(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標空間上の所定の座標点を指示するための座標入力装置であって、
磁石と該磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子とを備え、
該磁石が該磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＸＹ座標点を指示するＸＹ座標点指示手段と、
該磁石と該磁電変換素子との距離が変化することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＺ座標点を指示するＺ座標点指示手段とを有し、
前記磁石は手指により操作される操作部に保持されて、該操作部を直立させた状態において磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向がほぼ垂直に維持され、
前記磁電変換素子は該磁石の下方にほぼ水平に配置された基板上に該磁界方向と基板との交点を中心としてほぼ対称位置に４個設けられるとともに、該磁界方向と該基板との該交点若しくは該交点の近傍にさらに１個設けられ、
前記ＸＹ座標点指示手段は該操作部を傾動することにより生じる該４個の磁電変換素子の出力電圧変化について該交点を挟んで対向配置される２つずつの該磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、
前記Ｚ座標点指示手段は該操作部を押下することにより生じる該さらに１個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、
前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量と、該押下量に応じて変化する出力電圧と、の比の指数乗を補正係数に用いて行い、
前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、
前記磁石は、外径が７ｍｍ、厚さが３ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、
前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、
前記指数乗は１．３乗であることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
座標空間上の所定の座標点を指示するための座標入力装置であって、
磁石と該磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子とを備え、
該磁石が該磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＸＹ座標点を指示するＸＹ座標点指示手段と、
該磁石と該磁電変換素子との距離が変化することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＺ座標点を指示するＺ座標点指示手段とを有し、
前記磁石はリング形状であり、前記複数の磁電変換素子は該磁石の内側または内側近傍に配置され、
前記磁石は手指により操作される操作部に保持されて、該操作部を直立させた状態において磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向がほぼ垂直に維持され、
前記磁電変換素子は該磁石の内側または内側近傍にほぼ水平に配置された基板上に該磁石の中心線と該基板との交点を中心としてほぼ対称位置に４個設けられるとともに、該交点若しくは該交点の近傍にさらに1個設けられ、
前記ＸＹ座標点指示手段は該操作部を傾動することにより生じる該４個の磁電変換素子の出力電圧変化について該交点を挟んで対向配置される２つずつの該磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、
前記Ｚ座標点指示手段は該操作部を押下することにより生じる該さらに1個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、
前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量と、該押下量に応じて変化する出力電圧と、の比の指数乗を補正係数に用いて行い、
前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、
前記リング形状の磁石は、外形１２ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ４ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、
前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、
前記指数乗は１．３乗であることを特徴とする座標入力装置。
【請求項３】
座標空間上の所定の座標点を指示するための座標入力装置であって、
収容部と、下部に磁石を備えた操作部と、該磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子と、弾性部材と、ＸＹ座標点指示手段と、Ｚ座標点指示手段と、を有し、
前記ＸＹ座標点指示手段は、前記磁石が前記磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる前記磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、前記座標空間上にＸＹ座標点を指示し、
前記Ｚ座標点指示手段は、前記磁石と前記磁電変換素子との距離が変化することにより生じる前記磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、前記座標空間上にＺ座標点を指示し、
前記収容部はほぼ水平に配置されて底面とされる基板と、該基板と一体的に設けられて、前記操作部の上部を上方に挿通する孔部が形成されたケースとから構成され、
前記操作部は、下面が平坦に形成されるとともに、該下面近傍の外周に延出して突起が形成され、前記磁電変換素子は少なくとも前記基板上に前記磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向と前記基板との交点を中心としてほぼ対称位置に４個設けられるとともに、前記磁界方向と前記基板との前記交点若しくは前記交点の近傍にさらに１個設けられ、
前記弾性部材は前記操作部の前記突起と前記基板の上面外周との間に係止される第１の弾性部材と、前記操作部の前記下面のほぼ直下に一端部を前記基板の上面に係止して設けられて前記第１の弾性部材よりは弾性力の大きい第２の弾性部材と、前記操作部の前記下部よりは小さなほぼ半球状に形成され、前記第２の弾性部材と前記操作部の前記下面の間に配置されて、円形の下面の外周を第２の弾性部材の他端部に係止するとともに曲面状の上面を前記操作部の前記下面に当接する係合部材とが設けられ、
前記操作部は前記ケースに傾動可能および押下可能に保持されて、傾動の際に前記第１の弾性部材を押下可能であり、また、押下の際に前記第２の弾性部材を押下可能であり、
前記ＸＹ座標点指示手段は前記操作部を傾動することにより生じる前記４個の磁電変換素子の出力電圧変化について前記交点を挟んで対向配置される２つずつの前記磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、
前記Ｚ座標点指示手段は前記操作部を押下することにより生じる前記さらに１個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、
前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量と、該押下量に応じて変化する出力電圧と、の比の指数乗を補正係数に用いて行い、
前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、
前記磁石は、外径が７ｍｍ、厚さが３ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、
前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、
