JP2015219744A - 圧電素子の振動制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
入力信号の電圧値に応じてn(n≧2)種類の電圧レベル検出信号を出力する電圧レベル検出回路と、
前記電圧レベル検出部が出力するn種類の電圧レベル検出信号のそれぞれに応じて電圧値が異なるn種類の直流電源信号を生成する電源回路と、
前記電源回路から出力される前記n種類の直流電源信号のそれぞれの電圧値に応じて振幅と周波数の組み合わせが異なるn種類の駆動信号のいずれかを生成する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、前記電源回路からの前記直流電源信号が入力されると発振するマルチバイブレータ回路を含んで構成されて、前記直流電源信号の電圧値を前記駆動信号の振幅とするとともに、当該直流電源信号の電圧値に応じた前記マルチバイブレータ回路の発振周波数を前記駆動信号の周波数とする、
ことを特徴とする圧電素子の振動制御装置としている。
前記電源回路は、それぞれが異なる電圧値の定電圧直流信号を出力するn系統の定電圧電源回路を備え、
前記n系統のスイッチング回路が順次オン状態になるのに連動して前記n系統の定電圧電源回路が順次動作することで、動作中の前記定電圧電源回路からの前記定電圧直流信号が前記直流電源信号として出力される、
ことを特徴とする圧電素子の振動制御装置とすることもできる。
前記n個の電源制御用スイッチング素子は、所定の電圧値の回路電源に接続され、
当該回路電源の電圧は、前記n系統の定電圧電源回路のそれぞれが発生する電圧のうち、最も高い電圧よりも高く、
前記電源制御用スイッチング素子は、対応する前記スイッチング回路がオン状態になると前記回路電源からの直流電圧信号を対応する前記定電圧電源回路の動作電源として供給し、
前記定電圧電源回路は、対応する電源制御用スイッチング素子から動作電源が供給されている期間中のみ動作して前記直流電源信号を出力する、
ことを特徴とする圧電素子の振動制御装置としてもよい。
本発明の実施例に係る圧電素子の振動制御装置(以下、制御装置)は、タッチパネルに対する利用者の押圧動作に応じて圧電素子を振動させるための駆動信号を発生するものである。本実施例では、タッチパネルは、押圧された圧力に応じた電圧の信号を出力することとしている。もちろん、タッチパネルが押圧された位置に応じて異なる電圧値の信号を出力するように構成されていてもよい。いずれにしても、制御装置は異なる電圧値の信号を入力し、その電圧値に対応する異なる種類の駆動信号を生成し、その駆動信号によって圧電素子を振動させる。
図1は、本実施例の制御装置1の機能ブロック構成を示している。図示したように、タッチパネルTPは、利用者の押圧動作を電気信号に変換してその電気信号を制御装置1に向けて出力する感圧素子2と、制御装置1にて生成された駆動信号によって振動する圧電素子(以下、振動素子)3とを個別に備えている。感圧素子2は圧電素子であってもよいし、薄膜抵抗素子などであってよい。いずれにしても、利用者の押圧操作に応じた電気信号が出力されればよい。そして制御装置1は、増幅回路10、電圧レベル検出回路20、電源回路30、および駆動回路40を含んで構成されている。
図2は、本実施例に係る制御装置1の回路図である。図3(a)〜(i)および(j)は、それぞれ図2における点P1〜P9の各点における信号波形、および点P10とP11間の電圧Vs、すなわち振動素子3に印加される信号の波形を示している。そして、図3(a)に示したように、利用者のタッチパネルTPに対する押圧動作に伴って感圧素子2から電圧値が異なる3種類の信号s1a、s2a、3aのいずれかがP1点に発生した場合を想定して、図3(b)〜(i)および(j)に示したように、各点P2〜P9およびP10、P11間には、各信号s1a、s2a、3aの発生に伴って、それぞれs1b〜s1iおよびs1j、s2b〜s2iおよびs2j、s3b〜s3iおよびs3jが発生する。以下に制御装置1全体の回路構成の概略と、各回路(10、20、30、40)の具体的な構成と動作について説明する。
本実施例の制御装置1は、15v以上の直流電源を回路電源Vccとし、制御装置1が備えるオペアンプopやトランジスタTr1〜Tr12は、当該回路電源Vcc、あるいは、定電圧電源(レギュレータ:Rg、Rg1〜Rg3)が当該回路電源Vccを起源として生成する電源電圧により動作する。以下では、タッチパネルTPを構成する感圧素子2が図3(a)に示した入力信号(s1a〜s3a)のいずれかを点P1に発生させた場合に、回路上の各点P2〜P9およびP10、P11間に発生する電圧信号の波形に基づいて、各回路(10、20、30、40)の動作について説明する。なお、図2において、実質的に同じ信号が発生する点P3〜P5については、それぞれ回路上の複数の箇所に同じ符号を記している。
増幅回路10は、オペアンプopを備えた一般的な増幅回路であり、この例では、感圧素子2から出力される信号(s1a〜s3a)を2倍に増幅した信号を点P2に発生させる。図3(b)に各入力信号(s1a〜s3a)に応じて増幅された信号波形(s1b〜S3b)を示した。ここでは、感圧素子2は最大電圧値が1.0Vの信号s1a、1.5Vの信号s2a、2.0Vの信号s3aいずれかの信号を発生した場合を想定し、増幅回路10は、信号s1a〜s3aをそれぞれ2倍に増幅することで、最大電圧値が2.0Vの信号s1b、3.0Vの信号s2b、4.0Vの信号s3bを出力することとしている。
増幅回路10からの出力信号(s1b〜s3b)は、電圧レベル検出回路20に入力される。電圧レベル検出回路20は、増幅回路10からの入力信号(s1b〜s3b)の電圧値に応じて個別にオン、オフする3系統のスイッチング回路21を備えている。
