JP2008070983A - Input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力装置に関し、より特定的には、ユーザが操作面に接触して指示する指示位置に応じて入力を行う入力装置に関する。 The present invention relates to an input device, and more particularly to an input device that performs input in accordance with an indicated position that is instructed by a user touching an operation surface.
従来、タッチパネルやタッチパッド等、ユーザが指示する位置に接触して入力操作する入力装置がある。また、ユーザが接触する操作面近傍に圧電アクチュエータを設置した入力装置も開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1で開示された入力装置は、ユーザの接触位置を静電容量式センサ等で検出して、入力が行われる。そして、接触が検出されて信号の入力が受け付けられた場合、圧電アクチュエータに駆動信号を供給することで、接触部を振動させてユーザに振動を伝える。これによって、ユーザは、入力が受け付けられたことを触覚することができる。
ユーザが入力装置の操作面を視認できない状況にある場合、当該操作面においてユーザがタッチしたい位置を探し出せずに、意図しない位置をタッチすることがある。例えば、上記特許文献1で開示された入力装置を用いたとしても、当該入力装置は、操作面を振動させてユーザに振動を伝えるだけであり、入力が受け付けられたことをユーザが触覚することができるだけである。つまり、当該入力装置では、操作面からタッチしたい位置を探し出すことはユーザ自身の操作に任されており、ユーザが接触した位置を移動させるべき方向等を触覚から知ることができない。したがって、上記入力装置では、ユーザの操作性を向上させることはできない。
When the user cannot visually recognize the operation surface of the input device, the user may touch an unintended position without finding the position that the user wants to touch on the operation surface. For example, even if the input device disclosed in
それ故に、本発明の目的は、ユーザがタッチ入力操作を行ったとき、そのタッチ入力位置を所定のタッチ位置へ誘導する触覚をタッチ操作しているユーザに与える入力装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an input device that, when a user performs a touch input operation, provides a user who is performing a touch operation with a tactile sensation that guides the touch input position to a predetermined touch position.
上記のような目的を達成するために、本発明は、以下に示すような特徴を有している。
第1の発明は、入力情報を入力するための入力装置である。入力装置は、操作面、接触位置検出部、制御部、および力生成部を備える。接触位置検出部は、操作面に対して接触した物体の接触位置を入力情報として検出する。制御部は、接触位置を誘導する誘導目標を操作面上に設定する。力生成部は、操作面に接触している物体に、接触位置から誘導目標へ向かう方向へ操作面に沿った力を与える。
In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
The first invention is an input device for inputting input information. The input device includes an operation surface, a contact position detection unit, a control unit, and a force generation unit. The contact position detection unit detects a contact position of an object that is in contact with the operation surface as input information. The control unit sets a guidance target for guiding the contact position on the operation surface. The force generation unit applies a force along the operation surface to an object in contact with the operation surface in a direction from the contact position toward the guidance target.
第2の発明は、上記第1の発明において、制御部は、表示画面に表示された表示ボタンの表示位置に対応する操作面上の位置に誘導目標を設定する。 In a second aspect based on the first aspect, the control unit sets the guidance target at a position on the operation surface corresponding to the display position of the display button displayed on the display screen.
第3の発明は、上記第2の発明において、制御部は、表示画面に表示された複数の表示ボタンのうち、接触位置に対応するその表示画面上の指示位置に最も近い表示ボタンを選択し、その表示ボタンの表示位置に対応する操作面上の位置に誘導目標を設定する。 In a third aspect based on the second aspect, the control unit selects a display button closest to the indicated position on the display screen corresponding to the contact position from the plurality of display buttons displayed on the display screen. The guidance target is set at a position on the operation surface corresponding to the display position of the display button.
第4の発明は、上記第1の発明において、操作面は、弾性板状部材の表面に構成される。力生成部は、誘導目標から接触位置へ向かう方向に進行する進行波を弾性板状部材に励振させることによって、接触位置から誘導目標へ向かう方向へ操作面に沿った力を物体に
与える。
In a fourth aspect based on the first aspect, the operation surface is formed on the surface of the elastic plate member. The force generation unit applies a force along the operation surface to the object in the direction from the contact position toward the guidance target by exciting the elastic plate member in the direction from the guidance target toward the contact position.
第5の発明は、上記第4の発明において、力生成部は、圧電素子および電圧供給部を含む。圧電素子は、弾性板状部材の裏面全体に貼設され、格子状に分極される。電圧供給部は、分極された圧電素子の各電極に対して、正負交互の高周波電圧を供給する。制御部は、電圧供給制御部を含む。電圧供給制御部は、誘導目標から接触位置へ向かう方向に進行波が進行するように、電圧供給部が供給する高周波電圧を制御する。 In a fifth aspect based on the fourth aspect, the force generation unit includes a piezoelectric element and a voltage supply unit. The piezoelectric element is attached to the entire back surface of the elastic plate-like member and is polarized in a lattice shape. The voltage supply unit supplies a high-frequency voltage alternating between positive and negative to each electrode of the polarized piezoelectric element. The control unit includes a voltage supply control unit. The voltage supply control unit controls the high-frequency voltage supplied by the voltage supply unit so that a traveling wave travels in a direction from the guidance target toward the contact position.
第6の発明は、上記第5の発明において、圧電素子は、複数の電極が含まれるユニットを複数有する。ユニットは、第1ユニット群および第2ユニット群とに区分される。第1ユニット群は、電圧供給部から高周波電圧供給されることによって第1の定在波を弾性板状部材に生じさせる。第2ユニット群は、第1ユニット群に対して第1の定在波の位相における90°離れた位置に配設され、電圧供給部から高周波電圧供給されることによって第2の定在波を弾性板状部材に生じさせる。電圧供給部は、第1系統の高周波電圧を第1ユニット群に供給し、その第1系統の高周波電圧とは異なる位相を有する第2系統の高周波電圧を第2ユニット群に供給する。電圧供給制御部は、進行波を進行させる方向に応じて、電圧供給部が供給する第1系統の高周波電圧および第2系統の高周波電圧の位相を制御する。 In a sixth aspect based on the fifth aspect, the piezoelectric element has a plurality of units each including a plurality of electrodes. The unit is divided into a first unit group and a second unit group. The first unit group generates a first standing wave in the elastic plate member by being supplied with a high-frequency voltage from a voltage supply unit. The second unit group is disposed at a position 90 ° away from the first unit group in the phase of the first standing wave, and is supplied with a high-frequency voltage from the voltage supply unit to generate the second standing wave. It is generated in the elastic plate member. The voltage supply unit supplies the first system high-frequency voltage to the first unit group, and supplies the second system high-frequency voltage having a phase different from that of the first system high-frequency voltage to the second unit group. The voltage supply control unit controls the phase of the first system high-frequency voltage and the second system high-frequency voltage supplied by the voltage supply unit in accordance with the direction in which the traveling wave travels.
第7の発明は、上記第6の発明において、ユニットは、第3ユニット群および第4ユニット群に、さらに区分される。第3ユニット群は、電圧供給部から高周波電圧供給されることによって第1の定在波が生じる方向と直交する方向に生じる第3の定在波を弾性板状部材に生じさせる。第4ユニット群は、第3ユニット群に対して第3の定在波の位相における90°離れた位置に配設され、電圧供給部から高周波電圧供給されることによって第4の定在波を弾性板状部材に生じさせる。電圧供給部は、さらに、第1系統の高周波電圧を第3ユニット群に供給し、第2系統の高周波電圧を第4ユニット群に供給する。電圧供給制御部は、進行波を進行させる方向に応じて、第1ユニット群および第2ユニット群の組に高周波電圧を供給する時期と、第3ユニット群および第4ユニット群の組に高周波電圧を供給する時期とを時分割で制御する。 In a seventh aspect based on the sixth aspect, the unit is further divided into a third unit group and a fourth unit group. The third unit group causes the elastic plate-like member to generate a third standing wave that is generated in a direction perpendicular to the direction in which the first standing wave is generated when the high-frequency voltage is supplied from the voltage supply unit. The fourth unit group is disposed at a position 90 degrees away from the third unit group in the phase of the third standing wave, and is supplied with a high-frequency voltage from the voltage supply unit to generate the fourth standing wave. It is generated in the elastic plate member. The voltage supply unit further supplies the high frequency voltage of the first system to the third unit group, and supplies the high frequency voltage of the second system to the fourth unit group. The voltage supply control unit supplies the high frequency voltage to the set of the first unit group and the second unit group according to the direction in which the traveling wave travels, and the high frequency voltage to the set of the third unit group and the fourth unit group. The time to supply is controlled in a time-sharing manner.
