JPH08263200A - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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JPH08263200A
JPH08263200A JP7061327A JP6132795A JPH08263200A JP H08263200 A JPH08263200 A JP H08263200A JP 7061327 A JP7061327 A JP 7061327A JP 6132795 A JP6132795 A JP 6132795A JP H08263200 A JPH08263200 A JP H08263200A
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JP
Japan
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pressure
resistance
output voltage
input device
load
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JP7061327A
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Tsunehisa Kobayashi
恒久 小林
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】あらゆる方向の操作に対応したベクトル情報が
容易に安定的に得られる。 【構成】x軸及びy軸上に直交するようにされ、操作部
の操作に伴う圧力を受ける4つの圧力変化素子、受ける
圧力に応じて抵抗値が変化する圧力抵抗変化素子及び接
続された負荷抵抗による分圧電圧に基づいた出力電圧を
出力する検出回路並びに、すべての方向における操作部
からの同じ圧力に対して出力電圧を成分とするベクトル
の大きさが所定の範囲内となるように負荷抵抗の抵抗値
を調整する抵抗調整回路を備え、操作部の操作圧力に対
応したカーソルの移動速度の各成分を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータシステム
の表示ユニットにおいてカーソル等の位置を指定する座
標入力装置、所謂ポインティングデバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧力に応じて抵抗値が変化する圧
力抵抗変化素子を用いて図4に示すようなに構成される
圧力検出回路が知られている。この圧力検出回路では、
圧力抵抗変化素子120と負荷抵抗121が電源ライン
とグランドラインの間に直列に接続され、圧力抵抗変化
素子120の両端に表れる出力電圧Vout が検出電圧と
して用いられる。加わる圧力Fに応じて圧力抵抗変化素
子120の抵抗値が変化し、その結果、該抵抗値と負荷
抵抗121の抵抗値との分圧電圧、即ち、出力電圧V
OUT が変化する。従って、この出力電圧VOUT が圧力抵
抗変化素子120にかかる圧力Fを表す。
【0003】ところで、この圧力抵抗変化素子120の
圧力−抵抗特性は、図4に示すように線形な特性となっ
ていない。また、図4に示す圧力検出回路における、圧
力抵抗変化素子120の抵抗値Rx と出力電圧VOUT
関係は、図6に示すように、線形な関係になっていな
い。従って、この圧力検出回路の出力特性、即ち、圧力
抵抗変化素子120に加わる圧力と出力電圧VOUT との
関係は、図7に示すようになる。
【0004】このような圧力検出回路を利用した座標入
力装置が考えられる。この座標入力装置は、コンピュー
タシステムにおける表示ユニットのカーソル位置を指定
する。そして、圧力検出回路にて検出された圧力に応じ
てカーソルの移動速度の制御を可能にする。
【0005】この座標入力装置(ポインティングデバイ
ス)100は、例えば、図9(a)及び(b)に示すよ
うに構成される。操作スティック101が、図9(a)
に示すように、全ての方向に倒れるような操作自由度を
持って基盤102の中央部に設けられる(ジョイスティ
ック)。基盤102内には、図9(b)に示すように、
