JP3941773B2 - 入力装置、情報処理装置、リモートコントロール装置および入力装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は入力装置、情報処理装置、リモートコントロール装置および入力装置の制御方法に関し、特にパネルの表面に対する押圧または接触操作の有無を検出することにより入力が行われる入力装置、このような入力装置を用いた情報処理装置並びにリモートコントロール装置、およびこのような入力装置の制御方法に関する。

現在、金融機関の自動現金取扱機、切符や定期券等の自動券売機、コンビニエンスストアでチケット販売等のサービスの提供に用いられるいわゆるコンビニ端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の情報処理装置など、タッチパネルを用いた入力装置が広く利用されている。このようなタッチパネル式の入力装置は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置に表示されたボタンやアイコンと、パネル上の座標系とを対応付け、パネル上に指やペンなどの指示具が触れた位置を検出することで、装置利用者に対するＧＵＩ（Graphical User Interface）機能を実現するものである。

このようなタッチパネル式の入力装置の多くは、実物のスイッチボタンを用いたものとは異なり、操作の際、操作者に表示ボタン等を押したという感触（クリック感）が伝わりにくい。そのため、最近のタッチパネル式の入力装置では、操作者によって入力操作が行われたときに、ビープ音等の操作音を発生させたり、表示ボタンの形状を変化させたりして聴覚的、視覚的に入力操作が行われたことを知らせる工夫がなされている。

ところが、このような入力装置を利用してみると、操作者が入力操作を行っても入力装置の応答が遅かったり、操作者が入力操作を行ったつもりでも入力装置が応答しなかったり、あるいは操作者が入力操作を間違えてしまったりと、依然、装置利用者にとっては操作性において不安を感じ易く、必ずしも使い易いものとは言えなかった。

そこで、例えば、圧電素子をパネルに接触させて配置し、入力操作が行われた際、この圧電素子を駆動してパネルを変位させ、操作者に力覚を帰還するようにした機構が提案されている。それにより、操作が行われたときには、操作者にあたかもスイッチボタンが押されたかのようなクリック感を与えるようにしている。

例えば、従来は、複数の可撓性電極シートをその電極面を対向させて一定の間隔を空けて配置した抵抗膜式タッチパネルを用い、タッチパネルが表面に固定された筐体にボビンコイルを嵌め込んだ構成を有する装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。この入力装置では、操作者によってタッチパネルが押圧され、電極シート同士が接触して通電が起こると、ボビンコイルが作動し、タッチパネルを操作者側に押し戻す。これにより、操作者にクリック感を与えるようにしている。
特開２００２−２５９０５９号公報（段落番号〔００３７〕〜〔００４０〕、図３，図６，図７）

しかし、タッチパネル式の従来の入力装置では、操作者がパネルを押したときの強弱に関係なく、同じようにパネルを変位させ、操作者に力覚を帰還させる方法が一般的である。入力装置のパネルの押し方は人様々であり、特に入力操作に不慣れな操作者の場合には必要以上に強く押す傾向がある。それは、どのような押し方をしてもパネルからのフィードバックが同じであるためであり、操作者にはどの程度の押し方をすれば装置が応答してくれるかが判断しにくいためである。その結果、操作者に、タッチパネルは操作しづらいといった印象を与えてしまうことも少なくない。

操作者は、パネルを押したときフィードバックが与えられれば、押したことへの安心感は得られるが、必要以上に強く押せば、その分指にかかる負担は大きい。入力操作に慣れてくればそれなりの軽さでパネルを押すことができるようになるが、それでもパネルからのフィードバックが一定であると、最適な押し方を習得することは難しく、特にパネル操作に不慣れな操作者の場合には誤操作の原因にもなりかねない。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、操作者のパネルに対する操作の仕方に応じてパネルを変位させ、操作者に力覚を帰還することのできる入力装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、そのような入力装置を用いた情報処理装置およびリモートコントロール装置を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、パネルの表面に対する押圧操作または接触操作によって入力が行われる入力装置において、前記パネルの表面に対する押圧または接触によって変化する信号を検出データ値として検出することによって、前記パネルの表面に対する押圧または接触を検出する手段と、前記検出データ値が変化し始めた時点を押圧または接触の開始時点と判定し、前記検出データ値が変化し始めてから安定しあらかじめ設定された時間が経過した時点を押圧または接触の確定時点と判定する手段と、前記開始時点から前記確定時点までの時間を計測する手段と、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間を用いて出力信号を生成する手段と、生成された前記出力信号に従って前記パネルを振動させる手段と、を有し、前記出力信号は、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さに基づいた大きさの振幅で前記パネルを振動させる信号であることを特徴とする入力装置が提供される。