前記指数乗は１．３乗であることを特徴とする座標入力装置。
【請求項４】
前記４個の磁電変換素子は前記磁石の内側または内側近傍にほぼ垂直に配置されることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子はパッケージに収容されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記Ｚ座標点指示手段は検出する出力電圧に閾値を設け、ＯＮ／ＯＦＦの２値検知とすることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力装置に関し、一層詳細には格別な操作用スペースを要することなく入力操作を行うことができる座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータ等におけるデータ入力手段として、キーボードのほかに操作性に優れるポインティングデバイスが用いられることが多い。
【０００３】
例えば、デスクトップタイプのコンピュータでは、マウスやデジタイザ等のポインティングデバイスを好適に用いることができる。
【０００４】
しかしながら、近年増大しているノートブックタイプ等の携帯型コンピュータについては、屋外や車中等テーブルのないところで使用される機会が多く、この場合、マウスやデジタイザ等のポインティングデバイスを操作するスペースを確保することが困難である。
【０００５】
このため、操作部を傾斜させて傾斜角度差を検出するタイプのポインティングデバイスが提案されている。
【０００６】
上記の一例としてのポインティングデバイスについて図１〜図４を参照して説明する。
【０００７】
この従来例では、ポインティングデバイス１は、およそ操作部２と、加圧部３と、座標検出部４とから構成されている。操作部２は、キートップ２ａと、キートップ２ａに一端部を固定された円柱部２ｂ−１が垂下して他端部が半球部２ｂ−２とされたスティック２ｂと、半球部２ｂ−２に接合されて全体として球を形成する半球状のホルダ２ｃとから構成される。半球部２ｂ−２の下端部には円周状の突起部２ｂ−３が水平方向に延出されている。操作部２は、上面中央部が開口されたアッパーカバー５ａと平面状のハウジング５ｂとから構成される容器内に半球部２ｂ−２が収容され、半球部２ｂ−２の下部がハウジング５ｂの中央に上方に向けて突設された突起部５ｂ−１に形成された凹部５ｂ−２に支持されるとともに、半球部２ｂ−２の上部は、下方に向けて突設されたアッパーカバー５ａの開口端５ａ−１によって係合されている。加圧部３は、アッパーカバー５ａの側壁５ａ−２に沿って上下に摺動可能な円筒状のスライダ３ａと、スライダ３ａ内に形成された凹部３ａ−１の底面とアッパーカバー５ａとの間に両端部を係止されてスライダ３ａを常時下方に付勢するコイルスプリング３ｂとから構成されている。スライダ３ａには半球部２ｂ−２に向けて円周状の突起部３ａ−２が延設され、この突起部３ａ−２が突起部２ｂ−３の上面に係合する。座標検出部４は、ホルダ２ｃの内部に設けられたマグネット４ａと、ハウジング５ｂの下面に接合されたプリント基板６に搭載されて、ホルダ２ｃの下面に埋設された磁電変換素子４ｂとから構成される。なお、磁電変換素子４ｂは、図３に示すように、マグネット４ａの中心軸線から等間隔に４個配設されている。
【０００８】
上記のように構成されるポインティングデバイス１は、キートップ２ａを手動操作することにより、コイルスプリング３ｂの力に抗してスライダ３ａを上方に摺動させて、図２に示すように、スティック２ｂが任意の方向に傾動される。このとき、ホルダ２ｃに内蔵されたマグネット４ａもプリント基板６に取付けられた磁電変換素子４ｂに対して傾斜姿勢をとることになる。
【０００９】
上記ポインティングデバイス１の座標検出原理を説明する。
【００１０】
スティック２ｂがプリント基板６に対して直立している状態（図１）の場合は、図４に実線で示すように、マグネット４ａは４個の磁電変換素子４ｂ（図３中４ｂ−１〜４ｂ−４）に対して等間隔で離間している。したがって、磁電変換素子４ｂ−１〜４ｂ−４に印加される磁界はほぼ等しく、例えば、磁電変換素子４ｂ−１〜４ｂ−４の磁界を検出する方向である感磁界方向をプリント基板６に対して垂直方向とすると、磁電変換素子４ｂ−１〜４ｂ−４を貫く磁束密度の感磁界方向成分Ｂ１〜Ｂ４がほぼ等しくなり、磁電変換素子４ｂ−１〜４ｂ−４の出力電圧もほぼ等しくなる。
【００１１】
一方、スティック２ｂがプリント基板６に対して傾斜している状態（図２）の場合は、図４に破線で示すように、マグネット４ａが４個の磁電変換素子４ｂに対して離間する間隔が変化する。図４の場合、マグネット４ａが磁電変換素子４ｂ−１に近接し、一方、磁電変換素子４ｂ−３からさらに離間すると、感磁界方向成分Ｂ１が感磁界方向成分Ｂ３よりも大きくなり、磁電変換素子４ｂ−１、４ｂ−３の出力電圧もこれに応じて変化するため、その出力差を演算することにより、傾斜角度θを求めることができ、さらには、ディスプレイ（座標空間）上のカーソル移動のためのＸ軸の座標値に変換できる。同様に、磁電変換素子４ｂ−２、４ｂ−４の出力差を演算することにより、Ｙ軸の座標値に変換できる。すなわち、スティック２ｂが任意の方向に傾斜すると、その傾斜方向および傾斜角度に基づいてＸＹ座標値が得られる。このＸＹ座標値をコンピュータに入力し、カーソル移動方向、移動距離、移動速度等を決定してディスプレイ上に表示する。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のポインティングデバイスは、上記のようにＸＹ方向の二次元座標入力は可能であるがＺ方向に対する情報を検出することができず、したがって、複雑化した各種のアプリケーションソフトにおいて求められる三次元座標入力を行うことができない。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、格別な操作用スペースを要することなく三次元座標入力を行うことができる座標入力装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る座標入力装置は、座標空間上の所定の座標点を指示するための座標入力装置であって、磁石と該磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子とを備え、該磁石が該磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＸＹ座標点を指示するＸＹ座標点指示手段と、該磁石と該磁電変換素子との距離が変化することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＺ座標点を指示するＺ座標点指示手段とを有し、前記磁石は手指により操作される操作部に保持されて、該操作部を直立させた状態において磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向がほぼ垂直に維持され、前記磁電変換素子は該磁石の下方にほぼ水平に配置された基板上に該磁界方向と基板との交点を中心としてほぼ対称位置に４個設けられるとともに、該磁界方向と該基板との該交点若しくは該交点の近傍にさらに１個設けられ、前記ＸＹ座標点指示手段は該操作部を傾動することにより生じる該４個の磁電変換素子の出力電圧変化について該交点を挟んで対向配置される２つずつの該磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、前記Ｚ座標点指示手段は該操作部を押下することにより生じる該さらに１個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量に応じて変化する出力電圧の比の指数乗を補正係数に用いて行い、前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、前記磁石は、外径が７ｍｍ、厚さが３ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、前記指数乗は１．３乗であることを特徴とする（請求項１に係る発明）。
【００１４】
これにより、格別な操作用スペースを要することなく三次元座標入力を行うことができ、携帯用のゲーム機等に好適に用いることができる。
【００１５】
