WO2012014387A1 - 触感呈示装置及び触感呈示装置の制御方法 - Google Patents

触感呈示装置及び触感呈示装置の制御方法 Download PDF

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河野　健治
三宅　崇之
教志 篠▲崎▼
恵 桑原
隼 武田
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Definitions

  • the present invention relates to a tactile sensation providing apparatus including a touch sensor and a control method for the tactile sensation providing apparatus.
  • Input devices including touch sensors such as a touch panel and a touch switch are widely used as input devices such as an operation unit to receive.
  • any type of touch sensor accepts a touch input (input operation) by an object to be pressed (object) such as a finger or a stylus pen. Does not physically displace.
  • an input device that detects an input greater than a predetermined pressing load on a predetermined area of the touch sensor, vibrates the touch sensor, and feeds back a tactile sensation to the fingertip of the operator (for example, Patent Document 1).
  • the function of tactile sensation that vibrates the touch sensor can be implemented as a chip using a dedicated processor or piezoelectric element.
  • a touch sensor device that does not have a tactile sensation providing function can be combined with a chip that provides the tactile sensation providing function, the tactile sensation providing function can be introduced into various touch sensor devices and function as a tactile sensation providing device.
  • the tactile sensation providing apparatus has a dual chip configuration including a chip that controls the entire apparatus such as an application and a touch sensor, and a chip that controls tactile sensation presentation.
  • the conventional technology has not been studied on a tactile sensation providing device having a dual chip configuration.
  • the conventional touch sensor detects the position information of the touch input, but does not detect the pressing load of the touch input.
  • the tactile sensation providing chip detects the touch input pressing load using, for example, a piezoelectric element or the like in order to perform a control of presenting a tactile sensation when there is a pressing load of a predetermined value or more. For this reason, in order for a chip that controls the entire apparatus, such as an application, to perform application processing based on the pressing load, the pressing load must be acquired from the tactile sense presentation chip.
  • the pressing load detected by the tactile sensation providing chip is information detected for controlling the tactile sensation presentation, and application to application processing using other chips has not been studied.
  • an object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a tactile sensation capable of executing application processing based on a pressing load by exchanging signals regarding the pressing load detected for the tactile sensation between the dual chips.
  • the invention of the tactile sensation providing apparatus is as follows: A touch sensor; A load detection unit for detecting a pressing load on the touch sensor for tactile sensation presentation; A tactile sensation providing unit that vibrates the touch surface of the touch sensor; A tactile sensation presentation control unit that controls driving of the tactile sensation presentation unit; A main control unit that controls an application that performs processing corresponding to the pressing load, The main control unit transmits a pressing load detection instruction to the tactile sensation presentation control unit at the time of starting the application, and transmits a pressing load stop instruction to the tactile sensation presentation control unit at the end of the application, The tactile sensation presentation control unit starts detection of the pressing load when receiving the pressing load detection instruction from the main control unit, and detects the pressing load when receiving the pressing load stop instruction from the main control unit. It is characterized by stopping.
  • the invention of the control method of the tactile sensation providing apparatus is as follows: A touch sensor; A load detection unit for detecting a pressing load on the touch sensor for tactile sensation presentation; A tactile sensation providing unit that vibrates the touch surface of the touch sensor; A tactile sensation presentation control unit that controls driving of the tactile sensation presentation unit; A control method of a tactile sensation providing apparatus comprising: a main control unit that controls an application that performs processing corresponding to a pressing load; The main control unit transmits a pressing load detection instruction to the tactile sensation presentation control unit at the time of starting the application, and transmits a pressing load stop instruction to the tactile sensation presentation control unit at the end of the application; When the tactile sensation presentation control unit receives the pressing load detection instruction from the main control unit, the tactile sensation presentation control unit starts detecting the pressing load, and receives the pressing load stop instruction from the main control unit, detects the pressing load. And a step of stopping.
  • application processing based on the pressing load can be performed by exchanging signals regarding the pressing load detected for tactile presentation between the dual chips.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a tactile sensation providing apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a top view which shows schematic structure of two examples of the support structure of the touch sensor shown in FIG. It is a sequence diagram which shows the operation example of the host part and haptic part in the tactile sense presentation apparatus shown in FIG. It is a sequence diagram which shows the operation example of the host part and haptic part in the tactile sense presentation apparatus shown in FIG. It is a sequence diagram which shows the operation example of the host part and haptic part in the tactile sense presentation apparatus shown in FIG. It is a sequence diagram which shows the operation example of the host part and haptic part in the tactile sense presentation apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a tactile sensation providing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • This tactile sensation providing apparatus includes a host unit 10 that controls the operation of the entire apparatus, a haptic unit 20 that performs control related to tactile sensation presentation, a touch sensor control unit 31, a touch sensor 32, a display control unit 41, and a display unit 42.
  • the host unit 10 includes a main control unit 11 and a main storage unit 12.
  • the main control unit 11 is composed of any suitable processor such as a CPU (Central Processing Unit), and controls the operation of the entire apparatus such as application processing and a user interface.
  • the application mentioned here includes software processing such as an operating system and middleware in addition to individual applications.
  • the main storage unit 12 stores an application program and a plurality of parameter tables for tactile sensation presentation. Details of the parameter table will be described later.
  • the haptic unit 20 includes a tactile sensation presentation control unit 21, a piezoelectric element 22, and a storage unit 23.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 is configured by a dedicated processor (for example, a DSP (digital signal processor)).
  • the piezoelectric element 22 of the haptic unit 20 constitutes a tactile sensation providing unit that vibrates the touch surface 32 a of the touch sensor 32 and a load detection unit that detects a pressing load on the touch sensor 32.
  • the pressing load detected by the piezoelectric element 22 is supplied to the tactile sensation presentation control unit 21.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 controls the driving of the piezoelectric element 22 based on the pressing load detected by the piezoelectric element 22.
  • the storage unit 23 stores a plurality of parameter tables for tactile sensation presentation.
