JP2017199200A - Touch manipulation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操作者に対して触感を呈示する機能(ハプティック)を有するタッチ操作デバイスに関する。 The present invention relates to a touch operation device having a function (haptic) for presenting a tactile sensation to an operator.
従来、操作者がタッチセンサ上で行うタッチ操作に基づいて、操作者の触覚を刺激して、操作感触を呈示する装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an apparatus that presents an operational feeling by stimulating an operator's tactile sense based on a touch operation performed by an operator on a touch sensor.
例えば、特許文献1に開示された操作装置は、タッチパネル装置が操作入力を受け付けた際に、操作者の手指に対して振動刺激操作感を呈示する。 For example, the operation device disclosed in Patent Literature 1 presents a vibration stimulation operation feeling to the operator's finger when the touch panel device accepts an operation input.
しかしながら、特許文献1に記載の操作装置は、モータの駆動による振動をタッチパネル装置に伝達することで、ハプティック感、操作感を呈示する。従って、当該操作装置は、回転駆動手段及びカム手段を有することで、ユニット全体が大きくなる。 However, the operation device described in Patent Document 1 presents a haptic feeling and an operation feeling by transmitting vibrations generated by driving the motor to the touch panel device. Therefore, the operation device has a rotation drive unit and a cam unit, so that the entire unit becomes large.
かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、小型化及び触感呈示機能の両立を可能とするタッチ操作デバイスを提供することにある。 An object of the present invention made in view of such a point of view is to provide a touch operation device that enables both miniaturization and a tactile sensation presentation function.
上記課題を解決する第1の観点に係るタッチ操作デバイスは、
少なくとも1つの振動子を有する振動子層と、
前記振動子層の表面に配置され、非ニュートン流体を有する流体層と、
前記流体層の表面に配置されたタッチセンサと、
を備える。
A touch operation device according to a first aspect for solving the above problem is
An oscillator layer having at least one oscillator;
A fluid layer disposed on a surface of the transducer layer and having a non-Newtonian fluid;
A touch sensor disposed on a surface of the fluid layer;
Is provided.
また、第2の観点に係るタッチ操作デバイスは、
制御部をさらに備え、
前記振動子層は、複数の前記振動子を有し、
前記制御部は、一部の前記振動子を振動させ、前記流体層の対応する位置にある非ニュートン流体の物性を変化させる。
The touch operation device according to the second aspect is
A control unit;
The vibrator layer has a plurality of the vibrators,
The control unit vibrates some of the vibrators and changes the physical properties of the non-Newtonian fluid at the corresponding position of the fluid layer.
また、第3の観点に係るタッチ操作デバイスでは、
前記非ニュートン流体はダイラタント流体である。
In the touch operation device according to the third aspect,
The non-Newtonian fluid is a dilatant fluid.
また、第4の観点に係るタッチ操作デバイスでは、
前記流体層は、外部の表示装置が備える画面内の境界領域に対応する第1の領域を有し、
前記制御部は、前記第1の領域に対応する前記振動子を振動させ、前記第1の領域にあるダイラタント流体を固体化させる。
In the touch operation device according to the fourth aspect,
The fluid layer has a first region corresponding to a boundary region in a screen included in an external display device,
The controller vibrates the vibrator corresponding to the first region, and solidifies the dilatant fluid in the first region.
また、第5の観点に係るタッチ操作デバイスでは、
前記流体層は、外部の表示装置が備える画面内の選択メニュー領域に対応する第2の領域を有し、
前記制御部は、前記第2の領域に対応する前記振動子を振動させ、前記第2の領域にあるダイラタント流体を固体化させる。
In the touch operation device according to the fifth aspect,
The fluid layer has a second area corresponding to a selection menu area in a screen provided in an external display device,
The controller vibrates the vibrator corresponding to the second region, and solidifies the dilatant fluid in the second region.
また、第6の観点に係るタッチ操作デバイスでは、
前記制御部は、前記第1の領域に対応する位置で前記タッチセンサにより接触を検出した場合に、前記接触の位置に対応する前記振動子を振動させる。
In the touch operation device according to the sixth aspect,
The control unit vibrates the vibrator corresponding to the contact position when the touch sensor detects contact at a position corresponding to the first region.
また、第7の観点に係るタッチ操作デバイスでは、
前記制御部は、前記第2の領域に対応する位置で前記タッチセンサにより接触を検出した場合に、前記接触の位置に対応する前記振動子を振動させる。
In the touch operation device according to the seventh aspect,
The controller vibrates the vibrator corresponding to the contact position when the touch sensor detects contact at a position corresponding to the second region.
また、第8の観点に係るタッチ操作デバイスでは、
前記流体層を構成する前記非ニュートン流体の配列は、格子状である。
In the touch operation device according to the eighth aspect,
The arrangement of the non-Newtonian fluid constituting the fluid layer is a lattice.
また、第9の観点に係るタッチ操作デバイスでは、
前記タッチセンサは、フィルム状に形成される。
In the touch operation device according to the ninth aspect,
The touch sensor is formed in a film shape.
また、第10の観点に係るタッチ操作デバイスでは、
少なくとも1つのタクタイルスイッチをさらに備え、
前記タクタイルスイッチは、前記振動子層の直下に配置される。
In the touch operation device according to the tenth aspect,
And further comprising at least one tactile switch,
The tactile switch is disposed immediately below the transducer layer.
