JP2010282484A - Pointing device - Google Patents
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Description
本発明は、ポインティングデバイスに係わり、より詳細には、パーソナルコンピュータや携帯電話等の入力手段として使用されるポインティングデバイスを構成する構成部品に関する。 The present invention relates to a pointing device, and more particularly, to a component constituting a pointing device used as an input means such as a personal computer or a mobile phone.
ポインティングデバイスは、磁気検出式ポインティングデバイスに代表されるように、磁石を含む操作部を移動して、その操作部が移動した位置情報を1個あるいは複数のホールセンサ等の磁気センサで検出し、センサが複数の場合は加算あるいは差分のような比較的単純な信号処理によって取得するものが一般的に知られている。このようなポインティングデバイスは、表示されるポインター等を人間の感覚に近い状態で移動させるための有効な入力手段として利用されている(例えば、特許文献1参照)。 As represented by a magnetic detection type pointing device, the pointing device moves an operation unit including a magnet, detects position information of the movement of the operation unit by a magnetic sensor such as one or a plurality of hall sensors, In the case where there are a plurality of sensors, a sensor that is obtained by relatively simple signal processing such as addition or difference is generally known. Such a pointing device is used as an effective input means for moving a displayed pointer or the like in a state close to a human sense (see, for example, Patent Document 1).
また、近年、デジタル家電などの電子機器の小型化・薄型化に伴い、ポインティングデバイスの小型化・薄型化の要求が大きくなっている。磁気検出式ポインティングデバイスの機構部を薄型化するには、磁気センサ部を磁石の真下ではなく、横に配置すること等で実現できる。しかしながら、このような薄型化を行うと、磁石の大きさや磁石と磁気センサの配置関係が制限されるため、磁石を含む操作部の移動において、移動方向によって実際の位置と磁気センサ出力の上記信号処理により得られた情報とに差異が生じる事があった。 In recent years, with the downsizing / thinning of electronic devices such as digital home appliances, the demand for downsizing / thinning of pointing devices is increasing. In order to reduce the thickness of the mechanism part of the magnetic detection type pointing device, the magnetic sensor part can be realized by arranging it sideways instead of directly under the magnet. However, when the thickness is reduced, the size of the magnet and the positional relationship between the magnet and the magnetic sensor are limited. Therefore, in the movement of the operation unit including the magnet, the actual position and the above-mentioned signal of the magnetic sensor output depending on the moving direction. There was a difference in the information obtained by processing.
例えば、上部磁極面と底部磁極面の面積が等しい従来の磁石では、磁石がホールセンサに接近した場合の垂直磁場の増加が急激となるため、ホールセンサが実装されるX軸およびY軸方向での差磁束密度も急激に増加する。対して、X軸およびY軸に対して斜め方向に同じ距離だけ磁石が移動した場合に得られる差磁束密度の増加は、さほど急激ではないため、その結果、磁石移動方向に対する差磁束密度の均一性が低くなり、これにより操作感を著しく損ねていた。 For example, in a conventional magnet having the same area of the top magnetic pole surface and the bottom magnetic pole surface, the vertical magnetic field increases rapidly when the magnet approaches the Hall sensor. The difference magnetic flux density also increases rapidly. On the other hand, the increase in the difference magnetic flux density obtained when the magnet moves by the same distance in the oblique direction with respect to the X axis and the Y axis is not so abrupt. As a result, the difference magnetic flux density in the magnet movement direction is uniform. As a result, the operational feeling was greatly impaired.
このような現象への対策としては、磁気センサ出力について上記信号処理に加えて、補正演算処理を行うことにより位置情報を取得する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。 As a countermeasure against such a phenomenon, there is known a method of acquiring position information by performing a correction calculation process in addition to the above signal processing for the magnetic sensor output (see, for example, Patent Document 2).
上述の特許文献2のような上記補正演算処理は、専用のハードウェアまたは複雑なソフトウェアを構築する必要があるため、容易に適用することが難しいという問題があった。また、補正演算処理を行うことに依る処理時間により、操作と表示との時間差を増大させるため、操作感を低下させてしまうことも問題視されている。 The correction calculation processing as described in Patent Document 2 described above has a problem that it is difficult to easily apply because it is necessary to construct dedicated hardware or complex software. Moreover, since the time difference between the operation and the display is increased due to the processing time resulting from performing the correction calculation process, there is a problem that the operational feeling is lowered.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、薄型化を容易に実現し、かつ良好な操作感を備えたポインティングデバイスを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a pointing device that can be easily reduced in thickness and has a good operational feeling.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、磁性体より構成された磁石部と、該磁石部を備えた揺動可能な操作部材と、該磁石部の下側に配されたプリント基板に実装され該操作部材の所定の方向への移動を検出するセンサ部と、該センサ部のセンサ出力を信号処理する信号処理部と、該信号処理部の信号処理の結果を出力する出力制御部とを有するポインティングデバイスにおいて、上記磁石部は、底部磁極面の面積より上部磁極面の面積が大きいことを特徴とする。 The present invention has been made to achieve such an object, and includes a magnet portion made of a magnetic material, a swingable operation member provided with the magnet portion, and a lower portion of the magnet portion. A sensor unit mounted on the printed circuit board that detects movement of the operation member in a predetermined direction, a signal processing unit that performs signal processing on the sensor output of the sensor unit, and outputs a signal processing result of the signal processing unit In the pointing device having the output control section, the magnet section has a top pole face area larger than a bottom pole face area.
