JP2017117124A - 携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で、利用者により加えられた押圧力を検知することのできる新規な携帯機器を提供する。【解決手段】利用者が携帯機器に触れる際のタッチ位置及びタッチ強さを検出可能な携帯機器は、表示パネル部を載置する矩形のフレームと、前記フレームの四隅近傍からそれぞれ延在する４つのタッチ検出用脚部と、前記タッチ検出用脚部の各々に取り付けられた第１ひずみゲージと、第１ひずみゲージの出力に基づいて前記タッチ位置及び前記タッチ強さを求める演算部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ひずみゲージを備える携帯機器に関する。

タッチパネルを備えた携帯機器として、例えばスマートフォンが広く使用されている。これらの携帯機器において、タッチパネルは、抵抗膜方式や静電容量方式など様々な方式のものが用いられている。

また、携帯機器に使用するものではないが、パネルの四隅に圧力センサを配置し、圧力センサからの出力値に基づいて押下した画面の位置及び押下した圧力を検出する３次元タッチパネルも提案されている（特許文献１）。

特開２００６−１２６９９７号公報

抵抗膜方式等のタッチパネルを備える従来の携帯機器では、使用者がディスプレイパネルに押圧力を加えた際に、この押圧力を検知することはできない。

特許文献１に記載の３次元タッチパネルは、ディスプレイパネルに加えられた押圧力を検知することはできるが、携帯機器に一層適した入力方法が求められている。

本発明の目的は、簡素な構成で、利用者により加えられた押圧力を検知することのできる新規な携帯機器を提供することである。

本発明の第１の態様に従えば、
利用者が携帯機器に触れる際のタッチ位置及びタッチ強さを検出可能な携帯機器であって、
表示パネル部を載置する矩形のフレームと、
前記フレームの四隅近傍からそれぞれ延在する４つのタッチ検出用脚部と、
前記タッチ検出用脚部の各々に取り付けられた第１ひずみゲージと、
第１ひずみゲージの出力に基づいて前記タッチ位置及び前記タッチ強さを求める演算部とを備える携帯機器が提供される。

第１の態様の携帯機器は、前記フレームの長辺から延在するグリップ検出用脚部と、前記グリップ検出用脚部に取り付けられた第２ひずみゲージとを更に備えてもよく、前記演算部は、第２ひずみゲージの出力に基づいて前記利用者が前記携帯機器を握る際のグリップ強さを求めてもよい。

第１の態様の携帯機器は、前記フレームの長辺から延在する複数のグリップ検出用脚部と、前記複数のグリップ検出用脚部の各々に取り付けられた第２ひずみゲージとを更に備えてもよく、前記演算部は、第２ひずみゲージの出力に基づいて前記利用者が前記携帯機器を握る際のグリップ強さ及びグリップ位置を求めてもよい。

第１の態様の携帯機器は、背面と側面とを有する筐体であって、前記タッチ検出用脚部を収容する筐体を更に含んでもよく、前記４つのタッチ検出用脚部の各々は、前記筐体の内側において前記背面に接触していてもよい。

第１の態様の携帯機器は、背面と側面とを有する筐体であって、前記タッチ検出用脚部を収容する筐体を更に含んでもよく、前記４つのタッチ検出用脚部の各々は、前記筐体の内側において前記背面に接触していてもよく、前記グリップ検出用脚部は前記筐体の内側において前記側面に接触していてもよい。

本発明の第２の態様に従えば、
利用者が携帯機器の筐体を握る際のグリップ強さを検出可能な携帯機器であって、
表示パネル部を載置する矩形のフレームと、
前記フレームの長辺から延在する第１グリップ検出用脚部と、
第１グリップ検出用脚部に取り付けられた第１ひずみゲージと、
第１ひずみゲージの出力に基づいて前記グリップ強さを求める演算部とを備える携帯機器が提供される。

第２の態様の携帯機器は、背面と側面とを有する筐体であって、前記グリップ検出用脚部を収容する筐体を更に含んでもよく、前記グリップ検出用脚部は、前記筐体の内側において前記側面に接触していてもよい。

第２の態様の携帯機器は、前記フレームの長辺から延在する第２グリップ検出用脚部と、第２グリップ検出用脚部に取り付けられた第２ひずみゲージとを更に備えてもよく、前記演算部は、第１ひずみゲージと第２ひずみゲージの出力に基づいて前記利用者が前記筐体を握る際のグリップ位置を検出してもよい。

