JP2002175154A - 操作装置 - Google Patents

操作装置

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JP2002175154A
JP2002175154A JP2001280517A JP2001280517A JP2002175154A JP 2002175154 A JP2002175154 A JP 2002175154A JP 2001280517 A JP2001280517 A JP 2001280517A JP 2001280517 A JP2001280517 A JP 2001280517A JP 2002175154 A JP2002175154 A JP 2002175154A
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Gary Wingett
ウィンゲット ゲーリー
Philip Barrowclough
バロウクロー フィリップ
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Nokia Oyj
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポインタの移動を制御しやすい操作装置を提
供する。 【解決手段】 操作装置を、ユーザが操作する操作部
材、ユーザにより操作部材に加えられた力を検出する歪
センサ、および操作部材を動作可能にし、ユーザにフィ
ードバックを与える弾性手段から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの電子装置は、タッチセンシティブ
・パッド、マウス、ジョイスティック、ミニチュア・ジ
ョイスティックあるいはトラックボールなどのポインテ
ィング・デバイスを使用して操作される。ポインティン
グ・デバイスは、例えば、パーソナル・コンピュータ、
テレビ、移動電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ゲーム
卓、携帯電子ゲーム機、およびデジタル・ビデオ・ディ
スク（ＤＶＤ）プレーヤなどのモニタまたは画面に表示
されるカーソルなどのオブジェクトを移動させるのに使
用される。
【０００３】ラップトップ・コンピュータの分野では、
マイクロあるいはミニチュア・ジョイスティックと呼ば
れているスティック型ポインティング・デバイスが、デ
ィスプレイ上のマウスの移動を操作するものとして有名
である。このポインティング・デバイスは、基板から立
上がるコントロール・スティックと複数の歪感知レジス
タとからなる。
【０００４】ユーザはコントロール・スティック上に指
を置き、これに横力を加える。これによりコントロール
・スティックおよび基板に歪が発生し、この歪を歪感知
レジスタが検出する。抵抗ブリッジがレジスタのインピ
ーダンスを検出し、アナログ電気信号を発生させる。こ
のアナログ信号をデジタル化し、処理し、対応するポイ
ンタの動きに変換する。
【０００５】欧州特許出願第０６８１２６１号および同
第０８４４５８４号は、コントロール・スティックの側
部に歪感知レジスタが取付けられたスティック型ポイン
ティング・デバイスを開示している。米国特許第５６４
０１７８号および同第５６５９３３４号は、基板に歪感
知レジスタが取付けられたスティック型ポインティング
・デバイスを開示している。
【０００６】スティック型ポインティング・デバイスは
また、ユーザがコントロール・スティックを押し下げた
時の下向きに加えられる力を検出することもできる。こ
れは、マウスのボタンと同様に、アイコンなどのオブジ
ェクトの選択を操作するのに使用される。通常、ポイン
ティング・デバイスを、加えられた力の大きさにレジス
タが感応するように構成する。これによって、ポインタ
の移動速度を制御できる。したがって、加えられる力が
大きければ大きいほど、ポインタは速く移動する。この
ことはコンピュータ・ゲーム・アプリケーションに特に
役に立つ。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ユーザはポイ
ンティング・デバイスの反応が過敏で非現実的であると
感じ、したがってポインタの移動を制御することが困難
になる可能性がある。特に、硬質のコントロール・ステ
ィックの場合には、これを押してもフィードバックが得
られない。本発明は、この点を改善したポインティング
・デバイスを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、加えられた力
を電気的信号に変換する、電子装置用の操作装置を提供
する。この操作装置は、ユーザが操作する操作部材と、
ユーザにより加えられた力を検出する歪センサと、操作
部材を動作可能にし、ユーザにフィードバックを与える
弾性手段とからなる。操作部材および歪センサを、弾性
手段によって支持される可動式ポインティング・デバイ
