操作位置検出装置及びセンサ装置
【課題】受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子を通じて操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置において、小型化を図ることが可能な操作位置検出装置を提供する。
【解決手段】操作位置検出装置は、受光素子が形成されたチップ１１が封止されているパッケージ１２と、レバーの操作位置に応じて受光素子の受光面１１ａに対する光の入射方向を一側に傾斜する方向に変化させる発光素子６とを備えている。パッケージ１２の透光部２３は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して一側に傾斜する方向から透光部２３に入射する入射光Ｌ１の受光素子における受光面積が、受光面１１ａの垂線Ｎに対して他側に傾斜する方向から透光部２３に入射する入射光Ｌ２の受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されている。
【解決手段】操作位置検出装置は、受光素子が形成されたチップ１１が封止されているパッケージ１２と、レバーの操作位置に応じて受光素子の受光面１１ａに対する光の入射方向を一側に傾斜する方向に変化させる発光素子６とを備えている。パッケージ１２の透光部２３は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して一側に傾斜する方向から透光部２３に入射する入射光Ｌ１の受光素子における受光面積が、受光面１１ａの垂線Ｎに対して他側に傾斜する方向から透光部２３に入射する入射光Ｌ２の受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した光を電気信号に変換する受光素子を有するセンサ装置を用いて操作部材の操作位置を光学的に検出する操作位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、車両に搭載されるオーディオ装置、空調装置及びナビゲーション装置等の車載機器やパーソナルコンピュータ等の車載機器以外の各種装置に対して入力操作を行う入力装置として、該入力操作を光学的に検出する光学式入力装置がある。
【０００３】
この光学式入力装置は、外部から加えられる力に応じて傾動可能に支持されたレバー等の操作部材の基端部に設けられた反射面と、該反射面に対して対向配置されるセンサ装置とから構成される操作位置検出装置を備えている。
【０００４】
センサ装置は、発光素子と４つの受光素子とをその周辺回路とともに透光性樹脂によりモールドしたパッケージとから構成されている。発光素子は、発光素子用リードフレームの先端の前記反射面側の面に接合されており、４つの受光素子は、受光素子用リードフレームの先端に形成された正方形の受光部の前記反射面側の面の対角線上の四隅に設けられている。受光部は、発光素子用リードフレームと前記操作部材との間に設けられており、その中央には貫通孔が形成されている。発光素子は、受光部の貫通孔を介して前記反射面に面するように載置されている。発光素子及び４つの受光素子は、パッケージの内部において、該パッケージから外部に突出するそれぞれ個別の結線用リードフレームの基端部に結線されており、該結線用リードフレームを通じてそれぞれ対応する外部の駆動回路若しくは信号処理回路に接続されている。
【０００５】
発光素子から出射された光は、受光部の貫通孔を通過し、操作部材の反射面に反射して、４つの受光素子に照射される。操作部材が操作されていない初期状態においては、受光部における照射光（反射光）の照射領域は、４つの受光素子に均等に光が入射するよう受光部の中央位置に位置している。操作部材が所定の操作位置に操作され、反射面が変位すると、受光部における照射光の照射領域が前記中央位置からずれた位置に移動する。これにより各受光素子の受光量が変化する。操作位置検出装置は、各受光素子の受光量の変化に基づいて、照射領域の移動方向と移動量とを検出し、操作部材が所定の操作位置に操作されたことを検出する。
【特許文献１】特開平１１−３９０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両に搭載される車載機器への小型化の要求は依然として高く、該車載機器に対応する入力装置についても、その車両への搭載性の観点から小型化に対する要望は依然としてある。また、車載機器以外の各種装置に対応する入力装置についても、小型化が望まれている。
【０００７】
しかしながら、上述した操作位置検出装置では、操作部材の操作に伴う照射領域の移動に応じて受光素子に対する光の入射量を変化させるために、複数の受光素子を、その中の何れかの受光素子が照射領域からずれた位置に位置するように配設していた。このため、受光素子が配設される受光部の大きさを当該受光部における光の照射領域よりも大きくする必要があることから、受光部の大きさをある程度確保する必要があった。このことは、操作位置検出装置、ひいては、該操作位置検出装置を用いた光学式入力装置の小型化の妨げとなる。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子を通じて操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置において、小型化を図ることが可能な操作位置検出装置及びセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、操作部材の操作に伴い受光素子の受光量を変化させ、該受光量に応じて前記受光素子から出力される電気信号に基づいて前記操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置であって、前記操作部材の操作に応じて傾動し該操作部材の操作位置に対応する方向から前記受光素子の受光面に光を照射する照射手段を備え、前記受光素子は、前記照射手段からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積が、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されていることをその要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、受光素子の受光量の変化に応じた電気信号の変化に基づいて、操作部材の操作位置への操作が検出される。この受光素子は、照射手段からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、透光部は、受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から透光部に入射する入射光の受光素子における受光面積が、受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から透光部に入射する入射光の受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されている。このため、操作部材の操作位置に応じて受光素子の受光面に対する光の入射方向が受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向に変化すると、受光素子の受光面積が小さくなり、受光素子の受光量が変化する。即ち、受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から入射する光を受光し難くなり、受光素子に指向性が付与される。このため、受光素子が常に光の照射領域に含まれるように配置されていても操作部材の操作を検出することができるため、操作位置検出装置の小型化を図ることができる。ちなみに、指向性を持たない受光素子を採用した場合には、複数の受光素子を、その中の何れかの受光素子が光の照射領域からずれた位置に位置するように配設する必要があり、その分、操作位置検出装置の大型化につながってしまう。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の最大の入射角度が、前記操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光の入射角度よりも小さくなるとともに、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の最大の入射角度が、前記操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光の入射角度よりも大きくなるように形成されていることをその要旨とする。
【００１２】
この構成によれば、受光素子は、受光面の垂線に対して他側に傾斜する操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光を受光するが、受光面の垂線に対して一側に傾斜する操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光を受光しない。このため、操作部材が操作位置に操作されていない場合と、同操作部材が操作位置に操作れている場合とで、受光素子の受光面積、即ち受光量の変化を大きくすることが可能となり、より明確に操作部材の操作位置を検出することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記パッケージ内に収容された複数の前記受光素子を組み合わせて使用するものであり、前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の入射角度の範囲が、前記受光素子毎にそれぞれ異なるように形成されていることをその要旨とする。
【００１４】
この構成によれば、パッケージ内に収容された複数の受光素子に入射する光の入射角度の範囲が受光素子毎にそれぞれ異なるため、該複数の受光素子にそれぞれ異なる指向性が付与される。このため、操作部材が任意の操作位置に操作されると、複数の受光素子のうち、該操作位置に対応する方向から透光部に入射する入射光を受光し難くなっている受光素子の受光量が少なくなり、複数の受光素子の受光量の組み合わせに基づいて複数方向における操作部材の操作位置を検出することが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記透光部は、複数の前記受光素子に対して個別に設けられることをその要旨とする。
請求項５に記載の発明は、前記透光部は、複数の前記受光素子に対して１つ設けられることをその要旨とする。
【００１６】
これらいずれの構成によっても、パッケージ内に収容された複数の受光素子にそれぞれ異なる指向性を付与することができる。
請求項６に記載の発明は、複数の前記受光素子は、同一のチップ上に設けられることをその要旨とする。
【００１７】
本発明のように、複数の受光素子を１つのチップ上に設けるようにすれば、複数の受光素子を個別に配置する必要がないため、組み立てが容易となる。
請求項７に記載の発明は、前記照射手段は、前記透光部における光の入射面上に位置する傾動中心を中心として傾動可能に設けられた前記操作部材に固定され前記入射面に対向する発光手段であり、前記操作部材の傾動軸に沿った方向へ光を出射することをその要旨とする。
【００１８】
この構成によれば、操作部材は、透光部における光の入射面上に位置する傾動中心を中心として傾動するため、発光手段からの光は、操作部材の操作位置にかかわらず、前記入射面上の一点に向けて出射される。ここで、例えば、操作部材の操作位置に応じて光の照射領域が移動する場合、発光手段から出射された光が受光素子とは異なる他の部材に、或いは該部材を含んだ領域に照射され、該他の部材で反射した光が受光素子に入射し、受光素子の受光量が変化してしまう虞がある。この点、この構成によれば、発光手段からの光は、操作部材の操作位置にかかわらず、前記入射面上の一点に向けて出射されるため、他の部材に反射した光が受光素子に入射し該受光素子の受光量が変化してしまうことを抑制することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子が樹脂材料からなるパッケージにモールドされてなるセンサ装置であって、前記受光素子は、外部からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積が、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されていることをその要旨とする。
【００２０】
この構成によれば、請求項１と同様の作用が得られることにより、当該センサ装置の小型化、ひいては、このセンサ装置を用いた操作位置検出装置の小型化に貢献することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子を通じて操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置において、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を、走行中の車両の現在位置及び進行方向等の情報を人工衛星及び地磁気計及び走行距離計等を利用して測定して車室内の画面上に表示してユーザに知らせるナビゲーションシステムの入力装置として適用されるジョイスティックに具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２３】
ナビゲーションシステムの表示装置は、図示しない車両のセンタクラスタ等に設けられる。ユーザは、表示装置の画面を目視しながらジョイスティックを傾動操作することにより当該画面上に表示された複数の機能項目から一つの機能項目を選択して所望の画面に切り換えたり車両の付帯装備を作動させたりする。これら複数種類の画面に対する入力操作は、設置スペースの節約及び操作性の確保等の観点から、単一のジョイスティックにより共用される。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、ジョイスティック１は、前記センタクラスタに支承された基台２と、その基台２に設けられた軸受部２ａに傾動可能に支持された操作部材としてのレバー３と、レバー３の基端側に設けられ該レバー３の操作位置を検出する操作位置検出装置４とを備えている。
【００２５】
基台２の軸受部２ａは、当該基台２の意匠面２ｂ側に開口する略球面状に凹設されており、該軸受部２ａの内底面２ｃの中央には、センサ支持台２ｄが立設されている。レバー３は、略円柱状をなす棒状に形成されており、該レバー３の基端部３ａは軸受部２ａに対応する略球状に形成されている。レバー３の基端部３ａには、その基端側に開口する中空状のセンサ収容部３ｂが形成されている。レバー３の基端部３ａは、センサ収容部３ｂ内に前記センサ支持台２ｄの先端側の部位が配置された状態で、軸受部２ａ内に支承されている。これにより、レバー３は、基端部３ａの略中心を傾動中心Ｏとして、該先端側の部位を、基台２に対して図１（ｂ）に示すような８方向の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に傾動操作可能となっている。なお、レバー３の傾動角度範囲は１８０°未満となっている。また、通常、レバー３は、図示しない保持機構によって、当該レバー３の傾動軸Ａ１が意匠面２ｂと直交する中立位置Ｐ０に弾性的に保持されている。このため、レバー３への操作力が解除されたときには、レバー３は、前記保持機構により前記中立位置Ｐ０に弾性復帰する。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、操作位置検出装置４は、軸受部２ａのセンサ支持台２ｄの先端面に固定された基板Ｓ上に実装されるセンサ装置５と、レバー３のセンサ収容部３ｂの内底面３ｃに固定された照射手段を構成する発光手段としての発光素子６とを備えている。センサ装置５は軸受部２ａの略中央に配置されており、発光素子６はセンサ収容部３ｂの内底面３ｃの略中央に前記センサ装置５と対向するように配置されている。センサ装置５は、制御装置７に電気的に接続されており、制御装置７には、車両用ナビゲーションシステムの表示装置８が接続されている。発光素子６は、ＬＥＤ等であり、レバー３に内蔵された駆動回路９に電気的に接続されている。
【００２７】
図２に示すように、センサ装置５は、略正方形状の実装面を有するフレーム１０と、同フレーム１０上に実装される４つのセンサチップ１１と、フレーム１０及びセンサチップ１１をモールドする電気絶縁性を有する樹脂材料からなるパッケージ１２とを備えている。４つのセンサチップ１１は、フレーム１０の実装面の対角線上に位置するように設けられており、それぞれ対応するリードフレーム１３に接続されている。各センサチップ１１は、略正方形板状に形成されており、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４がそれぞれ１つずつ形成されている。受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４として、例えばフォトダイオードを用いることができる。各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、それぞれ略正方形状の受光面１１ａを備えている。
【００２８】
図３に示すように、４つのセンサチップ１１は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａが同一平面上に位置するように設けられている。各センサチップ１１は、前記レバー３が中立位置Ｐ０にある場合の当該レバー３の傾動軸Ａ１と、各受光面１１ａを含む平面とが直交するように配置されている。フレーム１０、センサチップ１１及びリードフレーム１３は、各リードフレーム１３の一端部が露出する状態で、前記パッケージ１２にて封止されている。
【００２９】
ここで、パッケージ１２について詳しく説明する。
図２に示すように、パッケージ１２は、黒色に着色された樹脂材料から、全体として略正方形板状に形成されている。センサ装置５は、パッケージ１２の発光素子６に対向する側の対向面１２ａの中心が前記レバー３の傾動中心Ｏと略一致するように配置されている。パッケージ１２の対向面１２ａには、フレーム１０まで達する４つの開口部２１が形成されている。各開口部２１は、それぞれセンサチップ１１に対応する部位に設けられている。
【００３０】
同図２に示すように、開口部２１は、対向面１２ａに直交する方向から見て、当該対向面１２ａの中心点（傾動中心Ｏ）を中心として点対称となるように形成されている。各開口部２１の内側面のフレーム１０側の縁は、センサチップ１１を囲む断面円形状に形成されており、各開口部２１の内側面の発光素子６側の縁は、前記フレーム１０側の縁の内径よりも大きな半径を有する断面略扇形状に形成されている。なお、以下の説明では、パッケージ１２の黒色に着色された樹脂材料からなる部分において、４つの開口部２１を区画する断面略十字形状の壁部を遮光部２２という。
【００３１】
