JPH08305490A - Stress output type two-dimensional coordinate input device - Google Patents

Stress output type two-dimensional coordinate input device

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JPH08305490A
JPH08305490A JP11334395A JP11334395A JPH08305490A JP H08305490 A JPH08305490 A JP H08305490A JP 11334395 A JP11334395 A JP 11334395A JP 11334395 A JP11334395 A JP 11334395A JP H08305490 A JPH08305490 A JP H08305490A
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JP
Japan
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rotation
sphere
cylinder
component
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP11334395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Tachikawa
哲也 立川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH08305490A publication Critical patent/JPH08305490A/en
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Abstract

PURPOSE: To improve the quality of a human interface by outputting reaction from a computer when inputting a two-dimensional coordinate by also providing a reaction output means at the two-dimensional coordinate input device such as mouse or track ball. CONSTITUTION: This device is composed of a ball 1 having a large friction coefficient, two cylinders 2 and 3 orthogonal each other having the large coefficient of friction with the ball 1 in contact with the ball 1, two position detecting means 6 and 7 for detecting the rotating amounts of two cylinders, two torque generating means 4 and 5 for applying rotating force to two cylinders, and program for applying suitable control signals to the torque generating means 4 and 5 based on the information from the position detecting means. Since the two-dimensional reaction output means is provided for the two-dimensional input device, a cursor showing the two-dimensional coordinate input device can be held in a certain area or can be oppositely prevented from entering a certain area and the quality of the human interface can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、反力出力型2次元座標
入力装置に関し、より詳細には、ヒューマンインターフ
ェースに関し、ワークステーション、パーソナルコンピ
ュータなどで使われているマウス、トラックボールなど
の2次元座標入力装置に反力出力手段を兼ね備えさせる
ことによって、2次元座標入力時に、コンピュータから
マウス、トラックボールを介して反力を出力することが
できるようにし、コンピュータ上での作業を能率化し、
わかり易くするものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reaction force output type two-dimensional coordinate input device, and more particularly to a human interface, which is a two-dimensional device such as a mouse or a trackball used in workstations, personal computers and the like. By making the coordinate input device also have a reaction force output means, the reaction force can be output from the computer via the mouse and the trackball at the time of two-dimensional coordinate input, and the work on the computer is streamlined.
It is easy to understand.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、コンピュータにおけるヒューマン
インターフェースには、入力手段としてキーボード、マ
ウス、トラックボールなどが、出力手段としてはCRT
ディスプレイ、液晶ディスプレイ、プリンタなどが使わ
れていた。これらマウス、トラックボールは大きな球と
それに接触し互いに直交する円筒と円筒の回転量をはか
る検出手段からなっている。また、最近、仮想現実感の
研究でロボットマニピュレータによく似た反力出力装置
が開発されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a human interface in a computer has a keyboard, a mouse, a trackball, etc. as an input means and a CRT as an output means.
Displays, liquid crystal displays, printers, etc. were used. These mice and trackballs are composed of a large sphere, a cylinder that is in contact with the large sphere, and is orthogonal to each other, and detection means for measuring the amount of rotation of the cylinder. Recently, research on virtual reality has developed a reaction force output device that is similar to a robot manipulator.

