JP5710214B2 - Input device and control method of input device - Google Patents

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Description

本発明は、タッチセンサを備える入力装置および入力装置の制御方法に関するものである。   The present invention relates to an input device including a touch sensor and a method for controlling the input device.

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基準を満たした際に、タッチ面を振動させて指等の押圧対象に、メタルドームスイッチのような押しボタンスイッチをプッシュした場合に、メタルドームが座屈した際に感じられるクリック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 inconvenience, the present applicant detects a pressing load on the touch surface of the touch sensor, and vibrates the finger when the detected load satisfies a predetermined standard for presenting a tactile sensation. When a push button switch such as a metal dome switch is pushed to the object to be pressed, an input device has been developed that presents a click sensation that can be felt when the metal dome is buckled.

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基準を満たすとクリック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 satisfies a predetermined standard, a click tactile sensation is presented, so that an erroneous operation due to the unintended touch described above is induced or a sense of incongruity is given. Thus, it is possible to reliably prevent the operator from recognizing that the input is accepted by the operator.

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て押圧対象に触感を呈示す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 have developed a device shared as an actuator that vibrates the sensor and the touch surface to present a tactile sensation to the object to be pressed.

ところが、本出願人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、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、この場合、圧電素子を圧電制御回路に接続し、該圧電制御回路により圧電素子の出力電圧に基づいて押圧荷重を検出し、押圧荷重が触感を呈示する所定の基準を満たした際に、圧電制御回路から圧電素子に駆動信号を供給して、圧電素子を振動させる構成が想定される。   However, according to various experimental studies by the present applicant, 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, in this case, when the piezoelectric element is connected to the piezoelectric control circuit, the pressing load is detected based on the output voltage of the piezoelectric element by the piezoelectric control circuit, and the pressing load satisfies a predetermined criterion for presenting tactile sensation, A configuration in which a drive signal is supplied from the piezoelectric control circuit to the piezoelectric element to vibrate the piezoelectric element is assumed.

例えば、図8に示すように、圧電素子の出力電圧Vsが、押圧対象によるタッチセンサの押圧によって上昇し、触感を呈示する基準の押圧荷重に相当する基準電圧Vrefに達した時点Pで、圧電素子に所要の駆動信号Vdを印加して圧電素子を駆動する。これにより、操作者に対して、メタルドームスイッチのような押しボタンスイッチをプッシュした場合に、メタルドームが座屈した際に感じられるクリック触感を呈示することができる。なお、図8では、駆動信号Vdとして、所定周波数のサイン波1周期を印加した場合を示している。   For example, as shown in FIG. 8, at the time point P when the output voltage Vs of the piezoelectric element rises due to the pressing of the touch sensor by the object to be pressed and reaches a reference voltage Vref corresponding to a reference pressing load for presenting tactile sensation, A required drive signal Vd is applied to the element to drive the piezoelectric element. Thereby, when a push button switch such as a metal dome switch is pushed to the operator, a tactile sensation felt when the metal dome is buckled can be presented. FIG. 8 shows a case where one cycle of a sine wave having a predetermined frequency is applied as the drive signal Vd.

しかしながら、この場合、圧電素子は、負荷がかかった状態、すなわち、押圧対象によるタッチセンサの押圧下で振動させることになる。このため、圧電素子を振動させる駆動信号Vdは、押圧対象による押圧によって生じる出力電圧Vsよりも大きく、例えば30Vp-pとなる。しかも、この駆動信号Vdは、圧電素子の出力電圧Vsが基準電圧Vrefにある状態で、その出力電圧Vs(基準電圧Vref)に重畳して印加される。このため、圧電素子によっては、使用可能な電圧範囲を超えることになって、使用可能な圧電素子が制限されることになる。   However, in this case, the piezoelectric element vibrates in a loaded state, that is, under the pressure of the touch sensor by the pressing target. For this reason, the drive signal Vd that vibrates the piezoelectric element is larger than the output voltage Vs generated by the pressing by the pressing target, for example, 30 Vp-p. In addition, the drive signal Vd is applied in a state of being superimposed on the output voltage Vs (reference voltage Vref) in a state where the output voltage Vs of the piezoelectric element is at the reference voltage Vref. For this reason, depending on the piezoelectric element, the usable voltage range is exceeded, and the usable piezoelectric element is limited.

その対策として、圧電素子の出力電圧Vsに基づいて押圧荷重を検出する荷重検出部と、駆動信号Vdにより圧電素子を駆動する圧電素子駆動部とを分離して設け、これら荷重検出部と圧電素子駆動部とを圧電素子に選択的に接続するようにして、圧電素子の駆動を制御する構成が想定される。これにより、例えば、図9に示すように、荷重検出部により圧電素子の出力電圧Vsが触感を呈示する基準電圧Vrefに達したのを検出した時点Pで、圧電素子の接続を圧電素子駆動部に切換えて、圧電素子駆動部により圧電素子を駆動信号Vdで振動させてクリック触感を提示することができる。   As a countermeasure, a load detection unit that detects a pressing load based on the output voltage Vs of the piezoelectric element and a piezoelectric element driving unit that drives the piezoelectric element by a drive signal Vd are provided separately, and the load detection unit and the piezoelectric element are provided. A configuration is conceivable in which driving of the piezoelectric element is controlled by selectively connecting the driving unit to the piezoelectric element. Thus, for example, as shown in FIG. 9, the connection of the piezoelectric element is connected at the point P when the load detection unit detects that the output voltage Vs of the piezoelectric element has reached the reference voltage Vref that provides tactile sensation. The piezoelectric element drive unit can vibrate the piezoelectric element with the drive signal Vd to present a click feeling.

ところが、本発明者による更なる実験検討によると、上記のように荷重検出部と圧電素子駆動部とを分離して圧電素子の駆動を制御する場合、圧電素子の駆動後に荷重検出部で検出される圧電素子の出力電圧Vsは、実際には、図9に示したようには変化せず、荷重検出を開始する直前に圧電素子駆動部から印加された駆動信号Vdによる影響、もしくは押圧対象による押圧中の負荷の影響を受けることが解った。   However, according to further experimental studies by the present inventors, when the drive of the piezoelectric element is controlled by separating the load detection unit and the piezoelectric element drive unit as described above, the load detection unit detects the load after the piezoelectric element is driven. Actually, the output voltage Vs of the piezoelectric element does not change as shown in FIG. 9, and it depends on the influence of the drive signal Vd applied from the piezoelectric element drive unit immediately before the load detection is started or on the pressing target. It was found that it was affected by the load during pressing.

