CN103038730A - 触感提供装置和用于触感提供装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

无需在两个芯片之间交换指示压力负荷的信号就可提供触感。一种触感提供装置，其包括：触摸传感器、用于检测触摸传感器上的压力负荷的负荷检测单元、用于使触摸传感器的触摸面振动的触感提供单元、用于控制对该提供单元的驱动的触感提供控制单元、以及用于基于该传感器的输出控制对提供控制单元的驱动的主控制单元。主控制单元基于传感器的输出确定触摸面的预定区域是否被触摸，当该区域被触摸时，主控制单元向提供控制单元发送触感控制指令。该提供控制单元在从主控制单元接收到该指令后，基于该指令和压力负荷控制对提供单元的驱动。

Description

触感提供装置和用于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（于2010年7月27日提交的）第2010-168564号日本专利申请的优先权和益处，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及具有触摸传感器的触感提供装置和用于该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、触摸开关等触摸传感器的输入装置普遍在操作者在移动设备（例如，移动电话和游戏机、诸如计算器、自动售票机的信息设备、诸如微波炉的家用电器、电视机、灯光设备、工业设备（FA设备）等）中用作用于接收输入操作的诸如操作单元的输入装置。

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诸如手指或手写笔的按压件（对象）进行的触摸输入（输入操作），而且与按钮开关不同，这些触摸传感器在被触摸时自身没有物理移动。

因此，建议了一种输入装置，例如当该输入装置检测到对触摸传感器的预定区域施加了等于或大于预定压力负荷的输入时，使触摸传感器振动以在操作者的指尖处提供触感作为反馈（例如，参见专利文献1）。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：第10-293644号日本专利公告

发明内容

技术问题

通过振动触摸传感器提供触感的功能可以通过诸如专用处理器、压电元件等芯片实现。例如，通过将不具有触感提供功能的触摸传感器装置和具有触感提供功能的芯片组合，向各种触感传感器装置引入触感提供功能并且使触摸传感器装置能够用作触感提供装置。在这种情况下，触感提供装置包括双芯片：用于对应用和包括触摸传感器等的整个装置进行控制的控制芯片；以及用于控制触感提供的芯片。然而，现有技术中没有考虑过具有双芯片结构的触感提供装置。

优选地，触感与用户界面（诸如应用和操作系统）关联地提供。详细地，当对预定区域（触感提供区，诸如按钮和应用的用户界面的图标）进行了响应于触摸输入提供触感的触摸输入时，期望响应于触摸输入提供适当的触感。这里，虽然传统触摸传感器检测触摸输入的位置信息，但是传统触摸传感器不会检测触摸输入的压力负荷。另一方面，为了在压力负荷等于或大于预定值时控制触感的提供，触感提供芯片通过利用例如压电元件对触摸输入的压力负荷进行检测。因此，为了基于压力负荷控制应用处理，用于控制包括应用等的整个装置的控制芯片需要从触感提供芯片获取压力负荷。然而，在两个芯片之间不断地交换指示压力负荷的信号会增加整个装置的处理负荷以及功耗。

因此，考虑到以上问题，本发明的目的是提供一种触感提供装置，其无需在两个芯片之间交换指示压力负荷的信号就能够提供所需触感。

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；

负荷检测单元，配置为检测所述触摸传感器上的压力负荷；

触感提供单元，配置为使所述触摸传感器的触摸面振动；

触感提供控制单元，配置为控制对所述触感提供单元的驱动；以及

主控制单元，配置为基于所述触摸传感器的输出控制对所述触感提供控制单元的驱动，其中

所述主控制单元基于所述触摸传感器的所述输出确定所述触摸面的预定区域是否被触摸，当所述预定区域被触摸时，所述主控制单元向所述触感提供控制单元发送触感控制指令，以及

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述触感控制指令后，基于所述触感控制指令和所述压力负荷控制对所述触感提供单元的驱动。

