专利名称：指示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对在画面上移动的光标的动作进行控
制的指示设备(Pointing device),尤其涉及根据操作力来改 变光标移动速度的指示设备。
背景技术：
当操作者操作指示设备时，通常是，根据施加到指示设 备的操作体上的力的大小来调整光标的移动距离、方向或者 速度。
专利文献1的指示设备，改变按照每个被施加到指示设 备上的力的大小的范围中而使用的函数，并在此基础上来决 定根据上述被施加了的力的光标的移动速度。在专利文献1 中，作为基准函数来使用预先设定的函数，该基准函数用于 在生成的信号中反映XY方向的光标移动速度。
专利文献1:(日本)特开平9— 34644号公报 但是，在专利文献l记载的指示设备中，在决定光标的 移动速度时，采用了基准函数只依靠XY平面上的XY平面 方向的操作力大小的结构，没有反映垂直(Z轴)方向的成 分。
即，只要XY平面方向的操作量相同，那么在垂直(Z 轴)方向上，不管是强力按压操作体来进行操作还是只轻轻 地接触操作体来进行操作，在电子计算机画面上都以相同的 光标速度移动。
因此，例如，由于不熟悉操作的操作者(初学者)没有 掌握好对操作体的按压力的大小，所以就有可能用很小的力 或者用很大的力进行操作。而且，对于初学者来说，通常会感觉到光标移动速度很快，所以就存在很难把光标移动到目 的位置上的问题。
另 一 方面，熟悉操作的操作者(熟练者)不会施加多余 的力，而能够通过轻轻触摸来对操作体进行操作。但是，初 学者感觉到快的光标移动速度，在熟练者看来有时也觉得 慢，因为没能立即将光标移动到目的位置上而多次感到焦 急。
如上所述，由于每个操作者都具有不同的习惯，所以无 法提供使所有的操作者都感到满意的操作性能。
发明内容
本发明是为了解决上述以往课题而提出的，其目的在
于，提供一种指示设备，该指示设备通过将垂直(z轴)方
向的操作力反映在XY平面方向的光标移动速度上，从而提 高操作性能。
本发明的指示设备具备操作体，操作在显示画面上移 动的光标；检测部，检测被施加到上述操作体上的操作力； 光标控制部，生成与上述操作力相应的光标移动数据；通信 控制部，向外部输出上述光标移动数据；以及中央控制部， 控制上述的动作，
该指示设备的特征在于，
具有光标速度决定部，通过由上述检测部检测到的、 沿着XY平面方向的操作力和沿着与上述XY平面方向正交
的Z垂直方向的操作力，按照指定的基准函数来决定在上 述XY平面方向上的光标移动速度；以及存储部，存储了上 述基准函数，
在上述光标速度决定部中，根据上述Z垂直方向的操 作力大小来改变上述基准函数，而且按照变化后的函数来决 定上述光标在XY平面方向上的移动速度。
在本发明中，不只根据垂直方向的操作力来决定平面方 向的光标移动速度，还利用垂直方向的操作力改变事先准备的指定函数，并根据变化后的函数来决定光标移动速度，因 此就能够提高指示设备的操作性能。
在上述指示设备上，当设定上述z垂直方向的操作力
fz在各阶段上的大小为F0、 Fl、 F2、 F3 (其中，0^F0<F1 <F2<F3)时，最好是，
根据上述操作力fz的大小来设定以F0S fz<Fl来规定 的第l输入范围、以Fl^fz<F2来规定的第2输入范围、 以F2^fz<F3来规定的第3输入范围、以F3^fz来规定的 第4输入范围，
上述基准函数具有在上述第1输入范围和第2输入范围 内从0起逐渐依次增加的第1速度函数，
在上述第3输入范围内具有第2速度函数，该第2速度 函数具备比0大且比上述第2输入范围的终端部上的微分值 (dv/dfz; v为光标移动速度)小的倾斜度，
在上述第4范围内具有第3速度函数，该第3速度函数 具备比上述第2速度函数的倾斜度大且小于1的倾斜度，
