JP2019185169A - 入力装置 - Google Patents

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麻衣子 菊地
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昭夫 中村
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Katsuya Funakoshi
勝也 船越
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Abstract

【課題】視覚的効果を用いて、入力の快適さを向上させることができる入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１は、文字を含むキーの画像を印刷した印刷層４と、印刷層４に印刷されたキーの画像を立体的に浮かびあがらせる、レンチキュラーレンズ３ａ及びマイクロレンズアレイ３ｂを含む３Ｄレンズ３と、立体的に浮かびあがったキーの画像の押下に応じて入力を検知する入力検知部６とを備えている。従って、視覚的効果を用いて、入力の快適さを向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、入力装置に関する。
タブレットや携帯電話のソフトウエアキーボードは、メカニカルなキーとは異なり、表面が平坦なタッチパネルで入力を検知して入力位置に対応するキーデータを入力している。平坦な画面を触って入力する場合、各キーの押下感は無いため、通常のキーボードと比べてタッチミスが起こりやすく、長時間の使用には向かないという特徴がある。
また、静電容量式タッチパネルと、文字や記号が印刷されたフィルムと、フィルムを照明するバックライトとを備える入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、圧電素子を用いてタッチパネルの操作の感覚をユーザに効果的に伝えることができる表示入力装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１２−１０８８６４号公報 特開２０１５−１２５６６６号公報
ソフトウエアキーボードのキーを押した時に音や振動を出力し、入力の快適さを向上させるタブレットや携帯電話もあるが、メカニカルなキーと同等レベルの入力の快適さを提供することは難しい。
本発明の目的は、視覚的効果を用いて、入力の快適さを向上させることができる入力装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、明細書に開示された入力装置は、文字を含むキーの画像を印刷した印刷層と、当該印刷層に印刷されたキーの画像を立体的に浮かびあがらせる３Ｄレンズと、立体的に浮かびあがったキーの画像の押下に応じて入力を検知する入力検知部とを備えることを特徴とする。
本発明の入力装置によれば、視覚的効果を用いて、入力の快適さを向上させることができる。
（Ａ）は本実施の形態に係る入力装置の分解斜視図である。（Ｂ）は入力装置の断面図である。（Ｃ）はマイクロレンズアレイの一例を示す図である。（Ｄ）は入力装置の第１変形例の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、印刷層に印刷される画像の例を示す図である。 レンチキュラーレンズが使用される場合に、印刷層に印刷される画像の例を示す図である。 レンチキュラーレンズの一例の断面図である。 （Ａ）は入力装置の第２変形例の断面図である。（Ｂ）は入力装置の第３変形例の断面図である。 （Ａ）は入力装置の第４変形例の断面図である。（Ｂ）は入力装置の第５変形例の断面図である。（Ｃ）は突起の形状の例を示す図である。 （Ａ）は入力装置の第６変形例の断面図である。（Ｂ）は入力装置の第７変形例の断面図である。（Ｃ）は入力装置の第８変形例の断面図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１（Ａ）は、本実施の形態に係る入力装置１の分解斜視図である。図１（Ｂ）は、入力装置１の断面図である。図１（Ｃ）は、マイクロレンズアレイ３ｂの一例を示す図である。図１（Ｄ）は、入力装置１の第１変形例の断面図である。
入力装置１は、立体的に浮き上がったキーの画像を指で押下した時に、あたかもメカニカルなキーを押下しているかのような錯覚を起こさせる装置であり、タブレット端末、携帯電話、コンピュータ、券売機及びＡＴＭなどの様々な装置に搭載可能である。
