JP2009175912A - Input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユーザによる物理的操作によりデータ処理装置へデータ要素を提供するための入力装置に関するものである。 The present invention relates to an input device for providing a data element to a data processing device by a physical operation by a user.
従来のこの種の入力装置は、表面に凹凸部を形成したボールを備え、このボールの回転に伴ってボールの表面の凹凸部をセンサで検出することにより、前記ボールの回転方向をX、Y方向に解析し、出力する構成としていた。 A conventional input device of this type includes a ball having a concavo-convex portion formed on the surface thereof, and detects the concavo-convex portion on the surface of the ball with a sensor as the ball rotates, thereby determining the rotation direction of the ball by X, Y It was configured to analyze and output in the direction.
また、図17に示すように、前記センサは、2つのX方向用センサと2つのY方向用センサとからなり、そしてX方向用センサ同士を結ぶ線とY方向用センサ同士を結ぶ線とが直交する構成となっていた。 In addition, as shown in FIG. 17, the sensor includes two X direction sensors and two Y direction sensors, and a line connecting the X direction sensors and a line connecting the Y direction sensors. The configuration was orthogonal.
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
上記した従来の入力装置においては、ボール(回転部材)の回転方向(X方向またはY方向)を検出するための具体的な方法が記載されていないもので、このような検出をしようとした場合、複雑な処理が必要になる可能性があるという課題を有していた。 In the conventional input device described above, a specific method for detecting the rotation direction (X direction or Y direction) of the ball (rotating member) is not described, and such detection is attempted. However, there was a problem that complicated processing may be required.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、簡単な処理で回転部材の回転方向を検出することができる入力装置を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an input device that can detect the rotation direction of a rotating member with a simple process.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、回転することにより強弱の磁界を外部に与える回転部材と、この回転部材と所定の距離をおいて配置された検出部とを備え、前記検出部は、第1〜第4の磁気センサが直線状に配置されたX軸検出部と、第5〜第8の磁気センサが直線状に配置されたY軸検出部と、前記第1の磁気センサと第2の磁気センサとの間に接続された第1の出力部と、前記第3の磁気センサと第4の磁気センサとの間に接続された第2の出力部と、前記第5の磁気センサと第6の磁気センサとの間に接続された第3の出力部と、前記第7の磁気センサと第8の磁気センサとの間に接続された第4の出力部と、前記第1の磁気センサと第2の磁気センサの直列回路の両端に設けられ、かつこの両端間に電位差を与える第1、第2の電極と、前記第3の磁気センサと第4の磁気センサの直列回路の両端に設けられ、かつこの両端間に電位差を与える第3、第4の電極と、前記第5の磁気センサと第6の磁気センサの直列回路の両端に設けられ、かつこの両端間に電位差を与える第5、第6の電極と、前記第7の磁気センサと第8の磁気センサの直列回路の両端に設けられ、かつこの両端間に電位差を与える第7、第8の電極とを有し、前記第1〜第4の磁気センサを順に位置させる、または前記第2の磁気センサを第3の磁気センサと第4の磁気センサとの間に位置させるとともに、前記第3の磁気センサを第1の磁気センサと第2の磁気センサとの間に位置させる、さらに前記第5〜第8の磁気センサを順に位置させる、または前記第6の磁気センサを第7の磁気センサと第8の磁気センサとの間に位置させるとともに、前記第7の磁気センサを第5の磁気センサと第6の磁気センサとの間に位置させ、前記X軸検出部における第1〜第4の磁気センサの配置方向と、前記Y軸検出部における第5〜第8の磁気センサの配置方向とを互いに直交させ、かつ前記Y軸検出部が配置されている箇所を前記第5〜第8の磁気センサの配置方向に伸ばした線に対して片側のみに前記X軸検出部を形成し、さらに前記X軸検出部が配置されている箇所を前記第1〜第4の磁気センサの配置方向に伸ばした線に対して片側のみに前記Y軸検出部を形成したもので、この構成によれば、回転部材がX軸方向に回転した場合、X軸検出部を構成する第1〜第4の磁気センサにはそれぞれ配列順に順次磁界が印加されることになるため、第1〜第4の磁気センサに接続された第1の出力部で検出される信号と第2の出力部で検出される信号には時間差が生じることになり、これにより、第1の出力部と第2の出力部でそれぞれ検出される信号に位相差が生じ、かつX軸検出部が配置されている箇所を前記第1〜第4の磁気センサの配置方向に伸ばした線に対して片側のみにY軸検出部を形成しているため、回転部材からの磁界はY軸検出部を構成する第5〜第8の磁気センサすべてに対して同時に印加されることになり、これにより、第5〜第8の磁気センサに接続された第3の出力部で検出される信号と第4の出力部で検出される信号に時間差が生じることはなくなるため、第3の出力部と第4の出力部でそれぞれ検出される信号には位相差が生じない。その結果、X軸検出部において位相差が生じ、かつY軸検出部において位相差が生じないことから、回転部材がX軸方向に回転していることがわかり、さらに回転部材がY軸方向に回転した場合も同様であり、これらのことから、簡単な処理で回転部材の回転方向を検出できるという作用効果が得られるものである。 The invention according to claim 1 of the present invention includes a rotating member that gives a strong and weak magnetic field to the outside by rotating, and a detecting unit disposed at a predetermined distance from the rotating member, and the detecting unit includes: An X-axis detector in which the first to fourth magnetic sensors are linearly arranged; a Y-axis detector in which the fifth to eighth magnetic sensors are linearly arranged; and the first magnetic sensor; A first output section connected between the second magnetic sensor, a second output section connected between the third magnetic sensor and the fourth magnetic sensor, and the fifth magnetism. A third output unit connected between the sensor and the