WO2002086694A1

WO2002086694A1 - Pointing device

Info

Publication number: WO2002086694A1
Application number: PCT/JP2002/003918
Authority: WO
Inventors: Toshinori Takatsuka; Kazutoshi Ishibashi; Masataka Yamashita
Original assignee: Asahi Kasei Emd Corporation
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2002-10-31
Also published as: DE60230600D1; EP1380927B1; JPWO2002086694A1; JP4559706B2; ATE419576T1; JP2010170576A; KR20040002918A; US7388574B2; US20040080491A1; EP1380927A1; KR100582128B1; CN1531679A; EP1380927A4; CN1269011C; JP4927191B2

Description

技術分野

本発明は、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バイスに関し、より詳細には、マグネットの移動による周明

囲の磁界変化を検出することにより、座標検知又はべクトル情報を入力するようにした磁気検出方式のポインティングデバイスに関する。また、このような書

ポインティングデバイスに好適な磁気センサアレイに関する。さらに、ポインティングデバイス用操作アダプタに関する。

景技術

図 4は、従来の磁気検出式ポインティングデバイスの磁気検出回路を示すブロック図で、検出部 1は、 4個の磁気センサ（例えば、ホール素子，半導体磁気抵抗素子，感磁性体磁気抵抗素子， GMR素子） 1 1からなり、このホール素子 1 1は、 X軸及び Y軸に沿って 2個ずつ対称に配置されている。 X軸及び Y軸上に対称に配設された 4個のホール素子の中央付近にマグネットが配置されている。このマグネットの移動による磁界の変化によりホール素子 1 1の出力電圧が変化する。差動アンプ 2は X軸方向と Y軸方向の各ホール素子 1 1の出力をそれぞれ差動的に増幅する。 Z軸方向の磁界が原点 oについて対称、すなわちマグネットの着磁方向が鉛直方向にあるとき、出力が 0になるようにしてあり、マグネットが移動すると、これに応じて差動アンプ 2に出力が発生し、その出力（アナログ値）を検出制御部 3が X座標値及び Y座標値に変換し、これを出力制御部 4が出力するように構成されている。

好ましくは、これらのホール素子アレイの中心線、すなわち対称軸上にマグネットの着磁軸が重なるように配置し、このホール素子アレイの中心線に対して、磁束密度が対称になるように基準位置を決める。この場合、中心線に対して対称な位置にあるホール素子の差分出力をとるので、ホール素子の性能のバラツキや誤差などがない理想的な場合には、基準位置での差分出力は 0となる。マグネットが移動すると、これに応じて差動アンプ 2に出力が発生し、その出力（アナログ値）を検出制御部 3が X座標値及び Y座標値に変換し、これを出力制御部 4が出力するように構成されている。もちろん、この基準位置の出力が 0である必要性は必ずしもなく、この基準位置のホール素子の差分出力を基準として、マグネットの変位に応じたホール素子の差分出力との差異を検出すれば、正確な変位量を得ることができる。

前述したマグネットを移動可能にする支持機構の具体例としては、図 5に示すように、コイルスプリング 3 4の一端にマグネット 3 2を支持し、コイルスプリング 3 4を設置する基板に配設された磁気センサ 3 1により、マグネット 3 2の移動を磁気センサ 3 1で検出するように構成されているものが提案されている。

その他のマグネットの支持機構としては、図 6に示すように、マグネット 4 2を収納したマグネットケース 4 5の一端にコイルスプリングホルダ 4 6を介してコイルスプリング 4 4を取付け、そのコイルスプリング 4 4をマグネット操作部 4 7により支持するように構成されているものがある。

接触式ポインティングデバイスとしては、基板上に櫛の歯状の 2組の電極を形成しておき、その上部から導電性ゴムを押しつけることにより、通電状態を変化させ、デジタル値として座標値を出力するものが一般的である。

しかしながら、いずれの磁気検出式ボインティングデバイスのマグネット支持機構にも共通することとして、単にマグネットを配設するだけでなく、コィルスプリングゃマグネットケースなど様々な部品を必要とすることがあげられる。特に、コイルスプリングを用いているために、マグネットの原点決めなど、組立性に問題が生じていた。また、マグネット単体の大きさより、支持機構がかなり大きくなつてしまい、ポインティングデバイスの小型化を進める上で問題になっていた。

上述した従来の技術において、上方にマグネットを配置するためには複雑なマグネッ卜支持機構が必要となり、組立性が悪く小型化が難しい等の問題が生じている。また、接触式ポインティングデバイスにおいては、導電性ゴムを押しっけて入力しているため、繰り返し入力等により導電性ゴムの劣化が避けられず、寿命が短いという問題が生じている。

また、特公平 7 _ 1 1 7 8 7 6号公報には、コンピュータのディスプレイ上のポインター又はカーソルをディスプレイ上に任意の位置へ移動させるためのボインィング制御装置が記載されている。このボインティング制御装置は、ドーム形状に沿つてスライダを移動させ、スライダに設けられた磁石からの磁束変化を磁気センサで検出するものである。

しかしながら、この種のポインティングデバイスは、磁石をドーム形状に沿つて傾けるものであるため、肉厚の薄い構造とすることが困難であるという問題点があり、デバイスの肉厚を薄くすることと、良好な操作性を得る点で改良の余地が残されていた。また、このようなポインティングデバイスにおける良好な操作性を得るために操作アダプタの開発が望まれていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、目的は、組立性が向上し、かつ小型化の可能な、さらには製品寿命の長いポインティングデバイスを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、肉厚を薄くして、磁力の小さいマグネットを用いても大きな出力がとれるような操作性の良好なポインティングデバイスを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、ポインティングデバイスの位置入力に使用すマグネットの初期位置を自動的にァライメントできるような磁気センサアレイ及びこの磁気センサを用い、肉厚を薄くして、磁力の小さいマグネットを用いても大きな出力がとれるような操作性の良好なボインティングデバイスを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、磁力の小さいマグネットを用いても大きな出力がとれるような操作性の良好なポインティングデバイス用操作アダプタを提供することにある。発明の開示

本発明は、このような目的を達成するために、実装基板上に樹脂層が設けられ、樹脂上にマグネットが凸状に配設されると共に、実装基板上に磁気センサを配設し、マグネッ卜の移動または傾斜によって生じる周囲の磁束密度の変化を磁気センサで検出し、入力点の座標値を出力するようにした。

磁気センサとしては、ホール素子、ホール I C、磁気抵抗効果素子（MR素子）、磁気抵抗効果 I C (MR I C) 、リードスィッチなど様々な磁気センサの適用が可能であり、アナログ出力型のポインティングデバイスには、アナ口グ出力型の磁気センサが望ましく、デジタル出力型のポインティングデバイスには、デジタル出力型の磁気センサが望ましい。

また、実装基板の樹脂側にスィッチを配設してもよい。また、スィッチに対向する樹脂側部分に、スィッチを押すための突起を設けてもよい。スィッチとしては、特に種類の限定はないが、押しポタンスィッチなど、どのようなスィツチでもかまわないが、押したことが確認しやすく（クリック感のある）、スイッチを押し込んだ後に自動復帰するタクティール（tact i le) スィッチ、タクト（tact) スィッチ、夕ツチ（touch) スィッチ、ストロークスィッチ等、対象物との物理的接触を利用して対象物を確認するスィッチが適しており、夕クティールスイッチを用いることができる。

また、マグネットについても、特に種類の限定はないが、通常量産されているフェライト系、サマリウム—コバルト系、ネオジ系など様々なマグネットが適用可能である。ポインティングデバイスの小型化を進める上では、マグネッ卜の小型化が必須であるので、小さくても強磁場を発生するサマリウムーコバルト系やネオジ系などのマグネッ卜が好ましい。

また、マグネットと樹脂をラバ一磁石に置き換えてもよい。ラバ一磁石についても、特に種類の限定はないが、通常量産されているフェライト系またはネォジ系のラバ一磁石、あるいはプラスチック磁石などが適用可能である。ボインティングデバイスの薄型化を進める上では、マグネットの薄型化が必須であるので、薄くても強磁場を発生するネオジ系のプラスチック磁石が好ましい。樹脂層は弾力性を有する樹脂が好ましく、弾力性を有する樹脂についても、特に種類の限定はないが、現在様々な用途に使われているシリコーン樹脂が安価で入手しやすく、好ましい。

