JP4177142B2 - 座標入力装置及び駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は座標入力装置及び駆動装置に係り、特に、ペン入力や指入力時に操作面を振動させる座標入力装置及び駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルやタッチパッドでは、ペンや指により入力操作を行なう。このとき、キーボードのキースイッチのように押下時にクリック感がないので、押下の認識ができず、誤操作などの原因となる。このため、タッチパネルやタッチパッドでは、操作者に押下を認識させるためにタッチパネルを振動させる構成としたものがあった。
【０００３】
なお、タッチパネル、タッチパッドを振動させる機構としては以下のものが既に提案されている。
【０００４】
タッチパネルを振動させる駆動機構としては圧電素子を用いるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、ノート型パーソナルコンピュータに搭載されているタッチパッドでは、コイルとマグネットからなるアクチュエータをタッチパッドの下面に配置する構造のものがあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、平面を振動させるアクチュエータとして、平面に平行に、極性の異なる１対のマグネットと、１対のマグネットの各々に対向配置されたコイルとを設け、１対のマグネットと１対のコイルとを磁気的に相互作用させて、平面に直交する方向に振動させる構造の平面型音響変換装置があった（特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−８５４００号公報（図１）
【０００８】
【特許文献２】
実用新案登録第３０８５４８１号公報（段落番号００３７）
【０００９】
【特許文献３】
再公表特許公開ＷＯ００／０７８０９５号公報（第３８頁２４行〜第４２頁５行、第９図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の圧電素子でタッチパネルを振動させる構造では、圧電素子は振幅が小さいので、大きな振幅を得るには多層構造にしなければならず、駆動に高電圧が必要となるとともに、厚くなり、高価になるなどの課題があった。
【００１１】
さらに、従来のコイルとマグネットからなるアクチュエータをタッチパッドの下面に配置する構成のものでは、アクチュエータをタッチパッドの下面に配置する必要があったため、薄型化が困難であるなどの課題があった。
【００１２】
また、従来のコイル及びマグネットにより平面を振動させるアクチュエータでは、振動面全面に渡ってコイル及びマグネットを配置しているため、タッチパネルなど振動面に表示を行なうでは、表示の妨害となり、容易に適用できないなどの課題があった。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、薄型で、充分な振動ストロークを確保できる座標入力装置及び駆動装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の座標入力装置は、タッチパネルにより座標の検出を行う座標入力装置であって、タッチパネルの周縁部に配置され、駆動電流が供給される給電線と、タッチパネルの周縁部に配置され、タッチパネルに平行に、かつ、その方向が給電線と交差するような磁界を前記給電線に印加する磁界印加手段とを有し、タッチパネルは、所定の軸で揺動自在とされており、駆動面を所定の軸を中心に揺動するように給電線に駆動電流を供給することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、座標入力面の周縁部に配置された給電線に駆動電流を流すことにより座標入力面の周縁部に配置された磁界印加手段により印加される座標入力面に平行に、かつ、その方向が給電線と交差するような磁界に給電線が相互作用し、フレーミングの左手の法則にしたがって、給電線又は磁界印加手段に力が働き、座標入力面を駆動することができる。座標入力面が振動することにより入力操作を触覚的に認識でき、良好な操作性を得ることができる。
【００１６】
また、このとき、磁界は駆動面に平行に印加すればよく、かつ、磁界中に給電線を配線すればよいので、構成が簡単であるとともに、薄型化することができる。さらに、磁界を用いることにより振動の振幅を大きくとることができる。また、本発明の構成では、給電部及び磁界印加手段は座標入力面の周縁部に配置され、その中央部は開放されるため、タッチパネルなどに適用した場合に下部に配置される表示装置による表示が妨害されることがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例の斜視図、図２は本発明の第１実施例のシステム構成図を示す。
【００１８】
本実施例の情報処理システム１は、ＰＤＡ（personal digital assistant）などの携帯端末装置であり、表示画面１１をスタイラスペン１２や指や操作することによりコマンドの実行や文字入力が可能な構成とされており、パネル部１１１、座標検出部１１２、処理部１１３、記憶部１１４、キー入力部１１５、表示制御部１１６、インタフェース部１１７、振動制御部１１８を含む構成とされている。
【００１９】
まず、パネル部１１１について説明する。
【００２０】
図３はパネル部１１１の分解斜視図を示す。
【００２１】
パネル部１１１は、図１に示す表示画面１１を構成するものであり、表示装置１２１、振動装置１２２、タッチパネル１２３を含む構成とされている。表示装置１２１は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）から構成されており、表示制御部１１６により制御され、画像が表示される。
【００２２】
振動装置１２２は、マグネット部１３１−１〜１３１−４及び給電線部１３２から構成されている。マグネット部１３１−１〜１３１−４は、表示画面に平行な磁界を発生し、給電線部１３２に印加する。
【００２３】
なお、マグネット部１３１−１は、表示画面１１の矢印Ｙ1方向の端部に配置され、マグネット部１３１−２は、表示画面１１の矢印Ｙ2方向の端部に配置されている。また、マグネット部１３１−３は、表示画面１１の矢印Ｘ1方向の端部に配置され、マグネット部１３１−４は、表示画面１１の矢印Ｘ2方向の端部に配置されている。
【００２４】
図４はマグネット部１３１−１の斜視図、図５はマグネット部１３１−１の断面図を示す。
【００２５】
マグネット部１３１−１は、第１のマグネット１４１、第２のマグネット１４２、ヨーク１４３を含む構成とされている。第１のマグネット１４１は、矢印Ｙ1方向側に配置され、矢印Ｚ1方向がＮ極、矢印Ｚ2方向がＳ極となるようにヨーク１４３上に配置されている。また、第２のマグネット１４２は、第１のマグネット１４１の矢印Ｙ2方向側に、矢印Ｚ1方向がＳ極、矢印Ｚ2方向がＮ極となるようにヨーク１４３上に配置されている。
【００２６】
第１のマグネット１４１及び第２のマグネット１４２並びにヨーク１４３により、図４、図５に破線で示す方向に磁界が発生する。この磁界は、表示画面１１に平行であり、かつ、給電線部１３２に略直交するように発生する。
【００２７】
また、マグネット部１３１−２は、マグネット部１３１−１と略同様な構成であり、矢印Ｙ2方向側に第１のマグネット１４１、矢印Ｙ1方向側に第２のマグネット１４２が配置されている。マグネット部１３１−３は、マグネット部１３１−１と略同様な構成であり、矢印Ｘ1方向側に第１のマグネット１４１、矢印Ｘ2方向側に第２のマグネット１４２が配置されている。マグネット部１３１−４は、マグネット部１３１−１と略同様な構成であり、矢印Ｘ2方向側に第１のマグネット１４１、矢印Ｘ1方向側に第２のマグネット１４２が配置されている。
【００２８】
マグネット部１３１−１〜１３１−４により、表示画面１１に周縁部では、表示画面１１に平行で、かつ、表示画面の内側方向に磁界が印加される。マグネット部１３１−１〜１３１−４の上部、矢印Ｚ1方向側に給電線部１３２が配置されている。給電線部１３２はタッチパネル１２３の下面側に貼付されている。
【００２９】
図６は給電線部１３２の分解斜視図を示す。
【００３０】
給電線部１３２は、導電細線１５１を透明樹脂フィルム１５２と透明樹脂フィルム１５３との間に挟持し、接着した構成とされている。導電細線１５１は、透明フィルム１５１、１５２の周縁部に沿って、渦巻状に巻回されている。
【００３１】
なお、導電細線１５１の矢印Ｙ1方向の辺部１５１ａはマグネット部１３１−１の上部を通過し、マグネット部１３１−１により発生する磁界に作用する。導電細線１５１の矢印Ｙ2方向の辺部１５１ｂはマグネット部１３１−２の上部を通過し、マグネット部１３１−２で発生する磁界に作用する。導電細線１５１の矢印Ｘ1方向の辺部１５１ｃはマグネット部１３１−３の上部を通過し、マグネット部１３１−３で発生する磁界に作用する。導電細線１５１の矢印Ｘ2方向の辺部１５１ｄはマグネット部１３１−４の上部を通過し、マグネット部１３１−４で発生する磁界に作用する。
【００３２】
導電細線１５１は、振動制御部１１８に接続されおり、振動制御部１１８から駆動電流が供給される。導電細線１５１は振動制御部１１８から辺部１５１ａに矢印Ｘ2方向の駆動電流が供給されると、辺部１５１ｂには矢印Ｘ1方向に駆動電流が流れ、辺部１５１ｃには矢印Ｙ1方向に駆動電流が流れ、辺部１５１ｄには矢印Ｙ2方向に駆動電流が流れる。導電細線１５１に駆動電流が流れることによりマグネット部１３１−１〜１３１−４で発生される磁界と駆動電流とが作用して、導電細線１５１に矢印Ｚ1方向あるいは矢印Ｚ2方向に力が働く。例えば、図４において、導電細線１５１に矢印Ｘ2方向に電流を流すと、磁界はマグネット部１３１−１により破線で示す方向、すなわち、矢印Ｙ2方向に印加されているため、フレミング左手の法則から導電細線１５１には、矢印Ｚ1方向に電流に応じた力が働く。また、導電細線１５１に矢印Ｘ1方向に電流を流すと、逆に、矢印Ｚ2方向に電流に応じた力が働く。
【００３３】
駆動電流を所定時間毎に反転させることにより、導電細線１５１が振動し、給電線部１３２が振動することになる。なお、このとき、導電細線１５１の辺部１５１ｂに流れる電流とマグネット部１３１−２で発生する磁界の方向との関係、及び、導電細線１５１の辺部１５１ｃに流れる電流とマグネット部１３１−３で発生する磁界の方向との関係、並びに、導電細線１５１の辺部１５１ｄに流れる電流とマグネット部１３１−４で発生する磁界の方向との関係は、図４に示す導電細線１５１の辺部１５１ａに流れる電流とマグネット部１３１−１で発生する磁界の方向との関係と同じであるので、給電線部１３２全体が同一方向に駆動される。
【００３４】
図７は導電線とマグネットとの間の距離と導電線に働く力との関係を示す図である。
【００３５】
図７は幅１．0ｍｍ、長さ２２０ｍｍ、厚さ０．０１ｍｍの導電線を厚さ１．０ｍｍ、幅１．５ｍｍの２つのマグネットを互いに逆極性となるように並列に配置し、導電線に平行磁界を印加するマグネット部上に配置し、導電線に０．１Ａの電流を流したときに導電線に働く力を導電線とマグネット部との間の距離を０．０５〜０．３ｍｍの間で変化させたとき場合をシミュレーションしたものである。本実施例のように平行磁界中に導電線を配置し、電流を流した場合でも、図７に示すように導電線に力が発生することがわかる。すなわち、本実施例のような構成においても振動を発生させることが可能であることがわかる。
【００３６】
なお、上記構成の給電線部１３２は、タッチパネル１２３の下面に貼付される。
【００３７】
図８はタッチパネル１２３の分解斜視図を示す。
【００３８】
タッチパネル１２３は、下部基板１６１、上部基板１６２、端子基板１６３を含む構成とされている。
【００３９】
下部基板１６１は、ＩＴＯ（indium tin oxide：インジウム錫酸化物）などの透明導電膜が全面に形成されたガラス基板上に電極１７１、１７２、配線１７３〜１７６を形成した構成とされている。電極１７１は、矢印Ｙ1方向の辺部に矢印Ｘ1、Ｘ2方向に延在して形成されている。なお、電極１７１は、配線１７３を介して矢印Ｙ1方向の辺縁部に設けられた接続部分に導出されている。また、電極１７２は、矢印Ｙ2方向の辺部に矢印Ｘ1、Ｘ2方向に延在して形成されている。電極１７２は、配線１７４を介して矢印Ｙ1方向の辺縁部に設けられた接続部分に導出されている。
【００４０】
上部基板１６２は、ＩＴＯなどの透明導電膜が全面に形成されたＰＥＴ（polyethylene telephtalete）などの合成樹脂からなるフィルム上に電極１８１、１８２を形成した構成とされており、所定の間隙を保って下部基板１６１上に積層されている。上部基板１６２はスタイラスペン１２や指により押圧されることにより撓み、下部基板１６１と接触する。なお、下部基板１６１と上部基板１６２との間には不要な接触を避けるため、ドットスペーサが間挿されている。このドットスペーサにより所定の圧力で押圧されたときに、下部基板１６１の透明導電膜と上部基板１６２の透明導電膜とが接触する構成とされている。
