JP2013162167A - 入出力装置、入出力方法、及び入出力プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】端末装置においてパネル面をスピーカ（レシーバ）として用いるとともに、歪み（押圧力）を検出出来るようにして、小型化した端末装置を提供する。
【解決手段】入力電気信号を入力又は出力電気信号を出力する切替部と、振動パネルと、前記入力電気信号を振動に変換して、前記変換した振動を前記振動パネルに伝達する振動デバイスであって、前記振動パネルから伝達された押圧力を電気信号に変換して、前記変換した電気信号を前記出力電気信号として前記切替部に出力する振動デバイスと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、入出力装置、入出力方法、及び入出力プログラムに関する。

近年、携帯電話機をはじめとする小型の端末装置が普及している。端末装置には、通話やテキストの入出力の他にも多様な機能を備えたものがある。機能の多様化を実現するために、パネルを振動させて音響を発生させるパネルスピーカを備えた端末装置や、利用者による操作入力を検出する感圧センサ（押圧力センサ）を備えた端末装置が開発されている。

例えば、特許文献１には、液晶表示装置を備えた携帯電話機本体に、ガスケットを介して浮動支持され、音波を発生する振動パネルと、該振動パネルに実装接合されて電気音声信号を音響振動に変換する振動素子とを備えてなるパネルスピーカであって、前記振動素子から前記振動パネルの周辺部へ進むにつれて前記振動パネルの板厚を漸次薄くして、パネル全体を均一に振動させることを特徴とするパネルスピーカについて記載されている。
また、特許文献２には、タッチパネル部、表示パネル部及び感圧センサ部を第１の筐体部の主板部と第２の筐体部の第１の部位の主板部との間に収容し、感圧センサ部の弾性部がプリ圧縮されて、押圧力に対する感度のばらつきを抑える電子機器について記載されている。

特開２００７−８２００９号公報 特開２０１１−８６１９１号公報

しかしながら、特許文献１での振動素子（圧電素子）は、電気音声信号を音響振動に変換する機能の実現にのみ利用されている。また、特許文献２での感圧センサは、ユーザによる押圧力を静電容量の変化として判定する機能の実現にのみ用いられている。

そのためにパネルスピーカ及び押圧力センサの機能を同時に搭載する際においてはそれぞれに対応するデバイスを双方搭載する必要性があり、小型化の障害となる事が課題であった。

（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、入力電気信号を入力、又は出力電気信号を出力する切替部と、振動パネルと、前記振動パネルに取付けられた振動デバイスにより構成され、前記振動デバイスは、前記切替部を通じて入力された前記入力電気信号を振動に変換して変換した振動を前記振動パネルに伝達し、また、前記振動デバイスは前記振動パネルから伝達された歪みを前記出力電気信号に変換して押圧信号として前記切替部を通して出力することを特徴とする入出力装置である。

（２）本発明のその他の態様は、上述の入出力装置であって、前記切替部は、前記入力電気信号を振動に変換して変換した振動を前記振動パネルに伝達するか、前記振動パネルから伝達された歪みを前記出力電気信号に変換するかを指示する切替信号に基づいて、前記入力電気信号を入力するか、前記出力電気信号を出力するかを切り替えることを特徴とする。

（３）本発明のその他の態様は、上述の入出力装置であって、前記振動デバイスは、前記入力電気信号を振動に変換して変換した振動を前記振動パネルに伝達する第１の振動素子と、前記振動パネルから伝達された歪みを前記出力電気信号に変換して出力する第２の振動素子とを備えることを特徴とする。

（４）本発明のその他の態様は、上述の入出力装置であって、前記第２の振動素子は、前記入力電気信号を振動に変換して変換した振動を前記振動パネルに伝達する振動素子としても動作でき、前記切替部は前記第２の振動素子に接続され、前記切替信号に基づいて、前記第２の振動素子へ前記入力電気信号を入力するか、前記第２の振動素子から前記出力電気信号を出力するかを切り替えることを特徴とする。

（５）本発明のその他の態様は、上述の入出力装置であって、前記振動パネルに接触された位置を表す位置情報を検知する位置検出部と、前記振動パネルから伝達された歪みを前記出力電気信号に変換して該出力電気信号の大きさより前記振動デバイスにかかる歪みの大きさを検出する押圧検出部と、前記振動パネルに接触した位置における歪みを、前記検知した位置情報と、前記押圧検出部で検知した歪みの大きさに基づいて算出する押圧補正部とを備えることを特徴とする。

（６）本発明のその他の態様は、上述の入出力装置であって、前記振動パネルが、画像を表示する表示部のパネル又は保護板であることを特徴とする。

（７）本発明のその他の態様は、上述の入出力装置であって、前記振動パネルが、前記位置検出部を覆うパネル面であることを特徴とする。

（８）本発明のその他の態様は、上述の入出力装置であって、前記出力電気信号の周波数帯域が、振動を知覚することができる帯域の成分を含むことを特徴とする。

（９）本発明のその他の態様は、振動パネルと、振動パネルに取付けられた振動デバイスであって、前記振動パネルが受け付けた歪みを出力電気信号に変換し、入力電気信号を振動に変換して当該振動を前記振動パネルに伝達する振動デバイスを備えた入出力装置における入出力方法であって、前記入出力装置は、出力電気信号を歪み信号として出力するか、入力電気信号を前記振動パネルに出力するかを切り替える過程を有することを特徴とする入出力方法である。

