JP6357637B2

JP6357637B2 - 入力装置および電子機器

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Publication number: JP6357637B2
Application number: JP2013169521A
Authority: JP
Inventors: 阿部　裕之; 裕之阿部
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: JP2015038689A

Description

本開示は、入力装置および電子機器に関し、特に、直感的な操作を可能にする入力装置および電子機器に関する。

従来のタッチパネルは、タッチパネルの操作面を押圧操作された際の押圧位置、または、押圧位置と押圧操作によって、タッチパネルの垂直方向に作用した押圧力を検出する。検出方式としては、静電容量方式、赤外遮光方式、抵抗膜方式などが用いられている。

特許文献１は、タッチパネル周辺にタッチ位置と奥行き、上下方向の押圧を検出する応力検出器を備えたタッチパネルを開示する。これにより、直感的かつより少ない操作で、情報機器を操作することができる。

特開２００６−２５２０９３号公報

本開示は、簡易で柔軟な操作、直感的な操作が可能なインターフェース装置を提供することを目的とする。

本開示に係る入力装置は、操作面を押圧操作された押圧位置に関する位置情報を検出するタッチパネルと、押圧操作により、タッチパネルに作用する応力または変位を変位情報として検出する複数の検出部と、タッチパネルが検出する位置情報と、複数の検出部が検出する変位情報とを用いて、押圧位置に作用した押圧力および押圧方向を算出する演算部とを備える。

本開示にかかる入力装置および電子機器は、簡易で柔軟な操作、直感的な操作を提供するのに有効である。

実施の形態１における電子機器の外観を説明する図である。同電子機器の構成を示す断面図である。同電子機器の機能ブロックを示す図である。同複数の検出部の配置例を示す図である。同検出領域の分割例を示す図である。同各検出領域の単位押圧力を示すテーブルの一例を示す図である。同入力装置の動作を示すフローチャートを示す図である。実施の形態２における複数の検出部の配置例を示す図である。同各検出領域の単位押圧力および単位押圧モーメントを示すテーブルの一例を示す図である。複数の検出部の他の配置例を示す図である。入力装置の他の構成例を示す断面図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
以下、図１〜７を用いて、実施の形態１について説明する。

本実施の形態においては、タッチパネル上の押圧位置（タッチ位置）と、タッチパネル表面に水平な方向であるｘ方向、ｙ方向の押圧力（２軸力）を検出する場合について説明する。

また、本開示において、押圧方向とは、押圧位置に作用する、タッチパネルに垂直、水平な方向のみだけでなく、各方向の軸回りの回転方向を加えたものを指す。

本実施の形態においては、本体前面にタッチパネルを配置された電子機器を例にして説明する。

図１は、実施の形態１における電子機器１の表示面側から見た外観図を示す。図１に示すように、電子機器１は前面に配置された入力装置２と、入力装置２の周囲に配置された外枠３を備える。

図２は、実施の形態１の電子機器１の構成を示す断面図である。

図２に示すとおり、電子機器１は、電子機器本体５の前面に入力装置２が配置されている。入力装置２は操作面を押圧操作された押圧位置に関する位置情報を検出するタッチパネル１２、押圧操作によりタッチパネル１２または透明シート１４に作用する応力または変位を変位情報として検出する複数の検出部１３、タッチパネルの押圧操作領域内に配置された透明シート１４で構成される。

タッチパネル１２は、例えば、静電容量式のタッチパネルを用いることができる。検出部１３は、外枠３の直下に配置され、例えば、応力検出器、変位検出器を用いる。透明シート１４は、弾性体であり、例えば、ポリカーボネートのフィルムを用いることができる。

図３は、実施の形態１における入力装置２の機能ブロックの一例を示すブロック図である。

入力装置２は、押圧位置に関する位置情報を検出するタッチパネル１２と、押圧操作によりタッチパネル１２または透明シート１４に作用する応力または変位を変位情報として検出する複数の検出部１３と、押圧位置に作用した押圧力、押圧方向を算出し、電子機器本体に算出結果を出力する演算部２１と、タッチパネル１２の検出領域を複数の領域に分割し、各領域における単位押圧力を記憶する記憶部２２とを備える。