4つの圧力抵抗変化素子120(a)、120(b)、
120(c)、120(d)が操作スティック101を
囲むように配置される。そして、圧力抵抗変化素子12
0(a)及び120(c)が表示画面の水平軸に対応し
たx軸上に配置され、圧力抵抗変化120(b)及び1
20(d)がx軸に直交するy軸上に配置される。
【0006】上記のように基盤102内に配置された圧
力抵抗変化素子120(a)、120(b)、120
(c)、120(d)は、図10に示すように、演算回
路200に接続される。この演算回路200内には、各
圧力抵抗変化素子120(a)、120(b)、120
(c)、120(d)の夫々に対応して4つの検出回路
系が設けられ、その夫々が図4に示す検出回路を有す
る。演算回路200は、各検出系からの出力電圧にもと
づいて、例えば、カーソルの位置及び移動速度を演算
し、その情報をコンピュータシステムに提供する。
【0007】例えば、図9(b)に示すように、x軸の
正の方向に力Faにて操作スティック101を操作する
と、圧力Faを受ける圧力抵抗変化素子120(a)の
抵抗値に対応した出力電圧に基づいて表示画面の水平方
向におけるカーソルの位置及び移動速度の情報が演算さ
れる。また、y軸の正の方向に力Fbにて操作スティッ
ク101を操作すると、圧力Fbを受ける圧力抵抗変化
素子120(b)の抵抗値に対応した出力電圧に基づい
て表示画面の垂直方向におけるカーソルの位置及び移動
速度の情報が演算される。更に、例えば、x軸及びy軸
の正の方向に対して45°の方向に力Fcにて操作ステ
ィック101を操作すると、圧力Fc・cos θを受ける
圧力抵抗変化素子120(a)の抵抗値に対応した出力
電圧に基づいて、表示画面の水平方向におけるカーソル
の移動成分が演算され、また圧力Fc・sin θを受ける
圧力抵抗変化素子120(b)の抵抗値に対応した出力
電圧に基づいて、表示画面の垂直方向におけるカーソル
の移動成分が演算される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のような4つの検
出系の出力特性は、前述したように、図7に示すような
非線形な特性となる。従って、一定の力にて操作スティ
ック101を全方向に操作したときの各検出系からの出
力電圧をプロットすると、図8に示すような軌跡が得ら
れる。図8において、図10に示すように配置された圧
力抵抗変化素子120(a)及び120(b)に圧力が
かかると領域Iに各出力電圧に対応した点がプロットさ
れ、圧力抵抗変化素子120(b)及び120(c)に
圧力がかかると領域IIに各出力電圧に対応した点がプロ
ットされ、圧力抵抗変化素子120(c)及び120
(d)に圧力がかかると領域III に各出力電圧に対応し
た点がプロットされ、更に、圧力抵抗変化素子120
(c)及び120(a)に圧力がかかると領域IVに各出
力電圧に対応した点がプロットされる。図7に示す出力
特性において、圧力と出力電圧との関係が比較的線形に
近い圧力の範囲(中程度の圧力)では、各出力電圧をプ
ロットした軌跡は、図8に示すQ2のように略円形とな
るが、圧力の高い範囲では、その軌跡は矩形に近いQ1
のようになり、また、圧力の低い範囲では、その軌跡は
星型に近いQ3のようになる。
【0009】従って、各出力電圧の大きさと圧力の方向
の関係が圧力の大きさによって異なるため、正確な移動
速度及び移動方向が得られない。圧力抵抗変化素子の特
性を考慮して複雑な関数変換を行うことにより、上述し
た各出力電圧をプロットした軌跡をどのような圧力に対
しても円形に近づけることが可能であるが、実際には、
素子の特性のバラツキなどにより精度よく移動速度等を
得ることができない。
【0010】そこで、本発明の目的は、操作スティック
等の操作部のあらゆる方向の操作に対応したカーソルの
移動速度等のベクトル情報が容易に安定的に得られるよ
うにした座標入力装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
するため、本発明は、請求項1に記載されるように、種
々の方向に操作可能な操作部の操作力に応じたベクトル
情報を生成する座標入力装置において、所定の位置に配
