DE112021004596T5 - Eingabevorrichtung - Google Patents

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DE112021004596T5
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actuator
input device
signal
drive signal
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DE112021004596.2T
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Hajime Suzuki
Kunio Sato
Shinichi Sagawai
I Ka
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Alpine Co Ltd
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Abstract

Eine Eingabevorrichtung besitzt eine Betätigungseinheit, an der eine Bedienungsperson eine Eingabebetätigung ausführt, eine Erfassungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die der Betätigungseinheit ausgeführte Eingabebetätigung zu erfassen, einen Aktuator, der dazu ausgebildet ist, die Betätigungseinheit in Schwingung zu versetzten, und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, dem Aktuator ein Ansteuersignal in Abhängigkeit von einem Ergebnis der von der Erfassungseinheit ausgeführten Erfassung zuzuführen. Die Steuereinheit führt dem Aktuator als Ansteuersignal ein einzelnes Pulssignal zu, das eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle aufweist und eine Signalwellenform besitzt, bei der ein ansteigendes Intervall und ein abfallendes Intervall asymmetrisch um eine Peak-Position sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Eingabevorrichtung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Das Patentdokument 1 offenbart eine Technik zum Erzeugen eines Berührungsgefühls am Finger eines Benutzers, der in Kontakt mit einem Bedienfeld einer beweglichen Platteneinheit steht, indem die bewegliche Platteneinheit mit einem Aktuator in Schwingung versetzt wird. Das Patentdokument 1 offenbart auch eine Konfiguration zum Bilden eines Ansteuersignals für den Aktuator mit einer Wellenform, deren Größe sich allmählich ändert, so dass die Hochfrequenzkomponente an beiden oder oder an einem von dem Anfang und dem Ende des Ansteuersignals reduziert wird.
  • Das Patentdokument 2 offenbart eine Technik zum Vermitteln eines Berührungsgefühls, indem eine Platte unter Verwendung einer magnetischen Kraft in Schwingung versetzt wird. Das Patentdokument 2 offenbart auch eine Technik zum in Schwingung Versetzen einer Platte, so dass die Schwingung der Platte eine allmählich ansteigende Wellenform einer Sinuswelle im Quadrat hat.
  • Liste des Standes der Technik
  • Patentliteratur
    • Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-123429
    • Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2006-79136
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Obwohl die bekannte Technik den Effekt von Geräusch, das beim Betreiben bzw. Ansteuern des Aktuators erzeugt wird, reduzieren kann, ist die bekannte Technik nicht in der Lage, die Eigenschaften eines Pseudo-Betätigungsgeräusches und einer Pseudo-Tastempfindung, die durch den Aktuator in Reaktion auf eine Eingabebetätigung mit einem Null-Weg oder einem sehr kleinen Weg (der im Folgenden als „Null-Weg oder dergleichen“ bezeichnet wird) auf dem Bedienfeld erzeugt werden, unter Verwendung eines Ansteuersignals angemessen einzustellen.
  • Obwohl beispielsweise ein niederfrequentes Pseudo-Tastgefühl und ein niederfrequentes Pseudo-Klick-Betätigungsgeräusch eines mechanischen Schalters mit Hilfe eines Aktuators in Reaktion auf eine Eingabebetätigung mit einem Null-Weg oder dergleichen auf einem Touchpad erzeugt werden sollen, wird ein unbeabsichtigtes hochfrequentes Ausgangsgeräusch erzeugt, das der Bedienungsperson einen spürbaren Unterschied vermitteln kann.
  • Obwohl ferner zum Beispiel ein niederfrequentes Pseudo-Tastgefühl und ein hochfrequentes Pseudo-Klick-Betätigungsgeräusch mit hohem Ausgangspegel eines mechanischen Schalters unter Verwendung eines Aktuators in Reaktion auf eine Eingabebetätigung mit einem Null-Weg oder dergleichen auf einem Touchpad erzeugt werden sollen, ist der Ausgangspegel des Klick-Betätigungsgeräusches unzureichend, was der Bedienungsperson einen spürbaren Unterschied vermitteln kann.
