CN102498460A - 触感提供装置和触感提供装置的控制方法 - Google Patents

触感提供装置和触感提供装置的控制方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种触感提供装置，其能够不管触摸输入的位置如何均向用户提供恒定的触感。根据本发明，触感提供装置具有：触摸传感器(11)，被配置为检测触摸输入；负荷检测单元(12)，被配置为检测触摸传感器(11)的触摸面上的压力负荷；触感提供单元(13)，被配置为振动触摸面；以及控制单元(16)，被配置为当负荷检测单元(12)检测到的压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制触感提供单元(13)的驱动，以便通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动向按压触摸面的对象提供触感。

Description

触感提供装置和触感提供装置的控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求第2009-197444号日本专利申请(于2009年8月27日提交)和第2010-149063号日本专利申请(于2010年6月30日提交)的优先权和益处，这些申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及具有触摸传感器的触感提供装置以及触感提供装置的控制方法。
背景技术
近年来，具有诸如触摸板、触摸开关等的触摸传感器的输入装置普遍用作接收用户在移动终端(例如，移动电话、游戏机、信息设备(如计算器)、自动售票机、家电产品(如微波炉)、电视机、灯光设备、工业设备(FA设备))等进行输入操作的诸如操作单元、开关等的输入装置。
已知存在多种类型的触摸传感器，例如，电阻膜型、电容型、光学型等。然而，这些类型的触摸传感器接收通过手指或手写笔进行的触摸输入，而且与按钮开关不同，即使正被触摸，这些触摸传感器自身并没有物理移动。
由于被触摸时触摸传感器没有物理移动，所以即使接收到触摸输入，操作者也不能获得对输入的反馈。因此，操作者可能通过多次触摸相同的点而错误地输入，这对于操作者而言会有压力。
已知的防止这种重复输入的方法是根据接收触摸输入的输入位置，通过例如产生声音或者通过改变在显示单元中图形描绘的显示状态(例如，输入按钮的输入对象的颜色等)来视觉地或听觉地确认输入操作。
然而，在嘈杂的环境中难以确认这种听觉反馈，并且当所使用的设备处于静音模式下时这种听觉反馈是不适用的。此外，当使用这种视觉反馈时，当操作者正在用手指进行输入时，如果在显示单元上显示的输入对象较小，那么操作者可能不能确认显示状态的改变，这是因为输入对象的视图被手指阻挡。
还建议了一种既不依赖于听觉也不依赖于视觉而是通过当触摸传感器接收输入时振动触摸传感器以在操作者的指尖产生触感的反馈方法(例如，参见专利文献1、2)。
此外，已知的提供更详细的触感的反馈方法是计算用户的手指等从触摸传感器上的接触位置的滑动速度，以便产生在对应于各滑动速度的用户之间相区别的振动时间的多种类型的振动(例如，参见专利文献3)。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：第2003-288158号日本专利公告；
专利文献2：第2008-130055号日本专利公告；
专利文献3：第4046095号日本专利说明书。
发明内容
技术问题
然而，在以上专利文献1和2中公开的技术仅当触摸传感器接收输入时振动触摸传感器。因此，在使用具有在触摸传感器上图形描绘的诸如按钮开关(按压式按键开关)的按键开关的输入装置时，并且如果触摸传感器具有接收输入的低阈值，当手指等轻轻地接触(触摸)触摸传感器时提供触感。响应于操作者按压之前的无意识的动作(触摸)可能触发错误操作，并且在无意识的动作(触摸)之后会对操作者造成奇怪的感觉。这里，用于触摸传感器接收触摸输入的阈值是触摸传感器作出响应的阈值，对于电阻膜型触摸传感器来说，该阈值是上部传导膜与下部传导膜接触处的压力的阈值，对于电容型触摸传感器来说，该阈值是用于通过接触而检测电信号的阈值。
为了解决这种缺点，申请人已开发了一种触感提供装置，其检测触摸传感器的触摸面上的压力负荷，并且当检测到的压力负荷达到提供触感的预定阈值时，使触摸传感器的触摸面振动，从而将触感提供给诸如手指等的按压对象。
根据该输入装置，由于当操作者按压触摸面并且压力负荷达到预定阈值时提供触感，所以能够允许操作者在可靠地防止上述由无意识的触摸触发的错误操作和奇怪的感觉的情况下，感知对输入的接收。
以上提及的专利文献3中公开的技术未考虑与向用户提供触感的触摸面上的位置对应的、触摸面的振动量的变化。经过对与触摸面上的位置对应的触摸面的振动量的变化的深入研究和学习，发明人获得了如下的知识。图7是示出触摸传感器的触摸面上的振动元件的设置的示例的视图，图8是示出当振动元件如图7所示的设置、由预定的驱动电压驱动的振动量的分布的视图。如图8所示，当通过预定的驱动电压(例如，1V)使图7中所示的振动元件中的每一个振动时，触摸面的振动量依赖于触摸面上的按压位置而取得不同的值。在图8所示出的示例中，位置A、B和C的振动量(振幅)分别是20μm、15μm和17μm。包括根据距振动元件的距离的振动衰减以及反射波的影响的多个因素可以被认为是依赖于触摸面上的按压位置使得振动量存在差异的原因。触摸面的振动幅度中的这些差异对用户感觉的触感有很大的影响。
