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特開2024-159311接触判定システム、モジュールセット及び電子機器
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024159311
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】接触判定システム、モジュールセット及び電子機器
(51)【国際特許分類】
   G01V 1/00 20240101AFI20241031BHJP
【FI】
G01V1/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023075216
(22)【出願日】2023-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002527
【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】野田 雅明
(72)【発明者】
【氏名】川上 靖洋
(72)【発明者】
【氏名】橘田 康平
(72)【発明者】
【氏名】亀山 泰明
(72)【発明者】
【氏名】丸尾 清仁
(72)【発明者】
【氏名】星野 翼
(72)【発明者】
【氏名】長田 悠佑
【テーマコード(参考)】
2G105
【Fターム(参考)】
2G105AA01
2G105BB01
2G105DD02
2G105EE01
2G105HH02
(57)【要約】
【課題】複数の対象部位の各々への物の接触の有無を精度良く判定できる接触判定システムを提供する。
【解決手段】接触判定システム1は、複数の対象部位9にそれぞれ対応する複数の接触判定用モジュール2と、制振子25と、振動制御部3と、判定部4とを備える。接触判定用モジュール2の各々は、検知用振動子5と、振動検知子6と、検知用振動子5と対象部位9との間で振動の伝播を媒介する第1媒体7と、検知用振動子5と振動検知子6との間で振動の伝播を媒介する第2媒体8と、を備える。制振子25は、対象部位9の各々と対象部位9に対応しない接触判定用モジュール2との間の振動の伝播を制限する。振動制御部3は、接触判定用モジュール2の各々における検知用振動子5の動作を制御する。判定部4は、接触判定用モジュール2の各々における振動検知子6が出力する信号に基づいて、対象部位9の各々への物の接触の有無を判定する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
部材における複数の対象部位の各々への物の接触の有無を判定する接触判定システムであり、
複数の前記対象部位にそれぞれ対応する複数の接触判定用モジュールと、制振子と、振動制御部と、判定部と、を備え、
複数の前記接触判定用モジュールの各々は、
検知用振動子と、
振動検知子と、
前記検知用振動子と前記対象部位との間で振動の伝播を媒介する第1媒体と、
前記検知用振動子と前記振動検知子との間で振動の伝播を媒介する第2媒体と、を備え、
前記制振子は、前記対象部位の各々と前記対象部位に対応しない前記接触判定用モジュールとの間の振動の伝播を制限し、
前記振動制御部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記検知用振動子の動作を制御し、
前記判定部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記振動検知子が出力する信号に基づいて、複数の前記対象部位の各々への物の接触の有無を判定する、
接触判定システム。
【請求項2】
前記第2媒体は、前記検知用振動子と前記振動検知子との間で前記対象部位を経由することなく振動の伝播を媒介する、
請求項1に記載の接触判定システム。
【請求項3】
複数のケース体を更に備え、
複数の前記ケース体の各々は、前記部材に、複数の前記対象部位のうちの1つを取り巻くように接触し、かつ内部に複数の前記接触判定用モジュールのうちの1つが配置される、
請求項1に記載の接触判定システム。
【請求項4】
前記制振子が、前記部材上における、複数の対象部位のうち隣り合う2つの対象部位同士の間に挟まれた位置に配置される、
請求項1に記載の接触判定システム。
【請求項5】
前記制振子が、前記部材上に、複数の前記対象部位の各々を取り巻くように配置される、
請求項1に記載の接触判定システム。
【請求項6】
前記制振子は、樹脂材料又はゴム材料から形成されている、
請求項1に記載の接触判定システム。
【請求項7】
制振制御部を更に備え、
前記制振子は、振動を発する制振用振動子であり、
前記制振制御部は、前記制振子が発生させる振動の位相が、前記検知用振動子が発生させる振動の位相とは逆になるように、前記制振子の動作を制御する、
請求項1に記載の接触判定システム。
【請求項8】
前記判定部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記検知用振動子が振動を発生させている間に前記振動検知子が出力する信号の振幅に基づいて、前記対象部位への物の接触の有無を判定する、
請求項1に記載の接触判定システム。
【請求項9】
前記振動制御部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記検知用振動子を、前記検知用振動子が振動を発生させる振動期間と、前記検知用振動子が振動を発生させない振動停止期間とが、交互に繰り返すように、制御する、
請求項1に記載の接触判定システム。
【請求項10】
前記振動制御部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記検知用振動子を、複数の前記接触判定用モジュール間で振動期間同士が重ならないように、制御する、
請求項9に記載の接触判定システム。
【請求項11】
前記判定部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記検知用振動子の振動停止期間における前記検知用振動子の残留振動に起因して前記振動検知子が出力する信号の継続時間に基づいて、前記対象部位への物の接触の有無を判定する、
請求項9に記載の接触判定システム。
【請求項12】
前記振動制御部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記検知用振動子を、複数の前記接触判定用モジュール間で、振動期間と残留振動が生じる期間とが重ならないように、制御する、
請求項11に記載の接触判定システム。
【請求項13】
前記振動制御部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記検知用振動子の振動停止期間の長さを、第1長さと、第1長さよりも長い第2長さとに、選択的に設定可能であり、
前記振動制御部は、振動停止期間の長さが第1長さに設定されている状態で、前記判定部が物の接触が有るとの判定をしない状態が一定期間継続したら、振動停止期間の長さを第2長さに設定し、振動停止期間の長さが第2長さに設定されている状態で、前記判定部が物の接触が有るとの判定をしたら、振動停止期間の長さを第1長さに設定する、
請求項9に記載の接触判定システム。
【請求項14】
複数の対象部位の各々への物の接触の有無を判定する接触判定システムに適用されるモジュールセットであり、
複数の前記対象部位にそれぞれ対応する複数の接触判定用モジュールと、制振子と、を備え、
接触判定用モジュールの各々は、
検知用振動子と、
振動検知子と、
前記検知用振動子と前記対象部位との間で振動の伝播を媒介する第1媒体と、
前記検知用振動子と前記振動検知子との間で振動の伝播を媒介する第2媒体と、を備え、
前記制振子は、前記対象部位の各々と前記対象部位に対応しない接触判定用モジュールとの間の振動の伝播を制限する、
モジュールセット。
【請求項15】
請求項1から13のいずれか一項に記載の接触判定システムと、