  • Auch wenn beispielsweise ein Pseudo-Bewegungsstrecken-Betätigungsgefühl eines mechanischen Schalters unter Verwendung eines Aktuators in Reaktion auf eine Eingabebetätigung mit einem Null-Weg oder dergleichen auf einem Touchpad erzeugt werden soll, ist das tatsächliche Ausmaß der Verschiebung bzw. Verlagerung auf dem Touchpad äußerst klein, wobei dies der Bedienungsperson möglicherweise kein ausreichendes Bewegungsstrecken-Betätigungsgefühl vermitteln kann.
  • Lösung des Problems
  • Eine Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform besitzt eine Betätigungseinheit, an der eine Eingabebetätigung durch eine Bedienungsperson ausgeführt wird, eine Erfassungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die an der Betätigungseinheit ausgeführte Eingabebetätigung zu erfassen, einen Aktuator, der dazu ausgebildet ist, die Betätigungseinheit in Schwingung zu versetzen, und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, dem Aktuator ein Ansteuersignal in Abhängigkeit von einem Ergebnis der von der Erfassungseinheit ausgeführten Erfassung zuzuführen, wobei die Steuereinheit dem Aktuator als Ansteuersignal ein einzelnes Pulssignal zuführt, das eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle aufweist und eine Signalwellenform besitzt, bei der ein ansteigendes Intervall und ein abfallendes Intervall asymmetrisch um eine Peak-Position sind.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß einer Ausführungsform können die Eigenschaften des Pseudo-Betätigungsgeräusches und des taktilen Gefühls, die einen mechanischen Schalter simulieren und von dem Aktuator in Reaktion auf eine Eingabebetätigung erzeugt werden, unter Verwendung eines Ansteuersignals in geeigneter Weise eingestellt werden.
  • Figurenliste
    • [1] 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Konfiguration einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
    • [2] 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für das Ansteuersignal eines bekannten Aktuators.
    • [3] 3 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Wellenform des in 2 dargestellten Ansteuersignals und der Schwingungswellenform einer Betätigungseinheit in Reaktion auf das Ansteuersignal.
    • [4] 4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals gemäß einer Ausführungsform.
    • [5] 5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Schwingungswellenform einer Betätigungseinheit in Reaktion auf das in 4 dargestellte Ansteuersignal.
    • [6] 6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals gemäß einer Ausführungsform.
    • [7] 7 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals gemäß einer Ausführungsform.
    • [8] 8 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Schwingungswellenform einer Betätigungseinheit in Reaktion auf das in 7 dargestellte Ansteuersignal.
    • [9] 9 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals gemäß einer Ausführungsform.
    • [10] 10 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Schwingungswellenform einer Betätigungseinheit in Reaktion auf das in 9 dargestellte Ansteuersignal.
    • [11] 11 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals gemäß einer Ausführungsform.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Konfiguration der Eingabevorrichtung 100
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Konfiguration einer Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Die in 1 dargestellte Eingabevorrichtung 100 wird als Eingabevorrichtung zum Ausführen eines Eingabevorgangs an der zu betätigenden Vorrichtung (z.B. einem Controller für eine Spielemaschine und einer Eingabevorrichtung für ein Fahrzeug) verwendet. Die Eingabevorrichtung 100 ist in der Lage, einer Bedienungsperson ein Pseudo-Betätigungsgeräusch und ein Pseudo-Betätigungsgefühl zu vermitteln, indem sie in Reaktion auf eine von der Bedienungsperson ausgeführte Eingabebetätigung Schwingung erzeugt.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst die Eingabevorrichtung 100 eine Betätigungseinheit 102, eine Erfassungseinheit 104, einen Aktuator 106 und eine Steuereinheit 108.
  • Die Betätigungseinheit 102 empfängt eine von einer Bedienungsperson ausgeführte Eingabebetätigung. Ein Beispiel für die Betätigungseinheit 102 ist ein Touchpad mit einer harten, ebenen Bedienoberfläche. Die Betätigungseinheit 102 kann eine Eingabebetätigung empfangen, die die Bedienoberfläche in der Betätigungsrichtung kaum verformt, d.h. eine Eingabebetätigung mit einem Null-Weg oder dergleichen.
