JP2005004365A - 入力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は入力装置に係り、目的とする操作が行われたことを操作者にフィードバックして認識させるという操作の確認性の向上を図ることを課題とする。
【解決手段】指を当てて任意の方向に傾斜させるように操作されるキートップ５２と、永久磁石１２からの磁界の変化を検知してディスプレイ画面上のポインタを移動させる座標情報を出力するホール素子２１〜２４と、キートップ５２の下側に設けてある触覚刺激装置５９とを有する。ポインタが或る領域に移った時点で、可動駆動コイル５５に駆動電流が供給され、永久磁石１２の磁力を利用した電磁力によって触覚刺激素子５８が駆動され、円錐突起部５６ｂが操作者の手の複数の指のうちキートップ５２を操作している指の触覚に刺激を与える。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力装置に係り、特に操作者が指先を当てて指先を動かすことによって操作される入力装置に関する。
【０００２】
入力装置にあっては、操作の確認性を高めることが要求されている。
【０００３】
【従来の技術】
図１は従来の入力装置１０を示す。この入力装置１０は、傾斜可能であるキートップ１１に永久磁石片１２が固定してあり、複数のホール素子２１が実装してあるプリント回路基板２０上に固定してある構成であり、永久磁石片１２が発生する磁界が複数のホール素子２１、２２に作用している。この入力装置１０は、実行操作釦等と共にリモートコントローラ装置３０に組み込んである。このリモートコントローラ装置３０は、コンピュータ装置に指令を与えるのに使用される。
【０００４】
操作者が指先１でキートップ１１を操作して傾斜させると、永久磁石片１２の各ホール素子２１に対する姿勢が変化し、磁界の各ホール素子２１に作用する状況が変化してホール素子の出力が変化し、ホール素子の出力の変化に応じた信号を出力し、コンピュータの表示画面上のポインタがキートップ１１を操作した方向に移動される。ポインタが所定の領域を指した状態で、実行操作釦を押すと、ポインタが指している領域が表示している情報がコンピュータに入力される。
【０００５】
従来は、ポインタが表示画面上ある領域から別の領域に移ったときにリズム音を発するようにして、ポインタが別の領域に移ったことを操作者にフィードバック的に知らせるべく操作者の聴覚に刺激を与えることによって、操作の確認性を図っている。
【０００６】
【特許文献】
特開平１０−５５２５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、長い時間に亘って操作を行っており疲れてくると、聴覚の刺激が弱くなってきて、操作の確認性が低下してしまうという問題があった。また、聴覚に障害がある場合には利用できないという問題もあった。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決した入力装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、指を当てて操作されるように構成してある操作部を有し、且つ該操作部の動きに応じた信号を生成するための信号生成部を有し、該操作部に指を当てて操作する入力装置において、
該操作部に、操作中に動作して操作を行っている指の触覚に刺激を与える触覚刺激装置を設けた構成としたものである。
【００１０】
触覚刺激装置が刺激を与える指は、操作を行っている指であり、注意が集中している指である。よって、操作者は他の指に刺激を受けた場合に比べて敏感に感じる。
【００１１】
請求項２の発明は、傾斜可能に支持してあり且つ指を当てて操作されるように構成してある操作部を有し、且つ該操作部の傾斜に応じた信号を生成するための信号生成部を有し、該操作部に指を当てて操作してディスプレイ画面上のポインタを移動させる入力装置において、
該操作部に、該ポインタが移動して所定の場所に到ったときに動作して、操作を行っている指の触覚に刺激を与える触覚刺激装置を設けた構成としたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２記載の入力装置において、
上記信号生成部は、該操作部に設けて有り該操作部と一体的に傾斜される永久磁石と、該永久磁石の傾斜による磁界の変化を検出して信号を生成する磁電変換素子とよりなる構成であり、
上記触覚刺激装置は、動いて触覚を刺激する触覚刺激素子を有し、且つ、上記永久磁石が発生している磁界を利用して電磁力を発生させ、該電磁力によって上記触覚刺激素子を動かす構成としたものである。
【００１３】
触覚刺激素子を動かすための専用の永久磁石が不要となり、入力装置の高さが高くなることが制限される。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２記載の入力装置において、
