(57)【要約】【課題】圧電アクチュエータを使用者の操作位置を検出するセンサとして機能できるようにすると共に、圧電アクチュエータが過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できるようにする。【解決手段】透明パネル１が操作されて変位した圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４から電圧信号Ｖ１〜Ｖ４を入力し、該電圧信号Ｖ１〜Ｖ４が示す入力値と圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の基準電圧信号Ｖ０１〜Ｖ０４の基準値とを比較する。そして、この入力値が基準値と等しくなる指令値０１〜０４を決定して圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の各々に指令信号を出力すると共にこの指令値０１〜０４から操作位置を求める。これにより、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、ユーザの操作位置を検出するセンサとして機能することができると共に、ユーザにより外力を受けてもユーザが触れていない時の姿勢を保つことができる。【選択図】図１０
2010015514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部と、前記表示部に対峙して配置され、使用者により操作されるパネルと、
前記パネルと前記表示部の間に変位自在に設けられた複数の圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータに接続された制御部とを備え、
前記制御部は、
前記パネルが操作されて変位した前記圧電アクチュエータから検出信号を入力し、該検出信号が示す入力値と前記圧電アクチュエータに外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較し、当該入力値が前記基準値と等しくなる指令値を決定して前記圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力すると共に前記指令値から操作位置を求める入力装置。
【請求項２】
前記入力値及び前記基準値は、電流又は電圧の値を示し、
前記制御部は、前記入力値と前記基準値を減算して差分値を算出し、該差分値をゼロにするように前記圧電アクチュエータへの前記指令値を決定し、該指令値が示す電圧又は電流の値の大きさから前記操作位置を求める請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記使用者が前記パネルを操作する力を操作力としたとき、
前記制御部は、前記複数の圧電アクチュエータへの指令値が示す電圧又は電流の値を加算して前記使用者の操作力を求め、該操作力に基づいて前記表示部を制御する請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記パネルの形状は四角平面状であり、
前記パネルには、少なくとも３組以上の前記圧電アクチュエータが配設され、該３組以上の圧電アクチュエータの各々に前記指令信号を出力すると共に、前記指令値を前記パネル上に規定される２次元座標の値として扱って操作位置を求める請求項２に記載の入力装置。
【請求項５】
所定の信号を発生する信号発生部を備え、
前記制御部は、前記信号発生部から発生された信号に基づいて前記圧電アクチュエータの各々に触覚信号を出力し、
前記圧電アクチュエータは、前記触覚信号に基づいて伸縮する請求項２に記載の入力装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記信号発生部から発生された信号を前記操作位置に応じて分配して触覚信号を生成し、該触覚信号を前記圧電アクチュエータの各々に出力する請求項５に記載の入力装置。
【請求項７】
前記信号発生部は、
前記操作位置に応じて異なる波形から成る信号を前記制御部に発生し、
前記制御部は、前記信号発生部から発生された異なる波形から成る信号に基づいて前記圧電アクチュエータの各々に触覚信号を出力する請求項５に記載の入力装置。
【請求項８】
前記圧電アクチュエータは、
圧電体と、
前記圧電体が設けられた金属板と、
前記金属板の両端に設けられて該金属板を支持する第１及び第２の支持台を備え、
前記圧電体と前記第１及び第２の支持台との間には断面積を減少させた連結部が設けられている請求項５に記載の入力装置。
【請求項９】
前記連結部は、一部が開口されて形成された開口部を有する請求項８に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記圧電アクチュエータは、複数の層を積層して成る多層構造を有する請求項２に記載の入力装置。
【請求項１１】
前記多層構造を有する圧電アクチュエータはバイモルフ型又はユニモルフ型の圧電アクチュエータである請求項１０に記載の入力装置。
【請求項１２】
使用者によりパネルが操作されて、該パネルと表示部の間に変位自在に設けられた複数の圧電アクチュエータが変位するステップと、
変位した前記圧電アクチュエータから検出信号を入力して、該検出信号が示す入力値と前記圧電アクチュエータに外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較するステップと、
比較後、前記入力値が前記基準値と等しくなる指令値を決定して前記圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力するステップと、
前記指令値から操作位置を求めるステップとを有する入力装置の制御方法。
【請求項１３】
表示部と、前記表示部に対峙して配置され、使用者により操作されるパネルと、
前記パネルと前記表示部の間に変位自在に設けられた複数の圧電アクチュエータと、
前記表示部を制御する表示制御部と、
前記表示制御部に接続されて所定の信号を発生する信号発生部と、
前記信号発生部により発生された所定の信号に基づいて前記圧電アクチュエータを駆動制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記パネルが操作されて変位した前記圧電アクチュエータから検出信号を入力し、該検出信号が示す入力値と前記圧電アクチュエータに外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較し、当該入力値が前記基準値と等しくなる指令値を決定して前記圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力すると共に前記指令値から操作位置を求めて該操作位置を前記表示制御部に出力し、
前記表示制御部は、
前記操作位置から所定の信号を発生するように前記信号発生部を制御する電子機器。
【請求項１４】
前記使用者が前記パネルを操作する力を操作力としたとき、
前記制御部は、前記指令値が示す電圧又は電流の値を加算して前記使用者の操作力を求めて該操作力を示す操作力信号を前記表示制御部に出力し、