スとして構成し、弾性手段がポインティング・デバイス
の動作に抵抗するように構成しても良い。
【０００９】本発明による操作装置は支持基板を有し、
弾性手段を支持基板上に取付け、ポインティング・デバ
イスを弾性手段上に取付けても良い。弾性手段を、操作
部材からの力を歪センサに伝えるように構成しても良
い。弾性手段を操作部材と歪センサの間に配置しても良
いし、弾性手段と操作部材とを単一部材として構成して
も良い。弾性手段は、圧縮可能あるいは伸張可能で、円
筒形、ドーナツ形、螺旋形でも良いし、支持カップを備
えても良い。弾性手段はゴム製、金属製、あるいはプラ
スチック製であっても良い。歪センサは抵抗素子を備え
ても良い。
【００１０】本発明はまた、上記操作装置を含む電子装
置をも提供する。電子装置はディスプレイ装置を備え、
操作装置をディスプレイ装置の動作を制御するように構
成しても良い。電子装置は、移動電話ハンドセットのよ
うに携帯可能であっても良いし、あるいはコンピュータ
でも良い。本発明は、加えられた力を電気的信号に変換
する、電子装置用の操作装置の製造方法を提供する。こ
の方法は、ユーザが操作する操作部材を提供するステッ
プと、操作部材に加えられた力を検出するための歪セン
サを提供するステップと、操作部材の動作を可能にし、
ユーザにフィードバックを与える弾性手段を提供するス
テップとからなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】添付図面を参照して、本発明の実
施の形態を例示的に説明する。図１（ａ）および（ｂ）
は、歪ゲージ・ポインティング・デバイスの第１の実施
の形態であり、保護カバー２を所定位置に配置した場合
と所定位置から取外した場合をそれぞれ示す。ポインテ
ィング・デバイス１は、操作部材４を含むスティック型
ポインティング・デバイス３を含み、操作部材４は、ラ
バーベース７上に装着した硬質プレート６に取付けたト
ランスデューサ構造体５から立上がっている。歪感知レ
ジスタ５ａ、５ｂ、５ｃ、および５ｄをトランスデュー
サ構造体内部に周知の方法で配置する。ラバーベース７
を支持基板、この例では電子装置（図示せず）の一部を
構成するプリント基板（ＰＣＢ）８上に配置する。ポイ
ンティング・デバイス３は、フレキシブル・リボンケー
ブル９を介して電子装置に電気的に接続する。弾性ポイ
ンティング・デバイス１のアセンブリを図２（ａ）およ
び（ｂ）により詳細に示す。
【００１２】図２（ａ）および（ｂ）では、スティック
型ポインティング・デバイス３は当業者には公知のタイ
プで、上から見るとほぼ円形をしている。ポインティン
グ・デバイス３は、最初は放射状に、次にＰＣＢ８方向
へと下方に延びる等間隔に設けられた３つの脚部を有す
る環状リム１０を含む。ポインティング・デバイスはさ
らに、ＰＣＢ８上に置かれポインティング・デバイス３
の回転ポイントとしての役目をする丸い突出部１２を備
える。脚部１１を硬質プレート６に形成したスロットに
圧入する。硬質プレート６はディスク形状で、耐久プラ
スチックから形成されているが、硬質プレート６を薄い
ゲージ鋼またはマグネシウムから形成しても良いことが
理解できるだろう。
【００１３】硬質プレート６をラバーベース７の上部に
接着する。この例では、ラバーベース７はほぼ鉢形をし
ており、その中心にメサ１３を有する。メサ１３は真ん
中に丸い突出部１２を受けるためのホール１４を有す
る。ラバーベース７はＰＣＢ８のスロット１６に接着さ
れる４つの支柱１５を有する。ラバーベース７を他の弾
性素材から形成することも、他の形状にすることも可能
であることが理解できるだろう。例えば、ラバーベース
７はラバーＯリング、キーマット、あるいはラバーディ
スクでも良い。
【００１４】ポインティング・デバイス３を硬質プレー
ト６に、硬質プレート６をラバーベース７に取付けるの
に別の方法を使用できることは理解できるだろう。例え
ば、ポインティング・デバイス３および硬質プレート６
を一体構造にしても良い。硬質プレート６およびラバー
ベース７を接着剤で接着しても、熱によって接着しても
良い。最後に、ラバー保護カバー２をポインティング・
デバイス３に被せ、リップ１７で硬質プレート６の縁部
を覆うことにより固定する。
【００１５】図１および２に示した構成により、ポイン
ティング・デバイス３がＰＣＢ８を基準にして動作可能
となる。このことを図３（ａ）および（ｂ）を参照して
より詳しく説明する。
【００１６】図１（ｂ）、図３（ａ）および（ｂ）に、
保護カバー２を取外した状態の弾性ポインティング・デ
バイス１を示す。操作部材４の自由端に横力が全く加え
られていない場合、図３（ａ）のように、ポインティン
グ・デバイス３は操作部材４がほぼ垂直となるように置
かれている。ユーザが操作部材４の自由端に指でｙ軸方
向に横力Ｆｙを加えると、ポインティング・デバイス３
および硬質プレート６はｚ軸から角θｙだけｙ軸方向に
傾く。ラバーベース７は変形し、図３（ｂ）のように、
その前側１８は硬質プレート６とＰＣＢ８の間で下方に
