JP2003157146A - 入力装置および入力装置を有する電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作者による入力操作において自然な操作感
が得られ、各種の座標データを入力することができる入
力装置を提供すること。 【解決手段】 操作者が触れる凹面の曲率をもった操作
面８０を有する操作部５０と、操作面８０と同じ曲率を
もった案内面１１０を有し操作者による操作部５０の移
動操作を案内する電子機器の筐体の一部を構成するガイ
ド部５４と、操作部５０を操作部５０の初期位置から案
内面１１０に沿って並進移動させることで発光部６４の
第１光Ｌ１と第２光Ｌ２を光センサ部７０において移動
させて操作部５０の並進移動に関するポインタＰの表示
画面３０上の第１座標データを生成し、操作部５０を操
作部５０の初期位置から案内面１１０に対して回転移動
させることで第１光Ｌ１と第２光Ｌ２を光センサ部７０
において回転させて操作部５０の回転運動に関するポイ
ンタＰの表示画面３０上の第２座標データを生成するデ
ータ生成部１００を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯情報端末のよ
うな電子機器に設けられて操作者が触れることにより、
座標データを与えて表示画面上に表示されているポイン
タを移動させるための入力装置および入力装置を有する
電子機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯情報端末や携帯電話のような電子機
器は、情報等を表示するための表示画面を有しており、
この表示画面にはポインタと呼ばれる矢印を表示できる
ようになっている。このポインタを画面上で移動させる
ために、たとえば図１６で示すようないわゆるジョイス
ティックと呼ばれているポインティングデバイスが採用
されている。従来のジョイスティック１０００は、筐体
１００１の孔部１００２において回転中心１００３を中
心として回転半径Ｒ２をもって破線の矢印方向に回転操
作できる。ジョイスティック１０００の操作面は操作者
の指１００４を置くことにより、このジョイスティック
１０００を矢印方向に操作する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のジョ
イスティック１０００の構造では次のような問題があ
る。ジョイスティックの動作回転半径Ｒ２はおよそ５ｍ
ｍ程度と短いことから、操作感度が高く、操作者が指で
微調整しにくい。回転中心１００３を中心とするジョイ
スティック１０００の描く曲面と、指１００４の第１関
節を中心とした曲面は大きく異なるため、操作の度に指
を大きく動かす必要があり、自然な操作感が得られな
い。凸曲面を描く動作パターンにおいては、ジョイステ
ィック１０００が大きく傾斜した際、指先にかかる反力
において、指先表面の法線方向ベクトル成分よりも接線
方向ベクトル成分の方が大きくなってしまう。このため
ジョイスティック操作に必要な力が効率良く伝わらない
ばかりでなく、反対に指先に不快な負荷がかかってしま
う。操作する指先とジョイスティク１０００との接触面
積が小さく、操作時に指先にかかる応力が大きいため、
指が痛くなることがある。

【０００４】また、電子機器に設けられる入力装置とし
ては、特開平９−１０１８５６号公報に開示されている
ものがある。この入力装置では、筐体に対して操作子が
設けられており、この操作子は指を置くために凹部を有
している。そしてこの操作子は筐体の平坦面に沿って平
行に移動することにより座標データを入力できる構造で
ある。しかし、この種の入力装置では操作者が指で操作
子を筐体の平坦面に沿って平行に移動させる必要がある
ので、自然な操作感を得ることができず操作子に指先に
かかる応力が大きいために指が痛くなることがある。そ
こで本発明は上記課題を解消し、操作者による入力操作
において自然な操作感が得られ、各種の座標データを入
力することができる入力装置および入力装置を有する電
子機器を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、座標
データを与えることで、表示画面上に表示されているポ
インタを移動させるための入力装置であり、操作者が触
れるために凹面の曲率をもった操作面を有する操作部
と、前記操作部の前記操作面と同じ曲率をもった案内面
を有し、前記操作者による前記操作部の移動操作を案内
するために電子機器の筐体の一部を構成するガイド部
と、前記操作部と前記ガイド部との間に配置されて、前
記操作部を初期位置から前記ガイド部の前記案内面に沿
って移動した後と前記操作部を前記初期位置から前記ガ
イド部の前記案内面に対して交差する方向に押した後に
前記操作部を前記初期位置に復帰させる付勢部材と、前
記操作部と一体的に前記移動可能であり第１光と第２光
を発生する発光部と、前記発光部からの前記第１光と前
記第２光を光学系を通じて受光する光センサ部と、前記
操作部を前記操作部の初期位置から前記ガイド部の前記
案内面に沿って並進移動させることで前記発光部の前記
第１光と前記第２光を前記光センサ部において移動させ
て前記操作部の前記並進移動に関する前記ポインタの前
記表示画面上の第１座標データを生成し、前記操作部を
前記操作部の初期位置から前記ガイド部の前記案内面に
対して回転移動させることで前記発光部の前記第１光と
前記第２光を前記光センサ部において回転移動させて前
記操作部の前記回転運動に関する前記ポインタの前記表
示画面上の第２座標データを生成するデータ生成部と、
を備えていることを特徴とする入力装置である。

