(57)【要約】【課題】回転操作子の押圧操作に対して、よりリアルな操作感を実現させ、押圧操作による入力がなされたことを確実に認識することができる回転式入力装置及びこの回転式入力装置を備える電子機器を提供する。【解決手段】操作者の回転操作を受けて、軸周りに回転可能な回転操作子と、回転操作子に回転力を付与する超音波モータ１６と、回転操作子に対する軸方向の圧力を検知する押圧検知部２０及び圧力検知プログラム４０３ｂと、回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、超音波モータ１６により回転操作子に回転力を付与して当該回転操作子を操作する操作者に力覚を呈示する力覚呈示プログラム４０３ｃと、を備える。【選択図】図２
2010258584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の回転操作を受けて、軸周りに回転可能な回転操作子と、
前記回転操作子に回転力を付与する回転駆動手段と、
前記回転操作子に対する軸方向の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記圧力検知手段により前記回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、前記回転駆動手段により前記回転操作子に回転力を付与して当該回転操作子を操作する操作者に力覚を呈示する力覚呈示手段と、
を備えることを特徴とする回転式入力装置。
【請求項２】
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により検知された圧力の大きさに応じて、段階的に若しくは連続的に、前記力覚を変化させることを特徴とする請求項１に記載の回転式入力装置。
【請求項３】
前記圧力検知手段は、前記回転操作子の軸周りに複数個設置されており、
前記圧力検知手段の各々で検知された加圧量をベクトル演算して、前記回転操作子における押下位置を特定する押下位置特定手段と、
前記押下位置特定手段により特定された押下位置に基づく操作内容を実行する実行手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転式入力装置。
【請求項４】
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により所定の押圧が検知された際に、前記回転操作子を一方向に所定の角度回転させることで操作者へ前記力覚を付与することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転式入力装置。
【請求項５】
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により所定の押圧が検知された際に、前記回転操作子を一方向に所定の角度回転させると共に、その後、前記圧力検知手段により押圧の緩和が検知された際に、前記回転操作子を他方向に所定の角度回転させることで操作者へ前記力覚を付与することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転式入力装置。
【請求項６】
操作者の回転操作を受けて、軸周りに回転可能な回転操作子と、
前記回転操作子に回転力を付与する回転駆動手段と、
前記回転操作子の軸周りに複数個設置されており、前記回転操作子に対する軸方向の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記圧力検知手段により前記回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、前記回転駆動手段により前記回転操作子に回転力を付与して当該回転操作子を操作する操作者に力覚を呈示する力覚呈示手段と、
前記圧力検知手段の各々で検知された加圧量をベクトル演算して、前記回転操作子における押下位置を特定する押下位置特定手段と、
前記押下位置特定手段により特定された押下位置に基づく操作内容を実行する実行手段と、を備え、
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により検知された圧力の大きさに応じて、段階的に若しくは連続的に、前記力覚を変化させ、
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により所定の押圧が検知された際に、前記回転操作子を一方向に所定の角度回転させると共に、その後、前記圧力検知手段により押圧の緩和が検知された際に、前記回転操作子を他方向に所定の角度回転させることで操作者へ前記力覚を付与することを特徴とする回転式入力装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の回転式入力装置と、表示部と、を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記圧力検知手段により前記回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、前記表示部の表示画面に表示された画像のうち、前記所定の圧力が検知された時点で選択されていた選択部分の表示態様を変更する表示制御手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
音声を出力する音声出力部と、
前記圧力検知手段により前記回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、前記音声出力部から音声を出力させる音声制御手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式入力装置及び当該回転式入力装置を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯端末機やＡＶ機器、パーソナルコンピュータ等の電子機器に採用され、回転操作子の回転操作によって入力操作を行う回転式入力装置が知られている。こうした回転式入力装置では、回転操作子の回転に連動して、電子機器の表示画面に表示された選択項目が順に切替選択されるようになっており、操作者が目的の選択項目が選択されるまで回転操作子を手動で回転させた後に、その選択を確定する操作を行うことで、選択された選択項目に応じた指示が入力される。