複数の前記対象部位を有する前記部材と、を備える、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に接触判定システム、モジュールセット及び電子機器に関し、詳細には、対象部位への物の接触の有無を判定する接触判定システム、前記の接触判定システムに適用されるモジュールセット、及び前記の接触判定システムを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、タッチ入力検出システムであって、伝播媒体に結合された第1送信機および第2送信機と、伝播媒体に結合された受信機とを備え、第1の送信機は伝搬媒体を介して受信機に第1の伝搬信号を送信し、第2の送信機は伝搬媒体を介して第1の伝搬信号とは異なる第2の伝搬信号を受信機に送信し、伝播媒体における第1の部位又は第2の部位がタッチされた際に、第1の伝搬信号の経路と第2の伝搬信号の経路との各々が妨げられたか否かに基づいて、タッチ入力が検出されることが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第10296144号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の課題は、複数の対象部位の各々への物の接触の有無を精度良く判定できる接触判定システム、前記の接触判定システムに適用されるモジュールセット、及び前記の接触判定システムを備える電子機器を、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の接触判定システムは、部材における複数の対象部位の各々への物の接触の有無を判定する接触判定システムである。前記接触判定システムは、複数の前記対象部位にそれぞれ対応する複数の接触判定用モジュールと、制振子と、振動制御部と、判定部と、を備える。複数の前記接触判定用モジュールの各々は、検知用振動子と、振動検知子と、前記検知用振動子と前記対象部位との間で振動の伝播を媒介する第1媒体と、前記検知用振動子と前記振動検知子との間で振動の伝播を媒介する第2媒体と、を備える。前記制振子は、前記対象部位の各々と前記対象部位に対応しない接触判定用モジュールとの間の振動の伝播を制限する。前記振動制御部は、複数の前記接触判定用モジュールにおける前記検知用振動子の動作を制御する。前記判定部は、複数の前記接触判定用モジュールの各々における前記振動検知子が出力する信号に基づいて、複数の前記対象部位の各々への物の接触の有無を判定する。
【0006】
本開示の一態様のモジュールセットは、複数の対象部位の各々への物の接触の有無を判定する接触判定システムに適用されるモジュールセットである。前記モジュールセットは、複数の前記対象部位にそれぞれ対応する複数の接触判定用モジュールと、制振子と、を備える。接触判定用モジュールの各々は、検知用振動子と、振動検知子と、前記検知用振動子と前記対象部位との間で振動の伝播を媒介する第1媒体と、前記検知用振動子と前記振動検知子との間で振動の伝播を媒介する第2媒体と、を備える。前記制振子は、前記対象部位の各々と前記対象部位に対応しない接触判定用モジュールとの間の振動の伝播を制限する。
【0007】
本開示の一態様の電子機器は、前記接触判定システムと、複数の前記対象部位を有する前記部材と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示の課題の一態様によれば、複数の対象部位の各々への物の接触の有無を精度良く判定できる接触判定システム、前記の接触判定システムに適用されるモジュールセット、及び前記の接触判定システムを備える電子機器を、提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1図1は、実施形態の接触判定システムを示す構成図である。
図2図2は、実施形態の電子機器の斜視図である。
図3図3は、実施形態における、第1モジュールにおける検知用振動子に印加される交流電圧である第1駆動電圧の波形と、第2モジュールにおける検知用振動子に印加される交流電圧である第2駆動電圧の波形と、制振子に印加される交流電圧である制振駆動電圧の波形と、第1モジュールにおける振動検知子が出力する信号である第1出力信号の波形と、第2モジュールにおける振動検知子が出力する信号である第2出力信号の波形とを示す波形図である。
図4図4は、第1変形例における部材及び接触判定用モジュールの断面図である。
図5図5は、第2変形例における部材及び接触判定用モジュールの断面図である。
図6図6は、第3変形例における部材及び接触判定用モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施形態及び変形例について、図1から図6を参照して説明する。なお、下記の実施形態及び変形例は、本開示の様々な実施形態の一部に過ぎない。また、下記の実施形態及び変形例は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。変形例の構成を適宜組み合わせることも可能である。
【0011】
以下において参照する図は、いずれも模式的な図であり、図中の構成要素の寸法比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
【0012】
1.実施形態
(1)概要
実施形態の接触判定システム1は、部材16における複数の対象部位9の各々への物の接触の有無を判定する。接触判定システム1は、複数の対象部位9にそれぞれ対応する複数の接触判定用モジュール2と、制振子25と、振動制御部3と、判定部4と、を備える。複数の接触判定用モジュール2の各々は、検知用振動子5と、振動検知子6と、検知用振動子5と対象部位9との間で振動の伝播を媒介する第1媒体7と、検知用振動子5と振動検知子6との間で振動の伝播を媒介する第2媒体8と、を備える。制振子25は、複数の対象部位9の各々と対象部位9に対応しない接触判定用モジュール2との間の振動の伝播を制限する。振動制御部3は、複数の接触判定用モジュール2における検知用振動子5の動作を制御する。判定部4は、複数の接触判定用モジュール2の各々における振動検知子6が出力する信号に基づいて、複数の対象部位9の各々への物の接触の有無を判定する。
【0013】
複数の接触判定用モジュール2と、制振子25とが、モジュールセットを構成する。
【0014】
検知用振動子5とは、振動を発生させる素子であり、詳しくは電力を振動に変換する素子である。検知用振動子5は、例えば圧電トランスデューサ(圧電素子)を備える。この場合、検知用振動子5は、交流電力を、この交流電力の振幅及び周波数に応じた振幅及び振動数を有する振動に変換しうる。
【0015】
振動検知子6とは、振動に応じた信号を出力する素子である。振動検知子6は、例えば圧電トランスデューサ(圧電素子)を備える。この場合、振動検知子6は、振動を、この振動の振幅及び振動数に応じた振幅及び周波数を有する交流信号に変換して出力できる。
【0016】
第1媒体7は、振動を伝播しうる物質で構成されていればよい。第1媒体7は、固体であることが好ましい。第1媒体7は、例えば金属又はプラスチックなどで構成される。
【0017】
第2媒体8も、振動を伝播しうる物質で構成されていればよい。第2媒体8は、固体であることが好ましい。第2媒体8は、例えば金属又はプラスチックなどで構成される。
【0018】
制振子25は、対象部位9と、この対象部位9には対応しない接触判定用モジュール2との間の振動の伝播を制限する適宜の部材、素子又は装置等でよい。制振子25については、後に改めて詳細に説明する。
【0019】
接触判定システム1では、振動制御部3が各接触判定用モジュール2における検知用振動子5を動作させることで検知用振動子5が振動を発生させると、振動が検知用振動子5から第1媒体7を通じて、各接触判定用モジュール2に対応する対象部位9へ伝播する。また、各接触判定用モジュール2において、振動は、検知用振動子5から第2媒体8を通じて振動検知子6にも伝播する。すなわち、各接触判定用モジュール2における検知用振動子5、第1媒体7、対象部位9、第2媒体8及び振動検知子6を含む振動系が形成され、検知用振動子5が前記の振動系を振動させる。振動検知子6は、検知用振動子5から第2媒体8を通じて振動検知子6に伝播する振動の波形に応じた信号を出力する。
【0020】
いずれかの対象部位9に物が接触すると、その対象部位9の粘性抵抗が高くなり、振動エネルギーが減衰する。このため、対象部位9に物が接触している場合は、物が接触していない場合と比べて、振動系内における振動の波形が、接触する物が与える荷重に応じて変化し、このため振動系内の検知用振動子5の振動の波形も変化する。このため、対象部位9に物が接触している場合は、物が接触していない場合と比べて、対象部位9に対応する接触判定用モジュール2における振動検知子6が出力する信号が、接触する物が与える荷重に応じて変化する。判定部4は、各接触判定用モジュール2における振動検知子6が出力する信号の、物が与える荷重に応じた変化に基づいて、各接触判定用モジュール2に対応する対象部位9への物の接触の有無を判定することができる。これにより、複数の対象部位9の各々への物の接触の有無を、物が与える荷重に応じて判定できる。
