JP4489525B2 - 入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は入力装置に係り、特に、操作手段の操作により入力を行う入力装置に関する。
従来の操作レバーなどの操作手段を用いて操作を行うような入力装置では、永久磁石とホール素子などの磁電変換素子により構成される。このとき、磁電変換素子の上に永久磁石を機械的に揺動可能に配置していた。このため、薄型化が困難であった。
一方、薄型の座標入力装置としてはタッチパネルが存在する。タッチパネルは、一対の抵抗シートを所定の間隙をあけて配置し、一方の抵抗シートに電圧を印加して他方の抵抗シートの電位を計測することにより接触位置を検出していた(特許文献1)。
特開昭61−259324号公報
しかるに、従来の操作レバーなどの操作手段を用いて操作を行うような入力装置は、磁電変換素子の上に永久磁石を機械的に揺動可能に配置する構造であったため、薄型化が困難であるなどの課題があった。
また、タッチパネルは、薄型化は可能であるものの、指やペンなどを用いて直接的に入力を行うものであり、操作レバーなどの操作手段を用いて操作を行うような構造には不向きであった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、薄型化が可能な操作手段により入力可能な入力装置を提供することを目的とする。
本願発明は、操作レバーの操作に応じた信号を出力する入力装置であって、操作面の操作位置に応じた検出信号を出力するタッチパネルと、前記操作レバーを前記タッチパネルの操作面に対して平行に移動させる移動機構と、前記操作レバーに設けられたヘッド部と前記タッチパネルの前記操作面と反対側の面側に配置された可撓性磁性体シート又は磁性体片との互いの吸着に基づいて前記タッチパネルの操作面の前記操作レバーに対向する位置で前記タッチパネルに入力操作を行う操作機構とを有することを特徴とする。
タッチパネルは、一対の基板から構成される抵抗膜方式のタッチパネルから構成される。
タッチパネルは、光学式のタッチパネルから構成されてもよい。
操作手段は、着脱可能とされたことを特徴とする。
タッチパネルは、その操作面が曲面形状とされたことを特徴とする。
前記ヘッド部又は前記磁性体片のいずれか一方は、対向する面が曲面形状とされたことを特徴とする。
本発明によれば、操作手段のタッチパネル側の操作面に対向する側に設けられた第1の磁性体と、タッチパネルの操作手段に対向する側の基板に対向する基板上に設けられた第2の磁性体とを有し、第1の磁性体と第2の磁性体とを磁気的に相互作用させて、互いに吸着させることにより、タッチパネルの一対の基板を互いに接触させ、タッチパネルを操作することにより、タッチパネル自体が薄型化であるので、操作手段により入力操作を行う構成の入力装置全体を薄型化することが可能となる。
〔情報処理システム1〕
図1は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。
本実施例では、ゲーム機やパーソナルコンピュータなどの情報処理システム1に本発明の入力システム11を用いた例について説明する。
情報処理システム1は、入力システム11及びホスト装置12から構成される。
入力システム11は、入力装置21の入力動作により、操作レバーなどの操作手段の操作に応じて入力情報を作成して、ホスト装置12に供給する。ホスト装置12は、入力システム11から供給された入力情報に応じて表示装置などに表示されるポインタやカーソルなどを移動させる処理を行う。
〔入力システム11〕
入力システム11は、入力装置21及び回路基板22から構成される。
入力装置21は、操作面の操作位置に応じた検出信号を出力するタッチパネル31、入力操作を行う操作手段32、操作手段32の入力動作をタッチパネル31に伝達する操作機構33を有する。タッチパネル31は、抵抗膜方式のタッチパネルから構成されており、操作手段32の入力動作に応じた検出信号を出力し、回路基板22に供給する。なお、入力装置21の構造については後で詳細に説明する。
回路基板22は、プリント配線板上に切換回路41、アナログ−ディジタル変換器42、CPU43を搭載した構成とされている。
切換回路41は、CPU43からの指示に応じてタッチパネル31に形成された電極への電圧の印加を切り換える。
アナログ−ディジタル変換器42は、切換回路41により選択された検出信号をディジタルデータに変換する。アナログ−ディジタル変換器42で変換されたデータは、CPU43に供給される。
CPU43は、演算部51、クロック発生部52、記憶部53、インタフェース部54から構成される。演算部51は、記憶部53に記憶されたプログラムによりアナログ−ディジタル変換器42から供給されたデータに基づいて入力情報を作成する処理を行う。なお、このとき、演算部51は、クロック発生部52からのクロックに基づいて処理を実行する。演算部51で作成された入力情報は、インタフェース部54に供給される。インタフェース部54は、ホスト装置12とのインタフェースをとり、入力情報をホスト装置12に供給する。
