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JP4838280B2 - Touch panel type input device - Google Patents
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Description

本発明は、触覚フィードバック機能を有すると共に、充電機能を有するタッチパネル式入力装置に関する。   The present invention relates to a touch panel input device having a tactile feedback function and a charging function.

タッチパネルの表面は平坦で滑らかであるため、機械的なスイッチと比較すると、ユーザは、正しく操作できているのかどうかを判断し難いという事情があった。このため、従来から、操作するユーザの指先に振動を与えて操作の感覚をフィードバックするタッチパネルが提案されている。このように、操作するユーザの指先に振動を与えるフィードバック方式は、触覚フィードバックと呼称されている。   Since the surface of the touch panel is flat and smooth, there is a situation in which it is difficult for the user to determine whether or not the user can operate correctly compared to a mechanical switch. For this reason, conventionally, a touch panel has been proposed in which vibration is given to the fingertip of the operating user to feed back the feeling of operation. As described above, the feedback method for applying vibration to the fingertip of the user who operates is called tactile feedback.

図7は、特開2007−34938号公報に記載された触覚フィードバック機能を備えたタッチパネル式入力装置の概略構成を示す図である。このタッチパネル式入力装置60は、触覚フィードバックを行なうと共に音響を発生させて音響フィードバックを行なう機能を兼ね備えている。すなわち、圧電アクチュエータ57によって、触覚を再現する振動を発生させると共に、圧電アクチュエータ57または圧電アクチュエータ57が取り付けられたタッチパネル53から音響を発生させる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a touch panel type input device having a haptic feedback function described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-34938. The touch panel type input device 60 has a function of performing acoustic feedback and generating acoustics to perform acoustic feedback. That is, the piezoelectric actuator 57 generates vibration that reproduces the sense of touch, and generates sound from the piezoelectric actuator 57 or the touch panel 53 to which the piezoelectric actuator 57 is attached.

制御ユニット55は、タッチパネル53上の接触位置を表す信号を受理し、その位置に応じて所定の触覚振動を発生させるように、インターフェイス61を介して波形整形回路56に制御信号を出力すると共に、ミキシング回路62に音響信号を出力する。波形成形回路56は、制御信号に基づいて、圧電アクチュエータ57を駆動する信号をミキシング回路62に出力する。ミキシング回路62は、音響信号と触覚信号を混合してこれらの混合信号をパワーアンプ63に出力する。パワーアンプ63は、入力された混合信号に基づいて、圧電アクチュエータ57を駆動させる。これにより、圧電アクチュエータ57が触覚を再現する振動を発生すると共に、圧電アクチュエータ57または圧電アクチュエータ57が取り付けられたタッチパネル53が音響を発生する。
特開2007−34938号公報
The control unit 55 receives a signal representing the contact position on the touch panel 53 and outputs a control signal to the waveform shaping circuit 56 via the interface 61 so as to generate a predetermined tactile vibration according to the position. An acoustic signal is output to the mixing circuit 62. The waveform shaping circuit 56 outputs a signal for driving the piezoelectric actuator 57 to the mixing circuit 62 based on the control signal. The mixing circuit 62 mixes the acoustic signal and the tactile signal and outputs these mixed signals to the power amplifier 63. The power amplifier 63 drives the piezoelectric actuator 57 based on the input mixed signal. Thereby, the piezoelectric actuator 57 generates vibration that reproduces the tactile sense, and the piezoelectric actuator 57 or the touch panel 53 to which the piezoelectric actuator 57 is attached generates sound.
JP 2007-34938 A

しかしながら、図7に示したタッチパネル式入力装置では、触覚フィードバックと音響の発生を行なうために、圧電アクチュエータ57または圧電アクチュエータ57が取り付けられたタッチパネル53にスピーカとして機能させるため、振動を発生させる信号と、音を発生させる信号とが別々に取り扱われるため、インターフェイス61やミキシング回路62等の回路を必要とし、コストアップは否めない。   However, in the touch panel type input device shown in FIG. 7, in order to perform tactile feedback and sound generation, the piezoelectric actuator 57 or the touch panel 53 to which the piezoelectric actuator 57 is attached functions as a speaker. Since the sound generating signal is handled separately, circuits such as the interface 61 and the mixing circuit 62 are required, and the cost increase cannot be denied.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、触覚フィードバックおよび音響フィードバック機能を備えると共に、充電機能を備え、小型化および省電力化を図ることができるタッチパネル式入力装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a touch panel type input device that has a tactile feedback and acoustic feedback function, a charging function, and can achieve downsizing and power saving. For the purpose.