第1の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、小型化及び触感呈示機能の両立を可能とする。 According to the touch operation device according to the first aspect, both the miniaturization and the tactile sensation presentation function can be achieved.
第2の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、領域ごとに操作者の触感を変化させることができる。 According to the touch operation device according to the second aspect, the tactile sensation of the operator can be changed for each region.
第3の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、振動により、流体層の対応する領域を固体化できる。 According to the touch operation device according to the third aspect, the corresponding region of the fluid layer can be solidified by vibration.
第4の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、略凸状の枠を形成できる。 According to the touch operation device according to the fourth aspect, a substantially convex frame can be formed.
第5の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、略凹状の枠を形成できる。 According to the touch operation device according to the fifth aspect, a substantially concave frame can be formed.
第6の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、操作への影響を低減しつつ、略凸状の枠を形成できる。 According to the touch operation device according to the sixth aspect, it is possible to form a substantially convex frame while reducing the influence on the operation.
第7の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、操作への影響を低減しつつ、略凹状の枠を形成できる。 According to the touch operation device according to the seventh aspect, the substantially concave frame can be formed while reducing the influence on the operation.
第8の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、意図しない範囲への振動の影響を低減できる。 According to the touch operation device according to the eighth aspect, it is possible to reduce the influence of vibration on an unintended range.
第9の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、タッチ操作時の指などの引っ掛かりを防止できる。 According to the touch operation device according to the ninth aspect, the finger or the like can be prevented from being caught during the touch operation.
第10の観点に係るタッチ操作デバイスによれば、明瞭でより直感的なタッチ操作を可能にする。 The touch operation device according to the tenth aspect enables a clear and more intuitive touch operation.
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るタッチ操作デバイス10と表示装置20とを示した模式図である。タッチ操作デバイス10は、タッチセンサ11と、流体層12と、振動子層13と、制御部14とを有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a
タッチ操作デバイス10は、操作者によるタッチ操作を検出し、当該タッチ操作入力に基づく出力信号を、表示装置20に送信する。タッチ操作デバイス10は、例えば、車両の内部に搭載され、センターコンソールに配置される。この場合、操作者とは、例えば車両を運転する運転者又は助手席に座っている同乗者である。運転者又は同乗者は、表示装置20に表示された内容を視認しながら、センターコンソール側の自身の手、特に指により、タッチ操作デバイス10上でタッチ操作を行う。
The
表示装置20は、少なくとも1つの画面を有し、タッチ操作デバイス10からの出力信号に基づいて、操作者のタッチ操作に対応する画面制御を行う。表示装置20は、例えば、車両の内部に搭載される。表示装置20は、液晶ディスプレイなどの任意のディスプレイにより構成されてもよい。表示装置20は、液晶ディスプレイによって構成される場合、例えば、インストルメントパネルに配置される。表示装置20を構成するディスプレイは、タッチパネルディスプレイであってもよいし、タッチ操作不能のディスプレイであってもよい。
The
表示装置20は、例えば、車両に関する情報を制御するための機能項目を表示する。車両に関する情報は、例えば、カーナビゲーション、オーディオ、空調などの情報を含む。例えば、図1に示すとおり、表示装置20は、車両に関する情報を制御するための機能項目として、各種メニューを表示する。具体的には、表示装置20は、カーナビゲーションを使用するためのメニューとして「ナビ」を、オーディオを使用するためのメニューとして「オーディオ」を、エアコンを制御するためのメニューとして「空調」を、電話を使用するためのメニューとして「TEL」を、各種アプリを表示するためのメニューとして「APP」を表示する。
The
上記では、タッチ操作デバイス10及び表示装置20は、車両の内部に搭載されるものとして説明したが、これに限定されず、任意の使用態様により使用されてもよい。また、タッチ操作デバイス10を用いてタッチ操作する操作者も、運転者又は同乗者に限定されず、任意の者であってよい。さらに、表示装置20が表示する内容も、車両に関する情報を制御するための機能項目に限定されず、任意の内容であってよい。
In the above description, the
図2は、図1のタッチ操作デバイス10の構成の一部を示した模式図である。タッチ操作デバイス10は、タッチセンサ11、流体層12、及び振動子層13の3つの層により構成される。流体層12は、振動子層13の表面に配置され、タッチセンサ11は、流体層12の表面に配置される。すなわち、タッチ操作デバイス10は、その上面方向から、タッチセンサ11、流体層12、及び振動子層13の順で各層が配列した構造となっている。各層の厚さは、好適には、それぞれ数ミリメートル程度である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of the configuration of the
