JP2004192413A - 入力装置、携帯型情報処理装置、リモートコントロール装置、および入力装置における圧電アクチュエータ駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】操作感覚が自然で高性能な力覚帰還機能を備えながら、入力操作時の誤動作の発生が防止された入力装置を提供する。
【解決手段】アクチュエータ制御部８の制御により、押圧操作が開始されると、タッチパネル部２は押圧方向に急激に変位する。また、アクチュエータ制御部８は、押圧終了判定部１０２からの信号に基づいて押圧操作の終了タイミングを判断し、タッチパネル部２を押圧方向と逆の方向へ急激に変位させる。タイマ１０１は、押圧操作の開始時から補正期間を計時する。この補正期間は、力覚帰還時のタッチパネル部２の変位量が大きいほど、長く設定される。押圧終了判定部１０２は、補正期間の計時中に押圧操作の終了タイミングを検出したときは、このタイミングを補正期間の終了時まで遅延させて、アクチュエータ制御部８に出力する。座標出力部１０３は、補正期間中は、その開始時点での出力座標値を保持する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パネル面に対する押圧操作により入力が行われると、その押圧位置を座標値として出力するとともに、圧電アクチュエータの駆動によりこのパネル面が変位して利用者に力覚を帰還させる入力装置、この入力装置を具備する携帯型情報処理装置およびリモートコントロール装置、この入力装置における圧電アクチュエータ駆動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金融機関等の自動現金取り扱い機や鉄道の自動券売機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の情報処理装置等に、タッチパネルと言われる入力装置が広く使用されている。タッチパネルは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のディスプレーの表面に設けられ、ディスプレー上に表示されたアイコン等とパネル上の座標系とを対応付け、パネル上に指やペン等の指示具が触れた位置を検出することで、利用者に対するＧＵＩ（Graphical User Interface）機能を実現するものである。
【０００３】
従来のタッチパネルでは、利用者の操作入力が行われると、例えば押されたアイコンの表示を変化させる、あるいは操作音を発生させること等により、入力操作が受け付けられたことを利用者に知らせていた。これに対して、最近では、アイコン等が押されたタイミングでパネル自体の高さを変化させ、指や指示具に対して力覚を帰還させることで、あたかもスイッチボタンを押したような感触（クリック感）を与えて利用者の操作感を向上させることが考えられている。
【０００４】
例えば、透明電極が成膜された複数の電極シートを、電極面を対向させて一定の間隔を空けて配置した構造を有する抵抗膜式タッチパネルを用い、電極シートを３枚以上使用した多層構造とした上に、このタッチパネルを固定する筐体とディスプレー側を固定する筐体との間に、ボビンコイル等のアクチュエータを配設して、タッチパネルに力覚を帰還させるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、このような力覚帰還機能の実現に適したアクチュエータとして、圧電素子を使用したものが考えられている。例えば、圧電素子の１つとして圧電バイモルフ素子を使用した圧電アクチュエータは、複数の薄板状の圧電材を電極板を挟んで貼り合わせた構造となっており、両面から電圧を印加すると全体が湾曲する性質を有する。従って、例えば、圧電アクチュエータの一方の面の中央部付近にスペーサを配設し、その裏面の長手方向の両端部にもスペーサを配設して、この圧電アクチュエータをタッチパネル側とディスプレー側の各筐体の間にスペーサを介して挟み込むことで、タッチパネルのパネル面を上下させることができる。
【０００６】
さらに、力覚の帰還とともに操作入力位置の検出も圧電素子を用いて行う情報表示装置もあった。この情報表示装置では、例えば、液晶表示パネル上に操作パネルが配置され、この操作パネルが圧電素子によって支持されている。そして、操作パネルの操作面への押圧に応じて圧電素子に発生する電圧を基に、操作力と操作位置とを検知する。また、所定の閾値より大きい操作力が検知されたとき、圧電素子に高周波を与えて、操作面を振動させる（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
ところで、このような力覚帰還機能を用いて、利用者に良好なクリック感を与えるためには、指による押圧時のタッチパネルの変位量を大きくし、その変位速度を高める必要がある。圧電アクチュエータを用いた場合、特にタッチパネルの変位速度を高速にすることができる。しかし、タッチパネルの変位量や変位速度が大きくなるに従って、変位の間にタッチパネルから一時的に指が離れ、複数回の押圧が誤って検出されることが多くなる。
【０００８】
図１１は、タッチパネルを押圧したときに発生する誤動作について説明するための図である。
タッチパネルの変位により力覚を帰還させる方法としては、例えば、タッチパネルを押圧したときに、その押圧方向にタッチパネルを変位させる方法と、押圧方向と逆方向にタッチパネルを変位させて指に反発力を与える方法とがある。例えば、押圧方向にタッチパネルを変位させる場合には、図１１（Ａ）に示すように、タッチパネル３０１の変位速度が高くなると、この変位に指３０２が追随できなくなる。すなわち、タッチパネル３０１の変位速度Ｖａより指３０２の変位速度Ｖｂが小さくなって、このときに指３０２がタッチパネル３０１から一時的に離反する。
【０００９】
指３０２がタッチパネルから離反すると、タッチパネル３０１は元の方向に変位する。これにより、指３０２がタッチパネル３０１に再び接触して押圧操作が検出されることで、タッチパネル３０１は再び押圧方向に変位する。このとき、さらに指３０２がタッチパネル３０１から再び離反してしまうことで、タッチパネル３０１への接触・離反が短時間に繰り返される。これにより、短時間に複数回の押圧操作が検出されてしまい、タッチパネル３０１が短い周期で変位を繰り返すチャタリングと呼ばれる現象が発生する。この現象の発生により、利用者の操作感覚が著しく損なわれる。さらに、複数回の接触のたびにその接触位置が異なる場合もあることから、出力された座標値を基に各種の処理を行う装置において誤動作が生じることもある。
【００１０】
一方、指３０２の押圧方向と逆方向にタッチパネル３０１を変位させる場合には、タッチパネル３０１の変位量や変位速度が大きくなると、指３０２に対する反発力が大きくなる。従って、図１１（Ｂ）に示すように、タッチパネル３０１による反発力によって指３０２がはじかれて離反し、再び接触するようになり、同様に複数回の押圧操作が誤って検出され、チャタリングが発生してしまう。