(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明のタッチパネル式入力装置は、ディスプレイ装置に表示された画像の表示位置に対応する位置における接触を検出して入力信号を発生させるタッチパネルを有するタッチパネル式入力装置であって、平板状の前記タッチパネルに対して垂直方向に駆動し、前記タッチパネルに振動を与える圧電アクチュエータと、前記タッチパネルが発生した入力信号に基づいて、音響信号または触覚信号の少なくとも一方を駆動信号として出力するデジタルシグナルプロセッサと、前記デジタルシグナルプロセッサから出力された駆動信号に基づいて前記圧電アクチュエータを駆動するD級アンプと、外部から前記タッチパネルに与えられた振動によって前記圧電アクチュエータに発生した交流電圧を、直流電圧に変換する整流回路と、前記変換された直流電圧が閾値より大きいかどうかを判定する電圧判定回路と、前記判定の結果、前記変換された直流電圧が閾値より大きい場合に、前記変換された直流電圧をバッテリに出力するスイッチング回路と、を備えることを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures. That is, the touch panel type input device according to the present invention is a touch panel type input device having a touch panel that detects a contact at a position corresponding to a display position of an image displayed on a display device and generates an input signal. A piezoelectric actuator that drives in a direction perpendicular to the touch panel and applies vibration to the touch panel; and a digital signal processor that outputs at least one of an acoustic signal or a tactile signal as a drive signal based on an input signal generated by the touch panel; A class D amplifier that drives the piezoelectric actuator based on a drive signal output from the digital signal processor, and an AC voltage generated in the piezoelectric actuator by vibration applied to the touch panel from the outside is converted into a DC voltage. Rectifier circuit and front A voltage determination circuit for determining whether or not the converted DC voltage is greater than a threshold; and a switching circuit that outputs the converted DC voltage to a battery when the converted DC voltage is greater than the threshold as a result of the determination It is characterized by providing these.

このように、圧電アクチュエータを駆動するためにD級アンプを用いるため、発熱を小さく抑えることができ、その結果、熱を拡散するヒートシンクが不要となり、小型化を図ることが容易となる。また、圧電素子は容量性を持つため、D級アンプに必要なLCフィルタのコンデンサを不要とすることができる。また、信号処理を行なう上で有利なデジタルシグナルプロセッサを用いるため、触覚信号と音響信号とを混合させて混合信号としてD級アンプに入力することができる。これにより、装置の小型化およびコスト削減を実現することが可能となる。さらに、圧電アクチュエータに発生した交流電圧を、直流電圧に変換し、変換された直流電圧が閾値より大きい場合に、変換された直流電圧をバッテリに出力するので、バッテリの充電を行なうことができる。その結果、省電力化およびコスト削減に寄与することが可能となる。   As described above, since the class D amplifier is used to drive the piezoelectric actuator, heat generation can be suppressed to a small value. As a result, a heat sink for diffusing heat becomes unnecessary, and it is easy to reduce the size. Further, since the piezoelectric element has a capacitive property, it is possible to eliminate the LC filter capacitor required for the class D amplifier. In addition, since a digital signal processor advantageous for signal processing is used, the tactile signal and the acoustic signal can be mixed and input to the class D amplifier as a mixed signal. This makes it possible to reduce the size of the apparatus and reduce the cost. Further, the AC voltage generated in the piezoelectric actuator is converted into a DC voltage, and when the converted DC voltage is larger than the threshold value, the converted DC voltage is output to the battery, so that the battery can be charged. As a result, it is possible to contribute to power saving and cost reduction.

(2)また、本発明のタッチパネル式入力装置は、ディスプレイ装置に表示された画像の表示位置に対応する位置における接触を検出して入力信号を発生させるタッチパネルを有するタッチパネル式入力装置であって、平板状の前記タッチパネルに対して垂直方向に駆動し、前記タッチパネルに振動を与える圧電アクチュエータと、前記タッチパネルが発生した入力信号に基づいて、音響信号または触覚信号の少なくとも一方を駆動信号として出力するデジタルシグナルプロセッサと、前記デジタルシグナルプロセッサから出力された駆動信号に基づいて前記圧電アクチュエータを駆動するD級アンプと、外部から前記タッチパネルに与えられた振動によって前記圧電アクチュエータに発生した交流電圧が閾値より大きいかどうかを判定する電圧判定回路と、前記判定の結果、前記圧電アクチュエータに発生した交流電圧が閾値より大きい場合に、前記圧電アクチュエータに発生した交流電圧を、交流電圧から直流電圧に変換する整流回路に出力するスイッチング回路と、入力された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリに出力する整流回路と、を備えることを特徴としている。   (2) Moreover, the touch panel type input device of the present invention is a touch panel type input device having a touch panel that detects a contact at a position corresponding to a display position of an image displayed on the display device and generates an input signal. A digital actuator that drives in a vertical direction with respect to the flat touch panel and outputs at least one of an acoustic signal or a tactile signal as a drive signal based on a piezoelectric actuator that vibrates the touch panel and an input signal generated by the touch panel A signal processor, a class D amplifier that drives the piezoelectric actuator based on a drive signal output from the digital signal processor, and an AC voltage generated in the piezoelectric actuator by vibration applied to the touch panel from the outside is greater than a threshold value Determine whether And a switching circuit that outputs an AC voltage generated in the piezoelectric actuator to a rectifier circuit that converts the AC voltage to a DC voltage when the AC voltage generated in the piezoelectric actuator is greater than a threshold value as a result of the determination. And a rectifier circuit that converts the input AC voltage into a DC voltage and outputs the DC voltage to the battery.