また、樹脂と実装基板との対向面が接着されていないことが好ましい。

また、磁気センサは、直交系の 2次元平面上の 2軸である X軸及び Y軸に沿つて対称に配設され、マグネットは、磁気センサの中央付近に配置されている。上述した構成をとることにより、組立性が向上し、また小型化も可能になり、製品寿命も向上するので、多様なアプリケーションに対して好都合に対応することが可能となる。

また、本発明は、樹脂とマグネットとが、マグネットの中心部のみで接着されていることを特徴とする。

マグネットを樹脂上に設ける際、マグネットの樹脂との接触面全面を接触するのではなく、マグネットの中心部のみを接着することによって、樹脂の伸縮性を有効に利用できるようになり、マグネットの回転角度（制動範囲）を大きくすることができる。

また、樹脂に、マグネットを設けた部分及びその周辺が、マグネットを設けない部分よりも厚みが薄くなるように空間部を設けることが望ましい。マグネットの下の樹脂は薄いほど、マグネットの回転角度（制動範囲）を大きくできるので、樹脂の動作を前提とする部分については薄くすることが好ましい。

さらに、上述した理由で樹脂を薄くした場合に可動範囲は拡がるものの、ポインティングデバイスの操作時に、樹脂の厚みを薄くした部分全体が落ち込むのを防ぐため、樹脂の実装基板側に 1つ以上の凸部を設けるとよい。また、その凸部は樹脂の薄い部分の外縁部付近に設けると、樹脂全体の落ち込みを防げるという著しい効果がある。

本発明は、また上記の目的を達成するために、実装基板上に設けられた複数の磁気センサと、実装基板上に設けられて、任意の方向に揺動可能とする空間部を構成する弾性部材と、弾性部材とともに空間部を形成するように、弾性部材に設けられた押圧部材と、押圧部材に設けられたマグネットとを備え、弾性部材の弾性変形による前記マグネットの摺動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサで検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するようにした。また、本発明は、実装基板上に設けられた複数の磁気センサと、実装基板上に設けられて、任意の方向に揺動可能とする空間部を有する弹性部材と、弾性部材に設けられたマグネットとを備え、弾性部材の弹性変形によるマグネットの摺動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサで検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するようにした。

マグネットは、実装基板に対して垂直方向に変位可能である。

また、弾性部材は空間部を形成するような屈曲部を有することが望ましい。屈曲部が断面凹状切り欠き形状を有することが好ましい。断面凹状切り欠き形状の深さが、弾性部材の厚みよりも小さいことが望ましい。

また、弾性部材の屈曲部が、断面直線カット形状又は断面湾曲形状を有するようにしてもよい。

また、弾性部材の上面に押圧部材を設けてもよい。押圧部材の表面は、粗面、凹状面、凸状面、凸状四角錐、凹状四角錐のいずれかであることが好ましい。実装基板の空間部側にスィッチを設けてもよい。スィッチはタクティ一ルスィツチを使用可能である。

本発明は、また上記の目的を達成するために、実装基板上に複数の磁気センサを所定間隔に配置し、磁気密度変化を検出して座標情報又はベクトル情報を入力するようにしたボインティングデパイス用の磁気センサアレイにおいて、複数の磁気センサに対する所定位置にマグネットまたは強磁性体を配置したことを特徵とする。

また、マグネットを前記磁気センサに対して等間隔位置に配置することが好ましい。

また、磁気センサを 4個等間隔に配置して、マグネットを磁気センサの中心位置に配置するようにしてもよい。

さらに、本発明は、上記の目的を達成するために、内蔵されたマグネットの位置を複数の磁気センサで検出するポインティングデバイスに、マグネットを設けたアダプタを嵌合せしめてなることを特徵とするポインティングデバイス用操作アダプタである。

ポインティングデバイスに嵌合される弾性部材と、弾性部材に設けられた操作部材とを備えてもよい。

また、本発明は、ポインティングデバイスに嵌合される係止部材と、係止部材によって摺動が規制される操作部材とを備えたことを特徴とするボインティングデパイス用操作アダプタである。マグネットが、弾性部材に内蔵されるようにしてもよいし、操作部材に内蔵されるようにしてもよい。

また、本発明のポインティングデバイス用操作アダプタは、ポインティングデバイスの押圧部材に嵌着され、任意の方向に揺動可能とする空間部を構成する弾性部材と、弾性部材に設けられた操作部材を備え、弾性部材の弹性変形によるポインティングデバイスのマグネッ卜の揺動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサで検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するようにしたことを特徴とする。

弾性部材にマグネットを嵌合して、空間部側に凸状にしてもよい。また、操作部材にマグネットを設けて、空間部側に凸状にしてもよい。

さらに、本発明のポインティングデバイス用操作アダプタは、ポインティングデパイスの押圧部材上に配置され、任意の方向に揺動可能である弾性部材と、弾性部材に設けられた操作部材と、押圧部材の縁部に嵌着され、操作部材の摺動を規制する係止部材とを備え、弾性部材の弾性変形によるポインティングデパイスのマグネットの揺動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサで検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するようにしたことを特徴とする。操作部材にマグネットを設けてもよい。操作部材の表面を、粗面、凹状面、凸状面、凸状四角錐、凹状四角錐のいずれかにしてもよい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明におけるボインティングデバイスの一実施例を示す図である。図 2は、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施例を示す図である。

図 3は、本発明におけるボインティングデパイスのさらに他の実施例を示す図である。

図 4は、本発明のポインティングデパイスに係る従来例及び本発明におけるボインティングデバイスの一例を示す回路ブロック図である。

図 5は、従来のポインティングデバイスで使用されているマグネッ卜支持機構の一例を示す図である。

図 6は、従来のポインティングデバイスで使用されているマグネット支持機構の他の例を示す図である。図 7は、本発明における: >実施例を示す図である。

図 8は、本発明に〉実施例を示す図である

図 9 A及び図 9 Bは、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施例を示す図で、図 9 Aは断面図、図 9 Bは上面図である。

図 10 A及び図 10 Bは、本発明におけるボインティングデバイスの他の実施例を示す図で、図 1 OAは断面図、図 10Bは上面図である。

図 1 1は、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施例を示す構成図である。

図 12 A及び図 12 Bは、本発明におけるボインティングデパイスの操作性を説明するための図で、図 12 Aは左方向の揺動を示し、図 12 Bは右方向の揺動を示す図である。

図 13は、弾性部材の厚みと切り欠き形状の深さとの関係を示す図である。図 14A〜図 14Dは、薄肉部の各種形状を示す図で、図 14Aは断面凹状切り欠き形状、図 14 Bは断面直線力ット形状、図 14 Cは断面湾曲形状、図 14 Dは断面 2段凹状切り欠き形状を示す図である。

図 15は、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施例を示す構成図である。

図 16 A及び図 16Bは、本発明の磁気センサアレイの一実施例を示す構成図で、図 16Aは断面図、図 16Bは平面図である。

図 17は、本発明の磁気センサアレイを用いたポインティングデバイスの一実施例を示す構成図である。

図 18 A及び図 18Bは、本発明におけるポインティングデバイスの操作性を説明するための図で、図 18 Aは左方向の揺動を示し、図 18Bは右方向の揺動を示す図である。図 1 9は、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施例を示す構成図である。

図 2 0は、本発明におけるポインティングデバイスのさらに他の実施例を示す構成図である。

図 2 1は、本発明におけるポインティングデバイスのさらに他の実施例を示す構成図である。

図 2 2は、本発明のホ一ル素子アレイからの出力（実施例）と通常のマグネットを内蔵しないホール素子アレイからの出力（比較例）を示す図である。図 2 3は、ホール素子の感磁面上にある X軸上の位置に対する磁束密度の Z 成分（感磁軸方向成分）を示す図である。

図 2 4は、図 2 3の比較例に関して、ポインティングデバイスのマグネットを X軸方向に変位させた場合について、磁束密度の Z成分の変化を示す図である。

図 2 5は、図 2 3の実施例に関して、図 2 4と同様にポインティングデバイスのマグネットを X軸方向に変位させた場合について、磁束密度の Z成分の変化を示す図である。

