(57)【要約】【課題】通信デバイスにおいて、省スペースにて触覚フィードバックを実現する。【解決手段】逆Ｆアンテナであるアンテナ１０２には、圧電体１１２が固定される。振動信号源１１６は、低域フィルタ１２０を介してアンテナ１０２の第１端部１０６に振動周波数の交流信号を供給することにより、圧電体１１２を振動させる。通信信号源１１８は、帯域フィルタ１２２を介して第１端部１０６に通信周波数の交流信号を供給することにより、アンテナ１０２に電波を放射させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
前記アンテナに固定される圧電体と、
前記圧電体に、振動周波数にて第１の交流信号を供給する触覚制御部と、
前記アンテナに、通信周波数にて第２の交流信号を供給する通信制御部と、
を備えることを特徴とする通信デバイス。
【請求項２】
前記触覚制御部は、低域フィルタを経由して、前記第１の交流信号を前記圧電体に供給することを特徴とする請求項１に記載の通信デバイス。
【請求項３】
前記アンテナは逆Ｆアンテナであることを特徴とする請求項１または２に記載の通信デバイス。
【請求項４】
前記アンテナの短絡端は、キャパシタを介してグランドに接続されることを特徴とする請求項３に記載の通信デバイス。
【請求項５】
前記触覚制御部および前記通信制御部は、いずれも前記アンテナの給電端から前記第１および第２の交流信号を供給することを特徴とする請求項３または４に記載の通信デバイス。
【請求項６】
前記通信制御部は、前記アンテナの給電端から前記第２の交流信号を供給し、
前記触覚制御部は、前テナに固定される前記圧電体に前記第１の交流信号を直接供給することを特徴とする請求項３に記載の通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信デバイスに関し、特に、触覚フィードバック機能を備える通信デバイス、に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報端末やデジタルカメラ、現金自動預け払い機（ＡＴＭ：Automated Teller Machine）、カーナビゲーションシステムなど、タッチパネルを搭載する電子機器は多い。タッチパネルは、厚さが数ｍｍ程度であるため、電子機器を小型化する上で好適である。しかも、ソフトウェアによって入力インタフェースを定義できるため、限られたスペースで多彩な入力を実現できるというメリットがある。
【０００３】
機械式ボタンを押すときには、ボタンからの反発力が伝わるため、ユーザは入力の受け付けを触感により確信できる。しかし、タッチパネルにはストローク感がない。人工的に触感を作り出すための技術としては、さまざまな方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２２３２６号公報
【特許文献２】特開２００１−２３０６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
中でも、圧電アクチュエータによる触感生成方法は広く多く採用されている。圧電アクチュエータは交流電圧によって振動するため、電気信号により人工的な触感を生成できる。圧電アクチュエータは１ｍｍ以下の厚みにて実現できるが、携帯型の通信デバイスでは電子回路を設置可能なスペースが逼迫している。したがって、圧電アクチュエータを収納するための領域をできる限り小さくしたい。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて完成された発明であり、その主たる目的は、通信デバイスにおいて、省スペースにて触覚フィードバックを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る通信デバイスは、アンテナと、アンテナに固定される圧電体と、圧電体に振動周波数にて第１の交流信号を供給する触覚制御部と、アンテナに通信周波数にて第２の交流信号を供給する通信制御部を備える。
【０００８】
ここでいう「通信デバイス」とは、通信機能、特にアンテナによる無線通信機能を備える装置であればよい。また、「通信デバイス」は、それ自体が独立した製品である必要はなく、所定装置のうち通信機能を担うモジュールや機能ブロックであってもよい。通信デバイスが本来的に備えているアンテナに、圧電アクチュエータとしての機能をもたせることにより、省スペースにて触覚フィードバック機能を通信デバイスに搭載しやすくなる。
