输入装置的制作方法

1.本发明涉及输入装置。


背景技术：

2.在下述专利文献1中，公开了使具备触控面板的可动面板组件通过致动器振动来使接触触控面板的用户的指尖产生触觉的技术。此外，在下述专利文献1中，公开了如下结构：在致动器的驱动信号的开始时以及结束时的双方或一方，呈现大小平缓地变化的波形，以使得抑制高频分量。
3.在下述专利文献2中，公开了通过使用磁力使面板振动来提示触觉的技术。此外，在下述专利文献2中，公开了使面板振动以使得面板的振动具有2次方正弦波的平缓上升的波形。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：jp特开2008-123429号公报
7.专利文献2：jp特开2006-79136号公报


技术实现要素：

[0008]-发明所要解决的课题-[0009]
然而，在现有技术中，虽然有减少致动器驱动时产生的声音的影响的技术，但对应于针对操作面板的零行程或微小行程(以下，示出为“零行程等”)下的输入操作，无法通过驱动信号合适地调整使致动器产生的虚拟的操作音以及操作感的特性。
[0010]
例如，尽管希望针对触摸板的零行程等下的输入操作，通过致动器使机械开关的低频的咔嗒(click)操作感和低频的咔嗒操作音虚拟地产生，但会产生预料外的高频的输出音，有可能会给操作者带来不协调感。
[0011]
此外，例如，尽管希望针对触摸板的零行程等输入操作，通过致动器使机械开关的低频的咔嗒操作感和高频且高输出等级的咔嗒操作音虚拟地产生，但咔嗒操作音的输出等级不充分，有时会给操作者带来不协调感。
[0012]
此外，例如，尽管希望针对触摸板的零行程等输入操作，通过致动器使机械开关的敲击(stroke)操作感虚拟地产生，但实际的触摸板的位移量极小，有可能无法对操作者呈现充分的敲击操作感。
[0013]-用于解决课题的手段-[0014]
一实施方式所涉及的输入装置具备：由操作者进行输入操作的操作部；检测对操作部的输入操作的检测部；对操作部赋予振动的致动器；和对应于检测部的检测结果来对致动器供给驱动信号的控制部，控制部将包含三角波或正弦波且具有以峰值位置为边界而上升沿区间和下降沿区间非对称的信号波形的单一的脉冲信号作为驱动信号，向致动器供给。
[0015]-发明效果-[0016]
根据一实施方式，能通过驱动信号来合适地调整对应于输入操作使致动器产生的模拟机械开关的包含虚拟的操作音以及咔嗒感的操作感的特性。
附图说明
[0017]
图1是表示一实施方式所涉及的输入装置的结构的框图。
[0018]
图2是表示现有的致动器的驱动信号的一例的图。
[0019]
图3是表示图2所示的驱动信号的信号波形和基于该驱动信号的操作部的振动波形的一例的图。
[0020]
图4是表示一实施方式所涉及的驱动信号的信号波形的图。
[0021]
图5是表示基于图4所示的驱动信号的操作部的振动波形的一例的图。
[0022]
图6是表示一实施方式所涉及的驱动信号的信号波形的图。
[0023]
图7是表示一实施方式所涉及的驱动信号的信号波形的图。
[0024]
图8是表示基于图7所示的驱动信号的操作部的振动波形的图。
[0025]
图9是表示一实施方式所涉及的驱动信号的信号波形的图。
[0026]
图10是表示基于图9所示的驱动信号的操作部的振动波形的图。
[0027]
图11是表示一实施方式所涉及的驱动信号的信号波形的图。
具体实施方式
[0028]
以下，参照附图来说明本发明的一实施方式。
[0029]
(输入装置100的结构)
[0030]
图1是表示一实施方式所涉及的输入装置100的结构的框图。图1所示的输入装置100作为用于对操作对象设备进行输入操作的输入装置(例如，游戏机的控制器、车辆用的输入装置等)来使用。输入装置100通过对应于操作者的输入操作产生振动，能对操作者呈现虚拟的操作音以及操作感。
[0031]
如图1所示那样，输入装置100具备操作部102、检测部104、致动器106以及控制部108。
[0032]
