專利名稱：輸入設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用于接收按壓輸入的輸入單元的輸入設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，在信息設(shè)備、家用電器設(shè)備等中，具有用于接收通過按壓進行的輸入的、 以板的形式存在的輸入單元的輸入設(shè)備(如觸摸面板、觸摸開關(guān)等)普遍地用作用于接收由用戶進行的輸入操作的輸入單元。這種輸入單元具有多種類型，例如電阻膜類型、電容類型等等。所有這些輸入單元都用于接收手指或觸筆的按壓輸入，并且，與按鈕開關(guān)不同，這些輸入單元即使在被按壓時也不產(chǎn)生位移。由此，當輸入單元接收到按壓輸入時，操作者無法獲得反饋。因此，例如，當使用具有觸摸面板的輸入設(shè)備時，操作者很可能由于在相同點上多次輕敲而錯誤地進行輸入，這可能使操作者有壓力。作為防止這種錯誤輸入的方法，已知以下方法例如，通過在接收到按壓輸入時與按壓區(qū)域相對應(yīng)地產(chǎn)生聲音或者改變顯示狀態(tài)(例如，如在顯示單元上以圖形方式顯示的輸入按鈕等輸入對象的顏色)來以視覺或聽覺方式確認輸入操作。然而，在嘈雜的環(huán)境中可能難以確認這種聽覺反饋，并且，當所使用的設(shè)備處于靜音模式時，這種聽覺反饋不適用。此外，在使用這種視覺反饋時，如果在顯示單元上顯示的輸入對象較小，則操作者可能不能確認顯示狀態(tài)的改變，特別是在操作者用手指輸入時，輸入對象的視圖被手指阻擋。還建議了一種反饋方法，既不依賴于聽覺感覺也不依賴于視覺感覺，而是通過在其上接收到輸入時振動觸摸面板，在操作者的指尖處產(chǎn)生觸覺感覺(例如，參見專利文獻 1、2)。相關(guān)領(lǐng)域文獻專利文獻專利文獻1 日本專利未申公開No. 2003488158專利文獻2 日本專利未審公開No. 2008-13005
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，上述專利文獻1和2中公開的技術(shù)僅在操作者的指尖處通過振動來產(chǎn)生觸覺感覺。即，這些技術(shù)僅通過振動觸摸面板提供了操作者對觸摸面板進行觸摸的指尖處的 “顫動”感覺，而并未提供在操作例如具有金屬圓頂?shù)陌粹o開關(guān)時獲得的真實點擊感覺(例
3如“點擊”)。因此，例如，如果將上述反饋技術(shù)應(yīng)用于如移動電話的移動終端、計算器、售票機等信息設(shè)備的輸入鍵和如微波、電視機等家用電器設(shè)備的操作單元的輸入鍵的觸摸面板， 則操作者可能有不習慣的感受。此外，為了向操作者的指尖提供合適反饋，考慮了一種設(shè)備，該設(shè)備設(shè)置有負載閾值，并且，不僅當在手指按壓觸摸面板時檢測到的按壓負載增大并達到該負載閾值時，而且當在從觸摸面板釋放手指時檢測到的按壓負載減小并達到該負載閾值時，該設(shè)備振動觸摸面板。能夠與操作者的按壓操作和釋放操作分別相對應(yīng)地振動觸摸面板，該設(shè)備能夠向操作者提供合適的操作感覺。然而，如果按壓觸摸面板時的按壓負載未超過負載閾值但僅被檢測為上至等于負載閾值的值，則僅在按壓時振動觸摸面板，而不在釋放時振動觸摸面板， 這使操作者產(chǎn)生不習慣的感受。尤其是在觸摸面板上對相同輸入對象執(zhí)行連續(xù)輸入操作時，對于一個輸入操作，觸摸面板可能僅在按壓時振動，而對于另一輸入操作，觸摸面板可以在按壓時和在釋放時都振動，這就向操作者給出了明顯不習慣的感受。相應(yīng)地，考慮到這些狀況，本發(fā)明的目的是提供一種輸入設(shè)備，能夠在操作者對按壓類型的輸入單元進行操作時，提供與在操作按鈕開關(guān)時獲得的感覺類似的真實點擊感覺，并使操作者能夠在沒有不習慣感受的情況下執(zhí)行連續(xù)輸入操作(重復輕敲)。解決問題的方案為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備包括輸入單元，用于接收按壓輸入；負載檢測單元，用于檢測輸入單元上的按壓負載；振動單元，用于振動輸入單元；以及控制單元，用于在由負載檢測單元檢測到的按壓負載滿足接收對輸入單元的輸入的預(yù)定標準時，控制對振動單元的驅(qū)動，從而向按壓輸入單元的物體提供點擊感覺，以及在接收對輸入單元的輸入之后，在由負載檢測單元檢測到的按壓負載滿足比接收對輸入單元的輸入的預(yù)定標準低的標準時，控制對振動單元的驅(qū)動，從而向按壓輸入的物體提供點擊感覺。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，當輸入單元上的按壓負載滿足接收輸入的預(yù)定標準時，輸入單元振動，然后，當輸入單元上的按壓負載滿足比接收輸入的預(yù)定標準低的標準時，輸入單元振動。從而，向操作者提供了與在操作按鈕開關(guān)時獲得的感覺相同的真實點擊感覺，使操作者能夠在沒有不習慣感受的情況下執(zhí)行連續(xù)輸入操作(重復敲擊)。


