入力装置および入力装置の制御方法
【課題】操作者がタッチセンサを操作した際に、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呈示できる入力装置を提供する。
【解決手段】入力を受け付けるタッチセンサ１１と、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検出部１２と、タッチ面１１ａを振動させる触感呈示部１３と、荷重検出部１２により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、タッチ面１１ａを押圧している押圧対象（押圧物）に対してクリック触感を呈示するように触感呈示部１３の駆動を制御する制御部１５と、を備える。
【解決手段】入力を受け付けるタッチセンサ１１と、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検出部１２と、タッチ面１１ａを振動させる触感呈示部１３と、荷重検出部１２により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、タッチ面１１ａを押圧している押圧対象（押圧物）に対してクリック触感を呈示するように触感呈示部１３の駆動を制御する制御部１５と、を備える。
【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入力装置および入力装置の制御方法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。
【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、操作者の指先に振動による触覚を発生させるものである。すなわち、タッチセンサを振動させることにより、タッチ面に接触している操作者の指先に、「ブルブル」といった触感を呈示するものであった。
【００１０】
このような装置の場合、例えば、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て、操作者が、この押しボタンスイッチ（プッシュ式ボタンスイッチ）を、プッシュするつもりで操作しても（プッシュしても）、「ブルブル」といった触感を呈示するものでった。
【００１１】
このため、操作者は、プッシュ式のボタンスイッチをプッシュした（プッシュするつもりで操作した）にも関わらず、プッシュ式のボタンスイッチをプッシュした際に感じられる「カッチッ」というような、リアルなクリック感が感じられず違和感を覚えることになる。
【００１２】
その結果、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。
【００１３】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、操作者がタッチセンサを操作した際に、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呈示できる入力装置および入力装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する本発明に係る入力装置の発明は、
入力を受け付けるタッチセンサと、
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、
前記荷重検出部により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、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対してクリック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】
さらに、上記目的を達成する本発明に係る入力装置の制御方法の発明は、
入力を受け付けるタッチセンサと、
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、を備える入力装置の制御方法であって、
前記荷重検出部により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、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対してクリック触感を呈示するように前記触感呈示部を駆動する、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、タッチセンサへの押圧荷重が触感を呈示する基準を満たすと、タッチセンサのタッチ面が振動して、操作者に対して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が呈示される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】押しボタンスイッチの一般的な荷重特性を示す図である。
【図２】押下荷重が異なる種々の押しボタンスイッチを操作した際の官能評価結果を示す図である。
【図３】ストロークが異なる種々の押しボタンスイッチを操作した際の官能評価結果を示す図である。
【図４】押しボタンスイッチを操作した際に押しボタンに生じる振動の測定結果の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施の形態に係る入力装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した入力装置の実装構造の一例を示す図である。
【図７】図５に示した入力装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る入力装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示した入力装置の正面図である。
【図１０】タッチセンサを振動させる周波数を変化させた場合のクリック触感の官能評価結果を示す図である。
【図１１】タッチセンサの振動振幅を変化させた場合のクリック触感の官能評価結果を示す図である。
【図１２】タッチセンサを振動させる駆動信号の周期を変化させた場合のクリック触感の官能評価結果を示す図である。
【図１３】タッチセンサを振動させる駆動信号の波形を変化させた場合のクリック触感の官能評価結果を示す図である。
【図１４】タッチセンサを振動させる駆動信号の波形と実際のタッチセンサの振動振幅波形とを示す図である。
【図１５】本発明の第３実施の形態に係る入力装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】第３実施の形態に係る入力装置において、押圧時とリリース時との触感を呈示する基準の荷重を同じに設定した場合のクリック触感呈示の一例を説明するための図である。
【図１７】第３実施の形態に係る入力装置において、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を押圧時に触感を呈示する基準の荷重よりも小さく設定した場合のクリック触感呈示の一例を説明するための図である。
【図１８】クリック触感の官能評価結果の一例をリリース触感なしの場合と比較して示す図である。
【図１９】押圧時とリリース時とで触感を呈示する基準の荷重が同じに設定された場合の連続入力時における触感呈示の一例を説明するための図である。
【図２０】リリース時に触感を呈示する基準の荷重が押圧時に触感を呈示する基準の荷重に対して低い値に設定された場合の連続入力時における触感呈示の一例を説明するための図である。
【図２１】リリース時に触感を呈示する基準の荷重が押圧時に触感を呈示する基準の荷重に近い値に設定された場合の連続入力時における触感呈示の一例を説明するための図である。
【図２２】連続入力において、押圧時に触感を呈示する基準の荷重を１Ｎに設定した場合の触感呈示の官能評価結果例を示す図である。
【図２３】連続入力において、押圧時に触感を呈示する基準の荷重を２Ｎに設定した場合の触感呈示の官能評価結果例を示す図である。
【図２４】連続入力において、押圧時に触感を呈示する基準の荷重を３Ｎに設定した場合の触感呈示の官能評価結果例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
先ず、本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明に係る入力装置において適用するクリック触感呈示方法の原理について説明する。
【００１９】
以下に説明するクリック触感呈示方法の原理は、本発明者を含む共同研究によって見出したものである。そして、本出願人は、この原理に基づく入力装置を既に提案している（例えば、特願２００８−３２６２８１参照）。
【００２０】
ヒトが触感として感じる要素には、対象物に触れたときに骨や筋に伝わる荷重により硬さや柔らかさ等の触感を感じる圧覚神経と、対象物に触れた際の皮膚表面に伝わる振動を検知して物の手触り等を感じる触覚神経とがある。つまり、圧覚は荷重を検知し、触覚は振動を検出する。そして、一般に触感とは、圧覚と触覚とが複合した感覚である。したがって、押しボタンスイッチを操作した際の「圧覚」および「触覚」への刺激を、タッチセンサのタッチ面上で同じように再現すれば、操作者にクリック触感を呈示することが可能となる。
【００２１】
一方、情報機器や家電製品に使用されている押しボタンスイッチには、例えば、メタルドームスイッチ、エンボススイッチ、ラバースイッチ、タクタイルスイッチ等が広く知られている。これらの一般的な押しボタンスイッチにおける荷重特性は、スイッチの種類によって、押しボタンのストロークや、加える荷重（押下力）に差はあるものの、概ね、図１に示すような特性を有する。
【００２２】
図１の押下時の荷重特性において、Ａ点からＢ点までの期間は、押しボタンの押し込み開始から押し込みにほぼ比例して荷重が増加する期間である。Ｂ点からＣ点までの期間は、押しボタンの押し込みによりメタルドーム等の凸型形状の弾性部材が座屈して荷重が急激に減少する期間である。Ｃ点からＤ点までの期間は、スイッチの接点が閉成して、押し込みにほぼ比例して荷重が増加する期間である。
【００２３】
また、押しボタンのリリース時における荷重特性は、多少のヒステリシスを有するが、押下時とは逆の変化を辿る。すなわち、Ｄ点からＥ点までの期間は、リリースの開始からほぼ比例して荷重が減少する期間で、スイッチの接点が閉状態を維持する期間である。Ｅ点からＦ点までの期間は、押しボタンのリリースにより弾性部材が座屈状態から凸型形状に復帰して荷重が急激に増加する期間で、この期間の開始によりスイッチの接点が開成する。Ｆ点からＧ点までの期間は、弾性部材の復帰後、押しボタンから指を離すまでの期間で、ほぼ比例して荷重が減少する期間である。
【００２４】
なお、図１に示した荷重特性において、押しボタンの最大ストロークは、例えば、メタルドームスイッチ、エンボススイッチ、タクタイルスイッチの場合で、１ｍｍ以下であり、ラバースイッチの場合でも、３ｍｍ以下と微少である。また、Ｂ点における荷重は、メタルドームスイッチ、エンボススイッチ、タクタイルスイッチの場合で、例えば、１Ｎ前後から６Ｎ前後であり、ラバースイッチの場合で、例えば、０．５Ｎ前後である。そして、何れの押しボタンスイッチを操作した場合でも、操作者は、クリック触感が得られる。
【００２５】
そこで、上記研究者らは、押しボタンスイッチがどのような動きをした時に、「圧覚」および「触覚」が生むクリック触感が得られるのかを検討した。先ず、クリック触感は、ストローク変化によるものなのか、押下荷重変化によるものなのかを検討した。
【００２６】
図２は、押下荷重が異なる種々の押しボタンスイッチを操作した際に、操作者がどのように感じるかを示した官能評価結果を示す図である。横軸は、実際の押下荷重を示し、縦軸は押しボタンスイッチに関して重いと感じたか軽いと感じたかを７点満点で示す。被験者は、携帯端末の使用に慣れている５人である。図２から明らかなように、押下荷重については、押下荷重の高い押しボタンスイッチに関しては、重いと認識でき、押下荷重の低い押しボタンスイッチに関しては、軽いと認識できていることが解る。
【００２７】
図３は、ストロークが異なる種々の押しボタンスイッチを操作した際に、操作者がどのように感じるかを示した官能評価結果を示す図である。横軸は、実際のストロークを示し、縦軸は、押しボタンスイッチに関して長いと感じたか、短いと感じたかを７点満点で示す。被験者は、図２の場合と同じ、携帯端末の使用に慣れている５人である。図３から明らかなように、微小なストロークに関しては、長い短いを明確に認識できていないことが解る。
【００２８】
以上の官能評価結果から、人は、荷重の違いは認識できるが、微小なストロークの違いは認識できないことが解る。
【００２９】