また、本発明に係る座標入力装置は、座標空間上の所定の座標点を指示するための座標入力装置であって、磁石と該磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子とを備え、該磁石が該磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＸＹ座標点を指示するＸＹ座標点指示手段と、該磁石と該磁電変換素子との距離が変化することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＺ座標点を指示するＺ座標点指示手段とを有し、前記磁石はリング形状であり、前記複数の磁電変換素子は該磁石の内側または内側近傍に配置され、前記磁石は手指により操作される操作部に保持されて、該操作部を直立させた状態において磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向がほぼ垂直に維持され、前記磁電変換素子は該磁石の内側または内側近傍にほぼ水平に配置された基板上に該磁石の中心線と該基板との交点を中心としてほぼ対称位置に４個設けられるとともに、該交点若しくは該交点の近傍にさらに1個設けられ、前記ＸＹ座標点指示手段は該操作部を傾動することにより生じる該４個の磁電変換素子の出力電圧変化について該交点を挟んで対向配置される２つずつの該磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、前記Ｚ座標点指示手段は該操作部を押下することにより生じる該さらに1個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量に応じて変化する出力電圧の比の指数乗を補正係数に用いて行い、前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、前記リング形状の磁石は、外形１２ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ４ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、前記指数乗は１．３乗であることを特徴とする（請求項２に係る発明）。
【００２０】
また、本発明に係る座標入力装置は、座標空間上の所定の座標点を指示するための座標入力装置において、収容部と、下部に磁石を備えた操作部と、該磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子と、弾性部材と、ＸＹ座標点指示手段と、Ｚ座標点指示手段と、を有し、前記ＸＹ座標点指示手段は、前記磁石が前記磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる前記磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、前記座標空間上にＸＹ座標点を指示し、前記Ｚ座標点指示手段は、前記磁石と前記磁電変換素子との距離が変化することにより生じる前記磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、前記座標空間上にＺ座標点を指示し、前記収容部はほぼ水平に配置されて底面とされる基板と、該基板と一体的に設けられて、前記操作部の上部を上方に挿通する孔部が形成されたケースとから構成され、前記操作部は、下面が平坦に形成されるとともに、該下面近傍の外周に延出して突起が形成され、前記磁電変換素子は少なくとも前記基板上に前記磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向と前記基板との交点を中心としてほぼ対称位置に４個設けられるとともに、前記磁界方向と前記基板との前記交点若しくは前記交点の近傍にさらに１個設けられ、
前記弾性部材は前記操作部の前記突起と前記基板の上面外周との間に係止される第１の弾性部材と、前記操作部の前記下面のほぼ直下に一端部を前記基板の上面に係止して設けられて前記第１の弾性部材よりは弾性力の大きい第２の弾性部材と、前記操作部の前記下部よりは小さなほぼ半球状に形成され、前記第２の弾性部材と前記操作部の前記下面の間に配置されて、円形の下面の外周を第２の弾性部材の他端部に係止するとともに曲面状の上面を前記操作部の前記下面に当接する係合部材とが設けられ、前記操作部は前記ケースに傾動可能および押下可能に保持されて、傾動の際に前記第１の弾性部材を押下可能であり、また、押下の際に前記第２の弾性部材を押下可能であり、前記ＸＹ座標点指示手段は前記操作部を傾動することにより生じる前記４個の磁電変換素子の出力電圧変化について前記交点を挟んで対向配置される２つずつの前記磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、前記Ｚ座標点指示手段は前記操作部を押下することにより生じる前記さらに１個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量に応じて変化する出力電圧の比の指数乗を補正係数に用いて行い、前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、前記磁石は、外径が７ｍｍ、厚さが３ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、前記指数乗は１．３乗であることを特徴とする（請求項３に係る発明）。
【００２１】
また、本発明に係る座標入力装置において、前記４個の磁電変換素子は前記磁石の内側または内側近傍にほぼ垂直に配置されると（請求項４に係る発明）、Ｚ座標点をより高感度に指示することができる。
【００２５】
また、本発明に係る座標入力装置は、前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子はパッケージに収容されている（請求項５に係る発明）。また、本発明に係る座標入力装置は、前記Ｚ座標点指示手段は検出する出力電圧に閾値を設け、ＯＮ／ＯＦＦの２値検知とすると（請求項６に係る発明）、操作部を所定の力で押下してＺ方向がＯＮ状態にある間は座標空間上のカーソルまたはポインタがＺ方向にのみ進み続けるような座標入力を必要に応じて行うことができる。
【００２６】
ここで、第１の弾性部材は、好適には、コイルバネを用いることができ、また、第２の弾性部材は、好適には、コイルバネ、板バネ、皿バネ等を用いることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る座標入力装置の好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００２８】
まず、本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置について、図５〜図９を参照して説明する。
【００２９】
図５に示すように、座標入力装置１０は、ほぼ収容部１２と、下部に磁石を備えた操作部１４と、磁電変換素子３２と、弾性部材１８とから構成される。
【００３０】
収容部１２は基板２０とケース２２とから構成される。基板２０はほぼ水平に配置されて収容部１２の底面を構成する。ケース２２は基板２０と一体的に設けられて収容部１２の側面および上面を構成する。ケース２２の上面には操作部１４の上部を上方に挿通する孔部２２ａが形成されている。
【００３１】
操作部１４は、手指により操作するためのアーム２４と、アーム２４に下垂されたロッド２６と、ロッド２６の下端部に一体的に設けられたホルダ（操作部の下部）２８とから構成される。ホルダ２８は、ほぼ半球状であり、下方を向いた円形の下面２８ａと上方を向いた曲面状の上面２８ｂとを有する。この場合、正確には、半球の下面に短尺の円柱を継ぎ足した形状とされている。この継ぎ足した円柱の側面（下面近傍の外周）に延出して鍔状の突起２８ｃが形成されている。上記した磁石として、この場合７ｍｍφ×３ｍｍＬの寸法の円柱状のフェライト磁石３０が、円柱の端面である１つの磁極（Ｎ極）３０ａを下方に向けて、ホルダ２８内に収容されている。このフェライト磁石３０は、残留磁束密度（Ｂｒ）が３７５ｍＴである。
【００３２】