図４は、実施の形態１における複数の検出部１３１〜１３４の配置例を説明する図である。実施の形態１の入力装置は４つの検出部を有する。図４において、右方向はｘ軸、上方向はｙ軸を示す。

図４において、検出部１３１〜１３４は、例えば歪ゲージであり、ｘ軸方向に２つの検出部１３１、１３２、ｙ軸方向に２つの検出部１３３、１３４の計４つの検出部が設置されている。検出部１３１〜１３４は、透明シート１４と電子機器の外枠３の両方に接続しており、透明シート１４の周辺部に応力が作用した際の歪を検出する。

なお、本実施の形態１においては、ｘ軸方向の検出部１３１、１３２は、ｙ軸方向の押圧が検出値に与える影響を小さくし、計算を簡単にするために、ｘ軸方向の歪を検出しやすく、ｙ軸方向の歪は検出しにくい構成となっている。例えば、検出部１３１、１３２と外枠３との接触部がｙ軸方向へスライド可能な構成にしてもよい。また、ｙ軸方向の検出部１３３、１３４についても同様である。ただし、本発明の検出部の構成は、上述のように、ｘ軸方向、ｙ軸方向の歪を分解して検出するものに限定されない。

図５は、タッチパネル１２の検出領域を複数の領域に分割した一例を示す図である。図５において、外枠３は省略し、右方向はｘ軸、上方向はｙ軸を示す。

図５に示すように、実施の形態１においては、タッチパネル１２が押圧操作されたことを検出する検出領域は、Ａ（１，１）〜Ａ（４，４）の１６の領域に分割されている。

実施の形態１においては、各検出領域においては、ｘ方向、ｙ方向それぞれに、ある所定の押圧力Ｆｕｎｉｔ（Ｎ）で押圧した場合に検出部１３１〜１３４が検出する変位情報を事前に測定する。各領域における各検出部の測定結果は単位押圧力として、各領域と対応させて記憶部２２に記憶させる。なお、記憶部２２に記憶されている検出部１３１〜１３４の単位押圧力は、必ずしも実測のデータでなくても良く、数値計算結果や解析解を用いて算出したものでもよい。

図６に、記憶部２２が記憶している各領域の単位押圧力を示すテーブルの一例を示す。記憶部２２は、タッチパネル１２の押圧操作領域を複数の領域に分割し、各領域を所定の押圧力で押圧した場合に、複数の検出部が検出する変位情報を記憶する。図６のテーブルにおいては、領域と領域における単位押圧力を対応づけられている。

実施の形態１においては、ｘ方向の単位押圧力としては検出部１３１，１３２の検出値が、ｙ方向の単位押圧力としては検出部１３３、１３４の検出値が記憶部２２に記憶される。図６に示すように各領域における単位押圧力は、（ａｘ，ｂｘ，ａｙ，ｂｙ）で示される。ここで、ａｘは検出部１３１が検出した単位押圧力、ｂｘは検出部１３２が検出した単位押圧力、ａｙは検出部１３３が検出した単位押圧力、ｂｙは検出部１３４が検出した単位押圧力を示す。

以下、タッチパネル１２上のある１点に対して押圧操作された場合に、押圧操作された位置にかかった押圧力、押圧方向を算出する方法について説明する。

図７は、実施の形態１における入力装置２の動作を示すフローチャートである。

まず、タッチパネル１２は押圧操作されたことを検知すると、押圧操作された座標を押圧位置に関する位置情報として検出し、演算部２１に出力する。また、検出部１３１〜１３４は、押圧操作により、透明シート１４に作用する応力または変位を検出すると、それぞれ演算部２１に変位情報として演算部２１に出力する（ステップＳ７０１、ステップＳ７０２）。