このような入力装置によれば、パネルの表面に対する押圧または接触が検出されたときには、押圧または接触の開始時点から押圧または接触の確定時点までの時間が計測され、計測されたその時間の長さに基づいた大きさの振幅でパネルが振動する。

例えば、操作者がパネルを強く押圧したときには、弱く押圧したときに比べてより短い時間でその押圧が確定するようになるため、パネルを大きな振幅で振動させる。逆に、操作者がパネルを弱く押圧したときには、その押圧が確定するまでにはより長い時間がかかるようになるため、パネルを小さな振幅で振動させる。これにより、操作者に対し、入力操作時の押圧が強すぎるのか否かを認識させることができるようになる。

また、本発明では、パネルの表面に対する押圧操作または接触操作によって入力が行われる入力装置の制御方法において、前記パネルの表面に対する押圧または接触によって変化する信号を検出データ値として検出することによって、前記パネルの表面に対する押圧または接触を検出し、前記検出データ値が変化し始めた時点を押圧または接触の開始時点と判定し、前記検出データ値が変化し始めてから安定しあらかじめ設定された時間が経過した時点を押圧または接触の確定時点と判定し、前記開始時点から前記確定時点までの時間を計測し、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間を用いて出力信号を生成し、生成された前記出力信号に従って前記パネルを振動させ、前記出力信号を生成する際には、前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さに基づいた大きさの振幅で前記パネルを振動させる前記出力信号を生成することを特徴とする入力装置の制御方法が提供される。

このような入力装置の制御方法によれば、パネル表面に対する押圧または接触が検出されると、押圧または接触の開始時点から押圧または接触の確定時点までの時間が計測され、その時間の長さに基づいた大きさの振幅でパネルが振動する。

本発明の入力装置は、押圧または接触の開始時点から押圧または接触の確定時点までの時間を計測し、その時間の長さに基づいた大きさの振幅でパネルを振動させるようにしたので、例えば、パネルが強く操作され、その操作の確定までの時間が短いときには、パネルを大きく振動させ、逆にパネルが弱く操作され、その操作の確定までの時間が長いときには、パネルを小さく振動させることができる。このように操作者の操作の仕方に応じて操作者に異なるフィードバックを与えることにより、操作者は最適な操作方法を自然と習得でき、必要以上の力で操作することが少なくなる。それにより、タッチパネル式入力装置の操作時の疲れやストレスが軽減され、その使用感を向上させることができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を、入力画像の切換えを行うスイッチャ装置等の放送機器を操作するためのコントロールパネルとして使用される、抵抗膜式タッチパネルを用いた入力装置を例に図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る入力装置の要部分解斜視図である。
図１に示す入力装置１００は、液晶表示部１とその表示面側に配設されるタッチパネル部２を有し、液晶表示部１の表示面側には、圧電アクチュエータ３がマウントされたフレキシブル基板４が固定されている。

液晶表示部１は、画像が表示される表示パネル１ａ、およびこれを保持するためのフレーム１ｂを有している。表示パネル１ａの内部には、図示しない液晶基板やバックライト等が設けられている。また、フレーム１ｂは、例えば金属製であって、表示パネル１ａの表示面において画像の表示領域を遮らないように設けられている。

タッチパネル部２は、操作者による入力操作を検出するためのセンサを備え、ここでは抵抗膜方式のセンサを備えた抵抗膜式タッチパネルである。このタッチパネル部２は、操作者によって押圧される押圧部２ａ、およびこれを保持するためのフレーム２ｂによって構成される。押圧部２ａは透明な樹脂シートによってなり、液晶表示部１の表示パネル１ａに表示された画像が透過するようになっている。また、フレーム２ｂは、例えば金属製であって、表示パネル１ａの表示領域を遮らないように設けられている。

このタッチパネル部２として用いる抵抗膜式タッチパネルは、透明電極が成膜された複数の電極シートを、電極面を対向させて一定の間隔を空けて配置した構造を有している。そして、図１中の押圧部２ａが操作者の指やペン等の指示具で押圧されると、電極シート同士が接触し、このときの各電極シート上の抵抗変化を検出することにより、指示位置が座標値として特定されるようになっている。