操作部102进行操作者的输入操作。作为操作部102，例如使用硬质且具有平面状的操作面的触摸板等。操作部102能进行几乎不产生向操作面的操作方向的变形的输入操作、即零行程等下的输入操作。
[0033]
检测部104检测对操作部102的输入操作。例如，检测部104基于从装入操作部102的各种传感器(例如，静电传感器、压力传感器等)输出的检测信号，来检测对操作部102进行的零行程等下的输入操作的操作位置、按压力等。
[0034]
致动器106对操作部102赋予振动。具体地，致动器106通过从控制部108供给驱动信号，来产生振动。由致动器106产生的振动传递到操作部102，使操作部102振动，由此对操作操作部102的操作者呈现操作感触。作为致动器106，例如能使用压电式元件、压电元件、高分子致动器等。
[0035]
控制部108通过对应于检测部104的检测结果对致动器106供给驱动信号，来使致动器106驱动，从而使振动产生。例如，在通过检测部104检测到对操作部102的输入操作的
情况下，控制部108通过对致动器106供给驱动信号，来使致动器106驱动，从而使振动产生。由此，致动器106能产生与输入操作相应的虚拟的操作音并呈现给用户，并且，经由操作部102将与输入操作相应的虚拟的操作感呈现给操作者。
[0036]
在此，控制部108通过控制供给到致动器106的驱动信号的信号波形，能控制呈现给用户的操作音以及操作感的特性。例如，控制部108通过控制驱动信号的信号波形，能控制呈现给用户的操作音的频率。此外，例如，控制部108通过控制驱动信号的信号波形，能控制呈现给用户的模仿机械开关的按压时产生的咔嗒感的操作感、以及机械开关的敲击量。
[0037]
特别是，控制部108将包含三角波或正弦波且具有以峰值位置为边界而上升沿区间和下降沿区间非对称的信号波形的单一的脉冲信号作为驱动信号，向致动器106供给。由此，一实施方式所涉及的输入装置100能合适地调整对应于输入操作而使致动器106产生的虚拟的操作音以及操作感的特性。
[0038]
(现有的驱动信号以及振动波形的一例)
[0039]
图2是表示现有的致动器的驱动信号的一例的图。图3是表示图2所示的驱动信号的信号波形和基于该驱动信号的操作部的振动波形的一例的图。如图2所示那样，现有的驱动信号具有上升沿区间和下降沿区间对称的信号波形。为了进行按压机械开关时产生的咔嗒感触的呈现所需的致动器的驱动通过该上升沿区间以及下降沿区间的输入来进行。如图3的振动波形所示那样，在通过图2所示的驱动信号驱动致动器的情况下，在该驱动信号的信号波形的下降沿区间的结束后，也会产生依赖于操作部的固有振动频率的比较大的残留振动。该残留振动会使预料外的高频且高输出等级的操作音产生。
[0040]
(一实施方式所涉及的驱动信号以及振动波形的一例(第1例))
[0041]
图4是表示一实施方式所涉及的驱动信号s1的信号波形的图。图4所示的驱动信号s1是在一实施方式所涉及的输入装置100中从控制部108向致动器106供给的驱动信号的第1例。如图4所示那样，驱动信号s1是包含三角波且具有以峰值位置为边界上升沿区间p1和下降沿区间p2非对称的信号波形的单一的脉冲信号。
[0042]
特别是，在驱动信号s1的信号波形中，与上升沿区间p1相比，下降沿区间p2变长。即，驱动信号s1的信号波形中，上升沿区间p1中的电压上升陡峭，与此相对，下降沿区间p2中的电压下降平缓。特别是，驱动信号s1的信号波形使下降沿区间p2的长度比上升沿区间p1的长度长20％以上。另外，如图4所示那样，驱动信号s1的信号波形可以使下降沿区间p2中的电压下降为直线，也可以为二次曲线。这时，关于上升沿区间p1中的电压上升，可以为直线的，也可以为二次曲线的。
[0043]
图5是表示基于图4所示的驱动信号s1的操作部102的振动波形的一例的图。图5将通过图4所示的驱动信号s1驱动致动器106时的操作部102的振动波形和驱动信号s1的信号波形一起示出。如图5所示那样，在通过图4所示的驱动信号s1驱动致动器106的情况下，在该驱动信号s1的信号波形的下降沿区间p2中，抑制了致动器106的振动的产生。其结果，致动器106所产生的操作音具有更低的频率分量。
