JP2008257296A - Rolling input device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主にコンピュータ用の入力装置に係り、特に手指で加圧しながら転がすことによって操作する転動型入力装置とプログラムに関する。 The present invention mainly relates to an input device for a computer, and more particularly to a rolling input device and a program operated by rolling while pressing with a finger.
近年、タッチパッド、タッチパネル、タッチディスプレイといった指やスタイラスでタッチして操作する接触位置検出装置（以下タッチパネルと総称する）が普及している。こうした装置では指や器具でタッチパネル表面を接触した地点の座標の入力が基本になる。本発明では、指とタッチパネルの間に転動体と呼ぶ機構を介在させて、単に座標を入力することに留まらず、ダイヤルやホイール、あるいはボタンや十字キー、キーボード等の入力デバイスの機能を兼ねて多様な情報入力を行うための装置とプログラムを与える。またスクロールやメニュー選択等においては、タッチしたり表面を擦ったりする感触よりも、ロータを回転したり転がしたりする感触の方が入力する情報と連想が取れて直感にそぐう場面も多い。本発明では、従来にはなかった「転がす（転動する）操作」に基づく新たな入力装置とその操作感と直感的に対応する応用プログラムを与える。 In recent years, contact position detection devices (hereinafter collectively referred to as touch panels) that are operated by touching with a finger or a stylus such as a touch pad, a touch panel, and a touch display have become widespread. In such a device, the input of the coordinates of the point where the touch panel surface is touched with a finger or an instrument is fundamental. In the present invention, a mechanism called a rolling element is interposed between the finger and the touch panel, and the function of an input device such as a dial, a wheel, or a button, a cross key, and a keyboard is not limited to simply inputting coordinates. A device and a program for inputting various information are provided. In scrolling, menu selection, and the like, there are many scenes where the feeling of rotating or rolling the rotor is associated with the input information and is more intuitive than the feeling of touching or rubbing the surface. In the present invention, a new input device based on a “rolling (rolling) operation” that has not been conventionally available and an application program that intuitively corresponds to the operational feeling are provided.
指で直接タッチパッドに触れる場合には、指が柔軟なために接触範囲は広がった領域となり、点とは見なせなくなる。このように広がりのある領域で接触している場合には、現在のタッチパネルでは、接触領域の重心の位置や中心位置を算出し、それを接触点とみなして、１点の座標情報を出力している。指をタッチパッドに押し付けて加圧して行くと柔軟な指は潰れて接触する領域の面積は次第に広くなる。逆に指がタッチパッドから離反して行く過程では、接触する領域の面積は次第に縮小して行く。このように指が接触したり離反したりする過程で、接触している領域は必ずしも中心を一定に保ったまま周辺が均一に増大、縮小して行くわけではない。指の傾け方によっては接触領域の面積は特定の方位にのみ増大し、その場合に重心で座標を定めると意図しない座標情報の変化が入力されてしまう。指で座標入力する場合に生じるこうした問題を解決する最も簡易な方法はスタイラスと呼ばれるペン状の器具の利用である。しかしながら一度スタイラスを持ってしまうと、ボタンを押すなどの他の操作ができなくなることが問題となる。 When touching the touchpad directly with a finger, the contact area becomes an expanded area because the finger is flexible and cannot be regarded as a point. When touching in such a wide area, the current touch panel calculates the position and center position of the center of gravity of the contact area, regards it as a contact point, and outputs coordinate information of one point. ing. When the finger is pressed against the touch pad and pressed, the flexible finger is crushed and the area of the contact area gradually increases. Conversely, in the process of the finger moving away from the touch pad, the area of the contact area gradually decreases. In the process of finger contact and separation, the contact area does not always increase and decrease uniformly while keeping the center constant. Depending on how the finger is tilted, the area of the contact area increases only in a specific direction. In this case, if coordinates are determined by the center of gravity, an unintended change in coordinate information is input. The simplest method for solving such a problem that occurs when inputting coordinates with a finger is to use a pen-like instrument called a stylus. However, once the stylus is held, other operations such as pressing a button become impossible.
そこで、本発明では、指が特定の器具を持つことによる束縛を避け、かつ指が直接タッチすることによる不正確さを排除するために、タッチパネル上で回転、並進移動、かつ傾斜可能な自由度を持って支持されて指とタッチパネルの間に介在する器具を導入し、指がこの器具を介在してタッチパネルに接触することによって精度良く座標情報を入力すると共に、器具を前後に転がしたり左右に傾けたりする操作を通じて、十字キー入力やスクロール、さらには文字入力といった多様な情報の入力を能率良く行うための装置とプログラムを与える。 Therefore, in the present invention, in order to avoid the restraint caused by the finger having a specific instrument and to eliminate the inaccuracy caused by the finger touching directly, the degree of freedom that can be rotated, translated, and tilted on the touch panel. An instrument that is supported between the finger and the touch panel is introduced, and the finger touches the touch panel with the instrument interposed between them to accurately input coordinate information, and the instrument can be rolled back and forth or left and right. A device and a program for efficiently inputting various information such as cross key input, scrolling, and character input through an operation of tilting are provided.
本発明に関連する特許文献を以下に示す。
特許文献１と２では、タッチパネル上でローラ状の転動体を転がす操作によってデータや指令を入力する方法が示されている。いずれも通常のペン先による座標入力とローラによる座標入力を区別できるように特殊な形態のローラを利用している。特許文献１では、２枚の円盤を同じ回転軸に離して取り付けた形態のものをローラとして使用している。２つの円盤はそれぞれ、周縁部が中心から一定の角度毎に交互に切り除かれていて、残った部分を転がしたときに２つの円盤の周縁部がタッチパネルと交互に接触するように構成されている。この交互の接触によって入力する座標系列は、特定の周期と振幅で位置を変えることから、通常のペン先による座標入力と区別している。また特許文献２では、ローラをタッチパッド上で転がすときに、ローラ表面上に隆起するように設けられた波形状のパターンがタッチパッド表面に接触することで、入力する座標点列もこの周期的な波形パターンに従ったものとなるため、そのことを利用して通常のペン先による座標入力と区別している。このようにローラの入力を通常のペン先による入力を区別することで、例えば、ローラ入力時には消去モードとみなして、描画データを消去する目的に利用している。 Patent Documents 1 and 2 show a method of inputting data and commands by an operation of rolling a roller-shaped rolling element on a touch panel. In either case, a special type of roller is used so that the coordinate input by the normal pen tip and the coordinate input by the roller can be distinguished. In patent document 1, the thing of the form which attached | separated and attached the two discs to the same rotating shaft is used as a roller. Each of the two discs is configured such that the peripheral portions are alternately cut from the center at a certain angle, and the peripheral portions of the two discs are alternately in contact with the touch panel when the remaining portion is rolled. Yes. The coordinate series input by this alternating contact is distinguished from the normal coordinate input by the pen tip because the position is changed with a specific period and amplitude. Further, in Patent Document 2, when a roller is rolled on a touch pad, a wave pattern provided so as to protrude on the roller surface comes into contact with the touch pad surface, so that the input coordinate point sequence is also periodically generated. Therefore, it is distinguished from the coordinate input by a normal pen tip. By distinguishing the input from the roller from the input from the normal pen tip in this way, for example, the roller input is regarded as an erasing mode and used for the purpose of erasing the drawing data.
次に特許文献３から５は本特許で使われる要素技術に関わるもので、特許文献３では、傾斜センサを利用して検出する本体の姿勢と座標入力を組み合わせて多様な操作を行う方法が示されている。また特許文献４と５は、帯状のタッチパネルを利用した情報入力装置に関するもので、前者では触れた位置に応じて、また後者では帯状タッチパネル上で指を動かす速さに応じて動画の再生速度を決定する方法が示されている。 Next, Patent Documents 3 to 5 relate to the elemental technology used in this patent. Patent Document 3 shows a method for performing various operations by combining the posture of the main body detected using the tilt sensor and the coordinate input. Has been. Patent Documents 4 and 5 relate to an information input device using a band-shaped touch panel. In the former, the playback speed of a moving image is set according to the position touched by the former and according to the speed of moving a finger on the band-shaped touch panel. The method of determination is shown.
