(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を加えると3次元に可動する可動手段と、光源及びこの光源からの光束を集光する集光光学系を備える投光手段と、投光手段からの光束が入射する複数の受光面を備える光電変換手段とを備え、投光手段及び光電変換手段のいずれか一方を可動手段の所定の部位に設置している光入力デバイスであって、
投光手段からの光束に非点収差を与える非点収差光学系と、可動手段の変位を検出する変位検出手段とを備え、可動手段の変位による光電変換手段の各受光面上における光束のスポットの移動とスポットの形状の変化とに伴って各受光面に入射する光量変化があり、変位検出手段は各受光面からの出力信号により可動手段の変位を検出することを特徴とする光入力デバイス。
【請求項２】
可動手段を２次元の平面方向とこの平面方向に略垂直方向とに変位可能に保持する保持部材を備え、光電変換手段の各受光面は、点対称の位置に少なくとも４つの受光素子を備え、非点収差光学系は光源からの照射光束を各受光面への焦点位置前後で楕円スポット形状を付加する光学系であり、光電変換手段は、可動手段に荷重が付加されていない状態で各受光面上で略円形状をなす位置に配置され、且つ各受光面の重心が可変手段に光軸方向への変位が与えられた際の楕円スポットの長軸及び短軸に略平行になるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光入力デバイス。
【請求項３】
可動部材の一部が、光束の光軸方向の荷重により独立して変位可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光入力デバイス。
【請求項４】
集光光学系と非点収差光学系とが同一の光学素子により構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光入力デバイス。
【請求項５】
集光光学系若しくは非点収差光学系のいずれか一方の透過率や反射率を光軸中心から変化するように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光入力デバイス。
【請求項６】
光電変換手段に入射する全光量を検知する光量検知手段と、光量検知手段からの光量情報を基に変位検出手段の検出感度を制御する感度制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光入力デバイス。
【請求項７】
変位検出手段の検出変位の感度を操作者が選択可能な選択手段と、選択手段に対応した光源の発光光量情報を参照する参照手段とを有し、光源の発光量が発光光量情報と同一になるように光源を制御する光量制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光入力デバイス。
【請求項８】
光量制御手段は、変位検出手段の所定の方向の検出感度のみを光量検出手段の出力値に依存しないことを特徴とする請求項６又は７に記載の光入力デバイス。
【請求項９】
光入力デバイスを搭載する装置の電源若しくは光入力デバイスへの通電のいずれかを検知する通電検知手段と、通電検知手段からの制御信号により光電変換手段からの各出力信号を取り込む出力検出手段と、出力検出手段による各出力値を記憶しておく記憶手段を備え、変位検出手段による変位検出時において記憶手段の情報を参照して変位情報を補正することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光入力デバイス。
【請求項１０】
光源を間欠に駆動するための光源駆動手段と、光源駆動手段の駆動信号を参照して光電変換手段からの各出力信号を取り込む駆動検出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光入力デバイス。
【請求項１１】
変位検出手段からの光軸方向の変位情報をもとに、光電変換手段の各受光面からの平面内の変位方向の検出情報を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光入力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパーソナルコンピュータ、アミューズメント用入力装置、携帯端末等における画面上のカーソル等を移動させるための2次元、または3次元入力可能な光入力デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光スポットの移動に伴う複数の受光素子出力を用いての光入力デバイスとしては特開平９−１６３２５がある。この光入力デバイスは、図１２に示すように、光源１００と所定の開口部を有する遮光板１０１を介して4つの受光素子１０３で受光する構成からなり、ＸＹ平面内の移動はデバイス１０５に荷重を付加した際の反射板１０１の傾きによるスポットの移動を検出し、Ｚ方向については固定されている遮光板１０１と光源１００との距離変化に伴う受光素子１０３への受光光量の変化に伴う受光信号の変化により検出している。