〔入力装置21〕
図2は入力装置21の斜視図、図3は入力装置21の断面図を示す。
タッチパネル31は、ベース板61上に配置される。操作手段32は、タッチパネル31の上部側、矢印Z1方向側に操作手段32が配置される。なお、本実施例では、タッチパネル31の下部基板121と操作手段32とにより、操作機構33が構成されている。
まず、タッチパネル31の構造について説明する
図4はタッチパネル31の分解斜視図を示す。
タッチパネル31は、抵抗膜方式のタッチパネルから構成されており、下部基板121と上部基板122との周囲を、スペーサ123を介して積層した構成とされている。
下部基板121は、可撓性を有する磁性体のフィルム材から構成されおり、導電性を有し、上部基板122に接続される。このため、下部基板121は磁石などに吸着されて、撓む構成とされている。
上部基板122は、ガラス基板131上に抵抗膜132、電極133〜136、配線パターン134を積層して形成した構成とされている。抵抗膜132は、ITO(indium tin oxide)などから構成されており、ガラス基板131の下部基板121と対向する面、すなわち、矢印Z2方向側の面の略全面に亘って形成されている。電極133はAg(銀)などから構成されており、抵抗膜132上の矢印X1方向端部に矢印Y1、Y2方向に平行に形成されている。電極134は、Ag(銀)などから構成されており、抵抗膜132上の矢印X2方向端部に矢印Y1、Y2方向に平行に形成されている。
電極135は、Ag(銀)などから構成されており、抵抗膜132上の矢印Y1方向端部に矢印X1、X2方向に平行に形成されている。電極136は、Ag(銀)などから構成されており、抵抗膜132上の矢印Y2方向端部に矢印Y1、Y2方向に平行に形成されている。
配線パターン137は、抵抗膜132上に絶縁層を介して配線されており、一端が電極133〜136及び接続パッド139に接続され、他端がケーブル140の一端に接続されている。また、接続パッド139は、上部基板121に接続されている。なお、ケーブル140の他端は、回路基板22に接続される。
次に操作手段32について説明する。
操作手段32は、操作ツマミ141及びヘッド部142から構成されており、操作ツマミ141とヘッド部142とで移動機構150を挟持して、ヘッド部142を操作ツマミ141に螺入することにより、移動機構150に係合される。
操作ツマミ141は、ツマミ部143及び係合部144から構成されており、移動機構150の矢印Z1方向側に配置される。係合部150は、移動機構150に摺動可能に係合する。
移動機構150は、第1移動機構部151、及び、第2移動機構部152から構成されている。
第1移動機構部151は、フレーム部161及びガイド部162から構成されている。フレーム部161は、長方形状をなし、その矢印X1、X2方向に平行する辺の下面側、矢印Z2方向面側の内周縁部にはガイド溝171、172が形成されている。
ガイド部材162は、フレーム部161のガイド溝171とガイド溝172との間に矢印Y1、Y2方向に平行に横架されている。ガイド部材162は、その両端がガイド溝171、172によりガイドされて、矢印X1、X2方向に移動可能とされている。
また、ガイド部材162の中央部には、矢印Y1、Y2方向に沿ってガイド孔173が形成されている。操作ツマミ141の係合部143は、ガイド孔173に摺動可能に挿入される。操作ツマミ141は、ガイド孔173に係合して、矢印Y1、Y2方向に移動可能に保持される。
第2移動機構部152は、フレーム部181及びガイド部182から構成されている。フレーム部181は、その矢印Y1、Y2方向に平行する辺の上面側、矢印Z1方向側の面の内周縁部にはガイド溝191、192が形成されている。ガイド部材182は、フレーム部181のガイド溝191とガイド溝192との間に矢印X1、X2方向に平行となるように横架されている。ガイド部材182は、その両端がガイド溝191、192によりガイドされて、矢印Y1、Y2方向に移動可能とされている。
また、ガイド部材182の中央部には、矢印X1、X2方向に沿ってガイド孔193が形成されている。操作ツマミ141の係合部144は、ガイド孔193に摺動可能に挿入される。操作ツマミ141は、ガイド孔193に係合して、矢印X1、X2方向に移動可能に保持される。
操作ツマミ141の係合部144は、上部、矢印Z1方向からガイド部162のガイド孔173及びガイド部182のガイド孔193を通して下部、矢印Z2方向に貫通する。係合部144にはネジ孔が形成されており、また、ヘッド部142には矢印Z1方向に突出して係合部144のネジ孔に対応するネジが形成されている。ヘッド部142は、ネジ部145を係合部144のネジ孔146に螺入することにより、操作ツマミ141に固定される。
