JP7553404B2

JP7553404B2 - 入力装置

Info

Publication number: JP7553404B2
Application number: JP2021080362A
Authority: JP
Inventors: 仁白嶋
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2021-05-11
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2024-09-18
Anticipated expiration: 2041-05-11
Also published as: US20220363132A1; JP2022174519A; EP4089508A1

Description

本発明は、比較的質量が大きい操作ユニットを指で操作したときに、指に大きなエネルギーの操作感触を与えることができる入力装置に関する。

特許文献１には、タッチパネルに振動手段が搭載された画像形成装置に関する発明が記載されている。この画像形成装置には、振動波形設定手段が設けられ、振動波形設定手段により異なる振動波形が設定される。また、音出力時間設定手段、音周波数設定手段、振動開始時間設定手段などが設けられている。これら設定手段は、タッチパネルに表示されるキーごとに個別に設定され、またはキーを一括して設定される。タッチパネルが指などで押され、これがキー選択検知手段で検知されると、前記設定手段の設定に応じてタッチパネルが振動する。

特許文献２に、タッチパッドを有する自動車用の操作装置に関する発明が記載されている。この操作装置は、タッチパッドの操作面が指で操作されると、アクチュエータが駆動されて操作面に触覚が生じる。アクチュエータに与えられるＰＷＭ信号の強度や開始周波数や周波数プロファイルなどのパラメータを選択することにより、機械的に支持されているタッチパッドの操作面を、大幅に加速し、続いて大幅に減速させる、というものである。

特開２００６－１５０８６５号公報特表２０１９－５１６１９４号公報

特許文献１と特許文献２には、操作面に触れた指に振動による触覚を与える技術が記載されている。しかし、これら特許文献には、操作ユニットに振動エネルギーを効果的に伝達するための技術的手段が記載されていない。例えば、車載用などの大型の操作ユニットは質量が大きく慣性力も大きく作用するため、振動の立ち上がりから短時間で操作ユニットに大きな加速度を発生させるのが難しく、操作ユニットを操作している指に切れの良いシャープな感触を与えることができない。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、比較的質量の大きい操作ユニットに対しても、振動の立ち上がりの直後に大きな加速度を発生させて、操作者の指に分かりやすい操作感触を与えることが可能な入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、指で操作される入力検知部を有する操作ユニットと、支持装置と、前記操作ユニットと前記支持装置とを連結する弾性支持機構と、前記操作ユニットを振動させて操作している指に操作感触を与える振動発生装置と、が設けられた入力装置において、
前記振動発生装置に与えられる駆動信号の周期を設定する制御部が設けられており、
前記制御部では、
前記振動発生装置の始動により振動を開始した前記操作ユニットの加速度の作用方向と、前記振動発生装置から前記操作ユニットに作用する加振力の作用方向とが一時的に一致するように、前記駆動信号の周期が設定されることを特徴とするものである。

本発明の入力装置は、前記操作ユニットの加速度が前記作用方向で極大値となる時刻と、前記振動発生装置から前記操作ユニットに作用する加振力が前記作用方向で極大値となる時刻とを一致させまたはほぼ一致させることが好ましい。

本発明の入力装置は、前記振動発生装置で発生する振動の周期を途中で短くし、周期が短くなったときに、前記操作ユニットの加速度の作用方向と、前記操作ユニットに作用する加振力の作用方向とを一致させるものとして構成できる。

本発明の入力装置は、前記操作ユニットの加速度が３回目の極大値となる時刻から６回目の極大値となる時刻の間に、前記操作ユニットの加速度の作用方向と、前記操作ユニットに作用する加振力の作用方向とを一致させることが好ましい。

本発明の入力装置は、前記操作ユニットに加速度センサが設けられ、
前記制御部では、前記加速度センサからの検知出力を参照して、前記駆動信号の周期を設定するものである。

または、本発明の入力装置は、前記制御部では、前記操作ユニットの振動特性に合わせて、前記駆動信号の周期を設定するものであってもよい。

本発明の入力装置は、前記操作ユニットに温度センサが設けられ、
前記制御部では、前記温度センサからの検知出力を参照して、前記駆動信号の周期を補正することが好ましい。