また、特開平１０−２０７６１６で示された入力デバイスでは、図１３に示すように、荷重方向にスライドする操作部１１０に連動して移動する反射部１１３を設け、反射部１１３に向けて照射されるセンサＳの発光素子からの光をこの反射部１１３により反射し、複数の受光素子に入射させる。操作部１１０の移動によりこの光スポットも連動して移動することからＸＹ平面内の変位量を検出している。Ｚ方向には別途感圧センサを操作部下面に配置して、Ｚ方向への荷重を検出することで実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１２に示す前者の技術では、ＸＹ平面内への荷重とＺ方向への荷重との分離が難しく人の感覚（指先の感覚）で操作し分ける必要があり、一般に操作が難しい。また、図１３に示す後者の技術では、操作性は向上するもののＺ方向へは別途センサが必要であり、コスト及び小型化に問題が残る。特に、Ｚ方向は接触型のセンサを用いるため、ＸＹ平面内変位機構との共存では摩耗等の耐久性にも問題が残る。
【０００４】
そこで本発明は上記問題を鑑み、操作が容易で且つ小型化及びコストの低減が図れる光入力デバイスを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、荷重を加えると3次元に可動する可動手段と、光源及びこの光源からの光束を集光する集光光学系を備える投光手段と、投光手段からの光束が入射する複数の受光面を備える光電変換手段とを備え、投光手段及び光電変換手段のいずれか一方を可動手段の所定の部位に設置している光入力デバイスであって、投光手段からの光束に非点収差を与える非点収差光学系と、可動手段の変位を検出する変位検出手段とを備え、可動手段の変位による光電変換手段の各受光面上における光束のスポットの移動とスポットの形状の変化とに伴って各受光面に入射する光量変化があり、変位検出手段は各受光面からの出力信号により可動手段の変位を検出することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、可動手段を２次元の平面方向とこの平面方向に略垂直方向とに変位可能に保持する保持部材を備え、光電変換手段の各受光面は、点対称の位置に少なくとも４つの受光素子を備え、非点収差光学系は光源からの照射光束を各受光面への焦点位置前後で楕円スポット形状を付加する光学系であり、光電変換手段は、可動手段に荷重が付加されていない状態で各受光面上で略円形状をなす位置に配置され、且つ各受光面の重心が可変手段に光軸方向への変位が与えられた際の楕円スポットの長軸及び短軸に略平行になるように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
これら請求項１及び２に記載の発明では、例えば、可動手段は、３次元方向に可動になっており、可動手段を平面方向に動かすと、これに応じて光電変換手段の受光面上のスポットが移動し、各受光素子が受ける光量が変化する。変位検出手段は、各受光面からの出力信号により、スポットの変位を検出し、これによって可動手段の平面方向の変位を検出する。
【０００８】
また、可動手段を光軸方向（平面方向に交差する方向）に動かすと、非点収差光学系により各受光面上のスポットの形状が変化し（例えば、真円形状から楕円形状に変化する）、このときの各受光面からの出力信号により、変位検出手段は可動手段の光軸方向の変位を検出する。
【０００９】
可動手段と変位検出手段とが非接触な状態で、可動手段の３次元方向の変位を検出することができるので、可動手段の操作が容易になる。また、非点収差光学系を設けることにより、受光面のスポットの移動及び形状変化で可動手段の３次元方向の変位を検出でき、従来のように、別途センサを設ける必要がないので、小型化及びコストの低減が図れる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、可動部材の一部が、光束の光軸方向の荷重により独立して変位可能であることを特徴とする。
【００１１】
この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、可動部材の一部が光軸方向に独立して変位可能なので、誤動作の少ない自然な操作感を得ることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、集光光学系と非点収差光学系とが同一の光学素子により構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、小型化及びコストの低減が更に図れる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、集光光学系若しくは非点収差光学系のいずれか一方の透過率や反射率を光軸中心から変化するように構成したことを特徴とする。
【００１５】