  • the parameter table stored in the storage unit 23 is the same as the parameter table stored in the main storage unit 12 of the host unit 10. That is, the host unit 10 and the haptic unit 20 store a common tactile sensation parameter table.
  • the parameter table for presenting tactile sensation includes various parameters such as the number of pressing steps, the number of release steps, the pressing threshold value, the release threshold value, the pressing vibration pattern, the release vibration pattern, the vibration strength, and the calibration parameter.
  • the number of pressing steps sets the number (number of times) of tactile sensation (pressing tactile sensation) given to an object while the touch sensor 32 is pressed by an object such as a finger.
  • the release step number sets the number of tactile sensations (release tactile sensation) that the object gives to the object during release from the touch sensor 32.
  • a load threshold value corresponding to each of the pressing step number and the releasing step number is set.
  • the pressing vibration pattern and the release vibration pattern set a driving signal pattern to be given to the piezoelectric element 22 in order to present a pressing feeling and a releasing feeling.
  • the vibration strength sets the vibration strength of each of the pressing vibration pattern and the release vibration pattern.
  • the calibration parameters set vibration intensity, input sensitivity, and the like for each tactile sensation presentation area.
  • the touch sensor 32 receives a touch input by a pressed object (object) such as a finger on the display unit 42, and includes a touch panel, a touch switch, or the like of a known method such as a resistance film method, a capacitance method, or an optical method.
  • the touch sensor control unit 31 detects the input position information by the pressed object with respect to the touch surface 32a (see FIG. 2) of the touch sensor 32.
  • the touch sensor control unit 31 and the main control unit 11 of the host unit 10 are combined.
  • the touch sensor control unit 31 displays the position information of the touch input of the host unit 10. Supply to the main control unit 11.
  • the display unit 42 is controlled by the main control unit 11 via the display control unit 41. Thereby, the display unit 42 displays a user interface based on the application. In the user interface, the display unit 42 displays a pressing load corresponding area such as a push button switch (push button switch).
  • the display unit 42 is configured using, for example, a liquid crystal display panel or an organic EL display panel.
  • FIGS. 2A and 2B are plan views showing schematic configurations of two examples of the support structure of the touch sensor 32 shown in FIG.
  • the support structure shown in FIG. 2A supports the touch sensor 32 having a rectangular shape in plan view so that it can be bent on the display unit 42 (see FIG. 1) at the four corners on the back surface side via the support members 50. It is a thing.
  • the strip-like piezoelectric elements 22a and 22b are located on the sides corresponding to the central part of the two opposing long sides. Affixed along.
  • the piezoelectric elements 22a and 22b constitute the piezoelectric element 22 of FIG.
  • the touch sensor 32 is slightly bent when the touch surface 32a is pressed. Due to the bending deformation, electric charges are accumulated in the piezoelectric elements 22a and 22b to generate a voltage. Further, when a voltage is applied to the piezoelectric elements 22a and 22b from the outside, the piezoelectric elements 22a and 22b are bent and displaced, and the touch sensor 32 is bent and vibrated with the four support members 50 as nodes.
  • the support structure shown in FIG. 2 (b) has a rectangular touch sensor 32 in plan view, on the back side thereof, with four points at the four corners and two points at the center of two opposing long sides.
  • the support member 50 is supported on the display unit 42 (see FIG. 1) so as to bend.
  • strip-like piezoelectric elements 22a and 22b constituting the piezoelectric element 22 of FIG. 1 are arranged at the center of two opposing short sides outside the display area 42a of the display unit 42. Are attached along the corresponding sides.
  • the touch sensor 32 bends slightly when the touch surface 32a is pressed. Due to the bending deformation, electric charges are accumulated in the piezoelectric elements 22a and 22b to generate a voltage. Further, when a voltage is applied to the piezoelectric elements 22a and 22b from the outside, the piezoelectric elements 22a and 22b are bent and displaced, and the touch sensor 32 bends and vibrates with the six support members 50 as nodes.
  • FIG. 3 is a sequence diagram showing an operation example of the host unit 10 and the haptic unit 20 in the tactile sensation providing apparatus shown in FIG. 1
  • the display unit 42 displays a user interface including a pressing load corresponding area such as a push button (step S101).
  • a pressing load corresponding area such as a push button
  • the main control unit 11 obtains input position information from the touch sensor control unit 31 and determines the position of the object. Detect (step S102). Then, the main control unit 11 determines whether or not the object is input to a predetermined area (a pressing load corresponding area of the user interface) of the touch surface 32a based on the object position detection result (step S103).
  • the tactile sensation presentation control unit 21 periodically acquires the output voltage of the piezoelectric element 22 and detects the pressing load applied to the touch sensor 32 (step S201).
  • the pressing load detected by the tactile sensation presentation control unit 21 is information detected for controlling tactile sensation presentation.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 according to this embodiment notifies the main control unit 11 of the host unit 10 of the pressing load acquired periodically (step S202). Thereby, the main control unit 11 can perform application processing based on the pressing load.
  • the main control unit 11 performs the tactile sensation presentation corresponding to the application based on the pressing load received from the tactile sensation presentation control unit 21.
  • a tactile sensation presenting area an area where a tactile sensation should be presented for an input is referred to as a tactile sensation presenting area.
  • the main control unit 11 indicates that the pressing load notified from the tactile sensation presentation control unit 21 is the tactile sensation presentation. It is determined whether or not the pressing threshold value (reference for presenting tactile sensation) set in the parameter table corresponding to the area has been reached (step S104).
  • the main control unit 11 transmits a tactile sensation presentation instruction to the tactile sensation presentation control unit 21 of the haptic unit 20 (step S105).
  • This tactile sensation presentation instruction includes a number indicating a parameter table corresponding to the tactile sensation presentation area.
  • the main control unit 11 can cause the haptic unit 20 to present a desired tactile sensation by switching the tactile sensation presenting parameter table according to the application and the tactile sensation presenting area.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 upon receiving the tactile sensation presentation instruction from the main control unit 11, the tactile sensation presentation control unit 21 outputs a pressing vibration pattern set in the parameter table indicated by the tactile sensation presentation instruction to the piezoelectric element 22.
