JP2010257816A - Rotary input device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転式入力装置及び電子機器に関する。 The present invention relates to a rotary input device and an electronic apparatus.
従来、携帯端末機やAV機器、パーソナルコンピュータ等の電子機器に採用され、回転子に回転操作することによって入力操作を行う回転式入力装置が知られている。
回転式入力装置は、摺動部材の備えられた回転子と、回転子に回転力を付与する駆動部と、を備えており、駆動部が駆動すると、回転子の摺動部材と駆動部表面との間の摩擦力により回転子に駆動トルク(回転力)が伝達されて回転子が回転するようになっている。
このような回転式入力装置は、駆動部が駆動した際に、駆動部と摺動部材との間のすべりなどによって異音が発生するという問題があった。
これに対して、例えば、特許文献1には、弾性体と該弾性体に複数の振動を発生させる駆動用電気機械変換素子とを有して複数の振動により駆動力を得る振動子と、振動子に加圧接触されて駆動力により振動子との間で相対運動を行なう相対運動部材とを備えた振動アクチュエータにおいて、振動アクチュエータの弾性体に接合された圧電素子に印加する駆動周波信号の周波数を、振動子の共振周波数の値から離れる方向に変化させることにより消音性を実現する技術が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a rotary input device that is employed in electronic devices such as portable terminals, AV devices, and personal computers and that performs an input operation by rotating a rotor.
The rotary input device includes a rotor provided with a sliding member, and a drive unit that applies a rotational force to the rotor. When the drive unit is driven, the sliding member of the rotor and the surface of the drive unit are provided. The driving torque (rotational force) is transmitted to the rotor by the frictional force between the rotor and the rotor so that the rotor rotates.
Such a rotary input device has a problem that abnormal noise is generated due to slippage between the drive unit and the sliding member when the drive unit is driven.
On the other hand, for example,
しかしながら、上記特許文献1は、異音の発生の抑制を可能とするものの、制御が複雑化するという問題があった。
However, although the above-mentioned
本発明の課題は、より簡単な制御により、起動時や停止時における摺動部材と駆動部との間のすべりによる異音の発生を抑制することのできる回転式入力装置及び電子機器を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotary input device and an electronic apparatus that can suppress the generation of abnormal noise due to slippage between a sliding member and a drive unit at the time of start and stop by simpler control. That is.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明に係る回転式入力装置は、
操作者の回転操作を受けて、軸周りに回転可能な回転子と、
前記回転子に固定され、前記回転子の回転に連動して回転する摺動部材と、
前記摺動部材と接触する振動子を振動させることにより前記摺動部材を介して前記回転子に回転力を付与する駆動部と、
前記振動子の共振周波数に対応した周期で駆動信号を出力する制御手段と、
を備えた回転式入力装置において、
前記制御手段は、
前記駆動部の起動時及び停止時における所定の時間内において、前記駆動信号を出力するタイミングで当該駆動信号を出力する出力区間と、当該駆動信号を出力しない停止区間とを設け、
前記停止区間に対する前記出力区間の割合を、前記起動時には前記所定の時間内で徐々に増加させ、前記停止時には前記所定の時間内で徐々に減少させること特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, a rotary input device according to
A rotor that can rotate around an axis in response to the operator's rotation operation,
A sliding member fixed to the rotor and rotating in conjunction with the rotation of the rotor;
A drive unit that applies a rotational force to the rotor via the sliding member by vibrating a vibrator that contacts the sliding member;
Control means for outputting a drive signal at a period corresponding to the resonance frequency of the vibrator;
In the rotary input device with
The control means includes
Within a predetermined time at the time of starting and stopping of the drive unit, an output section for outputting the drive signal at a timing for outputting the drive signal and a stop section for not outputting the drive signal are provided.
The ratio of the output section to the stop section is gradually increased within the predetermined time at the start-up, and gradually decreased within the predetermined time at the stop.
また、請求項2に記載の発明に係る回転式入力装置は、
操作者の回転操作を受けて、軸周りに回転可能な回転子と、
前記回転子に固定され、前記回転子の回転に連動して回転する摺動部材と、
前記摺動部材と接触する振動子を振動させることにより前記摺動部材を介して前記回転子に回転力を付与する駆動部と、
前記振動子を駆動させる駆動信号を出力する制御手段と、
を備えた回転式入力装置において、
前記制御手段は、
前記振動子の共振周波数に対応した周期で駆動信号を出力する第1駆動制御と、前記第1駆動制御と異なる周期で駆動信号を出力する第2駆動制御と、を実行可能に構成され、
前記駆動部の起動時及び停止時における所定の時間内において、前記第2駆動制御を行うことを特徴とする。
The rotary input device according to the invention of
A rotor that can rotate around an axis in response to the operator's rotation operation,
A sliding member fixed to the rotor and rotating in conjunction with the rotation of the rotor;
A drive unit that applies a rotational force to the rotor via the sliding member by vibrating a vibrator that contacts the sliding member;
Control means for outputting a drive signal for driving the vibrator;
In the rotary input device with
The control means includes
A first drive control that outputs a drive signal at a cycle corresponding to the resonance frequency of the vibrator, and a second drive control that outputs a drive signal at a cycle different from the first drive control, are configured to be executable.