この請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、透過率や反射率を光軸中心から変化するようにすることにより、光ビームの光量分布が均一化され、検出可能な領域を拡大することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、光電変換手段に入射する全光量を検知する光量検知手段と、光量検知手段からの光量情報を基に変位検出手段の検出感度を制御する感度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、光電変換手段に入射する全光量に応じて検出手段感度を制御するので、経時変化に強く、検出感度のカスタマイズが可能になる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、変位検出手段の検出変位の感度を操作者が選択可能な選択手段と、選択手段に対応した光源の発光光量情報を参照する参照手段とを有し、光源の発光量が発光光量情報と同一になるように光源を制御する光量制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この請求項７に記載の発明では、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、例えば、パーソナルコンピュータによるＣＡＤ等のようにイメージを作成するアプリケーション操作のために光入力デバイスを用いた場合、作業状況に応じて変位検出手段の感度を選択できるので、アプリケーションに応じた効率の良い作業環境を提供できる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、請求項６又は７に記載の発明において、光量制御手段は、変位検出手段の所定の方向の検出感度のみを光量検出手段の出力値に依存しないことを特徴とする。
【００２１】
この請求項８に記載の発明では、請求項６又は７に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、所定の方向の検出感度のみを光量検出手段出力値（光源の出力値）に依存していないので、各受光面の受光光量が変化した場合であっても、所定の方向の検出感度をほぼ一定にでき、違和感のない操作性を提供することができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、光入力デバイスを搭載する装置の電源若しくは光入力デバイスへの通電のいずれかを検知する通電検知手段と、通電検知手段からの制御信号により光電変換手段からの各出力信号を取り込む出力検出手段と、出力検出手段による各出力値を記憶しておく記憶手段を備え、変位検出手段による変位検出時において記憶手段の情報を参照して変位情報を補正することを備えることを特徴とする。
【００２３】
この請求項９に記載の発明では、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、光入力デバイスを搭載した装置の電源又は光入力デバイスへの通電時の光電変換手段からの出力信号と、変位検出手段による変位検出時における光電変換手段からの出力信号とにより変位情報を補正するので、例えば、光電変換手段と光源との位置ずれが発生している場合であっても、検出信号のオフセットを抑制でき、生産性の良い光入力デバイスを提供することができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明において、光源を間欠に駆動するための光源駆動手段と、光源駆動手段の駆動信号を参照して光電変換手段からの各出力信号を取り込む駆動検出手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
この請求項１０に記載の発明では、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、間欠に駆動する光源に応じて光電変換手段からの各出力信号を取り込むので、省電力且つ対環境性に優れた光入力デバイスを提供することができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０に記載の発明において、変位検出手段からの光軸方向の変位情報をもとに、光電変換手段の各受光面からの平面内の変位方向の検出情報を補正する補正手段を備えることを特徴とする。
【００２７】
この請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、補正手段が変位検出手段の変位情報をもとに各受光面からの平面内の変位方向の検出情報を補正するので、平面内の感度の異方性を抑制でき、違和感のない操作性を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、第１実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。図１に示す光入力デバイス８０は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報機器、アミューズメント（ゲーム機）用入力装置、携帯端末等に搭載されるものであり、３次元に稼動する可動部材１を操作することによりこれらの画面上のカーソル等を移動させるものである。
【００２９】
光入力デバイス８０は、光電変換部３の受光素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが感度を有する波長の光束を投光する光源２ａ及びその光束を集光光束に波面変換する両凸レンズ（集光光学系）２ｂと、集光光束に非点収差を与える円柱レンズ（非点収差光学系）２ｃとが一体になった発光モジュール２を備えている。尚、本実施の形態では、光源２ａ及び両凸レンズ２ｂとで投光部（投光手段）２ｅを形成している。
