操作入力装置及びその制御方法
【課題】操作性を確保したまま小型化を可能にする、操作入力装置及びその制御方法の提供。
【解決手段】操作部１１と、操作部１１の押し込みを検出する検出部（センサ１４Ａ〜１４Ｄ及び検出回路９７）と、前記検出部によって検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクト３を移動させる制御部（制御回路９８）とを備える操作入力装置であって、前記制御部は、操作部１１の押し込み速度に応じて、オブジェクト３の移動速度を変化させることを特徴とする、操作入力装置。操作部１１の押し込みを検出し、検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクト３を移動させる操作入力装置の制御方法であって、操作部１１の押し込み速度に応じて、オブジェクト３の移動速度を変化させることを特徴とする、操作入力装置の制御方法。
【解決手段】操作部１１と、操作部１１の押し込みを検出する検出部（センサ１４Ａ〜１４Ｄ及び検出回路９７）と、前記検出部によって検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクト３を移動させる制御部（制御回路９８）とを備える操作入力装置であって、前記制御部は、操作部１１の押し込み速度に応じて、オブジェクト３の移動速度を変化させることを特徴とする、操作入力装置。操作部１１の押し込みを検出し、検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクト３を移動させる操作入力装置の制御方法であって、操作部１１の押し込み速度に応じて、オブジェクト３の移動速度を変化させることを特徴とする、操作入力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部の押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる操作入力装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画面上に表示された視標をユーザの押下操作により移動させるポインティング装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このポインティング装置は、ユーザの押下操作の「深さ」に基づいて、視標の移動速度を設定することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術のように、操作部の押し込み量に応じて画面上のオブジェクトを移動させる操作入力装置では、押し込み可能なストローク長が短いと、操作者は押し込み量を調整し難いことがある。しかしながら、操作性向上のため押し込み可能なストローク長を長くすると、操作入力装置が大型化するため、設置スペースの制約が大きい携帯機器（例えば、携帯電話など）に搭載できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、操作性を確保したまま小型化を可能にする、操作入力装置及びその制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
操作部と、
前記操作部の押し込みを検出する検出部と、
前記検出部によって検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる制御部とを備える操作入力装置であって、
前記制御部は、前記操作部の押し込み速度に応じて、前記オブジェクトの移動速度を変化させることを特徴とするものである。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る操作装置の制御方法は、
操作部の押し込みを検出し、検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる操作入力装置の制御方法であって、
前記操作部の押し込み速度に応じて、前記オブジェクトの移動速度を変化させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作性を確保したまま小型化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である操作入力装置１０１が使用されるシステムのブロック図である。
【図２】操作部１１が押し込まれたときの模式図である。
【図３】制御回路９８の処理フローである。
【図４】図３のステップＳ１０における詳細な処理フローである。
【図５】図３のステップＳ１２における詳細な処理フローである。
【図６】押し込み速度ＺＶ（ｔ）の算出説明図である。
【図７】加速度関数Ｆα（ｔ）のテーブルの一例である。
【図８】時間関数Ｆβ（ｔ）のテーブルの一例である。
【図９】入力関数Ｆγ（ｔ）のテーブルの一例である。
【図１０】押し込み速度Ｚ（ｔ）に対するオブジェクト３の移動速度の変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態である操作入力装置１０１が使用されるシステムのブロック図である。操作入力装置１０１は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸によって定まる直交座標系において、ＸＹ平面の法線方向側から入力される操作者の手指等による操作入力を操作部１１で受ける操作インターフェイスである。操作入力装置１０１は、操作部１１で受けた操作入力に応じて変化する出力信号を出力する。その出力信号に基づいて操作者による操作入力が検出される。操作入力の検出によって、その検出された操作入力に対応する操作内容をコンピュータに把握させることができる。
【００１１】
操作入力装置１０１は、ホスト１に搭載又は接続されるポインティングデバイスである。ホスト１との接続形態は、有線接続でもよいし、無線接続でもよい。ホスト１の具体例として、携帯端末（携帯電話、携帯ゲーム機、音楽や映像の携帯プレーヤーなど）、パーソナルコンピュータ、車両用コンピュータ、電化製品などの電子機器が挙げられる。また、ポインティングデバイスの具体例として、ゲーム機やテレビなどを操作するための操作コントローラ、マウスなどが挙げられる。操作入力装置１０１は、そのようなホスト１に搭載又は接続されるディスプレイ２の画面上に表示されるオブジェクト３を、操作者が意図した操作内容に従って、移動させることができる。オブジェクト３は、例えば、カーソルやポインタなどの指示表示である。キャラクターなどの表示物でもよい。また、操作者が所定の操作入力を与えることにより、その操作入力に対応する電子機器の所望の機能を発揮させることができる。
【００１２】
操作入力装置１０１は、操作部１１と、センサ１４（センサ１４Ａ〜１４Ｄ）と、検出回路９７と、制御回路９８とを備える多方向入力装置である。本実施形態では、センサ１４が４個の場合について例示するが、センサ１４の個数は、要求仕様等に応じて、変更できる。
【００１３】
図２に示されるように、操作部１１は、操作部１１の操作面に直接又は間接的に作用する操作入力により押し込まれることによって、ＸＹ平面に対して任意の方向に傾倒する方向キーである。操作部１１は、操作部１１に操作入力が作用していないときの初期位置に復帰するように付勢する支持部材１５で支持されているとよい。支持部材１５は、例えば、操作部１１をその初期位置に復帰させる弾性力を操作部１１に付与する部材であればよく、支持部材１５の具体例として、バネ、ゴム、スポンジなどが挙げられる。
【００１４】
図１において、センサ１４及び検出回路９７は、操作入力による操作部１１の押し込みを検出する検出部として機能する。センサ１４は、例えば、操作部１１の押し込み量を測定対象とする素子であって、操作部１１の押し込み量に応じて変化するアナログ信号波形を検出回路９７に対して出力するものである。検出回路９７は、センサ１４から出力されたアナログ信号波形を検出するＡＤコンバータ９７ａを有し、ＡＤコンバータ９７ａによってアナログ信号波形から取得されたデータを、操作部１１の押し込み量に対応する検出データとして、制御回路９８に対して供給する。
