JP3998315B2 - 3-axis input device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は各種の入力装置に利用することができる3軸入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より図7に示すように2枚の抵抗シート11と12をスペーサ13を介して対向させ、一方の例えば抵抗シート11に点状に圧接力を与えることにより抵抗シート11と12を点接触させ、この点接触した位置をX方向とY方向に分解して位置データ(電圧)を発生させる2軸入力装置10が実用されている。
【0003】
この2軸入力装置10は2枚の抵抗シート11と12のそれぞれにX方向の両端に取付けたX電極X1 ,X2 と、Y方向の両端に取付けたY電極Y1 ,Y2 とを具備し、これらのX電極X1 ,X2 とY電極Y1 ,Y2 のそれぞれに時分割的に電圧を印加し、X電極X1 とX2 の間に電圧を印加した状態でY電極Y1 ,Y2 の何れかに発生する電圧を測定して抵抗シート11と12の接触点のX軸方向の位置を特定し、Y電極Y1 とY2 の間に電圧を印加した状態でX電極X1 かX2 の何れかに発生する電圧を測定して抵抗シート11と12の接触点のY軸方向の位置を特定している。このような面状の2軸入力装置は、例えばコンピュータの分野では画面上に映し出されたカーソルの位置を移動させる等の手段として広く利用されている。
【0004】
しかしながら、例えば電子楽器の分野では発生させる音の周波数を震わせる操作と、音色を変化させる操作に加えて音量を変化させる操作を共通の入力装置で実現したい要求がある。
この要求を実現するには従来は図8に示すように、抵抗シート11と12で構成した2軸入力装置10と、この2軸入力装置10の下側に感圧シートによって構成した圧力センサ20を積層し、2軸入力装置10によってX軸方向及びY軸方向の位置を入力すると共に、その押圧力を圧力センサ20によって検出し、この圧力センサ20によって検出した抵抗値或いは電圧値を利用して音量を制御するなどして3軸入力装置を構成している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は面状の2軸入力装置を利用して3軸入力装置を構成している。このように従来は、面状の2軸入力装置の外に圧力センサ20を付加しなければならないから、2軸入力装置10と圧力センサ20の双方を必要とし、高価な装置になってしまう欠点がある。
【0006】
この発明の目的は簡素な構成で安価に作ることができる3軸入力装置を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明では面状の抵抗シートによって構成される2軸入力装置に電流源を付加し、この電流源を抵抗シートの一方に装着したX電極の一方と、抵抗シートの他方に装着したY電極の一方との間に接続し、この状態でX電極の他方とY電極の何れかとの間に発生する電圧を測定して抵抗シートに与えられる押圧力に対応した電圧値を得るように構成し、X−Y軸方向の2軸入力に加えてZ軸方向の入力に対しても検出信号を得ることができる3軸入力装置を提案するものである。
【0008】
従って、この発明によれば面状の2軸入力装置に電流源を付加するだけで3軸入力装置を得ることができるため、安価に3軸入力装置を提供することができる利点が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1にこの発明による3軸入力装置の電気回路の構成の一例を示す。図中10は図7で説明したと同様の面状の2軸入力装置を示す。この2軸入力装置10の各X電極X1 とX2 及びY電極Y1 とY2 のそれぞれに切替器14A,14B.14C,14Dを接続する。これら切替器14A〜14Dは互いに連動して例えば一定の時間間隙で接点a〜dを切替え動作する。接点aは入力の有無を検出するモード、接点bはX軸方向の接触位置を検出するモード、接点cはY軸方向の接触位置を検出するモード、接点dはこの発明で提案する圧接力を検出するモードである。
【0010】
図2に入力の有無を検出するモードにおける等価回路を示す。図2において15は図1に示した電圧源、16は電圧測定手段を示す。17Aと17Bは入力点Pにおいて分割されるX軸方向の抵抗、18Aと18Bは入力点Pにおいて分割されるY軸方向の抵抗を示す。SW1 は入力点Pにおいて抵抗シート11と12(図7参照)が接触したときオンとなるスイッチ、19は抵抗シート11と12が接触した際の抵抗シート11と12の間に発生する接触抵抗を示す。
【0011】
入力点Pにおいて抵抗シート11と12が接触するとスイッチSWがオンとなり、電圧測定手段16に電圧源15の電圧E0 が与えられる。従って、切替器14A〜14Dが接点aに切替えられている状態で電圧測定手段16が電圧E0 を検出すると入力操作有りと判定する。
図3は切替器14A〜14Dが接点bに切替えられた状態の等価回路を示す。このモードは電圧源15がX電極X1 とX2 の間に接続され、X電極X2 が共通電位点COMに接続される。電圧測定手段16はY電極Y1 と共通電位点COMとの間に接続される。従って電圧測定手段16は抵抗17Bに発生する電圧EX を測定することになり、この測定した電圧EX により入力点PのX軸方向の位置を特定する。
【0012】
図4は切替器14A〜14Dが接点cに切替えられた状態の等価回路を示す。この場合には、電圧源15はY電極Y1 とY2 の間に接続され、Y電極Y2 が共通電位点COMに接続される。電圧測定手段16はX電極X2 と共通電位点COMとの間に接続される。従って、電圧測定手段16は抵抗18Bに発生する電圧EY を測定することになる。この電圧EY を測定することにより入力点PのY軸方向の位置を特定することができる。