前記表示制御部は、前記操作力信号が示す前記操作力に基づいて前記表示部を表示制御する請求項１３に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルやタッチパッドに代表される、電子機器に対して座標などの入力操作を行う入力装置、その制御方法及び電子機器に関する。詳しくは、パネルが操作されて変位した圧電アクチュエータから検知した変位量をフィードバック情報として圧電アクチュエータを制御し、その際に圧電アクチュエータに出力される電圧や電流などの指令値をユーザからの入力情報として得ることで、圧電アクチュエータが使用者の操作位置を検出するセンサとして機能できるようにすると共に、圧電アクチュエータが過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器などの表示画面を直接触れて操作するタッチパネルが用いられている。今日最も多く使用されているタッチパネルは、抵抗膜式のタッチパネルである。この方式はそれぞれ透明電極を表面に形成した２枚のパネルを、空隙を持って電極面を対向させて配置する。そして、ユーザが指やスタイラスで押す際に、電極同士が接触することを利用して操作位置を検出する。抵抗膜式のタッチパネルを用いた場合、透明電極によりパネルの透過率が低下する問題がある。また、パネルサイズが大きくなると透明電極の面積も大きくなるため製造コストが高くなるという難点がある。
【０００３】
この抵抗膜式のタッチパネルを用いない方法として特許文献１には、圧電素子をセンサとして用いたタッチパネル装置が開示されている。このタッチパネル装置によれば、パネルの押し下げ力によって多機能圧電アクチュエータが変形し、その時に出力される電圧信号を制御装置に出力する。制御装置は、この電圧信号からパネルを押された位置を求める。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４８３０２号公報（図２２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の圧電アクチュエータの変形による電圧信号からパネルを押した位置を求めた場合次の問題が生じる。ユーザがパネルを押した際に、圧電素子は押圧力に応じて変形した状態を維持する。この場合、この押圧力が強すぎた場合、セラミックス素材などを用いた圧電素子は脆い材料であるために該変形により破壊するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決したものであって、圧電アクチュエータを使用者の操作位置を検出するセンサとして機能できるようにすると共に、圧電アクチュエータが過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できるようにした入力装置、その制御方法及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明に係る入力装置は、表示部と、前記表示部に対峙して配置され、使用者により操作されるパネルと、前記パネルと前記表示部の間に変位自在に設けられた複数の圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに接続された制御部とを備え、前記制御部は、前記パネルが操作されて変位した前記圧電アクチュエータから検出信号を入力し、該検出信号が示す入力値と前記圧電アクチュエータに外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較し、当該入力値が前記基準値と等しくなる指令値を決定して前記圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力すると共に前記指令値から操作位置を求めるものである。
【０００８】
本発明に係る入力装置によれば、前記入力値及び前記基準値は、例えば電流又は電圧の値を示し、制御部は、この入力値と基準値を減算して差分値を算出する。そして、該差分値をゼロにするように圧電アクチュエータへの指令値を決定し、該指令値が示す電圧又は電流の値の大きさから操作位置を求める。これにより、圧電アクチュエータは、使用者の操作位置を検出するセンサとして機能することができると共に、圧電アクチュエータが過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できる。
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明に係る入力装置の制御方法は、使用者によりパネルが操作されて、該パネルと表示部の間に変位自在に設けられた複数の圧電アクチュエータが変位するステップと、変位した前記圧電アクチュエータから検出信号を入力して、該検出信号が示す入力値と前記圧電アクチュエータに外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較するステップと、比較後、前記入力値が前記基準値と等しくなる指令値を決定して前記圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力するステップと、前記指令値から操作位置を求めるステップとを有するものである。
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明に係る電子機器は、表示部と、前記表示部に対峙して配置され、使用者により操作されるパネルと、前記パネルと前記表示部の間に変位自在に設けられた複数の圧電アクチュエータと、前記表示部を制御する表示制御部と、前記表示制御部に接続されて所定周期の信号を発生する信号発生部と、前記信号発生部により発生された所定周期の信号に基づいて前記圧電アクチュエータを駆動制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記パネルが操作されて変位した前記圧電アクチュエータから検出信号を入力し、該検出信号が示す入力値と前記圧電アクチュエータに外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較し、当該入力値が前記基準値と等しくなる指令値を決定して前記圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力すると共に前記指令値から操作位置を求めて該操作位置を前記表示制御部に出力し、前記表示制御部は、前記操作位置から所定周期の信号を発生するように前記信号発生部を制御するものである。
【００１１】
本発明に係る電子機器によれば、圧電アクチュエータから入力した入力値と圧電アクチュエータの基準値とを比較し、この入力値が基準値と等しくなる指令値を決定して圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力すると共にこの指令値から操作位置を求めて該操作位置を表示制御部に出力する。表示制御部は、この操作位置から所定周期の信号を発生するように信号発生部を制御する。制御部は、信号発生部により発生された所定周期の信号に基づいて圧電アクチュエータを駆動制御する。これにより、圧電アクチュエータは、使用者の操作位置を検出するセンサとして機能することができると共に、圧電アクチュエータが過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できる。また、ユーザに対して様々な触覚パターンを提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る入力装置及びその制御方法によれば、パネルが操作されて変位した圧電アクチュエータから検出信号を入力し、該検出信号が示す入力値と圧電アクチュエータに外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較し、この入力値が基準値と等しくなる指令値を決定して圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力すると共にこの指令値から操作位置を求めるものである。
【００１３】
これにより、圧電アクチュエータは、使用者の操作位置を検出するセンサとして機能することができると共に、使用者により外力を受けても使用者が触れていない時の姿勢を保つことができる。従って、圧電アクチュエータが過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できる。
