電子機器
【課題】タッチパネルをスピーカーとして利用する場合に、ユーザのタッチ操作に応じて様々な触覚を提示可能にするとともに、ユーザが違和感なくタッチパネルを操作することができる電子機器を提供する。
【解決手段】筐体、筐体に設けられたスピーカー部、操作領域を表示する表示部、少なくとも操作領域を覆うように配置されたタッチパネル、タッチパネルを振動させる振動部、ユーザによるタッチパネルへの操作に応じてスピーカー部および振動部の少なくとも一方に音声信号を出力する音声出力部、振動部の振動パターンを制御する振動制御部を備え、振動制御部が、第１の周波数域の振動パターンで前記タッチパネルを振動させるときに、音声出力部は、スピーカー部に第１の周波数領域の音声信号を出力するとともに、振動部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力せず、第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域の周波数の音声信号を出力する、電子機器。
【解決手段】筐体、筐体に設けられたスピーカー部、操作領域を表示する表示部、少なくとも操作領域を覆うように配置されたタッチパネル、タッチパネルを振動させる振動部、ユーザによるタッチパネルへの操作に応じてスピーカー部および振動部の少なくとも一方に音声信号を出力する音声出力部、振動部の振動パターンを制御する振動制御部を備え、振動制御部が、第１の周波数域の振動パターンで前記タッチパネルを振動させるときに、音声出力部は、スピーカー部に第１の周波数領域の音声信号を出力するとともに、振動部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力せず、第１の周波数領域とは異なる第２の周波数領域の周波数の音声信号を出力する、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザによるタッチ操作に応じて振動を発生させる電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示画面上にタッチパネルが配置された電子機器において、ユーザへの操作性向上のために、タッチパネルを振動させることにより、ユーザに触覚を与える技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、筐体に振動素子が取り付けられた携帯機器が開示されている。
【０００４】
また、モバイル機器における表示装置として、液晶表示装置が使用されている。この液晶表示装置における表示領域の拡大が求められており、スピーカーのための十分なスペースを確保するのが困難になりつつあることから、表示パネルをスピーカーとするものがある。（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８１３６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−５３７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２では、タッチパネルをスピーカーとして利用することで、モバイル機器での音声を聞き取りやすくしている。そのため、音声再生中にタッチパネルを操作すると、音声信号の振動を感じてしまい、ユーザはタッチ操作時に違和感を感じてしまう恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、タッチパネルをスピーカーとして利用する場合に、ユーザのタッチ操作に応じて様々な触覚を提示可能にするとともに、ユーザが違和感なくタッチパネルを操作することができる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】
【０００８】
本発明の電子機器は、筐体と、筐体に設けられたスピーカー部と、操作領域を表示する表示部と、少なくとも前記操作領域を覆うように配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルを振動させる振動部と、ユーザによる前記タッチパネルへの操作に応じて前記スピーカー部および前記振動部の少なくとも一方に音声信号を出力する音声出力部と、前記振動部の振動パターンを制御する振動制御部と、を備え、前記振動制御部が、第１の周波数域の振動パターンで前記タッチパネルを振動させるときに、前記音声出力部は、前記スピーカー部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力するとともに、前記振動部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力せず、前記第１の周波数領域とは異なる前記第２の周波数領域の周波数の音声信号を出力する、電子機器に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タッチパネルをスピーカーとして利用して音声を再生している場合に、ユーザのタッチ操作に応じて様々な触覚を提示可能にするとともに、ユーザが違和感なくタッチパネルを操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の電子機器の全体構成を示す斜視図
【図２】本実施の形態の電子機器の分解斜視図
【図３】本実施の形態の電子機器の断面図
【図４】本実施の形態の電子機器のブロック図
【図５】本実施の形態の振動部の斜視図
【図６】（ａ）本実施の形態のスピーカー部の斜視図（ｂ）本実施の形態のスピーカー部の断面図
【図７】（ａ）本実施の形態の振動部の振動パターンの一例を示す概略図（ｂ）本実施の形態の振動部の振動パターンの一例を示す概略図
【図８】本実施の形態の振動部へ入力する音声信号の周波数分布の一例を示す概略図
【図９】本実施の形態のタッチパネル操作時の操作模式図
【図１０】本実施の形態の振動部およびスピーカー部への入力信号の伝達を示すブロック図
【図１１】本実施の形態のスピーカー部へ入力する音声信号の周波数分布の一例を示す概略図
【図１２】本実施の形態の振動部へ入力する音声信号の周波数分布の一例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜電子機器の全体構成＞
