(57)【要約】【課題】振動を付与して触覚呈示を行なう際のオン、オフ切替え時の振動音を低減する操作入力装置を提供する。【解決手段】操作入力装置１は、タッチ入力操作の操作面を有する操作部であるタッチパッド３と、タッチパッド３に触覚呈示のための振動を付与する加振部である圧電素子４と、圧電素子４により振動が付与されることによりタッチパッド３を所定の振動条件で振動可能に支持する筐体２と、圧電素子４を所定の振動波形で駆動する駆動信号を生成する制御部である操作入力ＥＣＵ１０と、を有し、操作入力ＥＣＵ１０は、所定の振動条件である所定の共振周波数ｆｎで振動オンとすると共に所定の共振周波数ｆｎ以上の周波数ｆｓで振動オフとする制御信号を生成し、振動オンの制御信号と振動オフの制御信号を切替えることによりタッチパッド３の振動オンと振動オフを切替えるように構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ入力操作の操作部と、
前記操作部に触覚呈示のための振動を付与する加振部と、
前記加振部により振動が付与されることにより前記操作部を所定の振動条件で振動可能に支持する筐体と、
前記加振部を所定の振動波形で駆動する駆動信号を生成する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記所定の振動条件である所定の共振周波数ｆｎで振動オンとすると共に前記所定の共振周波数ｆｎ以上の周波数ｆｓで振動オフとする制御信号（第１高周波数信号という、以下同じ。）、又は、前記共振周波数ｆｎで振動オンとすると共に可聴域より大きく前記共振周波数ｆｎ以下の周波数ｆｄで振動オフとする制御信号（第２高周波数信号という、以下同じ。）を生成し、前記振動オンの制御信号と前記振動オフの制御信号を切替えることにより前記操作部の振動オンと振動オフを切替えることを特徴とする操作入力装置。
【請求項２】
前記第１高周波数信号は、前記所定の共振周波数ｆｎと前記所定の共振周波数の次の高次振動モードの共振周波数ｆｎ＋１との間の周波数ｆｓに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記所定の共振周波数ｆｎは、超音波帯の周波数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、前記第１高周波数信号の周波数ｆｓを前記共振周波数ｆｎに周波数変調制御し、振動オンから振動オフに切替えるときは、前記共振周波数ｆｎを前記第１高周波数信号の周波数ｆｓに周波数変調制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、前記第１高周波数信号の周波数ｆｓから前記共振周波数ｆｎに周波数をスイープ制御し、振動オンから振動オフに切替えるときは、前記共振周波数ｆｎを前記第１高周波数信号の周波数ｆｓにスイープ制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、この切替えの前に、前記共振周波数ｆｎ又は前記第１高周波数信号の周波数ｆｓと異なる周波数に設定される移行区間を介して切替え、また、振動オンから振動オフに切替えるときは、この切替えの後に、前記共振周波数ｆｎ又は前記第１高周波数信号の周波数ｆｓと異なる周波数に設定される移行区間を介して切替えられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記移行区間は、前記共振周波数ｆｎ及び前記第１高周波数信号の周波数ｆｓとの間の１又は複数の周波数に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の操作入力装置。
【請求項８】
前記移行区間は、前記共振周波数ｆｎから前記第１高周波数信号への周波数ｆｓ、又は、前記第１高周波数信号の周波数ｆｓから前記共振周波数ｆｎへのスイープ周波数に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の操作入力装置。
【請求項９】
振動オンと振動オフの切替え時の前記振動波形は、連続であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項１０】
前記第２高周波数信号は、前記所定の共振周波数ｆｎと前記所定の共振周波数より低い振動モードの共振周波数ｆｎ-１との間の周波数ｆｄに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項１１】
前記所定の共振周波数ｆｎは、超音波帯の周波数であることを特徴とする請求項１０に記載の操作入力装置。
【請求項１２】
前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、前記第２高周波数信号の周波数ｆｄを前記共振周波数ｆｎに周波数変調制御し、振動オンから振動オフに切替えるときは、前記共振周波数ｆｎを前記第２高周波数信号の周波数ｆｄに周波数変調制御することを特徴とする請求項１、１０、又は１１のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項１３】
前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、前記第２高周波数信号の周波数ｆｄから前記共振周波数ｆｎに周波数をスイープ制御し、振動オンから振動オフに切替えるときは、前記共振周波数ｆｎを前記第２高周波数信号の周波数ｆｄにスイープ制御することを特徴とする請求項１、１０、又は１１のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項１４】
前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、この切替えの前に、前記共振周波数ｆｎ又は前記第２高周波数信号の周波数ｆｄと異なる周波数に設定される移行区間を介して切替え、また、振動オンから振動オフに切替えるときは、この切替えの後に、前記共振周波数ｆｎ又は前記第２高周波数信号の周波数ｆｄと異なる周波数に設定される移行区間を介して切替えられることを特徴とする請求項１、１０、又は１１のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項１５】
前記移行区間は、前記共振周波数ｆｎ及び前記第２高周波数信号の周波数ｆｄとの間の１又は複数の周波数に設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の操作入力装置。
【請求項１６】
前記移行区間は、前記共振周波数ｆｎから前記第２高周波数信号への周波数ｆｄ、又は、前記第２高周波数信号の周波数ｆｄから前記共振周波数ｆｎへのスイープ周波数に設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の操作入力装置。
【請求項１７】
振動オンと振動オフの切替え時の前記振動波形は、連続であることを特徴とする請求項１０から１６のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作入力装置に関し、特に、触覚呈示機能を有する操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、タッチパッドを備え、タッチパッドに接触しているユーザの指先に振動を付与して触覚呈示を行なう操作入力装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１の操作入力装置は、駆動信号が圧電素子へ供給され、可動パネルユニットは、その駆動信号の波形に従って、可動パネルユニットの厚さ方向に沿って振動する。駆動信号は開始部、中間部、終了部を含んでいる。開始部は、駆動信号の大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する部分である。中間部は、開始部に続いて所定の周波数でその大きさが変化する部分である。終了部は、中間部に続いてその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る部分である。開始部および終了部の双方は、開始部および終了部の双方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈している。
【０００４】
また、特許文献２の操作入力装置は、駆動信号が圧電素子へ供給され、可動パネルユニットは、その駆動信号の波形に従って、可動パネルユニットの厚さ方向に沿って振動する。圧電素子駆動制御部から圧電素子に供給される駆動信号は、タッチパネルに接触しているユーザの指先に振動による触覚を発生させる第１の周波数を有する第１の波形と、可動パネルユニットから所定の音響を発生させる第１の周波数よりも高い値の第２の周波数を有する第２の波形との２つの波形を有している。
【０００５】
これらの操作入力装置によれば、タッチパッドから生じる音響ノイズを目立たなくさせることができ、使用感を高める上で有利になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２３４２９号公報
