JP4712400B2

JP4712400B2 - 入力装置

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Publication number: JP4712400B2
Application number: JP2005018994A
Authority: JP
Inventors: 真一郎秋枝; 淳一赤間
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: US7750889B2; US20060164388A1; JP2006209366A

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、所定面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。また、光或いは磁場の変化を利用して移動体の位置検出をする技術が従来から複数提案されている。移動体の移動量を光を用いて検出する技術は、例えば特許文献１でスリットを有する回転体の両側に発光素子と受光素子とを配置することにより位置検出するポテンショメータを開示している。同様に、特許文献２は固定側に発光部材と受光部材を配置し、スリットを備えた移動体を用いて位置検出する光学系位置検出装置を開示する。さらに、移動体の移動量を磁場を用いて検出する技術は、例えば特許文献３で固定側に磁石部材と磁場検出部材とを配置し、スリットを有する回転体により位置検出する磁気ポテンショメータが開示されている。

特開昭５８−８０５１７号公報特開平１−１２５７２９号公報特開昭６３−２４００８５号公報

上記特許文献１〜３では、移動体に所定形状のスリットを設けて光或いは磁場の変化に基づいて位置検出するものである。特に、回転する物体の移動量を検出するだけであった。その一方で、コンピュータ、車、ゲーム等への指示を入力装置では、ボリュームスイッチなど抵抗値を変化させる装置が使用されており、抵抗を変化させる際には摩擦が生じて操作時に負荷となっていた。また、このような負荷のために微小な操作が困難な場合があった。このように従来にあっては、光或いは磁場の変化の技術は、主に移動体の位置検出に利用されており、これを入力装置に活用することについて殆ど提案がなされていない。

本発明の目的は、光量或いは磁場の変化を用いて移動体の位置検出を行って、これを入力指示の信号に用いることで負荷の少ない入力装置を提供することである。

上記目的は、所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動する第１発光部材及び第１受光部材と、該第１発光部材と前記第１受光部材との間で前記第１の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材とを含み、前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動する第２発光部材及び第２受光部材と、該第２発光部材と前記第２受光部材との間で前記第２の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材とを含み、前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出する入力装置により達成できる。

本発明によると、焦点距離を変化させて受光部材に入る光量を変化させ、互いに直行する位置に配置された第１検出手段と第２検出手段が、光量の変化を用いることにより移動体の位置を検出し、これを入力指示に利用するようにしたので負荷の少ない入力装置を提供できる。

また、前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動すると共に通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材を間にして固定配置した第１発光部材及び第１受光部材とを含み、前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動すると共に通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材を間にして固定配置した第２発光部材及び第２受光部材とを含む構造とすることができる。

また、前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動する同一面内に配置した第１発光部材及び第１受光部材と、該第１発光部材及び前記第１受光部材と対向すると共に前記第１の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材の背面側に配置した第１光反射部材とを含み、前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動する同一面内に配置した第２発光部材及び第２受光部材と、該第２発光部材及び前記第２受光部材と対向すると共に前記第２の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材の背面側に配置した第２光反射部材とを含む構造とすることができる。

また、前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動して通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材の背面側に配置した第１光反射部材と、前記第１光量調整部材と対向し同一面内に固定配置された第１発光部材及び第１受光部材とを含む、前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動して通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材の背面側に配置した第２光反射部材と、前記第２光量調整部材と対向し同一面内に固定配置された第２発光部材及び第２受光部材とを含む構造とすることができる。

また、前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動する同一面内に配置した第１発光部材及び第１受光部材と、該第１発光部材及び前記第１受光部材と対向すると共に前記第１の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材の背面側に配置され前記第１発光部材からの光を受光して前記第１受光部材側へ出射する第１光誘導部材とを含み、前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動する同一面内に配置した第２発光部材及び第２受光部材と、該第２発光部材及び前記第２受光部材と対向すると共に前記第２の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材の背面側に配置され前記第２発光部材からの光を受光して前記第２受光部材側へ出射する第２光誘導部材とを含む構造とすることができる。