【0003】また、特開平6−102997号公報に示
されるように、マウスの上部に、マウス操作時に手の平
にあたる部分に上下に動かせる可動カバーおよび該可動
カバーを上下に動かすカバー駆動機構を備えたものも提
案されている。上記特開平6−102997号公報に記
載の発明では、マウスカーソルがウインドーやボタンの
境界上を通過したことを触覚によって知ることが出来
る。また、特開平5−324190号に示されるよう
に、マウスを構成する球にブレーキをon/offさせ
てユーザに反力情報を与えるものも提案されている。
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-102997, a mouse is provided with a movable cover which can be moved up and down to a part corresponding to a palm when the mouse is operated, and a cover drive mechanism which moves the movable cover up and down. Is also proposed. In the invention described in the above-mentioned JP-A-6-102997, it is possible to know by tactile sense that the mouse cursor has passed over the boundary of the window or the button. In addition, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-324190, there has been proposed a device in which a brake is turned on / off on a ball forming a mouse to give reaction force information to a user.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記C
RT表示装置などの出力手段では、視覚的な出力は可能
とするものの人間のもつその他の感覚器官に対してコン
ピュータが情報を出力するということはできなかった。
また、最近よく研究開発されている仮想現実の研究分野
では反力ディスプレイが開発させているが、物理的大き
さを含む装置の規模の大きさのため、安易にそれを使う
ことは困難であった。また、特開平6−102997号
公報に示されるような方法では、1次元的な触覚情報の
表示に留まっているため、コンピュータから人間の方へ
提示される情報量が少ないという問題がある。また、特
開平5−324190号公報に示される方法は、球に対
してブレーキをon/offするのみなので、反力がギ
クシャクしてしまうという問題や、境界線をまたいだ時
の感触や、ある方向へ吸い込まれるような感じを表現す
ることができなかった。すなわち、連続的で滑らかで緻
密な反力制御が出来ないという問題点を持っている。
However, the above C
With an output means such as an RT display device, although it is possible to output visually, the computer cannot output information to other sensory organs of human beings.
Also, in the research field of virtual reality, which has been well researched and developed recently, reaction force displays are being developed, but due to the size of the device including physical size, it is difficult to use it easily. It was Further, in the method disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-102997, there is a problem in that the amount of information presented to the human by the computer is small because the one-dimensional tactile information is displayed only. Further, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-324190 only turns the brake on and off with respect to the ball, so that there is a problem that the reaction force becomes jerky, and there is a feeling when crossing the boundary line. I couldn't express the feeling of being sucked in the direction. That is, there is a problem that continuous, smooth and precise reaction force control cannot be performed.

【0005】本発明は、上記のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、従来入力装置として広く慣れ親しまれてい
るマウス、トラックボールに力覚的出力手段を兼ね備え
させ、滑らかな反力や吸い込まれるような反力を表現す
ることができ、ヒューマンインターフェースをより高度
化させることを目的としてなされたものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a mouse and a trackball, which have been widely used as an input device in the past, are provided with a haptic output means so that a smooth reaction force or suction can be obtained. Such a reaction force can be expressed, and the purpose is to further enhance the human interface.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、(1)摩擦係数の大きい球と、該球と摩
擦接触する第1の円筒と、該第1の円筒と回転軸が直交
し前記球と摩擦接触する第2の円筒と、1つの回転軸を
もち、該回転軸に対して入力信号に応じたトルクを発生
させる第1及び第2の2つのトルク発生手段と、1つの
回転軸をもち、該回転軸の回転量を検出することのでき
る第1及び第2の2つの位置検出手段と、前記球の回転
のX成分を前記第1の円筒の回転に変換し、前記第1の
位置検出手段にX成分回転情報を伝達でき、かつ前記第
1のトルク発生手段からのトルクを前記第1の円筒に反
映して前記球の回転X成分として出力することができる
第1の回転軸と、前記球の回転のY成分を前記第2の円
筒の回転に変換し、前記第2の位置検出手段にY成分回
転情報を伝達でき、かつ前記第2のトルク発生手段から
のトルクを前記第2の円筒に反映して前記球の回転Y成
分(前記X成分に直角)として出力することができる前
記第2の回転軸と、前記球を支えかつ該球を装置外部の
平面と接触可能とさせる支持板とからなること、更に
は、(2)前記位置検出手段からの情報に基づいて適切
な制御信号を前記トルク発生手段に与えること、或い
は、(3)摩擦係数の大きい球と、該球と摩擦接触する
第1の円筒と、該第1の円筒と回転軸が直交し該球と摩
擦接触する第2の円筒と、1つの回転軸をもち、該回転
軸に対して入力信号に応じたトルクを発生させる第1及
び第2の2つのトルク発生手段と、1つの回転軸をも
ち、該回転軸の回転量を検出することのできる第1及び
第2の2つの位置検出手段と、前記球の回転のX成分を
前記第1の円筒の回転に変換し、前記第1の位置検出手
段にX成分回転情報を伝達でき、かつ前記第1のトルク
発生手段からのトルクを前記第1の円筒に反映して前記
球の回転X成分として出力することができる第1の回転
軸と、前記球の回転のY成分(前記X成分に直角)を前
記第2の円筒の回転に変換して前記第2の位置検出手段
にY成分回転情報を伝達でき、かつ前記第2のトルク発
生手段からのトルクを前記第2の円筒に反映して前記球
の回転Y成分として出力することができる第2の回転軸
と、前記球の下部に位置し、該球を支えその回転量を双
方向に伝達できるように前記第1及び第2の円筒が配置
されていること、更には、(4)前記位置検出手段から
の情報に基づいて適切な制御信号を前記トルク発生手段
に与えることを特徴としたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (1) a sphere having a large friction coefficient, a first cylinder that makes frictional contact with the sphere, and a rotation of the first cylinder. A second cylinder having an axis orthogonal to and in frictional contact with the sphere; two first and second torque generating means having one rotating shaft and generating torque according to an input signal with respect to the rotating shaft. First and second position detecting means having one rotation axis and capable of detecting the rotation amount of the rotation axis, and converting the X component of the rotation of the sphere into the rotation of the first cylinder. However, the X component rotation information can be transmitted to the first position detecting means, and the torque from the first torque generating means can be reflected on the first cylinder and output as the rotation X component of the sphere. The first rotation axis that is possible and the Y component of the rotation of the sphere is converted into the rotation of the second cylinder. The Y component rotation information can be transmitted to the second position detecting means, and the torque from the second torque generating means is reflected on the second cylinder to rotate the Y component of the sphere (perpendicular to the X component). And a support plate for supporting the sphere and allowing the sphere to come into contact with a flat surface outside the apparatus, and (2) from the position detecting means. An appropriate control signal is given to the torque generating means based on the information, or (3) a sphere having a large friction coefficient, a first cylinder that makes frictional contact with the sphere, and the first cylinder and the rotating shaft. A second cylinder which is orthogonal to the sphere and has frictional contact with the sphere; first and second torque generating means having one rotating shaft and generating torque according to an input signal to the rotating shaft; Since it has one rotation axis and detects the rotation amount of the rotation axis, The first and second position detecting means, and the X component of the rotation of the sphere can be converted into the rotation of the first cylinder, and the X component rotation information can be transmitted to the first position detecting means, and A first rotation axis capable of reflecting the torque from the first torque generating means on the first cylinder and outputting it as a rotation X component of the sphere, and a Y component of rotation of the sphere (the X component). (Right angle to) can be converted into rotation of the second cylinder to transmit Y component rotation information to the second position detecting means, and the torque from the second torque generating means is reflected in the second cylinder. And a second rotation axis capable of outputting as a rotation Y component of the sphere, and the first and second rotation shafts located below the sphere so as to support the sphere and to transmit the rotation amount bidirectionally. That the cylinders are arranged, and (4) information from the position detecting means. Based on the above, an appropriate control signal is given to the torque generating means.

