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<図1>
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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】P2024027958
(43)【公開日】2024-03-01
(54)【発明の名称】検出装置及び検出方法
(51)【国際特許分類】
   H03K 17/94 20060101AFI20240222BHJP
【FI】
H03K17/94 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022131189
(22)【出願日】2022-08-19
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】TDK株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
(72)【発明者】
【氏名】加藤 隆志
【テーマコード(参考)】
5J050
【Fターム(参考)】
5J050AA12
5J050BB23
5J050CC18
5J050FF35
(57)【要約】
【課題】リリース判定を精度良く実施できる検出装置及び検出方法を提供する。
【解決手段】検出装置1は、押圧力に応じた起電力を発生する圧電素子3と、起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定部7と、を備え、圧電素子3は、タップに対応する正のタップ電圧Vtを発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧Vrを発生させ、判定部7は、タップ電圧Vtの発生後の所定期間をリリース判定除外期間Tとし、当該リリース判定除外期間Tが経過した後に、リリース電圧Vrとリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
押圧力に応じた起電力を発生する圧電素子と、
前記起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定部と、を備え、
前記圧電素子は、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、
前記判定部は、前記タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、前記リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う検出装置。
【請求項2】
前記リリース判定除外期間は、前記タップ電圧のピーク時刻からの所定期間である請求項1記載の検出装置。
【請求項3】
前記リリース判定除外期間は、20msec~100msecである請求項1記載の検出装置。
【請求項4】
前記判定部は、前記タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行う請求項1~3のいずれか一項記載の検出装置。
【請求項5】
前記判定部は、前記タップ電圧のピーク電圧値に基づいて前記タップの強さを判定する請求項1~3のいずれか一項記載の検出装置。
【請求項6】
前記判定部は、前記リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う請求項1~3のいずれか一項記載の検出装置。
【請求項7】
前記リリース電圧の正負を反転させる電圧反転回路を更に備え、
前記判定部は、前記電圧反転回路によって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う請求項6記載の検出装置。
【請求項8】
押圧力に応じた起電力を圧電素子によって発生させる発生ステップと、
前記起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定ステップと、を備え、
前記発生ステップでは、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、
前記判定ステップでは、前記タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、前記リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う検出方法。
【請求項9】
前記リリース判定除外期間は、前記タップ電圧のピーク時刻からの所定期間である請求項8記載の検出方法。
【請求項10】
前記リリース判定除外期間は、20msec~100msecである請求項8記載の検出方法。
【請求項11】
前記判定ステップでは、前記タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行う請求項8~10のいずれか一項記載の検出方法。