[0044]
特别是，一实施方式所涉及的输入装置100通过使驱动信号s1的下降沿区间p2平缓，能增大驱动频率与操作部102的固有振动频率的差，能抑制高频的振动。其结果，一实施方式所涉及的输入装置100能使致动器106所产生的操作音具有更低的频率分量。进而，一实施方式所涉及的输入装置100通过使驱动信号s1的下降沿区间p2的长度比上升沿区间p1
的长度长20％以上，能更加提升抑制高频的振动。这点通过模拟得以确认。
[0045]
(一实施方式所涉及的驱动信号的一例(第2例))
[0046]
图6是表示一实施方式所涉及的驱动信号s2的信号波形的图。图6所示的驱动信号s2是在一实施方式所涉及的输入装置100中从控制部108向致动器106供给的驱动信号的第2例。图6所示的驱动信号s2是包含三角波且具有以峰值位置为边界而上升沿区间p3和下降沿区间p4非对称的信号波形的单一的脉冲信号。
[0047]
驱动信号s2的信号波形与图4所示的驱动信号s1的信号波形同样，与上升沿区间p3相比，下降沿区间p4变长。为了进行按压机械开关时产生的咔嗒感触的提示所需的驱动是从上升沿区间p3到下降沿区间p4间的输入。之后，通过在到回到未施加电平为止的期间内输入的电压产生的振动对于所期望的咔嗒感提示的振动只会成为噪声，需要极力减轻。但驱动信号s2的信号波形为了确保充分的驱动电压范围，在下降沿区间p4达到负电压的峰值。为此，驱动信号s2的信号波形还具有驱动电压从负电压的峰值到恢复成初始电压值(0v)为止的恢复区间p5。在此，驱动信号s2的信号波形优选使恢复区间p5中的电压上升平缓。为了实现这点，恢复区间p5优选电压变动率比下降沿区间p4低。即，恢复区间p5优选具有充分的长度。在此，所谓“充分的长度”，优选是直到会在下降沿区间p4的末期(即，驱动电压为负电压的峰值时)产生的残留振动收敛为止的长度以上、且在到下一振动产生为止的期间内恢复到初始电压值(0v)的长度。例如，通过使恢复区间p5的长度比下降沿区间p4的长度长，能设为“到会在下降沿区间p4的末期附近产生的残留振动收敛为止的长度”。这是因为，会在下降沿区间p4的末期附近产生的残留振动的振动期间的长度大多比下降沿区间p4的长度短。如此地，通过将恢复区间p5设为充分的长度，例如能抑制会在驱动电压从负电压的峰值恢复到初始电压值(0v)时(即恢复区间p5的末期)产生的残留振动的产生量。另外，驱动信号s2由于能使压电式元件向凸方向(正电压时)以及凹方向(负电压时)位移，因此，优选用在致动器106为压电式元件、且驱动电路没有充分的驱动能力的情况中。
[0048]
(一实施方式所涉及的驱动信号以及振动波形的一例(第3例))
[0049]
图7是表示一实施方式所涉及的驱动信号s3的信号波形的图。图7所示的驱动信号s3是在一实施方式所涉及的输入装置100中从控制部108向致动器106供给的驱动信号的第3例。如图7所示那样，驱动信号s3是包含三角波且具有以峰值位置为边界而上升沿区间p6和下降沿区间p7非对称的信号波形的单一的脉冲信号。
[0050]
特别是，在驱动信号s3的信号波形中，与上升沿区间p6相比，下降沿区间p7变短。即，驱动信号s3的信号波形中，上升沿区间p6中的电压上升陡峭，与此相对，下降沿区间p7中的电压下降更陡峭。
[0051]
图8是表示基于图7所示的驱动信号s3的操作部102的振动波形的图。图8将通过图7所示的驱动信号s3驱动致动器106时的操作部102的振动波形和驱动信号s3的信号波形一起示出。如图8所示那样，在通过图7所示的驱动信号s3驱动致动器106的情况下，在该驱动信号s3的信号波形的下降沿区间，依赖于操作部102的固有振动频率的振动被放大。其结果，致动器106所产生的操作音由于依赖于操作部102的固有振动频率的高的频率分量的振动被放大，因此，产生高的输出等级的声音。另外，出于机构上的实现性的观点，操作部102的固有振动频率优选为1khz以下。
[0052]
(一实施方式所涉及的驱动信号以及振动波形的一例(第4例))
[0053]
