JP2024027958A

JP2024027958A - 検出装置及び検出方法

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Publication number: JP2024027958A
Application number: JP2022131189A
Authority: JP
Inventors: 隆志加藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2024-03-01

Abstract

【課題】リリース判定を精度良く実施できる検出装置及び検出方法を提供する。【解決手段】検出装置１は、押圧力に応じた起電力を発生する圧電素子３と、起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定部７と、を備え、圧電素子３は、タップに対応する正のタップ電圧Ｖｔを発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧Ｖｒを発生させ、判定部７は、タップ電圧Ｖｔの発生後の所定期間をリリース判定除外期間Ｔとし、当該リリース判定除外期間Ｔが経過した後に、リリース電圧Ｖｒとリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、検出装置及び検出方法に関する。

従来の検出装置として、例えば特許文献１に記載の電子機器がある。この電子機器は、操作者からの入力を受け付ける操作部と、操作部に対する接触を検出する接触検出部と、操作部に対する押圧荷重の変化を検出する圧電素子と、圧電素子が第１押圧荷重の変化を検出したときに第１処理を実行する制御部とを備えている。制御部は、圧電素子が第２押圧荷重の変化を検出し、且つ、第１押圧荷重が検出されてから第２押圧荷重が検出されるまでの間に接触検出部が接触を検出し続けたとき、第２処理を実行する。

国際公開第ＷＯ２０１７／１２２４６６号

上述のような検出装置は、圧電素子に押圧力が加わることによる歪みに応じて起電力が生じる、いわゆる圧電効果現象を利用している。すなわち、検出装置は、圧電素子が押圧力に応じた起電力を発生させ、発生した起電力と閾値とに基づいて、操作部に対する操作者の指などのタップ及びリリースを判定する。圧電素子を用いた検出装置では、タップの有無の判定に加え、タップの強さの判定が可能である。

一方、かかる検出装置では、指などのタップに付随して、検出装置が取り付けられる筐体の弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力が圧電素子で生じてしまうことがある。この付随起電力がリリース判定閾値を超えると誤ったリリース判定がなされるため、リリース判定の精度が低下してしまうことが考えられる。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、リリース判定を精度良く実施できる検出装置及び検出方法を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る検出装置は、押圧力に応じた起電力を発生する圧電素子と、起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定部と、を備え、圧電素子は、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、判定部は、タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。

この検出装置では、タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。この検出装置では、タップ電圧の発生後の所定期間に圧電素子で生じた起電力は無視され、その強弱に関わらずリリース判定閾値との比較は行われない。これにより、筐体の弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力がタップの後に生じたとしても、当該付随起電力によって誤ったリリース判定がなされることを防止できる。したがって、この検出装置では、リリース判定を精度良く実施できる。

リリース判定除外期間は、タップ電圧のピーク時刻からの所定期間であってもよい。タップ電圧がピークとなる時刻は、圧電素子に加わる押圧力によって定まるが、ピーク後のタップ電圧の推移は、圧電素子によって個体差がある。したがって、タップ電圧のピーク時刻をリリース判定除外期間の開始時刻とすることで、圧電素子の個体差に依らずにリリース判定除外期間を設定できる。

リリース判定除外期間は、２０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃであってもよい。タップ電圧の発生後の付随起電力は、経験的にタップ電圧の発生後２０ｍｓｅｃ未満に発生する傾向がある。したがって、リリース判定除外期間を２０ｍｓｅｃ以上とすることで、付随起電力によって誤ったリリース判定がなされることを十分な確実性をもって防止できる。また、リリース判定除外期間を１００ｍｓｅｃ以下とすることで、リリース判定除外期間が過剰に拡大せず、リリース判定除外期間にリリース電圧が発生してしまうことを抑制できる。

判定部は、タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行ってもよい。これにより、タップ判定を簡易な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。

判定部は、タップ電圧のピーク電圧値に基づいてタップの強さを判定してもよい。これにより、タップの強弱を簡単な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。

判定部は、リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行ってもよい。リリース電圧の時間積分値は、指が長押しされたか否かに関わらず、最終的に一定の値に到達する。したがって、リリース電圧の時間積分値の最終的な到達値よりも低い値にリリース判定閾値を設定することで、押圧力の加わり方に依らずにリリース判定を精度良く実施できる。