上記した磁電変換素子３２としてホール素子３２ａ〜３２ｄが基板２０上にフェライト磁石３０の磁極中心から発生する磁界方向Ｂと基板２０との交点Ａを中心として対称位置に4個設けられている。４個のホール素子３２ａ〜３２ｄはその中心点と交点Ａとの距離Ｌ１〜Ｌ４がそれぞれ、例えば、２．５ｍｍの位置に配置されている。この４個のホール素子３２ａ〜３２ｄのうち、参照符号３２ａ、３２ｃで示すホール素子はＸ方向座標検出用とされ、参照符号３２ｂ、３２ｄで示すホール素子はＹ方向座標検出用とされる。これらのホール素子３２ａ〜３２ｄの感度は１５０ｍＶ／０．１Ｔ／５Ｖである。また、この場合、ホール素子３２ａ〜３２ｄの磁界を検出する感磁部は基板２０の表面から０．３ｍｍ（距離Ｌ５）上方に位置するように設けられている。基板２０と、この基板２０に対向するフェライト磁石３０の磁極面との距離Ｄは、この場合、４ｍｍである。この構成により、操作部１４を直立させた状態において、フェライト磁石３０の中心軸の磁界方向Ｂは基板２０と直交する向きとされている。
【００３３】
弾性部材１８はほぼ第１および第２のコイルバネ（第１および第２の弾性部材）３４、３６から構成される。第１のコイルバネ３４は操作部１４の突起２８ｃと基板２０の上面外周との間に両端部３４ａ、３４ｂが係止され、常時、突起２８ｃを上方に付勢する力が付与されている。第２のコイルバネ３６はホルダ２８の下面２８ａのほぼ直下に当たる基板２０の上面に一端部３６ａが係止して設けられている。この第２のコイルバネ３６は第１のコイルバネ３４よりは強いバネ力を有する構成とされている。第２のコイルバネ３６とホルダ２８の下面２８ａとの間には半球状の係合部材３８が設けられており、円状の下面３８ａに第２のコイルバネ３６の他端部３６ｂが係止するとともに、曲面状の上面３８ｂはホルダ２８の下面２８ａに当接している。
【００３４】
したがって、操作部１４（アーム２４）を押下することなくあるいは第２のコイルバネ３６の付勢する力よりも小さい僅かな力で押下しながら、操作部１４を傾動させると（例えば、図５中矢印Ｍ１方向）、第２のコイルバネ３６に付勢されて一定の位置に保持された係合部材３８の上面３８ｂにホルダ２８の下面２８ａが摺接した状態で、傾斜した側の突起２８ｃの部位が下動して第１のコイルバネ３４を収縮させながら（図５中矢印位Ｍ２方向）、ホルダ２８が傾斜する（図５中矢印Ｍ１方向）。また、操作部１４を任意の力で押下すると、その力に応じて第２のコイルバネ３６が収縮されホルダ２８が下動する（図５中矢印Ｍ３方向）。すなわち、操作部１４を押下しながら傾動させることにより、ホルダ２８は三次元的に変位する。
【００３５】
この場合、第２のコイルバネ３６に代えて皿バネを用いると、良好なクリック感を得ることができ、また、押し下げない場合（ＯＦＦ）と押し下げた場合（ＯＮ）の２値検出を好適に実現可能である。
【００３６】
ここで、フェライト磁石３０およびホール素子３２ａ〜３２ｄから構成される座標検出機構の作用について詳述する。
【００３７】
ＸＹ方向の座標については、従来例で説明したものと同様である。すなわち、例えば、Ｘ方向について説明すると、操作部１４が基板２０に対して直立している状態の場合は、フェライト磁石３０はホール素子３２ａ、３２ｃに対して等間隔で離間している。したがって、ホール素子３２ａ、３２ｃに印加される磁界はほぼ等しく、例えば、ホール素子３２ａ、３２ｃの磁界を検出する方向である感磁界方向を基板２０に対して垂直方向とすると、ホール素子３２ａ、３２ｃを貫く磁束密度の感磁界方向成分Ｂ１、Ｂ３が等しくなり、図６の磁石傾きが０°におけるホール素子３２ａ、３２ｃの出力電圧（出力）も等しくなる。
【００３８】
一方、操作部１４が基板２０に対して傾斜している状態の場合は、フェライト磁石３０がホール素子３２ａ、３２ｃに対して離間する間隔が変化する。そして、図５においてフェライト磁石３０が近接する側のホール素子３２ａの感磁界方向成分Ｂ１がフェライト磁石３０が離間する側のホール素子３２ｃの感磁界方向成分Ｂ３よりも大きくなり、ホール素子出力電圧もこれに応じて変化する。例えば、図５において磁石傾きθが２０°の場合、図６によりホール素子３２ａ、３２ｃの出力差（差動出力）を演算することにより（２０ｍＶ＝３９ｍＶ−１９ｍＶ）、磁石傾きθ＝２０°を求めることができ、さらには、ディスプレイ上のカーソルまたはポインタ移動のためのＸ軸の座標値に変換できる。この場合、出力差と磁石傾きθとは直線関係にある。同様に、ホール素子３２ｂ、３２ｄの出力差を演算することにより、Ｙ軸の座標値に変換できる。すなわち、操作部１４が任意の方向に傾動されると、その傾斜方向および傾斜角度に基づいてＸＹ座標値が得られる。このＸＹ座標値をコンピュータに入力し、カーソル移動方向、移動距離、移動速度等を決定してディスプレイ上に表示する。
【００３９】
Ｚ方向については、操作部１４が傾動されることなく押下されて基板２０に対して垂直方向に移動して近接すると、フェライト磁石３０が４個のホール素子３２ａ〜３２ｄに近接し、ホール素子３２ａ〜３２ｄの感磁界方向成分が大きくなりホール素子３２ａ〜３２ｄの出力電圧も増加する。このとき、操作部１４が傾動されると、フェライト磁石３０と４個のホール素子３２ａ〜３２ｄとの距離がそれぞれ異なった状態となるが、その４個のホール素子の出力電圧の平均値については、図７に示すように、フェライト磁石（磁石端面）と基板（基板表面）との距離Ｄと出力電圧の平均値との間には一定の曲線関係が得られる。したがって、この出力電圧の平均値を用いることにより、ＸＹ方向の場合と同様の手順でＺ座標値が得られ、ディスプレイ上に表示される。
【００４０】
ここで、図６に示したＸ（Ｙ）方向出力については、操作部１４が押下される状態を考慮すると、出力差と磁石傾きとの関係を修正する必要がある。いままでの説明により容易に理解されるように、フェライト磁石３０と基板２０との距離Ｄが変化したときの出力差と磁石傾きとの関係は図８のようになり、同一の磁石傾きであってもフェライト磁石３０と基板２０との距離Ｄに応じて出力差が異なる。したがって、このままではＸＹ座標値は一義的に決定できないため、Ｚ方向の出力値を基にＸＹ方向の出力値を補正する。
【００４１】
例えば、本実施例の場合、Ｘ（Ｙ）方向の出力値はおよそＺ方向出力（基準となるＤの出力値で規格化したもの）の１．３乗に比例することになるため、この関係を用いると、図９に示すように出力差と磁石傾きとの関係はフェライト磁石と基板との距離による差がほとんどなくなり、ほぼ１本の直線に収束する。したがって、操作部１４を押下することによる影響がキャンセルされ、ＸＹ座標値は操作部１４の傾動状態に応じて一義的に決定される。
【００４２】
したがって、図８に示した押下量あるいは押下量に応じた出力電圧をパラメータとして用いてＸＹ座標を個別に決定する方法に比べ、図９に示した方法によれば簡易な演算処理により迅速にＸＹ座標入力を行うことができる。
【００４３】
上記のように検出されたＸＹＺ座標値をコンピュータに入力するための信号処理回路の一例を図１０に示す。
【００４４】
ＸＹＺ軸に対応する各ホール素子のアナログ出力信号ＡＳ１〜ＡＳ３は増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３により増幅されてＡ／Ｄ変換器ＣＯＮに送られデジタル出力信号ＤＳに変換される。デジタル出力信号ＤＳは中央演算装置ＣＰＵに送られ、演算部ＡＬＵにおいて、上記した出力値の補正等が行われる。ＸＹＺ座標値を指示するためのデジタル信号はインターフェース部ＩＮＴを介してコンピュータに送られる。コンピュータでは座標入力装置１０から指示されたＸＹＺ座標値に応じてディスプレイ表示される。
【００４５】
上記のように構成される本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置１０によれば、少ない数のホール素子３２ａ〜３２ｄを用い、格別な操作用スペースを要することなく三次元座標入力を行うことができる。
【００４６】
ここで、本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置１０を用いた上記とは異なる使用形態について説明する。
【００４７】
第１として、上記信号処理回路を調整することにより、Ｚ方向の検出値について閾値を設定し、Ｚ方向についてはＯＮ／ＯＦＦ表示のみ行う。したがって、Ｚ方向がＯＦＦ状態のときは、ＸＹ方向のみの検出が行われるが、Ｚ方向がＯＮの場合についてはＸＹ方向の検出が行われないように設定する。これにより、操作部１４を所定の力で押下してＺ方向がＯＮ状態にある間はディスプレイ（座標空間）上のカーソルがＺ方向にのみ進み続けるような座標入力を行うことができる。