  • Die Erfassungseinheit 104 erfasst eine Eingabetätigung an der Betätigungseinheit 102. Die Erfassungseinheit 104 erfasst beispielsweise die Position einer an der Betätigungseinheit 102 ausgeführten Eingabebetätigung mit einem Null-Weg oder dergleichen sowie eine Drückkraft auf der Basis eines Erfassungssignals, das von verschiedenen in der Betätigungseinheit 102 installierten Sensoren (z.B. einem elektrostatischen Sensor und einem Drucksensor) ausgegeben wird.
  • Der Aktuator 106 versetzt die Betätigungseinheit 102 in Schwingung. Im Spezielleren erzeugt der Aktuator 106 Schwingung, indem er ein Ansteuersignal von der Steuereinheit 108 empfängt. Die von dem Aktuator 106 erzeugte Schwingung wird an die Betätigungseinheit 102 übertragen, um die Betätigungseinheit 102 in Schwingung zu versetzen und so der Bedienungsperson, die die Betätigungseinheit 102 betätigt, ein taktiles Gefühl zu vermitteln. Beispiele für den Aktuator 106 sind ein piezoelektrisches Element oder eine piezoelektrische Vorrichtung und ein polymerer Aktuator.
  • Die Steuereinheit 108 steuert den Aktuator 106 an, um Schwingung zu erzeugen, indem sie dem Aktuator 106 ein Ansteuersignal in Abhängigkeit von dem Ergebnis der von der Erfassungseinheit 104 ausgeführten Erfassung zuführt. Wenn beispielsweise eine Eingabebetätigung an der Betätigungseinheit 102 von der Erfassungseinheit 104 erfasst wird, führt die Steuereinheit 108 dem Aktuator 106 ein Ansteuersignal zu, um den Aktuator 106 anzutreiben und dadurch Schwingung zu erzeugen. Dies ermöglicht es dem Aktuator 106, ein Pseudo-Betätigungsgeräusch in Abhängigkeit von der Eingabebetätigung zu erzeugen und dem Benutzer das Geräusch zu präsentieren sowie der Bedienungsperson über die Betätigungseinheit 102 ein Pseudo-Tastgefühl in Abhängigkeit von der Eingabebetätigung zu vermitteln.
  • Die Steuereinheit 108 kann die Eigenschaften des Betätigungsgeräusches und des dem Benutzer dargebotenen Tastgefühls bzw. taktilen Gefühls steuern, indem sie die Wellenform des Ansteuersignals steuert, das dem Aktuator 106 zugeführt wird. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 108 die Frequenz des dem Benutzer dargebotenen Betätigungsgeräusches durch Steuern der Wellenform des Ansteuersignals steuern. Beispielsweise kann die Steuereinheit 108 auch ein Betätigungsgefühl, das ein taktiles Gefühl simuliert, das erzeugt wird, wenn ein mechanischer Schalter gedrückt wird und dem Benutzer präsentiert wird, sowie die Bewegungsstrecke bzw. Hubstrecke des mechanischen Schalters steuern, indem sie die Wellenform des Ansteuersignals steuert.
  • Im Spezielleren führt die Steuereinheit 108 dem Aktuator 106 als Ansteuersignal ein einzelnes Pulssignal mit einer Dreieckswelle oder einer Sinuswelle und mit einer Signalwellenform zu, bei der das ansteigende Intervall und das abfallende Intervall asymmetrisch um eine Peak-Position sind. Dies ermöglicht es der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform, die Eigenschaften des Pseudo-Betätigungsgeräusches und des taktilen Gefühls, die durch den Aktuator 106 in Reaktion auf eine Eingabebetätigung erzeugt werden sollen, in geeigneter Weise einzustellen.
