JP2000250706A - 一体化表面実装ポインティング・デバイス - Google Patents

一体化表面実装ポインティング・デバイス

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JP2000250706A
JP2000250706A JP2000047581A JP2000047581A JP2000250706A JP 2000250706 A JP2000250706 A JP 2000250706A JP 2000047581 A JP2000047581 A JP 2000047581A JP 2000047581 A JP2000047581 A JP 2000047581A JP 2000250706 A JP2000250706 A JP 2000250706A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスプレイ・スクリーン上のオブジェクト
の動きを制御するための一体化表面実装ポインティング
・デバイスを提供する。 【解決手段】 ベース部材４０と、ベース部材に装着し
たシャフト１２と、シャフト上に装着してこのシャフト
に対し印加された力に応答して生成されたシャフトにお
けるストレインの量を検知するセンサ１４と、前記ベー
ス部材を部分的に貫通して延在した第１対の離間した電
気リードとを設ける。各電気リードは、センサ１４に電
気的に接続した内側端部と、ベース部材４０から外方に
延在した外側端子１６とを有する。対の電気リードは、
回路ボードの表面に装着するための形状にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、コンピ
ュータに関連したディスプレイ・スクリーン上のカーソ
ルの位置決め、動き、動作を制御するためのポインティ
ング・デバイスに関し、特に、プリント回路ボード上に
装着可能な一体化ポインティング・デバイスに関するも
のである。
【０００２】本発明は、1996年9月23日出願の“カラー
装着形ポインティング・スティック（Collar Mounted P
ointing Stick）”と題する米国特許出願08/717,517
と、1996年11月25日出願の“ストレイン集中器としてベ
ースを備えたＺ軸検知ポインティング・スティック（Z-
Axis Sensing Pointing Stick with Base as Strain Co
ncentrator）”と題する米国特許出願08/756,202に関係
したものである。
【０００３】
【従来の技術】コンピュータに関連したディスプレイ・
スクリーン上でカーソルの動きを制御するため、種々の
デバイスが良く知られている。可動中のコンピュータ・
プログラムのタイプに依存して、ディスプレイ・スクリ
ーン上のカーソルの位置は、ディスプレイ・スクリーン
・メニュー上に表示されたコンピュータ・プログラムに
関連したメニュー上のコンピュータ・コマンドの選択を
示すことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】１つのこのようなデバ
イスは、“マウス”であり、これは、水平面と接触する
ためその下部に装着してコンピュータ・オペレータによ
り操作されたときにそれに沿って回転するボールを有し
ている。そのＸ軸およびＹ軸の動き成分は、検知されそ
して接続ケーブルを通してコンピュータのシリアル入力
ポートに伝送される。コンピュータへのこの信号は、マ
ウス・ボールの動きの量および方向により変化し、そし
てこれは、ディスプレイ・スクリーン上のカーソルの対
応する動きを生じさせる。代表的には、１対の“マウ
ス”ボタンまたは“クリック”ボタンは、マウスの上の
前方端に配置している。これらボタンは、マウスに関連
したソフトウェアに依存して、コンピュータ・オペレー
タが、その一方、他方または両方のボタンを押したとき
に、コンピュータに選択またはその他のコマンド（コマ
ンドは、代表的には、表示したメニュー上のカーソルの
位置によって示す）を入力できるようにする。コンピュ
ータ・コンソールおよびキーボードから分離したこのよ
うなデバイスは、コンピュータ・ポートへの接続、並び
に適正な動作のために平らで水平な支持表面を必要とし
ている。さらに、コンピュータ・オペレータは、マウス
を動かしそしてカーソルをディスプレイ・スクリーン上
で動かすには、コンピュータ・キーボードから一方の手
を完全に離し、そして次にデータ入力を再開するにはキ
ーボードのキー上にその手を再び置かねばならない。
【０００５】別のカーソル制御およびシグナリング機構
は、“ジョイスティック”であり、これは、マウスと同
様、コンピュータ・コンソールおよびキーボードから完
全に分離している。このジョイスティックは、代表的に
は、細長い直立のスティックであって、コンピュータ・
コンソールに電気ケーブルで接続したベースから上方に
延びている。このジョイスティック操作は、直立のステ
ィックを種々の方向に傾けることにより行って、カーソ
ルまたはその他の表示エレメントをディスプレイ・スク
リーン上で、通常はコンピュータ・オペレータがスティ
ックの方向およびこれに対し加える圧力に対応する方向
および速度で動かす。しかし、ジョイスティックの操作
は、両手をコンピュータ・キーボードから動かし、一方
の手でそのベースを保持し、そして他方の手でジョイス
ティックを操作することを必要とすることがよくある。
“クリック”ボタンは、通常は、ジョイスティック上に
配置されている。“ラップトップ”または“ノートブッ
ク”サイズのコンピュータでマウスまたはジョイスティ
ックを使用することができるが、このようなデバイス
は、面倒なものであり、それは、コンピュータとは別に
持ち運びそして使用の前にコンピュータに接続しなけれ
