JP3408357B2 - コンピュータ等の入力装置および入力処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タ等における画面上のカーソル等を移動させるための３
次元入力可能な入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の表示装置に対する入力
装置（以下、ポインティングデバイスと称する）とし
て、トラックボールおよびマウスがある。トラックボー
ル１は、図３５，３６に示すように、主にパーソナルコ
ンピュータ２等のキーボード３に設置されており、指で
ボール４を回転させたときの回転方向と回転量に応じ
て、画面上のカーソルの位置を移動させるものである。
動作原理を簡単に説明すると、図３６に示すように、ボ
ール４に対してＸ軸、Ｙ軸の２軸方向にローラ５，６を
介して回転方向および回転数を検出するロータリーエン
コーダ７，８が設けられ、ボール４の回転方向に応じた
各ロータリーエンコーダ７，８の回転方向と回転量信号
が検出できる。この信号をパーソナルコンピュータ本体
にＸ軸方向、Ｙ軸方向に分離した電気信号に変換して伝
送し、コンピュータ本体側では信号に応じて画面上のカ
ーソル位置を移動させる。

【０００３】例えばＸ軸方向にボール４が回転すれば、
Ｘ軸方向のシャフト９が回転し、複数のスリット１０が
形成された回転板１１が回転する。回転板１１を挟んで
配された２組のＬＥＤ１２および受光素子１３では、Ｌ
ＥＤ１２の光がスリット１０によりパルス信号にされ受
光素子１３にて電気信号に変換される。これによって、
回転板１１の回転方向と回転数が検出され、Ｘ軸方向の
ボール４の回転量がわかるので、画面上のカーソル位置
をＸ軸方向に見合った方向へ回転量に応じて移動させ
る。また、ボール４の回転方向がＸ軸とＹ軸に対して４
５度の方向であれば、Ｘ軸、Ｙ軸のロータリーエンコー
ダ７，８より同時に回転方向と同量の回転量信号が得ら
れるため、それぞれの軸方向の信号に応じてカーソル位
置が斜めに移動される。

【０００４】また、マウス１５については、図３７，３
８に示すような形状をしており、下面にトラックボール
１と同様のボール１６が設置され、操作板１７あるいは
卓上を前後左右に移動させることにより、この動きに応
じて画面上のカーソルが移動し、さらにクリックボタン
１８を押すことにより入力操作を行うものである。な
お、内部構造は、ほぼトラックボール１と同等である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のトラックボール
では、機械的な稼働部分が必要であるため、から回りや
埃の侵入による誤動作が発生するおそれがある。また、
トラックボール自身を配置するスペースが必要となり、
省スペース化に対応できないという難点がある。また、
マウスもトラックボールと同様の問題がある他、マウス
を移動させる平面が必要になり、携帯用の小型パーソナ
ルコンピュータ等には使用できないという難点もある。

【０００６】そして、これらのポインティングデバイス
はいづれも２次元入力が可能とされ、クリック機能やド
ラッグ機能を持たせるためのスイッチは別個に設けられ
ている。そのため、小型化や省スペース化の妨げとなっ
ている。しかも、近年、表示装置のカーソル等を３次元
的に移動させる必要性が生じており、従来のポインティ
ングデバイスの機構では３次元入力が困難であった。

【０００７】そこで、本発明は、上記に鑑み、広い操作
スペースを必要とせず、３次元入力機能、クリック機能
等の多機能な入力が可能なコンピュータ等の入力装置の
提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、３次元の各方向の加重により３次元的に変位する
可動体２０と、発光素子２１と、該発光素子２１と光学
的に結合され可動体２０の変位に連動して移動する光の
像を受光する受光素子２２と、該受光素子２２に向かう
光を規制する光学部２３とが一体的に設けられ、コンピ
ュータ等の表示装置６１に対する３次元入力機能やクリ
ック機能を備えたものである。

【０００９】そして、図１の如く、可動体２０は、人為
的な操作によって変位する可動部２４と、該可動部２４
を支持する固定部２５とからなり、発光素子２１、受光
素子２２および光学部２３を一体にした反射型光センサ
Ｓが固定部２５に配され、可動部２４に光センサＳに対
向して反射面３４が形成されている。このとき、光学部
２３は、結像用レンズ２６と、反射面３４に反射されて
受光素子２２に向かう光を制限する遮光体２７とからな
る。あるいは、図２８の如く、発光素子２１と受光素子
２２とが対向して配置され、該発光素子２１が可動体２
０に設けられ、発光素子２１と受光素子２２との間に発
光素子２１からの光の像を規制して受光素子２２に導く
光学部としてのピンホール９３を有する遮光体９１が設
けられており、可動体２０は、人為的な操作によって変
位する可動部２４と、該可動部２４を支持する固定部２
５とからなり、可動部２４に発光素子２２が設けられ、
固定部２５に受光素子２２および遮光体９１が設けられ
たものである。そして、可動部２４あるいは固定部２５
のうち少なくともどちらか一方は弾性体を有している。

【００１０】

【作用】上記課題解決手段において、可動部２４に３次
元の各方向に加重を加える操作をして３次元的に変位さ
せると、発光素子２１から発せられた光は遮光体２７，
９１に制限を加えられながら受光素子２２に到達し、光
の像は可動部２４の変位に連動して受光素子２２上を移
動する。すなわち、可動部２４の２次元的な変位に対し
ては、光の像は受光素子２２上を移動するだけであり、
これから２次元の各方向の出力量を求める。また、可動
部２４の３次元方向の変位に対しては、遮光体２７，９
１によって光の光路が制限を受けるため受光素子２２に
到達する光量が変化する。そこで、この光量の変化から
３次元方向の出力量を求める。そして、各方向の出力量
より３次元的な操作方向および操作量を演算する。これ
によって、コンピュータ等への３次元入力を行い、表示
装置６１のカソール６２等を３次元的に移動させる。

【００１１】また、３次元方向の出力量に基づいてオン
オフを判断し、このオンオフ信号をコンピュータ等に入
力することによってクリック機能を実行させることも可
能となる。このように、１つのポインティングデバイス
によって多機能な入力を行うことができる。

【００１２】

【実施例】

（第一実施例）本実施例の３次元入力可能なポインティ
ングデバイスは、図１〜３の如く、３次元の各方向の加
重により３次元的に変位する可動体２０と、発光素子２
１と、この発光素子２１と光学的に結合され可動体２０
の変位に連動して移動する光の像を受光する受光素子２
２と、発光素子２１から出射されて受光素子２２に向か
う光を規制する光学部２３とを一体的に備えており、凸
形状で平面視Ｔ字形とされ、その寸法は最大長２５ｍ
ｍ、最大幅１５ｍｍ、高さ１０ｍｍとなっている。そし
て、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の機
器のキーボード本体のＧ、Ｂ、Ｈの各キーによって囲ま
れた空間に、キーの上面から１ｍｍ程度突出した状態で
配置されている。

