专利名称：旋转式输入装置和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转式输入装置和具有该旋转式输入装置的电子设备。
技术背景 以往，已知这种旋转式输入装置被便携式终端、AV设备、个人计算机等的电子设 备所采用，通过对旋转操作元件进行旋转操作来进行输入操作。在这样的旋转式输入装置 中，手动使旋转操作元件旋转，与旋转操作元件的旋转连动地按顺序切换电子设备的显示 画面所显示的选择项目，直到操作人员选择目的选择项目为止，然后进行用于确定其选择 的操作，以此来输入与所选择的选择项目对应的指示。然而，在所述旋转式输入装置中存在这样的问题只单纯对旋转操作元件进行旋 转操作来切换选择画面上的各选择项目，因此无法使操作人员的手指感觉到已选择画面上 的选择项目，即无法直观把握选择。在此，例如在专利文献1中公开了这样的技术，根据点击式触摸转盘的旋转位置， 施加与点击式触摸转盘的旋转方向相同方向或相反方向的旋转力，由此使操作感具有可变 性。具体来说，在接近选择要素(选择项目)的区间内，点击式触摸转盘加力旋转；在选择 选择要素的区间内，点击式触摸转盘自由旋转；在越过了选择要素的区间内，点击式触摸转 盘载负旋转。另外，在专利文献2中公开了这样的技术根据触摸转盘的旋转操作的速度来切 换两种操作处理，由此能够利用操作感觉来识别操作处理的不同。现有技术文献(专利文献)专利文献1 JP特开2003-228455号公报，专利文献2 JP特开2003-345499号公报。然而，在所述专利文献1的技术中，在使点击式触摸转盘旋转而从某个选择项目 迁移至下个选择项目的情况下，虽然能够使操作感具有可变性，但在按压点击式触摸转盘 的情况下，无法带来操作感。另外，所述专利文献2的技术也同样地，在触摸转盘的旋转操作中虽然能够利用 操作感觉来识别操作处理的不同，但在按压触摸转盘的情况下，无法带来操作感。S卩，所述专利文献1、2的技术也都不提供可感觉得到的信号来判断是否利用旋转 操作元件的按压操作可靠地进行了输入。
发明内容
本发明的课题在于，提供一种旋转式输入装置和具有该旋转式输入装置的电子设 备，能够针对旋转操作元件的按压操作实现更实际(real)的操作感，能够可靠识别按压操 作进行的输入。为了解决所述问题，第一技术方案提供一种旋转式输入装置，其特征在于，具有旋转操作元件，其接受操作人员的旋转操作，能够围绕轴旋转，
旋转驱动单元，其用于对所述旋转操作元件施加旋转力，压力检测单元，其用于检测对所述旋转操作元件施加的轴方 向的压力，力觉提示单元，其在由所述压力检测单元检测出对所述旋转操作元件施加的轴方 向的规定的压力的情况下，利用所述旋转驱动单元对所述旋转操作元件施加旋转力，从而 对操作该旋转操作元件的操作人员提示力觉。另外，第二技术方案是在第一技术方案的旋转式输入装置的基础上，所述力觉提示单元根据由所述压力检测单元检测出的压力的大小，按等级地或者 连续地改变所述力觉。另外，第三技术方案是在第一或第二技术方案的旋转式输入装置的基础上，所述压力检测单元围绕所述旋转操作元件的轴而设有多个，所述旋转式输入装置还具有按压位置确定单元，其对各所述压力检测单元检测出的加压量进行矢量计算，从 而确定所述旋转操作元件上的按压位置，执行单元，其用于执行操作内容，所述操作内容是基于由所述按压位置确定单元 确定的按压位置的操作内容。另外，第四技术方案是在第一技术方案的旋转式输入装置的基础上，在由所述压力检测单元检测出规定的按压压力时，所述力觉提示单元使所述旋转 操作元件向一个方向旋转规定的角度，从而向操作人员提示所述力觉。所述的施加(提示)力觉是指，给操作人员带来力觉刺激，使操作人员感觉到力觉 临场感。另外，第五技术方案是在第一技术方案的旋转式输入装置的基础上，在由所述压力检测单元检测出规定的按压压力时，所述力觉提示单元使所述旋转 操作元件向一个方向旋转规定的角度，然后在所述压力检测单元检测出按压压力减弱时， 所述力觉提示单元使所述旋转操作元件向其它方向旋转规定的角度，从而向操作人员施加 所述力觉。另外，第六技术方案提供一种旋转式输入装置，其特征在于，具有旋转操作元件，其接受操作人员的旋转操作，能够围绕轴旋转，旋转驱动单元，其用于对所述旋转操作元件施加旋转力，压力检测单元，其围绕所述旋转操作元件的轴而设有多个，用于检测对所述旋转 操作元件施加的轴方向的压力，力觉提示单元，其在由所述压力检测单元检测出对所述旋转操作元件施加的轴方 向的规定的压力的情况下，利用所述旋转驱动单元对所述旋转操作元件施加旋转力，从而 对操作该旋转操作元件的操作人员提示力觉，按压位置确定单元，其对各所述压力检测单元检测出的加压量进行矢量计算，从 而确定所述旋转操作元件上的按压位置，执行单元，其用于执行操作内容，所述操作内容是基于由所述按压位置确定单元 确定的按压位置的操作内容；所述力觉提示单元根据由所述压力检测单元检测出的压力的大小，按等级地或者 连续地改变所述力觉，