そこで、上記研究者らは、押下荷重の変化に着目した。すなわち、ヒトがストロークの違いを認識できないならば、タッチセンサのような平面上での押圧荷重変化、つまり圧覚への刺激を、図１に示したＡＢＣ点のように変化させれば、クリック触感が感じられるかを検討した。そのため、垂直方向に変位可能なプレートを有する実験装置を作成して、プレートを図１に示したＡ点からＢ点にかけて押下し、Ｂ点の荷重に達した時点で瞬時にプレートを下方に微少量変位させてＢＣ点間の荷重変化を再現した。
【００３０】
その結果、押しボタンスイッチを「押した」と言う「押下感」は得られたものの、例えばメタルドームスイッチを操作した場合に得られる「カッチッ」というような、リアルなクリック触感は得られなかった。つまり、リアルなクリック触感を得るには、ストロークと荷重との関係では判明できない他の要素があることが判明した。
【００３１】
そこで、上記研究者らは、次に「圧覚」だけでなく、もう一つの感覚神経である「触覚」に着目して検討した。そのため、上記研究者らは、メタルドームスイッチの押しボタンスイッチを有する入力装置が搭載された種々の携帯端末について、押しボタンを操作した際に押しボタンに生じる振動を測定した。その結果、押しボタンは、押下荷重が図１のＢ点に達した時点おいて、すなわちメタルドームが座屈を開始した時点において、おおよそ１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数で振動することが判明した。
【００３２】
図４は、その場合の測定結果の一例を示す図である。横軸は押下経過時間を示し、縦軸は振動振幅を示す。この押しボタンスイッチは、図１のＢ点において、図４に実線で示すように振動する。これにより、この押しボタンスイッチの場合、ヒトは、押下時に、周期約６ｍｓ（周波数で約１７０Ｈｚ）の振動刺激を、約１周期分受けていることが判明した。また、この押しボタンスイッチは、リリース時に押下荷重が図１のＦ点に達した時点、すなわちメタルドームが座屈状態から復帰した時点で、押しボタンが、図４に一点鎖線で示すように振動する。これにより、この押しボタンスイッチの場合、ヒトは、リリース時に、周期約８ｍｓ（周波数で約１２５Ｈｚ）の振動刺激を、約１周期分受けていることが判明した。
【００３３】
以上のことから、タッチセンサのようなプレート状のタッチ面を押圧する際、図１に示すＡ点からＢ点までの荷重では、タッチ面を振動させずに、操作者に自発的に押下させて圧覚を刺激し、その状態で、Ｂ点において、例えば、周波数１７０Ｈｚでタッチ面を約１周期分振動させて触覚を刺激すれば、また、例えば実際に押しボタンスイッチから測定された振動波形を操作者に呈示して触感を刺激すれば、操作者に対して図４の測定結果に係る押しボタンスイッチを操作した場合と同様のクリック触感を呈示することが可能となる。
【００３４】
以上の原理に基づく本出願人の先の提案に係る入力装置は、タッチ面を押圧する場合に、押圧荷重が入力を受け付ける所定の基準を満たすまでは圧覚を刺激し、所定の基準を満たした際に、振動部により所定の駆動信号、すなわち一定周波数、駆動時間である周期（波長）、波形、振幅、でタッチ面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、押しボタンスイッチを押下した場合と同様のリアルなクリック触感を呈示するものである。
【００３５】
以下、上述した原理に基づく本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００３６】
本発明は、タッチセンサが入力を受け付ける動作とは独立して押圧荷重を検出して、タッチセンサを振動させて、タッチセンサの操作者に対して押しボタンスイッチを押下した場合と同様のリアルなクリック触感を呈示するものである。すなわち、タッチセンサが操作された場合に、その操作によりタッチセンサが入力を受け付ける動作とは分離して、押圧荷重を検出して、タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、操作者に違和感のないリアルなクリック触感を呈示するように、タッチ面を振動させるものである。
【００３７】
（第１実施の形態）
図５は、本発明の第１実施の形態に係る入力装置の概略構成を示すブロック図である。この入力装置は、タッチセンサ１１、荷重検出部１２、触感呈示部１３、表示部１４、および、全体の動作を制御する制御部１５を有する。タッチセンサ１１は、表示部１４に対する指などによる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もので構成する。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、圧電振動子を用いて構成する。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。
【００３８】
図６は、図５に示した入力装置の実装構造の一例を示すもので、図６（ａ）は要部断面図、図６（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、本実施の形態に係る入力装置は、表示部１４およびタッチセンサ１１を、平面視で矩形状として、タッチセンサ１１を、図６（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。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、図６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。
【００４１】
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）を検出するための歪みゲージセンサ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振動子３２をそれぞれ接着等により設ける。すなわち、図６に示す入力装置は、図５に示した荷重検出部１２を４つの歪みゲージセンサ３１を用いて構成し、触感呈示部１３を２つの圧電振動子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を振動させるようにしている。なお、図６（ｂ）は、図６（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。
【００４２】
図７は、本実施の形態に係る入力装置の動作を示すフローチャートである。制御部１５は、タッチセンサ１１への入力を監視するとともに、荷重検出部１２で検出される荷重を監視する。そして、タッチセンサ１１への指やスタイラスペン等の押圧対象（押圧物）による入力が表示部１４に表示された入力用オブジェクトに対する入力であるのを検出した場合（ステップＳ７０１）、表示部１４内の押圧対象（押圧物）が接触した箇所（入力箇所）の表示態様を、色を変えるなど変更する（ステップＳ７０２）。
【００４３】
さらに、制御部１５は、荷重検出部１２により検出される押圧荷重が、タッチセンサ１１の押圧によって増加しながら触感を呈示する基準を満たしたのを検出すると（ステップＳ７０３）、触感呈示部１３を所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ１１を予め設定した所定の振動パターンで振動させてクリック触感を呈示する（ステップＳ７０４）。なお、荷重検出部１２は、例えば、４つの歪みゲージセンサ３１の出力の平均値から荷重を検出する。また、触感呈示部１３は、例えば、２つの圧電振動子３２を同相で駆動する。
【００４４】
ここで、ステップＳ７０３で検出する触感を呈示する押圧荷重の基準は、例えば、図１に示したＢ点の荷重である。したがって、この押圧荷重の基準は、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ればよい。例えば、この押圧荷重の基準は、タッチセンサ１１が反応する荷重と同じに設定（タッチセンサ１１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が反応する荷重よりも高い荷重に設定（タッチセンサ１１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。特に、携帯端末に適用する場合においては、タッチセンサ１１が反応する荷重以上（タッチセンサ１１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）で、年配のユーザは重めに（より遅く）、頻繁にメールをするユーザは軽めに（より早く）設定できるように、ユーザが自由に設定できるようにする。これにより、タッチセンサ１１のタッチ面１１ａを押圧している押圧対象（押圧物）を介して、操作者にクリック触感を呈示して、入力操作が完了したことを認識させる。
【００４５】
また、ステップＳ７０４で触感呈示部１３を駆動する所定の駆動信号、すなわち触覚を刺激する一定周波数、周期（波長）、波形、振幅は、呈示するクリック触感に応じて適宜設定すればよい。例えば、携帯端末に使用されているメタルドームスイッチに代表されるクリック触感を呈示する場合は、上記の基準の荷重が加わった時点で、例えば、１７０Ｈｚの一定周波数のＳｉｎ波からなる１周期分の駆動信号により触感呈示部１３を駆動して、タッチ面１１ａを、基準の押圧荷重が加わった状態で、約１５μｍ振動させる。これにより、操作者にリアルなクリック触感を呈示することができる。
【００４６】
このように、本実施の形態に係る入力装置は、荷重検出部１２で検出されるタッチセンサ１１に加わる荷重が、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を所定の駆動信号で駆動してタッチ面１１ａを所定の振動パターンで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。
【００４７】
また、触感を呈示する基準の押圧荷重を、タッチセンサ１１が反応する荷重よりも高く（タッチセンサ１１の反応よりも触感を呈示するタイミングを遅く）設定した場合は、タッチ面１１ａへのタッチ操作に応じて入力位置を決定して、表示部１４の対応する箇所の入力用オブジェクトの表示態様を変更し、その後、荷重検出部１２で検出されるタッチ面１１ａへの押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、触感呈示部１３を駆動してクリック触感を呈示するとともに、その入力位置を確定して所定の処理を実行させることが可能となる。この場合、操作者は、表示部１４に表示された入力用オブジェクトの表示態様の変更により入力用オブジェクトの選択を確認でき、さらにタッチ面１１ａを押圧してクリック触感が呈示されることにより、選択した入力用オブジェクトが決定されたことを認識することができる。これにより、いわゆる迷い指による誤入力を防止することができる。
【００４８】
（第２実施の形態）
図８および図９は、本発明の第２実施の形態に係る入力装置を示すもので、図８は概略構成を示すブロック図、図９は正面図である。この入力装置は、例えば、携帯端末に実装されるもので、図８に示すように、入力を受け付けるタッチセンサ４１と、タッチセンサ４１により受け付けられた入力位置に基づく情報を表示する表示部４３と、タッチセンサ４１に対する押圧荷重を検出する荷重検出部４４と、タッチセンサ４１を振動させる触感呈示部４５と、全体の動作を制御する制御部４６とを有する。
【００４９】
タッチセンサ４１には、図９に示すように、予め印刷や貼り付け等により、テンキー等の複数の入力用オブジェクト４１ａを形成する。したがって、本実施の形態に係る入力装置においては、各入力用オブジェクト４１ａがタッチ面を構成している。各入力用オブジェクト４１ａは、入力を受け付ける有効押圧領域を、隣接する複数の入力用オブジェクト４１ａに跨る押圧による誤入力を防止するため、当該入力用オブジェクト４１ａの形成領域よりも狭く設定する。なお、図８において、荷重検出部４４および触感呈示部４５は、図６に示した入力装置の場合と同様に、それぞれ歪みゲージセンサおよび圧電振動子を用いて構成する。
【００５０】
制御部４６は、タッチセンサ４１への入力、および、荷重検出部４４で検出される荷重を、それぞれ監視する。そして、荷重検出部４４により検出される押圧荷重が、タッチセンサ４１の押圧により増加しながら触感を呈示する基準を満たした際に、触感呈示部４５を所定の駆動信号で駆動してタッチセンサ４１を予め設定した所定の振動パターンで振動させることにより、タッチ面１１ａを振動させる。
【００５１】
すなわち、制御部４６は、タッチセンサ４１による入力用オブジェクトの有効押圧領域への入力検出とは独立して押圧荷重を検出して、第１実施の形態に係る入力装置の場合と同様に、タッチセンサ４１への荷重が増加しながら触感を呈示する基準を満たした時点で、例えば、１７０Ｈｚの一定周波数のＳｉｎ波からなる１周期分の駆動信号により触感呈示部４５を駆動して、タッチセンサ４１を、所定の荷重が加わった状態で、約１５μｍ振動させる。これにより、操作者に対しクリック触感を呈示する。また、制御部４６は、タッチセンサ４１で検出された入力を受け付けることにより、表示部４３に対して入力に応じた表示を行う。
