JP2010003053A

JP2010003053A - 入力装置

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Publication number: JP2010003053A
Application number: JP2008160373A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Yuzuba; 誉嗣柚場
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: JP4968694B2; US8508477B2; US20090315866A1

Abstract

【課題】操作手段を最大変位位置に固定することができると共に操作手段の基準位置への復帰が可能な入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置は、磁石２５を含み、カーソル又はポインタの移動を操作するための操作部２４と、操作部２４を支持し、操作部２４が傾斜したときに操作部２４を基準位置に復元する平板バネ２３、２３’と、磁石２５による吸引力の大きさが平板バネ２３、２３’の復元力の大きさを超えるような操作部２４の最大変位位置に配置される磁性部材２２とを有する。操作部２４の最大変位位置では、磁石２５による吸引力の大きさが平板バネ２３、２３’の復元力の大きさを超えるため、操作部２４が固定され、磁石２５による吸引力の大きさが平板バネ２３、２３’の復元力の大きさを超えない位置では、平板バネ２３、２３’により操作部２４が原点（基準位置）に復元される。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に表示されたカーソル又はポインタを任意の位置に移動させる入力装置に関する。

従来より、原点復帰手段を有する座標入力装置が知られている（例えば、引用文献１参照）。この座標入力装置では、樹脂成形ボタン１に第１の永久磁石３を固定し、プリント配線板７に第２の永久磁石６を固定している。そして、第１の永久磁石３と第２の永久磁石の間に球体４を複数個介在させている。

また、従来より、コイルバネを利用し、操作部を元の位置に復帰される入力装置（ポインティングデバイス）が知られている（特許文献２参照）。
特開平８−１８５２５７号公報特開平１１−３５３１０９号公報

しかしながら、上記従来の技術では、操作部の原点復帰は可能であるが、当該操作部を最大変位位置で固定することができない。従って、ユーザがポインタ又はカーソルを任意の方向へ移動させる場合、ユーザは、ポインタ又はカーソルが所望の位置に移動するまで、操作部の操作を継続する必要がある。

本発明の目的は、操作手段を最大変位位置に固定することができると共に操作手段の基準位置への復帰が可能な入力装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の入力装置は、情報処理装置に接続される表示装置に表示される指示記号を任意の位置に移動させる入力装置であって、磁石を含み、前記指示記号の移動を操作するための操作手段と、弾性部材で構成され、前記操作手段を支持し、当該操作手段が傾斜したときに当該操作手段を基準位置に復元する復元手段と、前記磁石による吸引力の大きさが前記復元手段の復元力の大きさを超えるような前記操作手段の最大変位位置に配置される磁性部材と、前記操作手段の傾斜方向及び傾斜角度を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された傾斜方向及び傾斜角度を前記情報処理装置に出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、操作手段の最大変位位置では、磁石による吸引力の大きさが復元手段の復元力の大きさを超えるため、操作手段が固定され、磁石による吸引力の大きさが復元手段の復元力の大きさを超えない位置では、復元手段により操作手段が基準位置に復元されるため、操作手段を最大変位位置に固定することができると共に操作手段の基準位置への復帰が可能である。

また、指示記号を一方向に移動させる場合、ユーザは一旦当該方向に沿って操作手段に力を加えることで、目的の位置まで操作を継続することなく指示記号を移動させることができる。さらに、ユーザが操作手段に復元力の大きさを超える力を加えると、磁石の吸引力により当該ユーザに力感を提示し、強く操作をしていることを当該ユーザに認識させることができる。

好ましくは、前記弾性部材は、鉛直方向と平行な平面を有する平板バネで構成されており、当該平板バネの平面の任意の位置で、当該平板バネの上部と下部とが互いに９０度ねじられていることを特徴とする。

かかる構成によれば、平板バネをねじる位置に応じた操作感をユーザに提供することができる。

より好ましくは、前記平板バネの平面の任意の位置は、前記平板バネの平面の中心であることを特徴とする。

かかる構成によれば、操作手段が前後左右に均等に傾斜することができる。

より好ましくは、前記平板バネの上部と下部とはサイズが異なることを特徴とする。

かかる構成によれば、サイズの異なる平板バネの上部と下部に応じた操作感をユーザに提供することができる。

好ましくは、前記弾性部材は、鉛直方向と平行な平面を有する複数の平板バネで構成されており、一方の平板バネが他方の平板バネに対して９０度ねじられているように、前記一方の平板バネが前記他方の平板バネに接合されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、複数の平板バネのサイズや接合箇所に応じた操作感をユーザに提供することができる。

