CN109564478A - 笔式触觉力觉呈现装置 - Google Patents

Abstract

一种笔式触觉力觉呈现装置(100)，其具有壳体(110)，壳体具备供利用者用手抓握的轴部(111)，经由壳体(110)使利用者感知触觉力觉信息。在壳体(110)的内部设有：第一振动产生装置(1a)，具备磁驱动电路，该磁驱动电路使由支承体经由弹性部件支承的可动体在第一方向(L1)及第二方向(L2)上线性地振动并输出触觉力觉信息；以及第二振动产生装置(1b)，具备磁驱动电路，该磁驱动电路使由支承体经由弹性部件支承的可动体在第三方向(L3)上线性地振动并输出触觉力觉信息。因此，在笔式触觉力觉呈现装置(100)中，能够以比较简单的结构有效地产生具有方向性的振动(触觉力觉信息)。

Description

笔式触觉力觉呈现装置

技术领域

本发明涉及使用手抓握的利用者感知触觉力觉信息的笔式触觉力觉呈现装置。

背景技术

提案有通过偏心转子的动作向使用者输出触觉力觉信息的触觉力觉信息提示系统，作为其一例，提案有从笔式的激光指示器输出触觉力觉信息的笔式触觉力觉信息提示装置(参照专利文献1)。在该系统中，在摇动激光指示器时，使使用者感觉到与其对抗的阻力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－190465号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

期望触觉力觉信息提示系统用于教育、视障者支持、虚拟现实、娱乐等领域。但是，在构成像笔式触觉力觉信息提示装置那样用手抓握的装置时，如果像专利文献1记载的系统那样通过电动机驱动偏心转子旋转，那么笔式触觉力觉信息提示装置的重量会增加。另外，在通过电动机驱动偏心转子旋转的结构中，笔式触觉力觉信息提示装置的成本增加。

鉴于以上的问题，本发明提供一种能够实现成本的降低及轻量化的笔式触觉力觉信息提示装置。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种笔式触觉力觉呈现装置，其使利用者感知触觉力觉信息，其特征在于，具有：具备供利用者用手抓握的轴部的壳体；以及设于所述壳体的内部的振动产生装置，所述振动产生装置具备：可动体；支承体；弹性部件，其具备弹性及粘弹性中的至少一方，且配置于所述可动体和所述支承体之间；以及磁驱动电路，其使所述可动体线性地振动并输出所述触觉力觉信息。

在本发明中，因为通过磁驱动电路使由支承体通过弹性部件支承的可动体线性地振动，将触觉力觉信息输出给利用者，所以能够用比较简单的结构高效地产生具有方向性的振动(触觉力觉信息)。因此，能够实现笔式触觉力觉呈现装置的成本的降低及轻量化。

在本发明中，可以采用如下方式：作为所述振动产生装置，具有将与所述轴部的轴线方向交叉的方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出的第一振动产生装置、及将所述轴线方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出的第二振动产生装置中的至少一方。在本发明中，可以采用设有第一振动产生装置及第二振动产生装置双方的方式。该情况下，能够用比较简单的结构将与轴线方向交叉的方向上的线性振动、轴部的轴线方向上的线性振动、及将它们组合的振动作为触觉力觉信息输出。

在本发明中，可以采用如下方式：作为所述振动产生装置，至少具有所述第一振动产生装置，所述第一振动产生装置将与所述轴线方向交叉的第一方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出，并且，将与所述轴线方向及所述第一方向交叉的第二方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出。根据该方式，能够用比较简单的结构将轴部的轴线方向上的线性振动、第一方向上的线性振动、第二方向上的线性振动、及将它们组合的振动作为触觉力觉信息输出。

在本发明中，理想的是，作为所述振动产生装置，至少具有所述第二振动产生装置，在所述壳体上设有放声孔，所述放声孔用于将伴随所述第二振动产生装置的所述轴线方向上的振动的压力变化作为可听范围的声音放出。根据该方式，除触觉力觉信息之外，还可以将信息作为声音输出。

(发明效果)

在本发明中，因为通过磁驱动电路使由支承体通过弹性部件支承的可动体线性地振动，将触觉力觉信息输出给利用者，所以能够用比较简单的结构高效地产生具有方向性的振动(触觉力觉信息)。因此，能够实现笔式触觉力觉呈现装置的成本的降低及轻量化。