【００３０】
この発光モジュール２を操作者の指圧等で３次元的に変位可能な可動部材（可動手段）１に固定し、荷重が付加されていない状態で投光光束の光軸を中心に点対称に配置された４つの受光面（受光素子）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有する光電変換部（光電変換手段）３を筐体１０（図３参照）に保持している。また、光電変換部３は、可動部材１に荷重が付加されていない状態で各受光面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上でほぼ円形の光スポットが形成されるよう、円柱レンズ２ｃの焦点位置に配置され、且つ各受光面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの重心が焦点位置前後で生じる楕円スポットの概略長短軸上になるように各受光面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが配置されている。
【００３１】
本実施の形態による変位検出原理は、図２に示すように各受光素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの受光面中心をそれぞれＸ、Ｙ軸にとると、例えば、可動部材１がＸ軸方向に変位すると、図２（ａ）のように受光面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の実線で示すスポット２０が、破線で示すスポット２１の位置に移動する。
【００３２】
これに対して、移動方向にある２つの受光素子３ｂ、３ｄからの光出力（出力信号）、例えば、増幅後の出力電圧値の差分Ｖｂ−Ｖｄは、図２（ａ）のグラフに示すようなＳ字曲線２２を描く。即ち、変位量と差分値が比例する領域を用いれば、変位検出回路（変位検出手段）４がこの変位量を検出できることになる。同様に、Ｙ軸方向も移動方向にある２つの受光素子３ａ、３ｃからの光出力差分Ｖａ−Ｖｃをとることにより同様に検出可能である。
【００３３】
また、光軸方向をＺ軸方向にとると、Ｚ軸方向への変位は受光素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上でのスポットの形状の変化を伴う。すなわち、可動部材１が操作者により押し込まれたとすると、各受光面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上でのスポット２３は、円柱レンズ２ｃの非点収差により楕円形状のスポット２４に変化する。これに伴い対角上の対をなす受光素子の光出力の和Ｖａ＋Ｖｃ、Ｖｂ＋Ｖｄをとり、それぞれの演算値の差分和（Ｖａ＋Ｖｃ）―（Ｖｂ＋Ｖｄ）をとると、図２（ｂ）のグラフに示すような横変位と同様なS字曲線２５を描く。即ち、この差分値の線形な領域を用いればＺ軸方向の変位量を検出できる。
【００３４】
次に、他の実施の形態を説明するが、その説明にあたり、上述した部分と同様な部分には、同一の符号を付することにより、その説明を省略する。図３は、第２実施の形態にかかる光入力デバイス８０を概略的に示す構成図である。図３に示すように、第２実施の形態では、可動部材１の下面に光電変換部３を設置し、可動部材１をＸＹ平面内に変位可能なように弾性体（保持部材）１１ａ、１１ｂで保持し、光軸方向であるＺ方向に変位可能なように弾性体１２ａ、１２ｂにより筐体１０に保持している。
【００３５】
図４は、第３実施の形態にかかる光入力デバイスを概略的に示す断面図である。図４に示すように、第３実施の形態では、光電変換部３を可動部材１に設置した構成で、且つ光電変換部３を搭載した可動部材１の一部である第２可動部品１ｂが、更に光軸方向に可動となるように第１可動部品１ａと分離されている。
【００３６】
本実施の形態では、第１可動部品１ａは、ゴムやばね等の弾性体により筐体１０と結合されている。また、第１可動部材１ａの中心部において、光電変換部３を搭載した第２可動部品１ｂ上に固定されており、第２可動部品１ｂは、第１可動部材１ａとゴムやばね等の弾性体３１ａ、３１ｂにより、第１可動部品１ａとＸＹ平面内へぶれないように案内溝３１を介して結合されている。
【００３７】
このように構成することにより、Ｚ方向への変位を第１可動部品１ａとは個別に第２可動部品１ｂに与えることにより、第１可動部材１ａの不要なＸＹ平面内の変位を抑制することが可能になる。また、本実施の形態では、可動部材１のＸＹ平面内の変位をスムーズに行うために、第１可動部品１ａの底面に突起３０を設けて筐体１０と点で接触するようにして摩擦による抵抗を減らしている。
【００３８】
図５は、第４実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。第４実施の形態では、図５に示すように、集光光学系及び非点収差光学系を同一の光学系にしている。即ち、図５（ａ）に示すように、光源２ａからの出射光を所定の曲面形状を有する非球面からなる凹面反射ミラー素子（光学素子）３５を用いて、光路変換するとともに集光作用及び非点収差付与を同時に行うことにより実現できコンパクトな発光モジュール２を構成できる。尚、本実施の形態では、光源２ａとして、ＬＤ素子等の発光素子を用いている。
【００３９】