【００１３】前記可動体２０は、人為的な操作によって
変位する可動部２４と、可動部２４をキーボード本体に
取り付けるための固定部２５とからなり、一体構造にな
っている。そして、発光素子２１、受光素子２２および
光学部２３を一体的にした反射型光センサＳが、可動部
２４に対向するように固定部２５に装着されている。光
学部２３は、結像用レンズ２６と、発光素子２１からの
光の光路を制限するとともに反射して受光素子２２に向
かう光の光路を制限する遮光体２７とからなる。

【００１４】可動部２４は、上面が閉塞された円筒状に
形成され、その下側は左右方向（Ｘ軸方向）に張り出し
た脚２８となっている。固定部２５は、Ｔ字状とされ、
その下面側に光センサＳを装着するための凹み２９が形
成されており、Ｘ軸方向の上面には可動部２４の脚２８
が配置され、Ｙ軸方向の下面には外部との電気的接続を
行う基板３０が取り付けられている。そして、可動部２
４の脚２８および固定部２５には、それぞれ貫通孔３１
ａ，３１ｂが形成されており、貫通孔３１ａ，３１ｂに
ねじ３２を嵌め込むことによりキーボード本体に固定さ
れる。

【００１５】そして、可動体２０は３次元のＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸の各方向の変位を生じる必要があるため、固定
部２５は剛体にて成形され、可動部２４は弾性体にて成
形されている。剛体としては、熱可塑性の硬度９８以上
（ＪＩＳ Ｋ６３０１試験方法による）、曲げ弾性率２
０００ｋｇ／ｃｍ²以上（ＡＳＴＭ Ｄ７９０試験方法
による）のプラスチック、例えばＰＣ（ポリカーボネー
ト）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレ
ン）、変性ＰＰＯ（変性ポリフェニレンオキシド）等を
主に用いる。また、弾性体としては、熱可塑性の硬度７
０〜９８（ＪＩＳ Ｋ６３０１試験方法による）、曲げ
弾性率１００〜２０００ｋｇ／ｃｍ²（ＡＳＴＭ Ｄ７
９０試験方法による）のプラスチック、例えばポリエス
テルエラストマー、ウレタンまたはゴム系の樹脂等を主
に用いる。

【００１６】そして、固定部２５と可動部２４とは、精
度、耐久性の点から２色成形による成形によって一体構
造とされる。また、金型構造の問題やトータルコスト面
で、インサート成形でもよく、ねじ止め、フック止めに
よる方法でもよい。このように、可動体２０を柔剛の２
層構造にすると、図４に示すように、２次元の各Ｘ軸，
Ｙ軸方向の加重および３次元方向であるＺ軸方向の加重
に対してスムーズに可動体２０を変位させることがで
き、３次元入力可能なポインティングデバイスとしての
性能向上につながる。なお、２次元的な変位は各軸周り
にΔθだけ回転することになり、これを変角と称する。
また、３次元方向の変位はＺ軸方向へΔｈだけ下がるこ
とになる。

【００１７】また、可動部２４の光センサＳと対向する
約φ５ｍｍの天部３３の下面は、光の正反射を利用した
光センサＳによる角度検出のために反射面３４とされ
る。すなわち、反射面３４は、平面に成形され、鏡面仕
上げ、またはメッキ処理あるいは蒸着処理が施されてい
る。したがって、２次元的な変位に対しては反射面の角
度が変わり、Ｚ軸方向の変位に対しては反射面３４と光
センサＳとの距離が変わる。

【００１８】反射面３４の他の例として、図５の如く、
可動部２４の天部３３に固定部２５に用いた樹脂あるい
は他の剛性樹脂にて２色成形あるいはインサート成形に
より一体的に平板３５を形成して、表面処理を施すこと
により反射面３４とする。弾性樹脂のように軟らかいと
直接表面処理を施すことは困難であるが、これによる
と、樹脂が硬いので表面処理を行いやすく高い平面度が
得られるという利点があり、しかも可動部２４の補強に
もなる。さらに、可動部２４の変位の状態に応じて受光
素子２２への集光をよくするために曲率面としてもよ
い。このように、反射面３４となるような表面処理を行
うことにより、発光素子２１からの光を有効に利用でき
て光センサＳの出力が大きくなり、しかもシャープな像
が得られるので、センサとしての検出特性を向上させる
ことができる。

【００１９】ところで、可動体２０は上記の構造に限定
されるものではなく、図６，７に示すように可動体２０
の一部が弾性構造であればよい。なお、両図中の右下が
りの斜線は弾性体３６を表し、左下がりの斜線は剛体３
７を表している。図６（ａ）では、固定部２５の可動部
２４との連結部分が弾性体３６とされ、固定部２５の残
りの部分および可動部２４が剛体３７となっており、可
動部２４全体が３次元的に変位する。図６（ｂ）では、
可動部２４が剛体３７とされ、固定部２５が弾性体３６
となっており、可動部２４全体が３次元的に変位し、変
角も大きい。図６（ｃ）では、可動部２４の上側の一部
が弾性体３６とされ、可動部２４の残りおよび固定部２
５が剛体３７となっており、可動部２４の上側のみが変
位し、その変位量は小さい。図６（ｄ）では、可動部２
４の下側の一部が弾性体３６とされ、可動部２４の残り
および固定部２５が剛体３７となっており、可動部２４
の上側が変位するが、あまり大きく変角しない。図６
（ｅ）では、可動部２４の上半分が弾性体３６とされ、
可動部２４の残りおよび固定部２５が剛体３７となって
おり、可動部２４の上半分だけが変位するが、あまり大
きく変角しない。

