(57)【要約】【課題】使用する電子機器が複雑な機能を有していても視覚障害者又は高齢者による取り扱いを可能にし、携帯機器にも搭載できるほど構造が簡単で、かつ廉価に製造できる操作装置を提供する。【解決手段】入出力を必要とする電子機器を内蔵した筐体と、その筐体から一部突出するように配置された回転体と、該回転体曲面上の全体又は一部に敷設されたパターン形成層とを有する操作装置により解決された。【選択図】図１
2005216328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、その筐体から一部露出又は突出するように配置された回転体と、該回転体曲面上の全体又は一部に敷設されたパターン形成層とを有する操作装置。
【請求項２】
パターン形成層上に形成されるパターンが触覚又は視覚により識別可能である、請求項１記載の操作装置。
【請求項３】
パターン形成層上に形成されるパターンがマトリクス状に配置されたドット単位により形成される、請求項１又は２記載の操作装置。
【請求項４】
ドット単位で形成されるパターンが点字、文字、静止画、動画又は立体像である、請求３記載の装置。
【請求項５】
パターン形成層が電歪ポリマー、有機ＬＥＤ、圧電素子、形状記憶合金バネもしくはピン、磁場応答性物質又は紙液晶よりなる層である、請求項１から４までのいずれか１項記載の操作装置。
【請求項６】
パターン形成層が電場に対して垂直方向に伸縮する電歪ポリマーよりなる層であって、該層を隔てて複数の対向電極対が互いに向き合って配置され（単純マトリクス方式）、その対向電極の交差点がドット単位として機能するか、又は該層を隔てて共通電極とアクティブマトリクス方式で配置された対向電極対とが互いに向き合って配置され（アクティブマトリクス方式）、各アクティブ素子にドット単位がそれぞれ接続されおり、各ドット単位を単純駆動又はアクティブ駆動で独立に制御可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の操作装置。
【請求項７】
駆動されたドット単位が回転体の外側方向に凸部を形成する、請求項６記載の操作装置。
【請求項８】
回転体の回転と同調して、筐体から突出した回転体部分面のパターン形成層に形成されるパターンがリアルタイムに変動しうる、請求項１から７までのいずれか１項記載の操作装置。
【請求項９】
回転体が一定の角度ずつ段階的に歩進回転し、かつ弾性的に保持され、該回転体の押圧により入出力を必要とする電子機器に信号を出力できる、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
回転体の軸方向に複数の押圧部を有する、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
回転体上のパターン形成層の他に１つ以上のパターン形成層が筐体上に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
筐体内に入出力を必要とする電子機器を内蔵する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
入出力を必要とする電子機器が携帯型の電話装置又は音楽再生装置である、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の操作装置の操作方法であって、回転体の回転及び押圧部への押圧によりリアルタイムに変動するパターンを識別し、識別されたパターンが所望のパターンである場合に前記の押圧部とは別の押圧部への押圧によりパターンを確定し、出力信号とすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器で使用可能な入出力を支援する操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、電子機器や家電製品はますます高機能化・多機能化が進んでいる。しかしながらこうした高機能化・多機能化に伴いこれらの機器に対する入出力もより一層複雑なものとなってきている。