図 2 6は図 2 5の拡大図である。

図 2 7は、本発明に係るボインティングデバイス及び操作アダプタの一実施例を示す構成図である。

図 2 8 A及び図 2 8 Bは、本発明におけるボインティングデバイスの操作性を説明するための図で、図 2 8 Aは右方向の揺動を示し、図 2 8 Bは左方向の揺動を示す図である。

図 2 9は、本発明におけるポインティングデバイス用操作アダプタの他の実施例を示す構成図で、ボインティングデバイスにアダプタを装着した状態を示した図である。

図 3 0は、本発明におけるポインティングデバイス用操作アダプタのさらに他の実施例を示す構成図で、ポインティングデバイスにアダプタを装着した状態を示した図である。

図 3 1は、マグネットの変位量とポインティングデバイスの出力の関係を示した図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

本発明の磁気検出式ボインティングデバイスの磁気検出回路を示すプロック図は、図 4に示した従来の回路ブロック図と同様である。つまり、検出部 1は、 4個の磁気センサ（例えば、ホール素子） 1 1からなり、このホール素子 1 1 は、 X軸及び Y軸に沿って 2個ずつ対称に配置されている。 X軸及び Y軸上に対称に配設された 4個のホール素子の中央付近にマグネットが配置されている。このマグネットの移動による磁界の変化によりホール素子 1 1の出力電圧が変化する。差動アンプ 2は X軸方向と Y軸方向の各ホ一ル素子 1 1の出力をそれぞれ差動的に増幅する。 Z軸方向の磁界が原点 Oについて対称、すなわちマグネットの着磁方向が鉛直方向にあるとき、出力が 0になるようにしてあり、マグネットが移動すると、これに応じて差動アンプ 2に出力が発生し、その出力 (アナログ値）を検出制御部 3が X座標値及び Y座標値に変換し、これを出力制御部 4が出力するように構成されている。

図 1は、本発明のポインティングデバイスの一実施例を示す図である。図中符号 1 1は磁気センサ、 1 2はマグネット、 1 3はシリコ一ン樹脂、 1 4は実装基板、 1 5はマグネット力パーである。磁気センサ 1 1は、前述したように X軸及び Y軸に沿って 2個ずつ対称に、実装基板 1 4に配置されている。マグネット 1 2は、鉛直方向に N Sの着磁がされている。 N Sの方向については特に制限されない。シリコーン樹脂 1 3と実装基板 1 4との対向面は接着されていない。シリコーン樹脂 1 3は、外力を加えることにより容易に変形し、その外力を除くと直ちに、外力を加えていない初期状態に復帰する。つまり、マグネットカバー 1 5を操作して、ある方向に傾けた場合、マグネット 1 2も同様に傾くことになる。しかし、外力を取り除くと直ちに初期状態に復帰する。これは、従来のマグネット機構でコイルスプリングを用いて行っていた動作に相当する。シリコーン樹脂 1 3を用いることにより、部品点数が減少し、糸且立性の向上がはかれるうえ、小型化も可能になる。マグネット 1 2とシリコーン樹脂 1 3をラバー磁石に置き換えることも可能である。

また、接触式ポインティングデバイスと比較して、磁気検出式ポインティングデバイスは、接触による部品の摩耗がなくなるので、製品寿命が向上する。図 2は、本発明におけるポインティングデパイスの他の実施形態を示す図で、図 1に示した実施形態のシリコーン樹脂 2 3の下にスィッチ 2 8を配設し、ポインティングデバイスにスィッチ機能を付与させたものである。'つまり、実装基板 2 4のシリコーン樹脂 2 3側にスィッチ 2 8を配設したものである。

本来、ポインティングデバイスは入力点の座標値を出力するためのデバイスであるが、スィッチ機能を付与することにより座標値のみならず、決定機能をつけたポィンティングデパイスになる。マグネットカバ一 2 5をマグネット 2 2の方向に押さえ込むことによりスィッチ機能を満足する構成になっている。スィッチを設けることにより、パーソナルコンピュータのマウスと同様、座標値と決定の 2信号をもつことになる。

このスィッチ 2 8としては、押しポタンスィッチなど、どのようなスィッチでもかまわないが、押したことが確認しやすく（クリック感のある）、スイツチを押し込んだ後に自動復帰するタクティ一ル（tact i le) スィッチ、タクト (tact) スィッチ、夕ツチ（touch) スィッチ等、対象物との物理的接触を利用して対象物を確認するスィツチが適している。

上述した実施例については、磁気センサ 1 1を実装基板 1 4のマグネット 1 2より遠い側に配置しているが、図 3に示すように、マグネット 1 2に近い側に配置することが可能であれば、磁気センサ 1 1の出力感度が上がるので、高感度のポインティングデバイスをつくることが可能である。また、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、更に種々変形して実施することが可能である。

次に、本発明の試作例について以下に説明する。

図 2で示した構成のポインティングデバイスを試作した。磁気センサ 2 1としては、旭化成電子（株）製のホール素子、 HG— 1 0 6 C (商品名）を 4つ用いた。対角に配設されたホール素子の中心間の距離は、約 3 . 3 mmである。また、マグネット 2 2は、直径 4mm、厚み 2 mmのサマリウム□コバルト系のものを用いた。マグネット 2 2の着磁は、鉛直上向きに N極、下向きに S極の 2極構成になっている。実装基板 2 4はガラスエポキシ製の厚み 0 . 7 mmのものを用いた。シリコーン樹脂 2 3は厚み 0 . 7 5 mmのものである。スイツチ 2 8は、厚さ 0 . 1 5 mmのタクティールスィッチを用いた。

全体の大きさとしては、約 6 mm角で、厚さ約 5 mmの大きさのポインティングデバイスが実現できたことになる。実際にマグネッ卜 2 2を傾けたときの、それぞれのホール素子 2 1の出力電圧を測定した。原点位置での各ホール素子 2 1の出力はそれぞれ約 6 O mVであり、マグネット 2 2をホール素子 2 1の方向に傾けると最大で 8 0 mV程度まで出力電圧が変化する。

出力電圧の変化量は約 2 O mVである。差動アンプなどを用いて磁気センサ 2 1の出力を信号処理するので、外付けで I Cなどを用いることを前提に考えれば、ポインティングデバイスとして必要な磁気センサ 2 1の出力電圧を、このマグネット 2 2の支持機構で充分に満足していることがわかる。

また、タクティ一ルスイッチを設けていても、ポインティングデバイスの機能に支障をきたさないことを確認した。

以上説明したように本発明によれば、弾力性を有する樹脂上に磁力を発生するマグネットを配設するとともに、実装基板上に磁気センサを配設し、マグネットの移動によって生じる周囲の磁束密度変化を磁気センサで検出し、入力点の座標値を出力するようにしたので、磁気検出式ポインティングデバイスにおいて、従来マグネット支持機構に必要であったコイルスプリング等の多くの部品点数を減らすことができるうえ、組立性が向上し、また小型化も可能になり、製品寿命も向上するので、多様なアプリケーションに対して好都合に対応することが可能なポインティングデバイスを提供することができる。

次に、図 7は、本発明のポインティングデバイスの他の実施例を示す図である。図中符号 5 1は磁気ゼンサ、 5 2はマグネット、 5 3はシリコーン樹脂、 5 4は実装基板、 5 5はマグネットカバーである。磁気センサ 5 1は、前述したように X軸及び Y軸に沿って 2個ずつ対称に、実装基板 5 4に配置されている。マグネット 5 2は、鉛直方向に N Sの着磁がされている。 N Sの方向については特に制限されない。マグネット 5 2とシリコ一ン樹脂 5 3とは、その中心部で接着剤 5 6により接着されている。マグネット 5 2とシリコーン樹脂 5 3の接触面全面を接着するのではなく、マグネット 5 2の中心部のみを接着することによって、シリコーン樹脂 5 3の伸縮性を有効に利用することができるようになり、マグネット 5 2の回転角度（制動範囲）を大きくすることができる。なお、シリコーン樹脂 5 3と実装基板 5 4との対向面は接着されていない。シリコーン樹脂 5 3は、外力を加えることにより容易に変形し、その外力を除くと直ちに、外力を加えていない初期状態に復帰する。つまり、マグネットカバー 5 5を操作して、ある方向に傾けた場合、マグネット 5 2も同様に傾くことになる。しかし、外力を取り除くと直ちに初期状態に復帰する。これは、従来のマグネット機構でコイルスプリングを用いて行っていた動作に相当する。シリコーン樹脂 5 3を用いることにより、部品点数が減少し、組立性の向上がはかれるうえ、小型化も可能になる。