【００２０】また、図７（ａ）では、弾性体３６である
可動部２４の内周面の一部分を除いて剛体３７が一体的
に嵌合され、固定部２５は剛体３７となっており、可動
部２４が変位するが、あまり大きく変角しない。図７
（ｂ）では、弾性体３６である可動部２４の内面の下部
を除いて剛体３７が一体的に嵌合され、固定部２５は剛
体３７となっており、可動部２４全体が変位し、その変
位量は小さい。図７（ｃ）では、可動部２４と固定部２
５とが一体となった弾性体３６であり、可動部２４の内
面および固定部２５の下面端部に剛体３７が一体的に嵌
合され、固定部２５の下面に可動部２４の落ち込みを防
ぐ突起３８が形成されており、可動部２４全体が変位
し、変角は大きいが、Ｚ軸方向の変位は突起３８に規制
されて小さい。図７（ｄ）では、可動部２４と固定部２
５とが一体となった弾性体３６であり、可動部２４の内
面に剛体３７が一体的に嵌合され、可動部２４と固定部
２５との連結部分は薄くなっており、可動部２４全体が
変位し、あまり大きく変角はしないが、Ｚ軸方向の変位
は大きい。このように、図７に示したものは、弾性構造
を持つとともに変位（変角）のリミッタとしての機能も
有している。

【００２１】さらに、弾性構造としては材料の選択だけ
でなく、形状によっても対応できる。すなわち、図８の
如く、可動部２４の外周面に切欠３９を形成することに
より、変位を大きくできる。また、可動体２０の一部に
用いられる弾性体３６の他の断面形状の例として、図９
に示すように、長方形（同図ａ）、門型（同図ｂ）、中
央に突起が形成された門型（同図ｃ）、切欠を有するも
の（同図ｄ）がある。さらにまた、図１０の如く、可動
部２４を上下に分割して、その間にばね４０を介装して
もよい。

【００２２】前記光センサＳとして、発光素子２１であ
るＬＥＤ（発光ダイオード）および受光素子２２である
多分割（４分割）フォトダイオードを透光性のエポキシ
樹脂等でそれぞれモールドした１次モールド部４１を形
成し、さらに両１次モールド部４１を遮光性のエポキシ
樹脂等でモールドした２次モールド部４２を形成して、
発光素子２１および受光素子２２の上方にレンズ２６を
配し、１次モールド部４１および２次モールド部４２の
上面に形成された円環状のレンズ枠４３にレンズ２６の
円筒状の支持脚４４を着脱可能に嵌合することにより、
一体的に構成している。なお、受光素子２２である４分
割フォトダイオードの各フォトダイオードをそれぞれ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして、Ｘ軸、Ｙ軸に対して図１１の如
く配列している。

【００２３】前記遮光体２７は、レンズ２６の受発光素
子２１，２２と対向する下面に遮光性材料をスパッタリ
ング、蒸着あるいは接着等によって薄膜状に形成した
り、遮光性樹脂によりレンズ２６と一体的に形成したも
ので、図１２の如く、発光素子２１の上方の位置におい
て発光素子２１からの光が通過する円形の発光窓４５が
形成され、受光素子２２の上方の位置において受光素子
２２に向かう光が通過する正方形の受光窓４６が形成さ
れ、Ｘ軸方向においてレンズ２６の中心軸に対して対称
の位置に配置されている。なお、遮光体２７は、レンズ
２６の上面に設けてもよく、あるいはレンズ２６と受発
光素子２１，２２との間に設けてもよい。また、可動部
２４の変位に応じて反射する光を検出できればよいの
で、受光素子２２に対応させた遮光体２７だけを設け、
発光素子２１側には設けなくてもよい。

【００２４】そして、２次モールド部４２の上面に円形
の一対の突起４７が形成されており、光センサＳを固定
部２５の凹み２９に装着して、突起４７を固定部２５お
よび可動部２４に形成された孔４８に嵌合すると、光セ
ンサＳは可動体２０に収納され、一体構造のポインティ
ングデバイスとなる。また、発光素子２１および受光素
子２２のリード端子４９は、フレキシブルプリント配線
板等によって基板３０に接続されている。

【００２５】そして、ポインティングデバイスには、図
１３の如く、操作された可動体２０の変位を受光素子２
２の出力から検出してコンピュータ等の機器６０の表示
装置６１におけるカーソル６２またはアイコンの移動情
報として出力するマイクロコンピュータあるいは制御Ｉ
Ｃからなる制御手段６３が設けられている。そして、光
センサＳには、受光素子２２からの出力電流の信号処理
を行ってＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の出力信号
を演算するアナログ信号処理回路部６４が一体的に集積
化されており、制御手段６３は、アナログ信号処理回路
部６４から出力されたアナログ値をデジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換部６５と、Ａ／Ｄ変換された出力信号を操
作方向および操作量といった移動情報の信号へと変換す
るデジタル信号処理回路部６６と、コンピュータ等の機
器６０に接続可能とするためのシリアルインターフェイ
ス６７と、発光素子２１を駆動するＬＥＤ駆動回路部６
８とを備えている。

【００２６】アナログ信号処理回路部６４は、図１４の
如く、受光素子２２からの出力電流を電圧変換する電圧
変換部６９と、所定の２組のフォトダイオードＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの出力電圧を加算する加算処理部７０と、加算さ
れた出力電圧からＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の
出力を演算する減算処理部７１とから構成される。な
お、電圧変換部６９は各フォトダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄに対応したオペアンプ７２および抵抗Ｒ₁を有し、加
算処理部７０は４個のオペアンプ７３および抵抗Ｒ₂を
有し、減算処理部７１は３個のオペアンプ７４および抵
抗Ｒ₂を有している。

【００２７】また、デジタル信号処理回路部６６では、
各軸方向の出力のベクトルを合成して加重の方向と大き
さを算出しており、これらからカーソル６２の移動方向
と移動速度、加速度等を決定する演算処理を行ってい
る。あるいは、この演算処理の代わりに、Ａ／Ｄ変換し
た後、コンピュータ等の機器側においてソフト的な処
理、例えば各軸方向の出力のベクトルをそれぞれ必要な
分解数で分解し、その分解数分の組み合わせをマトリッ
クスとし、３次元の方向や大きさとする簡易的な方法を
実施してもよい。

【００２８】次に、ポインティングデバイスの検出原理
およびポインティングデバイスを操作したときの入力処
理について説明する。まず２次元的な入力に対しては、
図１２に示すように、可動部２４の反射面３４は光セン
サＳの底面からＨの位置にあり、操作されていないとき
反射面３４の傾きはない。発光素子２１から発せられた
光は、遮光体２７の発光窓４５を通り、レンズ２６を介
して反射面３４にて反射され、さらにレンズ２６を介し
て遮光体２７の受光窓４６を通り、受光素子２２の中心
に結像する。ここで、可動部２４の天部３３を指先で２
次元方向に操作すると、可動部２４は固定部２５に支え
られた脚２８の付け根より上部において変位し、可動部
２４が少し傾いた状態となって反射面３４と光センサＳ
の光軸との角度に変化が生じる。したがって、発光素子
２１から照射された光は、発光窓４５およびレンズ２６
を通過して可動部２４の反射面３４により反射され、再
びレンズ２６、受光窓４６を通過して受光素子２２上に
結像されるが、受光素子２２に受光された光の像は可動
部２４の変位前後において移動している。

