【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、力検出型ジョイスティックの改良に関わる。特にパソコンなどのキーボードに配置され、指先でカーソル位置を制御するジョイスティックの改良に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
ジョイスティック（Ｊｏｙｓｔｉｃｋ）とは、操縦桿または操作桿と呼ばれる装置で、一端がボールジョイントなど二軸回転自由度をもつジョイントに固定され、他端がジョイントを中心とする球面内を自由に移動できる操作棒から成る。操作棒の自由端（操作端）を手動操作により中央位置から変位させ、その位置情報を利用して種々の制御が行われる。ジョイスティックは、一般に位置検出型と力検出型の二つに分類出来る。前者は操作棒を中央位置に戻す復元力がなく、移動操作のあと手を離しても操作棒はその位置に留まり、その位置（２次元位置）情報が検出される。一方、力検出型は、中央位置から変位した操作棒の位置を保持するために、一定の力を付与し続ける必要がある。その力は中央位置からの変位に応じてきまり、その情報（力の大きさと方向）が検出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１はパソコンなどに用いられるカーソル制御用の力検出型ジョイスティックの側面図を示す。ジョイスティックは、キーボードの中央下部または右側上部にその操作端１が配置され、人差し指または親指の先端２で操作される。このため、マウスなどのように平坦な作業面を必要としない。また、親指で操作する場合は、スペースキーを操作する親指を、操作端に移す際の移動距離が短く、操作の切替えが容易である。
【０００４】
力検出型のジョイスティックでは、付与する力の微妙な制御により、カーソル（スクリーン上に表示される矢印）の微動操作をスムースに行うことが出来る。また、付与する力の向きが容易に制御できるため、上下左右斜め方向の直線に沿っての移動もスムースに行うことが出来る。更に、ジョイスティックに付与する力に応じてカーソルの移動速度を制御することにより、移動量の大きいカーソル操作も容易に行うことが出来る。
【０００５】
ジョイスティックによるパソコンの制御には、カーソルの移動とクリックポタン操作との組合せにより、例えば次に述べるものなどがある。カーソルをアイコンに合わせ（ポイント操作）、クリックボタンを瞬時操作するポイント・アンド・クリック（ソフトボタンの操作など）；カーソルをアイコンに合わせ、クリックボタンを持続操作してカーソルを移動させるドラッグ（スクロールバーの操作など）；ドラッグしたアイコンを他のアイコンに合わせクリックボタンを解放操作するドラッグ・アンド・ドロップ（アイコンによるファイル移動操作）、などである。
【０００６】
これらの操作を組合せて利用する場合、操作が複雑になるため各要素操作を簡略化することが望まれる。ドラッグはカーソルの移動操作にクリックボタンの持続操作が伴うため、カーソル移動に集中できないという問題がある。また、ポイント・アンド・クリック操作とスクロールバーの操作を交互に行う場合などでは、操作の切替え毎にカーソルを、ポイント位置とスクロールバー位置との間で移動させる必要がある。このためポイント操作に集中できず、作業効率の低下を招くなどの問題がある。
【０００７】
マイクロソフト社のＯＳウインドウズには、マウスの中央クリックボタンの操作によるスクロールモードがあり、カーソル操作のみでウインドウのスクロール操作を行うことが可能である。また、スクロールバーのドラッグによるスクロール操作において、一定時間スクロール操作を持続すると、カーソル操作のみでスクロールが可能となるモードも備わっている。しかし、モード切替えにはクリックボタン操作が必要なため、その簡便さは、以下に述べる本発明が提供するジョイスティックによる方法には及ばない。本発明はカーソル操作、スクロール操作及びその切替え操作などを、指一本で簡単に行うことが可能なジョイスティックを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、力検出型ジョイスティックの操作端部に接触センサーを設け、ジョイスティックのカーソル制御部に前記接触センサーによるスイッチのオン・オフ状態を入力し、オフ状態ではカーソル移動操作を、オン状態ではウインドウのスクロール操作など、異なる操作を行うようにしたジョイスティックである。
【０００９】
