JP6796479B2 - 操作入力装置 - Google Patents

Description

この発明は、表示画面に表示されているオブジェクト画像（対象物体画像）を、視覚上、立体的な変形をさせるための操作入力を受け付ける操作入力装置に関する。

従来から、表示装置の表示画面に表示されているオブジェクト画像に対して、一部を凹ませる、一部を膨出させるなど、視覚上、立体的な変形を生じさせるようにする技術が知られている。例えばグラフィックデザイナーなどのプロフェッショナル用の座標入力装置においては、操作者が両手を用いることで、オブジェクト画像の立体的な変形を可能にしている。例えば、左手で、「凹ませる」機能ボタンや「膨出させる」機能ボタンを選択して操作しながら、右手の指や右手に持った電子ペンにより、座標入力装置において表示画面のオブジェクト画像上における位置を指定することで、その指定した位置においてオブジェクト画像に対して凹ませたり、膨出させたりする立体的な変形をすることができるようにしている。

また、特許文献１（特開２０１４‐１８２７１７号公報）には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display；液晶ディスプレイ）などの表示部の表面側に、タッチパネル及び圧力センサ部を重畳するように設けると共に、表示部の裏面側にも、タッチパネル及び圧力センサ部を重畳するように設けた情報処理装置が開示されている。この特許文献１の情報処理装置においては、タッチパネルを押下操作したときの圧力を圧力センサで検出し、その検出した圧力に応じた視覚上の立体的な変形を、表示部の表示画面に表示されているオブジェクト画像に生じさせるようにしている。

また、特許文献１の情報処理装置では、表示部の表面側及び裏面側のタッチパネルに手の指で同時にタッチして、一方のタッチ位置を移動させる操作をすることで、オブジェクト画像を、視覚上の立体的なねじり変形をさせることができることも開示されている。

特開２０１４‐１８２７１７号公報

上述したようなプロフェッショナル用の座標入力装置において、両手を用いて、表示画面に表示されているオブジェクト画像に、使用者が望むように、視覚上立体的な変形を生じさせるのは、熟練が必要である。このため、非熟練者である一般ユーザが簡単に思い通りの変形を生じさせるようにすることは困難であった。何故なら、操作者は、両手を用いなければならないことに加えて、座標入力装置での入力操作においては、オブジェクト画像の変形を触感により感得することができないため、直感的な変形操作ができず、表示画面上のオブジェクト画像の変形を視覚的に確認しながら変形操作を行わなくてはならないからである。

特許文献１の場合には、オブジェクト画像に対して、一部を凹ませる、一部を膨出させるなどの変形操作は、片手が行うことが可能である。しかし、この特許文献１の情報処理装置の場合にも、操作者は、オブジェクト画像の変形を触感により感得することができないため、直感的な変形操作ができず、表示画面上のオブジェクト画像の変形を視覚的に確認しながら変形操作を行わなくてはならないという問題がある。

この発明は、以上の問題点を解決することができるようにした操作入力装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、
表示画面に表示されているオブジェクト画像を、視覚上立体的に変形させるための操作入力を受け付けて、前記操作入力に応じた信号を送出する操作入力装置であって、
表面側及び裏面側から、前記操作入力としての外力を受けることが可能であり、前記外力により弾性的に変位する操作面と、
前記外力による前記操作面の表面に交差する方向の変位及び裏面に交差する方向の変位を検出するためのセンサと、
前記センサで検出された前記表面に交差する方向の変位あるいは前記裏面に交差する方向の変位に応じた信号を、前記操作入力に応じた信号として送出する信号送出回路と、
を備えることを特徴とする操作入力装置を提供する。

上述の構成のこの発明の操作入力装置においては、操作面は、例えば指などの操作子により外力が受けると弾性的に変位するものであり、しかも、表面側と裏面側の両方からの操作入力を受けることができるようにされている。

そして、センサにより、操作面に対する操作により加えられた外力による操作面の表面に交差する方向の変位、あるいは裏面に交差する方向の変位が検出される。そして、信号送出回路により、センサで検出された前記表面に交差する方向の変位あるいは前記裏面に交差する方向の変位に応じた信号が、例えば表示装置などの外部装置に送信される。

上記の課題を解決するために、この発明は、
表示画面に表示されているオブジェクト画像を、視覚上立体的に変形させるための操作入力を受け付けて、前記操作入力に応じた信号を送出する操作入力装置であって、
表面側及び裏面側から、前記操作入力としての外力を受けることが可能であり、前記外力により弾性的に変位する操作面と、
前記外力による前記操作面の変位を検出するためのセンサと、
前記センサで検出された前記変位に応じた信号を送出する信号送出回路と、
を備え、
前記操作面は、前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分が、弾性変位が可能な枠部材に固定されて構成されており、
前記センサは、前記枠部材の前記弾性変形を検出することにより、前記外力による前記操作面の前記表面側の変位及び前記裏面側の変位を検出する
ことを特徴とする操作入力装置を提供する。

この発明によれば、操作者は、操作面の表面側と裏面側の両方から、触覚的に操作面の変位を感得しながら操作入力をすることができるので、直感的な操作入力が可能となり、入力操作に不慣れな操作者であっても容易に操作ができるという効果がある。

この発明による操作入力装置の第１の実施形態の外観を示す図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態の分解構成図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態を構成する操作面部材の例を示す図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態の要部を説明するために用いる図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態の要部の構成例を示す図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態における要部の動作を説明するための図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態における操作入力の例を示す図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態における要部の動作を説明するための図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態における要部の動作を説明するための図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態における信号送出回路の構成例を示すブロック図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態の要部の他の構成例を示す図である。 図１１の例の説明のための図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態の要部の変形例を示す図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態の要部の変形例を示す図である。 この発明による操作入力装置の第１の実施形態の要部の変形例を示す図である。 この発明による操作入力装置の第２の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による操作入力装置の第２の実施形態の構成例を説明するための図である。

以下、この発明による操作入力装置の幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１〜図１０は、この発明による操作入力装置の第１の実施形態の構成例を説明するための図である。図１及び図２は、第１の実施形態の操作入力装置１０の概要を説明するための図である。図１は、第１の実施形態の操作入力装置１０の外観を示す図であり、図２は、第１の実施形態の操作入力装置１０の主たる構成要素を分解して示した図である。ただし、図２は、操作入力装置１０を、側面方向から見た図となっている。

図１及び図２に示すように、この第１の実施形態の操作入力装置１０は、操作面部材１１と、外枠基部１２と、外枠蓋部１３とからなる。外枠基部１２と、外枠蓋部１３とは、操作入力装置１０の外枠を構成するもので、操作面部材１１が、外枠基部１２と外枠蓋部１３との間に保持される構成とされている。この第１の実施形態の場合には、操作面部材１１は、外枠基部１２と外枠蓋部１３とにより圧着挟持されるのではなく、後述するように、操作面部材１１の周囲部が、外枠基部１２と外枠蓋部１３との間で、透孔１２ａ，１３ａに連通するように形成される空間に配置される。これにより、操作面部材１１は、外枠基部１２と外枠蓋部１３とにより固定されることなく、遊嵌されている状態となる。

図１及び図２に示すように、外枠基部１２及び外枠蓋部１３は、同一の大きさ及び形状を備えるもので、この例では、外形が四角形の平板の内部に、同じ大きさの四角形の透孔１２ａ及び透孔１３ａが形成されている。そして、図２に示すように、外枠基部１２及び外枠蓋部１３は、互いの四角形の透孔１２ａ、１３ａとが位置的に一致して一つの透孔を形成するように状態で、かつ、操作面部材１１を挟むように重ねられて、例えば両者が接着される等して固着される。

操作面部材１１は、この第１の実施形態においては、図３（Ａ）に示すように、弾性体からなる四角形形状の操作面枠部材（以下、単に枠部材という）１１１に、弾性を有するシート状部材１１２が固定されて形成されている。なお、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＡ−Ａ断面矢視図である。

四角形形状の枠部材１１１は、この例では、弾性を有すると共に、導電性を有する金属からなる針金部材で構成されている。

この場合に、金属製の針金部材からなる枠部材１１１は、この例では、金属部分が露呈するようにされている。すなわち、シート状部材１１２は、枠部材１１１に内接するような状態で、枠部材１１１に固定されている。そして、操作面部材１１の四角形の枠部材１１１は、図２に示すように、外枠基部１２及び外枠蓋部１３の四角形の透孔１２ａ，１３ａよりは大きく、外枠基部１２及び外枠蓋部１３の外周の四角形よりは小さい四角形形状とされている。