【0021】
また、制振子25が各対象部位9と対象部位9に対応しない接触判定用モジュール2との間の振動の伝播を制限するため、対象部位9の各々への物の接触の有無を判定するにあたり、対象部位9に対応しない接触判定用モジュール2から伝播する振動がノイズになることが抑制される。このため、複数の対象部位9の各々への物の接触の有無が精度良く判定されうる。
【0022】
実施形態の電子機器24は、接触判定システム1と、対象部位9を有する部材16と、を備える。接触判定システム1は、例えばスマートフォン又はヘッドマウントディスプレイなどの電子機器24における、タッチスイッチへのタッチ操作を検出するためのシステムとして、適用されうる(図2参照)。すなわち、接触判定システム1による判定の結果が、電子機器24への動作指令として利用されうる。
【0023】
(2)構成
接触判定システム1の、より具体的な構成について説明する。
【0024】
接触判定システム1は、2つの接触判定用モジュール2(以下、第1モジュール2A及び第2モジュール2Bともいう)と、各接触判定用モジュール2に対応するケース体10と、処理部21と、記憶部13と、駆動回路22と、コンバータ23と、制振駆動回路27とを、備える(図1参照)。
【0025】
二つの対象部位9(以下、第1部位9A及び第2部位9Bともいう)を有する部材16に、接触判定用モジュール2が、固定されている。対象部位9を有する部材16は、例えば電子機器24の筐体であるが、これに限られない(図2参照)。部材16は、例えば金属又はプラスチックから形成されるが、部材16の材質はこれらに限られない。
【0026】
各対象部位9は、部材16の一部分である。図1及び図2では、部材16における、各対象部位9と対象部位9以外の部分との境界を一点鎖線で示しているが、これは便宜的な境界であり、各対象部位9と対象部位9以外の部分の間に、必ずしも明確な境界が無くてもよい。対象部位9とは、部材16における、接触判定システム1による物の接触の有無の判定が行われうる部位といえる。
【0027】
各接触判定用モジュール2は、検知用振動子5と、振動検知子6と、基板(振動板)14と、固定部15と、を備える。
【0028】
基板14は、例えば金属又はプラスチック等から形成される薄板である。基板14は、対象部位9と間隔をあけて対向している。
【0029】
固定部15は、部材16に対して基板14を固定し、かつ部材16と基板14の間に介在している。固定部15の構成に制限はない。例えば固定部15がスペーサであり、このスペーサが基板14と部材16との間に介在し基板14と部材16とに接着されていてもよい。固定部15がビスなどの固定具を含み、固定具により部材16に対して基板14を固定してもよい。実施形態では、各接触判定用モジュール2は、二つの固定部15を備え、一方の固定部15は基板14の一つの端部(第1端部)と接触判定用モジュール2に対応する対象部位9との間に介在してこの第1端部を固定し、もう一方の固定部15は基板14の第1端部とは反対側の端部(第2端部)と対象部位9との間に介在してこの第2端部を固定する。
【0030】
検知用振動子5と、振動検知子6とが、基板14に搭載されている。検知用振動子5は、基板14における対象部位9と対向する面の上に配置されている。振動検知子6は、基板14における対象部位9と対向する面とは反対側の面の上に配置されている。すなわち、検知用振動子5と振動検知子6との間に基板14が介在している。
【0031】
基板14と固定部15とが、検知用振動子5と対象部位9との間で振動の伝播を媒介する第1媒体7を、構成している。また、基板14における検知用振動子5と振動検知子6との間に介在する部分が、検知用振動子5と振動検知子6との間で対象部位9を経由することなく振動の伝播を媒介する第2媒体8を、構成している。
【0032】
検知用振動子5には、検知用振動子5を駆動させるための電力を供給する二つの電極(第1駆動電極17及び第2駆動電極18)が電気的に接続されている。第1駆動電極17は検知用振動子5と基板14との間に介在し、第2駆動電極18は検知用振動子5の基板14とは反対側の面に重なっている。
【0033】
振動検知子6には、出力用の二つの電極(第1出力電極19及び第2出力電極20)が電気的に接続されている。第1出力電極19は振動検知子6と基板14との間に介在し、第2出力電極20は振動検知子6の基板14とは反対側の面に重なっている。
【0034】
ケース体10の数は、接触判定用モジュール2の数と同じであり、実施形態では、接触判定システム1は、2つのケース体10(第1ケース体10A及び第2ケース体10B)を備える。接触判定システム1は、各接触判定用モジュール2に対応するケース体10を有し、1つの接触判定用モジュール2と、1つのケース体10と、1つの対象部位9とが、互いに対応し合う。すなわち、第1モジュール2Aと、第1ケース体10Aと、第1部位9Aとが、互いに対応し合い、第2モジュール2Bと、第2ケース体10Bと、第2部位9Bとが、互いに対応し合う。
【0035】
各ケース体10は、開口を有する箱状の部材である。各ケース体10は、例えば金属又はプラスチック等から形成される。各ケース体10は、部材16に、対応する対象部位9を取り巻くように接触する。具体的には、各ケース体10は部材16に固定され、ケース体10の開口の縁が、部材16に、対応する対象部位9を取り巻くように接触している。なお、部材16における、ケース体10で取り巻かれている部分が、対象部位9である、ともいえる。各ケース体10の内部に、対応する接触判定用モジュール2が配置されている。ケース体10が部材16に固定されている状態で、ケース体10は、ケース体10の内部をケース体10の外部から完全に遮蔽していてもよく、通気及び配線の配置などのためにケース体10の内部をケース体10の外部に部分的に開放していてもよい。ケース体10の天面(対象部位9に接触している側とは反対側の面)を、枠だけ残して全て開放していてもよい。また、対象部位9を取り巻くケース体10の開口の縁のうち、対象部位9に対して、振動が外部に伝わっても問題ない方向にある部分については、部材16に接触せずにこの部分が開放していてもよい。
【0036】
実施形態の制振子25は、振動を発する制振用振動子である。制振子25は、例えば圧電トランスデューサ(圧電素子)を備える。この場合、制振子25は、交流電力を、この交流電力の振幅及び周波数に応じた振幅及び振動数を有する振動に変換しうる。制振子25は、部材16上における、隣り合う2つの対象部位9同士の間に挟まれた位置に配置される。このため、制振子25は、部材16における2つの対象部位9同士の間の振動の伝播を抑制し、これにより、各対象部位9と対象部位9に対応しない接触判定用モジュール2との間の振動の伝播を制限する。実施形態では、制振子25は、2つの対象部位9同士の間に挟まれた位置だけでなく、各対象部位9を取り巻くように配置されている。このため、各対象部位9と対象部位9に対応しない接触判定用モジュール2との間の振動の伝播が更に制限される。制振子25の具体的な動作については、後に改めて説明する。
【0037】
駆動回路22は、各接触判定用モジュール2における検知用振動子5に、検知用振動子5が振動を発生させるための電力を供給する。具体的には、駆動回路22は、第1駆動電極17と第2駆動電極18との間に、交流電圧を印加する。駆動回路22は、後述する振動制御部3による制御を受けて、検知用振動子5に供給する交流電圧の振幅及び周波数を変更可能である。
【0038】
コンバータ23は、各接触判定用モジュール2における振動検知子6が出力する信号を、デジタル信号に変換して、処理部21へ送る。コンバータ23は、更に必要により、信号を増幅してもよい。
【0039】
制振駆動回路27は、制振子25に、制振子25が振動を発生させるための電力を供給する。具体的には、制振駆動回路27は、制振子25に交流電圧を印加する。制振駆動回路27は、後述する制振制御部36による制御を受けて、制振子25に供給する交流電圧の振幅及び周波数を変更可能である。
【0040】
処理部21は、判定部4と、振動制御部3と、補正部11と、設定部12と、制振制御部36とを備える。なお、判定部4、振動制御部3、補正部11、設定部12及び制振制御部36は、必ずしも実体のある構成を示しているわけではなく、処理部21によって実現される機能を示している。
