JP5543618B2

JP5543618B2 - 触感呈示装置

Info

Publication number: JP5543618B2
Application number: JP2012554700A
Authority: JP
Inventors: 智浩須藤; 裕鶴田; 敦夫千葉; 元昭阿部; 那由能町; 永愛本間
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: US20130314357A1; WO2012102054A1; US9285881B2; JPWO2012102054A1

Description

関連出願へのクロスリファレンス

本出願は、日本国特許出願２０１１−１５７０８号（２０１１年１月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本発明は、接触に応じて触感を呈示する装置に関し、特に、タッチパネルを指でスライドする操作に対し、位置に応じて異なる触感を呈示する装置に関するものである。

近年、タッチパネルを利用した様々なユーザインタフェースが提供されている。タッチパネルは、通常、ユーザの入力操作を検出するタッチセンサと液晶パネルのような表示装置とを組み合わせて使用される。

タッチパネルに表示されるアイコンなどのオブジェクトに、ユーザが指やスタイラスと呼ばれるペンで触れたり圧力を加えたりすると、タッチパネルは、その表示装置の画面上の位置に対応する位置情報を電気信号として出力する。タッチパネル方式の携帯端末などは、受け取った画面上の位置情報に応じて、アプリケーション起動などの所定の動作を実行する。

このように、タッチパネルを利用したインターフェースは、ユーザが直感的に操作することができるという利点がある。

タッチパネルを利用したインターフェースには、タッチパネルを指でなぞる操作（以下スライド操作と称する）を検出するものもある。例えば、特許文献１は、ナビゲーション装置に関するものであり、画面上に表示される道路地図上において、もとの経路から修正したい経路に向けてスライド操作を行うと、地図データを修正することができる。

特開２００７−２０５８８９号公報

特許文献１に記載の発明によれば、タッチパネルは、スライド操作を検出し、検出したスライド操作の位置に応じて、ナビゲーション装置は、地図データなどのデータ修正を行うことができる。

しかしながら、タッチパネルを利用した、さらなる直感的なユーザインタフェースが求められており、スライド操作についても、より直感的なユーザインタフェースが求められている。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、ユーザのスライド操作を検出した場合に、スライド操作中のユーザの指の位置に応じて、スライド操作中のユーザの指に異なる触感を呈示することができる触感呈示装置を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る触感呈示装置は、接触を検出するタッチセンサと、前記タッチセンサに接触する接触対象に触感を呈示する触感呈示部と、前記タッチセンサが前記接触対象によるスライド操作を検出した場合に、連続的に触感を呈示しながら当該スライド操作中の前記接触対象の位置に応じて、当該スライド操作中の前記接触対象に異なる触感を呈示するように前記触感呈示部を制御する制御部と、前記タッチセンサに重ねて配される、地図を表示する表示部と、前記地図上における各場所の特性情報を含んだ地図データを記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記タッチセンサが前記接触対象による前記スライド操作を検出した場合に、当該スライド操作中の前記接触対象の位置に対応する前記地図上における場所の前記特性情報に応じて、当該スライド操作中の前記接触対象に異なる触感を呈示するように前記触感呈示部を制御し、前記特性情報は高度情報であり、前記制御部は、出発地から目的地までのルートを探索し、表示する前記地図上に当該ルートを表示するように前記表示部を制御し、前記制御部は、前記タッチセンサが前記ルート上の位置を含む所定領域において、前記接触対象による再探索動作を検出した場合に、当該所定領域における高低差よりも小さい高低差を有する領域からなる別ルートを再探索することを特徴とする。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

本発明によれば、ユーザのスライド操作を検出した場合に、スライド操作中のユーザの指の位置に応じて、スライド操作中のユーザの指に異なる触感を呈示することができる。

本発明の一実施形態に係る触感呈示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明するフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る高度情報を触感により呈示する様子を説明する図である。本発明の他の実施形態に係る触感呈示装置の高度情報に応じた触感を呈示する動作を説明するフローチャートである。本発明の変形例に係る触感呈示装置のルートを再探索する動作を説明する図である。本発明の変形例に係る触感呈示装置のルートを再探索する動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る触感呈示装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、触感呈示装置１００の概略構成を示す機能ブロック図である。触感呈示装置１００は、制御部１１０、タッチセンサ１２０、触感呈示部１３０、押圧検出部１４０、表示部１５０、記憶部１６０および位置情報取得部１７０を備える。