このような入出力の複雑化は健常者のみならず障害者、殊に視覚障害者にとって極めて高い負担を課すものとなる。つまりこうした機器類における高機能化・多機能化により生活の利便性が向上したのに対して、視覚障害者又は高齢者にとっては、生活を補助するものであったはずの電子機器や家電の一部が使いにくい又は使えないものになりつつあるのも事実である。そのため、当事者やメーカー、あるいは行政等さまざまな角度から、解決策が模索されている。しかしながら、開発コストの問題、またニーズの特殊性という問題はどうしても避けきれず、その多くが後追い的な改善・改良に留まっており、根本的な解決に繋がっていない。特に視覚障害者にとって非常に便利なツールであったはずの携帯電話は、文字・画像通信機能或いはカメラ機能の登場に伴い、徐々に使い勝手の悪い物へと変貌し始めている。しかしながらこのような高機能な電子機器を視覚障害者でも十分に使用できるようになれば極めて便利なツールとなるのは間違いないことである。
このような問題に鑑みて、視覚障害者に向けて音声ガイド付き電子機器も多数開発されてきている。しかしながら音声ガイドは公共の場での使用においてプライバシー保護、他人への配慮等に基づいてあまり好ましくない。このような機器にイヤホンを付属させれば解消することができるが、視覚障害者にとって聴覚は非常に重要な役割を担う感覚なのでできるかぎり遮断すべきではない。また各出力に応じた音声データも膨大なものとなり高機能化に伴い記憶容量を消費するものとなる。
現在普及している携帯端末においても入力キーの中央の「５」のボタンには触覚により認識可能な突起がボタン位置の指標としても設けられている。しかしながらかかる突起だけではメール入力などの複雑な操作には殆ど役に立たない。これは全てのボタンに数字だけの点字を設けたところで同様である。
特開２００１−２９６９６０号では、視覚障害者にも回転位置を識別可能にする触覚識別手段として突起又は文字の形状が設けられているジョグダイヤルが記載されている。しかしながらこのような構成では多少入力が簡易化されるとはいえ、上記のボタンの場合に生じる欠点、すなわちメール入力などの複雑な操作には殆ど役に立たない。
ところで、点字をリアルタイムで表示するために、いわゆる点字ディスプレイが非常に有用である。例えば特開平０９−３０５１００号には、電磁駆動タイプの点字モジュールが開示されている。しかしながらこのようなモジュールを使用して点字装置を製造する場合に当然のように装置の大規模化が避けられず、更には該モジュール自体の製造コスト自体が高いため点字装置全体のコストも高くならざるを得ない。
そのような機械制御の点字モジュールに対して、特開平６−４０２１号には電極上に高分子ゲル膜を積層して点字の表示書き換えが可能な点字表示用ディスプレイが開示されている。しかしながら該ディスプレイは平面形状であり、また単に表示のみを意図するものである。
【特許文献１】特開２００１−２９６９６０号
【特許文献２】特開平０９−３０５１００号
【特許文献３】特開平６−４０２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、使用する電子機器が複雑な機能を有していても視覚障害者又は高齢者による取り扱いを可能にし、携帯機器にも搭載できるほど構造が簡単で、かつ廉価に製造できる操作装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は、入出力を必要とする電子機器を内蔵した筐体と、その筐体から一部突出するように配置された回転体と、該回転体曲面上の全体又は一部に敷設されたパターン形成層とを有する操作装置により解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明にかかる操作装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本願で使用される「ドット単位」とは、回転体曲面上に敷設されたパターン形成層における触覚又は視覚的なパターンを構成する単位を指し、視覚的なパターンの場合には、例えば画素を指し、触覚的なパターンを構成する場合には、例えば凹凸を形成するアクチュエータ単位を指す。