【００２９】このとき、図１５に示すように、可動部２
４の変位により反射面３４の変位は、発光素子２１と受
光素子２２が並ぶ軸すなわちＸ軸およびこれに直交する
Ｙ軸を中心とした回転となる。これより、人為的な操作
によって与えられる加重方向をＸ軸およびＹ軸を中心と
した回転方向の２方向に置き換えて、反射面３４の角度
の変化を検出して入力処理を行うことができる。例え
ば、図１６に示すＸ軸周りの回転により、受光素子２２
上の光の像はＹ軸方向に移動する。また、図１７に示す
Ｙ軸周りの回転により、受光素子２２上の光の像はＸ軸
方向に移動する。

【００３０】受光素子２２の４個のフォトダイオード
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで得られる電流値をそれぞれＩ_SCA，Ｉ
_SCB，Ｉ_SCC，Ｉ_SCDとする。そして、各フォトダイオー
ドＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力電流を電圧変換部６９により電
圧変換すると、それぞれＶ_A＝Ｒ₁×Ｉ_SCA、Ｖ_B＝Ｒ₁×
Ｉ_SCB、Ｖ_C＝Ｒ₁×Ｉ_SCC、Ｖ_D＝Ｒ₁×Ｉ_SCDとなる。次
に、Ｘ軸周りの回転に対しては、反射面３４の変角によ
ってＹ軸方向に光の像が移動するので、フォトダイオー
ドＡ，ＣとフォトダイオードＢ，Ｄの２組に分けて、そ
れぞれの出力電圧を加算する。同様にＹ軸周りの回転に
対しては、フォトダイオードＡ，Ｂとフォトダイオード
Ｃ，Ｄの２組に分けて、それぞれの出力電圧を加算す
る。これにより、加算処理部７０からの出力として、Ｘ
軸周りの回転に対しては−（Ｖ_A＋Ｖ_C）と−（Ｖ_B＋
Ｖ_D）が得られ、Ｙ軸周りの回転に対しては、−（Ｖ_A＋
Ｖ_B）と−（Ｖ_C＋Ｖ_D）が得られる。そして、減算処理
部７１により、Ｘ軸方向の出力としてＶ_X＝（Ｖ_A＋
Ｖ_C）−（Ｖ_B＋Ｖ_D）、Ｙ軸方向の出力としてＶ_Y＝（Ｖ
_A＋Ｖ_B）−（Ｖ_C＋Ｖ_D）がそれぞれ得られる。

【００３１】このとき、Ｘ軸周りの回転角度とＶ_Xとの
関係は、図１８に示すようにリニアな出力変化を有する
Ｓ字カーブとなる。同様に、Ｙ軸周りの回転角度とＶ_Y
との関係は、図１９に示すようにリニアな出力変化を有
するＳ字カーブとなる。したがって、Ｖ_Xのリニア出力
範囲では、Ｘ軸回転角度に対してＶ_Xが一義的に決定さ
れ、Ｖ_Yのリニア出力範囲では、Ｙ軸回転角度に対して
Ｖ_Yが一義的に決定される。なお、Ｖ_XとＶ_Yの算出時
に、Ｘ軸周りの回転ではＡとＣ、ＢとＤの各フォトダイ
オード、Ｙ軸周りの回転ではＡとＢ、ＣとＤの各フォト
ダイオードの出力電圧をそれぞれ加算したのは、光の像
の移動方向に対して有効に使用できる受光面積を大きく
するためであり、実使用上のアセンブリばらつきによる
光軸のばらつきを吸収するためにも上記の加算処理は有
効となる。

【００３２】そして、アナログ信号処理回路部６４によ
って、Ｖ_XとＶ_Yの出力が得られたら、図２０に示すよう
に２方向のベクトルの合成により可動体２０に加えられ
た加重に対する加重方向とその大きさが求められる。す
なわち、方向をθ、大きさをＶとすると、 θ＝ｔａｎ^-1（Ｖ_Y／Ｖ_X） （１） Ｖ＝Ｖ_X／ｃｏｓθ＝Ｖ_Y／ｓｉｎθ ＝Ｖ_X／ｃｏｓ（ｔａｎ^-1（Ｖ_Y／Ｖ_X）） ＝Ｖ_Y／ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｖ_Y／Ｖ_X）） （２） 以上のように、Ｖ_X，Ｖ_Yが求まれば、方向θおよび大き
さＶが決定する。そして、決定されたθおよびＶに基づ
いて、カーソル６２の２次元的な移動方向と移動速度、
加速度等が求められる。

【００３３】また、３次元方向であるＺ軸方向の変位に
対しては、図２１に示すように可動部２４が下向きに押
され、Ｚ軸方向に変位する。すると、発光素子２１から
発せられた光は発光窓４５、レンズ２６を通り、反射面
３４にて反射される。反射された光は再びレンズ２６を
通り遮光体２７に達する。そして、光は受光窓４６を通
り、受光素子２２に到達するが、一部の光は遮光体２７
によって光路が遮られ、受光素子２２に到達できない。
したがって、受光素子２２に受光された光量は、３次元
方向に変位する前の光量よりも少なくなり、可動部２４
の変位前後において変化する。そこで、アナログ信号処
理回路部６４において、Ｚ軸方向の出力として受光素子
２２の受光量に基づいてＶ_Z＝Ｖ_A＋Ｖ_B＋Ｖ_C＋Ｖ_Dが得
られる。ここで、可動部２４がΔＨだけ変位した場合、
発光素子２１からの光は全て遮光体２７によって遮光さ
れ、受光素子２２には到達しない。以上により、可動部
２４のＺ軸方向での変位前後のそれぞれの出力Ｖ_Zの絶
対値を比較して、Ｚ軸方向の変位を検出することができ
る。

【００３４】そして、上記のようにして得られた３次元
の各方向に対するアナログ信号が制御手段６３に入力さ
れ、Ａ／Ｄ変換部６５により必要とする分解能によって
デジタル変換される。分解能としては４ビットまたは８
ビット程度が妥当である。Ａ／Ｄ変換された信号はデジ
タル信号処理回路部６６により３次元入力用のＸ，Ｙ，
Ｚ軸方向のシリアル信号に変換され、シリアルインター
フェイス６７を介してコンピュータ等の機器６０のマウ
スインターフェイスとの間で入出力を行う。

