(57)【要約】  表示器上のポインタの速度を選択するシステム（５０）であって、アナログ出力信号（Ｖｏｕｔ）を生成するように構成されたアナログ入力装置（１）であって作動時間（ｔ）の間に操作されるのに適したアナログ入力装置（１）と、出力信号（Ｖｏｕｔ）を変換するための変換関数（ｆ）を作動時間（ｔ）に応じて選択するように構成された信号処理手段（５２）であって、異なる作動時間に対して変換関数が異なっており、変換された出力信号が表示器上のポインタの速度を決定する、信号処理手段（５２）とを備えるシステム（５０）が開示される。一般に、画面上のポインタ・アイコンの速度を、時間ｔに依存させかつアナログ入力装置自体の出力信号Ｖｏｕｔに依存させること、すなわちポインタ速度が２次元関数ｆ（ｔ，Ｖｏｕｔ）であることが本発明の範囲である。この２次元関数は、入力装置の操作とポインタ・アイコンの間の良好な応答が得られるように最適化される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示器上のポインタの速度を選択するシステムであって、
アナログ出力信号を生成するように構成されたアナログ入力装置であって、作動時間の間に作動されるのに適したアナログ入力装置と、
前記出力信号を変換するための変換関数を前記作動時間に応じて選択するように構成された信号処理手段であって、異なる作動時間に対して前記変換関数が異なっており、変換された出力信号が前記表示器上の前記ポインタの速度を決定する、信号処理手段と
を備えるシステム。
【請求項２】
トリガ時間を設定して前記作動時間が前記トリガ時間より長いかあるいは短いかを判定し、前記トリガ時間より短いかあるいは長い時間間隔に対応した前記変換関数を選択するように前記信号処理手段が構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記入力装置が磁気入力装置である、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
磁界検出器の平面における磁界の成分を検出する磁界検出器と、前記磁界検出器の前記平面における前記磁界の前記成分の少なくとも一部を動きに応じて変化させる可動物体とを備えるセンサ機構を前記磁気入力装置が備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記信号処理手段がマイクロコントローラである、請求項１から４に記載のシステム。
【請求項６】
前記信号処理手段がハードウェアで実現される、請求項１から４に記載のシステム。
【請求項７】
前記トリガ時間が１秒より短い、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記変換関数が指数関数である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
表示器上のポインタの速度を選択するシステムを動作させる方法であって、
作動時間の間に入力装置を作動させ、それによって出力信号を生成するステップと、
前記出力信号を変換するための変換関数を選択するステップであって、前記変換関数が経過した作動時間に依存するステップと、
前記経過した作動時間を求めるステップと、
前記経過した作動時間に基づいて前記変換関数を適合させるステップと、
前記適合された変換関数を用いて前記出力信号を変換するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
トリガ時間が設定されて前記作動時間が前記トリガ時間より短いかあるいは長いかが判定され、前記トリガ時間より短いかあるいは長い時間間隔に対応した変換関数が選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記トリガ時間が１秒より短い、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記入力装置がチッキングまたはパッティングによって作動される、請求項９、１０、または１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ポインタ制御装置によって表示器上でポインタが移動され得るシステムに関する。
【０００２】
本発明はさらに、そのようなシステムを動作させる方法に関する。
【０００３】
