JP2006146524A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型かつ小型を図った入力装置を提供する。
【解決手段】 基板２ＢＴと、該基板に沿って移動する移動体３とを備える入力装置１Ａであって、前記移動体または前記基板のいずれか一方が磁界発生体３を含むと共に、前記移動体または前記基板のいずれか他方が前記磁界発生体の外側部に生じた磁界を検出するように配置した電磁変換素子５−１〜５−４を含んでいる。入力装置１Ａは、電磁変換素子が磁界発生体の外側部に生じた磁界を検出するので、磁界発生体と電磁変換素子との高さ位置を同じレベルにすることができる。よって、この入力装置は薄型を促進できる。また、この入力装置は外側部の直線的な磁界を検出するように電磁変換素子を配置するので磁路を形成するための補助ヨーク等を必要としないので構造を簡素化して小型化を促進できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばパーソナルコンピュータへの指示入力を行うための入力装置に関する。具体的には、基板に沿って移動する移動体の位置検出信号を用いる入力装置に関する。

移動体の位置情報を用いて入力指示を行う入力装置が従来から知られている。このような入力装置は、例えばコンピュータに接続されて操作者の指示入力装置として使用される。特許文献１で開示する入力装置はロアヨークの一端にホール素子を配置し、ロアヨーク上をマグネットとアッパヨークとで形成した移動体（可動体）をスライドさせる。そして、アッパヨークがホール素子の上に位置したときに閉磁気回路を形成して移動体の位置を検出する。また、特許文献２で開示する入力装置は操作者が指をセットしてスライドさせる移動体（操作部）に設けた反射板と、この反射板の下方に配置した発光素子と、この発光素子から出射して反射板で反射された光を受ける複数の受光素子とを備えている。そして、受光素子の検出信号に基づいて移動体の位置を検出する。

特開平７−１４６１０２号公報 特開平１０−２０７６１６号公報

他の電子機器と同様に上記入力装置についても小型化、薄型化を図ることが求められている。しかしながら、特許文献１の入力装置は、移動体がホール素子に近付いたときに閉磁気回路を形成することで位置検出を行う。そのために移動体はマグネット上にアッパヨークを固定した積み上げ構造なっている。このような構造の移動体を内部に配置すると厚みが増すので薄型化の要請に反する。

さらに、アッパヨークを使用することで部品点数が増加して大型化するので小型化の要請にも反することになる。また、特許文献２の入力装置は、移動体に設けた反射板の下方に発光素子を配置して光を反射させる構造を含んでいる。そのために反射板と発光素子との間に反射用の光路（空間）を設けることが必要となるので厚みが増して薄型化の要請に反した装置となる。

したがって、本発明の目的は、薄型かつ小型を図った入力装置を提供することである。

上記目的は、基板と、該基板に沿って移動する移動体とを備える入力装置であって、前記移動体または前記基板のいずれか一方が磁界発生体を含むと共に、前記移動体または前記基板のいずれか他方が前記磁界発生体の外側部に生じた磁界を検出するように配置した電磁変換素子を含む入力装置によって達成できる。

本発明によると、電磁変換素子は磁界発生体の外側部に生じた磁界を検出するので、磁界発生体と電磁変換素子との高さ位置を同じレベルにすることができる。よって、この入力装置は薄型を促進できる。また、磁界発生体の外側に発生する磁界は、一般に隣接する磁極と磁極との境界部分の外側（外側部）で最も直線的になる。この入力装置は、直線的な磁界を検出するように電磁変換素子を配置するので磁路を形成するための補助ヨーク等を必要としない。よって、この入力装置は構造を簡素化して小型化を促進できる。

そして、前記基板が平板状であって、前記移動体が前記基板に対して垂直な磁界を発生させる前記磁界発生体を含み、前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記電磁変換素子を含む構造とすることができる。また、前記基板が平板状であって、前記移動体が前記基板に対して平行な磁界を発生させる前記磁界発生体を含み、前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記電磁変換素子を含む構造とすることができる。また、前記基板が平板状であって、前記基板が該基板に対して垂直な磁界を発生させると共に、前記移動体を囲むように配置した複数の前記磁界発生体を含み、前記移動体は前記複数の磁界発生体に対応した複数の前記電磁変換素子を含む構造とすることができる。さらに、前記基板が平板状であって、前記基板が該基板に対して平行な磁界を発生させると共に、前記移動体を囲むように配置した複数の前記磁界発生体を含み、前記移動体は前記複数の磁界発生体に対応した複数の前記電磁変換素子を含む構造とすることができる。また、前記複数の電磁変換素子は、前記磁界発生体と同一平面上に配置されていてもよい。

