JP5787807B2

JP5787807B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP5787807B2
Application number: JP2012069252A
Authority: JP
Inventors: 河野　健治; 健治河野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: US20150062031A1; US9645645B2; JP2013200759A; WO2013145717A1

Description

本発明は、電子機器に関するものである。

例えば、携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末、ゲーム機、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）、自動券売機、自動販売機、プリンタ、コピー機、ＦＡＸ（ファクシミリ）、家電製品等の電子機器においては、近年、タッチパネルを用いて、操作者による入力操作を検出するものが増えている。

また、このような電子機器において、タッチパネルを振動させる触感呈示部（例えば、圧電素子）を設けたものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる電子機器においては、タッチパネルに操作者の指やスタイラスペン等の接触物が接触する入力操作が行われると、触感呈示部を駆動してタッチパネルを振動させ、これにより操作者に触感を呈示するようにしている。

特許第４６３３１８３号公報

特許文献１に開示のように、触感呈示部によりタッチパネルを振動させる場合、１つの圧電素子で十分な振動振幅が得られるタッチパネルの大きさには限度がある。そのため、タッチパネルが大きい場合は、複数の圧電素子を設けることが想定される。

しかしながら、圧電素子の駆動回路等を内蔵する制御部（触感制御部）は、例えば集積回路を有して構成されるため、電流容量等の回路構成上の制約から、同時に駆動できる圧電素子の数に限度がある。そのため、複数の圧電素子を設ける場合は、複数の触感制御部が必要になる。しかし、この場合、複数の触感制御部を上位の主制御部により同時に駆動しようとすると、主制御部と触感制御部との間の通信方式によっては、触感制御部間で駆動タイミングにずれが生じることが想定される。このような駆動タイミングのずれは、例えば、高度な制御信号のやりとりを実現する等の目的により、一対一でのみ通信可能な通信方式を主制御部と触感制御部とで採用した場合に生じうる。その結果、対応する圧電素子による振動タイミングにずれが生じて、十分な振動振幅が得られず、操作者に所望の触感を呈示できなくなることが想定される。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の触感呈示部によりタッチパネルを十分な振幅で振動でき、操作者に所望の触感を呈示できる電子機器を提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る電子機器の発明は、
タッチパネルと、
前記タッチパネルに接触している接触物に触感を呈示する複数の触感呈示部と、
複数の前記触感呈示部の駆動を制御する複数の第１の制御部と、を備え、
複数の前記第１の制御部のうち一の前記第１の制御部は、他の前記第１の制御部に対して、当該他の第１の制御部が対応付けられている前記触感呈示部を駆動するための同期信号を出力する、
ことを特徴とするものである。

第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る電子機器において、
前記タッチパネルは、接触を検出し、
前記タッチパネルが検出する接触の位置を取得する第２の制御部を更に備え、
複数の前記触感呈示部は、前記タッチパネルに対する押圧を検出し、
前記第２の制御部は、取得した前記接触の位置に応じて前記第１の制御部を選択し、
選択された前記第１の制御部は、当該第１の制御部に対応付けられている前記触感呈示部により検出される前記タッチパネルに対する押圧に基づいて前記同期信号を出力する、
ことを特徴とするものである。

第３の観点に係る発明は、第２の観点に係る電子機器において、
前記第２の制御部は、取得した前記接触の位置の数に応じて、選択する前記第１の制御部の数を異ならせるように制御する、
ことを特徴とするものである。

第４の観点に係る発明は、第３の観点に係る電子機器において、
前記第２の制御部は、取得した前記接触の位置の数に応じて、前記同期信号を受ける他の前記第１の制御部の数を異ならせるように制御する、
ことを特徴とするものである。

第５の観点に係る発明は、第３の観点に係る電子機器において、
前記第２の制御部は、取得した前記接触の位置及び前記接触の数に応じて、前記同期信号を受ける他の前記第１の制御部を異ならせるように制御する、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、複数の触感呈示部によりタッチパネルを十分な振幅で振動でき、操作者に所望の触感を呈示できる電子機器を提供することができる。

