WO2021176992A1 - キー入力装置 - Google Patents

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WO2021176992A1
WO2021176992A1 PCT/JP2021/005199 JP2021005199W WO2021176992A1 WO 2021176992 A1 WO2021176992 A1 WO 2021176992A1 JP 2021005199 W JP2021005199 W JP 2021005199W WO 2021176992 A1 WO2021176992 A1 WO 2021176992A1
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WO
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vibration
pulse
sound
input device
key input
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/005199
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
光一 古澤
Original Assignee
オムロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by オムロン株式会社 filed Critical オムロン株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials

Definitions

  • the present invention relates to a key input device including a key switch that accepts a pressing operation.
  • Patent Document 1 proposes a key switch capable of adjusting the length from pressing a key to a position where the key is switched to the on state, that is, the length of a so-called PT (PreTravel).
  • Patent Document 1 has a problem that the operator may not be able to feel the position of switching to the ON state by touch. If it cannot be felt by touch, it may lead to a delay in reaction when used in fields where responsiveness is required, such as e-sports.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is, for example, to provide a key input device that generates vibration that can give a pseudo tactile sensation to an operator.
  • the key input device described in the present application is a key input device including a key switch that accepts a pressing operation, and is a vibration mechanism that vibrates the key switch and a pulse wave that controls the vibration of the vibration mechanism.
  • the vibration mechanism includes a vibration pulse generating unit that generates a vibration pulse, and the vibration mechanism vibrates according to the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the vibration pulse generating unit.
  • the vibration mechanism enables the top plate on which the key switch is arranged, a support base for supporting the top plate from below, and the top plate to vibrate on the support base.
  • a holding member for holding is provided, a permanent magnet is arranged on one of the top plate and the support base, and a coil is arranged on the other side of the top plate and the support base.
  • the coil functions as an electromagnet by energization based on a pulse wave generated by the vibration pulse generating unit, and acts on the permanent magnet to vibrate the top plate.
  • the key input device is characterized by including a vibration setting unit that accepts settings of the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the vibration pulse generation unit.
  • the key input device includes an operation detection unit that detects a pressing operation of the key switch, and the vibration pulse generating unit outputs a generated pulse wave when the operation detecting unit detects a pressing operation. It is characterized by doing.
  • the key input device includes a sound output unit that outputs a sound and a sound pulse generation unit that generates a pulse wave that is output as a sound from the sound output unit when the operation detection unit detects a pressing operation.
  • the sound output unit is characterized in that it outputs sound based on the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the sound pulse generation unit.
  • the key input device is characterized by including a sound setting unit that accepts settings of the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the sound pulse generation unit.
  • the key input device described in the present application vibrates based on a pulse wave.
  • the vibration mechanism vibrates according to the pulse wave output by the vibration control mechanism.
  • the operator of the key switch can feel the tactile sensation due to the vibration, which is an excellent effect.
  • the key input device described in the present application is used as a keyboard 1 used for inputting data such as various commands in addition to characters, numbers and symbols to an electronic device such as a computer.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the appearance of the keyboard 1 to which the key input device described in the present application is applied.
  • a plurality of key switches 2 such as character keys, numeric keys, and other function keys are arranged side by side on the keyboard 1.
  • sound output units 3 such as a speaker that outputs sound are arranged on the left and right.
  • Various configurations such as a vibration mechanism 4 (see FIGS. 3A and 3B) for generating vibration are housed in the keyboard 1.
  • a waveform setting unit 5 for setting the waveform of the sound generated from the sound output unit 3 and the waveform of the vibration generated by the vibration mechanism 4 is arranged.
  • the sound output unit 3 can be arranged not only in the front but also in various places such as a side, a rear, and a corner, and the number of arrangements can be appropriately designed.
  • the key switch 2 arranged on the keyboard 1 can be pushed from the highest top dead center to the lowest bottom dead center by pressing the operator. Further, the key switch 2 is set to an open / close position in which the open / close state of the circuit is switched from the off state to the on state in the process of moving from the top dead center to the bottom dead center.
  • FIG. 2 is a graph showing an example of the characteristics of the key switch 2 included in the keyboard 1 described in the present application.
  • the horizontal axis is the moving distance indicating the stroke due to the pressing of the key switch 2
  • the vertical axis is the pressing load, which is the force required for pressing, and the relationship is shown.
  • a linear switch having a relation in which the pressing load increases monotonically with respect to the moving distance, for example, a proportional relation and a constant inclination is used. It is possible to do.
  • the keyboard 1 described in the present application includes a vibration mechanism 4 that generates vibrations, and a click feeling that cannot be felt from the key switch 2 is a pseudo-click feeling (pseudo-tactile feeling) due to the vibration generated by the vibration mechanism 4.
  • the vibration mechanism 4 provided in the keyboard 1 functions as a tactile generation actuator using tactile feedback technology that gives vibration to the operator.
  • 3A and 3B are schematic views showing an example of a vibration mechanism 4 included in the keyboard 1 described in the present application.
  • 3A and 3B show a configuration example of the vibration mechanism 4 housed in the keyboard 1 as a schematic cross-sectional view from the viewpoint from the right side.
  • a support base 40, a coil 41 functioning as an electromagnet, a permanent magnet 42, a holding member 43, a top plate 44, and a cushioning member 45 are housed as a vibration mechanism 4. .
  • the coil 41 and the permanent magnet 42 function as a vibrating portion that serves as an actuator for generating vibration.
  • the present application shows a configuration in which the support base 40 is separately arranged in the housing of the keyboard 1, it is also possible to integrally configure the housing and the support base 40.
  • the key switch 2 is mounted on the substrate 20, and the substrate 20 is arranged on the upper surface of the top plate 44 of the vibration mechanism 4 by a mounting method such as screwing. That is, the key switch 2 is arranged on the upper surface of the top plate 44 by the substrate 20.
  • the top plate 44 is supported by the support base 40 via the holding member 43.
  • a coil 41 that functions as an electromagnet is arranged on the bottom plate 400 that constitutes the bottom of the support base 40.
  • a flat VCM Vehicle Coil Motor
  • the horizontal direction is a direction for convenience for explanation showing a surface parallel to the bottom surface of the support base 40, and is necessarily a direction orthogonal to the gravity direction depending on the configuration and arrangement direction of the keyboard 1. It does not match.
  • FIG. 3A shows an example in which a magnetic field that generates an S pole upward and an N pole is generated downward
  • FIG. 3B shows an example in which a magnetic field that generates an N pole upward and an S pole downward is generated. Shown.
  • a top plate 44 in which the permanent magnet 42 is arranged on the lower surface is arranged, and the permanent magnet 42 is arranged so as to face the coil 41.
  • the permanent magnets 42 are arranged so that the lower surface on the front side (left when facing the figure) of the keyboard 1 is the north pole and the lower surface on the rear side (right when facing the figure) is the south pole.
  • An example is shown.
  • Side plates 401 are erected on the bottom plate 400 on the side portions (front portion and rear portion in the examples of FIGS. 3A and 3B) of the support base 40, and the upper portion of the side plate 401 is near the side of the top plate 44. Is located in.