【請求項12】
前記判定ステップでは、前記タップ電圧のピーク電圧値に基づいて前記タップの強さを判定する請求項8~10のいずれか一項記載の検出方法。
【請求項13】
前記判定ステップでは、前記リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う請求項8~10のいずれか一項記載の検出方法。
【請求項14】
前記リリース電圧の正負を反転させる反転ステップを更に備え、
前記判定ステップでは、前記反転ステップによって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う請求項13記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の検出装置として、例えば特許文献1に記載の電子機器がある。この電子機器は、操作者からの入力を受け付ける操作部と、操作部に対する接触を検出する接触検出部と、操作部に対する押圧荷重の変化を検出する圧電素子と、圧電素子が第1押圧荷重の変化を検出したときに第1処理を実行する制御部とを備えている。制御部は、圧電素子が第2押圧荷重の変化を検出し、且つ、第1押圧荷重が検出されてから第2押圧荷重が検出されるまでの間に接触検出部が接触を検出し続けたとき、第2処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第WO2017/122466号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のような検出装置は、圧電素子に押圧力が加わることによる歪みに応じて起電力が生じる、いわゆる圧電効果現象を利用している。すなわち、検出装置は、圧電素子が押圧力に応じた起電力を発生させ、発生した起電力と閾値とに基づいて、操作部に対する操作者の指などのタップ及びリリースを判定する。圧電素子を用いた検出装置では、タップの有無の判定に加え、タップの強さの判定が可能である。
【0005】
一方、かかる検出装置では、指などのタップに付随して、検出装置が取り付けられる筐体の弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力が圧電素子で生じてしまうことがある。この付随起電力がリリース判定閾値を超えると誤ったリリース判定がなされるため、リリース判定の精度が低下してしまうことが考えられる。
【0006】
本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、リリース判定を精度良く実施できる検出装置及び検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一側面に係る検出装置は、押圧力に応じた起電力を発生する圧電素子と、起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定部と、を備え、圧電素子は、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、判定部は、タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。
【0008】
この検出装置では、タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。この検出装置では、タップ電圧の発生後の所定期間に圧電素子で生じた起電力は無視され、その強弱に関わらずリリース判定閾値との比較は行われない。これにより、筐体の弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力がタップの後に生じたとしても、当該付随起電力によって誤ったリリース判定がなされることを防止できる。したがって、この検出装置では、リリース判定を精度良く実施できる。
【0009】
リリース判定除外期間は、タップ電圧のピーク時刻からの所定期間であってもよい。タップ電圧がピークとなる時刻は、圧電素子に加わる押圧力によって定まるが、ピーク後のタップ電圧の推移は、圧電素子によって個体差がある。したがって、タップ電圧のピーク時刻をリリース判定除外期間の開始時刻とすることで、圧電素子の個体差に依らずにリリース判定除外期間を設定できる。
【0010】
リリース判定除外期間は、20msec~100msecであってもよい。タップ電圧の発生後の付随起電力は、経験的にタップ電圧の発生後20msec未満に発生する傾向がある。したがって、リリース判定除外期間を20msec以上とすることで、付随起電力によって誤ったリリース判定がなされることを十分な確実性をもって防止できる。また、リリース判定除外期間を100msec以下とすることで、リリース判定除外期間が過剰に拡大せず、リリース判定除外期間にリリース電圧が発生してしまうことを抑制できる。
【0011】