次に、演算部２１は、タッチパネル１２より出力される位置情報より、１６個の領域の中のどの領域で押圧操作がされたかを判定する（ステップＳ７０３）。

さらに、演算部２１は、記憶部２２より、判定した領域の単位押圧力を記憶部２２が記憶しているテーブルから読み出す（ステップＳ７０４）。演算部２１は読み出した単位押圧力と検出部１３１〜１３４から出力された変位情報から、押圧位置に作用した押圧力及び押圧方向を算出する（ステップＳ７０４）。

実施の形態１では、ｘ方向の押圧の大きさは、透明シート１４に押圧が作用した際に検出部１３１、１３２から検出された押圧値を、記憶部２２に記録されている検出部１３１、１３２の単位押圧力で除することで算出する（ステップＳ７０５）。

ここで、タッチパネル１２上の検出領域Ａ（１，３）内の１点に押圧操作がされた場合を一例として説明する。説明のために、押圧位置を点ｒとする。検出領域Ａ（１、３）内の点ｒに押圧操作がされると、タッチパネル１２が検出した点ｒの位置情報を演算部２１に出力する。検出部１３１〜１３４は、透明シート１４に作用する応力または変位を検出し、検出した値を変位情報として演算部２１に出力する。

演算部２１は、タッチパネル１２が出力した位置情報と記憶部２２が記憶しているテーブルを用いて、点ｒが領域Ａ（１，３）内にあると判定する。演算部２１は、領域Ａ（１，３）の単位押圧力を記憶部２２が記憶している情報より読み出す。この場合、領域Ａ（１，３）の単位押圧力は、図６より（ａｘ１３，ｂｘ１３，ａｙ１３、ｂｙ１３）である。

演算部２１は、記憶部２２より読み出した単位押圧力と検出部１３１〜１３４が検出した変位情報から、点ｒにおける押圧力と押圧方向を算出する。

ここで、検出部１３１〜１３４が検出した変位情報である押力値を、それぞれＦｃｘ、Ｆｄｘ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙ、点ｒにおけるｘ方向の押圧力と単位押圧力との比率をｆｘｒ、ｙ方向の押圧力と単位押圧力との比率をｆｙｒとすると、ｆｘｒ、ｆｘｙは、それぞれ（数１）、（数２）で算出できる。

例えば、ｆｒｘの値が５であれば、５×Ｆｕｎｉｔの押圧力がｘ方向に作用していることになる。なお、（数１）、（数２）は２つの検出部からの検出値を用いて算出したが、片方の検出部から検出値から算出してもよい。

押圧の方向については、ｘ方向とｙ方向の押圧力の比率から求めることができる。例えば、ｘ方向の押圧とｙ方向の押圧が１：１であった場合には、図面の右上４５°が押圧方向になる。

なお、押圧操作がタッチパネル１２の操作面の１点で行われた場合は、必ずしも透明シートは必要ではなく、例えば、タッチパネルまたは表示パネル等と応力検出器または変位検出器等の検出部を接続する構成としてもよい。この場合は、検出部は、タッチパネルに作用した応力または変位を検出する。

次に、タッチパネル１２上の操作面の２点で同時に押圧操作が行われた場合に、各押圧位置にかかった押圧力、押圧方向を算出する方法について説明する。説明のために２つの押圧位置を点ｐ、点ｑとする。

タッチパネル１２は、検出領域内の２点で同時に押圧操作されると、点ｐ、点ｑの押圧位置を検出し、検出した位置情報を演算部２１に出力する。また、検出部１３１〜１３４は、タッチパネル１２に作用する押圧値を検出し、検出した押圧値を変位情報として演算部２１に出力する。