タッチセンサ11は、操作者の操作手又はスタイラスペンなどの接触物による接触を、対応する接触位置において検出する。特に、タッチセンサ11は、操作者の操作手の一部、例えば指による接触を対応する接触位置において検出する。操作者は、タッチセンサ11上でタッチ操作を行うことにより、表示装置20を構成する各画面上に表示される情報を操作する。
The touch sensor 11 detects contact by a contact object such as an operator's operating hand or a stylus pen at a corresponding contact position. In particular, the touch sensor 11 detects contact by a part of the operator's operating hand, for example, a finger at a corresponding contact position. The operator operates the information displayed on each screen constituting the
例えば、操作者は、画面に表示された情報を選択するために、タッチセンサ11上でスワイプ操作を行う。また、操作者は、選択を確定させるために、タッチセンサ11上でタップ操作を行う。上記の指の操作はあくまでも一例であり、タッチセンサ11が検出可能な操作であれば任意のタッチ操作であってよい。さらに、指の操作と画面の操作との対応関係も一例であり、タッチ操作デバイス10は、操作者による任意の指の操作により、任意の画面操作を行ってもよい。
For example, the operator performs a swipe operation on the touch sensor 11 in order to select information displayed on the screen. The operator performs a tap operation on the touch sensor 11 in order to confirm the selection. The finger operation described above is merely an example, and any touch operation may be used as long as the touch sensor 11 can detect the operation. Furthermore, the correspondence relationship between the finger operation and the screen operation is also an example, and the
タッチセンサ11は、例えば透明なガラスにより形成され、抵抗膜方式、静電容量方式、表面弾性波方式、赤外線方式、又は電磁誘導方式などの任意の方式により構成されてもよい。以下では、タッチセンサ11は、静電容量方式による静電タッチセンサであるものとして説明する。また、タッチセンサ11は、可撓性を有するよう、薄いフィルム状に形成される。タッチセンサ11は、これに限定されず、可撓性を有するという条件を満たせば、任意に形成されてもよい。小型化の観点からも、タッチセンサ11は、薄いフィルム状に形成されるのが好適である。 The touch sensor 11 is formed of, for example, transparent glass, and may be configured by an arbitrary method such as a resistance film method, a capacitance method, a surface acoustic wave method, an infrared method, or an electromagnetic induction method. Hereinafter, the touch sensor 11 will be described as an electrostatic touch sensor based on a capacitance method. The touch sensor 11 is formed in a thin film shape so as to have flexibility. The touch sensor 11 is not limited to this, and may be arbitrarily formed as long as the condition of having flexibility is satisfied. From the viewpoint of miniaturization, the touch sensor 11 is preferably formed in a thin film shape.
流体層12は、可撓性を有する材質により形成された複数の封入体121の中に、非ニュートン流体122が封入されるように構成されている。封入体121は、封入された非ニュートン流体122の変形に応じて、変形する。また、封入体121は、外部からの圧力、例えば、タッチセンサ11の変形に伴う押圧に応じても、変形する。非ニュートン流体122は、例えば、ダイラタント流体及び擬塑性流体を含む。
The
ダイラタント流体は、圧力又は振動のような急激な変形が加わると固体のように振る舞う一方で、比較的緩やかな変形に対しては流体のように振る舞う性質を有する。このようなダイラタント流体は、例えば、粘弾性エラストマーにより構成される。一方で、擬塑性流体は、ダイラタント流体とは逆の性質を有する。すなわち、擬塑性流体は、圧力又は振動のような急激な変形が加わると流体のように振る舞う一方で、比較的緩やかな変形に対しては固体のように振る舞う性質を有する。 Dilatant fluids behave like solids when abrupt deformations such as pressure or vibration are applied, while they behave like fluids for relatively slow deformations. Such a dilatant fluid is composed of, for example, a viscoelastic elastomer. On the other hand, the pseudoplastic fluid has a property opposite to that of the dilatant fluid. In other words, the pseudoplastic fluid has the property of acting like a fluid when abrupt deformation such as pressure or vibration is applied, and acting like a solid with respect to a relatively gradual deformation.
ダイラタント流体及び擬塑性流体は、変化の態様が真逆であるが、圧力又は振動などによってその粘度を変える点では共通している。以下では、流体層12は、ダイラタント流体123を有するものとして主に説明するが、これに限定されず、擬塑性流体を有してもよい。擬塑性流体を有する場合、ダイラタント流体123を有する構成に関する以下の説明は、物性の変化が真逆であることを考慮してその内容を改変することで、適用することができる。
The dilatant fluid and the pseudoplastic fluid are opposite in the mode of change, but are common in that their viscosity is changed by pressure or vibration. Hereinafter, the