本発明は、以上の状況に鑑みて考案されたものであり、指とタッチパネルの間に特殊な器具を介在させることによって、タッチパネルの接触位置検出機能を多用途・多機能に応用せしめ、単に座標を入力することに留まらず、ダイヤルやホイール、あるいはボタンや十字キー、キーボード等の入力デバイスの機能を兼ねて多様な情報入力を行うことのできる転動型入力装置とプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above situation, and by interposing a special instrument between the finger and the touch panel, the touch position detection function of the touch panel can be applied to multiple uses and multiple functions, simply by coordinates. The purpose is to provide a rolling type input device and program that can be used for various information inputs that also function as input devices such as dials, wheels, buttons, cross keys, and keyboards. And
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の転動型入力装置は、パネルと、該パネルに接触しながら転動かつ傾動可能に形成される転動体と、前記パネルに設けられ、前記転動体下部の表面が前記パネルに接触する接触位置（ｘ、ｙ）を検出する接触位置検出手段とを具備し、前記パネルおよび前記転動体の各表面を、前記転動体が前記パネルに接触するときに、一点のみで接触する形状に形成し、前記接触位置（ｘ、ｙ）は、前記パネル表面上で前記転動体が転がる方向をｙ軸方向とし、ｙ軸と直交する方向をｘ軸方向としてｘ−ｙ座標系を定めたときの接触位置であり、前記接触位置（ｘ、ｙ）のｘを、前記転動体を上方から指で加圧する位置によって定め、前記接触位置（ｘ、ｙ）のｙを、前記転動体を前記パネル上で接触させながら転がすことによって定めることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rolling input device according to claim 1 of the present invention is provided with a panel, a rolling element formed so as to be able to roll and tilt while being in contact with the panel, and the panel. Contact position detecting means for detecting a contact position (x, y) at which the surface of the lower part of the rolling element comes into contact with the panel, and the surface of each of the panel and the rolling element is placed on the panel. The contact position (x, y) is formed in a shape that contacts only at one point when contacting, and the direction of rolling of the rolling element on the panel surface is defined as the y-axis direction, and the direction orthogonal to the y-axis is defined as x It is a contact position when an xy coordinate system is defined as an axial direction, and x of the contact position (x, y) is determined by a position where the rolling element is pressed with a finger from above, and the contact position (x, y) y is the contact between the rolling element and the panel. Wherein the determined by rolling while.
本発明では、たとえば転動体をパネルから所定間隔をもって浮動的に支持し、転動体を加圧することによってパネルに一点で接触しながら転がるように回転させ接触位置が移動するようにした。さらに転動体は加圧位置を変えることによって傾斜する構造とし、転がり方向と直交する方向にも接触位置が移動可能にした。なお、「傾動」とは、ある地点のパネル表面と転動体との相対的な角度あるいは位置関係が変われば足りる趣旨である。
ここで、パネル表面上で前記転動体が転がる方向をｙ軸方向とし、ｙ軸と直交する方向をｘ軸方向としてｘ−ｙ座標系を定めると、接触位置（ｘ，ｙ）のｘは、転動体を上方から指で加圧する位置によって定め、ｙは、前記転動体を転がすことによって接触位置をｙ軸方向に変化させて定めることを特徴とする。ｘ軸は転動体の回転軸と平行な方向に設けられた軸であり、その軸上の加圧位置に応じて、転動体は後の図４に示すように傾きを変えて、接触点のｘが加圧位置のｘに一致するのである。またｙ軸は転動体が転がる方向に設けられた軸であるから、転動体が転がると図５に示すように接触点のｙが変化するのである。
In the present invention, for example, the rolling elements are supported floatingly from the panel at a predetermined interval, and by pressing the rolling elements, the rolling elements are rotated so as to roll while being brought into contact with the panel at one point, thereby moving the contact position. Furthermore, the rolling element has a structure that is inclined by changing the pressure position, and the contact position can also be moved in a direction orthogonal to the rolling direction. “Tilt” means that it is sufficient if the relative angle or positional relationship between the panel surface at a certain point and the rolling elements is changed.
Here, when the xy coordinate system is defined with the direction in which the rolling element rolls on the panel surface as the y-axis direction and the direction perpendicular to the y-axis as the x-axis direction, x of the contact position (x, y) is: It is determined by a position where the rolling element is pressed with a finger from above, and y is determined by changing the contact position in the y-axis direction by rolling the rolling element. The x axis is an axis provided in a direction parallel to the rotation axis of the rolling element, and the rolling element changes its inclination as shown in FIG. x coincides with x at the pressing position. Further, since the y-axis is an axis provided in the direction in which the rolling element rolls, the y at the contact point changes as shown in FIG. 5 when the rolling element rolls.
ここで、「一点のみで接触する」とは、接触を検知する箇所が一点のみになるように形成することを意味する。したがって、接触を検知しない態様、たとえば電気的導通状態によって接触を検知するような場合に絶縁体などの接触部位が他に存在しても、これによって一点のみで接触するという要件を満たさないというものではない。 Here, “contact with only one point” means that the contact is detected so that there is only one point. Therefore, a mode in which contact is not detected, for example, in the case where contact is detected by an electrical conduction state, even if there are other contact parts such as insulators, this does not satisfy the requirement of contact at a single point is not.
本発明の請求項２に記載の転動型入力装置では、さらに、前記接触位置検出手段は、加圧センサ、静電センサ、電磁センサ、電気抵抗値または電極の導通関係を通じて接触位置を検出する部材で形成したことを特徴とする。 In the rolling input device according to claim 2 of the present invention, the contact position detection means further detects a contact position through a pressurization sensor, an electrostatic sensor, an electromagnetic sensor, an electrical resistance value, or a conduction relation of electrodes. It is formed by a member.
接触位置検出手段として上記のセンサ等を用いることによって、実用的な精度で位置検出が可能となる。 By using the above-described sensor or the like as the contact position detecting means, position detection can be performed with practical accuracy.
本発明の請求項３に記載の転動型入力装置は、平面状のパネルと、その表面に接触しながら転がり、かつ傾斜することができるように、平面状のパネルに対して回転かつ移動かつ傾斜可能となるように支持された転動体とを備えていている。この転動体の下部表面は転がる方向に断面縁形状がほぼ円弧となるように湾曲した曲面を形成することによって、転がりやすくなっている。また、転がる方向と直交する方向にも、パネル表面と向き合う側が凸となるように緩やかに湾曲し、これらの湾曲によってパネル表面は転動体下部表面と１点のみで接触するように構成されている。すなわち分かりやすく言えば、転動体の下部表面はラグビーボールのように表面が直交する2方向に湾曲しているために平面との接点が１つになるのである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a rolling input device that rotates and moves with respect to a planar panel so that the planar panel can roll and tilt while being in contact with the planar panel. And a rolling element supported so as to be tiltable. The lower surface of the rolling element is easy to roll by forming a curved surface curved in a rolling direction so that the cross-sectional edge shape is almost an arc. In addition, in the direction orthogonal to the rolling direction, the panel surface is gently curved so that the side facing the panel surface is convex, and the panel surface is configured to come into contact with the lower surface of the rolling element at only one point by these curves. . In other words, the lower surface of the rolling element is curved in two directions perpendicular to each other like a rugby ball, so there is only one contact point with the plane.
本発明の請求項４に記載の転動型入力装置は、上述した発明が平面状のパネルを用いていたのに対して、一方向に湾曲した曲面状のパネルを用いている点に違いがある。上述の発明と同様に、その表面に接触しながら転がってかつ傾斜できるように回転かつ移動かつ傾斜可能となるように支持された転動体を用いているが、今度は、転動体の下部表面は転がる方向に断面縁形状が概円弧となるように湾曲するだけで良い。すなわち転動体の形状は円筒のように定めても良い。それでも、パネル表面が、転動体が転がる方向と直交する方向に、転動体と向き合う側が凸となるように緩やかに湾曲しているため、パネル表面が転動体下部表面と接触する点は１点のみとなる。パネル表面上に前述したのと同様のｘ−ｙ座標系を定めるときに、パネルは、その表面と転動体下部表面の接触位置（ｘ，ｙ）を、加圧センサ、静電センサ、電磁センサ、電気抵抗値または電極の接触関係を通じて検出する手段を備えている。そして接触位置（ｘ，ｙ）のｘは、転動体を上方から指で加圧する位置によって定め、ｙは、転動体を転がすことによって定めることを特徴とする。今度はパネル側が湾曲しているが、ｘ軸上の加圧位置に応じて転動体は傾斜角度を変えて、接触点のｘ座標値は加圧位置のｘ座標値と一致するようになる。また転動体の転がり角度によって接触位置のｙ座標値が定まるようになる。 The rolling input device according to claim 4 of the present invention is different from the above-described invention in that the above-described invention uses a flat panel, but uses a curved panel curved in one direction. is there. Similar to the above-described invention, the rolling element supported so as to be able to rotate and move and tilt so as to be able to roll and tilt while being in contact with the surface, but this time, the lower surface of the rolling element is It is only necessary to bend so that the cross-sectional edge shape is a circular arc in the rolling direction. That is, the shape of the rolling element may be determined like a cylinder. Still, since the panel surface is gently curved in a direction perpendicular to the direction in which the rolling element rolls so that the side facing the rolling element is convex, there is only one point where the panel surface contacts the lower surface of the rolling element. It becomes. When the same xy coordinate system as described above is defined on the panel surface, the panel determines the contact position (x, y) between the surface and the lower surface of the rolling element using a pressure sensor, electrostatic sensor, electromagnetic sensor. And means for detecting through the electrical resistance value or the contact relation of the electrodes. And x of contact position (x, y) is defined by the position which presses a rolling element with a finger from the upper part, and y is defined by rolling a rolling element. This time, the panel side is curved, but the rolling element changes the inclination angle according to the pressure position on the x-axis, and the x-coordinate value of the contact point coincides with the x-coordinate value of the pressure position. Further, the y-coordinate value of the contact position is determined by the rolling angle of the rolling element.