図３に示すように、各開口部２１は、フレーム１０側から発光素子６側に向かうに連れて、パッケージ１２の角部側に徐々に広がるように形成されている。各開口部２１には、透明な樹脂材料からなる透光部２３がセンサチップ１１を覆うように設けられている。透光部２３は、開口部２１の内形形状に対応する外形形状を有してなる。発光素子６から出射された光は、各透光部２３の発光素子６側の面である入射面２３ａに入射し、各透光部２３に設けられたセンサチップ１１の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する。各透光部２３の入射面２３ａは、パッケージ１２の対向面１２ａと面一となるように形成されている。
【００３２】
ここで、同図３に示すように、対向面１２ａに直交する方向（受光面１１ａの垂線Ｎに沿った方向）から光が照射された場合、この入射光Ｌは、遮光部２２に遮られることなく各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射し、当該受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に受光される。一方、対向面１２ａに直交する方向に対して傾斜する方向から光が照射された場合、この入射光Ｌ１，Ｌ２は、該光の入射方向からみた各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における遮光部２２の投影面積に対応する分だけ、遮光部２２に遮られる。
【００３３】
本実施の形態では、各開口部２１は、フレーム１０側から発光素子６側に向かうに連れて、パッケージ１２の中心部から角部側、即ち遮光部２２とは反対側に徐々に広がるように形成されている。従って、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２（一側）に傾斜する方向から透光部２３を介して各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射角度の範囲θ１が、受光面１１ａの垂線に対して遮光部２２とは反対側（他側）に傾斜する方向から透光部２３を介して受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射角度の範囲θ２よりも小さくなる。このため、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に傾斜する方向から各透光部２３に入射する入射光Ｌ１の各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２とは反対側に傾斜する方向から各透光部２３に入射する入射光Ｌ２の各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積よりも小さくなる。従って、透光部２３に入射する光の受光面１１ａの垂線Ｎに対する傾斜角度が同じであった場合でも、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側から入射する入射光Ｌ１か、遮光部２２とは反対側から入射する入射光Ｌ２かによって各受光面１１ａの受光量に差が生じる。即ち、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に対応する透光部２３の形状によって、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性が付与されている。
【００３４】
また、パッケージ１２の形状は、遮光部２２側に傾斜する方向から受光面１１ａに入射する入射光Ｌ１の最大の入射角度θ１が、レバー３が中立位置Ｐ０から各操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作される際の操作角度θ（図１（ａ）参照）よりも小さくなるように、また、遮光部２２とは反対側に傾斜する方向から入射する入射光Ｌ２の最大の入射角度θ２が前記操作角度θよりも大きくなるように設定されている。このため、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に操作角度θを越えて傾斜する方向から各透光部２３に入射する光を受光しない。また、遮光部２２は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に対して、互いに直交する二方向にわたって設けられているため、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、互いに直交する二方向において受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に操作角度θを越えて傾斜する方向から各透光部２３に入射する光を受光しない。
【００３５】
また、上述したように、対向面１２ａにおいて開口部２１は、対向面１２ａに直交する方向から見て、当該対向面１２ａの中心点（傾動中心Ｏ）を中心として点対称となるように形成されており、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に対する遮光部２２の位置は、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４毎に異なっている。
【００３６】
具体的には、図２において右上の第１受光素子ＰＤ１に対して、遮光部２２は、開口部２１の左側の内側面から下側の内側面にわたって形成されている。このため、第１受光素子ＰＤ１は、右側若しくは上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光するが、左側若しくは下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、図２において左上の第２受光素子ＰＤ２に対して、遮光部２２は、開口部２１の右側の内側面から下側の内側面にわたって形成されている。このため、第２受光素子ＰＤ２は、左側若しくは上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光するが、右側若しくは下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、図２において左下の第３受光素子ＰＤ３に対して、遮光部２２は、開口部２１の右側の内側面から上側の内側面にわたって形成されている。このため、第３受光素子ＰＤ３は、左側若しくは下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光するが、右側若しくは上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、図２において右下の第４受光素子ＰＤ４に対して遮光部２２は、開口部２１の左側の内側面から上側の内側面にわたって形成されている。このため、第４受光素子ＰＤ４は、右側若しくは下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光するが、左側若しくは上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。即ち、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４には、透光部２３の形状によって、互いに異なる指向性が付与されている。
【００３７】
各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、対応するリードフレーム１３を介して前記制御装置７に電気的に接続されている。各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、その受光面１１ａでの受光量に応じた電気信号を、制御装置７に出力する。具体的には、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さい場合、Ｌレベルの電気信号を出力し、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と略等しい場合、Ｈレベルの電気信号を出力する。
【００３８】
図３に示すように、発光素子６は、レバー３が傾動操作された場合にセンサ装置５と接触しない程度にセンサ装置５から離間して設けられている。前記制御装置７からの制御信号に基づいて駆動回路９から駆動信号が出力されると、発光素子６は、レバー３の傾動軸Ａ１に沿った方向へ光を出射する。レバー３が中立位置Ｐ０にある場合、該レバー３の傾動軸Ａ１と、パッケージ１２の対向面１２ａ（各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａ）とが直交するため、発光素子６から出射された光は、パッケージ１２の対向面１２ａの垂線（受光面１１ａの垂線Ｎ）に沿って該受光面１１ａに入射する。一方、レバー３が中立位置Ｐ０から各操作位置Ｐ１〜Ｐ８へ傾くと、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射方向が、該レバー３の傾動量に応じて、パッケージ１２の対向面１２ａの垂線（受光面１１ａの垂線Ｎ）に対して傾斜する方向へ変化する。そして、レバー３が各操作位置Ｐ１〜Ｐ８に配置されレバー３が所定の操作角度θだけ傾くと、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射方向は、パッケージ１２の対向面１２ａの垂線（受光面１１ａの垂線Ｎ）に対して前記操作角度θだけレバー３の操作方向に応じた方向へ傾斜する。
【００３９】
また、センサ装置５は、パッケージ１２の対向面１２ａの中心が前記レバー３の傾動中心Ｏと一致するように、センサ支持台２ｄ上に配置されているため、レバー３は、前記対向面１２ａ上に位置する傾動中心Ｏを中心として傾動する。このため、発光素子６から出射された光は、レバー３の傾動量及び傾動方向にかかわらず、パッケージ１２の対向面１２ａ上の一点に向けて照射される。発光素子６から出射された光は、パッケージ１２の対向面１２ａ全体に照射される。このため、発光素子６から出射された光は、レバー３の傾動量及び傾動方向にかかわらず、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に照射される。
【００４０】
制御装置７は、具体的には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータユニットである。前記表示装置８には、制御装置７の制御対象である機器の操作内容を示す複数の機能項目や表示装置８の画面上を移動する可視又は不可視のカーソルが表示される。制御装置７は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からの検出信号に基づいて、レバー３の操作位置を判断する。そして、制御装置７は、その判断結果に基づいて、前記カーソルを該操作位置に対応する方向へ移動させ所望の機能項目を選択する。
【００４１】
＜ジョイスティックの動作＞
次に、ジョイスティック１の動作について説明する。このように構成されたジョイスティック１は、レバー３が図１（ｂ）に示す各方向に傾動操作されると、受光面１１ａに対する光の入射方向が変化し、その操作態様に応じて各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化する。
【００４２】
例えば、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合、レバー３の傾動軸Ａ１は受光面１１ａと直交し、発光素子６から出射された光は、該受光面１１ａの垂線Ｎに沿った方向から受光面１１ａに入射する。この場合、受光面１１ａに入射する光は、パッケージ１２に遮られることなく透光部２３を介して第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａに受光される。このため、図４において中段中央の図に示すように、全ての受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。なお、図４は、レバー３が中立位置Ｐ０及び各操作位置Ｐ１〜Ｐ８にある場合に受光面１１ａに入射する光の入射方向からみたセンサ装置５の図である。
【００４３】
レバー３が図１（ｂ）において上側の操作位置Ｐ１に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ上側に傾くと、発光素子６から出射された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して上側に傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２に照射され、それらの受光面１１ａに受光されるが、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において上段の中央の図に示すように、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。従って、この場合、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４はＬレベルの検出信号を出力し、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２はＨレベルの検出信号を出力する。
【００４４】
また、レバー３が図１（ｂ）において右上側の操作位置Ｐ２に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ右上側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して右側と上側とに傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第１受光素子ＰＤ１に照射され、その受光面１１ａに受光されるが、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において上段右の図に示すように、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４５】
また、レバー３が図１（ｂ）において右側の操作位置Ｐ３に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ右側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して右側に傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４に照射され、それらの受光面１１ａに受光されるが、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において中段右の図に示すように、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４６】
また、レバー３が図１（ｂ）において右下側の操作位置Ｐ４に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ右下側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して右側と下側とに傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第４受光素子ＰＤ４に照射され、その受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において下段右の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＬレベルの検出信号が出力され、第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４７】
また、レバー３が図１（ｂ）において下側の操作位置Ｐ５に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ下側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して下側に傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４に照射され、それらの受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において下段中央の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２からＬレベルの検出信号が出力され、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４８】
また、レバー３が図１（ｂ）において左下側の操作位置Ｐ６に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ左下側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して左側と下側とに傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第３受光素子ＰＤ３に照射され、その受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において下段左の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第３受光素子ＰＤ３からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４９】
また、レバー３が図１（ｂ）において左側の操作位置Ｐ７に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ左側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して左側に傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３に照射され、それらの受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において中段左の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＨレベルの検出信号が出力される。
【００５０】
また、レバー３が図１（ｂ）において左上側の操作位置Ｐ８に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ左上側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して左側と上側とに傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第２受光素子ＰＤ２に照射され、その受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において上段左の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第２受光素子ＰＤ２からＨレベルの検出信号が出力される。