このため、外枠基部１２と外枠蓋部１３との間において、透孔１２ａ，１３ａと連通するように形成される空間部に操作面部材１１が遊嵌された状態においても、操作面部材１１は、透孔１２ａ，１３ａから離脱することはない。そして、操作面部材１１のシート状部材１１２は、図２から分かるように、外枠蓋部１３の透孔１３ａ側には、その表面１１２ａ側が、また、外枠基部１２の透孔１２ａ側には、その裏面１１２ｂ側が、それぞれ露呈するようにされる。この透孔１２ａ，１３ａから露呈しているシート状部材１１２の部分が実質的な操作面を構成する。

シート状部材１１２は、この例では、ゴムシートで構成されている。シート状部材１１２は、弾性を有するため、そのシート面に交差する方向から外力（操作者の操作入力）を受けると、その外力の印加方向に凸となるように弾性変位する（図４参照）。そして、この第１の実施形態では、シート状部材１１２は、弾性を有する枠部材１１１に固定されているので、シート状部材１１２の弾性変位に応じて、枠部材１１１も弾性変位する。

この場合に、図４に示すように、シート状部材１１２のシート面に交差する方向から印加される外力の大きさ及び印加位置に応じて、シート状部材１１２のシート面の弾性変位の形状が変わり、枠部材１１１は、シート状部材１１２のシート面の弾性変位の形状に応じた弾性変位を生じる。

すなわち、この実施形態の操作入力装置１０において、図４（Ａ）に示すように、外枠蓋部１３側から、矢印ＡＲａ，ＡＲｂ，ＡＲｃで示す方向及び位置において、操作面部材１１のシート状部材１１２に外力が印加された場合、当該シート状部材１１２は、図４（Ｂ）に示すように、外枠基部１２側に凸となるように弾性変位するが、その弾性変位の形状は、外力の大きさ及び印加位置に応じた凸形状であって、印加位置における変位が最大となるような凸形状となる。

また、図４（Ｃ）に示すように、外枠基部１２側から、矢印ＡＲｄ，ＡＲｅ，ＡＲｆで示す方向及び位置において、操作面部材１１のシート状部材１１２に外力が印加された場合、当該シート状部材１１２は、図４（Ｄ）に示すように、外枠蓋部１３側に凸となるように弾性変位するが、その弾性変位の形状は、外力の大きさ及び印加位置に応じた凸形状であって、印加位置における変位が最大となるような凸形状となる。

すなわち、図４（Ａ）において実線の矢印ＡＲａで示す位置において外力が印加された場合には、シート状部材１１２は、図４（Ｂ）において実線１１２ａで示すような、外力の大きさ及び印加位置に応じた凸形状の弾性変位を呈する。また、図４（Ａ）において破線の矢印ＡＲｂで示す位置において外力が印加された場合には、当該シート状部材１１２は、図４（Ｂ）において、実線１１２ｂで示すような、外力の大きさ及び印加位置に応じた凸形状の弾性変位を呈する。また、図４（Ａ）において一点鎖線の矢印ＡＲｃで示す位置において外力が印加された場合には、シート状部材１１２は、図４（Ｂ）において実線１１２ｃで示すような、外力の大きさ及び印加位置に応じた凸形状の弾性変位を呈する。そして、図４では、図示は省略するが、操作面部材１１の枠部材１１１は、シート状部材１１２の弾性変形の形状に応じた弾性変形をする。

また、図４（Ｃ）において実線の矢印ＡＲｄで示す位置において外力が印加された場合には、シート状部材１１２は、図４（Ｄ）において実線１１２ｄで示すような、外力の大きさ及び印加位置に応じた凸形状の弾性変位を呈し、図４（Ｃ）において破線の矢印ＡＲｅで示す位置において外力が印加された場合には、当該シート状部材１１２は、図４（Ｄ）において実線１１２ｅで示すような、外力の大きさ及び印加位置に応じた凸形状の弾性変位を呈し、また、図４（Ｃ）において一点鎖線の矢印ＡＲｆで示す位置において外力が印加された場合には、シート状部材１１２は、図４（Ｄ）において実線１１２ｆで示すような、外力の大きさ及び印加位置に応じた凸形状の弾性変位を呈する。

そして、図４では、図示は省略するが、操作面部材１１の枠部材１１１は、シート状部材１１２の弾性変形の形状に応じた弾性変形をする。この第１の実施形態では、このシート状部材１１２の弾性変位に応じた枠部材１１１の弾性変位を検出することで、シート状部材１１２に印加された外力（操作者の操作入力）の位置及び大きさを検出する。そして、この第１の実施形態では、操作面部材１１の枠部材１１１の弾性変位を検出するためのセンサが、外枠基部１２に設けられると共に、当該外枠基部１２には、センサの検出出力から形成される操作入力装置の出力信号を生成して、外部に送出する信号送出回路も設けられている。

次に、外枠基部１２及び外枠蓋部１３の構成例について説明する。図５（Ａ）は、外枠基部１２を、操作面部材１１を存在させる面側から見た図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断したときの外枠基部１２の断面図である。また、図５（Ｃ）は、外枠蓋部１３を、操作面部材１１を存在させる面側から見た図であり、図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）のＣ−Ｃ線で切断したときの外枠蓋部１３の断面図である。

この第１の実施形態においては、外枠基部１２には、操作面部材１１を収納するための凹部１２ｂを形成するための段部１２ｃが形成されている。凹部１２ｂは、この第１の実施形態では、四角形の操作面部材１１よりも大きい四角形形状とされている。そして、凹部１２ｂ内には、操作面部材１１の枠部材１１１の、シート状部材１１２の弾性変位に応じた弾性変位を検出するための４個の変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒが設けられている。変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれは、操作面部材１１を凹部１２ｂ内に収納したときに、四角形の枠部材１１１の４辺のそれぞれが対応するような位置に設けられている。

４個の変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒは、同一の構成を有する。図６に、変位検出センサ１４Ｕを代表して、その構成例を示す。すなわち、変位検出センサ１４Ｕは、図６（Ａ）に示すように、操作面部材１１の枠部材１１１の辺方向に沿って分割された複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎを備えている。この複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎは、外力の印加位置が、その配列方向のいずれの位置であるかを検出するためのものである。

変位検出センサ１４Ｕの分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎのそれぞれは、複数個の金属センサ１４２が高さ方向（操作面部材１１のシート状部材１１２に直交する方向）に積層されて構成されている。金属センサ１４２のそれぞれは、例えば近接センサあるいは接触センサで構成されており、操作面部材１１の金属製の枠部材１１１を検出する。この積層された複数個の金属センサ１４２は、シート状部材１１２に印加される外力の大きさを検出するためのものである。

なお、この実施形態では、図６（Ａ）に示すように、操作面部材１１の枠部材１１１の高さ位置が、変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒの高さ方向の中央位置となるように、外枠基部１２の凹部１２ｂの４個の角部には、高さ調整台部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが設けられている。そして、外枠蓋部１３には、外枠基部１２の高さ調整台部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと対向する位置に突部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが設けられている。そして、図６（Ａ）に示すように、外枠基部１２に対して外枠蓋部１３が張り合わされた状態においては、操作面部材１１の枠部材１１１の４個の角部が、外枠基部１２の高さ調整台部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、外枠蓋部１３の突部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとの間の空間に収納されるようにされる。この場合に、枠部材１１１の角部は、高さ調整台部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、突部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとにより挟持されるのではなく、枠部材１１１がシート状部材１１２のシート面方向の移動は可能の状態とされている。

したがって、操作面部材１１の枠部材１１１が、図６（Ａ）に示すように、弾性変位していないときには、変位検出センサ１４Ｕの複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎでは、複数個の金属センサ１４２の内の高さ方向の同じ中央位置に在る金属センサ１４２で、金属製の枠部材１１１を検出する。

また、操作面部材１１の枠部材１１１が、図６（Ｂ）に示すように、図４を用いて説明したシート状部材１１２の弾性変位に応じて下方に弾性変位したときには、変位検出センサ１４Ｕの複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎのそれぞれでは、図６（Ａ）の場合において、金属製の枠部材１１１を検出する、高さ方向の中央位置の金属センサ１４２よりも低い高い位置の金属センサ１４２であって、外力の大きさ及び印加位置に応じた金属製の枠部材１１１の弾性変位に応じて異なる高さ位置に在る金属センサ１４２で、金属製の枠部材１１１を検出するようになる。

