JP2014078050A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】指やタッチペンなどの入力手段を用いてタッチパネルを操作しても、ユーザが違和感なく操作することができる電子機器を提供する。
【解決手段】操作領域を表示する表示部と、少なくとも前記操作領域を覆うように配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルを振動させる振動手段と、前記振動手段の振動パターンを制御する振動制御部とを備え、前記振動制御部は、ユーザによる前記タッチパネルへの入力が行われる前から前記タッチパネルを振動させ、ユーザによる前記タッチパネルへの入力が行われ、所定の時間が経過した後に、前記振動制御部は、前記振動手段の振動を停止する電子機器。
【選択図】図９

Description

本発明は、例えばユーザによるタッチ操作に応じて振動等を発生させる電子機器に関する。

表示画面上にタッチパネルが配置された電子機器において、ユーザへの操作性向上のために、タッチパネルを振動させることにより、ユーザに触覚を与える技術が知られている。また、タッチパネルへのユーザの指などの近接や押圧を検出する技術が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００６−４９２７１号公報

しかしながら、特許文献１では、タッチパネルへの伝導物体の近接や押圧に応じて、音や光、振動等を発生する報知手段を設けられただけであり、ユーザは操作に違和感を感じてしまうおそれがある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、指やタッチペンなどの入力手段を用いてタッチパネルを操作しても、ユーザが違和感なく操作することができる電子機器を提供することを目的とする。

上記目的は、以下の電子機器により達成される。すなわち本発明は、操作領域を表示する表示部と、少なくとも前記操作領域を覆うように配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルを振動させる振動手段と、前記振動手段の振動パターンを制御する振動制御部と、を備え、前記振動制御部は、ユーザによる前記タッチパネルへの入力が行われる前から前記タッチパネルを振動させ、ユーザによる前記タッチパネルへの入力が行われ、所定の時間が経過した後に、前記振動制御部は、前記振動手段の振動を停止する電子機器に関する。

本発明によれば、指やタッチペンなどの入力手段を用いてタッチパネルを操作しても、ユーザが違和感なく操作することができる。

実施の形態１に係る電子機器の外観斜視図 実施の形態１に係る電子機器の概略構成を示すブロック図 実施の形態１に係る電子機器の断面図 実施の形態１に係る振動子の外観斜視図 実施の形態１にかかる電子機器の画面表示部の一例を示す図 実施形態１に係るタッチパネルの断面図 実施の形態１に係るタッチパネルを操作したときの断面図 実施の形態１に係るタッチパネルを操作したときの静電容量の変化を示す図 実施の形態１の電子機器の情報処理の流れを示すフローチャート 実施の形態１に係る振動パターンの一例を示す概略図 実施の形態２の電子機器の情報処理の流れを示すフローチャート 実施の形態３の電子機器の情報処理の流れを示すフローチャート

（実施の形態１）
＜電子機器の全体構成＞
＜構成要件の説明 機能、接続関係＞
図１、図２、図３を用いて電子機器の全体構成を説明する。

図１は、電子機器１０の外観を示す斜視図である。また、図２は、電子機器１０の構成を示すブロック図である。

図１および図２に示すように、電子機器１０は主として、表示部１２と、それを覆うように配置されたタッチパネル１１と、タッチパネル１１を振動させる振動部１３と、振動部１３の振動を制御する振動制御部３３を備える。

ユーザは、表示部１２に表示された内容を指やペンなどによりタッチすることで、電子機器１０を操作する。筐体１４の中には、回路基板１９が配置されており、回路基板１９には、マイクロコンピュータ２０等の各種電子部品が取り付けられている。

＜個別構成の説明＞
表示部１２は、文字や数字、図形やキーボード等を表示する。表示部１２には、ユーザが操作可能な領域である操作領域４０が含まれている。操作領域４０には、例えば、キーボードのような、ユーザからの入力を受け付けるためのものが表示される。ユーザは、表示部１２に表示されたキーボードの任意の位置をタッチ操作することにより、文字入力等を行うことができる。表示部１２として、例えば、液晶、有機ＥＬ、電子ペーパ、プラズマなどの公知の表示装置を用いることができる。