在由所述压力检测单元检测出规定的按压压力时，所述力觉提示单元使所述旋转 操作元件向一个方向旋转规定的角度，然后在所述压力检测单元检测出按压压力减弱时， 所述力觉提示单元使所述旋转操作元件向其它方向旋转规定的角度，从而向操作人员施加 所述力觉。另外，第七技术方案提供一种电子设备，其特征在于，具有第一技术方案所述的旋转式输入装置和所述显示部。另外，第八技术方案是在第七技术方案的电子设备的基础上，还具有显示控制单元，所述显示控制单元在由所述压力检测单元检测出对所述旋 转操作元件施加的轴方向的规定的压力的情况下，在所述显示部的显示画面所显示的图像 中，使检测出所述规定的压力的时刻处于选择状态的选择部分的显示状态改变。另外，第九技术方案是在第七技术方案的电子设备的基础上，
声音输出部，其用于输出声音，声音控制单元，其在由所述压力检测单元检测出对所述旋转操作元件施加的轴方 向的规定的压力的情况下，使所述声音输出部输出声音。根据本发明，在对旋转操作元件施加了轴方向的压力的情况下，对操作该旋转操 作元件的操作人员提示力觉，其中，所述操作人员通过对旋转操作元件施加旋转力来进行 上述操作。因此，能够针对旋转操作元件的按压操作而实现更实际的操作感，操作人员能够 可靠地识别通过按压操作而进行了输入。
图1是应用了本发明的具有本实施方式的旋转式输入装置的移动电话的立体图。图2是表示本实施方式的移动电话的功能结构的框图。图3是本实施方式的旋转式输入装置的外观立体图。图4是图3的IV-IV线的剖面图。图5是本实施方式的旋转式输入装置的分解图。图6是表示显示在显示部上的显示画面的一例的图。图7是表示显示在显示部上的显示画面的一例的图。图8是表示本实施方式的移动电话中执行的力觉提示处理的流程图。
具体实施例方式下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。此外，本发明的范围并不限于图例。本实施方式中，作为具有本发明的旋转式输入装置的电子设备，以通过无线通信 进行声音通话的移动电话为例示来进行说明。此外，以下的说明中，在本实施方式的移动电话1中，将配置了旋转式输入装置10 和显示部33所具有的显示面板331的一侧作为前侧，将与配置了旋转式输入装置10和显 示面板331的一侧相对置的一侧作为后侧。并且，将配置了显示面板331的一侧作为上侧， 将配置了旋转式输入装置10的一侧作为下侧，将与前后方向及上下方向两者相垂直的方 向作为左右方向。另外，在本实施方式中，通过旋转式输入装置10对移动电话1进行各种操作输入，例如对旋转式输入装置10的旋转操作元件13进行旋转操作的情况下，响应该旋转操作，对显示部33所显示的画面进行选择切换或滚动。另外，在对旋转式输入装置10的旋转操作 元件13进行按压操作的情况下，响应该按压操作，对旋转操作元件13施加旋转力，对操作 人员提示力觉。所谓“力觉”是指，并不是单纯振动引起的触觉，而是旋转旋转操作元件13时施加 至手指上的力度的感觉。具体来说，是指感到旋转轻松或者旋转沉重的感觉。更为具体来 说，例如在使旋转操作元件13旋转3 6msec或1 5度，并且，对旋转操作元件13施加 0. 05Ncm以上力而使其旋转时，给手指带来的感觉。例如如图1和图2所示，移动电话1具有用于操作人员进行输入操作的旋转式输 入装置10、通过该旋转式输入装置10操作的移动电话单元30、总体控制移动电话1的主控 制部40。首先，本实施方式的旋转式输入装置10进行说明。例如如图2 图5所示，旋转式输入装置10具有旋转操作元件13和支持台18，整 体形成为大致圆盘状，其中，所述旋转操作元件13能够由操作人员手动旋转，所述支持台 18设在旋转操作元件13的后侧，支撑旋转操作元件13并使其自由旋转。旋转操作元件13具有前表面部131和周面部132，并且设在覆盖支持台18前侧的 位置，从而构成旋转式输入装置10的前表面和周面，其中，所述前表面部131为圆形并且在 中央具有开口部131a，所述周面部132从前表面部131的缘部开始在整个圆周范围内向后 方突出。前表面部131成为用于操作人员进行旋转操作的操作面，操作人员一边用指尖按 压前表面部131的一点一边旋转旋转操作元件13，或者捏住周面部132来旋转旋转操作元 件13，从而对移动电话单元30进行输入操作。