このような回転式入力装置では、単に回転操作子の回転操作を行うだけで、画面上の各選択項目が切替選択されるため、画面上の選択項目を選択したということを操作者が手や指の感覚として把握しにくいという問題があった。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、ジョグダイヤルの回転位置に応じて、ジョグダイヤルの回転方向と同じ方向又は逆方向に回転力を加えることで、操作感に可変性を持たせる技術が開示されている。具体的には、選択要素に接近していく区間においてジョグダイヤルが付勢回転し、選択要素が選択されている区間においてジョグダイヤルがフリー回転し、選択要素（選択項目）を過ぎた区間においてジョグダイヤルが負荷回転する。
また、特許文献２には、ダイヤルの回転操作の速度に応じて２種類の操作処理を切り替えることで、操作処理の違いを操作感覚にて認識可能とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２８４５５号公報
【特許文献２】特開２００３−３４５４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の技術は、ジョグダイヤルを回転させ、ある選択項目から次の選択項目に遷移させた場合には、操作感に可変性を持たせることができるものの、ジョグダイヤルを押下した場合には、操作感を与えることができないものであった。
また、上記特許文献２の技術も同様に、ダイヤルの回転操作において操作処理の違いを操作感覚にて認識可能であるものの、ダイヤルを押下した場合には、操作感を与えることができないものであった。
すなわち、上記特許文献１、２の技術は何れも、回転操作子の押圧操作による入力が確実になされたか否かを判断できる感覚的な合図がなかった。
【０００６】
本発明の課題は、回転操作子の押圧操作に対して、よりリアルな操作感を実現させ、押圧操作による入力がなされたことを確実に認識することができる回転式入力装置及びこの回転式入力装置を備える電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る回転式入力装置は、
操作者の回転操作を受けて、軸周りに回転可能な回転操作子と、
前記回転操作子に回転力を付与する回転駆動手段と、
前記回転操作子に対する軸方向の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記圧力検知手段により前記回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、前記回転駆動手段により前記回転操作子に回転力を付与して当該回転操作子を操作する操作者に力覚を呈示する力覚呈示手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転式入力装置において、
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により検知された圧力の大きさに応じて、段階的に若しくは連続的に、前記力覚を変化させることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転式入力装置において、
前記圧力検知手段は、前記回転操作子の軸周りに複数個設置されており、
前記圧力検知手段の各々で検知された加圧量をベクトル演算して、前記回転操作子における押下位置を特定する押下位置特定手段と、
前記押下位置特定手段により特定された押下位置に基づく操作内容を実行する実行手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の回転式入力装置において、
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により所定の押圧が検知された際に、前記回転操作子を一方向に所定の角度回転させることで操作者へ前記力覚を付与することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の回転式入力装置において、
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により所定の押圧が検知された際に、前記回転操作子を一方向に所定の角度回転させると共に、その後、前記圧力検知手段により押圧の緩和が検知された際に、前記回転操作子を他方向に所定の角度回転させることで操作者へ前記力覚を付与することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明に係る回転式入力装置は、
操作者の回転操作を受けて、軸周りに回転可能な回転操作子と、
前記回転操作子に回転力を付与する回転駆動手段と、
前記回転操作子の軸周りに複数個設置されており、前記回転操作子に対する軸方向の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記圧力検知手段により前記回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、前記回転駆動手段により前記回転操作子に回転力を付与して当該回転操作子を操作する操作者に力覚を呈示する力覚呈示手段と、
前記圧力検知手段の各々で検知された加圧量をベクトル演算して、前記回転操作子における押下位置を特定する押下位置特定手段と、
前記押下位置特定手段により特定された押下位置に基づく操作内容を実行する実行手段と、を備え、
