JP6697991B2 - Input device, control method of input device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、入力装置、入力装置の制御方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an input device, a control method for the input device, and a program.
従来、ユーザに触覚を与えることで入力を受け付けたことをユーザに知らせる入力装置がある。かかる入力装置では、タッチパッドなどの操作面を振動させる素子に印加する駆動波形を調整し、ユーザに与える触感を切り替えている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an input device that informs a user that an input has been received by giving a tactile sensation to the user. In such an input device, a drive waveform applied to an element that vibrates an operation surface such as a touch pad is adjusted, and a tactile sensation given to a user is switched (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の入力装置では、駆動波形を精密に制御しようとすると、高性能のマイコンが必要となるが、かかるマイコンを搭載すると入力装置が高価になってしまう。 However, in the conventional input device, a high-performance microcomputer is required in order to precisely control the drive waveform, but the input device becomes expensive if such a microcomputer is mounted.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安価な構成で駆動波形を精密に制御することができる入力装置、入力装置の制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an input device, a control method of the input device, and a program that can precisely control a drive waveform with an inexpensive configuration.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、入力装置において、振動素子と、複数のPWM回路と、指示部と、波形生成部とを備える。振動素子は、操作面を振動させる。指示部は、PWM信号の出力を前記複数のPWM回路それぞれへ振分けて指示する。波形生成部は、前記複数のPWM回路によってそれぞれ出力される前記PWM信号を合成し、前記振動素子に印加する駆動波形を生成する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention includes an oscillating element, a plurality of PWM circuits, an instruction section, and a waveform generation section in an input device. The vibrating element vibrates the operation surface. The instruction unit distributes the output of the PWM signal to each of the plurality of PWM circuits and gives an instruction. The waveform generation unit synthesizes the PWM signals output by the plurality of PWM circuits to generate a drive waveform to be applied to the vibrating element.
本実施形態によれば、安価な構成で駆動波形を精密に制御することが可能な入力装置の制御方法およびプログラムを提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide an input device control method and program capable of precisely controlling a drive waveform with an inexpensive configuration.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する入力装置、入力装置の制御方法およびプログラムを詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an input device, a control method of the input device, and a program disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
まず、実施形態に係る入力装置1の概要について図1Aを用いて説明する。図1Aは、入力装置1の概要を説明する図である。入力装置1は、例えば、タッチパッドやスマートフォンなどの入力デバイス機能を有する。 First, the outline of the input device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. 1A. FIG. 1A is a diagram illustrating an outline of the input device 1. The input device 1 has an input device function such as a touch pad or a smartphone.
図1Aに示すように、入力装置1は、操作面Pと振動素子31a〜31dとを備える。また、振動素子31a〜31dは、例えば、圧電素子であって、操作面Pに接着剤などによって固定される。入力装置1は、振動素子31a〜31dを駆動させることで操作面Pを振動させて、ユーザの指に振動を与えることができる。
As shown in FIG. 1A, the input device 1 includes an operation surface P and vibrating
具体的には、入力装置1は、超音波領域の周波数を有する駆動波形を振動素子31a〜31dに印加し、振動素子31a〜31dを振動させることで操作面Pを振動させる。なお、以下では、振動素子31a〜31dを総称して振動素子31と記載する場合がある。また、図1Aに示す振動素子31の個数や配置は一例であって、これに限定するものではない。すなわち、振動素子31の個数は3つ以下であっても5つ以上であってもよい。
Specifically, the input device 1 applies a drive waveform having a frequency in the ultrasonic range to the vibrating
入力装置1は、例えば、ユーザの指が操作面Pに接触した状態で振動素子31を振動させると、ユーザの指と操作面Pとの間の摩擦力を変化させることができる。
When the input device 1 vibrates the vibrating
そして、かかる摩擦力を変化させることで摩擦力に応じて異なる触覚をユーザの指に与えることができる。なお、入力装置1は、かかる触感として、ざらざらした触感や、つるつるした触感、クリック感等をユーザに与えることができる。 Then, by changing the frictional force, different tactile sensations can be given to the user's finger according to the frictional force. Note that the input device 1 can give the user a rough tactile feel, a slippery tactile feel, a click feel, and the like as such tactile feel.
ここで、入力装置1は、PWM(Pulse Width Modulation)信号の出力を制御することで、駆動波形の周波数を調整している。かかる駆動波形の周波数を例えば100kHzの精度で精密に調整しようとした場合、従来では、クロック周波数の高いマイコンが必要となる。しかしながら、このようなマイコンは高価であるため、かかるマイコンを入力装置1に搭載すると、入力装置1も高価になってしまう。 Here, the input device 1 adjusts the frequency of the drive waveform by controlling the output of a PWM (Pulse Width Modulation) signal. In order to precisely adjust the frequency of such a drive waveform with an accuracy of 100 kHz, for example, a microcomputer having a high clock frequency is conventionally required. However, since such a microcomputer is expensive, if the microcomputer is mounted on the input device 1, the input device 1 also becomes expensive.
