JP2019012409A - Input device - Google Patents
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Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、タッチパネルの入力面を振動させることのできる入力装置に関するものである。 The present invention relates to an input device capable of vibrating an input surface of a touch panel.
タッチパネルを用いた入力装置は、機械的スイッチを用いた機械式の入力装置と違って、ソフトウェアによって入力画面を自由に構成できるという利点がある一方、入力操作を行った感触を操作者に与えることができない。そこで、入力操作に伴って、入力面を振動させる技術が提案されている（特許文献１参照）。 Unlike a mechanical input device using a mechanical switch, an input device using a touch panel has the advantage that the input screen can be freely configured by software, while giving the operator a feeling of performing an input operation. I can't. Therefore, a technique for vibrating the input surface in accordance with an input operation has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献１に記載の技術では、タッチパネルがサスペンションを介してハウジングに支持された構成が記載されている。かかる入力装置において、アクチュエータで発生した第１周波数の振動については、サスペンションに設けた発泡部材によってタッチパネルとハウジングとを分離することによりタッチパネルのみを振動させ、利用者の指先に振動を伝達する。これに対して、アクチュエータで発生した第２周波数の振動については、発泡部材をハウジングに伝達して、ハウジングを持つ利用者の手に伝達する。 The technique described in
特許文献１に記載の入力装置では、アクチュエータで発生した振動のみを利用するため、振動の大きさ（振幅、加速度）が小さいという問題点がある。 In the input device described in
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、利用者に振動を強く伝達することができる入力装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an input device that can strongly transmit vibration to a user.
上記問題を解決するために、上記課題を解決するために、本発明に係る入力装置は、タッチパネルを備えた入力ユニットと、支持体、弾性または粘弾性を備えた接続体を介して前記支持体に支持された可動体、および前記可動体を振動させる駆動回路を備え、前記入力ユニットに固定されて前記可動体の振動を前記入力ユニットに出力するアクチュエータと、前記入力ユニットを機器に連結するための連結体と、を有し、前記連結体は、前記入力ユニットおよび前記アクチュエータを質量にして複数の共振周波数を有する振動系を構成するバネ性を有し、前記アクチュエータは、前記複数の共振周波数のいずれかと等しい周波数で前記可動体を振動させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, in order to solve the above problems, an input device according to the present invention includes an input unit provided with a touch panel, and a support body, a support body, and a connection body provided with elasticity or viscoelasticity. A movable body supported by the actuator, and a drive circuit that vibrates the movable body, the actuator being fixed to the input unit and outputting the vibration of the movable body to the input unit, and the input unit for connecting to an apparatus The coupling body has a spring property that constitutes a vibration system having a plurality of resonance frequencies with the input unit and the actuator as masses, and the actuator has the plurality of resonance frequencies. The movable body is vibrated at a frequency equal to any of the above.
本発明において、入力ユニットにはアクチュエータが固定されているため、アクチュエータにおいて、駆動回路が可動体を振動させると、可動体の振動が入力ユニットに伝達される。従って、入力ユニットに対する操作に対応した振動を利用者の指先に伝達することができる。ここで、連結体は、入力ユニットおよびアクチュエータを質量にして複数の共振周波数を有する振動系を構成するバネ性を有しており、アクチュエータは、複数の共振周波数のいずれかと等しい周波数で可動体を振動させる。このため、アクチュエータの振動を連結体のバネ性を利用して共振させた状態で利用者の指先に伝達することができるので、利用者に強い振動を体感させることができる。 In the present invention, since the actuator is fixed to the input unit, when the drive circuit vibrates the movable body in the actuator, the vibration of the movable body is transmitted to the input unit. Therefore, vibration corresponding to the operation on the input unit can be transmitted to the user's fingertip. Here, the coupling body has a spring property that constitutes a vibration system having a plurality of resonance frequencies with the input unit and the actuator as masses, and the actuator has a movable body at a frequency equal to any one of the plurality of resonance frequencies. Vibrate. For this reason, since the vibration of the actuator can be transmitted to the user's fingertip in a resonated state using the spring property of the coupling body, the user can feel a strong vibration.
本発明において、前記アクチュエータは、前記複数の共振周波数を含む周波数帯域にブロードな共振ピークをもって前記可動体を振動させる態様を採用することができる。かかる態様によれば、質量の異なる入力ユニットを用いて装置を構成した場合でも、その構成における共振周波数で強く振動させることができるため、同一のアクチュエータを共通で使用することができる。従って、複数種類のアクチュエータを製作する必要がなく、同一機種による量産効果で安価にアクチュエータを製作することが可能である。また、同一の入力装置を用いながら、連結体のバネ定数を変更した場合には、変更後の共振周波数でアクチュエータを振動させることにより、変更後の共振周波数で入力ユニットを強く振動させることができる。従って、利用者に体感させたい任意の周波数で入力ユニットを振動させ、利用者に体感させることができる。 In the present invention, the actuator may employ a mode in which the movable body is vibrated with a broad resonance peak in a frequency band including the plurality of resonance frequencies. According to this aspect, even when the apparatus is configured using input units having different masses, the apparatus can be vibrated strongly at the resonance frequency in the configuration, so that the same actuator can be used in common. Therefore, it is not necessary to manufacture a plurality of types of actuators, and it is possible to manufacture actuators inexpensively due to the mass production effect of the same model. Further, when the spring constant of the coupling body is changed while using the same input device, the input unit can be vibrated strongly at the changed resonance frequency by vibrating the actuator at the changed resonance frequency. . Therefore, the input unit can be vibrated at an arbitrary frequency that the user wants to experience and the user can experience it.
