JP7498772B2 - 入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、入力装置に関する。
下記特許文献１には、樹脂成形体に歪み検出センサを有する検出部と操作突部とが一体に形成され、且つ、操作突部に装着される弾性キャップが設けられた入力装置が開示されている。特許文献１の入力装置は、弾性キャップの空洞部の内周面と、操作突部の外周面とが接触する構成を採用している。
特開２０１７－０３３４５５号公報
しかしながら、特許文献１の入力装置は、操作者の指によって弾性キャップを水平方向に操作することを前提に設計されている。このため、特許文献１の入力装置は、弾性キャップに対して複数の操作方向の各々に対する押圧操作ができるものではない。
一実施形態に係る入力装置は、筐体と、筒状部を有し、筐体に固定される起歪体と、筒状部を中心に起歪体の四方に固定される４つの歪みセンサと、裏面に軸部を有し、当該軸部が起歪体の筒状部に挿入されることによって起歪体に固定される操作パネルとを備え、起歪体の筒状部の上端面と、操作パネルの裏面とが、互いに接触している。
一実施形態によれば、操作パネルに対する複数の操作方向の各々に対する押圧操作を高精度に検出することができる。
一実施形態に係るイヤホンの外観斜視図 一実施形態に係るイヤホンの分解斜視図 図２に示す起歪体およびＦＰＣの拡大図 一実施形態に係るイヤホンの断面図 一実施形態に係るイヤホンの電気的接続構成を示すブロック図 一実施形態に係る制御回路による処理の一例（第１例）を示すフローチャート 一実施形態に係る制御回路による処理の一例（第２例）を示すフローチャート 一実施形態に係る制御回路による処理の一例（第３例）を示すフローチャート 一実施形態に係る制御回路による処理の一例（第４例）を示すフローチャート 一実施形態に係るイヤホンにおけるベクトルの変化の一例を示す図 一実施形態に係るイヤホンにおけるベクトルの変化の他の一例を示す図
以下、一実施形態について説明する。初めに、図１～図４を参照して、一実施形態に係るイヤホン１００の構成について説明する。
（イヤホン１００の概要）
図１は、一実施形態に係るイヤホン１００の外観斜視図である。図１に示すイヤホン１００は、使用者の耳に装着される装置である。イヤホン１００は、スピーカ１５１（図５参照）を内蔵しており、当該スピーカ１５１から音を出力することができる。イヤホン１００は、所定の無線通信方式（例えば、Bluetooth（登録商標））により、外部機器１０（図５参照）との無線通信を行うことができる。例えば、イヤホン１００は、外部機器１０（図５参照）（例えば、スマートフォン、音楽プレーヤ等）のアプリケーション１２（図５参照）（例えば、音楽再生アプリケーション）で再生された音楽を受信し、当該音楽をスピーカ１５１から出力して、使用者の耳の内部へ伝搬させることができる。
図１に示すように、イヤホン１００は、筐体１１０および操作パネル１０１を備える。
筐体１１０は、イヤホン１００の基材となる部材である。筐体１１０は、中空構造を有する。筐体１１０は、上側ケース１１１と下側ケース１１２とが互いに組み合わされることによって形成される。筐体１１０は、樹脂素材が用いられて形成される。筐体１１０の内部には、回路基板１０５が設置される。下側ケース１１２は、下方に突出した円柱状の筒部１１２Ａを有する。筒部１１２Ａは、使用者の耳の内部に挿入される部分である。筒部１１２Ａの筒内部は、回路基板１０５に設けられているスピーカ１５１から出力された音が、使用者の耳の内部に向けて伝搬される。
操作パネル１０１は、上側ケース１１１の上面に設けられている、円盤状の部材である。操作パネル１０１は、イヤホン１００に対するユーザ操作がなされる部分である。操作パネル１０１は、樹脂素材が用いられて形成される。本実施形態のイヤホン１００は、操作パネル１０１によるユーザ操作として、押圧操作、タップ操作、なぞり操作等を行うことができる。
例えば、ユーザは、操作パネル１０１の押圧操作を行うことにより、外部機器１０のアプリケーション１２に対して、音楽の再生操作および一時停止操作を行うことができる。
また、例えば、ユーザは、操作パネル１０１のタップ操作を行うことにより、外部機器１０のアプリケーション１２に対して、音楽の曲送り操作および曲戻し操作を行うことができる。
また、例えば、ユーザは、操作パネル１０１のなぞり操作（回転操作）を行うことにより、外部機器１０のアプリケーション１２に対して、音楽の音量の増減操作を行うことができる。
（イヤホン１００の構成）
図２は、一実施形態に係るイヤホン１００の分解斜視図である。図３は、図２に示す起歪体１０３およびＦＰＣ１０４の拡大図である。図２に示すように、イヤホン１００は、上側（Ｚ軸正側）から順に、操作パネル１０１、４本のビス１０２、起歪体１０３、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１０４、上側ケース１１１、回路基板１０５、下側ケース１１２を備える。
起歪体１０３は、操作パネル１０１の軸部１０１Ｂ（図４参照）と、上側ケース１１１の上面１１１Ａとに固定される平板状の部材である。図３に示すように、起歪体１０３は、筒状部１０３Ａ、外周部１０３Ｂ、および４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４を有する。
筒状部１０３Ａは、起歪体１０３の中央に設けられている、円筒状の部分である。筒状部１０３Ａの筒内部には、操作パネル１０１の円柱状の軸部１０１Ｂが挿入されることによって、当該軸部１０１Ｂが圧入される。これにより、操作パネル１０１は、起歪体１０３の筒状部１０３Ａから容易に抜け落ちてしまわないように、起歪体１０３の筒状部１０３Ａに強嵌合される。
外周部１０３Ｂは、筒状部１０３Ａを取り囲む円環状の部分である。起歪体１０３は、外周部１０３Ｂにおいて、４本のビス１０２によって、上側ケース１１１の上面１１１Ａにねじ止め固定される。