そこで、本実施形態に係る入力装置1は、安価な構成で駆動波形を精密に制御することとした。以下、図1Bを用いて本実施形態に係る駆動波形の生成方法の概要について説明する。なお、図1Bにおける横軸は、時刻の経過をあらわしている。 Therefore, the input device 1 according to the present embodiment is configured to precisely control the drive waveform with an inexpensive configuration. The outline of the drive waveform generation method according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. 1B. The horizontal axis in FIG. 1B represents the passage of time.
図1Bに示すように、入力装置1は、第1PWM回路と第2PWM回路とを備える。なお、第1PWM回路および第2PWM回路には、同じPWM回路を用い、双方のPWM回路は、同一の出力周期T1を有するものとする。 As shown in FIG. 1B, the input device 1 includes a first PWM circuit and a second PWM circuit. The same PWM circuit is used for the first PWM circuit and the second PWM circuit, and both PWM circuits have the same output cycle T1.
そして、入力装置1は、PWM信号の出力指示を、第1PWM回路および第2PWM回路に振り分ける。具体的には、入力装置1は、例えば、第1PWM回路と、第2PWM回路とが異なるタイミングで交互にPWM信号を出力するように制御する。なお、同図では、第1PWM回路および第2PWM回路がPWM信号を出力する期間にハッチングを施して示している。 Then, the input device 1 distributes the output instruction of the PWM signal to the first PWM circuit and the second PWM circuit. Specifically, for example, the input device 1 controls the first PWM circuit and the second PWM circuit to alternately output the PWM signals at different timings. In the figure, the period in which the first PWM circuit and the second PWM circuit output the PWM signal is hatched.
そして、入力装置1は、第1PWM回路および第2PWM回路から出力されるPWM信号を合成する。これにより、入力装置1は、同図に示す合成後のPWM信号を得ることとなる。そして、入力装置1は、合成後のPWM信号から駆動波形を生成し、図1Aに示した振動素子31を駆動させる。
Then, the input device 1 synthesizes the PWM signals output from the first PWM circuit and the second PWM circuit. As a result, the input device 1 obtains the combined PWM signal shown in FIG. Then, the input device 1 generates a drive waveform from the combined PWM signal and drives the
ここで、合成後のPWM信号の出力周期T2は、合成前の出力周期T1の1/2の時間とすることができる。すなわち、入力装置1は、複数のPWM回路でPWM信号を分担して出力するため、見かけ上の出力周期T2を短くすることができる。したがって、出力周期が短くなる分だけ、駆動波形の周波数の調整精度を向上させることが可能となる。 Here, the output period T2 of the PWM signal after the combination can be set to half the time of the output period T1 before the combination. That is, since the input device 1 shares and outputs the PWM signals by the plurality of PWM circuits, the apparent output cycle T2 can be shortened. Therefore, the accuracy of adjusting the frequency of the drive waveform can be improved by the amount of the shortened output cycle.
具体的には、同図に示すように、入力装置1で生成する駆動波形W1の調整可能な周波数の幅f1を、PWM回路(例えば、第1PWM回路)が一つである場合に生成される駆動波形W2の調整可能な周波数の幅f2よりも短くすることができる。 Specifically, as shown in the figure, the adjustable frequency width f1 of the drive waveform W1 generated by the input device 1 is generated when the number of PWM circuits (for example, the first PWM circuit) is one. It can be made shorter than the adjustable frequency width f2 of the drive waveform W2.
なお、同図に示す例では、出力周期T2は、出力周期T1の1/2であるため、入力装置1で調整可能な幅f1は、幅f2の1/2の値となる。すなわち、本実施形態に係る入力装置1では、クロック周波数の高い高価なマイコンを必要とせず、駆動波形の周波数を精密に制御することができる。 In the example shown in the figure, the output cycle T2 is ½ of the output cycle T1, so the width f1 adjustable by the input device 1 is ½ of the width f2. That is, the input device 1 according to the present embodiment does not require an expensive microcomputer having a high clock frequency and can precisely control the frequency of the drive waveform.
したがって、本実施形態に係る入力装置1は、安価な構成で駆動波形を精密に制御することができる。 Therefore, the input device 1 according to the present embodiment can precisely control the drive waveform with an inexpensive configuration.
なお、上記した例では、PWM回路が2つである場合を示したが、PWM回路は3つ以上であってもよい。かかる場合に、駆動波形の周波数は、PWM回路の個数に比例してより精密に調整することが可能となる。また、上記した例では、入力装置1が正弦波状の駆動波形を生成する場合について示したが、駆動波形は、三角波状やパルス状であってもよい。 In the above example, the number of PWM circuits is two, but the number of PWM circuits may be three or more. In such a case, the frequency of the drive waveform can be adjusted more precisely in proportion to the number of PWM circuits. Further, in the above-described example, the case where the input device 1 generates a sinusoidal drive waveform has been described, but the drive waveform may be a triangular wave or a pulse.
また、本実施形態に係る入力装置1は、クロック周波数の低いマイコンであっても、各PWM信号を所望のタイミングで起動させることができる。この点の詳細については、図5A〜図5Cを用いて後述する。 Further, the input device 1 according to the present embodiment can activate each PWM signal at a desired timing even if the microcomputer has a low clock frequency. Details of this point will be described later with reference to FIGS. 5A to 5C.