附图说明

图1是应用了本发明的笔式触觉力觉呈现装置的说明图。

图2是应用了本发明的笔式触觉力觉呈现装置所使用的第一振动产生装置的立体图。

图3是图2所示的第一振动产生装置的剖视图。

图4是图2所示的第一振动产生装置的分解立体图。

图5是图2所示的第一振动产生装置的主要部分的分解立体图。

图6是在图2所示的第一振动产生装置的主要部分中将一部分磁铁或线圈等从可动体及支承体拆下后的状态的分解立体图。

图7是应用了本发明的笔式触觉力觉呈现装置所使用的第二振动产生装置的立体图。

图8是图7所示的第二振动产生装置的剖视图。

图9是在图7所示的第二振动产生装置中将支承部件拆下后的分解立体图。

图10是在图7所示的第二振动产生装置中将配置于支承部件的内部的部件分解后的分解立体图。

图11是在图7所示的第二振动产生装置中将外轭从线圈的外侧拆下后的分解立体图。

图12是在图7所示的第二振动产生装置中将永磁体等从线圈的内侧拆下后的分解立体图。

具体实施方式

参照附图，说明本发明的实施方式。此外，在以下的说明中，将与笔式触觉力觉呈现装置100的轴部111的轴线方向交叉的方向设为第一方向L1，将与轴部111的轴线方向及第一方向L1交叉的方向设为第二方向L2，将轴部111的轴线方向设为第三方向L3进行说明。另外，在第一方向L1的一侧标注L1a，在第一方向L1的另一侧标注L1b，在第二方向L2的一侧标注L2a，在第二方向L2的另一侧标注L2b，在第三方向L3的一侧标注L3a，在第三方向L3的另一侧标注L3b进行说明。另外，在说明第一振动产生装置1a的结构时，为了明确各部件的布局等，将相互交叉的方向设为X轴方向、Y轴方向及Z轴方向。第一方向L1是沿着X轴方向的方向，第二方向L2是沿着Y轴方向的方向，第三方向L3是沿着Z轴方向的方向。

[笔式触觉力觉呈现装置的结构]

图1是应用了本发明的笔式触觉力觉呈现装置100的说明图。在图1中，应用了本发明的笔式触觉力觉呈现装置100具有壳体110，壳体110具备供利用者用手抓握的轴部111，在壳体110的内部设有第一振动产生装置1a及第二振动产生装置1b。在该笔式触觉力觉呈现装置100中，使第一振动产生装置1a及第二振动产生装置1b产生的振动经由壳体110被利用者作为触觉力觉信息感知到。壳体110在轴部111的第三方向L3的另一侧L3b的端部具有外径大于轴部111的外径的基端部112。

第一振动产生装置1a设于基端部112的内侧，将与第三方向L3交叉的方向上的线性振动作为触觉力觉信息输出。在本方式中，第一振动产生装置1a将第一方向L1上的线性振动作为触觉力觉信息输出，并将第二方向L2上的线性振动作为触觉力觉信息输出。第二振动产生装置1b设于轴部111的内侧，将轴部111的轴线方向(第三方向L3)上的线性振动作为触觉力觉信息输出。

在壳体110上，在轴部111的根侧设有将伴随第二振动产生装置1b的第三方向L3上的振动的压力变化作为可听范围的声音放出的放声孔116。轴部111的前端部117(第三方向的一侧L3a的端部)具有前端侧变窄的圆锥台形状，笔式触觉力觉呈现装置100作为对用于触觉力觉信息呈现系统的平板显示器(未图示)的画面输入坐标等的输入笔而构成。因此，在轴部111的前端部117的内部设置有对平板显示器输出光信号或磁信号的信号输出部118。

[第一振动产生装置1a的结构]

(第一振动产生装置1a的整体结构)

图2是用于应用了本发明的笔式触觉力觉呈现装置100的第一振动产生装置1a的立体图。图3是图2所示的第一振动产生装置1a的剖视图，图3的(a)、(b)分别是沿着穿过第一振动产生装置1a的中央部分的线切断第一振动产生装置1a时的XZ剖视图、及沿着穿过第一振动产生装置1a的中央部分的线切断第一振动产生装置1a时的YZ剖视图。图4是图2所示的第一振动产生装置1a的分解立体图。

如图2、图3及图4所示，第一振动产生装置1a具有可动体4、支承体5、配置于可动体4和支承体5之间的弹性部件7、使可动体4线性地振动并输出触觉力觉信息的磁驱动电路(第一磁驱动电路10及第二磁驱动电路20)，支承体5被保持于图1所示的壳体110。弹性部件7具有弹性或粘弹性，支承体5经由弹性部件7支承可动体4，使其沿第一方向L1及第二方向L2可移动。

第一磁驱动电路10具有保持于支承体5的第一线圈12和保持于可动体4的第一磁铁11，第一磁铁11和第一线圈12在第三方向L3上对置。第二磁驱动电路20具有保持于支承体5的第二线圈22和保持于可动体4的第二磁铁21，第二磁铁21和第二线圈22在第三方向L3上对置。第一磁驱动电路10产生驱动力的第一方向L1是X轴方向，第二磁驱动电路20产生驱动力的第二方向L2是Y轴方向。在此，第一磁铁11及第一线圈12配置于在第一方向L1上分离的两个部位。第二磁铁21及第二线圈22配置于在第二方向L2上分离的两个部位。

(支承体5的结构)

图5是图2所示的第一振动产生装置1a的主要部分的分解立体图。图6是在图2所示的第一振动产生装置1a的主要部分中将一部分磁铁或线圈等从可动体4及支承体5拆下后的状态的分解立体图。

支承体5具有位于第三方向L3的另一侧L3b的第一罩56、在第三方向的一侧L3a盖住第一罩56的第二罩57、配置于第一罩56和第二罩57之间的保持架58(支承体侧保持架)，第一罩56和第二罩57将保持架58夹在中间并通过四根固定螺丝59固定。

第二罩57具备从第三方向L3观察时具有四边形的平面形状的端板部571和从端板部571的各边缘向第一罩56侧突出的四张侧板部572。在端板部571，在中央形成有圆形的孔576，在四角形成有固定孔575。在四张侧板部572的中央部形成有从第三方向L3的另一侧L3b向一侧L3a切出的缺口部573。在第一方向L1的另一侧L1b的侧板部572形成有将缺口部573的相邻部分切除第三方向L3的高度的一部分的缺口部574。

