JP2019211842A - 操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、不適切な押下操作を排除して誤検出を抑制することができる操作入力装置を提供する。【解決手段】操作パネル１０を介して押下操作され、押下操作により荷重を受けて第１の検出電圧ΔＶpz1を発生する第１の圧電検出部２０と、第１の圧電検出部２０と隣接して設けられ、操作パネル１０を介して押下操作により荷重を受けて第２の検出電圧ΔＶpz2を発生する第２の圧電検出部３０と、第１及び第２の検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2に基づいて、第１又は第２の圧電検出部２０，３０に対する押下操作状態を検出する押下検出部４５，４６を備えた制御部４０と、を有して操作入力装置１を構成する。これにより、不適切な押下操作を排除して誤検出を抑制することができる操作入力装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、操作入力装置に関する。

従来の技術として、表面部への操作指の接触の検出と、操作指への触覚の呈示と、を行う圧電素子を備えた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この装置は、表面部に対する操作指の接触が検出されたのち、振動によって操作指に触覚を呈示する。

特表２０１３−５３０３９８号公報

このような従来の装置は、例えば、複数の圧電素子が並んで配置された場合、押下操作の位置が不適切な押下操作の検出を排除することが難しいという問題があった。例えば、２つの圧電素子が並んで配置された場合に中間位置を押下操作した場合に、このような不適切な押下操作の検出を排除することが難しいという問題があった。

したがって、本発明の目的は、不適切な押下操作を排除して誤検出を抑制することができる操作入力装置を提供することにある。

［１］上記目的を達成するため、操作パネルを介して押下操作され、前記押下操作により荷重を受けて第１の検出電圧を発生する第１の圧電検出部と、前記第１の圧電検出部と隣接して設けられ、前記操作パネルを介して押下操作により荷重を受けて第２の検出電圧を発生する第２の圧電検出部と、前記第１及び第２の検出電圧に基づいて、前記第１又は第２の圧電検出部に対する押下操作状態を検出する押下検出部を備えた制御部と、を有する操作入力装置を提供する。
［２］前記制御部は、前記押下検出部において、前記第１の検出電圧及び前記第２の検出電圧の双方が、所定の第１の閾値を超えた場合は、前記第１の圧電検出部及び前記第２の圧電検出部による押下操作の検出を無効とする、上記［１］に記載の操作入力装置であってもよい。
［３］また、前記制御部は、前記押下検出部において、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分が、所定の第２の閾値を超えた場合のみ、前記第１の圧電検出部又は前記第２の圧電検出部による押下操作の検出を有効とする、上記［１］又は［２］に記載の操作入力装置であってもよい。

本発明の操作入力装置によれば、不適切な押下操作を排除して誤検出を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の概略構成を示すブロック構成図である。 図２は、本発明の実施の第１の形態に係る操作入力装置の動作における検出電圧と押下判定閾値Ｖon、中間押下判定閾値Ｖonsとの関係を示す図である。 図３は、本発明の実施の第１の形態に係る操作入力装置の動作を示すフローチャートである。 図４は、本発明の実施の第２の形態に係る操作入力装置の動作における検出電圧と押下判定閾値Ｖon、差分判定閾値Ｖthとの関係を示す図である。 図５は、本発明の実施の第２の形態に係る操作入力装置の動作を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の第３の形態に係る操作入力装置の動作を示すフローチャートである。

（本発明の実施の形態に係る操作入力装置）
本発明の実施の形態に係る操作入力装置１は、図１に示すように、操作パネル１０を介して押下操作され、押下操作により荷重を受けて第１の検出電圧ΔＶpz1を発生する第１の圧電検出部２０と、第１の圧電検出部２０と隣接して設けられ、操作パネル１０を介して押下操作により荷重を受けて第２の検出電圧ΔＶpz2を発生する第２の圧電検出部３０と、第１及び第２の検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2に基づいて、第１又は第２の圧電検出部２０，３０に対する押下操作状態を検出する押下検出部４５，４６を備えた制御部４０と、を有して構成されている。

本実施の形態に係る操作入力装置１は、隣接して設けられる複数の圧電検出部が、共通の操作パネル１０を介して押下操作される場合において、不適切な押下検出、タッチ検出を抑制するものである。

