特許 5765640 入力装置、及びこれを備えている電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5765640

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】入力装置、及びこれを備えている電子機器

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/0354 20130101AFI20150730BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20150730BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/033 432

   G06F3/01 310Z

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-531827(P2012-531827)

(86)(22)【出願日】2011年8月25日

(86)【国際出願番号】JP2011069195

(87)【国際公開番号】WO2012029633

(87)【国際公開日】20120308

【審査請求日】2014年7月10日

(31)【優先権主張番号】特願2010-192693(P2010-192693)

(32)【優先日】2010年8月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】310006855

【氏名又は名称】ＮＥＣモバイルコミュニケーションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100150197

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 直樹

(72)【発明者】

【氏名】岡田 孝

【審査官】 岩橋 龍太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１９６０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７１５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４２０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第００／０２５２９４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０１

Ｇ０６Ｆ ３／０３３

Ｈ０１Ｈ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する基板と、
前記基板の第１の面側に配置され、前記基板上の基準位置から、前記基板に平行な複数の方向にスライドし、且つ前記基板に対して垂直方向に移動するキートップと、
前記キートップの前記基板の側に固定され、前記キートップと共に移動する磁石と、
前記基板の第２の面上に固定され、それぞれが、前記基準位置を中心として、前記基板に対して平行な異なる方向に離れて配置され、前記キートップのスライドに伴って移動する前記磁石の位置を検知する複数の磁気センサと、
前記基板の第２の面上に固定され、それぞれが、前記基準位置を中心として、前記基板に対して平行な異なる方向に離れて、前記磁気センサとは異なる位置に配置され、電力の供給に応じて、前記磁石を前記垂直方向で前記基板から遠ざける向きに磁力を発生する複数の電磁変換器と、
を備えている入力装置。

【請求項2】

前記キートップは、前記基板上の前記基準位置から、前記基板に対して平行ないずれの方向にもスライドし、
前記磁石は、リング状を成し、前記キートップが固定される第１の端面と、前記基板に対向する第２の端面とを有し、前記キートップが前記基準位置に存在するときに前記基準位置がリングの中心となるリング状磁石である
請求項１に記載の入力装置。

【請求項3】

前記複数の磁気センサは、前記基板の前記第２の面上であって、前記基準位置を中心とする第一円周上に固定され、
前記複数の電磁変換器は、前記基板の前記第２の面上であって、前記基準位置を中心とし、前記第一円周の直径と異なる直径の第二円周上に固定されている
請求項２に記載の入力装置。

【請求項4】

前記第二円周の直径は、前記複数の電磁変換器が、前記基準位置に前記キートップが存在するときの前記リング状磁石と前記垂直方向で重なるように設定され、
前記第一円周の直径は、前記第二円周の直径及び前記リング状磁石の外径よりも大きい
請求項３に記載の入力装置。

【請求項5】

前記キートップは、操作者が触れる接触部と、前記リング状磁石の前記第１の端面に固定され、前記接触部を前記リング状磁石のリング内に出没可能に支持する支持部と、を有し、
前記入力装置は、前記基板の前記第１の面上であって前記基準位置には、前記リング状磁石に対して前記接触部が出没することに応じて信号を出力するスイッチをさらに備えている請求項２から４のいずれか一項に記載の入力装置。

【請求項6】

前記基準位置からスライドした前記キートップを前記基準位置に戻す方向に付勢する弾性部材をさらに備えている
請求項１から５のいずれか一項に記載の入力装置。

【請求項7】

前記基板の前記第１の面側に、前記基板との間隔を開けて配置されているトップ板と、
前記基準位置からスライドした前記キートップを前記基準位置に戻す方向に付勢する弾性部材と、
をさらに備え、
前記トップ板と前記基板との間に、前記リング状磁石が配置され、
前記トップ板は、前記キートップが外部から臨めるように、前記基板上の前記基準位置に対応する部分に設けられた開口部を有し、
前記弾性部材は、内側部と、前記内側部の外側に形成されている弾性部と、前記弾性部の外側に形成されている外側部とを有し、前記内側部が前記リング状磁石又は前記キートップに取り付けられ、前記外側部が前記トップ板の部分であって前記開口部の周りの部分に取り付けられている
請求項２から５のいずれか一項に記載の入力装置。