【００１５】
センサ１４は、例えば、センサ１４と操作部１１との距離に応じて変化するアナログ信号波形を出力する素子であるとよい。センサ１４がこのような素子であれば、センサ１４と操作部１１との距離が操作部１１の押し込み量に応じて変化するようにセンサ１４を配置することによって、操作部１１の押し込み量を非接触で測定できる。
【００１６】
センサ１４は、操作部１１の押し込み量を非接触で測定できるように、例えば、操作部１１の押し込み量に応じて自己インダクタンスが変化するコイルを備えるとよい。この場合、センサ１４は、コイルの自己インダクタンスの変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する。例えば、操作部１１に対向する位置にコイルを固定し、操作部１１にヨーク材を取り付けることで、操作部１１の押し込みによりコイル周囲の透磁率が変化するため、コイルの自己インダクタンスを容易に変化させることができる。操作部１１自体をヨーク材にしてもよい。また、操作部１１に対向する位置にヨーク材を固定し、操作部１１にコイルを取り付けても、操作部１１の押し込み量に応じてコイルの自己インダクタンスを容易に変化させることができる。
【００１７】
検出回路９７は、センサ１４から出力されたアナログ信号波形から、センサ１４のコイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量を検出することで、その物理量の検出値を操作部１１の押し込み量に対応する検出データとして制御回路９８に対して供給する。検出回路９７は、例えば、センサ１４のコイルにパルス信号を供給することによって、センサ１４から出力されたアナログ信号波形に、コイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量を発生させる。
【００１８】
例えば、コイルの軸方向においてコイルと操作部１１との距離が近づくにつれて、コイル周辺の透磁率が増加し、コイルの自己インダクタンスが増加する場合を考える。コイルの自己インダクタンスが増加するにつれて、パルス信号の供給によりコイルの両端に発生するパルス電圧波形の振幅も大きくなる。検出回路９７は、その振幅をコイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量として検出することで、その振幅の検出値を操作部１１の押し込み量に対応する検出データとして制御回路９８に対して供給できる。
【００１９】
また、例えば、コイルの自己インダクタンスが増加するにつれて、パルス信号の供給によりコイルに流れるパルス電流波形の傾きが緩やかになる。検出回路９７は、その傾きをコイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量として検出することで、その傾きの検出値を操作部１１の押し込み量に対応する検出データとして制御回路９８に対して供給できる。
【００２０】
図１の場合、４個のセンサ１４Ａ〜１４Ｄが、三次元の直交座標系の基準点である原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に等間隔に並べられている。このように、操作部１１の押し込み量を互いに異なる位置に配置された複数のセンサ１４で測定することで、操作入力による操作部１１の押し込みの位置を検出できる。図１の場合、各センサは、Ｘ軸とＹ軸に挟まれるＸＹ平面内の斜め４５°の４方向に、円周方向に９０°毎に配置されている。なお、各センサは、Ｘ，Ｙ軸上に９０°毎に配置されてもよい。
【００２１】
また、操作部１１の押し込みの位置は、ＸＹ平面上の押し込み方向として捉えることができるので、例えば、基準軸（例えば、Ｘ軸）に対するＸＹ平面上の入力角度θによって表すことができる。
【００２２】
制御回路９８は、センサ１４及び検出回路９７によって検出された操作部１１の押し込みの位置に対応する方向に、ディスプレイ２上のオブジェクト３を移動させるための制御信号をホスト１に送信する制御部である。制御回路９８は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータである。
【００２３】
図３は、制御回路９８の処理フローである。制御回路９８は、操作部１１の押し込み量に対応する検出データを、所定のサンプリング周期ｄｔ毎に、検出回路９７から取得する。すなわち、時間間隔ｄｔ毎の検出データを取得する。ステップＳ１０において、制御回路９８は、検出回路９７から供給された操作部１１の押し込み量に対応する検出データに基づいて、時刻ｔにおける操作部１１の入力角度θ（ｔ）と、入力角度θ（ｔ）における操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）とを算出する。ステップＳ１２において、制御回路９８は、算出された入力角度θ（ｔ）及び押し込み量Ｚ（ｔ）に基づいて、オブジェクト３を移動させるための制御信号としてオブジェクト３の移動量を算出し、算出したオブジェクト３の移動量をホスト１に対して送信する。ステップＳ１２の処理後、ステップＳ１０の処理が再び繰り返される。
【００２４】
図４は、入力角度θ（ｔ）及び押し込み量Ｚ（ｔ）を算出する図３のステップＳ１０における詳細な処理フローである。
【００２５】
ステップＳ２０では、制御回路９８は、センサ１４Ａ〜１４Ｄ毎に得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを組み合わせることで、時刻ｔにおける操作部１１の押し込みの位置（操作入力のＸＹ平面上の作用点）のＸ軸方向成分ＸＫ（ｔ）及びＹ軸方向成分ＹＫ（ｔ）を算出する。各センサ１４Ａ〜１４Ｄが図１のように配置されている場合、時刻ｔにおけるＸ軸方向成分ＸＫ（ｔ）及び時刻ｔにおけるＹ軸方向成分ＹＫ（ｔ）は、
ＸＫ（ｔ）＝−ＺＡ（ｔ）＋ＺＢ（ｔ）＋ＺＣ（ｔ）−ＺＤ（ｔ）
ＹＫ（ｔ）＝−ＺＡ（ｔ）−ＺＢ（ｔ）＋ＺＣ（ｔ）＋ＺＤ（ｔ）
に従って算出可能である。なお、ＺＡ（ｔ）は、時刻ｔにおいてセンサ１４Ａによって得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを表す。ＺＢ（ｔ）は、時刻ｔにおいてセンサ１４Ｂによって得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを表す。ＺＣ（ｔ）は、時刻ｔにおいてセンサ１４Ｃによって得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを表す。ＺＤ（ｔ）は、時刻ｔにおいてセンサ１４Ｄによって得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを表す。
【００２６】
ステップＳ２２では、制御回路９８は、ステップＳ２０で算出されたＸ軸方向成分ＸＫ（ｔ）及びＹ軸方向成分ＹＫ（ｔ）を用いて、時刻ｔにおける入力角度θ（ｔ）を算出する。入力角度θ（ｔ）は、
θ（ｔ）＝tan−１（Ｙ（ｔ）／Ｘ（ｔ））
に従って算出可能である。
【００２７】
ステップＳ２４では、制御回路９８は、ステップＳ２０で算出されたＸ軸方向成分ＸＫ（ｔ）及びＹ軸方向成分ＹＫ（ｔ）を用いて、入力角度θ（ｔ）における押し込み量Ｚ（ｔ）を算出する。押し込み量Ｚ（ｔ）は、
Ｚ（ｔ）＝√（ＸＫ（ｔ）２＋ＹＫ（ｔ）２）
に従って算出可能である。
【００２８】
図５は、オブジェクト３の移動量を算出する図３のステップＳ１２における詳細な処理フローである。オブジェクト３の移動量は、基本的には操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）に従って変化するが、操作部１１の押し込み可能なストローク長が短いと、操作者が操作部１１の押し込み量を指先で微調整しにくいことがある。そこで、操作部１１の操作性を確保したまま操作入力装置の小型化を可能にするため、操作部１１の押し込み速度（言い換えれば、操作部１１の押し込み量の単位時間当たりの変化量）をオブジェクト３の移動速度の制御に利用する。