検出装置は、リリース電圧の正負を反転させる電圧反転回路を更に備え、判定部は、電圧反転回路によって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行ってもよい。例えばマイクロコントローラで判定部を構成する場合、マイクロコントローラには正の電圧を入力することが好ましい。したがって、電圧反転回路によって負のリリース電圧を正のリリース電圧に変換することで、リリース電圧の時間積分値をマイクロコントローラで好適に演算することができる。

本開示の一側面に係る検出方法は、押圧力に応じた起電力を圧電素子によって発生させる発生ステップと、起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定ステップと、を備え、発生ステップでは、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、判定ステップでは、タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。

この検出方法では、タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。この検出方法では、タップ電圧の発生後の所定期間に圧電素子で生じた起電力は無視され、その強弱に関わらずリリース判定閾値との比較は行われない。これにより、筐体の弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力がタップの後に生じたとしても、当該付随起電力によって誤ったリリース判定がなされることを防止できる。したがって、この検出方法では、リリース判定を精度良く実施できる。

判定ステップでは、タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行ってもよい。これにより、タップ判定を簡易な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。

判定ステップでは、タップ電圧のピーク電圧値に基づいてタップの強さを判定してもよい。これにより、タップの強弱を簡単な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。

判定ステップでは、リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行ってもよい。リリース電圧の時間積分値は、指が長押しされたか否かに関わらず、最終的に一定の値に到達する。したがって、リリース電圧の時間積分値の最終的な到達値よりも低い値にリリース判定閾値を設定することで、押圧力の加わり方に依らずにリリース判定を精度良く実施できる。

検出方法は、リリース電圧の正負を反転させる反転ステップを更に備え、判定ステップでは、反転ステップによって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行ってもよい。例えばマイクロコントローラで判定部を構成する場合、マイクロコントローラには正の電圧を入力することが好ましい。したがって、電圧反転回路によって負のリリース電圧を正のリリース電圧に変換することで、リリース電圧の時間積分値をマイクロコントローラで好適に演算することができる。

本開示によれば、リリース判定を精度良く実施できる。

本開示の一実施形態に係る検出装置を示す概略図である。タップ及びリリースに対して圧電素子で発生する起電力の一例を示す図である。図１に示した検出装置におけるタップ判定を示す図である。長押し入力がなされた場合に圧電素子で発生する起電力の典型例を示す図である。図１に示した検出装置におけるリリース判定を示す図である。図１に示した検出装置の動作を示すフローチャートである。リリース判定の変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る検出装置及び検出方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る検出装置を示す概略図である。図１に示すように、検出装置１は、ベース板２と、ベース板２の一面側に配置された圧電素子３と、圧電素子３に電気的に接続された配線部材４と、検出装置１の動作を制御する制御部５とを備えて構成されている。検出装置１では、例えば指などの接触等によってベース板２に付加される応力（ベース板２の歪み）に基づき、圧電素子３からの起電力が得られるようになっている。圧電素子３からの起電力は、配線部材４を介して制御部５に出力される。

図１の例では、検出装置１は、外部装置（不図示）の筐体Ｋの裏面に取り付けられている。筐体Ｋは、金属製であってもよく、樹脂製であってもよい。検出装置１と筐体Ｋとの接合には、例えば両面テープ、接着剤などを用いることができる。検出装置１と筐体Ｋとの接合にあたっては、ベース板２の全面を筐体Ｋの裏面に接合してもよい。また、筐体Ｋの裏面に凹部を設け、当該凹部をベース板２で塞いた状態でベース板２の周縁部を凹部の開口縁部に接合してもよい。筐体Ｋへの接合状態において、ベース板２は、必ずしも平坦となっていなくてもよく、湾曲した状態となっていてもよい。

ベース板２は、例えば導電性を有する金属材料によって矩形状に形成されている。ベース板２の平面形状は、例えば正方形状となっている。ベース板２は、振動板として構成されていてもよい。ベース板２の構成材料としては、例えばＮｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ、黄銅、ステンレス鋼などが挙げられる。ベース板２は、互いに対向する一対の主面を有している。主面の一方は、筐体Ｋの裏面に接合される面である。主面の他方は、圧電素子３が配置される面である。

圧電素子３は、圧電素体と、一対の外部電極とを備えている。圧電素体は、厚さ方向に扁平な直方体形状をなしている。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている形状、角部及び稜線部が丸められている形状も含まれる。圧電素子３は、例えば圧電素体の中心とベース板２の中心とを一致させた状態で、ベース板２の主面の他方に接合されている。圧電素子３とベース板２との接合には、例えば両面テープ、接着剤などを用いることができる。

