(57)【要約】【課題】  抵抗膜方式のタッチパネル等を用いて使用者の指等の押圧による圧力を検知できる入力装置を提供する。また、使用者の指等の押圧による圧力に応じて、使用者に振動等によって入力が認識されたことを通知できる入力装置を提供する。【解決手段】  所定の間隔を設けて保持された２枚の透明なパネルを有する入力パネルと、前記入力パネルに振動を与える振動発生手段と、前記２枚の透明なパネルからの出力から入力情報を検知しかつ前記振動発生手段に振動動作の駆動を指令する制御部とを有する入力装置を、前記２枚の透明なパネルの対向する面には、透明な導電物質からなる抵抗膜が被着され、前記制御部が、前記２枚の透明なパネルのうちの一方を押圧した際に生じる前記抵抗膜の接触する面積から接触抵抗値を算出し、かつ前記接触抵抗値に基づいて入力時の押圧力を決定し、前記押圧力に応じた振動動作の駆動を前記振動発生手段に指令するように構成する。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を設けて保持された２枚の透明なパネルと、前記２枚の透明なパネルからの出力から入力情報を検知する制御部とを有する入力パネルであって、
前記２枚の透明なパネルの対向する面には、透明な導電物質からなる抵抗膜が被着されており、
前記２枚の透明なパネルのうちの一方を押圧した際に生じる前記抵抗膜の接触する面積から接触抵抗値を算出し、
前記接触抵抗値に基づいて入力時の押圧力を決定することを特徴とする入力パネル。
【請求項２】
前記２枚の透明なパネルは、下面に透明な前記抵抗膜が被着されかつ前記抵抗膜の周縁部の対向する２辺に電極層を設けられた透明な可撓基材と、上面に透明な前記抵抗膜が被着されかつ前記抵抗膜の周縁部の前記可撓基材に設けられた前記電極層の位置とは異なる対向する２辺に電極層を設けられた透明な対向基材とによって形成されており、
前記可撓基材と前記対向基材との間には、誤接触を防止するスペーサが設けられていることを特徴とする請求項１記載の入力パネル。
【請求項３】
前記２枚の透明なパネルには、入力時の接触による各々のパネルの接触点での電位を測定する電圧測定回路が接続されており、
前記２枚の透明なパネルの一方には、入力時の接触によって流れる電流値を測定するための基準抵抗が直列に接続されており、
前記基準抵抗に流れる電流値又は前記基準抵抗の両端の電圧値と、前記２枚の透明なパネルの各々の接触点における前記電位とに基づいて前記接触抵抗値を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の入力パネル。
【請求項４】
前記制御部は、前記２枚の透明なパネルのうち一方にのみ電圧を印加することによって、電圧を印加していない前記２枚の透明なパネルのうちの他方に接続された前記電圧測定回路から得られる前記電位に基づいて入力による接触時の位置情報を算出し、
前記制御部は、前記２枚の透明なパネルに直列に電圧を印加してそれぞれのパネルの接触点での電位を測定することによって、入力による接触時の接触抵抗値を算出することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１つに記載の入力パネル。
【請求項５】
前記制御部は、入力時の前記押圧力が大きい場合は大きな入力値を外部に出力し、入力時の前記押圧力が小さい場合は小さな入力値を外部に出力することを特徴とする請求項１記載の入力パネル。
【請求項６】
所定の間隔を設けて保持された２枚の透明なパネルを有する入力パネルと、前記入力パネルに振動を与える振動発生手段と、前記２枚の透明なパネルからの出力から入力情報を検知しかつ前記振動発生手段に振動動作の駆動を指令する制御部とを有する入力装置であって、
前記２枚の透明なパネルの対向する面には、透明な導電物質からなる抵抗膜が被着されており、
前記制御部は、前記２枚の透明なパネルのうちの一方を押圧した際に生じる前記抵抗膜の接触する面積から接触抵抗値を算出し、かつ前記接触抵抗値に基づいて入力時の押圧力を決定し、
前記制御部は、前記押圧力に応じた振動動作の駆動を前記振動発生手段に指令することを特徴とする入力装置。
【請求項７】
前記２枚の透明なパネルは、下面に透明な前記抵抗膜が被着されかつ前記抵抗膜の周縁部の対向する２辺に電極層を設けられた透明な可撓基材と、上面に透明な前記抵抗膜が被着されかつ前記抵抗膜の周縁部の前記可撓基材に設けられた前記電極層の位置とは異なる対向する２辺に電極層を設けられた透明な対向基材とによって形成されており、
前記可撓基材と前記対向基材との間には、誤接触を防止するスペーサが設けられていることを特徴とする請求項６記載の入力装置。
【請求項８】
前記２枚の透明なパネルには、入力時の接触による各々のパネルの接触点での電位を測定する電圧測定回路が接続されており、
前記２枚の透明なパネルの一方には、入力時の接触によって流れる電流値を測定するための基準抵抗が直列に接続されており、
前記基準抵抗に流れる電流値又は前記基準抵抗の両端の電圧値と、前記２枚の透明なパネルの各々の接触点における前記電位とに基づいて前記接触抵抗値を算出することを特徴とする請求項６又は７記載の入力装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記２枚の透明なパネルのうち一方にのみ電圧を印加することによって、電圧を印加していない前記２枚の透明なパネルのうちの他方に接続された前記電圧測定回路から得られる前記電位に基づいて入力による接触時の位置情報を算出し、
前記制御部は、前記２枚の透明なパネルに直列に電圧を印加してそれぞれのパネルの接触点での電位を測定することによって、入力による接触時の接触抵抗値を算出することを特徴とする請求項６から８のうちいずれか１つに記載の入力装置。