【００１１】
このように、利用者に対してより明確に力覚を帰還させようとすると、チャタリング等の誤動作が発生して、利用者に対してストレスを与え、操作感覚が損なわれてしまうことが問題となっていた。
【００１２】
指や指示具の離反による誤動作を防止した従来の押圧感発生装置として、以下のようなものがあった。この押圧感発生装置では、タッチパネルの一端縁部の下部に圧電気振動子からなる可動子を設け、タッチパネルが押圧されると、商用交流電源を基にした例えば１周期分のサイン波形の電圧を可動子に印加することにより、タッチパネルを移動させてクリック感を発生させている。さらに、タッチパネルに対する押圧を検出する入力面検出回路の出力段に信号ゲート回路を設け、タッチパネルに対する押圧を検出してから一定の再押圧禁止期間中に入力面検出回路から出力された検出信号をキャンセルすることにより、不安定な押圧動作によって可動子が駆動しないようにしている（例えば、特許文献３参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−２５９０５９号公報（段落番号〔００３７〕〜〔００４２〕、第６図）
【特許文献２】
特開平１１−２１２７２５号公報（段落番号〔０１２６〕〜〔０１２８〕、第３図）
【特許文献３】
特開２００１−３５０５９２号公報（段落番号〔０００８〕〜〔００１５〕、第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、押圧操作時のタッチパネルの変位量を大きくした場合には、指や指示具が一時的にタッチパネルから離反してしまい、複数回の押圧操作が誤って検出され、誤動作が発生することが問題となっていた。また、上記の特許文献３で開示された押圧感発生装置では、押圧検出後の一定の再押圧禁止期間中に入力面検出回路から出力された検出信号をキャンセルすることにより、再押圧禁止期間中での指や指示具の離反による複数回の押圧検知が発生しないようになっている。しかし、この方法では、押圧操作が一定時間ごとにしか検出されないため、高速で連続的な入力操作を行うことが不可能となり、操作感覚が損なわれてしまうことが問題となる。
【００１５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、操作感覚が自然で高性能な力覚帰還機能を備えながら、入力操作時の誤動作の発生が防止された入力装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、パネル面に対する押圧操作により入力が行われると、その押圧位置を座標値として出力するとともに、前記パネル面が変位して利用者に力覚を帰還させる入力装置において、圧電バイモルフ素子よりなる圧電アクチュエータを用いて前記パネル面を変位させるパネル面変位機構部と、前記パネル面に対する前記押圧操作の有無を検出する押圧検出手段と、利用者による設定操作に応じて前記パネル面の変位量を設定する変位量設定手段と、前記押圧検出手段による検出に基づいて、前記押圧操作が開始されると、前記変位量設定手段による前記変位量の設定値が大きいほど長く設定した補正期間を計時し、前記補正期間の計時中は前記押圧操作の終了タイミングを前記補正期間の終了後まで遅延させて出力するタイミング補正手段と、前記押圧検出手段による検出に基づいて、前記押圧操作が開始されると、前記圧電アクチュエータを駆動させて、前記変位量の設定に従って前記パネル面を変位させ、前記タイミング補正手段からの前記終了タイミングを受信するまで、前記パネル面を所定位置を保持するように前記パネル面変位機構部を制御する変位機構制御手段とを有することを特徴とする入力装置が提供される。
【００１７】
ここで、変位量設定手段は、利用者による設定操作に基づいてパネル面の変位量を設定する。タイミング補正手段は、押圧操作の開始から補正期間を計時し、この補正期間の計時中は押圧操作の終了タイミングを補正期間後まで遅延させて出力する。変位機構制御手段は、変位量設定手段による変位量の設定に従ってパネル面を変位させ、また、タイミング補正手段において補正された押圧操作の終了タイミングを受信するまで、パネル面を所定位置に停止させる。従って、押圧操作の開始から補正期間内では、誤って押圧操作の終了および開始が繰り返された場合でも、このような押圧操作の検出に基づくパネル面の変位が行われない。また、補正期間は、タイミング補正手段により、変位量の設定値が大きいほど長く設定されることから、パネル面の変位量が小さいほど、より高速な入力操作が可能となる。
【００１８】
さらに、例えば、押圧操作によるパネル面に対する押圧位置を座標値として出力し、補正期間の計時中には出力する座標値を保持する座標検出手段が設けられてもよい。この場合、補正期間内で誤って押圧操作の終了および開始が繰り返された場合でも、このような押圧操作の検出に基づく座標値が出力されない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る入力装置の要部を示す分解斜視図である。
【００２０】
以下では、例として、入力画像の切り換えを行うスイッチャ装置等の放送機器を操作するためのコントロールパネルとして使用される入力装置１００について説明する。この入力装置１００は、図１に示すように、液晶表示部１とタッチパネル部２とを具備している。また、液晶表示部１の表示面側には、圧電アクチュエータ３がマウントされたフレキシブル基板４が固定されている。
【００２１】
液晶表示部１は、画像が表示される表示パネル１ａと、これを保持するためのフレーム１ｂとを具備している。表示パネル１ａの内部には、図示しない液晶基板やバックライト等が設けられている。また、フレーム１ｂは、例えば金属製であり、表示パネル１ａの表示面では、画像の表示領域を遮らないように設けられている。
【００２２】
タッチパネル部２は、利用者によって押圧される押圧部２ａと、これを保持するためのフレーム２ｂによって構成される。押圧部２ａは透明な樹脂シートによってなり、液晶表示部１の表示パネル１ａに表示された画像が透過する。また、フレーム２ｂは、例えば金属製であり、表示パネル１ａの表示領域を遮らないように設けられている。
【００２３】
このタッチパネル部２は、例えばいわゆる抵抗膜式タッチパネルであり、透明電極が成膜された複数の電極シートを、電極面を対向させて一定の間隔を空けて配置した構造を有している。そして、図中の押圧部２ａが利用者の指やペン等の指示具で押圧されると、電極シート同士が接触し、このときの各電極シート上における抵抗変化を検出することにより、指示位置が座標値として特定される。
【００２４】
圧電アクチュエータ３は、圧電バイモルフ素子によってなり、フレキシブル基板４上に設けられた電極を通じて印加される駆動電圧に応じて、湾曲変形する。フレキシブル基板４は、例えばポリイミド等の樹脂フィルム上に銅箔等の導電性金属箔を用いて電極を形成した、可撓性の配線基板であり、圧電アクチュエータ３に対して駆動電圧を供給する電極が設けられているとともに、後述する貫通孔の対が設けられて、この貫通孔を使用して圧電アクチュエータ３を保持している。
