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技術 電子機器

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 村松史雄
出願日 2014年10月28日 (6年2ヶ月経過) 出願番号 2015-553348
公開日 2017年3月16日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 WO2015-092966
状態 特許登録済
技術分野 位置入力装置 航行(Navigation) 機械的振動の発生装置
主要キーワード ゴムワッシャ 略平面形状 振動分布 タッチ面側 振動伝達部材 入力操作感 曲面ディスプレイ タッチ検出用
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年3月16日)のものです。
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図面 (11)

課題・解決手段

ある実施形態に係る電子機器100は、ユーザがタッチするパネル210と、パネル210と間隔を空けて配置された振動伝達部230と、振動伝達部230を振動させる振動部300と、パネル210と振動伝達部230を弾性的に支持する弾性部材400とを備える。

概要

背景

タッチパネルを備えた電子機器が実用化されているが、タッチパネル操作ではユーザが入力操作感感じることが困難であり、意図しないタッチ入力をしてしまう場合がある。タッチ入力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ってユーザに触覚を与える技術が知られている。タッチパネルに設けた振動部に電圧印加して、タッチパネルに振動を発生させることによってユーザに触覚を与えることができる(例えば特許文献1参照)。これにより、タッチパネル操作において電子機器が入力を完了したかどうか、ユーザは触覚により感じることができるため、安定した入力が可能となる。

概要

ある実施形態に係る電子機器100は、ユーザがタッチするパネル210と、パネル210と間隔を空けて配置された振動伝達部230と、振動伝達部230を振動させる振動部300と、パネル210と振動伝達部230を弾性的に支持する弾性部材400とを備える。

目的

特開平4−199416号公報






本開示は、タッチ操作に応じてユーザに振動を安定して提示することができる電子機器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

ユーザがタッチするパネルと、前記パネルと間隔を空けて配置された振動伝達部と、前記振動伝達部を振動させる振動部と、前記パネルと前記振動伝達部を弾性的に支持する弾性部材とを備えた、電子機器

請求項2

前記弾性部材を支持するベース部をさらに備えた、請求項1に記載の電子機器。

請求項3

前記振動伝達部の振動が前記弾性部材に伝わって前記弾性部材は振動し、前記弾性部材に支持された前記パネルが振動する、請求項1または2に記載の電子機器。

請求項4

前記振動伝達部の共振周波数バネ質量系振動の共振周波数とが同じである、請求項1から3のいずれかに記載の電子機器。

請求項5

前記振動伝達部の共振周波数は50Hzから200Hzである、請求項1から4のいずれかに記載の電子機器。

請求項6

前記振動伝達部は、前記パネルの前記ユーザがタッチする側とは反対の側に、前記パネルと間隔を空けて配置されており、前記弾性部材は、前記振動伝達部の前記パネル側とは反対の側から前記パネルと前記振動伝達部を支持している、請求項1から5のいずれかに記載の電子機器。

請求項7

前記振動部は圧電素子である、請求項1から6のいずれかに記載の電子機器。

請求項8

前記振動部は、前記振動伝達部の端部よりも中央部に近い位置に配置されている、請求項1から7のいずれかに記載の電子機器。

請求項9

前記振動部は、前記振動伝達部の振動の節よりも腹に近い位置に配置されている、請求項1から8のいずれかに記載の電子機器。

請求項10

前記振動伝達部の端部よりも中央部に近い位置にが配置されている、請求項1から9のいずれかに記載の電子機器。

請求項11

前記振動伝達部の振動の節よりも腹に近い位置に錘が配置されている、請求項1から10のいずれかに記載の電子機器。

請求項12

前記錘は、前記錘の前記振動伝達部側の面積よりも小さい面積で前記振動伝達部と接している、請求項10または11に記載の電子機器。

請求項13

前記錘の質量によりバネ−質量系振動の共振周波数を調整する、請求項10から12のいずれかに記載の電子機器。

請求項14

前記振動伝達部は、錘と、前記パネルと前記振動伝達部とを連結する支持部と、前記支持部に固定され、前記錘を支持する腕部とを備える、請求項1から7のいずれかに記載の電子機器。