また、入力装置1は、経年劣化あるいは温度特性等によって触感毎に最適な駆動波形の周波数が変化する。そこで、本実施形態に係る入力装置1では、触感毎に最適な駆動波形へ補正することで、経年劣化や温度特性等による変化を抑制することもできる。この点の詳細については、図6および図7を用いて後述する。 Further, in the input device 1, the optimum frequency of the drive waveform changes for each tactile sensation due to deterioration over time, temperature characteristics, or the like. Therefore, in the input device 1 according to the present embodiment, it is possible to suppress the deterioration due to aging, the change due to the temperature characteristic, and the like by correcting the drive waveform for each tactile sensation. Details of this point will be described later with reference to FIGS. 6 and 7.
次に、入力装置1の搭載例について図2を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る入力装置1の搭載例を示す図である。同図に示すように、入力装置1は、車両100に搭載される。また、入力装置1は、図3にて後述するナビゲーション装置50と接続され、ナビゲーション装置50の入力デバイスとして機能する。
Next, an example of mounting the input device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a mounting example of the input device 1 according to the present embodiment. As shown in the figure, the input device 1 is mounted on a
また、入力装置1は、操作面Pが、例えばセンターコンソールのシフトレバーS近傍など、運転者から操作しやすい位置に配置される。図2に示す例では、操作面Pは、アームレストRと、シフトレバーSとの間に配置される。 Further, the input device 1 is arranged such that the operation surface P is easily operated by the driver, for example, near the shift lever S of the center console. In the example shown in FIG. 2, the operation surface P is arranged between the armrest R and the shift lever S.
このように、操作面Pを配置することで、運転手が姿勢を変化させることなく、入力装置1を容易に操作することができる。また、ナビゲーション装置50は、例えば、インストルメントパネルに表示部51を備える。表示部51に表示される表示画像は、例えば、目的地までの経路を示す地図や、テレビなどの動画などがある。
By arranging the operation surface P in this way, the driver can easily operate the input device 1 without changing the posture. The
なお、図2では、操作面Pと表示部51とが別体である場合について示したが、入力装置1を操作面Pと表示部51とを一体に形成したスマートフォンやタブレット端末とすることもできる。
Although FIG. 2 shows the case where the operation surface P and the
次に、図3を用いて本実施形態に係る入力装置1の構成について説明する。図3は、入力装置1のブロック図である。なお、図3では、ナビゲーション装置50を併せて示している。
Next, the configuration of the input device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram of the input device 1. Note that FIG. 3 also shows the
同図に示すように、入力装置1は、制御部10と、記憶部20と、振動部30と、操作面Pとを備える。
As shown in the figure, the input device 1 includes a
制御部10は、操作検出部11と、指示部12と、PWM回路部13と、波形生成部14と、電圧検出部15と、選択部16とを備える。また、記憶部20は、周波数補正プログラム21と、触感周波数情報22とを記憶する。
The
制御部10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Desk Drive)、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種回路を含む。
The
コンピュータのCPUは、たとえば、ROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部10の操作検出部11、指示部12、PWM回路部13、波形生成部14、電圧検出部15および選択部16として機能する。
The CPU of the computer, for example, reads out and executes the program stored in the ROM to operate the
また、制御部10の操作検出部11、指示部12、PWM回路部13、波形生成部14、電圧検出部15および選択部16の少なくとも一つまたは全てをASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。
Further, at least one or all of the
また、記憶部20は、たとえば、ROM、RAMおよびHDDに対応する。ROM、RAMおよびHDDは、周波数補正プログラム21および触感周波数情報22を記憶することができる。なお、制御部10は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して各種情報を取得することとしてもよい。
The
制御部10の操作検出部11は、操作面Pから入力される接触位置に応じたセンサ値に基づいてユーザの操作を検出し、検出結果をナビゲーション装置50に出力する。
The
ナビゲーション装置50は、かかる検出結果に基づいて例えば図2に示した表示部51の表示画像を変更する。また、ナビゲーション装置50は、例えば表示画像の変更に応じて入力装置1の指示部12に振動要求を出力する。かかる振動要求は、例えば、振動素子31の振動のオン/オフのタイミングや、ユーザに与える触感を指示するものである。
The
指示部12は、ナビゲーション装置50から振動要求が入力された場合に、PWM信号の出力を複数のPWM回路それぞれへ振分けて指示する。
When the vibration request is input from the
具体的には、まず、指示部12は、かかる振動要求が入力されると、記憶部20に記憶された触感周波数情報22を参照して振動要求により要求された触感に対応する駆動波形の周波数を選択する。
Specifically, first, when the vibration request is input, the instruction unit 12 refers to the tactile frequency information 22 stored in the
続いて、指示部12は、選択した周波数に対応する出力パターンを触感周波数情報22から抽出し、かかる出力パターンでPWM信号を出力するようにPWM回路部13に指示する。
Then, the instruction unit 12 extracts the output pattern corresponding to the selected frequency from the tactile frequency information 22 and instructs the
ここで、従来では、駆動波形の周波数を変更する毎に、マイコン(制御部10に相当)でデューティー比を演算する必要があった。デューティー比の演算処理は、極めて短い時間で行う必要があり処理負荷が高い。このため、従来では、駆動波形を精密に制御しようとした場合、かかる演算処理に耐えうる高性能のマイコンを必要としていた。 Here, conventionally, the microcomputer (corresponding to the control unit 10) needs to calculate the duty ratio every time the frequency of the drive waveform is changed. The calculation processing of the duty ratio needs to be performed in an extremely short time, and the processing load is high. For this reason, in the past, when trying to precisely control the drive waveform, a high-performance microcomputer capable of withstanding such arithmetic processing was required.