圧電アクチュエータ３は、例えば圧電バイモルフ素子である。圧電バイモルフ素子は、複数の薄板状の圧電材を電極板を挟んで貼り合わせた構造を有しており、両面から電圧を印加すると全体が湾曲する性質を有している。入力装置１００において、圧電アクチュエータ３は、フレキシブル基板４上に設けられた配線を通じて印加される駆動電圧に応じて湾曲変形する。

フレキシブル基板４は、例えばポリイミド等の樹脂フィルム上に銅箔等の導電性金属箔を用いて配線を形成した可撓性の配線基板であり、圧電アクチュエータ３に対して駆動電圧を供給する電極が設けられているとともに、後述する貫通孔の対が設けられて、この貫通孔を使用して圧電アクチュエータ３を保持している。

この入力装置１００では、液晶表示部１の表示面側に、フレキシブル基板４および圧電アクチュエータ３を挟み込むように、タッチパネル部２が配設される。タッチパネル部２の押圧部２ａには、液晶表示部１の表示パネル１ａにより表示されたアイコン等の操作機能項目の画像が透過し、押圧部２ａ上の画像表示位置を操作者が指等で押圧することで、表示画像に応じた入力操作が行われる。

液晶表示部１やタッチパネル部２は、入力装置１００の図示しない外部筐体に搭載される。このとき、タッチパネル部２は、液晶表示部１に対して、その表示面に垂直な方向に可動な状態で配設される。これにより、圧電アクチュエータ３が湾曲変形したときには、液晶表示部１に対するタッチパネル部２の距離が変化する。タッチパネル部２における押圧操作の検出や、その押圧操作に応じた圧電アクチュエータ３の駆動制御等を行う回路は、例えば外部筐体の内部に収納される。

図２は圧電アクチュエータのフレキシブル基板への実装状態を示す図であって、（Ａ）はフレキシブル基板の要部平面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ矢視断面図である。
図２に示すように、フレキシブル基板４には、圧電アクチュエータ３を実装するための貫通孔４１ａ，４１ｂの対からなる実装部４１と、圧電アクチュエータ３に駆動電圧を供給するための配線パターン４２ａ，４２ｂが設けられている。

実装部４１では、各貫通孔４１ａ，４１ｂが例えば同一形状に並列されて形成される。また、貫通孔４１ａ，４１ｂの間は、フレキシブル基板４を構成する樹脂フィルムが橋状に残されて中央スペーサ部４１ｃが形成される。本実施の形態では、例としてこのような実装部４１が１つのフレキシブル基板４上に２箇所ずつ設けられる。

配線パターン４２ａ，４２ｂは、実装部４１の一端に対してそれぞれの配線が接続されるように設けられている。一方、圧電アクチュエータ３の一端には、配線端子３１ａ，３１ｂが設けられており、これらの配線端子３１ａ，３１ｂと、フレキシブル基板４上の配線パターン４２ａ，４２ｂとが接触することにより、図示しないドライバ回路から圧電アクチュエータ３に駆動電圧が供給される。

実装部４１において、圧電アクチュエータ３は、一方の貫通孔４１ａに例えば表側から挿通された後、中央スペーサ部４１ｃの下部を通して貫通孔４１ｂに裏側から再び挿通されることにより、長手方向の両端部がフレキシブル基板４の表面に接触した状態で実装される。圧電アクチュエータ３は比較的剛性が高く、一方フレキシブル基板４は容易に変形することから、図２（Ｂ）に示すように、中央スペーサ部４１ｃのみが表側方向に膨出した状態となって、圧電アクチュエータ３が保持される。また、このとき、圧電アクチュエータ３の一端に設けられた配線端子３１ａ，３１ｂと、フレキシブル基板４上の配線パターン４２ａ，４２ｂとが接触し、電気的に接続される。なお、好ましくは、これらを接触させた後に、半田等を用いて接点を固定し、圧電アクチュエータ３自体をフレキシブル基板４上に固定する。

