JP2006139371A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力応答としてタッチパネルを大きな振幅で効率よく振動させることを可能とした入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 検出手段１３のうち、支持部１３Ｃよりも図示Ｘ１方向の外側に自由端部１３Ｂを設ける。励振手段１５を、自由端部１３Ｂの裏側（図示Ｚ２方向の側）で、かつ支持部１３Ｃから所定距離Ｌ１離れた位置に配置する。
このようにすると、励振手段１５が、検出手段１３の振動波形の腹となる部分に近い位置に配置されることになるため、励振手段１５が振動波形の節に近い位置に配置されていた従来の場合と比べて、小さな駆動力で大きな振幅からなら振動を発生させることができる。よって、操作者は押圧操作（入力操作）に対する応答としての振動（クリック感）をはっきりと感じとることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチパネルの入力操作に対する応答として振動を発生させる入力装置に係り、特に、入力応答としてタッチパネルに大きな振動を効率良く発生させることが可能な入力装置に関する。

下記の特許文献１には従来の、入力操作を行うことができる表示装置が開示されている。

図６は、前記表示装置を示す分解斜視図である。
ペン２００をディスプレイパネル２０１上に接触させると、ペン２００の位置を示す位置検出データが、位置センサシート２０２から制御回路２０３に出力される。

制御回路２０３は、前記位置検出データと、ディスプレイパネル２０１に表示している特定の画像（オブジェクト）の位置データとを照合し、一致している場合には、そのオブジェクトに対応した振動を所定のアルゴリスムに基づいて決定する。

そして、制御回路２０３は、その決定した振動に対応する制御信号を信号変換回路２０４に出力する。信号変換回路２０４は、この制御信号に対応して駆動信号を振動素子２０５，２０５に出力する。これにより振動素子２０５が作動し、ディスプレイパネル２０１が振動させられ、この振動が、ペン２００を介して、ペン２００を保持しているオペレータに伝えられる。
特開平１１−８５４００号公報

しかし、前記特許文献１に記載の発明では、振動素子２０５が、ディスプレイパネル２０１の固定枠２０１ａに取り付けられている。すなわち、振動素子２０５は、ディスプレイパネル２０１の振動の節に相当する部分に直接取り付けられている。このため、大きな駆動力で大きな振幅からなる振動を発生させないと、ディスプレイパネル２０１の振動波形に乱れが生じ、あるいはディスプレイパネル２０１の振動の振幅が小さくなりやすい。このため、前記オペレータが、入力操作に対する応答である振動をはっきりと感じることができないという問題がある。

すなわち、振動を効率良く発生させることが困難であったため、大きな振動を発生させるために大型の振動素子２０５としたり、大きな電力を必要としたりするといった問題があった。

ここで、振動発生装置を振動波形の腹を形成する部分に設けることができれば、大きな振幅からなる振動を発生させることが可能となる。

しかしながら、振動波形の腹となる部分は、ディスプレイパネル２０１の中央部分であり、このような中央部分に振動発生装置を設けた場合には、表示自体の邪魔となるため、適切な解決手段とはいえない。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、入力応答としてタッチパネルを大きな振幅で効率よく振動させることを可能とした入力装置を提供することを目的としている。

本発明の入力装置は、開口部が形成された筐体と、前記開口部から露出される表面パネルを有し且つ前記表面パネルが押圧されたときの押圧操作を検出する検出手段と、前記表面パネルを振動させる励振手段と、前記励振手段を所定の周波数で駆動させる駆動信号を生成する駆動手段と、前記検出手段からの出力に応じて前記駆動手段を起動する起動信号を与える制御手段とを備えた入力装置において、
前記検出手段は、前記開口部の縁部に設けられた支持部で支持されるとともに、前記支持部の外側に自由端部を有しており、前記励振手段が前記自由端部に設けられていることを特徴とする。

本発明では、励振手段は、検出手段（特に表示パネル）の振動波形の腹となる部分に近い位置に配置される。すると、自由端部が振動させられる。そして、自由端部が振動させられると、自由端部に連続する、検出手段の一部である表示領域側に、支持部を両端の節とし、その間を腹とする振動を発生させることができる。このため、励振手段が振動波形の節に近い位置に配置されていた従来の場合と比べて、小さな駆動力で大きな振幅からなら振動を発生させることができる。よって、操作者は、表示領域への押圧操作（入力操作）に対する応答としての振動（クリック感）をはっきりと感じとることが可能となる。