【００２９】
制御回路９８は、操作部１１の押し込み速度が速いときには遅いときに比べて、オブジェクト３の移動速度が速くするように制御する。例えば、操作部１１が弱く押し込まれると、操作部１１の押し込み速度が遅くなるため、操作部１１が強く押し込まれるときに比べて、オブジェクト３の移動速度は遅くなる。また、操作部１１が強く押し込まれると、操作部１１の押し込み速度は速くなるため、操作部１１が弱く押し込まれるときに比べて、オブジェクト３の移動速度は速くなる。このように、制御回路９８は、操作部１１の押し込み速度の大小に応じて、オブジェクト３の操作解像度を変更させる。
【００３０】
また、操作部１１の押し込み可能なストローク長が短いと、操作部１１の押し込み速度は、すぐに零まで減少して飽和してしまう。しかしながら、実使用を想定すると、操作部１１が押し込まれている間は押し込み速度が零になったとしても、オブジェクト３を動かし続けることが望ましい。そこで、制御回路９８は、例えば、操作部１１が押し込まれている状態において操作部１１の押し込み速度が零のとき、操作部１１が押し込まれている状態において操作部１１の押し込み速度が零に到達する前に設定されたオブジェクト３の移動速度が維持されるように、オブジェクト３の移動を制御する。
【００３１】
図５の処理フローについて説明する。
【００３２】
ステップＳ３０では、制御回路９８は、上述のように算出された押し込み量Ｚ（ｔ）に基づいて、操作部１１に作用する操作入力があるか否かを判断する。操作入力が作用していない状態であっても、例えばノイズの影響によって、センサ１４又は検出回路９７のＡＤコンバータ９７ａの出力が微小に変動している場合がある。そこで、制御回路９８は、押し込み量Ｚ（ｔ）が所定の押し込み量閾値Ｚｔｈ（例えば、零又は零近傍の微小値）以下のとき、操作部１１に作用する操作入力がないとみなして、オブジェクト３の移動量を零に設定する（ステップＳ３２）。一方、制御回路９８は、押し込み量Ｚ（ｔ）が押し込み量閾値Ｚｔｈを超えるとき、その押し込み量Ｚ（ｔ）を用いて、操作部１１の押し込み速度ＺＶ（ｔ）を算出する（ステップＳ３４）。
【００３３】
ステップＳ３４では、制御回路９８は、操作部１１の異なる複数のタイミングで検出された押し込み量Ｚを用いて、時刻ｔにおける操作部１１の押し込み速度ＺＶ（ｔ）を演算する。例えば図６に示されるように、制御回路９８は、２つの連続するサンプリングタイミングでサンプリングされた操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ−１）及びＺ（ｔ）を使用して、押し込み速度ＺＶ（ｔ）を算出する。すなわち、押し込み速度ＺＶ（ｔ）は、
ＺＶ（ｔ）＝ｄＺ（ｔ）／ｄｔ
＝（Ｚ（ｔ）−Ｚ（ｔ−１））／ｄｔ
に従って算出可能である。押し込み速度ＺＶ（ｔ）は、サンプリング周期ｄｔ毎に算出される。また、押し込み速度ＺＶ（ｔ）は、正の値のとき、操作部１１の押し込み量が増加している状態を表し、負の値のとき、操作部１１の押し込み量が減少している状態を表す。なお、押し込み速度ＺＶ（ｔ）は、３つ以上の連続するサンプリングタイミングでサンプリングされた操作部１１の押し込み量を使用して算出されてもよい。
【００３４】
制御回路９８は、ステップＳ３４で算出された押し込み速度ＺＶ（ｔ）の大きさに応じて、オブジェクト３の移動量の算出方法を変更する。
【００３５】
ステップＳ３６では、制御回路９８は、ステップＳ３４で算出された押し込み速度ＺＶ（ｔ）に基づいて、操作部１１の押し込み量が変化しているか否かを判断する。例えば、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が所定の押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１（例えば、零又は零近傍の微小値）以下のとき、操作部１１が押し込まれたまま操作部１１の押し込み量が変化していないと判断する。一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１を超えるとき、操作部１１の押し込み量が変化していると判断する。
【００３６】
制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１を超えるとき（操作部１１の押し込み量が変化しているとき）、押し込み速度ＺＶ（ｔ）を用いて加速度関数Ｆα（ｔ）を算出する（ステップＳ３８）。加速度関数Ｆα（ｔ）は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の関数であって、オブジェクト３の移動量を算出するためのパラメータである。加速度関数Ｆα（ｔ）の使用によって、押し込み速度ＺＶ（ｔ）に応じてオブジェクト３の移動速度を増減させることができる。制御回路９８は、例えば、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の増加に対して加速度関数Ｆα（ｔ）が増加するテーブルに従って（図７参照）、現在の時刻ｔにおける押し込み速度ＺＶ（ｔ）に対応する加速度関数Ｆα（ｔ）を算出する。
【００３７】
一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１以下のとき（操作部１１が押し込まれたまま操作部１１の押し込み量が変化していないとき）、加速度関数Ｆα（ｔ）を更新せずに、更新前のタイミングで算出された加速度関数Ｆα（ｔ）を、オブジェクト３の移動量の算出に用いる。すなわち、制御回路９８は、加速度関数Ｆα（ｔ）を新たに算出せずに、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１を超えていたときに算出された直前の加速度関数Ｆα（ｔ）を用いて、オブジェクト３の移動量を算出する。
【００３８】
ステップＳ４０では、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が所定の押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２以上か否かを判定する。押し込み速度閾値Ｖｔｈ２は、押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１以上の値に設定される。制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２以上のとき、押し込み量Ｚ（ｔ）を用いて入力関数Ｆγ（ｔ）を算出せずに、押し込み継続時間ｄｔｃを用いて時間関数Ｆβ（ｔ）を算出する（ステップＳ４２）。一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２未満のとき、押し込み継続時間ｄｔｃを用いて時間関数Ｆβ（ｔ）を算出せずに、押し込み量Ｚ（ｔ）を用いて入力関数Ｆγ（ｔ）を算出する（ステップＳ４４）。
【００３９】
ステップＳ４２の時間関数Ｆβ（ｔ）の算出について説明する。操作者が意識的にオブジェクト３を速く動かすために操作部１１を強く押すと、操作部１１の押し込み速度が速くなるため、操作部１１は操作部１１のストローク限界まで一瞬に到達してしまう。そのため、加速度関数Ｆα（ｔ）を用いるだけでは、操作部１１がストローク限界まで押し切られた状態では、オブジェクト３の移動速度を大きくすることができない。そこで、制御回路９８は、押し込み継続時間ｄｔｃに応じて変化する時間関数Ｆβ（ｔ）を使用することによって、押し込み継続時間ｄｔｃが長くなるにつれて、オブジェクト３の移動速度が速くなるように制御する。これにより、操作性が向上する。
【００４０】
時間関数Ｆβ（ｔ）は、押し込み継続時間ｄｔｃの関数であって、オブジェクト３の移動量を算出するためのパラメータである。時間関数Ｆβ（ｔ）の使用によって、押し込み継続時間ｄｔｃに応じてオブジェクト３の移動速度を増減させることができる。制御回路９８は、例えば、押し込み継続時間ｄｔｃの増加に対して時間関数Ｆβ（ｔ）が増加するテーブルに従って（図８参照）、現在の時刻ｔにおける押し込み継続時間ｄｔｃに対応する時間関数Ｆβ（ｔ）を算出する。