図１から図４を用いて電子機器の全体構成を説明する。図１は、本実施の形態における電子機器の全体構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態における電子機器の分解斜視図である。図３は、本実施の形態における電子機器の断面図である。図４は、本実施の形態における電子機器のブロック図である。
【００１２】
図１から図３に示すように、電子機器１００は、表示装置１６０と、それを覆うように配置されたタッチパネル１３０と、タッチパネル１３０を振動させる振動部１４０と、音声を出力するスピーカー部１５０とを備える。
【００１３】
ユーザは、表示装置１６０に表示された内容を指やペンなどにより、タッチパネル１３０をタッチすることで、電子機器１００を操作する。
【００１４】
上部筐体１１０および下部筐体１２０は、ねじ等で一体に連結されることにより電子機器１００の筐体１０５を構成する。上部筐体１１０には、表示窓１１５が構成され、表示窓１１５を通してタッチパネル１３０を操作することができる。下部筐体１２０には、スピーカー部１５０からの出力された音声を妨げないようにメッシュ部１２５が構成されている。
【００１５】
タッチパネル１３０には、振動部１４０が取り付けられており、振動部１４０を駆動することにより、タッチパネル１３０を振動させることができる。これにより、ユーザがタッチパネル１３０を操作した場合に、ユーザに触覚を与えることができる。また、タッチパネル１３０が振動することで、タッチパネル１３０をスピーカーとして利用することもできる。
【００１６】
また、このタッチパネル１３０の振動が上部筐体１１０に直接伝わらないように、上部筐体１１０とタッチパネル１３０表面の間には、クッション材１３５が設けられている。
【００１７】
タッチパネル１３０の上部筐体１１０と対向する面には、表示装置１６０が配置され、前述と同様に、タッチパネル１３０の振動が表示装置１６０に直接伝わらないように、クッション材１６５が設けられている。クッション材１３５、１６５は、例えば、シリコンゴムやウレタンゴム等の緩衝部材である。
【００１８】
また、表示装置１６０に表示された画像は、タッチパネル１３０を介して表示窓１１５側から目視することができる。
【００１９】
表示装置１６０は、下部筐体１２０に固定されたフレーム１７０に取り付けられ、電子機器１００内部に固定される。
【００２０】
下部筐体１２０には、スピーカー部１５０が取り付けられている。スピーカー部１５０からの音声出力は、メッシュ部１２５を通して、筐体１０５の外部へ伝わる。
【００２１】
また、下部筐体１２０には、回路基板１８０が取り付けられ、タッチパネル１３０、表示装置１６０、振動部１４０、スピーカー部１５０が、電気的に接続されている。タッチパネル１３０、表示装置１６０、振動部１４０、スピーカー部１５０は、回路基板１８０に設けられたマイクロコンピュータ２０によって制御される。
【００２２】
なお、タッチパネル１３０は、静電式、抵抗膜式、光学式などのタッチパネルである。タッチパネル１３０は、ユーザのタッチ位置を検知できるものである。タッチパネル１３０はタッチパネル制御部３１により制御される。マイクロコンピュータ２０は、タッチパネル制御部３１を介してユーザのタッチ位置の情報を得ることができる。
【００２３】
表示装置１６０は、液晶、有機ＥＬ、電子ペーパ、プラズマなどの表示装置である。表示装置１６０は、表示情報制御部３２により制御される。マイクロコンピュータ２０は、表示情報制御部３２を介して表示装置１６０に任意の表示をユーザに提示できる。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、タッチパネル１３０と表示装置１６０とを分離した構成としたが、タッチパネル機能を液晶パネルの内部に一体化するインセル型タッチパネル等の方式であってもよく、その方式を用いることにより、より薄型・軽量化を図ることができる。
【００２５】
図４に示すように、本実施の形態の電子機器１００は、マイクロコンピュータ２０と、各種プログラムを格納するＲＯＭ３８と、各種データを記憶するＲＡＭ３９と、表示装置１６０と表示装置１６０を制御する表示情報制御部３２と、タッチパネル１３０とタッチパネル１３０を制御するタッチパネル制御部３１と、タッチパネル１３０操作時に触覚提示を行うために振動部１４０を制御する触覚制御部３３と、音声信号を再生するために、振動部１４０およびスピーカー部１５０を制御する音声出力部３４と、画像を撮影するカメラ１５とカメラ１５を制御するカメラ制御部３５と、電子機器１００の加速度や衝撃を測定する加速度センサ１６と、外部との通信を行う外部通信部３６と、その他各種入出力を行う各種Ｉ／Ｏ部３７からなる。外部通信部３６は、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）などの無線ＬＡＮを用い、複数の電子機器間の相互接続性を認証された状態で接続される。電子機器間の接続については、アクセスポイントなど外部通信機器を経由して接続する方法、あるいは外部の通信機器を経由せずに直接接続する方法であるＰ２Ｐ（ワイヤレス・アドホック・ネットワーク）接続などでもよい。
【００２６】
＜振動部およびスピーカー部の構成＞
次に、図５および図６を用いて振動部１４０およびスピーカー部１５０の構成の説明をする。図５は、本実施の形態の振動部１４０の斜視図である。図６は、本実施の形態のスピーカー部１５０の構成図で、（ａ）が斜視図、（ｂ）が断面図である。
【００２７】
図５に示すように、振動部１４０は、圧電素子２１と、シム板２２と、ベース２３とを備え、シム板２２の両側には、圧電素子２１が接着されている。圧電素子２１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックやニオブ酸リチウム等の圧電単結晶である。シム板２２の両端がベース２３に取り付けられており、いわゆる両持ち構成になっている。ベース２３は、タッチパネル１３０に取り付けられる。圧電素子２１は、触覚制御部３３からの電圧により、伸縮する。シム板２２の両側に貼り付けられた圧電素子２１の片方が延びて、片方が縮むように制御することで、シム板２２がたわみ、これを連続的に繰り返すことで振動を発生することができる。
