專利名稱：位置指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為計算機等的外圍設(shè)備而提供的位置指示裝置，是根據(jù)新原理的位置指示裝置。
背景技術(shù)：
在個人計算機(電腦)、特別是在GUI環(huán)境下使用的個人計算機中，為了使顯示畫面的指針移動、操作畫面上的按鈕和圖形文字或選擇各種項目，使用了鼠標型位置指示裝置(以下稱為鼠標)。作為這種鼠標很長時期在使用球式的，最近光學式的鼠標也在普及。
球式鼠標是把球自由滾動地保持在鼠標殼體的底面。球是在鋼球表面上設(shè)置橡膠，進行表面處理而成的，從鼠標殼體的底面露出一部分。因此當把鼠標放在桌子和鼠標墊等操作面上移動用手握著的鼠標時，球在操作面上滾動、球僅旋轉(zhuǎn)相應(yīng)于鼠標移動距離的角度。在鼠標內(nèi)部設(shè)有兩個檢測球的轉(zhuǎn)速用的機械式或光學式的旋轉(zhuǎn)編碼器，通過這些旋轉(zhuǎn)編碼器來檢測球的繞正交二軸的旋轉(zhuǎn)角，這樣來檢測鼠標前后左右的移動距離。
光學式鼠標從設(shè)在鼠標內(nèi)的發(fā)光二極管等發(fā)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，同時讀出受光圖形的變化，從而檢測鼠標的變位量或移動速度。
球式鼠標與光學式鼠標相比消耗電力比較小。但球式鼠標是通過球與操作面的摩擦使球旋轉(zhuǎn)，因此隨操作面表面狀態(tài)的不同鼠標的操作性有大的變化，特別是在光滑的操作面上有球空轉(zhuǎn)、操作性大為降低的問題。且球式鼠標零件個數(shù)多、重量大、組裝工序復(fù)雜。
光學式鼠標在移動量檢測部分不具有可動部，所以與球式鼠標相比維護的必要性小。但光學式鼠標必須經(jīng)常使照明光源亮燈，所以有消耗電力大的缺點。光學式鼠標雖即使桌子和鼠標墊等的操作面是平滑的也不受影響，但有操作面是玻璃面和無圖樣的均一面時難于動作的問題。且與球式鼠標相比雖零件個數(shù)變少了、但仍然是零件個數(shù)多。
球式鼠標和光學式鼠標在其原理上都是在操作面上移動來操作的，而不能在空中移動鼠標操作。作為能在空中操作的有跟蹤球式鼠標，但它也是在空中操作跟蹤球、即使移動鼠標自身也不能使電腦畫面上的指針移動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于利用流量傳感器新原理的鼠標等位置指示裝置。且本發(fā)明的另一目的在于提供一種能在空中操作、利用流量傳感器的鼠標等位置指示裝置。
本發(fā)明的位置指示裝置是把表示操作時的移動的信號輸出的位置指示裝置，其具備檢測氣體流速或加速度的流量傳感器和根據(jù)所述流量傳感器檢測出的氣體相對運動把表示操作時移動的信號輸出的裝置。這里所說的操作時的移動是指位置指示裝置在用手等操作時的移動方向和移動速度或移動加速度等。
該位置指示裝置通過檢測移動裝置時的氣體的運動能檢測出位置指示裝置的移動速度或移動加速度。而且根據(jù)這種位置指示裝置，由于沒有可動部分所以在光滑的操作面上也能操作性良好地使用。且在無圖樣的光滑操作面上也能象光學式鼠標那樣使用。通過使用流量傳感器能減少零件個數(shù)、能小型化及低成本化。與光學式鼠標相比消耗電力也變小。
根據(jù)使用流量傳感器的位置指示裝置，不僅在桌子和墊等平面上操作時，就連在空中操作時也能輸出表示移動的信號，所以制作能在空中操作的位置指示裝置也成為可能。
本發(fā)明的實施例中在收容所述流量傳感器的殼體底面上設(shè)有與流量傳感器相對的開口，在殼體底面上安裝有彈性體包圍該開口。根據(jù)這種構(gòu)成能防止灰塵和塵埃從開口侵入而附著在流量傳感器上。且不會有風等干擾從開口侵入而被流量傳感器檢測，所以提高了位置指示裝置的可靠性。
本發(fā)明的其它實施例中在收容所述流量傳感器的殼體底面上設(shè)有與流量傳感器相對的開口，在該開口與流量傳感器之間設(shè)有遮蔽物，同時于從流量傳感器離開的位置在遮蔽物上設(shè)置了通氣路，所以能防止灰塵和塵埃等異物侵入內(nèi)部附著在流量傳感器上、或被手指觸及而皮脂附著在流量傳感器上。
本發(fā)明的又其它實施例中，在收容所述流量傳感器的殼體底面上設(shè)有與流量傳感器相對的開口，在該開口與流量傳感器之間設(shè)有整流子、用于把在流量傳感器位置上流動氣體的方向整流，所以通過根據(jù)想要用流量傳感器檢測移動方向的檢測方向而設(shè)置整流子能提高流量傳感器的靈敏度。
本發(fā)明的又其它實施例中，具備用于檢測底面浮起的裝置，所以在位置指示裝置被從操作面拿起來時，就會被探知，而不從位置指示裝置輸出信號、能不被誤認作是表示移動的正規(guī)信號。
作為本發(fā)明的又其它實施例，在所述殼體底面浮起時即使流量傳感器所處區(qū)域內(nèi)氣體的流動停止也能實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的又其它實施例，在密閉殼體的內(nèi)面配置所述流量傳感器、把與流量傳感器相對的密閉殼體內(nèi)面與流量傳感器之間的氣體通路制成比別處狹窄。根據(jù)該實施例，流量傳感器是被密閉的，所以能把流量傳感器保持在無灰塵等附著的清潔的狀態(tài)。且由于與流量傳感器相對的密閉殼體內(nèi)面與流量傳感器之間的氣體通路制得比別處狹窄，所以在位置指示裝置移動時氣體以大的加速度在流量傳感器上流動、能提高鼠標的靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的又其它實施例，在密閉殼體的內(nèi)面配置所述流量傳感器、在該密閉殼體內(nèi)充入比重不同的兩種以上的氣體。根據(jù)該實施例，流量傳感器是被密閉的，所以能把流量傳感器保持在無灰塵等附著的清潔的狀態(tài)。由于是密閉型的所以即使把位置指示裝置從操作面拿起來、或在空中使用，也不會誤動作。且由于在密閉殼體內(nèi)充入了比重不同的兩種以上的氣體，所以能提高鼠標的靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的又其它實施例，具備用于除去重力加速度影響的裝置，所以能防止在流量傳感器處被加熱的氣體因重力加速度自然對流而被流量傳感器探知并輸出，能提高位置指示裝置的精度。作為除去重力加速度影響的裝置有設(shè)于流量傳感器后部的高通濾波器。由重力加速度產(chǎn)生的自然對流是固定加速度，所以即使被流量傳感器探知并輸出了信號也能利用使其通過高通濾波器把重力加速度的影響而產(chǎn)生的信號剪去。
作為除去重力加速度影響用的裝置也可把流量傳感器對重力方向保持同一姿勢。作為對重力保持同一姿勢有懸掛方式、平衡斜拉方式、旋翼機等。由重力加速度產(chǎn)生自然對流是在流量傳感器傾斜時發(fā)生的，所以若位置指示裝置即使傾斜也使流量傳感器保持同一姿勢的話，位置指示裝置的輸出就不易受重力加速度的影響。
流量傳感器露出在空氣中的位置指示裝置，其輸出的主要信號是移動時的速度信號，所以通過用加速度傳感器探知的加速度能消除重力加速度的影響。
根據(jù)本發(fā)明的又其它實施例，也可具備操作部用于決定能輸出輸出信號或不可輸出。在把位置指示裝置在空中操作時，例如有時把手伸到盡頭時等想不使位置指示裝置的移動信號輸出而把位置指示裝置返回到近處。這時就操作由按鈕開關(guān)等構(gòu)成的操作部、使輸出信號不可輸出，通過移動位置指示裝置能例如不移動電腦畫面的指針而只移動位置指示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的又其它實施例，能輸出表示三維方向移動的信號。本發(fā)明的位置指示裝置能在空中操作，所以用流量傳感器能檢測、輸出三維方向的移動，能作為三維用的位置指示裝置使用。