为了实现以上目的，根据本发明的第二方面的用于触感提供装置的控制方法，所述触感提供装置包括：

触摸传感器；

负荷检测单元，配置为检测所述触摸传感器上的压力负荷；

触感提供单元，配置为使所述触摸传感器的触摸面振动；

触感提供控制单元，配置为控制对所述触感提供单元的驱动；以及

主控制单元，配置为基于所述触摸传感器的输出控制对所述触感提供控制单元的驱动，所述控制方法包括以下步骤：

所述主控制单元基于所述触摸传感器的所述输出确定所述触摸面的预定区域是否被触摸，当所述预定区域被触摸时，所述主控制单元向所述触感提供控制单元发送触感控制指令；以及

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述触感控制指令后，基于所述触感控制指令和所述压力负荷控制对所述触感提供单元的驱动。

此外，为了实现以上目的，根据本发明的第三方面的触感提供装置包括：

触摸传感器；

负荷检测单元，配置为检测所述触摸传感器上的压力负荷；

触感提供单元，配置为使所述触摸传感器的触摸面振动；

触感提供控制单元，配置为控制对所述触感提供单元的驱动；以及

主控制单元，配置为控制与触感的提供关联的应用，其中

所述主控制单元向所述触感提供控制单元发送与所述应用有关的通知，以及

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述通知后，基于所述触摸传感器的输出、所述通知以及所述压力负荷控制对所述触感提供单元的驱动。

另外，为了实现以上目的，根据本发明的第四方面的用于触感提供装置的控制方法，所述触感提供装置包括：

触摸传感器；

负荷检测单元，配置为检测所述触摸传感器上的压力负荷；

触感提供单元，配置为使所述触摸传感器的触摸面振动；

触感提供控制单元，配置为控制对所述触感提供单元的驱动；以及

主控制单元，配置为控制与触感的提供关联的应用，所述控制方法包括以下步骤：

所述主控制单元向所述触感提供控制单元发送与所述应用有关的通知，以及

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述通知后，基于所述触摸传感器的输出、所述通知以及所述压力负荷控制对所述触感提供单元的驱动。

有益效果

根据本发明，无需在两个芯片之间交换指示压力负荷的信号就可提供预定的触感。

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示意性配置的功能框图；

图2（a）和图2（b）是示出图1中所示的触摸传感器的支承结构的示意性配置的两个示例的平面图；

图3是示出图1中所示的触感提供装置的主机单元和触觉单元的操作示例的时序图；

图4是示出根据本发明的第二实施方式的触感提供装置的示意性配置的功能框图；

图5是示出图4中所示的触感提供装置的主机单元和触觉单元的操作示例的时序图；

图6是示出图4中所示的触感提供装置的主机单元和触觉单元的操作示例的时序图；以及

图7是示出根据本发明的第三实施方式的触感提供装置的示意性配置的功能框图。

具体实施方式

将参照附图描述本发明的实施方式。

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示意性配置的功能框图。该触感提供装置包括用于控制触感提供装置的全部操作的主机单元10、用于控制触感的提供的触觉单元20、触摸传感器控制单元31、触摸传感器32、显示控制单元41以及显示单元42。

主机单元10包括主控制单元11和主存储单元12。主控制单元11通过利用诸如CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）的任何适当的处理器配置，并且控制触感提供装置的全部操作，例如应用处理和用户界面。这里，应用处理包括通过诸如操作系统和中间件以及个人应用的软件进行的操作。主存储单元12存储应用程序和用于提供触感的多个参数表。下面将对参数表进行详细描述。

触觉单元20包括触感提供控制单元21、压电元件22以及存储单元23。触感提供控制单元21通过利用专用处理器（例如，DSP（DigitalSignal Processor，数字信号处理器））配置。触觉单元20的压电元件22用作用于使触摸传感器的触摸面32a振动的触感提供单元，并且还用作用于检测触摸传感器32上的压力负荷的负荷检测单元。压电元件22检测到的压力负荷被提供至触感提供控制单元21。触感提供控制单元21基于压电元件22检测到的压力负荷控制对压电元件22的驱动。存储单元23存储用于提供触感的多个参数表。这里，存储在存储单元23中的参数表也被存储在主机单元10的主存储单元12中。即，主机单元10和触觉单元20存储共同的用于提供触感的参数表。

