(57)【要約】【課題】触力覚提示の表現力の向上を図りつつ、装置構造の複雑化を抑制し得る、触力覚提示構造、および情報端末を提供する。【解決手段】情報端末１０は、画面上にグラフィカルユーザインタフェースを表示させるディスプレイ装置１１と、画面上のユーザによるタッチの位置を検出する位置検出装置１２と、ディスプレイ装置１１及び位置検出装置１２を保持する筐体１３とを備えている。筐体１３は、それが画面を上方に向けて面上に配置されたときに、ユーザによるタッチに応じて画面を傾斜させてユーザに触力覚を提示する、触力覚発生部１４を備えている。触力覚発生部１４は、画面の傾斜角度に応じて、ユーザの画面にタッチしている部分のストローク量とこのタッチしている部分にかかる反力との比が変化するように形成されている。【選択図】図１
2014102556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面上にグラフィカルユーザインタフェースを表示させるディスプレイ装置と、前記画面上のユーザによるタッチの位置を検出する位置検出装置と、を備える情報端末において、ユーザに触力覚を提示するための構造であって、
前記情報端末が前記画面を上方に向けて面上に配置されたときに、前記ユーザによるタッチに応じて前記画面を傾斜させて前記ユーザに触力覚を提示する、触力覚発生部を備え、
前記触力覚発生部は、前記画面の傾斜角度に応じて、前記ユーザの前記画面にタッチしている部分のストローク量と前記部分にかかる反力との比が変化するように形成されている、
ことを特徴とする触力覚提示構造。
【請求項２】
前記触力覚発生部が、前記画面の背後に位置している部分に第１の領域及び第２の領域を有し、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、共に、同一の方向に沿って曲がる曲面で形成され、且つ、前記第１の領域が前記第２の領域よりも前記情報端末の重心に近くなるように配置され、
更に、前記第１の領域の曲率半径は、前記第２の領域の曲率半径よりも小さく設定されている、
請求項１に記載の触力覚提示構造。
【請求項３】
前記触力覚発生部が、前記画面の背後に位置している部分に第１の領域、第２の領域、及び第３の領域を有し、
前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域は、共に、同一の方向に沿って曲がる曲面で形成され、且つ、順に前記情報端末の重心に近くなるように配置され、
更に、前記第２の領域の曲率半径は、前記第１の領域及び前記第３の領域の曲率半径よりも小さく設定されている、
請求項１に記載の触力覚提示構造。
【請求項４】
前記触力覚発生部が、前記画面の背後に位置している部分に形成された曲面と、前記曲面上に形成された複数の突起とを有し、
前記複数の突起は、前記画面の傾斜角度に応じて、前記ユーザの前記画面にタッチしている部分のストローク量と前記部分にかかる反力との比が変化するように形成されている、
請求項１に記載の触力覚提示構造。
【請求項５】
前記曲面は、前記触力覚発生部における、前記画面の垂直方向に垂直な断面及び前記画面の水平方向に垂直な断面のいずれにおいても、外縁が曲線を描くように形成されている、
請求項４に記載の触力覚提示構造。
【請求項６】
画面上にグラフィカルユーザインタフェースを表示させるディスプレイ装置と、前記画面上のユーザによるタッチの位置を検出する位置検出装置と、前記ディスプレイ装置及び前記位置検出装置を保持する筐体と、を備え、
前記筐体は、それが前記画面を上方に向けて面上に配置されたときに、前記ユーザによるタッチに応じて前記画面を傾斜させて前記ユーザに触力覚を提示する、触力覚発生部を備え、
前記触力覚発生部は、前記画面の傾斜角度に応じて、前記ユーザの前記画面にタッチしている部分のストローク量と前記部分にかかる反力との比が変化するように形成されている、
ことを特徴とする情報端末。
【請求項７】
前記触力覚発生部が、前記筐体における前記画面の背後に位置している部分に第１の領域及び第２の領域を有し、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、共に、同一の方向に沿って曲がる曲面で形成され、且つ、前記第１の領域が前記第２の領域よりも当該情報端末の重心に近くなるように配置され、
更に、前記第１の領域の曲率半径は、前記第２の領域の曲率半径よりも小さく設定されている、
請求項６に記載の情報端末。
【請求項８】
前記触力覚発生部が、前記画面の背後に位置している部分に第１の領域、第２の領域、及び第３の領域を有し、
前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域は、共に、同一の方向に沿って曲がる曲面で形成され、且つ、順に当該情報端末の重心に近くなるように配置され、
更に、前記第２の領域の曲率半径は、前記第１の領域及び前記第３の領域の曲率半径よりも小さく設定されている、
請求項７に記載の情報端末。
【請求項９】
前記触力覚発生部が、前記筐体における前記画面の背後に位置している部分に形成された曲面と、前記曲面上に形成された複数の突起とを有し、
前記複数の突起は、前記画面の傾斜角度に応じて、前記ユーザの前記画面にタッチしている部分のストローク量と前記部分にかかる反力との比が変化するように形成されている、