【0041】
処理部21は、例えば、1以上のプロセッサ(マイクロプロセッサ)と1以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。つまり、1以上のプロセッサが1以上のメモリに記憶された1以上のプログラム(アプリケーション)を実行することで、処理部21として機能する。プログラムは、ここでは処理部21の各々のメモリ又は記憶部13に予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。詳しくは、処理部21は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、実施形態における接触判定システム1としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリ(記憶部13など)に予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。
【0042】
記憶部13は、1以上の記憶装置を含む。記憶装置は、例えば、RAM、ROM、又はEEPROM等である。記憶部13は、検知用振動子5の振動の振幅の設定値及び振動数の設定値、並びに判定のために使用される閾値などを、記憶している。
【0043】
振動制御部3は、各接触判定用モジュール2における検知用振動子5の動作を制御する。具体的には、例えば振動制御部3は、駆動回路22を制御して、駆動回路22に検知用振動子5へ交流電圧を印加させ、かつ交流電圧の振幅及び周波数を、記憶部13に記憶されている振動の振幅の設定値及び振動数の設定値に応じて変更させる。
【0044】
実施形態では、振動制御部3は、検知用振動子5を、検知用振動子5が振動を発生させている振動期間TA1、TB1と、検知用振動子5が振動を発生させていない振動停止期間TA2、TB2とが、交互に繰り返すように、制御する。具体的には、駆動回路22が検知用振動子5に交流電圧を印加している期間と、駆動回路22が検知用振動子5へ交流電圧を印加していない期間とが、交互に繰り返すように、振動制御部3は、駆動回路22を制御する(図3における交流電圧の波形を参照)。すなわち、振動制御部3は、駆動回路22が、振動期間TA1、TB1に検知用振動子5に交流電圧を印加し、振動停止期間TA2、TB2には検知用振動子5に交流電圧を印加しないように、駆動回路22を制御する。このため、検知用振動子5を振動させるための消費電力を削減できる。また、後述するように、判定部4が、振動期間TA1、TB1における振動検知子6が出力する信号の振幅と、振動停止期間TA2、TB2における残留振動によって振動検知子6が出力する信号の継続時間とのうち、少なくとも一方に基づいて、判定することができる。例えば記憶部13が振動期間TA1、TB1の設定値と振動停止期間TA2、TB2の設定値とを記憶しており、振動制御部3は振動期間TA1、TB1と振動停止期間TA2、TB2とが前記の設定値と合致するように制御を行う。
【0045】
制振制御部36は、制振子25の動作を制御する。具体的には、例えば制振制御部36は、制振駆動回路27を制御して、制振駆動回路27に制振子25へ交流電圧を印加させ、かつ交流電圧の振幅及び周波数を、制振子25が発生させる振動の位相が、検知用振動子5が発生させる振動の位相とは逆になるようにする。
【0046】
設定部12は、記憶部13に記憶されている振動の振幅の設定値と振動数の設定値とを変更する。また、記憶部13が、振動期間TA1、TB1の設定値と振動停止期間TA2、TB2の設定値とを記憶し、かつ設定部12が前記の振動期間TA1、TB1と振動停止期間TA2、TB2との各々の設定値とを変更してもよい。設定部12は、例えば外部からの指令に応じて、前記の設定値を変更する。このため、設定部12は、設定値の微調整などを行い、判定の精度を高めうる。設定部12の動作の詳細は後に改めて説明する。
【0047】
補正部11は、対象部位9に物が接触している状態で対応する接触判定用モジュール2における振動検知子6が出力する信号と、対象部位9に物が接触していない状態で振動検知子6が出力する信号とに基づいて、閾値を変更する。閾値とは、判定部4が判定を行うために使用する基準値であり、例えば判定部4は、振動検知子6が出力する信号から求められる検出値と閾値とを比較した結果に基づいて、対象部位9への物の接触の有無を判定する。検出値とは、例えば信号の振幅及び信号の継続時間等である。この補正部11の動作により閾値を変更すると、判定の精度が高まりうる。検出値、及び補正部11による閾値の変更に関して、後に改めて説明する。
【0048】
判定部4は、コンバータ23から送られてきた信号に基づき、対象部位9への物の接触の有無を判定する。
【0049】
接触判定システム1による、対象部位9への物の接触の有無の判定の動作について、説明する。
【0050】
接触判定システム1が動作を開始すると、振動制御部3が駆動回路22を制御し、駆動回路22が、記憶部13に記憶されている振幅の設定値及び振動数の設定値に応じた振幅及び周波数を有する交流電圧を、各接触判定用モジュールにおける検知用振動子5に印加する。
【0051】
振動期間TA1、TB1では、検知用振動子5が振動を発生し、そのため検知用振動子5、第1媒体7及び対象部位9を含む振動系が振動する。そうすると、検知用振動子5と振動検知子6との間で第2媒体8が振動の伝播を媒介するため、検知用振動子5の振動に応じて振動検知子6が振動し、振動検知子6が、自身の振動の振幅及び振動数に応じた振幅及び周波数を有する交流信号を出力する。振動期間TA1、TB1では、検知用振動子5が振動し始めると、振動系の振動が安定するまでは検知用振動子5の振動の振幅が徐々に増大する。振動停止期間TA2、TB2では、残留振動が生じ、残留振動が消失するまでの間、検知用振動子5が、振幅を徐々に小さくさせながら振動する。振動検知子6が出力する交流信号は、前記の検知用振動子5の振動の変化に応じた変化を有する(図3参照)。
【0052】
上述のとおり、振動制御部3は、検知用振動子5を、検知用振動子5が振動を発生させている振動期間TA1、TB1と、検知用振動子5が振動を発生させていない振動停止期間TA2、TB2とが、交互に繰り返すように、制御する。振動制御部3は、接触判定用モジュール2の各々における検知用振動子5を、接触判定用モジュール2間で振動期間同士が重ならないように、制御する。図3において、第1駆動電圧は第1モジュール2Aにおける検知用振動子5に印加される交流電圧の波形を示し、第2駆動電圧は第2モジュール2Bにおける検知用振動子5に印加される交流電圧の波形を示す。第1モジュール2Aにおける検知用振動子5には、振動期間TA1で交流電圧が印加され、振動停止期間TA2では交流電圧が印加されない。第2モジュール2Bにおける検知用振動子5には、振動期間TB1で交流電圧が印加され、振動停止期間TB2では交流電圧が印加されない。第1モジュール2Aにおける振動期間TA1と、第2モジュール2Bにおける振動期間TB1とは、重なっていない。
【0053】
さらに、振動制御部3は、各接触判定用モジュール2における検知用振動子5を、接触判定用モジュール2間で、振動期間と残留振動が生じる期間とが重ならないように、制御する。図3において、第1出力信号は、第1モジュール2Aにおける振動検知子6が出力する信号の波形を示し、第2出力信号は、第2モジュール2Bにおける振動検知子6が出力する信号の波形を示す。振動停止期間には、振動検知子6は検知用振動子5の残留振動に起因する信号を出力するが、接触判定用モジュール2間では、振動期間と残留振動が生じる期間とが重ならない。すなわち、第1モジュール2Aにおける振動期間TA1と第2モジュール2Bにおける残留振動によって振動検知子6が出力する信号の継続時間TBSとは重ならず、かつ第2モジュール2Bにおける振動期間TB1と第1モジュール2Aにおける残留振動によって振動検知子6が出力する信号の継続時間TASとは重ならない。
【0054】
