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。
図1は、本発明の実施の形態に係る触感呈示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態に係る触感呈示装置は、例えば携帯端末で文字または数字を入力する際に用いる入力装置や、銀行に設置されるATM、駅に設置される券売機に用いる入力装置など、タッチセンサにより操作者のタッチ入力を受け付けるものであれば、任意の入力装置に適用することができる。
図1に示すように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、タッチセンサ11、荷重検出部12、触感呈示部13、表示部14、および、全体の動作を制御する制御部15を備える。
タッチセンサ11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11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。また、タッチセンサ11を透過型にして、表示部14の前面に配置して、表示部14に表示したキーやボタン等のオブジェクトに対して操作者がタッチしたことを検出するセンサとしても使われる(いわゆるタッチパネル)。荷重検出部12は、タッチセンサ11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13は、タッチセンサ11を振動させるもので、例えば圧電振動子等を用いて構成する。表示部14は、押しボタンスイッチ(プッシュ式ボタンスイッチ)のような入力ボタン等のオブジェクトを表示するもので、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。
図2は、図1に示した触感呈示装置1の実装構造の一例を示すもので、図2(a)は要部断面図、図2(b)は要部平面図である。表示部14は、筐体21内に収納保持する。表示部14上には、弾性部材からなるインシュレータ22を介して、タッチセンサ11を保持する。なお、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、表示部14およびタッチセンサ11を、平面視で矩形状としてある。本実施の形態において、タッチセンサ11は、図2(b)に仮想線で示す表示部14の表示領域Aから外れた4隅に配設したインシュレータ22を介して表示部14上に保持する。
また、筐体21には、表示部14の表示領域から外れたタッチセンサ11の表面領域を覆うようにアッパカバー23を設け、このアッパカバー23とタッチセンサ11との間に、弾性部材からなるインシュレータ24を配設する。
なお、図2に示すタッチセンサ11は、タッチ面11aを有する表面部材を、例えば透明フィルムやガラスで構成し、裏面部材をガラスやアクリルで構成している。タッチセンサ11は、タッチ面11aが押圧されると、押圧部分が押圧力に応じて微少量撓む(歪む)、または構造体そのものが微少量撓む構造のものを用いる。
タッチセンサ11の表面上には、アッパカバー23で覆われる各辺の近傍に、タッチセンサ11に加わる荷重(押圧力)を検出するための歪みゲージセンサ31をそれぞれ接着等により設ける。また、タッチセンサ11の裏面上には、対向する2つの辺の近傍に、タッチセンサ11を振動させるための圧電振動子32をそれぞれ接着等により設ける。すなわち、図2に示す触感呈示装置は、図1に示した荷重検出部12を4つの歪みゲージセンサ31を用いて構成し、触感呈示部13を2つの圧電振動子32を用いて構成している。そして、触感呈示部13によりタッチセンサ11を振動させることにより、タッチ面11aを振動させるようにしている。なお、図2(b)は、図2(a)に示した筐体21、アッパカバー23およびインシュレータ24の図示を省略している。
図3および図4は、本実施の形態に係る触感呈示装置1の動作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1は、押圧荷重が所定の基準を満たす状態のまま、タッチセンサ11からの位置情報に基づく入力の位置がオブジェクト(キー等)に対応する領域内に移行した場合、触感を呈示する。
図3に示すフローチャートは、触感呈示装置1がタッチ入力を検出した位置が、当該入力がキー等に対応する位置(領域内)である場合、またはキー等に対応する位置(領域)以外からキー等に対応する位置(領域内)に移行した場合に、触感を呈示する動作を示すものである。なお、図3のフローチャートに示す動作を開始するにあたり、タッチセンサ11のタッチ面に対するタッチ入力を検出する前に、触感呈示装置1の表示部14にキー等のオブジェクトを表示しておく。本実施の形態におけるオブジェクトは、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、オブジェクトの画像として、数字や文字がキートップに描画されている状態を表す画像を表示部14に表示する。
本実施の形態に係る触感呈示装置1の動作が開始すると、制御部15は、タッチセンサ11への入力を監視するとともに、荷重検出部12で検出される荷重を監視する。ステップS11において、タッチセンサ11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、ステップS12に移行する。
ステップS12において、制御部15は、荷重検出部12により検出される押圧荷重が、操作者によるタッチセンサ11の押圧によって増加しながら所定の基準を満たしたか否かを判定する。なお、荷重検出部12は、例えば、4つの歪みゲージセンサ31の出力の平均値から荷重を検出する。ここで、所定の基準を満たす荷重は、操作者が通常の押圧操作を行う際の押圧荷重に基づいて、例えば1N(ニュートン)などの値を予め設定し、その後も設定変更できるようにするのが好適である。また、この所定の基準は、操作者が意図せずに軽く触れてしまったような場合は入力操作として受け付けないようにするため、過度に低い基準を設定しないようにする。また、後述するリアルな触感のための圧覚を操作者に与えるために、操作者の意図に基づく入力の際の押圧荷重を考慮して(例えば平均値など)、過度に低い基準を設定しないようにする。ステップS11においてタッチセンサ11に対する入力が検知されていても、ステップS12において、荷重検出部12により検出される押圧荷重が所定の基準を満たしていない場合、本実施の形態による動作は行わない。
