(57)【要約】  パネル１０に接触している接触物に触感を呈示する触感呈示部３０と、パネル１０に対する押圧に基づくデータに基づいて触感呈示部３０を制御する制御部５０と、を備え、制御部５０は、触感呈示部３０が触感を呈示した後、パネル１０に対する押圧に基づくデータに応じて押下パターンを判定する。
2013105517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルに接触している接触物に触感を呈示する触感呈示部と、
前記パネルに対する押圧に基づくデータに基づいて前記触感呈示部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記触感呈示部が触感を呈示した後、前記パネルに対する押圧に基づくデータに応じて押下パターンを判定する、ことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記制御部は、前記パネルに対する押圧に基づくデータと当該データに対応するパターン判定閾値とに基づいて、ホールドの押下パターンを判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記制御部は、前記パネルに対する押圧に基づくデータの最大値に応じて前記パターン判定閾値を設定する、ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
パネルに接触している接触物に触感を呈示する触感呈示部を、前記パネルに対する押圧に基づくデータに基づいて制御部により制御する電子機器の制御方法であって、
前記触感呈示部が触感を呈示するステップと、
その後、前記パネルに対する押圧に基づくデータに応じて押下パターンを判定するステップと、
を含む、ことを特徴とする電子機器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１２年１月１３日に日本国に特許出願された特願２０１２−５５７７の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、電子機器及び電子機器の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末、ゲーム機、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、電子書籍端末、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）、自動券売機、自動販売機、プリンタ、コピー機、ＦＡＸ（ファクシミリ）等の電子機器において、操作者がパネルを操作した際に、操作者に触感を呈示する触感呈示機能が搭載されつつある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６３３１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、触感呈示機能を向上でき、操作者に違和感を与えることなく適切に触感を呈示できる電子機器及び電子機器の制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る電子機器は、
パネルに接触している接触物に触感を呈示する触感呈示部と、
前記パネルに対する押圧に基づくデータに基づいて前記触感呈示部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記触感呈示部が触感を呈示した後、前記パネルに対する押圧に基づくデータに応じて押下パターンを判定する、ことを特徴とするものである。【０００７】
前記制御部は、前記パネルに対する押圧に基づくデータと当該データに対応するパターン判定閾値とに基づいて、ホールドの押下パターンを判定する、ことを特徴とするものである。【０００８】
前記制御部は、前記パネルに対する押圧に基づくデータの最大値に応じて前記パターン判定閾値を設定する、ことを特徴とするものである。【０００９】
さらに、上記目的を達成する本発明に係る電子機器の制御方法は、
パネルに接触している接触物に触感を呈示する触感呈示部を、前記パネルに対する押圧に基づくデータに基づいて制御部により制御する電子機器の制御方法であって、
前記触感呈示部が触感を呈示するステップと、
その後、前記パネルに対する押圧に基づくデータに応じて押下パターンを判定するステップと、