由于在专利文献3中公开的技术未考虑如上所述的触摸面的振动量依赖于触摸面上的位置而变化，所以不管用户在触摸面上的输入位置，响应于用户的相同的输入操作(例如，以相同的滑动速度的动作)振动元件均由相同的驱动信号来驱动。但是，在这样的情况中，由于触摸面的振动幅度依赖于触摸面的位置而不同，所以用户会在每个位置感觉到不同的触感。也就是说，用户因响应于相同的输入操作在触摸面上的不同位置处获得了不同的触感而导致在操作时感觉到增加的奇怪感。为了改善用户的操作感，优选不管输入的位置如何，均向用户提供相同的触感。
为了满足这个需求，本发明的目的是提供一种不管用户的输入位置如何，均能向用户提供恒定的触感的触感提供装置。
解决问题的技术方案
为了实现以上目的，根据本发明的第一方面的触感提供装置包括：
触摸传感器，被配置为检测触摸输入；
负荷检测单元，被配置为检测所述触摸传感器的触摸面上的压力负荷；
触感提供单元，被配置为振动所述触摸面；以及
控制单元，被配置为当所述负荷检测单元检测到的所述压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制所述触感提供单元的驱动，以便通过具有独立于所述按压位置的某一幅度的振动向按压所述触摸面的对象提供所述触感。
本发明的第二方面是根据所述第一方面的触感提供装置，其中，
基于为尺寸对应于所述触摸面的位置的区域中的每一个区域设置的调整信息，所述控制单元控制所述触感提供单元，以便通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
本发明的第三方面是根据所述第二方面的触感提供装置，其中，
待设置有所述调整信息的区域基于所述触感提供单元的位置而划分。
本发明的第四方面是根据所述第一方面的触感提供装置，其中，
所述控制单元基于所述按压位置来调整将要施加到所述触感提供单元的电压，以使得所述触感提供单元通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
本发明的第五方面是根据所述第一方面的触感提供装置，其中，
所述控制单元基于所述按压位置调整所述触感提供单元的振动的相位，以使得所述触感提供单元通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
本发明的第六方面是根据所述第一方面的触感提供装置，其中，
所述控制单元控制所述触感提供单元的驱动，以便通过具有所述某一幅度的所述振动提供作为点击感觉的所述触感。
作为实现本发明的一种方法，根据本发明的第七方面的触感提供装置的控制方法包括：
触摸传感器，被配置为检测触摸输入；
负荷检测单元，被配置为检测所述触摸传感器的触摸面上的压力负荷；以及
触感提供单元，被配置为振动所述触摸面，所述控制方法包括如下步骤：
当所述负荷检测单元检测到的所述压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制所述触感提供单元的驱动，以便通过具有独立于所述按压位置的某一幅度的振动向按压所述触摸面的对象提供触感。
为了实现以上目的，根据本发明的第八方面的触感提供装置包括：
触摸传感器，被配置为检测触摸输入；
压电元件，安装在所述触感传感器上；以及
控制单元，被配置为基于所述压电元件的输出信号检测所述触摸传感器的触摸面上的压力负荷，并且当所检测的压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制所述压电元件的驱动，以便通过具有独立于所述按压位置的某一幅度的振动向按压所述触摸面的对象提供所述触感。
本发明的第九方面是根据所述第八方面的触感提供装置，其中，
基于为尺寸对应于所述触摸面的位置的区域中的每一个区域设置的调整信息，所述控制单元控制所述压电元件，以通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。本发明的第十方面是根据所述第九方面的触感提供装置，其中，
待设置有所述调整信息的区域基于所述压电元件的位置而划分。
本发明的第十一方面是根据所述第八方面的触感提供装置，其中，
所述控制单元基于所述按压位置来调整将要施加到所述压电元件的电压，以使得所述压电元件通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
本发明的第十二方面是根据所述第八方面的触感提供装置，其中，
所述控制单元基于所述按压位置来调整所述压电元件的振动的相位，以使得所述压电元件通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
本发明的第十三方面是根据所述第八方面的触感提供装置，其中，
所述控制单元控制所述压电元件的驱动，以便通过具有所述某一幅度的所述振动提供作为点击感觉的所述触感。