本發(fā)明的另外的位置指示裝置是把表示操作時傾斜的信號輸出的位置指示裝置，其特征是具備檢測氣體流速或加速度的流量傳感器和根據(jù)所述流量傳感器檢測出的氣體相對運動把表示操作時傾斜的信號輸出的裝置。這里操作時的傾斜還包含傾斜方向和傾斜速度。
該位置指示裝置通過檢測移動裝置時氣體的運動能檢測出位置指示裝置的傾斜，所以通過在空中的傾斜、旋轉(zhuǎn)能把對應(yīng)于傾斜的信號輸出。而且根據(jù)該種位置指示裝置，通過使用流量傳感器能減少零件個數(shù)。
該發(fā)明以上說明的構(gòu)成要素只要可能、可任意組合。


圖1是本發(fā)明一實施例鼠標的從上面看的分解立體圖；圖2是從下面看的圖1所示鼠標的分解立體圖；圖3(a)是把圖1所示鼠標的剖面省略一部分表示的圖，圖3(b)是圖3(a)的A部放大圖；圖4是圖1所示鼠標上所用流量傳感器的平面圖；圖5是圖4所示流量傳感器的剖面圖；圖6是說明通過圖4所示的流量傳感器計量氣體流速的原理的圖；圖7是表示鼠標移動方向的圖；圖8是說明移動鼠標時傳感器收容室內(nèi)發(fā)生氣體流動情況的概略剖面圖；
圖9是生成表示鼠標移動的信號的原理的概略圖；圖10是把圖9所示鼠標信號生成原理具體化了的電路圖；圖11(a)(b)是表示圖10信號處理電路中基準電壓輸出電路的基準電壓V0和V/F變換電路的基準頻率F0的圖；圖12(a)是表示鼠標向+X方向變位的圖，圖12(b)是表示該時氣體相對流速的圖，圖12(c)是表示X軸流量傳感器輸出的圖，圖12(d)是表示V/F變換電路輸出的圖；圖13(a)是表示鼠標向-X方向變位的圖，圖13(b)是表示該時氣體相對流速的圖，圖13(c)是表示X軸流量傳感器輸出的圖，圖13(d)是表示V/F變換電路輸出的圖；圖14(a)是表示鼠標向+X方向移動時升降計數(shù)器及異或門輸出的圖，圖14(b)是表示鼠標向-X方向移動時升降計數(shù)器及異或門輸出的圖；圖15是表示從鼠標輸出、由編碼器復(fù)元的鼠標變位的圖；圖16是把鼠標從操作面拿起來時從流量傳感器輸出的信號的波形圖；圖17是本發(fā)明其它實施例鼠標的從上面看的分解立體圖；圖18是從下面看的圖17所示鼠標的分解立體圖；圖19是從斜上方看的表示圖17及圖18所示傳感器殼體結(jié)構(gòu)的分解立體圖；圖20是從下面看的同上傳感器殼體的分解立體圖；圖21(a)、(b)是說明同上傳感器殼體作用的剖面放大圖；圖22(a)、(b)是說明本發(fā)明又其它實施例鼠標上所用傳感器殼體結(jié)構(gòu)及作用的剖面放大圖；圖23是本發(fā)明又其它實施例，是表示在鼠標殼體的開口處安裝了防塵罩狀態(tài)的剖面圖；圖24是本發(fā)明又其它實施例，是表示在鼠標殼體的底面上安裝了彈性體狀態(tài)的剖面圖；圖25(a)、(b)是本發(fā)明又其它實施例，是具有流量傳感器的傳感器收容部的立體圖及剖面圖；圖26(a)、(b)是本發(fā)明又其它實施例，是設(shè)有整流子的傳感器收容室的剖面圖及仰視圖；圖27(a)、(b)是本發(fā)明又其它實施例，是設(shè)有整流子的傳感器收容室的剖面圖及仰視圖；圖28(a)、(b)是本發(fā)明又其它實施例，是具有流量傳感器的傳感器收容的剖面圖及仰視圖；圖29是本發(fā)明又其它實施例，是具有用于檢測操作面的傳感器的鼠標的概略剖面圖；圖30是本發(fā)明又其它實施例，是設(shè)有整流子的傳感器收容室的仰視圖及剖面圖；圖31是本發(fā)明又其它實施例的密封型鼠標，是把蓋構(gòu)件打開狀態(tài)的立體圖；圖32是表示圖31所示鼠標上用的密封型移動檢測組件的剖面圖；圖33是表示圖31所示密封型鼠標上用的信號處理電路的電路圖；圖34(a)是表示鼠標向+X方向變位的圖，圖34(b)是表示該時氣體加速度的圖，圖34(c)是表示氣體流速的圖，圖34(d)是表示復(fù)元了的變位的圖；圖35(a)、(b)是表示本發(fā)明又其它實施例的密封型鼠標上用的密閉型移動檢測組件的剖面圖；圖36是說明鼠標的重力加速度影響的圖；圖37是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的信號處理電路的電路圖；圖38是表示圖37所示信號處理電路上用的高通濾波器頻率特性的圖；圖39是表示本發(fā)明又其它實施例的鼠標和其內(nèi)部移動探測組件的立體圖；圖40是圖39所示移動檢測組件的剖面圖；圖41是本發(fā)明又其它實施例鼠標的立體圖；圖42是表示本發(fā)明又其它實施例的三維型鼠標和內(nèi)部移動檢測組件的立體圖；圖43是圖42所示鼠標上用的信號處理電路的電路圖；圖44是表示本發(fā)明又其它實施例的三維型鼠標的立體圖；圖45是表示圖44鼠標內(nèi)藏的移動檢測組件結(jié)構(gòu)的立體圖；圖46(a)、(b)、(c)是說明本發(fā)明又其它實施例鼠標動作原理的圖；圖47是表示圖46的鼠標用的信號處理電路的電路圖；圖48(a)、(b)是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的流量傳感器及加速度傳感器的概略圖；
圖49是表示圖48鼠標上用的信號處理電路的電路圖；圖50表示作為加速度傳感器使用密閉型流量傳感器實施例的概略圖；圖51是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標上用的信號處理電路的電路圖；圖52是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的立體圖；圖53是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的立體圖；圖54是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的立體圖；圖55是表示圖54鼠標上用的信號處理電路的電路圖；圖56(a)是本發(fā)明又其它實施例位置指示裝置的剖面圖，圖56(b)是表示其使用狀態(tài)的剖面圖；圖57(a)是本發(fā)明又其它實施例手動控制器的剖面圖，圖57(b)是表示其使用狀態(tài)的剖面圖；圖58(a)是本發(fā)明又其它實施例中筆型位置指示裝置的立體圖，圖58(b)是圖58(a)的B部剖面放大圖；圖59是本發(fā)明又其它實施例位置指示裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；圖60是本發(fā)明的又其它實施例，是表示具備使用流量傳感器的位置指示裝置的頭支架指示器的立體圖；圖61是表示本發(fā)明又其它實施例手表型位置指示裝置的立體圖；圖62(a)是本發(fā)明的又其它實施例，是表示電腦所設(shè)跟蹤球的局部剖斷立體圖，圖62(b)是表示其一部分的剖面放大圖；圖63(a)是本發(fā)明的又其它實施例，是表示電腦所設(shè)位置指示裝置的局部剖斷立體圖，圖63(b)是表示其一部分的剖面放大圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明本發(fā)明理想實施例。
本發(fā)明的位置指示裝置能有鼠標型、筆型、手柄型等各種方式，在以下實施例中首先說明鼠標型的。
