JP2019091198A - 入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】触覚フィードバック性能を改善する。【解決手段】入力装置10は、操作が入力される液晶表示装置(被入力部材)11と、液晶表示装置11が取り付けられるベース部材12と、液晶表示装置11を振動させるアクチュエータ(振動部)13と、液晶表示装置11の振動を検出する振動検出部11Bと、元振動信号を出力してアクチュエータ13を発振させることで振動させた液晶表示装置11の振動波形を振動検出部11Bからの出力信号に基づいて取得し、振動波形の少なくとも一部とは逆位相となる抑制信号を生成することでアクチュエータ13の駆動を制御する制御基板(振動制御部)14と、を備える。【選択図】図4
Description
本発明は、入力装置に関する。
従来、タッチパネルを備える電子機器の一例として下記特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載された電子機器は、タッチパネルと、ユーザのタッチパネルへのタッチを検出する検出部として機能するタッチパネル制御部と、タッチパネルを振動させる振動部と、振動部を駆動するための信号を生成する信号生成部として機能する振動制御部と、を備える。信号生成部が生成した信号は、タッチパネルの慣性振動を抑制するための抑制信号を含む。
上記した特許文献1に記載された電子機器では、まず振動部に駆動信号を供給し、タッチパネルを振動させてから、タッチパネルの慣性振動を抑制するために振動部に抑制信号を供給している。この抑制振動は、位相が先に供給される駆動信号の位相とは180度ずれたものとなっている。しかしながら、タッチパネルの大きさや重量には製品毎に個体差が生じ得るものであり、このような個体差に起因してタッチパネルの振動の仕方には差異が生じるおそれがある。上記した抑制信号には、タッチパネルの個体差が反映されていないため、タッチパネルの慣性駆動を十分に抑制することができず、触覚フィードバック性能が悪化する場合があり、改善の余地があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、触覚フィードバック性能を改善することを目的とする。
本発明の入力装置は、操作が入力される被入力部材と、前記被入力部材が取り付けられるベース部材と、前記被入力部材を振動させる振動部と、前記被入力部材の振動を検出する振動検出部と、元振動信号を出力して前記振動部を発振させることで振動させた前記被入力部材の振動波形を前記振動検出部からの出力信号に基づいて取得し、前記振動波形の少なくとも一部とは逆位相となる抑制信号を生成することで前記振動部の駆動を制御する振動制御部と、を備える。
このようにすれば、振動制御部から元振動信号が出力されると、振動部が発振され、それに伴って被入力部材がベース部材に対して振動させられる。このとき被入力部材の振動が振動検出部によって検出されると、振動検出部から出力信号が出力される。振動制御部は、振動検出部からの出力信号に基づいて被入力部材の振動波形を取得し、その振動波形の少なくとも一部とは逆位相となる抑制信号を生成する。従って、被入力部材の個体差などに起因して元振動信号に基づく被入力部材の振動波形が不定であっても、振動制御部は、その振動波形を取得して生成した抑制信号に基づいて振動部の駆動を制御しているので、被入力部材の残留振動を速やかに収束させることができる。以上により、被入力部材に個体差などが生じていても、優れた触覚フィードバック性能が得られる。
本発明によれば、触覚フィードバック性能を改善することができる。
<実施形態>
本発明の一実施形態を図1から図13によって説明する。本実施形態では、触覚フィードバック機能(触感フィードバック機能)を備えた入力装置10について説明する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、上下方向については、図1を基準とし、且つ各図上側を表側とするとともに各図下側を裏側とする。
本発明の一実施形態を図1から図13によって説明する。本実施形態では、触覚フィードバック機能(触感フィードバック機能)を備えた入力装置10について説明する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、上下方向については、図1を基準とし、且つ各図上側を表側とするとともに各図下側を裏側とする。
入力装置10は、図1に示すように、画像を表示するとともに使用者によるタッチ操作(操作)が入力される液晶表示装置(被入力部材)11と、液晶表示装置11が取り付けられるベース部材12と、を少なくとも備える。このうちの液晶表示装置11は、画像を表示する表示機能に加えて、使用者によるタッチ操作が入力された位置(入力位置)を検出するタッチパネル機能(位置入力機能)を有する。ベース部材12は、液晶表示装置11に対して裏側に所定の間隔を空けて対向状に配されている。