例えば、図9に示したように、圧電素子の出力電圧Vsが基準電圧Vrefに達したのを検出して、圧電素子に駆動信号Vdを印加して圧電素子を駆動した後、圧電素子の接続先を荷重検出部に切換えて、圧電素子の出力電圧Vsを監視すると、その出力電圧Vsは、例えば図10に示すように変化する。すなわち、圧電素子の出力電圧Vsが、タッチセンサの押圧開始によって正極性側に増加する場合、圧電素子の駆動直後の出力電圧Vsは、0Vから負極性側に比較的急峻に増加し、その後は、蓄積されている電荷の自然放電により徐々に0Vに戻る挙動を示す。   For example, as shown in FIG. 9, after detecting that the output voltage Vs of the piezoelectric element has reached the reference voltage Vref and applying the drive signal Vd to the piezoelectric element to drive the piezoelectric element, the piezoelectric element is connected. When the tip is switched to the load detection unit and the output voltage Vs of the piezoelectric element is monitored, the output voltage Vs changes as shown in FIG. 10, for example. That is, when the output voltage Vs of the piezoelectric element increases to the positive polarity side when the touch sensor starts pressing, the output voltage Vs immediately after driving the piezoelectric element increases relatively sharply from 0 V to the negative polarity side, and thereafter It shows a behavior of gradually returning to 0 V due to spontaneous discharge of accumulated charges.

このような現象は、駆動信号として、押しボタンスイッチのようなクリック触感を呈示する駆動信号を印加する場合に限らず、例えば「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駆動信号を印加する場合においても、同様であると推定される。   Such a phenomenon is not limited to the case where a drive signal that presents a click sensation like a push button switch is applied as a drive signal, but a drive signal that presents a tactile sensation that can be perceived as vibration that is felt, for example, as a “bull”. It is presumed that the same is true in the case of doing so.

このため、圧電素子の駆動後、直ちに、押圧荷重の検出を開始すると、例えば、圧電素子の残留電荷がほぼ0Vとなるまでの間に、操作者が基準電圧Vrefを超える強い押圧操作を行うと、予期せぬ触感が呈示されて、操作者に違和感を与えることになる。また、図10の場合において、例えば、荷重検出部に、正の基準電圧Vrefに対する負の基準電圧Vrefを設定して、圧電素子の駆動後、直ちに、押圧荷重の検出を開始することも考えられる。しかし、この場合には、出力電圧Vsが負の基準電圧Vrefに達した時点Qにおいて圧電素子が駆動されることになる。その結果、操作者に対して、短時間に連続してクリック触感を呈示することになって、押しボタンスイッチと異なる触感を呈示することになって、違和感を与えることになる。   For this reason, when the detection of the pressing load is started immediately after driving the piezoelectric element, for example, when the operator performs a strong pressing operation exceeding the reference voltage Vref until the residual charge of the piezoelectric element becomes approximately 0V. Unexpected tactile sensation is presented and the operator feels uncomfortable. In the case of FIG. 10, for example, a negative reference voltage Vref with respect to the positive reference voltage Vref may be set in the load detection unit, and detection of the pressing load may be started immediately after driving the piezoelectric element. . However, in this case, the piezoelectric element is driven at the time point Q when the output voltage Vs reaches the negative reference voltage Vref. As a result, the operator feels a click tactile sensation continuously for a short time, and presents a tactile sensation different from that of the push button switch, which gives a sense of incongruity.

なお、圧電素子に印加する駆動信号によっては、圧電素子の駆動後の出力電圧Vsが、図10の場合とは逆に、0Vから正極性側に変化する場合も想定される。この場合、圧電素子の駆動後、直ちに、押圧荷重の検出を開始すると、圧電素子の駆動直後に、出力電圧Vsが基準電圧Vrefに達して圧電素子が駆動されることになる。その結果、操作者に対して、短時間に連続してクリック触感を呈示することになって、同様に押しボタンスイッチとは異なる触感を呈示し、違和感を与えることになる。   Depending on the drive signal applied to the piezoelectric element, the output voltage Vs after driving the piezoelectric element may be assumed to change from 0 V to the positive polarity side, contrary to the case of FIG. In this case, if the detection of the pressing load is started immediately after the piezoelectric element is driven, the output voltage Vs reaches the reference voltage Vref immediately after the piezoelectric element is driven, and the piezoelectric element is driven. As a result, the operator feels a click tactile sensation continuously in a short time, and similarly presents a tactile sensation different from that of the push button switch, giving a sense of incongruity.

このように、圧電素子を荷重センサおよび触感呈示用のアクチュエータとして共用し、圧電素子の接続先を荷重検出部または圧電素子駆動部に切換えて、押圧荷重の検出処理と、圧電素子の駆動処理とを行う場合は、圧電素子の駆動後の出力電圧Vsが実際に押下した押圧荷重に対応しない。このため、圧電素子の駆動直後から、荷重検出部による押圧荷重の検出動作を開始して圧電素子の駆動を制御するようにすると、操作者に対して適切に触感を呈示できない場合が生じることになる。   In this way, the piezoelectric element is shared as a load sensor and an actuator for tactile sensation, and the connection destination of the piezoelectric element is switched to the load detection unit or the piezoelectric element driving unit, so that the pressing load detection process and the piezoelectric element driving process are performed. When performing the above, the output voltage Vs after driving the piezoelectric element does not correspond to the pressing load actually pressed. For this reason, if the operation of detecting the pressing load by the load detection unit is started immediately after the driving of the piezoelectric element and the driving of the piezoelectric element is controlled, the operator may not be presented with a tactile sensation appropriately. Become.

