JP2004192413A - Input device, mobile information processor, remote control device, and piezoelectric actuator driving control method for input device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パネル面に対する押圧操作により入力が行われると、その押圧位置を座標値として出力するとともに、圧電アクチュエータの駆動によりこのパネル面が変位して利用者に力覚を帰還させる入力装置、この入力装置を具備する携帯型情報処理装置およびリモートコントロール装置、この入力装置における圧電アクチュエータ駆動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、金融機関等の自動現金取り扱い機や鉄道の自動券売機、PDA(Personal Digital Assistants)等の情報処理装置等に、タッチパネルと言われる入力装置が広く使用されている。タッチパネルは、LCD(Liquid Crystal Display)等のディスプレーの表面に設けられ、ディスプレー上に表示されたアイコン等とパネル上の座標系とを対応付け、パネル上に指やペン等の指示具が触れた位置を検出することで、利用者に対するGUI(Graphical User Interface)機能を実現するものである。
【0003】
従来のタッチパネルでは、利用者の操作入力が行われると、例えば押されたアイコンの表示を変化させる、あるいは操作音を発生させること等により、入力操作が受け付けられたことを利用者に知らせていた。これに対して、最近では、アイコン等が押されたタイミングでパネル自体の高さを変化させ、指や指示具に対して力覚を帰還させることで、あたかもスイッチボタンを押したような感触(クリック感)を与えて利用者の操作感を向上させることが考えられている。
【0004】
例えば、透明電極が成膜された複数の電極シートを、電極面を対向させて一定の間隔を空けて配置した構造を有する抵抗膜式タッチパネルを用い、電極シートを3枚以上使用した多層構造とした上に、このタッチパネルを固定する筐体とディスプレー側を固定する筐体との間に、ボビンコイル等のアクチュエータを配設して、タッチパネルに力覚を帰還させるものがあった(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
また、このような力覚帰還機能の実現に適したアクチュエータとして、圧電素子を使用したものが考えられている。例えば、圧電素子の1つとして圧電バイモルフ素子を使用した圧電アクチュエータは、複数の薄板状の圧電材を電極板を挟んで貼り合わせた構造となっており、両面から電圧を印加すると全体が湾曲する性質を有する。従って、例えば、圧電アクチュエータの一方の面の中央部付近にスペーサを配設し、その裏面の長手方向の両端部にもスペーサを配設して、この圧電アクチュエータをタッチパネル側とディスプレー側の各筐体の間にスペーサを介して挟み込むことで、タッチパネルのパネル面を上下させることができる。
【0006】
さらに、力覚の帰還とともに操作入力位置の検出も圧電素子を用いて行う情報表示装置もあった。この情報表示装置では、例えば、液晶表示パネル上に操作パネルが配置され、この操作パネルが圧電素子によって支持されている。そして、操作パネルの操作面への押圧に応じて圧電素子に発生する電圧を基に、操作力と操作位置とを検知する。また、所定の閾値より大きい操作力が検知されたとき、圧電素子に高周波を与えて、操作面を振動させる(例えば、特許文献2参照)。
【0007】
ところで、このような力覚帰還機能を用いて、利用者に良好なクリック感を与えるためには、指による押圧時のタッチパネルの変位量を大きくし、その変位速度を高める必要がある。圧電アクチュエータを用いた場合、特にタッチパネルの変位速度を高速にすることができる。しかし、タッチパネルの変位量や変位速度が大きくなるに従って、変位の間にタッチパネルから一時的に指が離れ、複数回の押圧が誤って検出されることが多くなる。
【0008】
図11は、タッチパネルを押圧したときに発生する誤動作について説明するための図である。
タッチパネルの変位により力覚を帰還させる方法としては、例えば、タッチパネルを押圧したときに、その押圧方向にタッチパネルを変位させる方法と、押圧方向と逆方向にタッチパネルを変位させて指に反発力を与える方法とがある。例えば、押圧方向にタッチパネルを変位させる場合には、図11(A)に示すように、タッチパネル301の変位速度が高くなると、この変位に指302が追随できなくなる。すなわち、タッチパネル301の変位速度Vaより指302の変位速度Vbが小さくなって、このときに指302がタッチパネル301から一時的に離反する。
【0009】
指302がタッチパネルから離反すると、タッチパネル301は元の方向に変位する。これにより、指302がタッチパネル301に再び接触して押圧操作が検出されることで、タッチパネル301は再び押圧方向に変位する。このとき、さらに指302がタッチパネル301から再び離反してしまうことで、タッチパネル301への接触・離反が短時間に繰り返される。これにより、短時間に複数回の押圧操作が検出されてしまい、タッチパネル301が短い周期で変位を繰り返すチャタリングと呼ばれる現象が発生する。この現象の発生により、利用者の操作感覚が著しく損なわれる。さらに、複数回の接触のたびにその接触位置が異なる場合もあることから、出力された座標値を基に各種の処理を行う装置において誤動作が生じることもある。
【0010】
一方、指302の押圧方向と逆方向にタッチパネル301を変位させる場合には、タッチパネル301の変位量や変位速度が大きくなると、指302に対する反発力が大きくなる。従って、図11(B)に示すように、タッチパネル301による反発力によって指302がはじかれて離反し、再び接触するようになり、同様に複数回の押圧操作が誤って検出され、チャタリングが発生してしまう。
【0011】
このように、利用者に対してより明確に力覚を帰還させようとすると、チャタリング等の誤動作が発生して、利用者に対してストレスを与え、操作感覚が損なわれてしまうことが問題となっていた。
【0012】
指や指示具の離反による誤動作を防止した従来の押圧感発生装置として、以下のようなものがあった。この押圧感発生装置では、タッチパネルの一端縁部の下部に圧電気振動子からなる可動子を設け、タッチパネルが押圧されると、商用交流電源を基にした例えば1周期分のサイン波形の電圧を可動子に印加することにより、タッチパネルを移動させてクリック感を発生させている。さらに、タッチパネルに対する押圧を検出する入力面検出回路の出力段に信号ゲート回路を設け、タッチパネルに対する押圧を検出してから一定の再押圧禁止期間中に入力面検出回路から出力された検出信号をキャンセルすることにより、不安定な押圧動作によって可動子が駆動しないようにしている(例えば、特許文献3参照)。
【0013】
【特許文献1】
特開2002−259059号公報(段落番号〔0037〕〜〔0042〕、第6図)
【特許文献2】
特開平11−212725号公報(段落番号〔0126〕〜〔0128〕、第3図)
【特許文献3】
特開2001−350592号公報(段落番号〔0008〕〜〔0015〕、第1図)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、押圧操作時のタッチパネルの変位量を大きくした場合には、指や指示具が一時的にタッチパネルから離反してしまい、複数回の押圧操作が誤って検出され、誤動作が発生することが問題となっていた。また、上記の特許文献3で開示された押圧感発生装置では、押圧検出後の一定の再押圧禁止期間中に入力面検出回路から出力された検出信号をキャンセルすることにより、再押圧禁止期間中での指や指示具の離反による複数回の押圧検知が発生しないようになっている。しかし、この方法では、押圧操作が一定時間ごとにしか検出されないため、高速で連続的な入力操作を行うことが不可能となり、操作感覚が損なわれてしまうことが問題となる。
【0015】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、操作感覚が自然で高性能な力覚帰還機能を備えながら、入力操作時の誤動作の発生が防止された入力装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、パネル面に対する押圧操作により入力が行われると、その押圧位置を座標値として出力するとともに、前記パネル面が変位して利用者に力覚を帰還させる入力装置において、圧電バイモルフ素子よりなる圧電アクチュエータを用いて前記パネル面を変位させるパネル面変位機構部と、前記パネル面に対する前記押圧操作の有無を検出する押圧検出手段と、利用者による設定操作に応じて前記パネル面の変位量を設定する変位量設定手段と、前記押圧検出手段による検出に基づいて、前記押圧操作が開始されると、前記変位量設定手段による前記変位量の設定値が大きいほど長く設定した補正期間を計時し、前記補正期間の計時中は前記押圧操作の終了タイミングを前記補正期間の終了後まで遅延させて出力するタイミング補正手段と、前記押圧検出手段による検出に基づいて、前記押圧操作が開始されると、前記圧電アクチュエータを駆動させて、前記変位量の設定に従って前記パネル面を変位させ、前記タイミング補正手段からの前記終了タイミングを受信するまで、前記パネル面を所定位置を保持するように前記パネル面変位機構部を制御する変位機構制御手段とを有することを特徴とする入力装置が提供される。
【0017】
ここで、変位量設定手段は、利用者による設定操作に基づいてパネル面の変位量を設定する。タイミング補正手段は、押圧操作の開始から補正期間を計時し、この補正期間の計時中は押圧操作の終了タイミングを補正期間後まで遅延させて出力する。変位機構制御手段は、変位量設定手段による変位量の設定に従ってパネル面を変位させ、また、タイミング補正手段において補正された押圧操作の終了タイミングを受信するまで、パネル面を所定位置に停止させる。従って、押圧操作の開始から補正期間内では、誤って押圧操作の終了および開始が繰り返された場合でも、このような押圧操作の検出に基づくパネル面の変位が行われない。また、補正期間は、タイミング補正手段により、変位量の設定値が大きいほど長く設定されることから、パネル面の変位量が小さいほど、より高速な入力操作が可能となる。