圖1是示意了按鈕開關(guān)的一般負載特性的圖；圖2是示意了對具有不同按壓負載的多種按鈕開關(guān)的操作的感覺評估的結(jié)果的圖；圖3是示意了對具有不同行程的多種按鈕開關(guān)的操作的感覺評估的結(jié)果的圖；圖4是示意了在操作按鈕開關(guān)時在按鈕處產(chǎn)生的振動的測量的示例結(jié)果的圖；圖5是示意了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的輸入設(shè)備的示意性構(gòu)造的框圖6示出了圖5所示的輸入設(shè)備的示例外殼結(jié)構(gòu)；圖7是圖5所示的輸入設(shè)備的操作的流程圖；圖8是示意了在將標準按壓負載和標準釋放負載設(shè)置為相等時由圖5所示的輸入設(shè)備提供的點擊感覺的示例的圖；圖9是示意了在將標準釋放負載設(shè)置為小于標準按壓負載時由圖5所示的輸入設(shè)備提供的點擊感覺的示例的圖；圖10是示意了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的輸入設(shè)備的示意性構(gòu)造的框圖；圖11是圖10所示的輸入設(shè)備的正視圖；圖12是示意了在改變驅(qū)動信號的頻率以驅(qū)動圖5所示的振動單元時的點擊感覺的感覺評估的結(jié)果的圖；圖13是示意了在改變圖5所示的觸摸面板的振動幅度時的點擊感覺的感覺評估的結(jié)果的圖；圖14是示意了在改變驅(qū)動信號的周期以驅(qū)動圖5所示的振動單元時的點擊感覺的感覺評估的結(jié)果的圖；圖15是示意了在改變驅(qū)動信號的波形以驅(qū)動圖5所示的振動單元時的點擊感覺的感覺評估的結(jié)果的圖；圖16是示意了用于驅(qū)動振動單元的驅(qū)動信號的波形和觸摸面板上的振動幅度的實際波形的圖；圖17是示意了在具有釋放觸覺感覺和不具有釋放觸覺感覺的情況下進行比較的、圖5所示的輸入設(shè)備的點擊感覺的感覺評估的示例結(jié)果的圖；圖18是示意了在將標準按壓負載和標準釋放負載設(shè)置為相等時、在連續(xù)輸入時提供的感覺的示例的圖；圖19是示意了在將標準釋放負載設(shè)置為相對于標準按壓負載而言過低時，在連續(xù)輸入時提供的感覺的示例的圖；圖20是示意了在將標準釋放負載設(shè)置為與標準按壓負載接近時、在連續(xù)輸入時提供的感覺的示例的圖；圖21是示意了在將標準按壓負載設(shè)置為IN時提供的感覺的感覺評估的示例結(jié)果的圖；圖22是示意了在將標準按壓負載設(shè)置為2N時提供的感覺的感覺評估的示例結(jié)果的圖；以及圖23是示意了在將標準按壓負載設(shè)置為3N時提供的感覺的感覺評估的示例結(jié)果的圖。
具體實施例方式在對本發(fā)明的實施例進行描述之前，對由根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備提供點擊感覺的方法的原理進行描述。對于觸覺感覺意識，人的一種神經(jīng)負責在觸摸對象時從對骨骼和肌肉引入的負載感受到觸摸(例如對象的硬度或軟度)的按壓感覺，另一種神經(jīng)負責在觸摸對象時通過檢測對皮膚表面引入的振動來感受對象的紋理等的觸覺感覺。即，按壓感覺檢測負載，而觸覺感覺檢測振動。此外，一般地，觸覺感覺是按壓感覺和觸覺感覺的組合。相應(yīng)地，與在操作按鈕開關(guān)時“按壓感覺”和“觸覺感覺”的刺激類似的刺激在觸摸面板上再現(xiàn)使得能夠向操作者提供點擊感覺。另一方面，例如，金屬圓頂開關(guān)、浮凸開關(guān)、橡皮開關(guān)、觸覺開關(guān)等普遍已知為用于信息設(shè)備和家用電器設(shè)備的按鈕開關(guān)。盡管根據(jù)開關(guān)類型，按鈕行程和所施加的負載(按壓力)有所不同，但是這些一般的按鈕開關(guān)基本上具有如圖1所示的負載特性。在圖1中的按壓的負載特性中，從點A至點B的時段表示以下時段其中，從按壓按鈕開始時起，負載與向下按壓實質(zhì)上成比例地增大。從點B至點C的時段表示以下時段 其中，由于向下按壓按鈕，因此如金屬圓頂之類的凸形彈性構(gòu)件彎曲，從而負載迅速減小。 從點C至點D的時段表示以下時段其中，開關(guān)接觸點閉合，負載與向下按壓實質(zhì)上成比例地增大。盡管存在一定程度的滯后，但是釋放時按鈕的負載特性是按壓時的負載改變的逆程。即，從點D至點E的時段表示以下時段其中，從釋放開始時起，并且開關(guān)接觸點保持閉合狀態(tài)時，負載與釋放實質(zhì)上成比例地減小。從點E至點F的時段表示以下時段其中，通過釋放按鈕，并且在該時段的開始處開關(guān)接觸點打開時，彈性構(gòu)件從彎曲形式恢復為凸形， 負載迅速增大。從點F至點G的時段表示以下時段其中，在彈性構(gòu)件恢復之后從按鈕釋放手指，負載與釋放實質(zhì)上成比例地減小。在圖1所示的負載特性中，按鈕的最大行程是最小的；例如，對于金屬圓頂開關(guān)、 浮凸開關(guān)和觸覺開關(guān)來說等于或小于1mm，對于橡皮開關(guān)來說等于或小于3mm。此外，例如， 在金屬圓頂開關(guān)、浮凸開關(guān)和觸覺開關(guān)上，點B處的負載大約為IN至6N，而在橡皮開關(guān)上， 點B處的負載大約為0. 5N。操作者可以在操作這些按鈕開關(guān)中的任一個時感受到點擊感覺。由此，本發(fā)明的發(fā)明人研究了按鈕開關(guān)的何種移動提供由“按壓感覺”和“觸覺感覺”產(chǎn)生的點擊感覺。首先，研究了是行程的改變還是按壓負載的改變造成點擊感覺。圖2是示意了對操作者在操作具有不同按壓負載的多種按鈕開關(guān)時有何感受的感覺評估的結(jié)果的圖。水平軸表示實際按壓負載，垂直軸以1至7的標度表示操作者對按鈕開關(guān)有何感受，是重還是輕。作為操作者的主體是習慣使用移動終端的五個人。從圖2 中可見，示出了他們能夠感知到具有高按壓負載的按鈕開關(guān)較重，而具有低按壓負載的其他按鈕開關(guān)較輕。圖3是示意了對操作者在操作具有不同行程的多種按鈕開關(guān)時有何感受的感覺評估的結(jié)果的圖。水平軸表示實際行程，垂直軸以1至7的標度表示操作者對按鈕開關(guān)有何感受，是長還是短。作為操作者的主體是習慣使用移動終端的五個人，與圖2相同。從圖 3中可見，他們不能夠清楚地感知到最小行程是長還是短。上述感覺評估的結(jié)果示出了人能夠感知到負載的差異，但不能感知到最小行程的差異。因此，本發(fā)明的發(fā)明人側(cè)重于按壓負載的改變。S卩，由于人不能夠感知到行程的差異，因此研究了如果如觸摸面板之類的平面上的按壓負載(即，對按壓感覺的刺激)按照圖 1中的點A、B和C而改變，人是否能夠感受到點擊感覺。因此，準備了具有可沿垂直方向位移的板的實驗設(shè)備。然后，如圖1所示，從點A至點B按下該板，在負載達到B點處的負載
