JP5042477B2

JP5042477B2 - 音出力装置

Info

Publication number: JP5042477B2
Application number: JP2005229885A
Authority: JP
Inventors: 孝中島; 展也岩崎
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2025-08-08
Also published as: JP2007047932A

Description

本発明は音出力装置に関する。

近年、情報通信機器や業務用端末市場の拡大に伴い、容易にＸ、Ｙ座標入力が可能なタッチパネルの需要が拡大している。特に、抵抗膜方式のタッチパネルは、容易に制御でき、かつ、操作できるため、小型ＰＤＡ、オフコン、パソコンにいたるまであらゆる分野での需要が拡大している。

抵抗膜方式のタッチパネルは、導電膜が形成されたガラス基板と導電膜が形成されたフィルム基板とを互いの導電膜が対向するように配置し、フィルム基板又はガラス基板の一方の導電膜に電圧を印加して、ガラス基板又はフィルム基板の他方の導電膜の電圧を検出することにより、接触位置に応じた電圧を検出し、接触位置を認識する構成とされている。

なお、タッチパネルの他の適用分野としては、タッチパネルにより操作位置座標を検出し、検出された座標位置に応じて音声を発生する装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２０００−２５０５４８号公報実開平７−５１５５号公報

しかるに、従来のこの主の入力装置は、いずれもタッチパネルの座標入力機能を用いて操作位置を検出し、操作位置に対応した処理を行なっており、操作に対応した直接的な信号出力は行なえなかった。このため、使用分野が制限されていた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、タッチパネルを座標検出ではなく、信号発生源として用い、タッチパネルの適用分野を拡大できる信号発生装置及びそれを用いた音出力装置を提供することを目的とする。

本発明は、操作に応じた信号を発生する信号発生装置であって、導電膜を対向して配置し、該対向する導電膜の接触位置に応じた信号を発生するタッチパネルを有し、前記タッチパネルの前記対向する導電膜の間に絶縁体を設け、前記操作に応じて該絶縁体のパターンに応じた信号を発生し、前記絶縁体は、前記信号の周波数帯域に応じた間隔で形成されており、前記信号の周波数は、前記操作の速度に応じた周波数となることを特徴とする。

本発明によれば、導電膜を対向して配置し、対向する導電膜の接触位置に応じた信号を発生するタッチパネルを有し、タッチパネルの対向する導電膜の間に絶縁体を設け、操作に応じて絶縁体のパターンに応じた信号を発生することにより、タッチパネルを座標検出ではなく、信号発生源として用いることができ、よって、タッチパネルの適用分野を拡大できるなどの特長を有する。

〔システム構成〕
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。

本実施例の音発生システム１００は、タッチパネル１１１、回路基板１１２、スピーカ１１３から構成されている。本実施例のタッチパネル１１１は座標入力装置ではなく、操作に応じた信号を発生する信号発生器として作用する。タッチパネル１１１で発生された信号は、回路基板１１２に供給される。回路基板１１２は、タッチパネル１１１で発生された信号に応じてスピーカ１１３を駆動する。スピーカ１１３は回路基板１１２からの駆動信号によって駆動されて駆動信号に応じた音を出力する。

〔タッチパネル１１１〕
図２はタッチパネル１１１の分解斜視図を示す。

タッチパネル１１１は、下部基板１２１、上部基板１２２、スペーサ１２３、パターン状スペーサ１２４から構成されている。

下部基板１２１は、ガラス基板１３１、透明導電膜１３２、電極１３３ａ、１３３ｂから構成されている。

ガラス基板１３１は、ガラスなどの透明の絶縁体から構成されている。透明導電膜１３２は、ＩＴＯなどの透明導電材から構成されており、ガラス基板１３１の上面、矢印Ｚ１方向側の面の略全面に形成されている。

電極１３３ａは、ガラス基板１３１の矢印Ｙ２方向側の辺縁部に沿って透明導電膜１３２上に形成されている。電極１３３ｂは、ガラス基板１３１の矢印Ｙ１方向側の辺縁部に沿って透明導電膜１３２上に形成されている。スペーサ１２３は、下部基板１２１の周囲に張り付けられている。