また、操作面部材１１の枠部材１１１が、図６（Ｃ）に示すように、図４を用いて説明したシート状部材１１２の弾性変位に応じて矢印方向に上方に弾性変位したときには、変位検出センサ１４Ｕの複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎのそれぞれでは、図６（Ａ）の場合において、金属製の枠部材１１１を検出する、高さ方向の中央位置金属センサ１４２よりも高い位置の金属センサ１４２であって、外力の大きさ及び印加位置に応じた金属製の枠部材１１１の弾性変位に応じて異なる高さ位置に在る金属センサ１４２で、金属製の枠部材１１１を検出するようになる。

そして、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）では図示を省略するが、枠部材１１１の弾性変位の仕方は、図４を用いて説明したように、操作面部材１１のシート状部材１１２における外力の大きさ及び印加位置に応じたものとなり、その外力の印加位置に応じて、枠部材１１１の辺方向における最下点となる位置、あるいは最上点となる位置が異なる。すなわち、外力が大きさ及び印加位置に応じてシート状部材１１２の弾性変位の凸形状が変わり、それに応じて枠部材１１１の弾性変位のカーブが変わる。

したがって、操作面部材１１のシート状部材１１２における外力の大きさ及び印加位置に応じて、変位検出センサ１４Ｕの複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎのそれぞれにおいて枠部材１１１を検出する金属センサ１４２の高さ方向の位置が異なる。つまり、変位検出センサ１４Ｕの複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎは、外力が印加される位置に応じた異なる検出結果を出力する。

以上の説明は、変位検出センサ１４Ｕについてあったが、前述もしたように、その他の変位検出センサ１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒも同様に構成されている。

ここで、例えば、図１に示すように、外枠蓋部１３のマークＭＫが付された一辺を、操作入力装置１０の操作入力時の上方とするように設定するものとする。そして、このマークＭＫが付された外枠蓋部１３の一辺の下部に変位検出センサ１４Ｕが設けられているものとする。

すると、上述の説明から明らかなように、変位検出センサ１４Ｕ及び変位検出センサ１４Ｄからは、当該変位検出センサ１４Ｕ及び変位検出センサ１４Ｄの複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎの配列方向である操作入力装置１０の横方向における外力の印加位置が判明する。また、変位検出センサ１４Ｌ及び変位検出センサ１４Ｒからは、当該変位検出センサ１４Ｌ及び変位検出センサ１４Ｒの複数個の分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎの配列方向である操作入力装置１０の縦方向における外力の印加位置が判明する。そして、４個の変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれの分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎの検出出力から、外力の大きさを検出することができる。

したがって、４個の変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれの分割部１４１ａ，１４１ｂ，・・・，１４１ｎの検出出力を用いることで、シート状部材１１２のシート面（操作面）における操作者の操作入力位置及び操作時の圧力の強さ、すなわち、外力印加位置と外力の大きさを特定することができる。

なお、変位検出センサは、四角形形状の操作面部材１１の４辺のそれぞれに対応して４個を設けるようにしたが、少なくとも、変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄのいずれか一方と、変位検出センサ１４Ｌ，１４Ｒのいずれか一方との２個を設ければ、操作面部材１１のシート状部材１１２における外力の大きさ及び印加位置を検出することは可能である。

以上は、操作面部材１１に対する操作入力が、所定の位置において点的に印加される外力によるものとしたが、この第１の実施形態においては、図７（Ａ）において、矢印ＡＸ及びＡＹで示すような直線移動操作の検出が可能に構成されている。また、この第１の実施形態においては、図７（Ｂ）において、矢印ＲＴで示すような回転移動操作の検出が可能に構成されている。

これらの移動操作は、前述した４個の変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒの検出出力から求められる外力の印加位置を時系列変化からも検出することが可能である。しかし、この実施形態では、これらの移動操作を、より容易に検出することができるようにするために、４個の変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒとは別のセンサを、外枠基部１２に設けるようにする。

すなわち、この第１の実施形態の操作入力装置１０においては、図５（Ａ）に示すように、外枠基部１２の凹部１２ｂの４個の角部のそれぞれには、縦方向に配される接触センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄと、横方向に配される接触センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとの２個の接触センサの対が設けられる。すなわち、図５（Ａ）に示すように、外枠基部１２の凹部１２ｂの左上角には、接触センサ１７ａと接触センサ１８ａとの対が、右上角には、接触センサ１７ｂと接触センサ１８ｂとの対が、左下角には、接触センサ１７ｃと接触センサ１８ｃとの対が、右下角には、接触センサ１７ｄと接触センサ１８ｄとの対が、それぞれ配設される。

これら接触センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ及び接触センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、それぞれ透孔１２ａ側を向いている面に対する、操作面部材１１の金属製の枠部材１１１の接触を検出する。

例えば、操作者が、操作面部材１１のシート状部材１１２を押下して弾性変位させながら、その押下位置（外力印加位置）を図７（Ａ）の矢印ＡＹの上方方向に移動させるように操作入力した場合、操作面部材１１の枠部材１１１は、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、外枠基部１２の凹部１２ｂの上方において、横方向に配されている接触センサ１８ａ及び１８ｂに接触するので、これら接触センサ１８ａ及び１８ｂにより接触検知される。そして、このとき、操作面部材１１の枠部材１１１は、外枠基部１２の凹部１２ｂの下方においては、横方向に配されている接触センサ１８ｃ及び１８ｄには接触しない状態になる。

したがって、接触センサ１８ａ及び１８ｂにより枠部材１１１が接触検知され、かつ、接触センサ１８ｃ及び１８ｄで枠部材１１１が接触検知されないことにより、操作者による図７（Ａ）の矢印ＡＹの上方方向に移動させるようにする操作入力が検知される。なお、この場合において、接触センサ１８ａ及び１８ｂにより枠部材１１１が接触検知される状態を検出することだけで、操作者による図７（Ａ）の矢印ＡＹの上方方向に移動させるようにする操作入力を検知するようにしてもよい。

そして、その移動開始位置及び移動終了位置は、変位検出センサ１４Ｌ及び１４Ｒにおける枠部材１１１の弾性変位の検出出力における最大変位位置から検出することが可能である。この場合にも、変位検出センサ１４Ｌ及び１４Ｒの一方の検出出力から移動開始位置及び移動終了位置を検出するようにしてもよい。

操作者が、操作面部材１１のシート状部材１１２を押下して弾性変位させながら、その押下位置（外力印加位置）を図７（Ａ）の矢印ＡＹの下方方向に移動させるように操作入力した場合には、接触センサ１８ａ及び１８ｂと、接触センサ１８ｃ及び１８ｄとによる枠部材１１１の接触検知、接触非検知の関係が、上述の場合と逆になるだけで、上述と同様にして検出することができる。

また、操作者が、操作面部材１１のシート状部材１１２を押下して弾性変位させながら、その押下位置（外力印加位置）を図７（Ａ）の矢印ＡＸの左方向に移動させるように操作入力した場合、操作面部材１１の枠部材１１１は、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示すように、外枠基部１２の凹部１２ｂの左側において、縦方向に配されている接触センサ１７ａ及び１７ｃに接触するので、これら接触センサ１７ａ及び１７ｃにより接触検知される。そして、このとき、操作面部材１１の枠部材１１１は、外枠基部１２の凹部１２ｂの右側においては、縦方向に配されている接触センサ１７ｂ及び１７ｄには接触しない状態になる。

したがって、接触センサ１７ａ及び１７ｃにより枠部材１１１が接触検知され、かつ、接触センサ１７ｂ及び１７ｄで枠部材１１１が接触検知されないことにより、操作者による図７（Ａ）の矢印ＡＸの左方向に移動させるようにする操作入力が検知される。なお、この場合において、接触センサ１７ａ及び１７ｃにより枠部材１１１が接触検知される状態を検出することだけで、操作者による図７（Ａ）の矢印ＡＸの左方向に移動させるようにする操作入力を検知するようにしてもよい。