このように、圧電アクチュエータを駆動するためにD級アンプを用いるため、発熱を小さく抑えることができ、その結果、熱を拡散するヒートシンクが不要となり、小型化を図ることが容易となる。また、圧電素子は容量性を持つため、D級アンプに必要なLCフィルタのコンデンサを不要とすることができる。また、信号処理を行なう上で有利なデジタルシグナルプロセッサを用いるため、触覚信号と音響信号とを混合させて混合信号としてD級アンプに入力することができる。これにより、装置の小型化およびコスト削減を実現することが可能となる。さらに、圧電アクチュエータに発生した交流電圧を、直流電圧に変換し、変換された直流電圧が閾値より大きい場合に、変換された直流電圧をバッテリに出力するので、バッテリの充電を行なうことができる。その結果、省電力化およびコスト削減に寄与することが可能となる。   As described above, since the class D amplifier is used to drive the piezoelectric actuator, heat generation can be suppressed to a small value. As a result, a heat sink for diffusing heat becomes unnecessary, and it is easy to reduce the size. Further, since the piezoelectric element has a capacitive property, it is possible to eliminate the LC filter capacitor required for the class D amplifier. In addition, since a digital signal processor advantageous for signal processing is used, the tactile signal and the acoustic signal can be mixed and input to the class D amplifier as a mixed signal. This makes it possible to reduce the size of the apparatus and reduce the cost. Further, the AC voltage generated in the piezoelectric actuator is converted into a DC voltage, and when the converted DC voltage is larger than the threshold value, the converted DC voltage is output to the battery, so that the battery can be charged. As a result, it is possible to contribute to power saving and cost reduction.

(3)また、本発明のタッチパネル式入力装置において、前記整流回路は、倍電圧整流回路であることを特徴としている。   (3) In the touch panel type input device of the present invention, the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit.

このように、整流回路は、倍電圧整流回路であるので、入力電圧よりも大きな電圧を出力することが可能となる。   Thus, since the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit, it is possible to output a voltage larger than the input voltage.

(4)また、本発明のタッチパネル式入力装置において、前記圧電アクチュエータは、圧電素子が積層化したバイモルフ型の圧電アクチュエータであることを特徴としている。   (4) In the touch panel type input device of the present invention, the piezoelectric actuator is a bimorph type piezoelectric actuator in which piezoelectric elements are stacked.

このように、圧電アクチュエータは、バイモルフ型であるので、ユニモルフ型よりも強力な駆動力を発揮することが可能となる。また、圧電素子が積層化しているので、単層よりも低い電圧で駆動することが可能となる。これにより、携帯情報端末や携帯電話に好適なタッチパネル式入力装置を実現することが可能となる。   As described above, since the piezoelectric actuator is a bimorph type, it is possible to exhibit a driving force stronger than that of the unimorph type. In addition, since the piezoelectric elements are stacked, it can be driven at a voltage lower than that of a single layer. This makes it possible to realize a touch panel type input device suitable for a portable information terminal or a mobile phone.

(5)また、本発明のタッチパネル式入力装置において、前記D級アンプは、出力部がBTL(Bridged Transless)構成を採るD級アンプであることを特徴としている。   (5) Further, in the touch panel type input device of the present invention, the class D amplifier is a class D amplifier whose output unit adopts a BTL (Bridged Transless) configuration.

このように、実質的にD級アンプを2つ用意して、一方を逆相駆動するBTL構成を採るため、負荷電圧を見かけ上2倍にすることができる。その結果、より大きな振動または音響を得ることが可能となる。   Thus, since the BTL configuration in which two class D amplifiers are substantially prepared and one of them is driven in reverse phase, the load voltage can be apparently doubled. As a result, larger vibrations or sounds can be obtained.