第一罩56具备从第三方向L3观察具有四边形的平面形状的端板部561和从端板部561的四角朝向第二罩57的端板部571突出的凸台部562。在端板部561的中央形成有圆形的孔566。凸台部562具备形成于第三方向L3的中途位置的台阶面563和从台阶面563向第三方向L3的一侧L3a突出的圆筒部564。因此，从第三方向的一侧L3a将固定螺丝59从第二罩57的固定孔575螺纹紧固于第一罩56的凸台部562，从而第一罩56的端板部571被固定在侧板部572的第三方向L3的另一侧L3b的端部。第一罩56具备在第一方向L1上与第二罩57的缺口部574对置的立起部565，立起部565与缺口部574之间构成配置基板26的狭缝。在基板26上连接向第一线圈12及第二线圈22的供电线等。

如图3、图5及图6所示，在第一罩56和第二罩57之间，沿第三方向L3重叠配置有两个保持架58。两个保持架58的基本结构是共同的，在中央形成有孔583。在本方式中，孔583为圆形。在两个保持架58的四角形成有圆形孔581，保持架58因凸台部562的圆筒部564插入圆形孔581内而保持在被台阶面563定位的状态。在保持架58的四个边的中央形成有向内周侧凹陷的凹部582。两个保持架58是使相同结构的板状部件在第三方向L3上翻转而形成的。因此，从两个保持架58中配置于第三方向L3的另一侧L3b的保持架58朝向第一罩56突出有柱状突起585，且从配置于第三方向L3的一侧L3a的保持架58朝向第二罩57突出有多个柱状突起585。另外，在多个柱状突起585的每一个中，在前端部均形成有球状的抵接部586。

(第一线圈12及第二线圈22的配置)

在两个保持架58上，在被凹部582和孔583夹着的四个部位形成有长孔状的贯通孔589。在两个保持架58的每一个上，在四个部位的贯通孔589中在第二方向L2上分离的两个贯通孔589的内侧，保持有第一磁驱动电路10的第一线圈12。另外，在两个保持架58的每一个上，在第三方向L3上分离的两个贯通孔589的内侧保持有第二磁驱动电路20的第二线圈22。因此，两个保持架58分别保持第三方向L3上的一层第一线圈12及第二线圈22，且在支承体5侧沿第三方向L3重叠配置有两层第一线圈12及第二线圈22。第一线圈12是作为有效边的长边沿第二方向L2延伸的扁平的空芯线圈，第二线圈22是作为有效边的长边沿第一方向L1延伸的扁平的空芯线圈。

(可动体4的结构)

可动体4具有相对于两个保持架58位于第三方向L3的另一侧L3b的板状的第一保持架41(可动体侧保持架)、相对于两个保持架58位于第三方向L3的一侧L3b的板状的第二保持架42(可动体侧保持架)、配置于两个保持架58之间的板状的第三保持架43(可动体侧保持架)。第一保持架41、第二保持架42及第三保持架43分别具有向第一方向L1及第二方向L2的两侧突出的四个突出部45，在从第三方向L3观察时形成为+(正号)形状。形成于第一保持架41的突出部45的前端部成为向第三方向L3的一侧L3a折弯的接合部44，形成于第二保持架42的突出部45的前端部成为向第三方向L3的另一侧L3b折弯的接合部44。因此，在将第一保持架41、第二保持架42及第三保持架43重叠时，第一保持架41、第二保持架42及第三保持架43的各突出部45的前端部相接。因此，通过用粘接或焊接等方法将第一保持架41、第二保持架42及第三保持架43的各突出部45的前端部彼此接合，第一保持架41、第二保持架42及第三保持架43成为被一体连接的状态。

(第一磁铁11及第二磁铁21的配置)

第一保持架41、第二保持架42及第三保持架43在向第一方向L1及第二方向L2的两侧突出的四个突出部45上分别形成有矩形的贯通孔419、429、439。在四个突出部45中，在第一方向L1上分离的两个突出部45的贯通孔419、429、439内保持第一磁驱动电路10的第一磁铁11。另外，在第二轴方向L2上分离的两个突出部45的贯通孔419、429、439内保持有第二磁驱动电路20的第二磁铁21。因此，第一保持架41、第二保持架42及第三保持架43分别在第三方向L3上保持一层第一磁铁11及第二磁铁21。

这样，在第一磁驱动电路10中，多个第一线圈12在第三方向L3上重叠配置有多层，并且，在多个第一线圈12各自的第三方向L3的两侧配置有第一磁铁11。另外，在第二磁驱动电路20中，多个第二线圈22在第三方向L3上重叠配置有多层，并且，在多个第二线圈22各自的第三方向L3的两侧配置有第二磁铁21。在本方式中，第一线圈12及第二线圈22在第三方向L3上重叠配置有两层，并且，在两层第一线圈12及第二线圈22各自的第三方向L3的两侧配置有第一磁铁11及第二磁铁21。第一磁铁11是磁化分极线沿第二方向L2延伸的板状磁铁，第二磁铁21是磁化分极线沿第一方向L1延伸的板状磁铁。

相对于被第一保持架41保持的第一磁铁11及第二磁铁21在第三方向L3的另一侧L3b重叠配置有背轭80。另外，相对于被第二保持架42保持的第一磁铁11及第二磁铁21在第三方向L3的一侧L3a重叠配置有背轭80。背轭80的尺寸大于第一磁铁11及第二磁铁21的尺寸(贯通孔419、429的尺寸)，通过粘接剂等方法固定于第一保持架41及第二保持架42。

(弹性部件7的结构)