本発明の請求項５に記載の転動型入力装置は、以上の転動型入力装置において、転動体の上部表面の指と接する部分が、転動体の下部に対して、転動体の回転軸と平行な方向にスライド移動するように構成されたことを特徴とする。このように構成することによって、転動体の上に乗せた指を離すことなく乗せたまま左右に動かすことが可能になる。またこのときに転動体とパネルは接触したまま接触点を移動して、接触点のｘ座標値だけを変化させることになる。このように接触したままの状態でｘ座標値の変化が検出されれば、それは指を転動体に乗せたまま左右にスライド移動する操作が加えられたためであると判断し、その操作に応じた指令やデータを入力することができる。 In the rolling input device according to claim 5 of the present invention, in the above rolling input device, the portion of the upper surface of the rolling element in contact with the finger is a rotating shaft of the rolling element relative to the lower portion of the rolling element. It is configured to slide in a direction parallel to the. By comprising in this way, it becomes possible to move right and left, putting on the rolling element, without releasing the finger. At this time, the rolling element and the panel are moved in contact with each other, and only the x coordinate value of the contact point is changed. If a change in the x-coordinate value is detected in a state where the contact is maintained in this manner, it is determined that the operation of sliding left and right with the finger placed on the rolling element is applied, and the operation is performed according to the operation. Commands and data can be input.
本発明の請求項６に記載の転動型入力装置は、手指の触覚に応答を返すために振動生成器を備えている。そしてこの振動生成器は、転動体の転動角度が所定量に到達した時、または接触位置（ｘ，ｙ）が所定位置に到達したとき、あるいはその他所定の動作が達成されたとき、または外部機器からの指令により振動して、手指に操作の達成やその他のメッセージを通知するように構成されている。 A rolling input device according to a sixth aspect of the present invention includes a vibration generator for returning a response to the sense of touch of a finger. This vibration generator is used when the rolling angle of the rolling element reaches a predetermined amount, when the contact position (x, y) reaches a predetermined position, or when other predetermined operation is achieved, or externally. It is configured to vibrate in response to a command from the device and notify the finger of operation completion or other messages.
本発明の請求項７に記載の転動型入力装置は、姿勢検出センサを備え、検出される装置本体の姿勢と接触位置（ｘ，ｙ）をそのまま外部機器へ伝送してそこでの処理に委ねるか、または装置本体内部で処理して所定の動作を実行することを特徴とする。このように姿勢情報を組み合わせることにより多様な情報の入力が可能になり、特に姿勢の変化と直感的に連携の取れる指令を入力する際に用いると良い。例えば、図１１では、スクロールやカーソル移動の方向が姿勢の方向と対応が取れるようにすることで、転がす操作と姿勢の設定とコンピュータの動作が直感的に関連付くようになっている。 The rolling input device according to claim 7 of the present invention includes an attitude detection sensor, and transmits the detected attitude and contact position (x, y) of the apparatus body to an external device as it is, and entrusts the processing there. Alternatively, a predetermined operation is executed by processing inside the apparatus main body. By combining posture information in this way, it is possible to input a variety of information, and it is particularly preferable when inputting a command that can be intuitively linked with a change in posture. For example, in FIG. 11, by making the direction of scrolling and cursor movement correspond to the direction of the posture, the rolling operation, the posture setting, and the operation of the computer are intuitively related to each other.
本発明の請求項８に記載の転動型入力装置は、装置本体において転動体の設けられている側の裏側にタクトスイッチを設けたことを特徴とする。上述した姿勢の変化や転がしの操作だけでは、最終的な入力の確定までせずに、カーソルの移動やスクロールのみを行い。そうして選択した項目を確定して入力する際にこのタクトスイッチを用いると良い。またタッチパネルへの不測の接触により誤入力が生じることを防ぎたい場合に、タクトスイッチを押すことで始めてタイミングを確定するようにすると良い。あるいは図１に示すように３つのタクトスイッチ２０を転動体の背後に設ければ、これらの押す位置でｘ座標方向の位置情報を３種区別して指定することも可能である。 The rolling input device according to claim 8 of the present invention is characterized in that a tact switch is provided on the back side of the device main body where the rolling element is provided. With only the above-described posture change and rolling operations, the cursor is only moved and scrolled without final input confirmation. This tact switch may be used when the selected item is confirmed and input. In addition, when it is desired to prevent erroneous input due to unexpected contact with the touch panel, the timing should be determined only by pressing the tact switch. Alternatively, as shown in FIG. 1, if three tact switches 20 are provided behind the rolling elements, it is possible to specify the position information in the x-coordinate direction by distinguishing the three types of position information at the pressed positions.
本発明の請求項９に記載の転動型入力装置は、転動体と接触位置検出手段と別構成とし、使用時に一体として使用するものである。
たとえば、接触位置検出装置については既存の装置のタッチパネルを使い、製品としてはタッチパネルを除いた本願発明の転動体部分だけを販売し、ユーザはそれを手持ちのＰＤＡ等に付けて利用することが可能となる。
The rolling input device according to claim 9 of the present invention is configured separately from the rolling elements and the contact position detecting means, and is used as an integral unit when used.
For example, for the contact position detection device, the existing device touch panel is used, and as the product, only the rolling element portion of the present invention excluding the touch panel is sold, and the user can use it by attaching it to a PDA etc. It becomes.
本発明の請求項１０に記載の発明は、以上の述べた転動型入力装置と組み合わせて使用するプログラムであって、転動体とパネルの接触位置（ｘ，ｙ）のｘの値に基づいてメニューの項目配列中の列を指定し、ｙの値またはその変化量に基づき、メニューの項目配列中の行または行の移動量を指定することを特徴とする。通常のマウスでカーソル（またはフォーカス）を移動してメニュー項目を選択する場合には、目標地点にまでカーソルが移動するのに時間がかかり、そのために入力能率が低いことが問題であった。本発明の転動型入力装置とプログラムでは、この問題を次のように解決している。まずｘ軸方向については、途中のカーソルの移動の処理を経ずに、指の着地点によって直接的にｘの値を指定することができる。その際に操作者がｘの値の目安をつけるために転動体の指が接触する表面上には、凹凸が設けられており、例えば、図１の例では、３つの隆起がある。こうした凹凸手掛かりに基づき、ｘの値を直接的に指定して、ｙの値のみを転動体を転がしてカーソルやフォーカスを移動して指定することによって、入力能率を向上することができる。通常、ディスプレイの表示内容は横方向よりも縦方向にスクロールする場合が多く、横方向については、ディスプレイに表示されている内容のｘ座標の位置がスクロールによって動いてしまうことなく確定していることから、画面上の表示内容の横方向の絶対位置と転動体上のｘ軸方向の絶対位置との対応が取れるので、上述したように指の着地点でｘ座標の値を直接指定するようにした。一方、ｙ座標についてはスクロールにより表示内容が上下に動くため絶対位置が固定せずに、また表示内容にｙ軸方向にエンドレスに動く自由度が必要とされる場合が多いため、入力能率が落ちることには妥協して、ｙ軸方向については従来通りにカーソルを移動させながら項目を指定する方法を採用した。この場合にはｙ座標の値はその相対的な変化量を、転動体を転がす際の相対的な回転角度によって指定することになる。なお従来のホイールのような回転体を操作するときと本発明の転動体を操作する場合の本質的な違いは、同じ角度だけ回転させるのに後者は前者の2倍の指の運動量が必要となる点であり、タッチパネルの位置検出精度が、人が指の位置決めをする精度よりも高くなっている実情を考慮すると、後者の方がタッチパネルの性能を引き出す上で有利なことが分かる。 The invention according to claim 10 of the present invention is a program used in combination with the rolling input device described above, and is based on the value x of the contact position (x, y) between the rolling element and the panel. A column in the menu item array is specified, and a line or a moving amount of the line in the menu item array is specified based on a value of y or a change amount thereof. When a menu item is selected by moving the cursor (or focus) with a normal mouse, it takes time for the cursor to move to the target point, and thus the input efficiency is low. In the rolling input device and program of the present invention, this problem is solved as follows. First, in the x-axis direction, the value of x can be directly designated by the finger landing point without passing through the cursor movement process. At that time, an unevenness is provided on the surface with which the finger of the rolling element comes into contact in order for the operator to give an indication of the value of x. For example, in the example of FIG. 1, there are three ridges. The input efficiency can be improved by directly specifying the value of x based on such uneven clues and specifying only the value of y by rolling the rolling element and moving the cursor or focus. Normally, the display content is often scrolled in the vertical direction rather than in the horizontal direction, and the x-coordinate position of the content displayed on the display is fixed without moving by scrolling. From the above, since the correspondence between the absolute position in the horizontal direction of the display content on the screen and the absolute position in the x-axis direction on the rolling element can be taken, the value of the x coordinate is directly specified at the finger landing point as described above. did. On the other hand, for y-coordinates, the display content moves up and down by scrolling, so the absolute position is not fixed, and the display content often requires a degree of freedom to move endlessly in the y-axis direction. For this reason, a method of specifying items while moving the cursor in the conventional manner in the y-axis direction was adopted. In this case, the value of the y coordinate is designated by the relative rotation angle when the rolling element is rolled. Note that the essential difference between operating a rotating body such as a conventional wheel and operating the rolling element of the present invention is that the latter requires twice the amount of finger motion as the former in order to rotate the same angle. In view of the fact that the position detection accuracy of the touch panel is higher than the accuracy with which a person positions a finger, it can be seen that the latter is more advantageous in extracting the performance of the touch panel.