【請求項8】

前記複数の電磁変換器のそれぞれに電力を供給する駆動回路と、
前記駆動回路及び前記複数の磁気センサと電気的に接続され、前記複数の電磁変換器に供給する電力を前記駆動回路に指示すると共に、複数の前記磁気センサの出力に応じて、ディスプレイに表示されるポインタの座標を算出する演算回路と、
を備えている請求項１から７のいずれか一項に記載の入力装置。

【請求項9】

請求項８に記載の入力装置と、前記ディスプレイと、を備えている
電子機器。

【請求項10】

請求項１に記載の入力装置を備えている電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機器の入力装置、及び電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器には、取扱者による入力を受け付けるために各種入力装置が設けられている。

【0003】

特許文献１には、電子機器の入力装置として、ディスプレイ上に表示されているポインタの位置を指示すると共に、操作内容に応じて操作者に刺激を与える入力装置が開示されている。この入力装置は、基板と、複数の磁気センサと、キートップと、永久磁石と、可動コイルと、刺激部材と、を備えている。複数の磁気センサは、基板の一方の面に固定されている。キートップは、基板の一方の面側に、各種方向に傾斜可能に配置されている。永久磁石は、キートップの基板側に、このキートップに対して相対移動不能に設けられている。可動コイルは、永久磁石とキートップとの間で両者に対する遠近方向に移動可能に配置されている。刺激部材は、可動コイルのキートップ側に固定されている。キートップの中央部には貫通孔が形成されている。刺激部材にはキートップの貫通孔から外部に突出可能な凸部が形成されている。

【0004】

この入力装置では、操作者がキートップを各種方向に傾斜させることで、このキートップに相対移動不能に設けられている永久磁石がキートップと共に各種方向に傾斜し、複数の磁気センサがこの永久磁石の各種方向への傾斜を検知している。この検知結果は、ディスプレイ上に表示されているポインタの位置に反映される。また、この入力装置では、可動コイルに電流を流して磁力を発生させることで、可動コイルを永久磁石から遠ざかる向きに移動させ、この可動コイルに固定されている刺激部材の凸部をキートップの貫通孔から突出させて、操作者に刺激を与えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】日本国特開２００５−１００１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１に記載の技術では、ポインタの位置指示ができると共に、操作者に刺激を与えることができる。しかしながら、基板の一方の面側に、磁気センサ、永久磁石、可動コイル、刺激部材、キートップが重なって配置されているため、入力装置の厚さが厚くなってしまう、という問題点がある。この問題点は、携帯電話や携帯情報処理装置等、携帯性を要求される電子機器の場合には極めて重要な問題点となる。

【0007】

そこで、本発明の目的の一例は、厚さを薄くできる入力装置、及びこれを備えている電子機器を提供するである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するため、本発明による入力装置は、基板と、キートップと、磁石と、複数の磁気センサと、複数の電磁変換器とを備えている。基板は、第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。キートップは、前記基板の第１の面側に配置され、前記基板上の基準位置から、前記基板に平行な複数の方向にスライドし、且つ前記基板に対して垂直方向に移動する。磁石は、前記キートップの前記基板の側に固定され、前記キートップと共に移動する。複数の磁気センサは、前記基板の第２の面上に固定され、それぞれが、前記基準位置を中心として、前記基板に対して平行な異なる方向に離れて配置され、前記キートップのスライドに伴って移動する前記磁石の位置を検知する。複数の電磁変換器は、前記基板の第２の面上に固定され、それぞれが、前記基準位置を中心として、前記基板に対して平行な異なる方向に離れて、前記磁気センサとは異なる位置に配置され、電力の供給に応じて、前記磁石を前記垂直方向で前記基板から遠ざける向きに磁力を発生する。