【０００６】請求項１では、入力装置により座標データ
を与えることで表示画面上に表示されているポインタを
移動させる際に、操作部は操作者が触れるための凹面の
曲率をもった操作面を有している。ガイド部は、操作部
の操作面と同じ曲率をもった案内面を有している。この
ガイド部は、操作者による操作部の移動操作を案内する
ために電子機器の筐体の一部を構成している。付勢部材
は、操作部とガイド部との間に配置されている。この付
勢部材は、操作部を初期位置からガイド部の案内面に沿
って移動した後と、操作部を初期位置からガイド部の案
内面に対して交差する方向に押した後に操作部を初期位
置に復帰させる機能を有している。発光部は操作部と一
体的に移動可能であり第１光と第２光を発生する。光セ
ンサ部は、発光部からの第１光と第２光を光学系を通じ
て受光するようになっている。

【０００７】データ生成部は、操作部を操作部の初期位
置からガイド部の案内面に沿って並進移動させることで
発光部の第１光と第２光を光センサ部において移動させ
て操作部の並進移動に関するポインタの表示画面上の第
１座標データを生成する。またデータ生成部は、操作部
を操作部の初期位置からガイド部の案内面に対して回転
移動させることで発光部の第１光と第２光を光センサ部
において回転移動させて操作部の回転運動に関するポイ
ンタの表示画面上の第２座標データを生成する。これに
より、操作者は身体の一部たとえば指の腹を操作部の凹
面の曲率をもった操作面に載せて、そして操作者は指を
動かすことにより操作部をガイド部の同じ曲率をもった
案内面に沿って移動することができる。このため操作者
はガイド部の曲率をもった案内面に沿って良好な操作感
を得ながら移動操作することができる。そして操作者は
操作部に指を載せながらガイド部の案内面に沿ってある
操作中心を中心として操作できるので、操作部を移動さ
せる際の微調整が容易にできる。操作部は凹面の曲率を
もった操作面を有しているので、操作部とたとえば操作
者の指との接触面積が大きく指にかかる応力を小さくす
ることができる。操作するたとえば指先の描く曲率と、
操作部がガイド部の案内面に沿って動く曲率が同じか近
いために、操作者による操作感が良好である。つまり、
指の第１関節を中心として描く曲面と、操作部がガイド
部の案内面の曲面が同じか近いために、操作者による操
作感が向上する。

【０００８】付勢部材は操作部がガイド部の案内面に沿
って初期位置から操作されて移動した場合に、操作者が
触れるのを止めれば操作部を移動した位置から初期位置
に戻すことができる。また付勢部材は、操作者がガイド
部の案内面に対して操作部を初期位置から交差する方向
に押した後に、操作者が触れるのを止めれば操作部を初
期位置に復帰させることができる。データ生成部におい
ては、操作部を操作部の初期位置からガイド部の案内面
に沿って並進移動させた場合に、発光部の第１光と第２
光を光センサ部において移動させることで操作部の並進
移動に関するポインタの表示画面上の第１座標データを
生成できる。またデータ生成部は、操作部を操作部の初
期位置からガイド部の案内面に対して回転移動させるこ
とで発光部の第１光と第２光を光センサ部において回転
移動させて操作部の回転運動に関するポインタの表示画
面上の第２座標データを生成することができる。これに
より、ポインタの並進移動と回転移動を座標データにす
ることができる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載の入力
装置において、前記データ生成部は、前記操作部を前記
初期位置から前記ガイド部の前記案内面に対して前記案
内面の法線に沿って押すことにより前記発光部の前記第
１光の光量の増大と前記第２光の光量の増大を前記光セ
ンサ部が検出することで、前記第１座標データ又は前記
第２座標データを決定する構成である。請求項２では、
データ生成部においては、操作部を初期位置からガイド
部の案内面に対して案内面の法線に沿って押すことによ
り、発光部の第１光の光量の増大と第２光の光量の増大
を光センサ部が検出する。これによって、操作者は操作
部を押すだけで、第１座標データまたは第２座標データ
をデータ生成部が決定することができる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２に記載の入力
装置において、前記付勢部材は、前記操作部を前記初期
位置から前記ガイド部の前記案内面に対して前記案内面
の法線に沿って押した後に前記操作部を前記初期位置に
復帰させる。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１に記載の入力
装置において、前記発光部は、前記第１光と前記第２光
を発光する発光ダイオードを有する。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１に記載の入力
装置において、前記光センサ部は、電荷結合素子のイメ
ージセンサである。

【００１３】請求項６の発明は、座標データを与えるこ
とで、表示画面上に表示されているポインタを移動させ
るための入力装置を有する電子機器であり、操作者が触
れるために凹面の曲率をもった操作面を有する操作部
と、前記操作部の前記操作面と同じ曲率をもった案内面
を有し、前記操作者による前記操作部の移動操作を案内
するために前記電子機器の筐体の一部を構成するガイド
部と、前記操作部と前記ガイド部との間に配置されて、
前記操作部を初期位置から前記ガイド部の前記案内面に
沿って移動した後と前記操作部を前記初期位置から前記
ガイド部の前記案内面に対して交差する方向に押した後
に前記操作部を前記初期位置に復帰させる付勢部材と、
前記操作部と一体的に前記移動可能であり第１光と第２
光を発生する発光部と、前記発光部からの前記第１光と
前記第２光を光学系を通じて受光する光センサ部と、前
記操作部を前記操作部の初期位置から前記ガイド部の前
記案内面に沿って並進移動させることで前記発光部の前
記第１光と前記第２光を前記光センサ部において移動さ
せて前記操作部の前記並進移動に関する前記ポインタの
前記表示画面上の第１座標データを生成し、前記操作部
を前記操作部の初期位置から前記ガイド部の前記案内面
に対して回転移動させることで前記発光部の前記第１光
と前記第２光を前記光センサ部において回転移動させて
前記操作部の前記回転運動に関する前記ポインタの前記
表示画面上の第２座標データを生成するデータ生成部
と、を備えていることを特徴とする入力装置を有する電
子機器である。