【００５２】
したがって、触感を呈示する押圧荷重の基準をタッチセンサ４１が反応する荷重以上とすれば、第１実施の形態の場合と同様に、操作者は、タッチセンサ４１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４１を「押した」と言う意識との連動で入力操作が行われるので、単なる押圧による入力ミスも防止することができる。
【００５３】
ここで、上記のクリック触感呈示方法の原理探究とともに、上記研究者らが行ったクリック触感の官能評価結果について説明する。なお、以下に説明する官能評価結果は、上述した本出願人の先の提案に係る入力装置により行ったものである。
【００５４】
市販の携帯端末に広く使用されているメタルドームスイッチは、端末の機種によるバラツキはあるものの、概ね６Ｎ以下、一般には３Ｎ以下の所定の荷重が加わると、急激に荷重が減少する荷重特性を有している。そこで、上記研究者らは、振動部（本発明の触感呈示部に相当）の駆動を開始するタッチセンサの荷重（図１のＢ点の荷重）を１．５Ｎとし、駆動信号の周波数、周期（波長）、波形をパラメータとしてクリック触感の官能評価を行った。
【００５５】
これらの評価結果例を、図１０〜図１３に示す。図１０〜図１３において、被験者は、図２および図３の官能評価を行った者と同じ５人である。評価項目は、「クリック触感と感じる」、「触感として良い」、および、触感が「携帯端末と似ている」の３項目である。評価点は、「クリック触感と感じる」の評価項目では、「感じない」が１点、「強く感じる」が７点である。「触感として良い」の評価項目では、「悪い」が１点、「良い」が７点である。「携帯端末と似ている」の評価項目では、「似ていない」が１点、「非常に似ている」が７点である。各項目の評価得点は、それぞれ５人の平均点を示した。
【００５６】
図１０は、周波数を変化させた場合の評価結果を示す。この官能評価においては、振動部を駆動する駆動信号の周期（波長）すなわち駆動時間を１周期、波形をＳｉｎ波として、周波数を５０Ｈｚ〜２５０Ｈｚの範囲で変化させた。なお、駆動信号の振幅は、タッチセンサにおいて、所定の基準の荷重が加わった状態で、１５μｍの振動振幅が得られる信号振幅とした。その結果、図１０から明らかなように、周波数は、１７０Ｈｚの場合が最も評価が高いが、１４０Ｈｚ以上であれば、ヒトは携帯端末と似たクリック触感が得られることが確認できた。
【００５７】
図１１は、駆動信号の振幅を変化させた場合の評価結果を示す。この官能評価においては、振動部を駆動する駆動信号の周波数を１７０Ｈｚ、周期を１周期、波形をＳｉｎ波とした。また、信号振幅は、タッチセンサが押圧されていない無負荷状態で、タッチセンサが１μｍ〜３５μｍ内の所定の振幅で振動するように変化させた。そして、各無負荷時の振動振幅条件で、タッチセンサに１．５Ｎの荷重が加わった際に振動部を駆動して、各評価項目を評価した。なお、図１１の横軸には、タッチセンサの無負荷時の振動振幅に対応して、１．５Ｎの荷重が加わった状態での振動振幅を示す。その結果、図１１から明らかなように、１．５Ｎの荷重が加わった状態では、振動振幅が１５μｍ以上であれば、ヒトはクリック触感を十分に感じることが確認できた。つまり、タッチセンサに１．５Ｎの押圧荷重が加わった状態で、１７０Ｈｚの一定周波数で、タッチセンサを１５μｍ以上の振動振幅で、わずかに１周期分振動させることで、ヒトはクリック触感を感じるということが確認できた。
【００５８】
図１２は、駆動時間である周期（波長）を変化させた場合の評価結果を示す。この官能評価においては、振動部を駆動する駆動信号の波形をＳｉｎ波、信号振幅をタッチセンサにおける所定の基準の荷重が加わった状態での振動振幅が約１５μｍとなる振幅、周波数を１７０Ｈｚとして、周期を１／４周期〜３周期の範囲で変化させた。なお、１／４周期および１／２周期では、他の周期とタッチセンサにおける振動変位がほぼ等しくなる、すなわち約１５μｍの振動振幅が得られる信号振幅とした。その結果、図１２から明らかなように、周期（波長）が１周期の場合に最も高い評価が得られた。また、５／４周期や、１周期未満でも、概ね良好な結果が得られたが、３／２周期以上になると、携帯端末のクリック触感からはずれることが確認できた。
【００５９】
図１３は、駆動信号の波形を変化させた場合の評価結果を示す。この官能評価においては、振動部を駆動する駆動信号の波形をＳｉｎ波、矩形波、三角波とした場合のそれぞれについて評価した。なお、各信号の周波数は１７０Ｈｚ、信号振幅はタッチセンサにおける所定の基準の荷重が加わった状態での振動振幅が約１５μｍとなる振幅、周期は１周期とした。その結果、図１３から明らかなように、Ｓｉｎ波の場合に最も高い評価が得られた。
【００６０】
ここで、Ｓｉｎ波の駆動信号（振動部の入力電圧）は、図１４に一点鎖線で示すように、位相０度から電圧が増加して減少する１周期に限らず、位相１８０度から電圧が減少して増加する等、任意の位相からの１周期の電圧とすることができる。なお、図１４には、一点鎖線で示した入力電圧で振動部を駆動した際の、無負荷時におけるタッチセンサの振動振幅波形（破線）と、１．５Ｎでの押圧時におけるタッチセンサの振動振幅波形（実線）とを合わせて示す。
【００６１】
以上の評価結果例から、タッチセンサに所定の基準を満たす荷重が加わった時点で、例えば、周波数１４０Ｈｚ以上、好適には１７０Ｈｚの一定周波数で、５／４周期以下、好適には１周期のＳｉｎ波の駆動信号により、タッチセンサを約１５μｍ以上振動させれば、操作者にリアルなクリック触感を呈示可能であることが確認できた。
【００６２】
本発明の上記各実施の形態に係る入力装置においても、上記の官能評価結果を踏まえて、荷重検出部１２（４４）が触感を呈示する基準として１．５Ｎの押圧荷重を検出した際に、触感呈示部１３（４５）に、例えば、周波数１４０Ｈｚ以上、好適には１７０Ｈｚの一定周波数で、５／４周期以下、好適には１周期のＳｉｎ波の駆動信号を供給して、タッチセンサ１１（４１）を約１５μｍ以上振動させる。これにより、操作者にリアルなクリック触感を呈示することができる。
【００６３】
（第３実施の形態）
ヒトが押しボタンスイッチを操作すると、押下時のみならず、リリース時においても、図４に示したように、指に押しボタンスイッチからの触感刺激が与えられる。そこで、本発明の第３実施の形態に係る入力装置においては、第１実施の形態または第２実施の形態に係る入力装置において、リリース時にも操作者にクリック触感（以下、リリース時のクリック触感を、適宜、リリース触感とも言う）を呈示する。これにより、操作者に、よりリアルなクリック触感を呈示する。以下、図５および図６の構成を例にとって、本実施の形態に係る入力装置の動作を説明する。
【００６４】
図１５は、本実施の形態に係る入力装置の動作を示すフローチャートである。図１５において、ステップＳ１５０１〜Ｓ１５０４は、図７に示したステップＳ７０１〜Ｓ７０４と同じ処理である。すなわち、図７において説明したように、制御部１５は、タッチセンサ１１への入力が表示部１４に表示された入力用オブジェクトに対する入力であるのを検出した場合（ステップＳ１５０１）、表示部１４内の押圧対象（押圧物）が接触した箇所（入力箇所）の表示態様を、色を変えるなど変更する（ステップＳ１５０２）。
【００６５】
さらに、制御部１５は、荷重検出部１２により検出される押圧荷重が、タッチセンサ１１の押圧によって増加しながら触感を呈示する基準を満たしたのを検出すると（ステップＳ１５０３）、触感呈示部１３を所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ１１を予め設定した所定の振動パターンで振動させて（ステップＳ１５０４）、タッチセンサ１１を押圧している押圧対象（押圧物）を介して、操作者にクリック触感を呈示する。ここで、クリック触感を呈示する基準の押圧荷重は、上記実施の形態と同様に、タッチセンサ１１が反応すなわち入力を検出する押圧荷重以上に設定する。
【００６６】
その後すなわちリリース時に、制御部１５は、荷重検出部１２で検出される荷重が、触感を呈示する基準を満たしたのを検出すると（ステップＳ１５０５）、押圧時と同様に、触感呈示部１３を、所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ１１を予め設定した所定の振動パターンで振動させて（ステップＳ１５０６）、タッチセンサ１１を押圧している押圧対象（押圧物）を介して、操作者にリリース触感を呈示する。さらに、制御部１５は、この触感呈示部１３の駆動とほぼ同時に、表示部１４内の押圧対象（押圧物）が接触した箇所（入力箇所）の表示態様を、元に戻すなど変更する（ステップＳ１５０７）。これにより、操作者に入力操作が完了したことを認識させる。
【００６７】
ここで、ステップＳ１５０５のリリース時、すなわち押圧時のクリック触感の呈示後に検出する触感を呈示する基準の荷重（第２の基準）は、ステップＳ１５０３で検出する押圧時にクリック触感を呈示する基準の荷重（第１の基準）よりも低い任意の荷重に設定することができる。また、ステップＳ１５０６のリリース時において、触感呈示部１３を駆動する駆動信号は、ステップＳ１５０４の押圧時における駆動信号と同じとすることもできるし、異ならせることもできる。例えば、タッチセンサ１１が入力を検出する押圧時における駆動信号の周波数は１７０Ｈｚとし、リリース時における駆動信号の周波数は、例えば図４に示したように１２５Ｈｚとすることができる。
【００６８】
このように、押圧によるクリック触感呈示後のリリース時に、荷重検出部１２で検出される荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、押圧時と同様に、触感呈示部１３を所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ１１を予め設定した所定の振動パターンで振動させることにより、クリック触感に対するリリース触感を呈示することができる。したがって、押圧時のクリック触感と相俟って、より押しボタンスイッチに近いクリック触感を操作者に呈示することができる。
【００６９】
例えば、押圧時とリリース時とで、触感呈示部１３を駆動する基準の荷重を同じに設定した場合は、押圧時の最大荷重が基準の荷重を超えていれば、図１６に示すように、押圧時とリリース時とでそれぞれクリック触感およびリリース触感を呈示することができる。したがって、押しボタンスイッチにより近いクリック触感を操作者に呈示することができる。なお、図１６および他の図において、「カッ」および「チッ」は、ヒトが受けるクリック触感を表現したものである。
【００７０】
また、触感呈示部１３を駆動する基準の荷重を、リリース時は押圧時よりも低い任意の荷重に設定した場合は、押圧時の最大荷重が押圧時の基準の荷重であった場合でも、すなわち押圧時の基準の荷重で押圧対象（押圧物）を引き返した場合でも、図１７に示すように、押圧時とリリース時とでそれぞれクリック触感およびクリック触感に対するリリース触感を呈示することができる。なお、図１６に示したように、触感呈示部１３を駆動する基準の荷重を、押圧時とリリース時とで同じ荷重に設定した場合において、押圧時の最大荷重が基準の荷重と一致する場合は、リリース時に触感呈示部１３が駆動されなかったり、操作者が押圧荷重を基準の荷重で保持しようとした場合、予期せぬリリース触感が呈示されたりして、操作者に違和感を与える場合が想定される。これに対し、図１７に示したように、リリース時に触感呈示部１３を駆動する基準の荷重（第２の基準）を、押圧時の基準（第１の基準）よりも低い任意の荷重に設定すれば、リリース時に確実にリリース触感を呈示できるので、より押しボタンスイッチに近いクリック触感を、より確実に、操作者に呈示することができる。
【００７１】
図１８は、押圧時のみクリック触感を呈示した場合と、押圧時はクリック触感を呈示し、リリース時はリリース触感を呈示した場合の官能評価結果を示すものである。なお、この官能評価は、上述した官能評価の場合と同様に、本出願人の先の提案に係る入力装置により行ったものである。
【００７２】
図１８において、左側は、押圧時のみクリック触感を呈示した場合、すなわち「リリース触感なし」の場合の評価結果を示し、右側は、押圧時はクリック触感を呈示し、リリース時はリリース触感を呈示した場合、すなわち「リリース触感あり」の場合の官能評価結果を示す。被験者は、図２および図３の官能評価を行った者と同じ５人である。評価項目は、図１０〜図１３における３項目に、「フィードバックとしてよい（認識し易い）」の項目を加えた４項目である。各項目の評価点は、７点を満点として、５人の平均点を示した。なお、「フィードバックとしてよい」の評価項目では、「悪い」が１点、「良い」が７点である。また、押圧時およびリリース時とも、触感を呈示する基準の荷重を同じにするとともに、駆動信号も同じとしている。ここでは、触感を呈示する基準の荷重は、１．５Ｎとしている。また、駆動信号は、周波数１７０ＨｚのＳｉｎ波を１周期分として、タッチセンサを１．５Ｎの押圧状態で約１５μｍ振動させるものとしている。