6的時間點處，該板稍微向下瞬時位移，以再現(xiàn)點B、C之間的負載改變。由此，盡管獲得了“按壓”至“已按下”按鈕開關(guān)的感覺，但是未獲得真實點擊感覺， 例如在操作金屬圓頂開關(guān)時可獲得的“點擊”。即，發(fā)現(xiàn)了為了獲得真實點擊感覺，存在無法由行程與負載之間的關(guān)系明確的另一要素。由此，本發(fā)明的發(fā)明人接下來不僅側(cè)重研究了“按壓感覺”，而且側(cè)重研究了 “觸覺感覺”，這是另一種感受。相應(yīng)地，對于具有其上安裝有金屬圓頂開關(guān)的按鈕開關(guān)的輸入設(shè)備的多種移動終端，本發(fā)明的發(fā)明人測量了在操作按鈕時在按鈕處產(chǎn)生的振動。由此，發(fā)現(xiàn)了在按壓負載達到圖1中的點B的時間點處，S卩，在金屬圓頂開始彎曲的時間點處，按鈕以近似100-200Hz的頻率振動。圖4是示意了這種測量的示例結(jié)果的圖。水平軸表示按壓經(jīng)過時間，而垂直軸表示振動幅度。在圖1中的點B處，該按鈕開關(guān)如圖4中的實線所示振動。從而，發(fā)現(xiàn)了人在按壓該按鈕開關(guān)時接收到大約6ms (近似170Hz的頻率)的1個周期的振動刺激。此外，在按鈕開關(guān)上的按壓負載到達圖1中釋放時的點F的時間點處，S卩，在金屬圓頂從彎曲狀態(tài)恢復的時間點處，該按鈕如圖1中的虛線所示振動。從而，發(fā)現(xiàn)了在按鈕開關(guān)的情況下，人在釋放時接收到大約8ms (近似125Hz的頻率)的1個周期的振動刺激。上述結(jié)果示出如果輸入設(shè)備在負載如圖1所示從點A至點B時通過使操作者主動按下輸入單元而不振動來刺激按壓感覺，并在點B處通過以170Hz的頻率振動輸入單元1 個周期來刺激觸覺感覺，則當操作者按下具有如觸摸面板之類的板的形式的按壓類型的輸入單元時，可以向操作者提供與在操作具有如圖4所示的測量結(jié)果的按鈕開關(guān)時獲得的感覺類似的點擊感覺?；谏鲜鲈恚敯聪戮哂邪宓男问降陌磯侯愋偷妮斎雴卧獣r，根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備刺激按壓感覺，直到按壓負載滿足接收對輸入單元的輸入的預(yù)定標準為止，并在滿足該標準時，通過利用預(yù)定驅(qū)動信號(即，利用頻率、表示驅(qū)動時間的周期(波長)、波形和振動幅度)振動輸入單元來刺激觸覺感覺。此外，當操作按鈕開關(guān)時，人不僅在按壓時而且在釋放時在手指處從按鈕開關(guān)接收如圖4所示的觸覺刺激。由此，根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備在釋放時也向操作者提供點擊感覺(以下，任意地，釋放時的點擊感覺也被稱作釋放觸覺感覺)。從而，輸入設(shè)備向操作者提供與在按下按鈕開關(guān)時獲得的感覺類似的更真實的點擊感覺。此外，根據(jù)本發(fā)明，對于在移動終端中采用的輸入設(shè)備，適當設(shè)置與提供按壓時的點擊感覺的標準相對應(yīng)的提供釋放觸覺感覺的標準，以便向操作者提供真實點擊感覺，而不會有對所謂重復輕敲的不習慣感受，在所謂的重復輕敲中，連續(xù)地輸入(通常是執(zhí)行)相同輸入對象以輸入電話號碼、消息等。以下參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。(第一實施例)圖5是示意了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的輸入設(shè)備的示意性構(gòu)造的框圖。該輸入設(shè)備具有顯示面板11、觸摸面板12、負載檢測單元13、振動單元14和用于控制總體操作的控制單元15。顯示面板11構(gòu)成用于顯示如輸入按鈕等輸入對象的顯示單元，并可以是例如液晶顯示面板、有機EL顯示面板等。觸摸面板12構(gòu)成用于接收對顯示面板11的按壓輸入的輸入單元，并可以屬于已知的類型，例如電阻膜類型或電容類型等。負載檢測單元13檢測觸摸面板12上的按壓負載，并可以包括例如應(yīng)變傳感器。振動單元14振動觸摸面板12，并可以包括例如壓電振動器。圖6示出了圖5所示的輸入設(shè)備的示例外殼結(jié)構(gòu)；圖6(a)是主要部分的橫截面視圖，圖6(b)是主要部分的平面視圖。顯示面板11包含于外殼21中。觸摸面板21經(jīng)由由彈性構(gòu)件構(gòu)成的絕緣體22布置在顯示面板11上。在根據(jù)本實施例的輸入設(shè)備中，顯示面板11和觸摸面板12在平面視圖中的形狀是矩形，觸摸面板12經(jīng)由絕緣體22布置在顯示面板11上，絕緣體22被布置在由圖6(b)中的鏈狀雙虛線所示的顯示面板11的顯示區(qū)域 A之外。此外，外殼21具有上蓋23，上蓋23覆蓋顯示面板11的顯示區(qū)域之外的觸摸面板 12表面區(qū)域。由彈性構(gòu)件構(gòu)成的絕緣體M被布置在上蓋23與觸摸面板12之間。觸摸面板12可以具有表面，即由透明膜構(gòu)成的操作平面，和由玻璃板構(gòu)成的背面，并且，觸摸面板12可以被設(shè)計為使得在按壓操作平面時，表面的透明膜根據(jù)按壓而輕微彎曲(變形)。