本発明の入力装置は、振動発生装置から操作ユニットへの振動エネルギーの伝達効率が良くなり、比較的質量が大きい大型の操作ユニットであっても、振動を開始した直後に大きな加速度を与えることができる。その結果、操作している指に明確な操作感触を与えることが可能になる。

本発明の実施形態の入力装置の外観を示す斜視図、図１に示される入力装置をＩＩ－ＩＩ線で切断した断面図、実施形態の入力装置の回路ブロック図、実施形態の入力装置の駆動制御の一例を示す線図、実施形態の入力装置の駆動制御の他の一例を示す線図、比較例の入力装置の動作制御を示す線図、比較例の入力装置の動作制御を示す線図、入力装置の振動系をモデル化した説明図、

図１と図２に示される入力装置１は車載用である。Ｚ１－Ｚ２方向が前後方向である。Ｚ１方向が車室内に向く前方向で車両の後方であり、Ｚ２方向が後方で車両の進行方向である。Ｙ１－Ｙ２方向が上下方向で、Ｘ１－Ｘ２方向が左右方向である。Ｘ１－Ｘ２方向は、操作ユニット１０の振動方向で、操作感触を発生する加速度の作用方向である。

入力装置１は操作ユニット１０と、操作ユニット１０を支持する支持装置２０を有している。支持装置２０は自動車の車室内のＺ２側に位置するインストルメントパネルやダッシボードに設けられた支持基台に固定される。図２に示されるように、操作ユニット１０と支持装置２０は弾性支持機構２によって連結されている。弾性支持機構２によって、支持装置２０に対して操作ユニット１０が少なくとも左右方向（Ｘ１－Ｘ２方向）および前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）へ相対的に動くことができるように弾性支持されている。

図２に示される弾性支持機構２は、板ばね３とゴム部材４とで構成されている。板ばね３の撓み変形によって、支持装置２０に対して操作ユニット１０が左右方向（Ｘ１－Ｘ２方向）と前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）へ移動できる。ゴム部材４は、支持装置２０と操作ユニット１０との対向空間を囲むように設けられている。図３の回路ブロック図では、弾性支持機構２の弾性係数を形成する弾性部２ｋと粘性抵抗係数を形成する粘性抵抗部２ｃが示されている。図２は、弾性支持機構２の一例を示しており、弾性支持機構２は、コイルばねのみで構成されていてもよいし、コイルばねとゴム部材との組み合わせ、さらにはコイルばねと板ばねとの組み合わせなどで構成されていてもよい。図６の振動系をモデル化した説明図では、操作ユニット１０の質量が（ｍ_ｍ）で示され、弾性部２ｋの弾性係数が（ｋ_ｍ）、粘性抵抗部２ｃの粘性抵抗係数が（ｃ_ｍ）で示されている。

操作ユニット１０は合成樹脂材料や軽金属材料で形成されたユニットケース１１を有している。ユニットケース１１の内部に表示装置１２が収納されている。表示装置１２はカラー液晶表示装置であり、その表示画面１２ａがユニットケース１１のＺ１方向に向く前面に現れている。カラー液晶表示装置は透過型の液晶表示セルを有しており、ユニットケース１１の内部には、液晶表示セルの後方（Ｚ２側）に対向するバックライト装置が収納されている。バックライト装置は、ＬＥＤなどの光源と、光源から発せられる照明光を液晶表示セルに与える導光部材を有している。なお、表示装置１２が、エレクトロルミネッセンス表示装置であってもよい。

操作ユニット１０には、表示画面１２ａの前方（Ｚ１方向）を覆う透明なカバーパネルが設けられており、カバーパネルのＺ２方向に向く内面に第１入力検知部となるタッチセンサ１３が設けられている。タッチセンサ１３は、カバーパネルに貼られた透明基板と、透明基板の面に形成された複数の透明電極を有している。指が表示画面１２ａに接触すると、接近している透明電極間で検知される相互容量の変化、または個々の透明電極で検知される自己容量の変化に基づき、表示画面１２ａにおいて指が接触した箇所のＸ－Ｙ平面での座標位置を示す検知出力を得ることができる。

図２に示されるように、支持装置２０に第２入力検知部となる押圧力センサ５が設けられている。押圧力センサ５は、指などで操作ユニット１０が後方（Ｚ２方向）へ押されたときに検知出力を得る。押圧力センサ５は、機械的押圧スイッチであり、押圧力を受けるアクチュエータ５ａが操作ユニット１０の背面に向けられている。押圧力センサ５としては、操作ユニット１０が後方に向けて押されたときに歪みを生じる弾性梁と前記撓みを検知する撓みゲージとを有する圧力センサ、あるいは押圧力に応じて出力電圧が変化する圧電素子などを使用することができる。

