WO2016006400A1

WO2016006400A1 - 入力装置および電子機器

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Publication number: WO2016006400A1
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Inventors: 拓生羽田; 藤本　克己
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Publication date: 2016-01-14
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Abstract

　入力用部材（２）は、一直線上または曲線上に沿って設けられる複数の突起を有する。第１の振動センサ（４）および／または第２の振動センサ（５）は、複数の突起に対してユーザの指が接触したときに発生し、電子機器の部材を通じて伝わる振動を検知する。信号処理回路（６）は、第１の振動センサ（４）および／または第２の振動センサ（５）の出力に基づいて、ユーザの指が一直線上または曲線上の第１の方向に掃引されたか、またはユーザの指が一直線上または曲線上の第１の方向と逆の第２の方向に掃引されたかを判定する。

Description

入力装置および電子機器

　本発明は、入力装置および電子機器に関し、特にユーザの指による入力操作を受け付ける入力装置および電子機器に関する。

　従来から、電子機器における、ユーザの指による入力操作を受け付ける入力装置としてタッチパネルが知られている。

　たとえば、特許第４６１０４１６号公報（特許文献１）には、静電容量型タッチパネルが記載されている。

　また、特許第５２０４２８６号公報（特許文献２）には、タッチパネルに加えて、タッチ衝撃度を検出するための加速度センサを備える電子機器が記載されている。

特許第４６１０４１６号公報特許第５２０４２８６号公報

　しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載のタッチパネルに対してユーザが指で入力動作を行うとタッチパネルが汚れるため、タッチパネル下のディスプレイの画面が見づらくなるという問題がある。

　さらに、特許文献２に記載のタッチパネルでは、加速度センサによってタッチ衝撃度を検知することができるが、タッチ衝撃後は、ディスプレイを指で弾くようにタッチしたかどうかを判定するために使用されるものである。したがって、加速度センサのみでは、ユーザによる画面のスクロール操作などを受け付けることができない。

　それゆえに、本発明の目的は、ユーザによるスクロール操作などを受け付けることができ、かつユーザの指の接触によって汚れにくい入力装置およびそのような入力装置を備える電子機器を提供することである。

　上記課題を解決するために、本発明は、電子機器に搭載される入力装置であって、一直線上または曲線上に沿って設けられる複数の突起を有する入力用部材と、複数の突起に対してユーザの指が接触したときに発生し、電子機器の部材を通じて伝わる振動を検知する少なくとも１つの振動センサと、少なくとも１つの振動センサの出力に基づいて、ユーザの指が一直線上または曲線上の第１の方向に掃引されたか、またはユーザの指が一直線上または曲線上の第１の方向と逆の第２の方向に掃引されたかを判定する信号処理回路とを備える。

　好ましくは、入力装置は、少なくとも１つの振動センサとして、第１の振動センサおよび第２の振動センサを含む。第１の振動センサの出力の位相と第２の振動センサの出力の位相とが逆相である。信号処理回路は、第１の振動センサの出力が最初に立ち上がり、かつ第２の振動センサの出力が最初に立ち下がる場合に、ユーザの指が第１の方向に掃引されたと判定し、第１の振動センサの出力が最初に立ち下がり、かつ第２の振動センサの出力が最初に立ち上がる場合に、ユーザの指が第２の方向に掃引されたと判定する。

　好ましくは、入力装置は、少なくとも１つの振動センサとして、第１の振動センサおよび第２の振動センサを含む。第１の振動センサと一直線上または曲線上の一端との距離が、第２の振動センサと一端との距離よりも短く、第１の振動センサと一直線上または曲線上の他端との距離が、第２の振動センサと他端との距離よりも長くなるような位置に、第１の振動センサと第２の振動センサが配置される。信号処理回路は、第１の振動センサの出力のピークの時刻と第２の振動センサの出力のピークの時刻との間の先後関係の時間変化に基づいて、ユーザの指が第１の方向に掃引されたか、または第２の方向に掃引されたかを判定する。

　好ましくは、信号処理回路は、第１の振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔、または第２の振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔に基づいて、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　好ましくは、入力装置は、少なくとも１つの振動センサとして、一つの振動センサを含む。複数の突起の並びの順番に従って、突起と振動センサとの距離が大きく、または小さくなる。信号処理回路は、振動センサの出力のピークの振幅が増加するか、または減少するかに基づいて、ユーザの指が第１の方向に掃引されたか、または第２の方向に掃引されたかを判定する。

　好ましくは、入力装置は、少なくとも１つの振動センサとして、一つの振動センサを含む。突起は、一直線上または曲線上の一端に近い側は高く、一直線上または曲線上の他端に近い側は低くなる階段状に形成され、一端から他端への方向が第１の方向である。信号処理回路は、振動センサの出力のピークの時間間隔が所定時間以内となるものが存在する場合に、ユーザの指は第２の方向に掃引されたと判定する。

　好ましくは、入力装置は、少なくとも１つの振動センサとして、一つの振動センサを含む。複数の突起における、一直線上または曲線上の一端に近い側のエッジ間の間隔と、複数の突起における、一直線上または曲線上の他端に近い側のエッジ間の間隔とが相違する。信号処理回路は、振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔が所定値以上か否かに基づいて、ユーザの指が第１の方向に掃引されたか、または第２の方向に掃引されたかを判定する。