圧縮され、後側１９は硬質プレート６によりＰＣＢ８か
ら上方に引っ張られる。ラバーベース７がこの変形に抵
抗することにより、ユーザは指に対する抵抗を感じる。
ユーザがより強く押すことによってより大きい横力Ｆｙ
が加えられると、傾斜角θｙが大きくなり、変形も大き
くなり、したがって加えられた力Ｆｙに対する抵抗力も
大きくなる。したがって、ユーザは正のフィードバック
を感じる。ユーザが非常に大きな横力Ｆｙを加えると、
ポインティング・デバイス３および硬質プレート６が十
分に傾き、硬質プレート６の前縁がＰＣＢ８を押付け、
したがってそれ以上は傾斜しなくなる。
【００１７】同様に、操作部材４の自由端にｘ軸方向に
横力Ｆｘを加えると、ポインティング・デバイス３はｘ
軸方向に傾斜する。したがって、ポインティング・デバ
イス３はｚ軸からｘ−ｙ平面のどんな方向にも傾斜でき
る。よって、ユーザは弾性ポインティング・デバイス１
をｘ−ｙ平面で３６０°操作し、ディスプレイ上でカー
ソルなどのオブジェクトを動かすことができる。
【００１８】この構成によって、より大きな力がポイン
ティング・デバイス３に加えられ、カーソルの動きが速
くなればなるほど、より大きい抵抗をユーザがポインテ
ィング・デバイス３から感じることができるという利点
が得られる。このポインティング・スティック３からの
反応はより感覚的で、ユーザはカーソルを移動させる操
作がより簡単だと気付くだろう。ラバーベース７の特
性、例えばその弾性を電子装置およびその意図する用途
に合わせられることは理解できるだろう。
【００１９】図４（ａ）および（ｂ）に、第２の実施の
形態であるポインティング・デバイス２０を示す。第２
のポインティング・デバイス２０は歪ゲージ素子２１を
備え、歪ゲージ素子の裏面に歪感知レジスタ２２ａ、２
２ｂ、２２ｃ、および２２ｄを取付ける。この例では、
歪ゲージ素子２１はこの技術分野ではよく知られたタイ
プのセラミック十字である。ポインティング・デバイス
２０はまた、ユーザが指で力を加えることができる駆動
部２３を備える。この例では、駆動部２３は耐久プラス
チックでできたボタンであるが、他の材料を使用しても
良い。駆動部２３に加えられた力は、コイルばねなどの
弾性部材２４を介して歪ゲージ素子２１に伝わる。コイ
ルばねは、金属製またはプラスチック製でも良い。弾性
部材２４を歪ゲージ素子21に接着する。コイルばねの場
合、ばねの一端あるいは少なくともコイルの一部を歪ゲ
ージ素子２１に取付けても良いことが理解できるだろ
う。弾性部材２４を歪ゲージ素子２１に接着剤で接着し
ても、クリップで留めても良い。同様に、コイルばねの
別の一端を駆動部２３に接着剤で接着しても、一体成形
しても、クリップで留めても良い。歪ゲージ素子２１を
ＰＣＢなどの基板に取付けても良い。
【００２０】組立てると、図４（ａ）および（ｂ）に示
した構成により、ユーザは指で駆動部２３に横力および
鉛直力を加え、駆動部２３が動作するのを感じることが
できる。このことを図５（ａ）および（ｂ）を参照して
より詳細に説明する。駆動部２３に全く力が加えられて
いない場合、それは図５（ａ）のようにほぼ水平に置か
れている。ユーザの指によって、中心から外れた下向き
の力Ｆｚがほぼｙ軸に沿って加えられると、駆動部２３
は図５（ｂ）のようにｙ軸方向に傾く。ばね２４は曲が
り、この動きに抵抗する。ユーザは駆動部２３の動きと
指に対する抵抗力を感じる。ばね２４は、歪ゲージ素子
２１に歪を誘発し、これは歪感知レジスタ２２ａ、２２
ｂ、２２ｃ、および２２ｄにより、よく知られた方法で
測定される。ユーザがより強く押し、より大きい力が加
えられた場合、駆動部２３はより一層大きく動く。動き
の大きさおよびユーザが感じる抵抗力の程度は、異なる
ばね率を有するばねで調整できる。第２ポインティング
・デバイス２０はｘ−ｙ平面のどの方向にも傾斜可能な
ので、ディスプレイ上でカーソルなどのオブジェクトを
操作するのに使用できる。
【００２１】図４（ａ）および（ｂ）に示した構成はま
た、中心下向きの力が加えられたことを検出するのにも
使用できる。ユーザが中心下向きの力を加えた場合、ば
ね２４が圧縮され、ユーザはこの下向きの動きを感じる
ことができる。歪ゲージ素子２１は、この中心に加えら
れた力を検出するように構成できる。これは、例えば、
操作可能なオブジェクトによりオブジェクトを選択する
のに使用できる。また、別のスイッチ（図示せず）を使
用して下向きの動きを検出しても良い。
【００２２】図６に、第３の実施の形態であるポインテ
ィング・デバイス２５を示す。第３ポインティング・デ
バイス２５は、コイルばねの代わりに弾性フレーム２６
を使用する点以外は第２のポインティング・デバイス２
０と同じである。弾性フレーム２６は金属製、プラスチ
ック製、あるいはゴム製であって良い。図７に、第４の
実施の形態である弾性ポインティング・デバイス２７を
示す。第４のポインティング・デバイス２７において
は、駆動部と弾性部材とが単一の構造体２８を形成して
いる。
【００２３】本発明を、携帯用および非携帯用の如何な