  • An elastic body such as a compression coil spring is crosslinked and attached to the side plate 401 as a holding member 43 for vibrating the top plate 44. Then, the top plate 44 is movably held back and forth by the holding member 43 using an elastic body that bridges from the side plate 401 of the support base 40 to the side portion of the top plate 44.
  • the front and rear side plates 401 are provided with cushioning members 45 such as rubber so as to absorb the impact when the top plate 44 comes into contact with the top plate 44 due to vibration.
  • a plurality of key switches 2 for receiving a pressing operation from the operator are arranged on the top plate 44, and the top plate 44 is oscillatedly held on the support base 40 by the holding member 43.
  • a permanent magnet 42 is arranged below the top plate 44, and faces a coil 41 used as an electromagnet arranged on the support base 40.
  • the top plate 44 moves backward as shown by an arrow in the figure, and an N pole is moved above the coil 41 as shown in FIG. 3B.
  • the power is turned on so as to generate the above
  • the top plate 44 moves forward as shown by the arrow in the figure. Therefore, by repeating the reversal of the energization direction, the states shown in FIGS. 3A and 3B are repeatedly generated, and the top plate 44 vibrates.
  • the coil 41 and the permanent magnet 42 included in the keyboard 1 function as a vibrating portion (actuator) for generating vibration.
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the keyboard 1 described in the present application.
  • the keyboard 1 has a configuration in which various processes are executed in response to a key switch 2 pressing operation, in addition to the above-mentioned sound output unit 3, vibration mechanism 4, and waveform setting unit 5, operation detection unit 6, pulse generation unit 7, and amplitude amplification. It is equipped with various mechanisms such as a part 8.
  • FIG. 5 is a schematic front view showing an example of the appearance of the waveform setting unit 5 included in the keyboard 1 described in the present application.
  • FIG. 5 shows an enlarged view of the waveform setting unit 5 included in the keyboard 1 illustrated in FIG.
  • the waveform setting unit 5 is a user interface for setting the waveform of the sound generated from the sound output unit 3 and the waveform of the vibration generated by the vibration mechanism 4.
  • the waveform setting unit 5 receives the sound setting unit 50 that receives the setting of the sound waveform generated from the sound output unit 3, and the vibration waveform setting that is generated by the vibration mechanism 4. It is provided with a vibration setting unit 51.
  • the waveform set by using the sound setting unit 50 and the vibration setting unit 51 is a pulse wave.
  • the sound setting unit 50 includes a sound pulse width setting unit 500 that accepts the setting of the pulse width of the pulse wave output as sound, and a sound pulse number setting unit 501 that accepts the setting of the number of pulses.
  • the vibration setting unit 51 includes a vibration pulse width setting unit 510 that receives the setting of the pulse width of the pulse wave output as vibration, and a vibration pulse number setting unit 511 that receives the setting of the pulse number.
  • the waveform setting unit 5 illustrated in FIG. 5 uses four thumb rotary switches, and sets the sound pulse width and the number of pulses and the vibration pulse width and the number of pulses in 10 steps from 0 to 9, respectively. Is possible.
  • the waveform setting unit 5 shows a number indicating the pulse width or the level of the number of pulses, and by pressing the button indicated by "+” below the number, the number indicating the level becomes large and the number is increased. By pressing the button indicated by "-” above, the number indicating the level becomes smaller.
  • the waveform setting unit 5 includes the sound pulse width set by the sound pulse width setting unit 500, the number of sound pulses set by the sound pulse number setting unit 501, and the vibration set by the vibration pulse width setting unit 510.
  • the number of pulses and the number of vibration pulses set by the vibration pulse number setting unit 511 are output to the pulse generation unit 7, respectively.
  • the operation detection unit 6 will be described.
  • the open / closed state of the circuit built in the key switch 2 changes, for example, from an open state to a closed state.
  • the operation detection unit 6 detects a change in the open / closed state of the circuit as a pressing operation. Changes in the open / closed state of the circuit include mechanical detection of the movement of the key switch 2, detection of changes in the energization status of the electric circuit that opens and closes due to the movement, and capacitance and magnetic field due to changes in the position of the key switch 2. , Detected as a change in physical state such as a change in electric field.
  • the operation detection unit 6 that has detected the change in the open / closed state outputs an on signal indicating that the key switch 2 has been pressed to the pulse generation unit 7.
  • the threshold value that serves as a reference for the output of the on-signal can be designed to be changeable. That is, it is designed so that the pressing position of the key switch 2 that outputs the on signal is variable, and the on signal can be output at a position where the pressing amount is shallow or the on signal is output at a deep position. You may. Further, it can be developed so that the pulse width and the number of pulses of sound and vibration can be set according to the threshold value (the output reference position of the on signal).
  • the pulse generating unit 7 will be described.
  • the pulse generating unit 7 is configured by using a control circuit such as a microprocessor.
  • the pulse generation unit 7 includes a sound pulse generation unit 70 that generates a sound pulse wave, and a vibration pulse generation unit 71 that generates a vibration pulse wave.
  • the sound pulse generation unit 70 sets the pulse width and the number of pulses based on the pulse width output from the sound pulse width setting unit 500 of the waveform setting unit 5 and the number of pulses output from the sound pulse number setting unit 501. Generates a pulse wave with a set pulse width and number of pulses. Then, the sound pulse generation unit 70 outputs the generated pulse wave to the amplitude amplification unit 8 at the timing when the on signal is input from the operation detection unit 6.
  • the vibration pulse generation unit 71 sets the pulse width and the number of pulses based on the pulse width output from the vibration pulse width setting unit 510 of the waveform setting unit 5 and the number of pulses output from the vibration pulse number setting unit 511. Generates a pulse wave with a set pulse width and number of pulses. Then, the vibration pulse generation unit 71 outputs the generated pulse wave to the amplitude amplification unit 8 at the timing when the on signal is input from the operation detection unit 6.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of the outer shape of a pulse wave generated by the pulse generating unit 7 included in the keyboard 1 described in the present application.
  • time is taken on the horizontal axis and intensity is taken on the vertical axis to show the time course of the pulse wave.
  • the pulse generation unit 7 of the keyboard 1 illustrated in the present application generates a pulse wave in which the duration of the on state and the duration of the off state are equal.
  • the pulse width set by the waveform setting unit 5 is the duration of the on state (the duration equal to the duration of the off state). Therefore, twice the pulse width is a cycle indicating the time from the start of the pulse on state to the end of the off state.
  • the number of pulses set by the waveform setting unit 5 is the number of pulses generated, and is the number of repetitions of the cycle from the start of the on state to the end of the off state.
  • FIG. 6 shows a state in which the number of pulses is “3”.
  • the total time from the start of pulse generation to the end (end of the off state) of generating the number of pulses set as the number of pulses is twice the pulse width (cycle) and the number of pulses (number of repetitions). It will be the multiplied time.
  • the amplitude amplification unit 8 is a circuit that amplifies the amplitude of the pulse wave.