The second drive control is performed within a predetermined time when the drive unit is started and stopped.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の回転式入力装置において、
前記回転子の回転角度を検出する回転検出手段と、
前記回転検出手段により検出された前記回転子の回転角度に応じて、前記駆動部により前記回転子に回転力を付与して当該回転子を操作する操作者に力覚を呈示する力覚呈示手段と、を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the rotary input device according to
Rotation detecting means for detecting a rotation angle of the rotor;
Force sensation presenting means for presenting force sense to an operator who operates the rotor by applying a rotational force to the rotor by the drive unit according to the rotation angle of the rotor detected by the rotation detecting means. And.
また、請求項4に記載の発明に係る電子機器は、
請求項1〜3の何れか一項に記載の回転式入力装置を備えることを特徴とする。
An electronic device according to the invention described in
A rotary input device according to any one of
本発明によれば、より簡単な制御により、起動時や停止時における摺動部材と駆動部との間のすべりによる異音の発生を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the generation of abnormal noise due to slippage between the sliding member and the drive unit at the time of starting or stopping by simpler control.
以下、図を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、図示例に限定されない。
[第1実施形態]
本実施形態では、本発明に係る回転式入力装置を備える電子機器として、無線通信によって音声通話を行う携帯電話機を例示して説明することとする。
なお、以下の説明では、本実施形態の携帯電話機1において、回転式入力装置10や表示画面Gが配置された側を前側、回転式入力装置10や表示画面Gが配置された側と対向する側を後側とする。そして、表示画面Gが配置された側を上側、回転式入力装置10が配置された側を下側とし、前後方向及び上下方向の双方に直交する方向を左右方向とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the illustrated example.
[First Embodiment]
In the present embodiment, as an electronic device including the rotary input device according to the present invention, a cellular phone that performs a voice call by wireless communication will be described as an example.
In the following description, in the
また、本実施形態では、回転式入力装置10により携帯電話機1に各種の操作入力が行われる。例えば回転式入力装置10の回転子13を回転操作した場合、この回転操作に応じて表示画面Gに表示された画面が選択切替されたりスクロールされたりする。また、この回転操作による回転子13の回転角度に応じて回転子13に回転力が付与され、操作者に力覚が呈示される。
ここで、「力覚」とは、単なる振動による触覚ではなく、回転子を回転させるときに指にかかる重さの感覚をいう。具体的には、回転が軽いと感じたり、重いと感じたりする感覚のことをいう。より具体的には、例えば、回転子13を3〜6msec或いは1〜5度で、且つ0.05Ncm以上の力で回転させる場合に指にかかる感覚をいう。
In this embodiment, various operation inputs are performed on the
Here, the “force sensation” is not a tactile sensation by simple vibration but a sense of weight applied to the finger when the rotor is rotated. Specifically, it means a feeling that the rotation is light or heavy. More specifically, for example, it refers to the feeling on the finger when the
携帯電話機1は、例えば、図1及び図2に示すように、操作者が入力操作を行うための回転式入力装置10と、この回転式入力装置10によって操作される携帯電話機ユニット30と、携帯電話機1を統括制御するメイン制御部40と、を備えて構成される。
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the
まず、本実施形態の回転式入力装置10について説明する。
回転式入力装置10は、例えば、図2〜図5に示すように、操作者が手動で回転させることが可能な回転子13と、回転子13の後側に設けられ、回転子13を回転自在に支持する支持台18と、を備えており、全体が略円盤形状を成している。
First, the
2 to 5, for example, the
回転子13は、中央に開口部131aを有する円形状の前面部131と、前面部131の縁部から全周に亘って後方に向かって突出する周面部132と、を備えており、支持台18の前側を覆う位置に設けられることで、回転式入力装置10の前面及び周面を成している。
前面部131は、操作者が回転操作を行うための操作面となっており、操作者は、前面部131の一点を指先で押えながら或いは周面部132を摘んで、回転子13を回転させることで、携帯電話機ユニット30に対する入力操作を行う。
