CN103038731A - 触感提供装置和用于触感提供装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

通过在两个芯片之间交换指示为提供触感所检测的压力负荷的信号，并基于该压力负荷执行应用处理。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以提供触感的负荷检测单元、用于使触摸传感器的触摸面振动的触感提供单元、用于控制对触感提供单元的驱动的提供控制单元、以及用于控制应用的主控制单元。主控制单元基于触摸传感器的输出确定触摸面的预定区域是否被触摸，当预定区域被触摸时，主控制单元向提供控制单元发送指令。提供控制单元在从主控制单元接收到指令时，检测压力负荷并将检测到的负荷发送到主控制单元。主控制单元基于该负荷执行应用处理。

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2010-168581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

本申请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，具有诸如触摸面板、触摸开关等的触摸传感器的输入装置普遍用作接收操作者在移动设备（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）中用于接收输入操作的诸如操作单元的输入装置。

已知各种类型的触摸传感器，诸如电阻膜型、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装置（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向触摸传感器的预定区域施加的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手指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

可利用诸如专用处理器、压电元件等芯片来实现通过使触摸传感器振动提供触感的功能。例如，通过组合不具有提供触感的功能的触摸传感器装置和具有提供触感的功能的芯片，向各种触摸传感器装置引入提供触感的功能，并且使触摸传感器能够用作触感提供装置。在这种情况下，触感提供装置包括两个芯片：用于对应用、触摸传感器等整个装置进行控制的控制芯片；以及用于控制触感的提供的触感提供芯片。然而，现有技术中并未考虑过具有两个芯片的触感提供装置。

传统的触摸传感器检测触摸输入的位置信息，但不检测触摸输入的压力负荷。另一方面，当存在等于或大于预定值的压力负荷时控制触感提供的触感提供芯片例如通过利用压电元件检测触摸输入的压力负荷。因此，为了基于压力负荷控制应用处理，用于控制应用等的整个装置控制芯片需要从触感提供芯片获得压力负荷。例如，当对应用的用户界面（例如按钮和图标）的预定区域（压力负荷对应区域）施加等于或大于预定压力负荷的触摸输入以执行对应于压力负荷的操作时，期望响应于该触摸输入执行合适的应用处理。然而，触感提供芯片检测到的压力负荷用作对触感提供进行控制而检测的信息，而不考虑用于由另一芯片进行的应用处理。

因此，考虑到这种情况，本发明的目的是提供一种触感提供装置，其通过在两个芯片之间交换指示用于提供触感所检测的压力负荷的信号，能够基于压力负荷执行应用处理。

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以用于提供触感；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，配置为控制应用，其中，所述主控制单元基于所述触摸传感器的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压力负荷检测指令，所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述压力负荷检测指令后，检测压力负荷并将检测到的压力负荷发送到所述主控制单元，以及所述主控制单元基于从所述触感提供控制单元接收到的压力负荷执行应用处理。

本发明的第二方面是根据第一方面的触感提供装置，其中，当所述预定区域被触摸并且从所述触感提供控制单元所接收的压力负荷满足用于提供触感的标准时，所述主控制单元控制对所述触感提供控制单元的驱动以便提供触感。

为了实现以上目的，根据本发明的第三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以用于提供触感；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，配置为控制应用。所述方法包括以下步骤：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压力负荷检测指令，所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述压力负荷检测指令后，对压力负荷进行检测并将检测到的压力负荷发送到所述主控制单元，以及所述主控制单元基于从所述触感提供控制单元接收到的压力负荷执行应用处理。

有益效果

根据本发明，由于在两个芯片之间交换指示为提供触感所检测的压力负荷的信号，所以可基于压力负荷执行应用处理。

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构造的功能框图；

图2（a）和图2（b）是示出图1中所示的触摸传感器的支撑结构的示意性构造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；以及

图5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。

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构造的功能框图。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和显示单元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利用诸如CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）的任意合适的处理器进行配置，并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，应用包括操作系统和中间件以及个人应用的软件处理。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。后面将详细描述参数表。