【０００９】
触覚制御部は、低域フィルタを経由して、第１の交流信号を圧電体に供給してもよい。低域フィルタは、低周波帯域の第１の交流信号を通過させ、高周波帯域の第２の交流信号を阻止することにより、第１の交流信号が通信制御部に干渉するのを防ぎやすくなる。また、第２の交流信号が触覚制御部に干渉するのも防ぎやすくなる。同様に、通信制御部は、帯域フィルタを経由して、第２の交流信号をアンテナに供給してもよい。帯域フィルタは、第２の交流信号を通過させ、第１の交流信号を阻止することにより、上述した干渉作用を抑制しやすくなる。
【００１０】
アンテナは逆Ｆアンテナであってもよい。アンテナの短絡端は、キャパシタを介してグランドに接続されてもよい。
【００１１】
触覚制御部および通信制御部は、いずれもアンテナの給電端から第１および第２の交流信号を供給してもよい。あるいは、通信制御部は、アンテナの給電端から第２の交流信号を供給し、触覚制御部は、アンテナに固定される圧電体に第１の交流信号を直接供給してもよい。ここでいう「直接」とは、触覚制御部がアンテナ本体を経由せずに圧電体に第１の交流信号を供給する、という意味であり、触覚制御部と圧電体の間へ、帯域フィルタのようなアンテナ以外の他の部材を設置することを排除する意味ではない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、省スペースにて触覚フィードバック機能を通信デバイスに搭載させやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態におけるアンテナの側面図である。
【図２】通信デバイスの機能ブロック図である。
【図３】第１実施形態において、振動時におけるアンテナの回路図を模式的に示す図である。
【図４】第１実施形態において、通信時におけるアンテナの回路図を模式的に示す図である。
【図５】アンテナの側面図の第１変形例である。
【図６】アンテナの側面図の第２変形例である。
【図７】第２実施形態におけるアンテナの側面図である。
【図８】第２実施形態において、振動時におけるアンテナの回路図を模式的に示す図である。
【図９】第２実施形態において、通信時におけるアンテナの回路図を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態におけるアンテナ１０２の側面図である。アンテナ１０２は、通信デバイス１００に含まれる。ここでいう通信デバイス１００とは、携帯電話やスマートフォン、カーナビゲーションシステムなど通信機能を備える電子デバイスであればよい。本実施形態における通信デバイス１００は携帯電話のような携帯型の情報端末であると想定して説明する。
【００１６】
本実施形態におけるアンテナ１０２はいわゆる逆Ｆアンテナであり、金属製のシム板１０４により形成される。なお、アンテナ１０２は逆Ｆアンテナである必要はなく、逆Ｌアンテナのような他のアンテナであってもよい。
【００１７】
アンテナ１０２は、給電端として機能する第１端部１０６、短絡端として機能する第２端部１０８、開放端として機能する第３端部１１０を有する。第３端部１１０側には、圧電体１１２が導電性ペーストや樹脂系の接着剤により接着されている。圧電体１１２はシム板１０４の裏面側に設置され、反対の表面側に通信デバイス１００のタッチパネル、あるいは、タッチパネルと機構的に接続された部材（以下、単に「パネル１１４」とよぶ）が位置する。圧電体１１２はｄ３１モードにて伸縮する。圧電体１１２は、ジルコン・チタン酸鉛（PZT）、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム等により形成される。圧電体１１２の表面には蒸着やスパッタにより銅や銀による電極が形成され、この電極は接地される。圧電体１１２とシム板１０４により「圧電アクチュエータ」が形成される。
【００１８】
通信信号源１１８は、帯域フィルタ１２２を介して第１端部１０６（給電端）に接続される。通信信号源１１８は、通信周波数にて交流信号（第２交流信号）をアンテナ１０２に供給する。通信周波数は、１００ＭＨｚ〜数１０ＧＨｚである。帯域フィルタ１２２は、通信周波数帯の第２交流信号のみを通過させる。第２端部１０８は、キャパシタＣを介して接地される。キャパシタＣは、第２交流信号を通過させるため、通信信号源１１８にとって第２端部１０８は短絡端となる。
【００１９】