【００１４】
本発明に係る電子機器によれば、パネルが操作されて変位した圧電アクチュエータから検出信号を入力し、該検出信号が示す入力値と圧電アクチュエータに外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較し、この入力値が基準値と等しくなる指令値を決定して圧電アクチュエータの各々に指令信号を出力すると共に指令値から操作位置を求めて該操作位置を表示制御部に出力し、この表示制御部は、操作位置から所定周期の信号を発生するように信号発生部を制御するものである。
【００１５】
これにより、上述の入力装置及びその制御方法の効果に加えて、ユーザに対して様々な触覚パターンを提供することができる。また、操作位置に応じたアクチュエータの駆動方法を選択することにより平面上のどの領域においても同じ強さの振動を得ることが可能となる。従って、使用者の指などが効率よく加振されるので、同じ振動刺激を与える場合はアクチュエータの消費電力を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
続いて、図面を参照しながら本発明に係る入力装置、その制御方法及び電子機器の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る第１の実施形態としてのタッチパネル装置１００の応用例を示す概念図である。図１に示すタッチパネル装置１００は入力装置の一例であり、例えばカーナビゲーションシステム（電子機器の一例）の操作部分に応用される。
【００１７】
図１に示すカーナビ本体３Ａには、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）２が設けられている。ＬＣＤ２は表示部の一例であり、その画面内にユーザ（使用者）の入力を促すグラフィック表示により操作ボタンなどを表示する。ＬＣＤ２の上面にはパネルの一例である無色透明な透明パネル１が設けられている。この透明パネル１は四角平面形状であり、ＬＣＤ２に対峙して配置されてユーザにより操作される。透明パネル１は、ガラス素材や樹脂などから形成されている。透明パネル１には、少なくとも３組以上の圧電アクチュエータが配設される。この例では、透明パネル１とＬＣＤ２は、４隅にバイモルフ型の圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４（図２Ａ参照）を介在させて組み合わされている。もちろん、これらの圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、ユニモルフ型の圧電アクチュエータであってもよい。
【００１８】
透明パネル１の表面がユーザにより触れられると、これらの圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、それぞれ透明パネル１上のユーザの指の位置に応じた外力を受けて変位して電圧を発生する。この電圧値が示す変位量を所謂サーボ制御のフィードバック情報として圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４を制御する。そして、その際に圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に出力される電圧や電流などの指令値をユーザからの入力情報として得る。これにより、ユーザの示した位置を検出できるようになる。このように本発明では、検知した変位量をユーザからの入力情報として扱うのではなく、フィードバック制御に用いた電圧や電流などの指令値をユーザからの入力情報として扱う。
【００１９】
従って、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、ユーザにより外力を受けても、常に元の位置や姿勢（ユーザが触れていない時の状態）を保つことができる。これにより、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、過度の外力を受けた場合に、変形して破壊することを防止できる。
【００２０】
図２Ａは、タッチパネル装置１００の構成例を示す斜視図である。図２Ａに示すタッチパネル装置１００は、透明パネル１、４個のバイモルフ型の圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４及び制御部６Ａを備えている。
【００２１】
透明パネル１とＬＣＤ２は略同じ大きさに形成されている。透明パネル１とＬＣＤ２は、４隅に圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４を介在させて組み合わされている。例えば、ＬＣＤ２の上面の４隅に圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の各々が配置され、その上方から透明パネル１が設置されている。
【００２２】
圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、センサ機能とアクチュエータ機能を備えた多機能圧電アクチュエータである。この多機能圧電アクチュエータは、特開２００６−４８３０２で公開されており、アクチュエータとして機能する積層とセンサとして機能する積層に電気的に分割したもので機械的には一つの素子である。このように多層構造を有する圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、それぞれ３個の支点を持ち、上部の１点で透明パネル１と係合され、下部２点でＬＣＤ２のベースと係合されている。例えば、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、第１の支持部４１及び第２の支持部４２によりＬＣＤ２のベースに固定されている。また、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、第３の支持部４３により透明パネル１に固定されている。圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、外部から変位を与えられると該変位に略比例した電圧を発生する。また、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、電圧が印加されると該電圧に略比例して変位する。
【００２３】
圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、制御部６Ａに接続されている。制御部６Ａは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４から変位量としての電圧信号を入力する。例えば、ユーザが指やスタイラス等により透明パネル１に触れると、ユーザが触れた位置に応じて４隅の圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は変位する。
【００２４】
例えばユーザの指が図２Ａに示す圧電アクチュエータＰ１の真上を押す際は、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４のうちＰ１が最も大きく変位するが、圧電アクチュエータＰ２、Ｐ３、Ｐ４の変位量はわずかである。またユーザの指がパネルの中心を押す際は、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の変位量はほぼ等しい。
【００２５】
制御部６Ａは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４から発生された該変位に略比例した電圧信号を入力する。制御部６Ａは、この電圧信号が示す変位量をサーボ制御のフィードバック情報として圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４を制御する。
