JP6211327B2 - 入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、携帯用情報端末やゲーム装置またはパーソナルコンピュータなどに装備されて、表示部の表示内容を指などの操作によって回転させることを可能とした入力装置に関する。
特許文献1に、表示画面にタッチパネルが重ねられた画像処理装置が開示されている。
この画像処理装置では、表示画面に表示されている複数のブロックのいずれかを回転させたい場合は、回転させたいブロックの画像をスティックで押圧し、続けて先に押圧した部分よりも右側をスティックで押圧する。このダブルタップ操作を行うことによって、ブロックの画像を右方向へ回転させることができる。
特許文献1に記載された画像処理装置では、スティックでダブルタップ操作を行い、1度目のタップ位置と2度目のタッチとの位置関係で回転方向を決めている。しかし、回転方向へ離れた2か所をタップ操作するのは難しく、誤った入力操作を行いやすい。
特許文献2には、表示パネルの上に圧力センサとタッチパネルとが重ねられた情報処理装置が開示されている。
この情報処理装置は、タッチパネルを操作したときに検出された位置検出結果と、圧力センサで検出された荷重とから操作処理の実行を決定するものである。
例えば、表示パネルに表示されたどの操作キーが指定されているかがタッチパネルにより検出され、さらに圧力センサが所定の圧力を検出できたときに、その操作キーが操作されたものと判断する。または、複数の圧力センサーで検出された荷重変化に基づいて、表示画面に表示されている内容のスクロール速度が設定される。
しかし、特許文献2には、表示画面の表示内容を回転させる操作については記載されていない。
特開2007−102495号公報 特開2011−221640号公報
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、表示部に表示された表示内容を、簡単な操作で多様に回転させることができる入力装置を提供することを目的としている。
本発明は、操作箇所の座標を検知する静電容量式の入力パネルと、前記入力パネルに与えられた操作力を検知する複数のフォースセンサと、前記入力パネルからの検知出力に基づいて複数の前記操作箇所の座標を個別に検出可能な座標検出部と、前記フォースセンサからの検知出力に基づいて複数の前記操作箇所の操作力の差を検出する力検出部とが設けられており、
前記力検出部で検出された複数の操作箇所の操作力の差が所定未満のときに、前記操作箇所の移動に伴って表示部の表示内容を表示画面と平行に移動させ、または複数の前記操作箇所の距離の変化に伴って前記表示内容を拡大あるいは縮小させる表示信号を生成し、複数の前記操作箇所の操作力の差が所定以上となったときに、前記表示部の表示内容を回転させる表示信号を生成する表示制御部、が設けられていることを特徴とするものである。
例えば、操作力が大きい操作箇所に向けて表示内容を回転させる。あるいは、操作力が小さい操作箇所に向けて表示内容を回転させる。
また、本発明は、前記力検出部で検出された複数の操作箇所の操作力の差が所定以上であると判断され、さらに前記座標検出部において、少なくとも1つの操作箇所が移動している判断されたときに、移動している操作箇所に向けて表示内容を回転させるものであってもよい。
本発明は、例えば、前記入力モード設定部では、複数の操作箇所の座標位置から、回転軸を設定し、前記表示内容を前記回転軸を中心として回転させる。
あるいは、表示内容を回転させる回転軸が、表示内容に応じて予め決められていてもよい。この場合に、表示内容に応じて前記回転軸が複数設定され、前記入力モード設定部では、複数の操作箇所の座標位置から、前記表示内容をどの回転軸を中心として回転させるかが設定されるものとして構成できる。
本発明は、入力パネルを使用して複数の操作個所の座標位置が求められ、その操作箇所に与えられる操作力の差を検出することで、表示内容を回転させる処理を行わせることができる。
この処理では、指の三次元的な操作力に対応させて、表示画面の表示内容を回転させることができ、指による操作の向きと表示内容の動きとを近似させやすくなり、操作感触が良好になる。