以上のように圧電アクチュエータ３が実装された後、このフレキシブル基板４が液晶表示部１のフレーム１ｂとタッチパネル部２のフレーム２ｂとの間に挟み込まれる。このとき、例えば、中央スペーサ部４１ｃの図２中上面がタッチパネル部２のフレーム２ｂに接触し、フレキシブル基板４の図２中下面と圧電アクチュエータ３が接触した領域４３ａ，４３ｂが、液晶表示部１のフレーム１ｂと接触する。このような実装構造により、フレキシブル基板４の中央スペーサ部４１ｃは、タッチパネル部２のフレーム２ｂと圧電アクチュエータ３との間のスペーサとして機能し、また、フレキシブル基板４の領域４３ａ，４３ｂは、液晶表示部１のフレーム１ｂと圧電アクチュエータ３との間のスペーサとして機能する。

この状態で、圧電アクチュエータ３に駆動電圧が供給されると、その駆動電圧に応じて圧電アクチュエータ３が湾曲変形する。上述したように、圧電アクチュエータ３には２つの配線端子３１ａ，３１ｂが設けられており、これらの電位差が０のときには、圧電アクチュエータ３は湾曲せず、電位差を大きくすることで、その湾曲量は大きくなる。また、圧電アクチュエータ３の湾曲方向は、電圧の極性を反転させると逆転する。したがって、入力装置１００では、駆動電圧の電圧（振幅）、周波数、波形（矩形波または正弦波）等を制御することにより、圧電アクチュエータ３の湾曲量、湾曲周期、湾曲方向等を変化させることができる。

圧電アクチュエータ３が湾曲すると、その中央部の変位に応じて、中央スペーサ部４１ｃが液晶表示部１に対してその表示部に垂直な方向に移動する。この中央スペーサ部４１ｃの変位に応じてタッチパネル部２が移動し、そのパネル表面が変位して、操作者に対して力覚が帰還されるようになっている。

なお、中央スペーサ部４１ｃの表面、あるいはフレキシブル基板４において圧電アクチュエータ３の両端部が接触した部分の裏面に、セルロイド等の高剛性材料からなる補強板を貼付しておいてもよい。

また、上記のような圧電アクチュエータ３の実装方法はあくまで例であり、圧電アクチュエータ３の一方の面の中央部付近にスペーサを設け、さらに他方の面において、その長手方向の両端部にもスペーサを設けた構造を有していれば、他の方法により圧電アクチュエータ３が実装されていてもよい。

次に、上記入力装置１００のハードウェア構成について説明する。
図３は入力装置のハードウェアブロック図である。
入力装置１００は、センサ部１０１、位置判定処理部１０２、制御部１０３および駆動部１０４を有している。

センサ部１０１は、タッチパネル部２に内蔵され、操作者による入力装置１００に対する押圧操作の有無を検出するためのセンサを備え、ここでは抵抗膜方式によってタッチパネル部２のパネル表面（押圧部２ａ）に対する押圧の有無を検出するようになっている。

本実施の形態でタッチパネル部２として用いられているアナログ抵抗膜式タッチパネルのパネル表面を操作者が指等で押圧すると、一定間隔で対向配置されていた電極シート同士が接触して通電が起こり、その接触位置によって電極シート上のＸ方向およびＹ方向の抵抗値が変化し、Ｘ方向およびＹ方向に対応する電圧値が変化する。Ｘ方向およびＹ方向の電圧値は、抵抗膜式タッチパネルのパネル表面が指等で押されるまでは０Ｖまたは０Ｖに近い値であり、押され始めると次第に増加していき、押された状態がそのままある程度以上続くと飽和して安定するようになる。

入力装置１００においては、そのように電圧値が安定した状態で操作者による押圧が確定されるものとし、操作者による押圧開始時点からの電圧値の変化が所定の変動幅内におさまって安定してから一定時間経過後に、押圧を確定する。その場合、電圧値が安定してから押圧を確定するまでの時間は、入力装置１００においてあらかじめ任意に設定しておくことができるようになっている。

センサ部１０１は、Ｘ方向およびＹ方向の電圧値（アナログ信号）によってパネル表面に対する押圧の有無を検出し、電圧値はＡ／Ｄ変換した検出データ値（デジタル信号）とする。

位置判定処理部１０２は、センサ部１０１で検出されたＸ方向およびＹ方向の検出データ値を定期的に読み込んでその変化を監視し、パネル表面の押圧開始時点や押圧確定時点を判定するようになっている。すなわち、検出データ値が変化し始めた時点を押圧開始時点と判定し、検出データ値が安定してから所定時間経過した時点を押圧確定時点と判定する。その際、位置判定処理部１０２は、例えば入力装置１００に内蔵されたタイマ等を用いて、押圧開始時点から押圧確定時点までの時間を計測する。

