KR101124818B1 - 입력 장치 및 포인팅 디바이스 - Google Patents

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가즈아끼 미요시
마사히로 기노시따
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오무론 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 소형의 입력 장치를 사용하여 사용자가 조작량을 직감적으로 파악할 수 있는 포인팅 디바이스를 제공하는 것이다.
포인팅 디바이스는, 사용자가 손가락으로 찰과할 수 있고, 입력 방향으로 작용하는 힘에 따라서 변위하고, 또한 입력 방향으로 작용하는 힘이 1N 이하일 때에 1㎜ 이하의 최대 변위량을 나타내는 조작 부재(7) 및 조작 부재(7)의 변위량을 검출하는 검출 수단(12)을 갖는 입력 장치(2)와, 위치를 표시할 수 있는 표시 장치를 구비하고, 소정 시간마다, 검출 수단(12)에 의해 검출된 조작 부재(7)의 변위량에 따른 거리만큼 표시 위치를 이동한다.

Description

입력 장치 및 포인팅 디바이스 {INPUT DEVICE AND POINTING DEVICE}
본 발명은, 입력 장치 및 포인팅 디바이스에 관한 것이다.
휴대 기기에 있어서 표시되고 있는 커서 등을 화면 상에서 이동시키기 위한 입력 장치(포인팅 디바이스)로서, 특허 문헌 1 내지 5에 있어서, 사용자가 2차원의 임의의 방향으로 변위시킬 수 있는 스틱이나 키를 설치하는 것이 제안되어 있다. 이러한 입력 장치에서는, 스틱이나 키의 변위량과 변위하고 있는 시간에 기초하여, 커서의 이동량이 산출되므로, 사용자가 커서의 이동량(조작량)을 직감적으로 파악하기 어렵다.
이로 인해, 노트북 컴퓨터 등에서는, 사용자가 접촉하고 있는 위치의 좌표를 검출하는 터치 패드와 같은 포인팅 디바이스를 채용하는 것이 대부분이다. 터치 패드를 사용하는 포인팅 디바이스에서는, 사용자의 손가락의 이동량에 따라서 커서가 이동하므로, 사용자가 조작량을 직감적으로 파악할 수 있다.
미국 특허 제5521596호 명세서 미국 특허 제5798754호 명세서 일본 특허 공고 평7-117876호 공보 일본 특허 제4108401호 공보 일본 특허 제4147839호 공보
그러나 터치 패드는, 비교적 큰 설치 면적을 전유하므로, 휴대 전화와 같은 소형의 장치에 채용하는 것은 어렵다.
직감적인 조작을 가능하게 하기 위해, 표시 장치 상에 터치 센서를 설치한 터치 패널을 채용한 휴대 전화도 시판되고 있다. 그러나 터치 패널에서는, 손가락으로 화면을 가리게 되므로, 정확한 커서 위치를 알 수 없게 되어 미세한 위치의 지정에는 적합하지 않다. 또한, 터치 패널을 조작하면 화면에 피지가 부착되므로, 터치 패널을 꺼리는 사용자도 적지 않다.
따라서 본 발명은, 사용자가 조작량을 직감적으로 파악할 수 있는 소형의 입력 장치 및 포인팅 디바이스를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 입력 장치는, 사용자가 손가락으로 찰과(擦過)할 수 있는 조작 부재와, 사용자가 상기 조작 부재를 찰과할 때에, 상기 조작 부재에 대해 소정의 입력 방향으로 작용하는 힘의 성분을 검출하는 검출 수단을 갖는 것으로 한다.
이 구성에 따르면, 조작 부재를 문지르는 것과 같이 손가락을 이동시킬 때에 조작 부재에 작용하는 작은 힘을 검출함으로써, 손가락의 이동 방향을 검출할 수 있다. 또한, 조작 부재에 힘이 계속 작용하고 있는 동안은 손가락이 이동하고 있다고 생각되므로, 조작 부재에 작용하는 힘에 기초하여 손가락의 이동량을 추측할 수 있다. 이에 의해, 손가락의 이동에 따른 조작량을 입력할 수 있다. 또한, 조작 부재는 작용하는 힘을 검출할 뿐이며, 거리를 검출할 필요가 없으므로 작아도 된다.