【００２６】
この例で、ユーザが透明パネル１に触れていない状態における圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４からの基準電圧信号（基準値の一例）を測定し、図１０に示すメモリ７に保存しておく。ユーザが位置Ｐ５で透明パネル１に触れると、該透明パネル１を介して圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４が変位し、その変位量に応じた電圧信号Ｖ１〜Ｖ４を制御部６Ａに出力する。
【００２７】
制御部６Ａは、入力した電圧信号Ｖ１〜Ｖ４とメモリ７に保存された基準電圧信号とを夫々比較する。そして、制御部６Ａは、電圧信号Ｖ１〜Ｖ４が基準電圧信号と等しくなるように圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４への電流や電圧などの指令値０１〜０４を決定して出力する。
【００２８】
例えば、制御部６Ａは、入力した電圧信号Ｖ１と圧電アクチュエータＰ１の基準電圧信号を減算して差分電圧を算出する。制御部６Ａは、この差分電圧をゼロにするように圧電アクチュエータＰ１への指令値０１を決定する。同様に圧電アクチュエータＰ２〜Ｐ４の差分電圧を求めて、圧電アクチュエータＰ２〜Ｐ４への指令値０２〜０４を決定する。これらの指令値０１〜０４が示す電圧又は電流の値の大きさから座標位置及びユーザの操作力を以下の式（１）により求める。式（１）は、指令値０１〜０４を透明パネル１上に規定されるＸＹ座標の値として扱って操作位置を求める。
【００２９】
これにより、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、ユーザの操作位置を検出するセンサとして機能することができると共に、ユーザにより外力を受けてもユーザが触れていない時の姿勢を保つことができる。従って、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４が過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できる。
【００３０】
【数１】
2010015514.tif 000003
【００３１】
図２Ｂは、透明パネル１の領域Ｑ１〜領域Ｑ４に分割した例を示す説明図である。式（１）のＸ、ＹがＸ＞０かつＹ＞０を満たす場合、図２に示す領域Ｑ１に触れたことを示す。また、Ｘ＞０かつＹ＜０を満たす場合、領域Ｑ２に触れたことを示す。Ｘ＜０かつＹ＞０を満たす場合、領域Ｑ３に触れたことを示す。Ｘ＜０かつＹ＜０を満たす場合、領域Ｑ４に触れたことを示す。もちろん、座標Ｘ、Ｙの値を特定すれば領域Ｑ１〜Ｑ４における触れた位置を細かく特定できる。
【００３２】
続いて、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の構成例について説明する。図３Ａは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の構成例を示す側面図である。なお、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は同じ構成のため、圧電アクチュエータＰ１についてのみ説明する。図３Ａに示す圧電アクチュエータＰ１は、ナイフエッジ状の第１の支持部４１及び第２の支持部４２により両端がＬＣＤ２に固定されている。また、圧電アクチュエータＰ１は、ナイフエッジ状の第３の支持部４３により透明パネル１に中央部が固定されている。
【００３３】
図３Ｂは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の構成例を示す断面図である。図３Ｂに示す圧電アクチュエータＰ１は、アクチュエータ機能とセンサ機能とを有する。圧電アクチュエータＰ１は、１つの積層体が電気的に２つ単層圧電体１６ａ及び１６ｂに分割されて構成されている。
【００３４】
圧電アクチュエータＰ１は、給電用の給電電極１２、共通電極１３及び信号検出用の検出電極１４を有している。給電電極１２と共通電極１３との間には第１の圧電素子１０が接合されて単層圧電体１６ａを構成している。給電電極１２と共通電極１３との間には制御部１５により配線Ｌ１、Ｌ２を介して所定の電圧Ｖａが供給される。単層圧電体１６ａは、この電圧Ｖａにより圧電素子１０が変位してアクチュエータとして機能する。
【００３５】
また、共通電極１３と検出電極１４との間には第２の圧電素子１１が接合されて、単層圧電体１６ｂを構成している。単層圧電体１６ｂは、外部から変位を与えられると該変位に略比例した電圧信号Ｖｂを電極１４から配線Ｌ３を介して制御部１５に出力する。このように、単層圧電体１６ｂはセンサとして機能する。
【００３６】
図４は、第１の支持部４１〜第３の支持部４３の構成例を示す拡大斜視図である。図４に示す支持部４１〜４３は、ナイフエッジ状の突起５０と軟質の接着剤５１から構成されている。
【００３７】
支持部４１、４２の軟質の接着剤５１は、それぞれの突起５０をＬＣＤ２と圧電アクチュエータＰ１に接着して位置ずれを起こさないように固定している。支持部４３の接着剤５１は、突起５０をＬＣＤ２と透明パネル１に接着して位置ずれを起こさないように固定している。軟質の接着剤５１の材質としては、硬質の材料である突起を接着しかつ圧電アクチュエータＰ１の撓み変位を減じることなく透明パネル１側に伝えるような材質を採用することが好ましい。支持部４１〜４３は、圧電アクチュエータＰ１の撓み変形の妨げにならないように、ナイフエッジ状の突起５０を用いて圧電アクチュエータＰ１の面を支持する。
【００３８】
図５は、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の電圧と変位の関係例を示す説明図である。バイモルフ型の圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に外部から変位を与えるとその変位にほぼ比例した電圧を発生する。この電圧を測定することにより外部から与えられた変位量（位置）を検知することが可能である。
【００３９】
続いて、センサ機能としての圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の動作例について説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の動作例を示す側面図である。図６Ａに示す圧電アクチュエータＰ１は、ユーザが指により透明パネル１に触れて、該圧電アクチュエータＰ１が凹状に変形して矢印Ｗ１の方向に変位量Ｕ１だけ変位した状態である。このとき、圧電アクチュエータＰ１は、図５に示したように該変位に略比例した電圧信号Ｖｂを制御部６Ａに出力する。
【００４０】
制御部６Ａは、この電圧信号Ｖｂが示す変位量をサーボ制御のフィードバック情報として圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４を制御する。制御部６Ａは、入力した電圧信号Ｖｂが上述した基準電圧信号と等しくなるように圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４へ電圧Ｖａを出力する。これにより、図６Ｂに示すように圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、ユーザにより外力を受けても常にホームポジションＨＰを保つことができる。従って、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、過度の外力を受けた場合に、変形して破壊することを防止できる。さらに、制御部６Ａは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４へ出力した電圧Ｖａに基づいてユーザの示した位置を検出する（図２Ｂ参照）。
