JP2017102493A - 入力装置及び入力方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】操作性を向上可能な入力装置及び入力方法を提供する。【解決手段】入力装置１０は、ユーザからの入力操作を受け付ける操作部３１と、操作部３１に取り付けられた圧電素子１６と、操作部３１への入力操作に基づく圧電素子１６からの出力を取得し、出力に応じて、被制御装置２０に対して異なる制御を実行する制御部１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、入力装置及び入力方法に関する。
従来、産業用途として、多様な被制御装置に対する制御信号を入力するために、様々なスイッチが使用されている。
特許第５４５２７２９号公報
スイッチへの入力操作によって制御される被制御装置の性質によっては、被制御装置における制御が、スイッチへの入力操作に対してアナログ的に追従していると、操作性が高まる場合がある。
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、操作性を向上可能な入力装置及び入力方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る入力装置は、
ユーザからの入力操作を受け付ける操作部と、
前記操作部に取り付けられた圧電素子と、
前記操作部への入力操作に基づく前記圧電素子からの出力を取得し、該出力に応じて、被制御装置に対して異なる制御を実行する制御部と、を備える。
前記制御部は、前記圧電素子から出力される電圧の極性に応じて異なる制御を実行してもよい。
前記制御部は、前記電圧の大きさに応じて、前記被制御装置に対する制御の速度を決定してもよい。
前記制御部は、前記圧電素子からの出力を取得すると、前記圧電素子を伸縮させて前記ユーザに触感を呈示してもよい。
また、本発明は上述した装置に実質的に相当する方法としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、本発明の一実施の形態に係る入力方法は、
ユーザからの入力操作を受け付ける操作部と、該操作部に取り付けられた圧電素子と、制御部とを備える装置における入力方法であって、
前記制御部が、前記操作部への入力操作に基づく前記圧電素子からの出力を取得するステップと、
前記出力に応じて、被制御装置に対して異なる制御を実行するステップと、を含む。
本発明に係る入力装置及び入力方法によれば、操作性が向上する。
本発明の一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。 図１の入力装置を使用したパワーウィンドウスイッチを模式的に示す図である。 図２のパワーウィンドウスイッチが押し下げられた状態を模式的に示す図である。 図２のパワーウィンドウスイッチが引き上げられた状態を模式的に示す図である。 ユーザによる操作部への入力操作と、圧電素子から出力される電圧信号との関係を示す図である。 図１の制御部による処理の一例を示すフローチャートである。
被制御装置における制御を、スイッチへの入力操作に対してアナログ的に追従させるためには、スイッチとして、例えば圧電素子を含んで構成されたスイッチを使用するのがよい。圧電素子は、例えば特許文献１に記載されたタッチパネル装置等に使用されている。一実施の形態に係る入力装置は、例えば圧電素子を含むスイッチとして構成される。
以下、一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、一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。入力装置１０は、入力検出部１１と、制御部１２と、振動信号生成部１３と、振動出力部１４と、記憶部１５とを備える。入力装置１０は、被制御装置２０を制御するための入力操作を受け付けるスイッチとして機能する。すなわち、入力装置１０への入力操作に基づいて、入力装置１０は、被制御装置２０を制御するための制御信号を出力する。
本実施の形態において、入力検出部１１と振動出力部１４とは、１つの圧電素子１６を用いて構成される。圧電素子１６は、例えばユーザからの入力操作を受け付ける操作部３１に取り付けられている。
