操作入力装置及び操作入力検出装置
【課題】低背化を容易に実現できる、操作入力装置の提供。
【解決手段】第１のヨーク１０と、第２のヨーク２０と、第１のヨーク１０と第２のヨーク２０との間に配置されたコイル７１，７３と、第１のヨーク１０と第２のヨーク２０との間に配置され、コイル７１，７３のインダクタンスを変化させる第３のヨーク３０と、前記インダクタンスの大きさに応じた出力信号を出力する出力部とを備え、コイル７１，７３に対して第３のヨーク３０が操作入力により変位することで、第１のヨーク１０と第２のヨーク２０と第３のヨーク３０とコイル７１，７３から形成された磁気回路の磁路長が変化することによって、前記インダクタンスが変化する、操作入力装置。
【解決手段】第１のヨーク１０と、第２のヨーク２０と、第１のヨーク１０と第２のヨーク２０との間に配置されたコイル７１，７３と、第１のヨーク１０と第２のヨーク２０との間に配置され、コイル７１，７３のインダクタンスを変化させる第３のヨーク３０と、前記インダクタンスの大きさに応じた出力信号を出力する出力部とを備え、コイル７１，７３に対して第３のヨーク３０が操作入力により変位することで、第１のヨーク１０と第２のヨーク２０と第３のヨーク３０とコイル７１，７３から形成された磁気回路の磁路長が変化することによって、前記インダクタンスが変化する、操作入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作入力を受ける操作入力装置、及び操作入力を検出する操作入力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スライド操作可能な可動部材が上段のカバーに配設され、その可動部材のスライド方向及びスライド量を検出可能な検出部材が下段のカバーに配設された、座標入力装置が知られている（例えば、特許文献１の図３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６３４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術では、可動部材と検出部材が上下２段で構成されるため、低背構造を実現することが難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、低背化を容易に実現できる、操作入力装置及び操作入力検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
第１のヨークと、
第２のヨークと、
第１のヨークと第２のヨークとの間に配置されたコイルと、
第１のヨークと第２のヨークとの間に配置され、前記コイルのインダクタンスを変化させる第３のヨークと、
前記インダクタンスの大きさに応じた出力信号を出力する出力部とを備え、
前記コイルに対して第３のヨークが操作入力により変位することで、第１のヨークと第２のヨークと第３のヨークと前記コイルから形成された磁気回路の磁路長が変化することによって、前記インダクタンスが変化することを特徴とするものである。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力検出装置は、
該操作入力装置と、
前記出力信号に基づいて、第３のヨークの動きを検知する検知手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低背化を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態である操作入力装置１の斜視図である。
【図２】操作入力装置１の分解図である。
【図３】操作入力装置１の断面図である。
【図４】ヨーク３０がスライドした状態での操作入力装置１の断面図である。
【図５】ヨーク３０がスライドした状態を示した斜視図である。
【図６】ヨーク３０がスライドした状態を示した斜視図である。
【図７】出力部１６０の一部の拡大図である。
【図８】ヨーク３０が原点位置での磁束線ベクトル図である。
【図９】ヨーク３０がスライドした状態での磁束線ベクトル図である。
【図１０】コイル７１〜７４と操作入力が付与されていないヨーク３０との位置関係を示した図である。
【図１１】ヨーク３０を図１０に示した方向Ａ，Ｂへストロークさせたときのコイル７２のインダクタンスの変化を示したグラフである。
【図１２】ヨーク１０が非磁性体のときの、ヨーク３０を方向Ａにストロークさせたときのコイル７２のインダクタンスの変化を示したグラフである。
【図１３】ヨーク１０が非磁性体のときの、ヨーク３０が原点位置での磁束線ベクトル図である。
【図１４】ヨーク１０が非磁性体のときの、ヨーク３０が方向Ａにストロークした状態での磁束線ベクトル図である。
【図１５】ヨーク２０が非磁性体のときの、ヨーク３０を方向Ａにストロークさせたときのコイル７２のインダクタンスの変化を示したグラフである。
【図１６】ヨーク２０が非磁性体のときの、ヨーク３０が原点位置での磁束線ベクトル図である。
【図１７】ヨーク２０が非磁性体のときの、ヨーク３０が方向Ａにストロークした状態での磁束線ベクトル図である。
【図１８】ＸＹ平面におけるベクトル図である。
【図１９】各象限内にコイルが設置されたときの配置図である。
【図２０】ＸＹ平面におけるベクトル図である。
【図２１】ＸＹ軸上にコイルが設置されたときの配置図である。
【図２２】インダクタンスの変化を検出する第１の検出回路例のブロック図である。
【図２３】駆動回路６６と受信回路６７のブロック図である。
【図２４】図２３の各点における波形を示した図である。
【図２５】インダクタンスの変化を検出する第２の検出回路例のブロック図である。
【図２６】駆動回路６６と受信回路６７のブロック図である。
【図２７】図２６の各点における波形を示した図である。
【図２８】本発明の第２の実施形態である操作入力装置２の斜視図である。
【図２９】操作入力装置２の分解図である。
【図３０】操作入力装置２の断面図である。
【図３１】ヨーク１５０がスライドした状態での操作入力装置２の断面図である。
【図３２】板ばね５４の上面視図である。
【図３３】板ばね５４の側面図である。
【図３４】ヨーク３０を弾性的に支持するコイル４１〜４４を示した図である。
【図３５】ヨーク３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。
【図３６】ヨーク３０が斜め方向にスライドした状態を示した図である。
【図３７】ヨーク３０を支持する突起を有するヨーク１０の変形例を示した図である。
【図３８】図３７のヨーク３０がスライドした状態での操作入力装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。本発明の一実施形態である操作入力装置は、操作者の手指等による力を受けて、その受けた力に応じて変化する出力信号を出力する操作インターフェイスである。その出力信号に基づいて操作者による操作入力が検出される。操作入力の検出によって、その検出された操作入力に対応する操作内容をコンピュータに把握させることができる。
【００１１】
例えば、家庭用又は携帯可能なゲーム機、携帯電話や音楽プレーヤーなどの携帯端末、パーソナルコンピュータ、電化製品などの電子機器において、そのような電子機器に備えられるディスプレイの画面上の表示物（例えば、カーソルやポインタなどの指示表示や、キャラクターなど）を、操作者が意図した操作内容に従って、移動させることができる。また、操作者が所定の操作入力を与えることにより、その操作入力に対応する電子機器の所望の機能を発揮させることができる。
【００１２】
一方、通常、コイル（巻線）等のインダクタのインダクタンスＬは、係数をＫ、透磁率をμ、コイルの巻数をｎ、断面積をＳ、磁路長をｄとした場合、
Ｌ＝Ｋμｎ２Ｓ／ｄ
という関係式が成り立つ。この関係式から明らかなように、コイルの巻数や断面積といった形状に依存するパラメータを固定した場合、周囲の透磁率と磁路長の少なくともいずれかを変化させるかによって、インダクタンスが変化する。
【００１３】
このインダクタンスの変化を利用する操作入力装置及び操作入力検出装置の実施例について以下説明する。この操作入力装置は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸によって定まる直交座標系のＺ軸方向側から入力される操作者の力を受け付けるものである。Ｚ軸方向とは、Ｚ軸に平行な方向のことをいう。操作入力検出装置は、操作入力装置からの信号に基づいて（すなわち、インダクタンスの大きさに応じて変化する所定の信号に基づいて）、操作者の操作入力により変位する部材の動きを検知することにより、その操作入力を検出するものである。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態である操作入力装置１の斜視図である。図２は、操作入力装置１の分解図である。図３は、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜め４５°方向での操作入力装置１の断面図である。
【００１５】
操作入力装置１は、第１のヨークと、第２のヨークと、第３のヨークと、複数のコイルとを構成要素として備え、これらの構成要素によって磁気回路が形成されている。図１において、ヨーク１０が第１のヨークに相当し、ヨーク２０が第２のヨークに相当し、ヨーク３０が第３のヨークに相当する。また、操作入力装置１は、磁気回路を構成する複数のコイルとして、４個のコイル７１，７２，７３，７４を備える。ヨーク１０，２０は、板状の部材である。ヨーク３０及びコイル７１〜７４は、互いに対向するヨーク１０とヨーク２０との間に配置されている。
【００１６】
ヨーク３０は、操作荷重を操作入力として加えることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸によって定まる直交座標系のＸＹ平面に平行な方向にスライド可能に支持された変位部材である（図４参照）。ヨーク３０は、ヨーク１０とヨーク２０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。ヨーク３０のスライド板３０ｂの上面にヨーク１０の下面が接し、ヨーク３０のスライド板３０ｂの下面にヨーク２０の上面が接することによって、ヨーク１０とヨーク２０との間にヨーク３０を挟んだ状態で、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能にヨーク３０を支持することができる。
【００１７】
ヨーク３０は、ヨーク２０の上面の配置面２０ａに沿ってＸＹ平面内の各方向に自在にスライドする。ヨーク３０は、ヨーク２０の配置面２０ａの中央部に形成された台状段差の上面のスライド面２０ｂに沿ってＸＹ平面内の各方向に自在にスライドしてもよい。配置面２０ａとスライド面２０ｂは、操作入力装置１の低背化の点で、平面であることが好ましい。スライド面２０ｂの外径は、ヨーク３０の円形状のスライド板３０ｂの外径と略同一であるが、一方の外径が他方の外径よりも大きくてもよい。
【００１８】
ヨーク３０がスライドするスライド面２０ｂのＺ方向（図３，４の場合、上下方向）の高さを、ヨーク３０に接するコイルスプリング９０が配置される配置面２０ａよりも高くすることによって、ヨーク３０のスライド板３０ｂのＺ方向の肉厚を薄くできる。スライド面２０ｂに接するスライド板３０ｂの肉厚が薄くなることによって、ヨーク３０を軽量化できる。また、線材をコイル状に巻き回したコイルスプリング９０の中心部までのＺ方向の高さに、ヨーク３０のスライド板３０ｂの肉厚中心位置が一致するように、スライド面２０ｂの高さを配置面２０ａよりも高くすると好適である。コイルスプリング９０の中心高さとヨーク３０のスライド板３０ｂの肉厚中心位置を一致させることによって、ヨーク３０のスライド板３０ｂの外周にコイルスプリング９０の側部を安定して当接させることができる。
【００１９】
ヨーク３０は、操作者の力が作用しうる突起部３０ａを有する操作部である。ヨーク３０は、操作者の力が突起部３０ａに作用することにより、ＸＹ平面内を変位する変位部材である。ヨーク３０は、ヨーク１０とヨーク２０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。操作者の力が突起部３０ａに作用されていない待機状態（初期状態）でのヨーク３０の位置を待機位置（初期位置）として、ヨーク１０とヨーク２０は、操作者の力が突起部３０ａに作用することによって、その待機位置からＸＹ平面に平行な方向に移動できるように支持する。
【００２０】
ヨーク１０の貫通孔１０ａの内径は、ヨーク３０の円形のスライド板３０ｂの外径に比べて小さい。これによって、ヨーク３０のスライド板３０ｂを、ヨーク１０とヨーク２０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能に支持することができる（図３，４参照）。また、ほこりなどの異物が操作入力装置１の内部に入ることを防止することができる。突起部３０ａが貫通孔１０ａから突出するように、突起部３０ａがヨーク３０のスライド板３０ｂに形成されている。これによって、操作者がヨーク３０をスライド方向に操作しやすくなる。