図２に示されるように、操作ユニット１０の後方（Ｚ２方向）に向く背面に振動発生装置３０が設けられている。振動発生装置３０は、操作ユニット１０のユニットケース１１に固定された駆動ケース３１を有している。駆動ケース３１の内部に、板ばねやコイルばねなどの弾性支持機構によってＸ１－Ｘ２方向へ移動自在に支持された振動子が設けられている。振動子は磁芯と磁芯に巻かれたコイルを有し、駆動ケース３１の内部には、磁芯に対向する永久磁石が固定されている。図６に示される振動系をモデル化した説明図では、振動子の質量が（ｍ_ａ）で示され、振動子を支持する弾性支持機構の弾性係数が（ｋ_ａ）で示され、粘性係数が（ｃ_ａ）で示されている。

振動発生装置３０の振動子に巻かれたコイルに交番電流である駆動信号が供給され、磁芯に生じる磁化の極性が変化すると、永久磁石の極性と、磁芯において変化する極性との間に生じる磁気吸引力と磁気反発力により、振動子がＸ１－Ｘ２方向に往復移動させられる。振動発生装置３０の振動子がＸ１方向とＸ２方向へ移動すると、そのときの加速度と振動子の質量とから得られる力である加振力が操作ユニット１０に作用し、所定の質量を有する操作ユニット１０にＸ１方向とＸ２方向の加速度が発生する。

振動発生装置３０の他の構造としては、例えば、質量分布が偏った回転分銅と、この回転分銅を回転させるモータとを有したものであってもよい。この振動発生装置では、モータで回転分銅を回転させることで、操作ユニット１０にＸ１方向への加振力の成分と、Ｘ２方向への加振力の成分を作用させることができる。

図３の回路ブロック図に示されるように、操作ユニット１０に、Ｘ１－Ｘ２方向への加速度を検知する加速度センサ１５が設けられている。また、操作ユニット１０には温度センサ１４が設けられている。温度センサ１４によって、操作ユニット１０の周辺の温度が検知される。この温度検知により、振動発生装置３０で発生するＸ１方向とＹ２方向への振動の周期などの補正が行われる。表示装置１２として使用されるカラー液晶表示装置では、駆動環境温度を検知する温度センサが装備され、検知した温度に応じて表示画像の輝度などを補正し表示セルが高温になるのを防止するのが一般的である。図２に示される温度センサ１４として、表示装置１２に装備された温度センサを兼用することも可能である。

入力装置１の支持装置２０に回路基板が設けられ、回路基板に電子回路を構成するＩＣなどの電子素子が実装されている。図３の回路ブロック図に示されるように、前記電子回路に制御部２１が設けられている。制御部２１はＣＰＵとメモリとで構成されている。電子回路にパルス発生部２２が設けられている。パルス発生部２２はＰＷＭジェネレータであり、矩形波（パルス電圧）が生成されて制御部２１に与えられる。制御部２１で変調された矩形波が加振ドライバ２３に与えられると、加振ドライバ２３で矩形波が三角関数の変化に近似したアナログの駆動信号に変換される。この駆動信号が、加振ドライバ２３から振動発生装置３０内のコイルに与えられる。電子回路は表示ドライバ２４と操作検知回路２５を有している。制御部２１から画像生成信号が表示ドライバ２４に与えられ、表示ドライバ２４から表示装置１２に画像信号が与えられる。第１入力検知部であるタッチセンサ１３の検知信号は操作検知回路２５に与えられ、第２入力検知部である押圧力センサ５の検知信号も操作検知回路２５に与えられる。タッチセンサ１３と押圧力センサ５の検知出力に基づいて、操作検知回路２５から制御部２１に操作信号が与えられる。また、操作ユニット１０に搭載された加速度センサ１５の検知信号および温度センサ１４の検知信号も制御部２１に与えられる。

