JP6001611B2 - Input device and method for tactile feedback - Google Patents

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本発明はタクタイルのないキーを含む入力装置の操作性を向上する技術に関し、さらには高速打鍵に適応する触覚フィードバックの技術に関する。   The present invention relates to a technique for improving the operability of an input device including a key without a tactile, and further relates to a technique for haptic feedback adapted to high-speed keystrokes.
コンピュータの入力装置であるキーボードの評価特性の1つに、ユーザがキーを押下した際に入力を指で感じる操作感覚(タクタイル(tactile))がある。タクタイルは、キー・スイッチが動作する前に指に対して適度な反力の変化を与える。良好なタクタイルがあるキーボードは、リズミカルなキー入力を可能にして長時間の操作に対しても疲労を軽減する。   One of the evaluation characteristics of a keyboard, which is an input device of a computer, is an operation feeling (tactile) in which an input feels with a finger when a user presses a key. The tactile gives a moderate reaction force change to the finger before the key switch operates. A keyboard with good tactile allows rhythmic keystrokes and reduces fatigue even for long periods of operation.
タクタイルを発生させるために多くのノートブック型パーソナル・コンピュータ(ノートPC)では、いわゆるパンタグラフ式のキーボードを採用する。パンタグラフ式のキーボードでは、各キーがキー・トップと、パンタグラフというキー・トップの支持構造と、ラバー・ドームという指の押下圧力に対する反力を与える弾力部材を含んでいる。図9は、パンタグラフ式のキー10のタクタイルを説明するための図である。グラフの縦軸は指がキーから受ける反力で横軸はキーの沈下量(キー・トラベル)を示している。   In order to generate tactiles, many notebook personal computers (notebook PCs) employ so-called pantograph keyboards. In the pantograph-type keyboard, each key includes a key top, a support structure for the key top called a pantograph, and a resilient member that gives a reaction force against a finger pressing pressure called a rubber dome. FIG. 9 is a diagram for explaining the tactile of the pantograph-type key 10. The vertical axis of the graph shows the reaction force that the finger receives from the key, and the horizontal axis shows the amount of key depression (key travel).
キー・トップ11は押下されるとラバー・ドーム13の上部を徐々に押しつぶしながら垂直下方向に移動していく。移動距離が長くなるに従って、ラバー・ドーム13の変形の程度が大きくなり指への反力も増大する。さらに移動距離が長くなると降伏点Pに達したラバー・ドーム13の頂部が急激に凹んで反力も低下する。メンブレン・シート17に形成されたキー・スイッチ19は降伏点Pの直後に動作するようにしている。このときの指に感じる急激な反力の低下がタクタイルに相当し、ユーザはタクタイルによってキー・スイッチ19の動作を認識する。   When the key top 11 is pressed, it moves vertically downward while gradually crushing the upper part of the rubber dome 13. As the moving distance increases, the degree of deformation of the rubber dome 13 increases and the reaction force on the finger also increases. When the moving distance is further increased, the top of the rubber dome 13 that has reached the yield point P is suddenly dented and the reaction force is also reduced. The key switch 19 formed on the membrane sheet 17 operates immediately after the yield point P. At this time, a sudden drop in reaction force felt by the finger corresponds to a tactile, and the user recognizes the operation of the key switch 19 by the tactile.
指は急激な反力の低下を感じても急に操作を停止できないため、キー・スイッチ19が動作したあともユーザはさらにキーを押し込んでいく。キーの移動に伴ってさらに反力が強くなってからやがてユーザは押下する操作をやめる。このような操作感覚は、タッチスクリーンに表示されるソフトウェア・キーボードからは得ることができず、キー・トラベルを伴うキーボードだけが保有することができる独特の性能である。座屈バネを使ったキーボードでも似たようなタクタイルを得ることができる。しかし、タクタイルを得るには、所定量のキー・トラベルが必要になるためキーボードが厚くなる。   Even if the finger feels a sudden drop in reaction force, the operation cannot be stopped suddenly, so that the user further presses the key after the key switch 19 is operated. The user stops the pressing operation after the reaction force becomes stronger with the movement of the key. Such a sense of operation cannot be obtained from a software keyboard displayed on a touch screen, but is a unique performance that only a keyboard with key travel can possess. A similar tactile can be obtained with a keyboard using a buckling spring. However, obtaining a tactile requires a certain amount of key travel, which makes the keyboard thicker.
これに対して、薄型化を図るためにキーボードの表面を平坦にしたフラット型キーボードが存在する。フラット型キーボードは、キー・トラベルがないか少ないため薄型化を図ることができ、表面を連続したシートで覆うことができるため防水性にも優れている。典型的なフラット型キーボードには、タブレット端末のタッチスクリーンに表示するソフトウェア・キーボードがある。また、圧力センサを利用したフラット型キーボードも存在する。圧力センサを利用したフラット型キーボードは、押圧したときにキーがわずかに沈下するが、パンタグラフ方式のキーボードのようなタクタイルを得ることはできない。タクタイルが不十分なフラット型キーボードは、タイプ・ミスやタイプ速度の低下の原因になる。   On the other hand, there is a flat type keyboard in which the surface of the keyboard is made flat in order to reduce the thickness. A flat keyboard can be thinned because it has little or no key travel, and the surface can be covered with a continuous sheet. A typical flat keyboard is a software keyboard that is displayed on the touch screen of a tablet terminal. There is also a flat keyboard using a pressure sensor. A flat keyboard using a pressure sensor slightly sinks when pressed, but cannot obtain a tactile like a pantograph keyboard. A flat keyboard with insufficient tactile causes typographical errors and a decrease in typing speed.
このような問題に対して特許文献1は、タッチ操作に応じてタッチパネルを振動させることで入力面への操作が行われたことを操作者に触覚で伝えるHAPTICS技術を開示する。同文献には、タッチパネルに複数の振動モータを設けて、タッチ操作に応じて入力操作面を振動させることが記載されている。   With respect to such a problem, Patent Literature 1 discloses a HAPTICS technology that conveys to the operator by touch the fact that an operation on the input surface has been performed by vibrating the touch panel in response to the touch operation. The document describes that a touch panel is provided with a plurality of vibration motors, and an input operation surface is vibrated according to a touch operation.
特願2012−83840号公報Japanese Patent Application No. 2012-83840
本明細書では、キーボードに関するHAPTICS技術を、キーの打鍵に応答してキーの振動または変位などの物理的な動きにより指に機械的な刺激を与える技術の意味で使用し、これを触覚フィードバックということにする。触覚フィードバックを採用するタッチスクリーンは、一般的にシステムがキー入力を検知したときに偏心モータ(振動モータ)、リニア・バイブレータ、ピエゾ素子、または形状記憶合金などを使ったアクチュエータを動作させて操作面を振動させる。   In the present specification, the HAPICS technology relating to a keyboard is used in the sense of a technology in which a mechanical stimulus is applied to a finger by a physical movement such as vibration or displacement of a key in response to a keystroke, and this is called tactile feedback. I will decide. Touch screens that use tactile feedback generally operate by operating an actuator using an eccentric motor (vibration motor), linear vibrator, piezo element, or shape memory alloy when the system detects a key input. Vibrate.
アクチュエータを各キーに設けることは、スペース、コスト、および重量などの観点から現実的でないため、特許文献1の発明のように少ないアクチュエータでキー全体を振動させる方法が一般的である。しかし全体を振動させる方法には、高速で連続的に打鍵する場合の追従性の問題が存在する。具体的には、最初のキーが打鍵されるとすべての指に触覚フィードバックがされる。最初のキーの触覚フィードバックが終了しないうちに次のキーが打鍵され、それに応じた触覚フィードバックを発生させても、最初の触覚フィードバックと次のキーの触覚フィードバックが分離して知覚されない限り、ユーザは触覚フィードバックで次のキーの入力を認識することができなくなる。   Since it is not realistic to provide an actuator for each key from the viewpoint of space, cost, weight, and the like, a method of vibrating the entire key with a small number of actuators as in the invention of Patent Document 1 is general. However, in the method of vibrating the whole, there is a problem of followability when the key is continuously pressed at a high speed. Specifically, when the first key is pressed, tactile feedback is given to all fingers. If the next key is pressed before the first key's tactile feedback is finished and the corresponding tactile feedback is generated, the user will not be able to perceive the first and the next key's tactile feedback separately. The next key input cannot be recognized by tactile feedback.
