JP2007094469A - Input operating device - Google Patents

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Kotaro Minato
小太郎 湊
Noriko Tanaka
則子 田中
Masaki Yoshida
正樹 吉田
Kazumi Koketsu
和美 纐纈
Yoshiro Nojiri
芳郎 野尻
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Nara Institute of Science and Technology NUC
Tec Gihan Co Ltd
Original Assignee
Nara Institute of Science and Technology NUC
Tec Gihan Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input operation device capable of controlling a cursor or a pointer by the operation of the thumb only with one foot and without largely moving the foot. <P>SOLUTION: A foot stand on which a foot is placed is provided with operation points to which X axial, Y axial and Z axial forces are added, and mounted with a three-axial sensor which detects the pressurizing forces of three X, Y and Z axes or distortion or displacement due to the pressurizing forces, and outputs X sensor output, Y sensor output and Z sensor output. A force is added to the three-axial sensor by an operation button whose upper face which receives a pressure due to outer forces in the arbitrary directions of the three X, Y and Z axes is shaped like projection so that the operation button can be operated in the arbitrary directions of the three X, Y and Z axes with the thumb of the foot. This input operation device shaped like the foot stand can be operated by using the foot other than fingertips capable of fine movement. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、足や肩などのように、手以外の体の部位により、パソコンディスプレイ上でマウスが行うと同様のカーソルやポインタ制御を行うことができる入力操作装置に関する。   The present invention relates to an input operation device capable of performing cursor and pointer control similar to that performed by a mouse on a personal computer display by a body part other than a hand, such as a foot or a shoulder.

従来、パソコンディスプレイ上でポインタやカーソルを移動させる入力装置としてマウスが使われているが、作業状況や身体的な障害によって手のひらと指先が使用できない場合、身体の他の部分を使用してマウスと同等の入力操作を行えるようにすることが望まれる。   Conventionally, a mouse is used as an input device for moving a pointer or cursor on a personal computer display, but if the palm and fingertips cannot be used due to work conditions or physical disability, It is desirable to be able to perform equivalent input operations.

足を使用して入力操作を行うものとしては、スリッパ状の履物の裏側にトラックボールを設け、つま先部に複数のスイッチを設けたものが知られている。この入力装置では、スリッパを足に嵌めて床面を前後左右に移動させることにより、トラックボールを回転させてポインタやカーソル移動を行い、所望の位置において、足の親指などでつま先部のスイッチを操作して、クリック操作を行う入力装置である(特許文献1参照)。
また、下駄の前方半分に相当した板の先端部に2つのスイッチを設けて、一方を親指で、他方を残りの指で操作することにより2通りのクリック操作を行う入力装置がある(特許文献2参照)。
As a device for performing an input operation by using a foot, a device in which a trackball is provided on the back side of a slipper-like footwear and a plurality of switches are provided on a toe portion is known. In this input device, a slipper is fitted on the foot and the floor is moved back and forth and left and right to rotate the trackball to move the pointer and cursor. This is an input device that operates and performs a click operation (see Patent Document 1).
In addition, there is an input device in which two switches are provided at the front end of a plate corresponding to the front half of a clog, and one click is operated with the thumb and the other is operated with the remaining fingers (Patent Document). 2).

また、左足で円盤状の操作板を前後左右の自由な方向に踏み込んで、ポインタやカーソルの移動方向を決定し、右足用の第1のべダルにより、ポインタやカーソルの移動速度を決めて移動させ、右足用の第2のべダルにより、クリック操作を行う入力装置がある(特許文献3参照)。
また、X、Y、Z方向の3軸の触圧を検出するロボット用の触圧センサが知られている(特許文献4参照)。
また、棒状のジョイスティックの周囲に4個の歪ゲージを設置して、棒のX、Y方向の加圧力を検出するジョイスティックが知られている(特許文献5参照)。
また、ジョイスティックを伸縮可能にし、クリック制御に使用するノートパソコン用の小型ジョイスティックが知られている(特許文献6参照)。
特開2000−181621公報(第1頁、第1図等) 特開2004−38387号公報(第1頁、第1図等) 特開平10−55248号公報(第1頁、第1図等) 特開2004−245717号公報(第1頁、図1、図3等) 特開平7−302161号公報(第1頁、第1図等) 特開2000−293305号公報(第1頁、第1図等)
The left foot depresses the disk-shaped control panel in any direction, front, back, left and right to determine the direction of movement of the pointer and cursor, and the first foot for the right foot determines the movement speed of the pointer and cursor. In addition, there is an input device that performs a click operation using a second pedal for the right foot (see Patent Document 3).
Also, a robot pressure sensor that detects three-axis pressures in the X, Y, and Z directions is known (see Patent Document 4).
There is also known a joystick in which four strain gauges are installed around a rod-shaped joystick to detect pressure applied in the X and Y directions of the rod (see Patent Document 5).
There is also known a small joystick for a notebook personal computer that can be extended and contracted and used for click control (see Patent Document 6).
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-181621 (first page, FIG. 1 etc.) Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-38387 (first page, FIG. 1 etc.) JP-A-10-55248 (first page, FIG. 1 etc.) JP-A-2004-245717 (first page, FIG. 1, FIG. 3, etc.) JP-A-7-302161 (first page, FIG. 1 etc.) JP 2000-293305 A (first page, FIG. 1 etc.)

上記の特許文献1や特許文献2のような従来の入力装置では、足先だけでなく、下肢部を前後左右に動かす必要があった。足先だけを動かすことができる肢体不自由者には使えないという課題があった。また、特許文献3のような入力装置では、両足の使用が必要であり、片方の足先だけでの操作は困難であった。片足だけを大きく動かすことなく、カーソルやポインタを制御できる入力操作装置が必要である。   In the conventional input devices such as Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, it is necessary to move not only the feet but also the lower limbs in the front / rear and left / right directions. There is a problem that it cannot be used by people with physical disabilities who can move only their toes. Moreover, in the input device as in Patent Document 3, it is necessary to use both feet, and it is difficult to operate with only one foot. There is a need for an input operation device that can control the cursor and pointer without greatly moving only one foot.

本第一の発明の入力操作装置は、X軸、Y軸、Z軸の力が加わる作用点または作用面を具備し、X軸、Y軸、Z軸の3軸の加圧力、または加圧力による歪、または変位を検知し、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を出力する三軸センサと、X軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向の外力による圧力を受ける上面が凸を成す形状を有する操作ボタンと、足を乗せる足台を具備し、前記三軸センサを前記足台に取り付け、前記足台上に足を乗せたときに親指が乗る位置に設けた前記操作ボタンにより前記三軸センサを駆動して、親指で前記操作ボタンをX軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向に操作する足台状の入力操作装置である。
かかる構成により、肢体不自由者が足で情報処理の操作を行えるようになる。
The input operation device according to the first aspect of the present invention includes an action point or action surface to which an X-axis, Y-axis, or Z-axis force is applied, and an X-axis, Y-axis, or Z-axis pressurization force or pressurization force A three-axis sensor that detects distortion or displacement caused by, and outputs an X sensor output, a Y sensor output, and a Z sensor output, and an upper surface that receives pressure due to an external force in any direction of the X axis, the Y axis, and the Z axis The operation button having a convex shape and a footrest on which a foot is placed, the triaxial sensor is attached to the footrest, and the thumb is placed on the footrest when the foot is placed on the footrest. This is a foot-like input operation device in which the three-axis sensor is driven by an operation button and the operation button is operated by a thumb in any direction of three axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
With this configuration, a physically handicapped person can perform information processing operations with his / her foot.

本第二の発明の入力操作装置は、X軸、Y軸、Z軸の力が加わる作用点または作用面を具備し、X軸、Y軸、Z軸の3軸の加圧力、または加圧力による歪、または変位を検知し、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を出力する三軸センサと、X軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向の外力による圧力を受ける上面が凸を成す形状を有する操作ボタンと、前記操作ボタンが受ける圧力の内、X軸、Y軸の圧力を主として受け、中心部にZ方向に穴が開いた受圧部、を具備し、前記受圧部は、前記三軸センサの前記X軸作用点または作用面と、Y軸作用点または作用面に当接し、前記操作ボタンの下面中心部が前記中心部の穴を介して前記三軸センサの前記Z軸作用点または作用面に当接し、前記受圧部は、前記三軸センサの前記Z軸作用点または作用面に当接しない構造であることを特徴とする入力操作装置である。   The input operation device according to the second aspect of the present invention comprises an action point or action surface to which an X-axis, Y-axis, or Z-axis force is applied, and an X-axis, Y-axis, or Z-axis pressurization force or pressurization A three-axis sensor that detects distortion or displacement caused by, and outputs an X sensor output, a Y sensor output, and a Z sensor output, and an upper surface that receives pressure due to an external force in any direction of the X axis, the Y axis, and the Z axis And a pressure receiving portion that mainly receives the X-axis and Y-axis pressures of the pressure received by the operation button and has a hole in the center in the Z direction. The portion abuts against the X-axis action point or action surface of the three-axis sensor and the Y-axis action point or action surface, and the center of the lower surface of the operation button passes through the hole in the center part. Abutting on the Z-axis action point or action surface, the pressure receiving portion is the Z-axis action of the three-axis sensor. An input operation device, wherein the or a structure that does not contact the working surface.

かかる構成により、肢体不自由者が足などで意図した方向の入力操作を行えるようになる。また、かかる構成により、繊細な動きが可能な指先以外の、繊細な動きが苦手な、あるいは、大きく動かすことが困難な、身体の他の部分を使用して操作可能である。   With this configuration, it becomes possible for a physically handicapped person to perform an input operation in a direction intended by a foot or the like. In addition, with this configuration, it is possible to operate using other parts of the body that are difficult to move delicately or difficult to move greatly, other than fingertips that can move delicately.

本第三の発明の入力操作装置は、X軸、Y軸、Z軸の力が加わる作用点または作用面を具備し、X軸、Y軸、Z軸の3軸の加圧力または加圧力による歪または変位を検知し、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を出力する三軸センサと、X軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向の外力を受ける上面が凸を成す形状を有し、前記X軸作用点または作用面に圧力を伝えるX駆動点または駆動面、前記Y軸作用点または作用面に圧力を伝えるY駆動点または駆動面、前記Z軸作用点または作用面に圧力を伝えるZ駆動点または駆動面を具備する操作ボタン、を具備し、X駆動点または駆動面と前記X軸作用点または作用面との間に空隙を設けて、バックラッシュが起きるように結合し、Y駆動点または駆動面と前記Y軸作用点または作用面との間に空隙を設けて、バックラッシュが起きるように結合し、Z駆動点または駆動面と前記Z軸作用点または作用面との間に空隙を設けてなる入力操作装置である。   The input operation device according to the third aspect of the present invention has an action point or action surface to which X-axis, Y-axis, and Z-axis forces are applied, and is based on the three axes of X-axis, Y-axis, and Z-axis. A triaxial sensor that detects strain or displacement and outputs an X sensor output, a Y sensor output, and a Z sensor output, and an upper surface that receives external force in any direction of the three axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis are convex. An X driving point or driving surface having a shape and transmitting pressure to the X axis operating point or operating surface; a Y driving point or driving surface transmitting pressure to the Y axis operating point or operating surface; An operation button having a Z driving point or a driving surface for transmitting pressure to the surface, and providing a gap between the X driving point or the driving surface and the X axis working point or the working surface so that backlash occurs. And a Y drive point or drive surface and the Y-axis action point or action surface. Providing a gap between, and coupled to the backlash occurs, an input operating device formed by providing a gap between the the Z drive point or drive surfaces Z-axis point of action or working surface.

かかる構成により、肢体不自由者が足などで意図した方向の入力操作を行えるようになる。また、かかる構成により、繊細な動きが可能な指先以外の、繊細な動きが苦手な、あるいは、大きく動かすことが困難な、身体の他の部分を使用して操作可能である。   With this configuration, it becomes possible for a physically handicapped person to perform an input operation in a direction intended by a foot or the like. In addition, with this configuration, it is possible to operate using other parts of the body that are difficult to move delicately or difficult to move greatly, other than fingertips that can move delicately.

本第四の発明の入力操作装置は、上記第二、第三入力操作装置と、足を乗せる足台を具備し、前記足台上に足を乗せたときに親指が乗る位置に前記入力操作装置を設け、親指で前記操作ボタンをX軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向に操作する足台状の入力操作装置である。
かかる構成により、肢体不自由者が足などで意図した方向の入力操作を行えるようになる。
An input operation device according to a fourth aspect of the present invention includes the second and third input operation devices and a footrest on which a foot is placed, and the input operation is performed at a position where a thumb is placed when the foot is placed on the footrest. This is a foot-like input operation device in which a device is provided and the operation button is operated with a thumb in any direction of three axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
With this configuration, it becomes possible for a physically handicapped person to perform an input operation in a direction intended by a foot or the like.

本第五の発明の入力操作装置は、前記三軸センサのXセンサ出力に基づき表示器上の表示マークの左右方向の移動速度に対応するX速度制御情報を生成し、前記三軸センサのYセンサ出力に基づき表示器上の表示マークの上下方向の移動速度に対応するY速度制御情報を生成し、前記三軸センサのZセンサ出力に基づき表示器上の表示マークの位置決定のクリック制御情報を生成する情報処理部であって、X方向センサ出力、Y方向センサ出力の大きさに応じて、前記表示マークの移動速度を変更させるための情報処理部を更に具備する。また、前記Xセンサ出力が所定の大きさ以下の場合、前記X速度制御情報を停止情報とし、前記Yセンサ出力が所定の大きさ以下の場合、前記Y速度制御情報を停止情報とする不感帯領域を設ける。
かかる構成により、肢体を大きく動かすことなく、手を用いるマウスで行うような入力操作を行えるようになる。
The input operating device according to the fifth aspect of the invention generates X speed control information corresponding to the moving speed in the left-right direction of the display mark on the display based on the X sensor output of the triaxial sensor, and the Y axis of the triaxial sensor. Y speed control information corresponding to the vertical movement speed of the display mark on the display is generated based on the sensor output, and click control information for determining the position of the display mark on the display based on the Z sensor output of the three-axis sensor And an information processing unit for changing the moving speed of the display mark according to the magnitudes of the X direction sensor output and the Y direction sensor output. Further, when the X sensor output is equal to or smaller than a predetermined magnitude, the X speed control information is set as stop information, and when the Y sensor output is equal to or less than a predetermined magnitude, the dead zone region where the Y speed control information is set as stop information. Is provided.
With this configuration, it is possible to perform an input operation that is performed with a mouse using a hand without greatly moving the limbs.

本発明によってキーボードの打鍵やその他の作業で両手がふさがっている時にも、足を使用することによってパソコンのカーソル等を操作することができる。手の指と比較して運動制御機能の劣る足母指や身体の他の部分でも、大きく動かすことなく、X、Y方向のカーソルの移動と、Z方向のクリック操作が行いやすくなる。   According to the present invention, even when both hands are occupied by a keyboard keystroke or other work, the cursor of the personal computer can be operated by using the feet. It is easy to move the cursor in the X and Y directions and to perform the click operation in the Z direction without moving the toe finger or other parts of the body inferior in movement control function compared to the finger of the hand.

(実施の形態1)   (Embodiment 1)

図1は、本発明の入力操作装置の外観図である。足を乗せる足台10の一端に、操作部20が設置される。操作部20は、足を足台10の上に乗せたときの親指の位置に設ける。操作部20は、通常、足の親指である第1指で、または、第1指と第2指で挟んで前後左右に移動または変位可能になっている。また、操作部20は、垂直方向に押し込むことができる。   FIG. 1 is an external view of an input operation device according to the present invention. An operation unit 20 is installed at one end of the footrest 10 on which a foot is placed. The operation unit 20 is provided at the position of the thumb when the foot is placed on the footrest 10. The operation unit 20 can be moved or displaced in the front / rear / right / left direction with the first finger, usually the thumb of the toe, or between the first and second fingers. The operation unit 20 can be pushed in the vertical direction.

図2は、操作部20の構造の一例を示す図である。図2においては、操作部20の上面図と、A−A'における断面図を示している。操作部20は、球形の一部分の形をした操作ボタン2、操作ボタン2に加わる力を受ける受圧部3、操作ボタン2に加わるX方向、Y方向、Z方向の圧力を検出する三軸センサ4を具備する。図3は、操作部20の操作ボタン2、受圧部3、三軸センサ4を分離して示した分解図である。操作ボタン2の球形部は、足の親指で操作しやすい大きさであることが好適である。具体的には、操作ボタン2の球形部の直径は、15mm以上、30mm以下程度が好ましい。また、操作ボタン2の球形部は、直径約20mm程度であることがさらに好適である。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the structure of the operation unit 20. In FIG. 2, the top view of the operation part 20 and sectional drawing in AA 'are shown. The operation unit 20 includes a spherical operation button 2, a pressure receiving unit 3 that receives a force applied to the operation button 2, and a triaxial sensor 4 that detects pressure in the X, Y, and Z directions applied to the operation button 2. It comprises. FIG. 3 is an exploded view showing the operation button 2, the pressure receiving unit 3, and the three-axis sensor 4 of the operation unit 20 separately. It is preferable that the spherical portion of the operation button 2 has a size that can be easily operated with the big toe. Specifically, the diameter of the spherical portion of the operation button 2 is preferably about 15 mm or more and 30 mm or less. The spherical portion of the operation button 2 is more preferably about 20 mm in diameter.