【００４１】
また、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４をアクチュエータとして機能させる場合、制御部６Ａにより図６Ｂに示す圧電アクチュエータＰ１に電圧を供給する。電圧が供給されると圧電アクチュエータＰ１は、図６Ａに示すように凹状に変形して、矢印Ｗ１の方向に変位量Ｕ１だけ変位する。このように、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、所定の周波数に基づいて変位量Ｕ１だけ変位して透明パネル１を振動させる。
【００４２】
続いて、圧電アクチュエータの他の取り付け方法を説明する。図７Ａは、圧電アクチュエータ２１Ａの取付例を示す側面図である。図７Ｂは、圧電アクチュエータ２１Ａのみを抽出した側面図及び上面図である。なお、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４と同じ構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
図７Ａに示す圧電アクチュエータ２１Ａは、圧電体２２ａ、２２ｂ及びシム２３Ａを備えている。シム２３Ａは金属板の一例であり、その上面には圧電体２２ａが設けられ、底面には圧電体２２ｂが設けられている。シム２３Ａは厚さ０．１ｍｍ程度であり、脆い圧電体２２ａ、２２ｂを補強する機能と、圧電体２２ａ、２２ｂに電力を供給するための電極の機能を併せ持つ。シム２３Ａの材料としては、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、りん青銅、４−２アロイなど金属材料の他、炭素繊維強化プラスティックなども使用可能である。シム２３Ａは制御部１５に接続される。
【００４４】
シム２３Ａの両端は、圧電アクチュエータ２１Ａを支える第１の支持台２４Ａ及び第２の支持台２５ＡによりＬＣＤ２のベースに固定されている。また、圧電アクチュエータ２１Ａの中央上部は第３の支持台２６により透明パネル１に固定されている。これらの支持台２４Ａ、２５Ａ、２６の材料は特に制約はないが、シム２３Ａが電極を兼ねているため、プラスティックなど非導電性の材料が好ましい。支持台２４Ａ、２５ＡとＬＣＤ２のベース、また支持台２４Ａ、２５Ａとシム２３Ａの間は接着剤や両面粘着テープにより接着されて固定されている。また、支持台２６と圧電体２２ａ、透明パネル１の間も接着剤や両面粘着テープにより接着されて固定されている。
【００４５】
このように、圧電アクチュエータ２１Ａによれば、圧電体２２ａ、２２ｂを強固にベースに固定できる。また、圧電体２２ａ、２２ｂに触覚を発生させるための電圧が付加された場合、圧電体２２ａ、２２ｂの変形を妨げることないので、少ない電力でユーザに触覚を提示することが可能である。
【００４６】
図７Ｃは、他の実施形態としての圧電アクチュエータ２１Ｂの構成例を示す上面図である。図７Ｃに示す圧電アクチュエータ２１Ｂは、圧電体２２ａ、２２ｂと支持台２４Ａ、２５Ａとの間には、断面積を減少させた連結部２８が設けられている。この連結部２８は、一部が開口されて形成された開口部２３ａを有している。開口部２３ａにより、図７Ｃに示す圧電アクチュエータ２１Ｂは、図７Ｂに示す圧電アクチュエータ２１Ａよりも連結部２８が撓み易くなる。また、開口部２３ａの他に、連結部２８を薄く形成して撓み易くする構成も考えられる。
【００４７】
図８は、圧電アクチュエータ２１Ａの動作例を示す側面図である。例えば、図８に示す圧電アクチュエータ２１Ａに制御部１５により電圧を印加すると、圧電体２２ａ、２２ｂは、湾曲して変形する。ここで、下側の支持台２４Ａ、２５Ａが硬い材質の材料で構成されている場合は、シム２３Ａと支持台２４Ａ、２５Ａとの接合部分は変形することができない。これに対して、圧電体２２ａ、２２ｂと連結部２８は変形自在である。このため、圧電体２２ａ、２２ｂの変形を阻害することがない。さらに、図７Ｃに示したように、連結部２８に開口部２３ａを設けることで、圧電体２２ａ、２２ｂの変形をより容易にすることができる。また、ユーザが透明パネル１に指で触れた場合も、圧電アクチュエータ２１Ａは、図８に示すように湾曲して変形して電圧信号を制御部１５に出力する。
【００４８】
図９Ａは、圧電アクチュエータ２１Ｃの取付例を示す側面図である。図９Ａに示す圧電アクチュエータ２１Ｃは、圧電体２２ａ、２２ｂ及びシム２３Ｃを備えている。シム２３Ｃの上面には圧電体２２ａが設けられ、底面には圧電体２２ｂが設けられている。シム２３Ｃは厚さ０．１ｍｍ程度であり、脆い圧電体２２ａ、２２ｂを補強する機能と、圧電体２２ａ、２２ｂに電力を供給するための電極の機能を併せ持つ。
【００４９】
シム２３Ｃの両端は、圧電アクチュエータ２１Ｃを支える第１の支持台２４Ｂ及び第１の支持台２５ＢによりＬＣＤ２のベースに固定されている。支持台２４Ｂ、２５Ｂ及びシム２３Ｃは、ネジ２７によりＬＣＤ２のベースに螺合されて固定されている。
【００５０】
また、図９Ｂに示すように、第１の支持台２４Ｃ及び第２の支持台２５Ｃはベース材料２Ａ（この場合はＬＣＤ２ではない）に一体化されて、樹脂成形などの方法により形成されている。圧電アクチュエータ２１Ｃのシム２３Ｃと支持台２４Ｃ、２５Ｃの固定方法は、粘着方式やネジ２７などによるものである。
【００５１】
続いて、タッチパネル装置１００の制御系の構成例及び動作例について説明する。図１０は、タッチパネル装置１００の制御系の構成例を示すブロック図である。図１１は、タッチパネル装置１００の動作例を示すフローチャートである。
【００５２】
図１０に示す制御部６Ａは演算部１７Ａ及びメモリ７を備えている。このメモリ７には、ユーザが透明パネル１に触れていない状態で測定された圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４からの基準電圧信号Ｖ０１〜Ｖ０４が予め保存されている。
【００５３】
演算部１７Ａは、メモリ７、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４及びカーナビ本体のＣＰＵ（Central Processing Unit）３に接続されている。ＣＰＵ３は表示制御部の一例であり、ＬＣＤ２に接続されて該ＬＣＤ２を制御する。
【００５４】
図１１に示すステップＳＴ１で、演算部１７Ａは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４から電圧信号Ｖ１〜Ｖ４を入力したか否かを判定する。この例で、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、ユーザの指の位置に応じた外力を受けて変位して電圧信号Ｖ１〜Ｖ４を演算部１７Ａに出力する。演算部１７Ａは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４から電圧信号Ｖ１〜Ｖ４を入力するとステップＳＴ２に移行する。
【００５５】
ステップＳＴ２で、演算部１７Ａは、メモリ７に保存された基準電圧信号Ｖ０１〜Ｖ０４を読み出してステップＳＴ３に移行する。
【００５６】
ステップＳＴ３で、演算部１７Ａは、入力した電圧信号Ｖ１〜Ｖ４とメモリ７に保存された基準電圧信号Ｖ０１〜Ｖ０４との差分電圧を夫々求めてステップＳＴ４に移行する。
【００５７】
ステップＳＴ４で、演算部１７Ａは、この差分電圧をゼロにするように圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４への指令値０１〜０４を算出してステップＳＴ５に移行する。
