(57)【要約】【課題】操作性が良く、かつ、精度の高い情報を入力し得る優れた入力支援装置及び、この入力支援装置を組み込んだ携帯電話を提供すること。【解決手段】入力支援装置１は、互いに直交する３軸回りの回転角度であるヨー角、ロール角及びピッチ角を検出する姿勢検出部１ａと、姿勢検出部１ａによりヨー角、ロール角及びピッチ角を検出する検出モードと非検出モードとの切り替えを行うためのスイッチ回路部１ｂと、姿勢検出部１ａで検出したヨー角、ロール角及びピッチ角よりなる姿勢情報あるいは、該姿勢情報を加工して得た加工情報を外部機器に送信する送信部１ｃとを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器に情報を入力するための入力支援装置であって、
互いに直交する３軸周りの回転角度であるピッチ角、ヨー角及びロール角を検出する姿勢検出部と、該姿勢検出部によりピッチ角、ヨー角及びロール角を検出する検出モードと非検出モードとの切り替えを行うためのスイッチ回路部と、上記姿勢検出部で検出したピッチ角、ヨー角及びロール角よりなる姿勢情報あるいは、該姿勢情報を加工してなる加工情報を上記外部機器に送信する送信部とを備えたことを特徴とする入力支援装置。
【請求項２】
請求項１において、上記外部機器は、コンピュータ画面を表示するディスプレイを備えたコンピュータであり、
上記入力支援装置は、上記ヨー角に基づいて上記コンピュータ画面の水平方向の位置情報である水平位置情報を計算すると共に、上記ピッチ角に基づいて上記コンピュータ画面の鉛直方向の位置情報である垂直位置情報を計算し、かつ、上記外部機器に所定の動作を実行させるためのトリガー情報を上記ロール角に基づいて生成し、上記水平位置情報、上記垂直位置情報及び上記トリガー情報を上記加工情報として送信するように構成してあることを特徴とする入力支援装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記姿勢検出部は、姿勢検知センサを含み、該姿勢検知センサは、互いに直交する３軸方向の磁界強度を検出する３基の磁気センシング部と、互いに略直交する２軸方向の加速度を検出する２基の加速度センシング部とを有していることを特徴とする入力支援装置。
【請求項４】
請求項３において、上記磁気センシング部は、感磁体と該感磁体の外周側に巻回した電磁コイルとを含み、周辺磁界と上記感磁体に通電する電流の変化とに応じて上記電磁コイルの両端に電位差を発生するＭＩ素子よりなり、
上記加速度センシング部は、基板の表面から法線方向に突出する支持ポストと、該支持ポストを中心として上記基板の表面に沿って回動するよう、一方の端部を上記支持ポストに支持された片持梁状を呈すると共に他方の端部に上記磁石体を配設したカンチレバーと、上記磁石体の変位を検知するように構成されたＭＩ素子よりなる磁気検出ヘッドとを有することを特徴とする入力支援装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記送信部は、上記外部機器と無線通信を行うように構成してあることを特徴とする入力支援装置。
【請求項６】
無線通信により公衆電話回線網に接続するように構成した携帯電話であって、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の上記入力支援装置を組み込んで構成してあることを特徴とする携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部機器に情報を入力するための入力支援装置及びこの入力支援装置を組み込んだ携帯電話に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、コンピュータ向けの入力支援装置として、３次元加速度センサが検出する互いに直交する３軸方向の加速度を利用してポインティング機能を実現した空中マウスがある（例えば、特許文献１参照。）。このような空中マウスでは、各加速度を積分することにより３次元位置情報を得ている。そして、この３次元位置情報をコンピュータ画面上の２次元位置に座標変換することにより、３次元空間中でのマウス操作を実現している。
【０００３】
しかしながら、上記従来の入力支援装置では、次のような問題がある。加速度を積分して位置情報を得る際に、誤差成分が蓄積されて位置精度が十分でなくなるおそれがある。それ故、上記入力支援装置では、精度の高い位置情報をコンピュータ機器に入力できないおそれがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８７８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、外部機器に情報を入力するための入力支援装置において、操作性が高く、かつ、精度の高い情報を入力し得る優れた入力支援装置及び、この入力支援装置を組み込んだ携帯電話を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、外部機器に情報を入力するための入力支援装置であって、
互いに直交する３軸周りの回転角度であるピッチ角、ヨー角及びロール角を検出する姿勢検出部と、該姿勢検出部によりピッチ角、ヨー角及びロール角を検出する検出モードと非検出モードとの切り替えを行うためのスイッチ回路部と、上記姿勢検出部で検出したピッチ角、ヨー角及びロール角よりなる姿勢情報あるいは、該姿勢情報を加工してなる加工情報を上記外部機器に送信する送信部とを備えたことを特徴とする入力支援装置にある（請求項１）。