本発明において、前記アクチュエータは、前記タッチパネルの入力面に沿う第１方向に前記可動体を振動させ、前記連結体は、前記第１方向に弾性変形可能なバネ性を有している態様を採用することができる。例えば、前記連結体は、前記第１方向に弾性変形可能な板バネ部を有している態様を採用することができる。 In the present invention, the actuator may be configured to vibrate the movable body in a first direction along the input surface of the touch panel, and the coupling body has a spring property that can be elastically deformed in the first direction. can do. For example, it is possible to adopt a mode in which the coupling body has a leaf spring portion that can be elastically deformed in the first direction.
本発明において、前記アクチュエータは、さらに、前記入力ユニットの入力面に沿って前記第１方向に交差する第２方向に前記可動体を振動させ、前記連結体は、前記第１方向に弾性変形可能なバネ性、および前記第２方向に弾性変形可能なバネ性を有している態様を採用することができる。この場合、前記連結体は、前記入力ユニットに接続された第１連結部材と、前記第１連結部材に対して前記入力ユニットと反対側に接続された第２連結部材と、を備え、前記第１連結部材は、前記第１方向に弾性変形可能なバネ性を有し、前記第２連結部材は、前記第２方向に弾性変形可能なバネ性を有している態様を採用することができる。例えば、前記第１連結部材は、前記第１方向に弾性変形可能な板バネ部を有し、前記第２連結部材は、前記第２方向に弾性変形可能な板バネ部を有している態様を採用することができる。 In the present invention, the actuator further vibrates the movable body in a second direction intersecting the first direction along the input surface of the input unit, and the connecting body is elastically deformable in the first direction. It is possible to adopt a mode having excellent spring properties and spring properties that can be elastically deformed in the second direction. In this case, the connecting body includes a first connecting member connected to the input unit, and a second connecting member connected to the opposite side of the input unit with respect to the first connecting member, The first connecting member may have a spring property that can be elastically deformed in the first direction, and the second connecting member may have a spring property that can be elastically deformed in the second direction. . For example, the first connecting member has a leaf spring portion that can be elastically deformed in the first direction, and the second connecting member has a leaf spring portion that can be elastically deformed in the second direction. Can be adopted.
本発明において、前記接続体は、粘弾性部材である態様を採用することができる。かかる態様によれば、アクチュエータでは、可動体を振動させた際の共振ピークが広い周波数帯域においてブロードである。従って、アクチュエータは、連結体の複数の共振周波数に対応する周波数の振動を入力ユニットに出力することができる。 In the present invention, it is possible to adopt a mode in which the connection body is a viscoelastic member. According to this aspect, in the actuator, the resonance peak when the movable body is vibrated is broad in a wide frequency band. Therefore, the actuator can output the vibration of the frequency corresponding to the some resonance frequency of a coupling body to an input unit.
本発明において、前記入力ユニットと前記機器との間にダンパー部材が設けられる態様を採用することができる。本発明において、前記ダンパー部材は、粘弾性部材である態様を採用することができる。かかる態様によれば、入力ユニットの振動がダンパー部材によって減衰するので、入力ユニットの振動をスムーズに停止させることができる。 In the present invention, a mode in which a damper member is provided between the input unit and the device can be employed. In the present invention, the damper member may be a viscoelastic member. According to this aspect, since the vibration of the input unit is attenuated by the damper member, the vibration of the input unit can be stopped smoothly.
本発明において、前記駆動回路が前記可動体を振動させて前記入力ユニットを振動させた後、前記入力ユニットの振動を停止させる際には、前記駆動回路が前記可動体を前記入力ユニットの振動と逆位相に振動させる態様を採用することができる。かかる態様によれば、入力ユニットの振動を効率よく減衰させることができるので、入力ユニットの振動をスムーズに停止させることができる。 In the present invention, after the drive circuit vibrates the movable body and vibrates the input unit, when the vibration of the input unit is stopped, the drive circuit causes the movable body to vibrate with the vibration of the input unit. It is possible to adopt a mode of oscillating in the opposite phase. According to this aspect, the vibration of the input unit can be attenuated efficiently, so that the vibration of the input unit can be smoothly stopped.
本発明において、前記入力ユニットは、前記タッチパネルと一体化された表示パネルを有している態様を採用することができる。 In the present invention, the input unit may have a display panel integrated with the touch panel.