【0007】[0007]

【作用】従来使われてきたマウス、トラックボールに
は、球が内蔵され、その球の回転の相互に直交する方向
の成分、すなわち、X成分、Y成分を検出する手段がつ
いている。各成分を検出する部分には、通常、円筒状の
ものが球に接触し、各々の円筒軸の回転成分に変換さ
れ、その円筒軸にその回転量を検出する手段が設けられ
ている。本発明では、上記円筒軸の各々にモータなどの
トルク発生手段を接続し、このトルク発生手段をコンピ
ュータから制御可能なように構成したもので、このよう
に構成した反力出力型2次元座標入力装置は、トルク発
生手段にトルクが発生しないようにしておけば、マウス
のように、或いは、トラックボールのように動作する。
次に、なんらかの情報に基づいてトルク発生手段にトル
クを発生させるようにすると、そのトルクは回転軸を経
由して円筒に伝わり、円筒は球との摩擦係数に応じた回
転力を球に与える。この時、球は接触する装置外部の平
面との間に相互作用を起こし、球と装置外部の平面の摩
擦係数に応じた力を装置自体に相対的に発生させ、装置
を利用する人間は、その相対的に発生した力を装置から
知覚する。また、球に触れる人間は、手などの感覚器官
と球との摩擦係数に応じた球の回転力を知覚する。
In the mouse and trackball that have been used conventionally, a sphere is built in, and a means for detecting the components of the rotation of the sphere in directions orthogonal to each other, that is, the X component and the Y component, is provided. The portion for detecting each component is usually provided with a means for detecting the amount of rotation of the cylindrical shaft which is in contact with a sphere and is converted into the rotational component of each cylindrical shaft. In the present invention, a torque generating means such as a motor is connected to each of the cylindrical shafts, and the torque generating means is configured to be controllable by a computer. The reaction force output type two-dimensional coordinate input having such a configuration is provided. The device operates like a mouse or as a trackball, provided that the torque generating means does not generate torque.
Next, when the torque generating means is caused to generate a torque based on some information, the torque is transmitted to the cylinder via the rotation axis, and the cylinder gives the sphere a rotational force corresponding to the friction coefficient with the sphere. At this time, the sphere causes an interaction with a plane outside the device that comes into contact with the sphere, and a force corresponding to the friction coefficient between the sphere and the plane outside the device is relatively generated in the device itself. The device perceives the relatively generated force. Further, a person touching the sphere perceives a rotational force of the sphere according to a friction coefficient between the sphere and a sensory organ such as a hand.