上記操作部は、キートップと該キートップの下側に固定してある筒形状のホルダとを有する構成であり、
該キートップは、開口を有する構成であり、
上記信号生成部は、該ホルダの底に設けて有り該操作部と一体的に傾斜される永久磁石と、該永久磁石の傾斜による磁界の変化を検出して信号を生成する磁電変換素子とよりなる構成であり、
上記触覚刺激装置は、コイルとこの上側に固定してある突起部材とよりなる触覚刺激素子を有し、該触覚刺激素子が上記ホルダの内部に移動可能に支持してあり、該コイルに駆動電流が供給されたときに上記永久磁石が発生している磁界を利用して電磁力が発生し、該電磁力によって、該触覚刺激素子が上記永久磁石から離される方向に動かされ、上記突起部材の一部が上記キートップの開口より突き出る構成としたものである。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４記載の入力装置において、
上記触覚刺激装置は、該コイルに駆動電流が供給された後に逆向きの駆動電流が供給され、上記永久磁石から離されている該触覚刺激素子に上記永久磁石に向かう電磁力を発生させる構成としたものである。
【００１６】
触覚刺激素子の復帰にも電磁力を利用しているため、入力装置の使用時の姿勢の制限がなくなり、例えば逆さの向きでも使用が可能となる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項２記載の入力装置において、
上記操作部は、キートップと該キートップの下側に固定してある筒形状のホルダとを有する構成であり、
該キートップは、開口を有する構成であり、
上記信号生成部は、該ホルダの底に設けて有り該操作部と一体的に傾斜される永久磁石と、該永久磁石の傾斜による磁界の変化を検出して信号を生成する磁電変換素子とよりなる構成であり、
上記触覚刺激装置は、コイルとこの上側に固定してある突起部材とよりなる触覚刺激素子を有し、該触覚刺激素子が上記ホルダの内部に上記永久磁石の上面に沿って移動可能に支持してあり、該コイルに駆動電流が供給されたときに上記永久磁石が発生している磁界を利用して電磁力が発生し、該電磁力によって、該触覚刺激素子が上記永久磁石の上面上を動かされ、上記突起部材の一部が上記キートップの開口内を移動する構成としたものである。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項３記載の入力装置において、
上記触覚刺激素子が、キートップ自体である構成としたものである。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のうち何れか一項の入力装置を備えた構成としたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図２、図３及び図４は本発明の第１実施例になる入力装置５０を示す。Ｘ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２は水平面の方向、Ｚ１−Ｚ２は垂直方向である。入力装置５０は永久磁石１２と本発明の要部をなす触覚刺激装置５９とを有する構造であり、４つの磁電変換素子としてのホール素子２１〜２４が９０度間隔で実装してあるプリント回路基板２０上に実装してある構成である。
【００２１】
入力装置５０は、底側にハウジング５１、頂上部に操作部としてのキートップ５２が配置され、その間に、コイルばね５３とホルダ５４とが配置され、ホルダ５４の内部に、永久磁石１２と、突起部材５６付きの可動駆動コイル５５とが組み込んである構成である。永久磁石１２がキートップ５２の動きに応じた信号を生成するための信号生成部を構成する。この入力装置５０は所謂ポインティングデバイスであり、指先をキートップ５２に当てて指先を任意のＸ−Ｙ方向に動かしキートップ５２を任意の方向に傾斜させることによって、座標情報を出力してポインタをディスプレイ画面上を移動させるように使用される。
【００２２】
ハウジング５１には、底板部の中央に凸部５１ａを有し、この周囲に４つの開口部５１ｂが形成してある。円錐形状のコイルばね５３はその下端のターン部５３ａをハウジング５１の突起係止部５１ｃに係止されてハウジング５１の内側に固定してある。
【００２３】
ホルダ５４は、底板付きの円筒形状であり、円筒部５４ａと底板部５４ｂとを有する。永久磁石１２は、円筒形状であり、上側がＮ極、下側がＳ極であり、ホルダ５４の円筒部５４ａの内部の底部に固定してある。突起部材５６は、円板部５６ａの中央に円錐突起部５６ｂを有する形状であり、可動駆動コイル５５の上面に固定してある。可動駆動コイル５５は円筒形状で且つ空芯であり、ホルダ５４の円筒部５４ａ内に嵌合してあり、永久磁石１２上に載っており、Ｚ１方向に移動可能である。可動駆動コイル５５の両端の電線はホルダ５４の外側に引き出されている。