また、接触式ポインティングデバイスと比較して、磁気検出式ポインティングデバイスは、接触による部品の摩耗がなくなるので、製品寿命が向上する。図 8は、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施形態を示す図で、図 7と同じ機能を有する部分には、同一の符号を付してある。図 7に示した実施形態のシリコ一ン樹脂 5 3のマグネットを設けた部分及びその近傍を、マグネット 5 2を設けていないシリコーン樹脂 5 3部分より、シリコーン樹脂 5 3 の厚みを薄くして空間部 5 7を設けている。マグネット 5 2の下のシリコーン樹脂 5 3が薄いほど、マグネット 5 2の回転角度（制動範囲）を大きくできるので、シリコーン樹脂 5 3の動作を前提とする部分については薄くすることが好ましい。

図 9 A、図 9 Bは、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施形態を示す図で、図 9 Aは断面図、図 9 Bは上面図である。なお、図 8と同じ機能を有する部分には、同一の符号を付してある。図 8に示した実施形態のシリコ —ン樹脂 5 3の厚みを薄くした部分に凸部 5 8を設けたものである。シリコ一ン樹脂 5 3を薄くして空間部 5 7を設けた塲合、可動範囲は拡がるものの、ポインティングデバイスの操作時に、シリコーン樹脂 5 3の厚みを薄くした部分の全体が落ち込んでしまう。このため、シルコーン樹脂 5 3の実装基板側に 1 つ以上の凸部 5 8を設けて落ち込みを防いでいる。その凸部 2 8はシリコーン樹脂 2 3の薄い部分の外縁部付近、つまり空間部 5 7の外縁部付近に設けると、シリコーン樹脂 5 3の全体の落ち込みを防ぐという著しい効果を奏する。なお、凸部を実装基板 5 4側に、空間部 5 7に向けて少なくとも 1つ以上設けるようにしても同様の効果を奏する。

上述した実施例については、磁気センサ 5 1を実装基板 5 4のマグネット 5 2より遠い側に配置しているが、マグネット 5 2に近い側に配置することが可能であれば、磁気センサ 5 1の出力感度が上がるので、高感度のポインティングデパイスをつくることが可能である。

図 1 0 A, 図 1 0 Bは、この場合のポインティングデバイスの実施形態を示す図で、図 1 O Aは断面図、図 1 0 Bは上面図で.ある。なお、図 9 A及び図 9 Bと同じ機能を有する部分には、同一の符号を付してある。磁気センサ 5 1を実装基板 5 4のマグネット 5 2より近い側に配置し、空間部 5 7内に凸状に設けられている。なおこの場合には、磁気センサ 5 1自体により樹脂 5 3の全体の落ち込みを防ぐことも可能であるが、凸部 5 8を空間部 5 7の外縁部近傍に設けると、樹脂 5 3の全体の落ち込みをさらに防ぐことができる。また、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、更に種々変形して実施することが可能である。

また、マグネットを樹脂上に設ける際、マグネットの樹脂との接触面全面を接触するのではなく、マグネットの中心部のみを接着することによって、樹脂の伸縮性を有効に利用できるようになり、マグネットの回転角度（制動範囲）を大きくすることができる。

また、樹脂におけるマグネットを設けた部分が、マグネットを設けない部分より樹脂の厚みが薄くなつているため、マグネットの回転角度（制動範囲）を大きくできる。さらに、その部分に凸部を設けることにより、樹脂の厚みを薄くした部分全体が落ち込むのを防ぐことができる。

上記構成を持たせることにより、本発明のポインティングデバイスは、同じ材料を用いた場合と比較して、マグネットの回転角度（制動範囲）が大きくなり、磁気センサ出力の範囲も大きくなるので、より高精度で信頼性の高いボインティングデバイスを構築できる。

図 1 1は、本発明のボインティングデバイスの他の実施例を示す構成図で、図中符号 6 1は磁気センサ、 6 2はマグネット、 6 3は弾性部材としてのシリコーン樹脂、 6 4は実装基板、 6 5は押圧部材、 6 6はスィッチ、 6 7は空間部、 6 7 aは切り欠き部である。磁気センサ 6 1は、前述したように X軸及び Y軸に沿って 2個ずつ対称に、実装基板 4上に配置されている。マグネット 6 2は、鉛直方向に N Sの着磁がされている。

シリコーン樹脂 6 3を実装基板 6 に対して平行な面内においてずらすように動かすと、このシリコーン樹脂 6 3は、切り欠き部 6 7 aの端部を支点として揺動し、これにともないマグネット 6 2も同様に揺動する。

このように、本発明のポインティングデバイスは、実装基板 6 4上に設けられた複数の磁気センサ 6 1と、実装基板 6 4上に設けられて、任意の方向に揺動可能とする空間部 6 7を有する弾性部材 6 3と、この弾性部材 6 3に設けられたマグネット 6 2とを備え、弾性部材 6 3の弾性変形によるマグネット 6 2 の摺動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサ 6 1で検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するように構成されている。

また、マグネット 6 2は、上述したように水平方向に揺動自在であるとともに、実装基板 6 4に対して垂直方向に変位可能であり、実装基板 6 4に対して水平方向と垂直方向に動けるような自由度を有している。

また、弾性部材 6 3は屈曲部を有し、この屈曲部に切り欠き部 6 7 aを形成して、マグネット 6 2の揺動自在を効果的なものにしている。この切り欠き部 6 7 aの形状は、図 1 4 Aに示すように、断面凹状切り欠き形状が望ましく、この断面凹状切り欠き形状の深さ dは、図 1 .3に示すように、弾性部材 6 3の厚み Cよりも小さいことが望ましい。さらに、この切り欠き部の形状は、図 1 4 Bに示すように、断面直線カット形状、または図 1 4 Cに示すように、断面湾曲形状、または図 1 4 Dに示すように、 2段凹状切り欠き形状とすることができる。

また、空間部 6 7内で、実装基板 6 4上にスィッチ 6 6を配設し、ポインテイングデバイスにスィッチ機能を持たせてある。このスィッチ 6 6としては、上述したように、押したことが確認しやすく（クリック感のある）、スィッチを押し込んだ後に自動復帰するタクティ一ル（tac t i le) スィッチなどが適している。

また、押圧部材 6 5は、指先で押したときにマグネット 2がぶれたり、へこんで内側に位置がずれたりしないように、剛体的な性状を有する材料で形成するのがよい。特に、外部に漏れる磁場の強さを小さくするために非磁' f生体を用いて、磁石からの距離を離す構造としてもよいし、逆に透磁率の高い軟磁性材料を用いて、磁気シールドを兼ねるようにしてもよい。例えば、ポリ力一ボネート、アルミ二ユウム合金などの金属、もしくはパーマロイなどの鉄一ニッケル合金、純鉄などで作成される。

なお、磁気検出回路としては、図 4に示した従来の回路が適用可能である。また、上述した特公平 7— 1 1 7 8 7 6号公報に記載されているような磁気抵抗素子を用いることも可能である。

このような構成により、図 1 2 Aに示すように、押圧部材 6 5を矢印 a方向、つまり、右から左方向に向かって押すと、弾性部材 6 3と実装基板 6 4との結合端部を支点として、左方向に揺動変位し、逆に、図 1 2 Bに示すように、押圧部材 6 5を矢印 b方向、つまり、左から右方向に向かって押すと、弾性部材 6 3と実装基板 6 4との結合端部を支点として、右方向に揺動変位する。このようにして、弾性部材 6 3に設けられたマグネット 6 2は左右に揺動自在となる。この操作は、人差し指の腹の部分、または親指の腹の部分によって可能である。この場合、指との密着性を考慮して、押圧部材 6 5の表面を、粗面、凹状面、凸状面、凸状四角錐、凹状四角錐のいずれかにすることが望ましい。また、押圧部材 6 5の形状を、円形、正方形、矩形、八角形、楕円形、歯車形のいずれかにすることも可能である。