sixth magnetic sensor; a fourth output unit connected between the seventh magnetic sensor and the eighth magnetic sensor; and the first output unit. The first and second magnetic sensors are provided at both ends of a series circuit of the magnetic sensor and the second magnetic sensor and give a potential difference between the both ends. Poles, third and fourth electrodes that are provided at both ends of a series circuit of the third magnetic sensor and the fourth magnetic sensor, and give a potential difference between the two ends, the fifth magnetic sensor, and the sixth Are provided at both ends of the series circuit of the magnetic sensor, and are provided at both ends of the series circuit of the seventh magnetic sensor and the eighth magnetic sensor, and fifth and sixth electrodes for applying a potential difference between the two ends. And seventh and eighth electrodes for applying a potential difference between both ends, and the first to fourth magnetic sensors are sequentially arranged, or the second magnetic sensor is connected to the third magnetic sensor and the fourth magnetic sensor. The third magnetic sensor is positioned between the first magnetic sensor and the second magnetic sensor, and the fifth to eighth magnetic sensors are sequentially positioned. Or the sixth magnetic sensor is replaced with a seventh magnetic sensor. The seventh magnetic sensor is positioned between the fifth magnetic sensor and the sixth magnetic sensor, and the first to fourth magnetic sensors in the X axis detection unit are positioned between the eighth magnetic sensor and the seventh magnetic sensor. The locations where the magnetic sensor placement direction and the fifth to eighth magnetic sensor placement directions in the Y-axis detection unit are orthogonal to each other, and the locations where the Y-axis detection unit is placed are defined as the fifth to eighth points. The X-axis detection unit is formed only on one side with respect to a line extending in the arrangement direction of the magnetic sensor, and a place where the X-axis detection unit is further arranged in the arrangement direction of the first to fourth magnetic sensors. The Y-axis detection unit is formed only on one side with respect to the extended line. According to this configuration, when the rotating member rotates in the X-axis direction, the first to fourth components constituting the X-axis detection unit are configured. Magnetic fields are sequentially applied to the magnetic sensors in the order of arrangement. Therefore, there is a time difference between the signal detected by the first output unit connected to the first to fourth magnetic sensors and the signal detected by the second output unit. A phase difference occurs in the signals detected by the output unit and the second output unit, respectively, and the line where the X-axis detection unit is arranged is extended in the arrangement direction of the first to fourth magnetic sensors. Since the Y-axis detection unit is formed only on one side, the magnetic field from the rotating member is simultaneously applied to all the fifth to eighth magnetic sensors constituting the Y-axis detection unit. Since there is no time difference between the signal detected by the third output unit connected to the fifth to eighth magnetic sensors and the signal detected by the fourth output unit, the third output unit and the third output unit There is no phase difference between the signals detected by the four output units. As a result, there is a phase difference in the X-axis detector and no phase difference in the Y-axis detector, so that it can be seen that the rotating member is rotating in the X-axis direction, and the rotating member is in the Y-axis direction. The same applies to the case of rotation, and from these facts, it is possible to obtain the operational effect that the rotation direction of the rotation member can be detected by a simple process.
