JP5737901B2 - 触感呈示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチセンサを備える触感呈示装置に関するものである。

近年、携帯電話やスマートフォン等の携帯端末、電卓、券売機等の情報機器、産業用機器（ＦＡ機器）等には、操作者による入力操作を受け付ける操作部やスイッチ等の入力装置として、表示部上にタッチセンサを配置してなるタッチパネルを備える入力装置が広く使用されている。

このような入力装置においては、タッチパネルに表示された操作画面のレイアウトを自由に設定できる。よって、操作者による入力操作に対応して、入力装置は、その時に必要なキーのみ表示するなどして、操作者の利便性を向上することが可能である。

タッチセンサには、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の種々の方式が知られている。しかしながら、いずれの方式のタッチセンサにおいても、指やスタイラスペンによるタッチ入力を受け付けるものであって、タッチセンサ自体は、タッチされても、押しボタンスイッチのようには物理的に変位しない。

このように、タッチセンサがタッチされても、タッチセンサ自体が物理的に変位しないので、操作者は、タッチ入力が受け付けられても、入力に対するフィードバックを得ることができない。このため、操作者は、目視や音声等により入力が受け付けられたか否かの確認しなければならない。

このような目視による確認を回避するものとして、例えば、タッチセンサが入力を受け付けると、タッチセンサを振動させて、操作者の指先に触感を呈示するようにしたフィードバック方法も提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００３−２８８１５８号公報 特開２００８−１３００５５号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されているように、操作者による入力を受け付ける度に触感を呈示すると、入力装置の消費電力が増えることが懸念される。

また、操作者の多くは、入力操作時に、入力装置の操作画面を注視しながら入力操作をするのではなく、別の動作と並行して入力操作を行うことがある。例えば、操作者は入力装置の操作画面を見ずに、テレビを見ながら入力装置を操作することがある。このような場合、触感を通じて入力受け付け確認ができることは、操作者にとって非常に有益である。逆に、入力装置が触感呈示しない場合には、操作者が操作画面を目視せずに意図したとおりの入力操作を行うことは、入力受け付け確認ができないため、非常に困難であり、別の動作と並行して入力操作を行うことが難しくなる。

よって、仮に、入力装置の消費電力を低減するために、入力装置が入力を受け付けても触感呈示を一切行わないようにすれば、操作者が操作画面を目視せずに入力操作を行うことが非常に困難となり利便性に欠くことが懸念される。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、消費電力を低減でき、別の動作と並行して入力動作を確実に行うことを可能にする触感呈示装置を提供することである。

上記目的を達成する第１の観点に係る触感呈示装置の発明は、
押圧対象による接触を検出するタッチセンサと、
表示部と、
前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
電池を含む電源部と、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重及び前記電源部の電圧に基づいて、前記表示部及び前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力の受け付けを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電源部の電圧が所定の閾値未満の場合、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重が第１の荷重基準を満たした際に、前記表示部における表示を変化させるように前記表示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力を受け付け、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記第１の荷重基準よりも高い第２の荷重基準を満たした際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御し、
前記電源部の電圧が所定の閾値以上の場合、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重が第１の荷重基準を満たした際に、前記表示部における表示を変化させ、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力を受け付けることを特徴とするものである。

上記目的を達成する第２の観点に係る触感呈示装置の発明は、
押圧対象による接触を検出するタッチセンサと、
表示部と、
前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重に基づいて、前記表示部及び前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力の受け付けを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
押圧入力を受け付けた後、前記タッチセンサが次の接触を検出するまでの時間を計測し、
前記計測した時間が、所定の閾値未満の場合、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重が第１の荷重基準を満たした際に、前記表示部における表示を変化させるように前記表示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力を受け付け、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記第１の荷重基準よりも高い第２の荷重基準を満たした際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御し、
前記計測した時間が、所定の閾値以上の場合、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記第１の荷重基準を満たした際に、前記表示部における表示を変化させ、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力を受け付けることを特徴とするものである。

上記目的を達成する第３の観点に係る触感呈示装置の発明は、
押圧対象による接触を検出するタッチセンサと、
表示部と、
前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
電池を含む電源部と、
前記タッチセンサにより検出される押圧対象による接触及び前記電源部の電圧に基づいて、前記表示部及び前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力の受け付けを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電源部の電圧が所定の閾値未満の場合、
前記タッチセンサにより押圧対象の接触が検出されると、前記表示部における表示を変化させるように前記表示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力を受け付け、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重が所定の荷重基準を満たした際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように、前記触感呈示部を制御し、
前記電源部の電圧が所定の閾値以上の場合、
前記タッチセンサにより押圧対象の接触が検出されると、前記表示部における表示を変化させ、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力を受け付けることを特徴とするものである。

上記目的を達成する第４の観点に係る触感呈示装置の発明は、
押圧対象による接触を検出するタッチセンサと、
表示部と、
前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
前記タッチセンサにより検出される押圧対象による接触に基づいて、前記表示部及び前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力の受け付けを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
接触による入力を受け付けた後、前記タッチセンサが次の接触を検出するまでの時間を計測し、
前記計測した時間が、所定の閾値未満の場合、
前記次の接触の検出により、前記表示部における表示を変化させるように前記表示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力を受け付け、
前記荷重検出部により検出される押圧荷重が所定の荷重基準を満たした際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように、前記触感呈示部を制御し、
前記計測した時間が、所定の閾値以上の場合、
前記次の接触の検出により、前記表示部における表示を変化させ、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力を受け付けることを特徴とするものである。