【0009】

また、本発明に係る電子機器は、上記入力装置と、ディスプレイと、複数の磁気センサの出力に応じて、前記ディスプレイに表示されるポインタの座標を算出する演算回路とを備えている。

【発明の効果】

【0010】

本発明の実施形態によれば、ポインタの位置指示ができると共に、操作者に各種刺激を与えることができる。さらに、本発明の実施形態では、ポインタの位置指示のためのキートップの移動が基板に平行な二次元移動であり、しかも、磁気センサ及び電磁変換器が基板の他方の下面に二次元配置されている。この構成により、入力装置の厚さを薄くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る入力装置の断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る入力装置を構成する永久磁石、電磁コイル、磁気センサの平面配置を示す説明図である。

【図3】本発明の実施形態に係る入力装置の概略回路図である。

【図4A】本発明の実施形態に係る入力装置の動作説明図であり、キートップが基準位置にある状態を示す。

【図4B】本発明の実施形態に係る入力装置の動作説明図であり、キートップがスライドしたときの状態を示す。

【図4C】本発明の実施形態に係る入力装置の動作説明図であり、キートップがリフト移動したときの状態を示す。

【図4D】本発明の実施形態に係る入力装置の動作説明図であり、キートップにより決定スイッチが押下された状態を示す。

【図5】本発明の実施形態に係る携帯電話を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態に係る入力装置及びこれを備えている電子機器について、図面を参照して説明する。

【0013】

本実施形態の電子機器は、図５に示すように、携帯電話であってもよい。この携帯電話は、マイク１と、スピーカ２と、ディスプレイ３と、通信装置（不図示）と、各種入力装置９，１０と、これらが搭載される筐体５と、を備えている。

【0014】

この携帯電話に搭載されている入力装置９，１０には、文字やコマンド入力のためのキーボード９や、ディスプレイ３に表示されたポインタの位置を指示するためのポィンティングデバイス１０等が含まれる。

【0015】

入力装置の一つであるポィンティングデバイス１０は、図１に示すように、トップ板１１と、基板１３と、キートップ１５と、永久磁石１８と、４つの磁気センサ２０と、４つの電磁コイル２４と、決定スイッチ２６と、スライド用弾性部材３０、決定用弾性部材３５と、を備えている。
トップ板１１は、筐体５の一部を形成する。基板１３は、筐体５内にトップ板１１と平行に配置されている。キートップ１５は、この基板１３に対して平行ないずれかの方向（水平方向）Ｈにスライド可能に且つ基板１３に垂直な垂直方向（遠近方向）Ｐにリフト移動可能に配置されている。永久磁石１８は、キートップ１５に相対移動不能に設けられている。４つの磁気センサ２０は、キートップ１５のスライドに伴う永久磁石１８のスライド方向Ｈへの移動を検知する。４つの電磁コイル２４は、永久磁石１８を垂直方向Ｐに移動させる磁力を発生する。決定スイッチ２６は、キートップ１５の一部の垂直方向Ｐへの移動に応じてlow／High信号を出力する。スライド用弾性部材３０は、キートップ１５のスライドに伴って弾性変形する。決定用弾性部材３５は、キートップ１５の一部の垂直方向Ｐへの移動に伴って弾性変形する。

【0016】

キートップ１５は、操作者が触れる円柱状の接触部１６と、この接触部１６を支持する円盤状の支持部１７と、を有している。支持部１７の外径は、接触部１６の外径よりも大きい。支持部１７の中心軸と接触部１６の中心軸とが一致している。接触部１６と支持部１７とは、樹脂で一体成形されている。接触部１６は、樹脂製の支持部１７の弾性変形より、接触部１６の中心軸と平行な方向に変位する。前述したキートップ１５の一部は、この接触部１６を指している。