【0018】
さらに、例えば、押圧操作によるパネル面に対する押圧位置を座標値として出力し、補正期間の計時中には出力する座標値を保持する座標検出手段が設けられてもよい。この場合、補正期間内で誤って押圧操作の終了および開始が繰り返された場合でも、このような押圧操作の検出に基づく座標値が出力されない。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る入力装置の要部を示す分解斜視図である。
【0020】
以下では、例として、入力画像の切り換えを行うスイッチャ装置等の放送機器を操作するためのコントロールパネルとして使用される入力装置100について説明する。この入力装置100は、図1に示すように、液晶表示部1とタッチパネル部2とを具備している。また、液晶表示部1の表示面側には、圧電アクチュエータ3がマウントされたフレキシブル基板4が固定されている。
【0021】
液晶表示部1は、画像が表示される表示パネル1aと、これを保持するためのフレーム1bとを具備している。表示パネル1aの内部には、図示しない液晶基板やバックライト等が設けられている。また、フレーム1bは、例えば金属製であり、表示パネル1aの表示面では、画像の表示領域を遮らないように設けられている。
【0022】
タッチパネル部2は、利用者によって押圧される押圧部2aと、これを保持するためのフレーム2bによって構成される。押圧部2aは透明な樹脂シートによってなり、液晶表示部1の表示パネル1aに表示された画像が透過する。また、フレーム2bは、例えば金属製であり、表示パネル1aの表示領域を遮らないように設けられている。
【0023】
このタッチパネル部2は、例えばいわゆる抵抗膜式タッチパネルであり、透明電極が成膜された複数の電極シートを、電極面を対向させて一定の間隔を空けて配置した構造を有している。そして、図中の押圧部2aが利用者の指やペン等の指示具で押圧されると、電極シート同士が接触し、このときの各電極シート上における抵抗変化を検出することにより、指示位置が座標値として特定される。
【0024】
圧電アクチュエータ3は、圧電バイモルフ素子によってなり、フレキシブル基板4上に設けられた電極を通じて印加される駆動電圧に応じて、湾曲変形する。フレキシブル基板4は、例えばポリイミド等の樹脂フィルム上に銅箔等の導電性金属箔を用いて電極を形成した、可撓性の配線基板であり、圧電アクチュエータ3に対して駆動電圧を供給する電極が設けられているとともに、後述する貫通孔の対が設けられて、この貫通孔を使用して圧電アクチュエータ3を保持している。
【0025】
この入力装置100では、液晶表示部1の表示面側に、フレキシブル基板4および圧電アクチュエータ3を挟み込むように、タッチパネル部2が配設される。タッチパネル部2の押圧部2aには、液晶表示部1の表示パネル1aにより表示されたアイコン等の操作機能項目の画像が透過し、押圧部2a上のこれらの画像の表示位置に利用者が指やペン等の指示具を接触させることで、表示画像に応じた入力操作が行われる。
【0026】
また、液晶表示部1やタッチパネル部2は、実際には、入力装置100の図示しない外部筐体に搭載される。このとき、タッチパネル部2は、液晶表示部1に対して、その表示面に垂直な方向に可動な状態で配設される。これにより、圧電アクチュエータ3の湾曲変形に応じて、液晶表示部1に対するタッチパネル部2の距離が変化する。従って、利用者がタッチパネル部2の押圧部2aを押圧したタイミングで、圧電アクチュエータ3を湾曲変形させることにより、利用者に対して力覚が帰還され、あたかもスイッチボタンを押したかのような感触(クリック感)を与えることが可能となる。なお、タッチパネル部2における押圧操作の検出や、この押圧操作に応じた圧電アクチュエータ3の駆動制御等を行う回路は、例えば外部筐体の内部に収納される。
【0027】
図2は、圧電アクチュエータ3のフレキシブル基板4への実装状態を示す図である。図2(A)はフレキシブル基板4の一部を示す平面図であり、(B)は(A)中のX−X矢視に沿った側断面図である。
【0028】
図2に示すように、フレキシブル基板4には、圧電アクチュエータ3を実装するための貫通孔41aおよび41bの対からなる実装部41と、圧電アクチュエータ3に駆動電圧を供給するための配線パターン42aおよび42bが設けられている。
【0029】
実装部41では、各貫通孔41aおよび41bが例えば同一形状に並列されて形成される。また、各貫通孔41aおよび41bの間は、フレキシブル基板4を構成する樹脂フィルムが橋状に残されて中央スペーサ部41cが形成される。本実施の形態では、例としてこのような実装部41が1つのフレキシブル基板4上に2箇所ずつ設けられる。
【0030】
配線パターン42aおよび42bは、実装部41の一端に対してそれぞれの配線が接続されるように設けられている。一方、圧電アクチュエータ3の一端には、配線端子31aおよび31bが設けられており、これらの配線端子31aおよび31bと、フレキシブル基板4上の配線パターン42aおよび42bとが接触することにより、図示しないドライバ回路から供給される駆動電圧が圧電アクチュエータ3に供給される。
【0031】
実装部41において、圧電アクチュエータ3は、一方の貫通孔41aに例えば表側から挿通された後、中央スペーサ部41cの下部を通して貫通孔41bに裏側から再び挿通されることにより、長手方向の両端部がフレキシブル基板4の表面に接触した状態で実装される。圧電アクチュエータ3は比較的剛性が高く、一方フレキシブル基板4は容易に変形することから、図2(B)に示すように、中央スペーサ部41cのみが表側方向に膨出した状態となって、圧電アクチュエータ3が保持される。また、このとき、圧電アクチュエータ3の一端に設けられた配線端子31aおよび31bと、フレキシブル基板4上の配線パターン42aおよび42bとが接触し、電気的に接続される。なお、実際には、これらを接触させた後、半田等を用いて接点を固定する。これにより、圧電アクチュエータ3自体もフレキシブル基板4上に固定される。
【0032】
以上のように圧電アクチュエータ3が実装された後、このフレキシブル基板4が、液晶表示部1のフレーム1bと、タッチパネル部2のフレーム2bとの間に挟み込まれる。このとき、例えば、中央スペーサ部41cの図中上面がタッチパネル部2のフレーム2bに接触し、フレキシブル基板4の図中下面と圧電アクチュエータ3とが接触した領域43aおよび43bが、液晶表示部1のフレーム1bと接触する。このような実装構造により、フレキシブル基板4の中央スペーサ部41cは、タッチパネル部2のフレーム2bと圧電アクチュエータ3との間のスペーサとして機能し、また、フレキシブル基板4の領域43aおよび43bは、液晶表示部1のフレーム1bと圧電アクチュエータ3との間のスペーサとして機能する。
【0033】
この状態で、圧電アクチュエータ3に駆動電圧が供給されると、圧電アクチュエータ3が湾曲変形する。このとき、圧電アクチュエータ3の中央部の変位に応じて、中央スペーサ部41cが、液晶表示部1に対してその表示部に垂直な方向に移動する。具体的には、圧電アクチュエータ3が図中上方向に湾曲して、中央スペーサ部41cが上方向に変位したとき、タッチパネル部2と液晶表示部1との距離が大きくなり、逆に圧電アクチュエータ3が図中下方向に湾曲したとき、タッチパネル部2と液晶表示部1との距離が小さくなる。従って、圧電アクチュエータ3の湾曲量と湾曲方向に応じてタッチパネル部2が変位し、利用者に対する力覚帰還機能が実現される。
【0034】
なお、中央スペーサ部41cの表面、あるいは、フレキシブル基板4において圧電アクチュエータ3の両端部が接触した部分の裏面に、例えばセルロイド等の高剛性材料からなる補強板を貼付しておいてもよい。
【0035】
また、上記のような圧電アクチュエータ3の実装方法はあくまで例であり、圧電アクチュエータ3の一方の面の中央部付近にスペーサを設け、さらに他方の面において、その長手方向の両端部にもさらにスペーサを設けた構造を有していれば、他の方法により圧電アクチュエータ3が実装されてもよい。
【0036】
次に、上記の入力装置100において、圧電アクチュエータ3の動作を制御するための制御機能について説明する。図3は、入力装置100の機能を示すブロック図である。
【0037】
入力装置100は、タッチパネル部2において検出された信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ5と、変換されたデジタル信号に基づいて座標値や押圧操作の有無を検出するタッチパネル検出部6と、力覚帰還時のタッチパネル部2の変位量を設定する感圧設定部7および感圧設定スイッチ(SW)71と、圧電アクチュエータ3の動作を制御するアクチュエータ制御部8と、圧電アクチュエータ3を駆動するドライバ回路9と、座標値等の出力タイミングを補正するタイミング補正部10とを具備する。
【0038】
A/Dコンバータ5は、タッチパネル部2における検出信号をデジタル信号に変換して、タッチパネル検出部6に供給する。
タッチパネル検出部6は、タッチパネル部2に対して、パネル上のX−Y座標をスキャンするための制御信号を出力する。また、押圧検出部61および座標検出部62を具備し、A/Dコンバータ5からの信号がこれらに入力される。
【0039】
押圧検出部61は、A/Dコンバータ5からの信号に基づいて、タッチパネル部2において利用者の指や指示具等による押圧操作が開始されたタイミング(以下、“PUSHタイミング”と呼称する)と、指や指示具等がタッチパネル部2から離反したタイミング(以下、“PULLタイミング”と呼称する)とを検出する。そして、PUSHタイミングを感圧設定部7およびタイミング補正部10のタイマ101に供給し、PULLタイミングをタイミング補正部10の押圧終了判定部102に供給する。
【0040】
座標検出部62は、A/Dコンバータ5からの信号に基づいて、タッチパネル部2において押圧操作が行われた位置をX−Y座標値として検出し、タイミング補正部10の座標出力部103に対して一定時間ごとに出力する。