在位于與由上蓋23覆蓋的每一側(cè)接近的位置處，在觸摸面板12的表面的透明膜上提供、接合等用于檢測在觸摸面板20上施加的負載(按壓力)的應(yīng)變傳感器31。此外， 在觸摸面板12的背面的玻璃板上與兩個相對側(cè)中的每一個的邊緣接近的位置處提供、接合等用于振動觸摸面板12的壓電振動器32。即，圖6所示的輸入設(shè)備具有圖5中包括4個應(yīng)變傳感器31的負載檢測單元13和包括2個壓電振動器32的振動單元14。應(yīng)當注意，在圖6(b)中省略了圖6(a)所示的外殼21、上蓋23和絕緣體M。圖7是根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備的操作的流程圖?？刂茊卧?5監(jiān)視對觸摸面板12 的輸入以及由負載檢測單元13檢測到的負載。控制單元15檢測到對觸摸面板12的輸入是對在顯示面板11上顯示的輸入對象的輸入，以及檢測到由負載檢測單元13檢測到的按壓負載隨著觸摸面板12上的按壓而增大并達到接收輸入的預(yù)定標準(步驟S81)。在檢測到這一點時，控制單元15在檢測時接收對觸摸面板12的輸入，并利用預(yù)定驅(qū)動信號來驅(qū)動振動單元14以便以預(yù)定振動模式來振動觸摸面板12(步驟S8》。從而，經(jīng)由按壓觸摸面板 12的手指或物體(如觸筆)向操作者提供了點擊感覺，使操作者意識到輸入操作完成。例如，負載檢測單元13從4個應(yīng)變傳感器31的平均輸出值檢測到負載。此外，例如，振動單元14同相地振動2個壓電振動器32。這里，例如，用于步驟S81處的檢測的預(yù)定標準是圖1所示的點B處的負載。相應(yīng)地，可以根據(jù)按壓時所預(yù)期的按鈕開關(guān)的負載特性來適當設(shè)置該預(yù)定標準。對于移動終端， 例如，預(yù)定標準可以由用戶根據(jù)需要設(shè)置，使得年紀較大的用戶可以將其設(shè)置為較重，而經(jīng)常寫消息的用戶可以將其設(shè)置為較輕。此外，可以根據(jù)要提供的點擊感覺來適當設(shè)置用于在步驟S82處驅(qū)動振動單元14以刺激觸覺感覺的預(yù)定驅(qū)動信號(即，頻率、周期(波長)、 波形和振動幅度)。例如，為了提供由用于移動終端的金屬圓頂開關(guān)表示的點擊感覺，在觸摸面板上施加預(yù)定負載的時間點處，振動單元14由驅(qū)動信號來驅(qū)動(例如，由具有恒定頻率170Hz的正弦波來驅(qū)動1個周期)，以便在觸摸面板12上施加預(yù)定負載時振動觸摸面板 12近似15μπι，如下所述。從而，可以向操作者提供真實點擊感覺。然后，當檢測到由負載檢測單元13檢測到的負載滿足預(yù)定標準(步驟S8!3)時，控制單元15以與按壓時相同的方式，利用預(yù)定驅(qū)動信號來驅(qū)動振動單元14，以便以預(yù)定振動模式來振動觸摸面板12 (步驟S84)。這里，步驟S83處，釋放時的預(yù)定標準負載(即，在接收按壓輸入之后檢測到的預(yù)定標準負載)被設(shè)置為小于在步驟S81處在按壓時檢測到的負載，優(yōu)選地，被設(shè)置為按壓時的負載的50-80%范圍內(nèi)的任何值，如下所述。在步驟S84處，在釋放時驅(qū)動振動單元14的驅(qū)動信號可以與步驟S82處的按壓時的驅(qū)動信號相等或不同。例如，如圖4所示，按壓時接收對觸摸面板12的輸入的驅(qū)動信號的頻率可以被設(shè)置為170Hz，釋放時驅(qū)動信號的頻率可以被設(shè)置為125Hz。如上所述，根據(jù)本實施例的輸入設(shè)備刺激按壓感覺，直到對觸摸面板12施加且由負載檢測單元13檢測到的負載滿足接收對觸摸面板12的輸入的預(yù)定標準為止，并在滿足預(yù)定標準時，通過利用預(yù)定驅(qū)動信號驅(qū)動振動單元14來刺激觸覺感覺，從而以預(yù)定振動模式來振動觸摸面板12。從而，輸入設(shè)備向操作者提供了點擊感覺，使得操作者意識到輸入操作完成。相應(yīng)地，能夠在感受到與在操作按鈕開關(guān)時獲得的感覺類似的真實點擊感覺的情況下執(zhí)行輸入操作，操作者就可能不會有不習慣的感受。此外，由于操作者結(jié)合“已輕敲” 觸摸面板12的感知來執(zhí)行輸入操作，因此防止了由僅僅輕敲造成的錯誤輸入。此外，如果負載滿足比接收按壓輸入的預(yù)定標準低的標準，則根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備在接收按壓輸入之后，以與按壓時相同的方式，在釋放時利用預(yù)定驅(qū)動信號來驅(qū)動振動單元14，以便以預(yù)定振動模式來振動觸摸面板12。從而可以向操作者提供釋放觸覺感覺。例如，在將驅(qū)動振動單元14的按壓負載標準和驅(qū)動振動單元14的釋放負載標準設(shè)置為相等的情況下，如果按壓時的最大負載超過標準負載，則可以提供按壓時和釋放時的點擊感覺，如圖8所示。相應(yīng)地，可以向操作者提供與按鈕開關(guān)的感覺更加類似的點擊感覺。然而，如果在標準按壓負載處撤回按壓輸入單元的物體，則存在以下問題振動單元14 可能不在釋放時振動，或者當操作者意在將按壓負載維持在標準負載時，可能提供非預(yù)期的釋放觸覺感覺，從而向操作者給出不習慣的感受。相反，由于根據(jù)本實施例的輸入設(shè)備將驅(qū)動振動單元14的標準釋放負載設(shè)置為比驅(qū)動振動單元14的標準按壓負載低的值，因此確保向操作者提供釋放時的釋放觸覺感覺，從而可以提供與按鈕開關(guān)更加接近的點擊感覺。