【００１４】請求項６では、入力装置により座標データ
を与えることで表示画面上に表示されているポインタを
移動させる際に、操作部は操作者が触れるための凹面の
曲率をもった操作面を有している。ガイド部は、操作部
の操作面と同じ曲率をもった案内面を有している。この
ガイド部は、操作者による操作部の移動操作を案内する
ために電子機器の筐体の一部を構成している。付勢部材
は、操作部とガイド部との間に配置されている。この付
勢部材は、操作部を初期位置からガイド部の案内面に沿
って移動した後と、操作部を初期位置からガイド部の案
内面に対して交差する方向に押した後に操作部を初期位
置に復帰させる機能を有している。発光部は操作部と一
体的に移動可能であり第１光と第２光を発生する。光セ
ンサ部は、発光部からの第１光と第２光を光学系を通じ
て受光するようになっている。

【００１５】データ生成部は、操作部を操作部の初期位
置からガイド部の案内面に沿って並進移動させることで
発光部の第１光と第２光を光センサ部において移動させ
て操作部の並進移動に関するポインタの表示画面上の第
１座標データを生成する。またデータ生成部は、操作部
を操作部の初期位置からガイド部の案内面に対して回転
移動させることで発光部の第１光と第２光を光センサ部
において回転移動させて操作部の回転運動に関するポイ
ンタの表示画面上の第２座標データを生成する。これに
より、操作者は身体の一部たとえば指の腹を操作部の凹
面の曲率をもった操作面に載せて、そして操作者は指を
動かすことにより操作部をガイド部の同じ曲率をもった
案内面に沿って移動することができる。このため操作者
はガイド部の曲率をせった案内面に沿って良好な操作感
を得ながら移動操作することができる。そして操作者は
操作部に指を載せながらガイド部の案内面に沿ってある
操作中心を中心として操作できるので、操作部を移動さ
せる際の微調整が容易にできる。操作部は凹面の曲率を
もった操作面を有しているので、操作部とたとえば操作
者の指との接触面積が大きく指にかかる応力を小さくす
ることができる。操作するたとえば指先の描く曲率と、
操作部がガイド部の案内面に沿って動く曲率が同じか近
いために、操作者による操作感が良好である。つまり、
指の第１関節を中心として描く曲面と、操作部がガイド
部の案内面の曲面が同じか近いために、操作者による操
作感が向上する。

【００１６】付勢部材は操作部がガイド部の案内面に沿
って初期位置から操作されて移動した場合に、操作者が
触れるのを止めれば操作部を移動した位置から初期位置
に戻すことができる。また付勢部材は、操作者がガイド
部の案内面に対して操作部を初期位置から交差する方向
に押した後に、操作者が触れるのを止めれば操作部を初
期位置に復帰させることができる。データ生成部におい
ては、操作部を操作部の初期位置からガイド部の案内面
に沿って並進移動させた場合に、発光部の第１光と第２
光を光センサ部において移動させることで操作部の並進
移動に関するポインタの表示画面上の第１座標データを
生成できる。またデータ生成部は、操作部を操作部の初
期位置からガイド部の案内面に対して回転移動させるこ
とで発光部の第１光と第２光を光センサ部において回転
移動させて操作部の回転運動に関するポインタの表示画
面上の第２座標データを生成することができる。これに
より、ポインタの並進移動と回転移動を座標データにす
ることができる。

【００１７】請求項７の発明は、請求項６に記載の入力
装置を有する電子機器において、前記データ生成部は、
前記操作部を前記初期位置から前記ガイド部の前記案内
面に対して前記案内面の法線に沿って押すことにより前
記発光部の前記第１光の光量の増大と前記第２光の光量
の増大を前記光センサ部が検出することで、前記第１座
標データ又は前記第２座標データを決定する構成であ
る。請求項７では、データ生成部においては、操作部を
初期位置からガイド部の案内面に対して案内面の法線に
沿って押すことにより、発光部の第１光の光量の増大と
第２光の光量の増大を光センサ部が検出する。これによ
って、操作者は操作部を押すだけで、第１座標データま
たは第２座標データをデータ生成部が決定することがで
きる。

【００１８】請求項８の発明は、請求項７に記載の入力
装置を有する電子機器において、前記付勢部材は、前記
操作部を前記初期位置から前記ガイド部の前記案内面に
対して前記案内面の法線に沿って押した後に前記操作部
を前記初期位置に復帰させる。

【００１９】請求項９の発明は、請求項６に記載の入力
装置を有する電子機器において、前記発光部は、前記第
１光と前記第２光を発光する発光ダイオードを有する。

【００２０】請求項１０の発明は、請求項６に記載の入
力装置を有する電子機器において、前記光センサ部は、
電荷結合素子のイメージセンサである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００２２】図１は、本発明の入力装置を有する電子機
器の好ましい実施の形態を示している。この入力装置を
有する電子機器１０は、筐体１２、表示部１４、入力装
置２０、およびパワーキー２２、音声のボリューム調整
部２４、外部のイヤーホンをつなぐためのジャック２
６、他の機能を発揮させるためのキー２６，２８等を有
している。表示部１４は、筐体１２の前面側に設けられ
ており表示画面３０を有している。表示部１４はたとえ
ば液晶表示装置やプラズマディスプレイパネルや有機エ
レクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置等を用いることが
できる。入力装置を有する電子機器１０は、いわゆる携
帯情報端末（ＰＤＡ）である。