また、前記基板が半球状であって、前記移動体が前記基板に対して垂直な磁界を発生させる前記磁界発生体を含み、前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記電磁変換素子を含む構造とすることができる。また、前記基板が半球状であって、前記移動体が前記基板の接線方向に磁界を発生させる前記磁界発生体を含み、前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記電磁変換素子を含む構造とすることができる。また、前記基板が半球状であって、前記基板が該基板に対して垂直な磁界を発生させると共に、前記移動体を囲むように配置した複数の前記磁界発生体を含み、前記移動体は前記複数の磁界発生体に対応した複数の前記電磁変換素子を含む構造とすることができる。さらに、前記基板が半球状であって、前記基板が該基板の接線方向の磁界を発生させると共に、前記移動体を囲むように配置した複数の前記磁界発生体を含み、前記移動体は前記複数の磁界発生体に対応した複数の前記電磁変換素子を含む構造とすることができる。また、前記複数の電磁変換素子は、同一平面上に配置されていてもよい。

なお、前記磁界発生体は磁石で形成することができる。そして、前記磁石が電磁石でもよい。

さらに、上記目的は、基板と、該基板に沿って移動する移動体とを備える入力装置であって、前記移動体または前記基板のいずれか一方が光を出射する発光体を含むと共に、前記移動体または前記基板のいずれか他方が前記基板に対し垂直な光を検出するように配置した光電変換素子を含む入力装置によっても達成できる。

また、前記移動体が前記発光体を含み、前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記光電変換素子を含む構造とすることができる。また、前記基板が前記移動体を囲むように配置した複数の前記発光体を含み、前記移動体が前記複数の発光体に対応した複数の前記光電変換素子を含む構造とすることができる。

また、前記複数の光電変換素子は、前記発光体と同一平面上に配置されていてもよい。また、前記基板が平板状または半球状であって、前記発光体が前記基板に沿った光を出射する構造とすることができる。また、前記光電変換素子は、前記基板に対し垂直な光を受光して該電磁変換素子の受光面に誘導する光誘導部材を備えた構造としてもよい。前記光誘導部材はプリズムまたは導光管のいずれかとすることができる。

本発明によると、薄型かつ小型の入力装置を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明に係る入力装置について複数の実施例を説明する。

図１は、実施例１に係る入力装置１Ａについて示した図である。図１（Ａ）は入力装置１Ａの外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は同平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。入力装置１Ａは、中空の筐体２と、この内部に配置した磁界発生体となる磁石３及び電磁変換素子としての４個のホール素子５−１〜５−４とを備えている。筐体２は平板状の底板２ＢＴと、この底板２ＢＴの上方を覆うカバー部材２ＴＰとによって形成されている。カバー部材２ＴＰの中央部には矩形状の切欠４が形成されている。

磁石３は底板２ＢＴ上をスライド可能に配置されている。例えば、磁石３は切欠４の中心ＣＴを初期位置として配置される。４個のホール素子５−１〜５−４は、底板２ＢＴ上に固定した支持板６に保持されている。支持板６はカバー部材２ＴＰに設けた切欠４と対応する切欠７が形成されている。この切欠７内の底板２ＢＴ上を磁石３がスライドする。例えば図１（Ｃ）で示すように磁石３には操作部１０が装着され、操作者がこの操作部１０を操作することで磁石３が所望の位置に移動される。操作部１０がカバー部材２ＴＰ（切欠４の壁面）に当接する位置より内側の範囲、或いは磁石３が支持板６（切欠７の壁面）に当接する位置より内側の範囲が磁石３の移動範囲となる。切欠７を切欠４よりも大きく形成しておけば移動体となる磁石３の移動範囲を広く設定できる。

４個のホール素子５−１〜５−４は、図１（Ｂ）で示すように、初期位置にある磁石３の外周を囲むようにして等間隔で支持板６上に固定されている。より詳細には、ホール素子５−１〜５−４は、切欠４の中心ＣＴを交点として互いに直交するＸ軸上、Ｙ軸上にそれぞれ２個ずつ配置されている。さらに各ホール素子５−１〜５−４は中心ＣＴから等距離となるように配置されている。ホール素子５−１〜５−４はＸ軸及びＹ軸と直交するＺ軸方向に平行な磁界を検出するように設定されている。そして、図１（Ｃ）で示すように、ホール素子５−１〜５−４の位置が、Ｚ軸方向で磁石３とほぼ同じ高さ位置となるように配置されている。入力装置１Ａは、磁石３とほぼ同じ高さ位置にホール素子５−１〜５−４を配設しているので薄型化を図ることができる。このようにホール素子５−１〜５−４を磁石３と同じ高さ位置に配置することを可能としている構成について図２を参照して説明する。

図２は、磁石とホール素子との関係を模式的に示した図である。図２（Ａ）は磁石３と１個のホール素子５−２との関係を例示的に示し、同（Ｂ）は磁石３とＸ軸に配置されるホール素子５−２、５−４との関係について例示的に示した図である。先ず、図２（Ａ）を参照して１個のホール素子５−２と磁石３との関係を説明する。磁石３は上側Ｎ極、下側Ｓ極に着磁されている。よって、図示のように磁石３の外側部には磁界ＭＦが生じている。この磁界ＭＦは磁石３の高さ中央（磁極の境界付近）の位置でＺ軸と略平行となる。一方、ホール素子５−２はＺ軸方向の磁界を検出し、磁界の強さ（磁束密度）に応じた信号（電圧）を出力する。よって、ホール素子５−２と磁石３とをＺ軸方向でほぼ同じ位置に配置することで、ホール素子５−２より磁石３の磁界ＭＦを効率よく検出できる。そして、ホール素子５−２と磁石３とを同じ位置に配置することが、前述したように装置の薄型化を促進することになる。