以上のように本発明の入力装置は、X軸検出部における第1〜第4の磁気センサの配置方向と、Y軸検出部における第5〜第8の磁気センサの配置方向とを互いに直交させ、かつ前記Y軸検出部が配置されている箇所を前記第5〜第8の磁気センサの配置方向に伸ばした線に対して片側のみに前記X軸検出部を形成し、さらに前記X軸検出部が配置されている箇所を前記第1〜第4の磁気センサの配置方向に伸ばした線に対して片側のみに前記Y軸検出部を形成しているため、回転部材がX軸方向に回転した場合、X軸検出部を構成する第1〜第4の磁気センサにはそれぞれ配列順に順次磁界が印加されることになり、これにより、第1〜第4の磁気センサに接続された第1の出力部で検出される信号と第2の出力部で検出される信号には時間差が生じることになるため、第1の出力部と第2の出力部でそれぞれ検出される信号に位相差が生じ、かつX軸検出部が配置されている箇所を前記第1〜第4の磁気センサの配置方向に伸ばした線に対して片側のみにY軸検出部を形成しているため、回転部材からの磁界はY軸検出部を構成する第5〜第8の磁気センサすべてに対して同時に印加されることになり、これにより、第5〜第8の磁気センサに接続された第3の出力部で検出される信号と第4の出力部で検出される信号に時間差が生じることはなくなるため、第3の出力部と第4の出力部でそれぞれ検出される信号には位相差が生じない。その結果、X軸検出部において位相差が生じ、かつY軸検出部において位相差が生じないことから、回転部材がX軸方向に回転していることがわかり、さらに、回転部材がY軸方向に回転した場合も同様であり、これらのことから、簡単な処理で回転部材の回転方向を検出できるという優れた効果を奏するものである。 As described above, in the input device of the present invention, the arrangement directions of the first to fourth magnetic sensors in the X-axis detection unit and the arrangement directions of the fifth to eighth magnetic sensors in the Y-axis detection unit are orthogonal to each other. In addition, the X-axis detection unit is formed only on one side with respect to a line obtained by extending the position where the Y-axis detection unit is arranged in the arrangement direction of the fifth to eighth magnetic sensors, and further detects the X-axis. The rotation member rotates in the X-axis direction because the Y-axis detection unit is formed only on one side with respect to the line in which the portion is arranged in the arrangement direction of the first to fourth magnetic sensors. In this case, a magnetic field is sequentially applied to the first to fourth magnetic sensors constituting the X-axis detection unit in the order of arrangement, thereby the first magnetic sensor connected to the first to fourth magnetic sensors. The signal detected at the output of the second and the signal detected at the second output Since a difference occurs, a phase difference occurs in the signals detected by the first output unit and the second output unit, respectively, and the locations where the X-axis detection unit is arranged are the first to fourth points. Since the Y-axis detector is formed only on one side with respect to the line extending in the arrangement direction of the magnetic sensor, the magnetic field from the rotating member is applied to all the fifth to eighth magnetic sensors constituting the Y-axis detector. As a result, a time difference occurs between the signal detected by the third output unit connected to the fifth to eighth magnetic sensors and the signal detected by the fourth output unit. Therefore, there is no phase difference between signals detected by the third output unit and the fourth output unit. As a result, there is a phase difference in the X-axis detection unit and no phase difference in the Y-axis detection unit, which indicates that the rotating member is rotating in the X-axis direction. This also applies to the case where the rotating member is rotated, and from these, an excellent effect is obtained that the rotating direction of the rotating member can be detected by a simple process.
以下、本発明の一実施の形態における入力装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an input device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態における入力装置の正面図、図2は同入力装置に使用される回転部材の内部の正面図である。 FIG. 1 is a front view of an input device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view of the inside of a rotating member used in the input device.
