JP6359507B2 - 振動呈示装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動呈示装置に関する。

従来の技術として、入力手段の接触により静電容量値が増加し、該静電容量値が所定の閾値を超えたときにタッチ検出信号を出力する静電容量式のタッチパネルと、入力手段の接触によりタッチパネルに印加される加速度を検出して出力する加速度センサと、加速度センサの出力により入力手段の接触の有無を判断する制御部と、を備えた入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この入力装置は、加速度センサによって入力手段のタッチパネルへの接触を検出することができる。

特開２０１３−１０９６３６号公報

近年、操作のフィードバックとして操作面に振動を付加して操作者に振動を呈示する電子機器が知られている。従来のタッチパネルのように、加速度センサによって操作面の接触を検出する場合、振動が呈示されている間も加速度を検出するので、ダブルタップのような複数回接触する操作が行われたと誤判定する可能性がある。

従って、本発明の目的は、操作の誤判定を抑制することができる振動呈示装置を提供することにある。

本発明の一態様は、操作面になされたなぞり操作を検出する検出部と、操作面に振動を付加する振動付加部と、操作面の変位に伴う加速度を検出する加速度検出部と、振動付加部を制御して操作面に振動を付加する振動付加期間の間、加速度検出部が検出した加速度の値を破棄する制御部と、を備えた振動呈示装置を提供する。

本発明によれば、操作の誤判定を抑制することができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係るタッチパッドが配置された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、タッチパッドのブロック図の一例を示している。 図２（ａ）は、実施の形態に係るタッチパッドの構成の一例を示す側面図であり、図２（ｂ）は、表示装置に表示されたアイコンとカーソルの一例を示す概略図であり、図２（ｃ）は、振動指示信号、駆動信号、変位量及び加速度の一例を示すグラフである。 図３は、実施の形態に係るタッチパッドの動作の一例を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る振動呈示装置は、操作面になされたなぞり操作を検出する検出部と、操作面に振動を付加する振動付加部と、操作面の変位に伴う加速度を検出する加速度検出部と、振動付加部を制御して操作面に振動を付加する振動付加期間の間、加速度検出部が検出した加速度の値を破棄する制御部と、を備えて概略構成されている。

この振動呈示装置は、振動付加期間の間に検出された加速度の値を破棄するので、この構成を備えない場合と比べて、操作面に付加された振動を操作による振動とする誤判定を抑制することができる。

[実施の形態]
（タッチパッド１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係るタッチパッドが配置された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、タッチパッドのブロック図の一例を示している。図２（ａ）は、実施の形態に係るタッチパッドの構成の一例を示す側面図であり、図２（ｂ）は、表示装置に表示されたアイコンとカーソルの一例を示す概略図であり、図２（ｃ）は、振動指示信号、駆動信号、変位量及び加速度の一例を示すグラフである。図２（ｃ）は、横軸が時間ｔである。また図２（ｃ）の振動指示信号Ｓ_５の縦軸は、ＨｉとＬｏであり、駆動信号Ｓ_２の縦軸は、駆動電圧Ｖであり、変位量の縦軸は、基準位置からの変位量Ｌであり、加速度の縦軸は、検出された加速度Ｇである。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

振動呈示装置としてのタッチパッド１は、例えば、図１（ａ）に示すように、車両９の運転席と助手席の間に伸びるフロアコンソール９０に配置されている。このタッチパッド１は、車両９に搭載される電子機器を操作する遠隔操作部として機能する。タッチパッド１の操作面１００は、フロアコンソール９０に露出している。

この電子機器は、一例として、ナビゲーション装置、空調装置、音楽再生装置及び映像再生装置などである。センターコンソール９１に配置される表示装置９５は、これらの電子機器の表示部として機能する。

タッチパッド１は、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、操作面１００になされたなぞり操作を検出する検出部としてのタッチセンサ１０と、操作面１００に振動を付加する振動付加部１２と、操作面１００の変位に伴う加速度を検出する加速度検出部１４と、振動付加部１２を制御して操作面１００に振動を付加する振動付加期間の間、加速度検出部１４が検出した加速度の値を破棄する制御部１６と、を備えて概略構成されている。

タッチセンサ１０は、なぞり操作、タッチ操作、タップ操作、ダブルタップ操作、フリック操作、ドラッグ操作、ピンチイン、ピンチアウト操作などを検出する。また以下では、加速度の値を加速度値と記載する。

このタッチパッド１は、一例として、図２（ｂ）に示すように、カーソル９５２が、表示装置９５の表示画面９５０に表示されたアイコン９５１の境界９５１ａに到達した際に、操作面１００を振動させて操作に対するフィードバックを呈示するように構成されている。操作者は、この振動を、操作指を介して感じることで、アイコン９５１を選択可能な状態になったことを、表示画面９５０を見なくても認識することができる。