  • the amplitude amplification unit 8 includes a sound pulse amplifier 80 and a vibration pulse amplifier 81.
  • the sound pulse amplifier 80 amplifies the amplitude of the pulse wave generated by the sound pulse generation unit 70 of the pulse generation unit 7, and outputs the amplitude to the sound output unit 3.
  • the vibration pulse amplifier 81 amplifies the amplitude of the pulse wave generated by the vibration pulse generation unit 71 of the pulse generation unit 7, and outputs the amplitude to the vibration mechanism 4.
  • the sound output unit 3 that receives the input of the pulse wave from the sound pulse amplifier 80 outputs the sound based on the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the sound pulse generation unit 70.
  • the vibration mechanism 4 that receives the input of the pulse wave from the vibration pulse amplifier 81 vibrates according to the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the vibration pulse generation unit 71.
  • the vibration of the vibration mechanism 4 is such that the coil 41 functions as an electromagnet that repeatedly inverts the magnetic field by energization based on the pulse wave, and acts on the permanent magnet 42 to vibrate the top plate 44.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the sound output from the sound output unit 3 included in the keyboard 1 described in the present application and the pulse wave.
  • the same kind of sound is generated in the range indicated by the pulse width and the number of pulses on a log-log graph in which the number of pulses (cycle) is taken on the horizontal axis and the pulse width (us) is taken on the vertical axis. Shown as an area.
  • the sound output from the sound output unit 3 is recognized by the operator as a different click sound depending on the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the sound pulse generation unit 70.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the sound output from the sound output unit 3 included in the keyboard 1 described in the present application and the pulse wave.
  • the same kind of sound is generated in the range indicated by the pulse width and the number of pulses on a log-log graph in which the number of pulses (cycle) is taken on the horizontal axis and the pulse width (us) is taken on the vertical
  • the output based on the pulse width and the number of pulses in the region S14 is not recognized as sound.
  • the operator recognizes the output based on the pulse width and the number of pulses of the generated sound as different click sounds.
  • the way of hearing the click sound described with reference to FIG. 7 is greatly influenced by the specifications of the device and individual differences, and is merely an example of how to hear an individual who operates a certain device.
  • the keyboard 1 described in the present application has a high-grade click sound, a soft click sound, and a mechanical click in correspondence with a click feeling due to vibration by appropriately setting the pulse width and the number of pulses of the sound output from the sound output unit 3.
  • Various click sounds such as sounds can be produced.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between the vibration of the vibration mechanism 4 included in the keyboard 1 described in the present application and the pulse wave.
  • the same type of vibration occurs within the range indicated by the pulse width and the number of pulses. Shown as an area.
  • the vibration generated by the vibration mechanism 4 is recognized by the operator as a different tactile sensation (vibration) according to the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the vibration pulse generating unit 71.
  • FIG. 8 shows a range divided into areas that the operator recognizes as a similar tactile sensation.
  • the operator recognizes the vibration of the pulse width and the number of pulses classified as the region V1 as a click feeling of "boo".
  • the area V2 is "bit”
  • the area V3 is “bi”
  • the area V4 is “bee”
  • the area V5 is “to”
  • the area V6 is “to”
  • the area V7 is “pi”
  • the area V8 is “to”.
  • the area V9 is recognized as a "pip”
  • the area V9 is recognized as a muddy “pip”
  • the area V11 is recognized as a small "pip”
  • the area V12 is recognized as a small "pip”.
  • the operator recognizes the vibration based on the pulse width and the number of pulses of the pulse wave as different click feelings.
  • the click sensation described with reference to FIG. 8 is greatly influenced by the specifications of the device and individual differences, and is merely an example of the tactile sensation of an individual who operates a certain device.
  • the keyboard 1 described in the present application has a high-grade click feeling and a soft click feeling by appropriately setting the pulse width and the number of pulses of the pulse wave generated by the vibration pulse generation unit 71 based on the key operation of the operator. It is possible to produce various click feelings such as a mechanical click feeling.
  • the keyboard 1 described in the present application outputs a click sound together with a click feeling due to vibration based on the key operation of the operator, so that the operator can feel the click feeling from the tactile sense and the auditory sense. can.
  • the keyboard 1 may be configured to output only one of the sound output by the sound output unit 3 and the vibration generation by the vibration mechanism 4, in which case the electronic device outputs the sound. It is possible to appropriately design such that the keyboard 1 generates vibration.
  • the key input device described in the present application is provided as, for example, a keyboard 1, and causes vibration by an electromagnet and a permanent magnet 42 using a coil 41 to the operator of the key switch 2. For example, it is possible to generate a pseudo-tactile sensation that makes the switching of the open / closed state of the circuit feel as a click sensation.
  • the key input device described in the present application uses a pulse wave as a signal for generating sound and vibration. Therefore, the key input device described in the present application is excellent in that by using a simple pulse wave, it is possible to facilitate the design and handling of a digital circuit used for generating or processing a signal which is a pulse wave. It has a good effect. Further, the key input device described in the present application has excellent effects such as being able to generate various click sounds and click feelings by using a simple pulse wave and using relatively simple software. ..
  • the waveform setting unit 5 using four thumb rotary switches sets the sound pulse width and the number of pulses, and the vibration pulse width and the number of pulses in 10 steps from 0 to 9, respectively.
  • the waveform setting unit 5 can be realized with various specifications.
  • the waveform setting unit 5 is not limited to the specifications as hardware such as a thumb rotary switch, and can be set by using software executed by an electronic device such as a connected computer.
  • the setting contents do not set the sound pulse width and the number of pulses and the vibration pulse width and the number of pulses individually, but select from a preset combination of the sound pulse width and the number of pulses, and set in advance.
  • a combination of the pulse width and the number of pulses in advance as a selection candidate, the convenience when determining the pulse width and the number of pulses is improved, and the pulse width and the pulse that cause an unnatural or unpleasant sound or vibration. It is possible to eliminate the combination of numbers.
  • a plurality of combinations of the number of sound pulses, the sound pulse width, the number of vibration pulses, and the vibration pulse width are set in advance, and the waveform setting unit 5 selects the combination to be set from the plurality of combinations. It may be.
  • By setting a combination of sound and vibration pulse numbers and pulse widths in advance as selection candidates it is possible to improve convenience and prevent the relationship between sound and vibration from becoming unnatural or unpleasant. It will be possible.
  • the vibration mechanism 4 can be implemented in various forms.
  • a shaft-type shaft-shaped body having a circular cross section, a sphere, an elastic body such as rubber, a flexible leaf spring, and other link mechanisms can be vibrated. It is possible to apply the members and mechanisms to hold.
  • the coil 41 serving as an electromagnet is arranged on the support base 40 side, and the permanent magnet 42 is arranged on the top plate 44 side.
  • the present invention is not limited to this, and the support base 40 side is not limited to this. It is possible to appropriately design such as arranging a permanent magnet 42 on the top plate 44 and arranging a coil 41 serving as an electromagnet on the top plate 44 side.
  • FIG. 9 is a schematic view showing an example of the vibration mechanism 4 included in the keyboard 1 described in the present application.
