JP2001518655A

JP2001518655A - 一体型スイッチを有するポインティングデバイス

Info

Publication number: JP2001518655A
Application number: JP2000514180A
Authority: JP
Inventors: マイケルディー．ロジャーズ，; アランイー．スクラム，
Original assignee: バラタッチテクノロジーインコーポレイテッド
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2001-10-16
Also published as: AU9669198A; EP1019792A1; DE69814655D1; DE69814655T2; EP1019792B1; ATE240545T1; US6563488B1; WO1999017180A1; TW521204B

Abstract

(57)【要約】【解決手段】ポインティングデバイスは、導電面（３６）を有する基板および弾性回復部材（１２）を含む。回復部材は、導電面に対して回復部材を押して変形させるような力（２３）が加えられる押下モードでは、抵抗面（２０）が導電面（３６）に接触するように抵抗面（２０）を弾性的に支持する。回復部材（１２）は抵抗性ゴム材料から形成される。抵抗面（２０）は電圧分散を有し、押下モードにおいて、導電面（３６）上で揺動するように湾曲している。電圧分散は導電面（２０）上で検出され、可変信号が生成され、そして処理される。ある特定の実施形態において、ドームスイッチが抵抗面と導電面との間に配置されて、ドラッグ機能を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本出願は、１９９７年９月２９日出願の米国特許出願第０８／９３９、３７７
号、１９９８年４月７日出願の米国特許出願第０９／０５６、３８７号、および
１９９８年８月１１日出願の米国特許出願第０９／１３２、５６３号の一部継続
出願であって、これらの優先権を主張するものである。これらの同一譲渡人によ
る出願の開示全体は、本明細書中で参考として援用する。

【０００２】（発明の背景）本発明は、概してポインティングデバイスに関し、特に、集積スイッチおよび
導電性基板面を有する抵抗弾力部材を含む、改良型ポインティングデバイスに関
連する。

【０００３】ジョイスティックを含むポインティングデバイスは、公知の技術である。従来
のジョイスティックは、一般的なマウス代用装置としても使用されてきたが、主
としてゲーム用コントローラとして使用されてきた。典型的な応用として、ジョ
イスティック・ポインティングデバイスは、ケーブルを介してディスプレイおよ
びキーボードを有するコンピュータのマイクロコントローラに接続される。従来
のジョイスティックは複数の移動部品を有し、そのメカニズムの大きさのために
、リモコン、キーボードおよびノートブック型コンピュータを含む複数の応用で
の使用が阻害されている。一方で、ジョイスティックは、信頼性および性能にお
ける利点を有する。

【０００４】従来のポインティングデバイスは、抵抗コーティングおよび導電力加減器を有
する基板またはプリント回路基板を典型的に使用し、導電力加減器は、接触位置
を変更するために基板上で移動可能であり、また位置に応じて変化する信号を生
成する。基板上に抵抗コーティングを形成する処理手順は、高額かつ問題が多く
、廃棄せねばならない装置となる可能性が高い。

【０００５】（発明の要旨）従って、構成部品および移動部品の数が少なく、高性能かつ高信頼性を有し、
製造が容易な単純構成のポインティングデバイスが必要とされている。

【０００６】本発明の１つの特徴は、構成部品の数が減少し、移動部品が１つのみのコンパ
クトかつ単純構成のポインティングデバイスを提供し、これによりポインティン
グデバイスが小型化されることである。

【０００７】本発明の別の特徴は、ノートブックまたは標準のコンピュータに内蔵されたポ
インティングデバイス、あるいはリモコン装置に使用されるポインティングデバ
イスを提供することである。

【０００８】本発明の別の特徴は、外部環境からの影響を受けないポインティングデバイス
を提供することである。

【０００９】本発明の別の特徴は、リモコンへの応用として理想的なバッテリ寿命を維持す
るデジタルスイッチおよび／あるいはウェイクアップ特徴を有する、デジタルお
よびアナログが一体化したポインティングデバイスを提供することである。

【００１０】本発明のさらに別の特徴は、ユーザーがポインティングデバイスに接触し操作
するために、異なるタイプの制御面を提供することである。

【００１１】本発明の１つの局面は、導電面を有する基板および外端部沿いに基板により支
持される弾力ブーツを含む、ポインティングデバイスである。弾力ブーツは、休
止モードでは導電面から間隔を置く。弾力ブーツは、力を受けることにより基板
に対して移動可能であり、力の排除により休止位置に弾力的に戻る。弾力ブーツ
は、弾力ブーツの抵抗性揺動面上にわたって電圧分散を有する。抵抗性揺動面は
、押下モードの時、電圧分散を有する導電面を通じて信号を発生するために電気
接触位置にて導電面の一部に接触するように移動可能である。抵抗性揺動面は、
揺動に応じた変化を信号に与えるために抵抗性揺動面と導電面との間の電気接触
位置を変えるように導電面上で揺動するように移動可能である。関連ファームウ
ェアを有する内蔵型ドームスイッチは、ポインティングデバイスのスイッチおよ
び／あるいはドラッグ機能を提供するために使用できる。