次に、前記入力装置１の動作を説明する。
制御部２１で、所定の画像を形成する画像生成信号が表示ドライバ２４に与えられ、表示ドライバ２４から表示装置１２に画像信号が与えられて、操作ユニット１０では、前方Ｚ１方向に向く表示画面１２ａに画像が表示される。この表示画像には、複数のメニューや複数の操作キーなどの操作指示部を示す画像が含まれる。

図２に示されるように、操作者が表示画像を確認しながら、指を表示画面１２ａに接近させまたは接触させると、第１入力検知部であるタッチセンサ１３で指の位置が検知され、操作検知回路２５から制御部２１に操作信号が与えられ、制御部２１において、表示画像のどの部分が指で指示されているのかを認識する。指でいずれかの操作指示部を指示し、そのまま指で操作ユニット１０をＺ２方向へ押すと、弾性支持機構２が変形し、操作ユニット１０が後方へ移動し、第２入力検知部である押圧力センサ５が動作し、その検知信号に基づく操作信号が制御部２１に与えられる。制御部２１では、操作信号が得られると、指示された操作支持部の画像の内容に基づいて所定の操作が行われたと認識する。これと同時に、制御部２１から加振ドライバ２３に矩形波が与えられ、加振ドライバ２３から振動発生装置３０内のコイルに駆動信号(駆動電圧)が与えられて、振動発生装置３０内の振動子がＸ１－Ｘ２方向へ振動する。振動発生装置３０の振動による加振力が操作ユニット１０に与えられ、操作ユニット１０がＸ１－Ｘ２方向への加速度を発生し、この加速度が操作感触として操作者の指に与えられる。

図４の線図は、操作ユニット１０に与えられる加振力の制御の一例を示している。図４では、振動発生装置３０から操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の変化が破線で示されている。加振力（ｉ）に関しては、図４の横軸が時間を示し縦軸が力の大きさを示している。中心線Ｏで加振力（ｉ）がゼロであり、縦軸に沿って図示上方に向かうにしたがってＸ１方向へ作用する加振力が大きくなり、図示下方に向かうにしたがってＸ２方向へ作用する加振力が大きくなる。図４では、振動発生装置３０からの振動力を受けて振動している操作ユニット１０の慣性力の加速度（ｉｉ）の変化が実線で示されている。図４では、中心線Ｏで加速度がゼロであり、縦軸に沿って図示上方に向かうにしたがってＸ１方向へ向かう加速度が大きくなり、図示下方に向かうにしたがってＸ２方向へ向かう加速度が大きくなる。図４の制御例では、振動発生装置３０で発生する加振力（ｉ）の極大値がＰｄ１，Ｐｄ２，Ｐｄ３，Ｐｄ４の４回現れ、その後に振動発生装置３０が停止する。すなわち、振動発生装置３０は振動子が２周期だけ駆動される。振動発生装置３０から加振力を受けて操作ユニット１０が振動するときの、操作ユニット１０に作用する加速度（ｉｉ）の極大値は、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，・・・の順に現れる。

図２と図６に示されているように、入力装置１では、支持装置２０に対して、所定質量の操作ユニット１０が、弾性部２ｋと粘性抵抗部２ｃを介してＸ１－Ｘ２方向へ振動自在に支持された自由振動系を構成している。図６では、振動原理を説明するために、操作ユニット１０と振動子の振動方向（Ｘ方向）を図示上下方向としている（図６のｘ_ａ方向とｘ_ｍ方向）。この自由振動系では、操作ユニット１０のＸ１－Ｘ２方向への変位の位相と、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の変化の位相とが「π」だけずれている。したがって、操作ユニット１０の振動時の変位の方向（振幅が大きくなる方向）は、図４に示される加速度（ｉｉ）が作用する方向と逆向きである。また、振動発生装置３０内も振動子のＸ１－Ｘ２方向への変位の位相と、振動子が発生する加振力の方向（加速度の方向と同じ）も逆向きである。

図４に示されるように、振動発生装置３０で発生する加振力（ｉ）が操作ユニット１０に作用すると、操作ユニット１０が振動を開始し、振動発生装置３０が停止した後は、操作ユニット１０が慣性で振動を継続する。図４では、振動し始めた操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）が３回目の極大値Ｐ３となる時刻が（ｔ）である。振動発生装置３０から力を受けて振動を開始した操作ユニット１０は、その質量が大きく、また弾性支持機構２の弾性係数と粘性係数の影響が大きいため、始動時から時刻（ｔ）付近までの期間が過渡振動期間となり、時刻（ｔ）付近からまたは時刻（ｔ）からしばらく経過してから、定常振動期間となる。定常振動期間では振動の周期が一定であり、また振幅が徐々に減衰する。

