(57)【要約】【課題】簡単な構成で操作性に優れた入力装置を提供する。【解決手段】コイルＣ１ないしＣ４には、磁気発生部１２ないし１５で発生させた磁束が鎖交している。入力面１１を軽く叩くなどの操作が行われると、入力面１１の端に設けられたコイルＣ１ないしＣ４が入力面１１と一緒に上下方向に振動させられるため、コイルＣ１ないしＣ４と鎖交する磁束が時間的に変位し、コイルＣ１ないしＣ４からそれぞれ出力信号が出力される。前記コイルＣ１ないしＣ４の出力信号から入力面１１上の操作位置を位置検出手段２０によって求め、このデータを操作情報としてコンピュータ側に送ることにより、例えばカーソルの移動などを行わせることができる。【選択図】　　図２
2004139143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力面と、前記入力面に対し交差する方向の磁界を与える磁界発生部と前記磁界の変位を検出するコイルとからなる磁気検出手段と、前記磁気検出手段から出力された信号から前記入力面上の位置を検出する位置検出手段と、を備えたことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記コイルが平面スパイラル状である請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記コイルが前記入力面に設けられている請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記入力面よりも薄い板厚寸法からなる振動膜が、前記入力面に対向して設けられており、この振動膜に前記コイルが設けられている請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項５】
前記磁気検出手段が、前記入力面の四隅に設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば操作情報をコンピュータに入力してカーソルなどの操作を行うポインティングデバイスに係わり、特に簡単な構成で操作情報を入力できるようにした入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の入力装置の一例として、ノートブック型コンピュータに搭載されたタッチパネルを示す斜視図である。
【０００３】
図７に示すコンピュータ１は、操作部１Ａに対し表示部１Ｂを折り畳むことが可能とされたノートブック型である。
【０００４】
前記操作部１Ａにはキーボード２、タッチパネル３およびクリックスイッチ４が設けられている。一方、表示部１Ｂには液晶型のディスプレイ５が設けられている。
【０００５】
前記タッチパネル３は、いわゆる静電型の入力装置である。前記タッチパネル３の表面にペン又は指先等の入力部材を接近又は接触させると、前記入力部材とタッチパネルとの対向部分に静電容量が形成される。この状態から、前記入力部材を移動させたときと、前記入力部材とタッチパネルとの対向部分に形成される静電容量の変化を検知することにより、ディスプレイ５上に表示されるカーソルを移動させることができるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１８１６１７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のタッチパネル３では、例えば画面上でカーソルを一方の端から他方の端まで移動させる場合、あるいはスクロール機能を実施しようとすると、タッチパネル３の占める領域が例えばＡ４サイズのコンピュータで約６ｃｍ×５ｃｍと狭いため、タッチパネル３の上を何度か往復動作させる必要が生じる。そして、その度ごとにタッチパネル３から入力部材が離れるため、カーソル移動の連続性が失われてしまう。よって、操作者はタッチパネル３から入力部材が離れるたびに作業が中断され、この点で操作性に欠けるものであった。
【０００８】
この点、タブレットなどにおいては、比較的大型のディスプレイを入力面とすることが可能となるため、上記のような煩雑性を緩和することが可能である。
【０００９】
しかし、ディスプレイを入力画面とするものでは、専用の入力ペン（スタイラスペン）を必要とする。このため、例えばキーボード操作の途中でカーソル移動を行う場合には、一度キーボードから手を離し、その後に入力ペンを持って操作する必要があり、指を用いて直接入力する場合に比べて面倒な点が多い。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、専用の入力ペンなどを不要にするとともに、簡単な構成でディスプレイなどの入力面を操作したときの操作情報をコンピュータなどに連続的に入力できるようにした入力装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力面と、前記入力面に対し交差する方向の磁界を与える磁界発生部と前記磁界の変位を検出するコイルとからなる磁気検出手段と、前記磁気検出手段から出力された信号から前記入力面上の位置を検出する位置検出手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の入力装置は、例えばコンピュータのディスプレイを入力面とすることができ、この入力面に指を当てた状態で直接操作することにより位置情報を入力することができる。よって、ディスプレイ画面上のカーソルを上端と下端との間の移動や右端と左端との間の移動、あるいはスクロール操作などを連続的に行うことが可能である。