作为实现本发明的一种方法，根据本发明的第十四方面的触感提供装置的控制方法包括：
触摸传感器，被配置为检测触摸输入；以及
压电元件，安装在所述触感传感器上，所述控制方法包括以下步骤：
基于所述压电元件的输出信号检测所述触摸传感器的触摸面上的压力负荷，并且当所检测的所述压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制所述压电元件的驱动，以便通过具有独立于所述按压位置的某一幅度的振动向按压所述触摸面的对象提供触感。
有益效果
根据本发明的触感提供装置基于诸如用户的手指等的按压对象的按压位置来控制，以通过具有某一幅度的振动向用户提供触感。由此，不管用户的输入位置如何均向用户提供恒定的触感。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施方式的触感提供装置的功能框图；
图2是示出包括图1中所示的触摸传感器的部分的示例性外壳结构的视图；
图3是示出由根据第一实施方式的触感提供装置提供触感的操作的流程图；
图4是示出根据本发明第二实施方式的触感提供装置的功能框图；
图5是示出包括图4中所示的触摸传感器的部分的示例性外壳结构的视图；
图6是示出由根据第二实施方式的触感提供装置提供触感的操作的流程图；
图7是示出触摸传感器的触摸面上的振动元件的示例性配置的视图；
图8是示出利用如图7所示的那样配置的振动元件由预定的驱动电压驱动的振动量的分布的视图；
图9是示出利用如图7所示的那样配置的振动元件在每一个位置处驱动电压与振动量之间的关系的视图；
图10是示出为触摸传感器的触摸面上每一个区域设置的电压调整信息的示例的视图；
图11是示出为尺寸与其在触摸面上的位置对应的每一个区域而设置的电压调整信息的示例的视图；
图12是示出为尺寸与其在触摸面上的位置对应的每一个区域而设置的电压调整信息的示例的视图；
图13是示出为尺寸与其在触摸面上的位置对应的每一个区域而设置的电压调整信息的示例的视图；以及
图14是示出为尺寸与其在触摸面上的位置对应的每一个区域而设置的电压调整信息的示例的视图。
具体实施方式
将参考附图描述本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是示出根据本发明第一实施方式的触感提供装置的功能方框图。该触感提供装置具有触摸传感器11、负荷检测单元12、触感提供单元13、显示单元14、存储单元15以及控制全部操作的控制单元16。
设置在显示单元14上的触摸传感器11检测通过诸如手指等对触摸面的触摸输入，并且触摸传感器11可以是诸如电阻膜型、电容型、光学型等的已知类型，从而输出触摸位置(诸如手指等的按压对象的按压位置)的二维位置信息。负荷检测单元12检测通过诸如手指等的按压对象对触摸传感器11的触摸面上的压力负荷，负荷检测单元12可以是例如应变计传感器、压电元件等对负荷作出线性反应的元件。触感提供单元13振动触摸传感器11，并且触感提供单元13可以是例如压电元件。
显示单元14显示诸如按钮开关(按压式按键开关)的输入按键等的输入对象，并且例如由液晶显示面板、有机EL显示面板等构成。对显示在显示单元14上的输入对象的触摸输入通过控制单元16基于从触摸传感器11输出的位置信息来检测。存储单元15存储多种信息，诸如触感提供单元13的驱动信号信息以及基于按压对象的按压位置调整驱动信号的驱动调整信息，并且存储单元15可以由例如易失性存储器或非易失性存储器来配置。控制单元16可以包括例如CPU等，并且基于以下信息控制触感提供单元13的驱动，即，与来自触摸传感器11的按压对象的按压位置有关的信息、来自负荷检测单元12的压力负荷信息、以及存储在存储单元15中的驱动信号信息和驱动调整信息。
存储在存储单元15中的、触感提供单元13的驱动信号信息包括各种信息，诸如为向用户提供每个触感而振动触摸面的频率和振动周期数。控制单元16基于存储在存储单元15中的驱动信号信息控制触感提供单元13的驱动，并且向诸如手指等的按压对象提供各种触感，诸如“跳动”感、“振动”感和“弹动”感。这里，当触感提供单元13是压电元件时，为了提供诸如“跳动”感和“振动”感的软触感，控制单元16向压电元件施加具有约200Hz至500Hz的频率的三角波或正弦波的驱动信号持续两个或三个周期。为了提供诸如“弹动”感的硬触感，控制单元16向压电元件施加具有约200Hz至500Hz的频率的矩形波的驱动信号持续两个或三个周期。
此外，为了增强用户的操作感，控制单元16可以控制触感提供单元13的驱动，以使诸如“滴答”感的点击感觉被提供到诸如手指等的按压对象。为了提供在按压硬型按钮开关时获得的诸如“滴答”感的点击感觉，控制单元16施加一个周期的、频率约为100Hz到200Hz的正弦波或矩形波的驱动信号。利用诸如“滴答”感的点击感觉，即使对显示单元14上图形描绘的输入对象进行输入时，用户也能获得与按压实际的按钮开关时获得的触感类似的触感。因此，改善了用户的操作感。
用于基于按压对象的按压位置调整驱动信号的、存储在存储单元15中的驱动调整信息包括各种信息，诸如用于调整施加到触感提供单元13的电压的电压调整信息和用于调整振动元件之间的振动的相位的相位调整信息。