る電子装置に対しても使用できることは理解できるだろ
う。本発明は、移動電話機およびラップトップ・コンピ
ュータを含むことができる。本発明に多くの変更を加え
られることも理解できるだろう。例えば、ベースおよび
硬質プレートは上から見て円形である必要はなく、多角
形、特に正多角形であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態を示す斜視図
であり、（ｂ）は（ａ）の実施形態の保護カバーを持ち
上げた時の斜視図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）および（ｂ）に示す実施の
形態の分解側面図であり、（ｂ）はその分解斜視図であ
る。
【図３】（ａ）は、横力が加えられていない時の図１
（ａ）に示す実施の形態の側面図であり、（ｂ）は横力
が加えられた時の図１（ａ）に示す実施の形態の側面図
である。
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施の形態を下から見
た分解図であり、（ｂ）は（ａ）の実施の形態を上から
見た分解図である。
【図５】（ａ）は、力が加えられていない時の図４
（ａ）に示す実施の形態の側面図であり、（ｂ）は力が
加えられた時の図４（ａ）に示す実施の形態の側面図で
ある。
【図６】本発明の第３の実施の形態の分解図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の分解図である。
【符号の説明】
１：歪ゲージ・ポインティング・デバイス ２：保護カバー ３：スティック型ポインティング・デバイス ４：操作部材 ５：トランスデューサ構造体 ５ａ：歪感知レジスタ ５ｂ：歪感知レジスタ ５ｃ：歪感知レジスタ ５ｄ：歪感知レジスタ ６：硬質プレート ７：ラバーベース ８：ＰＣＢ ９：フレキシブル・リボンケーブル １０：環状リム １１：脚部 １２：丸い突出部 １３：メサ １４：ホール １５：支柱 １６：スロット １７：リップ １８：ラバーベース前側 １９：ラバーベース後側 ２０：ポインティング・デバイス ２１：歪ゲージ素子 ２２ａ：歪感知レジスタ ２２ｂ：歪感知レジスタ ２２ｃ：歪感知レジスタ ２２ｄ：歪感知レジスタ ２３：駆動部 ２４：弾性部材 ２５：ポインティング・デバイス ２６：弾性フレーム ２７：ポインティング・デバイス ２８：単一構造体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ バロウクロー イギリス アールジー22 ４ディーディー ハンプシャー ベーシングストーク ハ ッチワーレン シャーウッドクローズ 33 Ｆターム(参考） 3J070 AA02 AA24 BA17 CA44 CA47 DA42 EA11 5B087 BB15 CC45

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加えられた力を電気的信号に変換する、
    電子装置用の操作装置であって、 ユーザが操作する操作部材と、 ユーザにより前記操作部材に加えられた力を検出する歪
    センサと、 前記操作部材を動作可能にし、ユーザにフィードバック
    を与える弾性手段とを備えることを特徴とする操作装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の操作装置において、 前記操作部材および前記歪センサを、前記弾性手段によ
    って支持される可動式ポインティング・デバイスとして
    構成し、前記弾性手段を前記ポインティング・デバイス
    の動作に抵抗するように構成することを特徴とする操作
    装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の操作装置において、 硬質プレートを前記ポインティング・デバイスと前記弾
    性手段の間に配置することを特徴とする操作装置。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の操作装置におい
    て、 支持基板をさらに備え、前記弾性手段を前記支持基板上
    に取付け、前記ポインティング・デバイスを前記弾性手
    段上に取付けることを特徴とする操作装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の操作装置において、 前記弾性手段を、前記操作部材からの力を前記歪センサ
    に伝えるように構成することを特徴とする操作装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の操作装置において、 前記弾性手段を前記操作部材と前記歪センサの間に配置
    することを特徴とする操作装置。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の操作装置において、 前記弾性手段および前記操作部材を単一部材として構成