또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 조작 부재는 상기 입력 방향으로 작용하는 힘의 성분에 따라서 변위되고, 상기 입력 방향으로 작용하는 힘이 1N 이하에서 그 변위가 최대로 되도록 가동 범위가 규제되어 있고, 또한 그 조작 가능한 부분의 표면의 상기 입력 방향에 대한 경사가 45°이하이고, 상기 검출 수단은 상기 조작 부재의 변위량에 따라 상기 입력 방향으로 작용하는 힘의 성분을 검출해도 좋다.
이 구성에 따르면, 손가락으로 문지르듯이 조작 부재를 찰과할 때에 작용하는 최대 1N 정도의 매우 작은 힘에 의해 조작 부재가 최대 변위를 나타내므로, 마찰력과 검출 레인지가 대응하고 있어, 마찰력의 크기를 고감도로 검출할 수 있다. 또한, 조작 부재를 손가락으로 찰과하고 있는 상태에서는, 조작 부재는 마찰력에 의해 가동단부에 위치되고, 그 위치가 바뀌지 않으므로, 사용자에게 손가락으로 조작 부재를 찰과하고 있는 것을 인식시키는 명확한 감촉을 부여할 수 있다. 또한, 조작 부재의 경사가 45°이하이므로, 사용자의 손가락이 조작 부재의 표면에서 미끄러져 매끄럽게 찰과할 수 있다. 이들 효과에 의해, 사용자가 조작 부재 상에서 손가락을 미끄러뜨렸다고 인식하는 거리와, 실제의 찰과량의 상관이 높아져, 사용자의 감각에 가까운 조작량을 입력할 수 있어, 화면 상의 커서와 같은 조작 대상을, 사용자의 의도대로 이동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 조작 부재의 최대 변위는, 1㎜ 이하인 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 조작 부재의 변위량이 작으므로, 사용자에게 조작 부재의 이동을 느끼게 하지 않고, 또한 손가락의 이동량과 찰과 거리가 거의 동등해지므로, 사용자의 감각에 보다 가까운 조작량을 입력할 수 있다.
또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 조작 부재는 조작 가능한 부분에 0.2㎜를 초과하는 요철이 없는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 손가락이 걸리지 않으므로 매끄럽게 손가락을 미끄러지게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 조작 부재는 조작 가능한 부분의 상기 입력 방향의 치수가 20㎜ 이하인 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 사용자가 조작 부재의 이동을 느끼기 어렵기 때문에, 리니어한 조작감이 얻어진다.
또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 입력 방향은 서로 직교하는 2방향인 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 2차원의 조작량의 입력이 가능하다.
또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 조작 부재는, 상기 입력 방향의 양쪽에 직교하는 방향으로 누름 가능하고, 상기 조작 부재의 누름을 검출하기 위한 접점 기구를 더 가져도 좋다.
이 구성에 따르면, 조작 부재의 찰과에 의한 이동량의 입력과, 조작 부재의 누름에 의한 스위치 입력이 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 포인팅 디바이스는, 상기 입력 장치 중 어느 하나와, 위치를 표시할 수 있는 표시 장치를 갖고, 소정 시간마다, 상기 검출 수단에 의해 검출된 조작 부재에 작용하는 힘에 따른 거리만큼 표시 위치를 이동하는 것으로 한다.
이 구성에 따르면, 소형의 입력 장치를 사용하여 표시 장치 상에서 위치 결정할 수 있으므로, 소형의 장치에 조작감이 좋은 포인팅 디바이스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 포인팅 디바이스에 있어서, 상기 검출 수단이 검출한 조작 부재에 작용하는 힘이 소정의 검출 임계치 이상인 상태의 계속 시간이 소정의 시간 임계치 이상인 경우, 상기 검출 수단이 검출한 조작 부재에 작용하는 힘과 상기 계속 시간에 따라서, 상기 표시 장치의 표시 위치를 이동해도 좋다.
이 구성에 따르면, 사용자가 의도하지 않게 조작 부재에 접촉하였을 때에, 표시 위치가 이동되지 않도록 할 수 있어, 사용자의 의도하는 조작량에 따른 표시 위치의 이동을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 포인팅 디바이스에 있어서, 상기 계속 시간이 상기 시간 임계치 미만인 경우, 상기 변위량에 기초하여 상기 조작 부재의 변위 방향을 판별하고, 상기 표시 장치의 출력 좌표를 상기 조작 부재의 변위 방향에 따라서 변위시켜도 좋다.