図１はキーボードに装備されたジョイスティックの側面図を示す。図２はジョイスティックの斜視図である。半球殻から成る操作端１は、円錐状に窪んだガイドカバー６の中心部にあり、指先で操作される。半球殻の縁には板ばね４が張付けられており、更に、板ばね４の中心は、支柱３と板ばね４が垂直になるように、支柱３の先端５に固定されている。一方、支柱３の他端は基板７に固定されている。これにより、半球状の操作端１は、板ばねのたわみにより、付与される接線方向の力に応じて、半球殻の中心即ち、板ばねの固定点５を中心に回転が可能である。
【００１０】
操作端１に付与される力が、半球殻中心に向かう成分と接線方向の成分を同時にもつため、指先２と操作端１との摩擦力の作用で、指先がすべることなく接線方向の力が操作端１に伝えられる。
【００１１】
図３に示すように、操作端１の回転は板ばね４の変形（たわみ）を伴うが、その変形は板ばねの上面または下面に貼りつけられた歪みセンサー９により検出される。複数個の歪みセンサーを、その敏感軸がＸまたはＹ軸方向に向かうよう取付け、操作端１に付与される接線方向の力１０の向きと大きさを検出する。
【００１２】
操作端１には、図４に示すように、表面に接触センサー８が組み込まれており、操作端への接触位置に応じて、スイッチを操作することが可能となる。接触センサーのリード線１１は半球殻に開けられた穴を通して外部に取り出される。カーソル制御部（図示せず）は、この接触センサーによるスイッチのオン・オフ状態を利用して、オン状態とオフ状態で異なる制御が可能となる。
【００１３】
また、接触センサーによるオン・オフ・スイッチを、接点または近接センサーなどによるスイッチに置き換えることも可能である。更に、オン・オフ・スイッチを複数個設けることにより、より複雑な制御も可能となる。例えば３個のオン・オフ・スイッチを設け、それらにマウスの左ボタン、中央ボタン、および、右ボタンの機能を持たせることが出来る。これにより、接触センサーを指先で瞬時に触れるクリック操作、（左ボタンによるポイント・アンド・クリック操作、中央ボタンによるスクロール・モードへの切り替え操作など）；接触センサーを指先で触れながら行うカーソル操作、（アイコンやスクロール・バーのドラッグ操作など）；接触センサーを指先で触れながら行うカーソル操作のあと、指先を接触センサーから離す、ドラッグ・アンド・ドロップ操作、などを、一本の指先操作で行うことが可能となる。
【００１４】
上記説明では、操作端が面積の広い半球殻から成るジョイスティックについて述べたが、操作棒と操作端から成る通常の力検出型ジョイスティック、例えばトラックポイント（商品名、ＩＢＭ社）などにも適用できることは明らかである。
【００１５】
【実施態様】
１）地図上の地点のポイント・アンド・クリック
地図をウインドウ上に表示しておこなう処理を考える。一般に地図を拡大表示すると、ウインドウには地図全体の一部しか表示されない。希望する地点をポイント・アンド・クリックするには、ウインドウをスクロールして（上下、左右、斜め方向）、希望する地点をウインドウ内に表示して、ポイント・アンド・クリックする必要がある。これらの操作を繰り返す場合、本発明では作業を効率よく行うことが出来る。
２）長大文書の閲覧
ウインドウ内に一度には表示できない長大な文書を閲覧する際に、ウインドウの上下スクロールが必要となる。場合によっては左右のスクロールも必要となる。本発明では指一本の操作でこれらの作業を行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の効果】
カーソル操作、スクロール操作などが、指一本の操作で行えるため、カーソルに集中して作業を進めることが可能となる。作業者の疲労の軽減、作業の効率化などの効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すジョイスティックの側面図
【図２】本発明の一実施例を示すジョイスティックの斜視図
【図３】本発明の円形板ばねのたわみ変形、および板ばね上の歪みセンサーの一実施態様を示す側面図と平面図
【図４】本発明の一実施例の半球殻操作端を断面で示す側面図
【符号の説明】
１ 操作端（半球殻）
２ 指の先端
３ 支柱
４ 円形板ばね
５ 板ばね固定端
６ ガイドカバー
７ 基板
８ 接触センサー
９ 歪みセンサー
１０ 接線方向の力
１１ 接触センサー・リード線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a force detecting joystick. In particular, it relates to improvement of a joystick that is arranged on a keyboard of a personal computer or the like and controls a cursor position with a fingertip.