表示制御部３２は、マイクロコンピュータ２０によって生成される制御信号に基づいて、表示部１２への表示内容を制御する。

タッチパネル１１は、少なくとも操作領域４０を覆うように表示部１２上に配置されている。ユーザは、タッチパネル１１上を指やペンなどでタッチ操作することで電子機器１０を操作することができる。タッチパネル１１は、ユーザユーザのタッチ位置を検知することができる。ユーザのタッチ位置の情報は、タッチパネル制御部３１を介してマイクロコンピュータ２０に送られる。マイクロコンピュータ２０は、ユーザのタッチ位置の情報を用いて後述する各種処理を行う。

タッチパネル１１として、例えば、静電式、抵抗膜式、光学式、超音波方式、電磁式などのタッチパネルを用いることができる。

振動部１３は、タッチパネル１１を振動させる。振動制御部３３は、振動部１３の振動パターンを制御する。振動部１３の構成や、振動パターンの詳細については後述する。

また、電子機器１０は、各種電子機器に対して入出力可能な各種入出力部３７を備える。

外部通信手段３６は、例えばインターネットや、パーソナルコンピュータ等への通信を可能とする通信手段である。

＜構成の配置関係の説明＞
図３は、電子機器１０の断面図である。本実施の形態の電子機器１０では、タッチパネル１１、表示部１２、振動部１３、回路基板１９が、筐体１４の中に格納されている。回路基板１９には、マイクロコンピュータ２０、ＲＡＭ３８、ＲＯＭ３９、各種制御部、電源など配置されている。

振動部１３は、タッチパネルに実装されており、タッチパネル１１を振動させることにより、ユーザに触覚を与えることができる。タッチパネル１１は筐体１４とスペーサ１８を介して配置されており、スペーサ１８によって、タッチパネル１１の振動が、筐体１４に伝わりにくいようになっている。スペーサ１８は、例えば、シリコンゴムやウレタンゴム等の緩衝部材である。

表示部１２は、筐体１４の中に配置されており、タッチパネル１１は、表示部１２を覆うように配置されている。タッチパネル１１、振動部１３、表示部１２は、それぞれ電気的に回路基板に接続されている。

＜振動部の構成＞
図４を用いて振動部１３の構成を説明する。図４は、本実の施形態の振動部１３の斜視図である。振動部１３は、圧電素子２１とシム板２２とベース２３とを備える。シム板２２の両側には、圧電素子２１が接着されている。シム板２２の両端がベース２３と接続されており、いわゆる両持ち構成になっている。ベース２３は、タッチパネル１１と接続されている。

圧電素子２１は、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックやニオブ酸リチウム等の圧電単結晶である。圧電素子２１は、振動制御部３３からの電圧により、伸縮する。シム板２２の両側に貼り付けられた圧電素子２１の片方が延びて、片方が縮むように制御することで、シム板がたわみ振動を発生することができる。

シム板２２は、リン青銅等のバネ部材である。シム板２２の振動はベース基板２３を通じて、タッチパネル１１を振動させ、タッチパネルを操作しているユーザはタッチパネルの振動を感知することができる。

ベース２３は、アルミや真鍮等の金属や、ＰＥＴやＰＰ等のプラスチックである。

振動の周波数、振幅、期間は振動制御部３３によって制御される。振動の周波数としては、１００〜４００Ｈｚ程度の周波数が望ましい。

なお、本実施形態では、圧電素子２１をシム板２２に貼り付けているが、圧電素子２１を直接タッチパネル１１に貼り付けてもよい。また、タッチパネル１１の上にカバー部材等がある場合は、圧電素子２１をカバー部材に貼り付けてもよい。また、圧電素子２１の替わりに振動モータを用いてもよい。

＜文字入力動作＞
図５、図６、図７、図８、を用いて、タッチパネル１１への入力動作について説明する。

図５は、電子機器１０の画面表示の一例であり、テンキーを表示している。ユーザは、電子機器１０の表示部１２に表示されたテンキーにタッチすることで、数字を入力する。

図６は、実施の形態１におけるタッチパネル１１の断面図であり、図３におけるａ−ｂ断面である。Ｘ電極ＸＰは第１の方向（紙面に垂直な方向）に延在し、Ｙ電極ＹＰはＸ電極ＸＰと交差する第２の方向に並設され、透明基板上３０１上に層間絶縁膜３０２を介して積層されている。

Ｘ電極ＸＰ、Ｙ電極ＹＰは、例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等の透明性導電材料で形成されている。