（１０）本発明のその他の態様は、振動パネルと、振動パネルに取付けられた振動デバイスであって、前記振動パネルが受け付けた歪みを出力電気信号に変換し、入力電気信号を振動に変換して当該振動を前記振動パネルに伝達する振動デバイスを備えた入出力装置のコンピュータに、出力電気信号を歪み信号として出力するか、入力電気信号を前記振動パネルに出力するかを切り替える手順を実行させるための入出力プログラムである。

本発明によれば、パネルスピーカに対応するデバイスを押圧力センサに対応するデバイスとしても用いるようにして、小型化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る端末装置の外観を表す表面図である。 本実施形態に係る端末装置の断面を表す断面図である。 本実施形態に係る端末装置の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る振動デバイスの構造を表す斜視図である。 本実施形態に係る振動デバイスの一断面を表す断面図である。 本実施形態に係る振動デバイスのその他の断面を表す断面図である。 本実施形態に係る端末装置のその他の断面を表す断面図である。 本実施形態に係る入出力処理を表すフローチャートを表す。 本実施形態に係る端末装置の他の構成例の外観を表す表面図である。 本実施形態に係る端末装置の他の構成例の断面を表す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る端末装置の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る振動デバイスの構造を表す斜視図である。 本実施形態に係る振動デバイスの一断面を表す断面図である。 本実施形態に係る振動デバイスのその他の断面を表す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る押圧値の補正処理を表すフローチャートである。 本実施形態に係る操作入力位置と振動デバイスの位置との関係の一例を表す図である。 本実施形態に係る押圧補正情報の一例を表す図である。 本実施形態に係る押圧補正情報のその他の例を表す図である。 上述の実施形態に係る端末装置の一変形例の内部構成を表すブロック図である。 上述の実施形態に係る端末装置のその他の変形例の内部構成を表すブロック図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る端末装置１（入出力装置）の外観を表す表面図である。
端末装置１は、筐体１０、振動デバイス１６、振動パネル１８を含んで構成される。
筐体１０は、端末装置１を構成する各部を収容する。
振動デバイス１６は、細長の形状を成していて、振動パネル１８の表面又は裏面の一部、例えば、図１の振動パネル１６の裏面の上端付近に配置される。振動デバイス１６は、入力された電気信号に基づいて振動を発生させ、発生させた振動を振動パネル１８に伝達して、振動パネル１８を振動させる。振動デバイス１６は、例えば、振動パネル１８を振動させる事によりスピーカやレシーバを構成する事や、骨（例えば、頭蓋骨）に振動を与え直接聴覚神経に伝える骨伝導レシーバを構成する事が可能である電気音響変換器である。
また、振動デバイス１６は振動パネル１８から伝達された歪みを電気信号に変換する。この歪みは、振動パネル１８の一部の領域を押下することによって与えられる。従って、変換された電気信号の信号値は押圧力を表す。

図２は、図１の端末装置１の線Ａ−Ａ’に沿った断面を表す断面図である。
図２に示される端末装置１は、さらに位置検出部１９を含む。
振動パネル１８は、例えば、入出力装置の筐体１０の一部を適用してもよい。振動パネル１８は、受け付けた操作入力による歪みを振動デバイス１６に伝達する。
位置検出部１９は振動パネル１８の裏面に備えられる。位置検出部１９は、振動パネル１８が操作入力を受け付けた位置（例えば、利用者の指が接触された位置）を検出する。位置検出部１９は、例えばノートパソコン等に用いられるタッチパッドである。これにより振動パネル１８への接触の有無や、接触された位置を検出することができる。位置検出部１９は、操作入力を受け付けた位置を表す位置情報を後述する位置入力部１１６及び押圧補正部１１４に出力する。位置検出部１９は、例えば、指を接触させた時の静電容量の変動を検出するセンサを複数備える事により、そのセンサが配置された位置を表す情報を上述の位置情報として出力する。

図３は、端末装置１の構成をさらに詳細に示すブロック図である。
図３に示すように、端末装置１は、入出力部１１、制御部１２、アンテナ部１３、通信部１４及び復号部１５を含んで構成される。
入出力部１１は、振動デバイス１６、切替部１１２、音声出力部１１３、押圧補正部１１４、押圧入力部１１５、位置検出部１９、及び位置入力部１１６を含んで構成される。

切替部１１２は、一例として、２極双投スイッチであって、接点Ａ、Ｂ及び可動切片Ｃを備える。切替制御部１２２から入力された切替信号に基づき、音声出力部１１３から入力された入力電気信号を、接点Ａ及び可動切片Ｃを経て振動デバイス１６に出力したり、振動デバイス１６から入力された電気信号を、可動切片Ｃ及び接点Ｂを経て押圧補正部１１４に出力したりする。
切替部１１２は、入力された切替信号が音声出力部１１３からの入力電気信号を振動デバイス１６に出力することを表す場合、可動切片Ｃを接点Ａに倒す。この時、切替部１１２は、音声出力部１１３からの入力電気信号を振動デバイス１６に出力する。切替部１１２は、入力された切替信号が振動デバイス１６からの出力電気信号を押圧補正部１１４に入力することを表す場合、可動切片Ｃを接点Ｂに倒す。この時、切替部１１２は、振動デバイス１６からの出力電気信号を押圧補正部１１４に出力する。

音声出力部１１３は、復号部１５から入力された復号後の音声信号を出力電気信号として生成して切替部１１２に出力する。
押圧補正部１１４は、切替部１１２からの出力電気信号より振動デバイス１６にかかる歪み（押圧力）の大きさを算出し、位置検出部１９からの振動パネル１８が操作入力を受け付けた位置を表す位置情報により補正を行い、押圧入力部１１５に出力する。