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により検知された圧力の大きさに応じて、段階的に若しくは連続的に、前記力覚を変化させ、
前記力覚呈示手段は、前記圧力検知手段により所定の押圧が検知された際に、前記回転操作子を一方向に所定の角度回転させると共に、その後、前記圧力検知手段により押圧の緩和が検知された際に、前記回転操作子を他方向に所定の角度回転させることで操作者へ前記力覚を付与することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明に係る電子機器は、
請求項１〜６の何れか一項に記載の回転式入力装置と、表示部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の電子機器において、
前記圧力検知手段により前記回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、前記表示部の表示画面に表示された画像のうち、前記所定の圧力が検知された時点で選択されていた選択部分の表示態様を変更する表示制御手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の電子機器において、
音声を出力する音声出力部と、
前記圧力検知手段により前記回転操作子に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、前記音声出力部から音声を出力させる音声制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転操作子に対して軸方向の所定の圧力が掛かった場合、回転操作子に回転力が付与され当該回転操作子を操作する操作者に力覚が呈示されることとなる。このため、回転操作子の押圧操作に対して、よりリアルな操作感を実現され、操作者は、押圧操作による入力がなされたことを確実に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した本実施形態の回転式入力装置を備える携帯電話機の斜視図である。
【図２】本実施形態の携帯電話機の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の回転式入力装置の外観斜視図である。
【図４】図３のIV−IV線における断面図である。
【図５】本実施形態の回転式入力装置の分解図である。
【図６】表示部に表示された表示画面の一例を示す図である。
【図７】表示部に表示された表示画面の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の携帯電話機において行われる力覚呈示処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、図示例に限定されない。
本実施形態では、本発明に係る回転式入力装置を備える電子機器として、無線通信によって音声通話を行う携帯電話機を例示して説明することとする。
なお、以下の説明では、本実施形態の携帯電話機１において、回転式入力装置１０や表示部３３が備える表示画面３３１が配置された側を前側、回転式入力装置１０や表示画面３３１が配置された側と対向する側を後側とする。そして、表示画面３３１が配置された側を上側、回転式入力装置１０が配置された側を下側とし、前後方向及び上下方向の双方に直交する方向を左右方向とする。
【００１９】
また、本実施形態では、回転式入力装置１０により携帯電話機１に各種の操作入力が行われ、例えば回転式入力装置１０の回転操作子１３を回転操作した場合、この回転操作に応じて表示部３３に表示された画面が選択切替されたりスクロールされたりする。また、回転式入力装置１０の回転操作子１３を押下操作した場合、この押下操作に応じて回転操作子１３に回転力が付与され、操作者に力覚が呈示される。
ここで、「力覚」とは、単なる振動による触覚ではなく、回転操作子を回転させるときに指にかかる重さの感覚をいう。具体的には、回転が軽いと感じたり、重いと感じたりする感覚のことをいう。より具体的には、例えば、回転操作子１３を３〜６msec或いは１〜５度で、且つ０．０５Nｃｍ以上の力で回転させる場合に指にかかる感覚をいう。
【００２０】
携帯電話機１は、例えば、図１及び図２に示すように、操作者が入力操作を行うための回転式入力装置１０と、この回転式入力装置１０によって操作される携帯電話機ユニット３０と、携帯電話機１を統括制御するメイン制御部４０と、を備えて構成される。
【００２１】
まず、本実施形態の回転式入力装置１０について説明する。
回転式入力装置１０は、例えば、図２〜図５に示すように、操作者が手動で回転させることが可能な回転操作子１３と、回転操作子１３の後側に設けられ、回転操作子１３を回転自在に支持する支持台１８と、を備えており、全体が略円盤形状を成している。
【００２２】
回転操作子１３は、中央に開口部１３１ａを有する円形状の前面部１３１と、前面部１３１の縁部から全周に亘って後方に向かって突出する周面部１３２と、を備えており、支持台１８の前側を覆う位置に設けられることで、回転式入力装置１０の前面及び周面を成している。
前面部１３１は、操作者が回転操作を行うための操作面となっており、操作者は、前面部１３１の一点を指先で押えながら或いは周面部１３２を摘んで、回転操作子１３を回転させることで、携帯電話機ユニット３０に対する入力操作を行う。
回転操作子１３は、例えばアルミニウム等の放熱性のある材料、外部からの衝撃に対する耐性が強い材料によって形成されていてもよいし、樹脂などによって形成されていてもよい。
【００２３】
支持台１８は、ベース１８１と、このベース１８１に連結されたＰＣＢ基板１８２と、を備えており、回転操作子１３の後側の開口を覆う位置に設けられることで、回転式入力装置１０の後面を成している。
【００２４】
ベース１８１は、中央が開口した略ドーナツ盤状の台座部１８１１と、台座部１８１１の周縁部から外側に向かって延出する４つの延出部１８１２と、を備えている。