【００１２】本発明の別の局面は、導電面および加減器（ｄｉｖｅｒｔｅｒ）を包含するポ
インティングデバイスである。加減器は、電圧分散を有する抵抗性転動面、およ
び導電面から間隔を置く非変形モードにて抵抗性転動面を弾力的に支持する手段
を包含する。抵抗性転動面は、変形モードにて、導電面の一部に接触するように
移動可能である。抵抗性転動面は、導電面の異なる部分に接触するために、導電
面を転動するように移動可能である。

【００１３】本発明の別の局面によると、導電面は、抵抗面に接触するためにポインティン
グデバイスに設けられる。抵抗面は、抵抗面が導電面方向に押され、電圧分散を
伝送するために転動された際、電圧分散を有する。導電面は、少なくとも１つの
内部スイッチおよび外部導電性領域を包含する。非導電性ギャップにより、各内
部スイッチは外部導電領域から隔てられている。

【００１４】（好ましい実施の形態）図１は、天井壁またはカバー１１を有するコンテナまたは箱１に格納されたポ
インティングデバイスを示す。図１は、ジョイスティック・ポインティングデバ
イス１０を示しているが、本発明はジョイスティックに限定されるものではない
。１対のケーブル２および３はコンテナ１に連結され、コンテナ１から接合点ま
で延長し、ケーブル２および３はその接合点で一緒になってケーブル４となり、
マイクロコントローラ６に接続される。マイクロコントローラ６は、モニタ７お
よびキーボード８と接続している。

【００１５】図２のポインティングデバイス１０における１つの実施形態には、非導電性基
板１６に支持される弾力ブーツあるいは回復部材１２が含まれる。弾力ブーツ１
２は、望ましくは外端部１８沿いに基板１６に接続される。外端部１８の形は何
でもよいが、実質的に円形であることが望ましい。弾力ブーツ１２もまた、中央
部を通る断面形状が図２に示す形の、概して円形部材であることが望ましい。

【００１６】弾力ブーツ１２は、基板１６の上側表面２２から間隔を置く抵抗面２０を有す
る。抵抗面２０は、図２に示す休止モードあるいは非変形モードと、図３に示す
押下モードあるいは変形モードとの間で、移動可能であるように弾力的に支持さ
れる。図３において、抵抗面２０は、矢印２３の方向に押下され、基板１６の上
側表面２２と接触し、接触位置２４を形成する。弾力ブーツ１２は、望ましくは
可撓性のある部材またはサポート２６を含み、これは、休止モードと押下モード
との間を移動できるように抵抗面２０を弾力的に支持する。可撓性部材２６は、
弾力ブーツ１２の抵抗面２０と外端部１８との間に接続される。可撓性部材２６
の１つの実施形態は、図２および３に示される環状ベローである。環状ベロー２
６は、抵抗面２０を基板１６方向に移動させるために弾力ブーツ１２に力が加え
られると、アコーディオン状に変形する。抵抗面２０を弾力的に支持するために
、他の可撓性部材も使用され得ることは明らかである。

【００１７】抵抗面２０は、望ましくは押下モードにおいて基板１６の上側表面２２上で転
動するか揺動するために湾曲している。抵抗面２０は、望ましくは凸状である。
抵抗性揺動面２０が上側表面２２上で揺動すると、抵抗面２０と上側表面２２と
の間の接触位置２４が変化する。抵抗面２０は、抵抗面２０と上側表面２２との
間の接触位置２４の面積が、弾力ブーツ１２に働く大きな力により引き起こされ
た大幅な変形により拡大されるように、変形可能であってもよい。弾力面２０は
、望ましくは抵抗性ゴムである抵抗素材を含む。望ましくは、抵抗面２０上の抵
抗は実質的に均一である。

【００１８】図２に示すように、弾力ブーツ１２は、抵抗面２０から延出するスティックま
たはジョイスティック２８を都合良く含む。スティック２８は、人間の手または
指により動作可能で、抵抗面２０を基板１６の方向に押す。好適な実施形態では
、スティック２８は、基板１６の上側表面２２に対し、一般的に垂直に延出して
いるが、スティック２８は他の方向に向いていてもよい。スティック２８は、取
り扱いを快適且つ容易するために、望ましくは、テーパー状の側表面３０を有す
る。スティック２８は、ゴムまたはプラスチックを含む多様な素材から製作され
得る。

【００１９】スティック２８、抵抗面２０および可撓性部材２６は同一の素材で製作され得
、望ましくは抵抗性の低硬度ゴムであり得る。抵抗性ゴムは、ゴム素材に包埋さ
れたカーボンまたはカーボン状素材などの抵抗性素材を含み得る。抵抗性ゴムは
、実質的に均一または等密な抵抗を都合良く有し、典型的には、形成プロセスで
長時間混合される非常に微細な抵抗素材を使用して形成される。大抵の応用では
、使用される抵抗性ゴムは約５００００Ω未満の適度な抵抗を有し、より望まし
くは、約２５０００Ω未満、例えば約１０００から２５０００Ωの間であり、至
適には約１０００から１００００Ωの間である。スティック２８、抵抗面２０、
および可撓性部材２６により形成される抵抗性のゴムブーツ１２は、例えば、成
形により製作され得る。

【００２０】基板１６の上側側面２２は導電面３６を含み、押下モードでは、導電面３６上
に弾力ブーツ１２の抵抗面２０が接触する。図２から４に示すように、導電面３
６は、望ましくは平面であり、実質的に円形である。導電面３６は、銅などの導
電材料を有する。

