JP4264029B2

JP4264029B2 - 力覚付与型入力装置

Info

Publication number: JP4264029B2
Application number: JP2004152048A
Authority: JP
Inventors: 哲早坂; 乾松本
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2024-05-21
Also published as: JP2005332325A; EP1598733A3; US20050259076A1; EP1598733A2

Description

本発明は、例えばカーナビゲーションシステムなどに利用される力覚付与型入力装置に係り、特に、表示手段に表示されたメニュー選択用のボタン上にカーソルを自動的に引き込んで所望のボタンの選択を容易にするタイプの力覚付与型入力装置における操作性の改善手段に関する。

従来より、表示手段に表示されたボタンに対するカーソルの位置付けを容易にするため、ボタンの周囲に仮想的な引込エリアを設定し、ジョイスティックやマウスなどの入力装置を操作することによってカーソルが１のボタンの引込エリア内に移動されたとき、当該ボタンの中心位置と現在のカーソルの表示位置とからカーソルの引込ベクトルを計算し、この引込ベクトルに基づいてカーソルを当該ボタンの中心位置に引き込む映像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、前記カーソルの移動を制御する入力装置としては、操作者によって操作され、それ自身が動いた移動量を検出する入力手段と、前記入力手段によって移動されるカーソル及びボタンが表示される表示手段と、前記入力手段の移動量から前記表示手段上の前記カーソルの座標を求める位置検出手段と、前記カーソルの座標に応じた引込力を前記入力手段に付与する駆動手段とからなるものが従来より提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平０８−３１４６３７号公報特公平０７−１２０２４７号公報

ところで、特許文献１，２にも記載されているように、表示手段には複数個のボタン（入力ポイント）が様々な配列で表示されるのが普通である。しかしながら、特許文献１，２に記載の技術は、複数個のボタンのそれぞれについて設定された引込エリアが重なり合っている場合におけるカーソルの引込み制御に関して何ら考慮されていないので、特許文献１，２に記載の技術を実機に適用した場合、ユーザが意図していないボタンにカーソルが引き込まれるという不都合を生じることがある。

即ち、ボタンは必要に応じて表示画面上に追加されたり表示画面上から削除されたりするものであるので、追加や削除の状態によっては、隣接して配置された一方のボタンの引込エリアと他方のボタンの引込エリアとが重なり合う場合がある。図８は、大型のボタンＢ１と小型のボタンＢ２とが上下に隣接して配置されており、ボタンＢ１の引込エリアＡ１とボタンＢ２の引込エリアＡ２とが重なり合っている場合を示している。この場合において、カーソルＣが引込エリアＡ１と引込エリアＡ２との重なり部分にカーソルＣが位置付けられると、特許文献１に記載の技術のようにボタンの中心位置と現在のカーソルの表示位置とからカーソルの引込ベクトルを計算してカーソルをボタンの中心位置に引き込む表示装置においては、図８に示すように、カーソルＣの表示位置からボタンＢ１の最も近い辺縁部の表示位置までの距離Ｌａ′の方がカーソルＣの表示位置からボタンＢ２の最も近い辺縁部の表示位置までの距離Ｌｂ′より小さくても、カーソルＣの表示位置からボタンＢ１の中心部までの距離ＬａよりもカーソルＣの表示位置からボタンＢ２の中心部までの距離Ｌｂの方が小さい場合には、ボタンＢ２にカーソルＣを引き込むようにカーソルの移動が制御される。

しかしながら、カーソルＣの表示位置からボタンＢ１の最も近い辺縁部の表示位置までの距離Ｌａ′の方がカーソルＣの表示位置からボタンＢ２の最も近い辺縁部の表示位置までの距離Ｌｂ′より小さい場合、ユーザは、視覚的にカーソルＣはボタンＢ１に引き込まれるものと認識し、かつまた期待するのが普通であるので、ボタンＢ２にカーソルＣが引き込まれるとユーザは操作部の操作に違和感を覚え、操作部の円滑な操作が困難になる。