より好ましくは、前記複数の平板バネのサイズは、同一であることを特徴とする。

好ましくは、前記操作手段に含まれる磁石は、異なる磁力の磁石と交換可能であることを特徴とする。

かかる構成によれば、操作手段に含まれる磁石は、異なる磁力の磁石と交換することで、操作手段の操作感を調整することができる。

好ましくは、前記操作手段の動きをダブルＨ形状に規制する規制手段をさらに備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、自動車のマニュアルミッションのような操作感をユーザに提供することができる。

好ましくは、前記磁石は電磁石であり、前記電磁石の磁力の設定値を前記情報処理装置から取得する取得手段と、当該設定値に基づいて前記情報処理装置から前記電磁石に供給される電流値を調整する電流調整手段とをさらに備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、情報処理装置で設定された電磁石の磁力の設定値に応じて、操作手段の操作感を調整することができる。

本発明によれば、操作手段を最大変位位置に固定することができると共に操作手段の基準位置への復帰が可能である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る入力装置が接続される情報処理装置の概略構成を示す図である。

図１に示すように、情報処理装置としてのＰＣ１は、装置全体を制御するＣＰＵ２、制御プログラムを備えるＲＯＭ３、ワーキングエリアとして機能するＲＡＭ４、各種の情報やプログラム及びＯＳを備えるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）５、モニタ１０と接続するためのビデオインターフェース６、キーボード１１及びポインティングデバイス１２（入力装置）と接続するためのＰＳ２インターフェース７及びＵＳＢ（universal serial bus）インターフェース８を備えている。ＣＰＵ２はシステムバス９を介してＲＯＭ３、ＲＡＭ４、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）５、ネットワークインターフェース６、ＰＳ／２クインターフェース７、ＵＳＢインターフェース８に接続されている。

図２（Ａ）は、ポインティングデバイス１２の断面構成図であり、図２（Ｂ）は、上方からポインティングデバイス１２を見た場合のポインティングデバイス１２の概略構成図である。

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、ポインティングデバイス１２は、プリント基板２１、４つの磁性体２２（磁性部材）、平板バネ２３、２３’（復元手段）、操作部２４（操作手段）、磁石２５、４つの検出素子２６’（検出回路）及び信号処理回路２７（出力手段）を備えている。プリント基板２１の中央には、垂直方向に平板バネ２３が設けられており、さらにその平板バネ２３上に当該平板バネ２３に対して水平方向に９０度ねじるように平板バネ２３’が設けられている。平板バネ２３’の上には、操作部２４が固定されている。操作部２４は、平板バネ２３，２３’の弾性力により、水平面のｘ方向及びｙ方向に傾斜可能である。また、操作部２４には、磁石２５が着脱可能な状態で装着されている。これにより、ユーザが操作部２４をいずれか１つの磁性体２２に近づけると、磁石２５の吸引力により操作部２４は磁性体２２側に引きつけられる。

４つの磁性体２２は、操作部２４のＸ方向及びＹ方向の最大変位位置で操作部２４を取り囲むようにプリント基板２１上に配置されている。尚、最大変位位置とは、操作部２４が、原点（プリント基板２１の中央）からＸ方向又はＹ方向に最大限離れることができる位置である。

また、各検出素子２６は、操作部２４を傾けたときの磁石２５からの磁界の変化を電気信号に変換する磁電変換素子で構成され、操作部２４を取り囲むようにプリント基板２１上に配置されている。各検出素子２６は、信号処理回路２７に接続されており、操作部２４の操作により生じた電気信号を信号処理回路２７に出力する。信号処理回路２７は、入力された電気信号から操作部２４の傾斜方向及び傾斜角度を検出し、その傾斜方向及び傾斜角度をＰＣ用のデジタルデータに変換し、ＰＣ１に出力する。