（操作パネル１０）
操作部としての操作パネル１０は、例えば、アクリル等の樹脂により形成されている。操作パネル１０は、図１に示すように、ベース７０に縁部１０ａが支持されている。操作パネル１０は、図１に示すように、例えば、指１００で押されて撓むことができる。

（圧電検出部２０、３０）
図１に示すように、共通の操作パネル１０の下に、複数の圧電検出部が配置されている。本実施の形態では、第１の圧電検出部２０と第２の圧電検出部３０が、所定の間隔で隣接して配置されているものとして説明する。所定の間隔で隣接して配置されているとは、第１の圧電検出部２０と第２の圧電検出部３０が、操作パネル１０の押下操作によって、それぞれ独立してスイッチ素子として動作できる程度の間隔で配置されていることをいう。

第１の圧電検出部２０と第２の圧電検出部３０は、圧電検出部としては同じ構成であるので、以下、圧電検出部２０について説明する。

圧電検出部２０は、図１に示すように、圧電素子材料２１の両面に電極（図示省略）が取り付けられ、圧電素子材料２１の径よりも大きな金属シム２２に貼り合わせ固定されている、例えば、ユニモルフ型である。電極に駆動電圧を印加することにより、圧電素子材料は伸び縮みするため、金属シム２２に反りが生じて圧電素子材料２１と金属シム２２の全体が撓む。本実施の形態では、金属シム２２と圧電素子材料２１が貼り合わせ固定され、電極が取り付けられたユニットを圧電検出部とする。

圧電検出部２０は、図１に示すように、ベース７０の凹部７０ａの周囲に縁部２０ａが支持されている。圧電検出部２０は、平面視では例えば、円形の形状を有している。ベース７０には凹部７０ａが形成され、圧電検出部２０は、凹部７０ａの方向に変形可能に支持されている。また、圧電検出部２０の上側は、プッシャー２４を介して、操作パネル１０と接続するように取り付けられている。これにより、図１に示すように、所定の押下力で押されて操作パネル１０が撓むとこれに応じて圧電検出部２０も変形する。また、圧電検出部２０が上側又は下方向に変形すると操作パネル１０も上側又は下方向に変形することができる。

圧電検出部２０は、例えば、板形状の圧電素子材料を有し、金属シムの上面に配置されている。この圧電素子材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが用いられる。圧電検出部は、例えば、これらの材料を用いて形成された膜により形成されている。

圧電検出部２０は、図１に示すように、指等により所定の押下力で押されて撓むと、この変形に応じた検出電圧ΔＶpz1を出力する。圧電検出部２０は、例えば、図１に示すように、押下力に応じて出力した荷重に基づく電圧を検出電圧ΔＶpz1として制御部４０に出力する。圧電検出部３０も同様に、検出電圧ΔＶpz2として制御部４０に出力する。

圧電検出部２０は、図１に示すように、圧電素子材料２１の下面が制御部４０に接続され、上面が押下検出部４５に接続されている。圧電検出部３０も同様に、圧電素子材料３１の下面が制御部４０に接続され、上面が押下検出部４６に接続されている。これにより、第１の圧電検出部２０と第２の圧電検出部３０は、それぞれ独立して、押下検出が可能とされている。

（制御部４０）
制御部４０は、図１に示すように、押下検出部４５、４６等を有して構成されている。押下検出部４５、４６は、操作パネル１０への押下操作を、検出電圧ΔＶpz1、検出電圧ΔＶpz2により、それぞれ独立して検出可能とされている。

制御部４０は、上記の押下検出部４５、４６等を制御し、所定の判断処理等をするために、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及び記憶部４８としてのＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータを備えている。

記憶部４８において、上記のプログラムの他に、所定の判断処理での動作において使用する３種類の閾値が記憶されている。

第１の閾値は、押下判定閾値Ｖonよりも小さな値に設定された中間押下判定閾値Ｖonsである。中間押下判定閾値Ｖonsは、複数の圧電検出部の検出電圧が共に中間押下判定閾値Ｖonsを超えている場合は、押下判定をしない。共に中間押下判定閾値Ｖonsを超えている場合は、押下位置が不適切であると判定する。例えば、第１の圧電検出部２０と第２の圧電検出部３０の中間位置を押下操作した場合、共に中間押下判定閾値Ｖonsを超えている場合があり、そのような場合にどちらかが押下操作されたと判定するのは不適切であり、誤検出を防止するためである。