請求項15

前記腕部に前記振動部が配置されている、請求項14に記載の電子機器。

請求項16

前記パネルは曲面形状を有する、請求項1から15のいずれかに記載の電子機器。

請求項17

前記電子機器は、カーナビゲーションシステムタッチパネルユニットである、請求項1から16のいずれかに記載の電子機器。

請求項18

画像を表示する表示部をさらに備えた、請求項1から17のいずれかに記載の電子機器。

請求項19

前記パネルは、インセル型タッチパネルである、請求項1から18のいずれかに記載の電子機器。

請求項20

前記パネルは、オンセル型タッチパネルである、請求項1から18のいずれかに記載の電子機器。

請求項21

前記電子機器はカーナビゲーションシステムである、請求項18から20のいずれかに記載の電子機器。

技術分野

0001

本開示は、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

タッチパネルを備えた電子機器が実用化されているが、タッチパネル操作ではユーザが入力操作感感じることが困難であり、意図しないタッチ入力をしてしまう場合がある。タッチ入力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ってユーザに触覚を与える技術が知られている。タッチパネルに設けた振動部に電圧印加して、タッチパネルに振動を発生させることによってユーザに触覚を与えることができる(例えば特許文献1参照)。これにより、タッチパネル操作において電子機器が入力を完了したかどうか、ユーザは触覚により感じることができるため、安定した入力が可能となる。

先行技術

0003

特開平4−199416号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本開示は、タッチ操作に応じてユーザに振動を安定して提示することができる電子機器を提供する。

課題を解決するための手段

0005

本開示のある実施形態に係る電子機器は、ユーザがタッチするパネルと、パネルと間隔を空けて配置された振動伝達部と、振動伝達部を振動させる振動部と、パネルと振動伝達部を弾性的に支持する弾性部材とを備える。

発明の効果

0006

本開示のある実施形態によれば、パネルの剛性が高い場合でも、低い周波数(例えば100Hz前後)で十分な振動振幅が得られる電子機器を提供することができる。また、本開示のある実施形態によれば、タッチ操作面上のタッチ位置の違いによる触覚の違いを低減した電子機器を提供することができる。

図面の簡単な説明

0007

実施形態1に係る電子機器を示す図である。
実施形態1に係るタッチパネルユニットを示す図である。
(a)から(d)は、実施形態1に係る圧電素子によって振動板に生じるたわみ振動を説明する図である。
(a)および(b)は、実施形態1に係るタッチパネルユニットの振動を説明する図である。
実施形態1に係るタッチパネルユニットを示す図である。
実施形態2に係る圧電素子およびの振動板に対する取り付け位置を示した図である。
実施形態2に係る錘の振動板への取り付け方を示した図である。
実施形態2に係る圧電素子および錘の振動板に対する取り付け位置を示した図である。
実施形態3に係る振動板を示す図である。
タッチパネルユニットを示す図である。

実施例

0008

以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

0009

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

0010

まず、タッチパネルを振動させることによってユーザに触覚を与える電子機器の課題を説明する。

0011

図10は、タッチパネルユニット20を模式的に示した図である。図10に示すように、タッチパネル21に振動を励起する振動部30は、タッチパネル21に貼り付けてられている。振動部30は例えば圧電素子である。振動部30は、タッチパネル21のうちのユーザが触れない面に取り付けるのが通常であるが、ユーザが触れる面に取り付けることも可能である。タッチパネル21は、固定部22によって支持されており、固定部22はベース部50に固定されている。タッチパネル21の固定方法は任意であり、ビス止めおよび接着などがある。

0012

タッチパネルユニット20では、タッチパネル21に張り付けた振動部30に電圧を印加して、タッチパネル21に振動を発生させることによってユーザに触覚を与えることができる。これにより、タッチパネル操作において電子機器が入力を完了したかどうか、ユーザは触覚により感じることができるため、安定した入力が可能となる。

0013

しかし、図10に示すタッチパネルユニット20の構成では、ユーザに十分な強度の触覚が提示できない場合がある。その理由を以下に述べる。

0014

振動部30の振動によってタッチパネル21に大きな振動を励起するためには、共振現象を利用することが効率的である。一般にタッチパネル21のタッチ操作面は平面形状を有しているが、使い勝手デザイン性などの観点から曲面形状を有していたりする場合もある。例えば、タッチパネル21の中央部が端部よりもユーザのタッチ面側盛り上がった形状または凹んだ形状などが挙げられる。また、タッチパネル21に装飾部材が取り付けられていたりする場合もある。これらのような場合では、タッチパネル21の剛性が向上し、略同寸法で同素材の平面形状のタッチパネル21と比較して、たわみ振動の共振周波数が高くなる。

0015

また、タッチパネル21はユーザが触れる部材であり、安全性の観点から、不慮の事故等の際に人がタッチパネル21に衝突しても粉砕して飛散しないことが求められ、タッチパネル21は一定以上の厚さを有する。タッチパネル21の厚さが大きいと剛性が向上し、略同寸法で同素材の厚さが小さいタッチパネル21と比較して、たわみ振動の共振周波数が高くなる。