圧電素体は、一対の主面を有している。主面の一方は、ベース板２側を向く面である。主面の他方は、ベース板２と反対側を向く面である。一対の主面は、圧電素子３の平面視において、互いに同形状となっている。ここでは、一対の主面は、例えばベース板２よりも一辺の長さが小さい正方形状となっている。圧電素体の厚さは、例えばベース板２の厚さよりも大きくなっている。圧電素子３の平面視において、圧電素体の中心は、ベース板２の中心と一致している。また、圧電素子３の平面視において、圧電素体の各辺は、ベース板２の各辺とそれぞれ平行になっている。

圧電素体は、内部電極を有しておらず、単層の圧電体層によって構成されている。圧電体層は、圧電材料によって構成されている。本実施形態では、圧電体層は、圧電セラミック材料によって構成されている。圧電セラミック材料としては、例えばＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３］、チタン酸バリウムなどが挙げられる。圧電体層は、例えば上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体によって構成されている。

一対の外部電極は、厚さ方向に扁平な直方体形状をなしている。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている形状、角部及び稜線部が丸められている形状も含まれる。一対の外部電極の厚さは、互いに同程度となっており、いずれも圧電素体の厚さに比べて十分小さくなっている。外部電極は、導電性材料によって構成されている。導電性材料としては、例えばＡｇ、Ｐｄ、Ａｇ－Ｐｄ合金などが挙げられる。外部電極は、例えば上述した導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体によって構成されている。

配線部材４は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）によって構成されている。配線部材４は、導体をカバー材で覆った構造を有している。導体は、例えば銅などの導電性に優れた材料によって形成されている。カバー材は、例えばポリイミド樹脂などの非導電性の樹脂によって形成されている。配線部材４の一端は、圧電素子３の一対の外部電極に対して電気的に接続されている。配線部材４の他端は、ベース板２の面内方向に引き出され、圧電素子３で生じる起電力の出力先となる制御部５に対して電気的に接続されている。

図２は、タップ及びリリースに対して圧電素子で発生する起電力の一例を示す図である。同図に示すように、操作者の指などによって筐体Ｋのおもて面に対してタップ及びリリースがなされると、圧電素子３において押圧力に応じた起電力が発生する。典型的には、圧電素子３は、タップに対応する正のタップ電圧Ｖｔを発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧Ｖｒを発生させる。タップ電圧Ｖｔ及びリリース電圧Ｖｒは、例えば時間軸に対して正弦波状の波形を有している。

また、指などのタップに付随して、検出装置１が取り付けられる筐体Ｋの弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力Ｖｆが圧電素子３で生じることがある。付随起電力Ｖｆは、リリースの動作とは無関係に生じ得る起電力である。図２の例では、タップ電圧Ｖｔに連続して負の付随起電力Ｖｆが発生している。付随起電力Ｖｆは、タップ電圧Ｖｔ及びリリース電圧Ｖｒと同様に、例えば時間軸に対して正弦波状の波形を有している。付随起電力Ｖｆは、タップ電圧Ｖｔと比較して瞬間的に発生する。付随起電力Ｖｆの発生から消滅までの時間幅は、タップ電圧Ｖｔの発生から消滅までの時間幅に比べて十分に小さく、典型的には２０ｍｓｅｃ未満となっている。

制御部５は、物理的には、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、ＣＰＵ等のプロセッサ（演算回路）、通信インターフェイス、ハードディスク等の格納部を備えたコンピュータシステムによって構成されている。制御部５は、メモリに格納されるプログラムをコンピュータシステムのＣＰＵで実行することにより機能する。制御部５は、マイクロコントローラ、集積回路などによって構成されていてもよい。本実施形態では、制御部５は、マイクロコントローラによって構成されている。

制御部５は、図１に示すように、電圧反転回路６と、判定部７とを含んで構成されている。電圧反転回路６は、圧電素子３から出力される起電力に事前処理を施す部分である。電圧反転回路６は、例えばブリッジ回路によって構成されている。電圧反転回路６は、正の電圧が入力された場合には、そのまま正の電圧を出力し、負の電圧が入力された場合には、正負を反転させて正の電圧を出力する。すなわち、電圧反転回路６は、圧電素子３から入力される正のタップ電圧Ｖｔをそのまま判定部７に出力し、圧電素子３から入力される負のリリース電圧Ｖｒを正のリリース電圧Ｖｒに変換して判定部７に出力する（図２参照）。