  • the tactile sensation is presented to the object (step S203).
  • the tactile sensation presentation control unit 21 transmits the pressing load detected for tactile sensation presentation to the main control unit 11, and the main control unit 11 outputs the touch sensor 32 and the tactile sensation.
  • the application processing is performed based on the pressing load received from the presentation control unit 21. Accordingly, application processing based on the pressing load can be performed by exchanging signals regarding the pressing load detected for the tactile sensation between the dual chips of the host unit 10 and the haptic unit 20. That is, the main control unit 11 can change the user interface of the application in accordance with the pressing load, or execute a process associated with the pressing load corresponding area.
  • the main control unit 11 presents a tactile sensation when the tactile sensation presentation area is touched and the pressing load received from the tactile sensation presentation control unit 21 satisfies the criterion for presenting the tactile sensation. In this way, the operation of the tactile sensation presentation control unit 21 is controlled. This makes it possible to present a desired tactile sensation according to the application by exchanging signals regarding the pressing load detected for tactile sensation presentation between the dual chips of the host unit 10 and the haptic unit 20. .
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing another operation example of the host unit 10 and the haptic unit 20 in the tactile sensation providing apparatus shown in FIG.
  • the display unit 42 displays a user interface including a pressing load corresponding area such as a push button (step S101).
  • a pressing load corresponding area such as a push button
  • the main control unit 11 obtains input position information from the touch sensor control unit 31 and determines the position of the object. Detect (step S102). Then, the main control unit 11 determines whether or not the object is input to a predetermined area (a pressing load corresponding area of the user interface) of the touch surface 32a based on the object position detection result (step S103).
  • the main control unit 11 transmits a pressing load detection instruction to the tactile sensation presentation control unit 21 of the haptic unit 20 (step S106).
  • the haptic unit 20 when the tactile sensation presentation control unit 21 receives the pressing load detection instruction from the main control unit 11, the haptic unit 20 acquires the output voltage of the piezoelectric element 22 and detects the pressing load applied to the touch sensor 32 (step S201). .
  • the pressing load detected by the tactile sensation presentation control unit 21 is information detected for controlling tactile sensation presentation.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 according to the present embodiment notifies the acquired pressing load to the main control unit 11 of the host unit 10 (step S202). Thereby, the main control unit 11 can perform application processing in consideration of the pressing load.
  • the main control unit 11 performs the tactile sensation presentation corresponding to the application based on the pressing load received from the tactile sensation presentation control unit 21.
  • the main control unit 11 indicates that the pressing load notified from the tactile sensation presentation control unit 21 is the tactile sensation presentation. It is determined whether or not the pressing threshold value (reference for presenting tactile sensation) set in the parameter table corresponding to the area has been reached (step S104).
  • the main control unit 11 transmits a tactile sensation presentation instruction to the tactile sensation presentation control unit 21 of the haptic unit 20 (step S105).
  • This tactile sensation presentation instruction includes a number indicating a parameter table corresponding to the tactile sensation presentation area.
  • the main control unit 11 can cause the haptic unit 20 to present a desired tactile sensation by switching the tactile sensation presenting parameter table according to the application and the tactile sensation presenting area.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 upon receiving the tactile sensation presentation instruction from the main control unit 11, the tactile sensation presentation control unit 21 outputs a pressing vibration pattern set in the parameter table indicated by the tactile sensation presentation instruction to the piezoelectric element 22.
  • the tactile sensation is presented to the object (step S203).
  • the main control unit 11 transmits a pressing load detection instruction to the tactile sensation presentation control unit 21 when the pressing load corresponding area is touched.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 detects the pressing load and transmits the detected pressing load to the main control unit 11.
  • the main control unit 11 performs application processing based on the pressing load received from the tactile sensation presentation control unit 21. Accordingly, application processing based on the pressing load can be performed by exchanging signals regarding the pressing load detected for the tactile sensation between the dual chips of the host unit 10 and the haptic unit 20. That is, the main control unit 11 can change the user interface of the application in accordance with the pressing load, or execute a process associated with the pressing load corresponding area.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 detects the pressing load after receiving the pressing load detection instruction from the main control unit 11, it is possible to suppress detection of unnecessary pressing load, and the processing load and consumption of the entire tactile sensation presentation device. Electric power can be reduced.
  • the main control unit 11 presents a tactile sensation when the tactile sensation presentation area is touched and the pressing load received from the tactile sensation presentation control unit 21 satisfies the criterion for presenting the tactile sensation. In this way, the operation of the tactile sensation presentation control unit 21 is controlled. This makes it possible to present a desired tactile sensation according to the application by exchanging signals regarding the pressing load detected for tactile sensation presentation between the dual chips of the host unit 10 and the haptic unit 20. .
  • FIG. 5 is a sequence diagram showing another operation example of the host unit 10 and the haptic unit 20 in the tactile sensation providing apparatus shown in FIG.
  • a user interface including a pressing load corresponding area such as a push button is displayed on the display unit 42 (step S101). Then, the main control unit 11 transmits a pressing load detection instruction to the tactile sensation presentation control unit 21 (step S107).
  • the tactile sensation presentation control unit 21 when the tactile sensation presentation control unit 21 receives a pressing load detection instruction from the main control unit 11, the tactile sensation presentation control unit 21 starts detecting the pressing load.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 periodically acquires the output voltage of the piezoelectric element 22 and detects the pressing load applied to the touch sensor 32 (steps S201a to S201c).
  • the pressing load detected by the tactile sensation presentation control unit 21 is information detected for controlling tactile sensation presentation.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 according to the present embodiment notifies the main control unit 11 of the host unit 10 of the pressing load acquired periodically (steps S202a to S202c). Thereby, the main control unit 11 can perform application processing in consideration of the pressing load.
  • the main control unit 11 transmits a pressing load stop instruction to the tactile sensation presentation control unit 21 (step S109).