触覚フィードバックを知覚するためには、フィードバックを付与している時間がある程度必要になる。理想的には、キー・スイッチが閉じた時のメーク信号と同時に触覚フィードバックを発生させ、フィードバックに必要な時間が経過した後に触覚フィードバックをただちに停止させればよいが、アクチュエータの応答時間や振動体の慣性などがあるため必ず遅延時間が発生する。   In order to perceive tactile feedback, a certain amount of time is required for giving feedback. Ideally, tactile feedback should be generated simultaneously with the make signal when the key switch is closed, and the tactile feedback should be stopped immediately after the time required for feedback has elapsed. There is always a delay time because of inertia.
ピエゾ素子を使ったアクチュエータは比較的応答時間が短いが、振幅が小さいため十分な触覚フィードバックを与えることが困難である。また、高い駆動電圧を生成するための電源回路が必要になりコストが高い。偏心モータやリニア・バイブレータを使ったアクチュエータは動作電圧が低いため電池で駆動でき、コストも安いが応答時間が長い。特に、特許文献1の発明のように、タッチパネルの全体を振動させる方法は、連続打鍵のときに打鍵キーごとに触覚フィードバックを分離できないため高速でブラインド・タッチをするユーザには適用できない。また、いずれのキーを操作してもタッチパネルの全体が振動するため消費電力も大きくなる。   An actuator using a piezo element has a relatively short response time, but it is difficult to provide sufficient tactile feedback because of its small amplitude. In addition, a power supply circuit for generating a high drive voltage is required, and the cost is high. Actuators using eccentric motors and linear vibrators can be driven by batteries because of their low operating voltage, and the cost is low but the response time is long. In particular, the method of vibrating the entire touch panel as in the invention of Patent Document 1 cannot be applied to a user who performs a blind touch at a high speed because tactile feedback cannot be separated for each key pressing key during continuous key pressing. In addition, even if any key is operated, the entire touch panel vibrates and power consumption increases.
そこで本発明の目的は、適切な触覚フィードバックを与えることができる入力装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、高速の連続打鍵に追従して触覚フィードバックを与えることが可能な入力装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、パンタグラフ式のタクタイルに近似する触覚フィードバックを与えることができる入力装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、低消費電力の触覚フィードバックをすることができる入力装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、薄型化に適した入力装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような入力装置を搭載した携帯式電子機器おおび触覚フィードバックをする方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an input device capable of providing appropriate tactile feedback. A further object of the present invention is to provide an input device capable of providing tactile feedback following high-speed continuous keystrokes. It is a further object of the present invention to provide an input device that can provide haptic feedback that approximates a pantograph tactile. A further object of the present invention is to provide an input device capable of providing tactile feedback with low power consumption. Furthermore, the objective of this invention is providing the input device suitable for thickness reduction. It is a further object of the present invention to provide a portable electronic device equipped with such an input device and a method for tactile feedback.
入力装置は、複数のキー・グループに区分された複数のキーと、各キーに対する打鍵を検出する検出部と、検出部がいずれかのキーの打鍵を検出したときに打鍵したキーを含むキー・グループに変位を与えるアクチュエータとを有する。アクチュエータが変位を与える被駆動体をキー全体の一部であるキー・グループの単位にすることで、キー全体を被駆動体にするよりも質量を小さくして追従性を良好にすることができる。また、キー全体を被駆動体にするよりも消費電力を低減することができる。   The input device includes a plurality of keys divided into a plurality of key groups, a detection unit that detects a keystroke for each key, and a key that includes a key that is pressed when the detection unit detects a keystroke of any key And an actuator for applying a displacement to the group. By making the driven body to which the actuator applies displacement into a key group unit that is a part of the entire key, the mass can be made smaller and the followability can be made better than the entire key being the driven body. . In addition, power consumption can be reduced as compared with the case where the entire key is driven.
キー・グループは、左手の指で操作する複数のキーで構成したキー・グループと右手の指で操作する複数のキーで構成したキー・グループを含むことができる。左手のいずれかの指と右手のいずれかの指で連続打鍵をするときは、左手の指による最初のキーによる変位が終了しないうちに右手の指による次のキーの変位が始まることがあるが、キー・グループごとに変位を与えるためユーザは最初のキーによる変位が終了しなくても後続のキーに対応する変位を知覚することができる。   The key group can include a key group composed of a plurality of keys operated with the left hand finger and a key group composed of a plurality of keys operated with the right hand finger. When you make a continuous keystroke with one finger of your left hand and one finger of your right hand, the displacement of the next key with the finger of the right hand may start before the displacement of the first key with the finger of the left hand ends. Since the displacement is given for each key group, the user can perceive the displacement corresponding to the subsequent key even if the displacement by the first key is not completed.
キー・グループは、左手の親指以外の指のそれぞれが操作する複数のキーでそれぞれ構成した複数のキー・グループと右手の親指以外の指のそれぞれが操作する複数のキーでそれぞれ構成した複数のキー・グループとすることができる。この場合も、異なる指で連続打鍵をすると最初のキーによる変位が終了しないうちに次のキーの変位が始まることがあるが、キー・グループごとに変位を与えるためユーザは後続のキーに対応する変位を知覚することができる。   The key group consists of a plurality of keys each composed of a plurality of keys operated by fingers other than the left thumb and a plurality of keys each composed of a plurality of keys operated by fingers other than the right thumb.・ It can be a group. In this case as well, if the keys are continuously pressed with different fingers, the displacement of the next key may start before the displacement by the first key is completed, but the user corresponds to the subsequent key to give the displacement for each key group. Displacement can be perceived.
キー・グループがさらに親指で操作するキーで構成したキー・グループを含むようにしてもよい。アクチュエータを、大きな振幅はとれるが比較的応答時間が長い偏心モータを含んで構成しても、連続打鍵の際に最初の触覚フィードバックと後続の触覚フィードバックを分離することができる。アクチュエータは、複数のキーを操作面に平行な方向に振動させると、薄型化に都合がよく、また、押圧によるキーの撓みがあっても良好な変位を与えることができる。   The key group may further include a key group including keys operated by the thumb. Even if the actuator includes an eccentric motor that can take a large amplitude but has a relatively long response time, the first haptic feedback and the subsequent haptic feedback can be separated during successive keystrokes. When the actuator vibrates a plurality of keys in a direction parallel to the operation surface, it is convenient for reducing the thickness of the actuator, and it is possible to give good displacement even if the key is bent due to pressing.
検出部は、各キーに対応して設けた静電容量式のタッチセンサで構成することができる。このとき、特定のキー・グループが含む任意のキーに対する押下圧力を検出する圧力センサと、圧力センサが検出した圧力に基づいてアクチュエータを動作させる駆動部とを有することができる。この場合、ホーム・ポジションのキーに対して複数の指が同時にタッチしていても圧力センサの動作で打鍵したキーを特定し、圧力信号だけでアクチュエータを動作させることができる。   The detection unit can be configured by a capacitive touch sensor provided corresponding to each key. At this time, it is possible to have a pressure sensor that detects a pressing pressure for an arbitrary key included in a specific key group, and a drive unit that operates the actuator based on the pressure detected by the pressure sensor. In this case, even if a plurality of fingers touch the home position key at the same time, the key pressed by the operation of the pressure sensor can be specified, and the actuator can be operated only by the pressure signal.
検出部は各キーの押下圧力を検出する圧力センサで構成することもできる。アクチュエータは、所定の時間だけ打鍵したキーを含むキー・グループを振動させることができる。またアクチュエータは、キー・グループに1回の衝撃力を付与することもできる。1回の衝撃力は、パンタグラフ式のキーボードに近いタクタイルを生成することができる。入力装置は、すべてのキーの表面を覆うカバー・シートが操作面を構成するフラット型キーボードとすることができる。また、入力装置はキー・トラベルがないフラット型キーボードとすることができる。複数のキーが左手の指と右手の指を待機するときに位置づけるホーム・ポジションキーを含むことができる。   The detection unit can also be configured by a pressure sensor that detects the pressing pressure of each key. The actuator can vibrate the key group including the key that is pressed for a predetermined time. The actuator can also apply a single impact force to the key group. A single impact force can generate a tactile that resembles a pantograph keyboard. The input device may be a flat keyboard in which a cover sheet that covers the surfaces of all keys forms an operation surface. The input device can be a flat keyboard without key travel. A plurality of keys may include a home position key that is positioned when waiting for a left finger and a right finger.
