JP7032048B2 - 制御装置、入力システムおよび制御方法 - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、制御装置、入力システムおよび制御方法に関する。
従来、ユーザに触感を与えることでユーザのパネルの操作面への操作を受け付けたことを認識させる入力システムが知られている。かかる入力システムにおいて、パネルの操作面が操作された場合に、正弦波にエンベロープをかけて得られる波形の電圧で振動素子を振動させることによってクリックを発生させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１３－１０９４２９号公報
従来の入力システムは、振幅が小さくなっていく正弦波の電圧で振動素子を振動させており、パネルの操作面が操作された後のパネルの振動は最初の振動が大きくその後小さくなる感触をユーザに与える。
しかしながら、従来の入力システムは、メカニカルスイッチへの操作感と同様の操作感をユーザに与えるものではなく、ユーザに与える操作感を向上させる点で改善の余地がある。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザに与える操作感を向上させることができる制御装置、入力システムおよび制御方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る制御装置は、操作面を有するパネルの前記操作面に対するユーザの操作を検出する操作検出部と、前記パネルに取り付けられた振動素子を駆動して前記パネルに振動を発生させる駆動部とを備える。前記駆動部は、前記操作検出部によって前記操作が検出された場合に、前記振動素子を駆動して、前記パネルに第１の振動を発生させた後、前記パネルに前記第１の振動よりも大きい第２の振動を発生させる。
実施形態の一態様によれば、ユーザに与える操作感を向上させることができる制御装置、入力システムおよび制御方法を提供することができる。
図１は、実施形態に係る入力システムの概略構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係る駆動制御部によって与えられるパネルの振動の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係る入力装置を有する電子装置システムの構成を示す図である。 図４は、実施形態に係る振動素子の配置例を示す図である。 図５は、メカニカルスイッチに対する操作フィーリング特性を示す図である。 図６は、実施形態に係る駆動制御部によって与えられるパネルの振動の一例を示す図である。 図７は、変動モードにおけるパネルの振動と接触圧力との関係を示す図である。 図８は、実施形態に係る表示装置に表示される画面の一例を示す図である。 図９は、ユーザによるパネルの操作面への操作の一例を示す図である。 図１０は、実施形態に係る表示装置に表示される画面の一例を示す図である。 図１１は、実施形態に係る電子装置システムにおける入力装置と表示装置との関係を示す図である。 図１２は、閾値の情報および第１～第３の振動の情報が設定される領域と表示装置のメニュー画面との関係を示す図である。 図１３は、実施形態に係る制御部が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態に係る入力装置の構成例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する制御装置、入力システムおよび制御方法の実施形態を詳細に説明する。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。
＜１．入力システムの制御処理＞
図１は、実施形態に係る入力システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、実施形態に係る入力システム１は、パネル１０と、振動素子１４と、制御装置２０とを備える。
パネル１０は、支持板１１と、保護層１２と、感圧センサ１３とを備え、支持板１１上に感圧センサ１３と保護層１２とが順に積層される。保護層１２は、例えば、樹脂フィルムなどの樹脂部材によって形成され、保護層１２の表面がパネル１０の操作面１５である。
感圧センサ１３は、ユーザＵのパネル１０の操作面１５への接触位置および接触圧力を検出可能なセンサであり、例えば、抵抗感圧式のタッチセンサである。振動素子１４は、パネル１０に取り付けられており、制御装置２０から出力される駆動電圧Ｖｏによって振動する。
制御装置２０は、パネル１０の操作面１５へのユーザＵの操作（以下、ユーザ操作と記載する場合がある）に応じて振動素子１４を駆動しパネル１０を振動させる。かかる制御装置２０は、操作検出部４０と、駆動部４１とを備える。
操作検出部４０は、感圧センサ１３によって検出されたユーザ接触位置に基づいて、ユーザ操作を検出する。駆動部４１は、操作検出部４０によるユーザ操作の検出結果に基づいて、振動素子１４を駆動してパネル１０を振動させる。
駆動部４１は、操作検出部４０によってユーザ操作が検出された場合に、メカニカルスイッチへの操作感と同様の操作感をユーザＵに与えるように振動素子１４を駆動してパネル１０を振動させる。なお、以下において、ユーザ操作は、ユーザＵの指５０で行われるものとして説明するが、スタイラスペンなどで行われてもよい。
図２は、制御装置２０によって与えられるパネル１０の振動の一例を示す図である。図２に示すように、駆動部４１は、操作検出部４０によってユーザ操作が検出された場合に、パネル１０に第１の振動を一定時間以上発生させ（時刻ｔ１～ｔ２）、その後、パネル１０に第１の振動よりも大きい第２の振動を第１の振動に比べて短い時間（時刻ｔ２～ｔ３）に発生させる。
パネル１０に第１の振動が一定時間以上発生することで、ユーザＵの指５０に第１の振動が伝わり、ユーザＵに対してスイッチに対する押し込みの奥行感を感じさせることができる。さらに、第１の振動に続いてパネル１０に第１の振動よりも大きな第２の振動が第１の振動に比べて短い時間に発生することで、ユーザＵの指５０に第１の振動が伝わり、ユーザＵに対してスイッチに対するクリック感を感じさせることができる。