【００１３】
上記においては、前記コイルが平面スパイラル状であるものが好ましい。
上記手段では、接着または印刷などの手段によりコイルを形成することができるとともに、入力装置の薄型化を促進することができる。
【００１４】
前記コイルが前記入力面に設けられているものとすることができる。
あるいは、前記入力面よりも薄い板厚寸法からなる振動膜が、前記入力面と対向して平行に設けられており、この振動膜に前記コイルが設けられているものである。
【００１５】
上記手段では、入力面よりも振動膜の方が大きな振幅で振動することができるため、検出感度を高めることができる。
【００１６】
前記磁気検出手段は、前記入力面の四隅に設けられているものとすることがでる。
【００１７】
上記手段では、入力面に対する入力の強弱および信号伝達時間の差などから、入力面に対する操作位置を正確に検出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態として入力装置の構成を示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、入力装置の第１の実施の形態を示している。図３も同じく図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、入力装置の第２の実施の形態を示している。図４は入力装置の一例として、ノートブック型コンピュータに搭載されたタッチパネルを示す斜視図である。
【００１９】
図１ないし図３に示すように、本発明の入力装置１０はいわゆるタッチパネルとして機能する入力面１１を有している。前記入力面１１は図示Ｚ１およびＺ２方向に弾性変形可能な部材が好ましく、例えば図４に示すコンピュータ３０においてディスプレイ３１の表面に設けられ保護層として機能している透明なアクリル板などが入力面１１に用いられる。
【００２０】
図１ないし図３に示すように、前記入力面１１の背面側の４つの端部には、平面三角スパイラル形状に巻回されたコイル（平面スパイラルコイル）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４が、接着または印刷などの手段によって形成されている。また前記コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４の近傍には、磁界発生部１２，１３、１４および１５が設けられている。
【００２１】
図２に示す第１の実施の形態では、前記磁界発生部１２は、マグネットＭ１と、このマグネットＭ１の上面と下面の間に互いに対峙して設けられた上部プレート１２ａと下部プレート１２ｂとで構成されている。前記上部プレート１２ａおよび下部プレート１２ｂは磁性材料で形成されており、両者の間には一定の隙間寸法からなるギャップＧが設けられている。前記上部プレート１２ａと下部プレート１２ｂは、前記ギャップＧを介して互いに対向するとともに前記入力面１１の中心方向に延びている。前記上部プレート１２ａの前記延長部分の下面には入力面１１が固定されており、前記入力面１１の背面で且つ前記延長部分の面にはコイルＣ１が設けられている。
【００２２】
前記マグネットＭ１は、例えば図示上部側がＮ極に、下部側がＳ極極に着磁されている。このとき磁気発生部１２は、図２に示すようにマグネットＭ１のＮ極→上部プレート１２ａ→コイルＣ１→ギャップＧ→下部プレート１２ｂ→マグネットＭ１のＳ極とからなる磁気回路（磁路）を形成しており、磁束は入力面１１およびコイルＣ１に対し垂直に交差している。
【００２３】
なお、その他の磁界発生部１３、１４および１５、磁界発生部１２と同じ構成である。
【００２４】
他方、図３に示す第２の実施の形態では、磁界発生部１２が、マグネットＭ１と、このマグネットＭ１の上面および下面に互いに対峙して設けられた上部プレート１２ａと下部プレート１２ｂとで構成されている。前記上部プレート１２ａおよび下部プレート１２ｂは、一定の隙間寸法からなるギャップＧを介して互いに対向しながら前記入力面１１の中心方向に延びており、４隅に設けられた下部プレート１２ｂ間には、前記入力面１１よりも薄いフィルムシート１８が前記入力面１１に平行に設けられている。コイルＣ１は前記フィルムシート１８の表面で且つ前記上部プレート１２ａと下部プレート１２ｂとが対向する前記ギャップＧ内に設けられている。なお、コイルＣ１は平面スパイラルコイルであってもよいし、筒状コイルであってもよいが、平面スパイラルコイルとすると入力装置１０を薄型化することができる。また筒状コイルとすると、コイルの巻き数を多くすることが容易となるため、コイルＣ１から出力される信号の検出感度を高めることができる。