【0008】[0008]

【実施例】図1〜図3は、本発明の一実施例を説明する
ための図で、図1は機構的構成、図2は匡体内部の概略
構成、図3は電気的構成を示し、図中、1は摩擦係数の
大きい表面を有する球、2は第1の円筒、2Xは第1の
回転軸、3は第2の円筒、3Xは第2の回転軸、4は第
1のトルク発生手段、5は第2のトルク発生手段、6は
第1の位置検出手段、7は第2の位置検出手段、8は支
持板、9は支持ローラ、10は匡体、11は第1のパル
スエンコーダ、12は第2のパルスエンコーダ、13は
第1のD/Aコンバータ、14は第2のD/Aコンバー
タ、15はCPU、16は第1の駆動アンプ、17は第
2の駆動アンプを示し、全図を通して同様の作用をする
部分には、同一の参照番号が付してある。
1 to 3 are views for explaining one embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a mechanical structure, FIG. 2 shows a schematic structure inside a casing, and FIG. 3 shows an electric structure. In the figure, 1 is a sphere having a surface with a large friction coefficient, 2 is a first cylinder, 2X is a first rotation axis, 3 is a second cylinder, 3X is a second rotation axis, and 4 is a first rotation axis. Torque generating means, 5 is second torque generating means, 6 is first position detecting means, 7 is second position detecting means, 8 is a supporting plate, 9 is a supporting roller, 10 is a case, and 11 is a first. Pulse encoder, 12 is a second pulse encoder, 13 is a first D / A converter, 14 is a second D / A converter, 15 is a CPU, 16 is a first drive amplifier, and 17 is a second drive. The same reference numerals are attached to parts showing the amplifiers and having similar functions throughout the drawings.

【0009】前記トルク発生手段4,5には小型モータ
を使う。また、位置検出手段6,7はオプティカルエン
コーダで構成する。球1はゴムボールを利用し、図1及
び図2に示すように、支持ローラ9及び匡体10の下部
支持板8に支持されている。匡体10下部支持板8は球
1の一部が匡体外部に出るように穴があいており、ま
た、球1と接触する部分は摩擦係数が小さくなるように
つるつるの材質で作製する。円筒2,3も球1と広い面
積で密着し摩擦係数が大きくなるようにゴムなどの材質
で作製する。位置検出手段6,7からの出力はパルスエ
ンコーダ11,12に入力され球1がどの程度移動した
かがCPU15がわかるようになっている。また、CP
U15からD/Aコンバータ13,14および駆動アン
プ16,17を介してトルク発生手段4,5へ電気的に
接続され、任意のトルクが出せるようになっている。な
お、本発明では、以上にあげた実施例以外の構成でも所
望の効果を出すことは可能である。例えば、トルク発生
手段から球へのトルクの与え方は位置検出手段が用いる
円筒2,3を共有するのではなく、もう2つのトルク出
力用の円筒を別に設け、これらの円筒を介して球1にト
ルクを出力する構成であってもよい。
Small motors are used for the torque generating means 4 and 5. The position detecting means 6 and 7 are optical encoders. The sphere 1 is a rubber ball, and is supported by a support roller 9 and a lower support plate 8 of an enclosure 10, as shown in FIGS. The lower support plate 8 of the casing 10 has a hole so that a part of the sphere 1 is exposed to the outside of the casing, and the portion in contact with the sphere 1 is made of a slippery material so that the friction coefficient becomes small. The cylinders 2 and 3 are also made of a material such as rubber so that they are in close contact with the sphere 1 over a wide area and have a large friction coefficient. The outputs from the position detecting means 6 and 7 are input to the pulse encoders 11 and 12 so that the CPU 15 can know how much the sphere 1 has moved. Also, CP
The U15 is electrically connected to the torque generating means 4 and 5 via the D / A converters 13 and 14 and the drive amplifiers 16 and 17 so that arbitrary torque can be produced. In addition, according to the present invention, it is possible to obtain a desired effect even with a configuration other than the above-mentioned embodiments. For example, the method of applying torque from the torque generating means to the sphere does not share the cylinders 2 and 3 used by the position detecting means, but another two cylinders for torque output are separately provided, and the sphere 1 is provided through these cylinders. It may be configured to output torque to the.