流体層12を構成する、非ニュートン流体122を封入した複数の封入体121の配列は、例えば図1のように、格子状であるのが好適である。この時、封入体121は、例えば、四角柱のような形状であり、各辺の長さは、数ミリメートル程度である。格子の間隔も、通常時に操作者に対して凹凸を感じさせないように、人間の指先の空間分解能である数ミリメートル以下であるのが好適である。複数の封入体121の配列は、これに限定されず、互いに平行な複数のライン状であってもよい。このように、非ニュートン流体122を封入した複数の封入体121の配列は、各封入体121の任意の形状により、任意の間隔で互いに離間していれば、任意の配列であってよい。
The arrangement of the plurality of
振動子層13は、複数の振動子131を有する。振動子131は、例えば、数ミリメートルサイズの車載用小型水晶振動子である。振動子131は、これに限定されず、水晶振動子以外の他の圧電素子であって、振動を発生させる小型のものであれば、任意の振動子であってよい。振動子層13は、非ニュートン流体122に対して振動を加えるための層であり、複数の振動子131は、例えば、複数の封入体121の直下にそれぞれ配置される。
The
より詳述すると、振動子層13を構成する複数の振動子131は、非ニュートン流体122を封入した複数の封入体121の配列に合わせて、配列される。具体的には、複数の封入体121の配列が格子状である場合、各格子点に配列された各封入体121の直下に各振動子131が配列される。同様に、複数の封入体121の配列がライン状である場合、当該ラインの直下に少なくとも1つの振動子131が配列される。
More specifically, the plurality of
以下では、一例として、複数の封入体121及び複数の振動子131の配列は、図1及び図2のように、格子状であるものとして説明する。
Hereinafter, as an example, the arrangement of the plurality of
非ニュートン流体122がダイラタント流体123である場合、封入体121の中に封入されたダイラタント流体123は、その直下に配置された振動子131からの振動によって固体化する。流体層12の厚さは数ミリメートル程度であるので、振動子131による振動は、その直上にあるダイラタント流体123全体に伝搬する。一方で、隣り合う封入体121は、任意の間隔で互いに離間している。従って、振動子131による振動は、その直上にある封入体121と隣り合う複数の封入体121に封入されているダイラタント流体123には伝搬しない。
When the
一方で、タッチセンサ11及び封入体121は、共に可撓性を有するので、タッチセンサ11の上面からの押圧により、変形する。すなわち、操作者が指でタッチセンサ11を上面から押込むと、タッチセンサ11は沈み込む。この時、押込みが強く、押圧の変化が急峻である場合、当該押圧によっても、封入体121の中に封入されたダイラタント流体123が固体化する。一方で、タッチセンサ11上をなぞる程度で押込みが弱く、押圧の変化が緩やかである場合は、封入体121の中に封入されたダイラタント流体123は流体のままである。
On the other hand, since both the touch sensor 11 and the
制御部14は、タッチ操作デバイス10の各機能ブロックをはじめとして、タッチ操作デバイス10の全体を制御及び管理するプロセッサである。制御部14は、制御手順を規定したプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサで構成され、かかるプログラムは、例えば所定の記憶媒体に格納される。
The
制御部14は、タッチセンサ11上で検出した接触情報を、入力信号としてタッチセンサ11から取得する。具体的には、制御部14は、接触物、例えば、操作者の指による接触及び対応する接触位置に関する検出情報を取得する。制御部14は、対応する接触位置に関する検出情報に基づいて、タッチ操作が行われるタッチセンサ11上の正確な位置座標を識別する。
The
制御部14は、上記の入力信号に基づく出力信号を、表示装置20に送信する。一方で、制御部14は、表示装置20の画面に表示されている画像データを表示装置20より取得する。
The
制御部14は、タッチセンサ11内の位置座標と、表示装置20を構成する画面内の位置座標とを対応させる。これにより、制御部14は、操作者の指によるタッチ操作が、画面上のどの位置での操作に対応しているかを識別できる。同様に、制御部14は、非ニュートン流体122を封入した複数の封入体121及び複数の振動子131の配列と、表示装置20を構成する画面内の位置座標とをそれぞれ対応させる。
The
以下では、図3及び図4を参照して、制御部14が行う振動子131の制御について詳細に説明する。制御部14は、表示装置20より取得した画像データに基づいて、振動子131の作動を制御する。
Below, with reference to FIG.3 and FIG.4, control of the vibrator |
図3は、図1の制御部14による画像データの識別の一例を示す模式図である。図4は、図1の制御部14による振動子131の制御の一例を示す模式図である。図4(a)は、アイコン形式の機能項目選択画面が表示される場合の、振動子131の制御の様子を示す。図4(b)は、メニュー形式の項目選択画面が表示される場合の、振動子131の制御の様子を示す。図5は、図1の制御部14による振動子131の制御の他の例を示す模式図である。図5(a)は、アイコン形式の機能項目選択画面が表示される場合の、振動子131の制御の様子を示す。図5(b)は、メニュー形式の項目選択画面が表示される場合の、振動子131の制御の様子を示す。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of image data identification by the
制御部14は、表示装置20より取得した画像データに基づいて、選択メニューを表示する領域、並びに、画像の外枠及び選択メニューの境界線を識別する。例えば、制御部14は、図3のような、車両に関する情報を制御するための機能項目の選択に関する画像データを取得する。この場合、制御部14は、図3に示すように、表示された5つの選択メニューからなる領域、及び、5つの選択メニューからなる領域の各境界線と画像の外枠とによって囲まれる境界領域を識別する。
Based on the image data acquired from the
制御部14は、当該識別に基づいて、上記の各々の領域に流体層12の2つの領域を対応付ける。すなわち、制御部14は、5つの選択メニューからなる領域の各境界線と画像の外枠とによって囲まれる境界領域に、流体層12の第1の領域R1を対応付ける。同様に、制御部14は、画面に表示された5つの選択メニューからなる領域に、流体層12の第2の領域R2を対応付ける。すなわち、第1の領域R1とは、画面内の境界領域に対応する流体層12の領域であり、第2の領域R2とは、画面内の全ての選択メニューからなる領域に対応する流体層12の領域である。
Based on the identification, the
制御部14は、当該対応付けに基づいて、作動させるべき振動子131を識別する。すなわち、制御部14は、複数の振動子131のうちの一部を振動させ、流体層12の対応する位置にある非ニュートン流体122の物性を変化させる。
The
非ニュートン流体122がダイラタント流体123である場合、制御部14は、例えば、流体層12の第1の領域R1に対応する振動子131を振動させ、第1の領域R1にあるダイラタント流体123を固体化させる。一方で、制御部14は、流体層12の第2の領域R2に対応する振動子131を作動させずに、第2の領域R2にあるダイラタント流体123を流体にとどめる。
When the
この時、図4(a)に示すとおり、画面の選択メニュー領域に対応する流体層12の第2の領域R2は流体により形成され、それ以外の境界領域に対応する流体層12の第1の領域R1は固体により形成される。すなわち、操作者は、画面の選択メニューを操作するために、対応するタッチセンサ11上の位置に指を接触させると、第2の領域R2は流体であるので、柔らかい触感を得る。さらに、タッチセンサ11は、指の接触による押圧により、沈み込む。一方で、操作者は、画面の選択メニューの境界領域に対応するタッチセンサ11上の位置に指を接触させると、第1の領域R1は固体であるので、硬い触感を得る。さらに、タッチセンサ11は、操作者の指による接触があっても、沈み込まない。