【００２１】
コイル７１〜７４は、直交座標系の基準点である原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に並べられている。コイル７１〜７４は、ヨーク３０の基準点（例えば、ヨーク３０のスライド板３０ｂの中心点）のＸＹ平面上の位置を検知しやすくするという点で、その円周方向に等間隔に配置されることが好ましい。コイル７１〜７４は、Ｘ軸とＹ軸に挟まれるＸＹ平面内の斜め４５°の４方向に、その円周方向に９０°毎に配置されている。コイル７１は第１象限に配置され、コイル７２は第２象限に配置され、コイル７３は第３象限に配置され、コイル７４は第４象限に配置される。
【００２２】
なお、コイル７１〜７４は、Ｘ（＋），Ｘ（−），Ｙ（＋），Ｙ（−）の４方向に、その円周方向に９０°毎に配置されていてもよい。Ｘ（−）方向は、ＸＹ平面上でＸ（＋）方向に対して１８０°反対向きの方向であり、Ｙ（−）方向は、ＸＹ平面上でＹ（＋）方向に対して１８０°反対向きの方向である。コイル７１は、原点Ｏに対して正側のＸ軸上に配置され、コイル７２は、原点Ｏに対して正側のＹ軸上に配置され、コイル７３は、原点Ｏに対して負側のＸ軸上に配置され、コイル７４は、原点Ｏに対して負側のＹ軸上に配置されている。
【００２３】
ヨーク１０，２０，３０は、ヨークの役目を果たすため、比透磁率が１よりも高い材質であればよい。例えば、比透磁率は１．００１以上あると好適であり、具体的には、鋼板（比透磁率５０００）などが好ましい。各コイルを貫くコアそれぞれは（すなわち、コア８１〜８４は）、樹脂でも鉄でもフェライトでもよく、無くてもよい。
【００２４】
コイルスプリング９０は、線材がコイル状に巻かれたコイル部の両端同士が接続されることにより形成される環状の弾性部材である。ヨーク３０のスライド板３０ｂの外周が、ヨーク３０が原点Ｏに位置している初期状態で、コイルスプリング９０の内周に弾性的に付勢されて接している。原点Ｏは、操作入力が付与されていない初期状態におけるヨーク３０の初期位置に相当する。
【００２５】
コイルスプリング９０は、操作入力の付与により図５，６のようにスライドしたヨーク３０を、原点復帰させる。すなわち、ヨーク３０に付与する操作入力を解除すると、コイルスプリング９０の弾性力によって、ヨーク３０の位置は初期位置に戻る。
【００２６】
図５，６には、コイルのインダクタンスの大きさに応じた出力信号を所定の操作入力検知装置に出力するための出力部１６０が示されている。図７は、出力部１６０の一部分の拡大図である。出力部１６０は、コイルの端部に通電可能に接続される端子と、該端子に通電可能に接続される配線と、該配線が設けられたフィルム１６１とを備える。端子及び配線は、コイル毎に設けられる。例えば、端子１７４ａ及び配線１８４ａがコイル７４の一方の上流側の端部に通電可能に接続され、端子１７４ｂ及び１８４ｂがコイル７４のもう一方の下流側の端部に通電可能に接続される。他のコイルについても同様である。フィルム１６１は、ヨーク２０の配置面２０ａに配置される。
【００２７】
また、方形状のヨーク２０の四隅には、筒状部材１０１〜１０４が設置されている。コイル７１〜７４は、それぞれ、筒状部材１０１〜１０４の外周部に巻かれる。コア８１〜８４は、それぞれ、筒状部材１０１〜１０４の内周部に挿入される。雄ネジ形状を有するコアを採用することによって、各コイルのインダクタンスの絶対値を上げつつ、ヨーク３０及びコイル７１〜７４を挟んだ状態で、ヨーク１０とヨーク２０を締結することができる。
【００２８】
図８，９は、ヨーク３０の移動量の検出原理を説明するための図である。図８は、ヨーク３０が原点Ｏに位置した状態における図３の領域Ｗ１内の磁束線ベクトル図である。図９は、ヨーク３０がスライドした状態における図４の領域Ｗ２内の磁束線ベクトル図である。コイルのインダクタンスを計測するため、所定の操作入力検知装置がコイルに電流を印加すると、その電流により、磁界が発生する。発生した磁界（磁束）は、コイル、ヨーク１０、ヨーク３０、ヨーク２０により形成されている磁気回路中をループする。コイルのインダクタンスは、コイルの仕様が一定である場合、周囲の平均の比透磁率により決定される。コイル及びヨーク１０，２０，３０によって形成される磁気回路の磁路長によって定まる磁気抵抗によって、コイル周辺の平均の比透磁率が決まる。
【００２９】
ＸＹ平面において３６０°方向に可動するヨーク３０が、原点位置の状態（図８）に対して、外周に配置したコイル７３に近づく方向に操作入力によってスライドすると（図９）、ヨーク３０とヨーク１０との上下方向での重複部分の端部（すなわち、ヨーク３０のスライド板３０ｂの外周端）がコイル７３に近づくため、図示の通り、磁気回路のループ状の磁路長がｄ１からｄ２に短くなる。ヨーク３０がコイル７３に近づくことにより磁路長が短くなることによって、コイル７３のインダクタンスが増加する方向に変化する。したがって、ヨーク３０のスライド量とコイル７３のインダクタンスとの対応関係を予め測定しておくことによって、所定の操作入力検知装置は、予め測定されたその対応関係に従って、計測されたインダクタンスに対応するヨーク３０のスライド量を検知できる。
【００３０】
特に、図８，９に示した構成の場合、磁気回路を断面で見ると、その磁気回路の磁路が方形状に形成されているため、ヨーク３０のスライド量とコイル７３のインダクタンスは略比例の相関関係を有している。したがって、その略比例の相関関係に従えば、計測されたインダクタンスに基づいて、ヨーク３０のスライド量を更に精度良く検知できる。
【００３１】
図１０は、コイル７１〜７４と操作入力が付与されていないヨーク３０との位置関係を示した図である。図１１は、ヨーク３０を図１０に示した方向Ａ，Ｂへストロークさせたときのコイル７２のインダクタンスの変化を示したグラフである。ストローク量Ｓは、ヨーク３０の原点Ｏからのスライド量を表す。図１１を計測したときのコイル７１〜７４の仕様は、内径２．８ｍｍ×外径３．６ｍｍ×高さ１，４ｍｍ、線径φ０．０２５ｍｍ、巻数４８０回、抵抗値１８０Ωである。また、ヨーク１０，２０，３０及びコア８１〜８４の材質は、フェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０）である。また、図３に示したｅ１〜ｅ６の各部の寸法は、ｅ１：厚さ０．４ｍｍ、ｅ２：厚さ０．６ｍｍ、ｅ３：φ１０ｍｍ、ｅ４：１．４ｍｍ、ｅ５：ピッチ２１．２ｍｍ、ｅ６：厚さ０．８ｍｍである。なお、寸法等の各仕様は、この限りでない。
【００３２】
したがって、図１１から明らかなように、コイル７２のインダクタンスＬの大きさは、ヨーク３０のスライド量及びスライド方向（すなわち、ヨーク３０の位置）に応じて、変化していることがわかる。コイル７２以外の他のコイル７１，７３，７４についても、Ｘ軸，Ｙ軸に対して対称であるから、同様のことが言える。このような特性を利用することで、各コイルのインダクタンスＬの大きさを計測することによって、ヨーク３０の位置を容易に推定することができる。
【００３３】
ここで、ヨーク１０，２０，３０が全て検出手段を構成していることを証明する。ヨーク１０を比透磁率が１の非磁性体に置き換えて、ヨーク３０を方向Ａに移動させた場合、図１２〜図１４に示されるように、スライド量に対するインダクタンスの変化は発生しない。つまり、ヨークを非磁性体に置き換えると、ループの磁気回路が形成されないためである。したがって、ヨーク１０が、ヨーク３０のスライド量をインダクタンスの変化量に変換して検出する検出手段を構成する一部分であることは明確である。同様に、ヨーク２０を比透磁率が１の非磁性体に置き換えて、ヨーク３０を方向Ａに移動させた場合、図１５〜１７に示されるように、スライド量に対するインダクタンスの変化は発生しない。したがって、ヨーク２０が、ヨーク３０のスライド量をインダクタンスの変化量に変換して検出する検出手段を構成する一部分であることは明確である。
【００３４】
したがって、上述の操作入力装置１の構成によれば、インダクタンスの検出機構とスライド機構を兼ねた部品（すなわち、ヨーク３０）をコイルと共にヨーク間に配置し、インダクタンスの検出を装置全体で行うことができるので、インダクタンスの検出をするための新たな機構を設ける必要がない。そのため、円周方向のストロークを必要以上に犠牲にすることなく１段構造の薄型構成が可能となり、低背化を容易に実現できる。また、１段構造で構成できるため、Ｚ方向の荷重に対して堅牢であり、破壊強度に優れる。また、インダクタンスの検出機構とスライド機構が同一部品のヨーク３０によって構成されているため、操作入力装置を実現するための部品構成を簡素にできる。また、インダクタンスを検出することにより無接点でヨーク３０の位置を検出できるので、耐摩耗性に優れる。
【００３５】
次に、図１８〜２１に従って、原点Ｏに対するヨーク３０の位置（言い換えれば、ヨーク３０がスライドした方向とそのスライド量）の算出方法について、２つの具体例を挙げて説明する。所定の操作入力検知装置（例えば、図２２参照。その詳細は後述）が、各コイル７１〜７４に電流を印加することにより各コイル７１〜７４のインダクタンスを検出し、各コイルのインダクタンスの大きさを表す検出値に基づいて、原点Ｏに対するヨーク３０の位置を算出する。
【００３６】
まず、図１８，１９を参照しながら、ヨーク３０の位置の第１の算出方法について説明する。第１の算出方法では、図１９に示されるように、コイル７１が第１象限に配置され、コイル７２が第２象限に配置され、コイル７３が第３象限に配置され、コイル７４が第４象限に配置される座標系に従って、ヨーク３０の位置が算出される。この座標系の上では、ヨーク３０の正側Ｙ方向への変位は、コイル７１とコイル７２のインダクタンスの和に応じて検知され、ヨーク３０の正側Ｘ方向への変位は、コイル７１とコイル７４のインダクタンスの和に応じて検知される。同様に、ヨーク３０の負側Ｙ方向への変位は、コイル７３とコイル７４のインダクタンスの和に応じて検知され、ヨーク３０の負側Ｘ方向への変位は、コイル７２とコイル７３との和に応じて検知される。
【００３７】
そして、図１８に示されるように、コイル７１と７２のインダクタンスの和とコイル７３と７４のインダクタンスの和との差分によって検知されたＹ方向ベクトルは、ヨーク３０のＹ方向成分の変位を表し、コイル７１と７４のインダクタンスの和とコイル７２と７３のインダクタンスの和との差分によって検知されたＸ方向ベクトルは、ヨーク３０のＸ方向成分の変位を表す。Ｘ方向ベクトルとＹ方向ベクトルとの合成ベクトルのベクトル長は、ヨーク３０のスライド量Ｓを表し、その合成ベクトルの座標軸（例えば、Ｘ軸）に対するベクトル角は、ヨーク３０のスライド方向ΘＸＹを表す。
【００３８】
すなわち、第１の算出方法では、各コイル７１〜７４のインダクタンスをＩＮＤ１〜ＩＮＤ４とすると、ヨーク３０のＹ方向の変位量Ｓｙ、ヨーク３０のＸ方向の変位量Ｓｘ、ヨーク３０のスライド量Ｓ及びスライド方向ΘＸＹは、
Ｓｙ＝（ＩＮＤ１＋ＩＮＤ２）−（ＩＮＤ３＋ＩＮＤ４）
Ｓｘ＝（ＩＮＤ１＋ＩＮＤ４）−（ＩＮＤ２＋ＩＮＤ３）
Ｓ＝√（Ｓｙ２＋Ｓｘ２）
ΘＸＹ＝tan−１（Ｓｙ／Ｓｘ）
で表される演算式に従って演算することができる。この演算結果によって、ヨーク３０のＸＹ平面上の位置を特定することができる。
【００３９】
次に、図１９，２０を参照しながら、ヨーク３０の位置の第２の算出方法について説明する。第２の算出方法でも、第１の算出方法と同じく、図１９に示される座標系を用いる。図２０において、コイル７２とコイル７４のインダクタンスの差分によって検知された第１の方向ベクトルは、コイル７２とコイル７４を結ぶ第１の直線方向成分のヨーク３０の変位を表し、コイル７１とコイル７３のインダクタンスの差分によって検知された第２の方向ベクトルは、コイル７１とコイル７３を結ぶ第２の直線方向成分のヨーク３０の変位を表す。第１の方向ベクトルと第２の方向ベクトルとの合成ベクトルのベクトル長は、ヨーク３０のスライド量Ｓを表し、その合成ベクトルの座標軸（例えば、Ｘ軸）に対するベクトル角は、ヨーク３０のスライド方向ΘＸＹを表す。
【００４０】
すなわち、第２の算出方法では、各コイル７１〜７４のインダクタンスをＩＮＤ１〜ＩＮＤ４とすると、ヨーク３０の第１の直線方向の変位量Ｓ１、ヨーク３０の第２の直線方向の変位量Ｓ２、ヨーク３０のスライド量Ｓ及びスライド方向ΘＸＹは、
Ｓ１＝ＩＮＤ２−ＩＮＤ４
Ｓ２＝ＩＮＤ１−ＩＮＤ３
Ｓ＝√（Ｓ１２＋Ｓ２２）
ΘＸＹ＝tan−１（Ｓ１／Ｓ２）＋４５°
で表される演算式に従って演算することができる。この演算結果によって、ヨーク３０のＸＹ平面上の位置を特定することができる。
【００４１】