【００４８】
第２として、第１の場合において、Ｚ方向がＯＮの場合にＸＹ方向の検出が行われるように設定する。これにより、操作部１４の押下状態によって二次元入力と三次元入力とを使い分けることができる。
【００４９】
つぎに、本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置について、図１１を参照して説明する。なお、本実施例をはじめとする以下の実施例において、本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置１０と同一の構成要素については、座標入力装置１０と同じ参照符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
図１１に示す座標入力装置４０は、本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置１０とほぼ同一の構成であり、唯一異なるのは、磁電変換素子としてのホール素子３２ａ〜３２ｄが基板２０上にフェライト磁石３０の磁界方向Ｂと基板２０との交点Ａを中心として対称位置に4個設けらるとともに、交点ａの位置にさらに1個ホール素子３２ｅが設けられている点である。このホール素子３２ｅは他のホール素子３２ａ〜３２ｄと同様に、感度が１５０ｍＶ／０．１Ｔ／５Ｖであり、また、ホール素子３２ｅの感磁部は基板２０の表面から０．３ｍｍ上方に位置するように設けられている。フェライト磁石３０の磁極面と基板２０との距離Ｄは、この場合は４ｍｍである。
【００５１】
この場合の座標検出原理は、ＸＹ方向の座標については、本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置１０のものと同様であり、補正係数を用いて補正を行うことにより、本実施の形態の第１の例についての図９の場合と同様に、Ｚ軸方向の動きに関係なく、出力差と磁石傾きの関係がほぼ1本の直線として得られる（図示せず。）。
【００５２】
一方、Ｚ方向については、ホール素子３２ｅの出力電圧の変化から直接に得ることができ、すなわち、図１２に示すように、フェライト磁石３０と基板２０との距離ｄと出力電圧との間には一定の曲線関係が得られる。したがって、本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置４０によれば、本実施の形態の第１の例の場合のような4個のホール素子３２ａ〜３２ｄの出力電圧の平均値を用いるための演算処理が不要であり、その分処理時間が短縮され、入力操作の迅速化が図れることになる。
【００５３】
つぎに、上記本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置４０の第１〜第４の変形例について説明する。
【００５４】
第１の変形例の座標入力装置４２は、図１３に示すように、5個のホール素子３２ａ〜３２ｅがパッケージ４４に収容された状態で基板２０上に取付けられている。
【００５５】
したがって、座標入力装置組付け時において、基板２０に搭載するホール素子３２ａ〜３２ｅに関する部品点数はパッケージ1個となるため、組付け時間を短縮することができ、また、各ホール素子３２ａ〜３２ｅ間の位置精度も各ホール素子３２ａ〜３２ｅを個別に配置する場合より向上する。
【００５６】
第２の変形例の座標入力装置４６は、図１４に示すように、座標入力装置４０のホール素子３２ｅに代えてホールＩＣ４８を用いる。
【００５７】
この場合、ホールＩＣ４８はそれ自体スイッチ特性を出力するため、Ｚ方向の主力がＯＮ／ＯＦＦの２値でよい場合には、信号処理回路が簡ほぼ化されて好適である。
【００５８】
第３の変形例の座標入力装置５０は、図１５に示すように、座標入力装置４０のホール素子３２ａ〜３２ｄに代えて磁気抵抗素子５２を用いる。
【００５９】
この磁気抵抗素子５２は強磁性薄膜素子であり、基板２０の裏面に設けられている。磁気抵抗素子５２は、例えば、一辺が約３ｍｍの方形状のパッケージ５２ａに一辺が約２ｍｍの方形状の磁界検出部５２ｂが設けられている。直交するＸＹ方向に相当する２方向の磁界検出素子が１つの素子のＸＹ軸の中心位置に設けられた形態であり、検出磁界方向は素子表面に平行である（図１５中、Ｂｘ、Ｂｙ）。なお、このときのフェライト磁石３０の磁極面と基板２０との距離Ｄは座標入力装置４０と同じ４ｍｍである。また、フェライト磁石３０の寸法は３ｍｍφ×２．５ｍｍＬであり、磁気抵抗素子の感度は２ｍＶ／０．１ｍＴ／５Ｖである。
【００６０】
磁気抵抗素子５２の検出磁界方向に印加される磁界に対する磁気抵抗変化特性は、例えば、図１６に示されるものである。本実施例の場合、ＸＹ方向については、フェライト磁石３０の磁極面と基板２０との距離Ｄが変化した場合は同一の傾斜角度であっても出力値は異なるが、Ｚ方向検出用ホール素子３２ｅの出力値に基づいて補正することにより、図１７に示されるように、出力値はほぼ１本の線に収束される（本実施の形態の第１の例における図８、図９とほぼ同様の関係にある。）。
【００６１】
上記のように構成される第３の変形例の座標入力装置５０によれば、磁気抵抗素子５２の磁界に対する感度がホール素子よりも大きく、フェライト磁石と磁気抵抗素子の距離を極端に大きくとっていない本実施例においては、フェライト磁石３０を小型化することができる。一方、フェライト磁石３０と磁気抵抗素子５２の距離を大きくとることもできる。また、磁気抵抗素子５２が基板２０の裏面に設けられているため装置組付け時における磁気抵抗素子５２の装着が容易である。また、ホール素子の場合、Ｚ軸方向の磁界を検出するため、磁石の傾斜を±方向とも検出するにはホール素子を中心からずらす必要があるが、これに対して磁気抵抗素子５２の場合は、中心に設けた１つの素子でＸＹ方向の検出が可能なため、基板２０に対する素子の搭載面積を小さくすることができる。したがって、座標入力装置全体が小型化される。
【００６２】
第４の変形例の座標入力装置５４は、図１８に示すように、ホール素子３２ｅに代えて、メカニカルスイッチとして、例えば、メンブレンスイッチ５６を用いる。
【００６３】
したがって、この場合、Ｚ方向の主力がＯＮ／ＯＦＦの２値でよい場合には、信号処理回路が簡ほぼ化されて好適である。
【００６４】
つぎに、本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置について、図１９〜図２３を参照して説明する。
【００６５】
上記した本実施の形態の第１および第２の例ならびに第２の例の各変形例に係る座標入力装置では、いずれも、磁石は円柱状であり、磁石に対向して、磁石の下方に磁電変換素子を配置しているのに対して、本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置では、磁石はリング形状であり、磁石の内側または内側近傍に磁電変換素子を配置している点が相違する。他の構成要素については、以下の説明において特に触れない限り、以上説明した本実施の形態の第１および第２の例ならびに第２の例の各変形例の構成と同様であるか、または同様の構成を適用することができる。このため、同一構成要素には同一の参照符号を付すとともに説明を省略する。後述する本実施の形態の第３の例の変形例および本実施の形態の第４の例についても同様である。
【００６６】
本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置５８は、図１９、図２０に示すように、収容部１２と、下部に磁石を備えた操作部１４と、磁電変換素子３２と、弾性部材１８とからほぼ構成される。
【００６７】
収容部１２は搭載基板２０ａと回路基板２０ｂとケース２２とから構成される。回路基板２０ｂは、図１９（ａ）中、水平方向に配置され、端部をケース２２に固定されており、収容部１２の底面を構成する。後述するリング形状の磁石６６の内側の下方に位置する回路基板２０ｂの部位に複数本の接続端子６０が貫通して立設され、接続端子６０の上端に搭載基板２０ａが水平に配置されている。接続端子６０を介して、搭載基板２０ａは回路基板２０ｂに電気的に接続される。回路基板２０ｂと一体的に設けられるケース２２は、収容部１２の側面および上面を構成する。なお、座標入力装置５８は、この場合、例えば、携帯用電話の操作パネル面に設けられており、ケース２２は操作パネル面を形成する図示しない筐体と一体的に設けられる。ケース２２の上面には操作部１４の上部を上方に挿通する孔部２２ａが形成されている。