また、前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動して通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材の背面側に配置され第１発光部材からの光を受光して第１受光部材側へ出射する第１光誘導部材と、前記第１光量調整部材と対向し同一面内に固定配置された前記第１発光部材及び前記第１受光部材とを含む、前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動して通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材の背面側に配置され第２発光部材からの光を受光して第２受光部材側へ出射する第２光誘導部材と、前記第２光量調整部材と対向し同一面内に固定配置された前記第２発光部材及び前記第２受光部材とを含む構造とすることができる。

まて、前記第１検出手段が、固定配置された第１受光部材と、該第１受光部材に対向すると共に前記移動体と一体に前記第１の方向へ移動して前記第１受光に入る外光の光量を変化させる第１光量調整部材とを含み、前記第２検出手段が、固定配置された第２受光部材と、該第２受光部材に対向すると共に前記移動体と一体に前記第２の方向へ移動して前記第２受光に入る外光の光量を変化させる第２光量調整部材とを含む構造とすることができる。

また、前記第１検出手段が、前記移動体と一体に前記第１の方向へ移動する第１受光部材と、該第１受光部材に対向すると共に前記第１の方向と平行に固定配置され前記第１受光に入る外光の光量を変化させる第１光量調整部材とを含み、前記第２検出手段が、前記移動体と一体に前記第１の方向へ移動する第２受光部材と、該第２受光部材に対向すると共に前記第２の方向と平行に固定配置され前記第２受光に入る外光の光量を変化させる第２光量調整部材とを含む構造とすることができる。

また、前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により第１受光部材及び第２受光部材が受光する光量が連続的に変化するように形成した穴を有する構造とすることができる。前記穴の形状が連続的又は段階的に変化していることが望ましい。

また、前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により通過する光の透過率を連続的に変化させる部材により形成されている構造でもよい。

そして、前記移動体が移動する前記所定面が平面又は曲面の一部とすることができる。

本発明によると、光或いは磁場の変化を用いることにより、負荷の少ない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。なお、本発明に係る入力装置は、直交する２軸（これらを仮想的にＸ軸、Ｙ軸を設定して説明に用いる）のそれぞれに第１検出手段、第２検出手段を配置している。この第１検出手段及び第２検出手段は、光或いは磁場の変化に基づいて移動体の位置を検出する。

実施例１に係る入力装置１は、光量の変化に基づいて移動体のＸ，Ｙ軸での移動位置を検出し、この位置情報をコンピュータの指示入力に用いる。まず、発明の理解を容易とするため入力装置１が備えている検出手段の基本構成について説明する。図１は、検出手段の構成を模式的に示した図である。この構成は入力装置１に含まれる２個の検出手段で共通である。なお、図１で、（Ａ）は検出手段１０Ａの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。

検出手段１０Ａは、光を出力する発光部材１１と、この発光部材１１から出射された光の変化（光量の変化）に応じた信号を出力する受光部材１２とを備えている。発光部材１１としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を使用できる。また、受光部材１２としてＰＤ（Photo Detector）等の光検出素子を使用することができる。

上記発光部材１１と受光部材１２とは、所定の間隔をもって対向して配置されている。発光部材１１からの光は受光部材１２で受光される。そして、受光部材１２は受光した光量に応じた信号を出力する。発光部材１１は一定の光を出力する。よって、発光部材１１と受光部材１２との間に障害物が存在しなければ、受光部材１２は一定の検出信号を出力することになる。

しかし、発光部材１１と受光部材１２との間には光が通過する障壁となる光量調整部材１３が配設されている。この光量調整部材１３は樹脂材等で形成された遮光性の薄板部材であり、中央部には穴（スリット）１４が形成されている。そのため発光部材１１から出射された光の内で、この穴１４を通過したものが受光部材１２によって検出される。さらに、組となる発光部材１１及び受光部材１２と、光量調整部材１３との位置が相対的に移動する。この実施例１では図１（Ｃ）で示すように発光部材１１及び受光部材１２が固定配置され、光量調整部材１３が移動する。この駆動機構については後述する。

ここで、光量調整部材１３に形成されている上記穴１４の形状は、光量調整部材１３の移動に伴って通過させる光が連続的に変化するように、すなわち光量が連続的に変化するような形状に設計されている。図１で示している例では光量調整部材１３が右側に移動すると光量が増加し、逆に移動すると減少するように穴１４の形状が規定されている。ここで示している穴１４の形状は三角形であるが、これに限るものではなく移動に伴って光量を変化させることができる形状であればよい。