このように、実施形態に係る制御装置２０は、ユーザ操作を検出した場合に、パネル１０に第１の振動を発生させた後、パネル１０に第１の振動よりも大きい第２の振動を発生させる。そのため、奥行感およびクリック感を感じさせることができ、メカニカルスイッチへの操作感と同様の操作感をユーザＵに与えることができる。
＜２．電子装置システムの構成＞
図３は、実施形態に係る入力システムを有する電子装置システム１００の構成を示す図である。図３に示す電子装置システム１００は、例えば、車両に搭載される車載システムであるが、かかる例に限定されず、ＰＣ（Personal Computer）を含むコンピュータシステムなどであってもよい。
図３に示すように、電子装置システム１００は、入力システム１と、制御装置２と、表示装置３とを備える。入力システム１は、ユーザＵの操作を受け付け、ユーザＵの操作を示す情報を制御装置２へ通知する。制御装置２は、ユーザＵの操作に応じて表示装置３に表示される画面を制御する。
入力システム１は、入力ユニット９と、制御装置２０とを備える。入力ユニット９は、上述したパネル１０および振動素子１４を備える。なお、パネル１０の感圧センサ１３は、例えば、抵抗感圧式のタッチセンサであるが、抵抗感圧式以外の感圧センサであってもよい。
振動素子１４は、パネル１０の表面または裏面に取り付けられる。かかる振動素子１４は、例えば、リニア共振アクチュエータであるが、ピエゾ素子などであってもよい。なお、図示しないが入力ユニット９には、制御装置２０から出力される駆動電圧Ｖｏを増幅して振動素子１４へ出力する増幅部を備えていてもよい。
図４は、実施形態に係る振動素子１４の配置例を示す図である。図４に示す例では、入力ユニット９は２つの振動素子１４を備える。２つの振動素子１４は、それぞれ操作面１５の周囲に配置される。なお、振動素子１４の数は、２つに限定されず、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、振動素子１４の配置は、図４に示す例に限定されず、例えば、パネル１０の操作面１５に対応する位置（例えば、操作面１５の中央部）に振動素子１４を配置してもよい。
制御装置２０は、記憶部２１と、制御部２２とを備える。記憶部２１は、モード情報３０と、時間情報３１と、操作判定情報３２とを記憶している。モード情報３０は、例えば、不図示の入力部を介して設定された振動モードの種別を示す情報であり、振動モードの種別として、固定モードおよび変動モードの一方が設定される。
固定モードは、パネル１０の操作面１５に対するユーザＵの押圧操作（以下、単に押圧操作と記載する場合がある）に対して固定の振動パターンでパネル１０を振動させるモードであり、変動モードは、押圧操作の状態に応じた振動パターンでパネル１０を振動させるモードである。
時間情報３１は、各振動の発生時間を規定する情報であり、後述する第１～第４の時間Ｔ１～Ｔ４を示す情報が含まれる。操作判定情報３２は、ユーザ操作を判定するための情報であり、ユーザＵの操作面１５に対する接触圧力に対する第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３を示す情報、パネル１０の操作面１５に対するユーザＵのスライド操作（以下、単にスライド操作と記載する場合がある）の距離の閾値Ｄｔｈを示す情報などが含まれる。なお、スライド操作とは、パネル１０の操作面１５上を移動する操作である。
制御部２２は、操作検出部４０と、駆動部４１とを備える。操作検出部４０は、感圧センサ１３によって検出されるユーザＵの操作面１５に対する接触位置および接触圧力を示す検出情報を取得する。また、操作検出部４０は、記憶部２１に記憶された操作判定情報３２を取得する。
操作検出部４０は、感圧センサ１３から取得した検出情報と記憶部２１から取得した操作判定情報３２に基づいて、パネル１０の操作面１５に対するユーザＵの操作を検出する。操作検出部４０は、ユーザＵの押圧操作やスライド操作などの各種操作を検出することができる。
例えば、操作検出部４０は、ユーザＵの操作面１５に対する接触位置が継続して同一位置にあり且つ接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上である場合に、ユーザＵの操作面１５への押圧操作があると判定することができる。また、操作検出部４０は、ユーザＵの操作面１５に対する接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上の状態でユーザＵの操作面１５に対する接触位置が閾値Ｄｔｈ以上移動した場合に、スライド操作があると判定することができる。
駆動部４１は、操作検出部４０によって押圧操作が検出された場合に、振動素子１４を駆動して、パネル１０に第１の振動Ｗ１を発生させた後、パネル１０に第１の振動Ｗ１よりも大きい第２の振動Ｗ２を発生させる。
ここで、メカニカルスイッチに対する操作力と操作位置との関係を説明する。図５は、メカニカルスイッチに対する操作フィーリング特性を示す図である。なお、図５において、操作力は、メカニカルスイッチの操作面への押圧力であり、操作位置は、メカニカルスイッチのストローク方向における押し込み位置である。
図５に示すように、メカニカルスイッチに対してユーザＵの押圧操作が開始された場合に、メカニカルスイッチに対する押し始めである操作位置Ｓ０から操作位置Ｓ１まではユーザＵは操作力を増加させる必要がある。操作位置Ｓ１で操作力がＦ１に達すると、操作位置Ｓ２まで必要な操作力が低下した後、必要な操作力が上昇する。そして、その後、終点位置である操作位置Ｓ３に達する。
また、操作位置Ｓ３からユーザＵが、メカニカルスイッチから指５０を離す動作を開始した場合、必要な操作力はＦ２から急激に低下するが、操作位置Ｓ２から操作位置Ｓ１までの間で必要な操作力が増加する。これは、メカニカルスイッチに組み込まれているラバースイッチが押下された後に復帰する作用によるものであり、ユーザＵは、メカニカルスイッチから指５０を離す直前に瞬間的に圧力を感じる。