４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々は、筒状部１０３Ａを、４つの方向の各々において、外周部１０３Ｂと接続する部分である。具体的には、梁部１０３Ｃ１は、筒状部１０３Ａから第１の半径方向に延在し、外周部１０３Ｂと接続される。また、梁部１０３Ｃ２は、筒状部１０３Ａから第１の半径方向とは反対方向である第２の半径方向に延在し、外周部１０３Ｂと接続される。また、梁部１０３Ｃ３は、筒状部１０３Ａから第１の半径方向および第２の半径方向と直交する第３の半径方向に延在し、外周部１０３Ｂと接続される。また、梁部１０３Ｃ４は、筒状部１０３Ａから第３の半径方向とは反対方向である第４の半径方向に延在し、外周部１０３Ｂと接続される。起歪体１０３は、操作パネル１０１のユーザ操作がなされると、４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々に歪みが集中する。
ＦＰＣ１０４は、可撓性を有するフィルム状の配線部材である。図３に示すように、ＦＰＣ１０４は、基部１０４Ａ、引き出し部１０４Ｂ、および接続部１０４Ｃを有して構成されている。基部１０４Ａは、起歪体１０３の下面（Ｚ軸負側の面）に固定される円環状の部分である。図３に示すように、基部１０４Ａには、４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々に対応する位置に、４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４の各々が配置されている。４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４の各々は、操作パネル１０１のユーザ操作がなされたときに、起歪体１０３の４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々に生じた歪みに応じて、抵抗値が変化する。これにより、４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４の各々は、４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々に生じた歪みを検出する。引き出し部１０４Ｂは、基部１０４Ａから引き出されて、上側ケース１１１を貫通し、筐体１１０の内部へ延在する部分である。接続部１０４Ｃは、引き出し部１０４Ｂの先端に設けられており、回路基板１０５と接続される部分である。ＦＰＣ１０４は、４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４の各々から出力された歪み検出値を、回路基板１０５へ伝送する。尚、起歪体１０３は、穴の開いていない円盤状でも良い。起歪体１０３は、少なくとも、筒状部１０３Ａを中心に四方に４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４が設けられていれば、操作パネルに対する複数の操作方向の各々に対する押圧操作を検出可能にすることができる。
回路基板１０５は、筐体１１０の内部に固定的に設置される、平板状の部材である。回路基板１０５は、制御回路１５０（図５参照）が実装される。回路基板１０５としては、例えば、ＰＷＢ（Printed Wiring Board）が用いられる。
このように構成された一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１に対するユーザ操作がなされることによって、操作パネル１０１に荷重が加えられた場合、操作パネル１０１が固定された起歪体１０３において、４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々に、荷重が加えられた方向および荷重の大きさに応じた歪みが生じる。これにより、４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４の各々によって、４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々の歪みが検出される。そして、４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４の各々から、歪み検出値が、ＦＰＣ１０４を介して、回路基板１０５に実装された制御回路１５０へ出力される。制御回路１５０は、各歪みセンサの歪み検出値に基づいて、操作パネル１０１によってなされたユーザ操作の、操作方向および荷重の大きさを特定することができる。
図４は、一実施形態に係るイヤホン１００の断面図である。
図４に示すように、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の裏面１０１Ａにおける中央部には、円柱状の軸部１０１Ｂが設けられている。そして、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の軸部１０１Ｂが、起歪体１０３の筒状部１０３Ａの筒内部に嵌め込まれている。また、一実施形態に係るイヤホン１００は、起歪体１０３の筒状部１０３Ａの上端面１０３Ａａと、操作パネル１０１の裏面１０１Ａとが、互いに接触している。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の軸部１０１Ｂを、起歪体１０３の筒状部１０３Ａの筒内部に嵌め込むことにより、操作パネル１０１を起歪体１０３に固定させて、操作パネル１０１に対するユーザ操作に応じて、起歪体１０３に歪みを生じさせることができる。
また、一実施形態に係るイヤホン１００は、起歪体１０３の筒状部１０３Ａの上端面１０３Ａａと、操作パネル１０１の裏面１０１Ａとが、互いに接触しているために、操作パネル１０１に対するいずれかの操作方向への押圧操作がなされた際に、４つの梁部１０３Ｃ１～１０３Ｃ４のうちの当該操作方向に対応する梁部を確実に歪ませることができるため、押圧操作がなされた方向を高精度に検出することができる。
また、一実施形態に係るイヤホン１００は、起歪体１０３の筒状部１０３Ａの上端面１０３Ａａと、操作パネル１０１の裏面１０１Ａとが、互いに接触しているために、操作パネル１０１の中央に対する押圧操作がなされた際に、４つの梁部１０３Ｃ１～１０３Ｃ４を均等に歪ませることができるため、当該押圧操作を高精度に検出することができる。
