JP2019185217A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電容量方式のタッチディスプレイ上に配置されたオブジェクトの操作が制限されている場合であっても、既存タッチディスプレイの検出機能を活用し、オブジェクトを介した入力操作を行う。【解決手段】入力装置１は、タッチディスプレイ１１の表面１１ａに配置される第１のオブジェクト１２と、タッチディスプレイ１１の背面１１ｂ又は外部に配置される第２のオブジェクト１３と、第１のオブジェクト１２と第２のオブジェクト１３とを電気的に接続するワイヤ１４と、を備える。第１のオブジェクト１２は、ユーザが操作する第２のオブジェクト１３に連動して移動する。タッチディスプレイ１１は、第１のオブジェクト１２の第１静電容量生成部材２１及び第２のオブジェクト１３の第２静電容量生成部材２２によって形成された静電容量に基づいて、第１のオブジェクト１２の位置、及び、ユーザによる第２のオブジェクト１３の操作を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、入力装置に関する。

ノートＰＣ，スマートフォン，スマートウォッチなど様々な製品でタッチディスプレイが利用されている。タッチディスプレイは、ディスプレイ上においてオブジェクト，ボタンなどが表示されている部分を指で触れることによって直接的な入力を実現する。タッチディスプレイでは、静電容量方式、抵抗膜方式、超音波方式、光学方式など複数のタッチ検出手法が考案されてきたが、現在では静電容量方式が主流である。静電容量方式のタッチディスプレイは、指がディスプレイに触れた際に生じる静電容量の変化を検出する。静電容量の変化の大きさ、静電容量の変化が生じた位置、及びその広がりなどから、ディスプレイのどこに指が触れたのかが判定される。

タッチディスプレイを用いた場合、指が触れているか否かの判定、又は、触れている指の位置に基づく入力だけでなく、指のジェスチャによる入力，複数の指を用いた入力などを行うことができる。このような入力の多様性は、入力効率及び入力速度の向上に貢献する。そして、新たなオブジェクトを加えることで既存のタッチセンサの入力の多様性をさらに増大させる試みがこれまで行われてきた。

例えば、特許文献１には、静電容量方式のタッチディスプレイ上に導電性物体を配置し、その導電性物体に触れることにより、導電性物体の位置を検出する方法が示されている。特許文献２には、静電容量方式のタッチディスプレイ上に導電体を有するカードを配置し、カードをタッチすることで指の位置とカードの情報を組み合わせた情報の入力を行う方法が示されている。

また、非特許文献１には、タッチディスプレイ上に配置したオブジェクトをタッチすることで、オブジェクトの位置検出と、オブジェクト上で行われるジェスチャの認識を行うことが示されている。特許文献１、特許文献２、及び非特許文献１に記載のタッチディスプレイでは、タッチディスプレイ上に配置されたオブジェクトに指が触れていることを検出する。

非特許文献２には、タッチディスプレイ上に配置したオブジェクトに指が触れていなくても、オブジェクトの位置を検出する方法が示されている。非特許文献２に記載のタッチディスプレイでは、オブジェクトがタッチディスプレイ上に配置され、ユーザがそのオブジェクトに対して入力操作を行う。

特開２０１４−５６２８８号公報 特開２０１６−１９４９３６号公報

Ueno， Saraha and Kato， Kunihiro and Miyashita， Homei， "A Tangible Interface to Realize Touch Operations on the Face of a Physical Object，" Adjunct Proceedings of the 29th Annual Symposium on User Interface Software and Technology， pp．81-83， 2016 Voelker Simon， Nakajima Kosuke， Thoresen Christian， Itoh Yuichi and Overgard Kjell Ivar， Borchers Jan， "PUCs: Detecting Transparent， Passive Untouched Capacitive Widgets on Unmodified Multi-touch Displays，" Proceedings of the Adjunct Publication of the 26th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology， pp． 1-2， 2013

近年では、スマートフォンを用いたＨＭＤ（Head Mounted Display）により、安価かつ手軽にＶＲ（Virtual reality、仮想現実感）を体験できる。スマートフォンを用いたＨＭＤでは、スマートフォンのタッチディスプレイが覆われるため、タッチディスプレイへの指を用いた直接的な入力が制限されている。指を用いたタッチディスプレイへの直接的な入力と同様に、新たに設置したオブジェクトへの操作にも制約がある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、静電容量方式のタッチディスプレイ上に配置されたオブジェクトの操作が制限されている場合であっても、既存タッチディスプレイの検出機能を活用し、オブジェクトを介した入力操作を行うことができる入力装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る入力装置は、タッチディスプレイと、タッチディスプレイの表面に配置される第１のオブジェクトと、タッチディスプレイの背面又はタッチディスプレイの外部に配置される第２のオブジェクトと、第１のオブジェクトと第２のオブジェクトとを電気的に接続するワイヤと、を備え、第１のオブジェクトは、当該第１のオブジェクトとタッチディスプレイの表面との間に静電容量を形成する第１静電容量生成部材を含み、ユーザが操作する第２のオブジェクトに連動して移動し、第２のオブジェクトは、当該第２のオブジェクトとタッチディスプレイの筐体との間に静電容量を形成する第２静電容量生成部材を含み、タッチディスプレイは、第１静電容量生成部材及び第２静電容量生成部材によって形成された静電容量に基づいて、第１のオブジェクトの位置、及び、ユーザによる第２のオブジェクトの操作を検出する。