本発明において、入力ユニットにはアクチュエータが固定されているため、アクチュエータにおいて、駆動回路が可動体を振動させると、可動体の振動が入力ユニットに伝達さ
れる。従って、入力ユニットに対する操作に対応した振動を利用者の指先に伝達することができる。ここで、連結体は、入力ユニットおよびアクチュエータを質量にして複数の共振周波数を有する振動系を構成するバネ性を有しており、アクチュエータは、複数の共振周波数のいずれかと等しい周波数で可動体を振動させる。このため、アクチュエータの振動を連結体のバネ性を利用して共振させた状態で利用者の指先に伝達することができるので、利用者に強い振動を体感させることができる。また、アクチュエータが、連結体の複数の共振周波数を含む周波数帯域にブロードな共振ピークをもって可動体を振動させる場合には、質量の異なる入力ユニットを用いて装置を構成した場合でも、その構成における共振周波数で強く振動させることができるため、同一のアクチュエータを共通で使用することができる。従って、複数種類のアクチュエータを製作する必要がなく、同一機種による量産効果で安価にアクチュエータを製作することが可能である。また、同一の入力装置を用いながら、連結体のバネ定数を変更した場合には、変更後の共振周波数でアクチュエータを振動させることにより、変更後の共振周波数で入力ユニットを強く振動させることができる。従って、利用者に体感させたい任意の周波数で入力ユニットを振動させ、利用者に体感させることができる。In the present invention, since the actuator is fixed to the input unit, when the drive circuit vibrates the movable body in the actuator, the vibration of the movable body is transmitted to the input unit. Therefore, vibration corresponding to the operation on the input unit can be transmitted to the user's fingertip. Here, the coupling body has a spring property that constitutes a vibration system having a plurality of resonance frequencies with the input unit and the actuator as masses, and the actuator has a movable body at a frequency equal to any one of the plurality of resonance frequencies. Vibrate. For this reason, since the vibration of the actuator can be transmitted to the user's fingertip in a resonated state using the spring property of the coupling body, the user can feel a strong vibration. In addition, when the actuator vibrates the movable body with a broad resonance peak in a frequency band including a plurality of resonance frequencies of the coupled body, even if the device is configured using input units having different masses, the resonance in that configuration Since it can vibrate strongly at a frequency, the same actuator can be used in common. Therefore, it is not necessary to manufacture a plurality of types of actuators, and it is possible to manufacture actuators inexpensively due to the mass production effect of the same model. Further, when the spring constant of the coupling body is changed while using the same input device, the input unit can be vibrated strongly at the changed resonance frequency by vibrating the actuator at the changed resonance frequency. . Therefore, the input unit can be vibrated at an arbitrary frequency that the user wants to experience and the user can experience it.
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明において、互いに交差する３方向をＸ方向（第１方向）、Ｙ方向（第２方向）およびＺ方向（第３方向）とし、Ｘ方向の一方側にＸ１を付し、Ｘ方向の他方側にＸ２を付し、Ｙ方向の一方側にＹ１を付し、Ｙ方向の他方側にＹ２を付し、Ｚ方向の一方側にＺ１を付し、Ｚ方向の他方側にＺ２を付して説明する。また、Ｘ方向およびＹ方向は、タッチパネル４０の入力面４１に沿う面内方向であり、Ｚ方向は、入力面４１に対する法線方向である。また、以下の説明で参照する図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, three directions intersecting each other are defined as an X direction (first direction), a Y direction (second direction), and a Z direction (third direction), and X1 is attached to one side of the X direction. X2 is attached to the other side of the direction, Y1 is attached to one side of the Y direction, Y2 is attached to the other side of the Y direction, Z1 is attached to one side of the Z direction, and Z2 is attached to the other side of the Z direction. Will be described. The X direction and the Y direction are in-plane directions along the
［実施形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る入力装置１００をアクチュエータ１が配置されている側からみた斜視図である。図１に示すように、本形態の入力装置１００は、タッチパネル４０を備えた入力ユニット４と、入力ユニット４にＺ方向の他方側Ｚ２から固定されて振動を入力ユニット４に出力するアクチュエータ１と、入力ユニット４を機器のフレーム等に連結するための連結体５とを有している。本形態において、アクチュエータ１は、１台の入力ユニット４のＺ方向の他方側Ｚ２の面の中央に補強板４７を介して固定されている。[Embodiment 1]
(overall structure)
FIG. 1 is a perspective view of an
入力ユニット４は、タッチパネル４０に対してＺ方向の他方側Ｚ２に重なって一体化された表示パネル４５を有しており、表示パネル４５は、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス表示パネル等の直視型表示パネルである。表示パネル４５は、タッチパネル４０の入力面４１に対して重なる領域で、各種情報を表示するとともに、各種スイッチ等を表示する。従って、利用者は、タッチパネル４０の入力面４１のうち、表示パネル４５によってスイッチが表示された部分に指先を触れることによって情報の入力を行うことができ、入力結果は上位の制御部（図示せず）に出力される。本形態において、入力ユニット４、タッチパネル４０、および表示パネル４５は、Ｚ方向からみたとき、四角形の平面形状を有している。 The input unit 4 has a