制御部２１でパルス発生部２２から得られた矩形波が変調されて加振ドライバ２３に与えられ、加振ドライバ２３において矩形波からアナログ変換された駆動電圧が振動発生装置３０に与えられる。制御部２１内のメモリには、駆動電圧の位相と振動発生装置３０で発生する加振力の位相とのずれ量が記憶されており、制御部２１では前記ずれ量を加味した制御により駆動電圧の位相が決められ、これにより振動発生装置３０から操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の位相を任意に設定できるようになっている。

振動発生装置３０の振動子の質量（ｍ_ａ）と弾性支持機構の弾性係数（ｋ_ａ）とで決まる振動子の固有振動数と、操作ユニット１０の質量（ｍ_ｍ）と弾性部２ｋの弾性係数（ｋ_ｍ）とで決まる操作ユニット１０の固有振動数は、互いに近似するように、好ましくは互いに一致するように設定されている。振動発生装置３０内のコイルに与えられる駆動電圧の周期は、振動発生装置３０の固有振動数と操作ユニット１０の固有振動数のいずれかに一致させるか、または振動発生装置３０の固有振動数と操作ユニット１０の固有振動数との中間の値となるように設定される。駆動電圧の周期を、振動発生装置３０の振動子の固有振動数に近似させ、好ましくは一致させることで、振動子の振動により発生する加振力の絶対値を大きくすることができる。また、駆動電圧を操作ユニット１０の固有振動数に近似させ、好ましくは一致させることで、振動発生装置３０から加振力を受けた操作ユニット１０の振動の応答性が良くなる。

図６に示されるように、支持装置２０に操作ユニット１０が弾性支持され、操作ユニット１０に固定された振動発生装置３０内で振動子が弾性支持された機械化モデルは、２つの自由振動系が連結された複段振動系を構成している。そのため、振動発生装置３０内の振動子の振動周期に対し、振動発生装置３０から操作ユニット１０に作用する加振力（図４の破線で示される加振力）（ｉ）に位相の遅れが発生する。その結果、図４に示されるように、振動発生装置３０で発生した振動により操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の位相と、振動を開始した操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の位相との間にずれが生じやすい。図４では、破線で示される加振力（ｉ）の位相が、既に振動を介している操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の位相よりも遅れを生じている。そこで、図４に示されるように、加振力（ｉ）の変化の周期Ｔ０が１周期程度または１．５周期程度あるいは２周期程度経過した後に、加振力（ｉ）の変化が前記周期Ｔ０よりも短い周期Ｔ１となるように駆動電圧の周波数を変化させる。図４の制御例では、周期Ｔ０の加振力（ｉ）が１周期経過した後に、周期Ｔ１に変化している。

操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の変化を周期Ｔ０から周期Ｔ１へ短くなるように変調することで、加振力（ｉ）が極大値Ｐｄ４となる時刻において、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）のＸ２方向での作用方向と、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）のＸ２方向での作用方向とを一時的に一致させている。最も好ましい実施形態として、図４に示される制御例では、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）が極大値Ｐ４となる時刻と、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）が極大値Ｐｄ４となる時刻とを一致させている。なお、極大値Ｐ４の時刻と極大値Ｐｄ４の時刻とを完全に一致させなくても、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）のＸ２方向での作用方向と、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）のＸ２方向での作用方向とを一時的に一致させることは可能である。

自由振動系では、振動の位相が加速度の位相に対し「π」だけずれるため、加速度（ｉｉ）がＸ２方向の極大値Ｐ４となるとき、操作ユニット１０はＸ１方向へ変位した最大振幅の位置となる。振動発生装置３０から操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）がＸ２方向の極大値Ｐｄ４となるとき、振動子のＸ２方向への加速度も最大値となり、このとき振動発生装置３０内の振動子もＸ１方向へ変位した最大振幅の位置となる。すなわち、操作ユニット１０がＸ１方向への最大振幅の位置となったときに、振動発生装置３０内の振動子もＸ１方向への最大振幅の位置となる。