本発明によれば、消費電力を低減でき、操作者が別の動作と並行した入力動作を確実に行うことを可能にする触感呈示装置を提供することができる。

本発明の第１実施の形態に係る触感呈示装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示した触感呈示装置を構成する各機能部の実装構造の一例を示す図である。 図１に示した触感呈示装置の第１動作例を示すフローチャートである。 図１に示した触感呈示装置の荷重検出部によって検出される押圧荷重の変化及び触感呈示との関係を表した図である。 図１に示した触感呈示装置の表示部に表示される入力用オブジェクトの表示の変化を表す図である。 第１実施の形態に係る触感呈示装置の第２動作例を示すフローチャートである。 図６に示した動作を行う触感呈示装置の荷重検出部によって検出される押圧荷重の変化及び触感呈示との関係を表した図である。 図６に示した第２動作例に従う触感呈示装置の表示部に表示される入力用オブジェクトの表示の変化を表す図である。 本発明の第２実施の形態に係る触感呈示装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施の形態に係る触感呈示装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［第１実施の形態］
図１は、本発明の第１実施の形態に係る触感呈示装置の要部構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１に示すように、触感呈示装置１０は、制御部１１と、タッチパネル１２と、荷重検出部１３と、触感呈示部１４と、記憶部１５と、電源部１８と、を備えている。

制御部１１は、触感呈示装置１０の各機能ブロックをはじめとして触感呈示装置１０の全体を制御および管理する。また、タッチパネル１２は、入力部１６、表示部１７と、とを備えている。このタッチパネル１２は、操作者の入力を受け付けるための入力部１６を、表示部１７の前面に重畳させて配設することにより構成する。

タッチパネル１２の表示部１７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する。この表示部１７は、各アプリケーションに対応する表示を行う他、入力部１６への操作者の操作入力を受け付けるための各種キーやボタンなどで構成するユーザインタフェースを所定の表示領域に描画して表示する。以下、このように、タッチパネル１２の入力部１６に対する操作者の操作入力を受け付けるために、操作者が目視により認識できるように表示部１７に表示する各種キーやボタンなどの画像を、「入力用オブジェクト」と記す。この表示部１７は、例えば、液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネル等を用いて構成する。

タッチパネル１２の入力部１６は、タッチセンサを構成し、タッチセンサは、操作者の指などがタッチセンサのタッチ面に触れたこと（タッチ入力）を検出するセンサである。このタッチセンサは、例えば抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の公知の方式のもので構成する。なお、入力部１６がタッチ入力を検出する上で、操作者の指などが入力部１６を物理的に触れることは必須ではない。例えば、入力部１６が光学式である場合は、入力部１６は入力部１６上の赤外線が指などで遮られた位置を検出するため、指などが入力部１０４に触れることは不要である。

荷重検出部１３は、タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出するもので、例えば、歪みゲージセンサや圧電素子等の、荷重に対してリニアに反応する素子を用いて構成する。触感呈示部１４は、タッチセンサのタッチ面を振動させるもので、例えば圧電素子等を用いて構成する。これにより、タッチパネル１２を押圧している操作者の指などに対して振動を伝えることができる。また、触感提示部１４は、振動モータ（偏心モータ）に基づいて触感呈示装置を振動させることにより、タッチセンサのタッチ面を間接的に振動させるように構成することもできる。

記憶部１５は、各種アプリケーションおよび入力された各種情報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。特に、本実施の形態では、記憶部１５は、荷重検出部１３が検出する操作者による押圧入力の押圧荷重などを、制御部２０が処理するために一時的に保持する。

制御部１１は、荷重検出部１３が検出する押圧荷重に基づいて、タッチセンサのタッチ面に対する操作者の指やスタイラスペン等の押圧対象（押圧物）の押圧による入力（押圧入力）を受け付ける。また、制御部１１は、荷重検出部１３が検出する押圧荷重に基づいて、表示部１７による入力用オブジェクトの表示の変化及び触感呈示部１４によるタッチセンサのタッチ面の振動を制御する。本実施の形態においては、複数段階の荷重基準が設定されるものとし、制御部１１は各荷重基準に応じて、表示部１７及び触感呈示部１４を制御する。これにより、触感呈示装置１０は、操作者に対して視覚又は触覚を通じて入力が受け付けられたか否か等を通知することができる。電源部１８は、電池を含み、触感呈示装置１０全体に所定の電圧を供給する。

図２は、図１に示した触感呈示装置１０のタッチパネル１２、荷重検出部１３、および触感呈示部１４の実装構造の一例を示す図である。なお、図２は、触感呈示装置１０の要部断面図を示す。ここでは、操作者が、表示部１７に表示された入力用オブジェクトを押圧する際に、表示部１７における当該オブジェクトの表示位置に対応する位置の入力部１６を、指で押圧している様子を表している。ここで、入力部１６（タッチセンサ）において、指が入力部１６に触れている面がタッチ面である。制御部１１は、操作者の指による入力の押圧を検出することにより、当該入力の押圧位置を検出する。