  • the tactile sensation presentation control unit 21 when the tactile sensation presentation control unit 21 receives the pressing load stop instruction from the main control unit 11, the tactile sensation presentation control unit 21 stops detecting the pressing load (step S204).
  • the main control unit 11 transmits a pressing load detection instruction to the tactile sensation presentation control unit 21 when the application that performs processing corresponding to the pressing load is started, and the tactile sensation presentation control unit 21 when the application ends.
  • a pressing load stop instruction is transmitted.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 starts to detect a pressing load when receiving a pressing load detection instruction from the main control unit 11, and stops detecting the pressing load when receiving a pressing load stop instruction from the main control unit 11. Accordingly, application processing based on the pressing load can be performed by exchanging signals regarding the pressing load detected for the tactile sensation between the dual chips of the host unit 10 and the haptic unit 20.
  • the main control unit 11 can change the user interface of the application in accordance with the pressing load, or execute a process associated with the pressing load corresponding area.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 detects the pressing load after receiving the pressing load detection instruction from the main control unit 11, it is possible to suppress detection of unnecessary pressing load, and the processing load and consumption of the entire tactile sensation presentation device. Electric power can be reduced.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 stops detecting the pressing load, and thus can further reduce the processing load and power consumption of the entire tactile sensation providing apparatus. it can.
  • the detection and stop of the pressing load can be switched according to the operating state of the tactile sensation providing apparatus, such as transition to and release from the sleep mode, as well as switching by activation and termination of the application.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and many variations or modifications are possible.
  • the main control unit 11 wants to control the haptic unit 20 using a tactile sensation parameter table that is not stored in the storage unit 23 of the haptic unit 20.
  • the main control unit 11 can also include the tactile sensation presentation instruction (S105) including the parameter table itself for presenting the tactile sensation and transmit it to the tactile sensation presentation control unit 21.
  • the tactile sensation presentation control unit 21 that has received the parameter table can drive the piezoelectric element 22 in accordance with the received parameter table and store the received parameter table in the storage unit 23.
  • the tactile sensation providing unit and the load detecting unit are configured by the piezoelectric element 22, but the tactile sensation providing unit and the load detecting unit may be provided separately.
  • the tactile sensation providing unit is not limited to the piezoelectric element, and other known vibration means such as an eccentric motor or a solenoid can be used. It is also possible to support the touch sensor via a stacked piezoelectric element.