尤其是如果將驅(qū)動振動單元14的預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為驅(qū)動振動單元14的預(yù)定標準按壓負載的50-80%范圍內(nèi)的值，則在觸摸面板12上的相同輸入對象的連續(xù)輸入期間實現(xiàn)了具有真實點擊感覺的平滑連續(xù)輸入操作。應(yīng)當注意，在圖8、圖9和其他圖中，“力7 (咔)”和7 (嗒)”表示人感受到的點擊感覺。(第二實施例)圖10和圖11示意了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的輸入設(shè)備。圖10是示意構(gòu)造的框圖，圖11是其正視圖。該輸入設(shè)備安裝在例如移動終端上，如圖10所示，該輸入設(shè)備具有作為用于接收按壓輸入的輸入單元的觸摸面板41、用于檢測觸摸面板41上的輸入位置的位置檢測單元42、用于基于由位置檢測單元42檢測到的輸入位置來顯示信息的顯示面板43、 用于檢測觸摸面板41上的按壓負載的負載檢測單元44、用于振動觸摸面板41的振動單元 45和用于控制總體操作的控制單元46。如圖11所示，通過印刷、粘接劑等，已經(jīng)在觸摸面板41上提供多個輸入對象41a，如數(shù)字鍵。對于每個輸入對象41a，為了防止按壓多個相鄰輸入對象41a的錯誤輸入，將用于接收輸入的有效按壓區(qū)域設(shè)置為比輸入對象41a的布置區(qū)域小。應(yīng)當注意，在圖10中， 以與圖6所示的輸入設(shè)備的負載檢測單元和振動單元相同的方式，負載檢測單元44和振動單元45分別具有應(yīng)變傳感器和壓電振動器?？刂茊卧?6監(jiān)視對觸摸面板41的輸入和由負載檢測單元44檢測到的負載，以及監(jiān)視由位置檢測單元42檢測到的觸摸面板41上的輸入位置。當位置檢測單元42檢測到輸入對象的有效按壓區(qū)域中的輸入位置時，并且當由負載檢測單元44檢測到的按壓負載隨著觸摸面板41上的按壓而增大并滿足接收輸入的預(yù)定標準時，利用預(yù)定驅(qū)動信號來驅(qū)動振動單元45，以便以預(yù)定振動模式來振動觸摸面板41。S卩，如果位置檢測單元42檢測到輸入對象的有效按壓區(qū)域中的輸入位置，則以與根據(jù)第一實施例的輸入設(shè)備相同的方式，在觸摸面板41上的負載增大并滿足預(yù)定標準的時間點處，控制單元46利用驅(qū)動信號(例如具有恒定頻率170Hz的正弦波)來驅(qū)動振動單元45 —個周期，以便在觸摸面板41上施加預(yù)定負載時振動觸摸面板41近似15 μ m。從而， 向操作者提供了點擊感覺，以認識到輸入操作完成。此外，通過接收在觸摸面板41上檢測到的輸入，控制單元46根據(jù)輸入在顯示面板43上進行顯示。隨后，以與根據(jù)第一實施例的方式相同的方式，當檢測到由負載檢測單元44檢測到的負載滿足比接收對觸摸面板41的輸入的預(yù)定標準低的預(yù)定釋放標準時，控制單元46 利用預(yù)定驅(qū)動信號來驅(qū)動振動單元45，以便以預(yù)定振動模式來振動觸摸面板41。因此，根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備，以與第一實施例相同的方式，由于能夠在感受到與在操作按鈕開關(guān)時獲得的感覺相同的真實點擊感覺的情況下，在觸摸面板41上執(zhí)行輸入操作，操作者就不會有不習慣的感受。此外，由于操作者結(jié)合“已輕敲”觸摸面板41的感知來執(zhí)行輸入操作，因此防止了由僅僅輕敲造成的錯誤輸入。此外，如果負載滿足比接收按壓輸入的預(yù)定標準低的預(yù)定標準，則根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備在接收到按壓輸入之后，以與按壓時相同的方式，在釋放時利用預(yù)定驅(qū)動信號來驅(qū)動振動單元45，以便以預(yù)定振動模式來振動觸摸面板41。從而，確保提供釋放觸覺感覺。 因此，與按壓時的點擊感覺相結(jié)合，根據(jù)本實施例的輸入設(shè)備能夠提供與按鈕開關(guān)的感覺更加類似的點擊感覺。尤其是如果將驅(qū)動振動單元14的預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為驅(qū)動振動單元14的預(yù)定標準按壓負載的50-80%范圍內(nèi)的值，則實現(xiàn)了接收真實點擊感覺的平滑連續(xù)輸入操作。以下是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人所研究的上述實施例中的每一個的輸入設(shè)備的點擊感覺的感覺評估的結(jié)果的描述。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的測量，盡管根據(jù)模型存在一定程度的偏差，但是廣泛用于商用移動終端的金屬圓頂開關(guān)具有以下負載特性當對其施加預(yù)定負載(大體上等于或小于6N且一般等于或小于3N)時，負載迅速減小。由此，本發(fā)明的發(fā)明人通過僅在按壓時對振動單元14進行振動，進行了如圖5和圖6所示設(shè)計的輸入設(shè)備的點擊感覺的感覺評估。 在這些感覺評估中，將在按壓時開始驅(qū)動振動單元14的在觸摸面板12上的負載(圖1中的點B處的負載)設(shè)置為1.5N，并且，使用驅(qū)動信號的頻率、周期(波長)和波形作為參數(shù)。圖12至圖15示出了評估的示例結(jié)果。在圖12至圖15中，主體是參與圖2和圖 3所示的感覺評估的五個人。三個評估項目是“感受點擊感覺”、“良好感受”和“與移動終端相似”的觸覺感覺。對于項目“感受點擊感覺”，“無”為分數(shù)1，“強烈感受”為分數(shù)7。