図 1 5は、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施例を示す構成図である。図 1 1においては、マグネット 6 2を弾性部材 6 3に設けた構成について説明したが、マグネット 6 2は必ずしも弾性部材 6 3に設ける必要はなく、図 1 5に示すように、弹性部材 6 3 aとともに空間部 6 7を形成する非弹性部材である押圧部材 6 5 aに設けることも可能である。

次に、本発明の試作例について以下に説明する。

図 1 1に示した構成のポインティングデバイスを試作した。磁気センサ 6 1 としては、旭化成電子（株）製のホール素子、 H G - 1 0 6 C (商品名）を 4 つ用いた。対角に配設されたホール素子の中心間の距離は、約 3 . 3 mmである。また、マグネット 2は、直径 2 mm、厚み 5 mmのネオジ系のものを用いた。マグネット 6 2の着磁は、鉛直上向きに N極、下向きに S極の 2極構成になっている。

実装基板 6 4はガラスエポキシ製の厚み 0 . 6 mmのものを用いた。シリコ —ン樹脂 6 3は厚み 0 . 2〜0 . 5 mmのものである。設計厚さに応じてゴム硬度を設定する必要があるが、目安としてこのゴム硬度は 3 0〜8 0程度が望ましい。スィッチ 6 6は、厚さ 0 . 1 5 mmのタクティールスィッチを用い、実装基板 6 4の表面から、押圧部 6 5の上面までの厚さを 2 mm以内にして薄型とし、押 E部の直径を 6 . 4 mmとした。

以上説明したように本発明によれば、実装基板上に設けられた複数の磁気センサと、実装基板上に設けられて、任意の方向に揺動可能とする空間部を構成する弾性部材と、弾性部材とともに空間部を形成するように、弾性部材に設けられた押圧部材と、押圧部材に設けられたマグネットとを備え、弾性部材の弹性変形によるマグネットの搐動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサで検出し、座標情報を入力するようにしたので、肉厚を薄くして、磁力の小さいマグネットを用いても大きな出力がとれるような操作性の良好なボインティングデバイスを実現することができる。

図 1 6 A、図 1 6 Bは、本発明の磁気センサアレイの一実施例を示す構成図で、図 1 6 Aは断面図、図 1 6 Bは平面図である。図中符号 8 1は磁気センサアレイで、この磁気センサアレイ 8 1は、互いに等間隔に配置された 4偭の磁気センサ 8 1 aと、その磁気センサ 8 1 aの中心位置に配置されたマグネット 8 1 bとから構成されている。このマグネット 8 1 bの代わりに強磁性体を用いることも可能である。この場合、使用する強磁性体は残留磁化の変動が少ないものが好ましい。また、磁気センサ 8 1 aの各々は、正方形領域の各コーナ部分に配置されているが、菱形領域のコーナ部分に配置することも可能である。図 1 7は、本発明の磁気センサアレイを用いたポインティングデバイスの一実施例を示す構成図で、図中符号 8 2はマグネット、 8 3は弾性部材としてのシリコーン樹脂、 8 4は実装基板、 8 5は押圧部材、 8 7は空間部、 8 7 aは切り欠き部である。磁気センサアレイ 9 1は、ホール素子のベアチップ 9 1 a を正方形の対角線上に配置し、中央部に設けられたマグネット 9 1 bをセラミック回路基板 9 0上に樹脂で接着し、ベアチップ 9 1 aとマグネッ卜 9 1 b上にエポキシ樹脂 9 1 cをポティングしてコ一ティングした。マグネット 8 2は、鉛直方向に N Sの着磁がされている。

シリコーン樹脂 8 3を実装基板 8 4に対して平行な面内に配置して、ずらすように動かすと、このシリコーン樹脂 8 3は、切り欠き部 8 7 aの端部を支点として揺動し、これにともないマグネット 8 2も同様に揺動する。

このように、本発明のポインティングデバイスは、実装基板 8 4上に設けられた複数の磁気センサアレイ 9 1と、実装基板 8 4上に設けられて、任意の方向に揺動可能とする空間部 8 7を有する弾性部材 8 3と、この弾性部材 8 3に設けられたマグネット 8 2とを備え、弾性部材 8 3の弹性変形によるマグネット 8 2の摺動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサアレイ 9 1で検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するように構成されている。

また、マグネット 8 2は、上述したように水平方向に揺動自在であるとともに、実装基板 8 4に対して垂直方向に変位可能であり、実装基板 8 4に対して水平方向と垂直方向に動けるような自由度を有している。

また、弾性部材 8 3は屈曲部を有し、この屈曲部に切り欠き部 8 7 aを形成して、マグネット 8 2の揺動自在を効果的なものにしている。この切り欠き部 8 7 aの形状は、断面凹状切り欠き形状が望ましく、この断面凹状切り欠き形状の深さは、弾性部材 8 3の厚みよりも小さいことが望ましい。さらに、この切り欠き部の形状は、断面直線カット形状、断面湾曲形状、または 2段凹状切り欠き形状とすることができる。 '

また、押圧部材 8 5は、指先で押したときにマグネット 8 2がぶれたり、へこんで内側に位置がずれたりしないように、剛体的な性状を有する材料で形成するのがよい。特に、外部に漏れる磁場の強さを小さくするために非磁性体を用いて、磁石からの距離を離す構造としてもよいし、逆に透磁率の高い軟磁性材料を用いて、磁気シールドを兼ねるようにしてもよい。例えば、ポリカーボネート、アルミ二ユウム合金などの金属、もしくはパ一マロイなどの鉄—ニッケル合金、純鉄などで作成される。

このような構成により、まず、実装基板 8 4上に取り付けられた磁気センサアレイのマグネット 9 1 bに対向するようにマグネット 8 2を配置するようにボインティングデバイスを作製すると、マグネット 9 1 bとマグネット 8 2との磁気力により双方が引き付け合って、初期位置が自動的にァライメントされる。これにより、実装位置合わせが簡単になる。すなわち、ポインティングデバイスのマグネット 8 2を、磁気センサアレイのマグネット 9 1 bに近づければ、両者間に引力が働くようにマグネットの向きを配置しているので、この 2 つのマグネットの距離が最小になる点で安定になり静止する。したがって、ポインティングデバイスと磁気センサァレイのマグネットの相対的な位置が自動的に定まる。この場合、ポインティングデバイスと磁気センサアレイのマグネッ卜の対向面の形状とサイズを同じにしておくとよい。

このように作製されたポインティングデバイスは、図 1 8 Aに示すように、押圧部材 8 5を矢印 a方向、つまり、右から左方向に向かって押すと、弾性部材 8 3と実装基板 8 4との結合端部を支点として、左方向に揺動変位し、逆に、図 1 8 Bに示すように、押圧部材 8 5を矢印 b方向、つまり、左から右方向に向かって押すと、弾性部材 8 3と実装基板 8 4との結合端部を支点として、右方向に揺動変位する。このようにして、弾性部材 8 3に設けられたマグネット 8 2は左右に揺動自在となる。この操作は、人差し指の腹の部分、または親指の腹の部分によって可能である。この場合、指との密着性を考慮して、押圧部材 5の表面を、粗面、凹状面、凸状面、凸状四角錐、凹状四角錐のいずれかにすることが望ましい。また、押圧部材 8 5の形状を、円形、正方形、矩形、八角形、楕円形、歯車形のいずれかにすることも可能である。

図 1 9は、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施例を示す構成図である。図 1 7においては、マグネット 8 2を弾性部材 8 3に設けた構成について説明したが、マグネット 8 2は必ずしも弾性部材 8 3に設ける必要はなく、図 1 9に示すように、弾性部材 8 3 aとともに空間部 8 7を形成する非弹性部材である押圧部材 8 5 aに設けることも可能である。

また、空間部 8 7内で、実装基板 8 4上にスィッチ 8 6を配設し、ポインティングデバイスにスィツチ機能を持たせてある。このスィッチ 8 6としては、上述したように、押したことが確認しやすく（クリック感のある）、スィッチを押し込んだ後に自動復帰するタクティール（tact i le) スィッチなどが適している。図 2 0は、本発明におけるポインティングデバイスのさらに他の実施例を示す構成図で、図中符号 8 8はカバー部材で、 8 9はマグネット 8 2を内蔵した操作部材である。カバー部材 8 8の先端には操作部材 8 9の脱落を防止するために、リング部 8 8 aが設けられていて、操作部材 8 9の底部に設けられている板状部 8 9 aと接触係止できるように構成されている。また、基板 8 4と力バ一部材 8 8とは固定ピンで締め付けられている。なお、この実施例においては、スィッチ 8 6は設けられていない。