第8の発明は、上記第1の発明において、力生成部は、操作面上を接触しながら物体が移動するとき、その移動する方向に対して物体に推力を与える。 In an eighth aspect based on the first aspect, when the object moves while contacting the operation surface, the force generation unit gives a thrust to the object in the moving direction.
第9の発明は、上記第1の発明において、力生成部は、操作面上を接触しながら物体が移動するとき、その移動する方向に対して物体に反力を与える。 In a ninth aspect based on the first aspect, when the object moves while contacting the operation surface, the force generation unit applies a reaction force to the object in the moving direction.
第10の発明は、入力情報を入力するための入力装置である。入力装置は、弾性板状部材、接触位置検出部、圧電素子、および電圧供給部を備える。弾性板状部材は、その表面に操作面を構成する。接触位置検出部は、操作面に対して接触した物体の接触位置を入力情報として検出する。圧電素子は、弾性板状部材の裏面全体に貼設され、格子状に分極される。電圧供給部は、分極された圧電素子の各電極に対して正負交互の高周波電圧を供給して、進行波を弾性板状部材に励振させる。 A tenth invention is an input device for inputting input information. The input device includes an elastic plate member, a contact position detection unit, a piezoelectric element, and a voltage supply unit. The elastic plate member constitutes an operation surface on the surface thereof. The contact position detection unit detects a contact position of an object that is in contact with the operation surface as input information. The piezoelectric element is attached to the entire back surface of the elastic plate-like member and is polarized in a lattice shape. The voltage supply unit supplies a high-frequency voltage alternating between positive and negative to each electrode of the polarized piezoelectric element, and excites a traveling wave on the elastic plate member.
上記第1の発明によれば、ユーザが操作面に対して接触する操作を行ったとき、その接触位置に応じてユーザの指等を誘導目標へ誘導する力が発生するため、当該誘導目標をタッチする等の操作に対して、ユーザの操作性を向上させることができる。 According to the first aspect, when the user performs an operation for touching the operation surface, a force for guiding the user's finger or the like to the guidance target is generated according to the contact position. The user operability can be improved with respect to an operation such as touching.
上記第2の発明によれば、表示画面に表示された表示ボタンを選択するような操作に対して、ユーザの操作性を向上させることができる。例えば、ユーザが操作面を視認できな
いために、選択肢に対応するタッチ位置を探し出せないことがあるが、当該入力装置ではユーザが操作面をタッチさえすれば、適切にユーザのタッチ操作を誘導することができる。
According to the second aspect, it is possible to improve user operability with respect to an operation of selecting a display button displayed on the display screen. For example, since the user cannot visually recognize the operation surface, the touch position corresponding to the option may not be found. However, with the input device, as long as the user touches the operation surface, the user can appropriately guide the touch operation. Can do.
上記第3の発明によれば、表示画面に表示された複数の表示ボタンから選択するような操作に対して、ユーザの操作性を向上させることができる。例えば、複数の選択肢が表示されているとき、当該入力装置ではユーザが選択した選択肢が表示されている位置付近に対応する操作面をタッチさえすれば、ユーザが選択した選択肢を選択するタッチ操作を誘導することができる。さらに、操作面をユーザが指でタッチ操作している途中で指示位置に最も近い表示ボタンが変わる場合、ユーザの指にはタッチ操作に対する反力が加わった後にタッチ操作に対する推力が加わる。したがって、操作面に対するユーザの操作において、表示ボタンに応じた節度感が生まれ、ユーザは指の感触でタッチしているボタンが移り変わっていることがわかる。また、表示ボタン間の中立領域をタッチするような操作を避けることにも役立つ。 According to the third aspect, the operability of the user can be improved with respect to an operation of selecting from a plurality of display buttons displayed on the display screen. For example, when a plurality of options are displayed, the input device performs a touch operation for selecting the option selected by the user as long as the user touches the operation surface corresponding to the vicinity of the position where the option selected by the user is displayed. Can be guided. Further, when the display button closest to the designated position changes while the user is touching the operation surface with a finger, a thrust for the touch operation is applied to the user's finger after a reaction force to the touch operation is applied. Therefore, in the user's operation on the operation surface, a sense of moderation corresponding to the display button is born, and the user can see that the button touched by the touch of the finger is changed. It is also useful to avoid operations such as touching the neutral region between the display buttons.
上記第4の発明によれば、進行波を弾性板状部材に励振させることによって、操作面と接触する物体に対して進行波が進行する方向とは逆の方向の力を与えることができる。 According to the fourth aspect of the invention, a force in the direction opposite to the direction in which the traveling wave travels can be applied to the object in contact with the operation surface by exciting the traveling wave in the elastic plate member.
上記第5の発明によれば、弾性板状部材の裏面全体に貼設されて格子状に分極された圧電素子に対して、高周波電圧を印加することによって、弾性板状部材に対して電極ピッチに応じた定在波を励振することができ、進行波を生成するための定在波を容易に励振させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the electrode pitch is applied to the elastic plate member by applying a high frequency voltage to the piezoelectric element that is affixed to the entire back surface of the elastic plate member and polarized in a lattice shape. The standing wave according to the frequency can be excited, and the standing wave for generating the traveling wave can be easily excited.
上記第6の発明によれば、第1の定在波と第2の定在波との合成波によって、進行波を生成することができる。また、第1系統の高周波電圧および第2系統の高周波電圧の位相を制御することによって、進行波が進行する方向を制御することができる。 According to the sixth aspect, the traveling wave can be generated by the combined wave of the first standing wave and the second standing wave. Moreover, the direction in which the traveling wave travels can be controlled by controlling the phase of the first system high-frequency voltage and the second system high-frequency voltage.
上記第7の発明によれば、第3の定在波と第4の定在波との合成波によって、第1の定在波と第2の定在波との合成波による進行波と直交する進行波を生成することができる。これらの進行波を時分割で発生させることによって、操作面に対する縦横両方向への進行波を生成することができ、高周波電圧の位相を制御することによって、進行波が進行する上下左右方向を制御することができる。 According to the seventh aspect of the invention, the synthesized wave of the third standing wave and the fourth standing wave is orthogonal to the traveling wave of the synthesized wave of the first standing wave and the second standing wave. A traveling wave can be generated. By generating these traveling waves in a time-sharing manner, it is possible to generate traveling waves in both the vertical and horizontal directions with respect to the operation surface, and by controlling the phase of the high-frequency voltage, the vertical and horizontal directions in which the traveling waves travel are controlled. be able to.
上記第8および第9の発明によれば、入力装置の操作面に対して指でなぞるような操作をした場合、操作方向に対して推力や反力がユーザの指に与えられる。したがって、操作面に対するユーザの操作において、触覚の節度感を生じさせる、ユーザのタッチ位置を誘導する、ユーザが適切でない位置をタッチする等、様々な誘導を行うことができ、ユーザの操作性を向上させることができる。 According to the eighth and ninth aspects, when an operation of tracing the operation surface of the input device with a finger is performed, thrust or reaction force is applied to the user's finger in the operation direction. Therefore, in the user's operation on the operation surface, various guidance can be performed such as generating a sense of moderation of the tactile sensation, guiding the user's touch position, touching an inappropriate position by the user, and the like. Can be improved.
上記第10の発明によれば、ユーザが操作面に対して接触する操作を行ったとき、その接触位置に応じてユーザの指等を誘導する力を発生させて、ユーザの操作性を向上させることができる。 According to the tenth aspect of the invention, when the user performs an operation to contact the operation surface, a force for guiding the user's finger or the like is generated according to the contact position, thereby improving the operability of the user. be able to.
以下、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る入力装置について説明する。なお、説明を具体的にするために、ユーザが接触した位置を指示位置として入力を行う入力装置の一例を用いて、以下の説明を行う。なお、図1は、当該入力装置の概略構成を示すブロック図である。 Hereinafter, an input device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In order to make the description more specific, the following description will be given using an example of an input device that performs input using the position touched by the user as the designated position. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the input device.
