專利名稱：指向設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及作為個人計算機或移動電話等的輸入裝置使用的指向設備，詳細地說是涉及通過檢測由磁鐵的移動引起的周圍磁通密度變化而輸入坐標檢測或向量信息的磁檢測式的指向設備。
背景技術：
圖1是表示現(xiàn)有的磁檢測式指向設備(Pointing Device)的磁檢測電路的框圖，檢測部1由4個磁傳感器(例如，霍爾元件、半導體磁阻效應元件、磁性薄膜磁阻效應元件、GMR元件)11構成，該霍爾元件11沿著X軸和Y軸對稱地各配置2個。在對稱地配置在X軸和Y軸上的4個霍爾元件11的中央附近配置有磁鐵。霍爾元件11的輸出電壓由于由該磁鐵的移動所產(chǎn)生的磁通密度的變化而變化。
差動放大器2分別對X軸方向和Y軸方向的各個霍爾元件11的輸出差動地進行放大。構成為Z軸方向的磁通密度對于原點O對稱，即當磁鐵的磁化方向處于鉛直方向上時，使輸出成為0，而當磁鐵移動時，與此對應地在差動放大器2中產(chǎn)生輸出，檢測控制部3將該輸出(模擬值)變換成X坐標值和Y坐標值，并且輸出控制部4將它們輸出。
作為在移動電話等所使用的小型的指向設備的具體例子，有采用將磁鐵配置在鍵罩(keymat)上的例子。該方法的指向設備，在現(xiàn)在已提出的方案中，是能夠實現(xiàn)小型化的指向設備(例如，參看特開2002-150904號公報)。
作為接觸式指向設備，通常是在基板上形成2組梳齒狀的電極，通過在其上部壓著導電性橡膠使通電狀態(tài)變化，并作為數(shù)字值輸出坐標值。
然而，在移動電話等的小型的移動電子設備中，為了使之滿足減小電子設備整體尺寸而且提高功能這樣的彼此矛盾的要求，要求部件的進一步的小型化和低高度化。此外，還期待磁檢測式的指向設備的操作感得以進一步地改善。
此外，在上述的公報的例子中，由于使磁鐵在鉛直方向上磁化，所以向外部泄漏的磁通密度增大，當磁卡接近其附近時，存在會使該磁卡等的信息消失的問題。
此外，在接觸式指向設備中，由于采用按壓導電性橡膠進行輸入，所以無法避免由于反復輸入等引起的導電性橡膠的劣化，因而產(chǎn)生了壽命縮短的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是鑒于這樣的問題而提出的，其目的在于提供能夠實現(xiàn)小型化和低高度化且操作感良好的、并且向外部泄漏的磁通密度小的而且產(chǎn)品壽命長的指向設備。
為了達到這樣的目的，本發(fā)明是一種指向設備，其特征在于，具備能夠相對于平面平行地移動地支持著的環(huán)狀磁鐵；以及檢測該環(huán)狀磁鐵所產(chǎn)生的與上述平面平行的方向的磁通密度的多個磁傳感器；其中，由上述磁傳感器檢測因上述環(huán)狀磁鐵的移動而產(chǎn)生的與上述平面平行的方向的磁通密度的變化。
此外，該指向設備，其特征在于上述環(huán)狀磁鐵進行了內外單極磁化。
此外，該指向設備，其特征在于上述環(huán)狀磁鐵的內周部分或外周部分的至少一方進行了多極磁化，上述磁傳感器與上述多極磁化的環(huán)狀磁鐵的磁極中心相對。
此外，該指向設備，其特征在于在裝配基板上設置了樹脂層，在該樹脂層上固定了上述環(huán)狀磁鐵，并且將上述磁傳感器配置在上述裝配基板上。
此外，該指向設備，其特征在于上述樹脂層與上述裝配基板的相對面未進行粘接。
此外，該指向設備，其特征在于上述樹脂層是彈性片。
此外，該指向設備，其特征在于上述樹脂層是硅酮樹脂。
此外，該指向設備，其特征在于上述磁傳感器沿著作為正交系的2維平面上的2個軸的X軸和Y軸對稱地配置，上述環(huán)狀磁鐵配置在上述磁傳感器的中央附近。
此外，該指向設備，其特征在于在上述裝配基板的上述樹脂層側且在上述環(huán)狀磁鐵的大致中央部分上配置了開關。
此外，該指向設備，其特征在于在與上述開關相對的上述樹脂層的部分上設置了用于按壓該開關的突起。