このような構成により、上述したように、実装基板 8 4上に取り付けられた磁気センサアレイのマグネット 8 1 bに対向するようにマグネット 8 2を配置するようにポインティングデバイスを作製すると、マグネット 8 1 bとマグネット 8 2との磁気力により双方が引き付け合って、初期位置が自動的にァライメントされる。これにより、実装位置合わせが簡単になる。また、微妙な位置ズレは操作部材の摺動により自動的に補正される。

図 2 1は、本発明におけるポインティングデバイスのさらに他の実施例を示す構成図で、図中符号 1 0 1 aはスィッチ 8 6を設ける空間部の形成されたスぺーサで、 1 0 1 bはスぺ一サ 1 0 1 a上に設けられた弾性体である。この弹性体にはスィッチ 8 6を押圧する突起部 1 0 1 cが設けられている。

また、弾性体 1 0 l b上には、図 2 0に示したように、操作部材 8 9とカバ一部材 8 8とが設けられていて、操作部材 8 9の板状部 8 9 aはカバー部材のリング部 8 8 aと接触係止するように構成されている。また、基板 8 4とスぺ —サ 1 0 1 aと弾性体 1 0 1 bとカバー部材 8 8とは固定ピンで締め付けられている。

次に、本発明の試作例について以下に説明する。

図 1 7に示した構成のポインティングデバイスを試作した。磁気センサァレィとしては、旭化成電子（株）製のホール素子である H G— 1 0 6 C (開発品）を 4つ用いた。セラミック回路基板上に、 HQ— 1 0 6 C (開発品）のホール素子のベアチップ（0 . 4 mmX 0 . 4 mm) を 2 . 6 mm角の正方形の対角上に配置して、フリップチップポンダーで接続した。 4つのホール素子の中央部に、直径 2 mm、厚さ 5 mmのネオジ系のマグネットをセラミック回路基板上に樹脂で接着し、そのうえで、ホール素子とマグネット上にエポキシ樹脂をポッティングしてコ一ティングした。マグネット 8 2の着磁は、鉛直上向きに N極、下向きに S極の 2極構成になっている。

実装基板 8 4はガラスエポキシ製の厚み 0 . 6 mmのものを用いた。シリコ —ン樹脂 8 3は厚み 0 . 2〜0 . 5 mmのものである。設計厚さに応じてゴム硬度を設定する必要があるが、目安としてこのゴム硬度は 3 0〜8 0程度が望ましい。スィッチ 8 6は、厚さ 0 . 1 5 mmのタクティ一ルスイッチを用い、実装基板 8 4の表面から、押圧部材 8 5の上面までの厚さを 2 mm以内にして薄型とし、押圧部材の直径を 6 . 4 mmとした。

図 2 2乃至図 2 6は、本発明のポインティングデバイスの出力特性と磁気サンサアレイ周辺の磁束密度を示す図で、図 2 2は、本発明のホール素子アレイからの出力◊印（実施例）と通常のマグネットを内蔵しないホール素子アレイからの出力黒口印（比較例）を示す図である。図 2 3は、ホール素子の感磁面上にある X軸上の位置に対する磁束密度の Z成分（感磁軸方向成分）を示す図で、図中の黒口印は比較例（通常のポインティングデバイス）のマグネットによる基準位置における磁束密度、 ◊印は実施例（当該磁気センサアレイを使用したポインティングデパイス）の場合を示している。

図 2 4は、図 2 3の比較例に関して、ポインティングデバイスのマグネットを X軸方向に変位させた場合について、磁束密度の Z成分の変化を示す図である。図 2 5は、図 2 3の実施例に関して、図 2 4と同様にポインティングデパ、イスのマグネットを X軸方向に変位させた場合について、磁束密度の Z成分の変ィ匕を示す図である。図 2 6は図 2 5の拡大図である。

以上説明したように本発明によれば、実装基板上に複数の磁気センサを所定間隔に配置し、磁気密度変化を検出して座標情報又はべクトル情報を入力するようにしたポインティングデバイス用の磁気センサアレイにおいて、複数の磁気センサに対する所定位置にマグネットを配置したので、ポインティングデバイスの位置入力に使用するマグネットの初期位置を自動的にァライメントできるような磁気センサアレイ及びこの磁気センサを用い、肉厚を薄くして、磁力の小さいマグネットを用いても大きな出力がとれるような操作性の良好なボインティングデバイスを提供することができる。

図 2 7は、本発明に係るポインティングデバイス及び操作アダプタの一実施例を示す構成図で、図中符号 1 1 1は磁気センサ、 1 1 2は第 1のマグネット、 1 1 3は第 1の弹性部材としてのシリコーン樹脂、 1 1 4は実装基板、 1 1 5 は押圧部材、 1 1 6はスィッチ、 1 1 7は第 1の空間部、 1 1 7 aは切り欠き部、 1 1 8は第 2の弾性部材としてのシリコーン樹脂、 1 1 9は第 2のマグネット、 1 2 0は操作部材、 1 2 1は第 2の空間部である。

磁気センサ 1 1 1は、前述したように X軸及び Y軸に沿って 2個ずつ対称に、実装基板 1 1 4上に配置されている。マグネット 1 1 2は、鉛直方向に N Sの着磁がされている。

シリコーン樹脂 1 1 3を実装基板 1 1 4に対して平行な面内においてずらすように動かすと、このシリコーン樹脂 1 1 3は、切り欠き部 1 1 7 aの端部を支点として揺動し、これにともないマグネット 1 1 2も同様に揺動する。

操作用アダプタは、ポインティングデバイスの押圧部材 1 1 5に嵌着され、任意の方向に揺動可能とする空間部 1 2 1を構成する弾性部材 1 1 8と、この弾性部材 1 1 8に設けられた操作部材 1 2 0と、弾性部材 1 1 8に嵌合（内蔵）して空間部側に凸状にしたマグネット 1 1 9とから構成されている。

なお、ポインティングデバイスと同じ方向に着磁したマグネット 1 1 9をァダブ夕に内蔵する時に、ボインティングデバイスのマグネット 1 1 2と引力が働くように配置する必要がある。つまり、マグネットが円柱形である場合、その円柱方向に S— N又は N—Sに着磁したマグネット 1 1 9をポインティングデバイスのマグネッ M 1 2と引力が働くように S—NZ S—N又は N— S / N - Sに配置する必要がある。

このような構成により、押圧部材 1 1 5に嵌着されたシリコーン樹脂 1 1 8 も同様に、操作部材 1 2 0を操作して、実装基板 1 1 4に対して平行な面内においてずらすように動かすと、このシリコーン樹脂 1 1 8は揺動し、これにともないマグネット 1 1 2も同様に揺動する。

このように、本発明のポインティングデバイスは、実装基板 1 1 4上に設けられた複数の磁気センサ 1 1 1と、実装基板 1 1 4上に設けられて、任意の方向に揺動可能とする空間部 1 1 7を有する弾性部材 1 1 3と、この弾性部材 1 1 3に設けられたマグネット 1 1 2と、第 1の弾性部材の上面に設けられた押圧部材 1 1 5と、この押圧部材 1 1 5に嵌着され、任意の方向に揺動可能とする第 2の空間部 1 2 1を有する第 2の弹性部材 1 1 8と、この第 2の弾性部材 1 1 8に設けられた操作部材 1 2 0を備え、弾性部材 1 1 3及び 1 1 8の弹性変形によるマグネット 1 1 2及び 1 1 9の摺動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサ 1 1 1で検出し、座標情報又はベクトル情報を入力するように構成されている。