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、入力装置１は、保護シート２、３Ｄレンズ３、印刷層４、押下感触付与部材５、及び入力検知部６を備えている。保護シート２、３Ｄレンズ３、印刷層４、押下感触付与部材５及び入力検知部６は上からこの順に配置されている。
３Ｄレンズ３は、例えば、上面に半円筒型レンズを一列に配列したレンチキュラーレンズ３ａであり、両眼視差による立体像を形成する。レンチキュラーレンズ３ａは、１インチあたりのレンズ本数（Line Per Inch）によって複数の種類がある。１００Ｌｐｉのレンチキュラーレンズは１インチあたり１００本の半円筒型レンズが配列されており、２００Ｌｐｉのレンチキュラーレンズは１インチあたり２００本の半円筒型レンズが配列されている。３Ｄレンズ３の下面には、印刷層４がインクジェット又はスクリーン印刷などで形成されている。印刷層４には、文字、記号又は数字を含むキーボードのキーなどが印刷されている。以下、文字、記号及び数字を「文字」と総称する。
レンチキュラーレンズ３ａに代えて、図１（Ｃ）に示すような凸レンズの集合体であるマイクロレンズアレイ３ｂを使用してもよい。マイクロレンズアレイ３ｂは上下のいずれか一方の面に凸レンズ３ｃを配列し、他方の面に凸レンズ３ｃよりも小さな径の凸レンズ３ｄを配列している。マイクロレンズアレイ３ｂが使用される場合には、印刷層４がインクジェットなどでマイクロレンズアレイ３ｂの上面又は下面のいずれか一方に形成される。
レンチキュラーレンズ３ａ及びマイクロレンズアレイ３ｂを含む３Ｄレンズ３は、印刷層４に形成された文字を含むキーを正面から見たときにキーを立体的に浮かびあがらせることができる、つまり、当該キーがわずかに（数ミリ程度）浮き上がっているかのような錯覚を作り出すことができる。
３Ｄレンズ３の上面は細かな凹凸を有しているため、汚れがつきやすく、汚れをふき取りにくいという問題がある。そのため、保護シート２がレンチキュラーレンズ３ａ及びマイクロレンズアレイ３ｂ上に設けられている。
押下感触付与部材５は、ユーザが立体的に浮かびあがったキーの画像を押下した場合、具体的には保護シート２を押下した場合に、ユーザの指に押下感を付与する部材である。例えば、ウレタン製のクッション、ウレタン樹脂シート、衝撃吸収ゲルシート、ピエゾ素子、偏心モータ又は振動アクチュエータが押下感触付与部材５として使用される。ウレタン製のクッション、ウレタン樹脂シート又は衝撃吸収ゲルシートが使用される場合には、保護シート２の押下に応じて反発力をユーザに付与する。ウレタン樹脂シート及び衝撃吸収ゲルシートは有色でも透明でもよい。ピエゾ素子、偏心モータ又は振動アクチュエータが使用される場合には、保護シート２の押下に応じて振動を発生する。
入力検知部６は、例えば、メンブレンスイッチ又はタッチパネルなどで構成され、立体的に浮かびあがったキーの画像の押下に応じて入力を検知する。入力検知部６は入力を検知すると、不図示のＣＰＵに入力信号を出力する。
上記では、文字を含むキーボードのキーが印刷層４に印刷されているが、図１（Ｄ）に示すように文字４ａを保護シート２に印刷し、キーの画像を印刷層４に印刷してもよい。
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、印刷層４に印刷される画像の例を示す図である。図３は、レンチキュラーレンズ３ａが使用される場合に、印刷層４に印刷される画像の例を示す図である。
３Ｄレンズ３としてマイクロレンズアレイ３ｂを使用する場合には、印刷層４は、例えば図２（Ａ）に示すように文字を含むキーの単一の画像で構成されている。図２（Ａ）では文字が「１」に対応し、枠がキー画像に対応する。
一方、３Ｄレンズ３としてレンチキュラーレンズ３ａを使用する場合は、印刷層４は、例えば図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、文字を含むキーの複数の画像を合成した合成画像で構成されている。文字を含むキーの複数の画像は互いにずらされており、上側の画像を薄くして下側の画像を濃くするようにそれぞれ画像の色味を変更している。図２（Ｂ）では５枚の画像から合成画像９を作成しており、図２（Ｃ）では３枚の画像から合成画像１０を作成しているが、重ね合わされる画像の数は５又は３に限定されるものではない。さらに、３Ｄレンズ３としてレンチキュラーレンズ３ａを使用する場合には、印刷層４では、図３に示すようにレンチキュラーレンズ３ａの１インチあたりのレンズ本数に応じて、右目用の合成画像１１と左目用の合成画像１２とを分割し、右目用の分割された合成画像１１ａ−１１ｅと左目用の分割された合成画像１２ａ−１２ｅとを交互に配置する。