이 구성에 따르면, 사용자가 조작 부재를 튀기듯이 조작함으로써, 예를 들어 1행마다 표시 위치를 이동하는 방향만을 입력하는 조작이 가능해진다.
또한, 본 발명에 의한 전자 기기는, 상기 포인팅 디바이스 중 어느 하나를 구비하는 것으로 한다.
이 구성에 따르면, 소형이며 조작성이 좋은 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 제1 실시 형태의 휴대 정보 단말의 평면도.
도 2는 도 1의 휴대 정보 단말의 부분 단면도.
도 3은 도 1의 휴대 정보 단말의 조작량 산출 제어의 플로우 시트.
도 4는 도 1의 조작 부재에 작용하는 압박력의 벡터도.
도 5는 도 1의 조작 부재의 복원력의 벡터도.
도 6은 도 4, 도 5로부터 손가락에 작용하는 반력의 수직 성분의 관점에서 산출한, 경사 각도에 대한 복원력의 최대치를 나타내는 도면.
도 7은 도 4, 도 5로부터 손가락에 작용하는 반력의 수평 성분의 관점에서 산출한, 경사 각도에 대한 복원력의 최대치를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 관한 제2 실시 형태의 휴대 정보 단말의 평면도.
도 9는 도 8의 휴대 정보 단말의 부분 사시도.
도 10은 도 8의 휴대 정보 단말의 부분 단면도.
본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에, 본 발명에 관한 제1 실시 형태인 휴대 정보 단말(전자 기기)(1)을 도시한다. 이 휴대 정보 단말(1)은, 본 발명에 관한 입력 장치(2)와, 액정 패널로 이루어지는 표시 장치(3)와, 2개의 누름 버튼 스위치(4)를 갖는다. 표시 장치(3)에는, 다양한 정보와, 사용자가 입력 장치(2)를 조작함으로써 자유롭게 이동시킬 수 있는 커서 등이 표시된다.
도 2에, 입력 장치(2)의 구조를 나타내기 위해, 휴대 정보 단말(1)의 단면을 도시한다. 입력 장치(2)는 휴대 정보 단말(1)의 본체(5)와 커버(6) 사이의 공간에 배치되어 있다. 입력 장치(2)는 커버(6)의 개구로부터 노출되는 조작 부재(7) 및 환 형상의 가동 자석(8)을 보유 지지하는 가동 부재(9)와, 기판(10)과 케이스(11)에 고정된 고정 자석(12)을 갖는다.
가동 자석(8)과 고정 자석(12)은 서로 반발하는 자기력을 갖고, 이 자기력에 의해, 가동 부재(9)는 고정 자석(12)의 중심(원점)에 위치하도록 가압되어 있다. 조작 부재(7)에 외력을 작용시킴으로써, 이 자기력에 저항하여 가동 부재(9)를 화살표로 나타내는 X방향 및 X방향에 직교하는 지면(紙面) 안길이 방향인 Y방향의 2차원의 입력 방향으로, 고정 자석(12)의 내측에서 이동시킬 수 있다.
가동 부재(9)의 고정 자석(12)에 의해 규제되는 그 가동 범위는, XY 방향으로 각각 최대 ±0.5㎜이다. 그리고 가동 부재(9)를 원점으로부터 최대한인 0.5㎜ 이동시켰을 때의 자기력에 의한 복원력은, 0.35N으로 된다. 즉, 가동 부재(9)를 최대한 이동시키기 위해, 조작 부재(7)에 작용시켜야 할 외력의 이동 방향의 성분은 0.35N이다.
또한, 입력 장치(2)는 기판(10)에 홀 IC(13)가 실장되어 있다. 홀 IC(13)는 가동 자석(8)이 형성하는 자계를 검출하는 4개의 홀 소자를 내장하고, 가동 자석(8)의 XY 방향의 위치를 좌표 데이터로서 출력하는 검출 수단이다. 본 실시 형태의 홀 IC(13)는, 가동 자석(8)의 위치를, (0, 0) 내지 (255, 255)의 좌표(디지털값)로서 출력 가능하다. 자기력에 의한 원점의 좌표는, 설계상 (127, 127)이다. 단, 상술한 바와 같이, 가동 부재(9)의 가동 범위는 좁아, 실제의 홀 IC(13)가 출력하는 좌표의 변화는, XY 모두 원점 ±20의 범위 내이다.
