JP3888099B2

JP3888099B2 - タッチパネル装置

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Publication number: JP3888099B2
Application number: JP2001247805A
Authority: JP
Inventors: 克己坂巻; 一之塚本; 伸竹内
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: JP2003058321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタッチパネル装置、特にタッチパネルを操作する操作者の触覚を通じて情報を提供する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電車の券売機や銀行のキャッシュディスペンサなどで代表されるように、ディスプレイにタッチセンサを重ね合わせたタッチパネルと呼ばれる入力インタフェースがある。操作者は、ＧＵＩ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）画面上において表示されたボタン等に対応する位置を指で触れることによって入力を行う。但し、操作者が触れるタッチパネルの表面は、平面で硬質であるため、表示ボタンが押下されたという確認をキーボードのようなキークリック感で操作者に与えることはできない。そこで、一般的には押下されたボタンの形状や表示色などの表示形態を変えたり、音を出力したりして入力されたことを操作者に知らせている。
【０００３】
しかしながら、例えば視覚あるいは聴覚に障害のある者にとっては、その表示内容の変化や音を確実に認識できるとは限らない。そこで、例えば、特開平８−２２１１７３号公報では、タッチパネルに表示されたボタン等が押下されたことを検出すると、即座にバイブレータや電磁ハンマーでディスプレイを振動させることによって操作者に触覚刺激を与えることにより認識させている。
【０００４】
この従来例によれば、視覚あるいは聴覚に障害の有無に関係なく表示されたボタンが押下されたということを操作者の指先の触覚を通じて知らせることができる。換言すると、振動により押下されたという確認情報を操作者に与えているということができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来例においては、バイブレータあるいは電磁ハンマーによって振動を生じさせているので、押下されたという確認情報を操作者に与えることはできても、多種多様な情報、例えば、押下された表示ボタンが入力手順からして選択されるべきボタンではないこと、あるいは次に押下されるべき表示ボタンはどれなのかということなどの種々の情報を与えることは極めて困難である。振動周波数や振動の強弱を変えることによっていくつかの振動パターンを作り出すことは、従来例においても理論上可能ではあるものの、電磁ハンマーでディスプレイを叩くというような作用によって作り出すことのできる振動パターンには限界があり、また、そのパターンの相違を操作者が指先から正しく認識できるとは限らない。
【０００６】
本発明は以上のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、タッチパネル画面を触れる操作者に対して触覚を通じて種々の情報を提供することのできるタッチパネル装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために、本発明に係るタッチパネル装置は、ディスプレイの画面全体に敷設され、操作者の操作部位による接触位置を検出するタッチパネルと、前記タッチパネルを前記ディスプレイの横方向に変位させる横方向変位手段と、前記タッチパネルを前記ディスプレイの縦方向に変位させる縦方向変位手段と、前記横方向変位手段及び前記縦方向変位手段の駆動制御を行うタッチパネル駆動手段とを有し、前記タッチパネル駆動手段は、表示画面上に表示される表示画面を構成する部品のうち操作部位を接触させる目標となる部品と前記タッチパネルの接触位置との位置関係に応じて、前記横方向変位手段及び前記縦方向変位手段を同時に又は片方のみを駆動することによって前記タッチパネルに接触した状態の操作部位を前記目標となる部品の表示位置まで移動させる誘導パターンで前記タッチパネルを変位させることを特徴とする。
【０００９】
