JP2009053857A - 感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 解決しようとする問題点は、従来提案されていた方式が小型携帯機器には適さず、また操作者と応答振動の感覚的なずれが生じやすかった点である。
【解決手段】 外装ケースに変位可能な状態で収納された操作パネルと、該操作パネル部の裏側または下部に設けられ、前記操作パネル面に対する押圧操作の有無を検出する圧力検知機構と、該圧力検知機構によって前記操作パネルに押圧力が印加されたことを検出すると入力信号を作成する駆動制御部と、前期操作パネル、もしくは前記外装ケースの一端に取り付けられた振動発生装置とを有し、前記力信号に応答して振動発生装置が前記操作パネル部に力学的な振動を与えるよう構成する。 また前記振動発生機構は前記押し圧力が、所定の閾値を超えた時と、該閾値を下回った時、との２つのタイミングで前記操作パネル部に力学的な振動をあたえるよう構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールに関する。

近年グラフィック・ユーザー・インターフェイスとしてキーボードよりも表示画面の当該箇所を直接押圧するタイプが好まれ始めている。
このようなタイプではタッチパネルとかタッチパッドと呼ばれているパネルを表示パネルの上に重ね、該パネルの押された場所を検出して表示パネルのどの位置を押そうとしたのかを算出して処理を行っている。

この例として、金融機関の端末に用いられるシステムで、表示パネルの上部にタッチパッドのような操作パネルを配置し、該操作パネルの４角で圧力を検出し、該検出した圧力からどの位置が押されたかを計算して押された位置を算出する方法が提案された（例えば特許文献１参照）。
しかしこのような方式は機械的な精密さを保つ必要があるため携帯電話のような小型携帯機器には不向きという問題あった。

また使用感覚をよりよくするため例えば表示パネルの上にタッチパネルを一体化した操作パネルにアクチュエータを設け、操作パネルを押した動作に対し、押した指に触覚を、すなわちアクチュエータによる振動を、フィードバックするという提案もなされた（例えば特許文献２参照）。

さらに、同様の操作パネルを押した時、操作パネルの変位や振動で触覚をフィードバックするとともに、チャタリングによる誤動作を防止するため、操作パネルの変位量に応じてタイマー時間を設定し、該タイマーの計時中に押圧操作の終了タイミングを検出したときは、このタイミングをタイマーの終了時まで遅延させるという提案がある（例えば特許文献３参照）。
しかしこの方式では、押し圧が閾値を越えた以降の操作者の押し具合が考慮されないので、例えば操作者が押し圧操作を終了しているのに振動が継続する等の、操作者と応答振動の感覚的なずれが生じやすい。このため誤作動もしくは操作の妨げになることがあった。

特開平１１−２１２７２５ 実用新案登録第３０８５４８１号 特開２００４−１９２４１３

解決しようとする問題点は、従来提案されていた方式が小型携帯機器には適さず、また操作者と応答振動の感覚的なずれが生じやすく、誤作動もしくは操作の妨げになることがあった点である。

本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールは、外装ケースに変位可能な状態で収納された操作パネルと、該操作パネル部の裏側または下部に設けられ、前記操作パネル面に対する押圧操作の有無を検出する圧力検知機構と、該圧力検知機構によって前記操作パネルに押圧力が印加されたことを検出すると入力信号を作成する駆動制御部と、前期操作パネル、もしくは前記外装ケースの一端に取り付けられた振動発生装置とを有し、前記力信号に応答して振動発生装置が前記操作パネル部に力学的な振動を与えるよう構成したことを特徴とする。

また本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールは、前記操作パネルが、フィルム等の弾性材もしくはダンパー材によって前記外装ケースに支持されていることにより変位可能な状態で支持されていることを特徴とする。

また本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールは、前記圧力検知機構は感圧シートよりなり、該感圧シートは圧縮されると圧力を検知する、感圧導電ゴムや、感圧抵抗体素子など、押し圧に対する抵抗値等の電気的要素の変化を管理出来る物質またはＰＶＤＦ等の圧電特性を有する高分子などの物質であることを特徴とする。

また本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールは、前記振動発生機構は、ＰＺＴ等の圧電素子を使用したアクチュエーターもしくは、磁気駆動型のアクチュエーターであることを特徴とする。

また本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールは、前記振動発生機構は前記押し圧力が、所定の閾値を超えた時と、該閾値を下回った時、との２つのタイミングで前記操作パネル部に力学的な振動を与えるよう構成したことを特徴とする。

また本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールは、前記操作パネルが表示パネルを有し、該表示パネルには複数のアイコンが表示可能とされ、どのアイコンが選択されているかを検出するアイコン検出手段を有し、前記駆動制御部は前記入力信号を複数種類発生可能に構成され、前記選択されたアイコンによって異なった前記入力信号を前記振動発生機構に与えることを特徴とする。