そして、図２（Ａ）で示すように、ホール素子５−２が位置Ｐ１の位置あるときには出力の小さな信号を出力し、ホール素子５−２が位置Ｐ２の位置あるときには出力の大きな信号を出力するので、磁石３とホール素子５−２との相対距離の変化を確認できる。なお、図２（Ａ）では説明の理解を容易とするためホール素子５−１側の位置を変化させて示しているが、図１で示した入力装置１Ａは磁石３が移動することでホール素子５−１との距離が変化する。

図２（Ｂ）はＸ軸上に配置されているホール素子５−２及びホール素子５−４と磁石３との関係を示している。ホール素子５−２とホール素子５−４とは支持板６上に固定され、これらのホール素子５−２、５−４の間を磁石３が移動する。よって、磁石３が初期位置（図２（Ｂ）では中央位置）からいずれか一方に近付くと、磁石３が近付いた側のホール素子（例えば５−２）の出力が大きくなり、離れる側のホール素子（例えば５−４）が小さくなる。このように同軸上にあるホール素子の出力差（差分出力）を確認すると、磁石３の位置を正確に検出できる。図２（Ｂ）で示しているのは、図１（Ｂ）でＸ軸における磁石３の位置を検出する場合である。Ｙ軸に配置した２個のホール素子５−１、５−３から、同様にＹ軸における磁石３の位置を検出できる。よって、４個のホール素子５−１〜５−４の出力に基づいてＸ軸方向及びＹ軸方向での磁石３の位置を正確に確認できる。

図３は、磁石３を移動させたとき得られるホール素子の出力例について示した図である。この図３は、磁石３がＸ軸上を一端から他端まで移動したときに得られる出力例を示している。この図では４個のホール素子５−１〜５−４の出力に基づいて検出される磁界（Ａ/ｍ）の変化を、磁石３が移動した位置毎に示している。図３で差分Ｙ（軸上）は、磁石３の中心がＸ軸上を移動したとき、ホール素子５−１、ホール素子５−３の差分出力から検出した磁界変化を示している。磁石３の中心がＸ軸上を移動する状態では、ホール素子５−１、ホール素子５−３に及ぶ磁界は略同じ強さであり、また変化も殆どない。図３での差分Ｙ（軸上）は磁界がほぼゼロとなっているので、ホール素子５−１、ホール素子５−３の検出が正確であることを確認できる。一方、差分Ｘ（軸上）はホール素子５−２、ホール素子５−４の差分出力に基づいた磁界変化を示している。磁石３がＸ軸を移動すると、一方のホール素子で検出する磁界が弱くなると共に、他のホール素子で検出する磁界が強くなる。この差分Ｘ（軸上）は、磁石３がＹ軸を横切る位置で一旦、磁石３が中間に位置するので磁界がゼロとなり、その後に磁界の向きが反転することを正確に示している。ホール素子５−２、ホール素子５−４の検出が正確であることを確認できる。また、差分Ｙ（端）は磁石３をＹ軸の上端部（図１で＋Ｙ側の端部）に寄せてＸ軸と平行に移動した場合のホール素子５−１、ホール素子５−３の差分出力に基づいた磁界変化を示している。差分Ｘ（端）は、このときのホール素子５−２、ホール素子５−４の差分出力に基づいた磁界変化を示している。この図３から４個のホール素子５−１〜５−４の出力を用いて磁石３の位置を検出できることを確認できる。

入力装置１Ａは、磁石３の外側部に生じているＺ軸とほぼ平行な磁界ＭＦをホール素子５で検出するものであるから、従来装置のようにホール素子５の上に磁性ヨーク等を設けていない簡単な構造である。よって、この入力装置１Ａは薄型及び小型を図ることができる。なお、磁石３はいわゆる永久磁石であっても電磁石であってもよい。また、入力装置１Ａはより好ましい形態として、Ｘ，Ｙ軸のそれぞれに２個ずつのホール素子を配置して差動検出を行ってより精度良く磁石３の位置を検出するようにしているが、各方向に１個ずつ合計２個のホール素子で磁石３の位置を検出することも可能である。