【００５８】
ステップＳＴ５で、演算部１７Ａは、算出した指令値０１〜０４を圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に出力する。圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、これらの指令値０１〜０４により、図６Ａの湾曲した状態から図６Ｂに示したホームポジションＨＰに復帰動作する。これにより、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できる。続いてステップＳＴ６に移行する。
【００５９】
ステップＳＴ６で、演算部１７Ａは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に出力した指令値０１〜０４からユーザの指が触れた位置を座標値として決定する。例えば演算部１７Ａは、上述した式（１）から透明パネル１上のＸ座標、Ｙ座標を求めてステップＳＴ７に移行する。
【００６０】
ステップＳＴ７で、演算部１７Ａは、求めたＸＹ座標値をカーナビ本体のＣＰＵ３に出力する。ＣＰＵ３は、このＸＹ座標値に基づいて選択された所定の処理を実行する。また、演算部１７Ａは、式（１）により指令値０１〜０４を加算してユーザが透明パネル１を操作する操作力Ｚを求めて、該操作力Ｚを示す操作力信号をＣＰＵ３に出力する。ＣＰＵ３は、この操作力信号が示す操作力ＺからＬＣＤ２に表示されたアイコンなどの表示を制御する。例えば、ＣＰＵ３は、操作力Ｚが基準値よりも小さい値を示す場合、アイコンの色を緑色に表示するようにＬＣＤ２を制御する。また、ＣＰＵ３は、操作力Ｚが基準値よりも大きな値を示す場合、アイコンの色を赤色に表示するようにＬＣＤ２を制御する。これにより、ユーザに透明パネル１を押す強度を知らせることができるので、ユーザは、透明パネル１を強く押し過ぎることなくタッチパネル操作の負担を軽減できるようになる。なお、この例では、操作力に基づいて、ＣＰＵ３がＬＣＤ２を制御する一例を説明したが、制御部６Ａが操作力に基づいてＬＣＤ２を直接制御するようにしても良い。
【００６１】
このように、本発明に係るタッチパネル装置１００及びその制御方法によれば、透明パネル１が操作されて変位した圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４から電圧信号を入力し、該電圧信号が示す入力値と圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較し、この入力値が基準値と等しくなる指令値０１〜０４を決定して圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の各々に指令信号を出力すると共にこの指令値から操作位置を求めるものである。
【００６２】
これにより、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、ユーザの操作位置を検出するセンサとして機能することができると共に、ユーザにより外力を受けてもユーザが触れていない時の姿勢を保つことができる。従って、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４が過度の外力を受けた場合に変形して破壊することを防止できる。
【００６３】
また、本発明ではユーザやスタイラスが接触する部材は任意な材料で構成することが可能である。透明性が要求される場合は、透過率の高い材料を選定することで、光学的に良好な性能を得ることが出来る。また、透明電極など、特殊な表面材料を必要としないことから、サイズが大きなパネルについても安価なタッチパネルを構成できる。
【００６４】
また、抵抗膜式のタッチパネルではユーザの操作力は検知不能である。本発明ではこの操作力も同時に検知が可能で、それをユーザからの入力情報の一部とすることで、同一のＸＹ座標で異なる入力操作を可能にする。例えば、指でパネル表面をなぞるようなユーザが目的のアイコンなどを探している状態と、パネルを押し込むようなアイコンを選択する操作の判別が可能である。
【００６５】
また、積層構造をとることで、圧電素子１０、１１を効率よく歪ませることが出来るので、駆動電圧を±５Ｖ〜９．５Ｖ程度に設定でき、モバイル向け商品への搭載が可能になる。
【００６６】
続いて、本発明に係る第２の実施形態としてのタッチパネル装置２００について説明する。図１２は、タッチパネル装置２００の構成例を示す概念図である。上述したタッチパネル装置１００と同じ構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１２に示すタッチパネル装置２００は、波形ライブラリを有した信号発生部１８を備えている。この信号発生部１８は、カーナビ本体のＣＰＵ３及び演算部１７Ｂに接続されている。カーナビ本体のＣＰＵ３は、演算部１７Ｂから出力されるＸＹ座標値と操作力Ｚの両方又は片方からユーザに提示する触覚のパターンを決定する。例えば、ＸＹ座標値からユーザに入力操作が「完了」したことを知らせるアクナレッジの触覚を提示する場合、ＣＰＵ３は、２００Ｈｚのサイン波を２サイクル分のパターンを決定する。そして、ＣＰＵ３は、信号発生部１８の波形ライブラリに収納されている２００Ｈｚの２サイクルのパターンを指定する波形パターン信号Ｄａを出力する。
【００６８】
信号発生部１８は、波形ライブラリから２００Ｈｚの２サイクルの信号を選択して演算部１７Ｂに出力する。演算部１７Ｂは、ユーザの指位置に応じて指令値０１〜０４を以下の式（２）により分配出力するように演算して、触覚信号として圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に出力する。圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、この触覚信号に基づいて伸縮して振動する。
【００６９】
【数２】
2010015514.tif 000004
【００７０】
このように、信号発生部１８の波形ライブラリから入力操作に応じた波形を選択すると共に該波形をユーザの指位置に応じて分配して出力するので、ユーザに対して振動により操作のアクナレッジを与えて確実な操作を実現できる。さらに、アイコン別に異なる振動パターンを割りつけて振動によるガイド機能を加えることで、ブラインドタッチ操作が可能となる。
【００７１】
ところで、振動は透明パネル１に示す矩形平面全体に均質とならない場合があり、その場合は矩形平面状の場所によって振動の大きさが異なるという問題が発生する。その回避策として、図１３Ａに示すように、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４を「Ｐ２及びＰ４」と「Ｐ１及びＰ３」の２グループに分けてそれぞれの位相をコントロールしてもよい。
【００７２】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、波形のパターン例及びその効果を示す説明図である。図１３Ａは、同位相の波形を有したパターン１及び逆位相の波形パターンを有したパターン２を示している。図１３Ｂは、透明パネル１を９分割した領域Ａ〜領域Ｉを示している。
【００７３】
図１３Ａに示すパターン１は、指令値０１〜０４の波形１９は全て同位相に設定されている。このパターン１によれば、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、同じタイミングで同じ方向に駆動する。これにより、パターン１に示す波形による制御は、透明パネル１の領域Ｅ、Ｄ、Ｆの振動が領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｈ、Ｉの振動に比べて大きくなる。すなわち、透明パネル１の中央付近の振動が大きくなる。