【００４１】
電極１８１は、矢印Ｘ1方向の辺縁部に矢印Ｙ1、Ｙ2方向に延在して形成されている。電極１８１の矢印Ｙ1方向の端部は、下部基板１６１の配線１７５に接続されている。配線１７５は、電極１８１を矢印Ｙ1方向の辺縁部に設けられた接続部分に導出している。
【００４２】
電極１８２は、矢印Ｘ2方向の辺縁部に矢印Ｙ1、Ｙ2方向に延在して形成されている。電極１８２の矢印Ｙ1方向の端部は、下部基板１６１の配線１７６に接続されている。配線１７６は、電極１８２を矢印Ｙ1方向の辺縁部に設けられた接続部分に導出している。
【００４３】
端子基板１６３は、配線１９１〜１９４が形成されたフレキシブルプリント配線板であり、タッチパネル１２３を座標検出部１１２に接続する基板である。配線１９１には下部基板１６１の配線１７３が接続され、配線１９２には下部基板１６１の配線１７４が接続され、配線１９３には下部基板１６１の配線１７５が接続され、配線１９４には下部基板１６１の配線１７６が接続される。端子基板１６３の配線１９１〜１９４は、座標検出部１１２に接続される。
【００４４】
座標検出部１１２は、電極１７１と電極１７２との間に所定の電圧を印加し、上部基板１６２の電位を検出することにより、矢印Ｙ1、Ｙ2方向、すなわち、Ｙ軸方向の座標を検出する。また、座標検出回路２１１は、電極１８１と電極１８２との間に所定の電圧を印加し、下部基板１６１の電位を検出することにより、矢印Ｘ1、Ｘ2方向、すなわち、Ｘ軸方向の座標を検出する。座標検出回路２１１は、上記のＹ軸方向の座標検出と、Ｘ軸方向の座標検出とを交互に繰り返すことにより、２次元座標を検出する。
【００４５】
また、端子基板１６３の配線１９１〜１９４のうちのいずれかの配線、例えば、配線１９１は、タッチパネル１２３の操作を検出するために振動制御部１１８に接続されている。
【００４６】
図９は振動制御部１１８のブロック構成図を示す。
【００４７】
振動制御部１１８は、振動波形発生部２０１、電流増幅回路２０２、コンパレータ２０３、基準電圧源２０４、スイッチ２０５とを含む構成とされている。
【００４８】
振動波形発生部２０１は、発振回路などから構成されており、人が振動として感じやすい周波数、例えば、１０〜１００Ｈｚ程度の発振信号を発生する。振動波形発生部２０１で発生した発振信号は、電流増幅回路２０２に供給される。電流増幅回路２０２は、発振信号に応じた駆動電流を生成し、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の導電細線１５１に供給する。
【００４９】
基準電圧源２０４は、基準電圧を発生する。基準電圧は、接触時に座標検出用配線、例えば、配線１９１に発生する最小電位よりわずかに小さい電位に設定されている。なお、配線１９１の電位は、非接触時には基準電圧より小さい電位となる。
【００５０】
なお、振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２には、スイッチ２０５を介して駆動電圧Ｖccが供給されている。スイッチ２０５は、コンパレータ２０３の出力に応じてスイッチングされる。
【００５１】
コンパレータ２０３の非反転入力端子には、配線１９１が接続され、配線１９１の電位が印加され、反転入力端子には基準電圧源２０４から基準電圧が印加されている。コンパレータ２０３は、配線１９１の電位が基準電圧より小さいとき、すなわち、タッチパネル１２３の下部基板１６１と上部基板１６２とが非接触時には出力をローレベルとし、配線１９１の電位が基準電圧より大きくなる、すなわち、タッチパネル１２３の下部基板１６１と上部基板１６２とが接触した時には、出力をハイレベルとする。
【００５２】
スイッチ２０５は、コンパレータ２０３の出力がローレベル、すなわち、タッチパネル１２３の下部基板１６１と上部基板１６２とが非接触のときにはオフし、振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２への駆動電源Ｖccの供給を停止する。振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２は、スイッチ２０５がオフされ、駆動電圧Ｖccの供給が停止されると、動作を停止し、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の給電細線１５１への駆動電流の供給を停止する。これによって、振動装置１２２は、非振動状態となる。
【００５３】
また、スイッチ２０５は、コンパレータ２０３の出力がハイレベル、すなわち、タッチパネル１２３の下部基板１６１と上部基板１６２とが接触したときにはオンし、振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２に駆動電圧Ｖccを供給する。振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２はスイッチ２０５がオンし、駆動電圧Ｖccが供給されると、動作状態となり、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の給電細線１５１に発振信号に応じた駆動電流を供給する。振動装置１２２は、給電線部１３２を構成する給電細線１５１に発振信号に応じた駆動電流が供給されると、発振信号に応じた周波数、１０〜１００Ｈｚでタッチパネル１２３を振動させる。
【００５４】
以上により、タッチパネル１２３をスタイラスペン１２や指などでタッチし、下部基板１６１の透明導電膜と上部基板１６２の透明導電膜とが接触すると、タッチパネル１２３が１０〜１００Ｈｚで振動し、操作者は操作に応じて振動を感じることができる。
【００５５】
一方、座標検出部１１２で検出されたＸ軸、Ｙ軸の座標は、処理部１１３に供給されている。処理部１１３は、記憶部１１４に記憶されたプログラムにより処理を実行しており、座標検出部１１２で検出された座標位置に応じてコマンドを認識したり、文字入力処理などを行ったりする。また、処理部１１３は、処理結果に応じて表示制御部１１６を制御し、表示装置１２１に表示を行なわせる。
【００５６】
なお、キー入力部１１５は、電源投入ボタン、アプリケーション起動ボタン、カーソル移動ボタンなどを含み、操作に応じて処理部１１３にコマンドを発行する。処理部１１３は、キー入力部１１５から供給される入力コマンドに基づいて処理を実行する。
【００５７】
また、インタフェース部１１７は、処理部１１３と入出力ポートＰとのインタフェースをとる回路部である。入出力ポートＰは、例えば、ＳＤ（secure digital）カード、ＭＭＣ（multi media card：商標）、ＣＦ（compact flash card）などのメモリカード２１を装着するための接続ポートである。
【００５８】
なお、図８に示すタッチパネル１２３は、いわゆる、アナログ抵抗膜方式のタッチパネルであるが、タッチパネル１２３は、図８に示す構成のものに限定されるものではなく、他の電極形状、動作原理のタッチパネルでもよく、本発明はタッチパネルの動作原理によって限定されるものではない。
【００５９】
なお、本実施例では、タッチパネル１２３の下部基板１６１の下面に給電線部１３２を貼付したが、給電線部１３２の導電細線１５１を下部基板１６１にパターンとして形成するようにしてもよい。
【００６０】
図１０はパネル部１１１の第１変形例の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
本変形例のパネル部３０１は、図３に示す給電線部１３２に代えて、給電線部１３２を構成する導電細線１５１をタッチパネル３１１の下部基板３２１上に導電パターン３２２として形成した構成されている。
【００６２】
図１１はタッチパネル３１１の分解斜視図を示す。同図中、図８と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６３】
本変形例のタッチパネル３１１の下部基板３２１は、透明導電膜上に電極１７１、１７２、配線１７３〜１７６と同じプロセスで、導電細線１５１と略同じ形状の導電パターン３２２、接続パッド３２３、３２４を形成した構成とされている。また、端子基板３３０には、配線１９１〜１９４に加えて、接続パッド３２３に接続される配線３３１、接続パッド３２４に接続される配線３３２が形成された構成とされている。
【００６４】
本変形例によれば、タッチパネル３１１にマグネット部１３１−１〜１３１−４により発生される平行磁界と作用する導電パターン３２２を形成したので、給電線部１３２を別に要にする必要がなく、部品点数を低減できる。
【００６５】
なお、本変形例では、導電パターン３２２を下部基板３２１の上部基板１６２との対向面側に形成したが、下部基板３２１の下面側、矢印Ｚ2方向側の面に形成するようにしてもよい。
【００６６】
また、本実施例では、タッチパネル１２３側に給電線部１３２を貼付し、給電線部１３２に対向してマグネット部１３１−１〜１３１−４を配置したが、タッチパネル１２３にマグネット部１３１−１〜１３１−４を貼付するようにしてもよい。
【００６７】
図１２はパネル部１１１の第２変形例の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６８】
本変形例のパネル部４０１は、振動装置４１１の構成が図３とは相違している。本変形例の振動装置４１１は、マグネット部１３１−１〜１−４がパネル部１１１の下面側に貼付され、給電線部１３２がフレームなどに固定された構成とされている。
【００６９】
給電線部１３２の導電細線１５１に振動制御部１１８から駆動電流を供給することにより、マグネット部１３１−１〜１３１−４に力が働き、タッチパネル１２３が振動する。
【００７０】
さらに、本実施例では、単にタッチパネル１２３を振動させたが、振動装置１２２を表示装置１２１の下部に配置し、表示装置１２１とタッチパネル１２３の両方を振動させるようにしてもよい。
【００７１】
図１３はパネル部１１１の第３変形例の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７２】
本変形例のパネル部５１１は、振動装置５１１の配置位置がパネル部１２２とは異なる。本変形例では、表示装置１２１の上面側にタッチパネル１２３が固定され、振動装置５１１は表示装置１２１の下側、矢印Ｚ2方向側に配置された構造とされている。振動装置５１１は、マグネット部１３１−１〜１３１−４がフレームなどに固定され、給電線部１３２が表示装置１２１の下面、矢印Ｚ2方向側の面に貼付した構成とされている。給電線部１３２の導電細線１５１に振動制御部１１８から駆動電流を供給することにより、導電細線１５１がマグネット部１３１−１〜１３１−４で発生する平行磁界に作用して力が矢印Ｚ1、Ｚ2方向に働き、表示装置１２１及びタッチパネル１２３の両方を振動させる。
【００７３】
本変形例によれば、表示装置１２１とタッチパネル１２３とを密着させることができ、表示装置１２１の表示位置とタッチパネル１２３の接触位置とを感覚的に一致させることができる。
【００７４】
また、本実施例の振動装置１２２は、タッチパネル１２３あるいは表示装置１２１を上下動させたが、揺動させるように構成することもできる。
【００７５】
図１４はパネル部１１１の第４変形例の分解斜視図、図１５はパネル部１１１の第４変形例の要部の断面図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７６】
本変形例のパネル部６０１は、タッチパネル１２３の支持構造及び振動装置６１１の構成が図３とは相違する。
【００７７】
タッチパネル１２３は、矢印Ｙ1、Ｙ2方向に延在する辺部の略中央部が、フレーム６２１に支持部材６２２により矢印Ａ方向に揺動自在に支持されている。
【００７８】
振動装置６０１は、マグネット部１０３−３、１０３−４を削除した構成とされている。また、マグネット部１３１−２は、その磁極性がマグネット部１３１−１をそのまま矢印Ｙ2方向に平行移動させた状態で配置されている。
【００７９】
これにより、導電細線１５１に電流を供給したとき、矢印Ｙ1方向側の辺部１５１ａでは矢印Ｚ1方向に力が働き、矢印Ｙ2方向側の辺部１５１ｂでは矢印Ｚ2方向に力が働く。このため、支持部材６１２を支点としてタッチパネル１２３を矢印Ａ方向に揺動させることができる。
【００８０】
なお、本実施例では、振動制御部１１８でタッチパネル１２３の操作を検出し、振動装置１２２を振動させるようにしたが、処理部１１３により振動波形を生成し、電流増幅回路を通して、振動装置１２２に駆動電流を供給し、タッチパネル１２３を振動させるようにしてもよい。
【００８１】
図１６は本発明の第２実施例のブロック構成図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００８２】
本実施例の情報処理システム７００は、処理部１１３でタッチパネル１２３の操作に応じて１０〜１００Ｈｚの信号を生成し、電流増幅回路７０１で電流増幅して振動装置１２２に供給する。