演算部２１はタッチパネル１２が出力した位置情報と記憶部２２が記憶している情報を用いて、点ｐが領域Ａ（１，２）、点ｑが領域Ａ（１，４）内にあると判定する。演算部２１は、領域Ａ（１，２）、領域Ａ（１，４）の単位押圧力を記憶部２２より読み出す。この場合、領域Ａ（１，２）の単位押圧力は、図６より（ａｘ１２，ｂｘ１２，ａｙ１２、ｂｙ１２）である。また、領域Ａ（１，４）の単位押圧力は、図６より（ａｘ１４，ｂｘ１４，ａｙ１４、ｂｙ１４）である。

演算部２１は、記憶部２２より読み出した単位押圧力と検出部１３１〜１３４が検出した押圧値から、点ｐ、点ｑにおける押圧力と押圧方向を算出する。

ここで、点ｐ、点ｑのｘ方向の押圧力と単位押圧力との比率をそれぞれｆｘｐ、ｆｘｑ、ｙ方向の押圧力と単位押圧力との比率をそれぞれｆｙｐ、ｆｙｑ、検出部１３１〜１３４から検出した応力値をそれぞれＦａｘ、Ｆｂｘ、Ｆａｙ、Ｆｂｙとする。

この場合、ｆｘｐ、ｆｘｑ、ｆｙｐ、ｆｙｑは、それぞれ（数３）〜（数６）で表される。

さらに、点ｐ、ｑにおけるｘ方向の押圧力は、それぞれ、ｆｘｐ×Ｆｘｕｎｉｔ、ｆｘｑ×Ｆｘｕｎｉｔで算出できる。また、点ｐ、ｑにおけるｙ方向の押圧力は、それぞれ、ｆｙｐ×Ｆｕｎｉｔ、ｆｙｑ×Ｆｕｎｉｔで算出できる。また、点ｐにおける押圧方向はｔａｎ^-１θ=ｆｙｐ/ｆｘｐ、点ｑにおける押圧方向は、ｔａｎ^-１θ=ｆｙｑ/ｆｘｑで算出できる。

以上説明したように、実施の形態１における電子機器１は、簡単な構成で２点を同時に押圧操作した場合に、それぞれの押圧位置における押圧力、押圧方向をタッチパネルに作用する水平方向の２軸力（ｘ軸、ｙ軸）として算出することが可能になる。

なお、必ずしも上記算出式を用いる必要はなく、例えば、検出部からの検出値と、記憶部２２に記憶されている単位押圧力とを比較し、共役勾配法などの手法を用いて近似解を探索してもよい。

また、本実施の形態は、簡単のため４つの検出部を持つ場合について説明したが、必要に応じて応力検出器の数を増やすことが望ましい。例えば、８つの検出部を持ち、まず４つの検出部で押圧力、押圧方向を算出し、残り４つの検出部でそれぞれ押圧力、押圧方向を再度求め、これらの算出結果を平均するなどして、検出精度を向上させてもよい。また、当然のことながら、応力検出器は４つまたは８つに限らず、２点同時の押圧操作を検出する場合は、４つ以上であればいくつでもよい。

また、１点の押圧操作位置を検出する場合は、水平方向、垂直方向の押圧力、押圧方向を検出するために各方向に１つ以上の検出部があればよい。
（実施の形態２）
実施の形態２においては、タッチパネル表面に水平な方向であるｘ方向、ｙ方向の押圧力（２軸力）とパネル表面に垂直な軸周りの押圧力（回転力）である押圧モーメントの３軸力を押圧力と押圧方向とを算出する場合について説明する。

本実施の形態では、タッチパネル１２上の２点が同時に押圧操作された場合を例にとって説明する。

本実施の形態の入力装置２は、実施の形態１とほぼ同様の構成を取るが、入力装置２が６つの検出部を備えている点だけ異なる。

図８に実施の形態２における入力装置の検出部の配置例を示す。

図８に示すように、実施の形態２においては、検出部１３１〜１３４に加え、タッチパネル１２の対角線上に検出部１３５、検出部１３６が配置されている。

実施の形態１と同様、実施の形態２においても、タッチパネル１２は図８に示すように、検出領域をＡ（１，１）〜Ａ（４，４）の１６の領域に分割されている場合を例にとって説明する。