請求項６に記載の情報端末。
【請求項１０】
前記曲面は、前記触力覚発生部における、前記画面の垂直方向に垂直な断面及び前記画面の水平方向に垂直な断面のいずれにおいても、外縁が曲線を描くように形成されている、
請求項９に記載の情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザに対して触力覚を提示（伝達）するための触力覚提示構造、これを備えた、ＰＯＳ端末、携帯端末（スマートフォン、タブレット等）といった情報端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、タッチパネルといった、画面上で入力操作が行なわれる入力装置においては、操作に応じたユーザへのフィードバックは、表示または音による情報提示のみによって行なわれている。このような入力装置では、ユーザが、ディスプレイに映し出されたソフトウェアキーボードをいくら押し込んでも、実物のキーのクリック感覚と同様の入力操作フィードバックは得られないので、ユーザは、指の下で何にタッチしているのかを認識できない。結果、ユーザにおいて、コンテンツの情報が得られずに、使いにくいという問題が発生する。
【０００３】
上記の問題に対応するため、例えば、特許文献１は、圧電アクチュエータを用いてタッチパネルを振動させることによって、操作者の指に、操作のフィードバックとしての触力覚を提示する装置を開示している。
【０００４】
また、特許文献２は、タッチパネルが取り付けられた表示パネルをその厚み方向に沿って移動可能にする機構が備えられた装置を開示している。特許文献２に開示された装置では、この機構により、ユーザによる指でのタッチに応じて表示パネルを移動させることができるので、ユーザに対して能動的に触力覚を提示できる。
【０００５】
更に、特許文献３は、タッチパネルとディスプレイの間に、これらの周縁に沿って、複数のドーム状のスイッチを配置することによって、所定の圧力以上でタッチパネルが押圧された場合に、ユーザに対して、クリック感覚を触力覚として提示する装置を開示している。具体的には、ドーム状のスイッチは、実際の機器のキーに用いられているものと同様のものであるため、このスイッチに一定の圧力が加えられると、タッチパネルを介して、ユーザの指にクリック感覚がフィードバックされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１５７３８号公報
【特許文献２】特許第４０３９３４４号
【特許文献３】特開２００８−２２５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された電子機器は、振動によって触力覚を提示するが、振動による触力覚の提示では表現力が低く、ユーザにおいて、指を動かしてキーを押し込んだという感覚を得ることは不可能である。また、特許文献１に開示された機器では、継続的な力を提示することができないため、ユーザにおいて、キー操作のフィードバックに違和感がある。
【０００８】
一方、特許文献２及び特許文献３に開示された装置によれば、特許文献１における問題は解消されると考えられる。しかし、特許文献２に開示された装置では、タッチパネル全体を動作させるための構造は複雑であるため、機器が大きく重くなり易いという別の問題が発生する。更に、特許文献３に開示された装置においても、同様に、構造が複雑であるため、装置が大きく重くなり易いという問題が発生する。また、これらの点から、特許文献２及び３に開示された装置を、スマートフォン及びタブレットといった情報端末に適用することは困難である。
【０００９】
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、触力覚提示の表現力の向上を図りつつ、装置構造の複雑化を抑制し得る、触力覚提示構造、および情報端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一側面における触力覚提示構造は、画面上にグラフィカルユーザインタフェースを表示させるディスプレイ装置と、前記画面上のユーザによるタッチの位置を検出する位置検出装置と、を備える情報端末において、ユーザに触力覚を提示するための構造であって、
前記情報端末が前記画面を上方に向けて面上に配置されたときに、前記ユーザによるタッチに応じて前記画面を傾斜させて前記ユーザに触力覚を提示する、触力覚発生部を備え、
前記触力覚発生部は、前記画面の傾斜角度に応じて、前記ユーザの前記画面にタッチしている部分のストローク量と前記部分にかかる反力との比が変化するように形成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における情報端末は、画面上にグラフィカルユーザインタフェースを表示させるディスプレイ装置と、前記画面上のユーザによるタッチの位置を検出する位置検出装置と、前記ディスプレイ装置及び前記位置検出装置を保持する筐体と、を備え、
前記筐体は、それが前記画面を上方に向けて面上に配置されたときに、前記ユーザによるタッチに応じて前記画面を傾斜させて前記ユーザに触力覚を提示する、触力覚発生部を備え、