制御部１１０は、触感呈示装置１００の各機能部をはじめとして触感呈示装置１００の全体を制御および管理するものであり、ＣＰＵ等の好適なプロセッサによって構成される。

タッチセンサ１２０は、そのタッチ面１２０Ａに対する指やスタイラスペンなどによる接触を検出するもので、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等のタッチ位置の二次元位置情報を出力する公知の透明なタッチセンサからなり、表示部１５０の前面に配設される。このタッチセンサ１２０からの位置情報は、制御部１１０に供給される。ユーザの指やスタイラスなどのタッチ面１２０Ａに接触する対象のことを、以下「接触対象」と称する。また、これ以後、接触対象としてユーザの指を例に説明するが、これは一例であり、接触対象をユーザの指に限定するものではない。なお、タッチセンサ１２０が入力を検出する上で、ユーザの指等がタッチセンサ１２０を物理的に押下することは必須ではない。例えば、タッチセンサ１２０が光学式である場合には、タッチセンサ１２０は、赤外線が指等により遮られた位置を検出するため、物理的な押下がない場合でも入力を検出することができる。

触感呈示部１３０は、タッチセンサ１２０のタッチ面１２０Ａに振動を伝えるもので、例えば、圧電素子または超音波振動子などを用いて構成する。この触感呈示部１３０が振動することにより、タッチセンサ１２０を押圧しているユーザの指などに対して触感を呈示することができる。また、触感呈示部１３０は、振動モータ（偏心モータ）により、タッチセンサ１２０のタッチ面１２０Ａを間接的に振動させるように構成することもできる。

また、触感呈示部１３０は、制御部１１０が圧電素子に印加する駆動電圧を変化させると、ユーザの指に異なる触感を呈示する。制御部１１０は、駆動電圧の周波数、振幅、波形などを変化させることができる。周波数および振幅は、大小を変化させることができ、波形は、サイン波、矩形波または三角波などとすることができる。

押圧検出部１４０は、タッチセンサ１２０のタッチ面１２０Ａに対する押圧を検出するもので、例えば、押圧に応じて物理的または電気的な特性（歪み、抵抗、電圧等）が変化する歪みゲージセンサや圧電素子等を用いて構成する。押圧検出部１４０が、例えば、圧電素子等を用いて構成された場合、押圧検出部１４０の圧電素子は、タッチセンサ１２０のタッチ面１２０Ａに対する押圧に係る荷重（力）の大きさ（または、荷重（力）の大きさが変化する速さ（加速度））に応じて、電気的な特性である電圧の大きさ（電圧値）が変化する。押圧検出部１４０は、この電圧の大きさ（電圧値（以下、単にデータと称する））を、制御部１１０に通知する。制御部１１０は、押圧検出部１４０がデータを制御部１１０に通知することにより、または、制御部１１０が、押圧検出部１４０の圧電素子に係るデータを検出することにより、当該データを取得する。つまり、制御部１１０は、タッチセンサ１２０のタッチ面１２０Ａに対する押圧加重に基づくデータを取得する。すなわち、制御部１１０は、押圧検出部１４０から押圧に基づくデータを取得する。なお、例えば、触感呈示部１３０および押圧検出部１４０を共に圧電素子を用いて構成する場合は、触感呈示部１３０および押圧検出部１４０を共通の圧電素子により一体化して構成することができる。圧電素子は、圧力が加えられると電力を発生し、電力が加えられると変形するという性質を有するためである。

押圧検出部１４０は、誤動作防止を目的として用いることができる。例えば、押圧検出部１４０から取得する押圧に基づくデータが所定の基準を満たした際には、制御部１１０は、タッチセンサ１２０が検出したユーザの指による接触を操作とみなすが、押圧に基づくデータが所定の基準を満たさない場合は、制御部１１０は、タッチセンサ１２０が検出したユーザの指による接触を操作とみなさない。こうすることで、制御部１１０は、ユーザの意図しない接触による誤動作を防ぐことができる。

表示部１５０は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または有機ＥＬディスプレイなどで構成される。表示部１５０は、地図や各種情報等を表示する。表示部１５０の前面には、ユーザの指などによるタッチ面１２０Ａへの入力を検出するタッチセンサ１２０が配設される。

記憶部１６０は、地図データを記憶する。地図データには、地図情報、および、地図上における各場所の特性情報などが含まれる。特性情報とは、例えば、高度、道路の幅、道路の舗装状況などであり、地図上の各場所に対応付けられる情報である。

また、記憶部１６０は、触感呈示部１３０が呈示する触感パターンなどを記憶するとともに、ワークメモリなどとしても機能する。ここで、触感パターンとは、振動の仕方（周波数、位相、振動間隔、振動回数など）や振動の強さ（振幅など）等により規定されるものである。