置され、該操作部の操作に伴う圧力を受ける複数の圧力
変化素子と、該圧力変化素子に接続される負荷抵抗を含
み、受ける圧力に応じて抵抗値が変化する圧力抵抗変化
素子と該負荷抵抗による分圧電圧に基づいた出力電圧を
出力する検出回路と、該検出回路からの出力電圧の状態
が所定の条件を満たすように、該圧力抵抗変化素子に接
続された負荷抵抗の抵抗値を調整する抵抗調整手段と、
この調整された負荷抵抗が該圧力抵抗変化素子に接続さ
れた状態での検出回路からの出力電圧に基づいて上記操
作部の操作圧力に対応したベクトル情報を演算する演算
手段とを有するようにした。
【0012】また、あらゆる方向で、操作部にかかる力
に対して均一な状態のベクトル情報がえられるという観
点から、請求項2に記載されるように、抵抗調整手段
は、すべての方向における操作部からの同じ圧力に対し
て各圧力抵抗変化素子についての検出回路から得られる
出力電圧を成分とするベクトルの大きさが所定の範囲内
となるように負荷抵抗を調整する手段を有するようにし
た。
【0013】また、操作部に係る力が小さくても安定し
たベクトル情報が得られるという観点から、請求項3に
記載されるように、抵抗調整手段は、操作部が操作され
たときの検出回路の出力電圧を成分とするベクトルの大
きさが所定値より小さいか否かに応じて負荷抵抗の抵抗
値を変える手段を有するようにした。
【0014】更に、負荷抵抗の調整が容易に行えるとい
う観点から、請求項4に記載されるように、上記検出回
路は抵抗値の異なる負荷抵抗を複数含み、該抵抗調整手
段は、該複数の負荷抵抗から該圧力抵抗変化素子に接続
すべき負荷抵抗を選択する抵抗切換え手段を有するよう
にした。
【0015】
【作用】操作部をある力で操作すると、各圧力抵抗変化
素子に力が操作方向に応じた力が加わり、検出回路から
各圧力抵抗変化素子に対応した出力電圧が得られる。そ
して、抵抗調整手段は、その出力電圧の状態が所定の条
件を、例えば、各出力電圧を成分とするベクトルの大き
さが所定の範囲となるという条件を満たすように負荷抵
抗の抵抗値を調整する。そして、その調整された負荷抵
抗が該圧力抵抗変化素子に接続された状態での検出回路
からの出力電圧に基づいて演算手段が、カーソルの移動
速度等のベクトル情報を演算する。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。この実施例においては、座標入力装置の機械的構
造は、図9に示すものと同様であり、4つの圧力抵抗変
化素子120(a)、120(b)、120(c)、1
20(d)が直交するx軸及びy軸上に配置されてい
る。
【0017】上記のような4つの圧力抵抗変化素子12
0(a)、120(b)、120(c)、120(d)
は、図1に示すような回路に接続される。図1におい
て、各圧力抵抗変化素子120(a)、120(b)、
120(c)、120(d)の一端がn個の負荷抵抗1
21(1)、121(2)、・・・、120(n)に並
列的に接続されている。また、各圧力抵抗変化素子12
0(a)、120(b)、120(c)、120(d)
の他端がセレクタ150の各セレクト端子を介して接地
ライン(GND)に接続されている。また、各負荷抵抗
121(1)、121(2)、・・・、120(n)
は、スイッチング用のトランジスタTr(1)、Tr
(2)、・・・、Tr(n)を介して電源ラインVcc
に接続されている。各スイッチング用のトランジスタT
r(1)、Tr(2)、・・・、Tr(n)は制御回路
300に接続され、この制御回路300から各スイッチ
ング用のトランジスタTr(1)、Tr(2)、・・
・、Tr(n)のオンオフを切り換える切換え信号が供
給されている。
【0018】また、制御回路300からは、セレクタ1
50に対して選択信号が供給され、この選択信号に応じ
てセレクタ150は、圧力抵抗変化素子120(a)、
120(b)、120(c)、120(d)のいずれか
を選択的に接地ライン(GND)に接続する。各圧力抵
抗変化素子120(a)、120(b)、120
(c)、120(d)と各負荷抵抗121(1)、12
1(2)、・・・、120(n)の接続点に表れる電圧
が出力電圧として制御回路300に供給されている。即
ち、このような回路構成では、選択信号により圧力抵抗