そこで、駆動部４１は、図５に示す領域６１，６２，６３に対応した振動をパネル１０に与えて、メカニカルスイッチへの操作感と同様の操作感をユーザＵに与えるようにしている。領域６１は、押し始めの操作位置の範囲であり、操作位置Ｓ０から操作位置Ｓ１までの範囲である。領域６２は、操作力の極小値をとる操作位置Ｓ２の前後の所定範囲である。領域６３は、メカニカルスイッチからユーザＵの指５０が離れる直前の操作位置Ｓ２から操作位置Ｓ１までの範囲である。
図６は、駆動部４１によって発生するパネル１０の振動の一例を示す図である。図６に示すように、駆動部４１は、操作検出部４０によってユーザ操作が検出された場合に、パネル１０に第１の振動Ｗ１を発生させ後、パネル１０に第２の振動Ｗ２を発生させ、その後、パネル１０に第３の振動Ｗ３を発生させる。第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３は、パネル１０の厚み方向（図１に示すＺ軸方向）の振動である。
第１の振動Ｗ１によって、ユーザＵに対してスイッチ押し込み時の奥行感を与え、第２の振動Ｗ２によってユーザＵに対してスイッチ操作のクリック間を与えることができる。また、第３の振動Ｗ３によってユーザＵに対してスイッチから指５０を離す直前の感覚を与えることができる。すなわち、メカニカルスイッチに組み込まれているラバースイッチが押下された後に復帰する作用をユーザＵに感じさせることができる。そのため、メカニカルスイッチの触感と同様のよりリアルな触感感をユーザＵに与えることができる。
駆動部４１は、記憶部２１に設定された振動モードの種別に基づいて、第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３をパネル１０に発生させる。第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３は、例えば、１００～２００Ｈｚの範囲の周波数である。振動モードには上述したように、固定モードと変動モードがある。以下においては、固定モード、変動モードの順で説明する。
まず、固定モードについて説明する。駆動部４１は、固定モードにおいて、記憶部２１に記憶された時間情報３１および操作判定情報３２に基づき、第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３を発生させることができる。
駆動部４１は、記憶部２１に記憶された操作判定情報３２に基づき、ユーザ操作の圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上である場合に、操作面１５に対するユーザＵの操作があったことを検出する。そして、駆動部４１は、記憶部２１に記憶された時間情報３１に基づき、ユーザ操作の検出タイミング（時刻ｔ１０）から第１の時間Ｔ１が経過するまでの間、ノコギリ波状の駆動電圧Ｖｏ１を振動素子１４へ印加する。
これにより、時刻ｔ１０～ｔ１１の時間（第１の時間Ｔ１）において、パネル１０に第１の振動Ｗ１が一定時間発生し、ユーザＵに対してスイッチに対する押し込みの奥行感を感じさせることができる。
第１の振動Ｗ１は、１００～２００Ｈｚの範囲の周波数（例えば、１２０Ｈｚ）を有するノコギリ波状の振動であり、ノコギリ波状の振動が一定時間以上継続することで、ユーザＵに対してスイッチ押し込み時の奥行感を適切に与えることができる。なお、第１の振動Ｗ１は、三角波状の振動でもよく、三角波状の振動により、ノコギリ波状の振動の場合と同様に、ユーザＵに対してスイッチ押し込み時の奥行感を適切に与えることができる。
駆動部４１は、第１の振動Ｗ１によってパネル１０から出力される音がパネル１０を操作しているユーザＵに聞こえないレベルまたはユーザＵにほぼ聞こえないレベルに第１の振動Ｗ１の振幅を抑えることができる。このようにすることで、第１の振動Ｗ１による音の発生で、ユーザＵに不快感を与えることを回避することができる。
また、第１の振動Ｗ１がノコギリ波状の振動または三角波状の振動であるため、パネル１０の変位が直線状に変化する。そのため、正弦波の振動に比べ、スイッチ押し込み時の奥行感を適切に与えることができる。なお、第１の振動Ｗ１は、正弦波上の振動であってもよい。また、第１の振動Ｗ１は、奥行感を与えることができれば、１００Ｈｚ未満の振動であってもよく、また、２００Ｈｚを超える周波数の振動であってもよい。
また、図６に示すように、第１の振動Ｗ１は、パネル１０の厚み方向の中心Ｏに対して、パネル１０の厚み方向の一方または他方のいずれかの側に片寄った振動である。パネル１０の厚み方向の中心Ｏに対して第１の振動Ｗ１を片寄らせることによって、第１の振動Ｗ１において中心Ｏに対して片寄りがない場合に比べて、ユーザＵに対してスイッチ押し込み時の奥行感をより適切に与えることができる。
次に、駆動部４１は、記憶部２１に記憶された時間情報３１に基づき、時刻ｔ１１～時刻ｔ１２の間の第２の時間Ｔ２において、正弦波状の駆動電圧Ｖｏ２を振動素子１４へ印加する。駆動電圧Ｖｏ２は、駆動電圧Ｖｏ１よりも大きな電圧である。また、第１の時間Ｔ１に比べ第２の時間Ｔ２は短く、第２の振動Ｗ２は、例えば、正弦波の２周期以内の振動である。
このように、駆動電圧Ｖｏ１よりも大きな駆動電圧Ｖｏ２を短い第２の時間Ｔ２で振動素子１４へ印加することで、ユーザＵに相対的に大きな振動を瞬間的に与えてユーザＵにクリック感を与えることができる。また、第２の時間Ｔ２は、正弦波の２周期以内の振動であるため、第２の振動Ｗ２によりパネル１０から音が出力された場合であってもその出力時間が短いため、パネル１０からの音をユーザＵが認識できない範囲に抑えることができる。これにより、ユーザＵに不快感を与えることを回避することができる。
なお、第２の振動Ｗ２は、１００～２００Ｈｚの範囲の周波数（例えば、１６０Ｈｚ）であるが、クリック感を与えることができれば、１００Ｈｚ未満の振動であってもよく、また、２００Ｈｚを超える周波数の振動であってもよい。