第２の閾値は、第１及び第２の検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2の差分が所定の値以下かどうかを判定するための差分判定閾値Ｖthである。差分判定閾値Ｖthは、隣接する圧電検出部の検出電圧の差分が所定の値以下の場合は、押下判定閾値Ｖonを超えていても押下判定をしないようにするものである。隣接する圧電検出部の検出電圧の差分が所定の値以下の場合は、押下位置が不適切であると判定する。検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2が互いに近すぎる値の場合に、どちらかが押下操作されたと判定するのは不適切であり、誤検出を防止するためである。

また、第３の閾値は、操作パネル１０が押下されたことを判定する押下判定閾値Ｖonである。押下判定閾値Ｖonは、第１、第２の圧電検出部２０，３０が押下操作されたかどうかを判定するための閾値であり、それぞれの検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2が押下判定閾値Ｖonを超えていれば、押下操作がされたものと判定できる。

（第１の形態に係る操作入力装置１の動作）
図２は、本発明の実施の第１の形態に係る操作入力装置の動作における検出電圧と押下判定閾値Ｖon、中間押下判定閾値Ｖonsとの関係を示す図（ΔＶpz1＞ΔＶpz2の場合）である。また、図３は、本発明の実施の第１の形態に係る操作入力装置の動作を示すフローチャートである。以下、図２、３に基づいて、第１の形態に係る操作入力装置１の動作を示すフローチャートに基づいて、説明する。制御部４０は、フローチャートに従って以下の演算、処理を実行する。

（Ｓｔｅｐ１１）
制御部４０は、図２に示すように、検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2に基づいて、ΔＶpz1＞ΔＶpz2かどうかを判断する。ΔＶpz1＞ΔＶpz2の場合は、Ｓｔｅｐ１２へ進み（Ｓｔｅｐ１１：Ｙｅｓ）、ΔＶpz1＞ΔＶpz2でない場合は、Ｓｔｅｐ１３へ進む（Ｓｔｅｐ１１：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ１２）
制御部４０は、図２に示すように、押下判定閾値Ｖonに基づいて、ΔＶpz1＞Ｖonかどうかを判断する。ΔＶpz1＞Ｖonの場合は、Ｓｔｅｐ１４へ進み（Ｓｔｅｐ１２：Ｙｅｓ）、ΔＶpz1＞Ｖonでない場合は、Ｓｔｅｐ１１へ戻る（Ｓｔｅｐ１２：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ１３）
制御部４０は、押下判定閾値Ｖonに基づいて、ΔＶpz2＞Ｖonかどうかを判断する。ΔＶpz2＞Ｖonの場合は、Ｓｔｅｐ１５へ進み（Ｓｔｅｐ１３：Ｙｅｓ）、ΔＶpz2＞Ｖonでない場合は、Ｓｔｅｐ１１へ戻る（Ｓｔｅｐ１３：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ１４）
制御部４０は、図２に示すように、中間押下判定閾値Ｖonsに基づいて、ΔＶpz2＞Ｖonsかどうかを判断する。ΔＶpz2＞Ｖonsの場合は、押下非検出とする（Ｓｔｅｐ１４：Ｙｅｓ）。すなわち、ΔＶpz1＞ＶonであってもΔＶpz2＞Ｖonsの場合は、押下非検出とする。第１の検出電圧ΔＶpz1及び第２の検出電圧ΔＶpz2の双方が、所定の第１の閾値Ｖonsを超えた場合は、第１の圧電検出部ΔＶpz1及び第２の圧電検出部ΔＶpz2による押下操作の検出を無効とする。なお、無効とするとは、押下操作がされたものとせずに、制御部４０は、押下非検出として処理することをいう。

また、制御部４０は、ΔＶpz2＞Ｖonsでない場合は、押下検出とする（Ｓｔｅｐ１４：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ１５）
制御部４０は、中間押下判定閾値Ｖonsに基づいて、ΔＶpz1＞Ｖonsかどうかを判断する。ΔＶpz1＞Ｖonsの場合は、押下非検出とする（Ｓｔｅｐ１５：Ｙｅｓ）。すなわち、ΔＶpz2＞ＶonであってもΔＶpz1＞Ｖonsの場合は、押下非検出とする。第１の検出電圧ΔＶpz1及び第２の検出電圧ΔＶpz2の双方が、所定の第１の閾値である中間押下判定閾値Ｖonsを超えた場合は、第１の圧電検出部ΔＶpz1及び第２の圧電検出部ΔＶpz2による押下操作の検出を無効とする。なお、無効とするとは、押下操作がされたものとせずに、制御部４０は、押下非検出として処理することをいう。