【請求項１０】
前記振動発生手段は、前記入力パネルの周縁部に前記入力パネルに対して平行に巻回されたコイル部と、前記入力パネルに平行でかつ前記コイル部に流れる電流に直交する磁界を発生する磁界発生部とを含む枠型部材とを有し、
前記コイル部は前記入力パネルに固定されており、前記磁界発生部は前記入力パネル及び前記コイル部との間に所定の間隔を設けて配置されており、
前記制御部が前記押圧力に応じて前記コイル部に流れる電流を調整することによって、前記入力パネルが厚さ方向に振動することを特徴とする請求項６から９のうちいずれか１つに記載の入力装置。
【請求項１１】
前記振動発生手段は、前記入力パネルの周縁部に前記入力パネルに対して平行に巻回されたコイルを含むコイル部と、２つの磁極面が上面及び下面に位置する平板状の少なくとも２つの磁石及びヨークからなる磁界発生部とを有し、
前記少なくとも２つの磁石は、上面側に配置される磁極面の極性が異なるように密着して前記ヨークに固定されていることを特徴とする請求項１０記載の入力装置。
【請求項１２】
前記振動発生手段は、前記入力パネルの周縁部に前記入力パネルに対して平行に巻回された少なくとも２つのコイルを含むコイル部と、２つの磁極面が上面及び下面に位置する平板状の少なくとも３つの磁石及びヨークからなる磁界発生部とを有し、
前記少なくとも３つの磁石は、上面側に配置される磁極面の極性が交互に異なるように密着して前記ヨークに固定されていることを特徴とする請求項１０記載の入力装置。
【請求項１３】
前記振動発生手段は、前記入力パネルと平行に配置された支持部材と、前記入力パネルの１辺又は周縁部の一部に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と所定の間隔を設けて対向しかつ前記支持部材に設けられた第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、前記入力パネルと前記支持部材との両方に端部が固定された衝撃吸収反発手段とを有し、
前記制御部が前記押圧力に応じて前記電圧印加手段が印加する電圧を調整することによって前記第１の電極と前記第２の電極との間に静電力を発生させて、前記入力パネルを厚さ方向に振動させることを特徴とする請求項６から９のうちいずれか１つに記載の入力装置。
【請求項１４】
前記振動発生手段は、非対称な回転部と前記回転部を回転させる駆動部とを有するモータを含み、
前記制御部が前記押圧力に応じて前記駆動部に流れる電流を調整することによって前記モータを回転させ、前記入力パネルに振動を与えることを特徴とする請求項６から９のうちいずれか１つに記載の入力装置。
【請求項１５】
前記振動発生手段は、前記入力パネルと平行に配置された支持部材と、前記入力パネル及び前記支持部材を周縁部で固定する壁部と、前記支持部材と一端が結合し前記支持部材の内部に貫通穴を形成して空気経路を形成するポートと、前記ポートに結合され電流を流すことによって前記ポート内部の空気に振動を伝達できる振動部とを有し、
前記入力パネルと前記支持部材と前記壁部とによって囲繞された空間は密封されかつ前記貫通穴を介して前記ポートと結合されており、
前記制御部が前記押圧力に応じて前記振動部に流れる電流を調整して前記振動部を振動させることによって、前記囲繞された空間の空気圧に変動を与えて前記入力パネルを振動させることを特徴とする請求項６から９のうちいずれか１つに記載の入力装置。
【請求項１６】
前記振動部は、スピーカ構造を有することを特徴とする請求項１５記載の入力装置。
【請求項１７】
前記制御部は、入力時の前記押圧力が大きい場合は大きな振動の駆動指令を前記振動発生手段に出力し、入力時の前記押圧力が小さい場合は小さな振動の駆動指令を前記振動発生手段に出力することを特徴とする請求項６から１６のうちいずれか１つに記載の入力装置。
【請求項１８】
前記制御部は、入力時の前記押圧力の変化速度が大きい場合は大きな振動の駆動指令を前記振動発生手段に出力し、入力時の前記押圧力の変化速度が小さい場合は小さな振動の駆動指令を前記振動発生手段に出力することを特徴とする請求項６から１６のうちいずれか１つに記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばペンや指等で押下することによって座標検出するタッチパネル又は指等により入力検出するスイッチ等の入力装置に関し、特に入力時の接触圧力を検出可能な入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイにタッチセンサを重ね合わせたタッチパネルやパーソナルコンピュータに設けられたタッチバットと呼ばれるパネル状の入力装置が提案されている。このようなパネル状の入力装置では、画面上に表示されたボタン等に対応する位置を付属のペンや指先で触れたり、操作領域を所定の間隔でタッチしたりすることにより、装置に対して情報を入力するようにしていた。
【０００３】