【００３５】したがって、可動体２０を２次元の各方向
に操作することにより、その操作方向および操作量に対
応して出力が得られ、これによって表示装置６１におい
てカーソル６２は所望の方向に所望の距離だけ移動させ
ることができる。すなわち、可動体２０に加える加重を
大きくすれば、カーソル６２は加えられた加重方向に速
い移動速度で移動することになり、加重を小さくすれば
ゆっくりと移動する。そして、可動体２０から指を離せ
ば、カーソル６２の移動は停止される。また、可動体２
０をＺ軸方向に操作することにより、その操作量に対応
した表示装置６１における３次元方向の移動距離が得ら
れ、表示装置６１においてカソール６２を３次元的に移
動させることができる。

【００３６】また、可動体２０のＺ軸方向への操作によ
ってクリック機能も付加することができる。すなわち、
光センサＳからの出力がある閾値を越えているか否かに
よって２値化して、閾値より高ければオン信号を出力
し、閾値より低ければオフ信号を出力するというクリッ
ク手段を設けることによって、クリック機能あるいはド
ラッグ機能としての入力を行える。なお、この場合、２
次元入力機能のみで３次元方向への入力機能はない。そ
こで、３次元入力機能を備えたままクリック機能も付加
するために、可動体２０の操作を検出する際に時間的な
要素を加えて、Ｚ軸方向への操作によって得られる光セ
ンサＳからの出力時間を計測して、その時間より判別す
ればよく、所定時間より短い時間であればクリックを行
ったと判断し、所定時間よりも長ければ３次元入力であ
ると判断して、それぞれの機能を実行させる。

【００３７】次に、本実施例のポインティングデバイス
によって得られるＶ_X，Ｖ_Yが各回転角度に対しリニアな
出力変化となることについて、光学シミュレーション
（光線追跡方法）により確認した結果を図２２に示す。
本シミュレーションでは、発光素子２１から点光源に
て、ある立体角Δω内に１２０本の光線を発射し、使用
する樹脂の屈折率、レンズ２６の曲率等のパラメータを
コンピュータへ入力し、反射、屈折の原理に従いそれぞ
れの光線についてシミュレーションを実施し、最終的に
受光素子２２へ到達する光線の強度を発射した１２０本
分について評価した。以上の手法において、初期１本当
たりの光線の強さを１００として、１２０本を発射（ト
ータル強度は１２０×１００＝１２０００）し、４分割
フォトダイオードの受光素子２２にて得られた強度をＶ
_X＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）、Ｖ_Y＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋
Ｄ）として回転角度を横軸に、受光素子２２で得られた
強度の演算結果Ｖ_X，Ｖ_Yをグラフ化している。このシミ
ュレーション結果からも角度の変化に対して、Ｖ_XとＶ_Y
のＳ字カーブが得られ、リニア出力変化領域をポインテ
ィングデバイスとしての使用領域とすることで、上記式
（１）（２）で示した方向θと大きさＶに変換すること
が可能であることがわかる。なお、本シミュレーション
結果でＹ軸回転方向にオフセットずれを生じているの
は、Ｙ軸方向の発光素子２１と受光素子２２の位置関係
が最適位置からずれているためであり、シミュレーショ
ンを繰り返すことで最適位置を求めることができる。

【００３８】また、Ｚ軸方向の変位に対するシミュレー
ション結果では、前述のパラメータの条件設定を行うこ
とにより、図２３に示すようにΔＨ（＝１．５ｍｍ、た
だしレンズ２６から反射面３４までの最大距離が２．４
ｍｍの場合）だけ反射面３４が下がった位置では受光素
子２２に光が到達しないことがわかる。さらに、変角し
た状態で３次元方向に変位させて確認したところ、ΔＨ
の大きさにより光が受光素子２２に到達しない条件が得
られることもわかった。すなわち、反射面３４と光セン
サＳとの距離Ｈに対するΔＨの値、遮光体２７における
各窓４５，４６の大きさや位置関係は、受光素子２２と
発光素子２１の位置関係およびレンズ２６の焦点距離等
のパラメータを考慮して設計しなければならない。

【００３９】このように、ポインティングデバイスとし
て光センサＳとそれを収納する３次元的に変位する可動
体２０とから構成することにより、１つのデバイスによ
って多機能な入力が可能となり、部品点数を削減できて
小型化を図ることができ、キーボードの各キーに囲まれ
た空間等に設置可能となり、コンピュータ等の機器の省
スペース化を達成できる。しかも、非接触の光学方式を
用いているので、機械的稼働部が存在せず高信頼性が得
られ、長期間の使用に耐え得る。また、アナログ的に３
次元の全方向の変位を検知できるため、入力処理を容易
に行うことができる。そのため、入力処理のためのソフ
トを簡単なものにすることができ、全体的にコストの安
いポインティングデバイスを提供することができる。

【００４０】ところで、ポインティングデバイスによる
入力操作は常時行われているわけではないので、コンピ
ュータ等の機器６０がオンしている間、発光素子２１を
常時発光させる代わりに、発光素子２１を間欠的に発光
するように駆動し、このタイミングに合わせて受光素子
２２からの出力電流を検出するようにすると、低消費電
流化を図れるとともに、ノイズ等の外乱の影響も排除す
ることができ、信頼性を高めることができる。

【００４１】上記実施例では、Ｚ軸方向の変位による光
センサＳからの出力を２値化することによって、オンオ
フ信号を得るクリック手段としていたが、可動体２０を
押し込んだときクリック感が得られず、人間工学的に違
和感があった。そこで、Ｚ軸方向の変位に対してクリッ
ク感を持たせるために、図２４の如く、弾性体からなる
可動部２４において、反射面３４が形成された天部３３
と固定部２５に載置される下部とが薄肉厚（０．４ｍ
ｍ）で角度（３０〜４０度）を持った連結部８０によっ
て連結した構造とする。なお、他の構成は上記実施例と
同じである。また、他の例として、図２５の如く、弾性
体からなる可動部２４において、反射面３４が形成され
た天部３３と固定部２５に載置される下部とが薄肉厚
（０．４ｍｍ）で角度（３０〜４０度）を持った連結部
８０によって連結し、さらにマウスと同様の操作感を得
て確実な操作を行えるように天部３３に大径の剛体から
なる操作部８１をかぶせた構造とする。このとき、天部
３３の強度を高めるために天部３３の肉厚が厚くなって
おり、光センサＳと反射面３４との距離を必要量得られ
なくなるので、天部３３の下面中央はくぼんでいる。こ
のような構造とすることによって、可動部２４を押し込
んだとき、ある程度変位すると連結部８０が急激に変形
してカクッとなり、クリック感が得られる。したがっ
て、クリック機能が実行されたという実感が得られ、操
作性の向上となる。