を含む、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、触感呈示機能を向上でき、操作者に違和感を与えることなく適切に触感を呈示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子機器の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の圧電素子に関する具体的な部分回路図である。
【図３】図１の電子機器の実装構造の一例を示す図である。
【図４】圧電素子を触感呈示素子及び押圧検出素子として共用する場合の基本的な判定アルゴリズムを説明するための図である。
【図５】図４の基本的な判定アルゴリズムによる圧電素子の出力電圧の具体的変化を示す図である。
【図６】図４の基本的な判定アルゴリズムにおいて、圧電素子の電荷放電処理後の電圧値に基づいてリリース閾値電圧を設定した場合の圧電素子の出力電圧の具体的変化の一例を示す図である。
【図７】図１の押下／リリース判定部において算出するベクトルを説明する概要図である。
【図８】「ホールド」の押下パターンにおける圧電素子の出力電圧の変化を示す図である。
【図９】図１の押下／リリース判定部における押下パターン判定部分及びリリース閾値ベクトルの変更部分の具体的なソースコードの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器の概略構成を示すブロック図である。図１に示す電子機器１は、パネル１０、表示部２０、触感呈示部３０、記憶部４０、制御部５０を備える。制御部５０は、押下／リリース判定部５１、触感制御部５２を備える。
【００１４】
パネル１０は、通常は表示部２０の前面に配置され、表示部２０に表示されたオブジェクトに対する接触物（例えば、指またはスタイラスペン）による接触、または接触の解除を、パネル１０の操作面において検出する。また、パネル１０は、操作面に対する接触物の接触を検出し、検出した接触の位置に応じた信号を制御部５０に供給する。このパネル１０は、例えば抵抗膜方式、静電容量方式などの公知の方式で構成される。
【００１５】
表示部２０は、例えば、液晶表示パネル（ＬＣＤ）や有機ＥＬ表示パネルなどを用いて構成され、制御部５０により制御されて、文字、画像、映像などのオブジェクトを表示する。
【００１６】
触感呈示部３０は、例えば圧電素子３１により構成される。圧電素子３１は、パネル１０の操作面とは反対側の裏面に配設され、触感制御部５２から印加される駆動信号（駆動電圧）に応じて所定の振動パターンによる振動を発生させる。これにより、圧電素子３１は、タッチパネル１０の操作面に接触している接触物に対して所定の触感を呈示する。
【００１７】
また、パネル１０に対する押圧に基づいて圧電素子３１から得られる出力電圧（アナログデータ）は、押下／リリース判定部５１に供給される。つまり、本実施の形態に係る電子機器１は、圧電素子３１を触感呈示素子及び押圧検出素子（加速度センサとしての押圧検出素子。つまり、押圧が加わる速度又は加速度に応じて電圧を出力する素子）として共用している。
【００１８】
記憶部４０は、電子機器１の動作プログラムや各種の閾値を不揮発的に記憶するとともに、各種の演算結果等を不揮発的又は揮発的に記憶する。
【００１９】
制御部５０は、電子機器１の全体の動作を制御するもので、パネル１０から入力される情報に基づいて実行する処理を決定する。押下／リリース判定部５１は、パネル１０に対する押圧に基づく圧電素子３１の出力電圧を取得し、その取得した出力電圧に基づいて押下又はリリースを判定して、その判定結果を触感制御部５２に供給する。
【００２０】
触感制御部５２は、押下／リリース判定部５１からの判定結果に基づいて、圧電素子３１に所定の駆動信号を印加する。これにより、圧電素子３１は、パネル１０の操作面に接触している接触物に対して所定の触感を呈示する。
【００２１】
図２は、図１の圧電素子３１に関する具体的な部分回路図である。圧電素子３１の一方の電極（正極）及び他方の電極（負極）は、触感制御部５２に接続される。また、圧電素子３１の正極及び負極は、切替スイッチ６１，６２及びコンデンサ７１，７２を経てＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）８０に接続される。そして、ＡＤＣ８０の出力（押圧に基づくデータ（ＡＤＣ値、デジタルデータ））は押下／リリース判定部５１に入力される。
【００２２】
触感制御部５２は、ステップアップコンバータ５２１，５２２、正極電圧制御回路５２３及び負極電圧制御回路５２４を備える。ステップアップコンバータ５２１及び５２２は、入力電圧を昇圧して、所定の電圧を生成する。正極電圧制御回路５２３は、ステップアップコンバータ５２１で生成された電圧を入力して、制御部５０の制御のもとに正極用駆動信号を生成する。生成された正極用駆動信号は、圧電素子３１の正極に印加される。また、負極電圧制御回路５２４は、ステップアップコンバータ５２２で生成された電圧を入力して、制御部５０の制御のもとに負極用駆動信号を生成する。生成された負極用駆動信号は、圧電素子３１の負極に印加される。