図７は、指でタッチパネル１１を操作したときの断面図である。（ａ）は指とタッチパネル１１が離れている状態、（ｂ）は指とタッチパネル１１が接触した状態を示す。

図８は、指でタッチパネル１１を操作したときのＸ電極の静電容量の変化を示す。横軸に指とタッチパネル１１の距離を示し、縦軸はＸ電極の静電容量を示しており、指とタッチパネル１１の距離が小さくなるにつれてＸ電極の静電容量が増加する。

指とタッチパネル１１の距離が図７における（ａ）、（ｂ）のときのＸ電極の静電容量をそれぞれ、ＣＦａ、ＣＦｂと仮定する。静電容量がＣＦａを超えたときは、指とタッチパネル１１が接近したとマイクロコンピュータ２０が判定する。静電容量がＣＦｂを超えたときは、指とタッチパネル１１が接触したとマイクロコンピュータ２０が判定する。

図９は、実施の形態１におけるタッチ操作の流れを示すフローチャートである。ステップはＳと略する。Ｓ１は、タッチパネル１１が入力待ちの状態であり、振動部１３は振動制御部３３によって振動し、タッチパネル１１を振動させている。

図１０は、振動パターンの一例を示す概略図である。

マイクロコンピュータ２０の命令により、振動制御部３３が、振動部１３へ図１０に示すような波形の電圧を印加し、タッチパネル１１を振動させることで、ユーザに振動を与える。振動を与えるための電圧は正弦波で、１５０Ｈｚ、１００Ｖｒｍｓである。このときのタッチパネル１１上の振幅は、約５μｍ程度である。なお、周波数、電圧、周期数に関しては一例であり、矩形波、のこぎり波など、別の波形や、間欠的な波形や、連続的に周波数や振幅が変化する波形などでもよい。

Ｓ２においてタッチパネル１１への指の接触を検出する。静電容量ＣＦｂを超えた場合は、Ｓ３に進み、静電容量ＣＦｂを超えない場合はＳ１に戻る。Ｓ３において時間カウントを開始し、例えば０．５ｓ後にＳ４に進み、振動を停止する。

以上のようにユーザの指がタッチパネルに接触する前からタッチパネルが振動しているため、指が接触した瞬間にユーザが振動を感知し、違和感の無いクリック感を実現することができる。

（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２におけるタッチ操作の流れを示すフローチャートである。なお、本実施の形態２の電子機器の基本的な構成は、実施の形態１と同じであるため、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。

タッチパネル１１が入力待ちの状態からＳ１１に進む、ここではタッチパネル１１への指の接近を検出する。Ｘ電極の静電容量がＣＦａを超えた場合は、タッチパネル１１への指の接近が有ったとマイクロコンピュータ２０が判断し、Ｓ１２に進む。Ｘ電極の静電容量がＣＦａを越えない場合は入力待ちの状態に戻る。Ｓ１２において、振動部１３は振動制御部３３によって振動を開始し、タッチパネル１１を振動させてＳ１３に進む。Ｓ１３においてタッチパネル１１への指の接触を検出する。静電容量ＣＦｂを超えた場合は、Ｓ１４に進み、静電容量ＣＦｂを超えない場合はＳ１１に戻る。Ｓ１４において時間カウントを開始し、例えば０．５ｓ後にＳ１５に進み、振動を停止する。

以上のようにユーザの指がタッチパネルに接触する前からタッチパネルが振動しているため、指が接触した瞬間にユーザが振動を感知し、違和感の無いクリック感を実現することができる。

（実施の形態３）
図１２は、実施の形態３におけるタッチ操作の流れを示すフローチャートである。なお、本実施の形態３の電子機器の基本的な構成は、実施の形態１と同じであるため、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。

タッチパネル１１が入力待ちの状態からＳ２１に進む、ここではタッチパネル１１への指の接近を検出する。Ｘ電極の静電容量がＣＦａを超えた場合は、タッチパネル１１への指の接近が有ったとマイクロコンピュータ２０が判断し、Ｓ２２に進む。Ｘ電極の静電容量がＣＦａを越えない場合は入力待ちの状態に戻る。Ｓ２２において、振動部１３は振動制御部３３によって振動を開始し、タッチパネル１１を振動させてＳ２３に進む。Ｓ２３においてタッチパネル１１への指の接触を検出する。静電容量ＣＦｂを超えた場合は、Ｓ２４に進み、静電容量ＣＦｂを超えない場合はＳ２６に進む。Ｓ２６において指がタッチパネル１１と離れたかどうかを検出する。静電容量ＣＦｂよりも小さい場合は、指がタッチパネル１１から離れたと判断しＳ２７に進み、静電容量ＣＦｂよりも大きい場合はＳ２２に進む。Ｓ２４において時間カウントを開始し、例えば０．５ｓ後にＳ２５に進み、振動を停止する。