前記触力覚発生部は、前記画面の傾斜角度に応じて、前記ユーザの前記画面にタッチしている部分のストローク量と前記部分にかかる反力との比が変化するように形成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、触力覚提示の表現力の向上を図りつつ、装置構造の複雑化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における情報端末の構成を画面側から示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における情報端末の構成を背面側から示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における情報端末を机上に配置した状態を示す斜視図であり、図３（ａ）はユーザによるタッチが行なわれる前の状態を示し、図３（ｂ）はユーザによるタッチが行なわれている状態を示している。
【図４】図４は、本実施の形態１における触力覚提示のメカニズムを示す図であり、図４（ａ）はユーザによるタッチが行なわれる前の状態を示し、図４（ｂ）はユーザによるタッチが行なわれている状態を示している。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の情報端末の画面にタッチしているユーザの指のストローク量と指にかかる反力との関係を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における情報端末の構成を背面側から示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２の情報端末の画面にタッチしているユーザの指のストローク量と指にかかる反力との関係を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３における情報端末の構成を背面側から示す斜視図である。
【図９】図９は、本実施の形態３における触力覚提示のメカニズムを説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３の情報端末の画面にタッチしているユーザの指のストローク量と指にかかる反力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における、触力覚提示構造及び情報端末について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１５】
［構成］
最初に図１及び図２を用いて、本実施の形態１における触力覚提示構造及び情報端末の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における情報端末の構成を画面側から示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における情報端末の構成を背面側から示す斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態１における情報端末１０は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示させるディスプレイ装置１１と、画面上のユーザによるタッチの位置を検出する位置検出装置１２と、これらを保持する筐体１３とを備えている。
【００１７】
このうち、位置検出装置１２は、本実施の形態１では、タッチパネルであり、ディスプレイ装置１１の画面上に重ね合わされている。このため、図１において、ディスプレイ装置１１と位置検出装置１２とは一体的に図示されている。
【００１８】
また、図１及び図２に示すように、筐体１３は、触力覚発生部１４を備えている。触力覚発生部１４は、筐体１３が画面を上方に向けて面上に配置されたときに、ユーザによるタッチに応じて画面を傾斜させてユーザに触力覚を提示する。更に、触力覚発生部１４は、画面の傾斜角度に応じて、ユーザの画面にタッチしている部分のストローク量とこの部分にかかる反力との比が変化するように形成されている。なお、本実施の形態１では、筐体１３の触力覚発生部１４が設けられた部分が、「触力覚提示構造」を構成している。
【００１９】
以上の構成により、本実施の形態１では、触力覚発生部１４により、ユーザが画面をタッチすると、それに合せて画面が傾斜し、画面の傾斜によって発生したモーメントによってユーザに反力が与えられる。そして、反力は、ユーザのタッチのストロークに応じて大きくなるが、触力覚発生部１４の構成により、反力の変化の度合は一定でないため、ユーザは、反力をリアルな触力覚として感じることができる。
【００２０】
このように、本実施の形態１によれば、振動による触力覚を用いる場合に比べて、触力覚の表現力を向上させることができる。また、ディスプレイ装置１１及び位置検出装置１２を機械的に動かす必要がないため、構造の複雑化も抑制できる。
【００２１】
ここで、本実施の形態１における触力覚提示構造及び情報端末１０の構成について更に具体的に説明する。まず、本実施の形態１では、図１に示すように、情報端末１０は、ディスプレイ装置１１の画面上に、ＧＵＩとしてソフトウェアキーボード１５を表示させることができる。
【００２２】