【0017】

永久磁石１８は、リング状を成しているリング状磁石である。永久磁石１８の一方の端面（以下、上端面と称する）１８ａ側がＳ極を成し、他方の端面（以下、下端面と称する）１８ｂ側がＮ極を成している。この永久磁石１８の外径は、キートップ１５の支持部１７の外径と実質的に同じある。この永久磁石１８の内径は、キートップ１５の接触部１６の外径よりも大きい。キートップ１５は、この永久磁石１８の中心軸とキートップ１５の中心軸とが一致するように、永久磁石１８の上端面に接着されている。このため、キートップ１５の接触部１６は、操作者に押下されると、一部が永久磁石１８のリング内に入り込む。

【0018】

基板１３のトップ板１１側の一方の面（以下、上面と称する）１３ａ上には、決定スイッチ２６が固定されている。この決定スイッチ２６は、基板１３の予め定められた基準位置Ｂ上に位置している。また、基板１３の他方の面（以下、下面と称する）１３ｂ上には、４つの磁気センサ２０及び４つの電磁コイル２４が固定されている。４つの磁気センサ２０は、図２に示すように、基準位置Ｂを中心とする第一円周Ｃ１上に、互いに等間隔で配置されている。４つの電磁コイル２４は、基準位置Ｂを中心とする第二円周Ｃ２上に、互いに等間隔で配置されている。第一円周Ｃ１の直径は、永久磁石１８の外径よりも大きい。第二円周Ｃ２の直径は、永久磁石１８の外径よりも小さい。第二円周Ｃ２の直径は、この第二円周Ｃ２上に固定されている４つの電磁コイル２４が、基準位置Ｂに存在する永久磁石１８と重なるように設定されている。永久磁石１８あるいはキートップ１５が基準位置Ｂに存在するとは、それぞれの中心軸が基準位置Ｂ上に存在することを意味している。

【0019】

トップ板１１には、図１に示すように、基板１３の基準位置Ｂに対応する部分に円形の開口１２が形成されている。この円形の開口１２の径は、キートップ１５の接触部１６の外径よりも大きく、キートップ１５の支持部１７の外形よりも小さい。

【0020】

スライド用弾性部材３０は、円形の内側部３１と、内側部３１の外周に沿って形成されている弾性部３２と、弾性部３２の外周に沿って形成されている外側部３３と、を有している。このスライド用弾性部材３０は、例えば、シリコンゴム等の弾性変形可能なシート状の樹脂で形成されている。内側部３１の外径は、キートップ１５の支持部１７の外径及び永久磁石１８の外径と実質的に同じである。弾性部３２は、弾性変形量が大きくなるように、樹脂シートの一部をジグザグに折り曲げて形成されている。

【0021】

永久磁石１８の下端面１８ｂには、スライド用弾性部材３０の内側部３１が貼り付けられている。この外側部３３は、弾性部３２が自然状態のときに、永久磁石１８及びキートップ１５が基板１３の基準位置Ｂ上に位置するよう、トップ板１１の下面１１ｂに貼り付けられている。よって、このスライド用弾性部材３０は、永久磁石１８が基準位置Ｂからスライドしたときに、弾性変形して、この永久磁石１８を基準位置Ｂに戻す方向に付勢する。
このスライド用弾性部材３０は、トップ板１１の開口１２からのゴミ等が基板１３上に至らないようにするためのカバーとしても機能する。なお、スライド用弾性部材３０の内側部３１は、永久磁石１８ではなく、キートップ１５に貼り付けてもよい。

【0022】

決定用弾性部材３５は、垂直方向Ｐから見た形状が円形である。決定用弾性部材３５の外径は、キートップ１５の外径及び永久磁石１８の外径と実質的に同じである。決定用弾性部材３５は、この決定用弾性部材３５の外周縁を含むリング状の取付部３６と、この取付部３６の内側に形成されているスイッチ押圧部３７と、を有している。スイッチ押圧部３７は、この決定用弾性部材３５の中心軸が伸びている方向（垂直方向）に突出しており、この方向に弾性変形可能である。この決定用弾性部材３５は、弾性変形可能な金属板で形成されている。