【００２３】
そして、制御部５０は、圧電素子３１を押圧検出素子として機能させる場合、切替スイッチ６１，６２をオンとする。これにより、圧電素子３１の出力電圧は、コンデンサ７１，７２を経てＡＤＣ８０によりＡＤＣ値に変換されて、押下／リリース判定部５１に供給される。ここで、圧電素子３１の出力電圧は、直流成分がコンデンサ７１，７２によりカットされて、交流成分（変動分）のみがＡＤＣ８０に供給される。ＡＤＣ８０は、例えば１．５Ｖ程度の中間電位を有しており、この中間電位を基準値（基準電圧）としてＡＤＣ８０の入力側（コンデンサ７１，７２側）の電位が変動する。
【００２４】
また、制御部５０は、圧電素子３１を触感呈示素子として機能させる場合、切替スイッチ６１，６２をオフとして、圧電素子３１に印加される駆動信号がＡＤＣ８０に入力されないようにする。この状態で、制御部５０は、押下／リリース判定部５１による判定結果に応じて、触感制御部５２により、圧電素子３１の正極側に正極用駆動信号を印加し、圧電素子３１の負極側に負極用駆動信号を印加して、圧電素子３１を振動させる。
【００２５】
ここで、圧電素子３１に印加する正極用駆動信号及び負極用駆動信号は、圧電素子３１が脱分極状態にならないように、正極用駆動信号の最小電圧を負極用駆動信号の最大電圧以上とする。例えば、圧電素子３１の耐電圧が４０Ｖの場合、制御部５０は、中間電位を２０Ｖとして、触感制御部５２のステップアップコンバータ５２１により、例えば３．６Ｖの入力電圧を昇圧して４０Ｖの出力電圧を生成させ、ステップアップコンバータ５２２により、３．６Ｖの入力電圧を昇圧して２０Ｖの出力電圧を生成させる。
【００２６】
そして、制御部５０は、正極電圧制御回路５２３により、振幅が２０Ｖ〜４０Ｖで、周期が例えば１／２周期の正弦波の正極用駆動信号を生成させ、該生成された正極用駆動信号を圧電素子３１の正極に印加させる。また、制御部５０は、負極電圧制御回路５２４により、振幅が０Ｖ〜２０Ｖの１／２周期の逆位相の正弦波の負極用駆動信号を生成させて、該生成された負極用駆動信号を圧電素子３１の負極に印加させる。これにより、圧電素子３１は、パネル１０の操作面に接触している接触物に対して所定の触感を呈示する。なお、触感制御部５２は、圧電素子３１が脱分極を発生しない範囲内であれば、正極に対して負極よりも低い電圧を印加することも可能である。
【００２７】
図３は、図１に示した電子機器１の実装構造の一例を示すものである。図３（ａ）は外観斜視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線概略断面図である。図３（ｃ）は要部平面図である。図３に例示する電子機器１は、いわゆるスマートフォンと称されるものである。表示部２０は、筐体１１内に収納保持される。表示部２０上には、弾性部材からなるインシュレータ１２を介して、パネル１０が保持される。パネル１０は、図３（ｃ）に仮想線で示す表示部２０の表示領域Ａから外れた４隅に配設したインシュレータ１２を介して表示部２０上に保持される。
【００２８】
また、筐体１１には、表示部２０の表示領域から外れたパネル１０の表面領域を覆うようにアッパカバー１３が設けられる。アッパカバー１３とパネル１０との間には、弾性部材からなるインシュレータ１４が配設される。
【００２９】
なお、図３に示すパネル１０は、操作面（表面）１０ａを有する表面部材が、例えば透明フィルムやガラスで構成され、裏面１０ｂを有する裏面部材がガラスやアクリルで構成されている。パネル１０は、操作面１０ａが押圧されると、押圧部分が押圧力に応じて微少量撓む（歪む）、または構造体そのものが微少量撓む構造のものが用いられる。
【００３０】
パネル１０の裏面１０ｂ上には、対向する２つの辺の近傍に、パネル１０を振動させるための圧電振動子３１がそれぞれ接着などにより設けられる。２個の圧電振動子３１は並列に、又は独立して駆動される。これにより、パネル１０が振動して、操作面１０ａが振動する。なお、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示した筐体１１、アッパカバー１３及びインシュレータ１４の図示を省略している。
【００３１】