各延出部１８１２には、ネジ取り付け用のネジ孔１８１２ａと、ネジ孔１８１２ａよりも外側の後面に後方に向かって延出する突起１８１２ｂと、が設けられている。
ベース１８１は、例えばポリカーボネート等の材料により形成されている。
【００２５】
ＰＣＢ基板１８２は、回転操作子１３と略同一の外径を有する平板円環状を成しており、略中央の開口部１８２ａには、ベース１８１の台座部１８１１が嵌め込まれて取り付けられている。また、ＰＣＢ基板１８２には、ベース１８１の各延出部１８１２の後面に突設された突起１８１２ｂを取り付けるための取付孔１８２ｂが、各突起１８１２ｂに対応して４つ設けられている。そして、ベース１８１の台座部１８１１をＰＣＢ基板１８２の開口部１８２ａに取り付けるとともに、ベース１８１の各突起１８１２ｂをＰＣＢ基板１８２の各取付孔１８２ｂに嵌入させることによって、ＰＣＢ基板１８２とベース１８１とが一体的に連結されている。
【００２６】
また、ＰＣＢ基板１８２には、ベース１８１のネジ孔１８１２ａと重なり合う位置に、ネジ孔１８１２ａよりもやや径の大きい孔部１８２ｃが、各ネジ孔１８１２ａに対応して４つ設けられており、ＰＣＢ基板１８２の後方側からＰＣＢ基板１８２の孔部１８２ｃを介してベース１８１のネジ孔１８１２ａに、ネジ１９が螺合されることによって、ＰＣＢ基板１８２とベース１８１とが固定されている。
また、ＰＣＢ基板１８２の後面側には、回転操作子１３に対する軸方向（前後方向）圧力を検知する圧力検知手段としての押圧検知部２０が配置されている。
【００２７】
さらに、回転操作子１３の前面部１３１の開口部１３１ａの内周面には、ベアリング１２が配設され、このベアリング１２の中央の貫通孔１２ａには、回転操作子１３の回転軸となるビス１１が挿通されて設けられている。そして、回転操作子１３の前方側から、ビス１１をベアリング１２の貫通孔１２ａに挿入し、さらに、後方に突出したビス１１の後端部を、ベース１８１が備える台座部１８１１の中央の開口１８１１ａの内周面に形成された雌ネジに螺嵌させることによって、ビス１１と支持台１８とが固定されている。これにより、支持台１８に対して回転操作子１３がビス１１周りに回転自在に連結されている。
【００２８】
また、回転操作子１３と支持台１８との間には空間が形成され、この空間には、回転操作子１３の回転位置（回転角度）を検出する回転検出部１４と、回転操作子１３に回転力を付与する回転駆動手段としての超音波モータ１６と、回転式入力装置１０を統括制御する制御部２１と、メイン制御部４０との間で各種信号の送受信を行う入出力部２２と、等が配設されている。
【００２９】
回転検出部１４は、例えば、リング状のコードホイール１４１と、コードホイール１４１の回転角変位を検出するフォトインタラプタ１４２と、から構成される。
【００３０】
コードホイール１４１は、コードホイール１４１の中心が回転操作子１３の中心と一致するように配置された状態で、回転操作子１３の前面部１３１の内面（後面）に固着されており、回転操作子１３の回転に連動して回転する。コードホイール１４１の後面には、光を反射させる反射面が、Ａ相、Ｂ相の２つの検出パターンで周方向に沿って所定のピッチで印刷されている。
【００３１】
フォトインタラプタ１４２は、ＬＥＤ等の発光素子１４２１と、フォトＩＣ等の受光素子１４２２と、から構成される反射型フォトインタラプタであり、ＰＣＢ基板１８２の前面上のコードホイール１４１に対向する位置に搭載され、制御部２１と接続している。
受光素子１４２２は、少なくとも２つの受光面を有し、互いに９０度の位相差を有するＡ相、Ｂ相の検出信号を出力するようになっている。
フォトインタラプタ１４２は、発光素子１４２１がコードホイール１４１に向けて発した光の反射光を受光素子１４２２で受光してカウントすることで、回転操作子１３の回転量及び回転方向を検出し、当該検出結果を制御部２１に出力する。制御部２１は、フォトインタラプタ１４２からの検出結果を、入出力部２２を介してメイン制御部４０に出力し、そして、メイン制御部４０において、当該検出結果に基づいて、回転操作子１３の回転角度が特定される。
【００３２】
超音波モータ１６は、例えば、圧電素子１６３と、リング状のステータ（振動体）１６２と、ステータ１６２の前面に接触するロータ１６１と、等から構成され、制御部２１からの制御信号に従って駆動して、回転操作子１３を軸周りに回転させる。
【００３３】
ステータ１６２は、ベース１８１が備える台座部１８１１の前面に形成されたリング状の凹部１８１１ｂに嵌入され、平板円環状の両面テープ１７によってベース１８１に固定されている。
ステータ１６２の前部には、周方向に沿って配設された複数の凸部が備わり、ステータ１６２の後面には、駆動信号に基づく駆動電圧の印加に応じて振動エネルギーを発生させる複数の圧電素子１６３が、ステータ１６２の周方向に沿って配置されている。
【００３４】
ロータ１６１は、例えば高分子ポリエチレン等の材料により形成されており、平板円環状を成している。
ロータ１６１は、コードホイール１４１の内周側であって、ステータ１６２と回転操作子１３とにより挟まれる位置に配設され、ロータ１６１の中心が回転操作子１３の中心と一致するように配置された状態で、平板円環状の両面テープ１５によって回転操作子１３に固定されており、回転操作子１３の回転に連動して回転する。すなわち、ロータ１６１の前面は、回転操作子１３の前面部１３１の後面に接着された両面テープ１５の後面に接着されており、そして、ロータ１６１は、その後面が、ステータ１６２の凸部と接触している。ロータ１６１の後面は摩擦係数が高くなっており、その後面に接触するステータ１６２の振動により発生する進行波の向きと反対方向に回転するようになっている。
【００３５】
