JP6360719B2 - 圧電素子の振動制御装置 - Google Patents

Description

この発明は圧電素子を振動させるための制御装置に関する。

多機能携帯電話機（スマートフォン）やタブレット型コンピュータ、あるいは銀行のＡＴＭなどの情報処理装置では、利用者の手指による押圧動作を入力情報として受け付けるとともに、その入力情報の処理結果を表示出力するタッチパネルを備えている。そして、最近のタッチパネルには、利用者による押圧動作に応じた何らかの情報が確実に情報処理装置に入力されたことを利用者に伝えるために、振動を出力情報として発生させる「触感フィードバック装置」「触感伝達装置」などと呼ばれるユーザインタフェース装置（以下、触感伝達装置と言う）が搭載されている。

周知のごとく、触感伝達装置は、圧電素子や電磁モータに偏心カムを組み合わせた機構（偏心モータ）などを振動源として用い、その振動源を駆動することでタッチパネルを構成するガラス基板などを振動板として振動させている。なお、圧電素子を振動源としてその圧電素子の振動状態を制御するための技術については、例えば、以下の特許文献１に記載されたタッチパネル式入力装置などがある。

特開２００９−１６９６１２号公報

触感伝達装置では、例えば、利用者がタッチパネルに表示されているボタンなどの「ある物」の図案に触れた瞬間に振動を出力することで、利用者は図案に確実に触れたという事実を認知することができる。したがって触感伝達装置における振動源には、入力信号に対して高速に応答できる特性を備えている必要がある。また触感伝達装置は、スマートフォンやタブレット端末などの携帯型情報端末に搭載されることが多いことから、触感伝達装置には消費電力が低い振動源を採用することも必要となる。

さらに、振動の状態についても周波数や振幅が一律の単純な振動を出力するより、利用者がタッチパネル上で触れる位置や図案によって周波数や振幅などを異ならせて複数種類の振動を発生させる機能も必要になってきている。利用者は、この機能により、手指に伝わる振動の種類によってタッチパネルの位置や図案を確実に認知することが可能となる。そして、振動源の振動状態を制御するために駆動源に印加する駆動信号を生成するための電子回路（以下、振動制御装置）には、入力信号の電圧値などに応じ、振動の種類が異なる複数種類の駆動信号を発生できるような構成を備えていることも望まれる。

ここで高速応答特性や低消費電力特性の観点から振動源の種類について検討してみると、振動源には圧電電素子や偏心モータがあるが、偏心モータは応答速度が遅いため触感に大きな違和感が生じる。また偏心モータは消費電流が大きく省電力化も難しい。したがって、振動源としては圧電素子を用いることが好ましい。

振動の種類については、振動源の種類によってその振動の制御方法が異なる。偏心モータを用いた触感振動装置では、モータの回転数を制御することで比較的容易に振動数や振幅を制御することができる。一方、圧電素子を用いた触感伝達装置では、圧電素子に印加する電圧とその印加電圧の周波数を個別に生成し、電圧と周波数を組み合わせる回路構成が必要となる。上記特許文献１に記載のタッチパネル式入力装置では、デジタルシグナルプロセッサを用いて異なる種類の振動を発生させている。しかしこのタッチパネル式入力装置では高価なデジタルシグナルプロセッサを用いているため、低価格化が難しいという問題がある。

そこで本発明は、高速応答特性や低消費電力化に優れている圧電素子を振動源として用いた触感伝達装置において、簡素な構成で複数種類の振動を発生できる圧電素子の振動制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明は、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としている。

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とすることもできる。

また前記電源回路は、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としてもよい。

上記いずれかの圧電素子の振動制御装置は、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てもよい。さらに前記波形整形回路が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ればより好ましい。

