(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
自装置に対する押圧荷重のかけ方に応じて触感を呈示する基準を調整し、前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記基準を満たすと、前記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、前記触感呈示部の駆動を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする触感呈示装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記基準として、触感を呈示する荷重基準を調整し、
前記押圧荷重が前記荷重基準を満たした際に、前記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、前記触感呈示部の駆動を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の触感呈示装置。
【請求項３】
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
触感を呈示する基準を調整し、前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記基準を満たすと、前記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、前記触感呈示部の駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記基準として、触感を呈示する時間基準を調整し、
前記押圧荷重が所定値以上の傾きで前記時間基準まで継続した際に、前記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、前記触感呈示部の駆動を制御する、
ことを特徴とする触感呈示装置。
【請求項４】
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサに装着された圧電素子と、
自装置に対する押圧荷重のかけ方に応じて触感を呈示する基準を調整し、前記圧電素子の出力信号に基づいて前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重が前記基準を満たすと、前記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、前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする触感呈示装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記基準として、触感を呈示する荷重基準を調整し、
前記押圧荷重が前記荷重基準を満たした際に、前記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、前記圧電素子の駆動を制御する、
ことを特徴とする請求項４記載の触感呈示装置。
【請求項６】
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサに装着された圧電素子と、
触感を呈示する基準を調整し、前記圧電素子の出力信号に基づいて前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重が前記基準を満たすと、前記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、前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記基準として、触感を呈示する時間基準を調整し、
前記押圧荷重が所定値以上の傾きで前記時間基準まで継続した際に、前記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、前記圧電素子の駆動を制御する、
ことを特徴とする触感呈示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサを備える触感呈示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の携帯端末、電卓、券売機等の情報機器、電子レンジ、テレビ、照明器具等の家電製品、産業用機器（ＦＡ機器）等には、ユーザによる入力操作を受け付ける操作部やスイッチ等の入力装置として、タッチパネルやタッチスイッチ等のタッチセンサを備える入力装置が広く使用されている。
【０００３】
このようなタッチセンサには、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の種々の方式が知られている。しかしながら、いずれの方式のタッチセンサにおいても、指やスタイラスペンによるタッチ入力を受け付けるものであって、タッチセンサ自体は、タッチされても、押しボタンスイッチのようには物理的に変位しない。
【０００４】
