JP5061083B2 - 入力補助装置および情報入出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル入力装置などに用いられる入力補助装置および情報入出力装置に関するものである。

タッチパネルを利用した文字入力では、ボタンの形状の触覚フィードバックがないため、間違えて入力してしまうことが多い。その解決手段として、ボタンの表示に合わせて透明な部材でボタン形状を成型し、ボタンの形状を再現する文字入力装置がある（下記特許文献１参照）。しかし、この方法では、ボタン形状があることで、空気とボタンとの界面で光の屈折が起こり、ディスプレイに表示される画像の視認性を損なうという問題がある。この方式に近いものとして、タッチパネルの表面に凹凸を成型した透明フィルムを配置する入力補助装置がある（下記特許文献２参照）。しかし、この方式では、透明フィルムを付けた場合には、凹凸の形状が視認性を損なわせることが問題であり、また当該透明フィルムを着脱する手間が生じることも問題である。

また、光屈折率が等しい材料で、透明スイッチ機構を設けてクリック感の提示を行う入力補助装置がある（下記特許文献３参照）。この方法によれば、視認性を損なわずにクリック感の再現が可能となる。しかし、クリック感は提示できるものの、ボタン形状を再現することができず、文字入力のエラーを減らす効果が得られないことが問題である。

また、タッチパネルに振動アクチュエータを搭載し、タッチパネルディスプレイに表示されたボタンを押したタイミングで振動アクチュエータを振動させることで、クリック感を再現する入力補助装置がある。しかし、この方法もボタン形状を再現するものでなく、文字入力のエラーを減らす効果が得られないことが問題である。
特開平４−７５２１９号公報 特開２０００−１８１６２９号公報 特開２００５−２３４７０４号公報

上記従来技術に係る入力補助装置や入力装置は、タッチパネル入力装置において、視認性を損なわずにボタン形状を再現することができていない。タッチパネル入力装置や、ソフトウェアキーボードにおける入力エラーの大きな原因の１つは、ボタンの形状が分からないこと、換言すれば、ボタンの正確な位置が分からないことである。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、視認性を損なわずにボタン形状を再現可能な入力補助装置および情報入出力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る入力補助装置は、表面に配置された透明な柔軟シートと、ボタン、文字または記号に相当する凹凸形状を成型した硬い部材と、前記硬い部材の前記凹凸形状の隙間を充填する柔軟性のある材料と、を重ね合わせた１枚の板状の構造を持ち、少なくとも前記硬い部材と前記柔軟性のある材料とは、透明であり光屈折率が等しく、前記柔軟性のある材料と前記柔軟シートとが、単一の材料で一体的に形成されていることを特徴とする。このように、少なくとも前記硬い部材と前記柔軟性のある材料とを透明とし、光屈折率を互いに等しくすることにより、それぞれの界面で光の屈折が起こらないようにし、１枚の透明な板に見えるようにしている。なお、表面に配置された透明な柔軟シートについては、光屈折率を等しくする必要はない。表面の柔軟シートを指で触ると、凹凸形状を成型した硬い部材により、明瞭な凹凸形状（例えばボタン）のエッジの感覚を得ることが可能である。以上のように、本発明によれば、視認性を損なわずにボタン形状を再現することができる。

図８を用いて、入力補助装置を構成する各部材の光屈折率が等しいことによる効果を説明する。図８（ａ）は、(1)柔軟シート８１、(2)硬い部材８３、(3)溶液または柔軟性のある材料８２、のそれぞれの光屈折率が異なる場合を示し、図８（ｂ）は、上記(1)〜(3)のすべての光屈折率が等しい場合を示し、図８（ｃ）は、(2)硬い部材８３と(3)溶液または柔軟性のある材料８２とで光屈折率が等しいが、(1)柔軟シート８１のみ光屈折率が異なる場合を示す。

図８（ａ）に示すように、(1)柔軟シート８１、(2)硬い部材８３、(3)溶液または柔軟性のある材料８２、のそれぞれの光屈折率が異なる場合、平行に入射した光線Ａ、Ｂが入力補助装置を通過した後、各材料の光屈折率が異なることが原因で、通過後の光線Ａ’、Ｂ’は平行ではなくなってしまい、ボタン形状の凹凸が存在することが見た目で確認できてしまう。例えば、最下層にディスプレイを配置し、動画や写真を映した場合、ボタンの凹凸部分で光が屈折し、ユーザーが見る映像はボタン形状で歪んだ動画や写真になってしまい、視認性が損なわれてしまう。