在设于第一保持架41的背轭80和第一罩56的端板部561之间，在四个部位设有与背轭80和第一罩56相接的弹性部件7。另外，在设于第二保持架42的背轭80和第二罩57的端板部571之间，在四个部位设有与背轭80和第二罩57相接的弹性部件7。

在本方式中，弹性部件7设于可动体4和支承体5之间，由粘弹性体构成。在此，粘弹性是综合粘性和弹性双方的性质，是凝胶状部件、塑料、橡胶等高分子物质中显著表现的性质。因此，作为弹性部件7(粘弹性体)，可使用各种凝胶状部件。另外，作为弹性部件7(粘弹性体)，也可以使用天然橡胶、二烯系橡胶(例如丁苯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶)、氯丁橡胶、丙烯腈·丁二烯橡胶等)、非二烯系橡胶(例如丁基橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等)、热塑性弹性体等各种橡胶材料及它们的改性材料。在本方式中，弹性部件7(粘弹性体)例如由板状的硅凝胶等构成。弹性部件7的平面形状为矩形等多边形，在第一罩56的端板部561及第二罩57的端板部571，配置弹性部件7的部位为凹部569、579(参照图3)。例如，弹性部件7(粘弹性体)是针入度为10度～110度的硅系凝胶。针入度是指在JIS－K－2207或JIS－K－2220中规定的值，且该值越小则表示越硬。

用于弹性部件7的凝胶状减振部件具备粘弹性，根据其伸缩方向，具备线性或非线性的伸缩特性。例如，板状的凝胶状减振部件具备以下伸缩特性：在沿其厚度方向按压而压缩变形时，非线性分量比线性分量大。另一方面，具备以下伸缩特性：在沿厚度方向拉伸伸展的情况下，线性分量比非线性分量大。由此，在沿与厚度方向交叉的方向(剪切方向)变形的情况下，也具有线性的分量比非线性的分量大的变形特性。更具体而言，弹性部件7(粘弹性体)是由硅凝胶等构成的凝胶状减振部件。在本方式中，弹性部件7(粘弹性体)根据其伸缩方向具备线性或非线性的伸缩特性。例如，弹性部件7(粘弹性体)具备以下伸缩特性：在沿其厚度方向(轴向)按压而压缩变形时，非线性的分量(弹簧系数)比线性的分量(弹簧系数)大。与之相对，具备以下伸缩特性：在沿厚度方向(轴向)拉伸伸展的情况下，线性的分量(弹簧系数)比非线性的分量(弹簧系数)大。由此，在弹性部件7(粘弹性体)在可动体4和支承体5之间沿厚度方向(轴向)按压而压缩变形时，能够抑制弹性部件7(粘弹性体)大幅变形，因此，能够抑制可动体4和支承体5的间隙大幅变化。另一方面，在弹性部件7(粘弹性体)向与厚度方向(轴向)交叉的方向(剪切方向)变形的情况下，无论在哪一方向上动作，均是在拉伸伸展的方向上变形，因此，具有线性的分量(弹簧系数)比非线性的分量(弹簧系数)大的变形特性。因此，在弹性部件7(粘弹性体)中，基于运动方向的弹力恒定。因此，通过使用弹性部件7(粘弹性体)的剪切方向的弹簧要素，能够提高振动加速度相对于输入信号的再现性，因此，能够以微小的差别实现振动。

(止动机构50的结构)

如图3等所示，在第一保持架41的中央部，外径比保持架58的孔583小的凸状连接部411朝向第三方向L3的一侧L3a突出，在第二保持架42的中央部，外径小于保持架58的孔583的凸状连接部421朝向第三方向L3的另一侧L3b突出。在第三保持架43的中央部，外径小于保持架58的孔583的凸状连接部431朝向第三方向L3的另一侧L3b突出，外径小于保持架58的孔583的凸状连接部432朝向第三方向L3的一侧L3a突出。第三保持架43的凸状连接部431在保持架58的孔583的内侧与第一保持架41的凸状连接部411抵接。第三保持架43的凸状连接部432在保持架58的孔583的内侧与第二保持架42的凸状连接部421抵接。在第三保持架43的凸状连接部431、432的前端部形成有定位用的凸部433、434，另一方面，在第一保持架41及第二保持架42的凸状连接部411、421的前端部形成有供凸部433、434嵌入的凹部413、423。另外，第三保持架43的凸状连接部431通过粘接剂等与第一保持架41的凸状连接部411接合，第三保持架43的凸状连接部432通过粘接剂等与第二保持架42的凸状连接部421接合。因此，第一保持架41、第二保持架42及第三保持架43在保持架58的孔583的内侧通过由凸状连接部411、431、432、421构成的主体部40相连。

其结果，设于支承体5的保持架58的孔583的内侧的壁部584包围设于可动体4的主体部40的周面，构成限制可动体4向相对于第三方向L3正交的方向的可动范围的止动机构50。

(第一振动产生装置1a的动作等)

在第一振动产生装置1a中，当对第一磁驱动电路10的第一线圈12通上交流电时，能够使可动体4在第一方向L1上线性地振动。另外，当对第二磁驱动电路20的第二线圈22通上交流电时，能够使可动体4在第二方向L2上线性地振动。此时，因为第一振动产生装置1a的重心在第一方向L1及第二方向L2上变动，所以参照图1进行了说明的笔式触觉力觉呈现装置100进行具有向第一方向L1及第二方向L2的方向性的振动。因此，作为具有方向性的触觉力觉，利用者能够体验第一方向L1上的振动及第二方向L2上的振动。另外，如果调整对第一线圈12施加的交流波形，使可动体4向第一方向L1的一侧移动的速度和可动体4向第一方向L1的另一侧移动的速度不同，则利用者能够体验具有向第一方向L1的一侧的方向性的振动。同样，如果调整对第二线圈22施加的交流波形，使可动体4向第二方向L2的一侧移动的速度和可动体4向第二方向L2的另一侧移动的速度不同，则利用者能够体验具有向第二方向L2的一侧的方向性的振动。