アクチュエータ１は、図２、図３および図４を参照して後述するように、上位の制御部の制御の下、入力面４１に沿ったＸ方向の振動を入力ユニット４に出力する。例えば、利用者の指先が、タッチパネル４０の入力面４１のうち、表示パネル４５によってスイッチが表示されている部分に触れて情報の入力を行った際、アクチュエータ１は、Ｘ方向の振動を入力ユニット４に出力する。従って、入力ユニット４は、入力面４１を介して利用者の指先に振動を伝達する。それ故、利用者は、スイッチ操作を行ったことを触覚として体感することができる。本形態において、アクチュエータ１は直方体形状を有している。 As will be described later with reference to FIGS. 2, 3, and 4, the
本形態において、連結体５は、入力ユニット４の４つの角部分の各々に設けられた４つの連結部材５０からなる。４つの連結部材５０は各々、Ｚ方向に板厚方向を向けた第１板部５０１と、Ｘ方向に板厚方向を向けた第２板部５０２と、第１板部５０１と第２板部５０２とを繋ぐ第３板部５０３とを有している。４つの連結部材５０は各々、第１板部５０１が入力ユニット４のＺ方向の他方側Ｚ２の面に補強板４８を介してネジや接着剤等により固定されている。また、４つの連結部材５０のうち、Ｘ方向の一方側Ｘ１に位置する２つの連結部材５０は各々、第２板部５０２が機器のフレーム２００にＸ方向の他方側Ｘ２からネジや接着剤等により固定され、Ｘ方向の他方側Ｘ２に位置する２つの連結部材５０は各々、第２板部５０２が機器のフレーム（図示せず）にＸ方向の一方側Ｘ１からネジや接着剤等により固定されている。この状態で、４つの連結部材５０は各々、第３板部５０３の板厚方向がＸ方向に向いている。第３板部５０３は、入力ユニット４に追従してＸ方向に弾性変形する板バネ部として機能する。 In this embodiment, the
（アクチュエータ１の構成例）
図２は、図１に示すアクチュエータ１の構成例を示す斜視図である。図３は、図２に示すアクチュエータ１のＹＺ断面図である。図４は、図２に示すアクチュエータ１のＸＺ断面図である。(Configuration example of actuator 1)
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of the
図２、図３および図４に示すように、アクチュエータ１は、全体として、直方体形状を有しており、支持体２と、支持体２に移動可能に支持された可動体３と、可動体３を支持体２に対して相対移動させる駆動回路６とを有しており、駆動回路６は、可動体３をＸ方向に振動させる。 As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
支持体２は、カバー１１とホルダ６０とを有しており、カバー１１は、ホルダ６０に対してＺ方向の一方側Ｚ１から被さった第１カバー部材１６と、ホルダ６０に対してＺ方向の他方側Ｚ２から被さった第２カバー部材１７とを有している。第１カバー部材１６は、四角形の第１端板部１６０と、第１端板部１６０の各辺に相当する端部からＺ方向の他方側Ｚ２に折れ曲がった側板部１６１、１６２、１６３、１６４とを有している。第２カバー部材１７は、四角形の第２端板部１７０と、第２端板部１７０の各辺に相当する端部からＺ方向の一方Ｚ１に折れ曲がった側板部１７１、１７２、１７３、１７４とを有しており、第１カバー部材１６と第２カバー部材１７とは、ホルダ６０を間に挟んだ状態で側板
部同士が連結されている。The
駆動回路６は、コイル７と、コイル７に対してＺ方向で対向する磁石８とを有している。本形態において、コイル７は、Ｙ方向に長辺７０１（有効部分）が延在する長円形状の空芯コイルである。コイル７はホルダ６０に保持されており、支持体２の側に設けられている。磁石８は、可動体３の側に設けられている。 The drive circuit 6 includes a
ホルダ６０は、Ｘ方向で対向する側板部６１、６２と、Ｙ方向で対向する側板部６３、６４とを有しており、内側には、Ｙ方向の両端部が側板部６３、６４と繋がった板部６５を有している、板部６５には、Ｙ方向に長方向が延在する長円状のコイル保持部６５０が形成されており、コイル保持部６５０にコイル７が配置されている。コイル保持部６５０は貫通穴である。但し、ホルダ６０において、コイル保持部６５０のＹ方向の両端側には、板部６５に対してＺ方向の他方側Ｚ２で側板部６３、６４から突出した受け部６３１、６４１が形成されている。従って、コイル保持部６５０にコイル７を装着すると、コイル７においてＹ方向の両端に位置する短辺７０２（無効部分）が受け部６３１、６４１に支持される。この状態で、コイル７は、接着剤等によってコイル保持部６５０に固定される。 The
側板部６３の中央部分は薄板部分になっており、外面側に凹部６３５が形成されている。凹部６３５には配線基板１８が接着等の方法で固定されている。配線基板１８には矩形の穴１８４が形成されており、側板部６３において穴１８４と重なる位置には２つの穴６３４が形成されている。配線基板１８には、ランドを備えた２つの導電パターン１８５が形成されている。配線基板１８は、第１カバー部材１６の側板部１６３に形成した開口部１６３ａ、および第２カバー部材１７の側板部１７３に形成した開口部１７３ａを介して露出した状態にある。このように構成した配線基板１８においては、穴６３４および穴１８４を介してコイル７の巻き始めの端部および巻き終わりの端部を各々、外側に引き出して導電パターン１８５に接続される。 A central portion of the
可動体３は、コイル７に対してＺ方向の一方側Ｚ１で対向する本体部分８６０を備えた第１ヨーク８６と、コイル７に対してＺ方向の他方側Ｚ２で対向する本体部分８７０を備えた第２ヨーク８７とを有している。磁石８は、第１ヨーク８６の本体部分８６０のコイル７と対向する面、および第２ヨーク８７の本体部分８７０のコイル７と対向する面の少なくとも一方に保持されてコイル７にＺ方向で対向している。 The
本形態では、磁石８として、第１ヨーク８６の本体部分８６０のコイル７と対向する面に接着等の方法で固定された第１磁石８１と、第２ヨーク８７の本体部分８７０のコイル７と対向する面に接着等の方法で固定された第２磁石８２とが設けられている。この状態で、第１磁石８１は、コイル７の長辺７０１にＺ方向の一方側Ｚ１で対向し、第２磁石８２は、コイル７の長辺７０１にＺ方向の他方側Ｚ２で対向している。第１磁石８１および第２磁石８２は各々、Ｘ方向で分極着磁されており、第１磁石８１においてコイル７に対向する面と、第２磁石８２においてコイル７と対向する面は異なる極に着磁されている。 In this embodiment, as the magnet 8, the first magnet 81 fixed to the surface of the
第１ヨーク８６は、本体部分８６０の両端からＺ方向の他方側Ｚ２に向けて延在した２つの第１連結板部８６１を有しており、第２ヨーク８７は、本体部分８７０の両端からＺ方向の一方側Ｚ１に向けて延在して第１連結板部８６１と重なる第２連結板部８７１とを有している。第１連結板部８６１と第２連結板部８７１とは端部同士が溶接等によって連結されている。 The
可動体３と支持体２との間には、弾性または粘弾性を備えた接続体９が配置されており、接続体９は、可動体３および支持体２の双方に接している。本形態において、接続体９
として、可動体３の第１ヨーク８６の本体部分８６０と第１カバー部材１６の第１端板部１６０とがＺ方向で対向する部分に挟まれた第１粘弾性部材９１と、可動体３の第２ヨーク８７の本体部分８７０と第２カバー部材１７の第２端板部１７０とがＺ方向で対向する部分に挟まれた第２粘弾性部材９２とが設けられている。その結果、可動体３は、接続体９（第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２）を介して支持体２に支持されている。A connection body 9 having elasticity or viscoelasticity is disposed between the
The first viscoelastic member 91 sandwiched between the
このように構成したアクチュエータ１において、コイル７に交流を印加すると、可動体３は、Ｘ方向に振動するため、アクチュエータ１における重心がＸ方向に変動する。このため、アクチュエータ１は、Ｘ方向の振動を出力することができる。その際、第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２は、可動体３の移動に追従してせん断方向に変形するとともに、可動体３を駆動した際の共振を適正に抑制する。このため、アクチュエータ１では、共振ピークが広い周波数帯域においてブロードである。 In the