判定部は、タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行ってもよい。これにより、タップ判定を簡易な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。
【0012】
判定部は、タップ電圧のピーク電圧値に基づいてタップの強さを判定してもよい。これにより、タップの強弱を簡単な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。
【0013】
判定部は、リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行ってもよい。リリース電圧の時間積分値は、指が長押しされたか否かに関わらず、最終的に一定の値に到達する。したがって、リリース電圧の時間積分値の最終的な到達値よりも低い値にリリース判定閾値を設定することで、押圧力の加わり方に依らずにリリース判定を精度良く実施できる。
【0014】
検出装置は、リリース電圧の正負を反転させる電圧反転回路を更に備え、判定部は、電圧反転回路によって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行ってもよい。例えばマイクロコントローラで判定部を構成する場合、マイクロコントローラには正の電圧を入力することが好ましい。したがって、電圧反転回路によって負のリリース電圧を正のリリース電圧に変換することで、リリース電圧の時間積分値をマイクロコントローラで好適に演算することができる。
【0015】
本開示の一側面に係る検出方法は、押圧力に応じた起電力を圧電素子によって発生させる発生ステップと、起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定ステップと、を備え、発生ステップでは、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、判定ステップでは、タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。
【0016】
この検出方法では、タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う。この検出方法では、タップ電圧の発生後の所定期間に圧電素子で生じた起電力は無視され、その強弱に関わらずリリース判定閾値との比較は行われない。これにより、筐体の弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力がタップの後に生じたとしても、当該付随起電力によって誤ったリリース判定がなされることを防止できる。したがって、この検出方法では、リリース判定を精度良く実施できる。
【0017】
リリース判定除外期間は、タップ電圧のピーク時刻からの所定期間であってもよい。タップ電圧がピークとなる時刻は、圧電素子に加わる押圧力によって定まるが、ピーク後のタップ電圧の推移は、圧電素子によって個体差がある。したがって、タップ電圧のピーク時刻をリリース判定除外期間の開始時刻とすることで、圧電素子の個体差に依らずにリリース判定除外期間を設定できる。
【0018】
リリース判定除外期間は、20msec~100msecであってもよい。タップ電圧の発生後の付随起電力は、経験的にタップ電圧の発生後20msec未満に発生する傾向がある。したがって、リリース判定除外期間を20msec以上とすることで、付随起電力によって誤ったリリース判定がなされることを十分な確実性をもって防止できる。また、リリース判定除外期間を100msec以下とすることで、リリース判定除外期間が過剰に拡大せず、リリース判定除外期間にリリース電圧が発生してしまうことを抑制できる。
【0019】
判定ステップでは、タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行ってもよい。これにより、タップ判定を簡易な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。
【0020】
判定ステップでは、タップ電圧のピーク電圧値に基づいてタップの強さを判定してもよい。これにより、タップの強弱を簡単な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。
【0021】
判定ステップでは、リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行ってもよい。リリース電圧の時間積分値は、指が長押しされたか否かに関わらず、最終的に一定の値に到達する。したがって、リリース電圧の時間積分値の最終的な到達値よりも低い値にリリース判定閾値を設定することで、押圧力の加わり方に依らずにリリース判定を精度良く実施できる。
【0022】