【００２５】
この入力装置１００では、液晶表示部１の表示面側に、フレキシブル基板４および圧電アクチュエータ３を挟み込むように、タッチパネル部２が配設される。タッチパネル部２の押圧部２ａには、液晶表示部１の表示パネル１ａにより表示されたアイコン等の操作機能項目の画像が透過し、押圧部２ａ上のこれらの画像の表示位置に利用者が指やペン等の指示具を接触させることで、表示画像に応じた入力操作が行われる。
【００２６】
また、液晶表示部１やタッチパネル部２は、実際には、入力装置１００の図示しない外部筐体に搭載される。このとき、タッチパネル部２は、液晶表示部１に対して、その表示面に垂直な方向に可動な状態で配設される。これにより、圧電アクチュエータ３の湾曲変形に応じて、液晶表示部１に対するタッチパネル部２の距離が変化する。従って、利用者がタッチパネル部２の押圧部２ａを押圧したタイミングで、圧電アクチュエータ３を湾曲変形させることにより、利用者に対して力覚が帰還され、あたかもスイッチボタンを押したかのような感触（クリック感）を与えることが可能となる。なお、タッチパネル部２における押圧操作の検出や、この押圧操作に応じた圧電アクチュエータ３の駆動制御等を行う回路は、例えば外部筐体の内部に収納される。
【００２７】
図２は、圧電アクチュエータ３のフレキシブル基板４への実装状態を示す図である。図２（Ａ）はフレキシブル基板４の一部を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中のＸ−Ｘ矢視に沿った側断面図である。
【００２８】
図２に示すように、フレキシブル基板４には、圧電アクチュエータ３を実装するための貫通孔４１ａおよび４１ｂの対からなる実装部４１と、圧電アクチュエータ３に駆動電圧を供給するための配線パターン４２ａおよび４２ｂが設けられている。
【００２９】
実装部４１では、各貫通孔４１ａおよび４１ｂが例えば同一形状に並列されて形成される。また、各貫通孔４１ａおよび４１ｂの間は、フレキシブル基板４を構成する樹脂フィルムが橋状に残されて中央スペーサ部４１ｃが形成される。本実施の形態では、例としてこのような実装部４１が１つのフレキシブル基板４上に２箇所ずつ設けられる。
【００３０】
配線パターン４２ａおよび４２ｂは、実装部４１の一端に対してそれぞれの配線が接続されるように設けられている。一方、圧電アクチュエータ３の一端には、配線端子３１ａおよび３１ｂが設けられており、これらの配線端子３１ａおよび３１ｂと、フレキシブル基板４上の配線パターン４２ａおよび４２ｂとが接触することにより、図示しないドライバ回路から供給される駆動電圧が圧電アクチュエータ３に供給される。
【００３１】
実装部４１において、圧電アクチュエータ３は、一方の貫通孔４１ａに例えば表側から挿通された後、中央スペーサ部４１ｃの下部を通して貫通孔４１ｂに裏側から再び挿通されることにより、長手方向の両端部がフレキシブル基板４の表面に接触した状態で実装される。圧電アクチュエータ３は比較的剛性が高く、一方フレキシブル基板４は容易に変形することから、図２（Ｂ）に示すように、中央スペーサ部４１ｃのみが表側方向に膨出した状態となって、圧電アクチュエータ３が保持される。また、このとき、圧電アクチュエータ３の一端に設けられた配線端子３１ａおよび３１ｂと、フレキシブル基板４上の配線パターン４２ａおよび４２ｂとが接触し、電気的に接続される。なお、実際には、これらを接触させた後、半田等を用いて接点を固定する。これにより、圧電アクチュエータ３自体もフレキシブル基板４上に固定される。
【００３２】
以上のように圧電アクチュエータ３が実装された後、このフレキシブル基板４が、液晶表示部１のフレーム１ｂと、タッチパネル部２のフレーム２ｂとの間に挟み込まれる。このとき、例えば、中央スペーサ部４１ｃの図中上面がタッチパネル部２のフレーム２ｂに接触し、フレキシブル基板４の図中下面と圧電アクチュエータ３とが接触した領域４３ａおよび４３ｂが、液晶表示部１のフレーム１ｂと接触する。このような実装構造により、フレキシブル基板４の中央スペーサ部４１ｃは、タッチパネル部２のフレーム２ｂと圧電アクチュエータ３との間のスペーサとして機能し、また、フレキシブル基板４の領域４３ａおよび４３ｂは、液晶表示部１のフレーム１ｂと圧電アクチュエータ３との間のスペーサとして機能する。
【００３３】
この状態で、圧電アクチュエータ３に駆動電圧が供給されると、圧電アクチュエータ３が湾曲変形する。このとき、圧電アクチュエータ３の中央部の変位に応じて、中央スペーサ部４１ｃが、液晶表示部１に対してその表示部に垂直な方向に移動する。具体的には、圧電アクチュエータ３が図中上方向に湾曲して、中央スペーサ部４１ｃが上方向に変位したとき、タッチパネル部２と液晶表示部１との距離が大きくなり、逆に圧電アクチュエータ３が図中下方向に湾曲したとき、タッチパネル部２と液晶表示部１との距離が小さくなる。従って、圧電アクチュエータ３の湾曲量と湾曲方向に応じてタッチパネル部２が変位し、利用者に対する力覚帰還機能が実現される。
【００３４】
なお、中央スペーサ部４１ｃの表面、あるいは、フレキシブル基板４において圧電アクチュエータ３の両端部が接触した部分の裏面に、例えばセルロイド等の高剛性材料からなる補強板を貼付しておいてもよい。
【００３５】
また、上記のような圧電アクチュエータ３の実装方法はあくまで例であり、圧電アクチュエータ３の一方の面の中央部付近にスペーサを設け、さらに他方の面において、その長手方向の両端部にもさらにスペーサを設けた構造を有していれば、他の方法により圧電アクチュエータ３が実装されてもよい。
【００３６】
次に、上記の入力装置１００において、圧電アクチュエータ３の動作を制御するための制御機能について説明する。図３は、入力装置１００の機能を示すブロック図である。
【００３７】
入力装置１００は、タッチパネル部２において検出された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５と、変換されたデジタル信号に基づいて座標値や押圧操作の有無を検出するタッチパネル検出部６と、力覚帰還時のタッチパネル部２の変位量を設定する感圧設定部７および感圧設定スイッチ（ＳＷ）７１と、圧電アクチュエータ３の動作を制御するアクチュエータ制御部８と、圧電アクチュエータ３を駆動するドライバ回路９と、座標値等の出力タイミングを補正するタイミング補正部１０とを具備する。
【００３８】
Ａ／Ｄコンバータ５は、タッチパネル部２における検出信号をデジタル信号に変換して、タッチパネル検出部６に供給する。
タッチパネル検出部６は、タッチパネル部２に対して、パネル上のＸ−Ｙ座標をスキャンするための制御信号を出力する。また、押圧検出部６１および座標検出部６２を具備し、Ａ／Ｄコンバータ５からの信号がこれらに入力される。
【００３９】