本発明の第１および第２の態様において、前記タッチ検出用脚部および前記グリップ検出用脚部は、前記フレームと同一素材で一体に成形しても良い。

本発明の携帯機器によれば、利用者により加えられた押圧力を簡素な構成で検知することができる。

図１は、本発明の一実施形態の携帯電話の分解斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態の携帯電話が備える検知部材の斜視図である。 図３は、検知部材が有するタッチ検出用脚部の斜視図である。 図４は、検知部材が有するグリップ検出用脚部の斜視図である。 図５は、タッチ位置及びタッチ強さの算出方法を説明するための説明図である。 図６は、本発明の他の実施形態の携帯電話の分解斜視図である。 図７は、本発明の他の実施形態の携帯電話が備える検知部材の斜視図である。 図８は、グリップ強さ及びグリップ位置の算出方法を説明するための説明図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の携帯電話１００について、図１〜図５を参照して説明する。携帯電話１００は、本発明の携帯機器の一例である。

第１実施形態の携帯電話１００は、筐体１０と、筐体１０の内部に収容された制御部２０及び電源３０と、制御部２０及び電源３０を覆う検知部材４０と、検知部材４０に取り付けられた表示パネル部ＤＵとを主に有する。表示パネル部ＤＵは、バックライト５０、液晶パネル６０、透明カバー７０がこの順番で重ね合わされた構造を有する。

以下の説明においては、筐体１０、検知部材４０、表示パネル部ＤＵが重ね合わされた方向を携帯電話１００の前後方向と呼び、透明カバー７０が位置する側を前方、筐体１０の位置する側を後方と呼ぶ。

筐体１０は、矩形状の背板（背面）１１と、背板１１の四辺からそれぞれ前方に直立する４つの側板（側面）１２とを有する。側板１２には、携帯電話１００の電源を入れるための電源スイッチ（不図示）や、携帯電話１００を用いた通話を行うためのマイクロフォン（不図示）などが配置されている。

制御部２０は、筐体１０の内部に収容された集積回路であり、ＣＰＵ部（不図示）、記憶部（不図示）、通信制御部（不図示）、センサ演算部２１（演算部）等を含む。

電源３０は、制御部２０、バックライト５０、液晶パネル６０等に電力を供給するための二次電池であり、一例としてリチウムイオン電池とすることができる。電源３０は、筐体１０の内部に、制御部２０に隣接して収容されている。

検出部材４０は、図２に示す通り、矩形状の平板であるフレーム４１と、フレーム４１の４つの角部にそれぞれ設けられた４つのタッチ検出用脚部４２と、フレーム４１の一対の長辺にそれぞれ設けられた２つのグリップ検出用脚部４３とを有する。検出部材４０は、４つのタッチ検出用脚部４２が筐体１０の背板１１に接触し、２つのグリップ検出用脚部４３が筐体１０の側板１２に接触した状態で、筐体１０の内部に収容されている。フレーム４１は、制御部２０と電源３０とを覆うように、これらの前方に配置される。

制御部２０のセンサ演算部２１と検出部材４０とによりセンサユニットＳＵが構成される。検出部材４０及びセンサユニットＳＵの詳細な構造及び動作については後述する。

表示パネル部ＤＵのバックライト５０は、検出部材４０のフレーム４１の前面に両面テープや接着剤等により取り付けられている。バックライト５０は、矩形状の導光板５１と、導光板５１の短辺に沿って設けられた光源部５２とを有する。導光板５１の後面には、複数の凸部（不図示）が形成されている。複数の凸部はそれぞれ導光板５１から外側（後方）に突出した略半球形の突起であり、導光板５１の後面の全域に渡って配置されている。光源部５２から出射された光は、当該複数の凸部によって前方に向かって反射され、導光板５１の前面から液晶パネル６０に向けて出射される。

表示パネル部ＤＵの液晶パネル６０は、いずれも不図示である偏光フィルタ、カラーフィルタ基板、液晶層、アレイ基板等が積層された構造を有する。液晶パネル６０は、バックライト５０からの光を変調して画像の形成を行う。

表示パネル部ＤＵの透明カバー７０は、筐体１０の開口部を覆ってこれを閉じ、液晶パネル６０等を保護する部材であり、一例としてガラスや透明樹脂の矩形板である。

次に、第１実施形態の携帯電話１００が備えるセンサユニットＳＵについて図２〜図５を参照して説明する。

センサユニットＳＵの検出部材４０のフレーム４１は、図２に示す通り矩形の平板であり、一例としてＳＵＳ等により形成することができる。

フレーム４１の四隅に設けられたタッチ検出用脚部４２は、それぞれ、図３に示す通り、フレーム４１から突出した部分を屈曲及び成形した部材であり、第１板部４２１と、第２板部４２２と、第３板部４２３とを有する。

第１板部４２１は、フレーム４１と第２板部４２２とを接続する略正方形の平板である。第１板部４２１は、フレーム４１の長辺から側方に突出し、フレーム４１と同一面上に延在している。

第２板部４２２は、ひずみゲージＧを取り付けるための矩形の平板であり、第２板部４２２の長辺方向はフレーム４１の長辺方向に等しく、第２板部４２２の短辺方向はフレーム４１に直交する前後方向に等しい。したがって、第２板部４２２は、フレーム４１と直交してフレーム４１の長辺方向に広がった面内に位置している。