【0013】
ここまでは従来の技術である。この発明では切替器14A〜14Dが接点dを設けた点を特徴とするものである。図5は切替器14A〜14Dを接点dに切替えた場合の等価回路を示す。
接点dに切替えた場合には、電流源21がX電極X1 と共通電位点COMとの間に接続され、Y電極Y2 が共通電位点COMに接続され、他方のX電極X2 と共通電位点COMとの間に電圧測定手段16が接続される。従って、電圧測定手段16は接触抵抗19と18Bに発生する電圧EZ を測定することになる。
【0014】
ここで接触抵抗19の抵抗値は入力点Pに加える圧接力に反比例し、強く押すと接触抵抗19の抵抗値は小さくなる方向に変化する。従って電流源21から出力される電流I0 を一定電流に制御することにより、電圧EZ により入力点Pに与える圧接力を測定することができる。この電圧EZ を例えば電子楽器の音量制御に用いることにより、3軸方向の入力操作を実現することができる。
【0015】
図6にこの発明による3軸入力装置を制御する制御器(特に図示していない)の動作を説明するためのフローチャートを示す。ステップP1では切替器14A〜14Dを接点aに接触させる制御を実行し、入力操作の有無を判別するモードに設定する。
ステップP2で入力の有無を判別する動作を繰り返し実行する。ステップP2で入力有りを検出すると、ステップP3に進む。
【0016】
ステップP3では切替器14A〜14Dを接点bに切替え、入力点PのX座標を検出するモードに設定し、ステップP4に移る。ステップP4ではX座標を計算し、ステップP5に移る。
ステップP5では切替器14A〜14Dを接点cに切替え、入力点PのY座標を検出するモードに切替え、ステップP6に移る。ステップP6ではY座標を計算し、ステップP7に移る。
【0017】
ステップP7では切替器14A〜14Dを接点dに切替え、Z軸方向の操作力を検出するモードに切替え、ステップP8に移る。
ステップP8では入力点Pに与えられる操作力を計算し、次のステップP9に移る。
ステップP9では入力が続けて行われているか否かを判定し、入力操作が続けられているならばステップP1に戻り、再度ステップP1〜P9を繰り返す。入力操作が終了すると、ステップP9からステップP10に移り、入力プログラムを終了する。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればX軸方向及びY軸方向の2軸方向の入力に対しZ軸方向の入力信号も得ることができる。従って、この発明による3軸入力装置を電子楽器に利用して、例えば入力点PをX軸方向に移動させることにより発生する音に周波数変調を掛ける。入力点PをY軸方向に移動させて音色を制御する。入力点Pの圧接力を調整し、例えば強く押すと音量が大きくなるように制御する等により、共通の入力装置によって3種類の操作を入力することができる。
【0019】
また、この発明では従来の2軸入力装置に電流源21を付加するだけで3軸入力装置を構成できるから、安価に3軸入力装置を提供することができる利点が得られ、その効果は実用に供して頗る大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による3軸入力装置の電気的構成を説明するための接続図。
【図2】この発明による3軸入力装置の入力の有無を判定するモードに設定した場合の等価回路図。
【図3】この発明による3軸入力装置のX軸方向の入力点位置を測定するモードの動作を説明するための等価回路図。
【図4】この発明による3軸入力装置のY軸方向の入力点位置を測定するモードの動作を説明するための等価回路図。
【図5】この発明による3軸入力装置のZ軸方向の押圧力を測定するモードの動作を説明するための等価回路図。
【図6】この発明による3軸入力装置の動作を制御する制御器のプログラムの一例を示すフローチャート。
【図7】従来の技術を説明するための分解斜視図。
【図8】従来の3軸入力装置の構成を説明するための分解斜視図。
【符号の説明】
10 2軸入力装置
11,12 抵抗シート
13 スペーサ
14A〜14D 切替器
15 電圧源
16 電圧測定手段
17A,17B 抵抗
18A,18B 抵抗
19 接触抵抗
21 電流源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-axis input device that can be used for various input devices.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 7, two
[0003]
The two-
[0004]
However, for example, in the field of electronic musical instruments, there is a demand for realizing a common input device for an operation of changing the volume in addition to an operation of shaking the frequency of a generated sound and an operation of changing a timbre.
Conventionally, to achieve this requirement, as shown in FIG. 8, a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, conventionally, a three-axis input device is configured using a planar two-axis input device. Thus, conventionally, since the