圧電素子１６は、電気信号（電圧）を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮又は屈曲変位する素子である。これらの素子は、例えばセラミックや水晶からなるものが用いられる。圧電素子１６は、ユニモルフ、バイモルフ又は積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、バイモルフを積層した積層型バイモルフ素子や、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成されるスタックタイプのものがある。ユニモルフは電気信号が印加されると伸縮変位し、バイモルフは電気信号が印加されると屈曲変位し、スタックタイプの積層型圧電素子は電気信号が印加されると積層方向に沿って伸縮変位する。本実施の形態では、圧電素子１６がスタックタイプの積層型圧電素子であるとして、以下説明する。ユーザは、圧電素子１６に対して所定の入力操作を行う。
入力検出部１１は、入力装置１０への入力操作を検出する。すなわち、入力検出部１１は、スイッチとしての入力装置１０に対するユーザの入力操作を検出する。入力検出部１１は、検出した入力操作に応じて、電圧信号を制御部１２に出力する。入力検出部１１は、例えば圧電素子１６の変位（伸縮）方向に応じて、それぞれ異なる電圧信号を出力する。具体的には、入力検出部１１は、圧電素子１６の変位方向に応じて、正負の（２種類の）電圧信号を出力する。つまり、入力検出部１１は、圧電素子１６の変位方向に応じて、極性が異なる電圧信号を出力する。入力検出部１１は、さらに圧電素子１６の変位（伸縮）の大きさに応じて、電圧信号の振幅を変化させてもよい。
制御部１２は、入力装置１０の各機能ブロックをはじめとして、入力装置１０の全体を制御及び管理するプロセッサである。制御部１２は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成される。かかるプログラムは、例えば記憶部１５又は外部の記憶媒体等に格納される。
また、制御部１２は、入力検出部１１から取得した電圧信号に基づき、被制御装置２０を制御するための制御信号を生成して、出力する。具体的には、制御部１２は、入力検出部１１から取得した電圧信号に応じて、異なる制御を行う。制御部１２が行う制御の詳細については、後述する。
振動信号生成部１３は、制御部１２が入力検出部１１から取得した電圧信号に基づき、振動出力部１４に供給するための振動信号を生成する。振動信号生成部１３は、例えば、記憶部１５に記憶された触感呈示用の複数のパラメータテーブルを参照して振動信号を生成する。パラメータテーブルには、押下段数、リリース段数、押下閾値、リリース閾値、押下振動パターン、リリース振動パターン、振動の強さ、等の各種のパラメータが含まれる。振動信号生成部１３が生成した信号は、制御部１２を介して振動出力部１４に供給される。
振動出力部１４は、振動信号生成部１３から制御部１２を介して入力された振動信号に基づき、振動を出力する。具体的には、振動出力部１４には、圧電素子１６を伸縮させることにより、圧電素子１６を振動させる。振動出力部１４の振動により、ユーザに触感が呈示され、ユーザは、所定の入力操作が入力装置１０に対して供給されていることを知ることができる。
記憶部１５は、例えば半導体メモリ等で構成され、各種情報や入力装置１０を動作させるためのプログラム等を記憶するとともに、ワークメモリとしても機能する。また、記憶部１５は、例えば、振動信号生成部１３が振動信号を生成する際に参照するためのパラメータテーブルを記憶する。
以下、ユーザによる入力装置１０への入力操作と被制御装置２０における制御について、具体例を挙げて説明する。ここでは、入力装置１０が車両のパワーウィンドウスイッチであり、入力装置１０への入力操作に基づいて、被制御装置２０であるパワーウィンドウが制御される場合の例について説明する。パワーウィンドウは、例えばパワーウィンドウが開く方向（開方向）及び閉じる方向（閉方向）に、パワーウィンドウを上下させるための駆動モータを備える。
図２は、図１の入力装置１０を使用したパワーウィンドウスイッチを模式的に示す図である。図２（ａ）はパワーウィンドウスイッチ３０の上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のパワーウィンドウスイッチ３０のＡ−Ａ断面図である。パワーウィンドウスイッチ３０は、例えば車両のドアの内側に設けられている。