しかしながら、上述のパネル状の入力装置を例えば入力スイッチとして用いる場合、タッチパネルのような平面状スイッチは、機械式スイッチのような押下時のクリック感がないため、使用者が押下したと認識しにくいという問題点があった。また、従来のタッチパネル入力装置は、ペン等がタッチパネルを押す力、例えば筆圧をデータとして得たい場合、ペン等の接触する側にセンサを設ける等の機構が必要となり、ペンが大きく重くなってしまうという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解決するために、特許文献１では、例えば図１に示すように、タッチパネル１と、電圧供給手段３と電気的に接続し一方の電極として機能するペン２とを有する入力装置の構成が開示されており、ペン入力における筆圧を算出している。また、特許文献２では、例えば図２に示すように、タッチパネル１１と、基部１２と、タッチパネル１１及び基部１２の間に挟まれるように設けられた圧力センサ１３及び振動子１４とを有するスイッチ装置の構成が開示されており、圧力センサ１３の検出に応じてタッチパネル１１に振動を与えている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７１５８６号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００３−２７２４６３号公報
【発明の開示】
【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記載の入力装置は、タッチパネル１とペン２との両方を電極の一部として、タッチパネル１の四隅に設けられた電極４ａ〜４ｄに流れる電流値を電流測定手段５で測定して位置を算出し、ペン２の先端の変形による接触面積の変化によって筆圧を算出しているため、使用者が直接指等でタッチパネル１に接触して入力した場合には、位置や接触圧力が算出できないという問題点もあった。
【０００８】
特許文献２記載のスイッチ装置は、使用者の指１５等による押圧を圧力センサ１３で検知し、その圧力に基づいてタッチパネル１１の裏側の中央部に設けられた振動子１４を振動させる内容が開示されている。このような構成では、タッチパネル１１と基部１２との間に振動子１４が設けられているため、基部側に表示装置又は電飾等を用いてもその画面の一部を振動子１４が遮ってしまい、入力装置としての機能が十分でないという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、抵抗膜方式のタッチパネル等を用いて使用者の指等の押圧による圧力を検知できる入力パネル又は入力装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、使用者の指等の押圧による圧力に応じて、使用者に振動等によって入力が認識されたことを通知できる入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１記載の入力パネルは、所定の間隔を設けて保持された２枚の透明なパネルと、前記２枚の透明なパネルからの出力から入力情報を検知する制御部とを有する入力パネルであって、前記２枚の透明なパネルの対向する面には、透明な導電物質からなる抵抗膜が被着されており、前記２枚の透明なパネルのうちの一方を押圧した際に生じる前記抵抗膜の接触する面積から接触抵抗値を算出し、前記接触抵抗値に基づいて入力時の押圧力を決定するように構成される。このような構成によれば、入力パネルの２枚の透明なパネルの入力による接触時における接触抵抗値を電気的に測定して押圧力に変換するため、使用者の入力時の押圧力を検知することが可能となる。
【００１２】
請求項１記載の入力パネルは、例えば請求項２記載のように、前記２枚の透明なパネルは、下面に透明な前記抵抗膜が被着されかつ前記抵抗膜の周縁部の対向する２辺に電極層を設けられた透明な可撓基材と、上面に透明な前記抵抗膜が被着されかつ前記抵抗膜の周縁部の前記可撓基材に設けられた前記電極層の位置とは異なる対向する２辺に電極層を設けられた透明な対向基材とによって形成されており、前記可撓基材と前記対向基材との間には、誤接触を防止するスペーサが設けられているように構成することもできる。
【００１３】
請求項１又は２記載の入力パネルは、例えば請求項３記載のように、前記２枚の透明なパネルには、入力時の接触による各々のパネルの接触点での電位を測定する電圧測定回路が接続されており、前記２枚の透明なパネルの一方には、入力時の接触によって流れる電流値を測定するための基準抵抗が直列に接続されており、前記基準抵抗に流れる電流値又は前記基準抵抗の両端の電圧値と、前記２枚の透明なパネルの各々の接触点における前記電位とに基づいて前記接触抵抗値を算出するように構成することもできる。
【００１４】
請求項１から３のうちいずれか１つに記載の入力パネルは、例えば請求項４記載のように、前記制御部は、前記２枚の透明なパネルのうち一方にのみ電圧を印加することによって、電圧を印加していない前記２枚の透明なパネルのうちの他方に接続された前記電圧測定回路から得られる前記電位に基づいて入力による接触時の位置情報を算出し、前記制御部は、前記２枚の透明なパネルに直列に電圧を印加してそれぞれのパネルの接触点での電位を測定することによって、入力による接触時の接触抵抗値を算出するように構成することもできる。
【００１５】
請求項１記載の入力パネルは、例えば請求項５記載のように、前記制御部は、入力時の前記押圧力が大きい場合は大きな入力値を外部に出力し、入力時の前記押圧力が小さい場合は小さな入力値を外部に出力するように構成することもできる。
【００１６】
また、本発明は、請求項６記載のように、所定の間隔を設けて保持された２枚の透明なパネルを有する入力パネルと、前記入力パネルに振動を与える振動発生手段と、前記２枚の透明なパネルからの出力から入力情報を検知しかつ前記振動発生手段に振動動作の駆動を指令する制御部とを有する入力装置であって、前記２枚の透明なパネルの対向する面には、透明な導電物質からなる抵抗膜が被着されており、前記制御部は、前記２枚の透明なパネルのうちの一方を押圧した際に生じる前記抵抗膜の接触する面積から接触抵抗値を算出し、かつ前記接触抵抗値に基づいて入力時の押圧力を決定し、前記制御部は、前記押圧力に応じた振動動作の駆動を前記振動発生手段に指令するように構成される。このような構成によれば、制御部が入力パネルからの出力から算出された押圧力に応じて振動発生手段に振動動作の駆動指令を出力するため、使用者の指等の押圧による圧力に応じて、使用者に対して入力が認識されたことを振動等によって通知することが可能となる。
