JPH0243293B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0243293B2 JPH0243293B2 JP56193342A JP19334281A JPH0243293B2 JP H0243293 B2 JPH0243293 B2 JP H0243293B2 JP 56193342 A JP56193342 A JP 56193342A JP 19334281 A JP19334281 A JP 19334281A JP H0243293 B2 JPH0243293 B2 JP H0243293B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- operating lever
- ball
- permanent magnet
- magnetic field
- hall element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Switches With Compound Operations (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は歳差運動自在に支持された操作レバ
ーの傾斜方向と大きさを永久磁石と磁気センサを
使つて非接触で検出するジヨイステイツクに関
し、検出角度の範囲拡大を目的とする。
ーの傾斜方向と大きさを永久磁石と磁気センサを
使つて非接触で検出するジヨイステイツクに関
し、検出角度の範囲拡大を目的とする。
一般に、CRTデイスプレイのカーソル制御や
工業用ロボツトの遠隔制御、テレビゲームの操縦
盤などには操作レバーの傾斜の方向と大きさを直
角成分に分解して電気的出力するジヨイステイツ
クが多く応用されている。このジヨイステイツク
にはＸ方向とＹ方向の直交する二方向にトランス
ジユーサを固定配置して操作レバーの変位角成分
を２個のトランスジユーサの軸の回転角に分解し
て取出す接触型のものがあるが、接触型は軸の回
転角に分解する機構が複雑化する、円滑な動作が
望めない、短寿命であるといつた問題点がある。
工業用ロボツトの遠隔制御、テレビゲームの操縦
盤などには操作レバーの傾斜の方向と大きさを直
角成分に分解して電気的出力するジヨイステイツ
クが多く応用されている。このジヨイステイツク
にはＸ方向とＹ方向の直交する二方向にトランス
ジユーサを固定配置して操作レバーの変位角成分
を２個のトランスジユーサの軸の回転角に分解し
て取出す接触型のものがあるが、接触型は軸の回
転角に分解する機構が複雑化する、円滑な動作が
望めない、短寿命であるといつた問題点がある。
またジヨイステイツクには操作レバーの基端部
に結合されたボール内に軸方向着磁の永久磁石を
操作レバーと同軸的に固定して、操作レバーと一
体に永久磁石を回動させ、一方ボールの近傍定位
置に互いに直交させて２つの磁気抵抗素子を配置
し、永久磁石の回転磁界による各磁気抵抗素子へ
の磁気方向変化で各磁気抵抗素子の出力電圧を変
化させて、操作レバーの傾斜方向と大きさを直角
成分に分解して検出する非接触式のものが提案さ
れている。このような非接触式のものは摩耗が少
なくて操作性が良く、最寿命である利点を有する
が、磁気抵抗素子はその特性上、操作レバーの傾
きが大きくなる程検出精度が低下し、実際操作レ
バーが±15゜を超える角度で傾くと誤差が著しく
大きくなるため、低価格の高精度を要求されない
装置には最適であるが、さらに高級な装置で高精
度の要求されるような装置には不向きであつた。
に結合されたボール内に軸方向着磁の永久磁石を
操作レバーと同軸的に固定して、操作レバーと一
体に永久磁石を回動させ、一方ボールの近傍定位
置に互いに直交させて２つの磁気抵抗素子を配置
し、永久磁石の回転磁界による各磁気抵抗素子へ
の磁気方向変化で各磁気抵抗素子の出力電圧を変
化させて、操作レバーの傾斜方向と大きさを直角
成分に分解して検出する非接触式のものが提案さ
れている。このような非接触式のものは摩耗が少
なくて操作性が良く、最寿命である利点を有する
が、磁気抵抗素子はその特性上、操作レバーの傾
きが大きくなる程検出精度が低下し、実際操作レ
バーが±15゜を超える角度で傾くと誤差が著しく
大きくなるため、低価格の高精度を要求されない
装置には最適であるが、さらに高級な装置で高精
度の要求されるような装置には不向きであつた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもの
で、広範囲で高精度の検出を可能にした非接触型
ジヨイステイツクを提供する。以下本発明の構成
を図面の実施例でもつて説明する。
で、広範囲で高精度の検出を可能にした非接触型
ジヨイステイツクを提供する。以下本発明の構成
を図面の実施例でもつて説明する。
本発明に係るジヨイステイツクは操作レバーに
永久磁石を固定し、操作レバーと一体に回動する
永久磁石で付与される磁界空間内に少くとも２個
一対の互いに直交するホール素子を配備した構成
であり、操作レバーの変位量をホール素子に付与
される永久磁石の磁気強度変化で検出するもので
ある。ホール素子はホール係数の大きな半導体を
用いた高感度のものが使用され、これを２個直交
配置することにより操作レバーの傾斜方向と大き
さを直角二成分に分解して検出する。永久磁石と
２個のホール素子の配置関係は任意で、その一例
を第１図及び第２図に示し、これを詳述すると次
の通りである。
永久磁石を固定し、操作レバーと一体に回動する
永久磁石で付与される磁界空間内に少くとも２個
一対の互いに直交するホール素子を配備した構成