液晶表示装置11は、図1に示すように、表示機能及びタッチパネル機能を発揮する液晶モジュール11Aと、液晶モジュール11Aに取り付けられて液晶モジュール11Aの振動を検出するための振動検出部11Bと、を少なくとも備える。液晶モジュール11Aは、図2に示すように、画像が表示される表示面11DSを有する液晶パネル(表示パネル)11A1と、液晶パネル11A1に対して裏側(操作の入力側とは反対側)に配されて液晶パネル11A1にて表示に利用される光を照射するバックライト装置(図示せず)と、液晶パネル11A1及びバックライト装置を収容する筐体(図示せず)と、を少なくとも備える。液晶パネル11A1は、平面形状が横長の方形をなしており、その表示面11DSが、画像が表示される表示領域(アクティブエリア)AAと、表示領域AAを取り囲む額縁状(枠状)をなす非表示領域(ノンアクティブエリア)NAAと、に区分される。なお、図2では、一点鎖線が表示領域AAの外形を表しており、当該一点鎖線よりも外側の領域が非表示領域NAAとなっている。そして、液晶パネル11A1は、使用者によるタッチ操作がなされた入力位置を検出するためのタッチパネルパターン11TPを内蔵している。タッチパネルパターン11TPは、いわゆる投影型静電容量方式とされており、その検出方式が例えば自己容量方式とされる。タッチパネルパターン11TPは、表示領域AAにマトリクス状に並んで配される複数のタッチ電極(位置検出電極)11TPEを少なくとも備える。従って、液晶パネル11A1における表示領域AAは、入力位置を検出可能なタッチ領域とほぼ一致しており、非表示領域NAAが入力位置を検出不能な非タッチ領域とほぼ一致していることになる。そして、使用者が視認する表示領域AAの画像に基づいて指によってタッチ操作を入力すると、その指とタッチ電極11TPEとの間で静電容量が形成されることになる。これにより、指の近くにあるタッチ電極11TPEにて検出される静電容量には指が近づくのに伴って変化が生じ、指から遠くにあるタッチ電極11TPEとは異なるものとなるので、それに基づいて入力位置を検出することが可能となる。なお、タッチ操作の入力方向は、Z軸方向、つまり表示面11DSの法線方向とほぼ一致している。
振動検出部11Bは、図3に示すように、液晶モジュール11Aが振動したときの加速度を検出する加速度センサからなる。加速度センサは、例えば検出軸が1つのみの1軸タイプとされており、その検出軸が液晶モジュール11Aの振動方向(X軸方向)と一致するよう、液晶モジュール11Aの筐体に取り付けられている。この加速度センサは、加速度の検出範囲が例えば±3g程度であり、感度が例えば330mv/g程度であり、0g出力電圧が例えば1.65V程度である。また、加速度センサとしては、例えば圧電素子を用いた圧電型のものを用いることが可能である。液晶表示装置11は、上記した液晶モジュール11A及び振動検出部11Bに加えて、主制御部11Cを備える。主制御部11Cは、例えばCPUからなり、液晶パネル11A1の駆動を制御することで、所定の画像を表示面11DSに表示させることが可能とされる。従って、主制御部11Cは、タッチパネルパターン11TPによりタッチ操作の入力位置が検出されたら、その入力位置に基づいた画像を液晶パネル11A1の表示面11DSに表示させることができる。
入力装置10は、図1に示すように、液晶表示装置11及びベース部材12に加えて、液晶表示装置11を振動させるためのアクチュエータ(振動部)13と、アクチュエータ13の駆動を制御する駆動回路部14Aなどを備える制御基板(振動制御部)14と、液晶表示装置11及びベース部材12に取り付けられる弾性部材15と、を少なくとも備える。アクチュエータ13は、電磁アクチュエータ(ソレノイドアクチュエータ)とされており、ベース部材12における液晶表示装置11側の面に取り付けられる固定部と、板ばね部材16を介して液晶表示装置11におけるベース部材12側の面に取り付けられて固定部に対してX軸方向(振動方向)について相対変位可能とされる可動部(固定部共々図示を省略する)と、を有する。固定部は、固定磁極及びその周りに巻装されたコイルを少なくとも有しているのに対し、可動部は、固定磁極に対して相対変位可能な可動磁極を少なくとも有している。アクチュエータ13は、コイルの通電に伴って固定磁極に生じた磁界によって可動磁極が吸着されることで、固定部に対して可動部をX軸方向(液晶パネル11A1の表示面11DSに並行する方向)に沿って接近するよう移動させることが可能とされ、それにより可動部が取り付けられた液晶表示装置11はX軸方向に沿って振動させられる。液晶表示装置11の振動方向は、タッチ操作の入力方向(Z軸方向)と直交(交差)する関係となっている。板ばね部材16は、X軸方向に沿って延在し、その一端側が上記した可動部に、他端側が液晶モジュール11Aの筐体に固定されたブロック状のブラケット11A2に、それぞれ固定されている。従って、板ばね部材16は、アクチュエータ13の発振に伴って可動部に固定された一端側を支点として他端側がX軸方向に沿って相対変位されることで、液晶モジュール11Aがタッチ操作の入力に伴ってX軸方向に変位することが可能とされる。