用于提供触感的参数表包括各种参数，例如按压步骤数、释放步骤数、按压阈值、释放阈值、按压振动图形、释放振动图形、振动强度以及校正参数。作为按压步骤数，设置的是在对象按压触摸传感器32时向诸如手指等对象提供触感（按压感觉）的步骤数（次数）。作为释放步骤数，设置的是在对象释放触摸传感器32时向对象提供触感（释放感觉）的步骤数（次数）。作为按压阈值和释放阈值，分别设置的是在按压步骤和在释放步骤中的负荷阈值。作为按压振动图形和释放振动图形，分别设置的是待提供至压电元件22以用于提供按压感觉和释放感觉的驱动信号的图形。基于按压振动图形和释放振动图形，提供在按压按钮开关时所获得的点击感觉、按压感觉等。作为振动强度，设置的是按压振动图形和释放振动图形中的每个的振动强度。作为校正参数，设置的是针对每个触感提供区的振动强度和输入灵敏度。

触摸传感器32接收诸如手指等的按压件（对象）对显示单元42的触摸输入，并且触摸传感器32通过利用诸如电阻膜型、电容型、光学型等已知类型的触摸板、触摸开关等配置。对象在触摸传感器32的触摸面32a（参见图2）上的输入位置信息由触摸传感器控制单元31基于触摸传感器32的输出来检测。根据本实施方式，主机单元10的触摸传感器31和主控制单元11彼此连接，以便在对触摸传感器32进行触摸输入时，触摸传感器控制单元31将该触摸输入的输入位置信息提供至主机单元10的主控制单元11。

显示单元42由主控制单元11经由显示控制单元41控制。由此，显示单元42显示基于应用的用户界面。在用户界面中，显示单元42显示诸如按钮开关（按压式按键开关）等的触感提供区。显示单元42通过利用例如液晶显示面板、有机EL显示面板等配置。

图2（a）和图2（b）是示出图1中所示的触摸传感器32的支承结构的示意性配置的两个示例的平面图。在图2（a）所示的支承结构中，触摸传感器32在平面图中为矩形形状，并且在触摸传感器32的背部的四个角处通过支承部件50可弯曲地支承在显示单元42上（参见图1）。在附图中由虚线示出的、触摸传感器32的背部上且在显示单元42的显示区42a外部，为带状形状的压电元件22a、22b沿两个长边中的每个长边附接于每个长边的中心处。压电元件22a、22b构成图1中的压电元件22。

因此，当触摸面32a被按压时，触摸传感器32微微弯曲。当触摸传感器32弯曲时，电荷积聚于压电元件22a、22b中并且产生电压。另外，当压电元件22a、22b被外部施加电压时，压电元件22a、22b弯曲，因而触摸传感器32在弯曲但同时四个点被支承部件50支承的情况下振动。

在图2（b）所示的支承结构中，触摸传感器32在平面图中为矩形形状，并且在触摸传感器32的背部的六个点（四个角和两个长边的各中心点）处通过支承部件50可弯曲地支承在显示单元42上（参见图1）。另外，在触摸传感器32的背部上且在显示单元42的显示区42a外部，为带状形状的压电元件22a、22b构成图1中的压电元件22并且沿两个短边中的每个短边附接于每个短边的中心处。

因此，以与图2（a）的情况同样的方式，触摸传感器32在触摸面32a被按压时微微弯曲。当触摸传感器32弯曲时，压电元件22a、22b被充电并且产生电压。另外，当压电元件22a、22b被外部施加电压时，压电元件22a、22b弯曲，因而触摸传感器32在弯曲但同时六个点被支承部件50支承的情况下振动。

