JP2014056337A - Tactile sense presentation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触覚提示装置に関する。 The present invention relates to a tactile sense presentation device.
従来、タッチパッドおよびタッチパネルなど、なぞり操作を通じてディスプレイに表示される仮想的なボタンの選択などを行う入力装置が知られている。タッチパッドであれタッチパネルであれ、これら入力装置の操作面は平坦面であって、仮想的なボタンに対応する凹凸が存在しない。このため、ユーザは操作面に沿って指をスライドさせたとき、触感によって仮想的なボタンの位置を認識することが困難である。 2. Description of the Related Art Conventionally, input devices that perform selection of virtual buttons displayed on a display through a tracing operation, such as a touch pad and a touch panel, are known. Regardless of whether it is a touch pad or a touch panel, the operation surface of these input devices is a flat surface, and there is no unevenness corresponding to a virtual button. For this reason, when the user slides his / her finger along the operation surface, it is difficult to recognize the position of the virtual button by tactile sensation.
そこで、振動などによる触覚提示機能を有する入力装置が従来提案されている。たとえば特許文献1のタッチパネルでは、ディスプレイ上の仮想的なボタンに対応するボタン領域が触れられたとき、当該ボタンの存在を振動によって報知する。なぞり操作に伴い指がボタン領域から外れたときには、振動が停止される。ユーザは、振動の有無を通じて、個々の仮想的なボタンの位置、あるいはそれらの境界を認識可能である。 Therefore, an input device having a tactile sense presentation function using vibration or the like has been proposed. For example, in the touch panel of Patent Document 1, when a button area corresponding to a virtual button on the display is touched, the presence of the button is notified by vibration. When the finger is removed from the button area in accordance with the tracing operation, the vibration is stopped. The user can recognize the positions of individual virtual buttons or their boundaries through the presence or absence of vibration.
特許文献1のタッチパネルによれば、ユーザは、振動による刺激を通じて、何らかの仮想的なボタンに触れたかどうかのフィードバックは得られる。しかし、当該タッチパネルでは、ユーザに提示する触感による操作感が不十分である。物理的なボタンであれば、手探りで操作する場合であれ、触覚によりボタンの外形形状を認識することができるため、ボタンの位置あるいは種類を認識しやすく、操作も簡単である。これに対し、当該タッチパネルでは、振動によるフィードバックがあるとはいえ、キーボードなどの物理的なボタンをなぞったときのような段差感のある触感は得られない。このため、当該タッチパネルを手探りで操作する場合には、仮想的なボタンの位置がわかりにくい。このように、当該タッチパネルには、手探りでの操作性の点で未だ改善の余地がある。タッチパッドについても同様である。 According to the touch panel of Patent Document 1, the user can obtain feedback on whether or not a user touches any virtual button through stimulation by vibration. However, in the touch panel, the operational feeling due to the tactile sensation presented to the user is insufficient. In the case of a physical button, the outer shape of the button can be recognized by tactile sense, even when operated by groping, so the position or type of the button can be easily recognized and the operation is also easy. On the other hand, the touch panel does not provide a tactile sensation with a step difference as when a physical button such as a keyboard is traced, although there is feedback due to vibration. For this reason, when operating the touch panel by groping, it is difficult to understand the position of the virtual button. As described above, the touch panel still has room for improvement in terms of operability by groping. The same applies to the touch pad.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、手探りでの操作性を向上させることができる触覚提示装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a tactile sensation presentation apparatus that can improve operability by groping.
<1>本発明によれば、ディスプレイに表示されるオブジェクトを指定するために指先でなぞり操作がなされる操作面を有しかつ当該操作面に交わる方向に沿って移動可能とされた板と、前記板を前記交わる方向に沿って移動させるアクチュエータと、前記操作面における指先位置を検出するセンサと、前記センサを通じて取得される指先位置に基づき前記アクチュエータを動作させる制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記指先位置がオブジェクトに対応する位置に近接または到達したとき、板全体を指に押し付ける方向へ急激に変位させるべく前記アクチュエータの動作を制御する触覚提示装置が得られる。 <1> According to the present invention, a board having an operation surface on which a tracing operation is performed with a fingertip in order to specify an object displayed on a display and movable along a direction intersecting the operation surface; An actuator that moves the plates along the intersecting direction; a sensor that detects a fingertip position on the operation surface; and a control circuit that operates the actuator based on the fingertip position acquired through the sensor, the control When the fingertip position approaches or reaches the position corresponding to the object, the circuit provides a tactile presentation device that controls the operation of the actuator so as to rapidly displace the entire board against the finger.
この構成によれば、板上の指先位置がディスプレイに表示されるオブジェクトに対応する位置に近接または到達したとき、板全体が指に押し付けられる方向へ急峻に変位する。この板の変位により、板上の指先に段差感が与えられる。物理的なボタンに近い触感が得られることによって、ユーザは板上の目標位置を認識しやすくなる。このため、手探りでの操作性が向上する。 According to this configuration, when the fingertip position on the board approaches or reaches a position corresponding to the object displayed on the display, the entire board is displaced steeply in a direction in which the board is pressed against the finger. Due to the displacement of the plate, a step difference is given to the fingertip on the plate. By obtaining a tactile sensation close to a physical button, the user can easily recognize the target position on the board. For this reason, operability by groping improves.
