JP5143881B2 - Tactile sensation presentation apparatus and control method of tactile sensation presentation apparatus - Google Patents

Tactile sensation presentation apparatus and control method of tactile sensation presentation apparatus Download PDF

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Description

本発明は、触感呈示装置および触感呈示装置の制御方法に関するものである。 The present invention relates to a tactile sensation presentation apparatus and a control method for the tactile sensation presentation apparatus .

近年、携帯電話等の携帯端末、電卓、券売機等の情報機器、電子レンジ、テレビ、照明器具等の家電製品、産業用機器(FA機器)等には、ユーザによる入力操作を受け付ける操作部やスイッチ等の入力装置として、タッチパネルやタッチスイッチ等のタッチセンサを備える入力装置が広く使用されている。   In recent years, a mobile terminal such as a mobile phone, an information device such as a calculator and a ticket vending machine, a home appliance such as a microwave oven, a television, and a lighting fixture, an industrial device (FA device), etc. As input devices such as switches, input devices including touch sensors such as touch panels and touch switches are widely used.

このようなタッチセンサには、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の種々の方式が知られている。しかしながら、いずれの方式のタッチセンサにおいても、指やスタイラスペンによるタッチ入力を受け付けるものであって、タッチセンサ自体は、タッチされても、押しボタンスイッチのようには物理的に変位しない。   As such a touch sensor, various systems such as a resistive film system, a capacitance system, and an optical system are known. However, any type of touch sensor accepts a touch input by a finger or a stylus pen, and the touch sensor itself is not physically displaced like a push button switch even when touched.

このように、タッチセンサがタッチされても、タッチセンサ自体が物理的に変位しないので、操作者は、タッチ入力が受け付けられても、入力に対するフィードバックを得ることができない。このため、操作者は、同じ位置を何度もタッチする等の繰り返し入力が生じ易く、操作者にストレスを与える場合がある。   As described above, even if the touch sensor is touched, the touch sensor itself is not physically displaced, so that the operator cannot obtain feedback for the input even if the touch input is accepted. For this reason, the operator is likely to repeatedly input such as touching the same position many times, and may stress the operator.

このような繰り返し入力を防止するものとして、例えば、タッチ入力を受け付けて、音を鳴らしたり、当該入力位置に対応して表示部に画像表示されている入力ボタン等の入力用オブジェクトの表示色を変更する等の表示態様を変更したりして、聴覚や視覚により入力操作を確認できるようにしたものが知られている。   In order to prevent such repeated input, for example, a touch input is received and a sound is produced, or a display color of an input object such as an input button displayed on the display unit corresponding to the input position is displayed. There are known ones in which the input operation can be confirmed by hearing or vision by changing the display mode such as changing.

しかし、聴覚に働きかけるフィードバック方法の場合は、騒音環境下での確認が困難になるとともに、使用機器がマナーモード等で消音状態にある場合は、対応できないことになる。また、視覚に働きかけるフィードバック方法の場合は、表示部に表示されている入力用オブジェクトのサイズが小さいと、特に指入力の場合は、指の下に入力用オブジェクトが隠れて表示態様の変化が確認できない場合がある。   However, in the case of a feedback method that works on hearing, it is difficult to confirm in a noisy environment, and if the device used is in a silent state such as manner mode, it cannot be handled. In the feedback method that works visually, if the size of the input object displayed on the display unit is small, especially in the case of finger input, the input object is hidden under the finger and the display mode changes. There are cases where it is not possible.

また、聴覚や視覚によらず、タッチセンサが入力を受け付けると、タッチセンサを振動させて、操作者の指先に触覚を発生させるようにしたフィードバック方法も提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。   Also, a feedback method has been proposed in which when the touch sensor accepts an input regardless of hearing or sight, the touch sensor is vibrated to generate a tactile sensation at the fingertip of the operator (for example, Patent Document 1). 2).

特開2003−288158号公報JP 2003-288158 A 特開2008−130055号公報JP 2008-130055 A

しかしながら、上記特許文献1,2に開示の技術は、単に、タッチセンサが入力を受け付けると、タッチセンサを振動させているに過ぎない。このため、特に、押しボタンスイッチ(プッシュ式ボタンスイッチ)のようなボタンスイッチがタッチセンサ上部に描画されている場合、タッチセンサの入力を受け付ける閾値が低い場合は、タッチセンサに指等が軽く触れた(タッチした)だけで触感が呈示される。これにより操作者がプッシュする前の意図しない動作(タッチ)に反応して誤操作を誘発したり、操作者にプッシュする前の意図しない動作(タッチ)による違和感を与えたりすることになる。ここで、タッチセンサのタッチによる入力を受け付ける閾値とは、タッチセンサが反応する閾値で、例えば抵抗膜方式においては、上部導電膜が下部導電膜に接触する押圧力の閾値であり、静電容量方式においては、接触による電気的信号の検出閾値である。   However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 merely vibrate the touch sensor when the touch sensor receives an input. For this reason, especially when a button switch such as a push button switch (push-type button switch) is drawn on the top of the touch sensor, when the threshold value for accepting input from the touch sensor is low, a finger or the like touches the touch sensor lightly. A tactile sensation is presented just by touching. As a result, an erroneous operation is induced in response to an unintended operation (touch) before the operator pushes, or a sense of incongruity due to an unintended operation (touch) before the operator pushes is given. Here, the threshold value for accepting an input by touch of the touch sensor is a threshold value at which the touch sensor reacts. For example, in the resistive film method, the threshold value is a threshold value of the pressing force with which the upper conductive film contacts the lower conductive film. In the method, it is a detection threshold value of an electrical signal due to contact.

このような不都合を解決するため、本出願人は、タッチセンサのタッチ面に対するタッチによる押圧荷重を検出し、その検出荷重が触感を呈示する所定の閾値に達した際に、タッチセンサのタッチ面を振動させて指等の押圧対象に触感を呈示するようにした入力装置を開発している。   In order to solve such an inconvenience, the present applicant detects a pressing load due to a touch on the touch surface of the touch sensor, and when the detected load reaches a predetermined threshold value that presents a tactile sensation, Is developing an input device that vibrates and presents a tactile sensation to a pressed object such as a finger.

この入力装置によれば、操作者がタッチ面をプッシュし、その押圧荷重が所定の閾値に達すると触感が呈示されるので、上述した意図しないタッチによる誤操作を誘発したり、違和感を与えたりするのを確実に防止して、操作者に対して入力が受け付けられたのを触感として認識させることができる。   According to this input device, when the operator pushes the touch surface and the pressing load reaches a predetermined threshold value, a tactile sensation is presented, so that an erroneous operation due to the unintended touch described above is induced or uncomfortable. It is possible to reliably prevent the operator from recognizing that the input is accepted by the operator as a tactile sensation.

ところで、かかる入力装置を構成するには、タッチセンサやその制御部の基本構成の他に、タッチセンサに対する押圧荷重を検出する荷重センサや、タッチセンサを振動させるアクチュエータが必要となる。このため、その分、部品点数が増えてコストアップになるとともに、部品の設置スペースを確保する必要があることから、装置の大型化を招くことになる。   By the way, in order to configure such an input device, in addition to the basic configuration of the touch sensor and its control unit, a load sensor that detects a pressing load on the touch sensor and an actuator that vibrates the touch sensor are required. For this reason, the number of parts increases and the cost is increased, and it is necessary to secure a space for installing the parts, resulting in an increase in the size of the apparatus.