操作ボタン2は、図2、図3に灰色で示した断面を有する回転対称形であり、半球よりやや小さめの球の一部分を成す上部に対して、その下部に円筒形のZ圧力伝達部2aを具備する。この例では操作ボタン2は、茸に似た形状である。操作ボタン2は、ゴムなどの弾性体、適度の硬さを有するプラスチック材料などが適している。   The operation button 2 has a rotationally symmetric shape having a cross section shown in gray in FIGS. 2 and 3, and a cylindrical Z pressure transmission portion 2 a at the lower portion of the upper portion that forms a part of a sphere slightly smaller than the hemisphere. It comprises. In this example, the operation button 2 has a shape similar to a bag. The operation button 2 is suitably made of an elastic body such as rubber, or a plastic material having an appropriate hardness.

受圧部3は、図3に示した斜線ハッチング部分の断面を有する回転対称形の円環である。上部外周には、枠3bを設ける。下部には、内面3aより半径の大きな下切り欠き部分3cを設ける。受圧部3にはZ方向に穴が開いていることになる。なお、内面3aと下切り欠き部分3cの径は、同じでもよいが、受圧部3がずり落ちるのを防ぐために、内面3aの径をやや小さめにしてもよい。   The pressure receiving portion 3 is a rotationally symmetric circular ring having a cross section of the hatched portion shown in FIG. A frame 3b is provided on the upper outer periphery. A lower notch portion 3c having a radius larger than that of the inner surface 3a is provided at the lower portion. The pressure receiving portion 3 has a hole in the Z direction. In addition, although the diameter of the inner surface 3a and the lower notch part 3c may be the same, in order to prevent the pressure receiving part 3 slipping down, you may make the diameter of the inner surface 3a slightly small.

三軸センサ4は、図2の平面図に八角形で示したZ起歪板4zの8辺の内、X向きに対向する2辺にL形状の2枚のX起歪板4xを設け、Y向きに対向する2辺にもL形状の2枚のY起歪板4yを設け、X起歪板4x、Y起歪板4y、Z起歪板4zには、歪ゲージ(ストレインゲージ)のようなX歪センサ5x、Y歪センサ5y、Z歪センサ5zをそれぞれ4個ずつ、合計12個貼り付けてある。X起歪板4x、Y起歪板4y、Z起歪板4zは、一枚の金属板をプレス加工などにより一体で形成し、図2、図3の形状に折り曲げて作成することができる。三軸センサ4の上部に相当するZ起歪板4zの形状は、八角形以外、例えば円形等でもよい。このような三軸センサ4は、上記特許文献4により公知であるので、詳しい説明は省く。   The triaxial sensor 4 is provided with two L-shaped X-distortion plates 4x on two sides facing in the X direction out of the eight sides of the Z-distortion plate 4z shown as an octagon in the plan view of FIG. Two Y-shaped strain generating plates 4y are also provided on the two sides facing each other in the Y direction. The strain generating plate 4x, the Y strain generating plate 4y and the Z strain generating plate 4z are provided with strain gauges (strain gauges). Four X strain sensors 5x, four Y strain sensors 5y, and four Z strain sensors 5z are attached in total. The X strain plate 4x, the Y strain plate 4y, and the Z strain plate 4z can be formed by integrally forming a single metal plate by pressing or the like and bending it into the shapes of FIGS. The shape of the Z strain plate 4z corresponding to the upper part of the triaxial sensor 4 may be other than an octagon, for example, a circle. Since such a triaxial sensor 4 is known from the above-mentioned Patent Document 4, detailed description thereof is omitted.

三軸センサ4は、X軸、Y軸、Z軸の3軸の加圧力、または加圧力による歪、または変位を検知するセンサであって、X軸、Y軸、Z軸の力が加わる作用点または作用面を具備し、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を出力する。X軸の力が加わる作用点または作用面は、X起歪板4xの上端部分である。Y軸の力が加わる作用点または作用面は、Y起歪板4yの上端部分である。Z軸の力が加わる作用点または作用面は、三軸センサ4の上面に設けられたZ起歪板4zの中央部分である。なお、Z起歪板4zの周囲側面であって、X起歪板4x、Y起歪板4zがない部分にX、Y方向の力を加えても、X、Y方向の作用が加わるからX方向、Y方向の作用点を兼ねる。しかし、図2の三軸センサ4の場合は、X起歪板4x、Y起歪板4yの上端部分の方が作用点、作用面として優れている。   The triaxial sensor 4 is a sensor that detects a pressure applied by the three axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis, or distortion or displacement caused by the applied pressure, and is applied with the force of the X axis, the Y axis, and the Z axis. A point or action surface is provided, and an X sensor output, a Y sensor output, and a Z sensor output are output. The action point or action surface to which the X-axis force is applied is the upper end portion of the X strain plate 4x. The action point or action surface to which the Y-axis force is applied is the upper end portion of the Y strain plate 4y. The action point or action surface to which the Z-axis force is applied is the central portion of the Z strain plate 4 z provided on the upper surface of the triaxial sensor 4. It should be noted that even if a force in the X and Y directions is applied to a portion of the peripheral side surface of the Z strain plate 4z that does not have the X strain plate 4x and the Y strain plate 4z, an action in the X and Y directions is applied. It also serves as an action point in the direction and the Y direction. However, in the case of the triaxial sensor 4 shown in FIG. 2, the upper end portions of the X strain plate 4x and the Y strain plate 4y are superior in terms of action point and action surface.

操作ボタン2の外周部2bは、受圧部3の枠3bに嵌め込み固定される。操作ボタン2の外周部2bと受圧部3の枠3bは、接着剤等により結合してもよい。三軸センサ4の上部は、受圧部3の下切り欠き部分3cの中に嵌め込み固定される。最も好ましくは、各2枚のX起歪板4xとY起歪板4yの上部を下切り欠き部分3cにそれぞれ当接させる。Z起歪板4zの周囲部4cを、下きり欠き部分3cと接着剤等により結合してもよい。なお、Z起歪板4zの周辺上面は、受圧部3の下きり欠き部分3cの底に当接しないほうがよいので、下きり欠き部分3cの中に余り深く嵌め込まないようにする。操作ボタン2のZ圧力伝達部2aの下面は、Z起歪板4zの上面中央部に当接する。Z圧力伝達部2aの下面は、Z起歪板4zの上面と接着剤等により接着してもよい。   The outer peripheral portion 2 b of the operation button 2 is fitted and fixed to the frame 3 b of the pressure receiving portion 3. The outer peripheral portion 2b of the operation button 2 and the frame 3b of the pressure receiving portion 3 may be coupled with an adhesive or the like. The upper portion of the triaxial sensor 4 is fitted and fixed in the lower cutout portion 3 c of the pressure receiving portion 3. Most preferably, the upper portions of the two X straining plates 4x and the Y straining plate 4y are respectively brought into contact with the lower notch portion 3c. The peripheral portion 4c of the Z strain plate 4z may be bonded to the lower notch portion 3c with an adhesive or the like. Since the upper surface around the Z-distortion plate 4z should not be in contact with the bottom of the lower notch portion 3c of the pressure receiving portion 3, it should not be fitted too deeply into the lower notch portion 3c. The lower surface of the Z pressure transmitting portion 2a of the operation button 2 is in contact with the center of the upper surface of the Z strain plate 4z. The lower surface of the Z pressure transmitting portion 2a may be bonded to the upper surface of the Z strain generating plate 4z with an adhesive or the like.

受圧部3は、操作ボタン2が受ける圧力の内、X軸、Y軸の圧力を主として受ける。受圧部3の下切り欠き部分3cの内面は、三軸センサ4の上記X軸作用点(または作用面)と、Y軸作用点(または作用面)に当接する、X駆動点(または駆動面)、および、Y駆動点(または駆動面)になる。操作ボタン2の下面中心部であるZ圧力伝達部2aは、三軸センサ4の上記Z軸作用点(または作用面)に当接するZ駆動点(または駆動面)になる。受圧部3は、三軸センサ4のZ軸作用点(または作用面)には、当接しない構造である。   The pressure receiving unit 3 mainly receives the X-axis and Y-axis pressures among the pressures received by the operation buttons 2. An inner surface of the lower notch portion 3c of the pressure receiving portion 3 is in contact with the X-axis action point (or action surface) of the triaxial sensor 4 and the Y-axis action point (or action surface). ) And the Y drive point (or drive surface). The Z pressure transmission part 2a, which is the central part of the lower surface of the operation button 2, serves as a Z drive point (or drive surface) that abuts on the Z axis action point (or action surface) of the triaxial sensor 4. The pressure receiving part 3 has a structure that does not contact the Z-axis action point (or action surface) of the three-axis sensor 4.

以上の構成による操作部20は、図2の断面図に示したように、足台10に穿った穴の底に設置される。X起歪板4x、Y起歪板4yの下部のL型の足の部分は、足台10に穿った穴の底に螺子止め、または接着止めなどでよい。   As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the operation unit 20 having the above configuration is installed at the bottom of a hole formed in the footrest 10. The L-shaped foot portion below the X strain plate 4x and the Y strain plate 4y may be screwed or glued to the bottom of the hole drilled in the footrest 10.

使用者が、足を足台10に乗せ、足の親指を操作ボタン2の上に当てて、操作ボタン2を左右方向(X方向)に動かそうとして圧力を加えると、X方向の圧力は、2枚のX起歪板4x上の4個のX歪センサ5xにより、Xセンサ出力として計測できる。使用者が、操作ボタン2を前後方向(Y方向)に動かそうとして圧力を加えると、Y方向の圧力は、2枚のY起歪板4y上の4個のY歪センサ5yにより、Yセンサ出力として計測できる。または、使用者が、操作ボタン2を下方向(Z方向)に押さえると、Z方向の圧力は、Z起歪板4z上の4個のZ歪センサ5zにより、Zセンサ出力として計測できる。
各X歪センサ5x、Y歪センサ5y、Z歪センサ5zから、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を検出する回路は、上記特許文献4の図3、図4などで周知のブリッジ回路などを適用する。
When the user places his / her foot on the footrest 10 and places his / her thumb on the operation button 2 and applies pressure to move the operation button 2 in the left / right direction (X direction), the pressure in the X direction is: The X sensor output can be measured by the four X strain sensors 5x on the two X strain generating plates 4x. When the user applies pressure to move the operation button 2 in the front-rear direction (Y direction), the pressure in the Y direction is detected by the four Y strain sensors 5y on the two Y strain generating plates 4y by the Y sensor. Can be measured as output. Alternatively, when the user presses the operation button 2 downward (Z direction), the pressure in the Z direction can be measured as the Z sensor output by the four Z strain sensors 5z on the Z strain generating plate 4z.
A circuit for detecting the X sensor output, the Y sensor output, and the Z sensor output from each of the X strain sensor 5x, the Y strain sensor 5y, and the Z strain sensor 5z is a well-known bridge circuit in FIG. 3, FIG. And so on.

本実施の形態における操作部20は、操作ボタン2の外周部2bを、受圧部3の枠3bに当接させている。三軸センサ4の上部は、受圧部3の下切り欠き部分3cの中に嵌め込み固定される。Z起歪板4zの上面周囲は、受圧部3の下きり欠き部分3cの底に当接しない。操作ボタン2のZ圧力伝達部2aの下面は、Z起歪板4zの上面中央部に当接する。このようにすると、操作ボタン2にX方向の圧力を加えた場合、圧力は、主として、受圧部3の枠3bに集中する。枠3bは剛体であるから、X起歪板4の上部に圧力を伝え、X起歪板4の上部は、右方向に変形するが、Z起歪板4zには歪を起こさずZ起歪板4z全体を右に移動させるだけである。従って、X方向の圧力がZ起歪板4z上のZ歪センサ5zに及ぼす力は小さい。足で操作ボタン2にX方向の圧力を加えた場合、操作ボタン2にどうしてもZ方向の力が加わることは避けられないが、Z方向の分力は、受圧部3の枠3の内部の上切欠きの上面が主として受ける。この力は、X起歪板4xに対して垂直にかかるが、Z起歪板4zを変形させるようには働かない。残るZ方向の分力は、Z圧力伝達部2aを介して、Z起歪板4zに対してZ方向に加わるが、その大きさは、軽減される。従って、X方向の操作時に発生するZ方向のクロストークを減らすことができる。   In the operation unit 20 in the present embodiment, the outer peripheral part 2 b of the operation button 2 is brought into contact with the frame 3 b of the pressure receiving part 3. The upper portion of the triaxial sensor 4 is fitted and fixed in the lower cutout portion 3 c of the pressure receiving portion 3. The periphery of the upper surface of the Z strain plate 4z does not come into contact with the bottom of the lower notch portion 3c of the pressure receiving portion 3. The lower surface of the Z pressure transmitting portion 2a of the operation button 2 is in contact with the center of the upper surface of the Z strain plate 4z. In this way, when pressure in the X direction is applied to the operation button 2, the pressure is mainly concentrated on the frame 3 b of the pressure receiving unit 3. Since the frame 3b is a rigid body, pressure is transmitted to the upper portion of the X strain plate 4 and the upper portion of the X strain plate 4 is deformed in the right direction, but the Z strain plate 4z is not distorted and does not cause Z strain. It is only necessary to move the entire plate 4z to the right. Accordingly, the force exerted on the Z strain sensor 5z on the Z strain plate 4z by the pressure in the X direction is small. When pressure in the X direction is applied to the operation button 2 with a foot, it is inevitable that a force in the Z direction is applied to the operation button 2, but the component force in the Z direction is applied to the inside of the frame 3 of the pressure receiving portion 3. The upper surface of the notch is mainly received. This force is applied perpendicular to the X strain plate 4x, but does not act to deform the Z strain plate 4z. The remaining component force in the Z direction is applied to the Z strain generating plate 4z in the Z direction via the Z pressure transmitting portion 2a, but the magnitude thereof is reduced. Therefore, it is possible to reduce Z-direction crosstalk that occurs during operation in the X direction.

操作ボタン2のZ圧力伝達部2aは、Z起歪板4z全体に当接せず、Z起歪板4zの中央部分に主として当接しているので、Z方向の圧力によるZ起歪板4zの変形は大きくなる。よって、足によるZ方向の動作検出の感度を高くすることができる。受圧部3の内面3aとZ圧力伝達部2aの間に空隙を設けているので、受圧部3の力は、Z圧力伝達部2aを介してZ起歪板4zに加わることがない。従って、受圧部3は、専ら、X起歪板4xに歪を発生させるのに寄与できる。なお、以上の説明は、Y方向についても適用できるので、Y方向の操作によるZ方向へのクロストークも軽減できる。   Since the Z pressure transmitting portion 2a of the operation button 2 does not contact the entire Z strain generating plate 4z but mainly contacts the central portion of the Z strain generating plate 4z, the Z strain transmitting plate 4z caused by the pressure in the Z direction is used. Deformation increases. Therefore, the sensitivity of motion detection in the Z direction by the foot can be increased. Since a gap is provided between the inner surface 3a of the pressure receiving portion 3 and the Z pressure transmission portion 2a, the force of the pressure receiving portion 3 is not applied to the Z strain plate 4z via the Z pressure transmission portion 2a. Therefore, the pressure receiving portion 3 can contribute exclusively to generating strain in the X strain generating plate 4x. Note that the above description can also be applied to the Y direction, so that crosstalk in the Z direction due to an operation in the Y direction can be reduced.

次に、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力から、ポインタやカーソルをパソコンディスプレイ上で操作するための情報であるポインタ制御情報を生成する方式について説明する。図4は、ポインタ制御情報を生成する回路のブロック図である。   Next, a method for generating pointer control information, which is information for operating a pointer or cursor on a personal computer display, from X sensor output, Y sensor output, and Z sensor output will be described. FIG. 4 is a block diagram of a circuit that generates pointer control information.

Xセンサ出力は、微小信号であるので、差動増幅器であるX信号増幅部31によりX信号Vxに増幅し、情報処理部40に供給される。Yセンサ出力は、差動増幅器であるY信号増幅部32によりY信号Vyに増幅し、情報処理部40に供給される。Zセンサ出力は、差動増幅器であるZ信号増幅部33によりZ信号Vzに増幅し、情報処理部40に供給される。
不感帯設定部34は、Xセンサ出力、または/およびYセンサ出力、または/およびZセンサ出力が所定以下の場合に、入力がないものとして動作しないような領域である不感帯領域を設定する手段である。
移動速度設定部35は、Xセンサ出力、または/およびYセンサ出力の出力に応じて、カーソルやポインタが移動する速度を設定する手段である。
ホールド時間設定部36は、Zセンサ出力を受け付けない時間を設定する手段である。
Z動作点設定部37は、Z方向の操作によるクリック操作ONの感度を設定する手段である。
Since the X sensor output is a minute signal, it is amplified to the X signal Vx by the X signal amplifying unit 31 that is a differential amplifier and supplied to the information processing unit 40. The Y sensor output is amplified to the Y signal Vy by the Y signal amplifying unit 32 which is a differential amplifier, and is supplied to the information processing unit 40. The Z sensor output is amplified to the Z signal Vz by the Z signal amplifying unit 33 which is a differential amplifier, and is supplied to the information processing unit 40.
The dead zone setting unit 34 is a means for setting a dead zone that is a region that does not operate as if there is no input when the X sensor output, the Y sensor output, and / or the Z sensor output is equal to or less than a predetermined value. .
The moving speed setting unit 35 is a means for setting the moving speed of the cursor or pointer according to the output of the X sensor output or / and the Y sensor output.
The hold time setting unit 36 is means for setting a time during which no Z sensor output is received.
The Z operation point setting unit 37 is a means for setting the sensitivity of the click operation ON by the operation in the Z direction.