圧電素子１６３は、制御部２１と接続しており、制御部２１から圧電素子１６３に所定の駆動信号に応じた駆動電圧が印加されると、圧電素子１６３の超音波振動によってステータ１６２全体が振動して進行波がロータ１６１に伝達され、ロータ１６１が回転する。そして、このロータ１６１の回転力が回転操作子１３に伝達されることによって、回転操作子１３が回転するようになっている。さらに、圧電素子１６３に印加する駆動電圧の駆動周波数を制御することによって、圧電素子１６３の超音波振動による回転操作子１３の回転力の大きさや回転方向を自在に設定できるようになっている。
【００３６】
押圧検知部２０は、圧力検知手段の一部として、ＰＣＢ基板１８２の後面の上側、下側、左側及び右側の４箇所それぞれに固着された４つの感圧センサ２０１を備えており、制御部２１と接続している。この４つの感圧センサ２０１は、回転操作子１３の軸周りにおいて等間隔に配置されている。
押圧検知部２０は、回転操作子１３が軸方向（前後方向）に押圧されたことを各感圧センサ２０１で検知し、当該検知結果を制御部２１に出力する。
制御部２１は、押圧検知部２０からの検知結果を、入出力部２２を介してメイン制御部４０に出力する。そして、メイン制御部４０において、当該検知結果に基づいて、回転操作子１３の押圧された位置が特定され、この回転操作子１３の押圧された位置における押圧力が算出される。
なお、感圧センサ２０１としては、例えば、抵抗膜式、拡散式、成膜式、静電容量式、機械式等の感圧センサを用いることができる。
また、本実施形態では４つの感圧センサ２０１を備えた構成について説明したが、感圧センサ２０１の数は、４つに限ることはなく、２つ以上であれば任意である。
【００３７】
また、上述の回転操作子１３、コードホイール１４１、ロータ１６１は、回転中心軸がそれぞれ同軸となる位置に配設されており、支持台１８に固定された回転軸としてのビス１１周りに回転されるようになっている。
【００３８】
制御部２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、（何れも図示省略。）等を備えて構成されている。
制御部２１は、入出力部２２を介してメイン制御部４０と接続しており、回転式入力装置１０を構成する各部から入力された信号を、メイン制御部４０に出力すると共に、メイン制御部４０から入力される制御信号に従って、回転式入力装置１０を構成する各部の動作を集中制御する。
【００３９】
具体的には、制御部２１は、回転検出部１４のフォトインタラプタ１４２と接続しており、入出力部２２を介してメイン制御部４０から入力される制御信号に従って、フォトインタラプタ１４２の発光素子１４２１に光を発光するよう指示し、フォトインタラプタ１４２の受光素子１４２２から入力される検出結果である検出信号を、入出力部２２を介してメイン制御部４０に出力する。これにより、メイン制御部４０において、回転操作子１３の回転角度が特定される。
【００４０】
また、制御部２１は、超音波モータ１６と接続しており、入出力部２２を介してメイン制御部４０から入力される制御信号に従って、超音波モータ１６の圧電素子１６３に所定の駆動信号を出力する。これにより、回転操作子１３が軸周りに回転する。
【００４１】
また、制御部２１は、押圧検知部２０と接続しており、押圧検知部２０から入力される検知結果である検知信号を、入出力部２２を介してメイン制御部４０に出力する。これにより、メイン制御部４０において、回転操作子１３の押圧された位置と、回転操作子１３が押圧された際の押圧力と、が特定される。
【００４２】
入出力部２２は、メイン制御部４０と接続され、回転式入力装置１０を構成する各部から入力された信号をメイン制御部４０に出力する一方、メイン制御部４０から入力される制御信号を制御部２１に出力する。
具体的には、入出力部２２は、回転検出部１４から出力される回転量や回転方向に基づいて、制御部２１において検出された回転操作子１３の回転位置である回転角度を示す信号を、携帯電話機ユニット３０側に送信する。また、入出力部２２は、ＰＣＢ基板１８２の後側に配設された４つの各感圧センサ２０１から出力される検出値に基づいて、制御部２１において検出された回転操作子１３の回転操作における押圧力及び押圧位置を示す信号を、携帯電話機ユニット３０側に送信する。
なお、回転検出部１４や各感圧センサ２０１から出力される信号を、Ａ／Ｄ変換せずに、アナログ信号のまま携帯電話機ユニット３０側に送信するように構成されていても良い。
【００４３】
次に、本実施形態に係る携帯電話機ユニット３０について説明する。
携帯電話機ユニット３０は、図２に示すように、アンテナ（図示省略）を備え、外部機器との間で無線信号を送受信する通信部３１と、操作者が第三者と通話を行う通話部３２と、表示画面３３１上に各種画面を表示させる表示部３３と、音声出力を行う音声出力部３４と、携帯電話機１全体を統括制御するメイン制御部４０と、を備えて構成される。
なお、外部機器との間で無線信号による通話機能を実現するための通信部３１や通話部３２は、公知の技術を用いるため、詳しい説明は省略する。
【００４４】
表示部３３は、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等の表示画面３３１を備えて構成され、メイン制御部４０からの指示にしたがって、表示画面３３１に各種画面を表示させる。
表示画面３３１に表示された各種画面は、操作者による回転操作子１３の回転操作や押下操作に応じて切替えられる。
【００４５】
例えば、図６に示すように、表示画面３３１に複数のサムネイル画面が表示されている場合、操作者により回転操作子１３の前面部１３１が回転操作されると、当該回転操作に応じて、表示画面３３１に表示されたサムネイル画面が順次切り替え選択される。図６は、回転操作によって選択されたサムネイル画面が拡大されている状態を示した例である。
【００４６】
また、表示画面３３１に複数のサムネイル画面が表示されている場合、操作者により回転操作子１３の前面部１３１が押下操作されると、図７に示すように、押下操作された時点で選択されていた画像（選択部分）の表示態様が変更される。