【００４１】
押し込み継続時間ｄｔｃは、操作部１１が押し込まれていない状態からの押し込み状態の継続時間を表す。押し込み継続時間ｄｔｃは、例えば、サンプリング周期ｄｔと操作部１１の押し込み中のサンプリング回数との積で表すことができる。
【００４２】
つまり、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２以上のとき、オブジェクト３の高速移動を重視するため、押し込み継続時間ｄｔｃが長くなるにつれてオブジェクト３の移動速度を速くする（すなわち、オブジェクト３を加速させる）。一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２未満のとき、オブジェクト３の位置制御の精度を重視するため、時間関数Ｆβ（ｔ）を固定値（例えば、1）に固定する（すなわち、押し込み経過時間ｄｔｃに応じて、オブジェクト３の移動速度は変化しない）。
【００４３】
次に、ステップＳ４４の入力関数Ｆγ（ｔ）の算出について説明する。操作部１１の押し込みが弱ければ、指先の力を加減することで、操作部１１の押し込み量を操作部１１の押し込み可能なストローク範囲内で微調整できる。そこで、制御回路９８は、押し込み量Ｚ（ｔ）に応じて変化する入力関数Ｆγ（ｔ）を使用することで、押し込み量Ｚ（ｔ）が大きくなるにつれて、オブジェクト３の移動速度が速くなるように制御する。これにより、操作性が向上する。
【００４４】
入力関数Ｆγ（ｔ）は、押し込み量Ｚ（ｔ）の関数であって、オブジェクト３の移動量を算出するためのパラメータである。入力関数Ｆγ（ｔ）の使用によって、押し込み量Ｚ（ｔ）に応じてオブジェクト３の移動速度を増減させることができる。制御回路９８は、例えば、押し込み量Ｚ（ｔ）の増加に対して入力関数Ｆγ（ｔ）が増加するテーブルに従って（図９参照）、現在の時刻ｔにおける押し込み量Ｚ（ｔ）に対応する入力関数Ｆγ（ｔ）を算出する。
【００４５】
つまり、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２未満のとき、オブジェクト３の位置制御の精度を重視するため、押し込み量Ｚ（ｔ）が大きくなるにつれてオブジェクト３の移動速度を速くする（すなわち、オブジェクト３を加速させる）。一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２以上のとき、オブジェクト３の高速移動を重視するため、入力関数Ｆγ（ｔ）を固定値（例えば、1）に固定する（すなわち、押し込み量Ｚ（ｔ）に応じて、オブジェクト３の移動速度は変化しない）。
【００４６】
ステップＳ４６では、制御回路９８は、オブジェクト３の移動量を算出する。オブジェクト３の移動量は、操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）及び入力角度θ（ｔ）、並びに前述の各種関数を合成することで算出される。例えば、オブジェクト３の画面上のＸ方向の移動量Ｘｏ（ｔ）及びオブジェクト３の画面上のＹ方向の移動量Ｙｏ（ｔ）は、
Ｘｏ（ｔ）＝Ｆα（ｔ）×Ｆβ（ｔ）×Ｆγ（ｔ）×Ｚ（ｔ）×cosθ（ｔ）
Ｙｏ（ｔ）＝Ｆα（ｔ）×Ｆβ（ｔ）×Ｆγ（ｔ）×Ｚ（ｔ）×sinθ（ｔ）
に従って算出可能である。ただし、操作部１１に操作入力が作用していないときは、Ｘｏ（ｔ）及びＹｏ（ｔ）は共に零とする。
【００４７】
ステップＳ４８では、制御回路９８は、ステップＳ４６で算出されたＸｏ（ｔ）及びＹｏ（ｔ）をホスト１に出力する。
【００４８】
図１０に、最終的なオブジェクト３の移動量の遷移例を示す。図１０は、操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）が０．５であるタイミングでの比較データを示す（Ｚ（ｔ）の最大値は１とする）。図１０において、キー押下時間ｔは、操作部１１の押し込み継続時間ｄｔｃを表し、ストロークＺは、操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）を表す。図１０に示されるように、本実施例によれば、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が所定の押し込み速度閾値Ｖｔｈ２未満のとき、押し込み継続時間ｄｔｃよりも押し込み量Ｚ（ｔ）の方がパラメータとしての重きが大きくなるため、オブジェクト３の移動速度を押し込み量Ｚ（ｔ）に応じて変化させることができる。また、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が所定の押し込み速度閾値Ｖｔｈ２以上のとき、押し込み量Ｚ（ｔ）よりも押し込み継続時間ｄｔｃの方がパラメータとしての重きが大きくなるため、オブジェクト３の移動速度を押し込み継続時間ｄｔｃに応じて変化させることができる。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。上述の実施例それぞれの各部の構成を組み合わせてもよい。
【００５０】
例えば、上述の実施例では、センサ１４が、コイルの自己インダクタンスの変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する素子である場合を例示した。しかしながら、センサ１４は、静電容量の変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する素子でもよいし、抵抗値の変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する素子でもよいし、その他の物理量の変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する素子でもよい。
【００５１】
また、本発明の操作入力装置は、手指に限らず、手のひらで操作するものあってもよい。また、足指や足の裏で操作するものであってもよい。また、操作者が触れる面は、平面でも、凹面でも、凸面でもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ ホスト
２ ディスプレイ
３ オブジェクト
１１ 操作部
１４Ａ〜１４Ｄ センサ
１５ 支持部材
９７ 検出回路
９８ 制御回路
１０１ 操作入力装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部の押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる操作入力装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画面上に表示された視標をユーザの押下操作により移動させるポインティング装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このポインティング装置は、ユーザの押下操作の「深さ」に基づいて、視標の移動速度を設定することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術のように、操作部の押し込み量に応じて画面上のオブジェクトを移動させる操作入力装置では、押し込み可能なストローク長が短いと、操作者は押し込み量を調整し難いことがある。しかしながら、操作性向上のため押し込み可能なストローク長を長くすると、操作入力装置が大型化するため、設置スペースの制約が大きい携帯機器（例えば、携帯電話など）に搭載できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、操作性を確保したまま小型化を可能にする、操作入力装置及びその制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
操作部と、
前記操作部の押し込みを検出する検出部と、