ステップS12において所定の基準を満たす荷重を検出したら、制御部15は、タッチセンサ11からの位置情報に基づく押圧入力(荷重基準を満たす入力)の位置が所定領域内に存在するか否かを判定する(ステップS13)。本実施の形態において、「所定領域」とは、キーやボタンなどの入力を受け付けるオブジェクトが表示部14に表示された位置である。また、この「所定領域」は、タッチセンサ11において対応する領域のことでもある。この「所定領域」は、キー等に対応する領域であるため、以下、適宜、単に「キー領域」と記す。
ステップS13において、押圧入力の位置がキー領域内にある場合、制御部15は、押圧入力を検出している位置に対応するオブジェクトの表示態様を変更して表示部14に表示する(ステップS14)。ステップS14にて行うオブジェクトの表示態様の変更は、例えば、オブジェクトの描画を、機械式の押しボタンスイッチが操作者により押下された際のキーが凹んだような表示(以下、キーの「押下表示」という)に変更するなどの態様が考えられる。その他、オブジェクトの表示態様を変更する際には、オブジェクトの色や輝度などを瞬間的に変更するなどして、操作者の押圧入力を受け付けたことを強調するような態様の表示を行ってもよい。
ステップS14においてキーの押下表示を行うとともに、制御部15は、触感呈示部13を所定の駆動信号で駆動して、予め設定した所定の振動パターンでタッチセンサ11を振動させて第1の触感を呈示する(ステップS15)。すなわち、制御部15は、所定の荷重基準を満たした押圧荷重の位置が所定領域内に移行したことを検知すると、タッチ面を押圧している押圧対象に対して第1の触感を呈示するように触感呈示部13の駆動を制御する。触感呈示部13は、例えば、2つの圧電振動子32を同相で駆動する。また、触感呈示装置1は、押圧入力をオブジェクトに対する入力操作として受け付ける。
なお、ステップS15において、操作者に対してリアルな触感を呈示するためには、触感呈示装置1は、以下のような動作を行うことにより、操作者の圧覚を刺激した状態で触覚を刺激する。すなわち、触感呈示装置1は、タッチセンサ11に加わる荷重が、触感を呈示する基準(例えば1N)を満たすまでは、圧覚を刺激するようにし、荷重が当該基準を満たすと、圧電振動子32を所定の駆動信号で駆動してタッチ面11aを振動させて触覚を刺激する。これにより、触感呈示装置1は、押しボタンスイッチ(プッシュ式ボタンスイッチ)のようなボタンスイッチを押した際に得られるのと同様なクリック触感を、操作者に呈示することができる。したがって、操作者は、タッチセンサ上部に描画された押しボタンスイッチであっても、現実の押しボタンスイッチを操作した場合と同様のリアルなクリック触感を得ながら、タッチセンサ11に対して入力操作を行うことができるので、違和感を覚えることがない。また、タッチセンサ11を「押した」という意識との連動で入力操作を行うことができるので、入力ミスも防止することができる。
上述したクリック触感を呈示する際の駆動信号、すなわち触覚を刺激する一定周波数、周期(波長)、波形、振幅は、呈示するクリック触感に応じて適宜設定することができる。例えば、携帯端末に使用されているメタルドームスイッチに代表されるクリック触感を呈示する場合、例えば、170Hzの一定周波数のSin波からなる1周期分の駆動信号により触感呈示部13を駆動する。このような駆動信号により触感呈示部13を駆動させて、タッチ面11aを、基準の押圧荷重Pthが加わった状態で、約15μm振動させる。これにより、実際のキーをクリックした場合のような、リアルなクリック触感を操作者に呈示することができる。
一方、ステップS13において、押圧入力の位置がキー領域内にない場合、制御部15は、タッチセンサ11からの位置情報に基づく入力の位置が、キー領域内に移行したか否かを判定する(ステップS16)。すなわち、この場合、制御部15は、押圧荷重が所定の基準を満たしたまま、押圧入力の位置がキー領域外からキー領域内へと進入したか否かを判定する。これは、操作者が行う動作の観点からみると、タッチパネル11に所定の基準を満たす押圧荷重を加えたまま、キー等のオブジェクト以外に対応する位置から、キー等のオブジェクトに対応する位置まで、タッチパネル11上で押圧位置を移動する操作に相当する。
ステップS16において、押圧入力の位置がキー領域内に移行していない場合、ステップS11に戻り、制御部15は、タッチセンサ11への入力がまだ検出されているか否かを判定する。タッチセンサ11への入力がもはや検出されていない場合は、操作者がタッチセンサ11から指などを離したと判断できるため、本実施の形態の動作を終了する。また、タッチセンサ11への入力がまだ検出されている場合は、上述したステップS12以降の処理を行う。
一方、ステップS16において、押圧入力の位置がキー領域内に移行した場合、制御部15は、押圧入力を検出している位置に対応するオブジェクトの表示態様を変更して(ステップS14)、触感を呈示する(ステップS15)。すなわち、ここで、制御部15は、所定の荷重基準を満たした押圧荷重の位置が所定領域内に移行したことを検知すると、タッチ面を押圧している押圧対象に対して第1の触感を呈示するように触感呈示部13の駆動を制御する。具体的には、制御部15は、荷重検出部12により検出される押圧荷重が所定の荷重基準を満たす状態のまま、タッチセンサ11からの位置情報に基づく入力の位置が所定領域内に移行した場合、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13の駆動を制御する。
図4に示すフローチャートは、荷重検出部12が所定の基準を満たす押圧荷重を検出した状態のまま、表示部14に表示したオブジェクトに対応する位置(領域)をタッチセンサ11が検出している状態から開始する。すなわち、図4のフローチャートに示す動作が開始する時点で、押圧入力の位置はキー領域内に存在しており、かつ、押圧荷重は所定の基準を満たしている。図4に示すフローチャートは、押圧入力の位置がキー領域内に存在している状態から、キー領域内に存在しなくなった場合、または、押圧入力の位置が隣接するキーのキー領域内に移行した場合の動作を示すものである。