そこで、本出願人は、コストダウンおよび装置の小型化を図るために、圧電素子の圧電正効果および圧電逆効果を利用して、圧電素子を、タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重センサおよびタッチ面を振動させるアクチュエータとして共用した装置を開発している。   Therefore, in order to reduce costs and reduce the size of the apparatus, the present applicant uses the piezoelectric positive effect and the piezoelectric reverse effect of the piezoelectric element to detect the pressure load on the touch surface of the touch sensor. We are developing a device shared as an actuator that vibrates the sensor and touch surface.

ところが、本発明者による種々の実験検討によると、圧電素子を荷重センサおよびアクチュエータとして共用する場合は、以下に説明するような改良すべき点があることが判明した。すなわち、タッチセンサを押しボタンキーの連続入力(連打)のように連続的に押圧すると、押圧毎に圧電素子が撓むことになる。その結果、図6に示すように、押圧による撓みによって圧電素子に生じた電荷が、放電しきれないうちに、次の押圧による撓みによって圧電素子に電荷が発生し、圧電素子の出力電圧が上昇することになる。   However, according to various experimental studies by the present inventor, it has been found that when the piezoelectric element is shared as a load sensor and an actuator, there are points to be improved as described below. That is, when the touch sensor is continuously pressed like a continuous input (repetitive hitting) of a push button key, the piezoelectric element bends at each press. As a result, as shown in FIG. 6, before the electric charge generated in the piezoelectric element due to the bending due to the press cannot be discharged, the electric charge is generated in the piezoelectric element due to the bending due to the next pressing, and the output voltage of the piezoelectric element increases. Will do.

このため、圧電素子の出力電圧すなわち押圧荷重が、増加しながら所定の閾値Vrefを超えたのを検出して、圧電素子をアクチュエータとして機能させてタッチ面を振動させるようにすると、閾値Vrefの設定によっては、1回目の押圧時のみ、あるいは、1回目および2回目の押圧時のみ(図6の場合)、圧電素子の出力電圧が閾値Vrefを超えたのが検出され、その後の押圧においては、圧電素子の出力電圧が閾値Vrefを超えた状態のままとなって、出力電圧が閾値Vrefを超えたのが検出されなくなる。   For this reason, when the output voltage of the piezoelectric element, that is, the pressing load, exceeds a predetermined threshold value Vref while increasing and the piezoelectric element functions as an actuator to vibrate the touch surface, the threshold value Vref is set. In some cases, it is detected that the output voltage of the piezoelectric element exceeds the threshold value Vref only at the first pressing or only at the first and second pressing (in the case of FIG. 6). The output voltage of the piezoelectric element remains in a state exceeding the threshold value Vref, and it is no longer detected that the output voltage exceeds the threshold value Vref.

その結果、図6の場合、1回目および2回目の押圧に対しては、圧電素子をアクチュエータとして機能させてタッチ面を振動できるが、それ以降の連続押圧に対しては、圧電素子をアクチュエータとして機能させることができなくなる。このため、1回目および2回目の押圧に対しては、操作者に触感を提示できるが、それ以降の連続押圧に対しては触感を呈示できないため、操作者に違和感を与えることになる。   As a result, in the case of FIG. 6, the touch surface can be vibrated by causing the piezoelectric element to function as an actuator for the first and second presses, but for the subsequent continuous presses, the piezoelectric element is used as the actuator. It can no longer function. Therefore, a tactile sensation can be presented to the operator with respect to the first and second presses, but a tactile sensation cannot be presented with respect to the subsequent continuous presses.

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、操作者に違和感を与えることなく確実に触感を呈示できるように適切に構成した触感呈示装置および触感呈示装置の制御方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such points is to provide a tactile sensation presentation apparatus and a control method for the tactile sensation presentation apparatus that are appropriately configured so as to surely present a tactile sensation without giving an uncomfortable feeling to the operator. is there.

上記目的を達成する第1の観点に係る触感呈示装置の発明は、触感を呈示するための圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、前記圧電素子駆動部による前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、前記圧電素子を前記制御部または前記圧電素子駆動部に選択的に接続する接続切換部と、前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する放電回路と、を備え、
前記制御部は、前記接続切換部により前記圧電素子を前記圧電素子駆動部に接続して、該圧電素子駆動部により前記圧電素子を駆動して触感を呈示し、その後、前記接続切換部により前記圧電素子を当該制御部に接続して、前記放電回路により前記圧電素子に蓄積されている電荷を放電するように制御する、ことを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する第2の観点に係る触感呈示装置の制御方法の発明は、触感を呈示するための圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、前記圧電素子駆動部による前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、前記圧電素子を前記制御部または前記圧電素子駆動部に選択的に接続する接続切換部と、前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する放電回路と、を備える触感呈示装置の制御方法であって、
前記接続切換部により前記圧電素子を前記圧電素子駆動部に接続して、該圧電素子駆動部により前記圧電素子を駆動して触感を呈示し、
その後、前記接続切換部により前記圧電素子を前記制御部に接続して、前記放電回路により前記圧電素子に蓄積されている電荷を放電する、ことを特徴とするものである。
本発明の好適一実施の形態においては、触感を呈示する入力装置であって、タッチ入力を検出するタッチセンサと、前記タッチセンサに装着された触感を呈示するための圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、前記圧電素子駆動部による前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、前記圧電素子を前記制御部または前記圧電素子駆動部に選択的に接続する接続切換部と、前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する放電回路と、を備え、
前記制御部は、前記接続切換部により前記圧電素子を前記圧電素子駆動部に接続して、該圧電素子駆動部により前記圧電素子を駆動して前記タッチセンサのタッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示し、その後、前記接続切換部により前記圧電素子を当該制御部に接続して、前記放電回路により前記圧電素子に蓄積されている電荷を放電するように制御する、ことを特徴とするものである。
さらに、本発明の好適一実施の形態においては、タッチ入力を検出するタッチセンサと、前記タッチセンサに装着された触感を呈示するための圧電素子と、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、前記圧電素子駆動部による前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、前記圧電素子を前記制御部または前記圧電素子駆動部に選択的に接続する接続切換部と、前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する放電回路と、を備える入力装置の制御方法であって、
前記接続切換部により前記圧電素子を前記圧電素子駆動部に接続して、該圧電素子駆動部により前記圧電素子を駆動して前記タッチセンサのタッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示し、
その後、前記接続切換部により前記圧電素子を前記制御部に接続して、前記放電回路により前記圧電素子に蓄積されている電荷を放電するように制御する、ことを特徴とするものである。
Invention of tactile sensation device according to a first aspect of achieving the above object, a piezoelectric element for the tactile sensation, and the piezoelectric element drive unit for driving the piezoelectric element, the piezoelectric element by the piezoelectric element drive unit A control unit that controls driving; a connection switching unit that selectively connects the piezoelectric element to the control unit or the piezoelectric element driving unit; and a discharge circuit that discharges charges accumulated in the piezoelectric element.
Wherein the control unit connects the piezoelectric element by the connection switching part to the piezoelectric element drive unit, the tactile presented by driving the piezoelectric element by the piezoelectric element drive unit, then the by the connection switching part The piezoelectric element is connected to the control unit, and the discharge circuit is controlled to discharge the electric charge accumulated in the piezoelectric element.
Furthermore, the invention of the control method of the tactile sensation providing apparatus according to the second aspect to achieve the above object comprises a piezoelectric element for presenting a tactile sensation, a piezoelectric element driving unit for driving the piezoelectric element, and the piezoelectric element driving unit A control unit for controlling the driving of the piezoelectric element by the switch, a connection switching unit for selectively connecting the piezoelectric element to the control unit or the piezoelectric element driving unit, and a discharge circuit for discharging charges accumulated in the piezoelectric element A tactile sensation presentation apparatus control method comprising:
Connecting the piezoelectric element to the piezoelectric element driving unit by the connection switching unit, and driving the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit to present a tactile sensation;
Then, the piezoelectric switching element is connected to the control unit by the connection switching unit, and the electric charge accumulated in the piezoelectric device is discharged by the discharge circuit.
In a preferred embodiment of the present invention, an input device for presenting a tactile sensation, a touch sensor for detecting a touch input, a piezoelectric element for presenting a tactile sensation attached to the touch sensor, and the piezoelectric element A piezoelectric element driving unit that drives the piezoelectric element, a control unit that controls driving of the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit, and a connection switching unit that selectively connects the piezoelectric element to the control unit or the piezoelectric element driving unit. A discharge circuit for discharging the electric charge accumulated in the piezoelectric element,
The control unit connects the piezoelectric element to the piezoelectric element driving unit by the connection switching unit, drives the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit, and presses the touch surface of the touch sensor. And then connecting the piezoelectric element to the control unit by the connection switching unit and controlling the discharge circuit to discharge the electric charge accumulated in the piezoelectric element. It is a feature.
Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, a touch sensor for detecting a touch input, a piezoelectric element for presenting a tactile sensation attached to the touch sensor, and a piezoelectric element driving unit for driving the piezoelectric element; A control unit that controls driving of the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit; a connection switching unit that selectively connects the piezoelectric element to the control unit or the piezoelectric element driving unit; A discharge circuit for discharging electric charge, and a control method of an input device comprising:
The piezoelectric element is connected to the piezoelectric element driving unit by the connection switching unit, and the piezoelectric element is driven by the piezoelectric element driving unit so that a tactile sensation is applied to a pressing target pressing the touch surface of the touch sensor. Present,
Thereafter, the connection switching unit connects the piezoelectric element to the control unit, and the discharge circuit controls the electric charge accumulated in the piezoelectric element to be discharged.