さらに、位置判定処理部１０２は、検出データ値が安定してから所定時間が経過し、押圧を確定したときには、その検出データ値から電極シート上の押圧位置のＸ−Ｙ座標値を特定し、特定した座標値を位置情報として保存する。

そして、位置判定処理部１０２は、計測した押圧開始時点から押圧確定時点までの計測時間の長さに応じて制御信号を生成し、その制御信号に基づいて制御部１０３を制御するようになっている。あるいは、位置判定処理部１０２が、計測時間をあらかじめ定められている所定時間の値と比較し、計測時間がその所定時間よりも長いか否かを判定し、その判定結果に応じて制御信号を生成するようにしてもよい。

この位置判定処理部１０２で生成される制御信号は、駆動部１０４を駆動する際の駆動電圧の信号波形を特定するための電圧（振幅）の条件を含んだデジタル信号である。この場合、押圧開始時点から押圧確定時点までの計測時間に応じて、振幅が異なる信号波形の駆動電圧が駆動部１０４に供給されるようになる。なお、計測時間に応じて、振幅のほか、周波数や波形（矩形波または正弦波）の異なる信号波形の駆動電圧を駆動部１０４に供給する場合には、それらの条件を制御信号に含めるようにしてもよい。

制御部１０３は、波形生成装置であり、位置判定処理部１０２からの制御信号に基づいて電圧を制御し、駆動部１０４を駆動するための駆動電圧の信号波形を生成して出力信号として出力する。

図４は制御部の構成例を示す図である。
この図４に示すように、制御部１０３は、例えば、Ｄ／Ａ変換部１０３ａおよびドライバ回路１０３ｂを有する。Ｄ／Ａ変換部１０３ａは、位置判定処理部１０２から出力される制御信号に含まれている電圧をアナログ値に変換し、変換後の制御電圧をドライバ回路１０３ｂに出力する。ドライバ回路１０３ｂは、Ｄ／Ａ変換部１０３ａから出力される制御電圧に基づき、駆動部１０４に駆動電圧の信号波形を出力信号として出力する。

なお、制御部１０３は、駆動部１０４を制御するための出力信号を生成するものであるので、駆動部１０４に合わせた信号波形を生成できるものであれば、その構成は特に限定されない。

駆動部１０４は、ここでは前述の圧電アクチュエータ３であり、圧電アクチュエータ３は、制御部１０３から出力される駆動電圧の信号波形に従って湾曲変形する。駆動部１０４には、交流矩形波電圧や交流正弦波電圧といった交流電圧を供給することができ、それによって圧電アクチュエータ３およびタッチパネル部２を細かく振動させることもできるようになっている。

次に、上記構成を有する入力装置１００を押圧確定までの計測時間に応じて制御する方法について説明する。
図５は長時間で押圧が確定するときのパネル押圧時間と圧電アクチュエータ駆動電圧の関係の説明図、図６は短時間で押圧が確定するときのパネル押圧時間と圧電アクチュエータ駆動電圧の関係の説明図である。この図５および図６においてそれぞれ、上図はタッチパネル部２のパネル押圧時間と検出データ値の関係を示し、下図は圧電アクチュエータ３に供給される駆動電圧の信号波形を示している。なお、図５上図および図６上図には、例として、Ｘ方向の検出データ値の変化を図示している。

図５上図および図６上図に示すように、入力操作時に検出される検出データ値は、タッチパネル部２のパネル表面の押圧前は０または０に近い値であり、押圧開始と共に次第に増加していき、押圧がそのままある程度以上続くと安定する。入力装置１００では、このように変化する検出データ値から決定される押圧開始時点から押圧確定時点までの時間に応じて、圧電アクチュエータ３に対して適当な信号波形の駆動電圧を供給することにより、押圧操作の仕方に応じたクリック感を操作者に体感させることができる。