【００２８】
シム板２２は、例えば、リン青銅等のバネ部材である。シム板２２の振動は、ベース２３を介して、タッチパネル１３０を振動させる。タッチパネル１３０を操作しているユーザは、タッチパネル１３０をタッチ操作することでタッチパネル１３０の振動を感知することができる。
【００２９】
ベース２３は、例えば、アルミや真鍮等の金属や、ＰＥＴやＰＰ等のプラスチックである。
【００３０】
タッチパネル１３０を操作した際に触覚提示を行う場合の振動の周波数、振幅、期間は触覚制御部３３によって制御される。振動の周波数としては、人が触覚を感じやすい１００〜４００Ｈｚ程度の周波数が望ましい。
【００３１】
なお、本実施の形態では、圧電素子２１をシム板２２に貼り付けているが、圧電素子２１を直接タッチパネル１３０に貼り付けてもよい。また、タッチパネル１３０の上にカバー部材等がある場合は、圧電素子２１をカバー部材に貼り付けてもよい。
【００３２】
また、本実施の形態では、シム板２２の両端がベース２３に支持される両持ち構成としているが、シム板２２の片側だけをベース２３で支持する片持ち構成としてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、便宜的に、振動部１４０をタッチパネル１３０の一辺にのみ構成しているが、両辺や各辺などに複数の振動部を構成してもよい。
【００３４】
図６に示すように、スピーカー部１５０は、ボイスコイル１５１と、ダンパー部１５２と、振動板１５３と、磁気回路部１５４と、フレーム１５５とを備えている。
【００３５】
ボイスコイル１５１は、円筒状に構成され、フレーム１５５に支持されているダンパー部１５２によって軸方向に振動可能に支持されている。
【００３６】
振動板１５３は、ボイスコイル１５１の振動によって音波を発生する略円錐形状の振動体であり、フレーム１５５に支持されている。
【００３７】
磁気回路部１５４は、ボイスコイル１５１と磁気ギャップを形成するようにフレーム１５５に構成され、ボイスコイル１５１は通電されることで、軸方向に駆動される。
【００３８】
スピーカー部１５０は、ボイスコイル１５１に音声信号の電流が流れると、ボイスコイル１５１の振動によって、振動板１５３が振動し、音波を外部に伝える。それにより、音を発生することができる。
【００３９】
＜振動部の入力信号の説明＞
図７は、振動部１４０の振動パターンの一例を示す概略図である。
【００４０】
マイクロコンピュータ２０の命令により、触覚制御部３３が、振動部１４０へ電圧を印可し、図７（ａ）の振幅で、タッチパネル１３０を振動させることで、ユーザに振動Ａを与える。振動Ａを与えるための電圧は正弦波で、例えば、１５０Ｈｚ、７０Ｖｒｍｓ、２周期である。このときのタッチパネル１３０上の振幅は、約５μｍ程度である。また触覚制御部３３が、振動部１４０へ電圧を印可し、図７（ｂ）の振幅で、タッチパネル１３０を振動させることで、ユーザに振動Ｂを与える。振動Ｂを与えるための電圧を正弦波で、例えば、３００Ｈｚ、１００Ｖｒｍｓ、４周期である。なお、周波数、電圧、周期に関しては一例で、矩形波、のこぎり波など、別の波形や、間欠的な波形や、連続的に周波数や振幅が変化する波形などでもよい。
【００４１】
図８は、振動部１４０に入力する音声信号の周波数分布の一例を示す概略図である。
【００４２】
図８において、実線は、振動部１４０に入力する音声信号の周波数分布を示し、一点鎖線は、出力したい音声信号すべての周波数分布を示している。
【００４３】
タッチパネル１３０に取り付けられた振動部１４０に音声信号を入力して駆動することで、タッチパネル１３０を音声出力のスピーカーとして利用することができる。この場合、音声出力中にユーザがタッチパネル１３０に触れると、スピーカーとして機能しているタッチパネル１３０の振動を感じてしまう。これは、図８の一点鎖線に示すように、出力する音声信号には、人が触覚を感じやすいと言われる１００〜４００Ｈｚ程度の周波数が含まれているためである。
【００４４】
また、図７に示すような、振動パターンを振動部１４０に入力して、ユーザのタッチ操作にあわせて触覚提示を行う場合、音声信号を同時に出力すると、触覚提示の振動パターンの周波数が音声信号の周波数成分と重畳するため、意図した振動Ａや振動Ｂを提示することができない。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、図８の実線で示すように、１ｋＨｚ近傍以下の周波数成分をカットした音声信号を振動部１４０に入力することにより、タッチパネル１３０に触れたときの音声信号による振動を低減している。これにより、図７に示すような振動パターンで利用する周波数の音声信号が低減されていることから意図した振動Ａ、振動Ｂといった触覚をユーザに与えることができる。したがって、タッチパネル１３０への触覚提示と音声出力を同時に実現することができる。
【００４６】
＜タッチ操作時の触覚提示と音声出力＞
次に、図９および図１０を用いて、タッチパネル１３０へのタッチ操作時における触覚提示および音声出力の説明をする。図９は、本実施の形態のタッチパネル１３０操作時の操作模式図である。図１０は、本実施の形態の振動部１４０およびスピーカー部１５０への入力信号の伝達を示すブロック図である。
【００４７】
図９において、マーク１４０ｖは、タッチパネル１３０が振動して触覚を提示していることを示し、マーク１４０ｓは、タッチパネル１３０が振動して音声を出力していることを示し、マーク１５０ｓは、スピーカー部１５０から音声が出力されていることを示している。
【００４８】
図９に示すように、本実施の形態では、音声出力を行っているとき、タッチパネル１３０にタッチすると、タッチパネル１３０でユーザに触覚を提示する（マーク１４０ｖ）とともに、音声出力は、タッチパネル１３０（マーク１４０ｓ）とスピーカー部１５０（マーク１５０ｓ）の両方から出力する。
【００４９】
図１０に示すように、マイクロコンピュータ２０からの指令による音声信号５０は、音声出力部３４の中の周波数分離部３４ａによって、図８に示す実線の周波数成分の音声信号５１ａと一点鎖線の周波数成分の音声信号５１ｂとに分離される。音声信号５１ａは、触覚提示の周波数と重畳する周波数成分が低減された音声信号で、振動部１４０に入力されることで、タッチパネル１３０を振動させて音声（マーク１４０ｓ）を出力する。音声信号５１ｂは、もとの音声信号５０と同じであり、スピーカー部１５０に入力されることで、音声（マーク１５０ｓ）が出力される。