また、マグネット 1 1 2及び 1 1 9は、上述したように水平方向に揺動自在であるとともに、実装基板 1 1 4に対して垂直方向に変位可能であり、実装基板 1 1 4に対して水平方向と垂直方向に動けるような自由度を有している。また、弾性部材 1 1 3は屈曲部を有し、この屈曲部に欠き音 15 1 1 7 aを形成して、マグネット 1 1 2の揺動自在を効果的なものにしている。この切り欠き部の形状は、断面凹状切り欠き形状が望ましく、この断面凹状切り欠き形状の深さは、弾性部材 1 1 3の厚みよりも小さいことが望ましい。さらに、この切り欠き部の形状は、断面直線カット形状、または、断面湾曲形状、 2段凹状切り欠き形状とすることができる。また、空間部 1 1 7内で、実装基板 1 1 4上にスィッチ 1 1 6を配設し、ポインティングデバイスにスィッチ機能を持たせてある。このスィッチ 1 1 6としては、上述したように、押したことが確認しやすく（クリック感のある）、スィッチを押し込んだ後に自動復帰するタクティール（tact i le) スィッチなどが適している。

また、押圧部材 1 1 5は、指先で押したときにマグネット 1 1 2がぶれたり、へこんで内側に位置がずれたりしないように、剛体的な性状を有する材料で形成するのがよい。特に、外部に漏れる磁場の強さを小さくするために非磁性体を用いて、磁石からの距離を離す構造としてもよいし、逆に透磁率の高い軟磁性材料を用いて、磁気シ一ルドを兼ねるようにしてもよい。例えば、ポリカーポネート、アルミ二ユウム合金などの金属、もしくはパーマロイなどの鉄一二ッケル合金、純鉄などで作成される。

このような構成により、図 2 8 Aに示すように、操作部材 1 2 0を矢印 a方向、つまり、左から右方向に向かって押すと、弾性部材 1 1 3と実装基板 1 1 4との結合端部を支点として、弾性部材 1 1 8とともに左方向に揺動変位し、逆に、図 2 8 Bに示すように、操作部材 1 2 0を矢印 b方向、つまり、右から左方向に向かって押すと、弾性部材 1 1 3と実装基板 1 1 4との結合端部を支点として、弾性部材 1 1 8とともに左方向に揺動変位する。このようにして、弾性部材 1 1 3及び 1 1 8に設けられたマグネット 1 1 2及び 1 1 9は任意の方向に揺動自在となる。この操作は、人差し指の腹の部分、または親指の腹の部分によって可能である。この場合、指との密着性を考慮して、操作部材 1 2 0の表面を、粗面、凹状面、凸状面、凸状四角錐、凹状四角錐のいずれかにすることが望ましい。また、押圧部材 1 1 5の形状を、円形、正方形、矩形、八 '角形、楕円形、歯車形のいずれかにすることも可能であり、その形状に合わせて操作部材 1 2 0の形状を決定することができる。

このように、アダプタを取り付けることにより、大きな位置移動による操作感が得られる。また、大きく位置移動するアダプタのマグネット 1 1 9により、磁気センサ部の磁気変化が大きくでき、ポインティングデバイスの感度が上がるという効果を奏する。さらに、マグネット 1 1 2と 1 1 9との間の磁力により、自動的にアダプタとポインティングデパイスの初期位置が正確に定まるという効果も奏する。

なお、弾性部材 1 1 8と操作部材からなるアダプタは、押圧部材 1 1 5と着脱自在であり、操作性を考慮して、大きな摺動を得たい場合に装着するもので、アダプタの装着のない場合においては、押圧部材 1 1 5の左右の揺動によってマグネット 1 1 2を移動させることができることは明かである。

また、弾性部材 1 1 3に設けられたマグネット 1 1 2と弹性部材 1 1 8に設けられたマグネット 1 1 9とは同じ磁力のものでもかまわないが、マグネット 1 1 9の磁力をマグネット 1 1 2の磁力よりも大きくするとさらに効果を発揮する。

なお、上述した実施例においては、弾性部材 1 1 8にマグネットを設けた場合について説明したが、マグネット付でないアダプタであっても効果は少なくなるものの、操作性を高めることができることは明かである。

図 2 9は、本発明におけるポインティングデバイスの他の実施例を示す構成図である。図 2 7においては、マグネット 1 1 9を弾性部材 1 1 8に設けた構成について説明したが、マグネット 1 1 9は必ずしも弾性部材 1 1 8に設ける必要はなく、弾性部材 1 1 8 aとともに空間部 1 2 1を形成する非弾性部材である操作部材 1 2 0 aに設けることも可能である。

図 3 0は、本発明におけるポインティングデバイス用操作アダプタのさらに他の実施例を示す構成図で、押圧部材 1 1 5側に凸状で、かつ周囲が板状部 1 23 aを有し、マグネット 119の設けられた操作部材 123は、任意の方向に揺動可能であるように押圧部材 115上に配置されている。

係止部材 122は、 ·操作部材 123の揺動を規制するように、押圧部材 1 1 5の緣部に嵌着されていて、操作時に操作部材 123が脱落しないように、操作部材 123の板状部 123 aを挟み込むようにリング状のガイド部材 122 aが設けられている。なお、図 27と同じ機能を有する部分については同一の符号を付してある。

このような構成により、押圧部材 115の縁部に嵌着された係止部材 122 内の空間における操作部材 123の任意の方向への揺動に対し、図 28A，図 28 Bと同じようなマグネットの変位移動が行われ、弾性部材 113の弾性変形によるマグネットの摺動によって生じる磁気密度変化を複数の磁気センサで検出し、座標情報又は基準位置からの変位量を演算することでべクトル情報を入力するようになっている。

次に、本発明の試作例について以下に説明する。

図 27に示した構成のポインティングデバイスを試作した。磁気センサ 1 1 1としては、旭化成電子（株）製のホール素子、 HQ— 106C (開発品）を 4つ用いた。対角に配設されたホール素子の中心間の距離は、約 3. 3mmである。また、マグネット 112は、直径 2mm、厚み 0. 5mmのネオジ系のものを用いた。マグネット 112の着磁は、鉛直上向きに N極、下向きに S極の 2極構成になっている。

実装基板 1 14はガラスエポキシ製の厚み 0. 6mmのものを用いた。シリコ一ン樹脂 1 13は厚み 0. 2〜0. 5mmのものである。設計厚さに応じてゴム硬度を設定する必要があるが、目安としてこのゴム硬度は 30〜80程度が望ましい。スィッチ 116は、厚さ 0. 15 mmのタクティールスィッチを用い、実装基板 114の表面から、押圧部材 115の上面までの厚さを 2 mm 以内にして薄型とし、押圧部材の直径を 6. 4mmとした。また、図 2 7及び図 2 9におけるアダプタの操作部材 1 2 0， 1 2 0 aの大きさは、特に限定されるものではないが指先のサイズに合わせると操作しやすく、直径が 1 0〜2 0 mmが望ましい。また、アダプタの高さは 4 mm程度が望ましい。

また、図 3 0におけるアダプタの操作部材 1 2 3の大きさは、周囲の板状部が 1 mm程度で、凸状部の直径が 3 mm程度、高さは 3 mm程度が望ましい。また、係止部材 1 2 2と操作部材 1 2 3とのギャップは l mm程度であることが望ましい。また、係止部材 1 2 2の高さは 3 mm程度が望ましい。

なお、図 2 7及び図 2 9に示した実施例のポインティングデバイスは、物理的運動を大きく操作し、ポインティングデバイスの感度を上げて微妙な動きに対応できるようにしたものであるのに対して、図 3 0に示した実施例のポインティングデバイスは、主にアダプタの操作部材を軽い操作感で動かしてポインティングデバイスの操作をするようにしたものである。

図 3 1は、マグネットの変位量とポインティングデバイスの出力の関係を示した図で、図中の〇印がアダプタなしのノーマルなポインティングデバイスの場合で、秦印が図 2 7のアダプタ付のポインティングデバイスの場合で、 ☆印が図 3 0のアダプタのみを操作した場合を示している。また、図 3 0のァダプ夕付のボインティングデバイスをアダプタとボインティングデバイス本体が同時に動くように操作すれば、図 3 1中の秦印と同じような大きな出力を得ることができる。この出力特性から分かるように、いずれの場合においても、マグネッ卜の変位量に対するボインティングデバイスの出力が略リニアに変化する特生を有しており、実用化が可能である。