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、コストダウンおよび小型化が図れるとともに、種々の圧電素子が使用可能で、しかも操作者がタッチセンサを操作した際に、操作者に違和感を与えることなく適切に触感を呈示できる入力装置および入力装置の制御方法を提供することにある。   Accordingly, the object of the present invention made in view of the above points is to reduce the cost and reduce the size, and various piezoelectric elements can be used, and when the operator operates the touch sensor, the operator feels uncomfortable. It is an object of the present invention to provide an input device and an input device control method capable of appropriately presenting a tactile sensation without giving them.

上記目的を達成する第1の観点に係る入力装置の発明は、
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
一端が前記タッチセンサに装着され、反対の他端が開放された圧電素子と、
前記圧電素子の出力に基づいて前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出して、該押圧荷重が触感を呈示する基準を満たすか否かを判定する荷重検出部と、
前記荷重検出部が前記基準を満たすと判定した際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、を備え、
前記荷重検出部は、前記圧電素子駆動部により前記圧電素子が駆動された後、所定時間経過してから前記押圧荷重の検出を再開する、
ことを特徴とするものである。
The invention of the input device according to the first aspect to achieve the above object is as follows:
A touch sensor for detecting touch input;
One end of which is attached to the touch sensor, a piezoelectric element opposite other end of which is open,
A load detection unit that detects a pressing load on the touch surface of the touch sensor based on an output of the piezoelectric element, and determines whether the pressing load satisfies a criterion for presenting a tactile sensation;
A piezoelectric element driving unit that drives the piezoelectric element so as to present a tactile sensation with respect to a pressing target pressing the touch surface when the load detection unit determines that the reference is satisfied;
The load detector restarts detection of the pressing load after a predetermined time has elapsed after the piezoelectric element is driven by the piezoelectric element driver.
It is characterized by this.

第2の観点に係る発明は、第1の観点に係る入力装置において、
前記圧電素子に蓄積された残留電荷を放電する放電回路をさらに有し、
前記放電回路は、前記所定時間の間に前記圧電素子に蓄積されている残留電荷を放電する、
ことを特徴とするものである。
The invention according to a second aspect is the input device according to the first aspect,
A discharge circuit for discharging the residual charge accumulated in the piezoelectric element;
The discharge circuit discharges residual charges accumulated in the piezoelectric element during the predetermined time;
It is characterized by this.

第3の観点に係る発明は、第1または2の観点に係る入力装置において、
前記所定時間は40ms以下である、
ことを特徴とするものである。
The invention according to a third aspect is the input device according to the first or second aspect,
The predetermined time is 40 ms or less;
It is characterized by this.

さらに、上記目的を達成する第4の観点に係る入力装置の制御方法の発明は、
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
一端が前記タッチセンサに装着され、反対の他端が開放された圧電素子と、
前記圧電素子の出力に基づいて前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出して、該押圧荷重が触感を呈示する基準を満たすか否かを判定する荷重検出部と、
前記荷重検出部が前記基準を満たすと判定した際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、を備える入力装置の制御方法であって、
前記前記圧電素子を前記荷重検出部または前記圧電素子駆動部に選択的に接続するようにして、
前記圧電素子が前記荷重検出部に接続された状態で、前記荷重検出部が前記基準を満たすと判定した際に、前記圧電素子を前記荷重検出部から前記圧電素子駆動部へ接続を切換えて、前記圧電素子駆動部により前記圧電素子を駆動するステップと、
次に、前記圧電素子の駆動後、前記圧電素子を前記圧電素子駆動部から前記荷重検出部へ接続を切換えて、所定時間経過してから前記荷重検出部による前記押圧荷重の検出を再開するステップと、
を含むことを特徴とするものである。
Furthermore, the invention of the control method of the input device according to the fourth aspect of achieving the above object is
A touch sensor for detecting touch input;
One end of which is attached to the touch sensor, a piezoelectric element opposite other end of which is open,
A load detection unit that detects a pressing load on the touch surface of the touch sensor based on an output of the piezoelectric element, and determines whether the pressing load satisfies a criterion for presenting a tactile sensation;
An input device comprising: a piezoelectric element driving unit that drives the piezoelectric element so as to present a tactile sensation to a pressing target pressing the touch surface when the load detection unit determines that the reference is satisfied. Control method,
The piezoelectric element is selectively connected to the load detection unit or the piezoelectric element driving unit,
In a state where the piezoelectric element is connected to the load detection unit, when it is determined that the load detection unit satisfies the reference, the connection of the piezoelectric element from the load detection unit to the piezoelectric element driving unit is switched, Driving the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit;
Next, after driving the piezoelectric element, switching the connection of the piezoelectric element from the piezoelectric element driving unit to the load detecting unit, and restarting detection of the pressing load by the load detecting unit after a predetermined time has elapsed. When,
It is characterized by including.

本発明に係る入力装置は、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利用して、部品を共用している。これにより、部品点数を削減できて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て装置の小型化が図れる。また、圧電素子の出力に基づいて押圧荷重を検出する荷重検出部と、圧電素子を駆動する圧電素子駆動部とを設けているので、圧電素子駆動部により圧電素子を駆動する際に、圧電素子の出力に駆動信号を重畳することなく、駆動信号のみで圧電素子を駆動することができる。これにより、使用電圧範囲を低くできるので、種々の圧電素子が使用可能となる。しかも、圧電素子の駆動後、荷重検出部は所定時間経過してから押圧荷重の検出を再開するので、操作者に違和感を与えることなく適切に触感を呈示することが可能となる。   The input device according to the present invention uses the piezoelectric element as a load sensor that detects a pressing load on the touch surface of the touch sensor and an actuator that vibrates the touch surface by using the piezoelectric positive effect and the piezoelectric reverse effect of the piezoelectric element. And sharing parts. As a result, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced, and the installation space for the parts can be reduced and the apparatus can be downsized. In addition, since the load detection unit that detects the pressing load based on the output of the piezoelectric element and the piezoelectric element driving unit that drives the piezoelectric element are provided, the piezoelectric element is driven when the piezoelectric element is driven by the piezoelectric element driving unit. The piezoelectric element can be driven only by the drive signal without superimposing the drive signal on the output of the. As a result, the operating voltage range can be lowered, so that various piezoelectric elements can be used. In addition, after the piezoelectric element is driven, the load detection unit resumes the detection of the pressing load after a predetermined time has elapsed, so that it is possible to appropriately present the 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の一例の構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of an example of a connection switching unit illustrated in FIG. 1. 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. 本発明の第2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 2nd Embodiment of this invention. 図5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。6 is a timing chart showing a schematic operation of the input device shown in FIG. 5. 本発明の第3実施の形態に係る入力装置の概略動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining schematic operation | movement of the input device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention.