在此，在第一磁驱动电路10及第二磁驱动电路20中，第一线圈12和第一磁铁11在第三方向L3上对置，第二线圈22和第二磁铁21在第三方向L3上对置。因此，即使在设有第一磁驱动电路10及第二磁驱动电路20的情况下，也能够使第一振动产生装置1a的第三方向L3的尺寸比较小型化。因此，在第一磁驱动电路10及第二磁驱动电路20中，能够将第一线圈12及第二线圈22在第三方向L3上重叠配置两层，并且在两层第一线圈12及第二线圈22各自的第三方向L3的两侧配置第一磁铁11及第二磁铁21，增大第一磁驱动电路10及第二磁驱动电路20的功率，该情况下，也能够使第一振动产生装置1a的第三方向L3的尺寸较小型化。另外，因为在两层第一线圈12及第二线圈22各自的第三方向L3的两侧配置第一磁铁11及第二磁铁21，所以与磁铁仅与线圈的单面对置的情况相比，磁通泄漏少。因此，能够增大用于使可动体4动作的推力。

另外，在将弹性部件7设为弹簧部件的情况下，可动体4有时以与可动体4的质量和弹簧部件的弹簧常数对应的频率进行共振，但在本方式中，弹性部件7使用粘弹性体。因此，能够抑制可动体4的共振。另外，粘弹性体通过粘接等方法固定于可动体4及支承体5双方。因此，能够防止粘弹性体伴随可动体4的移动而移动。因此，因为能够仅使用粘弹性体作为弹性部件7，所以能够简化第一振动产生装置1a的结构。另外，用于弹性部件7的粘弹性体在可动体4向第一方向L1及第二方向L2动作时，向与厚度方向正交的方向(剪切方向)变形。在此，就粘弹性体的剪切方向的变形特性而言，线性的分量比非线性的分量多。因此，在第一振动产生装置1a的驱动方向(第一方向L1及第二方向L2)上，能够获得线性良好的振动特性。

[第二振动产生装置1b的结构]

(第二振动产生装置1b的整体结构)

图7是应用了本发明的笔式触觉力觉呈现装置100所使用的第二振动产生装置1b的立体图，图7的(a)、(b)是从第三方向的一侧L3a观察第二振动产生装置1b的立体图、及从第三方向L3的另一侧L3b观察第二振动产生装置1b的立体图。图8是图7所示的第二振动产生装置1b的剖视图，图8的(a)、(b)是将第二振动产生装置1b沿着第三方向L3切断时的纵剖视图、及用相对于第三方向L3正交的面切断第二振动产生装置1b时的横剖视图。

如图7及图8所示，第二振动产生装置1b具有沿第三方向L3延伸的轴形状。第二振动产生装置1b具有包含圆筒状的罩3等的支承体2和在罩3的内部被支承为相对于支承体2可向第三方向L3移动的可动体6，支承体2保持于图1所示的壳体110。在本方式中，像以下参照图8～图12说明的那样，支承体2具有罩3、绕线架8及线圈15等，可动体6具有与线圈15构成磁驱动电路60的永磁体17、套筒170以及外轭9等。可动体6通过弹性部件18、19支承于支承体2，未使用用于支承可动体6的弹簧部件。

(罩3的结构)

图9是在图7所示的第二振动产生装置1b中拆下了罩3时的分解立体图。如图7、图8及图9所示，在支承体2上，罩3具有沿第三方向L3延伸的圆筒状的主体部35、设于主体部35的第三方向L3的另一侧L3b的底板部36、设于主体部35的第三方向L3的一侧L3a的圆环部34。配线基板25从圆环部34的内侧露出，利用配线基板25的焊盘250从外部向线圈15供给驱动信号。在底板部36的中央形成有后述的放声用的开口部360。在主体部35的内周侧，第三方向L3的大致中间位置是内径比第三方向L3的两侧的内径小的小径部37，相对于小径部，第三方向L3的两侧是内径比小径部37大的大径部38、39。

罩3具有在周向上被分割成两个部件(第一罩31及第二罩32)的形状，通过将第一罩31和第二罩32结合而构成罩3。第一罩31及第二罩32分别具有构成主体部35的截面半圆形状的侧板部315、325、构成底板部36的大致半圆形状的第一端板部316、326、构成圆环部34的圆弧状的第二端板部314、324。在侧板部315、325的内侧，构成小径部37的凸部317、327沿周向延伸。

(可动体6的结构)

图10是在图7所示的第二振动产生装置1b中将配置于罩3的内部的部件分解时的分解立体图。图11是在图7所示的第二振动产生装置1b中从线圈15的外侧拆下了外轭9时的分解立体图，图11的(a)、(b)中表示从第三方向L3的一侧L3a观察的情况、及从第三方向L3的另一侧L3b观察的情况。图12是在图7所示的第二振动产生装置1b中从线圈15的内侧拆下了永磁体17等的分解立体图。