本発明の実施の形態の入力装置の回路ブロック図、 本発明の実施の形態の入力装置に使用される入力パネルとフォースセンサの配置説明図、 フォースセンサの構造を示す断面図、 二次元モードでの表示内容の移動を示す説明図、 表示内容の回転モードの説明図、 回転軸を設定するための操作を示す説明図、 回転軸を設定するための操作を示す説明図、 回転軸を設定するための操作を示す説明図、 予め設定された回転軸回りに表示内容を回転させる操作を示す説明図、 予め設定された回転軸回りに表示内容を回転させる操作を示す説明図、 本発明の入力装置の動作の一例を示すフローチャート、
図1に示すように、本発明の実施の形態の入力装置は、入力パネル1と表示部である表示パネル5およびフォースセンサ10を有している。
図2に示す表示パネル5は、バックライトを有するカラー液晶表示パネルやエレクトロクロミック素子などである。
表示パネル5の表示画面5aの前方に入力パネル1が設置されている。入力パネル1は、透光性の基材2に複数の第1の電極層3と同じく複数の第2の電極層4が設けられている。基材2はPETなどの透光性フィルムやアクリル樹脂などで形成された透光性板材である。第1の電極層3と第2の電極層4は、ITOなどの透明電極材料で形成されている。第1の電極層3と第2の電極層4は、互いに交差する向きで、基材1の異なる面に形成され、または基材1の同じ面に互いに絶縁されて形成されている。入力パネルの表面には、透光性のカバー層が設けられている。
入力パネル1には駆動回路が設けられ、第1の電極層3に順番にパルス状の電圧が印加され、その後に第2の電極層4に順番にパルス状の電圧が印加される。第1の電極層3に電圧が印加されているときに第2の電極層4が検出電極として使用される。第1の電極層3のいずれかにパルス状の電圧が印加されると、全ての第2の電極層4に瞬間に電流が流れる。入力パネル1のいずれかの箇所に人の指が触れていると、第1の電極層3と指との間に静電容量が形成され、第1の電極層3に電圧が印加されたときに指に電流が流れて、第2の電極層4に流れる電流量が低下する。
図1に示すように、入力パネル1に座標検出部21が接続されている。座標検出部21では、複数の第1の電極層3のうちのどの電極層に電圧を印加したかのタイミング情報と、前記電流量の変化とを監視することで、入力パネル1上で指が接触した操作箇所のX座標上の位置が検出される。同様に、第2の電極層4に順番にパルス状の電圧が印加されるときに、第1の電極層3に流れる電流量の変化をモニタすることによって、指が触れた操作箇所のY座標上の位置が検出される。
上記方式では、入力パネル1の表面の複数個所に指が接触したときに、それぞれの指の操作箇所の座標位置を個別に検出することができる
図2に示すように、表示パネル5と入力パネル1との間にフォースセンサ10が設けられている。入力パネル1が指で操作されるときに、指から入力パネル1に与えられる力がフォースセンサ10で検知される。
図3はフォースセンサ10の構造の一例を示している。フォースセンサ10はMEMSデバイスである。フォースセンサ10は、凹部11aを有する基板11の上に撓み部材12が設置され、撓み部材12に、被押圧部となる突部12aが形成されている。撓み部材12の歪み領域に、検知素子13が配置されている。検知素子13は歪みゲージや圧電素子などである。検知素子13で撓み部材12の歪みが検知されて、フォースセンサ10に与えられる力が検出される。
図2に示すように、入力パネル1に与えられる操作力は複数のフォースセンサ10で検知され、その検知出力が図1に示す力検出部22に与えられる。座標検出部21で得られた操作箇所の座標データと、力検出部22で得られた操作力の検知データは入力モード設定部23に与えられる。
図2に示す入力装置では、複数の指で入力パネル1が操作されたときに、座標検出部21によりそれぞれの指による操作箇所の座標位置が検知される。複数の操作箇所の座標位置が知られている状態で、入力パネル1に与えられた操作力を複数のフォースセンサ10で検知することで、入力モード設定部23では、複数の操作箇所に与えられた操作力の差を演算することができる。さらには、それぞれの操作箇所に与えられた操作力を操作箇所毎に数値化することも可能である。