次に、図２から図４を参照して、入力装置１について説明する。入力装置１は、互いに直交するＸ軸及びＹ軸に図１で示した検出手段１０Ａを配置している。図２は、入力装置１の各部構成が確認し易いように示した分解斜視図、図３は入力装置１の外観を示した斜視図、更に図４は入力装置１の平面図を中心に配置して４つの側面を確認できるように示した図である。なお、入力装置１は、第１及び第２検出手段として検出手段１０Ａを２個含むので、これらに枝番（−１、−２）を付して区別する。

入力装置１は平坦な基板１００の上に複数の部材を組付けて形成されている。入力装置１は、Ｘ軸方向に移動自在な第１スライダ１２０と、Ｙ軸方向に移動自在な第２スライダ１３０とを含んでいる。第１スライダ１２０は基板１００の上下側部に立設した一対のレール１１１、１１２によってガイドされ、第２スライダ１３０は基板１００の左右側部に立設された一対のレール１１３、１１４によってガイドされている。

また、上記レール１１１及び１１３の一部には切欠１１１ＤＥ、１１３ＤＥが形成されている。入力装置１はレール１１１〜１１４によって囲まれた内側の空間にちょうど嵌合し、上記切欠のそれぞれから腕部を突出させた支持基板１５０を備えている。第１腕部１５１には、第１検出手段の一部である第１発光部材１１−１と第１受光部材１２−１とが所定間隔をもって対向配置されている。この所定間隔は、第１光量調整部材１３−１をＸ軸方向へ移動させるために確保されている。同様に、第２腕部１５２には、第２検出手段の一部である第２発光部材１１−２と第２受光部材１２−２とが所定間隔をもって対向して配置されている。第２光量調整部材１３−２はＹ軸方向へ移動できるようになっている。

第１スライダ１２０は、概略形状が矩形であって、中央部に形成した長穴１２１と一端側に突出するように設けた支持枠１２２とを含んでいる。長穴１２１内には操作子となる移動体１４０が嵌合する。移動体１４０には操作用の突起１４１が設けられている。オペレータは突起１４１により移動体１４０を所望位置に移動できる。

支持枠１２２内には、第１光量調整部材１３−１がＸ軸と平行に嵌合されている。第１光量調整部材１３−１に形成した穴１４−１は三角形状に形成されている。より詳細には、穴１４−１は頂点が右端部にある三角形状に形成されている。この第１光量調整部材１３−１が、第１発光部材１１−１と第１受光部材１２−１との間をＸ軸と平行に移動すると穴１４−１を通過する光が変化する。

第２スライダ１３０は、第１スライダ１２０上に直交するように配置されている。第２スライダ１３０も第１スライダ１２０と同様に形成されている。すなわち、中央部に形成した長穴１３１と一端側に突出するように設けた支持枠１３２とを含んでいる。長穴１３１内には移動体１４０が嵌合する。支持枠１３２内には、第２光量調整部材１３−２がＹ軸と平行に嵌合されている。この第２光量調整部材１３−２が、第２発光部材１１−２と第２受光部材１２−２との間をＹ軸と平行に移動すると穴１４−２を通過する光が変化する。

移動体４０は、第１スライダ１２０の長穴１２１及び第２スライダ１３０の長穴１３１に嵌合している。よって、オペレータが移動体４０を移動させると第１スライダ１２０及び第２スライダ１３０が移動して、Ｘ軸方向で第１光量調整部材１３−１、Ｙ軸方向で第２光量調整部材１３−２が移動する。これに伴って各軸にそれぞれ配置した第１受光部材１２−１、第２受光部材１２−２から移動位置に応じた検出信号が出力される。図示を省略しているが支持基板１５０及び基板１００には所定の配線パターンが形成されており、第１受光部材１２−１、第２受光部材１２−２からの検出信号を外部に取出せるようになっている。よって、ＸＹ平面内での移動体４０の位置検出信号を、入力指示用の信号として使用できる。