また、荷重検出部１３は、操作者が入力部１６を押圧している力を検出する。このため、荷重検出部１３は、入力部１６にかかる押圧荷重が伝達するように、入力部１６を支持するように配置される。触感呈示部１４は、荷重検出部１３が検出した押圧荷重に基づいて、適切なタイミングで操作者の指に触感を与える。このため、触感呈示部１４は、入力部１６を押圧している指に触感を伝達できるように、例えば入力部１６に接触させて配置される。

［第１動作例］
図３は、本実施の形態に係る触感呈示装置の第１動作例を示すフローチャートである。本実施の形態に係る触感呈示装置１０は、複数の荷重基準値を有し、第１の荷重基準である閾値Ａ以上の押圧荷重を検出した場合（第１の荷重基準を満たした際に）、表示部１７に表示される入力用オブジェクトの表示を変化させると共に入力を受け付ける。次いで、触感呈示装置１０は、第２の荷重基準である閾値Ｂ（閾値Ｂ＞閾値Ａ）以上の押圧荷重を検出した場合に（第２の荷重基準を満たした際に）、押圧対象に対して触感を呈示する。その後、触感呈示装置１０は、閾値Ｃ（閾値Ｃ＜閾値Ｂ）未満の押圧荷重を検出した場合に、表示部１７に表示された入力用オブジェクトの表示を変更するように表示部１７を制御する。

図３に示すフローチャートでは、触感呈示装置１０の表示部１７にキー等の入力用オブジェクトが表示されているものとする。本実施の形態における入力用オブジェクトは、入力を検出する位置（領域）を操作者に示唆する画像とすることができる。例えば、触感呈示装置１０は、入力用オブジェクトの画像として、数字や文字が付されたキーの画像を表示部１４に表示する。

本実施の形態に係る触感呈示装置１０の動作が開始すると、制御部１１は、入力部１６への入力を監視するとともに、荷重検出部１３で検出される荷重を監視する。ステップＳ１１において、入力部１６が、操作者の指やスタイラスペン等の押圧対象による入力（タッチ入力）を検出した場合、制御部１１は触感呈示装置１０を入力モードとし、処理はステップＳ１２に移行する。入力の検出にあたって、制御部１１は入力を検出した位置の座標情報を取得する。

ステップＳ１２において、制御部１１は、表示部１７に表示された入力用オブジェクトの表示を変更（選択表示に変更）するように表示部１７を制御する。変更にあたって、制御部１１は、ステップＳ１１で取得した座標情報に基づいて、入力を検出した位置に対応する入力用オブジェクトを決定し、決定した入力用オブジェクト（以下、選択された入力用オブジェクトという）の表示を変更する。表示の変更は、例えば、選択された入力用オブジェクトの色を変更するか、又は選択された入力用オブジェクトに縁取りをすることにより行われる（図５（ａ）参照）。これにより、制御部１１は、視覚を通じて操作者に対して、いずれの入力用オブジェクトが選択された入力用オブジェクトであるかを通知する。

そして、ステップＳ１３において、制御部１１は、荷重検出部１３が検出する押圧荷重が第１の荷重基準である閾値Ａ以上であるか否かを判定する。判定の結果、押圧荷重が閾値Ａ以上である場合、制御部１１は、選択された入力用オブジェクトの表示を変更（入力表示に変更）するように表示部１７を制御すると共に押圧入力を受け付ける（ステップＳ１３のＹｅｓ、Ｓ１４）。表示の変更は、例えば、選択された入力用オブジェクト全体を色づけすることにより行われる（図５（ｂ）参照）。

更に、ステップＳ１４において、制御部１１は選択された入力用オブジェクトに付されている入力を受け付けた文字（記号）を表示部１７に表示する（図５（ｂ）参照）。これにより、制御部１１は、視覚を通じて操作者に対して、入力を受け付けた文字（記号）を通知する。

次いで、ステップＳ１５において、制御部１１は、荷重検出部１３が検出する押圧荷重が第２の荷重基準である閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。判定の結果、押圧荷重が閾値Ｂ以上である場合、制御部１１は、押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御する（ステップＳ１５のＹｅｓ、Ｓ１６）。これにより、制御部１１は、触感を通じて操作者に対して、入力を受け付けた旨を通知する。

次いで、ステップＳ１７において、制御部１１は、荷重検出部１３が検出する押圧荷重が更なる閾値Ｃ未満であるか否かを判定する。判定の結果、押圧荷重が閾値Ｃ未満である場合、制御部１１は、表示部１７に表示された入力用オブジェクトの表示を変更（選択表示に変更）するように表示部１７を制御する（ステップＳ１７のＹｅｓ、ステップＳ１８）。そして、制御部１１は、上述したステップＳ１３以降の処理を行う。一方、ステップＳ１７における判定の結果、押圧荷重が閾値Ｃ以上である場合、制御部１１は判定を継続する（ステップＳ１７のＮｏ）。