図1において、上記入力装置は、制御部1、トラックパッド2、進行波生成部3を備え
ており、外部機器9に接続されている。外部機器9は、当該入力装置が操作対象とする機器である。
In FIG. 1, the input device includes a
制御部1は、CPU(セントラルプロセッシングユニット)10と、記憶部11と、駆動回路12と、I/O(Input/Output;インプット/アウトプット)13および14とを備えている。CPU10には、記憶部11および駆動回路12が接続される。また、CPU10には、I/O13を介してトラックパッド2が接続され、I/O14を介して外部機器9が接続される。
The
記憶部11は例えばハードディスクやメモリ等の内部記憶媒体で構成され、CPU10が記憶部11に格納された各種プログラムを実行する。そして、CPU10は、トラックパッド2から得られたタッチ位置データに応じた操作指示を、I/O14を介して外部機器9へ出力する。また、CPU10は、トラックパッド2から得られたタッチ位置データおよび外部機器9から取得した誘導目標位置データに基づいて、駆動回路12を制御する。
The
トラックパッド2は、操作面を有しており、ユーザによってタッチされた当該操作面の位置に応じたタッチ位置データを、I/O13を介してCPU10へ出力する。なお、トラックパッド2は、タッチパッドと称されることもある。ここで、トラックパッド2の操作面には、互いに直交するXおよびY軸が定義されており、例えば、上記タッチ位置データは、XY位置座標で示される。進行波生成部3は、駆動回路12から供給される電圧(例えば、交流電圧)に応じて、トラックパッド2の操作面上に沿って上記X軸方向およびY軸方向へ進行する進行波を生成する。つまり、CPU10は、駆動回路12を制御することによって、トラックパッド2の操作面上に沿って上記X軸方向およびY軸方向へ進行する進行波を生成することができる。
The
駆動回路12は、後述により明らかとなるが、A相の定在波を発生するユニット30およびB相の定在波を発生するユニット30に対して、時間的に+90°(+π/2ラジアン)または−90°(−π/2ラジアン)異なる2系統の高周波電圧(例えば、交流電圧)をそれぞれ印加する。例えば、駆動回路12は、発振回路、移相回路、および増幅回路等を含んでいる。そして、制御部1からの指示に応じて発振回路が所定周波数の交流信号を出力し、当該交流信号を増幅回路で増幅された交流電圧がA相駆動用ユニット30に加えられる。また、同時に、発振回路から出力された交流信号が移相回路に出力される。制御部1からの指示に応じて、移相回路が出力された交流信号の位相を+90°または−90°ずらした後、増幅回路で増幅された交流電圧がB相駆動用ユニット30に加えられる。
As will be apparent from the description below, the
図2〜図7を用いて、トラックパッド2および進行波生成部3の構造と作動原理について説明する。なお、図2は、トラックパッド2の内部構造を示す断面図である。図3は、トラックパッド2に配設された圧電素子30の構造を示す平面図である。図4は、複数のセル31に対する交流電圧接続例を示す図である。図5は、横方向(X軸方向)駆動時において、A相の定在波を発生するユニット30およびB相の定在波を発生するユニット30の配置例を示す平面図である。図6は、横方向駆動時において発生する定在波の一例を説明する図である。図7は、縦方向(Y軸方向)駆動時において、A相の定在波を発生するユニット30およびB相の定在波を発生するユニット30の配置例を示す平面図である。
The structure and operation principle of the
図2において、トラックパッド2は、弾性体(ゴム、樹脂、金属等)の板状部材で構成され、その一方主面(操作面)上全面に複数の突起21が形成される。弾性板状部材の内部には、上記主面に沿ってタッチセンサ20が埋設される。また、トラックパッド2の他
方主面全面には、圧電素子30が貼設される。なお、当該圧電素子30が、進行波生成部3の一例に相当する。
In FIG. 2, the
タッチセンサ20は、上記一方主面表面(突起21)を触れると、そのタッチ位置に対応する座標データを出力する機能を有するデバイスである。タッチセンサ20は、例えば抵抗膜方式や静電容量結合式等、所定の解像度(検出精度)を有する任意の方式のものを利用することができる。なお、タッチセンサ20は、トラックパッド2の内部に埋設されてなくてもよく、例えば、光学式(赤外線方式)のセンサを用いて上記タッチ位置を検出してもかまわない。
The
図3において、トラックパッド2の他方主面全面には、圧電素子30が貼設される。圧電素子30を駆動させるために、圧電素子30の表面に電極が格子状に正負交互に設けられた構造、すなわち市松模様に分極され、その表面が波状の振動をする。ここで、圧電素子30の表面に分極された各電極をセル31と呼称し、正負電極それぞれをセル31aおよび31bとして区別する。
In FIG. 3, the
また、本実施例では、8×8個のセル31を1グループとして並設し、当該グループをユニット30と呼称する。つまり、ユニット30は、正負電極をそれぞれ構成するセル31aおよび31bが交互に8×8個並設されている。また、各ユニット30は、トラックパッド2の他方主面全面に格子状に配設される。ここで、各ユニット30の配設位置を具体的にするために、トラックパッド2の他方主面のX軸方向に並ぶユニット30を「行」、Y軸方向に並ぶユニット30を「列」とする。そして、各ユニット30がトラックパッド2の他方主面全面にm行×n列の格子状に配設されているとする。
In this embodiment, 8 × 8 cells 31 are arranged in parallel as one group, and the group is referred to as a
トラックパッド2の他方主面全面に配設された各ユニット30間には、所定の隙間Gが形成される。隙間Gの幅は、セル31全幅の半分の幅およびセル31全幅の1.5倍の幅が交互に繰り返される。具体的には、1行目に並んだユニット30と2行目に並んだユニット30との間の隙間Gr12は、セル31全幅の半分の幅で形成される。2行目に並んだユニット30と3行目に並んだユニット30との間の隙間Gr23は、セル31全幅の1.5倍の幅で形成される。そして、3行目に並んだユニット30と4行目に並んだユニット30との間の隙間Gr34は、セル31全幅の半分の幅で形成され、以降の隙間Gがこのような幅で交互に形成される。また、1列目に並んだユニット30と2列目に並んだユニット30との間の隙間Gs12は、セル31全幅の半分の幅で形成される。2列目に並んだユニット30と3列目に並んだユニット30との間の隙間Gs23は、セル31全幅の1.5倍の幅で形成される。そして、3列目に並んだユニット30と4列目に並んだユニット30との間の隙間Gs34は、セル31全幅の半分の幅で形成され、以降の隙間Gがこのような幅で交互に形成される。
A predetermined gap G is formed between the
図4において、各ユニット30には、駆動回路12から出力された所定周波数の交流電圧が印加される。例えば、各ユニット30のセル31aには上記交流電圧の一方極側がそれぞれ接続され、各ユニット30のセル31bには上記交流電圧の他方極側がそれぞれ接続される。つまり、各ユニット30は、格子状の電極(セル31)を市松模様に交流電圧が通電される。これによって、各ユニット30は、その圧電効果によって伸縮してその表面が波状に振動する。
In FIG. 4, an AC voltage with a predetermined frequency output from the
トラックパッド2の他方主面全面に貼設された圧電素子は、A相の定在波を発生するユニット30と、B相の定在波を発生するユニット30との2つの相で構成されている。図5に示すように、横方向(X軸方向)駆動時では、トラックパッド2の他方主面全面の奇数列に配設されたユニット30がA相の定在波を発生し、トラックパッド2の他方主面全面の偶数列に配設されたユニット30がB相の定在波を発生する。この場合、A相の定在
波を発生するユニット30により発生する相とB相の定在波を発生するユニット30により発生する相とが、互いに90°ずらして配置されていることになる。なお、上述したように、駆動回路12は、A相の定在波を発生するユニット30およびB相の定在波を発生するユニット30に対して、それぞれ時間的に+90°または−90°異なる2系統の交流電圧を印加する。
The piezoelectric element affixed to the entire other main surface of the
ここで、図6に示すX軸方向に並設された1行のセル31(図示X1)に注目する。A相の定在波を発生するユニット30のみに上記交流電圧を印加した場合、X1行のセル31には、定在波Aが生じる。具体的には、定在波Aの波形の山および谷の位置は、A相の定在波を発生するユニット30のセル31aおよびセル31bの位置となり、定在波Aの波形の節の位置は、B相の定在波を発生するユニット30のセル31aおよびセル31bの位置となる。なお、A相の定在波を発生するユニット30のみに上記交流電圧を印加した場合に生じる波は定在波であるため、上記山、谷、および節の位置は変化せず、それらの振幅のみが変化する。
Here, attention is focused on one row of cells 31 (shown as X1) arranged in parallel in the X-axis direction shown in FIG. When the AC voltage is applied only to the
一方、B相の定在波を発生するユニット30のみに上記交流電圧を印加した場合、X1行のセル31には、定在波Bが生じる。具体的には、定在波Bの波形の山および谷の位置は、B相の定在波を発生するユニット30のセル31aおよびセル31bの位置となり、定在波Bの波形の節の位置は、A相の定在波を発生するユニット30のセル31aおよびセル31bの位置となる。なお、B相の定在波を発生するユニット30のみに上記交流電圧を印加した場合に生じる波も定在波であるため、上記山、谷、および節の位置は変化せず、それらの振幅のみが変化する。また、定在波Aと定在波Bとは、それぞれの山、谷、および節の位置が90°異なっている。これは、上述したように、A相の定在波を発生するユニット30とB相の定在波を発生するユニット30との間隔が、空間的に90°離れているからである。