【００５０】
一方、マイクロコンピュータ２０からの指令による触覚信号６０は、触覚制御部３３の中の振動パターン発生部３３ａによって、図７に示すような、振動Ａや振動Ｂなどの触覚を提示するための振動パターン６１に変換される。振動パターン６１は、振動部１４０に入力されることで、タッチパネル１３０を振動させて触覚（マーク１４０ｖ）を提示する。
【００５１】
本実施の形態では、タッチパネル１３０とスピーカー部１５０の両方から音声の出力を行なっている。タッチパネル１３０をスピーカーとすることで、ユーザがタッチ操作を行う前面の操作画面から音声を出力するため、音を聞き取りやすくなるというメリットがある。
【００５２】
しかしながら、ユーザのタッチ操作時にタッチパネル１３０をスピーカーとして利用する場合、触覚提示の振動パターン６１の周波数と音声信号５０が重畳してしまうので、タッチ操作時に違和感を感じてしまう。このため、本実施の形態では、前述したとおり低周波数域の音声信号が欠落した音声信号５１ａ（図８参照）を振動部１４０に入力しタッチパネル１３０で再生し、この欠落した音声信号を再生するために、スピーカー部１５０を用いている。
【００５３】
なお、スピーカー部１５０で再生する音は、タッチパネル１３０で再生していない音声が含まれていれば良い。言い換えると、触覚提示に使用している周波数成分が含まれていればよい。したがって、図１１の実線で示す音声信号５１ｃのように、１ｋＨｚ近傍以上の周波数成分をカットした音声信号をスピーカー部１５０に入力してもよい。これにより、スピーカー部１５０の再生周波数域を限定できるため、より良い音を再生できるようになる。特に、低音域（例えば、１００Ｈｚ以下）では、スピーカー部１５０の振動板１５３を大きく振動させることが必要となるため、再生周波数域が限定されると、スピーカーの周波数特性が緩和され、スピーカー性能を向上または設計しやすくなる。
【００５４】
また、タッチパネル１３０は、ガラスやプラスチックなどで構成されるため、スピーカーに用いられるコーン紙に比べると剛性が高い。加えて、モバイル機器で小型のタッチパネル１３０を用いると、さらに剛性が高くなる。そのため、タッチパネル１３０で低音域（例えば数１００Ｈｚ以下）を再生するのは困難となる。このため、タッチパネル１３０で再生が難しい周波数領域をスピーカー部１５０で再生することで、タッチパネル１３０のみスピーカーとする場合と比べ、音質を改善する効果がある。
【００５５】
加えて、指向性が高い高周波数域（例えば、１ｋＨｚ以上）をユーザが操作を行う前面のタッチパネル１３０から出力することで、より音を聞き取りやすくなり、音質や臨場感の向上を図ることができる。さらに、操作面側にスピーカーを構成する必要がないため、デザイン性の向上を図ることができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の電子機器１００は、タッチパネル１３０で音声再生を行っている場合に、ユーザのタッチパネル１３０へのタッチ操作に応じて、様々な触覚を提示可能にするとともに、ユーザが違和感なくタッチパネルを操作することができる。
【００５７】
したがって、音質の低減およびユーザへの違和感を与えることなく、タッチパネル１３０での触覚提示と音声出力を同時に行うことができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、タッチ操作時に音声信号の周波数成分を分離した音声信号を振動部１４０に入力しているが、タッチ操作を行っていないときや、タッチ操作時に触覚提示を行う必要がないときは、特に周波数分離を行わなくてもよい。
【００５９】
また、本実施の形態では、説明の便宜上、１ｋＨｚ近傍で音声信号の周波数成分の分離を行ったが、これに限定されることなく、触覚提示に利用する振動パターンの周波数を阻害しないのであれば、例えば５００Ｈｚ近傍や７００Ｈｚ近傍などであってもよい。
【００６０】
加えて、図１２の実線で示す音声信号５１ｄのような、例えば１００Ｈｚから４００Ｈｚの領域の周波数成分をカットした音声信号でもよい。
【００６１】
また、本実施の形態において、振動部１４０として圧電素子を用いた構成としているが、振動部１４０はこれに限定されない。例えば、電磁力を用いて錘が往復運動するようなものでもよい。要するに、所望の振動パターンと音声を発生させることができれば、その形態は本実施の形態の限りではない。
【００６２】
また、本実施の形態において、スピーカー部１５０は、円錐形状の振動板を用いたボイスコイル駆動のスピーカーを用いた構成としているが、例えば、圧電素子を使う平面スピーカーでもよいし、下部筐体１２０の一部または全体を振動板とするようなスピーカー構成であってもよい。要するに、所望の音声を発生することができれば、その形態は本実施の形態の限りではない。
【００６３】
また、本実施の形態において、スピーカー部を備える電子機器としているが、触覚提示に利用する振動パターンの周波数を阻害しない音声出力ができれば、スピーカー部に限定されることなく、スピーカー部を備えない電子機器であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、ユーザのタッチ操作応じて振動を発生させるような電子機器に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６５】
１５ カメラ
２０ マイクロコンピュータ
２１ 圧電素子
２２ シム板
３１ タッチパネル制御部
３２ 表示情報制御部
３３ 触覚制御部
３４ 音声出力部
１００ 電子機器
１０５ 筐体
１１０ 上部筐体
１２０ 下部筐体
１３０ タッチパネル
１４０ 振動部
１５０ スピーカー部
１６０ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザによるタッチ操作に応じて振動を発生させる電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示画面上にタッチパネルが配置された電子機器において、ユーザへの操作性向上のために、タッチパネルを振動させることにより、ユーザに触覚を与える技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、筐体に振動素子が取り付けられた携帯機器が開示されている。