【００８３】
図１７は処理部１１３の振動制御処理のフローチャートを示す。
【００８４】
処理部１１３は、ステップＳ１−１で座標検出部１１２から座標情報が供給されると、ステップＳ１−２で座標情報から座標入力位置を検出する。処理部１１３は、ステップＳ１−３で座標検出部１１２からの座標情報に応じた周波数の駆動信号を生成し、出力ポートＰoutから出力する。
【００８５】
処理部１１３は、ステップＳ１−４で座標検出部１１２から座標情報が供給されなくなると、ステップＳ１−５で出力ポートＰoutへの駆動信号の出力を停止する。
【００８６】
以上によりタッチパネル１２３が押圧されたときに、タッチパネル１２３が振動させることができる。また、座標入力位置に応じて振動周波数が変化するので、入力位置を感覚的に認識できる。
【００８７】
また、第１、第２実施例では、タッチパネル１２３の出力信号に基づいて振動装置１２２の振動を制御したが、これに限定されるものではなく、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の導電細線１５１に発生する起電力を検出して、タッチパネル１２３の操作を検出し、振動装置１２２の振動を制御するようにしてもよい。
【００８８】
図１８は本発明の第３実施例のブロック構成図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００８９】
本実施例の情報処理システム８００は、振動制御部８０１の構成が図２とは相違する。振動制御部８０１はタッチパネル１２３が押圧され、振動装置１２２の給電線部１３２とマグネット部１３１−１〜１３１−４との距離が変動することによりフレーミングの右手の法則に基づいて給電線部１３２の導電細線１５１に発生する起電力を検出することにより、振動を発生させるものである。
【００９０】
図１９は振動制御部８０１のブロック構成図を示す。同図中、図９と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００９１】
振動制御部８０１は、増幅回路８１１、フィルタ８１２、ワンショットマルチバイブレータ８１３が追加された構成とされている。
【００９２】
増幅回路８１１には、導電細線１５１が接続されており、導電細線１５１の電位を増幅して出力する。増幅回路８１１の出力は、フィルタ８１２に供給される。フィルタ８１２は、導電細線１５１の電位のうち操作者がタッチパネル１２３を押圧したときに発生する起電力の周波数成分が通過可能であり、駆動信号の周波数成分は除去されるようにフィルタ特性が設定されている。
【００９３】
フィルタ８１２の出力は、コンパレータ２０３の非反転入力端子に供給される。コンパレータ２０３は、基準電位とフィルタ８１２の出力とを比較し、フィルタ８１２の出力が基準電位より大きいときには出力をハイレベルとし、フィルタ８１２の出力が基準電位より小さいときには出力をローレベルとする。
【００９４】
コンパレータ２０３の出力は、ワンショットマルチバイブレータ８１３に供給される。ワンショットマルチバイブレータ８１３は、コンパレータ２０３の出力が立ち上がったときに、立ち上がってから予め設定された一定時間、出力をハイレベルとする。
【００９５】
ワンショットマルチバイブレータ８１３の出力は、スイッチ２０５に供給される。スイッチ２０５は、ワンショットマルチバイブレータ８１３の出力がハイレベルの間だけオンし、振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２を駆動状態として駆動信号を、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の導電細線１５１に供給する。これによりタッチパネル１２３が操作され、導電細線１５１の両端に発生する起電力を検出してから、一定時間、タッチパネル１２３が振動される。
【００９６】
本実施例によれば、振動装置１２２で検出、振動の動作を完結させることができるので、各所に容易に設置可能である。また、タッチパネル１２３の動作原理によらず設置可能となる。
【００９７】
また、本実施例では、１０〜１００Ｈｚ程度の人が振動を感じやすい周波数で振動を行なったが、振動装置１２２を単に振動させるだけでなく、振動装置１２２により表示装置１２１、タッチパネル１２３を可聴域の周波数で振動させることにより音楽や音声を出力するようにすることもできる。
【００９８】
次に振動装置１２２により表示装置１２１、タッチパネル１２３を可聴域の周波数で振動させることにより音楽や音声を出力する実施例について説明する。
【００９９】
なお、本実施例の情報処理システムの構成は、図１６に示す第２実施例と同じ構成とされており、処理部１１３の処理動作及び記憶部１１４に振動装置１２２により出力するための音楽データ、音声データが記憶されている点が第２実施例とは相違しているだけであるので、その構成の説明は省略する。
【０１００】
図２０は本発明の第４実施例の処理部１１３の音声出力時の処理フローチャートを示す。
【０１０１】
処理部１１３はステップＳ２−１で座標検出部１１２から座標情報が供給されると、ステップＳ２−２で記憶部１１４から予め選択された音楽データ或いは音声データを読み出す。処理部１１３はステップＳ２−３で記憶部１１４から読み出された音楽データ或いは音声データをアナログ信号に変換する。次に処理部１１３はステップＳ２−４でアナログ変換された音楽信号或いは音声信号を出力ポートＰoutから出力する。
【０１０２】
出力ポートＰoutから出力されたアナログ音楽信号及びアナログ音声信号は、電流増幅回路７０１に供給される。電流増幅回路７０１は、アナログ音楽信号或いはアナログ音声信号に応じた駆動電流を振動装置１２２に供給する。振動装置１１２は、アナログ音楽信号あるいはアナログ音声信号に応じてタッチパネル１２３を振動させる。タッチパネル１２３がアナログ音楽信号あるいはアナログ音声信号に応じて振動することにより表示画面１１から音楽或いは音声が出力される。
【０１０３】
なお、処理部１１３は、ステップＳ２−５で音楽データあるいは音声データが終了すると、ステップＳ２−６が出力ポートＰoutからの信号出力を停止する。
【０１０４】
なお、上記第１〜第３実施例は、ＰＤＡに本発明の駆動装置を適用した場合について説明したが、携帯電話の表示画面やパーソナルコンピュータのタッチパッドとして使用することもできる。
【０１０５】
図２１は本発明の第５実施例の外観斜視図、図２２は本発明の第５実施例のブロック構成図を示す。
【０１０６】
本実施例の携帯電話機９００は、マイクロフォン９０１、アンプ９０２、音声処理部９０３、無線通信部９０４、アンプ９０５、スピーカ９０６、処理部９０７、記憶部９０８、入力装置９０９、表示制御部９１０、電流増幅回路９１１、パネル部９１２を含む構成とされている。
【０１０７】
マイクロフォン９０１は、音声を電気信号に変換し、アンプ９０２に供給する。アンプ９０２は、マイクロフォン９０１からの音声信号を増幅して、音声処理部９０３に供給する。音声処理部９０３は、アンプ９０２からの音声信号をコード化して無線通信部９０４に供給する。無線通信部９０４は、音声処理部９０３からの音声コードを無線送信する。無線送信された音声コードは、ネットワークを介して通話先の電話機に送信され、通話先の電話機で音声として出力される。
【０１０８】
また、通話先の電話機からの音声は、コード化されてネットワークを介して無線通信部９０４で受信される。無線通信部９０４で受信した音声コードは、音声処理部９０３に供給される。音声処理部９０３は、音声コードをデコードして音声信号を復元する。音声信号は、アンプ９０５で増幅されてスピーカ９０６から出力される。
【０１０９】
なお、処理部９０７は、記憶部９０８に記憶されたプログラムにより処理動作を行う。処理部９０７は、入力装置９０９からのコマンドやデータ入力によりダイヤルを行ない、相手先電話機との通信リンクを確立し、相手先電話機との通話を可能とする。また、処理部９０７は、表示制御部９１０を制御して、パネル部９１２に文字、画像などを表示する。例えば、処理部９０７は無線通信部９０４を介してデータ通信を行ない、電子メールの送受信やウェブ画面などを表示可能とされている。さらに、処理部９０７は通話着信、電子メール着信時などに電流増幅回路９１１に１０〜１００Ｈｚ程度の振動波形信号を所定のパターンで供給する。電流増幅回路９１１は、処理部９０７からの振動波形信号を電流増幅して、パネル部９１２に供給する。
【０１１０】
図２３はパネル部９１２の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１１１】
パネル部９１２は、表示装置１０１１、振動装置１０１２を含む構成とされている。振動装置１０１２は、表示装置１０１１の下面に配置され、電流増幅回路９１１からの駆動電流に応じて表示装置１０１１を矢印Ｚ1、Ｚ2方向に振動させる。
【０１１２】
表示装置１０１１が１０〜１００Ｈｚで振動することにより振動装置１０１２をバイブレータとして機能させることができる。
【０１１３】
図２４は処理部９０７の着信時の処理フローチャートを示す。
【０１１４】
処理部９０７はステップＳ３−１で無線通信部９０４からの通知により通話着信或いは電子メール着信を検出すると、ステップＳ３−２で電流増幅回路９１１に振動波形信号を供給する。電流増幅回路９１１は、処理部９０７からの振動波形信号を電流増幅して、振動波形信号に応じた駆動電流を振動装置１０１２に供給する。振動装置１０１２は、電流増幅回路９１１からの駆動電流に応じて表示装置１０１１を振動させる。表示装置１０１１が振動することにより携帯電話機９００が振動し、バイブレータとして機能させることができる。
【０１１５】
処理部９０７は、ステップＳ３−３で通話が確立、あるいは、所定パターンの振動波形信号の出力が終了すると、ステップＳ３−４で振動波形信号の電流増幅回路９１１への出力を停止する。
【０１１６】
以上、本実施例によれば、振動装置１０１２を従来のバイブレータとして用いることができる。振動装置１０１２は薄型化が可能であるので、モータ式のバイブレータに代えて本実施例の振動装置１０１２を適用することにより携帯電話９００を薄型化できるとともに、軽量化できる。また、振動装置１０１２はスピーカとして機能するので、通話用のスピーカ９０６に代えて機能させることも可能である。さらに、振動装置１０１２はマイクロフォンとしても機能するので、通話用のマイクロフォン９０１に代えて機能させることも可能である。このように本実施例の振動装置１０１２は、バイブレータ、スピーカ、マイクロフォンの機能を併せ持つので、これらに代えて用いることができ、携帯電話機を薄型化、小型化、軽量化することができる。また、本実施例では、パネル部９１２の構成を第１実施例と同様な構成とし、入力操作をタッチパネル１２３により行ない、タッチパネル１２３を振動させるように構成してもよい。また、振動装置１０１２の配置及び駆動方法もの第１〜第３実施例と同様に種々の配置が考えられる。
【０１１７】
次にパーソナルコンピュータのタッチパッドとして適用した例について説明する。
【０１１８】
図２５は本発明の第６実施例の外観斜視図、図２６は本発明の第６実施例のブロック構成図を示す。
【０１１９】
本実施例のパーソナルコンピュータ１１００はノート型パーソナルコンピュータであり、入力パネル部１１０１、キーボード１１０２、インタフェース１１０３、ＣＰＵ（central processing unit）１１０４、ハードディスクドライブ１１０５、可換式記憶装置１１０６、メモリ１１０７、表示制御部１１０８、表示装置１１０９を含む構成とされている。
【０１２０】
入力パネル部１１０１は、指の操作によって、座標入力を行なうためのもので、入力操作に応じて振動する構成とされている。
【０１２１】
図２７は入力パネル部１１０１の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１２２】
本実施例の入力パネル部１１０１は、タッチパッド１１１１の下部に振動装置１１１２を配置した構成とされている。タッチパッド１１１１は、面上での指の動きを検出してカーソル、ポインタなどの座標を入力するための装置であり、感圧式、静電式などの入力方式がある。
【０１２３】
振動装置１１１２は、第１〜第４実施例で説明した振動装置と同様な構成とされており、タッチパッド１１１１を所定の周波数、音楽、音声に応じて振動させるものであり、インタフェース１１０３から供給される駆動電流に応じて動作する。また、キーボード１１０２は、キースイッチを押下することにより入力動作を行なうものである。入力パネル部１１０１、キーボード１１０２での入力結果は、インタフェース１１０３を介してＣＰＵ１１０４に供給される。ＣＰＵ１１０４は、ハードディスクドライブ１１０５にインストールされたプログラムに基づいて処理を実行しており、入力パネル部１１０１、キーボード１１０２での入力結果を入力データとして扱ったり、入力結果に基づいてコマンドを実行したりする。可換式記憶装置１１０６は、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどの各種ドライブからなり、可換式ディスクからデータを読み出す。可換式ディスクには、ハードディスクドライブ１１０５にインストールされるプログラムが記憶されたり、ＣＰＵ１１０４で処理される各種データが記憶されたりしている。