この場合に、操作力を検知しようとする操作箇所の数とフォースセンサ10の数は同じであるか、またはフォースセンサ10の数の方が多いことが必要である。例えば、2か所の操作箇所の操作力の差を求めるためには、フォースセンサ10を2個以上設けることが必要である。
図1に示す入力モード設定部23では、複数の操作箇所で入力パネル1に与えられる操作力の差を求めることで、二次元入力モードか回転モード(三次元モード)のいずれか設定される。設定された入力モードに基づいて表示制御部24に画像制御信号が与えられ、表示制御部24から表示パネル5へ表示信号が与えられて表示画面5aに表示される画像が制御される。
図1に示す座標検出部21、力検出部22、入力モード設定部23、ならびに表示制御部24は、入力装置内のメモリにインストールされたソフトウエアに基づいて、入力装置内のCPUで実行される。
図11のフローチャートに、入力モード設定部23において入力モードの設定を行う処理動作が示されている。図11では、各処理ステップが「ST」で示されている。
以下では、2本の指で入力パネル1の2か所が操作されたときの処理動作について説明する。
図11のST1では、座標検出部21から、入力パネル1が指で操作された検出信号が得られるか否かが監視される。ST1において指で操作された検出信号が得られたら、ST2では、座標検出部21からの検出信号を基に、1本の指による操作か2本の指による操作かが判別される。
1本の指による操作であると判別されたときはST3に移行し、1本の指の操作による入力モードが設定される。1本の指の操作による入力モードは、例えば表示パネル5の表示画面5aに表示された画像内のカーソルを移動させる操作や、画像内のメニューを選択する操作などである。
ST2において入力パネル1に対する指の操作箇所が2か所であると判断されるとST4に移行する。ST4では、座標検出部21から得られる2か所の操作箇所の座標情報と、力検出部22から得られるそれぞれのフォースセンサ10による操作力の検知情報とから、2か所の操作箇所に与えられている操作力の差が所定値を超えているか、すなわち予め決められているしきい値を超えているか否かが判断される。
ST4において、2か所の操作箇所への操作力の差が所定値未満であると判断されると、ST5へ移行し、入力モード設定部23では二次元モードが設定される。
図4には二次元モードの入力動作が示されている。二次元モードは、第1の操作箇所T1の操作力F1と第2の操作箇所T2の操作力F2との差がわずかな場合に設定される。二次元モードでは、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2を軌跡R1に沿って直線的に移動させると、表示制御部24から表示パネル5に与えられる表示信号によって、2つの操作箇所T1,T2の下に表示されている表示内容(表示物体)V1が軌跡R1に沿って移動させられる。また、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2を軌跡R2に沿って回転させると、2つの操作箇所T1,T2の下に表示されている表示内容(表示物体)V1が軌跡R2に沿って回転させられる。すなわち、表示内容V1を2つの指で保持して表示画面5aと平行な平面に沿って移動させているような操作感触を得ることができる。
また、二次元モードで、2つの操作箇所T1,T2の距離を離すと、その下に表示されている表示内容V1が拡大され、2つの操作箇所T1,T2の距離を縮めると、表示内容V2が縮小される。二次元モードでは画像のズーム操作も可能である。
ST4において、第1の操作箇所T1の操作力F1と第2の操作箇所T2の操作力F2の差が所定値を超えていると判断されると、入力モード設定部23で、入力モードが回転モード(三次元モード)に設定される。回転モードが設定されると、入力モード設定部23において、図11に示すST6からST10までの処理が行われる。
ST6では、回転させるべき表示内容が選択され、ST7では、表示内容を回転させるための回転軸が設定される。ST8では、2つの操作箇所の操作力のどちらの力が大きいか判別され、ST9では操作力が強い方向へ向けて回転方向が決められる。ST10では、2つの操作箇所の操作力F1,F2の差または比に基づいて回転速度が設定される。この処理に基づいて入力モード設定部23から表示制御部24に表示制御信号が与えられ、表示制御部24で表示内容を回転させるための表示信号が生成されて、表示パネル5の表示内容が制御される。