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、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, 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、制御部17からの接続切換信号により、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 selectively connects the piezoelectric element 13 to the control unit 17 or the piezoelectric element driving unit 15 according to a connection switching signal from 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は、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、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(出力信号)を制御部17に供給する。また、圧電素子13は、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から供給される駆動信号により駆動される。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。   The piezoelectric element 13 is connected to the control unit 17 via the connection switching unit 14, and supplies the control unit 17 with a voltage (output signal) due to charges generated by pressing the touch surface of the touch sensor 11. . The piezoelectric element 13 is driven by a drive signal supplied from the piezoelectric element driving unit 15 while being connected to the piezoelectric element driving unit 15 via the connection switching unit 14. Thereby, the touch sensor 11 vibrates and a tactile sensation is presented to the pressing target pressing the touch surface.

制御部17は、例えばCPU等からなり、圧電素子13の出力信号に基づいて押圧荷重を検出して、押圧荷重が触感を呈示する基準を満たすか否かを判定する荷重検出部18を有する。そして、制御部17は、タッチセンサ11からの位置情報、表示部12への表示情報、荷重検出部18による判定結果、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 and the like, and includes a load detection unit 18 that detects a pressing load based on an output signal of the piezoelectric element 13 and determines whether or not the pressing load satisfies a criterion for presenting a tactile sensation. And the control part 17 controls operation | movement of each part based on the positional information from the touch sensor 11, the display information on the display part 12, the determination result by the load detection part 18, etc.

図2は、図1に示した接続切換部14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 of an example of the connection switching unit 14 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から出力される接続切換信号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、上記の接続切換信号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 the connection switching signal a output from the control unit 17. Further, the switch circuit 22 performs on / off control of the on / off contact according to the connection 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.

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には、圧電素子13の出力信号(電圧)Vsおよび駆動信号Vdと、接続切換信号aと、圧電素子13に対する荷重検出部18および圧電素子駆動部15の動作状態とを示す。制御部17は、常時、接続切換信号aをハイ(H)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。   FIG. 3 is a timing chart showing a schematic operation of the input device according to the present embodiment. FIG. 3 shows the output signal (voltage) Vs and drive signal Vd of the piezoelectric element 13, the connection switching signal a, and the operating states of the load detector 18 and the piezoelectric element driver 15 with respect to the piezoelectric element 13. The control unit 17 always sets the connection switching signal a to the high (H) 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.

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。また、制御部17の荷重検出部18は、圧電素子13の出力電圧Vsに基づいて、タッチセンサ11に対する押圧荷重を検出して、その検出した押圧荷重が触感を呈示する基準を満たすか否かを判定する。そして、制御部17は、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、荷重検出部18により、圧電素子13の出力電圧Vsが、触感を呈示する基準の荷重(例えば、1.5N)に相当する基準電圧Vrefに達したと判定された場合、接続切換信号aを所定時間Tだけロー(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. Further, the load detection unit 18 of the control unit 17 detects a pressing load on the touch sensor 11 based on the output voltage Vs of the piezoelectric element 13, and whether or not the detected pressing load satisfies a criterion for presenting tactile sensation. Determine. Then, the control unit 17 inputs the position information from the touch sensor 11 to the input object displayed on the display unit 12, and the load detection unit 18 causes the output voltage Vs of the piezoelectric element 13 to be tactile. presentation criteria load (e.g., 1.5 N) when it is determined to reach the reference voltage Vref corresponding to, and connection switching the signal a predetermined time T 1 low (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、圧電素子駆動部15に圧電素子13が接続された状態で、圧電素子駆動部15から所定の駆動信号Vd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。   The control unit 17 drives the piezoelectric element 13 by outputting a predetermined drive signal Vd from the piezoelectric element driving unit 15 in a state where the piezoelectric element 13 is connected to the piezoelectric element driving unit 15. 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.

その後、制御部17は、圧電素子駆動部15による圧電素子13の駆動が終了すると、接続切換信号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。   Thereafter, when the driving of the piezoelectric element 13 by the piezoelectric element driving unit 15 is completed, the control unit 17 sets the connection switching signal a to H level, turns off the switch circuit 21 and returns 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.

荷重検出部18は、圧電素子13が駆動された後、所定時間が経過するまで、具体的には、例えば接続切換信号aがLレベルからHレベルに切換わった時点から所定時間Tが経過するまでは、圧電素子13からの出力電圧Vsを無効(キャンセル)とする。その後、荷重検出部18は、所定時間Tが経過した時点から、圧電素子13の出力電圧Vsを有効として、出力電圧Vsに基づく押圧荷重の検出処理を再開する。 Load detection unit 18, after the piezoelectric element 13 is driven until a predetermined time has elapsed, specifically, for example, connected switching signal a predetermined time T 2 has elapsed from the switching unusual time to H level from L level Until this is done, the output voltage Vs from the piezoelectric element 13 is invalidated (cancelled). Thereafter, the load detection unit 18, from the time the predetermined time T 2 has elapsed, the enable output voltage Vs of the piezoelectric element 13 and resumes the process of detecting the pressure load based on the output voltage Vs.

ここで、接続切換信号aをLレベルとする所定時間Tは、圧電素子13の駆動時間を含む時間で、固定的(例えば、10ms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。また、圧電素子13の駆動後、荷重検出部18において押圧荷重の検出処理を再開するまでの所定時間Tは、圧電素子13の駆動後に、圧電素子13に残留する電荷がほぼ完全に放電して出力電圧Vsがほぼ0Vになるのに充分な期間で、かつ、連続的な入力操作等における各入力操作の荷重検出に支障をきたさない時間とする。この、所定時間Tは、例えば40ms以下とする。 Here, the predetermined time T 1 to the connection switching signal a and L level at time including the driving time of the piezoelectric element 13, fixed (e.g., about 10 ms) or set, or drive corresponding to tactile presenting It is automatically set according to the driving time by the signal. Further, after the driving of the piezoelectric element 13, the predetermined time T 2 of the before resuming the process of detecting the pressure load in the load detection unit 18, after the driving of the piezoelectric element 13, the charge remaining in the piezoelectric element 13 is almost completely discharged Thus, the period is a period sufficient for the output voltage Vs to be approximately 0 V and a period that does not hinder the load detection of each input operation in a continuous input operation or the like. The predetermined time T 2 are, for example, 40ms or less.