操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の向きと、慣性力で振動している操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の作用方向とを、Ｘ２方向に向けて一致させ、好ましくは、図４に示されるように、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）のＸ２方向への極大値Ｐｄ４の時刻を、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）のＸ２方向への極大値Ｐ４の時刻に一時的に一致させることで、振動発生装置３０から操作ユニット１０に大きな振動エネルギーを伝達することができ、操作ユニット１０の加速度の振幅の最大値Ｐｍａｘを一時的に拡大することができる。これにより、比較的質量の大きい操作ユニット１０をＸ１－Ｘ２方向へ大きな振幅で振動させて、操作している指に操作感触を効果的に与えることが可能になる。

図４に示される駆動制御例では、操作ユニット１０のＸ１－Ｘ２方向の加速度（ｉｉ）が４回目の極大値Ｐ４となるときに、加振力（ｉ）の作用方向を加速度（ｉｉ）の作用方向に一致させている。操作ユニット１０が振動を開始してから時刻（ｔ）付近までのしばらくの間は過渡振動期間であり、この期間で加振力（ｉ）の作用方向を操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の作用方向に一致させても、操作ユニット１０の加速度を拡大させるのが難しい。例えば、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の最初の極大値Ｐ１付近で、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の作用方向と操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の作用方向とをＸ１方向へ一致させたとしても、操作ユニット１０の加速度を拡大する効果が低くなる。そのため、加振力（ｉ）の作用方向を、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の作用方向に一致させる時刻を、過渡振動期間の後半または、過渡振動期間後の定常振動期間の開始後に合わせることが好ましい。例えば、操作ユニット１０におけるＸ１－Ｘ２方向の加速度（ｉｉ）が３回目の極大値Ｐ３となった以後に、または図４に示されるように、４回目の極大値Ｐ４となった以後に、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）が作用する方向を、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の方向に一時的に合わせることが好ましい。

ただし、操作指示の開始直後に指に操作感触を直ちに感じさせるためには、振動開始時刻から、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の作用方向を操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の作用方向に合わせる時刻までの時間が、長くなりすぎないことが好ましい。そのためには、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）が５回目の極大値Ｐ５となるまでの間に、あるいは６回目の極大値Ｐ６となるまでの間に、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の作用方向を操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の作用方向に合わせることが好ましい。

以上から、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）に３回目の極大値Ｐ３が現れる時刻と６回目の極大値Ｐ６が現れる時刻との間で、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の作用方向を、振動を開始している操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の作用方向に合わせることが好ましい。

図３に示される入力装置１では、操作ユニット１０に加速度センサ１５が設けられており、操作ユニット１０に生じる加速度が加速度センサ１５で検知され、その検知出力が制御部２１に与えられる。制御部２１では、加速度センサ１５の検知出力を参照して、振動発生装置３０に与えられる駆動信号の周波数を周期Ｔ０から周期Ｔ１に切替えるタイミングおよび周期Ｔ１が設定される。その結果、図４に示されるように、振動発生直後において、振動発生装置３０から操作ユニット１０に作用するＸ２方向の加振力（ｉ）が極大値Ｐｄ４となる時刻と、操作ユニット１０のＸ２方向の加速度（ｉｉ）の極大値Ｐ４となる時刻とを一致させる制御が容易になる。

また、操作ユニット１０に設けられた温度センサ１４によって操作ユニットおよびその周辺の温度が検知され、その検知出力が制御部２１に与えられる。弾性支持機構２の弾性部２ｋの弾性係数（ｋ_ｍ）や粘性抵抗部２ｃの粘性係数（ｃ_ｍ）、ならびに振動発生装置３０の内部の振動子の振動特性（ｋ_ａ、ｃ_ａ）などは、温度による影響を受けやすく、また振動発生装置３０から操作ユニット１０への振動伝達効率も温度による影響を受けやすい。そこで、制御部２１では、温度センサ１４からの検知出力を参照して、振動発生装置３０に与えられる駆動信号の周波数の変調の補正や周期をＴ０からＴ１に切替えるタイミングを補正することが好ましい。

なお、本発明では、加速度センサ１５を設けることなく、制御部２１において、操作ユニット１０の振動特性に応じて、振動発生装置３０から操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）の周期およびその変調（駆動電圧の変調）を予め固定値に近い状態で設定しておいてもよい。この場合も、温度センサ１４からの検知信号に基づいて、温度変化に応じて、設定されている前記加振力（ｉ）の周期の変調を補正することが好ましい。

