JP2013080364A - Tactile sense presentation and input device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、表示画面に表示された入力部分を押下する等により操作が可能な端末機器等において、ユーザが表示画面を見なくても、画面に表示された入力部にユーザの指等の接触子が触れることにより、その入力部を知覚可能にする触覚提示入力装置に関する。 The present invention provides a terminal device that can be operated by pressing an input portion displayed on a display screen, etc., and a user's finger or the like touches an input unit displayed on the screen without looking at the display screen. The present invention relates to a tactile sensation presentation input device that enables a child to perceive an input unit when touched.
従来の触覚提示装置は、タッチパネルにユーザが接触したことを検知した場合に、モーターや圧電素子等を用いてタッチパネルを振動させることによって、クリック感を提示する方法があった(例えば、特許文献1)。また、複数のアクチュエータをパネル内に配置して、ユーザが触れた領域の表面をタッチパネルの法線方向に変位させることで、画像として表示された操作ボタンが実際に存在するかのような操作感をユーザに与えることが可能となる方法も提案されている(例えば、特許文献2)。 In the conventional tactile sense presentation device, when it is detected that the user touches the touch panel, there is a method of presenting a click feeling by vibrating the touch panel using a motor, a piezoelectric element, or the like (for example, Patent Document 1). ). In addition, by arranging multiple actuators in the panel and displacing the surface of the area touched by the user in the normal direction of the touch panel, the operation feeling as if the operation buttons displayed as images actually exist Has also been proposed (for example, Patent Document 2).
特許文献1に記載の触覚提示装置は、タッチパネルにユーザが接触したことを検知した場合に、タッチパネル自体を振動させてユーザに触覚提示するものであった。例えば、タッチパネル内に操作ボタンが表示される場合等は、操作ボタンが表示されたタッチパネル上の位置にユーザが触れた場合にタッチパネルを振動させることで、ユーザに操作ボタンの位置を知覚させることができる。しかし、振動だけでは操作ボタンを押し下げる等の操作感を提示することは難しく、また、視覚に頼らずにタッチパネルを操作するブラインドタッチ動作の場合、操作ボタンの大きさや形状をユーザに知覚させることが困難であるという問題があった。
The tactile sense presentation device described in
また、特許文献2記載の触覚提示装置では、タッチパネル領域内の所望の位置の表面を変位させることで、ブラインドタッチ動作も可能となるが、複数のアクチュエータとその駆動手段が必要であり、装置が高価になるという問題があった。
In addition, in the tactile sense presentation device described in
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、タッチパネルに表示される操作ボタン等の操作部を、ユーザが表示画面を見なくても容易に認識することが可能で、かつ、安価に構成可能な触覚提示入力装置を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and it is possible to easily recognize the operation unit such as operation buttons displayed on the touch panel without the user looking at the display screen. And it aims at providing the tactile sense presentation input device which can be constituted cheaply.
この発明に係る触覚提示入力装置は、
タッチ操作用画像を表示画面に表示する表示パネルと、
この表示パネルの表面に間隙設けて配設されるタッチパネルと、
このタッチパネルを筐体に支持するパネル指示部材と、
前記タッチパネルをその表面と垂直方向に移動可能に前記筐体に支持する弾性支持部材と
前記筐体に対するタッチパネルの支持力を制御するアクチュエータと
前記タッチパネルからの作用力をユーザが知覚可能な接触子で接触している前記タッチパネルの位置情報を出力するタッチパネル駆動部と、
前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部とを備え、
前記タッチパネル駆動部からの位置情報により、前記接触子のタッチパネルへの接触位置が前記表示パネルのタッチ操作用画像の表示領域に対応する前記タッチパネルの領域と、タッチ操作用画像領域以外の領域に対応する前記タッチパネルの領域とでは、前記アクチュエータ駆動部が前記アクチュエータの前記筐体に対する前記タッチパネルの支持力を異なるように制御する。
A tactile sensation presentation input device according to the present invention includes:
A display panel for displaying images for touch operation on the display screen;
A touch panel disposed with a gap on the surface of the display panel;
A panel indicating member for supporting the touch panel on the housing;
An elastic support member for supporting the touch panel on the casing so as to be movable in a direction perpendicular to the surface of the touch panel, an actuator for controlling the support force of the touch panel with respect to the casing, and a contactor that allows the user to perceive the action force from the touch panel. A touch panel drive unit that outputs position information of the touch panel in contact;
An actuator driving unit for driving the actuator,
Based on the position information from the touch panel drive unit, the contact position of the contact on the touch panel corresponds to the area of the touch panel corresponding to the display area of the touch operation image on the display panel and the area other than the touch operation image area. In the area of the touch panel, the actuator driving unit controls the support force of the touch panel with respect to the housing of the actuator to be different.