【００７３】
図１８の評価結果から、リリース時にもタッチセンサを振動させてリリース触感を呈示した方が、携帯端末のクリック触感により類似し、かつ、フィードバック（認識）も良好であることがわかる。
【００７４】
（第４実施の形態）
ところで、例えば、携帯端末に使用される入力装置は、電話番号やメール等の入力の際に、同一の入力用オブジェクトを連続して入力する、いわゆる連打が頻繁に行なわれる。このような場合、図１８に示したように、タッチセンサ１１を、押圧時のみならず、リリース時にも所定の振動パターンで振動させる場合は、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を適切に設定する必要がある。
【００７５】
すなわち、ヒトが連続入力を素早く行う際には、一般に、押圧荷重は「０」まで下がりきらずに次の入力が開始され、押圧時の最大荷重にはバラツキが生じる。この際、第３実施の形態で説明したように、触感を呈示する基準の荷重が、押圧時とリリース時とで同じに設定されている場合は、図１９に示すように、連続入力の途中で、押圧荷重が基準の荷重で引き返されると、当該入力においては、リリース時に触感呈示部１３が駆動されなかったり、操作者がリリースした意識よりも先に次の入力のクリック触感が呈示されたりして、入力動作と触感が合わず、操作者に違和感を与える場合があることが想定される。なお、図１９は、４回の連続入力において、３回目の入力の押圧荷重が基準の荷重で引き返された場合を示す。
【００７６】
一方、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が、押圧時に触感を呈示する基準の荷重と比較して低すぎる値に設定されている場合は、図２０に示すように、連続入力の途中で、荷重がリリース時の基準まで戻らずに、次の入力動作が行われると、触感呈示にずれが生じて、操作者に違和感を与える場合があることが想定される。なお、図２０は、４回の連打入力において、２回目の入力におけるリリース時の荷重が、リリース時の基準まで達しないうちに、３回目の入力が行われた場合を示す。また、このように、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が低すぎると、当該基準に戻るまでに時間がかかる。その結果、操作者は呈示される触感に違和感を覚えることなく、連続入力を行いたいにも拘らず、次の入力までの時間がかかり、素早い連続入力が行えなくなって、連続入力（連打）時の操作性が低下することが懸念される。
【００７７】
これに対し、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が、押圧時に触感を呈示する基準の荷重に近い値に設定されている場合は、より素早く連続入力が可能になる反面、連続入力の途中で押圧状態を保持（ホールド）しようとした場合は、予期せぬリリース触感が呈示されて操作者に違和感を与える場合があることが想定される。すなわち、連続入力の途中で押圧状態をホールドする場合、操作者は、押圧荷重を一定に保持しているつもりでも、微小な荷重変動がある。このため、例えば、図２１に示すように、押圧時における基準とリリース時における基準との荷重幅が、上記のホールド状態での荷重変動の幅よりも狭いと、操作者は、ホールドしているつもりでも、リリース時の触感が呈示されて違和感を覚えることになる。
【００７８】
そこで、本発明の第４実施の形態においては、上述した連続入力時の操作性およびホールド状態での微小な荷重変化にも対応でき、操作者がリアルなクリック触感を得ながらスムーズな連続入力を行い得るようにするため、第３実施の形態で説明した入力装置において、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重に対して、およそ５０％〜８０％の範囲の値に設定する。
【００７９】
図２２〜２４は、連続入力（連打）時のクリック触感の官能評価結果を示すものである。なお、この官能評価は、上述した官能評価の場合と同様に、本出願人の先の提案に係る入力装置により行ったものである。
【００８０】
図２２〜図２４において、被験者は、図１８の官能評価を行った者と同じ５人である。評価項目は、図１８における４項目に「連打しやすい」の項目を加えた５項目である。各項目の評価点は、７点を満点として、５人の平均点を示した。なお、「連打しやすい」の評価項目では、「やりずらい」が１点、「連続入力しやすい」が７点である。また、押圧時およびリリース時とも、振動部（本発明の触感呈示部に相当）を駆動する駆動信号は、周波数１７０ＨｚのＳｉｎ波を１周期分として、それぞれ触感を呈示する基準を満たした際に、タッチセンサを約１５μｍ振動させた。
【００８１】
図２２は、押圧時に触感を呈示する基準が１Ｎで、リリース時に触感を呈示する基準が０Ｎ、０．５Ｎ、１Ｎの場合の評価結果を示す。図２２から明らかなように、押圧時に触感を呈示する基準の荷重が１Ｎの場合は、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が０．５Ｎの場合に、全ての評価項目で最も高い評価が得られた。
【００８２】
図２３は、押圧時に触感を呈示する基準が２Ｎで、リリース時に触感を呈示する基準が０Ｎ、０．５Ｎ、１Ｎ、１．５Ｎ、２Ｎの場合の評価結果を示す。図２３から明らかなように、押圧時に触感を呈示する基準の荷重が２Ｎの場合は、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が１Ｎおよび１．５Ｎの場合に高い評価が得られ、特に１．５Ｎの場合に、全ての評価項目で最も高い評価が得られた。
【００８３】
図２４は、押圧時に触感を呈示する基準が３Ｎで、リリース時に触感を呈示する基準が０Ｎ、０．５Ｎ、１Ｎ、１．５Ｎ、２Ｎ、２．５Ｎ、３Ｎの場合の評価結果を示す。図２４から明らかなように、押圧時に触感を呈示する基準の荷重が３Ｎの場合は、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が１．５Ｎ、２Ｎおよび２．５Ｎの場合に高い評価が得られ、特に２Ｎの場合に、全ての評価項目で最も高い評価が得られた。
【００８４】
以上の評価結果例から、リリース時に触感を呈示する基準の荷重は、押圧時に触感を呈示する基準の荷重に対して、およそ５０％〜８０％の範囲の値に設定すれば、連続入力（連打）において、順次の入力と触感呈示タイミングとが合致し、違和感のないリアルなクリック触感を呈示できることがわかる。すなわち、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重よりも小さくすることにより、違和感を与えないようにし、かつ、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重のおよそ５０％以上とすることにより、連続入力時の操作性を格段に向上できる。また、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重のおよそ８０％以下とすることにより、連続入力時のホールド状態での微小な荷重変化にも対応できる。
【００８５】
したがって、本発明の第４実施の形態においても、上記の官能評価結果を考慮して、例えば、押圧時に触感を呈示する基準を１Ｎに設定した場合は、リリース時に触感を呈示する基準は０．５Ｎ〜０．８Ｎの任意の値に設定する。また、押圧時に触感を呈示する基準が高い荷重の場合は、当該基準が低い荷重の場合よりも、ホールド状態での荷重変動の幅も広くなる。このような場合でも、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重のおよそ５０％〜８０％の範囲、例えば、押圧時に触感を呈示する基準を６Ｎと高く設定した場合は、リリース時に触感を呈示する基準を３Ｎ〜４．８Ｎに設定する。これにより、予期せぬリリース触感を呈示することなく、連続入力に応じた違和感のないリアルなクリック触感を呈示することができる。これら、押圧時に触感を呈示する基準の荷重、および、リリース時に触感を呈示する基準の荷重は、固定的に設定してもよく、ユーザにおいて適宜選択して設定できるようにしてもよい。
【００８６】
なお、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、荷重検出部は、任意の個数の歪みゲージセンサを用いて構成することができる。また、荷重検出部は、タッチセンサにおける入力検出方式に応じて、例えば、抵抗膜方式の場合には、接触面積による抵抗変化に基づく出力信号の変化から、あるいは静電容量方式の場合には、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から、荷重が検出できれば、歪みゲージセンサを用いることなく構成することができる。また、触感呈示部は、任意の個数の圧電振動子を用いて構成したり、タッチセンサの全面に透明圧電素子を設けて構成したり、偏心モータを駆動信号の１周期で１回転させるようして構成したり、することもできる。さらに、荷重検出部および触感呈示部は、圧電素子を用いて構成する場合は、圧電素子を共用して荷重検出部および触感呈示部を構成することもできる。
【００８７】
また、制御部は、タッチセンサで検出される入力位置に応じて、触感呈示部を駆動する駆動信号を変更して呈示するクリック触感を変更するように構成することもできる。
【００８８】
また、本発明は、タッチセンサがオン・オフ動作を行うタッチスイッチとして機能する入力装置にも有効に適用することができる。さらに、本発明に係る入力装置は、タッチセンサに対する押圧の途中で、異なる基準（荷重）で順次にクリック触感を呈示して、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、各段階で触感呈示部により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クリック触感を呈示することも可能である。
【００８９】
また、本発明に係る入力装置は、荷重検出部により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、触感呈示部を駆動させるが、上記荷重検出部により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、荷重検出部により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、荷重検出部により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、荷重検出部により触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。
【００９０】
また、制御部は、荷重検出部により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、触感呈示部を駆動して、タッチセンサを予め設定した所定の振動パターンで振動させるが、前記所定の振動パターンは、押圧時の場合、図４の実線が示す振動パターンであってもよい。また、前記所定の振動パターンは、リリース時の場合、図４の一点鎖線が示す振動パターンであってもよい。このようにタッチセンサを振動させることによって、操作者に対して、押しボタンスイッチを操作した場合と同様のクリック触感（振動刺激）を呈示することが可能となる。
【符号の説明】
【００９１】
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 制御部
２１ 筐体
２１ 液晶パネル
２２ インシュレータ
２３ アッパカバー
２４ インシュレータ
３１ 歪みゲージセンサ
３２ 圧電振動子
４１ タッチセンサ
４１ａ 入力用オブジェクト
４３ 表示部
４４ 荷重検出部
４５ 触感呈示部
４６ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサを備える入力装置および入力装置の制御方法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。
【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、操作者の指先に振動による触覚を発生させるものである。すなわち、タッチセンサを振動させることにより、タッチ面に接触している操作者の指先に、「ブルブル」といった触感を呈示するものであった。
【００１０】
このような装置の場合、例えば、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て、操作者が、この押しボタンスイッチ（プッシュ式ボタンスイッチ）を、プッシュするつもりで操作しても（プッシュしても）、「ブルブル」といった触感を呈示するものでった。