図５は、上記入力装置１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基板１００或いは支持基板１５０上に配置される。Ｘ軸に配置された第１受光部材１２−１からの検出信号は増幅器２２１に供給され、Ｙ軸に配置された第２受光部材１２−２からの検出信号は増幅器２２２に供給される。各増幅器２２１、２２２により増幅された信号がＡ／Ｄ変換器２２３を介して中央演算装置２３０へ供給される。中央演算装置２３０は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で形成した演算部２３１を中心に構成されている。演算部２３１は記憶部２３２、クロック２３３が接続されると共に、インタフェイス部２３４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２３２にはＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むことができる。例えばＲＯＭには受光部材１２−１、１２−２で検出した信号に基づいて移動体４０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ている。演算部２３１はプログラムやデータを用いて移動体４０の位置を算出する。よって、例えば操作者が移動体４０を移動させることにより、上記入力装置１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１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２３０としてもよい。このようにすると入力装置１の構成を簡素化して小型化を促進できる。なお、入力装置１は基板１００内に支持基板１５０を配置し、この支支持基板１５０に発光部材１１及び受光部材１２を配置している。しかし、この構造に限らず基板１００に直接、発光部材１１及び受光部材１２を配置するようにしてもよい。

さらに光量の変化に基づいて移動体の位置検出を行って、入力指示に利用する入力装置について説明する。ただし、図２から図５で示した構造は同様であるので、構成が異なる検出手段について説明する。

図６は、実施例２に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｂについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｂの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｂは、発光部材１１及び受光部材１２が対向した状態を維持して一体に移動し、光量調整部材１３が固定位置にある。このように発光部材１１及び受光部材１２側が移動する構成の検出手段１０Ｂを備えた入力装置でも実施例１の入力装置と同様に入力指示を行える。なお、この検出手段１０Ｂを採用する場合には、図２で示す構造において光量調整部材１３−１、１３−２を支持基板１５０に固定配置し、発光部材１１−１、１１−２と受光部材１２−１、１２−２を支持枠１２２、１３３に取付けて移動させるように変更すればよい。なお、この場合には支持基板１５０を除いて、光量調整部材１３−１、１３−２を基板１００に直接固定してもよい。

図７は、実施例３に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｃについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｃの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｃでは発光部材１１及び受光部材１２が同じ側に配置されている。特に（Ｃ）で示すように発光部材１１及び受光部材１２が同一の面内に位置するようにして固定配置されている。

そして、光量調整部材１３の背面側（発光部材１１及び受光部材１２と反対側）には反射部材１５が配置されている。この反射部材１５は、発光部材１１からの光を受光部材１２に反射させる。光量調整部材１３及び反射部材１５は、実施例１の場合と同様の構成で支持枠１２２、１３３に取付けられて、Ｘ軸、Ｙ軸方向へ移動する。また、発光部材１１及び受光部材１２は、支持基板１５０に固定配置される。このように光量調整部材１３の背面側に反射部材１５を設けた構成の検出手段１０Ｃを備えた入力装置でも実施例１の入力装置と同様に入力指示を行える。なお、この検出手段１０Ｃは、発光部材１１及び受光部材１２を同一側に配置するので薄型化を図ることができる。特に、発光部材１１と受光部材１２とを同一面内に配置することが好ましい。

図８は、実施例４に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｄについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｄの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｄも実施例３の検出手段１０Ｅと同様に発光部材１１及び受光部材１２が同じ側に配置されている。ただし、（Ｄ）で示すように、実施例３の場合とは逆で光量調整部材１３及び反射部材１５が固定配置され、発光部材１１及び受光部材１２が移動する。発光部材１１及び受光部材１２は、実施例２の場合と同様に、図２で示す構造において支持枠１２２、１３３に取付けて移動させるように変更すればよい。この検出手段１０Ｄを備えた入力装置でも実施例３の入力装置と同様に、入力指示を行える薄型の入力装置となる。

図９は、実施例５に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｅについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｅの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｅは発光部材１１及び受光部材１２が同じ側に配置され、光量調整部材１３の背面側には導光管１６が配置されている。この導光管１６は、発光部材１１からの光を受光して誘導し、受光部材１２に向けて出射する。この検出手段１０Ｅを備えた入力装置でも実施例１の入力装置と同様に入力指示を行える。前述した実施例と同様に、発光部材１１及び受光部材１２を固定配置する構造を採用してもよいし、光量調整部材１３を固定配置する構造を採用してもよい。なお、光量調整部材１３を移動させる構造を採用するときには、導光管１６を一緒に移動させるようにしもよいし、固定位置に配置してもよい。