【００５１】
このように、レバー３の各傾動方向への操作のそれぞれにおいて、第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光パターンの組み合わせが全て異なるため、制御装置７は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からの検出信号の組み合わせに基づいて、レバー３の各傾動方向への操作を検知可能となる。即ち、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に応じて変化する受光面１１ａに対する光の入射方向の変化に基づいて、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８への操作を検出することが可能となる。このため、本実施の形態のように、第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａが常に照射領域に含まれるように配置されていても、レバー３の操作を検出することができる。ちなみに、指向性を持たない受光素子を採用した場合には、複数の受光素子を、その中の何れかの受光素子が照射領域からずれた位置に位置するように配設する必要があり、その分、操作位置検出装置の大型化につながってしまう。
【００５２】
また、レバー３は、受光面１１ａ上に位置する傾動中心Ｏを中心として傾動するため、発光素子６からの光は、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８にかかわらず、パッケージ１２の対向面１２ａ上の一点に向けて出射される。ここで、例えば、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に応じて光の照射領域が移動する場合、発光素子６から出射された光がセンサ装置５とは異なる他の部材に、あるいは該部材を含んだ領域に照射され、該他の部材で反射した光が受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射し、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化してしまう虞がある。この点、本実施の形態によれば、発光素子６からの光は、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８にかかわらず、パッケージ１２の対向面１２ａ上の一点に向けて出射されるため、レバー３の操作により該光が他の部材へ照射されることがないため、他の部材に反射した光が受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射し該受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化してしまうことはない。
【００５３】
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）操作位置検出装置４の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、発光素子６からの光が入射する透光部２３を備えたパッケージ１２内に収容されている。透光部２３は、対向面１２ａ（受光面１１ａ）の垂線Ｎに対して一側に傾斜する方向から透光部２３に入射する入射光Ｌ１の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積が、対向面１２ａ（受光面１１ａ）の垂線Ｎに対して他側に傾斜する方向から透光部２３に入射する入射光Ｌ２の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積よりも小さくなるように形成されている。このため、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に応じて受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａに対する光の入射方向が受光面１１ａの垂線Ｎに対して他側に傾斜する方向から同受光面１１ａの垂線Ｎに対して一側に傾斜する方向に変化すると、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面積が小さくなり、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化する。即ち、受光面１１ａの垂線Ｎに対して一側に傾斜する方向から入射する光を受光し難くなり、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性が付与される。このため、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が常に光の照射領域に含まれるように配置されていてもレバー３の操作を検出することができるため、操作位置検出装置４の小型化を図ることができる。
【００５４】
（２）透光部２３は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に傾斜する方向から透光部２３を介して受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の最大の入射角度θ１が、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に対応する方向から照射された光の入射角度（操作角度θ）よりも小さく設定されている。このため、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、前記垂線Ｎに対して遮光部２２とは反対側にレバー３の操作角度θを越えて傾斜する方向から照射された光を受光するが、前記垂線Ｎに対して遮光部２２側にレバー３の操作角度θを越えて傾斜する方向から照射された光を受光しない。このため、レバー３が操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作されていない場合と、同レバー３が操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作れている場合との間の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面積、即ち受光量の変化を大きくすることが可能となり、より明確にレバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８を検出することができる。
【００５５】
（３）パッケージ１２内には、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が収容されており、透光部２３は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に傾斜する方向から透光部２３を介して受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射角度の範囲が、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４毎にそれぞれ異なるように形成されているため、該複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４にそれぞれ異なる指向性が付与される。このため、レバー３が任意の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作されると、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４のうち、該操作位置Ｐ１〜Ｐ８に対応する方向から透光部２３に入射する入射光を受光し難くなっている受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が少なくなり、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量の組み合わせに基づいて複数方向におけるレバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８を検出することが可能となる。
【００５６】
（４）レバー３は、透光部２３における光の入射面２３ａ上に位置する傾動中心Ｏを中心として傾動するため、発光素子６からの光は、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８にかかわらず、前記入射面２３ａ上の一点に向けて出射される。このため、他の部材に反射した光が受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射し該受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化してしまうことを抑制することができる。
【００５７】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、センサチップ３０の構成と、パッケージ３１の形状とが前記第１の実施の形態と異なっている。
【００５８】
図５に示すように、本実施の形態でも前記第１の実施の形態と同様に、正方形板状に形成された１つのチップ上に、４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が形成されている。受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４として例えばフォトダイオードが用いられる。４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、センサチップ３０の対角線上に位置するように設けられている。
【００５９】
同図５に示すように、第１の実施の形態と同様、パッケージ３１は、黒色に着色された樹脂材料から、全体として略長方形板状に形成されている。パッケージ３１には、フレーム１０まで達する１つの開口部３２が形成されている。開口部３２は、対向面３１ａに直交する方向から見て、フレーム１０の実装面よりも大きい正八角形状に形成されており、互いに平行な４組の内側面を備えている。開口部３２には、第１の実施の形態と同様、透明な樹脂材料からなる透光部３３がセンサチップ３０を覆うように設けられている。透光部３３は、開口部３２の内形形状に対応する外形形状を有してなり、本実施の形態では、八角柱状に形成されている。また、透光部３３の入射面３３ａは、パッケージ３１の対向面３１ａと面一となるように形成されている。
【００６０】
ここで、図６に示すように、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光の最大の入射角度θ１，θ２は、開口部３２の一側の内側面の上端部と各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の他側の端部とを結ぶ直線ｌ１，ｌ２と、受光面３０ａの垂線Ｎとがなす角度によって定まり、開口部３２の一側の内側面と各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の他側の端部との間の距離Ｄ１，Ｄ２が小さいほど、また、開口部３２の内側面の高さＨが高いほど、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光の最大の入射角度θ１，θ２は小さくなる。このため、受光面３０ａの垂線Ｎに対して、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離Ｄ１が小さい側に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ１の最大の入射角度θ１は、パッケージ３１の受光面３０ａの垂線Ｎに対して、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離Ｄ１が大きい側に傾斜する方向から入射する入射光Ｌ２の最大の入射角度θ２よりも小さくなる。即ち、受光面３０ａの垂線Ｎに対して各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が小さい側（一側）に傾斜する方向から透光部３３に入射する光の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積が、受光面３０ａの垂線Ｎに対して各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が大きい側（他側）に傾斜する方向から透光部３３に入射する光の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積よりも小さくなる。従って、透光部３３に入射する光の受光面３０ａの垂線Ｎに対する傾斜角度が同じであった場合でも、受光面３０ａの垂線Ｎに対して各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が小さい側に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ１か、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が大きい側に傾斜する方向から入射する入射光Ｌ２かによって各受光面３０ａの受光量に差が生じる。即ち、透光部３３の形状により、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性が付与されている。
【００６１】
また、開口部３２の深さや開口面積は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が小さい側に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ２の最大の入射角度θ２が、レバー３が中立位置Ｐ０から各操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作される際の操作角度θ（図１（ａ）参照）よりも小さくなるように、また、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が大きい側に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ１の最大の入射角度θ１が前記操作角度θよりも大きくなるように設定されている。即ち、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、受光面３０ａの垂線Ｎに対して、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が小さい側に操作角度θを越えて傾斜する方向から照射された光を受光しない。
【００６２】
また、開口部３２は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からそれぞれ三方向にある開口部３２の内側面と同受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４との間の距離Ｄ１が、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光の最大の入射角度が前記操作角度θと等しくなる場合における開口部３２の内側面と同受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４との間の距離Ｄ３よりも小さくなるように形成されている（図５参照）。このため、受光面３０ａの垂線Ｎに対して三方向に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ２の最大の入射角度θ１が、前記操作角度θよりも小さくなっている。例えば、第１受光素子ＰＤ１と、該第１受光素子ＰＤ１の右側、上側、及び右斜め上側にある開口部３２の内側面との間の距離Ｄ１は、前記距離Ｄ３よりも小さくなっているため、当該第１受光素子ＰＤ１は、受光面３０ａの垂線Ｎに対して、右側、上側、及び右斜め上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、第２受光素子ＰＤ２と、該第１受光素子ＰＤ１の左側、上側、及び左斜め上側にある開口部３２の内側面との間の距離Ｄ１は、前記距離Ｄ３よりも小さくなっているため、当該第２受光素子ＰＤ２は、前記垂線Ｎに対して、左側、上側、及び左斜め上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、第３受光素子ＰＤ３と、該第３受光素子ＰＤ３の左側、下側、及び左斜め下側にある開口部３２の内側面との間の距離Ｄ１は、前記距離Ｄ３よりも小さくなっているため、当該第３受光素子ＰＤ３は、前記垂線Ｎに対して、左側、下側、及び左斜め下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、第４受光素子ＰＤ４と、該第４受光素子ＰＤ４の右側、下側、及び右斜め下側にある開口部３２の内側面との間の距離Ｄ１は、前記距離Ｄ３よりも小さくなっているため、当該第４受光素子ＰＤ４は、前記垂線Ｎに対して、右側、下側、及び右斜め下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。即ち、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４には、前記第１の実施の形態と同様、透光部３３の形状と受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の配置とによって、互いに異なる指向性が付与されている。
【００６３】
＜ジョイスティックの動作＞
次に、ジョイスティック１の動作について説明する。このように構成されたジョイスティック１は、レバー３が図１に示す方向に傾動操作されると、受光面３０ａに対する光の入射方向が変化し、その操作態様に応じて各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化する。
【００６４】
例えば、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合、発光素子６からの光は、パッケージ３１に遮られることなく透光部３３を介して第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面３０ａに受光される。このため、図７において中段中央の図に示すように、全ての受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。なお、図７は、レバー３が中立位置Ｐ０及び各操作位置Ｐ１〜Ｐ８にある場合に受光面３０ａに入射する光の入射方向からみたセンサ装置５ａの図である。
【００６５】