本発明に係る入力装置では、タッチディスプレイの表面との間に静電容量を形成する第１静電容量生成部材を含む第１のオブジェクトが、タッチディスプレイの筐体との間に静電容量を形成する第２静電容量生成部材を含む第２のオブジェクトと電気的に接続しているため、タッチディスプレイは、第１のオブジェクトを指のタッチとして検出する。タッチディスプレイは、第１のオブジェクトがタッチディスプレイの表面に配置されている間、常にタッチを検出することができる。タッチディスプレイは、第１のオブジェクトの位置を常に追跡することができる。第１のオブジェクトは第２のオブジェクトに連動して移動するため、ユーザは第２のオブジェクトを介して第１のオブジェクトを移動させることできる。したがって、タッチディスプレイは、ユーザによる第２のオブジェクトへの入力操作を第１のオブジェクトを介して検出することができる。このため、ユーザが第１のオブジェクトを直接操作することが困難であっても、第１のオブジェクトを間接的に移動させて入力を行うことができる。

本発明によれば、静電容量方式のタッチディスプレイ上に配置されるオブジェクトへの操作が制限されている場合であっても、既存タッチディスプレイのタッチ検出機能を活用し、オブジェクトを介した入力操作を行うことができる。

（ａ）本実施形態に係る入力装置の平面図である。（ｂ）本実施形態に係る入力装置の側面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置の平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置の側面図である。 （ａ）オブジェクトの平面図である。（ｂ）オブジェクトの側面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの側面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの側面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの側面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの側面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの側面図である。（ｃ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトを操作した状態を示す側面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。 （ａ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。（ｂ）本実施形態の変形例に係る入力装置のオブジェクトの平面図である。 入力装置を用いたヘッドマウントディスプレイの操作を説明するための図である。

以下、図面と共に本発明に係る入力装置の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態において、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。

図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置の概略図を示している。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、静電容量方式のタッチディスプレイ１１、当該タッチディスプレイ１１の表面１１ａに配置されるオブジェクト１２（第１のオブジェクト）、タッチディスプレイ１１の背面１１ｂに配置されるオブジェクト１３（第２のオブジェクト）、及びオブジェクト１２とオブジェクト１３とを電気的に接続するワイヤ１４から構成される。なお、ここで言うタッチディスプレイ１１の表面１１ａは、映像が提示される面を指している。タッチディスプレイ１１は、タッチディスプレイ１１の表面１１ａへの指のタッチを検出することができる。タッチディスプレイ１１の背面１１ｂとは、表面１１ａの反対側に位置するタッチディスプレイ１１の面を指している。本実施形態において、タッチディスプレイ１１は、背面１１ｂへの指のタッチを検出することはできない。

オブジェクト１２は、オブジェクト１２とタッチディスプレイ１１の表面１１ａとの間に静電容量を形成する静電容量生成部材２１（第１静電容量生成部材）を含む。オブジェクト１３は、オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１の筐体１１ｃとの間に静電容量を形成する静電容量生成部材２２（第２静電容量生成部材）を含む。オブジェクト１２とオブジェクト１３とを接続するワイヤ１４、静電容量生成部材２１、及び静電容量生成部材２２により、タッチディスプレイ１１の表面１１ａにおいてオブジェクト１２が配置されている部分と、タッチディスプレイ１１の筐体１１ｃとの間は容量結合されている。タッチディスプレイ１１は、ユーザの指がオブジェクト１３に触れると、オブジェクト１２の位置に指が触れていると判断することができる。

タッチディスプレイ１１は、静電容量生成部材２１，２２によって形成された静電容量に基づいて、ユーザがオブジェクト１２、オブジェクト１３、又はタッチディスプレイ１１に触れていなくても、オブジェクト１２の位置を常時検出し続ける。本実施形態において、タッチディスプレイは、一般の静電容量方式のタッチディスプレイ１１であってもよい。

オブジェクト１２及びオブジェクト１３の各々は、タッチディスプレイ１１の表面１１ａ及び背面１１ｂにおいてユーザの操作によって連動して移動する。例えば、オブジェクト１２及びオブジェクト１３は、それぞれ磁石を含み、タッチディスプレイ１１を挟んで互いに引き合うことで連動して移動する。クリップによってタッチディスプレイ１１が挟まれた状態で、当該クリップの両端にそれぞれオブジェクト１２とオブジェクト１３とが設置された構成であってもよい。この場合、クリップは、導電性を有する部材で構成される。クリップは、バネで構成されてもよい。