또한, 입력 장치(2)는 조작 부재(7)를 기판(10)을 향해 누름으로써, 도통하여 접점 출력 가능한 접점 기구를 갖는다. 구체적으로는, 접점 기구는, 기판(10) 상에 형성된 하측 전극(14)과, 하측 전극(14)을 덮도록 돔 형상으로 팽출되고, 그 돔의 내면의 하측 전극(14)에 대향하는 위치에 상측 전극(15)이 형성된 돔형판(16)으로 이루어진다.
조작 부재(7)는 커버(6)로부터 노출되어, 사용자가 접촉할 수 있는 부분의 표면 형상이 매끄러운 구면이며, XY 평면에 대한 최대 경사가 45°이다. 또한, 조작 부재(7)의 노출 부분의 직경은, 약 6㎜이다.
휴대 정보 단말(1)에 있어서, 사용자는 입력 장치(2)의 조작 부재(7)를 손가락으로 찰과함으로써 변위를 입력하여, 표시 장치(3) 상의 커서 등의 표시 위치를 이동시킨다(포인팅 디바이스). 사용자가 조작 부재(7)를 손가락으로 찰과할 때, 조작 부재(7)는 사용자의 손가락의 마찰력의 XY 방향의 성분에 비례하여 XY 방향으로 변위시켜진다. 그리고 휴대 정보 단말(1)은, 홀 IC(13)가 검출한 가동 부재(9)의 위치의 좌표 데이터에 기초하여, 사용자의 손가락의 조작 부재(7) 상에서의 이동량(찰과량)에 따른 커서의 변위량을 산출하는 마이크로컴퓨터(연산 장치)를 구비한다.
도 3에, 휴대 정보 단말(1)의 마이크로컴퓨터에 의한 커서 변위량의 산출 방법을 나타낸다. 도시하는 흐름도는, 단계 S1의 시간 조정에 의해, 일정한 스캔 타임 Tc＝20msec에 한 번 실행된다. 이 제어에서는, 단계 S2에 있어서, 홀 IC(13)의 출력을 확인하여, 조작 부재(7)의 변위량 D를 X방향 및 Y방향에 대해 각각 검출한다. 구체적으로는, 홀 IC(13)의 출력 좌표로부터 원점의 좌표를 빼는 연산을 행한다.
계속해서, 단계 S3에 있어서, 변위량 D를 소정의 검출 임계치 Sd, 본 실시 형태에서는 좌표값으로 5, 즉, 조작 부재(7)의 변위로 하여 0.125㎜와 비교한다. 이 검출 임계치 Ds의 값은, 조작 부재(7)에 작용하는 마찰력의 XY 방향의 성분으로서, 0.09N에 상당한다. 변위량 D가 검출 임계치 Sd 이상이면, 단계 S4에 있어서, 변위량 D가 검출 임계치 Sd 이상인 상태의 계속 시간을 나타내는 파라미터 Ts에 스캔 타임 Tc를 가산한다.
그리고 단계 S5에서, 계속 시간 Ts를, 소정의 시간 임계치 St, 본 실시 형태에서는 0.2sec와 비교한다. 계속 시간 Ts가 시간 임계치 St 이상이면, 사용자가 조작 부재(7)를 찰과하고 있다고 판단하여, 단계 S6에 있어서, 표시 장치(3) 상에서 커서를 이동시키는 거리인 조작량 V를, X방향 및 Y방향의 각각에 대해 산출한다. 구체적으로는, 조작 부재의 변위량 D로부터 검출 임계치 Sd를 뺀 값에 소정의 계수 k를 곱한 값을 조작량 V로 한다. 또한, 계수 k는 홀 IC의 출력 스케일, 조작 부재(7)의 형상, 스캔 타임 Tc, 표시 장치(3)의 화소 피치 등의 조건에 따라서 정해지고, 1이라도 좋다.
단계 S5에 있어서, 계속 시간 Ts가 시간 임계치 St 미만이면, 사용자가 조작 부재(7)를 찰과하는 조작을 행하고 있지 않다고 판단하여, 단계 S7에서 조작량 V를 「0」으로 설정한다. 그리고 단계 S8에서, 단계 S6이나 단계 S7에서 설정한 조작량을 표시 장치에 출력함으로써, 표시 장치(3)의 좌표 상에서 커서의 표시 위치를 이동시킨다.