此外，該指向設備，其特征在于上述磁傳感器，是利用霍爾效應的磁傳感器，輸出與磁通密度成比例的信號。
此外，該指向設備，其特征在于上述利用霍爾效應的磁傳感器配置在上述裝配基板的上述樹脂層側并且設置成檢測與上述裝配基板的表面平行的方向的磁通密度。
此外，該指向設備，其特征在于上述利用霍爾效應的磁傳感器是僅具有1個輸出端子的磁傳感器。
此外，該指向設備，其特征在于上述磁傳感器是利用磁阻效應的磁傳感器。
此外，該指向設備，其特征在于上述利用磁阻效應的磁傳感器是半導體磁阻效應元件，其配置在上述裝配基板的上述樹脂層側并且檢測與上述裝配基板的表面平行的方向的磁通密度。
此外，該指向設備，其特征在于上述利用磁阻效應的磁傳感器是4個半導體磁阻效應元件，它們沿著作為正交系的2維平面上的2個軸的X軸和Y軸各2個對稱地配置，該X軸上的2個磁傳感器在第1耦合點進行電耦合，該Y軸上的2個磁傳感器也在第2耦合點進行電耦合，使用上述第1和第2耦合點的電信號檢測因上述環(huán)狀磁鐵的移動所產(chǎn)生的周圍的磁通密度的變化。
此外，該指向設備，其特征在于具有利用從上述環(huán)狀磁鐵產(chǎn)生的磁力使上述環(huán)狀磁鐵復歸到原點的原點復歸裝置。
此外，提供一種電子設備，其特征在于組裝有上述的指向設備。
作為磁傳感器，能夠應用霍爾元件、霍爾IC、磁阻效應元件(MR元件)、磁阻效應IC(MRIC)、舌簧接點開關等各種各樣的磁傳感器，優(yōu)選地在模擬輸出型的指向設備中采用模擬輸出型的磁傳感器，優(yōu)選地在數(shù)字輸出型的指向設備中采用數(shù)字輸出型的磁傳感器。
進一步優(yōu)選地在利用霍爾元件的情況下，設計成將其配置在裝配基板的樹脂層側而且檢測與裝配基板表面平行的方向的磁通密度，從而進一步地實現(xiàn)指向設備的小型化和低高度化。
利用霍爾效應的磁傳感器是霍爾IC，如果是僅具有1個輸出端子的磁傳感器，由于與霍爾元件相比能夠減少輸出信號線的條數(shù)，所以能夠實現(xiàn)裝配基板的省空間化和降低外部噪聲的影響。
進一步優(yōu)選地在使用利用磁阻效應的磁傳感器的情況下，設計成使用半導體磁阻效應元件并配置在裝配基板的樹脂層側，而且檢測與裝配基板表面平行的方向的磁通密度，從而進一步地實現(xiàn)指向設備的小型化和低高度化。
此外，也可以設計成沿著作為正交系的2維平面上的2個軸的X軸和Y軸各2個對稱地配置4個半導體磁阻效應元件，X軸上的2個半導體磁阻效應元件在第1耦合點進行電耦合，Y軸上的2個半導體磁阻效應元件也在第2耦合點進行電耦合，并使用第1和第2耦合點的電信號檢測因環(huán)狀磁鐵的移動而產(chǎn)生的周圍的磁通密度的變化。通過采用這樣的結構，由于與使用霍爾元件的情況比較能夠減少輸出信號線的條數(shù)，所以能夠實現(xiàn)裝配基板的省空間化和降低外部噪聲的影響。
此外，也可以將開關配置在裝配基板的樹脂層側。此外，也可以在與開關相對的樹脂層的部分上設置用于按壓開關的突起。作為開關，雖然沒有特別限定種類，易于確認已進行了按壓(有點擊感)的并且在按壓開關后自動復原的觸感開關(tactile switch)、觸動開關(tact switch)、觸摸開關(touch switch)、行程開關(stroke switch)等利用與對象物的物理接觸確認對象物的開關是合適的，觸感開關(tactile switch)(也稱為凸圓開關dome switch)在實現(xiàn)小型化或低高度化方面是優(yōu)選的。
此外，對于環(huán)狀磁鐵來說雖然也沒有什么特別的種類的限定，但通常能夠應用已大量生產(chǎn)的鐵氧體類、釤-鈷類、釹類等的各種各樣的環(huán)狀磁鐵。從實現(xiàn)指向設備的小型化方面來看，由于磁鐵的小型化是必須的，所以優(yōu)選地采用雖小而也能夠產(chǎn)生強磁場的釤-鈷類或釹類等的環(huán)狀磁鐵。此外，從實現(xiàn)磁鐵的低高度化方面來看，優(yōu)選比整體磁鐵成型性好的粘合磁鐵。對于形狀來說，只要進行同樣的磁化，并不限于環(huán)狀，圓柱狀或方柱狀等當然也可以。但是，由于通過使用環(huán)狀磁鐵，即使在裝配基板上配置開關也能夠抑制指向設備整體的高度，所以是更為優(yōu)選的。