【特許文献２】特開２００８−１３００５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の入力装置は、振動オフ時の駆動電圧がゼロとされているので、振動オンとするときに、印加電圧がゼロから不連続に急激に立ち上がる。このため、瞬間的に矩形波と同等のものが圧電素子へ印加されるため、これにより振動音が発生する。立ち上がり、立ち下がりを緩やかにすると、可聴域の周波数帯を多く含むことになり、振動音の抑制効果は小さい。また、上記のような対策により、感触の鋭さを損ねるという問題もある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、振動を付与して触覚呈示を行なう際のオン、オフ切替え時の振動音を低減する操作入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本発明は、上記目的を達成するために、タッチ入力操作の操作部と、前記操作部に触覚呈示のための振動を付与する加振部と、前記加振部により振動が付与されることにより前記操作部を所定の振動条件で振動可能に支持する筐体と、前記加振部を所定の振動波形で駆動する駆動信号を生成する制御部と、を有し、前記制御部は、前記所定の振動条件である所定の共振周波数ｆｎで振動オンとすると共に前記所定の共振周波数ｆｎ以上の周波数ｆｓで振動オフとする制御信号（第１高周波数信号という、以下同じ。）、又は、前記共振周波数ｆｎで振動オンとすると共に可聴域より大きく前記共振周波数ｆｎ以下の周波数ｆｄで振動オフとする制御信号（第２高周波数信号という、以下同じ。）を生成し、前記振動オンの制御信号と前記振動オフの制御信号を切替えることにより前記操作部の振動オンと振動オフを切替えることを特徴とする操作入力装置を提供する。
【００１０】
［２］前記第１高周波数信号は、前記所定の共振周波数ｆｎと前記所定の共振周波数の次の高次振動モードの共振周波数ｆｎ＋１との間の周波数ｆｓに設定されていることを特徴とする上記［１］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１１】
［３］また、前記所定の共振周波数ｆｎは、超音波帯の周波数であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１２】
［４］また、前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、前記第１高周波数信号の周波数ｆｓを前記共振周波数ｆｎに周波数変調制御し、振動オンから振動オフに切替えるときは、前記共振周波数ｆｎを前記第１高周波数信号の周波数ｆｓに周波数変調制御することを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１３】
［５］また、前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、前記第１高周波数信号の周波数ｆｓから前記共振周波数ｆｎに周波数をスイープ制御し、振動オンから振動オフに切替えるときは、前記共振周波数ｆｎを前記第１高周波数信号の周波数ｆｓにスイープ制御することを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１４】
［６］また、前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、この切替えの前に、前記共振周波数ｆｎ又は前記第１高周波数信号の周波数ｆｓと異なる周波数に設定される移行区間を介して切替え、また、振動オンから振動オフに切替えるときは、この切替えの後に、前記共振周波数ｆｎ又は前記第１高周波数信号の周波数ｆｓと異なる周波数に設定される移行区間を介して切替えられることを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１５】
［７］また、前記移行区間は、前記共振周波数ｆｎ及び前記第１高周波数信号の周波数ｆｓと間の１又は複数の周波数に設定されていることを特徴とする上記［６］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１６】
［８］また、前記移行区間は、前記共振周波数ｆｎから前記第１高周波数信号への周波数ｆｓ、又は、前記第１高周波数信号の周波数ｆｓから前記共振周波数ｆｎへのスイープ周波数に設定されていることを特徴とする上記［６］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１７】
［９］また、振動オンと振動オフの切替え時の前記振動波形は、連続であることを特徴とする上記［１］から［８］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１８】
［１０］また、前記第２高周波数信号は、前記所定の共振周波数ｆｎと前記所定の共振周波数より低い振動モードの共振周波数ｆｎ-１との間の周波数ｆｄに設定されていることを特徴とする上記［１］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１９】
［１１］また、前記所定の共振周波数ｆｎは、超音波帯の周波数であることを特徴とする上記［１０］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００２０】
［１２］また、前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、前記第２高周波数信号の周波数ｆｄを前記共振周波数ｆｎに周波数変調制御し、振動オンから振動オフに切替えるときは、前記共振周波数ｆｎを前記第２高周波数信号の周波数ｆｄに周波数変調制御することを特徴とする上記［１］、［１０］、又は［１１］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【００２１】
［１３］また、前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、前記第２高周波数信号の周波数ｆｄから前記共振周波数ｆｎに周波数をスイープ制御し、振動オンから振動オフに切替えるときは、前記共振周波数ｆｎを前記第２高周波数信号の周波数ｆｄにスイープ制御することを特徴とする上記［１］、［１０］、又は［１１］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【００２２】
［１４］また、前記制御部は、振動オフから振動オンに切替えるときは、この切替えの前に、前記共振周波数ｆｎ又は前記第２高周波数信号の周波数ｆｄと異なる周波数に設定される移行区間を介して切替え、また、振動オンから振動オフに切替えるときは、この切替えの後に、前記共振周波数ｆｎ又は前記第２高周波数信号の周波数ｆｄと異なる周波数に設定される移行区間を介して切替えられることを特徴とする上記［１］、［１０］、又は［１１］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【００２３】
［１５］また、前記移行区間は、前記共振周波数ｆｎ及び前記第２高周波数信号の周波数ｆｄとの間の１又は複数の周波数に設定されていることを特徴とする上記［１４］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００２４】
［１６］また、前記移行区間は、前記共振周波数ｆｎから前記第２高周波数信号への周波数ｆｄ、又は、前記第２高周波数信号の周波数ｆｄから前記共振周波数ｆｎへのスイープ周波数に設定されていることを特徴とする上記［１４］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００２５】
［１７］また、振動オンと振動オフの切替え時の前記振動波形は、連続であることを特徴とする上記［１０］から［１６］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、振動を付与して触覚呈示を行なう際のオン、オフ切替え時の振動音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の外観斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ-Ａ断面を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の構成ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置を車載機器として適用した場合の一例を示すのもので、車内の外観斜視図である。
【図４】図４は、第１〜４の実施の形態に係る操作入力装置における、周波数ｆとゲインＧとの関係を示す周波数特性図であって、所定の共振周波数ｆｎを含む帯域の周波数特性図である。