例えば、デスクトップ、ラップトップ，ＰＤＡ、携帯電話、およびＧＰＳシステムなどの電子装置では、ポインタ・アイコンはジョイスティックのような装置によって表示器上を移動され得る。ラップトップまたはデスクトップ・コンピュータ用のソフトウェア、一般にはＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）は、ポインタがアナログ動作をすること、すなわちポインタ・アイコンがジャンプしないことを必要とする。コンピュータには、通常のマウス装置、タッチ・パッド、またはジョイスティックなど、いくつかの異なる種類のポインタ制御装置が外部的に接続され得る。これらの装置はすべてアナログ機能を有する。このことはジョイスティックにも当てはまる。ジョイスティックにかけられる圧力は、ポインタの移動速度をアナログ的に決定する。このようなジョイスティックを使用すると、ジョイスティックをそっと押すことによって画面上の画素が選択され得るが、一方しっかりと押すことによって画面上のポインタの大きな動きが設定され得る。
【０００４】
ジョイスティックの力または傾きを緩やかに増加させることによってのみわずかな移動が達成され得るということは、既知のジョイスティックの欠点である。このことは、指のパーフェクトな制御を必要とする。力または傾きの緩やかな増加は非常に迅速には実施され得ない。したがって、ポインタ・アイコンを（個々の画素またはメニュー項目など）画面のわずかな部分の上だけに移動させるために必要な時間は、一般に長くなる。必要な目標（画素、メニュー項目）に正しくアクセスされなかったために、このプロセスが複数回繰り返されなければならないことも多い。
【０００５】
本発明の目的は、とりわけ、より機能性に富む改善されたシステムを提供することである。
【０００６】
第１の態様によれば、本発明は、表示器上のポインタの速度を選択するシステムであって、
−  アナログ出力信号を生成するように構成されたアナログ入力装置（ジョイスティック）であって、作動時間の間に作動されるのに適したアナログ入力装置と、
−  出力信号を変換するための変換関数を作動時間に応じて選択するように構成された信号処理手段であって、異なる作動時間に対して変換関数が異なっており、変換された出力信号が表示器上のポインタの速度を決定する、信号処理手段と
を備えるシステムを提供する。
【０００７】
本発明は、入力装置の出力信号とポインタ速度との間に存在する感度を、（ジョイスティックなどの）アナログ入力装置がアクセスされている時間に依存させることによって、ポインタ速度が選択され得るという洞察に基づくものである。入力装置がアクセスされているまたは動作している時間は、作動時間と呼ばれる。変換関数は作動時間に依存する。経過した作動時間に応じて、変換関数が変更される。そして、入力装置の使用中に、変換関数が適合される。この時間依存性は、離散的な依存性でもアナログ的な依存性でもよい。離散的な場合は、様々な感度が存在するいくつかの時間間隔が存在する。アナログの場合は、感度は経過時間とともに連続的に変化する（加速）。
【０００８】
ジョイスティックなどの単一のアナログ入力装置を用いて、アナログとスイッチの両方の挙動が得られる。挙動は、（ジョイスティックなどの）アナログ入力装置が使用される時間に依存する。一般に、短時間（例えば、数百ミリ秒未満）の場合は、ジョイスティックはスイッチのように動作するが、長時間の場合は、ジョイスティックは純粋なアナログ装置のように動作する。
【０００９】
信号処理手段は、トリガ時間を設定するように構成されてもよい。入力装置の作動時間は、タイマを用いて測定されてもよい。測定された作動時間は、トリガ時間より短いかまたは長くなる。トリガ時間より短い作動時間の場合は、信号処理手段によってある変換関数が選択される。トリガ時間より長い作動時間の場合は、他の変換関数が選択される。
【００１０】
様々な変換関数を選択することによって、表示器上のポインタの様々な感度モードが選択される。
【００１１】
変換関数ｆは、指数関数、線形関数、または対数関数など任意の適切な関数でよい。アナログ入力装置の出力信号は変換関数のパラメータとして使用されてもよい。
【００１２】
好ましくは、変換関数は指数関数である。変換関数ｆは、アナログ入力信号の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が指数部のパラメータになるように、したがってｆ＝Ａ（ｔ）ｅｘｐ（Ｂ（ｔ）×Ｖｏｕｔ）となるように選択されてもよい。
【００１３】
この式は、感度Ｂ（ｔ）が時間の関数として変化するので、変換関数が時間の関数として変化することを意味する。入力装置がある位置で保持された（したがって時間的に変化しない）ときは、出力電圧Ｖｏｕｔは一定になる。感度Ｂ（ｔ）は、例えば時間とともに緩やかに増加してもよいので、ポインタ速度は時間とともに増加する。したがって、時間の関数としての感度Ｂ（ｔ）の増加により、表示器上のポインタを加速することが可能になる。