本発明の第１実施の形態に係る電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。本発明の第２実施の形態に係る電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図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実施の形態に係る電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。図１に示す電子機器１は、タッチパネル１０と、圧電素子２０と、触感制御部３０と、主制御部４０とを備える。

タッチパネル１０は、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式などの公知の方式ものからなり、操作面（表面）に対する接触物（例えば、指またはスタイラスペン）の接触を検出する。また、タッチパネル１０は、検出した接触の位置に応じた信号を主制御部４０に供給する。このタッチパネル１０は、例えば、操作面上において接触すべき領域を操作者に示唆するオブジェクトを画像で表示する液晶表示パネル（ＬＣＤ）、有機ＥＬ表示パネル、電子ペーパ等の表示部の表示面側に、振動可能に配置される。

圧電素子２０は、タッチパネル１０を振動させる触感呈示部を構成するもので、タッチパネル１０の操作面とは反対側の面（裏面）に配設される。また、本実施の形態において、圧電素子２０は、タッチパネル１０に対する押圧検出素子としても機能する。図１では、長方形状のタッチパネル１０の対向する長辺側に、それぞれ４つの圧電素子２０ａ〜２０ｄ及び２０ｅ〜２０ｈが長辺に沿って直線状に並んで配設されている。圧電素子２０ａ〜２０ｈは、モノモルフ、バイモルフ、ユニモルフ等の同一構造の長方形状のものが使用される。なお、本明細書において、圧電素子は、特定しない場合は符号「２０」で示し、特定する場合はアルファベットのサフィクスを付した符号で示す。

触感制御部３０は、圧電素子２０の駆動を制御する第１の制御部を構成する。本実施の形態において、触感制御部３０は、集積回路を有して構成され、回路構成上、２つの圧電素子２０を並列的に駆動可能である。したがって、図１には、４つの触感制御部３０ａ〜３０ｄが図示されている。なお、図１では、１つの触感制御部３０によって、タッチパネル１０の同一長辺側に隣接して並ぶ２つの圧電素子２０を駆動する場合を例示している。つまり、触感制御部３０ａには圧電素子３０ａ、３０ｂが接続され、触感制御部３０ｂには圧電素子３０ｃ、３０ｄが接続され、触感制御部３０ｃには圧電素子３０ｅ、３０ｆが接続され、触感制御部３０ｄには圧電素子３０ｇ、３０ｈが接続されている。なお、本明細書において、触感制御部は、特定しない場合は符号「３０」で示し、特定する場合はアルファベットのサフィクスを付した符号で示す。

また、触感制御部３０は、接続された２つの圧電素子２０からタッチパネル１０に対する押圧に基づくデータを取得可能に構成されている。４つの触感制御部３０ａ〜３０ｄは、同期ライン５０を介して互いに接続されている。

主制御部４０は、第２の制御部を構成する。主制御部４０は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて構成され、４つの触感制御部３０ａ〜３０ｄと、例えばＩ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）からなる制御ライン６０を介して接続されている。

以下、本実施の形態に係る電子機器１の動作について説明する。

本実施の形態において、４つの触感制御部３０ａ〜３０ｄは、タッチパネル１０に対する４つの領域に対応している。例えば、図１の場合は、タッチパネル１０が仮想線で示すように４つの領域Ａ１〜Ａ４に仮想的に分割され、領域Ａ１に圧電素子２０ａ、２０ｂが配設され、領域Ａ２に圧電素子２０ｃ、２０ｄが配設され、領域Ａ３に圧電素子２０ｅ、２０ｆが配設され、領域Ａ４に圧電素子２０ｇ、２０ｈが配設されている。したがって、触感制御部３０ａは領域Ａ１に対応し、触感制御部３０ｂは領域Ａ２に対応し、触感制御部３０ｃは領域Ａ３に対応し、触感制御部３０ｄは領域Ａ４に対応する。これらの領域Ａ１〜Ａ４と触感制御部３０ａ〜３０ｄとの対応関係は、例えば、外部メモリや主制御部４０の内部メモリ等に予め記憶される。