図５Ａに本発明の実施形態の入力装置１における駆動制御の他の一例が示されている。図５Ａの駆動制御例では、操作ユニット１０に作用する加振力（ｉ）を、最初の１周期で長い周期Ｔ０とし、その後の２周期で短い周期Ｔ１となるように、加振力（ｉ）の変化が全部で３周期となるように駆動している。そして、操作ユニット１０に作用するＸ２方向の加振力（ｉ）が６回目の極大値Ｐｄ６となる時刻を、操作ユニット１０のＸ２方向の加速度（ｉｉ）が４回目の極大値Ｐ４となる時刻に一致させている。これにより、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の振幅の最大値Ｐｍａｘを拡大している。

図５Ｂ、図５Ｃには、比較例となる入力装置の制御例が示されている。図５Ｂに示される比較例では、振動発生装置３０を一定の周期で１周期のみ駆動している。この駆動制御では、過渡振動期間の後半や定常振動期間の初期以降に、操作ユニット１０に作用する加振力の方向と、操作ユニット１０の加速度の作用方向を一致させることができず、操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の最大値Ｐｍａｘを拡大することが難しい。

図５Ｃに示される比較例では、振動発生装置３０を一定の周期で２周期駆動している。そのため、図５Ｂの比較例よりも操作ユニット１０の加速度（ｉｉ）の最大値Ｐｍａｘを拡大することが可能である。ただし、図５Ａに示される実施形態と図５Ｃに示される比較例において、振動を開始してから同じ時間Ｔａを経過したときの加速度（ｉｉ）の減衰幅Ｐｍｉｎを比較すると、図５Ｃの比較例の方が図５Ａの実施形態よりも減衰幅Ｐｍｉｎが大きい。すなわち図５Ｃに示される比較例は、操作ユニット１０の加速度が大きくなるまでの立ち上がり時間が長くなり、定常振動での減衰率も小さくなるため、操作している指にシャープな操作感触を与えることが難しい。

１入力装置
２弾性支持機構
５押圧力センサ（第２入力検知部）
１０操作ユニット
１２表示装置
１３タッチセンサ（第１入力検知部）
１５加速度センサ
２０支持装置
２１制御部
３０振動発生装置。
（ｉ）振動発生装置から操作ユニットに作用する加振力
（ｉｉ）操作ユニットの加速度
Ｔ１，Ｔ２振動発生装置の加速度の周期

Claims

指で操作される入力検知部を有する操作ユニットと、支持装置と、前記操作ユニットと前記支持装置とを連結する弾性支持機構と、前記操作ユニットを振動させて操作している指に操作感触を与える振動発生装置と、が設けられた入力装置において、
前記振動発生装置に与えられる駆動信号の周期を設定する制御部が設けられており、
前記制御部では、
前記振動発生装置の始動により振動を開始した前記操作ユニットの加速度の作用方向と、前記振動発生装置から前記操作ユニットに作用する加振力の作用方向とが一時的に一致するように、前記駆動信号の周期が設定されることを特徴とする入力装置。
前記操作ユニットの加速度が前記作用方向で極大値となる時刻と、前記振動発生装置から前記操作ユニットに作用する加振力が前記作用方向で極大値となる時刻とを一致させまたはほぼ一致させる請求項１記載の入力装置。
前記振動発生装置で発生する振動の周期を途中で短くし、周期が短くなったときに、前記操作ユニットの加速度の作用方向と、前記操作ユニットに作用する加振力の作用方向とを一致させる請求項１または２記載の入力装置。
前記操作ユニットの加速度が３回目の極大値となる時刻から６回目の極大値となる時刻の間に、前記操作ユニットの加速度の作用方向と、前記操作ユニットに作用する加振力の作用方向とを一致させる請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
前記操作ユニットに加速度センサが設けられ、
前記制御部では、前記加速度センサからの検知出力を参照して、前記駆動信号の周期を設定する請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
前記制御部では、前記操作ユニットの振動特性に合わせて、前記駆動信号の周期を設定する請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
前記操作ユニットに温度センサが設けられ、
前記制御部では、前記温度センサからの検知出力を参照して、前記駆動信号の周期を補正する請求項１ないし６のいずれかに記載の入力装置。