そこで、本実施形態に係る入力装置1では、駆動波形を生成するためのデューティー比パターンを固定して、第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bの出力周期を調整することで、駆動波形の周波数を調整することにしている。
Therefore, in the input device 1 according to the present embodiment, the duty ratio pattern for generating the drive waveform is fixed, and the output cycle of the
具体的には、指示部12は、触感周波数情報22に基づいてデューティー比パターンと、所望する駆動波形の周波数に応じた出力周期とでPWM信号を出力するように第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bに指示する。
Specifically, the instruction unit 12 outputs the PWM signal with the duty ratio pattern based on the tactile frequency information 22 and the output cycle corresponding to the frequency of the desired drive waveform, and the
なお、触感周波数情報22には、駆動波形を生成するためのPWM信号のデューティー比パターンと、駆動波形の周波数およびPWM回路の出力周期との関係を示す関係情報が記憶されているものとする。 It is assumed that the tactile frequency information 22 stores relationship information indicating the relationship between the duty ratio pattern of the PWM signal for generating the drive waveform and the frequency of the drive waveform and the output cycle of the PWM circuit.
このようにすることで、制御部10では、出力周期の変更毎にデューティー比を演算しなくてよい。したがって、上記したような高性能のマイコンを必要とせず、安価なマイコン(制御部10に相当)であっても駆動波形を精密に制御することができる。
By doing so, the
なお、第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bで設定すべきPWM信号の出力周期と、デューティー比パターン(以下、所望出力パターンという)は、入力装置1のPWM回路の個数に応じて異なる値に設定される。この点の詳細については、図4を用いて後述する。
The output cycle of the PWM signal to be set in the
また、指示部12は、例えば、入力装置1の電源の投入時に、記憶部20に記憶された周波数補正プログラム21を読み出して実行することで、触感毎に最適な駆動波形へ補正することもできる。この点の詳細については、図6および図7を用いて後述する。
In addition, the instruction unit 12 can correct the drive waveform for each tactile sensation by reading and executing the frequency correction program 21 stored in the
PWM回路部13は、複数のPWM回路を備え、指示部12による指示に応じてPWM信号を生成し、波形生成部14へ出力する。図3に示す例では、PWM回路部13が第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bを備える場合について示している。
The
波形生成部14は、PWM回路部13から入力されるPWM信号を合成し、振動素子31に印加する駆動波形を生成する。また、波形生成部14は、生成した駆動波形を振動部30に出力する。
The
具体的には、波形生成部14は、OR合成回路14aと、サンプリング部14bとを備える。OR合成回路14aは、PWM回路部13から順次出力されるPWM信号をOR合成し、サンプリング部14bへ出力する。
Specifically, the
サンプリング部14bは、OR合成回路14aから入力されるPWM信号をAD変換(サンプリング)したのちに、平滑化して駆動波形を生成する。また、波形生成部14は、生成した駆動波形を振動部30へ出力する。なお、入力装置1では、サンプリング部14bは、出力周期にあわせてサンプリングを行うようにしている。
The sampling unit 14b performs AD conversion (sampling) on the PWM signal input from the
振動部30は、第1振動素子31a、第2振動素子31b、第3振動素子31cおよび第4振動素子31dを備える。そして、振動素子31は、波形生成部14から印加される駆動波形で駆動することで、操作面Pを振動させる。
The vibrating
また、振動素子31は、操作面Pの振動強度に応じた電圧を発生させて、電圧検出部15に出力する。電圧検出部15は、振動素子31で発生する電圧値を検出し、選択部16に出力する。
The vibrating
選択部16は、電圧検出部15によって検出された電圧値が最も高い駆動波形を選択し、記憶部20の触感周波数情報22を更新する。なお、電圧検出部15および選択部16による処理の詳細については、図6および図7を用いて後述する。
The
次に、図4を用いて所望出力パターンと出力周期およびデューティー比の相関について説明する。図4は、所望出力パターンと出力周期およびデューティー比の相関を示す図である。 Next, the correlation between the desired output pattern, the output cycle, and the duty ratio will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the correlation between the desired output pattern, the output cycle, and the duty ratio.
上記したように、入力装置1では、PWM信号を複数のPWM回路で振分けて出力するため、各PWM回路の出力周期およびデューティー比は、PWM回路の個数に応じて異なる値に設定される。 As described above, in the input device 1, since the PWM signal is distributed and output by the plurality of PWM circuits, the output cycle and the duty ratio of each PWM circuit are set to different values according to the number of PWM circuits.