對于項目“良好感受”，“差”為分數(shù)1，“好”為分數(shù)7。對于項目“與移動終端相似”，“不相似” 為分數(shù)1，“非常相似”為分數(shù)7。每個項目的分數(shù)表示五個人的平均分數(shù)。圖12示出了改變頻率時的評估結(jié)果。在感覺評估中，用于驅(qū)動振動單元14的驅(qū)動信號的周期(波長)(即，驅(qū)動時間)是1個周期，波形是正弦波，頻率在50-250HZ范圍內(nèi)變化。驅(qū)動信號的幅度被設(shè)置為以下電平在該電平處，可以在對觸摸面板12施加預(yù)定標準負載的狀態(tài)下獲得15 μ m振動幅度。從圖12中可見，確認了盡管在170Hz的頻率處獲得了最高評估，但是人能夠在140Hz或更高的頻率處獲得與移動終端的感覺類似的點擊感覺。圖13示出了改變驅(qū)動信號的幅度時的評估結(jié)果。在感覺評估中，用于驅(qū)動驅(qū)動單元14的驅(qū)動信號的頻率是170Hz，周期是1個周期，波形是正弦波。信號幅度被改變?yōu)槭沟迷谖窗磯河|摸面板12的沒有負載的狀態(tài)下，觸摸面板12以1-35 μ m范圍內(nèi)的預(yù)定幅度振動。在沒有負載的振動幅度的條件下，當對觸摸面板12施加了 1.5N負載時，驅(qū)動驅(qū)動單元 14，以根據(jù)每個項目進行評估。圖13中的水平軸表示施加1. 5N負載時的振動幅度對應(yīng)于沒有負載時的振動幅度。由此，從圖11中可見，確認了在負載為1.5N的狀態(tài)下，如果振動幅度是15 μ m或更多，則人能夠充分獲得點擊感覺。即，確認了在觸摸面板12上具有負載為1. 5N的狀態(tài)下，人能夠通過以15 μ m或更多的振動幅度、以170Hz的恒定頻率振動觸摸面板12僅1個周期，來獲得點擊感覺。圖14示出了改變周期(波長)(即，驅(qū)動時間)時的評估結(jié)果。在感覺評估中，用于驅(qū)動振動單元14的驅(qū)動信號的波形是正弦波，信號幅度被設(shè)置為在對觸摸面板12施加預(yù)定標準負載的狀態(tài)下產(chǎn)生15 μ m振動幅度的電平，頻率是170Hz，周期在1/4至3個周期的范圍內(nèi)變化。對于1/4周期和1/2周期，信號幅度被設(shè)置為使得觸摸面板12上的振動位移與其他周期中的振動位移近似相同，即，被設(shè)置為可以獲得近似15 μ m振動幅度的電平。 由此，從圖14中可見，當周期(波長)為1個周期時，獲得了最高評估。此外，還確認了盡管在5/4個周期和小于1個周期時獲得了基本良好的結(jié)果，但是在3/2或更多個周期時，結(jié)果與移動終端的點擊感覺不同。圖15示出了改變驅(qū)動信號的波形時的評估結(jié)果。在感覺評估中，使用了正弦波、 方波和三角波作為用于驅(qū)動振動單元14的驅(qū)動信號的波形。此外，每個信號的頻率是 170Hz，信號幅度被設(shè)置為在對觸摸面板12施加預(yù)定標準負載的狀態(tài)下產(chǎn)生15 μ m振動幅度的電平，周期是1個周期。由此，從圖15中可見，正弦波獲得了最高評估。這里，如圖16中的虛線所示，正弦波驅(qū)動信號(驅(qū)動單元14的輸入電壓)可以是任何相位的1個周期的電壓，不僅可以是電壓從0度相位升高然后降低的1個周期，而且可以是例如電壓從180度相位降低然后升高的1個周期。圖14還示出了在沒有負載的情況下觸摸面板12的振動幅度的波形(虛線)和當驅(qū)動單元16由虛線所示的輸入電壓驅(qū)動時在1. 5N負載的情況下觸摸面板12的振動幅度的波形(實線)。從上述評估的示例結(jié)果，確認了當將如圖5和圖6所示設(shè)計的輸入設(shè)備應(yīng)用于移動終端時，在按壓時對觸摸面板12施加滿足預(yù)定標準的負載的時間點處，如果例如利用具有5/4或更小的周期的驅(qū)動信號(優(yōu)選地具有140Hz或更多(優(yōu)選為170Hz)的恒定頻率的正弦波的1個周期)、振動觸摸面板12近似15 μ m或更多，則可以向操作者提供真實點擊感覺。還確認了可以由如圖10和圖11所示設(shè)計的輸入設(shè)備來獲得相同結(jié)果。接下來，本發(fā)明的發(fā)明人進行了當如上所述僅在按壓時驅(qū)動振動單元14時以及當在按壓時和在釋放時均驅(qū)動振動單元14時的點擊感覺的感覺評估。以下是這些評估的結(jié)果的描述。圖17是示意了這些評估的示例結(jié)果的圖。在圖17中，左側(cè)的條表示當僅在按壓時驅(qū)動振動單元14(即，“沒有釋放觸覺感覺”)時的評估的結(jié)果，而右側(cè)的條表示當在按壓時和在釋放時均驅(qū)動振動單元14(即，“具有釋放觸覺感覺”)時的評估的結(jié)果。主體是參與圖2和圖3所示的感覺評估的五個人。評估項目是四個項目，包括“良好反饋(容易感知)”外加圖12至圖15中的三個評估項目。每個項目有標度1至7，每個項目的分數(shù)表示五個人的平均分數(shù)。對于項目“良好反饋”，“差”為分數(shù)1，“好”為分數(shù)7。此外，驅(qū)動振動單元14的預(yù)定標準按壓負載和預(yù)定標準釋放負載相等，按壓時的驅(qū)動信號和釋放時的驅(qū)動信號也相等。這里，預(yù)定標準負載為1. 5N。此外，驅(qū)動信號為具有170Hz頻率的1個周期的正弦波，從而在1. 5N的按壓下振動觸摸面板12近似15 μ m。從圖17中的評估結(jié)果中可見，確認了如果在釋放時也通過振動觸摸面板12來提供釋放觸覺感覺，則點擊感覺變?yōu)榕c移動終端的感覺更加類似，并可以獲得良好反饋(感知)。還確認了具有圖10和圖11所示的構(gòu)造的輸入設(shè)備可以獲得相同結(jié)果。