【００２５】
第２の実施の形態に場合の磁気発生部１２は、図３に示すようにマグネットＭ１のＮ極→上部プレート１２ａ→コイルＣ１→ギャップＧ→下部プレート１２ｂ→フィルムシート１８→マグネットＭ１のＳ極とからなる磁気回路（磁路）を形成している。
【００２６】
なお、その他の磁界発生部１３、１４および１５は、磁界発生部１２と同じ構成である。
【００２７】
前記入力面１１の外部には、Ａ／Ｄ変換手段２１、ＣＰＵを主体とする演算手段２２などで構成された位置検出手段２０が設けられている。前記Ａ／Ｄ変換手段２１には前記コイルＣ１ないしＣ４が接続され、前記Ａ／Ｄ変換手段２１は演算手段２２に接続されている。
【００２８】
以下、入力装置の動作について説明する。
前記第１の実施の形態に示される入力装置１０では、入力面１１を軽く叩くなどの操作が行われると、入力面１１が板厚方向（Ｚ１およびＺ２方向）にわずかに弾性変形して振動を生じる。前記振動は、入力面１１に設けられたコイルＣ１ないしＣ４を上下方向に移動させるため、コイルＣ１ないしＣ４を鎖交する磁束に時間的な変位を生じさせる。よって、前記コイルＣ１ないしＣ４からは前記磁束の変位に応じた信号が出力される。すなわち、前記磁界発生部１２ないし１５とコイルＣ１ないしＣ４は磁気検出手段を構成している。
【００２９】
また第２の実施の形態に示される入力装置１０では、入力面１１を軽く叩くと、音圧が入力面１１の背面と前記フィルムシート１８の間にある空気層を伝搬し、前記フィルムシート１８が上下方向に振動させられる。前記振動は、フィルムシート１８に設けられたコイルＣ１ないしＣ４を上下方向に移動させるため、コイルＣ１ないしＣ４を鎖交する磁束に時間的な変位を生じさせる。よって、前記コイルＣ１ないしＣ４からは前記磁束の変位に応じた信号が出力される。この場合においても、前記磁界発生部１２ないし１５とコイルＣ１ないしＣ４は磁気検出手段を構成している。
【００３０】
第１の実施の形態に示す方式のものは、入力面１１が弾性変形し易く、入力面１１を軽く叩いたときに容易にコイルＣ１ないしＣ４に振動を与えられる場合に有効である。
【００３１】
一方、第２の実施の形態に示す方式のものは、薄いフィルムシート１８の振動を利用しているため、特に入力面１１をコンピュータのディスクプレイとする場合などにおいて、ディスプレイの保護面の板厚寸法が比較的厚く振動を生じさせにくい構造である場合に有効であり、より高い感度でコイルＣ１ないしＣ４からの出力信号を検出することが可能である。
【００３２】
図５および図６は入力装置の実験結果を示しており、図５は実験に用いた入力装置の構成を示す平面図、図６は図５のＡないしＥの位置に対するコイルＣ１，Ｃ２の出力信号を示す図である。
【００３３】
図５に示すように、この実験では入力面１１´の中央よりの左右両端の位置にコイルＣ１と磁界発生部１２とからなる磁気検出手段と、コイルＣ２と磁界発生部１３とからなる磁気検出手段を設けている。図６は、図５に示す入力面１１´上の任意の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥの位置を軽く叩いたときに、前記コイルＣ１，Ｃ２から出力される出力信号を表している。
【００３４】
図６Ｃに示すように、コイルＣ１とコイルＣ２の中間地点である符号Ｃの位置では、コイルＣ１の出力信号とコイルＣ２の出力信号は、ほぼ同じ振幅量の波形として検出されること、また信号伝達時間に時間差が生じないことがわかる。
【００３５】
一方、コイルＣ１に接近した符号Ａの位置では、図６Ａに示すようにコイルＣ２の出力よりもコイルＣ１の出力信号の振幅量のピーク値（絶対値）の方が大きく、またコイルＣ２に接近した符号Ｅの位置では図６Ｅに示すようにコイルＣ１の出力信号よりもコイルＣ２の出力の振幅量のピーク値（絶対値）の方が大きく出力されることがわかる。
【００３６】
さらに、符号Ｂで示される位置では、図６Ｂに示すようにコイルＣ２の出力信号の周期の方が、コイルＣ１の出力信号の周期よりも長く、符号Ｂの位置を叩いた振動がコイルＣ１、コイルＣ２に到達するそれぞれの信号伝達時間に時間差が生じていることがわかる。さらに符号Ｂの位置に近いコイルＣ１の振幅量のピーク値（絶対値）の方が、符号Ｂの位置から遠いコイルＣ２の振幅量のピーク値（絶対値）よりも大きいことがわかる。
【００３７】
同様に、符号Ｄで示される位置では、図６Ｄに示すようにコイルＣ１の出力信号の周期の方が、コイルＣ２の出力信号の周期よりも長く、符号Ｄの位置を叩いた振動がコイルＣ１、コイルＣ２に到達するそれぞれの信号伝達時間に時間差が生じることがわかる。さらに符号Ｄの位置に近いコイルＣ２の振幅量のピーク値（絶対値）の方が、符号Ｄの位置から遠いコイルＣ１の振幅量のピーク値（絶対値）よりも大きいことがわかる。