図４は、上記入力装置１Ａの電気的構成例を模式的に示したブロック図である。このような構成の回路部分は例えば支持板６或いは底板２ＢＴ（図１参照）上に配置される。Ｘ軸に配置されたホール素子５−２，５−４からの検出信号は増幅器２１に供給され、Ｙ軸に配置されたホール素子５−１，５−３からの検出信号は増幅器２２に供給される。各増幅器２１、２２により出力差分が増幅された信号がＡ／Ｄ変換器２３を介して中央演算装置３０へ供給される。中央演算装置３０は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で形成した演算部３１を中心に構成されている。演算部３１は記憶部３２、クロック３３が接続されると共に、インタフェイス部３４を介して入力信号を供給する外部装置（例えばＰＣ（Personal Computer）等）に接続されている。記憶部３２にはＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むことができる。例えばＲＯＭにはホール素子５−１〜５−４で検出した信号に基づいて磁石３の位置を検出するためのプログラムやこれに関連したデータが格納される。演算部３１はプログラムやデータを用いて磁石３の位置を算出する。よって、例えば操作者が磁石３に接続した操作部１０を移動させることにより、上記入力装置１Ａが接続されたＰＣのディスプレイ上に座標位置入力を行うことができる。なお、入力装置１Ａはマウスやキーボード等のデバイスに組込んだ形態で使用してもよく、この場合にはデバイス側のＣＰＵ等を流用して中央演算装置３０としてもよい。このようにすると入力装置１Ａの構成を簡素化してさらに小型化を促進できる。

なお、入力装置１ＡはＺ軸方向で磁極が上下配置となっている磁石３を用いる場合を説明したしかし、磁石３の着磁形態はこれに限らない。すなわち、ホール素子５−１〜５−４が磁石３の移動を検出するのに必要なＺ軸方向の磁界が、磁石３の外側部に実質的に存在すればよい。よって、磁石３の着磁形態を特に限定するものではない。また、入力装置１Ａは底板２ＢＴ上に支持板６を固定し、この支持板６を介してホール素子５−１〜５−４を保持している。しかし、この構造に限らず底板２ＢＴでホール素子５−１〜５−４を保持するようにしてもよい。すなわち、入力装置１Ａでは一例として底板２ＢＴに固体された支持板６を含めて基板を構成した例を示しているが、支持板６を設けずに底板２ＢＴでけで基板を構成してもよい。

図５は、実施例２の入力装置１Ｂについて示している。実施例２は、実施例１の磁石３とホール素子５との配置関係が逆になった構造である。なお、前述した実施例１と同様の部位には同一符号を付すことで重複する説明を省略する。また、磁石については符号３を用い、磁石が複数となる場合には３−１〜３−４のように枝番号を付して説明する。同様に、ホール素子については符号５を用い、実施例１のようにホール素子が複数となる場合には５−１〜５−４のように枝番号を付して説明する。他の実施例についても同様とする。

図５で示す入力装置１Ｂはカバー部材２ＴＰの切欠４内に移動体９が配設されている。この移動体９は円板状であり、この移動体９が４個のホール素子５−１〜５−４を保持している。なお、実施例１では磁石３自体が移動体となり底板２ＢＴ上をスライドしていたが、この実施例２では移動体９がスライドすることで４個のホール素子５−１〜５−４の位置が移動する。

支持板６には４個の磁石３−１〜３−４が配置されている。これらの磁石３−１〜３−４が配置される位置は、例えば実施例１の入力装置１Ａでホール素子５−１〜５−４が配置されていた中心ＣＴから等距離の位置である。各磁石３−１〜３−４は、実施例１で示した磁石３の場合と同様に磁界の向きがＺ軸方向となるように着磁されている（図２参照）。よって、各磁石３−１〜３−４の外側部にはＺ軸方向と略平行な磁界が形成される。そして、各ホール素子５−１〜５−４は、磁石３−１〜３−４のそれぞれと対応するようにして移動体９に保持されている。

入力装置１Ｂの場合には、各ホール素子５−１〜５−４を保持している移動体９の位置を変えると、各ホール素子５−１〜５−４と磁石３−１〜３−４との相対位置が変化する。よって、この入力装置１Ｂでも操作者が操作部１０を介して移動体９を移動させたときのホール素子５の信号を用いて、コンピュータ等への入力指示を行うことができる。入力装置１Ｂも各磁石３−１〜３−４の外側部に生じている磁界を略同じ高さ位置に配置したホール素子５−１〜５−４で検出するので、入力装置１Ａと同様に薄型化、小型化を図ることができる。

図６及び図７を参照して実施例３の入力装置１Ｃについて説明する。上記実施例１、２はホール素子５がＺ軸方向と平行な磁界を検出するように配置されていたが、実施例３のホール素子はＸＹ平面と平行な磁界を検出するように配置されている。図６は、実施例３に係る入力装置１Ｃについて示した図である。図７は、磁石とホール素子との関係を模式的に示した図である。

入力装置１Ｃで採用している磁石３は、図７で示すようにＸＹ平面内でＮ極とＳ極が交互に２個ずつ着磁されている。すなわち、磁石３は４個の磁極を有している。この磁石３の外側部にはＸＹ平面と平行な磁界ＭＦが発生している。この入力装置１Ｃは、先に示した入力装置１Ａ及び１Ｂの場合とは異なり、４個のホール素子５−１〜５−４がＸＹ平面と平行な磁界を検出するように寝かせて配置されている。図７で示すように、ホール素子５−１及び５−３はＸ軸とほぼ平行な磁界ＭＦ−ｘを検出するように配置され、ホール素子５−２及び５−４はほぼＹ軸と平行な磁界ＭＦ−ｙを検出するように配置されている。