具体的には、PWM回路が2つである場合、同図に示すように、出力周期T1は、所望出力パターンの出力周期T2の2倍の時間に設定される。また、これに伴って、第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bで出力すべきデューティー比は、所望出力パターンの各デューティー比を1/2に分割した値に設定される。なお、この場合に、設定されるデューティー比の最大値は、50%となる。
Specifically, when there are two PWM circuits, the output cycle T1 is set to be twice as long as the output cycle T2 of the desired output pattern, as shown in FIG. Along with this, the duty ratio to be output by the
このように、出力周期T1を出力周期T2の2倍の時間に設定することで、出力周期T1と出力周期T2との周期にズレが生じない。このため、第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bが出力するPWM信号で所望出力パターンを正確に再現することができるようになる。
In this way, by setting the output cycle T1 to a time twice as long as the output cycle T2, there is no deviation between the output cycle T1 and the output cycle T2. Therefore, the desired output pattern can be accurately reproduced by the PWM signals output from the
また、図4には、PMW回路が2つの場合を示したが、出力周期およびデューティー比は、PWM回路の個数に応じて異なる値が設定される。具体的には、PWM回路がn個(nは2以上の整数)である場合、出力周期は所望出力パターンの出力周期T2のn倍した時間とし、デューティー比を所望出力パターンのデューティー比の1/nに分割した値として設定される。 Further, FIG. 4 shows the case where there are two PMW circuits, but the output cycle and the duty ratio are set to different values according to the number of PWM circuits. Specifically, when the number of PWM circuits is n (n is an integer of 2 or more), the output cycle is n times the output cycle T2 of the desired output pattern, and the duty ratio is 1 of the duty ratio of the desired output pattern. It is set as a value divided into /n.
このように、入力装置1では、PWM回路の個数に応じて各PWM回路の出力周期およびデューティー比を容易に設定することができる。これにより、PWM回路の個数が異なる入力装置1を製造する場合に、簡単に出力周期およびデューティー比を設定することができる。 Thus, in the input device 1, the output cycle and the duty ratio of each PWM circuit can be easily set according to the number of PWM circuits. This makes it possible to easily set the output cycle and the duty ratio when manufacturing the input device 1 having different numbers of PWM circuits.
次に、図5A〜図5Cを用いて、PWM回路の起動タイミングの設定方法について説明する。図5A〜図5Cは、PWM回路の出力周期の起動タイミングの設定方法を示す図である。なお、入力装置1は、以下に示すいずれかの方法を用いてPWM回路を起動させることができる。 Next, a method of setting the start timing of the PWM circuit will be described with reference to FIGS. 5A to 5C. 5A to 5C are diagrams showing a method of setting the start timing of the output cycle of the PWM circuit. The input device 1 can activate the PWM circuit by using any of the following methods.
まず、図5Aを用いて各PWM回路の出力周期を遅延起動部17によって遅延起動させる場合について説明する。図5Aに示すように、入力装置1は、指示部12と、第2PWM回路13bとの経路に遅延起動部17をさらに備える。遅延起動部17は、例えば、遅延回路を含む。
First, with reference to FIG. 5A, a case where the output period of each PWM circuit is delayed by the
ここで、遅延起動部17は、例えば、指示部12から入力される指示を出力周期の1/2の時間だけ遅らせて第2PWM回路13bに出力するように設定される。
Here, the
したがって、同図に示すように、第2PWM回路13bは、第1PWM回路13aに比べて出力周期の1/2分だけ遅れて起動することになる。これにより、指示部12は、第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bに対して同一のタイミングで指示することができる。
Therefore, as shown in the figure, the
そして、第2PWM回路13bでは、第1PWM回路13aのPWM信号の出力から出力周期の1/2分だけ遅れてのPWM信号を出力することとなるため、図4に示した所望出力パターンを再現性よく出力することができる。
Then, the
なお、PWM回路の個数が3つ以上である場合、遅延起動部17を指示部12とPWM回路との経路にそれぞれ設け、遅延起動部17は、各PWM回路の出力周期を出力周期の1/n(nは、PWM回路の個数)ずつ遅延起動させることとすればよい。
When the number of PWM circuits is three or more, the
続いて、図5Bを用いて、図5Aに示した遅延起動部17を備えずに、各PWM回路を遅延起動させる場合について説明する。図5Bに示す例では、タイミング調整モードと、生成モードとに分けて指示部12がPWM回路部13にPWM信号の出力を指示する。
Next, with reference to FIG. 5B, a case where each PWM circuit is delayed and activated without the
具体的には、タイミング調整モードでは、指示部12は、第1PWM回路13aにPWM回路の出力周期の1/2、すなわちデューティー比50%を初期デューティー比としてPWM信号の出力を指示する。
Specifically, in the timing adjustment mode, the instructing unit 12 instructs the
この時、指示部12は、第2PWM回路13bに対して第1PWM回路13aのPWM信号のエッジの立下りを検知して起動するように指示しておく。また、指示部12は、第2PWM回路13bの初期デューティー比を0%として指示する。
At this time, the instruction unit 12 instructs the
このようにすることで、第2PWM回路13bは、第1PWM回路13aから出力周期の1/2の時間だけ遅れて起動することとなる。その後、生成モードに移行し、第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bは、所望するPWM信号を出力することになる。
By doing so, the
このように、図5Bに示す例では、第1PWM回路13aが出力するPWM信号のエッジの立下りを検知して、第2PWM回路13bの出力周期を起動させる。これにより、各PWM回路を所望するタイミングで正確に起動させることができる。
As described above, in the example shown in FIG. 5B, the trailing edge of the PWM signal output from the
なお、初期値をPWM回路の個数に応じて異なる値に設定することで、PWM回路が3つ以上である場合にも各PWM回路を遅延起動させることができる。具体的には、PWM回路がn個である場合、出力周期をnで除した値を初期デューティー比として設定する。 By setting the initial value to a different value depending on the number of PWM circuits, each PWM circuit can be delayed and activated even when the number of PWM circuits is three or more. Specifically, when the number of PWM circuits is n, the value obtained by dividing the output cycle by n is set as the initial duty ratio.