そして、その移動開始位置及び移動終了位置は、変位検出センサ１４Ｕ及び１４Ｄにおける枠部材１１１の弾性変位の検出出力における最大変位位置から検出することが可能である。この場合にも、変位検出センサ１４Ｕ及び１４Ｄの一方の検出出力から移動開始位置及び移動終了位置を検出するようにしてもよい。

操作者が、操作面部材１１のシート状部材１１２を押下して弾性変位させながら、その押下位置（外力印加位置）を図７（Ａ）の矢印ＡＸの右方向に移動させるように操作入力した場合には、接触センサ１７ａ及び１７ｃと、接触センサ１７ｂ及び１７ｄとによる枠部材１１１の接触検知、接触非検知の関係が、上述の場合と逆になるだけで、上述と同様にして検出することができる。

また、操作者が、操作面部材１１のシート状部材１１２を押下して弾性変位させながら、その押下位置（外力印加位置）を図７（Ｂ）の矢印ＲＴの右回転方向（時計回り方向）に移動させるように操作入力した場合、操作面部材１１の枠部材１１１は、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、外枠基部１２の凹部１２ｂの左上部において横方向に配されている接触センサ１８ａに接触すると共に、右下部において横方向に配されている接触センサ１８ｄに接触するので、これら接触センサ１８ａ及び１８ｄにより接触検知される。

したがって、接触センサ１８ａ及び１８ｄにより枠部材１１１が接触検知されることにより、操作者による図７（Ｂ）の矢印ＲＴの右回転方向に移動させるようにする操作入力が検知される。なお、この場合においては、図９では図示を省略するが、外枠基部１２の凹部１２ｂの左下部において縦方向に配されている接触センサ１７ｃに接触すると共に、右上部において縦方向に配されている接触センサ１７ｂに接触するので、これら接触センサ１７ｃ及び１７ｂにより接触検知することにより、操作者による図７（Ｂ）の矢印ＲＴの右回転方向に移動させるようにする操作入力を検知するようにしてもよい。あるいは、接触センサ１８ａ及び１８ｄと、接触センサ１７ｃ及び１７ｂによる接触検知の全てに基づいて、操作者による図７（Ｂ）の矢印ＲＴの右回転方向に移動させるようにする操作入力を検知するようにしてもよい。

また、操作者が、操作面部材１１のシート状部材１１２を押下して弾性変位させながら、その押下位置（外力印加位置）を図７（Ｂ）の矢印ＲＴの左回転方向（反時計回り方向）に移動させるように操作入力した場合、操作面部材１１の枠部材１１１は、図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）に示すように、外枠基部１２の凹部１２ｂの左下部において横方向に配されている接触センサ１８ｃに接触すると共に、右上部において横方向に配されている接触センサ１８ｂに接触するので、これら接触センサ１８ｃ及び１８ｂにより接触検知される。

したがって、接触センサ１８ｃ及び１８ｂにより枠部材１１１が接触検知されることにより、操作者による図７（Ｂ）の矢印ＲＴの左回転方向に移動させるようにする操作入力が検知される。なお、この場合においては、図９では図示を省略するが、外枠基部１２の凹部１２ｂの左上部において縦方向に配されている接触センサ１７ａに接触すると共に、右下部において縦方向に配されている接触センサ１７ｄに接触するので、これら接触センサ１７ａ及び１７ｄにより接触検知することにより、操作者による図７（Ｂ）の矢印ＲＴの左回転方向に移動させるようにする操作入力を検知するようにしてもよい。あるいは、接触センサ１８ｃ及び１８ｂと、接触センサ１７ａ及び１７ｄによる接触検知の全てに基づいて、操作者による図７（Ｂ）の矢印ＲＴの右回転方向に移動させるようにする操作入力を検知するようにしてもよい。

この第１の実施形態の操作入力装置１０においては、外枠基部１２には、図５において、点線で示すように、上述した変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒ及び接触センサ１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂ，１７ｃ，１８ｃ，１７ｄ，１８ｄの検出出力を受けて、外部に送出する信号送出回路２０が設けられている。

図１０に、この第１の実施形態の操作入力装置１０の信号送出回路２０の構成例について説明する。この第１の実施形態の操作入力装置１０においては、信号送出回路２０は、操作検出回路２１と、無線送信回路２２とからなる。

操作検出回路２１には、上述した変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒ及び接触センサ１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂ，１７ｃ，１８ｃ，１７ｄ，１８ｄの検出出力が供給される。操作検出回路２１は、上述したように、変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒからの検出出力から、操作者による操作面部材１１のシート状部材１１２のシート面における操作入力位置と、その操作入力位置においてシート状部材１１２に印加される力の方向と大きさとを検出する。そして、操作検出回路２１は、検出した操作入力位置の情報と、その位置における力の方向と大きさの情報とを、送信信号として、無線送信回路２２に供給する。

また、操作検出回路２１は、上述したように、接触センサ１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂ，１７ｃ，１８ｃ，１７ｄ，１８ｄの検出出力から、図７（Ａ）に示した矢印ＡＹ及び矢印ＡＸの方向の直線的な移動を検出すると共に、図７（Ｂ）に示した矢印ＲＴの回転方向の移動を検出する。そして、操作検出回路２１は、変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒの検出出力から、その移動の開始位置と終了位置を検出する。

そして、操作検出回路２１は、検出した操作入力位置の移動方向の情報と、その移動の開始位置と終了位置の情報とを、無線送信回路２２に供給する。なお、移動の開始位置と終了位置の情報の代わりに、当該移動の開始位置と終了位置との間の距離、つまり、移動距離の情報を無線送信回路２２に供給するようにしてもよい。その場合に、移動距離と共に、移動開始位置の情報を無線送信回路２２に送るようにしてもよい。

無線送信回路２２は、例えばブルートゥース（登録商標）規格の近距離無線通信を行うもので、操作検出回路２１から受け取った信号を送信用信号に変換して、例えばコンピュータなどを含む画像処理装置２３に無線送信する。この場合、画像処理装置２３と、操作入力装置１０とにより画像処理システム２４が構成される。

なお、このような電波を用いた無線通信ではなく、光や、赤外線を用いた無線通信であってもよい。また、無線送信回路２２の代わりに、例えばＵＳＢ規格のインターフェースを構成するとともに、ＵＳＢ端子を設け、外部機器とＵＳＢケーブルを通じて通信を行うようにしてもよい。ＵＳＢ規格の無線通信であっても勿論よい。

この実施形態の操作入力装置１０は、例えばコンピュータなどの表示画面を備える情報処理装置において、前記表示画面に表示されているオブジェクト画像に対して、立体的な変形を加える操作用とされており、無線送信回路２２からの送信信号は、前記情報処理装置に送られる。この場合に、情報処理装置には、上述したようにして、操作検出回路２１で生成される信号から、その信号に対応したオブジェクト画像に対する操作指示を判別するためのアプリケーションソフトウェアが、予めインストールされている。

したがって、情報処理装置は、この実施形態の操作入力装置１０から受信した信号を、前記アプリケーションソフトウェアにより処理して、その表示画面に表示されているオブジェクト画像に対して、視覚上、立体的な変形を生じさせるように画像変形を行うようにする。この場合に、画像変形処理としては、操作入力位置で特定される部分を、操作入力位置での力の大きさに応じて凹ませる、または、膨出させる、あるいは、操作入力装置１０からの移動方向の指示により、オブジェクト画像を直線移動または回転移動させたり、あるいは、その移動方向の力を受けたようにオブジェクト画像を変形させたり、回転方向に捩じったようにオブジェクト画像を変形させたりする処理を行うことができる。

以上のようにして、この実施形態の操作入力装置１０によれば、操作者は、操作面部材１１のシート状部材１１２の表面側からのみならず裏面側から操作入力をすることで、表示画面に表示されているオブジェクト画像に対して、凹ませる、または、膨出させる、あるいは、捩じるなどの立体的な変形させる指示を容易に行うことができる。

そして、この場合に、操作面部材１１のシート状部材１１２は、操作者の操作入力による押下力により弾性変位するので、操作者は、自分が操作指示しようとする、凹ませる、または、膨出させる、捩じるなどを触覚的に感得することができる。つまり、この実施形態の操作入力装置１０によれば、操作者は、情報処理装置の表示画面上のオブジェクト画像の変形を視覚的に確認しながら変形操作を直感的に行うことできるという顕著な効果を奏する。