  • FIG. 9 shows a configuration example of the vibration mechanism 4 housed in the keyboard 1 as a schematic cross-sectional view.
  • the vibration mechanism 4 illustrated in FIG. 9 includes, as permanent magnets 42, a lower permanent magnet 42a fixed on the bottom plate 400 of the support base 40 and located below the coil 41, and an upper permanent magnet 42b located above the coil 41. It has.
  • the coil 41 is arranged on the top plate 44 so as to be suspended from the top plate 44 with a gap below the top plate 44 in a state of being held by the upper and lower electromagnet holding plates 47 forming a plate shape.
  • the upper permanent magnet 42b is fixed to the gap between the coil 41 and the top plate 44 by the upper magnet holder 46 erected from the bottom plate 400 of the support base 40. That is, the coil 41 is arranged above the lower permanent magnet 42a fixed to the support base 40 with a gap from the lower permanent magnet 42a, and the upper permanent with a gap from the coil 41 above the coil 41.
  • the magnet 42b is fixed by the upper magnet holder 46.
  • the top plate 44 and the coil 41 on which the key switch 2 is arranged are separated from the lower permanent magnet 42a and the upper permanent magnet 42b fixed to the support base 40, and are oscillatedly held by the holding member 43.
  • the lower permanent magnet 42a and the upper permanent magnet 42b are arranged so that the attractive force or the repulsive force with respect to the coil 41 is in the same direction so that the direction of the electromagnetic force with respect to the coil 41 is stable.
  • the front side (left when facing the figure) of the lower permanent magnet 42a and the upper permanent magnet 42b has an S pole on the upper side and an N pole on the lower side, and the lower permanent magnet 42a and the upper permanent magnet.
  • the rear side (right side in the drawing) of 42b is arranged so that the upper side is the north pole and the lower side is the south pole.
  • the coil 41 is arranged between the fixed lower permanent magnet 42a and the upper permanent magnet 42b by energizing the coil 41 with an alternating current that repeatedly reverses the energizing direction.
  • the top plate 44 vibrates while being held by the holding member 43.
  • the lower permanent magnet 42a and the upper permanent magnet 42b are arranged so as to sandwich the coil 41 from above and below.
  • the permanent magnet 42 is arranged on the support base 40, and the lower permanent magnet is sandwiched from above and below the coil 41. It is possible to dispose the 42a and the upper permanent magnet 42b.
  • the arrangement of the vibration mechanism 4 can be expanded to various embodiments.
  • the vibration mechanism 4 vibrates in the front-rear direction
  • the keyboard 1 described in the present application can be configured so that the vibration mechanism 4 vibrates in the left-right direction.
  • the vibration mechanism 4 can be arranged at each corner of the keyboard 1 and can be arranged side by side in the front-rear direction and the left-right direction.
  • the mode in which the key input device described in the present application is provided as the keyboard 1 in which a plurality of key switches 2 are arranged is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the key switch 2 can be applied to various key input devices such as one push button, the key switch 2 to several mice, a digitizer, and other input devices.
  • the generated pulse wave is set as the pulse width and the number of pulses, but the setting is substantially the same as the setting of the pulse wave defined as the pulse width and the number of pulses.