旋转操作元件13例如由铝等的具有散热性的材料、抗外部冲击性强的材料构成， 也可以由树脂等构成。支持台18具有底座181以及与该底座181连接的PCB基板182，并且支持台18设 在对旋转操作元件13的后侧的开口进行覆盖的位置，从而形成旋转式输入装置10的后表面。底座181具有基底部1811和四个延伸部1812，所述基底部1811大致呈环形盘状， 并且中央具有开口，所述延伸部1812从基底部1811的周缘部向外侧延伸。在各延伸部1812上设有螺丝孔1812a和突起1812b，所述螺丝孔1812a用于安装 螺丝，所述突起1812b设在螺丝孔1812a外侧的后表面，并且向后方延伸。底座181例如由聚碳酸酯等的材料构成。PCB基板182成为外径与旋转操作元件13大致相同的平板圆环状，在大致中央的 开口部182a内嵌入安装底座181的基底部1811。另外，在PCB基板182上，与各突起1812b 对应地设有四个安装孔182b，这些安装孔182b用于安装突起设置在底座181的各延伸部 1812的后表面的突起1812b。并且，将底座181的基底部1811安装在PCB基板182的开口 部182a，并且将底座181的各突起1812b嵌入PCB基板182的各安装孔182b内，从而将PCB 基板182和底座181连接成一体。另外，在PCB基板182上，在与底座181的螺丝孔1812a重叠的位置，与各螺丝孔1812a对应地设有四个孔部182c，这些孔部182c的直径比螺丝孔1812a的直径稍大，使螺 丝19从PCB基板182的后方侧经由PCB基板182的孔部182c而与底座181的螺丝孔1812a 螺合，从而固定PCB基板182和底座181。另外，在PCB基板182的后表面侧，配置有作为压力检测单元的按压检测部20，用 于检测对旋转操作元件13施加的轴方向(前后方向)压力。进一步，在旋转操作元件13所具有的前表面部131的开口部131a的内周面配设 有轴承12，在该轴承12的中央的贯通孔12a内，插通设有螺钉11，该螺钉11成为旋转操 作元件13的旋转轴。并且，将螺钉11从旋转操作元件13的前方侧插入轴承12的贯通孔 12a，进一步，将在后方突出的螺钉11的后端部，与形成在底座181所具有的基底部1811的 中央的开口 1811a的内周面上的雌螺纹相螺合，从而固定螺钉11和支持台18。由此，旋转 操作元件13相对于支持台18以能够围绕螺钉11自由旋转的方式连接。 另外，在旋转操作元件13和支持台18之间形成空间，该空间内配设有以下等部 件旋转检测部14，其用于检测旋转操作元件13的旋转位置(旋转角度)；超声波马达16， 其作为旋转驱动单元对旋转操作元件13施加旋转力；控制部21，其用于总体控制旋转式输 入装置10 ；输入输出部22，其用于在与主控制部40之间收发各种信号。旋转检测部14例如由环状的束圈(Cord Wheel) 141和用于检测束圈141的旋转 角位移的光电断路器(Photo Interrupter) 142构成。将束圈141配置为束圈141的中心与旋转操作元件13的中心一致，在此状态下， 将束圈141粘合在旋转操作元件13所具有的前表面部131的内面(后表面)上，与旋转操 作元件13连动旋转。在束圈141的后表面，用A相、B相这两个检测模式沿着周方向以规 定的间距印刷有用于使光反射的反射面。光电断路器142是反射型光电断路器，由LED等的发光元件1421、光IC等的受光 元件1422构成，装载在PCB基板182的前表面上，并且装载在与束圈141相对置的位置，与 控制部21相连接。受光元件1422至少具有两个受光面，输出相互具有90度的位相差的A相、B相的 检测信号。光电断路器142利用受光元件1422来接收发光元件1421向束圈141发出的光的 反射光，从而检测旋转操作元件13的旋转量和旋转方向，将该检测结果输出至控制部21。 控制部21将来自光电断路器142的检测结果，经由输入输出部22而输出至主控制部40，然 后，在主控制部40中，基于该检测结果来确定旋转操作元件13的旋转角度。超声波马达16例如由压电元件163、环状的定子(振动体)162、与定子162的前 表面接触的转子161等构成，根据来自控制部21的控制信号驱动，使旋转操作元件13围绕 轴旋转。定子162嵌入形成在底座181所具有的基底部1811的前表面上的环状的凹部 1811b内，被平板圆环状的两面胶带17固定在底座181上。在定子162的前部具有沿周方向配设的多个凸部，在定子162的后表面，沿定子 162的周方向配置有多个压电元件163，这些压电元件163响应于所施加的基于驱动信号的 驱动电压，而产生振动能量。转子161例如由高分子聚乙烯等的材料构成，成为平板圆环状。