【0041】
感圧設定部7には、感圧設定スイッチ71が接続されている。感圧設定スイッチ71では、タッチパネル部2での力覚帰還機能により、利用者が力覚を感じる感度を複数段階で設定することが可能となっている。例えば、感度が強い方から“Hard”“Mid”“Soft”の3段階の設定が可能となっている。感圧設定部7は、感圧設定スイッチ71における設定に基づいて、アクチュエータ制御部8およびタイマ101に対してそれぞれ感圧設定に応じた設定値を出力する。また、押圧検出部61から供給されたPUSHタイミングで、動作を開始させる信号をアクチュエータ制御部8に供給する。
【0042】
アクチュエータ制御部8は、感圧設定部7による設定値と、この感圧設定部7から供給されるPUSHタイミング、およびタイミング補正部10の押圧終了判定部102から供給されるタイミング信号Splに基づいて、ドライバ回路9が出力する駆動電圧を制御する。
【0043】
ドライバ回路9は、アクチュエータ制御部8からの信号に基づいて、圧電アクチュエータ3に対して駆動電圧VhおよびVlを印加する。なお、アクチュエータ制御部8による制御に基づくドライバ回路9の出力電圧については、後に詳しく説明する。
【0044】
タイミング補正部10は、タッチパネル部2において検出されたPULLタイミングを補正して、タッチパネル部2の変位によって生じるチャタリング等の誤動作を防止するための機能ブロックである。このタイミング補正部10は、タイマ101、押圧終了判定部102および座標出力部103を具備している。
【0045】
タイマ101は、感圧設定部7において感圧設定に応じて設定されたタイマ設定値に基づいて、押圧終了判定部102に対してPULLタイミングを補正するための補正期間を与える制御信号Stを出力する。具体的には、押圧検出部61から供給されるPUSHタイミングからカウント動作を開始し、感圧設定に応じたタイマ設定値分のカウント動作が終了するまでの間を補正期間として、制御信号StをHレベルとする。また、補正期間のカウント動作中においては、押圧検出部61からのPUSHタイミングの検出をキャンセルし、新たなカウント動作を行わないようにする。
【0046】
押圧終了判定部102は、また、タイマ101からの制御信号Stに基づいて押圧操作の終了タイミングを判定する。具体的には、制御信号Stに基づく補正期間の間にPULLタイミングを受信した場合は、このタイミングを補正期間後に遅延させる。そして、この判定に基づいて押圧操作の有無を示す制御信号Spsを生成し、座標出力部103に対して出力する。また、押圧操作の終了タイミングを示すタイミング信号Splを、アクチュエータ制御部8に出力する。
【0047】
座標出力部103は、座標検出部62から供給された座標値を外部に出力する。また、押圧終了判定部102からの制御信号SpsがHレベルである間は、出力する座標値を、この制御信号Spsの受信開始時点での値に保持する。
【0048】
なお、このような入力装置100には、液晶表示部1に対して画像信号を出力し、タッチパネル部2に対する利用者による操作入力に応じて座標検出部62からX−Y座標値を受け取って、所定の処理を行う図示しない情報処理装置が接続される。この情報処理装置は、例えば、液晶表示部1に対してアイコン等の操作機能項目の画像を表示させる。そして、タッチパネル部2での押圧位置をX−Y座標値として受け取り、このX−Y座標値から選択された操作機能項目を認識して、その選択に応じた処理を行う。
【0049】
次に、本実施の形態における圧電アクチュエータ3に対する駆動制御について説明する。図4は、ドライバ回路9の出力電圧と、タッチパネル部2の変位とを示すタイミングチャートである。
【0050】
図4では、タッチパネル部2に対する押圧操作が行われた場合に、ドライバ回路9から出力される駆動電圧VhおよびVlと、タッチパネル部2の変位量とを示している。ここで、駆動電圧VhおよびVlは、それぞれ圧電アクチュエータ3に設けられた2つの配線端子31aおよび31bに印加される電圧である。また、タッチパネル部2の変位量は、例として、利用者による押圧方向が図中下方向となるように示している。
【0051】
また、本実施の形態では、例として“Hard”“Mid”“Soft”の3段階の感圧設定が可能であるとする。ここで、感圧設定は、圧電アクチュエータ3の変位量を変化させることで、利用者に与えられるクリック感の強さを変化させるものである。この感圧設定は、後述するように、押圧操作の開始時から駆動電圧Vhを上昇させる時間t1、t2およびt3を設定することにより実現される。
【0052】
圧電アクチュエータ3は、配線端子31aおよび31bの電位差が大きいほど、その湾曲量が大きくなる。また、各端子への印加電圧の極性を反転させると、圧電アクチュエータ3は逆方向に湾曲する。従って、図4の例えばタイミングT402〜T403のように、一方の配線端子31aに対して駆動電圧Vhを印加した状態から、極性を反転させて他方の配線端子31bに対して駆動電圧Vlを印加した状態へ移行させることにより、圧電アクチュエータ3の湾曲に伴うタッチパネル部2の変位量を大きくすることができるため、このときに利用者にクリック感を与えるようにする。
【0053】
また、本実施の形態では、押圧操作の開始時点であるタイミングT401(PULLタイミング)以前では、駆動電圧VhおよびVlをともに印加しないようにして、待機時の消費電力を抑制している。そして、タイミングT401においてタッチパネル部2に対する押圧操作が検出される。このとき、アクチュエータ制御部8は、感圧設定部7を通じてPUSHタイミングを検出し、図4のように駆動電圧Vhが徐々に上昇するようにドライバ回路9を制御する。
【0054】
次に、所定の時間t1だけ経過したタイミングT402において、出力電圧の極性を反転するようにドライバ回路9が制御される。これにより、さらに時間t4が経過したタイミングT403までの間に、駆動電圧Vhの印加が停止されるとともに、駆動電圧Vlが、タイミングT402時点での駆動電圧Vhの電圧値とされる。
【0055】
そして、押圧終了判定部102においてタッチパネル部2への押圧操作の終了が判定されると、タイミング信号Splが出力される。タイミングT404において、アクチュエータ制御部8は、このタイミング信号Splを受信すると、ドライバ回路9の出力電圧の極性を再び反転させるとともに、出力電圧値を緩やかに低下させる。これにより、図4のように駆動電圧Vlの印加が停止されるとともに、駆動電圧Vhの印加が再び開始されて、この駆動電圧Vhが徐々に減少していく。
【0056】
このような駆動電圧VhおよびVlの制御により、タッチパネル部2は、まずタイミングT401〜T402では徐々に上方向に変位し、タイミングT402〜T403では逆方向(下方向)に急激に変位する。このとき、利用者に対して、あたかもボタンスイッチを押下したかのような力覚が帰還される。さらに、この位置で保持された後、タイミングT404で再び逆方向(上方向)に急激に変位する。このとき、ボタンスイッチが元に戻るような力覚が帰還される。この後、タッチパネル部2は待機時の位置まで徐々に変位していく。
【0057】
ここで、タッチパネル部2を上方向の変位させる時間t1を、逆方向へ変位させる時間t4より十分長く設定することにより、時間t1ではタッチパネル部2の変位に伴う力覚を利用者にほとんど感じさせず、時間t4においてより大きな力覚を利用者に与えることができる。従って、待機時の電力消費量が抑制されながら、利用者に対して明確なクリック感を与え、かつ自然な操作感覚を与えることができる。
【0058】
また、タイミングT401〜T402までの時間t1では、アクチュエータ制御部8は、ドライバ回路9の発生する駆動電圧Vhを、感圧設定にかかわらず常に同じ波形に従って上昇させる。このため、図4のように、電圧上昇時間を時間t1から時間t2あるいはt3のように短くすることにより、出力される駆動電圧Vhの最終的な出力電圧値が低下し、その結果、タッチパネル部2の変位量が減少する。従って、感圧設定部7からの設定値に基づいて電圧上昇時間を変化させることにより、感圧設定を行うことが可能となる。
【0059】
図4では、例えば時間t1、t2およびt3がそれぞれ“Hard”“Mid”“Soft”の感圧設定における電圧上昇時間の設定値となっている。各段階では、タッチパネル部2の変位量が小さいほど、押圧操作から力覚帰還までの応答時間が短くなる。このため、高速な操作が要求される場合は“Soft”を選択するといった使い分けを行うことが可能となる。なお、押圧操作から力覚帰還までの時間t1の最大値は、200msec程度とされることが望ましい。
【0060】
次に、押圧操作直後のチャタリング等の誤動作を防止するための処理機能について説明する。
タッチパネル部2を変位させて利用者に力覚を帰還する場合、タッチパネル部2の瞬間的な変位量が大きいほど、利用者の指や指示具がパネル面から離反することが多くなる。このとき、指や指示具の押圧および離反が短時間に繰り返され、この押圧および離反が検出されるたびにタッチパネル部2が変位して、チャタリングが発生する。また、指や指示具が離反した後の押圧操作位置が異なる場合や、1回の押圧操作ごとに液晶表示部1における操作機能項目の表示が変化する場合等もあり、これらの場合には入力装置100からの信号を受け取って所定の処理を行う外部の情報処理装置が誤動作することもあり得る。
【0061】
このような誤動作を防止するためには、タッチパネル部2を変位させて力覚を与えてから所定の時間内において、押圧した状態が継続していると判断して、タッチパネル部2の位置を停止させればよい。これは、力覚を与えた直後にPULLタイミングが検出された場合に、このタイミングを所定の時間が経過した後に遅延させて、アクチュエータ制御部8に出力することで実現される。また、このようにタイミングを補正する補正期間内では、押圧操作位置を示す座標値の出力値を保持することで、入力装置100に接続された外部の情報処理装置の誤動作を防止することが可能となる。
【0062】