本発明に係る圧電素子の振動制御回路によれば、簡素な構成を備えつつ、圧電素子に対して複数種類の振動を発生させることができる。

本発明の実施例に係る圧電素子の振動制御装置の機能ブロック構成を示す図である。 上記振動制御装置の回路図である。 上記振動制御装置を構成する回路の各点Ｐ１〜Ｐ１１に発生する信号波形を示す図である。 本発明のその他の実施例に係る振動制御装置の回路図である。

本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。

＝＝＝実施例＝＝＝
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。

＝＝＝機能ブロック構成＝＝＝
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。

増幅回路１０は、感圧素子２が出力する信号を増幅し、電圧レベル検出回路２０は、増幅回路１０からの信号の電圧値を検出し、その検出した電圧値に応じてｎ種類の信号（以下、電圧レベル検出信号とも言う）を出力する。本実施例では増幅回路１０が出力する信号の電圧値に応じて３種類の電圧レベル検出信号を出力することとしている。すなわち電圧レベル検出回路２０は、増幅回路１０からの信号レベルを３段階の電圧範囲に分類し、その３段階の電圧範囲に応じて３種類の信号のいずれかを出力する。

電源回路３０は、出力電圧が異なる三つの定電圧電源を備えて、電圧レベル検出回路２０かが出力する３種類の信号のそれぞれに応じ、所定の定電圧電源が出力する一定電圧の直流信号（以下、直流電源信号とも言う）を出力する。駆動回路４０は、電源回路３０から供給された直流電源信号の電圧値に応じて３種類の駆動信号を生成する。本実施例では、周波数と振幅（電圧）の組み合わせが異なる３種類の駆動信号を生成する。そして振動素子３は、制御装置１の駆動回路４０からの駆動信号によって３種類の振動を発生する。次に、制御装置１の具体的な回路構成と動作について説明する。

＝＝＝制御装置の回路構成と動作＝＝＝
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。

＜全体的な構成＞
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＞
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。

＜電圧レベル検出回路＞
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。

各スイッチング回路２１は、それぞれＮＰＮ型トランジスタ（Ｔｒ１〜Ｔｒ３）を含んで構成され、増幅回路１０からの出力信号（ｓ１ｂ〜ｓ３ｂ）は抵抗分割されて各トランジスタ（Ｔｒ１〜Ｔｒ３）のベース電極に入力されるように構成されている。それによって、各トランジスタのベース電極には点Ｐ２の電圧が同じでもベース電極を中間点とした抵抗分割によって異なる電圧が印加される。そのため、各スイッチング回路２１は、点Ｐ２の電圧に対して異なる閾値電圧でスイッチング動作する。この例では、トランジスタＴｒ１は、図３（ｃ）に示したように点Ｐ２の電圧が１．０Ｖになった時点ｔ１１でオフ状態がオン状態となり、１．０Ｖ以下となる時点ｔ１２までの期間Ｔ１中は、コレクタ電極の電圧がオン状態であるＬレベルとなる。

トランジスタＴｒ２およびＴｒ３は、それぞれ図３（ｄ）および（ｅ）に示したように、点Ｐ２が２．５Ｖとなった時点ｔ２１および３．５Ｖとなった時点ｔ３１でオン状態となるように設定されている。そしてトランジスタＴｒ２は点Ｐ２の電圧が２．５Ｖ以下となる時点ｔ２２までの期間Ｔ２においてコレクタ電極からの出力はＬレベルを維持する。トランジスタＴｒ３は３．５Ｖ以下となる時点ｔ３２までの期間Ｔ３においてＬレベルを維持する。このように電圧レベル検出回路２０は、三つのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のそれぞれのコレクタ電極を信号の出力点Ｐ３〜Ｐ５とし、点Ｐ２の電圧レベルに対応して点Ｐ３〜Ｐ５に接続された３系統の出力信号経路の電圧レベルが順次Ｌ状態になることによって３種類の電圧レベル検出信号を出力する。具体的には、点Ｐ２の電圧に応じて点Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の電圧レベルが、（Ｈ、Ｌ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ、Ｌ）、（Ｈ、Ｈ、Ｈ）となる電圧レベル検出信号を出力する。なお点Ｐ２の電圧が１．０Ｖ未満のときは点Ｐ３〜Ｐ５が全てＬレベルであり、電圧レベル検出信号が出力されない。すなわち、後段の電源回路３０と駆動回路４０が動作せず、振動素子３は振動しない。

