JP2006031415A

JP2006031415A - 入力装置

Info

Publication number: JP2006031415A
Application number: JP2004209473A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Suzuki; 克俊鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】機器の小型化が進んだときにも確実な操作感触を与えることのできる入力装置を提供する。
【解決手段】アンプを介して音源から音声信号（音声信号が重畳された交流信号）が与えられ、励振手段１００が振動するとパネル１０３が振動して音声が発生する。また、パネル１０３に搭載された押圧検出手段からの信号が駆動信号発生手段に伝達されると、駆動信号発生手段が励振手段１００の共振周波数の信号を励振手段１００に供給する。励振手段１００の共振周波数の信号を与えることによって、励振手段１００に大きな振動を発生させ、入力者に確実な操作感触を与えることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、音声発生手段と入力装置が一体化された入力装置に関する。

従来、入力装置のスイッチが押されたときに操作感触を発生する手段として、特許文献１に記載されているように、スイッチを押したときの押圧力に対する押圧反力を与える構造が考えられていた。
特開２００２-１２３３６３号公報（図２）

しかし、操作感触を発生する手段として特許文献１に記載されているような押圧反力を用いる構造では、機器の小型化が進むにつれて大きな操作感触を産み出すことが難しくなるという問題が発生して来た。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、機器の小型化が進んだときにも確実な操作感触を与えることのできる入力装置を提供することを目的としている。

本発明の入力装置は、発音部材と、この発音部材に振動を与えて発音させる励振手段と、前記発音部材の表面が押圧されたときにこの押圧力を検出する押圧検出手段と、押圧検出手段からの信号を受け取って前記励振手段の共振周波数の信号を前記励振手段に与える駆動信号発生手段とが設けられたことを特徴とするものである。

本発明では、音声信号の周波数で励振された前記発音部材から音声が発生する装置の励振手段に、この励振手段の共振周波数の信号を与えることによって、前記励振手段に大きな振動を発生させる。そして、前記発音部材の表面が押圧されたときに、前記励振手段を共振させる。

したがって、発音部材の表面を押圧操作したときに、大きな振動が発生することになり、使用者に確実な操作感触を与えることができる。

本発明では、共振周波数の信号が与えられたとき、前記励振手段に設けられた衝突部が前記発音部材に衝突することが好ましい。このとき、前記励振手段の前記衝突部が弾性材料によって形成されていることが好ましい。

本発明では、前記押圧検出手段は前記発音部材の表面を押圧したときにその押圧点の空間座標を検出する座標検出手段を有することにより、前記座標検出手段から座標検出信号が発生したときに、駆動信号発生手段が前記励振手段にその共振周波数の信号を与えることができる。

前記座標信号を検出することができると、前記発音部材に複数の前記励振手段を配置して、前記発音部材の表面を押圧したときにその押圧点のもっとも近くに位置する励振手段に前記共振周波数の信号を与えることができる。

本発明では、前記励振手段の共振周波数が、前記発音部材の共振周波数よりも低く設定されていることが好ましい。

また、音声信号を発音しているときに、前記励振手段が共振することを防止するために、前記励振手段の共振周波数は音声周波数帯域より低いことが好ましい。具体的には、前記励振手段の共振周波数が２００Ｈｚ以下であることが好ましい。

本発明では、前記発音部材は長方形状または正方形状のパネルであり、このパネルに表面が押圧されたことを検出する押圧検出手段を設け、前記励振手段を前記パネルの裏面に配置することができる。

また、本発明では、前記発音部材の表面に加えられた押圧力の大きさに応じて、前記励振手段に与えられる信号の大きさが変化させることができる。これによって、発音部材の表面を強く押したときには、前記励振手段をより大きく振動させて強い操作感触を与え、発音部材の表面を弱く押したときには、前記励振手段をより小さく振動させて弱い操作感触を与えるといった使い分けができる。

本発明では、発音部材から音声が発生する装置の励振手段に、この励振手段の共振周波数の信号を与えることによって、前記励振手段に大きな振動を発生させる。そして、前記発音部材の表面が押圧されたときに、前記励振手段を共振させる。従って、発音部材の表面を押圧操作したときに、大きな振動が発生することになり、確実な操作感触を与えることができる。

図１は本発明の一実施の形態の入力装置を発音側から見た平面図、図２は入力装置の分解斜視図、図３は励振手段の分解斜視図、図４は励振手段の斜視図、図５は図１の５−５線での切断断面図、図６は図１の６−６線での切断断面図である。図７は本発明の一実施の形態の入力装置の回路ブロック図である。