であり、操作レバーの変位量をホール素子に付与
される永久磁石の磁気強度変化で検出するもので
ある。ホール素子はホール係数の大きな半導体を
用いた高感度のものが使用され、これを２個直交
配置することにより操作レバーの傾斜方向と大き
さを直角二成分に分解して検出する。永久磁石と
２個のホール素子の配置関係は任意で、その一例
を第１図及び第２図に示し、これを詳述すると次
の通りである。
第１図及び第２図において、１は操作レバー、
２は操作レバー１の基端部に同心に固定した非磁
性体の樹脂等のボール、３はボール２内に操作レ
バー１と同軸的に固定された軸方向着磁の永久磁
石、４はボール２をその中心点を中心に回転自在
に支持する非磁性体の樹脂等のボール受けであ
る。５及び６はボール受け４内に固定された２個
一対のホール素子で、各々ボール２の中心点０か
ら等距離にあり、また中心点０を通る直交するＸ
方向とＹ方向に夫々直交させて配置される。ホー
ル素子５，６は絶縁基板上にホール効果を有する
薄膜（半導体）を被着形成したもので、例えば第
３図に示すようにＸ及びＹ方向と直交するＺ方向
から一定の素子電流Ｉを流し、Ｘ軸側のホール素
子５にはその感磁面にＸ方向（厚み方向）から強
度Hxの磁界を付与し、Ｙ軸側のホール素子６に
はその感磁面にＹ方向（厚み方向）から強度Hy
の磁界を付与して、各ホール素子５，６の電流Ｉ
と磁界Hx，Hyと直交する方向から出力電圧Vx，
Vyを求めると次式が得られる。
２は操作レバー１の基端部に同心に固定した非磁
性体の樹脂等のボール、３はボール２内に操作レ
バー１と同軸的に固定された軸方向着磁の永久磁
石、４はボール２をその中心点を中心に回転自在
に支持する非磁性体の樹脂等のボール受けであ
る。５及び６はボール受け４内に固定された２個
一対のホール素子で、各々ボール２の中心点０か
ら等距離にあり、また中心点０を通る直交するＸ
方向とＹ方向に夫々直交させて配置される。ホー
ル素子５，６は絶縁基板上にホール効果を有する
薄膜（半導体）を被着形成したもので、例えば第
３図に示すようにＸ及びＹ方向と直交するＺ方向
から一定の素子電流Ｉを流し、Ｘ軸側のホール素
子５にはその感磁面にＸ方向（厚み方向）から強
度Hxの磁界を付与し、Ｙ軸側のホール素子６に
はその感磁面にＹ方向（厚み方向）から強度Hy
の磁界を付与して、各ホール素子５，６の電流Ｉ
と磁界Hx，Hyと直交する方向から出力電圧Vx，
Vyを求めると次式が得られる。
Vx＝KIHx
Vy＝KIHy
但し、Ｋはホール素子５，６の形状と材質で決
まる定数である。
まる定数である。
操作レバー１を中心点０を中心に回動させると
永久磁石３は中心点０を中心に回動し、各ホール
素子５，６に付与される磁界の強さが操作レバー
１の角度変動に応じて変化する。いま操作レバー
１のＸ−Ｙ平面に対する傾斜角をφ、Ｘ軸に対す
る回転角をθとしたときの、各ホール素子５，６
に付与される磁界のベクトルを第４図に示すよう
にＨとすると、Ｘ軸側ホール素子５の感磁面に直
交する磁界ＨのＸ成分Hxと、Ｙ軸側ホール素子
６の感磁面に直交する磁界ＨのＹ成分Hyは Hx＝Hcosφcosθ Hy＝Hcosφsinθ と表わされる。従つて、各ホール素子５，６の出
力Vx，Vyは Vx＝KIHcosφcosθ Vy＝KIHcosφsinθ となる。この両式から操作レバー１の傾斜角φ、
及び回転角θが次式のように求まる。
永久磁石３は中心点０を中心に回動し、各ホール
素子５，６に付与される磁界の強さが操作レバー
１の角度変動に応じて変化する。いま操作レバー
１のＸ−Ｙ平面に対する傾斜角をφ、Ｘ軸に対す
る回転角をθとしたときの、各ホール素子５，６
に付与される磁界のベクトルを第４図に示すよう
にＨとすると、Ｘ軸側ホール素子５の感磁面に直
交する磁界ＨのＸ成分Hxと、Ｙ軸側ホール素子
６の感磁面に直交する磁界ＨのＹ成分Hyは Hx＝Hcosφcosθ Hy＝Hcosφsinθ と表わされる。従つて、各ホール素子５，６の出
力Vx，Vyは Vx＝KIHcosφcosθ Vy＝KIHcosφsinθ となる。この両式から操作レバー１の傾斜角φ、
及び回転角θが次式のように求まる。
φ＝cos-1〓Vx 2＋Vy 2／KIH
θ＝tan-1Vy／Vx
つまり、２つのホール素子５，６の出力電圧
VxVyを求めることによりφ，θが簡単に求まる。
而もφやθに制限が無く、これが前述した磁気セ
ンサに磁気抵抗素子を用いたジヨイステイツクを
大きく異なる特徴である。
VxVyを求めることによりφ，θが簡単に求まる。
而もφやθに制限が無く、これが前述した磁気セ
ンサに磁気抵抗素子を用いたジヨイステイツクを
大きく異なる特徴である。
次に２つのホール素子５，６の配置変形例を説
明する。
明する。
第５図は２つのホール素子５，６をその感磁面
がＸ方向とＹ方向に平行になるよう配置した例を
示す。この場合はＸ軸側ホール素子５の出力Hx
は第４図のＹ成分磁界Hyで制御され、Ｙ軸側の
ホール素子６の出力Hyは第４図のＸ成分磁界Hx
で制御されるが、原理的には同じである。
がＸ方向とＹ方向に平行になるよう配置した例を
示す。この場合はＸ軸側ホール素子５の出力Hx
は第４図のＹ成分磁界Hyで制御され、Ｙ軸側の
ホール素子６の出力Hyは第４図のＸ成分磁界Hx
で制御されるが、原理的には同じである。
上記各実施例において、ホール素子の寸法が同
じならばその配置の変更によつて検出感度に若干
の差が出るが、永久磁石の大きさに対してホール
素子の寸法を十分に小さくすることにより上記感
度差の問題は解決される。尚、本発明は上記実施
例にのみ限定されるものではなく、例えばボール