(實施例1)圖1及圖2是表示本發(fā)明一實施例鼠標1(鼠標型位置指示裝置)結(jié)構(gòu)的從上面看的分解立體圖及從下面看的分解立體圖。鼠標殼體2由上面開口的殼體本體3和把殼體本體3的上面開口蓋住安裝的殼體蓋4構(gòu)成。殼體蓋4的前部設(shè)有兩個點擊鈕5，通過操作各點擊鈕5而產(chǎn)生信號用的信號處理電路(未圖示)收容在鼠標殼體2內(nèi)。圖示例中鼠標殼體2的前部具有兩個點擊鈕5，但也可以具有三個以上的點擊鈕或具有轉(zhuǎn)輪。
鼠標殼體2的底面設(shè)有收容流量傳感器6用的凹部7。流量傳感器6以安裝在電路基板8下面的狀態(tài)收容在鼠標殼體2的凹部7內(nèi)，把流量傳感器6收容在凹部7內(nèi)之后，在凹部7的下面開口安裝蓋構(gòu)件9。蓋構(gòu)件9上與流量傳感器6相對的位置處設(shè)有開口10，蓋構(gòu)件9的上面豎立設(shè)有筒部11把開口10的邊緣圍住，筒部11的上端貼緊在電路基板8的下面。這樣，如圖3(a)、(b)所概略表示的，流量傳感器6收容在由電路基板8和筒部11將上面外周部圍住的傳感器收容室26內(nèi)、在蓋構(gòu)件9的開口10的內(nèi)部。下面把鼠標1的左右方向作為X軸方向、前后方向作為Y軸方向作一說明。
圖4及圖5是表示上述流量傳感器6結(jié)構(gòu)的平面圖及剖面圖。但圖4是以將加熱器和熱電元件等露出狀態(tài)表示的，圖5是以把其上用保護膜21等覆蓋狀態(tài)表示的。該流量傳感器6在硅基板12的上面形成凹狀的空隙部13，在硅基板12的上面設(shè)有絕緣薄膜14以覆蓋該空隙部13，用該絕緣薄膜14的一部分在空隙部13的上面形成薄膜狀橋部15。該橋部15利用空隙部13內(nèi)的空間(空氣)與硅基板12絕熱。在橋部15的表面其中央部設(shè)置加熱器16，隔著加熱器16在左右前后的對稱位置上作為測溫體分別設(shè)置熱電元件17、18、19、20。其中熱電元件17、18檢測±X方向氣體的流動，熱電元件19、20檢測±Y方向氣體的流動。在硅基板12的上面用氧化膜27和保護膜21包覆以覆蓋加熱器16及熱電元件17、18、19、20。28是各熱電元件17、18、19、20的各電極座，29是加熱器16的電極座。
上述熱電元件17、18、19、20是用由BiSb/Sb構(gòu)成的熱電偶而構(gòu)成的，由BiSb構(gòu)成的第一細線22和由Sb構(gòu)成的第二細線23交替配線、橫穿橋部15的邊緣，由橋部15內(nèi)的第一細線22和第二細線23的接點構(gòu)成熱接點24的組，由橋部15外的第一細線22和第二細線23的接點構(gòu)成冷接點25的組。當分別把熱電元件17、18、19、20的熱接點24及冷接點25的數(shù)目設(shè)成n個，熱接點24的溫度設(shè)成Th，冷接點25的溫度設(shè)成Tc時，熱電元件17、18、19、20的輸出電壓(兩端間電壓)V都用下面的(1)式表示。
V＝n·α(Th-Tc)…(1)但α是塞貝克系數(shù)。因此當冷接點25的溫度(＝硅基板12的溫度)固定或已知時，通過測量熱電元件17、18、19、20的輸出電壓(兩端間電壓)就能高精度地檢測出熱接點24的溫度。
首先說明流量傳感器6的作用。該流量傳感器6使電流在加熱器16中流動并使其發(fā)熱，同時監(jiān)視左右前后的熱電元件17、18、19、20的輸出、檢測氣體的相對流動。在X軸方向沒有氣體流動的狀態(tài)下(無風時)，隔著加熱器16在X軸方向兩側(cè)配置的熱電元件17、18的熱接點溫度由于配置的對稱性而相互相等，所以熱電元件17的輸出電壓與熱電元件18的輸出電壓相等。與之相對如圖6箭頭所示，當氣體從+X方向向-X方向移動時，上流的熱電元件18的熱接點因氣體的流動被冷卻降溫，其輸出電壓變小。另一方面通過氣體加熱器16的熱向下流輸送，下流的熱電元件17的熱接點溫度上升，其輸出電壓變大。且兩熱電元件18、17熱接點溫度的差隨著氣體流動速度變大而擴大，所以通過與之相隨的兩熱電元件17、18輸出電壓值的差能測量氣體的流速。氣體從-X方向向+X方向流動時和氣體在Y軸方向流動時也一樣。
下面說明使用這種流量傳感器6輸出鼠標1移動速度的原理。圖8表示了將鼠標1放置在桌子和鼠標墊等操作面30上的情況。把鼠標1放置在平坦的操作面30上時，傳感器收容室26下面的開口10由操作面30堵塞。把鼠標1放置在操作面30上時的傳感器收容室26的密封度雖沒必要像后述密封型鼠標那樣高，但鼠標1不使流量傳感器6感知外部的風和空氣的運動而誤動作程度的貼緊度是必要的。
這樣在把鼠標1貼緊放置在操作面30上的狀態(tài)下，當如圖7把鼠標1向+X方向移動時，如圖8所示在傳感器收容室26內(nèi)由空氣與操作面30的摩擦及空氣的慣性，空氣相對于流量傳感器6向-X方向移動。當根據(jù)圖9作大致說明時，通過鼠標1這樣的移動(A)產(chǎn)生空氣的流動(流速)(B)時其流速用流量傳感器6計量(C)作為電壓信號輸出。接著，表示空氣流速的電壓信號通過電壓/頻率(V/F)變換電路(D)變換成對應(yīng)于空氣流速的頻率的交流信號，再變換成矩形波的編碼器輸出向電腦輸出(E)。
圖10是表示信號處理電路的電路圖，該處理電路用于生成表示鼠標1移動的編碼器輸出，圖11、圖12、圖13、圖14及圖15是表示其波形等的圖。從基準電壓輸出電路31輸出如圖11(a)所示的固定電壓(基準電壓)Vo?；鶞孰妷篤o通過V/F(電壓/頻率)變換電路32輸出圖11(b)所示的固定頻率(基準頻率)Fo的信號。
圖10的X軸流量傳感器33的輸出Vx表示在X軸方向配置的熱電元件17的輸出與熱電元件18的輸出的差。例如當如圖7將鼠標1向+X方向移動時的變位設(shè)定為是圖12(a)時，該時在鼠標1內(nèi)產(chǎn)生的空氣流速則如圖12(b)。從X軸流量傳感器33輸出對應(yīng)于該流速的圖12(c)那樣的電壓信號Vx。但X軸流量傳感器33在流速為0cm/sec時偏置成為基準電壓Vo。該X軸流量傳感器33的輸出Vx由V/F變換電路34變換成頻率信號，如圖12(d)所示調(diào)制為輸出電壓越大頻率越高的信號。這里X軸流量傳感器33的輸出Vx為Vo(流速是0cm/sec)時被調(diào)制成頻率Fo的信號。
相反地，當把鼠標1向-X方向移動時的變位設(shè)定為是圖13(a)時，該時在鼠標1內(nèi)產(chǎn)生的空氣流速則如圖13(b)。從X軸流量傳感器33的輸出Vx輸出對應(yīng)于該流速的圖13(c)那樣的電壓信號Vx。該X軸流量傳感器33的輸出Vx通過V/F變換電路34變換成頻率信號，如圖13(d)所示調(diào)制為輸出電壓越小頻率越低的信號。
升降計數(shù)器37是在X軸流量傳感器33的V/F變換電路34輸出信號Fx的每個峰值上增加1、在基準電壓輸出電路31的V/F變換電路32輸出信號Fo的每個峰值上減少1的二進制計數(shù)器，輸出X1表示第一位、輸出X2表示第二位。即對V/F變換電路34輸出信號Fx的每個峰值升降計數(shù)器37做升動作，如圖14(a)那樣輸出(X2、X2)是(0，0)、(0、1)、(1、0)、(1、1)、(0、0)…地變化。對V/F變換電路32輸出信號Fo的每個峰值升降計數(shù)器37作降動作，如圖14(b)那樣輸出(X2、X1)是(0、0)、(1、1)、(1、0)、(0、1)、(0、0)…地變化。