　好ましくは、信号処理回路は、振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔に基づいて、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　本発明は、電子機器に搭載される入力装置であって、一直線上または曲線上に沿って設けられる複数の突起を有する入力用部材と、複数の突起に対してユーザの指が接触したときに発生し、電子機器の部材を通じて伝わる振動を検知する少なくとも１つの振動センサと、少なくとも１つの振動センサの出力に基づいて、ユーザの指の掃引速度を算出する信号処理回路とを備える。

　好ましくは、入力装置は、少なくとも１つの振動センサとして、第１の振動センサおよび第２の振動センサを含む。信号処理回路は、第１の振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔、または第２の振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔に基づいて、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　好ましくは、入力装置は、少なくとも１つの振動センサとして、一つの振動センサを含む。信号処理回路は、振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔に基づいて、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　本発明は、上述の入力装置を備えた電子機器であって、入力用部材の複数の突起は、電子機器に含まれる表示部の表面には配置されない。

　本発明の入力装置は、ユーザによるスクロール操作を受け付けることができ、かつユーザの指の接触によって汚れない。

第１の実施形態の入力装置の構成を表わす図である。入力用部材の外観を表わす図である。基板を表わす図である。入力装置が搭載される電子機器の外観を表わす図である。（ａ）は、第１の実施形態の突起部をＺ方向から見た図である。（ｂ）は、第１の実施形態の突起部をＹ方向から見た図である。（ａ）は、荷重を表わす図である。（ｂ）は、（ａ）に示す荷重が基板の側面の－Ｘ方向に与えられたときの、第１の振動センサおよび第２の振動センサのＺ軸方向の変位量の過渡応答のシミュレーション結果を表わす図である。（ａ）は、突起部に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧と第２の振動センサの出力電圧とを表わす図である。（ｂ）は、突起部に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧と第２の振動センサの出力電圧とを表わす図である。第１の実施形態による、突起部に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。（ａ）は、突起部に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧のピークの時刻と第２の振動センサの出力電圧のピークの時刻とを模式的に表わす図である。（ｂ）は、突起部に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧のピークの時刻と第２の振動センサの出力電圧のピークの時刻とを模式的に表わす図である。第２の実施形態による、突起部に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。（ａ）は、突起部に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。(ｂ）は、突起部に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。第３の実施形態による、突起部に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。（ａ）は、突起部に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第２の振動センサの出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。（ｂ）は、突起部に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第２の振動センサの出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。第４の実施形態の突起部を表わす図である。（ａ）は、突起部に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。（ｂ）は、突起部に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。第４の実施形態による、突起部に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。（ａ）は、第５の実施形態の突起部をＺ方向から見た図である。（ｂ）は、第５の実施形態の突起部をＹ方向から見た図である。（ａ）は、突起部に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。（ｂ）は、突起部に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサの出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。第５の実施形態による、突起部に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。（ａ）は、第５の実施形態の変形例の突起部をＺ方向から見た図である。（ｂ）は、第５の実施形態の変形例の突起部をＹ方向から見た図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
　［第１の実施形態］
　図１は、第１の実施形態の入力装置の構成を表わす図である。

　入力装置１は、入力用部材２と、基板３とを備える。基板３には、第１の振動センサ４と、第２の振動センサ５と、信号処理回路６とが搭載される。信号処理回路６は、掃引方向判定回路７と、掃引速度算出回路８とを備える。

　第１の振動センサ４および第２の振動センサ５は、加速度センサで構成され、配置された位置の振動を検知する。

　掃引方向判定回路７は、突起部９に対するユーザの指の掃引方向を判定する。
　掃引速度算出回路８は、突起部９に対するユーザの指の掃引速度を算出する。

　図２は、入力用部材２の外観を表わす図である。図３は、基板３を表わす図である。図４は、入力装置１が搭載される電子機器の外観を表わす図である。図３および図４には、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を示す。以下では、Ｘ軸方向の座標値が大きい位置を下側、Ｘ軸方向の座標値が小さい位置を上側と呼ぶことにする。

　図２に示すように、入力用部材２は、複数の突起９－１～９－Ｎからなる突起部９を備える。

　図３および図４に示すように、第１の振動センサ４は、基板３上であって、時計型の電子機器の上側の特別な位置に配置される。第２の振動センサ５は、基板３上であって、時計型の電子機器の下側の特別な位置に配置される。第１の振動センサ４および第２の振動センサ５は、Ｚ軸方向の振動を検知する。入力用部材２に含まれる突起部９は、タッチパネルとは異なり、電子機器のディスプレイ５１（表示部）の表面には、配置されない。

　図３に示すように、第１の振動センサ４と信号処理回路６とは配線６１で接続される。第２の振動センサ５と信号処理回路６とは配線６２で接続される。

　図３に示すように、基板３は、図示しないピンをピン穴１０、１１に通すことによって、電子機器の部材に取り付けられる。

　入力用部材２は、電子機器に装着される。ユーザが入力用部材２の突起部９に触れることによって、突起９－１～９－Ｎの振動が電子機器を構成する部材を経て基板３に伝わり、第１の振動センサ４および第２の振動センサ５が、配置された位置の振動を検知する。