【００２１】図４を参照して、導電面３６の実施形態の１つは、スイッチ３８を含み得る。
スイッチ３８は、望ましくは、非導電電気スイッチギャップまたはリング４０に
より導電環帯４４とは独立した導電中心４２を含む内部スイッチ３８である。非
導電リング４０は、基板の一部により形成され得る。導電中心４２の面積および
非導電電気スイッチリング４０の幅は、望ましくは、抵抗面２０の面積に比較し
て小さい。抵抗面２０は、人間の手または指により都合良く屈曲し、導電中心４
２と、非導電リング４０を隔てた導電環帯４４との両方を含む接触位置２４上で
、導電面３６と接触する。好適な実施形態では、導電中心４２は、抵抗面２０か
ら最短距離で隔てられた導電面３６の中心に位置し、スティック２８の軸と整列
する。

【００２２】使用の際は、電圧分散が抵抗面２０上、望ましくは、弾力ブーツ１２上に供給
される。電圧分散は、当該分野で公知の任意の方法によって生成され得る。例え
ば、電圧分散は、弾力ブーツ１２の外側端１８に配置された複数の電気的接点４
８に弾力ブーツ１２が電気的に接触することにより生成され得る。そのような電
気的接点４８は、少なくとも２つ、望ましくは４つ（例えば、東西南北）存在す
る。対向する電気的接点４８のそれぞれの組は電位を印加される。電位を印加さ
れた電気的接点４８は、弾力ブーツ１２の抵抗面２０上に電圧分散を生成する。
ポインティングデバイス１０がマイクロプロセッサとともに使用される応用では
、電気的接点４８に印加される典型的な電圧は、約３〜５ボルトである。他の応
用では、この電圧は異なり得る。

【００２３】押下モードで、弾力ブーツ１２のスティック２８が、図３に示すように基板１
６の方向に押されるとき、可撓性部材２６は、アコーディオンのような様態で変
形し、電気的接触位置２４が、弾力表面２０と導電面３６との間に押下モードで
形成される。弾力ブーツ１２は、力加減器の機能を果たす。押下モードでは、抵
抗面２０は導電面３６に、抵抗面２０上の電気的接触位置２４により決定された
抵抗値で電圧を送る。

【００２４】抵抗面２０を、導電面３６上で揺動させるか転動させるか、あるいはより強い
力によりさらに変形するように押すとき、接触位置２４が転移され、接触面積が
変化する。接触位置２４および面積の変化は、抵抗面２０上の異なる接触位置２
４および面積での抵抗値の変化により電圧分散を引き起こす。導電面３６上で抵
抗面２０を揺り動かすことにより、抵抗面２０の電圧分散は、導電面３６により
検出され得る。この信号は、マイクロコントローラ（図示せず）などのデバイス
により受け取られ処理される。マイクロコントローラは信号データを解読し、デ
ィスプレイ（図示せず）などの関連受信器への出力を生成する。検出された情報
は、当該分野で公知の方法を用いて、抵抗面２０と導電面３６との間の接触位置
２４の位置を計算するために利用され得る。力が除去されると、弾力ブーツ１２
は、抵抗面２０が導電面３６から隔てられた本来の非変形位置に戻る。

【００２５】導電面２０が図４に示す構成を有する場合、弾力ブーツ１２が押下モードで屈
曲されたときに、電気的スイッチ３８が起動される。スティック２８はスイッチ
３８と整列しているので、スティック２８に付加される力は、一般的にスイッチ
３８に向かうスティック２８の軸に伝えられる。抵抗面２０が非導電ギャップま
たはリング４０をまたいで導電中心４２と導電環帯４４とを電気的に接触させる
とき、スイッチ３８が起動される。スイッチ３８は、マウスのクリックなど、当
該分野で普通の技術を有する者に公知の範囲または応用のために使用され得る。

【００２６】ポインティングデバイス１０が、バッテリの節電が望まれるリモコン装置のよ
うな応用において使用されるとき、ポインティングデバイス１０は、デジタルウ
ェイクアップ特徴を含むことが望ましい。この場合、ポインティングデバイス１
０が休止モードにあるとき、電圧分散は抵抗面２０に印加されない。電圧抵抗は
、抵抗面２０と導電面３６との間に押下モードで電気的接触が存在し、デジタル
ウェイクアップ信号が生成されるときのみ印加される。その結果、エネルギーが
節約され、バッテリ寿命が延長される。デジタルウェイクアップデバイスの詳細
は当該分野で公知であり本願では繰り返さない。

【００２７】図５は、導電面３６の別の実施形態を示す。この実施形態では、複数の内部ス
イッチ接触子５４ａ、５４ｂ、５４ｃおよび５４ｄを含み、そのそれぞれが、非
導電電気的スイッチギャップリング５７ａ、５７ｂ、５７ｃおよび５７ｄにより
導電外部５６ａ、５６ｂ、５６ｃおよび５６ｄと隔てられた導電中心５５ａ、５
５ｂ、５５ｃおよび５５ｄを含む。内部スイッチ接触子５４ａ、５４ｂ、５４ｃ
および５４ｄは、スティック２８の軸と整列した導電面３６の中心に近く、中心
から実質的に対称的に配置されており、一般的に図４のスイッチ接触子４２と構
造において類似している。内部スイッチ接触子５４ａ（５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ
）のそれぞれの導電中心５５ａ（５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ）の面積と非導電電気
的スイッチギャップリング５７ａ（５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ）の幅とは、抵抗面
２０の面積と比較して小さいことが望ましい。図４の実施形態に示すように、非導電スイッチリング５７ａ（５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ）のそれぞれは、基板の
一部により形成され得る。図５は、弾力ブーツ１２の抵抗面２０に電圧分散を供
給するために備えられ得る複数の導電接触パッド６０（例えば、東西南北）を示
す。上述のように、電圧分散を供給する他の構成および方法を用いても良い。