［第１の実施形態の変形例］
＜変位検出センサの他の例＞
上述の第１の実施形態の操作入力装置１０においては、変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒとしては、近接センサや接触センサからなる金属センサを、積層したものとしたが、変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒとしては、このような構成のものに限られるものではない。

例えば、上述の実施形態の変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒの代わりに、圧力センサを用いる変位検出センサ３０Ｕ，３０Ｄ，３０Ｌ，３０Ｒを用いることもできる。図１１は、この場合の変位検出センサ３０Ｕ，３０Ｄ，３０Ｌ，３０Ｒの構成例の要部を示す図であり、この図１１は、変位検出センサ３０Ｕの部分を代表して示したものである。

図１１（Ａ）に示すように、この例においては、外枠基部１２の凹部１２ｂには、圧力センサからなる変位検出センサ３０Ｕが配設される。この変位検出センサ３０Ｕは、その上方からの圧力を検出することができるものであって、前述の実施形態の変位検出センサ１４Ｕと同様に、枠部材１１１の辺方向に複数個の分割部３１ａ，３１ｂ，・・・，３１ｎを備えており、各分割部３１ａ，３１ｂ，・・・，３１ｎが独立に、圧力を検出することが可能に構成されている。

そして、この図１１の例では、操作面部材１１の枠部材１１１は、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、変位検出センサ３０Ｕの上端面３０Ｕａ上に載置されると共に、この例では、外枠蓋部１３により弾性部材３２を介して外枠基部１２側に、所定の圧力で押し付けられるような状態で配設されている。

したがって、圧力センサからなる変位検出センサ３０Ｕにおいては、操作者による操作入力による外力が操作面部材１１に対して印加されていないときにも、図１２に示すような圧力のオフセット値が印加されている状態となる。

そして、操作面部材１１に対して外力が印加されて操作面部材１１の枠部材１１１が弾性変位すると、その弾性変位に応じた圧力変化を、変位検出センサ３０Ｕの分割部３１ａ，３１ｂ，・・・，３１ｎのそれぞれが、前記オフセット値からの変化として検出する。

すなわち、外枠蓋部１３の透孔１３ａ側からの操作入力による外力が操作面部材１１のシート状部材１１２に印加されたときには、枠部材１１１は、変位検出センサ３０Ｕに対する圧力を増加させる方向に弾性変位する。したがって、変位検出センサ３０Ｕには、この枠部材１１１の弾性変位により、図１２において点線で示すように、オフセット値より高い圧力がかかることになる。

同様にして、外枠基部１２の透孔１２ａ側からの操作入力による外力が操作面部材１１のシート状部材１１２に印加されたときには、枠部材１１１は、変位検出センサ３０Ｕに対する圧力を減少させる方向に弾性変位する。したがって、変位検出センサ３０Ｕには、この枠部材１１１の弾性変位により、図１２において一点鎖線で示すように、オフセット値より低い圧力がかかることになる。

そして、この場合に、変位検出センサ３０Ｕの分割部３１ａ，３１ｂ，・・・，３１ｎに印加される圧力のそれぞれは、枠部材１１１の弾性変位に応じてそれぞれ異なるので、各分割部３１ａ，３１ｂ，・・・，３１ｎでは、枠部材１１１の弾性変位に応じた圧力変化が検出される。したがって、変位検出センサ３０Ｕの分割部３１ａ，３１ｂ，・・・，３１ｎのそれぞれからは、操作面部材１１のシート状部材１１２に印加される外力の大きさ及び印加位置に応じた検出出力が得られる。

変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒに代えて、変位検出センサ３０Ｕ，３０Ｄ，３０Ｌ，３０Ｒが用いられる点を除けば、その他の構成は、上述した第１の実施形態と同様とされるので、この例においても、上述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られるものである。

＜外枠の他の例＞
上述の実施形態では、四角形形状の操作面部材１１の全周を囲むように外枠を形成したので、外枠基部１２及び外枠蓋部１３は、中央に四角形形状の透孔１２ａ及び１３ａを備える四角形形状とした。しかし、外枠は、操作面部材１１の全周を囲むようにしなくてもよい。

例えば、図１３（Ａ）の例は、四角形形状の操作面部材１１の枠部材１１１の３辺の部分を保持するように外枠４１を構成したものである。外枠４１は、図示は省略するが、外枠基部１２の１辺を取り除いた構成の外枠基部と、外枠蓋部１３の１辺を取り除いた構成の外枠蓋部とからなる。この例の場合、図示は省略するが、外枠４１を構成する外枠基部には、前述した変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｌ，１４Ｒあるいは変位検出センサ３０Ｕ，３０Ｌ，３０Ｒが設けられると共に、操作面部材１１の４つの角部には、前述した４対の接触センサ１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂ，１７ｃ，１８ｃ，１７ｄ，１８ｄが設けられる。

この図１３（Ａ）の例の操作入力装置１０Ａにおいては、変位検出センサ１４Ｄあるいは３０Ｄが設けられていないので、操作面部材１１のシート状部材１１２における操作入力による外力の横方向の位置は、変位検出センサ１４Ｕまたは３０Ｕのみで行うことになるが、前述したように、シート状部材１１２における操作入力による外力の横方向の位置は、変位検出センサ１４Ｕまたは３０Ｕのみで行うことが可能である。

したがって、この図１３（Ａ）の例の操作入力装置１０Ａにおいても、上述した第１の実施形態の操作入力装置１０と同様の作用効果が得られる。

また、図１３（Ｂ）の例は、四角形形状の操作面部材１１の枠部材１１１の２辺の部分を保持するように外枠４２を構成したものである。外枠４２は、図示は省略するが、外枠基部１２の２辺を取り除いたＬ字型の構成の外枠基部と、外枠蓋部１３の２辺を取り除いたＬ字型の構成の外枠蓋部とからなる。この例の場合、図示は省略するが、外枠４２を構成する外枠基部には、前述した変位検出センサ１４Ｌ及び１４Ｄあるいは変位検出センサ３０Ｌ及び３０Ｄが設けられると共に、操作面部材１１の３つの角部には、前述した３対の接触センサ１７ａ，１８ａ，１７ｃ，１８ｃ，１７ｄ，１８ｄが設けられる。

したがって、この図１３（Ｂ）の例の操作入力装置１０Ｂにおいては、変位検出センサ１４Ｕあるいは３０Ｕ及び変位検出センサ１４Ｒあるいは３０Ｒが設けられていないので、操作面部材１１のシート状部材１１２における操作入力による外力の横方向の位置及び縦方向の位置は、それぞれ変位検出センサ１４Ｄまたは３０Ｄのみ、また、変位検出センサ１４Ｌあるいは３０Ｌのみで行うことになるが、前述したように、シート状部材１１２における操作入力による外力の横方向の位置及び縦方向の位置は、変位検出センサ１４Ｄまたは３０Ｄのみ、また、変位検出センサ１４Ｌあるいは３０Ｌのみで行うことが可能である。

また、３対の接触センサ１７ａ，１８ａ，１７ｃ，１８ｃ，１７ｄ，１８ｄによっても、操作面部材１１のシート状部材１１２における操作位置の図７（Ａ）に示した直線移動及び図７（Ｂ）に示した回転移動を検出することが可能である。

したがって、この図１３（Ｂ）の例の操作入力装置１０Ｂにおいても、上述した第１の実施形態の操作入力装置１０と同様の作用効果が得られる。

図１３（Ｃ）の例は、四角形形状の操作面部材１１の枠部材１１１の１辺のみの部分を保持するように外枠４３を構成したものである。外枠４３は、図示は省略するが、外枠基部１２の３辺を取り除いたＩ字型の構成の外枠基部と、外枠蓋部１３の３辺を取り除いたＩ字型の構成の外枠蓋部とからなる。そして、この例の場合、図示は省略するが、外枠４３を構成する外枠基部には、前述した変位検出センサ１４Ｌあるいは変位検出センサ３０Ｌが設けられると共に、外枠基部の上下の端部に、前述した２対の接触センサ１７ａ，１８ａ及び１７ｃ，１８ｃが設けられる。