On the other hand, when the AC voltage is applied only to the
このようなA相の定在波を発生するユニット30とB相の定在波を発生するユニット30とに対して、それぞれ時間的に+90°または−90°異なる交流電圧を同時に印加すると、定在波Aおよび定在波Bの合成波が進行波となる。この進行波は、交流電圧の移相方向に応じてX軸正方向またはX軸負方向へ進み、トラックパッド2の一方主面表面にも生じる。なお、上述した説明では、X1行に並設されたセル31を用いたが、他の行に並設されたセル31についても、極性が異なっても同様の進行波が生じることは言うまでもない。つまり、トラックパッド2の一方主面表面全体に1方向の進行波が生じることになる。
When alternating voltages that differ by + 90 ° or −90 ° in time are applied simultaneously to the
また、縦方向(Y軸方向)駆動時は、A相の定在波を発生するユニット30およびB相の定在波を発生するユニット30が変更される。図7に示すように、縦方向駆動時では、トラックパッド2の他方主面全面の奇数行に配設されたユニット30がA相の定在波を発生し、トラックパッド2の他方主面全面の偶数行に配設されたユニット30がB相の定在波を発生する。この場合も、A相の定在波を発生するユニット30により発生する相とおよびB相の定在波を発生するユニット30により発生する相とが、互いに90°ずらして配置されていることになる。
In addition, when driving in the vertical direction (Y-axis direction), the
なお、上述したように、駆動回路12は、A相の定在波を発生するユニット30およびB相の定在波を発生するユニット30に対して、それぞれ時間的に+90°または−90°異なる2系統(以下、A系統、B系統と記載することがある)の交流電圧を印加する。つまり、駆動回路12がA系統およびB系統の交流電圧をそれぞれ印加する対象となるユニット30は、縦方向駆動時と横方向駆動時とで異なることになる。例えば、縦方向のA相およびB相(図7参照)と、横方向のA相およびB相(図5参照)との切り替えを時分割で行う場合、駆動回路12は、A系統およびB系統の交流電圧をそれぞれ印加する対象
の切り替えも時分割で行うことになる。
As described above, the
一例として、駆動回路12は、縦方向駆動用のA系統およびB系統の交流電圧を発生させる回路と、横方向駆動用のA系統およびB系統の交流電圧を発生させる回路とを、それぞれ別に構成する。この場合、駆動回路12は、4系統の交流電圧を生じさせる機能を有することになる。そして、制御部1が駆動回路12において交流電圧を出力する回路を適宜選択して制御する。
As an example, the
他の例として、駆動回路12は、縦方向においてA相の定在波を発生するユニット30および横方向においてA相の定在波を発生するユニット30に対して、時分割でスイッチングし、それぞれ同じA系統の交流電圧を印加する。そして、駆動回路12は、縦方向においてB相の定在波を発生するユニット30および横方向においてB相の定在波を発生するユニット30に対して、時分割でスイッチングし、それぞれ同じB系統の交流電圧を印加する。この場合、駆動回路12は、2系統の交流電圧を生じさせる機能を有することになり、制御部1が上記スイッチングを適宜選択して制御する。
As another example, the
ここで、図6ではX軸方向に並設された1行のセル31に注目した定在波を説明したが、縦方向駆動では、図6の縦横を入れ替えた態様で同様の定在波が生じることは明らかである。つまり、縦方向駆動では、Y軸方向に並設された1列のセル31に対して同様の定在波Aおよび定在波Bが生じる。そして、縦方向駆動においても、A相の定在波を発生するユニット30とB相の定在波を発生するユニット30とに対して、それぞれ時間的に+90°または−90°異なる交流電圧を同時に印加するため、定在波Aおよび定在波Bの合成波が進行波となる。この進行波は、交流電圧の移相方向に応じてY軸正方向またはY軸負方向へ進み、トラックパッド2の一方主面表面にも生じる。つまり、駆動回路12から印加する交流電圧を制御することによって、トラックパッド2の一方主面表面全体に縦方向または横方向の進行波を生成することができる。
Here, in FIG. 6, the standing wave focused on the one row of cells 31 arranged in parallel in the X-axis direction has been described. However, in the longitudinal drive, the same standing wave is generated in a manner in which the vertical and horizontal directions in FIG. 6 are switched. It is clear that this will occur. That is, in the longitudinal drive, the same standing wave A and standing wave B are generated for the cells 31 arranged in parallel in the Y-axis direction. Even in the longitudinal driving, AC voltages that differ by + 90 ° or −90 ° in time are applied to the
次に、図8〜図10を用いて、トラックパッド2に生じる進行波がトラックパッド2をタッチしているユーザの指に与える力について説明する。なお、図8は、トラックパッド2に生じている進行波とトラックパッド2をタッチしているユーザの指との接触部位の一部を示す断面拡大図である。図9は、図8の状態から進行波が1/4周期だけ進んだ状態を示すトラックパッド2の断面拡大図である。図10は、図8の状態から進行波が1/2周期だけ進んだ状態を示すトラックパッド2の断面拡大図である。
Next, using FIG. 8 to FIG. 10, the force that the traveling wave generated on the
図8〜図10において、トラックパッド2の下面には、交互に分極した圧電素子(セル31aおよび31b)が接合されており、当該圧電素子に交流電圧等の高周波電圧を印加する。これによって、上述したように圧電素子に伸縮運動が生じ、トラックパッド2の表面に所定方向へ進行する進行波が励振される。図8〜図10は、トラックパッド2に対して進行波が紙面左から右へ進行する例を示している。
8 to 10, alternately polarized piezoelectric elements (
ここで、トラックパッド2の表面に形成された1つの突起21に着目する。当該突起21は、進行波振動の励振に応じて上下に振動するが、厳密には楕円軌跡Tに沿って振動する。より具体的には、突起21は、進行波の進行方向(紙面左から右方向)に対して逆向き(反時計回り)の楕円運動を行う。この楕円運動によって、進行波の山の部位に形成された突起21と接触するユーザの指には、突起21に加圧力を加えることによって進行波の進行方向とは逆の摩擦力が生じる。このように、突起21は、進行波振動によって励振された微小変位を拡大する機能も備えていることがわかる。また、上述したように、トラックパッド2の表面には、縦両方向および横両方向へ進行する進行波を励振することができるため、上記摩擦力は、トラックパッド2の表面に沿ったあらゆる方向へ生じさせることが可能である。
Here, attention is paid to one
例えば、タッチ位置を固定しないニュートラルな状態でユーザがトラックパッド2の任意の位置を指でタッチ操作しているとき、トラックパッド2に進行波振動を励振させると上記摩擦力が生じる方向へユーザの指が誘導される。以下、この摩擦力が生じる方向を誘導方向と記載する。また、ユーザがトラックパッド2をタッチしながら所定の方向へなぞるような操作(以下、このタッチ操作をスライド操作と記載し、なぞる方向をスライド方向と記載する)をしようとしているときに、スライド方向とは逆の方向を誘導方向とした上記摩擦力を生じさせる。この場合、ユーザがトラックパッド2の操作面の表面から受ける力は、ユーザの指をスライド方向とは逆の方向に誘導していることになるが、ユーザのスライド操作を妨げる力、すなわち反力を操作面に生じさせていると考えることもできる。また、ユーザの指をスライド方向へ誘導する場合、ユーザのスライド操作を推進する力、すなわち推力を操作面に生じさせていると考えることもできる。つまり、本発明の入力装置は、トラックパッド2にタッチ操作するユーザの指をトラックパッド2の操作面に沿った所定方向へ誘導したり、スライド操作に対する反力や推力を発生させたりすることができる。
For example, when the user is touching an arbitrary position on the
また、トラックパッド2の操作面に沿ってユーザの指に生じさせる誘導力、推力、反力等の大きさや誘導方向への速度は、駆動回路12が圧電素子30に印加する電圧・電流・周波数等を制御することによって、それぞれ調整することができる。
In addition, the magnitude of the induction force, thrust force, reaction force, etc. generated on the user's finger along the operation surface of the
次に、図11〜図13を参照して、ユーザがトラックパッド2をタッチするタッチ位置を誘導する制御例を説明する。なお、図11は、ユーザのタッチ位置TPを誘導する制御する第1の例を示す図である。図12は、ユーザのタッチ位置TPを誘導する制御する第2の例を示す図である。図13は、ユーザのタッチ位置TPを誘導する制御する第3の例を示す図である。なお、図11〜図13に手を表すマークが記されているが、これは、タッチ操作をおこなうユーザの手を模式的に表したものである。