弾性部材15は、図1に示すように、Z軸方向に沿って延在する板ばねであり、その一端側が液晶モジュール11Aの筐体に、他端側がベース部材12の端部に、それぞれ固定されている。弾性部材15は、Z軸方向と直交するX軸方向、つまりアクチュエータ13の振動方向について弾性変形可能とされる。従って、アクチュエータ13の発振に伴って液晶表示装置11がX軸方向に沿って振動されると、弾性部材15がX軸方向について弾性変形されることで、ベース部材12に対する液晶表示装置11のX軸方向についての相対変位が許容されるようになっている。
制御基板14は、図1に示すように、ベース部材12における液晶表示装置11側の面に取り付けられている。制御基板14は、図3に示すように、駆動回路部14Aに加えて、フィードバック回路部14Bを備える。制御基板14には、駆動回路部14A及びフィードバック回路部14Bを構成する各種回路素子や配線などが実装・配索されている。駆動回路部14Aは、主制御部11Cによって駆動が制御されている。すなわち、駆動回路部14Aは、入力位置の検出に伴って主制御部11Cから出力される加振信号に基づいて元振動信号を生成し、その元振動信号をアクチュエータ13に出力することで、アクチュエータ13を発振させることができる。フィードバック回路部14Bは、振動検出部11Bからの出力信号に基づいてフィードバック信号を生成し、そのフィードバック信号を駆動回路部14Aに出力する。そして、駆動回路部14Aは、フィードバック回路部14Bから入力されたフィードバック信号に基づいてアクチュエータ13の残留振動を抑制するための抑制信号を生成し、アクチュエータ13に出力する。
具体的には、駆動回路部14Aは、図4に示すように、元振動信号を生成する元振動信号生成部14A1と、フィードバック信号に基づいて抑制信号を生成する抑制信号生成部14A2と、元振動信号生成部14A1から出力された元振動信号や抑制信号生成部14A2から出力された抑制信号を増幅する増幅器14A3と、を備える。元振動信号生成部14A1は、主制御部11Cから出力される加振信号に基づいて元振動信号として図6に示される1/2正弦波或いは矩形波等のパルスを生成する。図6は、元振動信号の波形を表すグラフであり、縦軸が電圧(単位は「V」)とされ、横軸が時間(単位は「ms」)とされる。この元振動信号は、正極性の信号であり、ピーク電圧値が約10V程度とされる。この元振動信号によりアクチュエータ13は、固定部に対して可動部がX軸方向に沿って片側のみに移動させられる形で発振する。
このように発振するアクチュエータ13により液晶表示装置11は、図7に示すように、X軸方向に沿って左右に繰り返し慣性振動させられる。図7は、抑制信号を含まない元振動信号のみに基づく液晶表示装置11の振動波形を表すグラフであり、左側の縦軸が電圧(単位は「V」)とされ、右側の縦軸が加速度(単位は「g」)とされ、横軸が時間(単位は「ms」)とされる。図7に示される液晶表示装置11の振動波形は、液晶モジュール11Aに取り付けられた振動検出部11Bからの出力信号に含まれる。図7における左側の縦軸は、振動検出部11Bからの出力信号に係る電圧を表しており、右側の縦軸は、上記出力信号に係る電圧を換算して得られる加速度を表している。具体的には、電圧1.65Vを加速度0gに換算している。図7によれば、元振動信号によって液晶表示装置11は、X軸方向について左右に最大で3gの加速度でもって振動していることになる。図7に示される液晶表示装置11の振動波形では、アクチュエータ13の発振直後の振動が最大の振幅となっており、この最大の振幅が使用者の指に伝達されることで、使用者には、ラテラルフォースフィールド現象により表示面11DSにて仮想的なボタンをZ軸方向に押下したような触覚が得られるようになっている。そして、図7に示される液晶表示装置11の振動波形では、時間の経過に伴って振幅が漸減しており、液晶表示装置11は、約100msまたはそれ以上にわたって繰り返し慣性振動することになり、最大振幅以降(具体的には約10ms以降)の振動が不要な残留振動である、と言える。この残留振動は、使用者には単なる横揺れとして知覚されるため、触覚フィードバック性能を悪化させる要因となる。