<2>前記の触覚提示装置において、前記制御回路は、前記指先位置がオブジェクトに対応する位置から外れるタイミングで、板全体を指から離間させる方向へ急激に変位させるべく前記アクチュエータの動作を制御することが好ましい。 <2> In the tactile sensation presentation apparatus, the control circuit controls the operation of the actuator so as to rapidly displace the entire board away from the finger at a timing when the fingertip position deviates from a position corresponding to the object. It is preferable.
この構成によれば、板上の指先位置がディスプレイに表示されるオブジェクトに対応する位置から外れるタイミングで、板全体が指から離間する方向へ急峻に変位する。この板の変位により、より明確な段差感が得られる。 According to this configuration, at the timing when the fingertip position on the board deviates from the position corresponding to the object displayed on the display, the entire board is suddenly displaced in the direction away from the finger. Due to the displacement of the plate, a clearer level difference can be obtained.
<3>前記の触覚提示装置において、前記制御回路は、前記指先位置がオブジェクトに対応する位置に維持されている間、板全体を指に押し付ける方向へ変位させた状態を維持しつつ、または板全体を指に押し付ける方向へ変位させつつ、板全体を微小振動させるべく前記アクチュエータの動作を制御することが好ましい。 <3> In the tactile sensation presentation apparatus, the control circuit maintains a state in which the entire plate is displaced in a direction of pressing against the finger while the fingertip position is maintained at a position corresponding to the object, or the plate It is preferable to control the operation of the actuator so that the entire plate is minutely vibrated while being displaced in a direction in which the entire plate is pressed against the finger.
この構成によれば、板上の指先位置がディスプレイに表示されるオブジェクトに対応する位置に維持されている間、板全体を指に押し付ける方向へ変位させた状態が維持されつつ、または板全体を指に押し付ける方向へ変位されつつ、板全体が微小振動する。このため、ユーザは板上の指先位置を認識しやすくなる。手探りでの操作性も向上する。 According to this configuration, while the fingertip position on the board is maintained at the position corresponding to the object displayed on the display, the state in which the entire board is displaced in the direction of pressing against the finger is maintained, or the entire board is The entire plate vibrates slightly while being displaced in the direction of pressing against the finger. For this reason, the user can easily recognize the fingertip position on the board. The operability by groping is also improved.
本発明によれば、触覚提示装置において、なぞり操作の際にディスプレイ上のオブジェクトに応じた段差感が得られるので、手探りでの操作性が向上する。 According to the present invention, in the tactile sense presentation device, a step feeling corresponding to an object on the display can be obtained during a tracing operation, so that the operability in groping improves.
以下、触覚提示装置をタッチ式の入力装置であるタッチパッドに具体化した一実施の形態を図1〜図5に基づいて説明する。
<タッチパッドの概要>
図1に示すように、車両のセンターコンソール11にはタッチパッド12が、同じくセンタークラスター13にはディスプレイ14が設けられている。ディスプレイ14には、操作対象データであるオブジェクトとして、たとえば各種の仮想ボタン15が表示される。仮想ボタン15は、ナビゲーションシステムなどの車載機器を操作するために必要とされる機能項目を示すものである。タッチパッド12の操作面を指でなぞることによって、ディスプレイ14に表示される仮想ボタン15を指定することができる。指定された仮想ボタン15に応じて車載機器の制御が実行される。
Hereinafter, an embodiment in which the tactile sense presentation device is embodied as a touch pad which is a touch-type input device will be described with reference to FIGS.
<Outline of touchpad>
As shown in FIG. 1, a touch pad 12 is provided on the center console 11 of the vehicle, and a display 14 is provided on the center cluster 13. For example, various virtual buttons 15 are displayed on the display 14 as objects that are operation target data. The virtual button 15 indicates a function item required for operating an in-vehicle device such as a navigation system. The virtual button 15 displayed on the display 14 can be designated by tracing the operation surface of the touch pad 12 with a finger. Control of the in-vehicle device is executed according to the designated virtual button 15.
<タッチパッドの構成>
つぎに、タッチパッドの構成を説明する。
図2に示すように、タッチパッド12は、パッド21、変位センサ22、圧電アクチュエータ23、増幅器24、および制御回路25を備えている。
<Configuration of touchpad>
Next, the configuration of the touch pad will be described.
As shown in FIG. 2, the touch pad 12 includes a pad 21, a displacement sensor 22, a piezoelectric actuator 23, an amplifier 24, and a control circuit 25.