回転子13は、例えばアルミニウム等の放熱性のある材料、外部からの衝撃に対する耐性が強い材料によって形成されていてもよいし、樹脂などによって形成されていてもよい。
The
The
The
支持台18は、ベース181と、このベース181に連結されたPCB基板182と、を備えており、回転子13の後側の開口を覆う位置に設けられることで、回転式入力装置10の後面を成している。
The
ベース181は、中央が開口した略ドーナツ盤状の台座部1811と、台座部1811の周縁部から外側に向かって延出する4つの延出部1812と、を備えている。
各延出部1812には、ネジ取り付け用のネジ孔1812aと、ネジ孔1812aよりも外側の後面に後方に向かって延出する突起1812bと、が設けられている。
ベース181は、例えばポリカーボネート等の材料により形成されている。
The
Each extending
The
PCB基板182は、回転子13と略同一の外径を有する平板円環状を成しており、略中央の開口部182aには、ベース181の台座部1811が嵌め込まれて取り付けられている。また、PCB基板182には、ベース181の各延出部1812の後面に突設された突起1812bを取り付けるための取付孔182bが、各突起1812bに対応して4つ設けられている。そして、ベース181の台座部1811をPCB基板182の開口部182aに取り付けるとともに、ベース181の各突起1812bをPCB基板182の各取付孔182bに嵌入させることによって、PCB基板182とベース181とが一体的に連結されている。
The
また、PCB基板182には、ベース181のネジ孔1812aと重なり合う位置に、ネジ孔1812aよりもやや径の大きい孔部182cが、各ネジ孔1812aに対応して4つ設けられており、PCB基板182の後方側からPCB基板182の孔部182cを介してベース181のネジ孔1812aに、ネジ19が螺合されることによって、PCB基板182とベース181とが固定されている。
また、PCB基板182の後面側には、回転子13に対する軸方向(前後方向)圧力を検知する圧力検知手段としての4つの感圧センサ20が配置されている。
The
Further, on the rear surface side of the
さらに、回転子13の前面部131の開口部131aの内周面には、ベアリング12が配設され、このベアリング12の中央の貫通孔12aには、回転子13の回転軸となるビス11が挿通されて設けられている。そして、回転子13の前方側から、ビス11をベアリング12の貫通孔12aに挿入し、さらに、後方に突出したビス11の後端部を、ベース181が備える台座部1811の中央の開口1811aの内周面に形成された雌ネジに螺嵌させることによって、ビス11と支持台18とが固定されている。これにより、支持台18に対して回転子13がビス11周りに回転自在に連結されている。
Further, a
回転子13の前面部131の内面(後面)には、コードホイール133が固着されている。コードホイール133は、コードホイール133の中心が回転子13の中心と一致するように配置され、回転子13の回転に連動して回転する。コードホイール133の後面には、光を反射させる反射面が、A相、B相の2つの検出パターンで周方向に沿って所定のピッチで印刷されている。
A
コードホイール133の内周側には、例えば高分子ポリエチレン等の材料により形成されており、平板円環状を成したロータ(摺動部材)15が配設されている。
ロータ15は、ステータ161(後述)と回転子13とにより挟まれる位置に配設され、ロータ15の中心が回転子13の中心と一致するように配置された状態で、平板円環状の第1の接着層14によって回転子13に固定されており、回転子13の回転に連動して回転する。すなわち、ロータ15の前面は、回転子13の前面部131の後面に接着された第1の接着層14の後面に接着されており、そして、ロータ15は、その後面が、ステータ161の凸部と接触している。ロータ15の後面は摩擦係数が高くなっており、その後面に接触するステータ161の振動により発生する進行波の向きと反対方向に回転するようになっている。
On the inner peripheral side of the
The
また、回転子13と支持台18との間には空間が形成され、この空間には、コードホイール133の回転角変位を検出するフォトインタラプタ183と、回転子13に回転力を付与する駆動部としての超音波モータ16と、回転式入力装置10を統括制御する制御部21と、メイン制御部40との間で各種信号の送受信を行う入出力部22と、等が配設されている。
In addition, a space is formed between the
フォトインタラプタ183は、LED等の発光素子1831と、フォトIC等の受光素子1832と、から構成される反射型フォトインタラプタであり、PCB基板182の前面上のコードホイール133に対向する位置に搭載され、制御部21と接続している。
受光素子1832は、少なくとも2つの受光面を有し、互いに90度の位相差を有するA相、B相の検出信号を出力するようになっている。
フォトインタラプタ183は、発光素子1831がコードホイール133に向けて発した光の反射光を受光素子1832で受光してカウントすることで、回転子13の回転量及び回転方向を検出し、当該検出結果を制御部21に出力する。制御部21は、フォトインタラプタ183からの検出結果を、入出力部22を介してメイン制御部40に出力し、そして、メイン制御部40において、当該検出結果に基づいて、回転子13の回転角度が特定される。
なお、フォトインタラプタ183は、コードホイール133と共に回転検出部を構成する。
The
The
The
Note that the
超音波モータ16は、例えば、振動子としての圧電素子162と、リング状のステータ(振動体)161と、等から構成され、制御部21からの制御信号に従って駆動して、回転子13を軸周りに回転させる。
The
ステータ161は、ベース181が備える台座部1811の前面に形成されたリング状の凹部1811bに嵌入され、平板円環状の第2の接着層17によってベース181に固定されている。
なお、第2の接着層17は、超音波モータ16のうち圧電素子162が設けられる位置よりも内側の位置に設けられているため、圧電素子162の振動を妨げることがない。すなわち、超音波モータ16の駆動トルクを落とすことがない。
The
Since the second
ステータ161の前部には、周方向に沿って配設された複数の凸部が備わり、ステータ161の後面には、電圧(駆動信号)の印加に応じて振動エネルギーを発生させる複数の圧電素子162が、ステータ161の周方向に沿って配置されている。
また、ステータ161の前面には、ロータ15が接触するように配置される。
The front portion of the
In addition, the