図８（ｂ）に示すように、(1)柔軟シート８１、(2)硬い部材８３、(3)溶液または柔軟性のある材料８２、のそれぞれの光屈折率が等しい場合、入力補助装置を通過した後の光線Ａ’、Ｂ’は平行を維持し、ボタン形状の凹凸は見た目では確認できない。この場合、最下層にディスプレイを配置し、動画や写真を映した場合、ボタンの凹凸部で光が屈折することがないため、ユーザーは歪みのない動画や写真を見ることが可能となり、視認性を保つことができる。

図８（ｃ）に示すように、(2)硬い部材８３と(3)溶液または柔軟性のある材料８２のみ光屈折率が等しい場合も、入力補助装置を通過した後の光線Ａ’、Ｂ’は平行を維持し、ボタン形状の凹凸は見た目では確認できない。この場合も図８（ｂ）の場合と同様に、最下層にディスプレイを配置し、動画や写真を映した場合、ボタンの凹凸部で光が屈折することがないため、ユーザーは歪みのない動画や写真を見ることが可能となり、視認性を保つことができる。よって、表面の(1)柔軟シート８１については、光屈折率を等しくする必要はない。

また、本発明に係る入力補助装置では、前記硬い部材と前記柔軟性のある材料とで、光透過率を等しくすることが望ましく、これにより、視認性を高めることができる。

また、本発明に係る入力補助装置では、前記柔軟シートの上に、透明な保護用柔軟シートを重ね合わせて構成してもよい。

本発明に係る情報入出力装置は、タッチパネルと、当該タッチパネルの表面に配置された前述した入力補助装置と、を備えることを特徴とする。前述した入力補助装置をタッチパネルの表面に配置し、タッチパネル上に入力補助装置と同様のボタン配置を表示させることで、入力補助装置の表面を指で触ると、表示されたボタン配置と同等の位置において、ボタンの凹凸形状やエッジを感じることができ、情報入出力装置の入力操作のエラーを少なくする効果が得られる。

上記情報入出力装置は、前記入力補助装置の表面を指で触っているか、又は、当該表面を指で押しているか、を判別する判別部を備えることが望ましい。この判別部は、前記タッチパネルにおける静電容量と相関する当該タッチパネルと前記指との距離を検出する距離検出部と、前記距離検出部により検出された距離が、予め定められた基準値より短いか否かを判断することで、前記入力補助装置の表面を指で触っているか、又は、当該表面を指で押しているか、を判断する判断部と、前記判断部による判断結果を出力する結果出力部と、を含むことが望ましい。これにより、入力補助装置の表面を指で触っている状態か、又は、当該表面を指で押している状態かが容易に判別可能となる。

本発明によれば、視認性を損なうことなくボタン形状を再現することができる。

本発明に係る実施形態として、タッチパネルディスプレイを搭載した装置（例えば携帯電話やPDA等）での入力補助装置を挙げることができる。

入力装置としてタッチパネルディスプレイを搭載した小型携帯デバイスや、タッチパネルディスプレイを搭載した銀行ATMでは、文字入力をする際にディスプレイに表示されるソフトウェアキーボードにおいて、表示されたボタンの位置や形状が分からないため、入力エラーが起こりやすいという問題がある。特に小型のデバイスでは、ソフトウェアキーボードの各キーのサイズが非常に小さくなってしまうため、誤って隣のボタンを押してしまうことが多発し、入力エラーが頻発する。そこで、本発明に係る入力補助装置をタッチパネルディスプレイ上に搭載することで、視認性を損なわずに、ボタン形状の凹凸感を再現することが可能となる。以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。

（第１の入力補助装置）
図１には、第１の入力補助装置１０の概要図を示し、図２（ａ）には第１の入力補助装置１０におけるII−II線断面図を示す。図１および図２（ａ）に示すように、第１の入力補助装置１０は、ボタン形状を成型した硬い透明部材１１と、当該ボタン形状の隙間部分を充填するための透明な溶液１２と、表面に配置された透明な柔軟性を持ったシート（以下「柔軟シート」という）１３とを備え、これらが１枚の板のように成型されている。硬い透明部材１１と透明な溶液１２とは、光屈折率が等しい。ただし、柔軟シート１３は、上記２つと等しい光屈折率を持つ必要はない。

図８（ｂ）、（ｃ）を用いて前述したように、少なくとも硬い透明部材１１と透明な溶液１２とで光屈折率が等しいため、ボタン形状の凹凸は見た目では確認できず、視認性を損なうことはない。一方、図１、図２（ａ）の構成により、ボタン形状の凹凸感を再現することが可能となる。