　図５（ａ）は、第１の実施形態の突起部９をＺ方向から見た図である。図５（ｂ）は、第１の実施形態の突起部９をＹ方向から見た図である。

　突起９－１～９－Ｎは、すべて同一の形状である。各突起９－ｉは、たとえば、Ｘ方向およびＺ方向の長さがｗで、Ｙ方向の長さがｕである直方体である。

　突起９－１～９－Ｎは、一直線Ｌ上に配置される。一直線Ｌの一方の端点ＥＮ１に近い方に突起９－１が配置され、一直線Ｌの他方の端点ＥＮ２に近い方に突起９－Ｎが配置される。端点ＥＮ１は、Ｘ軸方向の座標値が小さい位置（上側）にあり、端点ＥＮ２は、Ｘ軸方向の座標値が大きい位置（下側）にある。隣接する突起間の間隔は、Ｄである。なお、複数の突起は、本実施形態のように一直線上に配置されていてもよいし、曲線上に配置されていてもよい。複数の突起が、曲線上に配置される場合でも、曲線上の一方の端点ＥＮ１に近い方に突起９－１が配置され、曲線上の他方の端点ＥＮ２に近い方に突起９－Ｎが配置される。この場合も、端点ＥＮ１は、Ｘ軸方向の座標値が小さい位置（上側）にあり、端点ＥＮ２は、Ｘ軸方向の座標値が大きい位置（下側）にある。

　次に、第１の振動センサ４が置かれた特別な位置および第２の振動センサ５が置かれた特別な位置において、基板３に加えられた荷重がどのように伝わるかについて説明する。

　図６（ａ）は、荷重を表わす図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す荷重が基板３の側面の－Ｘ方向に与えられたときの、第１の振動センサ４および第２の振動センサ５のＺ軸方向の変位量の過渡応答のシミュレーション結果を表わす図である。

　図６（ｂ）に示すように、第１の振動センサ４の変位の振動と第２の振動センサ５のＺ軸方向の変位の振動は互いに逆相となる。

　第１の振動センサ４および第２の振動センサ５の位置がずれると、上記のような変位が互いに逆相とはならない。つまり、本実施の形態では、第１の振動センサ４の出力と第２の第２の振動センサ５の出力とが互いに逆相となるような特別な位置に第１の振動センサ４および第２の振動センサ５が配置される。

　なお、第１の振動センサ４のＺ軸方向の変位の振動と第２の振動センサ５のＺ軸方向の変位の振動が同相となるような位置に第１の振動センサ４および第２の振動センサ５が配置され、第１の振動センサ４の出力と第２の振動センサ５の出力とが互いに逆相となるように、第１の振動センサ４および第２の振動センサ５が電気的に接続されていてもよい。

　図７（ａ）は、突起部９に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧と第２の振動センサ５の出力電圧とを表わす図である。図７（ａ）では、ユーザの指が３個の突起に接触した期間における結果を表す。

　図７（ａ）に示すように、ノイズ成分を除去して見ると、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち上がり、かつ第２の振動センサ５の出力が立ち下がる。その後、それぞれの出力が振動しながら減衰する。

　したがって、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち上がり、第２の振動センサ５の出力が立ち下がった場合には、ユーザの指が突起部９に接触しつつ、上から下に（Ｘ方向に）掃引されたと判定することができる。

　ノイズが存在する環境下で、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち上がり、第２の振動センサ５の出力が立ち下がったか否かは、以下のようにして判定することができる。

　一定期間ごとに第１の振動センサ４の出力の絶対値が所定値ＴＨＵ以上となる最初のピークＰ１と、第２の振動センサ５の出力の絶対値が所定値ＴＨＵ以上となる最初のピークＰ２とを検出する。第１の振動センサ４の出力の最初のピークＰ１が正の値で、第２の振動センサ５の出力の最初のピークＰ２が負の値のときに、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち上がり、第２の振動センサ５の出力が立ち下がったと判定することができる。

　図７（ｂ）は、突起部９に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧と第２の振動センサ５の出力電圧とを表わす図である。図７（ｂ）では、図７（ａ）と同様に、ユーザの指が３個の突起に接触した期間における結果を表す。

　図７（ｂ）に示すように、ノイズ成分を除去して見ると、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち下がり、かつ第２の振動センサ５の出力が立ち上がる。その後、それぞれの出力が振動しながら減衰する。

　したがって、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち下がり、第２の振動センサ５の出力が立ち上がった場合には、ユーザの指が突起部９に接触しつつ、下から上に（－Ｘ方向に）掃引されたと判定することができる。

　ノイズが存在する環境下で、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち下がり、第２の振動センサ５の出力が立ち上がったか否かは、以下のようにして判定することができる。

　一定期間ごとに第１の振動センサ４の出力の絶対値が所定値ＴＨＵ以上となる最初のピークＰ１と、第２の振動センサ５の出力の絶対値が所定値ＴＵＨ以上となる最初のピークＰ２とを検出する。第１の振動センサ４の出力の最初のピークＰ１が負の値で、第２の振動センサ５の出力の最初のピークＰ２が正の値のときに、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち下がり、第２の振動センサ５の出力が立ち上がったと判定することができる。

　なお、上記の立上がり／立下りの関係は、あくまでも一例であって、基板３の固定具合によって、立ち上がり／立下りが逆転する場合もある。すなわち、突起部９に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときに、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち下がり、かつ第２の振動センサ５の出力が立ち上がり、突起部９に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときに、最初に、第１の振動センサ４の出力が立ち下がり、かつ第２の振動センサ５の出力が立ち上がる場合もある。

　図８は、第１の実施形態による、突起部９に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ１０１において、掃引方向判定回路７は、一定期間ごとに、第１の振動センサ４の出力の振幅（絶対値）が最初に所定値以上となるピークを検出し、検出したピークの値Ｖ１およびピークの時刻ｔ１を取得する。