本実施の形態では、図4で示したように、タイミングT401においてタッチパネル部2に対する押圧操作が行われてから、実際に利用者に力覚が与えられる例えばタイミングT402までに応答時間が存在するため、この応答時間とその後の所定の時間を補正期間とすることで、誤動作を防止することが可能となる。
【0063】
図5は、誤動作防止のために感圧設定ごとに必要な補正期間について説明する図である。
例えば感圧設定が“Hard”の場合、上述したように、押圧操作から力覚帰還までに時間t1分の応答時間が存在する。このため、この時間t1に、指や指示具が離反する可能性のある時間t5を加えた期間を補正期間として設定すればよい。
【0064】
ところで、力覚帰還時のタッチパネル部2の変位量が小さい場合には、指や指示具がタッチパネル部2から離反しにくく、誤動作が生じることが少なくなる。このため、上記の補正期間は、変位量が小さいほど短くしてもよいことになる。また、補正期間は次の押圧操作が可能となるまでの遅延時間となるため、必要以上に長くすることは好ましくない。本実施の形態では、感圧設定により変位量が調節されるため、感圧設定に応じて補正期間を変化させることで、変位量に適した補正期間を設定することが可能となる。
【0065】
図5に示すように、“Hard”“Mid”“Soft”の各感圧設定での補正期間を、(t1+t5)、(t2+t6)、(t3+t7)とすると、力覚帰還後に必要な時間t5、t6およびt7は、t5>t6>t7の関係を有していればよい。例えば、t1:t5=t2:t6=t3:t7となるように設定すればよい。この場合、長さ30mm程度の圧電アクチュエータ3を用いて、20V程度の駆動電圧を印加したときのタッチパネル部2の変位量が最大200μmで、このときにタッチパネル部2が逆方向へ変位する時間t4を2msec〜3msecとすると、時間t5を時間t1の20%〜40%程度とすることで、誤作動を良好に防止することができる。なお、上述したように、時間t1は200msec程度以下とされる。
【0066】
以上の補正期間は、タイミング補正部10におけるタイマ101のカウント動作によって発生される。また、感圧設定部7による感圧設定に応じて、タイマ101のタイマ設定値を変化させることで、補正期間の長さが変化する。
【0067】
図6は、タイマ101における処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS601において、初期設定として、押圧終了判定部102に対して補正期間を与える制御信号StをLレベルとする。ステップS602において、押圧検出部61からの信号を監視し、この信号に基づいてPUSHタイミングを受信したか否かを判断する。受信した場合にはステップS603に進み、受信しない場合はステップS608に進む。
【0068】
ステップS603において、感圧設定部7により設定された感圧設定に応じたタイマのカウント初期値を、カウント値Ctに対して設定する。ここで設定されるカウント初期値により、上述した補正期間の長さが決定される。
【0069】
ステップS604において、制御信号StをHレベルとする。これにより、押圧終了タイミングに対する補正期間が開始される。
ステップS605において、カウント値が0となったか否かを判断し、0でない場合はステップS606に進む。ステップS606において、カウント値Ctを1だけ減少させ、この後にステップS605に戻る。
【0070】
ステップS605での判断は一定時間ごとに実行され、カウント値が0となった場合は、ステップS607に進む。ステップS607において、制御信号StをLレベルとして、補正期間が終了したことを通知する。
【0071】
ステップS608において、処理を終了するか否かを判断し、終了しない場合のみステップS602に戻って、次のPUSHタイミングを監視する。
このような処理では、ステップS602でPUSHタイミングを受信した後、カウント動作が終了して、ステップS608からステップS602に戻るまでの間、新たなPUSHタイミングを受信した場合にはこの受信が無視される。これにより、補正期間内においてタッチパネル部2に対する意図しない押圧操作が行われた場合に、この押圧操作に対する検出がキャンセルされて、誤動作が防止される。
【0072】
次に、図7は、押圧終了判定部102における処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS701において、初期設定として、制御信号Spsおよびタイミング信号SplをともにLレベルとする。ステップS702において、タイマ101からの制御信号Stを定期的に監視し、この制御信号StがHレベルの場合はステップS703に進み、Lレベルの場合はステップS712に進む。
【0073】
ステップS703において、制御信号SpsをHレベルとして、押圧操作が行われて補正期間が開始されたことを、座標出力部103に対して通知する。
ステップS704において、タイマ101からの制御信号Stを定期的に監視し、この制御信号StがHレベルのままの場合はステップS705に進み、Lレベルとなった場合はステップS709に進む。
【0074】
ステップS705において、押圧検出部61からの信号を定期的に監視し、この信号に基づいてPULLタイミングを受信したか否かを判断する。受信した場合にはステップS706に進み、受信しない場合はステップS704に戻る。
【0075】
ステップS706において、制御信号Stの信号レベルを監視し、この信号レベルがLレベルとなった場合にステップS707に進む。
ステップS707において、制御信号SpsをLレベルとして、補正期間が終了したことを座標出力部103に通知する。また、ステップS708において、タイミング信号Splをパルス信号として出力し、押圧操作の終了タイミングをアクチュエータ制御部8に対して通知する。その後、ステップS712に進む。
【0076】
ここで、ステップS705からステップS708に至る処理では、補正期間中に受信したPULLタイミングを、補正期間の終了時まで遅延させて、座標出力部103およびアクチュエータ制御部8に対して通知している。また、補正期間中では、2回目以降のPULLタイミングの受信が無視される。アクチュエータ制御部8は、このように補正されたタイミング信号Splを受信すると、タッチパネル部2を押圧方向の逆方向に戻すようにドライバ回路9を制御する。これにより、補正期間中にタッチパネル部2から指や指示具が離反した場合にも、タッチパネル部2は押下された位置が保持され、チャタリングが発生しない。
【0077】
なお、ステップS705から、ステップS708およびS712を経て、ステップS702に戻るまでの間に、指や指示具が誤ってタッチパネル部2から離反して、PULLタイミングを受信した場合には、この受信が無視される。従って、この場合には圧電アクチュエータ3の無用な動作が行われない。
【0078】
一方、ステップS704で制御信号StがLレベルとなった場合は、ステップS709に進む。ステップS709において、制御信号SpsをLレベルとする。ステップS710において、押圧検出部61からのPULLタイミングの受信を監視し、受信するとステップS711に進む。ステップS711において、タイミング信号Splを出力する。この後、ステップS712に進む。
【0079】
ここで、ステップS704からステップS711に至る処理は、補正期間中にPULLタイミングが受信されなかった場合に実行される。これはすなわち、補正期間中に誤って指や指示具がタッチパネル部2から離反しなかった場合であるため、ステップS710でPULLタイミングが発生すると、このタイミングがそのまま押圧終了タイミングとしてアクチュエータ制御部8に通知される。
【0080】
ステップS712において、処理を終了するか否かを判定し、終了しない場合のみステップS702に戻り、制御信号Stを監視する。
次に、図8は、座標出力部103における処理の流れを示すフローチャートである。
【0081】
タッチパネル検出部6の座標検出部62からは、押圧操作が行われている間、検出した座標値が座標出力部103に対して一定時間ごとに出力される。ステップS801において、座標出力部103は、座標検出部62からの信号をこの信号の出力サイクルに従って監視し、座標値を受信した場合はステップS802に進み、受信しなかった場合はステップS807に進む。
【0082】
ステップS802において、押圧終了判定部102からの制御信号Spsの信号レベルを参照し、Hレベルの場合はステップS803に進み、Lレベルの場合はステップS806に進む。
【0083】
ステップS803において、座標検出部62からの値を用いて、出力座標値を更新する。ステップS804において、座標値の出力サイクルで制御信号Spsを監視し、この制御信号SpsがHレベルのままの場合はステップS805に進み、Lレベルに変化した場合はステップS807に進む。ステップS805において、出力する座標値を、それ以前に出力した値(ステップS803での出力値)に保持する。
【0084】
また、ステップS806において、座標検出部62からの値を用いて、出力座標値を更新する。ステップS807において、処理を終了するか否かを判断し、終了しない場合のみステップS801に戻って、座標検出部62からの信号を監視する。
【0085】
ここで、ステップS802からステップS805に至る処理では、補正期間の開始時点で出力した座標値と同じ値を、補正期間が終了するまで出力し続けている。これにより、利用者の意図しない押圧操作による座標値が出力されることがなくなり、座標値を受信して処理する情報処理装置での誤動作が防止される。また、ステップS806での処理は、補正期間内に指や指示具の離反が発生しなかった場合に実行され、この場合はPULLタイミングを正しい押圧終了タイミングと認識して、この時点で検出されている座標値をそのまま出力する。
【0086】
図9は、入力装置100における出力信号および出力電圧の波形例を示すタイムチャートである。
図9では、補正期間内に、タッチパネル部2において指や指示具の離反および押圧が誤って繰り返された場合の出力信号および出力電圧の波形の例を示している。この図の例では、タイミングT901において、タッチパネル部2への押圧操作が開始される。このとき、補正期間が開始されてタイマ101からの制御信号Stと、押圧終了判定部102からの制御信号SpsがHレベルとなる。また、駆動電圧Vhが徐々に上昇されて、圧電アクチュエータ3が一方に湾曲する。そして、タイミングT902において、駆動電圧Vlが印加されて、圧電アクチュエータ3の湾曲方向が急激に逆転し、これにより利用者に力覚が帰還される。
