JP5496016B2 - 入力装置 - Google Patents
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Description
本発明は、タッチセンサを備える入力装置に関するものである。
従来、携帯電話などの携帯端末、電卓、券売機などの情報機器、電子レンジ、テレビ、照明器具などの家電製品、及び産業用機器(FA機器)などには、ユーザによる入力操作を受け付ける操作部やスイッチなどの入力装置として、タッチパネルやタッチスイッチ等のタッチセンサを備える入力装置が広く使用されている。
近年では、タッチセンサに対する押下荷重に複数の閾値を設定し、ユーザがタッチセンサを異なる押下荷重で押下すると、押下荷重の違いを検出し、異なる処理を行う入力装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。本明細書では、同一の押下箇所に対して、押し込んだ後にさらに押し込むことを2段押しと称し、2段押しを含み複数段階押し込むことを多段押しと称する。
このようなタッチセンサへの入力操作は、指又は入力操作道具によって行われる。入力操作道具としては、一般にはタッチセンサに付属のスタイラスペンなどが想定されているが、ボールペンのような想定外の道具を用いても、入力操作を行うことは可能である。
タッチセンサに対する単位面積当たりの押下荷重(圧力)は、タッチセンサとの接触面積及び押下荷重によって変化し、同一の押下荷重の場合、タッチセンサとの接触面積が小さいほど圧力は大きくなる。
図8は、従来のタッチセンサにおける、押下荷重による損傷領域を説明する図であり、横軸に接触面積、縦軸に押下荷重を示す。損傷領域Cは、タッチセンサに過度な押下荷重が印加され、タッチセンサが損傷する押下荷重領域である。ここで、損傷とは、タッチセンサが割れたり、タッチセンサ接合部分が剥がれたり、過度の圧力により故障するといった、不具合全般を包含する。指でタッチセンサを押下した場合には、接触面積が大きいので押下荷重は分散され圧力が低下するため、損傷領域Cに達する押下荷重値は高い値となる。一方、ボールペンの先端などでタッチセンサを押下した場合には、押下荷重は一点に集中するため、損傷領域Cに達する押下荷重値は低い値となる。つまり、同一の押下荷重Pでタッチセンサを押下した場合、指やタッチセンサ付属の(ある程度幅広の)スタイラスペンを用いたときには損傷領域Cに達しないのに対し、ボールペンのような先端が細い道具を用いたときには損傷領域Cに達してしまい、タッチセンサが損傷する。
特に、多段押しをする場合には、通常の押下である1段押しの場合と比べて過度の荷重が印加されることが考えられるため、想定外の接触面積が小さい道具を用いてタッチセンサを押下すると、タッチセンサが損傷するおそれが高くなる。図9に示すように、指又はスタイラスペンによる使用を想定して1段階目の押下荷重閾値A1及び2段階目の押下荷重閾値A2が設定されている場合に、想定外の接触面積が小さいボールペン等の道具を用いて多段押しをすると、2段階目の押下荷重閾値A2が損傷領域Cに到達してしまう。よって、想定外の接触面積が小さい道具を用いて多段入力をすることができない。
本発明の目的は、上記問題を解決するため、タッチセンサの損傷を防止することができる入力装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明に係る入力装置は、タッチセンサを有する入力装置であって、タッチセンサを押下する押下物による押下荷重を検出する押下荷重検出部と、前記押下物とタッチセンサとの接触面積を検出する接触面積検出部と、入力を受け付ける押下荷重閾値、及び該押下荷重閾値よりも高い閾値であって、前記接触面積により相違させた損傷閾値を記憶する記憶部と、前記記憶部から前記押下荷重閾値及び前記接触面積検出部で検出した接触面積に対応する損傷閾値を取得し、前記接触面積検出部で検出した押下荷重が該取得した押下荷重閾値に達した場合には入力を受け付け、前記接触面積検出部で検出した押下荷重が該取得した損傷閾値に達した場合には警告通知信号を生成する制御部と、前記制御部から前記警告通知信号を受信して警告を通知する通知部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る入力装置において、前記記憶部は、複数段階の押下荷重閾値を記憶し、前記制御部は、前記記憶部から前記複数段階の押下荷重閾値を取得し、前記接触面積検出部で検出した押下荷重が該取得した各段階の押下荷重閾値に達した場合には各段階の入力を受け付けることを特徴とする。