押圧入力部１１５は、押圧補正部１１４より得られた振動パネル１８が操作入力を受け付けた位置での歪み（押圧力）を端末状態制御部１２３に出力する。
位置入力部１１６は、位置検出部１９から入力された位置情報を端末状態制御部１２３に出力する。

制御部１２は、通信制御部１２１、切替制御部１２２、及び端末状態制御部１２３を含んで構成される。
通信制御部１２１は端末状態制御部１２３の制御のもとで、端末装置１と他の装置（例えば、基地局装置）との間で行われる通信状態（例えば、通信開始要求、通信中、通信終了要求、等）、送受信されるデータの種類（例えば、音声、テキスト、等）を管理し、また制御する。通信制御部１２１は、通信状態及びデータの種類を表す制御情報／状態を通信部１４及び端末状態制御部１２３に出力する。

切替制御部１２２は、端末状態制御部１２３から通知される指示に基づいて、端末装置１が音声再生を行うか、歪み（押圧力）入力を行うかの切り替えを切替部１１２に指示を行う。切替制御部１２２に通知された指示は、端末状態制御部１２３が、通信制御部１２１から入力された制御情報／状態等を判断したものである。
例えば、通信制御部１２１の状態が音声通話状態であると端末制御部１２３に通知された場合は、端末状態制御部１２３の指示により、切替制御部１２２から切替部１１２に音声出力部２１３からの出力電気信号を振動デバイス１６に出力するように切替信号を出力する。
一方で端末状態制御部１２３にて上記の音声通話状態以外で振動パネルからの歪み（押圧力）を入力したい場合には、端末状態制御部１２３の指示により、切替制御部１２２から切替部１１２に振動デバイス１６からの出力電気信号を押圧補正部１１４に出力するように切替信号を生成する。

端末状態制御部１２３は、位置入力部１１６や押圧入力部１１５から入力された操作入力信号に基づいて端末装置１の動作を制御する。
例えば、ここには図示されていない端末の表示部が利用者に対して選択対象の機能名を表す複数の文字列のリストを表示している場合について説明をする。即ち、位置入力部１１６において位置入力信号によりその文字が表示されている位置が選択され、押圧入力部１１５において、押圧入力信号が予め定めた閾値を越える押圧を示す場合である。
このとき、端末状態制御部１２３は、その文字列に対応する機能名が選択されたと判断し、その選択された機能名に対する機能を起動する。

アンテナ部１３は、他の装置（例えば、基地局装置）から受信した無線帯域信号を通信部１４に入力する。
通信部１４は、アンテナ部１３から入力された無線帯域信号をダウンコンバートして基底帯域信号を生成する。通信部１４は、通信制御部１２１から入力された制御情報が、通信状態が通信中であって、データの種類が音声であることを示す場合、生成した基底帯域信号を復調して復調後の音声信号を生成する。通信部１４は、復調後の音声信号を復号部１５に出力する。
復号部１５は、通信部１４から入力された復調後の音声信号を、符号化の際に用いた符号化方式に対応する復号方式を用いて、復号して、復号後の音声信号を生成する。復号部１５は、復号後の音声信号を音声出力部１１３に出力する。

次に、本実施形態に係る振動デバイス１６の構成について説明する。
図４は、振動デバイス１６の一例を表す斜視図である。
振動デバイス１６は、一つの振動素子１６−１とモールド１６３を含んで構成される。振動素子の一例としては圧電素子１６１、圧電電極１６２−１、１６２−２で構成される。圧電素子１６１は、例えば、金属板に圧電セラミックス板を接着して、これに電界を印加して微小変位を発生させる圧電バイモルフ型のアクチュエーターである（例えば、特開平８−２９３６３１号公報参照）。従って、圧電素子１６１は、交流の電気信号が入力されると、信号値に応じた変位の歪を振動として発生させる。

図５は、図１の端末装置１の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。
振動素子１６−１は、周囲を弾性を有するモールド１６３に覆われており、モールド１６３から伝達された歪み（押圧力）に応じた電圧値をもつ電気信号（出力電気信号）を、圧電素子１６１にて発生させて電極１６２−１、１６２−２を介して切替部１１２に出力する。
電極１６２−１、１６２−２は、それぞれ圧電素子１６１の右端の表面及び裏面に配置されている。電極１６２−１、１６２−２は、圧電素子１６１が振動することによって生じた電位差を電気信号として、切替部１１２に出力する。

また、圧電素子１６１は、入力された電気信号（入力電気信号）の電圧値の変化に応じて、振動を発生させる。
電極１６２−１、１６２−２は、切替部１１２から入力された入力電気信号の電位差を圧電素子１６１の表面及び裏面に供給する。圧電素子１６１はこの入力電気信号により変形して振動を発生させる。

図６は、図４の振動デバイス１６の表裏方向に垂直な断面を表す断面図である。
圧電素子１６１は、扁平状を成し、周囲をモールド１６３に囲まれて配置されている。
電極１６２−１は、圧電素子１６１の右端表面に配置されている。電極１６２−２は、圧電素子１６１の右端裏面に配置されている。電極１６２−２は、電極１６２−１の真裏にあるため図５には表れていない。