また、前記タッチパネル駆動手段は、駆動するいずれかの前記方向変位手段の変位方向を瞬時に反転させることを繰り返し、かつそれぞれの方向につきわずかに変位させることによって前記タッチパネルを振動させることを特徴とする。
【００１１】
また、前記目標となる部品は、次に操作されるべき入力用部品であることを特徴とする。
【００１２】
あるいは、前記タッチパネル駆動手段は、前記タッチパネルの接触位置に最も近い表示画面上に表示された入力用部品を前記目標となる部品として、前記タッチパネルに接触した状態の操作部位を当該最も近い入力用部品の表示位置まで移動させる誘導パターンで前記タッチパネルを変位させることを特徴とする。
【００１３】
あるいはまた、前記タッチパネル駆動手段は、一のパターンに基づく駆動制御終了後、次のパターンに基づき前記タッチパネルを変位させる前までに前記タッチパネルを初期位置まで戻すことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明に係るタッチパネル装置の一実施の形態を示した概略的なブロック構成図である。図１には、ＧＵＩに従い生成された表示画面を表示するディスプレイ２と、ディスプレイ２の画面全体に敷設され、操作者の操作部位による接触位置を検出するタッチパネル４とが示されている。ディスプレイ２は、液晶ディスプレイであり、表示画面部分は平面で硬質である。タッチパネル４は、ディスプレイ２の画面形状に合わせてシート形状のタッチセンサである。ディスプレイ２は、従来からある機器をそのまま使用することができ、また、タッチパネル４の素材も従来と同じ物を使用することができる。更に、図１には、表示制御部６、横方向変位部８、縦方向変位部１０及びタッチパネル駆動部１２を有するタッチパネル制御部１４が示されている。表示制御部６は、ＧＵＩに従い表示画面を生成してディスプレイ２に表示する。横方向変位部８は、タッチパネル４をディスプレイ２の横方向に変位させる。また、縦方向変位部１０は、タッチパネル４をディスプレイ２の縦方向に変位させる。タッチパネル制御部１４は、操作者により接触されたこと並びにディスプレイ２上における接触位置を検知するなど従来からある機能に加えて、本実施の形態において特徴的なタッチパネル駆動部１２が発揮する機能を有している。タッチパネル駆動部１２は、横方向変位部８及び縦方向変位部１０の駆動制御を行うことによって、タッチパネル４をディスプレイ２の画面に沿って変位させる。例えば、横方向変位部８の変位方向の正逆を瞬時に切り替える、すなわち、変位方向を瞬時に反転させることを繰り返し、かつそれぞれの方向につきわずかに移動させることによってタッチパネル４を横方向に振動させることができる。同様に縦方向変位部１０を駆動させることによってタッチパネル４を縦方向に振動させることができる。更に、各変位部８，１０を同時に駆動することによりディスプレイ２の画面に沿った２次元の方向に振動させることができる。
【００１６】
図２は、本実施の形態におけるタッチパネル装置の表示内容が見える正面方向から見たときの概略構成図であり、図３は、図２の二点鎖線Ａ−Ａ’の部分で切断したときの側断面図である。なお、図３に示された各部材に対して断面を表す線は省略する。ディスプレイ２は、外枠１６により支持されており、タッチパネル４は、前述したようにディスプレイ２の画面全体を被っている。タッチパネル４は、ディスプレイ２の形状に合わせて矩形を基本形状としているが、図２から明らかなように、上下左右の各辺の略中央部分にはそれぞれ凸形状の耳部１８，２０が設けられている。そして、各耳部１８，２０に対応した位置に横方向変位部８及び縦方向変位部１０が配設されている。横方向変位部８は、カバー２２によって露出しないようにして外枠１６に取り付けられている。横方向変位部８及び縦方向変位部１０を取り付ける部分として必ずしも耳部１８，２０を設ける必要はないが、本実施の形態のように凸形状の耳部１８，２０を設けることによってディスプレイ２の一部を覆い隠すことがない。なお、図２では、便宜的にカバー２２を取り外した状態で示している。縦方向変位部１０に関しては、特に図示していないが、横方向変位部８と同様にして外枠１６に取り付けられている。
【００１７】
