(57)【要約】【課題】ディスプレイに表示される仮想ボタンの形態が変化しても、当該仮想ボタンの位置をユーザが押下した際にクリック感が得られる入力装置の制御装置を提供すること。【解決手段】入力装置は、光を透過する光透過部材が面状に配列された光透過部と、各光透過部材に設けられた永久磁石と、通電によって永久磁石の磁界の向きに対向する磁界を発生する電磁コイルが面状に配列された電磁コイル部と、各電磁コイルの電圧を検出する電圧検出部とを有し、光透過部と電磁コイル部がそれぞれ異なる層に形成され、各電磁コイルが各光透過部材に対応する。この入力装置の制御装置は、ディスプレイに表示する画像内の仮想ボタンの形態に応じて、仮想ボタンの表示領域に対応する位置に設けられた電磁コイルを通電する通電部と、電圧検出部が電圧の変化を検出した電磁コイルの入力装置上の座標位置及びディスプレイの表示画像に基づいて、指定された仮想ボタンを判別する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイからの光を透過する複数の光透過部材が面状に配列された光透過部と、
前記複数の光透過部材の各々に設けられた永久磁石と、
前記光透過部の光出力面を覆う、伸縮性及び光透過性を有するシートと、
通電されることによって前記永久磁石の磁界の向きに対向する磁界を発生する複数の電磁コイルが面状に配列された電磁コイル部と、
前記電磁コイル部の各電磁コイルの電圧を検出する電圧検出部と、を有し、
前記光透過部と前記電磁コイル部がそれぞれ異なる層に形成され、
前記電磁コイル部の各電磁コイルが前記複数の光透過部材の各々又は一部に対応した、前記ディスプレイの表示面側に設けられる入力装置の制御装置であって、
前記ディスプレイに表示する画像内の仮想ボタンの形態に応じて、前記入力装置の前記電磁コイル部の内、前記仮想ボタンの表示領域に対応する位置に設けられた電磁コイルを通電する通電部と、
前記電圧検出部が電圧の変化を検出した電磁コイルの前記入力装置上の座標位置及び前記ディスプレイの表示画像に基づいて、前記画像内の指定された仮想ボタンを判別する制御部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記仮想ボタンの形態は、前記ディスプレイに表示領域内における各仮想ボタンの位置、大きさ及び形状を示すことを特徴とする制御装置。
【請求項３】
ディスプレイの表示面側に設けられる入力装置であって、
前記ディスプレイからの光を透過する複数の光透過部材が面状に配列された光透過部と、
前記複数の光透過部材の各々に設けられた第１の永久磁石と、
前記光透過部の光出力面を覆う、伸縮性及び光透過性を有するシートと、
通電されることによって前記第１の永久磁石の磁界の向きに対向する磁界を発生する複数の電磁コイルが面状に配列された電磁コイル部と、
前記電磁コイル部の各電磁コイルの電圧を検出する電圧検出部と、を備え、
前記光透過部と前記電磁コイル部がそれぞれ異なる層に形成され、
前記電磁コイル部の各電磁コイルは、前記複数の光透過部材の各々又は一部に対応することを特徴とする入力装置。
【請求項４】
請求項３に記載の入力装置であって、
前記第１の永久磁石と吸引し合う第２の永久磁石が面状に配列された永久磁石部を備え、
前記光透過部と前記永久磁石部がそれぞれ異なる層に形成されたことを特徴とする入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイに表示された仮想ボタンの位置をユーザが押下した際にクリック感（tactile response）が得られる入力装置及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴＭ（Automated Teller Machine）や自動販売機、携帯情報端末（Personal Digital Assistant）等といった機器には、ユーザがこれらの機器を操作するための装置として、ディスプレイの上にタッチパネルが設けられているものがある。ユーザは、ディスプレイに表示された仮想ボタンの位置を押したり触れたりすることによって、所望の操作を行える。
【０００３】
但し、タッチパネルは厚さが１ｍｍ程度と極めて薄く、多くの場合は平坦なディスプレイの上に貼り合わされている。このため、タッチパネルを用いて機器を操作しているユーザは、その操作時に、パーソナルコンピュータのキーボード等の操作時には得られるクリック感を得ることができない。操作時にクリック感が得られることによってユーザは操作が確実に行われていることを触感で確認できるため、このクリック感は重要である。