このように、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て押圧対象に触感を呈示す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 load that detects the pressing load on the touch surface of the touch sensor 11 is detected by using the piezoelectric positive effect and the piezoelectric reverse effect of the piezoelectric element 13. The parts are shared by using the actuator that vibrates the sensor and the touch surface to present a tactile sensation to the object to be pressed. 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、荷重検出部18と圧電素子駆動部15とを設けて、圧電素子13を選択的に接続するようにしたので、圧電素子13の出力電圧Vsとは独立して、圧電素子駆動部15から圧電素子13に対して駆動信号Vdを供給することができる。したがって、出力電圧Vsと駆動信号Vdとを加算した電圧を印加する必要がないので、使用電圧範囲を低くでき、種々の圧電素子が使用可能となる。しかも、圧電素子13の駆動後、すなわちタッチ入力による押圧荷重の増加により最初に触感を呈示した後は、所定時間Tが経過してから、荷重検出部18による押圧荷重の検出を再開するようにしている。したがって、所定時間Tの間に、押圧対象による押圧力が強くなって基準電圧Vrefを超えても触感は呈示されないので、操作者に予期せぬ触感を呈示するような違和感を与えることなく、適切に触感を呈示することができる。 In addition, since the load detecting unit 18 and the piezoelectric element driving unit 15 are provided and the piezoelectric element 13 is selectively connected, the piezoelectric element driving unit 15 determines the output voltage Vs independently of the output voltage Vs of the piezoelectric element 13. A drive signal Vd can be supplied to the piezoelectric element 13. Therefore, since it is not necessary to apply a voltage obtained by adding the output voltage Vs and the drive signal Vd, the operating voltage range can be lowered, and various piezoelectric elements can be used. Moreover, after the piezoelectric element 13 is driven, that is, after the tactile sensation is first presented due to the increase of the pressing load due to the touch input, the detection of the pressing load by the load detecting unit 18 is resumed after the predetermined time T 2 has elapsed. I have to. Therefore, during the predetermined time period T 2, since it exceeds the reference voltage Vref pressing force by the pressing target it becomes strongly feel not presented, without giving an uncomfortable feeling, such as the tactile sensation unexpected operator, Appropriate tactile sensation can be presented.

次に、本実施の形態に係る入力装置における(1)実装構造、(2)触感を呈示する押圧荷重の基準、および(3)圧電素子13を駆動する駆動信号について説明する。   Next, (1) a mounting structure, (2) a reference of a pressing load that presents a tactile sensation, and (3) a driving signal for driving the piezoelectric element 13 in the input device according to the present embodiment will be described.

(1)実装構造
図4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の実装構造の一例の概略構成を示すもので、図4(a)は要部断面図、図4(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4(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。
(1) Mounting Structure FIG. 4 shows a schematic configuration of an example of the mounting structure of the touch sensor 11, the display unit 12, and the piezoelectric element 13 shown in FIG. 1, and FIG. 4 (b) is a plan view of the main part. 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 deviated from the display area A of the display unit 12 indicated by virtual 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4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. 4, the surface member having the touch surface 11 a is made of, for example, a transparent film or glass, the back 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4(b)においては、図4(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. 4B, the casing 31, the upper cover 33, and the insulator 34 shown in FIG. 4A 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、荷重検出部に対して、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。   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. In addition, the outputs of the three piezoelectric elements 13 are supplied in parallel to the load detection unit via the connection switching unit.

そして、荷重検出部は、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 load detection 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.

(2)押圧荷重の基準
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。
(2) Standard of pressing load The standard of the pressing load that presents the tactile sensation can be appropriately set according to, for example, the load characteristics when the push button switch is pressed. 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). .

(3)駆動信号
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の一定周波数のサイン波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。
(3) Driving signal The driving signal for driving the piezoelectric element 13 by the piezoelectric element driving unit 15 can be appropriately set according to the tactile sensation to be presented. 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 is used 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に示した接続切換信号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, it is preferable to automatically set the L level time T 1 of the connection switching signal a shown in FIG. 3 in accordance with the set drive signal.

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、1.5N)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。   In this manner, until the load applied to the touch sensor 11 calculated based on the output of the piezoelectric element 13 satisfies a standard (for example, 1.5 N) that presents a tactile sensation, Then, the piezoelectric element 13 is driven by 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.

(第2実施の形態)
図5は、本発明の第2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、図1に示した構成において、圧電素子13に放電回路16を接続し、この放電回路16により圧電素子13の駆動後に、該圧電素子13に残留する電荷を強制的にアースに放電するようにしたものである。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the input device according to the second embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 1, this input device has a discharge circuit 16 connected to the piezoelectric element 13, and after the piezoelectric element 13 is driven by the discharge circuit 16, the electric charge remaining in the piezoelectric element 13 is forcibly grounded. It is designed to discharge.

放電回路16には、例えば、抵抗41および放電用のスイッチングトランジスタ42を設け、スイッチングトランジスタ42のコレクタを圧電素子13の正極側端子に接続し、エミッタをアースに接続する。また、スイッチングトランジスタ42のベースは、抵抗41を経て制御部17に接続して、制御部17からの放電制御信号bを供給する。その他の構成は、図1と同様であるので、同一作用をなす構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。   For example, the discharge circuit 16 is provided with a resistor 41 and a switching transistor 42 for discharge. The collector of the switching transistor 42 is connected to the positive terminal of the piezoelectric element 13 and the emitter is connected to the ground. The base of the switching transistor 42 is connected to the control unit 17 via the resistor 41 and supplies the discharge control signal b from the control unit 17. Since other configurations are the same as those in FIG. 1, the same reference numerals are given to components having the same actions, and the description thereof is omitted.

