CN1295584C - 不造成视觉负担的用户界面装置 - Google Patents

Abstract

一种用户界面装置，在显示画面中设置开口部，操作开关装置的操作部位以可操作的状态从中突出。操作开关装置具有进行显示图像的显示控制的显示控制部、和根据显示图像利用预定的动作模式进行操作部位的驱动控制的操作部位驱动控制部。操作部位驱动控制部驱动操作部位，使之只能在显示于显示图像中的选择项目的显示方向上、即从原点位置向箭头A、B、C、D的方向移动。这样，该用户界面装置可不对视觉造成负担，并提供认知性良好的机械式的操作感。

Description

不造成视觉负担的用户界面装置

技术领域

本发明涉及一种用户界面装置，具体涉及适于边看显示在信息处理装置的显示画面(屏)中的图像边进行操作时的用户界面装置的改良。

背景技术

近年来，在信息处理装置中，以提高进行输入行为时的操作性为目的，GUI(图形用户界面)得到普及。通过GUI，除作为现有输入部件利用的键盘外，也可以通过操作鼠标来操纵GUI上的鼠标游标进行输入。另外，不使用鼠标而直接触摸画面进行选择操作或开关操作的触板方式也被用作复印机、打印机、汽车导航系统、邮票的自动出售机、金融机构的ATM机等的操作画面。触板方式中，在显示图像的显示器上重合透明触板的方式为主流。

以前的输入部件，主要是声响装置或无线电收音机中使用的音量调节旋钮等转动型部件，用手指来转动使音量阻抗变化，或者具有像拨动式开关那样将控制杆拨到上下位置来进行开关操作的机械结构。具有这些机械结构的方式在认知性方面优良，但尺寸大，或功能单一，难以变更布局，所以逐渐被淘汰。

上述利用鼠标的操作/输入是以显示于GUI上的对象为前提，另外，随着显示画面因输入操作的各阶段不同而变化，作为对象的各种选择按钮的含义或按钮的位置坐标也变化。但是，因为操作方式仅是鼠标的移动与点击作业，所以只能使鼠标游标在各画面移动，并且，与按钮的含义无关地只能提供相同的点击感。因此，会产生由于鼠标游标的移动操作的厌烦感、或鼠标游标的对准产生偏差而容易选择错误的问题。

与此相比，触板方式是边看画面边按照显示的指示来接触画面并输入信息的装置的界面技术。因为在与显示的对象大致相同的位置存在选择开关部，所以减轻了移动游标的负担和选择错误。但是，触板虽有使用薄阻抗膜的方式或利用红外线与感光元件构成的遮光的方式等各种方式，但没有伴随操作的击打感。另外，对输入动作的反应也停留在图像的变化上，若与具有上述机械结构的输入部件相比，认知性非常缺乏。另外，基于GUI方式的输入菜单画面近年来细分化、多层化，在通过二值的开/关来选择的触板方式中，存在花费时间、层级结构增加等问题。

图18中示出现有复印机的选择画面的显示例。该选择画面为触板方式，所以连续按下缩放等按钮使数值与期望值一致。因此，有时在设定为期望值时花费时间，同时，很难说触觉上缺乏平坦输入感觉的触板方式操作感好。

为了解决上述问题，例如在日本专利文献特开平10-289050号公报中，在设有视觉障碍者用触板的信息输入装置中，在触板的上下左右周边部设置显示着具有特定含义的凹凸状图形记号的板，可通过触摸该板的触觉来说明输入按钮的含义。

另外，在日本专利文献特开平11-31438号公报中，其结构为在触板外侧单独设置对触板内的开关部具有击打量的附带开关。在该装置中，将配置在显示画面下侧的附带开关与由触板内的开关部产生的输入信号相关联，通过操作附带开关，可进行与选择触板中的开关同等的作业。因此，具有可通过触觉来确认开关操作感的优点。

另外，日本专利文献特开2001-113981号公报涉及车辆用的显示装置，但该装置的特征在于将信息显示部与操作该信息的操作部独立配置在相隔开的部位。通过将操作部配置在方向盘等中，使驾驶者的视线不偏离前方就能对装置进行操作。

但是，在日本专利文献特开平10-289050号公报中，因为用固定的凹凸板来表现输入按钮的含义，所以画面菜单增加，即使相同位置的开关也难以对应输入模式多层化的情况，所以不是通常方式。

另外，在日本专利文献特开平11-31438号公报中，虽通过在显示面板的下侧设置多个具有机械击打感的开关来期望提高操作感，但因为是功能单一的机械式开关，所以仅限于开/关等单纯作业操作。另外，还存在触觉作业的视线与观看触板内图像的视线不一致的问题。

图19中示出与该例关联的现有技术。图19中示出测量装置或医疗设备等波形观察装置的图像显示部与操作开关列。在该现有例中，按照图像内的文字提示输入测量或观察波形时必需的输入条件。但是，图像部与操作开关部有完全独立的位置关系，并且，操作开关也多限于开/关操作。即，必需对每个功能配置开关，其结果需要多个开关。

另外，日本专利文献特开2001-113981号公报适于显示与操作可有效分离的环境、例如车辆驾驶环境等中，但难以认为该装置结构最适于复印机或家电产品、便携电话、工作机械、信息设备、医疗用设备等用途。