【0087】
この力覚の帰還に伴い、タイミングT902から、補正期間が終了するタイミングT903までの間に、PUSHタイミングおよびPULLタイミングが複数回検出され、タッチパネル部2での指や指示具の離反および押圧が繰り返されている。補正期間では、タイミング信号Splがアクチュエータ制御部8に出力されないことから、このような指や指示具の離反時および押圧時にタッチパネル部2が変位されない。そして、補正期間が終了するタイミングT903において、タイミング信号Splに基づいて駆動電圧Vhが印加され、タッチパネル部2が押圧方向と逆の方向に変位し、ボタンスイッチが戻されるような力覚が帰還される。
【0088】
従って、補正期間内ではチャタリングが発生することがない。また、圧電アクチュエータ3が必要のない変形を起こすことがなくなるので、圧電アクチュエータ3の寿命を延ばすことができるとともに、変形時の騒音の発生も防止することができる。
【0089】
また、座標出力部103からの出力座標値は、制御信号Spsに基づいて、補正期間の開始時点で検出された座標値が、終了時まで保持される。従って、補正期間内では、利用者の意図しない押圧操作による座標値が出力されることが防止される。なお、図示しないが、補正期間内でPULLタイミングが検出されなかった場合、すなわち指や指示具が離反しなかった場合は、補正期間が終了するタイミングT903の後、次のPULLタイミングが検出されるまでの間、座標検出部62で検出された座標値が、座標出力部103からそのまま出力される。
【0090】
以上のように、補正期間内においては、利用者の意図に反して指や指示具がタッチパネル部2から離反した場合にも、この事態に伴う誤動作が発生しなくなる。また、補正期間は、力覚帰還時のタッチパネル部の変位量に応じて変化するので、例えば、変位量を小さく設定することで高速で連続的な入力操作が可能となる等、利用者の操作感覚が損なわれることなく、誤動作の発生を防止することができる。また、利用者の操作感覚を、スイッチボタンを押したときの感覚により近づけることができる。
【0091】
なお、上記の実施の形態では、押圧操作の開始後にタッチパネル部2を一方に徐々に変位させた後、逆方向に急激に変位させて力覚を帰還させていた。しかし、本発明は、押圧操作が行われた時点で力覚を帰還させるような構成の入力装置に対しても適用可能である。この場合、押圧操作の開始時点からの補正期間について、力覚帰還時のタッチパネル部の変位量が大きいほど長い時間を設定することで、操作感覚が損なわれることなく、誤動作の発生を防止することが可能となる。
【0092】
また、上記の実施の形態では、押圧操作時にタッチパネル部2を押圧方向に急激に変位させることで、利用者にクリック感を与えるようにしていた。しかし、押圧操作後のタッチパネル部2の変位を上記と全く逆方向としてもよい。この場合、利用者の指や指示具に対して大きな反発力を与えることで、入力が行われたことを利用者に知覚させる。
【0093】
さらに、上記のような入力装置は、例えば、パーソナルコンピュータ(PC)等の情報処理装置、特に、携帯型電話機やPDA等の携帯型情報端末の表示入力装置として好適に使用することが可能である。また、上述したスイッチャ装置等の放送機器をはじめ、金融機関に設定される現金自動支払機(CD)や現金自動預け払い機(ATM)、ゲーム機器といったあらゆる機器に対して、これらを操作するための表示入力装置として使用されてもよい。また、これらの機器を遠隔操作するためのリモートコントロール装置の表示入力装置として使用されてもよい。
【0094】
図10は、例として、本発明を適用したビデオテープレコーダ(VTR)に対するリモートコントロール装置の外観の例を示す図である。
図10に示すリモートコントロール装置200は、VTRを操作するための項目を表示し、これらの項目に対する選択入力を受ける表示入力部210と、選択入力に伴うコマンドコード等の情報をVTRに送信するための赤外線送出部220と、表示入力部210での力覚の帰還量を設定するための感圧設定スイッチ230とを具備している。ここで、表示入力部210として本発明の入力装置を適用し、表示入力部210に対する操作入力時に力覚を帰還させる。これにより、特に力覚の帰還量を大きく設定した場合の表示入力部210におけるチャタリングの発生が防止されるとともに、意図しない操作入力に伴うVTRでの誤動作の発生が防止される。
【0095】
さらに、上記の実施の形態では、画像の表示面に設けたタッチパネル部を変位させる入力装置について説明したが、画像の表示部を持たない入力装置に本発明を適用しても良い。この場合、圧電アクチュエータは、タッチパネル部のパネル面の裏側において、一様な位置に設けられることが好ましい。
【0096】
このように表示部を持たない入力装置としては、例えば、ノート型PCの入力操作部においてポインティングデバイスとして設けられる入力パッドや、図形描画ソフトウェア用のタブレット装置等に適用することが可能である。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の入力装置では、押圧操作の開始から補正期間内では、誤って押圧操作の終了および開始が繰り返された場合でも、このような押圧操作の検出に基づくパネル面の変位が行われない。このため、押圧操作直後におけるチャタリングの発生等の誤動作が防止される。また、補正期間は、変位量の設定値が大きいほど長く設定されることから、パネル面の変位量が小さいほど、より高速な入力操作が可能となり、利用者の操作感覚が向上する。
【0098】
さらに、例えば、押圧操作によるパネル面に対する押圧位置を座標値として出力し、補正期間の計時中には出力する座標値を保持する座標検出手段が設けられてもよい。この場合、補正期間内で誤って押圧操作の終了および開始が繰り返された場合でも、このような押圧操作の検出に基づく座標値が出力されない。このため、押圧操作直後に意図しない座標値が出力されて誤動作することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る入力装置の要部を示す分解斜視図である。
【図2】圧電アクチュエータのフレキシブル基板への実装状態を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る入力装置の機能を示すブロック図である。
【図4】ドライバ回路の出力電圧と、タッチパネル部の変位とを示すタイミングチャートである。
【図5】誤動作防止のために感圧設定ごとに必要な補正期間について説明する図である。
【図6】タイマにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図7】押圧終了判定部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図8】座標出力部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】入力装置における出力信号および出力電圧の波形例を示すタイムチャートである。
【図10】本発明を適用したビデオテープレコーダに対するリモートコントロール装置の外観の例を示す図である。
【図11】タッチパネルを押圧したときに発生する誤動作について説明するための図である。
【符号の説明】
1……液晶表示部、1a……表示パネル、1b……フレーム、2……タッチパネル部、2a……押圧部、2b……フレーム、3……圧電アクチュエータ、4……フレキシブル基板、5……A/Dコンバータ、6……タッチパネル検出部、7……感圧設定部、8……アクチュエータ制御部、9……ドライバ回路、10……タイミング補正部、31a、31b……配線端子、41……実装部、41a、41b……貫通孔、41c……中央スペーサ部、42a、42b……配線パターン、61……押圧検出部、62……座標検出部、100……入力装置、101……タイマ、102……押圧終了判定部、103……座標出力部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an input device that, when an input is performed by a pressing operation on a panel surface, outputs the pressed position as a coordinate value, and the panel surface is displaced by driving a piezoelectric actuator to feed back a sense of force to a user. The present invention relates to a portable information processing device and a remote control device provided with the input device, and a piezoelectric actuator drive control method in the input device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an input device called a touch panel has been widely used for an automatic cash handling machine at a financial institution, an automatic ticket vending machine at a railway, and an information processing device such as a PDA (Personal Digital Assistants). The touch panel is provided on the surface of a display such as an LCD (Liquid Crystal Display), and associates an icon or the like displayed on the display with a coordinate system on the panel, and an indicator such as a finger or a pen touches the panel. By detecting the position, a GUI (Graphical User Interface) function for the user is realized.