【００１７】
請求項６記載の入力装置は、例えば請求項７記載のように、前記２枚の透明なパネルは、下面に透明な前記抵抗膜が被着されかつ前記抵抗膜の周縁部の対向する２辺に電極層を設けられた透明な可撓基材と、上面に透明な前記抵抗膜が被着されかつ前記抵抗膜の周縁部の前記可撓基材に設けられた前記電極層の位置とは異なる対向する２辺に電極層を設けられた透明な対向基材とによって形成されており、前記可撓基材と前記対向基材との間には、誤接触を防止するスペーサが設けられているように構成することもできる。
【００１８】
請求項６又は７記載の入力装置は、例えば請求項８記載のように、前記２枚の透明なパネルには、入力時の接触による各々のパネルの接触点での電位を測定する電圧測定回路が接続されており、前記２枚の透明なパネルの一方には、入力時の接触によって流れる電流値を測定するための基準抵抗が直列に接続されており、前記基準抵抗に流れる電流値又は前記基準抵抗の両端の電圧値と、前記２枚の透明なパネルの各々の接触点における前記電位とに基づいて前記接触抵抗値を算出するように構成することもできる。
【００１９】
請求項６から８のうちいずれか１つに記載の入力装置は、例えば請求項９記載のように、前記制御部は、前記２枚の透明なパネルのうち一方にのみ電圧を印加することによって、電圧を印加していない前記２枚の透明なパネルのうちの他方に接続された前記電圧測定回路から得られる前記電位に基づいて入力による接触時の位置情報を算出し、前記制御部は、前記２枚の透明なパネルに直列に電圧を印加してそれぞれのパネルの接触点での電位を測定することによって、入力による接触時の接触抵抗値を算出するように構成することもできる。
【００２０】
請求項６から９のうちいずれか１つに記載の入力装置は、例えば請求項１０記載のように、前記振動発生手段は、前記入力パネルの周縁部に前記入力パネルに対して平行に巻回されたコイル部と、前記入力パネルに平行でかつ前記コイル部に流れる電流に直交する磁界を発生する磁界発生部とを含む枠型部材とを有し、前記コイル部は前記入力パネルに固定されており、前記磁界発生部は前記入力パネル及び前記コイル部との間に所定の間隔を設けて配置されており、前記制御部が前記押圧力に応じて前記コイル部に流れる電流を調整することによって、前記入力パネルが厚さ方向に振動するように構成することもできる。
【００２１】
請求項１０記載の入力装置は、例えば請求項１１記載のように、前記振動発生手段は、前記入力パネルの周縁部に前記入力パネルに対して平行に巻回されたコイルを含むコイル部と、２つの磁極面が上面及び下面に位置する平板状の少なくとも２つの磁石及びヨークからなる磁界発生部とを有し、前記少なくとも２つの磁石は、上面側に配置される磁極面の極性が異なるように密着して前記ヨークに固定されているように構成することもできる。
【００２２】
請求項１０記載の入力装置は、例えば請求項１２記載のように、前記振動発生手段は、前記入力パネルの周縁部に前記入力パネルに対して平行に巻回された少なくとも２つのコイルを含むコイル部と、２つの磁極面が上面及び下面に位置する平板状の少なくとも３つの磁石及びヨークからなる磁界発生部とを有し、前記少なくとも３つの磁石は、上面側に配置される磁極面の極性が交互に異なるように密着して前記ヨークに固定されているように構成することもできる。
【００２３】
請求項６から９のうちいずれか１つに記載の入力装置は、例えば請求項１３記載のように、前記振動発生手段は、前記入力パネルと平行に配置された支持部材と、前記入力パネルの１辺又は周縁部の一部に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と所定の間隔を設けて対向しかつ前記支持部材に設けられた第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、前記入力パネルと前記支持部材との両方に端部が固定された衝撃吸収反発手段とを有し、前記制御部が前記押圧力に応じて前記電圧印加手段が印加する電圧を調整することによって前記第１の電極と前記第２の電極との間に静電力を発生させて、前記入力パネルを厚さ方向に振動させるように構成することもできる。
【００２４】
請求項６から９のうちいずれか１つに記載の入力装置は、例えば請求項１４記載のように、前記振動発生手段は、非対称な回転部と前記回転部を回転させる駆動部とを有するモータを含み、前記制御部が前記押圧力に応じて前記駆動部に流れる電流を調整することによって前記モータを回転させ、前記入力パネルに振動を与えるように構成することもできる。
【００２５】
請求項６から９のうちいずれか１つに記載の入力装置は、例えば請求項１５記載のように、前記振動発生手段は、前記入力パネルと平行に配置された支持部材と、前記入力パネル及び前記支持部材を周縁部で固定する壁部と、前記支持部材と一端が結合し前記支持部材の内部に貫通穴を形成して空気経路を形成するポートと、前記ポートに結合され電流を流すことによって前記ポート内部の空気に振動を伝達できる振動部とを有し、前記入力パネルと前記支持部材と前記壁部とによって囲繞された空間は密封されかつ前記貫通穴を介して前記ポートと結合されており、前記制御部が前記押圧力に応じて前記振動部に流れる電流を調整して前記振動部を振動させることによって、前記囲繞された空間の空気圧に変動を与えて前記入力パネルを振動させるように構成することもできる。
【００２６】