【００１１】
このため、操作者は、プッシュ式のボタンスイッチをプッシュした（プッシュするつもりで操作した）にも関わらず、プッシュ式のボタンスイッチをプッシュした際に感じられる「カッチッ」というような、リアルなクリック感が感じられず違和感を覚えることになる。
【００１２】
その結果、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。
【００１３】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、操作者がタッチセンサを操作した際に、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呈示できる入力装置および入力装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する本発明に係る入力装置の発明は、
入力を受け付けるタッチセンサと、
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、
前記荷重検出部により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、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対してクリック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】
さらに、上記目的を達成する本発明に係る入力装置の制御方法の発明は、
入力を受け付けるタッチセンサと、
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、を備える入力装置の制御方法であって、
前記荷重検出部により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、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対してクリック触感を呈示するように前記触感呈示部を駆動する、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、タッチセンサへの押圧荷重が触感を呈示する基準を満たすと、タッチセンサのタッチ面が振動して、操作者に対して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が呈示される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】押しボタンスイッチの一般的な荷重特性を示す図である。
【図２】押下荷重が異なる種々の押しボタンスイッチを操作した際の官能評価結果を示す図である。
【図３】ストロークが異なる種々の押しボタンスイッチを操作した際の官能評価結果を示す図である。
【図４】押しボタンスイッチを操作した際に押しボタンに生じる振動の測定結果の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施の形態に係る入力装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した入力装置の実装構造の一例を示す図である。
【図７】図５に示した入力装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る入力装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示した入力装置の正面図である。
【図１０】タッチセンサを振動させる周波数を変化させた場合のクリック触感の官能評価結果を示す図である。
【図１１】タッチセンサの振動振幅を変化させた場合のクリック触感の官能評価結果を示す図である。
【図１２】タッチセンサを振動させる駆動信号の周期を変化させた場合のクリック触感の官能評価結果を示す図である。
【図１３】タッチセンサを振動させる駆動信号の波形を変化させた場合のクリック触感の官能評価結果を示す図である。
【図１４】タッチセンサを振動させる駆動信号の波形と実際のタッチセンサの振動振幅波形とを示す図である。
【図１５】本発明の第３実施の形態に係る入力装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】第３実施の形態に係る入力装置において、押圧時とリリース時との触感を呈示する基準の荷重を同じに設定した場合のクリック触感呈示の一例を説明するための図である。
【図１７】第３実施の形態に係る入力装置において、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を押圧時に触感を呈示する基準の荷重よりも小さく設定した場合のクリック触感呈示の一例を説明するための図である。
【図１８】クリック触感の官能評価結果の一例をリリース触感なしの場合と比較して示す図である。
【図１９】押圧時とリリース時とで触感を呈示する基準の荷重が同じに設定された場合の連続入力時における触感呈示の一例を説明するための図である。
【図２０】リリース時に触感を呈示する基準の荷重が押圧時に触感を呈示する基準の荷重に対して低い値に設定された場合の連続入力時における触感呈示の一例を説明するための図である。
【図２１】リリース時に触感を呈示する基準の荷重が押圧時に触感を呈示する基準の荷重に近い値に設定された場合の連続入力時における触感呈示の一例を説明するための図である。
【図２２】連続入力において、押圧時に触感を呈示する基準の荷重を１Ｎに設定した場合の触感呈示の官能評価結果例を示す図である。
【図２３】連続入力において、押圧時に触感を呈示する基準の荷重を２Ｎに設定した場合の触感呈示の官能評価結果例を示す図である。
【図２４】連続入力において、押圧時に触感を呈示する基準の荷重を３Ｎに設定した場合の触感呈示の官能評価結果例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
先ず、本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明に係る入力装置において適用するクリック触感呈示方法の原理について説明する。
【００１９】
以下に説明するクリック触感呈示方法の原理は、本発明者を含む共同研究によって見出したものである。そして、本出願人は、この原理に基づく入力装置を既に提案している（例えば、特願２００８−３２６２８１参照）。
【００２０】
ヒトが触感として感じる要素には、対象物に触れたときに骨や筋に伝わる荷重により硬さや柔らかさ等の触感を感じる圧覚神経と、対象物に触れた際の皮膚表面に伝わる振動を検知して物の手触り等を感じる触覚神経とがある。つまり、圧覚は荷重を検知し、触覚は振動を検出する。そして、一般に触感とは、圧覚と触覚とが複合した感覚である。したがって、押しボタンスイッチを操作した際の「圧覚」および「触覚」への刺激を、タッチセンサのタッチ面上で同じように再現すれば、操作者にクリック触感を呈示することが可能となる。
【００２１】
一方、情報機器や家電製品に使用されている押しボタンスイッチには、例えば、メタルドームスイッチ、エンボススイッチ、ラバースイッチ、タクタイルスイッチ等が広く知られている。これらの一般的な押しボタンスイッチにおける荷重特性は、スイッチの種類によって、押しボタンのストロークや、加える荷重（押下力）に差はあるものの、概ね、図１に示すような特性を有する。
【００２２】
図１の押下時の荷重特性において、Ａ点からＢ点までの期間は、押しボタンの押し込み開始から押し込みにほぼ比例して荷重が増加する期間である。Ｂ点からＣ点までの期間は、押しボタンの押し込みによりメタルドーム等の凸型形状の弾性部材が座屈して荷重が急激に減少する期間である。Ｃ点からＤ点までの期間は、スイッチの接点が閉成して、押し込みにほぼ比例して荷重が増加する期間である。
【００２３】
また、押しボタンのリリース時における荷重特性は、多少のヒステリシスを有するが、押下時とは逆の変化を辿る。すなわち、Ｄ点からＥ点までの期間は、リリースの開始からほぼ比例して荷重が減少する期間で、スイッチの接点が閉状態を維持する期間である。Ｅ点からＦ点までの期間は、押しボタンのリリースにより弾性部材が座屈状態から凸型形状に復帰して荷重が急激に増加する期間で、この期間の開始によりスイッチの接点が開成する。Ｆ点からＧ点までの期間は、弾性部材の復帰後、押しボタンから指を離すまでの期間で、ほぼ比例して荷重が減少する期間である。
【００２４】
なお、図１に示した荷重特性において、押しボタンの最大ストロークは、例えば、メタルドームスイッチ、エンボススイッチ、タクタイルスイッチの場合で、１ｍｍ以下であり、ラバースイッチの場合でも、３ｍｍ以下と微少である。また、Ｂ点における荷重は、メタルドームスイッチ、エンボススイッチ、タクタイルスイッチの場合で、例えば、１Ｎ前後から６Ｎ前後であり、ラバースイッチの場合で、例えば、０．５Ｎ前後である。そして、何れの押しボタンスイッチを操作した場合でも、操作者は、クリック触感が得られる。
【００２５】
そこで、上記研究者らは、押しボタンスイッチがどのような動きをした時に、「圧覚」および「触覚」が生むクリック触感が得られるのかを検討した。先ず、クリック触感は、ストローク変化によるものなのか、押下荷重変化によるものなのかを検討した。
【００２６】
図２は、押下荷重が異なる種々の押しボタンスイッチを操作した際に、操作者がどのように感じるかを示した官能評価結果を示す図である。横軸は、実際の押下荷重を示し、縦軸は押しボタンスイッチに関して重いと感じたか軽いと感じたかを７点満点で示す。被験者は、携帯端末の使用に慣れている５人である。図２から明らかなように、押下荷重については、押下荷重の高い押しボタンスイッチに関しては、重いと認識でき、押下荷重の低い押しボタンスイッチに関しては、軽いと認識できていることが解る。
【００２７】
図３は、ストロークが異なる種々の押しボタンスイッチを操作した際に、操作者がどのように感じるかを示した官能評価結果を示す図である。横軸は、実際のストロークを示し、縦軸は、押しボタンスイッチに関して長いと感じたか、短いと感じたかを７点満点で示す。被験者は、図２の場合と同じ、携帯端末の使用に慣れている５人である。図３から明らかなように、微小なストロークに関しては、長い短いを明確に認識できていないことが解る。
【００２８】
以上の官能評価結果から、人は、荷重の違いは認識できるが、微小なストロークの違いは認識できないことが解る。
【００２９】
そこで、上記研究者らは、押下荷重の変化に着目した。すなわち、ヒトがストロークの違いを認識できないならば、タッチセンサのような平面上での押圧荷重変化、つまり圧覚への刺激を、図１に示したＡＢＣ点のように変化させれば、クリック触感が感じられるかを検討した。そのため、垂直方向に変位可能なプレートを有する実験装置を作成して、プレートを図１に示したＡ点からＢ点にかけて押下し、Ｂ点の荷重に達した時点で瞬時にプレートを下方に微少量変位させてＢＣ点間の荷重変化を再現した。
【００３０】
その結果、押しボタンスイッチを「押した」と言う「押下感」は得られたものの、例えばメタルドームスイッチを操作した場合に得られる「カッチッ」というような、リアルなクリック触感は得られなかった。つまり、リアルなクリック触感を得るには、ストロークと荷重との関係では判明できない他の要素があることが判明した。
【００３１】
そこで、上記研究者らは、次に「圧覚」だけでなく、もう一つの感覚神経である「触覚」に着目して検討した。そのため、上記研究者らは、メタルドームスイッチの押しボタンスイッチを有する入力装置が搭載された種々の携帯端末について、押しボタンを操作した際に押しボタンに生じる振動を測定した。その結果、押しボタンは、押下荷重が図１のＢ点に達した時点おいて、すなわちメタルドームが座屈を開始した時点において、おおよそ１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数で振動することが判明した。
【００３２】
図４は、その場合の測定結果の一例を示す図である。横軸は押下経過時間を示し、縦軸は振動振幅を示す。この押しボタンスイッチは、図１のＢ点において、図４に実線で示すように振動する。これにより、この押しボタンスイッチの場合、ヒトは、押下時に、周期約６ｍｓ（周波数で約１７０Ｈｚ）の振動刺激を、約１周期分受けていることが判明した。また、この押しボタンスイッチは、リリース時に押下荷重が図１のＦ点に達した時点、すなわちメタルドームが座屈状態から復帰した時点で、押しボタンが、図４に一点鎖線で示すように振動する。これにより、この押しボタンスイッチの場合、ヒトは、リリース時に、周期約８ｍｓ（周波数で約１２５Ｈｚ）の振動刺激を、約１周期分受けていることが判明した。
【００３３】