【００２４】
ホルダ５４は、コイルばね５３の内側に位置しており、底板部５４ｂの下面の中央の凹部５４ｃが凸部５１ａに嵌合し、且つ、円筒部５４ａの頂上側の外周の部分がコイルばね５３の上端のターン部５３ｂに係合された状態で支持されている。
【００２５】
キートップ５２は、裏面に固定してあるスペーサ５７を介して、ホルダ５４の円筒部５４ａの頂上部に固定してあり、ホルダ５４の上端の開口を塞いでいる。キートップ５２には中央に円錐突起部５５ｂが突き出す孔５２ａが形成してある。
【００２６】
キートップ５２は、コイルばね５３を撓ませつつ、凸部５１ａを中心として、ホルダ５４と一体的に傾斜が可能である。キートップ５２が傾斜操作されると、永久磁石１２は図５中矢印７９で示すように傾斜される。
【００２７】
可動駆動コイル５５と突起部材５６とが触覚刺激素子５８を構成する。この触覚刺激素子５８と永久磁石１２とが触覚刺激装置５９を構成する。
【００２８】
ここで、触覚刺激装置５９は、キートップ５２の操作に応じた信号を出力するために元々設けてある永久磁石１２を利用した構成であるため、使用する部品の数を少なくして小型に構成することが可能であり、キートップ５２の下側の狭い空間内に組み込むことが可能となる。よって、入力装置５０は、触覚刺激装置５８を備えているにも拘わらず、高さ寸法Ｈは従来の入力装置の高さ寸法に維持されている。
【００２９】
上記構成の入力装置５０は、ハウジング５１の下側のフック５１ｄを利用してプリント回路基板２０上に実装してあり、各開口部５１ｂにホール素子２１〜２４が嵌合している。
【００３０】
図５に示すように、永久磁石１２の下側には、永久磁石１２が発生する磁界１３が及ぶ位置にホール素子２２〜２５が配置してあり、永久磁石１２の下側には、永久磁石１２が発生する磁界１３が及ぶ位置に可動駆動コイル５５が配置してある。可動駆動コイル５５に作用する磁界１３を形成する磁力線１４は、Ｘ−Ｙ面の方向の成分を有する。
【００３１】
ここで、可動駆動コイル５５に駆動電流ｉ１が供給されると、磁界１３の磁束との関係で、永久磁石１２から離されるＺ１向きに力Ｆ１が発生して、可動駆動コイル５５はＺ１方向に図４中二点鎖線で示すようにキートップ５２の下面に当るまで移動され、円錐突起部５６ｂが孔５２ａより少し突き出す。駆動電流ｉ１が断たれると、力Ｆ１が消滅して、可動駆動コイル５５は重力によってＺ２方向に沈んで元の位置に戻される。
【００３２】
入力装置５０は、図６に示すように、リモコン装置６０の中央に組み込んである。入力装置５０の近くには、実行キー６１が配置してある。図７はリモコン装置６０のうち入力装置５０に関連する部分のブロック図を示す。ホール素子２１〜２４はブリッジ状に接続してありブリッジ回路２５を形成してあり、Ａ／Ｄ変換回路７１を介してＣＰＵ７０と接続してある。ＣＰＵ７０は、ホール素子２２〜２５の出力を演算してポインタをディスプレイ画面上を移動させる信号を作成し、ディスプレイ画面上のポインタの位置を監視しておりポインタがディスプレイ画面上の所定の領域に移動したことを判断する働き等をする。ＣＰＵ７０には、ポインタ移動回路７２、ポインタ位置情報発生回路７３、触覚刺激装置駆動回路７４等が接続してある。可動駆動コイル５５が触覚刺激装置駆動回路７４に接続してある。触覚刺激装置駆動回路７４には、昇圧回路７５が接続してある。
【００３３】
操作者がリモコン装置６０を持っているけれども、入力装置５０を操作していない状態では、永久磁石１２は、図４に示すように、プリント回路基板２０と平衡である姿勢でホール素子２２〜２４の中央の上に位置している。磁界１３は各ホール素子２１〜２４に均一に作用しており、ブリッジ回路２５からの出力は零であり、Ａ／Ｄ変換回路７１からの出力も零であり、図８（Ｂ）に示すディスプレイ画面８０上のポインタ８５は動かない。
【００３４】
操作者が指先１をキートップ５２に当てて任意の方向に移動させると、図８（Ａ）に示すように、キートップ５２が傾斜され、永久磁石１２が傾斜されてホール素子２１〜２４に対する姿勢が変化し、各ホール素子２１〜２４に作用する磁界の強さが変化し、ブリッジ回路２５からはキートップ５２の傾斜方向及び傾斜角度に対応した電圧が出力され、ＣＰＵ７０はポインタをディスプレイ画面上を移動させる指令を出し、ポインタ移動回路７２が動作して、図８（Ｂ）に示すディスプレイ画面８０上のポインタ８５がキートップ５２の操作に応じた方向に移動される。
【００３５】
ポインタ８５が移動して図８（Ｄ）に示すように所定の領域８６内に入ると、ＣＰＵ７０は触覚刺激装置駆動回路７４に信号を出力し、駆動回路７４が昇圧回路７５と共に動作して、駆動電流ｉ１が可動駆動コイル５５に一時的に更には繰り返して供給される。可動駆動コイル５５は電磁力によってＺ１方向に図８（Ｃ）に示すように駆動され、円錐突起部５５ｂが指１のうち孔５２ａを塞いでいる部分を突き上げて、指１の触覚（特にマイスナー小体）を刺激する。ここで、円錐突起部５５ｂが衝撃的に当る指１は操作を行っており注意が集中している指であるため、操作者が感じる刺激は、操作に関与していない指が円錐突起部５５ｂで衝撃的に押された場合に比べて大きい。