단계 S8에서, 조작량의 출력을 행하였으면, 단계 S1로 복귀하여 상기 제어를 반복한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 조작 부재(7)가 0.09N 이상의 마찰력을 받아, 0.125㎜ 이상 변위하고 있는 상태가 0.2sec 이상 계속되면, 그 이후, 조작 부재(7)의 변위량 D의 0.125㎜를 초과하는 분에 비례하여, 스캔 타임 Tc마다 커서를 이동시킨다. 단, 손가락으로 조작 부재(7)를 찰과할 때의 마찰력은, 통상 0.5 내지 1N의 범위 내로 되지만, 조작 부재(7)의 변위량 D는 마찰력이 0.35N에서 최대로 된다. 이로 인해, 통상의 찰과 조작에서는, 변위량 D가 거의 최대치를 나타내므로, 사용자가 조작 부재(7)를 찰과하는 동안, 커서는 대략 일정한 속도로 이동한다.
또한, 휴대 정보 단말(1)에 있어서, 사용자는 조작 부재(7)를 손가락으로 튀기듯이 조작함으로써 방향만을 입력할 수 있다. 예를 들어, 표 계산 소프트웨어에 있어서, 선택되어 있는 셀에 인접하는 상하 좌우의 4개의 셀 또는 상하 좌우 비스듬히 인접하는 8개의 셀에 대응하는 방향으로, 조작 부재(7)를 튕김으로써, 인접하는 어느 하나의 셀을 선택하는 조작을 행하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 단계 S3에 있어서, 변위량 D가 검출 임계치 Sd 미만이었던 경우, 단계 S9에 있어서, 계속 시간 Ts가「0」인지 여부를 확인한다. 전회의 스캔에 있어서, 변위량 D가 검출 임계치 Sd 이상이면, 계속 시간 Ts는 적어도 Tc 이상이므로, 단계 S9에서는 그 직전까지 조작 부재(7)에 외력이 작용하고 있었는지 여부를 확인하고 있다. 직전에도 조작 부재(7)가 조작되어 있지 않다고 판단되는 경우는, 단계 S7에 있어서 조작량 V를「0」으로 설정한다.
단계 S9에 있어서, 계속 시간 Ts가「0」이 아니면, 단계 S10에 있어서, 다시 계속 시간 Ts가 시간 임계치 St 이상인지 여부를 확인한다. 단계 S10에 있어서의 계속 시간 Ts가 시간 임계치 St 미만이면, 사용자가 조작 부재(7)를 손가락으로 튀김으으로써, 0.2초에 충족되지 않는 시간만큼 조작 부재(7)에 검출 임계치 Sd를 초과하는 변위를 부여한 것이라 판단한다.
그 경우, 단계 S11에 있어서, 변위량 D의 X 성분과 Y 성분의 비로부터, 조작 부재(7)의 변위 방향을 4 방위 또는 8 방위에서 판별하고, 판별한 방향에 따라서 미리 정해진 값 Va를 조작량 V로 한다. 이때, 변위가 확인되지 않은 방향의 조작량은「0」으로 설정된다. 또한, Va의 값은, 판별한 방향에 따라 다른 값이라도 좋고, 현재의 커서 표시 위치나 실행 중인 어플리케이션에 따라서 다른 값으로 설정되어도 좋다.
또한, 단계 S10에 있어서의 계속 시간 Ts는, 전회의 스캔에 있어서 단계 S5에서 적산한 값이므로, 이 값이 시간 임계치 St 이상이면, 직전의 스캔에 있어서, 단계 S6에서 찰과량에 따른 조작량 V를 설정하고, 단계 S8에서 그 조작량 V를 출력하여, 표시 장치(3)의 커서를 이동시킬 수 있는 것을 나타낸다. 따라서, 이 경우, 단계 S12에 있어서, 조작량 V를「0」으로 설정하여, 중복하여 커서를 이동시키지 않도록 한다.