(电压调整信息)
图9是示出具有如图7所示的那样设置的振动元件在每个位置处的驱动电压与振动量之间的关系的视图。在图9所示的情况中，为了在位置A、B和C处产生具有某一幅度X(μm)的振动，必要的驱动电压分别为0.5V、1.0V和2.0V。这样，可以认为，触摸传感器11的触摸面上的位置与上述产生具有预定的幅度的振动所必需的驱动电压之间的关系被初步测量，并且在产品运输时被存储作为存储单元15中的表格或列表。例如，触摸传感器11的触摸面被划分为m′n个区域，其具有垂直方向上的m个区域以及横向方向上的n个区域，并且关于每个区域的幅度与驱动电压之间的关系被存储在存储单元15中。为了产生具有预定的幅度的振动，通过利用这种电压调整信息，控制单元16例如通过将驱动信号的标准驱动电压(例如，1.0V)增至双倍(例如，2.0V)或通过将标准电压减半(例如，0.5V)基于按压对象(按压工具)的按压位置来调整驱动电压。
图10是示出为触摸传感器11的触摸面11a上的每一个区域设置的电压调整信息的示例的视图。在这个示例中，触摸传感器11通过四个角处由弹性部件制成的支撑部件支撑，并且在触摸传感器11的两个相对外围的中心处设置两个振动元件(例如，压电元件)。此外，用于标准驱动电压的电压调整系数(1-8)被设置作为用于触摸面11a的每一个区域的电压调整信息。应当注意，电压调整系数的数值不表示绝对的强度，而是表示电压调整系数之间的相对强度。
在图10的示例中，为靠近支撑部件的区域设置相对高的电压调整系数，而为远离支撑部件的、触摸面11a的中心区域设置相对低的电压调整系数。这是因为，当振动元件由常规的驱动电压振动时，靠近支撑部件的、触摸面11a的区域具有小振动量，而触摸面11a的中心具有大振动量。此外，在图10所示的示例中，靠近支撑部件的区域的电压调整系数细微地改变，而远离支撑部件、触摸面11a的中心区域的电压调整系数被更细微地改变。这是因为，当振动元件由常规的驱动电压振动时，触摸面11a的振动量在靠近支撑部件的区域的位置之中显著不同，而在远离支撑部件、靠近触摸面11a的中心的区域的位置之中，触摸面11a的振动量存在少量的不同。
此外，在图10的示例中，与靠近外围的中的区域相比，例如，为其上设有振动元件的外围的中心附近的区域设置相对小的电压调整系数，而为没有振动元件的外围的中心附近的区域设置相对大的电压调整系数。这是因为，当振动元件由常规的驱动电压振动时，其上设有振动元件的外围具有触摸面11a的大振动量，而没有振动元件的外围具有触摸面11a的小振动量。另外，在图10的示例中，在靠近其上设有振动元件的外围的中心的区域中，电压调整系数存在少量的改变，而在靠近没有振动元件的外围的中心的区域中，电压调整系数存在细微的改变。这是因为，当振动元件由常规的驱动电压振动时，在靠近其上设有振动元件的外围的中心的区域之中，触摸面11a的振动量少量的不同，而在靠近没有振动元件的外围的中心的区域之中，触摸面11a的振动量显著的不同。
这里，待设置有电压调整系数的区域不必具有相同的尺寸。图11是示出为尺寸与触摸面11a上的位置相对应的每一个区域设置的电压调整信息的示例的视图。在图11中，靠近支撑部件的区域被设置为相对小的尺寸，而远离支撑部件、靠近触摸面11a的中心的区域被设置为相对大的尺寸。如参见图10所描述的，这是因为，在靠近支撑部件的区域之中电压调整系数细微地改变，而在远离支撑部件、靠近触摸面11a的中心的区域之中电压调整系数不是细微地改变。与靠近外围的中心的区域相比，相对小的电压调整系数被设置用于靠近其上设有振动元件的外围的中心的区域，而相对大的电压调整系数被设置用于靠近没有振动元件的外围的中心的区域。如参见图10所描述的，这是因为，当振动元件由常规的驱动电压振动时，其上设有振动元件的触摸面11a的外围具有较大的振动量，而没有振动元件的触摸面11a的外围具有较小的振动量。如图11所示，通过为尺寸根据其在触摸面11a上的位置而定的区域中的每一个区域设置电压调整信息，即使仅存在少量的区域，也能够得到适当的电压调整。
图12是示出尺寸对应于其在触摸面11a上的位置的区域中的每一个区域设置的电压调整信息的另一示例的视图。在图12中，触摸面11a被划分为在具有设于其上的振动元件的外围的方向(垂直方向)上的区域，并且越靠近支撑部件，这些区域的尺寸更小。此外，在图12中，触摸面11a不在没有振动元件的外围的方向(横向方向)上划分。如参见图10所描述的，当振动元件由常规的驱动电压振动时，靠近振动元件、触摸面11a的区域具有相对大的振动量。因此，远离触摸面11a的中心的区域具有相对小的振动量衰减。考虑到振动元件的位置，触摸面11a可以被划分为在具有设于其上的振动元件的外围的方向(垂直方向)上的区域，而不划分为在没有振动元件的外围的方向(横向方向)上的区域。基于振动元件的位置以及为尺寸与其在触摸面11a的位置对应的每一个区域设置电压调整信息，如图12所示，即使仅存在少量区域，也能够通过划分触摸面11a适当地调整电压。