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。触感提供控制单元21利用专用处理器（例如，DSP（Digital SignalProcessor，数字信号处理器））进行配置。触觉单元20的压电元件22用作使触摸传感器的触摸面32a振动的触感提供单元，还用作检测触摸传感器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给触感提供控制单元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，存储单元23中所存储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。设置当诸如手指等对象按压触摸传感器32时向该对象提供触感（按压感觉）的步骤数（次数），作为按压步骤数。设置当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），作为释放步骤数。分别设置在按压步骤和释放步骤中的负荷阈值，作为按压阈值和释放阈值。分别设置待提供到压电元件22以用于提供按压感觉和释放感觉的驱动信号的图形，作为按压振动图形和释放振动图形。基于按压振动图形和释放振动图形，提供按压按钮开关时所获得的点击感觉、按压感觉等。设置按压振动图形和释放振动图形中的每个振动图形的振动强度，作为振动强度。设置各触感提供区域的振动强度和输入敏感度，作为校正参数。

触摸传感器32接收诸如手指等按压装置（对象）对显示单元42的触摸输入，并且例如通过利用诸如电阻膜型、电容型、光学型等公知类型的触摸面板、触摸开关等进行配置。触摸传感器控制单元31基于触摸传感器32的输出检测对象在触摸传感器32的触摸面32a（参见图2）上的输入位置信息。触摸传感器控制单元31和主机单元10的主控制单元11彼此连接，使得在对触摸传感器32进行触摸输入时，触摸传感器控制单元31将触摸输入的输入位置信息提供给主机单元10的主控制单元11。

主控制单元11经由显示控制单元41控制显示单元42。由此，显示单元42显示基于应用的用户界面。显示单元42在用户界面中显示压力负荷对应区域，例如，按钮开关（按压式按钮开关）等。显示单元42例如利用液晶显示面板、有机EL显示面板等进行配置。

图2（a）和图2（b）是示出图1中所示的触摸传感器32的支撑结构的示意性构造的两个示例的平面图。在图2（a）示出的支撑结构中，触摸传感器32在平面视图中为矩形形状，并且在触摸传感器32背部的四个角处通过支撑部件50可弯曲地支撑在显示单元42上（参见图1）。在图中由虚线指示的、触摸传感器32背部上并在显示单元42的显示区域42a外部，带状形状的压电元件22a、22b沿着两个长边中的每个长边附接于每个长边的中央处。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略微弯曲。当触摸传感器32弯曲时，电荷积累在压电元件22a、22b中并且产生电压。而且，当电压外部地施加到压电元件22a、22b时，压电元件22a、22b弯曲，因而触摸传感器32在四个点被支撑部件50支撑的情况下弯曲振动。

在图2（b）中示出的支撑结构中，触摸传感器32在平面视图中为矩形形状，并且在触摸传感器32背部的六个点（四个角和两个长边的各中心点）处通过支撑部件50可弯曲地支撑在显示单元42上（参见图1）。而且，在显示单元42的显示区域42a外部、触摸传感器32的背部上，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在其中心处。

因此，以与图2（a）的情况类似的方式，当触摸面32a被按压时，触摸传感器32略微弯曲。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。而且，当电压外部地施加到压电元件22a、22b时，压电元件22a、22b弯曲，触摸传感器32在六个点处被支撑部件50支撑的情况下弯曲振动。

下面对图1中示出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激活应用时，显示单元42显示包括诸如按钮等的压力负荷对应区域的用户界面（步骤S101）。当诸如手指等对象对支撑在显示单元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该对象的位置（步骤S102）。然后，主控制单元11基于对对象位置的检测结果确定对象是否正在对触摸面32a的预定区域（用户界面的压力负荷对应区域）进行输入（步骤S103）。

在触觉单元20中，触感提供控制单元21通过定期获得压电元件22的输出电压来检测触摸传感器32上的压力负荷（步骤S201）。触感提供控制单元21检测到的压力负荷用作用于提供触感提供所检测的信息。然而，根据本实施方式的触感提供控制单元21将定期获得的压力负荷通知到主机单元10的主控制单元11（步骤S202）。因此，主控制单元可基于压力负荷执行应用处理。

根据本实施方式，主控制单元11基于从触感提供控制单元21接收到的压力负荷提供对应于应用的触感。在下文中，在用户界面的压力负荷对应区域中，用于响应于输入提供触感的区域被称为触感提供区域。当对象对触摸面32a的压力负荷对应区域（触感提供区域）进行输入时，主机单元10的主控制单元11确定触感提供控制单元21所通知的压力负荷是否满足与触感提供区域对应的参数中所设置的按压阈值（用于提供触感的标准）（步骤S104）。当压力负荷满足按压阈值时，主控制单元11向触觉单元20的触感提供控制单元21发送触感提供指令（步骤S105）。该触感提供指令包括指定与触感提供区域对应的参数表的编号。通过基于应用和触感提供区域改变用于提供触感的参数表，主控制单元11可控制触觉单元20使得预定触感被提供。