この発明に係る触覚提示入力装置によれば、
タッチパネルからの作用力をユーザが知覚可能な接触子の前記タッチパネル上の位置を検出して、アクチュエータによる筐体に対する前記タッチパネルの支持力をタッチ操作用画像に対応する位置の場合と、タッチ操作用画像以外の領域の位置かにより異なるように制御することで、複雑な構成にすることなく、ユーザは前記タッチパネルからの作用力の相異を知覚することによりユーザは表示パネルのタッチ操作用の表示画面を見なくても、触覚により表示画像位置を知覚することができる。
According to the tactile presentation input device according to the present invention,
The position on the touch panel of the contact that allows the user to perceive the acting force from the touch panel is detected, and the support force of the touch panel with respect to the housing by the actuator is a position corresponding to the image for touch operation, and for touch operation By controlling differently depending on the position of the area other than the image, the user perceives the difference in the acting force from the touch panel without making a complicated configuration, so that the user can display the display panel for touch operation. Even without looking at the screen, the display image position can be perceived by touch.
実施の形態1.
本実施の形態では、タッチパネルをタッチパネル面垂直方向に可動支持した場合における触覚提示入力装置の動作について説明する。
In this embodiment, the operation of the tactile presentation input device when the touch panel is movably supported in the direction perpendicular to the touch panel surface will be described.
図1はこの発明の実施の形態1における触覚提示入力装置の断面構成図である。
図1において、1はユーザの指やペン等の物体が接触する位置を検知するタッチパネル、2はユーザにタッチ操作用画像の情報を提示する表示パネルであり、タッチパネル1と表示パネル2は、パネル支持部材4とともに一体に構成されている。3はタッチパネル1の筐体7との接触部を保護するためのクッション材である。
1 is a cross-sectional configuration diagram of a tactile sensation input device according to
In FIG. 1, 1 is a touch panel for detecting a position where an object such as a user's finger or pen contacts, 2 is a display panel for presenting information of an image for touch operation to the user, and the
5は筐体7に対してタッチパネル1をz軸方向(タッチパネル面垂直方向)に移動可能に支持する圧縮ばね等の弾性支持部材、6は筐体7に対するタッチパネル1の支持力を制御するためのプッシュ/プル型の電磁ソレノイド等のアクチュエータである。弾性支持部材5は一方の端部がパネル支持部材4と接触するように、筐体7に他方の端部が接触して設置されており、z軸方向においては、弾性支持部材5の反力により、パネル支持部材4と一体に構成されたタッチパネル1を、クッション材3を介してz軸方向に筐体7に接触する程度の力が加わるように構成されている。8はアクチュエータ6とパネル支持部材4との接触圧力を検出するための高分子厚膜フィルム等からなる圧力センサ、9は表示パネル2のz軸方向の高さ位置を検出するためのz軸位置センサであり、本実施の形態では接触式のセンサを用いている。
5 is an elastic support member such as a compression spring that supports the
図2は実施の形態1の触覚提示入力装置のシステム構成を示すブロック図である。図示のシステムでは、表示パネル駆動部101、タッチパネル駆動部102、アクチュエータ駆動部103、圧力センサ駆動部104、z軸位置センサ駆動部105、音声発生機構駆動部106、及び制御部107を備えている。
表示パネル駆動部101は、制御部107から送られる制御信号に従い、表示パネル2を駆動して情報を表示させる。タッチパネル駆動部102は、タッチパネル1から得られる信号を処理して、タッチパネル1からの作用力をユーザが知覚可能な接触子であるユーザの指やペン等がタッチパネル1と接触している位置情報を制御部107に送る。アクチュエータ駆動部103は、制御部107から送られる信号に従い、アクチュエータ6を駆動する。圧力センサ駆動部104は、タッチパネル1と一体に構成されたパネル支持部材4とアクチュエータ6との接触圧力を検出して、制御部107に検出信号を送る。z軸位置センサ駆動部105は、パネル支持部材4のz軸方向位置を検出した場合、制御部107に信号を送る。音声発生機構駆動部106は、制御部107から送られる制御信号に従い、図示しない音声発生機構を駆動して、触覚提示入力装置の現在の処理状態を音声情報にしてユーザに伝達する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a system configuration of the tactile presentation input device according to the first embodiment. The illustrated system includes a display