不感帯設定部34、移動速度設定部35、ホールド時間設定部36、Z動作点設定部37は、それぞれ可変抵抗器であって、電源電圧を分圧して生成される不感帯設定電圧Vf、移動速度設定電圧Vs、ホールド時間設定電圧Vh、Z動作点設定電圧Vthをそれぞれ情報処理部40に供給する。情報処理部40は、X信号Vx、Y信号Vy、Z信号Vz、不感帯設定電圧Vf、移動速度設定電圧Vs、ホールド時間設定電圧Vh、Z動作点設定電圧Vthを受け入れ、ポインタ制御情報である信号XA、XB、YA、YB、Zを出力する。マウス信号変換部50は、ポインタ制御情報である信号XA、XB、YA、YB、Zを入力とし、パソコンで広く使用されているUSB形式やPS/2形式のシリアル情報のマウス出力信号を出力する機能を有する。マウス出力信号をパソコンに供給すると、パソコンディスプレイ上でカーソルやポインタの操作が行える。なお、信号XA、XBは、後述するX速度制御情報であり、信号YA、YBは、後述するX速度制御情報であり、信号Zは、後述するクリック情報である。   The dead zone setting unit 34, the moving speed setting unit 35, the hold time setting unit 36, and the Z operating point setting unit 37 are variable resistors, and are each a dead zone setting voltage Vf generated by dividing a power supply voltage, and a moving speed setting. The voltage Vs, hold time setting voltage Vh, and Z operating point setting voltage Vth are supplied to the information processing unit 40, respectively. The information processing unit 40 receives the X signal Vx, the Y signal Vy, the Z signal Vz, the dead band setting voltage Vf, the moving speed setting voltage Vs, the hold time setting voltage Vh, and the Z operating point setting voltage Vth, and is a signal that is pointer control information XA, XB, YA, YB, Z are output. The mouse signal conversion unit 50 receives pointer control information signals XA, XB, YA, YB, and Z, and outputs a mouse output signal of serial information in USB format or PS / 2 format widely used in personal computers. It has a function. When the mouse output signal is supplied to a personal computer, the cursor and pointer can be operated on the personal computer display. The signals XA and XB are X speed control information described later, the signals YA and YB are X speed control information described later, and the signal Z is click information described later.

情報処理部40において、AD変換手段43は、X信号Vx、Y信号Vy、Z信号Vzを、それぞれ、デジタル値Dsx、Dsy、Dszに変換し、デジタルメモリである記憶手段45に格納する。AD変換手段44は、不感帯設定電圧Vf、移動速度設定電圧Vs、ホールド時間設定電圧Vh、Z動作点設定電圧Vthを、それぞれ、デジタル値F、Ks、Ht、Zthに変換し、記憶手段45に格納する。演算手段46は、上記各デジタル値を記憶手段45から読み出し、後述する演算を行い、演算結果を分周手段47、出力手段48に供給する。クロック信号発生手段41は、情報処理部40の各部にクロック信号を供給する。分周手段47は、演算手段46の演算結果に基づき、クロック周波数を分周して、ポインタ制御情報用の信号XA、XB、YA、YBを発生させ出力する。出力手段48は、演算手段46の演算結果に基づき、後述する信号Zの波形を発生させ出力する。制御部42は、情報処理部40の各部に動作指示などを行う。   In the information processing unit 40, the AD conversion unit 43 converts the X signal Vx, the Y signal Vy, and the Z signal Vz into digital values Dsx, Dsy, and Dsz, respectively, and stores them in the storage unit 45 that is a digital memory. The AD conversion means 44 converts the dead band setting voltage Vf, the moving speed setting voltage Vs, the hold time setting voltage Vh, and the Z operating point setting voltage Vth into digital values F, Ks, Ht, and Zth, respectively, and stores them in the storage means 45. Store. The calculation means 46 reads each digital value from the storage means 45, performs a calculation described later, and supplies the calculation result to the frequency dividing means 47 and the output means 48. The clock signal generating unit 41 supplies a clock signal to each unit of the information processing unit 40. The frequency dividing means 47 divides the clock frequency based on the calculation result of the calculating means 46 to generate and output pointer control information signals XA, XB, YA, YB. The output means 48 generates and outputs a waveform of a signal Z described later based on the calculation result of the calculation means 46. The control unit 42 gives an operation instruction to each unit of the information processing unit 40.

図5に、記憶手段45の記憶するデータを示す。デジタル値Dsx、Dsy、Dsz、デジタル値F、Ks、Ht、Zthを記憶するエリアに加えて、不感帯処理を行ったX方向のデジタル値Dx、不感帯処理を行ったY方向のデジタル値Dy、Z方向のクリックON/OFFを現すデジタル値Dzを記憶するエリア、および、Dx、Dyに速度係数Ksを乗算した数値の逆数値Kv・DxとKv・Dyを記憶するエリアを設ける。なお、不感帯処理とは、後述する(ステップS12)〜(ステップS15)と(ステップS17)、(ステップS19)による処理のように、入力変数に対する出力変数の関係を、入力変数が所定の領域内(入力の不感帯領域等という)の場合に、出力変数を全くあるいは殆ど変化させず、入力変数が前記所定の領域以下、または所定の領域以上の値の場合に、入力変数に応じて出力変数を変化させる入出力特性にすることを言う。   FIG. 5 shows data stored in the storage unit 45. In addition to areas for storing digital values Dsx, Dsy, Dsz, digital values F, Ks, Ht, and Zth, digital values Dx in the X direction subjected to dead band processing, digital values Dy and Z in Y direction subjected to dead band processing An area is provided for storing a digital value Dz indicating the click ON / OFF of the direction, and an area for storing reciprocal values Kv · Dx and Kv · Dy obtained by multiplying Dx and Dy by a speed coefficient Ks. The dead zone processing refers to the relationship between the output variable and the input variable within a predetermined area, as will be described later (steps S12) to (step S15), (step S17), and (step S19). When the input variable is less than or equal to the predetermined area or greater than the predetermined area, the output variable is changed according to the input variable. Say to change the input / output characteristics.

次に、情報処理部40の動作を、図6、図7、図8、図9のフローチャートにより説明する。図6において、情報処理部40に電源が入ると、制御部42は、記憶手段45の図5に示した各エリアのデータを消去する。次に、(ステップS10)において、AD変換手段43は、Vx、Vy、Vzの各信号をAD変換し、変換結果であるデジタル値Dsx、Dsy、Dszを図5に示した記憶手段45の各エリアに記憶する。次に(ステップS11)に進み、AD変換手段44は、Vf、Vs、Vh、Vthの各設定電圧をAD変換し、デジタル値F、Kv、Ht、Zthを図5に示した記憶手段45の各エリアに記憶する。次に(ステップS12)に進み、演算手段46は、DsxとFを読み出し、(ステップS13)において、DsxとFを比較し、Dsx>FがNoの場合、(ステップS14)に進み、Dsxと−Fを比較する。Dsx<−FがNoの場合、(ステップS15)に進み、記憶手段45にDx=0を記憶する。次に(ステップS16)に進み、分周手段47にDx=0を渡し、分周手段47は、ポインタ制御情報用の信号XA、XBのパルス状の交番変化を行なわず、停止情報とする。停止情報とは、それまでの信号XA、XB(1または0)の状態を維持し、交番変化しないことを指す。いいかえると、信号XA、XBは、周波数がゼロであり、カーソルやポインタの移動速度がゼロであることを表す移動速度情報となる。(ステップS13)においてYes(図面における「Y」)の場合は、X歪センサ5xによるデジタル値Dsxが不感帯の値Fより大きい。この場合、(ステップS17)に進み、演算手段46は、Dx=Dsx−Fを算出し、Dxを記憶手段45に記憶し、(ステップS18)に進み、Kv・Dxの逆数値を算出し、記憶手段45の該当するエリアに記憶し、更に分周手段47に供給する。分周手段47は、クロック信号をKv・Dxの逆数値に従って分周して、信号XAと信号XBを出力する。信号XAの位相を信号XBの位相に対して所定の時間またはデューティサイクル分だけ進相信号とする。   Next, the operation of the information processing unit 40 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 6, 7, 8, and 9. In FIG. 6, when the information processing unit 40 is turned on, the control unit 42 erases the data of each area shown in FIG. Next, in (Step S10), the AD conversion unit 43 performs AD conversion on the Vx, Vy, and Vz signals, and converts the digital values Dsx, Dsy, and Dsz, which are the conversion results, into the storage unit 45 illustrated in FIG. Remember in the area. Next, proceeding to (Step S11), the AD conversion means 44 AD-converts each set voltage of Vf, Vs, Vh, Vth, and the digital values F, Kv, Ht, Zth of the storage means 45 shown in FIG. Store in each area. Next, proceeding to (Step S12), the calculation means 46 reads Dsx and F, compares Dsx and F in (Step S13), and if Dsx> F is No, proceeds to (Step S14). -F is compared. When Dsx <−F is No, the process proceeds to (Step S15), and Dx = 0 is stored in the storage unit 45. Next, proceeding to (Step S16), Dx = 0 is passed to the frequency dividing means 47, and the frequency dividing means 47 does not change the pulse-like alternation of the pointer control information signals XA and XB, but uses it as stop information. The stop information indicates that the state of the signals XA and XB (1 or 0) up to that point is maintained, and that no alternating change occurs. In other words, the signals XA and XB are movement speed information indicating that the frequency is zero and the movement speed of the cursor or pointer is zero. In the case of Yes (“Y” in the drawing) in (Step S13), the digital value Dsx by the X strain sensor 5x is larger than the dead zone value F. In this case, the process proceeds to (Step S17), the calculation means 46 calculates Dx = Dsx-F, stores Dx in the storage means 45, proceeds to (Step S18), calculates the reciprocal value of Kv · Dx, The data is stored in the corresponding area of the storage means 45 and further supplied to the frequency dividing means 47. The frequency dividing means 47 divides the clock signal according to the reciprocal value of Kv · Dx, and outputs a signal XA and a signal XB. The phase of the signal XA is a phase advance signal for a predetermined time or duty cycle with respect to the phase of the signal XB.

(ステップS14)においてYesの場合は、X歪センサ5xによるデジタル値Dsxが不感帯の値Fより絶対値が大きい負の値である。この場合、(ステップS19)に進み、演算手段46は、Dx=(Dsx+F)を算出し、Dxを記憶手段45に記憶し、(ステップS20)に進み、Kv・Dxの逆数値を算出し、分周手段47に供給する。分周手段47は、クロック信号をKv・Dxの逆数値の絶対値に従って分周して、信号XAと信号XBを出力する。信号XBの位相を信号XAの位相に対して所定の時間またはデューティサイクル分だけ進相信号とする。   In the case of Yes in (Step S14), the digital value Dsx by the X strain sensor 5x is a negative value whose absolute value is larger than the dead band value F. In this case, the process proceeds to (Step S19), the calculation means 46 calculates Dx = (Dsx + F), stores Dx in the storage means 45, proceeds to (Step S20), calculates the reciprocal value of Kv · Dx, This is supplied to the frequency dividing means 47. The frequency dividing means 47 divides the clock signal according to the absolute value of the reciprocal value of Kv · Dx, and outputs a signal XA and a signal XB. The phase of the signal XB is a phase advance signal for a predetermined time or duty cycle with respect to the phase of the signal XA.

(ステップS16)、(ステップS18)(ステップS20)の次に、(ステップS21)に進む。(ステップS22)から(ステップS29)において、演算手段46と分周手段47は、Y歪センサ5yによるデジタル値Dsyと不感帯の値Fに基づき、(ステップS13)から(ステップS20)と同様の処理ステップを実行する。   After (Step S16), (Step S18) (Step S20), the process proceeds to (Step S21). In (Step S22) to (Step S29), the calculating means 46 and the frequency dividing means 47 are the same as (Step S13) to (Step S20) based on the digital value Dsy and the dead band value F by the Y strain sensor 5y. Perform steps.

操作ボタン2の操作力が十分に大きくなく、−F<Dsx<F、−F<Dsy<Fの範囲の場合は、Dx=0、Dy=0である。すなわち、X、Y方向に操作の不感帯をもうけていることになる。不感帯とは、小さな入力(力)を検知しても、出力としない領域(力の幅)のことである。   When the operation force of the operation button 2 is not sufficiently large and −F <Dsx <F and −F <Dsy <F, Dx = 0 and Dy = 0. That is, an operation dead zone is provided in the X and Y directions. The dead zone is a region (force range) where a small input (force) is detected but not output.

(ステップS25)、(ステップS27)(ステップS29)の次に、図7に示す(ステップS30)に進み、演算手段46は、Z方向についての情報処理を行う。まず(ステップS30)において、演算手段46は、記憶手段45からZ歪センサ5zによるデジタル値DszとZ動作点設定値Zthを読み出し、(ステップS31)に進む。(ステップS31)において、Dsz>Zthの場合、Z方向のクリック操作が十分に大きい力であると判定し、(ステップS32)に進み、演算手段46は、Dz=1を記憶手段45に記憶し、出力手段48にDz=1を供給する。(ステップS31)において、No(図面における「N」)の場合、Z方向のクリック操作がないものと判定し、演算手段46は、Dz=0を記憶手段45に記憶し、出力手段48にDz=0を供給する。(ステップS32)、(ステップS33)の処理後は、(ステップS10)に戻る。   After (Step S25), (Step S27) (Step S29), the process proceeds to (Step S30) shown in FIG. 7, and the calculation means 46 performs information processing in the Z direction. First, in (step S30), the calculating means 46 reads out the digital value Dsz and the Z operating point set value Zth from the Z distortion sensor 5z from the storage means 45, and proceeds to (step S31). In (Step S31), when Dsz> Zth, it is determined that the click operation in the Z direction is a sufficiently large force, and the process proceeds to (Step S32), and the calculation unit 46 stores Dz = 1 in the storage unit 45. , Dz = 1 is supplied to the output means 48. In step S31, if No (“N” in the drawing), it is determined that there is no click operation in the Z direction, and the calculation means 46 stores Dz = 0 in the storage means 45 and stores it in the output means 48 as Dz. = 0 is supplied. After the processes of (Step S32) and (Step S33), the process returns to (Step S10).

図8は、分周手段47が行う処理の手順のフローチャートである。(ステップS40)において、分周手段47は、Dxを読み出し、Dx=0かどうか判定する。Dx=1の場合、判定はNoであり、(ステップS41)に進み、記憶手段45からKv・Dxの逆数値を読み出し、その絶対値(正数)に比例した2進数CxをXカウンタにセットし、0に向けて、クロック信号発生手段41が生成するクロック信号に従って、計数を開始する。なお、分周手段47は、Xカウンタを具備する。Xカウンタは、クロック信号を計数するX軸用のカウンタで、信号XA、XBを生成するために使用する。Xカウンタは、周知のバイナリカウンタであって、ハードウェアにより構成できる。Xカウンタは、周知のフリップフロップを複数個従続接続し、クロック信号を各フリップフロップにより順次分周する構成であって、任意の2進数の各ビットを各フリップフロップに書き込むと、これらのフリップフロップにより構成されるレジスタは、その値をクロック信号に同期して、1ずつ減算し、かつ、各フリップフロップの出力をレジスタの値として読み出すことが出来る機能を有するデジタル回路である。次に、(ステップS42)に進み、Xカウンタ=0になるまでループし、Xカウンタ=0になるとYesになり、(ステップS43)に進む。(ステップS43)において、分周手段47は、記憶手段45からDxを読み出し、Dxの正負を判定する。Dxが正の場合、Yesであり、(ステップS44)に進む。(ステップS44)において、分周手段47は、信号XAを前の値から反転して出力する。すなわち、信号Xの値が0の場合、1とし、前の値が1の場合、0とする。次に(ステップS45)に進み、所定の時間ΔT待って、信号XBを前の値から反転して出力し、(ステップS40)に戻る。(ステップS43)において、Dxが負の場合、Noであり、(ステップS46)に進む。(ステップS46)において、分周手段47は、信号XBを前の値から反転して出力する。次に(ステップS47)に進み、所定の時間ΔT待って、信号XAを前の値から反転して出力し、(ステップS40)に戻る。(ステップS40)においてYesの場合、Dx=0、すなわち、X方向の操作による圧力が十分に小さい場合であって、(ステップS48)に進み、分周手段47は、信号XA、XB共に、それまでの出力レベルを維持し、(ステップS40)に戻る。(ステップS40)から(ステップS48)の一連の処理は、図6の(ステップS16)、(ステップS18)、(ステップS20)における分周手段47の行う処理に該当する。   FIG. 8 is a flowchart of the processing procedure performed by the frequency dividing means 47. In (step S40), the frequency dividing means 47 reads Dx and determines whether Dx = 0. If Dx = 1, the determination is no, and the process proceeds to (Step S41), the reciprocal value of Kv · Dx is read from the storage means 45, and the binary number Cx proportional to the absolute value (positive number) is set in the X counter. Then, counting is started according to the clock signal generated by the clock signal generating means 41 toward 0. The frequency dividing unit 47 includes an X counter. The X counter is an X-axis counter that counts clock signals and is used to generate signals XA and XB. The X counter is a well-known binary counter and can be configured by hardware. The X counter has a configuration in which a plurality of known flip-flops are connected in series, and the clock signal is sequentially divided by each flip-flop. When each bit of an arbitrary binary number is written to each flip-flop, these flip-flops A register constituted by a group is a digital circuit having a function of subtracting one value at a time in synchronization with a clock signal and reading the output of each flip-flop as the value of the register. Next, the process proceeds to (Step S42), loops until X counter = 0, and becomes Yes when X counter = 0, and proceeds to (Step S43). In (Step S43), the frequency dividing means 47 reads Dx from the storage means 45 and determines whether Dx is positive or negative. If Dx is positive, it is Yes, and the process proceeds to (Step S44). In (Step S44), the frequency dividing means 47 inverts the signal XA from the previous value and outputs it. That is, when the value of the signal X is 0, it is 1, and when the previous value is 1, it is 0. Next, the process proceeds to (Step S45), waits for a predetermined time ΔT, inverts and outputs the signal XB from the previous value, and returns to (Step S40). In (Step S43), when Dx is negative, it is No, and the process proceeds to (Step S46). In (step S46), the frequency dividing means 47 inverts the signal XB from the previous value and outputs it. Next, the process proceeds to (Step S47), waits for a predetermined time ΔT, inverts and outputs the signal XA from the previous value, and returns to (Step S40). In the case of Yes in (Step S40), Dx = 0, that is, when the pressure by the operation in the X direction is sufficiently small, the process proceeds to (Step S48), and the frequency dividing means 47 determines that both the signals XA and XB The output level up to is maintained, and the process returns to (Step S40). A series of processing from (Step S40) to (Step S48) corresponds to the processing performed by the frequency dividing means 47 in (Step S16), (Step S18), and (Step S20) in FIG.