このように、タッチセンサがタッチされても、タッチセンサ自体が物理的に変位しないので、操作者は、タッチ入力が受け付けられても、入力に対するフィードバックを得ることができない。このため、操作者は、同じ位置を何度もタッチする等の繰り返し入力が生じ易く、操作者にストレスを与える場合がある。
【０００５】
このような繰り返し入力を防止するものとして、例えば、タッチ入力を受け付けて、音を鳴らしたり、当該入力位置に対応して表示部に画像表示されている入力ボタン等の入力用オブジェクトの表示色を変更する等の表示態様を変更したりして、聴覚や視覚により入力操作を確認できるようにしたものが知られている。
【０００６】
しかし、聴覚に働きかけるフィードバック方法の場合は、騒音環境下での確認が困難になるとともに、使用機器がマナーモード等で消音状態にある場合は、対応できないことになる。また、視覚に働きかけるフィードバック方法の場合は、表示部に表示されている入力用オブジェクトのサイズが小さいと、特に指入力の場合は、指の下に入力用オブジェクトが隠れて表示態様の変化が確認できない場合がある。
【０００７】
また、聴覚や視覚によらず、タッチセンサが入力を受け付けると、タッチセンサを振動させて、操作者の指先に触覚を発生させるようにしたフィードバック方法も提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８８１５８号公報
【特許文献２】特開２００８−１３００５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１，２に開示の技術は、単に、タッチセンサが入力を受け付けると、タッチセンサを振動させているに過ぎない。このため、特に、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がタッチセンサ上部に描画されている場合、タッチセンサの入力を受け付ける閾値が低い場合は、タッチセンサに指等が軽く触れた（タッチした）だけで触感が呈示される。これにより操作者がプッシュする前の意図しない動作（タッチ）に反応して誤操作を誘発したり、操作者にプッシュする前の意図しない動作（タッチ）による違和感を与えたりすることになる。ここで、タッチセンサのタッチによる入力を受け付ける閾値とは、タッチセンサが反応する閾値で、例えば抵抗膜方式においては、上部導電膜が下部導電膜に接触する押圧力の閾値であり、静電容量方式においては、接触による電気的信号の検出閾値である。
【００１０】
このような不都合を解決するため、本出願人は、タッチセンサのタッチ面に対するタッチによる押圧荷重を検出し、その検出荷重が触感を呈示する所定の閾値に達した際に、タッチセンサのタッチ面を振動させて指等の押圧対象に触感を呈示するようにした触感呈示装置を開発している。
【００１１】
この触感呈示装置によれば、操作者がタッチ面をプッシュし、その押圧荷重が所定の閾値に達すると触感が呈示されるので、上述した意図しないタッチによる誤操作を誘発したり、違和感を与えたりするのを確実に防止して、操作者に対して入力が受け付けられたのを触感として認識させることができる。
【００１２】
しかし、操作者がタッチ面をプッシュする場合、個々の操作者により、タッチ面への押圧荷重のかけ方は異なるものである。また、同一の操作者であっても、端末の持ち方や押圧するタッチ面の位置に応じて、タッチ面への押圧荷重のかけ方が異なる場合もある。そこで、本発明者は、タッチ面への押圧荷重と触感呈示のタイミングとの関係について鋭意検討を進めた結果、以下に説明する知見を見出した。図９は、操作者Ａ、Ｂ及びＣによるタッチ面への押圧荷重の変化を示す図である。図９に示すとおり、操作者Ａは、押圧を開始してから０．５秒で触感を呈示する荷重基準Ｘに到達する。一方、操作者Ｂ及びＣについては、押圧を開始してからそれぞれ１．０秒及び２．０秒で触感を呈示する荷重基準Ｘに到達するため、操作者Ａに比べて、押圧開始から触感の呈示を受けるまでの時間が長くなる。即ち、操作者毎に、押圧を開始してから触感の呈示を受けるまでの時間が異なり、また、同一の操作者に関しても、押圧荷重のかけ方によっては触感の呈示を受けるまでの時間が変化することになる。特に、例えば図９に示す操作者Ｃのように、押圧荷重のかけ方が弱い場合には、押圧の開始から触感の呈示を受けるまでに時間がかかり、触感の呈示のタイミングが遅くなり、操作者の操作感が損なわれてしまうという問題がある。
【００１３】
本発明は、このような要望に応えるべくなされたもので、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、ユーザに対して操作感を損なわないタイミングで触感を呈示可能な触感呈示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する第１の観点に係る触感呈示装置の発明は、
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
自装置に対する押圧荷重のかけ方に応じて触感を呈示する基準を調整し、前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記基準を満たすと、前記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、前記触感呈示部の駆動を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る触感呈示装置において、