図１及び２の操作装置６は、入出力を必要とする装置を格納している筐体１、回転体２、電極３及びパターン形成層４を有する。図１及び図２では入出力を必要とする電子機器を格納する筐体１中に回転体２も一緒に格納された態様例が示されているが、入出力を必要とする電子機器と回転体２とは別の筐体にそれぞれ別個に格納されていてもよい。
入出力を必要とする装置としては携帯端末が好ましいが、特に制限されるものではない。また本実施形態では入出力を必要とする装置と本願操作装置とが同一筐体内に格納される構成となっているが、それらは別個の装置として構成されていてもよい。入出力を必要とする装置としては特に有利には携帯電話を意味する。更に入出力を必要とする装置とは、デジタル放送におけるデータ授受におけるデバイスであってもよい。
筐体１の形状は、携帯端末の場合には本願操作装置を使用するのに適した形状が望ましいので、片手で把持した際に有利には親指又は人差し指が該操作装置の使用面に自然に配置される形状が選択される。回転体２は本実施形態ではその一部が筐体１の開口部から突出した配置になっているが、図２に示されるように、その一部が筐体１の開口部から突出せずに露出された形態であってもよい。回転体２の形状に関しても、本願操作装置６の機能を実現できる形状であれば円柱状、球状といった制限は特にない。回転体は図１及び２に示されるような円柱状の形状が特に好ましい。回転体２が円柱状である場合には、図１及び２に示されるようにＲの方向に自由に回転可能である。また回転体２はスムーズに回転するよりも、一定の角度ずつ段階的に、つまり歩進的に回転することが望ましい。回転体の形状に係らず、回転位置を厳密に把握する装置、例えばジャイロセンサ、ロータリーエンコーダが別途設けられていても良い。
回転体２の曲面とパターン形成層４とは図示されない接着層を介して全体的に又は部分的に密に固定され一体化していてよい。また図１及び図２には便宜上、電極３が表面に露出しているように描写されているが、電極３は当然、図３に示されるように保護層８によって覆われていることが望ましい。回転体２の最表面に配置される保護層は本発明にかかる操作装置の機構上、透明であるか又は可撓性を有するものが望ましい。
パターン形成層４は、特に有利には物理的な作用、例えば電場及び磁場により凹凸を形成する層である。パターン形成層４は、他に物理的な作用により発光、発色、振動、排気をする層であってもよい。凹凸により形成されるパターンは、点字、立体像、記号など、特に点字である。またパターン形成層を構成するドット単位がマトリクス状に密に配置され、パターン形成層を形成している場合には、文字（例えば漢字）を直接その形状としてパターン形成層に表示することも可能である。その際、文字そのものの形状がパターン形成層４に形成される場合には、パターン形成層４上に文字全体が一度に表示されてもいいし、またパターン形成層４の露出部分にその文字の一部のみが形成され、回転に追随して文字全体が識別できるように連続的に文字の部分断片が表示されてもよい。
図１及び図２において、パターン形成層４が駆動され凸部が形成された状態例を符号５で示した。これらの図ではドット単位の集積度が極めて疎であるが、上記のようにマトリクス状に密に配置されていてもよい。ここで点字として利用できる起伏厚の参考として、例えば紫外線硬化樹脂インクを使用し、紙、金属板などに凸加工印刷する技術について、工業技術院が標準情報（TR）をまとめており、点字の高さについては０．３ｍｍ以上にすることなどが定められている。一般の点字の高さは０．４ｍｍ程度である。より認知性を高めるために起伏は、有利には０．７ｍｍ程度である。従ってパターン形成層４上に形成される凸部の高低差は０．７ｍｍ程度が有利である。