また、制御部４０は、ΔＶpz1＞Ｖonsでない場合は、押下検出とする（Ｓｔｅｐ１５：Ｎｏ）。

上記の一連の動作は、停止命令が出力されるまで繰り返して実行することができる。

（第２の実施の形態に係る操作入力装置１の動作）
図４は、本発明の実施の第２の形態に係る操作入力装置の動作における検出電圧と押下判定閾値Ｖon、差分判定閾値Ｖthとの関係を示す図（ΔＶpz1＞ΔＶpz2の場合）である。また、図５は、本発明の実施の第２の形態に係る操作入力装置の動作を示すフローチャートである。以下、図４、５に基づいて、第２の形態に係る操作入力装置１の動作を示すフローチャートに基づいて、説明する。制御部４０は、フローチャートに従って以下の演算、処理を実行する。

Ｓｔｅｐ１１、１２、１３は、第１の実施の形態と同じである。

（Ｓｔｅｐ２１）
制御部４０は、図４に示すように、検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2に基づいて、｜ΔＶpz1-ΔＶpz2｜＜Ｖthかどうかを判断する。すなわち、制御部４０は、検出電圧の差分が、差分判定閾値Ｖthよりも小さいかどうかを判断する。｜ΔＶpz1-ΔＶpz2｜＜Ｖthの場合は、押下非検出とする（Ｓｔｅｐ２１：Ｙｅｓ）。すなわち、ΔＶpz1＞Ｖon、ΔＶpz2＞Ｖosであっても、押下非検出とする。検出電圧の差分が、差分判定閾値Ｖthよりも小さい場合は、第１の圧電検出部ΔＶpz1及び第２の圧電検出部ΔＶpz2による押下操作の検出を無効とする。なお、無効とするとは、押下操作がされたものとせずに、制御部４０は、押下非検出として処理することをいう。

また、制御部４０は、｜ΔＶpz1-ΔＶpz2｜＜Ｖthでない場合は、押下検出とする（Ｓｔｅｐ２１：Ｎｏ）。

上記の一連の動作は、停止命令が出力されるまで繰り返して実行することができる。

（第３の実施の形態に係る操作入力装置１の動作）
第３の実施の形態は、第１の実施の形態と第２の実施の形態を組み合わせた実施の形態である。図６は、本発明の実施の第３の形態に係る操作入力装置の動作を示すフローチャートである。以下、図６に基づいて、第３の形態に係る操作入力装置１の動作を示すフローチャートに基づいて、説明する。制御部４０は、フローチャートに従って以下の演算、処理を実行する。

Ｓｔｅｐ１１、１２、１３は、第１の実施の形態と同じである。

（Ｓｔｅｐ１４）
制御部４０は、中間押下判定閾値Ｖonsに基づいて、ΔＶpz2＞Ｖonsかどうかを判断する。ΔＶpz2＞Ｖonsの場合は、押下非検出とする（Ｓｔｅｐ１４：Ｙｅｓ）。すなわち、ΔＶpz1＞ＶonであってもΔＶpz2＞Ｖonsの場合は、押下非検出とする。第１の検出電圧ΔＶpz1及び第２の検出電圧ΔＶpz2の双方が、所定の第１の閾値である中間押下判定閾値Ｖonsを超えた場合は、第１の圧電検出部ΔＶpz1及び第２の圧電検出部ΔＶpz2による押下操作の検出を無効とする。なお、無効とするとは、押下操作がされたものとせずに、制御部４０は、押下非検出として処理することをいう。ΔＶpz2＞Ｖonsでない場合は、Ｓｔｅｐ２１へ進む（Ｓｔｅｐ１４：Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ１５）
制御部４０は、中間押下判定閾値Ｖonsに基づいて、ΔＶpz1＞Ｖonsかどうかを判断する。ΔＶpz1＞Ｖonsの場合は、押下非検出とする（Ｓｔｅｐ１５：Ｙｅｓ）。すなわち、ΔＶpz2＞ＶonであってもΔＶpz1＞Ｖonsの場合は、押下非検出とする。第１の検出電圧ΔＶpz1及び第２の検出電圧ΔＶpz2の双方が、所定の第１の閾値である中間押下判定閾値Ｖonsを超えた場合は、第１の圧電検出部ΔＶpz1及び第２の圧電検出部ΔＶpz2による押下操作の検出を無効とする。なお、無効とするとは、押下操作がされたものとせずに、制御部４０は、押下非検出として処理することをいう。ΔＶpz1＞Ｖonsでない場合は、Ｓｔｅｐ２１へ進む（Ｓｔｅｐ１５：Ｎｏ）。