第２板部４２２は、長辺方向の一端部の前側において第１板部４２１の先端に接続されている。また、第２板部４２２の長辺方向の他端部の後側には、第３板部４２３が接続されている。

ここで、４つのタッチ検出用脚部４２のうち、図１、図２において上方に描かれた２つのタッチ検出用脚部４２においては、第２板部４２２は、長辺方向の上方の端部の前側において第１板部４２１の先端に接続されており、下方の端部の後側において第３板部４２３と接続されている。反対に、図１、図２において下方に描かれた２つのタッチ検出用脚部４２においては、第２板部４２２は、長辺方向の下方の端部の前側において第１板部４２１の先端に接続されており、上方の端部の後側において第３板部４２３と接続されている。換言すれば、４つのタッチ検出用脚部４２はそれぞれ、長辺方向において端部側に第１板部４２１が位置し、中央側に第３板部４２３が位置するように設けられている。これによりフレーム４１の同一の長辺に取り付けられた２つのタッチ検出用脚部４２のフレーム４１に対する取付け位置を大きく離すことができ、ひいては後述するタッチ位置の検出をより広い範囲において行うことが可能となる。

第２板部４２２の両面の、長辺方向の中央部近傍（より詳細には、タッチによるせん断応力が集中する場所）には、それぞれひずみゲージＧ（第１ひずみゲージ）が取り付けられている。ひずみゲージＧは、それぞれ、不図示の配線により制御部２０のセンサ演算部２１に接続されている。これら２つのひずみゲージＧを用いたハーフブリッジ構成によれば、第２板部４２２に生じるひずみ(後述のせん断ひずみ)を、１つのひずみゲージを用いた場合と比して約２倍の感度で検出することができる。

第３板部４２３は、図３に示す通り、第２板部４２２から後方に延在する平板を、前後方向の中央部がフレーム４１側に突出するように屈曲させた略Ｌ字形状を有する。第３板部４２３の後端部は筐体１０の背板１１の内面側に接触されている。

４つのタッチ検出用脚部４２の各々は、フレーム４１に前方から荷重が加えられた際には、第３板部４２３が筐体１０に接触した状態で第１板部４２１が後方に移動するため、第２板部４２２内にせん断ひずみが生じる。センサ演算部２１は、第２板部４２２に取り付けられたひずみゲージＧを介して第２板部４２２内に生じたせん断ひずみの大きさを検知し、このせん断ひずみの大きさに基づいて４つのタッチ検出用脚部４２の各々に加えられた荷重の大きさを求めることができる。すなわち、４つのタッチ検出用脚部４２の各々と、センサ演算部２１とにより、４つの荷重センサが構成されている。

以下では、説明の便宜上、図２において、フレーム４１を前方から見て右上に設けられたタッチ検出用脚部４２とセンサ演算部２１とで構成される荷重センサを荷重センサＬＣ１と呼び、フレーム４１を前方から見て右下、左下、左上に設けられたタッチ検出用脚部４２とセンサ演算部２１とで構成される荷重センサを、それぞれ荷重センサＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４と呼ぶ。

フレーム４１の長辺の中央部近傍に設けられたグリップ検出用脚部４３は、それぞれ、図４に示す通り、フレーム４１から突出した部分を屈曲及び成形した部材であり、第１板部４３１と、第２板部４３２と、第３板部４３３とを有する。

第１板部４３１は、フレーム４１と第２板部４３２とを接続する略正方形の平板である。第１板部４３１は、フレーム４１の長辺から側方に突出し、フレーム４１と同一面上に延在している。

第２板部４３２は、ひずみゲージＧを取り付けるための矩形の平板であり、第２板部４３２の長辺方向はフレーム４１の長辺方向に等しく、第２板部４３２の短辺方向はフレーム４１に直交する前後方向に等しい。したがって、第２板部４３２は、フレーム４１と直交してフレーム４１の長辺方向に広がった面内に位置している。また第２板部４３２は、タッチ検出用脚部４２の第２板部４２２と同一平面上に位置している。

第２板部４３２は、長辺方向の一端部の前側において第１板部４３１の先端に接続されている。また、第２板部４３２の長辺方向の他端部には、第３板部４３３が接続されている。

第２板部４３２の両面の、長辺方向の中央部近傍（より詳細には、グリップによりせん断応力が生じる場所）には、それぞれひずみゲージＧ（第１ひずみゲージ、又は第２ひずみゲージ）が取り付けられている。ひずみゲージＧは、それぞれ、不図示の配線により制御部２０のセンサ演算部２１に接続されている。これら２つのひずみゲージＧを用いたハーフブリッジ構成によれば、第２板部４３２に生じるひずみ(後述の曲げひずみ)を、１つのひずみゲージを用いた場合と比して約２倍の感度で検出することができる。