【００６８】
操作部１４は、上端が閉塞された短尺な円筒状に形成されている。側面には鍔状突起部６２が設けられ、ケース２２の上面と係合する。操作部１４の上面は浅くて広い凹部が形成され、この場合、指先により操作するための操作面６４を構成する。操作部１４の下面中央部に中空の突起部６８が形成される。突起部６８の先端は、上記した搭載基板２０ａの上面の中心（後述する交点Ａ１）に当接する。少なくともこの突起部６８は、弾性力に富む、例えば、ゴム材料によって形成されており、押圧されることによって弾性変形可能に構成されている。操作部１４の側面の内側には、上記した磁石として、この場合外径１２ｍｍφ、内径８ｍｍφ、厚さ４ｍｍの寸法のリング形状のフェライト磁石６６が、リングの端面である１つの磁極（Ｎ極）６６ａを下方に向けて、収容されている。
【００６９】
上記した磁電変換素子３２としてホール素子３２ａ〜３２ｄが搭載基板２０ａ上にほぼ対称位置に4個設けられている。したがって、磁電変換素子３２は、フェライト磁石６６の内側にほぼ水平に配置された搭載基板２０ａ上にフェライト磁石６６の中心線と搭載基板２０ａとの交点Ａ１を中心として、ほぼ対称位置に配置されていることになる（図１９（ｂ）参照）。４個のホール素子３２ａ〜３２ｄはその中心点と交点Ａ１との距離Ｌ１〜Ｌ４がそれぞれ、例えば、１．５ｍｍの位置に配置されている。この４個のホール素子３２ａ〜３２ｄのうち、参照符号３２ａ、３２ｃで示すホール素子はＸ方向座標検出用とされ、参照符号３２ｂ、３２ｄで示すホール素子はＹ方向座標検出用とされる。これらのホール素子３２ａ〜３２ｄの感度は１５０ｍＶ／０．１Ｔ／５Ｖである。
【００７０】
弾性部材１８はコイルバネであり、フェライト磁石６６の下端面と回路基板２０ｂの上面外との間に両端部が係止され、常時、フェライト磁石６６を介して操作部１４を上方に付勢する。
【００７１】
上記のように構成される座標入力装置５８は、操作部１４を押下することなくあるいは突起部６８が変形する力よりも小さい僅かな力で押下しながら操作部１４を、図２０中、矢印方向に傾動させると、交点Ａ１をほぼ支点として、弾性部材１８を収縮させながら操作部１４が傾斜する。また、操作部１４を任意の力で押下すると、その力に応じて突起部６８が変形して操作部１４が下動する。すなわち、操作部１４を押下しながら傾動させることにより、操作部１４はＸＹＺ方向に三次元的に変位する。
【００７２】
ここで、フェライト磁石６６およびホール素子３２ａ〜３２ｄから構成される座標検出機構の作用は、基本的には、既に説明した他の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
図２１にフェライト磁石６６の傾きと例えばホール素子３２ｃに生じる磁界との関係を示す。ここで、フェライト磁石６６の傾きθ１（図２０参照）は、水平線および操作面６４（フェライト磁石６６の下端面）に平行な線がなす角度であり（図２０参照）、反時計回り方向を正とする。図２０に示すように磁石が正方向に傾くと、Ｚ軸方向（Ｂｚ）の磁界は増加し、Ｘ軸方向（Ｂｘ）の磁界は減少する。一方、磁石が負方向に傾くと、Ｚ軸方向（Ｂｚ）の磁界は減少し、Ｘ軸方向（Ｂｘ）の磁界は増加する。フェライト磁石６６の傾きの変化量に対する磁界変化量は、Ｘ方向の方がＺ方向よりも大きい。なお、図２１および次に説明する図２２における磁界変化は、厳密には、図１９の座標検出装置５８のものとは異なり、突起部６８と搭載基板２０ａとの当接点、すなわち、操作部１４の回動中心がフェライト磁石６６の下端面の外側（図１９（ａ）中交点Ａ１よりも下方）に位置する場合についてシミュレーションした結果である。
【００７４】
図２２にフェライト磁石６６をＺ軸方向に押下したときのフェライト磁石６６のＺ軸方向への変位量と例えばホール素子３２ｃに生じる磁界との関係を示す。図１９（ａ）の状態のときを変位量０とし、Ｚ軸方向下方に変位するとき変位量を負の値で表示する。この場合、Ｚ方向（Ｂｚ）の磁界は、変位量０ｍｍ、すなわち、図１９（ａ）の状態のときを最大として上下いずれか方向に変位すると減少し、Ｘ方向（Ｂｘ）の磁界はフェライト磁石６６が下降するにつれて減少する。なお、図２２において、変位量が正の領域は、実際には実現されないため、破線で示している。
【００７５】
図２３にフェライト磁石６６が傾いたときの磁石傾きとホール素子の差動出力との関係を示す。差動出力は磁石の傾きθ１の増加に伴って増加する。図２３において、Ｚ軸方向の出力カーブは、ホール素子の検出磁界方向をＺ軸方向に一致させたときのものであり、図１９の実施例の場合に相当する。また、Ｘ軸方向の出力カーブは、ホール素子の検出磁界方向をＸ軸方向に一致させたときのものであり、すなわち、後述する図２５の実施例の場合に相当する。
【００７６】
以上説明した本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置５８によれば、フェライト磁石６６の内側空間部にホール素子３２ａ〜３２ｄが収容されるとともに、フェライト磁石６６とホール素子３２ａ〜３２ｄとがほぼ同一平面内に配置されるため、座標入力装置が小型化される。
【００７７】
上記座標入力装置５８において、ホール素子３２ａ〜３２ｄを個別に４個配置する代わりに、ホール素子３２ａ〜３２ｄを集積した単一のパッケージをフェライト磁石６６の中央付近に配置してもよく、この場合、座標入力装置５８の組付け時におけるホール素子３２ａ〜３２ｄの取り扱いが簡便である。また、ホール素子３２ａ〜３２ｄに代えて磁気抵抗素子５２（図１５参照）を用いることもできる。この場合、磁気抵抗素子５２は検出磁界方向が磁気抵抗素子５２の面方向であるため、高感度となり、また、元来、磁気抵抗素子５２はホール素子３２ａ〜３２ｄに比べて低磁界に対する感度が１桁高いため、フェライト磁石６６の寸法をより小さくすることができ、座標入力装置５８がさらに小型化される。例えば、磁気特性は若干劣るが成形性の良いプラスチックマグネットを用いて外径１２ｍｍφ、内径８ｍｍφ，厚さ１ｍｍ程度のリング形状のフェライト磁石６６に成形することにより、微小な傾きを高感度に検出することができる。
【００７８】
本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置の変形例について、図２４を参照して説明する。
【００７９】
変形例の座標入力装置７０が本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置５８と異なるのは、弾性部材７２としてコイルスプリングを設ける代わりにフェライト磁石６６の下端面と回路基板２０ｂの上面との間にリング形状のエラストマーを設けている点である。
【００８０】
変形例の座標入力装置７０によれば、弾性部材７２の厚さを装置構成上必要最小限とすることができるため、座標入力装置７０がコイルスプリングを用いた座標入力装置５８よりもさらに小型化される。
【００８１】
つぎに、本実施の形態の第４の例に係る座標入力装置について、図２５を参照して説明する。
【００８２】
本実施の形態の第４の例に係る座標入力装置７４は上記本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置５８とほぼ同様の装置構成であるが、以下の点が異なる。
座標入力装置７４において、操作部７６は、操作面６４を有する操作板７６ａと、中空の突起部６８を有する下板７６ｂと、操作板７６ａおよび下板７６ｂを接続する軸７６ｃとで構成される。ホール素子３２ａ〜３２ｄを搭載した搭載基板７８は、フレキシブルプリント板であり、軸７６ｃに巻回される。搭載基板７８は接続端子６８を介して回路基板２０ｂに電気的に接続される。
【００８３】
リング形状のフェライト磁石６６は、固定部材としてのケース２２に形成された周回溝部７９に固定される。
【００８４】
したがって、座標入力装置７４は、座標入力装置５８と異なり、ホール素子３２ａ〜３２ｄがフェライト磁石６６の内側に垂直方向に配置された構成となる。
上記のように構成される本実施の形態の第４の例に係る座標入力装置７４によれば、ホール素子３２ａ〜３２ｄを垂直に配置しているため、図２１の説明で触れたように、Ｘ方向の磁界変化量が大きくなる。したがって、図２３で説明したＸ軸方向の出力のように、座標入力装置７４は、本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置５８よりも操作部７６の傾斜をより高感度（高分解能）で検出することができる。