對于樹脂層來說，優(yōu)選是具有彈性的樹脂，至于具有彈性的樹脂，雖然沒有特別的種類的限制，但由于現(xiàn)在各種各樣的用途中廣為使用的硅酮樹脂既便宜又易于購買，所以是優(yōu)選的。
此外，對于環(huán)狀磁鐵來說，由于當設計成相對于裝配基板的表面大致平行移動而產(chǎn)生周圍的磁通密度變化時，能夠實現(xiàn)指向設備的進一步的低高度化，所以是優(yōu)選的。
此外，優(yōu)選地樹脂層與裝配基板的相對面不進行粘接。
此外，優(yōu)選地，磁傳感器沿著作為正交系的2維平面上的2個軸的X軸和Y軸對稱地配設，而環(huán)狀磁鐵配置在磁傳感器的中央附近。
此外，也可以具有環(huán)狀磁鐵的原點復歸裝置。雖然通過將環(huán)狀磁鐵固定在樹脂層上作為其一種方式，但也可以采用通過設置與環(huán)狀磁鐵不同的另外的磁鐵而利用磁鐵彼此間的吸引力或排斥力使之復歸原點的結構。
由于通過采用上述的結構，能夠實現(xiàn)小型化或低高度化且能夠降低向外部泄漏的磁通密度從而也提高了操作感，進一步還將提高產(chǎn)品壽命，所以對于多種多樣的應用都能夠最佳地對應。此外，通過將這樣的指向設備組裝到電子設備內，能夠推進電子設備的小型化。


圖1是表示本發(fā)明的指向設備的現(xiàn)有例和本發(fā)明的指向設備的一個例子的電路框圖。
圖2A和圖2B是表示本發(fā)明的指向設備的一種實施方式的圖。
圖3A和圖3B是表示本發(fā)明的指向設備的另一種實施方式的圖。
圖4A和圖4B是表示本發(fā)明的指向設備的另一種實施方式的圖。
圖5是表示本發(fā)明的指向設備的另一種實施方式的圖。
圖6A和圖6B是表示本發(fā)明的指向設備的實施例1、2的概要圖。
圖7是表示具有實施例1的結構的指向設備的輸出特性例的圖。
圖8是表示具有實施例1的結構的指向設備的另一輸出特性例的圖。
圖9是表示具有實施例2的結構的指向設備的另一輸出特性例的圖。
圖10是表示具有實施例2的結構的指向設備的另一輸出特性例的圖。
圖11A和圖11B是表示本發(fā)明的指向設備的實施例3的概要圖。
圖13是表示現(xiàn)有的指向設備的結構的概要圖。
圖14是表示圖13所示的現(xiàn)有的指向設備的輸出特性的圖。
具體實施例方式
下面，參看附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
表示本發(fā)明的磁檢測式指向設備的磁檢測電路的框圖與圖1所示的現(xiàn)有的電路框圖是同樣的。即，檢測部1由4個磁傳感器(例如，霍爾元件)11構成，該霍爾元件11沿著X軸和Y軸對稱地各自配置2個。在X軸和Y軸上對稱地配置的4個霍爾元件的中央附近配置了環(huán)狀磁鐵。霍爾元件11的輸出電壓由于該環(huán)狀磁鐵的移動產(chǎn)生的磁通密度的變化而變化。
差動放大器2分別差動放大X軸方向和Y軸方向的各個霍爾元件11的輸出。構成為使用內外單極磁化的環(huán)狀磁鐵，當該環(huán)狀磁鐵處于原點位置時使X軸和Y軸的輸出成為0，當環(huán)狀磁鐵移動時，在差動放大器2中與此對應地產(chǎn)生輸出，檢測控制部3將該輸出(模擬值)變換成X軸坐標值和Y軸坐標值，并且輸出控制部4將它們輸出。
圖2A和圖2B是表示本發(fā)明的指向設備的一種實施方式的圖，圖2A是俯視圖，圖2B是圖2A的a-a’線剖面圖。圖中標號11是磁傳感器，12是環(huán)狀磁鐵，13是硅酮樹脂，14是裝配基板，15是開關罩。磁傳感器11，如上所述，沿著X軸和Y軸各自2個對稱地配置在裝配基板14上。該磁傳感器11檢測裝配基板14的表面平行方向的磁通密度。