【００４２】さらに、上記の応用例として、図２４，２
５に示した可動体２０において、図２６，２７の如く、
天部３３の下面から突起８２を垂設し、その下端に導電
体８３を設ける。そして、突起８２に対向した基板３０
に途中が途切れた導電パターン８４を形成しておき、可
動部２４のＺ軸方向の変位により突起８２が下がり、導
電体８３が導電パターン８４に接触し、導通させること
により、スイッチ機能を持たせる。したがって、これを
クリック手段としてクリック機能やドラッグ機能に展開
してもよく、さらに新たなスイッチ機能としてポインテ
ィングデバイスに付加してもよく、多機能なポインティ
ングデバイスを達成することができる。

【００４３】さらにまた、上記の如く突起等によってク
リック手段を構成した場合、可動体２０のＺ軸方向の変
位から得られる光センサＳの出力Ｖ_Zの絶対量に基づい
て操作方向と操作量に対応した信号をコンピュータ等に
入力すると、カソール等を３次元的に移動させることが
できる。これによって、３次元入力機能とクリック機能
を持ったポインティングデバイスにすることができる。

【００４４】（第二実施例）本実施例では、図２８の如
く、上下動可能な可動部２４に発光素子２１を設け、発
光素子２１に対向させて受光素子２２を設けている。発
光素子２１は、可動部２４の天部３３に固定された基板
９０に搭載されている。受光素子２２は、遮光性樹脂に
よって成形された遮光体であるホルダー９１に内装され
ており、ホルダー９１の底面に固定された基板９２に搭
載されている。ホルダー９１は固定部２５に装着され、
発光素子２１と受光素子２２とを結ぶ光軸間にあるホル
ダー９１の上面には通過する光を制限する光学部として
円形のピンホール９３が形成されている。これによっ
て、透過型光センサが構成される。なお、発光素子２１
はＬＥＤ、受光素子２２は４分割フォトダイオードであ
り、可動体２０の構造は第一実施例と同じである。

【００４５】この構成によると、人為的な操作が加わら
ないときは、図２９の如く、発光素子２１から照射され
た光はピンホール９３を通過して受光素子２２に達する
が、受光素子２２上の光のスポット像は小さく、受光素
子２２の総受光量も小さい。これは、Δωの立体角分の
光のみが有効となって、受光素子２２に到達するためで
ある。２次元方向に操作されると、図３０の如く、可動
部２４の変位に対応して発光素子２１も連動して移動
し、発光素子２１から照射されピンホール９３を通過し
て受光素子２２に達する光のスポット像は操作前のとき
とほぼ同じ大きさのままで受光素子２２上を可動部２４
の変位の方向と１８０度逆方向に移動する。なお、この
受光素子２２からの出力の検出方法は第一実施例と同様
である。ただし、角度に対する出力変化が、変位に対す
る出力変化に置き換わる。

【００４６】さらに、可動部２４が押さえ込まれてＺ軸
方向に変位すると、図３１の如く、発光素子２１とピン
ホール９３との間隔が短くなり、受光素子２２に到達す
る光はΔω′（＞Δω）の立体角分となり、受光素子２
２上での光のスポット像は大きくなり、総受光量も大き
くなる。ここで、Ｚ軸方向の変位に対する総受光量の変
化を図３３に示す。図３３の如く、変位後の発光素子２
１からピンホール９３までの距離をｄ′、そのときの相
対受光量をＩ′とすると、発光素子２１からピンホール
９３までの距離と相対受光量との関係は、 Ｉ′＝Ｉ×（ｄ／ｄ′）² （３） となる。ｄは変位なしのときの発光素子２１からピンホ
ール９３までの距離、Ｉはそのときの相対受光量であ
る。

【００４７】次に、Ｚ軸方向に押さえながら２次元方向
へ操作すると、図３２の如く、可動部２４は３次元的に
変位して、光のスポット像は上記の各方向の変位に対す
る移動を合成したものとなり、２次元方向への変位に対
する光のスポット像の移動距離が大きくなる。この場
合、受光素子２２上での光のスポット像の変位量ΔＬ′
は、次のようになる。

【００４８】ΔＬ′＝ΔＬ×Ｄ／ｄ′ （４） ΔＬ：発光素子２１の変位量 Ｄ：ピンホール９３から受光素子２２までの距離（一
定） ｄ′：ピンホール９３から発光素子２１までの距離 このように、Ｚ軸方向に加重を加えながら２次元方向に
も加重を加えると、Ｚ軸方向に加重を加えないときと比
較して、ｄ′が小さくなるためΔＬが等しければΔＬ′
は大きな変化となる。すなわち、変位に対する２次元方
向の出力Ｖ_X，Ｖ_Yは、図３４（ａ）に示すようにＺ軸方
向に加重を加えたときと加えないときとでは変位量ΔＬ
に対するＳ字曲線の単位変化量が変わる。ここでは、Ｚ
軸方向への加重を加えたときには、ｂ／ａ倍だけＺ軸方
向へ加重を加えないときよりも感度が高くなる。このま
まではＺ軸方向への加重の有無により２次元方向の出力
が変わってしまうため、操作感が悪くなってしまう。そ
こで、この感度差を補正するために、式（３）に基づい
た補正係数をかけることにより、図３４（ｂ）に示すよ
うに変位量ΔＬに対するＳ字曲線のリニア出力範囲にあ
る２次元方向の出力Ｖ_X，Ｖ_Yの変化をＺ軸方向への変位
量に関係なく一定にすることができ、適切な操作感を得
られる。例えば、ピンホール９３から発光素子２１まで
の距離ｄ′の変化が１／２となったとき、受光素子２２
の総受光量は４倍となり、２次元方向の出力Ｖ_X，Ｖ_Yの
変位量ΔＬに対する感度も４倍となる。受光素子２２の
総受光量から距離ｄ′の変化をモニターし、Ｖ_X，Ｖ_Yに
補正係数をかける。この場合は１／４倍することによ
り、Ｚ軸方向への加重を加えないときのＶ_X，Ｖ_Yの変位
量ΔＬに対する感度と等しくすることができる。

【００４９】以上のように、３次元の各方向への変位に
対する光センサＳの出力が得られると、以後第一実施例
で示した信号処理方法に従ってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方
向の出力量を求め、可動体２０への操作方向および操作
量が演算されて、カーソル６２の３次元的な移動制御が
行われる。したがって、このような構造にすることによ
って、発光素子２１と受光素子２２とを並べて配置する
必要がなくなり、一方の素子だけを配置できるスペース
があればよく、可動体２０を細くすることができるの
で、ポインティングデバイスをより一層小型化できる。