如图8及图12所示，在可动体6上，永磁体17在第三方向L3上重叠配置有多个。例如，在可动体6中，永磁体17层叠有三个以上。在本方式中，将五个永磁体17在第三方向L3上重叠配置。永磁体17为圆柱状，在第三方向L3上相邻的两个永磁体17之间配置有由圆盘状的磁性板构成的间隔件171。

在多个永磁体17中，如图12中的磁极N、S所示，在第三方向L3上相邻的永磁体17以同极对置的方式配置。例如，从第三方向L3的一侧L3a数第1个永磁体17和第2个永磁体17各自的N极经由间隔件71对置，第21个永磁体17和第3个永磁体17各自的S极经由间隔件71对置。因此，在相邻的永磁体17之间产生斥力，但如以下参照图8、图9、图10、图11及图12等说明的那样，多个永磁体17在通过套筒170排成一列的状态下，在第三方向L3上被第一磁性板91及第二磁性板92压拢。

首先，如图8、图11及图12所示，可动体6具有包围永磁体17的周围的非磁性的筒状的套筒170，位于第三方向L3的两端的永磁体17分别从套筒170的第三方向L3的两端缩入内侧。永磁体17和套筒170通过粘接材料(未图示)固定，间隔件171和套筒170通过粘接材料(未图示)固定。套筒170在以包围由夹具(未图示)保持的永磁体17及间隔件171的方式将片材弯曲成筒状时，通过粘接材料与永磁体17及间隔件171固定。因此，永磁体17及间隔件171在第三方向L3上以高度平直性支承于套筒170，在套筒170的径向外侧，以从套筒170分离的方式配置卷绕于绕线架8上的线圈15。

可动体6具有设于套筒170的第三方向L3的一侧L3a的第一磁性板91、设于套筒170的第三方向L3的另一侧L3b的第二磁性板92、具备在径向外侧包围线圈15的筒部95的外轭9。外轭9的筒部95与线圈15分离。第一磁性板91在与多个永磁体17中设于第三方向L3的一侧L3a的一端的永磁体17抵接的状态下，与外轭9的筒部95的第三方向L3的一侧L3a的端部951连接。第二磁性板92在与多个永磁体17中设于第三方向L3的另一侧L3b的一端的永磁体17抵接的状态下，与外轭9的筒部95的的第三方向L3的另一侧L3b的端部952连接。

第一磁性板91具备与筒部95的端部951连接的第一板部911和从第一板部911向套筒170的内侧突出并与永磁体17抵接的第一凸部912。第二磁性板92具备与筒部95的端部952连接的第二板部921和从第二板部921向套筒170的内侧突出并与永磁体17抵接的第二凸部922。因此，永磁体17及间隔件71被第一磁性板91和第二磁性板92从第三方向L3的两侧压拢。在本方式中，第一磁性板91通过焊接与筒部95连接，外轭9将筒部95和第二磁性板92形成为一体。

在外轭9的筒部95的外周面，与罩3的小径部37对置的位置成为向径向外侧突出的大径部97。该大径部97在可动体6向与第三方向L3交叉的方向移动时与壳体3的小径部37抵接。因此，形成于外轭9的筒部95的大径部97及形成于罩3的主体部35的小径部37均构成止动件14，该止动件14通过在可动体6向正交的方向移动时相互抵接而限制可动体6向与第三方向L3正交的方向的可动范围。

(支承体2的结构)

如图8、图9、图10、图11及图12所示，支承体2具有相对于第一磁性板91配置于第三方向L3的一侧L3a的第一绕线架保持架81、相对于第二磁性板92配置于第三方向L3的另一侧L3b的第二绕线架保持架82、在套筒170和外轭9之间沿第三方向L3延伸的筒状的绕线架8。

第一绕线架保持架81和第一磁性板91在第三方向L3上分离，第二绕线架保持架82和第二磁性板92在第三方向L3上分离，绕线架8与套筒170及外轭9在径向上分离。在支承体2上，在绕线架8的外周面，在第三方向L3的多个部位卷绕有线圈15，线圈15经由绕线架8及套筒170与在第三方向L3上相邻的永磁体17之间对置。在绕线架8的外周侧，在第三方向L3的另一侧L3b的端部形成有突缘部88，并且，在第三方向L3上相邻的线圈15之间安装有圆环状的间隔件155。

第一绕线架保持架81具有圆形的第一端板部811和从第一端板部811的外缘向第三方向L3的另一侧L3b弯曲的筒状的第一侧板部812，在第一端板部811的第三方向L3的一侧L3a的面上重叠配置有配线基板25。在第一端板部811上形成有两条圆弧状的狭缝816，并且，在两条狭缝816的附近各形成有两个贯通孔817。另外，两个贯通孔817的一方与形成于配线基板25的贯通孔251重叠。因此，将用于线圈15的线圈线的端部经由贯通孔817、251穿绕至配线基板25的焊盘250。

在本方式中，在连接绕线架8和第一绕线架保持架81时，在第一磁性板91上形成有供连接绕线架8和第一绕线架保持架81的第一连接部86贯通的第一贯通部910。第一贯通部910由绕第一磁性板91的第一凸部912在第一板部911上呈扇形状切出的缺口构成。第一连接部86具备从绕线架8朝向第一绕线架保持架81突出的两个第一连接板861和从第一绕线架保持架81朝向绕线架8突出的两个第一支承板819，在本方式中，第一连接板861及第一支承板819均以圆弧状截面重叠。另外，两个第一连接板861分别嵌入第一绕线架保持架81的形成于第一端板部811的两条狭缝816。因此，能够在狭缝816的内部通过焊接等将第一绕线架保持架81和第一连接板861连接。