在圖2A所示的結構中，雖然將磁傳感器11配置在環(huán)狀磁鐵12的外周部分上，但也可以配置在內周部分上。通過將磁傳感器11配置在環(huán)狀磁鐵12的內周部分上，指向設備的進一步的小型化成為可能。環(huán)狀磁鐵12在直徑方向上進行了NS的單極磁化。至于在外周上進行NS的哪一方的磁化并沒有什么特別限定。此外，硅酮樹脂13與裝配基板14的相對面未進行粘接。
硅酮樹脂13易于因施加外力而變形，當去除了該外力之后，立即復歸到未加外力的初始狀態(tài)。即，在操作開關罩15使之向某一方向移動的情況下，環(huán)狀磁鐵12也同樣地進行移動。但是，當去除了外力后立即就復歸到初始狀態(tài)。通過使用硅酮樹脂13能夠實現(xiàn)移動機構和原點復歸裝置的小型化。
此外，環(huán)狀磁鐵12的移動，當設計成相對于裝配基板14的表面大致平行移動這樣的結構時，則能夠實現(xiàn)低高度化。
在硅酮樹脂13上固定環(huán)狀磁鐵12的固定方法，能夠用使用粘接劑等的簡易的方法進行。在該情況下，通過在外周附近的部分不進行涂敷而進行粘接，而不是向環(huán)狀磁鐵12與硅酮樹脂13之間的接觸面的整個面上都涂敷粘接劑，能夠有效地利用硅酮樹脂13的伸縮性，從而能夠使環(huán)狀磁鐵12的移動距離變大，因此是最佳的。此外，由于存在著環(huán)狀磁鐵12的定位的問題，所以優(yōu)選地在硅酮樹脂13上的環(huán)狀磁鐵12的設置位置上預先設有凹部。
此外，在形成硅酮樹脂13時，也可以進行嵌入成型使得以后不用粘接環(huán)狀磁鐵12即可。
通過將環(huán)狀磁鐵12與硅酮樹脂13置換成橡膠磁鐵能夠進一步實現(xiàn)低高度化。也可以向硅酮樹脂13的一部分內混入磁性材料而形成磁鐵。
此外，與接觸式指向設備比較，由于磁檢測式指向設備消除了接觸所產(chǎn)生的部件的磨損，所以將提高產(chǎn)品壽命。
圖3A和圖3B是表示本發(fā)明的指向設備的另一種實施方式的圖。圖3A是俯視圖，圖3B是圖3A的b-b’線的剖面圖。在相當于圖2B所示的實施方式的硅酮樹脂13的硅酮樹脂23上設置凹部，將開關28配置在該凹部內，將開關功能賦予指向設備。即，將開關28配置在裝配基板24的硅酮樹脂23側。在硅酮樹脂23上設置有用于按壓開關28的突起26。此外，通過環(huán)狀磁鐵22使用釹粘合磁鐵能夠實現(xiàn)低高度化。
雖然指向設備原本是用于將輸入點的坐標值輸出的設備，但通過賦予開關功能就成為不僅是坐標值還帶有確定功能的指向設備。利用向環(huán)狀磁鐵22的方向按壓開關罩25形成了滿足開關功能的結構。通過設置開關成為與個人計算機的鼠標同樣地具有坐標值和確定這2個信號。
雖然作為該開關28無論是按壓按鍵開關等什么樣的開關都行，但易于確認已進行了按壓(有點擊感)的并且在按壓開關后自動復原的觸感開關(tactile switch)、觸動開關(tact switch)、觸摸開關(touch switch)、行程開關(stroke switch)等利用與對象物的物理接觸確認對象物的開關是合適的。
此外，通過使設置了圖3B所示的實施方式的硅酮樹脂23的環(huán)狀磁鐵22的部分及其附近形成得比未設置環(huán)狀磁鐵22的硅酮樹脂23的部分的硅酮樹脂23的厚度薄來設置空間部分27。由于環(huán)狀磁鐵22的下的硅酮樹脂越薄就越能夠使環(huán)狀磁鐵22的移動范圍變大，所以優(yōu)選地使以硅酮樹脂23的動作為前提的部分形成得薄。
圖4A和圖4B是表示本發(fā)明的指向設備的另一種實施方式的圖。在圖3A所示的實施方式中，不是使環(huán)狀磁鐵磁化為內外單極磁化，而是分別使內外周磁化成4極(圖4A)或8極(圖4B)。由于通過使用多極磁化的環(huán)狀磁鐵32增強磁通的收斂效果而提高了方向性，所以能夠期待指向設備的輸出靈敏度的增加。通過使環(huán)狀磁鐵32的磁極的數(shù)量為磁傳感器31的數(shù)量的正整數(shù)倍，能夠使磁傳感器31與環(huán)狀磁鐵32的磁極中心相對，從而能夠期待高的信號輸出。此外，能夠使信號處理部分共同化。即，優(yōu)選地環(huán)狀磁鐵32磁化為M極(M＝K×I，K使用的磁傳感器的數(shù)量，I大于等于1的整數(shù))。