【０００７】
上記第１の発明の入力支援装置は、互いに直交する３軸回りの回転角度であるピッチ角、ヨー角及びロール角を検出する姿勢検出部と、該姿勢検出部で各回転角度を検出するか否かを切り替えるスイッチ回路部と、上記姿勢情報あるいは上記加工情報を上記外部機器に送信する送信部とを備えている。
上記入力支援装置では、上記姿勢検出部を用いて上記ピッチ角、上記ヨー角及び上記ロール角を検出する。そして、上記姿勢情報あるいは上記加工情報を、上記送信部を用いてコンピュータ機器等の上記外部機器に向けて送信する。
【０００８】
上記入力支援装置を３次元空間中で操作し、上記ピッチ角、上記ヨー角あるいは上記ロール角を変化させると、上記送信部を介して上記姿勢情報あるいは上記加工情報を外部機器に送信できる。すなわち、上記入力支援装置によれば、例えば、事務机等の作業面上が無くても外部機器に上記姿勢情報等を入力することができる。ここで、上記姿勢検出部が検出する上記ピッチ角、上記ヨー角及び上記ロール角を利用すれば、例えば、加速度や速度等の運動情報を積分して位置情報を計算する場合と比較して、精度の高い情報を得ることができる。
【０００９】
さらに、上記第１の発明の入力支援装置は、上記姿勢検出部による検出モードと非検出モードとを切り替えるための上記スイッチ回路部を有している。それ故、上記入力支援装置を把持している際、不用意に上記姿勢情報等が送信されるおそれが少ない。そして、上記スイッチ回路部を用いて上記姿勢検出部の検出モードを選択した状態で、入力支援装置を操作すれば所望の姿勢情報等を外部機器に送信することができる。
【００１０】
なお、上記スイッチ回路部としては、例えば、操作ボタンを用いて構成することができる。例えば、操作ボタンを押しながら入力支援装置を操作すれば、操作ボタンを押してからの相対運動に応じて上記姿勢情報等を生成することができる。さらに、上記スイッチ回路部としては、例えば、入力支援装置に所定の動作が入力されたことをトリガーとして上記検出モードが開始されるよう、ボタン無しで構成することもできる。この所定の動作としては、例えば、シェイク（振動を発生させる運動）するような動作や、ロール方向に回転させるような動作や、垂直に立てるような動作等がある。
【００１１】
第２の発明は、無線通信により公衆電話回線網に接続するように構成した携帯電話であって、
上記第１の発明の上記入力支援装置を組み込んで構成してあることを特徴とする携帯電話にある（請求項６）。
【００１２】
上記第２の発明の携帯電話は、上記第１の発明の入力支援装置を組み込んだものである。そのため、この携帯電話によれば、上記入力支援装置が奏する機能を利用して、上記外部機器に上記姿勢情報等を入力することができる。
この携帯電話を用いれば、コンピュータ機器等の上記外部機器に対して上記姿勢情報等を入力することができる。例えば、コンピュータに用いる空中マウスとして上記携帯電話を利用することができる。コンピュータ画面を用いてプレゼンテーションを行う場合等に、携帯電話を用いてコンピュータ画面上の任意の位置をポインティングできれば非常に便利である。さらに、例えば、上記携帯電話を筆記具のごとく操作し、３次元空間中で電子署名することもできる。そして、この電子署名を用いれば、精度高く個人認証を行うことが可能になる。このような使い方は、例えば、電子ウォレット等を兼用する上記携帯電話において、インフラ側端末との接続におけるセキュリティを高く維持するために有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上記第１の発明の入力支援装置あるいは、上記第２の発明の携帯電話から上記姿勢情報等を取り込む上記外部機器としては、例えば、コンピュータや、テレビやエアコン等の家電機器や、店舗や銀行等に設置される情報端末（インフラ側端末）などがある。例えば、コンピュータ向けの入力支援装置として利用する場合には、入力支援装置あるいは携帯電話を、あたかも空中マウス（３次元マウス）のごとく用いることができる。さらに、例えば、上記入力支援装置を用いて、テレビやエアコン等のコントロールを行うことができる。
【００１４】
また、上記送信部としては、有線通信であっても、電波や赤外線等による無線通信であっても良い。特に、無線通信の場合には、上記入力支援装置あるいは上記携帯電話の操作性を格段に向上させることができる。さらに、例えば、ブルートゥースなどの規格化された通信規格を採用すれば、様々な外部機器と接続することができる。
【００１５】
上記第１の発明において、上記外部機器は、コンピュータ画面を表示するディスプレイを有するコンピュータであり、
上記入力支援装置は、上記ヨー角に基づいて上記コンピュータ画面の水平方向の位置情報である水平位置情報を計算すると共に、上記ピッチ角に基づいて上記コンピュータ画面の鉛直方向の位置情報である垂直位置情報を計算し、かつ、上記外部機器に所定の動作を実行させるためのトリガー情報を上記ロール角に基づいて生成し、上記水平位置情報、上記垂直位置情報及び上記トリガー情報を上記加工情報として送信するように構成してあることが好ましい（請求項２）。
【００１６】
この場合には、上記ヨー角を用いて上記水平位置情報を精度良く求めると共に、上記ピッチ角を用いて上記垂直位置情報を精度良く求めることができる。そして、この精度の高い水平位置情報及び上記垂直位置情報に基づけば、上記コンピュータ画面上の任意の点を精度良く指示（ポインティング）することができる。
さらに、上記ロール情報に基づいて、例えば、ページ送り、ページ戻し等の所定の動作を実行させるためのトリガー情報を生成すれば、このトリガー情報に基づいて上記ディスプレイに表示する内容を変更することができる。