(ステップS44)、(ステップS45)、(ステップS46)、(ステップS47)により分周手段47が出力する信号XA、XBは、図10に示すような交番パルス信号になる。信号XA、XBの周期は、Kv・Dxの逆数値をXカウンタが計数する時間をTxとすると、2(Tx+ΔT)になる。信号XA、XBの周波数は、1/〔2(Tx+ΔT)〕になる。操作ボタン2をX方向に強く押すと、Dxは大きく、Txは小さくなり、周波数は高くなる。操作ボタン2をX方向に弱く押すと、Dxは小さく、Txは大きくなり、周波数は低くなる。図10の(1)X右方向では、信号XAが信号XBよりΔTだけ位相が進んだ信号とする。(2)X左方向では、信号XBが信号XAよりΔTだけ位相が進んだ信号とする。信号XAとXBのどちらの位相が進んでいるかを判定すれば、カーソルやポインタを左右どちらに移動させるかを決めることが可能になる。   The signals XA and XB output from the frequency dividing means 47 by (Step S44), (Step S45), (Step S46), and (Step S47) are alternating pulse signals as shown in FIG. The period of the signals XA and XB is 2 (Tx + ΔT), where Tx is the time for the X counter to count the reciprocal value of Kv · Dx. The frequency of the signals XA and XB is 1 / [2 (Tx + ΔT)]. When the operation button 2 is pressed strongly in the X direction, Dx increases, Tx decreases, and the frequency increases. When the operation button 2 is pressed weakly in the X direction, Dx is small, Tx is large, and the frequency is low. In the (1) X right direction of FIG. 10, it is assumed that the signal XA has a phase advanced by ΔT from the signal XB. (2) In the X left direction, the signal XB is a signal whose phase is advanced by ΔT from the signal XA. If it is determined which phase of the signals XA and XB is advanced, it is possible to determine whether the cursor or pointer is to be moved to the left or right.

分周手段47は、Y方向のデジタル値Dyに対しても、図8において説明したと同様の処理手順により、記憶手段45からKv・Dyの逆数値を読み出し、その絶対値に対応する2進数CyをYカウンタにセットし、0に向けて計数を行い、信号YAと信号YBを出力する。Yカウンタは、上記Xカウンタと同様のデジタル回路により構成できる。信号YAと信号YBも、図10の信号XAと信号XBのようにΔTだけ位相差がある信号になり、信号YAとYBのどちらの位相が進んでいるかを判定すれば、カーソルやポインタをディスプレイ上の上下どちらに移動させるかを決めることが可能になる。   The frequency dividing unit 47 reads the reciprocal value of Kv · Dy from the storage unit 45 by the same processing procedure as described with reference to FIG. 8 for the digital value Dy in the Y direction, and the binary number corresponding to the absolute value. Cy is set in the Y counter, counting toward 0 is performed, and signals YA and YB are output. The Y counter can be configured by a digital circuit similar to the X counter. The signal YA and the signal YB are also signals having a phase difference of ΔT like the signal XA and the signal XB in FIG. 10, and if it is determined which phase of the signal YA or YB is advanced, a cursor or a pointer is displayed. It is possible to decide whether to move up or down.

なお、Xカウンタにセットする2進数Cx、すなわち、Kv・Dxの逆数値の絶対値に比例した2進数の数値の範囲は、次のようなものとする。信号XA、XBの周波数=1/〔2(Tx+ΔT)〕の範囲が、広く用いられている周知の手動マウスが内蔵するエンコーダから出力されるエンコーダ信号の周波数範囲になるような2進数値であればよい。すなわち、Kv・Dxの逆数値の絶対値からXカウンタ用の上記2進数Cxに変換する際に、上記周波数範囲を満足させる一定の係数を乗算するか、ビットシフトを行えばよい。また、逆数演算は、データ処理が複雑であるので、Kv・Dxの値を入力とし、(Kv・Dx)・Cx=一定値となるような2進数Cxを対応させた数値変換テーブルをROMとして記憶手段45内部に設けておいてもよい。演算手段46は、Kv・Dxの逆数値を演算の代りに、Kv・Dxを演算して分周手段47に供給し、分周手段47は、受け取ったKv・Dxの値を元に、上記数値変換テーブルを参照して、Xカウンタ用の2進数Cxを獲得することができる。これらの処理方法は、信号YA、YBに対しても適用できる。また、演算手段46が、上記数値変換テーブルを参照して、Xカウンタ用、Yカウンタ用の2進数Cx、Cyを獲得し、2進数Cx、Cyを分周手段47に供給するようにしてもよい。この場合は、記憶手段45には、図5におけるKv・Dxの逆数値とKv・Dxの逆数値の記憶エリアは不要になる。逆数演算の計算精度は、それほど必要ではない。従って、近似多項式による近似演算で十分である。数値変換テーブルの場合も、比較的小さなテーブルで十分である。   It should be noted that the range of binary numbers proportional to the absolute value of the binary number Cx set in the X counter, that is, the inverse value of Kv · Dx, is as follows. The binary value may be such that the frequency range of the signals XA and XB = 1 / [2 (Tx + ΔT)] is the frequency range of the encoder signal output from an encoder incorporated in a widely used manual mouse. That's fine. That is, when converting the absolute value of the reciprocal value of Kv · Dx to the binary number Cx for the X counter, a constant coefficient that satisfies the frequency range may be multiplied or a bit shift may be performed. Since the reciprocal operation is complicated in data processing, the numerical value conversion table in which the value of Kv · Dx is input and the binary number Cx corresponding to (Kv · Dx) · Cx = constant value is used as the ROM You may provide in the memory | storage means 45 inside. The calculating means 46 calculates Kv · Dx instead of the calculation, and supplies Kv · Dx to the frequency dividing means 47, and the frequency dividing means 47 uses the received Kv · Dx value as described above. By referring to the numerical value conversion table, the binary number Cx for the X counter can be obtained. These processing methods can also be applied to the signals YA and YB. Further, the calculating means 46 refers to the numerical value conversion table, acquires the binary numbers Cx and Cy for the X counter and the Y counter, and supplies the binary numbers Cx and Cy to the frequency dividing means 47. Good. In this case, the storage means 45 does not need the storage area for the reciprocal value of Kv · Dx and the reciprocal value of Kv · Dx in FIG. The calculation accuracy of the reciprocal operation is not so necessary. Therefore, an approximation operation using an approximate polynomial is sufficient. In the case of a numerical conversion table, a relatively small table is sufficient.

上記説明では、図10に示した信号XAと信号XBの位相差は、その周波数が変わっても、時間差ΔT一定になる。その代わりに、信号XA、XBの位相差が一定になるようにしてもよい。このためには、2進数Cxの代りにCx/2をXカウンタにセットして、クロック信号を目標周波数の2倍の周波数にまず分周し、更に2分周する2段階の分周を行うようにし、2分周する際に、信号XAの反転時刻と信号XBの反転時刻が位相で90度の関係になるようにすればよい。また、上記、目標周波数の2倍の周波数にまず分周して生成したパルス信号を基にし、これを2分周する際に、位相0度の信号と90度位相が遅れた信号を生成しておき、(ステップS18)では、前者を信号XA、後者をXBとして出力し、(ステップS20)では、前者を信号XB、後者をXAとして出力するようにしてもよい。   In the above description, the phase difference between the signal XA and the signal XB shown in FIG. 10 is constant even when the frequency changes. Instead, the phase difference between the signals XA and XB may be constant. For this purpose, Cx / 2 is set in the X counter in place of the binary number Cx, and the clock signal is first divided to a frequency twice the target frequency, and further divided into two stages. In this way, when the frequency is divided by two, the inversion time of the signal XA and the inversion time of the signal XB may be in a phase relationship of 90 degrees. In addition, based on the pulse signal generated by first dividing the frequency to twice the target frequency, when the signal is divided by 2, a signal having a phase of 0 degrees and a signal having a phase difference of 90 degrees are generated. In (step S18), the former may be output as signal XA and the latter as XB, and in (step S20), the former may be output as signal XB and the latter as XA.

また、1チップマイコンなどで内蔵されている16ビットタイマー、8ビットタイマーなどのタイマーを利用して、信号XAと信号XBを生成してもよい。これらのタイマーは、任意の2進数を書き込むと、その数値を1チップマイコン内部の決められたクロック周波数に従って1ずつ数値を増加させ、全ビットが1または0になると、所定のプログラムに割り込みを発生させる機能を、一般的に有する。この機能を適用する場合について説明する。分周手段47は、タイマー割り込みにより起動されるプログラムにより信号XA、XBを生成する。信号XA、XB生成用のプログラムは、図8のフローチャートの代りに、以下の手順の流れとする。すなわち、(ステップS61)は、割り込み待ちのステップ、(ステップS62)は、割込み発生のたびに、2ビットの情報[AB]=[10]、[11]、[01]、[00]の4つのパターンを順番に切り替えて生成するステップ、(ステップS63)は、タイマーに上記2進数Cx/2の2の補数をセットしてカウントを開始させるステップ、(ステップS64)は、割り込み待ち状態に戻るステップであって、これら(ステップS61)〜(ステップS64)をループ状に構成する。タイマーに2進数Cx/2の2の補数がセットされ、カウントアップが完了して割り込みが発生すると、割り込みは、上記の信号XA、XB用のプログラム(ステップS61)〜(ステップS64)を起動する。上記プログラム処理は、割り込みのたびに、(ステップS63)において、タイマーに2進数Cx/2の2の補数をセットする。従って、タイマーは、2進数Cx/2個のクロック信号計数周期で、割り込み発生を繰り返すことになる。従って、[AB]は、[10]、[11]、[01]、[00]のパターンを繰り返すことになる。[AB]のパターンにより信号を作ると、[AB]の上位ビットAによる信号は、信号XAの交番信号波形になり、下位ビットBは、信号XAの波形より位相が90度遅れた信号XBの交番信号波形になる。信号XAの位相を信号XBの位相より90度遅らせる場合は、逆の順序、[AB]=[00]、[01]、[11]、[10]の順で4つのパターンを変化させれば良い。上記(ステップS62)のステップにおいて、Dxの正負判定を行い、その結果により[AB]の変化の順序を選択する。なお、Dx=0の場合には、信号XA、XBを変化させない停止情報にする必要があるが、上記割込みを受け付けない割込み禁止状態にすれば、[AB]は変化せず、信号XA、XBも、変化しない停止情報になる。上記[AB]=[10]、[11]、[01]、[00]のパターンは、記憶手段45に格納しておき、上記(ステップS62)のステップにおいて、プログラムにより記憶手段45から順番に読み出すようにすれば良い。読み出した[AB]は、信号XA、XBとして出力される。なお、この方式では、図6のフローチャートの(ステップS18)、(ステップS20)において、上記(ステップS61)〜(ステップS64)の割り込み処理を有効化(エネーブル)し、割り込みを起動させる手順に変更する。また、(ステップS16)においては、上記(ステップS61)〜(ステップS64)の割り込み処理の起動を無効化(ディスエーブル)する処理に変更する。なお、信号YA、YBについては、別のタイマーを使用して、上記信号XA、XBと同様の方法で生成することが出来る。   Further, the signal XA and the signal XB may be generated using a timer such as a 16-bit timer or an 8-bit timer built in a one-chip microcomputer. These timers write an arbitrary binary number and increment the value by 1 according to a predetermined clock frequency inside the 1-chip microcomputer. When all bits become 1 or 0, an interrupt is generated for a predetermined program. It generally has a function of A case where this function is applied will be described. The frequency dividing means 47 generates signals XA and XB by a program activated by a timer interrupt. The program for generating the signals XA and XB has the following procedure instead of the flowchart of FIG. That is, (Step S61) is an interrupt waiting step, and (Step S62) is 2 bits of information [AB] = [10], [11], [01], [00] each time an interrupt occurs. The step of switching and generating the two patterns in order (Step S63) is a step of setting the two's complement of the binary number Cx / 2 in the timer to start counting, and (Step S64) is returning to the interrupt waiting state. Steps (step S61) to (step S64) are configured in a loop. When the two's complement of the binary number Cx / 2 is set in the timer and the count-up is completed and an interrupt is generated, the interrupt starts the programs for the signals XA and XB (step S61) to (step S64). . In the program processing, at each interruption (step S63), the two's complement of the binary number Cx / 2 is set in the timer. Therefore, the timer repeats the generation of an interrupt with a clock signal counting period of binary number Cx / 2. Therefore, [AB] repeats the patterns [10], [11], [01], and [00]. When a signal is generated by the pattern [AB], the signal by the upper bit A of [AB] becomes an alternating signal waveform of the signal XA, and the lower bit B of the signal XB whose phase is delayed by 90 degrees from the waveform of the signal XA. It becomes an alternating signal waveform. When the phase of the signal XA is delayed by 90 degrees from the phase of the signal XB, the four patterns are changed in the reverse order [AB] = [00], [01], [11], [10]. good. In the above step (step S62), the positive / negative determination of Dx is performed, and the change order of [AB] is selected based on the result. When Dx = 0, the signals XA and XB need to be stopped information that does not change. However, if the interrupt is disabled so that the interrupt is not accepted, [AB] does not change and the signals XA and XB do not change. However, the stop information does not change. The patterns [AB] = [10], [11], [01], [00] are stored in the storage means 45, and in the above-described step (step S62), the program sequentially starts from the storage means 45. Read it out. The read [AB] is output as signals XA and XB. In this method, in (Step S18) and (Step S20) of the flowchart of FIG. 6, the interrupt processing of (Step S61) to (Step S64) is enabled (enabled) and changed to a procedure for starting an interrupt. To do. Further, in (Step S16), the process is changed to a process of disabling (disabling) the activation of the interrupt processes in the above (Step S61) to (Step S64). The signals YA and YB can be generated in the same manner as the signals XA and XB using another timer.

図10の信号XA、XBでは、操作ボタン2を右方向に押した場合、信号XAの位相が信号XBに対して進み、カーソルやポインタをディスプレイ上でX右方向に移動するものとした。操作ボタン2を右方向に押した場合、逆に信号XBの位相が信号XAに対して進んでいる信号を生成し、マウス信号変換部50において、USBやPS/2のマウス出力信号に変換する際に、カーソルやポインタをディスプレイ上でX右方向に移動させるマウス出力信号を生成するようにしてもよい。   In the signals XA and XB of FIG. 10, when the operation button 2 is pressed rightward, the phase of the signal XA advances with respect to the signal XB, and the cursor and pointer move rightward on the display. When the operation button 2 is pressed to the right, a signal in which the phase of the signal XB is advanced with respect to the signal XA is generated, and the mouse signal conversion unit 50 converts the signal into a USB or PS / 2 mouse output signal. At this time, a mouse output signal for moving the cursor or pointer in the X right direction on the display may be generated.