次に、抑制信号生成部14A2の説明に先立ってフィードバック回路部14Bに関して説明する。フィードバック回路部14Bは、図5に示すように、振動検出部11Bからの出力信号をアース電位にクランプするアース電位クランプ回路部14B1と、振動検出部11Bからの出力信号に基づく振動波形に含まれる正負いずれかの波形を選択的に抽出する半波整流回路部14B2と、半波整流回路部14B2から出力された信号を増幅してフィードバック信号を生成するゲイン調整回路部14B3と、を有する。アース電位クランプ回路部14B1は、図7に示される振動波形を、その中心軸がアース電位(0V)となるようクランプしており、回路素子としてコンデンサ及びダイオードを備える。アース電位クランプ回路部14B1によりクランプされた振動波形は、図8に示される通りである。図8のグラフは、縦軸が電圧(単位は「V」)とされ、横軸が時間(単位は「ms」)とされる。半波整流回路部14B2は、入力信号を正負反転せずに出力する非反転型の半波整流回路からなり、回路素子としてオペアンプ及びダイオードを備える。具体的には、半波整流回路部14B2は、図7に示される振動波形に含まれる正極側の波形と負極側の波形とのうちの負極側の波形を選択的に抽出することができる。ゲイン調整回路部14B3は、入力信号を正負反転せずに出力する非反転型の増幅回路からなり、回路素子としてオペアンプ及び抵抗(可変抵抗を含む)を備える。ゲイン調整回路部14B3は、半波整流回路部14B2から出力された信号の利得を調整して抑制信号生成部14A2にフィードバック信号を出力する。半波整流回路部14B2及びゲイン調整回路部14B3を経て得られたフィードバック信号の波形は、図9に示される通りである。このフィードバック信号の波形は、図8に示される振動波形のうちの負極側の波形を抽出したものとなっている。図9のグラフは、縦軸が電圧(単位は「V」)とされ、横軸が時間(単位は「ms」)とされる。
改めて抑制信号生成部14A2について説明する。抑制信号生成部14A2は、図4に示すように、上記したフィードバック回路部14Bから出力されたフィードバック信号に基づいて抑制信号を生成する。抑制信号生成部14A2にて生成される抑制信号は、元振動信号の入力に伴うアクチュエータ13の発振により振動した液晶表示装置11の振動波形(図7を参照)の一部とは逆位相となっている。具体的には、抑制信号生成部14A2は、フィードバック信号の極性を反転させることで抑制信号を生成しており、その抑制信号の波形は図10に示される通りである。図10のグラフは、縦軸が電圧(単位は「V」)とされ、横軸が時間(単位は「ms」)とされる。この抑制信号は、正極性の信号、つまり直流信号となっているので、アクチュエータ13を直流駆動することができる。しかも、抑制信号は、元振動信号と同じ極性の直流信号となっているので、アクチュエータ13の駆動が容易になる。抑制信号生成部14A2から出力された抑制信号が増幅器14A3を経てアクチュエータ13に供給されることで、アクチュエータ13が発振される。抑制信号に基づくアクチュエータ13の振動方向は、元振動信号の入力に伴うアクチュエータ13の発振により振動した液晶表示装置11の振動方向とは逆方向となるので、抑制信号に基づくアクチュエータ13の振動によって液晶表示装置11の振動が相殺され、もって液晶表示装置11の残留振動が速やかに収束されるようになっている。具体的には、振動検出部11Bによりリアルタイムで液晶表示装置11の振動状態を検出し、制御基板14は、取得した振動波形に負極側の波形が現れたタイミングで抑制信号を生成・出力してアクチュエータ13の駆動を制御することで、液晶表示装置11の残留振動を随時に繰り返し収束させることができる。従って、液晶表示装置11を構成する液晶モジュール11Aの重量・大きさなどに個体差があった場合や弾性部材15の弾性定数・厚さ・大きさなどに個体差があった場合に、元振動信号に基づく液晶表示装置11の振動波形が不定となっていても、制御基板14は、その振動波形を随時に取得して生成した抑制信号に基づいてアクチュエータ13の駆動を制御しているので、個体差に拘わらず液晶表示装置11の残留振動を速やかに収束させることができる。以上により、液晶表示装置11や弾性部材15に個体差などが生じていても、残留振動を速やかに収束させて優れた触覚フィードバック性能が得られる。
続いて、抑制信号による残留振動の低減効果を検証するため、駆動回路部14Aの構成を以下のように変更して検証実験を行った。この検証実験に係る駆動回路部14A−1は、図11に示すように、本段落以前に説明した駆動回路部14Aと同様の元振動信号生成部14A1及び増幅器14A3を有するものの、抑制信号生成部14A2に代えて加算器14A4を有している。加算器14A4は、フィードバック回路部14Bから出力されるフィードバック信号に基づいて抑制信号を生成し、その抑制信号と元振動信号とを加算して増幅器14A3に出力するものである。加算器14A4にて生成される抑制信号は、抑制信号生成部14A2にて生成される抑制信号とほぼ同じものである。加算器14A4の出力信号(加算信号)は、図12に示される通りである。図12のグラフは、縦軸が電圧(単位は「V」)とされ、横軸が時間(単位は「ms」)とされる。加算器14A4から出力された加算信号によりアクチュエータ13が発振されるのに伴う液晶表示装置11の振動波形は、図13に示される通りである。この液晶表示装置11の振動波形は、振動検出部11Bからの出力信号に含まれる。図13は、加算信号(元振動信号及び抑制信号)に基づく液晶表示装置11の振動波形を表すグラフであり、右側の縦軸が電圧(単位は「V」)とされ、左側の縦軸が加速度(単位は「g」)とされ、横軸が時間(単位は「ms」)とされる。