圧電アクチュエータ23は、センターコンソール11の内部に設けられている。圧電アクチュエータ23の下部は、センターコンソール11の内部に設けられた支持部29に固定されている。圧電アクチュエータ23は、圧電素子の圧電効果(逆圧電効果)を利用したアクチュエータであって、電圧が印加されたときに長さが直線的に変わる。すなわち、圧電アクチュエータ23は、電気エネルギーを機械的な直線運動に変換する。本例では、圧電アクチュエータ23は、電圧印加の有無によって上下方向に伸縮する。圧電アクチュエータ23の変位量は、印加される電圧によって決まる。 The piezoelectric actuator 23 is provided inside the center console 11. A lower portion of the piezoelectric actuator 23 is fixed to a support portion 29 provided in the center console 11. The piezoelectric actuator 23 is an actuator that uses the piezoelectric effect (reverse piezoelectric effect) of a piezoelectric element, and its length changes linearly when a voltage is applied. That is, the piezoelectric actuator 23 converts electrical energy into mechanical linear motion. In this example, the piezoelectric actuator 23 expands and contracts in the vertical direction depending on whether a voltage is applied. The amount of displacement of the piezoelectric actuator 23 is determined by the applied voltage.
パッド21は、圧電アクチュエータ23の上部に固定されている。パッド21は、センターコンソール11の開口11aを裏から覆うように設けられている。パッド21の開口11aから露出する部分は、ユーザによってなぞり操作が行われる操作面として機能する。パッド21とセンターコンソール11の開口周縁部との間には隙間26が設けられている。隙間26が存在することにより、パッド21は矢印27で示されるように、センターコンソール11の開口周辺部に対して近接する方向(図中の上方)、あるいは離間する方向(図中の下方)へ移動可能である。 The pad 21 is fixed to the upper part of the piezoelectric actuator 23. The pad 21 is provided so as to cover the opening 11a of the center console 11 from the back side. The part exposed from the opening 11a of the pad 21 functions as an operation surface on which the user performs a tracing operation. A gap 26 is provided between the pad 21 and the opening peripheral edge of the center console 11. Due to the presence of the gap 26, the pad 21 moves closer to the periphery of the opening of the center console 11 (upward in the figure) or away (lower in the figure) as indicated by an arrow 27. It is movable.
変位センサ22は、センターコンソール11の開口11aの近傍に設けられる。変位センサ22は、パッド21における指先の位置を検出し、その検出される指先の位置情報を生成する。本例では、変位センサ22は、矢印28で示されるように、指先の位置をなぞり方向、すなわちパッド21に対して平行をなす方向から検出する。 The displacement sensor 22 is provided in the vicinity of the opening 11 a of the center console 11. The displacement sensor 22 detects the position of the fingertip on the pad 21 and generates position information of the detected fingertip. In this example, the displacement sensor 22 detects the position of the fingertip from the tracing direction, that is, the direction parallel to the pad 21 as indicated by the arrow 28.
制御回路25は、増幅器24を介して圧電アクチュエータ23に接続されている。また、制御回路25は、変位センサ22およびディスプレイ14にそれぞれ接続されている。
制御回路25は、変位センサ22により生成される指先の位置情報をディスプレイ14の画面上の位置情報に変換し、当該位置情報に応じて、ディスプレイ14に表示されるカーソル(図示略)を移動させたり、仮想ボタン15などのオブジェクトを指定したりする。また、制御回路25は、変位センサ22により生成される指先の位置情報に基づき、圧電アクチュエータ23に印加する電圧を制御する。詳述すると、制御回路25は、指先の位置情報に応じて、圧電アクチュエータ23に対する駆動信号を生成する。当該駆動信号は増幅器24により電力増幅され、この増幅された電力が圧電アクチュエータ23に供給される。たとえば制御回路25は、圧電アクチュエータ23に対する印加電圧の制御を通じて、パッド21を昇降あるいは微少振動させる。
The control circuit 25 is connected to the piezoelectric actuator 23 via the amplifier 24. The control circuit 25 is connected to the displacement sensor 22 and the display 14 respectively.
The control circuit 25 converts the fingertip position information generated by the displacement sensor 22 into position information on the screen of the display 14, and moves a cursor (not shown) displayed on the display 14 according to the position information. Or an object such as the virtual button 15 is designated. The control circuit 25 controls the voltage applied to the piezoelectric actuator 23 based on the fingertip position information generated by the displacement sensor 22. More specifically, the control circuit 25 generates a drive signal for the piezoelectric actuator 23 in accordance with the fingertip position information. The drive signal is power amplified by the amplifier 24, and the amplified power is supplied to the piezoelectric actuator 23. For example, the control circuit 25 moves the pad 21 up and down or slightly vibrates through control of the voltage applied to the piezoelectric actuator 23.
<タッチパッドの動作>
つぎに、タッチパッドの動作を説明する。ここでは、図1に示されるように、ディスプレイ14に3つの仮想ボタン15が左右に並んで表示されている状態で、パッド21を各仮想ボタン15の配列方向(左右方向)になぞり操作する。また、パッド21は、センターコンソール11の開口周縁部との間に隙間26が形成される基準位置に保持されている。パッド21が基準位置に保持されているときの変位を0とする。
<Operation of touchpad>
Next, the operation of the touch pad will be described. Here, as shown in FIG. 1, the pad 21 is dragged in the arrangement direction (left-right direction) of the virtual buttons 15 in a state where the three virtual buttons 15 are displayed side by side on the display 14. Further, the pad 21 is held at a reference position where a gap 26 is formed between the peripheral edge of the opening of the center console 11. The displacement when the pad 21 is held at the reference position is set to zero.
