JPH07248874A - データ入力装置及びそれを備えた情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータの処理結果に応じて操作キーの
操作感触を制御することができる入力装置及びそれを備
えた情報処理装置を提供することである。 【構成】 データ処理回路に操作信号を入力する操作キ
ー２０と、この操作キーの動作機構２２と、前記処理回
路の処理結果に基づくフィードバックＦＢ信号に応じて
前記動作機構を制御する動作機構制御手段２４、２６
と、を備えるデータ入力装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子計算機、ゲーム装
置等の情報処理装置にデータを入力するためのデータ入
力装置に係わり、特に情報処理装置の処理内容に応じて
操作部の操作感覚が制御されるデータ入力装置に関す
る。また、このようなデータ入力装置を備えた情報処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理を行う電子計算機が急速
に発達し、それに伴い電子計算機にデータを入力するデ
ータ入力装置、例えば電子計算機に接続されたディスプ
レイ画面に位置を入力する位置入力装置等が普及してい
る。

【０００３】図１は位置入力装置として一般に普及して
いるマウスを備えた情報処理装置の概略図である。この
図１において、符号１０は情報処理回路本体、符号１２
は位置入力を行うマウス、符号１４はマウスに設けられ
た位置入力キー、符号１６は情報処理回路本体に接続さ
れたディスプレイ、符号１８はディスプレイの画面にマ
ウスの動きに応じて位置を表示するカーソル、をそれぞ
れ示している。

【０００４】次に、この位置入力装置を使用してディス
プレイの画面に位置を入力する動作について説明する。
先ず、情報処理回路本体１０によってディスプレイ１６
の画面にカーソル１８が表示される。操作者がマウス１
２をＸ−Ｙ軸方向に移動させると、マウス１２はその移
動量に基づく情報を情報処理回路本体１０に伝達する。
次に、情報処理回路本体１０は、その情報に従って、カ
ーソル１８をディスプレイ１６の画面上で移動させる。
そして、操作者はディスプレイの画面上のカーソル１８
を目的の入力位置まで移動させ、操作キー１４を押すこ
とにより、情報処理回路本体１０にディスプレイ画面１
６の所望の位置を入力することができる。

【０００５】このような従来の入力装置としては、例え
ば、特開平４−２７９９２０号公報に記載されたものが
ある。この入力装置は、ディスプレイに入力された位置
が正常であることを検知確認し、電子計算機からの応答
出力によってマウスに一定の力の機械的な動作を与えて
操作者に入力位置が正常であることを触覚によって知ら
せるようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の入力装置は電子計算機の処理結果によって操作キー
の操作力を変えるなど、操作キーの操作感触の制御につ
いては何等配慮がなされていない。

【０００７】近年、特に発展しているバーチャルリアリ
ティソフトを備えた情報処理装置では、コンピュータ上
でバーチャルリアリティ（仮想現実）空間が実現され、
この仮想空間は、操作者の視覚、聴覚ばかりでなく触覚
も含めて初めて確実に認識されるものであるが、従来の
この種の装置においても仮想空間の状態に応じて入力装
置の操作感触を変える等処理は何等行われていない。

【０００８】そこで、この発明は、コンピュータの処理
結果に応じて操作キーの操作感触を制御することができ
る入力装置及びそれを備えた情報処理装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係わるデータ入力装置はデータ処理回路
に操作信号を入力する操作キーと、この操作キーの動作
機構と、前記処理回路の処理結果に基づくフィードバッ
ク信号に応じて前記動作機構を制御する動作機構制御手
段と、を備えることを特徴とする。

【００１０】前記動作機構制御手段は、操作キーの動作
機構に対する負荷力を制御する負荷制御手段を備え、こ
の負荷制御手段は、電磁コイルと、このコイル内に挿入
される永久磁石とを備え、前記操作キーの操作によって
前記永久磁石が電磁コイル内を進退するとともに、前記
フィードバック信号によって前記電磁コイル内の磁界強
度を制御することを特徴とする。

【００１１】また、本発明に係わるデータ入力装置は、
前記操作キーの操作状態を検出し、その検出信号を前記
データ処理回路に出力する検出手段をさらに備え、前記
動作機構制御手段はこの検出信号に応じたフィードバッ
ク信号に基づいて前記動作機構を制御する。

【００１２】前記動作機構は、前記操作キーをハウジン
グに弾性支持するスプリングを備え、前記動作機構制御
手段は、前記処理回路によって得られた仮想空間に基づ
く前記フィードバック信号応じて前記動作機構を制御す
る。