本発明によれば、圧電アクチュエータを駆動するためにD級アンプを用いるため、発熱を小さく抑えることができ、その結果、熱を拡散するヒートシンクが不要となり、小型化を図ることが容易となる。また、圧電素子は容量性を持つため、D級アンプに必要なLCフィルタのコンデンサを不要とすることができる。また、信号処理を行なう上で有利なデジタルシグナルプロセッサを用いるため、触覚信号と音響信号とを混合させて混合信号としてD級アンプに入力することができる。これにより、装置の小型化およびコスト削減を実現することが可能となる。さらに、圧電アクチュエータに発生した交流電圧を、直流電圧に変換し、変換された直流電圧が閾値より大きい場合に、変換された直流電圧をバッテリに出力するので、バッテリの充電を行なうことができる。その結果、省電力化およびコスト削減に寄与することが可能となる。   According to the present invention, since the class D amplifier is used to drive the piezoelectric actuator, heat generation can be suppressed to a small value. As a result, a heat sink for diffusing heat becomes unnecessary, and it is easy to reduce the size. Further, since the piezoelectric element has a capacitive property, it is possible to eliminate the LC filter capacitor required for the class D amplifier. In addition, since a digital signal processor advantageous for signal processing is used, the tactile signal and the acoustic signal can be mixed and input to the class D amplifier as a mixed signal. This makes it possible to reduce the size of the apparatus and reduce the cost. Further, the AC voltage generated in the piezoelectric actuator is converted into a DC voltage, and when the converted DC voltage is larger than the threshold value, the converted DC voltage is output to the battery, so that the battery can be charged. As a result, it is possible to contribute to power saving and cost reduction.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル式入力装置の概略構成を示す図である。このタッチパネル式入力装置1は、触覚フィードバック機能と音響フィードバック機能とを有している。タッチパネル2は、図示しないディスプレイ装置に表示された画像の表示位置に対応する位置における接触を検出して入力信号を発生する。タッチパネル回路3は、タッチパネル2から得られる信号を処理することによって、タッチパネル2のパネル面でユーザの指先が接触する位置を表す信号を発生させる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a touch panel input device according to the first embodiment of the present invention. This touch panel type input device 1 has a tactile feedback function and an acoustic feedback function. The touch panel 2 generates an input signal by detecting a contact at a position corresponding to a display position of an image displayed on a display device (not shown). The touch panel circuit 3 processes a signal obtained from the touch panel 2 to generate a signal representing a position where the user's fingertip contacts on the panel surface of the touch panel 2.

デジタルシグナルプロセッサ4は、タッチパネル2上の接触位置を表す信号を受信し、その位置に応じて所定の音響および触覚振動を発生させるように、音響信号と触覚信号とを混合した混合信号をD級アンプ5に出力する。デジタルシグナルプロセッサ4では、音響信号と触覚信号との区別をすることは無く、両者を混合させて出力する。   The digital signal processor 4 receives a signal representing a contact position on the touch panel 2 and classifies a mixed signal obtained by mixing the acoustic signal and the tactile signal so as to generate predetermined sound and tactile vibration according to the position. Output to the amplifier 5. The digital signal processor 4 does not distinguish between an acoustic signal and a tactile signal, and mixes and outputs both.

D級アンプ5は、デジタルシグナルプロセッサ4から入力された混合信号に基づいて、圧電アクチュエータ6を駆動する。D級アンプ5は、入力されたアナログ信号をPWM(Pulse Wide Modulation)信号に変換し、スイッチング回路を通したPWM信号をLCフィルタに通すことにより電力的に増幅されたアナログ信号を出力するアンプである。圧電素子は容量性を持つため、D級アンプに必要なLCフィルタのコンデンサを不要とすることができる。また、容量性負荷である圧電素子(圧電アクチュエータ)を一般のアナログアンプで駆動すると、電流の位相が電圧と90度ずれるため、発熱が大きいのに対し、D級アンプはスイッチングにより増幅するため、発熱が小さく、熱を拡散するヒートシンクが不要となることから、小型化にも有利である。   The class D amplifier 5 drives the piezoelectric actuator 6 based on the mixed signal input from the digital signal processor 4. The class D amplifier 5 is an amplifier that converts an input analog signal into a PWM (Pulse Wide Modulation) signal, and outputs the analog signal amplified in terms of power by passing the PWM signal passing through the switching circuit through an LC filter. is there. Since the piezoelectric element has capacitance, it is possible to eliminate the LC filter capacitor required for the class D amplifier. In addition, when a piezoelectric element (piezoelectric actuator) that is a capacitive load is driven by a general analog amplifier, the phase of the current is shifted by 90 degrees from the voltage, so the heat generation is large, whereas the class D amplifier is amplified by switching. Since heat generation is small and a heat sink for diffusing heat is not required, it is advantageous for miniaturization.

図2は、D級アンプの概略構成を示すブロック図である。D級アンプ5は、PWM変調を行なうPWM回路5a、FETを駆動するFETドライバ5b、2つのFET5c、およびチョークコイル5dから構成される。PWM回路5aは、入力信号に対してパルス幅変調を行ない、FETドライバ5bは、パルス幅変調された信号に基づいてFET5cを駆動する。FET5cの出力信号は、チョークコイル5dを介して出力される。このチョークコイル5dと圧電アクチュエータ6が持つ容量により、D級アンプに必要なLCフィルタが形成される。すなわち、圧電アクチュエータ6が容量性を有するため、本実施形態では、LCフィルタにおけるコンデンサが不要となっている。このようなD級アンプ5で圧電アクチュエータ6を駆動することにより、圧電アクチュエータ6または圧電アクチュエータ6が取り付けられたタッチパネル2が音響を発生する。なお、図2において、Mute信号は、D級アンプ5内の出力段のMOSFET5cをオフするための信号である。   FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the class D amplifier. The class D amplifier 5 includes a PWM circuit 5a that performs PWM modulation, an FET driver 5b that drives an FET, two FETs 5c, and a choke coil 5d. The PWM circuit 5a performs pulse width modulation on the input signal, and the FET driver 5b drives the FET 5c on the basis of the pulse width modulated signal. The output signal of the FET 5c is output via the choke coil 5d. An LC filter necessary for the class D amplifier is formed by the capacitance of the choke coil 5d and the piezoelectric actuator 6. That is, since the piezoelectric actuator 6 has a capacitive property, in this embodiment, a capacitor in the LC filter is unnecessary. By driving the piezoelectric actuator 6 with such a class D amplifier 5, the piezoelectric actuator 6 or the touch panel 2 to which the piezoelectric actuator 6 is attached generates sound. In FIG. 2, the Mute signal is a signal for turning off the MOSFET 5 c at the output stage in the class D amplifier 5.