すなわち、入力装置１００は、押圧開始から押圧確定までの時間が長いとき、すなわち検出データ値が安定するまでに長時間を要したときには、図５下図に示したように、押圧確定後、圧電アクチュエータ３に振幅の小さい所定周波数の交流矩形波電圧を供給して、圧電アクチュエータ３およびタッチパネル部２を小さく振動させる。これに対し、押圧開始から押圧確定までの時間が短いとき、すなわち検出データ値が短時間で安定したときには、入力装置１００は、図６下図に示したように、押圧確定後、圧電アクチュエータ３に振幅の大きい所定周波数の交流矩形波電圧を供給して、圧電アクチュエータ３およびタッチパネル部２を大きく振動させる。

図７は入力装置の制御フローを示す図である。
上記のように押圧開始から押圧確定までの時間に応じてタッチパネル部２を振動させる入力装置１００は、まず、操作者によってパネル表面が押圧されているか否かを検出データ値の変化から判断する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において、パネル表面が押圧されていると判断した場合には、入力装置１００は、この時点を押圧開始時点とし、時間の計測を開始する（ステップＳ２）。
次いで、入力装置１００は、検出データ値を監視し、その検出データ値の安定状態から、押圧を確定するか否かを判断する（ステップＳ３）。

そして、ステップＳ３において、押圧確定と判断した場合には、入力装置１００は、押圧開始時点からの時間の計測を終了する（ステップＳ４）。
入力装置１００は、ステップＳ４で得られた計測時間に応じて駆動電圧を決定し（ステップＳ５）、その駆動電圧で圧電アクチュエータ３を駆動する（ステップＳ６）。例えば、計測時間の長さに反比例して信号波形の振幅を決定し、計測時間が短くなるほど大きな駆動電圧で圧電アクチュエータ３を駆動するようにする。

また、駆動電圧を決定する際に、計測時間とあらかじめ入力装置１００に設定されている所定時間とを比較し、その比較結果に応じて駆動電圧を決定するようにすることもできる。すなわち、所定時間よりも計測時間が長ければ所定の小さな駆動電圧で圧電アクチュエータ３を駆動し、逆に、計測時間が短ければ所定の大きな駆動電圧で圧電アクチュエータ３を駆動する。

なお、ステップＳ１において、入力装置１００が、パネルが押圧されていると判断しなかった場合には、パネルが押圧されていると判断するまで、このステップＳ１の処理を繰り返す。また、ステップＳ３において、入力装置１００が、押圧確定と判断しなかった場合には、押圧確定と判断するまで、このステップＳ３の処理を繰り返す。

上記図５，図６および図７において、押圧確定までに長時間を要することは、操作者による押圧操作が弱く行われたことに相当し、逆に、押圧確定までが短時間であることは、押圧操作が強く行われたことに相当する。このように、入力装置１００では、入力操作時のパネル押圧の強弱を、押圧開始時点から変化する電圧値を基に、押圧開始時点から押圧確定時点までの時間を計測し、その計測時間の長短に対応させている。そして、その計測時間に応じた信号波形の駆動電圧を圧電アクチュエータ３に供給することにより、押圧操作の仕方に応じたクリック感を実現している。

なお、図５および図６の例では、圧電アクチュエータ３に交流矩形波電圧を供給する場合について述べたが、勿論、交流正弦波電圧を供給するようにしてもよい。
ところで、以上の説明では、抵抗膜方式のセンサ部１０１を有する抵抗膜式タッチパネルを入力装置１００のタッチパネル部２として用いた場合を例にして述べたが、抵抗膜方式のほか、静電容量方式、光学方式、超音波方式、電磁誘導方式等を採用した各種タッチパネルを用いても、操作者にクリック感を体感させることが可能である。要するに、入力操作開始から入力操作確定までの間で検出される信号（検出データ値）に何らかの変化があることが分かるセンサを用いるものであれば、いずれの方式であっても用いることができる。

例えば、静電容量方式の場合には、透明な導電性パネルで操作者の指の接触部を形成するとともに、この接触部外縁のフレーム内に電圧印加および電流検知のための回路を設け、導電性パネルには一定の電圧を印加しておく。このようなタッチパネルを用いた入力装置では、操作者がパネルに指を接触させると、パネル上の静電容量が変化し、その変化が電流値として検出される。

光学方式の場合には、ガラスやアクリル等の透明なパネルで接触部を形成する。そして、接触部外縁のフレーム内に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子および受光素子を配置して、接触部の表面にマトリクス状に赤外線を放射させ、その赤外線を対向する受光素子に受光させる。このようなタッチパネルを用いた入力装置では、操作者がパネル表面に指等を接触させると、光が遮られ、遮られる光の変化が電気信号として検出される。