　ステップＳ１０２において、掃引方向判定回路７は、一定期間ごとに、第２の振動センサ５の出力の振幅（絶対値）が最初に所定値以上となるピークを検出し、検出したピークの値Ｖ２およびピークの時刻ｔ２を取得する。

　ステップＳ１０３において、掃引方向判定回路７は、Ｖ１＞０、かつＶ２＜０の場合には、処理をステップＳ１０４に進ませる。

　ステップＳ１０４において、掃引方向判定回路７は、第１の振動センサ４の出力が立ち上がり、かつ第２の振動センサ５の出力が立ち下がると判定し、当該判定に基づいて、ユーザの指が突起部９と接触しつつ、Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　ステップＳ１０５において、掃引方向判定回路７は、Ｖ１＜０、かつＶ２＞０の場合には、処理をステップＳ１０６に進ませる。

　ステップＳ１０６において、掃引方向判定回路７は、第１の振動センサ４の出力が立ち下がり、かつ第２の振動センサ５の出力が立ち上がると判定し、当該判定に基づいて、ユーザの指が突起部９に接触しつつ、－Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　ステップＳ１０７において、掃引速度算出回路８は、第１の振動センサ４の出力の複数のピークの時刻ｔ１の間の時間間隔の平均値を算出する。掃引速度算出回路８は、算出した平均値を隣接する突起間の間隔Ｄで除算することによって、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　以上のように、本実施の形態によれば、２つの振動センサの出力の位相の違いを利用して、突起部に対してユーザの指が上から下へ掃引されたか、下から上へ掃引されたかを判定することができる。これにより、ユーザによるスクロール操作を受け付けることができる。また、突起部は、タッチパネルのような部材と異なり、ユーザの指の接触によって汚れにくく、タッチパネルのように電子機器の表示部の表面に取り付けられないので、汚れによって表示部の画面が見づらくなることもない。

　また、判定されたユーザの指の掃引方向に基づいて、時計型の電子機器の日付や時刻の変更方向を切り替えることができる（スクロール処理が可能）。また、算出されたユーザの指の掃引速度によって、時計型の電子機器の日付や時刻の変更速度を切り替えることができる。

　［第１の実施形態の変形例］
　掃引方向判定回路７は、第２の振動センサ５の出力の複数のピークの時刻ｔ２の間の時間間隔の平均値を算出し、算出した平均値を隣接する突起間の間隔Ｄで除算することによって、ユーザの指の掃引速度を算出するものとしてもよい。

　［第２の実施形態］
　本実施の形態の入力装置１も、第１および第２の振動センサを備えるの。本実施の形態は、第１の振動センサ４の出力のピークの振幅の変化に基づいて、ユーザの指の掃引方向を検知する。第１の振動センサ４は、突起９－１～９－Ｎのうち突起９－１に最も近いに配置される。第２の振動センサ５は、突起９－１～９－Ｎのうち突起９－Ｎに最も近いに配置される。

　本実施の形態は、第１の振動センサ４および第２の振動センサ５の出力のピークの時刻の先後関係の変化に基づいて、ユーザの指の掃引方向を検知する。

　図９（ａ）は、突起部９に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時刻と第２の振動センサ５の出力電圧のピークの時刻とを模式的に表わす図である。

　図９（ａ）に示すように、最初は、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時刻が第２の振動センサ５の出力電圧のピークの時刻よりも早く、次第にその時間差が縮まる。その後反転して、第２の振動センサ５の出力電圧のピークの時刻が第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時刻よりも早くなり、次第にその時差が広がる。これは、突起９－１は、第２の振動センサ５よりも第１の振動センサ４に近く、突起９－Ｎは、第１の振動センサ４よりも第２の振動センサ５に近いためである。

　図９（ｂ）は、突起部９に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時刻と第２の振動センサ５の出力電圧のピークの時刻とを模式的に表わす図である。

　図９（ｂ）に示すように、最初は、第２の振動センサ５の出力電圧のピークの時刻が第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時刻よりも早く、次第にその時間差が縮まる。その後反転して、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時刻が第２の振動センサ５の出力電圧のピークの時刻よりも早くなり、次第にその時間差が広がる。これは、突起９－１は、第２の振動センサ５よりも第１の振動センサ４に近く、突起９－Ｎは、第１の振動センサ４よりも第２の振動センサ５に近いためである。

　本実施の形態では、上記の特徴を利用することによって、ユーザの指の掃引方向を判定する。

　図１０は、第２の実施形態による、突起部９に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ２０１において、掃引方向判定回路７は、第１の振動センサ４の出力の振幅が所定値以上となるピークを検出し、検出したピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）・・・を取得する。

　ステップＳ２０２において、掃引方向判定回路７は、第２の振動センサ５の出力の振幅が所定値以上となるピークを検出し、検出したピークの時刻ｔ２（１），ｔ２（２），ｔ２（３）・・・を取得する。

　ステップＳ２０３において、掃引方向判定回路７は、あるＭに対して、ｉ＜Ｍのとき、ｔ１（ｉ）＜ｔ２（ｉ）であり、ｉ＞Ｍのとき、ｔ１（ｉ）＞ｔ２（ｉ）が成立する場合には、処理をステップＳ２０４に進ませる。つまり、ｉが小さいときには、第１の振動センサ４の出力のピークの時刻が第２の振動センサ５の出力のピークの時刻よりも早く、ｉが大きいときには、第１の振動センサ４の出力のピークの時刻が第２の振動センサ５の出力のピークの時刻よりも遅くなったときに、処理がステップＳ２０４に進む。