ここで、D級アンプ5は、出力部がBTL(Bridged Transless)構成を採っても良い。図3は、BTL構成を採ったD級アンプの概略構成を示す図である。図3において、D級アンプ5−2は、PWM変調を行なうPWM回路5a−2、FETを駆動する2つのFETドライバ5b−2、4つのFET5c−2、2つのチョークコイル5d−2、およびNOT回路5eから構成される。PWM回路5a−2は、入力信号に対してパルス幅変調を行なう。NOT回路5eは、PWM回路5a−2の出力の位相を反転する。2つのFETドライバ5b−2は、パルス幅変調された信号に基づいて各FET5c−2を駆動する。各FET5c−2の出力信号は、それぞれチョークコイル5d−2を介して出力される。このチョークコイル5d−2と圧電アクチュエータ6−2が持つ容量により、D級アンプに必要なLCフィルタが形成される。このように、実質的にD級アンプを2つ用意して、一方を逆相駆動するBTL構成を採ることにより、負荷電圧を見かけ上2倍にすることができる。その結果、より大きな振動または音響を得ることが可能となる。なお、図3において、Mute信号は、D級アンプ5−2内の出力段のMOSFET5c−2をオフするための信号である。   Here, the output unit of the class D amplifier 5 may adopt a BTL (Bridged Transless) configuration. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a class D amplifier adopting a BTL configuration. In FIG. 3, a class D amplifier 5-2 includes a PWM circuit 5a-2 that performs PWM modulation, two FET drivers 5b-2 that drive FETs, four FETs 5c-2, two choke coils 5d-2, and NOT. The circuit 5e is configured. The PWM circuit 5a-2 performs pulse width modulation on the input signal. The NOT circuit 5e inverts the phase of the output of the PWM circuit 5a-2. The two FET drivers 5b-2 drive each FET 5c-2 based on the pulse width modulated signal. The output signal of each FET 5c-2 is output via the choke coil 5d-2. An LC filter necessary for the class D amplifier is formed by the capacitance of the choke coil 5d-2 and the piezoelectric actuator 6-2. In this way, by substantially preparing two class D amplifiers and adopting a BTL configuration in which one is driven in reverse phase, the load voltage can be apparently doubled. As a result, larger vibrations or sounds can be obtained. In FIG. 3, the Mute signal is a signal for turning off the MOSFET 5c-2 at the output stage in the class D amplifier 5-2.

なお、ユーザによるタッチパネル2の操作については、指で触っても良いし、図1に示すように、スタイラスペン7を用いても良い。   In addition, about operation of the touch panel 2 by a user, you may touch with a finger | toe and you may use the stylus pen 7 as shown in FIG.

デジタルシグナルプロセッサ4が出力するアナログ信号の形態を変えることによって、ユーザがタッチパネル2の誤った位置を触れたときに、それをユーザに気づかせるようなエラーの触覚や、ボタンを押し込んだときのような触覚などの種々の触覚フィードバックを行なうことが可能となる。   When the user touches the wrong position on the touch panel 2 by changing the form of the analog signal output by the digital signal processor 4, such as when the user touches an error tactile or a button is pressed. Various tactile feedback such as a tactile sense can be performed.

さらに、このタッチパネル式入力装置1は、外部からタッチパネル2に与えられた振動によって圧電アクチュエータ6に発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流回路8と、整流回路8によって変換された直流電圧が規定値(閾値)より大きいかどうかを判定する電圧判定回路9が設けられている。さらに、電圧判定回路9の判定の結果、直流電圧をバッテリ10に出力する第1のスイッチング回路11と、D級アンプ5による圧電アクチュエータ6の駆動時は整流回路8を切り離す機能を果たす第2のスイッチング回路12と、を備えている。第2のスイッチング回路12は、NOT回路13からの入力に応じてONまたはOFFとなる。   Further, the touch panel type input device 1 has a rectifier circuit 8 that converts an AC voltage generated in the piezoelectric actuator 6 by a vibration applied to the touch panel 2 from the outside into a DC voltage, and a DC voltage converted by the rectifier circuit 8 is specified. A voltage determination circuit 9 for determining whether or not the value (threshold value) is greater is provided. Further, as a result of the determination by the voltage determination circuit 9, a second switching circuit 11 that outputs a DC voltage to the battery 10 and a second function that separates the rectifier circuit 8 when the piezoelectric actuator 6 is driven by the class D amplifier 5 are provided. Switching circuit 12. The second switching circuit 12 is turned ON or OFF according to the input from the NOT circuit 13.