ばならないからである。さらに、このようなデバイス
は、移動の間の操作には適していない。
【０００６】“トラックボール”は、さらに別のタイプ
の既知のカーソル制御デバイスである。このデバイス
は、本質的には逆さまにしたマウスであるが、これは、
ハウジング内に装着した回転可能のボールを備えてい
る。このボールは、コンピュータ・オペレータの親指、
その他の指、あるいは手のひらで回転させ、そしてその
Ｘ軸およびＹ軸の動き成分は、検知され、そしてディス
プレイ・スクリーン上でのカーソルの対応する動きによ
りコンピュータ中に入力される。“マウス”ボタンまた
は“クリック”ボタンは、通常は、トラックボールのハ
ウジング上に配置されているが、ただし、ある種のモデ
ルでは、選択信号は、標準キーボード上の“エンター”
キーを押すことにより入力する。このタイプのポインテ
ィング・デバイスは、ポータブル・コンピュータではい
くらか有用であるが、それは、コンピュータ・オペレー
タの一方の手による操作のため、コンピュータの一方の
側に一時的に取り付けることができるからである。しか
し、トラックボール・デバイスはコンピュータ・ケース
に取り外し可能に装着できるが、使用前における取り付
けと使用後における取り外し、そして使用中におけるコ
ンピュータ・オペレータの手の再配置を依然として必要
としている。また、トラックボールの中には、コンピュ
ータ・キーボード中に組み込まれたものもある。それに
も拘わらず、これらトラックボールは、ディスプレイ・
モニタ上のアイテムの選択のために、別個の１組の“ク
リック”ボタンを必要としていた。
【０００７】ポータブルのラップトップ・コンピュータ
の製造業者は、カーソル制御デバイスを恒久的にしかも
より便利な場所に配置することに対するニーズを認識し
て、最近では、小さな短くて太いボタン状のジョイステ
ィックをコンピュータ・キーボードの中心位置、詳細に
は標準の“ＱＷＥＲＴＹ”キーボードの“ｇ”，
“ｈ”，“ｂ”キーの境目に装着している。このボタン
状のジョイスティックは、ポインティング・スティック
としても知られているが、横方向の圧力に敏感であり、
そしてその量および方向を検知しコンピュータに入力す
ることによって、カーソルの動きを生じさせ、そしてカ
ーソル運動の速度および方向が、ポインティング・ステ
ィックに対する圧力の量および方向に対応する。ディス
プレイ・スクリーン上のアイテムを選択するためには、
上方に延在した“マウス”ボタンまたは“クリック”ボ
タンをコンピュータ上のどこか、代表的にはポインティ
ング・スティックから離れた場所に設けねばならない。
これは、上記のカーソル制御デバイスにおけるのと同じ
ように、欠点があり、それは、ボタンを作動させそして
次にタイピングのため適正なキーボード位置に再度戻す
ため、コンピュータ・オペレータの手や指を再配置しな
ければならないからである。
【０００８】キーボード装着のポインティング・スティ
ックに関係する別の欠点は、通信ケーブルをポインティ
ング・スティックから、ポインティング・スティックの
ための電源、増幅器および校正電子回路を提供する回路
ボードへ延ばさなければならないことである。この回路
ボードは、ポインティング・スティックから離間してお
り、したがってこれらの間にケーブルを設置するときに
は注意をしなければならない。さらに、そのケーブルを
作る材料、その形成のプロセス、ポインティング・ステ
ィックへの取り付けのための方法は、このポインティン
グ・スティックのコスト全体の増加に一因となる。
【０００９】本発明に関係する特許の例は、以下の通り
であり、その各特許は、関連技術並びにサポート技術と
してこの言及により本文に含めるものとする。
【００１０】米国特許Re.35,016は、３軸力測定スタイ
ラスである。米国特許5,754,167は、コンピュータ・キ
ーボードのための座標入力デバイスを開示しており、こ
れにおいては、入力デバイスからの信号を、別個の制御
セクションにフレキシブル・ケーブルで伝送するように
なっている。
【００１１】米国特許5,754,166は、コンピュータ・キ
ーボードのための座標入力デバイスを開示している。こ
の入力デバイスは、ポインティング・スティックを有し
ていて、これは、ストレイン・センサをこのポインティ
ング・スティックの側面に固定するため、その回りに設
けた熱収縮チューブを有する。
【００１２】米国特許5,712,660は、コンピュータ・キ
ーボード内に装着するためのカーソル制御スティックを
開示している。この制御スティックは、コンピュータ・
スクリーン上のアイテムを選択するためのＺ軸信号を発
生するスライド可能なプランジャを有する。
【００１３】米国特許5,659,334は、凹状の下面を有す
るポインティング・スティックを開示しており、その凹
状下面は、ポインティング・スティックの傾きの方向を
検知するため力検知抵抗器回路網上に載っている。
【００１４】米国特許5,489,900は、コンピュータ・キ
ーボード内において使用するための力検知トランスジュ
ーサを開示している。
【００１５】米国特許5,325,081は、支持式のストレイ
ンゲージ／ジョイスティック・アセンブリおよびその製
作方法を開示している。
【００１６】米国特許5,263,375は、抵抗性素子を使っ
た接触検出器およびその応用を開示している。
【００１７】米国特許4,905,523は、抵抗性素子を使っ
た力検出器およびモーメント検出器を開示している。
【００１８】米国特許4,876,524は、弾性ビームとこの
ビームの表面に取り付けたストレインゲージを有するタ
イプのアイソメトリック制御デバイス等であって、少な
くとも第１のグループの３つのストレインゲージの各々
が、ビームの主軸に対しある単一の所定の角度にて傾い
た作動軸を有し、そしてストレインゲージをビームに沿