特に、一実施形態に係るイヤホン１００は、図４に示すように、操作パネル１０１が、裏面１０１Ａに、接触面１０１Ａａを有し、当該接触面１０１Ａａにおいて、起歪体１０３の筒状部１０３Ａの上端面１０３Ａａと接触している。接触面１０１Ａａは、軸部１０１Ｂを取り囲む環状を有し、且つ、部分的に起歪体１０３側にオフセットされている。すなわち、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１における軸部１０１Ｂの周囲の厚さが、部分的に大きくなっている。また、図４に示すように、操作パネル１０１の軸部１０１Ｂは、起歪体１０３の筒状部１０３Ａに強嵌合している。また、図４に示すように、操作パネル１０１の接触面１０１Ａａの外径は、起歪体１０３の筒状部１０３Ａの上端面１０３Ａａの外径よりも小さい。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１における軸部１０１Ｂの周囲の強度を高めることができ、且つ、操作パネル１０１の操作荷重を起歪体１０３の筒状部１０３Ａに集中させることができる。このため、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の操作荷重をより確実に起歪体１０３へ伝達することができ、ユーザ操作をより高精度に検出することができる。
また、一実施形態に係るイヤホン１００は、図４に示すように、操作パネル１０１の外周縁部１０１Ｃと、上側ケース１１１との間に隙間Ｄ１を有し、操作パネル１０１は、弾性変形することにより、外周縁部１０１Ｃが、上側ケース１１１と接触可能である。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の外周縁部１０１Ｃが上側ケース１１１に接触すると、それ以上操作パネル１０１が変形しないため、操作パネル１０１の塑性変形を防止することができる。
また、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の外周縁部１０１Ｃが上側ケース１１１に接触すると、それ以上操作パネル１０１が変形しなくなるため、操作荷重の急激な変化により、ユーザに操作感を呈示することができる。
また、一実施形態に係るイヤホン１００は、図４に示すように、操作パネル１０１の軸部１０１Ｂの太さが一定である。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１を交換する際に、起歪体１０３の筒状部１０３Ａに対する操作パネル１０１の着脱を容易に行うことができる。
また、一実施形態に係るイヤホン１００は、図３に示すように、起歪体１０３が、円環状の外周部１０３Ｂを有し、当該外周部１０３Ｂと筒状部１０３Ａとが、４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４によって接続されている。そして、一実施形態に係るイヤホン１００は、起歪体１０３が、外周部１０３Ｂにおいて、上側ケース１１１にねじ止め固定される。さらに、一実施形態に係るイヤホン１００は、図４に示すように、起歪体１０３の筒状部１０３Ａおよび４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４は、上側ケース１１１との間に隙間Ｄ２を有する。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、上側ケース１１１に対して起歪体１０３を強固に固定することができ、且つ、４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々に歪みを生じ易くすることができる。
また、一実施形態に係るイヤホン１００は、４つの歪センサ１０４Ｄ～１０４Ｄ４が、ＦＰＣ１０４（「可撓性を有する配線基板」の一例）に設けられ、当該ＦＰＣ１０４とともに、４つの梁部１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４の各々に固定される。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、４つの歪センサ１０４Ｄ～１０４Ｄ４の設置容易性および設置位置精度を高めることができる。
また、一実施形態に係るイヤホン１００は、図４に示すように、操作パネル１０１が、上面且つ中央に凹み部１０１Ｄを有する。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の上面の外周部（すなわち、凹み部１０１Ｄの周囲の部分）に対するユーザ操作の操作性を高めることができる。
また、本実施形態では、上記した入力装置の各構成を、イヤホン１００に採用している。これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、タッチパッド等の静電入力装置を用いた入力装置付きの従来のイヤホンと比較して、ユーザの指の非接触による誤作動や、髪の毛等の接触による誤作動等を抑制することができ、ユーザ操作を高精度に検出することができる。
次に、図５～図９を参照して、イヤホン１００による制御について説明する。
（イヤホン１００の電気的接続構成）
図５は、一実施形態に係るイヤホン１００の電気的接続構成を示すブロック図である。図５に示すように、イヤホン１００は、４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４に加えて、制御回路１５０およびスピーカ１５１をさらに備える。
制御回路１５０は、「制御手段」の一例である。制御回路１５０は、回路基板１０５に実装されている。制御回路１５０は、ＦＰＣ１０４を介して、各歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４と接続されている。制御回路１５０は、ＦＰＣ１０４を介して、各歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４から出力された歪み検出値を取得する。