[0002]
[Prior art]
A joystick is a device called a control stick or operation stick. One end is fixed to a joint having two degrees of freedom of rotation such as a ball joint, and the other end is freely movable in a spherical surface around the joint. Consists of sticks. The free end (operating end) of the operating rod is displaced from the center position by manual operation, and various controls are performed using the positional information. Joysticks can be generally classified into two types: a position detection type and a force detection type. The former has no restoring force to return the operation rod to the center position, and the operation rod remains at that position even if the user releases his hand after the moving operation, and the position (two-dimensional position) information is detected. On the other hand, in the force detection type, it is necessary to continuously apply a constant force in order to maintain the position of the operation rod displaced from the center position. The force depends on the displacement from the central position, and the information (magnitude and direction of the force) is detected.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 1 is a side view of a force detecting joystick for controlling a cursor used in a personal computer or the like. The operating end 1 of the joystick is arranged at the lower center or upper right side of the keyboard, and is operated with the tip 2 of the index finger or thumb. Therefore, a flat work surface such as a mouse is not required. In the case of operating with the thumb, the moving distance when moving the thumb for operating the space key to the operation end is short, and the operation can be easily switched.
[0004]
In the force detection type joystick, fine control of the cursor (arrow displayed on the screen) can be smoothly performed by fine control of the applied force. Further, since the direction of the applied force can be easily controlled, the movement along the straight line in the up, down, left, and right diagonal directions can be performed smoothly. Further, by controlling the moving speed of the cursor according to the force applied to the joystick, it is possible to easily perform a cursor operation with a large moving amount.
[0005]
The control of the personal computer by the joystick includes the following, for example, by a combination of the movement of the cursor and the click button operation. Point and click to move the cursor to the icon (point operation) and instantaneously operate the click button (operation of soft buttons, etc.); drag to move the cursor by moving the cursor to the icon and continuously operating the click button (scroll bar And the like); drag-and-drop (file moving operation using an icon) for releasing the click button by aligning the dragged icon with another icon, and the like.
[0006]
When these operations are used in combination, the operations are complicated, and it is desired to simplify each element operation. The drag operation has a problem that the user cannot concentrate on the cursor movement because the operation of moving the cursor involves the continuous operation of the click button. In the case where the point-and-click operation and the operation of the scroll bar are performed alternately, it is necessary to move the cursor between the point position and the scroll bar position every time the operation is switched. For this reason, there is a problem that it is not possible to concentrate on the point operation and the work efficiency is reduced.
[0007]
Microsoft OS Windows has a scroll mode by operating a middle click button of a mouse, and it is possible to perform a scroll operation of a window only by a cursor operation. In addition, in the scroll operation by dragging the scroll bar, a mode is provided in which, when the scroll operation is continued for a certain period of time, the scroll can be performed only by the cursor operation. However, since mode switching requires click button operation, the simplicity is inferior to the joystick method provided by the present invention described below. An object of the present invention is to provide a joystick that can easily perform a cursor operation, a scroll operation, and a switching operation thereof with one finger.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a contact sensor at the operation end of a force detection type joystick, inputs an on / off state of a switch by the contact sensor to a cursor control unit of the joystick, performs a cursor movement operation in an off state, and a window operation in an on state. This is a joystick for performing different operations such as scrolling operations.