＜電源回路＞
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。

三つの電源制御用トランジスタ（Ｔｒ４〜Ｔｒ６）は、エミッタ電極に制御装置１の回路電源Ｖｃｃが接続されているとともに、ベース電極が対応するレベル検出用トランジスタ（Ｔｒ１〜Ｔｒ３）のコレクタ電極に接続されている。したがって、三つの電源制御用トランジスタ（Ｔｒ４〜Ｔｒ６）は、対応するレベル検出用トランジスタ（Ｔｒ１〜Ｔｒ３）のオン、オフ状態に連動し、オン状態ではコレクタ電極の電圧が回路電源Ｖｃｃの電圧レベルとなる。

直流電源回路３２は、電源制御回路３１の三つの電源制御用トランジスタ（Ｔｒ４〜Ｔｒ６）のそれぞれに個別に対応する３端子レギュレータからなる三つの定電圧電源（Ｒｇ１〜Ｒｇ３）を含んで構成されている。これら三つの定電圧電源（Ｒｇ１〜Ｒｇ３）は、それぞれ出力電圧が異なっており、電源端子が対応する電源制御用トランジスタ（Ｔｒ４〜Ｔｒ６）のコレクタ電極と接続されている。そして定電圧電源Ｒｇ１、Ｒｇ２、およびＲｇ３は、電源制御用トランジスタＴｒ４、Ｔｒ５、よびＴｒ６のコレクタ電極から入力される回路電源Ｖｃｃと同じ電圧を、それぞれ５Ｖ、１０Ｖ、および１５Ｖの電圧に変換して出力する。以下に電源回路３０の動作についてより具体的に説明する。

各電源制御用トランジスタ（Ｔｒ４〜Ｔｒ６）のベース電極は、それぞれ三つのレベル検出用トランジスタ（Ｔｒ１〜Ｔｒ３）のコレクタ電極と接続されており、例えば、図２に示した回路図中の点Ｐ２の電圧が２．０Ｖであるときは、図３（ｂ）に信号ｓ２ａとして示したように、レベル検出用トランジスタＴｒ１のみがオン（Ｌ）状態となり、このＬレベルの信号が電源制御用トランジスタＴｒ４のベース電極に印加され、電源制御回路３１では、当該電源制御用トランジスタＴｒ４のみがオン状態となる。

オン状態にある電源制御用トランジスタＴｒ４は、回路電源Ｖｃｃの電圧をコレクタ電極より出力する。そして、このコレクタ電極は定電圧電源Ｒｇ１の電源端子に接続されている。そのため、直流電源回路３２では、図３（ｆ）〜（ｈ）における信号ｓ１ｆ〜ｓ１ｈに示したように、定電圧電源Ｒｇ１のみが動作して電圧値が５Ｖの直流信号を出力する。その結果、図３（ｉ）の信号ｓ１ｉに示したように、直流電源回路３２はこの定電圧電源Ｒｇ１からの５Ｖの直流信号のみが点Ｐ６に発生し、駆動回路４０はこの５Ｖの直流信号を電源として動作することになる。