【００２８】導電面３６の中心と整列するスティック２８に力が付与されることにより、抵
抗面２０が屈曲するとき、抵抗面２０はまず導電面３６の中心に近い導電面３６
と接触する。通常の力のもとでは、抵抗面２０は、スイッチ接触子５４ａ、５４
ｂ、５４ｃおよび５４ｄと電気的接触を形成せず、これらの接触子は活性化され
ない。これは、これらの接触子が導電面３６の中心から隔てられているからであ
る。抵抗面２０が導電面３６上で転動しても、２つ以上のスイッチ接触子と接触
することはない。スティック２８をより強く押すことにより抵抗面２０への力が
増大すると、弾力性の抵抗面２０は変形し、面２０の接触面が拡大され、スイッ
チ接触子５４ａ、５４ｂ、５４ｃおよび５４ｄのうちの２つと同時に接触するこ
とが可能になり、２つのスイッチ接触子を活性化する。一般的に正方形の構成を
取るため、抵抗面は、対角線上に配置された２つの接触子よりも寧ろ隣接する２
つの接触子と接触しやすい。実施形態の１つでは、対角線上に配置されたスイッ
チ接触子の各組は、同一の電気的接点に接続されており、隣接するスイッチ接触
子は、異なる電気的接点に接続されている。従って、スティック２８に通常の力
よりも高い力が付与され、抵抗面２０と２つのスイッチ接触子との間に接触が形
成されたときのみ、スイッチの活性化が起こる。スイッチ接触子５４ａ、５４ｂ
、５４ｃおよび５４ｄの構成は、当該分野で普通の技術を有する者に公知の範囲
または応用のために使用され得る。

【００２９】ポインティングデバイス１０の弾力ブーツ１２は、可変信号を生成するために
実質的に均質な抵抗の多重連続通路を提供する。連続抵抗通路は改良された性能
のため、多くの別個の抵抗点と等価である。上述のように、可変信号は、電圧源
などにより生成された電圧分散により生成される。従来のジョイスティックのよ
うな所定の応用では、４つの接触パッド６０（図５）により形成された４つの通
路が使用される（即ち東西南北）。弾力ブーツ１２は、より多くの通路を容易に
追加することを可能にする。

【００３０】図６は、２つの軸（東西軸および南北軸）を規定する４つの通路（東西南北）
を備える回路表現７０を模式的に示す。南北軸は抵抗通路７２により表され、東
西軸は抵抗通路７４により表される。回路７０は、南北軸即ち軸７２に沿った可
動接触子である南北ワイパ７６と、東西軸即ち軸７４に沿った可動接触子である
東西ワイパ７８とを含む。南北ワイパ７６（および東西ワイパ７８）の動作は、
導電面３６上における弾力ブーツ１２の抵抗面２０の南北方向（および東西方向
）への転動接触動作を表す。ワイパ７６および７８は、可変信号を決定し、導電
面３６上での抵抗面２０の位置を表す。

【００３１】ポインティングデバイス１０は小型で単純であり、わずか２つの構成部品、即
ち抵抗加減器１２と、導電面３６を備える基板１６としか有さない。抵抗加減器
１２が唯一の可動部分である。抵抗加減器１２は導電面３６を封入し、外部環帯
境の影響に晒されないようにしている。ポインティングデバイス１０は小型化し
、ノートブックまたは標準のコンピュータに組み込むことができる。また、リモ
コン装置にも使用し得る。

【００３２】図７を参照すると、ポインティングデバイス１１０の別の実施形態は、基板ま
たはプリント回路基板１２３を含み、これは示すように望ましくは連続した上部
基板表面１３０を有する。ポインティングデバイス１１０の本実施形態は、示す
ようにドーム型スイッチ１３６のような一体型スイッチを採用する。本実施形態
におけるドーム型スイッチ１３６は、基板１２３の穴１３８を介して、スイッチ
１３６を基板１２３に接続するレッグ付き湾曲上面１３７を有する。ドーム型ス
イッチ１３６は、押し下げられたときに潰れる。任意の小さいくぼみ１３９が、
ドーム型スイッチ１３６の中心部に、後述のセンタリング目的のために含まれて
もよい。ポインティングデバイス１１０はベースピボット１４１および弾性回復
部材１４２を含む。ピボット１４１は、突起物またはボス１４９を底面に有する
。ボス１４９は、回復部材１４２に設けられた弁座１５０の穴に当て嵌まる形で
協働するように形付けられており、図８の組立てられたポインティングデバイス
１１０から最もよくわかる。回復部材１４２は、十分な弾性を有しており、ボス
１４９を弁座１５０の穴に当て嵌めることができ、容易にピボット１４１および
回復部材１４２を共に固定する。この設計は、ピボット１４１を回復部材１４２
から離し、ピボット１４１を異なる形状の別の部材に置き換えることをも便利に
する。