  • the pulse wave to be generated can be substantially defined, such as the period for one cycle of the pulse wave and the total duration, and can be set to be substitutable for the pulse width and the number of pulses.
  • a pulse wave in which the duration of the on state and the duration of the off state are equal is shown, but the ratio of the duration of the on state to the duration of the off state, etc. Conditions can be set as appropriate.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

クリック感として感得される疑似的な触感を発生させることが可能なキー入力装置を提供する。　キー入力装置１は、押下操作を受け付けるキースイッチと、キースイッチを振動させる振動機構４と、振動機構４の振動を制御するパルス波を発生させる振動パルス発生部７１とを備えている。振動パルス発生部７１にて発生させるパルス波のパルス幅及びパルス数は振動設定部５１にて設定可能である。キースイッチが押下操作を受け付けた場合に、設定されているパルス幅及びパルス数のパルス波にて振動機構４がキースイッチを振動させることにより、操作者は、キースイッチの振動をクリック感として感得する。

Description

キー入力装置
　本発明は、押下操作を受け付けるキースイッチを備えるキー入力装置に関する。
　コンピュータ等の電子機器への入力装置として、複数のキースイッチが並べて配設されたキーボード等のキー入力装置が普及している。このようなキーボードに対して、使用用途に応じた様々な特性を調整する機能が求められている。特に、昨今では、ｅスポーツと呼ばれるコンピュータゲームに使用するキーボードに対してそのような要求が高まっている。例えば、特許文献１では、キーを押下してからオン状態に切り替わる位置までの長さ、所謂、ＰＴ（Pre Travel）の長さを調整可能なキースイッチが提案されている。
特開昭５８－１９８２２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されたキースイッチでは、オン状態に切り替わる位置を、操作者は触感にて感得することができない場合があるという問題がある。触感による感得ができない場合、例えば、ｅスポーツ等の即応性が求められる分野で使用する際に、反応の遅れに繋がる可能性がある。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、例えば、疑似的な触感を操作者に与えることが可能な振動を発生させるキー入力装置の提供を目的とする。
　上記課題を解決するため、本願記載のキー入力装置は、押下操作を受け付けるキースイッチを備えるキー入力装置であって、前記キースイッチを振動させる振動機構と、前記振動機構の振動を制御するパルス波を発生させる振動パルス発生部とを備え、前記振動機構は、前記振動パルス発生部にて発生させたパルス波のパルス幅及びパルス数に従い振動することを特徴とする。
　また、前記キー入力装置において、前記振動機構は、前記キースイッチが配設される天板と、前記天板を下方から支持する支持台と、前記支持台上に、前記天板を振動可能に保持する保持部材とを備え、前記天板及び支持台のうちの一方には、永久磁石が配設されており、前記天板及び支持台のうちの他方には、コイルが配設されており、前記コイルは、前記振動パルス発生部にて発生させたパルス波に基づく通電により、電磁石として機能し、前記永久磁石に作用して前記天板を振動させることを特徴とする。
　また、前記キー入力装置において、前記振動パルス発生部にて発生させるパルス波のパルス幅及びパルス数の設定を受け付ける振動設定部を備えることを特徴とする。
　また、前記キー入力装置において、前記キースイッチの押下操作を検出する操作検出部を備え、前記振動パルス発生部は、前記操作検出部が押下操作を検出した場合に、発生させたパルス波を出力することを特徴とする。
　また、前記キー入力装置において、音を出力する音出力部と、前記操作検出部が押下操作を検出した場合に、音出力部から音として出力させるパルス波を発生させる音パルス発生部とを備え、前記音出力部は、前記音パルス発生部にて発生させたパルス波のパルス幅及びパルス数に基づいて音を出力することを特徴とする。
　また、前記キー入力装置において、前記音パルス発生部にて発生させるパルス波のパルス幅及びパルス数の設定を受け付ける音設定部を備えることを特徴とする。
　本願記載のキー入力装置は、パルス波に基づいて振動する。
　本発明に係るキー入力装置は、振動制御機構が出力したパルス波に従い振動機構が振動する。これにより、キースイッチの操作者に対し、振動による触感を感得させることが可能である等、優れた効果を奏する。
本願記載のキー入力装置を適用したキーボードの外観の一例を示す概略斜視図である。 本願記載のキーボードが備えるキースイッチの特性の一例を示すグラフである。 本願記載のキーボードが備える振動機構の一例を示す模式図である。 本願記載のキーボードが備える振動機構の一例を示す模式図である。 本願記載のキーボードの構成の一例を概略的に示すブロック図である。 本願記載のキーボードが備える波形設定部の外観の一例を示す概略正面図である。 本願記載のキーボードが備えるパルス発生部にて発生させるパルス波の外形の一例を示す波形図である。 本願記載のキーボードが備える音出力部から出力される音とパルス波との関係の一例を示すグラフである。 本願記載のキーボードが備える振動機構の振動とパルス波との関係の一例を示すグラフである。 本願記載のキーボードが備える振動機構の一例を示す模式図である。
　＜適用例＞
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本願記載のキー入力装置は、例えば、コンピュータ等の電子機器へ文字、数字及び記号の他、各種命令等のデータの入力に用いられるキーボード１として用いられる。
　＜第１実施形態＞
　図１は、本願記載のキー入力装置を適用したキーボード１の外観の一例を示す概略斜視図である。キーボード１には、文字キー、数字キー、その他ファンクションキー等の複数のキースイッチ２が並べて配列されている。また、キーボード１の手前側（操作者に相対する側）には、音を出力するスピーカ等の音出力部３が左右に配設されている。キーボード１内には、振動を発生させる振動機構４（図３Ａ、図３Ｂ等参照）等の各種構成が収容されている。更に、キーボード１の上面には、音出力部３から発生させる音の波形及び振動機構４に発生させる振動の波形を設定する波形設定部５が配置されている。なお、音出力部３は、前方に限らず、側方、後方、角部等の様々な場所に配設することが可能であり、配設個数についても、適宜設計することが可能である。波形設定部５も同様で、配置位置は適宜設計することが可能であり、また、コンピュータ等の電子機器を介してソフトウェアにより設定することも可能である。
　キーボード１に配設されたキースイッチ２は、操作者の押下により、最上位となる上死点から最下位となる下死点まで押し込み可能である。また、キースイッチ２は、上死点から下死点への移動の過程で、回路の開閉状態がオフ状態からオン状態に切り替わる開閉位置が設定されている。
　図２は、本願記載のキーボード１が備えるキースイッチ２の特性の一例を示すグラフである。図２に示すグラフは、キースイッチ２の押下によるストロークを示す移動距離を横軸にとり、押下に要する力となる押下負荷を縦軸にとって、その関係を示している。図２に示すように、本願記載のキーボード１が備えるキースイッチ２としては、移動距離に対し、押下負荷が単調に増加する関係、例えば、比例関係にあり、傾きが一定であるリニアスイッチを使用することが可能である。移動距離に対して押下負荷が単調に増加するリニアスイッチは、開閉状態が切り替わる切替位置で押下負荷の変化が生じないという特性がある。このため、操作者は、リニアスイッチを使用したキースイッチ２を押下した場合、開閉状態がオフ状態からオン状態に切り替わる際の触感、所謂クリック感を、キースイッチ２そのものから感得することができない。前述のように本願記載のキーボード１は、振動を発生させる振動機構４を備えており、キースイッチ２からは感得できないクリック感を、振動機構４が発生させる振動により疑似クリック感（疑似触感）として発生させる。即ち、キーボード１が備える振動機構４は、操作者に振動を与える触覚技術（tactile feedback technology）を用いた触覚発生アクチュエータとして機能する。