0016

タッチパネル21の振動の周波数が高いと、その振動は鋭く感じられ、ユーザにとって不快であったり警告のような感触であったりして好まれない場合がある。また、一定以上の周波数の振動の場合、人は振動を感じにくくなる。触覚の提示に用いるタッチパネル21の振動は100Hz前後が好まれる場合がある。たわんだ形状のような曲面形状のタッチパネル21では平面形状と異なりその数倍の周波数にたわみ振動の共振周波数がある場合があり、共振現象を効率的に活用できない。

0017

共振現象が活用できないならば、多数の振動部30をタッチパネル21に貼り付けて100Hz前後で強い振動を確保しようとすることも考えられる。しかし、タッチパネル21の裏面にはタッチを検出するための薄いフィルムが貼られており、その上には振動部30を貼れず、多数の振動部30をタッチパネル21に貼り付けることは困難である。タッチ検出用フィルムの上に振動部30を貼れないのは、振動部30にかける数十ボルトの高い電圧が原因で、タッチパネル21上のタッチ位置を誤検出する場合があったり、薄くて柔らかいフィルムの上に圧電素子を貼っても振動部30の振動は十分にパネル表面に伝わらない場合があったりするためである。すなわち、剛性が高いタッチパネル21を、100Hz前後の低い周波数で、十分な振動振幅が得られるようにすることは困難である。また、圧電素子を用いた場合、原理的にタッチパネル21はたわみ振動を行うので、タッチパネル21のユーザが触れる箇所によって振動の強弱の差があるという課題もある。

0018

本開示のある実施形態によれば、タッチパネルの剛性が高い場合でも、低い周波数(例えば100Hz前後)で十分な振動振幅が得られる電子機器を提供する。また、本開示のある実施形態によれば、タッチ操作面上のタッチ位置の違いによる触覚の違いを低減した電子機器を提供する。

0019

(実施形態1)
以下、図1〜4を用いて、実施形態1を説明する。

0020

[1−1.構成]
図1は、実施形態1に係る電子機器100の外観斜視図である。電子機器100は、ユーザのタッチによる操作が可能な機器であり、例えば、カーナビゲーションシステムスマートフォンパッド型コンピュータ等である。

0021

図1は、電子機器100の一例としてカーナビゲーションシステムを示している。図1に示す電子機器100は、ディスプレイユニット150と、タッチパネルユニット200とを備える。

0022

ディスプレイユニット150の画像表示領域151には例えば地図などの画像情報が主に表示される。タッチパネルユニット200は、電子機器100に対するユーザからの各種命令受け付けインターフェースである。タッチパネルユニット200が表示装置を備える場合は、タッチパネルユニット200に各種ボタンなどの操作受付部が表示され、ユーザは表示された表示受付部をタッチして電子機器100を操作する。なお、タッチパネルユニット200は表示装置を備えていなくてもよい。また、ディスプレイユニット150は、ユーザのタッチ操作を受け付けるタッチパネルを備えたタッチディスプレイユニットであってもよく、その場合は、ユーザは、ディスプレイユニット150およびタッチパネルユニット200の両方に対して、タッチ操作が可能である。

0023

ディスプレイユニット150およびタッチパネルユニット200では、画像表示領域151を広げたり、インターフェースの自由度を向上させたり、デザイン性を向上させたりするために、物理的なボタンの一部または全部が省略されることがある。一方、カーナビゲーションシステムは、自動車運転中に操作することもあり、操作する手元や操作の結果を注視できない状況があり得る。そのような場合でもユーザに対して操作を受け付けたことをフィードバックするために、電子機器100はパネルの振動による触覚フィードバック機能を有する。振動による触覚フィードバック機能は、タッチパネルユニット200が有しているが、ディスプレイユニット150も振動による触覚フィードバック機能を有していてもよい。

0024

図1の例では、タッチパネル210のタッチ操作面は曲面形状を有している。例えば、タッチパネル210は、中央部が端部よりもユーザのタッチ操作面側に盛り上がった形状または凹んだ形状などを有する。

0025

また、デザイン性を向上させるために、タッチパネルユニット200のタッチパネル210には装飾201が施されていてもよい。なお、装飾201が突起形状等の凹凸形状を有する場合は、ユーザはタッチ操作を行う上での基準位置(例えばホームポジション)として装飾201を用いることも可能である。