因此鼠標1在X軸方向變位是零時，X軸流量傳感器33的V/F變換電路34的輸出頻率Fx與基準電壓輸出電路31的V/F變換電路32的輸出頻率Fo相等，所以升降計數(shù)器37的升動作與降動作平衡，升降計數(shù)器37的輸出無變化。與此相對，鼠標1向+X方向的移動速度越大，V/F變換電路34的輸出頻率Fx就越大，所以對應(yīng)于+X方向的移動速度升降計數(shù)器37的升動作速度變快。鼠標1向-X方向的移動速度越大，V/F變換電路34的輸出頻率Fx比基準頻率Fo越小，所以對應(yīng)于向-X方向的移動速度升降計數(shù)器37的降動作速度變快。
升降計數(shù)器37的輸出X1、X2是通過門39演算異或、作為XB輸出的，X2原封不動地作為XA輸出，由XA、XB作為編碼器輸出(脈沖信號)41向電腦輸出。該編碼器輸出XA、XB如圖14(a)、(b)所示。由該圖14(a)、(b)可知，從XA與XB的相位錯移方向判別鼠標的移動方向，從編碼器輸出XA、XB的變化速度判別鼠標的移動速度。且電腦通過根據(jù)編碼器輸出XA、XB對移動速度積分，如圖15所示復(fù)元鼠標的變位。
Y軸方向也由同樣的原理輸出編碼器輸出YA、YB。詳細情況省略了，但從Y軸流量傳感器35輸出來自配置在Y軸方向的熱電元件19、20輸出的差，該信號Vy用V/F變換電路36變換成頻率信號Fy后，作為用于使升降計數(shù)器38做升動作的信號向升降計數(shù)器38輸入。從基準電壓輸出電路31的V/F變換電路32輸出的基準頻率Fo信號輸入進升降計數(shù)器38使升降計數(shù)器38做降動作。且升降計數(shù)器38的輸出Y1、Y2通過異或門40變換成Y方向的編碼器輸出41(YA、YB)。
下面說明用于防止用手把鼠標1從操作面30拿起來時誤動作的方法。這里所說明的開放型鼠標1由于流量傳感器6在傳感器收容室6內(nèi)是露出的，所以當把鼠標1從操作面30拿起時由風等的干擾，流量傳感器6檢測流速、可能有誤動作。但操作鼠標1時用流量傳感器6測量出的流速與有圖12(b)、圖13(b)那樣特征的波形相對，把鼠標1拿起時所檢測出流速的波形是如圖16所示不規(guī)則的波形。因此在從流量傳感器6輸出這種不規(guī)則波形時，只要把來自信號處理電路的信號遮蔽、不使其從鼠標輸出編碼器輸出便可。
或在鼠標的底面設(shè)置開關(guān)(按鈕式、壓力式等)，鼠標與操作面接觸時定為開關(guān)ON(接通)，開關(guān)0FF(斷開)時不進行向電腦的輸出，也有這樣的防止誤動作方法。
(實施例2)圖17是從斜上方看的表示本發(fā)明其它實施例鼠標結(jié)構(gòu)的分解立體圖，圖18是從斜下方看的分解立體圖。該鼠標51如下，在把鼠標51從操作面30拿起時傳感器收容室26的開口被密閉、流量傳感器6變?yōu)榉菣z測狀態(tài)，在把鼠標1放置在操作面30上時傳感器收容室26的開口打開、流量傳感器6成為檢測狀態(tài)。
因此該實施例利用由圖19及圖20所示的固定部53及滑塊54構(gòu)成的傳感器殼體52把流量傳感器6覆蓋。固定部53由圓筒狀的筒體55、筒體55下面的蓋56及蓋56周圍的凸緣57構(gòu)成，筒體55上開口有通氣孔58，凸緣57上開口有滑塊用孔59?；瑝K54是從上下開口的圓環(huán)部60向上方延伸出滑動子61的構(gòu)件，滑動子61上開口有通氣孔62、滑動子61的上端形成有防脫落用的爪63。通過把滑塊54的滑動子61插入在固定部53的滑塊用孔59內(nèi)可自由滑動、組裝成傳感器殼體52，通過爪63掛在凸緣57上面來進行滑動子61的防脫落。
如圖21所示，傳感器殼體52把流量傳感器6圍住，把固定部53的上面緊貼并固定在電路基板8的下面。傳感器殼體52比筒部11的內(nèi)徑小，在沒有把滑塊54抬起的力作用時則如圖21(b)所示從筒部11下端的開口10向下方突出，以爪63掛在凸緣57上的狀態(tài)停止。這樣在滑塊54向下方下降的狀態(tài)下，固定部53的通氣孔58用滑動子61堵塞，收容流量傳感器6的傳感器收容室26(傳感器殼體52內(nèi)的空間)大致成密閉狀態(tài)。因此在把鼠標51從操作面30拿起時，滑塊54下降、通氣孔58被堵塞，所以能防止流量傳感器6誤測風等的流速而輸出錯誤的信號。
另一方面在把鼠標51放置在操作面30上的狀態(tài)下，滑塊54被操作面30按壓縮回、固定部53的通氣孔58與滑塊54的通氣孔62成一致，移動鼠標51時空氣從通氣孔58、62向傳感器收容室26內(nèi)流動，用流量傳感器6計量流速，從鼠標51輸出表示移動方向及移動速度的編碼器輸出。
流量傳感器6用傳感器殼體52包覆，所以能防止流量傳感器6被用手指等接觸附著上皮脂等而靈敏度惡化。
且當把該實施例與下述的第三實施例比較時，即使滑塊54上下動、也不使傳感器收容室26的容積變化、不使傳感器收容室26內(nèi)的空氣壓縮·膨脹，所以不易產(chǎn)生不必要氣體的流動，鼠標51的靈敏度穩(wěn)定。
(實施例3)圖22(a)、(b)是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的傳感器殼體52及其近旁結(jié)構(gòu)的剖面圖。該鼠標具有與從圖17至圖21所示的鼠標51同樣的結(jié)構(gòu)，但不同點是蓋56設(shè)在滑塊54上而不是在固定部53上。
該實施例也是在鼠標從操作面30拿起時，如圖22(a)所示，滑塊54下降、固定部53的通氣孔58用滑動子61堵塞，滑塊54的通氣孔62也用固定部53(凸緣57)堵塞，傳感器殼體52內(nèi)的傳感器收容室26大致成密閉狀態(tài)。在把鼠標放置在操作面30上時，如圖22(b)所示，滑塊54被推上去、固定部53的通氣孔58與滑塊54的通氣孔62成一致，移動鼠標時空氣從通氣孔58、62向傳感器收容室26內(nèi)流入、用流量傳感器6計量流速、從鼠標輸出表示移動方向及移動速度的編碼器輸出。
(實施例4)圖23是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的一部分的剖面圖。該實施例在蓋構(gòu)件9的開口10處設(shè)有防塵罩64，在防塵罩64與筒部11之間形成蛇行的空氣通路65。設(shè)置在防塵罩64上部的傳感器收容室26內(nèi)收容著流量傳感器6，傳感器收容室26的壁面上開口有通氣口66。通過該種結(jié)構(gòu)防止灰塵和塵埃附著在流量傳感器6上和流量傳感器6被用手指等接觸，提高流量傳感器6的動作可靠性。
作為除此之外的防塵罩也可使用開口有多個圓孔或狹縫孔等的帶孔濾清器和帶孔板。
(實施例5)圖24是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的一部分的剖面圖。該實施例在蓋構(gòu)件9的底面上安裝了海棉等易變形彈性體67把開口10的周圍圍住，通過堵塞鼠標底面與操作面30間的間隙來防止灰塵等侵入傳感器收容室26內(nèi)，提高流量傳感器6的動作可靠性。且防止流量傳感器6由于風等的干擾而誤檢測，提高鼠標的精度。
(實施例6)圖25是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的一部分的立體圖。該實施例在制成箱狀的傳感器收容部71的頂部下面安裝流量傳感器6，在傳感器收容部71的空氣流入方向(檢測方向)的側(cè)壁(四面)上開口有豎長孔狀的空氣通路72。該傳感器收容部71被收容在鼠標殼體2下面的凹部7內(nèi)。根據(jù)該種結(jié)構(gòu)能使X軸方向及Y軸方向的空氣流動順暢、提高流量傳感器6的靈敏度。