本発明では、指とタッチパネルの間に回転、併進、傾斜可能に支持された転動体を介在させることによって、タッチパネルの接触位置検出機能を多用途・多機能に応用せしめ、単に座標を入力することに留まらず、ダイヤルやホイール、あるいはボタンや十字キー、キーボード等の入力デバイスの機能を兼ねて多様な情報入力を行うことを可能にした。 In the present invention, the touch position detection function of the touch panel can be applied to multiple uses and multiple functions by simply interposing a rolling element supported between the finger and the touch panel so as to be able to rotate, translate, and tilt, and simply input coordinates. In addition to the functions of input devices such as dials, wheels, buttons, cross keys, and keyboards, various information can be input.
図１に本発明の実施の形態による転動型入力装置６０の全体像を示す。側面図であるが、外観図になっている部分と内部構造を示している透視部分が混在して図示されている。この図では転動体５０は、その上部１が下部８に対して左にスライドしている状態で示されている。このスライド移動は操作者が指で力を加えることによって起こり、指を離せばスライド移動しない状態に復帰する。転動体上部の隆起部分３は操作者に指の位置に関する触覚的な手掛かりを与えるために設けられている。また転動体下部のパネル接触部は、接触した場合の衝撃を柔らかくし、また滑り止めのためにゴムカバー８ｂで覆われている。このゴムカバーの断面形状は円弧になっており、転動体はタッチパネル２の表面に接触した後で、その上をタイヤが転がるように、所定の角度の範囲内で前後に回転する。本実施例ではニュートラルの角度を基準にして前後に４５度まで回転して転がるように設計されている。この角度の範囲であれば、最大角度まで転がしても指は転動体上部に常に触れることになる。転動体の半径をＲとするときに４５度転がると転動体はπＲ／４だけパネル上を移動するが、このときに転動体上部に乗せた指の移動量はπＲ／２となり、指の移動量が半分に縮小されてパネルに伝わる。現状のパネルの解像度は十分に高く、指が震えなどのために位置指定困難になることによる人の能力の限界を超える解像度を備えている。したがって、このように指の移動量が縮小されると指の震えも半分に縮小されて伝わり、パネルの解像度をより高く引き出すことができる。なお転動体はパネルの上にバネ４を通じて支持されており、バネの回転や伸縮によって、パネルに対して相対的に回転、並進、傾斜のいずれの運動も自由にできるようになっており、それにより上述したパネル上での転がり運動と傾斜角度の変化が可能になっている。 FIG. 1 shows an overall view of a rolling input device 60 according to an embodiment of the present invention. Although it is a side view, the part which is an external view and the see-through part which shows the internal structure are mixed and illustrated. In this figure, the rolling element 50 is shown with its upper part 1 sliding to the left with respect to the lower part 8. This sliding movement occurs when the operator applies a force with a finger, and when the finger is released, it returns to a state where it does not slide. The raised portion 3 at the top of the rolling element is provided to give the operator a tactile clue about the position of the finger. Further, the panel contact portion at the lower part of the rolling element is covered with a rubber cover 8b so as to soften the impact when it comes into contact and to prevent slipping. The rubber cover has a circular cross-sectional shape, and after the rolling element contacts the surface of the touch panel 2, it rotates back and forth within a predetermined angle range so that the tire rolls on the surface. In this embodiment, it is designed to rotate and roll up to 45 degrees forward and backward with reference to the neutral angle. If the angle is within this range, the finger always touches the upper part of the rolling element even if it rolls to the maximum angle. If the radius of the rolling element is R and it rolls 45 degrees, the rolling element moves on the panel by πR / 4. At this time, the amount of movement of the finger placed on the upper part of the rolling element is πR / 2, and the movement of the finger The amount is reduced to half and transmitted to the panel. The resolution of the current panel is sufficiently high, and it has a resolution that exceeds the limit of human ability due to the difficulty of specifying the position due to shaking of the finger. Therefore, when the movement amount of the finger is reduced in this way, the trembling of the finger is also reduced by half and transmitted, and the resolution of the panel can be drawn higher. The rolling element is supported on the panel through the spring 4 and can be rotated, translated, or tilted relative to the panel by the rotation or expansion / contraction of the spring. Thus, the above-described rolling motion on the panel and change of the tilt angle are possible.
次に転動体とタッチパネル以外の構造であるが、同じ図１に今度は透視図で筐体内部の様子が示されている。まずタクトスイッチ２０が３つ設けられており、これは前述したように入力を確定したり、転動体の回転軸の方向に沿って３つの位置情報を与えたりするために用いる。あるいは指で転動体を強くタッチパネルに押し付けると背後からタクトスイッチも押すことになるので、転動体のタッチパネルへの接触と同時にタクトスイッチも押し込まれるように構成しておけば、転動体がタッチパネルに接触したタイミングをタクトスイッチがＯＮとなるタイミングとして検出できる。また２１は振動生成器であり、所定の操作が行われて入力が確かに受け入れられたことを操作者の触覚を通じて通知する目的に使用する。例えば転動体が所定の角度転がるたびに発生することもあるし、ディスプレイの表示内容に同期して、カーソルが目標地点に到達したとき等に振動するようにしても良い。さらには外部機器からの指令によって振動させて、任意のメッセージを通知する目的に使用しても良い。２２は姿勢センサであり、本体が重力に対して、あるいは外部機器に対して相対的にどのような姿勢でいるのかを検出する。この姿勢の結果を、タッチパネルが検出した接触位置の情報と組み合わせて多様な情報を指定することが可能になる。 Next, although it is structures other than a rolling element and a touch panel, the state inside a housing | casing is shown by the perspective view this time in the same FIG. First, three tact switches 20 are provided, which are used to determine the input as described above and to provide three pieces of position information along the direction of the rotation axis of the rolling element. Alternatively, if the rolling element is strongly pressed against the touch panel with a finger, the tact switch will also be pressed from behind, so if the tact switch is pressed simultaneously with the contact of the rolling element with the touch panel, the rolling element contacts the touch panel. The detected timing can be detected as the timing at which the tact switch is turned on. Reference numeral 21 denotes a vibration generator, which is used for the purpose of notifying through the operator's sense of touch that a predetermined operation has been performed and the input has been accepted. For example, it may occur each time the rolling element rolls a predetermined angle, or may be vibrated when the cursor reaches the target point in synchronization with the display content of the display. Further, it may be used for the purpose of notifying an arbitrary message by vibrating according to a command from an external device. An attitude sensor 22 detects the attitude of the main body relative to gravity or relative to an external device. A variety of information can be specified by combining the result of this posture with the information on the contact position detected by the touch panel.
図１のままでは本実施形態の転動型入力装置の形状が分かりにくいので図２に斜視図を示す。（ａ）は転動体上部が下部に対してスライドしていない場合の図であり、（ｂ）は転動体上部が下部に対してスライド移動している場合の図である。 Since the shape of the rolling input device according to the present embodiment is difficult to understand with the use of FIG. 1, a perspective view is shown in FIG. (A) is a figure when the rolling element upper part is not sliding with respect to the lower part, (b) is a figure when the rolling element upper part is slidingly moved with respect to the lower part.
また図６に、さらに転動体部分の立体形状を把握しやすくなるように、３次元的に陰影をつけて形状を表示した図を示す。（ａ）（ｂ）（ｃ）は転動部上部が下部に対してスライド移動していない場合の図であり、（ｄ）（ｅ）（ｆ）は転動部上部が下部に対してスライド移動している場合の図である。（ｃ）の図で転動体下部に見える歯車状の隆起は後に述べるように転動体とタッチパネルとの接触パターンを特殊なものにするために設けているが、これはなくても構わない。タッチパネルが高解像度に位置検出する能力を活用して、連続的にカーソルを移動したい場合には、むしろこのような歯車状の突起は設けずに単純にラグビーボール状の滑らかな曲面にしておいた方が良い。転動体の形状において重要な点は、転動体下部の表面形状がラグビーボールの曲面の形状をしており、回転軸の方向にも、それと直交する方向にも表面が湾曲しており、タッチパネルとの接触点が１つに制限されることである。なお歯車状の突起を設けた場合には後に述べるように２つの歯車の先端が同時にタッチパルに接触する場合があるが、その場合には２つの接触点の中間点が検出されて、１つの接触点として解釈されることになる。 In addition, FIG. 6 shows a diagram in which the shape is displayed with a three-dimensional shadow so as to make it easier to grasp the three-dimensional shape of the rolling element portion. (A) (b) (c) is a figure when the upper part of a rolling part is not slidingly moved with respect to the lower part, (d) (e) (f) is the upper part of a rolling part sliding with respect to the lower part. It is a figure in the case of moving. The gear-like bulge visible in the lower part of the rolling element in the figure of (c) is provided to make the contact pattern between the rolling element and the touch panel special as will be described later, but this may not be necessary. If you want to move the cursor continuously by making use of the ability of the touch panel to detect the position with high resolution, instead of providing such a gear-shaped protrusion, it was simply made a smooth curved surface like a rugby ball Better. The important point in the shape of the rolling element is that the surface shape of the lower part of the rolling element is the curved shape of the rugby ball, and the surface is curved both in the direction of the rotation axis and in the direction perpendicular to it. The number of contact points is limited to one. If gear-shaped protrusions are provided, the tips of the two gears may contact the touch pal at the same time as will be described later. In this case, the intermediate point between the two contact points is detected and one contact is detected. It will be interpreted as a point.