【００３６】
操作者は指１の触覚が刺激されたときに、指１をキートップ５２から離すと共に、実行キー６１を押す。これによって、コンピュータは領域８６の表示に対応した所定の動作を行う。よって、操作者はスクリーン８０上のポインタ８５の動きを注意深く観察していなくても、ポインタ８５が領域８６を指したことをフィードバック的に認識することが出来、例えば操作を長い時間続けており疲労している状態においても、リモコン装置６０の操作を能率良く且つ確実に行うことが可能となる。
【００３７】
駆動電流ｉ１が零となると、触覚刺激素子５８は重力によって降下して元の位置に戻される。
【００３８】
ここで、キートップ５２の上面に薄いシートを貼って孔５２ａを塞いでもよい。この場合には、触覚刺激装置５９が動作したときにおける指１への刺激が穏やかになり、指を傷める危険もない。
【００３９】
駆動電流ｉ１はパルス状であってもよい。駆動電流がパルス状である場合には、触覚刺激装置５９が繰り返し動作され、指１の触覚は繰り返して刺激される。駆動電流ｉ１を交番的な波形として、触覚刺激素子５８の復帰にも電磁力が利用されるようにしてもよい（図１８参照）。この場合には、リモコン装置６０の姿勢が表裏逆転されている姿勢であっても、触覚刺激装置５９は正常に動作する。
【００４０】
次に、各変形例について説明する。
［触覚刺激素子５７の変形例］
図９（Ａ）の触覚刺激素子５８Ａは、天板部付き円筒部５６Ａａの内部に可動駆動コイル５５が嵌合して接着してある構成である。
【００４１】
図９（Ｂ）の触覚刺激素子５８Ｂは、可動駆動コイル５５がインサート成形してある構成である。天板部付き円筒部５６Ｂａ及び円錐突起部５６Ｂｂはインサート成形時に形成された部分である。
【００４２】
図９（Ｃ）の触覚刺激素子５８Ｃは、突起部材５６Ｃがボビン５６Ｃｃを有し、可動駆動コイル５５がボビン５６Ｃｃの周囲に形成してある。
［突起部材５５の変形例］
図１０（Ａ）の突起部材５６Ｄは、径が１ｍｍ程度の円柱形状であり先端が半球形状の突起部５６Ｄｂを有する。
【００４３】
図１０（Ｂ）の突起部材５６Ｅは、径が１ｍｍ程度の円柱形状であり、先端が同図（Ｃ）に示すように、平坦な平面５６Ｅｅ、或いは、同図（Ｄ）に示すように、平坦な平面に微小なリブが格子状に形成してある面５６Ｅｆ、或いは、同図（Ｅ）に示すように、平坦な平面に微小な突起がマトリクス状に並んでいる面５６Ｅｇを有する。
【００４４】
図１０（Ｆ）、（Ｇ）の突起部材５６Ｆは、径が１ｍｍ程度の円柱形状であり、先端の面に凹部５６Ｆｈが形成してあり、円柱の先端は、その周囲部に環状の突き出し部５６Ｆｉが形成してある構成である。
【００４５】
図１０（Ｈ）の突起部材５６Ｇは、円錐形状の突起部５６Ｇｂをまとまって三つ有する構成である。
［触覚刺激装置５９の駆動部分の変形例］
図１１（Ａ）、（Ｂ），図１２（Ｂ），図１３に示す触覚刺激装置はヨークを有する構造である。図１２（Ａ），（Ｂ）、図１３に示す触覚刺激装置は永久磁石と可動駆動コイルとが同心円状に配置してある構造である。
【００４６】
図１１（Ａ）の触覚刺激装置５９Ａは、図５の触覚刺激装置５９にヨーク９０が追加してある構成である。ヨーク９０は、円板部９０ａとこの円板部９０ａの中央に突き出している円柱部９０ｂとよりなり、永久磁石１２のＮ極面に固定してあり、円柱部９０ｂが可動駆動コイル５５の中心孔５５ａ内に突き出ている。
【００４７】
ヨーク９０を設けたことによって、磁界１３Ａの状態が変化して磁力線は符号１４Ａで示すように、主に円柱部９０ｂの先端側から放射状に出るようになり、可動駆動コイル５５の各ターン部に作用する磁力線の水平方向の成分は、ヨーク９０を設けない場合に比べて大きくなり、しかも、可動駆動コイル５５がＺ１方向に移動された状態においても、可動駆動コイル５５の各ターン部に作用する磁力線の水平方向の成分の減少の程度は少なく、可動駆動コイル５５がＺ１方向に移動されても各ターン部は依然として強い磁力線の水平方向の成分を受け続ける。よって、可動駆動コイル５５に駆動電流ｉ１が供給されたときに発生する力Ｆ１ａはヨーク９０を設けない場合に比べて強くなり、触覚刺激素子５８は効率良く駆動される。
【００４８】
図１１（Ｂ）の触覚刺激装置５９Ｂは、図１１（Ａ）の触覚刺激装置５９Ａ中の触覚刺激素子５８に代えて、図９（Ｃ）に示す触覚刺激素子５８Ｃを設けた構成である。触覚刺激素子５８Ｃはボビン５５Ｃｃをヨーク９０の円柱部９０ｂにガイドされて上下動する。ボビン５５Ｃｃと円柱部９０ｂとの滑りは良く、触覚刺激素子５８Ｃは図１１（Ａ）の触覚刺激装置５８Ａに比べて更に円滑に昇降する。