【００１３】また、本発明に係わる情報処理装置はディ
スプレイを備えた表示装置と、前記ディスプレイに表示
されるデータを演算して出力するデータ処理回路と、前
記データ入力装置とを備え、前記データ処理回路が前記
フィードバック信号を演算、出力するように構成されて
いることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明によれば、データ処理回路の処理結果に
基づくフィードバック信号に応じて操作キーの動作機構
が制御されるので、前記処理結果に応じて前記操作キー
の操作感触が制御される。

【００１５】また、前記動作機構制御手段は、動作機構
に対する負荷力を制御する負荷制御手段により当該動作
機構を制御するため、前記操作キーの操作感触は単純な
機構により広範囲に亘って制御可能となる。

【００１６】そしてまた、前記負荷制御手段は、前記フ
ィードバック信号に応じて磁界強度が変化する電磁コイ
ルと、この電磁コイル内を進退する永久磁石とを備えて
いるため、当該電磁コイル内に発生する磁気に応じて前
記永久磁石の進退状態が制御される。したがって、前記
動作機構に対する負荷力をより単純な機構により制御で
きる。

【００１７】また、本発明によれば、操作キーの操作状
態を検出した検出信号に応じたフィードバック信号に基
づいて前記動作機構を制御するため、操作キーの操作状
態にも基づいて前記操作キーの操作感触が制御される。
したがって、操作キーの操作感触をより多様化できる。

【００１８】そしてまた、本発明によれば、操作キーの
操作感触は、弾性部材の伸縮力により制御されるため、
当該操作感触をさらに簡単かつ単純な機構で制御するこ
とができる。

【００１９】さらにまた、本発明によれば、仮想空間に
おける状況と操作キーの操作感触とを対応させることが
できるため、操作キーの操作感触をいっそう処理結果に
近づけることができる。

【００２０】また、本発明に係る情報処理装置は、表示
装置に表示されたデータに応じて、操作キーの動作機構
が制御されるので、当該表示装置に表示されたデータと
操作キーの操作感触とを対応させることができる。した
がって、操作キーの操作感触を表示装置に表示された仮
想空間等に基づいて制御できる。

【００２１】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図２
は、本発明に係わる入力装置としてのマウスの概略図で
ある。このマウスは、入力用の操作キー２０と、動作機
構としてのコイルスプリング２２と、動作機構制御手段
としての電磁コイル２４および永久磁石２６と、入力状
況検出機構２８と、移動機構３０とを備える。なお、前
記電磁コイル２４および永久磁石２６によって入力負荷
制御機構が構成される。

【００２２】前記操作キー２０は、ハウジング３２に対
して押し込むことによって、軸３４を中心に所定の角度
の範囲内、すなわち図２の実線と点線の間の範囲を回動
できるよう構成されている。前記コイルスプリング２２
は、その上端が操作キー２０側に固定され、その下端が
ハウジング３２側に固定されることによって、前記操作
キー２０を弾性支持している。この操作キー２０を一点
鎖線の状態の方向に押し込むと、前記コイルスプリング
２２が収縮し、これにより操作キー２０は押し込み方向
とは反対方向（矢印Ａの方向）に付勢される。

【００２３】また、このコイルスプリング２２の操作者
の手前側（図２の左側）には、前記電磁コイル２４と永
久磁石２６とからなる動作機構制御手段が設けられてい
る。電磁コイル２４の下端はハウジング３２底面の内面
側に固定され、また、永久磁石２６の上端は操作キー２
０側に固定されている。永久磁石２６は円柱状に構成さ
れ、電磁コイル２４内に挿入されている。この永久磁石
２６は操作キー２０が実線と一点鎖線との間を回動する
のに伴って、電磁コイル２４内を進退移動する。

【００２４】電磁コイル２４の下端にある端子３３に
は、後述する処理回路からのフィードバック信号ＦＢが
入力される。電磁コイル２４の端子３４にフィードバッ
ク信号が入力されると、電磁コイル２４に通電がされ
て、電磁コイル２４内に永久磁石２６が矢印Ａ方向に反
発するよう所定強度の磁界が発生する。この磁界によ
り、前記永久磁石２６が電磁コイル２４内を進退する動
作に対する負荷を与えて、前記スプリング２２の動作が
制御される。したがって、この反発力が操作キー２０の
動作に対する負荷となって操作キー２０の操作感触に抵
抗感を与える。