图9是表示一实施方式所涉及的驱动信号s4的信号波形的图。图9所示的驱动信号s4是在一实施方式所涉及的输入装置100中从控制部108向致动器106供给的驱动信号的第4例。如图9所示那样，驱动信号s4是包含三角波且具有以峰值位置为边界而上升沿区间p8和下降沿区间p9非对称的信号波形的单一的脉冲信号。
[0054]
特别是，在驱动信号s4的信号波形中，与上升沿区间p8相比，下降沿区间p9变短。具体地，在驱动信号s4的信号波形中，上升沿区间p8中的电压上升发生变化，从陡峭慢慢变得平缓，与此相对，下降沿区间p9中电压下降整体陡峭。另外，在本实施例中，将驱动信号s4的信号波形的周期(从上升沿区间p8的开始到下降沿区间p9的结束为止)设为7～21ms。
[0055]
图10是表示基于图9所示的驱动信号s4的操作部102的振动波形的图。图10将通过图9所示的驱动信号s4驱动致动器106时的操作部102的振动波形和驱动信号s4的信号波形以及操作面板(操作部102)的位移量一起示出。如图10所示那样，在通过图9所示的驱动信号s4驱动致动器106的情况下，操作部102的振动波形v4最初在上升沿区间p8的开始时(电压上升的陡峭时)产生第1振动峰值，接下来，在上升沿区间p8的剩余的区间(电压上升平缓时)产生弱的振动峰值，接下来，在下降沿区间p9的结束时(电压下降的陡峭时)产生最大振动峰值。即，通过该驱动信号s4，在从第1振动峰值到最大振动峰值间提示弱的振动峰值，由此产生感触的时间上的偏离，对用户赋予可动摩擦感，从而产生敲击感。由此，一实施方式所涉及的输入装置100能对操作者呈现敲击操作感。特别是，在本实施例中，通过将驱动信号s4的信号波形的周期设为7～21ms，能对操作者更可靠地呈现咔嗒感以及敲击操作感，这通过被试验者的感应试验得以确认。另外，在本感应试验中，确认了，在驱动信号s4的信号波形的周期不足7ms的情况下，操作者能感知咔嗒操作感，另一方面，操作者不能感知敲击操作感。此外，在本感应试验中，确认了，在驱动信号s4的信号波形的周期为21ms以上的情况下，由操作者感知到2个阶段的咔嗒操作感。
[0056]
(一实施方式所涉及的驱动信号以及振动波形的一例(第5例))
[0057]
图11是表示一实施方式所涉及的驱动信号s5的信号波形的图。图11所示的驱动信号s5是在一实施方式所涉及的输入装置100中从控制部108向致动器106供给的驱动信号的第5例。如图11所示那样，驱动信号s5的信号波形是将图9所示的驱动信号s4的信号波形变形而得到的波形，在上升沿区间p10与下降沿区间p12之间具有电压值在峰值固定的固定区间p11。
[0058]
在通过图11所示的驱动信号s5驱动致动器106的情况下，与通过图9所示的驱动信号s4驱动致动器106的情况同样，能对操作者呈现敲击操作感。特别是，在通过图11所示的驱动信号s5驱动致动器106的情况下，通过与通过图9所示的驱动信号s4驱动致动器106的情况比较，上升沿区间p10短，且具有电压值在峰值固定的固定区间p11，致动器106所生成的加振力变大，传播到振动部102的振动以及位移增加，因此，能对操作者更可靠地呈现敲击操作感。
[0059]
以上详述了本发明的一实施方式，但本发明并不限定于实施方式，能在权利要求书记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形或变更。
[0060]
例如，在一实施方式中，将各驱动信号的信号波形以三角波作为基础，但并不限于此，也可以将各驱动信号的信号波形以正弦波作为基础。在该情况下，通过在各驱动信号(正弦波)的信号波形中设置与实施方式中说明的各驱动信号(三角波)的信号波形同样的
特征点，能起到与各驱动信号(三角波)的信号波形同样的效果。
[0061]
本国际申请主张基于在2020年8月31日申请的日本专利申请第2020-146037号的优先权，将该申请的全部内容引用到本国际申请中。
[0062]-符号说明-[0063]
100 输入装置
[0064]
102 操作部
[0065]
104 检测部
[0066]
106 致动器
[0067]
108 控制部。