【００１７】
また、上記姿勢検出部は、姿勢検知センサを含み、該姿勢検知センサは、互いに略直交する３軸方向の磁界強度を検出する３基の磁気センシング部と、互いに略直交する２軸方向の加速度を検出する２基の加速度センシング部とを有していることが好ましい（請求項３）。
【００１８】
上記２基の加速度センシング部によれば、作用する重力加速度を検出することにより、上記互いに直交する２軸に規定される平面の傾斜角を検出できる。そして、上記３基の磁気センシング部によれば、上記傾斜角には関係なく、その場で自転する回転角度である自転角を検出することができる。そして、この姿勢検知センサを含む姿勢検出部では、上記の傾斜角と上記自転角とに基づいて、上記ピッチ角、ヨー角及びロール角を検出できる。
【００１９】
また、上記磁気センシング部は、感磁体と該感磁体の外周側に巻回した電磁コイルとを含み、周辺磁界と上記感磁体に通電する電流の変化とに応じて上記電磁コイルの両端に電位差を発生するＭＩ素子よりなり、
上記加速度センシング部は、基板の表面から法線方向に突出する支持ポストと、該支持ポストを中心として上記基板の表面に沿って回動するよう、一方の端部を上記支持ポストに支持された片持梁状を呈すると共に他方の端部に上記磁石体を配設したカンチレバーと、上記磁石体の変位を検知するように構成されたＭＩ素子よりなる磁気検出ヘッドとを有することが好ましい（請求項４）。
【００２０】
ここで、上記ＭＩ素子とは、ＭＩ現象を利用するものである。このＭＩ現象は、供給する電流方向に対して周回方向に電子スピン配列を有する磁性材料からなる感磁体について生じるものである。この感磁体の通電電流を急激に変化させると、周回方向の磁界が急激に変化し、その磁界変化の作用によって周辺磁界に応じて電子のスピン方向の変化が生じる。そして、その際の感磁体の内部磁化及びインピーダンス等の変化が生じる現象が上記のＭＩ現象である。
【００２１】
そして、ＭＩ素子とは、供給する電流方向に対して周回方向に電子スピン配列を有する磁性材料からなる感磁体を利用するものである。この感磁体の通電電流を急激に変化させると、周回方向の磁界が急激に変化し、その磁界変化の作用によって周辺磁界に応じて電子のスピン方向の変化が生じる。そして、その際の感磁体の内部磁化及びインピーダンス等の変化を感磁体に生じる電圧もしくは電流又は、感磁体の外周に配置した電磁コイルの両端に発生する電圧もしくは電流等に変換するよう構成した素子がＭＩ素子である。そして、例えば、このＭＩ素子と電子回路とを組み合わせたものがＭＩセンサと呼ばれるものである。
【００２２】
そして、上記感磁体に通電する電流の変化に応じて上記電磁コイルの両端に電位差を発生するＭＩ素子により上記磁気センシング部或いは上記磁気検出ヘッドを構成した場合には、高感度な磁気検出が可能となり、精度良く上記磁石体の変位を検出することができる。なお、上記感磁体としては、例えば、線状に形成したものや、薄膜状に形成したものがある。また、上記感磁体の材質としては、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＮｉＦｅ等がある。
【００２３】
そして、上記ＭＩ素子により上記磁気センシング部を構成した場合には、上記各軸方向に沿う上記磁界強度を高い精度で計測することができる。さらに、上記加速度センシング部における磁気検出ヘッドをＭＩ素子により構成した場合には、上記基板の傾斜角、すなわち、上記カンチレバーの長手方向に沿う軸回りの回転角を精度良く検出することができる。
【００２４】
また、上記送信部は、上記外部機器と無線通信を行うように構成してあることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記入力支援装置の操作自由度を格段に高めることができる。なお、無線通信としては、無線ＬＡＮやブルートゥースなどによる無線通信や、赤外線通信などによる無線通信などがある。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
本例は、外部機器に情報を入力するための入力支援装置１に関する例である。この内容について、図１〜図１０を用いて説明する。
本例の入力支援装置１は、図１及び図２に示すごとく、コンピュータ等の外部機器に情報を入力するためのものである。この入力支援装置１は、互いに直交する３軸回りの回転角度であるピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηを検出する姿勢検出部１ａと、該姿勢検出部１ａによりピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηを検出する検出モードと非検出モードとの切り替えを行うためのスイッチ回路部１ｂと、姿勢検出部１ａで検出したピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηよりなる姿勢情報あるいは、該姿勢情報を加工して得た加工情報を外部機器に送信する送信部１ｃとを備えている。
以下に、この内容について詳しく説明する。
【００２６】
上記入力支援装置１は、図１に示すごとく、直径約３０ｍｍの略円柱外形状の把持しやすい形状を呈するものである。例えば、コンピュータ画面を利用してプレゼンテーションを行う話者が操作し易いように構成してある。そして、話者は、この入力支援装置１を使用して、例えば、コンピュータ画面状のカーソル（指示点）位置をコントロールすることができる。入力支援装置１の筐体１１ｄは、ＡＢＳ樹脂により形成してある。そして、その筐体１１ｄの外周面には、入力支援機能をオンオフするための操作ボタン１１ｂと、２つのクリックボタン（右クリック１１Ｒ、左クリック１１Ｌ）とを設けてある。上記操作ボタン１１ｂは、図２に示すごとく、上記スイッチ回路部１ｂを構成している。