前記放電回路は、前記圧電素子とアースとの間に接続されたスイッチング素子を有し、
前記制御部は、前記圧電素子駆動部により前記圧電素子を振動させた直後に、前記スイッチング素子を所定時間導通させて、前記圧電素子に蓄積されている電荷を放電させる、のが好ましい。
The discharge circuit has a switching element connected between the piezoelectric element and ground,
It is preferable that the control unit conducts the switching element for a predetermined time immediately after the piezoelectric element is vibrated by the piezoelectric element driving unit to discharge the electric charge accumulated in the piezoelectric element .

前記放電回路は、前記圧電素子とアースとの間に接続された抵抗素子を有する、のが好ましい。 The discharge circuit preferably includes a resistance element connected between the piezoelectric element and ground .

本発明によれば、圧電素子に電荷が蓄積され続けるのを防止でき、操作者に違和感を与えることなく確実に触感を呈示することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent electric charges from continuing to be accumulated in the piezoelectric element, and it is possible to surely present a tactile sensation without causing the operator to feel uncomfortable.

本発明の第1実施の形態に係る入力装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the input device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示した接続切換部および放電回路の一例の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of an example of the connection switching part and discharge circuit shown in FIG. 図1に示した入力装置の概略動作を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart illustrating a schematic operation of the input device illustrated in FIG. 1. 本発明の第2実施の形態に係る入力装置の要部の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the principal part of the input device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明に係る入力装置の実装構造の一例を示す要部断面図および要部平面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view and a main part plan view of an essential part showing an example of a mounting structure of an input device according to the present invention. 本発明が解決しようとする課題を説明する圧電素子の蓄積電荷の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the accumulation charge of the piezoelectric element explaining the subject which this invention tends to solve.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施の形態に係る入力装置の概略構成を示す機能ブロック図である。この入力装置は、タッチセンサ11、表示部12、圧電素子13、接続切換部14、圧電素子駆動部15、放電回路16、および、各部の動作を制御する制御部17を有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of an input device according to the first embodiment of the present invention. The input device includes a touch sensor 11, a display unit 12, a piezoelectric element 13, a connection switching unit 14, a piezoelectric element driving unit 15, a discharge circuit 16, and a control unit 17 that controls the operation of each unit.

タッチセンサ11は、制御部17に接続し、制御部17による制御のもとに、該タッチセンサ11のタッチ面に対する指などの押圧対象によるタッチ入力を検出して、そのタッチ位置の位置情報を制御部17に供給する。このタッチセンサ11は、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の公知のもので構成して、表示部12上に配置する。   The touch sensor 11 is connected to the control unit 17, and under the control of the control unit 17, detects a touch input by a pressing target such as a finger on the touch surface of the touch sensor 11, and obtains position information of the touch position. This is supplied to the control unit 17. The touch sensor 11 is configured by a known type such as a resistive film type, a capacitance type, and an optical type, and is disposed on the display unit 12.

表示部12は、制御部17に接続し、制御部17による制御のもとに、押しボタンスイッチ(プッシュ式ボタンスイッチ)のような入力ボタン等の入力用オブジェクトを表示する。この表示部12は、例えば、液晶表示パネルや有機EL表示パネル等を用いて構成する。表示部12に表示された入力用オブジェクトに対するタッチ入力は、タッチセンサ11から出力される位置情報に基づいて制御部17により検出される。   The display unit 12 is connected to the control unit 17 and displays an input object such as an input button such as a push button switch (push button switch) under the control of the control unit 17. The display unit 12 is configured using, for example, a liquid crystal display panel or an organic EL display panel. Touch input to the input object displayed on the display unit 12 is detected by the control unit 17 based on position information output from the touch sensor 11.

圧電素子13は、タッチセンサ11のタッチ面の押圧により撓む(歪む)ように、タッチセンサ11に装着する。この圧電素子13は、接続切換部14に接続して、該接続切換部14を介して制御部17または圧電素子駆動部15に選択的に接続する。   The piezoelectric element 13 is attached to the touch sensor 11 so as to be bent (distorted) when the touch surface of the touch sensor 11 is pressed. The piezoelectric element 13 is connected to the connection switching unit 14 and selectively connected to the control unit 17 or the piezoelectric element driving unit 15 via the connection switching unit 14.

接続切換部14は、後述するようにスイッチ回路等を有して構成し、制御部17による制御のもとに、圧電素子13を制御部17または圧電素子駆動部15に選択的に接続する。また、圧電素子駆動部15は、電力増幅器等を有して構成し、制御部17による制御のもとに、圧電素子13を振動させる所定の駆動信号を出力する。   The connection switching unit 14 is configured to have a switch circuit or the like as will be described later, and selectively connects the piezoelectric element 13 to the control unit 17 or the piezoelectric element driving unit 15 under the control of the control unit 17. The piezoelectric element driving unit 15 includes a power amplifier or the like, and outputs a predetermined driving signal for vibrating the piezoelectric element 13 under the control of the control unit 17.

そして、圧電素子13が、接続切換部14を介して制御部17に接続されている状態で、圧電素子13の出力信号、すなわち、タッチセンサ11のタッチ面の押圧により生じた電荷による電圧が、制御部17に供給される。また、圧電素子13が、接続切換部14を介して圧電素子駆動部15に接続されている状態で、圧電素子駆動部15からの駆動信号が圧電素子13に供給されて圧電素子13が駆動される。これにより、タッチセンサ11が振動して、タッチ面を押圧している押圧対象に触感を呈示する。   In the state where the piezoelectric element 13 is connected to the control unit 17 via the connection switching unit 14, the output signal of the piezoelectric element 13, that is, the voltage due to the electric charge generated by pressing the touch surface of the touch sensor 11, It is supplied to the control unit 17. Further, in a state where the piezoelectric element 13 is connected to the piezoelectric element driving unit 15 via the connection switching unit 14, a driving signal from the piezoelectric element driving unit 15 is supplied to the piezoelectric element 13 and the piezoelectric element 13 is driven. The Thereby, the touch sensor 11 vibrates and a tactile sensation is presented to the pressing target pressing the touch surface.