点Ｐ２の電圧が３．０Ｖであるときは、図３（ｃ）〜（ｅ）に示したように、レベル検出用トランジスタＴｒ１およびＴｒ２が、それぞれが閾値を超える時点（ｔ１１およびｔ２１）でオン状態となり、点Ｐ３とＰ４がＬレベルの電圧となる。すなわち電源制御用トランジスタＴｒ４およびＴｒ５のベース電極がＬレベルとなりオン状態となる。すなわち電源制御回路３１では、当該トランジスタＴｒ４とＴｒ５のみが回路電源Ｖｃｃの電圧をコレクタ電極より出力することになる。そして電源制御用トランジスタＴｒ５のコレクタ電極は直流電源回路３２における定電圧電源Ｒｇ２の電源端子に接続されていることから、図３（ｆ）〜（ｈ）における信号ｓ２ｆ〜ｓ２ｈに示したように、直流電源回路３２では、期間Ｔ１では定電圧電源Ｒｇ１が５Ｖの直流信号を出力し、期間Ｔ２では定電圧電源Ｒｇ２が１０Ｖの直流信号を出力する。

本実施例では、各定電圧電源Ｒｇ１〜Ｒｇ３の信号出力端にダイオードＤ１〜Ｄ３が順方向接続されており、定電圧電源Ｒｇ１とＲｇ２のそれぞれから出力される一定電圧の直流信号は、図３（ｉ）の信号ｓ２ｉに示した波形で出力される。すなわち、時点ｔ１１では定電圧電源Ｒｇ１による５Ｖの電圧となり、時点ｔ２１にて定電圧電源Ｒｇ２による１０Ｖの電圧となり、当該定電圧電源Ｒｇ２に電源制御用トランジスタＴｒ５から電源電圧が供給されている期間中Ｔ２はこの１０Ｖの電圧となる。その後時点ｔ１２までは再び定電圧電源Ｒｇ１からの５Ｖの電圧となる。

同様に点Ｐ２での電圧が４．０Ｖであるときは、図３（ｉ）の信号ｓ３ｉに示したように電源制御用トランジスタＴｒ４〜Ｔｒ６のそれぞれがＨレベルを維持している期間Ｔ１〜Ｔ３に応じ、定電圧電源Ｒｇ１、Ｒｇ２、Ｒｇ３のそれぞれからの５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖの各電圧の直流信号が直流電源回路３２より出力される。

このように、電源回路３０は、三つの定電圧電源Ｒｇ１〜Ｒｇ３を個別にオン、オフさせるように構成されており、感圧素子２が押圧されて点Ｐ１に電圧が発生したときだけ定電圧電源Ｒｇ１〜Ｒｇ３のいずれかが動作する。そのため、待機時の消費電力を抑制することができる。さらに点Ｐ１に発生する電圧が低い場合には、全ての定電圧電源Ｒｇ１〜Ｒｇ３が同時に動作しないため、必要最小限の電力しか消費しない。

＜駆動回路＞
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。

マルチバイブレータ回路４１では、直流電源信号が入力されると二つのトランジスタＴｒ７とＴｒ８が相補的にオン、オフし、点Ｐ９における電圧を振幅としつつ、当該トランジスタＴｒ７とＴｒ８のそれぞれのベース電極の電位とベース、コレクタ間に接続されているコンデンサーＣ１とＣ２によって規定される周波数で振動する信号を出力する。本実施例では、トランジスタＴｒ７のベース電位は点Ｐ９の電圧を可変抵抗Ｒ３と固定抵抗Ｒ１によって降下させることで決定され、トランジスタＴｒ８のベース電位は点Ｐ９の電圧を可変抵抗Ｒ４と固定抵抗Ｒ２によって降下させることで決定される。そして本実施例ではＲ１＝Ｒ２＝１ｋΩ、Ｃ１＝Ｃ２＝４．７μＦであり、可変抵抗Ｒ３とＲ４の抵抗値は、点Ｐ９における電圧が５〜１５Ｖの範囲にあるときに、マルチバイブレータ回路４１が実際にタッチパネルＴＰを触れる人が振動を明確に認知し易い周波数の信号を出力するように調整されている。ここでは、点Ｐ９での直流電源信号の電圧値が５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖであるときに、それぞれ１２０Ｈｚ，１５８Ｈｚ，２５４Ｈｚとなるように調整されている。このように駆動回路４０では、電源として入力した直流電源信号の電圧値に応じてマルチバイブレータ回路４１により周波数と振幅の組み合わせが異なる３種類の波形の信号のいずれかがトランジスタＴｒ８のコレクタ電極から出力される。