Next, a control example for guiding the touch position where the user touches the
図11において、ユーザがトラックパッド2をタッチしたタッチ位置TPに応じて、外部機器9の表示画面上の指示位置TPdにカーソルCが表示される。例えば、外部機器9は、入力装置から出力されたトラックパッド2のタッチ座標系の位置データ(タッチ位置TPの座標データ)を上記表示画面に設定された表示座標系の位置データ(指示位置TPdの座標データ)に座標変換することによって、上記表示画面に表示するカーソルCの位置を算出することができる。
In FIG. 11, the cursor C is displayed at the designated position TPd on the display screen of the
また、外部機器9の表示画面には、1つの表示ボタン画像B1が表示されている。外部機器9は、ユーザが表示ボタン画像B1の表示領域内に対応するトラックパッド2の位置をタッチすることによって、当該表示ボタン画像B1に記述された選択肢をユーザが選択したと判定する。図11に示した例では、「OK」と記述された表示ボタン画像B1が1つだけ表示されており、ユーザの選択肢は1つである。
Also, one display button image B1 is displayed on the display screen of the
このような場合、入力装置は、ユーザが表示ボタン画像B1の表示領域内に対応するトラックパッド2の位置をタッチするようにユーザのタッチ位置TPを誘導する。例えば、CPU10は、表示ボタン画像B1の表示領域中央に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置M1に設定し、現在のタッチ位置TPから誘導目標位置M1に向かう方向dir1を誘導方向とした進行波をトラックパッド2に発生させる。これによって、ユーザの指がトラックパッド2に沿って誘導目標位置M1へ誘導される。そして、外部機器9は、ユーザのタッチ位置TPに応じた指示位置TPdが表示ボタン画像B1の表示領域内まで移動したとき、表示ボタン画像B1に記述された選択肢をユーザが選択したと判定する。例えば、選択肢が1つしか表示されていないときでも、ユーザがトラックパッド2の操作面を視認できないために選択肢に対応するタッチ位置を探し出せないことがあるが、上
記入力装置ではユーザがトラックパッド2の操作面をタッチさえすれば、適切にユーザのタッチ操作を誘導することができる。
In such a case, the input device guides the user's touch position TP so that the user touches the position of the
図12に示すタッチ位置TPを誘導する制御する第2の例においても、ユーザがトラックパッド2をタッチしたタッチ位置TPに応じて、外部機器9の表示画面上の指示位置TPdにカーソルCが表示される。また、外部機器9の表示画面には、2つの表示ボタン画像B2およびB3が表示されている。外部機器9は、ユーザが表示ボタン画像B2またはB3の表示領域内に対応するトラックパッド2の位置をタッチすることによって、当該表示ボタン画像B2またはB3に記述された選択肢をユーザが選択したと判定する。図12に示した例では、「OK」とボタン上に記述された表示ボタン画像B2と「キャンセル」とボタン上に記述された表示ボタン画像B3とが表示されており、ユーザの選択肢は2つである。
Also in the second example of controlling to guide the touch position TP shown in FIG. 12, the cursor C is displayed at the designated position TPd on the display screen of the
このような場合、入力装置は、表示ボタン画像B2およびB3の表示領域のうち、現在の指示位置TPdに近い方の表示領域内に対応するトラックパッド2の位置をタッチするようにユーザのタッチ位置TPを誘導する。例えば、CPU10は、表示ボタン画像B2およびB3の表示領域から、現在の指示位置TPdに近い方の表示領域の表示領域中央に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置に設定する。図12の例では、現在の指示位置TPdに表示ボタン画像B2の表示領域が近いため、表示ボタン画像B2の表示領域中央に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置M2に設定している。そして、現在のタッチ位置TPから誘導目標位置M2に向かう方向dir2を誘導方向とした進行波をトラックパッド2に発生させる。これによって、ユーザの指がトラックパッド2に沿って誘導目標位置M2へ誘導される。そして、外部機器9は、ユーザのタッチ位置TPに応じた指示位置TPdが表示ボタン画像B2の表示領域内まで移動したとき、表示ボタン画像B2に記述された選択肢をユーザが選択したと判定する。例えば、2つの選択肢が表示されているとき、上記入力装置ではユーザが選択した選択肢が表示されている位置付近に対応するトラックパッド2の操作面をタッチさえすれば、ユーザが選択した選択肢を選択するタッチ操作を誘導することができる。
In such a case, the input device touches the position of the
図13に示すタッチ位置TPを誘導する制御する第3の例においても、ユーザがトラックパッド2をタッチしたタッチ位置TPに応じて、外部機器9の表示画面上の指示位置TPdにカーソルCが表示される。また、外部機器9の表示画面には、5つの表示ボタン画像B4〜B8が表示されている。外部機器9は、ユーザが表示ボタン画像B4〜B8の何れか1つの表示領域内に対応するトラックパッド2の位置をタッチすることによって、当該表示ボタン画像B4〜B8に記述された選択肢をユーザが選択したと判定する。図13に示した例では、「1」と記述された表示ボタン画像B4と「2」と記述された表示ボタン画像B5と「3」と記述された表示ボタン画像B6と「4」と記述された表示ボタン画像B7と「5」と記述された表示ボタン画像B8とが縦に並べて表示されており、ユーザの選択肢は5つである。
Also in the third example of controlling to guide the touch position TP shown in FIG. 13, the cursor C is displayed at the designated position TPd on the display screen of the
このような場合、入力装置は、表示ボタン画像B4〜B8の表示領域のうち、現在の指示位置TPdに最も近い表示領域内に対応するトラックパッド2の位置をタッチするようにユーザのタッチ位置TPを誘導する。例えば、CPU10は、表示ボタン画像B4〜B8の表示領域の何れかから、現在の指示位置TPdに最も近い表示領域の表示領域中央に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置に設定する。図13の例では、現在の指示位置TPdに表示ボタン画像B5の表示領域が最も近いため、表示ボタン画像B5の表示領域中央に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置M5に設定している。そして、現在のタッチ位置TPから誘導目標位置M5に向かう方向dir3を誘導方向とした進行波をトラックパッド2に発生させる。これによって、ユーザの指がトラックパッド2に沿って誘導目標位置M5へ誘導される。そして、外部機器9は、ユーザのタッチ位置T
Pに応じた指示位置TPdが表示ボタン画像B5の表示領域内まで移動したとき、表示ボタン画像B5に記述された選択肢をユーザが選択したと判定する。例えば、3つ以上の選択肢が表示されているとき、上記入力装置ではユーザが選択した選択肢が表示されている位置付近に対応するトラックパッド2の操作面をタッチさえすれば、ユーザが選択した選択肢を選択するタッチ操作を誘導することができる。
In such a case, the input device touches the position of the
When the designated position TPd corresponding to P moves to the display area of the display button image B5, it is determined that the user has selected an option described in the display button image B5. For example, when three or more options are displayed, the user can select an option by touching the operation surface of the
ここで、ユーザが選択肢を「1」→「2」→「3」→「4」→「5」のように順次連続的に変更してスライド操作することがある。例えば、オーディオ機器の音量/音質や機器の設定モードを変化させる場合等は、ユーザが設定レベルや設定モードを連続的に変化させることが一般的である。 Here, there are cases where the user performs a slide operation by sequentially changing the options in the order of “1” → “2” → “3” → “4” → “5”. For example, when changing the volume / sound quality of an audio device or the setting mode of the device, the user generally changes the setting level or setting mode continuously.