At this time, as shown in FIG. 4A, the second region R2 of the
図4(a)において、操作者は、タッチセンサ11上の接触を維持した状態で、例えば「ナビ」から「オーディオ」に指を移動させる場合、タッチセンサ11上の沈み込む位置から、沈み込まない位置を越えて、再び沈み込む位置に指を移動させることになる。すなわち、制御部14は、ダイラタント流体123の物性を領域ごとに変化させて操作者に触感の違いを呈示することで、各選択メニューの略凸状の枠を形成する。
In FIG. 4A, when the operator moves his / her finger from “navigation” to “audio” while maintaining contact on the touch sensor 11, the operator sinks from the position where the touch sensor 11 sinks. The finger is moved to a position where it sinks again after exceeding the position where it does not exist. That is, the
図4(b)のように、メニュー形式の項目選択画面が表示されている場合も、制御部14は、同様の制御を行う。従って、操作者は、タッチセンサ11上の接触を維持した状態で、例えば「北海道」から「青森」へと指を移動させる場合、タッチセンサ11上の沈み込む位置から、沈み込まない位置を越えて、再び沈み込む位置に指を移動させることになる。すなわち、制御部14は、図4(a)と同様に、各選択メニューの略凸状の枠を形成する。
As shown in FIG. 4B, when the menu type item selection screen is displayed, the
上記では、第1の領域R1にあるダイラタント流体123を固体化させるものとして説明したが、制御方法は、これに限定されず、第1の領域R1と第2の領域R2とにあるダイラタント流体123の間で物性が変化する方法であれば、任意の方法であってよい。制御部14は、例えば、流体層12の第2の領域R2に対応する振動子131を振動させ、第2の領域R2にあるダイラタント流体123を固体化させてもよい。この場合、制御部14は、流体層12の第1の領域R1に対応する振動子131を作動させずに、第1の領域R1にあるダイラタント流体123を流体にとどめる。
In the above description, the dilatant fluid 123 in the first region R1 is solidified, but the control method is not limited to this, and the dilatant fluid 123 in the first region R1 and the second region R2 is not limited thereto. Any method may be used as long as the physical properties change between the two. For example, the
この時、図5(a)に示すとおり、画面の選択メニュー領域に対応する流体層12の第2の領域R2は固体により形成され、それ以外の境界領域に対応する流体層12の第1の領域R1は流体により形成される。すなわち、操作者は、図4の場合と比較して、真逆の触感を得ることになり、タッチセンサ11が沈み込む領域も真逆になる。
At this time, as shown in FIG. 5 (a), the second region R2 of the
図5(a)において、操作者は、タッチセンサ11上の接触を維持した状態で、例えば「ナビ」から「オーディオ」に指を移動させる場合、タッチセンサ11上の沈み込まない位置から、沈み込む位置を越えて、再び沈み込まない位置に指を移動させることになる。すなわち、制御部14は、図4(a)の場合とは逆に、各選択メニューの略凹状の枠を形成する。
In FIG. 5A, when the operator moves his / her finger from “navigation” to “audio” while maintaining contact on the touch sensor 11, the operator sinks from a position where the touch sensor 11 does not sink. The finger is moved to a position where it will not sink again, beyond the position to insert. That is, contrary to the case of FIG. 4A, the
図5(b)のように、メニュー形式の項目選択画面が表示されている場合も、制御部14は、同様の制御を行う。従って、操作者は、タッチセンサ11上の接触を維持した状態で、例えば「北海道」から「青森」へと指を移動させる場合、タッチセンサ11上の沈み込まない位置から、沈み込む位置を越えて、再び沈み込まない位置に指を移動させることになる。すなわち、制御部14は、各選択メニューの略凹状の枠を形成する。
As shown in FIG. 5B, the
各選択メニューの略凸状又は略凹状の枠のいずれを形成するかに関する設定は、例えば、タッチ操作デバイス10製造後の初期の段階でキャリブレーションとして実行されてもよいし、操作者による変更により随時実行されてもよい。すなわち、各選択メニューの略凸状又は略凹状の枠の設定は、いずれかに固定されてもよいし、随時変更されてもよい。
The setting regarding whether to form a substantially convex frame or a substantially concave frame in each selection menu may be executed as calibration at an initial stage after manufacturing the
図6は、図1のタッチ操作デバイス10の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the
初めに、制御部14は、表示装置20から、画像データを取得する(ステップS10)。
First, the
続いて、制御部14は、取得した画像データに基づいて、選択メニュー領域及び境界領域を識別する(ステップS11)。
Subsequently, the
次に、制御部14は、上記の各領域に、流体層12の2つの領域を対応付ける(ステップS12)。具体的には、制御部14は、境界領域に、流体層12の第1の領域R1を対応付け、選択メニュー領域に、流体層12の第2の領域R2を対応付ける。
Next, the
その後、制御部14は、上記の設定に基づいて、略凸状の枠を形成するか否かを決定する(ステップS13)。
Thereafter, the
制御部14は、略凸状の枠を形成する場合、ステップS14に進む。制御部14は、略凸状の枠を形成しない、すなわち、略凹状の枠を形成する場合、ステップS15に進む。
When forming the substantially convex frame, the
制御部14は、略凸状の枠を形成する場合、流体層12の第1の領域R1に対応する振動子131を振動させる(ステップS14)。
When forming the substantially convex frame, the
制御部14は、略凹状の枠を形成する場合、流体層12の第2の領域R2に対応する振動子131を振動させる(ステップS15)。
When forming the substantially concave frame, the
その後、フローは終了する。 Thereafter, the flow ends.