合成画像の材料となる重ね合わされる画像の数が増加するほど、キーの立体感が増加する。逆に、重ね合わされる画像の数が減少するほどキーの立体感が減少する。従って、レンチキュラーレンズ３ａを介して図２（Ｂ）の合成画像９を見た場合、図２（Ｃ）の合成画像１０よりもキーの立体感が大きくなる。
レンチキュラーレンズ３ａを介して図２（Ｂ）の合成画像９を見た場合、視野角内のキーの文字は明瞭に見えるが、視野角から外れたキーの文字はぼやけてしまう。逆に、レンチキュラーレンズ３ａを介して図２（Ｃ）の合成画像１０を見た場合、視野角内のキーの文字は明瞭に見え、視野角から外れたキーの文字も図２（Ｂ）よりは明瞭に見える。
このため、図２（Ｂ）の合成画像９で印刷層４を形成した場合には、入力装置１の中央部のキーは立体感が大きく明瞭に見えるが、入力装置１の左右端部のキーの文字はぼやけてしまう。図２（Ｃ）の合成画像１０で印刷層４を形成した場合には、入力装置１の中央部及び左右端部のキーの文字は全体的に明瞭に見えるが、立体感が小さくなる。
従って、印刷層４の中央部では、印刷層４の左右端部よりも重ね合わされる画像の数を増やすことが好ましい。この場合、入力装置１の左右端部においてキーの立体感が小さくなるものの、キーの文字は入力装置１の全体で明瞭に見えるようになる。従って、視覚的にメカニカルなキーボードにより似た入力装置１を実現することができる。
また、レンチキュラーレンズ３ａの半円筒型レンズの幅が広い、即ち１インチあたりのレンズ本数が少ない場合は、キーの立体感は大きいが視野角から外れたキーの文字はぼやけてしまう。一方、レンチキュラーレンズ３ａのレンズの幅が狭い、即ち１インチあたりのレンズ本数が多い場合は、キーの立体感は小さくなるが、視野角から外れたキーの文字はレンズの幅が広い場合よりも明瞭に見える。
従って、レンチキュラーレンズ３ａの中央部のレンズの幅を左右端部のレンズの幅よりも広くする、つまり、レンチキュラーレンズ３ａの中央部の１インチあたりのレンズ本数を左右端部の１インチあたりのレンズ本数よりも少なくすることが好ましい。具体的には、図４に示すように、レンチキュラーレンズ３ａは１００Ｌｐｉのレンチキュラーレンズの左右両側に２００Ｌｐｉのレンチキュラーレンズを配置するように構成する。これにより、入力装置１の左右端部においてキーの立体感が小さくなるものの、キーの文字は入力装置１の全体で明瞭に見えるようになる。従って、視覚的にメカニカルなキーボードにより似た入力装置１を実現することができる。
尚、（i）印刷層４の中央部で印刷層４の左右端部よりも重ね合わされる画像の数を増やすこと、及び（ii）中央部の半円筒型レンズの幅を左右端部の半円筒型レンズの幅よりも広くすることは、各々独立に実行してもよいし、同時に実行してもよい。
図５（Ａ）は、入力装置１の第２変形例の断面図である。図５（Ａ）では、枠１５が保護シート２の下面にインクジェット又はスクリーン印刷により印刷されている。枠１５は、例えば印刷層４の外縁及び複数のキーの画像間に配置される。枠１５が印刷された保護シート２と印刷層４のキーの画像とが組み合わされると、ユーザは浮き上がってくるキーとキーの間の空間との境界を感じるため、よりキーが立体的に見えるような錯覚を引き起こすことができる。
図５（Ｂ）は、入力装置１の第３変形例の断面図である。押下感触付与部材５が透明なウレタン樹脂シート又は透明な衝撃吸収ゲルシートである場合、図５（Ｂ）に示すように押下感触付与部材５を保護シート２と３Ｄレンズ３との間に配置してもよい。これにより、ユーザに明確な押下感を与えることも可能である。
図６（Ａ）は、入力装置１の第４変形例の断面図である。図６（Ｂ）は、入力装置１の第５変形例の断面図である。平坦な画面を触って入力するソフトウエアキーボードでタッチミスが起こりやすいのは、ホームポジションがないことや、キーの間の境界がないことが原因として挙げられる。
図６（Ａ）では、突起１６がエンボス加工により保護シート２の上面に形成されている。図６（Ｂ）では、突起１７がＵＶ印刷により保護シート２の上面に形成されている。このように、突起１６又は１７を保護シート２の上面に形成することで、ホームポジションやキーの境界が形成されるので、入力を容易にすることができる。