図4においては、操作者の押圧入力の位置が、あるキー領域から当該キー領域に隣接する他のキー領域に移行する場合の動作についても説明する。したがって、図4のフローチャートに示す動作を開始するにあたり、触感呈示装置1の表示部14には、キー等のオブジェクトを複数表示しておくものとする。このようにして表示する複数のキー等のオブジェクトのうち、少なくとも2つのオブジェクトが、互いに隣接して表示される構成で配置されているものとする。すなわち、図4に示す動作の前提となる表示部14におけるオブジェクトの表示は、その少なくとも一部分において、例えば携帯電話のテンキーや、通常のPCのキーボードを構成するキーのように、複数のキーが隣接して配置されているものとする。
図4のフローチャートに示す触感呈示装置1の動作が開始すると、まず、制御部15は、荷重検出部12により検出される押圧荷重が、まだ所定の基準を満たしているか否かを判定する(ステップS21)。
ステップS21において、押圧荷重がもはや所定の基準を満たしていないと判断された場合、制御部15は、入力を受け付けて押下表示していたオブジェクトの表示態様を変更して、押下表示される前の、元のオブジェクトに戻して表示部14に表示する(ステップS27)。ステップS27にてオブジェクトの表示を元に戻す際は、図3のステップ14にて行った押下表示のオブジェクトの描画を、機械式の押しボタンスイッチに対する操作者の押下が解除された際にキーの凹みが元に戻ったような表示に変更するなどの態様が考えられる。この場合も、操作者の押圧入力を受け付けなくなった、すなわち押圧入力が解除されたことを強調するために、オブジェクトの色や輝度などを瞬間的に変更するなどの態様の表示を行ってもよい。
ステップS27においてキーの押下表示を元に戻したら、制御部15は、触感呈示部13を所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ11を予め設定した所定の振動パターンで振動させて第2の触感(リリース触感)を呈示する(ステップS28)。すなわち、制御部15は、所定の荷重基準を満たした押圧荷重の位置が所定領域外に移行したことを検知すると、タッチ面を押圧している押圧対象に対して第2の触感を呈示するように触感呈示部13の駆動を制御する。
なお、ステップS28において、この第2の触感を呈示する際に触感呈示部13を駆動する駆動信号は、図3のステップS15の押圧時における駆動信号(クリック触感用)と同じとすることもできるし、異ならせることもできる。例えば、タッチセンサ11が入力を検出する押圧時における駆動信号(クリック触感用)の周波数は170Hzとし、リリース時における駆動信号の周波数は125Hzとすることができる。これにより、実際のキーをリリースした場合のような、クリック触感とは異なるリアルなリリース触感を操作者に呈示することができる。このように、押圧によるクリック触感呈示後のリリース時に、押圧時と同様に、触感呈示部13を所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ11を予め設定した所定の振動パターンで振動させることにより、クリック触感に対するリリース触感を呈示することができる。したがって、押圧時のクリック触感と相俟って、より押しボタンスイッチに近いリリース触感を操作者に呈示することができる。
一方、ステップS21において、押圧荷重がまだ所定の基準を満たしていると判断された場合、制御部15は、タッチセンサ11からの位置情報に基づく入力の位置が、キー領域外に移行したか否かを判定する(ステップS22)。すなわち、この場合、制御部15は、押圧荷重が所定の基準を満たしたまま、押圧入力の位置がキー領域内からキー領域外へと退出したか否かを判定する。これは、操作者が行う動作の観点からみると、タッチパネル11に所定の基準を満たす押圧荷重を加えたまま、キー等のオブジェクトに対応する位置から、キー等のオブジェクト以外に対応する位置まで、タッチパネル11上で押圧位置を移動する操作に相当する。
ステップS22において、押圧入力の位置がキー領域外に移行していない場合、ステップS21に戻り、制御部15は、押圧荷重がまだ所定の基準を満たしているか否かを判定する。ステップS21において、押圧荷重がもはや所定の基準を満たしていないと判断された場合、上述したように、ステップS27およびステップS28の動作を行う。
一方、ステップS22において、押圧入力の位置がキー領域外に移行した場合、制御部15は、当該押圧入力の位置が当該キー領域に隣接するキーのキー領域内に移行したか否かを判定する(ステップS23)。すなわち、ステップS23においては、所定の荷重基準を満たしている操作者による押圧入力の位置が、現在押圧中のオブジェクトのキー領域から、これに隣接するオブジェクトのキー領域に移行したか否かを判定する。
ステップS23において、押圧入力の位置が当該キー領域に隣接するキーのキー領域内に移行したのではない場合、制御部15は、ステップS27およびステップS28の動作を行う。ステップS23からステップS27に移行する場合とは、押圧入力の位置がキー領域外に移行したが(ステップS22のYes)、隣接するキーのキー領域内には移行していない場合(ステップS23のNo)であり、すなわちキーのオブジェクトが存在しない位置に操作入力の位置が移行した場合である。したがって、この場合、制御部15は、もともと入力を受け付けて押下表示していたオブジェクトの表示を元に戻して(ステップS27)、触感呈示部13を所定の駆動信号で駆動して第2の触感(例えばリリース触感)を呈示する(ステップS28)。
一方、ステップS23において、押圧入力の位置が当該キー領域に隣接するキーのキー領域内に移行した場合、制御部15は、もともと入力を受け付けて押下表示していたオブジェクトの表示態様を変更して、押下表示される前の元のオブジェクトに戻す(ステップS24)。次に、制御部15は、押圧入力の位置が移行した先の位置に対応する、隣接するキー領域のオブジェクトの表示態様を変更して表示部14に表示する(ステップS25)。
ステップS25においてキーの押下表示を行ったら、制御部15は、触感呈示部13を所定の駆動信号で駆動して、予め設定した所定の振動パターンでタッチセンサ11を振動させて第1の触感を呈示する(ステップS26)。ここで、ステップS26において呈示する触感は、ステップS28において呈示する第2の触感ではなく、図3のステップS15において呈示した第1の触感と同じにするのが好適であることに留意すべきである。すなわち、制御部15は、第2の触感とともに第1の触感を呈示する処理が発生した場合、当該第1の触感のみ呈示するように触感呈示部13の駆動を制御する。