根据被输入到上述基准函数上的操作力来决定上述光 标移动速度。
如上所述的基准函数是从基于多个数据样品的规律中 得到的函数，通过以上述的基准函数作为基准从垂直方向的 操作力决定光标移动速度，就能够得到具有更佳操作性能的 指示设备。
例如，上述光标控制部作为固件，以与上述中央处理部 结合的状态被设置，或者上述光标控制部釆用将上述光标控 制部作为驱动软件来使用并在外部的电子计算机内组装驱 动软件的结构。
关于前者，能够作为具备了光标控制部的指示设备来提 供，能够简单地组装到例如手机等存储容量少的小型设备等 内。另一方面关于后者，能够面向存储容量比较大的电子计 算机等，与指示设备主体分开，以另外安装驱动软件的形式 来提供。
6在本发明中，能够在加入被施加到z轴方向上的操作
力的基础上来决定XY平面方向的光标移动速度。
另外，能够根据被施加到Z轴方向上的操作力的大小 来选择将操作力转换成光标移动速度的函数，因此能够形成 具有良好操作性能的指示设备。
图l为，作为本发明的指示设备的实施方式，表示具备 了棒状操作部的指示设备的方框结构图。
图2为，表示基准函数的坐标图，该基准函数规定操作 力和光标移动速度之间的关系。
图3为，表示函数的坐标图，该函数规定垂直方向的操 作力和光标移动速度之间的关系。
图中标记
1 棒状操作部(指示设备)
2H— 1 、 2H— 2 横向侧变形测量仪(压力检测传感部)
2V— 1 、 2V— 2 纵向侧变形测量仪(压力检测传感部)
3H横向侧差动放大器(DAMP)
3V纵向侧差动放大器(DAMP)
3P垂直方向侧差动放大器(DAMP)
4H横向侧模拟/数字转换器(A/D)
4V纵向侧模拟/数字转换器(A/D)
4P垂直方向侧模拟/数字转换器(A/D)
5H横向侧数字/模拟转换器(D/A)
5V纵向侧数字/模拟转换器(D/A)
5P垂直方向侧数字/模拟转换器(D/A)
6中央控制装置(CPU)
7光标控制部
8光标速度决定部
9存储部19 通信控制部
20 传输电缆
21 主体设备(电脑)
22 显示部
U (f) 基准函数
ul 第1速度函数
u2 第2速度函数
u3 第3速度函数
具体实施例方式
图l为，作为本发明指示设备的实施方式，表示具备了 棒状操作部的指示设备的方框结构图；图2为，表示基准函 数的坐标图，该基准函数规定操作力和光标移动速度之间的 关系。另外，图2的横轴表示被施加到棒状操作部上的XY 平面方向的操作力f，而纵轴表示光标移动速度v。
在这里，"XY平面方向"意味着沿着XY平面的横向(X 轴方向)方向或者纵向(Y轴方向)方向，"垂直方向"意 味着与XY平面正交的Z方向。
如图1所示，棒状操作部(指示设备)1在其根部的横 向(X轴方向)两侧粘贴了 2个横向侧变形测量仪(压力检 测传感部)2H—1、 2H—2，在相同根部的纵向(Y轴方向) 两侧粘贴了 2个纵向侧变形测量仪(压力检测传感部)2 V —1、 2V—2。
2个横向侧变形测量仪2H— 1 、 2H—2在电阻R —端侧 的连接部a和接地点G之间串联，2个纵向侧变形测量仪 2V— 1 、 2V—2也在电阻R —端侧的连接部a和接地点G之 间串联。而且，直接连接在 一 起的横向侧变形测量仪2H— 1 、 2H—2的电阻和直接连接在 一 起的纵向侧变形测量仪2V— 1 、 2V—2的电阻在连接部a和接地点G之间互相并联。
当操作者用指尖将棒状操作部1的顶端向XY平面方向
操作时，棒状操作部1的头部将以基端侧为支点摇动，整个棒状操作部1倾倒。此时，在棒状操作部1上，根据操作力
横向成分的大小和极性，由横向侧变形测量仪2H—1、 2H 一2的电阻值相对地变动，同样地，根据操作力纵向成分的 大小和极性，由纵向侧变形测量仪2V— 1 、 2V—2的电阻值 也相对地变化。