本発明の一実施の形態における入力装置は、図1に示すように、回転部材1と、この回転部材1の下方において、回転部材1と所定の距離をおいて配置された検出部2とからなるものである。
As shown in FIG. 1, an input device according to an embodiment of the present invention includes a rotating member 1 and a
前記回転部材1は、球状または多面体状に構成され、そして、前記検出部2に垂直なZ方向と直交し、かつ回転部材1の中心を通り、さらに互いに直交するX軸方向またはY軸方向に自由に回転できるように保持されている。また、この回転部材1の内部には、図2に示すようにその先端部が外方に向かって延出する複数の磁性体で構成されたピン3が形成されている。そしてまた、一方の極が検出部2の回転部材1が形成された側に、他方の極が検出部2の回転部材1が形成されていない側にそれぞれ位置するように磁石(図示せず)を外部に形成しているもので、このような構成とすることにより、ピン3が外部の磁石からの磁界を取り込むため、この取り込まれた磁界を検出部2に対して略垂直方向に印加することができるものである。
The rotating member 1 is configured in a spherical or polyhedral shape, and is orthogonal to the Z direction perpendicular to the
そして、ピン3に取り込まれた磁界によって検出部2が受ける磁界の強さは、ピン3が検出部2に近づいたとき強くなり、ピン3が検出部2から遠ざかったとき(隣接する2つのピン3の中間部分が検出部2に近づいたとき)弱くなるものである。このように、回転部材1が回転することにより強弱の磁界を外部に与える(ピン3が外部に磁界の乱れを与える)ようになっている。
The strength of the magnetic field received by the
なお、強弱の磁界を外部に与えるためには、上述したように回転部材1に複数のピン3を設けるようにするだけでなく、これ以外に、例えば磁性体で構成された回転部材1の表面形状を凹凸状に構成してもよく、さらにはピン3自体を磁石で構成し、そしてこのピン3で発生した磁界を検出部2に印加するようにしてもよい。
In order to apply a strong and weak magnetic field to the outside, not only the rotation member 1 is provided with a plurality of
前記検出部2は、回転部材1の下方に所定の距離をおいて配置される基板4と、この基板4の上面に形成された第1〜第8の磁気センサ5a〜5h、第1〜第4の出力部6a〜6d、第1〜第8の電極7a〜7hとで構成されているものである。
The
以下、図3、図4を参照しながら、第1〜第8の磁気センサ5a〜5h、第1〜第4の出力部6a〜6d、第1〜第8の電極7a〜7hのそれぞれの関係について説明する。なお、図3は本発明の一実施の形態における入力装置の回路パターンの模式図、図4は同入力装置の回路パターン図を示す。
Hereinafter, the relationship between the first to eighth
前記第1〜第8の磁気センサ5a〜5hは、GMR素子で構成されているもので、回転部材1が回転し、ピン3から与えられた磁界の変化に応じて抵抗値が変化するようになっている。
The first to eighth
また、これらの第1〜第8の磁気センサ5a〜5hのうち、第1〜第4の磁気センサ5a〜5dは、直線状に配置されてX軸検出部8を構成し、一方、第5〜第8の磁気センサ5e〜5hは、直線状に配置されてY軸検出部9を構成している。
Of these first to eighth
さらに、この第1〜第8の磁気センサ5a〜5hのパターンは図5に示すような蛇行状となっているもので、第1〜第4の磁気センサ5a〜5dは、その長手方向がX軸方向と平行になり、かつ第5〜第8の磁気センサ5e〜5hは、その長手方向がY軸方向と平行になっている。
Further, the patterns of the first to eighth
なお、前記第1〜第8の磁気センサ5a〜5hはMR素子(磁気抵抗効果素子)やホール素子で構成してもよいが、MR素子は電流方向と磁界の向きが直交する場合のみ抵抗値が変化するため、MR素子を使用する場合は、その長手方向をX軸方向、Y軸方向とそれぞれ直交させる必要がある。これに対し、GMR素子は電流方向と磁界の向きが平行でも抵抗値が変化するため、その必要はない。さらに、GMR素子の抵抗値変化率はMR素子の抵抗値変化率に対して数倍大きいため、磁気センサとしてGMR素子を使用すれば、非常に有利となるものである。
The first to eighth