図３は、信号処理回路２７の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、信号処理回路２７は、２つの増幅器３０ａ，３０ｂ、Ａ／Ｄ変換器３１、及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）３２とを有する。中央演算処理装置３２は、算出部３３、記憶部３４、クロック部３５、及びインタフェース部３６を備えている。Ｘ軸に平行に配置された２個の検出素子２６の出力電圧は増幅器３０ａで差動増幅される。Ｙ軸に平行に配置された２個の検出素子２６の出力電圧は増幅器３０ｂで差動増幅される。増幅された電圧はＡ／Ｄ変換器３１でＡ／Ｄ変換され、デジタルデータとして中央演算処理装置３２に出力される。中央演算処理装置３２の算出部３３は、クロック部３５からのクロックに同期して、記憶部３４に予め格納される操作部２４の傾斜方向及び傾斜角度を示すテーブルデータに基づいて、Ａ／Ｄ変換器３１から出力されたデジタルデータが示す傾斜方向及び傾斜角度を算出し、その算出結果をインタフェース部３６に出力する。インタフェース部３６は、算出部３３からの算出結果をコンピュータが認識可能なデジタルデータに変換して、ＰＣ１に出力する。ＰＣ１は、このデジタルデータに基づいて指示記号としてのポインタ又はカーソルを移動させる。

図４（Ａ）は、平板バネ２３、２３’を上方から見た場合の平板バネ２３、２３’の側面図であり、図４（Ｂ）は、平板バネ２３、２３’を正面から見た場合の平板バネ２３、２３’の側面図であり、図４（Ｃ）は、平板バネ２３、２３’を右側から見た場合の平板バネ２３、２３’の側面図である。

平板バネ２３、２３’は、２枚の平板バネを溶接などの接着により一体的に形成されているが、１枚の平板バネの左右に切り込みを入れて、当該平板バネの上側部を下側部に対して９０度ねじるように形成されていてもよい。尚、平板バネの上側部と下側部の間のねられている位置をねじり位置という。

図４（Ｂ），（Ｃ）において、「ａ＝ｂ」で且つ「ｃ＞ｄ」の場合には、ユーザは、Ｘ方向よりＹ方向の操作に重い操作感を有する。この場合、原点への復帰力は、Ｘ方向よりもＹ方向の方が強い。「ｃ＝ｄ」で且つ「ａ＞ｂ」の場合には、ユーザは、Ｙ方向よりＸ方向の操作に重い操作感を有する。この場合、原点への復帰力は、Ｙ方向よりもＸ方向の方が強い。このように、平板バネ２３、２３’のサイズ（具体的には、上記ａ，ｂ，ｃ，ｄの各長さ）を調整することで、任意の操作感をつくることができる。

図５（Ａ）は、磁石２５の吸引力と平板バネ２３、２３’の復元力との関係を示す図であり、図５（Ｂ）は、磁石２５の吸引力を変更する場合の磁石２５の吸引力と平板バネ２３、２３’の復元力との関係を示す図であり、図５（Ｃ）は、平板バネ２３、２３’の復元力を変更する場合の磁石２５の吸引力と平板バネ２３、２３’の復元力との関係を示す図である。

操作部２４には、磁石２５の吸引力及び平板バネ２３、２３’の復元力が加わっている。図５（Ａ）において、ユーザが、操作部２４に点Ｔ（磁石２５の吸引力と平板バネ２３、２３’の復元力とが一致する点）をＡ側に超えるような力を加えると、磁性体２２に対する磁石２５の吸引力が平板バネ２３、２３’の復元力よりも大きいため、操作部２４は最大変位位置に傾斜する又は引きつけられる。一方、ユーザが、最大変位位置にある操作部２４に点ＴをＢ側に超えるような力を加えると、平板バネ２３、２３’の復元力が磁性体２２に対する磁石２５の吸引力よりも大きいため、操作部２４は平板バネ２３、２３’の復元力により原点位置に復帰する。

図５（Ｂ）に示すように、磁石２５の吸引力を強くすると、点Ｔは原点位置側に移動する。一方、磁石２５の吸引力を弱くすると、点Ｔは最大変位位置側に移動する。磁石２５の吸引力は、磁石２５のサイズ又は材質を変更することで変更される。

図５（Ｃ）に示すように、平板バネ２３、２３’の復元力を強くすると、点Ｔは最大変位位置側に移動する。一方、平板バネ２３、２３’の復元力を弱くすると点Ｔは原点位置側に移動する。平板バネ２３、２３’の復元力は、平板バネ２３、２３’のサイズ又は材質を変更することで変更される。
このように、ユーザは、磁石２５の吸引力及び平板バネ２３、２３’の復元力の組み合わせにより、操作部２４が最大変位位置に吸引される範囲又は原点位置に復元される範囲を自由に決定することができる。また、ユーザは、磁石２５の吸引力及び平板バネ２３、２３’の復元力の組み合わせにより、操作部２４の任意の操作感を作ることができる。