【００７４】
図１３Ａに示すパターン２は、指令値０２、０４の波形１９に対して指令値０１、０３の波形２０は逆位相に設定されている。このパターン２によれば、圧電アクチュエータＰ２、Ｐ４と圧電アクチュエータＰ１、Ｐ３は、同じタイミングで反対方向に駆動する。これにより、パターン２の波形による制御は、透明パネル１の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｈ、Ｉの振動が領域Ｅ、Ｄ、Ｆの振動に比べて大きくなる。すなわち、透明パネル１の周辺部の振動が大きくなる。
【００７５】
ユーザが透明パネル１のどの領域に接しているかは検知されるので、その領域に応じた駆動方法をパターン１、２から選択することにより平面上のどの領域においても同じ強さの振動を得ることが可能となる。従って、ユーザの指は効率よく加振されるので、同じ振動刺激を与える場合はアクチュエータの消費電力を少なくすることができる。
【００７６】
続いて、透明パネル１の他の振動パターンの制御例を説明する。この例では、４本の圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に対して順次、位相を変えた振動を加える例を説明する。図１４Ａは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に供給する指令値の波形パターン例を示している。図１４Ｂは、透明パネル１の振動例を示す模式図である。図１４Ａに示す指令値０１〜０４を図１４Ｂに示す圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に供給すると、図１４Ｂに示すように透明パネル１の中心部ｒに順次、振動が押し寄せる。これにより、ユーザが中心部ｒを触れた場合、ユーザは平面に接している指の周りに振動が矢印Ｅの方向に回転しているような感覚を得ることができる。
【００７７】
続いて、透明パネル１’の他の振動パターンの制御例を説明する。圧電アクチュエータを２つのグループに分け、それぞれに対して僅かに位相の異なる指令値を与える例を説明する。図１５Ａは、圧電アクチュエータＰ１’、Ｐ２’に供給する指令値の波形のパターン例を示している。図１５Ｂは、透明パネル１’の振動例を示す模式図である。この例では、アクチュエータを２本だけ用いる。
【００７８】
図１５Ａに示す指令値０１は、２００Ｈｚの周波数を示す波形であり、圧電アクチュエータＰ１’に供給される。図１５Ｂに示す指令値０２は、１９５Ｈｚの周波数を示す波形であり、圧電アクチュエータＰ２’に供給される。この場合、各々の周波数の差に相当する５Ｈｚの周期で振動の強弱が出現するため、ユーザは双方の振動数のうなりに相当する５Ｈｚの振動を感じることが可能である。単純なサイン波の場合、ユーザは５Ｈｚの小さな振幅（例えば１０μｍ程度）を感じることは困難であるが、上記の方法によればそれが可能である。このように、ユーザに対して様々な触覚パターンを提供することができる。
【００７９】
続いて、タッチパネル装置２００の制御系の構成例及び動作例について説明する。図１６は、タッチパネル装置２００の制御系の構成例を示すブロック図である。図１７は、タッチパネル装置２００の動作例を示すフローチャートである。なお、上述したタッチパネル装置１００と同じ構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
図１６に示す制御部６Ｂは演算部１７Ｂ及びメモリ７を備えている。このメモリ７には、ユーザが透明パネル１に触れていない状態で測定された圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４からの基準電圧信号Ｖ０１〜Ｖ０４が予め保存されている。
【００８１】
演算部１７Ｂは、メモリ７、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４、カーナビ本体のＣＰＵ３及び信号発生部１８に接続されている。信号発生部１８は様々な波形パターンを収納しているライブラリを備えている。
【００８２】
図１７に示すステップＳＴ１１〜ＳＴ１７は、図１１に示したステップＳＴ１〜ＳＴ７に夫々対応するので、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
ステップＳＴ１７で、演算部１７Ｂは、求めたＸＹ座標値をカーナビ本体のＣＰＵ３に出力する。ＣＰＵ３は、このＸＹ座標値に基づいて振動パターンを決定して波形パターン信号Ｄａを信号発生部１８に出力する。この例で、ＣＰＵ３は、ユーザに入力操作が「完了」したことを知らせるアクナレッジの触覚を提示する場合、例えば２００Ｈｚのサイン波を２サイクル分のパターンを決定して波形パターン信号Ｄａを出力する。続いてステップＳＴ１８に移行する。
【００８４】
ステップＳＴ１８、ＳＴ１９で、信号発生部１８は、カーナビ本体のＣＰＵ３から振動パターンを示す波形パターン信号Ｄａを入力する。信号発生部１８は、波形ライブラリに収納されている２００Ｈｚの２サイクルのパターンを選択して演算部１７Ｂに出力する。続いてステップＳＴ２０に移行する。
【００８５】
ステップＳＴ２０で、演算部１７Ｂは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４を駆動制御する。例えば、演算部１７Ｂは、２００Ｈｚの２サイクルの信号に基づいて圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に指令値としての触覚信号を出力する。この例で、演算部１７Ｂは、ユーザの指位置に応じて該指令値を上述の式（２）により分配して、分配後の指令値を触覚信号として圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に出力する。圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、分配後の指令値に基づいて伸縮して振動する。
【００８６】
このように、本発明に係るタッチパネル装置２００によれば、透明パネル１が操作されて変位した圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４から電圧信号を入力し、該電圧信号が示す入力値と圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４に外力が加わっていない状態における出力を示す基準値とを比較し、この入力値が基準値と等しくなる指令値を決定して圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の各々に指令信号を出力すると共に指令値から操作位置を求めて該操作位置をＣＰＵ３に出力し、このＣＰＵ３は、操作位置から所定周期の信号を発生するように信号発生部１８を制御するものである。
【００８７】
これにより、ユーザに対して様々な触覚パターンを提供することができる。また、操作位置に応じてアクチュエータＰ１〜Ｐ４の駆動方法を選択することにより平面上のどの領域においても同じ強さの振動を得ることが可能となる。従って、ユーザの指などが効率よく加振されるので、同じ振動刺激を与える場合はアクチュエータＰ１〜Ｐ４の消費電力を少なくすることができる。
【００８８】
なお、信号発生部１８は、カーナビ本体のＣＰＵ３から振動パターンを示す波形パターン信号Ｄａを入力する例を説明したが、これに限らず演算部１７Ｂの座標位置から波形パターン信号を選択するようにしても良い。この場合、演算部１７Ｂは、座標位置や操作力を示す信号を信号発生部１８に出力する。例えば、演算部１７Ｂは、図１３Ｂに示した領域Ｂの座標位置を示す信号を信号発生部１８に出力する。この場合、信号発生部１８は、該領域Ｂの座標位置から図１３Ａに示したパターン２の波形を選択して演算部１７Ｂに出力する。