図9に、出力手段48が行う信号Zの生成、出力処理の手順のフローチャートを示す。情報処理部40に電源が入ると、(ステップS50)において、出力手段48は、Z=0を信号Zとして出力する。次に、(ステップS51)に進み、出力手段48は、記憶手段45のDzを読み出すか、演算手段46から受け取ったDzを使用して、Dz=1か否かを判定する。Dz=0の場合、Noであり、(ステップS51)を繰り返す。Dz=1になると、操作ボタン2がZ方向に強く押されたことを示す状態であり、判定はYesである。(ステップS52)に進み、出力手段48は、信号Z=1を出力する。次に(ステップS53)に進み、Zカウンタにホールド時間設定のデジタル値Htをセットし、0に向けて減算計数を行い、Zカウンタが0になるまで待つ。Zカウンタは、上記Xカウンタと同様のデジタル回路により構成できる。なお、Zカウンタは、1チップマイコンのタイマーを使用しても実現できる。Zカウンタが0になるまでの間は、信号Z=1が続くことになる。次に(ステップS54)に進み、Dz=0か否かを判定する。Dz=0であれば、操作ボタン2のZ方向の操作が終わっていることを示している。Dz=0の場合はYesであり、(ステップS55)に進み、出力手段48は、信号Zを1から0に変更して出力する。Dz=1の場合は、操作ボタン2がZ方向に操作され続けていることを示す。(ステップS56)に進み、出力手段48は、演算手段46から供給されるDzが0になるまで、(ステップS56)を繰り返し、Dz=0になると(ステップS55)に進み、出力手段48は、信号Zを1から0に変更して出力する。(ステップS55)の後は、(ステップS51)に戻り、Dz=1になるのを待つ。図9のような処理により、Z方向の加圧時間が短時間であっても、ホールド時間のデジタル値Htによって決まるパルス幅以上のパルスが、Z信号として出力される。図10の(3)Z方向にDsz、Dz、信号Zの波形の例を示す。DszがZthを越えるまでは、Dz=0で、信号Zが出ないので、Dsz=0〜Zthは、Z方向に対する不感帯になる。   FIG. 9 shows a flowchart of the procedure for generating and outputting the signal Z performed by the output means 48. When the information processing unit 40 is powered on, the output unit 48 outputs Z = 0 as the signal Z in (step S50). Next, proceeding to (Step S51), the output unit 48 reads Dz from the storage unit 45 or uses Dz received from the calculation unit 46 to determine whether Dz = 1. When Dz = 0, it is No, and (Step S51) is repeated. When Dz = 1, this is a state indicating that the operation button 2 is strongly pressed in the Z direction, and the determination is Yes. Proceeding to (Step S52), the output means 48 outputs the signal Z = 1. Next, proceeding to (Step S53), the digital value Ht for setting the hold time is set in the Z counter, the subtraction count is performed toward 0, and the process waits until the Z counter becomes 0. The Z counter can be configured by a digital circuit similar to the X counter. The Z counter can also be realized using a timer of a one-chip microcomputer. Until the Z counter reaches 0, the signal Z = 1 continues. Next, the process proceeds to (Step S54), and it is determined whether Dz = 0. If Dz = 0, it indicates that the operation of the operation button 2 in the Z direction is finished. If Dz = 0, the result is Yes, and the process proceeds to (Step S55), where the output unit 48 changes the signal Z from 1 to 0 and outputs it. When Dz = 1, it indicates that the operation button 2 is continuously operated in the Z direction. The process proceeds to (Step S56), and the output unit 48 repeats (Step S56) until Dz supplied from the calculation unit 46 becomes 0. When Dz = 0, the process proceeds to (Step S55). The signal Z is changed from 1 to 0 and output. After (Step S55), the process returns to (Step S51) and waits for Dz = 1. With the processing as shown in FIG. 9, even if the pressurization time in the Z direction is short, a pulse having a pulse width or more determined by the digital value Ht of the hold time is output as the Z signal. FIG. 10 (3) shows examples of waveforms of Dsz, Dz, and signal Z in the Z direction. Until Dsz exceeds Zth, Dz = 0 and no signal Z is output, so Dsz = 0 to Zth is a dead zone in the Z direction.

上記のような処理により、本発明の入力操作装置では、X、Y方向に操作ボタン2を押さえると、信号XA、XB、YA、YBが交番パルス信号として出力される。操作ボタン2を強く押さえると、図10に示した交番パルス信号XA、XB(YA、YBも同様)の周波数が高くなる。この出力信号は、周知の手動マウスに内蔵された回転式のエンコーダが生成する信号と同じ形式の信号である。時間当たりのパルス数が多いほど、マウスの移動が早く、カーソルやポインタの移動速度が大きくなる。信号XA、XB、YA、YBをパソコンのPS/2方式のマウスのシリアル出力信号に変換すれば、パソコンディスプレイ上でカーソルやポインタを左右上下に移動可能になる。従って、マウスを移動させる速度によりカーソルやポインタの移動速度を制御するのと同様の使い勝手が得られることになる。また、Z方向の圧力印加は、マウスの左クリックと同様の作用を行わせることに対応させることができる。   With the above processing, in the input operation device of the present invention, when the operation button 2 is pressed in the X and Y directions, signals XA, XB, YA, and YB are output as alternating pulse signals. When the operation button 2 is pressed firmly, the frequency of the alternating pulse signals XA and XB (also for YA and YB) shown in FIG. 10 increases. This output signal is in the same format as a signal generated by a rotary encoder built in a known manual mouse. The greater the number of pulses per hour, the faster the mouse moves and the faster the cursor and pointer move speed. If the signals XA, XB, YA, and YB are converted into a serial output signal of a personal computer PS / 2 mouse, the cursor and pointer can be moved left and right and up and down on the personal computer display. Therefore, it is possible to obtain the same usability as controlling the moving speed of the cursor and the pointer by the moving speed of the mouse. Further, the pressure application in the Z direction can be made to correspond to the same action as the left click of the mouse.

上記、信号XA、XBは、三軸センサ4のXセンサ出力に基づき、パソコンやPDAやナビゲーションシステム等のディスプレイなどの表示器上のカーソルやポインタなどの表示マークの左右方向の移動速度に対応するX速度制御情報であり、信号YA、YBは、三軸センサ4のYセンサ出力に基づき表示器上の表示マークの上下方向の移動速度に対応するY速度制御情報である。信号Zは、三軸センサ4のZセンサ出力に基づき表示器上の表示マークの位置決定のクリック制御情報である。情報処理部4は、X方向センサ出力、Y方向センサ出力の大きさに応じて、前記表示マークの移動速度を変更させるためのX速度制御情報、Y速度制御情報、クリック制御情報を生成する。   The signals XA and XB correspond to the horizontal movement speed of display marks such as a cursor and a pointer on a display device such as a personal computer, a PDA or a navigation system based on the X sensor output of the triaxial sensor 4. X speed control information, and signals YA and YB are Y speed control information corresponding to the vertical movement speed of the display mark on the display based on the Y sensor output of the triaxial sensor 4. The signal Z is click control information for determining the position of the display mark on the display based on the Z sensor output of the triaxial sensor 4. The information processing unit 4 generates X speed control information, Y speed control information, and click control information for changing the moving speed of the display mark according to the magnitudes of the X direction sensor output and the Y direction sensor output.

図4におけるマウス信号変換部50は、信号XA、XB、YA、YB、Zを入力とし、パソコンで広く使用されているUSB形式やPS/2形式のマウス出力信号を出力する機能を有する。このようなマウス信号変換部50は、マウスコントローラと呼ばれ、専用の集積回路が知られているので、それらを使用すればよい。例えば、台湾の半導体メーカであるElan Microelectronics Corporation(義隆電子、以下ELAN)製の集積回路EM84502Aは、PS/2形式のマウス出力信号を出力する。USB形式やPS/2形式のマウス出力信号は、現在多用されており、周知の情報形式であるので、説明を省く。USB形式やPS/2形式のマウス出力信号は、X速度制御情報、Y速度制御情報、クリック制御情報を含んだ信号である。従って、情報処理部40は、マウス信号変換部50を含む概念としてもよい。また、パソコンなどにおいて、カーソルやポインタをパソコンディスプレイ上に表示し、マウス出力信号に基づき、カーソルやポインタの位置を制御し、移動速度を制御することは、広く行われており、その方法や構成は周知であるので、説明を省く。   The mouse signal conversion unit 50 in FIG. 4 has a function of inputting signals XA, XB, YA, YB, and Z and outputting a mouse output signal in a USB format or a PS / 2 format widely used in personal computers. Such a mouse signal conversion unit 50 is called a mouse controller, and a dedicated integrated circuit is known, and these may be used. For example, an integrated circuit EM84502A manufactured by Elan Microelectronics Corporation (hereinafter referred to as ELAN), which is a semiconductor manufacturer in Taiwan, outputs a mouse output signal in PS / 2 format. USB format and PS / 2 format mouse output signals are widely used at present and are well-known information formats and will not be described. The mouse output signal in USB format or PS / 2 format is a signal including X speed control information, Y speed control information, and click control information. Therefore, the information processing unit 40 may have a concept including the mouse signal conversion unit 50. Also, it is widely used to display cursors and pointers on a personal computer display, control the position of the cursor and pointer based on the mouse output signal, and control the moving speed in a personal computer. Is well known and will not be described.

シリアルマウス出力信号としては、信号XA、XB、YA、YB、Zを適当なサンプリング周波数でサンプルし、その時点での「1」か「0」で表される5ビットの(XA、XB、YA、YB、Z)コードを同期符号か同期信号パターンを付加した直列のコード列として送信する形式が考えられる。しかしこれは、情報としては、信号XA、XB、YA、YB、Zを送信するのと等価といえる。USB形式やPS/2形式のマウス出力信号も、信号XA、XB、YA、YB、Zを送信するのと、情報としては等価といえる。   As a serial mouse output signal, signals XA, XB, YA, YB, Z are sampled at an appropriate sampling frequency, and a 5-bit (XA, XB, YA) represented by “1” or “0” at that time is sampled. , YB, Z) A format is conceivable in which a code is transmitted as a serial code string to which a synchronization code or a synchronization signal pattern is added. However, this can be said to be equivalent to transmitting signals XA, XB, YA, YB, and Z as information. A mouse output signal in USB format or PS / 2 format can be said to be equivalent to transmitting signals XA, XB, YA, YB, Z as information.

次に、不感帯設定部34、移動速度設定部35、ホールド時間設定部36、Z動作点設定部37の目的、意義について説明する。X信号増幅部31のX信号Vxは、操作ボタン2を操作しない状態でも、温度、経年変化などにより、0Vから多少ずれる。また、操作ボタン2をZ方向に押さえた場合でも、X方向にも多少の力が加わる場合がある。X信号Vxの小さな値は無視して、信号XA、XBが変化しない停止情報とし、不感帯以上の大きな圧力が加わった場合に、X方向の操作が行われたものとして、交番パルス状の信号XA、XBを出力する。Y方向についても、同様に、不感帯を設けている。操作ボタン2をZ方向に押したときに、カーソルやポインタのディスプレイ上での意図しない移動を防止できる。   Next, the purpose and significance of the dead zone setting unit 34, the moving speed setting unit 35, the hold time setting unit 36, and the Z operating point setting unit 37 will be described. Even when the operation button 2 is not operated, the X signal Vx of the X signal amplifying unit 31 slightly deviates from 0 V due to temperature, secular change, and the like. Even when the operation button 2 is pressed in the Z direction, some force may be applied in the X direction. The small value of the X signal Vx is ignored, and the signals XA and XB are regarded as stop information that does not change. When a large pressure exceeding the dead zone is applied, it is assumed that an operation in the X direction is performed, and the alternating pulse signal XA , XB is output. Similarly, a dead zone is provided in the Y direction. When the operation button 2 is pressed in the Z direction, unintentional movement of the cursor or pointer on the display can be prevented.

移動速度設定電圧Vsは、同じ圧力を操作ボタン2に加えている場合でも、カーソルやポインタのディスプレイ上での移動速度を変更する機能を有する。信号XA、XB、YA、YBの周波数は、移動速度設定電圧Vsに従って変更できるからである。カーソルやポインタのディスプレイ上での移動速度を好みに応じて変更できる。また、足に力には、かなりの個人差があるものと推定されるので、個人差を移動速度設定電圧Vsによって補償することにより、どのような人でも、カーソルやポインタのディスプレイ上での移動速度を同じ程度に設定することが可能になる。
ホールド時間設定部36のホールド時間設定電圧Vhを調節することにより、Z方向の操作が短時間の場合にも、必要なパルス幅のZ信号を得ることができる。
The moving speed setting voltage Vs has a function of changing the moving speed of the cursor or pointer on the display even when the same pressure is applied to the operation button 2. This is because the frequencies of the signals XA, XB, YA, YB can be changed according to the moving speed setting voltage Vs. The moving speed of the cursor and pointer on the display can be changed as desired. Moreover, since it is estimated that there is a considerable individual difference in the force on the foot, any person can move the cursor or pointer on the display by compensating for the individual difference with the movement speed setting voltage Vs. The speed can be set to the same level.
By adjusting the hold time setting voltage Vh of the hold time setting unit 36, a Z signal having a necessary pulse width can be obtained even when the operation in the Z direction is short.

Z動作点設定部37のZ動作点設定電圧Vthは、Z方向の操作によるクリック操作ONの感度を変更する機能を有する。Z動作点設定電圧Vthを小さくすると、Z方向の弱い操作でもZ信号を発生させて、Z方向のクリック操作ONにできる反面、操作ボタン2をX、Y方向に操作したときに発生するZ方向のクロストークに反応して、誤って、Z方向のクリックONにしてしまう恐れがある。一方、Z動作点設定電圧Vthを大きくすると、操作ボタン2をZ方向に強く押さないとZ方向のクリックONにならないので、足の力が弱い人には使いづらくなる。Z動作点設定部37により、使いやすいZ動作点の設定が可能になる。Z動作点設定電圧Vthやデジタル値Zthは、Z方向の不感帯に相当することになる。   The Z operating point setting voltage Vth of the Z operating point setting unit 37 has a function of changing the sensitivity of the click operation ON by the operation in the Z direction. If the Z operating point set voltage Vth is reduced, a Z signal can be generated even in a weak operation in the Z direction, and the click operation in the Z direction can be turned ON. However, the Z direction generated when the operation button 2 is operated in the X and Y directions. In response to this crosstalk, there is a risk of clicking ON in the Z direction by mistake. On the other hand, if the Z operation point setting voltage Vth is increased, the click button in the Z direction cannot be turned on unless the operation button 2 is pressed strongly in the Z direction, which makes it difficult for a person with weak foot strength. The Z operation point setting unit 37 allows easy setting of the Z operation point. The Z operating point setting voltage Vth and the digital value Zth correspond to the dead zone in the Z direction.

上記説明では、操作ボタン2を操作しない状態でのX信号増幅部31、Y信号増幅部32、Z信号増幅部33の各出力信号、X信号Vx、Y信号Vy、Z信号Vzの電圧値は、それぞれ、0V(ボルト)とし、操作ボタン2を右方向に押した場合、X信号Vxは正電圧となり、左方向の場合、負電圧になり、操作ボタン2を前方方向に押した場合、Y信号Vyは正電圧となり、手前の方向の場合、負電圧になり、正負の電圧、例えば、0V〜±5Vが出力されるものとした。また、Dsx、Dsyは、符号付の2進数であるものとして説明した。しかし、各信号増幅部に5V単電源の回路を使用し、また、負数を2の補数で表す表現など、他の2進数表現を適用しても、上記の各動作を実現できることは言うまでもない。   In the above description, the output signals of the X signal amplifying unit 31, the Y signal amplifying unit 32, and the Z signal amplifying unit 33 without operating the operation button 2, and the voltage values of the X signal Vx, the Y signal Vy, and the Z signal Vz are as follows: When the operation button 2 is pushed rightward, the X signal Vx becomes a positive voltage, when the operation button 2 is pushed leftward, becomes a negative voltage, and when the operation button 2 is pushed forward Y The signal Vy is a positive voltage. In the case of the front direction, the signal Vy is a negative voltage, and a positive or negative voltage, for example, 0 V to ± 5 V is output. Moreover, Dsx and Dsy were demonstrated as what is a binary number with a code | symbol. However, it goes without saying that the above-described operations can be realized by using a circuit of a single power supply for each signal amplifying unit and applying another binary expression such as an expression expressing a negative number in two's complement.

次に、実際に試作した入力操作装置について、その特性を簡単に説明する。操作部20の操作ボタン2のX方向、またはY方向に5kgfの力を加えたときの、X歪センサ5x、Y歪センサ5yに発生する歪は、約1000με(ストレイン)であり、このときのX信号増幅部31、Y信号増幅部32の出力電圧は、±6V程度であった。またはZ方向に10kgfの力を加えたときの、Z歪センサ5zに発生する歪は、約350με(ストレイン)であり、このときのZ信号増幅部33の出力電圧は、+3V程度であった。AD変換手段43は、入力電圧±5Vに対応し、10ビットの出力で、−511〜0〜+512の範囲を表せる。不感帯設定電圧Vfによる不感帯デジタル値Fは、一例として約40程度である。
ホールド時間設定用のデジタル値Htは、クロック信号発生手段41のクロック信号周波数が1kHzの場合、10進数で150〜200、すなわち、150〜200m秒程度が適当であったが、これには限らない。
Next, characteristics of the input operation device that was actually prototyped will be briefly described. The strain generated in the X strain sensor 5x and the Y strain sensor 5y when a force of 5 kgf is applied in the X direction or Y direction of the operation button 2 of the operation unit 20 is about 1000 με (strain). The output voltages of the X signal amplification unit 31 and the Y signal amplification unit 32 were about ± 6V. Alternatively, the strain generated in the Z strain sensor 5z when a force of 10 kgf is applied in the Z direction is about 350 με (strain), and the output voltage of the Z signal amplification unit 33 at this time is about + 3V. The AD conversion means 43 corresponds to the input voltage ± 5V, and can express a range of −511 to 0 to +512 with a 10-bit output. The dead zone digital value F by the dead zone setting voltage Vf is about 40 as an example.
When the clock signal frequency of the clock signal generating means 41 is 1 kHz, the digital value Ht for setting the hold time is suitably 150 to 200 in decimal number, that is, about 150 to 200 milliseconds, but is not limited thereto. .