下面对图1所示的触感提供装置的主机单元10和触觉单元20的操作示例进行描述。图3是示出图1中所示的触感提供装置的主机单元10和触觉单元20的操作示例的时序图。

当主机单元10的主控制单元11激活用于提供触感的应用时，显示单元42显示包括诸如按钮等触感提供区的用户界面（步骤S101）。当诸如手指等对象对支承在显示单元42上的触摸传感器32进行输入时，主控制单元11通过从触摸传感器控制单元31获得输入位置信息来检测对象的位置（步骤S102）。接下来，主控制单元11基于对对象位置的检测结果确定对象是否对触摸面32a的预定区域（用户界面的触感提供区）进行了输入（步骤S103）。当主控制单元11确定对象对触感提供区进行了输入时，向触感提供控制单元21发送触感控制指令（步骤S104）。触感控制指令包括指定用于提供特定触感的参数表的编号。主控制单元11通过根据应用或触感提供区改变用于提供触感的参数表使触觉单元20能够提供所需的触感。

在触觉单元20中，在从主控制单元11接收到触感控制指令后，触感提供控制单元21通过获得压电元件22的输出电压来检测触摸传感器32上的压力负荷（步骤S201）。接下来，触感提供控制单元21确定压力负荷是否满足由触感控制指令所指定的参数表中设置的按压阈值（步骤S202）。当压力负荷满足按压阈值时，触感提供控制单元21将该参数表中设置的按压振动图形输出至压电元件22以便向对象提供触感（步骤S203）。

根据本实施方式，如上所述，主控制单元11基于触摸传感器32的输出确定触摸面32a的触感提供区是否被触摸，并且在触感提供区被触摸时向触感提供控制单元21发送触感控制指令。在触感提供控制单元21从主控制单元11接收到触感控制指令后，基于触感控制指令和压力负荷来控制对用作触感提供单元的压电元件22的驱动。因此，无需在构成双芯片的主机单元10与触觉单元20之间交换指示压力负荷的信号就可根据应用提供所需的触感。

图4是示出根据本发明的第二实施方式的触感提供装置的示意性配置的功能框图。以与图1所示的触感提供装置相同的方式，图4所示的触感提供装置包括主机单元10、触觉单元20、触摸传感器控制单元31、触摸传感器32、显示控制单元41以及显示单元42，其中，主机单元10包括主控制单元11和主存储单元12，触觉单元20包括触感提供控制单元21、压电元件22和存储单元23。图4所示的每个功能块与图1中具有相同参考标号的功能块进行同样的操作，因而将省略对其的详细描述。与图1所示的触感提供装置不同，在图4所示的触感提供装置中，触摸传感器控制单元31和触感提供控制单元21彼此连接，而触摸传感器控制单元31和主控制单元11彼此没有连接。即，根据本实施方式，当存在对触摸传感器32的触摸输入时，触摸传感器控制单元31向触觉单元20的触感提供控制单元21提供该触摸输入的位置信息。

下面对图4中所示的触感提供装置的主机单元10和触觉单元20的操作进行描述。图5是示出图4所示的触感提供装置的主机单元10和触觉单元20的操作示例的时序图。

当主机单元10的主控制单元11激活用于提供触感的应用时，显示单元42显示包括诸如按钮等的触感提供区的用户界面（步骤S101）。主控制单元11将与包括触感提供区的用户界面有关的信息作为应用信息的通知发送至触感提供控制单元21（步骤S105）。应用信息的通知包括与每个触感提供区对应的、与用于提供触感的参数表有关的信息。

当诸如手指等对象对触摸传感器32进行输入时，触觉单元20的触感提供控制单元21通过从触摸传感器控制单元31获得输入位置信息来检测对象的位置（步骤S204）。接下来，触感提供控制单元21基于对对象位置的检测结果确定对象是否对触摸面32a的预定区域（用户界面的触感提供区）进行了输入（步骤S205）。当触感提供控制单元21确定对象对触感提供区进行了输入时，触感提供控制单元21通过获得压电元件22的输出电压来检测触摸传感器32上的压力负荷（步骤S201）。接下来，触感提供控制单元21确定压力负荷是否满足由来自主控制单元11的应用信息的通知所指定的参数表而设置的按压阈值（步骤S202）。当压力负荷满足按压阈值时，触感提供控制单元21将参数表中设置的按压振动图形输出至压电元件22以便向对象提供触感（步骤S203）。