そして、X軸検出部8における第1〜第4の磁気センサ5a〜5dの配置方向と、Y軸検出部9における第5〜第8の磁気センサ5e〜5hの配置方向は互いに直交させている。
And the arrangement direction of the 1st-4th
そしてまた、前記X軸検出部8は、Y軸検出部9が配置されている箇所を第5〜第8の磁気センサ5e〜5hの配置方向に伸ばした線に対して片側のみに形成し、かつ前記Y軸検出部9は、X軸検出部8が配置されている箇所を第1〜第4の磁気センサ5a〜5dの配置方向に伸ばした線に対して片側のみに形成している。すなわち、図3に示すように、X軸検出部8を構成する第1〜第4の磁気センサ5a〜5dは、Y軸検出部9が配置されている箇所を第5〜第8の磁気センサ5e〜5hの配置方向に伸ばした線に対して右側のみに位置し、かつY軸検出部9を構成する第5〜第8の磁気センサ5e〜5hは、X軸検出部8が配置されている箇所を第1〜第4の磁気センサ5a〜5dの配置方向に伸ばした線に対して左側のみに位置している。
In addition, the
この場合、前記X軸検出部8とY軸検出部9との関係は、十字状やT字状ではなく、L字状になるようになっているもので、このとき、X軸検出部8、Y軸検出部9は回転部材1の中心から基板4に垂線を下ろした際の交点である中心点10よりずれた位置に配置されている。
In this case, the relationship between the
そしてまた、前記X軸検出部8においては、第2の磁気センサ5bを第3の磁気センサ5cと第4の磁気センサ5dとの間に位置させるとともに、第3の磁気センサ5cを第1の磁気センサ5aと第2の磁気センサ5bとの間に位置させているもので、すなわち、第1の磁気センサ5a、第3の磁気センサ5c、第2の磁気センサ5b、第4の磁気センサ5dの順に並んでいるものである。なお、この順番は、第1〜第4の磁気センサ5a〜5dをこの順番に位置させてもよいものである。
In the
さらに、前記Y軸検出部9においても、上記と同様に、第6の磁気センサ5fを第7の磁気センサ5gと第8の磁気センサ5hとの間に位置させるとともに、第7の磁気センサ5gを第5の磁気センサ5eと第6の磁気センサ5fとの間に位置させて、第5の磁気センサ5e、第7の磁気センサ5g、第6の磁気センサ5f、第8の磁気センサ5hの順に並ぶようにしているものである。なお、この順番は、第5〜第8の磁気センサ5e〜5hをこの順番に位置させてもよいものである。
Further, in the Y-
また、前記第1の磁気センサ5aと第2の磁気センサ5bは、図3に示すように直列に接続され、かつこれらの間に前記第1の出力部6aが接続されている。そしてまた、第3の磁気センサ5cと第4の磁気センサ5dも直列に接続され、かつこれらの間に前記第2の出力部6bが接続されている。さらに、第5の磁気センサ5eと第6の磁気センサ5fも直列に接続され、かつこれらの間に前記第3の出力部6cが接続されている。さらにまた、第7の磁気センサ5gと第8の磁気センサ5hも直列に接続され、かつこれらの間に前記第4の出力部6dが接続されている。そしてまた、前記第1の磁気センサ5aと第2の磁気センサ5bの直列回路の両端には、この両端間に電位差を与える第1、第2の電極7a,7bを設け、かつ第3の磁気センサ5cと第4の磁気センサ5dの直列回路の両端には、この両端間に電位差を与える第3、第4の電極7c,7dを設け、さらに第5の磁気センサ5eと第6の磁気センサ5fの直列回路の両端には、この両端間に電位差を与える第5、第6の電極7e,7fを設け、さらにまた、第7の磁気センサ5gと第8の磁気センサ5hの直列回路の両端には、この両端間に電位差を与える第7、第8の電極7g,7hを設けているものである。
The first
上記した構成とすることにより、例えば第1、第3、第5、第7の電極7a,7c,7e,7gをグランドとして、第2、第4、第6、第8の電極7b,7d,7f,7hに所定の電圧を印加すれば、上記直列回路にそれぞれ電位差を与えることができるものである。
With the above configuration, for example, the first, third, fifth, and
なお、前記検出部2を構成する第1〜第8の磁気センサ5a〜5h、第1〜第4の出力部6a〜6d、第1〜第8の電極7a〜7hは、すべて基板4上の同一面に形成されているもので、特に、X軸検出部8とY軸検出部9は同一平面上に形成されているため、X軸検出部8とY軸検出部9を別個に設ける必要はなく、同時に設けることができ、これにより、X軸検出部8とY軸検出部9との位置関係を精度良くすることができ、さらに、実装性および生産性が向上するものである。
The first to eighth
次に、本発明の一実施の形態における入力装置の動作について説明する。 Next, the operation of the input device according to an embodiment of the present invention will be described.