本発明により、適切な触覚フィードバックを与えることができる入力装置を提供することができた。さらに本発明により、高速の連続打鍵に追従して触覚フィードバックを与えることが可能な入力装置を提供することができた。さらに本発明により、パンタグラフ式のタクタイルに近似する触覚フィードバックを与えることができる入力装置を提供することができた。さらに本発明により、低消費電力で触覚フィードバックをすることができる入力装置を提供することができた。さらに本発明により、薄型化に適した入力装置を提供することができた。さらに本発明により、そのような入力装置を搭載した携帯式電子機器おおび触覚フィードバックをする方法を提供することができた。   According to the present invention, an input device capable of providing appropriate tactile feedback can be provided. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an input device capable of providing tactile feedback following high-speed continuous keystrokes. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an input device that can provide tactile feedback that approximates a pantograph tactile. Furthermore, according to the present invention, an input device capable of tactile feedback with low power consumption can be provided. Furthermore, according to the present invention, an input device suitable for thinning can be provided. Furthermore, according to the present invention, a portable electronic device equipped with such an input device and a method for tactile feedback can be provided.
フラット型キーボード100のキー配列の一例を示す平面図である。3 is a plan view showing an example of a key arrangement of the flat keyboard 100. FIG. 触覚フィードバックを与える単位となるキー・グループの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the key group used as the unit which gives tactile feedback. フラット型キーボード100の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a flat keyboard 100. FIG. 触覚フィードバックの発生機構を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the generation | occurrence | production mechanism of tactile feedback. キー・グループ103のいずれかのキーを打鍵したときのキー・グループ103の領域に対応する操作面161の振動波形を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a vibration waveform of the operation surface 161 corresponding to the area of the key group 103 when any key of the key group 103 is pressed. パンタグラフ式キーボードのタクタイルに近い触覚フィードバックを与える方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of giving the tactile feedback close | similar to the tactile of a pantograph-type keyboard. キーボード100の機能的な構成を説明するための機能ブロック図である。2 is a functional block diagram for explaining a functional configuration of a keyboard 100. FIG. フラット型キーボード100の適用例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an application example of the flat keyboard 100. パンタグラフ式のキー10のタクタイルを説明するための図である。4 is a diagram for explaining tactiles of a pantograph type key 10. FIG.
[フラット型キーボード]
図1は、フラット型キーボード100のキー配列の一例を示す平面図である。フラット型キーボード100と対比することができる一般的なキーボードは、相互に物理的に独立したキー・トップ、キー・トップのトラベリング機構、および押下されたキー・トップを押し戻すバネ機構で構成されている。そして、トラベリング機構およびバネ機構は、ラバー・ドーム、パンタグラフ、軸、コイルバネ、または座屈バネなどを組み合わせて構成する。
[Flat type keyboard]
FIG. 1 is a plan view showing an example of a key arrangement of the flat keyboard 100. A general keyboard that can be contrasted with the flat keyboard 100 includes a key top that is physically independent of each other, a traveling mechanism for the key top, and a spring mechanism that pushes back the pressed key top. . The traveling mechanism and the spring mechanism are configured by combining a rubber dome, a pantograph, a shaft, a coil spring, or a buckling spring.
本実施の形態にかかるフラット型キーボード100との対比において、一般的なキーボードの特徴は、キー・トップが相互に独立していること、キー・トラベルの距離が長いこと、機械的なメンブレン・スイッチに対する圧力で打鍵したキーを検出することなどを挙げることができる。なお、本明細書において、打鍵とは特定のキーに対する入力操作のことを示している。このときの入力操作には、押圧またはキー・トラベルという概念がないキーボードに対する入力操作まで含むものとする。たとえば、押圧を伴わないタッチ操作だけで入力操作ができる静電容量式のキーに対しても打鍵という用語を適用する。   In contrast to the flat keyboard 100 according to the present embodiment, the general keyboard has the following characteristics: the key tops are independent from each other; the key travel distance is long; and the mechanical membrane switch For example, it is possible to detect a key that has been pressed with a pressure against the key. Note that in this specification, the keystroke indicates an input operation with respect to a specific key. The input operation at this time includes an input operation with respect to a keyboard having no concept of pressing or key travel. For example, the term “keystroke” is applied to a capacitive key that can be input only by a touch operation without pressing.
これに対してフラット型キーボード100は、操作面が全体的に平坦で、キー・トラベルがまったくないかほとんどないこと、メンブレン・スイッチ以外の方法で打鍵したキーを検出することなどを挙げることができる。フラット型キーボード100は、表面を連続したカバー・シートで覆うことができるため、表面にこぼした液体がキーボードの内部に進入することはない。フラット型キーボードは、タクタイルがまったくないか十分でないために、打鍵した指の感覚で入力を知覚できない。   On the other hand, the flat keyboard 100 has a flat operation surface as a whole, has no or little key travel, and can detect a key pressed by a method other than a membrane switch. . Since the flat keyboard 100 can be covered with a continuous cover sheet, liquid spilled on the surface does not enter the keyboard. Since the flat keyboard has no tactile or is not sufficient, it cannot perceive input with the sense of the finger of the keystroke.
タクタイルと触覚フィードバックはいずれもキー操作に応じた指の刺激として感じる点で共通する。両者を区別する1つの方法として、タクタイルは指の押圧操作に応じてキーの部材が変形することにより作り出すものであるのに対し、触覚フィードバックは多少の押圧操作をともなうとしても、キーの部材が直接それに反応するのではなく、打鍵に応答して動作するアクチュエータが作り出している点を挙げることができる。   Both tactile and tactile feedback are common in that they are felt as finger stimuli in response to key operations. As one method for distinguishing between the two, tactile is created by the deformation of the key member in response to a finger pressing operation, whereas tactile feedback does not change the key member even if there is some pressing operation. It can be mentioned that an actuator that operates in response to a keystroke is created rather than reacting directly to it.
フラット型キーボード100に対する打鍵の検出原理には、人体の接近を静電容量の変化で検出する静電容量型のセンサ、圧力スイッチや歪みゲージなどで押下圧力を検出する圧力型のセンサなどがある。フラット型キーボードの中には、ドーム状の金属プレートや特別なキー・スイッチを使って少ないキー・トラベルでタクタイルを与えるものも存在する。キーの押圧で十分なタクタイルが得られる場合は本発明の適用の意義は小さいが適用することは可能である。   The key detection principle of the flat keyboard 100 includes a capacitance type sensor that detects the approach of the human body by a change in capacitance, and a pressure type sensor that detects the pressing pressure with a pressure switch, a strain gauge, or the like. . Some flat keyboards use a dome-shaped metal plate or special key switches to provide tactile with less key travel. In the case where a sufficient tactile is obtained by pressing the key, the significance of the application of the present invention is small, but it can be applied.
フラット型キーボード100の操作面は完全な平面である必要はなく、たとえば、キーの位置だけ多少突き出るようにエンボス加工をしていてもよい。キー配列は特に限定する必要はないが、フラット型キーボード100は、ホーム・ポジションの基準となるFキー、Jキーに両手の人指し指をおいて打鍵できるものであることが前提になる。したがって、1本の指で入力することを前提にしたテンキーの入力デバイスや、特定の記号や文字だけで構成した入力デバイスは、フラット型キーボード100には含まない。   The operation surface of the flat type keyboard 100 does not need to be a complete plane, and may be embossed so as to protrude slightly by the key position, for example. The key arrangement is not particularly limited, but it is assumed that the flat keyboard 100 can be hit with the index finger of both hands placed on the F key and the J key as the reference of the home position. Accordingly, a numeric keypad input device based on input with one finger or an input device composed only of specific symbols and characters is not included in the flat keyboard 100.