0026

図2に、実施形態1に係るタッチパネルユニット200の構成を模式的に示す。

0027

タッチパネルユニット200は、タッチパネル210と、支持部220と、振動伝達部230と、振動部300と、弾性体400と、ベース部500と、制御部600とを備える。

0028

タッチパネル210は、ユーザが触れることでタッチパネルユニット200を操作したり、該操作に応じた触覚を提示してユーザにフィードバックを行ったりするパネルである。図2の例では、分かりやすく説明するために、フラットな形状のタッチパネル210を例示しているが、上述したようにタッチパネル210は曲面形状を有していてもよい。

0029

振動伝達部230は、この例では振動板であり、タッチパネル210のユーザがタッチする側とは反対の側において、タッチパネル210と間隔を空けて配置されている。振動板230は、支持部220を介してタッチパネル210と連結される。タッチパネル210と振動板230とは、全面で接着する様な完全に一体となる構成にはなっていない。この例では、タッチパネル210と振動板230との間には空間が形成されている。振動板230の材料はアルミや鉄系の金属や樹脂系などの材料であってもよく、外力によって湾曲する程度の低い剛性の材料が用いられる。支持部220と振動板230とタッチパネル210との連結方法としては、ビス止めや接着が用いられるが、その他の方法であってもよい。また、タッチパネル210と支持部220とが一体に形成されていてもよいし、振動板230と支持部220とが一体に形成されていてもよい。

0030

振動部300は振動板230に取り付けられる。振動部300は振動板230にたわみ振動を励起するアクチュエータである。振動部300は、例えば圧電素子や回転振動モータである。振動部300と振動板230の取付けには接着剤両面テープ、ビス止めなどが用いられる。振動部300は、図2のように、振動板230のうちのタッチパネル210側とは逆側の面に取り付けられるが、タッチパネル210側の面に取り付けられていてもよい。

0031

弾性体400は、振動板230とベース部500の間に取り付けられる。弾性体400は、振動板230のタッチパネル210側とは反対の側に接続され、タッチパネル210、支持部220、振動板230および振動部300を弾性的に支持している。弾性体400は、タッチパネル210、支持部220、振動板230および振動部300の質量を支え、いわゆるバネ質量系の振動を生じさせる部材である。なお、弾性体400は振動部300によるたわみ振動によりバネ振動が励起されるものであるため、弾性体400の取り付け位置は振動板203とベース部500の間に限定されるものではない。弾性体400は弾性力を有する部材であればよく、例えばゴムワッシャであるが、バネなどであってもよい。

0032

ベース部500は、タッチパネルユニット200の構成要素を格納する電子機器100の筐体である。ベース部500は、弾性体400と連結し、弾性体400を支持している。ベース部500の一例としてはカーナビゲーションシステムの筐体が挙げられる。なお、ベース部500は、電子機器100の構成要素でなくてもよく、電子機器100が取り付けられる外部の部材であってもよい。例えば、ベース部500は、カーナビゲーションシステムが設置される車体の部材であってもよい。

0033

制御部600は、タッチパネルユニット200の動作を制御する制御回路であり、各種の制御および判断を行う。制御部600は、例えばマイクロコンピュータメモリとを備え、マイクロコンピュータはメモリから読み出しコンピュータプログラムに基づいて動作する。制御部600は、タッチパネルユニット200に含まれていてもよいし、タッチパネルユニット200外部の装置に設けられて、外部からタッチパネルユニット200の動作を制御してもよい。

0034

[1−2.動作]
以上のようなタッチパネルユニット200の動作の詳細を以下に説明する。

0035

図3(a)から図3(d)は、振動部300の一例として圧電素子を用いたときの振動板230の振動の様子を説明する図である。以下、振動の様子を図示する際は、理解を容易にするために、実際の振動振幅よりも大きな振動を図示する場合がある。圧電素子300は電極(図示せず)間に電圧をかけると一方向に伸び正負逆方向の電圧をかけると縮む性質を有する電気機械変換素子である(図3(a))。

0036

振動板230に圧電素子300を貼り付けた構成において、圧電素子300が伸縮していないときにはタッチパネルは元の形状(例えばフラットな形状)を維持する(図3(c))。圧電素子300が伸びたときには振動板230は元の形状よりも凹形状になる(図3(b))。圧電素子300が縮んだときには振動板230は元の形状よりも凸形状になる(図3(d))。圧電素子300の両電極間に例えばsin波状の電圧を印加すると、圧電素子300は伸縮を繰り返す。圧電素子300が伸縮を繰り返すことで、振動板230はたわみ振動を起こす(図3(b)〜図3(d))。