以上の構成によれば、ユーザがオブジェクト１３を移動させた際に、オブジェクト１２も同様に移動する。このため、ユーザは、オブジェクト１２の位置を、オブジェクト１３を介して移動させることができる。タッチディスプレイ１１は、オブジェクト１２の位置を検出することで、オブジェクト１３の位置も検出することができる。したがって、オブジェクト１２の位置を常時検出し続けることで、オブジェクト１３の動きを検出することができる。すなわち、タッチディスプレイ１１は、静電容量生成部材２１，２２によって形成された静電容量に基づいて、ユーザによるオブジェクト１３の操作を検出する。この結果、タッチディスプレイ１１の表面１１ａに対して直接的に入力を行うことが困難な場合であっても、ユーザはタッチディスプレイ１１の背面１１ｂからオブジェクト１３を操作することで入力を行うことができる。

図２（ａ），（ｂ）は、本実施形態の変形例に係る入力装置１の概略図を示している。この変形例では、オブジェクト１３をタッチディスプレイ１１の背面１１ｂではなく、タッチディスプレイ１１の外部に配置している。実施形態では、ユーザが指で操作するオブジェクト１３の本体１３ａと静電容量生成部材２２とが一体化していたのに対し、本変形例では、オブジェクト１３の本体１３ａと静電容量生成部材２２とが分離している。オブジェクト１３の本体１３ａと静電容量生成部材２２とは、ワイヤ１４で接続されており、一体となってオブジェクト１３として機能する。

静電容量生成部材２２は、オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１の筐体１１ｃとの間に静電容量を形成する。静電容量生成部材２２とオブジェクト１３の本体１３ａとは、ワイヤ１４で電気的に接続されている。オブジェクト１２とオブジェクト１３の本体１３ａとは、ワイヤ１４で接続されている。このため、タッチディスプレイ１１の表面１１ａにおいてオブジェクト１２が配置されている部分と、タッチディスプレイ１１の筐体１１ｃとの間は容量結合されている。タッチディスプレイ１１は、ユーザの指がタッチディスプレイ１１に触れると、オブジェクト１２の位置に指が触れていると判断することができる。

オブジェクト１２及びオブジェクト１３は、ワイヤ１４だけでなく、非可撓性を有する保持具１５により機械的に接続されている。このため、オブジェクト１２及びオブジェクト１３は、連動して移動する。ユーザは、オブジェクト１２の位置を、オブジェクト１３を介して移動させることができる。したがって、タッチディスプレイ１１の表面１１ａに対して直接的に入力を行うことが困難な場合であっても、ユーザは、タッチディスプレイ１１の外部領域からオブジェクト１３を操作することで入力を行うことができる。

図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置１のオブジェクト１２の静電容量生成部材２１を示している。本実施形態において、静電容量生成部材２１は、オブジェクト１２に含まれる導体である。静電容量生成部材２１がタッチディスプレイ１１の表面１１ａと接触する又は接近することで、タッチディスプレイ１１とオブジェクト１２との間に静電容量が形成される。タッチディスプレイ１１の表面１１ａは絶縁体であるため、静電容量生成部材２１はタッチディスプレイ１１の表面１１ａと接触してもよい。静電容量生成部材２１によって形成される静電容量の大きさは、静電容量生成部材２１の物理的な大きさ、又は当該静電容量生成部材２１とタッチディスプレイ１１の表面１１ａと間の電気的な距離で調整することができる。また、オブジェクト１２とオブジェクト１３とを接続するワイヤ１４は、オブジェクト１２に含まれる静電容量生成部材２１と直接接続している。オブジェクト１２において、静電容量生成部材２１は、オブジェクト１２の本体１２ａ（外装）からタッチディスプレイ１１の表面１１ａ側にのみ露出しており、その反対側には露出していない。したがって、入力装置１の使用中にユーザが静電容量生成部材２１に触れることがない。

オブジェクト１３の静電容量生成部材２２は、オブジェクト１３に含まれる導体である。静電容量生成部材２２によって形成される静電容量の大きさは、静電容量生成部材２２の物理的な大きさ、又は当該静電容量生成部材２２とタッチディスプレイ１１の表面１１ａと間の電気的な距離で調整することができる。

図４（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置１のオブジェクト１３の具体的な構成を示している。オブジェクト１３の静電容量生成部材２２は、外部に露出した導体部分２２ａを有する。すなわち、静電容量生成部材２２は、オブジェクト１３ではタッチディスプレイ１１の背面１１ｂ側だけでなく、その反対側にもオブジェクト１３の本体１３ａから露出している。すなわち、静電容量生成部材２２は、タッチディスプレイ１１の背面１１ｂ側からその反対側にオブジェクト１３の本体１３ａ（外装）を貫通しており、オブジェクト１３の表面の一部に露出している。静電容量生成部材２２は、オブジェクト１３の表面の全部に露出していてもよい。静電容量生成部材２２は、タッチディスプレイ１１の背面１１ｂ側の反対側において露出していなくてもよい。静電容量生成部材２２の上述した導体部分２２ａは、ワイヤ１４と電気的に接続されている。