应该注意，触觉单元20的触感提供控制单元21可在步骤S204中将检测到的对象的输入位置通知到主机单元10的主控制单元11。由此，主机单元10可基于触摸输入的位置进行应用处理。

根据本实施方式，如上所述，主控制单元11将应用信息的通知发送至触感提供控制单元21。触感提供控制单元21在从主控制单元11接收到应用信息的通知后基于触摸传感器32的输出、应用信息的通知以及压力负荷来控制对用作触感提供单元的压电元件22的驱动。因此，无需在构成双芯片的主机单元10与触觉单元20之间交换指示压力负荷的信号就可根据应用提供所需的触感。

图6是示出图4所示的触感提供装置的主机单元10和触觉单元20的操作的另一示例的时序图。

当主机单元10的主控制单元11激活用于提供触感的应用时，显示单元42显示包括诸如按钮等的触感提供区的用户界面（步骤S101）。主控制单元11向触感提供控制单元21发送应用信息的通知以通知包括触感提供区的用户界面被显示（步骤S105）。

当诸如手指等对象对触摸传感器32进行输入时，触觉单元20的触感提供控制单元21通过从触摸传感器控制单元31获得输入位置信息来检测对象的位置（步骤S204）。接下来，触感提供控制单元21将检测到的对象位置通知给主机单元10的主控制单元11（步骤S206）。

主控制单元11基于触感提供控制单元21所通知的对象位置确定对象是否对触摸面32a的预定区域（用户界面的触感提供区）进行了输入（步骤S103）。当主控制单元11确定对象对触感提供区进行了输入时，主控制单元11向触感提供控制单元21发送触感控制指令（步骤S104）。该触感控制指令包括指定用于提供特定触感的参数表的编号。

触觉单元20的触感提供控制单元21在从主控制单元11接收到触感控制指令后，通过获得压电元件22的输出电压来检测触摸传感器32上的压力负荷（步骤S201）。接下来，触感提供控制单元21确定压力负荷是否满足由主控制单元11所发送的触感控制指令所指定的参数表中设置的按压阈值（步骤S202）。当压力负荷满足按压阈值时，触感提供控制单元21将参数表中所设置的按压振动图形输出至压电元件22以便向对象提供触感（步骤S203）。

根据本实施方式，如上所述，主控制单元11基于从触感提供控制单元21获得的触摸传感器32的输出，确定触摸面32a的触感提供区是否被触摸，并且在触感提供区被触摸时向触感提供控制单元21发送触感控制指令。触感提供控制单元21在从主控制单元11接收到触感控制指令后，基于触感控制指令和压力负荷来控制对用作触感提供单元的压电元件22的驱动。因此，无需在构成双芯片的主机单元10与触觉单元20之间交换指示压力负荷的信号就可根据应用提供所需的触感。

图7是示出根据本发明的第三实施方式的触感提供装置的示意性配置的功能框图。以与图1所示的触感提供装置相同的方式，图7中示出的触感提供装置包括主机单元10、触觉单元20、触摸传感器控制单元31、触摸传感器32、显示控制单元41以及显示单元42，其中，主机单元10包括主控制单元11和主存储单元12，触觉单元20包括触感提供控制单元21、压电元件22和存储单元23。图7所示的每个功能块与图1中具有相同参考标号的功能块进行同样的操作，因而将省略对其的详细描述。

与图1和图4所示的触感提供装置不同，在图7所示的触感提供装置中，触摸传感器控制单元31和主控制单元11彼此连接，并且触摸传感器控制单元31和触感提供控制单元21也彼此连接。即，根据本实施方式，当存在对触摸传感器32的触摸输入时，触摸传感器控制单元31向主机单元10的主控制单元11以及触觉单元20的触感提供控制单元21提供该触摸输入的位置信息。即，图7所示的触感提供装置的主机单元10和触觉单元20可进行图3、图5和图6所示的任何操作。