なお、図１、図２（ａ）にはボタン部分を凸状に成型した例を示したが、図２（ｂ）に示すようにボタン部分を凹状に成型しても良く、同様の効果を得ることができる。また、硬い透明部材１１と透明な溶液１２とで、光透過率を等しくすることが望ましい。この場合、視認性をより高めることができる。

（第２の入力補助装置）
図３（ａ）には、第２の入力補助装置２０におけるボタン部分を横断する断面を示す。図３（ａ）に示すように、第２の入力補助装置２０は、ボタンの凹凸形状を成型した硬い透明部材２１と、凹凸形状の隙間を充填するように成型した柔軟なゴム状部材２２とを重ね合わせた構造を持ち、硬い透明部材２１およびゴム状部材２２を透明で光屈折率が等しい部材によって構成する。この第２の入力補助装置２０は、第１の入力補助装置１０における「透明な溶液１２」と「柔軟シート１３」を単一の材料（ここではゴム状の柔らかい材料）で形成した態様に相当する。

このような第２の入力補助装置２０においても、硬い透明部材２１およびゴム状部材２２を透明で光屈折率が等しい部材によって構成しているため、第１の入力補助装置１０と同様に、ボタン形状の凹凸は見た目では確認できず、視認性を損なうことはなく、ボタン形状の凹凸感を再現することができる。

なお、第２の入力補助装置２０は、図３（ｂ）に示すように、ゴム状の柔らかい部材２２を底まで貫通させるような構造を持っていても良い。

（第３の入力補助装置）
図４には、第３の入力補助装置３０におけるボタン部分を横断する断面を示す。図４に示すように、第３の入力補助装置３０は、ボタンの凹凸形状を成型した硬い透明部材３１と、凹凸形状の隙間を充填するように成型した柔軟なゴム状部材３２と、表面の保護シート３３とを重ね合わせた構造を持ち、硬い透明部材３１およびゴム状部材３２を透明で光屈折率が等しい部材によって構成する。この第３の入力補助装置３０は、第２の入力補助装置２０に対し、最上層に、表面の保護シート３３をさらに重ね合わせたものである。表面の保護シート３３は、第３の入力補助装置３０の表面の磨耗を防いだり、指で触る際に操作しやすくしたりするために装着される。この保護シート３３の光屈折率は特に限定されるものではない。

（ボタン形状を成型した硬い透明部材について）
入力補助装置を構成する「ボタン形状を成型した硬い透明部材」についての、さまざまな構成例を図５に示す。

硬い透明部材は、例えば、図５（ａ）に示すようにボタン部分５１Ａを凸に成型し、その周辺部分５１Ｂに溶液を充填することが考えられる。また、図５（ｂ）に示すようにボタン部分５２を凹に成型し、そのボタン部分５２に溶液を充填しても良い。さらに、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の構造に対しさらに、ボタンのエッジ部分５３に溝を成型しても良い。この構造は、ボタン部分５２を指で押した際、当該ボタン部分５２に充填されている溶液が円滑に移動できるように配慮したものである。

また、硬い透明部材は、図５（ｄ）に示すように、凸の部分５４Ａを記号や文字で成型し、その周辺部分５４Ｂに溶液を充填することも考えられる。例えば、携帯電話のボタンには、数字、英文字、受話器記号、メール記号などがプリント又は刻印されているが、このようにボタンにプリント又は刻印されている文字や記号等を凸形状で直接成型しても良い。一方、このような文字や記号等を凹形状で成型しても良い。

また、硬い透明部材は、図５（ｅ）に示すように、ボタン部分５５Ａを凹に成型してそのボタン部分５５Ａに溶液を充填し、さらにボタン中心部付近に小さな突起５５Ｂを配置することで、ボタン部分５５Ａの位置をより感じやすくすることも考えられる。なお、図５（ｆ）に示すように、ボタン中心部付近に小さな突起５６Ａを配置し、その周辺部分５６Ｂに溶液を充填する構成であってもよい。

ところで、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）のようにボタン部分を凹に成型する場合は、図６に示すように指６１で押した部分６２が凹むことにより、ボタンを押したクリック感に似た感覚を再現することができる。

（入力補助装置を情報入出力装置に適用した例）
以下、本発明に係る入力補助装置を、情報入出力装置に適用した例を説明する。

本発明に係る入力補助装置は、図７に示すように情報入出力装置（ここではタッチパネルディスプレイ７０）と重ね合わせることが考えられる。タッチパネルディスプレイ７０は、ディスプレイ７１上にタッチパネル７２を配置した構造を有し、ユーザーが指で押した位置をタッチパネル７２により検出するとともに、ディスプレイ７１にはボタン位置を表示させる。従来、タッチパネルディスプレイでは、ディスプレイ上に表示されたボタンの形状・エッジがユーザーには分からないため、隣り合うボタンを誤って押してしまうことがあった。