【図５】図５（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図５（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【図６】図６（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図６（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【図７】図７（ａ）は、第３の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、振動オフと振動オンの切替え時に、振動オフ区間ＴＯＦＦ内に設けられる移行区間Ｔｔの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図７（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【図８】図８（ａ）は、第４の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、振動オフと振動オンの切替え時に、振動オフ区間ＴＯＦＦ内に設けられる移行区間Ｔｔの駆動電圧（スイープ信号）を示す電圧波形図であり、図８（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【図９】図９は、第５〜８の実施の形態に係る操作入力装置における、周波数ｆとゲインＧとの関係を示す周波数特性図であって、所定の共振周波数ｆｎを含む帯域の周波数特性図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第５の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図１０（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【図１１】図１１（ａ）は、第６の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図１１（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【図１２】図１２（ａ）は、第７の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、振動オフと振動オンの切替え時に、振動オフ区間ＴＯＦＦ内に設けられる移行区間Ｔｔの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図１２（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第８の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、振動オフと振動オンの切替え時に、振動オフ区間ＴＯＦＦ内に設けられる移行区間Ｔｔの駆動電圧（スイープ信号）を示す電圧波形図であり、図１３（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る操作入力装置１は、タッチパッド３の操作面３０を指等によりタッチして入力操作を行なうと共に、タッチ等の操作に対応してタッチパッド３に振動を付与することにより指等に振動呈示、および、超音波振動等の高周波振動におけるスクイーズ効果を活用した触覚呈示を行なうものである。
【００２９】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の外観斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ-Ａ断面を示す断面図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の構成ブロック図である。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る操作入力装置１は、タッチ入力操作の操作面を有する操作部であるタッチパッド３と、タッチパッド３に触覚呈示のための振動を付与する加振部である圧電素子４と、圧電素子４により振動が付与されることによりタッチパッド３を所定の振動条件で振動可能に支持する筐体２と、圧電素子４を所定の振動波形で駆動する駆動信号を生成する制御部である操作入力ＥＣＵ１０と、を有し、操作入力ＥＣＵ１０は、所定の振動条件である所定の共振周波数ｆｎで振動オンとする制御信号を生成すると共に所定の共振周波数ｆｎ以上の周波数ｆｓで振動オフとする制御信号（第１高周波数信号という、以下同じ。）を生成し、振動オンの制御信号と振動オフの制御信号を切替えることによりタッチパッド３の振動オンと振動オフを切替えるように構成されている。
【００３１】
操作入力装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、車両９の運転席と助手席の間に伸びるフロアコンソール９０に配置されている。この操作入力装置１は、一例として、車両９に搭載されるカーナビゲーション装置、空調装置、音楽及び映像再生装置等の電子機器と電磁気的に接続される。
【００３２】
操作入力装置１は、例えば、検出対象物としての操作者の体の一部（例えば、指）や専用のペンで操作面３０に触れることにより、触れた操作面３０上の位置を検出する。操作者は、例えば、操作面３０に操作を行うことにより、接続された電子機器の操作や文字の入力等を行うことが可能となる。また操作入力装置１は、操作面３０になされた操作に応じて振動による触覚フィードバックを操作者に与えるように構成されている。
【００３３】
（筐体２の構成）
筐体２は、一例として、上部が開放された箱形状を有している。この筐体２の上部には、矩形状の開口２５が設けられている。この開口２５から露出するタッチパッド３の面が、操作面３０となっている。
【００３４】
筐体２の内部２１には、例えば、上部の内壁から突出した突起により形成された凹部２２が対向して設けられている。この凹部２２には、例えば、図１（ｂ）に示すように、タッチパッド３の一方の縁部３１が弾性部材６０と弾性部材６１とに挟まれて挿入されると共に、他方の縁部３１が弾性部材６２と弾性部材６３とに挟まれて挿入されている。
【００３５】
弾性部材６０〜弾性部材６３は、一例として、樹脂材料又は金属材料で形成されている。この弾性部材６０〜弾性部材６３は、筐体２に対するタッチパッド３の振動の伝達を抑制するために設けられている。弾性部材６０〜弾性部材６３は、一例として、弾性ゴム、金属製のばねである。
【００３６】
（タッチパッド３の構成）
タッチパッド３は、例えば、図１（ｂ）に示すように、操作面３０の対向する一対の辺から突出する縁部３１が設けられている。この縁部３１は、操作面３０を囲むように形成されても良い。
【００３７】
このタッチパッド３は、例えば、駆動用の複数の駆動電極と、駆動電極との間の静電容量を読み出す複数の読出電極と、が操作面３０の下方に配置されている。タッチパッド３は、一例として、駆動された駆動電極と順次読み出しされる読出電極との間の容量値を数値化して検出信号Ｓ１として周期的に出力するように構成されている。
【００３８】
この検出信号Ｓ１は、例えば、駆動電極と読出電極の組み合せごとに出力される。操作入力ＥＣＵ１０は、この検出信号Ｓ１が閾値Ｓthを超えた場合、操作がなされたと判定する。
【００３９】
タッチパッド３の操作面３０には、直交座標系であるＸＹ座標が設定されている。Ｘ座標は、例えば、車両９の左右方向であり、Ｙ座標は、前後方向である。操作入力ＥＣＵ１０は、例えば、操作が検出された駆動電極と読出電極の組み合せと読み出した容量値に基づいた加重平均を用いて操作がなされたＸＹ座標系の座標を算出する。
【００４０】
なお、タッチパッド３は、静電容量式のタッチパッドに限定されず、抵抗膜方式、赤外線方式、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）方式等のタッチパネルを用いることが可能である。
【００４１】
（圧電素子４の構成）
圧電素子４は、例えば、板と、圧電素子と、を備えたモノモルフ型の圧電素子である。このモノモルフ型圧電素子とは、１枚の圧電素子だけで屈曲する構造の圧電素子である。なお、圧電素子４の変形例としては、２枚の圧電素子を板の両面に設けたバイモルフ型圧電素子であっても良い。また、圧電素子を複数枚積層した積層型圧電素子であっても良い。
【００４２】
板は、例えば、導電性を有するアルミニウム、ニッケル、銅、鉄等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。なお板は、例えば、合成樹脂等の非導電性材料を用いて形成されても良い。
【００４３】
圧電素子は、例えば、供給される電圧により、伸縮を行う。この伸縮により、板が屈曲し、この屈曲によって振動が発生する構造となっている。
【００４４】
圧電素子の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ乳酸等が用いられる。圧電素子は、例えば、金属板の両面に、上記の材料を用いて形成された膜が形成される単層バイモルフ型、金属板の一方面に、上記の材料を用いて形成された膜が形成される単層ユニモルフ型、金属板の一方面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層ユニモルフ型、金属板の両面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層バイモルフ型の圧電素子である。