振動信号源１１６は、低域フィルタ１２０を介して第１端部１０６と接続される。振動信号源１１６は、振動周波数にて交流信号（第１交流信号）をアンテナ１０２の圧電体１１２に供給する。振動周波数は、１０ｋＨｚ以下である。低域フィルタ１２０は、振動周波数帯の第１交流信号のみを通過させる。キャパシタＣは、高周波である第２交流信号は通過させるが、低周波である第１交流信号は通過させないように、定数設定されている。キャパシタ Ｃ が低周波数の第１交流信号を通過させないため、振動信号源１１６にとって第２端部１０８は開放端（ハイ・インピーダンス状態）となる。ユーザが図示しないタッチパネルに触れたとき、振動信号源１１６は第１交流信号を生成し、この第１交流信号が圧電体１１２の電極に印加されることによって圧電効果を生じ、圧電体１１２が振動する。圧電体１１２の振動は、平面的に接続されたシム板１０４も振動させることにより、アンテナ１０２を介してパネル１１４に伝導する。
【００２０】
振動周波数帯と通信周波数帯は周波数が５桁も離れている。このため、第１交流信号はアンテナ１０２の通信機能に干渉しないし、第２交流信号はアンテナ１０２の触覚生成機能にも干渉しない。また、振動信号源１１６は低域フィルタ１２０を介してアンテナ１０２と接続され、通信信号源１１８は帯域フィルタ１２２を介してアンテナ１０２と接続されている。２つのフィルタにより、触覚生成機能と通信機能がいっそう明確に分離されている。この結果、アンテナ１０２は単一のデバイスでありながら、第１交流信号に対しては圧電アクチュエータとして機能し、第２交流信号に対しては通常のアンテナとして機能する。
【００２１】
図２は、通信デバイス１００の機能ブロック図である。信号制御部１２４は、第１および第２交流信号の生成を統合的に制御する。具体的には、信号制御部１２４は、ＣＰＵとコンピュータプログラムにより実現される機能ブロックである。入力検出部１２６は、タッチパネルを含み、ユーザの接触を検出する。ユーザがタッチパネルを触ると、その旨を示す接触信号を信号制御部１２４に送る。信号制御部１２４は、接触信号を受信すると、触覚制御部１２８に第１交流信号を発生させる。すなわち、信号制御部１２４と触覚制御部１２８が図１の振動信号源１１６に対応する。
【００２２】
触覚制御部１２８は、ＤＡコンバータや電圧増幅回路を含む電子回路として形成される。触覚制御部１２８は、振動周波数にて生成した第１交流信号を低域フィルタ１２０を介してアンテナ１０２に供給する。低域フィルタ１２０は、第１交流信号に含まれる高周波成分をカットする。低域フィルタ１２０のカットオフ周波数は振動周波数に対応して数十ｋＨｚ以下に設定される。また、アンテナ１０２が第２交流信号により通信するときにも第２交流信号は低域フィルタ１２０によりカットされるため、低域フィルタ１２０は第２交流信号が触覚制御部１２８に逆流的に供給されるのを防ぐことができる。
【００２３】
一方、通常の通信時においては、信号制御部１２４は通信制御部１３０に第２交流信号を発生させる。すなわち、信号制御部１２４と通信制御部１３０が図１の通信信号源１１８に対応する。
【００２４】
通信制御部１３０は、既知の通信回路であり、通信周波数にて生成した第２交流信号を帯域フィルタ１２２を介してアンテナ１０２に供給する。あるいは、通信制御部１３０は、アンテナ１０２が通信周波数帯にて受信した第２交流信号を信号制御部１２４に供給する。帯域フィルタ１２２は、第２交流信号の通信周波数帯のみを通過させる。具体的には、帯域フィルタ１２２は、数１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの交流信号のみを通過させる。アンテナ１０２に第１交流信号が供給されるときにも、低周波数の第１交流信号は帯域フィルタ１２２によりカットされるため、帯域フィルタ１２２は、第１交流信号が通信制御部１３０に逆流的に供給されるのを防ぐことができる。
【００２５】
図３は、第１実施形態において、振動時におけるアンテナ１０２の回路図を模式的に示す図である。いいかえれば、低周波数の第１交流信号周波数近傍における等価回路を示している。振動信号源１１６の第１交流信号はキャパシタＣを通過できないので、振動信号源１１６にとって第２端部１０８はハイ・インピーダンス（開放端）となる。また、帯域フィルタ１２２により、第１端部１０６も開放端となる。振動信号源１１６から供給される第１交流信号は、低域フィルタ１２０からシム板１０４を経由して、圧電体１１２に供給される。圧電体１１２は伸縮方向に振動し、パネル１１４には振動が伝えられる。