本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであって、その目的は、カーソルの引込方向をユーザの視覚と一致させることができて操作性が良好な力覚付与型入力装置を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、ユーザによって操作される操作部と、前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記操作部に駆動力を付与する駆動手段と、カーソル及び複数のボタンを表示する表示手段と、前記検出手段の出力信号に基づいて前記カーソルの表示制御を行うと共に、前記複数のボタンのうちの１つに前記カーソルを引き込むように前記駆動手段の駆動制御を行う制御手段とを備えた力覚付与型入力装置であって、前記制御手段は、前記カーソルの表示位置から見て前記各ボタンの最も近い辺縁部の表示位置までの各距離を算出し、前記カーソルの表示位置から見て最も近い位置に辺縁部が表示されている１のボタンを割り出し、前記カーソルの表示位置から見て前記各ボタンの中心位置までの距離に関わりなく、前記辺縁部の表示位置までの距離が最も短い１のボタンに向かって前記カーソルを引き込むように前記駆動手段の駆動制御を行うという構成にした。

このように、カーソルの表示位置から各ボタンの最も近い辺縁部の表示位置までの各距離を算出し、カーソルの表示位置から見て最も近い位置に辺縁部が表示されている１のボタンの内側にカーソルを引き込むと、ユーザがカーソルを引き込むであろうと視覚的に認識しかつまた期待しているボタンに実際にカーソルを引き込むことができるので、カーソルの表示位置から各ボタンの中心部までの各距離を算出し、カーソルの表示位置から見て最も近い位置に中心部がある１のボタンの内側にカーソルを引き込む場合とは異なり、ユーザの認識及び期待と実際のカーソルの動作とを一致させることができる。

また、本発明は、前記構成の力覚付与型入力装置において、前記制御手段は、前記カーソルが前記ボタンの辺縁部に対して垂直方向に引き込まれるように前記駆動手段を駆動制御するという構成にした。

このように、カーソルをボタンの辺縁部に対して垂直に引き込むと、カーソルの表示位置から各ボタンの最も近い辺縁部の表示位置までの距離、即ち、カーソルの表示位置を通る辺縁部の垂直線の方向と実際のカーソルの引込方向とを一致させることができるので、操作部の操作感触を良好なものにすることができる。

本発明の力覚付与型入力装置は、カーソルの表示位置から各ボタンの最も近い辺縁部の表示位置までの各距離を算出し、カーソルの表示位置から見て最も近い位置に辺縁部が表示されている１のボタンの内側にカーソルを引き込むので、ユーザの認識及び期待と実際のカーソルの動作とを一致させることができ、操作部の操作性を良好なものにすることができる。

以下、本発明に係る力覚付与型入力装置の実施形態例を図１乃至図７に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図、図２は実施形態例に係る入力ユニットの側面方向より見た断面図、図３は実施形態例に係る入力ユニットの平面方向より見た断面図、図４は実施形態例に係る力覚付与型入力装置の動作説明図、図５は実施形態例に係るボタンとカーソルの表示エリアとの関係を示す説明図、図６は演算部の動作を示すフローチャート、図７は実施形態例に係る力覚付与型入力装置の他の動作説明図である。

図１に示すように、本実施形態例に係る力覚付与型入力装置は、カーソルＣ及び複数個のボタンＢ１〜Ｂｎを含む所要の画像を表示する表示手段１と、表示手段１に表示されたカーソルＣの移動及び表示手段１に表示されたボタンＢ１〜Ｂｎの選択を行う入力ユニット２と、表示手段１及び入力ユニット２の制御を行う制御手段３とから主に構成されている。

表示手段１としては、例えば液晶表示装置が用いられる。なお、カーソルＣ及びボタンＢ１〜Ｂｎの座標は、表示手段１の水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸として決定される。また、図４に示すように、各ボタンＢ１〜Ｂｎ（図４には、ボタンＢ１及びボタンＢ２のみ表示されている。）の周囲には、カーソルＣの引込エリアＡ１〜Ａｎ（図４には、引込エリアＡ１及び引込エリアＡ２のみ表示されている。）が設定されており、カーソルＣが引込エリアＡ１〜Ａｎ内に移動された場合のみ、後述する第１及び第２の駆動手段２３，２４を駆動して、カーソルＣを最も近い位置に表示されている１つのボタンの中心位置に引き込むようになっている。