このように、本実施の形態では、制御部15は、第2の触感とともに第1の触感を呈示する処理が発生した場合、第1の触感のみ呈示する処理として触感呈示部13の駆動を制御する。具体的には、制御部15は、荷重検出部12が所定の荷重基準を満たす押圧荷重を検出している状態で、タッチセンサ11が第1のキー領域内から引き続き第1のキー領域に隣接する第2のキー領域内に移行するタッチ入力を検知した場合、第1の触感のみ呈示するように触感呈示部13の駆動を制御する。このため、本実施の形態では、第2の触感とともに第1の触感を呈示する処理が発生した場合であっても、これらの触感を双方とも呈示することはないため、双方の触感が互いに相殺されるおそれはない。また、本実施の形態では、これらの触感を双方とも呈示することはないため、双方の触感の呈示に際して発生させる振動の波形が不所望に干渉することにより操作者に違和感を与えることもない。
したがって、本実施の形態の触感呈示装置1によれば、触感が連続して呈示されないため、操作者は、タッチセンサを用いてスライド操作を行う際に、機械式のスイッチにより構成されるキー等の操作感に似た違和感のないリアルな操作感を得ることができる。
以下、図5〜図10を参照して、図3および図4により説明した本実施の形態に係る触感呈示装置1の動作の具体例を、さらに説明する。図5は、本発明の実施の形態に係る触感呈示装置1が押圧入力を受け付ける動作および押圧荷重の例を説明する図である。
図5(A)は、操作者の指がキー領域α内を押圧し、その後当該押圧を解除する様子を概略的に示す図である。なお、図5(A)において、キー領域αは、タッチセンサ11における領域であって、キーやボタンなどの入力を受け付けるオブジェクトが表示部14に表示された位置に対応する。なお、図5(A)において、通常、オブジェクトのキートップに表示される「A」や「1」などの入力に係る文字は省略してある。また、図5(A)において、操作者の指とキー領域αとの大きさの比率は、説明の便宜上のものであり、実際の大きさの比率を反映したものではない。
図5(B)は、図5(A)に示した動作が行われる際に、荷重検出部12により検出される、タッチセンサ11のタッチ面に対する押圧荷重の時間変化を示すグラフである。なお、図5(B)において、上述した押圧荷重の「所定の基準」はPthとして示してある。また、図5(A)および図5(B)において、括弧内に示す数字により、時間の経過の順番を示してある。以下、説明の便宜上、これら括弧つきの数字を「時点」という。
図5(A)に示すように、時点(1)は、操作者がキー領域α内を押圧しようとしている様子を、時点(2)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重でキー領域α内を押圧している様子を、時点(3)は、操作者が押圧を解除した様子を示している。この動作が行われる際、図5(B)に示すように、荷重検出部12は、時点(1)から時点(2)の間で押圧荷重を検出し始め(つまりタッチ面に対して操作者が押圧を開始した)、時点(2)から時点(3)の間で押圧荷重を検出しなくなる(つまりタッチ面に対して操作者が押圧を解除した)。また、時点(2)において、荷重検出部12は、所定の基準Pthを満たす押圧荷重を検出しており、時点(2)の少し手前で押圧荷重がPthを満たし、時点(2)の少し後で押圧荷重がPthを満たさなくなる。
図3および図4で説明したように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、キー領域α内において所定の基準Pthを満たす押圧荷重を検出すると第1の触感(例えばクリック触感)を呈示し、キー領域α内において押圧荷重が所定の基準Pthを満たさなくなると第2の触感(例えばリリース触感)を呈示する。図5(B)において、時点(2)の少し前で、押圧荷重がPthを満たした際の時間軸の下方に示す下向きの矢印(↓)は、キーが凹んだような触感である第1の触感が呈示されることを意味する。同様に、時点(2)の少し後で、押圧荷重がPthを満たさなくなった際の時間軸の下方に示す上向きの矢印(↑)は、凹んだキーが元に戻るような触感である第2の触感が呈示されることを意味する。
なお、本実施の形態においては、キー領域内において所定の基準Pthを満たす押圧荷重を検出すると第1の触感を呈示し、キー領域内において押圧荷重が所定の基準Pthを満たさなくなると第2の触感を呈示した。すなわち、クリック触感を呈示する際の押圧荷重の基準とリリース触感を呈示する際の押圧荷重の基準は、同じ値Pthとして説明した。しかしながら、リリース触感を呈示する荷重基準は、押圧時にクリック触感を呈示する荷重基準よりも50%〜80%低い値に設定してもよい。このようにすれば、同一位置(オブジェクト)に対してクリックした後にリリースする場合に、入力および入力解除の順次の動作と触感呈示タイミングとが合致し、違和感のないリアルなクリック触感およびリリース触感を呈示することができる。
このように、触感呈示装置1は、タッチ面にて検出される押圧荷重が所定の基準Pthを満たし(ステップS12)、押圧位置がキー領域α内である場合(ステップS13)、第1の触感を呈示する(ステップS15)。同様に、触感呈示装置1は、押圧位置がキー領域α内であっても(図4のSTART)、タッチ面にて検出される押圧荷重が所定の基準Pthを満たさなくなると(ステップS21)、第2の触感を呈示する(ステップS24)。
以上のように、本実施の形態に係る触感呈示装置1によれば、操作者は、所定の基準Pthを満たす押圧荷重によりキー領域αを押圧すれば第1の触感が得られ、その後押圧荷重を弱めて所定の基準Pthを満たさなくなると第2の触感が得られる。したがって、操作者は、タッチセンサを用いて操作入力を行っていても、機械式のスイッチにより構成されるキー等を操作しているかのごとき触感を得ることができる。このように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、1つのオブジェクトに対して、スライド操作ではない通常の押圧入力を受け付ける場合、適切に第1の触感および第2の触感を呈示することができる。