請求項１５記載の入力装置は、例えば請求項１６記載のように、前記振動部が、スピーカ構造を有するように構成することもできる。
【００２７】
請求項６から１６のうちいずれか１つに記載の入力装置は、例えば請求項１７記載のように、前記制御部は、入力時の前記押圧力が大きい場合は大きな振動の駆動指令を前記振動発生手段に出力し、入力時の前記押圧力が小さい場合は小さな振動の駆動指令を前記振動発生手段に出力するように構成することもできる。
【００２８】
請求項６から１６うちいずれか１つに記載の入力装置は、例えば請求項１８載のように、前記制御部は、入力時の前記押圧力の変化速度が大きい場合は大きな振動の駆動指令を前記振動発生手段に出力し、入力時の前記押圧力の変化速度が小さい場合は小さな振動の駆動指令を前記振動発生手段に出力するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、抵抗膜方式タッチパネルの接触時における接触抵抗の大きさを測定して押圧力を算出するため、押圧用電極を用いずに入力位置及び入力圧力を特定可能な入力装置を提供することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、タッチパネルへの押圧力に応じてタッチパネル自体を振動させるため、使用者に入力の大きさに応じた認識レベルを通知することが可能な入力装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００３２】
図３は、本実施例１による入力装置に用いられるタッチパネル１００の構成を示しており、図３（ａ）は外観を示す斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）中の点線領域Ａ線における断面図である。本実施例１によるタッチパネル１００は、たとえばポリエステル等のプラスチック材料で形成された透明な可撓基材１０１ａと、例えばガラス板等で形成された透明な対向基材１０１ｂとを含む抵抗膜方式タッチパネルである。可撓基材１０１ａには上側導線１０２ａが対向する２辺に接続されており、対向基材１０１ｂには下側導線１０２ｂが対向する２辺に接続されている。また、図３（ｂ）に示すように、可撓基材１０１ａの下面には、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等から形成された上側透明導電膜１０３ａが抵抗膜として積層されている。同様に、対向基材１０１ｂの上面には、ＩＴＯ等から形成された下側透明導電膜１０３ｂが抵抗膜として積層されている。可撓基材１０１ａ及び対向基材１０１ｂは、定常状態では各々に積層された導電膜１０３ａ及び１０３ｂが接触しないように間隔を設けて配置されている。また、対向基材１０１ｂには、例えば微細なプラスチック製突起物であるドットスペーサ１０４が等間隔に設けられており、可撓基材１０１ａの外的要因等によるたわみに起因する誤接触を防止する。可撓基材１０１ａは、例えばペン等のような入力物体１０５によって上面を押下されると対向基材１０１ｂ側に変形して、上側透明導電膜１０３ａが下側透明導電膜１０３ｂに接触する。このように上下の導電膜が１点又は複数点の領域にわたって接触することによって可撓基材１０１ａと対向基材１０１ｂとの間で通電がなされる。
【００３３】
次に、本実施例１による入力装置における入力時の押圧力の特定方法を説明する。図４は、使用者がタッチパネル１００を押下した場合の接触入力の認識例を示す側面図であり、図４（ａ）は押圧力が小さい場合、図４（ｂ）は押圧力が大きい場合を示している。例えば、使用者の指１０９がタッチパネル１００の上面を小さい押圧力で押下した場合、図４（ａ）に示すように、可撓基材１０１ａと対向基材１０１ｂとの間の抵抗膜が接触領域１１０ａの大きさで接触する。これに対して、使用者の指１０９がタッチパネル１００の上面を大きな押圧力で押下した場合は、図４（ｂ）に示すように、可撓基材１０１ａと対向基材１０１ｂとの間の抵抗膜が接触領域１１０ｂの大きさで接触する。このように、タッチパネル１００に入力する際の押圧力が大きくなればタッチパネル１００の抵抗膜の接触面積も大きくなることから、本実施例１による入力装置のタッチパネル１００において、入力時の接触抵抗値を算出できればその押圧力を決定することが可能となる。
【００３４】
続いて、本実施例１による入力装置の接触抵抗値の算出方法を説明する。図５は、タッチパネル１００の入力時における接触抵抗値を算出するための構成を示す分解斜視図である。図５に示すように、可撓基材１０１ａは、１組の対向する２辺の下面側に例えば銀被覆等によって形成された電極１０６を含んでおり、電極１０６の一端には入力接点における電位を測定する電圧測定回路Ａ（１０８ａ）が接続されている。ここで、電圧測定回路とは、一般に４端子法と呼ばれる抵抗値測定方法において用いられる電圧測定側回路と同様の構成を有する回路であり、例えばＡＤ変換回路を用いても良い。同様に、対向基材１０１ｂは、可撓基材１０１ａに設けられた電極１０６と直交する方向でかつ１組の対向する２辺の上面側に、例えば銀被覆等によって形成された電極１０７を含んでおり、電極１０７の一端には入力接点における電位を測定する電圧測定回路Ｂ（１０８ｂ）が接続されている。対向基材１０１ｂの一方の電極には、回路を流れる電流値を算出するための基準抵抗Ｒｒｅｆが接続されており、基準抵抗Ｒｒｅｆの両端には基準抵抗Ｒｒｅｆにかかる電圧Ｖｒｅｆを測定する電圧測定回路Ｃ（１０８ｃ）が接続されている。ここで、電圧測定回路１０８ａ〜１０８ｃは十分に高い内部抵抗を有するものであり、電圧測定回路側にはほとんど電流が流れないため、電圧測定回路での電圧降下は無視できる。また、可動基材１０１ａの一方の電極と基準抵抗Ｒｒｅｆの一端とには、電圧ＶＣＣが印加されており、可動基材１０１ａと対向基材１０１ｂとが入力物体１０５の押圧によって接触することによって通電する。さらに、図５に示す電気回路は、後述する制御部の実行するフローチャートの動作に応じて電流の流れを切り替えるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が設けられている。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば半導体リレー等のリレーである。