静電容量生成部材２２がタッチディスプレイ１１の背面１１ｂの反対側で露出している場合、ユーザは、静電容量生成部材２２に指で触れた状態でオブジェクト１３を移動させることもできるし、導体部分２２ａに指で触れない状態でオブジェクト１３を移動させることもできる。ユーザが露出した静電容量生成部材２２に触れた場合、タッチディスプレイ１１とオブジェクト１３との間に新たな静電容量が導入される。オブジェクト１２とオブジェクト１３とはワイヤ１４で接続されているため、タッチディスプレイ１１の表面１１ａにおいてオブジェクト１２が配置されている部分と、オブジェクト１２との間の容量結合が強化される。この場合、タッチディスプレイ１１では、オブジェクト１２の位置でより大きな静電容量が検出される。タッチディスプレイ１１は、検出値から、ユーザがオブジェクト１３に触れているか否か、又はユーザが絶縁物を介してオブジェクト１３を操作しているか否かを検出する。タッチディスプレイ１１が検出する静電容量の大きさによって、接触している指の面積を判定することもできる。

このため、ユーザがオブジェクト１３の露出した静電容量生成部材２２に触れることで、タッチディスプレイ１１に対する入力が実現される。また、ユーザが静電容量生成部材２２に触れながらオブジェクト１３を移動させる場合と、ユーザが静電容量生成部材２２に触れずにオブジェクト１３を移動させる場合とで、タッチディスプレイ１１に対して異なる入力を行うことができる。すなわち、入力の多様性を増大させることができる。

図５（ａ），（ｂ）は、本実施形態の変形例に係る入力装置１のオブジェクト１２を示している。このオブジェクト１２は、高さ方向に底面１２ｂの中心部を貫通する穴１２ｃを有する円筒形状を有している。このオブジェクト１２を用いれば、ユーザは、オブジェクト１２の直下の位置に提示される表示を、穴１２ｃを介して視認することができる。静電容量生成部材２１は、穴１２ｃの周囲にドーナッツ状に配置されている。このため、静電容量生成部材２１によって視認性が阻害されない。この場合、タッチディスプレイ１１は、オブジェクト１２の高さ方向から見て、ドーナッツ状の重心位置、すなわち、穴１２ｃの中心を、オブジェクト１２の位置として検出する。このため、ユーザは穴１２ｃを通して、タッチディスプレイ１１が検出しているオブジェクト１２の位置を知ることができる。結果として、本変形例によれば、ユーザは、より精密なポインティング入力を行うことができる。図５（ａ），（ｂ）に示した変形例では、静電容量生成部材２１の穴１２ｃは空洞であるが、当該穴１２ｃにタッチディスプレイ１１の表面１１ａと接触するように透明電極を配置してもよい。

オブジェクト１２は、透明電極を含む透明な素材で構成されてよい。すなわち、オブジェクト１２は、光を透過する材料によって構成された部分を有していてもよい。この場合も、ユーザは、より精密なポインティング入力を行うことができる。

図６（ａ），（ｂ）は、本実施形態の変形例に係る入力装置１のオブジェクト１２を示している。オブジェクト１２及びオブジェクト１３の少なくとも一方が、本変形例のオブジェクト１２と同様の構成を有していてもよい。本変形例の静電容量生成部材２１は、静電容量生成部材２１と他の部材（例えばタッチディスプレイ）との間でインピーダンスを変化させるインピーダンス調整機構３０を有する。本変形例の静電容量生成部材２１（オブジェクト１２）は、中心部材３２と中心部材３２を囲う４つのリング３３，３４，３５，３６から構成されている。中心部材３２及び各リング３３，３４，３５，３６がタッチディスプレイ１１と接する面は導体であり、中心部材３２及び各リング３３，３４，３５，３６の側面も導体である。これら複数の導体部分が静電容量生成部材２１（オブジェクト１３の場合は静電容量生成部材２２）として機能する。各リング３３，３４，３５，３６は、それぞれ上下にスライドすることができる。図６（ａ），（ｂ）に示した変形例では、リング３４及びリング３５が上方にスライドしている状態を示している。

図６（ａ），（ｂ）に示した変形例におけるオブジェクト１２とタッチディスプレイ１１との間に形成される静電容量は、中心部材３２と各リング３３，３４，３５，３６によって構成される静電容量生成部材２１がタッチディスプレイ１１の表面１１ａ又は背面１１ｂと接触している領域の面積によって決定される。図６（ａ），（ｂ）に示した構成では、接触している領域の面積は、中心部材３２、リング３３、及びリング３４の底面積の合計である。

この場合、オブジェクト１２とタッチディスプレイ１１との間の静電容量を増大させるには、リング３４若しくはリング３５、又はリング３４とリング３５との両方を下方にスライドさせて、タッチディスプレイと接触させる。オブジェクト１２とタッチディスプレイ１１との間の静電容量を減少させるには、リング３３若しくはリング３４、又はリング３３とリング３４の両方を上方にスライドさせて、接触面積を減少させる。図６（ａ），（ｂ）に示した変形例のように、静電容量生成部材２１（オブジェクト１２）にインピーダンス調整機構３０を加えることで、異なる感度，閾値などを持つタッチディスプレイ１１に対しても入力装置１を適用することができる。