　次に、本願記載のキーボード１の機能構成の例について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、本願記載のキーボード１が備える振動機構４の一例を示す模式図である。図３Ａ及び図３Ｂは、キーボード１内に収容された振動機構４の構成例を右側面側からの視点の模式的な断面図として示している。キーボード１の筐体内には、振動機構４として、支持台４０と、電磁石として機能するコイル４１と、永久磁石４２と、保持部材４３と、天板４４と、緩衝部材４５とが収容されている。収容されている各種構成のうち、コイル４１及び永久磁石４２は振動発生用のアクチュエータとなる振動部として機能する。なお、本願では、キーボード１の筐体内に別体として支持台４０が配設された構成を示しているが、筐体と支持台４０とを一体化して構成することも可能である。
　キースイッチ２は、基板２０上に実装されており、基板２０は、振動機構４の天板４４の上面に、螺子止め等の取付方法で配設されている。即ち、キースイッチ２は、基板２０により、天板４４の上面に配設されている。天板４４は、保持部材４３を介して支持台４０に支持されている。支持台４０の底部を構成する底板４００上には、電磁石として機能するコイル４１が配設されている。コイル４１としては、例えば、水平方向に巻回され内側に垂直方向の磁界を発生させる平面型ＶＣＭ（Voice Coil Motor）が用いられる。なお、本願において、水平方向とは、支持台４０の底面に平行な面を示す説明のための便宜上の方向であり、キーボード１の構成及び配設方向によっては、必ずしも重力方向と直交する方向に一致する訳ではない。図３Ａでは、上方にＳ極、下方にＮ極を生じさせる磁界を発生させた例を示しており、図３Ｂでは、上方にＮ極、下方にＳ極を生じさせる磁界を発生させた例を示している。支持台４０に配設されたコイル４１の上方には、永久磁石４２が下面に配設された天板４４が配設されており、永久磁石４２が、コイル４１に対向するように配置されている。図３Ａ及び図３Ｂでは、キーボード１の前方側（図に向かって左）の下面がＮ極となり、後方側（図に向かって右）の下面がＳ極となるように永久磁石４２が配置された例を示している。
　支持台４０の側部（図３Ａ及び図３Ｂの例では前部及び後部）には、底板４００上に側板４０１がそれぞれ立設されており、側板４０１の上部は、天板４４の側方近傍に位置している。側板４０１には、天板４４を振動可能に保持する保持部材４３として、圧縮コイルバネ等の弾性体が架橋されて取り付けられている。そして、支持台４０の側板４０１から天板４４の側部にかけて架橋する弾性体を用いた保持部材４３により、天板４４は、前後に移動可能に保持される。また、前後の側板４０１には、天板４４が振動により接した場合の衝撃を吸収すべくゴム等の緩衝部材４５が配設されている。
　以上のように、操作者から押下操作を受け付けるキースイッチ２は、天板４４上に複数配設されており、天板４４は、保持部材４３により、支持台４０上に振動可能に保持されている。天板４４の下部には、永久磁石４２が配設されており、支持台４０に配設された電磁石として用いられるコイル４１に対向している。
　図３Ａに示すように、コイル４１の上方にＳ極が生じるように通電すると、図中矢印で示すように後方へ天板４４が移動し、図３Ｂに示すようにコイル４１の上方にＮ極が生じるように通電すると、図中矢印で示すように前方へ天板４４が移動する。従って、通電方向の反転を繰り返すことにより、図３Ａ及び図３Ｂに示す状態が繰り返し発生し、天板４４が振動する。以上のように、キーボード１が備えるコイル４１及び永久磁石４２は振動を発生させる振動部（アクチュエータ）として機能する。
　次に、本願記載のキーボード１の回路構成の例について説明する。図４は、本願記載のキーボード１の構成の一例を概略的に示すブロック図である。キーボード１は、キースイッチ２の押下操作に伴い各種処理を実行する構成として、前述の音出力部３、振動機構４、波形設定部５の他、操作検出部６、パルス発生部７、振幅増幅部８等の各種機構を備えている。
　波形設定部５について説明する。図５は、本願記載のキーボード１が備える波形設定部５の外観の一例を示す概略正面図である。図５は、図１に例示したキーボード１が備える波形設定部５を拡大して示している。波形設定部５は、音出力部３から発生させる音の波形及び振動機構４に発生させる振動の波形を設定するためのユーザインタフェースである。図４及び図５に例示するように、波形設定部５は、音出力部３から発生させる音の波形の設定を受け付ける音設定部５０と、振動機構４に発生させる振動の波形の設定を受け付ける振動設定部５１とを備えている。音設定部５０及び振動設定部５１を用いて設定する波形は、パルス波である。音設定部５０は、音として出力されるパルス波のパルス幅の設定を受け付ける音パルス幅設定部５００と、パルス数の設定を受け付ける音パルス数設定部５０１とを備えている。振動設定部５１は、振動として出力されるパルス波のパルス幅の設定を受け付ける振動パルス幅設定部５１０と、パルス数の設定を受け付ける振動パルス数設定部５１１とを備えている。図５に例示する波形設定部５は、４連のサムロータリースイッチを用いており、音のパルス幅及びパルス数並びに振動のパルス幅及びパルス数を、それぞれ０～９の１０段階で設定することが可能である。波形設定部５には、パルス幅又はパルス数のレベルを示す数字が示されており、数字の下の「＋」と示されたボタンを押下することにより、レベルを示す数字が大きくなり、数字の上の「－」と示されたボタンを押下することによりレベルを示す数字が小さくなる。波形設定部５は、音パルス幅設定部５００にて設定された音のパルス幅、音パルス数設定部５０１にて設定された音のパルス数、振動パルス幅設定部５１０にて設定された振動のパルス数及び振動パルス数設定部５１１にて設定された振動のパルス数をそれぞれパルス発生部７へ出力する。
　操作検出部６について説明する。キースイッチ２が押下されると、キースイッチ２に内蔵された回路の開閉状態が変化、例えば開状態から閉状態に変化する。操作検出部６は、回路の開閉状態の変化を押下操作として検出する。回路の開閉状態の変化は、キースイッチ２の移動に対する機械的な検出、移動により開閉する電気回路の通電状況の変化の検出、更には、キースイッチ２の位置の変化に伴う静電容量、磁界、電界の変化等の物理状態の変化として検出される。開閉状態の変化を検出した操作検出部６は、キースイッチ２が押下されたことを示すオン信号を、パルス発生部７へ出力する。物理状態の変化に基づいてオン信号を出力する形態として実装する場合、オン信号の出力の基準となる閾値は、変更可能に設計することが可能である。即ち、オン信号を出力するキースイッチ２の押下位置を可変とし、押し込み量が浅い位置でオン信号を出力したり、深い位置でオン信号を出力したりというように、適宜設定できるように設計してもよい。更には、閾値（オン信号の出力基準位置）に応じて音及び振動のパルス幅及びパルス数を設定可能とするように展開することも可能である。
　パルス発生部７について説明する。パルス発生部７は、マイクロプロセッサ等の制御回路を用いて構成されている。パルス発生部７は、音のパルス波を発生させる音パルス発生部７０と、振動のパルス波を発生させる振動パルス発生部７１とを備えている。音パルス発生部７０は、波形設定部５の音パルス幅設定部５００から出力されたパルス幅及び音パルス数設定部５０１から出力されたパルス数に基づいて、パルス幅及びパルス数を設定し、設定したパルス幅及びパルス数のパルス波を発生させる。そして、音パルス発生部７０は、操作検出部６からオン信号の入力を受けたタイミングで、発生させたパルス波を振幅増幅部８へ出力する。振動パルス発生部７１は、波形設定部５の振動パルス幅設定部５１０から出力されたパルス幅及び振動パルス数設定部５１１から出力されたパルス数に基づいて、パルス幅及びパルス数を設定し、設定したパルス幅及びパルス数のパルス波を発生させる。そして、振動パルス発生部７１は、操作検出部６からオン信号の入力を受けたタイミングで、発生させたパルス波を振幅増幅部８へ出力する。