【００４９】
図１２（Ａ）の触覚刺激装置５９Ｃは、永久磁石１２Ａと可動駆動コイル５５Ａとを有する。永久磁石１２Ａは、筒形状であり、径方向に着磁してあり、内周面がＳ極、外周面がＮ極である。可動駆動コイル５５Ａは、永久磁石１２Ａの外側に永久磁石１２Ａを囲むように配置してある。
【００５０】
磁界は符号１３Ｂで示すようになり、磁力線は符号１４Ｂで示すようになって、可動駆動コイル５５Ａを水平に横切る成分が多くなる。よって、可動駆動コイル５５Ａに駆動電流ｉ１が供給されたときに発生する力Ｆ１ｂは強い。触覚刺激素子５８Ｄの昇降を細かく制御する場合に適する。
【００５１】
図１２（Ｂ）の触覚刺激装置５９Ｄは、永久磁石１２Ｂと可動駆動コイル５５Ｂとヨーク９０とを有する。永久磁石１２Ｂは、筒形状であり、軸方向に着磁してあり、上面がＳ極、下面がＮ極であり、ヨーク９０に固定してあり、可動駆動コイル５５Ｂを囲んでいる。磁界は符号１３Ｃで示すようになり、磁力線は符号１４Ｃで示すようになる。
【００５２】
図１３の触覚刺激装置５９Ｅは、永久磁石１２と可動駆動コイル５５Ａとヨーク９０Ａとを有する。ヨーク９０Ａはカップ形状であり、円形の底板部９０Ａａと、環状壁部９０Ａｂとよりなる。永久磁石１２は底板部９０Ａａに固定してある。可動駆動コイル５５Ａは、永久磁石１２と環状壁部９０Ａｂとの間に収まっている。永久磁石１２と可動駆動コイル５５Ａとヨーク９０Ａとは、一般のスピーカの磁気回路部と同じ構造である。
【００５３】
磁界は符号１３Ｄで示すようになり、磁力線は符号１４Ｄで示すようになり、可動駆動コイル５５がＺ１方向に移動したことに起因する力Ｆ１ｄの減少は少なく抑えられる。
【００５４】
なお、触覚刺激装置の駆動部分だけに注目すると、可動駆動コイル５５を下側に固定して設け、永久磁石１２を上側に上下方向に移動可能に設け、永久磁石１２の上面に突起部材５６を固定して設け、可動駆動コイル５５に駆動電流が供給されたときに永久磁石１２が反発して上方向に移動するようにすることも出来る。
［触覚刺激装置５９の変形例］
図１４の触覚刺激装置５９Ｆは、触覚刺激素子を二つ備えて夫々が独立に昇降する構成としたものである。
【００５５】
図１４（Ａ）に示すように、触覚刺激装置５９Ｆは、中央に位置する第１の触覚刺激素子５８Ｆ１とこれを囲む環状である第２の触覚刺激素子５８Ｆ２とを有し、これらが永久磁石１２上に載っている構成である。第１、第２の触覚刺激素子５８Ｆ１、５８Ｆ２は別々に可動駆動コイル５５Ｆ１、５５Ｆ２を有する。
【００５６】
ディスプレイ画面上のポインタが移動して所定の領域内に入ると、先ず、可動駆動コイル５５Ｆ１にパルス駆動電流が供給され、続いて、可動駆動コイル５５Ｆ２にもパルス駆動電流が供給される。これによって、最初に第１の触覚刺激素子５８Ｆ１が上昇されて図１４（Ｂ）に示すようになり、続いて、第２の触覚刺激素子５８Ｆ２も上昇されて図１４（Ｃ）に示すようになる。よって、指先には刺激が二段階に亘って与えられる。
【００５７】
図１５の触覚刺激装置５９Ｇは、図１４（Ａ）に示す触覚刺激装置５９Ｆにおける第２の触覚刺激素子５８Ｆ２に代えてこれを周方向上四分割した４つの触覚刺激素子５８Ｇ２〜５８Ｇ５を備え、中央の触覚刺激素子５８Ｇ１とこれを囲む４つの触覚刺激素子５８Ｇ２〜５８Ｇ５とが、永久磁石１２上に載っている構成である。各触覚刺激素子５８Ｇ１〜５８Ｇ５は別々に可動駆動コイル５５Ｇ１〜５５Ｇ５を有する。
【００５８】
ディスプレイ画面上のポインタが移動して所定の領域内に入ると、先ず、可動駆動コイル５５Ｇ１にパルス駆動電流が供給され、続いて、可動駆動コイル５５Ｆ２〜５５Ｆ５にパルス駆動電流が供給される。これによって、最初に第１の触覚刺激素子５８Ｇ１が上昇され、続いて、第２〜第５の触覚刺激素子５８Ｇ２〜５８Ｇ５が順次に上昇されて、指先には刺激が５段階に亘って与えられる。
【００５９】
図１６の触覚刺激装置５９Ｈは、触覚刺激素子５８Ｈが水平方向に動くようした構成である。
【００６０】
図１６（Ａ）に示すように、触覚刺激装置５９Ｈは、触覚刺激素子５８Ｈと永久磁石１２Ｈとを有する。永久磁石１２Ｈは、周方向上４等分した各領域１２Ｈ１〜１２Ｈ４が軸方向に着磁してある。上面及び下面の周方向上隣合う領域は異なる極である。触覚刺激素子５８Ｈは、突起部材５６と、突起部材５６の下面に固定してある可動駆動コイル５５Ｈ１，５５Ｈ２とよりなる。可動駆動コイル５５Ｈ１は領域１２Ｈ１と領域１２Ｈ２とに跨って配置してあり、可動駆動コイル５５Ｈ２は領域１２Ｈ４と領域１２Ｈ１とに跨って配置してある。触覚刺激素子５８Ｈは永久磁石１２Ｈの上面に載っており、永久磁石１２Ｈの上面に沿って移動可能である。可動駆動コイル５５Ｈ１に駆動電流が供給されると、駆動電流と可動駆動コイル５５Ｈ１のうちＹ１−Ｙ２方向に延在する辺に作用する磁力線とによって、可動駆動コイル５５Ｈ１にはＸ１或いはＸ２方向の駆動力が発生する。可動駆動コイル５５Ｈ２に駆動電流が供給されると、駆動電流と可動駆動コイル５５Ｈ２のうちＸ１−Ｘ２方向に延在する辺に作用する磁力線とによって、可動駆動コイル５５Ｈ１にはＹ１或いはＹ２方向の駆動力が発生する。キートップ５２Ｈには大きい開口５２Ｈａが形成してあり、突起部５５Ｈｂが開口５２Ｈａの中央に突き出ている。