The display
次に、実施の形態1における触覚提示入力装置の動作について説明する。
尚、本実施の形態では、表示パネル2に表示された操作ボタン等の画像領域を選択して、そのボタン画像をタッチすることでボタンに割り当てられた処理を行う際に、表示画面を見ない(視覚情報無し)で操作する場合について説明する。
Next, the operation of the tactile presentation input device according to
In this embodiment, when an image area such as an operation button displayed on the
図3は表示パネル2に表示されたボタン画像2aの位置を、触覚提示によりユーザに知覚させる場合の触覚提示入力装置の動作状態を説明する図である。
図3(a)はタッチパネル1と表示パネル2をパネル面垂直方向から見た平面図であり、ボタン画像2aが表示パネル2に表示されている状態を示す。ユーザが表示画面を見ないでボタン画像2aの位置を探す場合、ユーザは接触子である指10でタッチパネル1の表面を走査する状態になる。このユーザの指10が図3に示すx軸方向にボタン画像2aを探す動作及びそのときの触覚提示入力装置の動作を図3(b)〜(d)に示す。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operating state of the tactile sensation input device when the user perceives the position of the
FIG. 3A is a plan view of the
図3(b)に示すように、ユーザの指10が表示パネル2のボタン画像2a以外の表示パネル2の左側の領域に対応するタッチパネル1に位置する場合は、タッチパネル駆動部102からの信号によりタッチパネル1とユーザの指やペン等の接触子が接触している位置がボタン画像2a以外の領域に対応するタッチパネル1の位置情報を制御部107に送る。制御部107はボタン画像2a以外の領域に対応するタッチパネル1の位置情報によりアクチュエータ6を駆動するようにアクチュエータ駆動部103に信号を送る。アクチュエータ駆動部103はアクチュエータ6がパネル支持部材4を筐体7に押し付ける(z軸方向に押し上げる)向きにアクチュエータ6を駆動する。ユーザの指10がタッチパネル1の表面に触れる場合、少なからずタッチパネル1の表面垂直方向に力が加わるので、ユーザの指10はタッチパネル1の表面から抗力N1を受ける。この場合、タッチパネル1はアクチュエータ6によりz軸方向のタッチパネル1と表示パネル2のパネル全体を支持する力(パネル支持力)が強くなるため、ユーザの指10が受ける抗力N1は大きくなり、ユーザは剛体に触れているような触覚を得る。なお、パネル支持力の強さは、アクチュエータ6の駆動量や圧力センサ8により検出されるアクチュエータ6とパネル支持部材4との接触圧力を制御することにより調整可能である。
As shown in FIG. 3B, when the user's
次に、指10をx軸方向右側に走査させて、図3(c)に示すようにボタン画像2aが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域に指10が位置した場合について説明する。タッチパネル駆動部102のタッチ位置検出機能により、ユーザの指10が、ボタン画像2aが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域に位置したことを検出し、この位置情報が制御部107に送られる。すると、制御部107からの信号によりアクチュエータ6の駆動が解除され、パネル支持部材4と一体に構成されたタッチパネル1は弾性支持部材5だけで支持される状態となり、パネル支持力が弱くなるとともにタッチパネル1はz軸方向下側に移動可能な状態となる。
このとき、ユーザの指10が受ける抗力N2はN1よりも小さくなり、ユーザはボタン画像2a以外の領域(図3(a))に対応するタッチパネル1の領域に触れていたときよりも、軟らかい触覚を得る。
Next, a case will be described in which the
At this time, the drag N2 received by the user's
次に、再び指10をx軸方向右側に走査させて、図3(d)に示すようにボタン画像2a以外の領域に対応するタッチパネル1の領域に指10が位置したときは、タッチパネル駆動部102のタッチ位置検出機能により、ユーザの指10が、ボタン画像2aが表示されている領域以外に位置したことを検出し、この位置情報が制御部107に送られ、制御部107からの信号により、アクチュエータ6を駆動させて、タッチパネル1を筐体7に押し付けるように、z軸方向のパネル支持力を増加させることで、ユーザの指10はパネル面から抗力N1を受け、再び剛体に触れているような硬い触覚を得る。
Next, when the
図3(e)はx軸方向に対するユーザの指10が受ける抗力を表したグラフであり、ボタン画像2aが位置するx1からx2の間では、抗力Nが小さくなることを示す。このように抗力の違いを検知することで、表示パネル2に表示されたボタン画像2aの位置を検知することが可能となる。また、ユーザの指10がボタン画像2aの表示されている領域に位置したことを検出した際に、制御部107からの制御信号により音声発生機構駆動部106が図示しない音声発生機構を動作させ、ユーザの指10がタッチしている位置を音声情報でユーザに伝達するようにすることで、ユーザは触覚と聴覚の両方から表示画像の位置を確認することができる。
FIG. 3E is a graph showing the drag received by the user's
ユーザがタッチパネル1から受ける抗力の違いによりボタン画像2aの位置を検知した状態(図3(c))から、次にボタン操作を実行する場合は、図4に示すように、タッチパネル1をz軸方向下側にz軸位置センサ9と接触するまで押し込む。z軸位置センサ9が表示パネル2を検出したら、制御部107によりボタン画像2aに割り当てられた処理が実行される。以上の動作により、あたかもボタンを押したかのような操作感を得ることができる。
