鼠标向负方向移动速度的频率信 号Fx′向升降计数器37输出。这里鼠标的移动速度是零时,来自积分电路 88、97的输出电压成为零,V/F变换电路34、98在输入电压是零及负时不 输出频率调制信号。升降计数器37对从V/F变换电路34输出的频率调制信 号Fx的每个峰值作升动作,对从V/F变换电路98输出的频率调制信号Fx′ 的每个峰值作降动作。
因此在鼠标向+X方向移动时从积分电路88输出表示鼠标的移动速度 的例如图34(c)那样的信号,从V/F变换电路34输出与移动速度成比例的频 率信号、升降计数器37对其每个峰值作升动作。另一方面来自高通滤波器 94的输出用反相放大电路96正负反转,所以来自积分电路97的输出成为 把图34(c)的信号对于时间轴向负侧反转的信号,从V/F变换电路98无信号 输出。因此升降计数器37根据来自V/F变换电路34的输出而只作升动作。
与之相对,在鼠标向-X方向移动时从积分电路88输出表示鼠标的移动 速度的例如把图34(c)的信号对于时间轴反转了的信号,从V/F变换电路34 无信号输出。另一方面从高通滤波器94的输出用反相放大电路96正负反转, 所以从积分电路97的输出成为如图34(c)那样的信号、从V/F变换电路98 输出与移动速度成比例的频率信号、升降计数器37对其每个峰值作降动作。 因此升降计数器37根据来自V/F变换电路98的输出而只作升动作。
同样地,Y轴流量传感器35的输出Vy(加速度信号)也通过高通滤波器 95把直流成分及其近旁的低频率成分剪切后用积分电路89积分、变换成速 度信号输入V/F变换电路34变换,把来自V/F变换电路34的输出信号Fy 向升降计数器38的升动作口输出。而把来自高通滤波器95的输出信号用反 相放大电路99(包括放大率是1的)正负反转后用积分电路100积分、变换成 速度信号,用V/F变换电路101把来自积分电路100的输出电压变换成频率 信号,把对应鼠标向负方向移动速度的频率信号Fy′向升降计数器38的降动 作口输出。且处理该Y轴方向鼠标移动的部分也与处理X轴方向鼠标移动 的上述部分作同样动作。
由操作鼠标时的加速度产生的来自流量传感器6的输出是例如图34(b) 那样的振动波形,与之相对,由重力加速度产生的来自流量传感器6的输出 大致是直流成分(或非常低的频率成分)。因此若把与X轴流量传感器33及 Y轴流量传感器35的输出连接的高通滤波器94、95的频率特性设定为如图 38所示截止频率Fc高于重力加速度产生的输出成分的频率区域、而低于操 作鼠标产生的加速度成分的频率区域的话,则能仅剪切重力加速度的影响, 能提高鼠标的精度。
在如图33所示结构的信号处理电路中,即使在鼠标不移动时也从V/F 变换电路32、34、36发出1KHz左右频率的信号,但如图37那样结构的信 号处理电路在鼠标不移动时不从V/F变换电路34、36、98、101输出信号(频 率零),所以即使操作鼠标时也能减小从V/F变换电路34、36、98、101向 升降计数器37、38输出信号的频率,升降计数器37、38的动作稳定。
另外,开放型鼠标中,基本上重力加速度的影响小,但若在开放型鼠标 上也采用用高通滤波器剪切重力加速度影响的方法的话,则能更加提高开放 型鼠标的精度。
(实施例15)
图39是表示本发明又其它实施例密闭式鼠标102的立体图。该鼠标102 在鼠标壳体2内收容有密闭式的移动检测组件103。如图40所示移动检测 组件103在中空的壳体104内架设有支承梁105,用钩子106把流量传感器 组件107吊在支承梁105的弯曲处可自由摇动。流量传感器组件107把安装 了流量传感器6的电路基板8固定在组件壳体108内,用设置在组件壳体 108上面的钩子106可自由摇动地悬挂时,在稳定状态下,调整好重心位置 以使流量传感器6的垂直检测方向(Z轴方向)与重力加速度方向平行。在壳 体104内贮藏适当粘度的油109作为油阻尼器,流量传感器组件107浸在油 109内。且在移动检测组件103的壳体104上内外贯通地埋入电极端子110, 流量传感器6或电路基板8与电极端子110用柔软的导线111连接,所以流 量传感器6的输出被电极端子110取出。