应该理解，本发明不限于以上实施方式，还可以以多种方式进行修改或改变。例如，可优选的是，主控制单元11基于未存储在触觉单元20的存储单元23中的用于提供触感的参数表来控制触觉单元20。在这种情况下，主控制单元11可将用于提供触感的参数表包含在触感控制指令（S104）或者应用信息通知（S105）中，并将该指令或通知发送至触感提供控制单元21。触感提供控制单元21在接收到参数表后，可基于接收到的参数表驱动压电元件22并将接收到的参数表存储在存储单元23中。

另外，虽然在以上实施方式中压电元件22用作触感提供单元和负荷检测单元，但是触感提供单元和负荷检测单元可单独地提供。在这种情况下，触感提供单元可不限于通过利用压电元件配置，还可利用诸如偏心马达、螺线管等其它已知振动部件配置。另外，触摸传感器可通过层压的压电元件支承。同样地，负荷检测单元可不限于通过利用压电元件配置，还可利用诸如应变计传感器等其它已知负荷检测装置来配置。此外，可省略负荷检测单元。另外，本发明还适用于以下触感提供装置，即，其不包括显示单元，但包括具有通过印刷等方式直接描绘于其上的触感提供区的触摸传感器。

参考标号列表

10    主机单元

11    主控制单元

12    主存储单元

20    触觉单元

21    触感提供控制单元

22    压电元件

23    存储单元

31    触摸传感器控制单元

32    触摸传感器

41    显示控制单元

42    显示单元

50    支承部件

Claims (4)

1.一种触感提供装置，包括：

触摸传感器；

负荷检测单元，配置为检测所述触摸传感器上的压力负荷；

触感提供单元，配置为使所述触摸传感器的触摸面振动；

触感提供控制单元，配置为控制对所述触感提供单元的驱动；以及

主控制单元，配置为基于所述触摸传感器的输出控制对所述触感提供控制单元的驱动，其中

所述主控制单元基于所述触摸传感器的所述输出确定所述触摸面的预定区域是否被触摸，当所述预定区域被触摸时，所述主控制单元向所述触感提供控制单元发送触感控制指令，以及

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述触感控制指令后，基于所述触感控制指令和所述压力负荷控制对所述触感提供单元的驱动。

2.一种用于触感提供装置的控制方法，所述触感提供装置包括：

触摸传感器；

负荷检测单元，配置为检测所述触摸传感器上的压力负荷；

触感提供单元，配置为使所述触摸传感器的触摸面振动；

触感提供控制单元，配置为控制对所述触感提供单元的驱动；以及

主控制单元，配置为基于所述触摸传感器的输出控制对所述触感提供控制单元的驱动，

所述控制方法包括以下步骤：

所述主控制单元基于所述触摸传感器的所述输出确定所述触摸面的预定区域是否被触摸，当所述预定区域被触摸时，所述主控制单元向所述触感提供控制单元发送触感控制指令；以及

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述触感控制指令后，基于所述触感控制指令和所述压力负荷控制对所述触感提供单元的驱动。

3.一种触感提供装置，包括：

触摸传感器；

负荷检测单元，配置为检测所述触摸传感器上的压力负荷；

触感提供单元，配置为使所述触摸传感器的触摸面振动；

触感提供控制单元，配置为控制对所述触感提供单元的驱动；以及

主控制单元，配置为控制与触感的提供关联的应用，其中

所述主控制单元向所述触感提供控制单元发送与所述应用有关的通知，以及

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述通知后，基于所述触摸传感器的输出、所述通知以及所述压力负荷控制对所述触感提供单元的驱动。

4.一种用于触感提供装置的控制方法，所述触感提供装置包括：

触摸传感器；

负荷检测单元，配置为检测所述触摸传感器上的压力负荷；

触感提供单元，配置为使所述触摸传感器的触摸面振动；

触感提供控制单元，配置为控制对所述触感提供单元的驱动；以及

主控制单元，配置为控制与触感的提供关联的应用，所述控制方法包括以下步骤：

所述主控制单元向所述触感提供控制单元发送与所述应用有关的通知，以及

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述通知后，基于所述触摸传感器的输出、所述通知以及所述压力负荷控制对所述触感提供单元的驱动。

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