ヘッド部142は、矢印Z1、Z2方向に磁化されており、永久磁石を構成している。また、ヘッド部142は、略円筒状をなし、矢印Z2方向の端面の形状が矢印Z2方向に突出した円錐状あるいは略球面形状の曲面形状とされている。
操作ツマミ141の係合部144を第1移動機構部151のガイド孔173及び第2移動機構部152のガイド孔193を通し、係合部144のネジ孔145に矢印Z2方向からヘッド部142のネジ部146を螺入することにより、操作手段32が移動機構150に矢印X1、X2、Y1、Y2方向に移動可能に保持される。また、第1移動機構部151及び第2移動機構部152並びにタッチパネル31は、ネジ201を貫通孔174、194、124を通してベース板61のネジ孔211に螺入することによりベース板61に固定される。
操作手段32は、移動機構150によって、タッチパネル31の操作面に沿って、矢印X1、X2、Y1、Y2方向にのみ移動するように、その移動方向が規制されている。なお、操作手段32の移動を第1移動機構部151及び第2移動機構部152の両方で規制することにより操作ツマミ141の移動をスムーズに行える。
また、第1移動機構部151及び第2移動機構部152並びにタッチパネル31は、ネジ201を貫通孔174、194、124を通してベース板61のネジ孔211に螺入することによりベース板61に固定することにより、ヘッド部142がタッチパネル31の上部基板122の矢印Z1方向の面に接触する。ヘッド部142がタッチパネル31の上部基板122の矢印Z1方向の面に接触すると、ヘッド部142は、矢印Z1、Z2方向に磁化された永久磁石から構成されており、また、タッチパネル31の下部基板121は可撓性を有する磁性体から構成されているので、図3に示すように下部基板121がヘッド部142の存在位置で、矢印Z1方向に撓んで、下部基板121の上部基板122に接触する。このように、本実施例では、操作機構33は、操作手段32を構成するヘッド部142及びタッチパネル31の下部基板121によって構成されることになる。
なお、タッチパネル31は、下部基板121が上部基板122に接触することによって、接触位置に応じた検出信号を、ケーブル140を介して回路基板22に供給する。
回路基板22では、検出信号をアナログ−ディジタル変換器42でディジタルデータに変換して、CPU43に供給され、CPU43で検出処理が実行される。
ここで、CPU43で実行される検出処理について説明する。
図5にCPU43の検出処理の処理フローチャートを示す。
まず、CPU43は、ステップS1−1でタッチパネル31の電極133と電極134との間に所定の電圧を印加する。次にCPU43は、ステップS1−2でタッチパネル31の下部基板121の電位を検出する。下部基板121の電位は下部基板121の上部基板122との矢印X1、X2方向の接触位置に応じた電位であり、この検出電位により矢印X1、X2方向の座標を検出できる。
次にCPU43は、ステップS1−3でタッチパネル31の電極135と電極136との間に所定の電圧を印加する。CPU43は、ステップS1−4でタッチパネル31の下部基板121の電位を検出する。下部基板121の電位は下部基板121の上部基板122との矢印Y1、Y2方向の接触位置に応じた電位であり、この検出電位により矢印Y1、Y2方向の座標を検出できる。
CPU43は、ステップS1−5で、ステップS1−2で取得した矢印X1、X2方向の検出信号とステップS1−4で取得した矢印Y1、Y2方向の検出信号とから接触位置の座標データを作成し、ステップS1−6で作成した座標データを出力する。
本実施例によれば、操作手段32により操作を行う入力装置21を、タッチパネル31を用いて構成することができるので、薄型化可能となる。また、操作機構33により接触位置を確実に検出することが可能となる。また、このとき、ヘッド部162の下面側の形状を球面形状などの曲面形状とすることにより接触位置の面積を小さくでき、より詳細に位置検出を行える。
また、本実施例では、移動機構150を離脱させることによりタッチパネル31を通常のタッチパネルとして用いることもできる。なお、移動機構150を着脱可能な構成としておくことにより、移動機構150を装着した状態では、操作手段32を用いた入力装置として用いることができ、また、移動機構150を離脱させた状態では、タッチパネル31を用いた通常のタッチパネルとして用いることもできる。
なお、タッチパネル31は、アナログ抵抗膜方式を用いたがこれに限定されるものではなく、マトリクス型抵抗膜方式を用いてもよく、また、5線式に限定されるものではなく、4線式、あるいは、7線式、8線式などであってもよく、要は、その検出方式で限定されない。