ステップＳ１３において、押圧荷重が閾値Ａ未満であると判定した場合に、制御部１１は、押圧荷重が０であるか否かを判定する（ステップＳ１３のＮｏ、ステップＳ１９）。押圧荷重が０となるということは、押圧物（対象）がタッチパネル１２から離れたことを意味する。そして、押圧荷重が０であると判定した場合には、制御部１１は入力モードを解除し、動作を終了する（ステップＳ１９のＹｅｓ、ステップＳ２０）。一方、ステップＳ１９において、押圧荷重が０ではないと判定した場合には、制御部１１は、上述したステップＳ１３以降の動作を行う。

ステップＳ１５において、押圧荷重が閾値Ｂ未満であると判定した場合には、制御部１１は、さらに、押圧荷重が閾値Ｃ未満であるか否か判定する（ステップＳ１５のＮｏ、ステップＳ２１）。判定の結果、押圧荷重が閾値Ｃ未満である場合には、制御部１１は表示部１７の表示を選択表示に変更するように表示部１７を制御する（ステップＳ２１のＹｅｓ、ステップＳ１８）。その後、制御部１１は、上述したステップＳ１３以降の動作を行う。

このようにして、制御部１１は、ステップＳ１４において、視覚を通じて、操作者に対して入力を受け付けた文字（記号）を通知した後に、ステップＳ１６における触感呈示を介することなく、次に入力するべき文字（記号）の選択動作に移る。一方、ステップＳ２１において、押圧荷重が閾値Ｃ以上であると判定した場合には、制御部１１は、上述したステップＳ１５以降の動作を行う（ステップＳ２１のＮｏ、ステップＳ１５）。

このように、本実施の形態に係る触感呈示装置１０は、ステップＳ１４において、入力を受け付けた段階で、まず、触感を呈示することなく、表示を入力表示に変更し、視覚を通じて入力を受け付けた文字（記号）を操作者に対して通知する。この段階で、操作者により入力が受け付けられたことが認識されたとみなすことができるので、触感呈示装置１０は、次の入力動作又は入力終了に移行することができる。このため、従来のように、触感呈示装置１０は、入力を受け付ける度に触感を呈示する必要はない。

一方、操作者が閾値Ｂ以上の押圧荷重を加えた場合は、触感呈示装置１０は、入力を受け付けた旨を、触感を通じて操作者に通知する。このように、本実施の形態に係る触感呈示装置１０は、まず、触感を呈示することなく、視覚を通じて入力を受け付けた文字（記号）を操作者に対して通知するため、消費電力を低減することができる。

図４は、本実施の形態に係る触感呈示装置１０の荷重検出部１３によって検出される押圧荷重の変化及び触感呈示との関係を表した図である。操作者は、文字入力操作に当たって、タッチパネル１２を目視している場合もあれば、目視していない場合もあるものとする。図４（ａ）は、操作者が画面を目視して一つの文字（記号）を入力する場合について説明するための図である。これに対して、図４（ｂ）は、操作者が画面を目視しないで一つの文字（記号）を入力する場合について説明するための図である。

図５は、操作者による入力操作に応じた、表示部に表示される入力用オブジェクトの表示の変化を示す図である。図５（ａ）は、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ１２及びＳ１３の時点の、タッチパネル１２（の表示部１７）における表示の一例を示す図である。このときのタッチパネル１２における表示は、選択された（押圧された）入力用オブジェクトが縁取りされた状態となっている。かかる表示状態は、ステップＳ１４において説明した「選択表示」に対応する。

図５（ｂ）は、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ１４の時点の、タッチパネル１２における表示の一例を示す図である。このときの表示部１７における表示は、制御部１１により入力を受け付けられた文字「ｔ」が画面左上に表示されると共に、選択された入力用オブジェクトが色付けされた状態となっている。かかる表示により、タッチパネル１２は操作者に対して、視覚を通じて制御部１１により入力が受け付けられた文字を確認する機会を提供する。

図５（ｃ）は、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ１６の時点の、表示部１７における表示の一例を示す図である。このときのタッチパネル１２における表示は、図５（ｂ）の状態と同様である。ステップＳ１６において述べたように、このとき、制御部１１は押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御する。これにより、制御部１１は操作者に対して入力を受け付けた旨を通知する。

次に、図４及び図５を参照して、ある一つの文字（記号）を入力する場合において、操作者が画面を目視している場合と目視していない場合の、操作者の操作及び制御部１１の動作の違いについて説明する。まず、操作者が画面を目視しており、押圧荷重が図４（ａ）に示すように変化する場合について説明する。まず、押圧対象である操作者の指によるタッチ入力を検出すると、制御部１１は、入力用オブジェクトの表示を図５（ａ）に示すような選択表示に変更するように表示部１７を制御する。