[キー・グループと追従性]
図2は、触覚フィードバックを与える単位となるキー・グループの一例を説明する図である。本発明は、触覚フィードバックをフラット型キーボード100のキー全体ではなく複数のグループごとに与えることを特徴とする。触覚フィードバックは、キー・スイッチの動作に応じて発生する。触覚フィードバックの追従性は、キー・スイッチが閉じてメーク信号が生成されてから振動体が十分に振動するまでの上昇時間と触覚フィードバックの提供に必要な所定の時間が経過してから振動体が停止するまで停止時間の2つの時間が主要な要素になる。
[Key group and tracking]
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a key group serving as a unit for providing tactile feedback. The present invention is characterized in that haptic feedback is given to a plurality of groups instead of the entire keys of the flat keyboard 100. Haptic feedback is generated in response to the operation of the key switch. The tactile feedback tracking is based on the rise time from when the key switch is closed and the make signal is generated until the vibrating body sufficiently vibrates and after the predetermined time necessary to provide tactile feedback has elapsed. Two times of stop time become the main factors until stopping.
連続打鍵の際に各キーに対応して発生させる触覚フィードバックを前後で分離するには、アクチュエータの応答時間の短縮、機械的な変位が与えられる対象物(以下、被駆動体という。)の質量すなわち慣性の大きさ、および連続打鍵をする指と打鍵速度の関係に応じた対応が主要な要素になる。アクチュエータは、応答時間に加えて、加振力の大きさ、消費電力、コスト、サイズ、および電源回路などの要素を含めて決定するが本発明において特に限定する必要はない。   In order to separate the tactile feedback generated corresponding to each key at the time of continuous keystroke, the response time of the actuator is shortened, and the mass of an object (hereinafter referred to as a driven body) to which mechanical displacement is given. That is, the main factors are the magnitude of inertia and the correspondence according to the relationship between the finger that makes a continuous keystroke and the keystroke speed. The actuator is determined including factors such as the magnitude of the excitation force, power consumption, cost, size, and power supply circuit in addition to the response time, but it is not necessary to limit the actuator in the present invention.
ただし、本発明を適用することで応答時間が長いといわれているが安価で振動振幅を大きくできる偏心モータを利用して追従性を改善することができるようになる。本発明では、被駆動体の質量を小さくするためにキー・グループを構成して、キー・グループを被駆動体の単位にする。キー・グループの構成には、以下に説明するように打鍵する指の順番と打鍵速度の関係を考慮している。標準的な操作方法で両手打鍵をするときにユーザは各指が分担するキーを決めている。   However, although the response time is said to be long by applying the present invention, the followability can be improved by using an eccentric motor that is inexpensive and can increase the vibration amplitude. In the present invention, a key group is formed in order to reduce the mass of the driven body, and the key group is a unit of the driven body. As will be described below, the key group configuration takes into account the relationship between the order of the fingers and the keystroke speed. When performing a two-handed key with a standard operation method, the user determines a key shared by each finger.
図2には、9個のキー・グループ101〜117を示している。7個のキーからなるキー・グループ101は、左手の小指で打鍵するキーで構成する。4個のキーからなるキー・グループ103は、左手の薬指で打鍵するキーで構成する。4個のキーからなるキー・グループ105は、左手の中指で打鍵するキーで構成する。8個のキーからなるキー・グループ107は、左手の人指し指で打鍵するキーで構成する。   FIG. 2 shows nine key groups 101-117. A key group 101 consisting of seven keys is composed of keys that are pressed with the little finger of the left hand. A key group 103 composed of four keys is composed of keys that are pressed with the ring finger of the left hand. A key group 105 consisting of four keys is composed of keys that are pressed with the middle finger of the left hand. A key group 107 composed of eight keys is composed of keys that are pressed with the index finger of the left hand.
8個のキーからなるキー・グループ109は、右手の人指し指で打鍵するキーで構成する。4個のキーからなるキー・グループ111は、右手の中指で打鍵するキーで構成する。4個のキーからなるキー・グループ113は、右手の薬指で打鍵するキーで構成する。5個のキーからなるキー・グループ115は、右手の小指で打鍵するキーで構成する。キー・グループ117は、左手または右手の親指で操作するスペース・キーである。なお、図2は標準的な両手打鍵での指の分担の一例を示したものであり、各指が分担するキーの種類、数などはこれと異なっていてもよい。   A key group 109 composed of eight keys is composed of keys that are pressed with the index finger of the right hand. A key group 111 consisting of four keys is composed of keys that are pressed with the middle finger of the right hand. A key group 113 composed of four keys is configured by keys that are pressed with the ring finger of the right hand. A key group 115 consisting of five keys is composed of keys that are pressed with the little finger of the right hand. The key group 117 is a space key operated with the thumb of the left hand or the right hand. Note that FIG. 2 shows an example of finger sharing with a standard two-hand key, and the type and number of keys shared by each finger may be different.
ユーザは打鍵前にホーム・ポジションに指を配置する。ホーム・ポジションでは、左手の人指し指、中指、薬指、小指、および親指を、それぞれFキー、Dキー、Sキー、Aキー、およびスペース・キーに載せる。また、右手の人指し指、中指、薬指、小指、および親指を、それぞれJキー、Kキー、Lキー、エンター・キー、およびスペース・キーに載せる。ユーザはホーム・ポジションから離れた位置にあるキーの打鍵が終了すると、指をホーム・ポジションの位置に戻して次の入力に備える。   The user places a finger at the home position before the key is pressed. In the home position, the index finger, middle finger, ring finger, pinky finger, and thumb of the left hand are placed on the F key, D key, S key, A key, and space key, respectively. Also, the index finger, middle finger, ring finger, pinky finger, and thumb of the right hand are placed on the J key, K key, L key, Enter key, and Space key, respectively. When the user finishes striking a key away from the home position, the user returns his / her finger to the home position to prepare for the next input.
連続打鍵をするときのキーの順番には、同一の指による同一のキー、同一の指による異なるキー、同一の手の異なる指による異なるキー、および異なる手の指による異なるキーがある。同一の指による同一のキーの連続打鍵は、たとえば左手の人指し指で連続的にRキーを打鍵する場合である。この打鍵の順番は打鍵速度が速いため、各打鍵に応じて分離した触覚フィードバックをすることが難しくなる。ただし、このような打鍵の順番が通常の入力操作で発生する頻度は少なく、また、本発明により被駆動体の質量を小さくして上昇時間および停止時間を短くすることで、キー全体を振動させるよりは追従できるようになる。   The order of keys when making consecutive keys includes the same key by the same finger, different keys by the same finger, different keys by different fingers of the same hand, and different keys by fingers of different hands. The continuous key pressing of the same key with the same finger is a case where the R key is continuously pressed with the index finger of the left hand, for example. Since the key pressing speed is high in the key pressing order, it becomes difficult to provide tactile feedback separated according to each key pressing. However, the frequency of such keystrokes is less likely to occur during normal input operations, and the present invention vibrates the entire key by reducing the mass of the driven body and shortening the rise time and stop time. It will be able to follow more.
同一の指による異なるキーの連続打鍵は、たとえば左手の人指し指によるFキーの打鍵に続いてRキーを打鍵する場合である。この打鍵の順番は、Fキーの打鍵を終えてからRキーの打鍵のために指を移動させるため打鍵速度が他に比べて遅く、触覚フィードバックの分離の上ではさほど問題にならない。同一の手の異なる指による異なるキーの連続打鍵は、たとえば、左手の人指し指によるFキーの打鍵に続いて中指でEキーを打鍵する場合である。この打鍵の順番はFキーの打鍵が終了する前に中指を移動することができるため打鍵速度が速く、図2に示すキー・グループ101〜117を一括して被駆動体とした場合には触覚フィードバックを分離できなくなる。   Sequential keying of different keys with the same finger is, for example, when the R key is pressed following the F key of the left index finger. The order of the keystrokes is slower than others because the finger is moved for the keystroke of the R key after the keystroke of the F key is finished, and there is not much problem in separating the tactile feedback. The consecutive keystrokes of different keys with different fingers of the same hand are, for example, when the E key is pressed with the middle finger following the keystroke of the F key with the index finger of the left hand. The keying speed is high because the middle finger can be moved before the keying of the F key is completed, so that the keying speed is fast. When the key groups 101 to 117 shown in FIG. Inability to separate feedback.