0037

圧電素子300の電極間に印加する電圧の大きさと圧電素子300の伸縮量は比例し、圧電素子300の伸縮量と振動板230のたわみ振動の振幅も比例するため、圧電素子300に印加する電圧の大きさを調整することで、振動板230の振動振幅の調整が可能である。

0038

図4は、タッチパネルユニット200においてどのようにユーザに振動が伝わるかを説明する図である。ユーザに振動を伝える触覚フィードバック機能を実現する構成を以下に述べる。

0039

タッチパネル210は、ユーザのタッチの有無、タッチした位置、タッチした指の本数、タッチした指の動作などを検出する。タッチパネル210が検出したユーザのタッチ操作の情報をもとに、制御部600は振動部300を駆動させる駆動指令を生成し、振動部300へ出力する。振動部300は駆動指令に従って振動し、この振動がタッチパネルに伝わり、タッチパネルに触れているユーザに触覚が提示される。

0040

図3を用いて説明したように、圧電素子300の両電極間にsin波状の電圧を印加すると、圧電素子300は伸縮する。振動板230には、圧電素子300の伸縮に伴ってたわみ振動が生じる(図4(a))。振動板230は、タッチパネル210と隙間を空けて配置されており、そのため、タッチパネル210の剛性がたわみ振動を抑制することはなく、また、振動板230を大きな振動振幅でたわませることができる。また、振動板230は電子機器100の内部にあるので、平面形状にしたり、厚さを薄くしたり、設計の自由度がタッチパネル210に比べて高い。そのため、振動板230の共振周波数は所望の周波数、例えば100Hz前後になるように設計が容易である。例えば、振動板230の共振周波数は50Hzから200Hzの間で設定される。より望ましくは、共振周波数は80Hzから150Hzの間で設定される。所望の周波数として100Hz前後を例示したのは、人間が感じやすい周波数が300Hz以下であるが、200Hzを超える周波数では触感が痛かったり、警告のような印象を抱かれたりする場合があるためである。また、100Hzを大きく下回る周波数の振動、例えば50Hz未満の振動は、人間には伝わりにくいためである。振動板230に共振を生じさせることで、振動板230は大きな振幅でたわみ振動を行う。このたわみ振動が、振動板230と連結している弾性体400に伝わり、弾性体400が振動する(図4(a))。このとき、弾性体400に支持されたタッチパネル210も弾性体400とともに振動することにより、振動をユーザに伝えることができる。

0041

弾性体400は、タッチパネル210、支持部220、振動板230、圧電素子300の質量を支え、いわゆるバネ−質量系を形成する。弾性体400に支持される構成要素の質量および弾性体400のバネ定数を適切に設計することで、このバネ−質量系の共振周波数も所望の周波数(例えば100Hz前後)にすることができる。すなわち、振動板230の共振周波数とバネ−質量系振動の共振周波数とを同じ100Hz前後にすることができる。

0042

上述したように、本実施形態に係るタッチパネルユニット200においては、振動板230は、タッチパネル210と隙間を空けて配置されている。そのため、タッチパネル210の剛性が高い場合でも、それにより振動板230のたわみ振動が抑制されることはなく、また、振動板230を大きな振動振幅でたわませることができる。

0043

また、たわみ振動の共振とバネ−質量系の共振を活用し、また、それらの周波数を一致させることで、効率的にタッチパネル210に振動を励起することができる。タッチパネル210に励起する振動の強度としては、加速度で2.5Gを超えていることが望ましい。2.5Gとは、走行中の自動車の中でタッチパネルに210に触れても振動を感じることができる強度である。

0044

また、タッチパネル210は質量としてのみ振動に影響し、その形状および剛性は振動に影響せず、剛性が高い形状のタッチパネル210であっても十分な触覚を提示することができる。

0045

さらに、タッチパネル210はバネ−質量系の振動を受け、図4(a)および図4(b)に示すように上下方向に一様に振動するため、タッチパネル210のタッチ操作面上の振動強度をほぼ均一にすることができ、タッチ操作面上のタッチ位置の違いによる触覚の違いを低減させることができる。

0046

なお、図5に示すように、タッチパネルユニット200は、画像を表示する表示装置700を備えていてもよい。表示装置700は、例えば、タッチパネル210のタッチ操作面とは反対側の面に設けられる。この場合も、振動板230は、表示装置700と隙間を空けて配置されている。そのため、表示装置700の剛性が高い場合でも、それにより振動板230のたわみ振動が抑制されることはなく、また、振動板230を大きな振動振幅でたわませることができる。また、振動板230の共振周波数を所望の周波数(例えば100Hz前後)に設定することが容易になる。