这样,根据该鼠标102,即使在空中操作的鼠标102倾斜了、移动检测 组件103内的流量传感器组件107也会边抵抗油109的阻力边活动以保持水 平姿势,所以流量传感器6总是维持在不受重力加速度影响的状态。因此重 力加速度产生的输出成分总是为零,鼠标102的精度被提高。
开放型鼠标基本上而言重力加速度的影响小,但若在开放型鼠标上也使 用这种结构的移动检测组件的话,则能更加提高开放型鼠标的精度。
(实施例16)
图41是表示本发明又其它实施例的可空中操作的密闭型鼠标112的立 体图。该鼠标用手掌从旁边握住、用食指和中指按压设置在侧面的点击钮5。 密闭式的移动检测组件113收容在鼠标112内。该移动检测组件113内设有 流量传感器6能检测上下方向及左右方向的移动,鼠标112在左右方向(X 轴方向)及上下方向(z轴方向)具有灵敏度、但在前后方向(Y轴方向)不具有 灵敏度。该种鼠标112例如能用于操作投影于投影机上的指针用,把鼠标上 下左右移动能使幕上的指针上下左右移动。
这种鼠标113在上下方向具有灵敏度,所以有可能重力加速度的影响显 著,因此如上述使用高通滤波器和垂直悬挂的流量传感器组件等来消除重力 加速度的影响更加重要。
(实施例17)
前面说明了可空中操作的二维鼠标,但既然是可空中操作就也能扩展到 三维鼠标。图42是本发明的又其它实施例、可检测三维方向的移动。该鼠 标114在鼠标壳体2的凹部7内安装有能检测三维方向气体流动的移动检测 组件115。移动检测组件115内密封有制成立方体的部件119、在部件119 的各面上分别贴有检测X轴方向移动的流量传感器116、检测Y轴方向移动 的流量传感器117、检测z轴方向移动的流量传感器118。
图43是表示该鼠标114信号处理电路的电路图。该信号处理电路是以 图37的信号处理电路为基础追加了z轴成分的处理电路。详细情况就省略 了,但根据该信号处理电路是用z轴流量传感器120检测z轴方向的移动, 从z轴流量传感器120输出的输出Vz由高通滤波器121除去直流成分后用 积分电路122从加速度信号变换成速度信号,速度信号再用V/F变换电路 123变换成频率信号Fz。另一方面把来自高通滤波器121的输出信号用反相 放大电路126(包括放大率是1的)正负反转后用积分电路127积分、变换成 速度信号,用V/F变换电路128把来自积分电路127的输出电压变换成频率 信号Fz′。升降计数器根据从V/F变换电路123的输出Fz作升动作,根据从 V/F变换电路128的输出Fz′作降动作,从升降计数器124输出的计数值通 过门125变换成编码器输出的z轴成分。
这里为除去重力加速度的影响使用了高通滤波器,当然也可以用其它方 法。
可空中操作的密闭型鼠标除去了重力加速度的影响,但具有加速度地移 动鼠标时鼠标感知的加速度成分在当鼠标倾斜大时其变小。因此重力加速度 的影响被除去的话倾斜移动鼠标能降低鼠标的灵敏度,能通过鼠标的倾斜来 进行鼠标的灵敏度调整。
(实施例18)
图44所示是表示不同的三维鼠标129实施例的立体图。该鼠标129外 观制成球状、表面上设有点击钮5。图45是表示鼠标129内部移动检测组 件130的立体图,移动检测组件130内密封有能检测二轴方向的流量传感器 131(参照图4)和能检测一轴方向的流量传感器132,整体则成为能用X轴、 Y轴及z轴方向的三维来检测鼠标129的移动方向。
(实施例19)
图46(a)、(b)、(c)是本发明又其它实施例鼠标133的说明图。前面说明 的鼠标133中除去了把鼠标133倾斜时重力加速度的影响,但也可积极地利 用该现象、通过鼠标133的倾斜来移动电脑画面上等的指针。图47是表示 该鼠标133信号处理电路的电路图,与图37的信号处理电路比较高通滤波 器94、95被除去了。也未使用图40那样结构的移动检测组件103。因此从 图46(a)的水平姿势如图46(b)左右倾斜仅θx时,在X轴方向发生了与流量 传感器6的表面平行的重力加速度G的分力G sinθx,因此,如图46(c)所 示用加热器16加热了的气体沿X轴方向流动,与把鼠标133沿X轴方向移 动相同的编码器输出从鼠标133输出。同样地当把鼠标133前后倾斜时,与 把鼠标133沿Y轴方向移动相同的编码器输出从鼠标133输出。