そこで、本発明に係る入力補助装置７３をタッチパネル７２及びディスプレイ７１の最上層に重ね合わせ、入力補助装置７３に成型されたボタン形状の位置に相当するディスプレイ７１上の位置に、ボタンを表示することで、ユーザーは、ボタン表示に合ったボタン形状を感じることが可能となる。即ち、従来のタッチパネルディスプレイでは、再現できなかったボタンのエッジや凹凸の感覚を再現可能となり、入力エラーを低減することが可能となる。本発明に係る入力補助装置７３は、視認性を損なうことなくタッチパネルディスプレイ７０上に貼り付けられるので、ディスプレイ７１にボタンを表示しない場合は、視認性を損なうことなく、ディスプレイ７１全体に表示された動画や写真を見ることが可能となる。

（状態判別について）
ところで、従来のタッチパネルでは、指で表面を撫でている状態と、指で押し込んでいる状態とを判別することが困難な場合があった。そこで、本発明に係る入力補助装置とタッチパネルディスプレイとを重ね合わせて使用することにより、タッチパネルにおける静電容量と相関する当該タッチパネルと指との距離が、予め定められた基準値より短いか否かを判断することで、入力補助装置の表面を指で触っているか、又は、当該表面を指で押しているか、を判別することが可能となる。

図９（ｂ）には入力補助装置９２の表面を指９１で「触っている」状態を示し、図９（ａ）、（ｃ）には入力補助装置９２の表面を指９１で「押している」状態を示す。ここで、図９（ｃ）のタッチパネル９３と指９１との距離Ｌ２は、図９（ｂ）のタッチパネル９３と指９１との距離Ｌ１よりも短いことがわかる。そこで、タッチパネル９３と指９１との距離Ｌに関する基準値Ｌ_０を、例えば図９（ｂ）に示す距離（Ｌ１−α）（ただし、αはごく小さい所定値）に設定し、タッチパネル９３と指９１との距離Ｌが基準値Ｌ_０より短い場合に、入力補助装置９２の表面を指９１で「押している」と判別し、タッチパネル９３と指９１との距離Ｌが基準値Ｌ_０以上の場合に、入力補助装置９２の表面を指９１で「触っている」と判別することができる。

具体的には、入力補助装置とタッチパネルディスプレイとを重ね合わせて形成した情報入出力装置に、図１０に示す判別部１００を設ければよい。この判別部１００は、タッチパネル９３における静電容量と相関する当該タッチパネル９３と指９１との距離Ｌを検出する距離検出部１０１と、検出された距離Ｌが基準値Ｌ_０より短いか否かを判断することで、入力補助装置９２の表面を指９１で触っているか、又は、当該表面を指９１で押しているかを判断する判断部１０２と、判断結果を出力する結果出力部１０３と、を含んで構成される。

上記の判別部１００では、図１１に示す処理フローが実行される。距離検出部１０１が、タッチパネル９３における静電容量と相関する当該タッチパネル９３と指９１との距離Ｌを検出し（ステップＳ１）、判断部１０２が、距離Ｌが基準値Ｌ_０より短いか否かを判断する（ステップＳ２）。ここで、距離Ｌが基準値Ｌ_０より短ければ、図９（ｃ）のように表面を指９１で押していると判断され、結果出力部１０３が「表面を指９１で押している旨」を出力する（ステップＳ３）。一方、距離Ｌが基準値Ｌ_０より短くなければ、図９（ｂ）のように表面を指９１で触っていると判断され、結果出力部１０３が「表面を指９１で触っている旨」を出力する（ステップＳ４）。なお、結果出力部１０３による出力の仕方としては、例えば、タッチパネルディスプレイの所定位置に表示出力することが挙げられるが、これに限定されない。

（入力補助装置の成型方法）
最後に、本発明に係る入力補助装置の成型方法を説明する。入力補助装置を構成する基本的な要素としては、(1)ボタン形状の凹凸を成型した透明な硬い部材と、(2)ボタン形状の隙間部分を充填するための溶液と、(3)表面の層になる透明な柔軟シート、の３つである。ボタン形状の凹凸の成型の基盤部材としては、透明なガラスやプラスチックが挙げられる。凹凸の成型方法としては、凸に成型したい部分にマスクをし、凹に成型したい部分にはマスクをせず、0.1〜0.6mm程度の深さでブラストをかけて削ることでボタン形状の凹凸を成型する。ただし、深さについては、上記の例に限定されるものではない。