【０１２４】
メモリ１０７は、ＣＰＵ１１０４の作業用記憶領域として用いられる。表示制御部１１０８は、ＣＰＵ１１０４から供給される画像データに基づいて表示装置１１０９に画像を表示させる。表示装置１１０９は、液晶ディスプレイなどから構成され、画像の表示を行なう。
【０１２５】
本実施例によれば、入力操作に応じてタッチパッドを振動させることにより入力操作の操作性を向上させることができる。
【０１２６】
なお、上記実施例では、ＰＤＡ、携帯電話、パーソナルコンピュータに提供した例を説明したが、本発明の駆動装置は上記装置のみならず、種々の装置に適用可能であることはいうまでもない。
【０１２７】
なお、上記実施例は、以下の付記の内容を含む。
【０１２８】
（付記１） 座標入力面の周縁部に配置され、駆動電流が供給される給電線と、
前記座標入力面の周縁部に配置され、前記座標入力面に平行に、かつ、その方向が前記給電線と交差するような磁界を前記給電線に印加する磁界印加手段とを有することを特徴とする座標入力装置。
【０１２９】
（付記２） 前記給電線は、前記座標入力面の周縁部に周回されて固定され、
前記磁界印加手段は、前記給電線に対向して配置されたことを特徴とする付記１記載の座標入力装置。
【０１３０】
（付記３） 前記給電線は、前記プリント配線板にプリント配線されたことを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３１】
（付記４） 前記磁界印加手段は、前記座標入力面に積層された駆動面の周縁部に固定され、
前記給電線は、前記磁界印加手段に対向して配置されたことを特徴とする付記１記載の座標入力装置。
【０１３２】
（付記５） 前記座標入力面の接触を検出する接触検出手段と、
前記接触検出手段で前記座標入力面の接触を検出したときに、前記給電線に駆動電流を供給する駆動手段とを有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３３】
（付記６） 前記駆動手段は、前記給電線に所定の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする付記１乃至５のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３４】
（付記７） 前記駆動手段は、前記給電線に可聴域の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする付記１乃至６のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３５】
（付記８） 前記駆動手段は、前記座標入力面の接触位置に応じて前記給電線に供給する前記駆動電流の周波数を変化させることを特徴とする付記１乃至７のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３６】
（付記９） 前記駆動面は、座標入力装置本体であることを特徴とする付記１乃至８のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３７】
（付記１０） 前記磁界印加手段は、磁界形成面に直交する方向に着磁され、互いに逆極性となるように配置された１対の永久磁石から構成されたことを特徴とする付記１乃至９のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３８】
（付記１１） 前記接触検出手段は、座標入力操作を検出することを特徴とする付記５乃至１０のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３９】
（付記１２） 前記接触検出手段は、前記給電線に発生する起電力を検出することを特徴とする付記５乃至１１のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１４０】
（付記１３） 前記座標入力面は、所定の軸で揺動自在とされ、
前記駆動面を前記所定の軸を中心に揺動するように前記給電線に駆動電流を供給することを特徴とする付記１乃至１２のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１４１】
（付記１４） 駆動面の周縁部に配置され、駆動電流が供給される給電線と、前記駆動面の周縁部に配置され、前記駆動面に平行に、かつ、その方向が前記給電線と交差するような磁界を前記給電線に印加する磁界印加手段とを有することを特徴とする駆動装置。
【０１４２】
（付記１５） 前記給電線は、前記駆動面の周縁部に周回されて固定され、
前記磁界印加手段は、前記給電線に対向して配置されたことを特徴とする付記１４載の駆動装置。
【０１４３】
（付記１６） 前記給電線は、前記駆動面にプリント配線されたことを特徴とする付記１４又は１５記載の駆動装置。
【０１４４】
（付記１７） 前記磁界印加手段は、前記駆動面の周縁部に固定され、
前記給電線は、前記磁界印加手段に対向して配置されたことを特徴とする付記１４記載の駆動装置。
【０１４５】
（付記１８） 前記駆動面の接触を検出する接触検出手段と、
前記接触検出手段で前記駆動面の接触を検出したときに、前記給電線に駆動電流を供給する駆動手段とを有することを特徴とする付記１４至１７のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１４６】
（付記１９） 前記駆動手段は、前記給電線に所定の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする付記１４乃至１８のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１４７】
（付記２０） 前記駆動手段は、前記給電線に可聴域の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする付記１４乃至１９のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１４８】
（付記２１） 前記駆動手段は、前記駆動面の位置に応じて前記給電線に供給する前記駆動電流の周波数を変化させることを特徴とする付記１４乃至２０のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１４９】
（付記２２） 前記駆動面は、座標入力装置であることを特徴とする付記１４乃至２１のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５０】
（付記２３） 前記磁界印加手段は、磁界形成面に直交する方向に着磁され、互いに逆極性となるように配置された１対の永久磁石から構成されたことを特徴とする付記１４乃至２２のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５１】
（付記２４） 前記接触検出手段は、座標入力装置の入力操作を検出することを特徴とする付記１４乃至２３のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５２】
（付記２５） 前記接触検出手段は、前記給電線に発生する起電力を検出することを特徴とする付記１４乃至２４のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５３】
（付記２６） 前記駆動面は、所定の軸で揺動自在とされ、
前記駆動面を前記所定の軸を中心に揺動するように前記給電線に駆動電流を供給することを特徴とする付記１４乃至２５のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５４】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、座標入力面の周縁部に配置された給電線に駆動電流を流すことにより座標入力面の周縁部に配置された磁界印加手段により印加される座標入力面に平行に、かつ、その方向が給電線と交差するような磁界に給電線が相互作用し、フレーミングの左手の法則にしたがって、給電線又は磁界印加手段に力が働き、座標入力面を駆動することができる。座標入力面が振動することにより入力操作を触覚的に認識でき、良好な操作性を得ることができ、このとき、磁界は駆動面に平行に印加すればよく、かつ、磁界中に給電線を配線すればよいので、構成が簡単であるとともに、薄型化することができる。さらに、磁界を用いることにより振動の振幅を大きくとることができる。
【０１５５】
また、本発明によれば、給電部及び磁界印加手段は座標入力面の周縁部に配置され、その中央部は開放されるため、タッチパネルなどに適用した場合に下部に配置される表示装置による表示が妨害されることがない等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の斜視図である。
【図２】 本発明の第１実施例のブロック構成図である。
【図３】 パネル部１１１の分解斜視図である。
【図４】 マグネット部１３１−１の斜視図である。
【図５】 マグネット部１３１−１の断面図である。
【図６】 給電線部１３２の分解斜視図である。
【図７】 導電線とマグネットとの間の距離と導電線に働く力との関係を示す図である。
【図８】 タッチパネル１２３の分解斜視図である。
【図９】 振動制御部１１８のブロック構成図である。
【図１０】パネル部１１１の第１変形例の分解斜視図である。
【図１１】タッチパネル３１１の分解斜視図である。
【図１２】パネル部１１１の第２変形例の分解斜視図である。
【図１３】パネル部１１１の第３変形例の分解斜視図である。
【図１４】パネル部１１１の第４変形例の分解斜視図である。
【図１５】パネル部１１１の第４変形例の要部の断面図である。
【図１６】本発明の第２実施例のブロック構成図である。
【図１７】処理部１１３の振動制御処理のフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施例のブロック構成図である。
【図１９】振動制御部８０１のブロック構成図である。
【図２０】本発明の第４実施例の処理部１１３の音声出力時の処理フローチャートである。
【図２１】本発明の第５実施例の外観斜視図である。
【図２２】本発明の第５実施例のブロック構成図である。
【図２３】パネル部９１２の分解斜視図である。
【図２４】処理部９０７の着信時の処理フローチャートを示す。
【図２５】本発明の第６実施例の外観斜視図である。
【図２６】本発明の第６実施例のブロック構成図である。
【図２７】入力パネル部１１０１の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 情報処理システム
１１ 表示画面、１２ スタイラスペン
１１１ パネル部、１１２ 座標検出部、１１３ 処理部、１１４ 記憶部
１１５ キー入力部、１１６ 表示制御部、１１７ インタフェース部
１１８ 振動制御部
１２１ 表示装置、１２２ 振動装置、１２３ タッチパネル
１３１−１〜１３１−４ マグネット部、１３２ 給電線部
１４１ 第１のマグネット、１４２ 第２のマグネット、１４３ ヨーク
１５１ 導電細線、１５１、１５２ 透明フィルム
【発明の属する技術分野】
本発明は座標入力装置及び駆動装置に係り、特に、ペン入力や指入力時に操作面を振動させる座標入力装置及び駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルやタッチパッドでは、ペンや指により入力操作を行なう。このとき、キーボードのキースイッチのように押下時にクリック感がないので、押下の認識ができず、誤操作などの原因となる。このため、タッチパネルやタッチパッドでは、操作者に押下を認識させるためにタッチパネルを振動させる構成としたものがあった。
【０００３】
なお、タッチパネル、タッチパッドを振動させる機構としては以下のものが既に提案されている。
【０００４】
タッチパネルを振動させる駆動機構としては圧電素子を用いるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、ノート型パーソナルコンピュータに搭載されているタッチパッドでは、コイルとマグネットからなるアクチュエータをタッチパッドの下面に配置する構造のものがあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、平面を振動させるアクチュエータとして、平面に平行に、極性の異なる１対のマグネットと、１対のマグネットの各々に対向配置されたコイルとを設け、１対のマグネットと１対のコイルとを磁気的に相互作用させて、平面に直交する方向に振動させる構造の平面型音響変換装置があった（特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−８５４００号公報（図１）