【００１４】
有利な実施形態では、アナログ入力装置は、動作が磁気原理に基づくジョイスティックなどの磁気入力装置である。
【００１５】
磁気入力装置はセンサ機構を備えていてもよい。センサ機構は、磁界検出器の平面内の磁界の成分を検出する磁界検出器と、動きに応じて磁界検出器の平面内の磁界の成分の少なくとも一部を変化させる可動物体とを備える。磁界検出器は少なくとも１つの磁界依存性の素子を備える。このような磁界依存素子は、異方性の磁気抵抗材料（例えばＮｉＦｅ合金）または磁気抵抗材料（例えば、巨大磁気抵抗またはトンネル磁気抵抗）を備えるが、他の材料を排除するものではない。
【００１６】
信号処理手段は、マイクロコントローラでもよい。マイクロコントローラを使用する利点は、例えば、閾値との比較、増幅、フィルタリング、または誤差の補償など、任意の所望の種類のＩ／Ｏ信号処理を実行するようにプログラムできることである。
【００１７】
トリガ時間の設定、様々な変換関数の実現、増幅などは、すべて、マイクロコントローラを用いて、行うことができる。この機能は、ソフトウェアの形で実現され得るが、電子集積回路または個別の電子部品によってハードウェアの形で実現することも可能である。
【００１８】
（磁気入力装置の）磁気センサ機構に関するチップは、信号処理回路と同一のチップ上に存在し得るし、あるいは、例えばワイヤ・ボンドにより同一のパッケージ内の他の信号処理チップの近くに配置され得る（システム・イン・パッケージ）。チップ間の距離の短さは、雑音の影響を低減することができる。
【００１９】
有利な実施形態では、トリガ時間は１秒未満である。非常に短い時間におけるポインタは明らかに異なる挙動を示すが、一方でポインタの「通常の」挙動に至るまでの遅延時間はほとんど目立たないように、実際のトリガ時間は選択される。時間が短すぎる場合は、異なるポインタ挙動が観測され得ないことになり、トリガ時間が長過ぎる場合は、遅延時間が実際に目立つようになる。実際には、２００ミリ秒程度の時間で、非常にうまく動作する。
【００２０】
上述のように、変換関数が指数関数であると有利である。表示器上のポインタ速度は、いくつかのモードに切り換えられ得る。例えば、３つの異なるポインタ速度が得られ得る。１秒当たり数画素程度の遅いポインタ速度は、例えば編集や描画のために画面上の個別の画素にアクセスするのに有利である。１秒当たり数十画素程度の中くらいのポインタ速度は、メニュー・リストから項目を選択するのに有利である。画面上のある領域を全体的に選択するためには、１秒当たり数百画素程度の大きな画素速度が取得されてもよい。
【００２１】
一般にアナログ・ジョイスティックは、ジョイスティックの傾きまたはジョイスティックにかけられた圧力に従って（ほぼ線形に）変化する出力信号を有する。上述の様々なポインタ速度を達成するためには、好ましくは、ジョイスティック出力と画面上の画素速度の間に、ある程度の指数関係が存在して、必要なあらゆるポインタ速度をカバーしてもよい。これは、ジョイスティックを非常に感度の良いものにする。
【００２２】
本発明の他の目的は、入力装置によって制御されるポインタを操作するより容易な方法をユーザに提供することである。
【００２３】
本発明の第２の態様によれば、表示器上のポインタの速度を選択するシステムを動作させる方法は、
−  作動時間の間に入力装置を作動させ、それによって出力信号を生成するステップと、
−  出力信号を変換するための変換関数を選択するステップであって、変換関数が経過した作動時間に依存するステップと、
−  経過した作動時間を求めるステップと、
−  経過した作動時間に基づいて変換関数を適合させ、適合された変換関数を用いて出力信号を変換するステップと
を含む。
【００２４】
入力装置を使用し始めるときは、入力装置を静止位置から作動位置に動かす。入力装置が静止位置から動かされたときに、作動時間が動作を始める。直ちに変換関数が選択される。変換関数は入力装置が起動されて経過した時間（操作時間とほぼ同等）に基づいて適合される。したがって（ジョイスティックなどの）入力装置の使用中は、変換関数が適合される。アナログ出力信号は適合された変換関数を用いて変換され、変換された出力信号をもたらす。出力信号は、表示器上のポインタの速度の尺度になる。
【００２５】
経過した作動時間がトリガ時間より短いか、それとも長いかを判定するために、（例えば、マイクロコントローラのソフトウェアでプログラムされて）トリガ時間が設定されてもよい。トリガ・レベルが１つだけ存在する場合は、２つだけの変換関数がある。一方は作動時間がトリガ時間より短い場合の変換関数であり、他方は作動時間がトリガ時間より長い場合の変換関数である。