図３には、本実施形態の転動型入力装置のパネルと転動部及びその支持機構のみを示す。（ａ）は上面図、（ｂ）は転動部上部が下部に対してスライド移動していない場合の手前側側面図、（ｃ）は転動部上部が下部に対してスライド移動している場合の手前側側面図、（ｄ）は左側側面図である。ここで新しく加わった符号を以下に説明する。まず６は転動体下部８を支持するために台５から立つ支柱であり、そこにバネ４の端部を係合ピン９でつなげて転動体をタッチパネル２の上に支持する。バネの他端は転動体下部８につながっており、その下部に対して（ｃ）に示すように上部１が回転軸方向に平行にスライド移動できるようになっている。７は転動体下部に設けられた歯車状の突起であるがこれはなくても構わない。 FIG. 3 shows only the panel, the rolling unit, and the support mechanism of the rolling input device according to this embodiment. (A) is a top view, (b) is a front side view when the upper part of the rolling part is not slid relative to the lower part, and (c) is a sliding movement of the upper part of the rolling part relative to the lower part. The front side view of the case, (d) is a left side view. The newly added codes will be described below. First, reference numeral 6 denotes a column that stands from the base 5 to support the rolling element lower portion 8, and the end of the spring 4 is connected to the engaging pin 9 to support the rolling element on the touch panel 2. The other end of the spring is connected to the rolling element lower part 8, and the upper part 1 can slide in parallel to the rotation axis direction as shown in FIG. Reference numeral 7 denotes a gear-like protrusion provided at the lower part of the rolling element, but this may not be necessary.
図４には図３に示した三面図において、指で転動部の左側を押し下げて転動部をタッチパネルに接触させた状態を示す。まず指は転動体上部の隆起部分１０を触覚的に把握して、そこを押し込むようにして転動体をタッチパネルに押し付ける。すると（ｂ）に示すようにバネ４が伸びて、転動体は左側に傾斜して、指で押す部分が率先して下がり、押した位置でもってタッチパネルに接触する。この時にタッチパネル下部はラグビーボールの表面のように、転がる方向にもそれと直交する方向にも湾曲しているため、接触点が１つに制限される。この接触点は図４（ｂ）中に１１の黒丸で示されている。タッチパネル上で転動体が転がる方向をｙ軸、それと直交する方向（転動体の回転軸の方向）をｘ軸として座標系を定めると、ｘ軸方向の接触位置は、こうして指が転動体上部表面上で下方向に（転動体をタッチパネルに押し付けるように）力を加える位置で定まることになる。以上のようにして転動体の下部表面をタッチパネル表面に一点１１で接触させている状態で、今度は（ｃ）に示すように指１４を左方向に動かすと、その動きに追随して転動体上部１が下部８に対して図に示すようにスライド移動する。この時に転動体下部が回転軸と平行な方向に湾曲しているため、転動体の傾斜角度が変わり、接触点１１は（ｃ）の１５にまで移動する。この移動は転動体がタッチパネルに接触したまま行われる。 FIG. 4 shows a state in which the rolling unit is brought into contact with the touch panel by pushing down the left side of the rolling unit with a finger in the trihedral view shown in FIG. First, the finger grasps the raised portion 10 at the upper part of the rolling element in a tactile sense, and presses the rolling element against the touch panel so as to be pushed there. Then, as shown in (b), the spring 4 is extended, the rolling element is tilted to the left side, and the portion pressed by the finger is led down to come into contact with the touch panel at the pressed position. At this time, since the lower part of the touch panel is curved both in the rolling direction and in the direction orthogonal thereto, like the surface of the rugby ball, the number of contact points is limited to one. This contact point is indicated by 11 black circles in FIG. When the coordinate system is defined with the y-axis as the rolling direction of the rolling element on the touch panel and the x-axis as the direction perpendicular to it (the direction of the rotating axis of the rolling element), the contact position in the x-axis direction is It is determined at the position where the force is applied downward (as if the rolling element is pressed against the touch panel). In the state where the lower surface of the rolling element is in contact with the touch panel surface at one point 11 as described above, when the finger 14 is moved leftward as shown in (c), the rolling element follows the movement. The upper part 1 slides relative to the lower part 8 as shown in the figure. At this time, since the lower part of the rolling element is curved in a direction parallel to the rotation axis, the inclination angle of the rolling element changes, and the contact point 11 moves to 15 in (c). This movement is performed while the rolling element is in contact with the touch panel.
以上の説明の中で注意するべき点は、バネの張力の設定が悪いと、転動体を指で押している点の直下でなく、別の点で最初の接触が起こり、その後、転動体の傾斜角度が変わって、徐々に接触点が移動して、最終的に転動体を指で押している点の直下が接触点になるような動作も起こり得るという点である。この場合は、操作者が意図しない点で最初の接触が起こり、この接触後の入力は上述したスライド移動時の入力と区別できなくなってしまう。そこでこの問題を防ぐために転動体下部の湾曲の曲率とパネルと転動体の間隔そしてバネの張力を最適に決定する必要がある。あるいはそれが難しい場合には、タッチパネルの裏側に設けたタクトスイッチで接触のタイミングを指定して、タクトスイッチがＯＮするタイミング以外でのタッチパネルと転動体の接触は接触とみなさないようにする方法もある。こうした工夫によって、想定外の接触と接触したままの接点移動の誤入力を排除すれば、転動体がタッチパネルに接触したまま接触点がｘ軸方向に移動することは、上述したように指を転動体上部に乗せて転動体をタッチパネルに押し付けた後で、転動体上部と下部とのスライド機構を利用して、指を左右に動かす場合にしか起こりえない。したがってそのような指の運動を他の運動と区別して多様な情報を指定することが可能になる。 The point to be noted in the above description is that if the spring tension setting is poor, the first contact occurs at a different point, not directly below the point where the rolling element is pressed with a finger, and then the rolling element is tilted. The angle is changed, the contact point gradually moves, and an operation in which the contact point is directly below the point where the rolling element is finally pressed with a finger may occur. In this case, the first contact occurs at a point not intended by the operator, and the input after this contact cannot be distinguished from the input during the slide movement described above. Therefore, in order to prevent this problem, it is necessary to optimally determine the curvature of curvature of the lower part of the rolling element, the distance between the panel and the rolling element, and the tension of the spring. Alternatively, if this is difficult, you can specify the contact timing with the tact switch provided on the back side of the touch panel so that contact between the touch panel and the rolling element is not considered as contact other than when the tact switch is turned on. is there. If such a device eliminates an erroneous input of contact movement that is in contact with an unexpected contact, the contact point moves in the x-axis direction while the rolling element is in contact with the touch panel. It can only occur when the finger is moved to the left or right using the slide mechanism between the upper and lower parts of the rolling element after the rolling element is pressed on the touch panel by placing it on the upper part of the moving object. Therefore, it is possible to specify various information by distinguishing such finger movements from other movements.
図５には、今度は指を転動体の中央部の隆起１０の上において、転動体をタッチパネルに押し付けて、転がす様子を示す。図５（ｂ）に示すように最初の接触点は１１となるが、その状態で転動体を転がすと（ｄ）と（ｅ）に示すように接触点はｙ軸方向に移動する。この移動は接触状態を維持したまま行われる。（ｄ）では歯車状の突起７が最初に接触しているが、歯車状の突起を導入しない場合には、半円形の断面の円周上の一転が接触し、それが連続的に移動して行くのでｙの値は連続的に変化する。一方、歯車を導入すると後述するように移動は跳躍的に起こる。なお（ｃ）にはさらに指を左右に動かして転動体上部を下部に対してスライド移動する操作を組み合わせて接触点を１５に移動した例を示す。以上のように接触点のｙ軸上の位置は転動体を転がすことで指定する。図に示した例では、転がす角度はニュートラル位置に対して前後方向にそれぞれ４５度までと限られているので、ｙの値は絶対位置でなく、相対的な移動量を指定するようにした方が良い。ただしメニューの行数が少ない場合等、ｙ軸の移動範囲が少なくて済む場合にはｙの絶対的な位置を絶対的な転がし量に応じて定めても良い。 FIG. 5 shows a state in which the rolling body is pressed by pressing the rolling body against the touch panel on the ridge 10 at the center of the rolling body. As shown in FIG. 5B, the first contact point is 11, but when the rolling element is rolled in this state, the contact point moves in the y-axis direction as shown in (d) and (e). This movement is performed while maintaining the contact state. In (d), the gear-shaped protrusion 7 is in contact first, but when the gear-shaped protrusion is not introduced, a turn on the circumference of the semicircular cross-section contacts and moves continuously. Therefore, the value of y changes continuously. On the other hand, when the gear is introduced, the movement jumps as will be described later. Note that (c) shows an example in which the contact point is moved to 15 by combining the operation of further moving the finger left and right to slide the upper part of the rolling element relative to the lower part. As described above, the position of the contact point on the y-axis is specified by rolling the rolling element. In the example shown in the figure, the rolling angle is limited to 45 degrees in the front-rear direction with respect to the neutral position, so the value of y is not an absolute position but a relative movement amount is specified. Is good. However, the absolute position of y may be determined according to the absolute amount of rolling when the movement range of the y-axis is small, such as when the number of menu lines is small.