ここで、粘弾性とは、粘性と弾性の両方を合わせた性質のことであり、プラスチックやゴム等の高分子物質に顕著に見られる性質である。従って、第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２として、各種ゲル部材を用いることができる。また、第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２として、天然ゴム、ジエン系ゴム（例えば、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム）、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム等）、非ジエン系ゴム（例えば、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等）、熱可塑性エラストマー等の各種ゴム材料及びそれらの変性材料を用いてもよい。本形態では、第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２として、針入度が１０度から１１０度であるシリコーン系ゲルが用いられている。針入度とは、ＪＩＳ−Ｋ−２２０７やＪＩＳ−Ｋ−２２２０で規定されており、この値が小さい程、硬いことを意味する。 Here, viscoelasticity is a property that combines both viscosity and elasticity, and is a property that is remarkably seen in polymer materials such as plastic and rubber. Therefore, various gel members can be used as the first viscoelastic member 91 and the second viscoelastic member 92. Further, as the first viscoelastic member 91 and the second viscoelastic member 92, natural rubber, diene rubber (for example, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber), chloroprene rubber, acrylonitrile / butadiene rubber, etc.), non-diene Various rubber materials such as butyl rubber (for example, butyl rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluorine rubber, etc.), thermoplastic elastomers, and modified materials thereof may be used. In this embodiment, a silicone gel having a penetration of 10 degrees to 110 degrees is used as the first viscoelastic member 91 and the second viscoelastic member 92. The penetration is defined by JIS-K-2207 or JIS-K-2220, and the smaller this value is, the harder it is.
第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２は、その伸縮方向によって、線形あるいは非線形の伸縮特性を備える。例えば、第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２は、その厚さ方向（軸方向）に押圧されて圧縮変形する際は、線形の成分（バネ係数）よりも非線形の成分（バネ係数）が大きい伸縮特性を備える。これに対して、厚さ方向（軸方向）に引っ張られて伸びる場合は、非線形の成分（バネ係数）よりも線形の成分（バネ係数）が大きい伸縮特性を備える。 The first viscoelastic member 91 and the second viscoelastic member 92 have linear or non-linear expansion / contraction characteristics depending on the expansion / contraction direction. For example, when the first viscoelastic member 91 and the second viscoelastic member 92 are compressed in the thickness direction (axial direction) and compressed and deformed, the nonlinear component (spring coefficient) is more than the linear component (spring coefficient). ) Has large stretch characteristics. On the other hand, when stretched by being pulled in the thickness direction (axial direction), it has an expansion / contraction characteristic in which a linear component (spring coefficient) is larger than a non-linear component (spring coefficient).
一方、本形態のように、第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２が厚さ方向（軸方向）と交差する方向（せん断方向）に変形する場合、いずれの方向に動いても、引っ張られて伸びる方向の変形であるため、非線形の成分（バネ係数）よりも線形の成分（バネ係数）が大きい変形特性を持つ。従って、第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２では、運動方向によるバネ力が一定となる。それ故、本形態のように、第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２のせん断方向のバネ要素を用いることにより、入力信号に対する振動加速度の再現性を向上することができるので、微妙なニュアンスもって振動を実現することができる。 On the other hand, when the first viscoelastic member 91 and the second viscoelastic member 92 are deformed in a direction (shear direction) intersecting the thickness direction (axial direction) as in this embodiment, Since the deformation is in the direction of being pulled and stretched, the linear component (spring coefficient) is larger than the nonlinear component (spring coefficient). Therefore, in the first viscoelastic member 91 and the second viscoelastic member 92, the spring force according to the moving direction is constant. Therefore, by using the spring elements in the shearing direction of the first viscoelastic member 91 and the second viscoelastic member 92 as in this embodiment, the reproducibility of vibration acceleration with respect to the input signal can be improved. Vibration can be realized with a good nuance.