また、本発明に係る入力装置において、前記押下荷重閾値は、前記接触面積が大きくなるにつれて大きくなるように設定されていることを特徴とする。
また、本発明に係る入力装置において、前記複数段階の押下荷重閾値のうちの少なくとも押下荷重が最大である段階の押下荷重閾値は、前記接触面積が大きくなるにつれて大きくなるように設定されていることを特徴とする。
前記制御部は、前記記憶部を参照して押下荷重閾値を取得し、前記接触面積検出部で検出した押下荷重が該取得した押下荷重閾値に達した場合には入力受付通知信号を生成する手段を有し、前記通知部は、前記制御部から前記入力受付通知信号を受信して入力受付を通知することを特徴とする。
本発明によれば、ボールペンのような先端が細い道具を使用した場合であっても、ユーザに警告を通知することにより、タッチセンサの損傷を防止することができる。
以下、本発明による入力装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明による第1の実施形態の入力装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の入力装置は、タッチセンサ101と、押下荷重検出部102と、接触面積検出部103と、制御部104と、記憶部105と、通知部106とを備える。なお、制御部104及び記憶部105を別のブロックとして分離して示しているが、制御部104が記憶部105を有する構成とすることもできるのは勿論である。
図1は、本発明による第1の実施形態の入力装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の入力装置は、タッチセンサ101と、押下荷重検出部102と、接触面積検出部103と、制御部104と、記憶部105と、通知部106とを備える。なお、制御部104及び記憶部105を別のブロックとして分離して示しているが、制御部104が記憶部105を有する構成とすることもできるのは勿論である。
タッチセンサ101は、指又は入力操作道具などの押下物による押下を受け付け、位置情報を制御部104に出力する。タッチセンサ101は、例えば、抵抗膜方式や静電容量方式等の公知のものを用いて構成される。
押下荷重検出部102は、押下物によりタッチセンサ101が押下されたときに、押下荷重を検出し、制御部104に出力する。押下荷重検出部102は、例えば、圧電素子などの荷重に対してリニアに反応する素子によって構成される。
接触面積検出部103は、押下物によりタッチセンサ101が押下されたときに、押下物とタッチセンサ101との接触面積を検出し、制御部104に出力する。接触面積検出部103は、例えば、タッチセンサ101が抵抗膜方式で、マトリックス上に電極面を張り巡らして構成されている場合、電圧変化の大小によって接触面積を検知する。
記憶部105は、押下荷重閾値及び押下荷重閾値よりも高い閾値であって前記接触面積に対応する損傷領域閾値を記憶する。ここで、押下荷重閾値とは、タッチセンサ101がユーザからの入力を受け付ける押下荷重値の閾値のことをいう。また、損傷閾値とは、タッチセンサ101が損傷領域に到達する押下荷重値に一定のマージンを差し引いた閾値のことをいう。
制御部104は、記憶部105から押下荷重閾値を取得し、押下荷重検出部102が検出した押下荷重が押下荷重閾値に達した場合には、入力受付通知信号を生成し、通知部106に出力する。なお、本明細書において、「閾値に達した場合」とは、閾値を越えた場合も含むものとする。
また、制御部104は、記憶部105から、接触面積検出部103が検出した接触面積により相違させた損傷閾値を取得する。そして、押下荷重検出部102が検出した押下荷重が損傷閾値に達した場合には、警告通知信号を生成し、通知部106に出力する。
通知部106は、制御部104から受信した入力受付通知信号に従って、入力の受け付けをユーザに通知する。例えば、クリック音などを鳴らす、タッチセンサ101が触感呈示部を有する場合にはタッチセンサ101を振動させてクリック感などの触感を呈示する、などの方法により受け付けを通知する。