また、上記磁石部は、磁石単体あるいは磁石と磁性体により構成されるものとしてもよい。 Further, the magnet part may be constituted by a single magnet or a magnet and a magnetic body.
本発明によれば、磁石部がホールセンサに接近した場合におけるホールセンサ近傍の磁界の垂直成分の増加を緩やかにすることが可能となり、磁石部移動方向に対する差磁束密度の均一性を向上させるため、ポインティングデバイスの薄型化等の構成に起因するセンサ出力信号の歪みを複雑な補正演算処理を行うことなしに、良好な操作感を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to moderately increase the vertical component of the magnetic field in the vicinity of the Hall sensor when the magnet unit approaches the Hall sensor, and to improve the uniformity of the differential magnetic flux density with respect to the moving direction of the magnet unit. A good operational feeling can be obtained without performing complicated correction calculation processing for distortion of the sensor output signal due to the thinning of the pointing device.
本発明について、以下図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係るポインティングデバイスとして、磁気検出式ポインティングデバイス100の回路構成例を示す図である。
図1において、本発明のポインティングデバイス100は、磁石部103及び該磁石部103を備えた揺動可能な操作部材(図示せず)と、この操作部材の所定の方向(ここでは、X、Y方向の2軸)への移動を検出する各軸方向のホールセンサ101a乃至101dのセンサ出力を各軸別に信号処理する信号処理部106と、この信号処理部106の信号処理の結果を出力する出力制御部110とから構成されている。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration example of a magnetic detection
In FIG. 1, a
操作部材は、ポインティングデバイスの操作部にあたり、硬質樹脂や金属などで構成することが可能であり、また、操作感を向上させるため、様々な形状をとることも可能である。 The operation member corresponds to the operation portion of the pointing device, and can be composed of hard resin, metal, or the like. Also, the operation member can take various shapes in order to improve the operation feeling.
信号処理部106や出力制御部110は、シリコン等を使用した通常の集積回路として構成することが可能である。また、信号処理部106や出力制御部110は、4個のホールセンサ101a乃至101dと1つのパッケージ内に封止されていてもよい。このようなポインティングデバイスは、パーソナルコンピュータや携帯電話等の操作入力手段として使用される。
The
4個のホールセンサ101a乃至101dは、X軸及びY軸に沿って2個ずつ対称に配置(101a、101bがX軸方向、101c、101dがY軸方向にそれぞれ配置)されている。このホールセンサ101a乃至101dの上方に配置された磁石部103を有する操作部材の移動によるX軸方向及びY軸方向の各ホールセンサ101a乃至101dの各センサ出力を信号処理部106へ入力する。
The four
信号処理部106の代表的な例を図2に示す。
図2において、信号処理部106は、差動アンプ部107、サンプル・ホールド部108、A/D変換部109で構成されている。信号処理部106は、センサ101a乃至101dから入力されたアナログ信号をデジタルのX座標値及びY座標値に変換する。この変換されたデジタル出力値が出力制御部110に入力されることにより、操作対象となるカーソル等の移動量が決定される。
A typical example of the
In FIG. 2, the
本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
図3は、本発明に係る磁気検出式ポインティングデバイス100の一実施例の構成を示す図であって、図3(a)は概略上面図、図3(b)は概略断面図である。図3において、磁気検出式ポインティングデバイス100は、ホールセンサ101a乃至101bと、プリント基板102と、磁石部103とを備える。ここで、磁石部103の上部磁極面の面積は底部磁極面の面積より大きくなっている。
The present invention will be described based on specific examples.