(實施例7)圖26(a)、(b)是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的一部分的剖面圖及仰視圖。圖27(a)、(b)是表示類似實施例的剖面圖及仰視圖。該實施例在傳感器收容室26的頂面上設(shè)置流量傳感器6，把俯視是十字狀、與鼠標的檢測方向(X軸方向、Y軸方向)垂直延伸的剖面圓形(圖25的情況)或剖面矩形(圖26的情況)的整流子73設(shè)置在傳感器收容室26內(nèi)。在整流子73的下面與鼠標的底面74間空開適當?shù)木嚯xa。根據(jù)該種結(jié)構(gòu)，通過整流子73遮住灰塵和塵埃的侵入，能防止灰塵和塵埃附著在流量傳感器6上和用手指觸及流量傳感器6而把皮脂附著在流量傳感器6上。且移動鼠標時X軸方向及Y軸方向的空氣流動順暢，所以能提高流量傳感器6的靈敏度。
(實施例8)圖28(a)、(b)是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的一部分的剖面圖及仰視圖。該實施例把傳感器收容室26的頂面形成半球面狀，把流量傳感器6安裝在該頂面75上，把與鼠標的檢測方向(X軸方向、Y軸方向)垂直延伸的俯視十字狀的整流子73設(shè)置在傳感器收容室26內(nèi)。整流子73的下面與鼠標底面74間的距離a大于整流子73的上面與流量傳感器6間的距離b(b＜a)。該實施例由于頂面75制成半球狀，所以空氣的流動更順利，更提高了流量傳感器6的靈敏度。
(實施例9)圖29是本發(fā)明又其它實施例鼠標76的概略剖面圖。該實施例在鼠標殼體2的底面近旁設(shè)置了檢測操作面30用的傳感器77。作為這種傳感器77可使用檢測鋼制桌等金屬制操作面30的無觸點開關(guān)和檢測金屬電極與操作面間靜電容量用的靜電容量式傳感器、能檢測出操作面30的光學式傳感器等。這樣，在判斷出鼠標76放置在操作面30上時從鼠標76輸出編碼器輸出，在判斷出鼠標76從操作面浮起時從鼠標76不輸出編碼器輸出，這樣就不輸出錯誤的編碼器輸出。
(實施例10)圖30是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的一部分的剖面圖及仰視圖。該實施例在傳感器收容室26的從鼠標底面74稍稍縮進的位置上安裝有制成板狀的整流子73，在流量傳感器6的檢測方向(X軸方向、Y軸方向)上設(shè)有合計四個開口78。該實施例也能用整流子73使X軸方向及Y軸方向的空氣流動順暢，能使流量傳感器6的靈敏度更好。通過用整流子73遮蔽流量傳感器6的下方能防止灰塵和塵埃附著在流量傳感器6上。
(實施例11)圖31是表示本發(fā)明又其它實施例鼠標的立體圖，在設(shè)置于鼠標殼體2底面的凹部7內(nèi)安裝有密閉型的移動檢測組件81，凹部7用蓋構(gòu)件9堵塞。圖32是表示移動檢測組件81結(jié)構(gòu)的剖面圖，其收容在鼠標殼體2內(nèi)。該密閉型的移動檢測組件81將電路基板83安裝在密閉殼體82的上面，將安裝在電路基板83下面的流量傳感器6密封在由電路基板83和密閉殼體84構(gòu)成的傳感器收容室26內(nèi)，并在傳感器收容室26內(nèi)充入氣體85。通過使密閉殼體82的底面中與流量傳感器6相對的部分86向上方鼓起，在與流量傳感器6相對的部分縮小了流量傳感器6與密封殼體84底面間的距離、使氣體85的流路87變窄。
具備這種密閉型移動檢測組件8 1的鼠標80(以下有時稱為密閉型鼠標)使用如圖33所示的信號處理電路向電腦輸出編碼器輸出。由與圖10的信號處理電路比較可知，該實施例把從X軸流量傳感器33的輸出(熱電元件17、18輸出的差)通過積分電路88積分之后向V/F變換電路34輸出，從Y軸流量傳感器35的輸出(熱電元件19、20輸出的差)的差也通過積分電路89積分之后向V/F變換電路36輸出。其它結(jié)構(gòu)與圖10信號處理電路的結(jié)構(gòu)相同。
在密封式鼠標80中，在如圖34(a)把鼠標在操作面30上例如向+X方向移動時，從X軸流量傳感器33的輸出成為如圖34(b)那樣表示變位加速度的信號。因此通過把從該X軸流量傳感器33輸出的加速度信號用積分電路88做積分處理、變換成圖34(c)那樣的速度信號(實際上把基準電壓Vo作為偏置值具有)后，與圖10的信號處理電路同樣地輸出表示移動方向和移動速度的編碼器輸出。電腦根據(jù)該編碼器輸出如圖34(d)那樣把鼠標的變位復(fù)元。
這種密封型鼠標在把鼠標拿起時不受風等的干擾影響，但與開放型的鼠標相比靈敏度低。因此本實施例如上述地在流量傳感器6的下面把氣體流路87弄窄、使流量傳感器6位置處的氣體85的流速增大，提高鼠標的靈敏度。
這種密封型鼠標即使拿起在空中也不受風等干擾的影響，所以當然能把鼠標在桌子和鼠標墊等操作面上移動操作，且也能在空中移動操作。
(實施例12)圖35(a)、(b)是本發(fā)明又其它實施例，表示了在密閉型鼠標上所用的移動檢測組件91。該移動檢測組件91在由電路基板83和密封殼體82構(gòu)成的傳感器收容室26內(nèi)充入比重較大的氣體92和比重較輕的氣體93兩種氣體。這樣，如圖35(a)所示，在傳感器收容室26內(nèi)重的氣體92和輕的氣體93分離、成為兩層。如圖35(b)所示，在該狀態(tài)下，當把鼠標向+X方向移動時，重的氣體92由于慣性等相對地向-X方向移動、所以輕的氣體93被向+X方向擠出。這時用流量傳感器6檢測輕的氣體的流動(加速度)。該實施例通過充入重的氣體92和輕的氣體93使輕的氣體93的流動結(jié)構(gòu)性地放大，這樣提高鼠標的靈敏度。
下面說明使用了流量傳感器6的鼠標與加速度的關(guān)系。無論是開放型鼠標還是密封型鼠標，在移動使用了流量傳感器6的鼠標時，在來自流量傳感器6的輸出信號中包含對應(yīng)于操作鼠標時移動方向速度的信號成分和對應(yīng)于移動方向加速度的信號成分和基于重力加速度的信號成分。
所說的該重力加速度的信號成分是由于流量傳感器6具備加熱器16而產(chǎn)生的。流量傳感器6例如以X軸方向考慮時，如圖36(a)所示，具有在加熱器16兩側(cè)配置了熱電元件17、18的結(jié)構(gòu)，當安裝了流量傳感器6的鼠標水平移動時，如圖36(b)所示，熱電元件17一邊和熱電元件18一邊的溫度分布不同，這樣熱電元件17、18的差信號是變化的(參照圖6的說明)。不過這種流量傳感器6由于氣體用加熱器16加熱，所以當鼠標(即流量傳感器6)傾斜時如圖36(c)所示加熱的氣體就上升，通過對流成為與圖36(b)同樣的溫度分布。因此在未移動鼠標時、當鼠標傾斜時也從熱電元件17、18輸出差信號，從鼠標向電腦輸出與鼠標移動時同樣的編碼器輸出。這就是重力加速度的信號成分。
在開放型的鼠標的情況下，對應(yīng)于操作鼠標時移動方向加速度的信號成分和重力加速度引起的信號成分與對應(yīng)于移動方向速度的信號成分相比非常小，所以對應(yīng)于移動方向加速度的信號成分和重力加速度引起的信號成分可以忽略不計。因此在開放型鼠標的情況下如相關(guān)從圖10到圖15的說明所述，來自流量傳感器的輸出信號可以看作是相應(yīng)于鼠標移動方向速度的信號，實用上不必考慮加速度的影響。
但在密封型的鼠標的情況下，與移動加速度比較其對移動速度的靈敏度低，所以從流量傳感器17、18輸出的差信號如上述是作為表示鼠標移動加速度來處理的。且將密閉型鼠標在空中操作時與在操作面上操作的情況不同，鼠標傾斜的可能性大，所以不能忽略不計重力加速度引起的信號成分、必須補償它。作為該重力加速度的補償方法有下列方法。