【0023】

決定用弾性部材３５は、そのスイッチ押圧部３７が永久磁石１８のリングの内側に入り込み、且つ永久磁石１８に固定されているキースイッチの接触部１６に対向するよう、その取付部３６の一方の面（以下、上面と称する）３６ａが、永久磁石１８の下端面１８ｂにスライド用弾性部材３０の取付部３６を介して固定されている。

【0024】

以上で説明のように、キートップ１５と永久磁石１８と決定用弾性部材３５とは、スライド方向Ｈに相対移動不能に、互いに接着されている。よって、キートップ１５と永久磁石１８と決定用弾性部材３５とは、互いに相対移動することなく、スライド方向Ｈに一体に移動する。

【0025】

基板１３の上面１３ａは、決定用弾性部材３５の取付部３６の他方の面（以下、下面とする）３６ｂと対向する。また、基板１３の上面１３ａは、キートップ１５のスライドに伴ってスライドする決定用弾性部材３５の下面３６ｂと摺接する。すなわち、基板１３の上面１３ａは、キートップ１５のスライド方向Ｈへのスライドのガイド面としての役目をする。

【0026】

キートップ１５の支持部１７と、永久磁石１８と、スライド用弾性部材３０の内側部３１と、決定用弾性部材３５の取付部３６とを併せた垂直方向Ｐの厚さ寸法は、トップ板１１の下面１１ｂと基板１３の上面１３ａとの間隔寸法よりも小さい。このため、決定用弾性部材３５の下面３６ｂが基板１３の上面１３ａと接触している状態では、キートップ１５の支持部１７の上面とトップ板１１の下面１１ｂとの間に隙間がある。よって、この状態においては、キートップ１５は、垂直方向Ｐで基板１３から遠ざかる向きに移動可能である。

【0027】

ポィンティングデバイス１０は、図３に示すように、さらに、４つの磁気センサ２０に接続されているＡ／Ｄ変換器２３と、４つの電磁コイル２４毎に設けられているコイル駆動回路２５と、各種演算処理を行うＣＰＵ２８と、を備えている。

【0028】

本実施形態において、磁気センサ２０は、ホール効果により磁界を検出し、検出した磁界の強さに比例したアナログ信号を出力するホール素子である。図２に示すように、４つの磁気センサ２０のうち、互いに対向している一対の磁気センサ２０ａ，２０ｂを、それぞれ、第一磁気センサ２０ａ、第二磁気センサ２０ｂと称する。また、残りの一対の磁気センサ２０ｃ，２０ｄを、それぞれ、第三磁気センサ２０ｃ、第四磁気センサ２０ｄと称する。４つの磁気センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、図３に示すように、ブリッジ状に電気的に接続され、ブリッジ回路を構成している。具体的な構成は次の通りである。第一磁気センサ２０ａ及び第二磁気センサ２０ｂは、いずれも、第三磁気センサ２０ｃ及び第四磁気センサ２０ｄに接続されている。第一磁気センサ２０ａと第三磁気センサ２０ｃとの接続部は、接地されている。第二磁気センサ２０ｂと第四磁気センサ２０ｄとの接続部には電源VCCが接続されている。また、第二磁気センサ２０ｂと第三磁気センサ２０との接続部、第四磁気センサ２０ｄと第一磁気センサ２０ａとの接続部は、いずれも、アンプ２２を介してＡ／Ｄ変換器２３に接続されている。

【0029】

Ａ／Ｄ変換器２３は、各磁気センサ２０からのアナログ信号をディジタル信号に変換して、その変換した信号をＣＰＵ２８に出力する。

【0030】

４つのコイル駆動回路２５は、それぞれＣＰＵ２８と接続される。コイル駆動回路２５はそれぞれ、このＣＰＵ２８からの指示に応じた電力を対応する電磁コイル２４に供給する。