実施の形態２において、タッチパネル１２上で押圧操作された２点を説明のため、点ｐ,点ｑとする。また、点ｐで押圧操作された時に検出部１３１〜１３６が検出した検出値をそれぞれＦｒ,Ｆｓ,Ｆｔ,Ｆｕ,Ｆｖ,Ｆｗとする。また、点ｐにおいて、ｘ方向に単位押圧力Ｆｕｎｉｔが作用したときの検出部１３１〜１３６の検出値を、それぞれｒｘｐ, ｓｘｐ, ｔｘｐ, ｕｘｐ, ｖｘｐ, ｗｘｐ、ｙ方向に単位押圧Ｆｕｎｉｔが作用したときの検出部１３１〜１３６の検出値を、ｒｙｐ, ｓｙｐ, ｔｙｐ, ｕｙｐ, ｖｙｐ, ｗｙｐとする。さらに、点ｐにおいてｘｙ平面に垂直な軸周りに単位押圧モーメントＭｕｎｉｔが作用したときの検出部１３１〜１３６の検出値をｒＭｐ, ｓＭｐ, ｔＭｐ, ｕＭｐ, ｖＭｐ, ｗＭｐとする。

また、点ｑにおいて、ｘ方向に単位押圧Ｆｕｎｉｔが作用したときの検出部１３１〜１３６の検出値をｒｘｑ, ｓｘｑ, ｔｘｑ, ｕｘｑ, ｖｘｑ, ｗｘｑ、ｙ方向に単位押圧Ｆｕｎｉｔが作用したときの検出部１３１〜１３６の検出値を、ｒｙｑ, ｓｙｑ, ｔｙｑ, ｕｙｑ, ｖｙｑ, ｗｙｑとする。さらに、点ｑにおいて、ｘｙ平面に垂直な軸周りに単位押圧モーメントＭｕｎｉｔが作用したときの検出部１３１〜１３６の検出値を、ｒＭｑ, ｓＭｑ, ｔＭｑ, ｕＭｑ, ｖＭｑ, ｗＭｑとする。

実施の形態２においては、タッチパネル１２上の２点において同時に押圧操作がされると、タッチパネル１２は２点の位置情報を検出し、各検出部は変位情報として、２点におけるｘ方向、ｙ方向の押圧力と押圧モーメントを変位情報として検出する。次に、押圧操作が行われた２点が図８のどの領域内にあるかを記憶部２２が記憶している各領域の情報を用いて判定する。

実施の形態２においては、各領域において、ｘ方向、ｙ方向それぞれに、ある所定の押圧力Ｆｕｎｉｔ（Ｎ）を作用させたときの検出部１３１〜１３６の検出値を事前に測定する。各領域における各検出部の測定結果は単位押圧力として、各領域と対応させて記憶部２２に記憶させる。また、各領域において、ｘｙ平面に垂直な軸周りに単位押圧モーメントＭｕｎｉｔ(Ｎ・ｍ)を作用させたときの検出部１３１〜１３６の検出値も事前に測定する。なお、記憶部２２に記憶されている検出部１３１〜１３６の単位押圧力および単位押圧モーメントは、必ずしも実測のデータでなくても良く、数値計算結果や解析解を用いて算出したものでもよい。

図９に、記憶部２２が記憶している各領域の単位押圧力、単位押圧モーメントを示すテーブルの一例を示す。図９のテーブルにおいては、領域と領域における単位押圧力、単位押圧モーメントが対応づけられている。