【０００４】
図９は、特許文献１に開示されたスイッチ付表示パネルを部分的に示す断面図である。また、図１０は、特許文献２に開示されたスイッチ付表示パネルを部分的に示す断面図である。図９及び図１０に示すように、特許文献１及び２の各スイッチ付表示パネルは、情報表示機能を有する表示パネル２上に薄型スイッチ８０を重ねた構造をしている。薄型スイッチ８０は、表示パネル２上に重ねられていて、１以上のスイッチ部４ａを有していてそれを押し込みストロークがほぼ０で操作可能である透明または半透明のタッチパネル４と、このタッチパネル４上に配置された１以上の操作機構部３０とを備えている。各操作機構部３０は、押圧方向に一定のストロークで可動であって押されたときにタッチパネル４の対応するスイッチ部４ａを操作する透明または半透明の押ボタン３２と、磁石５２、５４間の反発力を利用して押ボタン３２に復帰力を与える復帰手段５０とをそれぞれ備えている。
【０００５】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、特許文献３に開示された触覚シート部材を示す斜視図及び断面図である。図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、特許文献３の触覚シート部材は、所定の硬度を有してシート状を成す母材用のベース部材１と、所定の大きさの塊形状を有してベース部材１の所々又は所定の位置に分布された触覚用の要素部材２とを備え、要素部材２はベース部材１の硬度と異なる硬度を有する。このように、要素部材２がベース部材１の硬度と異なる硬度を有するので、部材表面が平坦状に観察されても、実際に部材表面を手で触れて、ベース部材１から触覚用の要素部材２へ摺動したとき、手触り凹凸感が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−７４５０号公報
【特許文献２】特開平９−７４５９号公報
【特許文献３】特開２００９−１５１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記説明した仮想ボタンはディスプレイ上で常に同じ位置に表示されるとは限らない。すなわち、ディスプレイの表示内容によって、仮想ボタンの位置や大きさ、形状、数等が全く異なり得る。しかし、特許文献１及び２に開示されたスイッチ付表示パネルや特許文献３に開示された触覚シート部材では、ディスプレイに表示される仮想ボタンの形態（位置や大きさ、形状、数等）の変化に対応できない。
【０００８】
本発明の目的は、ディスプレイに表示される仮想ボタンの形態が変化しても、当該仮想ボタンの位置をユーザが押下した際にクリック感が得られる入力装置及びその制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ディスプレイからの光を透過する複数の光透過部材が面状に配列された光透過部と、前記複数の光透過部材の各々に設けられた永久磁石と、前記光透過部の光出力面を覆う、伸縮性及び光透過性を有するシートと、通電されることによって前記永久磁石の磁界の向きに対向する磁界を発生する複数の電磁コイルが面状に配列された電磁コイル部と、前記電磁コイル部の各電磁コイルの電圧を検出する電圧検出部と、を有し、前記光透過部と前記電磁コイル部がそれぞれ異なる層に形成され、前記電磁コイル部の各電磁コイルが前記複数の光透過部材の各々又は一部に対応した、前記ディスプレイの表示面側に設けられる入力装置の制御装置であって、前記ディスプレイに表示する画像内の仮想ボタンの形態に応じて、前記入力装置の前記電磁コイル部の内、前記仮想ボタンの表示領域に対応する位置に設けられた電磁コイルを通電する通電部と、前記電圧検出部が電圧の変化を検出した電磁コイルの前記入力装置上の座標位置及び前記ディスプレイの表示画像に基づいて、前記画像内の指定された仮想ボタンを判別する制御部と、を備えた制御装置を提供する。
【００１０】
上記制御装置では、前記仮想ボタンの形態は、前記ディスプレイに表示領域内における各仮想ボタンの位置、大きさ及び形状を示す。
【００１１】