加算信号に基づく液晶表示装置11の振動波形は、図13に示すように、アクチュエータ13の発振直後の最大振幅については、元振動信号に基づく液晶表示装置11の振動波形(図7を参照)と比べて僅かに小さくなり、その後(10ms以降)の残留振動に係る振幅については、元振動信号に基づく液晶表示装置11の振動波形と比べて遙かに小さくなっており、特に30ms以降は殆ど残留振動が解消されていることが分かる。このように、元振動信号の入力に伴うアクチュエータ13の発振により振動した液晶表示装置11の振動波形の一部とは逆位相となる抑制信号に基づいてアクチュエータ13を駆動することで、液晶表示装置11の残留振動を速やかに収束させることができ、もって優れた触覚フィードバック性能を得ることができる。
以上説明したように本実施形態の入力装置10は、操作が入力される液晶表示装置(被入力部材)11と、液晶表示装置11が取り付けられるベース部材12と、液晶表示装置11を振動させるアクチュエータ(振動部)13と、液晶表示装置11の振動を検出する振動検出部11Bと、元振動信号を出力してアクチュエータ13を発振させることで振動させた液晶表示装置11の振動波形を振動検出部11Bからの出力信号に基づいて取得し、振動波形の少なくとも一部とは逆位相となる抑制信号を生成することでアクチュエータ13の駆動を制御する制御基板(振動制御部)14と、を備える。
このようにすれば、制御基板14から元振動信号が出力されると、アクチュエータ13が発振され、それに伴って液晶表示装置11がベース部材12に対して振動させられる。このとき液晶表示装置11の振動が振動検出部11Bによって検出されると、振動検出部11Bから出力信号が出力される。制御基板14は、振動検出部11Bからの出力信号に基づいて液晶表示装置11の振動波形を取得し、その振動波形の少なくとも一部とは逆位相となる抑制信号を生成する。従って、液晶表示装置11の個体差などに起因して元振動信号に基づく液晶表示装置11の振動波形が不定であっても、制御基板14は、その振動波形を取得して生成した抑制信号に基づいてアクチュエータ13の駆動を制御しているので、液晶表示装置11の残留振動を速やかに収束させることができる。以上により、液晶表示装置11に個体差などが生じていても、優れた触覚フィードバック性能が得られる。
また、制御基板14は、振動検出部11Bからの出力信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック回路部14Bと、フィードバック回路部14Bから出力されたフィードバック信号に基づいて抑制信号を生成してアクチュエータ13に出力する駆動回路部14Aと、を有する。このようにすれば、振動検出部11Bからの出力信号が入力されたフィードバック回路部14Bは、フィードバック信号を生成し、駆動回路部14Aに出力する。フィードバック回路部14Bからフィードバック信号が入力された駆動回路部14Aは、抑制信号を生成してアクチュエータ13に出力することで、アクチュエータ13の駆動がフィードバック制御される。
また、駆動回路部14Aは、元振動信号を生成する元振動信号生成部14A1と、フィードバック回路部14Bから出力されたフィードバック信号に基づいて抑制信号を生成する抑制信号生成部14A2と、を有する。このようにすれば、元振動信号生成部14A1にて生成された元振動信号が駆動部に入力されることで、駆動部が発振する。抑制信号生成部14A2にてフィードバック回路部14Bから出力されたフィードバック信号に基づいて生成された抑制信号が駆動部に入力されることで、アクチュエータ13の駆動がフィードバック制御される。
また、フィードバック回路部14Bは、振動波形に含まれる正負いずれかの波形を選択的に抽出する半波整流回路部14B2と、半波整流回路部14B2から出力された信号を増幅してフィードバック信号を生成するゲイン調整回路部14B3と、を有する。このようにすれば、半波整流回路部14B2にて、振動波形に含まれる正負いずれかの波形が選択的に抽出されると、ゲイン調整回路部14B3は、半波整流回路部14B2からの出力信号を増幅することでフィードバック信号を生成する。このとき生成されるフィードバック信号は、正負いずれかの極性の信号、つまり直流信号となるので、アクチュエータ13を直流駆動することができる。
また、駆動回路部14Aは、正負いずれかの極性となる元振動信号を出力するとともに、フィードバック回路部14Bから出力されたフィードバック信号に基づいて元振動信号と同じ極性となる抑制信号を生成する。このようにすれば、元振動信号及び抑制信号が共に同じ極性の直流信号となるので、アクチュエータ13の駆動が容易になる。
また、振動検出部11Bは、加速度センサからなる。このようにすれば、振動する液晶表示装置11の加速度を加速度センサにより検出することができる。入力体にフィードバックされる触覚は、加速度により評価されるものであることから、液晶表示装置11の振動を検出する振動検出部11Bを加速度センサとすることで、アクチュエータ13の駆動をより高精度に制御することができ、もって液晶表示装置11の残留振動をより速やかに収束させることができる。