位置情報取得部１７０は、触感呈示装置１００の現在位置（位置情報）を取得するものであり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置等によって構成される。位置情報取得部１７０は、さらに方位センサを備え、触感呈示装置１００が組み込まれている携帯端末などが向いている方向（方位情報）を取得することもできる。位置情報取得部１７０は、取得した位置情報及び方位情報を制御部１１０に供給する。

次に、図２に示すフローチャートを参照しながら、タッチセンサ１２０が、ユーザのスライド操作を検出したときに、触感呈示部１３０が、スライド操作中のユーザの指の位置に応じて、異なる触感を呈示する手順を説明する。

タッチセンサ１２０は、スライド操作を検出すると、スライド操作中のユーザの指の位置情報を制御部１１０に出力する（ステップＳ１０１）。このユーザの指の位置情報は、スライド操作の開始から終了までの間、ユーザの指のタッチセンサ１２０上の動きに伴い連続的に制御部１１０に出力される。制御部１１０は、スライド操作中にタッチセンサ１２０から連続的に受け取るユーザの指の位置に応じて、記憶部１６０から、触感呈示部１３０に印加するべき印加電圧の情報を読み込む（ステップＳ１０２）。制御部１１０は、ステップＳ１０２において記憶部１６０から読み込んだ印加電圧を触感呈示部１３０に印加する。触感呈示部１３０は、スライド操作中のユーザの指に、当該スライド操作の位置に応じた触感を呈示する（ステップＳ１０３）。触感呈示部１３０は、例えば、表示部１５０が地図を表示している場合、地図上のユーザの指の位置に対応する場所における、高度、道路の幅、道路の舗装状況などに応じた触感を呈示する。

このように、触感呈示装置１００は、ユーザがスライド操作を実行したときに、スライド操作中におけるユーザの指のタッチセンサ１２０上の位置に応じて、スライド操作中に異なる触感を呈示することができる。

次に、図３（ａ）〜（ｆ）を用いて、触感呈示装置１００が携帯型のナビゲーション装置の一部として使用されている例を示す。この例においては、触感呈示部１３０は、表示部１５０が表示する地図上のユーザの指の位置における高度情報に応じて、異なる触感を呈示する。

図３（ａ）は、ナビゲーション装置において、ユーザが指でタッチセンサ１２０をスライドするスライド操作を開始する場面を示す図である。具体的には、表示部１５０は、地図およびユーザが設定した出発地および目的地に応じて制御部１１０が探索した推奨ルートを表示している。

また、図３（ｂ）は、スライド操作中に、触感呈示部１３０が呈示する触感を示すものである。具体的には、図３（ｂ）に示すグラフは、横軸が、ユーザがスライド操作によって指を動かした距離、縦軸が、ユーザがスライド操作中の地図上の場所の高度に対応して受ける触感を表したものである。

また、図３（ｂ）の縦軸は、ユーザがスライド操作中の地図上の場所の高度にも対応している。すなわち、触感呈示部１３０は、ユーザの指の位置に対応する地図上の場所の高度が高いときは、強い振動など、ユーザが「高度が高い」と感じる触感を呈示し、ユーザの指の位置に対応する地図上の場所の高度が低いときは、弱い振動など、ユーザが「高度が低い」と感じる触感を呈示する。

つまり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すスライド操作の間に、ユーザが高度情報に応じて受け取る触感を図示したものである。図３（ｂ）に示すグラフは、緩やかな右肩下がりとなっている。このことは、スライド操作中に、ユーザが、触感呈示部１３０から徐々に高度が下がっていくと感じられる触感を呈示されていることを示す。つまり、ユーザがスライド操作においてなぞった地図上のルートは緩やかな下り坂であることを示す。

ここで触感呈示部１３０が呈示する触感は、高度の絶対値に対応させてもよいし、スライド操作が開始された場所の高度を基準にして、基準からの相対的な高度に対応させてもよい。

図３（ｃ）は、図３（ａ）に引き続いて、ユーザが、さらに右方向へスライド操作を実行している様子を示す。

また、図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示すスライド操作の間に、ユーザが高度情報に応じて受け取る触感を図示したものである。図３（ｄ）に示すグラフの図３（ｂ）に続く部分は、右肩上がりになっている。このことは、スライド操作中に、ユーザが、触感呈示部１３０から高度が上がっていくと感じられる触感を呈示されていることを示す。つまり、図３（ｂ）に続いて、ユーザがスライド操作においてなぞった地図上のルートは上り坂であることを示す。