【0031】

決定スイッチ２６は、抵抗２７を介して、ＣＰＵ２８と接続され、決定スイッチ２６の開閉（オンオフ）に応じて、ＣＰＵ２８へHigh信号、low信号を出力する。

【0032】

ＣＰＵ２８には、以上の要素の他、ディスプレイ３、キーボード９（図５参照）、図示されていない通信装置等が接続されている。ディスプレイ３は、ディスプレイ駆動回路２９を介してＣＰＵ２８と接続されている。

【0033】

次に、以上で説明したポィンティングデバイス１０の動作について図４Ａ〜４Ｄを参照して説明する。

【0034】

ディスプレイ３上にポインタが表示されている際、操作者が、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、基準位置Ｂ上にあるキートップ１５をスライドさせると、このキートップ１５に固定されている永久磁石１８もキートップ１５と共にスライドし、スライド用弾性部材３０の弾性部３２が弾性変形する。永久磁石１８がスライドすると、この永久磁石１８が形成する磁界が移動し、磁気センサ２０に対する磁界の強さが変化する。各磁気センサ２０は、この磁界の強さに応じたアナログ信号を出力する。言い換えると、各磁気センサ２０は、永久磁石１８の位置に応じたアナログ信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器２３（図３参照）は、各磁気センサ２０からのアナログ信号をディジタル信号に変換する。ＣＰＵ２８は、このディジタル信号を用いて、ポインタの表示座標を求め、この表示座標に応じた表示制御信号を作成して、これをディスプレイ駆動回路２９に出力する。この結果、ディスプレイ３上のポインタの位置は、キートップ１５のスライドに応じて変化する。

【0035】

操作者がキートップ１５をスライドさせた後、このキートップ１５を離すと、弾性変形していたスライド用弾性部材３０の弾性部３２が元の自然状態に戻る。これに伴い、キートップ１５及び永久磁石１８は、図４Ａに示すように、基準位置Ｂ上に戻る。このキートップ１５及び永久磁石１８が基準位置Ｂ上に戻る過程では、ポインタの表示位置は変化しない。

【0036】

ＣＰＵ２８が、ポィンティングデバイス１０又はキーボード９等から何らかの信号が入力され、この信号の入力が操作者に刺激を与えることを意味すると判断した場合について説明する。この場合、ＣＰＵ２８は、各コイル駆動回路２５に、対応する電磁コイル２４に供給する電力を指示する。各コイル駆動回路２５は、この指示に従って、対応する電磁コイル２４に電力を供給する。この結果、各電磁コイル２４には、対応駆動回路２５から電力が供給されて、各電磁コイル２４は、その永久磁石側がＮ極に励磁する。

【0037】

永久磁石１８は、前述したように、下面１８ｂ側、つまり垂直方向Ｐにおける電磁コイル側がＮ極である。このため、各電磁コイル２４の永久磁石側がＮ極になると、永久磁石１８が、各電磁コイル２４から反発力を受ける。よって、永久磁石１８及びキートップ１５は、図４Ａ及び図４Ｃに示すように、垂直方向で基板１３から遠ざかる向きにリフト移動し、キートップ１５に触れている操作者に刺激を与える。

【0038】

リンク状磁石１８及びキートップ１５が基準位置Ｂに存在する際に、各電磁コイル２４に同じ量の電力が供給された場合について説明する。この場合、永久磁石１８は、各電磁コイル２４から同じ大きさの反発力を受けるため、永久磁石１８及びキートップ１５は、基板１３に対する角度を変えずにリフト移動する。次に、リンク状磁石１８及びキートップ１５が基準位置Ｂに存在する際に、各電磁コイル２４に相互に異なる量の電力が供給された場合、又は、一部の電磁コイル２４にのみ電力が供給された場合について説明する。この場合、永久磁石１８は、各電磁コイル２４から異なる大きさの反発力を受けるため、永久磁石１８及びキートップ１５は、基板１３に対する角度を変えてリフト移動するか、永久磁石１８及びキートップ１５の一部のみがリフト移動する、つまり、永久磁石１８及びキートップ１５は基板１３に対して傾く。