図6は、本発明の実施の形態に係る触感呈示装置1が押圧入力を受け付ける動作および押圧荷重の他の例を説明する図である。図6以降において各記号等が表す意味は、図5で説明したものと同様である。図6(A)は、操作者の指がキー領域α内を押圧し、その後当該押圧を維持したままキー領域α外に出てから、当該押圧を解除する様子を概略的に示す図である。
図6(A)に示すように、時点(1)は、操作者がキー領域α内を押圧しようとしている様子を、時点(2)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重でキー領域α内を押圧している様子を示している。時点(3)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(2)からキー領域α内を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域α内からキー領域α外に移行する様子を示している。時点(4)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(3)からキー領域α外を押圧したまま押圧位置を移動させた様子を、時点(5)は、操作者が押圧を解除した様子を示している。
この動作が行われる際、図6(B)に示すように、荷重検出部12は、時点(1)から時点(2)の間で押圧荷重を検出し始める(つまりタッチ面に対して操作者が押圧を開始した)。また、時点(2)において、荷重検出部12は、所定の基準Pthを満たす押圧荷重を検出しており、時点(2)から時点(3)の間では、押圧荷重が所定の基準Pthを満たしたままである(つまり操作者はPthを満たす押圧荷重で押圧位置を移動している)。また、時点(3)から時点(4)の間でも、荷重検出部12は、所定の基準Pthを満たす押圧荷重を検出したままであり(つまり操作者はPthを満たす押圧荷重で押圧位置を移動している)、時点(4)において、押圧荷重がPthを満たさなくなる。さらに、荷重検出部12は、時点(4)から時点(5)の間で押圧荷重を検出しなくなる(つまりタッチ面に対して操作者が押圧を解除した)。
図3および図4で説明したように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、キー領域α内において所定の基準Pthを満たす押圧荷重を検出すると第1の触感を呈示し、押圧荷重が所定の基準Pthを満たしたまま押圧位置がキー領域α内からキー領域α外に移行すると第2の触感を呈示する。
図6(B)に示すように、時点(2)において、押圧荷重がPthを満たした際の時間軸の下方に示す下向きの矢印(↓)は第1の触感が呈示されることを意味し、時点(3)において、時間軸の下方に示す上向きの矢印(↑)は第2の触感が呈示されることを意味する。なお、時点(4)において、押圧荷重がPthを満たさなくなっているが、この時点では、第1の触感も第2の触感も呈示する条件を満たさないため、触感は呈示しない。
このように、触感呈示装置1は、タッチ面にて検出される押圧荷重が所定の基準Pthを満たし(ステップS12)、押圧位置がキー領域α内である場合(ステップS13)、第1の触感を呈示する(ステップS15)。一方、触感呈示装置1は、押圧荷重が所定の基準Pthを満たしたまま(ステップS21)、押圧位置がキー領域α内からキー領域α外に移行すると(ステップS22)、第2の触感を呈示する(ステップS24)。
以上のように、本実施の形態に係る触感呈示装置1によれば、操作者は、所定の基準Pthを満たす押圧荷重によりキー領域αを押圧すれば第1の触感が得られ、その後所定の基準Pthの押圧荷重を維持したまま押圧位置をキー領域α外に移行すると第2の触感が得られる。したがって、操作者は、タッチセンサを用いて押圧位置を移動させて操作を行う際でも、機械式のスイッチにより構成されるキー等を操作しているかのごとき触感を得ることができる。このように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、あるオブジェクトからオブジェクトの存在しない位置に移行するスライド操作を受け付ける場合に、適切に第2の触感を呈示することができる。
図7は、本発明の実施の形態に係る触感呈示装置1が押圧入力を受け付ける動作および押圧荷重の、さらに他の例を説明する図である。図7(A)は、操作者の指がキー領域α外を押圧し、その後当該押圧を維持したままキー領域α内に入ってから、当該押圧を解除する様子を概略的に示す図である。
図7(A)に示すように、時点(1)は、操作者がキー領域α外を押圧しようとしている様子を、時点(2)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重でキー領域α外を押圧している様子を示している。時点(3)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(2)からキー領域α外を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域α外からキー領域α内に移行する様子を示している。時点(4)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(3)からキー領域α内を押圧したまま押圧位置を移動させた様子を、時点(5)は、操作者が押圧を解除した様子を示している。
この動作が行われる際、図7(B)に示すように、荷重検出部12は、時点(1)から時点(2)の間で押圧荷重を検出し始める(つまりタッチ面に対して操作者が押圧を開始した)。また、時点(2)において、荷重検出部12は、所定の基準Pthを満たす押圧荷重を検出しており、時点(2)から時点(3)の間では、押圧荷重が所定の基準Pthを満たしたままである(つまり操作者はPthを満たす押圧荷重で押圧位置を移動している)。また、時点(3)から時点(4)の間でも、荷重検出部12は、所定の基準Pthを満たす押圧荷重を検出したままであり(つまり操作者はPthを満たす押圧荷重で押圧位置を移動している)、時点(4)において、押圧荷重がPthを満たさなくなる。さらに、荷重検出部12は、時点(4)から時点(5)の間で押圧荷重を検出しなくなる(つまりタッチ面に対して操作者が押圧を解除した)。