図４は、図２に示したタッチパネル４の左辺に配設された横方向変位部８部分の拡大図であり、図５は、図４の二点鎖線Ｂ−Ｂ’の部分で切断したときの側断面図である。横方向変位部８の表面には、コイル２４が固定されている。コイルの材質は銅であるが、銅とアルミのクラッド材を用いてもよい。コイル両端には電流印加用の端子２６が出ており、タッチパネル駆動部１２により所定のタイミングで駆動されるようになっている。つまり、横方向変位部８は、コイル２４に電流が流されることによって駆動される。ヨーク２８は、外枠１６に取り付けられており、断面がコの字形状をした磁性体であり、通常は鉄材である。そして、ヨーク２８の内壁のコイル２４と対向した面には、磁石３０ａ，３０ｂが貼り付けられている。なお、図４には、ヨーク２８及び磁石３０は省略されている。磁石３０ａ，３０ｂは、コイル２４の中心線から線対称にＳ極とＮ極とを反転させてヨーク２８に取り付けられている。すなわち、磁石３０ａのヨーク２８との接触面側をＳ極、コイル２４側をＮ極とした場合、磁石３０ｂのヨーク２８との接触面側はＮ極、コイル２４側はＳ極である。もちろん、この逆でもよい。
【００１８】
タッチパネル駆動部１２は、磁石３０によって発生する磁界に対し、コイル２４に電流を流すことでフレミングの左手の法則によりコイル２４に推力が発生する。電流の流れる方向を中指とし、磁界方向を人差し指とすると、推力は親指方向となる（図５では左右方向）。従って、タッチパネル駆動部１２は、コイル２４に所定の電流を印加することで、コイル２４が固定された横方向変位部８を有するタッチパネル４を左右の一次元方向（図５の矢印Ｘ方向）に動かす力を生じさせる。
【００１９】
タッチパネル４の右辺に配設された横方向変位部８は、上述した左辺と同様の構成となる。但し、タッチパネル駆動部１２は、左右のコイル２４に電流を印加することでタッチパネル４を左右に動かすために、左右の各横方向変位部８が同じ方向にかつ同一タイミングに同期させてタッチパネル４を動かすように作用させる必要がある。従って、タッチパネル駆動部１２は、磁石３０の磁界方向に及びコイル２４の巻線方向に応じてコイル２４への電流の印加方向を決定しなければならない。一方、縦方向変位部１０は、横方向変位部８と取付位置が異なるだけであって構成、作用は同じである。
【００２０】
タッチパネル駆動部１２は、ある方向の電流をコイル２４に流すことによってタッチパネル４を例えば左方向へ変位させるわけであるが、電流を流す方向を反転させることによってタッチパネル４を今度は右方向へ変位させることができる。すなわち、タッチパネル駆動部１２は、電流を流す方向を切り替えることで所望する左又は右方向へタッチパネル４を変位させることができる。この電流を流す方向を瞬時に切り替える、すなわち反転することによってタッチパネル駆動部１２は、タッチパネル４を左右方向に振動させることができる。本実施の形態においてタッチパネル４を振動させる方式は、ボイスコイルモータを用いてスピーカを振動させる方式と原理的には同じである。
【００２１】
また、タッチパネル駆動部１２は、上記と同様にして縦方向変位部１０の駆動制御を行うことでタッチパネル４を上下方向に変位させ、振動させることができる。更に、タッチパネル駆動部１２は、横方向変位部８と縦方向変位部１０とを同時に駆動することによってタッチパネル４をディスプレイ２の画面に沿った面内において所望する二次元の方向、より詳細にはＸ軸方向の移動量を表すベクトルとＹ軸方向の移動量を表すベクトルのベクトル和の方向に振動させることができる。
【００２２】
本実施の形態によれば、以上のような構成としたことで、タッチパネル４をディスプレイ２の画面に沿った面内の二次元方向に振動させることができる。上下方向と左右方向とを別個の方向変位手段として設けたことにより、タッチパネル駆動部１２は、横方向変位部８及び縦方向変位部１０を作用させるタイミング、それぞれの変位の速さ、大きさを調整することによって種々の振動パターンを生成することができる。これにより、操作者がタッチパネル４に触れているときにタッチパネル４を種々のパターンで振動させることによって、入力されたことの確認情報のような単なるアテンション情報だけでなく、後述する実施の形態で説明するように、種々の目的、用途に応じた情報を操作者の触覚を通じて伝達することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、左右、若しくは上下の対向する辺それぞれに横方向変位部８又は縦方向変位部１０を配設した。しかしながら、本実施の形態においては、タッチパネル４を左右方向及び上下方向に変位させることができればよいので、タッチパネル４を左右方向に変位させる横方向変位部８、タッチパネル４を上下方向に変位させる縦方向変位部１０を、それぞれ少なくとも１つ設ければよい。また、本実施の形態では、各辺に１つずつタッチパネル４を移動させる手段を配設したが、１つの辺に複数の手段を配設するようにしてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