図3における制振駆動電圧は、制振制御部36に制御されることで制振駆動回路27が制振子25に印加する交流電圧の波形を示す。制振子25には、各接触判定用モジュール2における振動期間に交流電圧が印加される。すなわち、制振子25には、第1モジュール2Aにおける振動期間TA1と、第2モジュール2Bにおける振動期間TB1とに、交流電圧が印加される。第1モジュール2Aにおける振動期間TA1には、制振子25には振動期間TA1に検知用振動子5に印加される交流電圧(第1駆動電圧)と同じ周波数かつ位相が逆の交流電圧が印加される。第2モジュール2Bにおける振動期間TB1には、制振子25には振動期間TB1に検知用振動子5に印加される交流電圧(第2駆動電圧)と同じ周波数かつ位相が逆の信号が印加される。これにより、制振子25は、第1モジュール2Aにおける振動期間TA1には部材16における対象部位9の間で検知用振動子5が発生させる振動とは位相が逆の振動を発生させる。これにより、第1モジュール2Aの検知用振動子5が発生させた振動が、制振子25の振動によって減衰され、第1部位9A及び第2部位9Bを介して第2モジュール2Bへ伝播することが、抑制される。また、制振子25は、第2モジュール2Bにおける振動期間TB1には部材16における対象部位9の間で検知用振動子5が発生させる振動とは位相が逆の振動を発生させる。これにより第2モジュール2Bの検知用振動子5が発生させた振動が、制振子25の振動によって減衰され、第2部位9B及び第1部位9Aを介して第1モジュール2Aへ伝播することが、抑制される。これにより、各接触判定用モジュール2における振動検知子6が、別の接触判定用モジュール2における検知用振動子5が発生させた振動をノイズとして検出することが抑制される。
【0055】
ケース体10は、検知用振動子5が発生させた振動が、対象部位9及び接触判定用モジュールの外部へ伝播することを、抑制しうる。このため、対象部位9及び接触判定用モジュールにおける振動の減衰が抑制される。さらに、ケース体10は、各接触判定用モジュール2における振動検知子6が、別の接触判定用モジュール2における検知用振動子5が発生させた振動をノイズとして検出することを抑制できる。
【0056】
コンバータ23は、振動検知子6が出力する信号を変換してから、処理部21へ送る。判定部4は、この信号に基づいて、対象部位9への物の接触の有無を判定する。
【0057】
判定部4は、接触判定用モジュール2ごとに、振動期間TA1、TB1における振動検知子6が出力する信号の振幅AAS、ABS、振動停止期間TA2、TB2における残留振動によって振動検知子6が出力する信号の継続時間TAS、TBS、又はこれらの振幅AAS、ABSと継続時間TAS、TBSとの組み合わせに基づいて、対象部位9への物の接触の有無を判定する。すなわち、判定部4は、信号に基づいて、検出値として、振動期間TA1、TB1における振動検知子6が出力する信号の振幅AAS、ABSと、振動停止期間TA2、TB2における残留振動によって振動検知子6が出力する信号の継続時間TAS、TBSとのうち、少なくとも一方を求め、この検出値に基づいて、対象部位9への物の接触の有無を判定する。
【0058】
より詳しく説明すると、対象部位9に物が接触すると、対象部位9において振動エネルギーが減衰し、そのため振動系全体において振動エネルギーが減衰する。このため、対象部位9に物が接触すると、検知用振動子5の振動の振幅が小さくなり、かつ残留振動によって振動検知子6が出力する信号の継続時間が短くなる傾向が生じる。これに応じて、振動検知子6が出力する信号の振幅AAS、ABSが小さくなり、かつ継続時間TAS、TBSが短くなる。そのため、判定部4は、前記の振幅AAS、ABSと継続時間TAS、TBSとのうち、少なくとも一方に基づいて、対象部位9への物の接触の有無を判定できる。例えば、記憶部13が、物の接触の有無を判定するための閾値として、振動期間TA1、TB1における信号の最大振幅AAS、ABSの閾値と、残留振動に対応する信号の継続時間TAS、TBSの閾値とを記憶する。判定部4は、振動期間TA1、TB1における信号の最大振幅AAS、ABSと閾値とを比較した結果と、継続時間TAS、TBSと閾値とを比較した結果とのうち、少なくとも一方に基づいて、対象部位9への物の接触の有無を判定できる。
【0059】
判定部4は、第1モジュール2Aにおける振動期間TA1に第1モジュール2Aにおける振動検知子6が出力した信号及びこの信号に続く残留振動による信号に基づいて第1モジュール2Aに対応する第1部位9Aへの物の接触の有無を判定する。また判定部4は、第2モジュール2Bにおける振動期間TB1に第2モジュール2Bにおける振動検知子6が出力した信号及びこの信号に続く残留指導による信号に基づいて第2モジュール2Bに対応する第2部位9Bへの物の接触の有無を判定する。
【0060】
振動制御部3は、各接触判定用モジュール2における検知用振動子5の振動停止期間の長さを、第1長さと、第1長さよりも長い第2長さとに、選択的に設定可能であってもよい。この場合、振動制御部3は、振動停止期間の長さが第1長さに設定されている状態で、判定部4が物の接触が有るとの判定をしない状態が一定期間継続したら、振動停止期間の長さを第2長さに設定してもよい。また、振動制御部3は、振動停止期間の長さが第2長さに設定されている状態で、判定部4が物の接触が有るとの判定をしたら、振動停止期間の長さを第1長さに設定してもよい。この場合、対象部位9に物が接触しない期間が一定以上続いたら振動停止期間の長さを第2長さに設定することで消費電力を削減できる。
【0061】
実施形態では、上述のとおり、制振子25によって、各接触判定用モジュール2における振動検知子6が、別の接触判定用モジュール2における検知用振動子5が発生させた振動をノイズとして検出することが抑制される。これにより、振動検知子6が出力する信号に基づく判定の精度が、高まりうる。
【0062】
また、実施形態では、上述のとおり、振動制御部3は、接触判定用モジュール2の各々における検知用振動子5を、接触判定用モジュール2間で振動期間同士が重ならないように、制御する。そのため、第1モジュール2Aにおける振動期間TA1と、第2モジュール2Bにおける振動期間TB1とは、重なっていない。このため、第1モジュール2Aにおける振動期間TA1には、第2モジュール2Bにおける検知用振動子5から第1モジュール2A及び第1部位9Aに振動が伝播されず、このため、第1モジュール2Aにおける振動検知子6が出力する信号にノイズが生じにくい。同様に、第2モジュール2Bにおける振動期間TB1には、第1モジュール2Aにおける検知用振動子5から第2モジュール2B及び第2部位9Bに振動が伝播されず、このため、第2モジュール2Bにおける振動検知子6が出力する信号にノイズが生じにくい。これにより、判定の精度が、より高まりうる。
【0063】
さらに、実施形態では、上述のとおり、振動制御部3は、各接触判定用モジュール2における検知用振動子5を、接触判定用モジュール2間で、振動期間と残留振動が生じる期間とが重ならないように、制御する。すなわち、第1モジュール2Aにおける振動期間TA1と第2モジュール2Bにおける残留振動による信号の継続時間TBSとは重ならず、かつ第2モジュール2Bにおける振動期間TB1と第1モジュール2Aにおける残留振動による信号の継続時間TASとは重ならない。このため、各接触判定用モジュール2における残留振動による信号にノイズが生じにくい。これにより、判定の精度が、より高まりうる。
【0064】
実施形態では、上述のとおり、ケース体10が対象部位9及び接触判定用モジュールにおける振動の減衰を抑制することで、判定の精度が更に高まりうる。ケース体10が、各接触判定用モジュール2における振動検知子6が、別の接触判定用モジュール2における検知用振動子5が発生させた振動をノイズとして検出することを抑制でき、これにより判定の精度が更に高まりうる。
【0065】
また、実施形態では、第2媒体8は、検知用振動子5と振動検知子6との間で対象部位9を経由することなく振動の伝播を媒介する。そのため、振動検知子6は、対象部位9から伝播した振動ではなく、検知用振動子5から対象部位9を経由せずに伝播した振動に基づいて、信号を出力しうる。このため、振動検知子6が出力する信号にはノイズが含まれにくく、そのため判定部4による判定の精度がより高まりうる。また、対象部位9から振動検知子6へ振動を伝播させるための媒体が不要である。さらに、検知用振動子5と振動検知子6との間に対象部位9を介在させる必要がないため検知用振動子5と振動検知子6とが近接して配置されうる。このため、接触判定用モジュール2がコンパクトに構成されうる。そのため、例えば電子機器24内における利用可能な空間が限られている場合でも、接触判定用モジュール2が電子機器24に内装されうる。
【0066】