また、通知部106は、制御部104から受信した警告通知信号に従って、警告をユーザに通知する。例えば、警告音などを鳴らす、タッチセンサ101が液晶パネルを有する場合にはバックライトを点滅させる、タッチセンサ101が警告用のLEDを有する場合にはLEDを点滅させる、タッチセンサ101が表示部を有する場合には警告メッセージを表示するなどの方法により警告を通知する。
図2は、本実施形態の入力装置における、押下荷重閾値A1と、損傷閾値Bと、損傷領域Cとを示す図である。第1の実施形態では、通常の1段押しのみに対応し、図2に示すように、設定される押下荷重閾値が1つである入力装置を想定する。
図3は、第1の実施形態の入力装置の動作を示すフローチャートである。まず、タッチセンサ101により、入力の有無を検知する(ステップS101)。ユーザからの入力があった場合、押下荷重検出部102により押下荷重を検出する(ステップS102)。そして、制御部104により、該入力の押下荷重が、記憶部105を参照して取得した押下荷重閾値A1に達したか否かを判断する(ステップS103)。
ステップS103において、押下荷重が押下荷重閾値A1に達していないと判断した場合には、押下荷重検出部102により、押下荷重の変化を監視し(ステップS105)、接触が無くなる、すなわち押下荷重=0となった場合に、ユーザからのタッチセンサ101への入力が中止されたと判断して、処理を終了する。
一方、ステップS103において、押下荷重が押下荷重閾値A1に達したと判断した場合には、通知部106により、入力を受け付けたことをユーザに通知する(ステップS104)。
続いて、接触面積検出部103により、押下物とタッチセンサ101との接触面積を検出する(ステップS106)。そして、制御部104により、記憶部105を参照し、検出した接触面積に対応する損傷閾値B−αを取得し、損傷閾値として設定する(ステップS107)。例えば、図2に示すように、指などの広い接触面積S1を検出した場合には、損傷閾値B−1を設定し、ボールペンなどの狭い接触面積S2を検出した場合には、損傷閾値B−2を設定する。
次に、制御部104により、ステップ102において検出した押下荷重が、ステップS107において設定した損傷閾値B−αに達したか否かを判断する(ステップS108)。押下荷重が閾値B−αに達したと判断した場合には、通知部106により、ステップS104における通知とは異なる方法で、過剰な荷重が印加されていることの警告をユーザに通知する(ステップS109)。一方、押下荷重が閾値B−αに達していないと判断した場合には、押下荷重検出部102により、押下荷重の変化を監視し(ステップS110)、ユーザのタッチセンサ101への接触が無くなる、すなわち押下荷重=0となった場合に、ユーザからのタッチセンサ101への入力が終了したと判断して処理を終了する。
このように、第1の実施形態の入力装置によれば、ボールペンのような先端が細い道具を使用した場合であっても、警告をユーザに通知することにより、タッチセンサの損傷を防止することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明による第2の実施形態の入力装置について説明する。第2の実施形態の入力装置の概略構成は、図1に示す第1の実施形態の入力装置の概略構成と同一である。ただし、第2の実施形態の入力装置は多段押しにも対応している点が、第1の実施形態の入力装置と相違する。第1の実施形態の入力装置と同一の点については、適宜説明を省略する。
次に、本発明による第2の実施形態の入力装置について説明する。第2の実施形態の入力装置の概略構成は、図1に示す第1の実施形態の入力装置の概略構成と同一である。ただし、第2の実施形態の入力装置は多段押しにも対応している点が、第1の実施形態の入力装置と相違する。第1の実施形態の入力装置と同一の点については、適宜説明を省略する。
タッチセンサ101は、多段押しがなされた場合には、押し込みの段数に応じてメニュー画面などの表示を種々変更する。
記憶部105は、損傷閾値、及び多段押しに対応するための複数段階の押下荷重閾値を記憶する。