综上所述，可作如下考虑。即，若考虑减轻视觉上的负担、操作错误等，则期望利用触板方式的特长，其显示图像与操作部有密切接触的位置关系，所以能边看画面边在该画面上进行操作。但是，为了弥补缺乏操作感等触板方式的缺点而在触板周围设置补充部件或附加机械开关等方式，不能追随因今后装置的多功能化而产生的图像菜单的细分化、多层化。因此，期望产生一种界面装置，保留上述触板方式的优点的同时，克服缺乏操作感等触板方式的缺点，而且还满足图像菜单的细分化、多层化的要求。

本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供一种不会造成视觉负担、且可提供认知性好的机械操作感的用户界面装置。

发明内容

为了实现上述目的，根据本发明的用户界面装置包括：显示图像的显示屏(画面)；将图像显示在所述显示屏上的显示控制部件；由操作者操作的操作部位；和至少沿一维方向驱动所述操作部位的操作部位驱动控制部件，所述操作部位被配置在所述显示屏的显示区域内、或所述显示屏的近旁、或所述显示屏的接近处、或重叠在所述显示屏上；所述操作部位驱动控制部件，利用与显示在所述显示屏上的图像对应的动作模式来驱动所述操作部位。

另外，所述操作部位驱动控制部件，根据显示在所述显示屏上的图像向操作所述操作部位的操作者呈现不同的反力。

另外，具有检测所述显示屏中的所述操作部位位置的位置检测部件，所述操作部位驱动控制部件根据所述位置检测部件检测到的所述操作部位的位置，变更所述操作部位的动作模式。

另外，所述显示控制部件，根据显示在所述显示屏中的图像上的所述操作部位位置，使显示在所述显示屏上的图像变化。

另外，所述显示控制部件，根据按显示在所述显示屏上的图像由操作者进行的输入确定操作，来切换显示在所述显示屏上的图像。

另外，所述操作部位中具有输入确定机构。

另外，所述显示控制部件使显示在所述显示屏上的多个选择项目中、使用所述操作部位并由操作者选择的选择项目的显示形态与其它选择项目不同。

另外，当在所述显示屏中未显示图像时，所述操作部位驱动控制部件以未显示模式来驱动所述操作部位。

另外，所述操作部位被配置在所述显示屏上，经设置在所述显示屏中的开口部同配置在所述显示屏下方的所述操作部位驱动控制部件连结。

另外，所述操作部位与所述操作部位驱动控制部件被配置在所述显示屏上。

另外，所述显示屏被兼用作所述操作部位。

另外，所述操作部位驱动控制部件至少在两个自由度上驱动所述操作部位。

另外，在将所述显示屏设为基准面的情况下，所述操作部位驱动控制部件在大致平行于该基准面的二维方向的平面自由度上驱动所述操作部位。

另外，在将所述显示屏设为基准面的情况下，所述操作部位驱动控制部件在以大致平行于该基准面的第一方向设为轴的轴旋转、以大致平行于该基准面且与第一方向正交的第二方向为轴的轴旋转、或以大致垂直于该基准面的第三方向为轴的轴旋转、或组合其中至少两个的轴旋转的自由度来驱动所述操作部位。

另外，所述显示屏部件具有触板式输入机构。

另外，具有检测由对所述操作部位的操作所产生的操作量的检测部件，所述操作部位驱动控制部件根据所述检测部件检测出的操作量来变更所述操作部位的动作模式。

根据本发明，因为将操作部位配置在显示画面(屏)上，所以操作者可通过较少的视线移动、按照显示图像进行操作。由此，可不对操作者视觉造成多余负担地进行操作，结果，可减轻操作错误。

与此同时，因为可设置操作部位驱动控制部件来驱动操作部位，所以可向操作者的操作提供反力。由此，可向操作者提供点击感等操作感。另外，通过按被显示的图像种类或操作部位的位置来变更使操作部位驱动的动作模式，可由单一的操作部位来供应多种具有机械动作反力的操作开关。因此，还可减少部件数量。

附图说明

图1是表示根据本发明的用户界面装置的实施形态1的示意结构图。

图2是从图1所示用户界面装置中去除上面及显示画面(屏)时的平面图。

图3是去除图2所示用户界面装置的侧面时的侧面图。

图4是实施形态1的触觉界面装置的功能结构框图。

图5A、图5B是表示实施形态1中与画面显示的基本选择画面对应的操作部位动作模式的原理图。

图6是表示实施形态1中画面显示的倍率选择画面的显示例的图。

图7是表示实施形态1中与画面显示的倍率选择画面对应的操作部位动作模式的原理图。

图8是表示实施形态1中与具备输入开关时的倍率选择画面对应的操作部位动作模式的原理图。

图9A-图9D是表示实施形态1中可使用的显示画面的变形例的原理图。

图10A、B是表示实施形态1中操作开关装置的变形例的原理图。

图11是表示根据本发明的用户界面装置的实施形态2的结构示意图。

图12是从图11所示用户界面装置中去除显示画面后所示的操作开关装置的平面图。

图13是从图12所示操作开关装置中去除操作部位驱动控制部件的结构后状态的正面图。

图14是从左侧看图12时的侧面图。

图15是表示实施形态2中画面显示的缩放选择画面的显示例的图。

图16是表示根据本发明的用户界面装置的实施形态3的结构示意图。

图17是图16所示操作开关装置的正面图。

图18是表示现有复印机的选择画面的显示例的图。

图19是表示现有波形观察装置中的图像显示部与操作开关的排列示意图。

图20是表示实施形态1中的用户界面装置的变形例的结构示意图。

图21是表示实施形态2中的用户界面装置的变形例的结构示意图。

图22是表示实施形态2中的用户界面装置的另一变形例的结构示意图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的最佳实施形态。