  • the load detection unit is not limited to the piezoelectric element, and other known load detection means such as a strain sensor can be used. Furthermore, the load detection unit can be omitted.
  • the present invention can also be applied to a case where the pressing load corresponding area is directly drawn on the touch sensor by printing or the like without including a display unit.
  • the input device drives the piezoelectric element when the pressing load detected based on the output of the piezoelectric element satisfies a criterion for presenting a tactile sensation.
  • the case where the pressing load detected based on the output of the piezoelectric element satisfies the standard for presenting tactile sensation may be the time when the detected pressing load reaches a reference value for presenting tactile sensation.
  • the detected pressing load may exceed a reference value that provides tactile sensation, or may be detected when a reference value that provides tactile sensation is detected based on the output of the piezoelectric element.

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Abstract

　デュアルチップ間で、触感呈示のために検出された押下荷重に関する信号を交換することにより、押下荷重に基づくアプリケーション処理を実行する。本発明に係る触感呈示装置は、タッチセンサと、触感呈示のために該タッチセンサに対する押下荷重を検出する荷重検出部と、前記タッチセンサのタッチ面を振動させる触感呈示部と、該触感呈示部の駆動を制御する触感呈示制御部と、押下荷重に対応した処理を行うアプリケーションを制御する主制御部と、を備え、前記主制御部は、前記アプリケーション起動時に前記触感呈示制御部に押下荷重検出指示を送信し、アプリケーション終了時に前記触感呈示制御部に押下荷重停止指示を送信し、前記触感呈示制御部は、前記主制御部から前記押下荷重検出指示を受けると、前記押下荷重の検出を開始し、前記主制御部から前記押下荷重停止指示を受けると、前記押下荷重の検出を停止する、ことを特徴とする。

Description

触感呈示装置及び触感呈示装置の制御方法 関連出願へのクロスリファレンス
　本出願は、日本国特許出願２０１０－１６８５８２号（２０１０年７月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本発明は、タッチセンサを備える触感呈示装置及び当該触感呈示装置の制御方法に関するものである。
　近年、携帯電話やゲーム機等の携帯機器、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、操作者による入力操作を受け付ける操作部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。
　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、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等の押下対象（オブジェクト）によるタッチ入力（入力操作）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。
　そこで、例えば、タッチセンサの所定領域への所定の押下荷重以上の入力を検出し、これによりタッチセンサを振動させて、操作者の指先に触覚をフィードバックする入力装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０－２９３６４４号公報
　タッチセンサを振動させる触感呈示の機能は、専用のプロセッサや圧電素子などを用いたチップとして実装することができる。例えば、触感呈示機能を持たないタッチセンサ装置に触感呈示機能を提供するチップを組み合わせることができれば、種々のタッチセンサ装置に触感呈示機能を導入し、触感呈示装置として機能させることが可能になる。この場合、触感呈示装置は、アプリケーションやタッチセンサなどの装置全体を制御するチップと、触感呈示を制御するチップとを備えるデュアルチップ構成となる。しかし、従来技術においては、デュアルチップ構成の触感呈示装置に関する検討が行われていない。
　従来のタッチセンサは、タッチ入力の位置情報を検出するが、タッチ入力の押下荷重の検出は行わない。一方、触感呈示用のチップは、所定値以上の押下荷重があった場合に触感を呈示するという制御を行うため、例えば圧電素子等によりタッチ入力の押下荷重を検出する。このため、アプリケーションなど装置全体を制御するチップが押下荷重に基づいてアプリケーションの処理を行うためには、触感呈示用のチップから押下荷重を取得しなくてはならない。例えば、押しボタンやアイコンなど、アプリケーションのユーザインタフェースのうち、押下荷重に対応した処理を行うべき所定領域（押下荷重対応エリア）に所定の押下荷重以上のタッチ入力がある場合、当該タッチ入力に対して適切なアプリケーション処理を行うことが期待される。しかし、触感呈示用のチップが検出する押下荷重は、触感呈示の制御のために検出された情報であって、他のチップでのアプリケーション処理への応用は検討されていない。
　したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、デュアルチップ間で、触感呈示のために検出された押下荷重に関する信号を交換することにより、押下荷重に基づくアプリケーション処理を実行可能な触感呈示装置を提供することにある。
　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、
　タッチセンサと、
　触感呈示のために該タッチセンサに対する押下荷重を検出する荷重検出部と、
　前記タッチセンサのタッチ面を振動させる触感呈示部と、
　該触感呈示部の駆動を制御する触感呈示制御部と、
　押下荷重に対応した処理を行うアプリケーションを制御する主制御部と、を備え、
　前記主制御部は、前記アプリケーション起動時に前記触感呈示制御部に押下荷重検出指示を送信し、アプリケーション終了時に前記触感呈示制御部に押下荷重停止指示を送信し、
　前記触感呈示制御部は、前記主制御部から前記押下荷重検出指示を受けると、前記押下荷重の検出を開始し、前記主制御部から前記押下荷重停止指示を受けると、前記押下荷重の検出を停止する、ことを特徴とするものである。