0047

また、タッチパネル210と表示装置700とは一体に形成されていてもよい。例えば、タッチパネル210は、タッチパネル機能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や、タッチパネル機能を液晶パネルの表面に一体化するオンセル型タッチパネル等であってもよい。また、タッチパネル210は、曲面ディスプレイ等の曲面形状を有するタッチセンサ付き表示パネルや、フレキシブルディスプレイ等の変形可能なタッチセンサ付き表示パネルであってもよい。これらの場合においても、振動板230は、タッチパネル210と隙間を空けて配置され、振動板230のたわみ振動が抑制されることはなく、また、振動板230を大きな振動振幅でたわませることができる。また、振動板230の共振周波数を所望の周波数(例えば100Hz前後)に設定することが容易になる。

0048

(実施形態2)
次に、図6から図8を用いて、実施形態2に係る電子機器100を説明する。図6は、実施形態2に係る電子機器100の振動板230を模式的に示す平面図である。振動板230には、タッチパネル210を支持する支持部220が形成されている。また、振動板230には錘240と圧電素子300が取り付けられている。振動板230の形状は、例えば、たわみの0次モードの共振が100Hz前後になるように、剛性が低くなる形状である。例えば、振動板230の形状は、突起等が極力ない略平面形状であり、板厚は薄くなっている。

0049

支持部220は振動板230とタッチパネル210とを接続する部材である。振動板230の支持部220は例えば孔であってもよく、タッチパネル210側の支持部220に形成されたネジ穴を活用して、振動板230とタッチパネル210とを互いにネジ止めで接続してもよい。タッチパネル210と接続される支持部220の位置は、振動板230の振動の節になる。そのような振動モードは、0次、1次、2次と多数存在し、低次のモードほど周波数が低い。一般的なカーナビゲーションシステムを想定した大きさの振動板230では、0次モードでも100Hzを超える傾向にある。支持部220の位置を節とし、振動板230の長辺方向の中央近傍を腹とするたわみ振動の0次モードの共振周波数を100Hz前後に下げるために、支持部220は例えば振動板230のできるだけ外側に設けられる。

0050

錘240は、バネ−質量系の質量を増加させて共振周波数を100Hz前後に調整するための部材である。バネ−質量系の共振周波数は式(2.1)で与えられるため、錘240により質量を増加させることにより、共振周波数を下げることができる。錘240の材料としては、例えば鉄系の材料や真鍮があるが、その他の金属や樹脂系材料であってもよい。

0051

圧電素子300は、振動板230にたわみ振動を励起する振動源である。圧電素子300は、振動板230の振動の節よりも腹に近い位置に配置する。この例では、圧電素子300は、振動板230の端部よりも中央に近い位置に配置する。例えば、振動板230の中央近傍に圧電素子300を張り付ける。以下、その理由を述べる。

0052

振動板230に生じるたわみ振動の共振で最も周波数が低くなるのは、長辺方向の中央が腹になり、支持部220の位置が節になり、短辺方向には振動分布がない、いわゆる0次モードの振動である。0次モードの振幅をより大きく確保するためには、圧電素子300を振動板230の長辺方向の中央、すなわち0次モードの振動の腹の位置に取り付けることが望ましい。短辺方向においても、支持部220で振動が拘束されておらず、上辺下辺よりは振動しやすい中央近傍に圧電素子300を取り付ける。例えば図6のように、圧電素子300を2枚取り付けるならば、振動板230のほぼ中央に取り付ける。

0053

次に、図7を用いて、錘240の形状の例を説明する。錘240は、バネ−質量系の共振周波数を100Hz前後に下げるための部材である。錘240には支持部241が形成されており、支持部241が振動板230に接続されることにより、錘240と振動板230とが連結される。支持部241が振動板230と接触している面積は、錘240の振動板230側の面積よりも小さい。

0054

また、錘240は、振動板230の振動の節よりも腹に近い位置に配置する。この例では、錘240は、振動板230の端部よりも中央に近い位置に配置する。例えば、振動板230の長辺方向の中央近傍に錘240を取り付ける。