図７は、端末装置１のその他の断面を表す断面図である。
この断面図は、図１におけるＢ−Ｂ’線を通る断面を表す。図６において、水平方向が左右方向を表し、垂直方向が表裏方向を表す。
端末装置１は、さらに、弾性のある接着剤１１７（例えば、両面粘着テープであってもよい）を含んで構成される。振動デバイス１６のモールド１６３の表面と位置検出部１９の裏面は、この接着剤１１７により密着されている。即ち、位置検出部１９が、モールド１６３の表面と振動パネル１８の裏面との間に挟まれて配置されている。これにより、簡単な構成で振動パネル１８の表面に加えられた歪み（押圧力）を位置検出部１９、接着剤１１７及びモールド１６３を介して振動素子１６−１（圧電素子１６１）に効率よく伝達することができる。同様に、振動素子１６−１（圧電素子１６１）の振動についても振動パネル１８に効率よく伝達することができる。

次に、入出力部１１が行う入出力処理について説明する。
図８は、本実施形態に係る入出力処理を表すフローチャートを表す。
（ステップＳ１０１）切替部１１２は、切替制御部１２２から切替信号を入力される。その後、ステップＳ１０２に進む。
（ステップＳ１０２）切替部１１２は、入力された切替信号が音声出力部１１３からの入力電気信号を振動デバイス１６に出力することを表すか、それとも振動デバイス１６からの出力電気信号を押圧補正部１１４に入力することを表すかに従って、切替切片Ｃを切り替える。音声出力部１１３からの入力電気信号を振動デバイス１６に出力することを表す場合（ステップＳ１０２ Ｙ）、ステップＳ１０３に進んで切片Ｃを接点Ａに接続する。振動デバイス１６からの出力電気信号を押圧補正部１１４に入力することを表す場合（ステップＳ１０２ Ｎ）、ステップＳ１０６に進んで切片Ｃを接点Ｂに接続する。

（ステップＳ１０３）切替部１１２は、可動切片Ｃが接点Ａに接触するように切り替える。その後、ステップＳ１０４に進む。
（ステップＳ１０４）切替部１１２は、音声出力部１１３から入力された入力電気信号を振動デバイス１６に出力する。その後、ステップＳ１０５に進む。
（ステップＳ１０５）振動デバイス１６は、切替部１１２から入力された前記入力電気信号（音声帯域の電気信号）に基づいて振動を発生させる。これにより、振動デバイス１６は、発生させた振動を振動パネル１８に伝達し、振動パネル１８を振動させる。従って、入力電気信号に基づく音波が再生される。その後、処理を終了する。

（ステップＳ１０６）切替部１１２は、可動切片Ｃが接点Ｂに接触するように切り替える。
その後、ステップＳ１０７に進む。
（ステップＳ１０７）振動デバイス１６は、振動パネル１８から伝達された歪み（押圧力）を電気信号に変換し、出力電気信号として切替部１１２を経由して押圧補正部１１４に出力する。その後、ステップＳ１０８に進む。
（ステップＳ１０８）押圧補正部１１４は、位置検出部１９から入力された位置情報と、振動デバイス１６から切替部１１２を経由して出力された振動デバイス１６に伝達された歪み（押圧力）を示す出力電気信号に基づき、操作された位置での歪み（押圧力）を押圧入力部１１５に出力する。その後、ステップＳ１０９に進む。
（ステップＳ１０９）端末状態制御部１２３は、位置検出部１９から位置入力部１１６を経由して入力された位置情報と、押圧入力部１１５から入力された操作された位置での歪み（押圧力）に基づいて端末装置１の動作を制御する。例えば、機能選択、文字入力に係る処理を行う。その後、処理を終了する。

このように、本実施形態では、入力電気信号を変換した振動を振動パネル１８（振動板）に伝達し、振動パネル１８から伝達された押圧力を出力電気信号に変換する振動デバイス１６を備える。また、本実施形態では、音声再生を行うか否かを指示する切替信号に基づいて、入力電気信号を入力されるか出力電気信号を出力するかを切り替える。
これにより、本実施形態による入出力部１１は、１個の振動デバイス１６で音声再生又は押圧検出を使い分けることができるため端末装置１を小型化、軽量化することができる。また、本実施形態に係る入出力部１１は、上述のように簡単な構成であるため、容易に製造することができる。また、振動パネル１８は入出力装置の筐体１０の外面の一部で構成され、そこに振動デバイス１６を接着するようにしてもよい。これにより振動が振動パネル１８に伝わり利用者に音声再生を提供する事が可能となる。一方で筐体１０の一部にかかった歪み（押圧力）を振動デバイス１６が検出可能となる。特に、タッチパッドや入力タブレットの様に位置検出を行う事が可能な位置検出部１９を覆うパネル面を振動パネル１８と兼用させてもよい。これにより、上述のように小型化、軽量化が可能になる。

図９は、本実施形態に係る端末装置１の他の構成例の外観を表す表面図である。
端末装置１は、筐体１０、振動デバイス１６、表示部１７、振動パネル１８を含んで構成される。図１との違いの特徴は、振動パネル１８と、ここでは図示されていない位置検出部１９が透明であり、振動パネルの裏側中央部の筐体内部に表示部１７を配置している部分である。
表示部１７は例えば液晶ディスプレイであるが、その他に、有機ＥＬディスプレイ、等であってもよく、画像を光学的に表示して透明な振動パネル１８を通して利用者は画像を視認する事が出来る。振動パネル１８は、例えば、画像を表示するタッチパネル液晶面を覆う透明の保護板である。振動パネル１８は、振動デバイス１６と接触し、かつ、端末装置１の表面の大部分を覆うように配置される。振動デバイス１６が発生させた振動を受けると、振動パネル１８は、その全体が振動して音響波を放射する。振動パネル１８は、その表面に押圧力が加えられると、加えられた押圧力による歪みを振動デバイス１６に伝達する。