【００２６】
好ましくは、トリガ時間は１秒より短いので、ポインタ速度の所望の感度範囲が選択されるまでに長く待つ必要はない。
【００２７】
有利な操作モードでは、低ポインタ速度はジョイスティックをチッキング（ticking）するかまたはパッティング（patting）することによってアクセスされ得る。
【００２８】
任意の追加の特徴はともに組み合わされるとともに、任意の態様と組み合わされ得る。他の利点、特に他の従来技術に対する利点は当業者には明らかであろう。本発明の特許請求の範囲を逸脱することなく多くの変形形態および修正形態を実施し得る。したがって、本発明の形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を制限することを意図したものではないことを明確に理解されたい。
【００２９】
本発明のこれらおよび他の態様は、以下で説明する諸実施形態を参照することにより明らかになり、解明されるはずである。
【００３０】
本発明は、例示として添付の図面を参照することによってさらに詳細に説明される。
【００３１】
本発明によるシステムは、携帯型ＰＣ、ラップトップ、あるいは携帯電話、ＰＤＡ、デジタル・カメラ、またはＧＰＳ装置などの小型携帯用電子装置に使用されてもよい。
【００３２】
本発明によるシステム５０は、図１に概略的に示されている。表示器上のポインタの速度を選択するシステム５０は、アナログ出力信号Ｖｏｕｔを生成するように構成されたアナログ入力装置１を備える。アナログ入力装置１はジョイスティックのような装置でもよい。図３〜図１０には、磁気入力装置のいくつかの有利な実施形態が開示されている。
【００３３】
アナログ入力装置１は、作動時間ｔの間に操作されるのに適したものである。作動時間ｔは、人が入力装置に触れているか、または圧力をかけている時間である。作動時間ｔに応じて、出力信号（Ｖｏｕｔ）を変換するための変換関数ｆを選択するように構成された信号処理手段５２が存在する。例えば、変換関数は指数関数ｆ＝Ａ（ｔ）ｅｘｐ（Ｂ（ｔ）×Ｖｏｕｔ）でもよい。ジョイスティックが動かされるときは、出力電圧Ｖｏｕｔは時間の関数（Ｖｏｕｔ（ｔ））になる。
【００３４】
入力装置が、ある位置に保持されているとき（したがって、時間的に変化しないとき）は、出力電圧Ｖｏｕｔは一定になる。
【００３５】
感度Ｂ（ｔ）が時間に応じて変化するので、変換関数も時間に応じて変化してもよい。例えば、感度Ｂ（ｔ）は時間とともに緩やかに増加してもよいので、ポインタ速度も時間とともに変化（例えば増加）してもよい。したがって、時間の関数としての感度Ｂ（ｔ）の増加によって、表示器上のポインタを加速させることが可能になる。
【００３６】
この実施形態では、信号処理手段５２はマイクロコントローラである。トリガ時間ｔ１が設定され、所望の変換関数ｆがマイクロコントローラのソフトウェアの形でプログラムされる。異なる作動時間ｔについては、変換関数が異なる。図１のこの例では、トリガ時間ｔ１より短い作動時間の変換関数はｆ１＝ｅｘｐ（Ｂ１×Ｖｏｕｔ）であり、トリガ時間ｔ１より長い作動時間の変換関数はｆ２＝ｅｘｐ（Ｂ２×Ｖｏｕｔ）である（したがって、ｔ＜ｔ１についてはＢ（ｔ）＝Ｂ１であり、ｔ＞ｔ１についてはＢ（ｔ）＝Ｂ２である）。ポインタの速度は変換された出力信号によって決定される。この例では、ポインタの動きに関して２つの感度Ｓ１とＳ２が選択される。より多くのトリガ時間を設定し、より多くの変換関数を定義することによって、いくつかの感度（Ｓ１，Ｓ２，．．．Ｓｎ）が選択され得ることが理解されよう。非常に短くなる、より多くの時間間隔を定義することによって、その極限で連続関数Ｂ（ｔ）が得られる。
【００３７】
本発明をさらに例示するために、２つの時間間隔ｔＡとｔＢだけを備えた離散的な場合について説明する。この場合、２つの時間間隔は、時間トリガ・レベルｔ１によって分離される。時間トリガ・レベルは所定の時間である。実際の値としては、例えばｔ１＝２００ｍｓとすることができる。ジョイスティックが中心位置にあるときは、時間はゼロに設定される。ジョイスティックがその中心位置の外側に押し出されると直ちに、タイマ・カウンタの増加が始まる。経過時間が時間トリガ・レベルｔ１に未だ到達していない間は、ポインタ・アイコンの速度はある感度Ｓ１を用いたジョイスティック出力レベルに依存する。経過時間が時間トリガ・レベル以上になると直ちに、ポインタの速度はジョイスティックの出力に対する別の（一般にはより大きな）感度Ｓ２（図２参照）によって制御される。このソフトウェア実装の効果は、ジョイスティックを「チッキングする」かまたは「パッティングする」ことによって、画面上のポインタ・アイコンが短い距離を迅速に移動され得ることである。ポインタ速度は、それでもなお、ジョイスティックに対する傾斜または圧力の量と（この場合は低感度Ｓ１で）関連するので、ポインタの移動は「チッキング」の量に依存する。一般的には、ジョイスティックに対する最大の傾斜または圧力を用いて、２００ｍｓ以内の移動が２つのメニュー項目間のおよその距離になるように、感度Ｓ１は選択される。