ここで、パネル１０に対する接触物の押下／リリースの判定アルゴリズムについて検討する。図４は、圧電素子３１を触感呈示素子及び押圧検出素子として共用する場合の基本的な判定アルゴリズムを説明するための図である。図４（ａ）は圧電素子３１の放電タイミングを示すタイミングチャートである。図４（ｂ）は圧電素子３１の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。図４（ｃ）はＡＤＣ８０の入力側に供給される圧電素子３１の出力電圧を示す図である。この判定アルゴリズムでは、先ず、制御部５０は、圧電素子３１を押圧検出素子として機能させる。そして、押下／リリース判定部５１において、操作者によるパネル１０への接触物の押圧に基づく圧電素子３１の出力電圧が閾値電圧（Ｒ０）に達して押下と判定されると、制御部５０は圧電素子３１を触感呈示素子として機能させる。これにより触感制御部５２は、圧電素子３１を駆動して、操作者に触感を呈示する。そして、圧電素子３１の駆動後、制御部５０は、圧電素子３１の出力電圧を基準電圧に戻すために、圧電素子３１の電荷を放電回路にて放電する処理を実行（電荷放電処理）する。
【００３２】
その後、制御部５０は、圧電素子３１を押圧検出素子として機能させる。そして、操作者がパネル１０から接触物を離す動作（リリース）により、圧電素子３１の出力電圧は、基準電圧からマイナス方向へと変化する。押下／リリース判定部５１において、圧電素子３１の出力電圧が、閾値電圧（Ｒ１）に達してリリースと判定されると、制御部５０は、圧電素子３１を触感呈示素子として機能させて、触感制御部５２により圧電素子３１を駆動させる。これにより、圧電素子３１は操作者に触感を呈示する。そして、圧電素子３１の駆動後、制御部５０は、圧電素子３１の出力電圧を基準電圧に戻すために、圧電素子３１の電荷放電処理を実行して、次の判定動作に備える。
【００３３】
図５は、図４に示した基本的な判定アルゴリズムによる圧電素子３１の出力電圧の具体的変化を示す図である。ここでは、基準電圧を１．６Ｖとしている。基本的な判定アルゴリズムでは、例えば、押下したことを判定するための閾値電圧（以下、押下閾値電圧）と、リリースしたことを判定するための閾値電圧（以下、リリース閾値電圧）とをそれぞれ設定する。そして、押下／リリース判定部５１は、取得した出力電圧値（ＡＤＣ値）が押下閾値電圧（データ閾値）を上回っていれば押下と判定し、リリース閾値電圧（データ閾値）を下回っていればリリースと判定する。この場合、リリース閾値電圧は、基準電圧より低く設定されることが想定される。
【００３４】
ところが、圧電素子３１は、押圧検出素子として機能する場合、押下の加速度（押圧加速度）を検出することになる。この場合、圧電素子３１の撓み具合に変化がないと、圧電素子３１は、撓みによって蓄積された電荷を自然放電するという特徴を有している。そのため、指等の接触物をパネル１０からリリースする際に、接触物を素早くパネル１０から離すのではなく、ゆっくり離す、いわゆる「ゆっくり離し」の押下パターンの場合は、圧電素子３１から基準電圧よりも低い電圧が検出されない場合がある。その結果、出力電圧がリリース閾値電圧に達する前に接触物がパネル１０から離れていても、押下状態が維持されたままであると判定される場合がある。
【００３５】
このような不都合を解決する方法として、リリース閾値電圧を、圧電素子３１の電荷放電処理後（触感呈示部が触感を呈示した後）の電圧値に基づいて設定することが想定される。このようにすれば、接触物をパネル１０からゆっくり離した場合でも、リリースを判定することが可能である。図６は、この場合の圧電素子３１の出力電圧の具体的変化の一例を示す図である。図６では、リリース閾値電圧が基準電圧よりも高く設定された場合を例示しているが、基準電圧よりも低く設定される場合もある。なお、ここでは、基準電圧を１．５Ｖとしている。なお、図６では、後述するように、押圧／リリース判定部５１は、取得した出力電圧値がリリース閾値電圧を下回り、かつ、出力した出力電圧値の変化量（マイナスの変化量）の絶対値がリリース閾値ベクトルの絶対値（変化量閾値）を満たす（上回る）と、「リリース」と判定している。
【００３６】
また、発明者らは、鋭意実験検討することにより、押下／リリースにおいて、圧電素子３１の出力電圧は、図６に示した波形を毎回取るのではなく、操作者の押下状況等によって、毎回波形が大きく変動することを見出した。例えば、発明者らは、電荷放電処理後に初めて検出される電圧値や電荷放電処理後に検出される電圧の変化量、変化の向き（プラスの変化、又は、マイナスの変化）が、電荷放電処理の毎に異なるものになることを見出した。そのため、押下／リリースの正確な判定が困難になる場合がある。
【００３７】