【００３８】
さらにコイルＣ１の出力信号は、符号Ａで示される位置で最も振幅量のピーク値（絶対値）が大きく、且つ最も周期が短いことがわかる。同様にコイルＣ２の出力信号は、符号Ｅで示される位置で最も振幅量のピーク値（絶対値）が大きく、且つ最も周期が短いことがわかる。
【００３９】
このように、コイルＣ１およびＣ２は、入力面１１´上の叩いた位置に応じてそれぞれ特徴を持った出力信号を出力する。
【００４０】
ただし、図５に示す形態では、符号Ｃの位置など、コイルＣ１およびコイルＣ２から等距離にあるＶ−Ｖ線上の位置では、コイルＣ１とＣ２から同じような出力信号が出力されるため、入力面１１´上のどの位置が操作されたかを特定することは困難である。
【００４１】
そこで、上記の図１に示すように、入力面１１の４つの端部（四隅）にそれぞれ磁気検出手段を備えることにより、入力面１１上のどの位置が操作されたかを特定することが可能となる。
【００４２】
すなわち、各磁気検出手段のコイルＣ１ないしＣ２から検出された出力信号は、位置検出手段を構成する前記Ａ／Ｄ変換手段２１に送出される。Ａ／Ｄ変換手段２１は、コイルＣ１ないしＣ４から出力されたアナログ出力信号をディジタルデータ信号に変換して演算手段２２に出力する。前記演算手段２２では、各コイルＣ１ないしＣ４のディジタルデータ信号から入力面１１のどの位置が操作されたかを特定し、そのデータを操作情報としてコンピュータ側に出力する。そして、コンピュータで側では、前記操作情報に基づいてディスプレイ画面上のカーソルの移動などが行なわれる。
【００４３】
上記本発明では、入力面の４隅に磁界検出手段を設けるという簡単な構成で、専用のペンを用いることなく指で直接入力することができる。
【００４４】
また入力面をコンピュータのディスプレイなど広い領域を用いることが可能となるため、カーソルを移動させる作業、スクロール作業などにおいては、作業の中断回数を少なくすることができ、これまで以上に連続した操作が可能となる。
【００４５】
なお、上記実施の形態においては、磁気検出手段を入力面の四隅に設けたもので説明したが、少なくとも３つの端部に磁気検出手段を備え付けることにより、入力面１１上のどの位置が操作されたかを特定することが可能である。しかし、図１に示すように四隅に設けることにより、さらに高い精度で入力面１１上の操作位置を特定することができる。
【００４６】
また入力装置がコンピュータに搭載される実施の形態としては、ディスプレイが入力面として用いられる場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、図４に示すように、キーボードＫの手前に設けられた空き領域Ｓａに入力装置を設けたものであってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明では、入力面に磁界検出手段を設けるという簡単な構成で、操作情報を指で直接入力することができる。
【００４８】
また入力面をコンピュータのディスプレイなど広い領域を用いることが可能となるため、カーソルを移動させる作業、スクロール作業などにおいては、作業の中断回数を少なくすることができ、これまで以上に連続した操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として入力装置の構成を示す平面図、
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、入力装置の第１の実施の形態、
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、入力装置の第２の実施の形態、
【図４】入力装置の一例として、ノートブック型コンピュータに搭載されたタッチパネルを示す斜視図、
【図５】実験に用いた入力装置の構成を示す平面図、
【図６】図５のＡないしＥの位置に対するコイルＣ１，Ｃ２の出力信号を示す図、
【図７】従来の入力装置の一例として、ノートブック型コンピュータに搭載されたタッチパネルを示す斜視図、
【符号の説明】
１０　入力装置
１１　入力面
１２，１３，１４，１５　磁界発生部
２０　位置検出手段２０
２１　Ａ／Ｄ変換手段
２２　演算手段
１８　フィルムシート
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４　コイル
Ｍ１　マグネット
【図１】
2004139143.tif 000003
【図２】
2004139143.tif 000004
【図３】
2004139143.tif 000005
【図４】
2004139143.tif 000006
【図５】
2004139143.tif 000007
【図６】
2004139143.tif 000008
【図７】
2004139143.tif 000009