押圧検出部６１は、Ａ／Ｄコンバータ５からの信号に基づいて、タッチパネル部２において利用者の指や指示具等による押圧操作が開始されたタイミング（以下、“ＰＵＳＨタイミング”と呼称する）と、指や指示具等がタッチパネル部２から離反したタイミング（以下、“ＰＵＬＬタイミング”と呼称する）とを検出する。そして、ＰＵＳＨタイミングを感圧設定部７およびタイミング補正部１０のタイマ１０１に供給し、ＰＵＬＬタイミングをタイミング補正部１０の押圧終了判定部１０２に供給する。
【００４０】
座標検出部６２は、Ａ／Ｄコンバータ５からの信号に基づいて、タッチパネル部２において押圧操作が行われた位置をＸ−Ｙ座標値として検出し、タイミング補正部１０の座標出力部１０３に対して一定時間ごとに出力する。
【００４１】
感圧設定部７には、感圧設定スイッチ７１が接続されている。感圧設定スイッチ７１では、タッチパネル部２での力覚帰還機能により、利用者が力覚を感じる感度を複数段階で設定することが可能となっている。例えば、感度が強い方から“Ｈａｒｄ”“Ｍｉｄ”“Ｓｏｆｔ”の３段階の設定が可能となっている。感圧設定部７は、感圧設定スイッチ７１における設定に基づいて、アクチュエータ制御部８およびタイマ１０１に対してそれぞれ感圧設定に応じた設定値を出力する。また、押圧検出部６１から供給されたＰＵＳＨタイミングで、動作を開始させる信号をアクチュエータ制御部８に供給する。
【００４２】
アクチュエータ制御部８は、感圧設定部７による設定値と、この感圧設定部７から供給されるＰＵＳＨタイミング、およびタイミング補正部１０の押圧終了判定部１０２から供給されるタイミング信号Ｓｐｌに基づいて、ドライバ回路９が出力する駆動電圧を制御する。
【００４３】
ドライバ回路９は、アクチュエータ制御部８からの信号に基づいて、圧電アクチュエータ３に対して駆動電圧ＶｈおよびＶｌを印加する。なお、アクチュエータ制御部８による制御に基づくドライバ回路９の出力電圧については、後に詳しく説明する。
【００４４】
タイミング補正部１０は、タッチパネル部２において検出されたＰＵＬＬタイミングを補正して、タッチパネル部２の変位によって生じるチャタリング等の誤動作を防止するための機能ブロックである。このタイミング補正部１０は、タイマ１０１、押圧終了判定部１０２および座標出力部１０３を具備している。
【００４５】
タイマ１０１は、感圧設定部７において感圧設定に応じて設定されたタイマ設定値に基づいて、押圧終了判定部１０２に対してＰＵＬＬタイミングを補正するための補正期間を与える制御信号Ｓｔを出力する。具体的には、押圧検出部６１から供給されるＰＵＳＨタイミングからカウント動作を開始し、感圧設定に応じたタイマ設定値分のカウント動作が終了するまでの間を補正期間として、制御信号ＳｔをＨレベルとする。また、補正期間のカウント動作中においては、押圧検出部６１からのＰＵＳＨタイミングの検出をキャンセルし、新たなカウント動作を行わないようにする。
【００４６】
押圧終了判定部１０２は、また、タイマ１０１からの制御信号Ｓｔに基づいて押圧操作の終了タイミングを判定する。具体的には、制御信号Ｓｔに基づく補正期間の間にＰＵＬＬタイミングを受信した場合は、このタイミングを補正期間後に遅延させる。そして、この判定に基づいて押圧操作の有無を示す制御信号Ｓｐｓを生成し、座標出力部１０３に対して出力する。また、押圧操作の終了タイミングを示すタイミング信号Ｓｐｌを、アクチュエータ制御部８に出力する。
【００４７】
座標出力部１０３は、座標検出部６２から供給された座標値を外部に出力する。また、押圧終了判定部１０２からの制御信号ＳｐｓがＨレベルである間は、出力する座標値を、この制御信号Ｓｐｓの受信開始時点での値に保持する。
【００４８】
なお、このような入力装置１００には、液晶表示部１に対して画像信号を出力し、タッチパネル部２に対する利用者による操作入力に応じて座標検出部６２からＸ−Ｙ座標値を受け取って、所定の処理を行う図示しない情報処理装置が接続される。この情報処理装置は、例えば、液晶表示部１に対してアイコン等の操作機能項目の画像を表示させる。そして、タッチパネル部２での押圧位置をＸ−Ｙ座標値として受け取り、このＸ−Ｙ座標値から選択された操作機能項目を認識して、その選択に応じた処理を行う。
【００４９】
次に、本実施の形態における圧電アクチュエータ３に対する駆動制御について説明する。図４は、ドライバ回路９の出力電圧と、タッチパネル部２の変位とを示すタイミングチャートである。
【００５０】
図４では、タッチパネル部２に対する押圧操作が行われた場合に、ドライバ回路９から出力される駆動電圧ＶｈおよびＶｌと、タッチパネル部２の変位量とを示している。ここで、駆動電圧ＶｈおよびＶｌは、それぞれ圧電アクチュエータ３に設けられた２つの配線端子３１ａおよび３１ｂに印加される電圧である。また、タッチパネル部２の変位量は、例として、利用者による押圧方向が図中下方向となるように示している。
【００５１】
また、本実施の形態では、例として“Ｈａｒｄ”“Ｍｉｄ”“Ｓｏｆｔ”の３段階の感圧設定が可能であるとする。ここで、感圧設定は、圧電アクチュエータ３の変位量を変化させることで、利用者に与えられるクリック感の強さを変化させるものである。この感圧設定は、後述するように、押圧操作の開始時から駆動電圧Ｖｈを上昇させる時間ｔ１、ｔ２およびｔ３を設定することにより実現される。
【００５２】
圧電アクチュエータ３は、配線端子３１ａおよび３１ｂの電位差が大きいほど、その湾曲量が大きくなる。また、各端子への印加電圧の極性を反転させると、圧電アクチュエータ３は逆方向に湾曲する。従って、図４の例えばタイミングＴ４０２〜Ｔ４０３のように、一方の配線端子３１ａに対して駆動電圧Ｖｈを印加した状態から、極性を反転させて他方の配線端子３１ｂに対して駆動電圧Ｖｌを印加した状態へ移行させることにより、圧電アクチュエータ３の湾曲に伴うタッチパネル部２の変位量を大きくすることができるため、このときに利用者にクリック感を与えるようにする。
【００５３】
また、本実施の形態では、押圧操作の開始時点であるタイミングＴ４０１（ＰＵＬＬタイミング）以前では、駆動電圧ＶｈおよびＶｌをともに印加しないようにして、待機時の消費電力を抑制している。そして、タイミングＴ４０１においてタッチパネル部２に対する押圧操作が検出される。このとき、アクチュエータ制御部８は、感圧設定部７を通じてＰＵＳＨタイミングを検出し、図４のように駆動電圧Ｖｈが徐々に上昇するようにドライバ回路９を制御する。
【００５４】
次に、所定の時間ｔ１だけ経過したタイミングＴ４０２において、出力電圧の極性を反転するようにドライバ回路９が制御される。これにより、さらに時間ｔ４が経過したタイミングＴ４０３までの間に、駆動電圧Ｖｈの印加が停止されるとともに、駆動電圧Ｖｌが、タイミングＴ４０２時点での駆動電圧Ｖｈの電圧値とされる。
【００５５】
そして、押圧終了判定部１０２においてタッチパネル部２への押圧操作の終了が判定されると、タイミング信号Ｓｐｌが出力される。タイミングＴ４０４において、アクチュエータ制御部８は、このタイミング信号Ｓｐｌを受信すると、ドライバ回路９の出力電圧の極性を再び反転させるとともに、出力電圧値を緩やかに低下させる。これにより、図４のように駆動電圧Ｖｌの印加が停止されるとともに、駆動電圧Ｖｈの印加が再び開始されて、この駆動電圧Ｖｈが徐々に減少していく。