圧電素子162は、制御部21と接続しており、制御部21から圧電素子162に所定の駆動信号に基づく駆動電圧が印加されると、圧電素子162の超音波振動によってステータ161全体が振動して進行波がロータ15に伝達され、ロータ15が回転する。そして、このロータ15の回転力が回転子13に伝達されることによって、回転子13が回転するようになっている。さらに、圧電素子162に印加する駆動電圧の駆動周波数を制御することによって、圧電素子162の超音波振動による回転子13の回転力の大きさや回転方向を自在に設定できるようになっている。
The
ここで、超音波モータ16の起動・停止時の駆動信号出力制御について、説明する。
図6は、超音波モータ16の駆動制御回路の一例である。
この駆動制御回路において、圧電素子162には、駆動電圧を発生する高周波信号の発振器163と、発振器163で発せられた信号を増幅する増幅器164aと、移相器165を経由して90°位相をずらせた信号を増幅する増幅器164bとが接続されている。そして、増幅器164aおよび増幅器164bの手前にはゲート166が挿入されており、ゲート166には、外部入力信号を受け付けて、駆動信号を出力する時間間隔のタイミング信号を発生させるタイマ167が接続されている。
Here, drive signal output control when the
FIG. 6 is an example of a drive control circuit for the
In this drive control circuit, the
この駆動制御回路においては、まず、発振器163によって発振波が作られ、ゲート166に入力される。一方、タイマ167には外部入力信号が入力され、タイマ167は、外部入力信号に基づいて上記タイミング信号を生成し、ゲート166に出力する。
ゲート166内では、タイミング信号によって発振波が制御され、駆動信号を出力する出力区間と、当該駆動信号を出力しない停止区間とを備え、停止区間に対する出力区間の割合を、起動時には所定の時間内で徐々に増加させ、停止時には所定の時間内で徐々に減少させる信号Sが得られる。
例えば、図7に示すように、起動時においては、区間1では、停止区間1つに対して、出力区間が4つであり、区間2では、停止区間1つに対して、出力区間が5つである。このように、起動初期から時間の進んだ区間2の方が、停止区間に対する出力区間の割合が多くなっている。
一方、停止時においては、区間3では、停止区間1つに対して、出力区間が6つであり、区間4では、停止区間1つに対して、出力区間が5つである。このように、完全な停止に近づいた区間4の方が、停止区間に対する出力区間の割合が少なくなっている。
なお、上記の例においては、区間1〜4内において停止区間を単独で1つ設ける場合を例示して説明したが、停止区間の数は適宜設定可能であって、例えば停止区間を2つ続けて設けることとしても良い。
この信号Sは増幅器164aで、また移相器165によって位相が90°進まされ(逆回転では遅らされ)てから増幅器164bで増幅され、圧電素子162のA相およびB相に印加する高周波電圧V1 および高周波電圧V2 となる。増幅器164aおよび増幅器164bに接続された圧電素子162は、高周波電圧V1 および高周波電圧V2 が印加されている期間だけ進行波がステータ161に生じ、ロータ15をだんだん早く(停止時には遅く)駆動する。このとき、ロータ15自身およびそれに接続したモータ負荷には慣性質量があるため、実際にはゆっくりと滑らかに起動(停止)することとなる。
In this drive control circuit, first, an oscillation wave is generated by the
In the
For example, as shown in FIG. 7, at start-up, in
On the other hand, at the time of stop, in section 3, there are six output sections for one stop section, and in
In the above example, the case where one stop section is provided alone in
This signal S is amplified by the
感圧センサ20は、PCB基板182の後面の上側、下側、左側及び右側の4箇所それぞれに固着され、制御部21と接続されている。この4つの感圧センサ20は、回転子13の軸周りにおいて等間隔に配置されている。
各感圧センサ20は、回転子13が軸方向(前後方向)に押圧されたことを検知し、当該検知結果を制御部21に出力する。
制御部21は、感圧センサ20からの検知結果を、入出力部22を介してメイン制御部40に出力する。そして、メイン制御部40において、当該検知結果に基づいて、回転子13の押圧された位置が特定され、当該回転子13の押圧された位置における押圧力が算出される。
なお、感圧センサ20としては、例えば、抵抗膜式、拡散式、成膜式、静電容量式、機械式等の感圧センサを用いることができる。
また、本実施形態では4つの感圧センサ20を備えた構成について説明したが、感圧センサ20の数は、4つに限ることはなく、1つ以上であれば任意である。
The pressure-
Each pressure-
The
As the
Moreover, although the structure provided with the four
また、上述の回転子13、コードホイール133、ロータ15は、回転中心軸がそれぞれ同軸となる位置に配設されており、支持台18に固定された回転軸としてのビス11周りに回転されるようになっている。
The
制御部21は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、(何れも図示省略。)等を備えて構成されている。
制御部21は、入出力部22を介してメイン制御部40と接続しており、回転式入力装置10を構成する各部から入力された信号を、メイン制御部40に出力すると共に、メイン制御部40から入力される制御信号に従って、回転式入力装置10を構成する各部の動作を集中制御する。
The
The
具体的には、制御部21は、回転検出部としてのフォトインタラプタ183と接続しており、入出力部22を介してメイン制御部40から入力される制御信号に従って、フォトインタラプタ183の発光素子1831に光を発光するよう指示し、フォトインタラプタ183の受光素子1832から入力される検出結果(検出信号)を、入出力部22を介してメイン制御部40に出力する。これにより、メイン制御部40において、回転子13の回転角度が特定される。
また、制御部21は、超音波モータ16と接続しており、入出力部22を介してメイン制御部40から入力される制御信号に従って、超音波モータ16の圧電素子162に所定の駆動信号を出力する。これにより、回転子13が軸周りに回転する。
また、制御部21は、感圧センサ20と接続しており、感圧センサ20から入力される検知結果(検知信号)を、入出力部22を介してメイン制御部40に出力する。これにより、メイン制御部40において、回転子13の押圧された位置と、回転子13が押圧された際の押圧力と、が特定される。