この入力装置１Ｃの場合も各磁石３の外側部に生じている磁界を、磁石３と略同じ位置に配置したホール素子５−１〜５−４で検出する構造となる。よって、入力装置１Ｃは入力装置１Ａと同様に薄型化、小型化を図ることができる。なお、入力装置１Ｃについても各軸Ｘ、Ｙに２個ずつのホール素子を配置して、信号差から移動体となる磁石３の位置を正確に検出するようにしているが、Ｘ軸、Ｙ軸に１個ずつホール素子を配置してもよい。

図８は、実施例４の入力装置１Ｄについて示している。図８（Ａ）は入力装置１Ｄの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、（Ｃ）は磁石の配置例を示した図である。この実施例４は、実施例３の磁石３とホール素子５との配置関係を逆にした構造となる。移動体９に４個のホール素子５−１〜５−４がＸＹ平面と平行な磁界を検出するように配置されている。一方、支持板６には４個の磁石３−１〜３−４が配置されている。これらの磁石３−１〜３−４は、図８（Ｃ）で例示的に示すように磁界の向きがＸＹ平面と平行になるように着磁されている。よって、各磁石３−１〜３−４の外側部にはＺ軸方向と略垂直な磁界が形成されている。各ホール素子５−１〜５−４は、磁石３−１〜３−４のそれぞれに対応するように配置されている。

実施例４の入力装置１Ｄの場合も各磁石３の外側部に生じている磁界を略同じ高さ位置に配置したホール素子５−１〜５−４で検出するので入力装置１Ａと同様に薄型化、小型化を図ることができる。なお、この入力装置１ＤもＸ軸、Ｙ軸に磁石及びホール素子を１個ずつ配置した簡素化した構造としてもよい。

図９は、実施例５に係る入力装置１Ｅについて示した図である。図９（Ａ）は入力装置１Ｅの外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は同平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）の外観を示す斜視図である。

前述した実施例に係る入力装置１Ａ〜１Ｄの筐体２は角形形状であったが、入力装置１Ｅの筐体２は外形がドーム形状をしている。底板２ＢＴの上側は切欠４の中心ＣＴを頂点として半球状に湾曲している。磁石３は切欠４の中心ＣＴを初期位置として配置されている。この磁石３の下面は底板２ＢＴの上面に対応して湾曲しており、磁石３は底板２ＢＴ上をスライド可能に配置されている。

磁石３は、図２で示したＺ軸方向で上下に着磁する形態、または図７で示したＸＹ平面で複数に着磁する形態とを選択することができる。磁石３を図２で示した形態とした場合には、４個のホール素子５−１〜５−４は底板２ＢＴの上面に対して垂直な磁界を検出するように配置される。なお、この実施例の構造も移動体となる磁石３を囲むようにホール素子５−１〜５−４が配置されるが、Ｚ軸方向での位置（高さ位置）は前述した実施例とは異なり磁石３が上方にある。しかし、ホール素子５−１〜５−４は前述した実施例と同様に中心ＣＴから等距離で、同一のＸＹ平面上に存するように設定される。また、磁石３を図７で示した形態とした場合には、４個のホール素子５−１〜５−４は底板２ＢＴの上面に対して接線方向となる磁界を検出するように配置される。

入力装置１Ｅも前述した実施例と同様に磁石３の移動位置に応じてホール素子５−１〜５−４から信号が出力される。なお、この入力装置１Ｅは、前述した実施例の入力装置と比較すると厚みが増すことになるが、従来のドーム型の入力装置と比較して薄型化を図ることができる。

図１０は、実施例６に係る入力装置１Ｆについて示した図である。図１０（Ａ）は入力装置１Ｆの外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は同平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）の外観を示す斜視図である。この入力装置１Ｆは実施例５の入力装置１Ｅの磁石３とホール素子５との配置関係を逆にした構造となる。

図１０で示す入力装置１Ｆはカバー部材２ＴＰの切欠４内に移動体９が配設されている。この移動体９は半球形状の底板２ＢＴに対応した形状となっており、４個のホール素子５−１〜５−４が保持されている。なお、上記実施例５では磁石３自体が移動体となり底板２ＢＴ上をスライドするが、この実施例６は移動体９がスライドすることで４個のホール素子５−１〜５−４の位置が変化する。

４個の磁石３−１〜３−４磁石３は、実施例５と同様に図２で示したＺ軸方向に着磁した形態、または図７で示したＸＹ平面で複数に着磁した形態を選択することができる。選択した磁石の形態に応じて、ホール素子５−１〜５−４が底板２ＢＴの上面に対して垂直又は底板２ＢＴの上面に対して接線方向となる磁界を検出するように設定すればよい。この入力装置１Ｆによっても前述した実施例５と同様の効果を得ることができる。