　さらに、上記目的を達成する第２の観点に係る触感呈示装置の制御方法の発明は、
　タッチセンサと、
　触感呈示のために該タッチセンサに対する押下荷重を検出する荷重検出部と、
　前記タッチセンサのタッチ面を振動させる触感呈示部と、
　該触感呈示部の駆動を制御する触感呈示制御部と、
　押下荷重に対応した処理を行うアプリケーションを制御する主制御部と、を備える触感呈示装置の制御方法であって、
　前記主制御部が、前記アプリケーション起動時に前記触感呈示制御部に押下荷重検出指示を送信し、アプリケーション終了時に前記触感呈示制御部に押下荷重停止指示を送信するステップと、
　前記触感呈示制御部が、前記主制御部から前記押下荷重検出指示を受けると、前記押下荷重の検出を開始し、前記主制御部から前記押下荷重停止指示を受けると、前記押下荷重の検出を停止するステップと、を有することを特徴とするものである。
　本発明によれば、デュアルチップ間で、触感呈示のために検出された押下荷重に関する信号を交換することにより、押下荷重に基づくアプリケーション処理を行うことができる。
本発明の第1の実施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。 図１に示したタッチセンサの支持構造の二つの例の概略構成を示す平面図である。 図１に示した触感呈示装置におけるホスト部およびハプティック部の動作例を示すシーケンス図である。 図１に示した触感呈示装置におけるホスト部およびハプティック部の動作例を示すシーケンス図である。 図１に示した触感呈示装置におけるホスト部およびハプティック部の動作例を示すシーケンス図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１の実施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、装置全体の動作を制御するホスト部１０、触感呈示に関する制御を行うハプティック部２０、タッチセンサ制御部３１、タッチセンサ３２、表示制御部４１、及び、表示部４２を有する。
　ホスト部１０は、主制御部１１及び主記憶部１２を有する。主制御部１１は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサで構成されるもので、アプリケーション処理やユーザインタフェースなど装置全体の動作を制御するものである。なお、ここで言うアプリケーションとは、個別のアプリケーションに加え、オペレーティングシステムやミドルウェアなどのソフトウェア処理も含むものである。主記憶部１２は、アプリケーションプログラムや、触感呈示用の複数のパラメータテーブルを格納する。パラメータテーブルの詳細については後述するものとする。
　ハプティック部２０は、触感呈示制御部２１、圧電素子２２、及び、記憶部２３を有する。触感呈示制御部２１は専用のプロセッサ（例えば、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成される。ハプティック部２０の圧電素子２２は、タッチセンサ３２のタッチ面３２ａを振動させる触感呈示部と、タッチセンサ３２に対する押下荷重を検出する荷重検出部とを構成する。圧電素子２２により検出される押下荷重は、触感呈示制御部２１に供給される。触感呈示制御部２１は、圧電素子２２で検出される押下荷重に基づいて、圧電素子２２の駆動を制御する。記憶部２３は、触感呈示用の複数のパラメータテーブルを格納している。ここで、記憶部２３が格納するパラメータテーブルは、ホスト部１０の主記憶部１２が格納しているパラメータテーブルと共通である。即ち、ホスト部１０と、ハプティック部２０は、共通の触感呈示用のパラメータテーブルを格納している。
　触感呈示用のパラメータテーブルには、押下段数、リリース段数、押下閾値、リリース閾値、押下振動パターン、リリース振動パターン、振動の強さ、キャリブレーション用パラメータ等の各種のパラメータが含まれる。押下段数は、指等のオブジェクトによるタッチセンサ３２の押下中に、オブジェクトに与える触感（押下触感）の段数（回数）を設定する。リリース段数は、オブジェクトがタッチセンサ３２からリリース中にオブジェクトに与える触感（リリース触感）の段数を設定する。押下閾値およびリリース閾値は、押下段数およびリリース段数の各段に対応する荷重の閾値を設定する。押下振動パターンおよびリリース振動パターンは、押下触感およびリリース触感を呈示するために圧電素子２２に与える駆動信号パターンを設定する。この押下振動パターンやリリース振動パターンによって、押しボタンスイッチを押した際に得られるクリック触感、押し込み触感等が呈示される。振動の強さは、押下振動パターンおよびリリース振動パターンの各々の振動の強さを設定する。キャリブレーション用パラメータは、触感呈示エリアのエリア毎の振動強度や入力感度等を設定する。
　タッチセンサ３２は、表示部４２に対する指などの押下物（オブジェクト）によるタッチ入力を受け付けるもので、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の公知の方式のタッチパネルやタッチスイッチ等により構成される。このタッチセンサ３２のタッチ面３２ａ（図２参照）に対する押下物による入力位置情報は、タッチセンサ３２の出力に基づいてタッチセンサ制御部３１で検出される。タッチセンサ制御部３１とホスト部１０の主制御部１１とが結合されており、タッチセンサ制御部３１は、タッチセンサ３２へのタッチ入力があった場合、タッチ入力の位置情報をホスト部１０の主制御部１１に供給する。
　表示部４２は、主制御部１１により表示制御部４１を介して制御される。これにより、表示部４２は、アプリケーションに基づくユーザインタフェースを表示する。そして、そのユーザインタフェースにおいて、表示部４２は、例えば、押しボタンスイッチ（プッシュ式ボタンスイッチ）等のような押下荷重対応エリアを表示する。表示部４２は、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される。
　図２（ａ）および（ｂ）は、図１に示したタッチセンサ３２の支持構造の二つの例の概略構成を示す平面図である。図２（ａ）に示す支持構造は、平面視長方形のタッチセンサ３２を、その裏面側の四隅の四点でそれぞれ支持部材５０を介して表示部４２（図１参照）上に湾曲可能に支持したものである。また、タッチセンサ３２の裏面側には、仮想線で示す表示部４２の表示領域４２ａの外側で、対向する２つの長辺の中央部に、短冊状の圧電素子２２ａ，２２ｂが対応する辺に沿って貼付されている。圧電素子２２ａ，２２ｂは、図１の圧電素子２２を構成する。
　これにより、タッチセンサ３２は、タッチ面３２ａが押下されると微小湾曲する。そして、その湾曲変形により圧電素子２２ａ，２２ｂに電荷が蓄積されて電圧が発生する。また、圧電素子２２ａ，２２ｂに外部から電圧を印加すると、圧電素子２２ａ，２２ｂが湾曲変位して、タッチセンサ３２は四点の支持部材５０を節として湾曲振動する。
　図２（ｂ）に示す支持構造は、平面視長方形のタッチセンサ３２を、その裏面側で、四隅の四点と、対向する２つの長辺の中央部の二点との合計六点でそれぞれ支持部材５０を介して表示部４２（図１参照）上に湾曲可能に支持したものである。また、タッチセンサ３２の裏面側には、表示部４２の表示領域４２ａの外側で、対向する２つの短辺の中央部に、図１の圧電素子２２を構成する短冊状の圧電素子２２ａ，２２ｂが、対応する辺に沿って貼付されている。
　これにより、図２（ａ）の場合と同様に、タッチセンサ３２は、タッチ面３２ａが押下されると微小湾曲する。そして、その湾曲変形により圧電素子２２ａ，２２ｂに電荷が蓄積されて電圧が発生する。また、圧電素子２２ａ，２２ｂに外部から電圧を印加すると、圧電素子２２ａ，２２ｂが湾曲変位して、タッチセンサ３２は六点の支持部材５０を節として湾曲振動する。