情報処理部40のAD変換手段43、44、Xカウンタ、Yカウンタ、Zカウンタを除く部分は、通常、MPUやメモリ等から実現され得る。AD変換器、複数のカウンタまたはタイマー、クロックジェネレータなどを内蔵している1チップマイコンを使用しても良い。上記図6から図9において説明した処理手順は、通常、ソフトウェアで実現される。当該ソフトウェアは、制御部42内に設けたROM等の記録媒体に記録しておき、制御部42が読み出して、プログラムを実行する。図8の分周手段47の処理手順、図9の出力手段48の処理手順は、時間情報を扱うので、図6、図7における分周手段47、出力手段48以外の処理手順とは別々に処理するのが、プログラム作成上簡単である。このためには、信号XAとXBの生成手順、信号YAとYBの生成手順、信号Zの生成手順、および、それ以外の処理手順の4つのプログラムを並列で処理するマルチタスクの実行ができるプロセッサを使用すればよい。マルチタスクプロセッサを使用しない場合は、Xカウンタ、Yカウンタ、Zカウンタによる割込み処理を適用してもよい。また、分周手段47、出力手段48など情報処理部40の一部分、あるいは、情報処理部40全体をハードウェア(専用回路)で実現しても良い。   The portions of the information processing unit 40 other than the AD conversion means 43 and 44, the X counter, the Y counter, and the Z counter can be usually realized by an MPU, a memory, or the like. A one-chip microcomputer incorporating an AD converter, a plurality of counters or timers, a clock generator, and the like may be used. The processing procedures described in FIGS. 6 to 9 are usually realized by software. The software is recorded in a recording medium such as a ROM provided in the control unit 42, and the control unit 42 reads out and executes the program. The processing procedure of the frequency dividing means 47 in FIG. 8 and the processing procedure of the output means 48 in FIG. 9 deal with time information, so that the processing procedures other than the frequency dividing means 47 and the output means 48 in FIGS. Processing is easy in terms of creating a program. For this purpose, a processor capable of executing a multitask that processes four programs of the signal XA and XB generation procedure, the signal YA and YB generation procedure, the signal Z generation procedure, and other processing procedures in parallel. Can be used. When a multitask processor is not used, interrupt processing using an X counter, a Y counter, or a Z counter may be applied. Further, a part of the information processing unit 40 such as the frequency dividing unit 47 and the output unit 48 or the entire information processing unit 40 may be realized by hardware (dedicated circuit).

記憶手段45は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。不感帯設定部34、移動速度設定部35、ホールド時間設定部36、Z動作点設定部37は、デジタル値を直接情報処理部40にパソコンなどにより供給するようにしてもよい。その場合、テンキーやキーボードやマウスやパソコンのメニュー画面によって、デジタル値F、Ks、Ht、Zthを設定することが可能である。
なお、図6から図9のフローチャートにおいて、処理プログラムを電源オフや処理終了の割り込みにより処理終了させてもよい。
The storage means 45 is preferably a non-volatile recording medium, but can also be realized by a volatile recording medium. The dead zone setting unit 34, the moving speed setting unit 35, the hold time setting unit 36, and the Z operation point setting unit 37 may be configured to supply the digital value directly to the information processing unit 40 with a personal computer or the like. In that case, the digital values F, Ks, Ht, and Zth can be set by a numeric keypad, a keyboard, a mouse, or a menu screen of a personal computer.
In the flowcharts of FIGS. 6 to 9, the processing program may be terminated by turning off the power or interrupting the termination of the processing.

なお、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力は、微小であるので、ノイズが重畳しやすい。X信号増幅部31、Y信号増幅部32、Z信号増幅部33に高周波除去のフィルタ特性を持たせて、ノイズ除去を行ってもよい。AD変換手段43、44の出力データを時間的に平均してノイズを除去してもよい。情報処理部40にデジタルフィルタを設けてノイズ除去してもよい。また、上記不感帯は、ノイズの影響を除去する機能を有する。   Since the X sensor output, the Y sensor output, and the Z sensor output are minute, noise is likely to be superimposed. The X signal amplifying unit 31, the Y signal amplifying unit 32, and the Z signal amplifying unit 33 may have a high frequency removal filter characteristic to perform noise removal. Noise may be removed by averaging the output data of the AD conversion means 43 and 44 in terms of time. The information processing unit 40 may be provided with a digital filter to remove noise. The dead zone has a function of removing the influence of noise.

上記説明では、不感帯設定部34による不感帯設定電圧Vfに対して、デジタル処理によりX信号Vx、Y信号Vyに不感帯を付与した。X信号増幅部31、Y信号増幅部32を不感帯つきの演算増幅回路としてもよい。   In the above description, the dead zone is given to the X signal Vx and the Y signal Vy by digital processing with respect to the dead zone setting voltage Vf by the dead zone setting unit 34. The X signal amplification unit 31 and the Y signal amplification unit 32 may be an operational amplification circuit with a dead band.

ノイズの除去や操作ボタン2の微小な動きなどにより、チャタリングのような信号が出る場合、X信号Vx、Y信号Vy、Z信号Vzに関しヒステリシス特性を付加してもよい。ヒステリシス回路も、演算増幅器を用いた回路により作成できる。あるいは、図7のフローチャートにおいて、DszがZthを超えてDz=1としても、一定量以上変化してZth以下にならない場合、Dz=1のままとする処理を加えれば、プログラム処理によりヒステリシス特性を実現できる。   When a signal such as chattering is generated due to noise removal or a minute movement of the operation button 2, hysteresis characteristics may be added to the X signal Vx, Y signal Vy, and Z signal Vz. The hysteresis circuit can also be created by a circuit using an operational amplifier. Alternatively, in the flowchart of FIG. 7, even if Dsz exceeds Zth and Dz = 1, and changes to a certain amount or more and does not become Zth or less, if the process of keeping Dz = 1 is added, the hysteresis characteristic is set by program processing. realizable.

Z方向のクリックONの動作時に、カーソルやポインタがX、Y方向に意図しない移動をしないように、ZカウンタのHt計数中は、信号XA、XB、YA、YBの出力をそれまでと同じ0または1に維持する停止情報状態とすれば、カーソルやポインタは、ホールド時間中は上下左右に移動しないようにできる。図9の(ステップS53)を実行中は、信号XA、XB、YA、YBを変化させない停止情報とする手順を、図8のフローチャートの(ステップS45)、(ステップS47)の次に追加すればよい。   During the click-on operation in the Z direction, the signals XA, XB, YA, and YB output are the same as before during the Ht count of the Z counter so that the cursor and pointer do not move unintentionally in the X and Y directions. Alternatively, if the stop information state is maintained at 1, the cursor and pointer can be prevented from moving up, down, left and right during the hold time. While (step S53) in FIG. 9 is being executed, a procedure for setting stop information that does not change the signals XA, XB, YA, YB can be added after (step S45) and (step S47) in the flowchart of FIG. Good.

本実施の形態のように、三軸センサ4のX、Y、Z軸のX歪センサ5x、Y歪センサ5y、Z歪センサ5zが、一体化されたX起歪板4x、Y起歪板4y、Z起歪板4zに設置されている場合、製造寸法誤差などがあると、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力の間にクロストークが発生する恐れがある。また、使用者は、操作ボタン2に正確に、X方向のみ、Y方向のみ、Z方向のみの圧力を加えることは、足などの場合、一般的に容易ではない。操作ボタン2の操作において、操作意図に相違して、他方向成分が混じるクロストーク成分が発生しがちである。本実施の形態では、そのようなクロストークの影響を、受圧部3や不感帯により軽減することが可能になる。特に肢体不自由などの身体障害者の場合、操作ボタン2をX、Y、Z方向に正確に操作することは容易ではないので、本発明は、身体障害者が足で入力操作を行うことを容易にする効果がある。   As in the present embodiment, the X, Y, and Z axis X strain sensors 5x, 5y, and 5z of the triaxial sensor 4 are integrated into an X strain plate 4x and a Y strain plate. 4y, when installed on the Z strain generating plate 4z, if there is a manufacturing dimensional error or the like, there is a risk of crosstalk occurring between the X sensor output, the Y sensor output, and the Z sensor output. In addition, it is generally not easy for the user to apply pressure to the operation button 2 only in the X direction, only in the Y direction, and only in the Z direction in the case of a foot or the like. In the operation of the operation button 2, there is a tendency that a crosstalk component in which components in other directions are mixed differs from the operation intention. In the present embodiment, the influence of such crosstalk can be reduced by the pressure receiving unit 3 or the dead zone. In particular, in the case of a physically handicapped person such as a physically handicapped person, it is not easy to accurately operate the operation button 2 in the X, Y and Z directions. Has the effect of facilitating.

なお、上記説明では、三軸センサ4のZ起歪板4zの中央部の作用面とZ圧力伝達部2a下面の駆動面が当接するものとしたが、空隙を隔てて互いに当接可能に対向する位置とし、Z方向の操作により、対向位置から互いに当接してZ圧力伝達部2aがZ起歪板4zを押し下げる構造にしてもよい。この場合、操作ボタン2の少なくとも上部や外周部分は弾性材料とし、操作ボタン2を押し下げたときに、Z圧力伝達部2aが、受圧部3の位置を基準として、押し下げられるようにしなければならないことは言うまでもない。
なお、X起歪板4x、Y起歪板4yとZ起歪板4zとが結合されている角の部分の厚さを減らせば、互いの干渉が減るので、三軸センサ4自体によるクロストークの発生を少なく出来る。
In the above description, the action surface of the central portion of the Z strain plate 4z of the triaxial sensor 4 and the drive surface of the lower surface of the Z pressure transmission portion 2a are in contact with each other. It is also possible to adopt a structure in which the Z pressure transmitting portion 2a pushes down the Z strain plate 4z by abutting each other from the facing position by an operation in the Z direction. In this case, at least the upper part and the outer peripheral part of the operation button 2 should be made of an elastic material, and when the operation button 2 is pushed down, the Z pressure transmission part 2a must be pushed down with reference to the position of the pressure receiving part 3. Needless to say.
If the thickness of the corner portion where the X strain plate 4x, the Y strain plate 4y, and the Z strain plate 4z are reduced, the mutual interference is reduced, so that the crosstalk caused by the triaxial sensor 4 itself is reduced. Can be reduced.

なお、本実施の形態における入力操作装置は、足、特に足の親指、以外の部位を使用しても操作され得る。つまり、本入力操作装置は、繊細な動きが可能な指先以外の、繊細な動きが苦手な身体の他の部分を使用して操作可能である。
(実施の形態2)
It should be noted that the input operation device in the present embodiment can be operated even when using a part other than the foot, particularly the toe of the foot. That is, this input operation device can be operated using other parts of the body that are not good at delicate movements, other than fingertips that can be moved delicately.
(Embodiment 2)

図11は、三軸センサ4の上面に位置するZ起歪板4zの形状を変更した三軸センサ4Aを用いた操作部20aの例である。図2の三軸センサ4のZ起歪板4zは、平面形状であった。本実施の形態におけるZ起歪板4zは、図11に示すように、上に凸の形状とする。このようにすると、Z起歪板4zにXY方向の力が働いた場合、Z起歪板4zは、上向きに変形しようとする。XY方向の操作に伴ってZ方向(下向き)の分力がZ圧力伝達部2aに掛かっても、上記上向きの変形と打ち消しあい、Z起歪板4zのZ方向(下向き)の歪は、全く、あるいは、殆ど発生しない。操作ボタン2をZ方向に押し下げると、Z起歪板4zは下向きに変形し、Xセンサ出力が発生する。図11の平面図のZ起歪板4z(破線)に示すように、Z起歪板4zの平面形状を十字型に近づけると、Z起歪板4zを下向きに変形し易くできる。
本実施の形態によれば、XY方向の操作によるZ方向へのクロストークが少なくなり、意図しないZ方向のクリックの発生が防止できる。
なお、X、Y、Zセンサ出力の処理は、実施の形態1と同様でよい。
FIG. 11 is an example of the operation unit 20a using the triaxial sensor 4A in which the shape of the Z strain plate 4z located on the upper surface of the triaxial sensor 4 is changed. The Z strain plate 4z of the triaxial sensor 4 in FIG. 2 has a planar shape. As shown in FIG. 11, the Z strain plate 4z in the present embodiment has an upwardly convex shape. In this way, when a force in the XY direction acts on the Z strain plate 4z, the Z strain plate 4z tends to deform upward. Even if the Z direction (downward) component force is applied to the Z pressure transmitting portion 2a in accordance with the operation in the XY direction, the above upward deformation cancels out, and the Z direction (downward) strain of the Z strain plate 4z is completely zero. Or, it hardly occurs. When the operation button 2 is pushed down in the Z direction, the Z strain plate 4z is deformed downward, and an X sensor output is generated. As shown in the Z strain plate 4z (broken line) in the plan view of FIG. 11, when the plane shape of the Z strain plate 4z is made close to a cross shape, the Z strain plate 4z can be easily deformed downward.
According to the present embodiment, crosstalk in the Z direction due to operations in the XY directions is reduced, and unintended clicks in the Z direction can be prevented.
The X, Y, and Z sensor output processes may be the same as those in the first embodiment.

なお、上記説明では、三軸センサ4のZ起歪板4zの中央部の作用面とZ圧力伝達部2a下面の駆動面が当接するものとしたが、空隙を隔てて互いに対向する位置とし、Z方向の操作により、互いに当接してZ圧力伝達部2aがZ起歪板4zを押し下げる構造にしてもよい。この場合、操作ボタン2の少なくとも上部や外周部分は弾性材料とし、操作ボタン2を押し下げたときに、Z圧力伝達部2aが、受圧部3の位置を基準として、押し下げられるようにしなければならないことは言うまでもない。
なお、X起歪板4x、Y起歪板4yとZ起歪板4zとが結合されている角の部分の厚さを減らせば、互いの干渉が減るのでクロストークの発生を少なく出来る。角の部分の幅を減らしても同様の効果が得られる。
(実施の形態3)
次に、クロストークを防止する不感帯を、機構的に実現した本発明の入力操作装置を、図12により説明する。
In the above description, the acting surface of the central portion of the Z strain plate 4z of the triaxial sensor 4 and the driving surface of the lower surface of the Z pressure transmitting portion 2a are in contact with each other. A structure may be adopted in which the Z pressure transmission unit 2a pushes down the Z strain plate 4z by abutting each other by an operation in the Z direction. In this case, at least the upper part and the outer peripheral part of the operation button 2 should be made of an elastic material, and when the operation button 2 is pushed down, the Z pressure transmission part 2a must be pushed down with reference to the position of the pressure receiving part 3. Needless to say.
If the thickness of the corner portion where the X strain plate 4x, the Y strain plate 4y, and the Z strain plate 4z are reduced, the mutual interference is reduced, so that the occurrence of crosstalk can be reduced. The same effect can be obtained even if the width of the corner portion is reduced.
(Embodiment 3)
Next, an input operating device of the present invention that mechanically realizes a dead zone for preventing crosstalk will be described with reference to FIG.

本実施の形態の操作部20Aにおいて、三軸センサ4Aは、実施の形態2において説明した三軸センサと同様である。なお、実施の形態1において説明した三軸センサ4でもよい。操作ボタン2は、実施の形態1において説明したとほぼ同様の構造である。Z圧力伝達部2aは、あってもなくてもよいが、図2の場合より短くしてある。受圧部3は、円盤の中心部に穴3dを空けた単純な構造でよい。受圧部3は、指示部6により支えられる。支持部6は、ゴム、ウレタン樹脂などの弾性材料で作ったもので、円形体の中心部が空いた形状である。なお、支持部6は、1つまたは複数個のばね、ばね材で作った支持体でもよい。なお、図12の平面図においては、支持部6を示す円を省いて描いてある。   In the operation unit 20A of the present embodiment, the triaxial sensor 4A is the same as the triaxial sensor described in the second embodiment. The triaxial sensor 4 described in the first embodiment may be used. The operation button 2 has substantially the same structure as described in the first embodiment. The Z pressure transmission part 2a may or may not be present, but is shorter than in the case of FIG. The pressure receiving part 3 may have a simple structure in which a hole 3d is formed in the center of the disk. The pressure receiving unit 3 is supported by the instruction unit 6. The support portion 6 is made of an elastic material such as rubber or urethane resin, and has a shape in which a central portion of a circular body is vacant. The support 6 may be a support made of one or a plurality of springs or spring materials. In the plan view of FIG. 12, the circle indicating the support portion 6 is omitted.

受圧部3の穴3dの内面は、三軸センサ4Aの外周より大きくする。従って、足を乗せただけの状態では、穴3dの内面は、三軸センサ4AのX軸、Y軸作用点または作用面であるX起歪板4x、Y起歪板4yの上部とは当接せず、X軸、Y軸駆動点と、X軸、Y軸作用点または作用面との間には、不感帯空隙ができる。操作ボタン2のZ圧力伝達部2aの下面は、Z駆動点であるが、Z軸作用点であるZ起歪板4zの中央部とは当接せず、不感帯空隙ができる。従って、操作ボタン2に意図しない方向の外力が少しだけ加わった場合には、各駆動点が、対応する各作用点または作用面に当接しないので、X、Y、Z各センサ出力は静止状態と変わらない。すなわち、クロストーク出力の発生が防止できる。   The inner surface of the hole 3d of the pressure receiving portion 3 is made larger than the outer periphery of the three-axis sensor 4A. Therefore, in the state where only the foot is placed, the inner surface of the hole 3d is not in contact with the X-strain plate 4x or the Y-strain plate 4y which is the X-axis, Y-axis action point or action surface of the three-axis sensor 4A. Without contact, there is a dead zone gap between the X-axis and Y-axis drive points and the X-axis and Y-axis action points or action surfaces. The lower surface of the Z pressure transmission portion 2a of the operation button 2 is a Z drive point, but does not come into contact with the central portion of the Z strain plate 4z, which is the Z axis action point, and a dead zone gap is formed. Accordingly, when a small amount of external force in an unintended direction is applied to the operation button 2, the drive points do not come into contact with the corresponding action points or action surfaces, so that the X, Y, Z sensor outputs are stationary. And no different. That is, occurrence of crosstalk output can be prevented.