【０００４】
また、モバイル機器における表示装置として、液晶表示装置が使用されている。この液晶表示装置における表示領域の拡大が求められており、スピーカーのための十分なスペースを確保するのが困難になりつつあることから、表示パネルをスピーカーとするものがある。（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８１３６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−５３７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２では、タッチパネルをスピーカーとして利用することで、モバイル機器での音声を聞き取りやすくしている。そのため、音声再生中にタッチパネルを操作すると、音声信号の振動を感じてしまい、ユーザはタッチ操作時に違和感を感じてしまう恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、タッチパネルをスピーカーとして利用する場合に、ユーザのタッチ操作に応じて様々な触覚を提示可能にするとともに、ユーザが違和感なくタッチパネルを操作することができる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】
【０００８】
本発明の電子機器は、筐体と、筐体に設けられたスピーカー部と、操作領域を表示する表示部と、少なくとも前記操作領域を覆うように配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルを振動させる振動部と、ユーザによる前記タッチパネルへの操作に応じて前記スピーカー部および前記振動部の少なくとも一方に音声信号を出力する音声出力部と、前記振動部の振動パターンを制御する振動制御部と、を備え、前記振動制御部が、第１の周波数域の振動パターンで前記タッチパネルを振動させるときに、前記音声出力部は、前記スピーカー部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力するとともに、前記振動部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力せず、前記第１の周波数領域とは異なる前記第２の周波数領域の周波数の音声信号を出力する、電子機器に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タッチパネルをスピーカーとして利用して音声を再生している場合に、ユーザのタッチ操作に応じて様々な触覚を提示可能にするとともに、ユーザが違和感なくタッチパネルを操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の電子機器の全体構成を示す斜視図
【図２】本実施の形態の電子機器の分解斜視図
【図３】本実施の形態の電子機器の断面図
【図４】本実施の形態の電子機器のブロック図
【図５】本実施の形態の振動部の斜視図
【図６】（ａ）本実施の形態のスピーカー部の斜視図（ｂ）本実施の形態のスピーカー部の断面図
【図７】（ａ）本実施の形態の振動部の振動パターンの一例を示す概略図（ｂ）本実施の形態の振動部の振動パターンの一例を示す概略図
【図８】本実施の形態の振動部へ入力する音声信号の周波数分布の一例を示す概略図
【図９】本実施の形態のタッチパネル操作時の操作模式図
【図１０】本実施の形態の振動部およびスピーカー部への入力信号の伝達を示すブロック図
【図１１】本実施の形態のスピーカー部へ入力する音声信号の周波数分布の一例を示す概略図
【図１２】本実施の形態の振動部へ入力する音声信号の周波数分布の一例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜電子機器の全体構成＞
図１から図４を用いて電子機器の全体構成を説明する。図１は、本実施の形態における電子機器の全体構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態における電子機器の分解斜視図である。図３は、本実施の形態における電子機器の断面図である。図４は、本実施の形態における電子機器のブロック図である。
【００１２】
図１から図３に示すように、電子機器１００は、表示装置１６０と、それを覆うように配置されたタッチパネル１３０と、タッチパネル１３０を振動させる振動部１４０と、音声を出力するスピーカー部１５０とを備える。
【００１３】
ユーザは、表示装置１６０に表示された内容を指やペンなどにより、タッチパネル１３０をタッチすることで、電子機器１００を操作する。
【００１４】
上部筐体１１０および下部筐体１２０は、ねじ等で一体に連結されることにより電子機器１００の筐体１０５を構成する。上部筐体１１０には、表示窓１１５が構成され、表示窓１１５を通してタッチパネル１３０を操作することができる。下部筐体１２０には、スピーカー部１５０からの出力された音声を妨げないようにメッシュ部１２５が構成されている。
【００１５】
タッチパネル１３０には、振動部１４０が取り付けられており、振動部１４０を駆動することにより、タッチパネル１３０を振動させることができる。これにより、ユーザがタッチパネル１３０を操作した場合に、ユーザに触覚を与えることができる。また、タッチパネル１３０が振動することで、タッチパネル１３０をスピーカーとして利用することもできる。
【００１６】
また、このタッチパネル１３０の振動が上部筐体１１０に直接伝わらないように、上部筐体１１０とタッチパネル１３０表面の間には、クッション材１３５が設けられている。
【００１７】
タッチパネル１３０の上部筐体１１０と対向する面には、表示装置１６０が配置され、前述と同様に、タッチパネル１３０の振動が表示装置１６０に直接伝わらないように、クッション材１６５が設けられている。クッション材１３５、１６５は、例えば、シリコンゴムやウレタンゴム等の緩衝部材である。
【００１８】
また、表示装置１６０に表示された画像は、タッチパネル１３０を介して表示窓１１５側から目視することができる。