そこで、本実施の形態に係る電子機器１においては、リリース閾値電圧だけでなく、押下閾値電圧も圧電素子３１の電荷放電処理後の電圧値（押下／リリース判定部５１によって取得されるＡＤＣ値）に基づいて設定する。押下閾値電圧（複数の押下閾値電圧を設け、パネル１０に対する押圧が大きくなるに従い、複数の押下閾値電圧に基づき複数段階の入力を受け付けることが可能な場合は、例えば、２段階目の押圧閾値電圧）は、例えば、触感呈示動作が所定時間以上実行されず、出力電圧が基準値にあれば、基準値より所定電圧高い初期閾値電圧に設定される。また、触感呈示動作が実行された場合は、押下閾値電圧は、直前の触感呈示後から所定時間内では、当該所定時間内における出力電圧に基づいて設定する。この場合、例えば、押下閾値電圧は、触感呈示部が触感を呈示してから（触感呈示処理を開始してから、又は触感呈示処理を終了してから）、又は電荷放電処理をしてから（電荷放電処理を開始してから、又は電荷放電処理を終了してから）、特定時間経過した時点の出力電圧に所定電圧を加えた値に設定される。なお、この場合、当該特定時間が経過する前には、押下閾値電圧は設定されず、押下／リリース判定部５１によってどのようなＡＤＣ値が取得されようとも、「押下」と判定しないようにしてもよい。また、押下閾値電圧は、例えば、直前の押下に対する触感呈示後（又は触感呈示後の電荷放電処理後）の出力電圧（押下／リリース判定部５１により初めて検出される出力電圧（ＡＤＣ値））に基づいて、当該出力電圧より所定電圧高い電圧値に設定されてもよい。
【００３８】
次に、リリース閾値電圧は、例えば、触感呈示部が触感を呈示してから（触感呈示処理を開始してから、又は触感呈示処理を終了してから）、又は電荷放電処理をしてから（電荷放電処理を開始してから、又は電荷放電処理を終了してから）、特定時間経過した時点の出力電圧に所定電圧を減じた値に設定される。また、リリース閾値電圧は、直前の触感呈示後（又は触感呈示後の電荷放電処理後）の出力電圧（押下／リリース判定部５１により初めて検出される出力電圧値（ＡＤＣ値））に基づいて、当該出力電圧より所定電圧低い電圧値に設定されてもよい。このように、押下閾値電圧及びリリース閾値電圧は、触感呈示部が触感呈示するごとに変更して設定される。
【００３９】
なお、上述したとおり、圧電素子３１は、撓みによって蓄積された電荷を自然放電する特徴を有しているため、接触物がパネル１０を押下した後、パネル１０から離されたとしても、圧電素子３１から基準電圧よりも低い出力電圧が検出されない場合がある。よって、リリース閾値電圧が、上述したとおり、上記特定時間経過した時点等の出力電圧に所定電圧を減じた値に設定すると、基準電圧よりも低い電圧になる場合には、予め定められた電圧（例えば、基準電圧よりも所定電圧高い電圧）に設定してもよい。
【００４０】
なお、上述したとおり、押下／リリースにおいて、圧電素子３１の出力電圧は、図６に示した波形を毎回取るのではなく、操作者の押下状況等によって、毎回波形が大きく変動する。よって、電子機器１は、操作者の意図せず圧電素子３１の出力電圧が押下閾値電圧を上回る、またはリリース閾値電圧を下回るというおそれを低減させるために、電荷放電処理後（触感呈示後）の出力電圧の変化量に基づいて、押下閾値電圧及びリリース閾値電圧を設定してもよい。例えば、押下閾値電圧が、前記特定時間経過した時点の出力電圧に所定電圧を加えた値に設定される場合、電荷放電処理後の出力電圧の変化量の絶対値が大きい場合には当該所定電圧を大きな値とし、電荷放電処理後の出力電圧の変化量の絶対値が小さい場合に当該所定電圧を小さな値としてもよい。同様に、リリース閾値電圧が、前記特定時間経過した時点の出力電圧に所定電圧を減じた値に設定される場合、電荷放電処理後の出力電圧の変化量の絶対値が大きい場合には、当該所定電圧を大きな値とし、電荷放電処理後の出力電圧の変化量の絶対値が小さい場合には、当該所定電圧を小さな値としてもよい。
【００４１】
更に、本実施の形態に係る電子機器１においては、押下閾値電圧及びリリース閾値電圧のみ、つまり、圧電素子３１の出力電圧値に直接対応する固定の閾値電圧（データ閾値）のみを用いるのではなく、出力電圧の変化に対応する閾値ベクトルも用いる。そのため、押下／リリース判定部５１では、ＡＤＣ８０からのＡＤＣ値を取得するとともに、取得されるＡＤＣ値から、図７に概要図を示すように、ＡＤＣ値の時間的な変化量及び該変化量の極性を示すベクトルを算出する。
【００４２】
そして、押下／リリース判定部５１は、取得したＡＤＣ値と記憶部４０に記憶されているデータ閾値である押下閾値電圧及びリリース閾値電圧とを比較すると共に、算出したベクトルと記憶部４０に記憶されている押下閾値ベクトル及びリリース閾値ベクトルとを比較する。
【００４３】