図6はピン3の動きとGMR素子で構成された磁気センサ5が受ける磁界の向きとの関係を示す図である。なお、図中の矢印は磁界の方向を示す。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the movement of the
図6において、回転部材の回転に伴ってピン3が左から右に移動しているとき、左側のようにピン3と磁気センサ5との距離が大きい(ピン3と右側に隣接する他のピン(図示せず)との中間部分に磁気センサ5が位置する)場合は、他のピンの影響により、磁気センサ5に対する磁界の右向き成分はゼロとなる。次に、ピン3が右に少し移動すると、磁気センサ5が回転部材の中心点10よりずれていることから、磁気センサ5に対する磁界の右向き成分が少し発生する。さらに、ピン3が右に少し移動すると、磁気センサ5に対する磁界の右向き成分が最大となり、そして、ピン3がさらに右に移動すると、左側に隣接するピン(図示せず)の影響により、磁気センサ5に対する磁界の右向き成分が再びゼロになるものである。
In FIG. 6, when the
このような磁気センサ5に対する磁界の右向き成分の変動により、磁気センサ5の抵抗値が変化する。
Due to the fluctuation of the rightward component of the magnetic field with respect to the
図7はピン3の動きと第1の磁気センサ5a、第2の磁気センサ5bを示す図、図8は図7において第1、第2の電極7a,7b間に所定の電位を印加したときの第1の出力部6aから出力される信号を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the movement of the
図7において、矢印の向きにピン3が移動する(回転部材が回転する)と、第1の磁気センサ5aと第2の磁気センサ5bはともに上記したような抵抗値変化を起こすが、ピン3による磁界の影響を、第2の磁気センサ5bが第1の磁気センサ5aより後に受けるため、第1の磁気センサ5aの抵抗値と第2の磁気センサ5bの抵抗値に差が生じることになり、これにより、第1、第2の電極7a,7b間に所定の電位を印加すると、第1の出力部6aから出力される信号(電位)は、図8に示すような正弦波となる。なお、図8において、横軸は時間、縦軸は電位を表す。
In FIG. 7, when the
図9は同入力装置におけるピン3の動きとX軸検出部8を示す図、図10は図9において第1の出力部6aから出力される信号と第2の出力部6bから出力される信号を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the movement of the
図9において、矢印の向きにピン3が移動する(回転部材がX軸方向に回転する、すなわち、Y軸方向と平行な軸を回転軸として回転する)と、ピン3による磁界の影響を、第3の磁気センサ5c、第4の磁気センサ5dの組は、第1の磁気センサ5a、第2の磁気センサ5bの組より後に受けるため、第1の磁気センサ5a、第2の磁気センサ5bが抵抗値変化を起こした後で、第3の磁気センサ5c、第4の磁気センサ5dが抵抗値変化を起こし、これにより、第1の出力部6aから出力される信号(電位)より第2の出力部6bから出力される信号(電位)が遅れ、図10に示すように、第1の出力部6aから出力される信号11(以下、実線で示す)と第2の出力部6bから出力される信号12(以下、破線で示す)とで位相差が生じる。なお、図10において、横軸は時間、縦軸は電位を表す。
In FIG. 9, when the
以上のように回転部材1がX軸方向に回転した場合は、X軸検出部8における第1の出力部6aと第2の出力部6bとにそれぞれ出力される信号に発生する位相差を検出するように処理することにより、回転部材1がX軸方向に回転したことを確実に検出でき、そして、単位時間当たりの位相差の数をカウントすれば、回転部材1の移動量を検出できるものである。
As described above, when the rotating member 1 rotates in the X-axis direction, the phase difference generated in the signals output to the
また、図11は図9において矢印の向きと逆方向にピン3が移動したときの第1の出力部6aから出力される信号と第2の出力部6bから出力される信号を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a signal output from the
図9において、矢印の向きと逆方向にピン3が移動すると、ピン3による磁界の影響を、第1の磁気センサ5a、第2の磁気センサ5bの一組は、第3の磁気センサ5c、第4の磁気センサ5dの一組より後で影響を受けるため、第1の出力部6aから出力される信号と第2の出力部6bから出力される信号は、図11に示すように、第2の出力部6bから出力される信号12より第1の出力部6aから出力される信号11が遅れる。なお、図11において、横軸は時間、縦軸は電位を表す。
In FIG. 9, when the
このように、回転部材1の回転方向(X軸方向、Y軸方向)だけでなく、回転部材1の回転向き(回転部材1を検出部2と平行な方向から見て時計回りまたは反時計回り)も同時に検出できるものである。