图13是示出为每一个区域设置的电压调整信息的示例的视图。在图13中，触摸传感器11总共通过六个由弹性部件制成的支撑部件支撑；四个角处、左外围的中心处和右外围的中心处。用作为振动元件的两个压电元件被设置于触摸传感器11的相对外围的中心上。在图13中，以与图12类似的方式，触摸面11a被划分为在具有设于其上的振动元件的外围的方向(横向方向)上的区域，并且越靠近支撑部件，这些区域越小。此外，图14是示出为这些区域中的每一个区域设置的电压调整信息的另一示例的视图。在图14中，在靠近六个支撑部件处，触摸面11a被划分为相对小的区域，而在远离支撑部件、靠近触摸面11a的中心处，触摸面11a被划分为相对大的区域。待设置有电压调整系数的区域不必以阵列形式划分。正如在具有为其设置的电压调整系数“1”的、触摸面11a的中心处的区域，允许多样化地划分待设置有电压调整系数的区域。由此，能够更适当地调整电压。
(相位调整信息)
此外，利用如图7所示的那样设置的振动元件控制每一个位置的振幅能够通过合成振动元件的振动，即，通过形成包括多个振动的合成波来实现。例如，可以假设，为了在位置A、B和C处产生具有某一幅度x(μm)的振动的合成波，必须将图7示出的两个振动元件之间的振动的相位差分别设置为π/4、0和3π/4。这样，触摸传感器11的触摸面上的位置以及产生具有预定的幅度的振动所必需的相位差被初步测量，并且在产品运输时作为表格或列表存储在存储单元15中。例如，触摸传感器11的触摸面可以被划分为m′n个区域，其具有垂直方向上的m个区域以及横向方向上的n个区域，并且关于每一个区域的幅度与相位差之间的关系被存储在存储单元15中。为了产生具有预定的幅度的振动，例如通过将施加到触感提供单元13中的每一个的驱动信号的相位差基于按压对象的按压位置而设置为标准相位差(例如，0)的例如π/4或3π/4，控制单元16能够基于这种相位调整信息来调整驱动信号的相位。
以与图11到图14中所示的电压调整系数类似的方式，待设置有相位调整信息的区域不需具有相同的尺寸。例如，待设置相位调整信息的区域的尺寸可以基于这些区域在触摸面上的位置而确定。此外，触摸面可以被划分为基于振动元件的位置来设置相位调整信息的区域。
应当注意，基于按压对象的按压位置来调整驱动信号的、存储在存储单元15中的驱动调整信息不限于用于调整施加到触感提供单元13的电压的电压调整信息和用于调整振动元件之间的振动的相位的相位调整信息，而是可以采用与调整驱动信号关联的任何参数，诸如驱动信号的频率、周期和幅度，以及施加的驱动信号的电流和时间，等等。
图2示出了包括图1示出的触摸传感器11的部分的示例性外壳结构；图2(a)是主截面的横截面图，图2(b)是主截面的平面视图。显示单元14被容纳并支承在机壳21中。触摸传感器11通过由弹性元件制成的绝缘装置22被配置于显示单元14上。根据本实施方式，触摸传感器11和显示单元14在平面视图中的形状是矩形，并且触摸传感器11通过设置在显示单元14的显示区A外的四个角处的绝缘装置22被配置在显示单元14上，如图2(b)中的链式双划线所示。
此外，外壳21设有上盖23，上盖23覆盖显示面板14的显示区外的、触摸传感器11的表面区域。由弹性部件制成的绝缘装置24设置在上盖23与触摸传感器11之间。
图2中所示的触摸传感器11例如可包括具有触摸面11a并由透明膜或玻璃构成的表面部件、以及由玻璃或丙烯醛基构成的背面部件。触摸传感器11被设计使得当触摸面11a被向下按压时，被按压的位置或整个结构依照按压力而略微弯曲(绷紧)。
在触摸传感器11的表面上接近由上盖23覆盖的每个侧面的位置处设有、附接有或以其它方式配置有用于检测触摸传感器11上所施加的负荷(按压力)的、具有应变计传感器或压电元件的负荷传感器31。此外，在触摸传感器11的背面上接近于两个相对侧中的每一侧设有、附接有或以其它方式配置有振动触摸传感器11的压电元件32。也就是说，图2中所示的触感提供装置具有通过利用四个应变计传感器31所配置的图1中所示的负荷检测单元12，以及通过利用两个压电元件32所配置的触感提供单元13。触感提供单元13使触摸传感器11振动以振动触摸面11a，从而向触摸面11a上的触摸对象提供触感。应该注意，图2(b)中省略了图2(a)中所示的外壳21、上盖23和绝缘装置24。
根据本实施方式的触感提供装置，触摸传感器11检测对触摸面11a的触摸操作。然后，控制单元16确定由负荷检测单元12检测的压力负荷是否满足提供触感的标准负荷(例如，1.0N)。当确定压力负荷满足提供触感的标准时，控制单元16基于按压位置控制触感提供单元13的驱动，以便通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动向按压触摸面11a的按压对象提供触感。
以下是参照图3示出的流程图，对由根据本实施方式的触感提供装置提供作为通知信息的触感的操作的描述。