尚、集光光学系及び非点収差光学系を同一にした光学素子としては、上述の凹面反射ミラー素子３５に限定されない。例えば、図５（ｂ）に示すように、ＬＤ素子２ａは元々１０μ程度の非点隔差を有することを利用して、ＮＡ（開口数）の大きな球レンズ３６を用いて波面変換すれば、所望の集束ビームを得られ、やはりコンパクトな発光モジュール２を実現できる。
【００４０】
図６は、第５実施の形態に係る集光レンズを示す図である。第５実施の形態では、図６（ａ）に示すように、集光レンズ２ｄの光軸中心から遠ざかるにつれて透過率が上昇するように表面に色素を塗布した構成の集光レンズ２ｄを、集光光学系として用いている。このような構成の集光レンズ２ｄを用いることにより、全体の光利用効率は減少するものの用いる光ビームの光量分布が均一化され、その結果、図６（ｂ）に示すようにＳ字検出曲線４０の線形領域を拡大（曲線４１）することができ、検出可能な領域を拡大することが可能である。
【００４１】
尚、集光レンズ２ｄの光軸中心から遠ざかるにつれて反射率が上昇するように集光レンズ２ｄを構成しても良い。また、本実施の形態を、非点収差光学系に適用しても良い。
【００４２】
図７は、第６実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。第６実施の形態では、図７（ａ）に示すように、発光モジュール２からの全受光光量を光量検出部（光量検出手段）１３が、光電変換部３の各受光素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの総和４６から求め、その情報を基に発光素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの駆動電流値を制御して発光パワーを制御する光源制御部（感度制御手段）４５を付加している。図７(b)に示すようにＳ字検出曲線は、光源２ａの受光光量の増減（但し受光素子が飽和しない範囲で）に伴い、単位変位量あたりの検出信号も変化する。即ち、受光光量の変動により検出分解能（検出感度）が変動することになる。例えば、光源制御部４５が自動的に受光光量を一定にするような制御回路にすることにより、経時変化による検出感度の劣化を防止することが可能になる。
【００４３】
図８は、第７実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。第７実施の形態では、図７に示した受光光量の変動により検出分解能が変動することを逆に利用した構成としている。即ち、図８に示すように、光入力デバイス８０を使用する操作者が選択可能な分解能選択部（選択手段）５３を設け、予め記憶部（記憶手段）５２に記憶しておいた操作者が選択した分解能に対応した受光光量の値を参照する。
【００４４】
そして、光量検出部１３からの受光光量との比較を比較部（参照手段）５１により行い、その差が０になるように（受光光量と予め記憶した分解能に対応した受光光量の値とが同一になるように）光源制御部（光源制御手段）５０にて発光光量を制御して、所定の検出感度を得るようにしている。
【００４５】
これにより、本実施の形態の光入力デバイス８０を搭載した装置（パソコン等の情報機器）での例えば、ＣＡＤ等のようなイメージを作成するアプリケーション操作の入力デバイスに光入力デバイス８０を用いた際に、作業状況に応じて前記感度を選択することにより効率よい作業環境を提供できる。
【００４６】
また、本実施の形態では、図８に示すようにＺ方向の検出値に対し、各受光面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが受光した全受光光量の総和で除算する除算回路５４を付加しており、発光光量が変化する場合でもＺ方向における変位検出回路４の検出感度はほぼ一定に保つことができる。
【００４７】
これにより、光入力バイス８０が搭載される装置、特にＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）としての入力デバイス８０として用いた場合に、クリック等の選択動作において、Ｚ方向の変位信号を用いる際に、図７のようにＸＹ平面内の変位感度を可変にしても、安定した選択動作を提供可能にでき、操作者に自然な操作環境を提供できる。
【００４８】
尚、Ｘ及びＹ方向の変位情報においても、除算回路５４を設けることにより図７（ａ）と同じように光源制御部４５を用いること無しに経時変化による検出感度の劣化を防止することも可能になる。
【００４９】
図９は、第８実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。第８実施の形態では、図９に示すように、光入力デバイス８０を搭載する装置の電源の投入信号若しくは光入力デバイス８０への通電のいずれかを検知する通電検知手段６０を設け、通電検知部（通電検知手段）６０が投入信号又は通電のいずれかの信号を検知することにより制御信号を発生させ、光電変換部３からの各出力信号を制御信号によりスイッチ回路（出力検知手段）６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄによりスイッチングして、各受光素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄごとの検出信号を記憶する記憶部（記憶手段）６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄに取り込む。