図３（ｅ）は、図３（ｃ）に引き続いて、ユーザが、上方向へスライド操作を実行している様子を示す。

図３（ｆ）は、図３（ｅ）に示すスライド操作の間に、ユーザが高度情報に応じて受け取る触感を図示したものである。図３（ｆ）に示すグラフの図３（ｄ）に続く部分は、右肩下がりの後に平らになっている。このことは、スライド操作中に、ユーザが、触感呈示部１３０から高度が下がっていくと感じられる触感を呈示され、その後、高度が変化しないと感じる触感を呈示されていることを示す。つまり、図３（ｄ）に続いて、ユーザがスライド操作においてなぞった地図上のルートは、下り坂の後に平らになっていることを示す。

このように、地図上の場所に対応する高度情報を、触感呈示部１３０から、高度に対応する触感として呈示されることで、ユーザは、表示部１５０が表示する地図上の場所における高度を直感的に把握することができる。

次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、ユーザのスライド操作を検出したときに、スライド操作中のユーザの指の位置に対応する地図上の場所に応じて、異なる触感をユーザに呈示する手順を説明する。

制御部１１０は、記憶部１６０から地図を読み込む（ステップＳ２０１）。制御部１１０は、表示部１５０に読み込んだ地図を表示させる（ステップＳ２０２）。タッチセンサ１２０は、スライド操作を検出すると、スライド操作中のユーザの指の位置情報を制御部１１０に出力する（ステップＳ２０３）。このユーザの指の位置情報は、スライド操作の開始から終了までの間、ユーザの指のタッチセンサ１２０上の動きに伴い連続的に制御部１１０に出力される。制御部１１０は、スライド操作の間にタッチセンサ１２０から連続的に受け取るユーザの指の位置に対応する地図上の場所の高度情報に応じて、記憶部１６０から、触感呈示部１３０に印加するべき印加電圧の情報を読み込む（ステップＳ２０４）。制御部１１０は、ステップＳ２０４において記憶部１６０から読み込んだ印加電圧を触感呈示部１３０に印加する。触感呈示部１３０は、スライド操作中のユーザの指に、当該スライド操作の位置に対応する地図上の場所の高度情報に応じた触感を呈示する（ステップＳ２０５）。

続いて、ナビゲーション装置において、ユーザが推奨ルートに対してスライド操作を実行したときに、急な上り坂があることを触感呈示部１３０により呈示された場合に、別ルートを再探索する様子を、図５〜６を参照して説明する。

図５（ａ）は、ナビゲーション装置において、ユーザが指でタッチセンサ１２０上の推奨ルートをスライドするスライド操作を実行している場面を示す図である。図５（ａ）においては、ユーザは、タッチセンサ１２０上で左から右に向かってスライド操作を実行している。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す推奨ルートをスライドするスライド操作の間に、ユーザが受け取る触感を図示したものである。図５（ｂ）に示すグラフは、しばらく平らな状態が続いた後に右肩上がりとなっている。このことは、スライド操作中の後半において、ユーザが、触感呈示部１３０から高度が上がっていくと感じられる触感を呈示されていることを示す。つまり、ユーザがスライド操作の後半においてなぞった地図上の推奨ルートは上り坂であることを示す。

図５（ｃ）は、ユーザが触感呈示部１３０によって推奨ルート上に上り坂があることを示す触感を呈示された時に、推奨ルート上におけるユーザの指が載置されている所定領域における高低差（ユーザの指が載置されている領域における高さの微分値）よりも小さい高低差のみで成り立っている別ルートを再探索するための動作を示す図である。別ルートを再探索するきっかけとなる動作（以下「再探索動作」という）に適当な動作は、いくつか考えられるが、図５（ｃ）は、推奨ルートの一部をドラッグして、推奨ルート上から外れた場所でドロップする例を示す。つまり、換言すれば、制御部１１０は、推奨ルートをスライド操作している場合において、推奨ルート上の所定領域において、ユーザによる再探索動作が行われたとき、当該所定領域における高低差よりも小さい高低差のみで成り立っている別ルートを探索する。

図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示す動作が行われたときの、表示部１４０の表示を示す図である。このように、制御部１１０は、推奨ルート上の一部からドラッグを開始し、推奨ルート上から外れた場所でドロップする動作をタッチセンサ１２０が検出した場合に、当該動作をルート再探索のきっかけとすることができる。

また、図５（ｃ）および（ｄ）で示した再探索動作以外にも、制御部１１０は、例えば、ユーザが推奨ルート上で指を左右に細かく動かす動作、または、推奨ルートを逆向きにスライドするという動作をタッチセンサ１２０が検出した場合に、当該動作をルート再探索のきっかけとしてもよい。