制御回路１５０は、取得された歪み検出値に基づいて、各種処理を実行する。例えば、制御回路１５０は、取得された歪み検出値に基づいて、ユーザ操作を判断する。そして、制御回路１５０は、ユーザ操作の判断結果を、無線通信を介して、外部機器１０のアプリケーション１２へ送信する。
また、例えば、制御回路１５０は、スピーカ１５１へ音声信号を供給することにより、スピーカ１５１から音を出力させることができる。例えば、制御回路１５０は、外部機器１０のアプリケーション１２から無線通信を介して受信された音声信号をスピーカ１５１へ供給することにより、アプリケーション１２によって再生された音を、スピーカ１５１から出力させることができる。
制御回路１５０は、例えば、Ａ－Ｄコンバータ、アンプ、ＩＣ（Integrated Circuit）、マイコン、無線通信モジュール、バッテリ等を備えて構成される。
スピーカ１５１は、回路基板１０５に実装されている。スピーカ１５１は制御回路１５０から供給される音声信号に基づいて動作することにより、音を出力する。スピーカ１５１から出力された音は、下側ケース１１２の筒部１１２Ａ（図１および図２参照）を介して、使用者の耳の内部に伝搬される。
（制御回路１５０による処理の一例（第１例））
図６は、一実施形態に係る制御回路１５０による処理の一例（第１例）を示すフローチャートである。この第１例では、制御回路１５０は、ユーザ操作のＯＮ（操作パネル１０１の押圧）およびＯＦＦ（操作パネル１０１の押圧の解除）を判断し、その判断結果を外部機器１０のアプリケーション１２へ無線送信する。外部機器１０のアプリケーション１２は、イヤホン１００から受信された判断結果に基づき、タップ操作を判断する。そして、外部機器１０のアプリケーション１２は、タップ操作の判断結果に基づいて、アプリケーション１２の動作を制御する。
まず、制御回路１５０は、式｛sqrt(X*X+Y*Y)｝、または、式｛sqrt(X*X+Y*Y+Z*Z)｝により、Vecを算出する（ステップＳ６０１）。Vecは、起歪体１０３の歪み量のベクトルを表す。XおよびYは、４つの歪センサ１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４の各々の歪み検出値である。
次に、制御回路１５０は、Stateがonであるか否かを判断する（ステップＳ６０２）。Stateは、onおよびoffの２値が設定され得る。onは、操作パネル１０１が押圧された状態を表す。offは、操作パネル１０１が押圧されていない状態を表す。したがって、Stateの初期値はoffである。
ステップＳ６０２において、Stateがonではないと判断された場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、制御回路１５０は、ステップＳ６０３へ処理を進める。一方、ステップＳ６０２において、Stateがonであると判断された場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、ステップＳ６０９へ処理を進める。
ステップＳ６０３では、制御回路１５０は、条件｛Vec>On_th｝を満たすか否かを判断する。なお、On_thは、操作パネル１０１が押圧されたか否かを判断するためのＯＮ閾値であり、比較的低い値に設定される。
ステップＳ６０３において、条件｛Vec>On_th｝を満たすと判断された場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、操作パネル１０１が押圧されたと判断し、その判断結果を外部機器１０へ送信するとともに、Stateにonを代入する（ステップＳ６０４）。また、制御回路１５０は、PeakVecにVecを代入する（ステップＳ６０５）。PeakVecは、Vecのピーク値である。また、制御回路１５０は、Off_thにPeakVec*0.3を代入する（ステップＳ６０６）。Off_thは、操作パネル１０１の押圧が解除されたか否かを判断するためのＯＦＦ閾値である。そして、制御回路１５０は、図６に示す一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ６０３において、条件｛Vec>On_th｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、制御回路１５０は、条件｛Vec+Def_On_th<On_th｝を満たすか否かを判断する（ステップＳ６０７）。
ステップＳ６０７において、条件｛Vec+Def_On_th<On_th｝を満たすと判断された場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、On_thにVec+Def_On_thを代入し（ステップＳ６０８）、図６に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ６０７において、条件｛Vec+Def_On_th<On_th｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）、制御回路１５０は、図６に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ６０９では、制御回路１５０は、条件｛Vec>PeakVec｝を満たすか否かを判断する。
ステップＳ６０９において、条件｛Vec>PeakVec｝を満たすと判断された場合（ステップＳ６０９：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、PeakVecにVecを代入する（ステップＳ６１０）。そして、制御回路１５０は、ステップＳ６１１へ処理を進める。
ステップＳ６０９において、条件｛Vec>PeakVec｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ６０９：Ｎｏ）、制御回路１５０は、ステップＳ６１１へ処理を進める。
ステップＳ６１１では、制御回路１５０は、Off_thにPeakVec*0.3を代入する（ステップＳ６１１）。そして、制御回路１５０は、条件｛Vec<Off_th｝を満たすか否かを判断する（ステップＳ６１２）。