って第１の所定のレベルに配置したことを特徴とするも
のを開示している。
【００１９】上記の特許は、本願出願人が了解している
技術水準を反映しており、本願の審査に関連性があり得
る情報を開示したものである。しかし、これら特許は、
単独であるいは組み合わせて考慮しても、本願発明を教
示したりあるいは自明のものとするものではない。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴は、
コンピュータ・システムのディスプレイ・スクリーン上
におけるカーソルの動きを制御するためのポインティン
グ・スティックを提供することである。
【００２１】本発明のさらに別の特徴は、コンピュータ
・システムのディスプレイ・スクリーン上におけるカー
ソルの動きを制御するためのポインティング・スティッ
クであって、回路ボードの表面に装着可能なものを提供
することである。
【００２２】本発明の１実施形態によれば、ディスプレ
イ・スクリーン上のオブジェクトの動きを制御するため
の一体化表面実装ポインティング・デバイスは、ベース
部材と、第１の端部と第２の端部とを有するシャフトで
あって、該第１端部を前記ベース部材内に装着した、前
記のシャフトと、該シャフト上に装着しており、少なく
とも第１の方向において前記シャフトに対し印加された
力に応答して生成された前記シャフトにおけるストレイ
ンの量を検知する第１のセンサ手段と、前記ベース部材
を部分的に貫通して延在した第１対の離間した電気リー
ドと、から成る。各電気リードは、前記第１センサに電
気的に接続した内側端部と、前記ベース部材から外方に
延在した外側端部とを有する。前記の第１対の離間した
電気リードの外側端部は、回路ボードの表面に装着する
ための形状にする。
【００２３】本発明のさらに別の実施形態によれば、情
報システムにおいてデータを入力するためのキーボード
は、該キーボード上に配置した少なくとも２つのキー
と、該少なくとも２つのキーの間に配置し、かつ該キー
の上面に向かって上方に延在したシャフトと、該シャフ
トに装着しており、該シャフトに対し少なくとも第１の
方向における印加された力に応答して前記シャフトにお
けるストレインの量を検知するための第１のセンサと、
前記２つのキーの近くにおいて前記キーボード内に装着
した回路ボードと、前記少なくとも２つのキーの下に配
置したベース部材であって、前記シャフトの下側端部を
該ベース部材内に装着した、前記のベース部材と、該ベ
ース部材を少なくとも部分的に貫通して延在した第１対
の離間した電気リードと、から成る。各電気リードは、
前記第１センサに電気的に接続した内側端部と、前記ベ
ース部材から外方に延在した外側端部とを有する。前記
の第１対の電気リードの外側端部は、前記回路ボードの
表面に装着する。前記回路ボードは、電気トレースと、
前記センサからの信号を処理するための電子回路とを含
むことができる。
【００２４】以上に、大まかにではあるが、本発明のよ
り重要な特徴の概略を述べたが、これにより、以下の詳
細な説明がより一層理解でき、また当該分野に対するこ
の寄与がより一層理解できるであろう。もちろん、以下
に説明する本発明の付加的な特徴があり、これらも添付
の特許請求の範囲の主題を形成するものである。当業者
には理解されるように、好ましい実施形態は、本発明の
種々の目的を実現するためのその他の構造、方法および
システムを設計する基礎として容易に使うことができ
る。したがって、特許請求の範囲の記載は、そのような
均等の構成を、これらが本発明の要旨および範囲から逸
脱するものではないため、包含するものとみなすこと
は、重要である。
【００２５】
【実施の形態】本発明の各図面は、正確な縮尺率ではな
いことに注意されたい。これら図面は、単なる図式表現
であり、本発明の特定のパラメータを表現することを意
図したものではない。図面は、本発明の代表的な実施形
態のみを描写することを意図しており、したがって本発
明の範囲を限定するものとみなすべきではない。本発明
は、添付図面によって、特徴および詳細を付加して説明
する。
【００２６】次に、図面特に図１および図２を参照する
と、これには、一体化表面実装ポインティング・デバイ
ス１０を示しており、これは、コンピュータ・スクリー
ン（図示せず）上でのカーソルの動きを制御するのに使
用することができる。詳細には、ポインティング・デバ
イス１０は、直立のポインティング・スティックまたは
シャフト１２と、このスティック１２の側面２０に配置
したストレインゲージ・センサ１４と、ストレインゲー
ジ・センサ１４に電気的に接続した外側端子１６と、ス
ティック１２と外側端子１６とを支持するボディ１８と
から成っている。
【００２７】図３に示すように、ポインティング・デバ
イス１０は、周知の技術を使ってプリント回路ボード２
１に表面実装する。回路ボード２１は、さらに、タイピ
ング・キーボード内に設置し、このタイピング・キーボ
ードは、文字、数字、および記号を表すキー２２，２４
および２６（２点鎖線で示す）のような複数のキーを有
している。好ましくは、このキーボードは、標準の“Ｑ
ＷＥＲＴＹ”タイプであり、そして回路ボードは、その
キーボード内に、ポインティング・スティック１２が
“Ｇ”キー２２と“Ｈ”キー２４と“Ｂ”キー２６との
間の境目に位置するような場所にて装着している。これ
はスティック１２に対する好ましい場所であるが、ポイ
ンティング・デバイス１０は、キーボード上にあるいは
キーボード上の外の任意のその他の場所に装着すること
ができる、ということは理解されるべきである。弾性の
キャップ２８（２点鎖線で示す）は、ゴム状の材料で形
成するようにできるが、これは、スティック１２の頂部
上に配置して、このスティックの操作のし易さを向上さ
せる。このキャップは、オペレータの１本の指を受ける