次に、駆動部４１は、記憶部２１に記憶された時間情報３１に基づき、時刻ｔ１２～時刻ｔ１３の間の第３の時間Ｔ３において、振動素子１４へ印加する駆動電圧Ｖｏをゼロにして、パネル１０の振動を停止する。
駆動部４１は、時刻ｔ１３になると、記憶部２１に記憶された時間情報３１に基づき、時刻ｔ１３～時刻ｔ１４の間の第４の時間Ｔ４において、正弦波状の駆動電圧Ｖｏ３を振動素子１４へ印加する。駆動電圧Ｖｏ３は、駆動電圧Ｖｏ１よりも大きな電圧である。また、第１の時間Ｔ１に比べ第４の時間Ｔ４は短く、第３の振動Ｗ３は、例えば、正弦波の２周期以内の振動である。
このように、駆動電圧Ｖｏ１の振幅よりも大きな駆動電圧Ｖｏ３の振幅を短い第４の時間Ｔ４で振動素子１４へ印加することで、ユーザＵに相対的に大きな振動を瞬間的に与えてユーザＵがスイッチから指５０を離す際に感じる感覚をユーザＵへ与えることができる。
また、駆動電圧Ｖｏ３の振幅は、駆動電圧Ｖｏ２の振幅よりも小さくすることによって、第３の振動Ｗ３を第２の振動Ｗ２よりも小さくすることができる。そのため、第２の振動Ｗ２によってユーザＵに与えるクリック感よりも小さな振動がユーザＵに与えられ、ユーザＵがスイッチから指５０を離す際に感じる感覚をユーザＵに適切に与えることができる。
なお、第３の振動Ｗ３は、１００～２００Ｈｚの範囲の周波数（例えば、１２０Ｈｚ）であるが、ユーザＵがスイッチから指５０を離す際に感じる感覚をユーザＵに与えることができれば、１００Ｈｚ未満の振動であってもよく、また、２００Ｈｚを超える周波数の振動であってもよい。
また、第４の時間Ｔ４は、２周期以内の振動であるため、第３の振動Ｗ３によりパネル１０から音が出力された場合であってもその出力時間が短いため、パネル１０からの音をユーザＵが認識できない範囲に抑えることができる。これにより、ユーザＵに不快感を与えることを回避することができる。
このように、駆動部４１は、固定モードにおいて、記憶部２１に記憶された時間情報３１に基づき、時間情報３１に応じた第１～第４の時間Ｔ１～Ｔ４でそれぞれ対応する駆動電圧Ｖｏを振動素子１４へ印加することで、ユーザＵにメカニカルスイッチへの操作感と同様の操作感をユーザＵに与えることができる。
なお、操作検出部４０は、感圧センサ１３から取得した接触位置および接触圧力を示す検出情報を記憶部２１に検出履歴として記憶することができる。操作検出部４０は、記憶部２１に記憶された検出履歴に基づき、ユーザＵの押圧操作のパターンを判別し、判別したパターンに基づいて、第１の時間Ｔ１および第３の時間Ｔ３を決定することができる。操作検出部４０は、決定した第１の時間Ｔ１および第３の時間Ｔ３を示す情報に基づいて記憶部２１に記憶された時間情報３１を更新する。
例えば、操作検出部４０は、ユーザ操作の圧力（以下、操作圧力と記載する）が第１の閾値Ｐｔｈ１以上になってから操作圧力が最大になるまでの時間Ｔ１１と、操作圧力が最大となってからユーザ操作の圧力が第２の閾値Ｐｔｈ２以下になる時間Ｔ１２とを判定する。そして、操作検出部４０は、時間Ｔ１１の平均値Ｔ１１ａｖと、時間Ｔ１２の平均値Ｔ１２ａｖとに基づき、第１の時間Ｔ１および第３の時間Ｔ３を決定することができる。例えば、操作検出部４０は、平均値Ｔ１１ａｖの１／３の時間を第１の時間Ｔ１とし、平均値Ｔ１２ａｖの１／２の時間を第３の時間Ｔ３とすることができる。
次に、変動モードについて説明する。駆動部４１は、変動モードにおいて、感圧センサ１３で検出された操作面１５への接触圧力Ｆと記憶部２１に記憶された操作判定情報３２とに基づき、第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３を発生させる。
図７は、変動モードにおけるパネル１０の振動とユーザＵの操作面１５への接触圧力Ｆとの関係を示す図である。図７に示す例では、時刻ｔ２０において、ユーザＵが押圧操作を開始し、その後、ユーザＵの操作面１５への接触圧力Ｆが上昇している。駆動部４１は、接触圧力Ｆが第１の閾値Ｐｔｈ１以上になったか否かの判定を繰り返し行っており、接触圧力Ｆが第１の閾値Ｐｔｈ１以上になったと判定した場合（時刻ｔ２１）、駆動電圧Ｖｏ１を振動素子１４へ印加する。これにより、パネル１０に第１の振動Ｗ１が発生する。
次に、駆動部４１は、接触圧力Ｆが第２の閾値Ｐｔｈ２以上または第１の閾値Ｐｔｈ１未満になったか否かを判定する。駆動部４１は、接触圧力Ｆが第２の閾値Ｐｔｈ２以上または第１の閾値Ｐｔｈ１未満になっていないと判定した場合、振動素子１４への駆動電圧Ｖｏ１の印加を継続して行う。これにより、第１の振動Ｗ１がパネル１０に継続して発生し、ユーザＵに対してスイッチ押し込み時の奥行感をより適切に与えることができる。
駆動部４１は、接触圧力Ｆが第１の閾値Ｐｔｈ１以下になった場合、振動素子１４へ印加する電圧をゼロにして、パネル１０の振動を停止する。一方、駆動部４１は、接触圧力Ｆが第２の閾値Ｐｔｈ２以上になったと判定した場合（時刻ｔ２２）、第２の時間Ｔ２の間（時刻ｔ２２～ｔ２３）、駆動電圧Ｖｏ２を振動素子１４へ印加する。これにより、ユーザＵに相対的に大きな振動を瞬間的に与えてユーザＵにクリック感を与えることができる。
駆動部４１は、接触圧力Ｆが第２の閾値Ｐｔｈ２以上になった後、接触圧力Ｆが第３の閾値Ｐｔｈ３以下になったか否かを判定する。駆動部４１は、接触圧力Ｆが第３の閾値Ｐｔｈ３以下になったと判定した場合（時刻ｔ２４）、第４の時間Ｔ４の間（時刻ｔ２４～ｔ２５）、正弦波状の駆動電圧Ｖｏ３を振動素子１４へ印加する。これにより、ユーザＵがスイッチから指５０を離す際に感じる感覚をユーザＵへ与えることができる。
このように、駆動部４１は、変動モードにおいて、パネル１０の操作面１５へのユーザＵの接触圧力Ｆと記憶部２１に記憶された操作判定情報３２とに基づき、第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３を発生させる。そのため、押圧操作における接触時間や接触圧力ＦがユーザＵ毎に異なる場合であっても、ユーザＵ毎に適した操作感を与えることができる。