(实施形态1)

图1是表示根据本发明的用户界面装置的一实施形态的结构示意图。图2是从图1所示用户界面装置中去除显示画面(屏)时的平面图。图3是图2所示用户界面装置的侧面图。另外，图2及图3中，分别去除壳体的上面及侧面来图示，以了解用户界面装置的内部结构。用这些图来说明本实施形态的结构。

本实施形态中的用户界面装置具有操作者进行操作的操作开关装置2、和显示图像的显示画面4，组装在未图示的信息处理装置中。图1中示出已显示出图像的实例，从该显示画面可知信息处理装置是复印机。在显示画面4的大致中央处设置开口部6，操作开关装置2的操作部位12经开口部6与配置在显示画面4的下侧且容纳在信息处理装置内的操作开关装置2的主体部分连结，以突出于显示画面4上侧的状态设置。在本实施形态中，虽假设将操作者的指端放在操作部位12的顶部进行操作，但通过增大操作部位12的突出比例，也可捏住操作部位12来进行操作。或者相反，也可使显示画面4的表面与操作部位12的顶部的面成同一平面。

本实施形态的操作开关装置2如图3所示，可大致区分为操作部10、驱动部20与控制部40。操作部10具有上述操作部位12。在支撑操作部位12的基座14的中心部，安装向操作部位12的相反方向发出光的发光部16。另外，图2中为了简便省略了发光部16。

驱动部20为了向操作操作部位12的操作者提供反力，通过电磁向操作部位12提供驱动力。驱动部20具有以外壳21的底面作为基座且极性交互地配置的磁铁22、23、24、25。磁铁22-25沿装置2的厚度方向被极化，在相邻的磁铁之间产生磁场。在磁铁22-25上方的空间中，设置分别配置在各磁铁22-25之间的线圈26、27、28、29和安装各线圈26-29的框架30。按照弗莱明左手法则，通过对在磁场中沿X轴方向排列的线圈26、28沿规定方向流过电流，则沿Y轴方向驱动处于可动状态的框架30。同样，通过对沿Y轴方向排列的线圈27、29沿规定方向流过电流，则沿X轴方向驱动框架30。因此，若仅在上述线圈组之一中流过电流，则可沿一维方向驱动框架30，若在两组中流过电流，则可沿用各一维方向的矢量和所表示的二维方向驱动框架30。这样，驱动部20具有在外壳21中将框架30设置成可动部件的结构。在框架30中安装操作部10的基座14，另外，在框架30的中央部分形成开口部32，其不覆盖安装在基座14上的发光部16。后述的控制部40通过经信号线31向线圈26-29流过电流，对驱动部20进行驱动控制，使框架30移动。安装在框架30上的操作部位12与框架30的移动联动着移动，但驱动部20为了向操作者提供反力，根据控制部40的驱动控制，利用电磁对操作部位12提供驱动力。驱动部20可由例如日本专利文献特开2000-330688号公报中记载的二维促动器来实现。

发光部16发出的光通过开口部32后，由光传感器41感光。光传感器41按光检测方向来检测操作部位12的移动量，所以必须使开口部32具有在操作部位12的可动范围内不阻止光通过的尺寸。另外，也可采用光传感器41不仅仅根据光检测方向、还可根据光的照射位置或光量来检测的方法。另外，操作部位12的可动范围与光传感器41的光检测范围同义，但实际上由壳体的表面33的开口区域或开口部6的大小来决定。

控制部40包括：形成对驱动部20进行驱动控制的控制电路的控制基板42，和配置在控制基板42上的所述光传感器41。光传感器41通过检测上述发光部16发出的光来检测操作部位12在可动范围内的位置。本实施形态中的位置检测部件具有检测发光部16发出的光的光传感器41、和形成于控制基板42上且根据光传感器41检测到的光的移动量来得到操作部位12位置的检测电路(未图示)。进一步，为了与显示控制部50之间进行信息交换，在控制基板42上连接信号线44。控制部40根据显示图像与操作部位12的位置关系等进行驱动部20的驱动控制，从而驱动操作部位12，由此，可对接触操作部位12的操作者提供各种操作感。

本实施形态中的操作开关装置2具有如上所述构成，与其它电气、电子部件等一起组装在未图示的信息处理装置中来使用。因此，包含外壳21的操作开关装置2的壳体最好由硅钢板等磁屏蔽材料形成。在本实施形态的情况下，也可取下形成表面33的外壳21的上板，使显示画面4成为外壳21的上板。在本实施形态中，虽假设将显示画面4设置成大致水平地使用，但若在竖立显示画面4的状态下使用，则驱动部20必需根据控制部40的驱动控制并考虑框架30及操作部10的自重来驱动。并且，为了在不驱动时支撑可动部分，期望具有将框架30的四个角用橡胶或弹簧等弹性部件结合在外壳21上的结构。