レバー３が図１（ｂ）において上側の操作位置Ｐ１に操作されると、発光素子６からの光は、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４に照射され、それらの受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において上段の中央の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２はＬレベルの検出信号を出力し、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４はＨレベルの検出信号を出力する。
【００６６】
また、レバー３が図１（ｂ）において右上側の操作位置Ｐ２に操作されると、発光素子６からの光は、第３受光素子ＰＤ３に照射され、その受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において上段右の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第３受光素子ＰＤ３からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において右側の操作位置Ｐ３に操作されると、発光素子６からの光は、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３に照射され、それらの受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において中段右の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において右下側の操作位置Ｐ４に操作されると、発光素子６からの光は、第２受光素子ＰＤ２に照射され、その受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において下段右の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第２受光素子ＰＤ２からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において下側の操作位置Ｐ５に操作されると、発光素子６からの光は、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２に照射され、それらの受光面３０ａに受光されるが、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において下段中央の図に示すように、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において左下側の操作位置Ｐ６に操作されると、発光素子６からの光は、第１受光素子ＰＤ１に照射され、その受光面３０ａに受光されるが、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において下段左の図に示すように、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において左側の操作位置Ｐ７に操作されると、発光素子６からの光は、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４に照射され、それらの受光面３０ａに受光されるが、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において中段左の図に示すように、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において左上側の操作位置Ｐ８に操作されると、発光素子６からの光は、第４受光素子ＰＤ４に照射され、その受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において上段左の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＬレベルの検出信号が出力され、第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。
【００６７】
このように、レバー３の各傾動方向への操作のそれぞれにおいて、第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光パターンの組み合わせが全て異なるため、制御装置７は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からの検出信号の組み合わせに基づいて、レバー３の各傾動方向への操作を検知可能となる。即ち、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に応じて変化する受光面３０ａに対する光の入射方向の変化に基づいて、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８への操作を検出することが可能となる。このため、第１の実施の形態と同様、第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面３０ａが常に照射領域に含まれるように配置されていても、レバー３の操作を検出することができる。
【００６８】
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が、同一のチップ上に設けられるため、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を個別に配置する必要がないため、組み立てが容易となる。
【００６９】
尚、本実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第１の実施の形態では、４つのセンサチップ１１にそれぞれ１つずつ受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を形成したが、このような態様に限定されず、例えば１つのセンサチップ１１に４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を形成してもよい。また、上記第２の実施の形態では、１つのセンサチップ３０に４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を形成したが、このような態様に限定されず、例えば４つのチップにそれぞれ１つずつ受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を形成し、該４つのチップをパッケージ化してもよい。即ち、１つのセンサチップに形成する受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の数は、適宜変更可能である。
【００７０】
・上記第１及び第２の実施の形態では、パッケージ１２，３１の透光部２３，３３及び受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の配置により各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性を付与したが、このような態様に限定されない。例えば、図８に示すように、十字状に形成したフレーム４０の４つの先端部に、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を１つずつ形成したチップ４１を、それぞれ１つずつ設ける。そして、該フレーム４０の４つの先端部をそれらの基端側（中心側）の部位で折り曲げて、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａがパッケージ４２の透光部４３の入射面４３ａに対して傾斜するようにしてもよい。この構成によれば、センサ装置５ｂの入射面４３ａに対して一側に傾斜する方向から当該入射面４３ａに入射する入射光の受光面１１ａに対する入射角度の範囲が、入射面４３ａに対して他側に傾斜する方向から当該入射面４３ａに入射する入射光の受光面１１ａに対する入射角度の範囲よりも大きくなる。よって、このような構成によっても、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性を付与することができる。また、この場合、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａが互いに異なる方向を向くようにすれば、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４にそれぞれ異なる指向性を付与することができる。即ち、パッケージ１２，３１内に受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４とともに封止されるフレーム１０の形状により、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性を付与してもよい。なお、上記第１及び第２の実施の形態において、フレーム１０をこのように折り曲げてもよい。
【００７１】
・上記第１及び第２の実施の形態では、４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を１つのパッケージに収容したが、４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４をそれぞれ異なるパッケージに収容してもよい。なお、この場合、同一の指向性が付与された同一のセンサ装置を４つ用い、当該センサ装置が実装される基板Ｓ上におけるそれら４つのセンサ装置の配置を変更したり回転させたりすることにより、各センサ装置の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４にそれぞれ異なる指向性を付与することができるため、汎用性が向上する。１つのセンサチップに形成する受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の数や、１つのパッケージ内に設ける受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の数は、適宜変更可能である。
【００７２】
・上記第１の実施の形態では、パッケージ１２の開口部２１を、対向面３１ａに直交する方向から見て、当該対向面３１ａの中心点（傾動中心Ｏ）を中心として点対称となるように形成したが、このような態様に限定されず、レバー３の操作パターンや操作方向の数に応じて例えば線対称や、千鳥格子状、また、同心円状等に形成してもよい。また、上記第２の実施の形態では、パッケージ３１の開口部３２を正八角形状に形成したが、例えばその他の多角形状や円形状に形成してもよく、レバー３の操作パターンに応じて適宜変更可能である。
【００７３】
・上記第１及び第２の実施の形態では、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を４つ用いてレバー３の８方向への操作を検出するようにしたが、このような態様に限定されず、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の数はレバー３の操作パターンや操作方向の数に応じて適宜変更可能である。
【００７４】
・上記実施の形態では、受光した光を電気信号に変換する受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４としてフォトダイオードを用いたが、例えばフォトトランジスタを用いてもよい。
・上記第１及び第２の実施の形態では、透明な樹脂からなる透光部２３，３３を設けたが、単に開口部としてもよい。
【００７５】
・上記第１及び第２の実施の形態では、発光素子６をレバー３側に固定したがこのような態様に限定されない。例えば、レバー３に対向配置される固定側の固定部材に発光素子６を固定し、レバー３側に反射部材を設ける。そして、発光素子６からレバー３側に出射され前記反射部材によってレバー３の操作に応じた方向へ反射された光をセンサチップ１１が受光するようにしてもよい。このような構成によれば、発光素子６が固定側の固定部材に設けられるため、傾動操作されるレバー３の構成が簡素化され、当該レバー３の小型化を図ることができる。
【００７６】
・上記第１及び第２の実施の形態では、中立位置Ｐ０から８方向の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に傾動操作されるジョイスティック１に具体化したが、スライド操作されるスイッチに具体化してもよい。なお、この場合、例えば基台２に対して傾動可能に設けられた傾動部材の一端にスライド操作されるスイッチの操作部材を連結し、前記傾動部材の他端側に発光素子を設け、操作部材のスライド位置に応じて傾動部材が傾斜するように構成する。このようにすれば、操作部材のスライド位置に応じて受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａに対する光の入射方向が一側に傾斜する方向に変化するため、上記実施の形態と同様、操作部材の操作位置に応じて変化する受光面に対する光の入射方向の変化に基づいて、操作部材の操作位置への操作を検出することができる。
【００７７】
次に、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記受光素子は、前記パッケージ内において、前記透光部の前記照射手段からの光が入射する入射面に対して、前記受光面が傾斜するように設けられることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の操作位置検出装置。この構成によれば、入射面に対して一側に傾斜する方向から当該入射面に入射する入射光の受光面に対する入射角度の範囲が、入射面に対して他側に傾斜する方向から当該入射面に入射する入射光の受光面に対する入射角度の範囲よりも大きくなる。よって、受光素子に指向性を付与することができる。
【００７８】
（ロ）前記照射手段は、前記操作部材に対向配置される固定側の固定部材に設けられる発光手段と、前記発光手段から前記操作部材側に出射された光を前記操作部材の操作位置への操作に応じて異なる方向へ反射する反射手段とを備えることを特徴とする請求項１〜４及び前記（イ）に記載の操作位置検出装置。この構成によれば、発光手段が固定側の固定部材に設けられるため、傾動操作される操作部材の構成が簡素化され、当該操作部材の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は光学式入力装置の構成を概略的に示す一部断面図、（ｂ）は当該光学式入力装置の操作パターンを説明するためのレバーを軸方向から見た平面図。
【図２】第１の実施の形態のセンサ装置の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】各操作位置における受光素子の受光状態を示す図。
【図５】第２の実施の形態のセンサ装置の平面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】各操作位置における受光素子の受光状態を示す図。
【図８】（ａ）はセンサ装置の別例を示す平面図、（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
【００８０】
３…操作部材としてのレバー、４…操作位置検出装置、５，５ａ，５ｂ…センサ装置、６…照射手段を構成する発光手段としての発光素子、１１ａ，３０ａ…受光面、１２，３１，４２…パッケージ、２３，３３，４３…透光部、２３ａ，３３ａ，４３ａ…入射面、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…入射光、Ｎ…垂線、Ｏ…傾動中心、θ１，θ２…入射角度（入射角度の範囲）、Ａ１…傾動軸、Ｐ１〜Ｐ８…操作位置、ＰＤ１〜ＰＤ４…受光素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した光を電気信号に変換する受光素子を有するセンサ装置を用いて操作部材の操作位置を光学的に検出する操作位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、車両に搭載されるオーディオ装置、空調装置及びナビゲーション装置等の車載機器やパーソナルコンピュータ等の車載機器以外の各種装置に対して入力操作を行う入力装置として、該入力操作を光学的に検出する光学式入力装置がある。
【０００３】
この光学式入力装置は、外部から加えられる力に応じて傾動可能に支持されたレバー等の操作部材の基端部に設けられた反射面と、該反射面に対して対向配置されるセンサ装置とから構成される操作位置検出装置を備えている。
【０００４】
センサ装置は、発光素子と４つの受光素子とをその周辺回路とともに透光性樹脂によりモールドしたパッケージとから構成されている。発光素子は、発光素子用リードフレームの先端の前記反射面側の面に接合されており、４つの受光素子は、受光素子用リードフレームの先端に形成された正方形の受光部の前記反射面側の面の対角線上の四隅に設けられている。受光部は、発光素子用リードフレームと前記操作部材との間に設けられており、その中央には貫通孔が形成されている。発光素子は、受光部の貫通孔を介して前記反射面に面するように載置されている。発光素子及び４つの受光素子は、パッケージの内部において、該パッケージから外部に突出するそれぞれ個別の結線用リードフレームの基端部に結線されており、該結線用リードフレームを通じてそれぞれ対応する外部の駆動回路若しくは信号処理回路に接続されている。
【０００５】
発光素子から出射された光は、受光部の貫通孔を通過し、操作部材の反射面に反射して、４つの受光素子に照射される。操作部材が操作されていない初期状態においては、受光部における照射光（反射光）の照射領域は、４つの受光素子に均等に光が入射するよう受光部の中央位置に位置している。操作部材が所定の操作位置に操作され、反射面が変位すると、受光部における照射光の照射領域が前記中央位置からずれた位置に移動する。これにより各受光素子の受光量が変化する。操作位置検出装置は、各受光素子の受光量の変化に基づいて、照射領域の移動方向と移動量とを検出し、操作部材が所定の操作位置に操作されたことを検出する。
【特許文献１】特開平１１−３９０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両に搭載される車載機器への小型化の要求は依然として高く、該車載機器に対応する入力装置についても、その車両への搭載性の観点から小型化に対する要望は依然としてある。また、車載機器以外の各種装置に対応する入力装置についても、小型化が望まれている。
【０００７】