この場合において、ユーザがソフトウェアキーボード１５のいずれかのキーをタッチすると、位置検出装置（タッチパネル）１２はタッチ位置を検出し、検出した位置を特定する情報（位置情報）を、情報端末１０の処理装置（図１及び図２において図示せず。）に出力する。処理装置は、位置情報が出力されてくると、これに基づいてタッチされたキーを特定し、特定されたキーに対応する情報（文字、数字、記号等）の入力を受け付け、更に、受け付けた情報に応じた処理を実行する。
【００２３】
そして、ユーザがキーをタッチした場合において、ユーザに触力覚を提示するため、本実施の形態１では、図２に示すように、触力覚発生部１４は、筐体１３の画面の背後に位置している部分（即ち、背面）に第１の領域１６と第２の領域１７とを有している。第１の領域１６及び第２の領域１７は、共に、同一の方向、即ち、画面の垂直方向に沿って曲がる曲面で形成され、特に、第１の領域１６の曲率半径は、第２の領域１７の曲率半径よりも小さく設定されている。また、第１の領域１６及び第２の領域は、画面の垂直方向に沿って隣接し、更に、第１の領域１６は、第２の領域１７よりも情報端末１０の重心の近くに配置されている。
【００２４】
図１及び図２の例では、このような第１の領域１６と第２の領域１７とにより、情報端末１０は、画面の水平方向に平行な軸を中心に回転し、上述したように、ストローク量と反力との比は画面の傾斜角度に応じて変化することとなる。この点については図３〜図５を用いて後述する。
【００２５】
また、本明細書において、「画面の垂直方向」とは、ソフトウェアキーボード１５等のＧＵＩの縦方向を意味し、「画面の水平方向」とは、ソフトウェアキーボード１５等のＧＵＩの横方向を意味する。
【００２６】
［触力覚の提示］
続いて、本実施の形態１における触力覚提示構造及び情報端末１０によって触力覚が提示される仕組みについて図３〜図５を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における情報端末を机上に配置した状態を示す斜視図であり、図３（ａ）はユーザによるタッチが行なわれる前の状態を示し、図３（ｂ）はユーザによるタッチが行なわれている状態を示している。図４は、本実施の形態１における触力覚提示のメカニズムを示す図であり、図４（ａ）はユーザによるタッチが行なわれる前の状態を示し、図４（ｂ）はユーザによるタッチが行なわれている状態を示している。図５は、本発明の実施の形態１の情報端末の画面にタッチしているユーザの指のストローク量と指にかかる反力との関係を示す図である。
【００２７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、情報端末１０は、机４０の上に置かれた状態にある。そして、図３（ａ）に示す状態では、ユーザは情報端末１０にタッチしていないので、情報端末１０にかかる重力と机から情報端末１０に加わる反力とが釣り合い、画面は略水平となっている。
【００２８】
一方、図３（ｂ）に示すように、ユーザ５０が画面に表示されているソフトウェアキーボード１５にタッチして、情報端末１０を指で押し込むと、ユーザ５０の指の押し込み力により、上述した重力と反力との釣り合いが崩れる。そして、情報端末１０の上部が浮き上がり、画面１１が傾斜した状態となる。
【００２９】
また、図４（ａ）に示すように、ユーザ５０が情報端末１０にタッチしていない状態（図３（ａ）参照）では、情報端末１０は、その重心に近い第１の領域１６によって机４０の面に接触している。一方、図４（ｂ）に示すように、ユーザ５０がタッチを行なうと（図３（ｂ）参照）、情報端末１０は傾斜し、これによって、情報端末１０の机４０との接触面は、曲率半径の小さい第１の領域１６から曲率半径の大きい第２の領域１７へと変化する。
【００３０】
つまり、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、情報端末１０の背面には、画面の垂直方向に沿って曲がる曲面が形成されているので、机上において、情報端末１０は、その背面に形成された曲面により、線で机４０の面と接する。また、情報端末１０の机４０と接している線の位置は、ユーザ５０の指による押し込みによって、端末が傾斜するにつれ、第１の領域１６の曲面から第２の領域１７の曲面へと移動する。
【００３１】
なお、図４（ａ）及び（ｂ）においては、情報端末１０の机と接している線の位置を「支点」と表記し、ユーザ５０の指と画面との接触位置を「作用点」と表記し、情報端末１０の重心の位置を「力点」と表記する。
【００３２】
そして、図４（ａ）に示すように、情報端末１０が、曲率半径が小さい第１の領域１６で机４０に接している場合には、ユーザ５０の指のストローク量（机４０の面を基準とした作用点の変化量）に対し、情報端末１０の机と接している線（支点）の位置の変化は小さくなる。これに対して、図４（ｂ）に示すように、情報端末１０が、曲率半径が大きい第２の領域１６で机４０に接している場合には、ユーザ５０の指のストローク量に対し、情報端末１０の机と接している線（支点）の位置の変化は大きくなる。
【００３３】