第３板部４３３は、図４に示す通り、フレーム４１と直交に、且つ第２板部４３３に対して所定の角度を有して延在する２つの板部を組み合せた略Ｌ字形状を有する。第３板部４３３の、第２板部４３２と接続される端部とは反対側の端部は、筐体１０の側面１２の内面側に接触している。

２つのグリップ検出用脚部４３の各々は、筐体１０の側板１２に側方から荷重が加えられ、側板１２に撓みが生じた際には、第１板部４３１がフレーム４１に接触された状態で第３板部４３３がフレーム４１に向かって移動し、第２板部４３２内に曲げひずみが生じる。センサ演算部２１は、第２板部４３２に取り付けられたひずみゲージＧを介して第２板部４３２内に生じた曲げひずみの大きさを検知し、この曲げひずみの大きさに基づいて２つのグリップ検出用脚部４３の各々に加えられた荷重の大きさを求めることができる。すなわち、２つのグリップ検出用脚部４３の各々と、センサ演算部２１とにより、２つの荷重センサが構成されている。

以下では、説明の便宜上、図２において、フレーム４１を前方から見て右側に設けられたグリップ検出用脚部４３とセンサ演算部２１とで構成される荷重センサを荷重センサＬＣ５とし、フレーム４１を前方から見て左側に設けられたグリップ検出用脚部４３とセンサ演算部２１とで構成される荷重センサを荷重センサＬＣ６とする。

タッチ検出用脚部４２の第１板部４２１、第２板部４２２および第３板部４２３ならびにグリップ検出用脚部４３の第１板部４３１、第２板部４３２および第３板部４３３は、それぞれフレーム４１と同素材で一体に成形されることが好ましい。以上の構成によれば、例えば、フレーム４１とは別素材でタッチ検出用脚部４２の第１板部４２１、第２板部４２２、および、第３板部４２３ならびにグリップ検出用脚部４３の第１板部４３１、第２板部４３２、および、第３板部４３３を形成し、タッチ検出用脚部４２をフレーム４１に対して溶接等により固定するとともに、グリップ検出用脚部４３をフレーム４１に対して溶接等により固定する構成と比較して、フレーム４１とタッチ検出用脚部４２との固定強度、および、フレーム４１とグリップ検出用脚部４３との固定強度が確保され、接続部の不規則な変形が低減される。したがって、以上の構成によれば高精度な荷重検出が可能になるという効果が実現される。

検出部材４０は、一例として表示パネル部ＤＵにより後方にわずかに付勢された状態で筐体１０内に保持されてよい。この時、タッチ検出用脚部４２の第３板部４２３の先端部と筐体１０の背板１１の内側面との間の摩擦抵抗により検出部材４０は定位置に保持される。

次に、本実施形態のセンサユニットＳＵを用いて、タッチ位置及びタッチ強さを検出する動作について説明する。

本明細書において「タッチ位置」とは、広義には携帯機器（本実施形態では携帯電話１００）の利用者が、携帯機器に触れる位置を意味し、具体的には例えば、利用者が携帯機器のモニタ画面に触れる位置を意味する。本実施形態においては「タッチ位置」は、利用者が携帯電話１００の透明カバー７０に触れる位置であり、同時に利用者が携帯電話１００の透明カバー７０に触れることにより生じる荷重が、フレーム４１に付与される位置である。

また、本明細書において「タッチ強さ」とは、広義には携帯機器（本実施形態では携帯電話１００）の利用者が、携帯機器に触れる強さを意味し、具体的には例えば、利用者が携帯機器のモニタ画面を押圧する強さを意味する。本実施形態においては「タッチ強さ」は、利用者が携帯電話１００の透明カバー７０を押圧する強さであり、同時に利用者が携帯電話１００の透明カバー７０を押圧することによりフレーム４１に加えられる荷重の大きさである。

本実施形態の携帯電話１００において、利用者が透明カバー７０に前方から触れると、利用者の指が透明カバー７０を後方に押す押圧力は、液晶パネル６０とバックライト５０とを介して、検出部材４０のフレーム４１に伝達され、フレーム４１に荷重が加えられる。

ここで、フレーム４１上の荷重が加えられる位置、及び加えられた荷重の大きさは、荷重センサＬＣ１〜ＬＣ４を用いて求めることができる。具体的には例えば、図５に示す通り、フレーム４１を前方からみて、長辺方向（上下方向）をＸ軸方向とし、短辺方向（左右方向）をＹ軸方向とする。この時、荷重センサＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４の座標をそれぞれ（Ｘ_１、Ｙ_１）、（Ｘ_２、Ｙ_２）、（Ｘ_３、Ｙ_３）、（Ｘ_４、Ｙ_４）、荷重センサＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４の荷重の検出値をそれぞれＷ_１、Ｗ_２、Ｗ_３、Ｗ_４とすると、センサ演算部２１は、フレーム４１上の重心位置（Ｘ、Ｙ）、即ち荷重が加えられている位置（タッチ位置）を次式により算出する。