変化素子120(a)、120(b)、120(c)、
120(d)のいずれかが選択された状態で、切換え信
号により負荷抵抗121(1)、121(2)、・・
・、120(n)のいずれかが電源ラインVccに接続
されると、図4に示す検出回路が構成され、その出力電
圧が制御回路300に供給される。
【0019】制御回路300は、上記のように供給され
る検出回路からの出力電圧に基づいて、後述するよう
に、適正な負荷抵抗を負荷抵抗121(1)、121
(2)、・・・、120(n)から選択する。この選択
された負荷抵抗の情報は制御回路300から演算回路4
00に供給される。演算回路400は、その負荷抵抗の
情報から決定される圧力に基づいてカーソルの移動速度
を決定し、その負荷抵抗と各圧力抵抗変化素子120
(a)、120(b)、120(c)、120(d)に
て構成される検出回路からの出力電圧に基づいて、カー
ソルの移動速度の水平及び垂直成分を演算する。
【0020】上記、制御回路300及び演算回路400
は、図2に示す手順で処理を実行する。オペレータが操
作スティック101をある方向にある力にて操作する
と、制御回路300は、1つの切換え信号を有効にして
対応する1つの負荷抵抗を選択した状態で、選択信号に
基づいたセレクタ150の動作により選択される圧力抵
抗変化素子を順次切り換える。その過程で、制御回路3
00は、各圧力抵抗変化素子120(a)、120
(b)、120(c)、120(d)からの出力電圧を
読み取る(S301)。そして、読み取った各圧力抵抗
変化素子120(a)、120(b)、120(c)、
120(d)からの出力電圧に基づいて、図8に示した
出力電圧領域を判定し(例えば、力Fcが働く場合は、
圧力抵抗変化素子120(a)及び120(b)から出
力電圧が得られる)、その電圧値から合成値Rを
【0021】
【数1】
【0022】に従って演算する(S302)。上式にお
いて、Xはx軸上の圧力抵抗変化素子の出力電圧であ
り、Yはy軸上の圧力抵抗変化素子の出力電圧である。
ここで、図4に示すような構成の検出回路についてみる
と、負荷抵抗の値を変えると、その出力電圧値が変化す
る。その結果、圧力と出力電圧との間の関係も変化す
る。従って、ある負荷抵抗によって図8に示す出力電圧
のプロットの軌跡が略円になる圧力の範囲が決められ
る。
【0023】円形として許容される軌跡を描く圧力値に
対応した出力電圧の合成値の下限をRa、その上限をR
bとすると、上記演算された合成値Rが下限Raと上限
Rbの間か否かが判定される(S303)。ここで、こ
の合成値Rがこの下限Raと上限Rbとの間になけれ
ば、制御回路300は、有効となる切換え信号を変え
て、各圧力抵抗変化素子120(a)、120(b)、
120(c)、120(d)に接続すべき負荷抵抗を変
える(S304)。そして、上記の処理を行う。その結
果、同じ圧力状態でも、読み込まれる各圧力抵抗変化素
子120(a)、120(b)、120(c)、120
(d)からの出力電圧が変化する(S301)。そし
て、更に、出力電圧の合成値Rを演算する(S30
2)。
【0024】このような処理を出力電圧の合成値Rが下
限Raと上限Rbの範囲に入るまで繰り返す。該出力電
圧の合成値Rが下限Raと上限Rbの間となったときの
負荷抵抗値の情報が制御回路300から演算回路400
に供給される。上述したように、負荷抵抗RL によって
出力電圧のプロットの軌跡が略円になる圧力範囲が決ま
ることから、演算回路400は、上記のように決定され
た負荷抵抗に基づいて操作スティック101にかけられ
た圧力を認識する。具体的には、予め定めた負荷抵抗R
L と圧力の関係を示したテーブルを参照して、選択され
た負荷抵抗RL に対応する圧力が検索される(S40
1)。すると、更に、圧力に対応したカーソルの移動速
度(絶対値)が決定される(S402)。この圧力に対
応したカーソルの移動速度は、例えば、操作性、視認性
等を考慮して定めた圧力と移動速度との関係を予め定め
たテーブルに従って決定される。
【0025】そして、演算回路400は、決定された移
動速度から、上記のように決定された負荷抵抗が選択れ
た状態で読み取られた各圧力抵抗変化素子120