此外，当垂直方向(Z轴方向)的操作力被施加到棒状 操作部1时，横向侧变形测量仪2H— 1 、 2H—2和纵向侧变 形测量仪2V— 1 、 2V—2就同时被压縮，所以横向侧变形测 量仪2H—1、 2H—2的所有电阻值和纵向侧变形测量仪2V 一l、 2V—2的所有电阻值会同时向减少(或者增加)的方 向变化。因此，由并联在一起的横向侧变形测量仪2H—1、 2H—2的电阻值和纵向侧变形测量仪2V—1、 2V—2的电阻 值来形成的合成电阻K和电阻R之间的电阻分压比会变化。
横向侧差动放大器(DAMP) 3H的一侧的输入信号与2 个横向侧变形测量仪2H—1、 2H—2的连接点Ql耦合，另 一侧的输入信号与横向侧数字/模拟转换器(D/A) 5H的输 出信号耦合。纵向侧差动放大器(DAMP) 3V的一侧的输 入信号也与2个纵向侧变形测量仪2V— 1 、 2V—2的连接点 Q2耦合，另 一 侧的输入信号与纵向侧数字/模拟转换器 (D/A) 5V的输出信号耦合。
同样地，垂直方向侧差动放大器(DAMP) 3P的一侧 的输入信号与电阻R和合成电阻K之间的连接部a耦合， 另一侧的输入信号与垂直方向侧数字/模拟转换器(D/A) 5P
的输出信号耦合。
横向侧模拟/数字转换器(A/D) 4H的输入信号与横向 侧差动放大器3H的输出信号耦合，纵向侧模拟/数字转换器 (A/D)4V的输入信号也与纵向侧差动放大器3V的输出信 号耦合，垂直方向侧模拟/数字转换器(A/D) 4P的输入信 号也与垂直方向侧差动放大器3P的输出信号耦合。
横向侧数字/模拟转换器5H的输入信号与中央控制部 (CPU) 6耦合，输出信号与横向侧差动放大器3H的另一侧输入信号相连接。纵向侧数字/模拟转换器5V的输入信号 也与中央控制部(CPU) 6耦合，输出信号与纵向侧差动放 大器3V的另一侧输入信号相连接。垂直方向侧数字/模拟转 换器5P的输入信号也与中央控制部(CPU) 6耦合，输出 信号与垂直方向侧差动放大器3P的另一侧输入信号相连 接。
而且，光标控制部7与中央控制部6结合。光标控制部 7形成具有光标速度决定部8和存储部9的结构。如同后述， 在存储部9内存储了基准函数U (f)，将被施加了的操作力 f转换成光标移动速度(每单位时间的移动量(计数值))v 时参照该基准函数U (f)。
通信控制部19的输入信号在中央控制部6处耦合。中 央控制部6的输出信号通过传输电缆20与外部的个人计算 机(电脑)等主体设备21的输入信号耦合，而且主体设备 21与显示器等显示部22结合。
在这里，被存储在存储部9内的基准函数U (f)形成 具有多个速度函数u的结构，所适用的速度函数u因被输入 的操作力f大小的范围而不同。即，如图2所示，基准函数 U(f)形成具有第1输入范围I、第2输入范围n、第3输 入范围III以及第4输入范围IV的结构，随着操作力f的变 大，该第1输入范围I和第2输入范围II按照近似于指数 函数的第1速度函数ul逐渐增加，该第3输入范围III与 上述第1输入范围I相连并以具备了比上述第1输入范围I 终端部上的微分值dv/df小且比O大的倾斜度的直线性第2 速度函数u2增加，该第4输入范围IV与上述第3输入范 围III相连并以具备了比第2速度函数u2大且比1小的倾 斜度的直线性第3速度函数u3增加。
第1输入范围I为当操作力f小于指定大小操作力Fl 时被适用的范围，可根据被施加的操作力f转换成移动光标 的最小移动速度。第2输入范围II为当输入了大于第1输 入范围I的操作力f时被适用的范围，为可根据被施加的操作力f移动光标的范围。
第3输入范围in为当输入了更大的操作力f时被适用
的范围，其目的在于，通过使第2速度函数u2的倾斜度小
于第2输入范围n上的第i速度函数ui，防止过冲。即，
即使过大的操作力f被输入，也不会根据被施加的操作力f
来移动光标，不会使光标移动速度v急剧的变化。