放電回路16は、後述するように、圧電素子13に接続されたスイッチング素子を有して構成され、制御部17による制御のもとに、圧電素子13に蓄積されている電荷(残留電荷)を放電する。   As will be described later, the discharge circuit 16 includes a switching element connected to the piezoelectric element 13, and charges (residual charges) accumulated in the piezoelectric element 13 under the control of the control unit 17. Discharge.

制御部17は、例えばCPU等からなり、タッチセンサ11からの位置情報、表示部12への表示情報、圧電素子13の出力信号、等に基づいて各部の動作を制御する。   The control unit 17 includes, for example, a CPU or the like, and controls the operation of each unit based on position information from the touch sensor 11, display information on the display unit 12, an output signal of the piezoelectric element 13, and the like.

図2は、図1に示した接続切換部14および放電回路16の一例の構成を示す回路図である。接続切換部14には、半導体リレー等からなる2個のスイッチ回路21,22と、インバータ23とを設ける。スイッチ回路21,22は、それぞれオン/オフ接点を有し、スイッチ回路21のオン/オフ接点を、圧電素子13の正極側端子と圧電素子駆動部15の出力端子(図示せず)との間に接続し、スイッチ回路22のオン/オフ接点を、圧電素子13の正極側端子と制御部17のアナログ/デジタル変換入力端子(図示せず)との間に接続する。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the connection switching unit 14 and the discharge circuit 16 shown in FIG. The connection switching unit 14 is provided with two switch circuits 21 and 22 made of a semiconductor relay or the like, and an inverter 23. Each of the switch circuits 21 and 22 has an on / off contact, and the on / off contact of the switch circuit 21 is between the positive terminal of the piezoelectric element 13 and the output terminal (not shown) of the piezoelectric element driving unit 15. The on / off contact of the switch circuit 22 is connected between the positive terminal of the piezoelectric element 13 and the analog / digital conversion input terminal (not shown) of the control unit 17.

スイッチ回路21は、制御部17から出力されるスイッチ切換信号aにより、インバータ23を経てオン/オフ接点をオン/オフ制御する。また、スイッチ回路22は、上記のスイッチ切換信号aにより、オン/オフ接点をオン/オフ制御する。したがって、スイッチ回路21,22のオン/オフ接点は、一方がオン状態にあるとき、他方はオフ状態にある。   The switch circuit 21 performs on / off control of the on / off contact via the inverter 23 by a switch switching signal a output from the control unit 17. The switch circuit 22 controls on / off of the on / off contact according to the switch switching signal a. Therefore, when one of the on / off contacts of the switch circuits 21 and 22 is in the on state, the other is in the off state.

また、放電回路16には、AND(論理積)回路25、抵抗26、および放電用のスイッチングトランジスタ27を設ける。AND回路25には、制御部17から出力される放電制御信号bと、上述したスイッチ切換信号aとを入力し、その出力を、抵抗26を経てスイッチングトランジスタ27のベースに供給する。また、圧電素子13の正極側端子は、スイッチングトランジスタ27のコレクタ−エミッタ通路を経てアースに接続する。   The discharge circuit 16 includes an AND (logical product) circuit 25, a resistor 26, and a discharge switching transistor 27. The AND circuit 25 receives the discharge control signal b output from the control unit 17 and the switch switching signal a described above, and supplies the output to the base of the switching transistor 27 via the resistor 26. The positive terminal of the piezoelectric element 13 is connected to the ground through the collector-emitter passage of the switching transistor 27.

図3は、本実施の形態に係る入力装置の概略動作を示すタイミングチャートである。なお、図3は、制御部17から出力されるスイッチ切換信号aおよび放電制御信号bと、タッチセンサ11のタッチ面を連続的に押圧して連続入力(連打)した場合の圧電素子13の出力信号(電圧)とを示している。制御部17は、常時、スイッチ切換信号aをハイ(H)レベル、放電制御信号bをロー(L)レベルとする。これにより、切換制御部14のスイッチ回路21をオフ、スイッチ回路22をオンとして、圧電素子13を制御部17に接続する。また、放電回路16は、AND回路25の出力をLレベルとして、スイッチングトランジスタ27をオフとする。   FIG. 3 is a timing chart showing a schematic operation of the input device according to the present embodiment. 3 shows the switch switching signal a and the discharge control signal b output from the control unit 17 and the output of the piezoelectric element 13 when the touch surface of the touch sensor 11 is continuously pressed and continuously input (continuous hitting). Signal (voltage). The control unit 17 always sets the switch switching signal a to the high (H) level and the discharge control signal b to the low (L) level. Thereby, the switch circuit 21 of the switching control unit 14 is turned off, the switch circuit 22 is turned on, and the piezoelectric element 13 is connected to the control unit 17. Further, the discharge circuit 16 sets the output of the AND circuit 25 to the L level and turns off the switching transistor 27.

この状態で、制御部17は、タッチセンサ11の出力を監視するとともに、圧電素子13の出力信号(電圧)を監視する。そして、タッチセンサ11からの位置情報が、表示部12に表示されている入力用オブジェクトに対する入力で、かつ、圧電素子13の出力電圧が、触感を呈示する基準の荷重(例えば、1N)に相当する閾値Vrefに達したのを検出すると、スイッチ切換信号aをLレベルとする。これにより、切換制御部14のスイッチ回路21をオン、スイッチ回路22をオフに切換えて、圧電素子13を圧電素子駆動部15に接続する。   In this state, the control unit 17 monitors the output of the touch sensor 11 and the output signal (voltage) of the piezoelectric element 13. The positional information from the touch sensor 11 is input to the input object displayed on the display unit 12, and the output voltage of the piezoelectric element 13 corresponds to a reference load (for example, 1N) that provides tactile sensation. When it is detected that the threshold value Vref has been reached, the switch switching signal a is set to the L level. As a result, the switch circuit 21 of the switching control unit 14 is turned on and the switch circuit 22 is turned off to connect the piezoelectric element 13 to the piezoelectric element driving unit 15.

そして、制御部17は、この状態で、圧電素子駆動部15から所定の駆動信号を出力させて圧電素子13を駆動する。これにより、タッチパネル11を振動させて、タッチ面を押圧している押圧対象に触感を呈示する。また、制御部17は、表示部12内の当該入力用オブジェクトに対する所定の処理、例えば表示態様の変更処理や入力用オブジェクトに対応するキャラクタの所定の表示領域への表示処理、オブジェクトに対応するアプリケーションの実行処理等を行う。   In this state, the control unit 17 outputs a predetermined drive signal from the piezoelectric element driving unit 15 to drive the piezoelectric element 13. Thereby, the touch panel 11 is vibrated and a tactile sensation is presented to the pressing target pressing the touch surface. In addition, the control unit 17 performs predetermined processing on the input object in the display unit 12, for example, display mode change processing, display processing of a character corresponding to the input object in a predetermined display area, and application corresponding to the object. The execution process etc. are performed.