図3および図4で説明したように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、押圧荷重が所定の基準Pthを満たしたまま押圧位置がキー領域α外からキー領域α内に移行すると第1の触感を呈示し、キー領域α内において検出される押圧荷重が所定の基準Pthに満たなくなると第2の触感を呈示する。
図7(B)に示すように、時点(3)において、時間軸の下方に示す下向きの矢印(↓)は第1の触感が呈示されることを意味し、時点(4)において、押圧荷重がPthを満たさなくなった際の時間軸の下方に示す上向きの矢印(↑)は第2の触感が呈示されることを意味する。なお、時点(2)において、押圧荷重がPthを満たしているが(ステップS12)、押圧位置はキー領域内ではなく(ステップS13)、まだキー領域内に移行もしていないため(ステップS16)、第1の触感も第2の触感も呈示する条件を満たさない。したがって、この時点では、触感は呈示しない。
このように、触感呈示装置1は、押圧荷重が所定の基準Pthを満たしたまま(ステップS12)、押圧位置がキー領域α外からキー領域α内に移行すると(ステップS16)、第1の触感を呈示する(ステップS15)。一方、触感呈示装置1は、押圧位置がキー領域α内であっても(図4のSTART)、タッチ面にて検出される押圧荷重が所定の基準Pthを満たさなくなると(ステップS21)、第2の触感を呈示する(ステップS24)。
以上のように、本実施の形態に係る触感呈示装置1によれば、操作者は、所定の基準Pthの押圧荷重を維持したまま押圧位置をキー領域α内に移行すると第1の触感が得られ、その後キー領域αを押圧する押圧荷重を弱めて所定の基準Pthに満たなくなると第2の触感が得られる。このように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、オブジェクトの存在しない位置から、あるオブジェクト内に移行するスライド操作を受け付ける場合に、適切に第1の触感を呈示することができる。
図8は、本発明の実施の形態に係る触感呈示装置1が押圧入力を受け付ける動作および押圧荷重の、さらに他の例を説明する図である。なお、この図8においては、キー領域αが規定するオブジェクトと、キー領域βが規定するオブジェクトとは、ある程度の距離を離間して配置されている。したがって、図8に示すオブジェクトのキー領域は、上述した「隣接する」キー領域を表すものではない。図8(A)は、操作者の指がキー領域α外を押圧し、その後当該押圧を維持したままキー領域α内に入った後に当該キー領域α外に出てから、さらに当該押圧を維持したままキー領域β内に入った後に当該キー領域β外に出てから、当該押圧を解除する様子を概略的に示す図である。このように、触感呈示装置1は、複数の異なるキー領域を跨ぐようにして押圧位置を移動させる操作を行う際にも上述と同様の動作を行う。
図8(A)に示すように、時点(1)は、操作者がキー領域α外を押圧しようとしている様子を、時点(2)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重でキー領域α外を押圧している様子を示している。時点(3)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(2)からキー領域α外を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域α外からキー領域α内に移行する様子を示している。時点(4)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(3)からキー領域α内を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域α内からキー領域α外に移行する様子を示している。
また、時点(5)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(4)からキー領域αまたはβ外を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域β外からキー領域β内に移行する様子を示している。時点(6)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(5)からキー領域β内を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域β内からキー領域β外に移行する様子を示している。時点(7)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(6)からキー領域β外を押圧したまま押圧位置を移動させた様子を、時点(8)は、操作者が押圧を解除した様子を示している。
この動作に基づいて、触感呈示装置1は、図8(B)に示すように、時点(3)において第1の触感を呈示し、時点(4)において第2の触感を呈示する。さらに、触感呈示装置1は、時点(5)において再び第1の触感を呈示し、時点(6)において再び第2の触感を呈示する。なお、時点(2)において、押圧荷重がPthを満たしているが、触感呈示装置1は触感を呈示しない。また、時点(7)において、押圧荷重がPthを満たさなくなっているが、触感呈示装置1は触感を呈示しない。
以上のように、本実施の形態に係る触感呈示装置1によれば、操作者が所定の基準Pthの押圧荷重を維持したまま押圧位置をキー領域αまたはβ内に移行すると第1の触感が得られる。また、触感呈示装置1によれば、操作者が所定の基準Pthの押圧荷重を維持したまま押圧位置をキー領域αまたはβ外に移行すると第2の触感が得られる。したがって、操作者は、タッチセンサを用いて複数のキー領域を跨ぐように押圧位置を移動させて操作を行う際でも、機械式のスイッチにより構成されるキー等を操作しているかのごとき触感を得ることができる。このように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、複数のオブジェクトが隣接せずに離間して配置されている場合も、オブジェクトの存在の有無に応じて、適切に第1の触感および第2の触感を呈示することができる。