また、ユーザ５０の指が作用点で情報端末１０に与える力の支点回りのモーメントと、情報端末１０の力点にかかる情報端末１０の重量の支点回りのモーメントとが、釣り合うためには、ユーザ５０の指にかかる反力は、支点が力点から遠くなるほど大きくなる必要がある。このため、ユーザ５０の指のストローク量が増加する程、指にかかる反力の大きさも増加するが、両者の比は、支点が第１の領域１６と第２の領域１７とのいずれにあるかによって変化する。この点について図５を用いて説明する。
【００３４】
図５に示すように、情報端末１０が曲率半径の小さい第１の領域１６にて机４０に接している場合は、ユーザ５０の指のストローク量に対して、曲面に沿った支点の移動量は小さいため、指にかかる反力の変化量も小さくなる。一方、情報端末１０が曲率半径の大きい第２の領域１７にて机に接している場合は、ユーザ５０の指のストローク量に対して、曲面に沿った支点の移動量は大きくなるため、指にかかる反力の変化量も大きくなる。
【００３５】
なお、ユーザ５０の指の位置と情報端末１０の机と接している線とが、鉛直方向において一致した場合、上述した支点回りのモーメントの釣り合いによる反力の変化はなくなる。そして、この場合、ユーザ５０が指で情報端末１０を押し込んでも、その力は、机４０によって情報端末１０を介して支えられるため、指のストローク量はこれ以上増やすことができない最大値となる。
【００３６】
このように、本実施の形態１では、情報端末１０が傾斜することにより、ユーザがソフトウェアキーボード１５を押し込んだ際のキーストロークが確保される。また、傾斜した情報端末１０には、重力による元に戻ろうとする力が働くので、ユーザ５０の指には、傾斜に応じた反力がかかる。そして、ユーザ５０の指のストローク量が一定値を越えると、即ち、画面の傾斜角度が一定値を越えると、ストローク量と反力との比が変化し、反力が大きく増加する。
【００３７】
このため、ユーザ５０は、ソフトウェアキーボード１５のいずれかのキーにタッチしたときに、キーがストロークしていく感覚と、指先の抵抗があるところで大きくなる感覚（クリック感覚）とを感じることになる。これらの感覚は、ユーザが実際の物理的なキーを押した場合に得られる感覚と近いことから、本実施の形態１によれば、リアルな触力覚をユーザ５０に提示することができる。
【００３８】
また、本実施の形態１では、ストローク量と反力の変化量とは、筐体１３の背面に設ける曲面の曲率半径によって制御することができる。従って、第１の領域１６及び第２の領域１７の曲率半径は、情報端末１０の画面に表示されるＧＵＩの種類等に応じて適宜設定することができる。
【００３９】
更に、本実施の形態１において、触力覚の提示は、電動機等の動力を用いることなく行なうことができるため、情報端末１０及び触力覚提示構造の小型化、軽量化、更には低コスト化も簡単に実現できる。
【００４０】
また、上述した例では、第１の領域１６及び第２の領域１７は、画面の垂直方向に沿って曲がる曲面で形成されているが、本実施の形態１は、この態様に限定されない。本実施の形態１では、第１の領域１６及び第２の領域１７は、図１及び図２の例と異なり、共に、画面の水平方向に沿って曲がる曲面で形成されていても良く、この場合は、両者は、画面の水平方向に沿って隣接する。更に、この場合、情報端末１０は、画面の垂直方向に平行な軸を中心に回転する。
【００４１】
更に、上述した例では、画面の垂直方向は、情報端末１０の長手方向と一致しているが、本実施の形態１は、この態様にも限定されない。本実施の形態１では、画面の水平方向が情報端末１０の長手方向と一致し、画面の垂直方向が情報端末１０の短手方向と一致していても良い。また、情報端末１０は、画面に表示させる情報の向きを９０度毎に変更できる機能を備えていても良く、この場合は、表示の状態に応じて、画面の垂直方向は、情報端末１０の長手方向及び短手方向のいずれかとなる。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における触力覚提示構造及び情報端末について図６及び図７を参照しながら説明する。
【００４３】
［構成］
最初に図６を用いて、本実施の形態２における触力覚提示構造及び情報端末の構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態２における情報端末の構成を背面側から示す斜視図である。
【００４４】
図６に示すように、本実施の形態２における情報端末２０は、実施の形態１において図１〜図５に示した情報端末１０と同様に、触力覚発生部２４が設けられた筐体２３を備えている。但し、本実施の形態２では、触力覚発生部２４は、実施の形態１と異なり、曲率半径が異なる３つの領域を備えており、実施の形態１と異なっている。
【００４５】
つまり、実施の形態１では、触力覚発生部１４（図２参照）は、曲率半径が異なる２つの領域によって触力覚を提示していたのに対して、本実施の形態２では、曲率半径が異なる３つの領域によって触力覚を提示する。そして、これにより、本実施の形態２では、メタルドームを用いた物理的なボタンによる力覚フィードバックに近いクリック感覚が提示される。
【００４６】
なお、触力覚発生部２４の構成以外については、情報端末２０は、実施の形態１における情報端末１０と同様に構成されている。また、本実施の形態２においても、筐体２３の触力覚発生部２４が設けられた部分が、「触力覚提示構造」を構成している。以下に、実施の形態１との相違点を具体的に説明する。
【００４７】