また、センサ演算部２１は、フレーム４１に加えられる荷重の強さＷ、即ちタッチ強さを次式により算出する。

なお、本実施形態においては、グリップ検出用脚部４３の第３板部４３３は、筐体１０の側板１２に対して前後方向に摺動可能な状態で接触している。そのため、フレーム４１に前方から荷重が加えられ、フレーム４１が後方に移動する際には、グリップ検出用脚部４３は、第３板部４３３を筐体１０の側板１２の内面上を摺動させて自在に移動する。よって、フレーム４１に前方から荷重が加えられた場合には、荷重センサＬＣ５、ＬＣ６は荷重の検知には関与せず、荷重の検知は荷重センサＬＣ１〜ＬＣ４のみで行われ、センサ演算部２１は、（式１）、（式２）、（式３）を用いてタッチ位置、タッチ強さを求めることができる。

次に、本実施形態のセンサユニットＳＵを用いて、グリップ強さを検出する動作について説明する。

本明細書において、「グリップ強さ」とは、広義には携帯機器（本実施形態では携帯電話１００）の利用者が、携帯機器を握る強さを意味し、具体的には例えば、利用者が携帯機器の筐体を握る強さを意味する。本実施形態においては、「グリップ強さ」は、利用者が携帯電話１００の筐体１０の側板１２を握ってこれを内側に向けて押圧する強さであり、利用者が側板１２に付与する荷重の大きさである。

したがって、本実施形態の携帯電話１００においては、荷重センサＬＣ５、ＬＣ６により検出される荷重の大きさが、即ちグリップ強さである。なお、荷重センサＬＣ５の検出値と荷重センサＬＣ６の検出値の和を「グリップ強さ」と定義してもよく、荷重センサＬＣ５の検出値と荷重センサＬＣ６の検出値をそれぞれ別個の「グリップ強さ」として扱い、例えば一方を右側グリップ強さ、他方を左側グリップ強さと定義してもよい。

本実施形態の携帯電話１００の効果を以下にまとめる。

本実施形態の携帯電話１００は、筐体１０の内部に検出部材４０を配置し、制御部２０内にセンサ演算部２１を構築するのみで、タッチ位置、タッチ強さ、グリップ強さを検出することができる。したがって本実施形態の携帯電話１００は、簡素な構成で多様な検出を行うことができる。このような多様な検出により、携帯機器に斬新な操作感を与えることができる。

携帯電話１００の検出部材４０に含まれるフレーム４１は、従来の携帯電話が一般に備える部材である。したがって本実施形態の携帯電話１００は、従来の携帯電話に対して、それぞれ微小な部材であり携帯電話内のデッドスペースに配置可能な４つのタッチ検出用脚部４２と２つのグリップ検出用脚部４３を与えるのみで、タッチ位置、タッチ強さ、グリップ強さの検出を可能とするものであるともいえる。すなわち本実施形態の携帯電話１００は、部品点数の増大や装置の複雑化を抑制しつつ、携帯機器に斬新な操作感を与えることができる。

本実施形態の携帯電話１００は、検出部材４０とセンサ演算部２１とを含むセンサユニットＳＵにより、タッチ位置、タッチ強さの検出を行うことができる。したがって、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを利用する必要がなく、薄型化を図ることができる。

本実施形態の携帯電話１００は、６つの荷重センサＬＣ１〜ＬＣ６備えているため、タッチ位置、タッチ強さ、グリップ強さを精度良く検出することができ、特にタッチ強さ及びグリップ強さを高精度に検出することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態の携帯電話２００について、図６、図７を参照して説明する。

第２実施形態の携帯電話２００は、図６に示す通り、検出部材４０’の形状が第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０と異なっている点を除いては、第１実施形態の携帯電話１００と同一である。以下では、検出部材４０’の構成、及び検出部材４０’を備えることにより可能となるグリップ位置の検出についてのみ説明する。説明されない構造及び機能については、第１実施形態の携帯電話１００と同一である。

検出部材４０’は、図７に示す通り、矩形状の平板であるフレーム４１’と、フレーム４１’の４つの角部にそれぞれ設けられた４つのタッチ検出用脚部４２’と、４つのタッチ検出用脚部４２’にそれぞれ隣接して設けられた４つのグリップ検出用脚部４３’とを有する。フレーム４１’、タッチ検出用脚部４２’、グリップ検出用脚部４３’の形状は、それぞれ、第１実施形態のフレーム４１、タッチ検出用脚部４２、グリップ検出用脚部４３と同一である。

検出部材４０’は、４つのタッチ検出用脚部４２’が筐体１０の背板１１に接触し、４つのグリップ検出用脚部４３’が筐体１０の側板１２に前後方向に摺動可能に接触した状態で、筐体１０の内部に収容されている。フレーム４１’は、制御部２０と電源３０とを覆うように、これらの前方に配置される。