そして、指示部12は、各PWM回路に対して前のPWM回路が初期デューティー比で出力するPWM信号のエッジの立下りを検知して起動するように順次を指示する。これにより、各PMW回路を出力周期の1/nずつずらして起動させることができる。 Then, the instruction unit 12 sequentially instructs each PWM circuit to detect the falling edge of the edge of the PWM signal output by the previous PWM circuit at the initial duty ratio and activate the PWM signal. As a result, each PMW circuit can be activated by shifting the output cycle by 1/n.
なお、図5Bでは、エッジの立下りを検知して遅延起動する場合について説明したが、エッジの立上がりを検出して次のPWM回路の出力周期を起動させることにしてもよい。この場合、PWM信号のパルスを出力周期の後ろ詰めで出力することとし、PWM信号が出力周期の1/nの時間から出力されるように初期デューティー比を設定することとすればよい。 In FIG. 5B, the case where the falling edge of the edge is detected and the delayed activation is performed has been described, but the rising edge of the edge may be detected and the output cycle of the next PWM circuit may be activated. In this case, the pulse of the PWM signal may be output at the end of the output cycle, and the initial duty ratio may be set so that the PWM signal is output from the time of 1/n of the output cycle.
次に、図5Cを用いて第1PWM回路13aと、第2PWM回路13bとを同時に起動させる場合について説明する。
Next, a case where the
同図に示すように、指示部12は、第1PWM回路13aおよび第2PWM回路13bを同時に起動させる。そして、指示部12は、第1PWM回路13aでは、出力周期の前詰めでパルスを出力し、第2PWM回路13bでは、出力周期の後ろ詰めでパルスを出力するように指示する。
As shown in the figure, the instruction unit 12 simultaneously activates the
この場合、第2PWM回路13bがPWM信号の出力を停止した後に、直ちに、第1PWM回路13aでPWM信号の出力を開始することになる。このため、OR合成回路14aによって合成されるPWM信号には、所望出力パターンとずれが生じる。
In this case, immediately after the
しかしながら、指示部12は、同一のタイミングで各PWM回路に指示することができるため、各PWM回路の起動するタイミングを正確に設定することができる。 However, since the instruction unit 12 can instruct each PWM circuit at the same timing, the timing at which each PWM circuit is activated can be accurately set.
また、図5Bおよび図5Cに示した例では、図5Aに示したように、遅延起動部17などを別途必要としない。このため、遅延起動部17の分だけ開発費や製造コストを抑えることができる。
Further, in the example shown in FIGS. 5B and 5C, as shown in FIG. 5A, the
続いて、図6および図7を用いて駆動波形の生成方法の適用例について説明する。図6は、振動素子31の駆動状態を示す模式図である。図7は、選択部16による選択処理を示す図である。
Next, an application example of the drive waveform generation method will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a schematic diagram showing a driving state of the
また、以下に示す動作は、例えば製造時、出荷時および入力装置1の電源の起動時など任意のタイミングで、図3に示した周波数補正プログラム21を制御部10が読み出すことで実行される。
Further, the operation described below is executed by the
図6に示すように、制御部10は、例えば、第1振動素子31aおよび第4振動素子31dに対して駆動波形を印加させ、第2振動素子31bおよび第3振動素子31cで発生する電圧を検出する。
As shown in FIG. 6, the
すなわち、制御部10は、第1振動素子31aおよび第4振動素子31dで操作面Pを振動させた状態で、第2振動素子31bおよび第3振動素子31cで発生する電圧を検出する。
That is, the
この場合に、第2振動素子31bおよび第3振動素子31cでは、操作面Pの振動強度に応じて電圧が発生する。また、入力装置1では、所定の周波数領域において、操作面Pの振動強度が高いほど、ユーザに所望する触感を与えることができる。
In this case, a voltage is generated in the second vibrating
そこで、制御部10は、触感毎に異なる周波数領域で所定周波数ごとに駆動波形を生成し、振動素子31を振動させる。そして、駆動波形の周波数に対応する電圧値を検出し、かかる電圧値が高い周波数を選択する。
Therefore, the
具体的には、つるつるした触感を与える周波数領域は、例えば、20〜40KHz(以下、第1周波数領域という)であり、クリック感を与える周波数領域は、例えば、100〜200kHz(以下、第2周波数領域という)である。 Specifically, the frequency range that gives a slippery feel is, for example, 20 to 40 KHz (hereinafter, referred to as a first frequency range), and the frequency range that gives a click feeling is, for example, 100 to 200 kHz (hereinafter, the second frequency range). Area).