【０００８】
【特許文献２】
実用新案登録第３０８５４８１号公報（段落番号００３７）
【０００９】
【特許文献３】
再公表特許公開ＷＯ００／０７８０９５号公報（第３８頁２４行〜第４２頁５行、第９図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の圧電素子でタッチパネルを振動させる構造では、圧電素子は振幅が小さいので、大きな振幅を得るには多層構造にしなければならず、駆動に高電圧が必要となるとともに、厚くなり、高価になるなどの課題があった。
【００１１】
さらに、従来のコイルとマグネットからなるアクチュエータをタッチパッドの下面に配置する構成のものでは、アクチュエータをタッチパッドの下面に配置する必要があったため、薄型化が困難であるなどの課題があった。
【００１２】
また、従来のコイル及びマグネットにより平面を振動させるアクチュエータでは、振動面全面に渡ってコイル及びマグネットを配置しているため、タッチパネルなど振動面に表示を行なうでは、表示の妨害となり、容易に適用できないなどの課題があった。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、薄型で、充分な振動ストロークを確保できる座標入力装置及び駆動装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の座標入力装置は、タッチパネルにより座標の検出を行う座標入力装置であって、タッチパネルの周縁部に配置され、駆動電流が供給される給電線と、タッチパネルの周縁部に配置され、タッチパネルに平行に、かつ、その方向が給電線と交差するような磁界を前記給電線に印加する磁界印加手段とを有し、タッチパネルは、所定の軸で揺動自在とされており、駆動面を所定の軸を中心に揺動するように給電線に駆動電流を供給することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、座標入力面の周縁部に配置された給電線に駆動電流を流すことにより座標入力面の周縁部に配置された磁界印加手段により印加される座標入力面に平行に、かつ、その方向が給電線と交差するような磁界に給電線が相互作用し、フレーミングの左手の法則にしたがって、給電線又は磁界印加手段に力が働き、座標入力面を駆動することができる。座標入力面が振動することにより入力操作を触覚的に認識でき、良好な操作性を得ることができる。
【００１６】
また、このとき、磁界は駆動面に平行に印加すればよく、かつ、磁界中に給電線を配線すればよいので、構成が簡単であるとともに、薄型化することができる。さらに、磁界を用いることにより振動の振幅を大きくとることができる。また、本発明の構成では、給電部及び磁界印加手段は座標入力面の周縁部に配置され、その中央部は開放されるため、タッチパネルなどに適用した場合に下部に配置される表示装置による表示が妨害されることがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例の斜視図、図２は本発明の第１実施例のシステム構成図を示す。
【００１８】
本実施例の情報処理システム１は、ＰＤＡ（personal digital assistant）などの携帯端末装置であり、表示画面１１をスタイラスペン１２や指や操作することによりコマンドの実行や文字入力が可能な構成とされており、パネル部１１１、座標検出部１１２、処理部１１３、記憶部１１４、キー入力部１１５、表示制御部１１６、インタフェース部１１７、振動制御部１１８を含む構成とされている。
【００１９】
まず、パネル部１１１について説明する。
【００２０】
図３はパネル部１１１の分解斜視図を示す。
【００２１】
パネル部１１１は、図１に示す表示画面１１を構成するものであり、表示装置１２１、振動装置１２２、タッチパネル１２３を含む構成とされている。表示装置１２１は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）から構成されており、表示制御部１１６により制御され、画像が表示される。
【００２２】
振動装置１２２は、マグネット部１３１−１〜１３１−４及び給電線部１３２から構成されている。マグネット部１３１−１〜１３１−４は、表示画面に平行な磁界を発生し、給電線部１３２に印加する。
【００２３】
なお、マグネット部１３１−１は、表示画面１１の矢印Ｙ1方向の端部に配置され、マグネット部１３１−２は、表示画面１１の矢印Ｙ2方向の端部に配置されている。また、マグネット部１３１−３は、表示画面１１の矢印Ｘ1方向の端部に配置され、マグネット部１３１−４は、表示画面１１の矢印Ｘ2方向の端部に配置されている。
【００２４】
図４はマグネット部１３１−１の斜視図、図５はマグネット部１３１−１の断面図を示す。
【００２５】
マグネット部１３１−１は、第１のマグネット１４１、第２のマグネット１４２、ヨーク１４３を含む構成とされている。第１のマグネット１４１は、矢印Ｙ1方向側に配置され、矢印Ｚ1方向がＮ極、矢印Ｚ2方向がＳ極となるようにヨーク１４３上に配置されている。また、第２のマグネット１４２は、第１のマグネット１４１の矢印Ｙ2方向側に、矢印Ｚ1方向がＳ極、矢印Ｚ2方向がＮ極となるようにヨーク１４３上に配置されている。
【００２６】
第１のマグネット１４１及び第２のマグネット１４２並びにヨーク１４３により、図４、図５に破線で示す方向に磁界が発生する。この磁界は、表示画面１１に平行であり、かつ、給電線部１３２に略直交するように発生する。
【００２７】
また、マグネット部１３１−２は、マグネット部１３１−１と略同様な構成であり、矢印Ｙ2方向側に第１のマグネット１４１、矢印Ｙ1方向側に第２のマグネット１４２が配置されている。マグネット部１３１−３は、マグネット部１３１−１と略同様な構成であり、矢印Ｘ1方向側に第１のマグネット１４１、矢印Ｘ2方向側に第２のマグネット１４２が配置されている。マグネット部１３１−４は、マグネット部１３１−１と略同様な構成であり、矢印Ｘ2方向側に第１のマグネット１４１、矢印Ｘ1方向側に第２のマグネット１４２が配置されている。
【００２８】
マグネット部１３１−１〜１３１−４により、表示画面１１に周縁部では、表示画面１１に平行で、かつ、表示画面の内側方向に磁界が印加される。マグネット部１３１−１〜１３１−４の上部、矢印Ｚ1方向側に給電線部１３２が配置されている。給電線部１３２はタッチパネル１２３の下面側に貼付されている。
【００２９】
図６は給電線部１３２の分解斜視図を示す。
【００３０】
給電線部１３２は、導電細線１５１を透明樹脂フィルム１５２と透明樹脂フィルム１５３との間に挟持し、接着した構成とされている。導電細線１５１は、透明フィルム１５１、１５２の周縁部に沿って、渦巻状に巻回されている。
【００３１】
なお、導電細線１５１の矢印Ｙ1方向の辺部１５１ａはマグネット部１３１−１の上部を通過し、マグネット部１３１−１により発生する磁界に作用する。導電細線１５１の矢印Ｙ2方向の辺部１５１ｂはマグネット部１３１−２の上部を通過し、マグネット部１３１−２で発生する磁界に作用する。導電細線１５１の矢印Ｘ1方向の辺部１５１ｃはマグネット部１３１−３の上部を通過し、マグネット部１３１−３で発生する磁界に作用する。導電細線１５１の矢印Ｘ2方向の辺部１５１ｄはマグネット部１３１−４の上部を通過し、マグネット部１３１−４で発生する磁界に作用する。
【００３２】
導電細線１５１は、振動制御部１１８に接続されおり、振動制御部１１８から駆動電流が供給される。導電細線１５１は振動制御部１１８から辺部１５１ａに矢印Ｘ2方向の駆動電流が供給されると、辺部１５１ｂには矢印Ｘ1方向に駆動電流が流れ、辺部１５１ｃには矢印Ｙ1方向に駆動電流が流れ、辺部１５１ｄには矢印Ｙ2方向に駆動電流が流れる。導電細線１５１に駆動電流が流れることによりマグネット部１３１−１〜１３１−４で発生される磁界と駆動電流とが作用して、導電細線１５１に矢印Ｚ1方向あるいは矢印Ｚ2方向に力が働く。例えば、図４において、導電細線１５１に矢印Ｘ2方向に電流を流すと、磁界はマグネット部１３１−１により破線で示す方向、すなわち、矢印Ｙ2方向に印加されているため、フレミング左手の法則から導電細線１５１には、矢印Ｚ1方向に電流に応じた力が働く。また、導電細線１５１に矢印Ｘ1方向に電流を流すと、逆に、矢印Ｚ2方向に電流に応じた力が働く。
【００３３】
駆動電流を所定時間毎に反転させることにより、導電細線１５１が振動し、給電線部１３２が振動することになる。なお、このとき、導電細線１５１の辺部１５１ｂに流れる電流とマグネット部１３１−２で発生する磁界の方向との関係、及び、導電細線１５１の辺部１５１ｃに流れる電流とマグネット部１３１−３で発生する磁界の方向との関係、並びに、導電細線１５１の辺部１５１ｄに流れる電流とマグネット部１３１−４で発生する磁界の方向との関係は、図４に示す導電細線１５１の辺部１５１ａに流れる電流とマグネット部１３１−１で発生する磁界の方向との関係と同じであるので、給電線部１３２全体が同一方向に駆動される。
【００３４】
図７は導電線とマグネットとの間の距離と導電線に働く力との関係を示す図である。
【００３５】
図７は幅１．0ｍｍ、長さ２２０ｍｍ、厚さ０．０１ｍｍの導電線を厚さ１．０ｍｍ、幅１．５ｍｍの２つのマグネットを互いに逆極性となるように並列に配置し、導電線に平行磁界を印加するマグネット部上に配置し、導電線に０．１Ａの電流を流したときに導電線に働く力を導電線とマグネット部との間の距離を０．０５〜０．３ｍｍの間で変化させたとき場合をシミュレーションしたものである。本実施例のように平行磁界中に導電線を配置し、電流を流した場合でも、図７に示すように導電線に力が発生することがわかる。すなわち、本実施例のような構成においても振動を発生させることが可能であることがわかる。
【００３６】
なお、上記構成の給電線部１３２は、タッチパネル１２３の下面に貼付される。
【００３７】
図８はタッチパネル１２３の分解斜視図を示す。
【００３８】
タッチパネル１２３は、下部基板１６１、上部基板１６２、端子基板１６３を含む構成とされている。
【００３９】
下部基板１６１は、ＩＴＯ（indium tin oxide：インジウム錫酸化物）などの透明導電膜が全面に形成されたガラス基板上に電極１７１、１７２、配線１７３〜１７６を形成した構成とされている。電極１７１は、矢印Ｙ1方向の辺部に矢印Ｘ1、Ｘ2方向に延在して形成されている。なお、電極１７１は、配線１７３を介して矢印Ｙ1方向の辺縁部に設けられた接続部分に導出されている。また、電極１７２は、矢印Ｙ2方向の辺部に矢印Ｘ1、Ｘ2方向に延在して形成されている。電極１７２は、配線１７４を介して矢印Ｙ1方向の辺縁部に設けられた接続部分に導出されている。
【００４０】
上部基板１６２は、ＩＴＯなどの透明導電膜が全面に形成されたＰＥＴ（polyethylene telephtalete）などの合成樹脂からなるフィルム上に電極１８１、１８２を形成した構成とされており、所定の間隙を保って下部基板１６１上に積層されている。上部基板１６２はスタイラスペン１２や指により押圧されることにより撓み、下部基板１６１と接触する。なお、下部基板１６１と上部基板１６２との間には不要な接触を避けるため、ドットスペーサが間挿されている。このドットスペーサにより所定の圧力で押圧されたときに、下部基板１６１の透明導電膜と上部基板１６２の透明導電膜とが接触する構成とされている。
【００４１】
電極１８１は、矢印Ｘ1方向の辺縁部に矢印Ｙ1、Ｙ2方向に延在して形成されている。電極１８１の矢印Ｙ1方向の端部は、下部基板１６１の配線１７５に接続されている。配線１７５は、電極１８１を矢印Ｙ1方向の辺縁部に設けられた接続部分に導出している。
【００４２】
電極１８２は、矢印Ｘ2方向の辺縁部に矢印Ｙ1、Ｙ2方向に延在して形成されている。電極１８２の矢印Ｙ1方向の端部は、下部基板１６１の配線１７６に接続されている。配線１７６は、電極１８２を矢印Ｙ1方向の辺縁部に設けられた接続部分に導出している。
【００４３】
端子基板１６３は、配線１９１〜１９４が形成されたフレキシブルプリント配線板であり、タッチパネル１２３を座標検出部１１２に接続する基板である。配線１９１には下部基板１６１の配線１７３が接続され、配線１９２には下部基板１６１の配線１７４が接続され、配線１９３には下部基板１６１の配線１７５が接続され、配線１９４には下部基板１６１の配線１７６が接続される。端子基板１６３の配線１９１〜１９４は、座標検出部１１２に接続される。
【００４４】
座標検出部１１２は、電極１７１と電極１７２との間に所定の電圧を印加し、上部基板１６２の電位を検出することにより、矢印Ｙ1、Ｙ2方向、すなわち、Ｙ軸方向の座標を検出する。また、座標検出回路２１１は、電極１８１と電極１８２との間に所定の電圧を印加し、下部基板１６１の電位を検出することにより、矢印Ｘ1、Ｘ2方向、すなわち、Ｘ軸方向の座標を検出する。座標検出回路２１１は、上記のＹ軸方向の座標検出と、Ｘ軸方向の座標検出とを交互に繰り返すことにより、２次元座標を検出する。
【００４５】