超音波方式の場合には、透明なパネルで接触部を形成し、外縁のフレーム内には、発信器と受信器をＸ方向およびＹ方向にそれぞれ対向させて配置し、発振器により接触部の表面に表面弾性波を発生させる。このようなタッチパネルを用いた入力装置では、操作者がパネル表面に指を接触させると、接触部分の振動が指に吸収され、それによって生じる表面弾性波の伝達遅延が検出される。

電磁誘導方式の場合には、透明なパネルで形成された接触部に対し、磁界を発生させるための回路を搭載したペン型の指示具等を用いて入力操作が行われる。パネル背面側（操作面の裏面側）にはセンサ部として磁界を検出するための多数のセンサコイルが設けられている。このようなタッチパネルを用いた入力装置では、操作者がパネル表面に指示具を接触させるときに、センサ部で磁界の変化が検出される。

これらの各方式を用いる場合には、接触部となるパネルのフレームと液晶表示部のフレームとの間に、圧電アクチュエータを実装したフレキシブル基板を設けるようにする。いずれの方式であっても、操作者のパネル表面に対する接触の際に変化する信号を検出し、その接触開始時点から接触確定時点までの計測時間に応じて圧電アクチュエータに供給すべき駆動電圧の信号波形を生成し、接触確定後、その信号波形に従って圧電アクチュエータを駆動し、パネルを振動させればよい。

なお、以上の説明では、クリック感の実現のために、指等で押圧されたり指等が接触したりするパネルを圧電アクチュエータによって振動させるようにしたが、そのほかにもモータなど、適当な駆動信号が供給されることで、パネルに対して振動を与えることができるものであれば、入力装置に適用可能である。

以上説明したように、本発明では、タッチパネル式の入力装置において、入力操作が行われるパネル表面に対する押圧あるいは接触による入力操作開始から確定までの時間の長さに応じた大きさでパネルを振動させるようにした。すなわち、入力操作確定までの時間が長いときには、パネル表面に対して操作が弱く行われているとしてパネルを小さく振動させる。また、入力操作確定までの時間が短いときには、パネル表面に対して操作が強く行われているとしてパネルを大きく振動させ、操作者に対し、もっと弱く操作してもよいということを無意識に学習させることができる。

操作者は、最適な操作を自然と習得でき、必要以上の力で操作することが少なくなり、指の負担や操作時の疲れ、操作に伴うストレスなどが軽減され、より人に優しいユーザインタフェースが実現可能になる。タッチパネル式の入力装置は、その使い勝手の良し悪しがシステム全体の印象を大きく左右する重要なインタフェース部分であり、本発明により、タッチパネル式入力装置の使用感が向上し、入力操作に不慣れな操作者も安心して操作を行うことができるようになる。

なお、上記のような入力装置は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理装置、特に携帯電話機やＰＤＡ等の携帯型情報処理装置の入力装置として好適に使用することが可能である。また、前述のスイッチャ装置等の放送機器をはじめ、金融機関の現金自動支払機（ＣＤ）や現金自動預払機（ＡＴＭ）、ゲーム機器といったあらゆる機器に対して、これらを操作するための入力装置として使用されてもよい。さらに、これらの機器を遠隔操作するためのリモートコントロール装置の入力装置として使用されてもよい。

本発明の入力装置は、ノート型ＰＣの入力操作部においてポインティングデバイスとして設けられる入力パッドや、図形描画ソフトウェア用のタブレット装置等、画像の表示部を持たない入力装置にも適用可能である。

本発明の実施の形態に係る入力装置の要部分解斜視図である。 圧電アクチュエータのフレキシブル基板への実装状態を示す図であって、（Ａ）はフレキシブル基板の要部平面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ矢視断面図である。 入力装置のハードウェアブロック図である。 制御部の構成例を示す図である。 長時間で押圧が確定するときのパネル押圧時間と圧電アクチュエータ駆動電圧の関係の説明図である。 短時間で押圧が確定するときのパネル押圧時間と圧電アクチュエータ駆動電圧の関係の説明図である。 入力装置の制御フローを示す図である。