そして、制御部10は、周波数補正プログラム21を実行することで第1周波数領域および第2周波数領域において所定周波数ごとに駆動波形を生成し、第1振動素子31aおよび第4振動素子31dに印加する。そして、電圧検出部15は、第2振動素子31bおよび第3振動素子31cで発生する電圧を検出し、選択部16に出力する。
Then, the
図7の上図には、入力装置1によって生成される駆動波形を模式的に示し、図7の下図には、周波数と電圧検出部15によって検出された電圧値の相関を模式的に示している。 The upper diagram of FIG. 7 schematically shows the drive waveform generated by the input device 1, and the lower diagram of FIG. 7 schematically shows the correlation between the frequency and the voltage value detected by the voltage detection unit 15. There is.
図7の下図に示す例では、周波数f4Hzで、電圧値が最も高くなる。したがって、この場合、選択部16は、最適な周波数として周波数f4Hzを選択する。
In the example shown in the lower diagram of FIG. 7, the voltage value is highest at the frequency f4 Hz. Therefore, in this case, the
その後、選択部16は、選択した周波数と、触感周波数情報22で設定されている周波数とを比較する。比較の結果、双方の周波数が異なる場合に、触感周波数情報22の周波数を選択した周波数に補正する。
After that, the
これにより、入力装置1では、触感毎に最適な駆動波形の周波数に設定することができる。また、上述したように、入力装置1は、駆動波形の周波数を精密に調整することができるため、駆動波形の周波数をきめ細やかに精査することができる。したがって、触感に最適な周波数を精度よく補正することができる。 As a result, in the input device 1, it is possible to set the optimum drive waveform frequency for each tactile sensation. Further, as described above, since the input device 1 can precisely adjust the frequency of the drive waveform, the frequency of the drive waveform can be finely scrutinized. Therefore, the optimum frequency for the tactile sensation can be accurately corrected.
次に、本実施形態に係る入力装置1が実行する処理手順について図8を用いて説明する。図8は、本実施形態に係る入力装置1が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、図8に示す処理手順は、制御部10によって実行される。
Next, a processing procedure executed by the input device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure executed by the input device 1 according to the present embodiment. The processing procedure shown in FIG. 8 is executed by the
図8に示すように、まず、入力装置1の制御部10は、周波数補正プログラム21を実行タイミングか否かを判定する(ステップS101)。この判定において、周波数補正プログラム21を実行するタイミングである場合(ステップS101,Yes)、指示部12は、PWM回路部13に対してPWM回路の出力周期を変更し、一定パターンのデューティー比でPWM信号の出力を指示する(ステップS102)。
As shown in FIG. 8, first, the
一方、ステップS101の判定において、周波数補正プログラム21を実行するタイミングでない場合(ステップS101,No)、制御部10は、処理を終了する。
On the other hand, in the determination of step S101, when it is not the timing to execute the frequency correction program 21 (step S101, No), the
また、ステップS102に引き続き、PWM回路部13は、指示部12の指示に基づいてPWM信号を出力し、OR合成回路14aは、PWM信号を合成する(ステップS103)。続いて、サンプリング部14bは、合成されたPWM信号から駆動波形を生成し、振動素子31に印加する(ステップS104)。
After step S102, the
続いて、電圧検出部15は、操作面Pの振動に応じて振動素子31で発生する電圧値を検出する(ステップS105)。そして、制御部10は、所定周波数領域の電圧検出処理を終了したか否かを判定する(ステップS106)。
Subsequently, the voltage detection unit 15 detects the voltage value generated in the vibrating
この判定において電圧検出処理が終了していた場合(ステップS106,Yes)、選択部16は、所定周波数領域で最も電圧値が高かった周波数を選択する(ステップS107)。
When the voltage detection process is completed in this determination (Yes in step S106), the
そして、選択部16は、選択した周波数に基づいて触感周波数情報22を補正して(ステップS108)、処理を終了する。また、ステップS106の判定において、電圧検出処理を終了していない場合(ステップS106,No)、制御部10は、ステップS102以降の処理を繰り返して実行することとなる。
Then, the
上述してきたように、本実施形態に係る入力装置1は、操作面Pを振動させる振動素子31と、複数のPWM回路と、指示部12と、波形生成部14とを備える。振動素子31は、操作面Pを振動させる。指示部12は、PWM信号の出力を複数のPWM回路それぞれへ振分けて指示する。波形生成部14は、複数のPWM回路によってそれぞれ出力されるPWM信号を合成し、振動素子31に印加する駆動波形を生成する。したがって、本実施形態に係る入力装置1によれば、安価な構成で駆動波形を精密に制御することができる。
As described above, the input device 1 according to the present embodiment includes the
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な様態は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲および、その均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変化が可能である。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various changes may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept defined by the appended claims and their equivalents.