前記制御部は、
前記基準として、触感を呈示する荷重基準を調整し、
前記押圧荷重が前記荷重基準を満たした際に、前記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、前記触感呈示部の駆動を制御する、
ことを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記目的を達成する第３の観点に係る触感呈示装置の発明は、
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチ面を振動させる触感呈示部と、
触感を呈示する基準を調整し、前記荷重検出部により検出される押圧荷重が前記基準を満たすと、前記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、前記触感呈示部の駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記基準として、触感を呈示する時間基準を調整し、
前記押圧荷重が所定値以上の傾きで前記時間基準まで継続した際に、前記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、前記触感呈示部の駆動を制御する、
ことを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記目的を達成する第４の観点に係る触感呈示装置の発明は、
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサに装着された圧電素子と、
自装置に対する押圧荷重のかけ方に応じて触感を呈示する基準を調整し、前記圧電素子の出力信号に基づいて前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重が前記基準を満たすと、前記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、前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
第５の観点に係る発明は、第４の観点に係る触感呈示装置において、
前記制御部は、
前記基準として、触感を呈示する荷重基準を調整し、
前記押圧荷重が前記荷重基準を満たした際に、前記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、前記圧電素子の駆動を制御する、
ことを特徴とするものである。
【００１９】
また、上記目的を達成する第６の観点に係る触感呈示装置の発明は、
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
前記タッチセンサに装着された圧電素子と、
触感を呈示する基準を調整し、前記圧電素子の出力信号に基づいて前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重が前記基準を満たすと、前記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、前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記基準として、触感を呈示する時間基準を調整し、
前記押圧荷重が所定値以上の傾きで前記時間基準まで継続した際に、前記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、前記圧電素子の駆動を制御する、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る触感呈示装置によれば、ユーザの指等の押圧対象の押圧荷重に応じて、触感を呈示する基準を調整するため、ユーザの押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、ユーザに対して操作感を損なわないタイミングで触感を呈示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る触感呈示装置の機能ブロック図である。
【図２】触感を呈示する荷重基準の調整の一例を示す図である。
【図３】触感を呈示する時間基準の調整の一例を示す図である。
【図４】図１に示したタッチセンサを含む部分の実装構造の一例を示す図である。
【図５】第１実施の形態に係る触感呈示装置による触感呈示動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る触感呈示装置の機能ブロック図である。
【図７】図６に示したタッチセンサを含む部分の実装構造の一例を示す図である。
【図８】第２実施の形態に係る触感呈示装置による触感呈示動作を示すフローチャートである。