[0009]
FIG. 1 shows a side view of a joystick provided on a keyboard. FIG. 2 is a perspective view of the joystick. The operating end 1 composed of a hemispherical shell is located at the center of the guide cover 6 that is concave in a conical shape, and is operated with a fingertip. A leaf spring 4 is attached to the edge of the hemispherical shell, and the center of the leaf spring 4 is fixed to the tip 5 of the column 3 so that the column 3 and the plate spring 4 are perpendicular to each other. On the other hand, the other end of the column 3 is fixed to the substrate 7. Thus, the hemispherical operating end 1 can rotate about the center of the hemispherical shell, that is, the fixed point 5 of the leaf spring, in accordance with the applied tangential force due to the deflection of the leaf spring.
[0010]
Since the force applied to the operating end 1 has a component toward the center of the hemispherical shell and a tangential component at the same time, the tangential force is reduced without the fingertip slipping due to the frictional force between the fingertip 2 and the operating end 1. It is transmitted to the operation terminal 1.
[0011]
As shown in FIG. 3, the rotation of the operation end 1 involves deformation (deflection) of the leaf spring 4, and the deformation is detected by a strain sensor 9 attached to the upper or lower surface of the leaf spring. A plurality of strain sensors are mounted so that their sensitive axes are directed in the X or Y axis direction, and detect the direction and magnitude of a tangential force 10 applied to the operation end 1.
[0012]
As shown in FIG. 4, a contact sensor 8 is incorporated on the surface of the operation end 1, and the switch can be operated according to the position of contact with the operation end. The lead wire 11 of the contact sensor is taken out through a hole formed in the hemispherical shell. The cursor control unit (not shown) can perform different control between the on state and the off state using the on / off state of the switch by the contact sensor.
[0013]
Further, the on / off switch using the contact sensor can be replaced with a switch using a contact or a proximity sensor. Further, by providing a plurality of on / off switches, more complicated control becomes possible. For example, three on / off switches can be provided, and these can have functions of a left button, a center button, and a right button of a mouse. This allows a click operation to instantly touch the contact sensor with a fingertip (point-and-click operation with the left button, an operation to switch to scroll mode with the center button, etc.); a cursor operation while touching the contact sensor with a fingertip, ( Dragging an icon or scroll bar, etc.); After a cursor operation while touching the contact sensor with a fingertip, releasing the fingertip from the contact sensor, drag-and-drop operation, etc. can be performed with a single fingertip operation It becomes possible.
[0014]
In the above description, the joystick in which the operation end is formed of a hemispherical shell having a large area has been described. it is obvious.
[0015]
Embodiment
1) Consider a process of displaying a point-and-click map of a point on a map on a window. Generally, when a map is enlarged and displayed, only a part of the entire map is displayed in the window. To point and click a desired point, it is necessary to scroll the window (up, down, left, right, diagonally), display the desired point in the window, and point and click. When these operations are repeated, the present invention can efficiently perform the operation.
2) When browsing a long document that cannot be displayed at once in the browsing window for a long document, it is necessary to scroll the window up and down. In some cases, scrolling left and right is also required. According to the present invention, these operations can be performed by one finger operation.
[0016]
【The invention's effect】
Since a cursor operation, a scroll operation, and the like can be performed with a single finger operation, it is possible to concentrate on the cursor and proceed with the operation. Effects such as reduction of worker's fatigue and work efficiency can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a joystick showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a joystick showing an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 4 is a side view and a plan view showing an embodiment of a strain sensor according to the present invention.
1 Operation end (hemispherical shell)
2 finger tip 3 support 4 circular leaf spring 5 leaf spring fixed end 6 guide cover 7 substrate 8 contact sensor 9 strain sensor 10 tangential force 11 contact sensor lead wire