【表１】
2008515042.tif 000003
【００３８】
図３は、ポインタの起動後の経過時間の関数としてどのようにポインタ速度を変化させることができるかを他の例で示す。ジョイスティックのアナログ出力は、一定に保たれる。ポインタ速度の決定については、様々な変換アルゴリズムを用いてもよい。
【００３９】
図４は、ポインタ速度の２次元関数の例を示す。関数のパラメータは、起動後の経過時間とジョイスティックのアナログ出力である。
【００４０】
スクリーン上のポインタ・アイコンの速度は、時間ｔとアナログ・ジョイスティック自体の出力信号Ｖｏｕｔの両方に依存する。すなわち、ポインタ速度は２次元関数ｆ（ｔ，Ｖｏｕｔ）になる。この２次元関数は、ジョイスティックの操作とポインタ・アイコンの間の良好な応答が得られるように最適化される。一例が示されているが、当然ながら良好な結果を得るためにｔとＶｏｕｔのさらに多くの組合せが可能である。
【００４１】
図５には、磁気ジョイスティックの形の入力装置の一実施形態が示されている。磁気ジョイスティックはセンサ機構１０を備える。センサ機構１０は、例えば磁界を発生させる磁石など、磁界を発生させるための磁界発生器１１を備える。センサ機構１０はさらに、（図７に示されるような）磁界の成分１８を検出する磁界検出器１２と、動きに応じて成分１８の少なくとも一部を変化させるジョイスティックなどの可動磁界導体（movable field conductor）などの可動物体１３とを備える。変化は、例えば（図６に示されるような）中心１９の移動を含む。成分１８は、例えば方向を含む。
【００４２】
永久磁石などの磁界発生器１１とフェライト・スティックなどの可動物体１３は、例えばチップ・プラス・パッケージの中に一体化される。パッケージは、フレキシブル・グルー１４、Ｏリング、または他のいずれかの機械バネを用いて可動物体１３がパッケージの止まり穴の中に装着され得るように修正される。このようにして、パッケージ内のチップは、通常のパッケージの場合と同様に湿気、ほこり、傷などから保護される。さらに、通常のリフロー半田プロセスもやはり可能である。この実施形態では、磁界検出器１２を備えたチップは、（例えばマイクロコントローラを備えた）信号処理チップに近接して１つのパッケージ内に配置される。チップ間の短い距離は、雑音の影響を低減する。マイクロコントローラを使用する他の利点は、Ｉ／Ｏ信号の種類、フィルタリング、閾値、増幅係数、または一部のパッケージ・リードの機能までがプログラムされ得ることである。磁界検出器１２は、ワイヤボンドによってリードフレーム１５に結合された基板１６上に実装される。
【００４３】
図６に示された可動物体１３を備えたセンサ機構１０は、可動物体１３の中心と磁界検出器１２に最も近接した位置にある可動物体１３の端部との間に位置するピボット・ポイントを備える。好ましくは、このピボット・ポイントは、磁界検出器１２に最も近接した位置にある可動物体１３のこの端部と実質的に一致する。可動物体１３を回転させることによって、（図７に示された）成分１８の中心１９が移動され、それが磁界検出器１２によって検出される。このような磁界検出器１２は、例えば図７に示されるような２つのホイートストン・ブリッジを備える。
【００４４】
図７のホイートストン・ブリッジ２１と２２は、Ｘ方向とＹ方向の成分１８を検出する。Ｘ方向とＹ方向は、例えば互いにほぼ直行する。ホイートストン・ブリッジ２１と２２の第１のブリッジは成分１８の第１の部分を検出し、ホイートストン・ブリッジ２１と２２の第２のブリッジは成分１８の第２の部分を検出する。ブリッジ２１と２２は各々、１つまたは複数の磁界依存性の素子、例えば図８により詳細に示された磁界依存性抵抗などを備える。それらの抵抗値は、電力消費を制限するためにキロオームのレンジになることを目標としている。この抵抗値は、抵抗体に磁界が印加される場合は、いわゆる異方性の磁気抵抗材料（例えば、ＮｉＦｅ合金）の使用により変化する。一般に、そのような抵抗体の磁界の影響下での抵抗値の変化は実用的な状況では約２％である。他の磁気抵抗材料には巨大磁気抵抗材料やトンネル磁気抵抗材料があるが、それらは抵抗値のはるかに大きな変化をもたらす。基本的に、磁界検出器１２はこれらの材料を使用しても製作され得る。しかし、異方性磁気抵抗材料を使用する大きな利点は、材料自体の単純さ（他の材料の場合の複雑な多層スタックに対してＮｉＦｅ合金の単一の層となる）と、応答特性（例えば、抵抗値対磁界）が変更され得る容易さとにある。他の材料の場合は、応答特性はスタック内の磁化方向を設定し固定することによって操作しなければならないが、異方性磁気抵抗材料の場合は、応答特性は単に磁界依存性素子を通して必要な方向に電流を流すことによって設定し得る。このことは、適切なレイアウトを使用することによって実施され得る。