パワーウィンドウスイッチ３０は、ユーザが入力操作を行う操作部３１を備える。操作部３１は、図２（ｂ）に示すように、例えば車両のドアアームレストの基台３２に片持ち支持されて、ドアに平行な方向に延在している。操作部３１が延在する方向を、以下延在方向ともいう。操作部３１は、例えば、ユーザからの入力操作により変形可能な弾性部材により構成されている。ユーザは、操作部３１を上面３１ａ側から下面３１ｂ側に押し下げたり、操作部３１の先端３１ｃを、指で引き上げたりすることにより、操作部３１を操作することができる。なお、以下、操作部３１において、ユーザが入力操作を行っていない状態を、非操作状態という。
図２（ｂ）に示すように、操作部３１は、下面３１ｂ側に、操作部３１の延在方向に沿って積層された圧電素子１６を備える。
図３に示すように、ユーザが操作部３１を、上面３１ａ側から下面３１ｂ側に押圧した場合、操作部３１は、非操作状態から先端３１ｃが押し下げられて屈曲する。この場合、操作部３１は、弾性力により、非操作状態と比較して、上面３１ａの延在方向の長さが長くなり（伸び）、下面３１ｂの延在方向の長さが短くなる（縮む）。これに伴い、下面３１ｂに設けられた圧電素子１６も縮む。操作部３１は、強く押し下げられるほど、大きく屈曲するため、圧電素子１６も、より縮む。圧電素子１６が縮んだ状態にある場合、入力検出部１１から、変位状態に関する情報として、圧電素子１６が縮んだことを示す電圧信号が、制御部１２に出力される。
一方、図４に示すように、ユーザが操作部３１の先端３１ｃを、指で引き上げた場合、操作部３１は、非操作状態から先端３１ｃが引き上げられて屈曲する。この場合、操作部３１は、弾性力により、非操作状態と比較して、上面３１ａの延在方向の長さが短くなり（縮み）、下面３１ｂの延在方向の長さが長くなる（伸びる）。これに伴い、下面３１ｂに設けられた圧電素子１６も伸びる。操作部３１は、強く引き上げられるほど、大きく屈曲するため、圧電素子１６も、より伸びる。圧電素子１６が伸びた状態にある場合、入力検出部１１から、変位状態に関する情報として、圧電素子１６が伸びたことを示す電圧信号が、制御部１２に出力される。このようにして、入力検出部１１は、圧電素子１６が伸びた場合と縮んだ場合とで、それぞれ異なる複数の出力を行う。
ここで、制御部１２が入力検出部１１から取得した電圧信号に応じて行う、異なる制御について説明する。図５は、ユーザによる操作部３１への入力操作と、圧電素子１６（入力検出部１１）から出力される電圧信号との関係を示す図である。図５は、一例として、圧電素子１６が縮んだ場合に、正の極性の電圧信号が出力される場合を示す。
例えば、図３に示したように操作部３１が押し下げられた場合（押下時）、図５（ａ）に示すように、ユーザの押下操作に伴って圧電素子１６が縮んでいくことを示す正の電圧信号が、入力検出部１１から出力される。入力検出部１１は、圧電素子１６が縮むほど、より高い電圧信号を出力する。一方、図４に示したように操作部３１が引き上げられた場合（引上時）、図５（ｂ）に示すように、ユーザの引上操作に伴って圧電素子１６が伸びていくことを示す負の電圧信号が、入力検出部１１から出力される。入力検出部１１は、圧電素子１６が伸びるほど、より低い電圧信号を出力する。
制御部１２は、入力検出部１１から取得した電圧信号に基づき、車両のパワーウィンドウを制御するための制御信号を生成する。制御部１２は、例えば、正の電圧信号を取得した場合、パワーウィンドウを開方向に変位させるための制御信号（駆動信号）を生成し、パワーウィンドウが備える駆動モータに出力する。制御部１２は、例えば取得した電圧の絶対値が大きいほど、より速くパワーウィンドウを変位させるための制御信号を生成してもよい。パワーウィンドウの駆動モータは、制御部１２から取得した制御信号に基づいて駆動される。駆動モータの駆動により、パワーウィンドウは、開方向に変位する。
また、制御部１２は、例えば、負の電圧信号を取得した場合、パワーウィンドウを閉方向に変位させるための制御信号を生成し、パワーウィンドウが備える駆動モータに出力する。制御部１２は、例えば取得した電圧の絶対値が大きいほど、より速くパワーウィンドウを変位させるための制御信号を生成してもよい。パワーウィンドウの駆動モータは、制御部１２から取得した制御信号に基づいて駆動される。駆動モータの駆動により、パワーウィンドウは、閉方向に変位する。
このようにして、制御部１２は、入力検出部１１からの電圧信号に応じて、被制御装置２０であるパワーウィンドウの開閉制御を行う。なお、制御部１２に電圧信号が入力されている場合、制御部１２は、振動信号生成部１３が生成した振動信号を振動出力部１４に入力してもよい。振動信号が振動出力部１４に入力されると、圧電素子１６が振動し、これによって操作部３１が振動する。なお、振動信号生成部１３は、入力検出部１１からの電圧信号に応じて、異なるパターンの振動信号を生成してもよい。これにより、圧電素子１６は、入力検出部１１からの電圧信号に応じて、それぞれ異なる振動を行う。