触觉单元20的触感提供控制单元21在从主控制单元11接收到触感提供指令后，向压电元件22输出在该触感提供指令所指定的参数表中设置的按压振动图形以便将触感提供给对象（步骤S203）。

根据本实施方式，如上所述，触感提供控制单元21将为提供触感所检测的压力负荷发送至主控制单元11，主控制单元11基于触摸传感器32的输出和从触感提供控制单元21接收到的压力负荷执行应用处理。因此，由于组成双芯片的主机单元10和触觉单元20在二者之间交换指示用于提供触感所检测的压力负荷的信号，所以可基于压力负荷执行应用处理。即，主控制单元可基于压力负荷改变应用的用户界面，并执行与压力负荷对应区域相关联的操作。

另外，根据本实施方式，当触感提供区域被触摸并且从触感提供控制单元21接收到的压力负荷满足用于提供触感的标准时，主控制单元11控制触感提供控制单元21提供触感。因此，由于组成双芯片的主机单元10和触觉单元20在二者之间交换指示为提供触感所检测的压力负荷的信号，所以可基于应用提供预定触感。

图4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的另一操作示例的时序图。

当主机单元10的主控制单元11激活应用时，显示单元42显示包括诸如按钮等的压力负荷对应区域的用户界面（步骤S101）。当诸如手指等对象对支撑在显示单元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）。然后，主控制单元11基于对对象位置的检测结果确定对象是否正在对触摸面32a的预定区域（用户界面的压力负荷对应区域）进行输入（步骤S103）。当对象正在对压力负荷对应区域进行输入时，主控制单元11向触觉单元20的触感提供控制单元21发送压力负荷检测指令（步骤S106）。

在从主控制单元11接收到压力负荷检测指令后，触觉单元20的触感提供控制单元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）。触感提供控制单元21检测到的压力负荷用作用于控制触感的提供所检测的信息。然而，根据本实施方式的触感提供控制单元21将所获得的压力负荷通知到主机单元10的主控制单元11（步骤S202）。因此，主控制单元11可在考虑到压力负荷的情况下执行应用处理。

根据本实施方式，主控制单元11基于从触感提供控制单元21所接收的压力负荷进行控制以提供对应于应用的触感。当对象对触摸面32a的压力负荷对应区域（触感提供区域）进行输入时，主机单元10的主控制单元11确定触感提供控制单元21所通知的压力负荷是否满足与该触感提供区域对应的参数表中所设置的按压阈值（用于提供触感的标准）（步骤S104）。当压力负荷满足按压阈值时，主控制单元11向触觉单元20的触感提供控制单元21发送触感提供指令（步骤S105）。该触感提供指令包括指定与触感提供区域对应的参数表的编号。通过基于应用和触感提供区域改变用于提供触感的参数表，主控制单元11可控制触觉单元20以提供预定触感。

触觉单元20的触感提供控制单元21在从主控制单元11接收到触感提供指令后，向压电元件22输出在触感提供指令所指定的参数表中设置的按压振动图形以便将触感提供给对象（步骤S203）。

根据本实施方式，如上所述，当压力负荷对应区域被触摸时，主控制单元11向触感提供控制单元21发送压力负荷检测指令。在从主控制单元11接收到压力负荷检测指令后，触感提供控制单元21检测压力负荷，并将检测到的压力负荷发送到主控制单元11。主控制单元11基于从触感提供控制单元21接收到的压力负荷执行应用处理。因此，由于组成双芯片的主机单元10和触觉单元20在二者之间交换指示为提供触感所检测的压力负荷的信号，所以可基于压力负荷执行应用处理。即，主控制单元11可基于压力负荷改变应用的用户界面，并执行与压力负荷对应区域相关联的操作。尤其是，由于触感提供控制单元21在从主控制单元11接收到压力负荷检测指令之后检测压力负荷，所以可防止不必要的压力负荷检测，降低触感提供装置整体的处理负荷和功耗。

而且，根据本实施方式，当触感提供区域被触摸并且从触感提供控制单元21接收到的压力负荷满足用于提供触感的标准时，主控制单元11控制触感提供控制单元21提供触感。因此，组成双芯片的主机单元10和触觉单元10在二者之间交换指示为提供触感所检测的压力负荷的信号，从而可提供对应于应用的预定触感。

图5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的另一操作示例的时序图。

当主机单元10的主控制单元11激活用于执行与压力负荷对应的操作的应用时，显示单元42显示包括诸如按钮等的压力负荷对应区域的用户界面（步骤S101）。然后，主控制单元11向触感提供控制单元21发送压力负荷检测指令（步骤S107）。