【００２７】
このスイッチ回路部１ｂは、上記操作ボタン１１ｂと、この操作ボタン１１ｂのポジション（オンオフ状態）を取り込んでステータス信号を生成するマイコン１２ａ上のソフトウェアによる処理ルーチンとよりなる。この処理ルーチンは、操作ボタン１１ｂのオン状態を示すオンステータス信号を姿勢検知センサ１１ａに入力するように構成してある。そして、姿勢検知センサ１１ａは、オンステータス信号が１であるとき、加速度Ｇｘ、Ｇｙ及び磁界強度Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚを検出する。一方、マイコン１２ａは、オンステータス信号の立ち上がりのタイミングを基準として、ピッチ角φ、ヨー角θ及び、ロール角ηそれぞれの相対角度を計算する。このように本例の入力支援装置１は、オンステータス信号に基づいてピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηを計算する。これにより、操作する者が無意識のうちに入力支援装置１に作用した姿勢変動をキャンセルできるようにしてある。
【００２８】
なお、本例では、筐体１１ｄの外周面に２つのクリックボタン１１Ｒ、１１Ｌを配した。これに代えて、クリックボタン１１Ｒ、１１Ｌを省略すると共に、時計回り９０度以上のロール角を右クリックとして認識し、反時計回り９０度以上のロール角を左クリックとして認識するように入力支援装置１を構成することもできる。
【００２９】
筐体１１ｄの内部には、図１に示すごとく、カスタムＩＣである姿勢検知センサ１１ａと、ＣＰＵ１２１ａ及びＲＯＭ１２２ａ、ＲＡＭ１２３ａ（図２参照。）を１チップ化したマイコン１２ａと、上記送信部１ｃを構成する通信用ＩＣ１１ｃとを実装した回路基板１３ｄを収容してある。また、この回路基板１３ｄ上に形成した電子回路の電源とし、電池１２ｄを収容してある。そして、本例の入力支援装置１では、姿勢検知センサ１１ａとマイコン１２ａとにより、上記姿勢検出部１ａ（図２）を構成してある。
【００３０】
上記姿勢検知センサ１１ａは、図３に示すごとく、互いに略直交する３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向の磁界強度Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚを検出する３基の磁気センシング部４１〜４３と、互いに略直交する２軸（Ｘ、Ｙ）方向の加速度Ｇｘ、Ｇｙを検出する２基の加速度センシング部２ａ、２ｂと、上記各磁気センシング部４１〜４３あるいは上記各加速度センシング部２ａ、２ｂを制御するＩＣチップ１２、１４とを、基板（本例ではＩＣ基板。以下、適宜ＩＣ基板１０と記載する。）に配置してモジュール化したものである。ここで、各加速度センシング部２ａ、２ｂは、作用する重力加速度に応じて変位するように構成された磁石体２１と、該磁石体２１による磁界を検知する磁気検出ヘッド２３とを組み合わせてなる。
【００３１】
姿勢検知センサ１１ａにおける加速度センシング部２ａ、２ｂは、図３に示すごとく、略矩形状を呈するＩＣ基板１０の略直交する２辺に沿う２軸方向に作用する重力による加速度Ｇｘ、Ｇｙを検出するように配置してある。また、磁気センシング部４１〜４３は、略矩形状を呈するＩＣ基板１０の略直交する２辺に沿う２軸と、該２軸に直交する軸（ＩＣ基板１０の法線方向の軸）との３軸方向の磁界強度Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚをそれぞれ検出するように配置してある。さらに、ＩＣ基板１０の表面には、磁気センシング部用のＩＣチップ１４と、加速度センシング部用のＩＣチップ１２とを配置してある。なお、以下の説明では、ＩＣ基板１０の略直交する２辺に沿う軸をＸ軸１０ｘ及びＹ軸１０ｙとし、ＩＣ基板１０の法線方向の軸をＺ軸１０ｚとした。
【００３２】
上記各磁気センシング部４１〜４３は、感磁体４４として長さ１ｍｍ、線径２０ミクロンのアモルファスワイヤ（以下、適宜アモルファスワイヤ４４と記載。）を利用したものである。磁気センシング部４１〜４３は、アルモルファスワイヤ４４に外挿したチューブ状の絶縁樹脂（図示略）の外周側に、内径２００ミクロン以下の電磁コイル４５を巻回したものである。
【００３３】
すなわち、磁気センシング部４１〜４３は、周辺磁界の強度に応じてインピーダンスが大きく変化するという、感磁体としてのアモルファスワイヤ４４が発揮するＭＩ（Ｍａｇｎｅｔｏ−ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）現象を利用したものである。そして、本例では、アモルファスワイヤ４４にパルス状の電流（以下、適宜パルス電流と記載する。）を通電したときに電磁コイル４５に生じる誘起電圧を計測することで、周辺磁界の強度を検出している。なお、本例では、上記各磁気センシング部４１〜４３としては、全く同一仕様のものを用い、アモルファスワイヤ４４の長手方向を、それぞれ、Ｘ軸１０ｘ方向、Ｙ軸１０ｙ方向、Ｚ軸１０ｚ方向としてある。
【００３４】