図６に示すように、触力覚発生部２４は、筐体２３の画面の背後に位置している部分に第１の領域２５、第２の領域２６、及び第３の領域２７を有している。また、第１の領域２５、第２の領域２６、及び第３の領域２７は、共に、同一の方向、即ち画面の垂直方向に沿って曲がる曲面で形成されている。よって、情報端末２０も、情報端末１０と同様に、画面の水平方向に平行な軸を中心に回転する。
【００４８】
更に、第１の領域２５、第２の領域２６、及び第３の領域２７は、順に、情報端末の重心に近くなるように配置されている。言い換えると、第１の領域２５は、最も情報端末２０の重心の近くに配置されており、情報端末２０が面上に配置され状態で、ユーザがタッチしていない場合には、情報端末２０は、第１の領域２５で面に接触する。更に、第２の領域２６の曲率半径は、第１の領域２５及び第３の領域２７の曲率半径よりも小さく設定されている。
【００４９】
従って、本実施の形態２においては、ユーザが、机に配置された情報端末２０の画面をタッチして、情報端末２０を押し込んでいくと、情報端末２０は、曲率半径の大きい第１の領域２５、曲率半径の小さい第２の領域２６、曲率半径の大きい第３の領域２７の順に机と接することになる。つまり、情報端末１０の支点の位置は、ユーザの指による押し込みによって、情報端末１０が回転するにつれ、第１の領域２５の曲面から、第２の領域２６の曲面を経て、第３の領域２７の曲面へと移動する。
【００５０】
このとき、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、ユーザの指のストローク量が増加する程、指にかかる反力の大きさは増加するが、両者の比は、実施の形態１のような二段階ではなく、本実施の形態２では三段階で変化する。この点について図７を用いて説明する。
【００５１】
［触力覚の提示］
続いて、本実施の形態２における触力覚提示構造及び情報端末２０によって触力覚が提示される仕組みについて図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態２の情報端末の画面にタッチしているユーザの指のストローク量と指にかかる反力との関係を示す図である。
【００５２】
図７に示すように、情報端末１０が、曲率半径の小さい第２の領域２６にて机に接している場合は、曲率半径の大きい第１の領域２５及び第３の領域２７にて机に接している場合に比べて、ユーザの指のストローク量に対する反力の変化量は小さくなる。つまり、ストローク量の増加に伴い、反力も増加するが、ストローク量の増加に伴う反力の増加の程度は途中で一旦緩くなり、その後、元に戻る。
【００５３】
そして、図７に示すグラフの形状は、メタルドームを用いた物理的なボタンを押圧したときの荷重変位曲線に近似している。なお、荷重変位曲線でも、図７のグラフと同様に、縦軸が指にかかる反力、横軸が指のストローク量となる。物理的なボタンにおいて、このような荷重変位曲線が描かれる場合は、ユーザにクリック感覚が与えられることから、この荷重変位曲線は、一般的にクリック曲線と呼ばれている。
【００５４】
従って、本実施の形態２では、ユーザは、例えば、ソフトウェアキーボードにタッチしたときに、指先において、最初は比較的大きな抵抗を感じ、あるところで抵抗が小さくなるのを感じ、その後、再度抵抗が大きくなるのを感じることになる。そして、この感覚は、ユーザが、メタルドームを用いた物理的なボタンを押し込んだときの感覚と同様であり、本実施の形態２を用いた場合も、実物のボタンに近いリアルな触力覚をユーザに提示することができる。
【００５５】
上述した例では、情報端末２０の背面には、曲率半径が異なる３つの領域が設定されているが、本実施の形態２は、上述の例に限定されるものではない。本実施の形態２では、４つ以上の領域が設定されていても良い。
【００５６】
また、上述した例では、第１の領域２５、第２の領域２６及び第３の領域２７は、画面の垂直方向に沿って曲がる曲面で形成されているが、本実施の形態２は、この態様に限定されるものではない。本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第１の領域２５、第２の領域２６及び第３の領域２７は、画面の水平方向に沿って曲がる曲面で形成されていても良い。この場合、これらの領域は、画面の水平方向に沿って隣接する。更に、この場合も、情報端末２０は、画面の垂直方向に平行な軸を中心に回転する。
【００５７】
更に、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、画面の水平方向が情報端末２０の長手方向と一致し、画面の垂直方向が情報端末２０の短手方向と一致していても良い。また、情報端末２０も、画面に表示させる情報の向きを９０度毎に変更できる機能を備えていても良く、この場合は、表示の状態に応じて、画面の垂直方向は、情報端末２０の長手方向及び短手方向のいずれかとなる。
【００５８】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における触力覚提示構造及び情報端末について図８〜図１１を参照しながら説明する。
【００５９】
［構成］
最初に図８を用いて、本実施の形態２における触力覚提示構造及び情報端末の構成について説明する。図８は、本発明の実施の形態３における情報端末の構成を背面側から示す斜視図である。