第4输入范围IV为当输入了比上述的任何一种操作力 都要大的操作力f时的情形，为快速改变光标移动速度的范 围。可让光标迅速地靠近目的图标(icon)等上。
将指定大小的操作力Fl 、 F2、 F3设定为阈值时，根据 被施加了的操作力f是否超出了各阈值来决定相邻输入范 围之间的界限。
即，如果被施加的操作力f为0以上而不到Fl，那么 就说明处在第1输入范围I内，所以根据被施加了的操作力 f采用第1速度函数ul来被转换成光标移动速度v，如果被 施加的操作力f为Fl以上而不到F2，那么就说明处在第2 输入范围II内，所以同样地根据被施加了的操作力f采用 第l速度函数ul来被转换成光标移动速度v。
此外，如果被施加了的操作力f为F2以上且不到F3 ， 那么就说明处在第3输入范围III内，所以采用第2速度函 数u2来被转换成光标移动速度v，如果被施加的操作力f 为F3以上，就说明处在第4输入范围IV内，所以采用第3 速度函数u3来被转换成光标移动速度v。
下面说明本实施例的数据控制装置的动作。但是，在本 实施例中，在横向侧的各构成要素2H—1、 2H—2、 3H以 及5H执行的动作和在纵向侧的各构成要素2V—1、 2V—2、 3V以及5V执行的动作，实际上是相同的。因此，在下面 的动作说明中，将对在横向侧的各构成要素2H—1、 2H—2、 3H以及5H执行的动作进行说明，而省略在纵向侧的各构 成要素2V—1、 2V—2、 3V以及5V执行的动作的说明。
当操作者开始操作棒状操作部l时，就根据其垂直方向
ii(Z方向)的操作量(操作力fz的大小)，由横向侧变形测 量仪2H— 1 、 2H—2的电阻值和纵向侧变形测量仪2V— 1 、 2V—2的电阻值来形成的合成电阻K发生变化。因此，根 据合成电阻K和电阻R之间的电阻分压比，在连接点a上 产生表示棒状操作部1的垂直方向操作力fz的直流电压， 该直流电压作为垂直载荷数据被提供给垂直方向侧差动放 大器3P。
垂直方向侧差动放大器3P对上述直流电压和垂直方向 侧数字/模拟转换器5P所提供的校正值进行差动放大，产生 具有那些差的模拟输出电压。垂直方向侧模拟/数字转换器 4P将垂直方向侧差动放大器3P的模拟输出电压转换成数 字，并作为数字垂直载荷数据提供给中央控制部6。
同时，根据作用于棒状操作部1上的横向操作方向和操 作时的操作量(操作力f的大小)，各横向侧变形测量仪2H 一l、 2H—2的电阻值相对地变化，并与这些电阻值的变化 相对应地、在横向侧变形测量仪2H—1、 2H—2的连接点上 产生表示棒状操作部的操作时操作力的直流电压，并将该直 流电压作为横向载荷数据提供给横向侧差动放大器3H。横 向侧差动放大器3H对上述直流电压和横向侧数字/模拟转 换器5H所提供的校正值进行差动放大，并产生具有那些差 的模拟输出电压。横向侧模拟/数字转换器4H将横向侧差动 放大器3H的模拟输出电压转换成数字，并作为数字横向载 荷数据来提供给中央控制部6。
另外，横向侧的各构成要素2H—1、 2H—2、 3H以及 5H、纵向侧的每个构成要素2V—1、 2V—2、 3V以及5V以 及垂直方向的各要素R、 3P以及5P构成检测部，该检测部 用于检测纵向、横向以及垂直方向的操作力(数字载荷数 据)。
其次，中央控制部6将数字垂直载荷数据和数字横向载 荷数据提供给光标控制部7内的光标速度决定部8,并转换 成数字速度数据。上述转换将参照上述基准函数U ( f)。在这种情况下， 在图2所示的基准函数U(f)上，将输入了数字横向载荷 数据时所获得的值作为光标移动速度直接使用也可以，但 是，在下面的说明中，按照操作者的操作水平(初学者或者 熟练者)即加进数字垂直载荷数据之后改变基准函数U(f)， 将此时得到的值作为光标移动速度来利用。