図５（ｅ）は、図５（ｄ）の示す再探索動作をタッチセンサ１２０が検出したことをきっかけとして、制御部１１０が自動的に再探索を実行し、再探索された別ルートを表示部１５０に表示した様子を示す図である。

図６に示すフローチャートを参照しながら、推奨ルート上におけるスライド操作に対して、触感呈示部１３０から、上り坂であることを示す触感をユーザが呈示され、推奨ルートより小さい高低差のみを有する別ルートを、制御部１１０が自動的に再探索する手順を説明する。

制御部１１０は、記憶部１６０から地図を読み込む（ステップＳ３０１）。制御部１１０は、表示部１５０に読み込んだ地図を表示させる（ステップＳ３０２）。制御部１１０は、ユーザが入力した出発地および目的地をもとに推奨ルートを探索し、当該推奨ルートを表示部１５０に表示させる（ステップＳ３０３）。タッチセンサ１２０は、推奨ルート上におけるスライド操作を検出すると、スライド操作中のユーザの指の位置情報を制御部１１０に出力する（ステップＳ３０４）。このユーザの指の位置情報は、スライド操作の開始から終了までの間、ユーザの指のタッチセンサ１２０上の動きに伴い連続的に制御部１１０に出力される。制御部１１０は、スライド操作の間にタッチセンサ１２０から連続的に受け取るユーザの指の位置に対応する推奨ルート上の高度情報に応じて、記憶部１６０から、触感呈示部１３０に印加するべき印加電圧の情報を読み込む（ステップＳ３０５）。制御部１１０は、ステップＳ３０５において記憶部１６０から読み込んだ印加電圧を触感呈示部１３０に印加する。触感呈示部１３０は、スライド操作中のユーザの指に、当該スライド操作の位置に対応する地図上の場所の高度情報に応じた触感を呈示する（ステップＳ３０６）。タッチセンサ１２０は、推奨ルート上のある所定領域における再探索動作を検出すると、その旨を制御部１１０に通知する（ステップＳ３０７）。制御部１１０は、所定領域における高低差よりも小さい高低差のみを有する別ルートを自動的に再探索し、再探索した別ルートを表示部１５０に表示させる（ステップＳ３０８）。

このように、触感呈示装置１００は、推奨ルートに上り坂がある場合に、その旨を、触感呈示部１３０が呈示する触感によって、ユーザに直感的に呈示することができる。ユーザが、上り坂が急であると判断し再探索動作を実行した場合は、制御部１１０は、再探索動作に応じて、所定領域における高低差よりも小さい高低差のみを有する別ルートを自動的に再探索することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

また、上記実施の形態の説明における表示部１５０およびタッチセンサ１２０は、表示部１５０とタッチセンサ１２０との両機能を共通の基板に持たせる等により、一体化した装置によって構成されるようにしてもよい。このように表示部１５０とタッチセンサ１２０との両機能を一体化した装置の構成の一例としては、液晶パネルが有するマトリクス状配列の画素電極群に、フォトダイオード等の複数の光電変換素子を規則的に混在させたものを挙げることができる。この装置は、液晶パネル構造によって画像を表示する一方で、パネル表面の所望位置をタッチ入力するペンの先端で液晶表示用のバックライトの光を反射し、この反射光を周辺の光電変換素子が受光することによって、タッチ位置を検出することができる。

１００触感呈示装置
１１０制御部
１２０タッチセンサ
１３０触感呈示部
１４０押圧検出部
１５０表示部
１６０記憶部
１７０位置情報取得部

Claims

接触を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサに接触する接触対象に触感を呈示する触感呈示部と、
前記タッチセンサが前記接触対象によるスライド操作を検出した場合に、連続的に触感を呈示しながら当該スライド操作中の前記接触対象の位置に応じて、当該スライド操作中の前記接触対象に異なる触感を呈示するように前記触感呈示部を制御する制御部と、
前記タッチセンサに重ねて配される、地図を表示する表示部と、
前記地図上における各場所の特性情報を含んだ地図データを記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記タッチセンサが前記接触対象による前記スライド操作を検出した場合に、当該スライド操作中の前記接触対象の位置に対応する前記地図上における場所の前記特性情報に応じて、当該スライド操作中の前記接触対象に異なる触感を呈示するように前記触感呈示部を制御し、
前記特性情報は高度情報であり、
前記制御部は、出発地から目的地までのルートを探索し、表示する前記地図上に当該ルートを表示するように前記表示部を制御し、
前記制御部は、前記タッチセンサが前記ルート上の位置を含む所定領域において、前記接触対象による再探索動作を検出した場合に、当該所定領域における高低差よりも小さい高低差を有する領域からなる別ルートを再探索することを特徴とする触感呈示装置。