这种鼠标也可在X轴流量传感器与积分电路间插入低通滤波器、在Y 轴流量传感器与积分电路间也插入低通滤波器以不检测鼠标向X轴方向及 Y轴方向的移动。
这种鼠标不仅限于所谓鼠标型的,如图44那样的球型鼠标可通过转动 该鼠标操作指针。具备跟踪球的位置指示装置就在跟踪球的内部也能装入用 于检测跟踪球旋转的结构和电路。
(实施例20)
前面作为可空中操作的鼠标说明了密闭型鼠标,但开放型鼠标也能在空 中使用。但开放型鼠标有可能如所述把风等的干扰误检测为鼠标的移动,所 以在空中操作用的开放型鼠标与在操作面上使用的开放型鼠标比较需要先 降低流量传感器的灵敏度。
开放型鼠标即使在空中操作时,移动鼠标时的加速度信号成分和重力加 速度产生的信号成分与移动鼠标时的速度信号成分相比是小的,所以与密闭 式鼠标不同,其加速度产生的影响小。因此不一定需要像密闭型鼠标那样使 用高通滤波器或图40那样结构的移动检测组件把重力加速度的影响除去, 但若开放型鼠标也用这种装置除去重力加速度影响的话,则能把鼠标更高精 度化。
如图48(a)所示,在开放型的鼠标的情况下,也可在流量传感器6的电 路基板8上设置加速度传感器142以能检测与电路基板8平行方向的加速 度。若设置这种加速度传感器142的话,除用加速度传感器142能检测操作 鼠标移动时的加速度外还能检测鼠标如图48(b)那样倾斜时加在流量传感器 6上的重力加速度中与电路基板8平行方向的成分。因此把移动时的加速度 和流量传感器6倾斜θ时重力加速度G中成分Gsinθ形成的加速度传感器 142的输出从流量传感器6的输出中减去,这样来剪切鼠标移动产生的加速 度和重力加速度的影响,能仅利用表示鼠标移动速度的信号,能提高鼠标的 精度。
图49表示了如上述具备了加速度传感器142和流量传感器6的鼠标的 信号处理电路。这里X轴加速度传感器135表示加速度传感器142中检测X 轴方向加速度的功能,Y轴加速度传感器137表示加速度传感器142中检测 Y轴方向加速度的功能。减法电路134、136从来自流量传感器33、35输出 的信号中把用加速度传感器135、137检测出的加速度信号减去,且是把加 速度传感器135、137的输出放大或衰减后作减法处理以使从流量传感器33、 35输出的信号中所含加速度成分及重力加速度成分的强度与从加速度传感 器135、137输出的信号的强度相等。
在密闭型的鼠标的情况下,从流量传感器输出的信号是加速度,所以不 能用加速度传感器的输出消去加速度成分等,但在开放型的鼠标的情况下, 从流量传感器输出的信号是速度,所以通过以这种方法用加速度传感器的输 出消去加速度成分等可提高精度。
如图50所示,作为加速度传感器也可使用密闭型的流量传感器144。 密闭型的流量传感器144中移动时速度的信号是微弱的,移动时加速度的信 号和重力加速度的信号有优势,所以通过从开放型流量传感器6的输出中减 去密闭型流量传感器144的输出可仅取出移动时速度的信号,能更加提高使 用了开放型流量传感器6的鼠标的精度。
(实施例21)
图51是表示在本发明又其它实施例的可三维操作的开放型鼠标中所用 信号处理电路的电路图。该信号处理电路具备用于检测z轴方向加速度的加 速度传感器139,用减法电路138从由流量传感器120输出的信号Vz中把 用z轴加速度传感器139检测出的z轴方向加速度的信号减去、向V/F变换 电路123及反相放大电路126输出。
从而该鼠标除去了在X轴方向、Y轴方向及z轴方向这三轴方向上移 动时加速度和重力加速度的影响,实现了高精度的三维鼠标。
(实施例22)
图52是本发明又其它实施例的鼠标146,是把与图41所示相同的从旁 边握住上下左右移动型的鼠标用开放型实现的。由于它是开放型的,所以与 安装在电路基板8上的流量传感器6相对、设置了开口10。
(实施例23)
图53是本发明又其它实施例的鼠标147,是把与图44所示相同的球状 鼠标用开放型实现的。由于它是开放型的,所以与安装在电路基板8上的流 量传感器131、132相对、分别设置了开口10。
(实施例24)
上述的密闭型鼠标都是可通过在空中移动(例如好像在操作面上移动那 样)操作的。这是现有的球式鼠标和光学式鼠标不能进行的。但鼠标到达操 作范围的边缘(例如握着鼠标的手伸直了)时,若是在操作面上使用的鼠标的 话则能把鼠标从操作面抬起返回到操作范围内,而与此相对,空中操作的鼠 标当把鼠标向操作范围返回时,有可能其移动被流量传感器6探知、电脑画 面上的指针也返回。