例えば、指示位置TPdが表示ボタン画像B5の表示領域内にあるとき、表示ボタン画像B5の表示領域中央に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置M5に設定する。そして、指示位置TPdが表示ボタン画像B5の表示領域に最も近い状態にある限り、ユーザの指がトラックパッド2に沿って誘導目標位置M5へ誘導される。
For example, when the designated position TPd is within the display area of the display button image B5, the position of the
次に、ユーザが選択肢を「2」から「3」に変更するスライド操作を行うとき、タッチ位置TPに応じた指示位置TPdが表示ボタン画像B5の表示領域内から表示ボタン画像B6の表示領域へ向かって移動する。このとき、指示位置TPdが表示ボタン画像B6の表示画像より表示ボタン画像B5の表示領域に近い位置であれば、ユーザの指がトラックパッド2に沿って誘導目標位置M5へ誘導される。つまり、選択肢「2」から「3」に変更するスライド方向に対して反対方向に、ユーザの指がトラックパッド2に沿って誘導され、スライド操作の反力が生じることになる。
Next, when the user performs a slide operation to change the option from “2” to “3”, the designated position TPd corresponding to the touch position TP moves from the display area of the display button image B5 to the display area of the display button image B6. Move towards. At this time, if the designated position TPd is closer to the display area of the display button image B5 than the display image of the display button image B6, the user's finger is guided along the
その後、ユーザが上記反力に逆らってスライド操作を続け、指示位置TPdが表示ボタン画像B5の表示画像より表示ボタン画像B6の表示領域に近い位置まで移動したとき、表示ボタン画像B6の表示領域中央に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置M6に設定する。そして、ユーザの指がトラックパッド2に沿って誘導目標位置M6へ誘導される。つまり、選択肢「2」から「3」に変更するスライド方向と同じ方向に、ユーザの指がトラックパッド2に沿って誘導される。
Thereafter, when the user continues the sliding operation against the reaction force and the designated position TPd moves from the display image of the display button image B5 to a position closer to the display area of the display button image B6, the display area center of the display button image B6 is displayed. Is set to the guidance target position M6. Then, the user's finger is guided along the
このように、ユーザが選択肢を「2」から「3」に変更するスライド操作を行うとき、ユーザの指にはスライド操作に対する反力が加わった後にスライド操作に対する推力が加わる。したがって、トラックパッド2の操作面に対するユーザのスライド操作において、表示ボタンに応じた節度感が生まれ、ユーザは指の感触でタッチしているボタンが移り変わっていることがわかる。また、表示ボタン間の中立領域をタッチするような操作を避けることにも役立つ。
As described above, when the user performs a slide operation to change the option from “2” to “3”, a thrust for the slide operation is applied to the user's finger after a reaction force to the slide operation is applied. Therefore, in the user's slide operation on the operation surface of the
また、表示ボタン画像B4〜B8が縦に並べて表示されているため、各表示ボタン画像B4〜B8に対して設定される誘導目標位置は、トラックパッド2の縦方向に並設される(図13に示した誘導目標位置M4〜M8)。このような表示ボタン配置において、ユーザがトラックパッド2に対して横方向のスライド操作を行った場合、ユーザの指が何れかの誘導目標位置M4〜M8へ向かう方向へ誘導されるため、縦方向に並設された誘導目標位置M4〜M8の並設ライン上に導かれる。したがって、ユーザは、指の感覚で上記並設ライン上をスライド操作すれば選択肢を選択できることを直感することができる。これによって、選択肢を選択するためには不適なスライド方向へスライド操作するようなユーザのタッチ操作を適切な方向へ誘導することができ、ユーザの操作性を向上させることができる。
Further, since the display button images B4 to B8 are displayed side by side, the guidance target positions set for the display button images B4 to B8 are arranged in parallel in the vertical direction of the track pad 2 (FIG. 13). Guide target positions M4 to M8) shown in FIG. In such a display button arrangement, when the user performs a sliding operation in the horizontal direction on the
次に、図14および図15を参照して、入力装置の制御部1で実行される具体的な処理
動作について説明する。なお、図14は、記憶部11に記憶される各種データの一例を示す図である。図15は、制御部1が処理を行う動作の一例を示すフローチャートである。例えば、図14に示す各データは、CPU10がプログラムを実行したり、外部機器9から取得したりして、適宜記憶部11に記憶される。また、図15に示すフローチャートの各ステップは、CPU10が上記プログラムを実行することによって行われる。なお、これらの処理を実行するためのプログラムは、例えば、記憶部11に予め格納されており、入力装置の電源がオンになったときにCPU10によって実行される。
Next, specific processing operations executed by the
図14において、記憶部11には、CPU10の処理において生成される一時的なデータ等が記憶される。記憶部11には、タッチ位置データDa、誘導目標位置データDb、進行波方向データDc、表示ボタンデータDd、およびカーソルデータDe等が格納される。
In FIG. 14, the
タッチ位置データDaは、ユーザがトラックパッド2の操作面をタッチ操作しているタッチ位置TPを示し、タッチセンサ20が出力する座標データに基づいて適宜更新されるデータである。誘導目標位置データDbは、ユーザがタッチする指をトラックパッド2に沿って誘導する誘導目標位置Mを示すデータである。進行波方向データDcは、ユーザがタッチする指をトラックパッド2に沿って誘導目標位置Mまで誘導するための進行波を、トラックパッド2の操作面に発生させる方向を示すデータである。
The touch position data Da indicates the touch position TP where the user touches the operation surface of the
表示ボタンデータDdは、外部機器9の表示画面に表示される表示ボタンに関するデータであり、指示内容データDda、ボタン領域データDdb、ボタン中央位置データDdc、および表示ボタン画像データDdd等を、表示ボタン毎に含んでいる。指示内容データDdaは、ユーザが表示ボタンを選択することによって指示される選択肢の内容を示すデータである。ボタン領域データDdbは、表示ボタンが表示される領域全体の位置を示す画面座標系のデータである。ボタン中央位置データDdcは、表示ボタンが表示される領域の中央の位置を示す画面座標系のデータである。表示ボタン画像データDddは、表示ボタンを上記表示画面に表示するための画像データである。
The display button data Dd is data related to the display button displayed on the display screen of the
カーソルデータDeは、外部機器9の表示画面に表示されるカーソルCに関するデータであり、指示位置データDeaおよびカーソル画像データDeb等を含んでいる。指示位置データDeaは、タッチ位置データDaで示されるタッチ位置TPに対応する指示位置TPdを示すデータである。カーソル画像データDebは、カーソルCを上記表示画面に表示するための画像データである。
The cursor data De is data related to the cursor C displayed on the display screen of the
まず、入力装置の電源(図示せず)がONされると、記憶部11に格納されたプログラムがCPU10で実行される。そして、CPU10は、上記プログラムに基づいて、図15に示す各ステップを実行する。
First, when a power source (not shown) of the input device is turned on, a program stored in the
図15において、CPU10は、初期設定処理を行って(ステップS51)、処理を次のステップに進める。例えば、CPU10がステップS51で行う初期設定として、CPU10は、記憶部11に記憶されている各種データを初期化する。そして、CPU10は、表示ボタンデータDdを設定して、外部機器9の表示画面に各表示ボタンデータDdに対応する表示ボタン画像Bを表示する。例えば、CPU10は、ボタン領域データDdbが示す表示座標系の位置に、それらの領域が配置されるように表示ボタン画像Bを仮想世界に配置し、当該仮想世界を表示画面に表示する。
In FIG. 15, the
次に、CPU10は、ユーザのタッチ操作に応じたタッチセンサ20からのタッチ出力を検出し(ステップS52)、タッチ出力を待つ(ステップS53)。そして、タッチセンサ20からのタッチ出力を検出したとき(ステップS53でYes)、CPU10は、
トラックパッド2の操作面をタッチしているタッチ位置TPを示す座標データをタッチセンサ20から取得し、当該座標データにタッチ位置データDaを更新して、処理を次のステップに進める。
Next, CPU10 detects the touch output from the
The coordinate data indicating the touch position TP touching the operation surface of the