【0010】以上にあげたような機械的構成の反力出力
型マウスにおいて、まず、以下のような基本的な制御プ
ログラムを実装する。1つは、図4に示すような、パル
スエンコーダ11,12からの情報を読み取り、マウス
がどれだけ移動したかを算出するプログラム100であ
り、もう1つは、図5に示すような、マウスが出力すべ
き反力の方向を示す与えられた2次元のベクトルから実
際にマウスがそのような反力を出力するようにD/Aコ
ンバータ13,14に信号を送るプログラム101であ
り、更には、図6に示すような、与えられた領域(例え
ば、矩形領域)と、その時マウスがポイントする位置と
からマウスに出力すべき2次元の反力ベクトルを算出
し、出力するプログラム102である。
In the reaction force output type mouse having the above mechanical structure, first, the following basic control program is installed. One is a program 100 for reading the information from the pulse encoders 11 and 12 as shown in FIG. 4 and calculating how much the mouse has moved, and the other is a program 100 as shown in FIG. Is a program 101 that sends a signal to the D / A converters 13 and 14 so that the mouse actually outputs such a reaction force from a given two-dimensional vector indicating the direction of the reaction force to be output. A program 102 for calculating and outputting a two-dimensional reaction force vector to be output to the mouse from a given area (for example, a rectangular area) and a position pointed by the mouse at that time as shown in FIG.

【0011】与えられる領域には、その領域を含むマウ
スの可動範囲を定義域とする2変数1価の関数fも付属
するようにしておく。プログラム102は、プログラム
100を呼びだして現在マウスがポイントしている座標
(x,y)を算出し、その点における∂f/∂x,∂f
/∂yを計算する。この時、(−∂f/∂x,−∂f/
∂y)はマウスが出力すべき反力ベクトルになるのでそ
れをプログラム101に送る。以上のようなプログラム
102を実装しておくことによって関数fを与えるだけ
でマウスに様々な反力動作をさせることが可能となる。
The given area is also provided with a two-variable, monovalent function f whose definition is the movable range of the mouse including the area. The program 102 calls the program 100 to calculate the coordinates (x, y) where the mouse is currently pointing, and ∂f / ∂x, ∂f at that point.
Calculate / ∂y. At this time, (-∂f / ∂x, -∂f /
∂y) is the reaction force vector to be output by the mouse, so it is sent to the program 101. By mounting the program 102 as described above, it is possible to cause the mouse to perform various reaction force operations only by giving the function f.

【0012】以下に、その例をいくつか挙げる。図7
は、前述の関数fの一例を示す図で、プログラム102
には、この関数fを与えるものとする。図7における点
pおよび点qの近傍ではfの微分値が大きくなり、も
し、マウスがそこをポイントしていたとすると、fの形
状から点pあるいは点qからはなれようとする反力ベク
トルがマウスから出力される。例えば、マウスが点pの
近傍で点qに近い側をポイントしていて、点pを通過し
て図7の左の方へ移動したとする。この時、マウスを操
作している人間はマウスカーソルを点pに近付けようと
すればする程、逆方向の力を知覚することになり、それ
に逆らいながら点pに到達すると(∂fが0になるの
で)反力を感じなくなる。
Some examples will be given below. Figure 7
Is a diagram showing an example of the above-mentioned function f.
Is given this function f. In the vicinity of the points p and q in FIG. 7, the differential value of f becomes large, and if the mouse is pointing there, the reaction force vector that tries to deviate from the point p or q from the shape of f is the mouse. Is output from. For example, it is assumed that the mouse points near the point q near the point p, passes the point p, and moves to the left in FIG. 7. At this time, the more the human operating the mouse tries to move the mouse cursor closer to the point p, the more the force in the opposite direction is perceived, and when the person reaches the point p against it (∂f becomes 0). I don't feel the reaction force.