【００２５】前記入力状況検出機構２８は、前記操作キ
ー２０の軸３４に隣接して設けられている。また、前記
入力状況検出機構２８は、軸３４の動作量を検出して操
作キー２０の操作量（押し込み量）及び押し込み速度に
応じた電気信号を後述する処理回路に出力し、この処理
回路がこの電気信号から前記操作量及び操作速度を演算
する。このような入力状況検出機構としては、例えば、
可変抵抗器等のポテンショメータがあり、この他に回転
盤や光センサーによる光学式装置、他のアナログ入力装
置等公知のものでも良い。

【００２６】符号ＳＴは後述する処理回路に出力され
る、操作キー２０からのアナログ信号あるいは多値ディ
ジタル信号、および前記入力状況検出機構２８からの検
出信号を示す。

【００２７】また、このマウス入力装置には、これを移
動させる移動機構３０としてのボールローラがハウジン
グ３２の底面に回転自在に支持されている。この移動機
構３０は転動することにより、マウスの移動を行い、そ
の転動量および移動方向に応じた信号（入力座標デー
タ）が入力信号として処理回路に出力される。

【００２８】図３は前記マウス入力装置を備えた情報処
理装置のブロック図を示すものである。この情報処理装
置は、処理回路４０と、この処理装置の処理結果を表示
する表示装置４２と、表示用データおよび所定の処理プ
ログラムを記憶するメモリ４４とを備えている。

【００２９】前記マウス入力装置の操作キー２０、入力
状況検出機構２８と、移動機構３０は処理回路４０に各
データを出力する。前記処理回路４０はこれらのデー
タ、前記メモリ４４に記憶された表示データおよびその
処理プログラムに基づいて所定の処理動作を実行し、こ
の処理結果を前記フィードバック信号ＦＢとして前記電
磁コイル２４に出力する。

【００３０】前記処理回路４０は所定の処理動作の実行
により、三次元座標空間上に表示データを演算し、これ
らのデータ群からなる仮想空間４６を構成する。そし
て、この表示データに基づく映像信号を形成してこれを
前記表示装置４２に出力する。本装置の操作者は、この
画面を介して仮想空間を体験することができる。

【００３１】この処理装置は、この仮想空間内のデータ
に基づいて対応関数を発生あるいは変化させる対応関数
発生回路４８を備え、この対応関数発生回路４８によっ
て演算された電気信号を前記フィードバック信号ＦＢと
して前記電磁コイル２４に出力する。

【００３２】以下、本発明の実施例に係わる情報処理装
置の具体的動作について説明する。図４は前記情報処理
装置の動作を示すフローチャートである。処理回路４０
は図４に示すルーチンを所定時間間隔で繰り返し実行す
る。

【００３３】ステップ４００では前記操作キー２０から
の入力があるか否かを判定し、操作キー２０からの入力
があるまでこのステップ４００を繰り返し実行する。そ
して入力があれば、ステップ４０２に進む。

【００３４】ステップ４０２では、処理回路４０操作キ
ーの出力信号ＳＴ１、入力状況検出機構２８の出力信号
ＳＴ２、および移動機構３０の出力信号ＳＴ３（以上、
図３参照。）を読み込み、ステップ４０４では、この入
力信号およびメモリに記憶された表示データに基づい
て、三次元座標系に画像データ群からなる仮想空間４６
を表示装置４２に表示する。

【００３５】前記メモリ４４は仮想空間４６の状態毎に
所定の出力を発生するための対応関数をテーブル化して
記憶しており、例えば、仮想空間４６内において、硬い
物に触れている仮想状態に対する入力動作には、Ｔ＝ｆ
（ｔ）（Ｔ：フィードバック信号の電圧，ｔ：仮想空間
４６内の表示データの値を各々示す。）、仮想空間４６
内において、柔らかい物に触れている仮想状態に対する
入力動作には、Ｔ＝ｇ（ｔ）の対応関数を選択してこれ
を適用する（ステップ４０６）。各関数のゲインはｆ
（ｔ）＞ｇ（ｔ）になるように設定されている。

【００３６】次のステップ４０８では、その対応関数を
そのまま維持できるか否かが判定され、対応関数をその
まま維持できない時は、ステップ４０６にリターンして
再び対応関数の選択を実行する。

【００３７】ステップ４１０では、処理回路によって選
択された対応関数に基づいて、仮想空間４６内の表示デ
ータから所定の値の電圧信号を演算し、これを前記フィ
ードバック信号ＦＢとして前記電磁コイル２４に出力す
る。したがって、仮想空間４６内の硬い物に対して入力
した場合に比較して、柔軟な物に入力した場合には前記
電磁コイル２４に低いい値の電圧信号が供給されて図２
の矢示Ａの反発力の値が小さくなる。