本発明に係るタッチパネル装置は、複数の振動パターンを生成することによって、例えば押下されたボタンの入力受け付けたとか、その押下されたボタンは、現在選択不可能なボタンであるとかなど種々の情報を操作者の触覚を通じて提供することができる。本実施の形態では、タッチパネル４に触れている操作者の指先を移動させることを特徴としている。
【００２５】
図６は、本実施の形態においてタッチパネルに触れている操作者の指を移動させて、適切な入力位置まで誘導する例を示した図である。なお、装置構成自体は、実施の形態１と同じであり、本実施の形態は、後述する横方向変位部８及び縦方向変位部１０の駆動制御の内容に特徴がある。
【００２６】
図６には、ディスプレイ２に表示されているＯＫボタン３２の近傍部分が示されている。ＯＫボタン３２は、表示画面を構成するＧＵＩ部品である。例えば、操作者は、何らかの手続を表示画面に従い行っており、図６に示されている画面では、ＯＫボタン３２を押下するときであるとする。本実施の形態におけるタッチパネル装置を搭載したシステム側は、次に手順としてＯＫボタン３２が押下されるタイミングであることを知っている。
【００２７】
ここで、操作者は、ＯＫボタン３２を押下しようとしたところ、ボタンサイズが小さかったなどの理由により押下位置が多少ずれて図６の接触位置で表したＯＫボタン３２の近傍に触れてしまったとする。この例では、その接触位置はＯＫボタン３２の左側であり、右方向（Ｘ軸方向）に指を移動させれば、ＯＫボタン３２上に指先を持ってくることができる位置とする。なお、ＯＫボタン３２の表示位置及び操作者の接触位置は、タッチパネル装置本来の機能として得ることができるので、その処理の説明は省略する。このとき、タッチパネル駆動部１２は、横方向変位部８を駆動して、操作者の指先をＯＫボタン３２の表示位置まで誘導させる。すなわち、タッチパネル駆動部１２は、操作者の指先がＯＫボタン３２の表示位置まで移動させるような動作波形を横方向変位部８に生じさせる。図７は、操作者の指を誘導させる各方向変位部８，１０への動作波形の例を示した図である。タッチパネル駆動部１２は、コイル２４に流す電流を制御することによって図７に示した形状の動作波形を形成する。図７において横軸は時間、縦軸は変位量であり、本実施の形態の場合、上（＋）方向はタッチパネル４の右側への移動、下（−）方向はタッチパネル４の左側への移動を示している。変位量０の原点は、横方向変位部８が駆動されていないときのニュートラルな状態、すなわち基準位置に相当する。本実施の形態では、指先をＸ軸側に移動させればよいので、横方向変位部８のみを駆動させるための波形だけが示されている。この波形によると、時間に対するＸ軸変位量が徐々に増えている波形Ａと、その後一気に元の位置に戻る波形Ｂとが繰り返されていることがわかる。この動作波形に応じて、操作者の指先は次のように移動する。
【００２８】
すなわち、波形Ａに従いＸ軸方向への変位量を徐々に増やしている間、タッチパネル４に触れた状態のままの操作者の指先は、タッチパネル４の相対的にゆっくりとした移動に追従してＸ軸変位方向、すなわち右側へ移動する。そして、波形Ｂに従い変位量を一気に戻すとき、操作者の指先は、そのタッチパネル４の瞬時の移動に追従できずにタッチパネル４上を滑ってその場に残る。この波形Ａ，Ｂの組合せによる一連の動作により、操作者の指先は、図７によると長さＡｍだけ移動することになる。この動作が繰り返されることにより操作者の指先は、Ａｍずつ右側に移動し、最終的にＯＫボタン３２の位置に達する。タッチパネル駆動部１２は、指先の接触位置とＯＫボタン３２の表示位置を知ることができるので、接触位置がＯＫボタン３２の表示位置に達した時点で横方向変位部８の駆動を停止する。
【００２９】
本実施の形態によれば、以上のようにして操作者の指先を、次に押下されるべきＯＫボタン３２まで誘導することができる。つまり、次に押下されるべきボタンという情報を操作者に触覚を通じて知らせることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、ＯＫボタン３２を押下しようとしたところＯＫボタン３２の近傍に触れてしまった場合を例にしたが、その操作者の接触位置が直前に押下したボタン位置だったとすれば、本システムは、タッチパネル４に触れた状態でいれば、操作者の指先を入力が期待される順番に誘導することができる。もちろん、タッチパネル装置というのは、接触することによって入力する装置であるため、上記例においては、図６に示した接触位置とＯＫボタン３２の表示位置との間に他のボタンが存在していないという前提が必要になるため、場合によっては直線移動ではなく迂回させるなどする必要が生じるかもしれない。