なお、操作ボタン2は、実施の形態1と同様弾性体で作成してもよい。受圧部3は、金属、プラスチックス材料などが使用できる。また、操作ボタン2と受圧部3を一体として同じ材料で作成してもよい。上記駆動点と作用点または作用面との位置関係を上記不感帯空隙ができるようにする限り、操作ボタン2と受圧部3の形状は、変更してもよい。   Note that the operation button 2 may be made of an elastic body as in the first embodiment. The pressure receiving unit 3 can be made of metal, plastics material, or the like. Further, the operation button 2 and the pressure receiving part 3 may be made of the same material as one body. The shape of the operation button 2 and the pressure receiving portion 3 may be changed as long as the dead zone gap is formed in the positional relationship between the drive point and the action point or action surface.

本実施の形態は、X軸、Y軸、Z軸の力が加わる作用点または作用面を具備し、X軸、Y軸、Z軸の3軸の加圧力または加圧力による歪または変位を検知して、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を出力する三軸センサと、X軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向の外力を受ける上面が、球の一部を成す形状を有し、前記X軸作用点または作用面に圧力を伝えるX駆動点または駆動面、前記Y軸作用点または作用面に圧力を伝えるY駆動点または駆動面、前記Z軸作用点または作用面に圧力を伝えるZ駆動点または駆動面を具備する操作ボタンを具備し、X駆動点または駆動面と前記X軸作用点または作用面との間に空隙を設けて、バックラッシュが起きるように結合し、Y駆動点または駆動面と前記Y軸作用点または作用面との間に空隙を設けて、バックラッシュが起きるように結合し、Z駆動点または駆動面と前記Z軸作用点または作用面との間に空隙を設けてなる入力操作装置である。ここでのバックラッシュは、操作ボタン2が、XまたはY方向の中心位置の近くを前後左右に移動する際に、操作ボタン2の駆動力が三軸センサ4Aの作用点に働かないことにより起きる遊びと看做せる。   This embodiment has an action point or action surface to which X-axis, Y-axis, and Z-axis forces are applied, and detects distortion or displacement due to the three axes of X-axis, Y-axis, and Z-axis. Then, the three-axis sensor that outputs the X sensor output, the Y sensor output, and the Z sensor output and the upper surface that receives the external force in any direction of the three axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis form a part of the sphere. An X driving point or driving surface having a shape and transmitting pressure to the X axis operating point or operating surface; a Y driving point or driving surface transmitting pressure to the Y axis operating point or operating surface; An operation button having a Z driving point or a driving surface for transmitting pressure to the surface is provided, and a gap is provided between the X driving point or the driving surface and the X axis working point or the working surface so that backlash occurs. Coupled, between the Y drive point or drive surface and the Y-axis action point or action surface Provided gap, and coupled to the backlash occurs, an input operation unit formed by providing a gap between the the Z drive point or drive surfaces Z-axis point of action or working surface. The backlash here occurs because the driving force of the operation button 2 does not act on the action point of the three-axis sensor 4A when the operation button 2 moves back and forth and right and left near the center position in the X or Y direction. It can be regarded as play.

なお、Z起歪板4zは、三軸センサ4の場合と同様、平面としてもよいことは言うまでもない。また、X起歪板4x、Y起歪板4yとZ起歪板4zとが結合されている角の部分の厚さを減らせば、互いの干渉が減るのでクロストークの発生を少なくできる。角の部分の幅を減らしても同様の効果が得られる。
なお、本操作部20AのX、Y、Zセンサ出力の処理は、実施の形態1と同様でよい。
(実施の形態4)
It goes without saying that the Z strain plate 4z may be a flat surface as in the case of the triaxial sensor 4. Further, if the thickness of the corner portion where the X strain plate 4x, the Y strain plate 4y and the Z strain plate 4z are reduced, the mutual interference is reduced, so that the occurrence of crosstalk can be reduced. The same effect can be obtained even if the width of the corner portion is reduced.
Note that the X, Y, and Z sensor output processing of the operation unit 20A may be the same as in the first embodiment.
(Embodiment 4)

図13は、操作ボタン2の操作力が、X方向、Y方向、Z方向の歪センサに伝わる途中に、機械的な不感帯を設けた操作部20Bの実施の形態である。本実施の形態の三軸センサ4Bは、L形状のX起歪板4xをX方向に対向するように2枚設け、L形状のY起歪板4yをY方向に対向するように2枚設けられる。2枚のX起歪板4xには、X歪センサ5xが2個ずつ貼り付けられている。2枚のY起歪板4yには、Y歪センサ5yが2個ずつ貼り付けられている。4枚の起歪板は、足台10の底に固定される。Z歪センサ5zを4枚の起歪板の中央部、足台10の底に設置する。操作ボタン2は、半球形の上部を有し、下部に中心軸2dが設けられる。中心軸2は、Z圧力伝達部2dである。半球形の上部の下面には、X起歪板4xの上端部を挿入する挿入穴2xが2個、Y起歪板4yの上端部を挿入する挿入穴2yが2個、それぞれ、開けられている。ゴム、ウレタン樹脂などの弾性材料で作ったチューブ状の支持部7は、足台10の底に固定される。支持部7には操作ボタン2のZ圧力伝達部2dが挿入されている。歪センサ5zとZ圧力伝達部2dの間には、不感帯空隙2zが設けられる。X起歪板4x、Y起歪板4yの上端部は、挿入穴2x、2yに挿入されている。操作ボタン2が外力を受けない状態では、操作ボタン2は、支持部7により直立する。   FIG. 13 shows an embodiment of the operation unit 20B provided with a mechanical dead band in the middle of transmitting the operation force of the operation button 2 to the strain sensors in the X direction, the Y direction, and the Z direction. In the triaxial sensor 4B of the present embodiment, two L-shaped X strain generating plates 4x are provided so as to face each other in the X direction, and two L-shaped Y strain generating plates 4y are provided so as to face each other in the Y direction. It is done. Two X strain sensors 5x are attached to each of the two X strain generating plates 4x. Two Y strain sensors 5y are attached to each of the two Y strain generating plates 4y. The four strain generating plates are fixed to the bottom of the footrest 10. The Z strain sensor 5z is installed at the center of the four strain plates, at the bottom of the footrest 10. The operation button 2 has a hemispherical upper part, and a central axis 2d is provided at the lower part. The central axis 2 is a Z pressure transmission unit 2d. On the lower surface of the upper part of the hemispherical shape, there are two insertion holes 2x for inserting the upper end portion of the X strain plate 4x and two insertion holes 2y for inserting the upper end portion of the Y strain plate 4y, respectively. Yes. A tube-like support portion 7 made of an elastic material such as rubber or urethane resin is fixed to the bottom of the footrest 10. A Z pressure transmission portion 2 d of the operation button 2 is inserted into the support portion 7. A dead zone gap 2z is provided between the strain sensor 5z and the Z pressure transmission part 2d. The upper ends of the X strain plate 4x and the Y strain plate 4y are inserted into the insertion holes 2x and 2y. In a state where the operation button 2 does not receive an external force, the operation button 2 stands upright by the support portion 7.

X起歪板4xの上先端部は、X歪センサ5xに歪を与える作用点であるのでX作用点と呼ぶ。Y起歪板4yの上先端部は、Y歪センサ5yに歪を与える作用点であるのでY作用点と呼ぶ。挿入穴2xは、X作用点にX方向操作力を加えるので、X駆動点と呼ぶ。挿入穴2yは、Y作用点にY方向操作力を加えるので、Y駆動点と呼ぶ。操作ボタン2が操作されない状態では、X起歪板4x、Y起歪板4yの上端部は、挿入穴2x、挿入穴2yのほぼ中央位置に位置し、X起歪板4xの上端部と挿入穴2xは当接せず、Y起歪板4yの上端部と挿入穴2yは当接せず、離れている。挿入穴2x、挿入穴2yは、不感帯の作用をするので、これらの隙間は、不感帯空隙2x、不感帯空隙2yとも呼べる。これらは、バックラッシュに相当する。   Since the upper end portion of the X strain generating plate 4x is an action point that applies strain to the X strain sensor 5x, it is called an X action point. Since the upper end portion of the Y strain plate 4y is an action point for applying strain to the Y strain sensor 5y, it is called a Y action point. The insertion hole 2x is referred to as an X driving point because it applies an X-direction operating force to the X action point. The insertion hole 2y is called a Y drive point because it applies a Y-direction operating force to the Y action point. In the state where the operation button 2 is not operated, the upper ends of the X strain generating plate 4x and the Y strain generating plate 4y are positioned substantially at the center of the insertion hole 2x and the insertion hole 2y, and are inserted into the upper end of the X strain generating plate 4x. The hole 2x does not contact, and the upper end portion of the Y strain plate 4y and the insertion hole 2y do not contact but are separated. Since the insertion hole 2x and the insertion hole 2y act as a dead zone, these gaps can also be called a dead zone gap 2x and a dead zone gap 2y. These correspond to backlash.

操作ボタン2にX方向の圧力をかけるとX駆動点はX方向に動くが、不感帯空隙2xのために、最初は、X駆動点がX作用点に作用しない。更に圧力をかけると、X駆動点がX作用点に当接し、X起歪板4xが曲がり、X歪センサ5xより、Xセンサ出力が得られる。Y方向についても同様である。操作ボタン2をXYの斜め方向に操作した場合は、その方向角度に応じた圧力が、X方向とY方向に分圧されて、X作用点とY作用点にかかり、方向角度に応じたXセンサ出力とYセンサ出力が得られる。操作ボタン2に加える圧力方向をX方向からY方向へ徐々に変化させた場合も、連続的にXセンサ出力、Yセンサ出力が変化し、かつ、操作ボタン2から足指への反発力も連続的に変化し、操作感がよい。   When pressure in the X direction is applied to the operation button 2, the X drive point moves in the X direction, but initially, the X drive point does not act on the X action point due to the dead zone gap 2x. When further pressure is applied, the X driving point comes into contact with the X action point, the X strain plate 4x is bent, and an X sensor output is obtained from the X strain sensor 5x. The same applies to the Y direction. When the operation button 2 is operated in the diagonal direction of XY, the pressure corresponding to the direction angle is divided in the X direction and the Y direction, applied to the X action point and the Y action point, and the X corresponding to the direction angle. Sensor output and Y sensor output are obtained. Even when the pressure direction applied to the operation button 2 is gradually changed from the X direction to the Y direction, the X sensor output and the Y sensor output continuously change, and the repulsive force from the operation button 2 to the toes is also continuous. The feeling of operation is good.

操作ボタン2をZ方向に押し下げた場合、不感帯空隙2zがZ圧力伝達部2dと歪センサ5zの間に設けられているので、小さい力では、歪センサ5zはZセンサ出力を出さない。操作ボタン2が、不感帯空隙2zを越えて押し下げられた場合、歪センサ5zに押圧力が加わり、歪センサ5zはZセンサ出力を出力する。Z圧力伝達部2dの下面は、Z駆動点であり、歪センサ5zの上面がZ作用点になる。   When the operation button 2 is pushed down in the Z direction, the dead zone gap 2z is provided between the Z pressure transmission unit 2d and the strain sensor 5z, so that the strain sensor 5z does not output the Z sensor output with a small force. When the operation button 2 is pushed down beyond the dead zone gap 2z, a pressing force is applied to the strain sensor 5z, and the strain sensor 5z outputs a Z sensor output. The lower surface of the Z pressure transmission unit 2d is a Z drive point, and the upper surface of the strain sensor 5z is a Z action point.

従って、操作ボタン2をXY方向に操作したときに少々Z方向の力が働いても、不感帯空隙2zがあるため、Z方向のクロストークは発生しない。また、操作ボタン2をZ方向に押し下げた場合、少し斜めに押し下げても、不感帯空隙2x、2yがあるため、X駆動点はX作用点に、Y駆動点はY作用点に、それぞれ作用せず、ZからXYへのクロストークは発生しにくくなる。また、駆動点が作用点に当接する際に、クリック感が発生し、操作の制御がやりやすい。クリック間が不要の場合は、各空隙に粘性体を充填してもよい。   Therefore, even if a slight force in the Z direction is applied when the operation button 2 is operated in the XY directions, there is no dead zone gap 2z, and therefore no crosstalk in the Z direction occurs. In addition, when the operation button 2 is pushed down in the Z direction, the dead zone gaps 2x and 2y exist even if pushed down slightly, so that the X drive point acts on the X action point and the Y drive point acts on the Y action point. In other words, crosstalk from Z to XY is less likely to occur. Further, when the driving point comes into contact with the action point, a click feeling is generated, and the operation is easily controlled. When the gap between clicks is not necessary, each gap may be filled with a viscous material.

本実施の形態では、X歪センサ5x、Y歪センサ5y、Z歪センサ5z相互は、機構的に分離されているので、三軸センサ4B自体においては、クロストークは発生しない。操作ボタン2の操作においては、操作力自体に、意図しない方向の操作力がクロストークの形で含まれるが、本実施の形態の操作部20Bでは、その影響を軽減できる。   In the present embodiment, the X strain sensor 5x, the Y strain sensor 5y, and the Z strain sensor 5z are mechanically separated from each other, so that no crosstalk occurs in the triaxial sensor 4B itself. In the operation of the operation button 2, an operation force in an unintended direction is included in the form of crosstalk in the operation force itself, but the influence can be reduced in the operation unit 20B of the present embodiment.

X歪センサ5x、Y歪センサ5y、Z歪センサ5zの出力を、信号XA、XB、YA、YB、Zに変換する方法は、上記実施の形態1において図4から図10により説明したのと同様の方法でよい。なお、不感帯設定部34、Z動作点設定部37に関する構成や処理は、あってもなくてもよい。不感帯空隙2x、2y、2zだけでクロストークの除去が完全でない場合は、不感帯設定部34、Z動作点設定部37に関する構成や処理を適用すればよい。   The method of converting the outputs of the X strain sensor 5x, the Y strain sensor 5y, and the Z strain sensor 5z into the signals XA, XB, YA, YB, and Z has been described with reference to FIGS. 4 to 10 in the first embodiment. A similar method may be used. Note that the configuration and processing relating to the dead zone setting unit 34 and the Z operation point setting unit 37 may or may not be present. When the removal of the crosstalk is not complete with only the dead zone gaps 2x, 2y, and 2z, the configuration and processing relating to the dead zone setting unit 34 and the Z operation point setting unit 37 may be applied.

なお、Z歪センサ5zは、ストレインゲージ以外に圧電素子でもよい。また、Z歪センサ5zは、機械的接点を有するタクトスイッチ、発光ダイオードと受光素子による光インタラプタ、磁石とホール素子を用いた近接スイッチなどの、ON/OFF検出スイッチでもよい。この場合は、情報処理部40のZ信号Vzは、デジタル値Dzとして使用できる。これらのセンサやスイッチを含めて、5zは、Z軸センサと呼べる。Z軸センサとして光インタラプタを使用する場合で、遮光板をZ圧力伝達部2dに取り付ける場合は、遮光板が発光ダイオードの光を遮る位置の光線自体が作用点に相当し、遮光板自身が光線に対する駆動点であると定義することができる。すなわち不感帯空隙2zを設けるとは、遮光板と発光ダイオード、受光素子の距離を適当な間隔空けることである。また、Z圧力伝達部2dが、光インタラプタの遮光板を駆動する場合は、Z圧力伝達部2dの下面が駆動点、遮光板が作用点であり、空隙は、Z圧力伝達部2dの下面と遮光板との間に設ければ良い。磁石とホール素子を用いた近接スイッチにおいては、磁石を、Z圧力伝達部2dに取り付ける場合と、Z圧力伝達部2dが空隙を介して磁石を駆動する場合とがあり、遮光板と同様の考え方を適用できる。また、駆動点、作用点は、力、圧力が直接作用する以外に、位置の変化である変位の形で駆動して、光の強さ、磁界の強さなどに作用を及ぼすことも含む概念である。光の強さ、磁界の強さなどが変化を受けることも、X軸、Y軸、Z軸などの力が加わるという概念に含める。あるいは、操作ボタン2に対する圧力が、変位の形で、光の強さ、磁界の強さに対して伝わると考えても良い。また、磁石の磁力という力が、センサであるホール素子に加わるともいえる。光インタラプタでは、遮光板の遮光力という力が、発光ダイオードと受光素子の間の光線に加わるともいえる。遮光力とは、遮光板が光を遮断する程度を表し、完全な不透明板では遮光力が大きく、半透明板では、社効力が弱く、遮光板が光線をより大きく遮るほど、遮光力は大きい。このように、どのようなセンサを使用しても、力が加わるセンサの作用点と、作用点に力を加える駆動点が存在する。   The Z strain sensor 5z may be a piezoelectric element other than the strain gauge. The Z strain sensor 5z may be an ON / OFF detection switch such as a tact switch having a mechanical contact, an optical interrupter using a light emitting diode and a light receiving element, or a proximity switch using a magnet and a Hall element. In this case, the Z signal Vz of the information processing unit 40 can be used as the digital value Dz. 5z including these sensors and switches can be called a Z-axis sensor. When an optical interrupter is used as the Z-axis sensor and the light shielding plate is attached to the Z pressure transmission unit 2d, the light beam itself at the position where the light shielding plate blocks the light from the light emitting diode corresponds to the action point, and the light shielding plate itself is the light beam. Can be defined as the driving point for. In other words, providing the dead band gap 2z means that the light shielding plate, the light emitting diode, and the light receiving element are spaced at an appropriate interval. When the Z pressure transmission unit 2d drives the light shielding plate of the optical interrupter, the lower surface of the Z pressure transmission unit 2d is the driving point and the light shielding plate is the action point, and the air gap is the same as the lower surface of the Z pressure transmission unit 2d. What is necessary is just to provide between light-shielding plates. In a proximity switch using a magnet and a Hall element, there are a case where the magnet is attached to the Z pressure transmission unit 2d and a case where the Z pressure transmission unit 2d drives the magnet through a gap, and the same concept as the light shielding plate Can be applied. In addition to the direct action of force and pressure, the driving point and action point are not only directly acting, but also driving in the form of displacement, which is a change in position, and acting on the intensity of light, the strength of magnetic field, etc. It is. The fact that the intensity of the light, the strength of the magnetic field, and the like are changed is also included in the concept that forces such as the X axis, the Y axis, and the Z axis are applied. Alternatively, it may be considered that the pressure on the operation button 2 is transmitted in the form of displacement to the intensity of light and the intensity of magnetic field. In addition, it can be said that a magnetic force of the magnet is applied to the Hall element as a sensor. In the optical interrupter, it can be said that the light shielding force of the light shielding plate is applied to the light beam between the light emitting diode and the light receiving element. The light shielding power represents the degree of light blocking by the light shielding plate. The light shielding power is large for a completely opaque plate, the company effect is weak for a semi-transparent plate, and the light shielding power increases as the light shielding plate blocks light more. . In this way, there is an action point of a sensor to which a force is applied and a drive point to apply a force to the action point regardless of which sensor is used.