この図１３（Ｃ）の例の場合には、変位検出センサ１４Ｌあるいは変位検出センサ３０Ｌのみが設けられるので、操作面部材１１のシート状部材１１２における操作入力による外力の横方向の位置または縦方向の位置の一方は検出可能である。また、操作面部材１１のシート状部材１１２における操作位置の図７（Ａ）に示した直線移動は、矢印ＡＸと矢印ＡＹのいずれか一方のみの検出が可能となる。また、図７（Ｂ）に示した回転移動は、前述した２対の接触センサ１７ａ，１８ａ及び１７ｃ，１８ｃにより、検出可能となる。その他は、この図１３（Ｃ）の例の操作入力装置１０Ｃにおいても、上述した第１の実施形態の操作入力装置１０と同様の作用効果が得られる。

＜シート状部材１１２の他の例＞
上述の実施形態では、操作面部材１１のシート状部材１１２は、例えばゴム製の板状のシートとしたが、図１４に示すような網目状に構成されたシート状部材１１３であってもよい。すなわち、図１４の例の場合には、網目状に構成されたシート状部材１１３が、枠部材１１１に内接するような状態で固着されることにより、操作面部材１１Ｍが構成される。

＜外枠及び操作面部材の枠部材の形状の他の例＞
上述の実施形態では、外枠の形状及び外枠の形状に応じた操作面部材の枠部材の形状は、四角形形状としたが、四角形形状に限られるものではなく、種々の形状とすることが可能である。この場合に、外枠の形状及び外枠の形状に応じた操作面部材の枠部材の形状を多角形形状としたときには、上述の四角形形状の場合と同様に、操作面部材の枠部材の各辺に対応した位置に、当該枠部材の辺の弾性変位を検出する変位検出センサを設けると共に、２辺により構成される角部分に、対の接触センサを設けることで、上述の実施形態の操作入力装置１０と同様の作用効果を得ることができる。

ただし、外枠の形状及び外枠の形状に応じた操作面部材の枠部材の形状を円形状とした場合には、センサの構成が、上述の実施形態とは異なる。

図１５は、外枠の形状が円形の操作入力装置１０Ｒの要部を説明するための図である。この例の操作入力装置１０Ｒにおける操作面部材１１Ｒは、図１５（Ａ）に示すように、円形のシート状部材１１２Ｒが、円形の枠部材１１１Ｒに内接するような状態で固着されることにより構成されている。

そして、図１５（Ｂ）に示すように、円形の透孔１２Ｒａを有する円形リング状の外枠基部１２Ｒの凹部１２Ｒｂには、操作面部材１１Ｒの枠部材１１１Ｒの弾性変位を検出するための複数個の変位検出センサ、この例では８個の変位検出センサ１４Ｒａ，１４Ｒｂ，１４Ｒｃ，１４Ｒｄ，１４Ｒｅ，１４Ｒｆ，１４Ｒｇ，１４Ｒｈが、枠部材１１１Ｒの円周方向に沿って、等角間隔で、この例では４５度の角間隔で配設されている。

変位検出センサ１４Ｒａ，１４Ｒｂ，１４Ｒｃ，１４Ｒｄ，１４Ｒｅ，１４Ｒｆ，１４Ｒｇ，１４Ｒｈのそれぞれは、図６を用いて説明した変位検出センサ１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれと同様の構成とされている。なお、変位検出センサ１４Ｒａ，１４Ｒｂ，１４Ｒｃ，１４Ｒｄ，１４Ｒｅ，１４Ｒｆ，１４Ｒｇ，１４Ｒｈのそれぞれは、図１１及び図１２を用いて説明した圧力センサを用いた変位検出センサ３０Ｕ，３０Ｄ，３０Ｌ，３０Ｒと同様のセンサを用いてもよい。

この例の操作検出装置１０Ｒにおいては、図示は省略した信号送出回路は、変位検出センサ１４Ｒａ，１４Ｒｂ，１４Ｒｃ，１４Ｒｄ，１４Ｒｅ，１４Ｒｆ，１４Ｒｇ，１４Ｒｈの検出出力から、シート状部材１１２Ｒの表面側からの押圧操作入力か、裏面側からの押圧操作入力かを、検出すると共に、その押圧操作入力がなされた位置と、押圧操作により印加された力の大きさを検出する。

また、信号送出回路は、変位検出センサ１４Ｒａ，１４Ｒｂ，１４Ｒｃ，１４Ｒｄ，１４Ｒｅ，１４Ｒｆ，１４Ｒｇ，１４Ｒｈの検出出力の時系列変化から、押圧操作入力による移動方向（直線方向及び回転方向）を検出する。すなわち、この例の操作検出装置１０Ｒにおいては、前述した外形が四角形形状の操作入力装置１０の場合の４個の角部の対の接触センサは、不要である。

なお、図１５の例では、８個の変位検出センサ１４Ｒａ，１４Ｒｂ，１４Ｒｃ，１４Ｒｄ，１４Ｒｅ，１４Ｒｆ，１４Ｒｇ，１４Ｒｈを配設するようにしたが、互いに角間隔が９０度異なる４個の変位検出センサを配設するだけで、上述の操作入力装置１０Ｒと同様の効果を奏することができる。

＜その他の例＞
なお、操作面部材１１や操作面部材１１Ａ及び操作面部材１１Ｒの表面側からの押下操作入力か、裏面側からの押下操作入力かを判別すると共に、その印加された押圧力を検出するだけであれば、上述したような複数個のセンサは不要であって、１個の変位検出センサを設ければ十分である。

また、センサは、外枠基部１２ではなく、外枠蓋部１３側に設けてもよい。また、外枠基部１２と外枠蓋部１３との両方に設けてもよい。また、信号送出回路も、同様に、外枠基部１２ではなく、外枠蓋部１３側に設けてもよいし、信号送出回路の一部を外枠基部１２に、その残部を外枠蓋部１３に設けるようにしてもよい。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態では、操作面部材は、枠部材にシート状部材を固着した構成であると共に、センサを、外枠を構成する外枠基部１２または外枠蓋部１３に配設する構成であった。しかし、この発明の操作入力装置は、このような構成に限られるものではない。第２の実施形態では、操作面部材は、弾性を有するシート状部材のみで構成し、そのシート状部材に、変位検出センサを装着するようにする。

図１６は、この第２の実施形態の操作入力装置１０Ｂの構成例を説明するための図である。図１６（Ａ）は、第２の実施形態の操作入力装置１０Ｄの外観を示す図であり、図１６（Ｂ）は、第２の実施形態の操作入力装置１０Ｄの主たる構成要素を分解して示した図である。ただし、図１６（Ｂ）は、操作入力装置１０Ｄを、側面方向から見た図となっている。

図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この第２の実施形態の操作入力装置１０Ｄは、操作面部材１１Ｄと、外枠基部１２Ｄと、外枠蓋部１３Ｄとからなる。操作面部材１１Ｄは、弾性を有するシート状部材１１２Ｄで構成されている。シート状部材１１２Ｄは、この例では、ゴムシートで構成されている。

外枠基部１２Ｄと、外枠蓋部１３Ｄとは、操作入力装置１０Ｄの外枠を構成するもので、操作面部材１１Ｄが、外枠基部１２Ｄと外枠蓋部１３Ｄとの間に圧着挟持されて保持される構成とされている。すなわち、この第２の実施形態の場合には、操作面部材１１Ｄの外周部が外枠基部１２Ｄと外枠蓋部１３Ｄとにより固定されて構成されている。

そして、この第２の実施形態においては、操作面部材１１Ｄのシート状部材１１２Ｄには、この例ではひずみ受感素子（ひずみゲージ）からなる変位検出センサの複数個が、その表面１１２Ｄａ側及び裏面１１２Ｄｂ側にそれぞれ設けられる。すなわち、図１６の例では、シート状部材１１２Ｄの表面１１２Ｄａ側には、互いに９０角間隔を持って、４個のひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが設けられている。また、シート状部材１１２Ｄの裏面１１２Ｄｂ側には、互いに９０角間隔を持って、４個のひずみ受感素子５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈが設けられている。この場合に、表面１１２Ｄａ側の４個のひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、裏面１１２Ｄｂ側の４個のひずみ受感素子５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈとは、シート状部材１１２Ｄを介して対向するように同じ角度位置に設けられている。

ひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ及び５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈのそれぞれは、この例では、半導体の電気抵抗率が応力により変化するピエゾ抵抗効果（piezoresistive effect）を用いた半導体ひずみゲージが用いられて構成されている。

この例の操作入力装置１０Ｄにおいては、操作面部材１１Ｄのシート状部材１１２Ｄに、操作入力がなされていないときには、シート状部材１１２Ｄの表面１１２Ｄａ側の４個のひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、裏面１１２Ｄｂ側の４個のひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄとの同じ角度位置同士のものは、ほぼ等しい抵抗値を呈する。