図７（ａ），（ｂ）は、本実施形態の変形例に係る入力装置１のオブジェクト１２を示している。本変形例において、静電容量生成部材２１（オブジェクト１２）は、図６（ａ），（ｂ）に示した変形例とは異なるインピーダンス調整機構３０を有する。オブジェクト１２及びオブジェクト１３の少なくとも一方が、本変形例のオブジェクト１２と同様の構成を有していてもよい。本変形例のオブジェクト１２において、静電容量生成部材２１は、図３（ｂ）に示した静電容量生成部材２１のようにオブジェクト１２の本体に覆われた円柱状の導体部分３７と、当該導体に連結している変形導体３８及び変形導体３９とを有している。変形導体３８及び変形導体３９は、タッチディスプレイ１１の表面１１ａ又はオブジェクト１２の側面１２ｄに接触するように変形することができる。

図７（ａ），（ｂ）では、変形導体３８がタッチディスプレイ１１の表面１１ａと接触し、変形導体３９がオブジェクト１２の側面１２ｄに接触している状態を示している。オブジェクト１２とタッチディスプレイ１１との間に形成される静電容量は、静電容量生成部材２１とタッチディスプレイ１１とが接触している面積によって決定される。変形導体３８がタッチディスプレイ１１の表面１１ａに接触している場合、変形導体３８及び変形導体３９がともにオブジェクト１２の側面１２ｄに接触している場合よりも、形成される静電容量が大きい。さらに静電容量を増大させるには、変形導体３９もタッチディスプレイ１１の表面１１ａに接触するように変形させる。静電容量を減少させるには、変形導体３８及び変形導体３９の両方をオブジェクト１２の側面１２ｄに接触させる。図７（ａ），（ｂ）に示した変形例のように、静電容量生成部材２１にインピーダンス調整機構３０を加えることで、異なる感度，閾値などを持つタッチディスプレイ１１に対しても入力装置１を適用することができる。

図８（ａ），（ｂ）は、本実施形態の変形例に係る入力装置１のオブジェクト１２を示している。本変形例において、静電容量生成部材２１は、図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ），（ｂ）に示した変形例とは異なるインピーダンス調整機構３０を有する。オブジェクト１２及びオブジェクト１３の少なくとも一方が、本変形例のオブジェクト１２と同様の構成を有していてもよい。本変形例のオブジェクト１２において、静電容量生成部材２１は、タッチディスプレイ１１の表面１１ａ又は背面１１ｂと接触するオブジェクト１２の底面１２ｂに設置された導体部分４１と、当該導体部分４１とワイヤ１４との間に配置されたインピーダンス４２とによって構成されている。このインピーダンス４２は、抵抗、コンデンサ、若しくはコイル、又は、これらの組み合わせによって構成されている。インピーダンス４２を導体部分４１とワイヤ１４との間に挿入することで、オブジェクト１２とタッチディスプレイ１１との間に形成される静電容量を含むインピーダンス４２を調整することができる。

図８（ａ）に示されている構成では、オブジェクト１２に含まれるインピーダンス４２は１つである。図８（ｂ）に示されているように、オブジェクト１２の内部に、互いに特性が異なる複数のインピーダンス４２を含んでもよい。この場合、スイッチなどそれに類する機構によって、複数のインピーダンス４２の中のうちの１つが、オブジェクト１２内の導体部分４１とワイヤ１４とを接続するようにしてもよい。

図９（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の変形例に係る入力装置１のオブジェクト１３を示している。本変形例において、静電容量生成部材２２は、図６（ａ）〜図８（ｂ）に示した変形例のインピーダンス調整機構３０とは異なり、静電容量生成部材２２と他の部材（例えばタッチディスプレイ１１）との間でインピーダンスを変化させるインピーダンス調整機構３１を有する。

図６（ａ）〜図８（ｂ）に示した変形例のインピーダンス調整機構３０では、インピーダンスは予め決められた値となるのに対し、本変形例のインピーダンス調整機構３１ではユーザがオブジェクト１３に加える力（圧力）に応じて、オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１との間のインピーダンス、主に静電容量が変化する。また、図６（ａ）〜図８（ｂ）に示した変形例のインピーダンス調整機構３０は、主に入力装置１を感度，閾値などの異なるタッチディスプレイに適用する際に利用されるのに対し、本変形例のインピーダンス調整機構３１は、主にユーザの入力の多様性を向上するのに利用される。

図９（ａ）〜（ｃ）に示す変形例のオブジェクト１３は、弾性体で構成されている。オブジェクト１３は、内部に可撓性を有する導体部分からなる静電容量生成部材２２を有する。図９（ａ）〜（ｃ）に示されているように、ユーザが指でオブジェクト１３に対してタッチディスプレイ１１に押しつけるように力を加えた場合、オブジェクト１３が変形し、それに連動して内部の静電容量生成部材２２も変形する。オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１との間の静電容量は、タッチディスプレイ１１の背面１１ｂに投影した静電容量生成部材２２の面積と、タッチディスプレイ１１の背面１１ｂと静電容量生成部材２２との間の距離とに依存する。このため、図９（ａ）〜（ｃ）に示されているように、ユーザによってオブジェクト１３がタッチディスプレイ１１側に押圧されることで、内部の静電容量生成部材２２が変形し、オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１との間の静電容量が増加するようにインピーダンスが変化する。