本発明は、ディスプレイの表示面側に設けられる入力装置であって、前記ディスプレイからの光を透過する複数の光透過部材が面状に配列された光透過部と、前記複数の光透過部材の各々に設けられた第１の永久磁石と、前記光透過部の光出力面を覆う、伸縮性及び光透過性を有するシートと、通電されることによって前記第１の永久磁石の磁界の向きに対向する磁界を発生する複数の電磁コイルが面状に配列された電磁コイル部と、前記電磁コイル部の各電磁コイルの電圧を検出する電圧検出部と、を備え、前記光透過部と前記電磁コイル部がそれぞれ異なる層に形成され、前記電磁コイル部の各電磁コイルは、前記複数の光透過部材の各々又は一部に対応する入力装置を提供する。
【００１２】
上記入力装置は、前記第１の永久磁石と吸引し合う第２の永久磁石が面状に配列された永久磁石部を備え、前記光透過部と前記永久磁石部がそれぞれ異なる層に形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る入力装置及びその制御装置によれば、ディスプレイに表示される仮想ボタンの形態が変化しても、当該仮想ボタンの位置をユーザが押下した際にクリック感が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態のタッチパネルの断面を概念的に示す図
【図２】光ファイバ群１０１の上面図
【図３】光ファイバの断面を示す図
【図４】光ファイバの対向する２つの側面に永久磁石１２１が設けられた場合の光ファイバの配置について説明する図
【図５】図１のタッチパネルを構成する電磁コイルの通電状態切替及び同電磁コイルの電圧検出を行う回路構成を示す図
【図６】図１に示したタッチパネルの各状態を説明する図
【図７】図１に示したタッチパネルの制御装置、並びに、当該タッチパネル及びディスプレイとの関係を示すブロック図
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、ディスプレイの表示例に基づく仮想ボタンとタッチパネルの隆起部分とを示す図
【図９】特許文献１に開示されたスイッチ付表示パネルを部分的に示す断面図
【図１０】特許文献２に開示されたスイッチ付表示パネルを部分的に示す断面図
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、特許文献３に開示された触覚シート部材を示す斜視図及び断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、一実施形態のタッチパネルの断面を概念的に示す図である。図１に示すタッチパネルは、光ファイバ群１０１と、保持シート１０３と、電磁コイル群１０５と、永久磁石群１０７と、ベース板１０９Ａ，１０９Ｂと、図１には図示しない電圧センサ群１１１とを備える。なお、光ファイバ群１０１の一部の光ファイバには、図１には図示しない永久磁石が設けられている。
【００１７】
図１に示したタッチパネルは、ディスプレイの表示面に貼り合わされる。本実施形態では、電磁コイル群１０５の一部の電磁コイルに電流を流すと、その一部の電磁コイルに対応する永久磁石が設けられた光ファイバだけが持ち上がる。すなわち、この光ファイバは、電磁コイルからの磁力によって持ち上がっている。このため、ユーザは、光ファイルが持ち上がった部分を押下すればクリック感が得られる。
【００１８】
以下、タッチパネルが備える各構成要素について詳細に説明する。
【００１９】
光ファイバ群１０１には、当該タッチパネルが貼り合わされるディスプレイの画素数と同じ数の光ファイバが含まれる。各光ファイバは、ディスプレイの一画素に対応して面状に配列され、その光路がディスプレイの表示面に対して直角となるよう設けられている。したがって、各光ファイバは、ディスプレイの対応する画素の光を保持シート１０３側に透過する。
【００２０】
図２は、光ファイバ群１０１の上面図である。図２に示す例では、光ファイバの断面が六角形であるが、円形であっても良い。光ファイバ群１０１を構成する光ファイバには、上述したように、その側面に永久磁石が設けられている。図３は、光ファイバの断面を示す図である。図３に示すように、本実施形態では、光ファイバの対向する２つの側面に永久磁石１２１がそれぞれ設けられる。なお、光ファイバには、少なくとも１つの永久磁石１２１が設けられていれば良い。
【００２１】
図２には隣り合う光ファイバが接して示されているが、光ファイバの側面には永久磁石１２１が設けられているため、光ファイバ間には間隙が設けられている。例えば、図３に示したように、光ファイバの対向する２つの側面に永久磁石１２１が設けられた場合、各光ファイバは図４に示すよう配置される。図４には、各光ファイバの６つの側面の内、永久磁石１２１が設けられる側面を実線で示し、永久磁石１２１が設けられない側面を点線で示した。図４に示された光ファイバ間の隙間は、透明度の高い油で満たされていても良い。