その後、制御部１１は、検出する押圧荷重が閾値Ａ以上になった際に、図５（ｂ）に示すようにタッチパネル１２における表示を変化させ、操作者に対して入力を受け付けた文字を確認する機会を提供する。このとき、操作者は目視により、制御部１１により入力が受け付けられた文字「ｔ」を確認し、押圧荷重を弱める。なお、このとき、閾値Ｃ未満の押圧荷重を検出しても、制御部１１は、リリース触感は呈示しない。このようにして、操作者が画面を目視している場合には、タッチパネル１２は、触感を呈示することなく入力を受け付けた文字を確認する機会を操作者に与えることができる。

次に、操作者が画面を目視しておらず、押圧荷重が図４（ｂ）に示すように変化する場合について説明する。操作者が画面を目視している場合と同様に、入力部１６が押圧対象によるタッチ入力を検出すると、制御部１１は、図５（ａ）に示すようにタッチパネル１２の表示を制御し、その後、荷重検出部１３が閾値Ａ以上の押圧荷重を検出すると、図５（ｂ）に示すように表示部１７の表示を制御する。このとき、操作者は画面を目視していないため、視覚を通じて入力が受け付けられた文字を確認することができず、更なる押圧荷重を加えるものとする。

その後、荷重検出部１３が閾値Ｂ以上の押圧荷重を検出すると、制御部１１は、新たに文字入力を受け付けることなく、タッチパネル１２における表示は図５（ｂ）の状態を保ったまま、触感呈示部１４を制御することにより押圧対象に対して触感呈示を行う（図５（ｃ））。これにより、操作者は入力が受け付けられた旨を確認することができる。なお、制御部１１は、加重検出部１３が閾値Ｂ以上の押圧荷重を検出した際に、触感を呈示するように触感呈示部１４を制御した後に、荷重検出部１３が閾値Ｃ未満の押圧荷重を検出した場合に、触感呈示部１４を制御することによりリリース触感を呈示することができる。また、図４（ａ）のいずれの場合においても、制御部１１は、荷重検出部１３が閾値Ａ以上の押圧荷重を検出した後に、閾値Ｃ未満の押圧荷重を検出した際には、触感呈示部１４を制御することによりリリース触感を呈示することもできる。この場合のリリース触感は、荷重検出部１３が図４（ｂ）における閾値Ｂ以上の押圧荷重を検出した際に触感呈示部１４呈示される触感と同じ触感でも良いし、異なる触感でも良い。

このように、本実施の形態では、制御部１１は、荷重検出部１３が第１の荷重基準である閾値Ａ以上の押圧荷重を検出すると、先ず、タッチパネル１２の表示を変化させるとともに入力を受け付け、次に、荷重検出部１３が第２の荷重基準である閾値Ｂ以上の押圧荷重を検出すると、操作者に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御する。これにより、タッチパネル１２の表示の変化を操作者が目視により確認し、閾値Ｂに達することなく押圧荷重を緩めた場合には、制御部１１は触感を呈示するように触感呈示部１４を制御する必要が無くなるので、消費電力を低減することができる。その一方で、制御部１１は、荷重検出部１３が閾値Ｂ以上の押圧荷重を検出した場合に触感を呈示するように触感呈示部１４を制御することで、操作者がタッチパネル１２を目視していない場合であっても、入力を受け付けた旨を操作者に対して通知することができる。この結果、触感呈示装置１０は、消費電力を低減しつつ、操作者がタッチパネル１２を目視せずに、何か別の動作をしながら行う入力操作を確実に受け付けることができる。

また、本実施の形態では、制御部１１は、荷重検出部１３により検出される押圧荷重が第１の荷重基準を満たした際に、表示部１７における表示を変化させるように表示部１７を制御すると共にタッチセンサ（入力部１６）のタッチ面に対する押圧入力を受け付け、荷重検出部１３により検出される押圧荷重が第１の荷重基準よりも高い第２の荷重基準を満たした際に、タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御するが、本発明はこれに限定されず、制御部１１は、タッチセンサにより操作者の指やスタイラスペン等の押圧対象（押圧物）がタッチセンサのタッチ面に触れたことを検出した際に、表示部１７における表示を変化させるように表示部１７を制御すると共にタッチセンサのタッチ面に対する入力（タッチによる入力）を受け付け、荷重検出部１３により検出される押圧荷重が所定の荷重基準を満たした際に、タッチ面を押圧している押圧対象（押圧物）に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御してもよい。以下、このような動作について、第２動作例として説明する。

［第２動作例］
図６は、本実施の形態に係る触感呈示装置の第２動作例を示すフローチャートである。ステップＳ２１で、制御部１１は、タッチセンサ（入力部１６）により押圧対象（押圧物）の接触が検出されると、表示部１７における表示を変化させると共に、タッチ面に対する入力を受け付ける。ここで、接触は、通常押圧を伴うものであり、接触押圧とも称しうる。すなわち、図示しないが、タッチセンサにより押圧対象の接触が検出された場合、荷重検出部１３において荷重も検出されている。そして、ステップＳ２２に移行し、荷重検出部１３の検出する押圧荷重が、所定の荷重基準である閾値Ａ以上であるか（閾値Ａを満たしているか）判定する。そして、制御部１１は、荷重検出部１３により検出される押圧荷重が閾値Ａを満たした際に、ステップＳ２３に移行し、押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御する。