そして、主制御部４０は、タッチパネル１０から接触の位置に応じた信号を受けると、制御ライン６０を介して、接触の位置（領域）に対応する触感制御部３０をマスタとして選択（設定）し、他の触感制御部３０をスレーブとして選択（設定）する。例えば、図１において、タッチパネル１０の領域Ａ１への接触物Ｆの接触が検出された場合、主制御部４０は、触感制御部３０ａをマスタとして選択し、他の触感制御部３０ｂ〜３０ｄをスレーブとして選択する。

マスタとして選択された触感制御部３０ａは、当該触感制御部３０ａに接続された（対応付けられている）圧電素子２０ａ、２０ｂにより、タッチパネル１０に対する押圧の検出動作を実行する。これに対し、スレーブとして選択された触感制御部３０ｂ〜３０ｄは、タッチパネル１０に対する押圧の検出動作を実行しない。

圧電素子２０は、押圧検出素子として機能する場合、タッチパネル１０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（電圧値）が変化する。この圧電素子２０の電圧（電圧値（以下、単にデータと称する））は、圧電素子２０が触感制御部３０に通知することにより、または、触感制御部３０が、圧電素子２０のデータを検出することにより、触感制御部３０において取得される。これにより、触感制御部３０は、圧電素子２０から押圧に基づくデータを取得する。

したがって、図１において、マスタとして選択された触感制御部３０ａは、圧電素子２０ａ、２０ｂによる押圧に基づくデータを取得する。なお、圧電素子２０ａ、２０ｂは、並列接続されているので、この場合は圧電素子２０ａ、２０ｂによる平均値のデータが取得される。

そして、触感制御部３０ａは、押圧に基づくデータが所定の基準を満たすと、圧電素子２０ａ、２０ｂに所定の駆動信号を供給して、タッチパネル１０を振動させる。同時に、触感制御部３０ａは、同期ライン５０を介して他の触感制御部３０ｂ〜３０ｄに同期信号を出力する。触感制御部３０ｂ〜３０ｄは、同期信号をトリガとして、各々に接続された（対応付けられた）圧電素子２０ｃ、２０ｄ、圧電素子２０ｅ、２０ｆ及び圧電素子２０ｇ、２０ｈに、それぞれ所定の駆動信号を供給して、タッチパネル１０を振動させる。

このように、本実施の形態に係る電子機器１は、主制御部４０により全ての触感制御部３０の駆動を制御するのではなく、主制御部４０により、タッチパネル１０の接触の位置に応じてマスタとなる触感制御部３０を選択する。そして、選択されたマスタの触感制御部３０により、タッチパネル１０に対する押圧を検出し、押圧に基づくデータが所定の基準を満たすと、対応付けられた圧電素子２０を駆動する。同時に、マスタの触感制御部３０は、他の触感制御部３０に同期信号を供給して、当該他の触感制御部３０に対応付けられた圧電素子２０を駆動する。

したがって、本実施の形態に係る電子機器１によれば、全ての圧電素子２０ａ〜２０ｈの駆動タイミングを合わせることができるので、タッチパネル１０を同じ振動タイミングで振動させることができる。これにより、タッチパネル１０を十分な振幅で振動させることができ、操作者に所望の触感を呈示することができる。また、タッチパネル１０への接触の位置に応じて近傍の圧電素子２０によって、タッチパネル１０に対する押圧を検出するので、高精度の押圧検出が可能となる。

（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態に係る電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態に係る電子機器２は、図１に示した構成の電子機器１において、２点接触のマルチタッチに対して個別に触感を呈示する機能を付加したものである。つまり、図２の電子機器２においては、領域Ａ１又はＡ３への接触と、領域Ａ２又はＡ４への接触との２点接触に対して、圧電素子２０ａ、２０ｂ及び圧電素子２０ｅ、２０ｆの駆動と、圧電素子２０ｃ、２０ｄ及び圧電素子２０ｇ、２０ｈの駆動とを、個別に制御可能としたものである。

そのため、本実施の形態に係る電子機器２においては、図１に示した構成において、圧電素子２０ａ、２０ｂを駆動する触感制御部３０ａと、圧電素子２０ｅ、２０ｆを駆動する触感制御部３０ｃとを、同期ライン５１を介して互いに接続している。同様に、圧電素子２０ｃ、２０ｄを駆動する触感制御部３０ｂと、圧電素子２０ｇ、２０ｈを駆動する触感制御部３０ｄとを、同期ライン５２を介して互いに接続している。その他の構成は、図１と同様であるので、説明を省略する。