【００４５】
この圧電素子４は、操作入力ＥＣＵ１０から出力される制御信号Ｓ２により振動する。図２に示すように、圧電素子４は、昇圧回路、アンプ等を備えた駆動回路５を介して駆動信号Ｓｄにより駆動される。なお、圧電素子４は、操作部であるタッチパッド３、又は、タッチパッド３と加振部である圧電素子４から構成される振動体を所定の共振周波数ｆｎで振動させる（振動オン）。この共振周波数ｆｎは、上記した振動体の共振周波数ｆｎに一致するように設定されているので、圧電素子４を共振周波数ｆｎで駆動することにより振動体は振動オンとなる。
【００４６】
一方、振動体の共振周波数ｆｎと異なる非共振周波数で圧電素子４を駆動しても、振動体はほとんど振動せず、振動オフとなる。振動オフの制御信号は、振動体の共振周波数ｆｎと異なる非共振周波数であればよいが、本実施の形態では、共振周波数ｆｎ以上の周波数ｆｓ（第１高周波数信号という、以下同じ。）に設定する。さらに、この第１高周波数信号は、共振周波数ｆｎと次の高次振動モードの共振周波数ｆｎ＋１との間の周波数ｆｓに設定されている。このように設定することにより、振動オン、オフ切替え時の振動音がより低減される。
【００４７】
また、共振周波数ｆｎは、超音波帯の周波数に設定されている。超音波とは、人間の耳には聞こえない高い振動数をもつ弾性振動波（音波）であり、例えば、２０ｋＨｚ以上の周波数帯域である。
【００４８】
（操作入力ＥＣＵ１０の構成）
操作入力ＥＣＵ１０は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ(Central Processing Unit)、半導体メモリであるＲＡＭ(Random Access Memory)及びＲＯＭ(Read Only Memory)等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、操作入力ＥＣＵ１０が動作するためのプログラムと、操作を検出するための閾値Ｓthと、が格納されている。また操作入力ＥＣＵ１０は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
【００４９】
ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果や検出した操作の履歴等を格納する記憶領域として用いられる。この操作の履歴とは、周期に応じて算出した座標を時系列に応じて記憶したものである。操作入力ＥＣＵ１０は、例えば、この操作の履歴と表示装置９１に表示される画像に応じて、選択決定時のダブルタップ等を判定し、振動による触覚フィードバックを呈示する。
【００５０】
操作入力ＥＣＵ１０は、タッチパッド３から取得した検出信号Ｓ１に基づく容量値と、閾値Ｓthと、を比較し、容量値が閾値Ｓthより大きい場合、操作がなされたと判定する。
【００５１】
また操作入力ＥＣＵ１０は、制御信号Ｓ２に基づいて圧電素子４を駆動する。具体的には、操作入力ＥＣＵ１０は、例えば、接続された電子機器から取得した表示情報Ｓ３に基づいて振動を呈示する領域に操作がなされた場合や選択決定がなされた場合等に、制御信号Ｓ２を生成して駆動回路５を介して駆動信号Ｓｄにより圧電素子４を駆動し、触覚フィードバックを予め定められた期間、操作者に与える。
【００５２】
この表示情報Ｓ３は、例えば、表示装置９１に表示される画像の情報である。操作入力ＥＣＵ１０は、この表示情報Ｓ３と、操作がなされた座標と、に基づいて振動による触覚フィードバックを呈示するか否かを判定する。
【００５３】
また操作入力ＥＣＵ１０は、操作が検出されると、座標の情報を含む操作情報Ｓ４を生成し、接続された電子機器に出力する。
【００５４】
従って操作入力ＥＣＵ１０は、電源が投入されると、接続された電子機器から表示情報Ｓ３を取得すると共に、周期的にタッチパッド３から検出信号Ｓ１を取得する。操作入力ＥＣＵ１０は、検出信号Ｓ１に基づく容量値と閾値Ｓthとを比較して操作の有無を判定する。操作入力ＥＣＵ１０は、操作が判定されると、座標を算出して操作情報Ｓ４を生成し、電子機器に出力する。また操作入力ＥＣＵ１０は、算出した座標と、表示情報Ｓ３とに基づいて触覚を呈示する場合は、制御信号Ｓ２を生成して駆動回路５を介して駆動信号Ｓｄにより圧電素子４を駆動すると共に、操作情報Ｓ４を生成して電子機器に出力する。
【００５５】
操作入力ＥＣＵ１０は、上記示したタッチパッド３の振動制御のために、オンオフ制御部１３、設定部１４、基準波形発生部１５、ＦＭ変調部１６、及び、スイープ信号発生部１７を備えている。
【００５６】
オンオフ制御部１３は、制御信号Ｓ２の振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの信号周波数を切替えることにより、振動体を共振させるか、共振させないかの切替えを制御するものである。
【００５７】
設定部１４は、共振周波数ｆｎの設定、第１高周波数信号（共振周波数ｆｎ以上の周波数ｆｓ）の設定、また、オンオフ切替え時の切替え方法（ステップ、スイープ等）を設定するものである。共振周波数ｆｎは、例えば、振動体の共振周波数であり、かつ、超音波帯の周波数である３０ｋＨｚに設定される。
【００５８】
基準波形発生部１５は、共振周波数ｆｎ（例えば、３０ｋＨｚ）の駆動波形である正弦波信号、第１高周波数信号（共振周波数ｆｎ以上の周波数ｆｓ、例えば、３５ｋＨｚ）の駆動波形である正弦波信号等を発生させるものである。なお、正弦波信号以外に、矩形波、台形波、鋸歯状波等であってもよい。
【００５９】
ＦＭ変調部１６は、共振周波数ｆｎから第１高周波数信号（周波数ｆｓ）に、または、第１高周波数信号（周波数ｆｓ）から共振周波数ｆｎに切替える制御を行なうものである。また、スイープ信号発生部１７は、スタート周波数である共振周波数ｆｎからストップ周波数である第１高周波数信号（周波数ｆｓ）に、または、第１高周波数信号（周波数ｆｓ）から共振周波数ｆｎに変化させる掃引機能を備えている。この掃引機能は、ステップ状やランプ状、また任意のパラメータでスイープする機能を備えている。また、共振周波数ｆｎ（振動オン状態）から第１高周波数信号（振動オフ状態）、又は、第１高周波数信号（振動オフ状態）から共振周波数ｆｎ（振動オン状態）への切替時は連続的である。すなわち、振動オンと振動オフの切替え時の振動波形は、連続である。
【００６０】
（第１の実施の形態の動作）
図４は、第１〜４の実施の形態に係る操作入力装置における、周波数ｆとゲインＧとの関係を示す周波数特性図であって、所定の共振周波数ｆｎを含む帯域の周波数特性図である。また、図５（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図５（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【００６１】
タッチパッド３、又は、タッチパッド３と加振部である圧電素子４から構成される振動体には、複数の共振モードがある。本実施の形態においてこの振動体を振動させる共振周波数をｆｎとすると、図４に示すように、共振周波数ｆｎよりも低い共振周波数をｆｎ−１、共振周波数ｆｎよりも高い共振周波数をｆｎ＋１として図示される。図４からわかるように、共振周波数ではノイズレベルに対してゲインが十分おおきいので、共振周波数ｆｎを振動オンの制御信号として振動体を加振することによりこの振動体を振動させることができる。すなわち、振動体を共振周波数ｆｎで加振することによりタッチパッド３を振動させることができる。
【００６２】
一方、共振周波数ｆｎから外れた非共振周波数で上記の振動体を加振しても振動させることができない。本実施の形態では、振動オフの制御信号である第１高周波数信号ｆｓを共振周波数ｆｎと次の高次振動モードの共振周波数ｆｎ＋１との間の非共振周波数に設定している。
【００６３】
図４で示すように、第１高周波数信号ｆｓ（振動オフの制御信号）から共振周波数ｆｎ（振動オンの制御信号）への切替え（矢印Ｂ方向）により振動オンとされ、共振周波数ｆｎ（振動オンの制御信号）から第１高周波数信号ｆｓ（振動オフの制御信号）への切替え（矢印Ｂ方向）により振動オフとされる。
【００６４】
図５（ａ）は、制御信号Ｓ２が、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの順に切替えられたときの駆動電圧Ｖｄを示す。まず、振動オフ区間ＴＯＦＦでは制御信号Ｓ２が振動オフの制御信号である第１高周波数信号ｆｓである。この振動オフ区間ＴＯＦＦでは、タッチパッド３、又は、タッチパッド３と圧電素子４から構成される振動体は共振しないので振動オフの状態である。次に、制御信号Ｓ２が時間ｔ１において共振周波数ｆｎに切替えられると振動オン区間ＴＯＮとなって、振動体が共振することにより振動オンの状態になる。次に、制御信号Ｓ２が時間ｔ２において第１高周波数信号ｆｓに切替えられると振動オフ区間ＴＯＦＦとなって、振動体は共振せず振動オフの状態になる。