【００２２】
保持シート１０３は、伸縮性、光透過性及び光拡散性を有するシートであり、光ファイバ群１０１の光出力面を全体的に覆う。
【００２３】
電磁コイル群１０５には、光ファイバ群１０１に含まれる光ファイバの数又は光ファイバ群１０１の光ファイバに設けられた永久磁石１２１の数と同数の電磁コイルが含まれる。電磁コイル群１０５の電磁コイルは、１つの光ファイバ又は１つの永久磁石１２１に対応して、面状に配列されている。但し、１つの電磁コイルが複数の光ファイバ又は複数の永久磁石１２１に対応して設けられても良い。電磁コイルに電流を流すと磁界が発生する。なお、各電磁コイルは、永久磁石１２１の磁界の向きに対向する磁界を発生するよう設けられる。したがって、電磁コイルに電流を流すと、対応する永久磁石１２１が反発して、光ファイバが持ち上がる。
【００２４】
永久磁石群１０７には、光ファイバ群１０１に含まれる光ファイバの数又は光ファイバ群１０１の光ファイバに設けられた永久磁石１２１の数と同数の永久磁石が含まれる。永久磁石群１０７の永久磁石は、光ファイバに設けられた永久磁石１２１の磁界の向きと同じ向きに、面状に配列されている。すなわち、永久磁石群１０７の永久磁石は、光ファイバに設けられた永久磁石と作用して、電磁コイルが非通電状態のとき光ファイバの上下位置が安定するよう設けられている。
【００２５】
ベース板１０９Ａは、非通電状態の光ファイバが載置される基板である。ベース板１０９Ｂは、電磁コイル群１０５及び永久磁石群１０７が設置される基板である。
【００２６】
電圧センサ群１１１は、電磁コイル群１０５を構成する電磁コイルの数と同数の電圧センサが含まれる。電圧センサ群の電圧センサは、対応する電磁コイルの電圧を検出する。電磁コイルを通電しているため持ち上がった状態の光ファイバをユーザが押下すると、このとき電磁コイルには誘導起電力が発生する。また、ユーザが押下を止めると光ファイバが再び持ち上がるため、このときも電磁コイルには誘導起電力が発生する。このように、通電状態の電磁コイルに誘導起電力が発生すると、当該電磁コイルの電圧が変化する。電圧センサは、電磁コイルの電圧の変化を検出する。図５は、図１のタッチパネルを構成する電磁コイルの通電状態切替及び同電磁コイルの電圧検出を行う回路構成を示す図である。
【００２７】
図６は、図１に示したタッチパネルの各状態を説明する図である。図６には、状態（Ａ）〜（Ｅ）のときの光ファイバの動き又は状態、電磁コイルの通電状態、及び電圧センサが検出する電圧Ｖが示されている。状態（Ａ）では、電磁コイルが非通電状態であるため、光ファイバはベース板１０９Ａに着板している。このとき、光ファイバは、当該光ファイバの永久磁石１２１と永久磁石群１０７の永久磁石の間で作用する吸引力によって、ベース板１０９Ａに安定して着板している。状態（Ｂ）では、電磁コイルが通電されるため当該電磁コイルに磁界が発生し、光ファイバが持ち上がる。
【００２８】
状態（Ｃ）では、ユーザによって保持シート１０３を介して光ファイバが押下される。このとき、電磁コイルには誘導起電力が発生して、電圧センサは、瞬間的な電圧の変化を検出する。状態（Ｄ）では、ユーザが光ファイバの押下を止めると、光ファイバが再び持ち上がる。このときも、電磁コイルには状態（Ｃ）のときは逆の符号の誘導起電力が発生して、電圧センサは、状態（Ｃ）のときとは逆の符号の瞬間的な電圧の変化を検出する。状態（Ｅ）では、電磁コイルへの通電が停止されるため光ファイバがベース板１０９Ａに着板する。このとき、光ファイバは、当該光ファイバの永久磁石１２１と永久磁石群１０７の永久磁石の間で作用する吸引力によって、ベース板１０９Ａ側に着板する。
【００２９】
図７は、図１に示したタッチパネルの制御装置、並びに、当該タッチパネル及びディスプレイとの関係を示すブロック図である。図７に示すように、本実施形態のタッチパネルの制御装置２００は、表示処理部２０１と、タッチパネル駆動部２０３と、押下検出部２０５と、制御部２０７とを備える。
【００３０】
表示処理部２０１は、制御部２０７から得られたスクリーンデータに基づく画像をディスプレイに表示するよう処理する。また、表示処理部２０１は、ディスプレイに表示する画像内の仮想ボタンの形態に関するデータ（仮想ボタン形態データ）をタッチパネル駆動部２０３に送る。なお、仮想ボタンとは、ディスプレイに表示される所定領域のマーク等である。また、仮想ボタンの形態とは、ディスプレイの表示領域内における各仮想ボタンの位置、大きさ及び形状を示す。仮想ボタンの領域に対応するタッチパネル上の部分を押下することで、各仮想ボタンに割り当てられた文字の入力や動作の実行を指示することができる。