また、端子基板１６３の配線１９１〜１９４のうちのいずれかの配線、例えば、配線１９１は、タッチパネル１２３の操作を検出するために振動制御部１１８に接続されている。
【００４６】
図９は振動制御部１１８のブロック構成図を示す。
【００４７】
振動制御部１１８は、振動波形発生部２０１、電流増幅回路２０２、コンパレータ２０３、基準電圧源２０４、スイッチ２０５とを含む構成とされている。
【００４８】
振動波形発生部２０１は、発振回路などから構成されており、人が振動として感じやすい周波数、例えば、１０〜１００Ｈｚ程度の発振信号を発生する。振動波形発生部２０１で発生した発振信号は、電流増幅回路２０２に供給される。電流増幅回路２０２は、発振信号に応じた駆動電流を生成し、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の導電細線１５１に供給する。
【００４９】
基準電圧源２０４は、基準電圧を発生する。基準電圧は、接触時に座標検出用配線、例えば、配線１９１に発生する最小電位よりわずかに小さい電位に設定されている。なお、配線１９１の電位は、非接触時には基準電圧より小さい電位となる。
【００５０】
なお、振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２には、スイッチ２０５を介して駆動電圧Ｖccが供給されている。スイッチ２０５は、コンパレータ２０３の出力に応じてスイッチングされる。
【００５１】
コンパレータ２０３の非反転入力端子には、配線１９１が接続され、配線１９１の電位が印加され、反転入力端子には基準電圧源２０４から基準電圧が印加されている。コンパレータ２０３は、配線１９１の電位が基準電圧より小さいとき、すなわち、タッチパネル１２３の下部基板１６１と上部基板１６２とが非接触時には出力をローレベルとし、配線１９１の電位が基準電圧より大きくなる、すなわち、タッチパネル１２３の下部基板１６１と上部基板１６２とが接触した時には、出力をハイレベルとする。
【００５２】
スイッチ２０５は、コンパレータ２０３の出力がローレベル、すなわち、タッチパネル１２３の下部基板１６１と上部基板１６２とが非接触のときにはオフし、振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２への駆動電源Ｖccの供給を停止する。振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２は、スイッチ２０５がオフされ、駆動電圧Ｖccの供給が停止されると、動作を停止し、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の給電細線１５１への駆動電流の供給を停止する。これによって、振動装置１２２は、非振動状態となる。
【００５３】
また、スイッチ２０５は、コンパレータ２０３の出力がハイレベル、すなわち、タッチパネル１２３の下部基板１６１と上部基板１６２とが接触したときにはオンし、振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２に駆動電圧Ｖccを供給する。振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２はスイッチ２０５がオンし、駆動電圧Ｖccが供給されると、動作状態となり、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の給電細線１５１に発振信号に応じた駆動電流を供給する。振動装置１２２は、給電線部１３２を構成する給電細線１５１に発振信号に応じた駆動電流が供給されると、発振信号に応じた周波数、１０〜１００Ｈｚでタッチパネル１２３を振動させる。
【００５４】
以上により、タッチパネル１２３をスタイラスペン１２や指などでタッチし、下部基板１６１の透明導電膜と上部基板１６２の透明導電膜とが接触すると、タッチパネル１２３が１０〜１００Ｈｚで振動し、操作者は操作に応じて振動を感じることができる。
【００５５】
一方、座標検出部１１２で検出されたＸ軸、Ｙ軸の座標は、処理部１１３に供給されている。処理部１１３は、記憶部１１４に記憶されたプログラムにより処理を実行しており、座標検出部１１２で検出された座標位置に応じてコマンドを認識したり、文字入力処理などを行ったりする。また、処理部１１３は、処理結果に応じて表示制御部１１６を制御し、表示装置１２１に表示を行なわせる。
【００５６】
なお、キー入力部１１５は、電源投入ボタン、アプリケーション起動ボタン、カーソル移動ボタンなどを含み、操作に応じて処理部１１３にコマンドを発行する。処理部１１３は、キー入力部１１５から供給される入力コマンドに基づいて処理を実行する。
【００５７】
また、インタフェース部１１７は、処理部１１３と入出力ポートＰとのインタフェースをとる回路部である。入出力ポートＰは、例えば、ＳＤ（secure digital）カード、ＭＭＣ（multi media card：商標）、ＣＦ（compact flash card）などのメモリカード２１を装着するための接続ポートである。
【００５８】
なお、図８に示すタッチパネル１２３は、いわゆる、アナログ抵抗膜方式のタッチパネルであるが、タッチパネル１２３は、図８に示す構成のものに限定されるものではなく、他の電極形状、動作原理のタッチパネルでもよく、本発明はタッチパネルの動作原理によって限定されるものではない。
【００５９】
なお、本実施例では、タッチパネル１２３の下部基板１６１の下面に給電線部１３２を貼付したが、給電線部１３２の導電細線１５１を下部基板１６１にパターンとして形成するようにしてもよい。
【００６０】
図１０はパネル部１１１の第１変形例の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
本変形例のパネル部３０１は、図３に示す給電線部１３２に代えて、給電線部１３２を構成する導電細線１５１をタッチパネル３１１の下部基板３２１上に導電パターン３２２として形成した構成されている。
【００６２】
図１１はタッチパネル３１１の分解斜視図を示す。同図中、図８と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６３】
本変形例のタッチパネル３１１の下部基板３２１は、透明導電膜上に電極１７１、１７２、配線１７３〜１７６と同じプロセスで、導電細線１５１と略同じ形状の導電パターン３２２、接続パッド３２３、３２４を形成した構成とされている。また、端子基板３３０には、配線１９１〜１９４に加えて、接続パッド３２３に接続される配線３３１、接続パッド３２４に接続される配線３３２が形成された構成とされている。
【００６４】
本変形例によれば、タッチパネル３１１にマグネット部１３１−１〜１３１−４により発生される平行磁界と作用する導電パターン３２２を形成したので、給電線部１３２を別に要にする必要がなく、部品点数を低減できる。
【００６５】
なお、本変形例では、導電パターン３２２を下部基板３２１の上部基板１６２との対向面側に形成したが、下部基板３２１の下面側、矢印Ｚ2方向側の面に形成するようにしてもよい。
【００６６】
また、本実施例では、タッチパネル１２３側に給電線部１３２を貼付し、給電線部１３２に対向してマグネット部１３１−１〜１３１−４を配置したが、タッチパネル１２３にマグネット部１３１−１〜１３１−４を貼付するようにしてもよい。
【００６７】
図１２はパネル部１１１の第２変形例の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６８】
本変形例のパネル部４０１は、振動装置４１１の構成が図３とは相違している。本変形例の振動装置４１１は、マグネット部１３１−１〜１−４がパネル部１１１の下面側に貼付され、給電線部１３２がフレームなどに固定された構成とされている。
【００６９】
給電線部１３２の導電細線１５１に振動制御部１１８から駆動電流を供給することにより、マグネット部１３１−１〜１３１−４に力が働き、タッチパネル１２３が振動する。
【００７０】
さらに、本実施例では、単にタッチパネル１２３を振動させたが、振動装置１２２を表示装置１２１の下部に配置し、表示装置１２１とタッチパネル１２３の両方を振動させるようにしてもよい。
【００７１】
図１３はパネル部１１１の第３変形例の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７２】
本変形例のパネル部５１１は、振動装置５１１の配置位置がパネル部１２２とは異なる。本変形例では、表示装置１２１の上面側にタッチパネル１２３が固定され、振動装置５１１は表示装置１２１の下側、矢印Ｚ2方向側に配置された構造とされている。振動装置５１１は、マグネット部１３１−１〜１３１−４がフレームなどに固定され、給電線部１３２が表示装置１２１の下面、矢印Ｚ2方向側の面に貼付した構成とされている。給電線部１３２の導電細線１５１に振動制御部１１８から駆動電流を供給することにより、導電細線１５１がマグネット部１３１−１〜１３１−４で発生する平行磁界に作用して力が矢印Ｚ1、Ｚ2方向に働き、表示装置１２１及びタッチパネル１２３の両方を振動させる。
【００７３】
本変形例によれば、表示装置１２１とタッチパネル１２３とを密着させることができ、表示装置１２１の表示位置とタッチパネル１２３の接触位置とを感覚的に一致させることができる。
【００７４】
また、本実施例の振動装置１２２は、タッチパネル１２３あるいは表示装置１２１を上下動させたが、揺動させるように構成することもできる。
【００７５】
図１４はパネル部１１１の第４変形例の分解斜視図、図１５はパネル部１１１の第４変形例の要部の断面図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７６】
本変形例のパネル部６０１は、タッチパネル１２３の支持構造及び振動装置６１１の構成が図３とは相違する。
【００７７】
タッチパネル１２３は、矢印Ｙ1、Ｙ2方向に延在する辺部の略中央部が、フレーム６２１に支持部材６２２により矢印Ａ方向に揺動自在に支持されている。
【００７８】
振動装置６０１は、マグネット部１０３−３、１０３−４を削除した構成とされている。また、マグネット部１３１−２は、その磁極性がマグネット部１３１−１をそのまま矢印Ｙ2方向に平行移動させた状態で配置されている。
【００７９】
これにより、導電細線１５１に電流を供給したとき、矢印Ｙ1方向側の辺部１５１ａでは矢印Ｚ1方向に力が働き、矢印Ｙ2方向側の辺部１５１ｂでは矢印Ｚ2方向に力が働く。このため、支持部材６１２を支点としてタッチパネル１２３を矢印Ａ方向に揺動させることができる。
【００８０】
なお、本実施例では、振動制御部１１８でタッチパネル１２３の操作を検出し、振動装置１２２を振動させるようにしたが、処理部１１３により振動波形を生成し、電流増幅回路を通して、振動装置１２２に駆動電流を供給し、タッチパネル１２３を振動させるようにしてもよい。
【００８１】
図１６は本発明の第２実施例のブロック構成図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００８２】
本実施例の情報処理システム７００は、処理部１１３でタッチパネル１２３の操作に応じて１０〜１００Ｈｚの信号を生成し、電流増幅回路７０１で電流増幅して振動装置１２２に供給する。
【００８３】
図１７は処理部１１３の振動制御処理のフローチャートを示す。
【００８４】
処理部１１３は、ステップＳ１−１で座標検出部１１２から座標情報が供給されると、ステップＳ１−２で座標情報から座標入力位置を検出する。処理部１１３は、ステップＳ１−３で座標検出部１１２からの座標情報に応じた周波数の駆動信号を生成し、出力ポートＰoutから出力する。
【００８５】
処理部１１３は、ステップＳ１−４で座標検出部１１２から座標情報が供給されなくなると、ステップＳ１−５で出力ポートＰoutへの駆動信号の出力を停止する。
【００８６】
以上によりタッチパネル１２３が押圧されたときに、タッチパネル１２３が振動させることができる。また、座標入力位置に応じて振動周波数が変化するので、入力位置を感覚的に認識できる。
【００８７】
また、第１、第２実施例では、タッチパネル１２３の出力信号に基づいて振動装置１２２の振動を制御したが、これに限定されるものではなく、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の導電細線１５１に発生する起電力を検出して、タッチパネル１２３の操作を検出し、振動装置１２２の振動を制御するようにしてもよい。
【００８８】
図１８は本発明の第３実施例のブロック構成図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００８９】
本実施例の情報処理システム８００は、振動制御部８０１の構成が図２とは相違する。振動制御部８０１はタッチパネル１２３が押圧され、振動装置１２２の給電線部１３２とマグネット部１３１−１〜１３１−４との距離が変動することによりフレーミングの右手の法則に基づいて給電線部１３２の導電細線１５１に発生する起電力を検出することにより、振動を発生させるものである。