【００１９】
表示装置１６０は、下部筐体１２０に固定されたフレーム１７０に取り付けられ、電子機器１００内部に固定される。
【００２０】
下部筐体１２０には、スピーカー部１５０が取り付けられている。スピーカー部１５０からの音声出力は、メッシュ部１２５を通して、筐体１０５の外部へ伝わる。
【００２１】
また、下部筐体１２０には、回路基板１８０が取り付けられ、タッチパネル１３０、表示装置１６０、振動部１４０、スピーカー部１５０が、電気的に接続されている。タッチパネル１３０、表示装置１６０、振動部１４０、スピーカー部１５０は、回路基板１８０に設けられたマイクロコンピュータ２０によって制御される。
【００２２】
なお、タッチパネル１３０は、静電式、抵抗膜式、光学式などのタッチパネルである。タッチパネル１３０は、ユーザのタッチ位置を検知できるものである。タッチパネル１３０はタッチパネル制御部３１により制御される。マイクロコンピュータ２０は、タッチパネル制御部３１を介してユーザのタッチ位置の情報を得ることができる。
【００２３】
表示装置１６０は、液晶、有機ＥＬ、電子ペーパ、プラズマなどの表示装置である。表示装置１６０は、表示情報制御部３２により制御される。マイクロコンピュータ２０は、表示情報制御部３２を介して表示装置１６０に任意の表示をユーザに提示できる。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、タッチパネル１３０と表示装置１６０とを分離した構成としたが、タッチパネル機能を液晶パネルの内部に一体化するインセル型タッチパネル等の方式であってもよく、その方式を用いることにより、より薄型・軽量化を図ることができる。
【００２５】
図４に示すように、本実施の形態の電子機器１００は、マイクロコンピュータ２０と、各種プログラムを格納するＲＯＭ３８と、各種データを記憶するＲＡＭ３９と、表示装置１６０と表示装置１６０を制御する表示情報制御部３２と、タッチパネル１３０とタッチパネル１３０を制御するタッチパネル制御部３１と、タッチパネル１３０操作時に触覚提示を行うために振動部１４０を制御する触覚制御部３３と、音声信号を再生するために、振動部１４０およびスピーカー部１５０を制御する音声出力部３４と、画像を撮影するカメラ１５とカメラ１５を制御するカメラ制御部３５と、電子機器１００の加速度や衝撃を測定する加速度センサ１６と、外部との通信を行う外部通信部３６と、その他各種入出力を行う各種Ｉ／Ｏ部３７からなる。外部通信部３６は、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）などの無線ＬＡＮを用い、複数の電子機器間の相互接続性を認証された状態で接続される。電子機器間の接続については、アクセスポイントなど外部通信機器を経由して接続する方法、あるいは外部の通信機器を経由せずに直接接続する方法であるＰ２Ｐ（ワイヤレス・アドホック・ネットワーク）接続などでもよい。
【００２６】
＜振動部およびスピーカー部の構成＞
次に、図５および図６を用いて振動部１４０およびスピーカー部１５０の構成の説明をする。図５は、本実施の形態の振動部１４０の斜視図である。図６は、本実施の形態のスピーカー部１５０の構成図で、（ａ）が斜視図、（ｂ）が断面図である。
【００２７】
図５に示すように、振動部１４０は、圧電素子２１と、シム板２２と、ベース２３とを備え、シム板２２の両側には、圧電素子２１が接着されている。圧電素子２１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックやニオブ酸リチウム等の圧電単結晶である。シム板２２の両端がベース２３に取り付けられており、いわゆる両持ち構成になっている。ベース２３は、タッチパネル１３０に取り付けられる。圧電素子２１は、触覚制御部３３からの電圧により、伸縮する。シム板２２の両側に貼り付けられた圧電素子２１の片方が延びて、片方が縮むように制御することで、シム板２２がたわみ、これを連続的に繰り返すことで振動を発生することができる。
【００２８】
シム板２２は、例えば、リン青銅等のバネ部材である。シム板２２の振動は、ベース２３を介して、タッチパネル１３０を振動させる。タッチパネル１３０を操作しているユーザは、タッチパネル１３０をタッチ操作することでタッチパネル１３０の振動を感知することができる。
【００２９】
ベース２３は、例えば、アルミや真鍮等の金属や、ＰＥＴやＰＰ等のプラスチックである。
【００３０】
タッチパネル１３０を操作した際に触覚提示を行う場合の振動の周波数、振幅、期間は触覚制御部３３によって制御される。振動の周波数としては、人が触覚を感じやすい１００〜４００Ｈｚ程度の周波数が望ましい。
【００３１】
なお、本実施の形態では、圧電素子２１をシム板２２に貼り付けているが、圧電素子２１を直接タッチパネル１３０に貼り付けてもよい。また、タッチパネル１３０の上にカバー部材等がある場合は、圧電素子２１をカバー部材に貼り付けてもよい。
【００３２】
また、本実施の形態では、シム板２２の両端がベース２３に支持される両持ち構成としているが、シム板２２の片側だけをベース２３で支持する片持ち構成としてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、便宜的に、振動部１４０をタッチパネル１３０の一辺にのみ構成しているが、両辺や各辺などに複数の振動部を構成してもよい。
【００３４】
図６に示すように、スピーカー部１５０は、ボイスコイル１５１と、ダンパー部１５２と、振動板１５３と、磁気回路部１５４と、フレーム１５５とを備えている。
【００３５】
ボイスコイル１５１は、円筒状に構成され、フレーム１５５に支持されているダンパー部１５２によって軸方向に振動可能に支持されている。
【００３６】
振動板１５３は、ボイスコイル１５１の振動によって音波を発生する略円錐形状の振動体であり、フレーム１５５に支持されている。
【００３７】
磁気回路部１５４は、ボイスコイル１５１と磁気ギャップを形成するようにフレーム１５５に構成され、ボイスコイル１５１は通電されることで、軸方向に駆動される。
【００３８】
スピーカー部１５０は、ボイスコイル１５１に音声信号の電流が流れると、ボイスコイル１５１の振動によって、振動板１５３が振動し、音波を外部に伝える。それにより、音を発生することができる。