前記検出部によって検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる制御部とを備える操作入力装置であって、
前記制御部は、前記操作部の押し込み速度に応じて、前記オブジェクトの移動速度を変化させることを特徴とするものである。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る操作装置の制御方法は、
操作部の押し込みを検出し、検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる操作入力装置の制御方法であって、
前記操作部の押し込み速度に応じて、前記オブジェクトの移動速度を変化させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作性を確保したまま小型化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である操作入力装置１０１が使用されるシステムのブロック図である。
【図２】操作部１１が押し込まれたときの模式図である。
【図３】制御回路９８の処理フローである。
【図４】図３のステップＳ１０における詳細な処理フローである。
【図５】図３のステップＳ１２における詳細な処理フローである。
【図６】押し込み速度ＺＶ（ｔ）の算出説明図である。
【図７】加速度関数Ｆα（ｔ）のテーブルの一例である。
【図８】時間関数Ｆβ（ｔ）のテーブルの一例である。
【図９】入力関数Ｆγ（ｔ）のテーブルの一例である。
【図１０】押し込み速度Ｚ（ｔ）に対するオブジェクト３の移動速度の変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態である操作入力装置１０１が使用されるシステムのブロック図である。操作入力装置１０１は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸によって定まる直交座標系において、ＸＹ平面の法線方向側から入力される操作者の手指等による操作入力を操作部１１で受ける操作インターフェイスである。操作入力装置１０１は、操作部１１で受けた操作入力に応じて変化する出力信号を出力する。その出力信号に基づいて操作者による操作入力が検出される。操作入力の検出によって、その検出された操作入力に対応する操作内容をコンピュータに把握させることができる。
【００１１】
操作入力装置１０１は、ホスト１に搭載又は接続されるポインティングデバイスである。ホスト１との接続形態は、有線接続でもよいし、無線接続でもよい。ホスト１の具体例として、携帯端末（携帯電話、携帯ゲーム機、音楽や映像の携帯プレーヤーなど）、パーソナルコンピュータ、車両用コンピュータ、電化製品などの電子機器が挙げられる。また、ポインティングデバイスの具体例として、ゲーム機やテレビなどを操作するための操作コントローラ、マウスなどが挙げられる。操作入力装置１０１は、そのようなホスト１に搭載又は接続されるディスプレイ２の画面上に表示されるオブジェクト３を、操作者が意図した操作内容に従って、移動させることができる。オブジェクト３は、例えば、カーソルやポインタなどの指示表示である。キャラクターなどの表示物でもよい。また、操作者が所定の操作入力を与えることにより、その操作入力に対応する電子機器の所望の機能を発揮させることができる。
【００１２】
操作入力装置１０１は、操作部１１と、センサ１４（センサ１４Ａ〜１４Ｄ）と、検出回路９７と、制御回路９８とを備える多方向入力装置である。本実施形態では、センサ１４が４個の場合について例示するが、センサ１４の個数は、要求仕様等に応じて、変更できる。
【００１３】
図２に示されるように、操作部１１は、操作部１１の操作面に直接又は間接的に作用する操作入力により押し込まれることによって、ＸＹ平面に対して任意の方向に傾倒する方向キーである。操作部１１は、操作部１１に操作入力が作用していないときの初期位置に復帰するように付勢する支持部材１５で支持されているとよい。支持部材１５は、例えば、操作部１１をその初期位置に復帰させる弾性力を操作部１１に付与する部材であればよく、支持部材１５の具体例として、バネ、ゴム、スポンジなどが挙げられる。
【００１４】
図１において、センサ１４及び検出回路９７は、操作入力による操作部１１の押し込みを検出する検出部として機能する。センサ１４は、例えば、操作部１１の押し込み量を測定対象とする素子であって、操作部１１の押し込み量に応じて変化するアナログ信号波形を検出回路９７に対して出力するものである。検出回路９７は、センサ１４から出力されたアナログ信号波形を検出するＡＤコンバータ９７ａを有し、ＡＤコンバータ９７ａによってアナログ信号波形から取得されたデータを、操作部１１の押し込み量に対応する検出データとして、制御回路９８に対して供給する。
【００１５】
センサ１４は、例えば、センサ１４と操作部１１との距離に応じて変化するアナログ信号波形を出力する素子であるとよい。センサ１４がこのような素子であれば、センサ１４と操作部１１との距離が操作部１１の押し込み量に応じて変化するようにセンサ１４を配置することによって、操作部１１の押し込み量を非接触で測定できる。
【００１６】
センサ１４は、操作部１１の押し込み量を非接触で測定できるように、例えば、操作部１１の押し込み量に応じて自己インダクタンスが変化するコイルを備えるとよい。この場合、センサ１４は、コイルの自己インダクタンスの変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する。例えば、操作部１１に対向する位置にコイルを固定し、操作部１１にヨーク材を取り付けることで、操作部１１の押し込みによりコイル周囲の透磁率が変化するため、コイルの自己インダクタンスを容易に変化させることができる。操作部１１自体をヨーク材にしてもよい。また、操作部１１に対向する位置にヨーク材を固定し、操作部１１にコイルを取り付けても、操作部１１の押し込み量に応じてコイルの自己インダクタンスを容易に変化させることができる。
【００１７】
検出回路９７は、センサ１４から出力されたアナログ信号波形から、センサ１４のコイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量を検出することで、その物理量の検出値を操作部１１の押し込み量に対応する検出データとして制御回路９８に対して供給する。検出回路９７は、例えば、センサ１４のコイルにパルス信号を供給することによって、センサ１４から出力されたアナログ信号波形に、コイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量を発生させる。
【００１８】
例えば、コイルの軸方向においてコイルと操作部１１との距離が近づくにつれて、コイル周辺の透磁率が増加し、コイルの自己インダクタンスが増加する場合を考える。コイルの自己インダクタンスが増加するにつれて、パルス信号の供給によりコイルの両端に発生するパルス電圧波形の振幅も大きくなる。検出回路９７は、その振幅をコイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量として検出することで、その振幅の検出値を操作部１１の押し込み量に対応する検出データとして制御回路９８に対して供給できる。
【００１９】
また、例えば、コイルの自己インダクタンスが増加するにつれて、パルス信号の供給によりコイルに流れるパルス電流波形の傾きが緩やかになる。検出回路９７は、その傾きをコイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量として検出することで、その傾きの検出値を操作部１１の押し込み量に対応する検出データとして制御回路９８に対して供給できる。
【００２０】