図７には転動部下部がタッチパネルに接触して転がる様子を断面図で示す。（ａ）（ｂ）（ｃ）は転動部下部が単純に湾曲した曲面でラグビーボールの表面状である場合の図であり、（ｄ）（ｅ）（ｆ）は転動部下部が周期的に歯車状に隆起する歯を持つ曲面の場合の図である。タッチパネルとの接触点を黒丸で示しているが、前者では転動体の転がりと共に接触点が連続的に移動するに対して、後者では接触点は跳躍しながら移動する。まず（ｄ）で歯車状突起の１つがタッチパネルに接触し、その接触点を検出した後で、さらに転がると（ｅ）のようにもう１つの歯車状突起がタッチパネルに接触し、その接触の瞬間に、検出される接触点は（ｅ）の黒丸に示すように、実際に接触している２つの歯車状突起の２つの接触点の中間位置に跳躍する。これはタッチパネル自体が複数の点が同時接触したときにその重心位置を検出する特性を持つためである。その後さらに転がって行くと、（ｆ）に示すように最初に接触した歯車状突起が離反した瞬間に、検出される接触点は２つ目の歯車状突起の接触点にと跳躍する。このような跳躍的な座標点の変化を特徴的な接触パターンとして登録しておき、そのような接触パターンが検出された場合に、所定の指令が実行されるようにしても良い。あるいは跳躍が生じた場合に同期するように、スクロールの行送りが生じるようにしても良い。その場合に歯車状突起がパネルにコツコツとぶつかる触感と同期して行が送られるので送った行数が触覚を通じて把握できるようになる。さらに転動体の一部にのみ歯車状突起を儲け、他は通常の滑らかな曲面とすれば、転動体上で指で押し込む位置に応じて、転がしたときの触感と入力する情報の内容を変えることができ、多様な情報を触覚で区別して入力できるようになる。ただしｙの値を連続的に入力したい場合には歯車状の突起は導入しない方が良い。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the lower part of the rolling part comes into contact with the touch panel and rolls. (A) (b) (c) is a figure in the case where the rolling part lower part is a curved surface with a curved surface and is the surface of a rugby ball, and (d), (e) and (f) are periods in which the lower part of the rolling part is periodic. It is a figure in the case of the curved surface which has the tooth | gear which protrudes like a gear. The contact point with the touch panel is indicated by a black circle. In the former case, the contact point moves continuously with rolling of the rolling element, whereas in the latter case, the contact point moves while jumping. First, in (d), one of the gear-shaped projections touches the touch panel, and when the contact point is detected, when another rolling is performed, another gear-shaped projection contacts the touch panel as shown in (e), and the moment of the contact. In addition, the detected contact point jumps to an intermediate position between the two contact points of the two gear-like protrusions that are actually in contact, as indicated by the black circle in FIG. This is because the touch panel itself has a characteristic of detecting the position of the center of gravity when a plurality of points simultaneously contact. Then, when rolling further, the detected contact point jumps to the contact point of the second gear-shaped projection at the moment when the first gear-shaped projection that is separated as shown in FIG. Such a jumping change in coordinate points may be registered as a characteristic contact pattern, and a predetermined command may be executed when such a contact pattern is detected. Alternatively, scroll line feed may occur so as to synchronize when a jump occurs. In this case, the lines are sent in synchronization with the tactile sensation that the gear-shaped protrusion collides with the panel, so that the number of lines sent can be grasped through the sense of touch. Furthermore, if gear-like protrusions are made only on a part of the rolling element, and the other part is a normal smooth curved surface, the tactile sensation when rolling and the content of the input information are changed according to the position where the finger is pushed on the rolling element. It is possible to input various information by tactile sense. However, when it is desired to continuously input the value of y, it is better not to introduce gear-like protrusions.
本実施形態では、転動体とタッチパネルの接触点を１つに制限する方法として、タッチパネルは平面とするが、転動体下部表面を転がす方向とそれと直交する方向の両方向に湾曲させる構成例と、転動体下部表面を転がす方向にしか湾曲させずに円筒状の曲面とするが、タッチパネルを点動体が転がる方向と直交する方向に湾曲した曲面とする構成例とを提案している。図８はこの２つの構成例を比較した図であり、（ａ）（ｂ）には、パネル１８が平面の場合に転動体１６がラグビーボールの形状を取ることで両者の接触点３１を１つに制限している様子を、側面図（ａ）と、その破線３０における断面図（ｂ）に示す。また、（ｃ）（ｄ）はパネル１９が、点動体が転がる方向と直交する方向に湾曲した曲面である場合に、転動体１７が円筒形状を取ることで両者の接触点３２を１つに制限している様子を示す側面図（ｃ）とその破線３０における断面図（ｄ）である。 In this embodiment, as a method of limiting the contact point between the rolling element and the touch panel to one, the touch panel is a flat surface, but a configuration example in which the lower surface of the rolling element is curved in both the direction of rolling and the direction orthogonal thereto, A configuration is proposed in which the lower surface of the moving body is curved only in the rolling direction and is formed into a cylindrical curved surface, but the touch panel is curved in a direction perpendicular to the direction in which the moving body is rolled. FIG. 8 is a diagram comparing these two configuration examples. In FIGS. 8A and 8B, when the panel 18 is a plane, the rolling element 16 takes the shape of a rugby ball so that the contact point 31 between the two is 1. A state in which it is restricted to one is shown in a side view (a) and a cross-sectional view (b) taken along the broken line 30. Further, (c) and (d) show that when the panel 19 is a curved surface curved in a direction perpendicular to the direction in which the tumbling body rolls, the rolling element 17 takes a cylindrical shape so that the contact points 32 of the both are united. It is the side view (c) which shows a mode that it has restricted, and a sectional view (d) in the dashed line 30.
本実施形態の転動型入力装置で、姿勢検出センサを利用しない場合について、メニュー選択と文字入力を行う場合のプログラムのＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェイス）をそれぞれ図９の（ａ）（ｂ）と（ｃ）（ｄ）に示す。まず（ａ）ではメインメニューの３つの項目（Ｌ、Ｃ、Ｒ）がディスプレイ画面の下部に表示されている。この状態で転動体の３つの隆起の１つを押し込むとその位置に応じた項目が選択される。この例では左側の隆起を押したため、それに対応した項目Ｌが選択され、その項目に対応したサブメニューがポップアップして（ｂ）に示されるように表示されている。続いて左側隆起を押し込んだまま転動体上部を下部に対してスライドさせて指を左側に動かすと、（ｂ）の矢印に示されるように、フォーカスの当たっているメニュー項目が左に移動する。フォーカスを上下に移動するには転動体を前後に転がせば良い。こうして選択したメニュー項目は転動体が離反するタイミングか、背後のタクトスイッチを押すタイミングで確定して入力する。この原理をアルファベットの入力に応用したものが図９の（ｃ）（ｄ）であり、上述したメインメニューの３つの項目で、ＱＷＥＲＴＹ方式のキーボードを近似するキー配列の３つのエリアを選択するようにし、ザブメニューでは各エリア内の３行３列の文字を項目として、その１つを選択することで、ＱＷＥＲＴＹ方式のキーボードに慣れ親しんだ操作者が文字入力を容易に行えるＧＵＩを構成している。 In the rolling type input device of this embodiment, when the posture detection sensor is not used, the GUI (graphical user interface) of the program for menu selection and character input is shown in FIGS. c) As shown in (d). First, in (a), three items (L, C, R) of the main menu are displayed at the bottom of the display screen. When one of the three ridges of the rolling element is pushed in this state, an item corresponding to the position is selected. In this example, since the left bulge is pressed, the item L corresponding to the left ridge is selected, and the submenu corresponding to the item pops up and is displayed as shown in FIG. Subsequently, when the upper part of the rolling element is slid with respect to the lower part while the left bulge is pushed in and the finger is moved to the left side, the focused menu item moves to the left as shown by the arrow in (b). To move the focus up and down, the rolling element can be rolled back and forth. The menu item selected in this way is determined and input at the timing when the rolling elements are separated or when the tact switch on the back is pressed. FIG. 9C and FIG. 9D show an application of this principle to alphabet input, and the three items in the key menu that approximates the QWERTY type keyboard are selected from the three items of the main menu described above. In the sub menu, 3 rows and 3 columns of characters in each area are selected as items, and by selecting one of them, a GUI that allows an operator familiar with the QWERTY type keyboard to easily input characters is configured. .