【００６５】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応した操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す、変位波形図である。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）、振動オン区間ＴＯＮでは変位量Ｚ、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）となり、制御信号Ｓ２の切替えにより振動オンオフ制御が可能であることを示している。
【００６６】
ここで、図５（ａ）からわかるように、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オフから振動オンの切替え時ｔ１の振動波形は、連続である。同様に、振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オンから振動オフの切替え時ｔ２の振動波形は、連続である。
【００６７】
上記の駆動電圧Ｖｄの切替えは、操作入力ＥＣＵ１０のオンオフ制御部１３、及び、ＦＭ変調部１６において、基準波形発生部１５で発生させる駆動波形である正弦波信号の周波数を第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎに切替えることにより可能となる。
【００６８】
（第１の実施の形態の効果）
上記のような構成により、制御信号として共振周波数ｆｎと第１高周波数信号ｆｓを切替えることにより、振動オンと振動オフを切替えることが可能となる。この振動オンオフの切替え時において、印加電圧波形が連続しているので、切替え時の振動音が抑制される。また、第１高周波数信号ｆｓが共振周波数ｆｎよりも高周波側に設定されているので、可聴域の音（切替え音）が発生する可能性が極めて低いという効果を有する。以上から、振動を付与して触覚呈示を行なう際のオン、オフ切替え時の振動音を低減することができる。
【００６９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形を一定周波数ではなく、スイープ信号とするものであり、その他の構成、動作は第１の実施の形態と同様である。以下に、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。
【００７０】
図６（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図６（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【００７１】
図６（ａ）に示すように、まず、振動オフ区間ＴＯＦＦでは制御信号Ｓ２が振動オフの制御信号である第１高周波数信号ｆｓである。この振動オフ区間ＴＯＦＦでは、振動体は共振しないので振動オフの状態である。次に、振動オンに切替えるときに、第１高周波数信号ｆｓから共振周波数ｆｎに周波数をスイープしながら切替える。この周波数スイープにより制御信号Ｓ２が時間ｔ１において共振周波数ｆｎに切替えられると振動オン区間ＴＯＮとなって、振動体が共振することにより振動オンの状態になる。次に、振動オフに切替えるときに、共振周波数ｆｎから第１高周波数信号ｆｓに周波数をスイープしながら切替える。この周波数スイープにより制御信号Ｓ２が時間ｔ２において第１高周波数信号ｆｓに切替えられると振動オフ区間ＴＯＦＦとなって、振動体は共振せず振動オフの状態になる。
【００７２】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に対応した操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す、変位波形図である。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）、振動オン区間ＴＯＮでは変位量Ｚ、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）となり、制御信号Ｓ２の切替えにより振動オンオフ制御が可能であることを示している。
【００７３】
ここで、図６（ａ）からわかるように、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オフから振動オンの切替え時ｔ１の振動波形は、連続である。同様に、振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オンから振動オフの切替え時ｔ２の振動波形は、連続である。
【００７４】
上記の駆動電圧Ｖｄの切替えは、操作入力ＥＣＵ１０のオンオフ制御部１３、ＦＭ変調部１６、及び、スイープ信号発生部１７において、基準波形発生部１５で発生させる駆動波形である正弦波信号の周波数を第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎの間で周波数スイープしながら切替えることにより可能となる。
【００７５】
（第２の実施の形態の効果）
上記のような構成により、第１の実施の形態の効果に加えて以下のような効果を有する。すなわち、振動オンオフ制御において、共振周波数ｆｎと第１高周波数信号ｆｓに周波数スイープしながら切替えるので、切替え時の振動波形をより連続的にでき、切替え時の振動音をより抑制することができる。
【００７６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、別途、移行区間を設けるもので、その他の構成、動作は第１の実施の形態と同様である。以下に、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。
【００７７】
図７（ａ）は、第３の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、振動オフと振動オンの切替え時に、振動オフ区間ＴＯＦＦ内に設けられる移行区間Ｔｔの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図７（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【００７８】
図７（ａ）に示すように、まず、振動オフ区間ＴＯＦＦでは制御信号Ｓ２が振動オフの制御信号である第１高周波数信号ｆｓである。この振動オフ区間ＴＯＦＦでは、振動体は共振しないので振動オフの状態である。次に、振動オンに切替えるときには、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、時間ｔ０１から時間ｔ１に移行区間Ｔｔが設けられている。この移行区間Ｔｔにおける周波数は、第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎとの間の中間周波数ｆｍに設定されている。振動オフ区間ＴＯＦＦにおける時間ｔ０１において、第１高周波数信号ｆｓから移行区間Ｔｔでの中間周波数ｆｍに切替えられ、時間ｔ１において、中間周波数ｆｍから共振周波数ｆｎに周波数を切替える。制御信号Ｓ２が時間ｔ１において共振周波数ｆｎに切替えられると振動オン区間ＴＯＮとなって、振動体が共振することにより振動オンの状態になる。
【００７９】
次に、振動オフに切替えるときには、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、時間ｔ２から時間ｔ０２に移行区間Ｔｔが設けられている。この移行区間Ｔｔにおける周波数は、第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎとの間の中間周波数ｆｍに設定されている。振動オフ区間ＴＯＦＦにおける時間ｔ２において、共振周波数ｆｎから移行区間Ｔｔでの中間周波数ｆｍに切替えられ、時間ｔ０２において、中間周波数ｆｍから第１高周波数信号ｆｓに周波数を切替える。制御信号Ｓ２が時間ｔ２において非共振周波数である中間周波数ｆｍに切替えられると振動オフ区間ＴＯＦＦとなって、振動体が共振せず振動オフの状態になる。
【００８０】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に対応した操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す、変位波形図である。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）、振動オン区間ＴＯＮでは変位量Ｚ、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）となり、制御信号Ｓ２の切替えにより振動オンオフ制御が可能であることを示している。
【００８１】
ここで、図７（ａ）からわかるように、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オフから振動オンの切替え時ｔ１の振動波形は、連続である。同様に、振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オンから振動オフの切替え時ｔ２の振動波形は、連続である。また、同様に、振動オフ区間ＴＯＦＦと移行区間Ｔｔとの切替え時ｔ０１、ｔ０２の振動波形も連続である。
【００８２】