【００２３】図１の入力装置２０は、操作者（使用者）
の部位、たとえば手Ｈの指Ｆにより操作することでポイ
ンタＰの座標データを与えるためのものである。指Ｆは
図１の例では人差指を用いているが、これに限らず他の
指であっても勿論構わない。図２では、図１の入力装置
を有する電子機器１０の表示画面３０に情報４０の一例
を表示している。図１と図２に示すように表示画面３０
にはポインタＰを表示している。このポインタＰは矢印
形のポインタである。図２に示すように表示部１４の表
示画面３０には、ポインタＰの他に、情報４０や、各種
機能を実施するためのキー４４，４６，４８，５０，５
２等を有している。キー４２はキーボードを表示画面３
０に表示させるためのキーである。キー４４は情報の検
索に用いるキーである。キー４６はメニューを表示画面
３０に表示するためのキーである。キー４８はたとえば
表示を英語表示か日本語表示に切り換えることができる
キーである。

【００２４】図３はこの入力装置２０の操作部５０およ
び筐体の第１部分１２Ａの一部分を示している。図２の
筐体１２は第１部分１２Ａと第２部分１２Ｂを有してい
る。第１部分１２Ａは上筐体部分とも呼び、第２部分１
２Ｂは下筐体部分とも呼ぶ。第１部分１２Ａと第２部分
１２Ｂは重ねることにより、その中に空間を形成してい
る。この空間には入力装置２０や回路基板等が収容され
ている。筐体１２は、たとえばプラスチックであるＡＢ
Ｓ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＣ（ポ
リカーボネート）、ＰＣ＋ＡＢＳ（ポリカーボネート＋
アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＢＴ（ポリ
ブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサ
ルファイド）、変性ＰＰＥ（ポリフェチレンエーテル）
等により作られている。

【００２５】図４は、入力装置２０の構造例を示してお
り、筐体の第１部分１２Ａ等を一部切り欠いて示してい
る斜視図である。入力装置２０は、第１部分１２Ａと第
２部分１２Ｂの間の空間に収容されていて、概略的には
操作部５０、ガイド部５４、付勢部材６０、発光部６
４、光センサ部７０、光学系７４およびデータ生成部１
００を有している。図３と図４に示す操作部５０は、図
５に示すように凹面の曲率をもった操作面８０を有して
いる。この操作面８０は図５に示す回転中心８１を中心
として曲率半径Ｒ１をもって形成された凹面状の部分で
ある。この曲率半径Ｒ１はたとえば成人の親指や人指し
指の形状と動作パターンの人間工学に基づいた検討の結
果、たとえば３０ｍｍ〜８０ｍｍが適切である。曲率半
径Ｒ１が操作する指の先端から第１関節のおよその長さ
である３０ｍｍよりも小さいと、指先の回転運動だけで
なく、筐体を支持している手全体を操作毎にずらす必要
があり、操作感が悪くなるので好ましくない。また曲率
半径Ｒ１が操作する指の先端から第３関節までのおよそ
の長さである８０ｍｍよりも大きいと、同じく指の回転
運動だけで操作しづらくなり、手全体をずらす必要があ
るため、操作感が悪くなるので好ましくない。この操作
面８０は操作者の指Ｆの腹部分８３が触れる部分であ
る。

【００２６】操作部５０は、たとえば筐体と同様のプラ
スチック材料やその他の材料で作ることができる。操作
部５０は、操作面８０の他に円柱状の軸部９０、胴部９
２、フランジ部９４を有している。これら操作面８０、
軸部９０、胴部９２およびフランジ部９４は一体成形さ
れた構造のものである。軸部９０の直径は操作部５０の
外径寸法よりかなり小さく、胴部９２の外径寸法は軸部
９０の直径よりも大きく設定されている。フランジ部９
４は胴部９２の上端部分において側方に広がるようにた
とえば円板状に形成されている。胴部９２は図４に示す
ように円筒状の部材であり、中空部分９３を有してい
る。

【００２７】次に、ガイド部５４について説明する。ガ
イド部５４は、図４と図５に示すように、凹面の曲率を
もった案内面１１０を有している。この案内面１１０の
凹面の曲率は、操作面８０の凹面の曲率と同じかほぼ同
じである。この案内面１１０は筐体の第１部分１２Ａと
一体に形成された部分である。筐体の第１部分１２Ａは
平坦面であるが、案内面１１０は上述したように凹面の
曲率をもったお椀型の面である。このガイド部５４は、
図５に示すように操作者の指Ｆを用いて操作部５０をた
とえばＴ方向に回転中心８１を中心として操作する場合
のガイド面の役割を果たすとともに、電子機器の筐体の
第１部分１２Ａの一部分を構成している。

【００２８】次に図４に示す付勢部材６０について説明
する。付勢部材６０は、バネ部１２０と別のバネ１２４
を有している。バネ部１２０は図４と図５に示すように
円板状のフランジ部９４の下面側を受けるとともに、操
作面８０がＥ方向に押された場合に指Ｆの力が解除され
た後に操作部５０を図５に示す初期の位置に戻すための
弾性復帰用の部材である。このようにバネ部１２０がフ
ランジ部９４に対して弾性復帰力を与えるために、バネ
部１２０と案内面１１０の間にはフランジ部９４が配置
されている。操作部５０がＥ方向（軸部９０の軸方向）
に押すことができるようにするために、案内面１１０と
操作部５０の間には隙間１２６が形成されている。この
隙間１２６はたとえば０．３ｍｍ程度の非常に小さい隙
間である。