このように、第１及び第２の算出方法は図１９に示した座標系に従ってヨーク３０の位置を算出している。図１９に示した座標系を用いることによって、ＸＹ平面内の３６０°方向の検知が可能であることはもちろんであるが、携帯電話やゲーム機などで頻繁に操作される十字キー（Ｘ、Ｙ軸方向）の感度が、コイル２個分の和で検出することができるので、検出感度を高くすることができる。したがって、この操作入力装置の出力を受け取る機器がＸＹ方向のみを利用するものである場合、感度は２倍となり、同じ感度に設計すれば、小型化が可能となる。
【００４２】
なお、第２の算出方法では、第１及び第２の直線方向が、Ｘ，Ｙ軸に対して４５°異なるので、４５°の補正を加えている。しかしながら、図２１に示されるように、コイル７１が正のＸ軸上に配置され、コイル７２が正のＹ軸上に配置され、コイル７３が負のＸ軸上に配置され、コイル７４が負のＹ軸上に配置される座標系を用いれば、第２の算出方法において、４５°の補正は不要である。
【００４３】
また、予め、ヨーク３０のスライド量に対する各コイルのインダクタンスの変化量を補正又は正規化していてもよい。これにより、演算精度を高めたり演算時間を短縮したりすることができる。インダクタンスの変化量を補正又は正規化すべく、ヨーク３０が原点Ｏに位置する状態（待機状態）とフルストロークの状態の２状態における、４個のコイルそれぞれのインダクタンスが、メモリに予め記憶されている。メモリに記憶されるインダクタンスは、設計値に基づき予め設定された値でもよいし、製造時に実測された値でもよいし、ユーザが使用する際にユーザからの指示信号に基づいて測定されてもよいし、使用中の各インダクタンスの最大値を学習してもよい。このような方法で得られた待機状態での最小値とフルストローク状態での最大値との間で、インダクタンスの検出値は変化する。ＸＹ平面における各方向のインダクタンスを測定する際、コイル毎のインダクタンスを評価してもよいし、対向する一対のコイルのインダクタンスの差分を評価してもよい。この最小値と最大値を使用して、ヨーク３０のスライド量に対する各コイルのインダクタンスの変化量を補正又は正規化する。
【００４４】
例えば、上述の第１の算出方法において、ヨーク３０のＹ方向の変位量Ｓｙの最大値及びヨーク３０のＸ方向の変位量Ｓｘの最大値が共に「１」になるような正規化が行われた場合、ヨーク３０が図１９の第１象限に位置する状態で、Ｓｙが「０．５」であると演算され、Ｓｘが「０．５」であると演算されたとする。この２つの評価値を、それぞれ、Ｙ方向ベクトルとＸ方向ベクトルとする。そして、図１８に示されるように、ＸＹ平面に、その２つのベクトルを合成した合成ベクトルを演算する。このＸＹ平面上の合成ベクトルが基準方向（例えば、Ｘ軸方向）となす角度をΘＸＹとすれば、合成ベクトルのベクトル長がスライド量に相当し、ベクトル角度ΘＸＹがスライド方向に相当する。
【００４５】
この例の場合、合成ベクトルのベクトル長は０．７０７（＝√（０．５２＋０．５２））であり、ベクトル角度ΘＸＹは４５°（＝tan−１（０．５／０．５））である。このような方法により、３６０°全方位の検知と押し込み量の検知が可能となる。
【００４６】
図２２は、インダクタンスの変化を検出する第１の検出回路例のブロック図である。インダクタンス検出回路は、コイル７１〜７４それぞれのインダクタンスの変化を検出する算出手段である。インダクタンス検出回路は、演算手段であるＣＰＵ６０と、ＣＰＵ６０の第１の出力ポート６１に接続された駆動回路６６と、一方の端部がグランドに接続されたコイル７１〜７４のもう一方の端部に接続されるマルチプレクサ（ＭＵＸ）６８と、ＣＰＵ６０の第２の出力ポート６２とＡＤポート６３とに接続された受信回路６７とを備える。ヨーク１０とヨーク２０に挟まれた各コイルは、マルチプレクサ６８によって、共通の受信回路６７及び駆動回路６６を介して、ＣＰＵ６０に接続される。マルチプレクサ６８の接続先の切り替えは、アドレスバス６４を介して、ＣＰＵ６０からのアドレス指定によって一意に選択される。したがって、各コイルのインダクタンスの検知は、その検知タイミングを各コイルでずらして、コイル毎に逐次行われる。
【００４７】
図２３は、図２２における駆動回路６６と受信回路６７のブロック図である。駆動回路６６は、ＣＰＵ６０の出力ポート６１からの出力信号に応じて定電流源６６ａの出力電流をコントロールすることによって、コイル７１〜７４それぞれに電流を流す。受信回路６７は、コイル２１等に電流を流すことに伴い発生する電圧を、アンプ６７ａを通してピークホールド回路６７ｂに入力する（ボトムホールド回路に入力されてもよい）。ピークホールド回路６７ｂによってピークホールドされたピーク値（アナログ値）は、ＡＤポート６３に入力されて、ＡＤコンバータによって、デジタル値に変換される。
【００４８】
図２４は、図２３の各点における波形を示した図である。ＣＰＵ６０の出力ポート６１から矩形波の電圧波形が出力される。この電圧によって、定電流回路６６ａは、コイルに一定の電流を流す。これにより、コイルは微分波形の電圧Ｖ２を発生させる。電圧波形Ｖ２として、電圧波形Ｖ１の立ち上がりに同期した波形２−１が得られるとともに、電圧波形Ｖ１の立下りに同期した波形２−２が得られる。波形２−２は、波形２−１に対して正負が逆側の波形である。アンプ６７ａは、電圧波形Ｖ２を、ＡＤコンバータのダイナミックレンジに適した大きさに増幅する。電圧波形Ｖ２をピークホールドするか又はボトムホールドするかによって、そのホールドした値がＡＤコンバータ（ＡＤポート６３）に取り込まれる。波形２−１，２−２の振幅値は、各コイルのインダクタンスの大きさに比例して大きくなるため、この振幅値を検出することによって、各コイルのインダクタンスの大きさを評価できる。
【００４９】
図２５は、インダクタンスの変化を検出する第２の検出回路例のブロック図である。インダクタンス検出回路は、コイル７１〜７４それぞれのインダクタンスの変化を検出する算出手段である。インダクタンス検出回路は、演算手段であるＣＰＵ６０と、ＣＰＵ６０のＤＡポート６５に接続された駆動回路６６と、一方の端部がグランドに接続されたコイル７１〜７４のもう一方の端部に接続されるマルチプレクサ（ＭＵＸ）６８と、ＡＤポート６３とに接続された受信回路６７とを備える。ヨーク１０とヨーク２０に挟まれた各コイルは、マルチプレクサ６８によって、共通の受信回路６７及び駆動回路６６を介して、ＣＰＵ６０に接続される。マルチプレクサ６８の接続先の切り替えは、アドレスバス６４を介して、ＣＰＵ６０からのアドレス指定によって一意に選択される。したがって、各コイルのインダクタンスの検知は、その検知タイミングを各コイルでずらして、コイル毎に逐次行われる。
【００５０】
図２６は、図２５における駆動回路６６と受信回路６７のブロック図である。駆動回路６６は、ＣＰＵ６０のＤＡポート６５からの出力信号に応じて定電流源６６ａの出力電流をコントロールすることによって、コイル７１〜７４それぞれに電流を流す。受信回路６７は、コイル２１等に電流を流すことに伴い発生する電圧を、アンプ６７ａを通して、ＡＤポート６３に入力する。ＡＤポート６３に入力されたアナログ値は、ＡＤコンバータによって、デジタル値に変換される。
【００５１】
図２７は、図２６の各点における波形を示した図である。ＣＰＵ６０のＤＡポート６６から三角波の電圧波形が出力される。三角波は、立ち上がりの傾きが一定である（つまり、立ち上がりが直線である）。この例では、立ち上がりと立ち下がりの双方の傾きが同一である。この電圧によって、定電流回路６６ａは、電圧Ｖ１の増加とともに増加し、電圧Ｖ１の減少とともに減少する電流Ｉ１を流す。これにより、コイルは電流Ｉ２に示す波形の微分であるＶ２に示す電圧を発生させる。Ｖ２の波形はＶ１の波形が直線で増加減少しているために、Ｖ２に示すようなそれぞれ一定の定電圧区間を伴う矩形波となる。出力波形Ｖ２として、三角波の立ち上がりに対応して２−１のような電圧が得られるとともに、三角波の立下りに対応した２−２のような電圧が得られる。波形２−２は、波形２−１に対して正負が逆側の波形である。アンプ６７ａは、電圧波形Ｖ２を、ＡＤコンバータのダイナミックレンジに適した大きさに増幅する。ＡＤコンバータは、駆動出力タイミングに基づく同期タイミングで、電圧波形Ｖ３の電圧が一定である期間に、電圧波形Ｖ３の振幅値を取り込む。波形３−１，３−２の振幅値は、各コイルのインダクタンスの大きさに比例して大きくなるため、この振幅値を検出することによって、各コイルのインダクタンスの大きさを評価できる。
【００５２】
また、インダクタンスの変化中に、図２４に示した電流Ｉ１を流すと、図２７に示した電圧Ｖ２の定電圧区間に、傾きを持った電圧Ｖ２が発生する。この傾きを持った電圧Ｖ２を、駆動出力タイミングに基づく同期タイミングで、サンプルホールド回路を用いてホールドし、そのホールドした値をＡＤコンバータで取り込んでもよい。また、波形３−１，３−２の期間内をそれぞれＡＤコンバータで取り込んで、その取り込んだ値の絶対値を加算または平均した値が、インダクタンスの大きさの評価に用いられてもよい。
【００５３】
図２８は、本発明の第２の実施形態である操作入力装置２の斜視図である。図２９は、操作入力装置２の分解図である。図３０は、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜め４５°方向での操作入力装置２の断面図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
【００５４】
操作入力装置２は、ヨークを使用した磁気回路で構成され、第１のヨーク１３０、第２のヨーク１４０、第３のヨーク１５０とを備える。第１のヨーク１３０は、第３のヨーク１５０の上側に配置され、第２のヨーク１４０は、第３のヨーク１５０の下側に配置される。第３のヨーク１５０は、突起部５５が板ばね５４の弾性力によって初期荷重を伴って押し当てられている。
【００５５】
第２のヨーク１４０は、第３のヨーク１５０が配置される配置面１４０ｂを有する。第３のヨーク１５０は、配置面１４０ｂに沿って各方向自在にスライドする。第２のヨーク１４０の中央部には、板ばね５４が貫通する孔１４０ａが形成されている。円形状の孔１４０ａの内径は、第３のヨーク１５０の円形状のスライド板の外径よりも小さい。
【００５６】
第３のヨーク１５０は、第２のヨーク１４０と第１のヨーク１３０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。第３のヨーク１５０のスライド板の上面に第１のヨーク１３０の下面が接し、第３のヨーク１５０のスライド板の下面に第２のヨーク１４０の配置面１４０ｂが接することによって、第３のヨーク１５０を、第２のヨーク１４０と第１のヨーク１３０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能に支持することができる。第３のヨーク１５０に設けられた突出部１５０ａは、第１のヨーク１３０の中央部に形成された孔１３０ａを貫通して、第１のヨーク１３０の上面から露出する。円形状の孔１３０ａの内径は、第３のヨーク１５０の円形状のスライド板の外径よりも小さい。
【００５７】
Ｚ方向に対向する第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０の間に、複数のコイルが、円周方向に配置されている。操作入力装置５の場合、４つのコイル１１１〜１１４が円周方向で等間隔に、第３のヨーク１５０のスライド板の外側に配置されている。
【００５８】
コイル１１１〜１１４は、原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に並べられている。コイル１１１〜１１４は、操作者の力のベクトルを算出しやすくするという点で、その円周方向に等間隔に配置されることが好ましい。各コイルが互いに同特性の場合、隣接する２つのコイルの重心間の距離が等しければよい。
【００５９】
第３のヨーク１５０は、原点Ｏを通るＺ軸上に配置されている。第３のヨーク１５０の下面には、略円錐形状の側面を有する凹部３１が形成されている。
【００６０】
第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０と第３のヨーク１５０は、文字通り、ヨークの役目を果たす。したがって、第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０と第３のヨーク１５０は、比透磁率が１よりも高い材質であればよい。例えば、比透磁率は１．００１以上あると好適であり、具体的には、鋼板（比透磁率５０００）などが好ましい。各コイルを貫くコアそれぞれは（すなわち、コア１２１〜１２４は）、樹脂でも鉄でもフェライトでもよく、無くてもよい。
【００６１】
ＸＹ平面において３６０°方向に可動するヨーク１５０が、原点位置の状態（図３０）に対して、外周に配置したコイル１１３に近づく方向に操作入力によってスライドすると（図３１）、ヨーク１５０とヨーク１３０，１４０との上下方向での重複部分の端部（すなわち、ヨーク１５０のスライド板の外周端）がコイル１１３に近づくため、図示の通り、磁気回路のループ状の磁路長がｄ３からｄ４に短くなる。ヨーク１５０がコイル１１３に近づくことにより磁路長が短くなることによって、コイル１１３のインダクタンスが増加する方向に変化する。したがって、ヨーク１５０のスライド量とコイル１１３のインダクタンスとの対応関係を予め測定しておくことによって、所定の操作入力検知装置は、予め測定されたその対応関係に従って、計測されたインダクタンスに対応するヨーク１５０のスライド量を検知できる。