When the button operation is executed next from the state in which the position of the
図5は、上記動作工程を示すフローチャートである。まず、制御部107の制御信号によりアクチュエータ駆動部103がアクチュエータ6の駆動をONにして、タッチパネル1のz軸方向支持力を増加させる(ステップST1)。次に、タッチパネル駆動部102によりユーザの指10のタッチ位置を検出し(ステップST2)、そのタッチ位置情報を制御部107に送り、タッチ位置が表示画像領域(本実施の形態ではボタン画像2a)内に位置するかどうかを制御部107が判定する(ステップST3)。タッチ位置が表示画像領域内に位置しない場合はアクチュエータ6をONにしたまま、ステップST2とステップST3の処理を繰り返す。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation steps. First, the
タッチ位置が表示画像領域内に位置する場合は、アクチュエータ駆動部103がアクチュエータ6の駆動をOFFにして、タッチパネル1のz軸方向支持力を解除する(ステップST4)。そして、z軸位置センサ9からの信号でz軸位置センサ駆動部105により表示パネル2のz軸位置が検出されたら(ステップST5)、制御部107は表示画像に割当てられた処理を実行する(ステップST6)。
When the touch position is located within the display image area, the
このように、タッチパネル1上のユーザの指の位置を検出して、タッチパネル1の支持力を制御することにより、ユーザは表示パネル2の表示画面を見なくても、触覚により表示画像位置を知覚することができる。本実施の形態では,表示画像領域の抗力が小さくなるようにアクチュエータ6を制御しているので、ユーザは表示画像領域が凹形状にあるかのうような触覚を得ることができる。
また、タッチパネル1をタッチパネル1面の垂直方向に移動可能に支持すると共に、タッチパネル1面の垂直方向高さ位置を検出することにより、ボタンを押すような操作感を得ることができる。
Thus, by detecting the position of the user's finger on the
In addition, while supporting the
本実施の形態では、表示パネル2に表示されたボタン画像2aを探すために、ユーザの指10をx軸方向に走査させる場合について説明したが、y軸方向についてもx軸の場合と同様にアクチュエータ6を制御することによって、ボタン画像2aの位置を触覚により知覚することができる。
In the present embodiment, the case where the user's
また、本実施の形態ではタッチパネル1と表示パネル2を一体に構成していたが、タッチパネル1と表示パネル2を分離して、表示パネル2は筐体7に固定するように構成してもよい。タッチパネル1と表示パネル2を分離することにより、パネル支持部材4と一体化したタッチパネル1の重量が軽量化され、パネル支持力を小さくすることが可能となる。本実施の形態ではz軸位置センサ9は表示パネル2と接触する位置に設置されているが、この場合、z軸位置センサ9はパネル支持部材4と接触するような位置に設置すればよい。
In the present embodiment, the
さらに、本実施の形態では表示パネル2のz軸方向の高さ位置を検出するための手段として、接触式のセンサであるz軸位置センサ9を用いたが、表示パネル2またはパネル支持部材4のz軸方向位置を検出する目的を達成できる方式であれば、センシング方式は限定されない。例えば、z軸位置センサ9に非接触式の光学センサを用いることも可能である。
Further, in the present embodiment, the z-axis position sensor 9 which is a contact type sensor is used as means for detecting the height position of the
実施の形態2.
上記実施の形態1では、表示画像領域でパネル支持力を弱くしていたが、本実施の形態2では、表示画像領域でパネル支持力を強くする場合について説明する。図6は本実施の形態2の動作を説明する図である。なお、本実施の形態2における触覚提示入力装置の機構及びシステム構成は、実施の形態1と同一であり、アクチュエータ6の動作が表示画像領域と表示画像領域以外の領域で実施の形態1と逆になる。
図6(a)はタッチパネル1と表示パネル2をタッチパネル1の表面垂直方向から見た平面図であり、ボタン画像2aが表示パネル2に表示されている状態を示す。ユーザが表示画面を見ないでボタン画像2aの位置を探す場合、ユーザは指10でタッチパネル1の表面を走査する状態になる。このユーザの指10が図6に示すx軸方向にボタン画像2aを探す動作及びそのときの触覚提示入力装置の動作を図6(b)〜(d)に示す。
In the first embodiment, the panel support force is weakened in the display image region. In the second embodiment, a case where the panel support force is increased in the display image region will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment. The mechanism and system configuration of the tactile presentation input device in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, and the operation of the actuator 6 is opposite to that in the first embodiment except for the display image area and the display image area. become.