图3为表示函数的坐标图，该函数规定垂直方向的操作 力和光标移动速度之间的关系。另外，在采用图3所示坐标 图的实施方式中，对只使用图2所示基准函数U(f)的第 1以及第2输入范围I、 II而没有使用第3以及第4输入范 围III、 IV时的情况进行表示。
此外，在该实施方式中，将数字垂直载荷数据的大小划 分成指定的范围，例如，将操作力f以10 (实际上为10 X 9.8X1(T3[N])为单位划分成10以上而不到20的范围、20 以上而不到30的范围、…、60以上而不到70的范围，并 且在每一个范围上，通过采用1以上的比例常数n而使基准 函数U(f)乘以n倍(n〉1)之后所得到的变形后的函数， 来获得光标移动速度v。
例如，当被施加了的垂直方向操作力fz为10以上且不 到20单位时，就选择乘以2倍(n=2)的函数2U (fx); 20以上且不到30单位时，就选择乘以3倍(n=3)的函数 3U(fx);以下同样地，当操作力fz为60以上且不到70单 位时，就选择乘以6倍的函数6nU (fx)的各坐标，并在这 些函数上代入数字横向载荷数据，从而获得橫向光标移动速 度v。另外，n只要是1以上的实数，那么不是整数也可以。
如果采取上述方式，那么当对棒状操作部进行横向操作 时，越在垂直方向上施加强操作力fz， n就变得越大，函数 nU(fx)的倾斜度就变得越大，所以能够加快光标移动速 度v。因此，希望以慢的光标移动速度v来操作的初学者等， 就能够通过减少施加给垂直方向的力来设定所期待的速度 (低速)。此外，希望以快的光标移动速度v来操作的熟练者等，就能够通过加强施加给垂直方向的力来设定所期待的 速度(高速)。
另一方面，与上述相反，也可以设定为当被施加的垂
直方向操作力fz小(1 0以上且不到20单位)的时候，就选 择乘以6倍的函数6 U (fx);当操作力fz大(60以上且不 到70单位)的时候，就选择乘以2倍的函数2 U ( fx )。在 这种情况下，当对棒状操作部1进行横向操作时，越是轻力 操作(垂直方向的操作力fz越小)就越能加快光标移动速 度v，越是强力操作就越能放慢光标移动速度v。
在这种情况下，能够使操作者任意选择倍数n，就比较 理想。如果做到这 一 点，就可以根据每个操作者的习惯来决 定垂直方向的操作力fz和光标移动速度v之间的关系，更 能够提高操作性能。
中央控制部6通过通信控制部19和传输电缆20给电脑 等主体设备21传输被转换后的数字速度数据。而且，在电 脑等主体设备21中，利用从中央控制部6传输过来的数字 速度数据来移动显示部22上的光标。
在上述说明中，光标控制部7作为固件原本就被组装在 具有棒状操作部的指示设备侧，但是，另外采用将光标控制 部7设在具有操作系统(OS)的主体设备21内的结构也可 以。即，也可以采用这种结构，构成光标控制部7的光标速 度决定部8和具有基准函数U ( f)的存储部9作为驱动软 件(光标控制模块)来被提供，然后在具备OS的主体设备 21侧安装。另外，指示设备由指示设备本机(在指示设备 中除了光标控制部7以外的部分)和驱动软件来构成。
在这种情况下，中央控制部6通过通信控制部19和传 输电缆20向电脑等主体设备21传输垂直方向侧模拟/数字 转换器4P所提供的数字垂直载荷数据、横向侧模拟/数字转 换器4H所提供的数字横向载荷数据以及纵向侧模拟/数字 转换器4V所提供的数字纵向载荷数据。
电脑等主体设备21的CPU利用从指示设备侧的中央控制部6传输过来的数字垂直载荷数据、数字横向载荷数据或 者数字纵向载荷数据和构成光标控制部7的驱动软件(光标 控制模块)，以上述同样地生成光标移动速度v。而且，主 体设备21的CPU利用所生成的光标移动速度v来移动显示 部22上的光标。