在从主控制单元11接收到压力负荷检测指令后，触觉单元20的触感提供控制单元21开始检测压力负荷。触感提供控制单元21通过定期获得压电元件22的输出电压来检测触摸传感器32上的压力负荷（步骤S201a-S201c）。触感提供控制单元21检测到的压力负荷用作用于控制触感的提供所检测的信息。然而，根据本实施方式的触感提供控制单元21将定期获得的压力负荷通知到主机单元10的主控制单元11（步骤S202a-S202c）。因此，主控制单元11可在考虑到压力负荷的情况下执行应用处理。

当主机单元10退出用于执行与压力负荷对应的操作的应用时（步骤S108），主控制单元11向触感提供控制单元21发送压力负荷停止指令（步骤S109）。

在从主控制单元11接收到压力负荷停止指令后，触觉单元20的触感提供控制单元21将对压力负荷的检测停止（步骤S204）。

根据本实施方式，如上所述，主控制单元11在激活用于执行与压力负荷对应的操作的应用时向触感提供控制单元21发送压力负荷检测指令，并且在退出应用时向触感提供控制单元21发送压力负荷停止指令。触感提供控制单元21在从主控制单元11接收压力负荷检测指令时开始检测压力负荷，在从主控制单元11接收压力负荷停止指令时停止检测压力负荷。因此，组成双芯片的主机单元10和触觉单元20在二者之间交换指示为提供触感所检测的压力负荷的信号，从而可基于压力负荷执行应用处理。即，主控制单元11可基于压力负荷改变应用的用户界面，并执行与压力负荷对应区域相关联的操作。尤其是，由于触感提供控制单元21在从主控制单元11接收到压力负荷检测指令之后检测压力负荷，所以可防止不必要的压力负荷检测，降低触感提供装置整体的处理负荷和功耗。而且，由于触感提供控制单元21在用于执行与压力负荷对应的操作的应用被结束时将对压力负荷的检测停止，所以可进一步降低触感提供装置整体的处理负荷和功耗。应该注意，不仅可通过激活或退出应用，而且可通过改变触感提供装置的操作状态（例如改变为休眠模式和取消休眠模式），来执行使压力负荷的检测开始和停止之间的切换。

应该理解，本发明不限于以上实施方式，而可以以多种方式进行修改或改变。例如，可期望主控制单元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可发送例如包括用于提供触感的参数表的触感指令（S105）。触感提供控制单元21在接收到该参数表时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。

而且，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，触感提供单元可利用不限于压电元件的其它公知振动装置例如偏心马达、螺线管等进行配置。而且，触摸传感器可通过层压型压电元件支撑。类似地，负荷检测单元可利用不限于压电元件的其它公知负荷检测装置例如应变计传感器等进行配置。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，该触感提供装置不包括显示单元但包括具有通过印刷等直接描绘于其上的压力负荷对应区域的触感传感器。

此外，当基于压电元件的输出所检测的压力负荷满足用于提供触感的标准时，根据本发明的触感提供装置驱动压电元件。这里，“当基于压电元件的输出所检测的压力负荷满足用于提供触感的标准时”可以是“当检测到的压力负荷达到用于提供触感的标准值时”、“当检测到的压力负荷超过用于提供触感的标准值时”、或者“当基于压电元件的输出检测到用于提供触感的标准值时”。

附图标记列表

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  支撑部件

Claims (3)

1.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以用于提供触感；

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，配置为控制应用，其中，

所述主控制单元基于所述触摸传感器的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压力负荷检测指令，

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述压力负荷检测指令后，对压力负荷进行检测并将检测到的压力负荷发送到所述主控制单元，以及

所述主控制单元基于从所述触感提供控制单元接收到的压力负荷执行应用处理。

2.根据权利要求1所述的触感提供装置，其中，当所述预定区域被触摸并且从所述触感提供控制单元所接收的压力负荷满足用于提供触感的标准时，所述主控制单元控制对所述触感提供控制单元的驱动以便提供所述触感。

3.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以用于提供触感；

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，配置为控制应用，所述方法包括以下步骤：

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压力负荷检测指令；

所述触感提供控制单元在从所述主控制单元接收到所述压力负荷检测指令后，对压力负荷进行检测并将检测到的压力负荷发送到所述主控制单元；以及

所述主控制单元基于从所述触感提供控制单元接收到的压力负荷执行应用处理。

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