パターン形成層４として電場により凹凸を形成する層を採用する場合には、電歪エラストマー又は電場応答ポリマー（両者をまとめて以下に電歪ポリマーと呼ぶ）を選択することが最も好ましい。これらの高分子は当業者によく知られており、平面的な触覚ディスプレイとして知られる装置に使用されている。パターン形成層４を構成する電歪ポリマーの例として、シリコンエラストマー、アクリルエラストマー、ポリウレタン、熱可塑性エラストマー、ＰＶＤＦを含んだコポリマー、圧感接着剤、フルオロエラストマ、シリコーン成分およびアクリル成分を備えるポリマーなどが挙げられる。これらを数種類混ぜ合わせることにより得られた材料も、適切な電歪ポリマーの例に含まれる。一例として、シリコーンエラストマーとアクリルエラストマーとの混合材料が挙げられる。
パターン形成層４に使用される電歪ポリマーは、周知のタイプのモノマーを重合させることにより生成できる。たとえば、不飽和のモノエチレン系モノマー（またはモノマーの組み合わせ）をもとにして生成することができる。好ましい不飽和モノエチレン系モノマーとしては、イソオクチルアクリラート、アクリロニトリル、２−エチルヘキシルアクリラート、デシルアクリラート、ドデシルアクリラート、ヘキシルアクリラート、イソノニルアクリラート、イソオクチルメタクリラート、２−エチルヘキシルメタクリラートなどが挙げられる。また、これらのいずれのモノマーも、フッ素などの１つまたはそれ以上のハロゲンによってハロゲン化してよい。
コポリマーも考慮すると、パターン形成層４に適する電歪ポリマーの範囲が大幅に広がる。その１つは、熱可塑性エラストマーのスチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）ブロックコポリマーである。別の適切なコポリマーとしては、シリコーンエラストマー成分およびアクリルエラストマー成分の両方を含んだものが挙げられる。さらに別の例としては、アクリル成分、シリコーン成分、スチレン／ブタジエン成分を含んだものが挙げられる。好ましい特定のコポリマーブロックの１つは、アクリル酸とイソオクチルアクリラートとを含有する。別の特定のコポリマーは、アクリロニトリルと、アクリル酸と、イソオクチルアクリラートとを備える。さらに別の特定のコポリマーは、別のシリコーン鎖に橋かけ結合された鎖の中にこれら３種類のアクリル成分を備える。他の可能性も数多く存在する。コポリマー成分の部分のモル比は、所望の結果を得られるように調整することができる。イソオクチルアクリラートとアクリル酸とからなる好ましい１つのコポリマーでは、イソオクチルアクリラートが優勢であることが一般に好ましい。具体的には、イソオクチルアクリラート対アクリル酸のモル比はおよそ８５／１５であることが望ましい。
更に特開２００１−２５８２７５号に記載されるイオン性物質を含有する非導電性高分子も用いることができる。
パターン形成層４に使用する電歪ポリマーの弾性特性および熱的特性は、その架橋構造および密度を制御することによって所望の特性とすることができる。物理的な架橋結合は、スチレンに含まれるフェニル成分などの剛性の基を凝集させることによって得られる。
ポリマーの側鎖を適切に選択すれば、要求に合った物理特性および材料特性を提供することができる。具体的には、ポリマーの基幹の側基を変更することによって、より多量の電荷を塊で蓄積させることを可能にする。これは、たとえば、側鎖をリチウムイオンおよび／または遷移金属の有機配位子錯体で変更することによって達成することができる。これとは別にあるいはこれに加えて、側基を加えてポリマーの誘電率を増大させることもできる。このように機能する一例として、シアノ基が挙げられる。このような基は、たとえばフェニルニトリル基などの様々な形で提供される。また、側鎖または部分鎖に含まれる共役オリゴマーを加えることにより、分極率および絶縁耐力を増大させることができる。
パターン形成層４を構成する電歪ポリマーとして、市販のポリマーを用いることが可能である。このようなポリマーとしては、たとえば、市販の任意のシリコーンエラストマー、ポリウレタン、ＰＶＤＦコポリマー、接着性のエラストマーが挙げられる。また、製造時に光硬化される脂肪族アクリートの混合物を含む市販のアクリルエラストマーを使用することも可能である。