【００６１】
指先でキートップ５２Ｈを操作し、ディスプレイ画面上のポインタが移動して所定の領域内に入ると、可動駆動コイル５５Ｈ１、５５Ｈ２に駆動電流が供給され、突起部材５６が図１６（Ｂ）に示すように永久磁石１２Ｈの上面上をＸ−Ｙ面内で移動され、突起部５５Ｈｂが開口５２Ｈａ内で移動して指先を擦って、指先の触覚に刺激を与える。
［触覚刺激装置駆動回路７４の構成］
次に、可動駆動コイルに供給する駆動電流等について説明する。
【００６２】
図１７（Ａ）は図７中の触覚刺激装置駆動回路７４の構成を示す。トランジスタＱのエミッタに可動駆動コイル５５が接続してある。ディスプレイ画面上のポインタが移動して所定の領域内に入り、ＣＰＵ７０からの信号が端子１５０に加えられると、可動駆動コイル５５に図１７（Ｂ）に示すパルス電流ｉ１が流れる。
【００６３】
ＣＰＵ７０が種々の信号を発生するようにすることによって、図１７（Ｃ）に示すパルス幅ｔが相違する電流ｉ２、同図（Ｄ）に示す複数回のパルスの電流ｉ３、同図（Ｅ）に示すパルスの周期Ｔを変えた電流ｉ４、同図（Ｆ）に示すパルスのレベルを変えた電流ｉ５を流すように出来る。
【００６４】
図４中の触覚刺激素子５８は、上記のパルス電流ｉ１〜ｉ５に対応して動作し、操作中の指先の触覚には異なった刺激が与えられる。
【００６５】
また、図７中の昇圧回路７５を利用して、同図（Ｇ）に示すように、パルスの最初のレベルが高くされたパルス電流ｉ６が流れるように出来る。この場合には、触覚刺激素子５８は駆動初期に加速されて迅速に動作する。
【００６６】
図１８（Ａ）は図７中の触覚刺激装置駆動回路７４の変形例を示す。４つのトランジスタＱ１〜Ｑ４と可動駆動コイル５５とがＨブリッジを構成している。各端子１５１〜１５４にはＣＰＵ７０からの信号が加えられる。
【００６７】
ＣＰＵ７０からの信号が最初に端子１５１、１５４に加えられ、トランジスタＱ１、Ｑ４がオンとなり、可動駆動コイル５５には実線の矢印で示す方向にパルス電流ｉ１が流れ、続いて、ＣＰＵ７０からの信号が端子１５３、１５２に加えられ、トランジスタＱ３、Ｑ２がオンとなり、可動駆動コイル５５には破線の矢印で示す逆の方向にパルス電流ｉ１０が流れる（図１８（Ｂ）参照）。
【００６８】
パルス電流ｉ１によって触覚刺激素子５８は永久磁石１２から離れる方向に移動され、パルス電流ｉ２によって触覚刺激素子５８は永久磁石１２に近づく方向に移動される。触覚刺激装置５９は、リモコン装置６０の姿勢に影響を受けずに、例えばリモコン装置６０が表裏逆転されている姿勢であっても、正常に動作する。
［ポインタ８５の位置とパルス電流の発生のタイミング］
図１９はディスプレイ画面８０上のポインタ８５の位置とパルス電流ｉ１の発生のタイミングを示す。
【００６９】
同図（Ａ）に示すように、領域８６の境界８７の部分に不感帯８８が形成してある。領域８６に向かって移動してきたポインタ８５が境界８７を横切り更に不感帯８８を越えた時点で、パルス電流ｉ１が発生する。この構成によれば、操作中の指先の触覚に刺激を受けた時点では、ポインタ８５は領域８６を指しており、刺激を受けると同時に実行釦を操作した場合でも、コンピュータは領域８６に対応する動作を実行する。また、ポインタ８５が不用意に境界８７上で左右に振れるように移動された場合には、パルス電流ｉ１は発生せず、指先の触覚に刺激は与えられず、好都合である。
【００７０】
なお、同図（Ｂ）に示すように、領域８６に向かって移動してきたポインタ８５が境界８７を跨いだ時点で、パルス電流ｉ１が発生するようにしてもよい。
［リモコン装置６０の使用例及びパルス電流の発生状況］
図２０は、リモコン装置６０でＴＶゲーム等を行う場合の触覚刺激装置５９の動作の例を示す。
【００７１】
図２０（Ａ）はディスプレイの画面を示す。同図（Ｂ）はポインタがディスプレイの画面のうち指した場所と、その時に発生するパルス電流との関係を示す。ポインタが谷を指しているとパルスの周期が長く、ポインタが山を指すとパルスの周期が短くなり、ポインタが山頂の灯台を指すとパルスはレベルが高くなり且つ周期は更に短くなる。パルスの制御は図７中のＣＰＵ７０が行う。
【００７２】
同図（Ｃ）に示すように、パルスの周期は変えずに、パルスのレベルを変えるようにしてもよい。ポインタが谷から山に移るにつれて、パルスのレベルが高くなる。
【００７３】
また、パルスの周期とレベルの両者を変えるようにして、ポインタが谷から山に移動するにつれて、パルスの周期が短くなると共にレベルが高くなるようにしてもよい。