上記においては、発生する振動の波長をλ、一方の前記支持部と他方の前記支持部との間の支持長をＬ、前記両支持部間に形成される振動の腹の数を自然数ｎとしたときに、前記励振手段が固定される位置からいずれか近い方の節までの距離Ｌ１が、前記支持長Ｌの１／（２ｎ）の長さに設定されていることが好ましい。

距離Ｌ１が上記のように設定されていることにより、ｎ倍振動のうち、いずれの振動であってもより大きな振幅からなる振動を発生させることが可能となる。

さらに、上記においては、前記振動は、前記開口部の両縁部に設けられた一方の前記支持部と他方の前記支持部とを両節とし且つその間を腹とするものであり、前記距離Ｌ１が前記支持長Ｌの半分の長さに設定されていることが好ましい。

また本発明では、前記自由端部は、前記表面パネルを一体的に延出させたものであることが好ましい。

本発明では、前記筐体内で且つ前記検出手段と対向する位置に表示手段が設けられていることが好ましい。

表示手段には、制御手段から与えられる表示データに基づく画像が表示される。そして、表示手段に表示された画像は、表示領域を介して外部から視認することができるようになっている。よって、操作者は、検出手段を通して見える画像を確認しながら、表示領域に対し押圧操作（入力操作）を行うことが可能となっている。

また、本発明では、前記検出手段は、前記表面パネルを押圧したときにその押圧箇所の座標データを検出する座標検出手段を有しており、前記制御手段が前記座標検出手段から座標データを取得したときに前記励振手段が駆動させられることが好ましい。

上記構成とすると、操作者が表示領域に対して押圧操作を行うと、検出手段の座標検出手段によって、前記押圧操作が行われた押圧箇所の座標データを検出することができる。

さらに、本発明では、前記励振手段の共振周波数が、前記表面パネルの共振周波数に設定されていることが好ましい。

このようにすると、さらに小さな駆動力で大きな振動を発生させることができる。このため、励振手段を小型化することができ、あるいは励振手段の消費電力を少なく抑えることが可能となる。つまり、振動を効率よく発生させることができる。

本発明の入力装置では、入力応答としてタッチパネルに大きな振動を効率良く発生させることができる。

図１は本発明の入力装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の入力装置を表示パネル側からみた平面図、図３は図２の３−３線で切断した場合の拡大断面図、図４は本発明の入力装置の表面パネルの振動の様子を模式的に示した説明図、図５は振動の種類別に励振手段の固定位置までの距離Ｌ１と支持長Ｌとの関係を示す説明図である。

以下において説明する入力装置１０は、例えば銀行の自動現金支払機（ＡＴＭ）や電車の自動発券機、あるいは各種携帯型入力装置などに用いられるタッチパネルをイメージ的に抜き出して示したものである。

図１に示すように、入力装置１０は、検出手段１３、表示手段１４、励振手段１５、駆動手段１６および制御手段１７などを有している。

図２に示すように、入力装置１０は筐体１１を有しており、筐体１１には例えば四角状の開口部１１Ａが形成されている。筐体１１の下面（図示Ｚ２方向の面）側にはタッチパネル型の検出手段１３が設けられており、開口部１１Ａから検出手段１３の一部である表示領域（図示Ｚ１方向の面）１３Ａが露出されている。

検出手段１３は、図３に示すように、主として最上層に設けられた透明なガラスまたはプラスチックなどからなる表面パネル１３ａと、その下層側に設けられた座標検出手段１３ｂとを有している。座標検出手段１３ｂは、例えば抵抗膜方式、電磁誘導方式または静電容量方式などであり、検出手段１３は全体として優れた光透過性を有している。

筐体１１の下面側で、開口部１１Ａの周縁部には、ゴムなどからなる弾性支持部材１２が設けられており、弾性支持部材１２の下部に表面パネル１３ａが固定されている。すなわち、検出手段１３は、弾性支持部材１２を介して、開口部１１Ａに弾性的に支持されている。

そして、検出手段１３の表示領域１３Ａが、筐体１１の開口部１１Ａを介して外部に露出されており、表示領域１３Ａに対応する表面パネル１３ａに対して、指や操作ペン等の操作体によって押圧操作できるようになっている。

表示領域１３Ａの縁部で且つ弾性支持部材１２で支持された部分が支持部１３Ｃ，１３Ｄとされており、その一方の縁部には、筐体１１の下部側の位置において、支持部１３Ｃの外側（図示Ｘ１方向）に突出する自由端部１３Ｂが設けられている。

検出手段１３の表示領域１３Ａの下方にはＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）等からなる表示手段１４が配置されている。制御手段１７から各種の表示データが与えられると、表示手段１４には前記表示データに基づく画像が表示される。そして、表示手段１４に表示された画像は、表示領域１３Ａを介して外部から視認することができるようになっている。よって、操作者は、検出手段１３を通して見える画像を確認しながら、表示領域１３Ａに対し押圧操作（入力操作）を行うことが可能となっている。