本發(fā)明的發(fā)明人還進行了當如上所述在按壓時和在釋放時均提供點擊感覺時連續(xù)輸入的點擊感覺的感覺評估。以下是這些評估的結(jié)果的描述。例如，當人快速執(zhí)行連續(xù)輸入時，一般在按壓負載返回至“0”之前開始下一輸入， 并且按壓時的最大負載改變。在這種情況下，如果將驅(qū)動振動單元14的預(yù)定標準按壓負載和預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為相等，則可能造成如圖18所示的現(xiàn)象。即，如果在重復輕敲期間在標準負載處撤回按壓負載，則對于該輸入，可能在釋放時不驅(qū)動振動單元14或者可能在操作者認識到已釋放之前提供點擊感覺。由此，輸入操作和點擊感覺不同步，可能向操作者給出不習慣的感受。圖18示出了從標準負載撤回四個連續(xù)輸入中第三個輸入上的按壓負載的情況。另一方面，如果將驅(qū)動振動單元14的預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為與在按壓時驅(qū)動振動單元14的負載相比過低，則可能造成如圖19所示的現(xiàn)象。即，如果在重復輕敲期間， 在負載返回至預(yù)定標準釋放負載之前執(zhí)行下一輸入，則不能同步地提供感覺。由此，可能向操作者給出不習慣的感受。圖19示出了在四個重復輕敲中，在釋放第二個輸入的負載達到標準釋放負載之前執(zhí)行第三個輸入的情況。此外，如果如上所述預(yù)定標準釋放負載過低，則返回至該預(yù)定標準釋放負載需要時間。由此，通過所提供的觸覺感覺，操作者不會感受到不習慣，但需要時間以允許下一輸入，從而使操作者無法操作快速連續(xù)輸入，即使操作者期望這樣做。從而，存在可能惡化連續(xù)輸入(重復輕敲)的可操作性的問題。相反，如果將驅(qū)動振動單元14的預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為與在按壓時驅(qū)動振動單元14的負載接近，則實現(xiàn)了更快的連續(xù)輸入。然而，如果操作者嘗試在連續(xù)輸入期間維持按壓狀態(tài)(保持)，則可能向操作者提供非預(yù)期的釋放觸覺感覺，從而給出不習慣的感受。即，當在連續(xù)輸入期間保持按壓狀態(tài)時，盡管操作者意在將按壓負載維持為恒定，負載也會輕微變化。因此，如圖20所示，例如，如果如上所述，標準按壓負載與標準釋放負載之間的負載范圍小于保持狀態(tài)下的負載變化范圍，則盡管操作者認為正在保持，也會向操作者提供釋放觸覺感覺，從而操作者會有不習慣的感受。由此，本發(fā)明的發(fā)明人進行了相對于在按壓時驅(qū)動振動單元14的負載，在釋放時驅(qū)動振動單元的各個負載的情況下的點擊感覺的感覺評估。圖21至圖23是示意了這些評估的結(jié)果的圖。在圖22至圖M中，主體是參與圖 17所示的感覺評估的五個人。評估項目是五個項目，包括“容易重復輕敲”外加圖17中的四個項目。每個項目有標度1至7，每個項目的分數(shù)表示五個人的平均分數(shù)。對于項目“容易重復輕敲”，“否”為分數(shù)1，“是”為分數(shù)7。此外，在按壓時和在釋放時，驅(qū)動振動單元的驅(qū)動信號為具有170Hz頻率的1個周期的正弦波，從而并在滿足每個預(yù)定標準時振動觸摸面板近似15 μ mo圖21示出了當預(yù)定標準按壓負載為IN且預(yù)定標準釋放負載為0N、0. 5N和IN時的評估的結(jié)果。從圖21中可見，如果開始振動的預(yù)定標準按壓負載為1N，則在開始振動的預(yù)定標準釋放負載為0. 5N時獲得所有項目的最高評估。圖22示出了當預(yù)定標準按壓負載為2N且預(yù)定標準釋放負載為0N、0. 5N、1N、1. 5N 和2N時的評估的結(jié)果。從圖22中可見，如果在開始振動的預(yù)定標準按壓負載為2N，則在開始振動的預(yù)定標準釋放負載為IN和1. 5N時獲得高評估。尤其是在1. 5N的情況下獲得所有項目的最高評估。圖23示出了當預(yù)定標準按壓負載為3N且預(yù)定標準釋放負載為0N、0. 5N、1N、1. 5N、 2N、2. 5N和3N時的評估的結(jié)果。從圖23中可見，如果在開始振動的預(yù)定標準按壓負載為 3N，則在開始振動的預(yù)定標準釋放負載為1. 5N、2N和2. 5N時獲得高評估。尤其是在2N的情況下獲得所有項目的最高評估。從上述評估的示例結(jié)果確認了，如果將驅(qū)動振動單元的預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為驅(qū)動振動單元的預(yù)定標準按壓負載的50-80%范圍內(nèi)的值，在連續(xù)輸入(重復輕敲)期間， 可以對順序輸入和提供感受的定時進行同步，從而提供真實點擊感覺，而不會給出不習慣的感受。即，將預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為小于預(yù)定標準按壓負載但等于或大于預(yù)定標準按壓負載的50%。從而，顯著改進了連續(xù)輸入的可操作性，而不會給出不習慣的感受。此外， 將預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為等于或小于預(yù)定標準按壓負載的80%。從而，可以處理連續(xù)輸入期間保持狀態(tài)下負載的輕微變化。相應(yīng)地，例如，如果將預(yù)定標準按壓負載設(shè)置為1N，則將預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為從0. 5N至0. 8N的任何值。