一方、制御部１１は、ステップＳ２２において、荷重検出部１３により検出される押圧荷重が閾値Ａ未満であると判定した場合、又は、ステップＳ２３における触感呈示を終えた場合には、ステップＳ２４において、タッチセンサがタッチ面に対する押圧対象の接触を検出しているかを判定する。その結果、制御部１１は、タッチセンサがタッチ面上における押圧対象の接触を検出していないと判定した場合には、処理を終了する。他方、制御部１１は、ステップＳ２４において、タッチセンサがタッチ面に対する押圧対象の接触を検出していると判定した場合には、再度、ステップＳ２２へ移行し、処理を続行する。

図７は、図６に示した動作を行う触感呈示装置の荷重検出部１３によって検出される押圧荷重の変化及び触感呈示との関係を表した図である。図７（ａ）は、制御部１１が、ステップＳ２１において入力を受け付けた後、ステップＳ２２において「Ｎｏ」と判定し、押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４の制御を行うことなく、ステップＳ２４において「Ｙｅｓ」と判定し、処理を終了した場合に対応する図である。この場合、制御部１１は、押圧対象のタッチ面に対する接触により入力を受け付けても、表示部１７の表示を変更させるのみである。このとき、制御部１１は、触感を呈示するように触感呈示部１４の制御を行わないため、電力消費を低減することが可能になる。このような動作は、特に、操作者が画面を目視するなどして、文字（記号）を入力する場合について有効である。これに対して、図７（ｂ）は、制御部１１が、ステップＳ２１において入力を受け付けた後、ステップＳ２３において、触感を呈示するように触感呈示部１４を制御する場合に対応する図である。このような動作は、特に、操作者が画面を目視しないで一つの文字（記号）を入力する場合に有効である。

図８は、操作者による入力操作に応じた、表示部１７に表示される入力用オブジェクトの表示の変化を示す図である。図８（ａ）は、図６に示すフローチャートにおけるステップＳ２２での、タッチパネル１２（の表示部１７）における表示の一例を示す図である。このときのタッチパネル１２における表示は、制御部１１により入力を受け付けられた文字「ｔ」が画面左上に表示されると共に、選択された入力用オブジェクトが色付けされた状態となっている。これにより、タッチパネル１２は、操作者に対して、視覚を通じて制御部１１により入力が受け付けられた文字を確認する機会を提供する。

図８（ｂ）は、図６に示すフローチャートにおけるステップＳ２３の時点の、タッチパネル１２における表示の一例を示す図である。このときの表示部１７における表示は、図８（ａ）に示した表示の状態と同一であり、制御部１１は押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御するのみである。これにより、タッチパネル１２は、操作者に対して、触覚を通じて制御部１１により入力が受け付けられた文字を確認する機会を提供する。

このように、本動作例によれば、制御部１１は、タッチセンサにより押圧対象の接触が検出されると、表示部１７における表示を変化させるように表示部１７を制御する。そして、制御部１１は、荷重検出部１３により検出される押圧荷重が所定の荷重基準を満たした際に触感を呈示するように触感呈示部１４を制御する。したがって、触感呈示装置は、所定の荷重基準を満たさない押圧荷重の範囲において、触感呈示を行うことなく入力を受け付けることが可能になる。

［第２実施の形態］
本発明の第２実施の形態に係る触感呈示装置は、図１に示した触感呈示装置１０と同様の構成を有し、制御部の機能の点で異なる。すなわち、本実施の形態に係る制御部１１は、荷重検出部１３により検出される押圧荷重及び電源部１８の電圧に基づいて、表示部１７及び触感呈示部１４を制御すると共に、タッチ面に対する押圧入力の受け付けを制御する。その他の機能ブロックについては、図１と同様であるので、同一の参照符号を付して説明を省略する。

図９は、本実施の形態に係る触感呈示装置の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３１において、入力部１６が、操作者の指やスタイラスペン等の押圧対象（押圧物）による入力（タッチ入力）を検出した場合、制御部１１は触感呈示装置１０を入力モードとし、ステップＳ３２に移行する。入力の検出にあたって、制御部１１は入力を検出した位置の座標情報を取得する。

ステップＳ３２において、制御部１１は、電源部１８からの電源電圧値を測定することにより、電池残量を検出する。そして、制御部１１は、ステップＳ３３において、電池残量が所定の閾値未満であるかを判定し、電池残量が所定の閾値未満であった場合には、ステップＳ３４に移行し、省電力モードでの処理を行う。ここで、省電力モードの動作は、例えば、第１動作例として説明した、動作である。すなわち、制御部１１は、電源部１８の電圧が所定の閾値未満の場合は、第１実施の形態に係る触感呈示装置１０と同様に、複数の荷重基準値を有し、荷重検出部１３が第１の荷重基準である閾値Ａ以上の押圧荷重を検出した場合（第１の荷重基準を満たした際に）、表示部に表示される入力用オブジェクトの表示を変化させると共に入力を受け付ける。次に、制御部１１は、荷重検出部１３が第２の荷重基準である閾値Ｂ（閾値Ｂ＞閾値Ａ）以上の押圧荷重を検出した場合に（第２の荷重基準を満たした際に）、押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御する。その後、制御部１１は、閾値Ｃ（閾値Ｃ＜閾値Ｂ）を下回る押圧荷重を検出した場合に、表示部１７に表示された入力用オブジェクトの表示を変更するように表示部１７を制御する。