[0003]
In a conventional touch panel, when a user's operation input is performed, the user is notified that the input operation has been accepted, for example, by changing the display of a pressed icon or generating an operation sound. . On the other hand, recently, the height of the panel itself is changed at the timing when an icon or the like is pressed, and a force sensation is returned to a finger or a pointing device, so that a feeling as if a switch button is pressed ( (Click feeling) to improve the user's operation feeling.
[0004]
For example, a multi-layer structure using three or more electrode sheets using a resistive touch panel having a structure in which a plurality of electrode sheets on which transparent electrodes are formed and arranged at regular intervals with their electrode surfaces facing each other is used. Further, an actuator such as a bobbin coil is arranged between a housing for fixing the touch panel and a housing for fixing the display side, and a force sense is fed back to the touch panel (for example, Patent Document 1). 1).
[0005]
Further, an actuator using a piezoelectric element has been considered as an actuator suitable for realizing such a force feedback function. For example, a piezoelectric actuator using a piezoelectric bimorph element as one of the piezoelectric elements has a structure in which a plurality of thin plate-like piezoelectric materials are bonded together with an electrode plate interposed therebetween, and the entire body is curved when a voltage is applied from both sides. Has properties. Therefore, for example, a spacer is provided near the center of one surface of the piezoelectric actuator, and spacers are also provided at both ends in the longitudinal direction of the back surface of the piezoelectric actuator, and the piezoelectric actuator is mounted on each of the casings on the touch panel side and the display side. The panel surface of the touch panel can be moved up and down by being sandwiched between the bodies via a spacer.
[0006]
Further, there has been an information display device that uses a piezoelectric element to detect an operation input position together with feedback of a force sense. In this information display device, for example, an operation panel is arranged on a liquid crystal display panel, and this operation panel is supported by a piezoelectric element. Then, an operation force and an operation position are detected based on a voltage generated in the piezoelectric element in response to pressing on the operation surface of the operation panel. When an operation force larger than a predetermined threshold is detected, a high frequency is applied to the piezoelectric element to vibrate the operation surface (for example, see Patent Document 2).
[0007]
By the way, in order to give a user a good click feeling by using such a force feedback function, it is necessary to increase the amount of displacement of the touch panel when pressed by a finger and to increase the displacement speed. When a piezoelectric actuator is used, the displacement speed of the touch panel can be particularly increased. However, as the displacement amount and the displacement speed of the touch panel increase, the finger temporarily moves away from the touch panel during the displacement, and a plurality of presses are often erroneously detected.
[0008]
FIG. 11 is a diagram for explaining a malfunction that occurs when the touch panel is pressed.
As a method of returning the force sense by the displacement of the touch panel, for example, when the touch panel is pressed, a method of displacing the touch panel in the pressing direction and a method of displacing the touch panel in the direction opposite to the pressing direction to give a repulsive force to the finger There is a way. For example, when the touch panel is displaced in the pressing direction, as shown in FIG. 11A, when the displacement speed of the
[0009]
When the
[0010]
On the other hand, when the
[0011]
As described above, when trying to return force sense to the user more clearly, a malfunction such as chattering occurs, giving stress to the user and impairing the operational feeling. Had become.