図１の場合、４個のセンサ１４Ａ〜１４Ｄが、三次元の直交座標系の基準点である原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に等間隔に並べられている。このように、操作部１１の押し込み量を互いに異なる位置に配置された複数のセンサ１４で測定することで、操作入力による操作部１１の押し込みの位置を検出できる。図１の場合、各センサは、Ｘ軸とＹ軸に挟まれるＸＹ平面内の斜め４５°の４方向に、円周方向に９０°毎に配置されている。なお、各センサは、Ｘ，Ｙ軸上に９０°毎に配置されてもよい。
【００２１】
また、操作部１１の押し込みの位置は、ＸＹ平面上の押し込み方向として捉えることができるので、例えば、基準軸（例えば、Ｘ軸）に対するＸＹ平面上の入力角度θによって表すことができる。
【００２２】
制御回路９８は、センサ１４及び検出回路９７によって検出された操作部１１の押し込みの位置に対応する方向に、ディスプレイ２上のオブジェクト３を移動させるための制御信号をホスト１に送信する制御部である。制御回路９８は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータである。
【００２３】
図３は、制御回路９８の処理フローである。制御回路９８は、操作部１１の押し込み量に対応する検出データを、所定のサンプリング周期ｄｔ毎に、検出回路９７から取得する。すなわち、時間間隔ｄｔ毎の検出データを取得する。ステップＳ１０において、制御回路９８は、検出回路９７から供給された操作部１１の押し込み量に対応する検出データに基づいて、時刻ｔにおける操作部１１の入力角度θ（ｔ）と、入力角度θ（ｔ）における操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）とを算出する。ステップＳ１２において、制御回路９８は、算出された入力角度θ（ｔ）及び押し込み量Ｚ（ｔ）に基づいて、オブジェクト３を移動させるための制御信号としてオブジェクト３の移動量を算出し、算出したオブジェクト３の移動量をホスト１に対して送信する。ステップＳ１２の処理後、ステップＳ１０の処理が再び繰り返される。
【００２４】
図４は、入力角度θ（ｔ）及び押し込み量Ｚ（ｔ）を算出する図３のステップＳ１０における詳細な処理フローである。
【００２５】
ステップＳ２０では、制御回路９８は、センサ１４Ａ〜１４Ｄ毎に得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを組み合わせることで、時刻ｔにおける操作部１１の押し込みの位置（操作入力のＸＹ平面上の作用点）のＸ軸方向成分ＸＫ（ｔ）及びＹ軸方向成分ＹＫ（ｔ）を算出する。各センサ１４Ａ〜１４Ｄが図１のように配置されている場合、時刻ｔにおけるＸ軸方向成分ＸＫ（ｔ）及び時刻ｔにおけるＹ軸方向成分ＹＫ（ｔ）は、
ＸＫ（ｔ）＝−ＺＡ（ｔ）＋ＺＢ（ｔ）＋ＺＣ（ｔ）−ＺＤ（ｔ）
ＹＫ（ｔ）＝−ＺＡ（ｔ）−ＺＢ（ｔ）＋ＺＣ（ｔ）＋ＺＤ（ｔ）
に従って算出可能である。なお、ＺＡ（ｔ）は、時刻ｔにおいてセンサ１４Ａによって得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを表す。ＺＢ（ｔ）は、時刻ｔにおいてセンサ１４Ｂによって得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを表す。ＺＣ（ｔ）は、時刻ｔにおいてセンサ１４Ｃによって得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを表す。ＺＤ（ｔ）は、時刻ｔにおいてセンサ１４Ｄによって得られた操作部１１の押し込み量に対応する検出データを表す。
【００２６】
ステップＳ２２では、制御回路９８は、ステップＳ２０で算出されたＸ軸方向成分ＸＫ（ｔ）及びＹ軸方向成分ＹＫ（ｔ）を用いて、時刻ｔにおける入力角度θ（ｔ）を算出する。入力角度θ（ｔ）は、
θ（ｔ）＝tan−１（Ｙ（ｔ）／Ｘ（ｔ））
に従って算出可能である。
【００２７】
ステップＳ２４では、制御回路９８は、ステップＳ２０で算出されたＸ軸方向成分ＸＫ（ｔ）及びＹ軸方向成分ＹＫ（ｔ）を用いて、入力角度θ（ｔ）における押し込み量Ｚ（ｔ）を算出する。押し込み量Ｚ（ｔ）は、
Ｚ（ｔ）＝√（ＸＫ（ｔ）２＋ＹＫ（ｔ）２）
に従って算出可能である。
【００２８】
図５は、オブジェクト３の移動量を算出する図３のステップＳ１２における詳細な処理フローである。オブジェクト３の移動量は、基本的には操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）に従って変化するが、操作部１１の押し込み可能なストローク長が短いと、操作者が操作部１１の押し込み量を指先で微調整しにくいことがある。そこで、操作部１１の操作性を確保したまま操作入力装置の小型化を可能にするため、操作部１１の押し込み速度（言い換えれば、操作部１１の押し込み量の単位時間当たりの変化量）をオブジェクト３の移動速度の制御に利用する。
【００２９】
制御回路９８は、操作部１１の押し込み速度が速いときには遅いときに比べて、オブジェクト３の移動速度が速くするように制御する。例えば、操作部１１が弱く押し込まれると、操作部１１の押し込み速度が遅くなるため、操作部１１が強く押し込まれるときに比べて、オブジェクト３の移動速度は遅くなる。また、操作部１１が強く押し込まれると、操作部１１の押し込み速度は速くなるため、操作部１１が弱く押し込まれるときに比べて、オブジェクト３の移動速度は速くなる。このように、制御回路９８は、操作部１１の押し込み速度の大小に応じて、オブジェクト３の操作解像度を変更させる。
【００３０】
また、操作部１１の押し込み可能なストローク長が短いと、操作部１１の押し込み速度は、すぐに零まで減少して飽和してしまう。しかしながら、実使用を想定すると、操作部１１が押し込まれている間は押し込み速度が零になったとしても、オブジェクト３を動かし続けることが望ましい。そこで、制御回路９８は、例えば、操作部１１が押し込まれている状態において操作部１１の押し込み速度が零のとき、操作部１１が押し込まれている状態において操作部１１の押し込み速度が零に到達する前に設定されたオブジェクト３の移動速度が維持されるように、オブジェクト３の移動を制御する。
【００３１】
図５の処理フローについて説明する。
【００３２】
ステップＳ３０では、制御回路９８は、上述のように算出された押し込み量Ｚ（ｔ）に基づいて、操作部１１に作用する操作入力があるか否かを判断する。操作入力が作用していない状態であっても、例えばノイズの影響によって、センサ１４又は検出回路９７のＡＤコンバータ９７ａの出力が微小に変動している場合がある。そこで、制御回路９８は、押し込み量Ｚ（ｔ）が所定の押し込み量閾値Ｚｔｈ（例えば、零又は零近傍の微小値）以下のとき、操作部１１に作用する操作入力がないとみなして、オブジェクト３の移動量を零に設定する（ステップＳ３２）。一方、制御回路９８は、押し込み量Ｚ（ｔ）が押し込み量閾値Ｚｔｈを超えるとき、その押し込み量Ｚ（ｔ）を用いて、操作部１１の押し込み速度ＺＶ（ｔ）を算出する（ステップＳ３４）。
【００３３】
ステップＳ３４では、制御回路９８は、操作部１１の異なる複数のタイミングで検出された押し込み量Ｚを用いて、時刻ｔにおける操作部１１の押し込み速度ＺＶ（ｔ）を演算する。例えば図６に示されるように、制御回路９８は、２つの連続するサンプリングタイミングでサンプリングされた操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ−１）及びＺ（ｔ）を使用して、押し込み速度ＺＶ（ｔ）を算出する。すなわち、押し込み速度ＺＶ（ｔ）は、
ＺＶ（ｔ）＝ｄＺ（ｔ）／ｄｔ
＝（Ｚ（ｔ）−Ｚ（ｔ−１））／ｄｔ
に従って算出可能である。押し込み速度ＺＶ（ｔ）は、サンプリング周期ｄｔ毎に算出される。また、押し込み速度ＺＶ（ｔ）は、正の値のとき、操作部１１の押し込み量が増加している状態を表し、負の値のとき、操作部１１の押し込み量が減少している状態を表す。なお、押し込み速度ＺＶ（ｔ）は、３つ以上の連続するサンプリングタイミングでサンプリングされた操作部１１の押し込み量を使用して算出されてもよい。
【００３４】