【００５０】また、前述した通りＺ軸方向の操作に対し
て時間的な要素を加味することによってクリック機能を
付加することができる。さらに、３次元入力機能の代わ
りに２次元入力機能とクリック機能とを組み合わせても
よい。

【００５１】本実施例において、可動部２４に直接発光
素子２１を配置する代わりに、発光素子２１を固定部２
５に配置し、発光素子２１からの光を可動部２４の天部
３３に導く光ファイバー等の光ガイドを可動部２４の内
部に設けてもよい。これによると、可動体２０を細くで
きるとともに高さ方向の寸法も短くでき、小型のポイン
ティングデバイスとなる。また、可動部２４に受光素子
２２を配置し、固定部２５に発光素子２１を配置した構
造としてもよい。

【００５２】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、可
動体の固定部と可動部はそれぞれ異質材料で成形した
が、同一材料で剛体あるいは弾性体に対する硬度と曲げ
弾性率を満たすことにより、同一材料で固定部および可
動部を成形してもよく、異質材料を用いる場合に比べて
材料コストを低減できる。

【００５３】また、受光素子として４分割フォトダイオ
ードの代わりに２次元ＰＳＤ（半導体位置検出素子）を
用いる。このＰＳＤに反射面で反射された光が到達する
と、入射位置には光エネルギに比例した電荷が発生し、
この電荷は電流として出力され、光の入射位置を求める
ことができるので、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の出力が得
られ、さらに総出力電流よりＺ軸方向の出力も得られ、
３次元入力が可能である。また、受光素子として４つの
フォトダイオードを用い、ＬＥＤである発光素子を中心
としたＸ軸およびＹ軸上に発光素子の周囲を囲むように
４つのフォトダイオードを配置してもよい。

【００５４】さらに、ポインティングデバイスをキーボ
ードのキー間に設置するだけでなく、コンピュータゲー
ム機のジョイスティックやマウスの代用またはスイッチ
や方向指示を要するナビゲーションシステム用としてキ
ーボード以外の別スペースに設置して使用することも可
能である。しかも、マウスのようにコネクタを通してコ
ンピュータ本体との通信を行う用途にも応用できる。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、３次元の各方向の加重により３次元的に変位す
る可動体と、受発光素子および受光素子に向かう光を規
制する光学部とを一体的に設けて、３次元入力機能やク
リック機能を有せしめることにより、１つのポインティ
ングデバイスで多くの機能を実行することが可能とな
り、ポインティングデバイスの多機能化を実現でき、小
型化、省スペース化を達成でき、コンピュータ等の機器
の小型化に寄与できる。

【００５６】そして、可動体の変位の検出を非接触の光
学方式とすることにより、機械的な稼働部をなくすこと
ができ、検出精度に変化がなく高い信頼性を有したポイ
ンティングデバイスを提供することができるとともに、
ソフト面において受光素子からの出力の信号処理を簡易
に行え、総合的にコストのかからないポインティングデ
バイスを実現できる。

【００５７】また、互いに対向配置された発光素子およ
び受光素子のどちらか一方を可動体に設けることによ
り、発光素子と受光素子を水平に並べて配置する場合に
比べて設置面積を少なくでき、より一層省スペース化を
図ることができる。

【００５８】さらに、可動部あるいは固定部のうち少な
くともどちらか一方は弾性体を有しているので、可動体
の３次元的な変位が可能となり、可動体に加えられた加
重に対して確実に変位させることができ、意図した通り
の入力を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のポインティングデバイス
の断面図

【図２】ポインティングデバイスの内部を示し、（ａ）
は上から見た図、（ｂ）は横から見た図

【図３】ポインティングデバイスの斜視図

【図４】可動体の変位を示す図で、（ａ）は操作されて
いないとき、（ｂ）は２次元方向に加重が加えられたと
き、（ｃ）は３次元方向に加重が加えられたとき

【図５】剛体により反射面を形成した可動体を示す図

【図６】他の弾性構造を備えた可動体を示す図

【図７】他の弾性構造を備えた可動体を示す図

【図８】可動部の形状によって弾性を持たせた可動体を
示す図

【図９】他の実施例の弾性体の断面図

【図１０】ばねによる弾性構造を備えた可動体を示す図

【図１１】４分割フォトダイオードの配置図

【図１２】（ａ）遮光体による光路の制限を示す図、
（ｂ）遮光体の平面図

【図１３】ポインティングデバイスの制御ブロック図

【図１４】アナログ信号処理回路部の構成図

【図１５】ポインティングデバイスの光路を示す図

【図１６】Ｘ軸周りに変位したときの光の像の変位を示
す図

【図１７】Ｙ軸周りに変位したときの光の像の変位を示
す図

【図１８】Ｘ軸方向における出力と回転角度との関係を
示す図

【図１９】Ｙ軸方向における出力と回転角度との関係を
示す図

【図２０】Ｘ軸およびＹ軸方向の出力のベクトルを示す
図

【図２１】可動体を３次元方向に変位させたときの光路
を示す図

【図２２】（ａ）Ｘ軸方向における出力と回転角度との
関係のシミュレーション結果を示す図、（ｂ）Ｙ軸方向
における出力と回転角度との関係のシミュレーション結
果を示す図

【図２３】可動体を３次元方向に変位させたときの光学
シミュレーション結果を示す図

【図２４】クリック感を有する構造にした可動体の断面
図

【図２５】クリック感を有する構造にした他の可動体の
断面図

【図２６】クリック手段を備えた可動体の断面図

【図２７】クリック手段を備えた他の可動体の断面図

【図２８】第二実施例のポインティングデバイスの構成
図

【図２９】（ａ）加重無し時のポインティングデバイス
の概略図、（ｂ）そのときの受光素子上の光の像を示す
図

【図３０】（ａ）２次元方向に加重を加えた時のポイン
ティングデバイスの概略図、（ｂ）そのときの受光素子
上の光の像を示す図

【図３１】（ａ）３次元方向に加重を加えた時のポイン
ティングデバイスの概略図、（ｂ）そのときの受光素子
上の光の像を示す図

【図３２】（ａ）３次元的に変位した時のポインティン
グデバイスの概略図、（ｂ）そのときの受光素子上の光
の像を示す図

【図３３】（ａ）発光素子とピンホールの距離を説明す
る図、（ｂ）この距離と相対受光量との関係を示す図

【図３４】（ａ）３次元方向への加重の有無による２次
元方向の出力の違いを示す図、（ｂ）補正前後の２次元
方向の出力を示す図

【図３５】従来のトラックボールが搭載されたパーソナ
ルコンピュータの斜視図

【図３６】トラックボールにおける動作原理を説明する
図

【図３７】マウスの斜視図

【図３８】マウスの断面図

【符号の説明】

２０ 可動体 ２１ 発光素子 ２２ 受光素子 ２３ 光学部 ２４ 可動部 ２５ 固定部 ２６ レンズ ２７ 遮光体 ３４ 反射面 ９３ ピンホール Ｓ 光センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 朗宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−324186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170726（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−98618（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−303466（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−157238（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−25946（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/033 H01H 25/04,35/00 G05G 9/047 A63F 13/06