本発明によれば、操作者の押し圧操作時間と操作者に帰還する振動の時系列が一致するため、すなわち操作者がパネルモジュールを押したタイミングと帰還される振動のタイミングとが一致しているので、違和感のないクリック感のフィードバックが可能な感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールを実現できる。
また選択されたアイコンによって異なったクリック感を与えることができるので、操作者が行っている処理内容を、指先の感覚でも知ることもできる感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールを実現できる。

外装ケースに変位可能な状態で収納された操作パネルと、該操作パネル部の裏側または下部に設けられ、前記操作パネル面に対する押圧操作の有無を検出する圧力検知機構と、該圧力検知機構によって前記操作パネルに押圧力が印加されたことを検出すると入力信号を作成する駆動制御部と、前期操作パネル、もしくは前記外装ケースの一端に取り付けられた振動発生装置とを有し、前記力信号に応答して振動発生装置が前記操作パネル部に力学的な振動を与えるよう構成する。
以下実施例に基づいて本発明の説明を行う。

図１は本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールの断面図である。
１において、１８は操作パネルで、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置のような平板な、いわゆるＦＰＤよりなる。２６は圧力検知機構で、操作パネル１８の裏側または下部に設けられ、操作パネル１８の上面に対する押圧操作の有無を検出し、例えば感圧シートよりなる。該感圧シートは、圧縮されると圧力を検知する、感圧導電ゴムや感圧抵抗体素子（ＦＳＲ：フォースセンシングレジスタ）など、押し圧に対する抵抗値等の何らかの電気的要素の変化を管理出来るもの、またはＰＶＤＦ等の圧電特性を有する高分子などよりなるものであればよい。
また圧力検知機構２６の感圧シートは操作パネル１８が指１２により押される可能性のある場所の付近のみに、すなわち操作パネル１８よりも小さいものが配設されて原価低減に寄与している。

操作パネル１８が押されると該パネル１８のたわみによって圧力検知機構２６が操作パネル１８によって押され、押されたことを検出することができる。２０は振動発生機構であるアクチュエーターで、操作パネル１８もしくは後述する外装ケース１４の一端に取り付けられ、ＰＺＴ等の圧電素子をもしくは、磁気駆動型のもので構成されている。該振動発生機構２０は例えば両面テープのような粘着材で操作パネル１８に固定されている。操作パネル１８に押圧力が印加されたことを圧力検知機構２６が検出すると、振動発生装置２０が操作パネル１８に力学的な振動を与える。

なお圧力検知機構２６が操作パネル１８に押圧力が印加されたことを検出すると、図示されていないシステム内の駆動制御部が振動発生機構２０の入力信号を作成し、該入力信号に応答して振動発生装置２０が操作パネル１８に力学的な振動を与えるよう構成されている。

２２は操作パネル１８と圧力検知機構２６との間に適度な隙間を設けるためのスペーサー、２４は圧力検知機構２６や振動発生機構２０が搭載される基板、１４が外装ケース、１６は操作パネル１８を外装ケース１４に変位可能な状態で収納するためのフィルム等の弾性材もしくはダンパー材である。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付して説明を省略している。

また操作パネル１８は表示パネル上に透明なタッチパネルを置いた構造、該透明なタッチパネルをフロントライトの導光板に用いた構造、照明はバックライトとして表示パネルの下に置く構造が選択し得る。

図２は操作パネル１８に対する押圧と振動発生装置２０に対する前記入力信号の関係を示した図で、図２（ａ）は該押圧と時間の関係、図２（ｂ）は振動発生機構２０を構成する感圧シートの抵抗値と時間の関係、図２（ｃ）は振動発生装置２０に対する前記入力信号と時間の関係を示している。
図２（ａ）の縦軸は押圧、横軸は時間で、押圧は太線で示したように時間と共に上昇し最大値を保った後下降する特性となっている。

図２（ｂ）の縦軸は感圧シートの抵抗値、横軸は時間で、感圧シートの抵抗値は太線で示したように、図２（ａ）で示した押圧に応答して、時間と共に下降し最小値を保った後上昇する特性となっている。
ここで該抵抗値に図示のように閾値を設定すると、タイミングｔ１で抵抗値が該閾値を下回り、すなわち押し圧力が閾値を超え、タイミングｔ４で抵抗値が該閾値をこえる、すなわち押し圧力が閾値を下回る。
図２（ｃ）の縦軸は振動発生装置への印加電圧、すなわち前記した入力信号で、横軸は時間である。