図１０は、実施例６に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｆについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｆの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｆは発光部材を備えておらず、受光部材１２を備えている。この検出手段１０Ｆは、（Ｄ）で示すように、受光部材１２が室内光や太陽光などの外光１７を受光する。この検出手段１０Ｆを備えた入力装置でも実施例１の入力装置と同様に入力指示を行える。前述した実施例と同様に、受光部材１２を固定配置する構造を採用してもよいし、光量調整部材１３を固定配置する構造を採用してもよい。

図１１は、上記光量調整部材１３に採用できる具体例について示した図である。（Ａ）は上記実施例で採用したものと同じ形態例１３Ａについて示している。すなわち、この形態例１３Ａは三角形状の穴１４が形成されたものである。ただし、光を通過させるための穴の形状はこの様な三角形に限らず光量を連続的に変化させることができる形状であればよい。（Ｂ）は部材の形状自体を三角形状とした形態例１３Ｂについて示している。（Ｃ）は発光部材と受光部材とが相対移動する方向（実施例ではＸ，Ｙ軸方向）で光の透過率が連続的に変化するように形成した部材を採用した形態例１３Ｃについて示している。例えば、図で左側から右側に向けて透過率が変化するように形成した部材が採用される。（Ｄ）は開口内にレンズ部材１８を嵌め込んで移動方向で焦点距離が連続的に変化するように形成した形態例１３Ｄについて示している。このように焦点距離を変化させて受光部材に入り光量を変化させるようにしてもよい。さらに、（Ｅ）は段状に形成した穴１９が形成された形態例１３Ｅについて示している。このような形状を採用すると光量の変化に緩急をつけることができる。なお、ここで光量等が連続的に変化するということは、常時変化する場合と、途中で変化が無くその後に再び変化するような場合とが含まれる。（Ｅ）で示す例が、後者に相当する。

さらに、光量の変化に基づいて入力指示を行う他の入力装置について説明する。ここで示す入力装置は発光部材及び受光部材と光量調整部材とが曲線上を互いに相対移動する。前述した実施例と同様に図１２は、実施例７に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｇについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｇの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。

発光部材１１と受光部材１２とは、所定の間隔をもって対向して固定配置されている。この光量調整部材１３は樹脂材等で形成された遮光性の薄板部材である点は前述した実施例と同様であるが、湾曲した円弧形状をなしている。そして、中央部には外形に沿うよう形成した三角形を変形させた穴（スリット）１４が形成されている。この実施例７では図１２（Ｂ）、（Ｃ）で示すように発光部材１１及び受光部材１２が固定配置され、光量調整部材１３が円弧移動する。図１２で示すような検出手段１０Ｇでも前述した検出手段と同様に位置検出を行える。ただし、前述の実施例では図２〜図４で示した構造により、移動体が平面移動することに伴って発光部材１１及び受光部材１２、或いは光量調整部材１３が移動していた。この実施例７の入力装置１は、移動体が球面に沿って移動する機構を備えており、これにより光量調整部材１３が円弧移動する。

図１３は、実施例７に係る入力装置１に含む構造を模式的に示した斜視図である。移動体３４０は下部に係合足部３４１を備えており、第１スライダ３２０の上部に跨るように配置されている。第１スライダ３２０は中央を高く湾曲させたアーチ形状の角部材である。この上を移動体３４０がＹ軸方向へ摺動する。よって、移動体３４０がＹ軸方向へ移動したときには中央で最高位置となり、両端で最低位置となる。ここでは詳細な図示を省略しているが、第１スライダ３２０の一端には支持構造が形成されており第１光量調整部材１３−１が一体に移動する。この第１光量調整部材１３−１を挟んで両側には、第１発光部材１１−１と第１受光部材１２−１とが所定間隔をもって対向して配置されている。

さらに、第２スライダ３３０が第１スライダ３２０と直交するようにして、第１スライダ３２０上に配置されている。第２スライダ３３０は、第１スライダ３２０と同様の外形を成しており、中央に長穴３３５が形成されている。この長穴３３５に移動体３４０が摺動自在に嵌合している。この第２スライダ３３０も一端に第２光量調整部材１３−２が固定され一体に移動する。この第２光量調整部材１３−２の両側にも第２発光部材１１−２と第２受光部材１２−２とが所定間隔をもって対向して配置されている。