図３はパターン状スペーサ１２４の形状を説明するための図を示す。

パターン状スペーサ１２４は、下部基板１２１の透明導電膜１３２上に形成されている。パターン状スペーサ１２４は、例えば、図３（Ａ）に示すようにドット状であり、通常のタッチパネルに形成されているドットスペーサに比べてドットの大きさが大きく形成されている。これによって、パネル上で指を移動させた際に下部基板１２１と上部基板１２２とが接触、非接触を繰り返すような大きさに形成されている。また、密度は、出力する音の高さや操作者の使用感に応じて決定される。

なお、本実施例では、パターン状スペーサ１２４をドット状としたが、パターン状スペーサ１２４は、ドット状に限定されるものではなく、図３（Ｂ）に示すように短冊状、図３（Ｃ）に示すような折り返しパターン、図３（Ｄ）に示すような格子状、図３（Ｅ）に示すような円環状などであってもよく、要は指やペンをスライドさせることにより、下部基板１２１の透明導電膜１３１と上部基板１２２の透明導電膜１４２とが接触、非接触状態に変位するパターンであれば、これに限定されるものではない。

上部基板１２２は、フィルム基板１４１、透明導電膜１４２、電極１４３ａ、１４３ｂから構成されている。フィルム基板１４１は、ＰＥＴフィルムなどの樹脂フィルムから構成されている。透明導電膜１４２は、ＩＴＯなどからなる透明導電材から構成され、フィルム基板１４１の下面、矢印Ｚ２方向の面、略全面に形成されている。

電極１４３ａは、フィルム基板１４１の矢印Ｘ２方向側の辺縁部に沿って透明導電膜１４２上に形成されている。電極１４３ｂは、フィルム基板１４１の矢印Ｘ１方向側の辺縁部に沿って透明導電膜１４２上に形成されている。

上部基板１２２は、透明導電膜１４２が下部基板１２１の透明導電膜１３２に対向するように配置され、スペーサ１２３を介して下部基板１２１に接着される。

下部基板１２１の電極１３３ａ、１３３ｂ及び上部基板１２２の電極１４３ａ、１４３ｂは、ＦＰＣケーブル１５１を介して回路基板１１２に供給される。回路基板１１２は、プリント配線板１６１上にチップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗、ＩＣチップなどの各種電子部品１６２を搭載した構成とされている。

図４は回路基板１１２のブロック構成図を示す。

回路基板１１２には、電圧印加部１６１、基準電位設定部１６２、検出部１６３、アンプ１６４、制御回路１６５が搭載されている。

電圧印加部１６１は、ＦＰＣケーブル１５１を介して上部基板１２２の電極１４３ａと電極１４３ｂとの間に所定の電圧、例えば、５Ｖを印加する。

図５は基準電位設定部１６２の回路構成図を示す。

基準電位設定部１６２は、トランジスタＱ１、Ｑ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２から構成されている。トランジスタＱ１はＰＮＰトランジスタから構成されており、エミッタには第１の基準電圧Ｖref1が印加され、コレクタは抵抗Ｒ１を介して下部基板１２１の電極１３３ａ又は電極１３３ｂに接続されるとともに検出部１６３に接続されており、ベースは制御回路１６５に接続されている。なお、第１の基準電圧Ｖref1は、例えば、５Ｖである。

トランジスタＱ２は、ＮＰＮトランジスタから構成されており、コレクタが抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のコレクタに接続され、エミッタには第２の基準電圧Ｖref2が印加されており、ベースは制御回路１６５に接続されている。なお、第２の基準電圧Ｖref2は、例えば、０Ｖである。

制御回路１６５はトランジスタＱ１をオンしたときトランジスタＱ２をオフし、トランジスタＱ１をオフしたときトランジスタＱ２をオンする。

トランジスタＱ１がオンし、トランジスタＱ２がオフした状態では、下部基板１２１の電極１３３ａ又は１３３ｂには、第１の基準電圧Ｖref1、５Ｖが印加される。下部基板１２１の透明導電膜１３２と上部基板１２２の透明導電膜１４２とが非接触状態のときには、検出部１６３には第１の基準電圧Ｖref1、５Ｖが印加され、下部基板１２１の透明導電膜１３２と上部基板１２２の透明導電膜１４２とが接触状態のときには接触位置に応じた電圧０〜５Ｖが検出部１６３に供給される。したがって、接触時にローレベルとなるいわゆるアクティブローで動作する。

トランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンした状態では、下部基板１２１の電極１３３ａ又は１３３ｂには、第２の基準電圧Ｖref2、０Ｖが印加される。下部基板１２１の透明導電膜１３２と上部基板１２２の透明導電膜１４２とが非接触状態のときには、検出部１６３には第２の基準電圧Ｖref2、０Ｖが印加され、下部基板１２１の透明導電膜１３２と上部基板１２２の透明導電膜１４２とが接触状態のときには接触位置に応じた電圧０〜５Ｖが検出部１６３に供給される。したがって、接触時にハイレベルとなるいわゆるアクティブハイで動作する。

制御回路１６５によって、アクティブロー動作とアクティブハイ動作とを切り替えることができる。

検出部１６３は、電極１３３ａ又は１３３ｂに接続されており、電極１３３ａ又は１３３ｂの電圧を検出し、パルス波形に整形する。

図６はタッチパネル１１１の出力波形図を示す。図６（Ａ）はアクティブハイ時、図６（Ｂ）はアクティブロー時の出力波形図を示す。

図６はタッチパネル１１１の操作面を点Ｃと点Ｄとの間で移動させた際の出力信号波形を示す。

アクティブハイ時には、点Ｃは、電極１３３ａに近いので、図６（Ａ）に示すように検出電圧は大きくなる。また、点Ｄでは、電極１３３ｂに近くなるので、図６（Ａ）に示すように検出電圧は小さくなる。なお、出力信号の周波数は、操作速度に応じた周波数となる。

検出部１６３で検出されたパルス状の検出信号は、アンプ１６４に供給される。アンプ１６４は、検出部１６３から供給されたパルス状の検出信号を増幅して、スピーカ１１３を駆動する。これによって、スピーカ１１３から操作速度に応じた音調、操作位置に応じた音圧の音を出力することが可能となる。

〔第１変形例〕
なお、本実施例では、タッチパネル１１１から検出した信号により直接スピーカ１１３を駆動したが、タッチパネル１１１から検出した信号に応じたパルスを発生して、スピーカ１１３を駆動するようにしてもよい。

図７は回路基板１１２の変形例のブロック構成図を示す。同図中、図５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。

本変形例の回路基板２１１は、検出部１６３とアンプ１６４との間に音源ＩＣ２２１を有する。音源ＩＣ２２１は、検出部１６３で検出された信号の周波数に応じた周波数で、かつ、レベルに応じたレベルであり、予め設定されたサンプリングされた波形の信号を出力する。アンプ１６４は、音源ＩＣ２２１から供給された信号を増幅して、スピーカ１１３を駆動する。

〔第２変形例〕
なお、タッチパネル１１１のパターン状スペーサ１２４を構成するドットの密度を操作領域毎に異ならせるようにしてもよい。

図８はタッチパネル１１１の変形例の平面構成図を示す。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。

本変形例のタッチパネル３１１は、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３、第４領域Ａ４を有する。第１領域Ａ１に形成されるパターン状スペーサ１２４は、ドットの密度が第１の密度で形成されている。第２領域Ａ２に形成されるパターン状スペーサ１２４は、ドットの密度が第１の密度より高い第２の密度で形成されている。

第３領域Ａ３に形成されるパターン状スペーサ１２４は、ドットの密度が第２の密度より高い第３の密度で形成されている。第４領域Ａ４に形成されるパターン状スペーサ１２４は、ドットの密度が第３の密度より高い第４の密度で形成されている。

図９はタッチパネル１１１の変形例の動作説明図を示す。図９（Ａ）は第１領域Ａ１、図９（Ｂ）は第２領域Ａ２、図９（Ｃ）は第３領域Ａ３、図９（Ｄ）は第４領域Ａ４を操作したときに得られる信号を示す。

第１領域Ａ１を操作したときに得られる信号は、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように第２領域Ａ２を操作したときに得られる信号より周波数が低くなる。また、第３領域Ａ３を操作したときに得られる信号は、図９（Ｃ）、図９（Ｄ）に示すように第４領域Ａ４を操作したときに得られる信号より周波数が高くなる。

さらに、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２を操作したときに得られる信号は、図９に示すように第３領域Ａ３、第４領域Ａ４を操作したときに得られる信号よりレベルが大きくなる。