すなわち、Fキーを打鍵したときにはEキーにも触覚フィードバックが発生する。続いて打鍵するためにEキーに指を触れたときにFキーの打鍵で生成した触覚フィードバックが継続していると、Eキーに対する打鍵によって触覚フィードバックをしても、ユーザはEキーの触覚フィードバックを正しく知覚できない。異なる手の指による異なるキーの連続打鍵は、たとえば左手の人指し指によるFキーの打鍵に続いて、右手の人指し指でUキーを打鍵する場合である。この打鍵の順番も打鍵速度が速いため同様に従来の方法ではUキーの打鍵に応じた触覚フィードバックを知覚することができない。   That is, when the F key is pressed, tactile feedback is also generated for the E key. Subsequently, if the tactile feedback generated by the keystroke of the F key is continued when the E key is touched to make a keystroke, even if the tactile feedback is made by the keystroke to the E key, the user performs the tactile feedback of the E key. Cannot be perceived correctly. The consecutive keystrokes of different keys with fingers of different hands are, for example, when the U key is pressed with the index finger of the right hand following the keystroke of the F key with the index finger of the left hand. Similarly, since the key-pressing speed is high, the conventional method cannot perceive tactile feedback according to the key-pressing of the U-key.
本発明では、図2のようにキー・グループ101〜117を構成して、各キー・グループを被駆動体の最小単位にする。Fキーに続いてEキーを連続打鍵するときは、Fキーの打鍵に応じた触覚フィードバックは、キー・グループ107のキーにだけ付与し、Eキーすなわち他のキー・グループには付与しない。したがってユーザは、連続打鍵でFキーに対する触覚フィードバックが終了しない間に打鍵されたEキーに対する触覚フィードバックを知覚することができる。Fキーに続いてUキーを打鍵するときも同様に触覚フィードバックを知覚できるようになる。   In the present invention, as shown in FIG. 2, key groups 101 to 117 are configured so that each key group is a minimum unit of a driven body. When the E key is continuously pressed after the F key, the tactile feedback corresponding to the F key is applied only to the keys of the key group 107 and not to the E key, that is, other key groups. Therefore, the user can perceive the haptic feedback for the E key that is pressed while the haptic feedback for the F key is not terminated by continuous key pressing. Similarly, tactile feedback can be perceived when the U key is pressed after the F key.
本発明では、被駆動体を分割して質量を小さくし上昇時間および停止時間を短くし、さらに、打鍵間隔がそれを越えて速くなったとしても先行するキーと後続のキーの被駆動体を分割することで触覚フィードバックの発生時間が重複しても知覚できるようにしている。異なる手の指による異なるキーの連続打鍵の際の打鍵速度が最も速くなるため、左手の指が分担するキーで構成したキー・グループと右手の指が分担するキーで構成したキー・グループと親指のキー・グループに分割してもよい。さらに、任意の複数のキー・グループに分割することでも、被駆動体の質量を低下させることができるため、キー全体を被駆動体にするよりも追従性を良好にすることができる。   In the present invention, the driven body is divided to reduce the mass to shorten the rising time and the stopping time, and further, the driven body of the preceding key and the succeeding key is separated even if the keystroke interval exceeds that time. By dividing, it is possible to perceive even if the generation times of tactile feedback overlap. Since the keystroke speed is the fastest when keys of different keys are successively pressed by fingers of different hands, a key group composed of keys shared by the fingers of the left hand and a key group composed of keys shared by the fingers of the right hand and the thumb May be divided into key groups. Furthermore, since the mass of the driven body can be reduced also by dividing it into a plurality of arbitrary key groups, the followability can be made better than when the entire key is driven.
[触覚フィードバック機構の構造]
図3はフラット型キーボード100の分解斜視図で、図4(A)はキー・グループ103の側面図で、図4(B)は偏心モータ153の斜視図である。他のキー・グループの構造も図4の構造から理解することができる。図3には、キー・グループ101〜117(ただし、キー・グループ117は1個のキー)と、各キー・グループ101に対応する駆動体と偏心モータを示している。駆動体と偏心モータについてはキー・グループ103に対応する駆動体151と偏心モータ153だけに参照番号を付与しているが、他のキー・グループについても同様に専用の駆動体と偏心モータを対応させて設けている。なお、偏心モータは各キー・グループに対応して設けないで、1個の偏心モータと当該偏心モータから各キー・グループに変位を伝達する伝達機構で構成してもよい。また、各駆動体に対して複数の偏心モータを設けてもよい。
[Structure of tactile feedback mechanism]
3 is an exploded perspective view of the flat keyboard 100, FIG. 4A is a side view of the key group 103, and FIG. 4B is a perspective view of the eccentric motor 153. FIG. Other key group structures can also be understood from the structure of FIG. FIG. 3 shows the key groups 101 to 117 (where the key group 117 is one key), and the driving body and the eccentric motor corresponding to each key group 101. For the driving body and the eccentric motor, reference numerals are given only to the driving body 151 and the eccentric motor 153 corresponding to the key group 103, but the dedicated driving body and the eccentric motor are similarly supported for the other key groups. It is provided. The eccentric motor may not be provided corresponding to each key group, but may be constituted by one eccentric motor and a transmission mechanism that transmits displacement from the eccentric motor to each key group. Moreover, you may provide a some eccentric motor with respect to each drive body.
図4でキー・グループ103は、2キーに対応するタッチセンサ103a、Wキーに対応するタッチセンサ103b、Sキーに対応するタッチセンサ103c、およびXキーに対応するタッチセンサ103dで構成している。タッチセンサの検出原理は特に限定しないが、ここでは、静電容量式のタッチセンサを例示して説明する。静電容量式のタッチセンサは、操作面に対する指の接触を内部に構成した電極間の静電容量の変化として検出する。   In FIG. 4, the key group 103 includes a touch sensor 103a corresponding to 2 keys, a touch sensor 103b corresponding to the W key, a touch sensor 103c corresponding to the S key, and a touch sensor 103d corresponding to the X key. . The detection principle of the touch sensor is not particularly limited, but here, a capacitive touch sensor will be described as an example. The capacitance type touch sensor detects a finger contact with the operation surface as a change in capacitance between electrodes formed inside.
タッチセンサ103a〜103dは、基板167の上に配置され全体がカバー165で包まれている。カバー165の上には、キー・グループ101〜117およびその他のキーも含めてキーボード100の表面全体を覆うカバー・シート163を設けている。タッチセンサ103a〜103d、基板167およびカバー165は、キー・グループ103が振動する単位となる被駆動体150を構成する。   The touch sensors 103 a to 103 d are arranged on the substrate 167 and are entirely covered with a cover 165. A cover sheet 163 that covers the entire surface of the keyboard 100 including the key groups 101 to 117 and other keys is provided on the cover 165. The touch sensors 103a to 103d, the substrate 167, and the cover 165 constitute a driven body 150 that is a unit in which the key group 103 vibrates.
カバー・シート163には、各キーの位置に対応するキーの名称を印字している。したがって、キーボード100は、表面にこぼれた液体がキーまたはキー・グループ101〜117の隙間から内部に進入することはない。カバー・シート163の表面は平坦な操作面161を構成する。基板167の下部には圧力センサ165を設けている。   On the cover sheet 163, the name of the key corresponding to the position of each key is printed. Therefore, the liquid that has spilled on the surface of the keyboard 100 does not enter the inside through the gap between the keys or the key groups 101 to 117. The surface of the cover sheet 163 constitutes a flat operation surface 161. A pressure sensor 165 is provided below the substrate 167.
静電容量式のタッチセンサ103a〜103dは、指をホーム・ポジションに置いただけでタッチ操作を認識する。したがって標準的な両手打鍵の方法ではタッチセンサだけで、打鍵を識別することができない。圧力センサ165は、この点を補ってタッチセンサ103a〜103dによる打鍵を可能にする。指の分担が決まっているため各キー・グループでは必ずいずれか1個のキーにしかタッチしない。   The capacitive touch sensors 103a to 103d recognize a touch operation only by placing a finger at the home position. Therefore, a standard two-handed keystroke method cannot identify a keystroke only with a touch sensor. The pressure sensor 165 compensates for this point and allows the touch sensors 103a to 103d to be pressed. Since each finger is assigned, only one key is touched in each key group.