【図９】操作者ごとの押圧荷重の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る触感呈示装置の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２３】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る触感呈示装置の機能ブロック図である。この触感呈示装置は、タッチセンサ１１、荷重検出部１２、触感呈示部１３、表示部１４、記憶部１５、および、全体の動作を制御する制御部１６を有する。
【００２４】
タッチセンサ１１は、そのタッチ面に対する指などのタッチ対象によるタッチ入力を検出するもので、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等のタッチ位置（指等の押圧対象の押圧位置）の二次元の位置情報を出力する公知のもので構成して、表示部１４上に配置する。荷重検出部１２は、タッチセンサ１１のタッチ面に対する指等の押圧対象の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、圧電素子を用いて構成する。
【００２５】
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入力用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。この表示部１４に表示された入力用オブジェクトに対するタッチ入力は、タッチセンサ１１から出力される位置情報に基づいて制御部１６により検出される。記憶部１５は、触感呈示部１３の駆動信号情報等の各種情報を記憶するもので、例えば、揮発性又は不揮発性メモリ等を用いて構成する。制御部１６は、例えばＣＰＵ等からなり、荷重検出部１２からの押圧荷重情報に応じて触感を呈示する基準を調整するとともに、当該基準が満たされた際に、記憶部１５が記憶する駆動信号情報に基づいて、触感呈示部１３の駆動を制御する。
【００２６】
記憶部１５が記憶する触感呈示部１３の駆動信号情報は、ユーザに呈示する触感毎に、タッチ面を振動させる周波数および振動周期の数など種々の情報を含むものである。制御部１６は、記憶部１５の駆動信号情報に基づき、触感呈示部１３の駆動を制御して、例えば、指等の押圧対象に対して、「ブル」と感じる触感や、「ブブ」と感じる触感や、「カツ」と感じる触感など、様々な触感を呈示することができる。ここで、触感呈示部１３が圧電素子を用いて構成されている場合、制御部１６は、「ブル」や「ブブ」と感じられる軟質的な触感を呈示する場合、２００Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度の三角波信号や正弦波信号を２〜３周期分を駆動信号として圧電素子に印加する。また、「カツ」と感じられる硬質な触感を呈示する場合は、制御部１６は、２００Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度の矩形波信号を２〜３周期分を駆動信号として圧電素子に印加する。
【００２７】
また、制御部１６は、触感呈示部１３の駆動を制御して、ユーザの操作感をさらに高めるため、指等の押圧対象に対して、「カチ」と感じるクリック触感を呈示することができる。制御部１６は、硬い押しボタンスイッチを押したような「カチ」と感じられるクリック触感を呈示する場合は、駆動信号として、１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度の正弦波信号または矩形波信号を１周期分印加する。「カチ」と感じるクリック触感の場合、表示部１４に表示されたソフトウェア的な入力用オブジェクトに対する入力でも、ユーザは、ハードウェア的なボタンスイッチを押したような触感を得ることができるため、ユーザが体感する操作感は向上することになる。
【００２８】
制御部１６は、触感を呈示する基準として、触感を呈示する荷重基準を調整することができる。即ち、制御部１６は、荷重検出部１２からの押圧荷重に対する荷重閾値を調整することによって、触感を呈示するタイミングを制御することができる。図２は、触感を呈示する荷重基準の調整の一例を示す図である。制御部１６は、操作者Ａ、Ｂ及びＣそれぞれに対し、押圧荷重のかけ方に応じて、触感を呈示する荷重基準（Ｘ１、Ｘ２及びＸ３）を調整している。この場合、押圧荷重のかけ方の強い操作者Ａには、高い荷重基準Ｘ１が設定され、押圧荷重のかけ方が中程度である操作者Ｂには、中程度の荷重基準Ｘ２が設定され、押圧荷重のかけ方の弱い操作者Ｃには、弱い荷重基準Ｘ３が設定される。操作者Ａは、押圧を開始してから０．５秒で触感を呈示する荷重基準Ｘ１に到達するため、そのタイミングで触感の呈示を受けることができる。また、操作者Ｂ及びＣについては、押圧を開始してからそれぞれ０．７秒及び０．９秒で触感を呈示する荷重基準Ｘ２及びＸ３に到達するため、そのタイミングで触感の呈示を受けることができる。このように、押圧荷重のかけ方に応じて触感を呈示する荷重基準を調整することによって、例えば図９のように共通の荷重基準（Ｘ）のみを使う場合に比べ、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、押圧の開始から触感の呈示を受けるまでに時間がかかりすぎることはなく、操作者の操作感が損なわれることはない。
【００２９】