なお、本実施例では、タッチパネル31の下部基板121を可撓性磁性体シートで構成したが、タッチパネルの下面に可撓性磁性体シートを配置し、可撓性磁性体シートをヘッド部162に吸着し、タッチパネルの下部基板を撓ませることにより、位置検出を行うようにしてもよい。
〔入力装置21の第1変形例〕
図6は入力装置21の第1変形例の分解斜視図、図7は入力装置21の第1変形例の断面図を示す。同図中、図2、図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本変形例の入力装置300は、タッチパネル311及び可撓性磁性体シート312の構成が入力装置21とは相違する。また、タッチパネル311は、下部基板321の構成が図2、図3とは相違する。本変形例のタッチパネル311の下部基板321は、樹脂シート331上に導電膜332を形成した構成とされており、通常の抵抗膜方式のタッチパネルと同様な構造とされている。可撓性磁性体シート312は、ベース板61とタッチパネル311との間に配置されている。
本変形例によれば、図7に示されるように可撓性磁性体シート312がタッチパネル311を介してヘッド部142に吸着される。このとき、可撓性磁性体シート312が撓み下部基板321が上部基板122側、矢印Z1方向に押圧されて、上部基板122に接触する。
なお、本実施例では、操作機構33をタッチパネル31の下部基板121又はタッチパネル311の下部に配置された可撓性磁性体シート312を操作手段32のヘッド部162の磁力により吸着することにより構成したが、これに限定されるものではなく、タッチパネル31、311の下部に磁性体片を設けるようにしてもよい。
〔入力装置21の第2変形例〕
図8は入力装置21の第2変形例の分解斜視図、図9は入力装置21の第2変形例の断面図を示す。同図中、図2、図3及び図6、図7と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本変形例の入力装置400は、まず、ベース板411の構造が入力装置21とは相違する。
本変形例のベース板411は断面形状が凹状とされている。ベース板411の凹部421には、磁性球体412が収納される。なお、磁性球体412の直径は、ベース板411の凹部421の高さ程度とされている。
また、本変形例のタッチパネル311は、第1変形例と同様に下部基板321が樹脂フィルム331の上部基板122に対向する面に導電膜332を形成した構成とされている。さらに、本変形例の操作手段413は、ヘッド部431の矢印Z2方向の端面形状が平面形状とされている。
本変形例によれば、図9に示されるように磁性球体412がタッチパネル311を介してヘッド部431に吸着される。このとき、磁性球体412により下部基板321が撓み、上部基板122に接触する。また、操作手段413を移動させることにより、磁性球体412が操作手段413の移動に追従して移動する。このとき、磁性球体412は、球体形状であるので、回転しつつ移動が可能であり、移動をスムーズに行える。
また、本変形例によれば、ヘッド部142の矢印Z2方向の端面の形状を平面形状とし、磁性球体412をヘッド部142に吸着させることにより、磁性球体412を確実に吸着させつつ、タッチパネル311の接触位置の面積を小さくでき、より詳細に位置検出を行える。
〔入力装置21の第3変形例〕
図10は入力装置21の第3変形例の分解斜視図、図11は入力装置21の第3変形例の断面図を示す。同図中、図2、図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本変形例の入力装置500は、タッチパネルとして光学式のタッチパネルを採用したものである。
本変形例のベース板511は断面形状が略凹状とされ、各辺に切欠部521〜524を有する。ベース板511の凹部525には、可撓性磁性体シート531が収納される。なお、可撓性磁性体シート531は、ベース板511の凹部525の底面形状と略同じ形状とされている。また、ベース板511の上面、矢印Z1方向の面には分離板541が固定されている。
本変形例のベース板511の切欠部521には、発光手段551が装着される。発光手段551は、例えば、発光素子を矢印Y1、Y2方向に配列した構成とされ、凹部525の内側、矢印X2方向に光を出射する構成とされている。
ベース板511の切欠部522には、受光手段561が装着される。受光手段561は、例えば、受光素子を矢印Y1、Y2方向に配列した構成とされ、凹部525の内側、矢印X1方向からの光を検出する構成とされている。
ベース板511の切欠部523には、発光手段552が装着される。発光手段552は、例えば、発光素子を矢印X1、X2方向に配列した構成とされ、凹部525の内側、矢印Y2方向に光を出射する構成とされている。
ベース板511の切欠部524には、受光手段562が装着される。受光手段562は、例えば、受光素子を矢印X1、X2方向に配列した構成とされ、凹部525の内側、矢印Y1方向からの光を検出する構成とされている。