判定部4が対象部位9への物の接触の有無を判定することには、物の種類を判定することが含まれてもよい。例えば、判定部4は対象部位9への物の接触の有無を判定するにあたり、対象部位9に接触している物が、人の指であるか、それともスタイラスペンなどの硬質の物品であるかを、併せて判定してもよい。
【0067】
より詳しく説明すると、対象部位9に物が接触すると、上述のとおり、振動エネルギーの減衰により、検知用振動子5の振動の振幅が小さくなり、かつ継続時間TAS、TBSが短くなる傾向が生じる。このとき、物の種類によって振動エネルギーの減衰の程度が異なるため、物の種類に応じて、検知用振動子5の振動の振幅が小さくなる程度、及び継続時間TAS、TBSが短くなる程度が、変化する。そのため、判定部4は、信号から求められる検知用振動子5の振動の振幅と、継続時間TAS、TBSとのうち、少なくとも一方に基づいて、対象部位9に接触している物の種類を判定できる。例えば、記憶部13が、物の種類を判定するための閾値として、振動期間TA1、TB1における信号の最大振幅の閾値と、残留振動に対応する信号の継続時間TAS、TBSの閾値とを記憶し、判定部4は、対象部位9への物の接触が有ると判定した場合に、振動期間TA1、TB1に振動検知子6が出力する信号の振幅と閾値とを比較した結果と、残留振動に対応する信号の継続時間TAS、TBSと閾値とを比較した結果との、少なくとも一方に基づいて、対象部位9に接触している物の種類を判定できる。
【0068】
判定部4が対象部位9への物の接触の有無を判定することには、物の接触の仕方を判定することが含まれてもよい。例えば、判定部4は対象部位9への物の接触の有無を判定するにあたり、物が対象部位9に軽く接触しているのか、それとも物が対象部位9を強く押しているのかを、併せて判定してもよい。
【0069】
より詳しく説明すると、対象部位9に物が接触すると、上述のとおり、振動エネルギーの減衰により、検知用振動子5の振動の振幅が小さくなり、かつ継続時間TAS、TBSが短くなる傾向が生じる。このとき、物が対象部位9に軽く接触している場合と、物が対象部位9を強く押している場合とでは、振動エネルギーの減衰の程度が異なるため、物の接触の仕方に応じて、検知用振動子5の振動の振幅が小さくなる程度、及び継続時間TAS、TBSが短くなる程度が、変化する。そのため、判定部4は、信号から求められる検知用振動子5の振動の振幅と、継続時間TAS、TBSとのうち、少なくとも一方に基づいて、対象部位9への物の接触の仕方の判定できる。例えば、記憶部13が、物の種類を判定するための閾値として、振動期間TA1、TB1に振動検知子6が出力する信号の最大振幅AAS、ABSの閾値と、残留振動に対応する信号の継続時間TAS、TBSの閾値とを記憶する。判定部4は、対象部位9への物の接触が有ると判定した場合に、振動期間TA1、TB1に振動検知子6が出力する信号の最大振幅AAS、ABSと閾値とを比較した結果と、残留振動に対応する信号の継続時間と閾値とを比較した結果とのうち、少なくとも一方に基づいて、対象部位9への物の接触の仕方を判定できる。
【0070】
判定部4は、上記の組み合わせにより、対象部位9への物の接触の有無、物の種類、及び物の接触の仕方を、併せて判定してもよい。
【0071】
上述の各閾値は、例えば予め対象部位9への物の接触の有無と振動検知子6が出力する信号との関係を調査した結果に基づいて、判定の精度が高められるように決定されて、記憶部13に記憶される。
【0072】
閾値が決定されて記憶部13に記憶された後、補正部11が、閾値を変更してもよい。すなわち、補正部11が、新たな閾値を決定して、記憶部13に記憶させてもよい。補正部11が閾値を変更する場合、補正部11は、例えば対象部位9に物が接触している状態で振動検知子6が出力する信号と、対象部位9に物が接触していない状態で振動検知子6が出力する信号とに基づいて、新たな閾値を決定し、記憶部13に記憶させる。すなわち、例えば対象部位9に物が接触している状態における信号の振幅と、対象部位9に物が接触していない状態における信号の振幅とから、二つの振幅の間の値を、新たな閾値として決定する。判定することに対象部位9への物の接触の有無を判定することが含まれる場合には、補正部11は、例えば対象部位9に指が接触している状態で振動検知子6が出力する信号と、対象部位9にスタイラスペンが接触している状態で振動検知子6が出力する信号と、対象部位9に物が接触していない状態で振動検知子6が出力する信号とに基づいて、閾値を決定する。判定することに対象部位9への物の接触の仕方を判定することが含まれる場合には、補正部11は、例えば対象部位9に物が軽く接触している状態で振動検知子6が出力する信号と、対象部位9に物が強く押しつけられている状態で振動検知子6が出力する信号と、対象部位9に物が接触していない状態で振動検知子6が出力する信号とに基づいて、閾値を決定する。前記以外にも、補正部11は、判定に用いられる閾値を、その閾値に応じた方法で変更しうる。
【0073】
補正部11が、閾値を変更すると、例えば使用者が対象部位9に指又はスタイラスペン等を接触させる場合の接触のさせ方に個人差があっても、それに応じて閾値が変更されることで、判定の精度が高まりうる。また、部材16にカバーが被せられるなどして対象部位9における振動の伝わり方が変わった場合などにも、それに応じて補正部11が閾値を変更することで、判定の精度が高まりうる。
【0074】
実施形態において、検知用振動子5が発生させる振動の振動数、すなわち記憶部13に記憶されている振動数の設定値は、20kHz以上であることが好ましい。この場合、物質内での振動の伝播性が高まることで、判定の精度が向上しうる。振動の振動数は、例えば1MHz以下である。
【0075】
振動検知子6が出力する信号の振幅が、検知用振動子5が固有振動数の振動を発生させている場合に振動検知子6が出力する信号の振幅の50%以上となるように、検知用振動子5が発生させる振動の振動数が規定されていることが好ましい。すなわち、検知用振動子5は、固有振動数又はそれに近い振動数の振動を発生させることが好ましい。この場合、検知用振動子5と対象部位9との間の振動の伝播性が特に高く、そのため判定の精度が向上しうる。
【0076】
検知用振動子5の固有振動数及び固有振動数での振幅は、例えば次の方法で確認される。部材16と接触判定システム1とを組み合わせ、かつ対象部位9に物が接触していない状態で、検知用振動子5に交流電圧を印加して検知用振動子5に振動を発生させる。交流電圧の周波数を、20kHzから1MHzまで掃引する。周波数を掃引している間に振動検知子6が出力する信号に基づいて、振幅のピーク値が現れる振動の振動数を確認し、この振動数を固有振動数と特定するとともに、振幅のピーク値を固有振動数の場合の振幅と特定する。
【0077】
検知用振動子5の固有振動数が、20kHz以上1MHz以下であるように、基板14の形状及び寸法、並びに基板14おける検知用振動子5の位置等が、適宜設定されることが好ましい。
【0078】
また、設定部12は、記憶部13に振動の振幅の設定値と振動数の設定値とが記憶された後、記憶部13に記憶されている振動の振幅の設定値と振動数の設定値とを変更する。設定部12は、記憶部13に振動期間TA1、TB1の設定値と振動停止期間TA2、TB2の設定値とが記憶された後、記憶部13に記憶されている振動期間TA1、TB1の設定値と振動停止期間TA2、TB2の設定値とを変更してもよい。設定部12は、例えば外部からの指令に応じて、前記の設定値を変更する。このため、設定部12は、設定値の微調整などを行い、判定の精度を高めうる。例えば接触判定システム1を製造した後、設定部12が設定値を微調整することで、接触判定システム1の出荷前などの調整を行うことができる。また、接触判定システム1を電子機器24に組み込んだ後、設定部12が設定値を微調整することで、電子機器24の出荷前などの調整を行うことができる。
【0079】
(3)電子機器
電子機器24は、接触判定システム1と、対象部位9を有する部材16と、を備える。電子機器24は、例えば上述のとおりスマートフォン又はヘッドマウントディスプレイなどである。対象部位9を有する部材16は、例えば電子機器24の筐体である。例えばスマートフォンなどの電子機器24の筐体の側面に複数の対象部位9(第1部位9A及び第2部位9B)があり、これらの対象部位9が電子機器24を操作するためのタッチスイッチとして利用されうる。すなわち、判定部4が判定した結果が、例えば接触判定システム1を備える電子機器24の制御に用いられる。例えば処理部21が、判定部4による判定の結果に基づいて電子機器24の動作を制御してもよく、判定結果を処理部21が電子機器24の制御装置に送り、この制御装置が、判定の結果に基づいて電子機器24の動作を制御してもよい。