以上により、タッチ操作デバイス10は、数ミリメートル程度の層構造により構成されるので、従来の操作装置に比べて大幅な小型化が可能である。同時に、タッチ操作デバイス10は、触感呈示機能も提供できる。すなわち、タッチ操作デバイス10は、簡易な構造で、操作者に対して触感を呈示できる。
As described above, since the
また、タッチ操作デバイス10は、一部の振動子131のみを振動させて、対応する一部の領域にある非ニュートン流体122の物性を変化させるので、領域ごとに操作者の触感を変化させることができる。すなわち、タッチ操作デバイス10は、非ニュートン流体122の物性を振動により変化させることで、操作感及びフィードバック感を操作者に呈示する。
In addition, since the
また、タッチ操作デバイス10は、非ニュートン流体122としてダイラタント流体123を用いることにより、振動を加えて、流体層12の対応する領域を固体化できる。すなわち、タッチ操作デバイス10は、操作者に対して、通常は柔らかい触感を与えつつ、必要に応じて硬い触感を与えることもできる。
In addition, the
また、タッチ操作デバイス10は、流体層12の第1の領域R1に対応する振動子131を振動させ、第2の領域R2に対応する振動子131を作動させないので、略凸状の枠を形成できる。すなわち、操作者は、指の接触を移動させる際に、選択メニューを囲む略凸状の壁を乗り越えるような感覚を得ることができ、その境界を容易に識別できる。
Further, since the
また、タッチ操作デバイス10は、流体層12の第2の領域R2に対応する振動子131を振動させ、第1の領域R1に対応する振動子131を作動させないので、略凹状の枠を形成できる。すなわち、操作者は、指の接触を移動させる際に、選択メニューを囲む略凹状の窪みを触覚により認識し、その境界を容易に識別できる。
Further, since the
このように、タッチ操作デバイス10は、画面に表示された内容に基づいて、操作者に対して操作感をフィードバックする。操作者は、画面を目視しながら、より直感的にタッチ操作デバイス10上でタッチ操作を行うことができる。より具体的には、操作者は、指を移動させる際に、画面に表示された選択メニューを何個飛び越したかを容易に知覚することができる。操作者は、移動後に選択しているメニューを、触覚によるフィードバックによっても認識できる。
In this way, the
また、タッチ操作デバイス10は、非ニュートン流体122を封入した複数の封入体121を格子状に配列することにより、細かい空間分解能で振動子131を制御できる。すなわち、タッチ操作デバイス10は、数ミリメートル単位で、複数の振動子131を個別に制御可能である。これにより、タッチ操作デバイス10は、細かい空間分解能で、流体層12を構成する非ニュートン流体122も制御できる。すなわち、タッチ操作デバイス10は、ある特定の振動子131による意図しない範囲への振動伝搬を低減でき、意図しない範囲の非ニュートン流体122の物性変化を抑制できる。
In addition, the
また、タッチ操作デバイス10は、タッチセンサ11を薄いフィルム状に形成することで、タッチセンサ11表面の形状が変化し、タッチ操作時の指などの引っ掛かりを防止できる。
Moreover, the
(第2実施形態)
第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10は、振動子131の制御に対して、タッチセンサ11上の指の接触位置情報を加える点で、第1実施形態と異なる。第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10の構成、及び各構成部の機能は、第1実施形態と同様である。以下では、第1実施形態と同じ構成部については同一の符号を付す。また、その説明を省略し、第1実施形態と異なる点について主に説明する。さらに、第1実施形態で説明した各バリエーションは、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10に対してもそのまま適用される。
(Second Embodiment)
The
図7は、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10の制御部14による振動子131の制御の一例を示す模式図である。図7(a)は、画目の選択メニューに対応するタッチセンサ11上の位置に指が接触している場合の制御の様子を示す。図7(b)は、選択メニューの境界領域に対応するタッチセンサ11上の位置に指が接触している場合の制御の様子を示す。図8は、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10の制御部14による振動子131の制御の他の例を示す模式図である。図8(a)は、画目の選択メニューに対応するタッチセンサ11上の位置に指が接触している場合の制御の様子を示す。図8(b)は、選択メニューの境界領域に対応するタッチセンサ11上の位置に指が接触している場合の制御の様子を示す。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of control of the
図7に示すとおり、一例として、制御部14は、第1の領域R1に対応する位置でタッチセンサ11により接触を検出した場合に、当該接触の位置に対応する振動子131を振動させる。上記以外の場合、全ての振動子131は、作動しない。タッチセンサ11上で接触している指の位置と、画面上の境界領域とが一致した時にのみ、制御部14は対応する振動子131を振動させる。これにより、当該指の位置に対応するダイラタント流体123のみが、固体化する。