【００２６】
図４は、第１実施形態において、通信時におけるアンテナ１０２の回路図を模式的に示す図である。いいかえれば、高周波数の第２交流信号周波数近傍における等価回路を示している。通信信号源１１８の第２交流信号はキャパシタＣを通過するので、通信信号源１１８にとって第２端部１０８は短絡端となる。低域フィルタ１２０により、第１端部１０６は開放端となる。この結果、開放端（第３端部１１０）、給電端（第１端部１０６）、短絡端（第２端部１０８）を有する逆Ｆアンテナの構成となる。第２端部１０８の接地点から、第３端部１１０までの長さは電気長換算でｎ×（λ／４）となるように設定される。ｎは整数、λは第２交流信号の波長である。通信信号源１１８から供給される第２交流信号は、帯域フィルタ１２２からシム板１０４に供給される。シム板１０４の第３端部１１０側から電波が放射される。
【００２７】
図５に示すように、圧電体１１２はシム板１０４の裏面ではなく表面に接着されてもよい。あるいは、図６に示すように、圧電体１１２ａ、１１２ｂをシム板１０４の両面に接着し、バイモルフ（Bimorph）構造の圧電アクチュエータとしてもよい。また、単板の圧電体のみならず、積層構造の圧電体を用いてもよい。なお、上述のような電波送信時に限らず、同様の構成は電波受信時にも有効に適用される。
【００２８】
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態におけるアンテナ１０２の側面図である。第２実施形態においては、第２端部１０８は、キャパシタＣを介することなく直接接地される。また、振動信号源１１６は、第１端部１０６ではなく、圧電体１１２に第１交流信号を直接供給する。いいかえれば、シム板１０４を経由することなく、圧電体１１２に第１交流電流が供給される。それ以外の基本的な構成は第１実施形態と同様である。
【００２９】
図８は、第２実施形態において、振動時におけるアンテナ１０２の回路図を模式的に示す図である。帯域フィルタ１２２により、第１端部１０６は開放端となる。振動信号源１１６から供給される第１交流信号は、低域フィルタ１２０を経由し、シム板１０４を経由することなくそのまま圧電体１１２に供給される。圧電体１１２は伸縮方向に振動し、パネル１１４には振動が伝えられる。
【００３０】
図９は、第２実施形態において、通信時におけるアンテナ１０２の回路図を模式的に示す図である。低域フィルタ１２０により圧電体１１２は非接地状態となるため、アンテナ１０２は逆Ｆアンテナの構成となる。通信信号源１１８から第１端部１０６（給電端）に第２交流信号が供給され、シム板１０４の第３端部１１０側から電波が放射される。
【００３１】
以上、実施形態に基づいて通信デバイス１００の構成を説明した。通信デバイス１００がもともと備えているアンテナ１０２に圧電体１１２を貼り付けることにより、アンテナ１０２を圧電アクチュエータとしても機能させることができる。このため、省スペースにて触覚フィードバックを提供することが可能となる。また、振動周波数と通信周波数は大きく離れているため、一方が他方に干渉しにくい構成となっている。特に、低域フィルタ１２０や帯域フィルタ１２２により、このような干渉がいっそう抑制されている。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【００３３】
アンテナ１０２のシム板１０４は、矩形の板状である必要はなく、曲線部を有してもよい。また、先端部をベンド、スパイラル、メアンダ加工することにより、誘導成分や容量成分を持たせてもよい。このような加工によりアンテナの周波数特性を微調整してもよい。また、アンテナ１０２は複数の通信周波数に対応する複共振構造を有してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１００  通信デバイス、１０２  アンテナ、１０４  シム板、１０６  第１端部、１０８  第２端部、１１０  第３端部、１１２  圧電体、１１４  パネル、１１６  振動信号源、１１８  通信信号源、１２０  低域フィルタ、１２２  帯域フィルタ、１２４  信号制御部、１２６  入力検出部、１２８  触覚制御部、１３０  通信制御部、Ｃ  キャパシタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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