【0080】
なお、電子機器24の種類に制限はなく、電子機器24における対象部位9の用途についても制限はない。
【0081】
2.第1変形例
図4に、接触判定システム1における接触判定用モジュール2に関する第1変形例を示す。なお、図4は、部材16と、一つの接触判定用モジュール2とのみを示すが、接触判定システム1は、実施形態と同様に、複数の接触判定用モジュール2と、ケース体10と、制振子25と、処理部21と、記憶部13と、駆動回路22と、コンバータ23と、制振駆動回路27と、を備えうる。
【0082】
第1変形例では、部材16における対象部位9上に検知用振動子5が重ねられ、検知用振動子5に振動検知子6が重ねられている。具体的には、検知用振動子5には第1駆動電極17と第2駆動電極18とが重ねられ、振動検知子6には第1出力電極19と第2出力電極20とが重ねられている。検知用振動子5は、部材16における対象部位9上に、第2駆動電極18を介して配置されている。部材16と第2駆動電極18とは、必要に応じて電気的に絶縁される。第2駆動電極18には、絶縁膜と第1出力電極19とが順次重ねられ、第1出力電極19に検知用振動子5と第2出力電極20とが順次重ねられる。すなわち、検知用振動子5に振動検知子6が、第1駆動電極17、絶縁膜及び第1出力電極19を介して、重ねられている。絶縁膜は、電気絶縁性を有する膜であればよく、例えば電気絶縁性を有する樹脂製又はセラミックス製の膜である。第1変形例では、検知用振動子5と対象部位9との間に介在する第2駆動電極18が第1媒体7を構成し、検知用振動子5と振動検知子6との間に介在する第1駆動電極17、絶縁膜及び第1出力電極19が、第2媒体8を構成する。これ以外は、接触判定用モジュール2は、実施形態と同様の構成を備える。
【0083】
第2変形例でも、実施形態の場合と同様の判定が行われうる。また、第1変形例では、第1媒体7における振動の減衰と、第2媒体8における振動の減衰とが抑制されるため、判定の精度がより高まりうる。さらに、接触判定用モジュール2が、よりコンパクトに構成されうる。
【0084】
3.第2変形例
図5に、接触判定システム1における接触判定用モジュール2に関する第2変形例を示す。なお、図5は、部材16と接触判定用モジュール2とのみを示すが、接触判定システム1は、実施形態と同様に、複数の接触判定用モジュール2と、ケース体10と、制振子25と、処理部21と、記憶部13と、駆動回路22と、コンバータ23と、制振駆動回路27と、を備えうる。
【0085】
第2変形例では、接触判定用モジュール2は、一つの固定部15を備え、固定部15は基板14の一つの端部(第1端部)と対象部位9との間に介在してこの第1端部を固定する。これ以外は、接触判定用モジュール2は、実施形態と同様の構成を備える。
【0086】
第2変形例でも、実施形態の場合と同様の判定が行われうる。
【0087】
なお、固定部15の数及び位置は、実施形態及び第2変形例には限られず、基板14を安定して固定でき、かつ第1媒体7を構成して振動の伝達を媒介できるように、適宜の数の固定部15を適宜の位置に配置できる。
【0088】
4.第3変形例
図6に、接触判定システム1における接触判定用モジュール2に関する第2変形例を示す。なお、図6は、部材16と接触判定用モジュール2とのみを示すが、接触判定システム1は、実施形態と同様に、複数の接触判定用モジュール2と、ケース体10と、制振子25と、処理部21と、記憶部13と、駆動回路22と、コンバータ23と、制振駆動回路27と、を備えうる。
【0089】
第3変形例では、基板14の、対象部位9側とは反対側の面上に、検知用振動子5と、振動検知子6とが、配置されている。詳しくは、基板14の、対象部位9側とは反対側の面上に、第1駆動電極17、検知用振動子5及び第2駆動電極18が、この順に重ねられている。また、基板14の、対象部位9側とは反対側の面上に、第1出力電極19、振動検知子6及び第2出力電極20が、この順に重ねられている。検知用振動子5と、振動検知子6とは、間隔をあけて並んでいる。
【0090】
第3変形例では、基板14と固定部15とが、第1媒体7を構成している。また、基板14における検知用振動子5から振動検知子6に渡る部分が、第2媒体8を構成している。
【0091】
第3変形例でも、実施形態の場合と同様の判定が行われうる。また、第3変形例では、上述のように、検知用振動子5と、振動検知子6とが、いずれも基板14の対象部位9側とは反対側の面上に配置されているので、基板14を固定部15を介して部材16に固定する作業が容易となる。
【0092】
5.上記以外の変形例
実施形態における接触判定用モジュール2の数は2つであるが、もちろん、接触判定システム1及びモジュールセットの各々は、3つ以上の接触判定用モジュール2を備えてもよい。
【0093】
実施形態及び変形例において、ケース体10、設定部12及び補正部11は、接触判定システム1に必須の構成ではない。ケース体10、設定部12及び補正部11のうち少なくとも1つが無くても、接触判定システム1による判定が行われうる。
【0094】
接触判定システム1における複数の機能が、1つの筐体内に集約されていることは接触判定システム1に必須の構成ではない。接触判定システム1の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、接触判定システム1における処理部21の少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ装置及びクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。
【0095】
実施形態における検知用振動子5による振動の発生の仕方は、一例に過ぎない、例えば検知用振動子5は、実施形態のように断続的に振動を発生させるのではなく、連続的に振動を発生させてもよい。検知用振動子5が連続的に振動を発生させても、制振子25によって、判定の精度が向上しうる。
【0096】
第1媒体7及び第2媒体8の構成は、上記の実施形態及び変形例には限られない。ただし、第1媒体7及び第2媒体8は、いずれも固体の物資から構成されていることが好ましい。また、例えば検知用振動子5と対象部位9とが直接接触することで、検知用振動子5と対象部位9との界面が第1媒体7を構成してもよく、検知用振動子5と振動検知子6とが直接接触することで検知用振動子5と振動検知子6との界面が第2媒体8を構成してもよい。
【0097】
実施形態において、接触判定システム1が制振駆動回路27及び制振制御部36を備えず、かつ制振子25が樹脂材料又はゴム材料から形成されていてもよい。この場合、制振子25は、振動を吸収することによって、対象部位9の各々と対象部位9に対応しない接触判定用モジュール2との間の振動の伝播を制限できる。また、振動の伝播を制限するための電力が削減されうる。なお、接触判定システム1が実施形態における制振子25、制振駆動回路27及び制振制御部36を備えた上で、更に樹脂材料又はゴム材料から形成されている制振子25を備えてもよい。
【0098】
判定部4は、振動検知子6が出力する信号に基づく判定を行うにあたり、振動検知子6が出力する信号の振幅と残留振動に基づく信号の継続時間との少なくとも一方だけでなく、信号に基づく種々の情報に基づいて判定を行ってもよい。例えば、判定部4は、振動検知子6が出力する信号の振幅の時間変化パターン及び振幅の時間変化を周波数領域に変換して得られる周波数スペクトラム等のうち少なくとも一つのパターンと、記憶部12に記憶されている基準となるパターンとを比較して、パターン判定を行い、その結果に基づいて、対象部位9への物の接触の有無、対象部位9に接触している物の種類などを、判定することもできる。この場合、補正部11は、対象部位9に物が接触している状態で振動検知子6が出力する信号と、対象部位9に物が接触していない状態で振動検知子6が出力する信号とに基づいて、基準となるパターンを変更してもよい。
【0099】
6.態様