振動発生装置２０への電圧印加は押し圧力が閾値を超えた時、すなわちタイミングｔ１で図示のＰ１によってと、該閾値を下回った時、すなわちタイミングｔ２で図示のＰ２によってとの２つのタイミングでなされ、該電圧印加により振動発生装置２０が操作パネル１８に振動を与え、使用者は該振動をクリック感として感知することができる。
印加電圧パルスＰ１，Ｐ２においては、実際には特定の周波数の信号をパルスの持続時間ｔｃの間振動発生装置２０に与えている。

このように本発明によれば操作パネルを押し始めたときと離したときに指にクリック感が伝わり、押し圧が閾値を越えた以降の操作者の押し具合が考慮されているので、操作パネルを長い時間押しても短い時間押しても離したことをクリック感で伝えることができる。
また例えば操作者が押し圧操作を終了しているのに振動が継続する等の、操作者と応答振動の感覚的なずれが生じないという効果もある。
なお図２（ｃ）に示した印加電圧信号の幅ｔｃを適切に選ぶことにより、押圧操作時のチャタリングも除去することができる。

図３、４は本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールの第２の実施例を説明するための図で、図３は表示パネル上のアイコンを示した図である。
図３は表示パネルを有する操作パネル１８の平面図で、第２に実施例においては少なくとも２つのアイコン３０，３２が設けられ、システムは選択されたアイコンによって異なる処理がなされるよう構成されている。

図４は第２の実施例を説明するブロック図で、特徴部のブロックのみを示している。
３４はアイコン検出手段でどのアイコンが選択されているかを検出する。４０は駆動制御部で圧力検知機構２６が操作パネルが押されたことを検知すると該検知信号に応答して少なくとも２つの入力信号作成手段、第１の入力信号作成手段３６と第２の入力信号作成手段３８とを起動させる。すなわち駆動制御部４０は入力信号を複数種類発生可能に構成されている。該少なくとも２つの入力信号は選択手段４２でアイコン検出手段３４に応答して選択され、アクチュエーター（振動発生装置２６）に送られる。アクチュエーター（振動発生装置２６）は送られてきた入力信号に従って操作パネル１８に力学的な振動を与える。

第１と第２の入力信号は例えば周波数が異なる信号であり、それらの信号によって得られるクリック感が異なる。このような入力信号は図２（ｃ）で示した印加電圧パルスＰ１，Ｐ２の内部に細線で示した信号に相当する。
すなわち本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールの第２の実施例においては選択されたアイコンによって指に伝わるクリック感が異なり、該クリック感によっても処理している内容を確認できるという効果がある。

本発明による感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュールの断面図である。 操作パネルに対する押圧と振動発生装置に対する前記入力信号の関係を示した図である。 操作パネルの平面図である。 本発明の第２の実施例を説明するブロック図である。

符号の説明

１４ 外装ケース
１８ 操作パネル
２６ 圧力検知機構
４０ 駆動制御部
２６ 振動発生装置
１６ フィルムもしくはダンパー材
２６ 感圧シート
１８ 表示パネル
３０，３２ 複数のアイコン

Claims (6)

1. 外装ケースに変位可能な状態で収納された操作パネルと、
   該操作パネル部の裏側または下部に設けられ、前記操作パネル面に対する押圧操作の有無を検出する圧力検知機構と、
   該圧力検知機構によって前記操作パネルに押圧力が印加されたことを検出すると、入力信号を作成する駆動制御部と、
   前期操作パネル、もしくは前記外装ケースの一端に取り付けられた振動発生装置とを有し、
   前記力信号に応答して振動発生装置が前記操作パネル部に力学的な振動を与えるよう構成したことを特徴とする感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュール。
2. 前記操作パネルが、フィルム等の弾性材もしくはダンパー材によって前記外装ケースに支持されていることにより変位可能な状態で支持されていることを特徴とする請求項１記載の感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュール。
3. 前記圧力検知機構は感圧シートよりなり、該感圧シートは圧縮されると圧力を検知する、感圧導電ゴムや、感圧抵抗体素子など、押し圧に対する抵抗値等の電気的要素の変化を管理出来る物質またはＰＶＤＦ等の圧電特性を有する高分子などの物質であることを特徴とする請求項１記載の感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュール。
4. 前記振動発生機構は、ＰＺＴ等の圧電素子を使用したアクチュエーターもしくは、磁気駆動型のアクチュエーターであることを特徴とする請求項１記載の感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュール。
5. 前記振動発生機構は前記押し圧力が、所定の閾値を超えた時と、該閾値を下回った時、との２つのタイミングで前記操作パネル部に力学的な振動を与えるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュール。
6. 前記操作パネルは表示パネルを有し、
   該表示パネルには複数のアイコンが表示可能とされ、
   どのアイコンが選択されているかを検出するアイコン検出手段を有し、
   前記駆動制御部は前記入力信号を複数種類発生可能に構成され、
   前記選択されたアイコンによって異なった前記入力信号を前記振動発生機構に与えることを特徴とする請求項１記載の感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュール。

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