しかしながら、上述した操作位置検出装置では、操作部材の操作に伴う照射領域の移動に応じて受光素子に対する光の入射量を変化させるために、複数の受光素子を、その中の何れかの受光素子が照射領域からずれた位置に位置するように配設していた。このため、受光素子が配設される受光部の大きさを当該受光部における光の照射領域よりも大きくする必要があることから、受光部の大きさをある程度確保する必要があった。このことは、操作位置検出装置、ひいては、該操作位置検出装置を用いた光学式入力装置の小型化の妨げとなる。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子を通じて操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置において、小型化を図ることが可能な操作位置検出装置及びセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、操作部材の操作に伴い受光素子の受光量を変化させ、該受光量に応じて前記受光素子から出力される電気信号に基づいて前記操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置であって、前記操作部材の操作に応じて傾動し該操作部材の操作位置に対応する方向から前記受光素子の受光面に光を照射する照射手段を備え、前記受光素子は、前記照射手段からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積が、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されていることをその要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、受光素子の受光量の変化に応じた電気信号の変化に基づいて、操作部材の操作位置への操作が検出される。この受光素子は、照射手段からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、透光部は、受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から透光部に入射する入射光の受光素子における受光面積が、受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から透光部に入射する入射光の受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されている。このため、操作部材の操作位置に応じて受光素子の受光面に対する光の入射方向が受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向に変化すると、受光素子の受光面積が小さくなり、受光素子の受光量が変化する。即ち、受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から入射する光を受光し難くなり、受光素子に指向性が付与される。このため、受光素子が常に光の照射領域に含まれるように配置されていても操作部材の操作を検出することができるため、操作位置検出装置の小型化を図ることができる。ちなみに、指向性を持たない受光素子を採用した場合には、複数の受光素子を、その中の何れかの受光素子が光の照射領域からずれた位置に位置するように配設する必要があり、その分、操作位置検出装置の大型化につながってしまう。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の最大の入射角度が、前記操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光の入射角度よりも小さくなるとともに、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の最大の入射角度が、前記操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光の入射角度よりも大きくなるように形成されていることをその要旨とする。
【００１２】
この構成によれば、受光素子は、受光面の垂線に対して他側に傾斜する操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光を受光するが、受光面の垂線に対して一側に傾斜する操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光を受光しない。このため、操作部材が操作位置に操作されていない場合と、同操作部材が操作位置に操作れている場合とで、受光素子の受光面積、即ち受光量の変化を大きくすることが可能となり、より明確に操作部材の操作位置を検出することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記パッケージ内に収容された複数の前記受光素子を組み合わせて使用するものであり、前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の入射角度の範囲が、前記受光素子毎にそれぞれ異なるように形成されていることをその要旨とする。
【００１４】
この構成によれば、パッケージ内に収容された複数の受光素子に入射する光の入射角度の範囲が受光素子毎にそれぞれ異なるため、該複数の受光素子にそれぞれ異なる指向性が付与される。このため、操作部材が任意の操作位置に操作されると、複数の受光素子のうち、該操作位置に対応する方向から透光部に入射する入射光を受光し難くなっている受光素子の受光量が少なくなり、複数の受光素子の受光量の組み合わせに基づいて複数方向における操作部材の操作位置を検出することが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記透光部は、複数の前記受光素子に対して個別に設けられることをその要旨とする。
請求項５に記載の発明は、前記透光部は、複数の前記受光素子に対して１つ設けられることをその要旨とする。
【００１６】
これらいずれの構成によっても、パッケージ内に収容された複数の受光素子にそれぞれ異なる指向性を付与することができる。
請求項６に記載の発明は、複数の前記受光素子は、同一のチップ上に設けられることをその要旨とする。
【００１７】
本発明のように、複数の受光素子を１つのチップ上に設けるようにすれば、複数の受光素子を個別に配置する必要がないため、組み立てが容易となる。
請求項７に記載の発明は、前記照射手段は、前記透光部における光の入射面上に位置する傾動中心を中心として傾動可能に設けられた前記操作部材に固定され前記入射面に対向する発光手段であり、前記操作部材の傾動軸に沿った方向へ光を出射することをその要旨とする。
【００１８】
この構成によれば、操作部材は、透光部における光の入射面上に位置する傾動中心を中心として傾動するため、発光手段からの光は、操作部材の操作位置にかかわらず、前記入射面上の一点に向けて出射される。ここで、例えば、操作部材の操作位置に応じて光の照射領域が移動する場合、発光手段から出射された光が受光素子とは異なる他の部材に、或いは該部材を含んだ領域に照射され、該他の部材で反射した光が受光素子に入射し、受光素子の受光量が変化してしまう虞がある。この点、この構成によれば、発光手段からの光は、操作部材の操作位置にかかわらず、前記入射面上の一点に向けて出射されるため、他の部材に反射した光が受光素子に入射し該受光素子の受光量が変化してしまうことを抑制することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子が樹脂材料からなるパッケージにモールドされてなるセンサ装置であって、前記受光素子は、外部からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積が、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されていることをその要旨とする。
【００２０】
この構成によれば、請求項１と同様の作用が得られることにより、当該センサ装置の小型化、ひいては、このセンサ装置を用いた操作位置検出装置の小型化に貢献することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子を通じて操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置において、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を、走行中の車両の現在位置及び進行方向等の情報を人工衛星及び地磁気計及び走行距離計等を利用して測定して車室内の画面上に表示してユーザに知らせるナビゲーションシステムの入力装置として適用されるジョイスティックに具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２３】
ナビゲーションシステムの表示装置は、図示しない車両のセンタクラスタ等に設けられる。ユーザは、表示装置の画面を目視しながらジョイスティックを傾動操作することにより当該画面上に表示された複数の機能項目から一つの機能項目を選択して所望の画面に切り換えたり車両の付帯装備を作動させたりする。これら複数種類の画面に対する入力操作は、設置スペースの節約及び操作性の確保等の観点から、単一のジョイスティックにより共用される。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、ジョイスティック１は、前記センタクラスタに支承された基台２と、その基台２に設けられた軸受部２ａに傾動可能に支持された操作部材としてのレバー３と、レバー３の基端側に設けられ該レバー３の操作位置を検出する操作位置検出装置４とを備えている。
【００２５】
基台２の軸受部２ａは、当該基台２の意匠面２ｂ側に開口する略球面状に凹設されており、該軸受部２ａの内底面２ｃの中央には、センサ支持台２ｄが立設されている。レバー３は、略円柱状をなす棒状に形成されており、該レバー３の基端部３ａは軸受部２ａに対応する略球状に形成されている。レバー３の基端部３ａには、その基端側に開口する中空状のセンサ収容部３ｂが形成されている。レバー３の基端部３ａは、センサ収容部３ｂ内に前記センサ支持台２ｄの先端側の部位が配置された状態で、軸受部２ａ内に支承されている。これにより、レバー３は、基端部３ａの略中心を傾動中心Ｏとして、該先端側の部位を、基台２に対して図１（ｂ）に示すような８方向の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に傾動操作可能となっている。なお、レバー３の傾動角度範囲は１８０°未満となっている。また、通常、レバー３は、図示しない保持機構によって、当該レバー３の傾動軸Ａ１が意匠面２ｂと直交する中立位置Ｐ０に弾性的に保持されている。このため、レバー３への操作力が解除されたときには、レバー３は、前記保持機構により前記中立位置Ｐ０に弾性復帰する。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、操作位置検出装置４は、軸受部２ａのセンサ支持台２ｄの先端面に固定された基板Ｓ上に実装されるセンサ装置５と、レバー３のセンサ収容部３ｂの内底面３ｃに固定された照射手段を構成する発光手段としての発光素子６とを備えている。センサ装置５は軸受部２ａの略中央に配置されており、発光素子６はセンサ収容部３ｂの内底面３ｃの略中央に前記センサ装置５と対向するように配置されている。センサ装置５は、制御装置７に電気的に接続されており、制御装置７には、車両用ナビゲーションシステムの表示装置８が接続されている。発光素子６は、ＬＥＤ等であり、レバー３に内蔵された駆動回路９に電気的に接続されている。
【００２７】
図２に示すように、センサ装置５は、略正方形状の実装面を有するフレーム１０と、同フレーム１０上に実装される４つのセンサチップ１１と、フレーム１０及びセンサチップ１１をモールドする電気絶縁性を有する樹脂材料からなるパッケージ１２とを備えている。４つのセンサチップ１１は、フレーム１０の実装面の対角線上に位置するように設けられており、それぞれ対応するリードフレーム１３に接続されている。各センサチップ１１は、略正方形板状に形成されており、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４がそれぞれ１つずつ形成されている。受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４として、例えばフォトダイオードを用いることができる。各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、それぞれ略正方形状の受光面１１ａを備えている。
【００２８】
図３に示すように、４つのセンサチップ１１は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａが同一平面上に位置するように設けられている。各センサチップ１１は、前記レバー３が中立位置Ｐ０にある場合の当該レバー３の傾動軸Ａ１と、各受光面１１ａを含む平面とが直交するように配置されている。フレーム１０、センサチップ１１及びリードフレーム１３は、各リードフレーム１３の一端部が露出する状態で、前記パッケージ１２にて封止されている。
【００２９】
ここで、パッケージ１２について詳しく説明する。
図２に示すように、パッケージ１２は、黒色に着色された樹脂材料から、全体として略正方形板状に形成されている。センサ装置５は、パッケージ１２の発光素子６に対向する側の対向面１２ａの中心が前記レバー３の傾動中心Ｏと略一致するように配置されている。パッケージ１２の対向面１２ａには、フレーム１０まで達する４つの開口部２１が形成されている。各開口部２１は、それぞれセンサチップ１１に対応する部位に設けられている。
【００３０】
同図２に示すように、開口部２１は、対向面１２ａに直交する方向から見て、当該対向面１２ａの中心点（傾動中心Ｏ）を中心として点対称となるように形成されている。各開口部２１の内側面のフレーム１０側の縁は、センサチップ１１を囲む断面円形状に形成されており、各開口部２１の内側面の発光素子６側の縁は、前記フレーム１０側の縁の内径よりも大きな半径を有する断面略扇形状に形成されている。なお、以下の説明では、パッケージ１２の黒色に着色された樹脂材料からなる部分において、４つの開口部２１を区画する断面略十字形状の壁部を遮光部２２という。
【００３１】
図３に示すように、各開口部２１は、フレーム１０側から発光素子６側に向かうに連れて、パッケージ１２の角部側に徐々に広がるように形成されている。各開口部２１には、透明な樹脂材料からなる透光部２３がセンサチップ１１を覆うように設けられている。透光部２３は、開口部２１の内形形状に対応する外形形状を有してなる。発光素子６から出射された光は、各透光部２３の発光素子６側の面である入射面２３ａに入射し、各透光部２３に設けられたセンサチップ１１の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する。各透光部２３の入射面２３ａは、パッケージ１２の対向面１２ａと面一となるように形成されている。
【００３２】
ここで、同図３に示すように、対向面１２ａに直交する方向（受光面１１ａの垂線Ｎに沿った方向）から光が照射された場合、この入射光Ｌは、遮光部２２に遮られることなく各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射し、当該受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に受光される。一方、対向面１２ａに直交する方向に対して傾斜する方向から光が照射された場合、この入射光Ｌ１，Ｌ２は、該光の入射方向からみた各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における遮光部２２の投影面積に対応する分だけ、遮光部２２に遮られる。
【００３３】
本実施の形態では、各開口部２１は、フレーム１０側から発光素子６側に向かうに連れて、パッケージ１２の中心部から角部側、即ち遮光部２２とは反対側に徐々に広がるように形成されている。従って、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２（一側）に傾斜する方向から透光部２３を介して各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射角度の範囲θ１が、受光面１１ａの垂線に対して遮光部２２とは反対側（他側）に傾斜する方向から透光部２３を介して受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射角度の範囲θ２よりも小さくなる。このため、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に傾斜する方向から各透光部２３に入射する入射光Ｌ１の各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２とは反対側に傾斜する方向から各透光部２３に入射する入射光Ｌ２の各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積よりも小さくなる。従って、透光部２３に入射する光の受光面１１ａの垂線Ｎに対する傾斜角度が同じであった場合でも、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側から入射する入射光Ｌ１か、遮光部２２とは反対側から入射する入射光Ｌ２かによって各受光面１１ａの受光量に差が生じる。即ち、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に対応する透光部２３の形状によって、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性が付与されている。
【００３４】
また、パッケージ１２の形状は、遮光部２２側に傾斜する方向から受光面１１ａに入射する入射光Ｌ１の最大の入射角度θ１が、レバー３が中立位置Ｐ０から各操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作される際の操作角度θ（図１（ａ）参照）よりも小さくなるように、また、遮光部２２とは反対側に傾斜する方向から入射する入射光Ｌ２の最大の入射角度θ２が前記操作角度θよりも大きくなるように設定されている。このため、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に操作角度θを越えて傾斜する方向から各透光部２３に入射する光を受光しない。また、遮光部２２は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に対して、互いに直交する二方向にわたって設けられているため、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、互いに直交する二方向において受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に操作角度θを越えて傾斜する方向から各透光部２３に入射する光を受光しない。
【００３５】