  • Beispiel eines Ansteuersignals und einer Schwingungswellenform aus dem Stand der Technik
  • 2 zeigt ein Beispiel zur Veranschaulichung eines Ansteuersignals für einen bekannten Aktuator. 3 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Wellenform des in 2 dargestellten Ansteuersignals und der Schwingungswellenform der Betätigungseinheit in Reaktion auf das Ansteuersignal. Wie in 2 dargestellt, hat das bekannte Ansteuersignal eine Signalwellenform, bei der das ansteigende Intervall und das abfallende Intervall symmetrisch zueinander sind. Die Ansteuerung des Aktuators, die zum Vermitteln eines taktilen Gefühls erforderlich ist, wie es beim Drücken eines Metallschalters erzeugt wird, erfolgt durch Eingabe in das ansteigende Intervall und das abfallende Intervall. Wie bei der Schwingungswellenform der 3 dargestellt, wird bei Ansteuerung des Aktuators mit dem in 2 dargestellten Ansteuersignal auch nach dem Ende des abfallenden Intervalls der Wellenform des Ansteuersignals eine relativ große Restschwingung erzeugt, die von der Eigenschwingungsfrequenz der Betätigungseinheit abhängt.
  • Diese Restschwingung verursacht ein Betätigungsgeräusch mit einer ungewollt hohen Frequenz und einem hohen Ausgangspegel.
  • Beispiel eines Ansteuersignals und einer Schwingungswellenform gemäß einer Ausführungsform (BEISPIEL 1)
  • 4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals S1 gemäß einer Ausführungsform. Das in 4 dargestellte Ansteuersignal S1 ist ein Beispiel 1 des Ansteuersignals, das dem Aktuator 106 bei der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform von der Steuereinheit 108 zugeführt wird. Wie in 4 dargestellt, ist das Ansteuersignal S1 ein einzelnes Pulssignal mit einer Dreieckswelle mit einer Signalwellenform, bei der ein ansteigendes Intervall P1 und ein abfallendes Intervall P2 asymmetrisch um die Peak-Position sind.
  • Im Spezielleren war die Wellenform des Ansteuersignals S1 so, dass das abfallende Intervall P2 länger war als das ansteigende Intervall P1. Mit anderen Worten: Die Spannung in dem ansteigenden Intervall P1 der Wellenform des Ansteuersignals S1 stieg steil an, während die Spannung in dem abfallenden Intervall P2 allmählich abfiel. Insbesondere war die Wellenform des Ansteuersignals S1 in dem abfallenden Intervall P2 um 20 % oder mehr länger als in dem ansteigenden Intervall P1. Die Wellenform des Ansteuersignals S1 kann so beschaffen sein, dass der Spannungsabfall in dem abfallenden Intervall P2 linear oder quadratisch sein kann, wie in 4 dargestellt. Der Spannungsanstieg in dem ansteigenden Intervall P1 kann ebenfalls linear oder quadratisch sein.
  • 5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Schwingungswellenform der Betätigungseinheit 102 in Reaktion auf das in 4 dargestellte Ansteuersignal S1. 5 veranschaulicht die Schwingungswellenform der Betätigungseinheit 102, wenn der Aktuator 106 in Reaktion auf das in 4 dargestellte Ansteuersignal S1 angetrieben bzw. angesteuert wird, zusammen mit der Wellenform des Ansteuersignals S1. Wie in 5 dargestellt, wurde bei Ansteuerung des Aktuators 106 in Reaktion auf das in 4 dargestellte Ansteuersignal S1 die durch den Aktuator 106 verursachte Erzeugung von Schwingung in dem abfallenden Intervall P2 der Wellenform des Ansteuersignals S1 vermindert. Infolgedessen wies das von dem Aktuator 106 erzeugte Betätigungsgeräusch eine niedrigere Frequenzkomponente auf.
  • Im Spezielleren konnte die Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform die Differenz zwischen der Ansteuerfrequenz und der Eigenfrequenz der Betätigungseinheit 102 erhöhen, um hochfrequente Schwingung aufgrund des allmählich abfallenden Intervalls P2 des Ansteuersignals S1 zu reduzieren. Dies ermöglichte es dem Aktuator 106 der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform, ein Betätigungsgeräusch mit einer niedrigeren Frequenzkomponente zu erzeugen. Eine Simulation hat gezeigt, dass die Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform den Effekt der Reduzierung hochfrequenter Schwingung erhöhen kann, da das abfallende Intervall P2 des Ansteuersignals S1 um 20 % oder mehr länger ist als das ansteigende Intervall P1.