【0013】次に、点pから離れはじめると、それをう
ながすかのような力がマウスに出力される。パーソナル
コンピュータやワークステーションのウインドウシステ
ムにおいて、ウインドウの境界線が上記点p,qに対応
するように関数fを構成しておくと、マウス操作時にポ
イント位置がウインドウの境界をまたいだ時にそれをマ
ウスからの反力によって知覚できるようなシステムを実
現することが可能となる。図7の実数fのピーク点の高
さを低くするなど調整することでウインドウの境界をま
たいだ時のコツコツいった感覚をユーザに与えることも
できる。
Next, when the robot starts to move away from the point p, a force as if to grow it is output to the mouse. In a window system of a personal computer or a workstation, if the function f is configured so that the boundary line of the window corresponds to the points p and q, the mouse is moved when the point position crosses the boundary of the window when the mouse is operated. It is possible to realize a system that can be perceived by the reaction force from. By adjusting the height of the peak point of the real number f in FIG. 7 such as lowering it, it is possible to give the user a sensible feeling when crossing the window boundary.

【0014】図8は、前記関数fの他の例を示す図で、
図8に示した関数fは、点r,sを漸近線とする関数で
ある。このような関数を与えた場合、マウスを点rやs
に近付ければ近付ける程、逆方向に働く反力が出力され
るように作用する。例えば、点r,sをウインドウの境
界に合うようなfにしておけば、そのウインドウから誤
ってマウスカーソルが出ていかないように、または、そ
のウインドウにマウスカーソルが侵入しないようにする
ことが可能となる。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the function f.
The function f shown in FIG. 8 is a function having the points r and s as asymptotes. When such a function is given, the mouse is moved to the points r and s.
The closer it is to, the more the reaction force acting in the opposite direction is output. For example, if the points r and s are set to f so as to match the window boundary, it is possible to prevent the mouse cursor from accidentally leaving the window or prevent the mouse cursor from entering the window. Becomes

【0015】図9は、関数fの他の例を示す図で、図8
の時と同様に点tを漸近線とする関数で、例えば、点t
をあるアイコンの座標になるようにしておけば、図8の
時と同様に、そのアイコンにマウスカーソルが近付かな
いようにすることが出来る。例えば、Macintoshのデス
クトップにおけるゴミ箱アイコンの座標が点tになるよ
うにしておけば、重要な書類などを誤って捨ててしまう
ことが避けられる。その他に、あるアイコンを別のアイ
コンにドラッグして重ねるという操作が一般のウインド
ウシステムによく用いられるが、アイコンの組み合わせ
が合わない時などは、この方法で不可能である旨を触覚
を介してシステムから通知することが可能となる。
FIG. 9 is a diagram showing another example of the function f.
As in the case of, a function that makes the point t an asymptote, for example, the point t
If is set to the coordinates of a certain icon, it is possible to prevent the mouse cursor from approaching that icon, as in the case of FIG. For example, if the coordinates of the trash can icon on the Macintosh desktop are set to the point t, it is possible to avoid accidentally discarding important documents. In addition, the operation of dragging and overlaying one icon on another icon is often used in general window systems, but when the combination of icons does not match, it is impossible to do this method via tactile sense. It becomes possible to notify from the system.

【0016】図10に示す関数fは、図9の場合とは逆
にある点uにマウスカーソルが吸い込まれるように作用
する関数である。上記のような、アイコン同志をドラッ
グ操作で重ね合わせる場合、適しているアイコン同志は
このような反力出力によって操作者に理解を促すことが
可能となる。
The function f shown in FIG. 10 is a function which acts so that the mouse cursor is sucked into a point u which is opposite to the case of FIG. When the icons are overlapped with each other by the drag operation as described above, it is possible for the suitable icons to prompt the operator to understand by such reaction force output.

【0017】また、図11は本発明をトラックボールの
形で具現化したものであり、制御方法、動作などは図2
のマウスの場合と同じである。その他、一般的なCAD
においても線、面の描画、面、物体の配置など様々な用
途において、本発明はインタラクティブ性の高い高度な
ヒューマンインタフェースを提供することが出来る。
FIG. 11 shows the present invention embodied in the form of a trackball, and the control method and operation are shown in FIG.
Same as for the mouse. Other general CAD
Also, in various applications such as drawing lines, surfaces, and arranging surfaces and objects, the present invention can provide a highly interactive human interface.