As described above, not only the rotation direction of the rotation member 1 (X-axis direction and Y-axis direction) but also the rotation direction of the rotation member 1 (clockwise or counterclockwise when the rotation member 1 is viewed from the direction parallel to the
さらに、図12はX軸検出部8に対して左側においてピンが移動するときのピン3の動きとX軸検出部8を示す図、図13は図12における第1の出力部6aから出力される信号と第2の出力部6bから出力される信号を示す図である。
12 is a diagram showing the movement of the
図3に示したように、X軸検出部8はY軸検出部9における第5〜第8の磁気センサ5e〜5hの配置方向に対して右側のみに形成されているため、回転部材1がY軸方向に回転する場合は、図12に示すように、X軸検出部8に対して左側に、すなわち、矢印の向きにピン3が移動する。そして、ピン3から受ける磁界は、第1〜第4の磁気センサ5a〜5dのすべてに同時に印加されるため、磁界の影響を他より遅く受ける磁気センサ5はなく、これにより、その信号は図13に示すように、位相差が発生せず、これにより、回転部材1がX方向に回転していないことを確実に検出できるものである。なお、図13において、横軸は時間、縦軸は電位を表す。
As shown in FIG. 3, the
この場合、第1の磁気センサ5a、第2の磁気センサ5bは第3の磁気センサ5c、第4の磁気センサ5dよりピン3に近いため、第1の出力部6aから出力される信号11は第2の出力部6bから出力される信号12より強く(電圧が大きく)なっている。
In this case, since the first
なお、ピン3は中心点10を通らず、X軸検出部8の上を通る場合も考えられるが、これにおいては、位相差が発生する回数は僅かであり、回転方向の検出に影響を与えることはほとんどない。
In addition, although the case where the
上記図9〜図13において説明したような動作原理により、X軸方向に回転部材1が回転すれば、X軸検出部8における2つの出力部6a,6bから出力される信号に位相差が生じ、一方、Y軸方向に回転部材1が回転すれば、2つの信号に位相差が生じない。これはY軸検出部9についても同様である。
If the rotating member 1 rotates in the X-axis direction according to the operation principle described in FIGS. 9 to 13 above, a phase difference occurs in the signals output from the two
図14はY軸方向に回転部材1が回転した(矢印の向きにピン3が移動した)場合のピン3の動きとX軸検出部8、Y軸検出部9を示す図である。また、図15は図14におけるY軸検出部9の第3の出力部6cから出力される信号13と第4の出力部6dから出力される信号14を示す図、図16は図14におけるX軸検出部8の第1の出力部6aから出力される信号11と第2の出力部6bから出力される信号12を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the movement of the
そして、図15、図16において、それぞれ上の波形は実際の信号、下の波形はその信号を矩形波に変換したときの信号を示し、また、横軸は時間、縦軸は電位を表す。 15 and 16, the upper waveform represents an actual signal, the lower waveform represents a signal obtained by converting the signal into a rectangular wave, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents potential.
このとき、正弦波における信号(電圧)の最大値と最小値の中間の値を基準値として、この基準値より大きい部分を大きく、基準値より小さい部分を小さくした矩形波に変換している。矩形波に変換すれば、基準値に対する2つの信号の大小の関係を検出するのが容易となるため、2つの信号の位相差を容易に検出できる。 At this time, an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the signal (voltage) in the sine wave is used as a reference value, and the signal is converted into a rectangular wave in which a portion larger than the reference value is large and a portion smaller than the reference value is small. If converted into a rectangular wave, it becomes easy to detect the magnitude relationship between the two signals with respect to the reference value, so that the phase difference between the two signals can be easily detected.