【００５６】
このような駆動電圧ＶｈおよびＶｌの制御により、タッチパネル部２は、まずタイミングＴ４０１〜Ｔ４０２では徐々に上方向に変位し、タイミングＴ４０２〜Ｔ４０３では逆方向（下方向）に急激に変位する。このとき、利用者に対して、あたかもボタンスイッチを押下したかのような力覚が帰還される。さらに、この位置で保持された後、タイミングＴ４０４で再び逆方向（上方向）に急激に変位する。このとき、ボタンスイッチが元に戻るような力覚が帰還される。この後、タッチパネル部２は待機時の位置まで徐々に変位していく。
【００５７】
ここで、タッチパネル部２を上方向の変位させる時間ｔ１を、逆方向へ変位させる時間ｔ４より十分長く設定することにより、時間ｔ１ではタッチパネル部２の変位に伴う力覚を利用者にほとんど感じさせず、時間ｔ４においてより大きな力覚を利用者に与えることができる。従って、待機時の電力消費量が抑制されながら、利用者に対して明確なクリック感を与え、かつ自然な操作感覚を与えることができる。
【００５８】
また、タイミングＴ４０１〜Ｔ４０２までの時間ｔ１では、アクチュエータ制御部８は、ドライバ回路９の発生する駆動電圧Ｖｈを、感圧設定にかかわらず常に同じ波形に従って上昇させる。このため、図４のように、電圧上昇時間を時間ｔ１から時間ｔ２あるいはｔ３のように短くすることにより、出力される駆動電圧Ｖｈの最終的な出力電圧値が低下し、その結果、タッチパネル部２の変位量が減少する。従って、感圧設定部７からの設定値に基づいて電圧上昇時間を変化させることにより、感圧設定を行うことが可能となる。
【００５９】
図４では、例えば時間ｔ１、ｔ２およびｔ３がそれぞれ“Ｈａｒｄ”“Ｍｉｄ”“Ｓｏｆｔ”の感圧設定における電圧上昇時間の設定値となっている。各段階では、タッチパネル部２の変位量が小さいほど、押圧操作から力覚帰還までの応答時間が短くなる。このため、高速な操作が要求される場合は“Ｓｏｆｔ”を選択するといった使い分けを行うことが可能となる。なお、押圧操作から力覚帰還までの時間ｔ１の最大値は、２００ｍｓｅｃ程度とされることが望ましい。
【００６０】
次に、押圧操作直後のチャタリング等の誤動作を防止するための処理機能について説明する。
タッチパネル部２を変位させて利用者に力覚を帰還する場合、タッチパネル部２の瞬間的な変位量が大きいほど、利用者の指や指示具がパネル面から離反することが多くなる。このとき、指や指示具の押圧および離反が短時間に繰り返され、この押圧および離反が検出されるたびにタッチパネル部２が変位して、チャタリングが発生する。また、指や指示具が離反した後の押圧操作位置が異なる場合や、１回の押圧操作ごとに液晶表示部１における操作機能項目の表示が変化する場合等もあり、これらの場合には入力装置１００からの信号を受け取って所定の処理を行う外部の情報処理装置が誤動作することもあり得る。
【００６１】
このような誤動作を防止するためには、タッチパネル部２を変位させて力覚を与えてから所定の時間内において、押圧した状態が継続していると判断して、タッチパネル部２の位置を停止させればよい。これは、力覚を与えた直後にＰＵＬＬタイミングが検出された場合に、このタイミングを所定の時間が経過した後に遅延させて、アクチュエータ制御部８に出力することで実現される。また、このようにタイミングを補正する補正期間内では、押圧操作位置を示す座標値の出力値を保持することで、入力装置１００に接続された外部の情報処理装置の誤動作を防止することが可能となる。
【００６２】
本実施の形態では、図４で示したように、タイミングＴ４０１においてタッチパネル部２に対する押圧操作が行われてから、実際に利用者に力覚が与えられる例えばタイミングＴ４０２までに応答時間が存在するため、この応答時間とその後の所定の時間を補正期間とすることで、誤動作を防止することが可能となる。
【００６３】
図５は、誤動作防止のために感圧設定ごとに必要な補正期間について説明する図である。
例えば感圧設定が“Ｈａｒｄ”の場合、上述したように、押圧操作から力覚帰還までに時間ｔ１分の応答時間が存在する。このため、この時間ｔ１に、指や指示具が離反する可能性のある時間ｔ５を加えた期間を補正期間として設定すればよい。
【００６４】
ところで、力覚帰還時のタッチパネル部２の変位量が小さい場合には、指や指示具がタッチパネル部２から離反しにくく、誤動作が生じることが少なくなる。このため、上記の補正期間は、変位量が小さいほど短くしてもよいことになる。また、補正期間は次の押圧操作が可能となるまでの遅延時間となるため、必要以上に長くすることは好ましくない。本実施の形態では、感圧設定により変位量が調節されるため、感圧設定に応じて補正期間を変化させることで、変位量に適した補正期間を設定することが可能となる。
【００６５】
図５に示すように、“Ｈａｒｄ”“Ｍｉｄ”“Ｓｏｆｔ”の各感圧設定での補正期間を、（ｔ１＋ｔ５）、（ｔ２＋ｔ６）、（ｔ３＋ｔ７）とすると、力覚帰還後に必要な時間ｔ５、ｔ６およびｔ７は、ｔ５＞ｔ６＞ｔ７の関係を有していればよい。例えば、ｔ１：ｔ５＝ｔ２：ｔ６＝ｔ３：ｔ７となるように設定すればよい。この場合、長さ３０ｍｍ程度の圧電アクチュエータ３を用いて、２０Ｖ程度の駆動電圧を印加したときのタッチパネル部２の変位量が最大２００μｍで、このときにタッチパネル部２が逆方向へ変位する時間ｔ４を２ｍｓｅｃ〜３ｍｓｅｃとすると、時間ｔ５を時間ｔ１の２０％〜４０％程度とすることで、誤作動を良好に防止することができる。なお、上述したように、時間ｔ１は２００ｍｓｅｃ程度以下とされる。
【００６６】
以上の補正期間は、タイミング補正部１０におけるタイマ１０１のカウント動作によって発生される。また、感圧設定部７による感圧設定に応じて、タイマ１０１のタイマ設定値を変化させることで、補正期間の長さが変化する。
【００６７】
図６は、タイマ１０１における処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ６０１において、初期設定として、押圧終了判定部１０２に対して補正期間を与える制御信号ＳｔをＬレベルとする。ステップＳ６０２において、押圧検出部６１からの信号を監視し、この信号に基づいてＰＵＳＨタイミングを受信したか否かを判断する。受信した場合にはステップＳ６０３に進み、受信しない場合はステップＳ６０８に進む。
【００６８】
ステップＳ６０３において、感圧設定部７により設定された感圧設定に応じたタイマのカウント初期値を、カウント値Ｃｔに対して設定する。ここで設定されるカウント初期値により、上述した補正期間の長さが決定される。
【００６９】
ステップＳ６０４において、制御信号ＳｔをＨレベルとする。これにより、押圧終了タイミングに対する補正期間が開始される。