(實施例13)圖37表示的是本發(fā)明又其它實施例密閉型鼠標所用的信號處理電路，把X軸流量傳感器33的輸出Vx(加速度信號)通過高通濾波器94把直流成分及其近旁的低頻率成分剪切后用積分電路88積分、變換成速度信號，用V/F變換電路34把來自積分電路88的輸出電壓變換成頻率信號Fx，把對應(yīng)鼠標向正方向移動速度的頻率信號向升降計數(shù)器37輸出。另一方面把來自高通濾波器94的輸出信號用反相放大電路96(包括放大率是1的)正負反轉(zhuǎn)后用積分電路97積分、變換成速度信號，由V/F變換電路98把來自積分電路88的輸出電壓變換成頻率信號，把對應(yīng)鼠標向負方向移動速度的頻率信號Fx′向升降計數(shù)器37輸出。這里鼠標的移動速度是零時，來自積分電路88、97的輸出電壓成為零，V/F變換電路34、98在輸入電壓是零及負時不輸出頻率調(diào)制信號。升降計數(shù)器37對從V/F變換電路34輸出的頻率調(diào)制信號Fx的每個峰值作升動作，對從V/F變換電路98輸出的頻率調(diào)制信號Fx′的每個峰值作降動作。
因此在鼠標向+X方向移動時從積分電路88輸出表示鼠標的移動速度的例如圖34(c)那樣的信號，從V/F變換電路34輸出與移動速度成比例的頻率信號、升降計數(shù)器37對其每個峰值作升動作。另一方面來自高通濾波器94的輸出用反相放大電路96正負反轉(zhuǎn)，所以來自積分電路97的輸出成為把圖34(c)的信號對于時間軸向負側(cè)反轉(zhuǎn)的信號，從V/F變換電路98無信號輸出。因此升降計數(shù)器37根據(jù)來自V/F變換電路34的輸出而只作升動作。
與之相對，在鼠標向-X方向移動時從積分電路88輸出表示鼠標的移動速度的例如把圖34(c)的信號對于時間軸反轉(zhuǎn)了的信號，從V/F變換電路34無信號輸出。另一方面從高通濾波器94的輸出用反相放大電路96正負反轉(zhuǎn)，所以從積分電路97的輸出成為如圖34(c)那樣的信號、從V/F變換電路98輸出與移動速度成比例的頻率信號、升降計數(shù)器37對其每個峰值作降動作。因此升降計數(shù)器37根據(jù)來自V/F變換電路98的輸出而只作升動作。
同樣地，Y軸流量傳感器35的輸出Vy(加速度信號)也通過高通濾波器95把直流成分及其近旁的低頻率成分剪切后用積分電路89積分、變換成速度信號輸入V/F變換電路34變換，把來自V/F變換電路34的輸出信號Fy向升降計數(shù)器38的升動作口輸出。而把來自高通濾波器95的輸出信號用反相放大電路99(包括放大率是1的)正負反轉(zhuǎn)后用積分電路100積分、變換成速度信號，用V/F變換電路101把來自積分電路100的輸出電壓變換成頻率信號，把對應(yīng)鼠標向負方向移動速度的頻率信號Fy′向升降計數(shù)器38的降動作口輸出。且處理該Y軸方向鼠標移動的部分也與處理X軸方向鼠標移動的上述部分作同樣動作。
由操作鼠標時的加速度產(chǎn)生的來自流量傳感器6的輸出是例如圖34(b)那樣的振動波形，與之相對，由重力加速度產(chǎn)生的來自流量傳感器6的輸出大致是直流成分(或非常低的頻率成分)。因此若把與X軸流量傳感器33及Y軸流量傳感器35的輸出連接的高通濾波器94、95的頻率特性設(shè)定為如圖38所示截止頻率Fc高于重力加速度產(chǎn)生的輸出成分的頻率區(qū)域、而低于操作鼠標產(chǎn)生的加速度成分的頻率區(qū)域的話，則能僅剪切重力加速度的影響，能提高鼠標的精度。
在如圖33所示結(jié)構(gòu)的信號處理電路中，即使在鼠標不移動時也從V/F變換電路32、34、36發(fā)出1KHz左右頻率的信號，但如圖37那樣結(jié)構(gòu)的信號處理電路在鼠標不移動時不從V/F變換電路34、36、98、101輸出信號(頻率零)，所以即使操作鼠標時也能減小從V/F變換電路34、36、98、101向升降計數(shù)器37、38輸出信號的頻率，升降計數(shù)器37、38的動作穩(wěn)定。
另外，開放型鼠標中，基本上重力加速度的影響小，但若在開放型鼠標上也采用用高通濾波器剪切重力加速度影響的方法的話，則能更加提高開放型鼠標的精度。
(實施例15)圖39是表示本發(fā)明又其它實施例密閉式鼠標102的立體圖。該鼠標102在鼠標殼體2內(nèi)收容有密閉式的移動檢測組件103。如圖40所示移動檢測組件103在中空的殼體104內(nèi)架設(shè)有支承梁105，用鉤子106把流量傳感器組件107吊在支承梁105的彎曲處可自由搖動。流量傳感器組件107把安裝了流量傳感器6的電路基板8固定在組件殼體108內(nèi)，用設(shè)置在組件殼體108上面的鉤子106可自由搖動地懸掛時，在穩(wěn)定狀態(tài)下，調(diào)整好重心位置以使流量傳感器6的垂直檢測方向(Z軸方向)與重力加速度方向平行。在殼體104內(nèi)貯藏適當粘度的油109作為油阻尼器，流量傳感器組件107浸在油109內(nèi)。且在移動檢測組件103的殼體104上內(nèi)外貫通地埋入電極端子110，流量傳感器6或電路基板8與電極端子110用柔軟的導(dǎo)線111連接，所以流量傳感器6的輸出被電極端子110取出。
這樣，根據(jù)該鼠標102，即使在空中操作的鼠標102傾斜了、移動檢測組件103內(nèi)的流量傳感器組件107也會邊抵抗油109的阻力邊活動以保持水平姿勢，所以流量傳感器6總是維持在不受重力加速度影響的狀態(tài)。因此重力加速度產(chǎn)生的輸出成分總是為零，鼠標102的精度被提高。
開放型鼠標基本上而言重力加速度的影響小，但若在開放型鼠標上也使用這種結(jié)構(gòu)的移動檢測組件的話，則能更加提高開放型鼠標的精度。
(實施例16)圖41是表示本發(fā)明又其它實施例的可空中操作的密閉型鼠標112的立體圖。該鼠標用手掌從旁邊握住、用食指和中指按壓設(shè)置在側(cè)面的點擊鈕5。密閉式的移動檢測組件113收容在鼠標112內(nèi)。該移動檢測組件113內(nèi)設(shè)有流量傳感器6能檢測上下方向及左右方向的移動，鼠標112在左右方向(X軸方向)及上下方向(z軸方向)具有靈敏度、但在前后方向(Y軸方向)不具有靈敏度。該種鼠標112例如能用于操作投影于投影機上的指針用，把鼠標上下左右移動能使銀幕上的指針上下左右移動。
這種鼠標113在上下方向具有靈敏度，所以有可能重力加速度的影響顯著，因此如上述使用高通濾波器和垂直懸掛的流量傳感器組件等來消除重力加速度的影響更加重要。
(實施例17)前面說明了可空中操作的二維鼠標，但既然是可空中操作就也能擴展到三維鼠標。圖42是本發(fā)明的又其它實施例、可檢測三維方向的移動。該鼠標114在鼠標殼體2的凹部7內(nèi)安裝有能檢測三維方向氣體流動的移動檢測組件115。移動檢測組件115內(nèi)密封有制成立方體的部件119、在部件119的各面上分別貼有檢測X軸方向移動的流量傳感器116、檢測Y軸方向移動的流量傳感器117、檢測z軸方向移動的流量傳感器118。
圖43是表示該鼠標114信號處理電路的電路圖。該信號處理電路是以圖37的信號處理電路為基礎(chǔ)追加了z軸成分的處理電路。詳細情況就省略了，但根據(jù)該信號處理電路是用z軸流量傳感器120檢測z軸方向的移動，從z軸流量傳感器120輸出的輸出Vz由高通濾波器121除去直流成分后用積分電路122從加速度信號變換成速度信號，速度信號再用V/F變換電路123變換成頻率信號Fz。另一方面把來自高通濾波器121的輸出信號用反相放大電路126(包括放大率是1的)正負反轉(zhuǎn)后用積分電路127積分、變換成速度信號，用V/F變換電路128把來自積分電路127的輸出電壓變換成頻率信號Fz′。升降計數(shù)器根據(jù)從V/F變換電路123的輸出Fz作升動作，根據(jù)從V/F變換電路128的輸出Fz′作降動作，從升降計數(shù)器124輸出的計數(shù)值通過門125變換成編碼器輸出的z軸成分。