【００３３】回復部材１４２は、弁座１５０の下に設けられた抵抗面１５２（図８および図
９）を有する。抵抗面１５２は、望ましくは図２のポインティングデバイス１０
の抵抗面２０と同様に凸面形により湾曲している。回復部材１４２の外側エッジ
１５４はまた、ポインティングデバイス１０の弾性ブーツ１２の外側エッジ１８
と同様であり、図８に示すように、回復部材１４２を基板１２３に接続する。環
状アーチ１５６は、弁座１５０を回復部材１４２の外側エッジ１５４に接続する
。ドーム型スイッチ１３６は、望ましくは抵抗面１５２の中心領域の下に設けら
れ、この領域は変形していない状態の上部基板表面１３０に最も近い。ドーム型
スイッチ１３６の表面は、後述のように、マイクロプロセッサファームウェア可
能性を許容するための回路の起動部分であり得る。

【００３４】任意のロックリング１６０は、弾性回復部材１４２を覆って、これを基板１２
３に対して拘束するために配置され得る（あるいは、回復部材１４２が基板１２
３に直接接続され得る）。ロックリング１６０は、基板１２３における開口１６
４に一致する複数の穴１６２を含む。複数の取付けねじ１６６をロックリング１
６０および基板１２３を、穴１６２および開口１６４を介して結合する（簡素化
のため、これらの接続部は図８および図９においては図示しない）。基板１２３
には任意の入力ヘッダ１７０が取付けられており、マイクロプロセッサのような
外部デバイス（図１のマイクロコントローラ６、等）へのリード線または配線間
のポインティングデバイス１１０内の接続を提供する。任意のコントロールデバ
イス１８０は、ピボット１４１を覆って配置され、人間の指または手との接触部
としてコントロール面１８２を提供する。

【００３５】図８は、非変形モードにおけるポインティングデバイス１１０を示し、図９は
、変形モードにおけるポインティングデバイス１１０を潰れたモードにおけるド
ーム型スイッチ１３６と共に示す。図１０に示すような導電性表面１３０のある
実施形態は、穴１３８に結合される外側導電リング１７２、ならびに導電リング
１７２およびドーム型スイッチ１３６の下から間隔の空いた、中心導電領域１７
４を含む。図１０は、回復部材１４２の抵抗面１５２に対する電圧変動を供給す
るために（例えば、東西軸７４および南北軸７２を横切って）設けられた、複数
の電気的接触パッド１７６を示す。

【００３６】動作において、抵抗面１５２は、方向１７７における力においてドーム型スイ
ッチ１３６の上面と接触し、接触位置１３４を形成し、デバイス１１０の変動抵
抗または電圧を供給する。抵抗面１５２がドーム型スイッチ１３６の上面上で転
がると、抵抗面１５２とドーム型スイッチ１３６との間の接触位置１３４が変化
する。回復部材１４２へのさらなる押し下げは、ドーム型スイッチ１３６を下方
へ変形させるか潰し、図９に示すように、変形モードにおける中心導電領域１７
４に接触する。このスイッチクロージャは、デバイス１１０の電圧または抵抗値
が中心導電領域１７４へ送信されることを可能にする。中心接触領域上の信号は
、その後デジタル入力となるか、あるいはアナログ信号のままとなるかに条件付
けられ得る。ポインティングデバイス１１０のこの動作は、左ボタンのマウスク
リックをエミュレートする。

【００３７】ドーム型スイッチ１３６は、追加の機能的特徴を提供する。第１はドラッグ機
能（これはマウスポインタのコンテクストから容易に理解される）であり、これ
は指がマウスの左ボタンを押し下げ、マウスをドラッグする間それを下げたまま
にする機能である。ドラッグ機能は、図２の先のポインティングデバイス１０の
実施形態を用いて実施することは難しい。一体化ドーム型スイッチ１３６は、ピ
ボット１４１および回復部材１４２の押し下げの下で潰れてホールドダウン特徴
を擬態することにより問題点を解消する。しかし、潰れたドーム型スイッチ１３
６は、データを生成するための抵抗面１５２との接触に対して、理想的な表面を
提供しない。従って、ポインティングデバイス１１０は、ドーム型スイッチ１３
６に関連付けられたファームウェア（例えば、図１のマイクロコントローラ６の
ようなプロセッサにおいて）を設けることにより有益に改変される。ドラッグモ
ードにおいて、ユーザがピボット１４１および回復部材１４２を下げたままにし
、ドーム型スイッチ１３６を特定された短時間の間（例えば、約０．２５と０．
５秒の間）潰し、その後解除する場合、ポインティングデバイス１１０は回復部
材１４２がドーム型スイッチ１３６が潰れた状態で押し下げられたままのように
機能する。ドーム型スイッチ１３６の上面上のピボット１４１の動き（例えば、
東西および南北方向における動き）が、ドラッグ機能をもたらす。ドラッグ機能
を取り消す、または中止するためには、ユーザはピボット１４１および回復部材
１４２を単にもう一度押し下げ、ドーム型スイッチ１３６を潰し、解除する。そ
れにより、「ドラッグおよびドロップ」シナリオを終了させる。