以上のように、移動体３４０は第１スライダ３２０上に摺動自在に載置され、第２スライダ３３０の長穴３３５に嵌合している。第１スライダ３２０及び第２スライダ３３０はアーチ形状である。よって、オペレータが移動体３４０を移動させると第１スライダ３２０及び第２スライダ３３０が円弧移動（曲線移動）する。これに伴って、Ｘ軸方向で第１光量調整部材１３−１が円弧移動し、Ｙ軸方向で第２光量調整部材１３−２が円弧移動する。そして、各軸に沿ってそれぞれ配置した第１受光部材１２−１、第２受光部材１２−２から移動位置に応じた検出信号が出力される。この実施例７では移動体３４０が曲面（例えば球面の一部）上を移動する状態となる。前述した実施例と同様に第１受光部材１２−１、第２受光部材１２−２からの検出信号を外部に取出せる。よって、曲面に沿って移動する移動体４０の位置検出信号を、入力指示用の信号として使用できる。なお、本実施例の入力装置１についても、実施例１の入力装置について示した図５の電気的な構成を採用することができる。

図１４は、実施例８に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｈについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｈの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｈは、実施例７で示した検出手段１０Ｇとは逆の構成で、発光部材１１及び受光部材１２が円弧移動し、光量調整部材１３が固定配置される。このように発光部材１１及び受光部材１２側が移動する構成の検出手段１０Ｈを備えた入力装置でも実施例７の入力装置と同様に入力指示を行える。

図１５は、実施例９に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｉについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｉの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。検出手段１０Ｉは、実施例７で示した検出手段１０Ｇとは異なり、発光部材１１及び受光部材１２が同じ側に配置されている。そして、光量調整部材１３の背面側（発光部材１１及び受光部材１２と反対側）には反射部材１５が配置されている。この反射部材１５は、光量調整部材１３はほぼ同形の円弧形状をなしている。この実施例９は、前述した実施例３（図７）と対応する実施例である。この検出手段１０Ｉを備えた入力装置でも実施例７の入力装置と同様に入力指示を行える。なお、この検出手段１０Ｉも、発光部材１１及び受光部材１２を同一側に配置するので薄型化を図ることができる。

図１６は、実施例１０に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｊについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｊの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｊは、実施例９で示した検出手段１０Ｈとは逆の構成で、発光部材１１及び受光部材１２が円弧移動し、光量調整部材１３及び反射部材１５が固定配置される。このように発光部材１１及び受光部材１２側が移動する構成の検出手段１０Ｊを備えた入力装置でも実施例７の入力装置と同様に入力指示を行える。

前述した実施例は受光部材に入る光量変更により移動体の位置検出をする検出部を採用する入力装置１について示したものである。しかし、移動体の移動位置を検出する方法は、光量変化を用いるものに限らない。磁場の変化を移動体の位置検出に用いる検出手段も前述した入力装置１に適用できる。以下では磁場の変化を移動体の位置検出に用いる検出手段の例を示す。磁場変化を検出する構成では、前述した光の場合での発光部材が磁場発生部材となり、受光部材が磁場検出部材となる。また、光の通過を制限していた光量調整部材が磁場の漏洩量を変化させる磁場調整部材となる。その他の機械的な構成は、光量変化を用いる入力装置と同様であるので、以下で示す実施例でも構成が異なる検出手段について説明する。なお、図１７で示す検出手段１０Ｋは、光量変化を利用する実施例１の検出手段１０Ａとは磁場変化を利用するので採用する各部品が異なるが、移動体１４０を移動させる機構は同様である。

図１７は、実施例１１に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｋについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｋの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。検出手段１０Ｋは、磁場を発生させる磁場発生部材４１１と、この磁場発生部材４１１に基づく磁場変化に応じた信号を出力する磁場検出部材４１２とを備えている。磁場発生部材４１１としては、例えば永久磁石等の強磁性部材や、電気的に磁場を発生させる電磁石等を使用できる。また、磁場検出部材４１２としてホール素子や磁気抵抗効果素子等の磁気検出素子を使用することができる。