【００５０】
そして、所定時間経過後、上記スイッチ回路６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを元に戻して通常の検出動作を行う。この際に記憶部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄが記憶した値を検出値から差し引いた値を新たに検出値とすることにより、例えば、光電変換部３と発光モジュール２との位置ずれが発生した場合の検出信号のオフセットを抑制でき、検出結果への影響を最小限に抑えることが可能である。
【００５１】
図１０は、第９実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。第９実施の形態では、図１０に示すように、例えば、光入力デバイス８０が搭載される装置のクロック信号等を用いて、光源２ａを間欠に駆動するよう駆動信号を生成する光源駆動部（光源駆動手段）６６を有し、更に、光源２ａの駆動信号を基に、駆動検出部（駆動検出手段）６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄが光電変換部３での検出値の取り込みを行うことにより、外乱による誤動作を抑制するとともに、発光素子での消費電力を抑えることが可能になる。
【００５２】
図１１は、第１０実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。第１０実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、可動部材１にＺ軸方向に変位を与えた場合に、各受光面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上のスポットが楕円形状７３になる。
【００５３】
この楕円形状のスポット７３によるＸＹ平面内の変位感度の異方性を解決するため、光電変換部３からのＺ方向の変位情報をもとに補正手段７０により、平面方向（Ｘ、Ｙ方向）の少なくとも一方の検出値に光軸方向の変位情報に基づき用意しておいたパラメータを用いて、図１１（ｂ）に示すような補正演算（ここではパラメータを用いて出力信号値を圧縮している）を行い、その結果を補正する（曲線７１から７２への補正）。これによって、Ｚ軸方向とＸＹ平面内の同時変位動作に対して、平面内の感度の異方性を抑制して操作者へ自然な操作感を提供することが可能になる。
【００５４】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、受光素子は更に細かく分割されたものを用いても良い。また、集光光学系と非点収差光学系の複合機能を非球面レンズで実現しても良い。更に、可動部材１の操作者が触れる表面には滑り止めの形状を付与したり、裏面の接触する部位に摩擦を低減するような表面処理を施しても良い。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明では、可動手段と変位検出手段とが非接触な状態で、可動手段の３次元方向の変位を検出することができるので、可動手段の操作が容易になる。また、非点収差光学系を設けることにより、受光面のスポットの移動及び形状変化で可動手段の３次元方向の変位を検出でき、従来のように、別途センサを設ける必要がないので、小型化及びコストの低減が図れる。
【００５６】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、可動部材の一部が光軸方向に独立して変位可能なので、誤動作の少ない自然な操作感を得ることができる。
【００５７】
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、小型化及びコストの低減が更に図れる。
【００５８】
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、透過率や反射率を光軸中心から変化するようにすることにより、光ビームの光量分布が均一化され、検出可能な領域を拡大することができる。
【００５９】
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、光電変換手段に入射する全光量に応じて検出手段感度を制御するので、経時変化に強く、検出感度のカスタマイズが可能になる。
【００６０】
請求項７に記載の発明では、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、光電変換手段に入射する全光量に応じて検出手段感度を制御するので、経時変化に強く、検出感度のカスタマイズが可能になる。
【００６１】
請求項８に記載の発明では、請求項６又は７に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、所定の方向の検出感度のみを光量検出手段出力値（光源の出力値）に依存していないので、各受光面の受光光量が変化した場合であっても、所定の方向の検出感度をほぼ一定にでき、違和感のない操作性を提供することができる。