  • Beispiel eines Ansteuersignals gemäß Ausführungsform (BEISPIEL 2)
  • 6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals S2 gemäß einer Ausführungsform. Das in 6 dargestellte Ansteuersignal S2 ist ein Beispiel 2 des Ansteuersignals, das dem Aktuator 106 bei der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform von der Steuereinheit 108 zugeführt wird. Das in 6 dargestellte Ansteuersignal S2 ist ein einzelnes Pulssignal mit einer Dreieckswelle mit einer Signalwellenform, bei der ein ansteigendes Intervall P3 und ein abfallendes Intervall P4 asymmetrisch um die Peak-Position sind.
  • Die Wellenform des Ansteuersignals S2 ist derart beschaffen, dass das abfallende Intervall P4 länger war als das ansteigende Intervall P3, wie bei der Wellenform des Ansteuersignals S1 in 4. Die Ansteuerung, die zum Präsentieren eines taktilen Gefühls erforderlich ist, wie es beim Drücken eines Metallschalters erzeugt wird, ist eine Eingabe während des Zeitraums bzw. der Periode von dem ansteigenden Intervall P3 bis zu dem abfallenden Intervall P4. Die danach durch die Eingangsspannung erzeugte Schwingung bis zur Rückkehr der Spannung auf einen nicht beaufschlagten Pegel ist nur Geräusch gegenüber Schwingung zum Darbieten eines gewünschten taktilen Gefühls, und muss daher so weit wie möglich reduziert werden. Die Wellenform des Ansteuersignals S2 hat jedoch in dem abfallenden Intervall P4 den Scheitelpunkt bzw. Peak der negativen Spannung erreicht, um einen ausreichenden Ansteuerspannungsbereich bereitzustellen. Aus diesem Grund hat die Wellenform des Ansteuersignals S2 außerdem ein Rücklaufintervall P5, in dem die Ansteuerspannung von dem Peak der negativen Spannung zu der Ausgangsspannung (0 V) zurückkehrt. Die Wellenform des Ansteuersignals S2 ist vorzugsweise derart, dass der Spannungsanstieg in dem Rücklaufintervall P5 allmählich erfolgt. Um den allmählichen Spannungsanstieg zu realisieren, ist die Spannungsschwankungsrate in dem Rücklaufintervall P5 vorzugsweise geringer als die in dem abfallenden Intervall P4. Mit anderen Worten, das Rücklaufintervall P5 hat vorzugsweise eine ausreichende Länge. Die „ausreichende Länge“ ist größer als oder gleich der Zeitspanne, bis die Restschwingung, die am Ende des abfallenden Intervalls P4 auftreten kann (d.h. wenn die Ansteuerspannung an dem Peak der negativen Spannung ist), beendet ist, und gleich der Zeitspanne, bis die Spannung zu der Ausgangsspannung (0 V) zurückkehrt, bevor die nächste Schwingung auftritt. Wenn beispielsweise das Rücklaufintervall P5 länger als das abfallende Intervall P4 vorgegeben bzw. eingestellt ist, kann das Rücklaufintervall P5 „eine Länge aufweisen, bis Restschwingung, die um das Ende des abfallenden Intervalls P4 herum auftreten kann, beendet ist“. Der Grund dafür ist, dass die Dauer der Restschwingung, die um das Ende des abfallenden Intervalls P4 herum auftreten kann, im Allgemeinen kürzer ist als das abfallende Intervall P4. Indem das Rücklaufintervall P5 ausreichend lang vorgegeben wird, kann die Restschwingung reduziert werden, die auftreten kann, wenn die Ansteuerspannung von dem Peak der negativen Spannung zu der Ausgangsspannung (0 V) zurückkehrt (d.h. am Ende des Rücklaufintervalls P5). Das Ansteuersignal S2 kann ein piezoelektrisches Element in konvexer Richtung (bei positiver Spannung) und in konkaver Richtung (bei negativer Spannung) verschieben und wird daher vorzugsweise in dem Fall verwendet, in dem der Aktuator 106 ein piezoelektrisches Element ist und die Ansteuerschaltung keine ausreichende Ansteuerungsmöglichkeit bietet.