［触覚刺激装置５９の駆動方式の変形例］
図２１の触覚刺激装置５９Ａは、磁歪素子２００と、コイル２０１と、突起部材５６とを有する。コイル２０１に電流が供給されると、磁歪素子２００が変形して、突起部材５６が動かされる。
【００７４】
図２２（Ａ）の触覚刺激装置５９Ｂは、誘電体２１１と導電材料２１２とが積層されている静電駆動体２１０（同図（Ｂ）参照）と、突起部材５６とを有する。静電駆動体２１０に電圧が印加されると静電駆動体２１０が変形して、突起部材５６が動かされる。
【００７５】
図２３の触覚刺激装置５９Ｃは、圧電アクチュエータ２２０によってキートップ５２自体を上下に動かす構成である。
【００７６】
図２４（Ａ），（Ｂ）の触覚刺激装置５９Ｃ−１、５９Ｃ−２は、振動モータ２３０によってキートップ５２自体を振動させる構成である。触覚刺激装置５９Ｃ−１は振動モータ２３０をキートップ５２の上面に設けた構成であり、触覚刺激装置５９Ｃ−２は振動モータ２３０をキートップ５２の中に設けた構成である。
【００７７】
図２５（Ａ），（Ｂ）の触覚刺激装置５９Ｄ−１は、モータ２４０が羽根車２４１を回転させ、羽根車２４１がフィン２４２を蹴ってはじくことによって、キートップ５２自体を振動させる構成である。
【００７８】
図２６の触覚刺激装置５９Ｄ−２は、図２５（Ａ），（Ｂ）の触覚刺激装置５９Ｄ−１の変形例であり、羽根車２４１が水平面内で回転する配置としたものである。
［入力装置５０が組み込まれる操作装置等の別の例］
入力装置５０は、図２７（Ａ）に示すように携帯電話機２５０、同図（Ｂ）に示すようにジョイスティック装置２５１、同図（Ｃ）に示すようにマウス２５２、同図（Ｄ）に示すようにＰＤＡ２５３、同図（Ｅ）に示すようにゲームパッド２５４の指で操作される部分に組み込むことが可能である。
【００７９】
図２８はキーボード２５５を示す。前記の入力装置５０がドームポイント２５６に組み込んである。
［触覚刺激装置５９の他の使用例］
触覚刺激装置５９を図２８に示すように各キー２５７及びキーボード２５５のうち手のひらが当る部分２５８に並べて配置し、触覚刺激装置５９を適宜駆動させて、指先及び手のひらに刺激を与えてマッサージ効果を得ることも可能である。
【００８０】
また、図２９（Ａ）、（Ｂ）は触覚刺激装置５９をマトリクス状に並べて配置して触覚ディスプレイ装置２６０を示す。触覚ディスプレイ装置２６０上に手のひらを置いた状態で、例えば或るパターンに対応する位置の触覚刺激装置５９を駆動させることによって、手のひらから受ける感触によって、上記のパターンを認識することが可能となる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明になる入力装置によれば、指を当てて操作される操作部に触覚刺激装置を設けた構成であるため、操作者の手の複数の指のうち操作中の指の触覚、即ち、注意力が集中されている部分の触覚に刺激を与えることが出来、よって、目的とする操作が行われたことを操作者にフィードバックして認識させるという操作の確認性の向上を図ることが出来る。
【００８２】
また、触覚刺激装置の駆動力を入力装置の信号生成のための永久磁石からの磁界を利用して得る構成とすることによって、部品点数を少なく出来、よって、従来の入力装置と同じ高さ寸法を維持して、触覚刺激装置を備えた入力装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の入力装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例の入力装置を示す図である。
【図４】図３（Ａ）中、ＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大断面図である。
【図５】入力装置における永久磁石に対するホール素子及び可動駆動コイルの位置関係を示す図である。
【図６】入力装置が組み込んであるリモコン装置を示す図である。
【図７】図６のリモコン装置のうち入力装置に関連する部分のブロック図である。
【図８】リモコン装置の入力装置の操作とポインタの動きと触覚刺激装置の動作とを説明する図である。
【図９】触覚刺激素子の変形例を示す図である。
【図１０】突起部材の変形例を示す図である。
【図１１】触覚刺激装置の駆動部分の変形例を示す図である。
【図１２】触覚刺激装置の駆動部分の別の変形例を示す図である。
【図１３】触覚刺激装置の駆動部分の更に別の変形例を示す図である。
【図１４】触覚刺激装置の変形例を示す図である。
【図１５】触覚刺激装置の別の変形例を示す図である。
【図１６】触覚刺激装置の更に別の変形例を示す図である。
【図１７】触覚刺激装置駆動回路及びパルス駆動電流の波形を示す図である。
【図１８】触覚刺激装置駆動回路の別の例及びパルス駆動電流の波形を示す図である。
【図１９】ポインタの位置と駆動電流の発生のタイミングを説明する図である。