制御部104は、記憶部105から複数段階の押下荷重閾値を取得し、押下荷重検出部102が検出した押下荷重が各段階の押下荷重閾値に達した場合には、各段階の受付通知信号を生成し、通知部106に出力する。通知部106は、制御部104から受信した各段階の通知信号に従って、入力受け付けを通知する。通知の方法は、各段階によって同一でもよいし、異なるものでもよい。
図4は、第2の実施形態の入力装置における、1段階目の押下荷重閾値A1と、2段階目の押下荷重閾値A2と、損傷閾値Bと、損傷領域Cとを示す図である。本実施形態では、多段押しに対応しており、押下荷重閾値は、それぞれ接触面積によらず一定の値である。以下では、2段押しの場合を例に説明する。
図5は、第2の実施形態の入力装置の動作を示すフローチャートである。まず、タッチセンサ101により、入力の有無を検知する(ステップS201)。ユーザからの入力があった場合、押下荷重検出部102により押下荷重を検出する(ステップS202)。そして、制御部104により、該入力の押下荷重が記憶部105を参照して取得した第1の押下荷重閾値A1に達したか否かを判断する(ステップS203)。
ステップS203において、押下荷重が押下荷重閾値A1に達していないと判断した場合には、押下荷重検出部102により、押下荷重の変化を監視し(ステップS205)、接触が無くなる、すなわち押下荷重=0となった場合に、ユーザからのタッチセンサ101への入力が中止されたと判断して、処理を終了する。
一方、ステップS203において、押下荷重が押下荷重閾値A1に達したと判断した場合には、通知部106により、1段目の押下による入力を受け付けたことをユーザに通知する(ステップS204)。
さらに、制御部104により、ステップS202で検出した押下荷重が記憶部105を参照して取得した第2の押下荷重閾値A2に達したか否かを判断する(ステップS206)。押下荷重が押下荷重閾値A2に達していないと判断した場合には、押下荷重の変化を監視し(ステップS208)、接触が無くなる、すなわち押下荷重=0となった場合に、ユーザからのタッチセンサ101への入力が終了したと判断して、処理を終了する。
一方、ステップS206において、押下荷重が押下荷重閾値A2に達したと判断した場合には、通知部106により、2段目の押下による入力を受け付けたことをユーザに通知する(ステップS207)。
続いて、接触面積検出部103により、指又は入力操作道具とタッチセンサ101との接触面積を検出する(ステップS209)。そして、制御部104により、記憶部105を参照し、検出した接触面積に対応する損傷閾値B−αを損傷閾値として設定する(ステップS210)。例えば、図3に示すように、指などの広い接触面積S1を検出した場合には、損傷閾値B−1を設定し、ボールペンなどの小さい接触面積S2を検出した場合には、損傷閾値B−2を設定する。
次に、制御部104により、ステップ202において検出した押下荷重が、ステップS210において設定した損傷閾値B−αに達した否かを判断する(ステップS211)。押下荷重が閾値B−αに達したと判断した場合には、通知部106により、ステップS204及びステップS207における通知とは異なる方法で、過剰な荷重が印加されていることの警告をユーザに通知する(ステップS212)。一方、押下荷重が閾値B−αに達していないと判断した場合には、押下荷重検出部102により、押下荷重の変化を監視し(ステップS213)、ユーザのタッチセンサ101への接触が無くなる、すなわち押下荷重=0となった場合に、ユーザからのタッチセンサ101への入力が終了したと判断して処理を終了する。
なお、3段以上の多段押しとなる場合には、閾値An(nは多段押しの段数)を閾値B以下になるように設定し、ステップS206〜ステップS208を必要回数繰り返したのち、ステップS209以下の処理を行う。
このように、第2の実施形態の入力装置によれば、多段押しがなされた場合でも、タッチセンサの損傷を防止することができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明による第3の実施形態の入力装置について説明する。第3の実施形態の入力装置は、第2の実施形態の入力装置と同様に、多段押しにも対応するものであるが、押下荷重閾値が、接触面積が大きくなるにつれて大きくなるように設定されている点が相違する。第2の実施形態の入力装置と同一の点については、適宜説明を省略する。以下では、2段押しの場合を例に説明する。