さて、図3(a)のグラフの下段に示されるように、制御回路25は、パッド21上の指先位置がディスプレイ14上の仮想ボタン15(「A」)に対応する位置に至った旨判断されるとき(時刻t1)、パッド21を急激に上昇させるべく圧電アクチュエータ23に電圧V1を印可する。圧電アクチュエータ23は、急峻に立ち上がる電圧V1に応じて急激に上方へ伸長する。すると、図3(a)のグラフの上段に示されるように、パッド21は圧電アクチュエータ23が伸長した分だけ急激に上昇する。パッド21が急激に上方へ移動して指に押し付けられることによって、当該指先に明確な段差感が提供される。 As shown in the lower part of the graph of FIG. 3A, the control circuit 25 determines that the fingertip position on the pad 21 has reached a position corresponding to the virtual button 15 (“A”) on the display 14. When this occurs (time t1), the voltage V1 is applied to the piezoelectric actuator 23 in order to raise the pad 21 rapidly. The piezoelectric actuator 23 rapidly expands upward in response to the voltage V1 that rises sharply. Then, as shown in the upper part of the graph of FIG. 3A, the pad 21 rapidly rises as much as the piezoelectric actuator 23 extends. When the pad 21 is suddenly moved upward and pressed against the finger, a clear level difference is provided to the fingertip.
制御回路25は、パッド21上の指先位置がディスプレイ14上の仮想ボタン15に対応する位置に存在する間(時刻t1以降、時刻t2未満)、パッド21の基準位置からの高さを維持しつつ上下に微少振動させるべく圧電アクチュエータ23に電圧を印可する。すなわち、図3(a)の下段のグラフに示されるように、制御回路25は、電圧V1と当該電圧V1よりもわずかに低い電圧V2とを極短周期で交互に印加する。パッド21を介して微少振動が指先に提供されることによって、ユーザは自身の指先位置を簡単に把握することができる。たとえばユーザは、指先に微少振動を感じれば3つの仮想ボタン15のどれかに対応する位置に指先が存在することを、また、指先に微少振動を感じなければ3つの仮想ボタン15から外れた位置に指先が存在することをそれぞれ認識することができる。 The control circuit 25 maintains the height of the pad 21 from the reference position while the fingertip position on the pad 21 exists at a position corresponding to the virtual button 15 on the display 14 (after time t1 and less than time t2). A voltage is applied to the piezoelectric actuator 23 so as to vibrate slightly up and down. That is, as shown in the lower graph of FIG. 3A, the control circuit 25 alternately applies the voltage V1 and the voltage V2 slightly lower than the voltage V1 in a very short cycle. By providing minute vibrations to the fingertips via the pad 21, the user can easily grasp his / her fingertip position. For example, if the user feels a slight vibration at the fingertip, the user will know that the fingertip exists at a position corresponding to one of the three virtual buttons 15, and if the user does not feel a slight vibration at the fingertip, It is possible to recognize that there is a fingertip.
制御回路25は、パッド21上の指先位置がディスプレイ14上の仮想ボタン15に対応する位置から外れた旨判断されるとき(時刻t2)、圧電アクチュエータ23に対する電圧印加を停止する。ここで制御回路25は、パッド21を上昇させるとき(時刻t1)の単位時間当たりの電圧V1の変化に比べて、緩やかに印加電圧を低下させる。伸長していた圧電アクチュエータ23が元の長さに収縮することによって、パッド21は指先から離れて基準位置に戻る。 When it is determined that the fingertip position on the pad 21 has deviated from the position corresponding to the virtual button 15 on the display 14 (time t2), the control circuit 25 stops voltage application to the piezoelectric actuator 23. Here, the control circuit 25 gently decreases the applied voltage as compared to the change in the voltage V1 per unit time when the pad 21 is raised (time t1). The extended piezoelectric actuator 23 contracts to the original length, whereby the pad 21 moves away from the fingertip and returns to the reference position.
この後、パッド21上の指先はスライドされて、残りの2つの仮想ボタン15(「B」,「C」)に対応するパッド上の2つの領域を順次通過する。前述と同様に、制御回路25は、指先が残りの2つの仮想ボタン15に対応する2つの領域に至った旨判断されるときには、圧電アクチュエータ23を通じてパッド21を急激に上昇させるとともに、これら領域内に指先が位置している旨判断されるときにはパッド21を上昇させた位置に保ちつつ上下に微少振動させる。そして制御回路25は、指先が残りの2つの仮想ボタン15に対応する2つの領域から外れた旨判断されるときには、圧電アクチュエータ23に対する電圧印加を停止することにより、パッド21を下降させる。 Thereafter, the fingertip on the pad 21 is slid and sequentially passes through two areas on the pad corresponding to the remaining two virtual buttons 15 (“B”, “C”). As described above, when it is determined that the fingertip has reached the two areas corresponding to the remaining two virtual buttons 15, the control circuit 25 rapidly raises the pad 21 through the piezoelectric actuator 23. When it is determined that the fingertip is positioned, the pad 21 is slightly vibrated up and down while keeping the pad 21 in the raised position. When it is determined that the fingertip is out of the two regions corresponding to the remaining two virtual buttons 15, the control circuit 25 lowers the pad 21 by stopping the voltage application to the piezoelectric actuator 23.