ステップＳ６１２において、条件｛Vec<Off_th｝を満たすと判断された場合（ステップＳ６１２：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、操作パネル１０１の押圧が解除されたと判断し、その判断結果を外部機器１０へ送信するとともに、Stateにoffを代入する（ステップＳ６１３）。また、制御回路１５０は、On_thにVec+Def_On_thを代入する（ステップＳ６１４）。その後、制御回路１５０は、図６に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ６１２において、条件｛Vec<Off_th｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ６１２：Ｎｏ）、制御回路１５０は、図６に示す一連の処理を終了する。
図６に示す一連の処理によれば、制御回路１５０は、操作パネル１０１が押圧されたＯＮタイミングが検出された後、起歪体１０３の歪み量のベクトルのピーク値（PeakVec）に所定の係数（0.3）を乗じた値をＯＦＦ閾値（Off_th）として算出し、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）がＯＦＦ閾値（Off_th）を下回ったタイミングを、操作パネル１０１の押圧が解除されたＯＦＦタイミングとして検出する。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、実際に操作パネル１０１の押圧が解除されてから、起歪体１０３の歪み量のベクトルが０になるよりも早いタイミングで、操作パネル１０１の押圧が解除されたＯＦＦタイミングを検出することができる。このため、一実施形態に係るイヤホン１００によれば、短時間で連続して行われた複数回の押圧操作（タップ操作）の各々を、より確実に検出することができる。
なお、図６に示す例では、所定の係数を0.3としているが、これに限らない。但し、所定の係数は、0.3～0.4の範囲内とすることが好ましい。
（制御回路１５０による処理の一例（第２例））
図７は、一実施形態に係る制御回路１５０による処理の一例（第２例）を示すフローチャートである。この第２例では、制御回路１５０は、ユーザ操作のＯＮ（操作パネル１０１の押圧）およびＯＦＦ（操作パネル１０１の押圧の解除）を判断し、その判断結果に基づいて、タップ操作（短時間で連続して行われた複数回の押圧操作）を判断する。そして、制御回路１５０は、タップ操作の判断結果を外部機器１０のアプリケーション１２へ無線送信する。外部機器１０のアプリケーション１２は、イヤホン１００から受信されたタップ操作の判断結果に基づいて、アプリケーション１２の動作を制御する。
まず、制御回路１５０は、式｛sqrt(X*X+Y*Y)｝、または、式｛sqrt(X*X+Y*Y+Z*Z)｝により、Vecを算出する（ステップＳ７０１）。次に、制御回路１５０は、Stateがonであるか否かを判断する（ステップＳ７０２）。
ステップＳ７０２において、Stateがonではないと判断された場合（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、制御回路１５０は、ステップＳ７０３へ処理を進める。一方、ステップＳ７０２において、Stateがonであると判断された場合（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、ステップＳ７０９へ処理を進める。
ステップＳ７０３では、制御回路１５０は、条件｛Vec+Margin1<On_th｝を満たすか否かを判断する。Margin1は、ユーザ操作のＯｆｆ時の最小値からユーザ操作のＯＮを判定する判定幅である。Margin1は、入力が暫くない時の測定誤差程度の定数とすることが好ましい。
ステップＳ７０３において、条件｛Vec+Margin1<On_th｝を満たすと判断された場合（ステップＳ７０３：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、On_thにVec + Magin1を代入する（ステップＳ７０４）。そして、制御回路１５０は、ステップＳ７０５へ処理を進める。
一方、ステップＳ７０３において、条件｛Vec+Margin1<On_th｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ７０３：Ｎｏ）、制御回路１５０は、ステップＳ７０５へ処理を進める。
ステップＳ７０５では、制御回路１５０は、条件｛Vec>On_th｝を満たすか否かを判断する。
ステップＳ７０５において、条件｛Vec>On_th｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ７０５：Ｎｏ）、制御回路１５０は、図７に示す一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ７０５において、条件｛Vec>On_th｝を満たすと判断された場合（ステップＳ７０５：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、Stateにonを代入する（ステップＳ７０６）。また、制御回路１５０は、タップ操作を検出する（ステップＳ７０７）。そして、制御回路１５０は、所定の初期化処理（図８にて詳細に説明する）を行う（ステップＳ７０８）。その後、制御回路１５０は、図７に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ７０９では、制御回路１５０は、条件｛Valley<Peak*0.5｝を満たすか否かを判断する。
ステップＳ７０９において、条件｛Valley<Peak*0.5｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ７０９：Ｎｏ）、制御回路１５０は、ステップＳ７１１へ処理を進める。