圧力センサ165は、キー・グループ103のいずれかが押圧されたときに動作する。したがってコントローラは、キー・グループ103のキーについて、指の接触を検知したタッチセンサ103a〜103dから打鍵するキーを選択し、かつ、圧力センサ165が動作したときに選択したキーの打鍵を認識してメーク・コードを生成することができる。他のキー・グループでは、ホーム・ポジションのキーが選択されるが、コントローラは対応する圧力センサが動作しないかぎり打鍵を認識しない。コントローラは、圧力センサが圧力を検出しないときに打鍵の終了を認識してブレーク・コードを生成することができる。   The pressure sensor 165 operates when any of the key groups 103 is pressed. Therefore, the controller selects a key to be pressed from the touch sensors 103a to 103d that detected the touch of the finger for the keys of the key group 103, and recognizes the key pressing of the selected key when the pressure sensor 165 is operated. Make code can be generated. In other key groups, the home position key is selected, but the controller does not recognize the keystroke unless the corresponding pressure sensor is activated. The controller can recognize the end of the keystroke and generate a break code when the pressure sensor does not detect pressure.
静電容量式のタッチセンサ103a〜103dに代えて、歪みゲージ、抵抗膜、または機械式スイッチのような圧力センサを各キーに対応させて設けてもよい。この場合コントローラは、ホーム・ポジションに指が載せられただけでは打鍵を認識しないためキー・グループごとに設ける圧力センサが不要になり、各キーが押圧されたときに打鍵を認識することができる。圧力センサを発生させるための押圧で多少のキー・トラベルが発生する場合もあるが、パンタグラフ方式のようなタクタイルは実現できない。   Instead of the capacitive touch sensors 103a to 103d, a pressure sensor such as a strain gauge, a resistance film, or a mechanical switch may be provided corresponding to each key. In this case, since the controller does not recognize the keystroke only by placing the finger on the home position, a pressure sensor provided for each key group becomes unnecessary, and the keystroke can be recognized when each key is pressed. Although some key travel may occur due to the press for generating the pressure sensor, a tactile like the pantograph method cannot be realized.
基板167の下には、駆動体151が操作面161に平行に長手方向への振動が可能なように配置されている。駆動体151の端部には偏心モータ153を設けている。偏心モータ153は、回転軸153bに偏心重り153cを取り付けて、回転体の重心を回転軸から半径方向にシフトさせることにより本体153aを振動させる。本体153aの振動を直接または間接的に駆動体151に伝えることで被駆動体150が振動する。このとき、キー・グループ103の範囲に対応する操作面161にタッチしている指は触覚フィードバックを受けるが、他のキー・グループの領域に対応する操作面161にタッチしている指は、対応する偏心モータが振動しない限り触覚フィードバックを受けない。   Under the substrate 167, the driving body 151 is arranged in parallel with the operation surface 161 so as to be able to vibrate in the longitudinal direction. An eccentric motor 153 is provided at the end of the driving body 151. The eccentric motor 153 attaches an eccentric weight 153c to the rotating shaft 153b and vibrates the main body 153a by shifting the center of gravity of the rotating body in the radial direction from the rotating shaft. By transmitting the vibration of the main body 153a directly or indirectly to the driving body 151, the driven body 150 vibrates. At this time, the finger touching the operation surface 161 corresponding to the range of the key group 103 receives tactile feedback, but the finger touching the operation surface 161 corresponding to the other key group region corresponds to As long as the eccentric motor does not vibrate, it does not receive tactile feedback.
偏心モータ153はロータ自体を半円型にするなどして振動を発生させるタイプのものでもよい。触覚フィードバックを提供するためのアクチュエータとしては、偏心モータの他に、電流を流したコイルと永久磁石の反発力を使ってコイルを振動させるリニア・バイブレータ、電圧を印加したときの機械的な伸縮を利用するピエゾ素子、または電流を流したときに振動する形状記憶合金などを利用したものでもよい。   The eccentric motor 153 may be of a type that generates vibration by making the rotor itself semicircular. As an actuator for providing tactile feedback, in addition to the eccentric motor, a linear vibrator that vibrates the coil using the repulsive force of the coil that passed the current and the permanent magnet, and mechanical expansion and contraction when voltage is applied. A piezo element to be used, or a shape memory alloy that vibrates when a current is passed may be used.
駆動体151は、操作面161に垂直な方向に振動させてもよいが、平行な方向に振動させると、偏心モータ153を駆動体151の側に配置することができるため、薄型化を図る上で都合がよい。また、駆動体151を垂直方向に振動させると、操作面161が押下されて押下された部位が撓んだときに指に振動が伝わりにくくなる。その点で被駆動体150は操作面161に平行な方向の剛性が高く、指の押圧力があっても振動が制約されることがないため有利である。   The drive body 151 may be vibrated in a direction perpendicular to the operation surface 161. However, if the drive body 151 is vibrated in a parallel direction, the eccentric motor 153 can be disposed on the drive body 151 side, so that the thickness can be reduced. Convenient. Further, when the driving body 151 is vibrated in the vertical direction, it is difficult for vibration to be transmitted to the finger when the operation surface 161 is pressed and the pressed portion is bent. In this respect, the driven body 150 is advantageous because it has high rigidity in a direction parallel to the operation surface 161, and vibration is not restricted even if there is a finger pressing force.
図5は、キー・グループ103のいずれかのキーを打鍵したときのキー・グループ103の領域に対応する操作面161の振動波形を説明するための図である。縦軸は振幅で横軸は時間である。ライン201は比較のために、いずれかのキーを打鍵したときにすべてのキー・グループ101〜117のキーを同時に振動させる場合の波形を示し、ライン203は本実施の形態にかかる方法でキー・グループ103だけを振動させる場合の波形を示している。   FIG. 5 is a diagram for explaining the vibration waveform of the operation surface 161 corresponding to the area of the key group 103 when any key of the key group 103 is pressed. The vertical axis is amplitude and the horizontal axis is time. For comparison, a line 201 shows a waveform when the keys of all the key groups 101 to 117 are simultaneously vibrated when any key is pressed, and a line 203 is a key key by the method according to the present embodiment. A waveform when only the group 103 is vibrated is shown.
時刻t1でいずれかのキーまたはキー・グループ103のいずれかのキーを押圧するとコントローラはメーク・コードを生成する。メーク・コードを生成したコントローラが偏心モータ153を駆動してから遅延時間LG1、LG2が経過すると偏心モータ153の回転が始まる。ライン201の遅延時間LG1とライン203の遅延時間LG2は等しいとしてよいため、いずれも時刻t2で振動が始まる。指が触覚フィードバックを受け取るには、所定の大きさの振動振幅が必要なため、ユーザは時刻t3で触覚フィードバックを受け取る。   When any key or any key in the key group 103 is pressed at time t1, the controller generates a make code. The rotation of the eccentric motor 153 starts when the delay times LG1 and LG2 have elapsed since the controller that generated the make code drives the eccentric motor 153. Since the delay time LG1 of the line 201 may be equal to the delay time LG2 of the line 203, the vibration starts at time t2. In order for the finger to receive tactile feedback, a predetermined amplitude of vibration amplitude is required, so the user receives tactile feedback at time t3.
偏心モータ153が回転を始めてから、触覚フィードバックを生成できる程度の大きさまで被駆動体が振動するまでに費やす時間が上昇時間RS1、RS2に相当する。キー・グループ103からなる被駆動体150の質量はキー全体からなる被駆動体の質量よりも小さいため、ライン201の上昇時間RS1よりライン203の上昇時間RS2は短い。時刻t3から時刻t4までは触覚フィードバックを与える時間(フィードバック継続時間)CON1、CON2に相当する。   The time spent until the driven body vibrates to the extent that the tactile feedback can be generated after the eccentric motor 153 starts rotating corresponds to the rising times RS1 and RS2. Since the mass of the driven body 150 consisting of the key group 103 is smaller than the mass of the driven body consisting of the entire key, the rise time RS2 of the line 203 is shorter than the rise time RS1 of the line 201. From time t3 to time t4 corresponds to time (feedback duration) CON1 and CON2 for providing tactile feedback.