（タッチセンサ１０の構成）
タッチセンサ１０は、例えば、導電性を有するペンや操作指による操作により、表示装置９５に表示されたカーソルの移動や表示されたアイコンの選択、決定、ドラッグ、ドロップなどの指示を行うことができるように構成されている。以下では、タッチセンサ１０の検出対象は、操作指であるものとする。

タッチセンサ１０としては、例えば、少なくともタップ操作を検出することができる抵抗膜方式、赤外線方式、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）方式、静電容量方式などのタッチセンサを用いることが可能である。

本実施の形態に係るタッチセンサ１０は、例えば、操作面１００に操作指が近づくことによる、検出電極と操作指との間に形成される静電容量を検出する静電容量方式のタッチセンサである。この検出電極は、一例として、操作面１００の下方に、第１の方向、及び第１の方向に交差する第２の方向に互いに絶縁されて並んで配置されている。

タッチセンサ１０は、一例として、検出した静電容量から操作指が検出された操作面１００における検出点を算出し、この検出点の座標の情報を含む検出情報Ｓ_１を生成して制御部１６に出力する。

なおタッチセンサ１０は、一例として、静電容量がしきい値以上となった場合、操作指が検出されたとして検出点を算出するが、操作指が操作面１００に接触しているか否かは判定しない。この接触の判定は、加速度検出部１４が検出した加速度値に基づいて制御部１６によって行われる。制御部１６は、操作指の検出結果と、加速度値に基づく操作面１００の接触の判定と、によって操作がなされたと判定する。

タッチセンサ１０は、例えば、図２（ａ）に示すように、板形状を有するパネル１１を備え、このパネル１１の表面が操作面１００となり、パネル１１の裏面１０１側に上述の検出電極などが配置されている。

（振動付加部１２の構成）
振動付加部１２は、例えば、金属板と、圧電素子と、を備えたモノモルフ型の圧電アクチュエータである。このモノモルフ型圧電アクチュエータとは、１枚の圧電素子だけで屈曲する構造のアクチュエータである。なお振動付加部１２は、圧電アクチュエータに限定されず、偏心したおもりを回転させることにより振動を生成する偏心モータやボイスコイルモータなどであっても良い。また振動付加部１２は、圧電アクチュエータなどを複数備える構成であっても良い。

上述の圧電素子は、例えば、制御部１６から出力される駆動信号Ｓ_２に基づいて伸縮を行う。なお駆動信号Ｓ_２は、一例として、図２（ｃ）に示すように、サイン波であるがこれに限定されない。

振動付加部１２は、この圧電素子の伸縮により、金属板が屈曲し、この屈曲によって振動を発生する構造となっている。この振動は、図２（ａ）に示す基準位置から操作面１００を上下に変位させる。図２（ｃ）に示すグラフは、操作面１００の基準位置からの変位量Ｌの一例を示す概略図となっている。なお基準位置は、一例として、操作面１００を基準としている。

圧電素子の材料としては、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。圧電素子は、例えば、これらの材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層型の圧電素子である。

振動付加部１２は、一例として、図２（ａ）に示すように、パネル１１の裏面１０１の中央に配置されている。この振動付加部１２が振動を付加する期間である振動付加期間Ｔ（時間ｔ_１〜時間ｔ_２）は、一例として、１２０ｍｓである。

（加速度検出部１４の構成）
加速度検出部１４は、例えば、光学方式、半導体方式などの加速度センサである。この加速度検出部１４は、例えば、図２（ａ）に示すように、パネル１１の裏面１０１に配置される。

この加速度検出部１４は、図２（ａ）に示すように、操作面１００の基準位置からの変位に伴う加速度を検出するように構成されている。加速度検出部１４は、検出した加速度値の情報を含む加速度情報Ｓ_３を生成して制御部１６に出力する。

（制御部１６の構成）
制御部１６は、操作面１００に対する操作指の接触を判定するための接触しきい値１６０を有し、通常の判定に加えて、上述の振動付加期間Ｔが経過した後、加速度検出部１４が検出した加速度値と接触しきい値１６０とを比較して操作指が操作面１００を複数回タップする操作を判定するように構成されている。この複数回タップする操作とは、一例として、ダブルタップ操作である。

具体的には、制御部１６は、例えば、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ＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部１６が動作するためのプログラムと、上述の接触しきい値１６０と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。

制御部１６は、接続された電子機器から入力する振動指示信号Ｓ_５に基づいて振動付加部１２を制御して操作面１００に振動を付加する。制御部１６は、一例として、図２（ｃ）に示すように、振動指示信号Ｓ_５がＬｏからＨｉになると、駆動信号Ｓ_２を生成して振動付加部１２に出力し、操作面１００に振動を付加させる。この振動を付加する期間は、上述の振動付加期間Ｔであり、振動指示信号Ｓ_５がＬｏからＨｉになった時間ｔ_１から時間ｔ_２までの期間となる。