次に、制御部１２による処理について説明する。図６は、図１に示す制御部１２による処理の一例を示すフローチャートである。
まず、ユーザが操作部３１に入力操作を行うと、入力検出部１１が入力操作に応じた電圧信号を出力する。制御部１２は、入力検出部１１が出力した電圧信号を取得する（ステップＳ１０１）。
次に、制御部１２は、入力検出部１１から取得した電圧信号が、正の電圧信号であるか又は負の電圧信号であるかを判断する（ステップＳ１０２）。
制御部１２は、入力検出部１１から取得した電圧信号が正の電圧信号であると判断した場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、パワーウィンドウを開方向に変位させるための制御信号を生成する（ステップＳ１０３）。
一方、制御部１２は、入力検出部１１から取得した電圧信号が負の電圧信号であると判断した場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、パワーウィンドウを閉方向に変位させるための制御信号を生成する（ステップＳ１０４）。
制御部１２は、ステップＳ１０３又はステップＳ１０４で制御信号を生成すると、生成した制御信号をパワーウィンドウの駆動モータに出力する（ステップＳ１０５）。
駆動モータは、制御信号に基づいて、例えば正又は逆方向に回転して、パワーウィンドウを開方向又は閉方向に変位させる。
このように、本実施の形態に係る入力装置１０によれば、制御部１２は、圧電素子１６（入力検出部１１）から取得した、正負の電圧信号に応じて、パワーウィンドウを開方向又は閉方向に変位させるという異なる制御を行う。そのため、例えば、パワーウィンドウを開方向又は閉方向に変位させるという異なる制御を行うために、各制御に対してそれぞれ異なる入力検出部１１を入力装置に設ける場合と比較して、入力装置１０によれば、入力検出部１１（圧電素子１６）の数量を減らすことができる。特に、上記実施の形態で説明したように、開方向及び閉方向という２つの制御を行うパワーウィンドウを制御する場合、入力装置１０によれば、１つの圧電素子１６を用いて、パワーウィンドウの２つの制御を実現できる。このように素子の数量を減らすことにより、入力装置１０の製造コストを低減させることもできる。
また、制御部１２は、圧電素子１６の変位の大きさに応じて、出力を変化させる。つまり、制御部１２は、入力検出部１１から取得した電圧信号の振幅が大きいほど、より速くパワーウィンドウを変位させるための制御信号を生成する。つまり、ユーザは、操作部３１をより強く押し下げることによって、パワーウィンドウをより速く開く制御を行わせることができ、操作部３１をより強く引き上げることによって、パワーウィンドウをより速く閉じる制御を行わせることができる。反対に、ユーザは、操作部３１をより弱く押し下げることによって、パワーウィンドウをより遅く開く制御を行わせることができ、操作部３１をより弱く引き上げることによって、パワーウィンドウをより遅く閉じる制御を行わせることができる。入力装置１０によれば、パワーウィンドウの開閉動作は、操作部３１への入力操作に対してアナログ的に追従する。そのため、入力装置１０によれば、ユーザの要求に応じた被制御装置２０の動作を実現しやすくなる。このようにして、ユーザは、例えばパワーウィンドウの開閉において、圧電素子１６を小さく変位させるようにスイッチを操作することにより、微調整をしやすくなる。このように、入力装置１０によれば、操作性が向上する。
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
例えば、上記実施の形態では、入力装置１０をパワーウィンドウスイッチ３０に適用する場合について説明したが、入力装置１０は、他の用途に使用することができる。