図１０は、図９の端末装置１の線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。
図１０に示されるように、端末装置１は、前記表示部１７を含む。
透明な位置検出部１９は、図２の端末装置１と同様に振動パネル１８の裏面に備えられるが、図１０に示されるように、その領域を表示部１７の面と同じ領域に限定しても良い。位置検出部１９は、振動パネル１８に指が接触された位置を検出する。透明な振動パネル１８、透明な位置検出部１９、表示部１７を併せたものは、例えば携帯端末のタッチパネル液晶面である。これにより表示部１７に表示された画像内容の位置に対応して、振動パネル１８への接触の有無や、接触された位置を検出することができる。その他の構成、ブロック図、入出力処理フローは、図１の端末装置１を構成するものと同じであってよい。

このように、本実施形態では、入力電気信号を変換した振動を振動パネル１８（タッチパネル液晶面）に伝達し、振動パネル１８から伝達された押圧力を出力電気信号に変換する振動デバイス１６を備える。振動デバイス１６は本実施形態では、一般的な携帯電話機のレシーバの位置付近に配置することにより、音声再生時に耳の近くで振動パネル１８がより大きな振幅で振動するようになるために効率よく音声再生を行う事が出来る。また、携帯電話のレシーバ位置は通常、タッチパネル液晶面の上部に配置されているためにタッチパネル液晶面を覆う透明の保護板を振動パネル１８として用いる事により効率的な構成にする事が出来る。
また、本実施形態では、音声再生を行うか否かを指示する切替信号に基づいて、入力電気信号を入力されるか出力電気信号を出力するかを切り替える。これにより、本実施形態による入出力部１１は、１個の振動デバイス１６で音声再生又は押圧検出を使い分けることができ、更に振動パネル１８は液晶タッチパネル部も兼ねているために端末装置１を小型化、軽量化することができる。また、本実施形態による入出力部１１は、上述のように簡単な構成であるため、製造が容易である。

（第２の実施形態）
本実施形態に係る端末装置２は、端末装置１と同様の外観を有する。
図１１は、本実施形態に係る端末装置２の内部構成を示すブロック図である。
端末装置２は、端末装置１の入出力部１１の代わりに入出力部２１を備える。入出力部２１は、入出力部１１の音声出力部１１３の代わりに音声出力部２１３を備え、振動デバイス１６の代わりに振動デバイス２６を備える。その他の入出力部１１の構成、すなわち、位置検出部１９、切替部１１２、押圧補正部１１４、押圧入力部１１５及び位置入力部１１６の構成は、図１の対応するものと同じである。また、制御部１２、アンテナ部１３、通信部１４及び復号部１５の構成は、図１の対応するものと同じである。

音声出力部２１３は、復号部１５から入力された複号後の音声信号を出力電気信号として生成する。音声出力部２１３は、前記出力電気信号を切替部１１２及び振動デバイス２６の振動素子２６−１に出力する。

次に、振動デバイス２６の構成について説明する。
図１２は、本実施形態に係る振動デバイス２６の斜視図である。
図１３は、本実施形態に係る振動デバイス２６の断面図であって、図１におけるＢ−Ｂ’線に相当する線を通る断面を表す断面図である。
図１４は、本実施形態に係る振動デバイス２６の断面図であって、図１２の振動デバイス２６の表裏方向に垂直な断面を表す断面図である。
なお、圧電素子２６１−２、電極２６２−２−１、２６２−２−２は、圧電素子２６１−１、電極２６２−１−１、２６２−１−２のそれぞれ真上にあるため図１３には表れていない。

振動デバイス２６は、振動素子２６−１（第１の振動素子）、振動素子２６−２（第２の振動素子）及びモールド１６３を含んで構成される。
振動素子２６−１、２６−２は、モールド１６３に覆われている。振動素子２６−１、２６−２は第１の実施形態における振動素子１６−１と同様にそれぞれ、圧電素子２６１−１ならびに電極２６２−１−１、２６２−１−２、圧電素子２６１−２ならびに電極２６２−２−１、２６２−２−２を含んで構成される。圧電素子２６１−１と圧電素子２６１−２は上下方向に並べて配置されているが、モールド１６３で離間されている。モールド１６３の材質は第１の実施形態におけるモールド１６３の材質と同じである。

電極２６２−１−１、２６２−１−２は、それぞれ圧電素子２６１−１の右端の表面及び裏面に装着されている。
電極２６２−１−１、２６２−１−２は、音声出力部２１３から入力された入力電気信号の電位差を圧電素子２６１−１の表面及び裏面に供給する。これにより、圧電素子２６２−１は振動を発生させる。

電極２６２−２−１、２６２−２−２は、それぞれ圧電素子２６１−２の右端の表面及び裏面に装着されている。
電極２６２−２−１、２６２−２−２は、切替部１１２から入力された入力電気信号の電位差を圧電素子２６１−２の表面及び裏面に供給する。これにより、圧電素子２６２−２は振動を発生させる。電極２６２−２−１、２６２−２−２は、圧電素子２６１−２が振動することによって生じた電位差を出力電気信号として切替部１１２に出力する。

ここで、切替部１１２に入力された切替信号が音声出力部１１３からの入力電気信号を振動素子２６−２に出力することを表す場合、振動素子２６−１、２６−２は、ともに振動を発生させて振動パネル１８を振動させる。このとき、振動素子２６−１が発生させる振動と、振動素子２６−２が発生させる振動は同期しているため、両者の振動が重畳して、結果として振動が強調される。
他方、切替部１１２に入力された切替信号が振動素子２６−２からの出力電気信号を押圧補正部１１４に入力することを表す場合、振動素子２６−２は、振動素子２６−２に加えられた押圧力に基づく出力電気信号を切替部１１２に出力する。押圧補正部１１４は、切替部１１２から入力された前記出力電気信号より振動素子１６−２にかかる歪み（押圧力）の大きさを算出し、位置検出部１９からの振動パネル１８に触れた位置を表す位置情報により補正を行い、押圧入力部１１５に出力する。