判定部７は、圧電素子３で発生した起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う部分である。タップ判定とは、筐体Ｋに指などが接触した状態となったことの判定である。リリース判定とは、タップ判定後に筐体Ｋから指などが離間した状態となったことの判定である。タップがなされた際、判定部７には、図３に示すように、電圧反転回路６からの正のタップ電圧Ｖｔが入力される。判定部７は、タップ判定に用いるタップ判定閾値Ｓｔを保有し、電圧反転回路６から入力される正のタップ電圧Ｖｔの電圧値とタップ判定閾値Ｓｔとの比較に基づいてタップ判定を行う。判定部７は、タップ電圧Ｖｔの電圧値がタップ判定閾値Ｓｔを超えたタイミングでタップ判定を行う。

また、判定部７は、タップ判定の後、タップ電圧Ｖｔのピーク電圧値Ｖｔｐを取得する。判定部７は、取得したタップ電圧Ｖｔのピーク電圧値Ｖｔｐに基づいてタップの強さを判定する。ピーク電圧値Ｖｔｐは、例えばタップ電圧Ｖｔの現在値と前回検出値とを比較によって取得できる。具体的には、タップ電圧Ｖｔの現在値が前回検出値を下回ったときに、当該前回検出値をピーク電圧値Ｖｔｐとすることができる。

一方、圧電素子３に加わる押圧力の態様は、タップ及びリリースの仕方によって様々である。圧電素子３は、例えば図４に示すように、弱い押圧力に応じた弱いリリース電圧Ｖｒを比較的長い期間にわたって発生させる。この場合、実際には筐体Ｋから指などが離間しているにも関わらず、リリース電圧Ｖｒがリリース判定閾値Ｓｒを超えず、リリース判定が正しくなされないことが考えられる。長押しを想定してリリース判定閾値Ｓｒを単純に小さい値に設定すると、ノイズなどによってリリース電圧Ｖｒがリリース判定閾値Ｓｒを超えたと判断され、リリース判定の精度が低下してしまうことも考えられる。

そこで、本実施形態では、リリースがなされた際、判定部７は、図５に示すように、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉを算出する。リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉは、リリース電圧Ｖｒの入力時点から緩やかに増加し、その後、増加の傾きが大きくなる立ち上がり部分Ｖｉｋを経て再び緩やかに増加し、一定の値に到達する。指が早押しされた場合（図５のグラフＡ）は、増加の立ち上がり部分Ｖｉｋが時間的に早く出現し、指が長押しされた場合（図５のグラフＢ）は、増加の立ち上がり部分Ｖｉｋが時間的に遅く出現する。つまり、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉは、指が長押しされたか否かに関わらず、リリースの開始から終了までの期間の全体にわたって増加する。

判定部７は、リリース判定に用いるリリース判定閾値Ｓｉを保有している。リリース判定閾値Ｓｉは、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉに対して設定された値であり、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉの最終的な到達値よりも低い値に設定されている。時間積分値Ｖｉの最終的な到達値は、例えば図２に示したようなリリース判定閾値Ｓｒを超えるリリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉに基づいて予め算出される。判定部７は、時間積分値Ｖｉとリリース判定閾値Ｓｉとの比較に基づいてリリース判定を行う。判定部７は、時間積分値Ｖｉがリリース判定閾値Ｓｉを超えたタイミングでリリース判定を行う。

本実施形態では、タップ判定の後にリリース判定を行うにあたって、上述した付随起電力Ｖｆがリリース判定に影響しないように、タップ電圧Ｖｔの発生後の所定期間をリリース判定除外期間Ｔとして設定する。本実施形態では、図３に示すように、リリース判定除外期間Ｔは、タップ電圧Ｖｔのピーク時刻ｔｐからの所定期間となっている。リリース判定除外期間Ｔは、タップ電圧Ｖｔの発生後の付随起電力Ｖｆの発生期間に基づいて、検出装置１の個体毎に設定することができる。付随起電力Ｖｆは、経験的に、タップ電圧の発生後２０ｍｓｅｃ未満に発生する傾向がある。このことを考慮し、リリース判定除外期間Ｔは、例えば２０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃとなっている。