图4是本实施形态的触觉界面装置的功能结构框图。与上述构成要素相同的构成要素标以相同符号。图4中示出显示画面4、显示控制部50、操作部位驱动控制部52及操作部10。其中，显示控制部50进行在显示画面4中显示图像的显示控制。操作部位驱动控制部52是驱动操作部位12的部件，由所述驱动部20及操作部40实现。另外，位置检测部54由光传感器41和检测电路实现，检测显示画面上的操作部位12的位置。操作部位驱动控制部52对检测到的操作部位12的移动或位置进行检测，并通知显示控制部50。另外，与显示于显示画面4中的图像对应，在操作部位驱动控制部52中事先登录操作部位12的动作模式，操作部位驱动控制部52按照与显示控制部50通知的显示状态对应的动作模式，来驱动操作部位12。另一方面，显示控制部50按照可从操作部位驱动控制部52送出的信息，使图像变化。所谓[使图像变化]包含将显示中的图像切换成其它图像的意思和使显示中的图像沿任意方向移动(错位)并显示的意思。

另外，所谓从显示控制部50通知的[显示状态]是指，使哪个图像显示在显示画面4中、或是否显示当前画面、或是否利用暂停模式等显示图像的显示/未显示状态。显示控制部50可通过图像识别信息等识别信息来特定显示的图像种类，可通过显示模式(暂停模式等)的识别信息来判断显示/未显示的状态，所以将这种识别信息作为显示状态来由显示控制部50通知。

另外，在操作部位12的[动作模式]中包含由以后的说明可知的可动范围的特定与驱动的种类等含义。操作部位12的可动范围在结构上如上所述由壳体的表面33的开口区域或开口部6的大小决定，但这里所说的可动范围的特定是指，与显示图像对应地决定可动可能。例如在图1所示显示例中，因为在图面中沿上下左右的4个方向操作操作部位12即可，所以操作部位驱动控制部52即便在结构上可沿任意二维方向驱动，也与显示图像对应，驱动控制操作部位12使其操作仅限于上下左右的4个方向。另外，在例如图1所示显示例中，当操作者为选择[倍率选择]而向左侧移动操作部位12时，操作部位驱动控制部52通过反力向操作者提供所谓选择确定的点击感，或者振动。这样，当提供点击感等操作感或进行规定振动时，由规定的驱动模式来驱动操作部位12，所谓驱动种类是指用哪种模式驱动操作部位12的上述驱动模式。动作模式作为操作部位驱动控制部52使操作部位12动作时的规格信息，事先登录在操作部位驱动控制部52中。规格信息对应于各显示图像或各显示图像与操作部位12之间的位置关系来定义。

下面，说明本实施形态的动作。

例如，设图1所示图像被显示在显示画面4中。根据该显示例，选择[基本选择]、[个别选择]、及[详细选择/其它]等3种页面中的[基本选择]。在该基本选择画面中，以操作部位12为中心，在其上下左右的4个方向上显示[倍率选择]、[复制数量]、[双面/单面选择]及[用纸选择]等选择项。即，操作部位驱动控制部52使其仅在箭头A、B、C、D所示上下左右的4个方向上可操作地进行驱动控制。

图5A、5B是表示对应于图1所示显示例的规格信息的模式原理图，图5A中示出操作部位12的可动范围，图5B中示出提供给操作部位12的驱动模式。图5A中，用矩形形状示出的可能可动区域60相当于上述操作部位12的结构上可驱动的范围。另外，用十字形状示出的设定可动区域62是基于规格信息且与显示中的图像对应的操作部位12实质上可能可动的范围。操作部位12位于X、Y位移量的各轴交叉的中心点上，作为初始位置。操作部位驱动控制部52进行使操作者在图5A所示设定可动区域62的范围内移动操作部位12的驱动控制。更准确地说，进行如下的驱动控制。

位置检测部54始终检测在可能可动区域60内的操作部位12的所在位置。当由位置检测部54检测出的操作部位12的位置处于设定可动区域62内时，操作部位驱动控制部52则不利用图5B向操作部位12提供后述之外的反力。但是，操作部位驱动控制部52向从设定可动区域62向外移动的操作部位12强行施加箭头64所示方向的反力，使之不能从设定可动区域62向外移动。这样，操作部位驱动控制部52驱动操作部位12，使其仅在设定可动区域62中可移动。图5A中，在可能可动区域60与设定可动区域62的交界线上示出8个箭头64，但实际上在沿该交界线上的所有位置上提供反力。就设定可动区域62的设定严格地讲，是通过将向操作部位12提供箭头64所示反力的位置连接起来而设定为设定可动区域62的。

这里，设操作者为了选择[倍率选择]而沿箭头A方向移动操作部位12。用图5B来说明对应于该操作提供给操作者的反力。

所谓箭头A的方向相当于对应于图5B的、沿X轴负方向的移动。当操作部位12从原点位置移动到范围a1时，操作者未感到对移动的反力。之后，随着继续向范围a2的移动，慢慢产生作为抵抗感而感到的反力。从图5B可知，因为对X轴的负向移动产生正向的反力，所以操作者作为抵抗感感到该反力。