そして、ブラストして成型したボタン形状の隙間部分に透明な溶液を流し込み、その後、ボタン形状の凹凸を成型した透明な硬い部材と、表面の柔軟シートとを、中に空気が入らないように、接着する。このとき、少なくとも、ボタン形状の凹凸成型の基盤部材と、充填する溶液またはゴム状の部材とは、光屈折率がほぼ等しい必要がある。例えば、ボタン形状の凹凸の成型の基盤部材として、例えばBK-7の材料を用いたガラス（光屈折率1.51程度）を、隙間を充填する透明な溶液として、例えばPVC(polyvinylchloride)油脂（光屈折率1.52程度）を、表面の柔軟シートとして、例えば厚さ100μm程度のシリコンを用いた透明フィルムを、それぞれ利用することが考えられる。ただし、それぞれの部材については、ここで記載したものに限らない。

なお、表面の柔軟シートの弾性（硬さ）、又は、充填する透明な溶液の粘性を変えることで、指で押した際の押し心地を変化させることが可能である。

第１の入力補助装置の概要図である。 第１の入力補助装置におけるII−II線断面図である。 第２の入力補助装置におけるボタン部分を横断する断面を示す断面図である。 第３の入力補助装置におけるボタン部分を横断する断面を示す断面図である。 ボタン形状を成型した硬い透明部材のさまざまな構成例を示す図である。 指で表面を触った際のクリック感を再現するときの図である。 入力補助装置を情報入出力装置（タッチパネルディスプレイ）と重ね合わせた構成例を示す図である。 各部材の光屈折率が等しいことによる効果を説明するための図である。 指で表面を触っているか表面を押しているかを判別する方法を説明するための図である。 判別部の構成例を示す図である。 判別部における処理フローを示す流れ図である。

符号の説明

１０…入力補助装置、１１…硬い透明部材、１２…透明な溶液、１３…柔軟シート、２０…入力補助装置、２１…硬い透明部材、２２…ゴム状部材、３０…入力補助装置、３１…硬い透明部材、３２…ゴム状部材、３３…保護シート、５１Ａ…ボタン部分、５１Ｂ…周辺部分、５２…ボタン部分、５３…エッジ部分、５４Ａ…凸の部分、５４Ｂ…周辺部分、５５Ａ…ボタン部分、５５Ｂ…突起、５６Ａ…突起、５６Ｂ…周辺部分、６１…指、６２…押した部分、７０…タッチパネルディスプレイ、７１…ディスプレイ、７２…タッチパネル、７３…入力補助装置、８１…柔軟シート、８２…溶液または柔軟性のある材料、８３…硬い部材、９１…指、９２…入力補助装置、９３…タッチパネル、１００…判別部、１０１…距離検出部、１０２…判断部、１０３…結果出力部。

Claims (6)

1. 表面に配置された透明な柔軟シートと、
   ボタン、文字または記号に相当する凹凸形状を成型した硬い部材と、
   前記硬い部材の前記凹凸形状の隙間を充填する柔軟性のある材料と、
   を重ね合わせた１枚の板状の構造を持ち、
   少なくとも前記硬い部材と前記柔軟性のある材料とは、透明であり光屈折率が等しく、
   前記柔軟性のある材料と前記柔軟シートとが、単一の材料で一体的に形成されていることを特徴とする入力補助装置。
2. 前記硬い部材と前記柔軟性のある材料とは、光透過率が等しいことを特徴とする請求項１に記載の入力補助装置。
3. 前記柔軟シートの上に、透明な保護用柔軟シートが重ね合わせられていることを特徴とした請求項１又は２に記載の入力補助装置。
4. タッチパネルと、
   前記タッチパネルの表面に配置された請求項１〜３の何れか１項に記載の入力補助装置と、
   を備える情報入出力装置。
5. 前記情報入出力装置は、
   前記入力補助装置の表面を指で触っているか、又は、当該表面を指で押しているか、を判別する判別部を備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載の情報入出力装置。
6. 前記判別部は、
   前記タッチパネルにおける静電容量と相関する当該タッチパネルと前記指との距離を検出する距離検出部と、
   前記距離検出部により検出された距離が、予め定められた基準値より短いか否かを判断することで、前記入力補助装置の表面を指で触っているか、又は、当該表面を指で押しているか、を判断する判断部と、
   前記判断部による判断結果を出力する結果出力部と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の情報入出力装置。

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