演算部２１は、点ｐ、点ｑが所属する領域の単位押圧力と、単位押圧モーメントを取り出し、点ｐ、点ｑに作用した押圧力と押圧方向を算出する。

ここで、点ｐにおけるｘ方向の求める押圧力と単位押圧力Ｆｕｎｉｔとの比率をｆ_ｘｐ、ｙ方向の押圧力と単位押圧力Ｆｕｎｉｔとの比率をｆ_ｙｐ、点ｑにおけるｘ方向の押圧力と単位押圧力Ｆｕｎｉｔとの比率をｆ_ｘｑ、ｙ方向の押圧力と単位押圧力Ｆｕｎｉｔとの比率をｆ_ｙｑとする。また、点ｐにおける押圧モーメントと単位押圧モーメントＭｕｎｉｔとの比率をｆ_Ｍｐ、点ｑにおける押圧モーメントと単位押圧モーメントＭｕｎｉｔとの比率をｆ_Ｍｑとすると、これらの値は（数７）から算出できる。

演算部２１は（数７）の算出結果を用いて、点ｐ、点ｑに作用した押圧力と押圧方向を算出する。この場合、ｆ_ｘｐ、ｆ_ｙｐ、ｆ_ｘｑ、ｆ_ｙｑに単位押圧力Ｆｕｎｉｔを乗じたものがパネル水平方向の押圧力であり、ｆ_Ｍｐ、ｆ_ＭｑにＭｕｎｉｔを乗じたものが押圧モーメントとなる。また、押圧の方向は、実施の形態１と同様にｘ、ｙ方向の押圧力の比から求めることができる。

このように、求めたい押圧方向(回転も含む)の数と、対応する同時押圧操作数の積より多い検出部があれば、上記のような行列式を作成することで、各押圧位置における押圧力、押圧方向を算出することができる。

また、本実施の形態では、簡単のため、６つの検出部を持つ場合について説明したが、必要に応じて検出部の数を増やすことが望ましい。

例えば、図１０に示すように１２個の検出部を配置し、まず、６つの検出部で押圧力、押圧方向を算出し、さらに残り６つの検出部でそれぞれ押圧力、押圧方向を再度求め、これらの算出結果を平均するなどして、検出精度を向上させてもよい。また、当然のことながら、検出部は６個または１２個に限らない。水平、垂直の押圧力や押圧方法および押圧モーメントを求める際は、検出部が６個以上であれば何個でもよい。図１０は説明のために、検出部が見えているが、実用上は、外枠などに隠れる位置などに配置するのが望ましい。

なお、必ずしも（数７）を用いる必要はなく、例えば、検出部からの検出値と、記憶されている検出値と比較し、共役勾配法などの手法を用いて近似解を探索してもよい。

また、実施の形態２においては、押圧モーメントを検出したが、必ずしも押圧モーメントを検出する必要はなく、例えば、必要に応じてパネルに水平な方向の押圧力や押圧方向のみを検出してもよい。また、反対に、押圧モーメントのみを検出し、パネルに水平な方向の押圧を検出しなくてもよい。また、押圧力を検出せず、押圧方向のみを検出するなどしてもよい。さらに、これらをソフトウェアに対応させて切り替えられるようにしてもよい。

また、実施の形態１においては、１点押圧操作および２点同時押圧操作の場合、実施の形態２においては、２点同時押圧操作の場合について説明したが、必要に応じて押圧操作数を１つに対応させてもよく、３つ以上に対応させてもよい。

また、各実施の形態では、検出領域を１６個に分割したが、検出領域の分割数は１６個に限る必要はなく、必要な検出精度に応じて適宜設定することができる。さらに、例えば、領域を分割した上で、検出領域内のいくつかの特定の点を検出基準点とし、この検出基準点上の押圧点に対してのみ、単位押圧力Ｆｕｎｉｔが作用したときの各検出部の値を記憶しておき、検出基準点以外の押圧点の場合には、押圧点と、近隣の検出基準点との距離から内挿することで、単位押圧力Ｆｕｎｉｔが作用したときの各検出部の値を算出するなどしてもよい。

なお、各実施の形態では、検出部として歪ゲージを用いたが、これに限定されるものではなく、圧電体など、同様の効果をもたらすことのできる様々な検出方式を使用してもよい。