【0039】

リンク状磁石１８及びキートップ１５がスライドして基準位置Ｂに存在していない際に、各電磁コイル２４に同じ量の電力が供給された場合について説明する。この場合、永久磁石１８は、各電磁コイル２４から異なる大きさの反発力を受けるため、永久磁石１８及びキートップ１５は、基板１３に対して傾く。次に、リンク状磁石１８及びキートップ１５がスライドして基準位置Ｂに存在していない際に、各電磁コイル２４のそれぞれに異なる電力を供給する場合について説明する。この場合において、各電磁コイル２４のそれぞれに異なる所定量の電力を供給して、永久磁石１８が各電磁コイル２４から同じ大きさの反発力を受けるようにして、永久磁石１８及びキートップ１５を、基板１３に対する角度を変えずにリフト移動させることも可能である。

【0040】

そこで、本実施形態では、ポィンティングデバイス１０等から所定の信号が入力された際には、そのときの永久磁石１８の位置、及びこの所定の信号に応じて、各コイル駆動回路２５に指示する電力量を変え、キートップ１５を基板１３に対する角度を変えずにリフト移動させたり、キートップ１５を所定の向きに傾かせたりして、操作者に各種刺激を与えるようにしている。

【0041】

キートップ１５がリフト移動してから、各電磁コイル２０への電力供給を断ち、各電磁コイル２４の励磁を解くと、キートップ１５のリフト移動により弾性変形していたスライド用弾性部材３０の弾性部３２が元の自然状態に戻る。その結果、図４Ａに示すように、キートップ１５及び永久磁石１８と一体的な決定用弾性部材３５が基板１３の上面１３ａに接して、キートップ１５は元の位置に戻る。

【0042】

図４Ａ及び図４Ｄに示すように、キートップ１５が基準位置Ｂ上にある際に、操作者が決定用弾性部材３５の弾性力に抗してキートップ１５の接触部１６を強く押すと、つまり、垂直方向Ｐで基板１３に近づく向きにこの接触部１６を移動させる。これにより、決定スイッチ２６は、決定用弾性部材３５を介して、この接触部１６に押され、オン状態になり、決定スイッチ２６からlow信号が出力される。ＣＰＵ２８は、決定スイッチ２６からlow信号が入力されると、このときにポインタが示している事項について、操作者が選択した又は決定したと把握し、この選択又は決定に対応した処理を実行する。

【0043】

以上のように、本実施形態のポインティングデバイスでは、ポインタの位置指示、及び選択事項又は決定事項の指示ができると共に、操作者に各種刺激を与えることができる。

【0044】

また、本実施形態では、ポインタの位置指示のためのキートップ１５の移動が基板１３に平行な二次元移動である。しかも、磁気センサ２０及び電磁コイル２４が基板１３の下面１３ｂに二次元配置されている。このため、ポィンティングデバイス１０の厚さ（垂直方向Ｐの寸法）を薄くすることができる。

【0045】

４つの磁気センサ２０及び４つの電磁コイル２４を基板１３の下面１３ｂに配置する際、基準位置Ｂを中心とする一つの円周上に、これら全てを配置することは可能である。この場合、４つの電磁コイル２４のうち、少なくともいずれかの電磁コイル２４が励磁すると、励磁した電磁コイル２４に隣接する磁気センサ２０は、永久磁石１８の磁界のみならず、この電磁コイル２４の磁界も検知してしまう。このため、この場合に、電磁コイル２４が励磁すると、ＣＰＵ２８は、４つの磁気センサ２０からの出力の影響により、永久磁石１８の位置を正確に把握できなくなる。

【0046】

このため、本実施形態では、図２に示すように、４つの電磁コイル２４を第二円周Ｃ２上に配置し、４つの磁気センサ２０を第二円周Ｃ２とは異なる直径の第一円周Ｃ１上であって、基準位置Ｂからの方向がいずれの電磁コイル２４にも重ならない位置に配置している。この構成により、いずれの磁気センサ２０も、電磁コイル２４からの距離を所定以上確保し、磁気センサ２０が受ける電磁コイル２４による磁界の影響を最小限に抑えている。