(a)、120(b)、120(c)、120(d)か
らの出力電圧比に基づいて、カーソルの水平及び垂直の
移動速度成分(ベクトル情報)を演算する(S40
3)。この演算されたカーソルの水平及び垂直の移動速
度成分が、コンピュータシステムの表示ユニットに転送
される。
【0026】上記のように、本実施例によれば、操作ス
ティック101にかけられた力に対するあらゆる方向で
の各圧力抵抗変化素子120(a)、120(b)、1
20(c)、120(d)からの出力電圧のプロットの
軌跡が円に近い状態にて決定したカーソルの移動速度か
ら、圧力抵抗変化素子120(a)、120(b)、1
20(c)、120(d)からの出力電圧比に基づいて
カーソルの移動速度の水平及び垂直成分を演算している
ので、常に、あらゆる方向において圧力に対するカーソ
ルの移動速度が安定したものとなる。
【0027】ところで、図8に示す各圧力抵抗変化素子
120(a)、120(b)、120(c)、120
(d)からの出力電圧のプロットの軌跡から、操作ステ
ッィク101にかかる圧力が特に小さい場合、x軸及び
y軸に対して±10°程度の範囲では、各圧力抵抗変化
素子120(a)、120(b)、120(c)、12
0(d)からの出力電圧レベルが小さく、操作スティッ
ク101にかかる圧力を認識することができない場合が
ある。このような場合に、特に、負荷抵抗を変えて検出
レンジを変更することが可能である。
【0028】この場合、例えば、図3に示す回路によっ
て、各圧力抵抗変化素子120(a)、120(b)、
120(c)、120(d)に接続される負荷抵抗値を
変えることができる。なお、図3においては、1つの圧
力抵抗変化素子120についての回路を示しており、実
際には、図1と同様に、各圧力抵抗変化素子の接続の切
換えが行われ、または、各圧力抵抗変化素子について同
様の構成の複数の回路が設けられる。
【0029】図3において、第一の負荷抵抗121
(1)、第二の負荷抵抗121(2)及び圧力抵抗変化
素子120が、電源ラインVcc及び接地ラインGND
の間に直列に接続され、第一の負荷抵抗121(1)の
両端がトランジスタTrにてバイパスされるように構成
されている。トランジスタTrのベース及び圧力抵抗変
化素子120の出力端が図1に示すような制御回路(図
示略)に接続されている。そして、通常、トランジスタ
Trはオフ状態となり、第一の負荷抵抗121(1)及
び第二の負荷抵抗121(2)の直列合成抵抗値が負荷
抵抗値として圧力抵抗変化素子120に接続された状態
で、演算回路(図示略)は、圧力抵抗変化素子120か
らの出力電圧に基づいてカーソルの移動速度を水平及び
垂直の各成分毎に演算する。一方、制御回路が各圧力抵
抗変化素子120からの出力電圧を成分とするベクトル
の大きさ(上記数式1に基づいて演算され、圧力に対
応)が所定値より小さいと判定すると、切換え信号が有
効にされ、トランジスタTrがオン状態となる。これに
より、第一の負荷抵抗121(1)が短絡され、結果的
に、第二の負荷抵抗121(2)のみが圧力抵抗変化素
子120に接続された状態で、演算回路は、圧力抵抗変
化素子120からの出力電圧に基づいてカーソルの移動
速度を水平及び垂直の各成分毎に演算する。
【0030】上記のような実施例では、操作スティック
101にかかる圧力が小さく、圧力抵抗変化素子120
の出力電圧が小さいときには、それに接続される実質的
な負荷抵抗値を小さくされるので、その出力電圧は大き
くなる。従って、実際の装置における各圧力抵抗変化素
子120(a)、120(b)、120(c)、120
(d)の出力電圧のプロットの軌跡が図8に示すQ1か
らQ2に近づいた状態で、カーソルの移動速度の演算が
可能となる。
【0031】なお、図3に示す構成は、直列接続された
n個の負荷抵抗を切換えるように変更すれば、図1に示
した装置に適用することも可能である。
【0032】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、操作部をある力で操作すると、各圧力抵抗変化素子
に対応した検出回路からの出力電圧の状態が所定の条件
を満たすように負荷抵抗の抵抗値を調整され、そして、
その調整された負荷抵抗が該圧力抵抗変化素子に接続さ