このように、つぎの(a),(b),(c)の動作を組み合わせることによって物理的なボタンをなぞり操作したときの感触に近い触感が指先に与えられる。
(a)パッド21を急激に上昇させること。
In this way, by combining the following operations (a), (b), and (c), a tactile sensation close to that when a physical button is traced is given to the fingertip.
(A) Raise the pad 21 rapidly.
(b)パッド21の上昇位置を維持しつつパッド21を微小振動させること。
(c)パッド21を下降させること。
このことは、図3(a)の上段に示されるグラフと図4のグラフとを比較することによっても明らかである。
(B) The pad 21 is slightly vibrated while maintaining the raised position of the pad 21.
(C) The pad 21 is lowered.
This is also clear by comparing the graph shown in the upper part of FIG. 3A with the graph of FIG.
図4のグラフは、左右に並んだ物理的な3つのボタンをなぞったときの時間(なぞり距離)と基準位置に対する各ボタンの変位(凹凸高さ)との関係を示す。図3(a)の上段のグラフに示される、時間に対するパッド21の基準位置(変位0)に対する変位変化と、図4のグラフに示される、時間に対するボタンの基準位置(変位0)に対する変位変化とは、互いに近似している。すなわち、前述したパッド21の動作、すなわち「パッド21が指に押し付けられるように急激に変位(上昇)した後、当該変位が維持される期間を経て、今度は指から離れるように変位(下降)する」というパッド21の動作を通じて、物理的なボタンと同様の凹凸感が指先に与えられる。これは、物理的なボタンを実際にタッチすることを想定した際、指先皮膚をボタンに押し付けて皮膚接触面積が増えた後、皮膚接触面積が元の面積に戻ることを考慮した変化である。また前述したように、パッド21が上昇位置に維持されている期間、パッド21を微小振動させることにより、ユーザはパッド21上の指先位置を認識しやすくなる。 The graph of FIG. 4 shows the relationship between the time (tracing distance) when the three physical buttons arranged on the left and right are traced and the displacement (uneven height) of each button with respect to the reference position. The displacement change with respect to the reference position (displacement 0) of the pad 21 with respect to time shown in the upper graph of FIG. 3A and the displacement change with respect to the reference position (displacement 0) of the button with respect to time shown in the graph of FIG. Are approximate to each other. That is, the above-described operation of the pad 21, that is, “the pad 21 is suddenly displaced (increased) so as to be pressed against the finger, and then is displaced (lowered) away from the finger this time after a period in which the displacement is maintained. Through the operation of the pad 21 "to do", the fingertip is given the same uneven feeling as a physical button. This is a change considering that the skin contact area returns to the original area after the skin contact area is increased by pressing the fingertip skin against the button when it is assumed that the physical button is actually touched. Further, as described above, the user can easily recognize the fingertip position on the pad 21 by minutely vibrating the pad 21 while the pad 21 is maintained at the raised position.
ちなみに、図3(b)のグラフに示されるように、パッド21を上昇位置に保持した状態で、パッド21上の指先位置がディスプレイ14上の仮想ボタン15に対応する位置に存在するときだけパッド21を微小振動させるようにした場合には、パッド21をなぞっても段差感は得られない。すなわち、段差感を得るためには、パッド21を急激に上昇させることが必要かつ有効である。 By the way, as shown in the graph of FIG. 3B, the pad 21 is held only when the fingertip position on the pad 21 exists at a position corresponding to the virtual button 15 on the display 14 with the pad 21 held in the raised position. In the case where 21 is vibrated minutely, even if the pad 21 is traced, a step difference is not obtained. That is, in order to obtain a step difference, it is necessary and effective to raise the pad 21 rapidly.
<実施の形態の効果>
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)制御回路25は、変位センサ22を通じて取得されるパッド21上の指先位置が仮想ボタン15に対応する位置に至った旨判断されるとき、圧電アクチュエータ23に印可する電圧の制御を通じて、パッド21全体を急激に持ち上げる。これにより、パッド21上の指先に段差感が与えられる。物理的なボタンに近い触感が得られることにより、タッチパッド12の手探りでの操作性が向上する。
<Effect of Embodiment>
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When it is determined that the fingertip position on the pad 21 acquired through the displacement sensor 22 has reached the position corresponding to the virtual button 15, the control circuit 25 controls the voltage applied to the piezoelectric actuator 23 through the control of the voltage applied to the piezoelectric actuator 23. Lift the entire 21 abruptly. Thereby, a sense of level difference is given to the fingertip on the pad 21. By obtaining a tactile sensation similar to a physical button, the operability of the touch pad 12 when searching is improved.