【００３８】このルーチンによれば、仮想空間４６内の
状態によって対応する値の電圧信号が出力され、この電
圧信号に応じて磁場を変化させ永久磁石２６に対する前
記反発力を制御する。この反発力により操作キー２０の
入力動作に負荷が与えられ、操作者は入力動作に抵抗を
感じるようになる。この結果、表示装置の画面内で例え
ば硬い物に触れている仮想状態や柔らかい物に触れてい
る仮想状態に応じて、この仮想状態と同等の触覚を操作
キー２０の操作感触の変動によって感じることができ、
仮想空間４６から得られる仮想現実感を向上することが
できる。

【００３９】また、仮想空間４６内の状態によって操作
キー２０の操作感触に変化が生じるため、操作キー２０
の入力が正しく実行されているか否かを判断する事もで
きる。

【００４０】なお、本実施例では入力装置としてマウス
を例にとり説明したが、キーボード装置にも本発明を適
用することができる。また、本実施例では、操作キーの
動作機構としてコイルスプリングを設けたが、これに限
らず、操作キーをハウジングに弾性支持可能であれば、
他の弾性部材を用いても良い。また、前記電磁コイルに
常時通電することによって、電磁コイルと永久磁石を動
作機構および動作制御機構とし、コイルスプリングを省
略することもできる。なお、本実施例では、前記反発力
（図２の矢示Ａ）が弱い場合にコイルスプリングがこれ
を補うことができる。

【００４１】また、操作キーの操作量、操作速度によっ
て前記フィードバック信号の値を変えるようにしても良
い。このようにすることで、操作キーの操作感触を制御
するためのファクターが増える結果、操作感触制御態様
をより多様化することができる。また、本実施例では処
理回路内で形成される仮想空間内のデータによってフィ
ードバック信号を形成したが、処理回路内の処理動作は
仮想空間の形成に限られない。さらに、本実施例におい
ては入力装置としてマウスを使用してが、これに限定す
る必要はなく、例えばキーボードであっても良い。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、データ処
理回路の処理結果に応じて操作キーの操作感触を制御す
ることができるデータ入力装置及びそれを備えた情報処
理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マウスを備えた情報処理装置の概略図である。

【図２】本発明の実施例に係わる入力装置の概略図であ
る。

【図３】本実施例の入力装置を備えた情報処理装置のブ
ロック図である。

【図４】本実施例の入力装置を備えた情報処理装置の動
作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２０ 操作キー ２２ コイルスプリング（動作機構） ２４ 電磁コイル ２６ 永久磁石

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ処理回路に操作信号を入力する操
   作キーと、この操作キーの動作機構と、前記処理回路の
   処理結果に基づくフィードバック信号に応じて前記動作
   機構を制御する動作機構制御手段と、を備えるデータ入
   力装置。
2. 【請求項２】 前記動作機構制御手段は、操作キーの動
   作機構に対する負荷力を制御する負荷制御手段を備えた
   請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記負荷制御手段は、前記フィードバッ
   ク信号が入力される電磁コイルと、このコイル内に挿入
   される永久磁石とを備え、前記操作キーの操作によって
   前記永久磁石が電磁コイル内を進退するとともに、前記
   フィードバック信号によって前記電磁コイル内の磁界強
   度を制御する請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記操作キーの操作状態を検出し、その
   検出信号を前記データ処理回路に出力する検出手段をさ
   らに備え、前記動作機構制御手段はこの検出信号に応じ
   たフィードバック信号に基づいて前記動作機構を制御す
   る請求項１ないし３のいずれか一項記載の装置。
5. 【請求項５】 前記動作機構は、前記操作キーをハウジ
   ングに弾性支持する弾性部材を備える請求項１ないし４
   のいずれか一項記載の装置。
6. 【請求項６】 前記動作機構制御手段は、前記処理回路
   によって得られた仮想空間に基づく前記フィードバック
   信号に応じて前記動作機構を制御する請求項１ないし５
   のいずれか一項記載の装置。
7. 【請求項７】 ディスプレイを備えた表示装置と、前記
   ディスプレイに表示されるデータを演算して出力するデ
   ータ処理回路と、請求項１ないし６のいずれか一項記載
   のデータ入力装置とを備え、前記データ処理回路が前記
   フィードバック信号を演算、出力する情報処理装置。