以上説明したように本発明によれば、ポインティングデバイスの押圧部材に嵌着され、任意の方向に揺動可能とする空間部を構成する弾性部材と、弾性部材に設けられた操作部材を備え、弾性部材の弾性変形によるボインティングデバイスのマグネットの摺動によつて生じる磁気密度変化を複数の磁気センサで検出し、座標情報又はベクトル情報を入力するようにしたので、磁力の小さいマグネットを用いても大きな出力がとれるような操作性の良好なポインティングデバイス用操作アダプタを実現することができる。産業上の利用可能性

以上説明したように本発明によれば、弾力性を有する樹脂上に磁力を発生するマグネットを配設するとともに、実装基板上に磁気センサを配設し、マグネットの移動によって生じる周囲の磁束密度変化を磁気センサで検出し、入力点の座標値を出力するようにしたので、磁気検出式ポインティングデバイスにおいて、従来マグネット支持機構に必要であったコイルスプリング等の多くの部品点数を減らすことができるうえ、組立性が向上し、また小型化も可能になり、製品寿命も向上するので、多様なアプリケーションに対して好都合に対応することが可能なボインティングデバイスを提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 実装基板上に樹脂層が設けられ、該樹脂上にマグネットが凸状に配設されると共に、実装基板上に磁気センサを配設し、前記マグネットの移動または傾斜によって生じる周囲の磁束密度の変化を前記磁気センサで検出し、入力点の座標値を出力するようにしたことを特徴とするポ-

2 . 前記樹脂層は弾力性を有する樹脂であることを特徴とする請求項 1に記載のポ-

3 . 前記樹脂と前記実装基板との対向面が接着されていないことを特徴とする請求項 1に記載（

4. 前記樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項 1に記載のポ

5 . 前記マグネットと前記樹脂をラバー磁石に置き換えたことを特徴とする請求項 1に記載（

6 . 前記磁気センサは、直交系の 2次元平面上の 2軸である X軸及び Y軸に沿って対称に配設され、前記マグネットは、前記磁気センサの中央付近に配置されていることを特徴とする請求項 1に記載（

7 . 前記実装基板の前記樹脂側にスィツチを配設したことを特徴とする請求項 1に記載（

8 . 前記スィッチに対向する前記樹脂側部分に、該スィッチを押すための突起を設けたことを特徴とする請求項 7に記載のボインティングデバイス。

9 . 前記スィッチが夕クティ一ルスィツチであることを特徴とする請求項 7

1 0 . 前記樹脂と前記マグネットとが、前記マグネッ卜の中心部のみで接着されていることを特徴とする請求項 1に記載のボインティングデバイス。

1 1 . 前記樹脂に、前記マグネットを設けた部分及びその周辺が、該マグネットを設けない部分よりも厚みが薄くなるように空間部を設けたことを特徴とする請求項 1 0に記載のボインティングデバイス。

1 2 . 前記樹脂の空間部に、前記実装基板側に向けて少なくとも 1つ以上の凸部を設けたことを特徴とする請求項 1 1 ί

1 3 . 前記凸部は、前記空間部の外縁部付近に設けたことを特徴とする請求項 1 2に記載（ 1 4. 実装基板上に設けられた複数の磁気センサと、前記実装基板上に設けられて、任意の方向に揺動可能とする空間部を構成する弾性部材と、該弾性部材とともに前記空間部を形成するように、該弾性部材に設けられた押圧部材と、該押圧部材に設けられたマグネットとを備え、前記弾性部材の弾性変形による前記マグネットの摺動によって生じる磁気密度変化を前記複数の磁気センサで検出し、座標情報又はベクトル情報を入力するようにしたことを特徴とするポ

1 5 . 実装基板上に設けられた複数の磁気センサと、前記実装基板上に設けられて、任意の方向に揺動可能とする空間部を有する弾性部材と、該弾性部材に設けられたマグネットとを備え、前記弹性部材の弹性変形による前記マグネットの摺動によって生じる磁気密度変化を前記複数の磁気センサで検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するようにしたことを特徴とするポインティングデバイス。

1 6 . 前記マグネッ卜が、前記実装基板に対して垂直方向に変位可能であることを特徴とする請求項 1 4又は 1 5に記載のポインティングデバイス。

1 7 . 前記弾性部材が、前記空間部を形成するような屈曲部を有することを特徴とする請求項 1 4又は 1 5に記載のポインティングデバイス。 1 8 . 前記屈曲部が、断面凹状切り欠き形状を有することを特徴とする請求項 1 7に記載のポインティングデバイス。

1 9 . 前記断面凹状切り欠き形状の深さが、前記弾性部材の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項 1 8に記載（

2 0 . 前記弹性部材の屈曲部が、断面直線力ット形状又は断面湾曲形状を有することを特徴とする請求項 1 7に記載（

2 1 . 前記弾性部材の上面に押圧部材を設けたことを特徴とする請求項 1 5 に記載（

2 2 . 前記実装基板の前記空間部側 ί を設けたことを特徴とする請求項 1 4又は 1 5に記載のボインティングデバイス

2 3 . 前記スィッチがタクティールスィッチであることを特徴とする請求項 2 2に記載のポィンティングデバイス。

2 4 . 実装基板上に複数の磁気センサを所定間隔に配置し、磁気密度変化を検出して座標情報又はべクトル情報を入力するようにしたボインティングデバイス用の磁気センサアレイにおいて、前記複数の磁気センサに対する所定位置にマグネットまたは強磁性体を配置したことを特徴とする磁気センサアレイ。

2 5 . 前記マグネットまたは強磁性体を前記磁気センサに対して等間隔位置に配置したことを特徴とする請求項 2 4に記載の磁気センサァレイ。 2 6 . 前記磁気センサを 4個等間隔に配置して、前記マグネットまたは強磁性体を前記磁気センサの中心位置に配置したことを特徴とする請求項 2 4に記載の磁気センサアレイ。

2 7 . 請求項 2 4乃至 2 6いずれかに記載の磁気センサアレイを用いたことを特徴とするポインティングデバイス。

2 8 . 内蔵されたマグネットの位置を複数の磁気センサで検出するポインティングデバイスに、マグネットを設けたアダプタを嵌合せしめてなることを特徴とするポインティングデバイス用操作アダプタ。

2 9 . ：嵌合される弾性部材と、該弹性部材設けられた操作部材とを備えたことを特徴とする請求項 2 8に記載のポインティングデバイス用操作アダプタ。

3 0 . 前記マグネットが、前記弾性部材に内蔵されていることを特徴とする請求項 2 9に記載のボインティングデバイス用操作アダプタ。

3 1 . 前記マグネットが、前記操作部材に内蔵されていることを特徴とする請求項 2 9に記載のボインティングデバイス用操作アダプタ。 3 2 . 前記ボインティングデパイスに嵌合される係止部材と、該係止部材によって插動が規制される操作部材とを備えたことを特徴とする請求項 2 8に記載のボインティングデバイス用操作アダプタ。

3 3 . 前記マグネットが、前記操作部材に内蔵されていることを特徴とする請求項 3 2に記載のボインティングデバイス用操作アダプタ。

3 4. ボインティングデバイスの押圧部材に嵌着され、任意の方向に揺動可能とする空間部を構成する弾性部材と、該弾性部材に設けられた操作部材を備え、前記弾性部材の弹性変形による前記ポインティングデバイスのマグネットの揺動によって生じる磁気密度変化を前記複数の磁気センサで検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するようにしたことを特徴とするポインティングデバイス用操作アダプタ。

3 5 . 前記弾性部材にマグネットを嵌合して、前記空間部側に凸状にしたことを特徴とする請求項 3 4に記載のポインティングデバイス用操作アダプタ。

3 6 . 前記操作部材にマグネットを設けて、前記空間部側に凸状にしたことを特徴とする請求項 3 3に記載のイノギイマ田過'

3 7 . ボインティングデバイスの押圧部材上に配置され、任意の方向に揺動可能である弾性部材と、該弾性部材に設けられた操作部材と、前記押圧部材の縁部に嵌着され、前記操作部材の摺動を規制する係止部材とを備え、前記弾性部材の弹性変形による前記ポインティングデバイスのマグネットの揺動によつて生じる磁気密度変化を前記複数の磁気センサで検出し、座標情報又はべクトル情報を入力するようにしたことを特徴とするボインティングデパイス用操作アダプタ。

3 8 . 前記操作部材にマグネットを設けたことを特徴とする請求項 3 7に記載のポインティングデバイス用操作アダプタ。