図１は本発明の入出力装置１０１を示しており、筐体１０２の前面に透明なパネル１０３が設けられている。この実施の形態ではパネル１０３は押圧されたときにこの押圧力を検出する押圧検出手段を有しているものであり、例えばタッチパネルである。タッチパネルの押圧検出の方式は抵抗膜方式、電磁誘導方式、静電容量方式などの一般的な方式を用いることができる。

さらに、パネル１０３は発音部材としても機能する。パネル１０３の裏側では、パネルの左右両側縁部の内側に励振手段１００，１００が配置されている。左右の励振手段１００，１００の中間部分が表示透視領域となっており、この領域の裏側に図１の２点鎖線で示す形状のＦＰＤ（フラットディスプレイユニット）１０６が配置されている。

左右両側に位置する励振手段１００と励振手段１００はいずれも同じ構成のものである。また以下の説明では、Ｘ方向が横方向で、Ｙ方向が縦方向である。パネル１０３は、横方向の寸法が縦方向の寸法よりも長い長方形状である。

図１及び図２に示すように、励振手段１００は、パネル１０３の両側縁部の近傍においてパネル１０３の側縁部と平行に配置されている。図３に示されるように、励振手段１００の励振部材１０４の上に伝達部材１０９が設けられており、伝達部材１０９が両面テープなどの接着部材１０８によってパネル１０３に固定されている。

図３、図４、及び図６に示されるように、励振手段１００は、励振部材１０４と支持部材１０５とが連結されて構成されている。励振部材１０４は、縦方向（Ｙ方向）の長さ寸法が横方向（Ｘ方向）の幅寸法よりも十分に大きい細長い形状である。この励振部材１０４は、金属板又はポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成樹脂の板材で形成されている。励振部材１０４は、特に薄く形成されていることが好ましい。

支持部材１０５は、鋼板などの磁性材料で形成されたものであり、その縦方向の両端部にＬ字状に折り曲げられた連結部１０５ｂ，１０５ｂが形成され、また縦方向に延びる両側部に折曲部１０５ａ，１０５ａが形成されている。この支持部材１０５の縦方向の寸法と励振部材１０４の縦方向の寸法はほぼ同じに形成されている。支持部材１０５の連結部１０５ｂ，１０５ｂを励振部材１０４の両端部のかしめ部１０４ａ，１０４ａがかしめることにより、支持部材１０５の連結部１０５ｂ，１０５ｂに励振部材１０４が固定されている。また図５と図６に示すように支持部材１０５の折曲部１０５ａ，１０５ａは励振部材１０４に当たらない寸法に設定されている。

励振部材１０４の曲げ剛性は支持部材１０５の曲げ剛性よりも十分に小さい。
図５に示すように、支持部材１０５には励振部材１０４に対面する底部１０５ｃに、磁界発生手段としてのフェライトや希土類などの永久磁石で形成されたマグネットＭが固定されている。このマグネットＭは縦方向に細長い形状で、支持部材１０５の縦方向の中央部に固定されている。またマグネットＭには磁性材料で形成されたヨーク１０７が重ねて固定されている。ヨーク１０７は、マグネットＭの上面と同じ面積で形成され、図５と図６に示すようにヨーク１０７とマグネットＭとが互いに重ねられたときにヨーク１０７の上面が励振部材１０４に接触しない厚み寸法でそれぞれ形成されている。

一方励振部材１０４には、支持部材１０５と対面する側にコイルＣが設けられている。このコイルＣは、被覆銅線などで四角枠状に巻回されて縦方向に細長く形成されており、励振部材１０４の縦方向の中央部に接着剤などで固定されている。コイルＣは、縦方向に延びる一対の縦方向電流路Ｃａ，Ｃａと、横方向に延びる一対の横方向電流路Ｃｂ，Ｃｂを有している。

支持部材１０５が連結部１０５ｂ，１０５ｂを介して励振部材１０４に固定されると、ヨーク１０７の全体とマグネットＭの一部がコイルＣの内側に位置するように挿入される。このとき支持部材１０５の折曲部１０５ａ，１０５ａと、マグネットＭ及びヨーク１０７との間には微小間隔のギャップＧ，Ｇが形成され、このギャップＧ，Ｇ内にコイルＣの縦方向電流路Ｃａ，Ｃａが位置する。すなわち、折曲部１０５ａ，１０５ａが対向ヨークとして機能している。