　ステップＳ２０４において、掃引方向判定回路７は、ユーザの指が突起部９と接触しつつ、Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　ステップＳ２０５において、掃引方向判定回路７は、あるＭに対して、ｉ＜Ｍのとき、ｔ１（ｉ）＞ｔ２（ｉ）であり、ｉ＞Ｍのとき、ｔ１（ｉ）＜ｔ２（ｉ）が成立する場合には、処理をステップＳ２０６に進ませる。つまり、ｉが小さいときには、第１の振動センサ４の出力のピークの時刻が第２の振動センサ５の出力のピークの時刻よりも遅く、ｉが大きいときには、第１の振動センサ４の出力のピークの時刻が第２の振動センサ５の出力のピークの時刻より早くなったときに、処理がステップＳ２０６に進む。

　ステップＳ２０６において、掃引方向判定回路７は、ユーザの指が突起部９に接触しつつ、－Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　ステップＳ２０７において、掃引速度算出回路８は、第１の振動センサ４の出力の複数のピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）・・・の間の時間間隔の平均値を算出する。掃引速度算出回路８は、算出した平均値を隣接する突起間の間隔Ｄで除算することによって、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　以上のように、本実施の形態によれば、２つの振動センサの出力の先後関係を利用して、突起部に対してユーザの指が上から下へ掃引されたか、下から上へ掃引されたかを判定することができる。

　［第２の実施形態の変形例］
　掃引方向判定回路７は、第２の振動センサ５の出力の複数のピークの時刻ｔ２（１），ｔ２（２），ｔ２（３）・・・の間の時間間隔の平均値を算出し、算出した平均値を隣接する突起間の間隔Ｄで除算することによって、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　［第３の実施形態］
　本実施の形態の入力装置１は、第１および第２の振動センサを備えるのではなく、第１の振動センサ４のみを備える。本実施の形態は、第１の振動センサ４の出力のピークの振幅の変化に基づいて、ユーザの指の掃引方向を検知する。第１の振動センサ４は、突起９－１～９－Ｎのうち突起９－１に最も近いに配置され、突起９－１、９－２、・・・、９－Ｎの順にその間の距離が大きくなる。

　図１１（ａ）は、突起部９に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。

　図１１（ａ）に示すように、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの振幅が時間とともに減少する。

　図１１（ｂ）は、突起部９に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。

　図１１（ｂ）に示すように、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの振幅が時間とともに増加する。

　図１２は、第３の実施形態による、突起部９に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ３０１において、掃引方向判定回路７は、第１の振動センサ４の出力の振幅が所定値以上となるピークを検出し、検出したピークの値Ｖ（１），Ｖ（２），Ｖ１（３）・・・およびピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）・・・を取得する。

　ステップＳ３０２において、掃引方向判定回路７は、Ｖ(ｉ）が、ｉの増加とともに減少する場合には、処理をステップＳ３０３に進ませる。

　ステップＳ３０３において、掃引方向判定回路７は、ユーザの指が突起部９と接触しつつ、Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　ステップＳ３０４において、掃引方向判定回路７は、Ｖ(ｉ）が、ｉの増加とともに増加する場合には、処理をステップＳ３０５に進ませる。

　ステップＳ３０５において、掃引方向判定回路７は、ユーザの指が突起部９に接触しつつ、－Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　ステップＳ３０６において、掃引速度算出回路８は、第１の振動センサ４の出力の複数のピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）・・・の間の時間間隔の平均値を算出する。掃引速度算出回路８は、算出した平均値を隣接する突起間の間隔Ｄで除算することによって、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　以上のように、本実施の形態によれば、１つの振動センサの出力の振幅の時間変化を利用して、突起部に対してユーザの指が上から下へ掃引されたか、下から上へ掃引されたかを判定することができる。

　［第３の実施形態の変形例］
　図１３（ａ）は、突起部９に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第２の振動センサ５の出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。

　図１３（ａ）に示すように、第２の振動センサ５の出力電圧のピークの振幅が時間とともに増加する。

　図１３（ｂ）は、突起部９に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第２の振動センサ５の出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。

　図１３（ｂ）に示すように、第２の振動センサ５の出力電圧のピークの振幅が時間とともに減少する。

　上記特性を利用することによって、掃引方向判定回路７は、第２の振動センサ５の出力のピークの値Ｖ(ｉ）が、ｉの増加とともに減少する場合には、ユーザの指が突起部９と接触しつつ、－Ｘ方向に掃引されたと判定し、ｉの増加とともに増加する場合には、ユーザの指が突起部９と接触しつつ、Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　また、掃引方向判定回路７は、第２の振動センサ５の出力の複数のピークの時刻ｔ２（１），ｔ２（２），ｔ２（３）・・・の間の時間間隔の平均値を算出し、算出した平均値を隣接する突起間の間隔Ｄで除算することによって、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　また、第１の振動センサ４の位置は、ユーザの指の掃引によって、ピークの振幅が増加するか、または減少するかのいずれかの特性を示す位置であれば、どこであってもよい。したがって、ユーザの指の掃引によって、ピークの振幅がある期間増加し、別の期間減少するような位置（たとえば、基板上の中央の位置）以外の位置に、第１の振動センサ４が配置される。