以下、本実施の形態に係る電子機器２の動作について説明する。なお、本実施の形態において、１点接触によるシングルタッチ動作モード、又は、２点接触によるマルチタッチ動作モードは、電子機器２が実行するアプリケーション又はユーザによる選択によって予め設定されるものとする。そして、シングルタッチ動作モードが選択されると、主制御部４０は、第１実施の形態の場合と同様に動作する。

これに対し、マルチタッチ動作モードが選択されると、主制御部４０は、タッチパネル１０から領域Ａ１又はＡ３への接触の位置に応じた信号と、領域Ａ２又はＡ４への接触の位置に応じた信号とを取得する。そして、主制御部４０は、領域Ａ１又はＡ３への接触の位置に応じた信号を取得すると、取得した接触の位置（領域）に応じて、制御ライン６０を介して、触感制御部３０ａ、３０ｃのうち一方をマスタとして、他方をスレーブとしてそれぞれ選択（設定）する。つまり、図２においては、接触物Ｆ１が接触した位置に近い圧電素子２０ａ、２０ｂが接続されている触感制御部３０ａをマスタとして選択し、触感制御部３０ｃをスレーブとして選択する。

そして、触感制御部３０ａは、押圧に基づくデータが所定の基準を満たすと、圧電素子２０ａ、２０ｂに所定の駆動信号を供給して、タッチパネル１０を振動させる。同時に、触感制御部３０ａは、同期ライン５１を介して他の触感制御部３０ｃに同期信号を出力する。これにより、触感制御部３０ｃは、同期信号をトリガとして、圧電素子２０ｅ、２０ｆに所定の駆動信号を供給して、タッチパネル１０を振動させる。

同様に、主制御部４０は、領域Ａ２又はＡ４への接触の位置に応じた信号を取得すると、取得した接触の位置（領域）に応じて、制御ライン６０を介して、触感制御部３０ｂ、３０ｄのうち一方をマスタとして、他方をスレーブとしてそれぞれ選択（設定）する。つまり、図２においては、接触物Ｆ２が接触した位置に近い圧電素子２０ｃ、２０ｄが接続されている触感制御部３０ｂをマスタとして選択し、触感制御部３０ｄをスレーブとして選択する。

そして、触感制御部３０ｂは、押圧に基づくデータが所定の基準を満たすと、圧電素子２０ｃ、２０ｄに所定の駆動信号を供給して、タッチパネル１０を振動させる。同時に、触感制御部３０ｂは、同期ライン５２を介して他の触感制御部３０ｄに同期信号を出力する。これにより、触感制御部３０ｄは、同期信号をトリガとして、圧電素子２０ｇ、２０ｈに所定の駆動信号を供給して、タッチパネル１０を振動させる。なお、触感制御部３０ｂ、３０ｄから出力する駆動信号は、触感制御部３０ａ、３０ｃから出力する駆動信号と同じにして、同じ態様の触感を呈示させても良いし、触感制御部３０ａ、３０ｃから出力する駆動信号と異ならせて、異なる態様の触感を呈示させても良い。

このように、本実施の形態に係る電子機器２によれば、マルチタッチ動作モードにおいて、マルチタッチの各々に対してタッチパネル１０を振動させるので、マルチタッチに対して個別に触感を呈示することができる。しかも、マルチタッチの各々の位置に応じて、主制御部４０により、対応する２つの触感制御部３０の一方をマスタとして選択し、他方をスレーブとして選択して、対応する４つ圧電素子２０を同時に駆動している。