ステップＳ７０９において、条件｛Valley<Peak*0.5｝を満たすと判断された場合（ステップＳ７０９：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、条件｛Vec>Valley+Margin2｝を満たすか否かを判断する（ステップＳ７１０）。Margin2は、ユーザ操作のＯＮ時の極小値からの反転を判定する判定幅である。Margin2は、入力から間もない時の測定誤差程度の定数とすることが好ましい。
ステップＳ７１０において、条件｛Vec>Valley+Margin2｝を満たすと判断された場合（ステップＳ７１０：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、タップ操作を検出する（ステップＳ７０７）。そして、制御回路１５０は、所定の初期化処理（図８にて詳細に説明する）を行う（ステップＳ７０８）。その後、制御回路１５０は、図７に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ７１０において、条件｛Vec>Valley+Margin2｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ７１０：Ｎｏ）、制御回路１５０は、ステップＳ７１１へ処理を進める。
ステップＳ７１１では、制御回路１５０は、条件｛Vec>Peak｝を満たすか否かを判断する。ステップＳ７１１において、条件｛Vec>Peak｝を満たすと判断された場合（ステップＳ７１１：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、所定の初期化処理（図８にて詳細に説明する）を行う（ステップＳ７０８）。その後、制御回路１５０は、図７に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ７１１において、条件｛Vec>Peak｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ７１１：Ｎｏ）、制御回路１５０は、条件｛Vec<Valley｝を満たすか否かを判断する（ステップＳ７１２）。
ステップＳ７１２において、条件｛Vec<Valley｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ７１２：Ｎｏ）、制御回路１５０は、図７に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ７１２において、条件｛Vec<Valley｝を満たすと判断された場合（ステップＳ７１２：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、ValleyにVecを代入する（ステップＳ７１３）。また、制御回路１５０は、条件｛Vec<Off_th｝を満たすか否かを判断する（ステップＳ７１４）。
ステップＳ７１４において、条件｛Vec<Off_th｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ７１４：Ｎｏ）、制御回路１５０は、図７に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ７１４において、条件｛Vec<Off_th｝を満たすと判断された場合（ステップＳ７１４：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、Stateにoffを代入する（ステップＳ７１５）。また、制御回路１５０は、On_thにVec+Margin1を代入する（ステップＳ７１６）。その後、制御回路１５０は、図７に示す一連の処理を終了する。
図７に示す一連の処理によれば、制御回路１５０は、１回目の操作パネル１０１が押圧されたＯＮタイミングが検出された後、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）が減少から上昇に転じた場合（ステップＳ７１０において、条件｛Vec>Valley+Margin2｝を満たすと判断された場合）、２回目の操作パネル１０１が押圧されたＯＮタイミングとして検出する。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、実際に操作パネル１０１の押圧が解除されてから、起歪体１０３の歪み量のベクトルが０になるよりも早いタイミングで、１回目の操作パネル１０１の押圧が解除されたＯＦＦタイミングと、２回目の操作パネル１０１が押圧されたＯＮタイミングとを検出することができる。このため、一実施形態に係るイヤホン１００によれば、短時間で連続して行われた複数回の押圧操作（タップ操作）の各々を、より確実に検出することができる。
（制御回路１５０による処理の一例（第３例））
図８は、一実施形態に係る制御回路１５０による処理の一例（第３例）を示すフローチャートである。この第３例は、図７のフローチャートにおけるステップＳ７０８の初期化処理を詳細に示すものである。
まず、制御回路１５０は、PeakにVecを代入する（ステップＳ８０１）。この処理は、１回目の押圧操作に関して、On直後と、Peak更新時に、極大値を更新する処理である。
次に、制御回路１５０は、ValleyにVecを代入する（ステップＳ８０２）。この処理は、２回目の押圧操作に関して、On直後と、Peak更新時に、極小値をその時の値(極大値)に更新する処理である。
次に、制御回路１５０は、条件｛Vec*0.3>On_th｝を満たすか否かを判断する（ステップＳ８０３）。
ステップＳ８０３において、条件｛Vec*0.3>On_th｝を満たすと判断された場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、Off_thにVec*0.3を代入する（ステップＳ８０４）。この処理は、１回目の押圧操作に関して、On直後のOff閾値をPeakの30%に変更する処理である。その後、制御回路１５０は、図８に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ８０３において、条件｛Vec*0.3>On_th｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、制御回路１５０は、Off_thにOn_thを代入する（ステップＳ８０５）。この処理は、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）に所定の係数（0.3）を乗じた値が、On_thを少ししか上回らない場合、Off_thをOn_thと同じ値にして、Off_thが小さくなり過ぎないようにする処理である。その後、制御回路１５０は、図８に示す一連の処理を終了する。