【００３５】
このような構成において、タッチパネル１００は、入力物体１０５の押圧によって可動基材１０１ａと対向基材１０１ｂとが点Ｏで接触することにより、可動基材１０１ａ上では、可動基材１０１ａ全体の抵抗値が点Ｏを境界としてＲＡ１、ＲＡ２に分離される。同様に、対向基材１０１ｂでは、全体の抵抗値が点Ｏを境界としてＲＢ１、ＲＢ２に分離される。よって、それぞれの基材に電圧が印加されている場合、入力すなわち可動基材１０１ａと対向基材１０１ｂとの接触によって接触点Ｏを境界とする電圧の分圧が生じる。また、可動基材１０１ａと対向基材１０１ｂとの接触によって生じる接触抵抗をＲＣとすると、抵抗ＲＣを流れる電流値ＩＣは、基準抵抗Ｒｒｅｆ及び電圧測定回路Ｃによって得られる電圧Ｖｒｅｆによって、
ＩＣ＝Ｖｒｅｆ／Ｒｒｅｆ      （式１）
と表される。したがって接触抵抗ＲＣは、その両端の電位ＶＡ及びＶＢと回路を流れる電流ＩＣとによって、
ＲＣ＝（ＶＡ−ＶＢ）／ＩＣ＝（ＶＡ−ＶＢ）×Ｒｒｅｆ／Ｖｒｅｆ    （式２）
から求めることができる。図６は、これらの演算及び接触抵抗値測定を行う入力装置の構成を示すブロック図を示している。入力装置に設けられた制御部１１０は、タッチパネル１００と電気的に接続されており、タッチパネル１００からの出力に基づいてＸＹ方向の位置を算出する。また、上述のように、制御部１１０は、電圧測定回路Ａ、Ｂ、Ｃ（１０８ａ〜１０８ｃ）と接続されており、これらの回路の出力に基づいて、上記の式１及び式２を用いて使用者の入力による接触抵抗ＲＣを算出するとともに、予め記憶してある接触抵抗と押圧力との関係を示すデータテーブルから対応する押圧力を決定する。さらに、制御部１１０は、ＳＷ駆動回路１１１及び振動発生手段１１２と接続されており、後述するいくつかの測定モードに応じてスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切り替える指令をＳＷ駆動回路１１１に出力し、振動発生手段１１２に対して算出した入力位置及び押圧力に応じた駆動信号を出力する。また、制御部１１０における入力のサンプリング間隔を小さく設定することによって、短時間での押圧力変化すなわち押圧力の変化速度を算出することも可能である。
【００３６】
次に、図６に示された制御部１１０が実行する入力検出動作及び振動駆動指令動作ルーチンのフローチャートを図７に示す。本実施例１による入力検出動作では、制御部１１０は、まずＳＷ駆動回路１１１にＸ方向測定モードへの回路の切り替えを指令する（ステップＳ１）。Ｘ方向測定モードとは、図８に示すように、タッチパネル１００のＸ方向入力位置を検知するための回路構成とするモードであり、可動基材１０１ａの電極１０６の両端に電圧ＶＣＣを印加し、対向基材１０１ｂの電極１０７に電圧測定回路Ｂ（１０８ｂ）を接続する。次に、対向基材１０１ｂに接続された電圧測定回路Ｂから可動基材１０１ａの電位ＶＡ１を測定する（ステップＳ２）。続いて、ステップＳ２で測定したＶＡ１の値が０であるか否かを判別する（ステップＳ３）。ステップＳ３においてＶＡ１が０であると判別した場合は、接触抵抗が生じていないすなわちタッチパネル１００に入力が行われていないと判断して、そのままルーチンを終了する。
【００３７】
ステップＳ３において、ＶＡ１の値が０でないと判別した場合は、測定した可動基材１０１ａの電位ＶＡ１に基づいて可動基材１０１ａの電圧勾配の分圧比すなわち可動基材１０１ａ上のＸ方向入力位置を算出及び記憶する（ステップＳ４）。次に、制御部１１０は、ＳＷ駆動回路１１１にＹ方向測定モードへの回路の切り替えを指令する（ステップＳ５）。Ｙ方向測定モードとは、図９に示すように、タッチパネル１００のＹ方向入力位置を検知するための回路構成とするモードであり、対向基材１０１ｂの電極１０７の両端に電圧ＶＣＣを印加し、可動基材１０１ａの電極１０６に電圧測定回路Ａ（１０８ａ）を接続する。続いて、可動基材１０１ａに接続された電圧測定回路Ａから可動基材１０１ｂの電位ＶＢ１を測定し（ステップＳ６）、測定した対向基材１０１ｂの電位ＶＢ１に基づいて対向基材１０１ｂの電圧勾配の分圧比すなわち対向基材１０１ｂ上のＹ方向入力位置を算出及び記憶する（ステップＳ７）。
【００３８】
次に、制御部１１０は、ＳＷ駆動回路１１１に対して接触抵抗ＲＣを算出するための抵抗値測定モードへの回路の切り替えを指令する（ステップＳ８）。抵抗値測定モードとは、図１０に示すように、タッチパネル１００の可動基材１０１ａの一端と対向基材１０１ｂの一端とに電圧ＶＣＣを印加して入力による接触抵抗ＲＣに流れる電流から抵抗値を算出するための回路構成とするモードであり、可動基材１０１ａの電極１０６に電圧測定回路Ａ（１０８ａ）を接続するとともに一方の電極に電源を接続する。また、対向基材１０１ｂの電極１０７に電圧測定回路Ｂ（１０８ｂ）を接続するとともに、一方の電極に抵抗ＲＣを流れる電流値ＩＣを測定するための基準抵抗Ｒｒｅｆ及びこれと平行に設けられた電圧測定回路Ｃ（１０８ｃ）を接続する。基準抵抗Ｒｒｅｆは、対向基材１０１ｂと接続されていない側の一端でグランドに接地される。