フィードバック継続時間CON1、CON2は等しいとする。フィードバック継続時間CON1、CON2が経過した時刻t4でコントローラは偏心モータ153を停止する。偏心モータ153を停止させてから触覚フィードバックを与えない程度に被駆動体の振動振幅が小さくなるまでの時間が停止時間STP1、STP2に相当する。時刻t5で触覚フィードバックが停止する。キー・グループ103からなる被駆動体150の質量はキー全体からなる被駆動体の質量よりも小さいため、ライン201の停止時間STP1よりライン203の停止時間STP2は短い。   It is assumed that the feedback durations CON1 and CON2 are equal. The controller stops the eccentric motor 153 at time t4 when the feedback continuation times CON1 and CON2 have elapsed. The time from when the eccentric motor 153 is stopped until the vibration amplitude of the driven body is reduced to the extent that no tactile feedback is applied corresponds to the stop times STP1 and STP2. Tactile feedback stops at time t5. Since the mass of the driven body 150 consisting of the key group 103 is smaller than the mass of the driven body consisting of the entire key, the stop time STP2 of the line 203 is shorter than the stop time STP1 of the line 201.
被駆動体150は、キー全体を被駆動体にする場合よりも上昇時間RS2および停止時間STP2が短いため、同じフィードバック継続時間CON1、CON2を保っても、メーク・コードの生成から触覚フィードバックが停止するまでの時間を短くできる。したがって、同一の偏心モータで触覚フィードバックを付与する同一のキー・グループのキーを連続打鍵するときにも触覚フィードバックを分離し易くなる。また、上昇時間RS2が短いことは、メーク・コードの生成時刻と触覚フィードバックの発生時刻が接近するためユーザに良好な触覚フィードバックを与えることができる。   Since the driven body 150 has a shorter rise time RS2 and stop time STP2 than when the entire key is driven, tactile feedback is stopped from the generation of the make code even if the same feedback durations CON1 and CON2 are maintained. The time to do can be shortened. Therefore, it becomes easy to separate the haptic feedback even when the keys of the same key group to which the haptic feedback is given by the same eccentric motor are successively pressed. Moreover, since the rise time RS2 is short, the generation time of the make code and the generation time of the tactile feedback are close to each other, so that a good tactile feedback can be given to the user.
図6は、パンタグラフ式キーボードのタクタイルに近い触覚フィードバックを与える方法を説明する図である。図11を参集して説明したように、パンタグラフ式キーボードでは、ラバー・ドームの急激な変形により圧力の急変をキー操作の間に1度だけ発生させてタクタイルを生成している。タクタイルに近い触覚フィードバックをするために、コントローラが時刻t1でメーク・コードを生成すると、遅延時間LG3が経過してから偏心モータの回転が始まる。偏心モータを振動の場合よりも大きな振幅で回転させて被駆動体150にライン205のような振動波形の衝撃的な変位を1回だけ与えると、パンタグラフ式キーボードのタクタイルに近い触覚フィードバックを与えることができる。   FIG. 6 is a diagram for explaining a method for providing tactile feedback close to the tactile of a pantograph keyboard. As described with reference to FIG. 11, the pantograph-type keyboard generates a tactile by generating a sudden pressure change only once during key operation due to a sudden deformation of the rubber dome. When the controller generates a make code at time t1 in order to provide tactile feedback close to the tactile, the eccentric motor starts rotating after the delay time LG3 has elapsed. When the eccentric motor is rotated with a larger amplitude than the case of vibration and a shocking displacement of the vibration waveform like the line 205 is given to the driven body 150 only once, tactile feedback close to the tactile of the pantograph keyboard is given. Can do.
[入力システム]
図7は、キーボード100の機能的な構成を説明するための機能ブロック図である。キー・グループ群301は、キー・グループ101〜117に相当する。圧力センサ群305は、圧力センサ165を含む各キー・グループ101〜117に対応した圧力センサに相当する。アクチュエータ群309は、偏心モータ153を含む各駆動体に対応した偏心モータに対応する。
[Input system]
FIG. 7 is a functional block diagram for explaining a functional configuration of the keyboard 100. The key group group 301 corresponds to the key groups 101 to 117. The pressure sensor group 305 corresponds to a pressure sensor corresponding to each of the key groups 101 to 117 including the pressure sensor 165. The actuator group 309 corresponds to an eccentric motor corresponding to each drive body including the eccentric motor 153.
キー・コントローラ303は、キー・グループ群301から指を検出したタッチセンサに対応するキーのメーク信号とブレーク信号を受け取り、圧力コントローラ307から圧力センサが動作したキー・グループを示す圧力信号を受け取って打鍵されたキーを特定し、当該キーのメーク・コードとブレーク・コードをインターフェース313に出力する。圧力コントローラ307は、圧力センサ群309の中から打鍵の圧力を検出した圧力センサに対応するキー・グループを示す圧力信号をキー・コントローラ303とアクチュエータ駆動回路311に送る。インターフェース313は、有線または無線でタブレット端末やノートPCのシステムにキー・コードを転送する。アクチュエータ駆動回路311は、圧力コントローラ307から、圧力信号を受け取ってから所定の時間だけ対応するキー・グループの偏心モータを動作させ、一定の時間が経過した後に停止させる。   The key controller 303 receives a make signal and a break signal of a key corresponding to the touch sensor that has detected the finger from the key group group 301, and receives a pressure signal indicating the key group in which the pressure sensor is operated from the pressure controller 307. The key pressed is specified, and the make code and break code of the key are output to the interface 313. The pressure controller 307 sends to the key controller 303 and the actuator drive circuit 311 a pressure signal indicating a key group corresponding to the pressure sensor that has detected the keying pressure from the pressure sensor group 309. The interface 313 transfers a key code to a tablet terminal or notebook PC system by wire or wireless. The actuator drive circuit 311 operates the eccentric motor of the corresponding key group for a predetermined time after receiving the pressure signal from the pressure controller 307, and stops it after a certain time has passed.
[電子機器への適用例]
フラット型キーボード100は、図8に示すようにタッチスクリーン401を備えるタブレット端末400と無線または有線のインターフェースで接続して使用することができる。ユーザは、簡単な入力はタッチスクリーン401が表示するソフトウェア・キーボードで入力することができるが、大量の文字を入力する場合は、フラット型キーボード100を利用すると都合がよい。
[Application example to electronic equipment]
As shown in FIG. 8, the flat keyboard 100 can be used by connecting to a tablet terminal 400 including a touch screen 401 via a wireless or wired interface. Although the user can input simple input with a software keyboard displayed on the touch screen 401, it is convenient to use the flat keyboard 100 when inputting a large amount of characters.
フラット型キーボード100は、ノートPC500において、ディスプレイ501を収納するディスプレイ筐体503とヒンジ機構505a、505bで結合したシステム筐体511にタッチパッド511などのポインティング・デバイスともに実装することもできる。この場合はフラット型キーボード100を採用するとノートPC500を薄型に製作する上で特に都合がよい。   In the notebook PC 500, the flat keyboard 100 can also be mounted together with a pointing device such as the touch pad 511 on the display housing 503 that houses the display 501 and the system housing 511 coupled by the hinge mechanisms 505a and 505b. In this case, adopting the flat keyboard 100 is particularly convenient for making the notebook PC 500 thin.
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。   Although the present invention has been described with the specific embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and is known so far as long as the effects of the present invention are achieved. It goes without saying that any configuration can be adopted.