図15、図16から明らかなように、Y軸方向に回転部材1が回転すると、Y軸検出部9における第3の出力部6cから出力される信号13と第4の出力部6dから出力される信号14とには位相差が発生するが、X軸検出部8における第1の出力部6aから出力される信号11と第2の出力部6bから出力される信号12とには図15のような位相差は発生しない。
As apparent from FIGS. 15 and 16, when the rotating member 1 rotates in the Y-axis direction, the
なお、ピン3が中心点10を通らない場合や、1つの磁気センサ5に磁界を与えるピン3が複数の場合があるため、図16において必ずしも図13に示した波形が検出されるわけではなく、また、図15において最大値が小さくなることもある。
Note that the waveform shown in FIG. 13 is not necessarily detected in FIG. 16 because the
上記した本発明の一実施の形態においては、X軸検出部8における第1〜第4の磁気センサ5a〜5dの配置方向と、Y軸検出部9における第5〜第8の磁気センサ5e〜5hの配置方向とを互いに直交させ、かつ前記Y軸検出部9が配置されている箇所を第5〜第8の磁気センサ5e〜5hの配置方向に伸ばした線に対して片側のみにX軸検出部8を形成し、さらに、X軸検出部8が配置されている箇所を第1〜第4の磁気センサ5a〜5dの配置方向に伸ばした線に対して片側のみにY軸検出部9を形成しているため、回転部材1がX軸方向に回転した場合、X軸検出部8を構成する第1〜第4の磁気センサ5a〜5dにはそれぞれ配列順(図3においては第1の磁気センサ5a、第3の磁気センサ5c、第2の磁気センサ5b、第4の磁気センサ5d)に順次磁界が印加されることになり、これにより、第1〜第4の磁気センサ5a〜5dに接続された第1の出力部6aで検出される信号と第2の出力部6bで検出される信号に時間差が生じるため、第1の出力部6aと第2の出力部6bでそれぞれ検出される信号に位相差が生じ、一方、X軸検出部8が配置されている箇所を第1〜第4の磁気センサ5a〜5dの配置方向に伸ばした線に対して片側のみにY軸検出部9を形成しているため、回転部材1からの磁界はY軸検出部9を構成する第5〜第8の磁気センサ5e〜5hのすべてに対して同時に印加されることになり、これにより、第5〜第8の磁気センサ5e〜5hに接続された第3の出力部6cで検出される信号と第4の出力部6dで検出される信号に時間差が生じることはないため、第3の出力部6cと第4の出力部6dでそれぞれ検出される信号には位相差は生じない。この結果、X軸検出部8において位相差が生じ、かつY軸検出部9において位相差が生じないことから、回転部材1がX軸方向に回転していることがわかり、さらに、回転部材1がY軸方向に回転した場合も同様であり、これらのことから、簡単な処理で回転部材1の回転方向を検出できるという効果が得られるものである。
In the embodiment of the present invention described above, the arrangement directions of the first to fourth
さらに、同じ回路で回転部材1の回転方向だけでなく、回転部材1の回転向き(正逆)も同時に検出できる。 Furthermore, not only the rotation direction of the rotation member 1 but also the rotation direction (forward / reverse) of the rotation member 1 can be detected simultaneously with the same circuit.
なお、回転部材1の回転方向が、X軸方向、Y軸方向に対して斜めの場合、X軸検出部8とY軸検出部9の単位時間当たりの位相差が発生する回数の比によってその角度を検出することができるものである。
When the rotation direction of the rotating member 1 is oblique with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction, the ratio of the number of occurrences of the phase difference per unit time between the
本発明に係る入力装置は、簡単な処理で回転部材の回転方向を検出できるという効果を有するものであり、特にユーザによる物理的操作によりデータ処理装置へデータ要素を提供するための入力装置等において有用となるものである。 The input device according to the present invention has an effect that the rotation direction of the rotating member can be detected by a simple process, particularly in an input device for providing a data element to the data processing device by a physical operation by a user. It will be useful.
1 回転部材
2 検出部
5,5a〜5h 磁気センサ
6a〜6d 第1〜第4の出力部
7a〜7h 第1〜第8の電極
8 X軸検出部
9 Y軸検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008012267A JP2009175912A (en) | 2008-01-23 | 2008-01-23 | Input device |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2008012267A JP2009175912A (en) | 2008-01-23 | 2008-01-23 | Input device |
Publications (1)
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JP2009175912A true JP2009175912A (en) | 2009-08-06 |
Family
ID=41030951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008012267A Pending JP2009175912A (en) | 2008-01-23 | 2008-01-23 | Input device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009175912A (en) |
-
2008
- 2008-01-23 JP JP2008012267A patent/JP2009175912A/en active Pending
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