ここで、表示装置３に表示される画面とユーザＵの入力操作との関係について説明する。図８および図１０は、表示装置３に表示される画面の一例を示す図であり、図９は、ユーザＵによるパネル１０の操作面１５への操作の一例を示す図である。
図８に示す画面は、表示装置３に表示されるメニュー画面６５であり、６つのアイコン７１～７６（以下、アイコン７０と総称する場合がある）が表示されている。ユーザＵは、パネル１０の操作面１５へのスライド操作によって、アイコン７１～７６のいずれかを仮選択し、その後、操作面１５への押圧操作を行うことで、アイコン７０の選択を確定することができる。
図８に示す状態では、アイコン７１が強調枠８０により強調表示されており、アイコン７１が仮選択されている状態である。ユーザＵはアイコン７２を選択したい場合、例えば、図９に示すように、操作面１５に対する接触位置をアイコン７１からアイコン７２へ向かう方向に対応する方向（ここでは、右方向とする）に閾値Ｄｔｈ以上の距離Ｄを移動させることで、制御装置２０の操作検出部４０はユーザＵの右方向のスライド操作を検出する。制御装置２０の操作検出部４０は、右方向のスライド操作を検出すると、制御装置２に対して、右方向のスライド操作を示す情報を出力する。
制御装置２は、右方向のスライド操作を示す情報を入力システム１の制御装置２０から受け取ると、図１０に示すメニュー画面６６の情報を生成し、表示装置３にメニュー画面６６を表示させる。図１０に示すメニュー画面６６では、アイコン７２が強調枠８０により強調表示されており、アイコン７２が仮選択されている状態を示している。
図１０に示すメニュー画面６６において、ユーザＵが操作面１５に対して押圧操作を行うと、パネル１０に上述した第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３が順次発生し、ユーザＵは、メカニカルスイッチへの操作感と同様の操作感を得ることができる。
ここで、電子装置システム１００は、アイコン７１～７６毎に上述した第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３を設定することもでき、制御装置２０の記憶部２１は、アイコン７１～７６毎の第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３を記憶することができる。
この場合、制御装置２は、アイコン７２が仮選択された場合、アイコン７２を示す情報を入力システム１の制御装置２０へ通知する。制御装置２０は、アイコン７２を示す情報を受け取ると、アイコン７２に応じた第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３を選択し、選択した第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３に基づいて変動モードを実行することができる。
また、電子装置システム１００は、アイコン７１～７６毎に第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３を変更することができ、制御装置２０の記憶部２１は、アイコン７１～７６毎の第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報を記憶することができる。第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報は、駆動電圧Ｖｏ１～Ｖｏ３の波形、周波数、および振幅の情報である。
この場合、制御装置２は、アイコン７２が仮選択された場合、アイコン７２を示す情報を入力システム１の制御装置２０へ通知する。制御装置２０は、アイコン７２を示す情報を受け取ると、アイコン７２に応じた第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報を選択し、選択した第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報に基づいて固定モードや変動モードを実行することができる。
電子装置システム１００は、図１１に示すように、入力ユニット９と表示装置３とを一体化したタッチパネルディスプレイを含む構成であってもよい。図１１は、電子装置システム１００における入力ユニット９と表示装置３との関係を示す図である。図１１に示すように、パネル１０の背面に表示装置３が配置されており、ユーザＵは、パネル１０を介して表示装置３に表示された画面を見ることができる。
図１１に示す電子装置システム１００の制御装置２は、表示装置３の表示画面の位置に応じた第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３や第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報を制御装置２０に設定することができる。図１２は、第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３の情報および第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報が設定される領域Ａｒ１～Ａｒ６と表示装置３のメニュー画面６７との関係を示す図である。領域Ａｒ１～Ａｒ６は、図８および図１０に示すアイコン７１～７６にそれぞれ対応する領域であり、以下、領域Ａｒと記載する場合がある。
図１２に示す例では、制御装置２は、領域Ａｒ１～Ａｒ６の位置を示す情報と、各領域Ａｒ１～Ａｒ６に対する第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３の情報および第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報とを含む設定情報を入力システム１の制御装置２０へ出力する。制御装置２０の制御部２２は、制御装置２から設定情報を受け取ると、受け取った設定情報を記憶部２１に記憶する。