FIG. 6A is a plan view of the
図6(b)に示すように、ユーザの指10が表示パネル2のボタン画像2a以外の表示パネル2の左側の領域に対応するタッチパネル1に位置する場合は、タッチパネル駆動部102からの信号によりタッチパネル1とユーザの指やペン等の接触子が接触している位置がボタン画像2a以外の領域に対応するタッチパネル1の位置情報を制御部107に送る。制御部107はボタン画像2a以外の領域に対応するタッチパネル1の位置情報によりアクチュエータ6の駆動を解除するようにアクチュエータ駆動部103に信号を送る。アクチュエータ駆動部103はこの信号でアクチュエータ6の駆動を解除する。パネル支持部材4と一体に構成されたタッチパネル1は弾性支持部材5だけで支持される状態となる。このとき、ユーザの指10が受ける抗力N2は比較的小さく、ユーザは軟らかい物体に触れているかのような触覚を得る。
As shown in FIG. 6B, when the user's
次に、指10をx軸方向右側に走査させて、図6(c)に示すようにボタン画像2aが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域に指10が位置した場合について説明する。
タッチパネル駆動部102のタッチ位置検出機能により、ユーザの指10が、ボタン画像2aが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域に位置したことを検出し、この位置情報が制御部107に送られる。すると、制御部107からの信号によりアクチュエータ駆動部103の動作によりアクチュエータ6は、パネル支持部材4を筐体7に押し付ける(z軸方向に押し上げる)向きに駆動される。この場合、タッチパネル1の支持力(パネル支持力)が強くなるため、ユーザの指10が受ける抗力N1はN2よりも大きくなり、ユーザはボタン画像2a以外の領域に触れていたときよりも、硬い触覚を得る。なお、パネル支持力の強さは、アクチュエータ6の駆動量や圧力センサ8により検出されるアクチュエータ6とパネル支持部材4との接触圧力を制御することにより調整可能である。
Next, a case will be described in which the
The touch position detection function of the touch
次に、再び指10をx軸方向右側に走査させて、図6(d)に示すようにボタン画像2a以外の領域に対応するタッチパネル1の領域に指10が位置したときは、タッチパネル駆動部102のタッチ位置検出機能により、ユーザの指10が、ボタン画像2aが表示されている領域以外に対応するタッチパネル1の領域に位置したことを検出し、この位置情報が制御部107に送られ、制御部107からの信号により、アクチュエータ駆動部103によるアクチュエータ6の駆動が解除され、パネル支持部材4と一体に構成されたタッチパネル1は弾性支持部材5だけで支持される状態となり、パネル支持力が弱くなることで、ユーザの指10はパネル面から抗力N2を受け、再び軟らかい触覚を得る。
Next, when the
図6(e)はx軸方向に対するユーザの指10がタッチパネル1の面から受ける抗力を表したグラフであり、ボタン画像2aが位置するx1からx2の間では、抗力Nが大きくなることを示す。本実施の形態では,表示画像領域の抗力が大きくなるようにアクチュエータ6を制御しているので,ユーザは表示画像領域が凸形状にあるかのうような触覚を得ることができる.
このように抗力の違いを検知することで、表示パネル2に表示されたボタン画像2aの位置を検知することが可能となる。また、ユーザの指10がボタン画像2aの表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域に位置したことを検出した際に、制御部107からの制御信号により音声発生機構駆動部106が図示しない音声発生機構を動作させ、ユーザの指10がタッチしている位置を音声情報でユーザに伝達するようにすることで、ユーザは触覚と聴覚の両方から表示画像の位置を確認することができる。
FIG. 6E is a graph showing the drag that the user's
Thus, by detecting the difference in drag, the position of the
図6(c)に示すように、ユーザがタッチパネル1から受ける抗力の違いによりボタン画像2aの位置を検知した状態から、次にボタン操作を実行する場合について説明する。
図7は本実施の形態2において、ユーザが表示パネル2に表示された仮想ボタン(ボタン画像2a)を押す際の動作における、触覚提示入力装置の動作を示す図である。
Next, as shown in FIG. 6C, a case where the button operation is executed next from a state in which the position of the
FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of the tactile sensation input device in the operation when the user presses the virtual button (
図7(a)は図6(c)に示す状態から、ユーザの指10がタッチパネル1をさらに強く押し込む状態を示した図である。図7(a)の状態では、アクチュエータ6とパネル支持部材4の接触圧力Pは図6(c)の状態よりも大きくなる。圧力センサ8により検出される圧力Pが、予め決められた閾値圧力P0を上回った場合、図7(b)に示すようにアクチュエータ6によるパネル支持力を解除する。そして、図7(c)に示すように、タッチパネル1は表示パネル2がz軸位置センサ9と接触するまでz軸方向下側に押し込まれる。z軸位置センサ9が表示パネル2を検出したら、ボタン画像2aに割り当てられた処理が実行される。以上の動作により、あたかもボタンを押したかのような操作感を得ることができる。
FIG. 7A is a diagram showing a state where the user's
図8は、実施の形態2の動作工程を示すフローチャートである。まず、制御部107の制御信号によりアクチュエータ駆動部103がアクチュエータ6の駆動を解除(OFF)して、タッチパネル1のz軸方向支持力を減少させる(ステップST1)。次に、タッチパネル駆動部103によりユーザの指10のタッチ位置を検出し(ステップST2)、タッチ位置が表示画像領域(本実施の形態ではボタン画像2a)内に位置するかどうかを制御部107が判定する(ステップST3)。タッチ位置が表示画像領域内に位置しない場合はアクチュエータ6の駆動をOFFにしたまま、ステップST2とステップST3の処理を繰り返す。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation process of the second embodiment. First, the