此外，即使將環(huán)狀磁鐵32形狀變更成圓柱狀磁鐵也能夠使磁鐵外周部分同樣地磁化。在使用多極磁化的磁鐵實施本發(fā)明時，能夠使用形成為環(huán)狀形狀以外的形狀的磁鐵。
圖5是表示本發(fā)明的指向設備的另一種實施方式的圖。這是一種在圖2A所示的實施方式中對環(huán)狀磁鐵的原點復歸裝置進行了強化的實施方式。如上所述，雖然硅酮樹脂自身具有使環(huán)狀磁鐵42復歸原點的能力，但在此設計成在環(huán)狀磁鐵42的內部再設置另一磁鐵49而利用磁鐵彼此間的排斥力復歸到原點。在本實施方式的例子中，另一磁鐵49是內外單極磁化，而且將S極配置在外周上。按照這樣的結構，則能夠防止由于硅酮樹脂的時間性劣化產(chǎn)生的原點復歸特性的惡化。
對于上述的所有的實施方式來說，都假設為將霍爾元件用做磁傳感器。由于霍爾元件用2個輸出端子，所以輸出布線的引繞距離就會變長。因此，由于用于布線的空間擴大，距離進一步變長，所以就變得易于受到外部噪聲的影響。但是，在將輸出端子為1個的霍爾IC或半導體磁阻效應元件用做磁傳感器的情況下，由于可以減少了輸出信號線的條數(shù)，所以能夠實現(xiàn)裝配基板的省空間化和降低外部噪聲的影響。
此外，上述的所有的實施方式，雖然假設都是檢測裝配基板的表面平行的磁通密度的磁傳感器，但如果是檢測與裝配基板所成的角度(大于等于0度且小于等于90度)約為小于等于60度的磁通密度的磁傳感器，雖然指向設備的S/N會降低，但卻能夠得到同樣的效果。
此外，對于上述的實施方式來說，由于使用的是使環(huán)狀磁鐵在外周方向磁化的環(huán)狀磁鐵，所以能夠期待向開關罩上表面上泄漏的磁通密度急劇地減少。因此，當磁卡向磁鐵附近靠近時使該磁卡等的信息消失這樣的問題的出現(xiàn)可能性也消除了。
本發(fā)明并不限于上述的實施方式，還能夠進行各種變形來進行實施。
下面，對本發(fā)明的具體的實施例進行說明。
(實施例1)以下對用上述的本發(fā)明的實施方式的結構構成指向設備時的輸出特性的一個例子進行說明。
圖6A和圖6B是表示本發(fā)明的指向設備的實施例1的圖。圖6A是俯視圖，圖6B是圖6A的a-a’線剖面圖。環(huán)狀磁鐵52尺寸為φ13(外徑)×φ8.8(內徑)，厚度為0.5(單位都是mm)。環(huán)狀磁鐵52進行了內外單極磁化，外側為N極，內側為S極，環(huán)狀磁鐵52使用釹粘合磁鐵，其頑磁力是460kA/m。此外，保持為能夠在圖中的z方向上進行移動。環(huán)狀磁鐵52的可動范圍在z方向上是±1.2mm。磁傳感器51是霍爾元件，是檢測z方向的磁通密度的類型的霍爾元件。
當環(huán)狀磁鐵52處于原點時，將圖中z方向的從環(huán)狀磁鐵52的外徑端部到磁傳感器51的傳感器位置為止的距離設為gapZ。此外，將圖中x方向的從環(huán)狀磁鐵52的中心到磁傳感器51的傳感器位置為止的距離設為gapX。圖7表示這時使環(huán)狀磁鐵52在z方向上移動±1.2mm而計算右邊的磁傳感器51a的磁通密度與左邊的磁傳感器51b的磁通密度之差的結果。但是，這時的gapZ設為2mm，gapX則進行0mm、0.25mm、0.5mm、0.75mm的4種計算。
在使gapX小于等于0.5mm時，當使環(huán)狀磁鐵52在z方向上移動±1.2mm時，發(fā)現(xiàn)將產(chǎn)生大于等于±20mT的磁通密度變化。該磁通密度變化的值是用霍爾元件51檢測的充分的值。此外，還發(fā)現(xiàn)使gapX越接近于0，磁通密度的變化就越大，作為指向設備就會越有效地發(fā)揮作用。