上記ＩＣチップ１４は、各磁気センシング部４１〜４３を制御するように構成してある。このＩＣチップ１４は、図４及び図５に示すごとく、アモルファスワイヤ４４に入力するパルス電流（図５（ａ））を生成する信号発生器１４１と、電磁コイル４５の誘起電圧ｅ（図５（ｂ））に応じた計測信号を出力する信号処理部１４２とを含む電子回路を有してなる。信号発生器１４１は、通電時間４０ｎｓｅｃ、パルス間隔５マイクロｓｅｃのパルス電流を生成するように構成してある。さらに、本例の信号発生器１４１は、パルス電流の立ち下がりに同期したトリガー信号を、信号処理部１４１のアナログスイッチ１４２ａに向けて出力するように構成してある。
【００３５】
信号処理部１４２は、上記トリガー信号に同期して、電磁コイル４５と信号処理部１４２との間の電気的な接続をオンオフするアナログスイッチ１４２ａ及び該アナログスイッチ１４２ａを介して電磁コイル４５と接続したコンデンサ１４２ｃを含み、いわゆるピークホールド回路として機能する同期検波回路と、増幅器１４２ｂとを組み合わせて構成したものである。
【００３６】
ここで、本例の磁気センシング部４１〜４３による磁気検出方法について、簡単に説明しておく。この磁気検出方法は、この磁気検出方法は、図５に示すごとく、アモルファスワイヤ４４に通電したパルス電流（同図（ａ））の立ち下がり時に、電磁コイル４５に発生する誘起電圧ｅ（同図（ｂ））を計測するものである。なお、本例では、パルス電流が、定常値（電流値１５０ｍＡ。）の９０％から１０％に立ち下がる遮断時間を４ナノ秒とした。
【００３７】
すなわち、図４及び図５に示すごとく、磁界中に置かれたアモルファスワイヤ４４に通電したパルス電流が遮断された瞬間には、磁界のうちアモルファスワイヤ４４の長手方向成分に比例した大きさの誘起電圧ｅが電磁コイル４５の両端に発生する。本例のＩＣチップ１４では、電磁コイル４５の誘起電圧ｅが、上記トリガー信号によりＯＮとされたアナログスイッチ１４２ａを介してコンデンサ１４２ｃに蓄積される。その後、増幅器１４２ｂで増幅されて出力端子１４５から出力する。
【００３８】
なお、本例の磁気センシング部用のＩＣチップ１４は、図６に示すごとく、信号発生器１４１と各磁気センシング部４１〜４３の感磁体４４との間の電気回路及び、信号処理部１４２と各電磁コイル４５との間の電気回路を切り替える電子スイッチ１４８を有している。これにより、本例では、Ｘ軸１０ｘ、Ｙ軸１０ｙ、Ｚ軸１０ｚ（図３参照。）の各軸に沿う磁界の強度を計測する３基の磁気センシング部４１〜４３について、磁気センシング部用のＩＣチップ１４を時分割で共用している。
【００３９】
本例の加速度センシング部２ａ、２ｂは、図３に示すごとく、自由端に磁石体２１を配設した片持梁構造のカンチレバー２２と、その磁石体２１が生じる磁界強度を検出する磁気検出ヘッド２３とを含むものである。そして、この加速度センシング部２ａ、２ｂは、傾斜角に応じてカンチレバー２２に働く重力加速度の大きさを、自由端に配設した磁石体２１の変位として顕在化し、その変位による磁界強度の変化を磁気検出ヘッド２３により検出するように構成してある。
【００４０】
カンチレバー２２は、同図に示すごとく、ＩＣ基板１０の表面の法線方向に突出して配設した支持ポスト２４ｐにより、長手方向の一方の端部を支持された片持梁構造を呈する弾性体である。そして、その自由端、すなわち支持ポスト２４ｐの反対側の端部には、磁石体２１を配設してある。本例のカンチレバー２２は、材質ＮｉＰよりなり、幅０．３ｍｍ長さ１．５ｍｍ厚さ５ミクロンの略矩形板状を呈するものである。さらに、本例では、厚さ方向の力に対する剛性を低下させて磁石体２１の変位量を拡大できるよう、支持ポスト２４ｐ側の付け根部分から自由端の手前０．３８ｍｍに至る位置にかけて、幅０．２２ｍｍの長孔２２０を設けてある。
【００４１】
本例では、上記の長孔２２０を設けることにより、カンチレバー２２の固有振動数をおよそ５０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下の範囲に設定した。なお、本例では、カンチレバーの側面に上記長孔２２０を設けたが、これに代えて、開口部を持たない平板状のカンチレバーを適用することもできる。
【００４２】
磁石体２１は、カンチレバー２２の自由端側の端部の側面に配設してある。本例では、この側面に、磁性体塗料を塗布し、その後、乾燥及び硬化後に着磁することにより上記磁石体２１を形成した。ここで、本例では、図７（ａ）に示すごとく、Ｎ極が外方を向く第１の磁石体２１ａと、Ｓ極が外方を向く第２の磁石体２１ｂとを、カンチレバー２２の長手方向に沿って隣接して配置してある。すなわち、第１の磁石体２１ａと第２の磁石体２１ｂとでは、磁化方向Ｍが互いに逆向きであり、互いに逆方向の磁気モーメントを発生する。
【００４３】
そのため、本例の磁石体２１を磁界中に置いたとき、第１の磁石体２１ａと第２の磁石体２１ｂとに逆向きのトルクが作用する。それ故、各磁石体２１ａ、２１ｂでは、そのトルクによりカンチレバー２２を回動させようとする回動方向が互いに逆方向となる。したがって、磁石体２１全体として、周辺磁界が作用したときのトルクを相殺できカンチレバー２２の変位を抑制することができる。それ故、本例の加速度センシング部２ａ、２ｂでは、地磁気等の周辺磁界の影響により磁石体２１が変位するおそれが少なく、精度良く傾斜角を計測可能である。なお、単一の磁石体によって磁石体２１を構成することも可能である。
【００４４】
さらに、上記磁石体２１では、図７（ａ）に示すごとく、第１の磁石体２１ａの周辺に作用する磁界と、第２の磁石体２１ｂの周辺に作用する磁界とが閉ループ状の磁場を形成する。一方、同図（ｂ）に示すごとく、単一の磁石体を配置した場合には、その周辺に開ループ状の磁場が形成されて周囲に磁界が漏洩し、電磁波ノイズ等の原因となるおそれがある。