　［第４の実施形態］
　本実施の形態は、突起の形状が第１の実施形態と相違する。また、本実施の形態の入力装置１は、第１および第２の振動センサを備えるのではなく、第１の振動センサ４のみを備える。第１の振動センサ４は、たとえば、第１の実施形態と同じ位置に配置されるものとするが、基板３上の任意の位置でよい。

　図１４は、第４の実施形態の突起部９をＺ方向から見た図である。
　突起９－１～９－Ｎは、一直線Ｌ上に配置される。一直線Ｌの一方の端点ＥＮ１に近い方に突起９－１が配置され、一直線Ｌの他方の端点ＥＮ２に近い方に突起９－Ｎが配置される。端点ＥＮ１は、Ｘ軸方向の座標値が小さい位置（上側）にあり、端点ＥＮ２は、Ｘ軸方向の座標値が大きい位置（下側）にある。

　突起９－ｉは、端点ＥＮ１に近い側が高く（高さｄ１）、端点ＥＮ２に近い側が低い（高さｄ２）階段状に構成される。つまり、突起９－ｉは、２個の直方体で構成される。上側の直方体は、たとえば、Ｙ方向の長さがｄ１で、Ｚ方向の長さがｕで、Ｘ方向の長さがｗ１である。下側の直方体は、Ｙ方向の長さがｄ２で、Ｚ方向の長さがｕで、Ｘ方向の長さがｗ２である。ここで、ｄ１＞ｄ２であり、ｗ１＞ｗ２である。

　ｄ１＞ｄ２であるため、ユーザの指が上から下方向（Ｘ方向）に掃引されたときには、１つの突起に対して、ユーザの指が上側の直方体の表面のみに接触する。ユーザの指が下から上方向（－Ｘ方向）に掃引されたときには、１つの突起に対して、ユーザの指が上側の直方体の表面のみに接触する場合と、下側の直方体の表面および上側の表面に接触する場合がある。

　図１５（ａ）は、突起部９に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。

　図１５（ａ）に示すように、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時刻の間隔Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ３はすべて、所定値ＴＨ１を超える。

　図１５（ｂ）は、突起部９に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。

　図１５（ｂ）に示すように、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時刻の間隔Ｆ１，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ６は所定値ＴＨを超えるが、Ｆ２，Ｆ５は、所定値ＴＨ１以下となる。Ｆ２、Ｆ５が所定値ＴＨ１以下となったのは、ユーザの指が下から上方向（－Ｘ方向）に掃引されたことによって、２箇所の突起において、ユーザの指が上側の直方体の表面と下側の直方体の表面の２箇所に接触したことによるものである。

　したがって、第１の振動センサ４の出力電圧の隣接するピークの時刻間隔のうち、所定値ＴＨ１以下となるものが少なくとも１つ存在する場合に、ユーザの指が下から上方向（－Ｘ方向）に掃引されたと判定することができる。

　図１６は、第４の実施形態による、突起部９に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ４０１において、掃引方向判定回路７は、第１の振動センサ４の出力の振幅が所定値以上となるピークを検出し、検出したピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）・・・を取得する。

　ステップＳ４０２において、掃引方向判定回路７は、隣接するピークの時間間隔のうち、所定値ＴＨ１以下となるものが少なくとも１つ存在する場合に、処理をステップＳ４０３に進ませる。

　ステップＳ４０３において、掃引方向判定回路７は、ユーザの指が突起部９と接触しつつ、－Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　ステップＳ４０４において、掃引方向判定回路７は、ユーザの指が突起部９に接触しつつ、Ｘ方向に掃引されたと判定する。すなわち、隣接するピークの時間間隔のうち、所定値ＴＨ１以下となるものが存在しない場合には、ユーザの指がＸ方向に掃引されたと判定される。

　ステップＳ４０５において、掃引速度算出回路８は、第１の振動センサ４の出力の複数のピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）・・・の間の時間間隔の平均値を算出する。掃引速度算出回路８は、算出した平均値を隣接する突起間の間隔Ｄで除算することによって、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　以上のように、本実施の形態によれば、突起を階段状に構成し、１つの振動センサの出力のピークの時間間隔を利用して、突起部に対してユーザの指が上から下へ掃引されたか、下から上へ掃引されたかを判定することができる。

　［第５の実施形態］
　本実施の形態は、突起の幅および突起の間隔が、第１の実施形態と相違する。

　また、本実施の形態の入力装置１は、第１および第２の振動センサを備えるのではなく、第１の振動センサ４のみを備える。第１の振動センサ４は、たとえば、第１の実施形態と同じ位置に配置されるものとするが、基板３上の任意の位置でよい。

　図１７（ａ）は、第５の実施形態の突起部９をＺ方向から見た図である。図１７（ｂ）は、第５の実施形態の突起部９をＹ方向から見た図である。

　突起９－１～９－Ｎは、一直線Ｌ上に配置される。一直線Ｌの一方の端点ＥＮ１に近い方に突起９－１が配置され、一直線Ｌの他方の端点ＥＮ２に近い方に突起９－Ｎが配置される。端点ＥＮ１は、Ｘ軸方向の座標値が小さい位置（上側）にあり、端点ＥＮ２は、Ｘ軸方向の座標値が大きい位置（下側）にある。