【００３１】
また、上記説明では、次に押下されるべきボタンが決まっている場合を例にしたが、決まっている場合にのみ本実施の形態を適用できるということではない。例えば、次に押下可能なボタンが複数存在し、その中からいずれかのボタンを選択して押下するような場合において、操作者がタッチパネルに触れたところ、いずれのボタンにも触れていなかったとすると、その接触位置に最も近いボタンまで誘導するようにしてもよい。また、各ボタンの周囲に誘導領域を設定しておき、ボタンに直接触れていなくても、接触位置が誘導領域内であったときには、その誘導領域に対応したボタン位置まで誘導するようにしてもよい。
【００３２】
なお、タッチパネル装置は、通常、操作者に指先で触れさせることにより入力させることを想定しているため、上記説明においては、操作部位として操作者の指先を例にして説明したが、操作部位を指先に限定するものではなく指先以外の部分でもよいし、ペン等の器具を使う場合でもその器具は操作部位に該当する。
【００３３】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、接触位置から目的とするボタン位置までＸ軸方向のみに誘導する場合を説明した。本実施の形態は、あるスタート位置から目的位置までの経路情報を提供するためにＸ軸のみならずＹ軸方向にも誘導する場合である。
【００３４】
図８は、本実施の形態においてタッチパネルに触れている操作者の指先を移動させて、スタート位置から目的とする位置まで誘導する例を示した図である。なお、装置構成自体は実施の形態１と同じであり、本実施の形態は、後述する横方向変位部８及び縦方向変位部１０の駆動制御の内容に特徴がある。
【００３５】
本実施の形態においては、ディスプレイ２に電子マップを表示し、そのマップ上において来院した患者に現在位置の病院（初期位置）から目的位置の薬局の場所（誘導後位置）を教える場合を例にして説明する。なお、病院や薬局等は、ＧＵＩ部品により形成されている。道順を説明すると、まず初期位置から交差点を渡ったＰｏｉｎｔ１までは右（Ｘ軸方向のみ）に直進する。次に、Ｐｏｉｎｔ１からＰｏｉｎｔ２までは、下向き（Ｙ軸方向のみ）の移動で、Ｐｏｉｎｔ２からＰｏｉｎｔ３にかけては曲がった道を移動し、最後にＰｏｉｎｔ３から薬局までの最終ポイントまでは少し左に戻りながら下方に移動する。
【００３６】
図９は、操作者の指を誘導させる各方向変位部８，１０への動作波形の例を示した図である。なお、この図の見方は図７と同じである。本実施の形態では、Ｙ軸方向にもタッチパネル４を駆動するので、Ｙ軸（縦）方向の動作波形も示されているが、上下に示された各動作波形は、同一時間軸によるものである。タッチパネル駆動部１２は、ディスプレイ２に表示された病院に触れられると、この動作波形が形成されるようにコイル２４に流す電流を制御する。
【００３７】
この波形によると、初期位置からＰｏｉｎｔ１までは、右方向のみの移動であるため、縦方向変位部１０を駆動させる波形は出力されていない。横方向変位部８に対する波形の形状は、実施の形態２と同じく時間に対する変位量を徐々に増やし、その後一気に元の位置に戻す波形が繰り返されている。この動作波形に応じて、操作者の指先は、実施の形態２で説明したように右側へ移動する。
【００３８】
続いて、Ｐｏｉｎｔ１からＰｏｉｎｔ２までは、指先を下方のみに移動させるため横方向変位部８を駆動させる波形は出力されていない。一方、縦方向変位部１０に対する波形は、同じような形状であるが、その波形の現れる向きは、下（−）方向である。
【００３９】
続いて、Ｐｏｉｎｔ２からＰｏｉｎｔ３にかけては右下方向に延び曲がった道を移動する。まず、右下方向に誘導するためには、指先を右方向と下方向とに同時に移動させる必要があるため、図９に示したように、横方向変位部８に対しては右方向を表すプラス（＋）の変位量、縦方向変位部１０に対しては下方向を表すマイナス（−）の変位量となるような波形となる。そして、各変位量は、進行方向に応じて決定される。更に、道は曲がっているので、その曲がり具合に応じて指先を右下方向へ移動させつつ移動量を調整する。図８によると、Ｐｏｉｎｔ２からＰｏｉｎｔ３にかけての道は、下側への曲がり具合が徐々に大きくなっているので、右方向を表すプラスの変位量を小さくしつつ、下方向を表すマイナスの変位量を徐々に大きくしている。
【００４０】
そして、Ｐｏｉｎｔ３から薬局までの最終ポイントまでは少し左に戻りながら下方に移動している。つまり、指先を左方向と下方向とに同時に移動させる必要があるため、図９に示したように、動作波形は、Ｘ軸方向は左方向を表すマイナスの変位量、Ｙ軸方向は下方向を表すマイナスの変位量となる。そして、Ｐｏｉｎｔ３から薬局までの曲がる方向に応じて各変位量を調整する。