  • Beispiel eines Ansteuersignals und einer Schwingungswellenform gemäß Ausführungsform (BEISPIEL 3)
  • 7 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals S3 gemäß einer Ausführungsform. Das in 7 dargestellte Ansteuersignal S3 ist ein Beispiel 3 des Ansteuersignals, das dem Aktuator 106 bei der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform von der Steuereinheit 108 zugeführt wird. Wie in 7 dargestellt, ist das Ansteuersignal S3 ein einzelnes Pulssignal mit einer Dreieckswelle mit einer Signalwellenform, bei der ein ansteigendes Intervall P6 und ein abfallendes Intervall P7 asymmetrisch um die Peak-Position sind.
  • Im Spezielleren war die Wellenform des Ansteuersignals S3 so, dass das abfallende Intervall P7 kürzer war als das ansteigende Intervall P6. Mit anderen Worten: Die Spannung in dem ansteigenden Intervall P6 der Wellenform des Ansteuersignals S3 stieg steil an, während die Spannung in dem abfallenden Intervall P7 steiler abfiel.
  • 8 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Schwingungswellenform der Betätigungseinheit 102 in Reaktion auf das in 7 dargestellte Ansteuersignal S3. 8 veranschaulicht die Schwingungswellenform der Betätigungseinheit 102, wenn der Aktuator 106 in Reaktion auf das in 7 dargestellte Ansteuersignal S3 angesteuert wird, zusammen mit der Wellenform des Ansteuersignals S3. Wie in 8 dargestellt, wurde bei Ansteuerung des Aktuators 106 in Reaktion auf das in 7 dargestellte Ansteuersignal S3 die von der Eigenschwingungsfrequenz der Betätigungseinheit 102 abhängige Schwingung im abfallenden Intervall der Wellenform des Ansteuersignals S3 verstärkt. Infolgedessen erzeugte der Aktuator 106 einen Schall mit hohem Ausgangspegel, da die Schwingung mit einer hohen Frequenzkomponente, die von der Eigenschwingungsfrequenz der Betätigungseinheit 102 abhängig ist, verstärkt wurde. Die Eigenschwingungsfrequenz der Betätigungseinheit 102 beträgt vorzugsweise 1 kHz oder weniger unter dem Gesichtspunkt der mechanistischen Möglichkeit.
  • Beispiel eines Ansteuersignals und einer Schwingungswellenform gemäß Ausführungsform (BEISPIEL 4)
  • 9 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals S4 gemäß einer Ausführungsform. Das in 9 dargestellte Ansteuersignal S4 ist ein Beispiel 4 des Ansteuersignals, das dem Aktuator 106 bei der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform von der Steuereinheit 108 zugeführt wird. Wie in 9 dargestellt, handelt es sich bei dem Ansteuersignal S4 um ein einzelnes Pulssignal mit einer Dreieckswelle mit einer Signalwellenform, bei der ein ansteigendes Intervall P8 und ein abfallendes Intervall P9 asymmetrisch um die Peak-Position sind.
  • Im Spezielleren war die Wellenform des Ansteuersignals S4 so, dass das abfallende Intervall P9 kürzer war als das ansteigende Intervall P8. Insbesondere änderte sich die Spannung in dem ansteigenden Intervall P8 der Wellenform des Ansteuersignals S4 in steil ansteigender und dann allmählich ansteigender Weise, während die Spannung in dem abfallenden Intervall P9 durchgehend steil abfällt. In der Ausführungsform wurde die Periode der Wellenform des Ansteuersignals S4 (vom Beginn des ansteigenden Intervalls P8 bis zum Ende des abfallenden Intervalls P9) auf 7 bis 21 ms festgelegt.