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元の各方向の加重により３次元的に
   変位する可動体と、発光素子と、該発光素子と光学的に
   結合され前記可動体の変位に連動して移動する光の像を
   受光する受光素子とが一体的に設けられ、 前記可動体は、上面が閉塞された円筒状に形成され、天
   部の操作によって変位する可動部と、該可動部を支持す
   る固定部とからなり、 前記可動部の天部下面に反射面が形成され、 前記可動部または前記固定部の少なくとも一部が弾性体
   とされ、 前記可動体の３次元方向の変位に対して前記受光素子に
   到達する光量の変化から３次元方向の出力量を求めるこ
   とにより３次元入力機能を備えた ことを特徴とするコン
   ピュータ等の入力装置。
2. 【請求項２】 前記発光素子および受光素子を一体にし
   た反射型光センサが、前記可動部の天部下面に形成され
   た反射面に対向して、前記固定部に配されたことを特徴
   とする請求項１記載のコンピュータ等の入力装置。
3. 【請求項３】 前記反射型光センサに、前記発光素子か
   ら出射されて前記受光素子に向かう光を規制する光学部
   が一体的に設けられ、 該光学部は、結像用レンズと、反射面に反射されて受光
   素子に向かう光を制限する遮光体とからなることを特徴
   とする請求項２記載のコンピュータ等の入力装置。
4. 【請求項４】 前記受光素子が４分割フォトダイオード
   であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   のコンピュータ等の入力装置。
5. 【請求項５】 可動体の３次元方向の変位に対してオン
   オフ信号を出力するクリック手段が設けられたことを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンピュータ
   等の入力装置。
6. 【請求項６】 前記クリック手段は、前記受光素子から
   の出力がある閾値を越えているか否かによって２値化
   し、閾値より高ければオン信号を出力し、閾値より低け
   ればオフ信号を出力することを特徴とする請求項５記載
   のコンピュータ等の入力装置。
7. 【請求項７】 前記可動部は、その天部と前記固定部に
   載置される下部とが薄肉厚の連結部によって連結された
   構造とされたことを特徴とする請求項５または６記載の
   コンピュータ等の入力装置。
8. 【請求項８】 ３次元的に変位した可動体に連動して移
   動する光の像を４分割フォトダイオードからなる受光素
   子により検出して、 光の像による前記４分割フォトダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，
   Ｄそれぞれの出力電流Ｉ_SCA、Ｉ_SCB，Ｉ_SCC，Ｉ_SCDを出
   力電圧Ｖ_A、Ｖ_B，Ｖ_C，Ｖ_Dに変換し、該４分割フォトダ
   イオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの隣り合う組にてＸ軸とＹ軸と
   で異なる２組に分けてそれぞれの出力電圧を加算すると
   共に該２組の加算された出力電圧を減算処理し、Ｘ軸方
   向の出力 Ｖ_X＝（Ｖ_A＋Ｖ_C）−（Ｖ_B＋Ｖ_D） およびＹ軸方向の出力 Ｖ_Y＝（Ｖ_A＋Ｖ_B）−（Ｖ_C＋Ｖ_D） を求め、該出力Ｖ_XおよびＶ_Yにより前記可動体に加えら
   れた加重に対する加重方向および大きさを求めると共
   に、 前記４分割フォトダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの受光量に
   基づく出力電圧を加算して、Ｚ軸方向の出力 Ｖ_Z＝Ｖ_A＋Ｖ_B＋Ｖ_C＋Ｖ_D を求め、前記可動部のＺ軸方向における変位前後のそれ
   ぞれの前記出力Ｖ_Zの絶対値を比較してＺ軸方向の変位
   量を求めて、 各方向の出力量より３次元的な操作方向および操作量を
   演算することを特徴とするコンピュータ等の入力装置の
   入力処理方法。
9. 【請求項９】 Ｚ軸方向の出力量からクリック機能のた
   めのオンオフを判断することを特徴とする請求項８記載
   のコンピュータ等の入力装置の入力処理方法。
10. 【請求項１０】 ３次元的に変位した可動体に連動して
    移動する光の像を４分割フォトダイオードからなる受光
    素子により検出して、 光の像による前記４分割フォトダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，
    Ｄそれぞれの出力電流Ｉ_SCA、Ｉ_SCB，Ｉ_SCC，Ｉ_SCDを出
    力電圧Ｖ_A、Ｖ_B，Ｖ_C，Ｖ_Dに変換し、該４分割フォトダ
    イオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの隣り合う組にてＸ軸とＹ軸と
    で異なる２組に分けてそれぞれの出力電圧を加算すると
    共に該２組の加算された出力電圧を減算処理し、Ｘ軸方
    向の出力 Ｖ_X＝（Ｖ_A＋Ｖ_C）−（Ｖ_B＋Ｖ_D） およびＹ軸方向の出力 Ｖ_Y＝（Ｖ_A＋Ｖ_B）−（Ｖ_C＋Ｖ_D） を求め、該出力Ｖ_XおよびＶ_Yにより前記可動体に加えら
    れた加重に対する加重方向および大きさを求めて、２次
    元の各方向の出力量により２次元的な操作方向および操
    作量を演算し、 前記４分割フォトダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの受光量に
    基づく出力電圧を加算して、Ｚ軸方向の出力 Ｖ_Z＝Ｖ_A＋Ｖ_B＋Ｖ_C＋Ｖ_D を求め、前記可動部のＺ軸方向における変位前後のそれ
    ぞれの前記出力Ｖ_Zの絶対値を比較してＺ軸方向の変位
    量を求めて、３次元方向の出力量からクリック機能のた
    めのオンオフを判断することを特徴とするコンピュータ
    等の入力装置の入力処理方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜７のいずれかに記載の入力
    装置を備えたことを特徴とするコンピュータ等の機器。