首先，控制单元16检测来自触摸传感器11的位置信息(按压对象的按压位置)的输入(步骤S101)，并且检测由手指等对触摸面11a的接触(步骤S102)。接下来，控制单元16确定由负荷检测单元12检测的压力负荷是否满足提供触感的标准负荷(1.0N)(步骤S103)。结果，当确定压力负荷满足提供触感的标准(是)时，控制单元16从存储单元15取出提供触感的驱动信号信息以及对应于来自触摸传感器11的位置信息的驱动调整信息(步骤S104)。控制单元16基于驱动调整信息调整驱动信号信息，并且利用已调整的驱动信号来驱动触感提供单元13，以便通过具有独立于按压对象的按压位置的某一幅度的振动将触感提供给用户(步骤S105)。当在步骤S104中获得的驱动调整信息是用于驱动电压的调整信息时，控制单元16调整驱动信号的驱动电压，并且驱动触感提供单元13，以将触感通过具有某一幅度的振动提供给用户。当在步骤S104中获得的驱动调整信息是用于相位的调整信息时，控制单元16调整驱动信号的相位并且驱动触感提供单元13，以通过具有某一幅度的振动将触感提供给用户。此外，控制单元16可以控制触感提供单元13的驱动，以使得通过具有某一幅度的振动提供作为触感的点击感觉。
根据本实施方式的触感提供装置，当用户施加满足提供触感的标准的压力负荷按压触摸传感器11的触摸面11a时，控制单元16基于按压位置控制触感提供单元13的驱动，以便通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动将触感提供给诸如手指等的按压对象。由此，不管用户的输入位置如何，都向用户提供恒定的触感，因此改善了用户的操作感。
此外，控制单元16基于按压对象的按压位置来调整将要施加到触感提供单元13的电压，从而通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动，向诸如手指等的按压对象提供触感。也就是说，通过调整电压，不管用户的输入位置如何，都向用户提供恒定的触感，因此改进了用户的操作感。
此外，控制单元16基于按压对象的按压位置来调整触感提供单元13的振动的相位，从而通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动向诸如手指等的按压对象提供触感。也就是说，通过调整相位，不管用户的输入位置，都向用户提供恒定的触感，因此改善了用户的操作感。
此外，控制单元16控制触感提供单元13的驱动，以提供作为具有某一幅度的触感的点击感觉。相应地，即使对图形描绘于显示单元14上的输入对象进行输入时，用户也可以获得与按压实际按钮时获得的触感类似的触感。由此，可以进一步改善用户的操作感。
(第二实施方式)
图4是示出根据本发明第二实施方式的触感提供装置的示意性配置的功能方框图。除了用压电元件17替换负荷检测单元12和触感提供单元13之外，该触感提供装置具有图1中所示的、根据第一实施方式的配置。触摸传感器11、显示单元14、存储单元15和控制单元16具有与第一实施方式中的那些相同的功能，因此省略对它们的详细描述。根据本实施方式，在第一实施方式的触摸传感器11、显示单元14、存储单元15以及控制单元16的描述中的“负荷检测单元12”和“触感提供单元13”被合适地替代为“压电元件17”。
压电元件17被安装在触摸传感器11上。控制单元16控制压电元件17，以在以下两种模式之一下运行，即，通过利用正压电效应检测触摸传感器11的触摸面11a上的压力负荷的负荷检测模式，以及通过利用负压电效应振动触摸传感器11的触摸面11a的触感提供模式。在负荷检测模式下，与触摸传感器11的触摸面11a上的压力负荷对应的输出信号被提供给控制单元16。在触感提供模式下，触摸传感器11的触摸面11a基于从控制单元16所提供的驱动信号振动，从而向按压触摸面的按压对象提供对应于该驱动信号的预定的触感。
图5示出了图4中所示的触摸传感器11、压电元件17和显示单元14的示例性外壳结构；图5(a)是主截面的横截面图，图5(b)是主截面的平面视图。压电元件17被设在触摸传感器11的背面上由上盖23覆盖的位置处并且靠近一个或多个外围(这里，例如三个外围)，以便检测触摸传感器11的触摸面11a上的压力负荷并且振动触摸传感器11，从而将触感提供给按压触摸面11a的按压对象。三个压电元件17并联地提供对控制单元16的输出。应当注意，在图5(b)中省略了图5(a)中所示的外壳21、上盖23和绝缘装置24。
根据本实施方式的触感提供装置，触摸传感器11检测对触摸面11a的触摸操作。然后，控制单元16确定由压电元件17检测的压力负荷是否满足提供触感的标准负荷(例如，1.0N)。当确定压力负荷满足提供触感的标准时，控制单元16基于按压位置控制压电元件17的驱动，以便通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动向按压触摸面11a的按压对象提供触感。
以下是参照图6所示的流程图、对由根据本实施方式的触感提供装置提供作为通知信息的触感的操作的描述。