【００４１】
本実施の形態によれば、以上のようにして操作者の指先を、表示された地図上において目的とする位置まで誘導することができる。つまり、次に現在位置から目的位置までの道順という情報を操作者に触覚を通じて知らせることができる。視覚により道順を確認できない患者からしてみれば、触覚を通じて薬局までの道順を事前に知ることができる。もちろん、言葉により道順を知ることはできるが、道の曲がり具合などの感覚を、聴覚を通じた言葉だけで認識することは困難である。
【００４２】
本実施の形態では、前述したように、横方向変位部８と縦方向変位部１０とを同時に駆動することによってＸ軸又はＹ軸方向と平行しない方向への移動をも可能とし、また、動作波形の変位量を調整することによって指先の移動量を調整することができる。つまり、直線移動のみならず曲線移動も容易に行うことができる。また、各波形の幅を調整することによって指先の移動速度をも調整することができる。従って、タッチパネル駆動部１２が出力する動作波形の形状を制御することにより所望するパターンでタッチパネル４を振動させ、操作者に指先を通じて種々の情報を提供することができる。
【００４３】
実施の形態２，３は、ディスプレイ２上の目的とする位置まで操作者の指先を誘導することを特徴としているが、具体的には以下のような用途が考えられる。
【００４４】
例えば、銀行や券売機など複数の手順をユーザに行なわせ、引き落としや切符購入などの所定のタスクを実行させるものである。そのとき、ボタン押下などの一つの操作から次の操作へ移るのに、ガイダンスとして選択候補位置へ指を誘導することができれば、わかりやすいユーザインタフェースとして非常に大きな効果が得られる。また、カーナビゲーションシステムのタッチパネルに適用する場合、運転中にタッチパネル上のあるボタンを操作した後、そのボタン操作から次のボタンへの操作に移る際にそのボタン位置まで指を誘導することができれば、タッチパネルを目視する必要がなくなるので安全に運転することができる。
【００４５】
実施の形態４．
図１０は、上記各実施の形態を利用して指先の誘導パターンの例を示した図である。上記実施の形態では、タッチパネル駆動部１２が出力する動作波形の形状を制御することによって指先を任意に移動させることができることを説明したが、その代表的なものに（ａ）横触れや、（ｂ）サークル、（ｃ）花びらモード、（ｄ）振動サークル等の各種変位パターンがあり、これらを使って、それぞれに特定の意味付けをすることも可能である。例えば、横方向に指先を揺らすことによって（ａ）は入力不可や誤り等を表す否定モード、（ｂ）は正解モード、（ｃ）は終了モード、（ｄ）はＨＥＬＰなどである。数字の「３」や「Ａ」などはそのまま認識できる数字や文字として扱える。なお、「Ａ」のように一筆書きができない文字の場合、文字を構成する線分部分を相対的にゆっくり移動させ、文字を形成しない線分、つまり通常は指先を浮かせて移動させる部分を相対的に速く移動させることで文字の構成部分と単なる移動とを判別させる。なお、指先の移動部分であっても本実施の形態ではタッチパネルに触れた状態のままである。従来技術として、特定の点字凹凸シールをタッチパネル上に貼ることは使用上困難であるが、本発明によれば任意の位置で文字や記号パターンを触覚情報として出力することができる。
【００４６】
この一例として視覚障害者が券売機を利用する場合、ディスプレイ上に表示されているいずれかのボタンを押下したときに、タッチパネルに触れた指先にそのボタンを内容を示す。例えば、押下したボタンが金額ボタンを構成する「３」であったときには、図１０（ｅ）の「３」を描くように指先を移動させることでボタンの種類を知らせることができる。
【００４７】
実施の形態５．
上記各実施の形態においては、タッチパネルをディスプレイの画面に沿った面内方向に変位させていたが、タッチパネルをディスプレイの画面に対して略垂直方向に変位させる垂直方向変位手段を設けることによって、表示画面と平行する面のみならず垂直方向にも変位できるようにしてもよい。これにより、例えばＸＹ座標移動で誘導するときは面内運動（振動）を用い、ボタンクリック感を与えるときは垂直振動を与えるといったように、触覚刺激のパターンを操作モードに合わせて組み合わせることもできる。
【００４８】
実施の形態６．