図6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。本実施の形態に係る入力装置は、圧電素子駆動部15により圧電素子13を駆動した後、すなわち、接続切換信号aがLレベルとなる所定時間Tが経過した時点から、所定時間Tの間、放電制御信号bをHレベルとする。これにより、スイッチングトランジスタ42を導通させて、圧電素子13に蓄積されている残留電荷を、コレクタ‐エミッタ通路を経て強制的にアースに放電させる。 FIG. 6 is a timing chart showing a schematic operation of the input apparatus according to the present embodiment. Input device according to this embodiment, after driving the piezoelectric element 13 by the piezoelectric element drive unit 15, i.e., from the time the connection switching signal a has passed a predetermined time T 1 to the L level, the predetermined time T 3 Meanwhile, the discharge control signal b is set to the H level. As a result, the switching transistor 42 is turned on, and the residual charges accumulated in the piezoelectric element 13 are forcibly discharged to the ground through the collector-emitter passage.

また、荷重検出部18は、放電制御信号bがHレベルにある所定時間Tが経過するまでは、圧電素子13からの出力電圧Vsを無効(キャンセル)とする。その後、荷重検出部18は、所定時間Tが経過した時点から、圧電素子13からの出力電圧Vsを有効として、圧電素子13の出力電圧Vsに基づく押圧荷重の検出処理を再開する。その他の動作は、第1実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 Further, the load detection unit 18, the discharge control signal b until a predetermined time T 3 has elapsed at the H level, and disables the output voltage Vs from the piezoelectric element 13 (cancel). Thereafter, the load detection unit 18, from the time the predetermined time T 3 has passed, the enable output voltage Vs from the piezoelectric element 13 and resumes the process of detecting the pressure load based on the output voltage Vs of the piezoelectric element 13. Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

このように、本実施の形態に係る入力装置では、圧電素子駆動部15により圧電素子13を駆動した後、圧電素子13の残留電荷を放電回路16により強制的にアースに放電するので、圧電素子13の駆動後、荷重検出部18により押圧荷重の検出処理を再開するまでの所定時間(放電時間)Tを、第1実施の形態における所定時間Tよりも短く、例えば、30ms程度にすることができる。したがって、第1実施の形態における効果に加えて、表示部12に表示されている同一の入力用オブジェクトを連続的に入力操作するいわゆる連打入力においても、各入力操作に対して適切に触感を呈示することができるという効果が得られる。 As described above, in the input device according to the present embodiment, after the piezoelectric element 13 is driven by the piezoelectric element driving unit 15, the residual charge of the piezoelectric element 13 is forcibly discharged to the ground by the discharge circuit 16. after driving 13, a predetermined time (discharge time) before resuming the process of detecting the pressing load by the load detection unit 18 T 3, shorter than the predetermined time T 2 in the first embodiment, for example, set to about 30ms be able to. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, a tactile sensation is appropriately presented for each input operation even in a so-called repeated input operation in which the same input object displayed on the display unit 12 is continuously input. The effect that it can do is acquired.

(第3実施の形態)
図7は、本発明の第3実施の形態に係る入力装置の概略動作を説明するタイミングチャートである。本実施の形態に係る入力装置は。図5に示した構成において、タッチセンサ11のタッチ面から押圧対象がリリースする際にも触感を提示する。このため、荷重検出部18には、押圧時に触感を呈示するための基準の荷重に相当する第1基準電圧Vref1(第1,2実施の形態の基準電圧Vrefに相当)と、リリース時に触感を呈示するための基準の荷重に相当する第2基準電圧Vref2を設定する。なお、第2基準電圧Vref2は、第1基準電圧Vref1と極性を異ならせる。以下、図5を参照しながら、本実施の形態に係る入力装置の概略動作を説明する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a timing chart for explaining the schematic operation of the input apparatus according to the third embodiment of the invention. The input device according to the present embodiment. In the configuration shown in FIG. 5, tactile sensation is also presented when the pressed object is released from the touch surface of the touch sensor 11. For this reason, the load detection unit 18 has a first reference voltage Vref1 (corresponding to the reference voltage Vref in the first and second embodiments) corresponding to a reference load for presenting a tactile sensation when pressed, and a tactile sensation when released. A second reference voltage Vref2 corresponding to a reference load for presentation is set. Note that the second reference voltage Vref2 has a polarity different from that of the first reference voltage Vref1. The schematic operation of the input device according to the present embodiment will be described below with reference to FIG.

先ず、制御部17は、上記実施の形態の場合と同様に、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、荷重検出部18において、圧電素子13の出力電圧Vsが、触感を呈示する基準の荷重(例えば、1.5N)に相当する第1基準電圧Vref1に達したと判定されると、接続切換信号aを所定時間TだけLレベルとする。これにより、切換制御部14を介して圧電素子13を圧電素子駆動部15に接続する。 First, as in the case of the above-described embodiment, the control unit 17 uses the position information from the touch sensor 11 as an input to the input object displayed on the display unit 12, and the load detection unit 18 performs piezoelectric measurement. the output voltage Vs of the device 13, the load of the reference to provide the tactile sensation (e.g., 1.5 N) are determined to be turned to the first reference voltage Vref1 corresponding to a connection switchover signal a predetermined time T 1 L Level. Accordingly, the piezoelectric element 13 is connected to the piezoelectric element driving unit 15 via the switching control unit 14.

そして、制御部17は、圧電素子駆動部15に圧電素子13が接続された状態で、圧電素子駆動部15から所定の駆動信号Vd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対して触感を呈示する。   The control unit 17 drives the piezoelectric element 13 by outputting a predetermined drive signal Vd from the piezoelectric element driving unit 15 in a state where the piezoelectric element 13 is connected to the piezoelectric element driving unit 15. Thereby, the touch panel 11 is vibrated and a tactile sensation is presented to the pressing target pressing the touch surface.