当操作部位12位于范围a2时，为了明确示出在图1所示基本选择画面中将[倍率选择]作为选择候补而选择的时候，反转显示[倍率选择]的显示区域。具体而言，虽然应由位置检测部54检测出操作部位12位于范围a2内，但显示控制部50根据可从操作部位驱动控制部52送出的操作部位12的位置信息，反转显示[倍率选择]的显示区域。另外，在本实施形态中，通过反转显示由操作者选择的[倍率选择]选择项目的显示形态，以区别于其它选择项目的显示形态，但不限于此，也可利用例如闪烁显示或高亮显示，或将所选择的[倍率选择]以外的选择项目低亮显示等改变其它选择项目的显示状态，使选择的项目与未选择的项目的显示形态不同。

另外，当使操作部位12移动从范围a2要进入范围a3时，在交界线上提供该操作方向上最大的反力。然后，若超过则反力急剧减小直至感受不到。此时，操作者得到与点击感一样的按下开关的感触。

并且，此时通过发出使用户想起点击感的声音、例如“咔嗒”等声，可更确实地向用户呈现与点击感一样的按下开关的感触。

通过在该范围a3中移动操作部位12，完成选择项目的选择。显示控制部50若根据来自操作部位驱动控制部52的通知来识别出操作部位12到达范围a3，则将显示图像切换到倍率选择画面。另外，将显示倍率选择画面的情况通知给操作部位驱动控制部52。

另外，当完成选择项目的选择时，期望不继续向操作部位12提供图5B所示反力，而是驱动操作部位12使其返回到原点。因此，当完成选择项目的选择时，操作部位驱动控制部52根据基于图5B的规格信息不提供任何反力，并且切换到将操作部位12自动引导到原点位置的规格信息，并按照该该规格信息中定义的驱动控制的动作模式来驱动操作部位12。这样，操作部位驱动控制部52即便对相同的显示图像也可根据状况来呈现不同的反力。并且，通过发出对应于该动作模式的声音，可向用户呈现更确切的感觉。

随后，操作部位驱动控制部52使操作部位12在返回原点位置后、或不必返回到原点位置而移动到随后显示的倍率选择画面的初始位置。

在上述说明中，例举了当操作部位12沿箭头A方向移动时的情况，但即便在箭头C方向上，仅操作方向和施加的反力方向相反而已，在范围c1、c2、c3内的动作与范围a1、a2、a3内相同，另外，在沿Y轴方向的箭头B、D方向上，也只是将X换为Y，其动作与箭头A、C方向相同。

如上所述，通过与显示图像对应地来驱动控制操作部位12，可使操作者按照显示图像进行操作，根据本实施形态，由于将操作部位12配置在显示画面4的上侧，所以操作者不必从画面上将视线移开就可根据显示图像来进行操作。由此，不对操作者造成视觉上多余的负担就可以操作的同时，可通过提供点击感等提供操作感良好的用户界面。

另外，在本实施形态中，设定图5B所示规格，将操作者移动操作部位12至范围a3的操作设为输入确定操作。由此，不需要进行输入确定的机构。但是，例如，也可以在操作部位12的顶部设置压力传感器等作为输入确定机构而形成输入开关。在使用输入开关的情况下，操作部位驱动控制部52的控制部40中需要设置用于检测输入开关操作的部件。另外，此时不需要图5B所示的范围a3、c3。

另外，在上述说明中，仅利用箭头64所示强力的反力来阻止操作部位12离开设定可动区域62。此时，还可对位于设定可能区域62与可能可动区域60的边界线上的操作部位12提供事先决定的动作模式、例如发出警告含义的振动或与之对应的声音等，唤起操作者的注意。箭头64所示反力是对应于操作者的操作力而向操作者提供抵抗感的操作感，相反，振动等的动作模式是对应于操作部位12的位置提供给操作者的操作感。

图6是表示上述说明中通过选择[倍率选择]来选择显示的用纸倍率的倍率选择画面的示例图，是相当于图1的图。可从图1与图6所示标签来把握复印机提供的功能的层级关系，可如上所述地通过操作部位12的操作使层级转移。若显示画面4中具备触板式的输入机构，则通过直接触摸画面显示的标签可向其它页面(显示图像)转移。

在控制部40将处于未驱动操作部位12的状态的位置设为操作部位12的原点的情况下，在图1所示基本选择画面中，要求原点为操作部位12的初始位置，且以该初始位置为中心可向上下左右的4个方向移动操作部位12。与此相比，在图6所示倍率选择画面中，要求将从原点位移后的位置设为操作部位12的初始位置，且操作部位12可在以原点为中心的圆周上移动。另外，在本实施形态中，将对应于倍率[100％]的位置设为初始位置，在图6中的该位置示出操作部位12。操作部位12a是位于原点位置时的状态，在倍率选择画面的情况下如下所述地位于可动区域62之外。