また、検出部の検出値にも誤差があり、同時押圧操作数や検出する押圧方向の数を増やすと検出精度が落ちてしまう場合がある。この場合でも最も重要な押圧位置の検出精度は確保される。ただし、検出可能なタッチ数は、求められる押圧力、押圧方向の検出精度に対して適切に設定することが望ましい。

また、表示パネルやタッチパネルのサイズが大きくなるにつれて、パネル中心部からの押圧力による周辺部の応力を検出することが困難になってくる。このため、例えば、透明シートの内部に透明シートよりも弾性率の高いワイヤーを含ませ、そのワイヤーを検出部へ接続し、応力検出精度を向上させてもよい。この場合、当然ワイヤーは透明なガラスや樹脂を用いるか、または透明・不透明にかかわらず細いワイヤーを用いるなどすることで、ワイヤーの視認性を低くすることが望ましい。

また、押圧位置のみタッチパネル全体で検出し、押圧力と押圧方向はパネル周辺部などの一部の領域のみで検出してもよい。押圧力と押圧方向を、周辺の検出部で検出し易いタッチパネル周辺部のみに限定することで、検出ミスを抑制することができる。この場合、押圧力と押圧方向を周辺でのみ検出することを、ソフトウェア上、または取り扱い説明書などでユーザーが認識できるようにすることが望ましい。

また、タッチ位置を検出するタッチパネルは、静電容量式のものに限らず、例えば、抵抗膜方式、超音波表面弾性波方式、赤外線遮光方式、カメラ方式など、タッチ位置検出が可能なものであれば全て用いることができる。

また、各実施の形態ではタッチパネル上に弾性体の透明シートを配置したが、１点押圧操作を検出する場合には、必ずしも弾性体のシートを配置する必要はない。この場合、図１１に示すように、タッチパネル１２または表示パネル自体（電子機器本体５のタッチパネル側面）に検出部１３を接続することで、透明シートがなくても押圧力、押圧方向を検出可能である。

また、タッチパネルおよび表示パネルが伸縮可能なフレキシブル基板で構成されている場合、必ずしも透明シートを用いなくとも、２点以上で同時に押圧力、押圧方向を検出できる。例えば、タッチパネルまたは表示パネル自体の周辺部に応力検出器または変位検出器を接続することで、透明シートがなくても２点以上で同時に押圧力、押圧方向を検出可能である。

また、各実施の形態においては、検出領域を分割し、各領域における所定の押圧ごとに検出部からの検出値の値を記憶部２２にて記憶しておく場合について説明したが、本開示において、このことは必ずしも必要ではなく、例えば、入力装置の構造の情報から、数値計算、解析解を用いて、押圧位置、検出部からの検出値と、押圧力、押圧方向とを対応させ、これらを算出してもよい。また、押圧位置と押圧に対する応力検出器または変位検出器の検出値を、事前に測定値から関数近似して数式化しておき、押圧力、押圧方向を算出できるようにしてもよい。

また、既存のタッチパネル付きディスプレイに対して着脱可能となるように、検出部と透明シートをタッチパネルとは独立に構成してもよい。例えば、携帯電話ケースに検出部と透明シートを設置して着脱可能な構成とし、検出部と携帯電話との間に通信機能を持たせることで、携帯電話のタッチパネルの位置情報と、検出部からの変位情報を用いて、携帯電話の演算部にて押圧力、押圧方向を算出してもよい。

以上、本開示に係る入力装置について実施の形態を挙げて説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲内で様々な形態が可能であることは言うまでもない。

本開示は、入力装置に関し、例えば、携帯電話やゲーム機、カメラ、カーナビ、コンピュータなどのモニターの前面に取り付け、タッチパネルに触れたときの押圧位置、押圧力および押圧方向を検出し、押圧位置の情報を用いてディスプレイに表示されたボタンを押す、上下左右の押圧の情報を用いてゲーム機の十字ボタンを押す、画面をスライドさせる、楽器演奏の際に強弱をつける、回転の押圧力である押圧モーメントの情報を用いてスイッチを回す、など、情報機器を柔軟かつ直感的に操作可能にすることができ、産業上様々な利用が望める。