　以下、図１に示した触感呈示装置におけるホスト部１０およびハプティック部２０の動作例について説明する。図３は、図１に示す触感呈示装置におけるホスト部１０およびハプティック部２０の動作例を示すシーケンス図である。
　ホスト部１０において、主制御部１１がアプリケーションを起動すると、表示部４２には、押しボタン等の押下荷重対応エリアを含むユーザインタフェースが表示される（ステップＳ１０１）。表示部４２上に支持されているタッチセンサ３２に対し、指などのオブジェクトにより入力が行われると、主制御部１１は、タッチセンサ制御部３１から入力位置情報を取得して、オブジェクトの位置を検出する（ステップＳ１０２）。そして、主制御部１１は、オブジェクトの位置検出結果に基づいて、オブジェクトがタッチ面３２ａの所定領域（ユーザインタフェースの押下荷重対応エリア）に対して入力しているかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。
　ハプティック部２０では、触感呈示制御部２１は、定期的に圧電素子２２の出力電圧を取得して、タッチセンサ３２にかかる押下荷重を検出している（ステップＳ２０１）。触感呈示制御部２１が検出する押下荷重は、触感呈示の制御のために検出された情報である。しかし、本実施形態に係る触感呈示制御部２１は、定期的に取得した押下荷重を、ホスト部１０の主制御部１１に通知する（ステップＳ２０２）。これにより、主制御部１１は、押下荷重に基づいてアプリケーションの処理を行うことができる。
　本実施形態では、主制御部１１は、触感呈示制御部２１から受信した押下荷重を基にアプリケーションに対応した触感呈示を行うものとする。これ以降、ユーザインタフェースの押下荷重対応エリアのうち、入力に対して触感を提示すべきエリアを触感呈示エリアと称する。ホスト部１０では、オブジェクトがタッチ面３２ａの押下荷重対応エリア（触感呈示エリア）に対して入力している場合、主制御部１１は、触感呈示制御部２１から通知された押下荷重が、触感呈示エリアに対応するパラメータテーブルで設定されている押下閾値（触感を呈示する基準）に達しているかどうか判定する（ステップＳ１０４）。押下閾値に達している場合、主制御部１１は、ハプティック部２０の触感呈示制御部２１に対して、触感呈示指示を送信する（ステップＳ１０５）。この触感呈示指示には、触感呈示エリアに対応するパラメータテーブルを示す番号が含まれる。主制御部１１は、アプリケーションや触感呈示エリアに応じて触感呈示用のパラメータテーブルを切り替えることにより、ハプティック部２０に所望の触感を呈示させることが可能になる。
　ハプティック部２０では、触感呈示制御部２１は、主制御部１１からの触感呈示指示を受けると、圧電素子２２に対して触感呈示指示で示されるパラメータテーブルに設定されている押下振動パターンを出力し、オブジェクトに対して触感を呈示する（ステップＳ２０３）。
　このように、本実施形態によれば、触感呈示制御部２１は、触感呈示のために検出した押下荷重を主制御部１１に送信し、主制御部１１は、タッチセンサ３２の出力と、触感呈示制御部２１から受信した押下荷重とに基づき、アプリケーションの処理を行う。これにより、ホスト部１０とハプティック部２０とのデュアルチップ間で、触感呈示のために検出された押下荷重に関する信号を交換することにより、押下荷重に基づくアプリケーション処理を行うことができる。すなわち、主制御部１１は、押下荷重に応じてアプリケーションのユーザインタフェースを変更したり、押下荷重対応エリアに関連付けられた処理を実行したりすることが可能となる。
　また、本実施形態によれば、主制御部１１は、触感呈示エリアがタッチされており、触感呈示制御部２１から受信した押下荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、触感を呈示するように触感呈示制御部２１の動作を制御する。これにより、ホスト部１０とハプティック部２０とのデュアルチップ間で、触感呈示のために検出された押下荷重に関する信号を交換することにより、アプリケーションに応じた所望の触感を呈示することが可能になる。
　図４は、図１に示す触感呈示装置におけるホスト部１０およびハプティック部２０の他の動作例を示すシーケンス図である。
　ホスト部１０において、主制御部１１がアプリケーションを起動すると、表示部４２には、押しボタン等の押下荷重対応エリアを含むユーザインタフェースが表示される（ステップＳ１０１）。表示部４２上に支持されているタッチセンサ３２に対し、指などのオブジェクトにより入力が行われると、主制御部１１は、タッチセンサ制御部３１から入力位置情報を取得して、オブジェクトの位置を検出する（ステップＳ１０２）。そして、主制御部１１は、オブジェクトの位置検出結果に基づいて、オブジェクトがタッチ面３２ａの所定領域（ユーザインタフェースの押下荷重対応エリア）に対して入力しているかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。押下荷重対応エリアに対して入力がある場合、主制御部１１は、ハプティック部２０の触感呈示制御部２１に押下荷重検出指示を送信する（ステップＳ１０６）。
　ハプティック部２０では、触感呈示制御部２１は、主制御部１１から押下荷重検出指示を受信すると、圧電素子２２の出力電圧を取得して、タッチセンサ３２にかかる押下荷重を検出する（ステップＳ２０１）。触感呈示制御部２１が検出する押下荷重は、触感呈示の制御のために検出された情報である。しかし、本実施形態に係る触感呈示制御部２１は、取得した押下荷重を、ホスト部１０の主制御部１１に通知する（ステップＳ２０２）。これにより、主制御部１１は、押下荷重を考慮したアプリケーション処理を行うことができる。
　本実施形態では、主制御部１１は、触感呈示制御部２１から受信した押下荷重を基にアプリケーションに対応した触感呈示を行うものとする。ホスト部１０では、オブジェクトがタッチ面３２ａの押下荷重対応エリア（触感呈示エリア）に対して入力している場合、主制御部１１は、触感呈示制御部２１から通知された押下荷重が、触感呈示エリアに対応するパラメータテーブルで設定されている押下閾値（触感を呈示する基準）に達しているかどうか判定する（ステップＳ１０４）。押下閾値に達している場合、主制御部１１は、ハプティック部２０の触感呈示制御部２１に対して、触感呈示指示を送信する（ステップＳ１０５）。この触感呈示指示には、触感呈示エリアに対応するパラメータテーブルを示す番号が含まれる。主制御部１１は、アプリケーションや触感呈示エリアに応じて触感呈示用のパラメータテーブルを切り替えることにより、ハプティック部２０に所望の触感を呈示させることが可能になる。
　ハプティック部２０では、触感呈示制御部２１は、主制御部１１からの触感呈示指示を受けると、圧電素子２２に対して触感呈示指示で示されるパラメータテーブルに設定されている押下振動パターンを出力し、オブジェクトに対して触感を呈示する（ステップＳ２０３）。
　このように、本実施形態によれば、主制御部１１は、押下荷重対応エリアがタッチされている場合、触感呈示制御部２１に押下荷重検出指示を送信する。触感呈示制御部２１は、主制御部１１から押下荷重検出指示を受けると押下荷重を検出し、検出した押下荷重を主制御部１１に送信する。主制御部１１は、触感呈示制御部２１から受信した押下荷重に基づき、アプリケーションの処理を行う。これにより、ホスト部１０とハプティック部２０とのデュアルチップ間で、触感呈示のために検出された押下荷重に関する信号を交換することにより、押下荷重に基づくアプリケーション処理を行うことができる。すなわち、主制御部１１は、押下荷重に応じてアプリケーションのユーザインタフェースを変更したり、押下荷重対応エリアに関連付けられた処理を実行したりすることが可能となる。特に、触感呈示制御部２１は、主制御部１１から押下荷重検出指示を受けてから押下荷重を検出するため、不要な押下荷重の検出を抑えることができ、触感呈示装置全体の処理負荷及び消費電力を低減させることができる。