【0047】

また、電磁コイル２４は、できる限り少ない電力供給量で、永久磁石１８に対する大きな反発力を生み出すことが好ましい。このため、本実施形態では、第二円周Ｃ２の直径を、この第二円周Ｃ２上に固定されている４つの電磁コイル２４が、垂直方向Ｐで、基準位置Ｂの永久磁石１８と重なる直径にして、４つの電磁コイル２４と基準位置Ｂのリング状コイルとの距離を小さくしている。

【0048】

また、第一円周Ｃ１の直径は、永久磁石１８の外径よりも小さい場合より大きい場合の方が、永久磁石１８のスライド時に、この第一円周Ｃ１上に配置される４つの磁気センサ２０からの出力差が大きくなる。その結果、ＣＰＵ２８が、永久磁石１８の位置を容易に算出可能になる。このため、本実施形態では、この第一円周Ｃ１の直径を、第二円周Ｃ２の直径及び永久磁石１８の外径よりも大きくしている。

【0049】

本実施形態では、基板１３に対して平行ないずれの方向にも、キートップ１５をスライド可能に設けた、しかしながら、本実施形態は、この構成に限定されない。例えば、基板１３に対して平行で互いに直交する２方向のみに、キートップ１５をスライド可能に設けてもよい。

【0050】

本実施形態では、磁気センサ２０の数量及び電磁コイル２４の数量がいずれも４つである。しかしながら、本実施形態はこの構成に限定されない。磁気センサ２０の数量及び電磁コイル２４の数量は、３以上であればよい。しかも、磁気センサ２０の数量と電磁コイル２４の数量とが同数量である必要はない。

【0051】

本実施形態では、複数の電磁コイル２４のそれぞれにコイル駆動回路２５を設けている。これは、永久磁石１８の位置等に応じて各電磁コイル２４に発生させる磁界の強度を制御するためである。したがって、このような制御を実行しない場合には、複数の電磁コイル２４に対して一つのコイル駆動回路を設けるようにしてもよい。

【0052】

本実施形態では、永久磁石１８の位置を検知するための磁気センサ２０として、ホール素子を用いている。しかしながら、本実施形態はこの構成に限定されない。磁界の強さに応じた信号を出力しさえすれば、例えば、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子等、如何なる素子を用いてもよい。さらに、本実施形態では、電力の入力により磁力を発生する電磁変換器として、電磁コイル２４を用いている。しかしながら、本実施形態はこの構成に限定されない。電力の入力により磁力を発生しさえすれば、例えば、磁気抵抗効果素子等、如何なる素子を用いてもよい。

【0053】

本実施形態では、決定スイッチ２６や各磁気センサ２０からの信号の入力、及び、各コイル駆動回路２５やディスプレイ駆動回路２９への制御信号の出力を、一つのＣＰＵ２８が担当している。しかしながら、本実施形態はこの構成に限定されない。各入力及び各出力を個別のＣＰＵに担当させるようにしてもよい。

【0054】

この出願は、２０１０年８月３０日に出願された日本出願特願２０１０−１９２６９３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本実施形態は、携帯電話に適用した例であるが、本発明はこれに限定されない。本発明は、例えば、携帯情報処理装置等、各種電子機器に適用してもよい。

【符号の説明】

【0056】

３ ディスプレイ
１０ ポインティングデバイス（入力装置）
１１ トップ板
１３ 基板
１５ キートップ
１６ 接触部
１７ 支持部
２０ 磁気センサ
２４ 電磁コイル
２５ コイル駆動回路
２６ 決定スイッチ
２８ ＣＰＵ
３０ スライド用弾性部材
３１ 内側部
３２ 弾性部
３３ 外側部
３５ 決定用弾性部材
３６ 取付部
３７ スイッチ押圧部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】