ステップＳ６０５において、カウント値が０となったか否かを判断し、０でない場合はステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０６において、カウント値Ｃｔを１だけ減少させ、この後にステップＳ６０５に戻る。
【００７０】
ステップＳ６０５での判断は一定時間ごとに実行され、カウント値が０となった場合は、ステップＳ６０７に進む。ステップＳ６０７において、制御信号ＳｔをＬレベルとして、補正期間が終了したことを通知する。
【００７１】
ステップＳ６０８において、処理を終了するか否かを判断し、終了しない場合のみステップＳ６０２に戻って、次のＰＵＳＨタイミングを監視する。
このような処理では、ステップＳ６０２でＰＵＳＨタイミングを受信した後、カウント動作が終了して、ステップＳ６０８からステップＳ６０２に戻るまでの間、新たなＰＵＳＨタイミングを受信した場合にはこの受信が無視される。これにより、補正期間内においてタッチパネル部２に対する意図しない押圧操作が行われた場合に、この押圧操作に対する検出がキャンセルされて、誤動作が防止される。
【００７２】
次に、図７は、押圧終了判定部１０２における処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ７０１において、初期設定として、制御信号Ｓｐｓおよびタイミング信号ＳｐｌをともにＬレベルとする。ステップＳ７０２において、タイマ１０１からの制御信号Ｓｔを定期的に監視し、この制御信号ＳｔがＨレベルの場合はステップＳ７０３に進み、Ｌレベルの場合はステップＳ７１２に進む。
【００７３】
ステップＳ７０３において、制御信号ＳｐｓをＨレベルとして、押圧操作が行われて補正期間が開始されたことを、座標出力部１０３に対して通知する。
ステップＳ７０４において、タイマ１０１からの制御信号Ｓｔを定期的に監視し、この制御信号ＳｔがＨレベルのままの場合はステップＳ７０５に進み、Ｌレベルとなった場合はステップＳ７０９に進む。
【００７４】
ステップＳ７０５において、押圧検出部６１からの信号を定期的に監視し、この信号に基づいてＰＵＬＬタイミングを受信したか否かを判断する。受信した場合にはステップＳ７０６に進み、受信しない場合はステップＳ７０４に戻る。
【００７５】
ステップＳ７０６において、制御信号Ｓｔの信号レベルを監視し、この信号レベルがＬレベルとなった場合にステップＳ７０７に進む。
ステップＳ７０７において、制御信号ＳｐｓをＬレベルとして、補正期間が終了したことを座標出力部１０３に通知する。また、ステップＳ７０８において、タイミング信号Ｓｐｌをパルス信号として出力し、押圧操作の終了タイミングをアクチュエータ制御部８に対して通知する。その後、ステップＳ７１２に進む。
【００７６】
ここで、ステップＳ７０５からステップＳ７０８に至る処理では、補正期間中に受信したＰＵＬＬタイミングを、補正期間の終了時まで遅延させて、座標出力部１０３およびアクチュエータ制御部８に対して通知している。また、補正期間中では、２回目以降のＰＵＬＬタイミングの受信が無視される。アクチュエータ制御部８は、このように補正されたタイミング信号Ｓｐｌを受信すると、タッチパネル部２を押圧方向の逆方向に戻すようにドライバ回路９を制御する。これにより、補正期間中にタッチパネル部２から指や指示具が離反した場合にも、タッチパネル部２は押下された位置が保持され、チャタリングが発生しない。
【００７７】
なお、ステップＳ７０５から、ステップＳ７０８およびＳ７１２を経て、ステップＳ７０２に戻るまでの間に、指や指示具が誤ってタッチパネル部２から離反して、ＰＵＬＬタイミングを受信した場合には、この受信が無視される。従って、この場合には圧電アクチュエータ３の無用な動作が行われない。
【００７８】
一方、ステップＳ７０４で制御信号ＳｔがＬレベルとなった場合は、ステップＳ７０９に進む。ステップＳ７０９において、制御信号ＳｐｓをＬレベルとする。ステップＳ７１０において、押圧検出部６１からのＰＵＬＬタイミングの受信を監視し、受信するとステップＳ７１１に進む。ステップＳ７１１において、タイミング信号Ｓｐｌを出力する。この後、ステップＳ７１２に進む。
【００７９】
ここで、ステップＳ７０４からステップＳ７１１に至る処理は、補正期間中にＰＵＬＬタイミングが受信されなかった場合に実行される。これはすなわち、補正期間中に誤って指や指示具がタッチパネル部２から離反しなかった場合であるため、ステップＳ７１０でＰＵＬＬタイミングが発生すると、このタイミングがそのまま押圧終了タイミングとしてアクチュエータ制御部８に通知される。
【００８０】
ステップＳ７１２において、処理を終了するか否かを判定し、終了しない場合のみステップＳ７０２に戻り、制御信号Ｓｔを監視する。
次に、図８は、座標出力部１０３における処理の流れを示すフローチャートである。
【００８１】
タッチパネル検出部６の座標検出部６２からは、押圧操作が行われている間、検出した座標値が座標出力部１０３に対して一定時間ごとに出力される。ステップＳ８０１において、座標出力部１０３は、座標検出部６２からの信号をこの信号の出力サイクルに従って監視し、座標値を受信した場合はステップＳ８０２に進み、受信しなかった場合はステップＳ８０７に進む。
【００８２】
ステップＳ８０２において、押圧終了判定部１０２からの制御信号Ｓｐｓの信号レベルを参照し、Ｈレベルの場合はステップＳ８０３に進み、Ｌレベルの場合はステップＳ８０６に進む。
【００８３】
ステップＳ８０３において、座標検出部６２からの値を用いて、出力座標値を更新する。ステップＳ８０４において、座標値の出力サイクルで制御信号Ｓｐｓを監視し、この制御信号ＳｐｓがＨレベルのままの場合はステップＳ８０５に進み、Ｌレベルに変化した場合はステップＳ８０７に進む。ステップＳ８０５において、出力する座標値を、それ以前に出力した値（ステップＳ８０３での出力値）に保持する。
【００８４】
また、ステップＳ８０６において、座標検出部６２からの値を用いて、出力座標値を更新する。ステップＳ８０７において、処理を終了するか否かを判断し、終了しない場合のみステップＳ８０１に戻って、座標検出部６２からの信号を監視する。
【００８５】
ここで、ステップＳ８０２からステップＳ８０５に至る処理では、補正期間の開始時点で出力した座標値と同じ値を、補正期間が終了するまで出力し続けている。これにより、利用者の意図しない押圧操作による座標値が出力されることがなくなり、座標値を受信して処理する情報処理装置での誤動作が防止される。また、ステップＳ８０６での処理は、補正期間内に指や指示具の離反が発生しなかった場合に実行され、この場合はＰＵＬＬタイミングを正しい押圧終了タイミングと認識して、この時点で検出されている座標値をそのまま出力する。
【００８６】
図９は、入力装置１００における出力信号および出力電圧の波形例を示すタイムチャートである。