の中央部を空洞にして、その中にホール素子を固
定配置したり、永久磁石に棒状のものを使用する
等の変更や、ホール素子を対向する４面に計４つ
配置する等の工夫も可能ある。
じならばその配置の変更によつて検出感度に若干
の差が出るが、永久磁石の大きさに対してホール
素子の寸法を十分に小さくすることにより上記感
度差の問題は解決される。尚、本発明は上記実施
例にのみ限定されるものではなく、例えばボール
の中央部を空洞にして、その中にホール素子を固
定配置したり、永久磁石に棒状のものを使用する
等の変更や、ホール素子を対向する４面に計４つ
配置する等の工夫も可能ある。
以上説明したように、本発明によれば実際に操
作レバーの使用される最大の傾斜角±90度まで、
十分に精細な変化分として得ることができ、その
結果、操作レバーの傾斜幅の大きさを拡大し、か
つ検出される範囲も高精度で拡大し、非接触型ジ
ヨイステイツクであつても、なおかつ高精度の検
出が可能となるという効果がある。
作レバーの使用される最大の傾斜角±90度まで、
十分に精細な変化分として得ることができ、その
結果、操作レバーの傾斜幅の大きさを拡大し、か
つ検出される範囲も高精度で拡大し、非接触型ジ
ヨイステイツクであつても、なおかつ高精度の検
出が可能となるという効果がある。
第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す側
断面図及び−線に沿う断面図、第３図及び第
４図は第１図のジヨイステイツクの要部配置関係
図及び検出原理説明図、第５図は本発明の他の実
施例を示す要部配置関係図である。 １……操作レバー、２……ボール、３……永久
磁石、４……ボール受け、５，６……ホール素
子。
断面図及び−線に沿う断面図、第３図及び第
４図は第１図のジヨイステイツクの要部配置関係
図及び検出原理説明図、第５図は本発明の他の実
施例を示す要部配置関係図である。 １……操作レバー、２……ボール、３……永久
磁石、４……ボール受け、５，６……ホール素
子。
Claims (1)
- １ 操作レバーに直結され、永久磁石を内蔵する
ボールと、ボールをその中心点を中心に回転自在
に支持するボール受けと、ボール受けに内蔵さ
れ、少くとも２個が互いに直交配置された一対の
ホール素子とを具備し、操作レバーの傾斜方向と
大きさを、共に回動する永久磁石の回転磁界によ
る各ホール素子の出力で直角成分に分解して検出
するようにしたことを特徴とするジヨイステイツ
ク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56193342A JPS5894722A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | ジヨイステイツク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56193342A JPS5894722A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | ジヨイステイツク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5894722A JPS5894722A (ja) | 1983-06-06 |
| JPH0243293B2 true JPH0243293B2 (ja) | 1990-09-27 |
Family
ID=16306294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56193342A Granted JPS5894722A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | ジヨイステイツク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5894722A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992021084A1 (fr) * | 1991-05-15 | 1992-11-26 | Fujitsu Limited | Dispositif indicateur et procede de commande pour ce dispositif |
| JP2008197997A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | ポインティングデバイス及びその信号処理方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04277816A (ja) * | 1991-03-05 | 1992-10-02 | Fujitsu Ltd | ポインティングスティック |
| JPH07117875B2 (ja) * | 1991-05-15 | 1995-12-18 | 富士通株式会社 | ポインティングデバイス及びその制御方法 |
| FR2899967B1 (fr) * | 2006-04-12 | 2008-06-20 | Valeo Vision Sa | Procede de determination de la position angulaire d'un projecteur au moyen de plusieurs moyens de mesure d'un champ magnetique |
| JP2010038773A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Tokai Rika Co Ltd | 操作位置判定装置 |