【００３９】
＜振動部の入力信号の説明＞
図７は、振動部１４０の振動パターンの一例を示す概略図である。
【００４０】
マイクロコンピュータ２０の命令により、触覚制御部３３が、振動部１４０へ電圧を印可し、図７（ａ）の振幅で、タッチパネル１３０を振動させることで、ユーザに振動Ａを与える。振動Ａを与えるための電圧は正弦波で、例えば、１５０Ｈｚ、７０Ｖｒｍｓ、２周期である。このときのタッチパネル１３０上の振幅は、約５μｍ程度である。また触覚制御部３３が、振動部１４０へ電圧を印可し、図７（ｂ）の振幅で、タッチパネル１３０を振動させることで、ユーザに振動Ｂを与える。振動Ｂを与えるための電圧を正弦波で、例えば、３００Ｈｚ、１００Ｖｒｍｓ、４周期である。なお、周波数、電圧、周期に関しては一例で、矩形波、のこぎり波など、別の波形や、間欠的な波形や、連続的に周波数や振幅が変化する波形などでもよい。
【００４１】
図８は、振動部１４０に入力する音声信号の周波数分布の一例を示す概略図である。
【００４２】
図８において、実線は、振動部１４０に入力する音声信号の周波数分布を示し、一点鎖線は、出力したい音声信号すべての周波数分布を示している。
【００４３】
タッチパネル１３０に取り付けられた振動部１４０に音声信号を入力して駆動することで、タッチパネル１３０を音声出力のスピーカーとして利用することができる。この場合、音声出力中にユーザがタッチパネル１３０に触れると、スピーカーとして機能しているタッチパネル１３０の振動を感じてしまう。これは、図８の一点鎖線に示すように、出力する音声信号には、人が触覚を感じやすいと言われる１００〜４００Ｈｚ程度の周波数が含まれているためである。
【００４４】
また、図７に示すような、振動パターンを振動部１４０に入力して、ユーザのタッチ操作にあわせて触覚提示を行う場合、音声信号を同時に出力すると、触覚提示の振動パターンの周波数が音声信号の周波数成分と重畳するため、意図した振動Ａや振動Ｂを提示することができない。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、図８の実線で示すように、１ｋＨｚ近傍以下の周波数成分をカットした音声信号を振動部１４０に入力することにより、タッチパネル１３０に触れたときの音声信号による振動を低減している。これにより、図７に示すような振動パターンで利用する周波数の音声信号が低減されていることから意図した振動Ａ、振動Ｂといった触覚をユーザに与えることができる。したがって、タッチパネル１３０への触覚提示と音声出力を同時に実現することができる。
【００４６】
＜タッチ操作時の触覚提示と音声出力＞
次に、図９および図１０を用いて、タッチパネル１３０へのタッチ操作時における触覚提示および音声出力の説明をする。図９は、本実施の形態のタッチパネル１３０操作時の操作模式図である。図１０は、本実施の形態の振動部１４０およびスピーカー部１５０への入力信号の伝達を示すブロック図である。
【００４７】
図９において、マーク１４０ｖは、タッチパネル１３０が振動して触覚を提示していることを示し、マーク１４０ｓは、タッチパネル１３０が振動して音声を出力していることを示し、マーク１５０ｓは、スピーカー部１５０から音声が出力されていることを示している。
【００４８】
図９に示すように、本実施の形態では、音声出力を行っているとき、タッチパネル１３０にタッチすると、タッチパネル１３０でユーザに触覚を提示する（マーク１４０ｖ）とともに、音声出力は、タッチパネル１３０（マーク１４０ｓ）とスピーカー部１５０（マーク１５０ｓ）の両方から出力する。
【００４９】
図１０に示すように、マイクロコンピュータ２０からの指令による音声信号５０は、音声出力部３４の中の周波数分離部３４ａによって、図８に示す実線の周波数成分の音声信号５１ａと一点鎖線の周波数成分の音声信号５１ｂとに分離される。音声信号５１ａは、触覚提示の周波数と重畳する周波数成分が低減された音声信号で、振動部１４０に入力されることで、タッチパネル１３０を振動させて音声（マーク１４０ｓ）を出力する。音声信号５１ｂは、もとの音声信号５０と同じであり、スピーカー部１５０に入力されることで、音声（マーク１５０ｓ）が出力される。
【００５０】
一方、マイクロコンピュータ２０からの指令による触覚信号６０は、触覚制御部３３の中の振動パターン発生部３３ａによって、図７に示すような、振動Ａや振動Ｂなどの触覚を提示するための振動パターン６１に変換される。振動パターン６１は、振動部１４０に入力されることで、タッチパネル１３０を振動させて触覚（マーク１４０ｖ）を提示する。
【００５１】
本実施の形態では、タッチパネル１３０とスピーカー部１５０の両方から音声の出力を行なっている。タッチパネル１３０をスピーカーとすることで、ユーザがタッチ操作を行う前面の操作画面から音声を出力するため、音を聞き取りやすくなるというメリットがある。
【００５２】
しかしながら、ユーザのタッチ操作時にタッチパネル１３０をスピーカーとして利用する場合、触覚提示の振動パターン６１の周波数と音声信号５０が重畳してしまうので、タッチ操作時に違和感を感じてしまう。このため、本実施の形態では、前述したとおり低周波数域の音声信号が欠落した音声信号５１ａ（図８参照）を振動部１４０に入力しタッチパネル１３０で再生し、この欠落した音声信号を再生するために、スピーカー部１５０を用いている。
【００５３】
なお、スピーカー部１５０で再生する音は、タッチパネル１３０で再生していない音声が含まれていれば良い。言い換えると、触覚提示に使用している周波数成分が含まれていればよい。したがって、図１１の実線で示す音声信号５１ｃのように、１ｋＨｚ近傍以上の周波数成分をカットした音声信号をスピーカー部１５０に入力してもよい。これにより、スピーカー部１５０の再生周波数域を限定できるため、より良い音を再生できるようになる。特に、低音域（例えば、１００Ｈｚ以下）では、スピーカー部１５０の振動板１５３を大きく振動させることが必要となるため、再生周波数域が限定されると、スピーカーの周波数特性が緩和され、スピーカー性能を向上または設計しやすくなる。
【００５４】