本変形例によれば、図11に示されるように可撓性磁性体シート531が分離板541を介してヘッド部142に吸着される。可撓性磁性体シート531が分離板541を介してヘッド部142に吸着されることにより可撓性磁性体シート531が撓み、撓んだ位置で、発光手段551、552と受光手段561、562との間が遮光される。受光手段561、562とにより、遮光された位置を検出することによって、操作手段32の位置を検出することができる。
なお、本変形例によれば、ヘッド部142により可撓性磁性体シート531を吸着し、可撓性磁性体シート531を撓ませて、位置検出を行っているが、可撓性磁性体シート531に代えて、磁性体片を用いるようにしてもよい。
〔入力装置21の第4変形例〕
図12は入力装置21の第4変形例の分解斜視図、図13は入力装置21の第4変形例の断面図を示す。同図中、図10、図11と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本変形例の入力装置600は、ベース板511の凹部525に、可撓性磁性体シート531に代えて磁性体球611を収納した構成とされている。なお、磁性体球611の直径は、凹部525の高さ程度とされている。
本変形例によれば、図13に示されるように磁性体球611が分離板541を介してヘッド部142に吸着される。磁性体球611が分離板541を介してヘッド部142に吸着されることにより、磁性体球611により発光手段551、552と受光手段561、562との間が遮光される。受光手段561、562とにより、遮光された位置、すなわち、ヘッド部142の位置を検出することができる。
〔その他〕
なお、本実施例では、タッチパネルとして抵抗膜方式、光学方式について説明したが、これに限定されるものではなく、静電容量方式、超音波方式など他の方式のタッチパネルを用いるようにしてもよい。また、抵抗膜方式のタッチパネルの場合、上部基板をガラス基板ではなく、樹脂フィルムで構成するようにしてもよい。
本発明の一実施例のシステム構成図である。 入力装置21の分解斜視図である。 入力装置21の断面図である。 タッチパネル31の分解斜視図である。 CPU43の検出処理の処理フローチャートである。 入力装置21の第1変形例の分解斜視図である。 入力装置21の第1変形例の断面図である。 入力装置21の第2変形例の分解斜視図である。 入力装置21の第2変形例の断面図である。 入力装置21の第3変形例の分解斜視図である。 入力装置21の第3変形例の断面図である。 入力装置21の第4変形例の分解斜視図である。 入力装置21の第4変形例の断面図である。
符号の説明
1 情報処理システム
11 入力システム、12 ホスト装置
21、300、400、500、600 入力装置、22 回路基板
31 タッチパネル、32 操作手段、33 操作機構
41 切換回路、42 アナログ−ディジタル変換器、43 CPU
51 演算部、52 クロック発生部、53 記憶部、54 インタフェース部
61 ベース板
121 下部基板、122 上部基板、123 スペーサ
141 操作レバー、142 ヘッド部
150 移動機構

Claims (6)

  1. 操作レバーの操作に応じた信号を出力する入力装置であって、
    操作面の操作位置に応じた検出信号を出力するタッチパネルと、
    前記操作レバーを前記タッチパネルの操作面に対して平行に移動させる移動機構と、
    前記操作レバーに設けられたヘッド部と前記タッチパネルの前記操作面と反対側の面側に配置された可撓性磁性体シート又は磁性体片との互いの吸着に基づいて前記タッチパネルの操作面の前記操作レバーに対向する位置で前記タッチパネルに入力操作を行う操作機構とを有することを特徴とする入力装置。
  2. 前記タッチパネルは、一対の基板から構成される抵抗膜方式のタッチパネルから構成されることを特徴とする請求項1記載の入力装置。
  3. 前記タッチパネルは、光学式のタッチパネルから構成されることを特徴とする請求項1記載の入力装置。
  4. 前記操作手段は、着脱可能とされたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の入力装置。
  5. 前記タッチパネルは、その操作面が曲面形状とされたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項記載の入力装置。
  6. 前記ヘッド部又は前記磁性体片のいずれか一方は、対向する面が曲面形状とされたことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一項記載の入力装置。
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