判定部７は、タップ判定及びタップの強さの判定を実施した後、リリース判定除外期間Ｔが経過したかを判断する。判定部７は、リリース判定除外期間Ｔが経過するまでは、圧電素子３から起電力が入力された場合であっても当該起電力を無視し、その強弱に関わらず、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉとリリース判定閾値Ｓｉとの比較を行わない。判定部７は、リリース判定除外期間Ｔが経過した後に、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉとリリース判定閾値Ｓｉとの比較に基づいてリリース判定を行う。

なお、図２の例では、タップ電圧Ｖｔに連続して負の付随起電力Ｖｆを図示しているが、本実施形態のように電圧反転回路６を用いる場合、当該電圧反転回路６によって付随起電力Ｖｆの正負が反転し、正の付随起電力Ｖｆが判定部７に入力される。判定部７は、リリース判定除外期間Ｔが経過するまでは、この正の付随起電力Ｖｆを無視し、その強弱に関わらず、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉとリリース判定閾値Ｓｉとの比較を行わない。

判定部７は、タップ判定、タップの強さの判定、及びリリース判定の結果を示す情報をそれぞれ生成し、外部装置に出力する。外部装置では、受け取った各情報に基づく処理が実行される。

図６は、図１に示した検出装置の動作を示すフローチャートである。図７に示すように、検出装置１では、まず、タップ電圧Ｖｔの検出がなされる（ステップＳ０１）。次に、タップ電圧Ｖｔがタップ判定閾値Ｓｔを超えたか否かの判断がなされる（ステップＳ０２）。ステップＳ０２においてタップ電圧Ｖｔがタップ判定閾値Ｓｔを超えていないと判断された場合、ステップＳ０１に戻り、タップ電圧Ｖｔの検出が継続される。ステップＳ０２においてタップ電圧Ｖｔがタップ判定閾値Ｓｔを超えていないと判断された場合、タップ判定がなされる（ステップＳ０３）。

タップ判定の後、タップ電圧Ｖｔの現在値と前回検出値との比較がなされ（ステップＳ０４）、タップ電圧Ｖｔの現在値が前回検出値を下回ったか否かの判断がなされる（ステップＳ０５）。ステップＳ０５において、タップ電圧Ｖｔの現在値が前回検出値以上であると判断された場合、タップ電圧Ｖｔがピークを迎えていないと見做され、ステップＳ０４及びステップＳ０５の処理が繰り返し実行される。ステップＳ０５において、タップ電圧Ｖｔの現在値が前回検出値を下回ったと判断された場合、タップ電圧Ｖｔがピークを迎えたと見做され、前回検出値がタップ時のピーク電圧値Ｖｔｐとして取得される（ステップＳ０６）。

ピーク電圧値Ｖｔｐの取得の後、リリース判定除外期間Ｔの設定が行われる（ステップＳ０７）。ここでは、ピーク電圧値Ｖｔｐに対応するピーク時刻ｔｐからの所定期間がリリース判定除外期間Ｔとして設定される。リリース判定除外期間Ｔは、例えばピーク時刻ｔｐから２０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃの範囲で設定される。リリース判定除外期間Ｔの設定の後、当該リリース判定除外期間Ｔが経過したか否かの判断がなされる（ステップＳ０８）。ステップＳ０８において、リリース判定除外期間Ｔが経過していないと判断された場合、リリース判定除外期間Ｔが経過するまでステップＳ０８を繰り返し実施する。

ステップＳ０８において、リリース判定除外期間Ｔが経過したと判断された場合、リリース電圧Ｖｒの検出がなされる（ステップＳ０９）。次に、リリース電圧Ｖｒの電圧の正負の反転がなされる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、圧電素子３から出力された負のリリース電圧Ｖｒが正のリリース電圧Ｖｒに変換される。電圧の変換後、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉの演算が行われ（ステップＳ１１）、当該時間積分値Ｖｉがリリース判定閾値Ｓｒを超えたか否かの判断がなされる（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、時間積分値Ｖｉがリリース判定閾値Ｓｒを超えていないと判断された場合、ステップＳ０９に戻り、リリース電圧Ｖｒの検出が継続される。ステップＳ１２において、時間積分値Ｖｉがリリース判定閾値Ｓｒを超えたと判断された場合、リリース判定がなされ（ステップＳ１３）、処理が終了する。