【００８９】
続いて、本発明に係る第３の実施形態としてのタッチパネル装置３００について説明する。図１８は、タッチパネル装置３００の構成例を示す概念図である。上述したタッチパネル装置１００、２００と同じ構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
上述したタッチパネル装置１００、２００ではユーザの指などの位置を検出するための圧電素子と、触覚を提示するための圧電素子は同一の素子を兼用する構成である。すなわち、図１０、図１６のブロック図に示したように、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４は、アクチュエータ機能とセンサ機能と異なる機能を同じ素子で兼用している。
【００９１】
これに対して、図１８に示すタッチパネル装置３００は、触覚を発生するためのアクチュエータ機能とユーザの触れる位置を検出するセンサ機能をそれぞれ異なる圧電素子を用いて構成している。例えば、ユーザの指などを検出するセンサとして機能する圧電アクチュエータＳ１〜Ｓ４を４本だけ備えている。これらのセンサとして機能する圧電アクチュエータＳ１〜Ｓ４は、透明パネル１の４隅に配設されて制御部６Ｃに接続されている。
【００９２】
また、ユーザの指などに振動を与えるアクチュエータとして機能する圧電アクチュエータＡ１〜Ａ４を４本だけ備えている。これらのアクチュエータとして機能する圧電アクチュエータＡ１、Ａ３は、センサ用の圧電アクチュエータＳ１、Ｓ３の間に配設されている。また、圧電アクチュエータＡ２、Ａ４は、センサ用の圧電アクチュエータＳ２、Ｓ４の間に配設されている。これらの触覚用の圧電アクチュエータＡ１〜Ａ４は、制御部６Ｃに接続されている。
【００９３】
透明パネル１の表面がユーザにより触れられると、これらの圧電アクチュエータＳ１〜Ｓ４は、それぞれ透明パネル１上のユーザの指の位置に応じた外力を受けて変位して電圧を発生する。制御部６Ｃは、この電圧値が示す変位量を所謂サーボ制御のフィードバック情報として圧電アクチュエータＳ１〜Ｓ４を制御する。そして、その際に圧電アクチュエータＳ１〜Ｓ４に出力される電圧や電流などの指令値をユーザからの入力情報として得て、ユーザの示した位置を検出する。
【００９４】
また、制御部６Ｃは、触覚用の圧電アクチュエータＡ１〜Ａ４に対してユーザに触覚を提示するための指令値０１〜０４を出力する。この様な構成にすることで、ユーザの指位置などを検出するセンサ機能としては、実施例の圧電素子に限られず、例えば静電容量式や光学式、または抵抗膜式などが使用可能になる。
【００９５】
続いて、上述した実施形態の変形例を示す。図１０に示した演算部１７Ａやメモリ７から構成される制御部６Ａはカーナビ本体から独立しているが、この機能はカーナビ本体にあるＣＰＵ３やメモリが兼用しても良い。また、図１６に示した信号発生部１８のライブラリ、演算部１７Ｂやメモリ７から構成される制御部６Ｂはカーナビ本体から独立しているが、この機能はカーナビ本体にあるＣＰＵ３やメモリが兼用しても良い。
【００９６】
透明パネル１へユーザがＸＹ座標（２次元）と操作力の入力操作を行う例を示したが、ユーザが接触する部分は、アスペクト比の高い長四角（直線状）でも良い。この場合の入力情報は、Ｘ座標（１次元）及び操作力となる。さらに、ユーザによる接触部分は一辺が３〜１０ｍｍ程度の四角形から成る狭い領域でも良い。これらの場合の入力情報は、操作力となる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、タッチパネルやタッチパッドに代表される、電子機器に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る第１の実施形態としてのタッチパネル装置１００の応用例を示す概念図である。
【図２】Ａ及びＢは、タッチパネル装置１００の構成例を示す説明図である。
【図３】Ａ及びＢは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の構成例を示す説明図である。
【図４】第１の支持部４１〜第３の支持部４３の構成例を示す拡大斜視図である。
【図５】圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の電圧と変位の関係例を示す説明図である。
【図６】Ａ及びＢは、圧電アクチュエータＰ１〜Ｐ４の動作例を示す側面図である。
【図７】Ａ〜Ｃは、他の圧電アクチュエータ２１Ａ、２１Ｂの構成例を示す説明図である。
【図８】圧電アクチュエータ２１Ａの動作例を示す側面図である。
【図９】Ａ及びＢは、圧電アクチュエータ２１Ｃの取付例を示す側面図である。
【図１０】タッチパネル装置１００の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図１１】タッチパネル装置１００の動作例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る第２の実施形態としてのタッチパネル装置２００の構成例を示す概念図である。
【図１３】波形のパターン例（その１）を示す説明図である。
【図１４】波形のパターン例（その２）を示す説明図である。
【図１５】波形のパターン例（その３）を示す説明図である。
【図１６】タッチパネル装置２００の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図１７】タッチパネル装置２００の動作例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明に係る第３の実施形態としてのタッチパネル装置３００の構成例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９９】
Ｐ１〜Ｐ４・・・圧電アクチュエータ、１・・・透明パネル（パネル）、２・・・ＬＣＤ（表示部）、３・・・ＣＰＵ（表示制御部）、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ・・・制御部、１８・・・信号発生部、２２ａ，２２ｂ・・・圧電体、２３ａ・・・開口部、２３Ａ・・・シム（金属板）、２４Ａ〜２４Ｃ・・・第１の支持台、２５Ａ〜２５Ｃ・・・第２の支持台、２８・・・連結部、１００，２００，３００・・・タッチパネル装置
【図１】
2010015514.tif 000005
【図２】
2010015514.tif 000006
【図３】
2010015514.tif 000007
【図４】
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【図５】
2010015514.tif 000009
【図６】
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【図７】
2010015514.tif 000011
【図８】
2010015514.tif 000012
【図９】
2010015514.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2010015514.tif 000015
【図１２】
2010015514.tif 000016
【図１３】
2010015514.tif 000017
【図１４】
2010015514.tif 000018
【図１５】
2010015514.tif 000019
【図１６】
2010015514.tif 000020
【図１７】
2010015514.tif 000021
【図１８】
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