その結果、算出したベクトルが、変化量の増加を示すプラス方向ベクトルで、その絶対値（変化量）が押下閾値ベクトルの絶対値（変化量閾値）を、例えば２ｍｓ毎に行われる押下／リリース判定処理において所定回数満たし（例えば、プラス方向ベクトルの絶対値が押下閾値ベクトルの絶対値より大きい場合、満たすと判定される。）、かつ、取得したＡＤＣ値が押下閾値電圧を満たした場合、押下／リリース判定部５１は、「押下」と判定する。また、算出したベクトルが、変化量の減少を示すマイナス方向ベクトルで、その絶対値（変化量）がリリース閾値ベクトルの絶対値（変化量閾値）を、例えば２ｍｓ毎に行われる押下／リリース判定処理において所定回数満たし（例えば、マイナス方向ベクトルの絶対値がリリース閾値ベクトルの絶対値より大きい場合、満たすと判定される。）、かつ、取得したＡＤＣ値がリリース閾値電圧を満たした場合、押下／リリース判定部５１は、「リリース」と判定する。この押下／リリース判定部５１での押下／リリースの判定結果は、触感制御部５２に供給される。
【００４４】
ここで、押下／リリース判定部５１によるベクトルの算出及び押下／リリース判定処理は、例えば、４０μｓ程度の間にＡＤＣ値を１０回取得してそれらの平均値を算出し、その平均値を用いて、例えば２ｍｓ毎に実行される。また、押下判定に用いる押下閾値ベクトルの絶対値は、リリース判定に用いるリリース閾値ベクトルの絶対値よりも大きく設定される。つまり、押下の際は、力を入れ続ければ物理的に不可能になるまでＡＤＣ値は上昇し続けるが、リリースの際は接触物を離すと、それ以上はＡＤＣ値を下降させることは不可能である。そのため、リリース閾値ベクトルの絶対値を、押下閾値ベクトルの絶対値と同じ値にすると、リリース残り（接触物を離しても、リリース振動がでない現象）が発生し易くなる。そこで、リリース閾値ベクトルは、条件を緩くして（例えば、押下閾値ベクトルの絶対値よりリリース閾値ベクトルの絶対値を小さくする）、リリースを判定し易いようにしている。また、リリース閾値ベクトルは、リリース閾値電圧が基準値に近い値に設定された場合は、基準値から遠い値に設定された場合と比較して絶対値を小さくして、リリースを判定し易いようにしてもよい。
【００４５】
また、押下閾値ベクトルは、押下閾値電圧が基準値から遠い値に設定された場合は、基準値から近い値に設定された場合と比較して絶対値を小さくしてもよい。圧電素子３１は、押圧されて歪むことにより電圧を出力するものであるが、圧電素子３１が歪む量が大きくなるにつれて、弾性力が大きくなり歪みにくくなってしまう。したがって、圧電素子３１においては、歪み量が多くなり出力電圧が大きい場合には、更に出力電圧を変化させるには、出力電圧が小さい場合と比べて大きな力が必要となってしまう。したがって、上述したとおり、押下閾値ベクトルを押下閾値電圧が基準値から遠い値に設定された場合は、基準値から近い値に設定された場合と比較して絶対値を小さくすることにより、押下閾値電圧が基準値から遠い値であったとしても、近い値であったとしても、ユーザは操作性よく操作することができる。
【００４６】
また、押下／リリース判定部５１が、上述のように、所定時間間隔ごと押下／リリース判定処理を行い、圧電素子３１の出力電圧（ＡＤＣ値）のベクトルの絶対値が押下／リリース閾値ベクトルの絶対値より大きいと所定の回数連続して判定した場合、「押下／リリース」と判定するような場合、押下／リリース閾値ベクトルの絶対値は、押下／リリース判定処理を行うごとに徐々に小さくしていってもよい。圧電素子３１は、撓みによって蓄積された電荷を自然放電するという特徴を有しているので、撓んだ状態を維持していたとしても出力電圧は時間の経過に従って小さくなる。このように時間の経過とともに出力電圧が小さくなることを考慮して、押下／リリース閾値ベクトルの絶対値は、押下／リリース判定処理を行うごとに徐々に小さくしていくとよい。
【００４７】
触感制御部５２では、押下／リリース判定部５１からの判定結果に応じて、圧電素子３１に所定の駆動信号を印加する。これにより、パネル１０を押圧している操作者に触感が呈示される。
【００４８】
ところで、ＡＤＣ８０によって検出される圧電素子３１の出力電圧は、ＡＤＣ８０の入力側に接続されるコンデンサ７１，７２の容量に依存する。容量が小さい場合（例えば、１μＦの場合）は、容量が大きい場合（例えば、１０μＦの場合）と比べて、時定数が小さくなり、基準電圧に戻る時間が短くなる。本実施の形態に係る電子機器１は、コンデンサ７１，７２の容量が、例えば１μＦと小さいものとする。
【００４９】
この場合、パネル１０の押下パターンが、例えば「ホールド」であると、圧電素子３１の出力電圧は、例えば、図８に示すように変化する。なお、「ホールド」とは、パネル１０の押下後、直ぐに接触物をリリースする「通常押下／リリース」の押下パターンではなく、パネル１０を暫く押したままの状態を維持した後、リリースを行う、いわゆる長押しと称される押下パターンである。なお、図８では、便宜上、出力電圧をＡＤＣ８０によるＡＤＣ値として縦軸に表している。ＡＤＣ値は、最小で「０」、最大で「６５５２０」であり、基準値（基準電圧１．５Ｖ）は、中央の「３２７６０」近辺である。