また、制御部１６は、触感を呈示する基準として、触感を呈示する時間基準を調整することができる。即ち、制御部１６は、押圧が開始されてから触感を呈示すまでの所要時間を調整することによって、触感を呈示するタイミングを制御することができる。図３は、触感を呈示する時間基準の調整の一例を示す図である。制御部１６は、操作者Ｂ及びＣそれぞれに対し、押圧荷重のかけ方に応じて、触感を呈示する時間基準（０．８秒）を調整している。この場合、押圧荷重のかけ方の強い操作者Ａは、時間基準内である０．５秒の時点で触感を呈示する荷重基準Ｘに到達するため、そのタイミングで触感の呈示を受けることができる。一方、押圧荷重のかけ方が中程度である操作者Ｂ及び押圧荷重のかけ方の弱い操作者Ｃは、時間基準内では触感を呈示する荷重基準Ｘに到達しない。しかし、時間基準である０．８秒の時点において、制御部１６は、操作者Ｂ及びＣに対して触感を呈示するように触感呈示部１３の駆動を制御するため、操作者Ｂ及びＣはそのタイミングで触感の呈示を受けることができる。このように、押圧荷重のかけ方に応じて触感を呈示する時間基準を調整することによって、例えば図９のように共通の荷重基準（Ｘ）のみを使う場合に比べ、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、押圧の開始から触感の呈示を受けるまでに時間がかかりすぎることはなく、操作者の操作感が損なわれることはない。
【００３０】
なお、制御部１６は、押圧が時間基準まで継続したか否かによって触感の呈示を制御するだけではなく、押圧荷重の傾き（変化の仕方）を考慮することもできる。例えば、制御部１６は、押圧荷重が所定値以上の傾きで時間基準まで継続したかどうかを判断することによって、押圧が単なる「長押し（押圧荷重を一定に保つ入力）」ではなく、「押し込む（押圧荷重が増加する入力）」動作であることを判定することができる。即ち、制御部１６は、押圧荷重の傾きを考慮することにより、「押し込む」動作を適切に判定し、当該「押し込む」動作にのみ触感を呈示するように制御することができる。
【００３１】
さらに、制御部１６は、押圧荷重に応じて、荷重基準及び時間基準の両方を調整することもできる。また、制御部１６が触感を呈示する基準として調整する対象は、上述の荷重基準及び時間基準のみに限定されるものではなく、触感呈示の判断に使用しうる任意の基準を対象とすることができるものである。
【００３２】
図４は、図１に示したタッチセンサ１１を含む部分の実装構造の一例を示すもので、図４（ａ）は要部断面図、図４（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、本実施の形態では、タッチセンサ１１および表示部１４を、平面視で縦長の矩形状として、タッチセンサ１１を、図４（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。
【００３３】
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。
【００３４】
なお、図４に示すタッチセンサ１１は、タッチ面１１ａを有する表面部材が、例えば透明フィルムやガラスで構成され、裏面部材がガラスやアクリルで構成されて、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。
【００３５】
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）を検出する歪みゲージセンサや圧電素子からなる荷重センサ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素子３２をそれぞれ接着等により設ける。すなわち、図４に示す触感呈示装置は、図１に示した荷重検出部１２を４つの荷重センサ３１を用いて構成し、触感呈示部１３を２つの圧電素子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を振動させて、タッチ面１１ａ上のタッチ対象に触感を呈示するようにしている。なお、図４（ｂ）においては、図４（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。
【００３６】
本実施の形態に係る触感呈示装置においては、タッチセンサ１１は、タッチ面１１ａへのタッチ操作を検出する。そして、制御部１６は、荷重検出部１２により検出される押圧荷重に応じて触感を呈示する基準（例えば、荷重基準又は時間基準）を調整する。そして、触感を呈示する基準が満たされた場合は、制御部１６は、タッチ面１１ａ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。
【００３７】
以下、本実施の形態に係る触感呈示装置による触感呈示動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