このように、本実施形態では、振動デバイス２６は、入力電気信号を変換した振動を振動パネル１８に伝達する振動素子２６−１と、振動パネル１８から伝達された歪み（押圧力）を前記出力電気信号に変換する振動素子２６−２を備える。これにより、音声再生と操作入力を同時に実現することができる。
また、切替部１１２は、切替信号に基づいて振動素子２６−２から入力電気信号を入力されるか、振動素子２６−２へ出力電気信号を出力するかを切り替える。これにより、利用者は、振動素子２６−１、２６−２両者による音声再生と、音声再生ならびに歪み（押圧力）入力の併用とを使い分けることができる。大音量で再生したい場合は前者の様に切替部１１２を切り替える事により、振動パネル１８の振動が強調されるため音量を増加させることができる。一方、低音量で再生したい場合には後者の様に切替部１１２を切り替える事により、音声再生には振動素子２６−１（半分の大きさの振動素子）のみを駆動させて効率よく再生するように構成出来るために消費電力を節減することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、振動パネル１８に接触された位置を表す位置情報を検知し、振動デバイス１６の出力電気信号より検知できる振動デバイス１６にかかる歪み（押圧力）の大きさを、前記の検知した位置情報に基づいて補正し、振動パネル１８に接触した部分の歪み（押圧力）情報を算出することを特徴とする。

本実施形態に係る端末装置３は、図１及び図２に示す端末装置１と同様の外観を有する。端末装置３の内部構成も、図３に示す端末装置１の内部構成と同様である。

押圧補正部１１４は、切替部１１２から入力された出力電気信号より振動デバイス１６にかかる歪み（押圧力）の大きさを算出し、位置検出部１９からの振動パネル１８が操作入力を受け付けた位置を表す位置情報により補正を行い、押圧入力部１１５に出力する。
押圧入力部１１５は、押圧補正部１１４より得られた振動パネル１８が操作入力を受け付けた位置での歪み（押圧力）を端末状態制御部１２３に出力する。

次に、押圧補正部１１４が行う押圧値の補正処理について説明する。
図１５は、本実施形態に係る押圧補正部１１４が行う押圧値の補正処理を表すフローチャートである。
（ステップＳ２０１）押圧補正部１１４は、切替部１１２から入力された電気信号より振動デバイス１６にかかる歪み（押圧力）の大きさを算出する。その後、ステップＳ２０２に進む。
（ステップＳ２０２）押圧検出部１１４に位置検出部１９から位置情報が入力される。その後、ステップＳ２０３に進む。
（ステップＳ２０３）押圧検出部１１４は、位置検出部１９から入力された位置情報が表す位置から振動デバイス１６の位置との間の距離を算出する。当該距離を算出するために、押圧補正部１１４には、振動デバイス１６の中心位置を表す位置から位置検出部１９が示す位置情報値に対する距離値が予め記憶されている。その後、ステップＳ２０４に進む。

（ステップＳ２０４）押圧補正部１１４は、算出した距離ｒに基づいて補正量Ｌ（ｒ）を決定する。例えば、補正量Ｌ（ｒ）をa×ｒ^２と算出する。ここで、ａは、予め設定された実数である。これにより、距離ｒの２乗に反比例する振幅の減衰を補正することができる。
押圧補正部１１４は、その他の例として、自部が備える記憶部から位置検出部から入力される位置情報（ｘ、ｙ）に対応する補正量Ｌ（ｘ、ｙ）を読み出すようにしてもよい。 記憶部には、位置検出部１９から入力される位置情報（ｘ、ｙ）のそれぞれに対して、その端末装置において実測した補正量Ｌ（ｘ、ｙ）を予め記憶しておく。位置情報（ｘ、ｙ）と補正量Ｌ（ｘ、ｙ）の対応関係を表す押圧補正情報の例については後述する。その後、ステップＳ２０５に進む。

（ステップＳ２０５）押圧補正部１１４は、決定した補正量Ｌを切替部１１２から入力された電気信号より振動デバイス１６にかかる歪み（押圧力）の大きさに乗じて補正後の押圧値を算出する。その後、処理を終了する。
これにより、振動デバイス１６からの距離が長くなっても、振動パネル１８に触れた位置の歪み（押圧力）の大きさを知ることができる。従って、端末装置１は、操作の有無に限らず押圧の大きさによって動作態様を制御する手がかりを取得することができる。

次に、押圧補正情報の一例について説明する。
図１６は、振動パネル１８が操作入力を受け付けた座標（ｘ、ｙ）とその位置から振動デバイス１６の中心までの距離ｒの関係の一例を表す図である。また、図１７と図１８は、それぞれ記憶部に記憶された押圧補正情報の例を示す図である。
図１７において、左列は距離ｒを表し、右列は補正量Ｌを表す。例えば座標１の場合は距離ｒ＝２００に対して補正量Ｌは４００であり、座標２の場合は距離ｒ＝４０に対して補正量Ｌは１６００である。
図１８において、左列は位置情報（ｘ、ｙ）を表し、右列は補正量Ｌを表す。例えば座標１の場合は位置情報（ｘ１,ｙ１）に対して補正量Ｌは４００であり、座標２の場合は位置情報(ｘ２,ｙ２)に対して補正量Ｌは１６００である。