入力ユニット２は、図１に示すように、揺動レバー２１ａを有する機構部２１と、揺動レバー２１ａの先端部に取り付けられた操作部２２と、揺動レバー２１ａを介して操作部２２に引込力を付与する第１及び第２の駆動手段２３，２４と、揺動レバー２１ａの直交する２方向の操作量を検出する第１及び第２の検出手段２５，２６とからなる。

機構部２１は、図２及び図３に示すように、揺動レバー２１ａと、ケース３１と、ケース３１に回転可能に保持されたレバー保持軸３２及びスイングアーム３３とからなる。レバー保持軸３２とスイングアーム３３とは、互いに直交する方向に配置され、レバー保持軸３２には、揺動レバー２１ａがスイングアーム３３の回転方向にのみ回転できるように取り付けられる。なお、図中の符号２１ｂは、揺動レバー２１ａの揺動中心軸を示している。一方、スイングアーム３３には長溝３３ａが開設されており、揺動レバー２１ａの下端部が貫通される。前記長溝３３ａの溝幅は、揺動レバー２１ａの下端部の直径よりも若干大きい程度に形成され、揺動レバー２１ａをレバー保持軸３２の回転に伴って揺動する方向（Ｘ−Ｘ方向）に揺動した場合には、長溝３３ａ内を揺動レバー２１ａの下端部が自由に摺動でき、揺動レバー２１ａを揺動中心軸２１ｂの回転に伴って揺動する方向（Ｙ−Ｙ方向）に揺動した場合には、スイングアーム３３が揺動レバー２１ａと一体となって揺動するようになっている。

このように構成されていることから、揺動レバー２１ａはレバー保持軸３２及び揺動中心軸２１ｂを中心として任意の方向に揺動することができる。そして、レバー保持軸３２は、揺動レバー２１ａのＸ−Ｘ方向への揺動量に比例する回転量だけ揺動レバー２１ａの揺動方向に回転され、スイングアーム３３は、揺動レバー２１ａのＹ−Ｙ方向への揺動量に比例する回転量だけ揺動レバー２１ａの揺動方向に回転される。

操作部２２は、操作者によって操作可能な形状及びサイズに形成されており、その一部には、表示手段１に表示されたボタンＢ１〜Ｂｎの選択スイッチ２２ａが設定されている。

第１及び第２の駆動手段２３，２４としては、電動モータなどを用いることができる。そして、第１の駆動手段２３は、前記レバー保持軸３２に連結され、前記操作部２２を表示手段１に設定されたｘ軸方向に駆動する。これに対して、第２の駆動手段２４は、前記スイングアーム３３に連結され、前記操作部２２を表示手段１に設定されたｙ軸方向に駆動する。

また、第１及び第２の検出手段２５，２６としては、ロータリ形のエンコーダや可変抵抗器などを用いることができる。これら第１及び第２の検出手段２５，２６は、駆動手段２３，２４の回転軸にそれぞれ連結され、それら各回転軸の回転方向と回転量とを検出し、それに応じた電気信号を出力する。