先ず、制御部１６は、タッチセンサ１１からの信号からタッチ面１１ａに指等が接触したのを検出すると（ステップＳ１０１）、荷重検出部１２から押圧荷重の取得を開始する（ステップ１０２）。次に、制御部１６は、押圧荷重に応じて、荷重基準又は時間基準といった触感を呈示する基準を調整し（ステップＳ１０３）、当該基準が満たされる場合には（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、記憶部１５から取得した駆動信号により触感呈示部１３を駆動して、ユーザに対して触感を呈示する（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０３において制御部１６が荷重基準を調整している場合、制御部１６は、ステップＳ１０４において、荷重検出部１２から入力される押圧荷重が調整後の荷重基準を満たすか否かを判定する。また、ステップＳ１０３において制御部１６が時間基準を調整している場合、制御部１６は、ステップＳ１０４において、荷重検出部１２から入力される押圧荷重が触感を呈示するデフォルト（未調整）の荷重基準（例えば１．０Ｎ）を満たすか否か、又は、押圧荷重が所定値以上の傾きで調整後の時間基準まで継続するか否かを判定する。なお、上記基準の調整は、押圧荷重の増加の傾きに基づくと良い。例えば傾きが急な場合には、デフォルトよりもタイミングが遅くなる基準へと調整し、傾きが緩やかな場合には、デフォルトよりもタイミングが早くなる基準へと調整することが好ましい。
【００３９】
本実施の形態に係る触感呈示装置によれば、ユーザがタッチセンサ１１のタッチ面１１ａを押圧すると、制御部１６は、押圧荷重に応じて触感を呈示する基準を調整し、当該基準が満たされた場合に、押圧対象に対して触感を呈示するように制御する。これにより、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、操作者に対して操作感を損なわないタイミングで触感を呈示することが可能となる。
【００４０】
また、制御部１６は、上記基準として、触感を呈示する荷重基準を調整し、押圧荷重が当該荷重基準を満たした際に、押圧対象に対して触感を呈示するように制御することができる。即ち、制御部１６は、荷重検出部１２からの押圧荷重に対する荷重閾値を調整することによって、触感を呈示するタイミングを制御することができる。これにより、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、操作者に対して操作感を損なわないタイミングで触感を呈示することが可能となる。
【００４１】
また、制御部１６は、上記基準として、触感を呈示する時間基準を調整し、押圧荷重が所定値以上の傾きで時間基準まで継続した際に押圧対象に対して触感を呈示するように制御することができる。即ち、制御部１６は、押圧が開始されてから触感を呈示すまでの所要時間を調整することによって、触感を呈示するタイミングを制御することができる。また、制御部１６は、押圧荷重の傾きを考慮することにより、「押し込む」動作を適切に判定し、当該「押し込む」動作にのみ触感を呈示するように制御することができる。これにより、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、操作者に対して操作感を損なわないタイミングで触感を呈示することが可能となる。
【００４２】
また、制御部１６は、操作者に呈示する触感がクリック触感となるように、触感呈示部１３の駆動を制御することができる。これにより、表示部１４に表示されたソフトウェア的な入力用オブジェクトに対する入力でも、ユーザは、ハードウェア的なボタンスイッチを押したような触感を得ることができるため、ユーザの操作感をさらに向上させることができる。
【００４３】
（第２実施の形態）
図６は、本発明の第２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。この触感呈示装置は、図１に示す第１実施の形態に係る触感呈示装置の荷重検出部１２および触感呈示部１３を圧電素子１７によって置き換えたものである。タッチセンサ１１、表示部１４、記憶部１５、および、制御部１６については、それぞれ、第1実施の形態におけるものと同等の機能を有するものであり、詳細な説明は省略する。なお、第1実施の形態におけるタッチセンサ１１、表示部１４、記憶部１５、および、制御部１６に関する説明のうち、荷重検出部１２、触感呈示部１３に関する記載は、「荷重検出部１２」及び「触感呈示部１３」を「圧電素子１７」と適宜読み替えるものとする。
【００４４】
圧電素子１７は、タッチセンサ１１に装着される。この圧電素子１７は、制御部１６の制御により、圧電正効果を利用して、タッチセンサ１１のタッチ面１１ａに対する押圧荷重を検出するための荷重検出モードと、圧電逆効果を利用して、タッチセンサ１１のタッチ面１１ａを振動させる触感呈示モードとのいずれかのモードで動作させる。そして、荷重検出モードでは、タッチセンサ１１のタッチ面１１ａに対する押圧荷重に対応する出力信号を制御部１６に供給する。また、触感呈示モードでは、制御部１６から供給される駆動信号に応じてタッチセンサ１１のタッチ面１１ａを振動させて、タッチ面を押圧している押圧対象に駆動信号に応じた所定の触感を呈示する。
【００４５】