Specifically, the
The
The
入出力部22は、メイン制御部40と接続され、回転式入力装置10を構成する各部から入力された信号をメイン制御部40に出力する一方、メイン制御部40から入力される制御信号を制御部21に出力する。
具体的には、入出力部22は、フォトインタラプタ183から出力される回転量や回転方向に基づいて、制御部21において検出された回転子13の回転位置(回転角度)を示す信号を、携帯電話機ユニット30側に送信する。また、入出力部22は、PCB基板182の後側に配設された4つの各感圧センサ20から出力される検出値に基づいて、制御部21において検出された回転子13の回転操作における押圧力及び押圧位置を示す信号を、携帯電話機ユニット30側に送信する。
なお、フォトインタラプタ183や各感圧センサ20から出力される信号を、A/D変換せずに、アナログ信号のまま携帯電話機ユニット30側に送信するように構成されていても良い。
The input /
Specifically, the input /
The signal output from the
次に、本実施形態に係る携帯電話機ユニット30について説明する。
携帯電話機ユニット30は、図2に示すように、アンテナ(図示省略)を備え、外部機器との間で無線信号を送受信する通信部31と、操作者が第三者と通話を行う通話部32と、表示画面G上に各種画面を表示させる表示部33と、携帯電話機1全体を統括制御するメイン制御部40と、を備えて構成される。
なお、外部機器との間で無線信号による通話機能を実現するための通信部31や通話部32は、公知の技術を用いるため、詳しい説明は省略する。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
In addition, since the
表示部33は、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示画面Gを備えて構成され、メイン制御部40からの指示にしたがって、表示画面Gに各種画面を表示させる。
表示画面Gに表示された各種画面は、操作者による回転子13の回転操作に応じて切替えられる。例えば、表示画面Gに複数のサムネイル画面が表示されている場合、操作者により回転子13の前面部131が回転操作されると、当該回転操作に応じて、表示画面Gに表示されたサムネイル画面が順次切り替え選択される。
The
Various screens displayed on the display screen G are switched according to the rotation operation of the
メイン制御部40は、メインCPU401、RAM402、ROM403等を備えて構成され、回転式入力装置10の制御部21と接続されている。メイン制御部40は、回転式入力装置10から送られてくる入力操作信号に基づいて、携帯電話機ユニット30の各部を制御する。
The
メインCPU401は、携帯電話機ユニット30および回転式入力装置10の各部から入力された入力信号に応じて、ROM403に格納された処理プログラム等を読み出してRAMに展開して実行し、各部に制御信号を出力することにより、回転式入力装置全体の制御を行う。
The
RAM402は、メインCPU401により実行される各種プログラムを展開するプログラム格納領域や、入力データやこれらの処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等を格納するデータ格納領域を備え、CPUのワークエリアとして用いられる。
The
ROM403は、処理プログラムやデータ等を予め記憶しており、例えば、出力タイミング制御プログラム403a、回転検出プログラム403b、力覚呈示プログラム403c、等の各種処理プログラムを格納している。
The
出力タイミング制御プログラム403aは、例えば、圧電素子162の共振周波数に対応した周期の駆動信号を、出力タイミングを制御して出力させる機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインCPU401は、出力タイミング制御プログラム403aを実行することにより、超音波モータ16の起動時及び停止時における所定の時間内において、駆動信号を出力するタイミングで当該駆動信号を出力する出力区間と、当該駆動信号を出力しない停止区間とを設ける。そして、起動時は、出力区間の数を前記所定の時間内で徐々に増加させ、停止時は、出力区間の数を徐々に減少させる。
なお、メインCPU401は、超音波モータ16の定常駆動時(起動時及び停止時以外)においては、停止区間が設けられないため、常時、駆動信号を出力するタイミングで当該駆動信号を出力するようになっている。
メインCPU401は、かかる出力タイミング制御プログラム403aを実行することにより、制御手段として機能する。
The output
Specifically, the
Note that the
The
回転検出プログラム403bは、例えば、メインCPU401に、回転子13の回転位置(回転角度)を検出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインCPU401は、回転検出プログラム403bを実行することにより、操作者が回転子13に対して回転操作を行った場合に、回転子13の回転量及び回転方向をフォトインタラプタ183により検出し、当該検出結果に基づいて、回転子13の回転角度を特定する。
メインCPU401は、かかる回転検出プログラム403bを実行することで、回転検出手段として機能する。
The
Specifically, the
The
力覚呈示プログラム403cは、例えば、メインCPU401に、回転子13を操作する操作者に力覚を呈示する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインCPU401は、回転検出プログラム403bの実行によって回転子13の回転位置(回転角度)が所定の回転位置であることが検出された場合、力覚呈示プログラム403cを実行することにより、超音波モータ16により回転子13に回転力を付与して、当該回転子13を操作する操作者に力覚を呈示する。
メインCPU401は、かかる力覚呈示プログラム403cを実行することで、力覚呈示手段として機能する。
The force
Specifically, when the
The
なお、本実施形態における回転式入力装置10は、上述のフォトインタラプタ183、超音波モータ16、感圧センサ20、制御部21、入出力部22、メイン制御部40によって構成されている。
The
また、制御部21は、超音波モータ16と接続しており、入出力部22を介してメイン制御部40から入力される制御信号に従って、超音波モータ16の圧電素子162に所定の駆動信号を出力する。これにより、回転子13が軸周りに回転する。
The
次に、本実施形態の出力タイミング制御処理について、図8のフローチャートを用いて説明する。