同樣，圖8表示將gapZ設為1.6mm時計算磁通密度差的結果?？梢娡ㄟ^使gapZ從2mm變更為1.6mm，磁通密度差的值就將大致倍增。由以上的結果可知，gapZ和gapX的值越小，作為指向設備的特性來說就會變得越好。
此外，本實施例1的指向設備特別優(yōu)異的是當環(huán)狀磁鐵52靠近可動范圍的界限時(在本例中z為大于等于+1.0mm和小于等于-1.0mm的范圍)，指向設備的輸出增大。即，在z為大于等于1.0mm和小于等于-1.0mm的范圍內，圖7和圖8所示的曲線的斜率將增大。
例如，當使顯示器上的光標從左端向右端移動時，操作者總是想要盡可能快地使光標移動。這時，往往是操作者使指向設備的環(huán)狀磁鐵52移動到右端的可動范圍界限。在本發(fā)明的指向設備中，由于越靠近環(huán)狀磁鐵52的可動范圍界限，光標就移動得越快(由于利用圖7和圖8所示的曲線的斜率大的地方)，所以具有更接近人的感覺的特性。
另外，在現(xiàn)有的指向設備中，則存在著接近磁鐵的可動范圍界限光標的移動速度降低的問題(在后述的比較例中說明)，會損失操作感。本發(fā)明的指向設備消除了上述的問題，顯著地提高了操作感。
在本實施例1中，雖然將磁傳感器51配置到了環(huán)狀磁鐵的外周部分上，但不言而喻即使配置在內周部分上也能夠得到同樣的效果。此外，通過配置在內周部分上能夠進一步實現(xiàn)小型化。
(實施例2)對于用上述的本發(fā)明的實施方式的結構構成指向設備時的輸出特性的另一個例子進行說明。
本實施例2大致與上述的實施例1同樣是圖6A和圖6B中所示的結構。環(huán)狀磁鐵52尺寸為φ11.78(外徑)×φ5(內徑)，厚度為0.485(單位都是mm)。環(huán)狀磁鐵52進行了內外單極磁化，外側為N極，內側為S極。環(huán)狀磁鐵52使用釹粘合磁鐵，其頑磁力是398kA/m。此外，保持為能夠在圖中的z方向上進行移動。環(huán)狀磁鐵52的可動范圍在z方向上是±1.2mm。磁傳感器51是霍爾元件，是檢測z方向的磁通密度的類型的霍爾元件。
與實施例1同樣，當環(huán)狀磁鐵52處于原點時，將圖中z方向的從環(huán)狀磁鐵52的外徑端部到磁傳感器51的傳感器位置為止的距離設為gapZ。此外，將圖中x方向的從環(huán)狀磁鐵52的中心到磁傳感器51的傳感器位置為止的距離設為gapX。圖9表示這時使環(huán)狀磁鐵52在z方向上移動±1.2mm而計算右邊的磁傳感器51a的磁通密度與左邊的磁傳感器51b的磁通密度之差的結果。但是，這時的gapX設為0.7805mm，gapZ進行了3mm、2.5mm、2mm這3種計算。
發(fā)現(xiàn)即使gapZ成為2mm，當使環(huán)狀磁鐵52在z方向上移動±1.2mm時，也只能產(chǎn)生±10mT左右的磁通密度變化。該磁通密度變化的值，對于用霍爾元件51進行檢測來說是稍顯不足的值。
為了改善上述的結構的指向設備，將磁傳感器51變更成檢測z方向和x方向的正中間，即、與z軸方向和x軸方向成45度的方向的磁通密度的類型的指向設備。但是，其方向是來自環(huán)狀磁鐵52的磁通密度大的方向，在本實施例2中，磁傳感器51a檢測右下方的磁通密度，磁傳感器51b檢測左下方的磁通密度。圖10表示用上述的結構使環(huán)狀磁鐵52在z方向上移動±1.2mm而計算右邊的磁傳感器51a的磁通密度與左邊的磁傳感器51b的磁通密度之差的結果。
可以看出通過從檢測z方向的磁通密度的磁傳感器變更成檢測與z方向構成45度角度的方向的磁通密度的磁傳感器，磁通密度差的值大致將倍增到2倍。由以上的結果可知，磁傳感器的檢測方向并不限于z方向，優(yōu)選地根據(jù)環(huán)狀磁鐵52與磁傳感器51的配置關系適當?shù)剡M行變更。但是，可以發(fā)現(xiàn)作為磁傳感器的磁通密度的檢測方向的目標，采用從z方向算大致小于等于60度時則能夠得到良好的結果。