转子161配置在束圈141的内周侧，并且配置在被定子162和旋转操作元件13夹 持的位置，配置成转子161的中心与旋转操作元件13的中心一致的状态，转子161被板圆 环状的两面胶带15固定在旋转操作元件13上，与旋转操作元件13连动旋转。S卩，转子161 的前表面粘贴在两面胶带15的后表面上，两面胶带15粘贴在旋转操作元件13所具有的前 表面部131的后表面上，并且，转子161的后表面与定子162的凸部相接触。转子161的后 表面摩擦系数高，向着因与其后表面接触的定子162的振动而产生的行波的方向相反的方 向旋转。压电元件163与控制部21相连接，当从控制部21对压电元件163施加规定的驱 动电压时，因压电元件163的超声波振动，全部定子162进行振动，行波传递至转子161，转 子161进行旋转。并且，该转子161的旋转力传递至旋转操作元件13，使得旋转操作元件 13旋转。进一步，对施加至压电元件163的驱动电压的驱动频率进行控制，从而，对于因压 电元件163的超声波振动而产生的旋转操作元件13的旋转力的大小和旋转方向进行自由 设定。按压检测部20具有四个感压传感器201，这四个感压传感器201分别粘合在PCB 基板182的后表面的上侧、下侧、左侧和右侧四处，并且与控制部21相连接。这四个感压传 感器201围绕旋转操作元件13而以等间隔配置。
按压检测部20利用各感压传感器201来检测旋转操作元件13在轴方向(前后方 向)上被按压，将该检测结果输出至控制部21。控制部21将来自按压检测部20的检测结果，经由输入输出部22而输出至主控制 部40，然后，在主控制部40中，基于该检测结果，来确定旋转操作元件13被按压的位置和旋 转操作元件13被按压时的按压力。作为感压传感器201，例如能够使用电阻膜式、扩散式、成膜式、静电电容式、机械 式等的感压传感器。另外，在本实施方式中对具有四个感压传感器201的结构进行说明，但感压传感 器201的数目并不仅限于四个，只要是两个以上即可。另外，所述旋转操作元件13、束圈141、转子161配置为各自的旋转中心轴分别成 为同轴状态的位置，都围绕固定在支持台18上的作为旋转轴的螺钉11进行旋转。控制部21 例如具有 CPU (Central Processing Unit 中央处理器)、RAM (Random Access Memory 随机存取存储器)、ROM (Read Only Memory 只读存储器)存储部等(均未 图示)等控制部21经由输入输出部22而与主控制部40相连接，将从构成旋转式输入装置 10的各部输入的信号输出至主控制部40，并且，根据从主控制部40输入的控制信号，集中 控制构成旋转式输入装置10的各部的动作。具体来说，控制部21与旋转检测部14的光电断路器142相连接，根据经由输入输 出部22而从主控制部40输入的控制信号，指示光电断路器142的发光元件1421发光，并 且，将从光电断路器142的受光元件1422输入的作为检测结果的检测信号，经由输入输出 部22而输出至主控制部40。由此，在主控制部40中，确定旋转操作元件13的旋转角度。另外，控制部21与超声波马达16相连接，根据经由输入输出部22而从主控制部 40输入的控制信号，向超声波马达16的压电元件163输出规定的驱动信号。由此，旋转操作元件13围绕轴进行旋转。另外，控制部21与按压检测部20相连接，将从按压检测部20输入的作为检测结 果的检测信号，经由输入输出部22而输出至主控制部40。由此，在主控制部40中，确定旋 转操作元件13被按压的位置和旋转操作元件13被按压时的按压力。输入输出部22与主控制部40相连接，将从构成旋转式输入装置10的各部输入的 信号输出至主控制部40，另一方面，将从主控制部40输入的控制信号输出至控制部21，具体来说，输入输出部22基于从旋转检测部14输出的旋转量、旋转方向，将表示 在控制部21中检测出的旋转操作元件13的旋转位置即旋转角度的信号，发送至移动电话 单元30侧。另外，输入输出部22基于从配设在PCB基板182后侧的四个各感压传感器201 输出的检测值，将表示在控制部21中检测出的旋转操作元件13的旋转操作的按压力和按 压位置的信号，发送至移动电话单元30侧。此外，也可以不对从旋转检测部14或各感压传感器201输出的信号进行A/D转 换，而是直 接将模拟信号发送至移动电话单元30侧。接着，针对本实施方式的移动电话单元30进行说明。