すなわち、本例の加速度センシング部２ａ、２ｂ（図３）は、周囲への磁界の漏洩を抑制した磁石体２１を備えており、周辺回路に対して電磁波ノイズの原因となるおそれが少ない。なお、本例では、上記各磁石体２１ａ、２１ｂの大きさは、幅（カンチレバー２２の長手方向の寸法。）Ｗ０．５ｍｍ、高さ０．３ｍｍ、厚さＴ１００ミクロンとした。
【００４５】
そして、加速度センシング部２ａ、２ｂを構成する磁気検出ヘッド２３（図３）は、上記磁気センシング部４１〜４３と同一仕様のものである。すなわち、本例の加速度センシング部２ａ、２ｂでは、磁気センシング部４１〜４３と同様に、感磁体としてのアモルファスワイヤ２４（図８）と、電磁コイル２５（図８）とを組み合わせて高感度の磁気検出ヘッド２３を構成してある。
【００４６】
加速度センシング部用のＩＣチップ１２は、図８に示すごとく、上記磁気センシング部用のＩＣチップ１４（図６）とほぼ同一の仕様のものであり、上述したように、アモルファスワイヤ２４に通電するパルス電流を生成する信号発生器１２１と、電磁コイル２５の誘起電圧に応じた計測信号を出力する信号処理部１２２とを含むものである。
【００４７】
なお、本例の加速度センシング部用のＩＣチップ１２は、信号発生器１２１と各加速度センシング部２ａ、２ｂのアモルファスワイヤ２４との間の電気回路及び、信号処理部１２２と各電磁コイル２５との間の電気回路を切り替える電子スイッチ１２８を有する。これにより、本例の上記２基の加速度センシング部２ａ、２ｂは、１個の加速度センシング部用のＩＣチップ１２を時分割で共用している。なお、本例の加速度センシング部２ａ、２ｂにおける磁気検出ヘッド２３による磁気検出方法については、上記磁気センシング部４１〜４３における磁気検出方法と同様なので、説明を省略する。
【００４８】
次に、マイコン１２ａがピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηを計算する方法について説明する。まず、図９に示すごとく、姿勢検知センサ１１ａが、ＩＣ基板１０（図３参照。）の２辺に沿う２軸に沿って生じた加速度Ｇｘ、Ｇｙを検出する（ステップＳ１０）と共に、上記直交する３軸方向の磁界強度Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚを検出する（ステップＳ２０）。
【００４９】
マイコン１２ａは、図９に示すごとく、計測した２軸方向の加速度Ｇｘ、Ｇｙ及び、直交する３軸方向の磁界強度Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚを用いて、上記ピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηを計算する。ステップＳ３０では、ロール角η及びピッチ角φを計算する。本例では、ロール角ηをｓｉｎ-1Ｇｙとして近似して求め、ピッチ角φをｓｉｎ-1Ｇｘとして近似して求めた。さらに、ステップＳ４０では、ＸＹ平面（ＩＣ基板１０（図３）がなす平面）の傾斜を補正し、水平状態にあるＸ’Ｙ’平面について作用する磁界強度Ｈ’ｘ、Ｈ’ｙを計算する。本例では、Ｈ’ｘを（Ｈｘ・ｃｏｓφ＋Ｈｙ・ｓｉｎηｓｉｎφ−Ｈｚ・ｃｏｓηｓｉｎφ）として近似して求め、Ｈ’ｙを（Ｈｙ・ｃｏｓη＋Ｈｚ・ｓｉｎη）として近似して求めた。そして、ステップＳ５０では、ｔａｎ-1（Ｈ’ｙ／Ｈ’ｘ）によりヨー角θを計算した。
【００５０】
さらに、上記マイコン１２ａは、図１０に示すごとく、ヨー角θに基づいて水平位置情報１００ｈを生成し、ピッチ角φに基づいて垂直位置情報１００ｖを生成する。上記のごとく、本例の入力支援装置１は、例えば、コンピュータ画面１００を用いたプレゼンテーションを行う際の入力デバイスとして機能するものである。そして、本例の入力支援装置１は、コンピュータ画面１００に対応する水平位置情報１００ｈと垂直位置情報１００ｖを送信する。入力支援装置１は、姿勢検知センサ１１ａが検出したヨー角θに基づいて水平位置情報１００ｈを計算し、姿勢検知センサ１１ａが検出したピッチ角φに基づいて垂直位置情報１００ｖを計算する。そして、図示しない外部機器としてのコンピュータは、入力支援装置１から取り込んだ水平位置情報１００ｈ及び垂直位置情報１００ｖに基づいて、例えば、カーソル等の指示点の位置をコンピュータ画面１００で移動させる。
【００５１】
さらに、マイコン１２ａは、ロール角ηに基づいてページ送りあるいは、ページ戻しを実行させるためのトリガー情報を生成する。具体的には、時計回り方向９０度以上のロール角が生じたときにページ送りのトリガー情報を生成し、反時計回り９０度以上のロール角が生じたときにページ戻しのトリガー情報を生成する。
そして、上記通信用ＩＣ１１ｃは、上記水平位置情報、上記垂直位置情報及び上記トリガー情報よりなる加工情報を取り込み、この加工情報を変調して送信アンテナ１２ｃから送信するように構成してある。
【００５２】
なお、上記トリガー情報としては、例えば、入力支援装置１の操作量に対して、上記コンピュータ画面１００上においてカーソルを変位させる際のゲインを調整させるためのものであっても良い。例えば、時計回り方向９０度以上のロール角が生じたときに、入力支援装置１の操作量に対するカーソルの変位量を大きくし、反時計回り方向９０度以上のロール角が生じたときに、入力支援装置１の操作量に対するカーソルの変位量を小さくすることができる。
【００５３】