このような市販のポリマーの１つは、米国カリフォルニア州カーペンテリア所在のＮｕＳｉｌテクノロジーによるＮｕＳｉｌＣＦ１９−２１８６である。適切なシリコーンエラストマーの一例は、米国ディラウェア州ウィルミントン所在のダウコーニング社によるダウコーニングＨＳ３である。適切なフルオロシリコーンの一例は、米国ディラウェア州ウィルミントン所在のダウコーニング社によるダウコーニング７３０である。適切なアクリルの例としては、米国ミネソタ州セントポール所在の３Ｍコーポレーションによる４９００ ＶＨＢアクリルシリーズの任意のアクリルが挙げられる。
また、パターン形成層４を構成する電歪ポリマーは、様々な物理的特性および化学的特性を改善する目的で、１つまたはそれ以上の添加物を含んでいてもよい。適切な材料の例としては、可塑剤、抗酸化剤、そして高誘電率の微粒子などが挙げられる。添加物によって制御／変更することができる特性の例として、ポリマーの接着性や、ポリマーが有する電気エネルギーと機械エネルギーとの変換能力などが挙げられる。ポリマーが有する電気エネルギーと機械エネルギーとの変換能力に関連した、ポリマー材料の特性およびパラメータには、たとえば、絶縁破壊強度、ひずみの最大値、誘電率、弾性率、粘弾性に関連した特性、クリープに関連した特性、応答時間、そして作動電圧などが含まれる。
絶縁破壊強度を改善すれば、ポリマーに対し、より大きな電動ひずみを使用することが可能になる。例えば、可塑剤をポリマーに添加し、ポリマーの絶縁破壊強度を増大させてもよい。あるいは、この目的のために特定の合成樹脂を添加してもよい。たとえば、スチレンブタジエンスチレンブロックコポリマーを添加することにより、特定のポリマーの絶縁破壊強度を向上させることができる。例として、米国テキサス州ヒューストン所在のシェルケミカル社によるＫｒａｔｏｎＤ２１０４の絶縁破壊強度を向上させる目的で、ＫｒａｔｏｎＤ２１０４に、米国ディラウェア州ウィルミントン所在のハーキュール社によるペンタリン−Ｈを添加した場合が挙げられる。この具体例では、添加するペンタリン−Ｈの割合は、重量にして約０から２：１の範囲が好ましい。別のアプローチとして、ＳＦ６などの電子捕獲基を添加し、破壊電場を増大させることによって、絶縁破壊強度を増大させてもよい。
ポリマーの誘電率を増大させる添加物の一種として、たとえば、ファインセラミックス粉末などの高誘電率の微粒子（たとえば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、二酸化チタンなど）がある。あるいは、ポリウレタンなどのポリマーを部分的にフッ素化して誘電率を増大させてもよい。さらには、フラレノール、共役ポリマー、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンナノチューブなどの高分極性または高弾性率の材料からなる層を、この目的のために添加してもよい。特開２００３−２８２９８２号に記載されるフラレノール導入ポリウレタンエラストマーは比較的低電圧で大きい屈曲変位を有するので好適である。
弾性率を減少させることを目的として、ポリマーに添加物を含ませてもよい。弾性率を減少させると、ポリマーを大きくひずませることが可能になる。たとえば、ＫｒａｔｏｎＤは、その溶液にミネラルオイルを添加することにより弾性率を減少させることができる。この場合に添加されるミネラルオイルの割合は、重量にして約０から２：１の範囲が好ましい。アクリルポリマーの弾性率を減少させるためにその溶液に添加される具体的な材料としては、任意のアクリル酸、アクリル接着剤、イソオクチル基や２−エチルヘキシル基などの可撓性の側基を含んだアクリル酸、そしてアクリル酸とイソオクチルアクリラートとの任意のコポリマーなどが挙げられる。
パターン形成層４を構成する電歪ポリマーに添加する可塑剤の例として、高分子量の炭化水素オイル、高分子量の炭化水素グリース、ＰｅｎｔａｌｙｎｅＨ、Ｐｉｃｃｏｖａｒ（登録商標） ＡＰ 炭化水素樹脂、Ａｄｍｅｘ ７６０、Ｐｌａｓｔｏｌｅｉｎ９７２０、シリコーンオイル、シリコングリース、Ｆｌｏｒａｌ１０５、シリコンエラストマー、非イオン性表面活性剤等などが挙げられる。もちろん、これらの材料を組み合わせたものを使用してもよい。