図１１は、本実施の形態におけるタッチパネル装置の表示内容が見える正面方向から見たときの概略構成図であり、図１２は、図１１の二点鎖線Ｃ−Ｃ’の部分で切断したときの側断面図である。なお、図１２に示された各部材に対して断面を表す線は省略する。また、図１３は、図１１に示したタッチパネル４の左辺に配設された横方向変位部８部分の拡大図であり、図１４は、図１３の二点鎖線Ｄ−Ｄ’の部分で切断したときの側断面図である。実施の形態１では、横方向変位部８及び縦方向変位部１０をコイル２４や磁石３０を用いて構成していたのに対し、本実施の形態は、偏心カム３４やモータ３６を用いて構成したことを特徴としている。従って、実施の形態１と同じ構成部分の説明は省略する。なお、左右の横方向変位部８並びに縦方向変位部１０とも同じ構造なので、図示した左側の横方向変位部８部分を代表して説明する。
【００４９】
本実施の形態では、耳部１８に長円形の開口部３８を有している。そして、外枠１６の耳部１８と対向した上面にモータ３６を固定する。モータ３６から上方に向けて延びたモータ軸４０には、偏心カム３４が取り付けられている。偏心カム３４の直径は、開口部３８の短辺間距離とほぼ等しく、その開口部３８にはめ込まれている。
【００５０】
以上のような構成において、モータ３６を駆動すると、偏心カム３４は回転し、開口部３８の内壁面を摺動する。耳部１８を有するタッチパネル４は、偏心カム３４の回転に追従して揺動する。図示していないが、回転角度を検出するエンコーダを設けるか、ステッピングモータ等を用いることでモータ３６の回転速度と回転角を制御可能としている。
【００５１】
以上、各実施の形態において説明したように、タッチパネル４を二次元方向、更には三次元方向に振動させることができるので、種々の振動パターンを生成することができる。従って、各振動パターンに何らかの意味を持たせれば、操作者に対して触角を通じて何らかの情報を提供することができる。また、タッチパネル４に接触した状態の指先を移動させることができるので、タッチパネル装置搭載のシステムが所望するディスプレイ２上における位置まで操作者の指先を誘導することができる。
【００５２】
但し、振動パターンによっては、タッチパネル４の移動がディスプレイ２に対して相対的にずれた位置で終了する場合がある。この偏った位置から次の振動パターンに従い移動を開始すると、構造上、タッチパネル４の移動可能な上下又は左右方向の限界を超えてしまい、その結果、振動パターンを正確に呈示できない可能性が生じる。そこで、一の振動パターンに基づきタッチパネル４を移動させた直後、あるいは移動終了してから所定時間経過後、あるいは次の振動パターンに基づく移動開始直前、あるいは画面表示や入力モードの遷移時などの所定にタイミングで、タッチパネル４の位置を必要に応じて初期位置、すなわちニュートラルな基準位置に戻すように制御することが望ましい。この基準となる初期位置に戻すというイニシャライズ動作を行う際には、予め決められたイニシャライズパターンに基づく振動動作の呈示を行うことで、イニシャライズ動作を実施したことを操作者に知らせるようにしてもよい。このように、イニシャライズ動作であることを明示することで、他のパターンとの誤認を防止することができる。
【００５３】
ところで、上記各実施の形態では、タッチパネル４に触れている指先を振動により誘導している。従って、指先の押圧力によって振動の大きさ、つまり変位量を調整する機構が必要になるかもしれない。また、指先を左右のみならず上下方向にも移動させるため、タッチパネル４を地上に対して水平になるように設置して使用することが望ましい。地上に対して垂直に載置する場合には、重力等を考慮する必要が生じるため、それらの外力をも考慮してタッチパネル４の上部と下部に設ける縦方向変位部１０の駆動制御をする必要がある。
【００５４】
また、上記各本実施の形態のうち実施の形態１，６は、装置としての構成、その他は装置に組み込まれるアプリケーションにより実現される機能についての説明であるが、各実施の形態において説明した機能等は、各構成又は他の機能と適宜組み合わせて実施することができる。そして、上記各実施の形態は、タッチパネル装置を搭載する全ての機器、例えば、コピー機、券売機、キャッシュディスペンサ、カーナビゲーションシステム等に適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、ディスプレイ上のタッチパネルをディスプレイの画面に沿った面内の二次元方向に変位、振動させることができる。タッチパネル駆動手段による横方向変位手段及び縦方向変位手段の駆動タイミング、それぞれの変位の速さ、大きさを調整すれば、複数の振動パターンを生成することができる。これにより、操作者がタッチパネルに触れているときにタッチパネルを種々のパターンで振動させることによって種々の情報を操作者の触覚を通じて伝達することができる。