（制御回路１５０による処理の一例（第４例））
図９は、一実施形態に係る制御回路１５０による処理の一例（第４例）を示すフローチャートである。この第４例では、制御回路１５０は、操作パネル１０１の回転操作の継続状態を判断する。
まず、制御回路１５０は、式｛sqrt(X*X+Y*Y)｝、または、式｛sqrt(X*X+Y*Y+Z*Z)｝により、Vecを算出する（ステップＳ９０１）。次に、制御回路１５０は、条件｛Vec>回転_th｝を満たすか否かを判断する（ステップＳ９０２）。
ステップＳ９０２において、条件｛Vec>回転_th｝を満たすと判断された場合（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）、制御回路１５０は、操作パネル１０１の回転操作が継続していると判断する（ステップＳ９０３）。そして、制御回路１５０は、操作パネル１０１の回転操作の回転角度を算出する（ステップＳ９０４）。例えば、制御回路１５０は、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）の向きの変化に基づいて、操作パネル１０１の回転操作の回転角度を算出することができる。その後、制御回路１５０は、図９に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ９０２において、条件｛Vec>回転_th｝を満たさないと判断された場合（ステップＳ９０２：Ｎｏ）、制御回路１５０は、操作パネル１０１の回転操作が終了したと判断する（ステップＳ９０５）。そして、制御回路１５０は、図９に示す一連の処理を終了する。
図９に示す一連の処理によれば、制御回路１５０は、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）の大きさが一定値（回転_th）以上に保たれている場合において、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）の向きの変化が検出された場合、操作パネル１０１に対する回転操作がなされたと判断することができる。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の回転操作を高精度に検出することができる。
なお、制御回路１５０は、４つの歪みセンサ１０４Ｄ１～１０４Ｄ４の各々の歪み検出値に基づいて、操作パネル１０１に対する押圧力を算出し、当該押圧力が一定値以上に保たれている場合において、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）の向きの変化が検出された場合、操作パネル１０１に対する回転操作がなされたと判断してもよい。
これにより、一実施形態に係るイヤホン１００は、操作パネル１０１の回転操作を高精度に検出することができる。
図１０は、一実施形態に係るイヤホン１００におけるベクトル（Vec）の変化の一例を示す図である。図１０では、２回連続して操作パネル１０１に対する押圧操作（タップ操作）がなされた例を表している。また、図１０では、制御回路１５０が、図６に示す一連の処理を実行する例を表している。
図１０に示すように、制御回路１５０は、図６に示す一連の処理を実行することにより、１回目の押圧操作がなされて起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）がon_thを超えたとき（タイミングｔ１）、１回目の押圧操作がなされたことを検出することができる。
また、図１０に示すように、制御回路１５０は、１回目の押圧操作が解除された後（タイミングｔ２）、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）が、当該ベクトルのピーク値（PeakVec）に所定の係数（0.3）を乗じた値（Off_th）を下回ったとき（タイミングｔ３）、１回目の押圧操作が解除されたことを検出することができる。
これにより、制御回路１５０は、１回目の押圧操作に続けて行われた２回目の押圧操作を、より確実に検出することができる。
図１１は、一実施形態に係るイヤホン１００におけるベクトル（Vec）の変化の他の一例を示す図である。図１１では、２回連続して操作パネル１０１に対する押圧操作（タップ操作）がなされた例を表している。また、図１１では、制御回路１５０が、図７に示す一連の処理を実行する例を表している。
図１１に示すように、制御回路１５０は、図７に示す一連の処理を実行することにより、１回目の押圧操作が解除された後、起歪体１０３の歪み量のベクトル（Vec）が、極小値（Valley）において下降から上昇に転じ（タイミングｔ１）、さらに、当該ベクトル（Vec）の増加量が所定の判定幅（Margin2）を超えた場合（タイミングｔ２）、２回目の押圧操作がなされたことを検出することができる。
これにより、制御回路１５０は、１回目の押圧操作に続けて行われた２回目の押圧操作を、より確実に検出することができる。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
本国際出願は、２０２０年５月１３日に出願した日本国特許出願第２０２０－０８４７７２号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
１０ 外部機器
１２ アプリケーション
１００ イヤホン
１０１ 操作パネル
１０１Ａ 裏面
１０１Ｂ 軸部
１０１Ｃ 外周縁部
１０１Ｄ 凹み部
１０２ ビス
１０３ 起歪体
１０３Ａ 筒状部
１０３Ｂ 外周部
１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４ 梁部