制御部17は、圧電素子駆動部15による圧電素子13の駆動が終了したら、スイッチ切換信号aをHレベルにして、スイッチ回路21をオフ、スイッチ回路22をオンに復帰させる。これにより、圧電素子13を圧電素子駆動部15から切り離して、圧電素子13を制御部17に接続する。ここで、スイッチ切換信号aのLレベルの時間Tは、圧電素子13の駆動時間を含む時間で、固定的(例えば、5ms程度)に設定するか、あるいは呈示する触感に対応する駆動信号による駆動時間に応じて自動的に設定する。 When the driving of the piezoelectric element 13 by the piezoelectric element driving unit 15 is completed, the control unit 17 sets the switch switching signal a to H level to turn off the switch circuit 21 and return the switch circuit 22 to on. As a result, the piezoelectric element 13 is disconnected from the piezoelectric element driving unit 15 and the piezoelectric element 13 is connected to the control unit 17. Here, the L level time T 1 of the switch switching signal a is a time including the driving time of the piezoelectric element 13, and is set to be fixed (for example, about 5 ms) or by a driving signal corresponding to the tactile sensation to be presented. Automatically set according to the drive time.

その後、制御部17は、スイッチ切換信号aがHレベルにある状態で、放電制御信号bを所定の放電時間Tの間、Hレベルとする。これにより、放電時間Tの間、放電回路16のAND回路25の出力をHレベルにしてスイッチングトランジスタ27を導通させて、圧電素子13に蓄積されている残留電荷を、スイッチングトランジスタ27を経て放電させる。 Thereafter, the control unit 17, the switching signal a is in a state in H level, while the discharge control signal b of a predetermined discharge time T 2, and H level. Thus, during the discharge time T 2, the output of the AND circuit 25 of the discharge circuit 16 in the H level to turn on the switching transistor 27, a residual charge accumulated in the piezoelectric element 13, through the switching transistor 27 and discharge Let

ここで、スイッチ切換信号aがLレベルからHレベルに切換わった時点、すなわちスイッチ切換信号aのLレベルの時間Tが終了した時点から、放電制御信号bがHレベルとなるまでの時間、すなわち放電時間Tが開始されるまでの時間は、接続切換部14におけるスイッチ回路21の応答時間、すなわちスイッチ回路21のオン/オフ接点が、オン状態から確実にオフ状態になる時間等を考慮して設定する。また、放電制御信号bをHレベルとする放電時間Tは、圧電素子13に蓄積されている残留電荷がほぼ完全に放電されて、圧電素子13の出力電圧がほぼ0ボルトとなるように、閾値Vref、圧電素子13の駆動信号、連続入力の際の順次の押圧の時間間隔、等に応じて適宜設定(例えば、1ms程度)する。 Here, the time at which the switching signal a is switched from L level to H level, ie, from the point of time T 1 of the L level of the switching signal a has been completed, to the discharge control signal b becomes the H level, that time until the discharge time T 2 is started, the connection switching unit response time of the switch circuit 21 in the 14, or oN / oFF the contact of the switch circuit 21, taking into account the time, etc. to be reliably turned off from the on state And set. Moreover, the discharge time T 2 to the discharge control signal b to H level, residual charge accumulated in the piezoelectric element 13 is almost fully discharged, so that the output voltage of the piezoelectric element 13 is substantially 0 volts, It is appropriately set (for example, about 1 ms) in accordance with the threshold value Vref, the drive signal of the piezoelectric element 13, the time interval between sequential pressing during continuous input, and the like.

圧電素子13の放電処理後、制御部17は、圧電素子13の出力信号を監視し、その出力信号に基づいて上述したと同様に各部を制御する。   After the discharge process of the piezoelectric element 13, the control unit 17 monitors the output signal of the piezoelectric element 13, and controls each unit in the same manner as described above based on the output signal.

以上のように、本実施の形態に係る入力装置によれば、圧電素子13の圧電正効果および圧電逆効果を利用して、圧電素子13を、タッチセンサ11のタッチ面に対する押圧荷重を検出する荷重センサおよびタッチ面を振動させるアクチュエータとして利用して、部品を共用している。したがって、部品点数を削減できることから、コストダウンが図れるとともに、部品の設置スペースを少なくできることから、装置の小型化が図れる。   As described above, according to the input device according to the present embodiment, the pressing load on the touch surface of the touch sensor 11 is detected by the piezoelectric element 13 using the piezoelectric positive effect and the piezoelectric reverse effect of the piezoelectric element 13. The parts are shared by using the load sensor and the actuator that vibrates the touch surface. Therefore, since the number of parts can be reduced, the cost can be reduced and the installation space for the parts can be reduced, so that the apparatus can be downsized.

また、圧電素子13を駆動して触感を呈示した後は、圧電素子13を圧電素子駆動部15から電気的に切り離した状態で、圧電素子13に蓄積されている残留電荷を放電回路16により放電している。したがって、圧電素子13に電荷が蓄積され続けるのを防止できるので、図3に示したように、連続入力の場合においても、順次の各押圧において確実に触感を呈示することができ、操作者に違和感を与えることもない。しかも、圧電素子13を放電する際、圧電素子駆動部15は、圧電素子13との接続が遮断されているので、圧電素子駆動部15を構成する電力増幅器等の出力端子が接地されることがない。したがって、圧電素子駆動部15に何らの悪影響を及ぼすこともない。   In addition, after the piezoelectric element 13 is driven and a tactile sensation is presented, the residual charge accumulated in the piezoelectric element 13 is discharged by the discharge circuit 16 in a state where the piezoelectric element 13 is electrically disconnected from the piezoelectric element driving unit 15. doing. Therefore, it is possible to prevent the electric charge from being continuously accumulated in the piezoelectric element 13, so that even in the case of continuous input, as shown in FIG. There is no sense of incongruity. In addition, when the piezoelectric element 13 is discharged, the connection between the piezoelectric element driving unit 15 and the piezoelectric element 13 is cut off, so that an output terminal such as a power amplifier constituting the piezoelectric element driving unit 15 may be grounded. Absent. Therefore, there is no adverse effect on the piezoelectric element driving unit 15.

(第2実施の形態)
図4は、本発明の第2実施の形態に係る入力装置の要部の回路構成図である。この入力装置は、図2に示した回路構成において、放電回路16を、圧電素子13の正極側端子とアースとの間に接続した抵抗素子28をもって構成したもので、その他の構成は図2と同様である。したがって、図2と同様の構成要素には、同一参照符号を付して、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the main part of the input device according to the second embodiment of the present invention. This input device has the circuit configuration shown in FIG. 2 in which the discharge circuit 16 is configured with a resistance element 28 connected between the positive terminal of the piezoelectric element 13 and the ground. It is the same. Therefore, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施の形態に係る入力装置においては、圧電素子13の残留電荷を、抵抗素子28を経て放電するため、圧電素子駆動部15により圧電素子13を駆動する際、図3に示した時間Tのみ、圧電素子13を圧電素子駆動部15に接続する。これにより、圧電素子駆動部15による圧電素子13の駆動後に、直ちに、圧電素子13の残留電荷の放電を開始させる。 In the input device according to the present embodiment, since the residual charge of the piezoelectric element 13 is discharged through the resistance element 28, when the piezoelectric element 13 is driven by the piezoelectric element driving unit 15, the time T 1 shown in FIG. Only, the piezoelectric element 13 is connected to the piezoelectric element driving unit 15. Thus, immediately after the piezoelectric element 13 is driven by the piezoelectric element driving unit 15, the discharge of the residual charge of the piezoelectric element 13 is started.

したがって、本実施の形態によれば、第1実施の形態と同様の効果が得られる。また、第1実施の形態と比較して、放電回路16の構成が簡単となり、また、放電制御信号bも不要となることから、構成および制御が簡単となり、よりコストダウンが図れる。   Therefore, according to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, compared with the first embodiment, the configuration of the discharge circuit 16 is simplified, and the discharge control signal b is not required. Therefore, the configuration and control are simplified, and the cost can be further reduced.