　突起９－ｉは、直方体であって、たとえば、Ｚ方向の長さがｗで、Ｙ方向の長さがｕである。突起９－ｉのＸ方向の長さ、および隣接する突起間の間隔は、一定ではない。

　突起９－ｉのＸ方向の長さ、および隣接する突起間の間隔は、以下の条件を満たすように設計される。

　ある突起９－ｉの上側（端点ＥＮ１に近い側）のエッジと、隣接する突起９－ｉ＋１の上側（端点ＥＮ１に近い側）のエッジとの距離はａである。ある突起９－ｉの下側（端点ＥＮ２に近い側）のエッジと、隣接する突起９－ｉ＋１の下側（端点ＥＮ２に近い側）のエッジとの距離はｂである。ここで、ａ＜ｂである。

　したがって、ユーザの指が下から上方向（－Ｘ方向）に掃引されたときには、ユーザの指が上から下方向（Ｘ方向）に掃引されたときよりも、掃引速度に大きな違いがなければ、第１の振動センサ４の出力のピークの時間間隔が長くなる。

　図１８（ａ）は、突起部９に対して、上から下に（Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。

　図１８（ａ）に示すように、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時間間隔Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３はすべて、所定値ＴＨ２以下である。これは、上から下に指を掃引するときには、ユーザの指が突起９－ｉの上側のエッジまたは上側のエッジ周辺と接触しやすいため、ユーザの指が、相対的に短い時間間隔で突起９－ｉと接触するからである。

　図１８（ｂ）は、突起部９に対して、下から上に（－Ｘ方向に）指を掃引したときの、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの振幅を模式的に表わす図である。

　図１８（ｂ）に示すように、第１の振動センサ４の出力電圧のピークの時間間隔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３はすべて、所定値ＴＨ２を超える。これは、下から上に指を掃引するときには、ユーザの指が突起９－ｉの下側のエッジまたは下側のエッジ周辺と接触しやすいため、ユーザの指が、相対的に長い時間間隔で突起９－ｉと接触するからである。

　ここで、ピークの時間間隔は、掃引方向だけでなく掃引速度によっても変化する。しかしながら、ユーザの指による掃引速度は任意の値をとるものではなく、通常は、所定の範囲に収まる。したがって、所定の範囲の掃引速度について、隣接する突起の上側エッジ間の距離ａ、隣接する突起の下側エッジ間の距離ｂ、および所定値ＴＨ２を適切に設定することによって、ユーザの指の掃引方向が判定できる。

　図１９は、第５の実施形態による、突起部９に対するユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ５０１において、掃引方向判定回路７は、第１の振動センサ４の出力の振幅が所定値以上となるピークを検出し、検出したピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）・・・を取得する。

　ステップＳ５０２において、掃引方向判定回路７は、検出したピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）から隣接するピークの時間間隔の平均値Ｍを算出する。

　ステップＳ５０３において、掃引方向判定回路７は、隣接するピークの時間間隔の平均値Ｍが所定値ＴＨ２を超える場合には、処理をステップＳ５０４に進ませる。

　ステップＳ５０４において、掃引方向判定回路７は、ユーザの指が突起部９と接触しつつ、－Ｘ方向に掃引されたと判定する。

　ステップＳ５０５において、掃引方向判定回路７は、ユーザの指が突起部９に接触しつつ、Ｘ方向に掃引されたと判定する。すなわち、隣接するピークの時間間隔の平均値Ｍが所定値ＴＨ２以下の場合には、ユーザの指がＸ方向に掃引されたと判定される。

　ステップＳ５０６において、掃引速度算出回路８は、第１の振動センサ４の出力の複数のピークの時刻ｔ１（１），ｔ１（２），ｔ１（３）・・・の間の時間間隔の平均値を算出する。掃引速度算出回路８は、算出した平均値を隣接する突起間の間隔Ｄで除算することによって、ユーザの指の掃引速度を算出する。

　以上のように、本実施の形態によれば、突起の上側エッジ間の間隔と、下側エッジ間の間隔を異なるようにし、１つの振動センサの出力のピークの時間間隔を利用して、突起部に対してユーザの指が上から下へ掃引されたか、下から上へ掃引されたかを判定することができる。

　［第５の実施形態の変形例］
　図２０（ａ）は、第５の実施形態の変形例の突起部９をＺ方向から見た図である。図２０（ｂ）は、第５の実施形態の変形例の突起部９をＹ方向から見た図である。

　突起９－ｉの下側（端点ＥＮ２に近い側）は、平面である。突起９－ｉの上側（端点ＥＮ１に近い側）は、曲面である。

　したがって、ユーザの指が上から下方向（Ｘ方向）に掃引されたときには、ユーザの指が下から上方向（－Ｘ方向）に掃引されたときよりも、ユーザの指と突起との接触面積が大きくなる。その結果、ユーザの指が上から下方向（Ｘ方向）に掃引されたときにはユーザの指が下から上方向（－Ｘ方向）に掃引されたときよりも、掃引速度に大きな違いがなければ、第１の振動センサの出力のピークの時間間隔が長くなる。

　このような特徴を有するので、第５の実施形態で説明した図１９のフローチャートに従って、ユーザの指の掃引方向の判定および掃引速度の算出ができる。ただし、ステップＳ５０４とステップＳ５０５の処理は、交換する必要がある。