以上のように、本例の入力支援装置１は、加速度センシング部２ａ、２ｂ及び磁気センシング部４１〜４３を一体的にモジュール化した姿勢検知センサ１１ａを含む。そして、この姿勢検知センサ１１ａを含む姿勢検出部１ａによれば、入力支援装置１に作用したピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηを検出することができる。そして、このピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηに基づけば、コンピュータ画面の水平位置情報、垂直位置情報を精度良く求めることができる。特に、本例の入力支援装置１は、上記操作ボタン１１ｂを有している。この操作ボタン１１ｂがオン状態にあるときに、上記姿勢情報を計算するように構成してある。それ故、本例の入力支援装置１では、操作する者が無意識のうちに入力支援装置１に作用した姿勢変動を確実性高くキャンセルすることができる。
【００５４】
そして、姿勢検知センサ１１ａでは、２基の加速度センシング部２ａ、２ｂと、３基の磁気センシング部４１〜４３とをモジュール化してある。そのため、この姿勢検知センサ１１ａでは、各加速度センシング部２ａ、２ｂ及び各磁気センシング部４１〜４３を個別に搭載する場合と比べて全体の消費電力を抑制でき、かつ、小型に構成することができる。また、モジュール化した本例の姿勢検知センサ１１ａによれば、各加速度センシング部２ａ、２ｂ及び各磁気センシング部４１〜４３の相対的な軸精度を高く維持でき、ピッチ角、ヨー角及びロール角の計測精度を一層向上することができる。
【００５５】
さらに、この姿勢検知センサ１１ａでは、２基の加速度センシング部２ａ、２ｂが、制御用の電気回路としてのＩＣチップ１２（図８）を共用するとともに、３基の磁気センシング部４１〜４３が、制御用の電気回路としてのＩＣチップ１４（図６）を共用している。そのため、この姿勢検知センサ１１ａ及び、この姿勢検知センサ１１ａを含む入力支援装置１は、小型であって、かつ、消費電力を抑えたものとなる。
【００５６】
なお、上記のごとく、本例の磁気検出ヘッド２３と、磁気センシング部４１〜４３とは同一仕様のものである。特に、加速度センシング部２ａの磁気検出ヘッド２３と磁気センシング部４２及び、加速度センシング部２ｂの磁気検出ヘッド２３と磁気センシング部４１とは、アモルファスワイヤ４４の長手方向も略一致している。
【００５７】
そのため、長手方向が略一致するアモルファスワイヤ４４に巻回した各電磁コイル２５、４５は、地磁気等による周辺磁界に対して、略一致した大きさの誘起電圧を出力する。そこで、加速度センシング部２ａの磁気検出ヘッド２３の出力信号から、磁気センシング部４２の出力信号を減算する補正を行えば、加速度センシング部２ａの出力信号から周辺磁界による影響を排除して、その検出精度をさらに向上できる。なお、加速度センシング部２ｂについても同様である。
【００５８】
さらになお、上記のごとく、本例の磁気検出ヘッド２３と、磁気センシング部４１〜４３とは同一仕様のものであり、そのうえ、磁気センシング部用のＩＣチップ１４の電気回路と、加速度センシング部用のＩＣチップ１２の電気回路とは略同一の仕様のものである。そこで、全ての磁気センシング部４１〜４３及び、加速度センシング部２ａ、２ｂについて、単一の制御回路を時分割で共用することもできる。例えば、ＩＣチップ１４或いはＩＣチップ１２における電子スイッチ１４８或いは１２８を、５チャンネル切り替えタイプのものに変更すれば、いずれか他方のＩＣチップを省略することができる。
【００５９】
（実施例２）
本例は、実施例１の入力支援装置を基にして、姿勢検知センサ１１ａの構成を変更した例である。具体的には、姿勢検知センサ１１ａをなす上記ＩＣ基板を２枚構成とした例である。この内容について、図１１及び図１２を用いて説明する。
本例のＩＣ基板１０は、少なくとも磁気センシング部４１〜４３のうち、ＩＣ基板１０の法線方向（図３中、符号１０ｚの矢印で図示するＺ軸方向。）の磁界強度を検出する垂直磁気センシング部４３を配置する第１のＩＣ基板１０１と、該第１のＩＣ基板１０１に保持した第２のＩＣ基板１０２とよりなる。そして、垂直磁気センシング部４３は、第１のＩＣ基板１０１における上記第２のＩＣ基板１０２側に面する実装表面のうち、第２のＩＣ基板１０２に対面しない部分に実装してある。さらに、本例の姿勢検知センサ１では、ＩＣ基板１０１の実装表面のうちの第２のＩＣ基板１０２に対面しない表面には、磁気センシング部４１、４２やＩＣチップ１２、１４等と比べて、高さ方向の寸法が大きい加速度センシング部２ａ、２ｂも配置してある。
【００６０】
本例では、第２のＩＣ基板１０２は、２箇所の貫通孔１０５を設けた両面実装基板である。そして、第２のＩＣ基板１０２における第１のＩＣ基板１０１の実装面と同じ側に面する第１実装面１０２ａには、該第１実装面１０２ａに平行であって、かつ、互いに直交する２軸方向の磁界強度を検出する２基の磁気センシング部４１、４２と、各磁気センシング部４１〜４３を制御するＩＣチップ１４を実装してある。また、第２のＩＣ基板１０２における第１実装面１０２ａの裏面に当たる第２実装面１０２ｂには、各加速度センシング部２ａ、２ｂを制御するＩＣチップ１２を実装してある。
【００６１】
上記のごとく、本例の姿勢検知センサ１１ａでは、第１のＩＣ基板１０１と第２のＩＣ基板１０２との２階構造としてＩＣ基板１０を構成し、高さ方向の寸法が大きい部品（垂直磁気センシング部４３、加速度センシング部２ａ、２ｂ等）を、両ＩＣ基板１０１、１０２が高さ方向に重合しない部分に効率良く配置してある。そのため、本例の姿勢検知センサ１１ａは、内部素子の実装密度が高い小型のモジュールとなる。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００６２】