図７は、図６に示したタッチセンサ１１、圧電素子１７および表示部１４の実装構造の概略構成例を示すもので、図７（ａ）は要部断面図、図７（ｂ）は要部平面図である。タッチセンサ１１には、その裏面上で、アッパカバー２３で覆われる一辺または複数辺の近傍、ここでは３辺の近傍に、タッチセンサ１１のタッチ面１１ａに対する押圧荷重を検出するとともに、タッチセンサ１１を振動させて、タッチ面１１ａを押圧している押圧対象に触感を呈示するための圧電素子１７をそれぞれ装着する。これら３個の圧電素子１７の出力は、制御部１６に並列に供給する。なお、図７（ｂ）においては、図７（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。
【００４６】
本実施の形態に係る触感呈示装置においては、タッチセンサ１１は、タッチ面１１ａへのタッチ操作を検出する。そして、制御部１６は、圧電素子１７により検出される押圧荷重に応じて触感を呈示する基準（例えば、荷重基準又は時間基準）を調整する。そして、触感を呈示する基準が満たされた場合は、制御部１６は、タッチ面１１ａ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、圧電素子１７の駆動を制御する。
【００４７】
以下、本実施の形態に係る触感呈示装置による通知情報の触感呈示動作について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４８】
先ず、制御部１６は、３個の圧電素子１７を荷重検出モードとして、それらの出力信号を監視する（ステップＳ２０１）。次いで、制御部１６は、タッチセンサ１１からの信号からタッチ面１１ａに指等が接触したのを検出すると（ステップＳ２０２）、３個の圧電素子１７から押圧荷重の取得を開始する（ステップＳ２０３）。次に、制御部１６は、取得した押圧荷重に応じて、荷重基準又は時間基準といった触感を呈示する基準を調整し（ステップＳ２０４）、当該基準が満たされる場合には（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、３個の圧電素子１７を荷重検出モードから、触感呈示モードに切り替える（ステップＳ２０６）。そして、制御部１６は、記憶部１５から取得した駆動信号により触感呈示部１３を駆動して、ユーザに対して触感を呈示する（ステップＳ２０７）。その後、制御部１６は、３個の圧電素子１７を荷重検出モードに復帰させて（ステップＳ２０８）、タッチセンサ１１に対する押圧荷重を演算する。なお、ステップＳ２０４において制御部１６が荷重基準を調整している場合、制御部１６は、ステップＳ２０５において、３個の圧電素子１７から入力される押圧荷重が調整後の荷重基準を満たすか否かを判定する。また、ステップＳ２０４において制御部１６が時間基準を調整している場合、制御部１６は、ステップＳ２０５において、３個の圧電素子１７から入力される押圧荷重が触感を呈示するデフォルト（未調整）の荷重基準（例えば１．０Ｎ）を満たすか否か、又は、押圧荷重が所定値以上の傾きで調整後の時間基準まで継続するか否かを判定する。なお、上記基準の調整は、押圧荷重の増加の傾きに基づくと良い。例えば傾きが急な場合には、デフォルトよりもタイミングが遅くなる基準へと調整し、傾きが緩やかな場合には、デフォルトよりもタイミングが早くなる基準へと調整することが好ましい。
【００４９】
本実施の形態に係る触感呈示装置によれば、圧電素子１７を、タッチセンサ１１のタッチ面１１ａに対する押圧荷重を検出する荷重センサと、タッチ面１１ａを振動させるアクチュエータとして共用したので、部品点数を削減できてコストダウンが図れる。また、部品点数を削減できることから、部品の設置スペースを少なくできるので、装置を小型化することができる。
【００５０】
また、本実施の形態に係る触感呈示装置によれば、ユーザがタッチセンサ１１のタッチ面１１ａを、触感を呈示する基準を満たす押圧荷重で押圧すると、制御部１６は、押圧荷重に応じて触感を呈示する基準を調整し、当該基準が満たされた場合に、押圧対象に対して触感を呈示するように制御する。これにより、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、操作者に対して操作感を損なわないタイミングで触感を呈示することが可能となる。
【００５１】
また、制御部１６は、上記基準として、触感を呈示する荷重基準を調整し、押圧荷重が当該荷重基準を満たした際に、押圧対象に対して触感を呈示するように制御することができる。即ち、制御部１６は、圧電素子１７からの押圧荷重に対する荷重閾値を調整することによって、触感を呈示するタイミングを制御することができる。これにより、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、操作者に対して操作感を損なわないタイミングで触感を呈示することが可能となる。
【００５２】
また、制御部１６は、上記基準として、触感を呈示する時間基準を調整し、押圧荷重が所定値以上の傾きで時間基準まで継続した際に押圧対象に対して触感を呈示するように制御することができる。即ち、制御部１６は、押圧が開始されてから触感を呈示すまでの所要時間を調整することによって、触感を呈示するタイミングを制御することができる。また、制御部１６は、押圧荷重の傾きを考慮することにより、「押し込む」動作を適切に判定し、当該「押し込む」動作にのみ触感を呈示するように制御することができる。これにより、押圧荷重のかけ方が弱い場合であっても、操作者に対して操作感を損なわないタイミングで触感を呈示することが可能となる。