ようにサイズを決めて、そのキャップ（そしてその結果
としてスティック１２）に対し加えられる圧力に応答し
て、コンピュータ・スクリーン上でのカーソルの動きを
所望のカーソル方向に制御できるようにする。指の圧力
は、スティック１２内にストレインを生じさせ、そして
これをストレインゲージ１４により検知する。
【００２８】再び図１および図２を参照すると、ポイン
ティング・スティック１２は、アルミナあるいはその他
のセラミックのような電気的絶縁材料で構成するように
できる。図示した実施形態においては、スティック１２
は、横断面が実質上矩形であり、そしてストレインゲー
ジ１４を受けるための４つの側面２０を備えて形成す
る。アルミナはポインティング・スティック１２に対す
る好ましい材料であるが、プラスチック、エポキシ樹
脂、金属等のようなその他の適当な材料を使用できるこ
とも、考慮に入れている。
【００２９】図４および図５をさらに参照すると、外側
端子１６は、リード３０に対で形成している。各リード
３０は、中間セクション３４に分離した１対の外側端子
１６と内側端子３２とから成っている。内側端子の各々
は、好ましくは、ボディ１８内の開口４６中に延在して
いるが、この開口の縁あるいはこの縁の近くで終端させ
ることができる。好ましくは、８つのリード３０は、ボ
ディ１８の中心軸の回りに配列し、しかもリード３０の
対３８をボディ１８の各側３６に配列することにより、
４つの外側端子１６が各側から外方かつ下方に突き出る
ようにする。各リード対３８内のリード３０は、好まし
くは互いに他方のミラー・イメージである。このような
様式のリード３０の配列は、いくつかの利点を提供す
る。外側端子１６のみがプリント回路ボード（ＰＣＢ）
と接触状態にあるため、外側端子１６の数は、デバイス
１０のＰＣＢ上に対する保持強度に関係する。多数の外
側端子は、少数の端子を使用する場合と比べ、より小さ
くかつより薄いリードの使用を可能にし、また保持強度
を増加させることができる。この結果、ポインティング
・デバイス１０のＰＣＢからの分離に対し、特に力をＸ
軸、Ｙ軸およびＺ軸あるいはこれらの任意の組合せにお
いて発生されているポインティング・スティック１２の
操作中に、より大きな抵抗が実現される。外側端子１６
の対称的な向きは、ポインティング・スティック１２を
操作するとき、これら軸に沿った対称的な装荷に寄与
し、そして装着操作中におけるポインティング・デバイ
ス１０のプリント回路ボードとのアライメントを容易に
する。より小さくしかも薄いリードを使用する状態で
は、外側端子１６は、比較的小さな湾曲半径で形成する
ことができ、これにより、ポインティング・デバイス１
０に対し比較的小さなフットプリントを形成する。各リ
ードは、最初は、リードフレーム（図示せず）の１部分
としてその適正な向きで予め形成するようにでき、これ
によって一体化ポインティング・デバイス１０の自動組
立を容易にすることができる。４つの外側端子１６は、
ボディ１８の各側３６上に示しているが、ストレインゲ
ージ１４の数、希望とする保持強度等に依存して、これ
より多いあるいはこれより少ない外側端子を形成するこ
ともできる。
【００３０】リード３０の外側端子１６は、図１には、
ガルウィング形状で示しているが、これらは、プリント
回路ボードに取り付け可能なように、Ｊリード、スルー
ホール、バット（butt）端子の形状（尚、これらには限
定されない）を含む任意の形状に形成することもでき
る。
【００３１】次に図６を参照すると、ボディ１８は、ベ
ース４０と、このベースに一体的に形成したカラー４２
とから構成しているが、ただし、カラーは、別個に形成
し、そして適当な接着剤、超音波溶接あるいはその他の
周知のボンディング技法によってベースに取り付けるこ
ともできる。ベース４０は、好ましくは４つの側３６を
備えた概して矩形形状のものであり、そしてこのベース
内にキャビティ４４を備える。ボディ１８は、好ましく
はプラスチック材料で構成し、そしてベース４０は、イ
ンサート成形プロセス中にリード３０の中間セクション
３４の回りに成形する。代替的には、ベース４０は、別
個のプラスチック・シート材料で、これらの間にリード
３０をサンドイッチした状態でそれと一緒に接合するよ
うにすることもできる。開口４６は、カラー４２とベー
ス４０を貫通して延在し、そしてキャビティ４４と連通
している。ポインティング・スティック１２は、開口４
６中をＺ軸方向４８に延在し、そしてその場所に、シア
ノアクリレート接着エポキシ材料のような適当な接着材
料４９によって保持する。使用するこの特定の接着剤
は、ポインティング・スティック１２およびボディ１８
の材料と相容性のものとすべきである。
【００３２】ストレインゲージ１４は、スティック１２
の側面２０に装着する。各ストレインゲージは、Ｚ軸方
向４８において概して互いに平行に延在した互いに離間
した圧力感応ストリップ５０と、２つのストリップと電
気的に接続するためその上端でストリップ５０間に延在
した導電性接点ブリッジ５２と、そして各ストリップ５
０の下端に電気的に接続した導電性接点パッド５４とで
構成している。好ましくは、導電性接点パッド５４は、
圧力感応ストリップ５０の下側の延長部として形成して
いる。
【００３３】圧力感応ストリップ５０は、これに加えら
れるストレインの量に応じて、抵抗のような電気特性の
変化を示す材料で形成している。好ましくは、抵抗性厚
膜材料をポインティング・スティック１２の側面２０に
スクリーン（screen）する。代替的には、抵抗性薄膜材
料を、側面２０上にスパッタすることができる。導電性
ブリッジ５２とパッド５４もまた、周知の方法におい
て、側面２０に接着する。
【００３４】代替の構成においては、ストレインゲージ
１４は、接点ブリッジ５２と接点パッド５４との間に配
置した単一の圧力感応ストリップで構成することができ