検出方法は、リリース電圧の正負を反転させる反転ステップを更に備え、判定ステップでは、反転ステップによって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行ってもよい。例えばマイクロコントローラで判定部を構成する場合、マイクロコントローラには正の電圧を入力することが好ましい。したがって、電圧反転回路によって負のリリース電圧を正のリリース電圧に変換することで、リリース電圧の時間積分値をマイクロコントローラで好適に演算することができる。
【発明の効果】
【0023】
本開示によれば、リリース判定を精度良く実施できる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図1】本開示の一実施形態に係る検出装置を示す概略図である。
図2】タップ及びリリースに対して圧電素子で発生する起電力の一例を示す図である。
図3図1に示した検出装置におけるタップ判定を示す図である。
図4】長押し入力がなされた場合に圧電素子で発生する起電力の典型例を示す図である。
図5図1に示した検出装置におけるリリース判定を示す図である。
図6図1に示した検出装置の動作を示すフローチャートである。
図7】リリース判定の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る検出装置及び検出方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0026】
図1は、本開示の一実施形態に係る検出装置を示す概略図である。図1に示すように、検出装置1は、ベース板2と、ベース板2の一面側に配置された圧電素子3と、圧電素子3に電気的に接続された配線部材4と、検出装置1の動作を制御する制御部5とを備えて構成されている。検出装置1では、例えば指などの接触等によってベース板2に付加される応力(ベース板2の歪み)に基づき、圧電素子3からの起電力が得られるようになっている。圧電素子3からの起電力は、配線部材4を介して制御部5に出力される。
【0027】
図1の例では、検出装置1は、外部装置(不図示)の筐体Kの裏面に取り付けられている。筐体Kは、金属製であってもよく、樹脂製であってもよい。検出装置1と筐体Kとの接合には、例えば両面テープ、接着剤などを用いることができる。検出装置1と筐体Kとの接合にあたっては、ベース板2の全面を筐体Kの裏面に接合してもよい。また、筐体Kの裏面に凹部を設け、当該凹部をベース板2で塞いた状態でベース板2の周縁部を凹部の開口縁部に接合してもよい。筐体Kへの接合状態において、ベース板2は、必ずしも平坦となっていなくてもよく、湾曲した状態となっていてもよい。
【0028】
ベース板2は、例えば導電性を有する金属材料によって矩形状に形成されている。ベース板2の平面形状は、例えば正方形状となっている。ベース板2は、振動板として構成されていてもよい。ベース板2の構成材料としては、例えばNi-Fe合金、Ni、黄銅、ステンレス鋼などが挙げられる。ベース板2は、互いに対向する一対の主面を有している。主面の一方は、筐体Kの裏面に接合される面である。主面の他方は、圧電素子3が配置される面である。
【0029】
圧電素子3は、圧電素体と、一対の外部電極とを備えている。圧電素体は、厚さ方向に扁平な直方体形状をなしている。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている形状、角部及び稜線部が丸められている形状も含まれる。圧電素子3は、例えば圧電素体の中心とベース板2の中心とを一致させた状態で、ベース板2の主面の他方に接合されている。圧電素子3とベース板2との接合には、例えば両面テープ、接着剤などを用いることができる。
【0030】
圧電素体は、一対の主面を有している。主面の一方は、ベース板2側を向く面である。主面の他方は、ベース板2と反対側を向く面である。一対の主面は、圧電素子3の平面視において、互いに同形状となっている。ここでは、一対の主面は、例えばベース板2よりも一辺の長さが小さい正方形状となっている。圧電素体の厚さは、例えばベース板2の厚さよりも大きくなっている。圧電素子3の平面視において、圧電素体の中心は、ベース板2の中心と一致している。また、圧電素子3の平面視において、圧電素体の各辺は、ベース板2の各辺とそれぞれ平行になっている。
【0031】
圧電素体は、内部電極を有しておらず、単層の圧電体層によって構成されている。圧電体層は、圧電材料によって構成されている。本実施形態では、圧電体層は、圧電セラミック材料によって構成されている。圧電セラミック材料としては、例えばPZT[Pb(Zr,Ti)O]、PT(PbTiO)、PLZT[(Pb,La)(Zr,Ti)O]、チタン酸バリウムなどが挙げられる。圧電体層は、例えば上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体によって構成されている。
【0032】