以下、回転モードでの入力操作を図面を参照して説明する。
図5に示すように、第1の操作箇所T1の操作力F1と第2の操作箇所T2の操作力F2との差が所定値を超えていると、回転モードが設定される。
図5の例では、回転させたい表示内容(表示物体)V2の上に二つの指を設置して、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2とで表示内容V2を保持するかのような操作が行われる。この保持操作により、回転させるべき表示内容V2が選択される(ST6)。あるいは、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2のいずれか一方のみを表示内容V2の上に配置することで、回転させるべき表示内容V2を選択してもよい。
または、図6に示すように、回転させたい表示内容V2の上で指をタッチさせ、または表示内容V2の上でタップ操作またはダブルタップ操作を行う。これにより、回転させるべき表示内容V2が選択され(ST6)、例えば表示内容V2の表示色彩が変化するなどのハイライト表示が行われる。この場合、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2が表示内容V2から離れた位置に設定されていても、表示内容V2を回転させるように表示させる操作が可能である。
図5と図6に示す操作例では、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2の相対位置関係に基づいて、表示内容V2を回転表示させるための回転軸O1が設定される(ST7)。
ST7の制御処理では、図6に示すように、第1の操作箇所T1の座標中心と第2の操作箇所T2の座標中心を結ぶ入力作用線L1が求められ、表示内容V2を回転させるための回転軸O1が前記入力作用線L1とほぼ垂直な向きに設定される(ST7)。図6では、入力作用線L1が、画面の縦横方向であるX方向ならびにY方向に対して斜めに向けられているため、回転軸O1がX方向とY方向に対して斜めに向けて設定される。この回転軸O1の設定により、表示内容V2を斜めの向きで回転させる表示が可能になる。これは図5においても同じである。
図5と図6の操作例では、第1の操作箇所T1の操作力F1が第2の操作箇所T2の操作力F2よりも大きいので(ST8)、表示内容V2の回転方向が回転軸O1に対する時計回りであるα1方向に決められる(ST9)。
図5と図6に示す操作例では、回転させようとする表示内容V2を選択した後に、第1の操作箇所T1を表示画面5aに向けて比較的強く押すような感覚の操作を行うことで、表示画面5aに表示されている表示内容V2をα1方向へ回転させるように表示させることができる。
また、ST10に示すように、第1の操作箇所T1の操作力F1と第2の操作箇所T2の操作力F2の差または比に応じて、表示内容V2がα1方向へ回転する回転速度を変化させることが可能である。すなわち、第1の操作箇所T1で指を強く押すように操作することで、表示内容V2を速い速度で回転させることが可能になる。
また、第1の操作箇所T1の操作力F1と第2の操作箇所T2の操作力F2の差または比に応じて、表示内容V2を回転させる角度が決められてもよい。例えば、第1の操作箇所T1での操作力F1が弱いと、表示内容V2がα1方向へわずかな角度だけ回動して停止し、前記操作力F2が大きいと、表示内容V2がα1方向へ大きな角度回動して回動が停止するような表示制御であってもよい。
逆に、図5と図6において、第2の操作箇所T2の操作力F2が、第1の操作箇所T1の操作力F1よりも大きいと、表示内容V2はα1方向と逆の向きに回転させられる。
図7と図8は、回転軸を設定するための他の表示例を示している。
図7に示す表示例では、第1の操作箇所T1の座標中心と第2の操作箇所T2の座標中心を結ぶ入力作用線L1が、Y方向とほぼ平行である。したがって、回転軸O2はほぼX方向と平行に設定される。この状態で、第1の操作箇所T1での操作力F1が第2の操作箇所T2での操作力F1よりも大きくなると、表示内容V3は水平に向けられた回転軸O2を中心としてβ1方向へ回転するように表示される。