【0018】[0018]

【発明の効果】従来、入力専用として使われてきたマウ
ス、トラックボールなどの2次元入力装置に2次元の反
力出力手段を持たせることで、2次元座標入力装置の示
すカーソルがある領域を跨いだ事を通知したり、ある領
域内に留まるようにしたり、逆に、ある領域内に入らな
いようにしたり、ドラッグ操作において、ある点又はあ
る領域に近付かないようにしたり、近付くことを促した
り、といったことや、一般的なCADにおいて線、面の
描画、面、物体の配置などの操作をよりインタラクティ
ブにしたり、といったことが可能となり、ヒューマンイ
ンターフェースの高度化を図ることが可能となる。ま
た、これら操作において、従来の技術で問題であった反
力の出力のされかたが滑らかでなく不自然であったこと
が解決され、より自然で人間の感覚にフィックする反力
出力型2次元座標入力装置が提供される。
By providing a two-dimensional input device such as a mouse or a trackball which has been conventionally used only for inputting with two-dimensional reaction force output means, the area where the cursor shown by the two-dimensional coordinate input device exists Notify that you have straddled, stay within a certain area, conversely, do not enter a certain area, do not approach a certain point or a certain area during drag operation, and urge you to approach. It is possible to make operations such as drawing of lines and planes, arrangement of planes and objects more interactive in general CAD, and to improve the human interface. Further, in these operations, it was solved that the output of the reaction force, which was a problem in the conventional technique, was not smooth and unnatural, and the reaction force output type 2 which is more natural and has a human feeling. A dimensional coordinate input device is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を説明するための機構的構成
図である。
FIG. 1 is a mechanical configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】本発明をマウスに適用した場合の内部構成の概
略及び全体の概念を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the outline and overall concept of the internal configuration when the present invention is applied to a mouse.

【図3】本発明の実施に使用される電気的構成を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing an electrical configuration used for implementing the present invention.

【図4】本発明の実施に使用する制御プログラムの一部
分の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a part of a control program used for implementing the present invention.

【図5】本発明の実施例に使用する制御プログラムの一
部分の他の例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing another example of a part of the control program used in the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施に使用する制御プログラムの一部
分の他の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of a part of a control program used for implementing the present invention.

【図7】制御プログラムに与えるパラメータの一例を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of parameters given to a control program.

【図8】制御プログラムに与えるパラメータの他の例を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing another example of parameters given to a control program.

【図9】制御プログラムに与えるパラメータの他の例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing another example of parameters given to a control program.

【図10】制御プログラムに与えるパラメータの他の例
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing another example of parameters given to a control program.