ここで、表示態様の変更とは、選択部分を、それ以外の部分と識別可能な表示に変更することであって、例えば、色彩の反転、縁取り、影付け、等の強調表示である。図７は、押下操作によって選択されたサムネイル画面が縁取りで強調表示されている状態を示した例である。
このように操作者により回転操作子１３の前面部１３１が押下操作された場合、メイン制御部４０は、押下操作された時点で選択されていた画像（押下位置）に基づく各種操作を実行する。各種操作の具体的な内容としては、例えば、図６、７に示すように、電話機能、メール機能、アドレス帳表示、カレンダー表示、ＷＥＢ接続、ＲＳＳリーダー機能、カメラ撮影、ノート機能、ヘルプ機能、ミュージック機能、写真表示、地図表示、などの既知の機能が挙げられる。
【００４７】
音声出力部３４は、スピーカ（図示省略）等を備えており、メイン制御部４０から入力される音声出力信号に基づいて音声データをスピーカに再生させる。
【００４８】
メイン制御部４０は、メインＣＰＵ４０１、ＲＡＭ４０２、ＲＯＭ４０３等を備えて構成され、回転式入力装置１０の制御部２１と接続されている。メイン制御部４０は、回転式入力装置１０から送られてくる入力操作信号に基づいて、携帯電話機ユニット３０の各部を制御する。
【００４９】
メインＣＰＵ４０１は、携帯電話機ユニット３０および回転式入力装置１０の各部から入力された入力信号に応じて、ＲＯＭ４０３に格納された処理プログラム等を読み出してＲＡＭに展開して実行し、各部に制御信号を出力することにより、回転式入力装置全体の制御を行う。
【００５０】
ＲＡＭ４０２は、メインＣＰＵ４０１により実行される各種プログラムを展開するプログラム格納領域や、入力データやこれらの処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等を格納するデータ格納領域を備え、ＣＰＵのワークエリアとして用いられる。
【００５１】
ＲＯＭ４０３は、処理プログラムやデータ等を予め記憶しており、例えば、回転検出プログラム４０３ａ、圧力検知プログラム４０３ｂ、力覚呈示プログラム４０３ｃ、押下位置特定プログラム４０３ｄ、実行プログラム４０３ｅ、表示制御プログラム４０３ｆ、音声制御プログラム４０３ｇ、等の各種処理プログラムを格納している。
なお、ＲＯＭ４０３に、回転操作子１３の押下位置と、押下位置毎に割当られた操作内容と、を対応付けた操作内容特定テーブルを記憶させ、操作者により任意の位置が押下された際に、メインＣＰＵ４０１はこの操作内容特定テーブルを参照して、処理を実行することとしても良い。
【００５２】
回転検出プログラム４０３ａは、例えば、メインＣＰＵ４０１に、回転操作子１３の回転位置（回転角度）を検出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインＣＰＵ４０１は、回転検出プログラム４０３ａを実行することにより、操作者が回転操作子１３に対して回転操作を行った場合に、回転操作子１３の回転量及び回転方向をフォトインタラプタ１４２により検出し、当該検出結果に基づいて、回転操作子１３の回転角度を特定する。
【００５３】
圧力検知プログラム４０３ｂは、例えば、メインＣＰＵ４０１に、回転操作子１３に対する軸方向の圧力を検知する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインＣＰＵ４０１は、圧力検知プログラム４０３ｂを実行することにより、操作者が回転操作子１３に対して押下操作を行った場合に、回転操作子１３が軸方向（前後方向）に押圧されたことを押圧検知部２０の各感圧センサ２０１により検知する。
メインＣＰＵ４０１は、かかる圧力検知プログラム４０３ｂを実行することで、押圧検知部２０と共に圧力検知手段として機能する。
【００５４】
力覚呈示プログラム４０３ｃは、例えば、メインＣＰＵ４０１に、回転操作子１３を操作する操作者に力覚を呈示する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインＣＰＵ４０１は、圧力検知プログラム４０３ｂの実行によって回転操作子１３に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合、力覚呈示プログラム４０３ｃを実行することにより、超音波モータ１６により回転操作子１３に回転力を付与して、当該回転操作子１３を操作する操作者に力覚を呈示する。
【００５５】
より具体的には、メインＣＰＵ４０１は、圧力検知プログラム４０３ｂの実行によって感圧センサ２０１により回転操作子１３に対する軸方向の所定の押圧（Ｘ１）が検知された際、力覚呈示プログラム４０３ｃを実行することにより、超音波モータ１６により回転操作子１３に回転力を付与して、回転操作子１３を一方向に所定の角度だけ回転（順回転）させる。
【００５６】
そして、上記したように所定の押圧（Ｘ１）の検知に応じて回転操作子１３を順回転させた後に、押圧の緩和に応じて回転操作子１３を逆回転させる制御を行うこととしても良い。
具体的には、メインＣＰＵ４０１は、回転操作子１３を順回転させた後も、感圧センサ２０１により回転操作子１３に掛かる押圧の検知を続行する。すなわち、回転操作子１３に所定の押圧（Ｘ１）以上の押圧が掛かっている間は、感圧センサ２０１は検知を続ける。そして、検出している時点において回転操作子１３に掛かっている押圧が緩和した場合には逆回転を実行する。
【００５７】
なお、感圧センサ２０１により押圧の緩和が検知された際、回転操作子１３を逆回転させないように設定することとしても良い。
【００５８】
また、このとき、メインＣＰＵ４０１は、圧力検知プログラム４０３ｂの実行によって検知された回転操作子１３に対する軸方向の圧力の大きさに応じて、段階的に、力覚を変化させることもできる。
具体的には、軸方向の圧力の大きさが予め決められた範囲内（Ｘ１〜Ｘ２：Ｘ１＜Ｘ２）の場合、回転操作子１３に第１値の回転力を付与することで力覚を呈示し、軸方向の圧力の大きさがＸ２より大きい場合、回転操作子１３に付与する回転力を第１値よりも大きな第２値の回転力とすることでより大きな力覚を呈示する。