また、上述したように、対向面１２ａにおいて開口部２１は、対向面１２ａに直交する方向から見て、当該対向面１２ａの中心点（傾動中心Ｏ）を中心として点対称となるように形成されており、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に対する遮光部２２の位置は、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４毎に異なっている。
【００３６】
具体的には、図２において右上の第１受光素子ＰＤ１に対して、遮光部２２は、開口部２１の左側の内側面から下側の内側面にわたって形成されている。このため、第１受光素子ＰＤ１は、右側若しくは上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光するが、左側若しくは下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、図２において左上の第２受光素子ＰＤ２に対して、遮光部２２は、開口部２１の右側の内側面から下側の内側面にわたって形成されている。このため、第２受光素子ＰＤ２は、左側若しくは上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光するが、右側若しくは下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、図２において左下の第３受光素子ＰＤ３に対して、遮光部２２は、開口部２１の右側の内側面から上側の内側面にわたって形成されている。このため、第３受光素子ＰＤ３は、左側若しくは下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光するが、右側若しくは上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、図２において右下の第４受光素子ＰＤ４に対して遮光部２２は、開口部２１の左側の内側面から上側の内側面にわたって形成されている。このため、第４受光素子ＰＤ４は、右側若しくは下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光するが、左側若しくは上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。即ち、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４には、透光部２３の形状によって、互いに異なる指向性が付与されている。
【００３７】
各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、対応するリードフレーム１３を介して前記制御装置７に電気的に接続されている。各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、その受光面１１ａでの受光量に応じた電気信号を、制御装置７に出力する。具体的には、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さい場合、Ｌレベルの電気信号を出力し、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と略等しい場合、Ｈレベルの電気信号を出力する。
【００３８】
図３に示すように、発光素子６は、レバー３が傾動操作された場合にセンサ装置５と接触しない程度にセンサ装置５から離間して設けられている。前記制御装置７からの制御信号に基づいて駆動回路９から駆動信号が出力されると、発光素子６は、レバー３の傾動軸Ａ１に沿った方向へ光を出射する。レバー３が中立位置Ｐ０にある場合、該レバー３の傾動軸Ａ１と、パッケージ１２の対向面１２ａ（各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａ）とが直交するため、発光素子６から出射された光は、パッケージ１２の対向面１２ａの垂線（受光面１１ａの垂線Ｎ）に沿って該受光面１１ａに入射する。一方、レバー３が中立位置Ｐ０から各操作位置Ｐ１〜Ｐ８へ傾くと、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射方向が、該レバー３の傾動量に応じて、パッケージ１２の対向面１２ａの垂線（受光面１１ａの垂線Ｎ）に対して傾斜する方向へ変化する。そして、レバー３が各操作位置Ｐ１〜Ｐ８に配置されレバー３が所定の操作角度θだけ傾くと、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射方向は、パッケージ１２の対向面１２ａの垂線（受光面１１ａの垂線Ｎ）に対して前記操作角度θだけレバー３の操作方向に応じた方向へ傾斜する。
【００３９】
また、センサ装置５は、パッケージ１２の対向面１２ａの中心が前記レバー３の傾動中心Ｏと一致するように、センサ支持台２ｄ上に配置されているため、レバー３は、前記対向面１２ａ上に位置する傾動中心Ｏを中心として傾動する。このため、発光素子６から出射された光は、レバー３の傾動量及び傾動方向にかかわらず、パッケージ１２の対向面１２ａ上の一点に向けて照射される。発光素子６から出射された光は、パッケージ１２の対向面１２ａ全体に照射される。このため、発光素子６から出射された光は、レバー３の傾動量及び傾動方向にかかわらず、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に照射される。
【００４０】
制御装置７は、具体的には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータユニットである。前記表示装置８には、制御装置７の制御対象である機器の操作内容を示す複数の機能項目や表示装置８の画面上を移動する可視又は不可視のカーソルが表示される。制御装置７は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からの検出信号に基づいて、レバー３の操作位置を判断する。そして、制御装置７は、その判断結果に基づいて、前記カーソルを該操作位置に対応する方向へ移動させ所望の機能項目を選択する。
【００４１】
＜ジョイスティックの動作＞
次に、ジョイスティック１の動作について説明する。このように構成されたジョイスティック１は、レバー３が図１（ｂ）に示す各方向に傾動操作されると、受光面１１ａに対する光の入射方向が変化し、その操作態様に応じて各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化する。
【００４２】
例えば、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合、レバー３の傾動軸Ａ１は受光面１１ａと直交し、発光素子６から出射された光は、該受光面１１ａの垂線Ｎに沿った方向から受光面１１ａに入射する。この場合、受光面１１ａに入射する光は、パッケージ１２に遮られることなく透光部２３を介して第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａに受光される。このため、図４において中段中央の図に示すように、全ての受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。なお、図４は、レバー３が中立位置Ｐ０及び各操作位置Ｐ１〜Ｐ８にある場合に受光面１１ａに入射する光の入射方向からみたセンサ装置５の図である。
【００４３】
レバー３が図１（ｂ）において上側の操作位置Ｐ１に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ上側に傾くと、発光素子６から出射された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して上側に傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２に照射され、それらの受光面１１ａに受光されるが、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において上段の中央の図に示すように、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。従って、この場合、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４はＬレベルの検出信号を出力し、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２はＨレベルの検出信号を出力する。
【００４４】
また、レバー３が図１（ｂ）において右上側の操作位置Ｐ２に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ右上側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して右側と上側とに傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第１受光素子ＰＤ１に照射され、その受光面１１ａに受光されるが、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において上段右の図に示すように、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４５】
また、レバー３が図１（ｂ）において右側の操作位置Ｐ３に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ右側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して右側に傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４に照射され、それらの受光面１１ａに受光されるが、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において中段右の図に示すように、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４６】
また、レバー３が図１（ｂ）において右下側の操作位置Ｐ４に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ右下側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して右側と下側とに傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第４受光素子ＰＤ４に照射され、その受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において下段右の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＬレベルの検出信号が出力され、第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４７】
また、レバー３が図１（ｂ）において下側の操作位置Ｐ５に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ下側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して下側に傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４に照射され、それらの受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において下段中央の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２からＬレベルの検出信号が出力され、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４８】
また、レバー３が図１（ｂ）において左下側の操作位置Ｐ６に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ左下側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して左側と下側とに傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第３受光素子ＰＤ３に照射され、その受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において下段左の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第３受光素子ＰＤ３からＨレベルの検出信号が出力される。
【００４９】
また、レバー３が図１（ｂ）において左側の操作位置Ｐ７に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ左側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して左側に傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３に照射され、それらの受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において中段左の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＨレベルの検出信号が出力される。
【００５０】
また、レバー３が図１（ｂ）において左上側の操作位置Ｐ８に操作され、その傾動軸Ａ１が所定の操作角度θだけ左上側に傾くと、発光素子６から出力された光は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して左側と上側とに傾斜する方向から透光部２３に入射する。このとき、光は、第２受光素子ＰＤ２に照射され、その受光面１１ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ１２に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図４において上段左の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４の受光量は、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合の受光量と比較して充分小さくなる。よって、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第２受光素子ＰＤ２からＨレベルの検出信号が出力される。
【００５１】
このように、レバー３の各傾動方向への操作のそれぞれにおいて、第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光パターンの組み合わせが全て異なるため、制御装置７は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からの検出信号の組み合わせに基づいて、レバー３の各傾動方向への操作を検知可能となる。即ち、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に応じて変化する受光面１１ａに対する光の入射方向の変化に基づいて、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８への操作を検出することが可能となる。このため、本実施の形態のように、第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａが常に照射領域に含まれるように配置されていても、レバー３の操作を検出することができる。ちなみに、指向性を持たない受光素子を採用した場合には、複数の受光素子を、その中の何れかの受光素子が照射領域からずれた位置に位置するように配設する必要があり、その分、操作位置検出装置の大型化につながってしまう。
【００５２】
また、レバー３は、受光面１１ａ上に位置する傾動中心Ｏを中心として傾動するため、発光素子６からの光は、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８にかかわらず、パッケージ１２の対向面１２ａ上の一点に向けて出射される。ここで、例えば、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に応じて光の照射領域が移動する場合、発光素子６から出射された光がセンサ装置５とは異なる他の部材に、あるいは該部材を含んだ領域に照射され、該他の部材で反射した光が受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射し、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化してしまう虞がある。この点、本実施の形態によれば、発光素子６からの光は、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８にかかわらず、パッケージ１２の対向面１２ａ上の一点に向けて出射されるため、レバー３の操作により該光が他の部材へ照射されることがないため、他の部材に反射した光が受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射し該受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化してしまうことはない。
【００５３】
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）操作位置検出装置４の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、発光素子６からの光が入射する透光部２３を備えたパッケージ１２内に収容されている。透光部２３は、対向面１２ａ（受光面１１ａ）の垂線Ｎに対して一側に傾斜する方向から透光部２３に入射する入射光Ｌ１の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積が、対向面１２ａ（受光面１１ａ）の垂線Ｎに対して他側に傾斜する方向から透光部２３に入射する入射光Ｌ２の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積よりも小さくなるように形成されている。このため、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に応じて受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａに対する光の入射方向が受光面１１ａの垂線Ｎに対して他側に傾斜する方向から同受光面１１ａの垂線Ｎに対して一側に傾斜する方向に変化すると、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面積が小さくなり、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化する。即ち、受光面１１ａの垂線Ｎに対して一側に傾斜する方向から入射する光を受光し難くなり、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性が付与される。このため、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が常に光の照射領域に含まれるように配置されていてもレバー３の操作を検出することができるため、操作位置検出装置４の小型化を図ることができる。