首先，控制单元16将三个压电元件17设置为负荷检测模式，并且监控来自这些压电元件的输出(步骤S201)。接下来，控制单元16检测来自触摸传感器11的位置信息(按压对象的按压位置)的输入(步骤S202)，并且检测由手指等对触摸面11a的接触(步骤S203)。然后，控制单元16基于三个压电元件17的输出来计算触摸传感器11上的压力负荷，并且确定该压力负荷是否满足提供触感的标准负荷(1.0N)(步骤S204)。结果，当确定压力负荷满足提供触感的标准时(是)，控制单元16从存储单元15获得提供触感的驱动信号信息以及与来自触摸传感器11的位置信息对应的驱动调整信息(步骤S205)。此外，控制单元16将三个压电元件17的模式从负荷检测模式改变到触感提供模式(步骤S206)。控制单元16基于驱动调整信息来调整驱动信号信息，并且基于已调整的驱动信号来驱动压电元件17，以便通过具有某一幅度的振动向用户提供触感(步骤S207)。当在步骤S205中获得的驱动调整信息是用于驱动电压的调整信息时，控制单元16调整驱动信号的驱动电压并且驱动压电元件17，以便通过具有某一幅度的振动向用户提供触感。当在步骤S205中获得的驱动调整信息是用于相位的调整信息时，控制单元16调整驱动信号的相位并且驱动压电元件17，以便将触感通过具有某一幅度的振动提供给用户。此外，控制单元16能够控制压电元件17的驱动，以使得通过具有某一幅度的振动将点击感觉提供为触感。然后，控制单元16将三个压电元件设置回负荷检测模式(步骤S208)并且计算触摸传感器11上的压力负荷。
根据本实施方式的触感提供装置，由于压电元件17用作为检测触摸传感器11的触摸面11a上的压力负荷的负荷传感器并且用作为振动触摸面11a的致动器，所以减少了组件数量和成本。此外，由于能够减少组件的数量，所以节省了组件占用的空间，并且能够缩减装置的尺寸。
此外，根据本实施方式的触感提供装置，当用户施加满足提供触感的标准的压力负荷而按压触摸传感器11的触摸面11a时，控制单元16基于按压位置控制压电元件17的驱动，以便通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动将触感提供给诸如手指等的按压对象。由此，不管用户的输入的位置如何，都向用户提供恒定的触感，因此改善了用户的操作感。
此外，控制单元16基于按压对象的按压位置来调整将要施加到压电元件17的电压，从而通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动，向诸如手指等的按压对象提供触感。也就是说，通过调整电压，不管用户的输入位置如何，都向用户提供恒定的触感，因此改善了用户的操作感。
此外，控制单元16基于按压对象的按压位置来调整压电元件17的振动的相位，从而通过具有独立于按压位置的某一幅度的振动向诸如手指等的按压对象提供触感。也就是说，通过调整相位，不管用户的输入位置，都向用户提供恒定的触感，因此改善了用户的操作感。
此外，控制单元16控制压电元件17的驱动，以提供作为具有某一幅度的触感的点击感觉。相应地，即使对图形描绘于显示单元14上的输入对象进行输入时，用户也可以获得与按压实际按钮时获得的触感类似的触感。由此，可以进一步改善用户的操作感。
尽管基于附图和实施方式描述了本发明，但是应当理解，本领域技术人员可以实现各种修改和改变。相应地，这些修改和改变都包含在本发明的范围中。例如，可以在没有逻辑矛盾的情况下通过组合多个元件或者分割元件来重新设置每个元件中包含的功能等。
例如，可以配置为，直到基于负荷检测单元12或压电元件17的输出计算的、触摸传感器11上的负荷满足提供触感的标准(例如，1N)时激发触感，并且当负荷满足标准时，利用预定驱动信号驱动触感提供单元13或压电元件17以使触摸面11a振动，从而激发触感。因此，向操作者提供点击感觉，以使操作者识别输入操作完成。相应地，即使通过利用在触摸传感器11上图形描绘的诸如按钮开关(按压式按键开关)的按键开关，操作者也能在感觉与操作按钮开关时获得的点击感觉类似的真实的点击感的情况下进行对触摸传感器11的输入操作。因此，操作者不会有奇怪的感觉。此外，由于操作者能够在感知“已按压”触摸传感器11的同时进行输入操作，所以防止因仅按压导致的错误输入。
可以根据在按压时有意按压的按钮开关的负荷特性，合适地设置提供触感的压力负荷的标准。例如，可以将该标准设置为等于触摸传感器11对触摸输入进行响应的负荷(将提供触感的定时与触摸传感器11响应触摸输入的定时同步)或者高于触摸传感器11对触摸输入进行响应的负荷(将提供触感的定时设置为晚于触摸传感器11响应触摸输入的定时)。例如，当根据本实施方式的触感提供装置被应用到移动终端时，优选地将标准设置为等于或高于触摸传感器11响应于触摸输入的负荷(将提供触感的定时设置为晚于触摸传感器11响应于触摸输入的定时)。或者，用户可以按需要设置标准，以使得年长的用户可以将标准设置得更重(更慢)，年轻的用户可以将标准设置得更轻(更快)。
此外，例如，触感提供单元13、负荷检测单元12和压电元件17的数量不限于实施方式中所提及的数量，而是可以采用任何数量。例如，压电元件17的数量不限于三个，而是可以采用任意的数量。另外，基于触摸传感器11的尺寸、振动幅度等，压电元件17可以具有已知的配置，诸如单体晶片、单压电晶片、双压电晶片和层压型。
本发明还有效地适用于其中触摸传感器11用作用于打开/关闭操作的触摸开关的触感提供装置。此外，根据本发明的触感提供装置能够通过在触摸传感器11被按压的同时在不同的标准(负荷)上连续提供触感，来提供多步式开关的感觉，例如，两步式开关(在按压之后进一步按压)。因此，如果将输入装置应用到例如照相机的释放按钮，那么可提供锁定聚焦的感觉(第一步)和释放的感觉(第二步)。此外，与显示单元14结合，输入装置能够根据按压的步骤以多种方式改变菜单等级屏幕等的显示。此外，当提供如上所述的多步式开关的感觉时，可以在每一步改变使触摸面振动的驱动信号，以便在每一步提供不同的触感。