制御装置２０は、ユーザＵの操作面１５への接触位置が領域Ａｒ１～Ａｒ６のいずれかの領域内にある場合、ユーザＵの接触位置が含まれる領域Ａｒに対応する第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３の情報および第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報を記憶部２１から取得し、取得した情報に基づいて、ユーザＵの領域Ａｒへの押圧操作に対して領域Ａｒに応じた振動を与えることができる。
なお、設定情報は、第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３の情報および第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３の情報のうち１以上の情報であってもよい。また、上述した例では、同一画面上で異なる設定情報が与えられる例を説明したが、異なる画面上で異なる設定情報が与えられてもよく、同一領域Ａｒを分割し、分割した領域に異なる設定情報が与えられてもよい。
なお、領域Ａｒ１～Ａｒ６以外の領域に対し、第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３は、例えば、ユーザＵの接触圧力の最大値よりも大きい値に設定することができる。これにより、操作面１５の任意の位置への操作に対して処理を変えることなく、領域Ａｒ１～Ａｒ６以外の領域で第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３が発生することを抑制することができる。
＜３．入力システム１の制御装置２０による処理＞
次に、フローチャートを用いて、制御装置２０の制御部２２が実行する処理の流れの一例を説明する。図１３は、制御部２２が実行する処理手順の一例を示すフローチャートであり、繰り返し実行される処理である。
図１３に示すように、制御部２２は、記憶部２１に設定された振動モードの種別が固定モードであるか否かを判定する（ステップＳ２０）。制御部２２は、振動モードの種別が固定モードであると判定した場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、ユーザＵの操作面１５への押圧によって操作面１５へのユーザＵの接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上になったか否かを判定する（ステップＳ２１）。制御部２２は、接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上になっていないと判定した場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、ステップＳ２１の処理を繰り返す。
制御部２２は、接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上になったと判定した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、駆動電圧Ｖｏ１を振動素子１４へ印加してパネル１０に第１の振動Ｗ１を第１の時間Ｔ１だけ発生させる（ステップＳ２２）。その後、制御部２２は、駆動電圧Ｖｏ２を振動素子１４へ印加してパネル１０に第２の振動Ｗ２を第２の時間Ｔ２だけ発生させる（ステップＳ２３）。
次に、制御部２２は、第３の時間Ｔ３だけゼロの駆動電圧Ｖｏを振動素子１４へ印加した後、駆動電圧Ｖｏ３を振動素子１４へ印加してパネル１０に第３の振動Ｗ３を第４の時間Ｔ４だけ発生させる（ステップＳ２４）。
一方、ステップＳ２０において、制御部２２は、振動モードの種別が変動モードであると判定した場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、ユーザＵの操作面１５への押圧によって操作面１５へのユーザＵの接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上になったか否かを判定する（ステップＳ２５）。
制御部２２は、接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上になったと判定した場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、駆動電圧Ｖｏ１を振動素子１４へ印加してパネル１０に第１の振動Ｗ１を発生させる（ステップＳ２６）。一方、制御部２２は、接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上になっていないと判定した場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、ステップＳ２５の処理を繰り返す。
ステップＳ２６の処理を終了した後、制御部２２は、ユーザＵの操作面１５への接触圧力が第２の閾値Ｐｔｈ２以上になったか否かを判定する（ステップＳ２７）。制御部２２は、接触圧力が第２の閾値Ｐｔｈ２以上になっていないと判定した場合（ステップＳ２７；Ｎｏ）、ユーザＵの操作面１５への接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１未満になったか否かを判定する（ステップＳ２８）。
制御部２２は、ステップＳ２８において、接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１未満になったと判定した場合（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、ゼロの駆動電圧Ｖｏを振動素子１４へ印加して第１の振動Ｗ１を停止する（ステップＳ２９）。一方、制御部２２は、ステップＳ２８において、接触圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１未満になっていないと判定した場合（ステップＳ２８；Ｎｏ）、処理をステップＳ２６へ移行する。