（入力装置１００の動作）
再び図１において、入力装置１００において、アクチュエータ１がＸ方向の振動を入力ユニット４に出力し、入力ユニット４がＸ方向に振動した際、連結体５に用いた連結部材５０の第３板部５０３が、入力ユニット４に追従してＸ方向に弾性変形する。従って、連結体５は、入力ユニット４およびアクチュエータ１を質量にした振動系を構成しており、本形態において、連結部材５０の第３板部５０３のバネ性を利用した振動系は、複数の共振周波数を有している。例えば、連結体５のバネ性を利用した振動系は、１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、３００Ｈｚに共振周波数を有している。これに対して、アクチュエータ１は、
連結体５の複数の共振周波数（１００Ｈｚ、２００Ｈｚおよび３００Ｈｚ）を含む周波数帯域（例えば、５０Ｈｚ〜４００Ｈｚ）にブロードな共振ピークをもって可動体３を振動させる。(Operation of input device 100)
Referring again to FIG. 1, in the
The
かかる構成に対応して、上位の制御部は、アクチュエータ１を駆動する際、連結体５のバネ性を利用した振動系の複数の共振周波数（１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、３００Ｈｚ）のいずれかと等しい周波数で駆動し、連結体５の共振周波数（１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、３００Ｈｚ）のいずれかと等しい周波数の振動をアクチュエータ１から入力ユニット４に出力させる。本形態において、上位の制御部は、タッチパネル４０に対する利用者の操作内容に応じて、アクチュエータ１の駆動条件を変え、利用者の操作内容に応じた周波数の振動を入力ユニット４に出力させる。例えば、利用者が特定のスイッチに触れた際には、アクチュエータ１は、周波数が１００Ｈｚの振動を入力ユニット４に出力し、別のスイッチに触れた際には、周波数が２００Ｈｚの振動を入力ユニット４に出力し、さらに別のスイッチに触れた際には、周波数が３００Ｈｚの振動を入力ユニット４に出力する。それ故、利用者は、操作に対応した周波数の振動を体感することになる。 Corresponding to such a configuration, when driving the
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の入力装置１００において、連結体５は、入力ユニット４およびアクチュエータ１を質量にして複数の共振周波数を有する振動系を構成するバネ性を有しており、アクチュエータ１は、複数の共振周波数のいずれかと等しい周波数で可動体を振動させる。このため、アクチュエータ１の振動を連結体５のバネ性を利用して共振させた状態で利用者の指先に伝達することができるので、利用者に強い振動を体感させることができる。また、アクチュエータ１では、接続体９として第１粘弾性部材９１および第２粘弾性部材９２が用いられており、そのダンパー作用によって、アクチュエータ１において可動体３を振動させた際の共振ピークは、広い周波数帯域においてブロードである。従って、アクチュエータ１は、連結体５の複数の共振周波数に対応する周波数の振動を入力ユニット４に出力することができる。また、アクチュエータ１が、連結体５の複数の共振周波数を含む周波数帯域にブロードな共振ピークをもって可動体３を振動させるため、質量の異なる入力ユニットを用いて装置を構成した場合でも、その構成における共振周波数で強く振動させることができるため、同一のアクチュエータ１を共通で使用することができる。従って、複数種類のアクチュエータ１を製作する必要がなく、同一機種による量産効果で安価にアクチュエータ１を製作することが可能である。また、同一の入力装置１００を用いながら、連結体５のバネ定数を変更した場合には、変更後の共振周波数でアクチュエータ１を振動させることにより、変更後の共振周波数で入力ユニット４を強く振動させることができる。従って、利用者に体感させたい任意の周波数で入力ユニット４を振動させ、利用者に体感させることができる。(Main effects of this form)
As described above, in the
［実施形態２］
図５は、本発明の実施形態２に係る入力装置１００に用いた連結部材５０の斜視図である。図６は、本発明の実施形態２に係る入力装置１００をアクチュエータ１が配置されている側からみた斜視図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。[Embodiment 2]
FIG. 5 is a perspective view of the connecting
実施形態１において、連結体５に用いた連結部材５０は、Ｚ方向に板厚方向を向けた第１板部５０１と、Ｘ方向に板厚方向を向けた第２板部５０２とを有していた。これに対して、本実施形態では、図５に示すように、連結体５に用いた連結部材５０は、Ｚ方向に板厚方向を向けた第１板部５０１と、Ｚ方向に板厚方向を向けて第１板部５０１と対向する第２板部５０２と、第１板部５０１と第２板部５０２とを繋ぐように湾曲した第３板部５０３とを有しており、第３板部５０３は、Ｘ方向に弾性変形可能な板バネ部である。 In the first embodiment, the connecting
このように構成した連結部材５０は、図６に示すように、第１板部５０１が入力ユニット４のＺ方向の他方側Ｚ２の面にネジや接着剤等により固定され、第２板部５０２が機器のフレーム２１０にＺ方向の一方側Ｚ１からネジや接着剤等により固定される。本形態において、連結部材５０は、入力ユニット４の４つの角部分とフレーム２１０の４つの角部分とが重なる４個所に設けられている。 As shown in FIG. 6, the connecting
また、本形態において、アクチュエータ１は、入力ユニット４に対して、４つの連結部材５０の各々と隣り合う４個所の各々で固定されている。従って、入力ユニット４に強い振動を出力することができる。
［実施形態３］
図７は、本発明の実施形態３に係る入力装置１００をアクチュエータ１が配置されている側からみた斜視図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。In this embodiment, the
[Embodiment 3]
FIG. 7 is a perspective view of the
図７に示すように、本形態の入力装置１００においても、実施形態１、２と同様、入力装置１００は、タッチパネル４０を備えた入力ユニット４と、入力ユニット４にＺ方向の他方側Ｚ２から固定されて振動を入力ユニット４に出力するアクチュエータ１と、入力ユニット４を機器のフレーム等に連結するための連結体５とを有している。 As shown in FIG. 7, also in the
本形態において、アクチュエータ１は、図２、図３および図４を参照して説明した駆動回路６が可動体３をＸ方向およびＹ方向に振動させる。このため、アクチュエータ１は、入力ユニット４にＸ方向およびＹ方向の振動を伝達する。従って、利用者は、Ｘ方向の振動、Ｙ方向の振動、およびＸ方向の振動とＹ方向の振動とを組み合わせた信号を体感することができる。 In this embodiment, the