次に、上述した第1実施の形態や第2実施の形態に係る入力装置の実装構造の一例について、図5を参照して説明する。   Next, an example of the mounting structure of the input device according to the first embodiment or the second embodiment described above will be described with reference to FIG.

図5は、図1に示したタッチセンサ11、表示部12および圧電素子13の実装構造の概略構成例を示すもので、図5(a)は要部断面図、図5(b)は要部平面図である。表示部12は、筐体31内に収納保持する。表示部12上には、弾性部材からなるインシュレータ32を介して、タッチセンサ11を保持する。なお、本実施の形態では、タッチセンサ11を、図5(b)に仮想線で示す表示部12の表示領域Aから外れた4隅に配設したインシュレータ32を介して表示部12上に保持する。   FIG. 5 shows a schematic configuration example of the mounting structure of the touch sensor 11, the display unit 12, and the piezoelectric element 13 shown in FIG. 1. FIG. 5 (a) is a cross-sectional view of the main part, and FIG. FIG. The display unit 12 is housed and held in the housing 31. The touch sensor 11 is held on the display unit 12 via an insulator 32 made of an elastic member. In the present embodiment, the touch sensor 11 is held on the display unit 12 via the insulators 32 arranged at the four corners outside the display area A of the display unit 12 indicated by the phantom lines in FIG. To do.

また、筐体31には、表示部12の表示領域から外れたタッチセンサ11の表面領域を覆うようにアッパカバー33を設け、このアッパカバー33とタッチセンサ11との間に、弾性部材からなる防塵用のインシュレータ34を配設する。   Further, the housing 31 is provided with an upper cover 33 so as to cover the surface area of the touch sensor 11 deviated from the display area of the display unit 12, and is made of an elastic member between the upper cover 33 and the touch sensor 11. A dust-proof insulator 34 is provided.

なお、図5に示すタッチセンサ11は、タッチ面11aを有する表面部材が、例えば透明フィルムやガラスで構成され、裏面部材がガラスやアクリルで構成されて、インシュレータ34を介してタッチ面11aが押圧されると、押圧部分が押圧力に応じて微少量撓む(歪む)とともに、裏面部材を含むタッチセンサ11の全体が微少量撓む構造のものを用いる。   In the touch sensor 11 shown in FIG. 5, the front surface member having the touch surface 11 a is made of, for example, a transparent film or glass, the back surface member is made of glass or acrylic, and the touch surface 11 a is pressed via the insulator 34. Then, a structure is used in which the pressing portion is bent (distorted) by a small amount in accordance with the pressing force, and the entire touch sensor 11 including the back member is bent by a small amount.

タッチセンサ11には、その裏面上で、アッパカバー33で覆われる一辺または複数辺の近傍、ここでは3辺の近傍に、タッチセンサ11のタッチ面11aに対する押圧荷重を検出するとともに、タッチセンサ11を振動させて、タッチ面11aを押圧している押圧対象に触感を呈示するための圧電素子13をそれぞれ装着する。なお、図5(b)においては、図5(a)に示した筐体31、アッパカバー33およびインシュレータ34の図示を省略している。   The touch sensor 11 detects a pressing load on the touch surface 11a of the touch sensor 11 in the vicinity of one side or a plurality of sides covered with the upper cover 33, in this case, in the vicinity of the three sides on the back surface thereof. Are respectively attached to the piezoelectric elements 13 for presenting a tactile sensation to the pressing target pressing the touch surface 11a. In FIG. 5B, the casing 31, the upper cover 33, and the insulator 34 shown in FIG. 5A are not shown.

ここで、3個の圧電素子13は、接続切換部を介して圧電素子駆動部に接続して、共通の駆動信号により駆動するか、あるいは、独立した駆動信号により駆動する。また、制御部に対して、3個の圧電素子13の出力は、接続切換部を介して並列に供給する。また、放電回路については、3個の圧電素子13の各々に対応して設ける。   Here, the three piezoelectric elements 13 are connected to the piezoelectric element driving unit via the connection switching unit and are driven by a common driving signal or driven by independent driving signals. Further, the outputs of the three piezoelectric elements 13 are supplied to the control unit in parallel via the connection switching unit. The discharge circuit is provided corresponding to each of the three piezoelectric elements 13.

そして、制御部は、3個の圧電素子13の出力信号に基づいて押圧荷重を演算する。この押圧荷重は、好ましくは、タッチ面11aの各位置において、操作者が感じる圧覚(物の硬さや柔らかさ等の感覚)がほぼ同じ場合に、ほぼ等しい演算結果が得られるように、例えば、3個の圧電素子13の出力信号の平均値や、重み付けした加算値等に基づいて演算する。また、3個の圧電素子13は、好ましくは独立した駆動信号で駆動するようにして、タッチ面11aの各位置において、操作者がほぼ同じ圧覚でほぼ同じ触覚(物の手触り等の感覚)が得られるように、すなわち、圧覚と触覚とが複合されたほぼ同じ触感が得られるように、各駆動信号の振幅や位相等を、タッチ面11aの位置や場所に応じて適宜変更する。   Then, the control unit calculates the pressing load based on the output signals of the three piezoelectric elements 13. This pressure load is preferably set so that, when the pressure sensation (feeling such as the hardness or softness of an object) felt by the operator is substantially the same at each position on the touch surface 11a, almost the same calculation result is obtained. The calculation is performed based on the average value of the output signals of the three piezoelectric elements 13 and the weighted addition value. Further, the three piezoelectric elements 13 are preferably driven by independent drive signals, and the operator has almost the same tactile sensation (sensation such as touch of an object) at each position on the touch surface 11a with almost the same pressure sensation. The amplitude and phase of each drive signal are appropriately changed according to the position and location of the touch surface 11a so that the same tactile sensation in which pressure sense and tactile sense are combined is obtained.

次に、上記各実施の形態における触感を呈示する押圧荷重の基準、および圧電素子13を駆動する駆動信号について説明する。   Next, the reference of the pressing load that presents the tactile sensation and the drive signal that drives the piezoelectric element 13 in each of the above embodiments will be described.

触感を呈示する押圧荷重の基準は、例えば、表現したい押しボタンスイッチの押下時の荷重特性に応じて適宜設定することができる。例えば、この基準は、タッチセンサ11がタッチ入力に反応する荷重と同じに設定(タッチセンサ11のタッチ入力の反応と触感を呈示するタイミングを同じに設定)してもよいし、タッチセンサ11がタッチ入力に反応する荷重よりも高い荷重に設定(タッチセンサ11のタッチ入力の反応よりも触感を呈示するタイミングを遅くする設定)してもよい。例えば、本実施の形態に係る入力装置を携帯端末に適用する場合においては、好ましくは、タッチセンサ11がタッチ入力に反応する荷重以上(タッチセンサ11のタッチ入力の反応よりも触感を呈示するタイミングを遅くする設定)に設定するとよい。また、さらに、この荷重設定も、年配のユーザは重めに(より遅く)、頻繁にメールをするユーザは軽めに(より早く)設定できるように、ユーザにおいて自由に設定できるようにするとよい。   The reference of the pressing load that presents the tactile sensation can be appropriately set according to the load characteristics when the push button switch that the user wants to express is pressed, for example. For example, this reference may be set to the same load as the touch sensor 11 reacts to the touch input (the touch input reaction of the touch sensor 11 and the timing to present the tactile sensation are set the same), or the touch sensor 11 A load higher than the load that reacts to the touch input may be set (a setting that delays the timing of presenting the tactile sensation than the response of the touch input of the touch sensor 11). For example, in the case where the input device according to the present embodiment is applied to a mobile terminal, it is preferable that the touch sensor 11 be equal to or more than a load that reacts to a touch input (timing to present a tactile sensation rather than a touch input response of the touch sensor 11). Set to slow down). In addition, this load setting can be set freely by the user so that the elderly user can set it heavier (slower) and the user who frequently emails lightly (faster). .