第二绕线架保持架82具有圆形的第二端板部821和从第二端板部821的外缘向第三方向L3的一侧L3a弯曲的筒状的第二侧板部822，在第二端板部821的中央形成有与罩3的放声用的开口部360重叠的开口部820。

在本方式中，在连接绕线架8和第二绕线架保持架82时，在第二磁性板92上形成有供连接绕线架8和第二绕线架保持架82的第二连接部87贯通的第二贯通部920。第二贯通部920由在第二磁性板92的第二凸部922的周围在第二板部921以扇形切出的缺口构成。在本方式中，第二连接部87具备从绕线架8朝向第二绕线架保持架82突出的两个第二连接板871和从第二绕线架保持架82朝向绕线架8突出的两个第二支承板829，在本方式中，第二连接板871及第二支承板829均具有圆弧状截面且在重叠的状态下通过焊接连接。

在本方式中，在绕线架8的外周面及第一支承板819的外周面设有将构成线圈15的线圈线(未图示)的端部向第三方向L3穿绕的槽891、892、818，槽891、892延伸至第一连接板861的外周面。因此，在将绕线架8和第一绕线架保持架81连接时，槽891、892、818相连。因此，能够将线圈线的端部经由槽891、892、818、贯通孔817及贯通孔251穿绕至配线基板25的焊盘250。

(弹性部件18、19的结构)

在本方式中，可动体6被设于在第三方向L3上分离的位置的弹性部件18、19支承为可沿第三方向L3直线往复移动。在此，多个弹性部件18、19在外轭9和主体部35之间相对于止动件14配置于第三方向L3的一侧L3a及另一侧L3b这两侧。弹性部件18在周向上的等角度间隔的四个部位中的每个部位固定于外轭9的筒部95的外周面及罩3的主体部35的内周面的各面上。另外，与弹性部件18相同，弹性部件19也在周向上的等角度间隔的四个部位中的每个部位固定于外轭9的筒部95的外周面及罩3的主体部35的内周面的各面上。

在此，弹性部件18、19由硅凝胶等粘弹性体构成。例如，粘弹性体18、19是针入度为10度～110度的硅系凝胶。针入度是指在JIS－K－2207或JIS－K－2220中规定的值，且该值越小则表示越硬。在此，粘弹性综合了粘性和弹性双方的性质，是凝胶状部件、塑料、橡胶等高分子物质中显著表现的性质。因此，作为粘弹性部件18、19，可使用各种凝胶状部件。另外，作为粘弹性部件18、19，也可以使用天然橡胶、二烯系橡胶(例如丁苯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶)、氯丁橡胶、丙烯腈·丁二烯橡胶等)、非二烯系橡胶(例如丁基橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等)、热塑性弹性体等各种橡胶材料及它们的改性材料。粘弹性部件18、19根据其伸缩方向而具备线性或非线性的伸缩特性。例如，粘弹性部件18、19具备以下伸缩特性：在沿其厚度方向(轴向)按压而压缩变形时，非线性的分量(弹簧系数)比线性的分量(弹簧系数)大。与之相对，具备以下伸缩特性：在沿厚度方向(轴向)拉伸伸展的情况下，线性的分量(弹簧系数)比非线性的分量(弹簧系数)大。由此，在粘弹性部件18、19在可动体3和支承体2之间沿厚度方向(轴向)按压而压缩变形时，能够抑制粘弹性部件18、19大幅变形，因此，能够抑制可动体3和支承体2的间隙大幅变化。另一方面，在粘弹性部件18、19向与厚度方向(轴向)交叉的方向(剪切方向)变形的情况下，无论在哪一方向上动作，均是在拉伸伸展的方向上变形，因此，具有线性的分量(弹簧系数)比非线性的分量(弹簧系数)大的变形特性。因此，在粘弹性部件18、19中，运动方向的弹力恒定。因此，通过使用粘弹性部件18、19的剪切方向的弹簧要素，能够提高振动加速度相对于输入信号的再现性，因此，能够以微小的差别实现振动。此外，利用粘接剂、粘合剂或硅凝胶的粘合性进行弹性部件18、19和外轭9的固定及弹性部件18、19和罩3的固定。

(第二振动产生装置1b的动作等)

在本方式的第二振动产生装置1b中，当经由配线基板25对线圈15供电时，利用由线圈15及永磁体17构成的磁驱动电路60，可动体6沿第三方向L3线性振动。此时，因为第二振动产生装置1b的重心沿第三方向L3线性振动，所以参照图1所说明的笔式触觉力觉呈现装置100进行具有向第三方向L3的方向性的线性振动。因此，作为触觉力觉，利用者能够体验具有第三方向L3的方向性的线性振动。另外，如果调整对线圈15施加的交流波形，使可动体6向第三方向L3的一侧移动的速度和可动体6向第三方向L3的另一侧移动的速度不同，则利用者能够通过参照图1所说明的笔式触觉力觉呈现装置100体验在第三方向L3上具有向单侧的方向性的线性振动。

在此，在可动体6上，将多个永磁体17在第三方向L3上重叠配置，并且，在第三方向L3上相邻的永磁体17以同极对置的方式配置，因此，从相邻的永磁体17之间放出的磁通的密度高。因此，即使在提高了推力的情况下，也能够减少永磁体17的数量，因此，能够抑制可动体6的第三方向L3的尺寸的增大。另外，在可动体6上，永磁体17的周围被套筒170包围，因此，能够利用套筒170确保多个永磁体17的层叠体的沿着第三方向L3的方向上的笔直性，并且，能够利用第一磁性板91和第二磁性板92抑制作用于在第三方向L3上相邻的永磁体17之间的斥力。