以上で説明した実施例１〜実施例６に関して、磁石３は、永久磁石でも、コイルを用いた電磁石でもよい。また、上記実施例では切欠４内に配置する移動体が磁石３を保持する形態では、磁石自体が移動体となる例を示したが、ホール素子の場合と同様に移動体９に複数の磁石を配置した構造を採用してもよい。この場合には使用する磁石を低減できる。また、前述した実施例では磁電変換素子としてホール素子を用いる例を示したが、ホール素子に代えて磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いることもできる。

以上で説明した複数の実施例は磁界発生体としての磁石から発生している磁界を電磁変換素子としてのホール素子で検出することで移動体の移動位置を確認していた。以下で示す実施例は発光体から出射した光を光電変換素子で検出することで移動体の移動位置を確認する例である。なお、以下で示す実施例７以降の実施例についても、前述した実施例１と同様の部位には同一符号を付すことで重複する説明を省略する。

図１１は、実施例７に係る入力装置１Ｇについて示した図である。図１１（Ａ）は入力装置１Ｇの外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は同平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。入力装置１Ｇは、筐体２内に発生体となるＬＥＤ５３（Light Emitting Diode）及び光電変換素子としての４個のフォトダイオード５５−１〜５５−４とを備えている。ＬＥＤ５３は、例えば赤外光、紫外光等を底板２ＢＴ面に沿って出射する。入力装置１Ｇは、上記実施例１の入力装置１Ａと比較して、磁石３がＬＥＤ５３となり、ホール素子５がフォトダイオード５５となる点が異なる。入力装置１Ａが磁石３の磁界の強度を検出することで移動体の位置を確認していたのに対して、入力装置１ＧはＬＥＤ５３からの光の強さを検出することで移動体の位置を確認する。

入力装置１Ｇは、図１１（Ｃ）で示すように各フォトダイオード５５−１〜５５−４上に光誘導部材としてプリズム５６−１〜５６−４が載置されている。これらのプリズム５６−１〜５６−４はＬＥＤ５３から出射された光を受光して強制的にフォトダイオード５５−１〜５５−４の受光面へ誘導する。プリズム５６−１〜５６−４の受光面は底板２ＢＴに対して垂直に設定されている。従来の光を用いた入力装置は光が反射する光路を確保するように形成していたのでＺ軸方向での厚みが厚くなっていた。しかし、入力装置１Ｇはこのような光路を設ける必要がないので、フォトダイオード５５−１〜５５−４の位置をＬＥＤ５３とほぼ同じ位置として薄型化を図ることができる。さらに、入力装置１Ｇは光路を形成するための反射板等の部材を必要としないので、構成を簡素化して小型化を促進できる。

ＬＥＤ５３から出射した光は距離に応じて減衰する。一方、フォトダイオード５５−１〜５５−４は光の強さに応じた信号を出力する。よって、フォトダイオード５５−１〜５５−４の信号に基づいてＬＥＤ５３の位置を確認できる。図１２は、ＬＥＤ５３を移動させたとき得られるフォトダイオード５５の出力例について示した図である。この図１２は、ＬＥＤ５３がＸ軸の上を一端から他端まで移動したときに得られる出力例を示している。この図１２の結果は先に示した図３と同様となり、４個のフォトダイオード５５−１〜５５−４から得られた出力に基づいて推測される光量の強さをＬＥＤ５３が移動した位置毎に示している。この図１２から４個のフォトダイオード５５−１〜５５−４の出力を用いてＬＥＤ５３の位置を検出できることを確認できる。

図１３は、上記入力装置１ＧのＬＥＤ５３の位置検出を行うための電気的構成例を模式的に示したブロック図である。このような構成の回路部分は例えば支持板６或いは底板２ＢＴ（図１１参照）上に配置される。Ｘ軸に配置されたフォトダイオード５５−１〜５５−４からの検出信号は増幅器６１に供給され、Ｙ軸に配置されたフォトダイオード５５−１，５５−３からの検出信号は増幅器６２に供給される。各増幅器６１、６２により出力差分が増幅された信号がＡ／Ｄ変換器６３を介して中央演算装置７０へ供給される。中央演算装置７０は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で形成した演算部７１を中心に構成されている。演算部７１は記憶部７２、クロック７３が接続されると共に、インタフェイス部７４を介して入力信号を供給する外部装置（例えばＰＣ（Personal Computer）等）に接続されている。記憶部７２にはＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むことができる。例えばＲＯＭにはフォトダイオード５５−１〜５５−４で検出した信号に基づいてＬＥＤ５３の位置を検出するためのプログラムやこれに関連したデータが格納される。演算部７１はプログラムやデータを用いてＬＥＤ５３の位置を算出する。なお、入力装置１Ｇについてもマウスやキーボード等のデバイスに組込んだ形態では、デバイス側のＣＰＵ等を流用して中央演算装置７０としてもよい。上記入力装置１Ｇは、操作者がＬＥＤ５３に接続した操作部１０を指で移動することにより、接続されたコンピュータのディスプレイ上に座標位置入力を行うことができる。