図8に示す表示例では、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2とを結ぶ入力操作線L3が、表示画面5aの横方向(X方向)と平行に延びており、表示内容V3の回転軸O3がY方向とほぼ平行に設定される。この状態で、第1の操作箇所T1での操作力F1が第2の操作箇所T2での操作力F1よりも大きくなると、表示内容V3が、縦方向に向けられた回転軸O3を中心としてβ2方向へ回転するように表示される。
図5ないし図8に示した操作例は、操作箇所T1と操作箇所T2を結ぶ入力作用線L1,L2,L3の向きに応じて回転軸が決定されるが、その決定方法の詳細は、例えば、表示画面に多方向の回転軸が予め想定されており、入力作用線L1,L2,L3に垂直な線と最も近似した回転軸が選択される。
図9と図10には、回転軸の設定に関する他の実施の形態が示されている。
図9と図10に示す画像に現れている表示内容V4は、回転軸O4と回転軸O5が2本に決められている。回転軸O4,O5は、表示内容V4を物体として見たときに、この物体との相対位置で決められている。したがって、表示内容V4の表示角度がどのような向きであっても、2つの回転軸O4,O5は、表示されている表示内容V4との相対位置で決められる。
図9に示すように、表示内容V4から回転軸O4回りに回転させようとするピースP1を選択して、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2との相対位置を、回転軸O4と交差する方向に向けて、第1の操作箇所T1の操作力F1を第2の操作箇所T2の操作力F2よりも十分に大きく設定することで、ピースP1を回転軸O4を中心としてγ1方向へ回転させるように表示させることが可能である。
または、図10に示すように、回転軸O5回りに回転させようとするピースP2を選択して、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2との相対位置を、回転軸O5と交差する方向に向けて、第1の操作箇所T1の操作力F1を第2の操作箇所T2の操作力F2よりも十分に大きく設定することで、ピースP2を回転軸O5を中心としてγ2方向へ回転させることができる。
前記実施の形態では、2つの指を入力パネル1の表面に触れて第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2を設定し、一方の指で入力パネル1の表面を押す力を強く設定することで、表示内容が強く押された操作箇所に向けて表示内容を回転させるように表示することができる。ただし、本発明では、図5に示すように、第1の操作箇所T1の操作力F1を第2の操作箇所T2の操作力F2よりも大きくした直後に、第1の操作箇所T1を設定している指を表示内容の回転方向へ向く軌跡R3に沿って少し移動させる操作が行われたときに、表示内容が回転動作を開始するように表示されてもよい。
また、表示パネル5の表面に3本の指が触れて3か所の操作箇所で操作されることもある。この場合には、3本の指による押圧力の差を求め、最も大きな操作力が設定されている操作箇所に向けて表示内容を回転させることができる。
さらに、図9に示す表示内容V4が表示されているときに、ピースP1以外の表示内容V4に左手の指を接触させてピースP1以外を左手で保持するような操作を行いながら、ピースP1を右手で選択して操作箇所T1,T2を設定し、ピースP1のみをγ1方向へ回転させるように表示してもよい。
なお、図2に示す入力装置は、表示パネル5と入力パネル1が重ねられており、図5などに示すように、表示内容V2の上に指を接触させて操作箇所T1,T2が設定されているが、入力パネル1が表示パネル5とが離れて配置されてもよい。この場合に、入力パネル1に指を触れて第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2が設定されると、表示パネル5の表示画面5aに、F1,F2で示すような丸印などの表示が現れ、操作力の差に応じて丸印の大きさが変化するように表示することが可能である。