る。
【００３５】図５および図６を参照すると、１つのリー
ド対３８のリード３０は、ストレインゲージ１４（図５
のＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４として表す）の内の１つのも
のの両端に、その内側端子３２において電気的に接続
し、これにおいて、接続した１対のストリップ５０は、
単一のストレインゲージ１４を表している。各接点パッ
ド５４は、スズ−鉛ハンダのような任意の適当なボンド
材料５０で、整列した内側端子３２と接合する。このよ
うにして、外側端子１６は、ストレインゲージ１４に電
気的に接続する。
【００３６】この実施形態では、各ストレインゲージ１
４に関連した４つの外側端子１６があるため、プリント
回路ボード２１は、選択した対の外側端子１６と相互接
続する電気トレースを有した状態で形成する。例えば、
図４および図５に示したように、トレース６０−７０
は、ストレインゲージＲ１およびＲ３の一端を正の電源
に電気的接続する一方、トレース７２−８２は、ストレ
インゲージＲ２およびＲ４の一端をグランドに電気的に
接続している。同様に、トレース８４および８６は、ス
トレインゲージＲ３の他端に接続して、正のＸ軸方向に
おけるストレインを指示し、トレース８８および９０
は、ストレインゲージＲ１の他端に接続して、正のＹ軸
方向におけるストレインを指示し、トレース９２および
９４は、ストレインゲージＲ４の他端に接続して、負の
Ｘ軸方向におけるストレインを指示し、そしてトレース
９６および９８は、ストレインゲージＲ２の他端に接続
して、負のＹ軸方向におけるストレインを指示する。
【００３７】次に、図７を参照すると、ストレインゲー
ジ１４を組み込んだブリッジ回路の電気回路１００を示
している。詳細には、この回路は、いかにしてＺ軸ポイ
ンティング・スティックを回路ボード２１上の電子回路
（図示せず）とインターフェースするように配置できる
かの例である。スティック１２の互いに反対の側面上の
ストレインゲージ１４は、２つのハーフ・ブリッジ回路
で構成しており、抵抗器Ｒ１（Ｙ＋）およびＲ２（Ｙ
−）が、第１のハーフ・ブリッジを形成する一方、抵抗
器Ｒ３（Ｘ＋）およびＲ４（Ｘ−）が、第２のハーフ・
ブリッジを形成する。本システムの電源１０４とノード
１０６との間には、固定の抵抗器１０２を接続する。Ｘ
ＯＵＴ出力１０８と、Ｙ ＯＵＴ出力１１０と、Ｚ Ｏ
ＵＴ出力１１２とは、それぞれ３つの差動増幅器１１
４，１１６，１１８で増幅する。各増幅器は、可変の基
準電圧入力を有する。これら基準電圧は、力がスティッ
ク１２に全く加えられていないときに、その出力を各軸
に沿ってゼロとなるように校正する。Ｘ軸およびＹ軸の
出力１１６，１１８は、Ｘ方向またはＹ方向の力がステ
ィック１２に加わったときに発生する。例えば、力をＸ
方向に加えたときには、Ｘ−およびＸ＋のストレイン感
知抵抗器は、互いに反対方向に抵抗値が変化し、そして
出力変化を生じさせる。これと同じことが、Ｙ軸にも当
てはまる。Ｚ軸出力は、Ｚ軸の力がスティック１２の頂
部に加わったときに発生する。Ｚ軸の力は、スティック
１２上の全てのストレインゲージ抵抗器１４を負方向に
変化させる。この変化は、２つのハーフ・ブリッジの全
体のインピーダンスを低くする。この低くなったブリッ
ジのインピーダンスは、その直列の抵抗器１０２が固定
であるため、Ｚ ＯＵＴ出力１１２における電圧変化を
生じさせる。
【００３８】次に図８および図９を参照すると、これに
は、本発明のさらに別の実施形態による一体化表面実装
ポインティング・デバイス２００を示しており、これに
おいて、前の実施形態における同じパーツは、同じ番号
で表している。前の実施形態におけるのと同じように、
ポインティング・デバイス２００は、直立のポインティ
ング・スティックまたはシャフト１２と、このスティッ
ク１２の側面２０に配置したストレインゲージ１４と、
カラー４２およびベース４４を備えたボディ１８と、で
構成している。全部で６つのリード２０２−２１２は、
ベース４４内に成形する。リード２０２，２０４，２０
８，２１０の各々は、中間セクション３４で分離した１
つの外側端子１６および１つの内側端子３２から成る一
方、リード２０６および２１２は、１つの外側端子１６
と一対の内側端子３２とから成っている。これらの内側
端子の各々は、好ましくは、ボディ１８内の開口４６中
に延在するが、その開口の縁あるいはこの近辺で終端さ
せることができる。３つのリード２０２，２０４および
２０６は、ボディ１８の１つの側に配列しているが、リ
ード２０８，２１０，２１２は、ボディ１８の反対側上
に配列している。
【００３９】これらリードのストレインゲージ１４への
接続は、図５に示したのと同様であるが、ただし、リー
ド２１２は、正の電源とストレインゲージＲ１およびＲ
３の１端との間にその１対の内側端子３２を通して接続
し、リード２０６は、グランドとストレインゲージＲ２
およびＲ４の一端との間にその１対の内側端子３２を通
して接続する。同様に、リード２１０は、ストレインゲ
ージＲ３の他端に接続して、正のＸ軸方向におけるスト
レインを指示し、リード２０２は、ストレインゲージＲ
１の他端に接続して正のＹ軸方向のストレインを指示
し、リード２０４は、ストレインゲージＲ４の他端に接
続して負のＸ軸方向におけるストレインを指示し、そし
てリード２０８は、ストレインゲージＲ２の他端に接続
して、負のＹ軸方向のストレインを指示する。この配置
では、図４に概略的に示した前の実施形態の回路ボード
上の別個のトレースは、省くことができる。図７に示し
た通りの電気回路は、この実施形態に対しても同じまま
とすることができる。
【００４０】好ましい実施形態についての注釈 ストレインゲージおよびセラミック材料の分野、特に側