Ｓｔｅｐ２１は、第２の実施の形態と同じである。

上記の一連の動作は、停止命令が出力されるまで繰り返して実行することができる。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係る操作入力装置１は、操作パネル１０を介して押下操作され、押下操作により荷重を受けて第１の検出電圧ΔＶpz1を発生する第１の圧電検出部２０と、第１の圧電検出部２０と隣接して設けられ、操作パネル１０を介して押下操作により荷重を受けて第２の検出電圧ΔＶpz2を発生する第２の圧電検出部３０と、第１及び第２の検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2に基づいて、第１又は第２の圧電検出部２０，３０に対する押下操作状態を検出する押下検出部４５，４６を備えた制御部４０と、を有して構成されている。第１の実施の形態では、第１の閾値である中間押下判定閾値Ｖonsを設定し、複数の圧電検出部の検出電圧が共に中間押下判定閾値Ｖonsを超えている場合は、押下判定をしない。共に中間押下判定閾値Ｖonsを超えている場合は、押下位置が不適切であると判定する。第１の圧電検出部２０と第２の圧電検出部３０の中間位置を押下操作した場合等、共に中間押下判定閾値Ｖonsを超えている場合は、どちらかが押下操作されたと判定するのは不適切であり、このような場合の誤検出を防止することが可能となる。
（２）第２の実施の形態では、第２の閾値である、第１及び第２の検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2の差分が所定の値以下かどうかを判定するための差分判定閾値Ｖthを設定する。この差分判定閾値Ｖthは、隣接する圧電検出部の検出電圧の差分が所定の値以下の場合は、押下判定閾値Ｖonを超えていても押下判定をしないようにするものである。隣接する圧電検出部の検出電圧の差分が所定の値以下の場合は、押下位置が不適切であると判定する。検出電圧ΔＶpz1、ΔＶpz2が互いに近すぎる値の場合に、どちらかが押下操作されたと判定するのは不適切であり、このような場合の誤検出を防止することが可能となる。
（３）第３の実施の形態は、第１の実施の形態と第２の実施の形態を組み合わせたものである。中間押下判定閾値Ｖons、及び差分判定閾値Ｖthを設定し、制御部４０がこれらに基づいて押下判定を行なうことにより、誤検出を十分に防止することが可能となる。これらにより、不適切な押下操作を排除して誤検出を抑制することができる操作入力装置を提供することが可能となる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…操作入力装置、１０…操作パネル、１０ａ…縁部
２０、３０…圧電検出部、２０ａ、３０ａ…縁部、２１、３１…圧電素子材料、２２、３２…金属シム、２４、３４…プッシャー
４０…制御部、４５、４６…押下検出部、４８…記憶部
７０…ベース、７０ａ…凹部
１００…指
Ｖon…押下判定閾値、Ｖons…中間押下判定閾値、Ｖth…差分判定閾値

Claims (3)

1. 操作パネルを介して押下操作され、前記押下操作により荷重を受けて第１の検出電圧を発生する第１の圧電検出部と、
   前記第１の圧電検出部と隣接して設けられ、前記操作パネルを介して押下操作により荷重を受けて第２の検出電圧を発生する第２の圧電検出部と、
   前記第１及び第２の検出電圧に基づいて、前記第１又は第２の圧電検出部に対する押下操作状態を検出する押下検出部を備えた制御部と、
   を有する操作入力装置。
2. 前記制御部は、前記押下検出部において、前記第１の検出電圧及び前記第２の検出電圧の双方が、所定の第１の閾値を超えた場合は、前記第１の圧電検出部及び前記第２の圧電検出部による押下操作の検出を無効とする、請求項１に記載の操作入力装置。
3. 前記制御部は、前記押下検出部において、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分が、所定の第２の閾値を超えた場合のみ、前記第１の圧電検出部又は前記第２の圧電検出部による押下操作の検出を有効とする、請求項１又は２に記載の操作入力装置。

Images