此外，本實施例2的指向設備的特別優(yōu)異的是當環(huán)狀磁鐵52接近可動范圍的界限時(在本例中z為大于等于+1.0mm和小于等于-1.0mm的范圍)，指向設備的輸出增大。即，在z為大于等于1.0mm范圍和小于等于-1.0mm的范圍的情況下，圖10所示的曲線的斜率將增大。
在本實施例2中，雖然將磁傳感器51配置到了環(huán)狀磁鐵52的外周部分上，但不言而喻即使配置在內周部分上也能夠得到同樣的效果。此外，通過配置在內周部分上能夠進一步實現(xiàn)小型化。
(實施例3)圖11A和圖11B是表示本發(fā)明的指向設備的實施例3的圖。圖11A是俯視圖，圖11B是圖11A的a-a’線剖面圖。表示的是將在實施例1中使用的內外單極磁化的環(huán)狀磁鐵52變更成多極磁化的環(huán)狀磁鐵62的實施例。環(huán)狀磁鐵62尺寸為φ12(外徑)×φ8(內徑)，厚度為1(單位都是mm)。環(huán)狀磁鐵62進行了如圖11A所示的多極磁化。環(huán)狀磁鐵62使用釹粘合磁鐵。此外，能夠在圖中的z方向和y方向上進行移動。環(huán)狀磁鐵62的可動范圍在z方向和y方向上分別是±1mm。磁傳感器61是霍爾元件，配置在圖11A的左右的霍爾元件是檢測z方向的磁通密度的類型的霍爾元件，配置在上下的霍爾元件是檢測y方向的磁通密度的類型的霍爾元件。
當環(huán)狀磁鐵62處于原點時，將圖中z方向的從環(huán)狀磁鐵62的外徑端部到磁傳感器61的傳感器位置為止的距離gapZ設為1.6mm。將圖中x方向的從環(huán)狀磁鐵62的中心到磁傳感器61的傳感器位置為止的距離gapX設為0mm。圖12表示這時使環(huán)狀磁鐵62在z方向和y方向上移動±1mm而計算右邊的磁傳感器61a的磁通密度與左邊的磁傳感器61b的磁通密度之差的結果。
與實施例1同樣，可以確認指向設備的良好的輸出特性。此外，還發(fā)現(xiàn)指向設備的特性幾乎不依賴于y方向的位置。可以看出在接近環(huán)狀磁鐵62的可動范圍界限的地方曲線的斜率變大，從而也提高了指向設備的操作感。
在本實施例3中，雖然使用的是環(huán)狀磁鐵62，但不言而喻即使利用對磁鐵的外周部分進行了同樣的磁化的圓柱狀的磁鐵也能夠確認類似的效果。此外，在本實施例3中，雖然將環(huán)狀磁鐵62的磁化設計成內外周都進行4極磁化，但并不限于該磁化方法，即使是4極以外的多極磁化，不言而喻也能夠得到同樣的效果。
(比較例)以下表示現(xiàn)有的磁檢測式指向設備的結構的輸出特性。
圖13是表示現(xiàn)有的指向設備的結構的概要圖。磁鐵72為3.9mm方形，厚度為0.8mm。如圖13所示，磁鐵72在z方向上進行了磁化。磁鐵72使用釹燒結磁鐵。此外，保持為能夠在圖中的x方向和y方向上進行移動。磁鐵72的可動范圍在兩個方向上都是±1mm。磁傳感器71是旭化成電子制造的霍爾元件HQ8002(商品名稱)，是在1個封裝內具有4個霍爾元件的傳感器。此外，該霍爾元件是檢測z方向的磁通密度的類型的霍爾元件。此外，位于對角上的霍爾元件的間隔為3.2m。圖14表示這時使環(huán)狀磁鐵72在x方向和y方向上移動±1mm而計算HQ8002內的右邊的磁傳感器部的磁通密度與左邊的磁傳感器部的磁通密度之差的結果。
可以看出當磁鐵72接近可動范圍的界限時(在本例中為x接近+1.0mm和-1.0mm時)，指向設備的輸出將減小。即，當x接近1.0mm和-1.0mm時，圖14所示的曲線的斜率變小了。
例如，當使顯示器上的光標從左端向右端移動時，操作者總是想要盡可能快地使光標移動。這時，操作者往往使指向設備的磁鐵72移動到右端的可動范圍界限。在本比較例的指向設備中，由于越接近磁鐵72的可動范圍界限光標就移動得越慢(由于利用圖14所示的曲線的斜率小的地方)，所以可以說具有與人的感覺不同的特性。在這一點上損失了人所期待的操作感，所以有改善的必要是無可否定的。
此外，輸出特性因y方向位置而不同，在這一點上可以說損失了人所期待的操作感。
行業(yè)中利用的可能性.