【００２９】図５のバネ１２４は、図６と図７に示すよ
うにガイド部５４の内周面５４Ａと操作部５０の軸部９
０の外周面の間に設けられている。バネ１２４の一端部
はガイド部５４の内周面５４Ａに取り付けられており、
バネ１２４の他端部は軸９０の外周面に取り付けられて
いる。バネ１２４は等間隔をおいてたとえば４本配置さ
れている。このバネ１２４は、操作部５０がＥ方向に押
された場合や、操作部５０がガイド部５４の案内面１１
０に沿ってＴ方向に並進運動あるいは回転運動された場
合においても、指による力が解除された後には、図４〜
図６に示すように操作部５０を初期位置に戻すための復
帰部材である。この操作部５０の初期位置とは、案内面
１１０と操作部５０の間に隙間１２６が形成されている
場合の操作部５０の位置をいい、指の力では操作部５０
がＥ方向に押されていない状態である。図６と図７に示
すようにガイド部５４は孔１２８を有している。この孔
１２８は図６に示す内周面５４Ａにより円形状に形成さ
れており、この内周面５４Ａの内径は、軸９０の外径よ
りも大きく、内周面５４Ａの内径は胴部９２の外径寸法
よりも小さく設定されている。これにより、軸部９０は
孔１２８の中でＥ方向とＥ１方向に移動でき、操作部５
０が初期位置になると、胴部９２の頂部９２Ｒがガイド
部５４の内面に突き当たることで、胴部９２はＥ１方向
に関する操作部５０のストッパの役割りを果たして図５
に示す隙間１２６を維持する。

【００３０】バネ部１２０はプラスチック製のモールド
バネ等を想定しているが、材質に関わらず、例えば金属
製の板バネも採用できる。バネ１２４は通常のコイルバ
ネのようなものを採用することができる。バネ部１２０
は主に操作部５０が図５に示す初期位置からＥ方向、す
なわち操作面８０の法線方向（垂直な方向）に押されて
位置が変移された後に指Ｆの力を解除すると、４本のバ
ネ１２４とともに操作部５０を元の初期位置に戻すこと
ができる。特にこのバネ部１２０は操作部５０のフラン
ジ部９４と摺動するために、滑りやすいシリコン樹脂の
ような樹脂を用いることができる。バネ部１２０はガイ
ド部５４の裏側に一体的に形成してもよいし後付けで樹
脂同士の溶着あるいは異種材料同士で接着剤等を用いて
固定してもよい。複数本のバネ１２４は、上述したよう
に操作部５０をＴ方向に沿って並進移動あるいは回転移
動させた後に、指Ｆの力を解除すると元の図５に示す回
転方向に関する初期位置に戻す機能を主に果たす。

【００３１】次に、図４の発光部６４について説明す
る。発光部６４は発光体１４０と導光部１４４を有して
いる。発光体１４０はたとえばＬＥＤ（発光ダイオー
ド）を用いることができる。導光部１４４は、発光体１
４０が発生したたとえば赤色の光Ｌを９０度折り曲げて
胴部９２の中の中空部分９３に導くものである。導光部
１４４の先端部からは発光体１４０の光Ｌを２つに分け
た第１光Ｌ１と第２光Ｌ２を光センサ部７０側に向けて
照射する。

【００３２】図４に示す光学系７４は、胴部９２とは別
の部材であり、光学系７４はケース１５０と図８に示す
ような複数枚のレンズ１５４，１５６を有している。レ
ンズ１５４，１５６は、導光部１４４により平行に光セ
ンサ部７０に対して出力されている第１光Ｌ１と第２光
Ｌ２を集光して、光センサ部７０の上に第１光スポット
ＳＬ１と第２光スポットＳＬ２として照射することがで
きる。図４に示す操作部５０のＥ方向に関して押圧動作
することにより、光センサ部７０に集まる第１光スポッ
トＳＬ１の光量と第２光スポットＳＬ２の光量は増加す
る。また図４に示す操作部５０がＴ方向に関して案内面
１１０に沿って並進移動や回転移動を行うことにより、
操作部５０の並進移動や回転移動とともに、第１光スポ
ットＳＬ１と第２光スポットＳＬ２は光センサ部７０の
上において、移動をする。

【００３３】図４と図８に示す光センサ部７０は、通常
用いられているようなたとえばＣＣＤ（電荷結合素子）
を用いることができる。このイメージセンサであるＣＣ
Ｄはたとえば６４０×４８０の単位撮像素子（画素）を
有している。この光センサ部７０は、たとえば小さな基
板の上に多数の単位撮像素子を配列したものである。単
位撮像素子はフォトダイオードのように光を受けて起電
力を生じる光電素子と、その起電力を一時的に蓄えてお
く半導体容量素子のペアで成り立っている。そのような
単位撮像素子は、図８においてＸ１方向とＸ２の方向に
沿ってそれぞれマトリクス状に配列されている。Ｘ１方
向とＸ２方向は、Ｅ方向、すなわち図８における光軸Ｏ
Ｐに対して直交する方向である。