【００３８】ドーム型スイッチ１３６の中心部における任意のくぼみ１３９は、上方に向け
らている。回復部材１４２が押し下げられるとき、大抵の場合、これはドーム型
スイッチ１３６の中心部との初めの接触となる。このことは、マイクロプロセッ
サに埋め込まれたファームウェアが、弾性回復部材１４２を較正することを可能
にする。この較正は、抵抗面１５２および回復部材１４２の抵抗材料中になんら
かの欠陥（均一な抵抗の欠如、等）が存在する場合に、中心くぼみ１３９におい
て検出された抵抗値を参照値として用いてなされる。

【００３９】抵抗面１５２を含む弾性回復部材１４２は、低硬度ゴムで作られ得る。ピボッ
ト１４１およびコントロールデバイス１８０は、回復部材１４２と同じ材料で作
られ得るか、あるいは硬性のプラスチックのような他の材料で作られ得る。回復
部材１４２の材料および形状は、変形モードと非変形モードとの間における回復
部材１４２の変形および再形成の反復を容易にするように選択される。ドーム型
スイッチ１３６は、典型的にはステンレス、燐青銅、または他のスチール材料等
で作られ得る。

【００４０】ポインティングデバイス１１０の構成は、ある有用性を提供する。例えば、分
離されたピボット１４１（およびコントロールデバイス１８０）は、ユーザの手
を電気的回路機構および構成要素から隔離し、絶縁することができる。これらの
電気的回路機構および構成要素は、回復部材１４２の抵抗面１５２、および基板
１２３の導電性表面１３０を含む。さらに、ボス１４９は、回復部材１４２に設
けられた弁座１５０の穴に当て嵌まる形で協働するように形付けられている。ボ
ス１４９と弁座１５０の組合せは、抵抗面１５２に近接した回復部材１４２の一
部の厚さを比較的薄くすることができる。結果として、ポインティングデバイス
１１０の回復部材１４２は、より滑らかに、かつ確実に、変形し、再形成するこ
とに役立つ。示したポインティングデバイスの構成（１０、１１０）の他に、こ
れらに類似の多くの構成があり得る。

【００４１】図１１は、他の可能であるコントロールデバイス１８０のための構成を示す。
第１のコントロールデバイス１８０は、そのコントロール面１８２の形および軌
道のような動きから、球体コントローラーと呼ぶ。第２のコントロールデバイス
１８０ａは、ジョイスティックのようなコントロール面１８２ａを有するスティ
ックであって、第３のコントロールデバイス１８０ｂはというと、ディスクのよ
うなコントロール面１８２ｂを備えたディスクである。コントロールデバイス１
８０、１８０ａおよび１８０ｂの面１８２、１８２ａおよび１８２ｂは、それぞ
れグリップパターンを含み得、これは横引き感触（図示せず）のような人間の手
または指による操作を用意にするためのものである。コントロールデバイス１８
０、１８０ａおよび１８０ｂは、それぞれ基板１２３の上部表面１３０にほぼ垂
直に延び、典型的にはそれらの軸に対して実質的に対称的である。

【００４２】ディスク１８０ｂは、反復的応力障害に対するリスクを生み出し得る。これは
なぜなら、これは手の指の関節に東西軸（横向き）における回転運動を行わせ、
これは関節に対してストレスをもたらす。スティック１８０ａは、ディスクパッ
ド１８０ｂよりも優れた人間工学的設計の利点を有する。これはなぜなら、関連
する手の関節にストレスを与えず、指が横向きに動くことを可能にし、これは使
用がより快適で、何らかの関節障害が引き起こされる可能性がより低いことを意
味する。一方で、これはより多くの縦向きのスペースをとるという欠点を有し、
このことは、スティック１８０ａをリモコンのようなデバイス内に物理的に適合
させること、および偶発性の変形を防ぐことをより難しくするかもしれない。球
体コントローラー１８０は、ディスク１８０ｂの小さい高さ寸法と、スティック
１８０ａの人間工学的設計を兼ね備えている。実用において、回復部材１４２の
抵抗面１５２と、基板１２３の導電面１３０との間に生成される揺動運動は、球
体コントローラー１２および回復部材１４２を回転させる。コントローラー１８
０のコントロール面１８２の回転は、コントローラー１８０を東西方向（および
他の実質的に横向きの方向）において動かすように操作するときに、指の関節を
回す必要をなくす。結果的に、反復的応力の可能性は大きく低減される。