如图2所示，移动电话单元30例如，具有天线(省略图示)，并且具有用于与外部 设备之间收发无线信号的通信部31、用于操作人员与第三者通话的通话部32、在显示画面 331上显示各种画面的显示部33、用于输出声音的声音输出部34、总体控制移动电话1的主 控制部40。此外，用于与外部设备之间利用无线信号实现通话功能的通信部31和通话部32 使用公知的技术，因此省略详细说明。显示部33例如具有LCD (Liquid Crystal Display 液晶显示器)等的显示画面 331，根据来自主控制部40的指示，在显示画面331上显示各种画面。显示画面331所显示的各种画面响应于操作人员对旋转操作元件13进行的旋转 操作和按压操作而切换。例如，如图6所示，在显示画面331显示多个缩略图(thumbnail)画面的情况下， 如果操作人员对旋转操作元件13的前表面部131进行旋转操作，则响应于该旋转操作，显 示画面331所显示的缩略图画面被依次切换选择。图6是表示通过旋转操作而选择的缩略 图画面被放大的状态的例子。另外，在显示画面331上显示多个缩略图画面示的情况下，如果操作人员对旋转 操作元件13的前表面部131进行按压操作，则如图7所示，在按压操作的时刻，所选择的图 像(选择部分)的显示状态被变更。在此，显示状态的变更是指，变更显示为能够识别出选择部分和其以外的部分，例 如是色彩的反转、添加黑边、添加阴影等的强调显示。图7表示以添加黑边的方式强调显示 通过按压操作而选择的缩略图画面的状态的例子。这样由操作人员对旋转操作元件13的前表面部131进行了按压操作的情况下，主 控制部40执行基于按压操作的时刻所选择的图像(按压位置)的各种操作。作为各种操 作的具体内容，例如如图6、7所示，可以举出电话功能、电子邮件功能、地址簿显示、日历显 示、WEB连接、RSS阅读功能、照相机撮影、笔记本功能、帮助功能、音乐功能、照片表示、地图 表示等的已知的功能。
声音输出部34具有扬声器(省略图示)等，基于从主控制部40输入的声音输出 信号，在扬声器中再生声音数据。主控制部40 具有主 CPU(Central Processing Unit 中央处理器)401、 RAM (Random Access Memory 随机存取存储器)402、ROM (Read OnlyMemory 只读存储 器)403等，与旋转式输入装置10的控制部21相连接。主控制部40基于从旋转式输入装 置10发送来的输入操作信号，控制移动电话单元30的各部。
主CPU401根据从移动电话单元30和旋转式输入装置10的各部输入的输入信号， 读取存储在R0M403中的处理程序等，在RAM402中展开执行，向各部输出控制信号，由此整 体控制移动电话30。RAM402例如具有程序存储区域和数据存储区域，用作主CPU401的工作区域。所述 程序存储区域用于展开由主CPU401执行的各种程序，所述数据存储区域用于存储输入数 据和执行所述各种处理程序时产生的处理结果等。R0M403预先存储处理程序、数据等，例如，存储有旋转检测程序403a、压力检测程 序403b、力觉提示程序403c、按压位置确定程序403d、执行程序403e、显示控制程序403f、 声音控制程序403g等的各种处理程序。此外，R0M403可以存储有操作内容确定表，在所述操作内容确定表中将旋转操作 元件13的按压位置与按压位置所对应的操作内容相对应关联地存储，操作人员按压任意 的位置时，主CPU401可以参照该操作内容确定表来执行处理。旋转检测程序403a例如使主CPU401实现检测旋转操作元件13的旋转位置(旋 转角度)的功能。具体来说，主CPU401通过执行旋转检测程序403a，在操作人员对旋转操作元件13 进行了旋转操作的情况下，利用光电断路器142来检测旋转操作元件13的旋转量和旋转方 向，基于该检测结果，来确定旋转操作元件13的旋转角度。压力检测程序403b例如使主CPU401实现检测对旋转操作元件13施加的轴方向 的压力的功能。具体来说，主CPU401通过执行压力检测程序403b，在操作人员对旋转操作元件13 施加了按压操作的情况下，利用按压检测部20的各感压传感器201检测旋转操作元件13 在轴方向(前后方向)上被按压。主CPU401通过执行这种压力检测程序403b来与按压检测部20 —起发挥压力检 测单元的功能。力觉提示程序403c例如使主CPU401实现对操作旋转操作元件13的操作人员提 示力觉的功能。具体来说，在主CPU401通过执行压力检测程序403b来检测出对旋转操作元件13 施加的轴方向的规定的压力的情况下，通过执行力觉提示程序403c，利用超声波马达16对 旋转操作元件13施加旋转力，来对操作该旋转操作元件13的操作人员提示力觉。更具体来说，主CPU401通过执行压力检测程序403b，利用感压传感器201检测出 对旋转操作元件13施加的轴方向的规定的按压压力(Xl)时，通过执行力觉提示程序403c， 利用超声波马达16对旋转操作元件13施加旋转力，使旋转操作元件13向一个方向旋转 (顺旋转)规定的角度。