図１４は、実施例８の入力装置１Ｈについて示している。実施例８は、実施例７のＬＥＤ５３とフォトダイオード５５との配置関係を逆にした構造となる。入力装置１Ｈはカバー部材２ＴＰの切欠４内に移動体９が配設されている。この移動体９は円板状であり、４個のフォトダイオード５５−１〜５５−４が保持されている。この実施例８では移動体９がスライドすることで４個のフォトダイオード５５−１〜５５−４の平面での位置が変化する。

支持板６には４個のＬＥＤ５３−１〜５３−４が配置されている。各ＬＥＤ５３−１〜５３−４は、対応するフォトダイオード５５−１〜５５−４に向けて光を出射するように配置されている。この入力装置１Ｈでは移動体９が移動すると各フォトダイオード５５−１〜５５−４の出力が変化するので、移動体９の位置検出を行える。よって、この入力装置１Ｈも操作者が操作部１０を介して移動体９を移動させたときの信号を用いて、コンピュータ等への入力指示を行うことができる。この入力装置１ＨもＬＥＤ５３−１〜５３−４と略同じ高さ位置にフォトダイオード５５−１〜５５−４を配置して光を検出するので入力装置１Ｇと同様に薄型化、小型化を図ることができる。なお、入力装置１Ｇは各軸Ｘ、Ｙに２個ずつのＬＥＤ及びフォトダイオードを配置して、信号差から移動体９の位置を正確に検出するようにしているが、Ｘ軸、Ｙ軸に１個ずつＬＥＤ及びフォトダイオードを配置してもよい。

図１５は、実施例９に係る入力装置１Ｉについて示した図である。図１５（Ａ）は入力装置１Ｉの外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は同平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）の外観を示す斜視図である。この入力装置１Ｉは、図９で示した実施例５の入力装置１Ｅと同様に、筐体２の外形がドーム形状となっている。底板２ＢＴの上側は切欠４の中心ＣＴを頂点として半球状に湾曲している。ＬＥＤ５３は切欠４の中心ＣＴを初期位置として配置されている。このＬＥＤ５３の下面は底板２ＢＴの上面に対応して湾曲しており、ＬＥＤ５３は底板２ＢＴ上をスライド可能に配置されている。

ＬＥＤ５３は底板２ＢＴ面に沿うように光を出射する。図１５（Ｂ）では図示を省略しているが、図１５（Ｃ）で示すように４個のフォトダイオード５５−１〜５５−４上には底板２ＢＴの上面に対して垂直な光を受光するようにプリズム５６−１〜５６−４が配置されている。なお、この実施例の構造も移動体となるＬＥＤ５３を囲むようにフォトダイオード５５−１〜５５−４が配置されるが、Ｚ軸方向での位置が前述した実施例７、８とは異なる。フォトダイオード５５−１〜５５−４は中心ＣＴから等距離で、同一のＸＹ平面上に存するように設定される。入力装置１Ｉも前述した実施例と同様にＬＥＤ５３の移動位置に応じてフォトダイオード５５−１〜５５−４から信号を出力する。

図１６は、実施例１０に係る入力装置１Ｊについて示した図である。図１６（Ａ）は入力装置１Ｊの外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は同平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）の外観を示す斜視図である。この入力装置１Ｊは実施例９の入力装置１ＩのＬＥＤ５３とフォトダイオード５５との配置関係を逆にした構造となる。この入力装置１Ｊは図１０で示した実施例６の入力装置１Ｆと対応する。

４個のＬＥＤ５３−１〜５３−４は、各フォトダイオード５５−１〜５５−４に向けて光を出射するように配置されている。図１６（Ｂ）では図示を省略しているが、図１６（Ｃ）で示すように各フォトダイオード５５−１〜５５−４上には底板２ＢＴの上面に対して垂直な光を受光するようにプリズム５６−１〜５６−４が配置されている。この入力装置１Ｊによっても前述した実施例９の入力装置Ｉと同様の効果を得ることができる。

以上で説明した実施例７及び実施例９に関して、切欠４内に配置する移動体がＬＥＤ５３自体である場合を例示しているが、フォトダイオードの場合と同様に移動体９に複数のＬＥＤを配置した構造を採用してもよい。この場合には消費電力を低減できる。また、光誘導部材としてフォトダイオード上にプリズムを配置する場合を示したが、光ファイバ等の導光管を用いてもよい。また、前述した実施例では光電変換素子としてフォトダイオードを用いる例を示したが他の光検出素子を用いてもよい。