面にストレインゲージを備えたポインティング・スティ
ックを設計する分野の当業者には、本好ましい実施形態
を使用することによる多くの利点が分かるはずである。
特に、ストレインゲージは、ポインティング・スティッ
クに対する印加圧力の量および方向を検知するデバイス
である。この検知した圧力は、カーソルをディスプレイ
・デバイス上で操るのに使用する電気出力信号を作る。
したがって、側面装着のストレインゲージは、マウス・
ボタンのクリック操作と似たポインティング・スティッ
クをタッピング操作（軽く叩く操作（tapping））によ
り、ディスプレイ・デバイス上のカーソル運動の方向お
よびアイテム選択を制御できるようにする。もちろん、
当業者には分かるように、ボディ１８は、タッピング力
の印加の間において、スティックの周囲に配置したキャ
ビティ４４により、ボディ１８が下方向にある程度湾曲
することがある。詳しくは、キャビティ周りのボディ１
８の湾曲は、ある程度の力を、開口４６の壁の頂部から
センサに印加させる。しかし、このスティックおよびセ
ンサの設計は、スティック１２内に生成されたストレイ
ンを単に検知することにより、キャビティまたはベース
側面壁の湾曲なしでも同様に機能することができる。
【００４１】分かるように、カラー４２は、最も高いス
トレインの領域をベース４４からカラー４２の上部へと
シフトさせることにより、最大のストレインが抵抗器ス
トリップ５０の場所と同じとなるようにする。この配置
では、スティック全体の長さを短くすることができる。
詳しくは、スティック１２を短くしたときには、このポ
インティング・スティックを指で押したときにスティッ
ク１２に沿って発生されるストレインの量に減少があ
る。カラー４２の追加により、ストレインゲージ１４
は、加えられたストレインを表す検出可能で認識可能な
電気信号を発生することができるのに十分なストレイン
を検知することができる。
【００４２】さらに、当業者には分かるように、このス
トレインゲージは、厚膜のピエゾ−抵抗性材料で作るこ
ともでき、これは、既知のスクリーン技法で塗布するこ
とができる。
【００４３】また、当業者には分かるように、ポインテ
ィング・デバイス１０は、アイコンの選択のダブル・ク
リッキングに加え、モニタ上のアイコンの選択およびド
ラッギングを実行することができる。この動作において
は、ユーザは、スティック１２を押し下げ、そしてその
間にドラッグするそのアイコンの向きを制御するためＸ
−Ｙ平面でさらに力を加えるようにする。これら機能の
全ては、一本の指で、残りの指をキーボード上に配置し
たまま行うことができる。
【００４４】上述の実施形態は、標準の市販されている
ＩＣパッケージと同じ寸法およびリード・ピッチで構成
することができる。このコンパクトなサイズは、広範な
アプリケーションにおいてその使用を可能にする一方
で、上述の実施形態の最小の部品および組立易さもま
た、このデバイスを比較的安価に生産できるようにす
る。
【００４５】好ましい実施形態の変更例 ポインティング・デバイスを製造する当業者には理解さ
れるように、上記好ましい実施形態を実現する多くの異
なった方法がある。例えば、ボンディング・コンパウン
ド４９をボディ１８とスティック１２との間に示してい
るが、開口４６をスティック１２の周囲に密にはまるよ
うなサイズとする時には、不要とすることもできる。
【００４６】上記実施形態は、スティック１２の４つの
側面全部にストレインゲージを使用するものに関連して
説明したが、スティック１２の２つの側面のみを使って
スティックの湾曲時に正または負のストレインのいずれ
かのみを検知し、それによってその結果の制御信号を生
成できるようにすることも、考慮に入れている。
【００４７】理解されるべきであるが、本文で使用した
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸、並びに上、下等の用語およびそれらの派
生語は、絶対的ではなく相対的な方向および位置を記述
することを意図している。
【００４８】以上に本発明についてこれら実施形態を詳
細に参照して教示したが、当業者には認識されるよう
に、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、形態およ
び細部において変更を行うことができる。記述した実施
形態は、あらゆる点において単なる例示であって限定的
なものではないとみなされるべきである。したがって、
本発明の範囲は、上記の記述ではなく、添付の特許請求
の範囲によって示している。特許請求の範囲の記載の均
等の意味および範囲内に入るあらゆる変更も、その範囲
内に包含されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による一体化表面実装ポ
インティング・デバイスの等角図。
【図２】図１の一体化ポインティング・デバイスの上部
平面図。
【図３】コンピュータ・キーボード上に装着した一体化
ポインティング・デバイスの等角図。
【図４】図１の一体化ポインティング・デバイスの横断
面図であって、分かり易くするためポインティング・ス
ティックを除去した図。
【図５】図４の点線の円内の拡大横断平面図。
【図６】図１の一体化ポインティング・デバイスの横断
立面図。
【図７】一体化ポインティング・デバイスのストレイン
検知エレメントを組み込んだブリッジ回路の電気回路。
【図８】本発明の第２実施形態による一体化表面実装ポ
インティング・デバイスの等角図。
【図９】図８の一体化ポインティング・スティックの横
断平面図。
【符号の説明】