這里為除去重力加速度的影響使用了高通濾波器，當然也可以用其它方法。
可空中操作的密閉型鼠標除去了重力加速度的影響，但具有加速度地移動鼠標時鼠標感知的加速度成分在當鼠標傾斜大時其變小。因此重力加速度的影響被除去的話傾斜移動鼠標能降低鼠標的靈敏度，能通過鼠標的傾斜來進行鼠標的靈敏度調(diào)整。
(實施例18)圖44所示是表示不同的三維鼠標129實施例的立體圖。該鼠標129外觀制成球狀、表面上設(shè)有點擊鈕5。圖45是表示鼠標129內(nèi)部移動檢測組件130的立體圖，移動檢測組件130內(nèi)密封有能檢測二軸方向的流量傳感器131(參照圖4)和能檢測一軸方向的流量傳感器132，整體則成為能用X軸、Y軸及z軸方向的三維來檢測鼠標129的移動方向。
(實施例19)圖46(a)、(b)、(c)是本發(fā)明又其它實施例鼠標133的說明圖。前面說明的鼠標133中除去了把鼠標133傾斜時重力加速度的影響，但也可積極地利用該現(xiàn)象、通過鼠標133的傾斜來移動電腦畫面上等的指針。圖47是表示該鼠標133信號處理電路的電路圖，與圖37的信號處理電路比較高通濾波器94、95被除去了。也未使用圖40那樣結(jié)構(gòu)的移動檢測組件103。因此從圖46(a)的水平姿勢如圖46(b)左右傾斜僅θx時，在X軸方向發(fā)生了與流量傳感器6的表面平行的重力加速度G的分力G sinθx，因此，如圖46(c)所示用加熱器16加熱了的氣體沿X軸方向流動，與把鼠標133沿X軸方向移動相同的編碼器輸出從鼠標133輸出。同樣地當把鼠標133前后傾斜時，與把鼠標133沿Y軸方向移動相同的編碼器輸出從鼠標133輸出。
這種鼠標也可在X軸流量傳感器與積分電路間插入低通濾波器、在Y軸流量傳感器與積分電路間也插入低通濾波器以不檢測鼠標向X軸方向及Y軸方向的移動。
這種鼠標不僅限于所謂鼠標型的，如圖44那樣的球型鼠標可通過轉(zhuǎn)動該鼠標操作指針。具備跟蹤球的位置指示裝置就在跟蹤球的內(nèi)部也能裝入用于檢測跟蹤球旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)和電路。
(實施例20)前面作為可空中操作的鼠標說明了密閉型鼠標，但開放型鼠標也能在空中使用。但開放型鼠標有可能如所述把風等的干擾誤檢測為鼠標的移動，所以在空中操作用的開放型鼠標與在操作面上使用的開放型鼠標比較需要先降低流量傳感器的靈敏度。
開放型鼠標即使在空中操作時，移動鼠標時的加速度信號成分和重力加速度產(chǎn)生的信號成分與移動鼠標時的速度信號成分相比是小的，所以與密閉式鼠標不同，其加速度產(chǎn)生的影響小。因此不一定需要像密閉型鼠標那樣使用高通濾波器或圖40那樣結(jié)構(gòu)的移動檢測組件把重力加速度的影響除去，但若開放型鼠標也用這種裝置除去重力加速度影響的話，則能把鼠標更高精度化。
如圖48(a)所示，在開放型的鼠標的情況下，也可在流量傳感器6的電路基板8上設(shè)置加速度傳感器142以能檢測與電路基板8平行方向的加速度。若設(shè)置這種加速度傳感器142的話，除用加速度傳感器142能檢測操作鼠標移動時的加速度外還能檢測鼠標如圖48(b)那樣傾斜時加在流量傳感器6上的重力加速度中與電路基板8平行方向的成分。因此把移動時的加速度和流量傳感器6傾斜θ時重力加速度G中成分Gsinθ形成的加速度傳感器142的輸出從流量傳感器6的輸出中減去，這樣來剪切鼠標移動產(chǎn)生的加速度和重力加速度的影響，能僅利用表示鼠標移動速度的信號，能提高鼠標的精度。
圖49表示了如上述具備了加速度傳感器142和流量傳感器6的鼠標的信號處理電路。這里X軸加速度傳感器135表示加速度傳感器142中檢測X軸方向加速度的功能，Y軸加速度傳感器137表示加速度傳感器142中檢測Y軸方向加速度的功能。減法電路134、136從來自流量傳感器33、35輸出的信號中把用加速度傳感器135、137檢測出的加速度信號減去，且是把加速度傳感器135、137的輸出放大或衰減后作減法處理以使從流量傳感器33、35輸出的信號中所含加速度成分及重力加速度成分的強度與從加速度傳感器135、137輸出的信號的強度相等。
在密閉型的鼠標的情況下，從流量傳感器輸出的信號是加速度，所以不能用加速度傳感器的輸出消去加速度成分等，但在開放型的鼠標的情況下，從流量傳感器輸出的信號是速度，所以通過以這種方法用加速度傳感器的輸出消去加速度成分等可提高精度。
如圖50所示，作為加速度傳感器也可使用密閉型的流量傳感器144。密閉型的流量傳感器144中移動時速度的信號是微弱的，移動時加速度的信號和重力加速度的信號有優(yōu)勢，所以通過從開放型流量傳感器6的輸出中減去密閉型流量傳感器144的輸出可僅取出移動時速度的信號，能更加提高使用了開放型流量傳感器6的鼠標的精度。
(實施例21)圖51是表示在本發(fā)明又其它實施例的可三維操作的開放型鼠標中所用信號處理電路的電路圖。該信號處理電路具備用于檢測z軸方向加速度的加速度傳感器139，用減法電路138從由流量傳感器120輸出的信號Vz中把用z軸加速度傳感器139檢測出的z軸方向加速度的信號減去、向V/F變換電路123及反相放大電路126輸出。
從而該鼠標除去了在X軸方向、Y軸方向及z軸方向這三軸方向上移動時加速度和重力加速度的影響，實現(xiàn)了高精度的三維鼠標。
(實施例22)圖52是本發(fā)明又其它實施例的鼠標146，是把與圖41所示相同的從旁邊握住上下左右移動型的鼠標用開放型實現(xiàn)的。由于它是開放型的，所以與安裝在電路基板8上的流量傳感器6相對、設(shè)置了開口10。
(實施例23)圖53是本發(fā)明又其它實施例的鼠標147，是把與圖44所示相同的球狀鼠標用開放型實現(xiàn)的。由于它是開放型的，所以與安裝在電路基板8上的流量傳感器131、132相對、分別設(shè)置了開口10。
(實施例24)上述的密閉型鼠標都是可通過在空中移動(例如好像在操作面上移動那樣)操作的。這是現(xiàn)有的球式鼠標和光學式鼠標不能進行的。但鼠標到達操作范圍的邊緣(例如握著鼠標的手伸直了)時，若是在操作面上使用的鼠標的話則能把鼠標從操作面抬起返回到操作范圍內(nèi)，而與此相對，空中操作的鼠標當把鼠標向操作范圍返回時，有可能其移動被流量傳感器6探知、電腦畫面上的指針也返回。
為了即使把鼠標返回到操作范圍內(nèi)電腦畫面上的指針也不動，有把鼠標以固定速度移動返回的方法，但不一定在使用方便上滿足。所以作為把鼠標向操作范圍內(nèi)返回時使鼠標的移動不被檢測的方法有以下說明的方法。
圖54是該鼠標148的立體圖，在例如側(cè)面的大姆指位置上設(shè)置切換開關(guān)149。如圖55所示該切換開關(guān)149連接在升降計數(shù)器37、38上，升降計數(shù)器37、38只在切換開關(guān)149被按壓形成導(dǎo)通時能根據(jù)來自V/F變換電路34、98、36、101的信號來變化計數(shù)輸出，在離開切換開關(guān)49形成斷開時，升降計數(shù)器37、38成鎖住狀態(tài)、不使輸出變化。
因此在操作鼠標148時用姆指按住切換開關(guān)149置于導(dǎo)通狀態(tài)進行。在僅將鼠標148返回時離開切換開關(guān)149置于斷開狀態(tài)移動鼠標148。用這種結(jié)構(gòu)，即使空中操作鼠標148時也能與在操作面上操作時同樣方便地使用。