抵抗値測定モードにおいて、制御部１１０は、電圧測定回路Ａ、Ｂ（１０８ａ、１０８ｂ）から接触抵抗ＲＣの両端の電位である可動基材１０１ａ側電位ＶＢ２及び対向基材１０１ｂ側電位ＶＡ２を測定する（ステップＳ９）。続いて、電圧測定回路Ｃ（１０８ｃ）から基準抵抗Ｒｒｅｆの両端の電圧Ｖｒｅｆを測定する（ステップＳ１０）。次に、ステップＳ９で測定した電位ＶＢ２及びＶＡ２と、ステップＳ１０で測定した電圧Ｖｒｅｆとを用いて、上述の式１及び式２から接触抵抗ＲＣの抵抗値を算出する（ステップＳ１１）。続いて、上述のように、制御部１１０内に記憶されているデータテーブル（図示せず）からステップＳ１１で算出した抵抗値ＲＣに対応する押圧力Ｐを決定する（ステップＳ１２）。次に制御部１１０は、図６に示された振動発生手段１１２に対して、ステップＳ１２で決定した押圧力Ｐに応じた振動動作の駆動指令を出力し（ステップＳ１３）、ルーチンを終了する。このような動作を実行することによって、タッチパネル１００に入力される入力位置や押圧力を検出し、押圧力に応じた振動動作を振動発生手段１１２に指令して、使用者に対して入力が確実に行われたことを知らせることが可能となる。
【００３９】
次に、図６に示された振動発生手段１１２の構成及び動作を説明する。図１１は、本実施例１による入力装置のタッチパネル１００と振動発生手段１１２との配置を示しており、図１１（ａ）はタッチパネル１００と振動発生手段１１２との配置を示す斜視図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中の点線領域Ｂにおける断面図である。本実施例１による振動発生手段１１２は、コイル部１２０と磁界発生部１３１を含む枠型部材１３０とで構成されており、コイル部１２０はタッチパネル１００の裏面外周部の近傍に外周部に沿って接着されている。コイル部１２０の下側には、枠型部材１３０がコイル部１２０から所定の間隔を空けて設けられている。磁界発生部１３１は、第１の磁石１３２ａと、第１の磁石１３２ａの上面の磁極面と極性が異なる磁極面が上面に向くように配置された第２の磁石１３２ｂと、これらの磁石を固定するヨーク１３３とで構成されている。ここで、ヨーク１３３は、好ましくは磁性材料で形成される。図１１（ｂ）に示すように、磁界発生部１３１は、コイル部１２０に流れる電流と直交する矢印Ｂ１の方向に磁界を発生し、発生した磁界Ｂ１はヨーク１３３を通って閉ループを形成している。コイル部１２０に流れる電流は、フレミングの左手の法則に従って磁界Ｂ１から図示上上向きに力Ｆ１を受ける。このとき、コイル部１２０に流れる電流の向きを変えると力を受ける方向も下向きに変化し、電流の大きさを調整することにより、力の大きさも制御することできる。したがって、本実施例１による振動発生手段１１２は、図７で示されたルーチンによって得られた押圧力Ｐの大きさに応じて上述のコイル部１２０に流れる電流の向きや強さを調整することによって、例えば使用者に対するクリック感のような所望の振動をタッチパネル１００に与えることが可能となる。また、上述のように、入力時のサンプリング間隔を小さく設定することによって、入力時の押圧力の変化速度に応じてタッチパネル１００の振動速度又は振幅の大きさを変化させることが可能となる。
【００４０】
また、本実施例１による入力装置の振動発生手段１１２は、図１１（ｃ）に示すように、互いに流れる電流の向きが異なる第１のコイル１２１ａ及び第２のコイル１２１ｂと、互いに極性の異なる磁極面が交互に上面側となるように配置されて隣り合う磁界の向きが反対となるように設けられた３つの磁石からなる磁界発生部１３１ｂとで構成されても良い。このとき、第１のコイル１２１ａ及び第２のコイル１２１ｂは、磁界発生部１３１ｂによる２つの磁界領域に位置するように配置され、２つの磁界はそれぞれ第１及び第２のコイルに流れる電流と直交する方向に閉ループを形成している。このような構成とすることによって、互いに向きの異なる第１のコイル１２１ａ及び第２のコイル１２１ｂに流れる電流は、直交する磁界の向きが異なるため、フレミングの左手の法則により図示上上方向すなわち同一方向の力を受けることになり、タッチパネル１００により大きな駆動力又は振動を与えることが可能となる。
【００４１】
次に、本実施例１による入力装置に用いられる振動発生手段１１２の変形例について説明する。図１２は、タッチパネル１００に取り付けられる振動発生手段１１２の変形例を示しており、図１２（ａ）は第１の変形例、図１２（ｂ）は第２の変形例、図１２（ｃ）は第３の変形例である。振動発生手段１１２の第１の変形例では、タッチパネル１００の下面に第１の電極１４０ａが設けられ、これに対向する位置に、支持部材１４１上に固定された第２の電極１４０ｂが所定の間隔を空けて設けられている。第１の電極１４０ａ及び第２の電極１４０ｂには、電圧印加手段１４２が接続されており、タッチパネル１００の下面と支持部材１４１の上面とには、例えばダンパのような衝撃吸収反発手段１４３が結合されている。第１の変形例による振動発生手段１１２は、制御部１１０からの指令に基づいて電圧印加手段１４２から第１の電極１４０ａ及び第２の電極１４０ｂに電圧を印加することによってその電圧に比例した引力又は斥力を発生させ、２つの電極間に生じる力を駆動力としてタッチパネル１００を移動させる。このとき、衝撃吸収反発手段１４３によって駆動力を減衰させつつ反力に転換し、タッチパネル１００に上下振動を与えることができる。
【００４２】
図１２（ｂ）に示すように、振動発生手段１１２の第２の変形例では、振動モータ１５０がタッチパネル１００に取り付けられている。振動モータ１５０は、本体駆動部１５１と半円柱状の振動子を有する回転部１５２とで構成されている。第２の変形例による振動発生手段１１２は、制御部１１０からの指令に基づいて振動モータ１５０に流れる電流を制御し、所望の回転を与えることでタッチパネル１００を振動させる。このとき、振動モータ１５０はタッチパネル１００のどの面に取り付けても良い。