その後、制御部17は、圧電素子駆動部15による圧電素子13の駆動期間Tが終了すると、接続切換信号aをHレベルにして、圧電素子13を圧電素子駆動部15から制御部17に接続を切換える。これと同時に、放電制御信号bを所定時間(放電時間)Tの間、Hレベルとして、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42のコレクタ‐エミッタ通路を経てアースに放電させる。 Thereafter, the control unit 17, when the driving period T 1 of the piezoelectric element 13 by the piezoelectric element drive unit 15 is completed, the connection switching signal a in the H level, connected to the control unit 17 of the piezoelectric element 13 from the piezoelectric element drive unit 15 Is switched. At the same time, the discharge control signal b is set to H level for a predetermined time (discharge time) T 4 , and the residual charges accumulated in the piezoelectric element 13 are discharged to the ground through the collector-emitter passage of the switching transistor 42. .

また、荷重検出部18は、放電制御信号bがHレベルにある所定時間Tが経過するまでは、押圧荷重の検出処理を行わない。そして、所定時間Tが経過すると、荷重検出部18は、その経過時点から圧電素子14の出力電圧Vsに基づく押圧荷重の検出処理を再開する。なお、所定時間(放電時間)Tは、押圧対象によるタッチセンサ11の押下状態を確保できるように、第2実施の形態における所定時間Tよりも短く、例えば20ms程度に設定する。 Further, the load detection unit 18, the discharge control signal b until a predetermined time T 4 has elapsed in the H level, does not perform the detection process of the pressing load. When the predetermined time T 4 has elapsed, the load detection unit 18 resumes the process of detecting the pressure load based on the output voltage Vs of the piezoelectric element 14 from the elapsed time. The predetermined time (discharge time) T 4, as can be secured depressed state of the touch sensor 11 by the pressing target, shorter than the predetermined time T 3 in the second embodiment is set to, for example, about 20 ms.

ここで、圧電素子13は、所定時間Tにおいてアースに接続されて残留電荷が放電されることから、所定時間Tの終了時点では、その出力電圧Vsが0Vとなっている。したがって、この時点で、タッチセンサ11が押圧対象により押圧されていれば、その押圧状態での圧電素子13の出力電圧Vsが0Vとなるので、その後、押圧対象のリリース動作に伴って、圧電素子13が元の通常状態に戻るように変位すると、その変位に伴って、圧電素子13の出力電圧は、負極性側に増加する。 Here, the piezoelectric element 13, since the residual charge is connected to ground is discharged at a predetermined time T 4, the end of the predetermined time T 4, the output voltage Vs has become 0V. Therefore, at this time, if the touch sensor 11 is pressed by the pressing target, the output voltage Vs of the piezoelectric element 13 in the pressing state becomes 0 V. Thereafter, along with the release operation of the pressing target, the piezoelectric element When 13 is displaced to return to the original normal state, the output voltage of the piezoelectric element 13 increases to the negative polarity side with the displacement.

そこで、制御部17は、所定時間(放電時間)Tの経過後に、荷重検出部18において、圧電素子13の出力電圧Vsが、リリース時に触感を呈示する基準の荷重に相当する第2基準電圧Vref2に達したと判定されると、上述した押圧時の場合と同様に、接続切換信号aを所定時間TだけLレベルとして、圧電素子13を制御部17から圧電素子駆動部15に接続を切換える。 Therefore, after the elapse of the predetermined time (discharge time) T 4 , the control unit 17 causes the load detection unit 18 to output the second reference voltage corresponding to the reference load that provides the tactile sensation when the output voltage Vs of the piezoelectric element 13 is released. are determined to be turned on Vref2, as is the case during the pressing described above, the connection switching signal a as a predetermined time T 1 by L level, the connection of the piezoelectric element 13 from the controller 17 to the piezoelectric element drive unit 15 Switch.

そして、制御部17は、上記の押圧時の場合と同様に、圧電素子駆動部15に圧電素子13が接続された状態で、圧電素子駆動部15から所定の駆動信号Vd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対して触感を呈示する。   Then, as in the case of pressing, the control unit 17 outputs a predetermined drive signal Vd from the piezoelectric element driving unit 15 in a state where the piezoelectric element 13 is connected to the piezoelectric element driving unit 15 and outputs the piezoelectric element. 13 is driven. Thereby, the touch panel 11 is vibrated and a tactile sensation is presented to the pressing target pressing the touch surface.

その後、制御部17は、上記の押圧時の場合と同様に、接続切換信号aをHレベルにして、圧電素子13を圧電素子駆動部15から制御部17に接続を切換えるとともに、放電制御信号bを所定時間(放電時間)Tの間、Hレベルとして、圧電素子13に蓄積されている残留電荷を放電させる。その後、荷重検出部18は、放電回路16により放電時間Tが経過した時点から、圧電素子14の出力電圧Vsに基づく押圧荷重の検出処理を再開して、次のタッチ入力の検出に備える。 Thereafter, as in the case of pressing, the control unit 17 sets the connection switching signal a to the H level to switch the connection of the piezoelectric element 13 from the piezoelectric element driving unit 15 to the control unit 17 and discharge control signal b. the predetermined time (discharge time) between T 4, the H-level, to discharge residual electric charge accumulated in the piezoelectric element 13. Thereafter, the load detection unit 18, from the time the discharge time T 4 has elapsed by the discharge circuit 16, to resume the process of detecting the pressure load based on the output voltage Vs of the piezoelectric element 14, and the detection of the next touch input.