本実施例において、電源回路30は電源制御回路31と直流電源回路と32から構成されている。電源制御回路31は、電圧レベル検出回路20の三つのトランジスタ(以下、レベル検出用トランジスタとも言う:Tr1〜Tr3)のそれぞれに対応する三つのトランジスタ(以下、電源制御用トランジスタとも言う:Tr4〜Tr6)を含んで構成されている。この例では電源制御用トランジスタ(Tr4〜Tr6)としてPNP型トランジスタを用いているが、MOS−FET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)であってもよい。
駆動回路40は、図3(i)に示したように電源回路30の信号出力経路である点P9に発生する直流信号(以下、直流電源信号とも言う:s1i〜s3i)を電源として動作する。駆動回路40は振動素子3の駆動信号を発生するための発振回路であり、本実施例ではその発振回路としてマルチバイブレータ回路41を備えている。
上記実施例では増幅回路10を備えていたが、感圧素子2からの入力信号が電圧レベル検出回路20におけるトランジスタTr1〜Tr3を動作させるのに十分な電圧であれば、増幅回路10を省略してもよい。電源制御回路31は、電源制御用トランジスタTr4〜Tr6を用いた構成とせず、コンパレータ、OPアンプ、あるいはADコンバータを用いて構成してもよい。いずれにしても、制御装置1は、振動素子3の駆動信号を派生するマルチバイブレータ回路41を備え、そのマルチバイブレータ回路41を動作させる電圧を選択的に変えることで、振幅と周波数の組み合わせが異なる複数種類の駆動信号を発生するように構成されていればよい。したがって、マルチバイブレータ回路41以外の回路構成は図2に示した構成に限らず適宜置換が可能である。
10 増幅回路、20 電圧レベル検出回路、30 電源回路、
31,131 電源制御回路、32,132 直流電源回路、40 駆動回路、
41 マルチバイブレータ回路、42 ブリッジ回路(波形整形回路)、
142 波形整形回路
Claims (5)
- 圧電素子を振動させるための駆動信号を生成する制御装置であって、
入力信号の電圧値に応じてn(n≧2)種類の電圧レベル検出信号を出力する電圧レベル検出回路と、
前記電圧レベル検出部が出力するn種類の電圧レベル検出信号のそれぞれに応じて電圧値が異なるn種類の直流電源信号を生成する電源回路と、
前記電源回路から出力される前記n種類の直流電源信号のそれぞれの電圧値に応じて振幅と周波数の組み合わせが異なるn種類の駆動信号のいずれかを生成する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、前記電源回路からの前記直流電源信号が入力されると発振するマルチバイブレータ回路を含んで構成されて、前記直流電源信号の電圧値を前記駆動信号の振幅とするとともに、当該直流電源信号の電圧値に応じた前記マルチバイブレータ回路の発振周波数を前記駆動信号の周波数とする、
ことを特徴とする圧電素子の振動制御装置。 - 請求項1において、
前記電圧レベル検出回路は、入力した信号の電圧値に応じて順次オン状態となるn系統のスイッチング回路を備え、
前記電源回路は、それぞれが異なる電圧値の定電圧直流信号を出力するn系統の定電圧電源回路を備え、
前記n系統のスイッチング回路が順次オン状態になるのに連動して前記n系統の定電圧電源回路が順次動作することで、動作中の前記定電圧電源回路からの前記定電圧直流信号が前記直流電源信号として出力される、
ことを特徴とする圧電素子の振動制御装置。 - 請求項2において、
前記電源回路は、前記n系統のスイッチング回路と個別に対応して各スイッチング回路からの出力信号を個別に入力するとともに、前記n系統の定電圧電源回路に個別に電源を供給するn個の電源制御用スイッチング素子を含んで構成され、
前記n個の電源制御用スイッチング素子は、所定の電圧値の回路電源に接続され、
当該回路電源の電圧は、前記n系統の定電圧電源回路のそれぞれが発生する電圧のうち、最も高い電圧よりも高く、
前記電源制御用スイッチング素子は、対応する前記スイッチング回路がオン状態になると前記回路電源からの直流電圧信号を対応する前記定電圧電源回路の動作電源として供給し、
前記定電圧電源回路は、対応する電源制御用スイッチング素子から動作電源が供給されている期間中のみ動作して前記直流電源信号を出力する、
ことを特徴とする圧電素子の振動制御装置。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記駆動回路は、前記マルチバイブレータ回路が発生する信号を矩形波に整形するための波形整形回路を備えていることを特徴とする圧電素子の振動制御装置。
- 請求項4において、前記波形整形回路は、互いに位相が反転した2系統の前記駆動信号を出力するブリッジ回路であることを特徴とする圧電素子の振動制御装置。
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JP2012038289A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-23 | Ricoh Co Ltd | タッチパネル装置 |
JP2012050216A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Mitsumi Electric Co Ltd | 多出力電源装置 |
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