  • 10 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Schwingungswellenform der Betätigungseinheit 102 in Reaktion auf das in 9 dargestellte Ansteuersignal S4. 10 zeigt die Schwingungswellenform der Betätigungseinheit 102, wenn der Aktuator 106 in Reaktion auf das in 9 dargestellte Ansteuersignal S4 angesteuert wird, zusammen mit der Wellenform des Ansteuersignals S4 und dem Betrag der Verschiebung bzw. Verlagerung des Bedienfelds (Betätigungseinheit 102). Wie in 10 dargestellt, erreicht die Schwingungswellenform V4 der Betätigungseinheit 102, wenn der Aktuator 106 in Reaktion auf das in 9 dargestellte Ansteuersignal S4 angesteuert wurde, zunächst einen ersten Schwingungs-Peak zu Beginn des ansteigenden Intervalls P8 (während des steilen Spannungsanstiegs), dann einen schwachen Schwingungs-Peak in dem verbleibenden Intervall des ansteigenden Intervalls P8 (während des allmählichen Spannungsanstiegs) und schließlich einen maximalen Schwingungs-Peak am Ende des abfallenden Intervalls P9 (während des steilen Spannungsabfalls). Mit anderen Worten, die Erzeugung des schwachen Schwingungs-Peaks zwischen dem ersten Schwingungs-Peak und dem maximalen Schwingungs-Peak in Reaktion auf das Ansteuersignal S4 verursacht eine Zeitverzögerung beim taktilen Gefühl, um dem Benutzer ein bewegliches Reibungsgefühl zu vermitteln, wodurch ein Hubbewegungs- bzw. Bewegungsstreckengefühl erzeugt wird. Die Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform ermöglichte es somit, der Bedienungsperson ein Bewegungsstrecken-Betätigungsgefühl zu vermitteln. Insbesondere hat bei diesem Beispiel ein Testperson-Empfindlichkeitstest gezeigt, dass die Einstellung der Periode der Wellenform des Ansteuersignals S4 auf 7 bis 21 ms es ermöglichte, der Bedienungsperson zuverlässig ein taktiles Gefühl und ein Bewegungsstrecken-Betätigungsgefühl zu vermitteln. Der Empfindlichkeitstest zeigte auch, dass die Bedienungsperson bei einer Wellenform des Ansteuersignals S4 mit einer Periode von weniger als 7 ms ein taktiles Gefühl wahrnehmen konnte, während das Bewegungsstrecken-Betätigungsgefühl von der Bedienungsperson nicht wahrgenommen werden konnte. Dieser Empfindlichkeitstest zeigte auch, dass bei einer Periode der Wellenform des Ansteuersignals S4 von länger als oder gleich 21 ms die Bedienungsperson ein zweistufiges taktiles Gefühl wahrnahm.
  • Beispiel eines Ansteuersignals und Schwingungswellenform gemäß Ausführungsform (BEISPIEL 5)
  • 11 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wellenform eines Ansteuersignals S5 gemäß einer Ausführungsform. Das in 11 dargestellte Ansteuersignal S5 ist ein Beispiel 5 des Ansteuersignals, das dem Aktuator 106 bei der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform von der Steuereinheit 108 zugeführt wird. Wie in 11 dargestellt, ist die Wellenform des Ansteuersignals S5 eine Modifizierung der Wellenform des in 9 dargestellten Ansteuersignals S4 und hat eine konstante Periode P11 mit einer konstanten Spitzenspannung bzw. Peak-Spannung zwischen einem ansteigenden Intervall P10 und einem abfallenden Intervall P12.
  • Bei Ansteuerung des Aktuators 106 in Reaktion auf das in 11 dargestellte Ansteuersignal S5 konnte der Bedienungsperson ein Bewegungsstrecken-Betätigungsgefühl vermittelt werden, wie in dem Fall, in dem der Aktuator 106 in Reaktion auf das in 9 dargestellte Ansteuersignal S4 angesteuert wurde. Im Spezielleren war bei Ansteuerung des Aktuators 106 in Reaktion auf das in 11 dargestellte Ansteuersignal S5 das ansteigende Intervall P10 kürzer als bei Ansteuerung des Aktuators 106 in Reaktion auf das in 9 dargestellte Ansteuersignal S5, und das Vorhandensein der konstanten Periode P11 mit einer konstanten Peak-Spannung erhöhte die durch den Aktuator 106 erzeugte Erregungskraft, um die auf die Schwingungseinheit 102 übertragene Schwingung und Verlagerung zu erhöhen, wodurch der Bedienungsperson ein Bewegungsstrecken-Betätigungsgefühl in zuverlässigerer Weise vermittelt werden konnte.