かかる構成に対応して、連結体５は、Ｘ方向およびＹ方向に弾性変形可能なバネ性を有している。より具体的には、連結体５は、入力ユニット４に接続された第１連結部材５１と、第１連結部材５１に対して入力ユニット４と反対側に接続された第２連結部材５２とを備えており、第２連結部材５２は、機器のフレーム２２０、２３０に連結されている。ここで、第１連結部材５１は、Ｘ方向に弾性変形可能なバネ性を有し、第２連結部材５２は、Ｙ方向に弾性変形可能なバネ性を有している。 Corresponding to such a configuration, the connecting
より具体的には、第１連結部材５１は、図５を参照して説明した連結部材５０であり、Ｚ方向に板厚方向を向けた第１板部５０１と、Ｚ方向に板厚方向を向けて第１板部５０１と対向する第２板部５０２と、第１板部５０１と第２板部５０２とを繋ぐように湾曲した第３板部５０３とを有しており、第３板部５０３は、Ｘ方向に弾性変形可能な板バネ部である。第２板部５０２は、第２連結部材５２に連結されている。 More specifically, the first connecting
第２連結部材５２は、２枚の板を積層した構造を有しており、入力ユニット４にＺ方向の他方側Ｚ２で対向する支持板部５２１と、支持板部５２１のＹ方向の両端部からＺ方向の他方側Ｚ２に折れ曲がった２枚の連結板部５２２とを有している。支持板部５２１には、第１連結部材５１の第２板部５０２が連結されている。第２連結部材５２の２枚の連結板部５２２は各々、機器のフレーム２２０、２３０にネジや接着剤等により連結されている。この状態で、２つの連結板部５２２はいずれも、Ｙ方向に弾性変形可能な板バネ部である。 The second connecting
このように構成した入力装置１００において、連結体５は、Ｘ方向に弾性変形可能なバネ性、およびＹ方向に弾性変形可能なバネ性を有しており、連結体５は、入力ユニット４およびアクチュエータ１を質量にした振動系は、Ｘ方向の振動、およびＹ方向の振動の各々において、１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、３００Ｈｚに共振周波数を有している。このため
、アクチュエータ１は、周波数が１００Ｈｚ、２００Ｈｚあるいは３００ＨｚのＸ方向の振動を出力するとともに、周波数が１００Ｈｚ、２００Ｈｚあるいは３００ＨｚのＹ方向の振動を出力する。それ故、タッチパネル４０に対する利用者の操作内容に応じた各種の振動を利用者に強く体感させることができる。In the
［実施形態４］
図８は、本発明の実施形態４に係る入力装置１００をアクチュエータ１が配置されている側からみた斜視図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。[Embodiment 4]
FIG. 8 is a perspective view of the
図８に示すように、本形態に係る入力装置１００においても、実施形態１、２と同様、入力装置１００は、タッチパネル４０を備えた入力ユニット４と、入力ユニット４にＺ方向の他方側Ｚ２から固定されて振動を入力ユニット４に出力するアクチュエータ１と、入力ユニット４を機器のフレーム２１０等に連結するための連結体５とを有している。本形態において、入力ユニット４と機器のフレーム２１０との間にはダンパー部材５８が設けられている。ダンパー部材５８としては、例えば、シリコーン系ゲル等の粘弾性部材５９を用いる。その他の構成は、実施形態２と同様である。 As shown in FIG. 8, also in the
このような形態によれば、入力ユニット４の振動をダンパー部材５８（粘弾性部材５９）によって減衰させることができるので、入力ユニット４の振動をスムーズに停止させることができる。なお、入力ユニット４と機器との間にダンパー部材５８（粘弾性部材５９）を設けた構成は、実施形態２に限らず、実施形態１、３に係る入力装置１００に適用してもよい。 According to such a form, since the vibration of the input unit 4 can be attenuated by the damper member 58 (viscoelastic member 59), the vibration of the input unit 4 can be smoothly stopped. The configuration in which the damper member 58 (viscoelastic member 59) is provided between the input unit 4 and the device is not limited to the second embodiment, and may be applied to the
［実施形態５］
図９は、本発明の実施形態５に係る入力装置１００に用いた連結部材５０の斜視図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。[Embodiment 5]
FIG. 9 is a perspective view of the connecting
図９に示す連結部材５０において、第３板部５０３のバネ定数を補正して、連結体５のバネ性を利用した振動系の共振周波数を適正化するにあたっては、図９に示すように、第３板部５０３にスリット５０３ａを形成した態様を採用してもよい。また、図示を省略するが、第３板部５０３の側板部に切り欠きを設けて共振周波数を適正化してもよい。 In the connecting
［実施形態６］
入力ユニット４の振動をスムーズに停止させるにあたっては、実施形態４のように、ダンパー部材５８を用いてもよいが、駆動回路６が可動体３を振動させて入力ユニット４を振動させた後、入力ユニット４の振動を停止させる際には、駆動回路６が可動体３を入力ユニット４の振動と逆位相に振動させる態様を採用してもよい、かかる構成によれば、入力ユニット４の振動を効率よく減衰させることができるので、入力ユニット４の振動をスムーズに停止させることができる。[Embodiment 6]
In order to smoothly stop the vibration of the input unit 4, the damper member 58 may be used as in the fourth embodiment, but after the drive circuit 6 vibrates the
［他の実施形態］
上記実施形態では、アクチュエータ１の接続体９や、実施形態４のダンパー部材５８として粘弾性部材５９を用いたが、バネ等の弾性部材を用いてもよい。この場合、アクチュエータ１の接続体９では、可動体３を質量とする振動系の共振周波数が、入力ユニット４およびアクチュエータ１を質量とする振動系の共振周波数からずれている態様を採用することが好ましい。[Other Embodiments]
In the above embodiment, the viscoelastic member 59 is used as the connection body 9 of the