一対の外部電極は、厚さ方向に扁平な直方体形状をなしている。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている形状、角部及び稜線部が丸められている形状も含まれる。一対の外部電極の厚さは、互いに同程度となっており、いずれも圧電素体の厚さに比べて十分小さくなっている。外部電極は、導電性材料によって構成されている。導電性材料としては、例えばAg、Pd、Ag-Pd合金などが挙げられる。外部電極は、例えば上述した導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体によって構成されている。
【0033】
配線部材4は、例えばフレキシブルプリント基板(FPC)によって構成されている。配線部材4は、導体をカバー材で覆った構造を有している。導体は、例えば銅などの導電性に優れた材料によって形成されている。カバー材は、例えばポリイミド樹脂などの非導電性の樹脂によって形成されている。配線部材4の一端は、圧電素子3の一対の外部電極に対して電気的に接続されている。配線部材4の他端は、ベース板2の面内方向に引き出され、圧電素子3で生じる起電力の出力先となる制御部5に対して電気的に接続されている。
【0034】
図2は、タップ及びリリースに対して圧電素子で発生する起電力の一例を示す図である。同図に示すように、操作者の指などによって筐体Kのおもて面に対してタップ及びリリースがなされると、圧電素子3において押圧力に応じた起電力が発生する。典型的には、圧電素子3は、タップに対応する正のタップ電圧Vtを発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧Vrを発生させる。タップ電圧Vt及びリリース電圧Vrは、例えば時間軸に対して正弦波状の波形を有している。
【0035】
また、指などのタップに付随して、検出装置1が取り付けられる筐体Kの弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力Vfが圧電素子3で生じることがある。付随起電力Vfは、リリースの動作とは無関係に生じ得る起電力である。図2の例では、タップ電圧Vtに連続して負の付随起電力Vfが発生している。付随起電力Vfは、タップ電圧Vt及びリリース電圧Vrと同様に、例えば時間軸に対して正弦波状の波形を有している。付随起電力Vfは、タップ電圧Vtと比較して瞬間的に発生する。付随起電力Vfの発生から消滅までの時間幅は、タップ電圧Vtの発生から消滅までの時間幅に比べて十分に小さく、典型的には20msec未満となっている。
【0036】
制御部5は、物理的には、RAM、ROM等のメモリ、CPU等のプロセッサ(演算回路)、通信インターフェイス、ハードディスク等の格納部を備えたコンピュータシステムによって構成されている。制御部5は、メモリに格納されるプログラムをコンピュータシステムのCPUで実行することにより機能する。制御部5は、マイクロコントローラ、集積回路などによって構成されていてもよい。本実施形態では、制御部5は、マイクロコントローラによって構成されている。
【0037】
制御部5は、図1に示すように、電圧反転回路6と、判定部7とを含んで構成されている。電圧反転回路6は、圧電素子3から出力される起電力に事前処理を施す部分である。電圧反転回路6は、例えばブリッジ回路によって構成されている。電圧反転回路6は、正の電圧が入力された場合には、そのまま正の電圧を出力し、負の電圧が入力された場合には、正負を反転させて正の電圧を出力する。すなわち、電圧反転回路6は、圧電素子3から入力される正のタップ電圧Vtをそのまま判定部7に出力し、圧電素子3から入力される負のリリース電圧Vrを正のリリース電圧Vrに変換して判定部7に出力する(図2参照)。
【0038】
判定部7は、圧電素子3で発生した起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う部分である。タップ判定とは、筐体Kに指などが接触した状態となったことの判定である。リリース判定とは、タップ判定後に筐体Kから指などが離間した状態となったことの判定である。タップがなされた際、判定部7には、図3に示すように、電圧反転回路6からの正のタップ電圧Vtが入力される。判定部7は、タップ判定に用いるタップ判定閾値Stを保有し、電圧反転回路6から入力される正のタップ電圧Vtの電圧値とタップ判定閾値Stとの比較に基づいてタップ判定を行う。判定部7は、タップ電圧Vtの電圧値がタップ判定閾値Stを超えたタイミングでタップ判定を行う。
【0039】
また、判定部7は、タップ判定の後、タップ電圧Vtのピーク電圧値Vtpを取得する。判定部7は、取得したタップ電圧Vtのピーク電圧値Vtpに基づいてタップの強さを判定する。ピーク電圧値Vtpは、例えばタップ電圧Vtの現在値と前回検出値とを比較によって取得できる。具体的には、タップ電圧Vtの現在値が前回検出値を下回ったときに、当該前回検出値をピーク電圧値Vtpとすることができる。
【0040】