【００５０】
図８から明らかなように、押下パターンが「ホールド」の場合、押下振動後に押下力を維持し続けてもＡＤＣ値は急激に下降し、２秒程度で基準値付近に戻る。その後、リリース動作を行うと、基準値以下に下降する。このように、「ホールド」では、押下力を維持していてもＡＤＣ値が基準値に素早く戻るため、誤判定の原因となる。
【００５１】
そこで、本実施の形態に係る電子機器１においては、触感呈示部３０が触感を呈示した後、更に、押下／リリース判定部５１において、取得されるＡＤＣ値の最大値に応じて押下パターンを判定する。具体的には、例えば、押下振動後、圧電素子３１の電荷を放電して出力電圧の検出を開始した時点から、４００ｍｓ経過後のＡＤＣ値が、パターン判定閾値以上の場合は、「ホールド」と判定する。また、パターン判定閾値は、ＡＤＣ値の最大値（最初の極大値）に応じて変更する。ここで、ＡＤＣ値の最大値は、触感呈示後（電荷放電処理後）の最初の極大値である。また、パターン判定閾値は、この最初の極大値が大きい場合は、小さい場合と比較して大きな値を設定するとよい。また、パターン判定閾値は、触感呈示後（電荷放電処理後）の最初の極大値が検出されるまでは、設定されないようにしてもよい。このように処理することにより、触感呈示後すぐにパターン判定閾値を下回った状態になり、「ホールド」ではないと誤って判定されるおそれを低減することができる。なお、パターン判定閾値を、触感呈示後（電荷放電処理後）の最初の極大値に基づかせる理由は以下のとおりである。すなわち、発明者らは、特に、押下／リリース判定部５１において「押下」と判定されて、触感呈示部３０により触感を呈示し、電荷放電処理後に検出される出力電圧は、一旦増加する傾向があることを見出した。したがって、発明者らは、このような傾向があることを考慮しつつ、この傾向を的確に利用するために、上述のとおりパターン判定閾値を設定することとした。
【００５２】
また、強い押下力で押下し、ホールドした場合、ＡＤＣ値が大きく下がるため、「リリース」と誤判定されるおそれがある。そのため、押下／リリース判定部５１は、「ホールド」と判定すると、その際のＡＤＣ値の最大値に応じて、最大値が大きいほど、リリース閾値ベクトルの絶対値を通常よりも大きく変更する。これにより、急激な電圧低下を「リリース」と誤判定しないようにしている。また、「ホールド」と判定された場合は、「ホールド」と判定されなかった場合と比較して、リリース閾値ベクトルの絶対値をより大きくするので、「ホールド」と判定された場合は、ホールド状態を維持しやすく、また、「ホールド」と判定されなかった場合は、リリースを的確に判定することができる。
【００５３】
図９は、この場合の押下／リリース判定部５１における押下パターン判定部分及びリリース閾値ベクトル変更部分の具体的なソースコードの一例を示す図である。図９に示す変数は、以下の通りである。
「update_times」・・・触感呈示後から押下／リリース判定を行った回数。押下／リリース判定は、２ｍｓに一回行われる。
「down_thresh」・・・マイナス方向ベクトルが連続で何回検出されたらリリースとみなすかを決定する値。
「peek_ave_power」・・・ＡＤＣ値の最大値。
「ave_power」・・・今回のベクトル判定で取得したＡＤＣ値。
「rel_vect」・・・リリース閾値ベクトルの絶対値。
【００５４】
図９において、「peek_ave_power > 50000 && ave_power > 35000」は、ＡＤＣ値の最大値が「５００００」を超える場合は、パターン判定閾値が「３５０００」であることを示している。また、リリース閾値ベクトルの絶対値は、ＡＤＣ値の最大値が大きいほど、大きい値に変更されることを示している。なお、図９に示すような押下／リリースの判定処理は、リリースを行う際に接触物をパネル１０から素早く離すのではなく、ゆっくりと離す「ゆっくり離し」の押下パターンの場合にも同様に行われることになる。
【００５５】
以上のように本実施の形態に係る電子機器１によると、圧電素子３１の出力電圧（ＡＤＣ値）に基づいて押下パターンを判定するので、押下パターンに応じて触感を呈示する押下／リリースを確実に判定することができる。これにより、触感呈示機能を向上でき、操作者に違和感を与えることなく適切に触感を呈示することができる。また、押下パターンを判定する際のパターン判定閾値を、ＡＤＣ値の最大値に応じて変更するので、押下／リリースをより正確に判定することができる。
【００５６】