以上説明したように、検出装置１では、タップ電圧Ｖｔの発生後の所定期間をリリース判定除外期間Ｔとし、当該リリース判定除外期間Ｔが経過した後に、リリース電圧Ｖｒとリリース判定閾値Ｓｉとの比較に基づいてリリース判定を行う。この検出装置１では、タップ電圧Ｖｔの発生後の所定期間に圧電素子３で生じた起電力は無視され、その強弱に関わらずリリース判定閾値Ｓｉとの比較は行われない。これにより、筐体Ｋの弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力Ｖｆがタップの後に生じたとしても、当該付随起電力Ｖｆによって誤ったリリース判定がなされることを防止できる。したがって、検出装置１では、リリース判定を精度良く実施できる。

本実施形態では、リリース判定除外期間Ｔは、タップ電圧Ｖｔのピーク時刻ｔｐからの所定期間となっている。。タップ電圧Ｖｔがピークとなる時刻は、圧電素子３に加わる押圧力によって定まるが、ピーク後のタップ電圧Ｖｔの推移は、圧電素子３によって個体差がある。したがって、タップ電圧Ｖｔのピーク時刻ｔｐをリリース判定除外期間Ｔの開始時刻とすることで、圧電素子３の個体差に依らずにリリース判定除外期間Ｔを設定できる。

本実施形態では、リリース判定除外期間Ｔは、２０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃとなっている。タップ電圧Ｖｔの発生後の付随起電力Ｖｆは、経験的にタップ電圧Ｖｔの発生後２０ｍｓｅｃ未満に発生する傾向がある。したがって、リリース判定除外期間Ｔを２０ｍｓｅｃ以上とすることで、付随起電力Ｖｆによって誤ったリリース判定がなされることを十分な確実性をもって防止できる。また、リリース判定除外期間Ｔを１００ｍｓｅｃ以下とすることで、リリース判定除外期間Ｔが過剰に拡大せず、リリース判定除外期間Ｔにリリース電圧Ｖｒが発生してしまうことを抑制できる。

本実施形態では、判定部７は、タップ電圧Ｖｔの電圧値とタップ判定閾値Ｓｔとの比較に基づいてタップ判定を行っている。すなわち、判定部７は、タップ電圧Ｖｔの時間積分値の算出を行わず、タップ電圧Ｖｔの電圧値とタップ判定閾値Ｓｔとの比較に基づいてタップ判定を実施する。これにより、タップ判定を簡易な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。

本実施形態では、判定部は、タップ電圧Ｖｔのピーク電圧値Ｖｔｐに基づいてタップの強さを判定している。すなわち、判定部７は、タップ電圧Ｖｔの時間積分値の算出を行わず、タップ電圧Ｖｔのピーク電圧値Ｖｔｐに基づいてタップの強さの判定を実施する。これにより、タップの強弱を簡単な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。

本実施形態では、判定部７は、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉを算出し、当該時間積分値Ｖｉとリリース判定閾値Ｓｉとの比較に基づいてリリース判定を行っている。リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉは、指が長押しされたか否かに関わらず、最終的に一定の値に到達する。したがって、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉの最終的な到達値よりも低い値にリリース判定閾値Ｓｉを設定することで、押圧力の加わり方に依らずにリリース判定を精度良く実施できる。

本実施形態では、検出装置１は、リリース電圧Ｖｒの正負を反転させる電圧反転回路６を備えている。そして、判定部７は、電圧反転回路６によって正負を反転させた後の正のリリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉを算出し、当該時間積分値Ｖｉとリリース判定閾値Ｓｉとの比較に基づいてリリース判定を行っている。例えばマイクロコントローラで判定部７を構成する場合、マイクロコントローラには正の電圧を入力することが好ましい。したがって、電圧反転回路６によって負のリリース電圧Ｖｒを正のリリース電圧Ｖｒに変換することで、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉをマイクロコントローラで好適に演算することができる。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、負のリリース電圧Ｖｒを電圧反転回路６によって正のリリース電圧Ｖｒに変換した後に時間積分値Ｖｉを算出しているが、判定部７をマイクロコントローラ以外の他の演算装置で構成する場合には、電圧反転回路６の配置を省略し、負のリリース電圧Ｖｒから直接に時間積分値Ｖｉを算出してもよい。