As illustrated in FIG. 7, as an example, when the
例えば、図7(a)に示すように、操作者が画面上の「APP」メニューに対応するタッチセンサ11上の位置に指を接触させた場合、制御部14は、全ての振動子131を作動させない。すなわち、流体層12の全ての位置において、ダイラタント流体123は流体のままである。一方で、図7(b)に示すように、操作者が画面上の境界領域に対応するタッチセンサ11上の位置に指を接触させた場合、制御部14は、当該接触の位置に対応する振動子131のみを振動させる。
For example, as illustrated in FIG. 7A, when the operator touches the finger on a position on the touch sensor 11 corresponding to the “APP” menu on the screen, the
ここで、ダイラタント流体123の物性変化の応答速度は、十分に速い。従って、操作者が、タッチセンサ11上の接触を維持した状態で、例えば「APP」から「オーディオ」に指を移動させる場合、制御部14は、境界領域に接触する平均的な時間内で、ダイラタント流体123を固体化させることが可能である。すなわち、ダイラタント流体123は、指の動きよりも十分に速く固体化するので、操作者は、第1実施形態同様に、略凸状の枠を認識できる。
Here, the response speed of the physical property change of the dilatant fluid 123 is sufficiently high. Therefore, when the operator moves his / her finger from “APP” to “audio”, for example, while maintaining contact on the touch sensor 11, the
逆に、第1実施形態でも述べたように、例えば、略凹状の枠を形成したい場合は、制御部14は、第2の領域R2に対応する位置でタッチセンサ11により接触を検出した場合に、接触の位置に対応する振動子131を振動させる。これにより、図8に示すような場合、操作者は、これまでの説明と同様に、略凹状の枠を認識できる。
Conversely, as described in the first embodiment, for example, when it is desired to form a substantially concave frame, the
図9は、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10の動作の一例を示すフローチャートである。ステップS20からステップS23までは、図6のステップS10からステップS13にそれぞれ対応するので、その説明を省略する。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
制御部14は、略凸状の枠を形成する場合、ステップS24に進む。制御部14は、略凸状の枠を形成しない、すなわち、略凹状の枠を形成する場合、ステップS26に進む。
When forming the substantially convex frame, the
制御部14は、略凸状の枠を形成する場合、さらに、指の接触位置が、画面上の境界領域に対応しているかを識別する(ステップS24)。
When forming the substantially convex frame, the
制御部14は、指の接触位置が、画面上の境界領域に対応している場合、ステップS25に進む。制御部14は、対応していな場合、再度ステップS24に戻り、対応するまで待機する。
If the contact position of the finger corresponds to the boundary area on the screen, the
制御部14は、指の接触位置が、画面上の境界領域に対応している場合、接触位置に対応し、かつ、第1の領域R1内の振動子131を振動させる(ステップS25)。
When the contact position of the finger corresponds to the boundary region on the screen, the
その後、フローは終了する。 Thereafter, the flow ends.
制御部14は、略凹状の枠を形成する場合、さらに、指の接触位置が、画面上の選択メニュー領域に対応しているかを識別する(ステップS26)。
When forming the substantially concave frame, the
制御部14は、指の接触位置が、画面上の選択メニュー領域に対応している場合、ステップS27に進む。制御部14は、対応していな場合、再度ステップS26に戻り、対応するまで待機する。
If the contact position of the finger corresponds to the selected menu area on the screen, the
制御部14は、指の接触位置が、画面上の選択メニュー領域に対応している場合、接触位置に対応し、かつ、第2の領域R2内の振動子131を振動させる(ステップS27)。
When the contact position of the finger corresponds to the selection menu area on the screen, the
その後、フローは終了する。 Thereafter, the flow ends.