図６（Ｃ）は突起１６又は１７の形状の例を示す図である。図６（Ｃ）では、文字「Ａ」を囲む斜線部が突起１６又は１７を示す。突起１６又は１７は、文字「Ａ」を囲む矩形形状、文字「Ａ」の４隅に配置されるＬ字形状、文字「Ａ」を囲む４辺に配置される棒形状、文字「Ａ」の４隅に配置される点形状などである。尚、突起１６又は１７の形状は図６（Ｃ）の例に限定されるものではない。例えば、文字「Ａ」の中央に点状の突起１６又は１７が形成されていてもよい。
図７（Ａ）は、入力装置１の第６変形例の断面図である。図７（Ｂ）は、入力装置１の第７変形例の断面図である。図７（Ｃ）は、入力装置１の第８変形例の断面図である。
図７（Ａ）では、導光板１８が印刷層４と押下感触付与部材５との間に配置され、導光板１８に隣接する光源としてのＬＥＤライト１９が設けられている。キーの立体感をより感じさせるには、影の付け方が非常に重要である。そのため、導光板１８及びＬＥＤライト１９を使って明るい部分と暗い部分を明確に形成することで、よりキーが立体であると錯覚させることが可能である。
図７（Ｂ）及び（Ｃ）では、入力検知部６が入力装置１の最上段に配置されている。入力検知部６は、例えばタッチパネルで構成される。
図７（Ｂ）では、タッチパネルとして静電容量式タッチパネル６ａが使用される。この場合、静電容量式タッチパネル６ａが押下感を提供しないので、押下感触付与部材５が印刷層４の下に配置される。
図７（Ｃ）では、タッチパネルとして抵抗膜式タッチパネル６ｂが使用される。この場合、抵抗膜式タッチパネル６ｂには上下基板間の空気層があるため、ユーザは押下感触付与部材５がなくても押下感を感じることができ、より薄い構造を実現することができる。
尚、入力装置１の第１変形例〜第８変形例では、レンチキュラーレンズ３ａが使用されているが、レンチキュラーレンズ３ａに代えて、図１（Ｃ）のマイクロレンズアレイ３ｂを使用してもよい。
以上説明したように、本実施の形態では、入力装置１は、文字を含むキーの画像を印刷した印刷層４と、印刷層４に印刷されたキーの画像を立体的に浮かびあがらせる３Ｄレンズ３と、立体的に浮かびあがったキーの画像の押下に応じて入力を検知する入力検知部６とを備えている。従って、視覚的効果を用いて、入力の快適さを向上させることができる。
尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
１ 入力装置
２ 保護シート
３ ３Ｄレンズ
３ａ レンチキュラーレンズ
３ｂ マイクロレンズアレイ
４ 印刷層
５ 押下感触付与部材
６ 入力検知部
１６、１７ 突起
１８ 導光板
１９ ＬＥＤライト

Claims (7)

  1. 文字を含むキーの画像を印刷した印刷層と、
    当該印刷層に印刷されたキーの画像を立体的に浮かびあがらせる３Ｄレンズと、
    立体的に浮かびあがったキーの画像の押下に応じて入力を検知する入力検知部と
    を備えることを特徴とする入力装置。
  2. 前記３Ｄレンズはレンチキュラーレンズであり、前記レンチキュラーレンズの中央部の半円筒型レンズの幅が左右端部の半円筒型レンズの幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
  3. 前記３Ｄレンズはレンチキュラーレンズであり、前記印刷層は前記文字を含むキーの複数の画像を重ね合わせた合成画像を含み、前記印刷層の中央部は、前記印刷層の左右端部よりも重ね合わされる画像の数が多いことを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
  4. ユーザの指に押下感を付与する押下感触付与部材を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の入力装置。
  5. 前記３Ｄレンズの上方に配置される保護シートを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の入力装置。
  6. 前記保護シートは、表面に突起を備えることを特徴とする請求項５に記載の入力装置。
  7. 前記３Ｄレンズの下方に配置される導光板と、前記導光板に隣接する光源とを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の入力装置。
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