１０ 一体化表面実装ポインティング・デバイス １２ ポインティング・スティックまたはシャフト １４ ストレインゲージ・センサ １６ 外側端子 １８ ボディ ２１ プリント回路ボード ２０ 側面 ２２，２４，２６ キー ２８ キャップ ３０ リード ３４ 中間セクション ３２ 内側端子 ３８ 対 ３６ 側 ４０ ベース ４２ カラー ４４ キャビティ ４６ 開口 ４９ 接着材料 ５０ 圧力感応ストリップ ５２ 導電性接点ブリッジ ５４ 導電性接点パッド ６０−７０，７２−８２，８４，８６，８８，９０，９
６，９８ トレース

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディスプレイ・スクリーン上のオブジェク
    トの動きを制御するための一体化表面実装ポインティン
    グ・デバイスであって、 ａ） ベース部材と、 ｂ） 第１の端部と第２の端部とを有するシャフトであ
    って、該第１端部を前記ベース部材内に装着した、前記
    のシャフトと、 ｃ） 該シャフト上に装着しており、少なくとも第１の
    方向において前記シャフトに対し印加された力に応答し
    て生成された前記シャフトにおけるストレインの量を検
    知する第１のセンサ手段と、 ｄ） 前記ベース部材を部分的に貫通して延在した第１
    対の離間した電気リードであって、各電気リードが前記
    第１センサに電気的に接続した内側端部と、前記ベース
    部材から外方に延在した外側端部とを有し、かつ回路ボ
    ードの表面に装着するための形状にした、前記の第１対
    の離間した電気リードと、から成る一体化表面実装ポイ
    ンティング・デバイス。
  2. 【請求項２】請求項１記載のデバイスであって、さら
    に、 ａ） 前記シャフト上に装着しており、前記第１方向と
    は実質上交差する第２の方向において前記シャフトに対
    し印加された力に応答しての前記シャフトにおけるスト
    レインの量を検知する第２のセンサと、 ｂ） 前記ベース部材を少なくとも部分的に貫通して延
    在した第２対の離間した電気リードであって、該第２対
    の各電気リードが前記第２センサに電気的に接続した内
    側端部と、前記ベース部材から外方に延在した外側端部
    とを有し、かつ前記第２対のリードの前記外側端部を、
    回路ボードの表面に装着するための形状にした、前記の
    第２対の離間した電気リードと、を含むこと、を特徴と
    する一体化表面実装ポインティング・デバイス。
  3. 【請求項３】請求項２記載のデバイスであって、さら
    に、 ａ） 前記シャフト上に、前記第１および第２のセンサ
    にそれぞれ対向して装着した第３および第４のセンサ
    と、 ｂ） 前記ベース部材を少なくとも部分的に貫通して延
    在した第３対および第４対の離間した電気リードであっ
    て、該第３対および第４対の各電気リードが、前記第３
    および第４のセンサにそれぞれ電気的に接続した内側端
    部と、前記ベース部材から外方に延在した外側端部とを
    有し、かつ前記第３対および第４対のリードの前記外側
    端部を、回路ボードの表面に装着するための形状にし
    た、前記の第３対および第４対の離間した電気リード
    と、を含むこと、を特徴とする一体化表面実装ポインテ
    ィング・デバイス。
  4. 【請求項４】請求項３記載のデバイスにおいて、各リー
    ドは、複数の外側端部を有すること、を特徴とする一体
    化表面実装ポインティング・デバイス。
  5. 【請求項５】請求項１記載のデバイスにおいて、各リー
    ドは、複数の外側端部を有すること、を特徴とする一体
    化表面実装ポインティング・デバイス。
  6. 【請求項６】請求項５記載のデバイスにおいて、前記外
    側端部の前記形状は、ガルウィング、Ｊリード、バット
    端子の形状のグループから選択すること、を特徴とする
    一体化表面実装ポインティング・デバイス。
  7. 【請求項７】請求項１記載のデバイスにおいて、前記外
    側端部の前記形状は、ガルウィング、Ｊリード、バット
    端子の形状のグループから選択すること、を特徴とする
    一体化表面実装ポインティング・デバイス。
  8. 【請求項８】請求項２記載のデバイスにおいて、さら
    に、 ａ） 前記シャフト上に、前記第１および第２のセンサ
    にそれぞれ対向して装着した第３および第４のセンサ
    と、 ｂ） 前記ベース部材を少なくとも部分的に貫通して延
    在した第３対の電気リードであって、該第３対の各電気
    リードが、前記第３および第４のセンサの内の一方に電
    気的に接続した内側端部と、前記ベース部材から外方に
    延在した外側端部とを有し、かつ前記第３対のリードの
    前記外側端部を、回路ボードの表面に装着するための形
    状にした、前記の第３対の電気リードと、を含むこと、
    を特徴とする一体化表面実装ポインティング・デバイ
    ス。
  9. 【請求項９】請求項８記載のデバイスにおいて、前記第
    １対の電気リードからの１つの電気リードの前記内側端
    部は、第１および第２の内側端部から成り、該第１内側
    端部は前記第４センサに接続し、前記第２内側端部は前
    記第１センサに接続したこと、を特徴とする一体化表面
    実装ポインティング・デバイス。
  10. 【請求項１０】請求項９記載のデバイスにおいて、前記
    第２対の電気リードからの１つの電気リードの前記内側
    端部は、第１および第２の内側端部から成り、前記第２
    対の前記電気リードの前記第１内側端部は前記第２セン
    サに接続し、前記第２対の前記電気リードの前記第２内
    側端部は前記第４センサに接続したこと、を特徴とする
    一体化表面実装ポインティング・デバイス。
  11. 【請求項１１】情報システムにおいてデータを入力する