단계 S11 또는 단계 S12에서 조작량 V를 설정하였으면, 단계 S12에 있어서 계속 시간 Ts를「0」으로 복귀시킨다. 이에 의해, 계속적인 조작 부재(7)의 변위의 검출을 완료한 후, 단계 S8에 있어서 조작량의 출력을 행하고, 다시 단계 S1로 복귀하여 다음 검출 사이클을 개시한다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 입력 장치(2)는 조작 부재(7)를 찰과할 때의 마찰력을 검출한다. 이로 인해, 사용자의 손가락이 걸리지 않도록, 조작 부재(7)의 사용자가 조작 가능한 부분, 즉, 접촉할 수 있는 부분의 형상을 미끄러지기 쉬운 형상으로 하는 것이 필요하다.
따라서, 조작 부재(7)의 표면은, 평탄하게 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 조작 부재(7)의 표면에, 단독인 경우는 높이 0.15㎜, 연속되는 경우는 간격이 0.2㎜를 초과하는 요철이 있으면, 손가락이 걸리는 것과 같은 감촉이 있어, 매끄럽게 미끄러지게 하는 조작 감촉이 얻어지지 않게 된다. 이로 인해, 조작 부재(7)의 손가락으로 조작 가능한 부분의 표면은, 가능한 한 요철이 없는 형상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 조작 부재(7)가 큰 오목 형상이면, 손가락이 오목부로 들어가, 손가락의 이동에 수반되는 조작 부재(7)의 변위를 느끼기 쉬워지므로, 사용자에게 조작 부재(7)를 찰과하는 감각을 부여하기 위해서는, 조작 부재(7)를 볼록 형상으로 하는 쪽이 좋다.
또한, 사람이 터치 패드를 조작할 때와 같이 손가락으로 평면을 문지르듯이 찰과하는 경우, 그 면에 대한 압박력은 0.5 내지 1N이고, 작용하는 마찰력은 0.25 내지 1N인 것이 실험을 통해 확인되었다.
이로 인해, 조작 부재(7)는 이와 같이 손가락을 찰과할 때에 발생하는 최대 1N의 마찰력을 검출 가능하게 하기 위해, 매우 작은 외력에 의해 변위할 수 있을 필요가 있다. 또한, 사용자가 조작 부재(7)를 손가락으로 찰과하고 있는 감촉을 얻기 위해서는, 조작 부재(7)가 가능한 한 이동하지 않는 쪽이 좋으므로, 조작 부재(7)는 최대 1N에서 그 변위량이 최대로 되도록 가동 범위가 규제되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 사용자가 조작 부재(7)를 손가락으로 찰과할 때, 조작 부재(7)는 거의 최대 변위를 나타낸다.
또한, 본 실시 형태의 조작 부재(7)의 최대 변위량은 ±0.5㎜이지만, 조작 부재(7)의 변위량이 ±1㎜ 이하이면, 사용자는 조작 부재(7)의 이동을 느끼는 일이 없어, 완전히 고정된 조작 부재(7)에 대해 손가락을 찰과하고 있는 것과 같이 느낀다. 또한, 조작 부재(7)의 이동은, 사용자의 손가락의 움직임을 상쇄하므로, 입력 장치의 검출에 관한「유격」으로 된다. 이 관점에서도, 조작 부재(7)의 변위량이 작은 것이 바람직하다.
또한, 조작 부재(7)의 사이즈가, 손가락에 덮여 가려질 정도로 작으면, 시각적으로도 사용자에게 조작 부재(7)의 변위를 인식시키지 않는다. 또한, 사용자가 손가락만을 움직여 조작 부재(7)를 1회 찰과하는 경우, 손 끝의 이동 거리는 30㎜ 정도이다. 조작 부재(7)의 크기를, 이 손 끝의 이동에 의해 XY 방향으로 단부로부터 단부까지 찰과할 수 있을 정도의 크기, 구체적으로는 20㎜ 이하로 하면, 조작 부재(7)를 한번 스쳐가는 감촉을 얻을 수 있다. 사용자는, 조작 부재(7)를 한번 스쳐갈 때의 조작량을 경험적으로 인식함으로써, 표시 장치(3) 상에서의 커서의 이동량을 예측할 수 있다. 이와 같이, 조작 부재(7)를 작게 하기 위해서도, 사용자에게 조작 부재(7)와의 접촉을 인식시킬 수 있도록 조작 부재(7)는 볼록 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
사람이 손가락으로 평면 찰과하는 경우의 압박력은 0.5 내지 1N이고, 작용하는 마찰력은 0.25 내지 1N이라고 설명하였다. 그러나 본 실시 형태와 같이 조작 부재(7)를 볼록 형상으로 형성하면, 사용자는 조작 부재(7)의 변위의 입력을 기도하는 XY 방향에 대해 경사진 표면에 접촉하게 된다. 이로 인해, 작용하는 힘이 수평면인 경우와는 다소 다르다.