【００９０】
図１９は振動制御部８０１のブロック構成図を示す。同図中、図９と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００９１】
振動制御部８０１は、増幅回路８１１、フィルタ８１２、ワンショットマルチバイブレータ８１３が追加された構成とされている。
【００９２】
増幅回路８１１には、導電細線１５１が接続されており、導電細線１５１の電位を増幅して出力する。増幅回路８１１の出力は、フィルタ８１２に供給される。フィルタ８１２は、導電細線１５１の電位のうち操作者がタッチパネル１２３を押圧したときに発生する起電力の周波数成分が通過可能であり、駆動信号の周波数成分は除去されるようにフィルタ特性が設定されている。
【００９３】
フィルタ８１２の出力は、コンパレータ２０３の非反転入力端子に供給される。コンパレータ２０３は、基準電位とフィルタ８１２の出力とを比較し、フィルタ８１２の出力が基準電位より大きいときには出力をハイレベルとし、フィルタ８１２の出力が基準電位より小さいときには出力をローレベルとする。
【００９４】
コンパレータ２０３の出力は、ワンショットマルチバイブレータ８１３に供給される。ワンショットマルチバイブレータ８１３は、コンパレータ２０３の出力が立ち上がったときに、立ち上がってから予め設定された一定時間、出力をハイレベルとする。
【００９５】
ワンショットマルチバイブレータ８１３の出力は、スイッチ２０５に供給される。スイッチ２０５は、ワンショットマルチバイブレータ８１３の出力がハイレベルの間だけオンし、振動波形発生部２０１及び電流増幅回路２０２を駆動状態として駆動信号を、振動装置１２２を構成する給電線部１３２の導電細線１５１に供給する。これによりタッチパネル１２３が操作され、導電細線１５１の両端に発生する起電力を検出してから、一定時間、タッチパネル１２３が振動される。
【００９６】
本実施例によれば、振動装置１２２で検出、振動の動作を完結させることができるので、各所に容易に設置可能である。また、タッチパネル１２３の動作原理によらず設置可能となる。
【００９７】
また、本実施例では、１０〜１００Ｈｚ程度の人が振動を感じやすい周波数で振動を行なったが、振動装置１２２を単に振動させるだけでなく、振動装置１２２により表示装置１２１、タッチパネル１２３を可聴域の周波数で振動させることにより音楽や音声を出力するようにすることもできる。
【００９８】
次に振動装置１２２により表示装置１２１、タッチパネル１２３を可聴域の周波数で振動させることにより音楽や音声を出力する実施例について説明する。
【００９９】
なお、本実施例の情報処理システムの構成は、図１６に示す第２実施例と同じ構成とされており、処理部１１３の処理動作及び記憶部１１４に振動装置１２２により出力するための音楽データ、音声データが記憶されている点が第２実施例とは相違しているだけであるので、その構成の説明は省略する。
【０１００】
図２０は本発明の第４実施例の処理部１１３の音声出力時の処理フローチャートを示す。
【０１０１】
処理部１１３はステップＳ２−１で座標検出部１１２から座標情報が供給されると、ステップＳ２−２で記憶部１１４から予め選択された音楽データ或いは音声データを読み出す。処理部１１３はステップＳ２−３で記憶部１１４から読み出された音楽データ或いは音声データをアナログ信号に変換する。次に処理部１１３はステップＳ２−４でアナログ変換された音楽信号或いは音声信号を出力ポートＰoutから出力する。
【０１０２】
出力ポートＰoutから出力されたアナログ音楽信号及びアナログ音声信号は、電流増幅回路７０１に供給される。電流増幅回路７０１は、アナログ音楽信号或いはアナログ音声信号に応じた駆動電流を振動装置１２２に供給する。振動装置１１２は、アナログ音楽信号あるいはアナログ音声信号に応じてタッチパネル１２３を振動させる。タッチパネル１２３がアナログ音楽信号あるいはアナログ音声信号に応じて振動することにより表示画面１１から音楽或いは音声が出力される。
【０１０３】
なお、処理部１１３は、ステップＳ２−５で音楽データあるいは音声データが終了すると、ステップＳ２−６が出力ポートＰoutからの信号出力を停止する。
【０１０４】
なお、上記第１〜第３実施例は、ＰＤＡに本発明の駆動装置を適用した場合について説明したが、携帯電話の表示画面やパーソナルコンピュータのタッチパッドとして使用することもできる。
【０１０５】
図２１は本発明の第５実施例の外観斜視図、図２２は本発明の第５実施例のブロック構成図を示す。
【０１０６】
本実施例の携帯電話機９００は、マイクロフォン９０１、アンプ９０２、音声処理部９０３、無線通信部９０４、アンプ９０５、スピーカ９０６、処理部９０７、記憶部９０８、入力装置９０９、表示制御部９１０、電流増幅回路９１１、パネル部９１２を含む構成とされている。
【０１０７】
マイクロフォン９０１は、音声を電気信号に変換し、アンプ９０２に供給する。アンプ９０２は、マイクロフォン９０１からの音声信号を増幅して、音声処理部９０３に供給する。音声処理部９０３は、アンプ９０２からの音声信号をコード化して無線通信部９０４に供給する。無線通信部９０４は、音声処理部９０３からの音声コードを無線送信する。無線送信された音声コードは、ネットワークを介して通話先の電話機に送信され、通話先の電話機で音声として出力される。
【０１０８】
また、通話先の電話機からの音声は、コード化されてネットワークを介して無線通信部９０４で受信される。無線通信部９０４で受信した音声コードは、音声処理部９０３に供給される。音声処理部９０３は、音声コードをデコードして音声信号を復元する。音声信号は、アンプ９０５で増幅されてスピーカ９０６から出力される。
【０１０９】
なお、処理部９０７は、記憶部９０８に記憶されたプログラムにより処理動作を行う。処理部９０７は、入力装置９０９からのコマンドやデータ入力によりダイヤルを行ない、相手先電話機との通信リンクを確立し、相手先電話機との通話を可能とする。また、処理部９０７は、表示制御部９１０を制御して、パネル部９１２に文字、画像などを表示する。例えば、処理部９０７は無線通信部９０４を介してデータ通信を行ない、電子メールの送受信やウェブ画面などを表示可能とされている。さらに、処理部９０７は通話着信、電子メール着信時などに電流増幅回路９１１に１０〜１００Ｈｚ程度の振動波形信号を所定のパターンで供給する。電流増幅回路９１１は、処理部９０７からの振動波形信号を電流増幅して、パネル部９１２に供給する。
【０１１０】
図２３はパネル部９１２の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１１１】
パネル部９１２は、表示装置１０１１、振動装置１０１２を含む構成とされている。振動装置１０１２は、表示装置１０１１の下面に配置され、電流増幅回路９１１からの駆動電流に応じて表示装置１０１１を矢印Ｚ1、Ｚ2方向に振動させる。
【０１１２】
表示装置１０１１が１０〜１００Ｈｚで振動することにより振動装置１０１２をバイブレータとして機能させることができる。
【０１１３】
図２４は処理部９０７の着信時の処理フローチャートを示す。
【０１１４】
処理部９０７はステップＳ３−１で無線通信部９０４からの通知により通話着信或いは電子メール着信を検出すると、ステップＳ３−２で電流増幅回路９１１に振動波形信号を供給する。電流増幅回路９１１は、処理部９０７からの振動波形信号を電流増幅して、振動波形信号に応じた駆動電流を振動装置１０１２に供給する。振動装置１０１２は、電流増幅回路９１１からの駆動電流に応じて表示装置１０１１を振動させる。表示装置１０１１が振動することにより携帯電話機９００が振動し、バイブレータとして機能させることができる。
【０１１５】
処理部９０７は、ステップＳ３−３で通話が確立、あるいは、所定パターンの振動波形信号の出力が終了すると、ステップＳ３−４で振動波形信号の電流増幅回路９１１への出力を停止する。
【０１１６】
以上、本実施例によれば、振動装置１０１２を従来のバイブレータとして用いることができる。振動装置１０１２は薄型化が可能であるので、モータ式のバイブレータに代えて本実施例の振動装置１０１２を適用することにより携帯電話９００を薄型化できるとともに、軽量化できる。また、振動装置１０１２はスピーカとして機能するので、通話用のスピーカ９０６に代えて機能させることも可能である。さらに、振動装置１０１２はマイクロフォンとしても機能するので、通話用のマイクロフォン９０１に代えて機能させることも可能である。このように本実施例の振動装置１０１２は、バイブレータ、スピーカ、マイクロフォンの機能を併せ持つので、これらに代えて用いることができ、携帯電話機を薄型化、小型化、軽量化することができる。また、本実施例では、パネル部９１２の構成を第１実施例と同様な構成とし、入力操作をタッチパネル１２３により行ない、タッチパネル１２３を振動させるように構成してもよい。また、振動装置１０１２の配置及び駆動方法もの第１〜第３実施例と同様に種々の配置が考えられる。
【０１１７】
次にパーソナルコンピュータのタッチパッドとして適用した例について説明する。
【０１１８】
図２５は本発明の第６実施例の外観斜視図、図２６は本発明の第６実施例のブロック構成図を示す。
【０１１９】
本実施例のパーソナルコンピュータ１１００はノート型パーソナルコンピュータであり、入力パネル部１１０１、キーボード１１０２、インタフェース１１０３、ＣＰＵ（central processing unit）１１０４、ハードディスクドライブ１１０５、可換式記憶装置１１０６、メモリ１１０７、表示制御部１１０８、表示装置１１０９を含む構成とされている。
【０１２０】
入力パネル部１１０１は、指の操作によって、座標入力を行なうためのもので、入力操作に応じて振動する構成とされている。
【０１２１】
図２７は入力パネル部１１０１の分解斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１２２】
本実施例の入力パネル部１１０１は、タッチパッド１１１１の下部に振動装置１１１２を配置した構成とされている。タッチパッド１１１１は、面上での指の動きを検出してカーソル、ポインタなどの座標を入力するための装置であり、感圧式、静電式などの入力方式がある。
【０１２３】
振動装置１１１２は、第１〜第４実施例で説明した振動装置と同様な構成とされており、タッチパッド１１１１を所定の周波数、音楽、音声に応じて振動させるものであり、インタフェース１１０３から供給される駆動電流に応じて動作する。また、キーボード１１０２は、キースイッチを押下することにより入力動作を行なうものである。入力パネル部１１０１、キーボード１１０２での入力結果は、インタフェース１１０３を介してＣＰＵ１１０４に供給される。ＣＰＵ１１０４は、ハードディスクドライブ１１０５にインストールされたプログラムに基づいて処理を実行しており、入力パネル部１１０１、キーボード１１０２での入力結果を入力データとして扱ったり、入力結果に基づいてコマンドを実行したりする。可換式記憶装置１１０６は、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどの各種ドライブからなり、可換式ディスクからデータを読み出す。可換式ディスクには、ハードディスクドライブ１１０５にインストールされるプログラムが記憶されたり、ＣＰＵ１１０４で処理される各種データが記憶されたりしている。
【０１２４】
メモリ１０７は、ＣＰＵ１１０４の作業用記憶領域として用いられる。表示制御部１１０８は、ＣＰＵ１１０４から供給される画像データに基づいて表示装置１１０９に画像を表示させる。表示装置１１０９は、液晶ディスプレイなどから構成され、画像の表示を行なう。
【０１２５】
本実施例によれば、入力操作に応じてタッチパッドを振動させることにより入力操作の操作性を向上させることができる。
【０１２６】
なお、上記実施例では、ＰＤＡ、携帯電話、パーソナルコンピュータに提供した例を説明したが、本発明の駆動装置は上記装置のみならず、種々の装置に適用可能であることはいうまでもない。
【０１２７】
なお、上記実施例は、以下の付記の内容を含む。
【０１２８】
（付記１） 座標入力面の周縁部に配置され、駆動電流が供給される給電線と、
前記座標入力面の周縁部に配置され、前記座標入力面に平行に、かつ、その方向が前記給電線と交差するような磁界を前記給電線に印加する磁界印加手段とを有することを特徴とする座標入力装置。
【０１２９】
（付記２） 前記給電線は、前記座標入力面の周縁部に周回されて固定され、
前記磁界印加手段は、前記給電線に対向して配置されたことを特徴とする付記１記載の座標入力装置。
【０１３０】
（付記３） 前記給電線は、前記プリント配線板にプリント配線されたことを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３１】
（付記４） 前記磁界印加手段は、前記座標入力面に積層された駆動面の周縁部に固定され、