１つまたはそれ以上の材料特性を向上させる目的で、複数の添加物をポリマーに含ませてもよい。たとえば、ＫｒａｔｏｎＤ２１０４の絶縁破壊強度を増大させて且つその弾性率を減少させるには、その溶液にミネラルオイルおよびペンタリン−Ｈの両方を添加することが有効である。なお、ペンタリン−Ｈは、Ｋｒａｔｏｎ Ｄ２１０４の接着力を向上させることも可能である。
第１の添加物によって生じた問題を解決するために、第２の添加物を加えることもできる。たとえば、誘電率を増大させる目的で使用されたファインカーボン粉末によって剛性を増した市販のシリコーンゴムに対しては、炭素または銀で満たされたシリコーングリースを添加することによって、その剛性を減少させることができる。この場合、この添加物は電気エネルギーと機械エネルギーとの変換にも有用である。
パターン形成層４の厚さは、広い範囲から使用条件に応じて選定することができる。パターン形成層４の作動電圧を減少させるためには、たとえば、パターン形成層４を構成する電歪ポリマーの誘電率を増大させたり、その厚さを薄くしたり、弾性率を減少させたりすればよい。
またパターン形成層４の触覚的パターンを、圧電素子による振動又は層上に規則的に配置された気孔からの排気により実現することもできる。つまり触覚により知覚可能なあらゆる手段を用いることができる。
尚、パターン形成層４として電場により発光又は発色する層を採用する場合には、有機ＬＥＤ及び液晶を用いた機構が使用される。これらの機構については視覚的な描画ディスプレイで十分に知られているので詳細な説明は省く。
パターン形成層４は回転体２の全曲面上に配置されていても、又は一部だけに配置されていてもよい。パターン形成層４として電歪ポリマーを採用した場合には、例えば電歪ポリマーを回転体２の曲面上に配置し、その電歪ポリマー層の回転体２に対して内側と外側に対向電極３を互いに交差するように、すなわち液晶ディスプレイなどに採用される単純マトリクス方式で配置することができる。それにより電極の交差点に相当する電歪ポリマーは電場により収縮するので凹凸の位置を独立に制御することができる。
電極３は、伸縮性を有する導体フィルム（導体膜）からなり、パターン形成層４の変形に追従して伸縮ならびに変形可能である。電極３は、例えば炭素を混ぜた柔らかな高分子材料で形成することができる。透明な電極とすることも可能である。尚、電極３に金属材料を使用してもよいが、これらを導電性ポリマーで形成すると、膜の形状変形に伴うストレスが少なく、変形に対する柔軟性を増すことができる。各電極３は図示しない駆動装置に接続されている。駆動装置は、各電極対３に印加する電圧を電極対３ごとに制御して、パターン形成層４の表面に局所的な起伏を発生させるとともに当該起伏の発生位置を連続的に変化させることができる。
単純マトリクス方式で電極３を配置する場合には、回転体２の外側に向かって凸部を形成するために、目的とする交差点の周囲の交差点に電界を印加して凹部を形成させ、図５Ａに示されるように目的とする交差点を相対的に凸部とすることができる。また内外の電極の材質を互いに異なるものとするか、又はパターン形成層４の回転体内側を負圧又は正圧にすることにより、外側に凸部を形成するか又は凹部を形成するかを制御することができる。更に図４に示されるようなマトリクス状の電極配線の交差点で回転体２に対して垂直方向で対向する電極を配置して、その間に電歪ポリマーを挟むことによりドット単位とすれば、電場の作用により垂直に対向する電極間に引力が発生し、空間的に排除された電歪ポリマーは図５Ｂに示されるように開放面（回転体の外側）から突出し凸部を形成する。