そして、例えばシート状部材１１２Ｄの表面１１２Ｄａ側から、押下操作入力がシート状部材１１２Ｄに加えられると、前述したように、シート状部材１１２Ｄは、外枠基部１２Ｄの透孔１２Ｄａ側に凸状になるように弾性変位する。また、シート状部材１１２Ｄの裏面１１２Ｄｂ側から、押下操作入力がシート状部材１１２Ｄに加えられると、前述したように、シート状部材１１２Ｄは、外枠蓋部１３Ｄの透孔１３Ｄａ側に凸状になるように弾性変位する。

このとき、シート状部材１１２Ｄの表面１１２Ｄａ側の４個のひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、裏面１１２Ｄｂ側の４個のひずみ受感素子５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈとは、シート状部材１１２Ｄの弾性変位により抵抗値を変化させるが、シート状部材１１２Ｄの厚さ分だけ、その抵抗値が異なる。

すなわち、シート状部材１１２Ｄが、外枠基部１２Ｄの透孔１２Ｄａ側に凸状になるように弾性変位したときには、シート状部材１１２Ｄの裏面１１２Ｄｂ側の方が、表面１１２Ｄａ側よりも伸びが大きい変化をする。逆に、シート状部材１１２Ｄが、外枠蓋部１３Ｄの透孔１３Ｄａ側に凸状になるように弾性変位したときには、シート状部材１１２Ｄの表面１１２Ｄａ側の方が、裏面１１２Ｄｂ側よりも伸びが大きい変化をする。

したがって、シート状部材１１２Ｄの表面１１２Ｄａ側の４個のひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、裏面１１２Ｄｂ側の４個のひずみ受感素子５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈとの同じ角度位置同士のものの抵抗値に差が生じ、その差の正、負により、外枠基部１２Ｄの透孔１２Ｄａ側に凸状になる弾性変位か、外枠蓋部１３Ｄの透孔１３Ｄａ側に凸状になる弾性変位かを判断することができる。そして、その差の絶対値は、シート状部材１１２Ｄの弾性変位の大きさ、つまり、操作入力によりシート状部材１１２Ｄに印加される外力の大きさに応じたものとなる。

そして、シート状部材１１２Ｄに対して押下操作入力が付与された位置に応じて、シート状部材１１２Ｄの表面１１２Ｄａ側の４個のひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、裏面１１２Ｄｂ側の４個のひずみ受感素子５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈとの同じ角度位置同士のものの抵抗値の差の値に違いが生じる。したがって、その４個の抵抗値の差の値の違いに応じて、シート状部材１１２Ｄに対する押下操作入力の位置を検出することができる。

また、シート状部材１１２Ｄの表面１１２Ｄａ側の４個のひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、裏面１１２Ｄｂ側の４個のひずみ受感素子５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈとの同じ角度位置同士のものの抵抗値の差の値の時系列変化に基づいて、操作面部材１１Ｄのシート状部材１１２Ｄにおける操作位置の図７（Ａ）に示した直線移動及び図７（Ｂ）に示した回転移動を検出することが可能である。

そして、この第２の実施形態においては、外枠基部１２には、ひずみ受感素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ及びひずみ受感素子５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈの抵抗変化を検出する回路を含み、上述したような操作入力を検出する操作検出回路と、無線送信回路とを備える信号送出回路２０が設けられている。

なお、この第２の実施形態においては、外枠の形状は、円形に限られるわけではなく、第１の実施形態と同様に、四角形形状等の多角形形状の構成とすることもできることは言うまでもない。

また、この第２の実施形態の操作面部材１１Ｄも、第１の実施形態と同様に枠部材にシート状部材１１２Ｄを固着させるようにして、枠部材を、外枠基部１２Ｄと外枠蓋部１３Ｄとにより圧着挟持するように構成してもよい。

［第３の実施形態］
この第３の実施形態の操作入力装置は、操作面部材のシート面の弾性変位の検出の仕方が、上述の実施形態とは異なる。

図１７は、この第３の実施形態の操作入力装置１０Ｅの構成例を説明するための図である。図１７の例においては、操作入力装置１０Ｅは、Ｌ字型の外枠６０を備え、この外枠６０に対して、操作面部材１１Ｅが取り付けられている。外枠６０は、図示は省略するが、上述の実施形態と同様に、外枠基部と外枠蓋部とから構成されていて、四角形形状の操作面部材１１Ｅの２辺を挟持して固定するように構成される。

操作面部材１１Ｅは、シート状部材１１２Ｅを枠部材１１１Ｅに固着して構成されている。そして、シート状部材１１２Ｅの、この例では表面側には、当該シート状部材１１２Ｅの凸状の弾性変位を検出するためのマークが形成されている。この例では、シート状部材１１２Ｅの表面側には、小丸で示すドットマーク７０が格子状にパターン配列されたものが、例えば印刷などにより形成されている。

一方、外枠６０の、操作面部材１１Ｅのシート状部材１１２Ｅの表面側を臨む位置には、当該シート状部材１１２Ｅの表面側に形成されているドットマーク７０の格子状パターン部分を撮影する撮像素子６１及び６２が設けられている。この場合に、撮像素子６１は、Ｌ字型の外枠６０の縦方向部分に設けられ、撮像素子６２は、外枠６０の横方向部分に設けられている。

この第３の実施形態においては、撮像素子６１および６２のそれぞれは、シート状部材１１２Ｅのドットマーク７０の格子状パターンを撮像して得た撮像画像情報を、図示を省略する信号送出回路の操作検出回路に供給する。操作検出回路は、受け取った撮像画像情報から、シート状部材１１２Ｅのドットマーク７０の格子状パターンの形状を検出して、シート状部材１１２Ｅに対する押下操作入力の方向（表面側からか、裏面側からか）、入力位置、及び印加された外力の大きさを算定するようにする。

すなわち、撮像素子６１で撮影されて得られる撮像画像は、Ｌ字型の外枠６０の縦方向部分に直交する方向、すなわち、図１７における横方向から見たときのドットマーク７０の格子状パターンの撮像画像となる。また、撮像素子６１で撮影されて得られる撮像画像は、Ｌ字型の外枠６０の横方向部分に直交する方向、すなわち、図１７における縦方向から見たときのドットマーク７０の格子状パターンの撮像画像となる。

シート状部材１１２Ｅに対して、押下操作入力が無いときには、撮像素子６１及び６２からの撮像画像から検出されるドットマーク７０の格子状パターンは、ほぼ正方形の状態となる。

そして、シート状部材１１２Ｅの表面側から押下操作入力が印加されたときには、シート状部材１１２Ｅは、裏面側に凸となるような弾性変位をする。このとき、撮像素子６１からの撮像画像から検出されるドットマーク７０の格子状パターンは、図１７における横方向に徐々に先細（台形形状）となるように変位する。そして、徐々に先細となる方向が、撮像素子６１の位置から、シート状部材１１２Ｅに対して押下操作入力が印加されている位置に向かう方向となる。また、徐々に先細となる度合が、シート状部材１１２Ｅに対して印加されている力の大きさに応じたものとなる。また、撮像素子６２からの撮像画像から検出されるドットマーク７０の格子状パターンは、図１７における縦方向に徐々に先細（台形形状）となるように変位する。そして、徐々に先細となる方向が、撮像素子６２の位置から、シート状部材１１２Ｅに対して押下操作入力が印加されている位置に向かう方向となる。また、徐々に先細となる度合が、シート状部材１１２Ｅに対して印加されている力の大きさに応じたものとなる。

逆に、シート状部材１１２Ｅの裏面側から押下操作入力が印加されたときには、シート状部材１１２Ｅは、表面側に凸となるような弾性変位をする。このとき、撮像素子６１からの撮像画像から検出されるドットマーク７０の格子状パターンは、図１７における横方向に徐々に広がる（逆台形形状）ように変位する。そして、徐々に広がる方向が、撮像素子６１の位置から、シート状部材１１２Ｅに対して押下操作入力が印加されている位置に向かう方向となる。また、徐々に広がる度合が、シート状部材１１２Ｅに対して印加されている力の大きさに応じたものとなる。また、撮像素子６２からの撮像画像から検出されるドットマーク７０の格子状パターンは、図１７における縦方向に徐々に広がる（逆台形形状）ように変位する。そして、徐々に広がる方向が、撮像素子６２の位置から、シート状部材１１２Ｅに対して押下操作入力が印加されている位置に向かう方向となる。また、徐々に広がる度合が、シート状部材１１２Ｅに対して印加されている力の大きさに応じたものとなる。