（実施例３）
本例は、実施例１或いは実施例２の入力支援装置を組み込んだ携帯電話に関する例である。この内容について、図１３を用いて説明する。
本例の携帯電話６は、無線通信により双方向の音声通話を可能とするものである。そして、この携帯電話６は、内部基板６５に、姿勢検知センサ１１ａと、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を含む１チップマイコン６２と、送信部を構成する通信用ＩＣと、動作プログラムを格納したメモリ素子（図示略）とを実装してなる。
【００６３】
姿勢検知センサ１は、２軸方向の加速度Ｇｘ、Ｇｙ及び、３軸方向の磁界強度Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚを検出値としてマイコン６２に入力する。そして、マイコン６２は、携帯電話６を原点としてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸周りの回転角、すなわち、ロール角η、ピッチ角φ、ヨー角θを計算する。本例では、マイコン６２は、通信用ＩＣを介して、ヨー角θに基づく水平位置情報と、ピッチ角φに基づく垂直位置情報と、ロール角ηに基づくトリガー情報（ページ送り（戻し）情報）を出力するように構成してある。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１或いは実施例２と同様である。
【００６４】
（実施例４）
本例は、実施例１の入力支援装置を基にして、ピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηを出力するように構成した例である。
本例の入力支援装置１は、図１に示すごとく、外部機器としてのコンピュータに向けて、ピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηを送信するように構成してある。そして、コンピュータでは、受信したピッチ角φ、ヨー角θ及びロール角ηに基づいて、例えば、ワイヤフレームモデル等により記述された３次元オブジェクトの姿勢を変更可能である。
【００６５】
例えば、プレゼンテーション中においては、コンピュータ画面上で３次元オブジェクトの姿勢を任意に変更でき、プレゼンテーション効果を格段に高めることができる。さらに、例えば、３次元ＣＡＤ作業中においては、本例の入力支援装置を用いて設計対象である３次元オブジェクトの姿勢を任意に変更させることで、その設計作業の効率を格段に高めることができる。特に、本例の入力支援装置を用いて３次元オブジェクトの姿勢を変更させる場合には、実際に把持する入力支援装置に代えて３次元オブジェクトを把持しているかのごとく、その姿勢を的確に変更させることができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例１における、入力支援装置を示す斜視図。
【図２】実施例１における、入力支援装置の回路構成を示すブロック図。
【図３】実施例１における、姿勢検知センサを示す斜視図。
【図４】実施例１における、磁気センシング部用のＩＣチップの電気回路を示す等価回路図。
【図５】実施例１における、アモルファスワイヤに通電するパルス電流と、電磁コイルに発生する誘起電圧との関係を示すグラフ。
【図６】実施例１における、磁気センシング部用のＩＣチップの電気回路を示す回路図。
【図７】実施例１における、加速度センシング部における磁石体周辺を示す上面図。
【図８】実施例１における、加速度センシング部用のＩＣチップの電気回路を示す回路図。
【図９】実施例１における、ピッチ角、ヨー角及びロール角を計算する処理ステップを説明するブロック図。
【図１０】実施例１における、コンピュータ画面を示す説明図。
【図１１】実施例２における、姿勢検知センサを示す上面図。
【図１２】実施例２における、姿勢検知センサの断面構造を示す断面図（図１１におけるＡ−Ａ線矢視断面図。）
【図１３】実施例３における、携帯電話を示す一部カット図。
【符号の説明】
【００６７】
１  入力支援装置
１０  ＩＣ基板
１１ａ  姿勢検知センサ
１１ｂ  操作ボタン
１２、１４  ＩＣチップ
１２ａ  マイコン
２ａ、２ｂ  加速度センシング部
２１  磁石体
２２  カンチレバー
２３  磁気検出ヘッド
２４ｐ  支持ポスト
４１、４２、４３  磁気センシング部
２４、４４  アモルファスワイヤ
２５、４５  電磁コイル
【図１】
2006072516.tif 000003
【図２】
2006072516.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006072516.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006072516.tif 000008
【図７】
2006072516.tif 000009
【図８】
2006072516.tif 000010
【図９】
2006072516.tif 000011
【図１０】
2006072516.tif 000012
【図１１】
2006072516.tif 000013
【図１２】
2006072516.tif 000014
【図１３】
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