0055

この例では、振動板230の剛性を増加させないために、錘240と振動板230との接触面積を小さくしている。その理由を以下に述べる。

0056

支持部241を介さずに錘240の全面を振動板230に直接取り付けると、振動板230の剛性が増加し、たわみ振動の共振周波数が100Hzよりも大きく上昇し、効率的に共振を活用することができなくなる。そこで、錘240がバネ−質量系の質量を増加させつつも、振動板230の剛性を増加させないようにするために、錘240が振動板230のたわみ振動を阻害しない箇所に取り付ける必要がある。振動板230の振動が阻害されないようにするために、振動の腹の位置に錘240を配置し、かつ、振動板230への接触面積は可能な限り小さくする。なお、支持部241と振動板230の取付け方法は任意であり、例えばビス止めや接着が可能である。また、錘240と支持部241が別部材であってもよく、これらがビス止めや接着など任意の方法で固定されていてもよい。

0057

図6図7のように、圧電素子300を振動板230の中央近傍に貼り付け、錘240の取り付け位置を最適化することで、タッチパネル210により強い振動を励起することができる。

0058

図8に、振動板230上の錘240の貼り付け位置の別の例を示す。支持部220と圧電素子300については、図6の例と同様である。

0059

図8の例では、タッチパネル210の振動振幅を向上させたい箇所の近くに錘240が配置されている。その理由を以下に述べる。

0060

図4を用いて説明したとおり、タッチパネル210はその全体に亘ってほぼ均一に振動する。しかし、例えば、デザイン性などの理由で、タッチパネル210の重量分布極端偏りがある場合、タッチパネル210の振動は位置によって不均一になる。そのような場合でも、振動板230上の錘240の取り付け位置を調整することで、タッチパネル210の振動振幅が均一になるようにすることができる。具体的には、タッチパネル210の振動振幅を大きくしたい箇所の方に、錘240を配置することで、慣性力が増加し、振幅が増加する。例えば、タッチパネル210の下側の振動振幅を向上させたい場合は、図8に示すように、振動板230の下辺の方に錘240を取り付ければよい。

0061

図8のように、錘240の取り付け位置を中心からずらすことで、タッチパネル210の、錘240を動かした方に近い箇所の振動を強くすることができる。

0062

(実施形態3)
次に、図9を用いて、実施形態3に係る電子機器100を説明する。図9は、実施形態3に係る電子機器100の振動板230を模式的に示す斜視図である。

0063

実施形態1および2では振動伝達部230は振動板であったが、本実施形態の振動伝達部230は、錘251、支持部252、腕部253を備える。本実施形態では、圧電素子300は腕部253に貼り付けられている。振動伝達部230の材料は、例えば鉄系の金属またはアルミであるが、その他の金属や樹脂系の材料であってもよい。

0064

錘251は、バネ−質量系の共振周波数を100Hz前後にするために重量を調整する箇所であり、腕部253よりも重い。主に厚さを増減させることで錘251の質量を調整し、バネ−質量系の共振周波数を100Hz前後にする。錘251は厚く、剛性が高いため、100Hz前後において錘251にはたわみ振動はほぼ生じない。

0065

支持部252は、タッチパネル210の支持部220を介して、振動伝達部230とタッチパネル210を連結させる。支持部252には孔が形成されており、タッチパネル210の支持部220に形成されたネジ穴を活用してビス止めされるが、他の連結方法でもよい。

0066

腕部253は、支持部252に固定され、錘251を支持している。腕部253は、錘251と支持部252を連結しており、振動伝達部230に100Hz前後でたわみ共振を生じさせる箇所である。腕部252を薄く細くすることで100Hz前後の低い周波数でたわみ振動を生じさせることができる。圧電素子300はその少なくとも一部が腕部253と重なるようにして腕部253に設けられている。この圧電素子300が伸縮することにより、腕部252に100Hz前後の低い周波数のたわみ振動を生じさせることができる。

0067

図9に示すように振動伝達部230を構成することで、錘240(図6から図8)のような別部材を用いることなく、振動伝達部230のたわみ振動の共振周波数とバネ−質量系の共振周波数をそれぞれ100Hz前後にすることができ、タッチパネル210により強い振動を励起することができる。本実施形態の振動伝達部230を用いた場合でも、上述した実施形態1および2と同様の作用効果を得ることができる。

0068

(その他の実施形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態1〜3を説明した。しかしながら、本開示における技術はこれらに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態も可能である。また、上記実施形態1〜3で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。

0069

以下、他の実施形態を例示する。

0070

上記実施形態では、電子機器の一例としてカーナビゲーションシステムを用いて説明したが、電子機器はこれには限らない。例えば、タブレット型の情報端末機器携帯電話、PDA、ゲーム機ATMなどのタッチパネルを備える電子機器であってもよい。また、電子機器は、例えばマウスのようなポインティングデバイスであってもよい。また、電子機器はタッチパッドであってもよい。