図９では、補正期間内に、タッチパネル部２において指や指示具の離反および押圧が誤って繰り返された場合の出力信号および出力電圧の波形の例を示している。この図の例では、タイミングＴ９０１において、タッチパネル部２への押圧操作が開始される。このとき、補正期間が開始されてタイマ１０１からの制御信号Ｓｔと、押圧終了判定部１０２からの制御信号ＳｐｓがＨレベルとなる。また、駆動電圧Ｖｈが徐々に上昇されて、圧電アクチュエータ３が一方に湾曲する。そして、タイミングＴ９０２において、駆動電圧Ｖｌが印加されて、圧電アクチュエータ３の湾曲方向が急激に逆転し、これにより利用者に力覚が帰還される。
【００８７】
この力覚の帰還に伴い、タイミングＴ９０２から、補正期間が終了するタイミングＴ９０３までの間に、ＰＵＳＨタイミングおよびＰＵＬＬタイミングが複数回検出され、タッチパネル部２での指や指示具の離反および押圧が繰り返されている。補正期間では、タイミング信号Ｓｐｌがアクチュエータ制御部８に出力されないことから、このような指や指示具の離反時および押圧時にタッチパネル部２が変位されない。そして、補正期間が終了するタイミングＴ９０３において、タイミング信号Ｓｐｌに基づいて駆動電圧Ｖｈが印加され、タッチパネル部２が押圧方向と逆の方向に変位し、ボタンスイッチが戻されるような力覚が帰還される。
【００８８】
従って、補正期間内ではチャタリングが発生することがない。また、圧電アクチュエータ３が必要のない変形を起こすことがなくなるので、圧電アクチュエータ３の寿命を延ばすことができるとともに、変形時の騒音の発生も防止することができる。
【００８９】
また、座標出力部１０３からの出力座標値は、制御信号Ｓｐｓに基づいて、補正期間の開始時点で検出された座標値が、終了時まで保持される。従って、補正期間内では、利用者の意図しない押圧操作による座標値が出力されることが防止される。なお、図示しないが、補正期間内でＰＵＬＬタイミングが検出されなかった場合、すなわち指や指示具が離反しなかった場合は、補正期間が終了するタイミングＴ９０３の後、次のＰＵＬＬタイミングが検出されるまでの間、座標検出部６２で検出された座標値が、座標出力部１０３からそのまま出力される。
【００９０】
以上のように、補正期間内においては、利用者の意図に反して指や指示具がタッチパネル部２から離反した場合にも、この事態に伴う誤動作が発生しなくなる。また、補正期間は、力覚帰還時のタッチパネル部の変位量に応じて変化するので、例えば、変位量を小さく設定することで高速で連続的な入力操作が可能となる等、利用者の操作感覚が損なわれることなく、誤動作の発生を防止することができる。また、利用者の操作感覚を、スイッチボタンを押したときの感覚により近づけることができる。
【００９１】
なお、上記の実施の形態では、押圧操作の開始後にタッチパネル部２を一方に徐々に変位させた後、逆方向に急激に変位させて力覚を帰還させていた。しかし、本発明は、押圧操作が行われた時点で力覚を帰還させるような構成の入力装置に対しても適用可能である。この場合、押圧操作の開始時点からの補正期間について、力覚帰還時のタッチパネル部の変位量が大きいほど長い時間を設定することで、操作感覚が損なわれることなく、誤動作の発生を防止することが可能となる。
【００９２】
また、上記の実施の形態では、押圧操作時にタッチパネル部２を押圧方向に急激に変位させることで、利用者にクリック感を与えるようにしていた。しかし、押圧操作後のタッチパネル部２の変位を上記と全く逆方向としてもよい。この場合、利用者の指や指示具に対して大きな反発力を与えることで、入力が行われたことを利用者に知覚させる。
【００９３】
さらに、上記のような入力装置は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理装置、特に、携帯型電話機やＰＤＡ等の携帯型情報端末の表示入力装置として好適に使用することが可能である。また、上述したスイッチャ装置等の放送機器をはじめ、金融機関に設定される現金自動支払機（ＣＤ）や現金自動預け払い機（ＡＴＭ）、ゲーム機器といったあらゆる機器に対して、これらを操作するための表示入力装置として使用されてもよい。また、これらの機器を遠隔操作するためのリモートコントロール装置の表示入力装置として使用されてもよい。
【００９４】
図１０は、例として、本発明を適用したビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）に対するリモートコントロール装置の外観の例を示す図である。
図１０に示すリモートコントロール装置２００は、ＶＴＲを操作するための項目を表示し、これらの項目に対する選択入力を受ける表示入力部２１０と、選択入力に伴うコマンドコード等の情報をＶＴＲに送信するための赤外線送出部２２０と、表示入力部２１０での力覚の帰還量を設定するための感圧設定スイッチ２３０とを具備している。ここで、表示入力部２１０として本発明の入力装置を適用し、表示入力部２１０に対する操作入力時に力覚を帰還させる。これにより、特に力覚の帰還量を大きく設定した場合の表示入力部２１０におけるチャタリングの発生が防止されるとともに、意図しない操作入力に伴うＶＴＲでの誤動作の発生が防止される。
【００９５】
さらに、上記の実施の形態では、画像の表示面に設けたタッチパネル部を変位させる入力装置について説明したが、画像の表示部を持たない入力装置に本発明を適用しても良い。この場合、圧電アクチュエータは、タッチパネル部のパネル面の裏側において、一様な位置に設けられることが好ましい。
【００９６】
このように表示部を持たない入力装置としては、例えば、ノート型ＰＣの入力操作部においてポインティングデバイスとして設けられる入力パッドや、図形描画ソフトウェア用のタブレット装置等に適用することが可能である。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の入力装置では、押圧操作の開始から補正期間内では、誤って押圧操作の終了および開始が繰り返された場合でも、このような押圧操作の検出に基づくパネル面の変位が行われない。このため、押圧操作直後におけるチャタリングの発生等の誤動作が防止される。また、補正期間は、変位量の設定値が大きいほど長く設定されることから、パネル面の変位量が小さいほど、より高速な入力操作が可能となり、利用者の操作感覚が向上する。
【００９８】
さらに、例えば、押圧操作によるパネル面に対する押圧位置を座標値として出力し、補正期間の計時中には出力する座標値を保持する座標検出手段が設けられてもよい。この場合、補正期間内で誤って押圧操作の終了および開始が繰り返された場合でも、このような押圧操作の検出に基づく座標値が出力されない。このため、押圧操作直後に意図しない座標値が出力されて誤動作することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る入力装置の要部を示す分解斜視図である。
【図２】圧電アクチュエータのフレキシブル基板への実装状態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る入力装置の機能を示すブロック図である。
【図４】ドライバ回路の出力電圧と、タッチパネル部の変位とを示すタイミングチャートである。