　図６は、本願記載のキーボード１が備えるパルス発生部７にて発生させるパルス波の外形の一例を示す波形図である。図６は、横軸に時間をとり、縦軸に強度をとって、パルス波の経時変化を示している。本願で例示するキーボード１のパルス発生部７は、オン状態の継続時間と、オフ状態の継続時間とが等時間のパルス波を発生させる。波形設定部５で設定するパルス幅は、オン状態の継続時間（オフ状態の継続時間と等時間）である。従って、パルス幅の２倍が、パルスのオン状態の開始からオフ状態の終了までの時間を示す周期となる。波形設定部５で設定するパルス数は、パルスの発生数であり、オン状態の開始からオフ状態の終了までのサイクルの繰返し回数である。例えば、図６は、パルス数が「３」の状態を示している。パルスの発生開始から、パルス数として設定された回数のパルスを発生し、終了（オフ状態の終了）するまでの全体の時間は、パルス幅の２倍（周期）にパルス数（繰返し回数）を乗じた時間となる。
　図４に戻り、振幅増幅部８について説明する。振幅増幅部８は、パルス波の振幅を増幅させる回路である。振幅増幅部８は、音パルス増幅器８０及び振動パルス増幅器８１を備えている。音パルス増幅器８０は、パルス発生部７の音パルス発生部７０が発生させたパルス波の振幅を増幅し、音出力部３へ出力する。振動パルス増幅器８１は、パルス発生部７の振動パルス発生部７１が発生させたパルス波の振幅を増幅し、振動機構４へ出力する。
　音パルス増幅器８０からパルス波の入力を受けた音出力部３は、音パルス発生部７０にて発生させたパルス波のパルス幅及びパルス数に基づいて音を出力する。振動パルス増幅器８１からパルス波の入力を受けた振動機構４は、振動パルス発生部７１にて発生させたパルス波のパルス幅及びパルス数に従い振動する。振動機構４の振動は、パルス波に基づく通電により、コイル４１が、磁界の反転を繰り返す電磁石として機能し、永久磁石４２に作用して天板４４を振動させるものである。
　音及び振動に対するパルス波のパルス幅及びパルス数の関係について説明する。図７は、本願記載のキーボード１が備える音出力部３から出力される音とパルス波との関係の一例を示すグラフである。図７では、横軸にパルス数（サイクル）をとり、縦軸にパルス幅（ｕｓ）をとった両対数グラフ上で、パルス幅及びパルス数にて示される範囲を、同種の音が発生する領域として示している。音出力部３から出力する音は、音パルス発生部７０にて発生させたパルス波のパルス幅及びパルス数に応じて、操作者は異なるクリック音として認識する。図７は、操作者が、似たような音として認識する範囲を領域として区分したものである。例えば、領域Ｓ１として区分したパルス幅及びパルス数の音を、操作者は、「トッ」というクリック音として認識する。同様にして、領域Ｓ２は「ペッ」、領域Ｓ３は「ビッ」、領域Ｓ４は「ビー」、領域Ｓ５は「トツ」、領域Ｓ６は「ピー」、領域Ｓ７は鋭い「ピッ」、領域Ｓ８は「ピッ」、領域Ｓ９は「チッ」、領域Ｓ１０は金属音のような「キン」、領域Ｓ１１は濁った「キン」、領域Ｓ１２は小さめの「ツ」、領域Ｓ１３は極めて小さい「ツ」というようなクリック音として認識する。また、領域Ｓ１４のパルス幅及びパルス数に基づく出力は、音として認識されない。このように操作者は発生する音のパルス幅及びパルス数に基づく出力を、それぞれ異なるクリック音として認識する。なお、図７を用いて説明したクリック音の聞こえ方は、装置の仕様及び個人差による影響が大きく、あくまでもある装置を操作した一個人の聞こえ方の例である。本願記載のキーボード１は、音出力部３から出力する音のパルス幅及びパルス数を適宜設定することにより、振動によるクリック感と対応させて、高級なクリック音、ソフトなクリック音、メカニカルなクリック音等、様々なクリック音を演出することができる。
　図８は、本願記載のキーボード１が備える振動機構４の振動とパルス波との関係の一例を示すグラフである。図８では、横軸にパルス数（サイクル）をとり、縦軸にパルス幅（ｕｓ）をとった片対数グラフ上で、パルス幅及びパルス数にて示される範囲を、同種の振動が発生する領域として示している。振動機構４により発生する振動は、振動パルス発生部７１にて発生させたパルス波のパルス幅及びパルス数に応じて、操作者は異なる触感（振動）として認識する。図８は、操作者が、似たような触感として認識する範囲を領域として区分したものである。例えば、領域Ｖ１として区分したパルス幅及びパルス数の振動を、操作者は、「ブー」というクリック感として認識する。同様にして、領域Ｖ２は「ビッ」、領域Ｖ３は「ビ」、領域Ｖ４は「ビー」、領域Ｖ５は「トッ」、領域Ｖ６は「ト」、領域Ｖ７は「ピッ」、領域Ｖ８は「ピ」、領域Ｖ９は「ツッ」、領域Ｖ１０は濁った「ピッ」、領域Ｖ１１は小さい「ツッ」、領域Ｖ１２は小さい「チッ」というようなクリック感として認識する。このように操作者はパルス波のパルス幅及びパルス数に基づく振動を異なるクリック感として認識する。なお、図８を用いて説明したクリック感は、装置の仕様及び個人差による影響が大きく、あくまでもある装置を操作した一個人の触感の例である。本願記載のキーボード１は、操作者のキー操作に基づいて、振動パルス発生部７１にて発生させるパルス波のパルス幅及びパルス数を適宜設定することにより、高級なクリック感、ソフトなクリック感、メカニカルなクリック感等、様々なクリック感を演出することができる。
　以上のように、本願記載のキーボード１は、操作者のキー操作に基づいて、振動によるクリック感と共に、クリック音を出力することにより、操作者は、触覚及び聴覚からクリック感を感得することができる。
　さらに、キーボード１は、音出力部３による音の出力及び振動機構４による振動の発生のいずれか一方のみを実施するように構成してもよく、その場合、音の出力を電子機器が行い、振動の発生をキーボード１がする等、適宜設計することが可能である。
　以上詳述したように、本願記載のキー入力装置は、例えば、キーボード１として提供され、コイル４１を用いた電磁石及び永久磁石４２にて振動を発生させることにより、キースイッチ２の操作者に対し、例えば、回路の開閉状態の切り替わりをクリック感として感得させる疑似触感を発生させることが可能である等、優れた効果を奏する。
　また、本願記載のキー入力装置は、音及び振動を発生させる信号としてパルス波を使用する。従って、本願記載のキー入力装置は、単純なパルス波を使用することにより、パルス波である信号の発生又は処理に用いられるデジタル回路の設計及び取り扱いを容易にすることが可能である等、優れた効果を奏する。更には、本願記載のキー入力装置は、単純なパルス波を使用することにより、比較的簡単なソフトウェアにより、様々なクリック音及びクリック感を発生させることが可能である等、優れた効果を奏する。
　本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態で実施することが可能である。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の技術範囲は、請求の範囲によって説明するものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形及び変更は、全て本発明の範囲内のものである。
　例えば、前記実施形態では、４連のサムロータリースイッチを用いた波形設定部５により、音のパルス幅及びパルス数並びに振動のパルス幅及びパルス数を、それぞれ０～９の１０段階で設定する形態を例示したが、波形設定部５は様々な仕様で実現することが可能である。例えば、波形設定部５は、サムロータリースイッチのようなハードウェアとしての仕様に限らず、接続されたコンピュータ等の電子機器にて実行されるソフトウェアを用いて設定することも可能である。また、設定内容も音のパルス幅及びパルス数並びに振動のパルス幅及びパルス数を個々に設定するのではなく、予め設定されている音のパルス幅及びパルス数の組み合わせからの選択、並びに予め設定されている振動のパルス幅及びパルス数の組み合わせからの選択というように、パルス幅及びパルス数の複数の組み合わせのうちから選択するように設計することも可能である。選択の候補として予めパルス幅及びパルス数の組み合わせを設定しておくことにより、パルス幅及びパルス数決定時の利便性を向上させ、また、不自然又は不快な音又は振動となるパルス幅及びパルス数の組み合わせを排除することが可能となる。更には、音のパルス数、音のパルス幅、振動のパルス数及び振動のパルス幅の組み合わせを予め複数設定しておき、複数の組み合わせから、波形設定部５により、設定する組み合わせを選択するようにしてもよい。選択の候補として予め音及び振動のパルス数及びパルス幅の組み合わせを設定しておくことにより、利便性を向上させ、また、音及び振動の関係が不自然又は不快となることを防止することが可能となる。