【００４５】
Ｘ−Ｙ磁界では、Ｘ方向とＹ方向の動きに対する検出器に依存しない信号が生成される必要がある。各方向（Ｘ，Ｙ）に対して、異方性磁気抵抗材料で作られた４つの抵抗体からなるホイートストン・ブリッジ構成が使用される。これら２つのホイートストン・ブリッジ２１と２２は、静的な放射状磁界中に置かれる。磁界は、センサ全体のレイアウトに比べて小さいサイズの永久磁石、またはフェライトなどの材料の磁化片によって生成される。他の可能な方法は、コイルまたは電流を流す単一の導体によって磁界を生成することである。提案の構成では、異方性磁気抵抗材料がＳｉ／ＳｉＯ２基板上に堆積されパターン化される。永久磁石はＳｉ／ＳｉＯ２基板の真下に置かれる。ＸおよびＹ方向の２つのホイートストン・ブリッジ２１および２２が示されており、各ブリッジは、ＲＸ１からＲＸ４およびＲＹ１からＲＹ４に番号付けされた４つの抵抗体からなる。どちらのブリッジも、互いにほぼ９０度の位置に配置される。Ｙ方向に沿って置かれたブリッジＹは（例えば、磁界検出器上方に置かれた可動磁界導体によって引き起こされた）Ｘ方向の磁界の変化に敏感であり、一方ブリッジＸはＹ方向の磁界の変化に敏感である。
【００４６】
ホイートストン・ブリッジ２１、２２の４つの抵抗体の中央には、永久磁石が置かれる。永久磁石のサイズは、磁界検出器１２の全体の寸法と比べて小さい。このような状況では、永久磁石は磁界検出器１２の平面内に放射状に向かう磁界を生成する。パターンの中心は４つの抵抗体の中心と一致する。抵抗体もまた放射状構成で配置されたときは、面内の磁力線は抵抗体の長さ方向と平行になる。記載の構成は、実際には静止状態、すなわち磁力線が、例えば可動磁界導体の存在によって妨げられていない状態の磁界検出器１２の磁界構成である。好ましくは、磁界の強さは抵抗体を完全に飽和させるのに十分なほど大きく、そのことは抵抗ストリップの磁化方向が放射状の磁力線と平行であることを意味する。このような強い磁界は、磁界検出器１２が、センサ機構１０の周囲に存在する（例えば、センサ機構の近傍を流れる電流による）浮遊磁界の影響に対してより鈍感になるという利点を有する。
【００４７】
図６に示された磁界依存性素子３１は、その上にバーバーポール・ストリップ（barberpole strip）３２が装着された異方性磁気抵抗ストリップまたはＡＭＲストリップの形の抵抗体を備える。図６には、磁界依存性素子３１の応答特性（％単位のＡＭＲ比対３つの電流角度−４５度、０度、および４５度での磁化の角度）が示されている。異方性磁気抵抗材料の抵抗体では、抵抗値は、磁気層の磁化とその磁気層を流れる電流との間の角度によって決定される。抵抗値は、Ｒ０を抵抗体の基礎抵抗値、ΔＲを考えられる抵抗の最大変化、φを面内磁化Ｍと面内電流Ｉの間の角度として、式Ｒ＝Ｒ０＋ΔＲｃｏｓ２φによって表され得る。抵抗体は、その平面に垂直な磁界には敏感ではない。電流の方向は、回路の電気的なレイアウトによって設定される。このような磁界検出器１２については、電流の方向を設定するためにバーバーポール構造が使用されることが多い。このようなバーバーポール構造は、ＡＭＲストリップの表面上に堆積された厚い金属ストライプ３２からなる。バーバーポール・ストリップ３２は電気的に高導電性なので、電流は主にバーバーポール・ストリップ３２間を垂直に流れる。したがって、電流の方向は、ＡＭＲストリップの長さ方向に対するバーバーポール・ストリップ３２の直角方向を選択することによって設定され得ることになり、したがってこの構成のリソグラフ設計によって完全に決定される。
【００４８】
外部磁界がなければ、ＡＭＲストリップ内の磁化方向は、ＡＭＲストリップの形（形状異方性）とＮｉＦｅ合金自体の結晶異方性軸によって決定される。結晶異方性軸の方向は、磁界内にＮｉＦｅ合金を置くことにより設定され得る。通常は、結晶異方性軸の方向は、ＡＭＲストリップの長さ方向に平行に選択される。しかし、ＡＭＲストリップが、例えば２つ（またはそれ以上）の方向を有している場合には、この選択が不可能なことがある。２つのストリップの方向の場合は、結晶異方性軸は、ある種の対称性を作り出すためにＡＭＲストリップに対して実質的に４５度の角度に設定され得るが、より多くの方向が存在する場合にはこのことはほとんど不可能である。