ユーザの指10のタッチ位置が表示画像領域内に位置する場合は、アクチュエータ駆動部103がアクチュエータ6の駆動をONにして、タッチパネル1のz軸方向支持力を増加させる(ステップST4)。そして、圧力センサ駆動部104によりアクチュエータ6とパネル支持部材4との接触圧力Pを検出して、制御部107において予め設定された圧力P0と検出した接触圧力Pを比較する(ステップST5)。接触圧力PがP<P0の場合はステップST3以降の処理を繰り返す。接触圧力PがP≧P0の場合は、制御部107によりアクチュエータ6の駆動をOFFにして(ステップST6)、表示パネル2のz軸位置がz軸位置センサ9に接触することを検出されたら(ステップST7)、制御部107は表示画像に割当てられた処理を実行する(ステップST8)。
When the touch position of the user's
本実施の形態によれば、表示パネル2に表示されたボタン画像2aの領域に対応するタッチパネル1の領域にユーザの指10が位置した際に、パネル支持力を強く制御することにより、実在のボタンのような硬い物体に触れているような触覚を得ることができ、あたかも実在のボタンを操作するような感覚を得ることが可能となる。
尚、本実施の形態では、表示パネル2に表示されたボタン画像2aを探すために、ユーザの指10をx軸方向に走査させる場合について説明したが、y軸方向についてもx軸の場合と同様にアクチュエータ6を制御することによって、ボタン画像2aの位置を触覚により知覚することができる。また、本実施の形態ではタッチパネル1と表示パネル2を一体に構成していたが、タッチパネル1と表示パネル2を分離して、表示パネル2は筐体7に固定するように構成してもよい。この場合、z軸位置センサ9はパネル支持部材4と接触するような位置に設置すればよい。
According to the present embodiment, when the user's
In the present embodiment, the case where the user's
また、本実施の形態では表示パネル2のz軸方向の高さ位置を検出するための手段として、接触式のセンサであるz軸位置センサ9を用いたが、表示パネル2またはパネル支持部材4のz軸方向位置を検出する目的を達成できる方式であれば、センシング方式は限定されない。例えば、z軸位置センサ9に非接触式の光学センサを用いることも可能である。
In this embodiment, the z-axis position sensor 9 which is a contact type sensor is used as a means for detecting the height position of the
上記本実施の形態1、2では、表示パネル2に1つのボタン画像2aが表示された場合について説明したが、表示パネル2に複数のボタン画像が表示された場合でも、図5、図8に示すフローチャートのステップST1〜ステップST3の処理を繰り返すことにより、ユーザは表示画面を見なくても、複数のボタン画像の位置を認識することができる。この際、複数のボタン画像種類の識別は、音声発生機構部106からボタン種類に関する情報を音声でユーザに伝えることで可能となる。
In the first and second embodiments, the case where one
実施の形態3.
実施の形態1、2では、タッチパネル1表面垂直方向に可動支持した場合について説明したが、本実施の形態3では、タッチパネル1のx軸方向とy軸方向及びz軸方向に可動支持する場合の触覚提示入力装置の動作について説明する。
In the first and second embodiments, the case where the
図9は、本実施の形態3における触覚提示入力装置の構成を示す断面図、図10は本実施の形態3における触覚提示入力装置のタッチパネル1の支持構成を示す平面図である。図9,図10において,6zはタッチパネル1のz軸方向の支持力を制御するためのアクチュエータ、6xはタッチパネル1のx軸方向の支持力を制御するためのアクチュエータ,6yはタッチパネル1のy軸方向の支持力を制御するためのアクチュエータである。10zは筐体7に対してタッチパネル1をz軸方向(パネル面垂直方向)に支持するスプリングボールプランジャーであり、10xはx軸方向,10yはy軸方向(パネル面水平方向)に移動可能に支持するスプリングボールプランジャーである。
図10に示すように、パネル支持部材4はタッチパネル1の4辺に、また、スプリングボールプランジャー10x、10y及びアクチュエータ6x、6yは、タッチパネル1の対向する2辺にそれぞれ設置されている。
さらに、パネル支持部材4にはアクチュエータ6x、6yとパネル支持部材4との接触圧力を検出するための高分子厚膜フィルム等からなる圧力センサ8がアクチュエータ6zに対する圧力センサ8と同様な構造で設けられている。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the tactile presentation input device according to the third embodiment, and FIG. 10 is a plan view showing the support configuration of the
As shown in FIG. 10, the
Further, the
図11はスプリングボールプランジャー10z、10x、10yの構成を示す断面図である。スプリングボールプランジャー10z、10x、10yは、それぞれハウジング10b内で回転自由に支持されたボール10aとスプリング10cから構成される。ボール10aは、無負荷状態ではハウジング10bから一部が飛び出した状態で支持されており、ボール10aを介してスプリング10cの圧縮方向に負荷がかかると、ボール10aはハウジング10b内に移動する。このときの最大移動量はSとなる。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the
スプリングボールプランジャー10z、10x、10yはそれぞれパネル支持部材4と接触するように筐体7に設置されており、z軸方向においては、スプリング10cの反力により、タッチパネル1と表示パネル2と一体に構成されたパネル支持部材4を、弾性部材3を介して筐体7に押し付けるように構成されている。
x軸、y軸方向に関しては、スプリングボールプランジャー10x、10yはスプリング10cに負荷がかからない程度にパネル支持部材4と接触するように設置されており、タッチパネル1は筐体7に対して、x軸、y軸方向に最大で±S移動することが出来るように構成されている。
The
Regarding the x-axis and y-axis directions, the