このように、本実施形態では、出力電気信号と位置情報に基づき振動パネル１８に接触した押圧情報を算出する。これにより、利用者が操作した位置による差異を排除して、操作によって生じた押圧値を正しく取得することができる。

上述では、端末装置１、２又は３が通信機能を有する入出力装置であり、受話音声を再生する場合を例にとって説明したが、本実施形態ではこれには限られない。本実施形態では、端末装置１、２又は３は、音声再生機能と操作入力機能を備えた電子機器であればよい。

上述の通信機能を有する入出力装置では、端末状態制御部１２３が通信制御部１２１からの情報を元に端末装置１、２又は３が、音声再生を行うか、操作入力を行うかを判断し、切替部１１２が音声出力部１１３からの出力電気信号を振動デバイス１６に出力することを表す切替信号又は振動デバイス１６からの入力電気信号を押圧補正部１１４に入力することを表す切替信号を切替制御部１２２が、生成する例について説明した。上述した実施形態の音声再生機能と操作入力機能を備えた電子機器では、端末状態制御部１２３が端末装置１、２又は３が、音声再生を行うか否かを判断し、音声再生を行うと判断したときに切替部１１２が音声出力部１１３からの出力電気信号を振動デバイス１６に出力することを表す切替信号を切替制御部１２２が、生成してもよい。その場合、切替部１１２は、入力された切替信号が音声再生を表すか否かにより可動切片ＣをＡに倒すか、Ｂに倒すかを制御するようにしてもよい。

図１９は、その一つの形態に係る端末装置４の構成を表すブロック図である。
この形態に係る端末装置４は、音声再生部３１、音声データ蓄積部３２、音声再生制御部１２５を更に含んで構成されている。音声データ蓄積部３２は予め端末装置４に組み込まれた音声データや、無線通信手段や外部記憶媒体、端末付属のマイクロホン等を通して収録した音声データを蓄積する部分である。利用者の操作入力を受け付けて、端末状態制御部１２３が各種音声データの再生を指示した場合は、その指示を音声再生制御部１２５を経由して音声再生部３１に伝達する。音声再生部３１は、音声データ蓄積部３２に蓄積された音声データの中から指示された音声データを読み出す。音声再生部３１は読み出した音声データを音声出力部１１３に出力して、音声を再生する。

また、図１９に示す端末装置４は、音声データを出力電気信号として振動デバイス１６、振動パネル１８を振動させる構成を備えるが、出力電気信号の周波数が、人間が振動を知覚する周波数（例えば、５−２０Ｈｚ）であってもよい。そこで、上記構成において音声データ蓄積部２２において音声データの代わりに、例えば、その周波数帯域を含む振動パターンのデータを蓄積しておく事により、振動パネル１８の振動により利用者にその事を通知する事が可能となる。この振動パターンは、例えば、携帯電話の着信バイブレータや、タッチパッド／タッチパネル操作時に操作を受け付けた事を利用者に知らせるためのフォースフィードバックに用いられるものである。
これにより、本実施形態による入出力部１１は、１個の振動デバイス１６で振動による通知又は押圧検出を使い分けることができ、端末装置４を小型化、軽量化することができる。また、本実施形態による入出力部１１は、上述のように簡単な構成であるため、容易に製造することができる。

上述の端末装置２又は３では、入出力部２１が、振動素子２６−２と押圧補正部１１４もしくは音声出力部２１３との入出力を制御する切替部１１２を備える場合を例にとって説明したが、本実施形態ではこれには限られない。本実施形態では、入出力部２１が、振動素子２６−１と押圧補正部１１４もしくは音声出力部２１３との入出力を制御する切替部１１２を備えてもよい。

上述では、振動デバイス２６が２個の振動素子２６−１、２６−２を備える場合を例にとって説明したが、本実施形態ではこれには限られない。本実施形態では、振動デバイス２６は、３個以上の複数の振動素子を備えてもよい。複数の振動素子のうち、少なくとも１個以上の振動素子が押圧補正部１１４もしくは音声出力部２１３との入出力を制御する切替部１１２を備えてもよい。

上述の入出力部２１において、切替部１１２から入力される出力電気信号から回り込み成分を差し引いて入力除去信号を生成し、押圧補正部１１４は生成した入力除去信号を入力されるようにしてもよい。回り込み成分とは、入力電気信号に基づいて発生し振動パネル１８に伝達された振動を振動素子２６−２が生成する出力電気信号に寄与する成分である。入出力部２１は、例えば、図２０の端末装置５に示すように第２切替部５１２、回り込み合成部５１３及び減算部５１４をさらに備えてもよい。

第２切替部５１２は、切替部１１２と同様に、切替制御部１２２から切替信号を入力され、音声出力部２１３から入力電気信号を入力される。但し、入力された切替信号が音声出力部２１３からの出力電気信号を振動素子２６−２に出力することを表す場合、第２切替部５１２は、入力された入力電気信号を回り込み合成部５１３に出力する。入力された切替信号が振動素子２６−２からの入力電気信号を押圧出力部１１４に入力することを表す場合、第２切替部５１２は、入力された入力電気信号を遮断する。