0071

上記実施形態では、振動伝達部のたわみ振動およびバネ−質量系の共振周波数として100Hz前後を例示したが、他の周波数でもよい。

0072

上記実施形態では、振動部として圧電素子を例示したがこれに限られず、静電力によるアクチュエータや、VCM、振動モータなどであってもよい。また、スパッタリング等の方法により振動伝達部材薄膜の透明圧電部材を形成して振動部として用いてもよい。

0073

上記実施形態では、振動の種類としてたわみ振動を例示したが、他の振動であってもよい。

0074

上記実施形態では、振動を発生することで触覚を提示したが、本開示の技術はこれに限られない。振動に加えて、例えば、静電気による摩擦の変化や、電流による皮膚の刺激液体による画面形状の変化など、他の方法でも触覚を提示してもよい。触覚の提示だけでなく、画面表示、音、光、熱などを適宜組み合わせてもよい。

0075

なお、上述した電子機器の振動動作の制御は、ハードウエアによって実現されてもよいしソフトウエアによって実現されてもよい。そのような制御動作を実行させるプログラムは、例えばマイクロコンピュータの内蔵メモリやROMに記憶される。また、そのようなコンピュータプログラムは、それが記録された記録媒体光ディスク半導体メモリー等)から電子機器へインストールしてもよいし、インターネット等の電気通信回線を介してダウンロードしてもよい。

0076

(まとめ)
以上、説明したように、本開示のある実施形態に係る電子機器100は、ユーザがタッチするパネル210と、パネル210と間隔を空けて配置された振動伝達部230と、振動伝達部230を振動させる振動部300と、パネル210と振動伝達部230を弾性的に支持する弾性部材400とを備える。

0077

例えば、電子機器100は、弾性部材400を支持するベース部500をさらに備えていてもよい。

0078

例えば、振動伝達部230の振動が弾性部材400に伝わって弾性部材400は振動し、弾性部材400に支持されたパネル210が振動してもよい。

0079

例えば、振動伝達部230の共振周波数とバネ−質量系振動の共振周波数とが同じであってもよい。

0080

例えば、振動伝達部230の共振周波数は50Hzから200Hzであってもよい。

0081

例えば、振動伝達部230は、パネル210のユーザがタッチする側とは反対の側に、パネル210と間隔を空けて配置されており、弾性部材400は、振動伝達部230のパネル210側とは反対の側からパネル210と振動伝達部230を支持していてもよい。

0082

例えば、振動部300は圧電素子であってもよい。

0083

例えば、振動部300は、振動伝達部230の端部よりも中央部に近い位置に配置されていてもよい。

0084

例えば、振動部300は、振動伝達部230の振動の節よりも腹に近い位置に配置されていてもよい。

0085

例えば、振動伝達部230の端部よりも中央部に近い位置に錘240が配置されていてもよい。

0086

例えば、振動伝達部230の振動の節よりも腹に近い位置に錘240が配置されていてもよい。

0087

例えば、錘240は、錘240の振動伝達部230側の面積よりも小さい面積で振動伝達部230と接していてもよい。

0088

例えば、錘240の質量によりバネ−質量系振動の共振周波数を調整してもよい。

0089

例えば、振動伝達部230は、錘251と、パネル210と振動伝達部230とを連結する支持部252と、支持部252に固定され、錘251を支持する腕部253とを備えていてもよい。

0090

例えば、腕部253に振動部300が配置されていてもよい。

0091

例えば、パネル210は曲面形状を有していてもよい。

0092

例えば、電子機器100は、カーナビゲーションシステムのタッチパネルユニットであってもよい。

0093

例えば、電子機器100は、画像を表示する表示部700をさらに備えていてもよい。

0094

例えば、パネル210は、インセル型タッチパネルであってもよい。

0095

例えば、パネル210は、オンセル型タッチパネルであってもよい。

0096

例えば、電子機器100は、カーナビゲーションシステムであってもよい。

0097

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

0098

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

0099

本開示に係る技術は、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の技術分野において特に有用である。

0100

100電子機器
150ディスプレイユニット
151画像表示領域
200タッチパネルユニット
201 装飾
210タッチパネル
220、241、252 支持部
230振動伝達部
240、251錘
253 腕部
300振動部
400弾性体
500ベース部
600 制御部
700 表示装置

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