【００４３】上述の装置の配置およびそこからの方法は、本発明の原理の用途を図示したの
みにすぎず、他の多くの実施形態および改変が、特許請求の範囲に規定される本
発明の精神および範囲から逸脱することなくように行われ得ることは言うまでも
ない。例えば、図１２および図１３は、スナップロックリング１９０の別の実施
形態を示す。これは図７のロックリング１６０と置き換えることができ、取付け
ねじ１６６の必要性をなくす。示されるスナップロックリング１９０はスナップ
リング１９２を含み、これは典型的に構成要素を基板１２３上にロックするに十
分な力または張力を備えた金属または類似の材料で作られている。典型的には非
導電ポリマーで作られた絶縁リング１９４は、スナップリング１９２と図７の回
復部材１４２との間に位置する。絶縁リング１９４はピン１９６を有し、このピ
ンは基板１２３上に設けられたアライメント穴に位置決めするのに用いられる。
スナップリング１９２は、スナップ部材１９８を含み、これは弾性的にバイアス
されており、基板１２３に設けられた開口（図示せず）を貫通する位置にスナッ
プされる。スナップ部材１９８は、スナップロックリング１９０の組立て、取外
しを簡単に、いち早くできるようにする。スナップリング１９２は、望ましくは
保持フラップまたは部分１９９を含み、これは絶縁リング１９４上に力を及ぼし
、絶縁リング１９４およびその下の構成要素（回復部材１４２、等）が位置に留
まることを確実にする。金属または他の強い材料の使用は、スナップリング１９
２に対する十分な力を供給することに適している。あるいは、金属スナップリン
グ１９２および絶縁リング１９４は、絶縁性ではあるが構成要素を基板１２３上
へロックするために十分な力をもつ、単一のスナップロックリング（図示せず）
で置き換えることができる。適切に強いポリマー、または複合材料等が用いられ
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポインティングデバイスがコンピュータシステムに接続された状態を
示す斜視図である。