次に、本発明による第3の実施形態の入力装置について説明する。第3の実施形態の入力装置は、第2の実施形態の入力装置と同様に、多段押しにも対応するものであるが、押下荷重閾値が、接触面積が大きくなるにつれて大きくなるように設定されている点が相違する。第2の実施形態の入力装置と同一の点については、適宜説明を省略する。以下では、2段押しの場合を例に説明する。
図6は、本実施形態の入力装置における、2段階の押下荷重閾値A1及びA2と、損傷閾値Bと、損傷領域Cとを示す図である。ここでは、押下荷重閾値が、接触面積が大きくなるにつれて大きくなる例として、階段状に大きくなるように設定しているが、接触面積に対する押下荷重閾値の変化は、階段状に限られるものではなく、例えば、一定の傾きで直線的に変化するものでもよい。また、押下荷重閾値A1も押下荷重閾値A2と同様に、接触面積に応じて異なる値となるように設定してもよい。
図7は、第3の実施形態の入力装置の動作を示すフローチャートである。まず、タッチセンサ101により、入力の有無を検知する(ステップS301)。ユーザからの入力があった場合、押下荷重検出部102により押下荷重を検出する(ステップS302)。そして、制御部104により、該入力の押下荷重が記憶部105を参照して取得した第1の押下荷重閾値A1に達したか否かを判断する(ステップS303)。
ステップS303において、押下荷重が押下荷重閾値A1に達していないと判断した場合には、押下荷重検出部102により、押下荷重の変化を監視し(ステップS305)、接触が無くなる、すなわち押下荷重=0となった場合に、ユーザからのタッチセンサ101への入力が中止されたと判断して、処理を終了する。
一方、ステップS303において、押下荷重が押下荷重閾値A1に達したと判断した場合には、通知部106により、1段目の押下による入力を受け付けたことをユーザに通知する(ステップS304)。
続いて、接触面積検出部103により、指又は入力操作道具とタッチセンサ101との接触面積を検出する(ステップS306)。そして、制御部104により、記憶部105を参照し、検出した接触面積に対応する押下荷重閾値A2−αを押下荷重閾値として設定する(ステップS307)とともに、検出した接触面積に対応する損傷閾値B−αを損傷閾値として設定する(ステップS308)。例えば、図6に示すように、指などの広い接触面積S1を検出した場合には、押下荷重閾値A2−1及び損傷閾値B−1を設定し、ボールペンなどの狭い接触面積S2を検出した場合には、押下荷重閾値A2−2及び損傷閾値B−2を設定する。
そして、制御部104により、ステップS302で検出した押下荷重が第2の押下荷重閾値A2−α達したか否かを判断する(ステップS309)。押下荷重が押下荷重閾値A2−α未に達していないと判断した場合には、押下荷重の変化を監視し(ステップS311)、接触が無くなる、すなわち押下荷重=0となった場合に、ユーザからのタッチセンサ101への入力が終了したと判断して、処理を終了する。
一方、ステップS309において、押下荷重が押下荷重閾値A2−αに達したと判断した場合には、通知部106により、2段目の押下による入力を受け付けたことをユーザに通知する(ステップS310)。
次に、制御部104により、ステップ302において検出した押下荷重が、ステップS307において設定した損傷閾値B−αに達したか否かを判断する(ステップS312)。押下荷重が閾値B−αに達したと判断した場合には、通知部106により、ステップS304及びステップS310における通知とは異なる方法で、過剰な荷重が印加されていることの警告をユーザに通知する(ステップS313)。一方、押下荷重が閾値B−αに達していないと判断した場合には、押下荷重検出部102により、押下荷重の変化を監視し(ステップS314)、ユーザのタッチセンサ101への接触が無くなる、すなわち押下荷重=0となった場合に、ユーザがタッチセンサ101への入力が終了したと判断して処理を終了する。
なお、3段以上の多段押しとなる場合には、閾値An(nは多段押しの段数)を閾値B以下になるように設定し、ステップS309〜ステップS311を必要回数繰り返したのち、ステップS312以下の処理を行う。