まず、駆動電圧の発生タイミングとなると(図8;START)、ステップS11において、メイン制御部40は、その時点が超音波モータ16の起動時又は停止時であるか否かを判断し、起動時又は停止時でない場合(ステップS11;NO)、後述のステップS17に移行する。
一方、起動時又は停止時である場合(ステップS11;YES)、続くステップS12において、メイン制御部40は、タイマをスタートし、所定時間の計時を開始する。
次いで、ステップS13において、メイン制御部40は、その時点が駆動信号の出力区間であるか否かを判断し、出力区間の場合(ステップS13;YES)、続くステップS14において、駆動信号を出力する制御を実行する。一方、出力区間でない、すなわち停止区間の場合(ステップS13;NO)、続くステップS15において、メイン制御部40は、この停止区間中、駆動信号の出力を停止する制御を実行する。
次いで、ステップS16において、メイン制御部40は、所定時間経過したか否かを判断し、所定時間が経過していない場合(ステップS16;NO)、上記ステップS13に戻って、以降の処理を繰り返す。
一方、所定時間が経過した場合(ステップS16;YES)、続くステップS17において、メイン制御部40は、通常のタイミングにて駆動信号を出力し、本処理を終了する(図8:END)。
Next, the output timing control processing of this embodiment will be described using the flowchart of FIG.
First, when the drive voltage generation timing is reached (FIG. 8; START), in step S11, the
On the other hand, when it is a start time or a stop time (step S11; YES), in the following step S12, the
Next, in step S13, the
Next, in step S16, the
On the other hand, when the predetermined time has elapsed (step S16; YES), in the subsequent step S17, the
これにより、超音波モータ16の起動時及び停止時において、ロータ15は超音波モータ16に徐々に接近してゆっくりと密着するようになり、ロータ15が超音波モータ16に当接する際に発生する音はほとんど生じなくなる。したがって、超音波モータ16が起動・停止する際に従来発生していた異音が防止され、超音波モータ16はすべての動作制御域で静粛性を発揮するようになる。
As a result, when the
以上のように、本実施形態によれば、超音波モータ16の起動時及び停止時における所定の時間内に、駆動信号を出力するタイミングで当該駆動信号を出力する出力区間と、当該駆動信号を出力しない停止区間とが設けられ、停止区間に対する出力区間の割合を、起動時には所定の時間内で徐々に増加させ、停止時には所定の時間内で徐々に減少させる構成となっている。
このため、起動時や停止時において、回転子13に加わる回転方向に作用する力と、回転子13の回転方向の慣性力と、が一定にならならないことに起因する、ロータ15と超音波モータ16との間のすべりが防止される。
また、超音波モータ16の周波数設定が1つなので、周波数を徐々に変更していく方法と比較して制御が容易である。
よって、より簡単な制御で、起動時や停止時におけるロータ15と超音波モータ16との間のすべりによる異音の発生を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the output section for outputting the drive signal at the timing of outputting the drive signal within the predetermined time when the
For this reason, the
Moreover, since the frequency setting of the
Therefore, it is possible to suppress the generation of abnormal noise due to slippage between the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the code | symbol same as 1st Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
本実施形態の携帯電話機2は、例えば、図9に示すように、回転式入力装置10Aと、携帯電話機ユニット30Aと、携帯電話機2を統括制御するメイン制御部40Aと、を備えて構成される。
メイン制御部40Aは、図9に示すように、第1実施形態の出力タイミング制御プログラム403aの代わりに、出力周波数制御プログラム403dを備えた構成となっている。
For example, as shown in FIG. 9, the
As shown in FIG. 9, the
出力周波数制御プログラム403dは、例えば、メインCPU401に、2段階の周波数を用いて、圧電素子162を駆動させの駆動信号を出力する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、メインCPU401は、出力周波数制御プログラム403dを実行することにより、圧電素子162の共振周波数に対応した周期で駆動信号を出力する第1駆動制御と、第1駆動制御と異なる周期で駆動信号を出力する第2駆動制御と、を実行する。
そして、超音波モータ16の起動時及び停止時における所定の時間内において、第2駆動制御を行う一方、超音波モータ16の定常駆動時においては、第1駆動制御を行う。
従って、本実施形態においては、メインCPU401は、超音波モータ16を起動する際、出力周波数制御プログラム403dによって所定の時間内においてステータ161の振動を一段階上げて(第2駆動制御)、所定の時間経過後にはステータ161の振動を最大とする(第1駆動制御)。また、メインCPU401は、超音波モータ16を停止する際、出力周波数制御プログラム403dによってステータ161の振動を一段階下げた(第2駆動制御)後、停止される。つまり、超音波モータ16の起動時及び停止時において、共振周波数に対応した駆動信号をいきなり印加(停止)するのではなく、2段階で周波数が増加(低減)されるので、ステータ161の振動も2段階に増加(低減)するようになる。
メインCPU401は、かかる出力周波数制御プログラム403dを実行することにより、制御手段として機能する。
The output
Specifically, the