そして、磁場発生部材４１１と磁場検出部材４１２との間には、磁場の障壁となる磁場調整部材４１３が配設されている。この磁場調整部材４１３は非磁性材等で形成された薄板部材であり、中央部には穴（スリット）４１４が形成されている。そのため磁場発生部材４１１に基づいて発生した磁場の一部がこの穴４１４を通過する（漏洩する）と磁場検出部材４１２によって検出される。さらに、組となる磁場発生部材４１１及び磁場検出部材４１２と、磁場調整部材４１３との位置が相対的に移動する。

磁場調整部材４１３に形成されている上記穴４１４の形状は、磁場調整部材４１３の移動に伴って漏洩させる磁場を連続的（線形的）に変化するように設計されている。図１７で示している例では磁場調整部材４１３が右側に移動すると漏洩量が増加し、逆に移動すると減少するように穴１４の形状が規定されている。ここで示している穴４１４の形状は三角形であるが、これに限るものではなく移動に伴って漏洩する磁場を線形的に変化させることができる形状であればよい。

図１７に示す検出手段１０Ｋを採用する入力装置でも、実施例１の入力装置と同様に移動体の位置検出を行い、その位置情報をコンピュータの指示入力に用いることができる。

図１８は、実施例１２に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｌについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｌの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｌは、実施例１１の場合とは逆で磁場調整部材４１３が固定配置され、磁場発生部材４１１及び磁場検出部材４１２が移動する。駆動機構については、前述した実施例２と同様である。

図１９は、実施例１３に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｍについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｍの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｍは、磁場調整部材４１３が円弧状に湾曲している点が実施例１１と異なる。駆動機構については、前述した実施例７の図１３と同様である。

図２０は、実施例１４に係る入力装置１に採用されている検出手段１０Ｎについて示した図である。（Ａ）は検出手段１０Ｎの斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同側面図、（Ｄ）は底面図である。この検出手段１０Ｎは、実施例１３の場合とは逆で磁場調整部材４１３が固定配置され、磁場発生部材４１１及び磁場検出部材４１２が移動する。

以上説明したように、実施例に係る入力装置は直交する２軸それぞれに配置した第１検出手段、第２検出手段が光或いは磁場の変化に基づいて移動体の位置を検出する。この位置情報をコンピュータの指示入力に用いる。ボリュームスイッチなど抵抗値を変化させる装置を用いた場合と比較して負荷の少ない入力装置を提供することができる。なお、上記実施例では、光量変化を利用して移動体の位置検出をするもの同士、或いは磁場変化を利用して移動体の位置検出をするもの同士を組合わせる例を示した。しかし、光量変化を利用して移動体の位置検出をする検出手段と磁場変化を利用して移動体の位置検出をする検出手段とを組合せてもよい。

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に係る入力装置に含まれる検出手段の構成を模式的に示した図である。実施例１の入力装置の各部構成が確認し易いように示した分解斜視図である。図２の入力装置の外観を示した斜視図である。図２の入力装置の平面図を中心に配置して４つの側面を確認できるように示した図である。図２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。した図である。実施例２に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例３に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例４に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例５に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例６に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。採用できる光量調整部材の具体例について示した図である。実施例７に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例７に係る入力装置に含む構造を模式的に示した斜視図である。実施例８に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例９に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例１０に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例１１に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例１２に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例１３に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。実施例１４に係る入力装置に採用されている検出手段について示した図である。

符号の説明

１入力装置
１０Ａ〜１０Ｎ検出手段
１１（１１−１，１１−２）発光部材
１２（１２−１，１２−２）受光部材
１３（１３−１，１３−２）光量調整部材
１４穴（スリット）
１５反射部材
１６導光管
１４０移動体
４１１磁場発生部材
４１２磁場検出部材
４１３磁場調整部材
４１４穴（スリット）