由于在磁檢測式指向設備中，能夠實現(xiàn)操作感良好、小型化和低高度化而且減小向外部泄漏的磁通密度，并且能夠進一步延長產(chǎn)品壽命，所以能夠提供對于多種多樣的應用能夠最佳地進行對應的指向設備。
權利要求
1.一種指向設備，其特征在于，具備能夠相對于平面平行地移動地支持著的環(huán)狀磁鐵；以及檢測該環(huán)狀磁鐵所產(chǎn)生的與上述平面平行的方向的磁通密度的多個磁傳感器；其中，由上述磁傳感器檢測因上述環(huán)狀磁鐵的移動而產(chǎn)生的與上述平面平行的方向的磁通密度的變化。
2.根據(jù)權利要求1所述的指向設備，其特征在于上述環(huán)狀磁鐵進行了內外單極磁化。
3.根據(jù)權利要求1所述的指向設備，其特征在于上述環(huán)狀磁鐵的內周部分或外周部分的至少一方進行了多極磁化，上述磁傳感器與上述多極磁化的環(huán)狀磁鐵的磁極中心相對。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的指向設備，其特征在于在裝配基板上設置了樹脂層，在該樹脂層上固定了上述環(huán)狀磁鐵，并且將上述磁傳感器配置在上述裝配基板上。
5.根據(jù)權利要求4所述的指向設備，其特征在于上述樹脂層與上述裝配基板的相對面未進行粘接。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的指向設備，其特征在于上述樹脂層是彈性片。
7.根據(jù)權利要求4、5或6所述的指向設備，其特征在于上述樹脂層是硅酮樹脂。
8.根據(jù)權利要求1到7中的任意一項所述的指向設備，其特征在于上述磁傳感器沿著作為正交系的2維平面上的2個軸的X軸和Y軸對稱地配置，上述環(huán)狀磁鐵配置在上述磁傳感器的中央附近。
9.根據(jù)權利要求4到8中的任意一項所述的指向設備，其特征在于在上述裝配基板的上述樹脂層側且在上述環(huán)狀磁鐵的大致中央部分上配置了開關。
10.根據(jù)權利要求9所述的指向設備，其特征在于在與上述開關相對的上述樹脂層的部分上設置了用于按壓該開關的突起。
11.根據(jù)權利要求1到10中的任意一項所述的指向設備，其特征在于上述磁傳感器，是利用霍爾效應的磁傳感器，輸出與磁通密度成比例的信號。
12.根據(jù)權利要求11所述的指向設備，其特征在于上述利用霍爾效應的磁傳感器配置在上述裝配基板的上述樹脂層側并且設置成檢測與上述裝配基板的表面平行的方向的磁通密度。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的指向設備，其特征在于上述利用霍爾效應的磁傳感器是僅具有1個輸出端子的磁傳感器。
14.根據(jù)權利要求1到10中的任意一項所述的指向設備，其特征在于上述磁傳感器是利用磁阻效應的磁傳感器。
15.根據(jù)權利要求14所述的指向設備，其特征在于上述利用磁阻效應的磁傳感器是半導體磁阻效應元件，其配置在上述裝配基板的上述樹脂層側并且檢測與上述裝配基板的表面平行的方向的磁通密度。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的指向設備，其特征在于上述利用磁阻效應的磁傳感器是4個半導體磁阻效應元件，它們沿著作為正交系的2維平面上的2個軸的X軸和Y軸各2個對稱地配置，該X軸上的2個磁傳感器在第1耦合點進行電耦合，該Y軸上的2個磁傳感器也在第2耦合點進行電耦合，使用上述第1和第2耦合點的電信號檢測因上述環(huán)狀磁鐵的移動所產(chǎn)生的周圍的磁通密度的變化。
17.根據(jù)權利要求1到16中的任意一項所述的指向設備，其特征在于具有利用從上述環(huán)狀磁鐵產(chǎn)生的磁力使上述環(huán)狀磁鐵復歸到原點的原點復歸裝置。
18.一種電子裝置，其特征在于組裝有權利要求1到17中的任意一項所述的指向設備。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠實現(xiàn)小型化和低高度化且向外部泄漏的磁通密度小的、而且產(chǎn)品壽命長的操作性良好的指向設備。磁傳感器(21)沿著X軸和Y軸各2個對稱地配置在裝配基板(24)上。在裝配基板(24)上配置了硅酮樹脂(23)，在磁傳感器(21)的大致中央部分上配置了內外單極磁化的環(huán)狀磁鐵(22)。裝配基板(24)與硅酮樹脂(23)未進行粘接。硅酮樹脂(23)通過施加外力而容易變形，當去除了該外力后立即復歸到未施加外力的初始狀態(tài)。環(huán)狀磁鐵(22)的移動設計成相對于裝配基板(24)的表面進行大致平行移動。由磁傳感器(21)檢測因環(huán)狀磁鐵(22)的移動而產(chǎn)生的周圍的磁通密度的變化，并將輸入點的坐標值輸出。
文檔編號G06F3/033GK1739089SQ20048000245
公開日2006年2月22日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權日2003年1月20日
發(fā)明者高塚俊德 申請人:旭化成電子材料元件株式會社