符号の説明

１……液晶表示部、１ａ……表示パネル、１ｂ，２ｂ……フレーム、２……タッチパネル部、２ａ……押圧部、３……圧電アクチュエータ、４……フレキシブル基板、３１ａ，３１ｂ……配線端子、４１……実装部、４１ａ，４１ｂ……貫通孔、４１ｃ……中央スペーサ部、４２ａ，４２ｂ……配線パターン、４３ａ，４３ｂ……領域、１００……入力装置、１０１……センサ部、１０２……位置判定処理部、１０３……制御部、１０３ａ……Ｄ／Ａ変換部、１０３ｂ……ドライバ回路、１０４……駆動部。

Claims (6)

1. パネルの表面に対する押圧操作または接触操作によって入力が行われる入力装置において、
   前記パネルの表面に対する押圧または接触によって変化する信号を検出データ値として検出することによって、前記パネルの表面に対する押圧または接触を検出する手段と、
   前記検出データ値が変化し始めた時点を押圧または接触の開始時点と判定し、前記検出データ値が変化し始めてから安定しあらかじめ設定された時間が経過した時点を押圧または接触の確定時点と判定する手段と、
   前記開始時点から前記確定時点までの時間を計測する手段と、
   計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間を用いて出力信号を生成する手段と、
   生成された前記出力信号に従って前記パネルを振動させる手段と、
   を有し、
   前記出力信号は、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さに基づいた大きさの振幅で前記パネルを振動させる信号であることを特徴とする入力装置。
2. 前記出力信号を生成する手段は、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さに反比例する大きさの振幅で前記パネルを振動させる信号を生成することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
3. 前記出力信号を生成する手段は、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さが所定の時間より短い場合には、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さが前記所定の時間より長い場合よりも大きい振幅で前記パネルを振動させる信号を生成することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
4. パネルの表面に対する押圧操作または接触操作によって入力が行われる入力装置を備える情報処理装置において、
   前記入力装置が、
   前記パネルの表面に対する押圧または接触によって変化する信号を検出データ値として検出することによって、前記パネルの表面に対する押圧または接触を検出する手段と、
   前記検出データ値が変化し始めた時点を押圧または接触の開始時点と判定し、前記検出データ値が変化し始めてから安定しあらかじめ設定された時間が経過した時点を押圧または接触の確定時点と判定する手段と、
   前記開始時点から前記確定時点までの時間を計測する手段と、
   計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間を用いて出力信号を生成する手段と、
   生成された前記出力信号に従って前記パネルを振動させる手段と、
   を有し、
   前記出力信号は、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さに基づいた大きさの振幅で前記パネルを振動させる信号であることを特徴とする情報処理装置。
5. パネルの表面に対する押圧操作または接触操作によって入力が行われる入力装置を備えたリモートコントロール装置において、
   前記入力装置が、
   前記パネルの表面に対する押圧または接触によって変化する信号を検出データ値として検出することによって、前記パネルの表面に対する押圧または接触を検出する手段と、
   前記検出データ値が変化し始めた時点を押圧または接触の開始時点と判定し、前記検出データ値が変化し始めてから安定しあらかじめ設定された時間が経過した時点を押圧または接触の確定時点と判定する手段と、
   前記開始時点から前記確定時点までの時間を計測する手段と、
   計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間を用いて出力信号を生成する手段と、
   生成された前記出力信号に従って前記パネルを振動させる手段と、
   を有し、
   前記出力信号は、計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さに基づいた大きさの振幅で前記パネルを振動させる信号であることを特徴とするリモートコントロール装置。
6. パネルの表面に対する押圧操作または接触操作によって入力が行われる入力装置の制御方法において、
   前記パネルの表面に対する押圧または接触によって変化する信号を検出データ値として検出することによって、前記パネルの表面に対する押圧または接触を検出し、
   前記検出データ値が変化し始めた時点を押圧または接触の開始時点と判定し、前記検出データ値が変化し始めてから安定しあらかじめ設定された時間が経過した時点を押圧または接触の確定時点と判定し、
   前記開始時点から前記確定時点までの時間を計測し、
   計測された前記開始時点から前記確定時点までの時間を用いて出力信号を生成し、
   生成された前記出力信号に従って前記パネルを振動させ、
   前記出力信号を生成する際には、前記開始時点から前記確定時点までの時間の長さに基づいた大きさの振幅で前記パネルを振動させる前記出力信号を生成することを特徴とする入力装置の制御方法。

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