なお、軸方向の圧力の大きさに応じて力覚を変化させ方法として、上記のように段階的に変化させる以外にも、連続的に変化させるようにすることとしても良い。
【００５９】
メインＣＰＵ４０１は、かかる力覚呈示プログラム４０３ｃを実行することで、力覚呈示手段として機能する。
【００６０】
押下位置特定プログラム４０３ｄは、例えば、メインＣＰＵ４０１に、回転操作子１３が押下された際の回転操作子１３における押下位置を特定する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインＣＰＵ４０１は、圧力検知プログラム４０３ｂの実行によって回転操作子１３に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合、押下位置特定プログラム４０３ｄを実行することにより、感圧センサ２０１の各々で加圧量を検知し、各感圧センサ２０１の加圧量をベクトル演算して、回転操作子１３の押圧された位置を特定し、その押圧された位置における押圧力を算出する。
具体的には、本実施形態においては４つの感圧センサ２０１が備えられており、例えば、各感圧センサ２０１に対応する４つの位置と、４つの感圧センサ２０１のうち隣り合う２つの感圧センサ２０１の中間に対応する４つの位置と、の８つの位置の特定が可能に構成されている。
メインＣＰＵ４０１は、かかる押下位置特定プログラム４０３ｄを実行することで、押下位置特定手段として機能する。
【００６１】
実行プログラム４０３ｅは、例えば、メインＣＰＵ４０１に、押下位置に基づく操作内容を実行する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインＣＰＵ４０１は、押下位置特定プログラム４０３ｄの実行によって回転操作子１３が押下された際の回転操作子１３における押下位置が特定された場合、実行プログラム４０３ｅを実行することにより、選択項目のうち、その特定された押下位置の方向にある項目を選択してその項目の内容を実行する。
メインＣＰＵ４０１は、かかる実行プログラム４０３ｅを実行することで、実行手段として機能する。
【００６２】
表示制御プログラム４０３ｆは、例えば、メインＣＰＵ４０１に、回転操作子１３に対する軸方向の圧力が検知された場合に、表示画面３３１に表示された画像の表示態様を変更する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインＣＰＵ４０１は、圧力検知プログラム４０３ｂの実行によって回転操作子１３に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、押下位置特定プログラム４０３ｄによって特定された押下位置に対応した表示画面３３１上の画像の表示制御を行う。すなわち、所定の圧力が検知された時点で選択されていた選択部分の表示態様を変更する（図７参照。）。
メインＣＰＵ４０１は、かかる表示制御プログラム４０３ｆを実行することで、表示制御手段として機能する。
【００６３】
音声制御プログラム４０３ｇは、例えば、メインＣＰＵ４０１に、回転操作子１３に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、音声を出力する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインＣＰＵ４０１は、圧力検知プログラム４０３ｂの実行によって回転操作子１３に対する軸方向の所定の圧力が検知された場合に、音声出力部３４のスピーカにより所定の音声を出力する。
メインＣＰＵ４０１は、かかる音声制御プログラム４０３ｇを実行することで、音声制御手段として機能する。
【００６４】
なお、本実施形態における回転式入力装置１０は、上述の回転検出部１４、超音波モータ１６、押圧検知部２０、制御部２１、入出力部２２、メイン制御部４０によって構成されている。
【００６５】
次に、本実施形態の携帯電話機１（回転式入力装置１０）の力覚呈示処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１において、操作者により回転操作子１３に対する操作が行われると、ステップＳ２において、メイン制御部４０は、かかる操作において、軸方向に所定の圧力（Ｘ１）が検知されるか否かを判断する。
そして、軸方向に所定の圧力が検知されない場合（ステップＳ２；ＮＯ）、続くステップＳ３において、メイン制御部４０は、当該回転操作子１３に対する操作に応じた処理を実行し、その後、ステップＳ２に戻って以降の処理を繰り返す。
一方、軸方向に所定の圧力が検知された場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）、続くステップＳ４において、メイン制御部４０は、４つの感圧センサ２０１それぞれで検知された加圧量をベクトル演算して、回転操作子１３における押下位置を特定する。
次いで、ステップＳ５において、メイン制御部４０は、特定された押下位置における圧力の大きさ（Ｘ１〜Ｘ２であるか、Ｘ２以上であるか）を算出する。
次いで、ステップＳ６において、メイン制御部４０は、算出した圧力の大きさに基づいて、付与する力覚のパターン（第１値の回転力か第２値の回転力か）を決定する。
次いで、ステップＳ７において、メイン制御部４０は、回転操作子１３に回転力を付与して操作者に力覚を呈示する。
次いで、ステップＳ８において、メイン制御部４０は、表示制御処理又は音声出力処理を実行する。
次いで、ステップＳ９において、メイン制御部４０は、軸方向の圧力が緩和したか否かを判断し、圧力が緩和していない場合（ステップＳ９；ＮＯ）、ステップＳ９に戻ってこの判断を繰り返す。
一方、軸方向の圧力が緩和した場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、続くステップＳ１０において、メイン制御部４０は、回転操作子１３に回転力を付与して操作者に力覚を呈示する。