【００５３】
また、制御部１６は、操作者に呈示する触感がクリック触感となるように、圧電素子１７の駆動を制御することができる。これにより、表示部１４に表示されたソフトウェア的な入力用オブジェクトに対する入力でも、ユーザは、ハードウェア的なボタンスイッチを押したような触感を得ることができるため、ユーザの操作感をさらに向上させることができる。
【００５４】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００５５】
例えば、荷重検出部１２又は圧電素子１７が押化荷重の検出を開始してから、調整後の触感を呈示する基準を満たすまでは圧覚を刺激するようにし、基準を満たすと、触感呈示部１３又は圧電素子１７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、操作者に対してクリック触感を呈示して、当該入力操作が完了したことを認識させる。したがって、操作者は、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がタッチセンサ１１上部に描画されていても、タッチセンサ１１を、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、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」と言う意識との連動で入力操作を行うことができるので、単なる押圧による入力ミスも防止することができる。
【００５６】
なお、触感を呈示する押圧荷重の基準は、例えば、表現したい押しボタンスイッチの押下時の荷重特性に応じて適宜設定することができる。例えば、この基準は、タッチセンサ１１がタッチ入力に反応する荷重と同じに設定（タッチセンサ１１のタッチ入力の反応と触感を呈示するタイミングを同じに設定）してもよいし、タッチセンサ１１がタッチ入力に反応する荷重よりも高い荷重に設定（タッチセンサ１１のタッチ入力の反応よりも触感を呈示するタイミングを遅くする設定）してもよい。例えば、本実施の形態に係る触感呈示装置を携帯端末に適用する場合においては、好ましくは、タッチセンサ１１がタッチ入力に反応する荷重以上（タッチセンサ１１のタッチ入力の反応よりも触感を呈示するタイミングを遅くする設定）とする。また、年配のユーザは重めに（より遅く）、若いユーザは軽めに（より早く）設定できるように、ユーザにおいて自由に設定（調整）できるようにしても良い。
【００５７】
また、例えば、触感呈示部１３、荷重検出部１２、および圧電素子１７の数は、実施形態に記載の個数に限らず、任意の個数とすることができる。例えば、圧電素子１７は、３個に限らず、任意の個数とすることができる。また、圧電素子１７の構造も、タッチセンサ１１の面積や、振動振幅等に応じて、モノモルフ、ユニモルフ、バイモルフ、積層型等の公知の構造とすることができる。
【００５８】
また、本発明は、タッチセンサ１１がオン・オフ動作を行うタッチスイッチとして機能する触感呈示装置にも有効に適用することができる。さらに、本発明に係る触感呈示装置は、タッチセンサ１１に対する押圧の途中で、異なる基準（荷重）で順次に触感を呈示して、２段階スイッチ（押し込んだ後、さらに押し込む）などの多段階スイッチの触感を呈示することもできる。これにより、例えば、カメラのレリーズボタンに適用した場合は、フォーカスロック（１段押し）とレリーズ（２段押し）との触感を呈示することが可能となる。また、表示部１４と組み合わせた場合は、押し込みの段数に応じてメニュー階層画面等の表示を種々変更することが可能となる。さらに、このように、多段階スイッチの触感を呈示する場合は、各段階でタッチ面を振動させる駆動信号を変更して、各段階において異なる触感を呈示することも可能である。
【００５９】
また、本発明に係る触感呈示装置は、荷重検出部１２又は圧電素子１７の出力に基づいて検出される押圧荷重が触感を呈示する押圧基準を満たした際に、触感呈示部１３又は圧電素子１７を駆動する。ここで、荷重検出部１２又は圧電素子１７の出力に基づいて検出される押圧荷重が触感を呈示する押圧基準を満たした際とは、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、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し、荷重検出部又は圧電素子の出力に基づいて触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１１  タッチセンサ
１１ａ  タッチ面
１２  荷重検出部
１３  触感呈示部
１４  表示部
１５  記憶部
１６  制御部
１７  圧電素子
２１  筐体
２２  インシュレータ
２３  アッパカバー
２４  インシュレータ
３１  荷重センサ
３２  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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