    ためのキーボードであって、 ａ） 該キーボード上に配置した少なくとも２つのキー
    と、 ｂ） 該少なくとも２つのキーの間に配置し、かつ該キ
    ーの上面に向かって上方に延在したシャフトと、 ｃ） 該シャフトに装着しており、該シャフトに対し少
    なくとも第１の方向における印加された力に応答して前
    記シャフトにおけるストレインの量を検知するための第
    １のセンサと、 ｄ） 前記２つのキーの近くにおいて前記キーボード内
    に装着した回路ボードと、 ｅ） 前記少なくとも２つのキーの下に配置したベース
    部材であって、前記シャフトの下側端部を該ベース部材
    内に装着した、前記のベース部材と、 ｆ） 該ベース部材を少なくとも部分的に貫通して延在
    した第１対の離間した電気リードであって、各電気リー
    ドが、前記第１センサに電気的に接続した内側端部と、
    前記ベース部材から外方に延在しかつ前記回路ボードの
    表面に装着した外側端部を有する、前記の第１対の電気
    リードと、から成るキーボード。
  12. 【請求項１２】請求項１１記載のキーボードにおいて、
    前記回路ボードは、 ａ） 前記センサを電圧源に結合するため、前記電気リ
    ードの内の一方に接続した入力トレースと、 ｂ） 前記シャフトに対する少なくとも前記第１方向に
    おけるストレインを表す信号を出力するため、前記電気
    リードの内の他方に接続した出力トレースと、から成る
    こと、を特徴とするキーボード。
  13. 【請求項１３】請求項１２記載のキーボードにおいて、
    前記回路ボードは、さらに、ストレインを表す前記信号
    を処理するため、前記出力トレースに接続した電子回路
    を含むこと、を特徴とするキーボード。
  14. 【請求項１４】請求項１１記載のキーボードであって、
    さらに、 ａ） 前記シャフト上に装着しており、前記第１方向と
    は実質上交差する第２の方向において前記シャフトに対
    し印加された力に応答しての前記シャフトにおけるスト
    レインの量を検知する第２のセンサと、 ｂ） 前記ベース部材を少なくとも部分的に貫通して延
    在した第２対の離間した電気リードであって、該第２対
    の各電気リードが前記第２センサに電気的に接続した内
    側端部と、前記ベース部材から外方に延在した外側端部
    とを有し、かつ前記第２対のリードの前記外側端部を、
    前記回路ボードの表面に装着した、前記の第２対の離間
    した電気リードと、を含むこと、を特徴とするキーボー
    ド。
  15. 【請求項１５】請求項１４記載のキーボードにおいて、
    前記回路ボードは、 ａ） 前記第１および第２のセンサを電圧源に結合する
    ため、前記第１対および第２対の電気リードの各々の前
    記電気リードの内の一方に接続した入力トレースと、 ｂ） 前記シャフトに対する少なくとも前記第１および
    第２の方向におけるストレインを表す信号を出力するた
    め、前記第１対および第２対の電気リードの内の前記電
    気リードの他方に接続した出力トレースと、から成るこ
    と、を特徴とするキーボード。
  16. 【請求項１６】請求項１５記載のキーボードにおいて、
    前記回路ボードは、さらに、少なくとも前記第１および
    第２の方向におけるストレインを表す前記信号を処理す
    るため、前記出力トレースに接続した電子回路を含むこ
    と、を特徴とするキーボード。
  17. 【請求項１７】請求項１６記載のキーボードにおいて、
    前記回路ボードは、さらに、前記第１および第２の方向
    とは実質上交差する第３の方向におけるストレインを表
    す前記信号を処理するため、前記出力トレースに接続し
    た電子回路を含むこと、を特徴とするキーボード。
  18. 【請求項１８】請求項１５記載のキーボードにおいて、
    さらに、 ａ） 前記シャフト上に、前記第１および第２のセンサ
    にそれぞれ対向して装着した第３および第４のセンサ
    と、 ｂ） 前記ベース部材を少なくとも部分的に貫通して延
    在した第３対および第４対の電気リードであって、該第
    ３対および第４対の各電気リードが、前記第３および第
    ４のセンサに電気的に接続した内側端部と、前記ベース
    部材から外方に延在した外側端部とを有し、かつ前記第
    ３対および第４対のリードの前記外側端部を、前記回路
    ボードの表面に装着した、前記の第３対および第４対の
    電気リードと、を含むこと、を特徴とするキーボード。
  19. 【請求項１９】請求項１８記載のキーボードにおいて、
    前記回路ボードは、さらに、 ａ） 前記第１および第２のセンサをグランドに結合す
    るため、前記第３対および第４対の電気リードの各々の
    前記電気リードの内の一方に接続したトレースと、 ｂ） 前記第１および第２の方向に対しそれぞれ反対の
    第３および第４の方向における前記シャフトに対するス
    トレインを表す信号を出力するため、前記第３対および
    第４対の電気リードの前記電気リードの前記他方の各々
    に接続した出力トレースと、を含むこと、を特徴とする
    キーボード。
  20. 【請求項２０】請求項１９記載のキーボードにおいて、
    前記回路ボードは、さらに、少なくとも前記第１、第
    ２、第３および第４の方向におけるストレインを表す前
    記信号を処理するため、前記出力トレースに接続した電
    子回路を含むこと、を特徴とするキーボード。
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