図６（Ａ）〜（Ｃ）は、磁石２５のＮ極及びＳ極の配置を示す図である。

本実施の形態では、磁石２５は、図６（Ａ）又は図６（Ｂ）に示すように、垂直方向にＮ極及びＳ極が配置されている。また、磁石２５は立方体の形状を有する。この場合、磁石２５の吸引力は、Ｘ方向及びＹ方向で等しくなる。一方、図６（Ｃ）に示すように、磁石２５のＮ極及びＳ極を配置してもよい。この場合、Ｘ方向の吸引力を、Ｙ方向の吸引力よりも強くすることができる。また、磁石２５のＸ方向のサイズ又はＹ方向のサイズを変更することで、各方向の吸引力を変更することができる。

図７（Ａ）は、ポインティングデバイスの断面の変形例の構成図であり、図７（Ｂ）は、上方からポインティングデバイスを見た場合のポインティングデバイスの概略構成図である。

図７（Ａ）のポインティングデバイス１２’では、図２（Ａ）のポインティングデバイス１２に規制部材２８（規制手段）が追加されている。図７（Ｂ）に示すように、規制部材２８は、操作部２４の動きをダブルＨ形状に規制する。これにより、自動車のマニュアルミッションのような操作感をユーザに提供することができる。

図８は、磁性体の配置の変形例を示す図である。

図８に示すように、操作部２４が傾斜する８つの方向に８つの磁性体２２をそれぞれ配置する。このとき、ユーザが、操作部２４を実線の矢印の方向に傾け、操作部２４が所定の位置（即ち磁石２５の吸引力と平板バネ２３、２３’の復元力とが一致する点）を超えると、操作部２４は、対応する方向の１つの磁性体２２に吸引される。一方、ユーザが、操作部２４を破線の矢印の方向に傾ける場合には、操作部が最大変位位置に到達しても、操作部２４は原点（プリント基板の中央）に復帰する。

このように、ユーザが操作部２４をロックしたい位置に磁性体を配置するようにしてもよい。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、操作部２４の最大変位位置では、磁石２５による吸引力の大きさが平板バネ２３、２３’の復元力の大きさを超えるため、操作部２４が固定され、磁石２５による吸引力の大きさが平板バネ２３、２３’の復元力の大きさを超えない位置では、平板バネ２３、２３’により操作部２４が原点（基準位置）に復元される。よって、操作部２４を最大変位位置に固定することができると共に操作部２４の原点への復帰が可能である。

また、ポインタ又はカーソル（指示記号）を一方向に移動させる場合、ユーザは一旦当該方向に沿って操作部２４に力を加えることで、目的の位置まで操作を継続することなくポインタ又はカーソルを移動させることができる。さらに、ユーザが操作部２４に復元力の大きさを超える力を加えると、磁石の吸引力により当該ユーザに力感を提示し、強く操作をしていることを当該ユーザに認識させることができる。

操作部２４を支持する弾性部材が、鉛直方向と平行な平面を有する１枚の平板バネで構成される場合、当該平板バネの平面の任意の位置で、当該平板バネの上部と下部とが互いに９０度ねじられているので、平板バネをねじる位置に応じた操作感をユーザに提供することができる。また、平板バネをねじる位置が平板バネの平面の中心である場合、操作部２４が前後左右に均等に傾斜することができる。さらに、平板バネの上部と下部とのサイズが異なる場合、サイズの異なる平板バネの上部と下部に応じた操作感をユーザに提供することができる。

操作部２４を支持する弾性部材が、鉛直方向と平行な平面を有する平板バネ２３、２３’で構成される場合、平板バネ２３が平板バネ２３’に対して９０度ねじられているように、平板バネ２３が平板バネ２３’に接合されている。よって、平板バネ２３、２３’の各サイズや接合箇所に応じた操作感をユーザに提供することができる。平板バネ２３、２３’サイズが同一である場合には、操作部２４が前後左右に均等に傾斜することができる。

また、操作部２４に含まれる磁石２５は、異なる磁力の磁石と交換可能であるので、操作部２４の操作感を調整することができる。

本実施の形態では、磁石２５として永久磁石を利用しているが、これに代えて電磁石４０を利用してもよい。この場合の信号処理回路２７の構成を図９に示す。図９の信号処理回路２７は、図３の信号処理回路２７に複数の抵抗などで構成される電流調整回路３８（電流調整手段）を追加している。また、ＰＣ１のＨＤＤ５には、操作部２４内の電磁石４０の磁力の強さを設定するドライバを予め組み込む。図１０は、操作部２４内の電磁石４０の磁力の強さを設定するドライバの一例を示す図である。