例えば、図３に示すようにＺ１側がＮ極に着磁され、Ｚ２側がＳ極に着磁されたマグネットＭでは、マグネットＭのＮ極、ヨーク１０７、ギャップＧ、支持部材１０５の折曲部５ｂ、底部５ｃ及びマグネットＭのＳ極を通る磁路が形成される。このとき図３に示すように、コイルＣのＸ１側の縦方向電流路Ｃａに紙面裏側に向かって通電することで、逆のＸ２側の縦方向電流路Ｃａには逆向きの電流が流れることになり、支持部材１０５にはＺ２方向へ撓み変形させる力が作用する。また上記した方向とは逆向きに通電することで支持部材１０５にはＺ１方向へ撓み変形させる力が作用する。このように支持部材１０５をＺ１−Ｚ２方向へ振動させることで、励振部材１０４も同時にＺ１−Ｚ２方向へ振動する。

なお、励振手段１００としては、磁気を利用した駆動手段だけではなく、励振部材１０４と支持部材１０５との間に圧電振動子が設けられ、この圧電振動子が励振部材１０４と支持部材１０５に接着されて、励振部材１０４が振動変形するものであってもよい。また、励振部材１０４側にマグネットとヨークが設けられ、支持部材１０５側にコイルが設けられたものでもよい。

また、支持部材１０５の底部５ｃに一対の起立片を形成して、この起立片を、コイルＣの横方向電流路Ｃｂ，Ｃｂの外側に位置するように配置して、起立片とヨーク１０７とマグネットＭと底部５ｃとで磁路を形成するようにしてもよい。

この実施の形態での励振手段１００は、コイルＣが通電されると、励振部材１０４と支持部材１０５の双方に振動力が作用し、励振部材１０４と支持部材１０５とが互いに接近するように、また互いに離れるように振動する。すなわち、励振手段１００が単独で励振機能を有している。励振部材１０４は曲げ剛性が低く、縦方向に延びる両端が支持部材１０５の連結部１０５ｂ，１０５ｂに連結されているため、励振部材１０４は、連結部１０５ｂ，１０５ｂでの固定部を単純支持部として、その中央が撓むようにして振動する。また支持部材１０５も振動するが、その振幅は、励振部材１０４の振幅よりも十分に小さい。

励振部材１０４は、パネル１０３の面積よりも小さい面積のもので形成されているため、励振手段１００のコイルＣを通電したときに、コイルＣに対する通電レベルすなわち通電量や通電方向に基づく振動を励振部材１０４に与え易くなる。

なお、パネル１０３は、図５及び図６に示すように底板１０２ａと側板１０２ｂで形成された筐体１０２に形成された開口部１２３に設けられる。筐体１０２の側板１０２ｂにはその内壁全体に内側方へ突出する支持部１０２ｃが形成されており、この支持部１０２ｃに沿ってダンパー１２２が固定されて、このバンパー１２２にパネル１０３の周縁部が弾性支持されている。

次に、本発明の入力装置の動作について図７のブロック図を参照して説明する。
図７のブロック図に示されるように、アンプを介して音源から音声信号（音声信号が重畳された交流信号）が与えられ、励振手段１００が振動するとパネル１０３が振動して音声が発生する。また、パネル１０３に搭載された押圧検出手段からの信号が発振回路などから構成される駆動信号発生手段に伝達されると、音声信号の伝達が停止され、駆動信号発生手段が励振手段１００の共振周波数の信号を、アンプを介して３周期程度励振手段１００に供給する。励振手段１００の共振周波数の信号を与えることによって、励振手段１００に大きな振動を発生させることができる。このように、パネル１０３の表面が押圧されたときに、励振手段１０３を共振させる。従って、パネル１０３の表面を押圧操作したときに、大きな振動が発生することになり、確実な操作感触を与えることができる。

なお、筐体１０２のパネル１０３以外の部位に操作スイッチを設けて、この操作スイッチが操作されたときに励振手段１００の共振周波数の信号を与えることによって、励振手段１００を振動させて操作感触を発生させることも可能である。