４つのグリップ検出用脚部４３’にそれぞれ取り付けられたひずみゲージＧは不図示の配線によりセンサ演算部２１に接続されている。以下では、図７において、フレーム４１’を前方から見て右上に設けられたグリップ検出用脚部４３’とセンサ演算部２１とによって構成される荷重センサを荷重センサＬＣ７と呼ぶ。また、図７において、フレーム４１’を前方から見て右下、左下、左上に設けられたグリップ検出用脚部４３’とセンサ演算部２１とによって構成される荷重センサを、それぞれ荷重センサＬＣ８、ＬＣ９、ＬＣ１０と呼ぶ。

第２実施形態の携帯電話２００においては、フレーム４１’の長辺方向の両端部近傍にそれぞれ荷重センサが構築されているため、グリップ強さに加えてグリップ位置も検出することができる。

本明細書において「グリップ位置」とは、広義には携帯機器（本実施形態では携帯電話２００）の利用者が、携帯機器を握る位置を意味し、具体的には例えば、利用者が携帯機器の筐体を握る位置を意味する。本実施形態においては「グリップ位置」は、利用者が携帯電話２００の筐体１０の側板１２を握る位置であり、即ち利用者が携帯電話２００の筐体１０の側板１２に荷重を加える位置である。

本実施形態におけるグリップ強さ及びグリップ位置の検出方法の一例は次の通りである。図８に示す通り、フレーム４１’を前方からみて、長辺方向（上下方向）をＸ軸方向とし、短辺方向（左右方向）をＹ軸方向とする。この時、荷重センサＬＣ７のＸ座標をＸ_７、荷重センサＬＣ８のＸ座標をＸ_８、荷重センサＬＣ７、ＬＣ８の荷重の検出値をそれぞれＷ_７、Ｗ_８とすると、センサ演算部２１は、図８において＋Ｙ方向に加えられるグリップ力の大きさＷ_Ｇ、即ちグリップ強さを次の式より求めることができる。

また、センサ演算部２１は、Ｘ軸方向におけるグリップ力が加えられる位置Ｘ_Ｇ、即ちグリップ位置を次の式より求めることができる。

−Ｙ方向に加えられるグリップ力のグリップ強さ及びグリップ位置も、荷重センサＬＣ９のＸ座標をＸ_９、ＬＣ１０のＸ座標をＸ_１０とし、荷重センサＬＣ９、ＬＣ１０の荷重の検出値をそれぞれＷ_９、Ｗ_１０として、（式４）、（式５）と同様の式により算出することができる。

第２実施形態の携帯電話２００によれば、第１実施形態の携帯電話１００と同様の効果を奏することができる。

また、第２実施形態の携帯電話２００は、第１実施形態の携帯電話１００に対して、微小な部材であり携帯電話内のデッドスペースに配置可能なグリップ検出用脚部４３を２つ追加するのみで、グリップ位置の検出も行うことができ、これにより斬新な操作感を与えることができる。

上記実施形態の携帯電話１００、２００において、次の変形態様を用いることもできる。

第１実施形態の携帯電話１００及び第２実施形態の携帯電話２００は、それぞれタッチ検出用脚部４２、４２’とグリップ検出用脚部４３、４３’の両方を備えていたがこれには限られない。携帯電話１００、２００はそれぞれ、タッチ検出用脚部４２、４２’のみを備えてもよく、グリップ検出用脚部４３、４３’のみを備えてもよい。

第１実施形態の携帯電話１００及び第２実施形態の携帯電話２００は、それぞれ４つのタッチ検出用脚部４２、４２’を備えていたがこれには限られない。携帯電話１００、２００が備えるタッチ検出用脚部４２、４２’の数は任意である。タッチ検出用脚部４２、４２’を１つのみ有する場合は、タッチ位置の検出を行うことはできないが、タッチ強さの検出は行うことができる。また、タッチ検出脚部４２、４２’を２つのみ有する場合は、１軸方向におけるタッチ位置およびタッチ強さを検出することができる。タッチ検出脚部４２、４２’を３つ有する場合は、これらのタッチ検出脚部４２、４２’を１軸上に配置しない限り、２軸方向におけるタッチ位置およびタッチ強さを検出することができる。

第１実施形態の携帯電話１００及び第２実施形態の携帯電話２００においては、タッチ検出用脚部４２、４２’はフレーム４１、４１’の長辺に設けられていたが、これには限られない。タッチ検出用脚部４２、４２’はフレーム４１、４１’の短辺に設けられていてもよい。

また、タッチ検出用脚部４２、４２’は必ずしもフレーム４１、４１’の角部に設けられる必要はない。タッチ検出用脚部４２、４２’の位置は、所望の領域においてタッチ強さ、タッチ位置の検出が行えるように適宜設定することができる。