オブジェクト１３は、弾性体で構成されている。このため、ユーザが力を加えるのを止めると、オブジェクト１３は図９（ａ）〜（ｃ）に示されているようにユーザに押圧される前の状態に戻り、静電容量は減少する。換言すれば、本変形例において、静電容量生成部材２２のインピーダンス調整機構３１は、オブジェクト１３に加わる圧力によって変形することで、オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１との間に生じるインピーダンスを変化させる。

本変形例において、タッチディスプレイ１１は、オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１との間のインピーダンスの変化を、オブジェクト１２とタッチディスプレイ１１との接触している点の静電容量の変化として検出する。このため、タッチディスプレイ１１は、オブジェクト１２が接触している点の静電容量の変化を検出することで、ユーザがオブジェクト１３に力を加えているか否かを判定すると共に、ユーザがどの程度の力をオブジェクト１３に加えているのかも判定する。すなわち、タッチディスプレイ１１は、オブジェクト１３に加わっている圧力を検出する。これにより、本変形例のオブジェクト１３によれば、オブジェクト１３に加える力に応じて、タッチディスプレイ１１に対して異なる入力操作を行うことができる。すなわち、入力操作の多様性を向上させることができる。

図１０（ａ），（ｂ）は、本実施形態の変形例に係る入力装置１のオブジェクト１３を示している。このオブジェクト１３は、複数の導体部分５１，５２，５３，５４及び複数のインピーダンス５６，５７，５８を含んでいる。図１０（ａ），（ｂ）に示されているように、オブジェクト１３は、導体部分５１，５２，５３，５４、及びインピーダンス５６，５７，５８によって構成される静電容量生成部材２２を有する。導体部分５１，５２，５３，５４は、オブジェクト１３の外部に露出しており、それぞれが対応する異なるインピーダンス５６，５７，５８を介してワイヤ１４に接続されている。インピーダンス５６，５７，５８は、それぞれ、異なる特性を有するインピーダンスである。本変形例のオブジェクト１３にユーザが触れていない場合、オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１との間に形成される静電容量の大きさは、オブジェクト１３の底面１３ｂに配置された導体部分５４によって決定される。一方、外部に露出している導体部分５１，５２，５３のいずれかにユーザが触れている場合には、人体を介して静電容量を含むインピーダンスが接続される。

本変形例のタッチディスプレイ１１では、導体部分５１，５２，５３への指の接触により導入されるインピーダンスは、人体が接続されることによるインピーダンスと、静電容量生成部材２２に接続されているインピーダンス５６，５７，５８のいずれかとが合成されたものとなる。例えば、インピーダンス５６及びインピーダンス５７は共に容量成分が支配的であり、かつ、インピーダンス５６に含まれる容量成分がインピーダンス５７に含まれる容量成分がよりも大きい場合、ユーザが導体部分５１に触れた時に導入されるインピーダンスが、ユーザが導体部分５２に触れた時に導入されるインピーダンスよりも大きい。

タッチディスプレイ１１では、ユーザが導体部分５１に触れている場合と、ユーザが導体部分５２に触れている場合と、いずれの導体部分５１，５２，５３にも触れていない場合とで、オブジェクト１２とタッチディスプレイ１１とが接触している点において、異なる静電容量が検出される。すなわち、タッチディスプレイ１１は、オブジェクト１３の露出した導体部分５１，５２，５３のいずれかにユーザが触れているか否かを判定する。タッチディスプレイ１１は、ユーザが複数の導体部分５１，５２，５３のいずれかに触れていると判定した場合、ユーザがどの導体部分に触れているのかを判定する。したがって、触れる導体部分５１，５２，５３によって、異なる入力操作を行うことができる。すなわち、入力操作の多様性が向上する。

図１１（ａ），（ｂ）は、本実施形態の変形例に係る入力装置１を示している。図１０（ａ），（ｂ）に示した変形例のオブジェクト１３では、複数の導体部分５１，５２，５３がそれぞれ異なるインピーダンスを介して１本のワイヤに接続されていたのに対し、本変形例のオブジェクト１２では複数の導体部分６１，６２，６３，６４のそれぞれが、異なるワイヤ６５，６６，６７，６８に電気的に接続されており、各ワイヤ６５，６６，６７，６８によってオブジェクト１３と電気的に接続されている。オブジェクト１２に接続されているオブジェクト１３は、外部に露出した複数の導体部分を有しており、これらの導体部分がそれぞれ異なるワイヤ６５，６６，６７，６８に電気的に接続されている。