Claims

所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、
第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動する第１発光部材及び第１受光部材と、該第１発光部材と前記第１受光部材との間で前記第１の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材とを含み、
前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動する第２発光部材及び第２受光部材と、該第２発光部材と前記第２受光部材との間で前記第２の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材とを含み、
前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出することを特徴とする入力装置。
所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、
第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動すると共に通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材を間にして固定配置した第１発光部材及び第１受光部材とを含み、
前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動すると共に通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材を間にして固定配置した第２発光部材及び第２受光部材とを含み、
前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出することを特徴とする入力装置。
所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、
第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動する同一面内に配置した第１発光部材及び第１受光部材と、該第１発光部材及び前記第１受光部材と対向すると共に前記第１の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材の背面側に配置した第１光反射部材とを含み、
前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動する同一面内に配置した第２発光部材及び第２受光部材と、該第２発光部材及び前記第２受光部材と対向すると共に前記第２の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材の背面側に配置した第２光反射部材とを含み、
前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出することを特徴とする入力装置。
所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、
第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動して通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材の背面側に配置した第１光反射部材と、前記第１光量調整部材と対向し同一面内に固定配置された第１発光部材及び第１受光部材とを含む、
前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動して通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材の背面側に配置した第２光反射部材と、前記第２光量調整部材と対向し同一面内に固定配置された第２発光部材及び第２受光部材とを含み、
前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出することを特徴とする入力装置。
所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、
第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動する同一面内に配置した第１発光部材及び第１受光部材と、該第１発光部材及び前記第１受光部材と対向すると共に前記第１の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材の背面側に配置され前記第１発光部材からの光を受光して前記第１受光部材側へ出射する第１光誘導部材とを含み、
前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動する同一面内に配置した第２発光部材及び第２受光部材と、該第２発光部材及び前記第２受光部材と対向すると共に前記第２の方向と平行に固定配置され通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材の背面側に配置され前記第２発光部材からの光を受光して前記第２受光部材側へ出射する第２光誘導部材とを含み、
前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出することを特徴とする入力装置。
所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、
第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段が、前記移動体と共に前記第１の方向へ移動して通過する光の光量を変化させる第１光量調整部材と、該第１光量調整部材の背面側に配置され第１発光部材からの光を受光して第１受光部材側へ出射する第１光誘導部材と、前記第１光量調整部材と対向し同一面内に固定配置された前記第１発光部材及び前記第１受光部材とを含む、
前記第２検出手段が、前記移動体と共に前記第２の方向へ移動して通過する光の光量を変化させる第２光量調整部材と、該第２光量調整部材の背面側に配置され第２発光部材からの光を受光して第２受光部材側へ出射する第２光誘導部材と、前記第２光量調整部材と対向し同一面内に固定配置された前記第２発光部材及び前記第２受光部材とを含む、
前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出することを特徴とする入力装置。
所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、
第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段が、固定配置された第１受光部材と、該第１受光部材に対向すると共に前記移動体と一体に前記第１の方向へ移動して前記第１受光に入る外光の光量を変化させる第１光量調整部材とを含み、
前記第２検出手段が、固定配置された第２受光部材と、該第２受光部材に対向すると共に前記移動体と一体に前記第２の方向へ移動して前記第２受光に入る外光の光量を変化させる第２光量調整部材とを含み、
前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出することを特徴とする入力装置。
所定の面に沿って移動する移動体の位置を検出することにより指示入力を行う装置であって、
第１の方向での移動体の移動を検出する第１検出手段と、前記第１の方向と直交する第２の方向での前記移動体の位置を検出する第２検出手段とを備え、
前記第１検出手段が、前記移動体と一体に前記第１の方向へ移動する第１受光部材と、該第１受光部材に対向すると共に前記第１の方向と平行に固定配置され前記第１受光に入る外光の光量を変化させる第１光量調整部材とを含み、
前記第２検出手段が、前記移動体と一体に前記第１の方向へ移動する第２受光部材と、該第２受光部材に対向すると共に前記第２の方向と平行に固定配置され前記第２受光に入る外光の光量を変化させる第２光量調整部材とを含み、
前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により焦点距離を連続的に変化させる部材により形成されており、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段が、光量の変化に基づいて、前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれでの移動量を検出することを特徴とする入力装置。
さらに、前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により第１受光部材及び第２受光部材が受光する光量が連続的に変化するように形成した穴を有する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の入力装置。
さらに、前記穴の形状が連続的又は段階的に変化していることを特徴とする請求項９に記載の入力装置。
さらに、前記第１光量調整部材及び前記第２光量調整部材は、前記移動体が移動した位置により通過する光の透過率を連続的に変化させる部材により形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の入力装置。
前記移動体が移動する前記所定面が平面又は曲面の一部であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の入力装置。