次いで、ステップＳ１１において、メイン制御部４０は、ステップＳ４で特定された押下位置に基づく各種操作を実行して、本処理を終了する。
【００６６】
以上のように、本実施形態によれば、回転操作子１３に対して軸方向の圧力が掛かった場合、回転操作子１３に回転力が付与され当該回転操作子１３を操作する操作者に力覚が呈示されることとなる。このため、回転操作子１３の押圧操作に対して、よりリアルな操作感を実現され、操作者は、押圧操作による入力がなされたことを確実に認識することができる。
また、回転操作子１３を前後方向に沈みこませずに力覚の呈示が可能であるため、装置の薄型化を実現することができる。
【００６７】
また、回転操作子に対して軸方向の圧力の大きさに応じて、段階的に若しくは連続的に、付与する力覚が変化するため、異なる大きさの押圧による入力操作を実感でき、よりリアルな操作感を実現することができる。
【００６８】
また、回転操作子１３の押下位置に基づいて操作内容が特定されるため、より使いやすくすることができる。
【００６９】
また、回転操作子１３に対して軸方向の圧力が検知された際に、回転操作子１３を一方向に所定の角度回転させることで、操作者に好適な力覚を付与することができる。すなわち、操作者へ擬似的なクリック感を与えることができる。
【００７０】
また、回転操作子１３に対して軸方向の圧力が検知された際に、回転操作子１３を一方向に所定の角度回転させると共に、この軸方向の圧力が緩和された際に、回転操作子１３を他方向に所定の角度回転させることで、操作者に好適な力覚を付与することができる。すなわち、操作者へ擬似的なクリック感を与えることができる。
【００７１】
また、回転操作子１３に対して軸方向の圧力が検知された際に、表示画面３３１においてその時点で選択されていた選択部分の表示態様が変更されるため、力覚の付与と画面表示態様の変更が同時に実行されることとなり、より使いやすくすることができる。
【００７２】
また、回転操作子１３に対して軸方向の圧力が検知された際に、音声が出力されるため、力覚が付与と音声出力が同時に実行されることとなり、より使いやすくすることができる。
【００７３】
なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【００７４】
例えば、上記実施形態では、本発明に係る回転式入力装置を備える電子機器として携帯電話機を例示したが、本発明の回転式入力装置は携帯電話機に限られることなく、回転式入力装置による入力操作を行うことができる限り如何なる電子機器にも適用することができる。例えば、携帯型オーディオプレーヤ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の他の携帯型端末装置や、テレビジョン受像機等のＡＶ機器、パーソナルコンピュータ等に本発明の回転式入力装置を適用しても良い。また、回転式入力装置は、電子機器に予め組み込まれていても良く、また、単体の外付け装置として電子機器に接続して使用することとしても良い。
【００７５】
また、例えば、上記実施形態では、回転操作子１３の回転位置を検出する回転検出手段として、円環状のコードホイール１４１とフォトインタラプタ１４２とから成る光学式の回転検出部１４を例示したが、回転検出部１４は回転検出手段の一例であり、回転操作子１３の回転位置を検出するものであれば如何なる構成を用いても良い。例えば、メカ式（接点式）、磁気式、電極の静電容量変化によって位置検出を行う静電式の回転検出手段等を用いることができる。
さらに、回転操作子１３の回転量及び回転方向に加え、絶対位置を検出可能なアブソリュート型のロータリー・エンコーダを用いても良い。
【００７６】
また、例えば、上記実施形態では、回転操作子１３を回転駆動させる回転駆動手段として超音波モータ１６を例示したが、超音波モータ１６は回転駆動手段の一例であり、回転操作子１３を回転駆動させるものであれば如何なる構成を用いても良い。例えば、静電荷同士の吸引と反発を動力として駆動する静電アクチュエータや、磁場（磁界）と電力の相互作用による力を利用して駆動する電磁式アクチュエータ、磁歪アクチュエータ、油圧シリンダ、空気圧シリンダによるもの等を用いることができる。また、回転駆動手段における駆動の制御として、アクチュエータの動力をそのまま回転操作子等の被駆動体に伝えるものであってもよく、または、駆動パルス数に比例して動作するステッピングモータ等であっても良い。また、被駆動体を回転させることによって駆動するアクチュエータであってもよく、または、被駆動体をリニアに運動させることによって駆動するリニアアクチュエータであっても良い。
【符号の説明】
【００７７】
１  携帯電話機
１０  回転式入力装置
１３  回転操作子
１４  回転検出部
１４１  コードホイール
１４２  フォトインタラプタ
１６  超音波モータ（回転駆動手段）
２０  押圧検知部（圧力検知手段）
２０１  感圧センサ
３０  携帯電話機ユニット
３３  表示部
３３１  表示画面
３４  音声出力部
４０  メイン制御部
４０１  メインＣＰＵ
４０２  ＲＡＭ
４０３  ＲＯＭ
４０３ａ  回転検出プログラム
４０３ｂ  圧力検知プログラム（圧力検知手段）
４０３ｃ  力覚呈示プログラム（力覚呈示手段）
４０３ｄ  押下位置特定プログラム（押下位置特定手段）
４０３ｅ  実行プログラム（実行手段）
４０３ｆ  表示制御プログラム（表示制御手段）
４０３ｇ  音声制御プログラム（音声制御手段）
【図１】
2010258584.tif 000003
【図２】
2010258584.tif 000004
【図３】
2010258584.tif 000005
【図４】
2010258584.tif 000006
【図５】
2010258584.tif 000007
【図６】
2010258584.tif 000008
【図７】
2010258584.tif 000009
【図８】
2010258584.tif 000010