[0012]
As a conventional pressure sensation generating device that prevents malfunction due to separation of a finger or a pointing device, there has been the following device. In this pressing feeling generating device, a movable element composed of a piezoelectric vibrator is provided below one edge of the touch panel, and when the touch panel is pressed, a voltage of a sine waveform for one cycle, for example, based on a commercial AC power supply is generated. By applying a voltage to the mover, the touch panel is moved to generate a click feeling. In addition, a signal gate circuit is provided at the output stage of the input surface detection circuit that detects pressure on the touch panel, and cancels the detection signal output from the input surface detection circuit during a certain re-press prohibition period after detecting the pressure on the touch panel By doing so, the mover is prevented from being driven by the unstable pressing operation (for example, see Patent Document 3).
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-259059 (paragraph numbers [0037] to [0042], FIG. 6)
[Patent Document 2]
JP-A-11-212725 (paragraph numbers [0126] to [0128], FIG. 3)
[Patent Document 3]
JP 2001-350592 A (paragraph numbers [0008] to [0015], FIG. 1)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the amount of displacement of the touch panel during the pressing operation is increased, the finger or the indicator temporarily separates from the touch panel, and a plurality of pressing operations are erroneously detected, thereby causing a malfunction. That was a problem. Further, in the pressing sensation generating device disclosed in
[0015]
The present invention has been made in view of such a problem, and it is an object of the present invention to provide an input device in which an erroneous operation at the time of an input operation is prevented while an operation feeling is natural and a high-performance force feedback function is provided. Aim.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-described problem, when an input is performed by a pressing operation on a panel surface, the pressed position is output as a coordinate value, and the panel surface is displaced to return a force sense to a user. In the apparatus, a panel surface displacement mechanism for displacing the panel surface using a piezoelectric actuator composed of a piezoelectric bimorph element, pressure detection means for detecting the presence or absence of the pressure operation on the panel surface, and according to a setting operation by a user A displacement amount setting means for setting the displacement amount of the panel surface, and when the pressing operation is started based on the detection by the pressure detecting means, the larger the set value of the displacement amount by the displacement amount setting means, the larger the value. A long correction period is measured, and the end timing of the pressing operation is delayed until the end of the correction period during the measurement of the correction period. When the pressing operation is started based on detection by the pressing timing correcting unit and the pressing detecting unit, the piezoelectric actuator is driven to displace the panel surface according to the setting of the displacement amount, and the timing correction is performed. And a displacement mechanism control means for controlling the panel surface displacement mechanism so as to hold the panel surface at a predetermined position until receiving the end timing from the means.
[0017]
Here, the displacement amount setting means sets the displacement amount of the panel surface based on the setting operation by the user. The timing correction means measures a correction period from the start of the pressing operation, and outputs a delayed timing of the end of the pressing operation until after the correction period during the measurement of the correction period. The displacement mechanism control means displaces the panel surface in accordance with the setting of the displacement amount by the displacement amount setting means, and stops the panel surface at a predetermined position until receiving the end timing of the pressing operation corrected by the timing correction means. Therefore, in the correction period from the start of the pressing operation, even if the pressing operation is repeatedly ended and started by mistake, the displacement of the panel surface based on the detection of the pressing operation is not performed. Further, the correction period is set longer by the timing correction means as the set value of the displacement amount is larger, so that the smaller the displacement amount of the panel surface, the faster the input operation becomes possible.
[0018]
Further, for example, a coordinate detection unit that outputs a pressed position on the panel surface by the pressing operation as a coordinate value and holds the output coordinate value during measurement of the correction period may be provided. In this case, even when the end and start of the pressing operation are erroneously repeated within the correction period, the coordinate value based on the detection of the pressing operation is not output.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a main part of the input device according to the embodiment of the present invention.
[0020]
Hereinafter, as an example, an
[0021]
The liquid
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
In the
[0026]
The liquid
[0027]
FIG. 2 is a diagram illustrating a mounting state of the
[0028]
As shown in FIG. 2, the
[0029]
In the mounting
[0030]
The
[0031]
In the mounting
[0032]
After the
[0033]
When a drive voltage is supplied to the
[0034]
Note that a reinforcing plate made of a highly rigid material such as celluloid may be attached to the surface of the
[0035]
The above-described mounting method of the
[0036]
Next, a control function for controlling the operation of the
[0037]
The
[0038]
The A /
The touch
[0039]
The
[0040]
The coordinate
[0041]
A pressure-
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The pressing
[0047]
The coordinate
[0048]
In addition, the
[0049]
Next, drive control for the
[0050]
FIG. 4 shows the driving voltages Vh and Vl output from the
[0051]
Further, in the present embodiment, as an example, it is assumed that three levels of pressure sensitivity setting of “Hard”, “Mid”, and “Soft” are possible. Here, the pressure-sensitive setting is to change the strength of the click feeling given to the user by changing the displacement amount of the
[0052]
The bending amount of the
[0053]
Further, in the present embodiment, before timing T401 (PULL timing), which is the start time of the pressing operation, the driving voltage Vh and Vl are not applied together, thereby suppressing the power consumption during standby. Then, at a timing T401, a pressing operation on the
[0054]
Next, at a timing T402 at which a predetermined time t1 has elapsed, the
[0055]
Then, when the pressing
[0056]
By such control of the driving voltages Vh and Vl, the
[0057]
Here, by setting the time t1 for displacing the
[0058]
Further, at time t1 from timings T401 to T402, the
[0059]
In FIG. 4, for example, times t1, t2, and t3 are set values of the voltage rise time in the pressure setting of “Hard”, “Mid”, and “Soft”, respectively. In each stage, the smaller the displacement amount of the
[0060]
Next, a processing function for preventing a malfunction such as chattering immediately after the pressing operation will be described.
In the case where the force sense is returned to the user by displacing the
[0061]
In order to prevent such a malfunction, it is determined that the pressed state is continued within a predetermined time after the
[0062]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, there is a response time between the time when the touch operation is performed on the
[0063]
FIG. 5 is a diagram illustrating a correction period necessary for each pressure-sensitive setting in order to prevent malfunction.
For example, when the pressure-sensitive setting is “Hard”, as described above, there is a response time of t1 from the pressing operation to the feedback of the force. Therefore, a period obtained by adding the time t5 at which the finger or the pointing device may separate from the time t1 may be set as the correction period.
[0064]
By the way, when the amount of displacement of the
[0065]
As shown in FIG. 5, assuming that the correction periods at each pressure-sensitive setting of “Hard”, “Mid”, and “Soft” are (t1 + t5), (t2 + t6), and (t3 + t7), the time t5 required after haptic feedback is obtained. It is sufficient that t6 and t7 have a relationship of t5>t6> t7. For example, it may be set so that t1: t5 = t2: t6 = t3: t7. In this case, the displacement of the
[0066]
The above correction period is generated by the count operation of the
[0067]
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing in the
In step S601, as an initial setting, the control signal St for giving a correction period to the pressing
[0068]
In step S603, an initial count value of the timer according to the pressure-sensitive setting set by the pressure-sensitive setting unit 7 is set for the count value Ct. The length of the above-described correction period is determined by the count initial value set here.
[0069]
In step S604, the control signal St is set to the H level. Thus, a correction period for the pressing end timing is started.
In step S605, it is determined whether or not the count value has become 0. If not, the process proceeds to step S606. In step S606, the count value Ct is decreased by one, and thereafter, the process returns to step S605.
[0070]
The determination in step S605 is performed at regular intervals, and when the count value becomes 0, the process proceeds to step S607. In step S607, the control signal St is set to the L level to notify that the correction period has ended.
[0071]
In step S608, it is determined whether or not to end the processing. If not, the process returns to step S602 to monitor the next PUSH timing.
In such a process, after receiving the PUSH timing in step S602, when the new PUSH timing is received until the counting operation is completed and the process returns to step S602 from step S608, this reception is ignored. . Accordingly, when an unintended pressing operation on the
[0072]
Next, FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow of processing in the pressing
In step S701, as an initial setting, the control signal Sps and the timing signal Spl are both set to L level. In step S702, the control signal St from the
[0073]
In step S703, the control signal Sps is set to the H level, and the coordinate
In step S704, the control signal St from the
[0074]
In step S705, a signal from the
[0075]
In step S706, the signal level of the control signal St is monitored, and when the signal level becomes L level, the process proceeds to step S707.