また、励振手段１００の共振周波数は、パネル１０３の共振周波数よりも十分に小さく、励振手段を共振させたときにパネル１０３が同時に共振することを抑制できる。

本実施の形態では、励振部材１０４の上面に凹部１０４ｂ，１０４ｂが形成されて、凹部１０４ｂ，１０４ｂに円柱形の衝突部１１０が設置されている。衝突部１１０の最上面は励振部材１０４の上面よりもパネル１０３側に突出している。これにより、励振手段１００が共振したとき、衝突部１１０がパネル１０３に衝突することになり、励振手段１００の損傷を抑えることができる。衝突部１１０は弾性材料によって形成されていることが好ましい。

本発明では、押圧検出手段はパネル１０３の表面を押圧したときにその押圧点の空間座標を検出する座標検出手段を有することにより、座標検出手段から座標検出信号が発生したときに、駆動信号発生手段が励振手段１００にその共振周波数の信号を与えることができる。

座標信号を検出することができると、図１のようにパネル１０３に複数の励振手段１００を配置させ、パネル１０３の表面を押圧したときにその押圧点のもっとも近くに位置する励振手段１００に共振周波数の信号を与えて振動させることにより、押圧操作をした場所において確実な操作感触を与えることができる。

また、励振手段１００の共振周波数は、パネル１０３の共振周波数よりも十分に小さく、例えばパネル２０の共振周波数は１ｋＨｚ以上で３ｋＨｚ以下であり、励振手段１００の共振周波数は５０Ｈｚ以上で２００Ｈｚ以下である。

また、音声信号を発音しているときに、励振手段１００が共振することを防止するために、励振手段１００の共振周波数は音声周波数帯域より低いことが好ましい。具体的には、励振手段１００の共振周波数が２００Ｈｚ以下であることが好ましい。

また、本発明では、パネル１０３の表面に加えられた押圧力の大きさに応じて、前記励振手段に与えられる信号の大きさを変化させることができる。これによって、パネル１０３の表面を強く押したときには、励振手段１００をより大きく振動させて強い操作感触を与え、パネル１０３の表面を弱く押したときには、励振手段１００をより小さく振動させて弱い操作感触を与えるといった使い分けができる。

また、左右の励振手段１００，１００によりステレオ発音が可能になる。
また、押圧検出手段が組み込まれた発音部材は、上記したパネル１０３に限られるものではなく、電子機器の筐体の内側などに配置された振動可能な部材や、電子機器の筐体そのものを本発明の発音部材として使用することが可能である。

本発明の一実施の形態の入力装置を発音側から見た平面図、入力装置の分解斜視図、励振手段の分解斜視図、励振手段の斜視図、図１の５−５線での切断断面図、図１の６−６線での切断断面図、本発明の一実施の形態の入力装置の回路ブロック図、

符号の説明

Ｃコイル
Ｍマグネット
１００励振手段
１０１入力装置
１０２筐体
１０３パネル
１０４励振部材
１０５支持部材
１０５ｂ連結部
１０７ヨーク

Claims

発音部材と、この発音部材に振動を与えて発音させる励振手段と、前記発音部材の表面が押圧されたときにこの押圧力を検出する押圧検出手段と、押圧検出手段からの検出信号を受け取り前記励振手段の共振周波数の信号を前記励振手段に与える駆動信号発生手段と、が設けられたことを特徴とする入力装置。
共振周波数の信号が与えられたとき、前記励振手段に設けられた衝突部が前記発音部材に衝突する請求項１記載の入力装置。
前記衝突部が弾性材料によって形成されている請求項２記載の入力装置。
前記押圧検出手段は前記発音部材の表面を押圧したときにその押圧点の空間座標を検出する座標検出手段を有し、
前記座標検出手段から座標検出信号が発生したときに、駆動信号発生手段が前記励振手段にその共振周波数の信号を与える請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
前記発音部材には複数の前記励振手段が配置されており、前記発音部材の表面を押圧したときに、その押圧点のもっとも近くに位置する励振手段に前記共振周波数の信号を与える請求項４記載の入力装置。
前記励振手段の共振周波数が、前記発音部材の共振周波数よりも低く設定されている請求項１ないし５のいずれかに記載の入力装置。
前記励振手段の共振周波数が、２００Ｈｚ以下である請求項１ないし６のいずれかに記載の入力装置。
前記発音部材は長方形状または正方形状のパネルであり、前記励振手段は前記パネルの裏面に配置されている請求項１ないし７のいずれかに記載の入力装置。
前記発音部材の表面に加えられた押圧力の大きさに応じて、前記励振手段に与えられる信号の大きさが変化する請求項１ないし８のいずれかに記載の入力装置。