したがって、マルチタッチの各々において、タッチパネル１０を同じ振動タイミングで振動させることができるので、タッチパネル１０を十分な振幅で振動させることができ、操作者に所望の触感を呈示することができる。また、マルチタッチの各々について、タッチパネル１０への接触の位置の近傍の圧電素子２０により、タッチパネル１０に対する押圧を検出するので、第１実施の形態の場合と同様、高精度の押圧検出が可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、第２実施の形態において、シングルタッチ動作モード又はマルチタッチ動作モードは、タッチパネル１０への接触の数に応じて、主制御部４０において自動的に選択することも可能である。例えば、主制御部４０において取得されるタッチパネル１０の接触の位置が、タッチパネル１０を振動させるまで継続して１つの場合は、シングルタッチ動作モードとする。これに対し、タッチパネル１０を振動させるまでに、主制御部４０において、マルチタッチの接触の位置が取得された場合は、マルチタッチ動作モードとする。

その際、マルチタッチの接触の位置が時間差を有して取得される場合は、最初に接触の位置が取得された時点で、シングルタッチ動作モードとして、１つの触感制御部３０をマスタとして選択し、その後、タッチパネル１０を振動させるまでに、他の接触の位置が取得された時点で、マルチタッチ動作モードに切り換える。例えば、図２において、最初に接触部Ｆ１による接触の位置が検出された場合は、シングルタッチ動作モードにより触感制御部３０ａをマスタとして選択し、その後、接触部Ｆ２による接触の位置が検出された場合は、マルチタッチ動作モードにより触感制御部３０ａ及び制御部３０ｃをマスタとして選択する。

また、触感制御部３０において、押圧に基づくデータが所定の基準を満たすとは、データが所定の基準値に達した際であってもよいし、データが所定の基準値を超えた際でもよいし、所定の基準値と等しいデータが検出された際でもよい。

さらに、上記実施の形態において、マスタとなる触感制御部３０は、タッチパネル１０に対する接触の位置を取得することなく、アプリケーションに応じて自動的に選択したり、予めユーザにより任意に選択したりするようにしてもよい。また、１つの触感制御部３０によって駆動可能な圧電素子２０は、２つに限らず、１つ又は３つ以上とすることも可能である。また、触感呈示部は、圧電素子に限らず、例えば偏芯モータを利用してタッチパネル１０を振動させる構成であってもよい。

さらに、本発明は、マルチタッチとして３以上の接触を検出する場合にも有効に適用することができる。この場合は、マルチタッチの各々の接触の位置に応じて、マスタとなる触感制御部を選択すればよい。また、本発明は、タッチパネル１０に対する押圧を検出することなく、タッチパネル１０に対する接触を検出して触感を呈示する電子機器にも有効に適用することができる。

また、上記実施の形態において、押圧に基づくデータは電圧値として説明したが、これに限定されず、例えば、押圧に基づくデータは、抵抗値、歪み値（量）、圧力値（荷重値）などであってもよい。

１、２電子機器
１０パネル
２０、２０ａ〜２０ｈ圧電素子（触感呈示部）
３０、３０ａ〜３０ｄ触感制御部（第１の制御部）
４０主制御部（第２の制御部）
５０、５１、５２同期ライン
６０制御ライン
Ａ１〜Ａ４領域

Claims

タッチパネルと、
前記タッチパネルに接触している接触物に触感を呈示する複数の触感呈示部と、
複数の前記触感呈示部の駆動を制御する複数の第１の制御部と、を備え、
複数の前記第１の制御部のうち一の前記第１の制御部は、他の前記第１の制御部に対して、当該他の第１の制御部が対応付けられている前記触感呈示部を駆動するための同期信号を出力する、
ことを特徴とする電子機器。
前記タッチパネルは、接触を検出し、
前記タッチパネルが検出する接触の位置を取得する第２の制御部を更に備え、
複数の前記触感呈示部は、前記タッチパネルに対する押圧を検出し、
前記第２の制御部は、取得した前記接触の位置に応じて前記第１の制御部を選択し、
選択された前記第１の制御部は、当該第１の制御部に対応付けられている前記触感呈示部により検出される前記タッチパネルに対する押圧に基づいて前記同期信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記第２の制御部は、取得した前記接触の位置の数に応じて、選択する前記第１の制御部の数を異ならせるように制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記第２の制御部は、取得した前記接触の位置の数に応じて、前記同期信号を受ける他の前記第１の制御部の数を異ならせるように制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
前記第２の制御部は、取得した前記接触の位置及び前記接触の数に応じて、前記同期信号を受ける他の前記第１の制御部を異ならせるように制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。