しかも、本実施の形態に係る電子機器１においては、「ホールド」や「ゆっくり離し」の押下パターンにおいて、ＡＤＣ値の最大値に応じてリリース閾値ベクトルの絶対値を変更するので、押下／リリースをさらに正確に判定することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、押下／リリース判定部５１によるＡＤＣ値と閾値電圧との比較において、ＡＤＣ値が押下閾値電圧を満たすとは、ＡＤＣ値が押下閾値電圧に達した際であってもよいし、ＡＤＣ値が押下閾値電圧を超えた際でもよいし、押下／リリース判定部５１により押下閾値電圧が検出された際でもよい。また、ＡＤＣ値がリリース閾値電圧を満たすとは、ＡＤＣ値がリリース閾値電圧に達した際であってもよいし、ＡＤＣ値がリリース押下閾値電圧を下回った際でもよいし、押下／リリース判定部５１によりリリース閾値電圧が検出された際でもよい。同様に、ベクトルが閾値ベクトルを満たした際とは、ベクトルの絶対値が閾値ベクトルの絶対値に達した際であってもよいし、ベクトルの絶対値が閾値ベクトルの絶対値を超えた際でもよいし、押下／リリース判定部５１により閾値ベクトルが算出された際でもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、閾値電圧及び閾値ベクトルを用いて押下／リリースを判定するようにしたが、押下／リリースの判定処理は、閾値電圧を用いることなく、閾値ベクトルのみを用いて行うようにしてもよい。
【００５９】
また、パネル１０及び表示部２０は、両機能を共通の基板に持たせるなどにより、一体化された装置によって構成されてもよい。このような装置の構成の一例としては、液晶パネルが有するマトリクス状配列の画素電極群に、フォトダイオードなどの複数の光電変換素子を規則的に混在させたものがある。かかる装置は、液晶パネル構造によって画像を表示する一方で、パネル表面の所望位置をタッチ入力するペンの先端で液晶表示用のバックライトの光を反射し、その反射光を周辺の光電変換素子が受光することにより、タッチ位置を検出することができる。
【００６０】
さらに、上述した実施の形態では、パネル１０を用いて操作面１０ａに対する接触を検出したが、圧電素子３１の出力電圧が、所定の押圧荷重に対応する基準電圧を満たした場合に、接触がなされたものと判定することもできる。
【００６１】
また、パネル１０に対する押圧に基づくデータを取得する押圧検出素子は、触感呈示素子と共用することなく、独立して設けることもできる。したがって、この場合は、押圧検出素子として、圧電素子や歪ゲージを用いて出力電圧のベクトルを検出したり、パネル１０の接触面積のベクトルを検出したり、することもできる。また、触感呈示素子として、振動モータ（偏心モータ）を用い、該振動モータを振動させることにより、パネル１０のタッチ面１０ａを間接的に振動させるように構成することもできる。
【００６２】
また、上述した実施の形態では、基準値（基準電圧）を１．５Ｖ又は１．６Ｖとして説示したが、本発明はこれに限定されず、基準値は０Ｖであってもよい。また、上述した実施の形態では、押圧に基づくデータとして、デジタルデータであるＡＤＣ値を用いて説示したが、本発明はこれに限定されず、押圧に基づくデータは、アナログデータである出力電圧であってもよく、本発明に係る処理は、データ閾値も含めてすべてアナログデータで処理を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  電子機器
１０  パネル
２０  表示部
３０  触感呈示部
３１  圧電素子
４０  記憶部
５０  制御部
５１  押下／リリース判定部
５２  触感制御部
６１，６２  切替スイッチ
７１，７２  コンデンサ
８０  ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）
５２１，５２２  ステップアップコンバータ
５２３  正極電圧制御回路
５２４  負極電圧制御回路
【図１】
2013105517.tif 000003
【図２】
2013105517.tif 000004
【図３】
2013105517.tif 000005
【図４】
2013105517.tif 000006
【図５】
2013105517.tif 000007
【図６】
2013105517.tif 000008
【図７】
2013105517.tif 000009
【図８】
2013105517.tif 000010
【図９】
2013105517.tif 000011
【国際調査報告】
2013105517.tif 000012
2013105517.tif 000013
2013105517.tif 000014