　例えば、振動機構４は、様々な形態で実施することが可能である。例えば、振動機構４を保持する保持部材４３として、断面が円形状をなすシャフトタイプの軸状体、球体、ゴム等の弾性体、可撓性を有する板バネ、その他リンク機構等の振動可能に保持する部材及び機構を適用することが可能である。
　また、前記実施形態では、支持台４０側に電磁石となるコイル４１を配置し、天板４４側に永久磁石４２を配置する形態を示したが、本発明はこれに限らず、支持台４０側に永久磁石４２を配置し、天板４４側に電磁石となるコイル４１を配置する等、適宜、設計することが可能である。
　図９は、本願記載のキーボード１が備える振動機構４の一例を示す模式図である。図９は、キーボード１内に収容された振動機構４の構成例を模式的な断面図として示している。図９に例示する振動機構４は、永久磁石４２として、支持台４０の底板４００上に固定されコイル４１の下方に位置する下部永久磁石４２ａと、コイル４１の上方に位置する上部永久磁石４２ｂとを備えている。
　コイル４１は、板状をなす上下の電磁石保持板４７により保持された状態で、天板４４の下方に空隙を空けて、天板４４から吊り下げられるようにして天板４４に配設されている。上部永久磁石４２ｂは、支持台４０の底板４００から立設された上部磁石保持具４６により、コイル４１と、天板４４との間の空隙に固定されている。即ち、支持台４０に固定された下部永久磁石４２ａの上方に、下部永久磁石４２ａから間隙を空けてコイル４１が配設されており、コイル４１の上方に、コイル４１から間隙を空けて上部永久磁石４２ｂが上部磁石保持具４６にて固定されている。キースイッチ２が配設された天板４４及びコイル４１は、支持台４０に固定された下部永久磁石４２ａ及び上部永久磁石４２ｂと分離されており、保持部材４３により振動可能に保持されている。
　下部永久磁石４２ａ及び上部永久磁石４２ｂは、コイル４１に対する電磁力の方向が安定するように、コイル４１に対する引力又は斥力が同方向となるように配設されている。例えば、図９に例示するように、下部永久磁石４２ａ及び上部永久磁石４２ｂの前方側（図に向かって左）は、上側がＳ極、下側がＮ極となり、下部永久磁石４２ａ及び上部永久磁石４２ｂの後方側（図に向かって右）は、上側がＮ極、下側がＳ極となるように配設されている。
　以上のように構成された振動機構４は、コイル４１に通電方向の反転を繰り返す交流電流を通電することにより、固定された下部永久磁石４２ａ及び上部永久磁石４２ｂの間で、コイル４１が配設された天板４４は保持部材４３に保持された状態で振動する。
　図９を用いて例示した実施形態では、コイル４１を上下から挟むように下部永久磁石４２ａ及び上部永久磁石４２ｂを配設する形態を示した。このような形態は、様々な実施形態の振動機構４に対しても適用可能であり、永久磁石４２を支持台４０上に配設すること、また、コイル４１を上下から挟むように下部永久磁石４２ａ及び上部永久磁石４２ｂを配設することが可能である。
　更に、振動機構４の配置についても様々な実施形態に展開することが可能である。前述の実施形態では、振動機構４が前後方向に振動する形態を示したが、本願記載のキーボード１は、振動機構４が左右方向に振動するように構成することも可能である。また、キーボード１内に振動機構４を複数配設することも可能である。例えば、振動機構４をキーボード１の各角部に配設し、また、前後方向及び左右方向に並べて配設することも可能である。キーボード１に振動機構４を複数配設し、それぞれ個別に振動及び停止の制御を行い、更には振幅も個別に制御することにより、押下されたキースイッチ２に応じた位置に様々な振動を発生させることが可能となる。
　また、例えば、前記実施形態では、複数のキースイッチ２が配設されたキーボード１として本願記載のキー入力装置を提供する形態を示したが、本発明は、これに限るものではない。例えば、キースイッチ２が一つの押しボタン、キースイッチ２が数個のマウス、デジタイザその他の入力デバイス等、様々なキー入力装置に適用することが可能である。
　更に、前記実施形態では、発生させるパルス波を、パルス幅及びパルス数として設定する形態を示したが、パルス幅及びパルス数として規定されるパルス波の設定と実質的に同様の設定に代替することも可能である。例えば、パルス波の１サイクル分の周期及び全体の継続時間等のように、実質的に、発生させるパルス波を規定し、パルス幅及びパルス数に代替可能な設定とすることができる。また、前記実施形態では、オン状態の継続時間とオフ状態の継続時間とが等時間であるパルス波を発生させる形態を示したが、オン状態の継続時間とオフ状態の継続時間との比率等の条件は適宜設定することが可能である。
　１　　　　キーボード（キー入力装置）
　２　　　　キースイッチ
　３　　　　音出力部
　４　　　　振動機構
　４０　　　支持台
　４１　　　コイル（電磁石・振動部；アクチュエータ）
　４２　　　永久磁石（振動部：アクチュエータ）
　４３　　　保持部材
　４４　　　天板
　５　　　　波形設定部
　５０　　　音設定部
　５００　　音パルス幅設定部
　５０１　　音パルス数設定部
　５１　　　振動設定部
　５１０　　振動パルス幅設定部
　５１１　　振動パルス数設定部
　６　　　　操作検出部
　７　　　　パルス発生部
　７０　　　音パルス発生部
　７１　　　振動パルス発生部
　８　　　　振幅増幅部
　８０　　　音パルス増幅器
　８１　　　振動パルス増幅器

Claims (6)

  1. 　押下操作を受け付けるキースイッチを備えるキー入力装置であって、
    　前記キースイッチを振動させる振動機構と、
    　前記振動機構の振動を制御するパルス波を発生させる振動パルス発生部と
    　を備え、
    　前記振動機構は、前記振動パルス発生部にて発生させたパルス波のパルス幅及びパルス数に従い振動する
    　ことを特徴とするキー入力装置。
  2. 　請求項１に記載のキー入力装置であって、
    　前記振動機構は、
    　前記キースイッチが配設される天板と、
    　前記天板を下方から支持する支持台と、
    　前記支持台上に、前記天板を振動可能に保持する保持部材と
    　を備え、
    　前記天板及び支持台のうちの一方には、永久磁石が配設されており、
    　前記天板及び支持台のうちの他方には、コイルが配設されており、
    　前記コイルは、前記振動パルス発生部にて発生させたパルス波に基づく通電により、電磁石として機能し、前記永久磁石に作用して前記天板を振動させる
    　ことを特徴とするキー入力装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載のキー入力装置であって、
    　前記振動パルス発生部にて発生させるパルス波のパルス幅及びパルス数の設定を受け付ける振動設定部を備える
    　ことを特徴とするキー入力装置。
  4. 　請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のキー入力装置であって、
    　前記キースイッチの押下操作を検出する操作検出部を備え、
    　前記振動パルス発生部は、前記操作検出部が押下操作を検出した場合に、発生させたパルス波を出力する
    　ことを特徴とするキー入力装置。
  5. 　請求項４に記載のキー入力装置であって、
    　音を出力する音出力部と、
    　前記操作検出部が押下操作を検出した場合に、音出力部から音として出力させるパルス波を発生させる音パルス発生部と
    　を備え、
    　前記音出力部は、前記音パルス発生部にて発生させたパルス波のパルス幅及びパルス数に基づいて音を出力する
    　ことを特徴とするキー入力装置。
  6. 　請求項５に記載のキー入力装置であって、
    　前記音パルス発生部にて発生させるパルス波のパルス幅及びパルス数の設定を受け付ける音設定部を備える
    　ことを特徴とするキー入力装置。
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