【００４９】
ＡＭＲストリップの幅が長さに比べて短い場合は形状異方性が優位になり始め、外部磁界が存在しなければ、磁化はＡＭＲストリップの長さ方向に平行にされる。バーバーポール・ストリップ３２も存在しない場合は、磁化層を流れる電流は磁化と平行になり、ＡＭＲストリップは、Ｒ０＋ΔＲ（φ＝０）に等しい高い抵抗値を有する。磁化方向のわずかな変化は、ｃｏｓ２φ関数の形により抵抗値にはほとんど影響を与えない。実際に、ゼロ磁界付近の感度はゼロになる。このことは、電流の方向を変化させるバーバーポール・ストリップ３２の使用によって改善され得る。通常は、バーバーポール・ストリップ３２は、ＡＭＲストリップの長さ方向に対して（＋または−）４５度の角度に設定される。したがって、磁界検出器１２を流れる電流と磁化の間の角度もまた（＋または−）４５度になる。磁界の変化によりＡＭＲストリップの軸に対する磁化の方向が変化された場合は、電流と磁化の間の角度が変化し、したがってＡＭＲストリップの抵抗値が変化する。図８には、ＡＭＲストリップの応答特性が、ＡＭＲストリップの長さ軸に対する磁化の角度の関数として、電流の３つの異なる方向に対して示されている。（＋または−）４５度の電流方向については、応答特性は０度付近で線形挙動を示す。バーバーポール・ストリップ３２の方向は応答特性の形を決定し、−４５度に設定されたバーバーポール・ストリップ３２はミラーされた応答特性を示す。完全なホイートストン・ブリッジを構成するとき、様々な抵抗体上のバーバーポール・ストリップ３２の方向は、ホイートストン・ブリッジが最大感度を示すような方向にする必要がある。図７は、そのような構成を示す。
【００５０】
図９〜１１を参照すると、可動物体１３がその静止位置にあるときは、抵抗体の磁化は、永久磁石の面内放射状磁力線に一致したパターンを示す。したがって、磁化は、永久磁石の中心を指すかまたはポインティング・デバイス・センサの外向き側を指す。すべてのＡＭＲストリップに対して、電流と磁化の間の角度は（＋または−）４５度であり、すべての応答特性はそれらの中心点に存在する。永久磁石の中心の上方に置かれた磁気導体スティックにより、放射状の磁界は影響され得る。提案のセンサ機構１０では、磁界検出器１２は永久磁石と可動磁界導体またはポインティング・デバイスの間に置かれる。永久磁石と磁界検出器１２の間の距離、および磁界検出器１２とポインティング・デバイスの間の距離は最適化し得る。スティックの実際の機能は、磁界の強度を維持しながら放射状磁界の中心１９の位置を変化させることである。図６は、磁気導体スティックの機能を示す。この機能は、例えばスティックの角度位置を変化させることによって実施され得る。スティックの設計は、底部がその横位置は変化させないが、磁界検出器表面に対する角度だけを変化させるようになされる。
【００５１】
スティックの角度位置の変化の正味の結果は、図６の小さな円によって示された放射状磁界の中心１９の位置の変化である。この変化は、ＡＭＲストリップ内のすべての磁気モーメントの方向を変化させ、それによって抵抗値を変化させ、したがってホイートストン・ブリッジの出力信号を変化させる。このことは、図１０に示されている。図１０はまた、放射状磁界の中心の位置に応じたホイートストン・ブリッジの出力信号の計算結果（ｍＶ／Ｖ単位の出力比対ｍｍ単位の位置）を示す。この計算では、様々な磁化は、磁界検出器１２の位置での放射状の磁界の方向であると想定している。この想定は、大きな磁界が使用される場合には正しい。例として、ホイートストン・ブリッジＹは、Ｘ方向の位置変化に敏感であると考えられる。出力は、Ｙ方向のスティックの動きとは完全に独立であることが望ましいが、そのような動きによってやはりわずかに影響を受けることがわかる。しかし、この影響は、図９に示されたようなＡＭＲストリップの異なる構成を選択することによって改善され得る。この場合、ＡＭＲストリップは、ＸおよびＹ軸に対してほぼ０度とほぼ４５度の間、好ましくはＸおよびＹ軸に対してほぼ２０度とほぼ３０度の間のいずれかの角度に設定される。対応する出力特性は同様に、（ｍＶ／Ｖ単位の出力比対ｍｍ単位の位置で）図１１に示される。元の出力特性に対して改善が得られたことは明らかである。ホイートストン・ブリッジの必要な抵抗値に応じて、いくつかの線素子を直列に配置することによってブリッジ素子３１の総抵抗値が増大され得る。この場合、すべての線セグメントは、各線セグメントの軸が永久磁石の中心を通過するように、すなわちすべての線セグメントが放射状のパターンを示すように配置される。
【００５２】