Then, the second drive control is performed within a predetermined time when the
Therefore, in the present embodiment, when starting the
The
次に、本実施形態の駆動制御処理について、図10のフローチャートを用いて説明する。
まず、駆動電圧の発生タイミングとなると(図10;START)、ステップS21において、メイン制御部40は、その時点が超音波モータ16の起動時又は停止時であるか否かを判断し、起動時又は停止時でない場合(ステップS21;NO)、後述のステップS25に移行する。
一方、起動時又は停止時である場合(ステップS21;YES)、続くステップS22において、メイン制御部40は、タイマをスタートし、所定時間の経時を開始する。
次いで、ステップS23において、メイン制御部40は、共振周波数と異なる周期の駆動信号を作成・出力する。
次いで、ステップS24において、メイン制御部40は、所定時間経過したか否かを判断し、所定時間が経過していない場合(ステップS24;NO)、上記ステップS23に戻って、以降の処理を繰り返す。
一方、所定時間が経過した場合(ステップS24;YES)、続くステップS25において、メイン制御部40は、共振周波数に対応した周期の駆動信号を作成・出力し、本処理を終了する(図9;END)。
Next, the drive control processing of this embodiment will be described using the flowchart of FIG.
First, when the drive voltage generation timing is reached (FIG. 10; START), in step S21, the
On the other hand, when it is a start time or a stop time (step S21; YES), in the subsequent step S22, the
Next, in step S23, the
Next, in step S24, the
On the other hand, when the predetermined time has elapsed (step S24; YES), in the subsequent step S25, the
以上のように、本実施形態によれば、圧電素子162の共振周波数に対応した周期で駆動信号を出力する第1駆動制御と、第1駆動制御と異なる周期で駆動信号を出力する第2駆動制御と、を実行可能に構成され、超音波モータ16の起動時及び停止時における所定の時間内においては、第2駆動制御を行う構成となっている。
このため、起動時や停止時の回転子13に加わる前後方向の力と、回転子13の回転方向の慣性力が一定にならならないことに起因する、ロータ15と超音波モータ16との間のすべりが防止される。
また、超音波モータ16の周波数設定を2つとし切り替える構成であるため、周波数を徐々に変更していく方法と比較して制御が容易である。
よって、より簡単な制御で、起動時や停止時におけるロータ15と超音波モータ16との間のすべりによる異音の発生を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the first drive control that outputs the drive signal at a cycle corresponding to the resonance frequency of the
For this reason, the force between the
In addition, since the frequency setting of the
Therefore, it is possible to suppress the generation of abnormal noise due to slippage between the
なお、上記第1、2実施形態では、回転子13に回転力を付与する駆動部として超音波モータ16を例示したが、駆動部は、共振を利用する振動波モータであれば如何なる構成であっても良く、例えば、リニア型、回転型、定在波型、進行波型、等の振動波モータを用いることができる。
In the first and second embodiments, the
また、上記第1、2実施形態では、本発明に係る回転式入力装置を備える電子機器として携帯電話機を例示したが、本発明の回転式入力装置は携帯電話機に限られることなく、回転式入力装置による入力操作を行うことができる限り如何なる電子機器にも適用することができる。例えば、携帯型オーディオプレーヤ、PDA(Personal Digital Assistance)等の他の携帯型端末装置や、テレビジョン受像機等のAV機器、パーソナルコンピュータ等に本発明の回転式入力装置を適用しても良い。また、回転式入力装置は、電子機器に予め組み込まれていても良く、また、単体の外付け装置として電子機器に接続して使用することとしても良い。 In the first and second embodiments, the mobile phone is exemplified as the electronic apparatus including the rotary input device according to the invention. However, the rotary input device of the invention is not limited to the mobile phone, and the rotary input device is used. The present invention can be applied to any electronic device as long as the input operation by the device can be performed. For example, the rotary input device of the present invention may be applied to other portable terminal devices such as a portable audio player and PDA (Personal Digital Assistance), AV equipment such as a television receiver, a personal computer, and the like. The rotary input device may be incorporated in advance in the electronic device, or may be used by being connected to the electronic device as a single external device.