また、圧電素子駆動部15により圧電素子13を駆動する駆動信号は、呈示する触感に応じて適宜設定することができる。例えば、携帯端末に使用されている押しボタンスイッチを押下した際に得られる「カッ」と感じられるリアルなクリック触感を呈示する場合は、上記の基準の荷重が加わった時点で、例えば、100Hz〜200Hz、好ましくは170Hzの一定周波数のSin波1周期分を、駆動信号として圧電素子13に印加して、タッチセンサ11のタッチ面を、基準の押圧荷重が加わった状態で約15μm振動させる。これにより、タッチセンサ11のタッチ面を押圧している押圧対象(押圧物)を介して、操作者にリアルなクリック触感を呈示して、入力操作が完了したことを認識させることができる。同様に、「カッ」よりも硬質な「カチ」と感じられるクリック触感を呈示する場合は、駆動信号として、200Hz〜500Hz程度の正弦波信号または矩形波信号を1周期分印加する。   Moreover, the drive signal which drives the piezoelectric element 13 by the piezoelectric element drive part 15 can be suitably set according to the tactile sensation to present. For example, in the case of presenting a realistic click tactile sensation that can be felt as “cuckling” obtained when a push button switch used in a mobile terminal is pressed, for example, when the above reference load is applied, for example, 100 Hz to One cycle of a sine wave with a constant frequency of 200 Hz, preferably 170 Hz, is applied to the piezoelectric element 13 as a drive signal, and the touch surface of the touch sensor 11 is vibrated by about 15 μm with a reference pressing load applied. Accordingly, it is possible to present the operator with a real click feeling through the pressing object (pressing object) pressing the touch surface of the touch sensor 11 and recognize that the input operation has been completed. Similarly, in the case of presenting a click tactile sensation that is harder than “kachi”, a sine wave signal or a rectangular wave signal of about 200 Hz to 500 Hz is applied for one cycle as a drive signal.

クリック触感以外の触感を呈示する場合、例えば、「ブル」や「ブニ」と感じられる軟質的な触感を呈示する場合は、駆動信号として、200Hz〜500Hz程度の正弦波信号を2〜3周期分印加する。あるいは、「ブルル」と感じられる振動として認知できる触感を呈示する場合は、駆動信号として、200Hz〜500Hz程度の正弦波信号を4周期分以上印加する。   When presenting a tactile sensation other than the click tactile sensation, for example, when presenting a soft tactile sensation that can be felt as “Bull” or “Buni”, a sine wave signal of about 200 Hz to 500 Hz as a drive signal for two to three cycles Apply. Alternatively, in the case of presenting a tactile sensation that can be perceived as a vibration felt as “bull”, a sine wave signal of about 200 Hz to 500 Hz is applied as a drive signal for four cycles or more.

これらの種々の触感を呈示する駆動信号情報は、図示しない記憶部に記憶して、ユーザにより所望の触感を呈示する駆動信号を適宜設定できるようにするのが好ましい。そして、設定された駆動信号に応じて、図3に示したスイッチ切換信号aのLレベルの時間Tを自動的に設定するのが好ましい。 It is preferable that the drive signal information presenting these various tactile sensations is stored in a storage unit (not shown) so that the user can appropriately set a drive signal presenting a desired tactile sensation. Then, in accordance with the set driving signal, preferably automatically sets the time T 1 of the L level of the switching signal a shown in FIG.

このように、圧電素子13の出力に基づいて演算されるタッチセンサ11に加わる荷重が、触感を呈示する基準(例えば、1N)を満たすまでは圧覚を刺激するようにし、基準を満たすと、圧電素子13を所定の駆動信号で駆動してタッチ面11aを振動させて触覚を刺激する。これにより、操作者に対して触感を呈示して、当該入力操作が完了したことを認識させる。したがって、操作者は、例えば、押しボタンスイッチ(プッシュ式ボタンスイッチ)のようなボタンスイッチがタッチセンサ上部に描画されていた場合、タッチセンサ11を、押しボタンスイッチを操作した場合と同様のリアルなクリック触感を得ながら、入力操作を行うことができるので、違和感を覚えることがない。また、タッチセンサ11を「押した」と言う意識との連動で入力操作を行うことができるので、単なる押圧による入力ミスも防止することができる。   Thus, pressure is stimulated until the load applied to the touch sensor 11 calculated based on the output of the piezoelectric element 13 satisfies a standard (eg, 1N) for presenting a tactile sensation. The element 13 is driven with a predetermined drive signal to vibrate the touch surface 11a to stimulate the sense of touch. Thereby, a tactile sensation is presented to the operator to recognize that the input operation has been completed. Therefore, for example, when a button switch such as a push button switch (push-type button switch) is drawn on the upper part of the touch sensor, the operator operates the touch sensor 11 in the same realistic manner as when the push button switch is operated. Since the input operation can be performed while obtaining the click feeling, there is no sense of incongruity. Further, since the input operation can be performed in conjunction with the consciousness of “pressing” the touch sensor 11, an input error due to simple pressing can be prevented.

また、触感を呈示する基準の押圧荷重を、タッチセンサ11がタッチ入力に反応する荷重よりも高く(タッチセンサ11のタッチ入力の反応よりも触感を呈示するタイミングを遅く)設定した場合は、タッチ面11aへのタッチ操作に応じて入力位置を決定して、表示部12の対応する箇所の入力用オブジェクトの表示態様を変更し、その後、圧電素子13の出力に基づいて検出されるタッチ面11aへの押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、圧電素子13を駆動してクリック触感を呈示するとともに、その入力位置を確定して所定の処理(例えば、オブジェクトに対応するプログラムの実行処理)を実行させることが可能となる。この場合、操作者は、表示部12に表示された入力用オブジェクトの表示態様の変更により入力用オブジェクトの選択を確認でき、さらにタッチ面11aを押圧してクリック触感が呈示されることにより、選択した入力用オブジェクトが決定(実行)されたことを認識することができる。これにより、いわゆる迷い指による誤入力を防止することができる。   In addition, when the reference pressing load for presenting the tactile sensation is set higher than the load that the touch sensor 11 reacts to touch input (the timing at which the tactile sensation is presented is slower than the touch input reaction of the touch sensor 11), touch The input position is determined in accordance with the touch operation on the surface 11 a, the display mode of the input object at the corresponding portion of the display unit 12 is changed, and then the touch surface 11 a detected based on the output of the piezoelectric element 13. When the pressing load on the head satisfies the criteria for presenting a tactile sensation, the piezoelectric element 13 is driven to present a tactile sensation, and the input position is determined and predetermined processing (for example, execution of a program corresponding to the object) Processing) can be executed. In this case, the operator can confirm the selection of the input object by changing the display mode of the input object displayed on the display unit 12, and the selection is made by pressing the touch surface 11 a and presenting a click feeling. It can be recognized that the input object is determined (executed). Thereby, it is possible to prevent erroneous input by a so-called lost finger.

なお、押しボタンスイッチのクリック触感を呈示する場合は、リリース時においても、押圧荷重が所定の基準を下回った際に、押圧時と同様の駆動信号により圧電素子13を駆動して同上のクリック触感(この場合はリリース触感)を呈示することができる。勿論、リリース触感は、必ずしもクリック触感と同一の駆動信号でなくてもよい。   When presenting the click feeling of the push button switch, when the pressing load falls below a predetermined reference even when released, the piezoelectric element 13 is driven by the same drive signal as that at the time of pressing, and the same clicking feeling as above. (In this case, release feel) can be presented. Of course, the release tactile sensation is not necessarily the same drive signal as the click tactile sensation.