制御手段３は、図１に示すように、第１の検出手段２５から出力される第１の検出号ａ及び第２の検出手段２６から出力される第２の検出信号ｂ並びに選択スイッチ２２ａから出力されるスイッチ信号ｃを取り込む入力部４１と、第１及び第２の検出信号ａ，ｂに基づくカーソルＣの移動方向及び移動量の算出、第１及び第２の検出信号ａ，ｂに基づく第１及び第２の駆動手段２３，２４の駆動信号ｄ，ｅの算出、それにスイッチ信号ｃに基づく表示画面の切替などを行う演算部４２と、演算の基礎となる数式や係数それに引込エリアＡ１〜Ａｎや各ボタンＢ１〜Ｂｎの中心部Ｏ１〜Ｏｎの座標などが記憶された記憶部４３と、演算部４２から出力されるモータ駆動信号ｄ，ｅに応じたモータ駆動電力ｇ，ｈを出力して第１及び第２の駆動手段２３，２４を駆動する第１及び第２のドライバ回路４４，４５と、演算部４２から出力される表示手段駆動信号ｆに応じた表示手段駆動電力ｉを出力して表示手段１を駆動する第３のドライバ回路４６と、これらの各部４１〜４６を制御するＣＰＵ４７とから構成されている。

演算部４２は、操作部２２が操作されたとき、第１の位置信号ａ及び第２の位置信号ｂ並びに記憶部４３に記憶された数式及び係数などに基づいて操作部２２の操作方向及び操作量を算出し、その演算結果に基づいて表示手段１に表示されたカーソルＣを操作部２２の操作方向に応じた方向に操作部２２の操作量に応じた量だけ移動する。

また、演算部４２は、図４に示すように、カーソルＣの現在位置の座標（ｘ、ｙ）と表示手段１に表示された各ボタンＢ１〜Ｂｎの辺縁部の位置情報とからカーソルＣの現在位置から見て各ボタンＢ１〜Ｂｎの最も近い辺縁部の表示位置までの各距離Ｌａ′，Ｌｂ′・・・を算出し、カーソルＣの現在位置から見て最も近い位置に辺縁部が表示されている１のボタン（図４の例ではボタンＢ１）を割り出し、当該割り出されたボタンの中心位置Ｏ１にカーソルＣを引き込むように第１及び第２の駆動手段２３，２４を駆動する。

距離Ｌａ′，Ｌｂ′・・・の算出に際し、演算部４２は、図５に示す方法及び図６に示す手順で演算を行う。なお、図５及び図６においては、説明を容易にするため、ボタンＢ１の辺縁部に対するカーソルＣの距離Ｌａ′の算出方法及び算出手順のみを代表的に表示している。演算部４２は、ボタンＢ１に対してカーソルＣが（０−０）〜（２−２）で示されるいずれのエリア内にあるかを判定し、各エリアに応じた演算式で距離Ｌａ′の算出を行う。即ち、図５に示すように、ボタンＢ１の四隅部の座標が（ｘ１，ｙ２）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ１）で表示される場合において、カーソルＣが（０−０）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝√〔（ｘ−ｘ１）^２＋（ｙ−ｙ１）^２〕で、カーソルＣから見て最も近いボタンＢ１の辺縁部に対するカーソルＣの距離Ｌａ′を算出する。同様に、カーソルＣが（０−１）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝ｘ１−ｘで、カーソルＣが（０−２）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝√〔（ｘ−ｘ１）^２＋（ｙ−ｙ２）^２〕で、カーソルＣが（１−０）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝ｙ１−ｙで、カーソルＣが（１−１）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝０で、カーソルＣが（１−２）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝ｙ−ｙ２で、カーソルＣが（２−０）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝√〔（ｘ−ｘ２）^２＋（ｙ−ｙ１）^２〕で、カーソルＣが（２−１）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝ｘ−ｘ２で、カーソルＣが（２−２）にあると判定された場合には演算式Ｌａ′＝√〔（ｘ−ｘ２）^２＋（ｙ−ｙ２）^２〕で、カーソルＣから見て最も近いボタンＢ１の辺縁部に対するカーソルＣの距離Ｌａ′を算出する。