また、液晶表示装置11は、画像を表示する表示面11DSを有する液晶パネル(表示パネル)11A1と、表示面11DSにおける操作の入力位置を検出するタッチパネルパターン11TPと、入力位置に基づいた画像を表示面11DSに表示させるよう液晶パネル11A1を制御するとともに入力位置の検出に伴って元振動信号を出力するよう制御基板14を制御する主制御部11Cと、を備える。このようにすれば、液晶パネル11A1の表示面11DSに表示された画像に基づいて操作が入力されると、その入力位置をタッチパネルパターン11TPによって検出することができる。主制御部11Cは、タッチパネルパターン11TPにより検出された入力位置に基づいた画像を表示面11DSに表示させるよう液晶パネル11A1を制御する。主制御部11Cは、タッチパネルパターン11TPによる入力位置の検出に伴って元振動信号を出力するよう駆動制御部を制御する。このように、入力体による操作の入力に伴って画像の表示と、駆動部の駆動による触覚フィードバックと、を連動して行うことができる。
また、液晶表示装置11とベース部材12とに取り付けられて少なくともアクチュエータ13の振動方向に弾性変形可能な弾性部材15を備える。このようにすれば、アクチュエータ13の発振時には、液晶表示装置11とベース部材12とに取り付けられる弾性部材15がアクチュエータ13の振動方向について弾性変形されることで、ベース部材12に対する液晶表示装置11の振動方向についての相対変位が許容される。この弾性部材15は、弾性定数などの特性に個体差が生じ得るものとされ、その個体差が液晶表示装置11の振動波形に影響する可能性がある。その点、制御基板14は、液晶表示装置11の振動波形を取得して生成した抑制信号に基づいてアクチュエータ13の駆動を制御しているので、弾性部材15の特性に個体差が生じていても、液晶表示装置11の残留振動を速やかに収束させることができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した実施形態では、フィードバック回路部に備わる半波整流回路及びゲイン調整回路が共に非反転型とされる場合を示したが、半波整流回路及びゲイン調整回路が共に反転型であっても構わない。
(2)上記した実施形態では、フィードバック回路部が半波整流回路及びゲイン調整回路を備える回路構成を示したが、回路設計の工夫により1つの回路によって半波整流機能と利得調整機能とを発揮させることも可能である。
(3)上記した実施形態では、元振動信号生成部にて生成される元振動信号が正極性の信号とされる場合を示したが、元振動信号生成部が元振動信号として負極性の信号を生成する場合でも構わない。その場合は、フィードバック回路部(半波整流回路)にて液晶表示装置の振動波形のうちの正極側(元振動信号とは逆の極性)の波形を選択的に抽出するようにすればよい。
(4)上記した実施形態では、駆動回路部(抑制信号生成部)がフィードバック信号を正負反転させた抑制信号を生成する場合を示したが、駆動回路部がフィードバック信号を正負反転しない抑制信号を生成しても構わない。その場合は、フィードバック回路部(半波整流回路)にて液晶表示装置の振動波形のうちの正極側(元振動信号と同じ極性)の波形を選択的に抽出するようにすればよい。
(5)上記した実施形態では、アクチュエータがX軸方向について片側にのみ変位する形で発振する場合を示したが、アクチュエータがX軸方向について両側に繰り返し変位する形で発振する構成であっても構わない。その場合は、フィードバック回路部にて液晶表示装置の振動波形における正極側及び負極側の波形をいずれも抽出してフィードバック信号を生成し、駆動回路部にてフィードバック信号に基づいて液晶表示装置の振動波形と逆位相となる抑制信号を生成すればよい。この抑制信号は、交流信号となる。なお、元振動信号も交流信号となる。
(6)上記した実施形態では、アクチュエータの振動方向が液晶パネルの表示面に並行する場合を示したが、アクチュエータの振動方向が液晶パネルの表示面の法線方向(タッチ操作の入力方向)に並行するようにしても構わない。
(7)上記した実施形態では、振動検出部が圧電型の加速度センサとされる場合を示したが、振動検出部として用いる加速度センサは、圧電型以外にもサーボ型、ひずみゲージ式、半導体式、静電容量型などであっても構わない。また、加速度センサは、検出軸が1軸タイプのもの以外にも、2軸タイプや3軸タイプであっても構わない。
(8)上記した実施形態では、振動検出部として加速度センサを用いた場合を示したが、振動検出部として例えば変位センサを用いることも可能である。変位センサは、液晶表示装置の振動に伴う変位量を検出するものである。
(9)上記した実施形態では、弾性部材が板ばねとされる場合を示したが、板ばね以外の弾性部材を用いることも可能である。