　本発明は、上記の実施形態限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含む。

　（変形例）
（１）本実施の形態の入力装置は、時計側の電子機器だけではなく、スマートフォンまたはスマートウオッチなどの電子機器に組み込むことが可能である。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　入力装置、２　入力用部材、３　基板、４　第１の振動センサ、５　第２の振動センサ、６　信号処理回路、７　掃引方向判定回路、８　掃引速度算出回路、９　突起部、９－１～９－Ｎ　突起、５１　ディスプレイ。

Claims

　電子機器に搭載される入力装置であって、
　一直線上または曲線上に沿って設けられる複数の突起を有する入力用部材と、　前記複数の突起に対してユーザの指が接触したときに発生し、前記電子機器の部材を通じて伝わる振動を検知する少なくとも１つの振動センサと、
　前記少なくとも１つの振動センサの出力に基づいて、ユーザの指が前記一直線上または前記曲線上の第１の方向に掃引されたか、またはユーザの指が前記一直線上または前記曲線上の前記第１の方向と逆の第２の方向に掃引されたかを判定する信号処理回路とを備えた入力装置。
　前記入力装置は、前記少なくとも１つの振動センサとして、第１の振動センサおよび第２の振動センサを含み、
　前記第１の振動センサの出力の位相と前記第２の振動センサの出力の位相とが逆相であり、
　前記信号処理回路は、前記第１の振動センサの出力が最初に立ち上がり、かつ前記第２の振動センサの出力が最初に立ち下がる場合に、ユーザの指が前記第１の方向に掃引されたと判定し、前記第１の振動センサの出力が最初に立ち下がり、かつ前記第２の振動センサの出力が最初に立ち上がる場合に、ユーザの指が前記第２の方向に掃引されたと判定する、請求項１記載の入力装置。
　前記入力装置は、前記少なくとも１つの振動センサとして、第１の振動センサおよび第２の振動センサを含み、
　前記第１の振動センサと前記一直線上または前記曲線上の一端との距離が、前記第２の振動センサと前記一端との距離よりも短く、前記第１の振動センサと前記一直線上または前記曲線上の他端との距離が、前記第２の振動センサと前記他端との距離よりも長くなるような位置に、前記第１の振動センサと前記第２の振動センサが配置され、
　前記信号処理回路は、前記第１の振動センサの出力のピークの時刻と前記第２の振動センサの出力のピークの時刻との間の先後関係の時間変化に基づいて、ユーザの指が前記第１の方向に掃引されたか、または前記第２の方向に掃引されたかを判定する、請求項１記載の入力装置。
　前記信号処理回路は、前記第１の振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔、または前記第２の振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔に基づいて、前記ユーザの指の掃引速度を算出する、請求項２記載の入力装置。
　前記入力装置は、前記少なくとも１つの振動センサとして、一つの振動センサを含み、前記複数の突起の並びの順番に従って、前記突起と前記振動センサとの距離が大きく、または小さくなり、
　前記信号処理回路は、前記振動センサの出力のピークの振幅が増加するか、または減少するかに基づいて、ユーザの指が前記第１の方向に掃引されたか、または前記第２の方向に掃引されたかを判定する、請求項１記載の入力装置。
　前記入力装置は、前記少なくとも１つの振動センサとして、一つの振動センサを含み、
　前記突起は、前記一直線上または前記曲線上の一端に近い側は高く、前記一直線上または前記曲線上の他端に近い側は低くなる階段状に形成され、前記一端から前記他端への方向が前記第１の方向であり、
　前記信号処理回路は、前記振動センサの出力のピークの時間間隔が所定時間以内となるものが存在する場合に、前記ユーザの指は前記第２の方向に掃引されたと判定する、請求項１記載の入力装置。
　前記入力装置は、前記少なくとも１つの振動センサとして、一つの振動センサを含み、
　前記複数の突起における、前記一直線上または前記曲線上の一端に近い側のエッジ間の間隔と、前記複数の突起における、前記一直線上または前記曲線上の他端に近い側のエッジ間の間隔とが相違し、
　前記信号処理回路は、前記振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔が所定値以上か否かに基づいて、前記ユーザの指が前記第１の方向に掃引されたか、または前記第２の方向に掃引されたかを判定する、請求項１記載の入力装置。
　前記信号処理回路は、前記振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔に基づいて、前記ユーザの指の掃引速度を算出する、請求項５～７のいずれか１項に記載の入力装置。
　電子機器に搭載される入力装置であって、
　一直線上または曲線上に沿って設けられる複数の突起を有する入力用部材と、　前記複数の突起に対してユーザの指が接触したときに発生し、前記電子機器の部材を通じて伝わる振動を検知する少なくとも１つの振動センサと、
　前記少なくとも１つの振動センサの出力に基づいて、ユーザの指の掃引速度を算出する信号処理回路とを備えた入力装置。
　前記入力装置は、前記少なくとも１つの振動センサとして、第１の振動センサおよび第２の振動センサを含み、
　前記信号処理回路は、前記第１の振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔、または前記第２の振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔に基づいて、前記ユーザの指の掃引速度を算出する、請求項９記載の入力装置。
　前記入力装置は、前記少なくとも１つの振動センサとして、一つの振動センサを含み、
　前記信号処理回路は、前記振動センサの出力の複数のピーク間の時間間隔に基づいて、前記ユーザの指の掃引速度を算出する、請求項９記載の入力装置。
　請求項１～１１のいずれか１項に記載の入力装置を備えた電子機器であって、前記入力用部材の複数の突起は、前記電子機器に含まれる表示部の表面には配置されない、電子機器。