图7是表示操作部位12的可动范围的图。图7中，示出结构上是可驱动范围的可能可动区域60和作为操作部位12的实质上的可动范围的设定可动区域62。对比图6与图7可知，通过使[100％]或[自动％]等各选择项目的显示位置所对应的突出区域与描绘圆的区域组合来设定设定可动区域62。即，根据基于图6所示规格信息进行的控制部40的驱动控制，操作者可使设定可动区域62的圆周部分向任意方向移动，以使操作部位12对准在期望的倍率等的位置上。根据操作部位12的位置与原点的位置关系，可识别操作部位12位于与圆周上哪个选择项目对应的位置上，所以在本实施形态中，可根据位置关系来反转显示选择项目。若操作者通过目视来确认期望的选择项目被反转显示，则通过使操作部位12移向选择项目的显示位置方向来选择期望的倍率等。因为从突出部的圆周向显示位置方向移动的选择动作是直线移动，所以也可提供图5B的范围a2所示反力来确定选择项目。

另外，虽可如上所示在操作部位12的顶部设置输入开关来确定选择项目，但也可将此时操作部位12的动作模式设定成图8那样。在图7中，省略表示图5A所示反力的箭头，但在本实施形态中，可对应不同的显示图像而呈现出不同的反力，而且，还可以对应不同的选择确定操作的方法而呈现不同的反力。

但是，在显示画面4上并不一定始终显示图像。例如，具有所谓暂停功能，即为了保护液晶画面，当在规定时间内不进行输入操作时，直到有下一次输入之前的期间，暂时消除显示图像。这种当前时刻的显示状态从显示控制部50通知给操作部位驱动控制部52的操作，与上述相同。操作部位驱动控制部52若接收到从显示控制部50送出的因暂停模式而处于非显示状态的通知时，将设定可动区域62设定成与可能可动区域60相同。这样，将操作部位12的动作模式切换到未显示模式。之后，若操作部位12由于操作者而向任意方向移动，则检测其移动并返回到进入暂停前的显示图像的动作模式。显示控制部50也根据来自操作部位驱动控制部52的通知来显示进入暂停前的图像。

另外，在本实施形态中，在未显示模式时将设定可动区域62设定成与可能可动区域60相同，但不仅限于此，也可根据操作部位12固定在原点位置等变为非显示状态的原因而以不同的动作模式的非显示模式来驱动。

图9A至图9D是表示本实施形态中可使用的显示画面4的变形例的原理图。在各图中，示出将操作部位12组合在显示画面4上的状态与从显示画面4上取下操作部位12的状态。

图9A是标准的结构，如上述结构例中采用的那样，在显示画面4a的规定位置上设置开口部6。图9A所示显示画面4a可在操作部位12的全方向上显示图像，但在制造过程中必须分离操作开关装置的主体部分与操作部位12。图9B中，通过切掉显示画面4b的一部分，即便不从操作开关装置的主体部分分离操作部位12，也可进行组装。图9C中，示出切掉一部分且以任意曲线形状生成的显示画面4c。图9D中，通过将独立的矩形图像面板4d1、4d2、4d3相邻配置来形成显示画面4d。在图9B-图9D中，即便不从操作开关装置的主体部分分离操作部位12也能够组装，但因为限定了图像显示范围的一部分，所以容易适用于显示的图像事先被指定的情况。

图10A、10B是表示本实施形态中操作开关装置2的变形例的图。在上述说明的用户界面装置中，必须在显示画面4中设置开口部6。因此，图10A、10B中示出不必设置开口部6的变形例。图10A中，将操作开关装置2装载在显示画面4的上方。但是，此时将连接于显示控制部50上的信号线布线在显示画面4上。图10B中，将显示画面4兼用作操作开关装置2的操作部位12。即，操作部位驱动控制部52将显示画面4作为操作部位12来直接驱动。

另外，在此前描述的实施例中，说明了在显示画面4的显示区域内设置操作部位12的结构，但不限于此，也可如图20所示，在显示画面4的附近设置操作部位12。

例如在图20中，与显示画面4中显示的设定项目的显示相对应，操作部位驱动控制部52对构成为操作部位12进行驱动控制，使其只能在上下左右的4个方向上操作。另外，与此前描述的实施形态一样，在例如图20所示显示例中，当操作者为选择[倍率选择]向左侧移动操作部位12时，操作部位驱动控制部52通过反力向操作者提供表示选择确定的点击感或振动。

实施形态2

图11是表示根据本发明的用户界面装置的另一实施形态的示意结构图。本实施形态的用户界面装置具有显示画面4和与实施形态1结构不同的操作开关装置70，并组装在未图示的信息处理装置中。另外，在图1中示出已显示图像的实例，根据该显示画面可知信息处理装置是复印机，另外，根据显示内容可知，该图11是与上述实施形态1中所示图6对应的图。

另外，也可以如图21所示地将操作开关装置70设置在显示画面4的近旁。

图12是从图11所示用户界面装置中去除显示画面4后所示的操作开关装置70的平面图，图13是将编码器等操作部位驱动控制部件的结构去除后状态的正面图，图14是从图左侧看图12时的侧面图。

从各图可知，本实施形态中的操作开关装置70向驱动方向平行于X轴的轴提供旋转驱动。操作部位72的旋转方向为箭头C，操作者用指端使操作部位72沿任一方向旋转。在显示画面4中设置与操作部位12的形状一致的开口部6，操作部位12被轴74与臂76支承设置，其一部分从开口部6向画面上部突出。竖立设置臂76的可动台78在其中央部由枢轴80及轴承部82支承，安装在基座84上。在可动台78与基座84之间，配置线圈弹簧86，作为维持可动的可动台78平衡的部件。另外，在与可动台78的两端下方对应的基座84上，配置按钮式开关88。