따라서, 도 4에, 경사진 면으로부터 사용자의 손가락에 작용하는 반력을 벡터로 나타낸다. 조작 부재(7) 표면의, X방향에 대해 각도 θ만큼 경사져 있는 위치에, 사용자의 손가락이 일정한 압박력 f로 압박되고 있는 것으로 한다. 조작 부재(7)는 손가락의 압박력 f와 동등한 크기로 반대 방향의 반력 fs로 손가락을 되민다. 이때, 사용자는 반력 fs의 수직 성분, 즉, fs?cosθ를 수직 방향의 반력으로서 인식한다. 또한, 손가락과 조작 부재(7) 사이에는, 반력 fs에 비례하는 마찰력이 작용한다. 마찰 계수를 μ로 하면, 마찰력의 크기는 μfs이다. 이 마찰력은, X방향에 대해 각도 θ만큼 경사진 방향으로 작용하므로, 이 마찰력의 X방향 성분은 μfs?cosθ이다. 사용자는, 이 마찰력의 X방향 성분을, 조작 부재(7)로부터의 반력의 수평 성분으로서 인식한다.
한편, 조작 부재(7)에는 그 변위에 따른 복원력이 작용한다. 도 5에, 조작 부재(7)의 복원력을 F로서 벡터로 나타낸다. 복원력 F는 X방향으로 작용한다. 따라서, 복원력 F의 조작 부재(7)의 법선 방향의 성분은 F?sinθ이다. 이 법선 방향의 성분이 사용자의 손가락에 전달된다. 따라서, 복원력 F의 법선 방향의 성분 F?sinθ의 수직 방향의 분력 F?sinθcosθ가 사용자에게 전달되는 수직 성분이고, 복원력 F의 법선 방향의 성분 F?sinθ의 수평 방향의 분력 F?sin2θ가 사용자에게 전달되는 수평 성분이다.
이 복원력 F에 의해 사용자에게 전달되는 힘의 수직 방향의 성분 및 수평 방향의 성분이, 각각 상기 손가락의 압박력의 반력의 수직 성분 및 수평 성분보다 커지면, 사용자는 손가락으로 조작 부재(7)를 문지르듯이 찰과할 때와는 다른 감촉을 얻으므로, 적절하게 조작 부재(7)를 찰과하지 못한 것으로 느낀다. 이로 인해, fs?cosθ≥F?sinθcosθ, 또한 μfs?cosθ≥F?sin2θ여야 한다.
여기서, fs를 상술한 압박력의 최대치인 1N으로 하고, 마찰 계수 μ를 일반적인 수지 재료와 손가락 사이의 마찰 계수의 값인 0.8로 하여, 수직 성분 및 수평 수분에 대해, 조작 부재(7)의 복원력 F의 상한치를 산출하였다. 도 6에, 수직 성분에 관하여 규정되는 복원력 F의 상한치를 나타내고, 도 7에, 수평 성분에 관하여 규정되는 복원력 F의 상한치를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 반력의 수직 성분 및 수평 성분 중 어느 관점에서도, 조작 부재(7)의 경사 각도가 작은 쪽이, 복귀력 F를 크게 할 수 있다.
경사 각도 45°이상일 때에는, 수평 방향의 하중이 수직 방향보다도 커지므로, 손가락을 수평 방향으로 찰과하기 어려워진다. 즉, 경사 각도 45°이하로 할 필요가 있다. 이때, 경사 각도 45°이하에서 도 6, 도 7의 조건식을 만족시키는 복원력 F는 1N 이하로 된다.
도 8 내지 도 10에, 본 발명에 관한 실시 형태의 제2 실시 형태인 휴대 정보 단말(1a)을 도시한다. 또한, 본 실시 형태에 대해, 제1 실시 형태의 휴대 정보 단말(1)과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 휴대 정보 단말(1a)은, 입력 장치(2)의 조작 부재(7)가, 개략, 측면의 경사가 XY 평면에 대해 약 17°인 사각뿔대 형상으로 형성되어 있다.