【００３４】図４に示すように、この光センサ部７０
は、データ生成部１００に電気的に接続されている。デ
ータ生成部１００と光センサ部７０は回路基板７１に搭
載されており、この回路基板７１は、たとえば筐体の第
２部分１２Ｂの内側に固定されている。図４において筐
体の第１部分１２Ａと筐体の第２部分１２Ｂは平行であ
る。

【００３５】図９は、図４のデータ生成部１００の構成
例と表示画面３０を示している。光センサ部７０が第１
光スポットＳＬ１と第２光スポットＳＬ２を受光する
と、それぞれの受光した位置に対応する単位撮像素子か
らアナログ電気信号ＳＡがＡ／Ｄコンバータ（アナログ
／デジタルコンバータ）２００に供給される。Ａ／Ｄコ
ンバータ２００はこのアナログ電気信号ＳＡをデジタル
の数値信号ＤＳに変換してＣＰＵ（中央処理部）２１０
に供給する。

【００３６】このＣＰＵ２１０はＯＳ（オペレーティン
グシステム）２２０との間で情報のやり取りを行う。こ
のＯＳ２２０としては、たとえばマイクロソフト社のウ
ィンドウズ（登録商標）（Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商
標））を用いることができる。ＯＳ２２０とデバイスド
ライバ（ソフトウェア）２３０からはアプリケーション
プログラミングインターフェースを介して接続されてい
る。ＣＰＵ２１０は、第１光スポットＳＬ１と第２光ス
ポットＳＬ２の光センサ部７０における位置のデジタル
の数値信号ＤＳに応じて、グラフィックエンジン２４０
を介して、それぞれの位置に対応するように図２におけ
る表示画面３０でのポインタＰの位置を表示することが
できる。

【００３７】図１０は操作部５０の各種の動作例と、そ
れに応じたポインタの移動例を示している。 （１）並進移動 まず図１０（ａ）を参照しながら、操作部５０が並進移
動（直線スライドともいう）された場合について説明す
る。図４に示す操作面８０に図５に示すように指Ｆの腹
部分８３を載せて、図４のＴ方向に沿って、すなわち操
作部５０をガイド部５４の案内面１１０に沿って図５の
回転中心８１を中心として操作部５０を並進移動させ
る。

【００３８】図１１は光センサ部７０における第１光ス
ポットＳＬ１と第２光スポットＳＬ２の光センサ部７０
上における位置Ａｔと位置Ｂｔを示している。位置Ａｔ
は原点Ｏから距離γ隔てており、位置Ｂｔは原点Ｏから
距離Ｓ隔てている。位置Ａｔと位置Ｂｔの距離は一定で
ある。位置Ａｔが原点Ｏに対して成す角度はθｔで示
し、位置Ｂｔが原点Ｏに対して成す角はωｔで示してい
る。

【００３９】図１２は、第１光スポットＳＬ１と第２光
スポットＳＬ２が、並進移動（並進運動ともいう）した
場合の例を示している。たとえば第１光スポットＳＬ１
が、位置Ａｔ−１から位置Ａｔまで移動し、第２光スポ
ットＳＬ２は位置Ｂｔ−１から位置Ｂｔまで直線移動し
ている。この場合の図２におけるポインタＰの移動方向
と、ポインタＰの移動速度およびポインタＰの移動量
は、次の数式１のようになる。

【数１】 このようにポインタＰの移動方向、ポインタＰの移動速
度およびポインタＰの移動量を算出することにより、ポ
インタＰは図１３に示すように直線移動する。図２にお
いてたとえばポインタＰは矢印Ｔ１方向に沿って直線移
動することになる。これによって、図２に示す例ではた
とえば表示画面３０に表示されている情報４０のうちの
電子メールの情報の差出人「Ｅ」から件名「誕生日」ま
でポインタＰを並進移動させることができる。

【００４０】（２）回転移動（回転運動ともいう）につ
いて 図１０（ｂ）は回転移動（ねじれ動作とも呼ぶ）につい
て示している。図１０（ｂ）と図４を参照すると、図５
に示すように操作者の指ＦによりＴ方向に回転させるこ
とにより、ポインタＰはＴ２の方向に沿ってある角度回
転移動させることができる。たとえば操作部５０がＴ２
の方向に沿って、図４のガイド部５４の案内面１１０に
沿って回転されたとすると、ポインタＰはＴ３に沿って
対応する角度分回転される。

【００４１】図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）を参照する
と、操作部５０の回転成分のみを抽出する場合には、例
えば次の数式２から算出されるが、数式１はあくまで原
理的な基本要素のみを表わすため、実際はさらに複雑な
要素を組み合せる必要がある。

【数２】 このように操作部５０の回転成分のみを抽出すると、図
１５と図１０（ｂ）に示すようにポインタＰは対応する
角度分Ｔ３方向にポインタＰを回転できる。図２と図１
５の例で示せば、実線のポインタＰから破線のポインタ
Ｐまで回転することになる。

【００４２】（３）決定操作 次に図１０（ｃ）の決定操作について説明する。図１０
の（ａ）の並進移動や図１０の（ｂ）の回転移動を行っ
た直後に、操作部５０をＥ方向に操作者が指Ｆで押し込
むことにより、決定操作、すなわち得られた座標データ
を決定（エンター処理する）することができる。図１０
（ａ）における並進移動でポインタＰが並進移動した場
合において得られたポインタＰの座標データは第１座標
データと呼んでおり、図１０（ｂ）の回転移動でポイン
タＰが回転移動した場合に得られた回転移動のポインタ
Ｐのデータは第２座標データと呼ぶ。決定操作がこの第
１座標データあるいは第２座標データを決定することに
より、ＣＰＵ２１０はＯＳ２２０に対して決定した第１
座標データあるいは第２座標データに応じてポインタＰ
を表示画面３０に表示させる。