このようなタッチパネル式入力装置1において、例えば、装置を休止状態としている時、D級アンプ5は、Mute信号によって、D級アンプ出力段のMOSFET5cは、OFFになっており、D級アンプ5と圧電アクチュエータ6とは切り離された状態となっている。このとき、NOT回路13からの信号により、第2のスイッチング回路12がONとなり、圧電アクチュエータ6と整流回路8とを接続する。ここで、ユーザが、タッチパネル2を触ると、その振動に伴い圧電アクチュエータ6には交流電圧が発生する。その交流電圧を整流回路8によって直流電圧に変換し、得られた直流電圧が、例えば、バッテリ10の規定電圧より高い時には、整流回路8の後段に設けられた第1のスイッチング回路11をONにし、直流電圧をバッテリ10に入力する。これにより、バッテリを充電することが可能となる。   In such a touch panel type input device 1, for example, when the device is in a dormant state, the class D amplifier 5 is turned off by the Mute signal, and the class D amplifier output stage MOSFET 5 c is turned off. The piezoelectric actuator 6 is disconnected. At this time, the second switching circuit 12 is turned on by a signal from the NOT circuit 13 to connect the piezoelectric actuator 6 and the rectifier circuit 8. Here, when the user touches the touch panel 2, an alternating voltage is generated in the piezoelectric actuator 6 with the vibration. The AC voltage is converted into a DC voltage by the rectifier circuit 8. When the obtained DC voltage is higher than a specified voltage of the battery 10, for example, the first switching circuit 11 provided at the subsequent stage of the rectifier circuit 8 is turned ON. The DC voltage is input to the battery 10. This makes it possible to charge the battery.

(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係るタッチパネル式入力装置20の概略構成を示す図である。第2の実施形態では、図1における第2のスイッチング回路12に、第1のスイッチング回路11の直流電圧を整流回路へ接続する機能を持たせることによって、図1に示す第1のスイッチング回路11を省いている。この場合、電圧を判定する部分は、図4に示すように、スイッチング回路21の前段となる。すなわち、図4において、圧電アクチュエータ6で発生した交流電圧は、電圧判定回路9によってその大きさが判定される。また、スイッチング回路21は、NOT回路13を介して、デジタルシグナルプロセッサ4からのD級アンプ5のMute信号と、電圧判定回路9によってON/OFF制御されるが、D級アンプ5をOFFとすべく、Mute信号がイネーブル(アサート)で、かつ、圧電アクチュエータ6で発生した交流電圧が、規定値(閾値)よりも高い状態の時に、スイッチング回路21は、ONとなる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the touch panel input device 20 according to the second embodiment. In the second embodiment, the second switching circuit 12 in FIG. 1 has a function of connecting the DC voltage of the first switching circuit 11 to the rectifier circuit, whereby the first switching circuit 11 shown in FIG. Is omitted. In this case, the part for determining the voltage is the previous stage of the switching circuit 21 as shown in FIG. That is, in FIG. 4, the magnitude of the AC voltage generated by the piezoelectric actuator 6 is determined by the voltage determination circuit 9. The switching circuit 21 is ON / OFF controlled by the Mute signal of the class D amplifier 5 from the digital signal processor 4 and the voltage determination circuit 9 via the NOT circuit 13, but the class D amplifier 5 is turned off. Therefore, when the Mute signal is enabled (asserted) and the AC voltage generated by the piezoelectric actuator 6 is higher than the specified value (threshold value), the switching circuit 21 is turned on.

(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態に係るタッチパネル式入力装置の概略構成を示す図である。圧電アクチュエータ6に印加する電圧と、圧電アクチュエータ6の変位量と、圧電アクチュエータ6を変位させた時に圧電アクチュエータ6に発生する電圧量は、基本的にほぼ等しい(ただし、整流回路のインピーダンスによって変化する)。従って、例えばD級アンプ5によって3.3Vを印加させることで得られる圧電アクチュエータの変位量よりも、大きな変位を圧電アクチュエータに生じさせないと3.3V以上の電圧が発生しない。そこで、第3の実施形態では、整流回路として、Cockcroft−Walton回路等の倍電圧整流回路50を用いた。その他の構成は、図1で示した第1の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a touch panel type input device according to the third embodiment. The voltage applied to the piezoelectric actuator 6, the amount of displacement of the piezoelectric actuator 6, and the amount of voltage generated in the piezoelectric actuator 6 when the piezoelectric actuator 6 is displaced are basically substantially equal (however, they vary depending on the impedance of the rectifier circuit). ). Therefore, for example, a voltage of 3.3 V or more is not generated unless a displacement greater than the displacement amount of the piezoelectric actuator obtained by applying 3.3 V by the class D amplifier 5 is generated in the piezoelectric actuator. Therefore, in the third embodiment, a voltage doubler rectifier circuit 50 such as a Cockcroft-Walton circuit is used as the rectifier circuit. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