为了即使把鼠标返回到操作范围内电脑画面上的指针也不动,有把鼠标 以固定速度移动返回的方法,但不一定在使用方便上满足。所以作为把鼠标 向操作范围内返回时使鼠标的移动不被检测的方法有以下说明的方法。
图54是该鼠标148的立体图,在例如侧面的大姆指位置上设置切换开 关149。如图55所示该切换开关149连接在升降计数器37、38上,升降计 数器37、38只在切换开关149被按压形成导通时能根据来自V/F变换电路 34、98、36、101的信号来变化计数输出,在离开切换开关49形成断开时, 升降计数器37、38成住状态、不使输出变化。
因此在操作鼠标148时用姆指按住切换开关149置于导通状态进行。在 仅将鼠标148返回时离开切换开关149置于断开状态移动鼠标148。用这种 结构,即使空中操作鼠标148时也能与在操作面上操作时同样方便地使用。
(实施例25)
下面说明各种方式的位置指示装置。图56(a)所示的是全方位开关型的 位置指示装置151。该位置指示装置151在电路基板8的上面中央设置了二 轴型的流量传感器6(参照图4),电路基板8用触摸罩152覆盖,流量传感器 6被密封在触摸罩152内的中央部。触摸罩152在与流量传感器6相对的中 央部凹下接近于流量传感器6,在其周围呈圆环状鼓起。触摸罩152既可用 橡胶等伸缩材料形成或又可形成蛇腹状等的伸缩结构。
如图56(b)所示该位置指示装置151当按压触摸罩152的环状部分153 时,气体从手指按的位置向相对一边流动,通过用流量传感器6检测该流动 判断按压的位置和操作速度。
(实施例26)
如图57(a)所示,通过在触摸罩152的环状部分153上放置具有操作杆 155的圆盘156可作为手动控制器154使用。如图57(b),该手动控制器154 通过握住操作杆155并使其倾斜,在倾斜的一边触摸罩152被按压,内部产 生气流,通过用流量传感器6检测该气体的流动来判断操作杆155倾斜的方 向、输出编码器输出。
(实施例27)
图58(a)是笔型位置指示装置157的立体图,图58(b)是同图(a)的B部 剖面放大图。该位置指示装置157把安装在电路基板8上的流量传感器6收 容在轴部158的内部。这种笔型位置指示装置157可作为笔标绘器使用。也 可作为在用投影器投影的银幕上指示、使银幕上的指针移动用的指针和描原 稿使银幕上的指针移动用的笔型位置指示装置使用。
(实施例28)
图59所示的是无线型的位置指示装置,在位置指示装置159上附加发 射器160向连接在电脑等上的接收器161用电波发送信号。
(实施例29)
图60所示的是安装了本发明的空中操作型位置指示装置163的头支架 指示器162。把该头支架指示器162装在头部、能通过活动头部和移动身体 来把对应于活动的信号从位置指示装置163向游戏机或电脑等发送。
(实施例30)
图61所示的是手表型的位置指示装置164,把该位置指示装置164戴 在手腕上的话能把对应手腕活动的信号从位置指示装置164输出。
(实施例31)
图62(a)所示的是笔记本电脑166上安装的跟踪球165,在球167的周 围设有点击钮168。如图62(b)所示,该跟踪球165在保持可自由旋转的球 167的下面隔开空间169设置了二轴型的流量传感器6。当把手指170在球 167的表面滑动使球167旋转时,球167与流量传感器6间的空间产生空气 的流动,通过用流量传感器6检测空气的流速能检测到球167的旋转方向及 旋转角度。
(实施例32)
图63(a)所示的是笔记本电脑166上安装的位置指示装置171,在被点 击钮160包围的位置上设有开口172,在该开口172下的空间173内设有二 轴型的流量传感器6。如图63(b)所示该位置指示装置171当把手指滑动在开 口172上通过时,在空间173内产生气流,通过用流量传感器6检测空气的 流速能检测到手指170的通过方向及通过速度。
产业上利用的可能性
本发明的位置指示装置作为计算机的外围设备被使用,用于例如在个人 计算机中移动表示画面的指针、操作画面上的按钮和图像、或选择各种项目。
QQ群二维码
意见反馈