オブジェクト１２の導体部分６１は、オブジェクト１２の中心に配置されており、オブジェクト１３においてタッチディスプレイ１１との間に静電容量を形成する導体部分と接続されている。オブジェクト１２の導体部分６２，６３，６４は、オブジェクト１３から露出した複数の導体部分にそれぞれ接続されている。オブジェクト１２の中心にある導体部分５１の位置は、ユーザがオブジェクト１３に触れているか否かによらず常にタッチディスプレイ１１で検出される。導体部分６２，６３，６４は、オブジェクト１３から露出した導体部分に電気的に接続されている。

オブジェクト１２の導体部分６２，６３，６４は、タッチディスプレイ１１の背面１１ｂとの容量結合が十分でないため、ユーザがオブジェクト１２の導体部分６２，６３，６４に対応する導体部分に触れていない場合には、タッチディスプレイ１１は何も検出しない。導体部分６２，６３，６４に対応するオブジェクト１３から露出した導体部分のいずれかにユーザが触れた場合、対応する導体部分６２，６３，６４には静電容量が導入される。オブジェクト１２の導体部分６２，６３，６４は、それぞれ異なる位置に配置されている。タッチディスプレイ１１は、ユーザの指がオブジェクト１３に含まれているいずれかの導体部分に触れた場合、オブジェクト１２の導体部分６１，６２，６３，６４のいずれかの位置にそれぞれ指が触れているように観測される。このような構成とすることで、入力操作の多様性を向上させることができる。

図１２は、本実施形態に係る入力装置１をＨＭＤ１００に適用した例を示す。この場合、タッチディスプレイ１１の表面１１ａ以外の場所で入力操作を行うことができる。入力装置１は、タッチディスプレイ１１の表面１１ａを用いた入力操作が制限される場合に、特に有効に機能する。その具体的な例の一つが、スマートフォンをＨＭＤとして利用する場合である。一般的に、スマートフォンのタッチディスプレイ１１の表面１１ａをユーザの目の近傍に配置できるように、ユーザの頭部に装着する部材によってスマートフォンを保持する。この場合、タッチディスプレイ１１の表面１１ａとユーザの顔面との間にできる隙間は僅かであり、タッチディスプレイ１１の表面１１ａに対して自由に入力操作を行うことは困難である。このような場面に入力装置１は好適である。

図１２には示されていないが、スマートフォンのタッチディスプレイ１１の表面１１ａにはオブジェクト１２が配置されている。オブジェクト１２は、ワイヤ１４を介してオブジェクト１３と接続されている。オブジェクト１２及びオブジェクト１３の各々は、磁性体を含んでおり、互いに引き合っている。オブジェクト１２及びオブジェクト１３の少なくとも一方に含まれる磁性体は、強磁性体である。ユーザは、タッチディスプレイ１１の背面１１ｂに配置されたオブジェクト１３を簡単に移動させることができる。オブジェクト１２及びオブジェクト１３は、磁性体で生じた磁力によって連動して移動する。このように、オブジェクト１２は、オブジェクト１３の動きに合わせて移動する。磁力によってオブジェクト１２とオブジェクト１３とが連動して移動する場合、機械的なリンク機構が不要で、小型で安価に製造することができる。

これまで説明してきたように、オブジェクト１２とタッチディスプレイ１１の表面１１ａの間、及び、オブジェクト１３とタッチディスプレイ１１の背面１１ｂの間には、静電容量が形成されている。このため、ユーザがオブジェクト１３に触れていか否かによらず、タッチディスプレイ１１は常にオブジェクト１２の位置を検出し続けることができる。ユーザは、オブジェクト１３を動かすことで、オブジェクト１２の軌跡に応じた入力を行うことができる。例えば、ユーザがオブジェクト１３を円を描くように動かした場合に、描いた円の内部にある表示物体を選択するなどの入力を行うことができる。

図１２に示したオブジェクト１３は、図４（ａ），（ｂ）に示した変形例のように、導体部分が外部に露出している静電容量生成部材２２を有している。ユーザが静電容量生成部材２２の露出した部分に触れた場合、タッチディスプレイ１１はユーザが静電容量生成部材２２に触れたことを検出する。この結果、ユーザは、露出した静電容量生成部材２２に触れることで入力を行うことができる。例えば、ユーザが露出した静電容量生成部材２２に触れることで、オブジェクト１２の直下の表示物体が選択される。さらに、オブジェクト１３の移動と、ユーザの露出した静電容量生成部材２２への接触とを組み合わせた入力操作を行うこともできる。例えば、ユーザは、露出した静電容量生成部材２２に触れることで、オブジェクト１２の直下の表示物体を選択し、露出した静電容量生成部材２２に触れたままオブジェクト１３を移動させることで、選択した表示物体を移動させることができる。この場合、ユーザは、露出した静電容量生成部材２２から指を離すことで、表示物体の移動を停止させることができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンスなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

入出力された情報等は特定の場所（例えば、メモリ）に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置へ送信されてもよい。

判定は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値（Ｂｏｏｌｅａｎ：ｔｒｕｅまたはｆａｌｓｅ）によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。