上記の駆動電圧Ｖｄの切替えは、操作入力ＥＣＵ１０のオンオフ制御部１３、及び、ＦＭ変調部１６において、基準波形発生部１５で発生させる駆動波形である正弦波信号の周波数を第１高周波数信号ｆｓ、共振周波数ｆｎ、及び、第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎの間の中間周波数ｆｍに切替えることにより可能となる。
【００８３】
なお、移行区間Ｔｔは１区間を設ける構成として説明したが、複数の移行区間を設ける構成としてもよい。この場合には、各移行区間において、第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎの間に段階的に周波数変調された波形信号を設定し、順次、周波数を切替えていく。
【００８４】
（第３の実施の形態の効果）
上記のような構成により、第１の実施の形態の効果に加えて以下のような効果を有する。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎとの間の中間周波数ｆｍに設定された移行区間を設ける構成としたので、切替え時の振動波形はより連続的にでき、切替え時の振動音をより抑制することができる。
【００８５】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、別途、移行区間を設け、移行区間の駆動電圧Ｖｄの波形を一定周波数ではなく、スイープ信号とするものであり、その他の構成、動作は第３の実施の形態と同様である。以下に、第３の実施の形態と異なる部分について説明する。
【００８６】
図８（ａ）は、第４の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、振動オフと振動オンの切替え時に、振動オフ区間ＴＯＦＦ内に設けられる移行区間Ｔｔの駆動電圧（スイープ信号）を示す電圧波形図であり、図８（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【００８７】
図８（ａ）に示すように、まず、振動オフ区間ＴＯＦＦでは制御信号Ｓ２が振動オフの制御信号である第１高周波数信号ｆｓである。この振動オフ区間ＴＯＦＦでは、振動体は共振しないので振動オフの状態である。次に、振動オンに切替えるときには、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、時間ｔ０１から時間ｔ１に移行区間Ｔｔが設けられている。この移行区間Ｔｔにおける周波数は、第１高周波数信号ｆｓから共振周波数ｆｎまで変化するスイープ信号に設定されている。振動オフ区間ＴＯＦＦにおける時間ｔ０１から時間ｔ１までの移行区間Ｔｔにおいて、第１高周波数信号ｆｓから共振周波数ｆｎまで周波数をスイープさせることにより、時間ｔ１において共振周波数ｆｎに周波数を切替える。制御信号Ｓ２が時間ｔ１において共振周波数ｆｎに切替えられると振動オン区間ＴＯＮとなって、振動体が共振することにより振動オンの状態になる。
【００８８】
次に、振動オフに切替えるときには、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、時間ｔ２から時間ｔ０２に移行区間Ｔｔが設けられている。この移行区間Ｔｔにおける周波数は、共振周波数ｆｎから第１高周波数信号ｆｓまで変化するスイープ信号に設定されている。振動オフ区間ＴＯＦＦにおける時間ｔ２から時間ｔ０２までの移行区間Ｔｔにおいて、共振周波数ｆｎから第１高周波数信号ｆｓまで周波数をスイープさせることにより、時間ｔ２以降において非共振周波数に周波数を切替える。制御信号Ｓ２が時間ｔ２において非共振周波数に切替えられると振動オフ区間ＴＯＦＦとなって、振動体が共振せず振動オフの状態になる。
【００８９】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に対応した操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す、変位波形図である。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）、振動オン区間ＴＯＮでは変位量Ｚ、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）となり、制御信号Ｓ２の切替えにより振動オンオフ制御が可能であることを示している。
【００９０】
ここで、図８（ａ）からわかるように、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オフから振動オンの切替え時ｔ１の振動波形は、連続である。同様に、振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オンから振動オフの切替え時ｔ２の振動波形は、連続である。また、同様に、振動オフ区間ＴＯＦＦと移行区間Ｔｔとの切替え時ｔ０１、ｔ０２の振動波形も連続である。
【００９１】
上記の駆動電圧Ｖｄの切替えは、操作入力ＥＣＵ１０のオンオフ制御部１３、ＦＭ変調部１６、及び、スイープ信号発生部１７において、基準波形発生部１５で発生させる駆動波形である正弦波信号の周波数を第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎの間で周波数スイープしながら切替えることにより可能となる。
【００９２】
なお、移行区間Ｔｔは１区間を設ける構成として説明したが、複数の移行区間を設ける構成としてもよい。この場合には、各移行区間において、第１高周波数信号ｆｓと共振周波数ｆｎの間に段階的に周波数スイープされた波形信号を設定し、順次、周波数スイープしながら切替えていく。
【００９３】
（第４の実施の形態の効果）
上記のような構成により、第３の実施の形態の効果に加えて以下のような効果を有する。すなわち、移行区間Ｔｔにおいて、共振周波数ｆｎと第１高周波数信号ｆｓの間で周波数スイープするので、切替え時の振動波形をより連続的にでき、切替え時の振動音をより抑制することができる。
【００９４】
（第５〜８の実施の形態）
第５〜８の実施の形態では、第１〜４の実施の形態で設定した第１高周波数信号ｆｓではなく、可聴域より大きく共振周波数ｆｎ以下の周波数ｆｄで振動オフとする制御信号（第２高周波数信号を使用する。この第２高周波数信号は、共振周波数ｆｎと可聴域よりも大きく共振周波数ｆｎより低い振動モードの共振周波数ｆｎ-１との間の周波数ｆｄに設定されている。その他の構成は、第１〜４の実施の形態と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００９５】
（第５の実施の形態）
操作入力ＥＣＵ１０の設定部１４は、共振周波数ｆｎの設定、第２高周波数信号（可聴域よりも大きく、共振周波数ｆｎ以下の周波数ｆｄ）の設定、また、オンオフ切替え時の切替え方法（ステップ、スイープ等）を設定するものである。共振周波数ｆｎは、例えば、振動体の共振周波数であり、かつ、超音波帯の周波数である３０ｋＨｚに設定される。
【００９６】
基準波形発生部１５は、共振周波数ｆｎ（例えば、３０ｋＨｚ）の駆動波形である正弦波信号、第２高周波数信号（可聴域よりも大きく、共振周波数ｆｎ以下の周波数ｆｎ、例えば、２５ｋＨｚ）の駆動波形である正弦波信号等を発生させるものである。なお、正弦波信号以外に、矩形波、台形波、鋸歯状波等であってもよい。
【００９７】
ＦＭ変調部１６は、第２高周波数信号（周波数ｆｄ）から共振周波数ｆｎに、または、共振周波数ｆｎから第２高周波数信号（周波数ｆｄ）に切替える制御を行なうものである。また、スイープ信号発生部１７は、ストップ周波数である第２高周波数信号（周波数ｆｄ）からスタート周波数である共振周波数ｆｎに、または、共振周波数ｆｎから第２高周波数信号（周波数ｆｄ）に変化させる掃引機能を備えている。この掃引機能は、ステップ状やランプ状、また任意のパラメータでスイープする機能を備えている。また、第２高周波数信号（振動オフ状態）から共振周波数ｆｎ（振動オン状態）、又は、共振周波数ｆｎ（振動オン状態）から第２高周波数信号（振動オフ状態）への切替時は連続的である。すなわち、振動オンと振動オフの切替え時の振動波形は、連続である。
【００９８】
（第５の実施の形態の動作）
図９は、第５〜８の実施の形態に係る操作入力装置における、周波数ｆとゲインＧとの関係を示す周波数特性図であって、所定の共振周波数ｆｎを含む帯域の周波数特性図である。図１０（ａ）は、第５の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図１０（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【００９９】
タッチパッド３、又は、タッチパッド３と加振部である圧電素子４から構成される振動体には、複数の共振モードがある。本実施の形態においてこの振動体を振動させる共振周波数をｆｎとすると、図９に示すように、共振周波数ｆｎよりも低い共振周波数をｆｎ−１、共振周波数ｆｎよりも高い共振周波数をｆｎ＋１として図示される。図９からわかるように、共振周波数ではノイズレベルに対してゲインが十分おおきいので、共振周波数ｆｎを振動オンの制御信号として振動体を加振することによりこの振動体を振動させることができる。すなわち、振動体を共振周波数ｆｎで加振することによりタッチパッド３を振動させることができる。