【００６２】
特に、第３のヨーク１５０のスライド板の外径が、第１のヨーク１３０の孔１３０ａの内径及び第２のヨーク１４０の孔１４０ａの内径よりも大きく形成された操作入力装置２の構成の場合、上述の操作入力装置１の構成に比べて、第３のヨーク１５０のスライド量の増加に対して磁気回路の磁路長が直線的に減少する。したがって、第３のヨーク１５０のスライド量に対してインダクタンスの変化量がリニアに増加するので、第３のヨーク１５０がどの位置にスライドしても一定の精度でそのスライド位置を検知できる。
【００６３】
なお、図３２は、螺旋形状を有する板ばね５４の上面視図である。図３３は、板ばね５４の側面図である。板ばね５４は、第３のヨーク１５０の凹部３１の中で応力を効率良く緩和し、ストロークがＺ方向で最大でとれるように、螺旋形状で且つ円錐を成している。
【００６４】
図３０，３１に示されるように、板ばね５４は、第３のヨーク１５０の下方に配置された弾性部材である。突起部５５は、第３のヨーク１５０の下面に形成された凹部３１の凹面３１ｂに板ばね５４の付勢力によって当接する球状部材（典型的には、球体）である。そして、板ばね５４は、突起部５５の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びている。
【００６５】
突起部５５が板ばね５４の弾性力による初期荷重を伴って第３のヨーク１５０の凹部頂点３１ａに押し当てられることにより、第３のヨーク１５０が初期位置に保持される。第３のヨーク１５０が操作者の力によってスライド移動した場合、板ばね５４は、凹面３１ｂとの作用により、第３のヨーク１５０のスライド方向とは垂直をなす方向に撓む。その撓みによって発生した復帰力を利用して第３のヨーク１５０を初期位置（原点）に復帰させる原点復帰機構が実現されている。
【００６６】
このような構成を有する操作入力装置２は、第３のヨーク１５０がスライドし得るスライド方向にばねが配設されていなく、第３のヨーク１５０のスライド動作に対して板ばね５４の撓み方向（収縮方向）が垂直になるため、板ばね５４の存在によって第３のヨーク１５０のスライド量が制限されにくく、第３のヨーク１５０の長ストローク化が可能となる。
【００６７】
例えば、図３１のように、第３のヨーク１５０をコイル１１３の方向にスライドさせると、凹面３１ｂから突起部５５を介して力を受けた板ばね５４はＸＹ平面に対して下向きの法線方向に縮む。したがって、板ばね５４の収縮方向が第３のヨーク１５０のスライド方向に対して垂直であるので、第３のヨーク１５０がスライド可能なスライド量を容易に且つ大きく確保することができる。
【００６８】
また、板ばね５４が、底面から頂点に向かう略錐体形状の螺旋構造を有しているため、下向きの力を受けたとき、頂点部が螺旋に囲まれた中心部を下方に移動するので、円柱状のコイルスプリングに比べて、底面から頂点部までの高さを低くできる。また、板ばね５４が螺旋状に曲がった形状であることにより、ばね設計の自由度が向上するため、より広範な変形量や復元力をばねに持たせることができる。また、螺旋状にすることにより、ばね長が長くなって、ばねに生じる応力を低減させることができるので、耐久性が向上する。
【００６９】
また、第３のヨーク１５０の凹面３１ｂと当接しうる突起部５５の当接部が曲面（典型的には、球面）であれば、第３のヨーク１５０が突起部５５を介してスライドする時の摩擦を低減できる。特に、突起部５５が球体であれば、転がり接触となるので、摩擦抵抗を更に低減することができる。その結果、耐摩耗性が向上し、発熱を抑制できる。また、第３のヨーク１５０と板ばね５４が直接接することなく、第３のヨーク１５０は突起部５５を介してスライドするので、第３のヨーク１５０や板ばね５４の材質を選定する自由度が増す。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。また、上述の複数の実施形態それぞれの一部を組み合わせて構成された別の実施形態も考えられ得る。
【００７１】
例えば、コイルスプリングの形状は９０に限られるものではない。図３４に示されるように、コイルスプリング４１〜４４のそれぞれは、両端を固定端とする弾性部材である。各コイルスプリングがヨーク３０のスライド板３０ｂの外周に互いに異なる接点で接するように、各コイルスプリングの両端は、ヨーク２０の配置面２０ａに形成された凸状の取付部（ボス）で固定されている（図３５，３６参照）。例えば、コイルスプリング４１の一方の固定端４１ａは、取付部１１ａで固定され、もう一方の固定端４１ｂは、取付部１１ｂで固定される。他のコイルスプリングも同様である。各コイルスプリングの両側の固定端に挟まれた中間部には、線材がコイル状に巻かれて所定値以上の長さを有するコイル部４１ｃ〜４４ｃが形成されている。
【００７２】
図３５は、ヨーク３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。図３６は、ヨーク３０が斜め方向にスライドした状態を示した図である。コイルスプリング４１〜４４は、直交座標系の基準点である原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に並べられている。コイルスプリング４１〜４４は、ヨーク３０の基準点（例えば、ヨーク３０の中心点や重心点など）のＸＹ平面上の位置を検出しやすくするという点で、その円周方向に等間隔に配置されることが好ましい。コイルスプリング４１〜４４は、ヨーク３０の外周縁の外側に接した状態で並べられており、Ｘ軸正側方向であるＸ（＋）方向，Ｘ軸負側方向であるＸ（−）方向，Ｙ軸正側方向であるＹ（＋）方向，Ｙ軸負側方向であるＹ（−）方向の４方向に、ヨーク３０のスライド板３０ｂ外側の円周方向に９０°毎に配置されている。コイルスプリング４１は、原点Ｏに対して正側のＸ軸上に配置され、コイルスプリング４２は、原点Ｏに対して正側のＹ軸上に配置され、コイルスプリング４３は、原点Ｏに対して負側のＸ軸上に配置され、コイルスプリング４４は、原点Ｏに対して負側のＹ軸上に配置されている。原点Ｏは、操作荷重を受けていない初期状態におけるヨーク３０の初期位置に相当する。ヨーク３０に与える操作荷重を解除すると、ヨーク３０の外周に接した状態で配置されたコイルスプリングの弾性力による作用によって、ヨーク３０の位置は初期位置に戻る。
【００７３】
図３５，３６から明らかなように、１本のコイルスプリングを横荷重で撓ませて弾性変形させる方向（すなわち、Ｘ（＋），Ｘ（−），Ｙ（＋），Ｙ（−）の各軸の４方向）にヨーク３０をスライドさせるために必要な操作荷重に比べて、２本のコイルスプリングを横荷重で撓ませて弾性変形させる方向（すなわち、Ｘ軸とＹ軸に挟まれた斜め４５°の４方向）にヨーク３０をスライドさせるために必要な操作荷重は大きいので、ＸＹ軸の４方向に操作したときの感覚とそれら各方向に挟まれた斜め４方向に操作したときの感覚とを変えることができる。
【００７４】
なお、ＸＹ軸の４方向への操作荷重を斜め４５°の４方向への操作荷重よりも大きくしたい場合には、コイルスプリングの配置位置を円周方向に４５°ずらせばよい。また、コイルスプリングの弾性係数はそれぞれ同じであるが、異なってもよい。例えば、一のコイルスプリングの弾性係数は、該一のコイルスプリングにヨーク３０を挟んで対向する位置に配置されるコイルスプリングの弾性係数と同じくし、該一のコイルスプリングに円周方向に隣接するコイルスプリングの弾性係数と異なるようにする。具体例を挙げれば、ヨーク３０を挟んで対向するコイルスプリング４１と４３の弾性係数を同じにし、ヨーク３０を挟んで別の方向で対向するコイルスプリング４２と４４は、コイルスプリング４１と４３の弾性係数と異なる弾性係数にする。このように、本発明によれば、各コイルスプリングの円周方向での配置位置や弾性係数を変えることによって、操作荷重の大きさを操作方向に応じて自由に変えることができる。また、ヨーク３０のスライド板３０ｂの外周形状を変えても（例えば、円形に限らず、多角形にするなど）、操作荷重の大きさを操作方向に応じて自由に変えることができる。
【００７５】
また、操作入力装置１の場合、操作入力を受けていない初期状態で、コイル部４１ｃ〜４４ｃのそれぞれが、互いに異なる接点で、ヨーク３０をその初期状態での初期位置に保持可能な付勢状態でヨーク３０のスライド板３０ｂの外周に接している。これにより、一定値以上の操作荷重をヨーク３０に加えなければ、ヨーク３０が初期位置からスライドし始めないようにすることができる。
【００７６】
また、図３，４では、ヨーク２０の台状段差のスライド面２０ｂに沿って、ヨーク３０がスライドする構成を示したが、図３７、３８に示されるように、ヨーク１０の孔１０ａの外輪に沿った突起を設けてもよい。この突起によって、ヨーク１０がＸＹ平面内の各方向を自在にスライド可能に支持される。この構成の場合、この突起を通る磁気回路が形成される。
【００７７】
また、ＸＹ平面内のヨークの位置を検知するために、４個のコイルを用いた実施形態を例示したが、少なくとも２個のコイルを用いれば、ＸＹ平面内のヨークの位置を検知することができる。例えば、ＸＹ平面に沿ってスライド可能なヨークの初期位置を原点Ｏとした場合、一つのコイルをＸ軸上に配置し、もう一つのコイルをＹ軸上に配置すればよい。
【００７８】
また、ヨークの１軸方向の位置を検知するためには、１個のコイルでもよい。例えば、ヨークのスライド方向の軸上に一つのコイルを配置すればよい。
【００７９】
また、操作入力装置は、手指に限らず、手のひらで操作するものあってもよい。また、足指や足の裏で操作するものであってもよい。また、操作者が触れる面は、平面でも、凹面でも、凸面でもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１，２，３，４，５ 操作入力装置
１０ 第１ヨーク
１０ａ 貫通孔
２０ 第２ヨーク
２０ａ 配置面
２０ｂ スライド面
３０ 第３ヨーク
３０ａ 突起部
３０ｂ スライド板
３１ 凹部
３１ａ 凹部頂点
３１ｂ 凹面
４１〜４４ 弾性部材（コイルバネ）
４１ａ，４１ｂ 固定端
４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ，４４ｃ 中間部（コイル部）
５４ 弾性部材（板バネ）
５１ 保持部
５３ 環状部
５５ 突起部
６０ ＣＰＵ
６１，６２ 出力ポート
６３ ＡＤポート
６４ アドレスバス
６５ ＤＡポート
６６ 駆動回路
６７ 受信回路
６８ マルチプレクサ
７１〜７４ コイル
８１〜８４ コア
９０ 無端弾性体
１０１〜１０４ 筒状部材
１１１〜１１４ コイル
１２１〜１２４ コア
１３０ 第１ヨーク
１４０ 第２ヨーク
１５０ 第３ヨーク
１６０ 出力部
１６１ フィルム
１７１〜１７４ 端子
１８１〜１８４ 配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作入力を受ける操作入力装置、及び操作入力を検出する操作入力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スライド操作可能な可動部材が上段のカバーに配設され、その可動部材のスライド方向及びスライド量を検出可能な検出部材が下段のカバーに配設された、座標入力装置が知られている（例えば、特許文献１の図３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６３４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術では、可動部材と検出部材が上下２段で構成されるため、低背構造を実現することが難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、低背化を容易に実現できる、操作入力装置及び操作入力検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
第１のヨークと、
第２のヨークと、
第１のヨークと第２のヨークとの間に配置されたコイルと、
第１のヨークと第２のヨークとの間に配置され、前記コイルのインダクタンスを変化させる第３のヨークと、
前記インダクタンスの大きさに応じた出力信号を出力する出力部とを備え、
前記コイルに対して第３のヨークが操作入力により変位することで、第１のヨークと第２のヨークと第３のヨークと前記コイルから形成された磁気回路の磁路長が変化することによって、前記インダクタンスが変化することを特徴とするものである。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力検出装置は、
該操作入力装置と、