１０４ ＦＰＣ
１０４Ａ 基部
１０４Ｂ 引き出し部
１０４Ｃ 接続部
１０４Ｄ１，１０４Ｄ２，１０４Ｄ３，１０４Ｄ４ 歪センサ
１０５ 回路基板
１１０ 筐体
１１１ 上側ケース
１１２ 下側ケース
１１２Ａ 筒部
１５０ 制御回路
１５１ スピーカ

Claims (13)

  1. 筐体と、
    筒状部を有し、前記筐体に固定される起歪体と、
    前記筒状部を中心に起歪体の四方に固定される４つの歪みセンサと、
    裏面且つ中央に軸部を有し、当該軸部が前記起歪体の前記筒状部に挿入されることによって前記起歪体に固定される操作パネルと
    を備え、
    前記起歪体の前記筒状部の上端面と、前記操作パネルの前記裏面とが、互いに接触しており、
    前記軸部の先端が前記筒状部から突出しており、
    前記操作パネルは、
    前記裏面に、前記軸部を取り囲む環状を有し、且つ、部分的に前記起歪体側にオフセットされた接触面を有し、
    前記接触面において、前記起歪体の前記筒状部の前記上端面と接触し、
    前記操作パネルの前記軸部は、
    前記起歪体の前記筒状部に強嵌合し、
    前記操作パネルの前記接触面の外径は、
    前記起歪体の前記筒状部の前記上端面の外径よりも小さい
    ことを特徴とする入力装置。
  2. 前記起歪体は、前記筒状部から互いに異なる４つの方向に各々に直線状に延在する４つの梁部と、前記４つの梁部の外側を接続する外周部を有し、
    前記４つの梁部の各々に前記４つの歪みセンサが固定される
    ことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
  3. 前記操作パネルの外周縁部と、前記筐体との間に隙間を有し、
    前記操作パネルは、
    弾性変形することにより、前記外周縁部が、前記筐体と接触可能である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
  4. 前記操作パネルの前記軸部は、太さが一定である
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の入力装置。
  5. 前記起歪体は、
    円環状の外周部を有し、当該外周部と前記筒状部とが、前記４つの梁部によって接続され、
    前記外周部において、前記筐体にねじ止め固定され、
    前記起歪体の前記筒状部および前記４つの梁部は、
    前記筐体との間に隙間を有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
  6. 前記４つの歪みセンサは、
    可撓性を有する配線基板に設けられ、当該配線基板とともに、前記４つの梁部の各々に固定される
    ことを特徴とする請求項２または５に記載の入力装置。
  7. 前記操作パネルは、
    上面且つ中央に凹み部を有する
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の入力装置。
  8. ４つの歪みセンサの各々の歪み検出値に基づいて前記起歪体の歪み量のベクトルを算出し、当該ベクトルに基づいて、前記操作パネルが押圧されたＯＮタイミング、および、前記操作パネルの押圧が解除されたＯＦＦタイミングを検出する制御回路をさらに備え、
    前記制御回路は、
    前記ＯＮタイミングが検出された後、前記ベクトルのピーク値に所定の係数を乗じた値をＯＦＦ閾値として算出し、前記ベクトルが前記ＯＦＦ閾値を下回ったタイミングを、前記ＯＦＦタイミングとして検出する
    ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の入力装置。
  9. 前記筐体は、イヤホンの筐体である
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の入力装置。
  10. イヤホンの筐体と、
    筒状部を有し、前記筐体に固定される起歪体と、
    前記筒状部を中心に起歪体の四方に固定される４つの歪みセンサと、
    裏面且つ中央に軸部を有し、当該軸部が前記起歪体の前記筒状部に挿入されることによって前記起歪体に固定される操作パネルと
    を備え、
    前記起歪体の前記筒状部の上端面と、前記操作パネルの前記裏面とが、互いに接触しており、
    前記軸部の先端が前記筒状部から突出しており、
    ４つの歪みセンサの各々の歪み検出値に基づいて前記起歪体の歪み量のベクトルを算出し、当該ベクトルに基づいて、前記操作パネルが押圧されたＯＮタイミング、および、前記操作パネルの押圧が解除されたＯＦＦタイミングを検出する制御回路をさらに備え、
    前記制御回路は、
    前記ＯＮタイミングが検出された後、前記ベクトルのピーク値に所定の係数を乗じた値をＯＦＦ閾値として算出し、前記ベクトルが前記ＯＦＦ閾値を下回ったタイミングを、前記ＯＦＦタイミングとして検出する
    ことを特徴とする入力装置。
  11. 前記制御回路は、
    １回目の前記ＯＮタイミングが検出された後、前記ベクトルが減少から上昇に転じた場合を、２回目の前記ＯＮタイミングとして検出する
    ことを特徴とする請求項８または１０に記載の入力装置。
  12. 前記制御回路は、
    前記ベクトルの大きさが一定値以上に保たれている場合において、前記ベクトルの向きの変化が検出された場合、前記操作パネルに対する回転操作がなされたと判断する
    ことを特徴とする請求項８，１０，１１のいずれか一項に記載の入力装置。
  13. 前記制御回路は、
    ４つの歪みセンサの各々の歪み検出値に基づいて、前記操作パネルに対する押圧力を算出し、前記押圧力が一定値以上に保たれている場合において、前記ベクトルの向きの変化が検出された場合、前記操作パネルに対する回転操作がなされたと判断する
    ことを特徴とする請求項８，１０から１２のいずれか一項に記載の入力装置。
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