此外，如果預(yù)定標準按壓負載較高，則保持狀態(tài)下的負載變化范圍比該預(yù)定標準負載較低時寬。在這種情況下，也將預(yù)定標準釋放負載設(shè)置在預(yù)定標準按壓負載的50-80%范圍內(nèi)。例如，如果將預(yù)定標準按壓負載設(shè)置為較高(6N)，則將預(yù)定標準釋放負載設(shè)置為3N-4. 8N。從而，可以與連續(xù)輸入同步地提供真實點擊感覺，而不會提供非預(yù)期的釋放觸覺感覺以及給出不習慣的感受。預(yù)定標準按壓負載和預(yù)定標準釋放負載可以由用戶以任意方式固定地或選擇性地設(shè)置。應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于上述實施例，還可以實現(xiàn)各種修改和改變。例如，負載檢測單元可以由任何數(shù)目的應(yīng)變傳感器構(gòu)成。此外，負載檢測單元可以根據(jù)觸摸面板的輸入檢測方案而構(gòu)造。例如，如果可以在采用電阻膜方案的情況下根據(jù)接觸面積基于電阻改變或者在采用電容性方案的情況下基于電容改變，根據(jù)輸出信號的改變來檢測負載，則可以在不使用應(yīng)變傳感器的情況下構(gòu)造負載檢測單元。此外，振動單元可以由任何數(shù)目的壓電振動器、在觸摸面板的整個操作表面上提供的透明壓電元件、或在驅(qū)動信號的1個周期中旋轉(zhuǎn)360度的偏心電動機構(gòu)成。此外，如果輸入設(shè)備具有如圖5和圖6所示的顯示面板，則控制單元可以在接收到對觸摸面板的輸入時進行控制，以通過反轉(zhuǎn)等來改變顯示面板上的對應(yīng)輸入對象的顯示狀態(tài)。此外，控制單元可以被配置為基于在觸摸面板上檢測到的輸入位置來改變用于驅(qū)動振動單元的驅(qū)動信號，以改變點擊感覺。本發(fā)明適用于具有用作一個開關(guān)的輸入單元的輸入設(shè)備。此外，根據(jù)本發(fā)明的輸入設(shè)備能夠通過在按壓輸入單元時順序地提供不同標準(負載)上的點擊感覺來提供多級開關(guān)(例如兩級開關(guān)(在按壓后進一步按壓))的感受。從而，例如，如果輸入設(shè)備應(yīng)用于攝像機的釋放按鈕，則可以提供鎖定聚焦的感受(第一級)和釋放的感受(第二級)。此外，與顯示單元相結(jié)合，可以根據(jù)級、以多種方式來改變菜單屏幕等的顯示。此外，當提供多級開關(guān)的感受時，可以在每一級改變驅(qū)動信號以由振動單元振動輸入單元，以便在每一級提供不同的點擊感覺。根據(jù)本發(fā)明，當由負載檢測單元檢測到的按壓負載滿足接收輸入的預(yù)定標準時， 驅(qū)動振動單元。這里，“當由負載檢測單元檢測到的按壓負載滿足接收輸入的預(yù)定標準時” 可以表示“當由負載檢測單元檢測到的按壓負載達到接收輸入的預(yù)定值時”、“當由負載檢測單元檢測到的按壓負載超過接收輸入的預(yù)定值時”或“當負載檢測單元檢測到接收輸入的預(yù)定值時”?？刂茊卧ㄟ^在由負載檢測單元檢測到的按壓負載滿足預(yù)定標準時驅(qū)動驅(qū)動單元來以預(yù)定振動模式來振動輸入單元(觸摸面板)，這種按壓時的預(yù)定振動模式可以是如圖4中的實線所示的振動模式，而釋放時的預(yù)定振動模式可以是如圖4中的虛線所示的另一振動模式。以這些方式振動輸入單元能夠向操作者提供與在操作按鈕開關(guān)時獲得的感覺相同的點擊感覺(振動刺激)
0118]參考標記列表0119]11顯示面板0120]12觸摸面板0121]13負載檢測單元0122]14振動單元0123]15控制單元0124]21外殼0125]22絕緣體0126]23上蓋0127]24絕緣體0128]31應(yīng)變傳感器0129]32超聲波換能器0130]41觸摸面板0131]41a輸入對象0132]42位置檢測單元0133]43顯示面板
44負載檢測單元45振動單元46控制單元
權(quán)利要求
1. 一種輸入設(shè)備，包括輸入單元，用于接收按壓輸入；負載檢測單元，用于檢測輸入單元上的按壓負載；振動單元，用于振動輸入單元；以及控制單元，用于在由負載檢測單元檢測到的按壓負載滿足接收對輸入單元的輸入的預(yù)定標準時，控制對振動單元的驅(qū)動，從而向按壓輸入單元的物體提供點擊感覺，以及在接收對輸入單元的輸入之后，在由負載檢測單元檢測到的按壓負載滿足比接收對輸入單元的輸入的預(yù)定標準低的標準時，控制對振動單元的驅(qū)動，從而向所述物體提供點擊感覺。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種輸入設(shè)備，具有輸入單元(12)，用于接收按壓輸入；負載檢測單元(13)，用于檢測輸入單元(12)上的按壓負載；振動單元(14)，用于振動輸入單元(12)；以及控制單元(15)，用于在由負載檢測單元(13)檢測到的按壓負載滿足接收對輸入單元(12)的輸入的預(yù)定標準時，控制對振動單元(14)的驅(qū)動，從而向按壓輸入單元(12)的物體提供點擊感覺，以及在接收對輸入單元(12)的輸入之后，在由負載檢測單元(13)檢測到的按壓負載滿足比接收對輸入單元(12)的輸入的預(yù)定標準低的標準時，控制對振動單元(14)的驅(qū)動，從而向所述物體提供點擊感覺。從而，在操作者操作按壓類型的輸入單元時，提供了與在操作按鈕開關(guān)時獲得的感覺類似的真實點擊感覺，這在沒有不習慣感受的情況下實現(xiàn)了連續(xù)輸入操作。
文檔編號G06F3/041GK102265247SQ20098015195
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者田代郁, 鹽川雄太, 青野智剛 申請人:京瓷株式會社