なお、本明細書において、フレーム４１、４１’の「四隅近傍」とは、フレーム４１、４１’の長辺方向においては、長辺方向の中央部までの距離よりも角部までの距離の方が近い位置を意味し、好ましくは長辺方向の一端部と中央部との間の距離をＤとして、一端部から（１／４）Ｄ以内の距離にある点を意味する。また、フレーム４１、４１’の短辺方向においては、短辺方向の中央部までの距離よりも角部までの距離の方が近い位置を意味し、好ましくは短辺方向の一端部と中央部との間の距離をｄとして、一端部から（１／４）ｄ以内の距離にある点を意味する。

第１実施形態の携帯電話１００及び第２実施形態の携帯電話２００においては、グリップ検出用脚部４３、４３’はフレーム４１、４１’の長辺に設けられていたが、グリップ検出用脚部４３、４３’はフレーム４１、４１’の短辺に設けられていてもよい。また、フレーム４１、４１’の長辺上や短辺上におけるグリップ検出用脚部４３、４３’を設ける位置も任意である。グリップ検出用脚部４３、４３’は、フレーム４１、４１’の一対の長辺の一方に設けられるのみでもよく、一対の短辺の一方に設けられるのみでもよい。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するタッチ検出用脚部４２、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するタッチ検出用脚部４２’においては第１板部４２１と第２板部４２２とが直交していたがこれには限られない。第１板部４２１と第２板部４２２とは、所定の角度を有して交差していてもよい。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するタッチ検出用脚部４２、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するタッチ検出用脚部４２’においては、ひずみゲージＧは第２板部４２２の両面に取り付けられていたがこれには限られない。ひずみゲージＧは第２板部４２２の片面に取り付けられるのみでもよい。或いは例えば、４つのひずみゲージＧを用いたフルブリッジ構成によって、第２板部４２２に生じるせん断ひずみを１つのひずみゲージを用いた場合と比して約４倍の感度で検出できるようにしても良い。

また、ひずみゲージＧは第２板部４２２ではなく、第１板部４２１の両面又は片面にとりつけられてもよい。フレーム４１、フレーム４１’に荷重が加わった際には、第１板部４２１にも曲げひずみが生じるため、第１板部４２１に取り付けたひずみセンサＧとセンサ演算部２１とによって荷重センサを構築することができる。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するタッチ検出用脚部４２、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するタッチ検出用脚部４２’は、第２板部４２２、第３板部４２３を有さず、ひずみゲージＧが取り付けられた第１板部４２１を有するのみでもよい。この場合、第１板部４２１の先端部は、筐体１０の側板１２の内面側に取り付けられても良い。

このようなタッチ検出用脚部４２、４２’であっても、フレーム４１、４１’に荷重が加えられた際には第１板部４２１に曲げひずみが生じるため、センサ演算部２１とともに荷重センサを構築することができる。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するタッチ検出用脚部４２、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するタッチ検出用脚部４２’において、第１板部４２１、第２板部４２２、第３板部４２３の形状は任意である。例えば、第１板部４２１は略正方形ではなく矩形等であってもよく、第２板部４２２は矩形ではなく略正方形等であってもよい。第３板部４２３は例えば平板状であってもよい。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するタッチ検出用脚部４２とグリップ検出用脚部４３、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するタッチ検出用脚部４２’とグリップ検出用脚部４３’は、それぞれ複数の板状部材により構成されていたがこれには限られない。一例として、第１板部４２１、４３１、第３板部４２３、４３３は円柱状や角柱状であってもよい。また、第２板部４２２、４３２も、ひずみゲージＧを取り付けることが可能な形状であれば板状には限られず、例えば円柱状や角柱状とすることができる。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するグリップ検出用脚部４３、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するグリップ検出用脚部４３’においては第１板部４３１と第２板部４３２とが直交していたがこれには限られない。第１板部４３１と第２板部４３２とは、所定の角度を有して交差していてもよい。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するグリップ検出用脚部４３、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するグリップ検出用脚部４３’においては、ひずみゲージＧは第２板部４３２の両面に取り付けられていたがこれには限られない。ひずみゲージＧは第２板部４３２の片面に取り付けられるのみでもよい。或いは例えば、４つのひずみゲージＧを用いたフルブリッジ構成によって、第２板部４３２に生じる曲げひずみを１つのひずみゲージを用いた場合と比して約４倍の感度で検出できるようにしても良い。

また、ひずみゲージＧは第２板部４３２ではなく、第１板部４３１の両面又は片面にとりつけられてもよい。筐体１０の側板１２に荷重が加えられた際には、第１板部４３１にもせん断ひずみが生じるため、第１板部４３１に取り付けたひずみセンサＧとセンサ演算部２１とによって荷重センサを構築することができる。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するグリップ検出用脚部４３、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するグリップ検出用脚部４３’において、第１板部４３１、第２板部４３２、第３板部４３３の形状は任意である。例えば、第１板部４３１は略正方形ではなく矩形等であってもよく、第２板部４３２は矩形ではなく略正方形等であってもよい。第３板部４３３は例えば平板状であってもよい。