本明細書で説明したデータは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

本明細書で使用する「判断（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」、「決定（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「判断」、「決定」は、例えば、判定（ｊｕｄｇｉｎｇ）、計算（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）、算出（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）、処理（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、導出（ｄｅｒｉｖｉｎｇ）、調査（ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ）、探索（ｌｏｏｋｉｎｇ ｕｐ）（例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索）、確認（ａｓｃｅｒｔａｉｎｉｎｇ）した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ）（例えば、情報を受信すること）、送信（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ）（例えば、情報を送信すること）、入力（ｉｎｐｕｔ）、出力（ｏｕｔｐｕｔ）、アクセス（ａｃｃｅｓｓｉｎｇ）（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決（ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ）、選択（ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ）、選定（ｃｈｏｏｓｉｎｇ）、確立（ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ）、比較（ｃｏｍｐａｒｉｎｇ）などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。

本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

本明細書で「第１の」、「第２の」などの呼称を使用した場合においては、その要素へのいかなる参照も、それらの要素の量または順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書で使用され得る。したがって、第１及び第２の要素への参照は、２つの要素のみがそこで採用され得ること、または何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。

「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及びそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または（ｏｒ）」は、排他的論理和ではないことが意図される。

本開示の全体において、文脈から明らかに単数を示したものではなければ、複数のものを含むものとする。

１…入力装置、１１…タッチディスプレイ、１１ａ…表面、１１ｂ…背面、１１ｃ…筐体、１２，１３…オブジェクト、１４，６５，６６，６７，６８…ワイヤ、２１，２２…静電容量生成部材、２２ａ，３７，４１，５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４…導体部分、３０，３１…インピーダンス調整機構。

Claims (9)

1. タッチディスプレイと、
   前記タッチディスプレイの表面に配置される第１のオブジェクトと、
   前記タッチディスプレイの背面又は前記タッチディスプレイの外部に配置される第２のオブジェクトと、
   前記第１のオブジェクトと前記第２のオブジェクトとを電気的に接続するワイヤと、を備え、
   前記第１のオブジェクトは、当該第１のオブジェクトと前記タッチディスプレイの表面との間に静電容量を形成する第１静電容量生成部材を含み、ユーザが操作する前記第２のオブジェクトに連動して移動し、
   前記第２のオブジェクトは、当該第２のオブジェクトと前記タッチディスプレイの筐体との間に静電容量を形成する第２静電容量生成部材を含み、
   前記タッチディスプレイは、前記第１静電容量生成部材及び前記第２静電容量生成部材によって形成された静電容量に基づいて、前記第１のオブジェクトの位置、及び、前記ユーザによる前記第２のオブジェクトの操作を検出する、入力装置。
2. 前記第１のオブジェクト及び前記第２のオブジェクトの各々は、磁性体を含み、
   前記第１のオブジェクト及び前記第２のオブジェクトの少なくとも一方に含まれる前記磁性体は、強磁性体であり、
   前記第１のオブジェクト及び前記第２のオブジェクトは、前記磁性体で生じる磁力によって連動して移動する、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記第２静電容量生成部材は、前記第２のオブジェクトの表面の全部又は一部に露出していると共に前記ワイヤと電気的に接続されている少なくとも１つの導体部分を有し、
   前記第２のオブジェクトは、前記少なくとも１つの導体部分にユーザが触れた状態であっても触れない状態であっても移動可能であり、
   前記タッチディスプレイは、前記ユーザが前記少なくとも１つの導体部分に触れているか否かを検出する、請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記第２静電容量生成部材は、複数の前記導体部分を有し、
   前記複数の導体部分は、前記ワイヤにそれぞれ異なるインピーダンスを介して接続されており、
   前記タッチディスプレイは、前記複数の導体部分のいずれかにユーザが触れているか否かを判定し、前記ユーザが前記複数の導体部分のいずれかに触れていると判定した場合、前記ユーザがどの前記導体部分に触れているのかを判定する、請求項３に記載の入力装置。
5. 前記第１静電容量生成部材は、外部に露出していると共に前記ワイヤと電気的に接続されている複数の導体部分を有し、
   前記第１静電容量生成部材が有する前記複数の導体部分と前記第２静電容量生成部材が有する前記複数の導体部分とが、それぞれ複数の前記ワイヤで接続されている、請求項４に記載の入力装置。
6. 前記第１のオブジェクトは、高さ方向に底面の中心部を貫通する穴を有する円筒形状である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の入力装置。
7. 前記第１のオブジェクトは、光を透過する材料によって構成された部分を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の入力装置。
8. 前記第１静電容量生成部材及び前記第２静電容量生成部材の少なくとも１つは、当該少なくとも１つと他の部材との間のインピーダンスを変化させるインピーダンス調整機構を更に有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の入力装置。
9. 前記第２静電容量生成部材は、前記インピーダンス調整機構を有し、
   前記第２静電容量生成部材の前記インピーダンス調整機構は、前記第２のオブジェクトに加わる圧力によって変形することで、前記第２のオブジェクトと前記ワイヤとの間に生じるインピーダンスを変化させ、
   前記タッチディスプレイは、前記第２のオブジェクトに加わっている圧力を検出する、請求項８に記載の入力装置。

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