【００８５】
【発明の効果】
請求項１に係る座標入力装置によれば、磁石と磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子とを備え、磁石が磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、座標空間上にＸＹ座標点を指示するＸＹ座標点指示手段と、磁石と磁電変換素子との距離が変化することにより生じる磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、座標空間上にＺ座標点を指示するＺ座標点指示手段とを有し、前記磁石は手指により操作される操作部に保持されて、該操作部を直立させた状態において磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向がほぼ垂直に維持され、前記磁電変換素子は該磁石の下方にほぼ水平に配置された基板上に該磁界方向と基板との交点を中心としてほぼ対称位置に４個設けられるとともに、該磁界方向と該基板との該交点若しくは該交点の近傍にさらに１個設けられ、前記ＸＹ座標点指示手段は該操作部を傾動することにより生じる該4個の磁電変換素子の出力電圧変化について該交点を挟んで対向配置される２つずつの該磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、前記Ｚ座標点指示手段は該操作部を押下することにより生じる該さらに１個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量と、該押下量に応じて変化する出力電圧と、の比の指数乗を補正係数に用いて行い、前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、前記磁石は、外径が７ｍｍ、厚さが３ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、前記指数乗は１．３乗である。このため、検出した出力電圧変化を迅速に演算処理してＺ座標入力を行うことができる。更に、押下量あるいは押下量に応じた出力電圧をパラメータとして用いてＸＹ座標を個別に決定する方法に比べ、簡易な演算処理により迅速にＸＹ座標入力を行うことができる。また、請求項２に係る座標入力装置によれば、座標空間上の所定の座標点を指示するための座標入力装置であって、磁石と該磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子とを備え、該磁石が該磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＸＹ座標点を指示するＸＹ座標点指示手段と、該磁石と該磁電変換素子との距離が変化することにより生じる該磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、該座標空間上にＺ座標点を指示するＺ座標点指示手段とを有し、前記磁石はリング形状であり、前記複数の磁電変換素子は該磁石の内側または内側近傍に配置され、前記磁石は手指により操作される操作部に保持されて、該操作部を直立させた状態において磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向がほぼ垂直に維持され、前記磁電変換素子は該磁石の内側または内側近傍にほぼ水平に配置された��板上に該磁石の中心線と該基板との交点を中心としてほぼ対称位置に4個設けられるとともに、該交点若しくは該交点の近傍にさらに1個設けられ、前記ＸＹ座標点指示手段は該操作部を傾動することにより生じる該4個の磁電変換素子の出力電圧変化について該交点を挟んで対向配置される２つずつの該磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、前記Ｚ座標点指示手段は該操作部を押下することにより生じる該さらに1個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量と、該押下量に応じて変化する出力電圧と、の比の指数乗を補正係数に用いて行い、前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、前記リング形状の磁石は、外形１２ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ４ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、前記指数乗は１．３乗である。そのため、検出した出力電圧変化を迅速に演算処理してＺ座標入力を行うことができると共に、座標入力装置を小型化することができる。更に、押下量あるいは押下量に応じた出力電圧をパラメータとして用いてＸＹ座標を個別に決定する方法に比べ、簡易な演算処理により迅速にＸＹ座標入力を行うことができる。
【００９０】
また、請求項３に係る座標入力装置によれば、座標空間上の所定の座標点を指示するための座標入力装置であって、収容部と、下部に磁石を備えた操作部と、該磁石に対向して配置される複数の磁電変換素子と、弾性部材と、ＸＹ座標点指示手段と、Ｚ座標点指示手段と、を有し、前記ＸＹ座標点指示手段は、前記磁石が前記磁電変換素子に対して傾斜することにより生じる前記磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、前記座標空間上にＸＹ座標点を指示し、前記Ｚ座標点指示手段は、前記磁石と前記磁電変換素子との距離が変化することにより生じる前記磁電変換素子の出力電圧変化に基づいて、前記座標空間上にＺ座標点を指示し、前記収容部はほぼ水平に配置されて底面とされる基板と、該基板と一体的に設けられて、前記操作部の上部を上方に挿通する孔部が形成されたケースとから構成され、前記操作部は、下面が平坦に形成されるとともに、該下面近傍の外周に延出して突起が形成され、前記磁電変換素子は少なくとも前記基板上に前記磁石の少なくとも一方の磁極中心から発生する磁界方向と前記基板との交点を中心としてほぼ対称位置に４個設けられるとともに、前記磁界方向と前記基板との前記交点若しくは前記交点の近傍にさらに１個設けられ、前記弾性部材は前記操作部の前記突起と前記基板の上面外周との間に係止される第１の弾性部材と、前記操作部の前記下面のほぼ直下に一端部を前記基板の上面に係止して設けられて前記第１の弾性部材よりは弾性力の大きい第２の弾性部材と、前記操作部の前記下部よりは小さなほぼ半球状に形成され、前記第２の弾性部材と前記操作部の前記下面の間に配置されて、円形の下面の外周を第２の弾性部材の他端部に係止するとともに曲面状の上面を前記操作部の前記下面に当接する係合部材とが設けられ、前記操作部は前記ケースに傾動可能および押下可能に保持されて、傾動の際に前記第１の弾性部材を押下可能であり、また、押下の際に前記第２の弾性部材を押下可能であり、前記ＸＹ座標点指示手段は前記操作部を傾動することにより生じる前記４個の磁電変換素子の出力電圧変化について前記交点を挟んで対向配置される２つずつの前記磁電変換素子の出力電圧変化の差分をそれぞれ検出することによって行い、前記Ｚ座標点指示手段は前記操作部を押下することにより生じる前記さらに１個設けられた磁電変換素子の出力電圧変化を検出することによって行い、前記操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量と、該押下量に応じて変化する出力電圧と、の比の指数乗を補正係数に用いて行い、前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子がホール素子であり、該ホール素子は、５Ｖ印加されていると、０．１Ｔの磁束密度により１５０ｍＶ出力するものであり、該ホール素子の感磁部は、前記基板の表面から０．３ｍｍ上方に位置し、該４個の磁電変換素子は、前記交点から２．５ｍｍの位置に配置され、前記磁石は、外径が７ｍｍ、厚さが３ｍｍであり、残留磁束密度が３７５ｍＴであり、前記操作部が押下されていない状態での、前記基板と前記磁石の距離は４ｍｍであり、前記指数乗は１．３乗であるそのため、押下量あるいは押下量に応じた出力電圧をパラメータとして用いてＸＹ座標を個別に決定する方法に比べ、簡易な演算処理により迅速にＸＹ座標入力を行うことができる。