(10)上記した実施形態では、アクチュエータが電磁アクチュエータとされる場合を示したが、アクチュエータがピエゾアクチュエータやリニアアクチュエータなどの慣性駆動アクチュエータであっても構わない。その場合、慣性駆動アクチュエータはベース部材側には配されず、専ら液晶表示装置側に配される。また、アクチュエータの具体的な種類は上記した電磁アクチュエータや慣性駆動アクチュエータ以外にも適宜に変更可能である。
(11)上記した実施形態では、タッチパネルパターンが液晶パネルに内蔵されるインセルタイプを示したが、液晶パネルの表側にタッチパネルパターンを備えるタッチパネルを設置するアウトセルタイプであっても構わない。
(12)上記した実施形態では、タッチパネルパターンが自己容量方式とされる場合を例示したが、タッチパネルパターンが相互容量方式であっても構わない。また、タッチパネルパターンを構成するタッチ電極の平面形状は、方形以外にも、菱形、円形、五角形以上の多角形などに適宜に変更可能である。
(13)上記した実施形態では、タッチパネルパターンを備えた液晶表示装置を用いた場合を例示したが、タッチパネルパターンを備えない液晶表示装置を用いた場合であっても構わない。
(14)上記した実施形態では、入力装置(液晶表示装置やベース部材)の平面形状が横長の方形とされる場合を示したが、入力装置の平面形状が縦長の方形、正方形、長円形状、楕円形状、円形、台形、部分的に曲面を持つ形状などであっても構わない。
(15)上記した実施形態では、液晶パネルを備えた液晶表示装置を用いた場合を例示したが、他の種類の表示パネル(PDP(プラズマディスプレイパネル)、有機ELパネル、EPD(電気泳動ディスプレイパネル)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)表示パネルなど)を備えた表示装置を用いることも可能である。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した実施形態では、フィードバック回路部に備わる半波整流回路及びゲイン調整回路が共に非反転型とされる場合を示したが、半波整流回路及びゲイン調整回路が共に反転型であっても構わない。
(2)上記した実施形態では、フィードバック回路部が半波整流回路及びゲイン調整回路を備える回路構成を示したが、回路設計の工夫により1つの回路によって半波整流機能と利得調整機能とを発揮させることも可能である。
(3)上記した実施形態では、元振動信号生成部にて生成される元振動信号が正極性の信号とされる場合を示したが、元振動信号生成部が元振動信号として負極性の信号を生成する場合でも構わない。その場合は、フィードバック回路部(半波整流回路)にて液晶表示装置の振動波形のうちの正極側(元振動信号とは逆の極性)の波形を選択的に抽出するようにすればよい。
(4)上記した実施形態では、駆動回路部(抑制信号生成部)がフィードバック信号を正負反転させた抑制信号を生成する場合を示したが、駆動回路部がフィードバック信号を正負反転しない抑制信号を生成しても構わない。その場合は、フィードバック回路部(半波整流回路)にて液晶表示装置の振動波形のうちの正極側(元振動信号と同じ極性)の波形を選択的に抽出するようにすればよい。
(5)上記した実施形態では、アクチュエータがX軸方向について片側にのみ変位する形で発振する場合を示したが、アクチュエータがX軸方向について両側に繰り返し変位する形で発振する構成であっても構わない。その場合は、フィードバック回路部にて液晶表示装置の振動波形における正極側及び負極側の波形をいずれも抽出してフィードバック信号を生成し、駆動回路部にてフィードバック信号に基づいて液晶表示装置の振動波形と逆位相となる抑制信号を生成すればよい。この抑制信号は、交流信号となる。なお、元振動信号も交流信号となる。
(6)上記した実施形態では、アクチュエータの振動方向が液晶パネルの表示面に並行する場合を示したが、アクチュエータの振動方向が液晶パネルの表示面の法線方向(タッチ操作の入力方向)に並行するようにしても構わない。
(7)上記した実施形態では、振動検出部が圧電型の加速度センサとされる場合を示したが、振動検出部として用いる加速度センサは、圧電型以外にもサーボ型、ひずみゲージ式、半導体式、静電容量型などであっても構わない。また、加速度センサは、検出軸が1軸タイプのもの以外にも、2軸タイプや3軸タイプであっても構わない。
(8)上記した実施形態では、振動検出部として加速度センサを用いた場合を示したが、振動検出部として例えば変位センサを用いることも可能である。変位センサは、液晶表示装置の振動に伴う変位量を検出するものである。
(9)上記した実施形態では、弾性部材が板ばねとされる場合を示したが、板ばね以外の弾性部材を用いることも可能である。