また、上記第1、2実施形態では、回転検出部として、円環状のコードホイール133とフォトインタラプタ183とから成る光学式の回転検出部を例示したが、回転検出部は回転子13の回転角度を検出するものであれば如何なる構成を用いても良い。例えば、メカ式(接点式)、磁気式、電極の静電容量変化によって位置検出を行う静電式の回転検出部等を用いることができる。また、回転子13の回転量及び回転方向に加え、絶対位置を検出可能なアブソリュート型のロータリー・エンコーダを用いても良い。
In the first and second embodiments, the rotation detection unit is exemplified by the optical rotation detection unit including the
1 携帯電話機(電子機器)
10 回転式入力装置
13 回転子
131 前面部
131a 開口部
132 周面部
133 コードホイール
14 第1の接着層
141 基材
142 接着剤
15 ロータ(摺動部材)
16 超音波モータ(駆動部)
161 ステータ
162 圧電素子
17 第2の接着層
171 基材
172 接着剤
18 支持台
183 フォトインタラプタ
20 感圧センサ
21 制御部
22 入出力部
30 携帯電話機ユニット
40 メイン制御部
403a 出力タイミング制御プログラム(制御手段)
403b 回転検出プログラム(回転検出手段)
403c 力覚呈示プログラム(力覚呈示手段)
403d 出力周波数制御プログラム(制御手段)
1 Mobile phone (electronic equipment)
DESCRIPTION OF
16 Ultrasonic motor (drive unit)
161
403b Rotation detection program (rotation detection means)
403c Force display program (force display means)
403d Output frequency control program (control means)
Claims (4)
前記回転子に固定され、前記回転子の回転に連動して回転する摺動部材と、
前記摺動部材と接触する振動子を振動させることにより前記摺動部材を介して前記回転子に回転力を付与する駆動部と、
前記振動子の共振周波数に対応した周期で駆動信号を出力する制御手段と、
を備えた回転式入力装置において、
前記制御手段は、
前記駆動部の起動時及び停止時における所定の時間内において、前記駆動信号を出力するタイミングで当該駆動信号を出力する出力区間と、当該駆動信号を出力しない停止区間とを設け、
前記停止区間に対する前記出力区間の割合を、前記起動時には前記所定の時間内で徐々に増加させ、前記停止時には前記所定の時間内で徐々に減少させること特徴とする回転式入力装置。 A rotor that can rotate around an axis in response to the operator's rotation operation,
A sliding member fixed to the rotor and rotating in conjunction with the rotation of the rotor;
A drive unit that applies a rotational force to the rotor via the sliding member by vibrating a vibrator that contacts the sliding member;
Control means for outputting a drive signal at a period corresponding to the resonance frequency of the vibrator;
In the rotary input device with
The control means includes
Within a predetermined time at the time of starting and stopping of the drive unit, an output section for outputting the drive signal at a timing for outputting the drive signal and a stop section for not outputting the drive signal are provided.
The rotary input device characterized in that the ratio of the output section to the stop section is gradually increased within the predetermined time during the start-up and gradually decreased within the predetermined time during the stop.
前記回転子に固定され、前記回転子の回転に連動して回転する摺動部材と、
前記摺動部材と接触する振動子を振動させることにより前記摺動部材を介して前記回転子に回転力を付与する駆動部と、
前記振動子を駆動させる駆動信号を出力する制御手段と、
を備えた回転式入力装置において、
前記制御手段は、
前記振動子の共振周波数に対応した周期で駆動信号を出力する第1駆動制御と、前記第1駆動制御と異なる周期で駆動信号を出力する第2駆動制御と、を実行可能に構成され、
前記駆動部の起動時及び停止時における所定の時間内において、前記第2駆動制御を行うことを特徴とする回転式入力装置。 A rotor that can rotate around an axis in response to the operator's rotation operation,
A sliding member fixed to the rotor and rotating in conjunction with the rotation of the rotor;
A drive unit that applies a rotational force to the rotor via the sliding member by vibrating a vibrator that contacts the sliding member;
Control means for outputting a drive signal for driving the vibrator;
In the rotary input device with
The control means includes
A first drive control that outputs a drive signal at a cycle corresponding to the resonance frequency of the vibrator, and a second drive control that outputs a drive signal at a cycle different from the first drive control, are configured to be executable.
The rotary input device that performs the second drive control within a predetermined time when the drive unit is started and stopped.
前記回転検出手段により検出された前記回転子の回転角度に応じて、前記駆動部により前記回転子に回転力を付与して当該回転子を操作する操作者に力覚を呈示する力覚呈示手段と、を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転式入力装置。 Rotation detecting means for detecting a rotation angle of the rotor;
Force sensation presenting means for presenting force sense to an operator who operates the rotor by applying a rotational force to the rotor by the drive unit according to the rotation angle of the rotor detected by the rotation detecting means. The rotary input device according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009107606A JP2010257816A (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Rotary input device, and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009107606A JP2010257816A (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Rotary input device, and electronic apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2010257816A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022091202A1 (en) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | AlphaTheta株式会社 | Detection device, acoustic device, rotation-information calculation method, and rotation-information calculation program |
-
2009
- 2009-04-27 JP JP2009107606A patent/JP2010257816A/en active Pending
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WO2022091202A1 (en) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | AlphaTheta株式会社 | Detection device, acoustic device, rotation-information calculation method, and rotation-information calculation program |
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