【００６０】
図８に示すように、本実施の形態３における情報端末３０は、実施の形態１及び２に示した情報端末と同様に、触力覚発生部３４が設けられた筐体３３を備えている。但し、本実施の形態１では、触力覚発生部３４は、実施の形態１及び２と異なり、画面の背後に位置している部分に形成された曲面３５と、曲面３５上に形成された複数の突起３６とを有している。
【００６１】
つまり、実施の形態１及び２では、触力覚発生部は、曲率半径が異なる複数の領域によって触力覚を提示していたのに対して、本実施の形態３では、曲面３５に形成された複数の突起３６によって触力覚を提示する。
【００６２】
なお、触力覚発生部３４の構成以外については、情報端末３０は、実施の形態１及び２における情報端末と同様に構成されている。また、本実施の形態３においても、筐体３３の触力覚発生部３４が設けられた部分が、「触力覚提示構造」を構成している。以下に、実施の形態１及び２との相違点を具体的に説明する。
【００６３】
図８に示すように、本実施の形態３では、曲面３５は、触力覚発生部３４における、画面の垂直方向に垂直な断面及び画面の水平方向に垂直な断面のいずれにおいても、外縁が曲線を描くように形成されている。具体的には、図８の例では、両方の断面は、半楕円形状となっている。つまり、実施の形態１及び２では、曲面は、画面の垂直方向のみに沿って曲がるように形成されているが、本実施の形態３では、曲面３５は、画面の垂直方向と水平方向との両方に沿って曲がるように形成されており、凸状の２次曲面を呈している。
【００６４】
また、複数の突起３６は、画面の傾斜角度に応じて、ユーザの画面にタッチしている部分のストローク量とその部分にかかる反力との比が変化するように形成されている。具体的には、図８に示すように、２つの突起３６が形成されており、これらの突起３６は、画面の垂直方向に沿った曲面３５の中心線を基準に、線対称に形成されている。
【００６５】
更に、この２つの突起３６の高さは同じであるが、画面の水平方向において、両者の距離は、一定ではなく、変化している。詳細には、本実施の形態３では、画面の上方側からから画面の下方側へと向かうにつれ、突起間の距離は、最初は徐々に狭く、途中から徐々に広がり、最後に再度徐々に狭くなるように設定されている。
【００６６】
図８において、各突起３６における、画面の上方側の突起間の距離が徐々に狭くなる部分を「３６ａ」、突起間の距離が徐々に広がる部分を「３６ｂ」、画面の下方側の突起間の距離が徐々に狭くなる部分を「３６ｃ」とする。また、部分３６ａ〜部分３６ｃのうち、部分３６ａが、最も情報端末３０の重心の近くに位置している。
【００６７】
［触力覚の提示］
続いて、本実施の形態３における触力覚提示構造及び情報端末３０によって触力覚が提示される仕組みについて図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本実施の形態３における触力覚提示のメカニズムを説明するための図である。図１０は、本発明の実施の形態３の情報端末の画面にタッチしているユーザの指のストローク量と指にかかる反力との関係を示す図である。
【００６８】
図９に示すように、机６０の面上に、２本の棒状の突起（以下「棒状突起」と表記する。）６１及び６２が、間隔をおいて配置されている状態を想定する。また、図９において、棒状突起６１及び６２は、両者間の距離が、図中右側から図中左側へと向かうにつれて徐々に広がるように配置されているとする。
【００６９】
そして、棒状突起６１と棒状突起６２との間に球６３を配置すると、球６３は、棒状突起物の距離が広がる方向へと回転し易く、距離が狭まる方向へは回転し難い状態となる。これは、球６３を棒状突起間の距離が狭まる方向に移動させる場合は、重力に逆らって球６３を上方に移動させる必要があるのに対し、球６３を棒状突起間の距離が広がる方向に移動させる場合は、重力を利用できるからである。
【００７０】
また、上述した現象と同様の現象は、球の表面に沿って、２本の棒状突起を、これらの間の距離が徐々に広がるようにして設置し、この２本の棒状突起が机に接するように、球を机上に配置した場合にも同様に生じる。この場合では、球は、突起間の距離が狭い側から広い側へと回転し易くなる。
【００７１】
よって、ユーザが、図８に示す情報端末３０のソフトウェアキーボード１５をタッチして、情報端末３０を画面の水平方向に平行な軸を中心に回転（図８中の矢印の方向に回転）させていくと、机に接する部分が、部分３６ａから部分３６ｂへと変わる。これにより、情報端末３０は傾斜し難い状態から傾斜し易い状態となる。また、更に、傾斜角度が大きくなり、机に接する部分が、更に部分３６ｂから部分３６ｃへと変わると、情報端末３０は傾斜し易い状態から再度傾斜し難い状態となる。
【００７２】
従って、本実施の形態３においても、ユーザの指のストローク量の増加に伴い、反力も増加するが、図１０に示すように、実施の形態２と同様に、ストローク量の増加に伴う反力の増加の程度は途中で一旦緩くなり、その後、元に戻る。また、図１１に示すグラフの形状も、図７の例と同様に、メタルドームを用いた物理的なボタンを押圧したときの荷重変位曲線、即ち、クリック曲線に近似している。
【００７３】