制御回路９８は、ステップＳ３４で算出された押し込み速度ＺＶ（ｔ）の大きさに応じて、オブジェクト３の移動量の算出方法を変更する。
【００３５】
ステップＳ３６では、制御回路９８は、ステップＳ３４で算出された押し込み速度ＺＶ（ｔ）に基づいて、操作部１１の押し込み量が変化しているか否かを判断する。例えば、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が所定の押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１（例えば、零又は零近傍の微小値）以下のとき、操作部１１が押し込まれたまま操作部１１の押し込み量が変化していないと判断する。一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１を超えるとき、操作部１１の押し込み量が変化していると判断する。
【００３６】
制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１を超えるとき（操作部１１の押し込み量が変化しているとき）、押し込み速度ＺＶ（ｔ）を用いて加速度関数Ｆα（ｔ）を算出する（ステップＳ３８）。加速度関数Ｆα（ｔ）は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の関数であって、オブジェクト３の移動量を算出するためのパラメータである。加速度関数Ｆα（ｔ）の使用によって、押し込み速度ＺＶ（ｔ）に応じてオブジェクト３の移動速度を増減させることができる。制御回路９８は、例えば、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の増加に対して加速度関数Ｆα（ｔ）が増加するテーブルに従って（図７参照）、現在の時刻ｔにおける押し込み速度ＺＶ（ｔ）に対応する加速度関数Ｆα（ｔ）を算出する。
【００３７】
一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１以下のとき（操作部１１が押し込まれたまま操作部１１の押し込み量が変化していないとき）、加速度関数Ｆα（ｔ）を更新せずに、更新前のタイミングで算出された加速度関数Ｆα（ｔ）を、オブジェクト３の移動量の算出に用いる。すなわち、制御回路９８は、加速度関数Ｆα（ｔ）を新たに算出せずに、押し込み速度ＺＶ（ｔ）の絶対値が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１を超えていたときに算出された直前の加速度関数Ｆα（ｔ）を用いて、オブジェクト３の移動量を算出する。
【００３８】
ステップＳ４０では、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が所定の押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２以上か否かを判定する。押し込み速度閾値Ｖｔｈ２は、押し込み速度閾値ＺＶｔｈ１以上の値に設定される。制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２以上のとき、押し込み量Ｚ（ｔ）を用いて入力関数Ｆγ（ｔ）を算出せずに、押し込み継続時間ｄｔｃを用いて時間関数Ｆβ（ｔ）を算出する（ステップＳ４２）。一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２未満のとき、押し込み継続時間ｄｔｃを用いて時間関数Ｆβ（ｔ）を算出せずに、押し込み量Ｚ（ｔ）を用いて入力関数Ｆγ（ｔ）を算出する（ステップＳ４４）。
【００３９】
ステップＳ４２の時間関数Ｆβ（ｔ）の算出について説明する。操作者が意識的にオブジェクト３を速く動かすために操作部１１を強く押すと、操作部１１の押し込み速度が速くなるため、操作部１１は操作部１１のストローク限界まで一瞬に到達してしまう。そのため、加速度関数Ｆα（ｔ）を用いるだけでは、操作部１１がストローク限界まで押し切られた状態では、オブジェクト３の移動速度を大きくすることができない。そこで、制御回路９８は、押し込み継続時間ｄｔｃに応じて変化する時間関数Ｆβ（ｔ）を使用することによって、押し込み継続時間ｄｔｃが長くなるにつれて、オブジェクト３の移動速度が速くなるように制御する。これにより、操作性が向上する。
【００４０】
時間関数Ｆβ（ｔ）は、押し込み継続時間ｄｔｃの関数であって、オブジェクト３の移動量を算出するためのパラメータである。時間関数Ｆβ（ｔ）の使用によって、押し込み継続時間ｄｔｃに応じてオブジェクト３の移動速度を増減させることができる。制御回路９８は、例えば、押し込み継続時間ｄｔｃの増加に対して時間関数Ｆβ（ｔ）が増加するテーブルに従って（図８参照）、現在の時刻ｔにおける押し込み継続時間ｄｔｃに対応する時間関数Ｆβ（ｔ）を算出する。
【００４１】
押し込み継続時間ｄｔｃは、操作部１１が押し込まれていない状態からの押し込み状態の継続時間を表す。押し込み継続時間ｄｔｃは、例えば、サンプリング周期ｄｔと操作部１１の押し込み中のサンプリング回数との積で表すことができる。
【００４２】
つまり、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２以上のとき、オブジェクト３の高速移動を重視するため、押し込み継続時間ｄｔｃが長くなるにつれてオブジェクト３の移動速度を速くする（すなわち、オブジェクト３を加速させる）。一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２未満のとき、オブジェクト３の位置制御の精度を重視するため、時間関数Ｆβ（ｔ）を固定値（例えば、1）に固定する（すなわち、押し込み経過時間ｄｔｃに応じて、オブジェクト３の移動速度は変化しない）。
【００４３】
次に、ステップＳ４４の入力関数Ｆγ（ｔ）の算出について説明する。操作部１１の押し込みが弱ければ、指先の力を加減することで、操作部１１の押し込み量を操作部１１の押し込み可能なストローク範囲内で微調整できる。そこで、制御回路９８は、押し込み量Ｚ（ｔ）に応じて変化する入力関数Ｆγ（ｔ）を使用することで、押し込み量Ｚ（ｔ）が大きくなるにつれて、オブジェクト３の移動速度が速くなるように制御する。これにより、操作性が向上する。
【００４４】
入力関数Ｆγ（ｔ）は、押し込み量Ｚ（ｔ）の関数であって、オブジェクト３の移動量を算出するためのパラメータである。入力関数Ｆγ（ｔ）の使用によって、押し込み量Ｚ（ｔ）に応じてオブジェクト３の移動速度を増減させることができる。制御回路９８は、例えば、押し込み量Ｚ（ｔ）の増加に対して入力関数Ｆγ（ｔ）が増加するテーブルに従って（図９参照）、現在の時刻ｔにおける押し込み量Ｚ（ｔ）に対応する入力関数Ｆγ（ｔ）を算出する。
【００４５】
つまり、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２未満のとき、オブジェクト３の位置制御の精度を重視するため、押し込み量Ｚ（ｔ）が大きくなるにつれてオブジェクト３の移動速度を速くする（すなわち、オブジェクト３を加速させる）。一方、制御回路９８は、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が押し込み速度閾値ＺＶｔｈ２以上のとき、オブジェクト３の高速移動を重視するため、入力関数Ｆγ（ｔ）を固定値（例えば、1）に固定する（すなわち、押し込み量Ｚ（ｔ）に応じて、オブジェクト３の移動速度は変化しない）。
【００４６】
ステップＳ４６では、制御回路９８は、オブジェクト３の移動量を算出する。オブジェクト３の移動量は、操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）及び入力角度θ（ｔ）、並びに前述の各種関数を合成することで算出される。例えば、オブジェクト３の画面上のＸ方向の移動量Ｘｏ（ｔ）及びオブジェクト３の画面上のＹ方向の移動量Ｙｏ（ｔ）は、
Ｘｏ（ｔ）＝Ｆα（ｔ）×Ｆβ（ｔ）×Ｆγ（ｔ）×Ｚ（ｔ）×cosθ（ｔ）