一方、圧電素子3に加わる押圧力の態様は、タップ及びリリースの仕方によって様々である。圧電素子3は、例えば図4に示すように、弱い押圧力に応じた弱いリリース電圧Vrを比較的長い期間にわたって発生させる。この場合、実際には筐体Kから指などが離間しているにも関わらず、リリース電圧Vrがリリース判定閾値Srを超えず、リリース判定が正しくなされないことが考えられる。長押しを想定してリリース判定閾値Srを単純に小さい値に設定すると、ノイズなどによってリリース電圧Vrがリリース判定閾値Srを超えたと判断され、リリース判定の精度が低下してしまうことも考えられる。
【0041】
そこで、本実施形態では、リリースがなされた際、判定部7は、図5に示すように、リリース電圧Vrの時間積分値Viを算出する。リリース電圧Vrの時間積分値Viは、リリース電圧Vrの入力時点から緩やかに増加し、その後、増加の傾きが大きくなる立ち上がり部分Vikを経て再び緩やかに増加し、一定の値に到達する。指が早押しされた場合(図5のグラフA)は、増加の立ち上がり部分Vikが時間的に早く出現し、指が長押しされた場合(図5のグラフB)は、増加の立ち上がり部分Vikが時間的に遅く出現する。つまり、リリース電圧Vrの時間積分値Viは、指が長押しされたか否かに関わらず、リリースの開始から終了までの期間の全体にわたって増加する。
【0042】
判定部7は、リリース判定に用いるリリース判定閾値Siを保有している。リリース判定閾値Siは、リリース電圧Vrの時間積分値Viに対して設定された値であり、リリース電圧Vrの時間積分値Viの最終的な到達値よりも低い値に設定されている。時間積分値Viの最終的な到達値は、例えば図2に示したようなリリース判定閾値Srを超えるリリース電圧Vrの時間積分値Viに基づいて予め算出される。判定部7は、時間積分値Viとリリース判定閾値Siとの比較に基づいてリリース判定を行う。判定部7は、時間積分値Viがリリース判定閾値Siを超えたタイミングでリリース判定を行う。
【0043】
本実施形態では、タップ判定の後にリリース判定を行うにあたって、上述した付随起電力Vfがリリース判定に影響しないように、タップ電圧Vtの発生後の所定期間をリリース判定除外期間Tとして設定する。本実施形態では、図3に示すように、リリース判定除外期間Tは、タップ電圧Vtのピーク時刻tpからの所定期間となっている。リリース判定除外期間Tは、タップ電圧Vtの発生後の付随起電力Vfの発生期間に基づいて、検出装置1の個体毎に設定することができる。付随起電力Vfは、経験的に、タップ電圧の発生後20msec未満に発生する傾向がある。このことを考慮し、リリース判定除外期間Tは、例えば20msec~100msecとなっている。
【0044】
判定部7は、タップ判定及びタップの強さの判定を実施した後、リリース判定除外期間Tが経過したかを判断する。判定部7は、リリース判定除外期間Tが経過するまでは、圧電素子3から起電力が入力された場合であっても当該起電力を無視し、その強弱に関わらず、リリース電圧Vrの時間積分値Viとリリース判定閾値Siとの比較を行わない。判定部7は、リリース判定除外期間Tが経過した後に、リリース電圧Vrの時間積分値Viとリリース判定閾値Siとの比較に基づいてリリース判定を行う。
【0045】
なお、図2の例では、タップ電圧Vtに連続して負の付随起電力Vfを図示しているが、本実施形態のように電圧反転回路6を用いる場合、当該電圧反転回路6によって付随起電力Vfの正負が反転し、正の付随起電力Vfが判定部7に入力される。判定部7は、リリース判定除外期間Tが経過するまでは、この正の付随起電力Vfを無視し、その強弱に関わらず、リリース電圧Vrの時間積分値Viとリリース判定閾値Siとの比較を行わない。
【0046】
判定部7は、タップ判定、タップの強さの判定、及びリリース判定の結果を示す情報をそれぞれ生成し、外部装置に出力する。外部装置では、受け取った各情報に基づく処理が実行される。
【0047】
図6は、図1に示した検出装置の動作を示すフローチャートである。図7に示すように、検出装置1では、まず、タップ電圧Vtの検出がなされる(ステップS01)。次に、タップ電圧Vtがタップ判定閾値Stを超えたか否かの判断がなされる(ステップS02)。ステップS02においてタップ電圧Vtがタップ判定閾値Stを超えていないと判断された場合、ステップS01に戻り、タップ電圧Vtの検出が継続される。ステップS02においてタップ電圧Vtがタップ判定閾値Stを超えていないと判断された場合、タップ判定がなされる(ステップS03)。
【0048】
タップ判定の後、タップ電圧Vtの現在値と前回検出値との比較がなされ(ステップS04)、タップ電圧Vtの現在値が前回検出値を下回ったか否かの判断がなされる(ステップS05)。ステップS05において、タップ電圧Vtの現在値が前回検出値以上であると判断された場合、タップ電圧Vtがピークを迎えていないと見做され、ステップS04及びステップS05の処理が繰り返し実行される。ステップS05において、タップ電圧Vtの現在値が前回検出値を下回ったと判断された場合、タップ電圧Vtがピークを迎えたと見做され、前回検出値がタップ時のピーク電圧値Vtpとして取得される(ステップS06)。
【0049】