そして、この第３の実施形態においても、カメラ６１および６２の撮像画像から検出した操作入力の検出結果の時系列変化に基づいて、操作面部材１１Ｄのシート状部材１１２Ｄにおける操作位置の図７（Ａ）に示した直線移動及び図７（Ｂ）に示した回転移動を検出することが可能である。

以上のことから、この第３の実施形態の操作入力装置１０Ｄにおいても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果が得られるものである。

なお、操作面部材のシート状部材に付するマークは、格子状パターンに限らず、撮像画像からシート状部材の弾性変位を検出することができるパターン形状に形成されていればよい。

また、操作面部材のシート状部材に付するマークは、シート状部材の裏面側に形成し、撮像素子は、その裏面側のマークのパターンを撮像することが可能なように配置されていてもよい。

［その他の変形例］
なお、上述の例では、操作検出回路２１において、センサの検出出力から、それぞれの操作に応じた情報を生成して、外部に送出するようにしたが、オブジェクト画像を変形処理する情報処理装置側に、操作検出回路２１の機能を備えさせることにより、操作入力装置からは、センサの出力を、そのまま情報処理装置に送出するようにしてもよい。

１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…操作入力装置、１１…操作面部材、１２…外枠基部、１３…外枠蓋部、１４Ｕ，１４Ｄ，１４Ｌ，１４Ｒ…変位検出センサ、１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂ，１７ｃ，１８ｃ，１７ｄ，１８ｄ…接触センサ、１１１…枠部材、１１２…シート状部材、２０…信号送出回路

Claims (15)

1. 表示画面に表示されているオブジェクト画像を、視覚上立体的に変形させるための操作入力を受け付けて、前記操作入力に応じた信号を送出する操作入力装置であって、
   表面側及び裏面側から、前記操作入力としての外力を受けることが可能であり、前記外力により弾性的に変位する操作面と、
   前記外力による前記操作面の変位を検出するためのセンサと、
   前記センサで検出された前記変位に応じた信号を送出する信号送出回路と、
   を備え、
   前記操作面は、前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分が、弾性変位が可能な枠部材に固定されて構成されており、
   前記センサは、前記枠部材の前記弾性変形を検出することにより、前記外力による前記操作面の前記表面側の変位及び前記裏面側の変位を検出する
   ことを特徴とする操作入力装置。
2. 前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分において、弾性変形をしない外枠に、前記枠部材が前記弾性変形が可能な状態で取り付けられていると共に、前記センサは、前記外枠に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
3. 前記センサは、近接センサまたは接触センサからなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の操作入力装置。
4. 表示画面に表示されているオブジェクト画像を、視覚上立体的に変形させるための操作入力を受け付けて、前記操作入力に応じた信号を送出する操作入力装置であって、
   表面側及び裏面側から、前記操作入力としての外力を受けることが可能であり、前記外力により弾性的に変位する操作面と、
   前記外力による前記操作面の変位を検出するためのセンサと、
   前記センサで検出された前記変位に応じた信号を送出する信号送出回路と、
   を備え、
   前記センサは、複数個であって、前記操作面の周囲に沿った複数の位置に設けられている
   ことを特徴とする操作入力装置。
5. 前記信号送出回路は、複数個の前記センサの出力から、前記操作面における前記外力の印加位置を検出して、その検出結果を前記印加位置の情報を送出する前記信号に含める
   ことを特徴とする請求項４に記載の操作入力装置。
6. 前記信号送出回路は、複数個の前記センサの出力の時系列変化から、前記操作面における前記外力の移動を検出して、その検出結果を前記印加位置の情報を送出する前記信号に含める
   ことを特徴とする請求項４に記載の操作入力装置。
7. 表示画面に表示されているオブジェクト画像を、視覚上立体的に変形させるための操作入力を受け付けて、前記操作入力に応じた信号を送出する操作入力装置であって、
   表面側及び裏面側から、前記操作入力としての外力を受けることが可能であり、前記外力により弾性的に変位する操作面と、
   前記外力による前記操作面の変位を検出するためのセンサと、
   前記センサで検出された前記変位に応じた信号を送出する信号送出回路と、
   を備え、
   前記操作面は、前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分が、弾性変位が可能な枠部材に固定されて構成されており、
   前記弾性変形が可能な枠部材は、多角形形状を有しており、前記多角形形状の複数個の辺の内のすくなくとも１個の辺の変位を前記センサは検出する
   ことを特徴とする操作入力装置。
8. 表示画面に表示されているオブジェクト画像を、視覚上立体的に変形させるための操作入力を受け付けて、前記操作入力に応じた信号を送出する操作入力装置であって、
   表面側及び裏面側から、前記操作入力としての外力を受けることが可能であり、前記外力により弾性的に変位する操作面と、
   前記外力による前記操作面の変位を検出するためのセンサと、
   前記センサで検出された前記変位に応じた信号を送出する信号送出回路と、
   を備え、
   前記操作面は、前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分が、弾性変位が可能な枠部材に固定されて構成されており、
   前記弾性変形が可能な枠部材は、多角形形状を有しており、
   前記多角形形状の複数個の角部のそれぞれを構成する２辺の内のすくなくとも２組の２辺の各辺に、前記角部の存在を検出するように前記センサが設けられており、
   前記信号送出回路は、前記２組の２辺の各辺の前記センサの検出出力から、前記操作面に対する前記外力の移動方向を検出して、その検出結果を送出する前記信号に含める
   ことを特徴とする操作入力装置。
9. 表示画面に表示されているオブジェクト画像を、視覚上立体的に変形させるための操作入力を受け付けて、前記操作入力に応じた信号を送出する操作入力装置であって、
   表面側及び裏面側から、前記操作入力としての外力を受けることが可能であり、前記外力により弾性的に変位する操作面と、
   前記外力による前記操作面の変位を検出するためのセンサと、
   前記センサで検出された前記変位に応じた信号を送出する信号送出回路と、
   を備え、
   前記操作面は、前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分が、弾性変位が可能な枠部材に固定されて構成されており、
   前記弾性変形が可能な枠部材は、円弧状形状あるいは円形形状を有しており、
   前記円弧状形状あるいは円形形状の周囲に沿って複数個の前記センサが設けられている
   ことを特徴とする操作入力装置。
10. 表示画面に表示されているオブジェクト画像を、視覚上立体的に変形させるための操作入力を受け付けて、前記操作入力に応じた信号を送出する操作入力装置であって、
    表面側及び裏面側から、前記操作入力としての外力を受けることが可能であり、前記外力により弾性的に変位する操作面と、
    前記外力による前記操作面の変位を検出するためのセンサと、
    前記センサで検出された前記変位に応じた信号を送出する信号送出回路と、
    を備え、
    前記操作面は、前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分が、弾性変位が可能な枠部材に固定されて構成されており、
    前記センサは、感圧センサからなり、
    前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分の前記枠部材が、弾性変形をしない外枠に設けられている前記感圧センサに対して、所定の圧力が印加された状態で取り付けられている
    ことを特徴とする操作入力装置。
11. 前記センサは、感圧センサからなり、
    前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分の前記枠部材が、弾性変形をしない外枠に設けられている前記感圧センサに対して、所定の圧力が印加された状態で取り付けられている
    ことを特徴とする請求項１、請求項７、請求項８又は請求項９に記載の操作入力装置。
12. 前記センサは、ひずみ受感素子である
    ことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０のいずれかに記載の操作入力装置。
13. 前記操作面の少なくとも部分的な周囲部分が、弾性変形をしない外枠に固定されて取り付けられている
    ことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０のいずれかに記載の操作入力装置。
14. 前記センサは、複数個であって、前記操作面の周囲に沿った複数の位置に設けられている
    ことを特徴とする請求項１、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０に記載の操作入力装置。
15. 前記弾性変形が可能な枠部材は、円弧状形状あるいは円形形状を有しており、
    前記円弧状形状あるいは円形形状の周囲に沿って複数個の前記センサが設けられている
    ことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項７、請求項８又は請求項１０のいずれかに記載の操作入力装置。

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