れた状態での検出回路からの出力電圧に基づいてベクト
ル情報が演算されるので、操作部のあらゆる方向にて、
そのかかる力が同じならば、略同じ大きさのベクトル情
報が得られ、安定した演算結果を得ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示す制御回路及び演算回路の動作を示す
フローチャートである。
【図3】本発明の他の実施例の要部を示す回路図であ
る。
【図4】圧力検出回路の基本構成を示す回路図である。
【図5】圧力抵抗変化素子の特性を示す図である。
【図6】検出回路における圧力抵抗変化素子の抵抗値と
出力電圧との関係を示す図である。
【図7】検出回路の出力特性を示す図である。
【図8】検出回路の出力電圧特性を示す図である。
【図9】座標入力装置の構造を示す図である。
【図10】座標入力装置の検出系の基本構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
100 座標入力装置 101 操作スティック 102 基盤 120(a)、120(b)、120(c)、120
(d) 圧力抵抗変化素子 121(1)、・・・121(n) 負荷抵抗 150 セレクタ 300 制御回路 400 演算回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 種々の方向に操作可能な操作部の操作力
    に応じたベクトル情報を生成する座標入力装置におい
    て、 所定の位置に配置され、該操作部の操作に伴う圧力を受
    ける複数の圧力変化素子と、 該圧力変化素子に接続される負荷抵抗を含み、受ける圧
    力に応じて抵抗値が変化する圧力抵抗変化素子と該負荷
    抵抗による分圧電圧に基づいた出力電圧を出力する検出
    回路と、 該検出回路からの出力電圧の状態が所定の条件を満たす
    ように、該圧力抵抗変化素子に接続された負荷抵抗の抵
    抗値を調整する抵抗調整手段と、 この調整された負荷抵抗が該圧力抵抗変化素子に接続さ
    れた状態での検出回路からの出力電圧に基づいて上記操
    作部の操作圧力に対応したベクトル情報を演算する演算
    手段とを有する座標入力装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の座標入力装置において、 抵抗調整手段は、すべての方向における操作部からの同
    じ圧力に対して各圧力抵抗変化素子についての検出回路
    から得られる出力電圧を成分とするベクトルの大きさが
    所定の範囲内となるように負荷抵抗を調整する手段を有
    する座標入力装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の座標入力装置において、 抵抗調整手段は、操作部が操作されたときの検出回路の
    出力電圧を成分とするベクトルの大きさが所定値より小
    さいか否かに応じて負荷抵抗の抵抗値を変える手段を有
    する座標入力装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3いずれか記載の座標入力
    装置において、 上記検出回路は抵抗値の異なる負荷抵抗を複数含み、該
    抵抗調整手段は、該複数の負荷抵抗から該圧力抵抗変化
    素子に接続すべき負荷抵抗を選択する抵抗切換え手段を
    有する座標入力装置。
JP7061327A 1995-03-20 1995-03-20 座標入力装置 Withdrawn JPH08263200A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006065518A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Asahi Kasei Electronics Co Ltd ポインティングデバイス、および、信号処理方法
CN108282161A (zh) * 2018-01-25 2018-07-13 郑州云海信息技术有限公司 一种自动调节工作频率的降压调节电路

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