并且，也可以进行如下控制如上所述那样响应于规定的按压压力(XI)的检测而 使旋转操作元件13顺旋转之后，再响应于按压压力的减弱而使旋转操作元件13进行逆旋转。具体来说，主CPU401在使旋转操作元件13顺旋转之后，继续利用感压传感器201 检测旋转操作元件13上的按压压力。即，在旋转操作元件13上施加有规定的按压压力(XI) 以上的按压压力的期间，感压传感器201都持续进行检测。并且，在检测期间内，在施加在 旋转操作元件13上的按压压力减弱了的情况下，执行逆旋转。此外也可以设定为，在感压传感器201检测出按压压力减弱时，不使旋转操作元 件13逆旋转。另外，此时，主CPU401能够根据通过执行压力检测程序403b而检测出的对旋转操 作元件13施加的轴方向的压力的大小，按等级地改变力觉。具体来说，在轴方向的压力的大小在预定的范围内(XI X2 :X1 < X2)内的情况 下，通过对旋转操作元件13施加第一值的旋转力来提示力觉；在轴方向的压力的大小比X2 大的情况下，通过对旋转操作元件13施加比第一值大的第二值的旋转力来提示大的力觉。此外，作为根据轴方向的压力的大小来改变力觉的方法，除了所述那样按等级改 变以外，也可以连续改变。主CPU401通过执行这种力觉提示程序403c来发挥力觉提示单元的功能。按压位置确定程序403d例如使主CPU401实现如下功能确定旋转操作元件13被 按压时旋转操作元件13的按压位置。具体来说，主CPU401在通过执行压力检测程序403b而检测出对旋转操作元件13 施加的轴方向的规定的压力的情况下，通过执行按压位置确定程序403d来检测各个感压 传感器201的上的加压量，对各感压传感器201的加压量进行矢量计算，从而确定旋转操作 元件13被按压的位置，并计算出该被按压的位置的按压力。具体来说，在本实施方式中具有四个感压传感器201，例如能够确定以下八个位 置与各感压传感器201对应的四个位置，与四个感压传感器201中相邻的两个感压传感器 201的中间对应的四个位置。主CPU401通过执行这种按压位置确定程序403d，来发挥按压位置确定单元的功 能。执行程序403e例如使主CPU401实现基于按压位置执行操作内容的功能。具体来说，主CPU401在通过执行按压位置确定程序403d而确定了旋转操作元件 13被按压时的旋转操作元件13的按压位置的情况下，通过执行执行程序403e，从而在选择 项目中选择该确定的按压位置的方向上的项目，并执行该项目的内容(与该项目对应的处理)。主CPU401通过执行这种执行程序403e来发挥执行单元的功能。显示控制程序403f例如使主CPU401实现如下功能在检测出对旋转操作元件13 施加的轴方向的压力的情况下，变更显示画面331所显示的图像的显示状态。具体来说，主CPU401在通过执行压力检测程序403b而检测出对旋转操作元件13 施加的轴方向的规定的压力的情况下，对与通过按压位置确定程序403d确定的按压位置 对应的显示画面331上的图像，进行显示控制。即，使在检测出规定的压力的时刻选择的选择部分的显示状态发生变更(参照图7)。主CPU401通过执行这种显示控制程序403f来发挥显示控制单元的功能。声音控制程序403g例如使主CPU401实现如下功能在检测出对旋转操作元件13 施加的轴方向的规定的压力的情况下，输出声音。具体来说，主CPU401在通过执行压力检测程序403b而检测出对旋转操作元件13 施加的轴方向的规定的压力的情况下，利用声音输出部34的扬声器输出规定的声音。主CPU401通过执行这种声音控制程序403g来发挥声音控制单元的功能。此外，本实施方式的旋转式输入装置10由所述旋转检测部14、超声波马达16、按压检测部20、控制部21、输入输出部22、主控制部40构成。接着，利用图8的流程图来说明本实施方式的移动电话1 (旋转式输入装置10)的 力觉提示处理。首先，在步骤Sl中，操作人员对旋转操作元件13进行操作，在步骤S2中，主控制 部40判断在这种操作中是否检测出轴方向上的规定的压力(Xl)。并且，在没有检测出轴方向上的规定的压力的情况(步骤S2:否)，在接下来的步 骤S3中，主控制部40执行与对该旋转操作元件13进行的操作对应的处理，然后回到步骤 S2，重复执行以后的处理。