  • Nachdem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist und dass verschiedene Modifikationen und Änderungen im Rahmen des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.
  • Beispielsweise basiert in einer Ausführungsform die Wellenform des jeweiligen Ansteuersignals auf einer Dreieckswelle. Diese Angabe dient lediglich der Veranschaulichung. Die Wellenform des jeweiligen Ansteuersignals kann auch auf einer Sinuswelle basieren. Auch in diesem Fall führt die Ausführung der Wellenform des jeweiligen Ansteuersignals (Sinuswelle) mit ähnlichen charakteristischen Punkten wie bei der in der Ausführungsform beschriebenen Wellenform des jeweiligen Ansteuersignals (Dreieckswelle) zu den gleichen vorteilhaften Wirkungen wie bei der Wellenform des jeweiligen Ansteuersignals (Dreieckswelle).
  • Die vorliegende internationale Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-146037 , die am 31. August 2020 eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang zu einem Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Eingabevorrichtung
    102
    Betätigungseinheit
    104
    Erfassungseinheit
    106
    Aktuator
    108
    Steuereinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008123429 [0003]
    • JP 200679136 [0003]
    • JP 2020146037 [0037]

Claims (11)

  1. Eingabevorrichtung, aufweisend: eine Betätigungseinheit, an der eine Eingabebetätigung durch eine Bedienungsperson ausgeführt wird; eine Erfassungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die an der Betätigungseinheit ausgeführte Eingabebetätigung zu erfassen; einen Aktuator, der dazu ausgebildet ist, die Betätigungseinheit in Schwingung zu versetzen; und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, dem Aktuator ein Ansteuersignal in Abhängigkeit von einem Ergebnis der von der Erfassungseinheit ausgeführten Erfassung zuzuführen, wobei die Steuereinheit dem Aktuator als Ansteuersignal ein einzelnes Pulssignal zuführt, das eine Dreieckswelle oder eine Sinuswelle aufweist und eine Signalwellenform besitzt, bei der ein ansteigendes Intervall und ein abfallendes Intervall asymmetrisch um eine Peak-Position sind.
  2. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das abfallende Intervall der Signalwellenform des Ansteuersignals länger ist als das ansteigende Intervall.
  3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Aktuator ein piezoelektrisches Element umfasst, und wobei die Signalwellenform des Ansteuersignals in dem abfallenden Intervall eine negative Spannung erreicht.
  4. Eingabevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Signalwellenform des Ansteuersignals ein Rücklaufintervall von einem Peak der negativen Spannung in dem abfallenden Intervall zu einer Ausgangsspannung aufweist, und wobei das Rücklaufintervall eine geringere Spannungsschwankungsrate aufweist als das abfallende Intervall.
  5. Eingabevorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Rücklaufintervall länger ist als eine Zeitspanne, in der eine von der Eigenschwingungsfrequenz der Betätigungseinheit abhängige Restschwingung beendet wird.
  6. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit ein von der Eigenschwingungsfrequenz der Betätigungseinheit abhängiges Restschwingungsausmaß steuert, indem sie dem Aktuator das Ansteuersignal mit der asymmetrischen Signalwellenform zuführt.
  7. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das abfallende Intervall der Signalwellenform des Ansteuersignals kürzer ist als das ansteigende Intervall.
  8. Eingabevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Eigenschwingungsfrequenz niedriger als oder gleich 1 kHz ist.
  9. Eingabevorrichtung nach Anspruch 7, wobei sich die Signalwellenform des Ansteuersignals derart ändert, dass die Spannung in dem ansteigenden Intervall steil und dann allmählich ansteigt.
  10. Eingabevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Signalwellenform des Ansteuersignals eine Periode von 7 bis 21 ms aufweist.
  11. Eingabevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Signalwellenform des Ansteuersignals ein konstantes Intervall mit einer konstanten Peak-Spannung zwischen dem ansteigenden Intervall und dem abfallenden Intervall aufweist.
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