以上により、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10は、振動子131を常時作動させず、対応する位置で指の接触を検出した時のみその一部を作動させるので、操作への影響を低減しつつ、略凸状の枠を形成できる。同様に、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10は、操作への影響を低減しつつ、略凹状の枠を形成できる。
As described above, the
すなわち、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10は、操作への影響を低減しつつ、操作者に対して選択位置の変化をフィードバックできる。具体的には、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10は、振動子131の振動により発生する音の影響を低減できる。これにより、操作者は、ストレスを感じることなく、より容易にタッチ操作を行うことができる。また、第2実施形態に係るタッチ操作デバイス10は、振動子131の作動によって消費される電力を節約できる。
That is, the
(第3実施形態)
第3実施形態に係るタッチ操作デバイス10は、少なくとも1つのタクタイルスイッチをさらに有する点で、第1及び第2実施形態と異なる。第3実施形態に係るタッチ操作デバイス10では、操作者は、タッチセンサ11全体の押込みによっても選択メニューの確定を行うことができる。第3実施形態に係るタッチ操作デバイス10の構成、及び各構成部の機能は、タクタイルスイッチを除いて、第1及び第2実施形態と同様である。以下では、第1及び第2実施形態と同じ構成部については同一の符号を付す。また、その説明を省略し、第1及び第2実施形態と異なる点について主に説明する。さらに、第1及び第2実施形態で説明した各バリエーションは、第3実施形態に係るタッチ操作デバイス10に対してもそのまま適用される。
(Third embodiment)
The
図10は、第3実施形態に係るタッチ操作デバイス10の構成の一部を示した模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a part of the configuration of the
タクタイルスイッチ15は、図10に示すとおり、振動子層13の直下に配置され、基板により支持される。タクタイルスイッチ15は、操作者の押込みによってタッチセンサ11が下方へと変位した場合、その押圧によりオンになる。すなわち、タッチセンサ11が下方へと変位した場合、流体層12及び振動子層13も下方へと共に変位し、タクタイルスイッチ15をオンにする。タクタイルスイッチ15は、操作者の押込みが解除されタッチセンサ11が元の位置に戻った場合、オフになる。操作者は、タッチセンサ11を押込むと、タクタイルスイッチ15がオンになることで、クリック感を得る。
As shown in FIG. 10, the
図10では、タクタイルスイッチ15は、振動子層13の直下において、その中心部に1つ配置されているが、これに限定されず、タッチセンサ11からの押圧を検出可能であれば、任意の個数で任意の場所に配置されてもよい。例えば、タクタイルスイッチ15は、振動子層13の直下において、その外周部に1つ配置されてもよいし、分散した位置に複数個配置されてもよい。例えば、振動子層13の直下に複数のタクタイルスイッチ15が配置されることで、制御部14は、タッチセンサ11の所定のエリアごとにタッチセンサ11からの押圧を識別可能なように構成されてもよい。すなわち、制御部14は、操作者の複数の指が同時にタッチセンサ11に接触している場合に、タッチセンサ11上のどの位置で操作者が押込んだかを識別可能なように構成されてもよい。
In FIG. 10, one
以上により、第3実施形態に係るタッチ操作デバイス10は、タクタイルスイッチ15により、明瞭でより直感的なタッチ操作を可能にする。すなわち、操作者は、タクタイルスイッチ15からのクリック感により、確定操作に対するフィードバックを得ることができる。また、確定操作と押込みとを対応させることで、操作者は、通常の感覚によりタッチ操作を行うことができる。
As described above, the
本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。 It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be realized in other predetermined forms other than the above-described embodiments without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the above description is illustrative and not restrictive. The scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description. Some of all changes that fall within the equivalent scope shall be included therein.
10 タッチ操作デバイス
11 タッチセンサ
12 流体層
121 封入体
122 非ニュートン流体
123 ダイラタント流体
13 振動子層
131 振動子
14 制御部
15 タクタイルスイッチ
20 表示装置
R1 第1の領域
R2 第2の領域
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記振動子層の表面に配置され、非ニュートン流体を有する流体層と、
前記流体層の表面に配置されたタッチセンサと、
を備える、
タッチ操作デバイス。 An oscillator layer having at least one oscillator;
A fluid layer disposed on a surface of the transducer layer and having a non-Newtonian fluid;
A touch sensor disposed on a surface of the fluid layer;
Comprising
Touch operation device.
前記振動子層は、複数の前記振動子を有し、
前記制御部は、一部の前記振動子を振動させ、前記流体層の対応する位置にある非ニュートン流体の物性を変化させる、
請求項1に記載のタッチ操作デバイス。 A control unit;
The vibrator layer has a plurality of the vibrators,
The control unit vibrates some of the vibrators and changes the physical properties of the non-Newtonian fluid at a corresponding position in the fluid layer;
The touch operation device according to claim 1.
請求項2に記載のタッチ操作デバイス。 The non-Newtonian fluid is a dilatant fluid;
The touch operation device according to claim 2.
前記制御部は、前記第1の領域に対応する前記振動子を振動させ、前記第1の領域にあるダイラタント流体を固体化させる、
請求項3に記載のタッチ操作デバイス。 The fluid layer has a first region corresponding to a boundary region in a screen included in an external display device,
The control unit vibrates the vibrator corresponding to the first region and solidifies the dilatant fluid in the first region.
The touch operation device according to claim 3.
前記制御部は、前記第2の領域に対応する前記振動子を振動させ、前記第2の領域にあるダイラタント流体を固体化させる、
請求項3に記載のタッチ操作デバイス。 The fluid layer has a second area corresponding to a selection menu area in a screen provided in an external display device,
The control unit vibrates the vibrator corresponding to the second region, and solidifies the dilatant fluid in the second region;
The touch operation device according to claim 3.
請求項4に記載のタッチ操作デバイス。 The control unit vibrates the vibrator corresponding to the position of the contact when the touch sensor detects contact at the position corresponding to the first area.
The touch operation device according to claim 4.
請求項5に記載のタッチ操作デバイス。 The control unit vibrates the vibrator corresponding to the contact position when the touch sensor detects contact at a position corresponding to the second region.
The touch operation device according to claim 5.
請求項1乃至7のいずれか一項に記載のタッチ操作デバイス。 The arrangement of the non-Newtonian fluids constituting the fluid layer is a lattice shape.
The touch operation device according to claim 1.
請求項1乃至8のいずれか一項に記載のタッチ操作デバイス。 The touch sensor is formed in a film shape,
The touch operation device according to claim 1.
前記タクタイルスイッチは、前記振動子層の直下に配置される、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載のタッチ操作デバイス。 And further comprising at least one tactile switch,
The tactile switch is disposed immediately below the vibrator layer.
The touch operation device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
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JP2022063309A (en) * | 2018-01-11 | 2022-04-21 | 株式会社アルファ | Door opening/closing device and operation detector |
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