另一方面，在检测出轴方向上的规定的压力的情况下(步骤S2 是)，在接下来的 步骤S4中，主控制部40分别对四个感压传感器201各自检测出的加压量进行矢量计算，来 确定旋转操作元件13的按压位置。接下来，在步骤S5中，主控制部40计算出所确定的按压位置上的压力的大小(是 否为Xl X2 ？是否为X2以上？)。接下来，在步骤S6中，主控制部40基于所计算出的压力的大小，决定要施加的力 觉的模式(第一值的旋转力还是第二值的旋转力)。接下来，在步骤S7中，主控制部40对旋转操作元件13施加旋转力来对操作人员 提示力觉。接下来，在步骤S8中，主控制部40执行显示控制处理或声音输出处理。接下来，在步骤S9中，主控制部40判断轴方向的压力是否已减弱，在压力没有减 弱的情况(步骤S9 否)下，返回到步骤S9重复执行该判断。另一方面，在轴方向的压力已减弱的情况(步骤S9 是)下，在接下来的步骤SlO 中，主控制部40对旋转操作元件13施加旋转力来对操作人员提示力觉。接下来，在步骤Sll中，主控制部40基于在步骤S4中确定的按压位置来执行各种 操作，本处理结束。如上所述，根据本实施方式，在对旋转操作元件13施加了轴方向的压力的情况 下，对操作该旋转操作元件13的操作人员提示力觉，其中，所述操作人员通过对旋转操作 元件13施加旋转力来进行上述操作。因此，能够针对旋转操作元件13的按压操作而实现 更实际的操作感，操作人员能够可靠地识别通过按压操作而进行了输入。另外，能够在不使旋转操作元件13向前后方向沉降的状态下提示力觉，因此能够 实现装置的薄型化。另外，根据对旋转操作元件施加的轴方向的压力的大小，按等级地改变所施加的力觉，或者连续地改变所施加的力觉，因此，能够体会不同大小的按压压力的输入操作，实现更实际的操作感。另外，由于基于旋转操作元件13的按压位置来确定操作内容，因此更易于使用。另外，在检测出对旋转操作元件13施加的轴方向的压力时，使旋转操作元件13向 一个方向旋转规定的角度，从而能够对操作人员施加合适的力觉。即，能够给操作人员带来 模拟的点击感。另外，在检测出对旋转操作元件13施加的轴方向的压力时，使旋转操作元件13向 一个方向旋转规定的角度，并且，在该轴方向的压力减弱时，使旋转操作元件13向其它方 向旋转规定的角度，从而能够对操作人员施加合适的力觉。即，能够给操作人员带来模拟的 点击感。另外，在检测出对旋转操作元件13施加的轴方向的压力时，在显示画面331上使 该时刻选择的选择部分的显示状态变更，因此能够实力觉的施加和画面显示状态的变更同 时执行，更容易使用。另外，在检测出对旋转操作元件13施加的轴方向的压力时，输出声音，因此能够 实力觉的施加和声音输出同时执行，更容易使用。此外，本发明的范围不仅限于所述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，可以 进行各种改良以及设计变更。例如，另外，在所述实施方式中，例示了移动电话作为具有本发明的旋转式输入 装置的电子设备，但本发明的旋转式输入装置并不限于移动电话，而能够适于可通过旋转 式输入装置进行输入操作的任何电子设备。例如，对于便携式音频播放器、PDA (Personal Digital Assistance 个人数字助理)等的其它便携式终端装置、电视接收器等的AV设备、 个人计算机等，也可以适用本发明的旋转式输入装置。另外，旋转式输入装置可以预先组装 在电子设备中，另外，也可以作为单体外设而与电子设备连接使用。另外，例如，在所述实施方式中，例示了由圆环状的束圈141和光电断路器142构 成光学式的旋转检测部14，来作为用于检测旋转操作元件13的旋转角度的检测单元，但旋 转检测部14只是检测单元的一例，只要能够检测旋转操作元件13的旋转位置，则可以使用 任何结构。例如，可以使用机械式(接点式)、磁式、利用电极静电电容变化来进行位置检测 的静电式的旋转检测单元等。进一步，在旋转操作元件13的旋转量和旋转方向的基础上，还可以使用能够检测 绝对位置的绝对式(absolute type)的转子旋转编码器(rotaryencode)。另外，在所述实施方式中，例示了使用超声波马达16作为用于旋转驱动旋转操作 元件13的旋转驱动单元，超声波马达16只是旋转驱动单元的一例，只要能够旋转驱动旋转 操作元件13，则可以使用任何结构。例如，能够使用将静电之间的吸引和排斥作为动力进行 驱动的静电促动器、利用磁场(磁界)与电力的相互作用来驱动的电磁式促动器、磁致应变 促动器(magnetostrictiveactuator)、油压缸、气压缸等。另外，作为旋转驱动单元的驱动 的控制，可以直接将促动器的动力传递至旋转操作元件13等的被驱动体，或者使用与驱动 脉冲数成比例地进行动作的步进马达等。另外，可以使用使被驱动体旋转来进行驱动的促 动器，或者使用使被驱动体线性运动而进行驱动的线性促动器。