次に、CPU10は、タッチ位置TPに応じた指示位置TPdを算出して(ステップS54)、処理を次のステップに進める。具体的には、CPU10は、タッチ位置データDaとして記憶されているタッチ座標系の位置データ(タッチ位置TPの座標データ)を上記表示画面に設定された表示座標系の位置データに座標変換して、指示位置TPdの座標データを算出する。そして、CPU10は、算出した指示位置TPdの座標データに指示位置データDeaを更新する。
Next, the
次に、指示位置TPdに応じて外部機器9の表示画面にカーソルCを表示して(ステップS55)、処理を次のステップに進める。例えば、CPU10は、指示位置TPdが示す表示座標系の位置にその先端部が配置されるようにカーソルCを上記仮想世界に配置し、当該仮想世界を上記表示ボタン画像Bと共に表示画面に表示する(図11〜図13参照)。
Next, the cursor C is displayed on the display screen of the
次に、CPU10は、指示位置TPdに最も近い表示ボタン領域を抽出して誘導目標位置Mを設定して(ステップS56)、処理を次のステップに進める。例えば、CPU10は、表示画面に表示されている表示ボタンそれぞれに設定されているボタン領域データDdbを参照し、指示位置TPdの最も近くに表示されている表示ボタンを抽出する。そして、CPU10は、抽出された表示ボタンに対して設定されているボタン中央位置データDdcが示す領域の中央の位置をタッチ座標系に座標変換し、当該座標変換した位置を誘導目標位置Mに設定して誘導目標位置データDbを更新する。
Next, the
次に、CPU10は、トラックパッド2の操作面に、タッチ位置TPから誘導目標位置Mに向かう方向(図11〜図13に示す方向dir1〜dir3を参照)を誘導方向とした進行波を励振させる(ステップS57)。例えば、CPU10は、タッチ位置データDaおよび誘導目標位置データDbを参照して、タッチ位置TPから誘導目標位置Mに向かう誘導方向とは逆の方向(すなわち、誘導目標位置Mからタッチ位置TPに向かう方向)を算出する。そして、CPU10は、算出した方向をトラックパッド2の操作面において進行波を進行させる進行方向に設定して進行波方向データDcを更新する。そして、CPU10は、トラックパッド2の操作面において、上記進行方向に進行する進行波が励振するように駆動回路12を制御する。例えば、上述したように、CPU10は、駆動回路12がA系統およびB系統の交流電圧をそれぞれ印加する対象ユニット30(A相およびB相)を、縦方向駆動時と横方向駆動時とで時分割で変更するように制御して、縦方向および横方向へ進行する進行波の発生を制御する。
Next, the
次に、CPU10は、指示位置TPdが表示ボタンの表示領域内か否かを判断する(ステップS58)。例えば、CPU10は、表示画面に表示されている表示ボタンに設定されているそれぞれのボタン領域データDdbを参照して、指示位置TPdが何れかの表示ボタンの表示領域内か否かを判断する。そして、CPU10は、指示位置TPdが表示ボタンの何れの表示領域内でもない場合、上記ステップS52に戻って処理を繰り返す。一方、CPU10は、指示位置TPdが表示ボタンの何れかの表示領域内である場合、処理を次のステップS59に進める。
Next, the
ステップS59において、CPU10は、その表示領域内に指示位置TPdを含む表示ボタンが示す指示を入力指示として選択し、処理を次のステップに進める。例えば、CPU10は、指示位置TPdを含む表示ボタンに設定されている指示内容データDdaを参照し、当該指示内容データDdaが示す選択肢をユーザからの入力指示として、外部機器
9等に出力する。
In step S59, the
次に、CPU10は、処理を終了するか否かを判断する(ステップS60)。そして、CPU10は、処理を継続する場合に上記ステップS52に戻って処理を繰り返し、処理を終了する場合に当該フローチャートによる処理を終了する。
Next, the
このように、本実施形態に係る入力装置によれば、ユーザがタッチ操作するトラックパッドの操作面において、タッチ位置に応じてユーザの指を誘導する力を発生させることによって、ユーザの操作性を向上させることができる。また、入力装置の操作面に対して、スライド操作を前提とした場合、複数の表示ボタン位置に応じてスライド方向に対する推力や反力がユーザの指に与えられる。したがって、操作面に対するユーザのスライド操作において、表示ボタンに応じた節度感が生まれ、ユーザは指の感触でタッチしているボタンが移り変わっていることがわかり、表示ボタン間の中立領域をタッチするような操作を避けることができる。 Thus, according to the input device according to the present embodiment, the operability of the user is improved by generating a force for guiding the user's finger according to the touch position on the operation surface of the trackpad on which the user performs a touch operation. Can be improved. In addition, when a slide operation is assumed on the operation surface of the input device, a thrust or reaction force in the slide direction is applied to the user's finger according to a plurality of display button positions. Therefore, in the user's slide operation on the operation surface, a sense of moderation according to the display button is born, and the user can see that the touching button is changed by the touch of the finger, so that the user touches the neutral area between the display buttons. Can be avoided.
なお、上述したトラックパッド2の形状や、それに設けられている圧電素子30の形状、数、貼設位置、および分極数等は、単なる一例に過ぎず、他の形状、数、貼設位置、分極数であっても、本発明を実現できることは言うまでもない。例えば、圧電素子30は、8×8個のセル31を1ユニットとして構成しているが、2×2個以上のセル31で1ユニットを構成すればよく、8×8個以上のセル31を1ユニットとして構成してもかまわない。また、ユニット間の隙間Gの幅は、セル31全幅の半分の幅およびセル31全幅の1.5倍の幅を交互に繰り返して形成したが、A相の定在波を発生するユニットおよびB相の定在波を発生するユニットにより発生する相が、縦方向および横方向共に90°ずらして配置されれば、他の幅で隙間Gを形成してもかまわない。
In addition, the shape of the
また、記憶部11に記憶されるプログラムは、光ディスクや不揮発性半導体メモリ等の外部記憶媒体を通じて入力装置に供給されたり、有線または無線の通信回線を通じて入力装置に供給されたりしてもよい。
The program stored in the
また、上述した制御部1で実行される処理動作では、外部機器9の表示装置に対する表示制御や選択肢の決定動作もCPU10が行う例を用いたが、入力情報を単に外部機器9へ出力する機能のみ有する入力装置でもかまわない。この場合、入力装置は、ユーザがトラックパッド2をタッチした座標データを外部機器9へ出力し、誘導目標位置を示すタッチ座標系の位置や誘導目標位置を算出するための情報(例えば、全ての表示ボタンに対応するタッチ座標系の位置、タッチ位置に最も近い表示ボタンに対応するタッチ座標系の位置等)を当該外部機器9から取得して、上述した処理動作を行うことになる。
Further, in the processing operation executed by the
また、上述した制御部1で実行される処理動作では、表示ボタンの中心の位置に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置に設定したが、他の位置を誘導目標位置に設定してもかまわない。例えば、指示位置に最も近い表示ボタンの輪郭上の点や表示ボタン内部の他の点に対応するトラックパッド2の位置を、誘導目標位置に設定してもかまわない。
Further, in the processing operation executed by the
また、上述した制御部1で実行される処理動作では、指示位置に最も近い表示ボタンの中心の位置に対応するトラックパッド2の位置を誘導目標位置に設定したが、他の表示ボタンの中心の位置を誘導目標位置に設定してもかまわない。例えば、学習機能を入力装置や外部機器9に設けて、ユーザが通常選択する表示ボタンの中心の位置に対応するトラックパッド2の位置を、誘導目標位置に設定してもかまわない。また、ユーザに選択させたい選択肢を示す表示ボタンの中心の位置に対応するトラックパッド2の位置を、誘導目標位置に設定してもかまわない。
In the processing operation executed by the
さらに、トラックパッド2の操作面中央等の所定位置に、誘導目標位置を固定して設定してもかまわない。この場合、ユーザは、タッチ操作する指が常にトラックパッド2の固定された所定位置(例えば、中央位置)へ誘導されることになり、接触感覚で常にトラックパッド2の所定位置を認識することができる。
Furthermore, the guide target position may be fixedly set at a predetermined position such as the center of the operation surface of the
また、トラックパッド2は、ユーザが操作面をタッチして入力操作を行う入力装置であれば、他の態様のデバイスでもかまわない。例えば、タブレットやタッチパネル等、他のポインティングデバイスであってもかまわない。
In addition, the
また、上述した制御部1で実行される処理動作は、CPU10がプログラムを実行することによって実現しているが、上述した処理動作を実現する回路を制御部1内に構成する等、他のデバイス構成で実現してもかまわない。例えば、上述した制御部1は、タッチ位置に応じた座標信号および誘導目標位置を示す座標信号を入力とし、駆動回路12から交流電圧を圧電素子30へ出力する回路を構成しても実現可能である。
The processing operation executed by the
本発明に係る入力装置は、ユーザがタッチ入力操作を行っているとき、そのタッチ入力位置を所定のタッチ位置へ誘導する触覚をタッチ操作しているユーザに与えることができ、ユーザのタッチ操作によって入力操作を行うトラックパッド(タッチパッド)、タブレット、タッチパネル等の用途に適用できる。 The input device according to the present invention can give a tactile sensation for guiding the touch input position to a predetermined touch position when the user is performing a touch input operation. The present invention can be applied to uses such as a trackpad (touch pad), tablet, touch panel, etc. for performing input operations.