更に、特に有利には電極３をパターン形成層４の有利には内側にアクティブマトリクス方式で配置し外側に共通電極を配置してもよい。この方式で電極３を配置することにより各ドット単位を多様な形態で実現することができる。各アクティブ素子に接続される電極の形状としては、螺旋形、円形等が考えられるが、図５Ｃに示されるようなリング電極とブリッジ電極の組み合わせ形状も望ましい。この形状を採用することで凸部の形状をより厳密に制御することができる。また図５Ｂに示されるように前記の単純マトリクス方式で述べた回転体２に垂直方向で対向する電極を配置するという形態はアクティブマトリクス方式でも同様に実現できる。もちろん上記のような２つの電極間での相互作用だけでなく、２つ以上の複数の電極間での相互作用によりパターン形成層４を駆動させてもよい。携帯端末では消費電力が少ないほうが望ましいので、全面に一度にパターンが形成されてもよいが、筐体１から露出されたパターン形成層４の一部にのみパターンが形成されることが望ましい。各ドット単位の駆動は、図４に示される対向電極ｊnとｉnのオン／オフ制御により独立に制御することができる。
本願操作装置６は回転体２の回転操作に追随して所望のパターンがリアルタイムに変化するという形態が最も好ましい。その際回転体は連続的に回転してもよいが、ある一定の角度ずつ段階的に、つまり歩進的に回転することが望ましい。ここでいう“リアルタイムに変化する”とは、回転体の歩進的な回転に伴い、パターン形成層４の露出部分に表示されるパターンが刻々と変化することを意味する。本願操作装置は前記のように出力装置としても利用できるが、更に所望のパターンを選択し、それを入出力を必要とする装置に出力することもできる。そのために回転体２は、図１及び図２に示されるように回転体２の内側方向（Ｍ方向）に弾性的に固定されており、例えば図３に示されるように指などによる押圧によりスイッチと連動するように配置されていることが望ましい。また図１に示されるようにＭ方向に押圧可能な回転体２の他に、同様にＭ方向に押圧可能なスイッチ装置７ａ及び７ｂを有することが好ましい。スイッチの形状、個数、配置箇所には特に制限はない。好ましくは回転体が円筒形状である場合には円筒泰の軸方向の中央部、両端部に３つの押圧部を有することが望ましい。また回転体２自体に複数の独立した押圧箇所が存在していることが特に好ましい。この場合に回転体２以外に付加的なスイッチ装置を設ける必要が無く、回転体１つで、例えば中央部の押圧、右端部の押圧、左端部の押圧をそれぞれ別のスイッチとして設定することができる。図１では回転体２以外に付加的なスイッチ装置が設けられている場合であり、このように少なくとも３個のスイッチが存在し、回転体２がＲ方向に制限無く回転可能であると、形成可能なパターンを記憶している図６のような仮想的な文字テーブル９上であらゆる方向（行方向と列方向）に際限なく走査することができ、所望のパターンの選択を大規模かつ簡単に行うことができる。
図６に示される文字テーブル９は、本発明にかかる操作装置の操作感を説明するための概念的な表である。パターン形成層４上にパターンを形成するにあたり、この文字テーブル９に相当するデータ配列が参照される。図６の概念的な文字テーブル９に示される太線の四角形は現在位置を意味する概念的なカーソル１０である。このカーソル１０は概念として、回転体２の上方向又は下方向への歩進的な回転により１枠ずつ上又は下に移動し、回転体２の左又は右の端部の押圧又は回転体２の左又は右に配置されるスイッチ（７ａ，７ｂ）の押圧により１枠ずつ左又は右に移動する。その際、その概念的なカーソルは文字テーブル９の最上段又は最下段に到達したら次は同じ列の最下段又は最上段に戻ってもよいし、その列に隣接する列に移動してもよい。左右の動きについても上下と同じことがいえる。そして前記操作により所望のパターンが知覚されたら、つまり概念上のカーソルが所望の文字（つまりパターン）に到達した時点で回転体２の押圧により入出力を必要とする電子機器に対して出力を行うことができる。この操作様式により非常に小さいスペース内で少ない操作動作のみで極めて多くの種類のパターン（例えば入力文字）を短時間で探すことができ、ひいては入力が簡便化される。その際、本発明にかかる操作装置６は文字の入力に限定されるものではなく、他にも電子機器の複雑な機能のガイドを表示することもできる。