权利要求
一种旋转式输入装置，其特征在于，具有旋转操作元件，其接受操作人员的旋转操作，能够围绕轴旋转，旋转驱动单元，其用于对所述旋转操作元件施加旋转力，压力检测单元，其用于检测对所述旋转操作元件施加的轴方向的压力，力觉提示单元，其在由所述压力检测单元检测出对所述旋转操作元件施加的轴方向的规定的压力的情况下，利用所述旋转驱动单元对所述旋转操作元件施加旋转力，从而对操作该旋转操作元件的操作人员提示力觉。
2.如权利要求1所述旋转式输入装置，其特征在于，所述力觉提示单元根据由所述压力检测单元检测出的压力的大小，按等级地或者连续 地改变所述力觉。
3.如权利要求1或2所述旋转式输入装置，其特征在于， 所述压力检测单元围绕所述旋转操作元件的轴而设有多个， 所述旋转式输入装置还具有按压位置确定单元，其对各所述压力检测单元检测出的加压量进行矢量计算，从而确 定所述旋转操作元件上的按压位置，执行单元，其用于执行操作内容，所述操作内容是基于由所述按压位置确定单元确定 的按压位置的操作内容。
4.如权利要求1所述的旋转式输入装置，其特征在于，在由所述压力检测单元检测出规定的按压压力时，所述力觉提示单元使所述旋转操作 元件向一个方向旋转规定的角度，从而向操作人员提示所述力觉。
5.如权利要求1所述的旋转式输入装置，其特征在于，在由所述压力检测单元检测出规定的按压压力时，所述力觉提示单元使所述旋转操作 元件向一个方向旋转规定的角度，然后在所述压力检测单元检测出按压压力减弱时，所述 力觉提示单元使所述旋转操作元件向其它方向旋转规定的角度，从而向操作人员施加所述 力觉。
6.一种旋转式输入装置，其特征在于，具有旋转操作元件，其接受操作人员的旋转操作，能够围绕轴旋转， 旋转驱动单元，其用于对所述旋转操作元件施加旋转力，压力检测单元，其围绕所述旋转操作元件的轴而设有多个，用于检测对所述旋转操作 元件施加的轴方向的压力，力觉提示单元，其在由所述压力检测单元检测出对所述旋转操作元件施加的轴方向的 规定的压力的情况下，利用所述旋转驱动单元对所述旋转操作元件施加旋转力，从而对操 作该旋转操作元件的操作人员提示力觉，按压位置确定单元，其对各所述压力检测单元检测出的加压量进行矢量计算，从而确 定所述旋转操作元件上的按压位置，执行单元，其用于执行操作内容，所述操作内容是基于由所述按压位置确定单元确定 的按压位置的操作内容；所述力觉提示单元根据由所述压力检测单元检测出的压力的大小，按等级地或者连续 地改变所述力觉，在由所述压力检测单元检测出规定的按压压力时，所述力觉提示单元使所述旋转操作 元件向一个方向旋转规定的角度，然后在所述压力检测单元检测出按压压力减弱时，所述 力觉提示单元使所述旋转操作元件向其它方向旋转规定的角度，从而向操作人员施加所述 力觉。
7.一种电子设备，其特征在于，具有权利要求1所述的旋转式输入装置和显示部。
8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，还具有显示控制单元，所述显示控制单元在由所述压力检测单元检测出对所述旋转操 作元件施加的轴方向的规定的压力的情况下，在所述显示部的显示画面所显示的图像中， 使检测出所述规定的压力的时刻处于选择状态的选择部分的显示状态改变。
9.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，还具有声音输出部，其用于输出声音，声音控制单元，其在由所述压力检测单元检测出对所述旋转操作元件施加的轴方向的 规定的压力的情况下，使所述声音输出部输出声音。
全文摘要
提供旋转式输入装置和具有该旋转式输入装置的电子设备，能够针对旋转操作元件的按压操作实现更实际的操作感，从而可靠地确认通过按压操作而进行了输入。具有转操作元件，其接受操作人员的旋转操作，能够围绕轴旋转的旋；超声波马达，其用于对旋转操作元件施加旋转力；按压检测部和压力检测程序，用于检测对旋转操作元件施加的轴方向的压力；力觉提示程序，在检测出对旋转操作元件施加的轴方向的规定的压力的情况下，通过超声波马达对旋转操作元件施加旋转力，从而对操作该旋转操作元件的对操作人员提示力觉。
文档编号G06F3/033GK101872239SQ20101016782
公开日2010年10月27日 申请日期2010年4月22日 优先权日2009年4月22日
发明者佐古伸行, 小平刚志, 铃木孝彦, 长岛贤治, 高桥和浩 申请人:船井电机株式会社;专业技术设计株式会社