メニュー選択の具体的な手順の一例は次のようになる。
(1)接触位置（ｘ，ｙ）を検出する。(2)接触位置のｘの値に基づき、それが予めメニューの列数に応じて規定した複数の候補範囲のいずれに含まれるのかを判断する。選ばれた範囲をＩとする。(3)Ｉに対応する列にフォーカスを移す。(4)接触後接触を維持したまま接触位置のｙが変化するときに、その変化量をΔｙとする。(5)Δｙの値に応じてメニューのフォーカスの当たる行を移動する。
上記は本実施形態の転動型入力装置と組み合わせて使用するプログラムの一実施例である。
An example of a specific procedure for menu selection is as follows.
(1) The contact position (x, y) is detected. (2) Based on the value x of the contact position, it is determined which of a plurality of candidate ranges that are defined in advance according to the number of columns in the menu. Let I be the selected range. (3) Move the focus to the column corresponding to I. (4) When y of the contact position changes while maintaining contact after contact, the amount of change is Δy. (5) Move the focused line of the menu according to the value of Δy.
The above is an example of a program used in combination with the rolling input device of this embodiment.
図１０には、図９に示した方法と同じ原理で、携帯電話で標準となっているキー配列のキー入力を行うためのＧＵＩを示している。この場合には本実施形態の転動型入力装置を図に示すように縦にして画面と関連付けて操作する。この場合のメインメニューは、携帯電話のキー配列を上下の２つのエリア２５と２６に分けて、各エリアに対応する２つの項目で構成する。まずは転動体上部表面の２つの隆起をこれらのエリアに対応付け、押し込んだ隆起に対応するエリアが選択されてフォーカスが当たるようにする。続いて押し込んだまま、転動体上部を下部に対してスライドさせると、そのスライド方向に応じてフォーカスの当たっているエリア内で選択されるキーの位置２７が上下に動くことになる。また転動体を転がすとその転がす方向に応じて、フォーカスの当たっているエリア内で選択されるキーの位置が左右に動くことになる。こうして目的のキーを選択した後で転動体から指を離して転動体をタッチパネルから離反させると、その時のタイミングで選択されていたキーに対応する文字や指令が入力するようにする。または背後のタクトスイッチを押すか離すタイミングで入力するキーを確定するようにしても良い。これは本実施形態の転動型入力装置と組み合わせて使用するプログラムの一実施例である。 FIG. 10 shows a GUI for performing key input of a key layout that is standard in a mobile phone, based on the same principle as the method shown in FIG. In this case, the rolling input device of the present embodiment is operated in a vertical manner as shown in FIG. In this case, the main menu is composed of two items corresponding to each area by dividing the key arrangement of the mobile phone into two upper and lower areas 25 and 26. First, two bumps on the upper surface of the rolling element are associated with these areas, and an area corresponding to the pushed bump is selected and focused. Subsequently, when the upper part of the rolling element is slid with respect to the lower part while being pressed, the key position 27 selected in the focused area moves up and down according to the sliding direction. When the rolling element is rolled, the position of the key selected in the focused area moves to the left and right according to the rolling direction. After the target key is selected in this way, when the finger is released from the rolling element and the rolling element is separated from the touch panel, characters and commands corresponding to the key selected at that time are input. Alternatively, the key to be input may be determined when the tact switch on the back is pressed or released. This is an example of a program used in combination with the rolling input device of this embodiment.
図１１には、本実施形態の転動型入力装置に姿勢センサを導入し、そのセンサの検出結果を使用して本体を水平にした場合と垂直にした場合を区別して、スクロールやカーソル（フォーカス）の動きの方向を切り替える方式を示す。図中のＧの矢印は重力の方向を示している。本実施例では姿勢検出センサはＧの方向を基準にして相対的な本体の姿勢を検出しているが、例えば外部機器のディスプレイなどにマーカーを付けて、そのマーカーの位置と方向を基準にして本体の姿勢を検出しても良い。まず本体を垂直に立てた場合には、転動体を転がすとその上部表面の隆起のどこを押して転がすかということに応じて、横方向のカーソル移動、フォーカス移動、スクロールのいずれかが選択されて、転がす方向（この場合には左右の方向）に移動またはスクロールが行われる。本実施形態の転動型入力装置ではｘ軸上の値を連続的に区別できるので、さらに細かく押す位置を区分してその位置に応じてカーソル移動やスクロールの速さを連続的に変更できるようにしても良い。同様に本体の姿勢を水平にすると、上述した原理で転動体の押し込む位置に応じてカーソル移動、フォーカス移動、スクロールのいずれかが選択されて、転がす方向（この場合には上下の方向）に移動またはスクロールが行われる。この例では、本体の姿勢設定と転がすという操作がカーソル移動やスクロールの動きと直感的に対応が取れて、本実施形態の転動型入力装置がその特徴を発揮できるプログラムの構成例になっている。 In FIG. 11, a posture sensor is introduced into the rolling input device of the present embodiment, and the detection result of the sensor is used to distinguish between the case where the main body is horizontal and the case where the main body is vertical. ) Shows a method of switching the direction of movement. The arrow G in the figure indicates the direction of gravity. In this embodiment, the posture detection sensor detects the relative posture of the main body based on the direction of G. For example, a marker is attached to a display of an external device, for example, and the position and direction of the marker are used as a reference. The posture of the main body may be detected. First, when the main body is set up vertically, either the horizontal cursor movement, focus movement, or scrolling is selected depending on where the ridges on the upper surface of the rolling element are pushed and rolled. The moving or scrolling is performed in the rolling direction (in this case, the left-right direction). In the rolling input device of this embodiment, the values on the x-axis can be distinguished continuously, so that the position of pressing can be further divided and the cursor movement and scrolling speed can be continuously changed according to the position. Anyway. Similarly, when the posture of the main body is leveled, any of cursor movement, focus movement, and scrolling is selected according to the pushing position of the rolling element according to the above-described principle, and the movement is made in the rolling direction (in this case, the vertical direction). Or scrolling is performed. In this example, the posture setting of the main body and the operation of rolling can be intuitively associated with the movement of the cursor and the movement of the scroll, and this is an example of a program configuration in which the rolling input device of this embodiment can exhibit its features. Yes.
以上の説明ではいずれも転動体をタッチパネルの上に支持するために、バネを用いる構成例を用いてきたが、支持方法としては、バネを用いなくとも、転動体がタッチパネルに対して、回転、並進、傾斜の相対的運動ができるように支持するのであれば、他の方法でも良い。図１２にはそのような別方式の１つを示し、柔軟に変形し得るが力を加えるのを止めれば元の形状に復帰するシリコンゴムのような素材を用いて構成した支持膜２３でタッチパネル２の上に転動体の下部８を支持する方法を示す。（ｂ）（ｃ）（ｄ）の断面図には、このような方法で支持した場合に転動体に上から力を加えてタッチパネルに接触させた後で接触を保ったまま転動体を転がす様子を示す。通常では（ｂ）のように転動体はシリコンゴムの膜によってパネルの上に持ち上げられているが、転動体の上部１に上から力を加えてパネルに押し付けると（ｃ）のように転動体の下部８がパネル２に接触点２４で接触する。そのまま転がすと接触点２４は（ｄ）のように移動する。なおこれらの図を見るとシリコンゴム膜２３が転動体の動きと共に変形する様子が分かる。なおこの場合にも転動体の上部は下部に対して図中の黒い太線を境に分離されており、上部は下部に対して相対的にスライド移動するように構成されている。 In the above description, in order to support the rolling element on the touch panel, a configuration example using a spring has been used. However, as a support method, the rolling element rotates relative to the touch panel without using a spring. Any other method may be used as long as it supports the relative movement of translation and inclination. FIG. 12 shows one of such other systems, which is a touch panel with a support film 23 made of a material such as silicon rubber that can be flexibly deformed but returns to its original shape when the application of force is stopped. A method of supporting the lower part 8 of the rolling element on 2 is shown. (B) In the cross-sectional views of (c) and (d), when supported by such a method, the rolling element is rolled while keeping the contact after the force is applied to the rolling element from the top and brought into contact with the touch panel. Indicates. Usually, the rolling element is lifted on the panel by a silicon rubber film as shown in (b), but when the force is applied to the upper part 1 of the rolling element from above and pressed against the panel, the rolling element as shown in (c). The lower part 8 contacts the panel 2 at a contact point 24. If it rolls as it is, the contact point 24 will move like (d). It can be seen from these figures that the silicon rubber film 23 is deformed along with the movement of the rolling elements. In this case as well, the upper part of the rolling element is separated from the lower part by the thick black line in the figure, and the upper part is configured to slide relative to the lower part.
本実施形態の効果的な応用例の一つとして音楽プレイヤ用のリモコンが挙げられる。ヘッドホンケーブルの途中に本実施形態の転動型入力装置を取り付けて、前記接触位置（ｘ，ｙ）のｘの値に応じて音楽の再生速度の調整や、音量調整、アルバム・曲選択の機能を選び、選択した機能について今度はｙの値を変えて、具体的に再生速度や音量、チャンネルを定めれば良い。 One effective application of this embodiment is a remote control for a music player. The rolling input device of the present embodiment is attached in the middle of the headphone cable, and the music playback speed adjustment, volume adjustment, album / song selection function according to the x value of the contact position (x, y) Then, for the selected function, the value of y can be changed, and the playback speed, volume, and channel can be specifically determined.