【００４３】この場合にＣＰＵ２１０は、次のような処
理を行う。すなわち図４において操作部５０が付勢部材
６０のバネ部材６０特にバネ部１２０の付勢力に抗して
Ｅ方向に押されると、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２がＥ方向
に光センサ部７０により近づくことから、図９に示す第
１光スポットＳＬ１と第２光スポットＳＬ２の光量が光
センサ部７０において増大する。これによって、アナロ
グ電気信号ＳＡは大きくなり、デジタルの数値信号ＤＳ
の値も大きくなるので、ＣＰＵ２１０は操作部５０がＥ
方向に押されて決定操作が行われたと判断する。上述し
た並進移動によるポインタＰの第１座標データあるいは
回転移動によるポインタＰの第２座標データに基づい
て、ＯＳ２２０とグラフィックエンジン２４０を介して
表示画面３０に対して第１座標データあるいは第２座標
データに対応する表示画面３０の位置にポインタＰの表
示を行うのである。

【００４４】（４）ドラッグ操作 次に、図１０（ｄ）のドラッグ操作について説明する。
このドラッグ操作は、図２の表示例では、表示画面３０
上でたとえば情報４０の電子メールの情報に関してたと
えば差出人Ｅを差出人Ａと入れ換える場合に用いること
ができる。ドラッグ操作は、図１０（ｄ）に示すよう
に、たとえば図１０（ａ）の並進移動と図１０（ｃ）の
決定操作を同時に行うか、あるいは図１０（ｂ）の回転
移動と図１０（ｃ）の決定操作を同時に行うことで実施
できる。

【００４５】なお、図４と図５に示す操作部５０はトレ
イとも呼んでいる。この操作部５０の操作面は、たとえ
ば操作者の一部の部位である人差指や親指を置く部分で
あり、操作部はガイド部の案内面１１０に沿って並進さ
せたり回転させたりすることにより、図２に示す表示画
面３０に表示されたポインタＰを並進移動させたり回転
移動させたりすることができる。このような操作部の凹
部形状の操作面８０の形状およびガイド部５４の形状を
採用することにより、操作時に指先にかかる反力は常に
親指や人差指の表面の法線方向にかかるために、自然な
操作感を得ることができる。さらに操作部５０とその動
作方向を規制するための曲率半径Ｒ１については、成人
の操作者の親指、人差指等の五指の形状と動作パターン
の人間工学に基づいた検討の結果である、上述したよう
な寸法範囲を採用することができる。

【００４６】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではない。本発明の入力装置は、いわゆるポイ
ンティングデバイスとして用いることができるが、特に
携帯情報端末、携帯電話、小型ノート型のパーソナルコ
ンピュータや、あるいはテレビジョン受像機等のリモー
トコントロール装置等といった基本的に片手で操作する
必要のある機器において有効である。本発明の入力装置
は従来用いられているジョイスティックやタッチパッド
に代わり使用することができる。本発明の入力装置は、
主として操作者の手の指を用いて操作する形状である
が、その他に操作者の足の指、手の平、肘などの他の部
位に適した形状にしてもよい。

【００４７】図５に示すように操作者が指Ｆの腹部分８
３を操作部５０の操作面８０に載せて、回転中心８１を
中心として回転移動させるだけで操作部５０を操作でき
るので、ポインタを微小移動させる場合等において微調
整が容易である。操作部５０の操作面８０と操作を行う
指先との接触面積あるいは密着面積を大きくすることが
できるので、指先にかかる応力が小さくなる。操作する
指先の描く曲率と操作部５０の描く曲率が近いか同じた
めに、操作感がよい。これまでのポインティングデバイ
スでは不可能であった回転（モーメント）の操作が本発
明の操作部５０では行える。１つの操作部で並進移動、
回転移動、決定操作およびドラッグ操作を行うことがで
きる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
操作者による入力操作において自然な操作感が得られ、
各種の座標データを入力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の入力装置を有する電子機器の一例を示
す斜視図。

【図２】図１の入力装置を有する電子機器において表示
画面に情報が表示されている例を示す斜視図。

【図３】入力装置の操作部とガイド部付近を示す斜視
図。

【図４】入力装置の構造例を示す一部断面を有する斜視
図。

【図５】入力装置の操作部とガイド部等を示す断面図。

【図６】入力装置の操作部とガイド部等を示す断面を有
する斜視図。

【図７】操作部の軸部とガイド部とそしてバネを示す断
面を有する平面図。

【図８】第１光と第２光および光センサ等を示す斜視
図。

【図９】データ生成部等を示す図。

【図１０】操作部の移動例とポインタの移動例を示す
図。

【図１１】第１光スポットと第２光スポットの座標例を
示す図。

【図１２】操作部を並進移動した場合の第１光スポット
と第２光スポットの移動例を示す図。

【図１３】ポインタが並進移動した例を示す図

【図１４】操作部が回転移動された場合の例を示す図。

【図１５】ポインタが回転移動した例を示す図。

【図１６】従来のジョイスティックの例を示す図。

【符号の説明】

１０・・・入力装置を有する電子機器、１２Ａ・・・筐
体の第１部分、１２Ｂ・・・筐体の第２部分、２０・・
・入力装置、３０・・・表示画面、５０・・・操作部、
５４・・・ガイド部、６０・・・付勢部材、６４・・・
発光部、７０・・・光センサ部、８０・・・操作面、１
００・・・データ生成部、１１０・・・案内面、Ｌ１・
・・第１光、Ｌ２・・・第２光、Ｐ・・・ポインタ、Ｒ
１・・・操作面の曲率半径