이와 같이, 조작 부재(7)를 사각뿔 형상으로 형성하면, 조작 부재(7)의 4개의 측면이, XY 방향의 정부(正負)의 방향으로 각각 경사져 있다. 이에 의해, 사용자가 조작 부재(7)를 찰과할 때의 손가락의 이동 거리가 짧아도, 손가락의 이동에 의해 변위를 입력하고 있는 방향을 용이하게 파악할 수 있다.
제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 입력 장치(2)는, 조작 부재(7)의 변위량에 따른 좌표 출력이 가능한 홀 IC(13)를 갖고 있다. 그러나 조작 부재(7)는 사용자가 조작 부재(7)를 찰과하고 있는 동안은, 거의 최대 변위를 나타낸다. 따라서, 입력 장치(2)는 조작 부재(7)의 변위에 따라서 변화되는 값을 출력하는 구성 이외에도, X방향 정부 및 Y방향 정부의 각각의 방향으로, 각각 조작 부재(7)의 변위량이 일정량 이상으로 되었을 때에 접점 출력을 하는 스위치를 설치한 구성으로 해도 된다. 그 경우, 도 3의 흐름도의 단계 S3에 있어서, 스위치가 온(ON)되어 있는지 여부를 확인하고, 단계 S6에서는 조작량 V를 미리 정한 일정한 값으로 설정하면 된다.
1, 1a : 휴대 정보 단말(전자 기기)
2 : 입력 장치
3 : 표시 장치
7 : 조작 부재
8 : 가동 자석
12 : 고정 자석
13 : 홀 IC(검출 수단)

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 사용자가 손가락으로 찰과할 수 있는 조작 부재와,
    사용자가 상기 조작 부재를 찰과할 때에, 상기 조작 부재에 대해 소정의 입력 방향으로 작용하는 힘의 성분을 검출하는 검출 수단을 갖고,
    상기 조작 부재는, 상기 입력 방향으로 작용하는 힘의 성분에 따라서 변위하고, 상기 입력 방향으로 작용하는 힘이 0N 초과 1N 이하에서 그 변위가 최대로 되도록 가동 범위가 규제되어 있고, 또한 그 조작 가능한 부분의 표면의 상기 입력 방향에 대한 경사가 45°이하이고,
    상기 검출 수단은, 상기 조작 부재의 변위량에 따라 상기 입력 방향으로 작용하는 힘의 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는, 입력 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조작 부재의 최대 변위는 1㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 입력 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 조작 부재는, 조작 가능한 부분에 0.2㎜를 초과하는 요철이 없는 것을 특징으로 하는, 입력 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 조작 부재는, 조작 가능한 부분의 상기 입력 방향의 치수가 20㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 입력 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 입력 방향은 서로 직교하는 2방향인 것을 특징으로 하는, 입력 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 조작 부재는, 상기 입력 방향의 양쪽에 직교하는 방향으로 누름 가능하고,
    상기 조작 부재의 누름을 검출하기 위한 접점 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 입력 장치.
  8. 제2항에 기재된 입력 장치와, 위치를 표시할 수 있는 표시 장치를 갖고, 소정 시간마다, 상기 검출 수단에 의해 검출한 마찰력에 따른 거리만큼 표시 위치를 이동하는 것을 특징으로 하는, 포인팅 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검출 수단이 검출한 마찰력이 소정의 검출 임계치 이상인 상태의 계속 시간이 소정의 시간 임계치 이상인 경우, 상기 검출 수단이 검출한 마찰력과 상기 계속 시간에 따라서, 상기 표시 장치의 표시 위치를 이동하는 것을 특징으로 하는, 포인팅 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 계속 시간이 상기 시간 임계치 미만인 경우, 상기 검출 수단이 검출한 마찰력에 기초하여 상기 조작 부재에 작용한 마찰력의 방향을 판별하고, 상기 표시 장치의 표시 위치를 상기 조작 부재에 작용한 마찰력의 방향에 따라서 변위시키는 것을 특징으로 하는, 포인팅 디바이스.
  11. 제8항에 기재된 포인팅 디바이스를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
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