Ｙｏ（ｔ）＝Ｆα（ｔ）×Ｆβ（ｔ）×Ｆγ（ｔ）×Ｚ（ｔ）×sinθ（ｔ）
に従って算出可能である。ただし、操作部１１に操作入力が作用していないときは、Ｘｏ（ｔ）及びＹｏ（ｔ）は共に零とする。
【００４７】
ステップＳ４８では、制御回路９８は、ステップＳ４６で算出されたＸｏ（ｔ）及びＹｏ（ｔ）をホスト１に出力する。
【００４８】
図１０に、最終的なオブジェクト３の移動量の遷移例を示す。図１０は、操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）が０．５であるタイミングでの比較データを示す（Ｚ（ｔ）の最大値は１とする）。図１０において、キー押下時間ｔは、操作部１１の押し込み継続時間ｄｔｃを表し、ストロークＺは、操作部１１の押し込み量Ｚ（ｔ）を表す。図１０に示されるように、本実施例によれば、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が所定の押し込み速度閾値Ｖｔｈ２未満のとき、押し込み継続時間ｄｔｃよりも押し込み量Ｚ（ｔ）の方がパラメータとしての重きが大きくなるため、オブジェクト３の移動速度を押し込み量Ｚ（ｔ）に応じて変化させることができる。また、押し込み速度ＺＶ（ｔ）が所定の押し込み速度閾値Ｖｔｈ２以上のとき、押し込み量Ｚ（ｔ）よりも押し込み継続時間ｄｔｃの方がパラメータとしての重きが大きくなるため、オブジェクト３の移動速度を押し込み継続時間ｄｔｃに応じて変化させることができる。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。上述の実施例それぞれの各部の構成を組み合わせてもよい。
【００５０】
例えば、上述の実施例では、センサ１４が、コイルの自己インダクタンスの変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する素子である場合を例示した。しかしながら、センサ１４は、静電容量の変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する素子でもよいし、抵抗値の変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する素子でもよいし、その他の物理量の変化を操作部１１の押し込み量の変化として感知する素子でもよい。
【００５１】
また、本発明の操作入力装置は、手指に限らず、手のひらで操作するものあってもよい。また、足指や足の裏で操作するものであってもよい。また、操作者が触れる面は、平面でも、凹面でも、凸面でもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ ホスト
２ ディスプレイ
３ オブジェクト
１１ 操作部
１４Ａ〜１４Ｄ センサ
１５ 支持部材
９７ 検出回路
９８ 制御回路
１０１ 操作入力装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部と、
前記操作部の押し込みを検出する検出部と、
前記検出部によって検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる制御部とを備える操作入力装置であって、
前記制御部は、前記操作部の押し込み速度に応じて、前記オブジェクトの移動速度を変化させることを特徴とする、操作入力装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記押し込み速度が速いとき遅いときに比べて、前記移動速度を速くする、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記押し込み速度が所定の閾値以上のとき、前記操作部の押し込み時間に応じて前記移動速度を変化させる、請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記押し込み速度が所定の閾値未満のとき、前記操作部の押し込み量に応じて前記移動速度を変化させる、請求項１から３のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記操作部の押し込み状態で前記押し込み速度が零のとき、前記オブジェクトを移動させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記操作部の押し込み状態で前記押し込み速度が零のとき、前記操作部の押し込み状態で前記押し込み速度が零になる前の前記移動速度が維持されるように、前記オブジェクトを移動させる、請求項５に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記押し込み速度は、前記操作部の異なるタイミングで検出された押し込み量を用いて演算される、請求項１から６のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項８】
操作部の押し込みを検出し、検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる操作入力装置の制御方法であって、
前記操作部の押し込み速度に応じて、前記オブジェクトの移動速度を変化させることを特徴とする、操作入力装置の制御方法。
【請求項１】
操作部と、
前記操作部の押し込みを検出する検出部と、
前記検出部によって検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる制御部とを備える操作入力装置であって、
前記制御部は、前記操作部の押し込み速度に応じて、前記オブジェクトの移動速度を変化させることを特徴とする、操作入力装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記押し込み速度が速いとき遅いときに比べて、前記移動速度を速くする、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記押し込み速度が所定の閾値以上のとき、前記操作部の押し込み時間に応じて前記移動速度を変化させる、請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記押し込み速度が所定の閾値未満のとき、前記操作部の押し込み量に応じて前記移動速度を変化させる、請求項１から３のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記操作部の押し込み状態で前記押し込み速度が零のとき、前記オブジェクトを移動させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記操作部の押し込み状態で前記押し込み速度が零のとき、前記操作部の押し込み状態で前記押し込み速度が零になる前の前記移動速度が維持されるように、前記オブジェクトを移動させる、請求項５に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記押し込み速度は、前記操作部の異なるタイミングで検出された押し込み量を用いて演算される、請求項１から６のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項８】
操作部の押し込みを検出し、検出された押し込みの位置に対応する方向に、画面上のオブジェクトを移動させる操作入力装置の制御方法であって、
前記操作部の押し込み速度に応じて、前記オブジェクトの移動速度を変化させることを特徴とする、操作入力装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２５７１８（Ｐ２０１３−２５７１８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２５４２（Ｐ２０１１−１６２５４２）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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