(2)制御回路25は、変位センサ22を通じて取得されるパッド21上の指先位置が仮想ボタン15に対応する位置(領域)に存在する旨判断されるとき、微小な振動を継続して発生させる。このため、ユーザはパッド21上の指先位置を認識しやすくなる。タッチパッド12の操作性も向上する。 (2) The control circuit 25 continuously generates minute vibrations when it is determined that the fingertip position on the pad 21 obtained through the displacement sensor 22 exists at a position (area) corresponding to the virtual button 15. . For this reason, the user can easily recognize the fingertip position on the pad 21. The operability of the touch pad 12 is also improved.
(3)パッド21の駆動源として圧電アクチュエータ23を採用した。圧電アクチュエータ23は、微小変位が簡単に得られること、小型であること、応答性が高いこと、発生力が大きいことなどの特徴を有する。このため、触覚提示機能を有するタッチパッド12の駆動源として好適である。 (3) A piezoelectric actuator 23 is employed as a drive source for the pad 21. The piezoelectric actuator 23 has features such that a minute displacement can be easily obtained, is small, has high responsiveness, and has a large generated force. For this reason, it is suitable as a drive source of the touch pad 12 having a tactile sense presentation function.
<他の実施の形態>
なお、前記実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本例では、圧電アクチュエータ23の上部にパッド21を設けたが、何らかの連結部材を介して圧電アクチュエータ23とパッド21とを連結してもよい。
<Other embodiments>
In addition, you may implement the said embodiment as follows.
In this example, the pad 21 is provided on the upper portion of the piezoelectric actuator 23, but the piezoelectric actuator 23 and the pad 21 may be connected via some connecting member.
・本例では、パッド21上の指先位置を変位センサ22により検出したが、たとえばパッド21にかかる指の圧力を利用する感圧式、あるいは静電気を利用する静電式のセンサによりパッド21上の指先位置を検出してもよい。これらセンサはパッド21に設ける。 In this example, the position of the fingertip on the pad 21 is detected by the displacement sensor 22, but the fingertip on the pad 21 is detected by, for example, a pressure-sensitive sensor that uses the pressure of the finger applied to the pad 21 or an electrostatic sensor that uses static electricity. The position may be detected. These sensors are provided on the pad 21.
・本例では、パッド21上の指先位置がディスプレイ14上の仮想ボタン15に対応する位置に至ったとき、矩形パルス状に急峻に立ち上がる電圧を圧電アクチュエータ23に印可したが、当該印加電圧の立ち上がり時間、換言すれば当該印加電圧の立ち上がり部分の傾斜度合いは適宜変更してもよい。すなわち、当該印加電圧の立ち上がり部分の傾斜の度合いは、図3(a)の下段のグラフに示される印加電圧の立ち上がり部分の傾斜度合いに対して、若干大きくても小さくてもよい。また、当該印加電圧を直角に立ち上げるようにしてもよい。 In this example, when the fingertip position on the pad 21 reaches a position corresponding to the virtual button 15 on the display 14, a voltage that suddenly rises in a rectangular pulse shape is applied to the piezoelectric actuator 23, but the rise of the applied voltage The time, in other words, the slope of the rising portion of the applied voltage may be changed as appropriate. That is, the slope of the rising portion of the applied voltage may be slightly larger or smaller than the slope of the rising portion of the applied voltage shown in the lower graph of FIG. Further, the applied voltage may be raised at a right angle.
・本例では、パッド21を圧電アクチュエータ23の変位方向と同じ方向(図2に矢印27で示される上下方向)へ直線的に昇降および振動させるようにしたが、パッド21の移動方向と圧電アクチュエータ23の変位方向とを異ならせてもよい。たとえば、圧電アクチュエータ23の変位方向がパッド21の移動方向(上下方向)に対して交わるように、圧電アクチュエータ23を設ける。この場合、圧電アクチュエータ23とパッド21との間には、圧電アクチュエータ23の変位をパッド21の移動方向(振動方向)への変位に変換する変換機構を設ける。また、圧電アクチュエータ23の変位を増幅する増幅機構を設けてもよい。 In this example, the pad 21 is linearly moved up and down in the same direction as the displacement direction of the piezoelectric actuator 23 (the vertical direction indicated by the arrow 27 in FIG. 2), but the movement direction of the pad 21 and the piezoelectric actuator The displacement direction of 23 may be different. For example, the piezoelectric actuator 23 is provided so that the displacement direction of the piezoelectric actuator 23 intersects the moving direction (vertical direction) of the pad 21. In this case, a conversion mechanism that converts the displacement of the piezoelectric actuator 23 into a displacement in the movement direction (vibration direction) of the pad 21 is provided between the piezoelectric actuator 23 and the pad 21. Further, an amplification mechanism for amplifying the displacement of the piezoelectric actuator 23 may be provided.
・本例では、パッド21は、図2に矢印27で示される上下方向へ移動可能としたが、パッド21の移動方向(振動方向)はつぎのようにしてもよい。たとえば、パッド21を図2中の上下方向に対して交わる方向へ斜めに移動可能としてもよい。また、パッド21を回転させることによりパッド21の操作面の傾きを変更可能としてもよい。 In this example, the pad 21 is movable in the vertical direction indicated by the arrow 27 in FIG. 2, but the moving direction (vibration direction) of the pad 21 may be as follows. For example, the pad 21 may be movable obliquely in a direction intersecting with the vertical direction in FIG. Further, the tilt of the operation surface of the pad 21 may be changed by rotating the pad 21.