以上のことから、タッチセンサのようなプレート状のタッチ面を押圧する際、図１に示すＡ点からＢ点までの荷重では、タッチ面を振動させずに、操作者に自発的に押下させて圧覚を刺激し、その状態で、Ｂ点において、例えば、周波数１７０Ｈｚでタッチ面を約１周期分振動させて触覚を刺激すれば、また、例えば実際に押しボタンスイッチから測定された振動波形を操作者に呈示して触感を刺激すれば、操作者に対して図４の測定結果に係る押しボタンスイッチを操作した場合と同様のクリック触感を呈示することが可能となる。
【００３４】
以上の原理に基づく本出願人の先の提案に係る入力装置は、タッチ面を押圧する場合に、押圧荷重が入力を受け付ける所定の基準を満たすまでは圧覚を刺激し、所定の基準を満たした際に、振動部により所定の駆動信号、すなわち一定周波数、駆動時間である周期（波長）、波形、振幅、でタッチ面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、押しボタンスイッチを押下した場合と同様のリアルなクリック触感を呈示するものである。
【００３５】
以下、上述した原理に基づく本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００３６】
本発明は、タッチセンサが入力を受け付ける動作とは独立して押圧荷重を検出して、タッチセンサを振動させて、タッチセンサの操作者に対して押しボタンスイッチを押下した場合と同様のリアルなクリック触感を呈示するものである。すなわち、タッチセンサが操作された場合に、その操作によりタッチセンサが入力を受け付ける動作とは分離して、押圧荷重を検出して、タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、操作者に違和感のないリアルなクリック触感を呈示するように、タッチ面を振動させるものである。
【００３７】
（第１実施の形態）
図５は、本発明の第１実施の形態に係る入力装置の概略構成を示すブロック図である。この入力装置は、タッチセンサ１１、荷重検出部１２、触感呈示部１３、表示部１４、および、全体の動作を制御する制御部１５を有する。タッチセンサ１１は、表示部１４に対する指などによる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もので構成する。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、圧電振動子を用いて構成する。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。
【００３８】
図６は、図５に示した入力装置の実装構造の一例を示すもので、図６（ａ）は要部断面図、図６（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、本実施の形態に係る入力装置は、表示部１４およびタッチセンサ１１を、平面視で矩形状として、タッチセンサ１１を、図６（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。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、図６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。
【００４１】
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）を検出するための歪みゲージセンサ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振動子３２をそれぞれ接着等により設ける。すなわち、図６に示す入力装置は、図５に示した荷重検出部１２を４つの歪みゲージセンサ３１を用いて構成し、触感呈示部１３を２つの圧電振動子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を振動させるようにしている。なお、図６（ｂ）は、図６（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。
【００４２】
図７は、本実施の形態に係る入力装置の動作を示すフローチャートである。制御部１５は、タッチセンサ１１への入力を監視するとともに、荷重検出部１２で検出される荷重を監視する。そして、タッチセンサ１１への指やスタイラスペン等の押圧対象（押圧物）による入力が表示部１４に表示された入力用オブジェクトに対する入力であるのを検出した場合（ステップＳ７０１）、表示部１４内の押圧対象（押圧物）が接触した箇所（入力箇所）の表示態様を、色を変えるなど変更する（ステップＳ７０２）。
【００４３】
さらに、制御部１５は、荷重検出部１２により検出される押圧荷重が、タッチセンサ１１の押圧によって増加しながら触感を呈示する基準を満たしたのを検出すると（ステップＳ７０３）、触感呈示部１３を所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ１１を予め設定した所定の振動パターンで振動させてクリック触感を呈示する（ステップＳ７０４）。なお、荷重検出部１２は、例えば、４つの歪みゲージセンサ３１の出力の平均値から荷重を検出する。また、触感呈示部１３は、例えば、２つの圧電振動子３２を同相で駆動する。
【００４４】
ここで、ステップＳ７０３で検出する触感を呈示する押圧荷重の基準は、例えば、図１に示したＢ点の荷重である。したがって、この押圧荷重の基準は、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ればよい。例えば、この押圧荷重の基準は、タッチセンサ１１が反応する荷重と同じに設定（タッチセンサ１１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が反応する荷重よりも高い荷重に設定（タッチセンサ１１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。特に、携帯端末に適用する場合においては、タッチセンサ１１が反応する荷重以上（タッチセンサ１１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）で、年配のユーザは重めに（より遅く）、頻繁にメールをするユーザは軽めに（より早く）設定できるように、ユーザが自由に設定できるようにする。これにより、タッチセンサ１１のタッチ面１１ａを押圧している押圧対象（押圧物）を介して、操作者にクリック触感を呈示して、入力操作が完了したことを認識させる。
【００４５】
また、ステップＳ７０４で触感呈示部１３を駆動する所定の駆動信号、すなわち触覚を刺激する一定周波数、周期（波長）、波形、振幅は、呈示するクリック触感に応じて適宜設定すればよい。例えば、携帯端末に使用されているメタルドームスイッチに代表されるクリック触感を呈示する場合は、上記の基準の荷重が加わった時点で、例えば、１７０Ｈｚの一定周波数のＳｉｎ波からなる１周期分の駆動信号により触感呈示部１３を駆動して、タッチ面１１ａを、基準の押圧荷重が加わった状態で、約１５μｍ振動させる。これにより、操作者にリアルなクリック触感を呈示することができる。
【００４６】
このように、本実施の形態に係る入力装置は、荷重検出部１２で検出されるタッチセンサ１１に加わる荷重が、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を所定の駆動信号で駆動してタッチ面１１ａを所定の振動パターンで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。
【００４７】
また、触感を呈示する基準の押圧荷重を、タッチセンサ１１が反応する荷重よりも高く（タッチセンサ１１の反応よりも触感を呈示するタイミングを遅く）設定した場合は、タッチ面１１ａへのタッチ操作に応じて入力位置を決定して、表示部１４の対応する箇所の入力用オブジェクトの表示態様を変更し、その後、荷重検出部１２で検出されるタッチ面１１ａへの押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、触感呈示部１３を駆動してクリック触感を呈示するとともに、その入力位置を確定して所定の処理を実行させることが可能となる。この場合、操作者は、表示部１４に表示された入力用オブジェクトの表示態様の変更により入力用オブジェクトの選択を確認でき、さらにタッチ面１１ａを押圧してクリック触感が呈示されることにより、選択した入力用オブジェクトが決定されたことを認識することができる。これにより、いわゆる迷い指による誤入力を防止することができる。
【００４８】
（第２実施の形態）
図８および図９は、本発明の第２実施の形態に係る入力装置を示すもので、図８は概略構成を示すブロック図、図９は正面図である。この入力装置は、例えば、携帯端末に実装されるもので、図８に示すように、入力を受け付けるタッチセンサ４１と、タッチセンサ４１により受け付けられた入力位置に基づく情報を表示する表示部４３と、タッチセンサ４１に対する押圧荷重を検出する荷重検出部４４と、タッチセンサ４１を振動させる触感呈示部４５と、全体の動作を制御する制御部４６とを有する。
【００４９】
タッチセンサ４１には、図９に示すように、予め印刷や貼り付け等により、テンキー等の複数の入力用オブジェクト４１ａを形成する。したがって、本実施の形態に係る入力装置においては、各入力用オブジェクト４１ａがタッチ面を構成している。各入力用オブジェクト４１ａは、入力を受け付ける有効押圧領域を、隣接する複数の入力用オブジェクト４１ａに跨る押圧による誤入力を防止するため、当該入力用オブジェクト４１ａの形成領域よりも狭く設定する。なお、図８において、荷重検出部４４および触感呈示部４５は、図６に示した入力装置の場合と同様に、それぞれ歪みゲージセンサおよび圧電振動子を用いて構成する。
【００５０】
制御部４６は、タッチセンサ４１への入力、および、荷重検出部４４で検出される荷重を、それぞれ監視する。そして、荷重検出部４４により検出される押圧荷重が、タッチセンサ４１の押圧により増加しながら触感を呈示する基準を満たした際に、触感呈示部４５を所定の駆動信号で駆動してタッチセンサ４１を予め設定した所定の振動パターンで振動させることにより、タッチ面１１ａを振動させる。
【００５１】
すなわち、制御部４６は、タッチセンサ４１による入力用オブジェクトの有効押圧領域への入力検出とは独立して押圧荷重を検出して、第１実施の形態に係る入力装置の場合と同様に、タッチセンサ４１への荷重が増加しながら触感を呈示する基準を満たした時点で、例えば、１７０Ｈｚの一定周波数のＳｉｎ波からなる１周期分の駆動信号により触感呈示部４５を駆動して、タッチセンサ４１を、所定の荷重が加わった状態で、約１５μｍ振動させる。これにより、操作者に対しクリック触感を呈示する。また、制御部４６は、タッチセンサ４１で検出された入力を受け付けることにより、表示部４３に対して入力に応じた表示を行う。
【００５２】
したがって、触感を呈示する押圧荷重の基準をタッチセンサ４１が反応する荷重以上とすれば、第１実施の形態の場合と同様に、操作者は、タッチセンサ４１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４１を「押した」と言う意識との連動で入力操作が行われるので、単なる押圧による入力ミスも防止することができる。
【００５３】
ここで、上記のクリック触感呈示方法の原理探究とともに、上記研究者らが行ったクリック触感の官能評価結果について説明する。なお、以下に説明する官能評価結果は、上述した本出願人の先の提案に係る入力装置により行ったものである。
【００５４】
市販の携帯端末に広く使用されているメタルドームスイッチは、端末の機種によるバラツキはあるものの、概ね６Ｎ以下、一般には３Ｎ以下の所定の荷重が加わると、急激に荷重が減少する荷重特性を有している。そこで、上記研究者らは、振動部（本発明の触感呈示部に相当）の駆動を開始するタッチセンサの荷重（図１のＢ点の荷重）を１．５Ｎとし、駆動信号の周波数、周期（波長）、波形をパラメータとしてクリック触感の官能評価を行った。
【００５５】
これらの評価結果例を、図１０〜図１３に示す。図１０〜図１３において、被験者は、図２および図３の官能評価を行った者と同じ５人である。評価項目は、「クリック触感と感じる」、「触感として良い」、および、触感が「携帯端末と似ている」の３項目である。評価点は、「クリック触感と感じる」の評価項目では、「感じない」が１点、「強く感じる」が７点である。「触感として良い」の評価項目では、「悪い」が１点、「良い」が７点である。「携帯端末と似ている」の評価項目では、「似ていない」が１点、「非常に似ている」が７点である。各項目の評価得点は、それぞれ５人の平均点を示した。
【００５６】
図１０は、周波数を変化させた場合の評価結果を示す。この官能評価においては、振動部を駆動する駆動信号の周期（波長）すなわち駆動時間を１周期、波形をＳｉｎ波として、周波数を５０Ｈｚ〜２５０Ｈｚの範囲で変化させた。なお、駆動信号の振幅は、タッチセンサにおいて、所定の基準の荷重が加わった状態で、１５μｍの振動振幅が得られる信号振幅とした。その結果、図１０から明らかなように、周波数は、１７０Ｈｚの場合が最も評価が高いが、１４０Ｈｚ以上であれば、ヒトは携帯端末と似たクリック触感が得られることが確認できた。