回り込み合成部５１３は、第２切替部５１２から入力された入力電気信号に基づき、回り込み成分信号を合成する。ここで、例えば、操作入力がなされない状態で出力電気信号として得られた回り込み成分と、入力電気信号に基づいて回り込み特性係数を予め算出しておく。算出した回り込み特性係数を回り込み合成部５１３に設定しておく。回り込み合成部５１３は、入力された入力電気信号に対して設定された回り込み特性係数でフィルタリングして回り込み成分信号を生成する。回り込み合成部５１３は、合成した回り込み成分信号を減算部５１４に出力する。
減算部５１４は、切替部１１２から入力された出力電気信号から回り込み合成部５１３から入力された回り込み成分信号を減算して回り込み除去信号を生成する。減算部は、生成した回り込み除去信号を押圧補正部１１４に出力する。

その他、本実施形態では、切替部１１２と押圧増幅部１１４に音声帯域の成分（例えば、２００Ｈｚ−４．０ｋＨｚ）を除去するフィルタを備えてもよい。
これにより、本実施形態では、音声再生と操作入力が同時に行われる場合に、再生された音声に基づく振動による成分が誤って押圧として取得されることが回避される。

なお、上述した実施形態における端末装置１、２、３、４又は５の一部、例えば、切替部１１２、復号部１５、押圧補正部１１４、位置入力部１１６、通信制御部１２１、切替制御部１２２、端末状態制御部１２３、音声再生制御部１２５、第２切替部５１２、回り込み合成部５１３、及び減算部５１４をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、端末装置１、２、３、４又は５に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における端末装置１、２、３、４及び５の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。端末装置１、２、３、４及び５の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１、２、３、４、５…端末装置、１０…筐体、１１、２１…入出力部、
１１２…切替部、１１３、２１３…音声出力部、１１４…押圧補正部、
１１５…押圧入力部、１１６…位置入力部、１１７…接着剤、
１２…制御部、１２１…通信制御部、１２２…切替制御部、１２３…端末状態制御部、
１２５…音声再生制御部
１３…アンテナ部、１４…通信部、１５…復号部、
１６、２６…振動デバイス、１６−１、２６−１、２６−２…振動素子、
１６１、２６１−１、２６１−１…圧電素子、
１６２−１、１６２−２、２６２−１−１、２６２−１−２、２６２−２−１、２６２−２−２…電極、１６３…モールド、
１７…表示部、１８…振動パネル、１９…位置検出部
３１…音声再生部、３２…音声データ蓄積部、
５１２…第２切替部、５１３…回り込み合成部、５１４…減算部

Claims (10)

1. 入力電気信号を入力、又は出力電気信号を出力する切替部と、
   振動パネルと、
   前記振動パネルに取付けられた振動デバイスにより構成され、
   前記振動デバイスは、
   前記切替部を通じて入力された前記入力電気信号を振動に変換して変換した振動を前記振動パネルに伝達し、また、前記振動デバイスは前記振動パネルから伝達された歪みを前記出力電気信号に変換して押圧信号として前記切替部を通して出力すること
   を特徴とする入出力装置。
2. 前記切替部は、
   前記入力電気信号を振動に変換して変換した振動を前記振動パネルに伝達するか、前記振動パネルから伝達された歪みを前記出力電気信号に変換するかを指示する切替信号に基づいて、
   前記入力電気信号を入力するか、前記出力電気信号を出力するかを切り替えること
   を特徴とする請求項１に記載の入出力装置。
3. 前記振動デバイスは、
   前記入力電気信号を振動に変換して変換した振動を前記振動パネルに伝達する第１の振動素子と、
   前記振動パネルから伝達された歪みを前記出力電気信号に変換して出力する第２の振動素子とを備えること
   を特徴とする請求項２に記載の入出力装置。
4. 前記第２の振動素子は、
   前記入力電気信号を振動に変換して変換した振動を前記振動パネルに伝達する振動素子としても動作でき、
   前記切替部は
   前記第２の振動素子に接続され、前記切替信号に基づいて、前記第２の振動素子へ前記入力電気信号を入力するか、前記第２の振動素子から前記出力電気信号を出力するかを切り替えること
   を特徴とする請求項３に記載の入出力装置。
5. 前記振動パネルに接触された位置を表す位置情報を検知する位置検出部と、
   前記振動パネルから伝達された歪みを前記出力電気信号に変換して該出力電気信号の大きさより前記振動デバイスにかかる歪みの大きさを検出する押圧検出部と、
   前記振動パネルに接触した位置における歪みを、前記検知した位置情報と、前記押圧検出部で検知した歪みの大きさに基づいて算出する押圧補正部とを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の入出力装置。
6. 前記振動パネルが、
   画像を表示する表示部のパネル又は保護板であることを特徴とする請求項５に記載の入出力装置。
7. 前記振動パネルが
   前記位置検出部を覆うパネル面であることを特徴とする請求項５に記載の入出力装置。
8. 前記出力電気信号の周波数帯域が、振動を知覚することができる帯域の成分を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の入出力装置。
9. 振動パネルと、振動パネルに取付けられた振動デバイスであって、前記振動パネルが受け付けた歪みを出力電気信号に変換し、入力電気信号を振動に変換して当該振動を前記振動パネルに伝達する振動デバイスを備えた入出力装置における入出力方法であって、
   前記入出力装置は、
   出力電気信号を歪み信号として出力するか、入力電気信号を前記振動パネルに出力するかを切り替える過程を有すること
   を特徴とする入出力方法。
10. 振動パネルと、振動パネルに取付けられた振動デバイスであって、前記振動パネルが受け付けた歪みを出力電気信号に変換し、入力電気信号を振動に変換して当該振動を前記振動パネルに伝達する振動デバイスを備えた入出力装置のコンピュータに、
    出力電気信号を歪み信号として出力するか、入力電気信号を前記振動パネルに出力するかを切り替える手順
    を実行させるための入出力プログラム。

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