以上のようにユーザの指がタッチパネルに接触する前からタッチパネルが振動しているため、指が接触した瞬間にユーザが振動を感知し、違和感の無いクリック感を実現することができる。

（その他の実施の形態）
本願発明の実施の形態として、実施の形態１〜３を例示したが、本願発明はこれには限らない。そこで、本願発明の他の実施の形態を以下まとめて説明する。

上述の実施の形態１〜３では、タッチパネルを用いて入力手段を判別していたが、これに限らない。入力手段を判別する方法はカメラ撮影による判別であってもよい。

タッチパネルの方式については、静電容量方式と抵抗膜方式を組み合わせたものでもよい。指は静電容量方式で検出でき、ペンは抵抗膜方式により検出できる。すなわち、入力手段を判別できるような組み合わせであれば、公知の方式のタッチパネルを用いてもよい。

上述の実施の形態１〜３では、振動手段として圧電素子を用いたが、これに限らない。振動手段は、振動モータであってもよい。

上述の実施の形態１〜３では、各構成を制御する制御部がそれぞれ設けられているが、これに限らない。振動制御部等の各種制御部は、マイクロコンピュータ２０が兼ねる構成であってもよい。

上述の実施の形態１〜３では、電子機器の一例としてタブレット型の情報端末機器を用いて説明したが、電子機器はこれには限らない。例えば、携帯電話、ＰＤＡ、ゲーム機、カーナビゲーション、ＡＴＭなど、タッチパネルを備える電子機器であってもよい。

上述の実施の形態１〜３では、タッチパネルとして表示部１２の表示面の全面を覆うものを例示したが、これには限らない。例えば、表示面の中央部のみにタッチパネル機能を有し、周辺部はタッチパネル機能を有する部分が覆っていない状態でもよい。要するに、少なくとも表示部の入力操作領域を覆うものであればよい。

（まとめ）
以上の通り、本実施形態の電子機器１０は、操作領域４０を表示する表示部１２と、少なくとも操作領域４０を覆うように配置されたタッチパネル１１と、タッチパネル１１を振動させる振動部１３と、振動部１３の振動パターンを制御する振動制御部３３と、ユーザによるタッチパネル１１への入力手段を検出するマイクロコンピュータ２０と、を備える。振動制御部３３は、マイクロコンピュータ２０による検出結果に基づいて、振動部１３の振動を制御する。

このような構成を備えることにより、本実施形態の電子機器１０は、ユーザの入力手段の接近に応じた振動制御をすることができる。

本発明は、例えばユーザによるタッチ操作が可能な電子機器に有用である。

１０ 電子機器
１１ タッチパネル
１２ 表示部
１３ 振動部
１４ 筐体
１８ スペーサ
１９ 回路基板
２０ マイクロコンピュータ
２１ 圧電素子
２２ シム板
２３ ベース
３１ タッチパネル制御部
３２ 表示制御部
３３ 振動制御部
３６ 外部通信手段
３７ 各種Ｉ／Ｏ
３０１ 透明基板
３０２ 層間絶縁膜

Claims (3)

1. 操作領域を表示する表示部と、
   少なくとも前記操作領域を覆うように配置されたタッチパネルと、
   前記タッチパネルを振動させる振動手段と、
   前記振動手段の振動パターンを制御する振動制御部と、
   を備え、
   前記振動制御部は、
   ユーザによる前記タッチパネルへの入力が行われる前から前記タッチパネルを振動させ、
   ユーザによる前記タッチパネルへの入力が行われ、所定の時間が経過した後に、前記振動制御部は、前記振動手段の振動を停止する、
   電子機器。
2. ユーザによる前記タッチパネルへの入力手段が近づいたことを検出する検出手段をさらに備え、
   前記振動制御部は、前記検出手段の検出結果に基づいて、振動手段の振動を開始する、
   請求項１に記載の電子機器。
3. ユーザによる前記タッチパネルから入力手段が離れた場合に、
   前記振動制御部は、前記検出手段の検出結果に基づいて、振動手段の振動を停止する、
   請求項１および２に記載の電子機器。

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