上記した複数の実施例では電磁変換素子としてのホール素子、光電変換素子としてのフォトダイオードを４個配置する例を示しているが、前述したように直交する２軸に１個ずつを配置してもよいし、例えば移動体を囲むようにして等間隔で３個を配置してもよい。さらには５個以上の素子を配置すれば移動体の位置をより高感度で検出でるので操作性を向上させた入力装置とすることができる。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施例１に係る入力装置について示した図である。 実施例１の入力装置で磁石とホール素子との関係を模式的に示した図である。 実施例１の入力装置で磁石を移動させたとき得られるホール素子の出力例について示した図である。 実施例１の入力装置の電気的構成例を模式的に示したブロック図である。 実施例２に係る入力装置について示した図である。 実施例３に係る入力装置について示した図である。 実施例３の入力装置で磁石とホール素子との関係を模式的に示した図である。 実施例４に係る入力装置について示した図である。 実施例５に係る入力装置について示した図である。 実施例６に係る入力装置について示した図である。 実施例７に係る入力装置について示した図である。 実施例７の入力装置でＬＥＤを移動させたとき得られるフォトダイオードの出力例について示した図である。 実施例７の入力装置の電気的構成例を模式的に示したブロック図である。 実施例８に係る入力装置について示した図である。 実施例９に係る入力装置について示した図である。 実施例１０に係る入力装置について示した図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｊ 入力装置
２ 筐体
２ＢＴ 底板
２ＴＰ カバー部材
３（３−１〜３−４） 磁石（磁界発生体、移動体）
４ 切欠
５（５−１〜５−４） ホール素子（電磁変換素子）
６ 支持板
７ 切欠
９ 移動体
５３（５３−１〜５３−４） ＬＥＤ（発光体）
５５（５５−１〜５５−４） フォトダイオード（光電変換素子）
５６（５６−１〜５６−４） プリズム
ＭＦ 磁界
ＣＴ 切欠４の中心（移動体の初期位置）

Claims (20)

1. 基板と、該基板に沿って移動する移動体とを備える入力装置であって、
   前記移動体または前記基板のいずれか一方が磁界発生体を含むと共に、前記移動体または前記基板のいずれか他方が前記磁界発生体の外側部に生じた磁界を検出するように配置した電磁変換素子を含むことを特徴とする入力装置。
2. 前記基板が平板状であって、前記移動体が前記基板に対して垂直な磁界を発生させる前記磁界発生体を含み、
   前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記電磁変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記基板が平板状であって、前記移動体が前記基板に対して平行な磁界を発生させる前記磁界発生体を含み、
   前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記電磁変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
4. 前記基板が平板状であって、前記基板が該基板に対して垂直な磁界を発生させると共に、前記移動体を囲むように配置した複数の前記磁界発生体を含み、
   前記移動体は前記複数の磁界発生体に対応した複数の前記電磁変換素子を含むことを特徴とする請求項１記載の入力装置。
5. 前記基板が平板状であって、前記基板が該基板に対して平行な磁界を発生させると共に、前記移動体を囲むように配置した複数の前記磁界発生体を含み、
   前記移動体は前記複数の磁界発生体に対応した複数の前記電磁変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
6. 前記複数の電磁変換素子は、前記磁界発生体と同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の入力装置。
7. 前記基板が半球状であって、前記移動体が前記基板に対して垂直な磁界を発生させる前記磁界発生体を含み、
   前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記電磁変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
8. 前記基板が半球状であって、前記移動体が前記基板の接線方向に磁界を発生させる前記磁界発生体を含み、
   前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記電磁変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
9. 前記基板が半球状であって、前記基板が該基板に対して垂直な磁界を発生させると共に、前記移動体を囲むように配置した複数の前記磁界発生体を含み、
   前記移動体は前記複数の磁界発生体に対応した複数の前記電磁変換素子を含むことを特徴とする請求項１記載の入力装置。
10. 前記基板が半球状であって、前記基板が該基板の接線方向の磁界を発生させると共に、前記移動体を囲むように配置した複数の前記磁界発生体を含み、
    前記移動体は前記複数の磁界発生体に対応した複数の前記電磁変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
11. 前記複数の電磁変換素子は、同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の入力装置。
12. 前記磁界発生体は磁石で形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の入力装置。
13. 前記磁石が電磁石であることを特徴とする請求項１２に記載の入力装置。
14. 基板と、該基板に沿って移動する移動体とを備える入力装置であって、
    前記移動体または前記基板のいずれか一方が光を出射する発光体を含むと共に、前記移動体または前記基板のいずれか他方が前記基板に対し垂直な光を検出するように配置した光電変換素子を含むことを特徴とする入力装置。
15. 前記移動体が前記発光体を含み、前記基板は前記移動体を囲むように配置した複数の前記光電変換素子を含むことを特徴とする請求項１４に記載の入力装置。
16. 前記基板が前記移動体を囲むように配置した複数の前記発光体を含み、前記移動体が前記複数の発光体に対応した複数の前記光電変換素子を含むことを特徴とする請求項１４記載の入力装置。
17. 前記複数の光電変換素子は、前記発光体と同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の入力装置。
18. 前記基板が平板状または半球状であって、前記発光体が前記基板に沿った光を出射することを特徴とする請求項１４に記載の入力装置。
19. 前記光電変換素子は、前記基板に対し垂直な光を受光して該電磁変換素子の受光面に誘導する光誘導部材を備えることを特徴とする請求項１４記載の入力装置。
20. 前記光誘導部材が、プリズムまたは導光管のいずれかであることを特徴とする請求項１９に記載の入力装置。
    

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