【図２０】図６のリモコン装置の使用例を示す図である。
【図２１】第１の別の駆動方式を利用した触覚刺激装置を示す図である
【図２２】第２の別の駆動方式を利用した触覚刺激装置を示す図である
【図２３】第３の別の駆動方式を利用した触覚刺激装置を示す図である
【図２４】第４の別の駆動方式を利用した触覚刺激装置を示す図である
【図２５】第５の別の駆動方式を利用した触覚刺激装置を示す図である
【図２６】図２５に示す触覚刺激装置の変形例を示す図である
【図２７】図２の入力装置を備えた機器を示す図である。
【図２８】図２の入力装置を備えたキーボードを示す図である。
【図２９】触覚ディスプレイ装置を示す図である。
【符号の説明】
１２ 永久磁石
２１〜２４ ホール素子
５０ 入力装置
５１ ハウジング
５２ キートップ
５２ａ 孔
５３ コイルばね
５４ ホルダ
５５ 可動駆動コイル
５６ 突起部材
５６ｂ 円錐突起部
５８ 触覚刺激素子
５９ 触覚刺激装置
６０ リモコン装置

Claims (8)

  1. 指を当てて操作されるように構成してある操作部を有し、且つ該操作部の動きに応じた信号を生成するための信号生成部を有し、該操作部に指を当てて操作する入力装置において、
    該操作部に、操作中に動作して操作を行っている指の触覚に刺激を与える触覚刺激装置を設けた構成としたことを特徴とする入力装置。
  2. 傾斜可能に支持してあり且つ指を当てて操作されるように構成してある操作部を有し、且つ該操作部の傾斜に応じた信号を生成するための信号生成部を有し、該操作部に指を当てて操作してディスプレイ画面上のポインタを移動させる入力装置において、
    該操作部に、該ポインタが移動して所定の場所に到ったときに動作して、操作を行っている指の触覚に刺激を与える触覚刺激装置を設けた構成としたことを特徴とする入力装置。
  3. 請求項２記載の入力装置において、
    上記信号生成部は、該操作部に設けて有り該操作部と一体的に傾斜される永久磁石と、該永久磁石の傾斜による磁界の変化を検出して信号を生成する磁電変換素子とよりなる構成であり、
    上記触覚刺激装置は、動いて触覚を刺激する触覚刺激素子を有し、且つ、上記永久磁石が発生している磁界を利用して電磁力を発生させ、該電磁力によって上記触覚刺激素子を動かす構成であることを特徴とする入力装置。
  4. 請求項２記載の入力装置において、
    上記操作部は、キートップと該キートップの下側に固定してある筒形状のホルダとを有する構成であり、
    該キートップは、開口を有する構成であり、
    上記信号生成部は、該ホルダの底に設けて有り該操作部と一体的に傾斜される永久磁石と、該永久磁石の傾斜による磁界の変化を検出して信号を生成する磁電変換素子とよりなる構成であり、
    上記触覚刺激装置は、コイルとこの上側に固定してある突起部材とよりなる触覚刺激素子を有し、該触覚刺激素子が上記ホルダの内部に移動可能に支持してあり、該コイルに駆動電流が供給されたときに上記永久磁石が発生している磁界を利用して電磁力が発生し、該電磁力によって、該触覚刺激素子が上記永久磁石から離される方向に動かされ、上記突起部材の一部が上記キートップの開口より突き出る構成であることを特徴とする入力装置。
  5. 請求項４記載の入力装置において、
    上記触覚刺激装置は、該コイルに駆動電流が供給された後に逆向きの駆動電流が供給され、上記永久磁石から離されている該触覚刺激素子に上記永久磁石に向かう電磁力を発生させる構成であることを特徴とする入力装置。
  6. 請求項２記載の入力装置において、
    上記操作部は、キートップと該キートップの下側に固定してある筒形状のホルダとを有する構成であり、
    該キートップは、開口を有する構成であり、
    上記信号生成部は、該ホルダの底に設けて有り該操作部と一体的に傾斜される永久磁石と、該永久磁石の傾斜による磁界の変化を検出して信号を生成する磁電変換素子とよりなる構成であり、
    上記触覚刺激装置は、コイルとこの上側に固定してある突起部材とよりなる触覚刺激素子を有し、該触覚刺激素子が上記ホルダの内部に上記永久磁石の上面に沿って移動可能に支持してあり、該コイルに駆動電流が供給されたときに上記永久磁石が発生している磁界を利用して電磁力が発生し、該電磁力によって、該触覚刺激素子が上記永久磁石の上面上を動かされ、上記突起部材の一部が上記キートップの開口内を移動する構成であることを特徴とする入力装置。
  7. 請求項３記載の入力装置において、
    上記触覚刺激素子が、キートップ自体である構成であることを特徴とする入力装置。
  8. 請求項１乃至７のうち何れか一項の入力装置を備えた構成としたことを特徴とする操作装置。
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