本例の力覚付与型入力装置は、カーソルＣの表示位置から各ボタンＢ１〜Ｂｎの最も近い辺縁部の表示位置までの各距離Ｌａ′，Ｌｂ′・・・を算出し、その距離が最も短いボタンに向かってカーソルＣが引き込まれるように駆動手段２３，２４の駆動制御を行う。即ち、本例の力覚付与型入力装置は、カーソルＣの表示位置から見て最も近い位置に辺縁部が表示されている１のボタンの内側にカーソルＣを引き込むので、カーソルＣの表示位置から各ボタンＢ１〜Ｂｎの中心部Ｏ１〜Ｏｎまでの各距離Ｌａ，Ｌｂ・・・（図８参照）を算出し、カーソルＣの表示位置から見て最も近い位置に中心部がある１のボタンの内側にカーソルＣを引き込む場合とは異なり、ユーザの認識及び期待しているカーソルＣの引込方向と実際のカーソルＣの引込方向とを一致させることができ、操作部２２の操作性を良好なものにすることができる。

なお、前記実施形態例においては、カーソルＣを現在のカーソルＣの表示位置から１のボタンＢ１の中心位置Ｏ１に直線的に引き込むようにしたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、図７に示すように、カーソルＣをボタンＢ１〜Ｂｎの辺縁部に対して垂直に引き込むように駆動手段２３，２４を駆動制御することもできる。この場合、図７の上段に示すように、カーソルＣがボタンＢ１〜Ｂｎの表示範囲内に入った段階でカーソルＣの移動制御を停止することもできるし、図７の下段に示すように、カーソルＣがボタンＢ１〜Ｂｎの表示範囲内に入った後にカーソルＣをボタンＢ１〜Ｂｎの中心部Ｏ１〜Ｏｎまで移動するようにカーソルＣの移動制御を行うようにすることもできる。

このように、カーソルＣをボタンＢ１〜Ｂｎの辺縁部に対して垂直に引き込むと、カーソルＣの表示位置から各ボタンＢ１〜Ｂｎの最も近い辺縁部の表示位置までの距離と実際のカーソルの引込方向とを一致させることができるので、操作部２２の操作感触を良好なものにすることができる。

また、前記実施形態例においては、各ボタンＢ１〜Ｂｎの周囲に有限の引込エリアＡ１〜Ａｎが設定された入力装置を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、前記各引込エリアＡ１〜Ａｎが無限大に設定されており、カーソルＣがボタンの表示部を除くいかなる位置に移動されている場合にも、カーソルＣの現在位置から見て最も近い位置に表示されている１つのボタンにカーソルＣを引き込むタイプの入力装置にもそのまま適用することができる。

実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図である。実施形態例に係る入力ユニットの側面方向より見た断面図である。実施形態例に係る入力ユニットの平面方向より見た断面図である。実施形態例に係る力覚付与型入力装置の動作説明図である。ボタンとカーソルの表示エリアとの関係を示す説明図である。演算部の動作を示すフローチャートである。実施形態例に係る力覚付与型入力装置の他の動作説明図である。従来例に係る力覚付与型入力装置の動作説明図である。

符号の説明

１表示手段
２入力ユニット
３制御手段
２２操作部
２３，２４駆動手段
２５，２６検出手段
Ａ１〜Ａ３引込エリア
Ｂ１〜Ｂｎボタン
Ｃカーソル

Claims

ユーザによって操作される操作部と、前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記操作部に駆動力を付与する駆動手段と、カーソル及び複数のボタンを表示する表示手段と、前記検出手段の出力信号に基づいて前記カーソルの表示制御を行うと共に、前記複数のボタンのうちの１つに前記カーソルを引き込むように前記駆動手段の駆動制御を行う制御手段とを備えた力覚付与型入力装置であって、
前記制御手段は、前記カーソルの表示位置から見て前記各ボタンの最も近い辺縁部の表示位置までの各距離を算出し、前記カーソルの表示位置から見て最も近い位置に辺縁部が表示されている１のボタンを割り出し、前記カーソルの表示位置から見て前記各ボタンの中心位置までの距離に関わりなく、前記辺縁部の表示位置までの距離が最も短い１のボタンに向かって前記カーソルを引き込むように前記駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とする力覚付与型入力装置。
前記制御手段は、前記カーソルが前記ボタンの辺縁部に対して垂直方向に引き込まれるように前記駆動手段を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載の力覚付与型入力装置。