またテレビや映像レコーダのリモコンとして利用しても良い。前記接触位置（ｘ，ｙ）のｘの値に応じて画面の再生速度の調整や、音量調整、チャンネル選択の機能を選び、選択した機能について今度はｙの値を変えて、具体的に再生速度や音量、チャンネルを定めればよい。また番組表を選択する場合には、本体の姿勢を変えて番組表上のフォーカスを移動する方向を変えて、選んだ方向に対して転動体を転がしてフォーカスを移動すれば良い。なおその場合には本装置の裏側に手や指に留めるためのバンドを設けておくと指を転動体から自由に離すことができるので便利である。 It may also be used as a remote control for a television or video recorder. According to the x value of the contact position (x, y), the screen playback speed adjustment, volume adjustment, and channel selection functions are selected, and the selected function is changed this time to change the value of y. You only need to set the speed, volume, and channel. When selecting a program guide, the orientation of the main body is changed to change the direction of moving the focus on the program guide, and the focus is moved by rolling the rolling element in the selected direction. In this case, it is convenient to provide a band for fastening to a hand or a finger on the back side of the apparatus because the finger can be freely separated from the rolling element.
あるいは筆記用あるいはスタイラスのペンにおいて、指で保持する部分に本実施形態の転動型入力装置を取り付けてペンと一体化した構成にしても良い。そうすれば書類記入の最中にペンの姿勢を変えてディスプレイ上のスクロールやカーソルの移動方向を変え、さらに転動体を転がすことでカーソルやフォーカスを目標地点にまで移動することができるので、ペンで筆記しながら、同時にコンピュータに対して基本的なＧＵＩの操作を実行できる。 Alternatively, in a writing or stylus pen, the rolling input device of this embodiment may be attached to a portion held by a finger and integrated with the pen. Then you can change the posture of the pen while filling in the document, change the direction of scrolling and cursor movement on the display, and roll the rolling element to move the cursor and focus to the target point. At the same time, basic GUI operations can be performed on the computer.
以上の説明で本実施形態の重要な構成部材の1つであるタッチパネルとしては、次の各方式（センサ）との組み合わせで、接触、接近、加圧位置を検出するものがあり、これらの方式如何に関わらず上述した原理の中で利用することができる。(1)抵抗膜を用いて接触（加圧）位置に応じて変化する抵抗値を用いて（ｘ，ｙ）の座標値を算出する方式、(2)物体の接近によって変化する静電容量、あるいは電界を検出して接近位置を算出する静電容量方式、(3)圧電素子を使って加圧地点を検出する方式、(4)光学的に物体の接近を光の反射や遮蔽を通じて検出する方式、(5)ホール素子のように磁界の変化を通じて接触位置、接近位置を検出する方式、さらには最も単純に(6)加圧した地点で接触する電極の導通関係を通じて加圧位置を検出する方式。これらの方式による接触位置検出手段を設けることにより、実用的な精度で位置検出が可能となる。 As described above, the touch panel, which is one of the important components of the present embodiment, detects the contact, approach, and pressure positions in combination with the following methods (sensors). In any case, it can be used in the above-described principle. (1) A method of calculating a coordinate value of (x, y) using a resistance value that changes according to a contact (pressurization) position using a resistance film, (2) a capacitance that changes due to the approach of an object, Alternatively, a capacitance method that detects the electric field and calculates the approach position, (3) a method that detects the pressurization point using a piezoelectric element, and (4) optically detects the approach of an object through light reflection or shielding. Method, (5) Method of detecting contact position and approach position through change of magnetic field like Hall element, and most simply (6) Detecting pressure position through conduction relationship of electrode contacting at pressurized point method. By providing the contact position detection means by these methods, position detection can be performed with practical accuracy.
本発明は、上述の実施の形態に限定されること無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。たとえば、上記の実施形態では、転動体５０をバネ４によって、タッチパネル２から所定の隙間をもって浮動的に支持しているが、バネ４に替えて、ゴム材、板バネ等の弾性材を使用して台５あるいはタッチパネル２から転動体５０を回動可能に支持する軸部材を介して支持させるようにしても良い。勿論、タッチパネル２の感度を低く調整すれば、転動体を浮動させず常時タッチパネル２に接触した状態でも、加圧力が弱いときは接触を検知せず、所定の加圧力で押したときにのみ検知するように形成することも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention. For example, in the above embodiment, the rolling element 50 is floatingly supported by the spring 4 with a predetermined gap from the touch panel 2, but an elastic material such as a rubber material or a leaf spring is used instead of the spring 4. Alternatively, the rolling element 50 may be supported from the table 5 or the touch panel 2 via a shaft member that rotatably supports the rolling element 50. Of course, if the sensitivity of the touch panel 2 is adjusted to a low level, even if the rolling element is not floated and is always in contact with the touch panel 2, the contact is not detected when the applied pressure is weak, but only detected when pressed with a predetermined applied pressure. It is also possible to form it.
Claims (10)
前記パネルおよび前記転動体の各表面を、前記転動体が前記パネルに接触するときに、一点のみで接触する形状に形成し、
前記接触位置（ｘ、ｙ）は、前記パネル表面上で前記転動体が転がる方向をｙ軸方向とし、ｙ軸と直交する方向をｘ軸方向としてｘ−ｙ座標系を定めたときの接触位置であり、
前記接触位置（ｘ、ｙ）のｘを、前記転動体を上方から指で加圧する位置によって定め、前記接触位置（ｘ、ｙ）のｙを、前記転動体を前記パネル上で接触させながら転がすことによって定めることを特徴とする転動型入力装置。 A panel, a rolling element formed so as to be able to roll and tilt while being in contact with the panel, and a contact position (x, y) provided on the panel, wherein a surface of the lower part of the rolling element contacts the panel is detected. Contact position detecting means,
Each surface of the panel and the rolling element is formed into a shape that contacts only at one point when the rolling element contacts the panel,
The contact position (x, y) is a contact position when the xy coordinate system is defined with the direction in which the rolling element rolls on the panel surface as the y-axis direction and the direction orthogonal to the y-axis as the x-axis direction. And
X of the contact position (x, y) is determined by a position where the rolling element is pressed from above with a finger, and y of the contact position (x, y) is rolled while the rolling element is in contact with the panel. A rolling input device characterized by being determined by
前記転動体の下部表面は、転がる方向に断面縁形状が概円弧となるように湾曲すると共に、転がる方向と直交する方向にも、前記パネル表面と向き合う側が凸となるように緩やかに湾曲し、これらの湾曲によって前記パネル表面が前記転動体下部表面と１点のみで接触することを特徴とする請求項１または２に記載の転動型入力装置。 The panel is a flat panel,
The lower surface of the rolling element is curved so that the cross-sectional edge shape is a substantially circular arc in the rolling direction, and is also gently curved so that the side facing the panel surface is also convex in the direction orthogonal to the rolling direction, The rolling input device according to claim 1, wherein the panel surface comes into contact with the lower surface of the rolling element at only one point due to these curves.
前記転動体の下部表面は、転がる方向に断面縁形状が概円弧となるように湾曲すると共に、前記パネル表面は、前記転動体の転がる方向と直交する方向に、前記転動体と向き合う側が凸となるように緩やかに湾曲し、これらの湾曲によって前記パネル表面が前記転動体下部表面と１点のみで接触することを特徴とする請求項１または２に記載の転動型入力装置。 The panel is a curved panel,
The lower surface of the rolling element is curved so that the cross-sectional edge shape is a substantially circular arc in the rolling direction, and the panel surface is convex in the direction orthogonal to the rolling direction of the rolling element and on the side facing the rolling element. The rolling input device according to claim 1, wherein the panel surface is gently curved so that the panel surface comes into contact with the lower surface of the rolling element at only one point.
前記パネルに接触しながら転動かつ傾動可能に形成される転動体と、
前記転動体の表面を、前記転動体が前記パネルに接触するときに、一点のみで接触する形状に形成し、
前記接触位置（ｘ、ｙ）は、前記パネル表面上で前記転動体が転がる方向をｙ軸方向とし、ｙ軸と直交する方向をｘ軸方向としてｘ−ｙ座標系を定めたときの接触位置であり、
前記接触位置（ｘ、ｙ）のｘを、前記転動体を上方から指で加圧する位置によって定め、前記接触位置（ｘ、ｙ）のｙを、前記転動体を前記パネル上で接触させながら転がすことによって定めることを特徴とする転動型入力装置。 A rolling input device for inputting data to a panel having a contact position detection means mounted on an external device,
A rolling element formed so as to be able to roll and tilt while in contact with the panel;
Forming the surface of the rolling element into a shape that contacts only at one point when the rolling element contacts the panel;
The contact position (x, y) is a contact position when the xy coordinate system is defined with the direction in which the rolling element rolls on the panel surface as the y-axis direction and the direction orthogonal to the y-axis as the x-axis direction. And
X of the contact position (x, y) is determined by a position where the rolling element is pressed from above with a finger, and y of the contact position (x, y) is rolled while the rolling element is in contact with the panel. A rolling input device characterized by being determined by
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