また、上記実施形態では、リリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉを算出し、当該時間積分値Ｖｉとリリース判定閾値Ｓｉとの比較に基づいてリリース判定を行っているが、リリース判定にあたって必ずしもリリース電圧Ｖｒの時間積分値Ｖｉを用いなくてもよい。例えば図７に示すように、リリース電圧Ｖｒに対するリリース判定閾値Ｓｒを設定し、リリース電圧Ｖｒとリリース判定閾値Ｓｒとの比較に基づいてリリース判定を行う態様であってもよい。

本開示の要旨は、以下の［１］～［１６］のとおりである。
［１］押圧力に応じた起電力を発生する圧電素子と、前記起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定部と、を備え、前記圧電素子は、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、前記判定部は、前記タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、前記リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う検出装置。
［２］前記リリース判定除外期間は、前記タップ電圧のピーク時刻からの所定期間である［１］記載の検出装置。
［３］前記リリース判定除外期間は、２０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃである［１］又は［２］記載の検出装置。
［４］前記判定部は、前記タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行う［１］～［３］のいずれか記載の検出装置。
［５］前記判定部は、前記タップ電圧のピーク電圧値に基づいて前記タップの強さを判定する［１］～［４］のいずれか記載の検出装置。
［６］前記判定部は、前記リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う［１］～［５］のいずれか記載の検出装置。
［７］前記リリース電圧の正負を反転させる電圧反転回路を更に備え、前記判定部は、前記電圧反転回路によって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う［６］記載の検出装置。
［８］押圧力に応じた起電力を発生させる発生ステップと、前記起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定ステップと、を備え、前記発生ステップでは、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、前記判定ステップでは、前記タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、前記リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う検出方法。
［９］前記リリース判定除外期間は、前記タップ電圧のピーク時刻からの所定期間である［９］記載の検出方法。
［１０］前記リリース判定除外期間は、２０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃである［８］又は［９］記載の検出方法。
［１１］前記判定ステップでは、前記タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行う［８］～［１０］のいずれか記載の検出方法。
［１２］前記判定ステップでは、前記タップ電圧のピーク電圧値に基づいて前記タップの強さを判定する［８］～［１１］のいずれか記載の検出方法。
［１３］前記判定ステップでは、前記リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う［８］～［１２］のいずれか記載の検出方法。
［１４］前記リリース電圧の正負を反転させる反転ステップを更に備え、前記判定ステップでは、前記反転ステップによって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う［１３］記載の検出方法。

１…検出装置、３…圧電素子、６…電圧反転回路、７…判定部、Ｖｔ…タップ電圧、Ｖｒ…リリース電圧、Ｖｉ…リリース電圧の時間積分値、Ｓｔ…タップ判定閾値、Ｓｉ…リリース判定閾値、Ｔ…リリース判定除外期間。

Claims

押圧力に応じた起電力を発生する圧電素子と、
前記起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定部と、を備え、
前記圧電素子は、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、
前記判定部は、前記タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、前記リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う検出装置。
前記リリース判定除外期間は、前記タップ電圧のピーク時刻からの所定期間である請求項１記載の検出装置。
前記リリース判定除外期間は、２０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃである請求項１記載の検出装置。
前記判定部は、前記タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行う請求項１～３のいずれか一項記載の検出装置。
前記判定部は、前記タップ電圧のピーク電圧値に基づいて前記タップの強さを判定する請求項１～３のいずれか一項記載の検出装置。
前記判定部は、前記リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う請求項１～３のいずれか一項記載の検出装置。
前記リリース電圧の正負を反転させる電圧反転回路を更に備え、
前記判定部は、前記電圧反転回路によって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う請求項６記載の検出装置。
押圧力に応じた起電力を圧電素子によって発生させる発生ステップと、
前記起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定ステップと、を備え、
前記発生ステップでは、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、
前記判定ステップでは、前記タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、前記リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う検出方法。
前記リリース判定除外期間は、前記タップ電圧のピーク時刻からの所定期間である請求項８記載の検出方法。
前記リリース判定除外期間は、２０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃである請求項８記載の検出方法。
前記判定ステップでは、前記タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行う請求項８～１０のいずれか一項記載の検出方法。
前記判定ステップでは、前記タップ電圧のピーク電圧値に基づいて前記タップの強さを判定する請求項８～１０のいずれか一項記載の検出方法。
前記判定ステップでは、前記リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う請求項８～１０のいずれか一項記載の検出方法。
前記リリース電圧の正負を反転させる反転ステップを更に備え、
前記判定ステップでは、前記反転ステップによって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う請求項１３記載の検出方法。