100 フラット型キーボード(キーボード)
103a〜103d タッチセンサ
101〜117 キー・グループ
150 被駆動体
151 駆動体
153 偏心モータ
161 操作面
163 カバー・シート
165 圧力センサ
167 基板
400 タブレット端末
500 ノーPC
100 Flat keyboard (keyboard)
103a to 103d Touch sensors 101 to 117 Key group 150 Driven body 151 Driven body 153 Eccentric motor 161 Operation surface 163 Cover sheet 165 Pressure sensor 167 Substrate 400 Tablet terminal 500 No PC

Claims (15)

  1. 入力装置であって、
    複数のキー・グループに区分された複数のキーと、
    タッチ操作を検出するように各キーに対応して設けた静電容量式のタッチセンサと、
    前記キーに対する押圧操作を検出する圧力センサと、
    前記タッチ操作に続く前記押圧操作の検出に応じて前記タッチ操作を検出したキーを含むキー・グループに変位を与えるアクチュエータと、
    前記タッチ操作と前記押圧操作の検出に応じて前記タッチ操作を検出したキーに対する入力操作を認識するコントローラと
    を有する入力装置。
    An input device,
    Multiple keys divided into multiple key groups;
    A capacitive touch sensor provided corresponding to each key so as to detect a touch operation;
    A pressure sensor for detecting a pressing operation on the key;
    An actuator that applies displacement to a key group including a key that has detected the touch operation in response to detection of the pressing operation following the touch operation;
    An input device comprising: a controller that recognizes an input operation on a key that has detected the touch operation in response to detection of the touch operation and the pressing operation.
  2. 前記複数のキー・グループが、左手の指で操作する複数のキーで構成したキー・グループと右手の指で操作する複数のキーで構成したキー・グループを含む請求項1に記載の入力装置。   2. The input device according to claim 1, wherein the plurality of key groups include a key group configured by a plurality of keys operated by a left finger and a key group configured by a plurality of keys operated by a right finger.
  3. 前記キー・グループが、左手の親指以外の指のそれぞれが操作する複数のキーでそれぞれ構成した複数のキー・グループと右手の親指以外の指のそれぞれが操作する複数のキーでそれぞれ構成した複数のキー・グループを含む請求項1に記載の入力装置。   The key group includes a plurality of keys each composed of a plurality of keys operated by fingers other than the left thumb, and a plurality of keys each composed of a plurality of keys operated by fingers other than the right thumb. The input device according to claim 1, comprising a key group.
  4. 前記キー・グループがさらに親指で操作するキーで構成したキー・グループを含む請求項3に記載の入力装置。   The input device according to claim 3, wherein the key group further includes a key group including keys operated by a thumb.
  5. 前記アクチュエータが、前記複数のキーを載置する駆動体の側部に配置した偏心モータを含む請求項1に記載の入力装置。   The input device according to claim 1, wherein the actuator includes an eccentric motor disposed on a side portion of a driving body on which the plurality of keys are placed.
  6. 前記アクチュエータは、所定の時間だけ前記キー・グループを振動させて停止する請求項1に記載の入力装置。   The input device according to claim 1, wherein the actuator vibrates and stops the key group for a predetermined time.
  7. 前記アクチュエータは、前記キー・グループに1回の衝撃力を付与する請求項1に記載の入力装置。   The input device according to claim 1, wherein the actuator applies one impact force to the key group.
  8. 前記入力装置が、前記複数のキーの表面を覆うカバー・シートが操作面を構成するフラット型キーボードである請求項1に記載の入力装置。   The input device according to claim 1, wherein the input device is a flat keyboard in which a cover sheet that covers surfaces of the plurality of keys forms an operation surface.
  9. 前記入力装置は、入力操作時にキー・トラベルがないフラット型キーボードである請求項1に記載の入力装置。   The input device according to claim 1, wherein the input device is a flat keyboard without key travel during an input operation.
  10. 前記複数のキーが左手の指と右手の指を待機するときに位置づけるホーム・ポジションキーを含む請求項1に記載の入力装置。   The input device according to claim 1, wherein the plurality of keys include a home position key that is positioned when waiting for a left finger and a right finger.
  11. キーボードが触覚フィードバックをする方法であって、
    複数のキーを用意するステップと、
    前記複数のキーをそれぞれ複数のキーで構成した第1のキー・グループと第2のキー・グループに区分するステップと、
    前記第1のキー・グループが含むキーに対するタッチ操作を静電容量式のタッチセンサで検出するステップと、
    前記タッチ操作を検出したキーに対する前記タッチ操作に続く押圧操作を検出するステップと、
    前記押圧操作の検出に応答して前記第1のキー・グループに第1の触覚フィードバックを提供するステップと、
    前記タッチ操作と前記押圧操作の検出に応答して前記タッチ操作を検出したキーに対する入力操作を認識するステップと
    を有する方法。
    How the keyboard gives tactile feedback,
    Preparing multiple keys,
    Partitioning the plurality of keys into a first key group and a second key group each comprising a plurality of keys;
    Detecting a touch operation on a key included in the first key group with a capacitive touch sensor;
    Detecting a pressing operation subsequent to the touch operation on the key that has detected the touch operation;
    Providing a first haptic feedback to the first key group in response to detecting the pressing operation;
    Recognizing an input operation on a key that has detected the touch operation in response to detection of the touch operation and the pressing operation.
  12. 前記第2のキー・グループが含むキーに対するタッチ操作を静電容量式のタッチセンサで検出するステップと、
    前記タッチ操作を検出したキーに対する前記タッチ操作に続く押圧操作を検出するステップと、
    前記押圧操作の検出に応答して前記第1の触覚フィードバックが停止する前に前記第2のキー・グループに対する第2の触覚フードバックの提供を開始するステップと
    を有する請求項11に記載の方法。
    Detecting a touch operation on a key included in the second key group with a capacitive touch sensor;
    Detecting a pressing operation subsequent to the touch operation on the key that has detected the touch operation;
    The method of claim 11 , further comprising: providing a second haptic hood back to the second key group before the first haptic feedback stops in response to detecting the pressing operation. .
  13. 前記第1のキー・グループのキーが第1の指で入力操作をするキーで、前記第2のキー・グループのキーが第2の指で入力操作をするキーである請求項12に記載の方法。   The key of the first key group is a key for performing an input operation with a first finger, and the key of the second key group is a key for performing an input operation with a second finger. Method.
  14. キーボードが触覚フィードバックをする方法であって、
    複数のキーを用意するステップと、
    前記複数のキーを各指が担当する複数のキーで構成した複数のキー・グループに区分するステップと、
    いずれかのキー・グループが含むキーに対するタッチ操作を静電容量式のタッチセンサで検出するステップと、
    前記タッチ操作を検出したキーに対する前記タッチ操作に続く押圧操作を検出するステップと
    前記押圧操作の検出に応答して前記タッチ操作を検出したキーを含むキー・グループに触覚フィードバックを提供するステップと、
    前記タッチ操作と前記押圧操作の検出に応答して前記タッチ操作を検出したキーに対する入力操作を認識するステップと
    を有する方法。
    How the keyboard gives tactile feedback,
    Preparing multiple keys,
    Dividing the plurality of keys into a plurality of key groups composed of a plurality of keys each finger is responsible for;
    Detecting a touch operation on a key included in any one of the key groups with a capacitive touch sensor;
    Detecting a pressing operation following the touch operation on the key that has detected the touch operation; providing tactile feedback to a key group that includes the key that has detected the touch operation in response to the detection of the pressing operation;
    Recognizing an input operation on a key that has detected the touch operation in response to detection of the touch operation and the pressing operation.
  15. キーボードを備える携帯式電子機器であって、
    それぞれ複数のキーを含む複数のキー・グループと、
    タッチ操作を検出するように各キーに対応して設けた静電容量式のタッチセンサと、
    前記キーに対する押圧操作を検出する圧力センサと、
    前記タッチ操作に続く前記押圧操作の検出に応答して前記タッチ操作を検出したキーを含む前記キー・グループに変位を与えるアクチュエータと、
    前記タッチ操作と前記押圧操作の検出に応じて前記タッチ操作を検出したキーに対する入力操作を認識するコントローラと
    を有する携帯式電子機器。
    A portable electronic device comprising a keyboard,
    Multiple key groups, each containing multiple keys,
    A capacitive touch sensor provided corresponding to each key so as to detect a touch operation;
    A pressure sensor for detecting a pressing operation on the key;
    An actuator that provides displacement to the key group including a key that has detected the touch operation in response to detection of the pressing operation following the touch operation;
    A portable electronic device comprising: a controller that recognizes an input operation to a key that detects the touch operation in response to detection of the touch operation and the pressing operation.
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