１電子機器
１２タッチパネル
１３、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６検出部
１４透明シート
２入力装置
２１演算部
２２記憶部
３外枠

Claims

操作面を押圧操作された押圧位置に関する位置情報を検出するタッチパネルと、前記タッチパネルの周辺に、前記押圧操作により前記タッチパネル表面に生じた歪を変位情報として検出する複数の検出部を備え、前記タッチパネルが検出する位置情報と、前記複数の検出部が検出するタッチパネル表面の変位情報を用いて、前記押圧位置に作用した押圧力および押圧方向を算出する演算部を備えた入力装置。
操作面を押圧操作された押圧位置を検出するタッチパネルと、前記タッチパネルの周辺に、前記押圧操作によりタッチパネル表面に作用する応力または変位により生じたタッチパネルの歪を変位情報として検出する複数の検出部と、変位情報と押圧領域における単位押圧力を記憶する記憶部を備え、前記タッチパネルで検出した位置情報により判定された押圧操作領域における単位押圧力を記憶部から読み出し、前記複数の検出部が検出するタッチパネルの変位情報と記憶部から読み出した単位押圧力の情報を用いて、押圧位置に作用した押圧力および押圧方向を算出する演算部を備えた請求項１の入力装置。
操作面を押圧操作された押圧位置に関する位置情報を検出するタッチパネルと、前記タッチパネルの押圧操作領域内に配置された透明シートと、前記押圧操作により、前記透明シートに作用する応力または変位を変位情報として検出する複数の検出部と、前記タッチパネルが検出する位置情報と、前記複数の検出部が検出する変位情報とを用いて、前記押圧位置に作用した押圧力および押圧方向を算出する演算部を備えた入力装置。
前記透明シートは弾性体である請求項３に記載の入力装置。
前記演算部は、前記タッチパネルに作用する水平方向の２軸力、または、前記タッチパネルに作用する水平方向の２軸力と垂直な軸回りの回転力の３軸力を押圧力と押圧方向として算出する請求項１ないし４に記載の入力装置。
前記押圧操作領域を複数の領域に分割し、各領域を所定の押圧力で押圧した場合に、前記複数の検出部が検出する変位情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記タッチパネルは少なくとも１つの押圧位置に関する位置情報を検出し、前記演算部は、前記位置情報より押圧操作が行われた領域を特定し、前記特定した領域における変位情報を前記記憶部から読
み出して、前記押圧位置に作用した押圧力および押圧方向を演算する請求項１ないし５記載の入力装置。
前記演算部は、前記位置情報が１つである場合、前記各領域の中から前記位置情報が含まれる領域を特定し、前記特定した領域の変位情報を前記記憶部から読み出し、前記各検出部が検出した変位情報と前記記憶部から読み出した応力情報を用いて、前記押圧位置に作用した押圧力と押圧方向とを算出する請求項６に記載の入力装置。
前記演算部は、前記検出部が検出する変位情報を前記記憶部から読み出した変位情報で除することで前記押圧力と押圧方向を算出する請求項６または７に記載の入力装置。
前記演算部は、あらかじめ設定された領域でのみ、前記押圧力および押圧方向を算出する請求項６ないし８記載の入力装置。
請求項１ないし９記載の入力装置を備えた電子機器であって、操作面を押圧操作された際の押圧位置に関する位置情報を検出するタッチパネルと、前記押圧操作により、前記タッチパネルに作用する応力または変位を変位情報として検出する複数の検出部と、前記タッチパネルが検出する位置情報と、前記複数の検出部が検出する変位情報とを用いて、前記押圧位置に作用した押圧力および押圧方向を算出する演算部とを備えた電子機器。