【図５】誤動作防止のために感圧設定ごとに必要な補正期間について説明する図である。
【図６】タイマにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】押圧終了判定部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】座標出力部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】入力装置における出力信号および出力電圧の波形例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明を適用したビデオテープレコーダに対するリモートコントロール装置の外観の例を示す図である。
【図１１】タッチパネルを押圧したときに発生する誤動作について説明するための図である。
【符号の説明】
１……液晶表示部、１ａ……表示パネル、１ｂ……フレーム、２……タッチパネル部、２ａ……押圧部、２ｂ……フレーム、３……圧電アクチュエータ、４……フレキシブル基板、５……Ａ／Ｄコンバータ、６……タッチパネル検出部、７……感圧設定部、８……アクチュエータ制御部、９……ドライバ回路、１０……タイミング補正部、３１ａ、３１ｂ……配線端子、４１……実装部、４１ａ、４１ｂ……貫通孔、４１ｃ……中央スペーサ部、４２ａ、４２ｂ……配線パターン、６１……押圧検出部、６２……座標検出部、１００……入力装置、１０１……タイマ、１０２……押圧終了判定部、１０３……座標出力部

Claims (13)

1. パネル面に対する押圧操作により入力が行われると、その押圧位置を座標値として出力するとともに、前記パネル面が変位して利用者に力覚を帰還させる入力装置において、
   圧電バイモルフ素子よりなる圧電アクチュエータを用いて前記パネル面を変位させるパネル面変位機構部と、
   前記パネル面に対する前記押圧操作の有無を検出する押圧検出手段と、
   利用者による設定操作に応じて前記パネル面の変位量を設定する変位量設定手段と、
   前記押圧検出手段による検出に基づいて、前記押圧操作が開始されると、前記変位量設定手段による前記変位量の設定値が大きいほど長く設定した補正期間を計時し、前記補正期間の計時中は前記押圧操作の終了タイミングを前記補正期間の終了後まで遅延させて出力するタイミング補正手段と、
   前記押圧検出手段による検出に基づいて、前記押圧操作が開始されると、前記圧電アクチュエータを駆動させて、前記変位量の設定に従って前記パネル面を変位させ、前記タイミング補正手段からの前記終了タイミングを受信するまで、前記パネル面を所定位置を保持するように前記パネル面変位機構部を制御する変位機構制御手段と、
   を有することを特徴とする入力装置。
2. 前記押圧操作による前記パネル面に対する押圧位置を座標値として出力し、前記補正期間の計時中には出力する前記座標値を保持する座標検出手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
3. 前記変位機構制御手段は、前記押圧操作が開始されると、前記パネル面が一方の方向に徐々に変位した後に逆方向に変位し、かつ、前記パネル面の前記一方の方向への変位時間が前記逆方向への変位時間より十分長くなるように前記パネル面変位機構部の動作を制御することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
4. 前記変位機構制御手段は、前記パネル面を前記一方の方向に変位させる際に、前記圧電アクチュエータに対する駆動電圧を常に同一の波形に従って徐々に上昇または低下させ、前記駆動電圧を前記波形に従って上昇または低下させる時間を変化させることによって前記パネル面の変位量を変化させることを特徴とする請求項３記載の入力装置。
5. 前記タイミング補正手段は、前記補正期間として、前記パネル面の前記一方の方向への変位時間をｎ倍（ｎ＞１）した時間を計時することを特徴とする請求項４記載の入力装置。
6. ｎ＝１．２〜１．４であることを特徴とする請求項５記載の入力装置。
7. 前記変位機構制御手段は、前記タイミング補正手段から前記終了タイミングを受信するまで、前記パネル面を前記逆方向へ変位させた状態に保持するように前記パネル面変位機構部を制御することを特徴とする請求項３記載の入力装置。
8. 前記変位機構制御手段は、前記タイミング補正手段からの前記終了タイミングを受信すると、前記パネル面がさらに逆方向に変位した後、この変位時間より十分長い時間で前記圧電アクチュエータへの印加電圧が０Ｖとなる状態に変位するように前記パネル面変位機構部を制御することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
9. 前記パネル面変位機構部は、前記圧電アクチュエータの中央部付近の表面に配設した第１のスペーサと、前記第１のスペーサの配設面の反対面における長手方向の両端部付近にそれぞれ配設した第２および第３のスペーサとを具備し、前記各スペーサの配設面に対して垂直な方向に前記圧電アクチュエータを湾曲させて、前記第１のスペーサの表面と前記第２および前記第３のスペーサの表面との間の距離を変化させることによって、前記パネル面を変位させることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
10. 前記パネル面を透過させて画面を表示する表示手段を具備し、前記表示手段に表示された操作機能項目を前記パネル面を介して押圧操作することにより選択入力が行われることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
11. 請求項１記載の入力装置を具備したことを特徴とする携帯型情報処理装置。
12. 請求項１記載の入力装置を具備したことを特徴とするリモートコントロール装置。
13. パネル面に対する押圧操作により入力が行われると、その押圧位置を座標値として出力するとともに、圧電バイモルフ素子よりなる圧電アクチュエータを用いて前記パネル面を変位させて利用者に力覚を帰還させる入力装置における圧電アクチュエータ駆動制御方法において、
    利用者による設定操作に応じて前記パネル面の変位量を設定し、
    前記パネル面に対する前記押圧操作が開始されると、前記変位量の設定値が大きいほど長く設定した補正期間を計時するとともに、前記補正期間の計時中は前記押圧操作の終了タイミングを前記補正期間の終了後まで遅延させるように前記終了タイミングを補正し、
    前記押圧操作が開始されると、前記変位量の設定に従って前記パネル面を変位させ、前記補正期間に基づいて補正された前記終了タイミングを受信するまで、前記パネル面を所定位置を保持するように前記圧電アクチュエータの駆動を制御する、
    ことを特徴とする入力装置における圧電アクチュエータ駆動制御方法。

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