ピーク電圧値Vtpの取得の後、リリース判定除外期間Tの設定が行われる(ステップS07)。ここでは、ピーク電圧値Vtpに対応するピーク時刻tpからの所定期間がリリース判定除外期間Tとして設定される。リリース判定除外期間Tは、例えばピーク時刻tpから20msec~100msecの範囲で設定される。リリース判定除外期間Tの設定の後、当該リリース判定除外期間Tが経過したか否かの判断がなされる(ステップS08)。ステップS08において、リリース判定除外期間Tが経過していないと判断された場合、リリース判定除外期間Tが経過するまでステップS08を繰り返し実施する。
【0050】
ステップS08において、リリース判定除外期間Tが経過したと判断された場合、リリース電圧Vrの検出がなされる(ステップS09)。次に、リリース電圧Vrの電圧の正負の反転がなされる(ステップS10)。ステップS10では、圧電素子3から出力された負のリリース電圧Vrが正のリリース電圧Vrに変換される。電圧の変換後、リリース電圧Vrの時間積分値Viの演算が行われ(ステップS11)、当該時間積分値Viがリリース判定閾値Srを超えたか否かの判断がなされる(ステップS12)。
【0051】
ステップS12において、時間積分値Viがリリース判定閾値Srを超えていないと判断された場合、ステップS09に戻り、リリース電圧Vrの検出が継続される。ステップS12において、時間積分値Viがリリース判定閾値Srを超えたと判断された場合、リリース判定がなされ(ステップS13)、処理が終了する。
【0052】
以上説明したように、検出装置1では、タップ電圧Vtの発生後の所定期間をリリース判定除外期間Tとし、当該リリース判定除外期間Tが経過した後に、リリース電圧Vrとリリース判定閾値Siとの比較に基づいてリリース判定を行う。この検出装置1では、タップ電圧Vtの発生後の所定期間に圧電素子3で生じた起電力は無視され、その強弱に関わらずリリース判定閾値Siとの比較は行われない。これにより、筐体Kの弾性や指先の弾性などに起因する付随起電力Vfがタップの後に生じたとしても、当該付随起電力Vfによって誤ったリリース判定がなされることを防止できる。したがって、検出装置1では、リリース判定を精度良く実施できる。
【0053】
本実施形態では、リリース判定除外期間Tは、タップ電圧Vtのピーク時刻tpからの所定期間となっている。。タップ電圧Vtがピークとなる時刻は、圧電素子3に加わる押圧力によって定まるが、ピーク後のタップ電圧Vtの推移は、圧電素子3によって個体差がある。したがって、タップ電圧Vtのピーク時刻tpをリリース判定除外期間Tの開始時刻とすることで、圧電素子3の個体差に依らずにリリース判定除外期間Tを設定できる。
【0054】
本実施形態では、リリース判定除外期間Tは、20msec~100msecとなっている。タップ電圧Vtの発生後の付随起電力Vfは、経験的にタップ電圧Vtの発生後20msec未満に発生する傾向がある。したがって、リリース判定除外期間Tを20msec以上とすることで、付随起電力Vfによって誤ったリリース判定がなされることを十分な確実性をもって防止できる。また、リリース判定除外期間Tを100msec以下とすることで、リリース判定除外期間Tが過剰に拡大せず、リリース判定除外期間Tにリリース電圧Vrが発生してしまうことを抑制できる。
【0055】
本実施形態では、判定部7は、タップ電圧Vtの電圧値とタップ判定閾値Stとの比較に基づいてタップ判定を行っている。すなわち、判定部7は、タップ電圧Vtの時間積分値の算出を行わず、タップ電圧Vtの電圧値とタップ判定閾値Stとの比較に基づいてタップ判定を実施する。これにより、タップ判定を簡易な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。
【0056】
本実施形態では、判定部は、タップ電圧Vtのピーク電圧値Vtpに基づいてタップの強さを判定している。すなわち、判定部7は、タップ電圧Vtの時間積分値の算出を行わず、タップ電圧Vtのピーク電圧値Vtpに基づいてタップの強さの判定を実施する。これにより、タップの強弱を簡単な処理で実施でき、且つリリース判定を精度良く実施できる。
【0057】
本実施形態では、判定部7は、リリース電圧Vrの時間積分値Viを算出し、当該時間積分値Viとリリース判定閾値Siとの比較に基づいてリリース判定を行っている。リリース電圧Vrの時間積分値Viは、指が長押しされたか否かに関わらず、最終的に一定の値に到達する。したがって、リリース電圧Vrの時間積分値Viの最終的な到達値よりも低い値にリリース判定閾値Siを設定することで、押圧力の加わり方に依らずにリリース判定を精度良く実施できる。
【0058】
本実施形態では、検出装置1は、リリース電圧Vrの正負を反転させる電圧反転回路6を備えている。そして、判定部7は、電圧反転回路6によって正負を反転させた後の正のリリース電圧Vrの時間積分値Viを算出し、当該時間積分値Viとリリース判定閾値Siとの比較に基づいてリリース判定を行っている。例えばマイクロコントローラで判定部7を構成する場合、マイクロコントローラには正の電圧を入力することが好ましい。したがって、電圧反転回路6によって負のリリース電圧Vrを正のリリース電圧Vrに変換することで、リリース電圧Vrの時間積分値Viをマイクロコントローラで好適に演算することができる。