【００４３】
図１２（ｃ）に示すように、振動発生手段１１２の第３の変形例では、タッチパネル１００は支持部材１６０と例えばゴム製のスペーサ壁材１６１を介して内部の空間が密封されるように結合されている。また、例えば小型スピーカ等の振動装置１６２がポート１６３を介して支持部材１６０と接続されており、ポート１６３は支持部材１６０の内部で上述の密封された空間と結合されている。振動装置１６２は、平面部及び平面部に垂直に結合された筒部からなる振動板１６４と、振動板１６４の筒部に巻着されたコイル１６５と、コイル１６５に磁界を与える磁気回路１６６とで構成されている。このような構成において、振動装置１６２のコイル１６５に電流を流すと、コイル１６５は磁気回路１６６から生じる磁界から力を受けて振動板１６４を振動させる。このとき、振動板１６４の振動はポート１６３内の空気によって伝達されて、タッチパネル１００と支持部材１６０とで密封された空間の空気を振動させる。この振動の空気圧によって、タッチパネル１００に振動を与えることができる。
【００４４】
以上のような構成及び動作とすることによって、本実施例１による入力装置は、制御部１１０が図７に示すような動作を実行することによってタッチパネル１００への入力の位置と押圧力を検知及び決定し、その押圧力に応じて使用者に振動等によって入力が行われたことを知らせることが可能となる。例えば、タッチパネル１００への押圧力が大きい場合は強い振動を発生させ、押圧力が小さい場合は弱い振動を発生させることによって、使用者に確実な入力すなわち画面への押圧を促すことができる。
【００４５】
また、本実施例１による入力装置は、タッチパネル１００への入力の位置と押圧力をデータとして外部に出力することも可能である。例えば、使用者がタッチパネル１００に指やペン等で文字や絵を描いて入力するような入力装置として使用した場合、タッチパネル１００への押圧力が大きいときは太い線として認識し、押圧力が小さいときは細い線として認識することで、筆によって入力したような効果を得ることもできる。
【００４６】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来技術における入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来技術におけるスイッチ装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例１におけるタッチパネルの構成を概略的に示す斜視図及び断面図である。
【図４】本実施例１において使用者がタッチパネルを押下した場合の接触入力の認識例を示す側面図であり、図４（ａ）は押圧力が小さい場合、図４（ｂ）は押圧力が大きい場合を示している。
【図５】本発明の実施例１におけるタッチパネルの入力時における接触抵抗値を算出するための構成を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例１における入力装置の構成を示すブロック図を示している。
【図７】本発明の実施例１における制御部が実行する入力検出動作及び振動駆動指令動作ルーチンのフローチャートである。
【図８】図７に示すフローチャートで用いるＸ方向測定モード時の入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図９】図７に示すフローチャートで用いるＹ方向測定モード時の入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】図７に示すフローチャートで用いる抵抗値測定モード時の入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例１における入力装置のタッチパネルと振動発生手段との配置を示す図である。
【図１２】図１１に示すタッチパネルに取り付けられる振動発生手段の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００  タッチパネル
１０１ａ  可撓基材
１０１ｂ  対向基材
１０３ａ  上側透明導電膜
１０３ｂ  下側透明導電膜
１０４  ドットスペーサ
１０５  入力物体
１０６、１０７  電極
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ  電圧測定回路
１１０  制御部
１１１  ＳＷ駆動回路
１１２  振動発生手段
１２０  コイル部
１３１  磁界発生部
１４０ａ、１４０ｂ  電極
１４２  電圧印加手段
１５０  振動モータ
１６２  振動装置
１６３  ポート
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６  スイッチ
【図１】
2005275632.tif 000003
【図２】
2005275632.tif 000004
【図３】
2005275632.tif 000005
【図４】
2005275632.tif 000006
【図５】
2005275632.tif 000007
【図６】
2005275632.tif 000008
【図７】
2005275632.tif 000009
【図８】
2005275632.tif 000010
【図９】
2005275632.tif 000011
【図１０】
2005275632.tif 000012
【図１１】
2005275632.tif 000013
【図１２】
2005275632.tif 000014