この場合は、押圧時のクリック触感呈示後、圧電素子13の残留電荷を放電することなく、リリース時のリリース触感の呈示後に、圧電素子13の残留電荷を放電回路16により放電するように構成する。このようにすれば、押下時に「カッ」、リリース時に「チッ」と感じられるよりリアルなクリック触感を呈示することができる。   In this case, after presenting the click tactile sensation during pressing, the residual charge of the piezoelectric element 13 is not discharged, but after presenting the release tactile sensation during release, the residual charge of the piezoelectric element 13 is discharged by the discharge circuit 16. . In this way, it is possible to present a more realistic click tactile sensation that can be felt as “cut” when pressed and “click” when released.

ここで、リリース触感を呈示する荷重基準は、押圧時にクリック触感を呈示する上記の荷重基準と同じに設定することもできるが、好ましくは、押圧時にクリック触感を呈示する荷重基準よりも50%〜80%低い値に設定する。このようにすれば、同一位置(入力用オブジェクト)を連続入力(連打)する場合に、順次の入力と触感呈示タイミングとが合致し、違和感のないリアルなクリック触感を呈示することができる。すなわち、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重よりも小さくすることにより、違和感を与えないようにし、かつ、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重のおよそ50%以上とすることにより、連続入力時の操作性を格段に向上できる。また、リリース時に触感を呈示する基準の荷重を、押圧時に触感を呈示する基準の荷重のおよそ80%以下とすることにより、連続入力時のホールド状態での微小な荷重変化にも対応できる。   Here, the load standard for presenting the release tactile sensation can be set the same as the above-described load standard for presenting the click tactile sensation at the time of pressing, but preferably 50% to the load standard for presenting the click tactile sensation upon pressing. Set to 80% lower value. In this way, when the same position (input object) is continuously input (sequentially hit), the sequential input and the tactile sensation presentation timing match, and a realistic click tactile sensation without discomfort can be presented. In other words, by making the standard load that presents a tactile sensation at the time of release smaller than the standard load that presents a tactile sensation at the time of pressing, the reference load that presents a tactile sensation at the time of release is pressed. Occasionally, the operability during continuous input can be significantly improved by setting the load to be approximately 50% or more of the reference load that sometimes presents a tactile sensation. In addition, by making the reference load that presents a tactile sensation at the time of release approximately 80% or less of the reference load that presents a tactile sensation when pressed, it is possible to cope with minute load changes in the hold state during continuous input.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図2において、スイッチ回路21,22は、2接点を有する一つのスイッチ回路で構成することもできる。また、図2に示す放電回路16において、スイッチングトランジスタ27は、半導体リレー等を用いて構成することもできる。さらに、圧電素子12は、タッチセンサ11の面積や、振動振幅等に応じて、モノモルフ、ユニモルフ、バイモルフ、積層型等の公知の構造とすることができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, in FIG. 2, the switch circuits 21 and 22 can be configured by one switch circuit having two contacts. In the discharge circuit 16 shown in FIG. 2, the switching transistor 27 can also be configured using a semiconductor relay or the like. Furthermore, the piezoelectric element 12 can have a known structure such as a monomorph, a unimorph, a bimorph, and a laminated type in accordance with the area of the touch sensor 11, the vibration amplitude, and the like.

また、本発明は、タッチセンサがオン・オフ動作を行うタッチスイッチとして機能する入力装置にも有効に適用することができる。さらに、本発明に係る入力装置は、圧電素子の出力に基づいて検出される押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際に、当該圧電素子を駆動する。ここで、圧電素子の出力に基づいて検出される押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際とは、検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値に達した際であってもよいし、検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値を超えた際でもよいし、圧電素子の出力に基づいて触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。   The present invention can also be effectively applied to an input device that functions as a touch switch in which a touch sensor performs an on / off operation. Furthermore, the input device according to the present invention drives the piezoelectric element when a pressing load detected based on the output of the piezoelectric element satisfies a criterion for presenting a tactile sensation. Here, the case where the pressing load detected based on the output of the piezoelectric element satisfies the standard for presenting tactile sensation may be the time when the detected pressing load reaches a reference value for presenting tactile sensation. The detected pressing load may exceed a reference value that provides tactile sensation, or may be detected when a reference value that provides tactile sensation is detected based on the output of the piezoelectric element.

11 タッチセンサ
11a タッチ面
12 表示部
13 圧電素子
14 接続切換部
15 圧電素子駆動部
16 放電回路
17 制御部
31 筐体
32 インシュレータ
33 アッパカバー
34 インシュレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Touch sensor 11a Touch surface 12 Display part 13 Piezoelectric element 14 Connection switching part 15 Piezoelectric element drive part 16 Discharge circuit 17 Control part 31 Case 32 Insulator 33 Upper cover 34 Insulator

Claims (2)

触感を呈示するための圧電素子と、
前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、
前記圧電素子駆動部による前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、
前記圧電素子を前記制御部または前記圧電素子駆動部に選択的に接続する接続切換部と、
前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する放電回路と、を備え、
前記制御部は、前記接続切換部により前記圧電素子を前記圧電素子駆動部に接続して、該圧電素子駆動部により前記圧電素子を駆動して触感を呈示し、その後、前記接続切換部により前記圧電素子を当該制御部に接続して、前記放電回路により前記圧電素子に蓄積されている電荷を放電するように制御する、
ことを特徴とする触感呈示装置。
A piezoelectric element for presenting a tactile sensation ;
A piezoelectric element driving unit for driving the piezoelectric element;
A control unit for controlling driving of the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit ;
A connection switching unit for selectively connecting the piezoelectric element to the control unit or the piezoelectric element driving unit;
A discharge circuit for discharging the charge accumulated in the piezoelectric element,
Wherein the control unit connects the piezoelectric element by the connection switching part to the piezoelectric element drive unit, the tactile presented by driving the piezoelectric element by the piezoelectric element drive unit, then the by the connection switching part Connecting the piezoelectric element to the control unit and controlling the discharge circuit to discharge the electric charge accumulated in the piezoelectric element;
A tactile sensation presentation apparatus characterized by that.
触感を呈示するための圧電素子と、A piezoelectric element for presenting a tactile sensation;
前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、A piezoelectric element driving unit for driving the piezoelectric element;
前記圧電素子駆動部による前記圧電素子の駆動を制御する制御部と、A control unit for controlling driving of the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit;
前記圧電素子を前記制御部または前記圧電素子駆動部に選択的に接続する接続切換部と、A connection switching unit for selectively connecting the piezoelectric element to the control unit or the piezoelectric element driving unit;
前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する放電回路と、を備える触感呈示装置の制御方法であって、A method for controlling a tactile sensation providing apparatus comprising: a discharge circuit that discharges charges accumulated in the piezoelectric element;
前記接続切換部により前記圧電素子を前記圧電素子駆動部に接続して、該圧電素子駆動部により前記圧電素子を駆動して触感を呈示し、Connecting the piezoelectric element to the piezoelectric element driving unit by the connection switching unit, and driving the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit to present a tactile sensation;
その後、前記接続切換部により前記圧電素子を前記制御部に接続して、前記放電回路により前記圧電素子に蓄積されている電荷を放電する、Then, the piezoelectric switching element is connected to the control unit by the connection switching unit, and the electric charge accumulated in the piezoelectric element is discharged by the discharge circuit.
ことを特徴とする触感呈示装置の制御方法。A tactile sensation presentation apparatus control method characterized by
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