【００３１】
タッチパネル駆動部２０３は、表示処理部２０１から得られた仮想ボタン形態データに基づいて、仮想ボタンの表示領域に対応する位置に設けられたタッチパネルの電磁コイルを通電する。タッチパネル駆動部２０３が電磁コイル群１０５の一部の電磁コイルに電流を流すことで、当該電磁コイル上の光ファイバが持ち上がるため、タッチパネルの表面が部分的に隆起する。ユーザはタッチパネルの当該隆起した部分を押下することによって、当該押下した部分に対応する仮想ボタンを選択できる。
【００３２】
押下検出部２０５は、ユーザ等がタッチパネルの隆起した部分が押下されたときに発生する電圧の変化に基づいて、当該押下された部分のタッチパネル上の座標位置を検出する。押下検出部２０５には、タッチパネルを構成する電圧センサ群１１１の各電圧センサが検出した電圧を示す信号が入力される端子が、電圧センサ毎に設けられている。したがって、各端子にはタッチパネル上の座標点が割り当てられることになる。このため、押下検出部２０５は、電圧が変化した信号がどの端子に入力されたかに基づいて、押下された部分のタッチパネル上の座標位置を検出することができる。同様に、押下検出部２０５は、ユーザ等が押下を止めたとき、電圧が変化した信号がどの端子に入力されたかに基づいて、放された部分のタッチパネル上の座標位置を検出することができる。
【００３３】
制御部２０７は、ディスプレイに表示する画像のデータ（スクリーンデータ）を表示処理部２０１に送る。また、制御部２０７は、押下検出部２０５が検出した座標位置及びディスプレイに表示されている画像のデータに基づいて、当該画像内のユーザによって指定された仮想ボタンを特定する。すなわち、制御部２０７は、タッチパネル上の押下された部分又は放された部分の座標位置に対応する仮想ボタンを判別する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態のタッチパネルは、通電された電磁コイルに対応する光ファイバのみが持ち上がり、当該タッチパネルの表面が部分的に隆起する。また、当該タッチパネルの制御装置２００は、ディスプレイに表示する画像に含まれる仮想ボタンの形態に応じて、仮想ボタンの表示領域に対応するタッチパネルの領域内の電磁コイルを通電するよう制御する。さらに、当該制御装置２００は、タッチパネルの隆起した部分が押下された位置を検出し、当該位置に対応する仮想ボタンを判別する。
【００３５】
したがって、本実施形態のタッチパネル及びその制御装置２００によれば、ディスプレイに表示される仮想ボタンの形態が変化しても、当該形態の変化に合わせてタッチパネルの隆起部分を変更できる。図８（Ａ）及び（Ｂ）は、ディスプレイの表示例に基づく仮想ボタンとタッチパネルの隆起部分とを示す図である。図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、仮想ボタンが符号１１で示され、タッチパネルの隆起部分がハッチングで示された領域に対する符号１３で示される。本実施形態によれば、ディスプレイの表示が図８（Ａ）の表示から図８（Ｂ）の表示に変更されても、各表示における仮想ボタンの形態に応じてタッチパネルの隆起部分が変化する。したがって、ディスプレイに表示される仮想ボタンの形態が変化しても、ユーザは、当該仮想ボタンの位置を押下した際にクリック感を得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る入力装置は、ディスプレイに表示された仮想ボタンの位置をユーザが押下した際にクリック感が得られるタッチパネル等として有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１０１  光ファイバ群
１０３  保持シート
１０５  電磁コイル群
１０７  永久磁石群
１０９Ａ，１０９Ｂ  ベース板
１１１  電圧センサ群
２００  制御装置
２０１  表示処理部
２０３  タッチパネル駆動部
２０５  押下検出部
２０７  制御部
【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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【図１１】
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