【0059】
本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、負のリリース電圧Vrを電圧反転回路6によって正のリリース電圧Vrに変換した後に時間積分値Viを算出しているが、判定部7をマイクロコントローラ以外の他の演算装置で構成する場合には、電圧反転回路6の配置を省略し、負のリリース電圧Vrから直接に時間積分値Viを算出してもよい。
【0060】
また、上記実施形態では、リリース電圧Vrの時間積分値Viを算出し、当該時間積分値Viとリリース判定閾値Siとの比較に基づいてリリース判定を行っているが、リリース判定にあたって必ずしもリリース電圧Vrの時間積分値Viを用いなくてもよい。例えば図7に示すように、リリース電圧Vrに対するリリース判定閾値Srを設定し、リリース電圧Vrとリリース判定閾値Srとの比較に基づいてリリース判定を行う態様であってもよい。
【0061】
本開示の要旨は、以下の[1]~[16]のとおりである。
[1]押圧力に応じた起電力を発生する圧電素子と、前記起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定部と、を備え、前記圧電素子は、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、前記判定部は、前記タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、前記リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う検出装置。
[2]前記リリース判定除外期間は、前記タップ電圧のピーク時刻からの所定期間である[1]記載の検出装置。
[3]前記リリース判定除外期間は、20msec~100msecである[1]又は[2]記載の検出装置。
[4]前記判定部は、前記タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行う[1]~[3]のいずれか記載の検出装置。
[5]前記判定部は、前記タップ電圧のピーク電圧値に基づいて前記タップの強さを判定する[1]~[4]のいずれか記載の検出装置。
[6]前記判定部は、前記リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う[1]~[5]のいずれか記載の検出装置。
[7]前記リリース電圧の正負を反転させる電圧反転回路を更に備え、前記判定部は、前記電圧反転回路によって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う[6]記載の検出装置。
[8]押圧力に応じた起電力を発生させる発生ステップと、前記起電力に基づいてタップ及びリリースの判定を行う判定ステップと、を備え、前記発生ステップでは、タップに対応する正のタップ電圧を発生させた後、リリースに対応する負のリリース電圧を発生させ、前記判定ステップでは、前記タップ電圧の発生後の所定期間をリリース判定除外期間とし、当該リリース判定除外期間が経過した後に、前記リリース電圧とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う検出方法。
[9]前記リリース判定除外期間は、前記タップ電圧のピーク時刻からの所定期間である[9]記載の検出方法。
[10]前記リリース判定除外期間は、20msec~100msecである[8]又は[9]記載の検出方法。
[11]前記判定ステップでは、前記タップ電圧の電圧値とタップ判定閾値との比較に基づいてタップ判定を行う[8]~[10]のいずれか記載の検出方法。
[12]前記判定ステップでは、前記タップ電圧のピーク電圧値に基づいて前記タップの強さを判定する[8]~[11]のいずれか記載の検出方法。
[13]前記判定ステップでは、前記リリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う[8]~[12]のいずれか記載の検出方法。
[14]前記リリース電圧の正負を反転させる反転ステップを更に備え、前記判定ステップでは、前記反転ステップによって正負を反転させた後の正のリリース電圧の時間積分値を算出し、当該時間積分値とリリース判定閾値との比較に基づいてリリース判定を行う[13]記載の検出方法。
【符号の説明】
【0062】
1…検出装置、3…圧電素子、6…電圧反転回路、7…判定部、Vt…タップ電圧、Vr…リリース電圧、Vi…リリース電圧の時間積分値、St…タップ判定閾値、Si…リリース判定閾値、T…リリース判定除外期間。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7