(10)上記した実施形態では、アクチュエータが電磁アクチュエータとされる場合を示したが、アクチュエータがピエゾアクチュエータやリニアアクチュエータなどの慣性駆動アクチュエータであっても構わない。その場合、慣性駆動アクチュエータはベース部材側には配されず、専ら液晶表示装置側に配される。また、アクチュエータの具体的な種類は上記した電磁アクチュエータや慣性駆動アクチュエータ以外にも適宜に変更可能である。
(11)上記した実施形態では、タッチパネルパターンが液晶パネルに内蔵されるインセルタイプを示したが、液晶パネルの表側にタッチパネルパターンを備えるタッチパネルを設置するアウトセルタイプであっても構わない。
(12)上記した実施形態では、タッチパネルパターンが自己容量方式とされる場合を例示したが、タッチパネルパターンが相互容量方式であっても構わない。また、タッチパネルパターンを構成するタッチ電極の平面形状は、方形以外にも、菱形、円形、五角形以上の多角形などに適宜に変更可能である。
(13)上記した実施形態では、タッチパネルパターンを備えた液晶表示装置を用いた場合を例示したが、タッチパネルパターンを備えない液晶表示装置を用いた場合であっても構わない。
(14)上記した実施形態では、入力装置(液晶表示装置やベース部材)の平面形状が横長の方形とされる場合を示したが、入力装置の平面形状が縦長の方形、正方形、長円形状、楕円形状、円形、台形、部分的に曲面を持つ形状などであっても構わない。
(15)上記した実施形態では、液晶パネルを備えた液晶表示装置を用いた場合を例示したが、他の種類の表示パネル(PDP(プラズマディスプレイパネル)、有機ELパネル、EPD(電気泳動ディスプレイパネル)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)表示パネルなど)を備えた表示装置を用いることも可能である。
10…入力装置、11…液晶表示装置(被入力部材)、11A1…液晶パネル(表示パネル)、11B…振動検出部、11C…主制御部、11DS…表示面、11TP…タッチパネルパターン、12…ベース部材、13…アクチュエータ(振動部)、14…制御基板(振動制御部)、14A…駆動回路部、14A1…元振動信号生成部、14A2…抑制信号生成部、14B…フィードバック回路部、14B2…半波整流回路部、14B3…ゲイン調整回路部、15…弾性部材
Claims (8)
- 操作が入力される被入力部材と、
前記被入力部材が取り付けられるベース部材と、
前記被入力部材を振動させる振動部と、
前記被入力部材の振動を検出する振動検出部と、
元振動信号を出力して前記振動部を発振させることで振動させた前記被入力部材の振動波形を前記振動検出部からの出力信号に基づいて取得し、前記振動波形の少なくとも一部とは逆位相となる抑制信号を生成することで前記振動部の駆動を制御する振動制御部と、を備える入力装置。 - 前記振動制御部は、前記振動検出部からの出力信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック回路部と、前記フィードバック回路部から出力された前記フィードバック信号に基づいて前記抑制信号を生成して前記振動部に出力する駆動回路部と、を有する請求項1記載の入力装置。
- 前記駆動回路部は、前記元振動信号を生成する元振動信号生成部と、前記フィードバック回路部から出力された前記フィードバック信号に基づいて前記抑制信号を生成する抑制信号生成部と、を有する請求項2記載の入力装置。
- 前記フィードバック回路部は、前記振動波形に含まれる正負いずれかの波形を選択的に抽出する半波整流回路部と、前記半波整流回路部から出力された信号を増幅して前記フィードバック信号を生成するゲイン調整回路部と、を有する請求項2または請求項3記載の入力装置。
- 前記駆動回路部は、正負いずれかの極性となる前記元振動信号を出力するとともに、前記フィードバック回路部から出力された前記フィードバック信号に基づいて前記元振動信号と同じ極性となる前記抑制信号を生成する請求項4記載の入力装置。
- 前記振動検出部は、加速度センサからなる請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の入力装置。
- 前記被入力部材は、画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面における前記操作の入力位置を検出するタッチパネルパターンと、前記入力位置に基づいた画像を前記表示面に表示させるよう前記表示パネルを制御するとともに前記入力位置の検出に伴って前記元振動信号を出力するよう前記振動制御部を制御する主制御部と、を備える請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の入力装置。
- 前記被入力部材と前記ベース部材とに取り付けられて少なくとも前記振動部の振動方向に弾性変形可能な弾性部材を備える請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の入力装置。
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