図１０はタッチパネル１１１の他の変形例のパターン状スペーサ１２４の断面図を示す。

なお、上記実施例では、矩形状の信号を得るためにパターン状スペーサ１２４のドットの断面形状を図１０（Ａ）に示すように矩形状したが、図１０（Ｂ）に示すように半円状とすることにより信号の波形の立ち上がり、立下りを滑らかにすることができる。

これによって、出力される音を矩形状時とは異なる音色とすることが可能となる。なお、パターン状スペーサ１２４の断面形状は、矩形状或いは半円状に限定されるものではなく、他の形状、例えば、図１０（Ｃ）に示すように三角形状などであってもよい。

また、一つのタッチパネル１１１で、例えば、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）に示すような異なる断面形状のパターン状スペーサ１２４を混在させるようにしてもよい。

なお、上記実施例では、楽器などの音発生装置としてタッチパネル１１１を用いた信号発生装置を適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、周波数及びレベルの異なる信号を用いることができる電子装置一般に適用可能である。

本発明の一実施例のシステム構成図である。タッチパネル１１１の分解斜視図である。パターン状スペーサ１２４の形状を説明するための図である。回路基板１１２のブロック構成図である。基準電位設定部１６２の回路構成図である。タッチパネル１１１の出力波形図である。回路基板１１２の変形例のブロック構成図である。タッチパネル１１１の変形例の平面構成図である。タッチパネル１１１の変形例の動作説明図である。タッチパネル１１１の他の変形例のドットスペーサの断面図である。

符号の説明

１００音発生システム
１１１タッチパネル、１１２回路基板、１１３スピーカ１１３
１２１下部基板、１２２上部基板、１２３スペーサ、１２４パターン状スペーサ

Claims

音を出力するスピーカと、
導電膜を対向して配置し、該対向する導電膜の間に絶縁体が設けられ、操作および該絶縁体のパターンに応じた信号を発生するタッチパネルと、
前記タッチパネルにより発生された前記信号を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記信号を増幅して、前記タッチパネルの操作の速度に応じた音調であり、前記タッチパネルの操作の位置に応じた音圧の音を前記スピーカから出力させるアンプと、を有することを特徴とする音出力装置。
前記タッチパネルの前記対向する導電膜のうち一方の導電膜に電圧を印加し、
他方の導電膜の電圧を検出することにより、前記信号を取得することを特徴とする請求項１記載の音出力装置。
前記他方の導電膜の基準電位を設定する基準電位設定手段を有することを特徴とする請求項２記載の音出力装置。
前記基準電位設定手段は、前記対向する導電膜の接触時に前記他方の導電膜の信号がローレベルとなり、非接触時に前記他方の導電膜の信号がハイレベルとなるように前記基準電位を設定することを特徴とする請求項３記載の音出力装置。
前記基準電位設定手段は、前記対向する導電膜の接触時に前記他方の導電膜の信号がハイレベルとなり、非接触時に前記他方の導電膜の信号がローレベルとなるように前記基準電位を設定することを特徴とする請求項３記載の音出力装置。
前記基準電位設定手段は、前記対向する導電膜の接触時に前記他方の導電膜の信号がローレベルとなり、非接触時に前記他方の導電膜の信号がハイレベルとなるように前記基準電位を設定する第１の基準電位設定手段と、
前記対向する導電膜の接触時に前記他方の導電膜の信号がハイレベルとなり、非接触時に前記他方の導電膜の信号がローレベルとなるように前記基準電位を設定する第２の基準電位設定手段と、
前記第１の基準電位設定手段による基準電位の設定と、前記第２の基準電位設定手段による基準電位の設定とを切り替える切換手段とを有することを特徴とする請求項３記載の音出力装置。
前記絶縁体は、信号の波形に応じて断面形状を異な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音出力装置。
前記タッチパネルに異なる断面形状の前記絶縁体を組み合わせて配置したことを特徴とする請求項７記載の音出力装置。
前記タッチパネルは、前記絶縁体の間隔が異なる領域を有す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音出力装置。
前記絶縁体は、そのパターンがドット状に配置されている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音出力装置。
前記絶縁体は、そのパターンが矩形状に配置されている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音出力装置。
前記絶縁体は、そのパターンが折り返しパターン状に配置されている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音出力装置。
前記絶縁体は、そのパターンが格子状に配置されている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音出力装置。
前記絶縁体は、そのパターンが円環状に配置されている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音出力装置。