【図２】非変形モードにおける本発明のポインティングデバイスの実施形態を示す部分
的断面図である。

【図３】変形モードにおける図２のポインティングデバイスを示す部分的断面図である
。

【図４】図２のポインティングデバイスの基板上における導電面の実施形態を示す平面
図である。

【図５】図２のポインティングデバイスの基板上における導電面の別の実施形態を示す
平面図である。

【図６】図２のポインティングデバイスの回路表示を示す模式図である。

【図７】本発明のポインティングデバイスの別の実施形態を示す分解組立斜視図である
。

【図８】非変形モードにおける図７のポインティングデバイスを示す部分的断面図であ
る。

【図９】変形モードにおける図７のポインティングデバイスを示す部分的断面図である
。

【図１０】図７のポインティングデバイスの基板上における導電面の実施形態を示す平面
図である。

【図１１】図７のポインティングデバイスの制御面構成部品の３つの実施形態を示す立面
図である。

【図１２】図７のポインティングデバイスのロックリングの別の実施形態を示す上部分解
組立斜視図である。

【図１３】図１２のロックリングを示す下部分解組立斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号０９／１３２，５６３ (32)優先日平成10年８月11日(1998．8．11) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者スクラム，アランイー. アメリカ合衆国カリフォルニア 95682, キャメロンパーク，ボーイングロード 3197 Ｆターム(参考） 2C001 CA00 CA01 CA06 3J070 AA07 BA11 CA03 CC71 DA61 5B087 AA04 BC02 BC12 BC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電面を有する基板と、該基板により外側エッジに沿って支持された弾性回復部材であって、該回復部
材は、休止モードの場合には該導電面から空間を空けて離れて位置し、力によっ
て基板に対して移動可能であり、該力を除去することにより該休止位置へと弾性
的に戻る回復部材であって、該回復部材は該回復部材の抵抗性揺動面上に亘って
電圧分散を有し、該抵抗性揺動面は、押下モードにおける電圧分散で導電面を介
して信号を生成するように、電気的接触位置において該導電面の一部分に接触す
るように移動可能であり、該抵抗性揺動面は、該導電面上で揺動するように移動
可能であり、それにより、該抵抗性揺動面と該導電面との間の該電気的接触位置
を変えて、該信号において対応する変化を生成する、弾性回復部材と、を含むポインティングデバイス。
【請求項２】前記回復部材は実質的に円状である、請求項１に記載のポイ
ンティングデバイス。
【請求項３】前記回復部材は、前記抵抗性揺動面と前記外側エッジとの間
に接続された環状ベローを含む、請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項４】前記抵抗性揺動面は凸状である、請求項１に記載のポインテ
ィングデバイス。
【請求項５】前記回復部材は抵抗性材料を含む、請求項１に記載のポイン
ティングデバイス。
【請求項６】前記抵抗性材料は抵抗性ゴムである、請求項５に記載のポイ
ンティングデバイス。
【請求項７】前記抵抗性ゴム材料は、カーボンまたは他の導電性材料の埋
め込まれたゴムを含む、請求項６に記載のポインティングデバイス。
【請求項８】前記複数の空間を空けて配置された接触子は、２対の、同じ
空間を空けて配置された対向する接触子を含み、該対向する接触子の対は電圧電
位が加えられている、請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項９】前記抵抗性揺動面は、約５０キロオーム未満の抵抗を有する
、請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項１０】前記抵抗性揺動面は、約１０００〜約２５０００オームの
抵抗を有し、より好適には、約１０００〜約１００００オームの抵抗を有する、
請求項９に記載のポインティングデバイス。
【請求項１１】前記抵抗性揺動面は、実質的に均一な抵抗を有する、請求
項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項１２】前記回復部材は、前記外側エッジに隣接して分散された、
複数の空間を空けて配置された接触子との電気的接触を有し、該複数の空間を空
けて配置された接触子は電圧電位が加えられて、該電圧分散を形成する、請求項
１に記載のポインティングデバイス。
【請求項１３】前記導電面は、非導電スイッチリングによって外側導電部
から分離された少なくとも１つの電気スイッチを含み、該少なくとも１つの電気
スイッチは、該スイッチと該外側導電部とを、非導電スイッチリングを横切って
接続する前記抵抗性揺動面によって活性化される、請求項１に記載のポインティ
ングデバイス。
【請求項１４】前記少なくとも１つの電気スイッチは導電性材料を含む、
請求項１３に記載のポインティングデバイス。
【請求項１５】前記回復部材は、前記抵抗性揺動面から延び、且つ、前記
導電面の中央領域と概ね整列された制御部材を含む、請求項１３に記載のポイン
ティングデバイス。
【請求項１６】前記抵抗性揺動面が前記導電面に接触する場合にのみ、前
記複数の空間を空けて配置された接触子を活性化して、前記抵抗性揺動面に亘っ
て前記電圧分散を生成するデジタルウェイクアップデバイスをさらに含む、請求
項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項１７】導電面と、電圧分散を有する抵抗性転動面と、該導電面から空間を空けて配置された、非
変形モードにおいて該抵抗性転動面を弾性的に支持するための手段とを含む加減
器であって、該抵抗性転動面は、該導電面の一部分に接触し、且つ、変形モード
においては、該導電面上を転がって、該導電面の異なる部分に接触するように、
移動可能である、加減器と、を含むポインティングデバイス。
【請求項１８】前記手段は、前記抵抗性転動面を、前記導電面に対して固
定された基板へと接続する可撓性部材を含む、請求項１７に記載のポインティン
グデバイス。
【請求項１９】前記可撓性部材は、前記抵抗性転動面に接続された内側エ
ッジおよび前記基板に接続された外側エッジを有する略環状である、請求項１８
に記載のポインティングデバイス。
【請求項２０】前記可撓性部材はベローを含む、請求項１８に記載のポイ
ンティングデバイス。
【請求項２１】前記可撓性部材は抵抗性ゴムを含む、請求項１８に記載の
ポインティングデバイス。
【請求項２２】前記抵抗性ゴムはカーボンまたはゴムに埋め込まれた他の
導電性材料を含む、請求項２１に記載のポインティングデバイス。
【請求項２３】前記加減器は制御部材に結合されたピボットを含む、請求
項１７に記載のポインティングデバイス。
【請求項２４】前記制御部材はスティック、ディスク、または湾曲したド
ーム状部材を含む、請求項２３に記載のポインティングデバイス。
【請求項２５】前記加減器を前記導電面に取り付けるためのロックリング
をさらに含む、請求項１７に記載のポインティングデバイス。
【請求項２６】前記ロックリングは、前記導電面を貫通する開口部へと弾
性的にスナップするための複数のスナップ部材を含む、請求項２５に記載のポイ
ンティングデバイス。
【請求項２７】前記ロックリングは、外側リング、および、該外側リング
と前記加減器との間に配置された絶縁リング部材を含む、請求項２５に記載のポ
インティングデバイス。
【請求項２８】前記抵抗性転動面と前記導電面との間に配置された潰れる
ことが可能な導電ドームスイッチをさらに含む、請求項１７に記載のポインティ
ングデバイス。
【請求項２９】前記ドームスイッチは中央に凹みを有する、請求項２８に
記載のポインティングデバイス。
【請求項３０】前記ドームスイッチはファームウェアに係合され、それに
より該ドームスイッチは、該ドームスイッチが変形されて規定の期間潰されて、
そして元の形状に戻る場合にドラッグ機能を実行し、前記ドームスイッチが再び
変形されて潰され、そして元の形状に戻る場合に該ドラッグ機能を解除する、請
求項２８に記載のポインティングデバイス。
【請求項３１】前記導電面は、前記ドームスイッチに結合された外側導電
リング、および、該導電リングから空間を空け、且つ、該ドームスイッチの下に
配置された中央導電領域を含む、請求項２８に記載のポインティングデバイス。
【請求項３２】ポインティングデバイスにおける導電面であって、抵抗面
が該導電面に向かって押され、そして転動されて、電圧分散を移動させる場合に
、該電圧分散を有する該抵抗面を接触させるための導電面であって、該導電面は
、少なくとも１つの内側スイッチと、外側導電領域と、該少なくとも１つの内部スイッチの各々を該外側導電領域から分離する非導電
ギャップと、を含む導電面。
【請求項３３】前記少なくとも１つの内側スイッチは実質的に円状であり
、前記外側導電領域は実質的に環状である、請求項３２に記載の導電面。
【請求項３４】前記非導電ギャップは非導電リングを含む、請求項３２に
記載の導電面。
【請求項３５】前記少なくとも１つの内側スイッチおよび前記非導電ギャ
ップは、前記抵抗面よりも実質的に面積が小さい、請求項３２に記載の導電面。
【請求項３６】前記少なくとも１つの内側スイッチは導電性であり、且つ
、前記抵抗面が該内側スイッチおよび該外側領域を接続する場合に活性化される
、請求項３２に記載の導電面。
【請求項３７】前記少なくとも１つの内側スイッチ、前記外側導電領域、
および前記非導電ギャップは、実質的に平面状である、請求項３２に記載の導電
面。
【請求項３８】前記少なくとも１つの内側スイッチは、前記導電面の中央
領域近傍に配置される、請求項３２に記載の導電面。