また、本実施の形態では、アクチュエータ6x、6y、6zとパネル支持部材4に設置された圧力センサ8とは、その摩擦が少なくなるように構成されており、パネル支持部材4との接触面でスプリングボールプランジャー10x、10y、10zのボール10aが転がるので、パネル支持部材4と一体に構成されたタッチパネル1はx、y、z軸方向にスムーズな移動が可能となる。
その他の構成は実施の形態1と同じである。
Further, in the present embodiment, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
次に、実施の形態3における触覚提示入力装置の動作について図12を用いて説明する。本実施の形態では、表示パネル2に表示された複数のボタン画像位置をユーザに触覚提示する場合について説明する。
図12(a)は表示パネル2に表示された4つのボタン画像2b、2c、2d、2eを示し、図12(b)は、前記4つのボタン画像をユーザに触覚提示する際のアクチュエータ6x、6y、6zの駆動(ON/OFF)状態B、C、D、Eを示すタイミングチャート、図12(c)は前記B、C、D、Eにおけるタッチパネル1のxy平面内の移動可能方向を示す図である。
尚、本実施の形態3では、表示画像領域でz軸方向のパネル支持力を強くする場合について説明する。
Next, the operation of the tactile sense input device in
12A shows four
In the third embodiment, the case where the panel support force in the z-axis direction is increased in the display image region will be described.
ユーザが表示パネル2の表示画像領域以外に対応するタッチパネル1の領域に触れた場合は、アクチュエータ6x、6y、6zの駆動をOFFにする。この場合、タッチパネル1はx軸、y軸、z軸方向に移動可能な状態となり、ユーザは軟らかい物体に触れているような触覚を得る。
表示パネル2のボタン画像2bが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域にユーザが触れた場合(図12の状態B)は、アクチュエータ6x、6y、6zの駆動をONにする。この場合、タッチパネル1はx軸、y軸、z軸方向の移動の自由度が拘束された状態(図12(c)のB)となり、ユーザは硬い物体に触れているような触覚を得る。
When the user touches an area of the
When the user touches the area of the
表示パネル2のボタン画像2cが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域にユーザが触れた場合(図12の状態C)は、アクチュエータ6x、6zの駆動をON、アクチュエータ6yの駆動をOFFにする。この場合、タッチパネル1はx軸、z軸方向の移動の自由度が拘束されy軸方向だけに移動可能な状態となる。前記状態においてユーザが指を動かすと、ユーザはボタン画像2bが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域に触れたときとは異なる触覚を得ることができる。
When the user touches the area of the
表示パネル2のボタン画像2dが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域にユーザが触れた場合(図12の状態D)は、アクチュエータ6y、6zの駆動をON、アクチュエータ6xの駆動をOFFにする。この場合、タッチパネル1はy軸、z軸方向の移動の自由度が拘束されx軸方向に移動可能な状態となる。前記状態においてユーザが指を動かすと、ユーザはボタン画像2b、2cが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域に触れたときとは異なる触覚を得ることができる。
When the user touches the area of the
表示パネル2のボタン画像2eが表示されている領域に対応するタッチパネル1の領域にユーザが触れた場合(図12の状態E)は、アクチュエータ6zの駆動をON、アクチュエータ6x、6yの駆動をOFFにする。この場合、タッチパネル1はz軸方向の自由度が拘束されx軸及びy軸方向に移動可能な状態となる。前記状態においてユーザが指を動かすと、ユーザはボタン画像2b、2c、2dに触れたときとは異なる触覚を得ることができる。
When the user touches the area of the
尚、ユーザがタッチパネル1に触れながら指を動かしてタッチパネル1をxy平面内に動かす場合、タッチパネル1のx軸、y軸方向の最大移動量は各方向で±Sとなるが、タッチパネル1の移動量が±Sを越えたときは、ユーザが指をx軸あるいはy軸方向に動かす力が、指とタッチパネル1との間の静止摩擦力を上回り、指とタッチパネル面の間で滑りが生じる。前記滑りが生じると、スプリングボールプランジャー10xあるいは10yのスプリング10cの復元力により、タッチパネル1のxy平面位置は初期状態に戻る。そして再度ユーザの指がタッチパネル1に触れて、タッチパネル1はx軸、y軸方向に最大±Sの距離だけ移動可能となる。前記動作を繰り返すことにより、ユーザはタッチパネル1がx軸、y軸方向に±S以上の距離を動いているように感じることができる。
When the user moves his / her finger while touching the
このように、タッチパネル1上のユーザの指の位置を検出して、x軸、y軸、z軸方向のタッチパネル1の支持力を制御することにより、ユーザは表示画面を見なくても、触覚により複数の表示画像位置を知覚することができる。
In this way, by detecting the position of the user's finger on the
尚、本実施の形態3では、表示画像領域でz軸方向のパネル支持力を強くする場合について述べたが、表示画像領域でz軸方向のパネル支持力が弱くなるように制御する場合は、画像表示領域に対応するタッチパネル1の領域にユーザが触れた場合はアクチュエータ6zの駆動をOFFにして、画像表示領域以外の領域に対応するタッチパネル1の領域にユーザが触れた場合にはアクチュエータ6zの駆動をONとすることで、実施の形態3と同様の効果が得られる。