In step S707, the control signal Sps is set to the L level, and the coordinate
[0076]
Here, in the processing from step S705 to step S708, the PULL timing received during the correction period is notified to the coordinate
[0077]
Note that if a finger or pointing device accidentally separates from the
[0078]
On the other hand, when the control signal St becomes L level in step S704, the process proceeds to step S709. In step S709, the control signal Sps is set to the L level. In step S710, reception of the PULL timing from the
[0079]
Here, the processing from step S704 to step S711 is executed when the PULL timing is not received during the correction period. That is, this is the case where the finger or the pointing tool does not separate from the
[0080]
In step S712, it is determined whether or not to end the processing. If not, the process returns to step S702 to monitor the control signal St.
Next, FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of processing in the coordinate
[0081]
From the coordinate
[0082]
In step S802, the signal level of the control signal Sps from the pressing
[0083]
In step S803, the output coordinate value is updated using the value from the coordinate
[0084]
In step S806, the output coordinate value is updated using the value from the coordinate
[0085]
Here, in the processing from step S802 to step S805, the same value as the coordinate value output at the start of the correction period is continuously output until the correction period ends. As a result, a coordinate value due to an unintended pressing operation of the user is not output, and a malfunction in the information processing apparatus that receives and processes the coordinate value is prevented. The processing in step S806 is executed when the finger or the pointing tool does not separate during the correction period. In this case, the PULL timing is recognized as the correct pressing end timing, and the processing is detected at this time. The output coordinates are output as is.
[0086]
FIG. 9 is a time chart illustrating a waveform example of an output signal and an output voltage in the
FIG. 9 shows an example of waveforms of an output signal and an output voltage in a case where separation and pressing of a finger or an indicator on the
[0087]
With the return of the force sense, the PUSH timing and the PULL timing are detected a plurality of times from the timing T902 to the timing T903 at which the correction period ends, and the separation and pressing of the finger and the pointing tool on the
[0088]
Therefore, chattering does not occur during the correction period. In addition, since unnecessary deformation of the
[0089]
Further, as the output coordinate value from the coordinate
[0090]
As described above, during the correction period, even when the finger or the pointing tool separates from the
[0091]
In the above-described embodiment, the
[0092]
Further, in the above embodiment, the
[0093]
Further, the input device as described above can be suitably used, for example, as a display input device of an information processing device such as a personal computer (PC), particularly, a portable information terminal such as a portable telephone or a PDA. . In addition to the above-mentioned broadcaster such as a switcher device, etc., it is necessary to operate all kinds of devices such as a cash dispenser (CD), a cash dispenser (ATM), and a game device set in a financial institution. May be used as a display input device. Further, it may be used as a display input device of a remote control device for remotely controlling these devices.
[0094]
FIG. 10 is a diagram showing an example of the appearance of a remote control device for a video tape recorder (VTR) to which the present invention is applied.
The
[0095]
Further, in the above embodiment, the input device for displacing the touch panel provided on the image display surface has been described. However, the present invention may be applied to an input device having no image display. In this case, the piezoelectric actuator is preferably provided at a uniform position on the back side of the panel surface of the touch panel unit.
[0096]
Such an input device without a display unit can be applied to, for example, an input pad provided as a pointing device in an input operation unit of a notebook PC, a tablet device for graphic drawing software, and the like.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, in the input device of the present invention, even if the pressing operation is repeatedly ended and started erroneously within the correction period from the start of the pressing operation, the panel surface based on the detection of such a pressing operation is detected. No displacement occurs. Therefore, erroneous operations such as chattering immediately after the pressing operation are prevented. Further, since the correction period is set longer as the set value of the displacement amount is larger, the smaller the displacement amount of the panel surface is, the faster the input operation can be performed, and the operational feeling of the user is improved.
[0098]
Further, for example, a coordinate detection unit that outputs a pressed position on the panel surface by the pressing operation as a coordinate value and holds the output coordinate value during measurement of the correction period may be provided. In this case, even when the end and start of the pressing operation are erroneously repeated within the correction period, the coordinate value based on the detection of the pressing operation is not output. For this reason, it is prevented that an unintended coordinate value is output immediately after the pressing operation and a malfunction occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a main part of an input device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a mounting state of a piezoelectric actuator on a flexible substrate.
FIG. 3 is a block diagram illustrating functions of the input device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart showing an output voltage of a driver circuit and a displacement of a touch panel unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating a correction period necessary for each pressure-sensitive setting for preventing malfunction.
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing in a timer.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow of processing in a pressing end determination unit.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing in a coordinate output unit.
FIG. 9 is a time chart illustrating waveform examples of an output signal and an output voltage in the input device.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the appearance of a remote control device for a video tape recorder to which the present invention has been applied.
FIG. 11 is a diagram for explaining a malfunction that occurs when a touch panel is pressed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (13)
圧電バイモルフ素子よりなる圧電アクチュエータを用いて前記パネル面を変位させるパネル面変位機構部と、
前記パネル面に対する前記押圧操作の有無を検出する押圧検出手段と、
利用者による設定操作に応じて前記パネル面の変位量を設定する変位量設定手段と、
前記押圧検出手段による検出に基づいて、前記押圧操作が開始されると、前記変位量設定手段による前記変位量の設定値が大きいほど長く設定した補正期間を計時し、前記補正期間の計時中は前記押圧操作の終了タイミングを前記補正期間の終了後まで遅延させて出力するタイミング補正手段と、
前記押圧検出手段による検出に基づいて、前記押圧操作が開始されると、前記圧電アクチュエータを駆動させて、前記変位量の設定に従って前記パネル面を変位させ、前記タイミング補正手段からの前記終了タイミングを受信するまで、前記パネル面を所定位置を保持するように前記パネル面変位機構部を制御する変位機構制御手段と、
を有することを特徴とする入力装置。When an input is performed by a pressing operation on the panel surface, the input device outputs the pressed position as a coordinate value, and displaces the panel surface to feed back a force sense to a user.
A panel surface displacement mechanism for displacing the panel surface using a piezoelectric actuator composed of a piezoelectric bimorph element,
Press detection means for detecting the presence or absence of the press operation on the panel surface,
Displacement amount setting means for setting a displacement amount of the panel surface according to a setting operation by a user,
When the pressing operation is started based on the detection by the pressing detection unit, the correction period set longer as the set value of the displacement amount by the displacement amount setting unit is larger is measured, and during the measurement of the correction period, Timing correction means for delaying and ending the pressing operation end timing until after the end of the correction period, and
When the pressing operation is started based on the detection by the pressing detecting unit, the piezoelectric actuator is driven to displace the panel surface according to the setting of the displacement amount, and the end timing from the timing correcting unit is set. Until receiving, a displacement mechanism control means for controlling the panel surface displacement mechanism to maintain the panel surface at a predetermined position,
An input device comprising:
利用者による設定操作に応じて前記パネル面の変位量を設定し、
前記パネル面に対する前記押圧操作が開始されると、前記変位量の設定値が大きいほど長く設定した補正期間を計時するとともに、前記補正期間の計時中は前記押圧操作の終了タイミングを前記補正期間の終了後まで遅延させるように前記終了タイミングを補正し、
前記押圧操作が開始されると、前記変位量の設定に従って前記パネル面を変位させ、前記補正期間に基づいて補正された前記終了タイミングを受信するまで、前記パネル面を所定位置を保持するように前記圧電アクチュエータの駆動を制御する、
ことを特徴とする入力装置における圧電アクチュエータ駆動制御方法。When an input is performed by a pressing operation on the panel surface, an input device that outputs the pressed position as a coordinate value and displaces the panel surface using a piezoelectric actuator composed of a piezoelectric bimorph element to feed back a sense of force to a user. In the piezoelectric actuator drive control method in the
Set the amount of displacement of the panel surface according to the setting operation by the user,
When the pressing operation on the panel surface is started, a longer correction period is set as the set value of the displacement amount is larger, and the end timing of the pressing operation is set as the correction period during the correction period. Correct the end timing to delay until after the end,
When the pressing operation is started, the panel surface is displaced according to the setting of the displacement amount, and the panel surface is held at a predetermined position until the end timing corrected based on the correction period is received. Controlling the driving of the piezoelectric actuator,
A drive control method for a piezoelectric actuator in an input device.
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