　また、本実施形態によれば、主制御部１１は、触感呈示エリアがタッチされており、触感呈示制御部２１から受信した押下荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、触感を呈示するように触感呈示制御部２１の動作を制御する。これにより、ホスト部１０とハプティック部２０とのデュアルチップ間で、触感呈示のために検出された押下荷重に関する信号を交換することにより、アプリケーションに応じた所望の触感を呈示することが可能になる。
　図５は、図１に示す触感呈示装置におけるホスト部１０およびハプティック部２０の他の動作例を示すシーケンス図である。
　ホスト部１０において、主制御部１１が押下荷重に対応した処理を行うアプリケーションを起動すると、表示部４２には、押しボタン等の押下荷重対応エリアを含むユーザインタフェースが表示される（ステップＳ１０１）。そして、主制御部１１は、触感呈示制御部２１に押下荷重検出指示を送信する（ステップＳ１０７）。
　ハプティック部２０では、触感呈示制御部２１は、主制御部１１から押下荷重検出指示を受信すると、押下荷重の検出を開始する。触感呈示制御部２１は、定期的に圧電素子２２の出力電圧を取得して、タッチセンサ３２にかかる押下荷重を検出する（ステップＳ２０１ａ～Ｓ２０１ｃ）。触感呈示制御部２１が検出する押下荷重は、触感呈示の制御のために検出された情報である。しかし、本実施形態に係る触感呈示制御部２１は、定期的に取得した押下荷重を、ホスト部１０の主制御部１１に通知する（ステップＳ２０２ａ～Ｓ２０２ｃ）。これにより、主制御部１１は、押下荷重を考慮したアプリケーション処理を行うことができる。
　ホスト部１０において、押下荷重に対応した処理を行うアプリケーションが終了すると（ステップＳ１０８）、主制御部１１は、触感呈示制御部２１に押下荷重停止指示を送信する（ステップＳ１０９）。
　ハプティック部２０では、触感呈示制御部２１は、主制御部１１から押下荷重停止指示を受信すると、押下荷重の検出を停止する（ステップＳ２０４）。
　このように、本実施形態によれば、主制御部１１は、押下荷重に対応した処理を行うアプリケーション起動時に触感呈示制御部２１に押下荷重検出指示を送信し、アプリケーション終了時に触感呈示制御部２１に押下荷重停止指示を送信する。触感呈示制御部２１は、主制御部１１から押下荷重検出指示を受けると押下荷重の検出を開始し、主制御部１１から押下荷重停止指示を受けると押下荷重の検出を停止する。これにより、ホスト部１０とハプティック部２０とのデュアルチップ間で、触感呈示のために検出された押下荷重に関する信号を交換することにより、押下荷重に基づくアプリケーション処理を行うことができる。すなわち、主制御部１１は、押下荷重に応じてアプリケーションのユーザインタフェースを変更したり、押下荷重対応エリアに関連付けられた処理を実行したりすることが可能となる。特に、触感呈示制御部２１は、主制御部１１から押下荷重検出指示を受けてから押下荷重を検出するため、不要な押下荷重の検出を抑えることができ、触感呈示装置全体の処理負荷及び消費電力を低減させることができる。また、押下荷重に対応した処理を行うアプリケーションが終了した場合には、触感呈示制御部２１は、押下荷重の検出を停止するため、触感呈示装置全体の処理負荷及び消費電力をさらに低減させることができる。なお、押下荷重の検出及び停止は、アプリケーションの起動及び終了により切り替えるだけでなく、スリープモードへの移行及び解除など、触感呈示装置の動作状態に応じて切り替えることも可能である。
　本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、主制御部１１が、ハプティック部２０の記憶部２３に格納されていない触感呈示用のパラメータテーブルによりハプティック部２０を制御したい状況も考えられる。この場合、主制御部１１は、例えば、触感呈示指示（Ｓ１０５）に当該触感呈示用のパラメータテーブル自体を含め、触感呈示制御部２１に送信することもできる。当該パラメータテーブルを受信した触感呈示制御部２１は、受信したパラメータテーブルに応じて圧電素子２２を駆動するとともに、受信したパラメータテーブルを記憶部２３に格納することもできる。
　また、上記実施の形態では、圧電素子２２により触感呈示部および荷重検出部を構成したが、触感呈示部および荷重検出部は、分離して設けてもよい。この場合、触感呈示部は、圧電素子に限らず、偏心モータやソレノイド等の他の公知の振動手段を用いることが可能である。また、タッチセンサを積層型の圧電素子を介して支持することも可能である。同様に、荷重検出部についても、圧電素子に限らず、歪センサ等の他の公知の荷重検出手段を用いることが可能である。さらに、荷重検出部は、省略することも可能である。また、本発明は、表示部を備えず、タッチセンサ上に押下荷重対応エリアが印刷等により直接描画されている場合も、適用することができる。
　また、本発明に係る入力装置は、圧電素子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基準を満たした際に、当該圧電素子を駆動する。ここで、圧電素子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、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。
　１０　ホスト部
　１１　主制御部
　１２　主記憶部
　２０　ハプティック部
　２１　触感呈示制御部
　２２　圧電素子
　２３　記憶部
　３１　タッチセンサ制御部
　３２　タッチセンサ
　４１　表示制御部
　４２　表示部
　５０　支持部材
 

Claims (2)

  1. 　タッチセンサと、
    　触感呈示のために該タッチセンサに対する押下荷重を検出する荷重検出部と、
    　前記タッチセンサのタッチ面を振動させる触感呈示部と、
    　該触感呈示部の駆動を制御する触感呈示制御部と、
    　押下荷重に対応した処理を行うアプリケーションを制御する主制御部と、を備え、
    　前記主制御部は、前記アプリケーション起動時に前記触感呈示制御部に押下荷重検出指示を送信し、アプリケーション終了時に前記触感呈示制御部に押下荷重停止指示を送信し、
    　前記触感呈示制御部は、前記主制御部から前記押下荷重検出指示を受けると、前記押下荷重の検出を開始し、前記主制御部から前記押下荷重停止指示を受けると、前記押下荷重の検出を停止する、ことを特徴とする触感呈示装置。
  2. 　タッチセンサと、
    　触感呈示のために該タッチセンサに対する押下荷重を検出する荷重検出部と、
    　前記タッチセンサのタッチ面を振動させる触感呈示部と、
    　該触感呈示部の駆動を制御する触感呈示制御部と、
    　押下荷重に対応した処理を行うアプリケーションを制御する主制御部と、を備える触感呈示装置の制御方法であって、
    　前記主制御部が、前記アプリケーション起動時に前記触感呈示制御部に押下荷重検出指示を送信し、アプリケーション終了時に前記触感呈示制御部に押下荷重停止指示を送信するステップと、
    　前記触感呈示制御部が、前記主制御部から前記押下荷重検出指示を受けると、前記押下荷重の検出を開始し、前記主制御部から前記押下荷重停止指示を受けると、前記押下荷重の検出を停止するステップと、を有することを特徴とする触感呈示装置の制御方法。
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