    することを特徴とする操作装置。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至７の何れかに記載の操作装
    置において、 前記弾性手段が圧縮可能であることを特徴とする操作装
    置。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至８の何れかに記載の操作装
    置において、 前記弾性手段が伸張可能であることを特徴とする操作装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項１乃至９の何れかに記載の操作
    装置において、 前記弾性手段が円筒形であることを特徴とする操作装
    置。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０の何れかに記載の操
    作装置において、 前記弾性手段がドーナツ形であることを特徴とする操作
    装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１の何れかに記載の操
    作装置において、 前記弾性手段が螺旋形であることを特徴とする操作装
    置。
  13. 【請求項１３】 請求項１乃至１２の何れかに記載の操
    作装置において、 前記弾性手段が支持カップを備えることを特徴とする操
    作装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１乃至１３の何れかに記載の操
    作装置において、 前記弾性手段がゴム製であることを特徴とする操作装
    置。
  15. 【請求項１５】 請求項１乃至１３の何れかに記載の操
    作装置において、 前記弾性手段が金属製であることを特徴とする操作装
    置。
  16. 【請求項１６】 請求項１乃至１３の何れかに記載の操
    作装置において、 前記弾性手段がプラスチック製であることを特徴とする
    操作装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１乃至１６の何れかに記載の操
    作装置において、 前記歪センサが抵抗素子を有することを特徴とする操作
    装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１乃至１７の何れかに記載の操
    作装置を含む電子装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の電子装置におい
    て、 ディスプレイ装置を備え、前記操作装置を、前記ディス
    プレイ装置の動作を制御するように構成することを特徴
    とする電子装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１８又は１９に記載の電子装置
    において、 携帯可能であることを特徴とする電子装置。
  21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の電子装置におい
    て、 前記電子装置が移動電話ハンドセットであることを特徴
    とする電子装置。
  22. 【請求項２２】 請求項２０又は２１に記載の電子装置
    において、 前記電子装置がコンピュータであることを特徴とする電
    子装置。
  23. 【請求項２３】 加えられた力を電気的信号に変換す
    る、電子装置用の操作装置の製造方法であって、 ユーザが操作する操作部材を提供するステップと、 前記操作部材に加えられた力を検出するための歪センサ
    を提供するステップと、 前記操作部材の動作を可能にし、ユーザにフィードバッ
    クを与える弾性手段を提供するステップとからなること
    を特徴とする方法。
JP2001280517A 2000-09-25 2001-09-14 操作装置 Withdrawn JP2002175154A (ja)

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GB0023475A GB2367113A (en) 2000-09-25 2000-09-25 A control device having a strain sensor and a resilient means
GB0023475.7 2000-09-25

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EP (1) EP1191418A1 (ja)
JP (1) JP2002175154A (ja)
GB (1) GB2367113A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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