前記出力信号に基づいて、第３のヨークの動きを検知する検知手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低背化を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態である操作入力装置１の斜視図である。
【図２】操作入力装置１の分解図である。
【図３】操作入力装置１の断面図である。
【図４】ヨーク３０がスライドした状態での操作入力装置１の断面図である。
【図５】ヨーク３０がスライドした状態を示した斜視図である。
【図６】ヨーク３０がスライドした状態を示した斜視図である。
【図７】出力部１６０の一部の拡大図である。
【図８】ヨーク３０が原点位置での磁束線ベクトル図である。
【図９】ヨーク３０がスライドした状態での磁束線ベクトル図である。
【図１０】コイル７１〜７４と操作入力が付与されていないヨーク３０との位置関係を示した図である。
【図１１】ヨーク３０を図１０に示した方向Ａ，Ｂへストロークさせたときのコイル７２のインダクタンスの変化を示したグラフである。
【図１２】ヨーク１０が非磁性体のときの、ヨーク３０を方向Ａにストロークさせたときのコイル７２のインダクタンスの変化を示したグラフである。
【図１３】ヨーク１０が非磁性体のときの、ヨーク３０が原点位置での磁束線ベクトル図である。
【図１４】ヨーク１０が非磁性体のときの、ヨーク３０が方向Ａにストロークした状態での磁束線ベクトル図である。
【図１５】ヨーク２０が非磁性体のときの、ヨーク３０を方向Ａにストロークさせたときのコイル７２のインダクタンスの変化を示したグラフである。
【図１６】ヨーク２０が非磁性体のときの、ヨーク３０が原点位置での磁束線ベクトル図である。
【図１７】ヨーク２０が非磁性体のときの、ヨーク３０が方向Ａにストロークした状態での磁束線ベクトル図である。
【図１８】ＸＹ平面におけるベクトル図である。
【図１９】各象限内にコイルが設置されたときの配置図である。
【図２０】ＸＹ平面におけるベクトル図である。
【図２１】ＸＹ軸上にコイルが設置されたときの配置図である。
【図２２】インダクタンスの変化を検出する第１の検出回路例のブロック図である。
【図２３】駆動回路６６と受信回路６７のブロック図である。
【図２４】図２３の各点における波形を示した図である。
【図２５】インダクタンスの変化を検出する第２の検出回路例のブロック図である。
【図２６】駆動回路６６と受信回路６７のブロック図である。
【図２７】図２６の各点における波形を示した図である。
【図２８】本発明の第２の実施形態である操作入力装置２の斜視図である。
【図２９】操作入力装置２の分解図である。
【図３０】操作入力装置２の断面図である。
【図３１】ヨーク１５０がスライドした状態での操作入力装置２の断面図である。
【図３２】板ばね５４の上面視図である。
【図３３】板ばね５４の側面図である。
【図３４】ヨーク３０を弾性的に支持するコイル４１〜４４を示した図である。
【図３５】ヨーク３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。
【図３６】ヨーク３０が斜め方向にスライドした状態を示した図である。
【図３７】ヨーク３０を支持する突起を有するヨーク１０の変形例を示した図である。
【図３８】図３７のヨーク３０がスライドした状態での操作入力装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。本発明の一実施形態である操作入力装置は、操作者の手指等による力を受けて、その受けた力に応じて変化する出力信号を出力する操作インターフェイスである。その出力信号に基づいて操作者による操作入力が検出される。操作入力の検出によって、その検出された操作入力に対応する操作内容をコンピュータに把握させることができる。
【００１１】
例えば、家庭用又は携帯可能なゲーム機、携帯電話や音楽プレーヤーなどの携帯端末、パーソナルコンピュータ、電化製品などの電子機器において、そのような電子機器に備えられるディスプレイの画面上の表示物（例えば、カーソルやポインタなどの指示表示や、キャラクターなど）を、操作者が意図した操作内容に従って、移動させることができる。また、操作者が所定の操作入力を与えることにより、その操作入力に対応する電子機器の所望の機能を発揮させることができる。
【００１２】
一方、通常、コイル（巻線）等のインダクタのインダクタンスＬは、係数をＫ、透磁率をμ、コイルの巻数をｎ、断面積をＳ、磁路長をｄとした場合、
Ｌ＝Ｋμｎ２Ｓ／ｄ
という関係式が成り立つ。この関係式から明らかなように、コイルの巻数や断面積といった形状に依存するパラメータを固定した場合、周囲の透磁率と磁路長の少なくともいずれかを変化させるかによって、インダクタンスが変化する。
【００１３】
このインダクタンスの変化を利用する操作入力装置及び操作入力検出装置の実施例について以下説明する。この操作入力装置は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸によって定まる直交座標系のＺ軸方向側から入力される操作者の力を受け付けるものである。Ｚ軸方向とは、Ｚ軸に平行な方向のことをいう。操作入力検出装置は、操作入力装置からの信号に基づいて（すなわち、インダクタンスの大きさに応じて変化する所定の信号に基づいて）、操作者の操作入力により変位する部材の動きを検知することにより、その操作入力を検出するものである。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態である操作入力装置１の斜視図である。図２は、操作入力装置１の分解図である。図３は、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜め４５°方向での操作入力装置１の断面図である。
【００１５】
操作入力装置１は、第１のヨークと、第２のヨークと、第３のヨークと、複数のコイルとを構成要素として備え、これらの構成要素によって磁気回路が形成されている。図１において、ヨーク１０が第１のヨークに相当し、ヨーク２０が第２のヨークに相当し、ヨーク３０が第３のヨークに相当する。また、操作入力装置１は、磁気回路を構成する複数のコイルとして、４個のコイル７１，７２，７３，７４を備える。ヨーク１０，２０は、板状の部材である。ヨーク３０及びコイル７１〜７４は、互いに対向するヨーク１０とヨーク２０との間に配置されている。
【００１６】
ヨーク３０は、操作荷重を操作入力として加えることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸によって定まる直交座標系のＸＹ平面に平行な方向にスライド可能に支持された変位部材である（図４参照）。ヨーク３０は、ヨーク１０とヨーク２０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。ヨーク３０のスライド板３０ｂの上面にヨーク１０の下面が接し、ヨーク３０のスライド板３０ｂの下面にヨーク２０の上面が接することによって、ヨーク１０とヨーク２０との間にヨーク３０を挟んだ状態で、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能にヨーク３０を支持することができる。
【００１７】
ヨーク３０は、ヨーク２０の上面の配置面２０ａに沿ってＸＹ平面内の各方向に自在にスライドする。ヨーク３０は、ヨーク２０の配置面２０ａの中央部に形成された台状段差の上面のスライド面２０ｂに沿ってＸＹ平面内の各方向に自在にスライドしてもよい。配置面２０ａとスライド面２０ｂは、操作入力装置１の低背化の点で、平面であることが好ましい。スライド面２０ｂの外径は、ヨーク３０の円形状のスライド板３０ｂの外径と略同一であるが、一方の外径が他方の外径よりも大きくてもよい。
【００１８】
ヨーク３０がスライドするスライド面２０ｂのＺ方向（図３，４の場合、上下方向）の高さを、ヨーク３０に接するコイルスプリング９０が配置される配置面２０ａよりも高くすることによって、ヨーク３０のスライド板３０ｂのＺ方向の肉厚を薄くできる。スライド面２０ｂに接するスライド板３０ｂの肉厚が薄くなることによって、ヨーク３０を軽量化できる。また、線材をコイル状に巻き回したコイルスプリング９０の中心部までのＺ方向の高さに、ヨーク３０のスライド板３０ｂの肉厚中心位置が一致するように、スライド面２０ｂの高さを配置面２０ａよりも高くすると好適である。コイルスプリング９０の中心高さとヨーク３０のスライド板３０ｂの肉厚中心位置を一致させることによって、ヨーク３０のスライド板３０ｂの外周にコイルスプリング９０の側部を安定して当接させることができる。
【００１９】
ヨーク３０は、操作者の力が作用しうる突起部３０ａを有する操作部である。ヨーク３０は、操作者の力が突起部３０ａに作用することにより、ＸＹ平面内を変位する変位部材である。ヨーク３０は、ヨーク１０とヨーク２０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。操作者の力が突起部３０ａに作用されていない待機状態（初期状態）でのヨーク３０の位置を待機位置（初期位置）として、ヨーク１０とヨーク２０は、操作者の力が突起部３０ａに作用することによって、その待機位置からＸＹ平面に平行な方向に移動できるように支持する。
【００２０】
ヨーク１０の貫通孔１０ａの内径は、ヨーク３０の円形のスライド板３０ｂの外径に比べて小さい。これによって、ヨーク３０のスライド板３０ｂを、ヨーク１０とヨーク２０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能に支持することができる（図３，４参照）。また、ほこりなどの異物が操作入力装置１の内部に入ることを防止することができる。突起部３０ａが貫通孔１０ａから突出するように、突起部３０ａがヨーク３０のスライド板３０ｂに形成されている。これによって、操作者がヨーク３０をスライド方向に操作しやすくなる。
【００２１】
コイル７１〜７４は、直交座標系の基準点である原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に並べられている。コイル７１〜７４は、ヨーク３０の基準点（例えば、ヨーク３０のスライド板３０ｂの中心点）のＸＹ平面上の位置を検知しやすくするという点で、その円周方向に等間隔に配置されることが好ましい。コイル７１〜７４は、Ｘ軸とＹ軸に挟まれるＸＹ平面内の斜め４５°の４方向に、その円周方向に９０°毎に配置されている。コイル７１は第１象限に配置され、コイル７２は第２象限に配置され、コイル７３は第３象限に配置され、コイル７４は第４象限に配置される。
【００２２】
なお、コイル７１〜７４は、Ｘ（＋），Ｘ（−），Ｙ（＋），Ｙ（−）の４方向に、その円周方向に９０°毎に配置されていてもよい。Ｘ（−）方向は、ＸＹ平面上でＸ（＋）方向に対して１８０°反対向きの方向であり、Ｙ（−）方向は、ＸＹ平面上でＹ（＋）方向に対して１８０°反対向きの方向である。コイル７１は、原点Ｏに対して正側のＸ軸上に配置され、コイル７２は、原点Ｏに対して正側のＹ軸上に配置され、コイル７３は、原点Ｏに対して負側のＸ軸上に配置され、コイル７４は、原点Ｏに対して負側のＹ軸上に配置されている。
【００２３】
ヨーク１０，２０，３０は、ヨークの役目を果たすため、比透磁率が１よりも高い材質であればよい。例えば、比透磁率は１．００１以上あると好適であり、具体的には、鋼板（比透磁率５０００）などが好ましい。各コイルを貫くコアそれぞれは（すなわち、コア８１〜８４は）、樹脂でも鉄でもフェライトでもよく、無くてもよい。
【００２４】
コイルスプリング９０は、線材がコイル状に巻かれたコイル部の両端同士が接続されることにより形成される環状の弾性部材である。ヨーク３０のスライド板３０ｂの外周が、ヨーク３０が原点Ｏに位置している初期状態で、コイルスプリング９０の内周に弾性的に付勢されて接している。原点Ｏは、操作入力が付与されていない初期状態におけるヨーク３０の初期位置に相当する。
【００２５】
コイルスプリング９０は、操作入力の付与により図５，６のようにスライドしたヨーク３０を、原点復帰させる。すなわち、ヨーク３０に付与する操作入力を解除すると、コイルスプリング９０の弾性力によって、ヨーク３０の位置は初期位置に戻る。
【００２６】
図５，６には、コイルのインダクタンスの大きさに応じた出力信号を所定の操作入力検知装置に出力するための出力部１６０が示されている。図７は、出力部１６０の一部分の拡大図である。出力部１６０は、コイルの端部に通電可能に接続される端子と、該端子に通電可能に接続される配線と、該配線が設けられたフィルム１６１とを備える。端子及び配線は、コイル毎に設けられる。例えば、端子１７４ａ及び配線１８４ａがコイル７４の一方の上流側の端部に通電可能に接続され、端子１７４ｂ及び１８４ｂがコイル７４のもう一方の下流側の端部に通電可能に接続される。他のコイルについても同様である。フィルム１６１は、ヨーク２０の配置面２０ａに配置される。
【００２７】