上記のように本願にかかる操作装置６による入力方法は従来のボタンもしくは平面的な入力可能な触覚ディスプレイよりも場所をとらず携帯機器には極めて適している。また回転体２の操作により所望のパターンが表示されている時点では、そのパターン形成のために参照したデータがメモリ中に一時的に記憶されているので、該データを入力操作時（回転体２の押圧時）に参照し、それを出力信号とすることができる。その結果、従来のようなその都度の回転体２の現回転位置の厳密な解析は不要となり、回転位置検出手段を省くことができる。それにより更にコンパクトな装置にすることができる。しかしながら当然のように回転体の回転を解析する装置を有していても良い。入力の確定をより明確にするために入力のための回転体２の全て箇所の押圧に対してクリック感を持たせることが殊に望ましい。
本発明にかかる操作装置を電子メール等の文章入力のために使用する場合には、現在既に入力された文章を触覚的又は視覚的にスクロールして表示する、いわゆる電光掲示板のような機構を有する表示手段（図示せず）が別途設けられていることが特に好ましい。触覚的な文章入力の場合には、本発明にかかる操作装置の操作に使用される指とは別の指が自然に配置される箇所で有利には筐体１上に当該表示装置を別途を設けることが望ましい。この表示手段を前記のように設置すると、既に入力された文章を触覚的に確認しながら本発明による操作装置を操作することが可能となる。当該表示手段は、本願発明の操作装置のパターン形成層４にあたる機構を有するものであってよく、別の機能により駆動するものであってもよい。電極がマトリクス状に配置された電歪ポリマー層が特に有利である。
図７は本願発明の操作装置の簡単な回路図を示している。本願にかかる操作装置６は、主にＣＰＵ、プログラム等を記憶しているＲＯＭ、出力処理等の計算に用いられるＲＡＭ、回転体、パターン形成層４の駆動に用いられる駆動装置、入出力を必要とする電子機器に対する出力を行うスイッチ装置から構成されている。本発明にかかる装置の一態様よれば、本発明にかかる操作装置の回転及び／又は押圧動作に同調して、ＣＰＵはＲＯＭから前記の概念的な文字テーブルの情報に相当する配列を参照し、一時的にその情報をＲＡＭに蓄積して、駆動装置を介して操作装置６のパターン形成層４を駆動させる。そして操作装置の操作の結果、所望のパターンに到達したら、前記の押圧箇所とは異なる箇所への押圧により入出力を必要とする電子機器への出力信号を決定するが、その際、出力信号は前記の操作にあたりＲＡＭに蓄積されたデータを出力信号とすることができる。それにより場合により回転体２の回転位置又は回転数の厳密な解析は不要となる。
【産業上の利用可能性】
【０００６】
本発明の操作装置は、操作部分自体にパターンが形成されるため、不必要な表示装置を省くことができ、パターンが凹凸として形成される場合には視覚障害者の支援装置ともなり、駆動機構が単純なので省スペース及び省エネルギーが実現できるので、点字を表示する携帯デバイス等の操作装置として利用できる。また来るデジタル放送における相互データ配信のための入出力デバイスとしても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明にかかる操作装置の一態様例を示す斜視図である
【図２】図２は本発明にかかる操作装置の別の態様例を示す斜視図である
【図３】図３は本発明にかかる操作装置の一態様例の断面図である
【図４】図４はパターン形成層の駆動に用いられる電極配線の一態様例である
【図５】図５はパターン形成層の駆動例を示す層断面図である
【図６】図６は本発明にかかる操作装置の駆動に際して参照される文字テーブルの仮想図である
【図７】図７は本発明にかかる操作装置の回路図である
【符号の説明】
【０００８】
１  筐体、  ２  回転体、  ３，３ａ，３ｂ  電極、  ４  パターン形成層、  ５  ドット単位（駆動時）、  ６  本発明にかかる操作装置、  ７ａ，７ｂ，９  スイッチ、  ８  保護層、  １０  カーソル、  ３０  アクティブ素子、  ３１  ドット単位
【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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