前記給電線は、前記磁界印加手段に対向して配置されたことを特徴とする付記１記載の座標入力装置。
【０１３２】
（付記５） 前記座標入力面の接触を検出する接触検出手段と、
前記接触検出手段で前記座標入力面の接触を検出したときに、前記給電線に駆動電流を供給する駆動手段とを有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３３】
（付記６） 前記駆動手段は、前記給電線に所定の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする付記１乃至５のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３４】
（付記７） 前記駆動手段は、前記給電線に可聴域の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする付記１乃至６のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３５】
（付記８） 前記駆動手段は、前記座標入力面の接触位置に応じて前記給電線に供給する前記駆動電流の周波数を変化させることを特徴とする付記１乃至７のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３６】
（付記９） 前記駆動面は、座標入力装置本体であることを特徴とする付記１乃至８のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３７】
（付記１０） 前記磁界印加手段は、磁界形成面に直交する方向に着磁され、互いに逆極性となるように配置された１対の永久磁石から構成されたことを特徴とする付記１乃至９のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３８】
（付記１１） 前記接触検出手段は、座標入力操作を検出することを特徴とする付記５乃至１０のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１３９】
（付記１２） 前記接触検出手段は、前記給電線に発生する起電力を検出することを特徴とする付記５乃至１１のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１４０】
（付記１３） 前記座標入力面は、所定の軸で揺動自在とされ、
前記駆動面を前記所定の軸を中心に揺動するように前記給電線に駆動電流を供給することを特徴とする付記１乃至１２のいずれか一項記載の座標入力装置。
【０１４１】
（付記１４） 駆動面の周縁部に配置され、駆動電流が供給される給電線と、前記駆動面の周縁部に配置され、前記駆動面に平行に、かつ、その方向が前記給電線と交差するような磁界を前記給電線に印加する磁界印加手段とを有することを特徴とする駆動装置。
【０１４２】
（付記１５） 前記給電線は、前記駆動面の周縁部に周回されて固定され、
前記磁界印加手段は、前記給電線に対向して配置されたことを特徴とする付記１４載の駆動装置。
【０１４３】
（付記１６） 前記給電線は、前記駆動面にプリント配線されたことを特徴とする付記１４又は１５記載の駆動装置。
【０１４４】
（付記１７） 前記磁界印加手段は、前記駆動面の周縁部に固定され、
前記給電線は、前記磁界印加手段に対向して配置されたことを特徴とする付記１４記載の駆動装置。
【０１４５】
（付記１８） 前記駆動面の接触を検出する接触検出手段と、
前記接触検出手段で前記駆動面の接触を検出したときに、前記給電線に駆動電流を供給する駆動手段とを有することを特徴とする付記１４至１７のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１４６】
（付記１９） 前記駆動手段は、前記給電線に所定の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする付記１４乃至１８のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１４７】
（付記２０） 前記駆動手段は、前記給電線に可聴域の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする付記１４乃至１９のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１４８】
（付記２１） 前記駆動手段は、前記駆動面の位置に応じて前記給電線に供給する前記駆動電流の周波数を変化させることを特徴とする付記１４乃至２０のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１４９】
（付記２２） 前記駆動面は、座標入力装置であることを特徴とする付記１４乃至２１のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５０】
（付記２３） 前記磁界印加手段は、磁界形成面に直交する方向に着磁され、互いに逆極性となるように配置された１対の永久磁石から構成されたことを特徴とする付記１４乃至２２のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５１】
（付記２４） 前記接触検出手段は、座標入力装置の入力操作を検出することを特徴とする付記１４乃至２３のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５２】
（付記２５） 前記接触検出手段は、前記給電線に発生する起電力を検出することを特徴とする付記１４乃至２４のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５３】
（付記２６） 前記駆動面は、所定の軸で揺動自在とされ、
前記駆動面を前記所定の軸を中心に揺動するように前記給電線に駆動電流を供給することを特徴とする付記１４乃至２５のいずれか一項記載の駆動装置。
【０１５４】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、座標入力面の周縁部に配置された給電線に駆動電流を流すことにより座標入力面の周縁部に配置された磁界印加手段により印加される座標入力面に平行に、かつ、その方向が給電線と交差するような磁界に給電線が相互作用し、フレーミングの左手の法則にしたがって、給電線又は磁界印加手段に力が働き、座標入力面を駆動することができる。座標入力面が振動することにより入力操作を触覚的に認識でき、良好な操作性を得ることができ、このとき、磁界は駆動面に平行に印加すればよく、かつ、磁界中に給電線を配線すればよいので、構成が簡単であるとともに、薄型化することができる。さらに、磁界を用いることにより振動の振幅を大きくとることができる。
【０１５５】
また、本発明によれば、給電部及び磁界印加手段は座標入力面の周縁部に配置され、その中央部は開放されるため、タッチパネルなどに適用した場合に下部に配置される表示装置による表示が妨害されることがない等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の斜視図である。
【図２】 本発明の第１実施例のブロック構成図である。
【図３】 パネル部１１１の分解斜視図である。
【図４】 マグネット部１３１−１の斜視図である。
【図５】 マグネット部１３１−１の断面図である。
【図６】 給電線部１３２の分解斜視図である。
【図７】 導電線とマグネットとの間の距離と導電線に働く力との関係を示す図である。
【図８】 タッチパネル１２３の分解斜視図である。
【図９】 振動制御部１１８のブロック構成図である。
【図１０】パネル部１１１の第１変形例の分解斜視図である。
【図１１】タッチパネル３１１の分解斜視図である。
【図１２】パネル部１１１の第２変形例の分解斜視図である。
【図１３】パネル部１１１の第３変形例の分解斜視図である。
【図１４】パネル部１１１の第４変形例の分解斜視図である。
【図１５】パネル部１１１の第４変形例の要部の断面図である。
【図１６】本発明の第２実施例のブロック構成図である。
【図１７】処理部１１３の振動制御処理のフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施例のブロック構成図である。
【図１９】振動制御部８０１のブロック構成図である。
【図２０】本発明の第４実施例の処理部１１３の音声出力時の処理フローチャートである。
【図２１】本発明の第５実施例の外観斜視図である。
【図２２】本発明の第５実施例のブロック構成図である。
【図２３】パネル部９１２の分解斜視図である。
【図２４】処理部９０７の着信時の処理フローチャートを示す。
【図２５】本発明の第６実施例の外観斜視図である。
【図２６】本発明の第６実施例のブロック構成図である。
【図２７】入力パネル部１１０１の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 情報処理システム
１１ 表示画面、１２ スタイラスペン
１１１ パネル部、１１２ 座標検出部、１１３ 処理部、１１４ 記憶部
１１５ キー入力部、１１６ 表示制御部、１１７ インタフェース部
１１８ 振動制御部
１２１ 表示装置、１２２ 振動装置、１２３ タッチパネル
１３１−１〜１３１−４ マグネット部、１３２ 給電線部
１４１ 第１のマグネット、１４２ 第２のマグネット、１４３ ヨーク
１５１ 導電細線、１５１、１５２ 透明フィルム
Claims (13)
- タッチパネルにより座標の検出を行う座標入力装置において、
前記タッチパネルの周縁部に配置され、駆動電流が供給される給電線と、
前記タッチパネルの周縁部に配置され、前記タッチパネルに平行に、かつ、その方向が前記給電線と交差するような磁界を前記給電線に印加する磁界印加手段とを有し、
前記タッチパネルは、所定の軸で揺動自在とされており、
前記駆動面を前記所定の軸を中心に揺動するように前記給電線に駆動電流を供給することを特徴とする座標入力装置。 - 前記給電線は、前記タッチパネルの周縁部に周回されて固定され、
前記磁界印加手段は、前記給電線に対向して配置されたことを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。 - 前記給電線は、前記プリント配線板にプリント配線されたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項記載の座標入力装置。
- 前記磁界印加手段は、前記タッチパネルの周縁部に固定され、
前記給電線は、前記磁界印加手段に対向して配置されたことを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。 - 前記タッチパネルへの接触を検出する接触検出手段と、
前記接触検出手段で前記タッチパネルの接触を検出したときに、前記給電線に駆動電流を供給する駆動手段とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の座標入力装置。 - 前記駆動手段は、前記給電線に所定の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の座標入力装置。
- 前記駆動手段は、前記給電線に可聴域の周波数の駆動電流を供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の座標入力装置。
- 前記駆動手段は、前記タッチパネルへの接触位置に応じて前記給電線に供給する前記駆動電流の周波数を変化させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の座標入力装置。
- 前記タッチパネルは、表示装置に積層されて配置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の座標入力装置。
- 前記磁界印加手段は、磁界形成面に直交する方向に着磁され、互いに逆極性となるように配置された１対の永久磁石から構成されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の座標入力装置。
- 前記接触検出手段は、座標入力操作を検出することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか一項記載の座標入力装置。
- 前記接触検出手段は、前記給電線に発生する起電力を検出することを特徴とする請求項５乃至１１のいずれか一項記載の座標入力装置。
- タッチパネルの周縁部に配置され、駆動電流が供給される給電線と、
前記タッチパネルの周縁部に配置され、前記駆動面に平行に、かつ、その方向が前記給電線と交差するような磁界を前記給電線に印加する磁界印加手段とを有し、
前記タッチパネルは、所定の軸で揺動自在とされており、
前記駆動面を前記所定の軸を中心に揺動するように前記給電線に駆動電流を供給することを特徴とする駆動装置。
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