また、方形状のヨーク２０の四隅には、筒状部材１０１〜１０４が設置されている。コイル７１〜７４は、それぞれ、筒状部材１０１〜１０４の外周部に巻かれる。コア８１〜８４は、それぞれ、筒状部材１０１〜１０４の内周部に挿入される。雄ネジ形状を有するコアを採用することによって、各コイルのインダクタンスの絶対値を上げつつ、ヨーク３０及びコイル７１〜７４を挟んだ状態で、ヨーク１０とヨーク２０を締結することができる。
【００２８】
図８，９は、ヨーク３０の移動量の検出原理を説明するための図である。図８は、ヨーク３０が原点Ｏに位置した状態における図３の領域Ｗ１内の磁束線ベクトル図である。図９は、ヨーク３０がスライドした状態における図４の領域Ｗ２内の磁束線ベクトル図である。コイルのインダクタンスを計測するため、所定の操作入力検知装置がコイルに電流を印加すると、その電流により、磁界が発生する。発生した磁界（磁束）は、コイル、ヨーク１０、ヨーク３０、ヨーク２０により形成されている磁気回路中をループする。コイルのインダクタンスは、コイルの仕様が一定である場合、周囲の平均の比透磁率により決定される。コイル及びヨーク１０，２０，３０によって形成される磁気回路の磁路長によって定まる磁気抵抗によって、コイル周辺の平均の比透磁率が決まる。
【００２９】
ＸＹ平面において３６０°方向に可動するヨーク３０が、原点位置の状態（図８）に対して、外周に配置したコイル７３に近づく方向に操作入力によってスライドすると（図９）、ヨーク３０とヨーク１０との上下方向での重複部分の端部（すなわち、ヨーク３０のスライド板３０ｂの外周端）がコイル７３に近づくため、図示の通り、磁気回路のループ状の磁路長がｄ１からｄ２に短くなる。ヨーク３０がコイル７３に近づくことにより磁路長が短くなることによって、コイル７３のインダクタンスが増加する方向に変化する。したがって、ヨーク３０のスライド量とコイル７３のインダクタンスとの対応関係を予め測定しておくことによって、所定の操作入力検知装置は、予め測定されたその対応関係に従って、計測されたインダクタンスに対応するヨーク３０のスライド量を検知できる。
【００３０】
特に、図８，９に示した構成の場合、磁気回路を断面で見ると、その磁気回路の磁路が方形状に形成されているため、ヨーク３０のスライド量とコイル７３のインダクタンスは略比例の相関関係を有している。したがって、その略比例の相関関係に従えば、計測されたインダクタンスに基づいて、ヨーク３０のスライド量を更に精度良く検知できる。
【００３１】
図１０は、コイル７１〜７４と操作入力が付与されていないヨーク３０との位置関係を示した図である。図１１は、ヨーク３０を図１０に示した方向Ａ，Ｂへストロークさせたときのコイル７２のインダクタンスの変化を示したグラフである。ストローク量Ｓは、ヨーク３０の原点Ｏからのスライド量を表す。図１１を計測したときのコイル７１〜７４の仕様は、内径２．８ｍｍ×外径３．６ｍｍ×高さ１，４ｍｍ、線径φ０．０２５ｍｍ、巻数４８０回、抵抗値１８０Ωである。また、ヨーク１０，２０，３０及びコア８１〜８４の材質は、フェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０）である。また、図３に示したｅ１〜ｅ６の各部の寸法は、ｅ１：厚さ０．４ｍｍ、ｅ２：厚さ０．６ｍｍ、ｅ３：φ１０ｍｍ、ｅ４：１．４ｍｍ、ｅ５：ピッチ２１．２ｍｍ、ｅ６：厚さ０．８ｍｍである。なお、寸法等の各仕様は、この限りでない。
【００３２】
したがって、図１１から明らかなように、コイル７２のインダクタンスＬの大きさは、ヨーク３０のスライド量及びスライド方向（すなわち、ヨーク３０の位置）に応じて、変化していることがわかる。コイル７２以外の他のコイル７１，７３，７４についても、Ｘ軸，Ｙ軸に対して対称であるから、同様のことが言える。このような特性を利用することで、各コイルのインダクタンスＬの大きさを計測することによって、ヨーク３０の位置を容易に推定することができる。
【００３３】
ここで、ヨーク１０，２０，３０が全て検出手段を構成していることを証明する。ヨーク１０を比透磁率が１の非磁性体に置き換えて、ヨーク３０を方向Ａに移動させた場合、図１２〜図１４に示されるように、スライド量に対するインダクタンスの変化は発生しない。つまり、ヨークを非磁性体に置き換えると、ループの磁気回路が形成されないためである。したがって、ヨーク１０が、ヨーク３０のスライド量をインダクタンスの変化量に変換して検出する検出手段を構成する一部分であることは明確である。同様に、ヨーク２０を比透磁率が１の非磁性体に置き換えて、ヨーク３０を方向Ａに移動させた場合、図１５〜１７に示されるように、スライド量に対するインダクタンスの変化は発生しない。したがって、ヨーク２０が、ヨーク３０のスライド量をインダクタンスの変化量に変換して検出する検出手段を構成する一部分であることは明確である。
【００３４】
したがって、上述の操作入力装置１の構成によれば、インダクタンスの検出機構とスライド機構を兼ねた部品（すなわち、ヨーク３０）をコイルと共にヨーク間に配置し、インダクタンスの検出を装置全体で行うことができるので、インダクタンスの検出をするための新たな機構を設ける必要がない。そのため、円周方向のストロークを必要以上に犠牲にすることなく１段構造の薄型構成が可能となり、低背化を容易に実現できる。また、１段構造で構成できるため、Ｚ方向の荷重に対して堅牢であり、破壊強度に優れる。また、インダクタンスの検出機構とスライド機構が同一部品のヨーク３０によって構成されているため、操作入力装置を実現するための部品構成を簡素にできる。また、インダクタンスを検出することにより無接点でヨーク３０の位置を検出できるので、耐摩耗性に優れる。
【００３５】
次に、図１８〜２１に従って、原点Ｏに対するヨーク３０の位置（言い換えれば、ヨーク３０がスライドした方向とそのスライド量）の算出方法について、２つの具体例を挙げて説明する。所定の操作入力検知装置（例えば、図２２参照。その詳細は後述）が、各コイル７１〜７４に電流を印加することにより各コイル７１〜７４のインダクタンスを検出し、各コイルのインダクタンスの大きさを表す検出値に基づいて、原点Ｏに対するヨーク３０の位置を算出する。
【００３６】
まず、図１８，１９を参照しながら、ヨーク３０の位置の第１の算出方法について説明する。第１の算出方法では、図１９に示されるように、コイル７１が第１象限に配置され、コイル７２が第２象限に配置され、コイル７３が第３象限に配置され、コイル７４が第４象限に配置される座標系に従って、ヨーク３０の位置が算出される。この座標系の上では、ヨーク３０の正側Ｙ方向への変位は、コイル７１とコイル７２のインダクタンスの和に応じて検知され、ヨーク３０の正側Ｘ方向への変位は、コイル７１とコイル７４のインダクタンスの和に応じて検知される。同様に、ヨーク３０の負側Ｙ方向への変位は、コイル７３とコイル７４のインダクタンスの和に応じて検知され、ヨーク３０の負側Ｘ方向への変位は、コイル７２とコイル７３との和に応じて検知される。
【００３７】
そして、図１８に示されるように、コイル７１と７２のインダクタンスの和とコイル７３と７４のインダクタンスの和との差分によって検知されたＹ方向ベクトルは、ヨーク３０のＹ方向成分の変位を表し、コイル７１と７４のインダクタンスの和とコイル７２と７３のインダクタンスの和との差分によって検知されたＸ方向ベクトルは、ヨーク３０のＸ方向成分の変位を表す。Ｘ方向ベクトルとＹ方向ベクトルとの合成ベクトルのベクトル長は、ヨーク３０のスライド量Ｓを表し、その合成ベクトルの座標軸（例えば、Ｘ軸）に対するベクトル角は、ヨーク３０のスライド方向ΘＸＹを表す。
【００３８】
すなわち、第１の算出方法では、各コイル７１〜７４のインダクタンスをＩＮＤ１〜ＩＮＤ４とすると、ヨーク３０のＹ方向の変位量Ｓｙ、ヨーク３０のＸ方向の変位量Ｓｘ、ヨーク３０のスライド量Ｓ及びスライド方向ΘＸＹは、
Ｓｙ＝（ＩＮＤ１＋ＩＮＤ２）−（ＩＮＤ３＋ＩＮＤ４）
Ｓｘ＝（ＩＮＤ１＋ＩＮＤ４）−（ＩＮＤ２＋ＩＮＤ３）
Ｓ＝√（Ｓｙ２＋Ｓｘ２）
ΘＸＹ＝tan−１（Ｓｙ／Ｓｘ）
で表される演算式に従って演算することができる。この演算結果によって、ヨーク３０のＸＹ平面上の位置を特定することができる。
【００３９】
次に、図１９，２０を参照しながら、ヨーク３０の位置の第２の算出方法について説明する。第２の算出方法でも、第１の算出方法と同じく、図１９に示される座標系を用いる。図２０において、コイル７２とコイル７４のインダクタンスの差分によって検知された第１の方向ベクトルは、コイル７２とコイル７４を結ぶ第１の直線方向成分のヨーク３０の変位を表し、コイル７１とコイル７３のインダクタンスの差分によって検知された第２の方向ベクトルは、コイル７１とコイル７３を結ぶ第２の直線方向成分のヨーク３０の変位を表す。第１の方向ベクトルと第２の方向ベクトルとの合成ベクトルのベクトル長は、ヨーク３０のスライド量Ｓを表し、その合成ベクトルの座標軸（例えば、Ｘ軸）に対するベクトル角は、ヨーク３０のスライド方向ΘＸＹを表す。
【００４０】
すなわち、第２の算出方法では、各コイル７１〜７４のインダクタンスをＩＮＤ１〜ＩＮＤ４とすると、ヨーク３０の第１の直線方向の変位量Ｓ１、ヨーク３０の第２の直線方向の変位量Ｓ２、ヨーク３０のスライド量Ｓ及びスライド方向ΘＸＹは、
Ｓ１＝ＩＮＤ２−ＩＮＤ４
Ｓ２＝ＩＮＤ１−ＩＮＤ３
Ｓ＝√（Ｓ１２＋Ｓ２２）
ΘＸＹ＝tan−１（Ｓ１／Ｓ２）＋４５°
で表される演算式に従って演算することができる。この演算結果によって、ヨーク３０のＸＹ平面上の位置を特定することができる。
【００４１】
このように、第１及び第２の算出方法は図１９に示した座標系に従ってヨーク３０の位置を算出している。図１９に示した座標系を用いることによって、ＸＹ平面内の３６０°方向の検知が可能であることはもちろんであるが、携帯電話やゲーム機などで頻繁に操作される十字キー（Ｘ、Ｙ軸方向）の感度が、コイル２個分の和で検出することができるので、検出感度を高くすることができる。したがって、この操作入力装置の出力を受け取る機器がＸＹ方向のみを利用するものである場合、感度は２倍となり、同じ感度に設計すれば、小型化が可能となる。
【００４２】
なお、第２の算出方法では、第１及び第２の直線方向が、Ｘ，Ｙ軸に対して４５°異なるので、４５°の補正を加えている。しかしながら、図２１に示されるように、コイル７１が正のＸ軸上に配置され、コイル７２が正のＹ軸上に配置され、コイル７３が負のＸ軸上に配置され、コイル７４が負のＹ軸上に配置される座標系を用いれば、第２の算出方法において、４５°の補正は不要である。
【００４３】
また、予め、ヨーク３０のスライド量に対する各コイルのインダクタンスの変化量を補正又は正規化していてもよい。これにより、演算精度を高めたり演算時間を短縮したりすることができる。インダクタンスの変化量を補正又は正規化すべく、ヨーク３０が原点Ｏに位置する状態（待機状態）とフルストロークの状態の２状態における、４個のコイルそれぞれのインダクタンスが、メモリに予め記憶されている。メモリに記憶されるインダクタンスは、設計値に基づき予め設定された値でもよいし、製造時に実測された値でもよいし、ユーザが使用する際にユーザからの指示信号に基づいて測定されてもよいし、使用中の各インダクタンスの最大値を学習してもよい。このような方法で得られた待機状態での最小値とフルストローク状態での最大値との間で、インダクタンスの検出値は変化する。ＸＹ平面における各方向のインダクタンスを測定する際、コイル毎のインダクタンスを評価してもよいし、対向する一対のコイルのインダクタンスの差分を評価してもよい。この最小値と最大値を使用して、ヨーク３０のスライド量に対する各コイルのインダクタンスの変化量を補正又は正規化する。
【００４４】
例えば、上述の第１の算出方法において、ヨーク３０のＹ方向の変位量Ｓｙの最大値及びヨーク３０のＸ方向の変位量Ｓｘの最大値が共に「１」になるような正規化が行われた場合、ヨーク３０が図１９の第１象限に位置する状態で、Ｓｙが「０．５」であると演算され、Ｓｘが「０．５」であると演算されたとする。この２つの評価値を、それぞれ、Ｙ方向ベクトルとＸ方向ベクトルとする。そして、図１８に示されるように、ＸＹ平面に、その２つのベクトルを合成した合成ベクトルを演算する。このＸＹ平面上の合成ベクトルが基準方向（例えば、Ｘ軸方向）となす角度をΘＸＹとすれば、合成ベクトルのベクトル長がスライド量に相当し、ベクトル角度ΘＸＹがスライド方向に相当する。
【００４５】
この例の場合、合成ベクトルのベクトル長は０．７０７（＝√（０．５２＋０．５２））であり、ベクトル角度ΘＸＹは４５°（＝tan−１（０．５／０．５））である。このような方法により、３６０°全方位の検知と押し込み量の検知が可能となる。
【００４６】