| JP2013083577A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Denso Corp | 位置検出装置 |
| US10635188B2 (en) * | 2018-09-17 | 2020-04-28 | Facebook Technologies, Llc | Magnetic user input assembly of a controller device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6142181U (ja) * | 1984-08-23 | 1986-03-18 | 日本電気株式会社 | テレビジヨン用の信号対雑音比測定回路 |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP56193342A patent/JPS5894722A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992021084A1 (fr) * | 1991-05-15 | 1992-11-26 | Fujitsu Limited | Dispositif indicateur et procede de commande pour ce dispositif |
| JP2008197997A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | ポインティングデバイス及びその信号処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5894722A (ja) | 1983-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11353912B2 (en) | Joystick assembly | |
| CA1184624A (en) | Joystick controller using magnetosensitive elements with bias magnets | |
| US5525901A (en) | Sensor systems for monitoring and measuring angular position in two or three axes | |
| US5619195A (en) | Multi-axial position sensing apparatus | |
| US6233811B1 (en) | Rotatable micromachined device for sensing magnetic fields | |
| US12320872B2 (en) | Magnetic sensor and magnetic sensor system | |
| US7444871B2 (en) | Acceleration sensor and magnetic disk drive apparatus | |
| US11035913B2 (en) | Magnetic field sensing device | |
| JP2000180114A (ja) | テ―パ―付きの二極の磁石を用いる非接触式のポジションセンサ | |
| JP2004012156A (ja) | 三次元磁気センサおよびその製造方法 | |
| CN120779303B (zh) | 一种三轴霍尔磁传感芯片及霍尔磁传感器 | |
| JPH0243293B2 (ja) | ||
| US7444872B2 (en) | Acceleration sensor and magnetic disk drive apparatus | |
| JP3928775B2 (ja) | 集積化方位センサ | |
| JP2001159542A (ja) | 回転角度センサー及び回転角度センサーユニット | |
| JPH11232968A (ja) | スティックコントローラ | |
| US7523664B2 (en) | Acceleration sensor and magnetic disk drive apparatus | |
| US7543498B2 (en) | Spring member for acceleration sensor, acceleration sensor and magnetic disk drive apparatus | |
| JPH01244314A (ja) | 回転ポジショナ | |
| JPH02304309A (ja) | 姿勢センサ | |
| JPS6142181Y2 (ja) | ||
| US6621266B1 (en) | Rotatable micromachined device for sensing magnetic fields | |
| US20250035468A1 (en) | Position detection device, key switch, keyboard, mouse, and game controller | |
| JP4125059B2 (ja) | 多軸傾斜検出装置 | |
| US20240310189A1 (en) | Device for the magnetic-field-based determination of rotational and/or tilting movements |