另外，用于抑制可动体6的共振的弹性部件18、19设于在第三方向L3上分离的多个部位，因此，即使可动体6的第三方向L3上的尺寸大，也能够不使用弹簧部件而利用弹性部件18、19适当地支承可动体6。另外，在可动体6中，永磁体17层叠有三个以上，因此，能够提高推力，并且，该情况下，永磁体17的数量也少。另外，弹性部件18、19在支承体2和可动体6上设于在径向上对置的位置，因此，可动体6在沿第三方向L3振动时，沿其剪切方向变形，防止共振。因此，即使在支承体2和可动体6上于径向上对置的部分的间隔发生变化，因为弹性部件18、19的弹性模量的变化小，所以也能够有效地抑制可动体6在第三方向L3上振动时的共振。

此时，在第二振动产生装置1b中，从罩3的开口部360将伴随可动体6的第三方向L3上的振动的压力变化作为可听范围的声音放出，该声音从图1所示的笔式触觉力觉呈现装置100的壳体110的放声孔116放出。

(本方式的主要效果)

如以上所说明，在本方式的笔式触觉力觉呈现装置100中，在第一振动产生装置1a中，通过第一磁驱动电路10及第二磁驱动电路20使经由弹性部件7支承于支承体2的可动体4线性地振动，并将触觉力觉信息输出给利用者。另外，在本方式的笔式触觉力觉呈现装置100中，在第二振动产生装置1b中，通过磁驱动电路60使经由弹性部件18、19支承于支承体5的可动体6线性地振动，将触觉力觉信息输出给利用者。因此，在笔式触觉力觉呈现装置100中，能够以较简单的结构有效地产生具有方向性的振动(触觉力觉信息)，因此，能够实现笔式触觉力觉呈现装置的成本的降低及轻量化。

另外，在笔式触觉力觉呈现装置100中，利用第一振动产生装置1a的第一磁驱动电路10及第二磁驱动电路20将第一方向L1及第二方向L2上的线性振动作为触觉力觉信息输出，并且，利用第二振动产生装置1b的磁驱动电路60将第三方向L3上的线性振动作为触觉力觉信息输出。因此，根据笔式触觉力觉呈现装置100，能够将第一方向L1上的线性振动、第二方向L2上的线性振动、第三方向L3及将它们组合的振动作为触觉力觉信息输出。

另外，在笔式触觉力觉呈现装置100中，将第二振动产生装置1b中的伴随可动体6的第三方向L3的振动的压力变化从壳体110的放声孔116作为可听范围的声音放出。因此，除触觉力觉信息之外，还可以通过从放声孔116送出的声音输出信息。

[其它实施方式]

在上述实施方式中，仅使用粘弹性体作为弹性部件7、18、19，但作为弹性部件7、18、19，也可以是使用了弹簧的方式、并用弹簧和粘弹性体的方式。另外，在上述实施方式中，设有第一振动产生装置1a及第二振动产生装置1b双方，但对于设有第一振动产生装置1a及第二振动产生装置1b的一方的情况也可以应用本发明。

附图标记说明

1a…第一振动产生装置，1b…第二振动产生装置，2、5…支承体，4、6…可动体，7、18、19…弹性部件，10…第一磁驱动电路，11…第一磁铁，12…第一线圈，15…线圈，17…永磁体，20…第二磁驱动电路，21…第二磁铁，22…第二线圈，60…磁驱动电路，100…笔式触觉力觉呈现装置，116…放声孔，L1…第一方向，L2…第二方向，L3…第三方向。

Claims (5)

1.一种笔式触觉力觉呈现装置，使利用者感知触觉力觉信息，其特征在于，具有：

具备供利用者用手抓握的轴部的壳体；以及

设于所述壳体的内部的振动产生装置，

所述振动产生装置具备：可动体；支承体；弹性部件，所述弹性部件具备弹性及粘弹性中的至少一方，且配置于所述可动体和所述支承体之间；以及磁驱动电路，所述磁驱动电路使所述可动体线性地振动并输出所述触觉力觉信息。

2.根据权利要求1所述的笔式触觉力觉呈现装置，其特征在于，

作为所述振动产生装置，具有第一振动产生装置和第二振动产生装置中的至少一方，所述第一振动产生装置将在与所述轴部的轴线方向交叉的方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出，所述第二振动产生装置将所述轴线方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出。

3.根据权利要求1所述的笔式触觉力觉呈现装置，其特征在于，

作为所述振动产生装置，具有第一振动产生装置和第二振动产生装置双方，所述第一振动产生装置将在与所述轴部的轴线方向交叉的方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出，所述第二振动产生装置将所述轴线方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出。

4.根据权利要求2或3所述的笔式触觉力觉呈现装置，其特征在于，

作为所述振动产生装置，至少具有所述第一振动产生装置，

所述第一振动产生装置将与所述轴线方向交叉的第一方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出，并且，将与所述轴线方向及所述第一方向交叉的第二方向上的线性振动作为所述触觉力觉信息输出。

5.根据权利要求2或3所述的笔式触觉力觉呈现装置，其特征在于，

作为所述振动产生装置，至少具有所述第二振动产生装置，

在所述壳体上设有放声孔，所述放声孔将伴随所述第二振动产生装置的所述轴线方向上的振动的压力变化作为可听范围的声音放出。