[0006]
An object of the present invention is to provide a three-axis input device that can be made at low cost with a simple configuration.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a current source is added to a biaxial input device constituted by a planar resistance sheet, and one of the X electrodes mounted on one side of the resistance sheet and the Y electrode mounted on the other side of the resistance sheet. Connected to one side, and configured to obtain a voltage value corresponding to the pressing force applied to the resistance sheet by measuring the voltage generated between the other of the X electrode and one of the Y electrode in this state, The present invention proposes a three-axis input device capable of obtaining a detection signal for an input in the Z-axis direction in addition to a two-axis input in the XY axis direction.
[0008]
Therefore, according to the present invention, a triaxial input device can be obtained simply by adding a current source to a planar biaxial input device, so that there is an advantage that the triaxial input device can be provided at low cost.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of the configuration of an electric circuit of a three-axis input device according to the present invention. In the figure,
[0010]
FIG. 2 shows an equivalent circuit in a mode for detecting the presence or absence of input. In FIG. 2, 15 is the voltage source shown in FIG. 1, and 16 is the voltage measuring means. 17A and 17B indicate resistances in the X-axis direction divided at the input point P, and 18A and 18B indicate resistances in the Y-axis direction divided at the input point P. SW 1 is a switch that is turned on when the resistance sheets 11 and 12 (see FIG. 7) contact at the input point P, and 19 is a contact resistance generated between the
[0011]
When the
FIG. 3 shows an equivalent circuit in a state where the switches 14A to 14D are switched to the contact point b. In this mode, the
[0012]
FIG. 4 shows an equivalent circuit in a state where the switches 14A to 14D are switched to the contact c. In this case, the
[0013]
Up to this point, the conventional technique is used. The present invention is characterized in that the switching devices 14A to 14D are provided with a contact point d. FIG. 5 shows an equivalent circuit when the switches 14A to 14D are switched to the contacts d.