制御部２２は、ステップＳ２７において、接触圧力が第２の閾値Ｐｔｈ２以上になったと判定した場合（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、駆動電圧Ｖｏ２を振動素子１４へ印加してパネル１０に第２の振動Ｗ２を第２の時間Ｔ２だけ発生させる（ステップＳ３０）。その後、制御部２２は、ユーザＵの操作面１５への接触圧力が第３の閾値Ｐｔｈ３以下になったか否かを判定する（ステップＳ３１）。
制御部２２は、ステップＳ３１において、接触圧力が第３の閾値Ｐｔｈ３以下になっていないと判定した場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、ステップＳ３１の処理を繰り返す。一方、制御部２２は、接触圧力が第３の閾値Ｐｔｈ３以下になったと判定した場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、駆動電圧Ｖｏ３を振動素子１４へ印加してパネル１０に第３の振動Ｗ３を第４の時間Ｔ４だけ発生させる（ステップＳ３２）。制御部２２は、ステップＳ２４の処理が終了した場合、ステップＳ２９の処理が終了した場合、または、ステップＳ３２の処理が終了した場合、処理をステップＳ２０から繰り返し行う。
上述した実施形態では、入力ユニット９と制御装置２０とを分けて説明したが、入力システム１は、入力ユニット９と制御装置２０とを一体的に構成した入力装置であってもよい。図１４は、実施形態に係る入力装置２００の構成例を示す図である。
図１４に示す入力装置２００は、パネル１０と、振動素子１４と、記憶部２１と、制御部２２とを備えており、図３に示す入力ユニット９と制御装置２０とを一体化した構成である。このように、入力ユニット９と制御装置２０とを一体化した入力装置を構成することもできる。なお、制御装置２０と制御装置２とを一体化することもでき、入力システム１、制御装置２、および表示装置３を一体化した構成にすることもできる。
また、上述した実施形態では、振動モードとして固定モードと変動モードとを説明したが、固定モードのみ動作させる場合、感圧センサ１３に代えて静電容量式のタッチセンサを設けてもよい。この場合、制御装置２０は、タッチセンサへのユーザＵへの接触操作が検出された場合に、パネル１０の振動を開始することができる。
また、上述した実施形態では、ユーザＵの操作面１５に対する押圧操作に対して第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３をパネル１０に発生させるものであるが、ユーザＵの操作面１５に対するスライド操作に対して第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３をパネル１０に発生させることもできる。
この場合、制御装置２０は、第１～第３の閾値Ｐｔｈ１～Ｐｔｈ３に代えて、第１～第３の閾値Ｄｔｈ１～Ｄｔｈ３を用いる。制御装置２０の駆動部４１は、操作検出部４０によって検出されたユーザＵの操作位置のスライド移動の距離Ｄが第１の閾値Ｄｔｈ１を超えた場合、第１の振動Ｗ１を発生され、その後、距離Ｄが第２の閾値Ｄｔｈ２を超えた場合、第２の振動Ｗ２を発生させる。
そして、駆動部４１は、距離Ｄが第２の閾値Ｄｔｈ２を超えた場合、第３の振動Ｗ３を発生させる。このように、ユーザＵの操作面１５に対する操作位置のスライド移動の距離に応じて第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３を発生させることで、メカニカルなスライドボタンを操作している感触を与えることができる。また、駆動部４１は、スライド操作を検出した場合に、固定モードで予め定められた時間で第１～第３の振動Ｗ１～Ｗ３をパネル１０に発生させることもできる。
なお、上述した例では、感圧センサ１３を用いてユーザＵの操作面１５への接触圧力を検出することとしたが、感圧センサ１３に代えてピエゾ素子などの電気機械変換素子をパネル１０に取り付けてもよい。この場合、操作検出部４０は、駆動されていない状態の電気機械変換素子から出力される電圧に基づいて、ユーザＵの操作面１５への接触圧力を検出する。
以上のように、実施形態に係る制御装置２０は、パネル１０の操作面１５に対するユーザＵの操作であるユーザ操作を検出する操作検出部４０と、パネル１０に取り付けられた振動素子１４を駆動してパネル１０に振動を発生させる駆動部４１とを備える。駆動部４１は、操作検出部４０によってユーザ操作が検出された場合に、振動素子１４を駆動して、パネル１０に第１の振動Ｗ１を発生させた後、パネル１０に第１の振動Ｗ１よりも大きい第２の振動Ｗ２を発生させる。これにより、ユーザＵに奥行感およびクリック感を感じさせることができ、メカニカルスイッチへの操作感と同様の操作感をユーザＵに与えることができる。
また、第１の振動Ｗ１は、ノコギリ波状の振動または三角波状の振動である。これにより、パネル１０から出力される音がパネル１０を操作しているユーザＵに聞こえないレベルまたはユーザＵにほぼ聞こえないレベルに抑えつつ、ユーザＵに対してスイッチ押し込み時の奥行感を適切に与えることができる。
また、第１の振動Ｗ１は、パネル１０の厚み方向の中心Ｏに対して、厚み方向の一方または他方のいずれかの側に片寄った振動である。これにより、第１の振動Ｗ１において中心Ｏに対して片寄りがない場合に比べて、ユーザＵに対してスイッチ押し込み時の奥行感をより適切に与えることができる。
また、ユーザ操作は、パネル１０の操作面１５への押圧操作またはパネル１０と平行な方向へのスライド操作である。これにより、パネル１０の操作面１５への押圧操作やスライド操作に対して、メカニカルスイッチへの操作感と同様の操作感をユーザＵに与えることができる。
また、駆動部４１は、ユーザ操作の圧力（ユーザＵの操作面１５への接触圧力）または移動（ユーザＵの操作面１５への接触位置の移動量）が第１の閾値Ｐｔｈ１以上または第１の閾値Ｄｔｈ１以上になった場合に第１の振動Ｗ１をパネル１０に継続して発生させる。その後、駆動部４１は、ユーザ操作の圧力が第１の閾値Ｐｔｈ１よりも大きい第２の閾値Ｐｔｈ２以上またはユーザ操作の移動が第１の閾値Ｄｔｈ１よりも大きい第２の閾値Ｄｔｈ２以上になった場合に、第２の振動Ｗ２をパネル１０に発生させる。これにより、メカニカルスイッチへの操作感と同様のよりリアルな操作感をユーザＵに与えることができる。