【００５７】
図１１は、駆動信号の振幅を変化させた場合の評価結果を示す。この官能評価においては、振動部を駆動する駆動信号の周波数を１７０Ｈｚ、周期を１周期、波形をＳｉｎ波とした。また、信号振幅は、タッチセンサが押圧されていない無負荷状態で、タッチセンサが１μｍ〜３５μｍ内の所定の振幅で振動するように変化させた。そして、各無負荷時の振動振幅条件で、タッチセンサに１．５Ｎの荷重が加わった際に振動部を駆動して、各評価項目を評価した。なお、図１１の横軸には、タッチセンサの無負荷時の振動振幅に対応して、１．５Ｎの荷重が加わった状態での振動振幅を示す。その結果、図１１から明らかなように、１．５Ｎの荷重が加わった状態では、振動振幅が１５μｍ以上であれば、ヒトはクリック触感を十分に感じることが確認できた。つまり、タッチセンサに１．５Ｎの押圧荷重が加わった状態で、１７０Ｈｚの一定周波数で、タッチセンサを１５μｍ以上の振動振幅で、わずかに１周期分振動させることで、ヒトはクリック触感を感じるということが確認できた。
【００５８】
図１２は、駆動時間である周期（波長）を変化させた場合の評価結果を示す。この官能評価においては、振動部を駆動する駆動信号の波形をＳｉｎ波、信号振幅をタッチセンサにおける所定の基準の荷重が加わった状態での振動振幅が約１５μｍとなる振幅、周波数を１７０Ｈｚとして、周期を１／４周期〜３周期の範囲で変化させた。なお、１／４周期および１／２周期では、他の周期とタッチセンサにおける振動変位がほぼ等しくなる、すなわち約１５μｍの振動振幅が得られる信号振幅とした。その結果、図１２から明らかなように、周期（波長）が１周期の場合に最も高い評価が得られた。また、５／４周期や、１周期未満でも、概ね良好な結果が得られたが、３／２周期以上になると、携帯端末のクリック触感からはずれることが確認できた。
【００５９】
図１３は、駆動信号の波形を変化させた場合の評価結果を示す。この官能評価においては、振動部を駆動する駆動信号の波形をＳｉｎ波、矩形波、三角波とした場合のそれぞれについて評価した。なお、各信号の周波数は１７０Ｈｚ、信号振幅はタッチセンサにおける所定の基準の荷重が加わった状態での振動振幅が約１５μｍとなる振幅、周期は１周期とした。その結果、図１３から明らかなように、Ｓｉｎ波の場合に最も高い評価が得られた。
【００６０】
ここで、Ｓｉｎ波の駆動信号（振動部の入力電圧）は、図１４に一点鎖線で示すように、位相０度から電圧が増加して減少する１周期に限らず、位相１８０度から電圧が減少して増加する等、任意の位相からの１周期の電圧とすることができる。なお、図１４には、一点鎖線で示した入力電圧で振動部を駆動した際の、無負荷時におけるタッチセンサの振動振幅波形（破線）と、１．５Ｎでの押圧時におけるタッチセンサの振動振幅波形（実線）とを合わせて示す。
【００６１】
以上の評価結果例から、タッチセンサに所定の基準を満たす荷重が加わった時点で、例えば、周波数１４０Ｈｚ以上、好適には１７０Ｈｚの一定周波数で、５／４周期以下、好適には１周期のＳｉｎ波の駆動信号により、タッチセンサを約１５μｍ以上振動させれば、操作者にリアルなクリック触感を呈示可能であることが確認できた。
【００６２】
本発明の上記各実施の形態に係る入力装置においても、上記の官能評価結果を踏まえて、荷重検出部１２（４４）が触感を呈示する基準として１．５Ｎの押圧荷重を検出した際に、触感呈示部１３（４５）に、例えば、周波数１４０Ｈｚ以上、好適には１７０Ｈｚの一定周波数で、５／４周期以下、好適には１周期のＳｉｎ波の駆動信号を供給して、タッチセンサ１１（４１）を約１５μｍ以上振動させる。これにより、操作者にリアルなクリック触感を呈示することができる。
【００６３】
（第３実施の形態）
ヒトが押しボタンスイッチを操作すると、押下時のみならず、リリース時においても、図４に示したように、指に押しボタンスイッチからの触感刺激が与えられる。そこで、本発明の第３実施の形態に係る入力装置においては、第１実施の形態または第２実施の形態に係る入力装置において、リリース時にも操作者にクリック触感（以下、リリース時のクリック触感を、適宜、リリース触感とも言う）を呈示する。これにより、操作者に、よりリアルなクリック触感を呈示する。以下、図５および図６の構成を例にとって、本実施の形態に係る入力装置の動作を説明する。
【００６４】
図１５は、本実施の形態に係る入力装置の動作を示すフローチャートである。図１５において、ステップＳ１５０１〜Ｓ１５０４は、図７に示したステップＳ７０１〜Ｓ７０４と同じ処理である。すなわち、図７において説明したように、制御部１５は、タッチセンサ１１への入力が表示部１４に表示された入力用オブジェクトに対する入力であるのを検出した場合（ステップＳ１５０１）、表示部１４内の押圧対象（押圧物）が接触した箇所（入力箇所）の表示態様を、色を変えるなど変更する（ステップＳ１５０２）。
【００６５】
さらに、制御部１５は、荷重検出部１２により検出される押圧荷重が、タッチセンサ１１の押圧によって増加しながら触感を呈示する基準を満たしたのを検出すると（ステップＳ１５０３）、触感呈示部１３を所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ１１を予め設定した所定の振動パターンで振動させて（ステップＳ１５０４）、タッチセンサ１１を押圧している押圧対象（押圧物）を介して、操作者にクリック触感を呈示する。ここで、クリック触感を呈示する基準の押圧荷重は、上記実施の形態と同様に、タッチセンサ１１が反応すなわち入力を検出する押圧荷重以上に設定する。
【００６６】
その後すなわちリリース時に、制御部１５は、荷重検出部１２で検出される荷重が、触感を呈示する基準を満たしたのを検出すると（ステップＳ１５０５）、押圧時と同様に、触感呈示部１３を、所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ１１を予め設定した所定の振動パターンで振動させて（ステップＳ１５０６）、タッチセンサ１１を押圧している押圧対象（押圧物）を介して、操作者にリリース触感を呈示する。さらに、制御部１５は、この触感呈示部１３の駆動とほぼ同時に、表示部１４内の押圧対象（押圧物）が接触した箇所（入力箇所）の表示態様を、元に戻すなど変更する（ステップＳ１５０７）。これにより、操作者に入力操作が完了したことを認識させる。
【００６７】
ここで、ステップＳ１５０５のリリース時、すなわち押圧時のクリック触感の呈示後に検出する触感を呈示する基準の荷重（第２の基準）は、ステップＳ１５０３で検出する押圧時にクリック触感を呈示する基準の荷重（第１の基準）よりも低い任意の荷重に設定することができる。また、ステップＳ１５０６のリリース時において、触感呈示部１３を駆動する駆動信号は、ステップＳ１５０４の押圧時における駆動信号と同じとすることもできるし、異ならせることもできる。例えば、タッチセンサ１１が入力を検出する押圧時における駆動信号の周波数は１７０Ｈｚとし、リリース時における駆動信号の周波数は、例えば図４に示したように１２５Ｈｚとすることができる。
【００６８】
このように、押圧によるクリック触感呈示後のリリース時に、荷重検出部１２で検出される荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、押圧時と同様に、触感呈示部１３を所定の駆動信号で駆動して、タッチセンサ１１を予め設定した所定の振動パターンで振動させることにより、クリック触感に対するリリース触感を呈示することができる。したがって、押圧時のクリック触感と相俟って、より押しボタンスイッチに近いクリック触感を操作者に呈示することができる。
【００６９】
例えば、押圧時とリリース時とで、触感呈示部１３を駆動する基準の荷重を同じに設定した場合は、押圧時の最大荷重が基準の荷重を超えていれば、図１６に示すように、押圧時とリリース時とでそれぞれクリック触感およびリリース触感を呈示することができる。したがって、押しボタンスイッチにより近いクリック触感を操作者に呈示することができる。なお、図１６および他の図において、「カッ」および「チッ」は、ヒトが受けるクリック触感を表現したものである。
【００７０】
また、触感呈示部１３を駆動する基準の荷重を、リリース時は押圧時よりも低い任意の荷重に設定した場合は、押圧時の最大荷重が押圧時の基準の荷重であった場合でも、すなわち押圧時の基準の荷重で押圧対象（押圧物）を引き返した場合でも、図１７に示すように、押圧時とリリース時とでそれぞれクリック触感およびクリック触感に対するリリース触感を呈示することができる。なお、図１６に示したように、触感呈示部１３を駆動する基準の荷重を、押圧時とリリース時とで同じ荷重に設定した場合において、押圧時の最大荷重が基準の荷重と一致する場合は、リリース時に触感呈示部１３が駆動されなかったり、操作者が押圧荷重を基準の荷重で保持しようとした場合、予期せぬリリース触感が呈示されたりして、操作者に違和感を与える場合が想定される。これに対し、図１７に示したように、リリース時に触感呈示部１３を駆動する基準の荷重（第２の基準）を、押圧時の基準（第１の基準）よりも低い任意の荷重に設定すれば、リリース時に確実にリリース触感を呈示できるので、より押しボタンスイッチに近いクリック触感を、より確実に、操作者に呈示することができる。
【００７１】
図１８は、押圧時のみクリック触感を呈示した場合と、押圧時はクリック触感を呈示し、リリース時はリリース触感を呈示した場合の官能評価結果を示すものである。なお、この官能評価は、上述した官能評価の場合と同様に、本出願人の先の提案に係る入力装置により行ったものである。
【００７２】
図１８において、左側は、押圧時のみクリック触感を呈示した場合、すなわち「リリース触感なし」の場合の評価結果を示し、右側は、押圧時はクリック触感を呈示し、リリース時はリリース触感を呈示した場合、すなわち「リリース触感あり」の場合の官能評価結果を示す。被験者は、図２および図３の官能評価を行った者と同じ５人である。評価項目は、図１０〜図１３における３項目に、「フィードバックとしてよい（認識し易い）」の項目を加えた４項目である。各項目の評価点は、７点を満点として、５人の平均点を示した。なお、「フィードバックとしてよい」の評価項目では、「悪い」が１点、「良い」が７点である。また、押圧時およびリリース時とも、触感を呈示する基準の荷重を同じにするとともに、駆動信号も同じとしている。ここでは、触感を呈示する基準の荷重は、１．５Ｎとしている。また、駆動信号は、周波数１７０ＨｚのＳｉｎ波を１周期分として、タッチセンサを１．５Ｎの押圧状態で約１５μｍ振動させるものとしている。
【００７３】
図１８の評価結果から、リリース時にもタッチセンサを振動させてリリース触感を呈示した方が、携帯端末のクリック触感により類似し、かつ、フィードバック（認識）も良好であることがわかる。
【００７４】
（第４実施の形態）
ところで、例えば、携帯端末に使用される入力装置は、電話番号やメール等の入力の際に、同一の入力用オブジェクトを連続して入力する、いわゆる連打が頻繁に行なわれる。このような場合、図１８に示したように、タッチセンサ１１を、押圧時のみならず、リリース時にも所定の振動パターンで振動させる場合は、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を適切に設定する必要がある。
【００７５】
すなわち、ヒトが連続入力を素早く行う際には、一般に、押圧荷重は「０」まで下がりきらずに次の入力が開始され、押圧時の最大荷重にはバラツキが生じる。この際、第３実施の形態で説明したように、触感を呈示する基準の荷重が、押圧時とリリース時とで同じに設定されている場合は、図１９に示すように、連続入力の途中で、押圧荷重が基準の荷重で引き返されると、当該入力においては、リリース時に触感呈示部１３が駆動されなかったり、操作者がリリースした意識よりも先に次の入力のクリック触感が呈示されたりして、入力動作と触感が合わず、操作者に違和感を与える場合があることが想定される。なお、図１９は、４回の連続入力において、３回目の入力の押圧荷重が基準の荷重で引き返された場合を示す。
【００７６】
一方、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が、押圧時に触感を呈示する基準の荷重と比較して低すぎる値に設定されている場合は、図２０に示すように、連続入力の途中で、荷重がリリース時の基準まで戻らずに、次の入力動作が行われると、触感呈示にずれが生じて、操作者に違和感を与える場合があることが想定される。なお、図２０は、４回の連打入力において、２回目の入力におけるリリース時の荷重が、リリース時の基準まで達しないうちに、３回目の入力が行われた場合を示す。また、このように、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が低すぎると、当該基準に戻るまでに時間がかかる。その結果、操作者は呈示される触感に違和感を覚えることなく、連続入力を行いたいにも拘らず、次の入力までの時間がかかり、素早い連続入力が行えなくなって、連続入力（連打）時の操作性が低下することが懸念される。