このため、本実施の形態３において、ユーザは、ソフトウェアキーボード１５をタッチしたときに、指先において、最初は抵抗が徐々に大きくなるのを感じ、あるところで、抵抗が徐々に小さくなるのを感じ、その後、再度抵抗が大きくなるのを感じることになる。そして、この感覚は、ユーザが、メタルドームを用いた物理的なボタンを押し込んだときの感覚と同様であり、本実施の形態３を用いた場合も、実物のボタンに近いリアルな触力覚をユーザに提示することができる。
【００７４】
また、図８に示した例では、２つの突起３６は、連続した棒状に形成されているが、本実施の形態３において、突起３６の形状は限定されるものではない。本実施の形態３では、例えば、画面の水平方向において対向する一対の突起が、画面の垂直方向に沿って、複数組形成されている態様であっても良い。この態様では、各組の突起間の間隔を調整することによって、図１０に示す関係を得ることができる。
【００７５】
更に、図８に示した例では、突起３６が形成されている曲面３５は、画面の垂直方向に垂直な断面及び水平方向に垂直な断面のいずれもが半楕円形となる２次曲面であるが、本実施の形態３において、曲面３５の形状は限定されるものではない。本実施の形態３では、曲面３５の形状は、ユーザのタッチによる情報端末３０の傾斜と、接している突起間の距離の変化による反力の変化と、を実現し得る形状であれば良い。
【００７６】
また、本実施の形態３では、２つの突起３６は、画面の垂直方向に沿った曲面３５の中心線ではなく、画面の水平方向に沿った曲面３５の中心線を基準に、線対称に形成されていても良い。この場合は、情報端末３０は、画面の垂直方向に平行な軸を中心に回転させられる。
【００７７】
更に、本実施の形態３においても、実施の形態１及び２と同様に、画面の水平方向が情報端末３０の長手方向と一致し、画面の垂直方向が情報端末３０の短手方向と一致していても良い。また、情報端末３０も、画面に表示させる情報の向きを９０度毎に変更できる機能を備えていても良く、この場合は、表示の状態に応じて、画面の垂直方向は、情報端末２０の長手方向及び短手方向のいずれかとなる。
【００７８】
また、上述の実施の形態１〜３において、触力覚の提示を確実にするため、ソフトウェアキーボード１５等のユーザにタッチされるＧＵＩは、触力覚発生部による触力覚の提示が確実に行なわれるように形成されるのが好ましい。
【００７９】
例えば、実施の形態１では、ソフトウェアキーボード１５は、その背後に、第１の領域１６及び第２の領域１７（図２参照）が存在するように、画面上に表示されるのが好ましい。また、実施の形態２では、ソフトウェアキーボードは、その背後に、第１の領域２５〜第３の領域２７（図６参照）が存在するように、画面上に表示されるのが好ましい。更に、実施の形態３では、ソフトウェアキーボード１５は、その背後に、２つの突起３６（図８参照）が存在するように、画面上に表示されるのが好ましい。具体的には、実施の形態１〜３では、ソフトウェアキーボード１５は、画面の垂直方向下側に表示され、コンテンツの内容は、画面の垂直方向上側に表示される、のが好ましい。
【００８０】
（変形例１）
ところで、上述の実施の形態１〜３では、触力覚提示構造は、情報端末の筐体に構築されているが、触力覚提示構造は、この態様に限定されるものではない。実施の形態１〜３における触力覚提示構造は、例えば、端末の筐体に後付けされるパーツ、例えば、保護カバー等であっても良い。
【００８１】
（変形例２）
また、上述した実施の形態では、位置検出装置として機能するタッチパネルは、ユーザのタッチ位置のみを検出するが、実施の形態１〜３においては、タッチパネルは、更に、ユーザのタッチ時の圧力を検出する機能を備えていても良い。このような態様とした場合は、情報端末は、圧力の変化に基づいて、ユーザによる操作が完了したことを判断することができる。なお、タッチ時の圧力の検出は、タッチパネルではなく、筐体の背面に設けられたセンサによって行なわれていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように本発明によれば、触力覚提示の表現力の向上を図りつつ、装置構造の複雑化を抑制することができる。本発明は、触力覚の提示が求められる各種分野、例えば、コンピュータインターフェース、各種シミュレーション等に有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  情報端末（実施の形態１）
１１  ディスプレイ装置
１２  位置検出装置（タッチパネル）
１３  筐体
１４  触力覚発生部
１５  ソフトウェアキーボード
１６  第１の領域
１７  第２の領域
２０  情報端末（実施の形態２）
２３  筐体
２４  触力覚発生部
２５  第１の領域
２６  第２の領域
２７  第３の領域
３０  情報端末（実施の形態３）
３３  筐体
３４  触力覚発生部
３５  曲面
３６  突起
４０  机
５０  ユーザ
６０  机
６１、６２  棒状突起
６３  球
【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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【図１０】
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