・本例では、パッド21上の指先位置が仮想ボタン15に対応する位置に至ったときにパッド21を上昇させるようにしたが、仮想ボタン15に対応する位置に近接したときにパッド21を上昇させるようにしてもよい。このようにすれば、パッド21上の指先位置が仮想ボタン15に対応する位置にさしかかるタイミングでパッド21が急激に上昇されることにより、好適なタイミングで指先に段差感を与えることが可能である。 In this example, the pad 21 is lifted when the fingertip position on the pad 21 reaches the position corresponding to the virtual button 15, but the pad 21 is lifted when approaching the position corresponding to the virtual button 15. You may make it make it. In this way, it is possible to give a sense of level difference to the fingertip at a suitable timing by the pad 21 being rapidly raised at the timing when the fingertip position on the pad 21 approaches the position corresponding to the virtual button 15. .
・本例では、図3(a)に示されるように、なぞり操作されているとき、パッド21上の指先位置が仮想ボタン15に対応する位置に存在する間、パッド21の上昇位置を維持しつつパッド21を微小振動させるようにしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、図5に示されるように、なぞり操作に伴いパッド21を徐々に上昇させつつ微小振動させてもよい。 In this example, as shown in FIG. 3A, when the fingertip position on the pad 21 exists at a position corresponding to the virtual button 15 when the tracing operation is performed, the raised position of the pad 21 is maintained. While the pad 21 is vibrated slightly, it may be as follows. That is, as shown in FIG. 5, the pad 21 may be slightly vibrated while being gradually raised in accordance with the tracing operation.
・本例では、パッド21を昇降あるいは振動させる手段として圧電アクチュエータ23を採用したが、他の手段を採用してもよい。たとえば、ボイスコイルモータが採用可能である。ボイスコイルモータは、永久磁石および当該永久磁石の磁界中に設けられるボイスコイルを有するリニアモータである。ボイスコイルは自身に印加される電流に応じて直進運動を行う。また、ボイルコイルモータと圧電アクチュエータ23とを併用してもよい。この場合、たとえばパッド21の昇降はボイスコイルモータを使用して、振動は圧電アクチュエータ23を使用して発生させる。また、電動モータを利用した振動発生装置なども採用可能である。 In this example, the piezoelectric actuator 23 is employed as means for moving the pad 21 up and down or vibrating, but other means may be employed. For example, a voice coil motor can be employed. The voice coil motor is a linear motor having a permanent magnet and a voice coil provided in the magnetic field of the permanent magnet. The voice coil moves straight in accordance with the current applied to itself. Further, the boil coil motor and the piezoelectric actuator 23 may be used in combination. In this case, for example, the raising / lowering of the pad 21 is generated using a voice coil motor, and the vibration is generated using a piezoelectric actuator 23. Further, a vibration generator using an electric motor can be employed.
・本例では、図3(a)の下段のグラフに示されるように、圧電アクチュエータ23に対する電圧印加を停止するとき、緩やかに印加電圧を低下させるようにしたが、つぎのようにしてもよい。すなわち、図5の下段のグラフに示されるように、パッド21上の指先位置がディスプレイ14上の仮想ボタン15に対応する位置から外れた旨判断される場合に(時刻t2)、圧電アクチュエータ23に対する電圧の印加を停止するとき、当該電圧を急峻に立ち下げる。このようにすれば、図5の上段のグラフに示されるように、パッド21は急激に下降する。すなわち、いままで指先に押し付けられていたパッド21が瞬間的に指から離れることによって、より明確な段差感(実物感)が得られる。 In this example, as shown in the lower graph of FIG. 3A, when the voltage application to the piezoelectric actuator 23 is stopped, the applied voltage is gradually decreased. However, the following may be used. . That is, as shown in the lower graph of FIG. 5, when it is determined that the fingertip position on the pad 21 has deviated from the position corresponding to the virtual button 15 on the display 14 (time t2), When the application of voltage is stopped, the voltage falls sharply. If it does in this way, as the graph of the upper stage of Drawing 5 shows, pad 21 will descend rapidly. That is, the pad 21 that has been pressed against the fingertip so far is momentarily separated from the finger, so that a clearer step feeling (actual feeling) can be obtained.