1…制御部
10…CPU
11…記憶部
12…駆動回路
13、14…I/O
2…トラックパッド
20…タッチセンサ
21…突起
3…進行波生成部
30…圧電素子(ユニット)
31…セル
9…外部機器
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
2 ...
31 ...
Claims (10)
操作面と、
前記操作面に対して接触した物体の接触位置を前記入力情報として検出する接触位置検出部と、
前記接触位置を誘導する誘導目標を前記操作面上に設定する制御部と、
前記操作面に接触している物体に、前記接触位置から前記誘導目標へ向かう方向へ前記操作面に沿った力を与える力生成部とを備える、入力装置。 An input device for inputting input information,
Operation surface,
A contact position detection unit that detects, as the input information, a contact position of an object in contact with the operation surface;
A control unit for setting a guidance target for guiding the contact position on the operation surface;
An input device, comprising: a force generation unit that applies a force along the operation surface to the object in contact with the operation surface in a direction from the contact position toward the guidance target.
前記力生成部は、前記誘導目標から前記接触位置へ向かう方向に進行する進行波を前記弾性板状部材に励振させることによって、前記接触位置から前記誘導目標へ向かう方向へ前記操作面に沿った力を前記物体に与える、請求項1に記載の入力装置。 The operation surface is configured on the surface of an elastic plate member,
The force generation unit follows the operation surface in the direction from the contact position toward the guidance target by exciting the elastic plate-like member to travel in the direction from the guidance target toward the contact position. The input device according to claim 1, wherein a force is applied to the object.
前記弾性板状部材の裏面全体に貼設され、格子状に分極された圧電素子と、
分極された前記圧電素子の各電極に対して、正負交互の高周波電圧を供給する電圧供給部とを含み、
前記制御部は、前記誘導目標から前記接触位置へ向かう方向に前記進行波が進行するように、前記電圧供給部が供給する高周波電圧を制御する電圧供給制御部を含む、請求項4に記載の入力装置。 The force generator is
Piezoelectric elements that are affixed to the entire back surface of the elastic plate-like member and polarized in a lattice pattern;
A voltage supply unit for supplying positive and negative alternating high-frequency voltages to each electrode of the polarized piezoelectric element,
The said control part contains the voltage supply control part which controls the high frequency voltage which the said voltage supply part supplies so that the said traveling wave may advance in the direction which goes to the said contact position from the said guidance target. Input device.
前記ユニットは、
前記電圧供給部から高周波電圧供給されることによって第1の定在波を前記弾性板状部材に生じさせる第1ユニット群と、
前記第1ユニット群に対して前記第1の定在波の位相における90°離れた位置に配設され、前記電圧供給部から高周波電圧供給されることによって第2の定在波を前記弾性板状部材に生じさせる第2ユニット群とに区分され、
前記電圧供給部は、第1系統の高周波電圧を前記第1ユニット群に供給し、当該第1系統の高周波電圧とは異なる位相を有する第2系統の高周波電圧を前記第2ユニット群に供給し、
前記電圧供給制御部は、前記進行波を進行させる方向に応じて、前記電圧供給部が供給する前記第1系統の高周波電圧および前記第2系統の高周波電圧の位相を制御する、請求項5に記載の入力装置。 The piezoelectric element has a plurality of units including a plurality of the electrodes,
The unit is
A first unit group that generates a first standing wave in the elastic plate member by being supplied with a high-frequency voltage from the voltage supply unit;
The second standing wave is disposed at a position 90 degrees away from the first unit group in the phase of the first standing wave, and the second standing wave is supplied to the elastic plate by being supplied with a high frequency voltage from the voltage supply unit. Divided into a second unit group to be generated in the member,
The voltage supply unit supplies a first system high-frequency voltage to the first unit group, and supplies a second system high-frequency voltage having a phase different from that of the first system high-frequency voltage to the second unit group. ,
The said voltage supply control part controls the phase of the high frequency voltage of the said 1st system and the high frequency voltage of the said 2nd system which the said voltage supply part supplies according to the direction which advances the said traveling wave, The input device described.
前記電圧供給部から高周波電圧供給されることによって前記第1の定在波が生じる方向と直交する方向に生じる第3の定在波を前記弾性板状部材に生じさせる第3ユニット群と、
前記第3ユニット群に対して前記第3の定在波の位相における90°離れた位置に配
設され、前記電圧供給部から高周波電圧供給されることによって第4の定在波を前記弾性板状部材に生じさせる第4ユニット群とに、さらに区分され、
前記電圧供給部は、さらに、前記第1系統の高周波電圧を前記第3ユニット群に供給し、前記第2系統の高周波電圧を前記第4ユニット群に供給し、
前記電圧供給制御部は、前記進行波を進行させる方向に応じて、前記第1ユニット群および前記第2ユニット群の組に高周波電圧を供給する時期と、前記第3ユニット群および前記第4ユニット群の組に高周波電圧を供給する時期とを時分割で制御する、請求項6に記載の入力装置。 The unit is
A third unit group that causes the elastic plate member to generate a third standing wave that is generated in a direction orthogonal to the direction in which the first standing wave is generated by being supplied with a high-frequency voltage from the voltage supply unit;
The fourth unit is disposed at a position 90 degrees away from the third unit group in the phase of the third standing wave, and is supplied with a high frequency voltage from the voltage supply unit, whereby the fourth standing wave is transmitted to the elastic plate. Further divided into a fourth unit group to be generated in the member,
The voltage supply unit further supplies the high frequency voltage of the first system to the third unit group, and supplies the high frequency voltage of the second system to the fourth unit group,
The voltage supply control unit supplies a high-frequency voltage to a set of the first unit group and the second unit group according to a direction in which the traveling wave travels, and the third unit group and the fourth unit. The input device according to claim 6, wherein the time for supplying the high-frequency voltage to the group set is controlled in a time-sharing manner.
その表面に操作面を構成する弾性板状部材と、
前記操作面に対して接触した物体の接触位置を前記入力情報として検出する接触位置検出部と、
前記弾性板状部材の裏面全体に貼設され、格子状に分極された圧電素子と、
分極された前記圧電素子の各電極に対して正負交互の高周波電圧を供給して、進行波を前記弾性板状部材に励振させる電圧供給部とを備える、入力装置。 An input device for inputting input information,
An elastic plate-like member constituting an operation surface on the surface;
A contact position detection unit that detects, as the input information, a contact position of an object in contact with the operation surface;
Piezoelectric elements that are affixed to the entire back surface of the elastic plate-like member and polarized in a lattice pattern;
An input device comprising: a voltage supply unit configured to supply a positive and negative alternating high-frequency voltage to each electrode of the polarized piezoelectric element to excite a traveling wave in the elastic plate member.
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