一方、制御部１１は、ステップＳ３３において、電池残量が所定の閾値以上であると判定した場合には、ステップＳ３５に移行し、通常モードでの処理を行う。ここで、通常モードでの処理とは、荷重検出部１３により検出される押圧荷重が第１の荷重基準である閾値Ａを満たした際に、タッチ面に対する押圧入力の受け付け、表示部１７における表示を変化させ、タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御するという動作を行うモードである。このモードでは、制御部１１は、入力を受け付けた際に表示変化及び触感呈示を行うため、操作者は視覚及び触覚を通じて入力確認を行うことができる。

このように、制御部１１は、電源部１８の電圧が所定の閾値未満の場合、省電力モードで動作し、電源部１８の電圧が所定の閾値以上の場合、通常モードで動作する。したがって、触感呈示装置が消費電力を低減する必要性が高い状態になった場合に、省電力モードで動作するため、効率的な電力の利用が可能になる。

さらに、本実施の形態における省電力モードは、第１動作例に従う動作には限られず、第２動作例として説明した動作であっても良い。すなわち、本実施の形態に係る制御部１１は、省電力モードにおいて、タッチセンサにより操作者の指やスタイラスペン等の押圧対象がタッチセンサのタッチ面に触れたことを検出した際に、表示部１７における表示を変化させるように表示部１７を制御すると共にタッチセンサのタッチ面に対する入力（タッチによる入力）を受け付け、タッチセンサにより検出される押圧対象による接触を検出すると、タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように動作する。この場合、触感呈示装置は、所定の荷重基準を満たさない押圧荷重の範囲において、触感呈示を行うことなく入力を受け付けることが可能になる。

また、本実施の形態における通常モードでの処理は、上述したものに限られず、以下のような処理を行うモードであっても良い。すなわち、制御部１１は、通常モードにおいて、タッチセンサにより押圧対象の接触が検出されると、表示部１７における表示を変化させ、タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御すると共に、タッチ面に対する接触による入力を受け付けることもできる。

［第３実施の形態］
本発明の第３実施の形態に係る触感呈示装置は、図１に示した触感呈示装置１０と同様の構成を有し、制御部の機能の点で異なる。すなわち、本実施の形態に係る制御部１１は荷重検出部１３により検出される押圧荷重に基づいて、表示部１７及び触感呈示部１４を制御すると共に、タッチ面に対する押圧入力の受け付けを制御する。その他の機能ブロックについては、図１と同様であるので、同一の参照符号を付して説明を省略する。

図１０は、本実施の形態に係る触感呈示装置の動作の一例を示すフローチャートである。テップＳ４１において、入力部１６が、操作者の指やスタイラスペン等の押圧対象（押圧物）による入力（タッチ入力）を検出した場合、制御部１１は触感呈示装置１０を入力モードとし、ステップＳ４２に移行する。入力の検出にあたって、制御部１１は入力を検出した位置の座標情報を取得する。

ステップＳ４２において、制御部１１は、押圧入力を受け付けた後、前記タッチセンサが次の接触を検出するまでの時間（タッチセンサに触れていた押圧対象が、タッチセンサから離れたのち再度タッチセンサに触れるまでの時間）を計測し、入力時間を検出する。なお、タッチセンサが次の接触を検出するまでの時間とは、例えば、荷重検出部１３によって検出される第１の荷重基準を満たしていた押圧荷重が、第１の荷重基準を満たさなくなってから、再度第１の荷重基準を満たしたときまでの時間も含まれる。そして、制御部１１は、ステップＳ４３において、入力時間が所定の閾値未満であるかを判定し、入力時間が所定の閾値未満であった場合には、ステップＳ４４に移行し、省電力モードでの処理を行う。ここで、制御部１１は、省電力モードでは、第２実施の形態の場合と同様に第１動作例に従って動作する。一方、制御部１１は、ステップＳ４３において、入力時間が所定の閾値以上であると判定した場合には、ステップＳ４５に移行し、通常モードでの処理を行う。ここで、通常モードでの処理とは、第２実施の形態における通常モードと同様の処理を行うモードである。

このように、制御部１１は、入力時間が所定の閾値未満の場合、省電力モードで動作し、入力時間が所定の閾値以上の場合、通常モードで動作する。したがって、例えば、ユーザが画面を目視しながら入力している場合など、一つの文字を入力してから次の文字の入力を開始するまでの時間が短い場合には、省電力モードで動作するため、効率的な電力の利用が可能になる。

本実施の形態における省電力モードは、第２実施の形態に従う触感呈示装置と同様に、第２動作例に従う動作を行うモードであっても良い。この場合、押圧対象の接触によって入力を受け付け、触感を呈示することなく、すなわち、所定の荷重基準を満たさない範囲の押圧荷重で入力を受け付けることが可能になる。これにより、迅速な入力が可能となり、消費電力を低減させることができる。