図6は、倍電圧整流回路の概略構成を示す図である。倍電圧整流回路50は、圧電アクチュエータ6が発生した交流電圧が入力された場合、ダイオード50bの接地側端子の方が高電位のときに、コンデンサ50cが充電される。次に、入力端子が高電位になると、入力電位とコンデンサ50cの充電値が直列になってダイオード50bによってコンデンサ50dを充電する。その結果、コンデンサ50dの出力電圧は、入力値の2倍近くになる。このように、整流回路が、倍電圧整流回路50であるので、入力電圧よりも大きな電圧を出力することが可能となる。   FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of the voltage doubler rectifier circuit. In the voltage doubler rectifier circuit 50, when the AC voltage generated by the piezoelectric actuator 6 is input, the capacitor 50c is charged when the ground side terminal of the diode 50b has a higher potential. Next, when the input terminal becomes a high potential, the input potential and the charged value of the capacitor 50c are in series, and the capacitor 50d is charged by the diode 50b. As a result, the output voltage of the capacitor 50d is nearly twice the input value. Thus, since the rectifier circuit is the voltage doubler rectifier circuit 50, it is possible to output a voltage larger than the input voltage.

以上説明したように、本実施形態に係るタッチパネル式入力装置によれば、圧電アクチュエータを駆動するためにD級アンプを用いるため、発熱を小さく抑えることができ、その結果、熱を拡散するヒートシンクが不要となり、小型化を図ることが容易となる。また、圧電素子は容量性を持つため、D級アンプに必要なLCフィルタのコンデンサを不要とすることができる。また、信号処理を行なう上で有利なデジタルシグナルプロセッサを用いるため、触覚信号と音響信号とを混合させて混合信号としてD級アンプに入力することができる。これにより、装置の小型化およびコスト削減を実現することが可能となる。さらに、圧電アクチュエータに発生した交流電圧を、直流電圧に変換し、変換された直流電圧が閾値より大きい場合に、変換された直流電圧をバッテリに出力するので、バッテリの充電を行なうことができる。その結果、省電力化およびコスト削減に寄与することが可能となる。   As described above, according to the touch panel type input device according to the present embodiment, since the class D amplifier is used to drive the piezoelectric actuator, it is possible to suppress heat generation, and as a result, there is a heat sink that diffuses heat. It becomes unnecessary and it becomes easy to reduce the size. Further, since the piezoelectric element has a capacitive property, it is possible to eliminate the LC filter capacitor required for the class D amplifier. In addition, since a digital signal processor advantageous for signal processing is used, the tactile signal and the acoustic signal can be mixed and input to the class D amplifier as a mixed signal. This makes it possible to reduce the size of the apparatus and reduce the cost. Further, the AC voltage generated in the piezoelectric actuator is converted into a DC voltage, and when the converted DC voltage is larger than the threshold value, the converted DC voltage is output to the battery, so that the battery can be charged. As a result, it is possible to contribute to power saving and cost reduction.

本発明の第1の実施形態に係るタッチパネル式入力装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the touchscreen type input device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. D級アンプの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a class D amplifier. BTL構成を採ったD級アンプの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the class D amplifier which took BTL structure. 第2の実施形態に係るタッチパネル式入力装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the touchscreen type input device which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るタッチパネル式入力装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the touchscreen type input device which concerns on 3rd Embodiment. 倍電圧整流回路の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a voltage doubler rectifier circuit. 従来のタッチパネル式入力装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conventional touchscreen type input device.

符号の説明Explanation of symbols

1 タッチパネル式入力装置
2 タッチパネル
3 タッチパネル回路
4 デジタルシグナルプロセッサ
5 D級アンプ
5a PWM回路
5b FETドライバ
5c FET
5d チョークコイル
5−2 D級アンプ
5a−2 PWM回路
5b−2 FETドライバ
5c−2 FET
5d−2 チョークコイル
6 圧電アクチュエータ
6−2 圧電アクチュエータ
7 スタイラスペン
8 整流回路
9 電圧判定回路
10 バッテリ
11 第1のスイッチング回路
12 第2のスイッチング回路
13 NOT回路
21 スイッチング回路
50 倍電圧整流回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Touch panel type input device 2 Touch panel 3 Touch panel circuit 4 Digital signal processor 5 Class D amplifier 5a PWM circuit 5b FET driver 5c FET
5d Choke coil 5-2 Class D amplifier 5a-2 PWM circuit 5b-2 FET driver 5c-2 FET
5d-2 choke coil 6 piezoelectric actuator 6-2 piezoelectric actuator 7 stylus pen 8 rectifier circuit 9 voltage determination circuit 10 battery 11 first switching circuit 12 second switching circuit 13 NOT circuit 21 switching circuit 50 voltage doubler rectifier circuit