図２２は、インダクタンスの変化を検出する第１の検出回路例のブロック図である。インダクタンス検出回路は、コイル７１〜７４それぞれのインダクタンスの変化を検出する算出手段である。インダクタンス検出回路は、演算手段であるＣＰＵ６０と、ＣＰＵ６０の第１の出力ポート６１に接続された駆動回路６６と、一方の端部がグランドに接続されたコイル７１〜７４のもう一方の端部に接続されるマルチプレクサ（ＭＵＸ）６８と、ＣＰＵ６０の第２の出力ポート６２とＡＤポート６３とに接続された受信回路６７とを備える。ヨーク１０とヨーク２０に挟まれた各コイルは、マルチプレクサ６８によって、共通の受信回路６７及び駆動回路６６を介して、ＣＰＵ６０に接続される。マルチプレクサ６８の接続先の切り替えは、アドレスバス６４を介して、ＣＰＵ６０からのアドレス指定によって一意に選択される。したがって、各コイルのインダクタンスの検知は、その検知タイミングを各コイルでずらして、コイル毎に逐次行われる。
【００４７】
図２３は、図２２における駆動回路６６と受信回路６７のブロック図である。駆動回路６６は、ＣＰＵ６０の出力ポート６１からの出力信号に応じて定電流源６６ａの出力電流をコントロールすることによって、コイル７１〜７４それぞれに電流を流す。受信回路６７は、コイル２１等に電流を流すことに伴い発生する電圧を、アンプ６７ａを通してピークホールド回路６７ｂに入力する（ボトムホールド回路に入力されてもよい）。ピークホールド回路６７ｂによってピークホールドされたピーク値（アナログ値）は、ＡＤポート６３に入力されて、ＡＤコンバータによって、デジタル値に変換される。
【００４８】
図２４は、図２３の各点における波形を示した図である。ＣＰＵ６０の出力ポート６１から矩形波の電圧波形が出力される。この電圧によって、定電流回路６６ａは、コイルに一定の電流を流す。これにより、コイルは微分波形の電圧Ｖ２を発生させる。電圧波形Ｖ２として、電圧波形Ｖ１の立ち上がりに同期した波形２−１が得られるとともに、電圧波形Ｖ１の立下りに同期した波形２−２が得られる。波形２−２は、波形２−１に対して正負が逆側の波形である。アンプ６７ａは、電圧波形Ｖ２を、ＡＤコンバータのダイナミックレンジに適した大きさに増幅する。電圧波形Ｖ２をピークホールドするか又はボトムホールドするかによって、そのホールドした値がＡＤコンバータ（ＡＤポート６３）に取り込まれる。波形２−１，２−２の振幅値は、各コイルのインダクタンスの大きさに比例して大きくなるため、この振幅値を検出することによって、各コイルのインダクタンスの大きさを評価できる。
【００４９】
図２５は、インダクタンスの変化を検出する第２の検出回路例のブロック図である。インダクタンス検出回路は、コイル７１〜７４それぞれのインダクタンスの変化を検出する算出手段である。インダクタンス検出回路は、演算手段であるＣＰＵ６０と、ＣＰＵ６０のＤＡポート６５に接続された駆動回路６６と、一方の端部がグランドに接続されたコイル７１〜７４のもう一方の端部に接続されるマルチプレクサ（ＭＵＸ）６８と、ＡＤポート６３とに接続された受信回路６７とを備える。ヨーク１０とヨーク２０に挟まれた各コイルは、マルチプレクサ６８によって、共通の受信回路６７及び駆動回路６６を介して、ＣＰＵ６０に接続される。マルチプレクサ６８の接続先の切り替えは、アドレスバス６４を介して、ＣＰＵ６０からのアドレス指定によって一意に選択される。したがって、各コイルのインダクタンスの検知は、その検知タイミングを各コイルでずらして、コイル毎に逐次行われる。
【００５０】
図２６は、図２５における駆動回路６６と受信回路６７のブロック図である。駆動回路６６は、ＣＰＵ６０のＤＡポート６５からの出力信号に応じて定電流源６６ａの出力電流をコントロールすることによって、コイル７１〜７４それぞれに電流を流す。受信回路６７は、コイル２１等に電流を流すことに伴い発生する電圧を、アンプ６７ａを通して、ＡＤポート６３に入力する。ＡＤポート６３に入力されたアナログ値は、ＡＤコンバータによって、デジタル値に変換される。
【００５１】
図２７は、図２６の各点における波形を示した図である。ＣＰＵ６０のＤＡポート６６から三角波の電圧波形が出力される。三角波は、立ち上がりの傾きが一定である（つまり、立ち上がりが直線である）。この例では、立ち上がりと立ち下がりの双方の傾きが同一である。この電圧によって、定電流回路６６ａは、電圧Ｖ１の増加とともに増加し、電圧Ｖ１の減少とともに減少する電流Ｉ１を流す。これにより、コイルは電流Ｉ２に示す波形の微分であるＶ２に示す電圧を発生させる。Ｖ２の波形はＶ１の波形が直線で増加減少しているために、Ｖ２に示すようなそれぞれ一定の定電圧区間を伴う矩形波となる。出力波形Ｖ２として、三角波の立ち上がりに対応して２−１のような電圧が得られるとともに、三角波の立下りに対応した２−２のような電圧が得られる。波形２−２は、波形２−１に対して正負が逆側の波形である。アンプ６７ａは、電圧波形Ｖ２を、ＡＤコンバータのダイナミックレンジに適した大きさに増幅する。ＡＤコンバータは、駆動出力タイミングに基づく同期タイミングで、電圧波形Ｖ３の電圧が一定である期間に、電圧波形Ｖ３の振幅値を取り込む。波形３−１，３−２の振幅値は、各コイルのインダクタンスの大きさに比例して大きくなるため、この振幅値を検出することによって、各コイルのインダクタンスの大きさを評価できる。
【００５２】
また、インダクタンスの変化中に、図２４に示した電流Ｉ１を流すと、図２７に示した電圧Ｖ２の定電圧区間に、傾きを持った電圧Ｖ２が発生する。この傾きを持った電圧Ｖ２を、駆動出力タイミングに基づく同期タイミングで、サンプルホールド回路を用いてホールドし、そのホールドした値をＡＤコンバータで取り込んでもよい。また、波形３−１，３−２の期間内をそれぞれＡＤコンバータで取り込んで、その取り込んだ値の絶対値を加算または平均した値が、インダクタンスの大きさの評価に用いられてもよい。
【００５３】
図２８は、本発明の第２の実施形態である操作入力装置２の斜視図である。図２９は、操作入力装置２の分解図である。図３０は、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜め４５°方向での操作入力装置２の断面図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
【００５４】
操作入力装置２は、ヨークを使用した磁気回路で構成され、第１のヨーク１３０、第２のヨーク１４０、第３のヨーク１５０とを備える。第１のヨーク１３０は、第３のヨーク１５０の上側に配置され、第２のヨーク１４０は、第３のヨーク１５０の下側に配置される。第３のヨーク１５０は、突起部５５が板ばね５４の弾性力によって初期荷重を伴って押し当てられている。
【００５５】
第２のヨーク１４０は、第３のヨーク１５０が配置される配置面１４０ｂを有する。第３のヨーク１５０は、配置面１４０ｂに沿って各方向自在にスライドする。第２のヨーク１４０の中央部には、板ばね５４が貫通する孔１４０ａが形成されている。円形状の孔１４０ａの内径は、第３のヨーク１５０の円形状のスライド板の外径よりも小さい。
【００５６】
第３のヨーク１５０は、第２のヨーク１４０と第１のヨーク１３０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。第３のヨーク１５０のスライド板の上面に第１のヨーク１３０の下面が接し、第３のヨーク１５０のスライド板の下面に第２のヨーク１４０の配置面１４０ｂが接することによって、第３のヨーク１５０を、第２のヨーク１４０と第１のヨーク１３０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能に支持することができる。第３のヨーク１５０に設けられた突出部１５０ａは、第１のヨーク１３０の中央部に形成された孔１３０ａを貫通して、第１のヨーク１３０の上面から露出する。円形状の孔１３０ａの内径は、第３のヨーク１５０の円形状のスライド板の外径よりも小さい。
【００５７】
Ｚ方向に対向する第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０の間に、複数のコイルが、円周方向に配置されている。操作入力装置５の場合、４つのコイル１１１〜１１４が円周方向で等間隔に、第３のヨーク１５０のスライド板の外側に配置されている。
【００５８】
コイル１１１〜１１４は、原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に並べられている。コイル１１１〜１１４は、操作者の力のベクトルを算出しやすくするという点で、その円周方向に等間隔に配置されることが好ましい。各コイルが互いに同特性の場合、隣接する２つのコイルの重心間の距離が等しければよい。
【００５９】
第３のヨーク１５０は、原点Ｏを通るＺ軸上に配置されている。第３のヨーク１５０の下面には、略円錐形状の側面を有する凹部３１が形成されている。
【００６０】
第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０と第３のヨーク１５０は、文字通り、ヨークの役目を果たす。したがって、第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０と第３のヨーク１５０は、比透磁率が１よりも高い材質であればよい。例えば、比透磁率は１．００１以上あると好適であり、具体的には、鋼板（比透磁率５０００）などが好ましい。各コイルを貫くコアそれぞれは（すなわち、コア１２１〜１２４は）、樹脂でも鉄でもフェライトでもよく、無くてもよい。
【００６１】
ＸＹ平面において３６０°方向に可動するヨーク１５０が、原点位置の状態（図３０）に対して、外周に配置したコイル１１３に近づく方向に操作入力によってスライドすると（図３１）、ヨーク１５０とヨーク１３０，１４０との上下方向での重複部分の端部（すなわち、ヨーク１５０のスライド板の外周端）がコイル１１３に近づくため、図示の通り、磁気回路のループ状の磁路長がｄ３からｄ４に短くなる。ヨーク１５０がコイル１１３に近づくことにより磁路長が短くなることによって、コイル１１３のインダクタンスが増加する方向に変化する。したがって、ヨーク１５０のスライド量とコイル１１３のインダクタンスとの対応関係を予め測定しておくことによって、所定の操作入力検知装置は、予め測定されたその対応関係に従って、計測されたインダクタンスに対応するヨーク１５０のスライド量を検知できる。
【００６２】
特に、第３のヨーク１５０のスライド板の外径が、第１のヨーク１３０の孔１３０ａの内径及び第２のヨーク１４０の孔１４０ａの内径よりも大きく形成された操作入力装置２の構成の場合、上述の操作入力装置１の構成に比べて、第３のヨーク１５０のスライド量の増加に対して磁気回路の磁路長が直線的に減少する。したがって、第３のヨーク１５０のスライド量に対してインダクタンスの変化量がリニアに増加するので、第３のヨーク１５０がどの位置にスライドしても一定の精度でそのスライド位置を検知できる。
【００６３】
なお、図３２は、螺旋形状を有する板ばね５４の上面視図である。図３３は、板ばね５４の側面図である。板ばね５４は、第３のヨーク１５０の凹部３１の中で応力を効率良く緩和し、ストロークがＺ方向で最大でとれるように、螺旋形状で且つ円錐を成している。
【００６４】
図３０，３１に示されるように、板ばね５４は、第３のヨーク１５０の下方に配置された弾性部材である。突起部５５は、第３のヨーク１５０の下面に形成された凹部３１の凹面３１ｂに板ばね５４の付勢力によって当接する球状部材（典型的には、球体）である。そして、板ばね５４は、突起部５５の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びている。
【００６５】
突起部５５が板ばね５４の弾性力による初期荷重を伴って第３のヨーク１５０の凹部頂点３１ａに押し当てられることにより、第３のヨーク１５０が初期位置に保持される。第３のヨーク１５０が操作者の力によってスライド移動した場合、板ばね５４は、凹面３１ｂとの作用により、第３のヨーク１５０のスライド方向とは垂直をなす方向に撓む。その撓みによって発生した復帰力を利用して第３のヨーク１５０を初期位置（原点）に復帰させる原点復帰機構が実現されている。
【００６６】
このような構成を有する操作入力装置２は、第３のヨーク１５０がスライドし得るスライド方向にばねが配設されていなく、第３のヨーク１５０のスライド動作に対して板ばね５４の撓み方向（収縮方向）が垂直になるため、板ばね５４の存在によって第３のヨーク１５０のスライド量が制限されにくく、第３のヨーク１５０の長ストローク化が可能となる。
【００６７】
例えば、図３１のように、第３のヨーク１５０をコイル１１３の方向にスライドさせると、凹面３１ｂから突起部５５を介して力を受けた板ばね５４はＸＹ平面に対して下向きの法線方向に縮む。したがって、板ばね５４の収縮方向が第３のヨーク１５０のスライド方向に対して垂直であるので、第３のヨーク１５０がスライド可能なスライド量を容易に且つ大きく確保することができる。
【００６８】
また、板ばね５４が、底面から頂点に向かう略錐体形状の螺旋構造を有しているため、下向きの力を受けたとき、頂点部が螺旋に囲まれた中心部を下方に移動するので、円柱状のコイルスプリングに比べて、底面から頂点部までの高さを低くできる。また、板ばね５４が螺旋状に曲がった形状であることにより、ばね設計の自由度が向上するため、より広範な変形量や復元力をばねに持たせることができる。また、螺旋状にすることにより、ばね長が長くなって、ばねに生じる応力を低減させることができるので、耐久性が向上する。