第１実施形態の携帯電話１００の検出部材４０が有するフレーム４１、第２実施形態の携帯電話２００の検出部材４０’が有するフレーム４１’は、いずれも矩形板には限られない。フレーム４１、４１’は、正方形やその他の多角形、円形、楕円形等の任意の形状であってよい。

第１実施形態の携帯電話１００、第２実施形態の携帯電話２００は、さらに抵抗膜方式や静電容量方式などの他の方式のタッチパネルを備えても良い。

第１実施形態、第２実施形態は携帯機器の一例として携帯電話を挙げて説明を行ったが、上記実施形態のセンサユニットＳＵを備える携帯機器は、携帯電話には限られない。例えば携帯用ゲーム機、携帯用音楽再生器、ノートパソコン、タブレット等において上記実施形態のセンサユニットＳＵを用いることもできる。

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。例えば、本発明の態様には、上述した検知部材(すなわち、フレームと、タッチ検出用脚部及びグリップ検出用脚部の少なくとも一方とで構成されるフレーム機構／構造)や、この検知部材とセンサ演算部とで構成されるセンサユニット等も含まれる。

本発明によれば、携帯電話等の携帯機器に新規かつ斬新な操作感を与えることができる。

１０ 筐体
２０ 制御部
２１ センサ演算部（演算部）
３０ 電源
４０、４０’ 検知部材
４１、４１’ フレーム
４２、４２’ タッチ検出用脚部
４２１、４３１ 第１板部
４２２、４３２ 第２板部
４２３、４３３ 第３板部
４３、４３’ グリップ検出用脚部
５０ バックライト
６０ 液晶パネル
７０ 透明カバー
Ｇ ひずみゲージ
ＳＵ センサユニット
ＤＵ 表示パネル部

Claims (8)

1. 利用者が携帯機器に触れる際のタッチ位置及びタッチ強さを検出可能な携帯機器であって、
   表示パネル部を載置する矩形のフレームと、
   前記フレームの四隅近傍からそれぞれ延在する４つのタッチ検出用脚部と、
   前記タッチ検出用脚部の各々に取り付けられた第１ひずみゲージと、
   第１ひずみゲージの出力に基づいて前記タッチ位置及び前記タッチ強さを求める演算部とを備える携帯機器。
2. 前記フレームの長辺から延在するグリップ検出用脚部と、
   前記グリップ検出用脚部に取り付けられた第２ひずみゲージとを更に備え、
   前記演算部は、第２ひずみゲージの出力に基づいて前記利用者が前記携帯機器を握る際のグリップ強さを求める請求項１に記載の携帯機器。
3. 前記フレームの長辺から延在する複数のグリップ検出用脚部と、
   前記複数のグリップ検出用脚部の各々に取り付けられた第２ひずみゲージとを更に備え、
   前記演算部は、第２ひずみゲージの出力に基づいて前記利用者が前記携帯機器を握る際のグリップ強さ及びグリップ位置を求める請求項１に記載の携帯機器。
4. 前記携帯機器は、背面と側面とを有する筐体であって、前記タッチ検出用脚部を収容する筐体を更に含み、
   前記４つのタッチ検出用脚部の各々は、前記筐体の内側において前記背面に接触している請求項１〜３のいずれか一項に記載の携帯機器。
5. 前記携帯機器は、背面と側面とを有する筐体であって、前記タッチ検出用脚部を収容する筐体を更に含み、
   前記４つのタッチ検出用脚部の各々は、前記筐体の内側において前記背面に接触しており、前記グリップ検出用脚部は前記筐体の内側において前記側面に接触している請求項２又は３に記載の携帯機器。
6. 利用者が携帯機器の筐体を握る際のグリップ強さを検出可能な携帯機器であって、
   表示パネル部を載置する矩形のフレームと、
   前記フレームの長辺から延在する第１グリップ検出用脚部と、
   第１グリップ検出用脚部に取り付けられた第１ひずみゲージと、
   第１ひずみゲージの出力に基づいて前記グリップ強さを求める演算部とを備える携帯機器。
7. 前記携帯機器は、背面と側面とを有する筐体であって、前記グリップ検出用脚部を収容する筐体を更に含み、
   前記グリップ検出用脚部は、前記筐体の内側において前記側面に接触している請求項６に記載の携帯機器。
8. 前記フレームの長辺から延在する第２グリップ検出用脚部と、
   第２グリップ検出用脚部に取り付けられた第２ひずみゲージとを更に備え、
   前記演算部は、第１ひずみゲージと第２ひずみゲージの出力に基づいて前記利用者が前記筐体を握る際のグリップ位置を検出する請求項６又は７に記載の携帯機器。

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