また、本実施の形態における通常モードでの処理は、上述したものに限られず、以下のような処理を行うモードであっても良い。すなわち、制御部１１は、タッチセンサによる次の接触の検出により、表示部１７における表示を変化させ、タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように触感呈示部１４を制御すると共に、タッチ面に対する接触による入力を受け付けることもできる。

なお、本発明は、上述した実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変更または変形が可能である。例えば、図３に示すステップＳ１１や、図９に示すステップＳ３１や、図１０に示すステップＳ４１において、入力部１６がタッチ入力を検出するのではなく、荷重検出部１３が押圧荷重を検出するように触感呈示装置１０を構成しても良い。また、例えば、荷重検出部１３および触感呈示部１４は、圧電素子を用いて構成する場合は、圧電素子を共用して荷重検出部１３および触感呈示部１４を構成することもできる。

また、上述の本発明の実施形態の説明において、例えば、荷重基準を満たす、閾値以上または閾値未満のような表現の技術的思想が意味する内容は必ずしも厳密な意味ではなく、触感呈示装置の仕様に応じて、基準となる値を含む場合又は含まない場合の意味を包含するものとする。例えば、荷重基準を満たす（閾値以上）とは、押圧荷重が基準となる値（閾値）に達した場合のみならず、基準となる値を超えた場合も含意し得るものとする。また、例えば閾値未満とは、押圧荷重が基準となる値を下回った場合のみならず、荷重閾値に達した場合、つまり基準となる値以下になった場合も含意し得るものとする。

また、上述の本発明の実施形態の説明における「表示部」及び「タッチセンサ（入力部）」（タッチパネル）は、表示部とタッチセンサ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てもよい。このような表示部とタッチセンサ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がある。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り、タッチ位置を検出することができる。

また、上述の本発明の実施形態の説明における「第１の荷重基準」と「第２の荷重基準」は、ある１つの入力を受け付けるために用いられる荷重基準として、対を成すように関連付けられていてもよい。

１０ 触感呈示装置
１１ 制御部
１２ タッチパネル
１３ 荷重検出部
１４ 触感呈示部
１５ 記憶部
１６ 入力部
１７ 表示部
１８ 電源部

Claims (4)

1. 押圧対象による接触を検出するタッチセンサと、
   表示部と、
   前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
   前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
   電池を含む電源部と、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重及び前記電源部の電圧に基づいて、前記表示部及び前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力の受け付けを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記電源部の電圧が所定の閾値未満の場合、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重が第１の荷重基準を満たした際に、前記表示部における表示を変化させるように前記表示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力を受け付け、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記第１の荷重基準よりも高い第２の荷重基準を満たした際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御し、
   前記電源部の電圧が所定の閾値以上の場合、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記第１の荷重基準を満たした際に、前記表示部における表示を変化させ、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力を受け付けることを特徴とする、触感呈示装置。
2. 押圧対象による接触を検出するタッチセンサと、
   表示部と、
   前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
   前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重に基づいて、前記表示部及び前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力の受け付けを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   押圧入力を受け付けた後、前記タッチセンサが次の接触を検出するまでの時間を計測し、
   前記計測した時間が、所定の閾値未満の場合、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重が第１の荷重基準を満たした際に、前記表示部における表示を変化させるように前記表示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力を受け付け、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記第１の荷重基準よりも高い第２の荷重基準を満たした際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御し、
   前記計測した時間が、所定の閾値以上の場合、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記第１の荷重基準を満たした際に、前記表示部における表示を変化させ、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する押圧入力を受け付けることを特徴とする、触感呈示装置。
3. 押圧対象による接触を検出するタッチセンサと、
   表示部と、
   前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
   前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
   電池を含む電源部と、
   前記タッチセンサにより検出される押圧対象による接触及び前記電源部の電圧に基づいて、前記表示部及び前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力の受け付けを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記電源部の電圧が所定の閾値未満の場合、
   前記タッチセンサにより押圧対象の接触が検出されると、前記表示部における表示を変化させるように前記表示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力を受け付け、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重が所定の荷重基準を満たした際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように、前記触感呈示部を制御し、
   前記電源部の電圧が所定の閾値以上の場合、
   前記タッチセンサにより押圧対象の接触が検出されると、前記表示部における表示を変化させ、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力を受け付けることを特徴とする、触感呈示装置。
4. 押圧対象による接触を検出するタッチセンサと、
   表示部と、
   前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
   前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
   前記タッチセンサにより検出される押圧対象による接触に基づいて、前記表示部及び前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力の受け付けを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   接触による入力を受け付けた後、前記タッチセンサが次の接触を検出するまでの時間を計測し、
   前記計測した時間が、所定の閾値未満の場合、
   前記次の接触の検出により、前記表示部における表示を変化させるように前記表示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力を受け付け、
   前記荷重検出部により検出される押圧荷重が所定の荷重基準を満たした際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように、前記触感呈示部を制御し、
   前記計測した時間が、所定の閾値以上の場合、
   前記次の接触の検出により、前記表示部における表示を変化させ、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記触感呈示部を制御すると共に、前記タッチ面に対する接触による入力を受け付けることを特徴とする、触感呈示装置。
   

Images