図１２は、総抵抗値を増大させた異方性の磁気抵抗ストリップを備え、改善された特性を有するセンサ機構を示す。この磁界検出器は蛇行システム（meander system）を備える。これにより、磁界検出器の抵抗値を増大させ、電力消費を低減させる。好ましくは、蛇行システムは８つの蛇行部を備え、各蛇行部は円の一部をカバーする。８つの蛇行部を有するこのような蛇行システムは、Ｘ移動とＹ移動の間の最適な独立性を提供する。この場合、各蛇行部は円の約４５度をカバーし、したがってセグメントの平均は約２２．５度に相当し、これもやはり２０度と３０度の間にある。
【００５３】
センサ機構１２は、より効率的な構成を有する。この構成は、より小さな磁界発生器１１、磁界検出器１２による磁界のより効率的な使用、より良い検出性の可動物体１３の動き、妨害磁界に対する感度低下、低コスト、より良い線形性などを結果としてもたらし、かつ／またはそれらの結果としてもたらされる。
【００５４】
あるいは、可動物体１３は磁界発生器を備えても良い。例えば、１つもしくは複数の相対的なサイズ、および／または１つもしくは複数の磁界検出器、および／または１つもしくは複数の構成は、飽和した磁界依存性素子に制限されることなく１つまたは複数の分割出願の対象になる可能性がある。
【００５５】
上述の諸実施形態が本発明を制限するものではなく例示するものであり、当業者ならば添付の特許請求の範囲を逸脱することなく多くの代替実施形態を設計できるはずであることに留意されたい。特許請求の範囲においては、括弧内に記されたいずれの参照符号も特許請求の範囲を制限するものと解釈すべきではない。動詞「備える」およびその語形変化は、請求項に記載された要素またはステップ以外の要素またはステップの存在を排除するものではない。ある要素に先行する「１つの」または「ある」という用語は複数のそのような要素の存在を排除するものではない。本発明は、いくつかの異なる要素を備えたハードウェアによって、また適切にプログラムされたコンピュータによって実装されることがある。いくつかの手段を列挙した装置クレームにおいては、それらの手段のうちのいくつかは、同一アイテムのハードウェアによって実現されることがある。いくつかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実によって、それら手段の組合せが有利に使用され得ないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る表示器上のポインタの速度を選択するシステムの概略図である。
【図２】アナログ入力装置の出力（この場合はボルト）と、画素／秒の単位のポインタ速度との間における、典型的な指数関係を示す図である。ジョイスティックがその中心から押し出された後の経過時間に応じて、選択性Ｓ１（ｔ＜０．２秒）またはＳ２（ｔ≧０．２秒）がアクティブになる。
【図３】ポインタ起動後の経過時間に応じて、ポインタ速度をどのように変化させることができるかを示す図である。ジョイスティックのアナログ出力は一定に保たれている。ポインタ速度の決定には、様々な変換アルゴリズムを使用してもよい。
【図４】ポインタ速度の２次元関数の一例を示す図である。関数のパラメータは起動後の経過時間とジョイスティックのアナログ出力である。
【図５】断面で示された、センサ機構を備える磁気入力装置を示す図である。
【図６】センサ機構の動作を示す図である。
【図７】Ｘ方向およびＹ方向の放射状の磁界成分を検出する２つのホイートストン・ブリッジを示す図であり、Ｘ方向およびＹ方向の各々が磁界依存性素子を備えている。
【図８】バーバーポール・ストリップが取り付けられた異方性磁気抵抗ストリップを備えた磁界依存性素子と、応答特性とを、示す図である。
【図９】バーバーポール・ストリップが取り付けられた異方性磁気抵抗ストリップを備えたホイートストン・ブリッジを示す図である。
【図１０】バーバーポール・ストリップが取り付けられた異方性磁気抵抗ストリップを備えたホイートストン・ブリッジの第１の構成と、放射状磁界成分の中心位置に応じた出力電圧とを示す図である。
【図１１】Ｘ方向の動きとＹ方向の動きの間の改善された独立性を示す、バーバーポール・ストリップが取り付けられた異方性磁気抵抗ストリップを備えたホイートストン・ブリッジの第２の構成と、放射状磁界成分の中心の位置に応じた出力電圧とを示す図である。
【図１２】総抵抗を増加させるために平行な異方性磁気抵抗ストリップを備えており、改善された特性を有するセンサ機構を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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