3A and 3B are diagrams showing a configuration of an embodiment of the magnetic detection
以下、図3に示す磁気検出式ポインティングデバイス100のパラメータ値について説明する。X軸に配置された第1のホールセンサ101aの感磁部中心と第2のホールセンサ101bの感磁部中心との距離を、Px=13.4[mm]とし、Y軸に配置された第3のホールセンサ101cの感磁部中心と第4のホールセンサ101dの感磁部中心との距離をPy=13.4[mm]とする。磁石部103は、底面直径Db=φ10.0[mm]、上面直径Dt=φ11.2[mm]、中心部厚さL=0.5[mm]、縁部厚さt=0.1[mm]の永久磁石とし、残留磁束密度は1200[mT]、保持力は910[kA/m]とする。4つのホールセンサ101a乃至101dの感磁部から磁石部103のホールセンサに対向する面までの距離g=0.06[mm]とする。このときのシミュレーション結果を図5に示す。
Hereinafter, parameter values of the magnetic detection
図5に示すように、上述したパラメータにおいて磁石部103を備えた操作部を円の軌跡で移動させると、X軸、Y軸に対する差磁束密度も円の変化をすることが分かる。ホールセンサは、印加された磁束密度に比例した出力電圧を出力することから、ホールセンサの差出力電圧も円の変化をすることは言うまでもない。
As shown in FIG. 5, it can be seen that when the operation unit including the
このように、本発明における磁石部103を備えたポインティングデバイスによれば、以下の比較例に示した従来のポインティングデバイスと比較して、薄型を実現した上で、複雑な補正用ソフトウェアを作成することなく、円形特性が極めて良好で操作感の高いポインティングデバイスを実現することができる。
As described above, according to the pointing device including the
なお、本実施例において、上面に縁部を備えた、断面が逆凸形状の永久磁石で磁石部103を構成したが、この形状には限定されず、その他、図4(a)乃至図4(f)のような構成をとることもでき、もちろんここに示した形状に限定されるものでもない。図4において、図4(a)及び図4(c)に示す磁石部103は、磁石104を備え、図4(d)乃至図4(f)に示す磁石部103は、磁石104と、磁性体105とを備える。
In the present embodiment, the
また、上部磁極面の広さは、ポインティングデバイス全体の構成により最適化する必要があるが、磁石部103が原点位置にある場合の上部磁極面端部がホールセンサの真上よりやや中心側付近にあることが好ましい。また、図4(b)乃至図4(f)のように上部局面の端部を板状に拡げる場合、端部の厚さは磁石部中央部の厚さの半分以下で、実用上の強度を考慮し、あまり薄くならない4分の1乃至6分の1程度とすることが好ましい。また、磁石部103を永久磁石104と磁性体105で構成する場合、該磁性体105は強磁性体であることが望ましく、磁石単体104で構成する場合より上部磁極面の面積を大きくすることが好ましい。
Also, the width of the upper magnetic pole surface needs to be optimized by the configuration of the entire pointing device, but when the
[比較例]
図6は、従来のポインティングデバイス600の構成を示す図であって、図6(a)は概略上面図、図6(b)は概略断面図である。図6において、従来のポインティングデバイス600は、ホールセンサ601a乃至601bと、プリント基板602と、磁石部603とを備える。
[Comparative example]
6A and 6B are diagrams showing a configuration of a
従来のポインティングデバイス600では、本発明の磁気検出式ポインティングデバイス100と比較して、磁石部603は、図3に示した磁石部103から縁部を取り除き、底面部と上面部の面積が同じ形状のものを使用している。その他の構成要素は、図2に示したものと同じである。図7に、この従来のポインティングデバイス600を使用して、図3に示した実施例と同様のパラメータにおける、半径1.0mmの円の軌跡で操作部を動かした時の円形特性を示す。
In the
図7に示すように、比較例に示した従来の構成のポインティングデバイス600は、本発明における磁石部103を備えたポインティングデバイス100と比較して、円形特性は著しく歪んでおり、操作感を著しく損なっていることが判る。
As shown in FIG. 7, the
以上のように、本発明によれば、薄型を実現した上で、複雑な補正用ソフトウェアを作成することなく、操作感の高いポインティングデバイスを実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize a pointing device having a high operational feeling without creating a complicated correction software while realizing a thin shape.
本発明によれば、従来よりも薄型であり、かつ高い操作感を備えた磁気式ポインティングデバイスを専用のハードウェアまたは複雑なソフトウェアを構築することなく提供することが可能となることから、携帯電話やゲーム機、ノートPC、テレビのリモコン等の電子機器における薄型のインプットデバイスとして利用することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a magnetic pointing device that is thinner than the conventional one and has a high operational feeling without constructing dedicated hardware or complicated software. It can be used as a thin input device in electronic devices such as game consoles, notebook PCs, and TV remote controllers.
101a乃至101d ホールセンサ
102 プリント基板
103 磁石部
104 磁石
105 磁性体
106 信号処理部
107 差動増幅アンプ
108 サンプル&ホールド部
109 A/D部
110 出力制御部
101a to
Claims (2)
該磁石部を備えた揺動可能な操作部材と、
該磁石部の下側に配されたプリント基板に実装され該操作部材の所定の方向への移動を検出するセンサ部と、
該センサ部のセンサ出力を信号処理する信号処理部と、
該信号処理部の信号処理の結果を出力する出力制御部とを有するポインティングデバイスにおいて、
前記磁石部は、底部磁極面の面積より上部磁極面の面積が大きいことを特徴とするポインティングデバイス。 A magnet portion made of a magnetic material;
A swingable operation member provided with the magnet portion;
A sensor unit mounted on a printed circuit board disposed below the magnet unit and detecting movement of the operation member in a predetermined direction;
A signal processing unit that performs signal processing on the sensor output of the sensor unit;
In a pointing device having an output control unit that outputs a signal processing result of the signal processing unit,
The pointing device according to claim 1, wherein an area of the upper magnetic pole surface is larger than an area of the bottom magnetic pole surface.
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