また、駆動部４１は、パネル１０に第２の振動Ｗ２を発生させた後、ユーザ操作の圧力が第３の閾値Ｐｔｈ３以下になった場合に、第１の振動Ｗ１よりも大きい第３の振動Ｗ３をパネル１０に発生させる。これにより、ユーザＵがスイッチから指５０を離す際に感じる感覚をユーザＵへ与えることができる。
また、駆動部４１は、ユーザ操作が検出されてから予め設定された第１の時間Ｔ１だけ第１の振動Ｗ１をパネル１０に発生させた後、第１の時間Ｔ１よりも短い予め設定された第２の時間Ｔ２だけ第２の振動Ｗ２をパネル１０に発生させる。これにより、ユーザ操作の圧力にかかわらず、第２の振動Ｗ２を発生することができ、制御装置２０における処理負荷を軽減することができる。
また、駆動部４１は、パネル１０に第２の振動Ｗ２を発生させた後、第３の時間Ｔ３が経過した場合に、第１の振動Ｗ１よりも大きい第３の振動Ｗ３をパネル１０に発生させる。これにより、ユーザ操作の圧力にかかわらず、第３の振動Ｗ３を発生することができ、制御装置２０における処理負荷を軽減しつつも、ユーザＵがスイッチから指５０を離す際に感じる感覚をユーザＵへ与えることができる。
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態様は、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総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、様々な変更が可能である。
１ 入力システム
２，２０ 制御装置
３ 表示装置
９ 入力ユニット
１０ パネル
１３ 感圧センサ
１４ 振動素子
１５ 操作面
２１ 記憶部
２２ 制御部
３０ モード情報
３１ 時間情報
３２ 操作判定情報
４０ 操作検出部
４１ 駆動部
１００ 電子装置システム
２００ 入力装置

Claims (9)

  1. 操作面を有するパネルの前記操作面に対するユーザの操作を検出する操作検出部と、
    前記パネルに取り付けられた振動素子を駆動して前記パネルに振動を発生させる駆動部と、を備え、
    前記駆動部は、
    前記操作検出部によって前記操作が検出された場合に、前記振動素子を駆動して、前記パネルに第１の振動を発生させた後、前記パネルに前記第１の振動よりも振幅が大きい第２の振動を発生させ、
    前記第１の振動は、
    下降時よりも上昇時の方が単位時間あたりの振幅変化が大きいノコギリ波状の振動である
    ことを特徴とする制御装置。
  2. 前記第１の振動は、
    前記パネルの厚み方向の中心に対して、前記厚み方向の一方または他方のいずれかの側に片寄った振動である
    ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記操作は、
    前記操作面への押圧操作または前記パネルと平行な方向へのスライド操作である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
  4. 前記駆動部は、
    前記操作の圧力または距離が第１の閾値以上になった場合に前記第１の振動を前記パネルに継続して発生させ、その後、前記圧力または前記距離が第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上になった場合に、前記第２の振動を前記パネルに発生させる
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の制御装置。
  5. 前記駆動部は、
    前記パネルに前記第２の振動を発生させた後、前記圧力または前記距離が第３の閾値以下になった場合に、前記第１の振動よりも振幅が大きい第３の振動を前記パネルに発生させる
    ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
  6. 前記駆動部は、
    前記操作検出部によって前記操作が検出されてから予め設定された第１の時間だけ前記第１の振動を前記パネルに発生させた後、前記第１の時間よりも短い予め設定された第２の時間だけ前記第２の振動を前記パネルに発生させる
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の制御装置。
  7. 前記駆動部は、
    前記パネルに前記第２の振動を発生させた後、第３の時間が経過した場合に、前記第１の振動よりも振幅が大きい第３の振動を前記パネルに発生させる
    ことを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
  8. 操作面を有するパネルと、
    前記パネルを振動させる振動素子と、
    前記操作面に対するユーザの操作を検出する操作検出部と、
    前記操作検出部によって前記操作が検出された場合に、前記パネルに第１の振動を発生させる駆動電圧を前記振動素子へ出力した後、前記パネルに前記第１の振動よりも振幅が大きい第２の振動を発生させる駆動電圧を前記振動素子へ出力する駆動部と、を備え、
    前記第１の振動は、
    下降時よりも上昇時の方が単位時間あたりの振幅変化が大きいノコギリ波状の振動である
    ことを特徴とする入力システム。
  9. パネルの操作面に対するユーザの操作を検出する工程と、
    前記操作が検出された場合に、前記パネルに第１の振動を発生させる工程と、
    前記パネルに前記第１の振動を発生させた後に、前記パネルに前記第１の振動よりも振幅が大きい第２の振動を発生させる工程と、を含み、
    前記第１の振動は、
    下降時よりも上昇時の方が単位時間あたりの振幅変化が大きいノコギリ波状の振動である
    ことを特徴とする制御方法。
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