【０１００】
一方、共振周波数ｆｎから外れた非共振周波数で上記の振動体を加振しても振動させることができない。本実施の形態では、振動オフの制御信号である第２高周波数信号ｆｄを共振周波数ｆｎと次の高次振動モードの共振周波数ｆｎ＋１との間の非共振周波数に設定している。
【０１０１】
図９で示すように、第２高周波数信号ｆｄ（振動オフの制御信号）から共振周波数ｆｎ（振動オンの制御信号）への切替え（矢印Ｄ方向）により振動オンとされ、共振周波数ｆｎ（振動オンの制御信号）から第２高周波数信号ｆｄ（振動オフの制御信号）への切替え（矢印Ｅ方向）により振動オフとされる。
【０１０２】
図１０（ａ）は、制御信号Ｓ２が、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの順に切替えられたときの駆動電圧Ｖｄを示す。まず、振動オフ区間ＴＯＦＦでは制御信号Ｓ２が振動オフの制御信号である第２高周波数信号ｆｄである。この振動オフ区間ＴＯＦＦでは、タッチパッド３、又は、タッチパッド３と圧電素子４から構成される振動体は共振しないので振動オフの状態である。次に、制御信号Ｓ２が時間ｔ１において共振周波数ｆｎに切替えられると振動オン区間ＴＯＮとなって、振動体が共振することにより振動オンの状態になる。次に、制御信号Ｓ２が時間ｔ２において第２高周波数信号ｆｄに切替えられると振動オフ区間ＴＯＦＦとなって、振動体は共振せず振動オフの状態になる。
【０１０３】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に対応した操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す、変位波形図である。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）、振動オン区間ＴＯＮでは変位量Ｚ、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）となり、制御信号Ｓ２の切替えにより振動オンオフ制御が可能であることを示している。
【０１０４】
ここで、図１０（ａ）からわかるように、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オフから振動オンの切替え時ｔ１の振動波形は、連続である。同様に、振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オンから振動オフの切替え時ｔ２の振動波形は、連続である。
【０１０５】
上記の駆動電圧Ｖｄの切替えは、操作入力ＥＣＵ１０のオンオフ制御部１３、及び、ＦＭ変調部１６において、基準波形発生部１５で発生させる駆動波形である正弦波信号の周波数を第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎに切替えることにより可能となる。
【０１０６】
（第５の実施の形態の効果）
上記のような構成により、制御信号として共振周波数ｆｎと第２高周波数信号ｆｄを切替えることにより、振動オンと振動オフを切替えることが可能となる。この振動オンオフの切替え時において、印加電圧波形が連続しているので、切替え時の振動音が抑制される。また、第２高周波数信号ｆｄが可聴域よりも大きく共振周波数ｆｎよりも低い周波数側に設定されているので、可聴域の音（切替え音）が発生する可能性が極めて低いという効果を有する。以上から、振動を付与して触覚呈示を行なう際のオン、オフ切替え時の振動音を低減することができる。
【０１０７】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態は、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形を一定周波数ではなく、スイープ信号とするものであり、その他の構成、動作は第５の実施の形態と同様である。以下に、第５の実施の形態と異なる部分について説明する。
【０１０８】
図１１（ａ）は、第６の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図１１（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【０１０９】
図１１（ａ）に示すように、まず、振動オフ区間ＴＯＦＦでは制御信号Ｓ２が振動オフの制御信号である第２高周波数信号ｆｄである。この振動オフ区間ＴＯＦＦでは、振動体は共振しないので振動オフの状態である。次に、振動オンに切替えるときに、第２高周波数信号ｆｄから共振周波数ｆｎに周波数をスイープしながら切替える。この周波数スイープにより制御信号Ｓ２が時間ｔ１において共振周波数ｆｎに切替えられると振動オン区間ＴＯＮとなって、振動体が共振することにより振動オンの状態になる。次に、振動オフに切替えるときに、共振周波数ｆｎから第２高周波数信号ｆｄに周波数をスイープしながら切替える。この周波数スイープにより制御信号Ｓ２が時間ｔ２において第２高周波数信号ｆｄに切替えられると振動オフ区間ＴＯＦＦとなって、振動体は共振せず振動オフの状態になる。
【０１１０】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に対応した操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す、変位波形図である。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）、振動オン区間ＴＯＮでは変位量Ｚ、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）となり、制御信号Ｓ２の切替えにより振動オンオフ制御が可能であることを示している。
【０１１１】
ここで、図１１（ａ）からわかるように、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オフから振動オンの切替え時ｔ１の振動波形は、連続である。同様に、振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オンから振動オフの切替え時ｔ２の振動波形は、連続である。
【０１１２】
上記の駆動電圧Ｖｄの切替えは、操作入力ＥＣＵ１０のオンオフ制御部１３、ＦＭ変調部１６、及び、スイープ信号発生部１７において、基準波形発生部１５で発生させる駆動波形である正弦波信号の周波数を第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎの間で周波数スイープしながら切替えることにより可能となる。
【０１１３】
（第６の実施の形態の効果）
上記のような構成により、第５の実施の形態の効果に加えて以下のような効果を有する。すなわち、振動オンオフ制御において、共振周波数ｆｎと第２高周波数信号ｆｄに周波数スイープしながら切替えるので、切替え時の振動波形をより連続的にでき、切替え時の振動音をより抑制することができる。
【０１１４】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態は、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、別途、移行区間を設けるもので、その他の構成、動作は第５の実施の形態と同様である。以下に、第５の実施の形態と異なる部分について説明する。
【０１１５】
図１２（ａ）は、第７の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、振動オフと振動オンの切替え時に、振動オフ区間ＴＯＦＦ内に設けられる移行区間Ｔｔの駆動電圧を示す電圧波形図であり、図１２（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【０１１６】
図１２（ａ）に示すように、まず、振動オフ区間ＴＯＦＦでは制御信号Ｓ２が振動オフの制御信号である第２高周波数信号ｆｄである。この振動オフ区間ＴＯＦＦでは、振動体は共振しないので振動オフの状態である。次に、振動オンに切替えるときには、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、時間ｔ０１から時間ｔ１に移行区間Ｔｔが設けられている。この移行区間Ｔｔにおける周波数は、第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎとの間の中間周波数ｆｍに設定されている。振動オフ区間ＴＯＦＦにおける時間ｔ０１において、第２高周波数信号ｆｄから移行区間Ｔｔでの中間周波数ｆｍに切替えられ、時間ｔ１において、中間周波数ｆｍから共振周波数ｆｎに周波数を切替える。制御信号Ｓ２が時間ｔ１において共振周波数ｆｎに切替えられると振動オン区間ＴＯＮとなって、振動体が共振することにより振動オンの状態になる。
【０１１７】