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 座標データを与えることで、表示画面上
   に表示されているポインタを移動させるための入力装置
   であり、 操作者が触れるために凹面の曲率をもった操作面を有す
   る操作部と、 前記操作部の前記操作面と同じ曲率をもった案内面を有
   し、前記操作者による前記操作部の移動操作を案内する
   ために電子機器の筐体の一部を構成するガイド部と、 前記操作部と前記ガイド部との間に配置されて、前記操
   作部を初期位置から前記ガイド部の前記案内面に沿って
   移動した後と前記操作部を前記初期位置から前記ガイド
   部の前記案内面に対して交差する方向に押した後に前記
   操作部を前記初期位置に復帰させる付勢部材と、 前記操作部と一体的に前記移動可能であり第１光と第２
   光を発生する発光部と、 前記発光部からの前記第１光と前記第２光を光学系を通
   じて受光する光センサ部と、 前記操作部を前記操作部の初期位置から前記ガイド部の
   前記案内面に沿って並進移動させることで前記発光部の
   前記第１光と前記第２光を前記光センサ部において移動
   させて前記操作部の前記並進移動に関する前記ポインタ
   の前記表示画面上の第１座標データを生成し、前記操作
   部を前記操作部の初期位置から前記ガイド部の前記案内
   面に対して回転移動させることで前記発光部の前記第１
   光と前記第２光を前記光センサ部において回転移動させ
   て前記操作部の前記回転運動に関する前記ポインタの前
   記表示画面上の第２座標データを生成するデータ生成部
   と、を備えていることを特徴とする入力装置。
2. 【請求項２】 前記データ生成部は、前記操作部を前記
   初期位置から前記ガイド部の前記案内面に対して前記案
   内面の法線に沿って押すことにより前記発光部の前記第
   １光の光量の増大と前記第２光の光量の増大を前記光セ
   ンサ部が検出することで、前記第１座標データ又は前記
   第２座標データを決定する構成である請求項１に記載の
   入力装置。
3. 【請求項３】 前記付勢部材は、前記操作部を前記初期
   位置から前記ガイド部の前記案内面に対して前記案内面
   の法線に沿って押した後に前記操作部を前記初期位置に
   復帰させる請求項２に記載の入力装置。
4. 【請求項４】 前記発光部は、前記第１光と前記第２光
   を発光する発光ダイオードを有する請求項１に記載の入
   力装置。
5. 【請求項５】 前記光センサ部は、電荷結合素子のイメ
   ージセンサである請求項１に記載の入力装置。
6. 【請求項６】 座標データを与えることで、表示画面上
   に表示されているポインタを移動させるための入力装置
   を有する電子機器であり、 操作者が触れるために凹面の曲率をもった操作面を有す
   る操作部と、 前記操作部の前記操作面と同じ曲率をもった案内面を有
   し、前記操作者による前記操作部の移動操作を案内する
   ために前記電子機器の筐体の一部を構成するガイド部
   と、 前記操作部と前記ガイド部との間に配置されて、前記操
   作部を初期位置から前記ガイド部の前記案内面に沿って
   移動した後と前記操作部を前記初期位置から前記ガイド
   部の前記案内面に対して交差する方向に押した後に前記
   操作部を前記初期位置に復帰させる付勢部材と、 前記操作部と一体的に前記移動可能であり第１光と第２
   光を発生する発光部と、 前記発光部からの前記第１光と前記第２光を光学系を通
   じて受光する光センサ部と、 前記操作部を前記操作部の初期位置から前記ガイド部の
   前記案内面に沿って並進移動させることで前記発光部の
   前記第１光と前記第２光を前記光センサ部において移動
   させて前記操作部の前記並進移動に関する前記ポインタ
   の前記表示画面上の第１座標データを生成し、前記操作
   部を前記操作部の初期位置から前記ガイド部の前記案内
   面に対して回転移動させることで前記発光部の前記第１
   光と前記第２光を前記光センサ部において回転移動させ
   て前記操作部の前記回転運動に関する前記ポインタの前
   記表示画面上の第２座標データを生成するデータ生成部
   と、を備えていることを特徴とする入力装置を有する電
   子機器。
7. 【請求項７】 前記データ生成部は、前記操作部を前記
   初期位置から前記ガイド部の前記案内面に対して前記案
   内面の法線に沿って押すことにより前記発光部の前記第
   １光の光量の増大と前記第２光の光量の増大を前記光セ
   ンサ部が検出することで、前記第１座標データ又は前記
   第２座標データを決定する構成である請求項６に記載の
   入力装置を有する電子機器。
8. 【請求項８】 前記付勢部材は、前記操作部を前記初期
   位置から前記ガイド部の前記案内面に対して前記案内面
   の法線に沿って押した後に前記操作部を前記初期位置に
   復帰させる請求項７に記載の入力装置を有する電子機
   器。
9. 【請求項９】 前記発光部は、前記第１光と前記第２光
   を発光する発光ダイオードを有する請求項６に記載の入
   力装置を有する電子機器。
10. 【請求項１０】 前記光センサ部は、電荷結合素子のイ
    メージセンサである請求項６に記載の入力装置を有する
    電子機器。