另外，作为对上述操作部位12进行驱动控制的操作部位驱动控部件，另外，作为检测操作者对操作部位12进行的操作量的检测部件，设置如下结构。即，驱动电机90通过经齿轮92、94、96使轴74旋转，驱动操作部位12。另外，在驱动电机90的轴上安装编码器98，通过计数编码器98的旋转检测脉冲数，检测操作部位12的旋转量。这样，在本实施形态中，因为检测到旋转量，所以本实施形态中的操作量是指该旋转量或根据旋转量得到的旋转角。另外，不必求出以具体数值表示的操作量，但通过按下操作部位72使操作部位72向Z轴方向移动，所以该按下的情况也相当于操作量的检测。

另外，图12至图14中省略显示控制部件，另外，图中省略同按钮式开关88或显示控制部连接的电线。另外，在本实施形态的功能框图中设有编码器98等部件，代替位置检测部来实现操作内容的检测，其余部分与图4一样。

下面，说明具有以上结构的本实施形态的用户界面装置的动作。图11是从基本选择画面中选择倍率选择模式时所显示的倍率选择画面的显示图像，设选择[100％]来作为该倍率选择画面的初始状态。实际上可以与实施形态1一样来反转显示，但图11中，用粗线表示被设为选择候补的选择项目(此时为100％)。这里，当操作者选择选择项目时，用指端使操作部位12旋转，但此时，选择候补与操作部位12的旋转方向联动地移动。可通过编码器98的旋转检测脉冲数来把握旋转量，所以显示控制部50根据操作部位72的旋转量来变更各选择项目的显示形态。选择候补可沿箭头D所示方向从[100％]移动到[115％]。若操作部位12朝图面下方(Y轴负方向)旋转，则选择候补从[100％]依次移动到[自动％]、[86％]，然后移动到[缩放]。另外，若朝图面上方(Y轴正方向)旋转操作部位12，则选择候补与之前大致反方向地从[100％]移动到[115％]、[120％]。

这样，每次将操作部位72旋转规定旋转量、即规定角度时，反转显示的选择候补依次移动，但本实施形态中的操作部位驱动控制部52每次旋转规定角度就驱动操作部位72提供反力，以便实现所谓“咔嗒”的操作感(对旋转量的步进感)。由此，根据显示画面上选择候补的移动在适当时刻向操作者提供所谓“咔嗒”的操作感，所以可得到像实际操作机械结构的旋转滚轮开关那样的操作感。而且，在提供反力的同时发出“咔嗒”声，可更准确地呈现实时的操作感。

根据图11，在该倍率选择画面中备有12个选择项，以较宽松的间隔、例如转角15至30度来提供反力。另外，除了旋转量还检测旋转速度，根据操作部位72的旋转速度改变反转显示部分的移动速度，另外，也可以根据反转显示部分的移动速度提供操作感。

之后，操作者在将反转显示的选择候补重合在期望的选择项目上后，可通过按下操作部位72确定输入。此时，操作部位72将整个可动台78弹性按下，由此，在可动台78的底面压入左右之一的按钮式开关88。本实施形态中的操作部位驱动控制部52可通过检测该信号来识别操作者的确定操作。

另外，在本实施形态中，将操作部位72安装在杠杆式可动台78上。由此，通过有意识地压入操作部位72任一端使其中一个按钮式开关88作用，可形成可对左右方向指示的操作开关装置。

图15是表示在图11所示倍率选择画面中选择[缩放]时转变的缩放选择画面的画面显示例的图。在图15所示显示图像中，显示旋转方向的提示和当前设定的倍率。对应于该显示图像的操作模式与图1基本相同，但若使倍率按1％的刻度上下变化，则可以比图11所示实例更细的时间来提供操作感。因此，操作部位驱动控制部52通过较细的间隔、例如旋转角3度左右来提供反力。

如上所述，完成复制的条件设定后，操作者按下未图示的开始按钮开始复制。另外，也可通过按照预定的操作规则按下操作部位72或按下操作部位72的左右任一端来开始复制。

根据本实施形态，即便将由滚论开关实现的操作部位72配置在显示画面4上，也可实现与实施形态1一样的效果。

另外，如图22所示，可配置滚论开关。本实施例中，将滚论开关的旋转轴设为显示画面的垂直方向，接近显示画面4来设置。通过这样设置，可利用通常的矩形显示面板，且可由简单的结构来实现。另外，通过在接近显示画面中显示的选择项目的位置上配置由滚论开关实现的操作部位116，能够以直接的感觉对选择项目进行选择操作。

此时，滚论开关既可部分与显示画面重叠配置，也可配置在显示画面之下。

实施形态3

图16是表示根据本发明的用户界面装置的再一实施形态的示意结构图。图17是图16的正面图。与上述实施形态2中采用滚论开关相比，本实施形态的特征是，使用由球来形成的跟踪球型开关做为操作部位102。