検出手段１３の自由端部１３Ｂ側の下面、より好ましくは表面パネル１３ａの下面には、励振手段１５が固定されている。ここで、発生する振動が基本振動である場合、すなわち振動の波長をλ、一方の支持部１３Ｃと他方の支持部１３Ｄとの間の距離を支持長Ｌとしたときに、Ｌ＝λ／２が成立する場合においては、自由端部１３Ｂ側に最も近い節（一方の支持部１３Ｃ側の節）から励振手段１５の固定位置までの距離Ｌ１が、支持長Ｌの半分の長さに相当する距離（Ｌ１≒Ｌ／２）に設定されていることが好ましい。

励振手段１５を覆うケースの内部には、ヨーク部材、マグネットおよび鉄心に巻かれたコイル等（いずれも図示せず）が設けられている。例えば前記ヨーク部材とマグネットとが磁路が形成し、鉄心とコイルとは弾性的に支持されており、前記コイルに電流が流されると、前記磁路を形成する磁界と前記電流とによって磁気駆動力が発生し、前記鉄心と前記コイルとが図示Ｚ１−Ｚ２方向へ振動するような仕組みになっている。

なお、励振手段１５としては、上記のような磁気駆動力を利用したものには限定されず、たとえば、励振手段１５の内部に圧電振動子が設けられ、この圧電振動子によって振動させられるものであってもよい。

制御手段１７はＣＰＵを主体とし、記憶手段、演算手段および各種のインターフェースなどを有している。

次に、本発明の入力装置１０の動作について、図１の回路ブロック図にもとづいて説明する。

制御手段１７は、所定の表示データを出力することにより、表示手段１４に所定の画像を表示させている。また、制御手段１７は、常に検出手段１３の状態の監視を行っている。より具体的には、制御手段１７は、検出手段１３に対し所定の電圧を一定の周期で印加するとともに、表示領域１３Ａに対する押圧操作によって生じる抵抗値変化または静電容量変化などを電圧変化として検出している。操作者が表示領域１３Ａに対する押圧操作を行うと、検出手段１３の座標検出手段１３ｂによって、前記押圧操作が行われた押圧箇所の座標データが検出される。制御手段１７は、この座標データを座標検出手段１３ｂから取得できるようになっている。

制御手段１７は、座標データを取得し、操作者により押圧操作が行われたと判断すると、起動信号Ｓ１を駆動手段１６に向けて出力する。起動信号Ｓ１を受信した駆動手段１６は、検出手段１３（特に、表面パネル１３ａ）が有する固有の共振周波数からなる駆動信号Ｓｄを生成し、駆動信号Ｓｄを励振手段１５に向けて出力する。このとき、励振手段１５が振動を発生させるとともに、この振動は検出手段１３の表面パネル１３ａを振動駆動するため、表面パネル１３ａを介して操作者にクリック感（操作感触）を与える。そして、このときのクリック感が、前記押圧操作に対する応答である。

本発明では、励振手段１５が、検出手段１３の自由端部１３Ｂの裏側で、且つ支持部１３Ｃから所定距離Ｌ１（≒Ｌ／２）だけ離れた位置に配置されている。すなわち、励振手段１５は、図４の点線および矢印で示すような、検出手段１３（特に、表面パネル１３ａ）の振動波形の腹となる部分に近い位置に配置されている。そして、検出手段１３が自由端部１３Ｂに振動を発生させたとしても、自由端部１３Ｂにはこの振動を規制する力が作用しにくいため、自由端部１３Ｂは支持点１３Ｃを振動の節、自由端部１３Ｂ側を振動の腹として効率良く振動することが可能である。そして、このように自由端部１３Ｂが振動すると、自由端部１３Ｂに連続する表示領域１３Ａ側に、支持部１３Ｃ，１３Ｄを両端の節とし、その間を腹とする振動を発生させることができる。

このため、励振手段１５が振動波形の節に近い位置に配置されていた従来の場合と比べて、小さな駆動力で大きな振幅からなら振動を発生させることができる。よって、操作者は押圧操作（入力操作）に対する応答としての振動（クリック感）をはっきりと感じとることが可能となる。

しかも、励振手段１５が有する共振周波数が、駆動手段１３、特に表面パネル１３ａの共振周波数に一致するように設定されているため、駆動信号Ｓｄの周波数を前記共振周波数に合わせて出力することにより、さらに小さな駆動力で大きな振動を発生させることができる。このため、励振手段１５を小型化することができ、あるいは励振手段１５の消費電力を少なく抑えることが可能となる。つまり、振動を効率よく発生させることができる。