図9は、複数のオブジェクトが隣接して配置されている場合に、押圧位置が隣接するオブジェクトに移行する態様を説明する図である。図9においては、キー領域αにより規定される「1」のオブジェクトと、キー領域βにより規定される「2」のオブジェクトとを、隣接して配置してある。なお、図9においては、タッチセンサ11において操作者が押圧する位置を、黒丸の印により示してある。また、図9は、操作者がタッチセンサ11上にて押圧を行う位置を徐々に左から右に移行させている様子を、図9(A)から図9(C)まで順に示している。ここでは、図9に示すように、タッチセンサ11において押圧された箇所が「点」として検出される場合について説明する。しかしながら、タッチセンサ11の仕様上、押圧された箇所が面積をもって検出される場合であっても、当該面積の中心または重心などを制御部15が算出することにより、押圧位置を実質的に点として検出することができる。
図9(A)は、操作者が、キー領域αにより規定される「1」のオブジェクトに所定の荷重基準を満たす押圧入力を行うことにより、第1の触感が呈示された(ステップS15)後、この押圧入力を維持したまま押圧位置を右方向に移動しようとしている状態を表している。この時点においては、ステップS21のYesを経てステップS22のNoに移行する処理が行われる。次に、図9(B)は、操作者が、押圧入力を維持したまま押圧位置を右方向に移動させて、キー領域αにより規定される「1」のオブジェクトの端に到達した状態を表している。この時点においても、ステップS21のYesを経てステップS22のNoに移行する処理が行われる。次に、図9(C)は、操作者が、押圧入力を維持したまま押圧位置をさらに右方向に移動させて、押圧入力の位置がキー領域αにより規定される「1」のオブジェクトの外に出たと同時に、キー領域βにより規定される「2」のオブジェクト内に移行した様子を表している。この時点においては、ステップS22のYesを経るのとほぼ同時にステップS23のYesに移行する処理が行われる。
このように、2つのオブジェクトが隣接している場合、これらの隣接するオブジェクトに対してスライド操作を行うと、押圧位置があるキーのキー領域の外に出るのと同時に、隣接するキーのキー領域内に入ることになる。本実施の形態による触感呈示装置は、このような場合、第2の触感とともに第1の触感を呈示するのではなく、第1の触感のみを呈示する。
図10は、本発明の実施の形態に係る触感呈示装置1が、図9に示したような隣接する2つのオブジェクトを配置して、押圧入力を受け付ける際の動作を説明する図である。
図10(A)は、操作者の指がキー領域α外を押圧し、その後当該押圧を維持したままキー領域α内に入った後、さらに当該押圧を維持したまま隣接するキーのキー領域β内に入った後に、当該キー領域β外に出て、当該押圧を解除する様子を概略的に示す図である。触感呈示装置1は、複数の隣接するキー領域を跨ぐようにして押圧位置を移動させる操作を行う際は、図8において説明した動作とは異なる動作を行う。
図10(A)に示すように、時点(1)は、操作者がキー領域α外を押圧しようとしている様子を、時点(2)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重でキー領域α外を押圧している様子を示している。時点(3)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(2)からキー領域α外を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域α外からキー領域α内に移行する様子を示している。時点(4)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(3)からキー領域α内を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域α内からキー領域β内に移行する様子を示している。
また、時点(5)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(4)からキー領域β内を押圧したまま押圧位置を移動させ、キー領域β内からキー領域β外に移行する様子を示している。時点(6)は、操作者が所定の基準を満たす押圧荷重で、時点(5)からキー領域β外を押圧したまま押圧位置を移動させた様子を、時点(7)は、操作者が押圧を解除した様子を示している。
この動作に基づいて、触感呈示装置1は、図10(B)に示すように、時点(3)において第1の触感を呈示する。しかしながら、触感呈示装置1は、時点(4)においては、第2の触感とともに第1の触感を呈示するのではなく、第1の触感のみを呈示する。さらに、触感呈示装置1は、時点(5)において第2の触感を呈示する。なお、時点(2)において、押圧荷重がPthを満たしているが、触感呈示装置1は触感を呈示しない。また、時点(6)において、押圧荷重がPthを満たさなくなっているが、触感呈示装置1は触感を呈示しない。
以上のように、本実施の形態に係る触感呈示装置1によれば、操作者が所定の基準Pthの押圧荷重を維持したまま押圧位置をキー領域αまたはβ内に移行すると第1の触感が得られる。また、触感呈示装置1によれば、操作者が所定の基準Pthの押圧荷重を維持したまま押圧位置をキー領域αまたはβ外に移行すると第2の触感が得られる。さらに、触感呈示装置1によれば、操作者が所定の基準Pthの押圧荷重を維持したまま押圧位置をキー領域αからキー領域βに移行すると、第1の触感のみが得られる。したがって、操作者は、タッチセンサを用いて複数のキー領域を跨ぐように押圧位置を移動させて操作を行う際でも、機械式のスイッチにより構成されるキー等を操作しているかのごとき、違和感のない触感を得ることができる。このように、本実施の形態に係る触感呈示装置1は、複数のオブジェクトが隣接して配置されている場合、隣接する複数のオブジェクトを跨いでスライド操作を行う場合、適切に第1の触感のみを呈示する。
図11は、複数のオブジェクトが隣接して配置されている場合に、押圧位置が隣接するオブジェクトに移行する態様の他の例を説明する図である。図11は、図9と同様に、操作者がタッチセンサ11上にて押圧を行う位置を徐々に左から右に移行させている様子を、図11(A)から図11(D)まで順に示している。図11においては、キー領域αにより規定される「1」のオブジェクトと、キー領域βにより規定される「2」のオブジェクトとを隣接して配置してあるが、これらのオブジェクトは完全に接しているのではなく、僅かな隙間だけ離間した状態で隣接して配置してある。本実施の形態においては、複数のオブジェクトを「隣接して配置」する場合とは、このように複数のオブジェクトが厳密には接していない態様も含まれることに留意すべきである。なお、図11においても、図9と同様に、タッチセンサ11において操作者が押圧する位置を、黒丸の印により示してある。