【００５４】
（２）透光部２３は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に傾斜する方向から透光部２３を介して受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の最大の入射角度θ１が、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に対応する方向から照射された光の入射角度（操作角度θ）よりも小さく設定されている。このため、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、前記垂線Ｎに対して遮光部２２とは反対側にレバー３の操作角度θを越えて傾斜する方向から照射された光を受光するが、前記垂線Ｎに対して遮光部２２側にレバー３の操作角度θを越えて傾斜する方向から照射された光を受光しない。このため、レバー３が操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作されていない場合と、同レバー３が操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作れている場合との間の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面積、即ち受光量の変化を大きくすることが可能となり、より明確にレバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８を検出することができる。
【００５５】
（３）パッケージ１２内には、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が収容されており、透光部２３は、受光面１１ａの垂線Ｎに対して遮光部２２側に傾斜する方向から透光部２３を介して受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する光の入射角度の範囲が、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４毎にそれぞれ異なるように形成されているため、該複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４にそれぞれ異なる指向性が付与される。このため、レバー３が任意の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作されると、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４のうち、該操作位置Ｐ１〜Ｐ８に対応する方向から透光部２３に入射する入射光を受光し難くなっている受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が少なくなり、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量の組み合わせに基づいて複数方向におけるレバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８を検出することが可能となる。
【００５６】
（４）レバー３は、透光部２３における光の入射面２３ａ上に位置する傾動中心Ｏを中心として傾動するため、発光素子６からの光は、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８にかかわらず、前記入射面２３ａ上の一点に向けて出射される。このため、他の部材に反射した光が受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射し該受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化してしまうことを抑制することができる。
【００５７】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、センサチップ３０の構成と、パッケージ３１の形状とが前記第１の実施の形態と異なっている。
【００５８】
図５に示すように、本実施の形態でも前記第１の実施の形態と同様に、正方形板状に形成された１つのチップ上に、４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が形成されている。受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４として例えばフォトダイオードが用いられる。４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、センサチップ３０の対角線上に位置するように設けられている。
【００５９】
同図５に示すように、第１の実施の形態と同様、パッケージ３１は、黒色に着色された樹脂材料から、全体として略長方形板状に形成されている。パッケージ３１には、フレーム１０まで達する１つの開口部３２が形成されている。開口部３２は、対向面３１ａに直交する方向から見て、フレーム１０の実装面よりも大きい正八角形状に形成されており、互いに平行な４組の内側面を備えている。開口部３２には、第１の実施の形態と同様、透明な樹脂材料からなる透光部３３がセンサチップ３０を覆うように設けられている。透光部３３は、開口部３２の内形形状に対応する外形形状を有してなり、本実施の形態では、八角柱状に形成されている。また、透光部３３の入射面３３ａは、パッケージ３１の対向面３１ａと面一となるように形成されている。
【００６０】
ここで、図６に示すように、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光の最大の入射角度θ１，θ２は、開口部３２の一側の内側面の上端部と各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の他側の端部とを結ぶ直線ｌ１，ｌ２と、受光面３０ａの垂線Ｎとがなす角度によって定まり、開口部３２の一側の内側面と各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の他側の端部との間の距離Ｄ１，Ｄ２が小さいほど、また、開口部３２の内側面の高さＨが高いほど、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光の最大の入射角度θ１，θ２は小さくなる。このため、受光面３０ａの垂線Ｎに対して、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離Ｄ１が小さい側に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ１の最大の入射角度θ１は、パッケージ３１の受光面３０ａの垂線Ｎに対して、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離Ｄ１が大きい側に傾斜する方向から入射する入射光Ｌ２の最大の入射角度θ２よりも小さくなる。即ち、受光面３０ａの垂線Ｎに対して各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が小さい側（一側）に傾斜する方向から透光部３３に入射する光の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積が、受光面３０ａの垂線Ｎに対して各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が大きい側（他側）に傾斜する方向から透光部３３に入射する光の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４における受光面積よりも小さくなる。従って、透光部３３に入射する光の受光面３０ａの垂線Ｎに対する傾斜角度が同じであった場合でも、受光面３０ａの垂線Ｎに対して各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が小さい側に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ１か、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が大きい側に傾斜する方向から入射する入射光Ｌ２かによって各受光面３０ａの受光量に差が生じる。即ち、透光部３３の形状により、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性が付与されている。
【００６１】
また、開口部３２の深さや開口面積は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が小さい側に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ２の最大の入射角度θ２が、レバー３が中立位置Ｐ０から各操作位置Ｐ１〜Ｐ８に操作される際の操作角度θ（図１（ａ）参照）よりも小さくなるように、また、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が大きい側に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ１の最大の入射角度θ１が前記操作角度θよりも大きくなるように設定されている。即ち、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、受光面３０ａの垂線Ｎに対して、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４から開口部３２の内側面までの距離が小さい側に操作角度θを越えて傾斜する方向から照射された光を受光しない。
【００６２】
また、開口部３２は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からそれぞれ三方向にある開口部３２の内側面と同受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４との間の距離Ｄ１が、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光の最大の入射角度が前記操作角度θと等しくなる場合における開口部３２の内側面と同受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４との間の距離Ｄ３よりも小さくなるように形成されている（図５参照）。このため、受光面３０ａの垂線Ｎに対して三方向に傾斜する方向から各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に入射する入射光Ｌ２の最大の入射角度θ１が、前記操作角度θよりも小さくなっている。例えば、第１受光素子ＰＤ１と、該第１受光素子ＰＤ１の右側、上側、及び右斜め上側にある開口部３２の内側面との間の距離Ｄ１は、前記距離Ｄ３よりも小さくなっているため、当該第１受光素子ＰＤ１は、受光面３０ａの垂線Ｎに対して、右側、上側、及び右斜め上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、第２受光素子ＰＤ２と、該第１受光素子ＰＤ１の左側、上側、及び左斜め上側にある開口部３２の内側面との間の距離Ｄ１は、前記距離Ｄ３よりも小さくなっているため、当該第２受光素子ＰＤ２は、前記垂線Ｎに対して、左側、上側、及び左斜め上側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、第３受光素子ＰＤ３と、該第３受光素子ＰＤ３の左側、下側、及び左斜め下側にある開口部３２の内側面との間の距離Ｄ１は、前記距離Ｄ３よりも小さくなっているため、当該第３受光素子ＰＤ３は、前記垂線Ｎに対して、左側、下側、及び左斜め下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。また、第４受光素子ＰＤ４と、該第４受光素子ＰＤ４の右側、下側、及び右斜め下側にある開口部３２の内側面との間の距離Ｄ１は、前記距離Ｄ３よりも小さくなっているため、当該第４受光素子ＰＤ４は、前記垂線Ｎに対して、右側、下側、及び右斜め下側に前記操作角度θだけ傾斜する方向から照射された光を受光しない。即ち、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４には、前記第１の実施の形態と同様、透光部３３の形状と受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の配置とによって、互いに異なる指向性が付与されている。
【００６３】
＜ジョイスティックの動作＞
次に、ジョイスティック１の動作について説明する。このように構成されたジョイスティック１は、レバー３が図１に示す方向に傾動操作されると、受光面３０ａに対する光の入射方向が変化し、その操作態様に応じて各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光量が変化する。
【００６４】
例えば、レバー３が中立位置Ｐ０に配置されている場合、発光素子６からの光は、パッケージ３１に遮られることなく透光部３３を介して第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面３０ａに受光される。このため、図７において中段中央の図に示すように、全ての受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。なお、図７は、レバー３が中立位置Ｐ０及び各操作位置Ｐ１〜Ｐ８にある場合に受光面３０ａに入射する光の入射方向からみたセンサ装置５ａの図である。
【００６５】
レバー３が図１（ｂ）において上側の操作位置Ｐ１に操作されると、発光素子６からの光は、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４に照射され、それらの受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において上段の中央の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２はＬレベルの検出信号を出力し、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４はＨレベルの検出信号を出力する。
【００６６】
また、レバー３が図１（ｂ）において右上側の操作位置Ｐ２に操作されると、発光素子６からの光は、第３受光素子ＰＤ３に照射され、その受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において上段右の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第３受光素子ＰＤ３からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において右側の操作位置Ｐ３に操作されると、発光素子６からの光は、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３に照射され、それらの受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において中段右の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において右下側の操作位置Ｐ４に操作されると、発光素子６からの光は、第２受光素子ＰＤ２に照射され、その受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において下段右の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第２受光素子ＰＤ２からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において下側の操作位置Ｐ５に操作されると、発光素子６からの光は、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２に照射され、それらの受光面３０ａに受光されるが、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において下段中央の図に示すように、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１及び第２受光素子ＰＤ２からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において左下側の操作位置Ｐ６に操作されると、発光素子６からの光は、第１受光素子ＰＤ１に照射され、その受光面３０ａに受光されるが、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において下段左の図に示すように、第２受光素子ＰＤ２、第３受光素子ＰＤ３及び第４受光素子ＰＤ４からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において左側の操作位置Ｐ７に操作されると、発光素子６からの光は、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４に照射され、それらの受光面３０ａに受光されるが、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において中段左の図に示すように、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＬレベルの検出信号が出力され、第１受光素子ＰＤ１及び第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。また、レバー３が図１（ｂ）において左上側の操作位置Ｐ８に操作されると、発光素子６からの光は、第４受光素子ＰＤ４に照射され、その受光面３０ａに受光されるが、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３には、パッケージ３１に遮られ照射されないため、受光されない。このため、図７において上段左の図に示すように、第１受光素子ＰＤ１、第２受光素子ＰＤ２及び第３受光素子ＰＤ３からＬレベルの検出信号が出力され、第４受光素子ＰＤ４からＨレベルの検出信号が出力される。
【００６７】