【００９２】
また、請求項４に係る座標入力装置によれば、前記４個の磁電変換素子は前記磁石の内側または内側近傍にほぼ垂直に配置される。操作部を押下することにより生じるＸＹ座標のずれの補正を、押下量に応じて変化する出力電圧の比の指数乗を補正係数に用いて行うため、押下量あるいは押下量に応じた出力電圧をパラメータとして用いてＸＹ座標を個別に決定する方法に比べ、簡易な演算処理により迅速にＸＹ座標入力を行うことができる。
【００９６】
また、請求項５に係る座標入力装置によれば、前記４個の磁電変換素子および前記さらに１個設けられた磁電変換素子はパッケージに収容されている。請求項６に係る座標入力装置によれば、前記Ｚ座標点指示手段は検出する出力電圧に閾値を設け、ＯＮ／ＯＦＦの２値検知とするため、操作部を所定の力で押下してＺ方向がＯＮ状態にある間はディスプレイ（座標空間）上のカーソルまたはポインタがＺ方向にのみ進み続けるような座標入力を必要に応じて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のポインティングデバイスの操作部が直立した状態を説明するためのポインティングデバイスの正面断面図である。
【図２】図１のポインティングデバイスの操作部が傾動した状態を説明するためのポインティングデバイスの正面断面図である。
【図３】図１のポインティングデバイスのマグネットと磁電変換素子との配置関係を示す図である。
【図４】図３のマグネットと磁電変換素子を側面からみた図である。
【図５】本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置を説明するためのものであり、（ａ）は一部透視し、一部破断して示した座標入力装置の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の（ｂ）−（ｂ）線上断面図である。
【図６】本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置のＸ（Ｙ）方向出力特性を示すグラフ図である。
【図７】本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置のＺ方向出力特性を示すグラフ図である。
【図８】本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置において押下状態ごとのＸ（Ｙ）方向出力特性を示すグラフ図である。
【図９】本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置において押下状態の影響を補正したＸ（Ｙ）方向出力特性を示すグラフ図である。
【図１０】本実施の形態の第１の例に係る座標入力装置の信号処理回路を示すブロック図である。
【図１１】本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置を説明するためのものであり、（ａ）は一部透視し、一部破断して示した座標入力装置の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の（ｂ）−（ｂ）線上断面図である。
【図１２】本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置のＺ方向出力特性を示すグラフ図である。
【図１３】本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置の第１の変形例を説明するための一部透視し、一部破断して示した座標入力装置の正面図である。
【図１４】本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置の第２の変形例を説明するための一部透視し、一部破断して示した座標入力装置の正面図である。
【図１５】本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置の第３の変形例を説明するための一部透視し、一部破断して示した座標入力装置の正面図である。
【図１６】磁気抵抗素子の磁気抵抗変化特性の一例を示すグラフ図である。
【図１７】本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置の第３の変形例のＸ（Ｙ）方向出力特性を示すグラフ図である。
【図１８】本実施の形態の第２の例に係る座標入力装置の第３の変形例を説明するための一部透視し、一部破断して示した座標入力装置の正面図である。
【図１９】本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置を説明するためのものであり、（ａ）は一部透視し、一部破断して示した座標入力装置の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の（ｂ）−（ｂ）線上部分断面図である。
【図２０】本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置の操作部を押下し、かつ傾斜させた状態を説明するためのものであり、一部透視し、一部破断するとともに一部省略して示した座標入力装置の正面図である。
【図２１】本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置の操作部を傾斜させたときのＸ、Ｚ方向磁界特性を示すグラフ図である。
【図２２】本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置の操作部を押下したときのＸ、Ｚ方向磁界特性を示すグラフ図である。
【図２３】本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置のＸ、Ｚ方向における差動出力特性を示すグラフ図である。
【図２４】本実施の形態の第３の例に係る座標入力装置の変形例を説明するためのものであり、一部透視し、一部破断するとともに一部省略して示した座標入力装置の正面図である。
【図２５】本実施の形態の第４の例に係る座標入力装置を説明するためのものであり、一部透視し、一部破断して示した座標入力装置の正面図である。
【符号の説明】
１０、４０、４２、４６、５０、５４、５８、７０、７４  座標入力装置
１２  収容部
１４、７６  操作部
１８、７２  弾性部材
２０  基板
２０ａ、７８  搭載基板
２０ｂ  回路基板
２２  ケース
２８  ホルダ
３０、６６  フェライト磁石
３２ａ〜３２ｅ  ホール素子
３４  第１のコイルバネ
３６  第２のコイルバネ
３８  係合部材
４４  パッケージ
４８  ホールＩＣ
５２  磁気抵抗素子
５６  メンブレンスイッチ
６０  接続端子
６２  鍔状突起部
６４  操作面
６８  突起部
【図１】
0004722252.tif 000002
【図２】
0004722252.tif 000003
【図３】
0004722252.tif 000004
【図４】
0004722252.tif 000005
【図５】
0004722252.tif 000006
【図６】
0004722252.tif 000007
【図７】
0004722252.tif 000008
【図８】
0004722252.tif 000009
【図９】
0004722252.tif 000010
【図１０】
0004722252.tif 000011
【図１１】
0004722252.tif 000012
【図１２】
0004722252.tif 000013
【図１３】
0004722252.tif 000014
【図１４】
0004722252.tif 000015
【図１５】
0004722252.tif 000016
【図１６】
0004722252.tif 000017
【図１７】
0004722252.tif 000018
【図１８】
0004722252.tif 000019
【図１９】
0004722252.tif 000020
【図２０】
0004722252.tif 000021
【図２１】
0004722252.tif 000022
【図２２】
0004722252.tif 000023
【図２３】
0004722252.tif 000024
【図２４】
0004722252.tif 000025
【図２５】
0004722252.tif 000026