Claims (5)

ディスプレイ装置に表示された画像の表示位置に対応する位置における接触を検出して入力信号を発生させるタッチパネルを有するタッチパネル式入力装置であって、
平板状の前記タッチパネルに対して垂直方向に駆動し、前記タッチパネルに振動を与える圧電アクチュエータと、
前記タッチパネルが発生した入力信号に基づいて、音響信号または触覚信号の少なくとも一方を駆動信号として出力するデジタルシグナルプロセッサと、
前記デジタルシグナルプロセッサから出力された駆動信号に基づいて前記圧電アクチュエータを駆動するD級アンプと、
外部から前記タッチパネルに与えられた振動によって前記圧電アクチュエータに発生した交流電圧を、直流電圧に変換する整流回路と、
前記変換された直流電圧が閾値より大きいかどうかを判定する電圧判定回路と、
前記判定の結果、前記変換された直流電圧が閾値より大きい場合に、前記変換された直流電圧をバッテリに出力するスイッチング回路と、を備えることを特徴とするタッチパネル式入力装置。
A touch panel type input device having a touch panel that detects a contact at a position corresponding to a display position of an image displayed on a display device and generates an input signal,
A piezoelectric actuator that drives in a vertical direction with respect to the flat touch panel, and that vibrates the touch panel;
A digital signal processor that outputs at least one of an acoustic signal or a tactile signal as a drive signal based on an input signal generated by the touch panel;
A class D amplifier for driving the piezoelectric actuator based on a drive signal output from the digital signal processor;
A rectifier circuit that converts an AC voltage generated in the piezoelectric actuator by vibration applied to the touch panel from the outside into a DC voltage;
A voltage determination circuit for determining whether the converted DC voltage is greater than a threshold;
A touch panel type input device comprising: a switching circuit that outputs the converted DC voltage to a battery when the converted DC voltage is larger than a threshold value as a result of the determination.
ディスプレイ装置に表示された画像の表示位置に対応する位置における接触を検出して入力信号を発生させるタッチパネルを有するタッチパネル式入力装置であって、
平板状の前記タッチパネルに対して垂直方向に駆動し、前記タッチパネルに振動を与える圧電アクチュエータと、
前記タッチパネルが発生した入力信号に基づいて、音響信号または触覚信号の少なくとも一方を駆動信号として出力するデジタルシグナルプロセッサと、
前記デジタルシグナルプロセッサから出力された駆動信号に基づいて前記圧電アクチュエータを駆動するD級アンプと、
外部から前記タッチパネルに与えられた振動によって前記圧電アクチュエータに発生した交流電圧が閾値より大きいかどうかを判定する電圧判定回路と、
前記判定の結果、前記圧電アクチュエータに発生した交流電圧が閾値より大きい場合に、前記圧電アクチュエータに発生した交流電圧を、交流電圧から直流電圧に変換する整流回路に出力するスイッチング回路と、
入力された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリに出力する整流回路と、を備えることを特徴とするタッチパネル式入力装置。
A touch panel type input device having a touch panel that detects a contact at a position corresponding to a display position of an image displayed on a display device and generates an input signal,
A piezoelectric actuator that drives in a vertical direction with respect to the flat touch panel, and that vibrates the touch panel;
A digital signal processor that outputs at least one of an acoustic signal or a tactile signal as a drive signal based on an input signal generated by the touch panel;
A class D amplifier for driving the piezoelectric actuator based on a drive signal output from the digital signal processor;
A voltage determination circuit for determining whether or not an AC voltage generated in the piezoelectric actuator by vibration applied to the touch panel from outside is greater than a threshold;
As a result of the determination, when the AC voltage generated in the piezoelectric actuator is larger than a threshold value, a switching circuit that outputs the AC voltage generated in the piezoelectric actuator to a rectifier circuit that converts the AC voltage into a DC voltage;
A rectifier circuit that converts an input AC voltage into a DC voltage and outputs the DC voltage to a battery, and a touch panel type input device.
前記整流回路は、倍電圧整流回路であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のタッチパネル式入力装置。   The touch panel type input device according to claim 1, wherein the rectifier circuit is a voltage doubler rectifier circuit. 前記圧電アクチュエータは、圧電素子が積層化したバイモルフ型の圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のタッチパネル式入力装置。   The touch panel type input device according to any one of claims 1 to 3, wherein the piezoelectric actuator is a bimorph piezoelectric actuator in which piezoelectric elements are laminated. 前記D級アンプは、出力部がBTL構成を採るD級アンプであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のタッチパネル式入力装置。   The touch panel type input device according to any one of claims 1 to 4, wherein the class D amplifier is a class D amplifier whose output unit adopts a BTL configuration.
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