接触しきい値１６０は、操作指が操作面１００に接触しているか否かを判定するためのしきい値であり、加速度検出部１４が検出した加速度値と比較される。操作指が操作面１００に接触している際、操作面１００に対して荷重が付加される。この荷重により操作面１００が変位するので、加速度検出部１４は、この変位に伴って加速度Ｇを検出する。図２（ｃ）では、接触しきい値１６０の一例を図示している。

制御部１６は、検出された加速度値が接触しきい値１６０以上である場合、操作面１００に操作指が接触していると判定する。また制御部１６は、例えば、タッチセンサ１０が操作指を検出すると共に、接触しきい値１６０以上となる加速度値が検出された場合、操作面１００に接触した操作が行われたとして検出点の情報を含む操作情報Ｓ_４を生成して接続された電子機器に出力する。

制御部１６は、例えば、タッチセンサ１０が操作指を検出すると共に、接触しきい値１６０以上となるパルス的な加速度値が一回検出された場合、タップ操作が行われたと判定し、連続して二回検出された場合、ダブルタップ操作が行われたと判定する。

ここで操作面１００が基準位置から上下に振動している場合、加速度検出部１４は、図２（ｃ）に示すように、この振動に応じた加速度Ｇを検出する。振動が大きい場合、操作指が操作面１００に接触していないにも関わらず、検出された加速度Ｇが大きくなって接触しきい値１６０以上となる可能性がある。

そこで制御部１６は、上述のように、振動付加期間Ｔにおいて検出された加速度値を破棄するように構成されている。

以下に本実施の形態のタッチパッド１の動作の一例について図３のフローチャートに従って説明する。ここでは、タップ操作及びダブルタップ操作の判定に移行するか否かを判定するまでの動作の一例について説明する。その他の操作の判定は、一例として、タップ操作及びダブルタップ操作の判定の後に行われる。

（動作）
タッチパッド１の制御部１６は、車両９の電源が投入されると、タッチセンサ１０から検出情報Ｓ_１を取得すると共に加速度検出部１４から加速度情報Ｓ_３を取得する。

制御部１６は、ステップ１の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり加速度情報Ｓ_３に基づいた加速度Ｇが接触しきい値１６０以上である場合（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、振動指示信号Ｓ_５が入力しているか、つまり振動指示信号Ｓ_５がＨｉであるか確認する。

制御部１６は、振動指示信号Ｓ_５が入力していない、つまり振動指示信号Ｓ_５がＬｏである場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、操作指が操作面１００に接触しているとして、タップ操作及びダブルタップ操作の判定に移行し（Ｓｔｅｐ３）、当該判定までの処理を終了する。

ここでステップ２において制御部１６は、振動指示信号Ｓ_５が入力していた、つまり振動指示信号Ｓ_５がＨｉである場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、振動付加期間Ｔであるとして検出された加速度値を破棄する（Ｓｔｅｐ４）と共に、ステップ３の処理を進める。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るタッチパッド１は、操作の誤判定を抑制することができる。具体的には、タッチパッド１は、振動が付加されている振動付加期間Ｔの間、加速度検出部１４が検出した加速度値が接触しきい値１６０以上であっても破棄するので、この構成を備えない場合と比べて、操作面１００に付加された振動を操作による振動とする誤判定を抑制することができる。そしてタッチパッド１は、タップ操作及びダブルタップ操作の判定精度を向上させることができる。

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。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、変更など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共に、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…タッチパッド、９…車両、１０…タッチセンサ、１１…パネル、１２…振動付加部、１４…加速度検出部、１６…制御部、９０…フロアコンソール、９１…センターコンソール、９５…表示装置、１００…操作面、１０１…裏面、１６０…接触しきい値、９５０…表示画面、９５１…アイコン、９５１ａ…境界、９５２…カーソル

Claims (2)

1. 操作面になされたなぞり操作を検出する検出部と、
   前記操作面に振動を付加する振動付加部と、
   前記操作面の変位に伴う加速度を検出する加速度検出部と、
   前記振動付加部を制御して前記操作面に振動を付加する振動付加期間の間、前記加速度検出部が検出した加速度の値を破棄する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記操作面に対する検出対象の接触を判定するための接触しきい値を有し、前記振動付加期間が経過した後、前記加速度検出部が検出した前記加速度の値と前記接触しきい値とを比較して前記検出対象が前記操作面を複数回タップする操作を判定する振動呈示装置。
2. 前記制御部は、入力する振動指示信号に基づいて前記振動付加部を制御して前記操作面に振動を付加する、
   請求項１に記載の振動呈示装置。

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