【００５６】
また、タッチパネルを変位させることによってタッチパネルに触れている操作部位を移動させることができるので、タッチパネの変位パターンによって操作者の操作部位を所望の部品位置まで誘導することができる。
【００５７】
また、一のパターンに基づく駆動制御終了後、次のパターンに基づきタッチパネルを変位させる前までにタッチパネルを初期位置まで戻すようにしたので、タッチパネルの移動可能な範囲内で各パターンを確実に呈示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタッチパネル装置の一実施の形態を示した概略的なブロック構成図である。
【図２】実施の形態１におけるタッチパネル装置の表示内容が見える正面方向から見たときの概略構成図である。
【図３】図２の二点鎖線Ａ−Ａ’の部分で切断したときの側断面図である。
【図４】図２に示したタッチパネルの左辺の横方向変位部の配設部分の拡大図である。
【図５】図４の二点鎖線Ｂ−Ｂ’の部分で切断したときの側断面図である。
【図６】実施の形態２においてタッチパネルに触れている操作者の指を移動させて、適切な入力位置まで誘導する例を示した図である。
【図７】実施の形態２において操作者の指を誘導させる各方向変位部への動作波形の例を示した図である。
【図８】実施の形態３においてタッチパネルに触れている操作者の指先を移動させて、スタート位置から目的とする位置まで誘導する例を示した図である。
【図９】実施の形態３において操作者の指を誘導させる各方向変位部への動作波形の例を示した図である。
【図１０】実施の形態４における指先の誘導パターンの例を示した図である。
【図１１】実施の形態６におけるタッチパネル装置の表示内容が見える正面方向から見たときの概略構成図である。
【図１２】図１１の二点鎖線Ｃ−Ｃ’の部分で切断したときの側断面図である。
【図１３】図１１に示したタッチパネルの左辺の横方向変位部の配設部分の拡大図である。
【図１４】図１３の二点鎖線Ｄ−Ｄ’の部分で切断したときの側断面図である。
【符号の説明】
２ディスプレイ、４タッチパネル、６表示制御部、８横方向変位部、１０縦方向変位部、１２タッチパネル駆動部、１４タッチパネル制御部、１６外枠、１８，２０耳部、２２カバー、２４コイル、２６端子、２８ヨーク、３０ａ，３０ｂ磁石、３２ＯＫボタン、３４偏心カム、３６モータ、３８開口部、４０モータ軸。

Claims

ディスプレイの画面全体に敷設され、操作者の操作部位による接触位置を検出するタッチパネルと、
前記タッチパネルを前記ディスプレイの横方向に変位させる横方向変位手段と、
前記タッチパネルを前記ディスプレイの縦方向に変位させる縦方向変位手段と、
前記横方向変位手段及び前記縦方向変位手段の駆動制御を行うタッチパネル駆動手段と、
を有し、
前記タッチパネル駆動手段は、表示画面上に表示される表示画面を構成する部品のうち操作部位を接触させる目標となる部品と前記タッチパネルの接触位置との位置関係に応じて、前記横方向変位手段及び前記縦方向変位手段を同時に又は片方のみを駆動することによって前記タッチパネルに接触した状態の操作部位を前記目標となる部品の表示位置まで移動させる誘導パターンで前記タッチパネルを変位させることを特徴とするタッチパネル装置。
前記目標となる部品は、次に操作されるべき入力用部品であることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
前記タッチパネル駆動手段は、前記タッチパネルの接触位置に最も近い表示画面上に表示された入力用部品を前記目標となる部品として、前記タッチパネルに接触した状態の操作部位を当該最も近い入力用部品の表示位置まで移動させる誘導パターンで前記タッチパネルを変位させることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
前記タッチパネル駆動手段は、一のパターンに基づく駆動制御終了後、次のパターンに基づき前記タッチパネルを変位させる前までに前記タッチパネルを初期位置まで戻すことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
前記タッチパネル駆動手段は、駆動するいずれかの前記方向変位手段の変位方向を瞬時に反転させることを繰り返し、かつそれぞれの方向につきわずかに変位させることによって前記タッチパネルを振動させることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。