１…アクチュエータ、２…支持体、３…可動体、４…入力ユニット、５…連結体、６…駆動回路、７…コイル、８…磁石、９…接続体、１１…カバー、１６…第１カバー部材、１７…第２カバー部材、４０…タッチパネル、４１…入力面、４５…表示パネル、５０…連結部材、５１…第１連結部材、５２…第２連結部材、５８…ダンパー部材、５９…粘弾性部材、６０…ホルダ、８１…第１磁石、８２…第２磁石、８６…第１ヨーク、８７…第２ヨーク、９１…第１粘弾性部材、９２…第２粘弾性部材、１００…入力装置、２００、２１０、２２０、２３０…フレーム、５０１…第１板部、５０２…第２板部、５０３…第３板部（板バネ部）、５０３ａ…スリット、５２１…支持板部、５２２…連結板部、６５０…コイル保持部DESCRIPTION OF
Claims (12)
Translated fromJapanese支持体、弾性または粘弾性を備えた接続体を介して前記支持体に支持された可動体、および前記可動体を振動させる駆動回路を備え、前記入力ユニットに固定されて前記可動体の振動を前記入力ユニットに出力するアクチュエータと、
前記入力ユニットを機器に連結するための連結体と、
を有し、
前記連結体は、前記入力ユニットおよび前記アクチュエータを質量にして複数の共振周波数を有する振動系を構成するバネ性を有し、
前記アクチュエータは、前記複数の共振周波数のいずれかと等しい周波数で前記可動体を振動させることを特徴とする入力装置。An input unit with a touch panel;
A support body, a movable body supported by the support body via a connecting body having elasticity or viscoelasticity, and a drive circuit that vibrates the movable body, and is fixed to the input unit to vibrate the movable body. An actuator that outputs to the input unit;
A connector for connecting the input unit to a device;
Have
The coupling body has a spring property that constitutes a vibration system having a plurality of resonance frequencies with the input unit and the actuator as masses,
The input device characterized in that the actuator vibrates the movable body at a frequency equal to any of the plurality of resonance frequencies.
前記連結体は、前記第１方向に弾性変形可能なバネ性を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。The actuator vibrates the movable body in a first direction along the input surface of the touch panel,
The input device according to claim 1, wherein the coupling body has a spring property that is elastically deformable in the first direction.
前記連結体は、前記第１方向に弾性変形可能なバネ性、および前記第２方向に弾性変形可能なバネ性を有していることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。The actuator further vibrates the movable body in a second direction intersecting the first direction along the input surface of the input unit,
The input device according to claim 3, wherein the coupling body has a spring property that can be elastically deformed in the first direction and a spring property that can be elastically deformed in the second direction.
前記第１連結部材は、前記第１方向に弾性変形可能なバネ性を有し、
前記第２連結部材は、前記第２方向に弾性変形可能なバネ性を有していることを特徴とする請求項５に記載の入力装置。The coupling body includes a first coupling member connected to the input unit, and a second coupling member connected to the opposite side of the input unit with respect to the first coupling member,
The first connecting member has a spring property that can be elastically deformed in the first direction;
The input device according to claim 5, wherein the second connecting member has a spring property that is elastically deformable in the second direction.
前記第２連結部材は、前記第２方向に弾性変形可能な板バネ部を有していることを特徴とする請求項６に記載の入力装置。The first connecting member has a leaf spring portion that is elastically deformable in the first direction,
The input device according to claim 6, wherein the second connecting member includes a leaf spring portion that is elastically deformable in the second direction.
装置。After the drive circuit vibrates the movable body to vibrate the input unit, the drive circuit vibrates the movable body in a phase opposite to that of the input unit when stopping the vibration of the input unit. The input device according to any one of claims 1 to 10, wherein:
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