・本例では、振動提示装置をタッチパッド12に具体化したが、タッチパネルに具体化してもよい。すなわち、図6に示すように、タッチパネル30は、ディスプレイ31およびディスプレイ31の画面を覆うようにして取り付けられる透明なシートパネル32を有している。シートパネル32には、電気的なボタン(2層透明電極からなるマトリックススイッチなど)としての機能が持たせられている。そして、タッチパネル30に触覚提示機能を持たせるために、先の図2に示される構成をタッチパネル30に適用する。この場合、パッド21をシートパネル32に置換する。また、シートパネル32は、ディスプレイ31の画面に対して昇降、すなわち画面に対して接離する方向へ変位可能に設ける。このようにすれば、前記実施の形態と同様に、シートパネル32に対してなぞり操作を行うとき、圧電アクチュエータ23に対する印加電圧の制御を通じて段差感が得られる。 In this example, the vibration presentation device is embodied in the touch pad 12, but may be embodied in a touch panel. That is, as shown in FIG. 6, the touch panel 30 includes a display 31 and a transparent sheet panel 32 attached so as to cover the screen of the display 31. The seat panel 32 has a function as an electrical button (such as a matrix switch including a two-layer transparent electrode). 2 is applied to the touch panel 30 in order to give the touch panel 30 a tactile sense presentation function. In this case, the pad 21 is replaced with the seat panel 32. Further, the seat panel 32 is provided so as to be movable up and down with respect to the screen of the display 31, that is, in a direction in which the seat panel 32 comes into contact with and separates from the screen. In this way, as in the above-described embodiment, when a tracing operation is performed on the seat panel 32, a step difference can be obtained through control of the voltage applied to the piezoelectric actuator 23.
・本例では、制御回路25は、パッド21上の指先位置が仮想ボタン15に対応する位置に維持されている間、微小振動を発生させるようにしたが、当該微小振動を発生させないようにしてもよい。このようにした場合であれ、パッド21に対するなぞり操作に際して、パッド21全体が急激に上昇することにより段差感が得られる。 In this example, the control circuit 25 generates the minute vibration while the fingertip position on the pad 21 is maintained at the position corresponding to the virtual button 15, but does not generate the minute vibration. Also good. Even if it does in this way, in the tracing operation with respect to the pad 21, the whole pad 21 raises suddenly and a level | step difference feeling is acquired.
<他の技術的思想>
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)前記アクチュエータは圧電アクチュエータであること。
<Other technical ideas>
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment will be added below.
(A) The actuator is a piezoelectric actuator.
(ロ)前記触覚提示装置は、ディスプレイと板とが分離して設けられるタッチパッドとして構成されること。前記触覚提示装置はタッチパッドに好適である。
(ハ)前記板は電気的なボタンとしての機能を有する透明のシートパネルであって、前記触覚提示装置は、ディスプレイとシートパネルとが一体に設けられるタッチパネルとして構成されること。前記触覚提示装置はタッチパネルに好適である。
(B) The tactile sense presentation device is configured as a touch pad in which a display and a board are provided separately. The tactile sense presentation device is suitable for a touch pad.
(C) The board is a transparent sheet panel having a function as an electric button, and the tactile sense presentation device is configured as a touch panel in which a display and a sheet panel are integrally provided. The tactile sense presentation device is suitable for a touch panel.
12…タッチパッド(触覚提示装置)、14…ディスプレイ、15…仮想ボタン(オブジェクト)、21…パッド(板)、22…変位センサ、23…圧電アクチュエータ、25…制御回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Touch pad (tactile sense presentation apparatus), 14 ... Display, 15 ... Virtual button (object), 21 ... Pad (board), 22 ... Displacement sensor, 23 ... Piezoelectric actuator, 25 ... Control circuit.
Claims (3)
前記板を前記交わる方向に沿って移動させるアクチュエータと、
前記操作面における指先位置を検出するセンサと、
前記センサを通じて取得される指先位置に基づき前記アクチュエータを動作させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記指先位置がオブジェクトに対応する位置に近接または到達したとき、板全体を指に押し付ける方向へ急激に変位させるべく前記アクチュエータの動作を制御する触覚提示装置。 A board having an operation surface that can be dragged with a fingertip to designate an object displayed on the display and movable along a direction intersecting the operation surface;
An actuator for moving the plates along the intersecting direction;
A sensor for detecting a fingertip position on the operation surface;
A control circuit that operates the actuator based on a fingertip position acquired through the sensor, and
When the fingertip position approaches or reaches a position corresponding to an object, the control circuit controls the operation of the actuator so as to rapidly displace the entire board in a direction of pressing the finger.
前記制御回路は、前記指先位置がオブジェクトに対応する位置から外れるタイミングで、板全体を指から離間させる方向へ急激に変位させるべく前記アクチュエータの動作を制御する触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 1,
The control circuit is a tactile sense presentation device that controls the operation of the actuator so as to rapidly displace the entire board away from the finger at a timing when the fingertip position deviates from a position corresponding to the object.
前記制御回路は、前記指先位置がオブジェクトに対応する位置に維持されている間、板全体を指に押し付ける方向へ変位させた状態を維持しつつ、または板全体を指に押し付ける方向へ変位させつつ、板全体を微小振動させるべく前記アクチュエータの動作を制御する触覚提示装置。 In the tactile sense presentation device according to claim 1 or 2,
While the fingertip position is maintained at a position corresponding to the object, the control circuit maintains a state in which the entire plate is displaced in the direction of pressing against the finger, or is displaced in a direction in which the entire plate is pressed against the finger. A tactile sensation presentation apparatus for controlling the operation of the actuator so as to minutely vibrate the entire board.
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