本実施の形態の三軸センサ4Bは、足台10の上に取り付けたが、1枚の基板上にX起歪板4x、X起歪板4x、および、Z歪センサ5zまたはZ軸センサを取り付けた一体型の三軸センサとし、基板を足台10に取り付けるようにしてもよい。
(その他の実施の形態および補足)
The triaxial sensor 4B of the present embodiment is mounted on the footrest 10, but the X strain plate 4x, the X strain plate 4x, and the Z strain sensor 5z or the Z axis sensor are mounted on one substrate. An integrated three-axis sensor may be attached, and the substrate may be attached to the footrest 10.
(Other embodiments and supplements)

なお、操作ボタン2を操作しない状態では、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力は、いずれも、0Vの電圧であるべきである。しかし、センサの温度特性、経年変化、各起歪板4x、4yなどの変形により、0Vの出力電圧からずれてオフセット電圧となることがある。このような誤差電圧は、X信号増幅部31、Y信号増幅部32、Z信号増幅部34でオフセット調整をすればよい。オフセット調整回路は、演算増幅器の回路では周知である。また、上記不感帯設定部34やZ動作点設定部37は、上記オフセットを除去する作用も有する。情報処理部40に調整モードを設けて、操作ボタン2を操作しない状態でのDsx、Dsy、Dszを誤差分として計測し、Dsx、Dsy、Dszから計測した誤差分を引き算した修正値をDsx、Dsy、Dszとして使用するようにしてもよい。   In the state where the operation button 2 is not operated, the X sensor output, the Y sensor output, and the Z sensor output should all have a voltage of 0V. However, due to the temperature characteristics of the sensor, aging, and deformation of the strain generating plates 4x and 4y, the offset voltage may deviate from the 0V output voltage. Such an error voltage may be offset adjusted by the X signal amplifier 31, the Y signal amplifier 32, and the Z signal amplifier 34. The offset adjustment circuit is well known in the operational amplifier circuit. The dead zone setting unit 34 and the Z operating point setting unit 37 also have an action of removing the offset. An adjustment mode is provided in the information processing unit 40, Dsx, Dsy, Dsz in a state where the operation button 2 is not operated is measured as an error, and a correction value obtained by subtracting the error measured from Dsx, Dsy, Dsz is Dsx, You may make it use as Dsy and Dsz.

本発明の入力操作装置は、パソコン操作に通常使用しない身体の部分であって、比較的随意動作をしやすい部位として足母指を使用する足指用の入力操作装置である。手と比較すると足の母指の運動機能は不十分で、力の調整能力も低い。本発明では、動作点を移動せず、あるいは、殆ど移動させずに、加える力の変化だけでカーソルやポインタを動かすことができる。通常のマウスのように、手元の移動が不必要であり、キーボード操作などで両手使っている場合、カーソル移動のためにそれらの作業を中断してマウスを操作する必要がなくなる。手が使えない状態でも、身体の一部、例えば足母指などを接触するだけで自由にカーソルやポインタを制御できる。   The input operation device of the present invention is an input operation device for a toe that uses a toe as a part of the body that is not normally used for personal computer operation and that is relatively easy to perform a voluntary movement. Compared to the hand, the toes of the toes are inadequate and the ability to adjust force is low. In the present invention, the cursor or the pointer can be moved only by changing the applied force without moving or hardly moving the operating point. Like a normal mouse, it is not necessary to move the hand, and when both hands are used for keyboard operation, it is not necessary to interrupt the operation for moving the cursor and operate the mouse. Even when the hand cannot be used, it is possible to freely control the cursor and the pointer only by touching a part of the body, for example, the toe.

本発明の入力操作装置は、最初に操作ボタン2をZ方向に押し下げ、そのあと、Z方向に力を加えたまま、XY方向へ押すことにより、カーソルやポインタをドラッグする操作も可能にする。これは、操作ボタン2の操作により、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を選択的に出力させるだけでなく、同時に出力させることも可能にしているからである。   The input operation device according to the present invention enables an operation of dragging a cursor or a pointer by first depressing the operation button 2 in the Z direction and then pressing it in the XY direction while applying a force in the Z direction. This is because the operation of the operation button 2 allows not only to selectively output the X sensor output, the Y sensor output, and the Z sensor output, but also to output them simultaneously.

操作ボタン2の上面は、真球、楕円球などの球の一部の形状以外でもよく、上に凸の形状で、足の親指が掛けられればよい。操作ボタン2の細部の形状、受圧部3の形状は、上記実施の形態の図面に限らず変更してもよい。図13に示した操作ボタン2の不感帯空隙2x、2yの形状も図13に限らない。   The upper surface of the operation button 2 may have a shape other than a part of a sphere such as a true sphere or an elliptic sphere, and may have a convex shape and a thumb of the foot. The shape of the details of the operation button 2 and the shape of the pressure receiving portion 3 are not limited to the drawings of the above embodiment and may be changed. The shapes of the dead zone gaps 2x and 2y of the operation button 2 shown in FIG. 13 are not limited to those in FIG.

本発明に使用する三軸センサのX方向、Y方向、Z方向のセンサを含む各ブロックは、図2の三軸センサ4のように、一体化されていても良いし、図13の三軸センサ4Bのように、3種類のブロック部材が別々でもよい。Z方向のセンサブロックだけが別になっていても良い。
本発明の入力操作装置は、足台10が垂直になるように立てて、肩の付近に設置すれば、肩を操作ボタン2に押し付けて3軸方向に制御することにより、入力操作が可能である。
上記足台10は、足全体が乗せられる形状が最も好ましいが、足の前部半分を乗せるようにしてもよい。
なお、本発明は、以上の各実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
Each block including the X direction, Y direction, and Z direction sensors of the triaxial sensor used in the present invention may be integrated as in the triaxial sensor 4 of FIG. As in the sensor 4B, the three types of block members may be separate. Only the sensor block in the Z direction may be separated.
The input operation device according to the present invention can be operated by pressing the shoulder against the operation button 2 and controlling it in the three axis directions when the footrest 10 is set up vertically and installed near the shoulder. is there.
The footrest 10 is most preferably shaped so that the entire foot can be put on it, but it may be placed on the front half of the foot.
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention.

以上のように、本発明にかかる入力操作装置は、繊細な動きが苦手な身体の他の部分を使用して操作可能な入力操作装置であり、身体障害者だけでなく、通常の人も入力操作に活用可能な入力操作装置として利用できる。   As described above, the input operation device according to the present invention is an input operation device that can be operated by using other parts of the body that are not good at delicate movements. It can be used as an input operation device that can be used for operation.

本発明の一実施形態による足台形状の入力操作装置の図The figure of the footrest-shaped input operation device by one embodiment of the present invention 本発明の一実施形態による入力操作装置の操作部の図The figure of the operation part of the input operation device by one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態による操作部の分解図The exploded view of the operation part by one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態による入力操作装置の情報処理部の図The figure of the information processor of the input operation device by one embodiment of the present invention 本発明の一実施形態による記憶手段の記憶データの図The figure of the memory | storage data of the memory | storage means by one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態による情報処理部の処理フローチャートProcessing flow chart of information processing unit according to one embodiment of the present invention 本発明の一実施形態による情報処理部の処理フローチャートProcessing flow chart of information processing unit according to one embodiment of the present invention 本発明の一実施形態による情報処理部の処理フローチャートProcessing flow chart of information processing unit according to one embodiment of the present invention 本発明の一実施形態による情報処理部の処理フローチャートProcessing flow chart of information processing unit according to one embodiment of the present invention 本発明の一実施形態による情報処理部の信号波形の図The figure of the signal waveform of the information processor by one embodiment of the present invention 本発明の一実施形態による他の操作部の図The figure of the other operation part by one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態による別の操作部の図Figure of another operation unit according to an embodiment of the present invention 本発明の一実施形態による別の操作部の図Figure of another operation unit according to an embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

10 足台
20、20a、20A、20B 操作部
2 操作ボタン
2a Z圧力伝達部
2b 外周部
2x、2y 挿入穴
3 受圧部
3a 内面
3b 枠
3c 下きり欠き部分
3d 穴
4、4A、4B 三軸センサ
4x X起歪板
4y Y起歪板
4z Z起歪板
4c Z起歪板周囲
5x X歪センサ
5y Y歪センサ
5z Z歪センサ
6、7 支持部
31 X信号増幅部
32 Y信号増幅部
33 Z信号増幅部
34 不感帯設定部
35 移動速度設定部
36 ホールド時間設定部
37 Z動作点設定部
40 情報処理部
50 マウス信号変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Footrest 20,20a, 20A, 20B Operation part 2 Operation button 2a Z pressure transmission part 2b Outer peripheral part 2x, 2y Insertion hole 3 Pressure receiving part 3a Inner surface 3b Frame 3c Lower notch part 3d Hole 4, 4A, 4B Triaxial sensor 4x X strain plate 4y Y strain plate 4z Z strain plate 4c Z strain plate surroundings 5x X strain sensor 5y Y strain sensor 5z Z strain sensor 6, 7 Support section 31 X signal amplification section 32 Y signal amplification section 33 Z Signal amplification unit 34 Dead band setting unit 35 Movement speed setting unit 36 Hold time setting unit 37 Z operation point setting unit 40 Information processing unit 50 Mouse signal conversion unit

Claims (7)

X軸、Y軸、Z軸の力が加わる作用点または作用面を具備し、X軸、Y軸、Z軸の3軸の加圧力、または加圧力による歪、または変位を検知し、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を出力する三軸センサと、
X軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向の外力による圧力を受ける上面が凸を成す形状を有する操作ボタンと、
足を乗せる足台を具備し、
前記三軸センサは前記足台に取り付けられ、
前記操作ボタンは、前記足台上に設けられ、
足の親指により圧力を受けた前記操作ボタンにより前記三軸センサが駆動され、足の親指により前記操作ボタンがX軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向に操作される足台状の入力操作装置。
It has an action point or action surface to which X-axis, Y-axis, and Z-axis forces are applied, and detects X-axis, Y-axis, and Z-axis pressures, or distortion or displacement due to pressure, and X sensor A triaxial sensor that outputs an output, a Y sensor output, and a Z sensor output;
An operation button having a convex shape on the upper surface that receives pressure by an external force in an arbitrary direction of the X axis, the Y axis, and the Z axis;
It has a footrest on which you can put your foot,
The triaxial sensor is attached to the footrest,
The operation button is provided on the footrest,
The three-axis sensor is driven by the operation button that receives pressure from the big toe, and the operation button is operated by the big toe in any direction of the three axes of the X, Y, and Z axes. Input operation device.
X軸、Y軸、Z軸の力が加わる作用点または作用面を具備し、X軸、Y軸、Z軸の3軸の加圧力、または加圧力による歪、または変位を検知し、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を出力する三軸センサと、
X軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向の外力による圧力を受ける上面が凸を成す形状を有する操作ボタンと、
前記操作ボタンが受ける圧力の内、X軸、Y軸の圧力を主として受け、中心部にZ方向に穴が開いた受圧部、
を具備し、
前記受圧部は、前記三軸センサの前記X軸作用点または作用面と、Y軸作用点または作用面に当接し、
前記操作ボタンの下面中心部が前記中心部の穴を介して前記三軸センサの前記Z軸作用点または作用面に当接または当接可能に対向し、
前記受圧部は、前記三軸センサの前記Z軸作用点または作用面に当接しない構造であることを特徴とする入力操作装置。
It has an action point or action surface to which X-axis, Y-axis, and Z-axis forces are applied, and detects X-axis, Y-axis, and Z-axis pressures, or distortion or displacement due to pressure, and X sensor A triaxial sensor that outputs an output, a Y sensor output, and a Z sensor output;
An operation button having a convex shape on the upper surface that receives pressure by an external force in an arbitrary direction of the X axis, the Y axis, and the Z axis;
Among the pressures received by the operation buttons, the pressure receiving part mainly receives the X-axis and Y-axis pressures and has a hole in the center in the Z direction;
Comprising
The pressure receiving portion abuts on the X-axis action point or action surface of the three-axis sensor and the Y-axis action point or action surface,
The center part of the lower surface of the operation button faces the Z-axis action point or action surface of the three-axis sensor through the hole in the center part so as to contact or be able to contact,
The input operation device, wherein the pressure receiving portion has a structure that does not contact the Z-axis action point or the action surface of the three-axis sensor.
X軸、Y軸、Z軸の力が加わる作用点または作用面を具備し、X軸、Y軸、Z軸の3軸の加圧力または加圧力による歪または変位を検知し、Xセンサ出力、Yセンサ出力、Zセンサ出力を出力する三軸センサと、
X軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向の外力を受ける上面が凸を成す形状を有し、前記X軸作用点または作用面に圧力を伝えるX駆動点または駆動面、前記Y軸作用点または作用面に圧力を伝えるY駆動点または駆動面、前記Z軸作用点または作用面に圧力を伝えるZ駆動点または駆動面を具備する操作ボタン、
を具備し、
X駆動点または駆動面と前記X軸作用点または作用面との間に空隙を設け、
Y駆動点または駆動面と前記Y軸作用点または作用面との間に空隙を設け、
Z駆動点または駆動面と前記Z軸作用点または作用面との間に空隙を設けてなる入力操作装置。
It has an action point or action surface to which X-axis, Y-axis, and Z-axis forces are applied, detects strain or displacement caused by the three axes of X-axis, Y-axis, and Z-axis, and outputs X sensor. A triaxial sensor that outputs a Y sensor output and a Z sensor output;
An X driving point or driving surface that has a convex upper surface that receives an external force in any direction of the X axis, Y axis, and Z axis, and that transmits pressure to the X axis operating point or operating surface, Y An operation button having a Y drive point or drive surface for transmitting pressure to the axis action point or action surface, and a Z drive point or drive surface for delivering pressure to the Z axis action point or action surface;
Comprising
Providing a gap between the X drive point or drive surface and the X-axis action point or action surface;
A gap is provided between the Y drive point or drive surface and the Y axis action point or action surface,
An input operation device in which a gap is provided between a Z drive point or drive surface and the Z-axis action point or action surface.
請求項2または請求項3記載の入力操作装置と、足を乗せる足台を具備し、
前記入力操作装置は前記足台上に設けられ、
前記入力操作装置の前記操作ボタンは、足の親指によりX軸、Y軸、Z軸の3軸の任意の方向に操作される足台状の入力操作装置。
The input operation device according to claim 2 or 3, and a footrest on which a foot is placed,
The input operation device is provided on the footrest,
The operation button of the input operation device is a foot-like input operation device that is operated in any direction of three axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis by the thumb of the foot.
前記操作ボタンは、弾性体により構成される請求項1から請求項4いずれか記載の入力操作装置。 The input operation device according to claim 1, wherein the operation button is formed of an elastic body. 前記三軸センサのXセンサ出力に基づき表示器上の表示マークの左右方向の移動速度に対応するX速度制御情報を生成し、前記三軸センサのYセンサ出力に基づき表示器上の表示マークの上下方向の移動速度に対応するY速度制御情報を生成し、前記三軸センサのZセンサ出力に基づき表示器上の表示マークの位置決定のクリック制御情報を生成する情報処理部であって、X方向センサ出力、Y方向センサ出力の大きさに応じて、前記表示マークの移動速度を変更させるための情報処理部を更に具備する請求項1から請求項5いずれか記載の入力操作装置。 X speed control information corresponding to the moving speed in the left-right direction of the display mark on the display is generated based on the X sensor output of the triaxial sensor, and the display mark on the display is displayed based on the Y sensor output of the triaxial sensor. An information processing unit that generates Y speed control information corresponding to a moving speed in a vertical direction, and generates click control information for determining a position of a display mark on a display based on a Z sensor output of the three-axis sensor; The input operation device according to any one of claims 1 to 5, further comprising an information processing unit for changing a moving speed of the display mark according to the magnitudes of the direction sensor output and the Y direction sensor output. 前記Xセンサ出力が所定の大きさ以下の場合、前記X速度制御情報を停止情報とし、前記Yセンサ出力が所定の大きさ以下の場合、前記Y速度制御情報を停止情報とする不感帯領域を設けた請求項6記載の入力操作装置。

When the X sensor output is less than or equal to a predetermined magnitude, a dead zone region is provided in which the X speed control information is stop information, and when the Y sensor output is less than or equal to a predetermined magnitude, the Y speed control information is stop information. The input operation device according to claim 6.

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