このように、レバー３の各傾動方向への操作のそれぞれにおいて、第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光パターンの組み合わせが全て異なるため、制御装置７は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４からの検出信号の組み合わせに基づいて、レバー３の各傾動方向への操作を検知可能となる。即ち、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に応じて変化する受光面３０ａに対する光の入射方向の変化に基づいて、レバー３の操作位置Ｐ１〜Ｐ８への操作を検出することが可能となる。このため、第１の実施の形態と同様、第１〜第４受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面３０ａが常に照射領域に含まれるように配置されていても、レバー３の操作を検出することができる。
【００６８】
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が、同一のチップ上に設けられるため、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を個別に配置する必要がないため、組み立てが容易となる。
【００６９】
尚、本実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第１の実施の形態では、４つのセンサチップ１１にそれぞれ１つずつ受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を形成したが、このような態様に限定されず、例えば１つのセンサチップ１１に４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を形成してもよい。また、上記第２の実施の形態では、１つのセンサチップ３０に４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を形成したが、このような態様に限定されず、例えば４つのチップにそれぞれ１つずつ受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を形成し、該４つのチップをパッケージ化してもよい。即ち、１つのセンサチップに形成する受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の数は、適宜変更可能である。
【００７０】
・上記第１及び第２の実施の形態では、パッケージ１２，３１の透光部２３，３３及び受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の配置により各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性を付与したが、このような態様に限定されない。例えば、図８に示すように、十字状に形成したフレーム４０の４つの先端部に、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を１つずつ形成したチップ４１を、それぞれ１つずつ設ける。そして、該フレーム４０の４つの先端部をそれらの基端側（中心側）の部位で折り曲げて、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａがパッケージ４２の透光部４３の入射面４３ａに対して傾斜するようにしてもよい。この構成によれば、センサ装置５ｂの入射面４３ａに対して一側に傾斜する方向から当該入射面４３ａに入射する入射光の受光面１１ａに対する入射角度の範囲が、入射面４３ａに対して他側に傾斜する方向から当該入射面４３ａに入射する入射光の受光面１１ａに対する入射角度の範囲よりも大きくなる。よって、このような構成によっても、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性を付与することができる。また、この場合、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａが互いに異なる方向を向くようにすれば、複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４にそれぞれ異なる指向性を付与することができる。即ち、パッケージ１２，３１内に受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４とともに封止されるフレーム１０の形状により、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に指向性を付与してもよい。なお、上記第１及び第２の実施の形態において、フレーム１０をこのように折り曲げてもよい。
【００７１】
・上記第１及び第２の実施の形態では、４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を１つのパッケージに収容したが、４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４をそれぞれ異なるパッケージに収容してもよい。なお、この場合、同一の指向性が付与された同一のセンサ装置を４つ用い、当該センサ装置が実装される基板Ｓ上におけるそれら４つのセンサ装置の配置を変更したり回転させたりすることにより、各センサ装置の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４にそれぞれ異なる指向性を付与することができるため、汎用性が向上する。１つのセンサチップに形成する受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の数や、１つのパッケージ内に設ける受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の数は、適宜変更可能である。
【００７２】
・上記第１の実施の形態では、パッケージ１２の開口部２１を、対向面３１ａに直交する方向から見て、当該対向面３１ａの中心点（傾動中心Ｏ）を中心として点対称となるように形成したが、このような態様に限定されず、レバー３の操作パターンや操作方向の数に応じて例えば線対称や、千鳥格子状、また、同心円状等に形成してもよい。また、上記第２の実施の形態では、パッケージ３１の開口部３２を正八角形状に形成したが、例えばその他の多角形状や円形状に形成してもよく、レバー３の操作パターンに応じて適宜変更可能である。
【００７３】
・上記第１及び第２の実施の形態では、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を４つ用いてレバー３の８方向への操作を検出するようにしたが、このような態様に限定されず、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の数はレバー３の操作パターンや操作方向の数に応じて適宜変更可能である。
【００７４】
・上記実施の形態では、受光した光を電気信号に変換する受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４としてフォトダイオードを用いたが、例えばフォトトランジスタを用いてもよい。
・上記第１及び第２の実施の形態では、透明な樹脂からなる透光部２３，３３を設けたが、単に開口部としてもよい。
【００７５】
・上記第１及び第２の実施の形態では、発光素子６をレバー３側に固定したがこのような態様に限定されない。例えば、レバー３に対向配置される固定側の固定部材に発光素子６を固定し、レバー３側に反射部材を設ける。そして、発光素子６からレバー３側に出射され前記反射部材によってレバー３の操作に応じた方向へ反射された光をセンサチップ１１が受光するようにしてもよい。このような構成によれば、発光素子６が固定側の固定部材に設けられるため、傾動操作されるレバー３の構成が簡素化され、当該レバー３の小型化を図ることができる。
【００７６】
・上記第１及び第２の実施の形態では、中立位置Ｐ０から８方向の操作位置Ｐ１〜Ｐ８に傾動操作されるジョイスティック１に具体化したが、スライド操作されるスイッチに具体化してもよい。なお、この場合、例えば基台２に対して傾動可能に設けられた傾動部材の一端にスライド操作されるスイッチの操作部材を連結し、前記傾動部材の他端側に発光素子を設け、操作部材のスライド位置に応じて傾動部材が傾斜するように構成する。このようにすれば、操作部材のスライド位置に応じて受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の受光面１１ａに対する光の入射方向が一側に傾斜する方向に変化するため、上記実施の形態と同様、操作部材の操作位置に応じて変化する受光面に対する光の入射方向の変化に基づいて、操作部材の操作位置への操作を検出することができる。
【００７７】
次に、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記受光素子は、前記パッケージ内において、前記透光部の前記照射手段からの光が入射する入射面に対して、前記受光面が傾斜するように設けられることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の操作位置検出装置。この構成によれば、入射面に対して一側に傾斜する方向から当該入射面に入射する入射光の受光面に対する入射角度の範囲が、入射面に対して他側に傾斜する方向から当該入射面に入射する入射光の受光面に対する入射角度の範囲よりも大きくなる。よって、受光素子に指向性を付与することができる。
【００７８】
（ロ）前記照射手段は、前記操作部材に対向配置される固定側の固定部材に設けられる発光手段と、前記発光手段から前記操作部材側に出射された光を前記操作部材の操作位置への操作に応じて異なる方向へ反射する反射手段とを備えることを特徴とする請求項１〜４及び前記（イ）に記載の操作位置検出装置。この構成によれば、発光手段が固定側の固定部材に設けられるため、傾動操作される操作部材の構成が簡素化され、当該操作部材の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は光学式入力装置の構成を概略的に示す一部断面図、（ｂ）は当該光学式入力装置の操作パターンを説明するためのレバーを軸方向から見た平面図。
【図２】第１の実施の形態のセンサ装置の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】各操作位置における受光素子の受光状態を示す図。
【図５】第２の実施の形態のセンサ装置の平面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】各操作位置における受光素子の受光状態を示す図。
【図８】（ａ）はセンサ装置の別例を示す平面図、（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
【００８０】
３…操作部材としてのレバー、４…操作位置検出装置、５，５ａ，５ｂ…センサ装置、６…照射手段を構成する発光手段としての発光素子、１１ａ，３０ａ…受光面、１２，３１，４２…パッケージ、２３，３３，４３…透光部、２３ａ，３３ａ，４３ａ…入射面、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…入射光、Ｎ…垂線、Ｏ…傾動中心、θ１，θ２…入射角度（入射角度の範囲）、Ａ１…傾動軸、Ｐ１〜Ｐ８…操作位置、ＰＤ１〜ＰＤ４…受光素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材の操作に伴い受光素子の受光量を変化させ、該受光量に応じて前記受光素子から出力される電気信号に基づいて前記操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置であって、
前記操作部材の操作に応じて傾動し該操作部材の操作位置に対応する方向から前記受光素子の受光面に光を照射する照射手段を備え、
前記受光素子は、前記照射手段からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、
前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積が、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする操作位置検出装置。
【請求項２】
前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の最大の入射角度が、前記操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光の入射角度よりも小さくなるとともに、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の最大の入射角度が、前記操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光の入射角度よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の操作位置検出装置。
【請求項３】
前記パッケージ内に収容された複数の前記受光素子を組み合わせて使用するものであり、
前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の入射角度の範囲が、前記受光素子毎にそれぞれ異なるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作位置検出装置。
【請求項４】
前記透光部は、複数の前記受光素子に対して個別に設けられることを特徴とする請求項３に記載の操作位置検出装置。
【請求項５】
前記透光部は、複数の前記受光素子に対して１つ設けられることを特徴とする請求項３に記載の操作位置検出装置。
【請求項６】
複数の前記受光素子は、同一のチップ上に設けられることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の操作位置検出装置。
【請求項７】
前記照射手段は、前記透光部における光の入射面上に位置する傾動中心を中心として傾動可能に設けられた前記操作部材に固定され前記入射面に対向する発光手段であり、前記操作部材の傾動軸に沿った方向へ光を出射することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の操作位置検出装置。
【請求項８】
受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子が樹脂材料からなるパッケージにモールドされてなるセンサ装置であって、
前記受光素子は、外部からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、
前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積が、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項１】
操作部材の操作に伴い受光素子の受光量を変化させ、該受光量に応じて前記受光素子から出力される電気信号に基づいて前記操作部材の操作位置を検出する操作位置検出装置であって、
前記操作部材の操作に応じて傾動し該操作部材の操作位置に対応する方向から前記受光素子の受光面に光を照射する照射手段を備え、
前記受光素子は、前記照射手段からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、
前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積が、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする操作位置検出装置。
【請求項２】
前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の最大の入射角度が、前記操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光の入射角度よりも小さくなるとともに、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の最大の入射角度が、前記操作部材の操作位置に対応する方向から照射された光の入射角度よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の操作位置検出装置。
【請求項３】
前記パッケージ内に収容された複数の前記受光素子を組み合わせて使用するものであり、
前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部を介して前記受光素子に入射する光の入射角度の範囲が、前記受光素子毎にそれぞれ異なるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作位置検出装置。
【請求項４】
前記透光部は、複数の前記受光素子に対して個別に設けられることを特徴とする請求項３に記載の操作位置検出装置。
【請求項５】
前記透光部は、複数の前記受光素子に対して１つ設けられることを特徴とする請求項３に記載の操作位置検出装置。
【請求項６】
複数の前記受光素子は、同一のチップ上に設けられることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の操作位置検出装置。
【請求項７】
前記照射手段は、前記透光部における光の入射面上に位置する傾動中心を中心として傾動可能に設けられた前記操作部材に固定され前記入射面に対向する発光手段であり、前記操作部材の傾動軸に沿った方向へ光を出射することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の操作位置検出装置。
【請求項８】
受光面で受光した光を電気信号に変換する受光素子が樹脂材料からなるパッケージにモールドされてなるセンサ装置であって、
前記受光素子は、外部からの光が入射する透光部を備えたパッケージ内に収容され、
前記透光部は、前記受光面の垂線に対して一側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積が、前記受光面の垂線に対して他側に傾斜する方向から前記透光部に入射する入射光の前記受光素子における受光面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とするセンサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２１７７１５（Ｐ２００９−２１７７１５Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６２９０６（Ｐ２００８−６２９０６）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]