また、図2に示すように、表示パネル5と入力パネル1とが重ねられたものにおいても、図5などに示すように、第1の操作箇所T1と第2の操作箇所T2にF1,F2で示すような丸印などの表示が現れ、操作力の差に応じて丸印の大きさが変化してもよい。
なお、ST4において、第1の操作箇所T1の操作力F1と第2の操作箇所T2の操作力F2の差が所定値を超えていると判断され、回転モード(三次元モード)が設定されたときに、第1の操作箇所T1の操作力F1と第2の操作箇所T2の操作力F2のうちの操作力が小さい方向へ表示内容V2を回転させることも可能である。
例えば、図5において、第1の操作箇所T1の操作力F1を第2の操作箇所T2の操作力F2よりも大きくして回転モードを設定し、小さい操作力F2を与えている第2の操作箇所F2で指をタッピングさせることで、表示内容V2をα1方向と逆方向へ回転させる表示も可能である。
または、操作力F2<操作力F1を維持した状態で、小さい側の操作力F2を少しだけ増加させることで、表示内容V2をα1方向と逆方向へ回転させてもよい。
さらに、操作力が小さい側の操作箇所を、図5に示したのと同様に、回転方向へ向く軌跡R3に沿って少し移動させる操作が行われたときに、表示内容が回転動作を開始するように表示されてもよい。
また、前記実施の形態では、入力モード設定部23において、第1の操作箇所T1の操作力F1と第2の操作箇所T2の操作力F2の差が所定値を超えていると判断されたときに、回転モード(三次元モード)が設定されるが、本発明は、この態様に限られるものではなく、ボタン操作や音声認識、さらには携帯機器を振るなどした加速度検知に基づいて、入力モード設定部23で自動的に回転モードが設定されてもよい。回転モードが設定されたら、2つの操作力F1,F2の差を検出して、表示内容V2が回転させられる。
1 入力パネル
5 表示パネル
5a 表示画面
10 フォースセンサ
F1 第1の操作力
F2 第2の操作力
T1 第1の操作箇所
T2 第2の操作箇所
V 表示内容

Claims (8)

  1. 操作箇所の座標を検知する静電容量式の入力パネルと、前記入力パネルに与えられた操作力を検知する複数のフォースセンサと、前記入力パネルからの検知出力に基づいて複数の前記操作箇所の座標を個別に検出可能な座標検出部と、前記フォースセンサからの検知出力に基づいて複数の前記操作箇所の操作力の差を検出する力検出部とが設けられており、
    前記力検出部で検出された複数の操作箇所の操作力の差が所定未満のときに、前記操作箇所の移動に伴って表示部の表示内容を表示画面と平行に移動させ、または複数の前記操作箇所の距離の変化に伴って前記表示内容を拡大あるいは縮小させる表示信号を生成し、複数の前記操作箇所の操作力の差が所定以上となったときに、前記表示部の表示内容を回転させる表示信号を生成する表示制御部、が設けられていることを特徴とする入力装置。
  2. 複数の操作箇所の座標位置に応じて回転軸を設定し、前記表示内容を、前記回転軸を中心として回転させる請求項記載の入力装置。
  3. 表示内容を回転させる回転軸が、表示内容に応じて予め決められており、前記表示内容を、前記回転軸を中心として回転させる請求項記載の入力装置。
  4. 表示内容に応じて前記回転軸が複数設定され、複数の前記操作箇所の座標位置から、前記表示内容をどの回転軸を中心として回転させるかが決定される請求項記載の入力装置。
  5. 前記回転軸を、前記表示画面に沿う向きに設定する請求項2ないし4のいずれかに記載の入力装置。
  6. 操作力が大きい操作箇所に向けて表示内容を回転させる請求項1ないし5のいずれかに記載の入力装置。
  7. 操作力が小さい操作箇所に向けて表示内容を回転させる請求項1ないし5のいずれかに記載の入力装置。
  8. 前記力検出部で検出された複数の操作箇所の操作力の差が所定以上であると判断され、さらに前記座標検出部において、少なくとも1つの操作箇所が移動している判断されたときに、移動している操作箇所に向けて表示内容を回転させる請求項記載の入力装置。
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