なお制御装置１は、マルチバイブレータ回路４１が発生する信号で振動素子３を直接駆動してもよいが、周知のごとく、マルチバイブレータ回路４１が発生する信号波形は、方形のパルス信号列からなる矩形波状ではなく、パルスの立ち上がりと立ち下がりに「なまり」がある。そこで本実施例では、ＭＯＳ−ＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）を用い、マルチバイブレータ回路４１からの「なまり」のある出力信号を矩形波からなる駆動信号に整形している。ここでは、図２に示したように、マルチバイブレータ回路４１の後段に四つのＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ９〜Ｔｒ１２）を備えたブリッジ回路４２を接続している。

ブリッジ回路４２はマルチバイブレータ回路４１が出力する信号を矩形波に整形する波形整形回路として機能するとともに、振動素子３により明確な触感振動を発生させるための機能も備えている。具体的には、ブリッジ回路４２は、その出力端であるＰ１０とＰ１１から互いに位相が反転した直流の矩形波を駆動信号として出力するため、その位相が異なる二つの駆動信号を振動素子３の正負両極に対応する二つの電極のそれぞれに印加することで、振動素子３は、図３（ｊ）に示した双極性パルスからなる信号によって駆動され、駆動回路４０に入力された直流電源信号の２倍の電圧値の矩形波が印加されることになる。それによって振動素子３は、マルチバイブレータ回路４１が出力する信号に対して振幅が二倍の信号で駆動されることになり、この振動素子３によって振動するタッチパネルＴＰに触れる利用者の手指には制御装置１が発生する３種類の振動の差異がより明確となるように伝達される。

なお、本実施例に係る制御装置１では、振動素子３の駆動信号を簡素な回路構成のマルチバイブレータ回路４１を用いて生成しているため、制御装置１をより安価に提供できるという効果も得られる。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
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。

ここで、図２に示した制御装置１とは異なる回路構成を備えた制御装置の一例を挙げる。図４にその一例に係る制御装置１００の回路図を示した。図４に示した制御装置１００では、電源制御回路１３１における電源制御用トランジスタ（Ｔｒ４〜Ｔｒ６）としてＭＯＳ−ＦＥＴを用いている。また直流電源回路１３２は、５Ｖおよび１０Ｖの直流信号を出力する定電圧電源Ｒｇ１およびＲｇ２の二つを備え、１５Ｖの直流信号を出力する定電圧電源Ｒｇ３が省略されている。その代わり、１５Ｖの直流信号が電源制御回路１３１における電源制御用トランジスタＴｒ６から直接出力されるようになっている。すなわち、図４に示した制御装置では、制御用トランジスタＴｒ６が１５Ｖの直流信号を出力する定電圧電源としても機能している。

さらに、図２の制御装置１のブリッジ回路４２に用いられていた四つのＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ９〜Ｔｒ１２）のうち、Ｔｒ９とＴｒ１２が省略され、当該ブリッジ回路４２が二つのＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ１０、Ｔｒ１１）からなる回路１４２に置換されている。この回路１４２も、マルチバイブレータ回路４１が発生する「なまり」のある波形を矩形波に近い波形に整形する波形整形回路１４２として機能する。また、ブリッジ回路４２と同様に、振動素子３に双極性のパルスを印加してマルチバイブレータ回路４１にて発生した信号の振幅を実質的に２倍にしている。このように図４に示した制御装置１００は、図２に示した制御装置１の回路構成に対してさらに簡素な構成となっており、発振回路をマルチバイブレータ回路４１としたことによるコストダウンに加え、さらなるコストダウンも可能となっている。

１ 触感振動制御装置、２ 感圧素子、３ 圧電素子（振動素子）、
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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