また、タッチパネル１３０は、ガラスやプラスチックなどで構成されるため、スピーカーに用いられるコーン紙に比べると剛性が高い。加えて、モバイル機器で小型のタッチパネル１３０を用いると、さらに剛性が高くなる。そのため、タッチパネル１３０で低音域（例えば数１００Ｈｚ以下）を再生するのは困難となる。このため、タッチパネル１３０で再生が難しい周波数領域をスピーカー部１５０で再生することで、タッチパネル１３０のみスピーカーとする場合と比べ、音質を改善する効果がある。
【００５５】
加えて、指向性が高い高周波数域（例えば、１ｋＨｚ以上）をユーザが操作を行う前面のタッチパネル１３０から出力することで、より音を聞き取りやすくなり、音質や臨場感の向上を図ることができる。さらに、操作面側にスピーカーを構成する必要がないため、デザイン性の向上を図ることができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の電子機器１００は、タッチパネル１３０で音声再生を行っている場合に、ユーザのタッチパネル１３０へのタッチ操作に応じて、様々な触覚を提示可能にするとともに、ユーザが違和感なくタッチパネルを操作することができる。
【００５７】
したがって、音質の低減およびユーザへの違和感を与えることなく、タッチパネル１３０での触覚提示と音声出力を同時に行うことができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、タッチ操作時に音声信号の周波数成分を分離した音声信号を振動部１４０に入力しているが、タッチ操作を行っていないときや、タッチ操作時に触覚提示を行う必要がないときは、特に周波数分離を行わなくてもよい。
【００５９】
また、本実施の形態では、説明の便宜上、１ｋＨｚ近傍で音声信号の周波数成分の分離を行ったが、これに限定されることなく、触覚提示に利用する振動パターンの周波数を阻害しないのであれば、例えば５００Ｈｚ近傍や７００Ｈｚ近傍などであってもよい。
【００６０】
加えて、図１２の実線で示す音声信号５１ｄのような、例えば１００Ｈｚから４００Ｈｚの領域の周波数成分をカットした音声信号でもよい。
【００６１】
また、本実施の形態において、振動部１４０として圧電素子を用いた構成としているが、振動部１４０はこれに限定されない。例えば、電磁力を用いて錘が往復運動するようなものでもよい。要するに、所望の振動パターンと音声を発生させることができれば、その形態は本実施の形態の限りではない。
【００６２】
また、本実施の形態において、スピーカー部１５０は、円錐形状の振動板を用いたボイスコイル駆動のスピーカーを用いた構成としているが、例えば、圧電素子を使う平面スピーカーでもよいし、下部筐体１２０の一部または全体を振動板とするようなスピーカー構成であってもよい。要するに、所望の音声を発生することができれば、その形態は本実施の形態の限りではない。
【００６３】
また、本実施の形態において、スピーカー部を備える電子機器としているが、触覚提示に利用する振動パターンの周波数を阻害しない音声出力ができれば、スピーカー部に限定されることなく、スピーカー部を備えない電子機器であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、ユーザのタッチ操作応じて振動を発生させるような電子機器に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６５】
１５ カメラ
２０ マイクロコンピュータ
２１ 圧電素子
２２ シム板
３１ タッチパネル制御部
３２ 表示情報制御部
３３ 触覚制御部
３４ 音声出力部
１００ 電子機器
１０５ 筐体
１１０ 上部筐体
１２０ 下部筐体
１３０ タッチパネル
１４０ 振動部
１５０ スピーカー部
１６０ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
筐体に設けられたスピーカー部と、
操作領域を表示する表示部と、
少なくとも前記操作領域を覆うように配置されたタッチパネルと、
前記タッチパネルを振動させる振動部と、
ユーザによる前記タッチパネルへの操作に応じて
前記スピーカー部および前記振動部の少なくとも一方に音声信号を出力する音声出力部と、
前記振動部の振動パターンを制御する振動制御部と、
を備え、
前記振動制御部が、第１の周波数域の振動パターンで前記タッチパネルを振動させるときに、
前記音声出力部は、前記スピーカー部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力するとともに、前記振動部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力せず、前記第１の周波数領域とは異なる前記第２の周波数領域の周波数の音声信号を出力する、
電子機器。
【請求項２】
前記第１の周波数は、前記第２の周波数よりも低い、
請求項１に記載の電子機器。
【請求項１】
筐体と、
筐体に設けられたスピーカー部と、
操作領域を表示する表示部と、
少なくとも前記操作領域を覆うように配置されたタッチパネルと、
前記タッチパネルを振動させる振動部と、
ユーザによる前記タッチパネルへの操作に応じて
前記スピーカー部および前記振動部の少なくとも一方に音声信号を出力する音声出力部と、
前記振動部の振動パターンを制御する振動制御部と、
を備え、
前記振動制御部が、第１の周波数域の振動パターンで前記タッチパネルを振動させるときに、
前記音声出力部は、前記スピーカー部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力するとともに、前記振動部に前記第１の周波数領域の音声信号を出力せず、前記第１の周波数領域とは異なる前記第２の周波数領域の周波数の音声信号を出力する、
電子機器。
【請求項２】
前記第１の周波数は、前記第２の周波数よりも低い、
請求項１に記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−８１１８（Ｐ２０１３−８１１８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９０８８（Ｐ２０１１−１３９０８８）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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