このように、第3の実施形態の入力装置によれば、押下荷重閾値を接触面積に応じて可変とすることにより、先端の細い道具を用いた場合でも損傷領域に対するマージンを確保できるので、多段押しが可能となり、損傷をより確実に防止することができる。
上述の各実施例は、個々に代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、第1の実施形態の入力装置において、押下荷重閾値を、接触面積が大きくなるにつれて大きくなるように設定してもよい。また、押下荷重が押下荷重閾値に達した際に、通知を発しなくてもよい。
また、上述の各実施例では、接触面積検出部103及び制御部104を別のブロックとして分離して示しているが、制御部104が接触面積検出部103の処理を行ってもよい。
また、上述の第3の実施形態では、指又は入力操作道具とタッチセンサ101との接触面積に応じて、押下荷重閾値を設定する場合の例を説明したが、押下荷重閾値の設定については、第3の実施形態で説明した例に限定されず、例えば、接触面積に応じて設定される損傷閾値の値を、1段押しの入力装置である場合は2等分した値(損傷閾値の2分の1の値)を押下荷重閾値A1として、また、2段押しの入力装置である場合は3等分した値のうち小さい値(損傷閾値の3分の1の値)を押下荷重閾値A1として、大きい値(損傷閾値の3分の2の値)を押下荷重閾値A2として設定してもよい。つまり、複数ある閾値(損傷閾値、押下荷重閾値A1、A2、A3、...)を等間隔で設定するようにしてもよい。このように設定すると、接触面積が小さい場合に、損傷閾値が低くなると共に、押下荷重閾値A1も接触面積が大きい場合と比べて低く設定されることになる。したがって、押下荷重が押下荷重閾値A1に達した際に、ユーザに通知を行うように設定しておけば、押下荷重閾値A1に基づく通知を受けた際において、ユーザは、どの程度押下荷重を加えれば、損傷閾値および損傷領域に達するかを予測することができる。よって、上記の構成によれば、タッチセンサが損傷するおそれをより効果的に防止することができる。
101 タッチセンサ
102 押下荷重検出部
103 接触面積検出部
104 制御部
105 記憶部
106 通知部
102 押下荷重検出部
103 接触面積検出部
104 制御部
105 記憶部
106 通知部
Claims (5)
- タッチセンサを有する入力装置であって、
タッチセンサを押下する押下物による押下荷重を検出する押下荷重検出部と、
前記押下物とタッチセンサとの接触面積を検出する接触面積検出部と、
入力を受け付ける押下荷重閾値、及び該押下荷重閾値よりも高い閾値であって前記接触面積により相違させた損傷閾値を記憶する記憶部と、
前記記憶部から前記押下荷重閾値及び前記接触面積検出部で検出した接触面積に対応する損傷閾値を取得し、前記接触面積検出部で検出した押下荷重が該取得した押下荷重閾値に達した場合には入力を受け付け、前記接触面積検出部で検出した押下荷重が該取得した損傷閾値に達した場合には警告通知信号を生成する制御部と、
前記制御部から前記警告通知信号を受信して警告を通知する通知部と、
を備えることを特徴とする入力装置。 - 前記記憶部は、複数段階の押下荷重閾値を記憶し、
前記制御部は、前記記憶部から前記複数段階の押下荷重閾値を取得し、前記接触面積検出部で検出した押下荷重が該取得した各段階の押下荷重閾値に達した場合には各段階の入力を受け付ける
ことを特徴とする、請求項1に記載の入力装置。 - 前記押下荷重閾値は、前記接触面積が大きくなるにつれて大きくなるように設定されていることを特徴とする、請求項1に記載の入力装置。
- 前記複数段階の押下荷重閾値のうちの少なくとも押下荷重が最大である段階の押下荷重閾値は、前記接触面積が大きくなるにつれて大きくなるように設定されていることを特徴とする、請求項2に記載の入力装置。
- 前記制御部は、前記記憶部を参照して押下荷重閾値を取得し、前記接触面積検出部で検出した押下荷重が該取得した押下荷重閾値に達した場合には入力受付通知信号を生成する手段を有し、
前記通知部は、前記制御部から前記入力受付通知信号を受信して入力受付を通知する
ことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の入力装置。
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