例えば、入力装置１０は、電動式のリクライニングチェアを制御するスイッチに使用することができる。電動式のリクライニングチェアは、例えば、背もたれを倒したり、起き上がらせたりするための駆動モータを備える。入力装置１０を電動式のリクライニングチェアを制御するスイッチに使用する場合、例えばスイッチは、図２と同様の構造とすることができる。この場合、ユーザが操作部３１を引き上げることにより圧電素子１６を伸ばすと、制御部１２は、圧電素子１６から取得した電圧信号に基づいて、リクライニングチェアの背もたれを、倒すための制御信号を駆動モータに出力する。一方、ユーザが操作部３１を押し下げることにより圧電素子１６を縮ませると、制御部１２は、圧電素子１６から取得した電圧信号に基づいて、リクライニングチェアの背もたれを、起こすための制御信号を駆動モータに出力する。制御部１２は、電圧信号の絶対値の大きさに応じて、リクライニングの速度が異なる制御信号を生成することができる。このようにして、入力装置１０によれば、ユーザの要求に応じた被制御装置２０の動作を実現しやすくなる。
さらに、例えば、入力装置１０は、座席の位置を変更したり、背もたれの角度を変更したりすることが可能なパワーシートを制御するスイッチに使用することができる。この場合も、制御部１２は、操作部３１に設けられた圧電素子１６から出力される電圧の極性に応じて、パワーシートを例えば前後又は左右に制御するための制御信号を生成する。
入力装置１０は、上述の例以外にも、多様な用途に適用できる。入力装置１０は、特に、上述の例で示したような、所定の方向に往復運動する被制御装置のスイッチに適している。
また、上記実施の形態において、入力検出部１１は、例えば圧電素子１６の変位（伸縮）の加速度に応じて、電圧信号の振幅を変化させてもよい。この場合、制御部１２には、加速度に応じた振幅の電圧信号が、入力検出部１１から供給される。そして、制御部１２は、供給される電圧信号に応じて、例えば、上記実施の形態と同様に、パワーウィンドウを変位させる速度を決定する。
また、操作部３１において、圧電素子１６が設けられる位置は、下面３１ｂに限られない。圧電素子１６は、ユーザによる操作部３１の操作によって伸縮動作が可能な任意の位置に設けられていればよい。図２に示す例では、圧電素子１６は、例えば、上面３１ａに備えられていてもよく、また、操作部３１の内部に備えられていてもよい。
１０ 入力装置
１１ 入力検出部
１２ 制御部
１３ 振動信号生成部
１４ 振動出力部
１５ 記憶部
１６ 圧電素子
２０ 被制御装置
３０ パワーウィンドウスイッチ
３１ 操作部
３１ａ 上面
３１ｂ 下面
３１ｃ 先端
３２ 基台
上記課題を解決するため、本発明の一実施の形態に係る入力装置は、
ユーザからの入力操作を受け付ける操作部と、
前記操作部に取り付けられた圧電素子と、
前記操作部への入力操作に基づく前記圧電素子の伸縮に応じた出力を取得し、該出力に応じて、被制御装置に対して異なる制御を実行する制御部と、を備える。
前記制御部は、前記圧電素子の伸縮に応じて出力される電圧の極性に応じて異なる制御を実行してもよい。
前記制御部は、前記圧電素子の伸縮に応じた出力を取得すると、前記圧電素子を伸縮させて前記ユーザに触感を呈示してもよい。
例えば、本発明の一実施の形態に係る入力方法は、
ユーザからの入力操作を受け付ける操作部と、該操作部に取り付けられた圧電素子と、制御部とを備える装置における入力方法であって、
前記制御部が、前記操作部への入力操作に基づく前記圧電素子の伸縮に応じた出力を取得するステップと、
前記出力に応じて、被制御装置に対して異なる制御を実行するステップと、を含む。

Claims (5)

  1. ユーザからの入力操作を受け付ける操作部と、
    前記操作部に取り付けられた圧電素子と、
    前記操作部への入力操作に基づく前記圧電素子からの出力を取得し、該出力に応じて、被制御装置に対して異なる制御を実行する制御部と、
    を備える入力装置。
  2. 前記制御部は、前記圧電素子から出力される電圧の極性に応じて異なる制御を実行する、請求項１に記載の入力装置。
  3. 前記制御部は、前記電圧の大きさに応じて、前記被制御装置に対する制御の速度を決定する、請求項２に記載の入力装置。
  4. 前記制御部は、前記圧電素子からの出力を取得すると、前記圧電素子を伸縮させて前記ユーザに触感を呈示する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の入力装置。
  5. ユーザからの入力操作を受け付ける操作部と、該操作部に取り付けられた圧電素子と、制御部とを備える入力装置における入力方法であって、
    前記制御部が、前記操作部への入力操作に基づく前記圧電素子からの出力を取得するステップと、
    前記出力に応じて、被制御装置に対して異なる制御を実行するステップと、
    を含む入力方法。
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