【００７７】
これに対し、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が、押圧時に触感を呈示する基準の荷重に近い値に設定されている場合は、より素早く連続入力が可能になる反面、連続入力の途中で押圧状態を保持（ホールド）しようとした場合は、予期せぬリリース触感が呈示されて操作者に違和感を与える場合があることが想定される。すなわち、連続入力の途中で押圧状態をホールドする場合、操作者は、押圧荷重を一定に保持しているつもりでも、微小な荷重変動がある。このため、例えば、図２１に示すように、押圧時における基準とリリース時における基準との荷重幅が、上記のホールド状態での荷重変動の幅よりも狭いと、操作者は、ホールドしているつもりでも、リリース時の触感が呈示されて違和感を覚えることになる。
【００７８】
そこで、本発明の第４実施の形態においては、上述した連続入力時の操作性およびホールド状態での微小な荷重変化にも対応でき、操作者がリアルなクリック触感を得ながらスムーズな連続入力を行い得るようにするため、第３実施の形態で説明した入力装置において、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重に対して、およそ５０％〜８０％の範囲の値に設定する。
【００７９】
図２２〜２４は、連続入力（連打）時のクリック触感の官能評価結果を示すものである。なお、この官能評価は、上述した官能評価の場合と同様に、本出願人の先の提案に係る入力装置により行ったものである。
【００８０】
図２２〜図２４において、被験者は、図１８の官能評価を行った者と同じ５人である。評価項目は、図１８における４項目に「連打しやすい」の項目を加えた５項目である。各項目の評価点は、７点を満点として、５人の平均点を示した。なお、「連打しやすい」の評価項目では、「やりずらい」が１点、「連続入力しやすい」が７点である。また、押圧時およびリリース時とも、振動部（本発明の触感呈示部に相当）を駆動する駆動信号は、周波数１７０ＨｚのＳｉｎ波を１周期分として、それぞれ触感を呈示する基準を満たした際に、タッチセンサを約１５μｍ振動させた。
【００８１】
図２２は、押圧時に触感を呈示する基準が１Ｎで、リリース時に触感を呈示する基準が０Ｎ、０．５Ｎ、１Ｎの場合の評価結果を示す。図２２から明らかなように、押圧時に触感を呈示する基準の荷重が１Ｎの場合は、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が０．５Ｎの場合に、全ての評価項目で最も高い評価が得られた。
【００８２】
図２３は、押圧時に触感を呈示する基準が２Ｎで、リリース時に触感を呈示する基準が０Ｎ、０．５Ｎ、１Ｎ、１．５Ｎ、２Ｎの場合の評価結果を示す。図２３から明らかなように、押圧時に触感を呈示する基準の荷重が２Ｎの場合は、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が１Ｎおよび１．５Ｎの場合に高い評価が得られ、特に１．５Ｎの場合に、全ての評価項目で最も高い評価が得られた。
【００８３】
図２４は、押圧時に触感を呈示する基準が３Ｎで、リリース時に触感を呈示する基準が０Ｎ、０．５Ｎ、１Ｎ、１．５Ｎ、２Ｎ、２．５Ｎ、３Ｎの場合の評価結果を示す。図２４から明らかなように、押圧時に触感を呈示する基準の荷重が３Ｎの場合は、リリース時に触感を呈示する基準の荷重が１．５Ｎ、２Ｎおよび２．５Ｎの場合に高い評価が得られ、特に２Ｎの場合に、全ての評価項目で最も高い評価が得られた。
【００８４】
以上の評価結果例から、リリース時に触感を呈示する基準の荷重は、押圧時に触感を呈示する基準の荷重に対して、およそ５０％〜８０％の範囲の値に設定すれば、連続入力（連打）において、順次の入力と触感呈示タイミングとが合致し、違和感のないリアルなクリック触感を呈示できることがわかる。すなわち、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重よりも小さくすることにより、違和感を与えないようにし、かつ、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重のおよそ５０％以上とすることにより、連続入力時の操作性を格段に向上できる。また、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重のおよそ８０％以下とすることにより、連続入力時のホールド状態での微小な荷重変化にも対応できる。
【００８５】
したがって、本発明の第４実施の形態においても、上記の官能評価結果を考慮して、例えば、押圧時に触感を呈示する基準を１Ｎに設定した場合は、リリース時に触感を呈示する基準は０．５Ｎ〜０．８Ｎの任意の値に設定する。また、押圧時に触感を呈示する基準が高い荷重の場合は、当該基準が低い荷重の場合よりも、ホールド状態での荷重変動の幅も広くなる。このような場合でも、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重のおよそ５０％〜８０％の範囲、例えば、押圧時に触感を呈示する基準を６Ｎと高く設定した場合は、リリース時に触感を呈示する基準を３Ｎ〜４．８Ｎに設定する。これにより、予期せぬリリース触感を呈示することなく、連続入力に応じた違和感のないリアルなクリック触感を呈示することができる。これら、押圧時に触感を呈示する基準の荷重、および、リリース時に触感を呈示する基準の荷重は、固定的に設定してもよく、ユーザにおいて適宜選択して設定できるようにしてもよい。
【００８６】
なお、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、荷重検出部は、任意の個数の歪みゲージセンサを用いて構成することができる。また、荷重検出部は、タッチセンサにおける入力検出方式に応じて、例えば、抵抗膜方式の場合には、接触面積による抵抗変化に基づく出力信号の変化から、あるいは静電容量方式の場合には、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から、荷重が検出できれば、歪みゲージセンサを用いることなく構成することができる。また、触感呈示部は、任意の個数の圧電振動子を用いて構成したり、タッチセンサの全面に透明圧電素子を設けて構成したり、偏心モータを駆動信号の１周期で１回転させるようして構成したり、することもできる。さらに、荷重検出部および触感呈示部は、圧電素子を用いて構成する場合は、圧電素子を共用して荷重検出部および触感呈示部を構成することもできる。
【００８７】
また、制御部は、タッチセンサで検出される入力位置に応じて、触感呈示部を駆動する駆動信号を変更して呈示するクリック触感を変更するように構成することもできる。
【００８８】
また、本発明は、タッチセンサがオン・オフ動作を行うタッチスイッチとして機能する入力装置にも有効に適用することができる。さらに、本発明に係る入力装置は、タッチセンサに対する押圧の途中で、異なる基準（荷重）で順次にクリック触感を呈示して、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、各段階で触感呈示部により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クリック触感を呈示することも可能である。
【００８９】
また、本発明に係る入力装置は、荷重検出部により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、触感呈示部を駆動させるが、上記荷重検出部により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、荷重検出部により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、荷重検出部により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、荷重検出部により触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。
【００９０】
また、制御部は、荷重検出部により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、触感呈示部を駆動して、タッチセンサを予め設定した所定の振動パターンで振動させるが、前記所定の振動パターンは、押圧時の場合、図４の実線が示す振動パターンであってもよい。また、前記所定の振動パターンは、リリース時の場合、図４の一点鎖線が示す振動パターンであってもよい。このようにタッチセンサを振動させることによって、操作者に対して、押しボタンスイッチを操作した場合と同様のクリック触感（振動刺激）を呈示することが可能となる。
【符号の説明】
【００９１】
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 制御部
２１ 筐体
２１ 液晶パネル
２２ インシュレータ
２３ アッパカバー
２４ インシュレータ
３１ 歪みゲージセンサ
３２ 圧電振動子
４１ タッチセンサ
４１ａ 入力用オブジェクト
４３ 表示部
４４ 荷重検出部
４５ 触感呈示部
４６ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力を受け付けるタッチセンサと、
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、
前記荷重検出部により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、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対してクリック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入力装置。
【請求項２】
入力を受け付けるタッチセンサと、
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、を備える入力装置の制御方法であって、
前記荷重検出部により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、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対してクリック触感を呈示するように前記触感呈示部を駆動する、
ことを特徴とする入力装置の制御方法。
【請求項１】
入力を受け付けるタッチセンサと、
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、
前記荷重検出部により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、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対してクリック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入力装置。
【請求項２】
入力を受け付けるタッチセンサと、
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、を備える入力装置の制御方法であって、
前記荷重検出部により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、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対してクリック触感を呈示するように前記触感呈示部を駆動する、
ことを特徴とする入力装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１１−１００４７７（Ｐ２０１１−１００４７７Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８８０６（Ｐ２０１０−２８８８０６）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【分割の表示】特願２００９−１７７０６９（Ｐ２００９−１７７０６９）の分割
【原出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【分割の表示】特願２００９−１７７０６９（Ｐ２００９−１７７０６９）の分割
【原出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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