如上所述，在本发明的光标控制装置中，光标速度决定 部8通过根据垂直方向的操作力fz大小来选择将基准函数 U (f)乘以n倍数的任意一个函数n U (f)，并使在该函数 nU(f)上代入数字横向载荷数据fx(或者数字纵向载荷数 据)而得到的值当作光标移动速度v，就能够形成适合操作 者水平的光标移动速度v，所以能够提高操作性能。
在上述实施方式中，使用棒状指示设备来进行了说明， 但是本发明并不受限于此，只要是能够检测到XYZ的3个 轴方向的指示设备，采用静电容量式等其他指示设备都可 以。
此外，关于垂直Z方向操作力的检测，对合成电阻K 和电阻R之间的电阻分压比发生变化的结构进行了说明， 该合成电阻K由并联的横向侧变形测量仪2H—1、 2H—2 的电阻值和纵向侧变形测量仪2 V— 1 、 2 V—2的电阻值来构 成，但是，本发明并不受限于此，也可以形成通过另行设置 的变形传感器直接检测Z方向操作量的结构。
另外，在上述实施方式中，在图2所示的基准函数U (f)中，对只使用第1以及第2输入范围I、 II而没有使用 第3以及第4输入范围III、 IV时的情况进行了说明，但是 使用第3以及第4输入范围III、 IV的方式也可以，在这种 情况下能够进行更大范围的控制。
1权利要求
1.一种指示设备，具备操作体，操作在显示画面上移动的光标；检测部，检测被施加到上述操作体上的操作力；光标控制部，生成符合上述操作力的光标移动数据；通信控制部，向外部输出上述光标移动数据；以及中央控制部，控制上述的动作，其特征在于，上述光标控制部具有光标速度决定部，通过由上述检测部检测到的沿着XY平面方向的操作力和沿着与上述XY平面方向正交的Z垂直方向的操作力，按照指定的基准函数，来决定在上述XY平面方向上的光标移动速度；以及存储部，存储上述基准函数，在上述光标速度决定部中，根据上述Z垂直方向的操作力的大小来改变上述基准函数，并按照变化后的函数来决定上述光标在XY平面方向上的移动速度。
2. 根据权利要求1所述的指示设备，其特征在于， 将上述Z垂直方向的操作力fz在各阶段的大小设定为F0、 Fl、 F2、 F3，其中0〇F0<F1<F2<F3时，根据上述 操作力fz的大小来设定以F0 ^ fz< Fl来规定的第1输入范 围、以Fl^fz<F2来规定的第2输入范围、以F2^fz〈F3 来规定的第3输入范围以及以F3^fz来规定的第4输入范 围，上述基准函数在上述第1输入范围和第2输入范围内具 有从0开始逐渐增加的第l速度函数，在上述第3输入范围内具有第2速度函数，该第2速度 函数具备大于0且比上述第2移动范围的终端部上的微分值 (dV/dfz; v为光标移动速度)小的倾斜度，在上述第4范围内具有第3速度函数，该第3速度函数 具备比上述第2速度函数的倾斜度大且小于1的倾斜度，并且，上述光标的移动速度是根据被输入到上述基准函 数上的操作力来决定的。
3. 根据权利要求1所述的指示设备，其特征在于， 上述光标控制部以作为固件与上述中央处理部结合的状态被设置。
4. 根据权利要求1所述的指示设备，其特征在于，将上述光标控制部作为驱动软件来提供，并在外部的计 算机内组装驱动软件。
全文摘要
本发明提供一种通过将垂直方向的操作力反映到XY平面方向的光标移动速度来提高了操作性能的指示设备。检测部检测施加到棒状操作部(1)上的沿着XY平面方向的操作力和沿着垂直方向的操作力。光标速度决定部(8)根据垂直方向的操作力的大小来改变被存储在存储部(9)内的基准函数，而且以每个垂直方向的操作力来选择不同的函数，并按照被选择的函数来决定光标移动速度。因为能够将垂直方向的操作力反映在XY平面方向的光标移动速度上，所以可提高指示设备的操作性能。
文档编号G06F3/033GK101625608SQ20091014006
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月10日 优先权日2008年7月10日
发明者大下和人 申请人:阿尔卑斯电气株式会社