ユーザがこのドライバで電磁石４０の磁力の強さを設定すると、その設定値はインターフェース部３６を介して算出部３３（取得手段）に送信される。電流調整回路３８には、ＰＣ１からインターフェース部３６を介して電流が供給される。算出部３３は、受信した設定値に応じて電流調整回路３８に含まれる抵抗値を調整し、電流調整回路３８から電磁石４０に供給される電流値を制御する。これにより、操作部２４内の電磁石４０の磁力の強さは制御される。よって、ＰＣ１で設定された電磁石の磁力の設定値に応じて、操作部２４の操作感を調整することができる。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

本発明の実施の形態に係る入力装置が接続される情報処理装置の概略構成を示す図である。（Ａ）は、ポインティングデバイス１２の断面構成図であり、（Ｂ）は、上方からポインティングデバイス１２を見た場合のポインティングデバイス１２の概略構成図である。信号処理回路２７の構成を示すブロック図である。（Ａ）は、平板バネ２３、２３’を上方から見た場合の平板バネ２３、２３’の側面図であり、（Ｂ）は、平板バネ２３、２３’を正面から見た場合の平板バネ２３、２３’の側面図であり、（Ｃ）は、平板バネ２３、２３’を右側から見た場合の平板バネ２３、２３’の側面図である。（Ａ）は、磁石２５の吸引力と平板バネ２３、２３’の復元力との関係を示す図であり、（Ｂ）は、磁石２５の吸引力を変更する場合の磁石２５の吸引力と平板バネ２３、２３’の復元力との関係を示す図であり、（Ｃ）は、平板バネ２３、２３’の復元力を変更する場合の磁石２５の吸引力と平板バネ２３、２３’の復元力との関係を示す図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、磁石２５のＮ極及びＳ極の配置を示す図である。（Ａ）は、ポインティングデバイスの断面の変形例の構成図であり、（Ｂ）は、上方からポインティングデバイスを見た場合のポインティングデバイスの概略構成図である。磁性体の配置の変形例を示す図である。信号処理回路２７の変形例の構成を示すブロック図である。操作部２４内の電磁石４０の磁力の強さを設定するドライバの一例を示す図である。

符号の説明

１ＰＣ
１２ポインティングデバイス
２１プリント基板
２２磁性体
２３、２３’ 平板バネ
２４操作部
２５磁石
２６検出素子
２７信号処理回路

Claims

情報処理装置に接続される表示装置に表示される指示記号を任意の位置に移動させる入力装置であって、
磁石を含み、前記指示記号の移動を操作するための操作手段と、
弾性部材で構成され、前記操作手段を支持し、当該操作手段が傾斜したときに当該操作手段を基準位置に復元する復元手段と、
前記磁石による吸引力の大きさが前記復元手段の復元力の大きさを超えるような前記操作手段の最大変位位置に配置される磁性部材と、
前記操作手段の傾斜方向及び傾斜角度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された傾斜方向及び傾斜角度を前記情報処理装置に出力する出力手段と
を備えることを特徴とする入力装置。
前記弾性部材は、鉛直方向と平行な平面を有する平板バネで構成されており、当該平板バネの平面の任意の位置で、当該平板バネの上部と下部とが互いに９０度ねじられていることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
前記平板バネの平面の任意の位置は、前記平板バネの平面の中心であることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
前記平板バネの上部と下部とはサイズが異なることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
前記弾性部材は、鉛直方向と平行な平面を有する複数の平板バネで構成されており、一方の平板バネが他方の平板バネに対して９０度ねじられているように、前記一方の平板バネが前記他方の平板バネに接合されていることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
前記複数の平板バネのサイズは、同一であることを特徴とする請求項５に記載の入力装置。
前記操作手段に含まれる磁石は、異なる磁力の磁石と交換可能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の入力装置。
前記操作手段の動きをダブルＨ形状に規制する規制手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の入力装置。
前記磁石は電磁石であり、
前記電磁石の磁力の設定値を前記情報処理装置から取得する取得手段と、
当該設定値に基づいて前記情報処理装置から前記電磁石に供給される電流値を調整する電流調整手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の入力装置。