上記においては、励振手段１５が、検出手段１３の支持部１３Ｃよりも図示Ｘ１方向の外側に設けられた場合について説明したが、本発明の励振手段１５の配置位置は、前記図示Ｘ１方向の外側には限定されず、支持部１３Ｃよりも図示Ｘ２方向の外側に設けられていてもよい。また、支持部１３Ｃよりも図示Ｘ１方向の外側および図示Ｘ２方向の外側の双方に設けられていてもよい。

なお、上記実施の形態では、振動の種類として基本振動（λ＝２Ｌ）の場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない、例えば図５に示すように、振動が２倍振動（λ＝Ｌ）、すなわち一方の支持部１３Ｃと他方の支持部１３Ｄとの間に形成される振動の腹の数ｎがｎ＝２の場合には、距離Ｌ１が支持長Ｌの１／４の長さに相当する位置（Ｌ１≒Ｌ／４）に設定することが好ましく、また腹の数ｎがｎ＝３に相当する３倍振動（λ＝２Ｌ／３）の場合には、距離Ｌ１が支持長Ｌの１／６の長さに相当する位置（Ｌ１≒Ｌ／６）に設定することが好ましい。すなわち、両支持部１３Ｃ，１３Ｄとの間に形成される振動の腹の数をｎとするｎ倍振動（λ＝２Ｌ／ｎ；ｎは自然数）の場合には、距離Ｌ１が支持長Ｌの１／（２ｎ）の長さに相当する位置（Ｌ１≒Ｌ／（２ｎ））に設定することが好ましく、このような関係を維持することにより、いずれの振動であってもより大きな振幅からなる振動を発生させることが可能となる。

本発明の入力装置の構成を示すブロック図、 本発明の入力装置を表示パネル側からみた平面図、 図２の３−３線で切断した場合の拡大断面図、 本発明の入力装置の表面パネルの振動の様子を模式的に示した説明図、 振動の種類別に励振手段の固定位置までの距離Ｌ１と支持長Ｌとの関係を示す説明図、 従来の表示装置を示す分解斜視図、

符号の説明

１０ 入力装置
１１ 筐体
１１Ａ 開口部
１２ 弾性支持部材
１３ 検出手段（タッチパネル）
１３ａ 表面パネル
１３ｂ 座標検出手段
１３Ａ 表示領域
１３Ｂ 自由端部
１３Ｃ，１３Ｄ 支持部
１４ 表示手段
１５ 励振手段
１６ 駆動手段
１７ 制御手段
Ｓ１ 起動信号
Ｓｄ 駆動信号

Claims (7)

1. 開口部が形成された筐体と、前記開口部から露出される表面パネルを有し且つ前記表面パネルが押圧されたときの押圧操作を検出する検出手段と、前記表面パネルを振動させる励振手段と、前記励振手段を所定の周波数で駆動させる駆動信号を生成する駆動手段と、前記検出手段からの出力に応じて前記駆動手段を起動する起動信号を与える制御手段とを備えた入力装置において、
   前記検出手段は、前記開口部の縁部に設けられた支持部で支持されるとともに、前記支持部の外側に自由端部を有しており、前記励振手段が前記自由端部に設けられていることを特徴とする入力装置。
2. 発生する振動の波長をλ、一方の前記支持部と他方の前記支持部との間の支持長をＬ、前記両支持部間に形成される振動の腹の数を自然数ｎとしたときに、前記励振手段が固定される位置からいずれか近い方の節までの距離Ｌ１が、前記支持長Ｌの１／（２ｎ）の長さに設定されている請求項１記載の入力装置。
3. 前記振動は、前記開口部の両縁部に設けられた一方の前記支持部と他方の前記支持部とを両節とし且つその間を腹とするものであり、前記距離Ｌ１が前記支持長Ｌの半分の長さに設定されている請求項２記載の入力装置。
4. 前記自由端部は、前記表面パネルを一体的に延出させたものである請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
5. 前記筐体内で且つ前記検出手段と対向する位置に表示手段が設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
6. 前記検出手段は、前記表面パネルを押圧したときにその押圧箇所の座標データを検出する座標検出手段を有しており、前記制御手段が前記座標検出手段から座標データを取得したときに前記励振手段が駆動させられる請求項１ないし５のいずれかに記載の入力装置。
7. 前記励振手段の共振周波数が、前記表面パネルの共振周波数に設定されている請求項１ないし６のいずれかに記載の入力装置。