在本实施形态中，在显示画面4中设置与操作部位102的形状一致的开口部6，操作部位102从开口部6部分突出于画面上部而配置。被支承的球形的操作部位102可由操作部位驱动控制部52在3个自由度上驱动。即，以X方为轴的旋转由设置在驱动电机104端部的驱动滚筒106进行。驱动滚筒106以规定的设置压力与操作部位102接触。同样，以Y方向为轴的旋转由设置在未图示的驱动电机端部的驱动滚筒108通过与操作部位102的接触来进行，以Z方向为轴的旋转由设置在驱动电机110端部的驱动滚筒112通过与操作部位102的接触来进行。由设置于电机另一端的转速计114来检测这些驱动滚筒106、108、112的旋转量。另外，Y向轴用的转速计未图示。因此，检测出各方向的移动量，可对应于图5A、5B、7、8所示移动区域的限制或移动量来设定反力等。在本实施形态中，检测操作部位102的移动量的部件与实施形态2不同，显示控制部或操作部位驱动控制部的作用与上述各实施形态相同，所以省略说明。

根据本实施形态，通过将由跟踪球型开关实现的操作部位102配置在显示画面4上，也可实现与上述实施形态1一样的效果。

如上所述，在上述各实施形态中，因为采用伴随机械式动作反力的用户界面，所以可在输入作业中通过滑动动作或圆运动动作、旋转动作等模拟量的移动，从多个选择项中选择期望的选择项目。由此，因为是按压与非按压的二者择一方式，所以能够克服缺乏操作感的触板方式的缺点。另外，与此同时在显示画面的显示区域内、即显示画面上配置操作部位，所以可进一步减少按照显示图像进行操作时的视线移动。结果，可尽可能抑制对操作者造成的视觉负担。

另外，在上述各实施形态中，将液晶面板作为显示画面4的使用例进行说明的，但不限于此，如等离子体式或LED式、激光式等，只要是薄型的画面显示部件都可适用。

另外，在上述各实施形态中，举例说明将复印机作为信息处理装置的情况，但不限于此，也可适用于车载的汽车导航装置中的输入装置。此时，显示画面不仅显示地图，也可兼用作声响装置或CD装置等AV装置的输入画面，所以可作为音频的音量操作或选台操作等用户界面装置而使用。

另外，通过小型化，当然也可适用为便携电话或PDA等移动装置中的输入装置。另外，在一个显示画面上不限于单个操作部位，也可设置多个。另外，显示画面上的操作部位的配置位置，即使不是中央附近，但只要在显示画面上就不特别限定。

Claims (16)

1、一种用户界面装置，其特征在于，包括：

显示图像的显示屏；

将图像显示在所述显示屏上的显示控制部件；

由操作者操作的操作部位；和

至少沿一维方向驱动所述操作部位的操作部位驱动控制部件，

所述操作部位被配置在所述显示屏的显示区域内、或所述显示屏的近旁、或所述显示屏的接近处、或重叠在所述显示屏上；

所述操作部位驱动控制部件，利用与显示在所述显示屏上的图像对应的动作模式来驱动所述操作部位。

2、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

所述操作部位驱动控制部件，根据显示在所述显示屏上的图像向操作所述操作部位的操作者呈现不同的反力。

3、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

具有检测所述显示屏中的所述操作部位位置的位置检测部件，

所述操作部位驱动控制部件，根据所述位置检测部件检测到的所述操作部位的位置，来变更所述操作部位的动作模式。

4、根据权利要求3所述的用户界面装置，其特征在于，

所述显示控制部件，根据显示在所述显示屏中的图像上的所述操作部位位置，使显示在所述显示屏上的图像变化。

5、根据权利要求4所述的用户界面装置，其特征在于，

所述显示控制部件，根据按显示在所述显示屏上的图像由操作者进行的输入确定操作，来切换显示在所述显示屏上的图像。

6、根据权利要求5所述的用户界面装置，其特征在于，

所述操作部位中具有输入确定机构。

7、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

所述显示控制部件使显示在所述显示屏上的多个选择项目中、由操作者使用所述操作部位来选择的选择项目的显示形态与其它选择项目不同。

8、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

当在所述显示屏中未显示图像时，所述操作部位驱动控制部件以未显示模式来驱动所述操作部位。

9、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

所述操作部位被配置在所述显示屏上，经设置在所述显示屏中的开口部同设置在所述显示屏下方的所述操作部位驱动控制部件连结。

10、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

所述操作部位与所述操作部位驱动控制部件被配置在所述显示屏上。

11、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

所述显示屏被兼用作所述操作部位。

12、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

所述操作部位驱动控制部件在至少两个自由度上驱动所述操作部位。

13、根据权利要求12所述的用户界面装置，其特征在于，

在将所述显示屏设为基准面的情况下，所述操作部位驱动控制部件在平行于该基准面的二维方向的平面自由度上驱动所述操作部位。

14、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

在将所述显示屏设为基准面的情况下，所述操作部位驱动控制部件在以平行于该基准面的第一方向为轴的轴旋转、以平行于该基准面且与第一方向正交的第二方向为轴的轴旋转、或以垂直于该基准面的第三方向为轴的轴旋转、或组合其中至少两个的轴旋转的自由度来驱动所述操作部位。

15、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

所述显示屏部件具有触板式输入机构。

16、根据权利要求1所述的用户界面装置，其特征在于，

具有检测部件，检测由对所述操作部位的操作所产生的操作量，所述操作部位驱动控制部件根据所述检测部件检测出的操作量来变更所述操作部位的动作模式。

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