(實施例25)下面說明各種方式的位置指示裝置。圖56(a)所示的是全方位開關(guān)型的位置指示裝置151。該位置指示裝置151在電路基板8的上面中央設(shè)置了二軸型的流量傳感器6(參照圖4)，電路基板8用觸摸罩152覆蓋，流量傳感器6被密封在觸摸罩152內(nèi)的中央部。觸摸罩152在與流量傳感器6相對的中央部凹下接近于流量傳感器6，在其周圍呈圓環(huán)狀鼓起。觸摸罩152既可用橡膠等伸縮材料形成或又可形成蛇腹狀等的伸縮結(jié)構(gòu)。
如圖56(b)所示該位置指示裝置151當按壓觸摸罩152的環(huán)狀部分153時，氣體從手指按的位置向相對一邊流動，通過用流量傳感器6檢測該流動判斷按壓的位置和操作速度。
(實施例26)如圖57(a)所示，通過在觸摸罩152的環(huán)狀部分153上放置具有操作桿155的圓盤156可作為手動控制器154使用。如圖57(b)，該手動控制器154通過握住操作桿155并使其傾斜，在傾斜的一邊觸摸罩152被按壓，內(nèi)部產(chǎn)生氣流，通過用流量傳感器6檢測該氣體的流動來判斷操作桿155傾斜的方向、輸出編碼器輸出。
(實施例27)圖58(a)是筆型位置指示裝置157的立體圖，圖58(b)是同圖(a)的B部剖面放大圖。該位置指示裝置157把安裝在電路基板8上的流量傳感器6收容在軸部158的內(nèi)部。這種筆型位置指示裝置157可作為筆標繪器使用。也可作為在用投影器投影的銀幕上指示、使銀幕上的指針移動用的指針和描原稿使銀幕上的指針移動用的筆型位置指示裝置使用。
(實施例28)圖59所示的是無線型的位置指示裝置，在位置指示裝置159上附加發(fā)射器160向連接在電腦等上的接收器161用電波發(fā)送信號。
(實施例29)
圖60所示的是安裝了本發(fā)明的空中操作型位置指示裝置163的頭支架指示器162。把該頭支架指示器162裝在頭部、能通過活動頭部和移動身體來把對應(yīng)于活動的信號從位置指示裝置163向游戲機或電腦等發(fā)送。
(實施例30)圖61所示的是手表型的位置指示裝置164，把該位置指示裝置164戴在手腕上的話能把對應(yīng)手腕活動的信號從位置指示裝置164輸出。
(實施例31)圖62(a)所示的是筆記本電腦166上安裝的跟蹤球165，在球167的周圍設(shè)有點擊鈕168。如圖62(b)所示，該跟蹤球165在保持可自由旋轉(zhuǎn)的球167的下面隔開空間169設(shè)置了二軸型的流量傳感器6。當把手指170在球167的表面滑動使球167旋轉(zhuǎn)時，球167與流量傳感器6間的空間產(chǎn)生空氣的流動，通過用流量傳感器6檢測空氣的流速能檢測到球167的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)角度。
(實施例32)圖63(a)所示的是筆記本電腦166上安裝的位置指示裝置171，在被點擊鈕160包圍的位置上設(shè)有開口172，在該開口172下的空間173內(nèi)設(shè)有二軸型的流量傳感器6。如圖63(b)所示該位置指示裝置171當把手指滑動在開口172上通過時，在空間173內(nèi)產(chǎn)生氣流，通過用流量傳感器6檢測空氣的流速能檢測到手指170的通過方向及通過速度。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的位置指示裝置作為計算機的外圍設(shè)備被使用，用于例如在個人計算機中移動表示畫面的指針、操作畫面上的按鈕和圖像、或選擇各種項目。
權(quán)利要求
1.一種位置指示裝置，輸出表示操作時的移動的信號，其特征在于，包括流量傳感器，檢測氣體的流速或加速度；輸出裝置，根據(jù)用所述流量傳感器檢測出的氣體的相對運動輸出表示操作時的移動的信號。
2.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，在收容所述流量傳感器的殼體的底面設(shè)有與流量傳感器相對的開口，在殼體的底面安裝了彈性體圍住該開口。
3.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，在收容所述流量傳感器的殼體的底面設(shè)有與所述流量傳感器相對的開口，在該開口與所述流量傳感器間設(shè)有遮蔽物，同時在從流量傳感器的檢測面離開的位置、在遮蔽物上設(shè)置了通氣路。
4.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，在收容所述流量傳感器的殼體的底面設(shè)有與所述流量傳感器相對的開口，在該開口與流量傳感器間設(shè)有整流子用于把向流量傳感器位置流動的氣體的方向整流。
5.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，具有用于檢測收容所述流量傳感器的殼體的底面浮起的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的位置指示裝置，其特征在于，具有在所述殼體的底面浮起時將流量傳感器所處區(qū)域內(nèi)的氣體流動停止的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，在密閉殼體的內(nèi)面配置所述流量傳感器，把與流量傳感器相對的密閉殼體內(nèi)面和流量傳感器之間的氣體通路制得比別處狹窄。
8.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，在密閉殼體的內(nèi)面配置所述流量傳感器，在該密閉殼體內(nèi)充入比重不同的兩種以上的氣體。
9.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，具有用于除去重力加速度影響的裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的位置指示裝置，其特征在于，所述用于除去重力加速度影響的裝置是比流量傳感器設(shè)于后段的高通濾波器。
11.如權(quán)利要求9所述的位置指示裝置，其特征在于，所述用于除去重力加速度影響的裝置是將流量傳感器對重力方向保持同一姿勢的裝置。
12.如權(quán)利要求9所述的位置指示裝置，其特征在于，所述用于除去重力加速度影響的裝置是加速度傳感器，其設(shè)置在流量傳感器露出在空氣中的位置指示裝置上。
13.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，具有用于決定輸出信號可輸出或不可輸出的操作部。
14.如權(quán)利要求1所述的位置指示裝置，其特征在于，通過流量傳感器輸出表示三維方向的移動的信號。
15.一種位置指示裝置，輸出表示操作時的傾斜的信號，其特征在于，包括流量傳感器，檢測氣體的流速或加速度；輸出裝置，根據(jù)用所述流量傳感器檢測出的氣體的相對運動輸出表示操作時的傾斜的信號。
全文摘要
一種位置指示裝置，在設(shè)于鼠標殼體(2)下面的凹部(7)內(nèi)收容安裝了流量傳感器(6)的電路基板(8)。當移動鼠標(1)時由空氣的慣性等相對地產(chǎn)生空氣流動。通過用流量傳感器(6)檢測該空氣的流速來檢測鼠標(1)的移動。
文檔編號G06F3/0346GK1466713SQ01816573
公開日2004年1月7日 申請日期2001年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月29日
發(fā)明者木下政宏, 史, 野添悟史, 之, 備后英之, 佐佐木昌, 昌 申請人:歐姆龍株式會社