1 入力装置
10 制御部
11 操作検出部
12 指示部
13 PWM回路部
13a 第1PWM回路
13b 第2PWM回路
14 波形生成部
14a OR合成回路
14b サンプリング部
15 電圧検出部
16 選択部
31 振動素子
P 操作面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
複数のPWM回路と、
PWM信号の出力を前記複数のPWM回路それぞれへ振分けて指示する指示部と、
前記複数のPWM回路によってそれぞれ出力される前記PWM信号を合成し、前記振動素子に印加する駆動波形を生成する波形生成部と
を備えることを特徴とする入力装置。 A vibration element that vibrates the operation surface,
A plurality of PWM circuits,
An instructing unit for distributing and instructing the output of the PWM signal to each of the plurality of PWM circuits;
A waveform generation unit that synthesizes the PWM signals respectively output by the plurality of PWM circuits and generates a drive waveform to be applied to the vibrating element.
を特徴とする請求項1に記載の入力装置。 The input device according to claim 1, wherein the output cycle of the PWM circuit is set to a time obtained by multiplying a desired cycle by the number of the PWM circuits.
前記指示部は、
前記関係情報と駆動波形の周波数とに基づいて決定した前記出力周期と、前記デューティー比パターンとで前記PWM信号を出力するように前記PWM回路に指示すること
を特徴とする請求項2に記載の入力装置。 A duty ratio pattern of the PWM signal for generating the drive waveform; and a storage unit that stores relationship information indicating a relationship between the frequency of the drive waveform and the output cycle of the PWM circuit,
The instruction unit is
3. The PWM circuit is instructed to output the PWM signal with the output cycle determined based on the relation information and the frequency of the drive waveform and the duty ratio pattern. Input device.
さらに備えることを特徴とする請求項3に記載の入力装置。 The input device according to claim 3, further comprising a delay starter that delays the output cycle of the PWM circuit by a time period divided by the number of the PWM circuits and sequentially starts the plurality of PWM circuits.
前記出力周期を前記PWM回路の個数に応じた値を初期デューティー比として1つの前記PWM回路を起動させ、当該PWM回路から前記初期デューティー比で出力された前記PWM信号の立上がりまたは立下りを検出して他の前記PWM回路を起動させる指示を順次繰り返すこと
を特徴とする請求項3に記載の入力装置。 The instruction unit is
The output cycle is set to a value corresponding to the number of the PWM circuits as an initial duty ratio to start one of the PWM circuits, and a rise or a fall of the PWM signal output from the PWM circuit at the initial duty ratio is detected. The input device according to claim 3, wherein another instruction to activate the other PWM circuit is sequentially repeated.
前記PWM回路が2つである場合に、前記PWM回路の前記出力周期を同時に起動させ、一方の前記PWM回路では、前記出力周期の前詰めでパルスを出力し、他方のPWM回路では、前記出力周期の後ろ詰めでパルスを出力するように指示すること
を特徴とする請求項3に記載の入力装置。 The instruction unit is
When the number of the PWM circuits is two, the output cycles of the PWM circuits are simultaneously activated, one of the PWM circuits outputs a pulse at the front end of the output cycle, and the other PWM circuit outputs the pulse. The input device according to claim 3, wherein the instruction is made to output the pulse at the end of the cycle.
少なくとも2つ以上であり、
前記波形生成部によって生成された前記駆動波形によって一部の前記振動素子が前記操作面を振動させた状態で、残りの前記振動素子から出力される電圧値を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された前記電圧値が最も高い前記駆動波形を選択する選択部と
を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の入力装置。 The vibrating element is
At least two or more,
A voltage detection unit that detects a voltage value output from the remaining vibrating element in a state where a part of the vibrating element vibrates the operation surface by the drive waveform generated by the waveform generating unit,
The input device according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a selection unit that selects the drive waveform having the highest voltage value detected by the voltage detection unit.
前記複数のPWM回路によってそれぞれ出力される前記PWM信号を合成し、操作面を振動させる振動素子に印加する駆動波形を生成する波形生成工程と
を含むことを特徴とする入力装置の制御方法。 An instructing step of distributing the output of the PWM signal to each of the plurality of PWM circuits and instructing;
A waveform generating step of synthesizing the PWM signals respectively output by the plurality of PWM circuits and generating a drive waveform to be applied to a vibrating element that vibrates the operation surface.
前記複数のPWM回路によってそれぞれ出力される前記PWM信号を合成し、操作面を振動させる振動素子に印加する駆動波形を生成する波形生成手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 An instruction procedure for distributing and instructing the output of the PWM signal to each of the plurality of PWM circuits;
A program for causing a computer to execute a waveform generation procedure of synthesizing the PWM signals respectively output by the plurality of PWM circuits and generating a drive waveform to be applied to a vibrating element that vibrates the operation surface.
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