【図11】本発明をトラックボールの形で具現化した場
合の外観図である。
FIG. 11 is an external view when the present invention is embodied in the form of a trackball.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…球、2…第1の円筒、2x…第1の回転軸、3…第
2の円筒、3y…第2の回転軸、4…第1のトルク発生
手段、5…第2のトルク発生手段、6…第1の位置検出
手段、7…第2の位置検出手段、8…支持板、9…支持
ローラ、10…匡体、11,12…パルスエンコーダ、
13,14…D/Aコンバータ、15…CPU、16,
17…駆動アンプ。
1 ... Sphere, 2 ... 1st cylinder, 2x ... 1st axis of rotation, 3 ... 2nd cylinder, 3y ... 2nd axis of rotation, 4 ... 1st torque generating means, 5 ... 2nd torque generation Means, 6 ... First position detecting means, 7 ... Second position detecting means, 8 ... Support plate, 9 ... Support roller, 10 ... Case, 11, 12 ... Pulse encoder,
13, 14 ... D / A converter, 15 ... CPU, 16,
17 ... Drive amplifier.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 摩擦係数の大きい球と、該球と摩擦接触
する第1の円筒と、該第1の円筒と回転軸が直交し前記
球と摩擦接触する第2の円筒と、1つの回転軸をもち、
該回転軸に対して入力信号に応じたトルクを発生させる
第1及び第2の2つのトルク発生手段と、1つの回転軸
をもち、該回転軸の回転量を検出することのできる第1
及び第2の2つの位置検出手段と、前記球の回転のX成
分を前記第1の円筒の回転に変換し、前記第1の位置検
出手段にX成分回転情報を伝達でき、かつ前記第1のト
ルク発生手段からのトルクを前記第1の円筒に反映して
前記球の回転X成分として出力することができる第1の
回転軸と、前記球の回転のY成分を前記第2の円筒の回
転に変換し、前記第2の位置検出手段にY成分回転情報
を伝達でき、かつ前記第2のトルク発生手段からのトル
クを前記第2の円筒に反映して前記球の回転Y成分(前
記X成分に直角)として出力することができる前記第2
の回転軸と、前記球を支えかつ該球を装置外部の平面と
接触可能とさせる支持板とからなることを特徴とする反
力出力型2次元座標入力装置。
1. A sphere having a large friction coefficient, a first cylinder that makes frictional contact with the sphere, a second cylinder that has a rotation axis orthogonal to the first cylinder and makes frictional contact with the sphere, and one rotation. Has an axis,
A first and second torque generating means for generating a torque according to an input signal to the rotary shaft, and a first rotary shaft having a single rotary shaft and capable of detecting a rotation amount of the rotary shaft.
And the second two position detecting means, the X component of the rotation of the sphere can be converted into the rotation of the first cylinder, the X component rotation information can be transmitted to the first position detecting means, and the first position detecting means can transmit the X component rotation information. Of the torque from the torque generating means of the first cylinder can be output as a rotation X component of the sphere, and a Y component of rotation of the sphere of the second cylinder. The rotation Y component of the sphere can be converted into rotation and the Y component rotation information can be transmitted to the second position detecting means, and the torque from the second torque generating means can be reflected in the second cylinder. The second which can be output as a right angle to the X component)
The reaction force output type two-dimensional coordinate input device, comprising: a rotation axis of the device and a support plate that supports the sphere and allows the sphere to come into contact with a plane outside the device.
【請求項2】 前記位置検出手段からの情報に基づいて
適切な制御信号を前記トルク発生手段に与えることを特
徴とする請求項1に記載の反力出力型2次元座標入力装
置。
2. The reaction force output type two-dimensional coordinate input device according to claim 1, wherein an appropriate control signal is given to the torque generating means based on the information from the position detecting means.
【請求項3】 摩擦係数の大きい球と、該球と摩擦接触
する第1の円筒と、該第1の円筒と回転軸が直交し該球
と摩擦接触する第2の円筒と、1つの回転軸をもち、該
回転軸に対して入力信号に応じたトルクを発生させる第
1及び第2の2つのトルク発生手段と、1つの回転軸を
もち、該回転軸の回転量を検出することのできる第1及
び第2の2つの位置検出手段と、前記球の回転のX成分
を前記第1の円筒の回転に変換し、前記第1の位置検出
手段にX成分回転情報を伝達でき、かつ前記第1のトル
ク発生手段からのトルクを前記第1の円筒に反映して前
記球の回転X成分として出力することができる第1の回
転軸と、前記球の回転のY成分(前記X成分に直角)を
前記第2の円筒の回転に変換して前記第2の位置検出手
段にY成分回転情報を伝達でき、かつ前記第2のトルク
発生手段からのトルクを前記第2の円筒に反映して前記
球の回転Y成分として出力することができる第2の回転
軸と、前記球の下部に位置し、該球を支えその回転量を
双方向に伝達できるように前記第1及び第2の円筒が配
置されていることを特徴とする反力出力型2次元座標入
力装置。
3. A sphere having a large coefficient of friction, a first cylinder that makes frictional contact with the sphere, a second cylinder that has a rotation axis orthogonal to the first cylinder and makes frictional contact with the sphere, and one rotation. A first and a second torque generating means having a shaft for generating a torque corresponding to an input signal with respect to the rotary shaft; and a single rotary shaft for detecting a rotation amount of the rotary shaft. Two possible first and second position detecting means and an X component of the rotation of the sphere can be converted into a rotation of the first cylinder, and X component rotation information can be transmitted to the first position detecting means, and A first rotation axis capable of reflecting the torque from the first torque generating means on the first cylinder and outputting it as a rotation X component of the sphere, and a Y component of rotation of the sphere (the X component). Right angle) to the rotation of the second cylinder and the Y component rotation information is transferred to the second position detecting means. And a second rotation axis capable of transmitting the torque from the second torque generating means to the second cylinder to be output as a rotation Y component of the sphere, and a position below the sphere. A reaction force output type two-dimensional coordinate input device in which the first and second cylinders are arranged so as to support the sphere and to transmit the rotation amount bidirectionally.
【請求項4】 前記位置検出手段からの情報に基づいて
適切な制御信号を前記トルク発生手段に与えることを特
徴とする請求項3に記載の反力出力型2次元座標入力装
置。
4. The reaction force output type two-dimensional coordinate input device according to claim 3, wherein an appropriate control signal is given to the torque generating means based on the information from the position detecting means.
JP11334395A 1995-05-11 1995-05-11 Stress output type two-dimensional coordinate input device Pending JPH08305490A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998030952A1 (en) * 1997-01-14 1998-07-16 Avix Inc. Information processor having characteristic in graphical user interface
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