根据本发明，当基于负荷检测单元12或压电元件17的输出检测到的压力负荷满足提供触感的标准时，触感提供装置驱动触感提供单元13或压电元件17。这里，“当基于负荷检测单元12或压电元件17的输出检测到的压力负荷满足提供触感的标准时”可以表示“当检测的压力负荷达到提供触感的标准值时”、“当检测到的压力负荷超过提供触感的标准值时”或“当基于负荷检测单元或压电元件的输出检测到提供触感的标准值时”。
参考标号列表
11触摸传感器
11a触摸面
12负荷检测单元
13触感提供单元
14显示单元
15存储单元
16控制单元
17压电元件
21外壳
22绝缘装置
23上盖
24绝缘装置
31负荷传感器
32压电元件

Claims (14)

1.一种触感提供装置，包括：
触摸传感器，被配置为检测触摸输入；
负荷检测单元，被配置为检测所述触摸传感器的触摸面上的压力负荷；
触感提供单元，被配置为振动所述触摸面；以及
控制单元，被配置为当所述负荷检测单元检测到的所述压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制所述触感提供单元的驱动，以便通过具有独立于所述按压位置的某一幅度的振动向按压所述触摸面的对象提供所述触感。
2.根据权利要求1所述的触感提供装置，其中，
基于为尺寸与所述触摸面的位置相对应的区域中的每一个区域设置的调整信息，所述控制单元控制所述触感提供单元，以便通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
3.根据权利要求2所述的触感提供装置，其中，
待设置有所述调整信息的区域基于所述触感提供单元的位置而划分。
4.根据权利要求1所述的触感提供装置，其中，
所述控制单元基于所述按压位置来调整将要施加到所述触感提供单元的电压，以使得所述触感提供单元通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
5.根据权利要求1所述的触感提供装置，其中，
所述控制单元基于所述按压位置调整所述触感提供单元的振动的相位，以使得所述触感提供单元通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
6.根据权利要求1所述的触感提供装置，其中，
所述控制单元控制所述触感提供单元的驱动，以便通过具有所述某一幅度的所述振动将所述触感提供为点击感觉。
7.一种触感提供装置的控制方法，包括：
触摸传感器，被配置为检测触摸输入；
负荷检测单元，被配置为检测所述触摸传感器的触摸面上的压力负荷；以及
触感提供单元，被配置为振动所述触摸面，所述控制方法包括如下步骤：
当所述负荷检测单元检测到的所述压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制所述触感提供单元的驱动，以便通过具有独立于所述按压位置的某一幅度的振动向按压所述触摸面的对象提供触感。
8.一种触感提供装置，包括：
触摸传感器，被配置为检测触摸输入；
压电元件，安装在所述触感传感器上；以及
控制单元，被配置为基于所述压电元件的输出信号检测所述触摸传感器的触摸面上的压力负荷，并且当检测到的所述压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制所述压电元件的驱动，以便通过具有独立于所述按压位置的某一幅度的振动向按压所述触摸面的对象提供所述触感。
9.根据权利要求8所述的触感提供装置，其中，
基于为尺寸与所述触摸面的位置对应的区域中的每一个区域设置的调整信息，所述控制单元控制所述压电元件，以通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
10.根据权利要求9所述的触感提供装置，其中，
待设置有所述调整信息的区域基于所述压电元件的位置而划分。
11.根据权利要求8所述的触感提供装置，其中，
所述控制单元基于所述按压位置来调整将要施加到所述压电元件的电压，以使得所述压电元件通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
12.根据权利要求8所述的触感提供装置，其中，
所述控制单元基于所述按压位置来调整所述压电元件的振动的相位，以使得所述压电元件通过具有所述某一幅度的所述振动提供所述触感。
13.根据权利要求8所述的触感提供装置，其中，
所述控制单元控制所述压电元件的驱动，以便通过具有所述某一幅度的所述振动将所述触感提供为点击感觉。
14.一种触感提供装置的控制方法，包括：
触摸传感器，被配置为检测触摸输入；以及
压电元件，安装在所述触感传感器上，所述控制方法包括以下步骤：
基于所述压电元件的输出信号检测所述触摸传感器的触摸面上的压力负荷，并且当所检测的所述压力负荷满足提供触感的标准时，基于按压位置控制所述压电元件的驱动，以便通过具有独立于所述按压位置的某一幅度的振动向按压所述触摸面的对象提供触感。
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