図11(A)は、操作者が、キー領域αにより規定される「1」のオブジェクトに所定の荷重基準を満たす押圧入力を行うことにより、第1の触感が呈示された(ステップS15)後、この押圧入力を維持したまま押圧位置を右方向に移動しようとしている状態を表している。この時点においては、ステップS21のYesを経てステップS22のNoに移行する処理が行われる。次に、図11(B)は、操作者が、押圧入力を維持したまま押圧位置を右方向に移動させて、キー領域αにより規定される「1」のオブジェクトの端に到達した状態を表している。この時点においても、ステップS21のYesを経てステップS22のNoに移行する処理が行われる。次に、図11(C)は、操作者が、押圧入力を維持したまま押圧位置をさらに右方向に移動させて、キー領域αにより規定される「1」のオブジェクトの外に出たと同時に、キー領域βにより規定される「2」のオブジェクトに以降する直前の時点の様子を表している。この時点においては、ステップS22のYesに移行する処理が行われる。次に、図11(D)は、操作者が、押圧入力を維持したまま押圧位置をさらに右方向に移動させて、押圧入力の位置が、キー領域βにより規定される「2」のオブジェクト内に移行した時点の様子を表している。この時点においては、ステップS23のYesに移行する処理が行われる。
このような場合、制御部15は、図4のステップS22おいて押圧位置がキー領域外に移行してから、ステップS23において当該押圧位置が隣接するキーのキー領域内に移行したか否かを判定するまでに、所定の僅かな時間間隔を置くようにする。ただし、あまり時間間隔を空けることを許容すると、押圧入力の移行がキー領域以外の箇所に移行した場合に、第2の触感を提示するタイミングが遅れるおそれがある。したがって、当該時間間隔は比較的短い時間とするのが好適である。
また、図11のように押圧位置が「点」として検出されるのではなく、押圧箇所が面積をもって検出されるタッチセンサの場合には、押圧入力の面積が或るキー領域で検知されたまま、境界を跨いで隣接するキー領域でも検出された際に、押圧位置が隣接キー領域内へ移行したと判定することもできる。
このように、2つのオブジェクトが僅かに離間して隣接している場合でも、これらの隣接するオブジェクトに対してスライド操作を行うと、押圧位置があるキーのキー領域の外に出るのとほぼ同時に、引き続き隣接するキーのキー領域内に入ることになる。本実施の形態による触感呈示装置1は、このような場合にも、第2の触感とともに第1の触感を呈示するのではなく、第1の触感のみを呈示する。
このような場合は、2つのオブジェクトが僅かに離間していても、実質的に隣接していると考えることができる。
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ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、上述した実施の形態においては、動作が行われる際に音声を発生させるか否かについては言及していない。しかしながら、上記各実施の形態による動作と共に、当該動作と連動する音声を適宜発生させるようにすれば、触感呈示装置の操作性をさらに向上させ、誤入力の発生を一層低減することができる。また、上述した実施の形態においては、説明の簡略化のため、タッチセンサのタッチ面にキー領域が1つまたは2つ存在する場合について説明したが、当然、3つ以上の多数のキー領域を有するようにもできる。さらに、上述した実施の形態においては、説明の簡略化のため、操作者の操作による押圧位置が横方向に移動する場合のみについて説明したが、当然、縦方向など任意の方向の移動についても想定することができる。
また、上述した各実施の形態における荷重検出部は、任意の個数の歪みゲージセンサを用いて構成することができる。さらに、荷重検出部は、タッチセンサにおける入力検出方式に応じて、例えば、抵抗膜方式の場合には、接触面積による抵抗変化に基づく出力信号の変化から荷重が検出できれば、歪みゲージセンサを用いることなく構成することができる。あるいは、静電容量方式の場合には、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から荷重が検出できれば、歪みゲージセンサを用いることなく構成することができる。
また、触感呈示部は、任意の個数の圧電振動子を用いて構成したり、タッチセンサの全面に透明圧電素子を設けて構成したり、触感を呈示する振動を表現できるのであれば、偏心モータを駆動信号の1周期で1回転させるようして構成したり、することもできる。さらに、荷重検出部および触感呈示部は、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および触感呈示部を構成することもできる。
また、本発明に係る触感呈示装置は、荷重検出部により検出される押圧荷重が、触感を呈示する基準を満たした際に、触感呈示部を駆動させる。しかしながら、上記荷重検出部により検出される押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際とは、荷重検出部により検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値に達した際であってもよいし、荷重検出部により検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値を超えた際でもよい。また、荷重検出部により触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。
なお、本発明の効果を達するために、上述した第2の触感とともに第1の触感を呈示する処理が発生した際、第1の触感とは異なる第2の触感のみ呈示する方が好ましいのであれば、第2の触感のみ呈示する構成としてもよいことはもちろんである。また、本発明は、第1の触感と第2の触感とを同じ触感として呈示する場合は、第2の触感とともに第1の触感を呈示する処理が発生した際、どちらか一方のみの触感を呈示するようにするという技術思想をも含むものである。