次に、振動オフに切替えるときには、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、時間ｔ２から時間ｔ０２に移行区間Ｔｔが設けられている。この移行区間Ｔｔにおける周波数は、第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎとの間の中間周波数ｆｍに設定されている。振動オフ区間ＴＯＦＦにおける時間ｔ２において、共振周波数ｆｎから移行区間Ｔｔでの中間周波数ｆｍに切替えられ、時間ｔ０２において、中間周波数ｆｍから第２高周波数信号ｆｄに周波数を切替える。制御信号Ｓ２が時間ｔ２において非共振周波数である中間周波数ｆｍに切替えられると振動オフ区間ＴＯＦＦとなって、振動体が共振せず振動オフの状態になる。
【０１１８】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に対応した操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す、変位波形図である。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）、振動オン区間ＴＯＮでは変位量Ｚ、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）となり、制御信号Ｓ２の切替えにより振動オンオフ制御が可能であることを示している。
【０１１９】
ここで、図１２（ａ）からわかるように、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オフから振動オンの切替え時ｔ１の振動波形は、連続である。同様に、振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オンから振動オフの切替え時ｔ２の振動波形は、連続である。また、同様に、振動オフ区間ＴＯＦＦと移行区間Ｔｔとの切替え時ｔ０１、ｔ０２の振動波形も連続である。
【０１２０】
上記の駆動電圧Ｖｄの切替えは、操作入力ＥＣＵ１０のオンオフ制御部１３、及び、ＦＭ変調部１６において、基準波形発生部１５で発生させる駆動波形である正弦波信号の周波数を第２高周波数信号ｆｄ、共振周波数ｆｎ、及び、第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎの間の中間周波数ｆｍに切替えることにより可能となる。
【０１２１】
なお、移行区間Ｔｔは１区間を設ける構成として説明したが、複数の移行区間を設ける構成としてもよい。この場合には、各移行区間において、第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎの間に段階的に周波数変調された波形信号を設定し、順次、周波数を切替えていく。
【０１２２】
（第７の実施の形態の効果）
上記のような構成により、第５の実施の形態の効果に加えて以下のような効果を有する。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎとの間の中間周波数ｆｍに設定された移行区間を設ける構成としたので、切替え時の振動波形はより連続的にでき、切替え時の振動音をより抑制することができる。
【０１２３】
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態は、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、別途、移行区間を設け、移行区間の駆動電圧Ｖｄの波形を一定周波数ではなく、スイープ信号とするものであり、その他の構成、動作は第７の実施の形態と同様である。以下に、第７の実施の形態と異なる部分について説明する。
【０１２４】
図１３（ａ）は、第８の実施の形態に係る操作入力装置における、振動オフ区間ＴＯＦＦ、振動オン区間ＴＯＮ、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧を示す電圧波形図であり、振動オフと振動オンの切替え時に、振動オフ区間ＴＯＦＦ内に設けられる移行区間Ｔｔの駆動電圧（スイープ信号）を示す電圧波形図であり、図１３（ｂ）は、操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す変位波形図である。
【０１２５】
図１３（ａ）に示すように、まず、振動オフ区間ＴＯＦＦでは制御信号Ｓ２が振動オフの制御信号である第２高周波数信号ｆｄである。この振動オフ区間ＴＯＦＦでは、振動体は共振しないので振動オフの状態である。次に、振動オンに切替えるときには、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、時間ｔ０１から時間ｔ１に移行区間Ｔｔが設けられている。この移行区間Ｔｔにおける周波数は、第２高周波数信号ｆｄから共振周波数ｆｎまで変化するスイープ信号に設定されている。振動オフ区間ＴＯＦＦにおける時間ｔ０１から時間ｔ１までの移行区間Ｔｔにおいて、第２高周波数信号ｆｄから共振周波数ｆｎまで周波数をスイープさせることにより、時間ｔ１において共振周波数ｆｎに周波数を切替える。制御信号Ｓ２が時間ｔ１において共振周波数ｆｎに切替えられると振動オン区間ＴＯＮとなって、振動体が共振することにより振動オンの状態になる。
【０１２６】
次に、振動オフに切替えるときには、振動オフ区間ＴＯＦＦにおいて、時間ｔ２から時間ｔ０２に移行区間Ｔｔが設けられている。この移行区間Ｔｔにおける周波数は、共振周波数ｆｎから第２高周波数信号ｆｄまで変化するスイープ信号に設定されている。振動オフ区間ＴＯＦＦにおける時間ｔ２から時間ｔ０２までの移行区間Ｔｔにおいて、共振周波数ｆｎから第２高周波数信号ｆｄまで周波数をスイープさせることにより、時間ｔ２以降において非共振周波数に周波数を切替える。制御信号Ｓ２が時間ｔ２において非共振周波数に切替えられると振動オフ区間ＴＯＦＦとなって、振動体が共振せず振動オフの状態になる。
【０１２７】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に対応した操作部の振動に伴う変位量Ｚを示す、変位波形図である。すなわち、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）、振動オン区間ＴＯＮでは変位量Ｚ、振動オフ区間ＴＯＦＦでは変位量は０（ゼロ）となり、制御信号Ｓ２の切替えにより振動オンオフ制御が可能であることを示している。
【０１２８】
ここで、図１３（ａ）からわかるように、振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オフから振動オンの切替え時ｔ１の振動波形は、連続である。同様に、振動オン区間ＴＯＮの駆動電圧Ｖｄの波形から振動オフ区間ＴＯＦＦの駆動電圧Ｖｄの波形へ切替るとき、すなわち、振動オンから振動オフの切替え時ｔ２の振動波形は、連続である。また、同様に、振動オフ区間ＴＯＦＦと移行区間Ｔｔとの切替え時ｔ０１、ｔ０２の振動波形も連続である。
【０１２９】
上記の駆動電圧Ｖｄの切替えは、操作入力ＥＣＵ１０のオンオフ制御部１３、ＦＭ変調部１６、及び、スイープ信号発生部１７において、基準波形発生部１５で発生させる駆動波形である正弦波信号の周波数を第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎの間で周波数スイープしながら切替えることにより可能となる。
【０１３０】
なお、移行区間Ｔｔは１区間を設ける構成として説明したが、複数の移行区間を設ける構成としてもよい。この場合には、各移行区間において、第２高周波数信号ｆｄと共振周波数ｆｎの間に段階的に周波数スイープされた波形信号を設定し、順次、周波数スイープしながら切替えていく。
【０１３１】
（第８の実施の形態の効果）
上記のような構成により、第７の実施の形態の効果に加えて以下のような効果を有する。すなわち、移行区間Ｔｔにおいて、共振周波数ｆｎと第２高周波数信号ｆｄの間で周波数スイープするので、切替え時の振動波形をより連続的にでき、切替え時の振動音をより抑制することができる。
【０１３２】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３３】
１…操作入力装置、２…筐体、３…タッチパッド、４…圧電素子、５…駆動回路、９…車両、１０…操作入力ＥＣＵ、１３…オンオフ制御部、１４…設定部、１５…基準波形発生部、１６…ＦＭ変調部、１７…スイープ信号発生部、２２…凹部、２５…開口、３０…操作面、３１…縁部、３２…裏面、６０〜６３…弾性部材、９０…フロアコンソール、９１…表示装置、ｆｎ…共振周波数、ｆｓ…第１高周波数信号、ｆｄ…第２高周波数信号、ｆｍ…中間周波数
【図１】
2016170766.tif 000003
【図２】
2016170766.tif 000004
【図３】
2016170766.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016170766.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016170766.tif 000011
【図１０】
2016170766.tif 000012
【図１１】
2016170766.tif 000013
【図１２】
2016170766.tif 000014
【図１３】
2016170766.tif 000015