【００６２】
請求項９に記載の発明では、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、光入力デバイスを搭載した装置の電源又は光入力デバイスへの通電時の光電変換手段からの出力信号と、変位検出手段による変位検出時における光電変換手段からの出力信号とにより変位情報を補正するので、検出信号のオフセットを抑制でき、生産性の良い光入力デバイスを提供することができる。
【００６３】
請求項１０に記載の発明では、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、間欠に駆動する光源に応じて光電変換手段からの各出力信号を取り込むので、省電力且つ対環境性に優れた光入力デバイスを提供することができる。
【００６４】
請求項１１に記載の発明では、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、補正手段が変位検出手段の変位情報をもとに各受光面からの平面内の変位方向の検出情報を補正するので、平面内の感度の異方性を抑制でき、違和感のない操作性を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。
【図２】光電変換部の各受光面のスポットを説明する図であり、（ａ）は可動部材が平面方向に移動したときのスポットを説明する図であり、（ｂ）は可動部材が光軸方向に移動したときのスポットを説明する図である。
【図３】第２実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す断面図である。
【図４】第３実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す断面図である。
【図５】第４実施の形態に係る図であり、（ａ）は第４実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図であり、（ｂ）は第４実施の形態の変形例に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である
【図６】第５実施の形態に係る図であり、（ａ）は集光レンズを示す図であり、（ｂ）はスポットの変位と出力信号との関係を示すグラフである。
【図７】第６実施の形態に係る図であり、（ａ）は第６実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図であり、（ｂ）は光スポットと出力信号との関係を示すグラフである。
【図８】第７実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。
【図９】第８実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。
【図１０】第９実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図である。
【図１１】第１０実施の形態に係る図であり、（ａ）は第１０実施の形態に係る光入力デバイスを概略的に示す構成図であり、（ｂ）はスポットの変位と出力信号との関係を示すグラフである。
【図１２】従来に係る光入力デバイスを示す図である。
【図１３】従来に係る光入力デバイスを示す図である。
【符号の説明】
１      可動部材（可動手段）
１ｂ    第２可動部品（可動手段の一部）
２ａ    光源
２ｂ    両凸レンズ（集光光学系）
２ｃ    円柱レンズ（非点収差光学系）
２ｅ    投光部（投光手段）
３      光電変換部（光電変換手段）
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  受光面（受光素子）
４      変位検出回路（変位検出手段）
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ  弾性体（保持部材）
１３    光量検出部（光量検出手段）
２０    スポット
４５    光源制御部（感度制御手段）
５０    光源制御部（光源制御手段）
５１    比較部（参照手段）
５３    分解能選択部（選択手段）
６０    通電検知部（通電検知手段）
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ  スイッチ回路（出力検知手段）
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ  記憶部（記憶手段）
６５    光源駆動部（光源駆動手段）
６６    光源駆動部（光源駆動手段）
６７a、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄ  駆動検出部（駆動検出手段）
７０    補正部（補正手段）
８０    光入力デバイス
【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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【図１３】
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