In the third embodiment, the case where the panel support force in the z-axis direction is increased in the display image region has been described. However, in the case where control is performed so that the panel support force in the z-axis direction is weakened in the display image region, When the user touches the area of the
また、図13に示すように、画像表示領域(図13(a)の2b〜2h)でz軸方向のパネル支持力を制御するアクチュエータ6zおよびアクチュエータ6x、6yを図13(b)のようにON、OFF駆動することにより、実施の形態3よりも多くの表示画像位置をユーザに触覚提示することができる。
Further, as shown in FIG. 13, the actuator 6z and the
尚、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, the embodiments can be freely combined, any component of each embodiment can be modified, or any component can be omitted in each embodiment. .
この発明によれば、画像表示パネルとタッチパネルを組み合わせた表示装置において、画像表示したタッチ操作用画像を、ユーザは表示パネルの表示画面を見なくても、触覚により表示画像位置を知覚することができ、モバイル端末のみならず画像表示パネルとタッチパネルを組み合わせた表示装置を備えた電子機器に適用可能である。 According to the present invention, in a display device in which an image display panel and a touch panel are combined, the user can perceive the display image position by touch even without viewing the display screen of the display panel. It can be applied not only to a mobile terminal but also to an electronic device provided with a display device in which an image display panel and a touch panel are combined.
1;タッチパネル、2;表示パネル、2a;ボタン画像、3;クッション材、4;パネル支持部材、5;弾性支持部材、6、6x、6y、6z;アクチュエータ、7;筐体、8;圧力センサ、9;z軸位置センサ、10;ユーザの指、10z、10x、10y;スプリングボールプランジャー、10a;ボール、10b;ハウジング、10c;スプリング、101;表示パネル駆動部、102;タッチパネル駆動部、103;アクチュエータ駆動部、104;圧力センサ駆動部、105;z軸位置センサ駆動部、106;音声発生機構駆動部、107;制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
この表示パネルの表面に間隙設けて配設されるタッチパネルと、
タッチパネルを筐体に支持するパネル指示部材と、
タッチパネルをその表面と垂直方向に移動可能に支持する弾性支持部材と
筐体に対するタッチパネルの支持力を制御するアクチュエータと
タッチパネルからの作用力をユーザが知覚可能な接触子で接触しているタッチパネルの位置情報を出力するタッチパネル駆動部と、
アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部とを備え、
前記接触子の接触位置が表示パネルのタッチ操作用画像の表示領域に対応するタッチパネルの領域と、タッチ操作用画像領域以外の領域に対応するタッチパネルの領域とでは、タッチパネル駆動部からの位置情報の出力により、アクチュエータ駆動部はアクチュエータの筐体に対するタッチパネルの支持力を異なる様に制御する
ことを特徴とする触覚提示入力装置。 A display panel for displaying images for touch operation on the display screen;
A touch panel disposed with a gap on the surface of the display panel;
A panel indicating member that supports the touch panel on the housing;
An elastic support member that supports the touch panel so that it can move in the direction perpendicular to the surface, an actuator that controls the support force of the touch panel against the housing, and the position of the touch panel that is in contact with the contactor that allows the user to perceive the action force from the touch panel A touch panel drive for outputting information;
An actuator driving unit for driving the actuator,
In the touch panel area where the contact position of the contact corresponds to the display area of the touch operation image on the display panel and the touch panel area corresponding to an area other than the touch operation image area, the position information from the touch panel drive unit The tactile sensation input device, wherein the actuator driving unit controls the support force of the touch panel with respect to the housing of the actuator differently according to the output.
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