【００６９】
また、第３のヨーク１５０の凹面３１ｂと当接しうる突起部５５の当接部が曲面（典型的には、球面）であれば、第３のヨーク１５０が突起部５５を介してスライドする時の摩擦を低減できる。特に、突起部５５が球体であれば、転がり接触となるので、摩擦抵抗を更に低減することができる。その結果、耐摩耗性が向上し、発熱を抑制できる。また、第３のヨーク１５０と板ばね５４が直接接することなく、第３のヨーク１５０は突起部５５を介してスライドするので、第３のヨーク１５０や板ばね５４の材質を選定する自由度が増す。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。また、上述の複数の実施形態それぞれの一部を組み合わせて構成された別の実施形態も考えられ得る。
【００７１】
例えば、コイルスプリングの形状は９０に限られるものではない。図３４に示されるように、コイルスプリング４１〜４４のそれぞれは、両端を固定端とする弾性部材である。各コイルスプリングがヨーク３０のスライド板３０ｂの外周に互いに異なる接点で接するように、各コイルスプリングの両端は、ヨーク２０の配置面２０ａに形成された凸状の取付部（ボス）で固定されている（図３５，３６参照）。例えば、コイルスプリング４１の一方の固定端４１ａは、取付部１１ａで固定され、もう一方の固定端４１ｂは、取付部１１ｂで固定される。他のコイルスプリングも同様である。各コイルスプリングの両側の固定端に挟まれた中間部には、線材がコイル状に巻かれて所定値以上の長さを有するコイル部４１ｃ〜４４ｃが形成されている。
【００７２】
図３５は、ヨーク３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。図３６は、ヨーク３０が斜め方向にスライドした状態を示した図である。コイルスプリング４１〜４４は、直交座標系の基準点である原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に並べられている。コイルスプリング４１〜４４は、ヨーク３０の基準点（例えば、ヨーク３０の中心点や重心点など）のＸＹ平面上の位置を検出しやすくするという点で、その円周方向に等間隔に配置されることが好ましい。コイルスプリング４１〜４４は、ヨーク３０の外周縁の外側に接した状態で並べられており、Ｘ軸正側方向であるＸ（＋）方向，Ｘ軸負側方向であるＸ（−）方向，Ｙ軸正側方向であるＹ（＋）方向，Ｙ軸負側方向であるＹ（−）方向の４方向に、ヨーク３０のスライド板３０ｂ外側の円周方向に９０°毎に配置されている。コイルスプリング４１は、原点Ｏに対して正側のＸ軸上に配置され、コイルスプリング４２は、原点Ｏに対して正側のＹ軸上に配置され、コイルスプリング４３は、原点Ｏに対して負側のＸ軸上に配置され、コイルスプリング４４は、原点Ｏに対して負側のＹ軸上に配置されている。原点Ｏは、操作荷重を受けていない初期状態におけるヨーク３０の初期位置に相当する。ヨーク３０に与える操作荷重を解除すると、ヨーク３０の外周に接した状態で配置されたコイルスプリングの弾性力による作用によって、ヨーク３０の位置は初期位置に戻る。
【００７３】
図３５，３６から明らかなように、１本のコイルスプリングを横荷重で撓ませて弾性変形させる方向（すなわち、Ｘ（＋），Ｘ（−），Ｙ（＋），Ｙ（−）の各軸の４方向）にヨーク３０をスライドさせるために必要な操作荷重に比べて、２本のコイルスプリングを横荷重で撓ませて弾性変形させる方向（すなわち、Ｘ軸とＹ軸に挟まれた斜め４５°の４方向）にヨーク３０をスライドさせるために必要な操作荷重は大きいので、ＸＹ軸の４方向に操作したときの感覚とそれら各方向に挟まれた斜め４方向に操作したときの感覚とを変えることができる。
【００７４】
なお、ＸＹ軸の４方向への操作荷重を斜め４５°の４方向への操作荷重よりも大きくしたい場合には、コイルスプリングの配置位置を円周方向に４５°ずらせばよい。また、コイルスプリングの弾性係数はそれぞれ同じであるが、異なってもよい。例えば、一のコイルスプリングの弾性係数は、該一のコイルスプリングにヨーク３０を挟んで対向する位置に配置されるコイルスプリングの弾性係数と同じくし、該一のコイルスプリングに円周方向に隣接するコイルスプリングの弾性係数と異なるようにする。具体例を挙げれば、ヨーク３０を挟んで対向するコイルスプリング４１と４３の弾性係数を同じにし、ヨーク３０を挟んで別の方向で対向するコイルスプリング４２と４４は、コイルスプリング４１と４３の弾性係数と異なる弾性係数にする。このように、本発明によれば、各コイルスプリングの円周方向での配置位置や弾性係数を変えることによって、操作荷重の大きさを操作方向に応じて自由に変えることができる。また、ヨーク３０のスライド板３０ｂの外周形状を変えても（例えば、円形に限らず、多角形にするなど）、操作荷重の大きさを操作方向に応じて自由に変えることができる。
【００７５】
また、操作入力装置１の場合、操作入力を受けていない初期状態で、コイル部４１ｃ〜４４ｃのそれぞれが、互いに異なる接点で、ヨーク３０をその初期状態での初期位置に保持可能な付勢状態でヨーク３０のスライド板３０ｂの外周に接している。これにより、一定値以上の操作荷重をヨーク３０に加えなければ、ヨーク３０が初期位置からスライドし始めないようにすることができる。
【００７６】
また、図３，４では、ヨーク２０の台状段差のスライド面２０ｂに沿って、ヨーク３０がスライドする構成を示したが、図３７、３８に示されるように、ヨーク１０の孔１０ａの外輪に沿った突起を設けてもよい。この突起によって、ヨーク１０がＸＹ平面内の各方向を自在にスライド可能に支持される。この構成の場合、この突起を通る磁気回路が形成される。
【００７７】
また、ＸＹ平面内のヨークの位置を検知するために、４個のコイルを用いた実施形態を例示したが、少なくとも２個のコイルを用いれば、ＸＹ平面内のヨークの位置を検知することができる。例えば、ＸＹ平面に沿ってスライド可能なヨークの初期位置を原点Ｏとした場合、一つのコイルをＸ軸上に配置し、もう一つのコイルをＹ軸上に配置すればよい。
【００７８】
また、ヨークの１軸方向の位置を検知するためには、１個のコイルでもよい。例えば、ヨークのスライド方向の軸上に一つのコイルを配置すればよい。
【００７９】
また、操作入力装置は、手指に限らず、手のひらで操作するものあってもよい。また、足指や足の裏で操作するものであってもよい。また、操作者が触れる面は、平面でも、凹面でも、凸面でもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１，２，３，４，５ 操作入力装置
１０ 第１ヨーク
１０ａ 貫通孔
２０ 第２ヨーク
２０ａ 配置面
２０ｂ スライド面
３０ 第３ヨーク
３０ａ 突起部
３０ｂ スライド板
３１ 凹部
３１ａ 凹部頂点
３１ｂ 凹面
４１〜４４ 弾性部材（コイルバネ）
４１ａ，４１ｂ 固定端
４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ，４４ｃ 中間部（コイル部）
５４ 弾性部材（板バネ）
５１ 保持部
５３ 環状部
５５ 突起部
６０ ＣＰＵ
６１，６２ 出力ポート
６３ ＡＤポート
６４ アドレスバス
６５ ＤＡポート
６６ 駆動回路
６７ 受信回路
６８ マルチプレクサ
７１〜７４ コイル
８１〜８４ コア
９０ 無端弾性体
１０１〜１０４ 筒状部材
１１１〜１１４ コイル
１２１〜１２４ コア
１３０ 第１ヨーク
１４０ 第２ヨーク
１５０ 第３ヨーク
１６０ 出力部
１６１ フィルム
１７１〜１７４ 端子
１８１〜１８４ 配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のヨークと、
第２のヨークと、
第１のヨークと第２のヨークとの間に配置されたコイルと、
第１のヨークと第２のヨークとの間に配置され、前記コイルのインダクタンスを変化させる第３のヨークと、
前記インダクタンスの大きさに応じた出力信号を出力する出力部とを備え、
前記コイルに対して第３のヨークが操作入力により変位することで、第１のヨークと第２のヨークと第３のヨークと前記コイルから形成された磁気回路の磁路長が変化することによって、前記インダクタンスが変化する、操作入力装置。
【請求項２】
前記磁気回路は、第３のヨークが前記コイルに近づくことで前記磁路長が短くなるように形成される、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記磁気回路の断面形状が、方形状である、請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記コイルを複数有し、
前記コイルのそれぞれが、第３ヨークの外側に並べられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記コイルのそれぞれが、円周方向に等間隔に並べられた、請求項４に記載の操作入力装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の操作入力装置と、
前記出力信号に基づいて、第３のヨークの動きを検知する検知手段とを備える、操作入力検出装置。
【請求項７】
前記検知手段は、前記コイルへの電流印加によって前記出力部から出力される前記出力信号に基づいて、第３のヨークの動きを検知する、請求項６に記載の操作入力検出装置。
【請求項８】
請求項４又は５に記載の操作入力装置と、
前記出力信号に基づいて、第３のヨークの位置を検出する検知手段とを備える、操作入力検出装置。
【請求項９】
前記検知手段は、前記コイルそれぞれへの電流印加によって前記出力部から出力される前記出力信号に基づいて、第３のヨークの位置を検出する、請求項８に記載の操作入力装置。
【請求項１】
第１のヨークと、
第２のヨークと、
第１のヨークと第２のヨークとの間に配置されたコイルと、
第１のヨークと第２のヨークとの間に配置され、前記コイルのインダクタンスを変化させる第３のヨークと、
前記インダクタンスの大きさに応じた出力信号を出力する出力部とを備え、
前記コイルに対して第３のヨークが操作入力により変位することで、第１のヨークと第２のヨークと第３のヨークと前記コイルから形成された磁気回路の磁路長が変化することによって、前記インダクタンスが変化する、操作入力装置。
【請求項２】
前記磁気回路は、第３のヨークが前記コイルに近づくことで前記磁路長が短くなるように形成される、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記磁気回路の断面形状が、方形状である、請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記コイルを複数有し、
前記コイルのそれぞれが、第３ヨークの外側に並べられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記コイルのそれぞれが、円周方向に等間隔に並べられた、請求項４に記載の操作入力装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の操作入力装置と、
前記出力信号に基づいて、第３のヨークの動きを検知する検知手段とを備える、操作入力検出装置。
【請求項７】
前記検知手段は、前記コイルへの電流印加によって前記出力部から出力される前記出力信号に基づいて、第３のヨークの動きを検知する、請求項６に記載の操作入力検出装置。
【請求項８】
請求項４又は５に記載の操作入力装置と、
前記出力信号に基づいて、第３のヨークの位置を検出する検知手段とを備える、操作入力検出装置。
【請求項９】
前記検知手段は、前記コイルそれぞれへの電流印加によって前記出力部から出力される前記出力信号に基づいて、第３のヨークの位置を検出する、請求項８に記載の操作入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図８】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図８】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２１６０２８（Ｐ２０１１−２１６０２８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５５５２（Ｐ２０１０−８５５５２）
【出願日】平成２２年４月１日（２０１０．４．１）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１日（２０１０．４．１）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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