本実施の形態に係る入力装置によれば、上記実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、押圧対象がタッチセンサ11からリリースする際にも触感を呈示するようにしたので、特に、メタルドームスイッチのような押しボタンスイッチの操作感をよりリアルに表現することができる。すなわち、押圧時においては、メタルドームが座屈した際に感じられる「カッ」というようなリアルなクリック触感を呈示でき、リリース時にメタルドームが座屈から復帰した際に感じられる「チッ」というようなリアルなクリック触感(この場合、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。   According to the input device according to the present embodiment, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Further, in this embodiment, since the touch target is also released when it is released from the touch sensor 11, the operational feeling of a push button switch such as a metal dome switch is expressed more realistically. Can do. In other words, when pressing, it can present a realistic click tactile sensation that can be felt when the metal dome buckles, and it can be felt when the metal dome returns from buckling when released. A realistic click feel (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(例えば、1.5N)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(例えば、1N)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 to be the same as the above-described load standard (for example, 1.5 N) that presents the click tactile sensation at the time of pressing, but preferably the tactile sensation at the time of pressing is presented. The value is set to 50% to 80% lower than the load standard (for example, 1N). 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5に示す放電回路16において、スイッチングトランジスタ42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13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 the discharge circuit 16 shown in FIG. 5, the switching transistor 42 can be configured using a semiconductor relay or the like. Furthermore, the piezoelectric element 13 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
18 荷重検出部
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
42 スイッチングトランジスタ

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 18 Load detection part 31 Case 32 Insulator 33 Upper cover 34 Insulator 42 Switching transistor

Claims (4)

タッチ入力を検出するタッチセンサと、
一端が前記タッチセンサに装着され、反対の他端が開放された圧電素子と、
前記圧電素子の出力に基づいて前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出して、該押圧荷重が触感を呈示する基準を満たすか否かを判定する荷重検出部と、
前記荷重検出部が前記基準を満たすと判定した際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、を備え、
前記荷重検出部は、前記圧電素子駆動部により前記圧電素子が駆動された後、所定時間経過してから前記押圧荷重の検出を再開する、
ことを特徴とする入力装置。
A touch sensor for detecting touch input;
One end of which is attached to the touch sensor, a piezoelectric element opposite other end of which is open,
A load detection unit that detects a pressing load on the touch surface of the touch sensor based on an output of the piezoelectric element, and determines whether the pressing load satisfies a criterion for presenting a tactile sensation;
A piezoelectric element driving unit that drives the piezoelectric element so as to present a tactile sensation with respect to a pressing target pressing the touch surface when the load detection unit determines that the reference is satisfied;
The load detector restarts detection of the pressing load after a predetermined time has elapsed after the piezoelectric element is driven by the piezoelectric element driver.
An input device characterized by that.
前記圧電素子に蓄積された残留電荷を放電する放電回路をさらに有し、
前記放電回路は、前記所定時間の間に前記圧電素子に蓄積されている残留電荷を放電する、
ことを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
A discharge circuit for discharging the residual charge accumulated in the piezoelectric element;
The discharge circuit discharges residual charges accumulated in the piezoelectric element during the predetermined time;
The input device according to claim 1.
前記所定時間は40ms以下である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の入力装置。
The predetermined time is 40 ms or less;
The input device according to claim 1, wherein:
タッチ入力を検出するタッチセンサと、
一端が前記タッチセンサに装着され、反対の他端が開放された圧電素子と、
前記圧電素子の出力に基づいて前記タッチセンサのタッチ面に対する押圧荷重を検出して、該押圧荷重が触感を呈示する基準を満たすか否かを判定する荷重検出部と、
前記荷重検出部が前記基準を満たすと判定した際に、前記タッチ面を押圧している押圧対象に対して触感を呈示するように前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動部と、を備える入力装置の制御方法であって、
前記前記圧電素子を前記荷重検出部または前記圧電素子駆動部に選択的に接続するようにして、
前記圧電素子が前記荷重検出部に接続された状態で、前記荷重検出部が前記基準を満たすと判定した際に、前記圧電素子を前記荷重検出部から前記圧電素子駆動部へ接続を切換えて、前記圧電素子駆動部により前記圧電素子を駆動するステップと、
次に、前記圧電素子の駆動後、前記圧電素子を前記圧電素子駆動部から前記荷重検出部へ接続を切換えて、所定時間経過してから前記荷重検出部による前記押圧荷重の検出を再開するステップと、
を含むことを特徴とする入力装置の制御方法。
A touch sensor for detecting touch input;
One end of which is attached to the touch sensor, a piezoelectric element opposite other end of which is open,
A load detection unit that detects a pressing load on the touch surface of the touch sensor based on an output of the piezoelectric element, and determines whether the pressing load satisfies a criterion for presenting a tactile sensation;
An input device comprising: a piezoelectric element driving unit that drives the piezoelectric element so as to present a tactile sensation to a pressing target pressing the touch surface when the load detection unit determines that the reference is satisfied. Control method,
The piezoelectric element is selectively connected to the load detection unit or the piezoelectric element driving unit,
In a state where the piezoelectric element is connected to the load detection unit, when it is determined that the load detection unit satisfies the reference, the connection of the piezoelectric element from the load detection unit to the piezoelectric element driving unit is switched, Driving the piezoelectric element by the piezoelectric element driving unit;
Next, after driving the piezoelectric element, switching the connection of the piezoelectric element from the piezoelectric element driving unit to the load detecting unit, and restarting detection of the pressing load by the load detecting unit after a predetermined time has elapsed. When,
A method for controlling an input device.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2696163B1 (en) 2011-04-08 2018-05-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Displacement sensor, displacement detecting apparatus, and operation device
JP6100355B1 (en) * 2015-12-15 2017-03-22 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド Keyboard and control method thereof
JP7221597B2 (en) * 2018-05-17 2023-02-14 株式会社デンソーテン Haptic output device and haptic output method
KR102210954B1 (en) * 2019-07-22 2021-02-02 주식회사 지니틱스 A strain gauge using a touch sensing device
JP7379923B2 (en) * 2019-08-09 2023-11-15 Tdk株式会社 vibration unit
JP2022002268A (en) * 2020-06-22 2022-01-06 太陽誘電株式会社 Piezoelectric element and vibration generation device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62296317A (en) * 1986-06-17 1987-12-23 日立金属株式会社 Piezo-electric element driving circuit
JPH0720703B2 (en) * 1986-11-20 1995-03-08 ブラザー工業株式会社 Piezoelectric element drive circuit
JPH04369543A (en) * 1991-06-19 1992-12-22 Seiko Epson Corp Piezoelectric element driving circuit
JP3987182B2 (en) * 1998-01-26 2007-10-03 Idec株式会社 Information display device and operation input device
JP2006048302A (en) * 2004-08-03 2006-02-16 Sony Corp Piezoelectric complex unit, its manufacturing method, its handling method, its control method, input/output device and electronic equipment
JP4543863B2 (en) * 2004-10-05 2010-09-15 ソニー株式会社 I / O device with tactile function and electronic device

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