第1の態様の接触判定システム(1)は、部材(16)における複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を判定する接触判定システム(1)である。接触判定システム(1)は、複数の対象部位(9)にそれぞれ対応する複数の接触判定用モジュール(2)(2)と、制振子(25)と、振動制御部(3)と、判定部(4)と、を備える。複数の接触判定用モジュール(2)の各々は、検知用振動子(5)と、振動検知子(6)と、検知用振動子(5)と対象部位(9)との間で振動の伝播を媒介する第1媒体(7)と、検知用振動子(5)と振動検知子(6)との間で振動の伝播を媒介する第2媒体(8)と、を備える。制振子(25)は、対象部位(9)の各々と対象部位(9)に対応しない接触判定用モジュール(2)との間の振動の伝播を制限する。振動制御部(3)は、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における検知用振動子(5)の動作を制御する。判定部(4)は、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における振動検知子(6)が出力する信号に基づいて、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を判定する。
【0100】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を精度良く判定できる。
【0101】
第2の態様では、第1の態様において、第2媒体(8)は、検知用振動子(5)と振動検知子(6)との間で対象部位(9)を経由することなく振動の伝播を媒介する。
【0102】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0103】
第3の態様では、第1又は第2の態様において、接触判定システム(1)は、複数のケース体を更に備える。複数のケース体の各々は、部材(16)に、複数の対象部位(9)のうちの1つを取り巻くように接触し、かつ内部に複数の接触判定用モジュール(2)のうちの1つが配置される。
【0104】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0105】
第4の態様では、第1から第3のいずれか一の態様において、制振子(25)が、部材(16)上における、複数の対象部位(9)のうち隣り合う2つの対象部位(9)同士の間に挟まれた位置に配置される。
【0106】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0107】
第5の態様では、第1から第4のいずれか一の態様において、制振子(25)が、部材(16)上に、複数の対象部位(9)の各々を取り巻くように配置される。
【0108】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0109】
第6の態様では、第1から第5のいずれか一の態様において、制振子(25)は、樹脂材料又はゴム材料から形成されている。
【0110】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0111】
第7の態様では、第1から第6のいずれか一の態様において、接触判定システム(1)は、制振制御部(36)を更に備える。制振子(25)は、振動を発する制振用振動子である。制振制御部(36)は、制振子(25)が発生させる振動の位相が、検知用振動子(5)が発生させる振動の位相とは逆になるように、制振子(25)の動作を制御する。
【0112】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0113】
第8の態様では、第1から第7のいずれか一の態様において、判定部(4)は、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における検知用振動子(5)が振動を発生させている間に振動検知子(6)が出力する信号の振幅に基づいて、対象部位(9)への物の接触の有無を判定する。
【0114】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0115】
第9の態様では、第1から第8のいずれか一の態様において、振動制御部(3)は、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における検知用振動子(5)を、検知用振動子(5)が振動を発生させる振動期間と、検知用振動子(5)が振動を発生させない振動停止期間とが、交互に繰り返すように、制御する。
【0116】
この態様によると、検知用振動子(5)(5)を動作させるための消費電力を削減できる。
【0117】
第10の態様では、第9の態様において、振動制御部(3)は、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における検知用振動子(5)を、複数の接触判定用モジュール(2)間で振動期間同士が重ならないように、制御する。
【0118】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0119】
第11の態様では、第9又は第10の態様において、判定部(4)は、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における検知用振動子(5)の振動停止期間における検知用振動子(5)の残留振動に起因して振動検知子(6)が出力する信号の継続時間に基づいて、対象部位(9)への物の接触の有無を判定する。
【0120】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0121】
第12の態様では、第11の態様において、振動制御部(3)は、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における検知用振動子(5)を、複数の接触判定用モジュール(2)間で、振動期間と残留振動が生じる期間とが重ならないように、制御する。
【0122】
この態様によると、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を、より精度良く判定できる。
【0123】
第13の態様では、第9から第12のいずれか一の態様において、振動制御部(3)は、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における検知用振動子(5)の振動停止期間の長さを、第1長さと、第1長さよりも長い第2長さとに、選択的に設定可能である。振動制御部(3)は、振動停止期間の長さが第1長さに設定されている状態で、判定部(4)が物の接触が有るとの判定をしない状態が一定期間継続したら、振動停止期間の長さを第2長さに設定し、振動停止期間の長さが第2長さに設定されている状態で、判定部(4)が物の接触が有るとの判定をしたら、振動停止期間の長さを第1長さに設定する。
【0124】
この態様によると、制振子(25)を動作させるための消費電力を削減できる。
【0125】
第14の態様のモジュールセットは、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を判定する接触判定システム(1)に適用されるモジュールセットである。モジュールセットは、複数の対象部位(9)にそれぞれ対応する複数の接触判定用モジュール(2)と、制振子(25)と、を備える。複数の接触判定用モジュール(2)の各々は、検知用振動子(5)と、振動検知子(6)と、検知用振動子(5)と対象部位(9)との間で振動の伝播を媒介する第1媒体(7)と、検知用振動子(5)と振動検知子(6)との間で振動の伝播を媒介する第2媒体(8)と、を備える。制振子(25)は、対象部位(9)の各々と対象部位(9)に対応しない接触判定用モジュール(2)との間の振動の伝播を制限する。
【0126】
この態様によると、複数の接触判定用モジュール(2)の各々における振動検知子(6)が出力する信号に基づいて、複数の対象部位(9)の各々への物の接触の有無を精度良く判定できる。
【0127】
第15の態様の電子機器(24)は、第1から第13のいずれか一の態様に係る接触判定システム(1)と、複数の対象部位(9)を有する部材(16)と、を備える。
【符号の説明】
【0128】
1 接触判定システム
2 接触判定用モジュール
3 振動制御部
4 判定部
5 検知用振動子
6 振動検知子
7 第1媒体
8 第2媒体
9 対象部位
10 ケース体
11 補正部
12 設定部
13 記憶部
16 部材
24 電子機器
25 制振子
36 制振制御部

図1
図2
図3
図4
図5
図6