When switching to the contact d, the
[0014]
Here, the resistance value of the
[0015]
FIG. 6 shows a flowchart for explaining the operation of a controller (not shown) for controlling the three-axis input device according to the present invention. In step P1, control is performed to bring the switching devices 14A to 14D into contact with the contact point a, and a mode for determining whether or not there is an input operation is set.
In step P2, the operation of determining whether or not there is an input is repeatedly executed. If it is detected in step P2 that there is an input, the process proceeds to step P3.
[0016]
In step P3, the switches 14A to 14D are switched to the contact point b, set to a mode for detecting the X coordinate of the input point P, and the process proceeds to step P4. In step P4, the X coordinate is calculated, and the process proceeds to step P5.
In step P5, the switches 14A to 14D are switched to the contact point c to switch to a mode for detecting the Y coordinate of the input point P, and the process proceeds to step P6. In step P6, the Y coordinate is calculated, and the process proceeds to step P7.
[0017]
In step P7, the switching devices 14A to 14D are switched to the contact point d to switch to a mode for detecting the operation force in the Z-axis direction, and the process proceeds to step P8.
In step P8, the operating force applied to the input point P is calculated, and the process proceeds to the next step P9.
In Step P9, it is determined whether or not the input is continuously performed. If the input operation is continued, the process returns to Step P1, and Steps P1 to P9 are repeated again. When the input operation is finished, the process proceeds from step P9 to step P10, and the input program is finished.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an input signal in the Z-axis direction can be obtained with respect to an input in the biaxial direction of the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, the three-axis input device according to the present invention is used for an electronic musical instrument, and frequency modulation is applied to the sound generated by moving the input point P in the X-axis direction, for example. The timbre is controlled by moving the input point P in the Y-axis direction. By adjusting the pressure contact force of the input point P and controlling the volume so that, for example, the volume is increased when pressed strongly, three types of operations can be input by a common input device.
[0019]
Further, according to the present invention, since the three-axis input device can be configured only by adding the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram for explaining an electrical configuration of a three-axis input device according to the present invention;
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram when a mode for determining whether or not there is an input of the three-axis input device according to the present invention is set.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the mode for measuring the input point position in the X-axis direction of the three-axis input device according to the present invention.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the mode for measuring the input point position in the Y-axis direction of the three-axis input device according to the present invention.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the mode for measuring the pressing force in the Z-axis direction of the three-axis input device according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a controller program for controlling the operation of the three-axis input device according to the present invention.
FIG. 7 is an exploded perspective view for explaining a conventional technique.
FIG. 8 is an exploded perspective view for explaining the configuration of a conventional three-axis input device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記X電極の一方とY軸電極の一方との間に定電流源を接続し、上記X電極の他方と上記Y軸電極の何れかとの間の電圧を測定することにより、上記抵抗シート間に与えられるZ軸方向の操作力に対応した電圧値を得るように構成したことを特徴とする3軸入力装置。Two resistance sheets exhibiting a uniform resistance distribution are arranged with a slight gap therebetween via a spacer, one resistance sheet is provided with X electrodes at both ends in the X-axis direction, and the other resistance sheet has a Y Y electrodes are mounted at both ends in the axial direction, and the resistance sheet contacts at one point with a predetermined voltage applied between the X electrodes, thereby measuring the voltage generated at the Y electrode and measuring the contact points. The position on the X-axis is specified, and the resistance sheet contacts at one point in a state where a predetermined voltage is applied between the Y electrodes, so that the voltage generated at the X electrode is measured and the Y of the contact point is measured. In a two-axis input device that specifies a position on an axis and specifies and inputs an arbitrary position on the resistance sheet,
A constant current source is connected between one of the X electrodes and one of the Y-axis electrodes, and a voltage between the other of the X electrodes and one of the Y-axis electrodes is measured, so that A three-axis input device configured to obtain a voltage value corresponding to a given operation force in the Z-axis direction.
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