JP2012221385A

JP2012221385A - 節度用アクチュエータ

Info

Publication number: JP2012221385A
Application number: JP2011088739A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tachihata; 直樹立畠; Koji Tanabe; 功二田邉; Masaaki Matsumoto; 容明松本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】主に各種電子機器の操作に用いられる節度用アクチュエータに関し、良好な操作感触が得られ、確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】ソレノイド１３が装着された固定体１１に、可動体１２を揺動可能に係止すると共に、固定体１１と可動体１２の間に、節度感触を生じて反転する反転ばね１５を設けることによって、ソレノイド１３の電磁力によって可動体１２を揺動し、可動体１２を固定体１１に衝突させることで、操作感触が生じるように形成されているため、隙間等を設ける必要がなく、容易に入力装置への装着が行えると共に、可動体１２に所定の移動距離で節度感触を生じて反転する反転ばね１５の力が加わり、歯切れが良く節度感のある可動体の移動が行われるため、良好な操作感触が得られ、確実な操作が可能な節度用アクチュエータを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の入力装置に用いられる節度用アクチュエータに関するものである。

近年、携帯電話や電子カメラ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むなか、機器の操作部に薄板状のタッチパネルや回転可能な球体等の様々な入力装置を装着し、これらの押圧操作や回転操作等によって、機器の各機能の切換えを行うと共に、入力装置に節度用アクチュエータを装着し、これによって入力装置に操作感触を付加するものが増えており、良好な操作感触で、確実な操作を行えるものが求められている。

このような従来の節度用アクチュエータや入力装置について、図５〜図７を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

図５は従来の節度用アクチュエータの断面図であり、同図において、１は上面開口で絶縁樹脂や金属製の固定体、２は金属製の可動体で、可動体２が固定体１内に上下動可能に収納されると共に、可動体２のアーム部２Ａが固定体１左側壁から外方へ突出している。

また、３はソレノイドで、鉄芯３Ａにコイル３Ｂが巻回されて形成されると共に、このソレノイド３が固定体１内底面に、可動体２下面と所定の間隙を空けて対向配置されている。

そして、４は螺旋状に巻回された金属線製のばねで、固定体１内底面と可動体２下面との間にやや撓んだ状態で装着され、このばね４によって可動体２が上方へ付勢されている。

さらに、５は絶縁樹脂や金属製のカバーで、このカバー５が固定体１の上面開口部を覆って、節度用アクチュエータ６が構成されている。

また、図７（ａ）は入力装置としてのタッチパネルの断面図であり、同図において、２１はフィルム状で光透過性の上基板、２２はガラス等の光透過性の下基板で、上基板２１の下面には酸化インジウム錫等の光透過性の上導電層２３が、下基板２２の上面には同じく下導電層２４が各々形成されている。

そして、下導電層２４上面には絶縁樹脂によって、複数のドットスペーサ（図示せず）が所定間隔で形成されると共に、上導電層２３の両端には一対の上電極（図示せず）が、下導電層２４の両端には、上電極とは直交方向の一対の下電極（図示せず）が各々形成されている。

さらに、２５は上基板２１と下基板２２間の外周内縁に形成された略額縁状のスペーサで、このスペーサ２５の上下面または片面に塗布形成された接着剤（図示せず）によって、上基板２１と下基板２２の外周が貼り合わされ、上導電層２３と下導電層２４が所定の間隙を空けて対向して、タッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルの例えば右端に、アーム部２Ａがやや隙間を空けて節度用アクチュエータ６が装着され、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、ソレノイド３のコイル３Ｂ両端や、タッチパネルの一対の上電極と下電極が配線基板やコネクタ（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネルを通して背面の表示素子の表示を見ながら、所望の表示上の上基板２１上面を指やペン等で押圧操作すると、図７（ｂ）に示すように、上基板２１が撓み、押圧された箇所の上導電層２３が下導電層２４に接触する。

そして、電子回路から上電極と下電極へ順次電圧が印加され、上導電層２３両端及びこれと直交方向の下導電層２４両端の電圧比によって、押圧された箇所を電子回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行なわれる。

つまり、タッチパネル背面の表示素子に、例えば複数のメニュー等が表示された状態で、所望のメニュー上の上基板２１上面を押圧操作すると、上電極と下電極間の電圧比によって、この操作した位置を電子回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択等が行えるように構成されている。

また、この時、押圧操作が行われ、上導電層２３が下導電層２４に接触したことを電子回路が検出すると、節度用アクチュエータ６のコイル３Ｂ両端へ、電子回路から所定の電圧電流が印加され、これによってソレノイド３に電磁力が発生する。

このため、図６の断面図に示すように、ソレノイド３と対向配置された可動体２が、吸引されてばね４を撓めながら下方に移動し、外方へ突出したアーム部２Ａ左端がタッチパネルに衝突して、タッチパネルに振動が伝わる。

そして、この振動が上基板２１上面を押圧操作した際の節度感触として、指等に伝わり、操作感触が付加されることによって、所望の押圧操作が行われたことを、触感として確認できるようになっている。

すなわち、タッチパネルを押圧操作して複数のメニューの選択等を行う際、ソレノイド３の電磁力による、可動体２のアーム部２Ａのタッチパネルへの衝突を、タッチパネルを介して指等に伝えることによって、所望のメニューの選択等が確実に行われたことを、操作感触として確認できるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特表２０１０−５１５９８３号公報

しかしながら、上記従来の節度用アクチュエータにおいては、タッチパネル等の入力装置に装着する際、アーム部２Ａの移動量に応じてタッチパネルとの間に、やや隙間を空けて装着する必要があると共に、徐々に弾性変形するばね４の緩やかに変化する荷重が加わった状態で、緩やかに可動体２の移動が行われ、このアーム部２Ａのタッチパネルへの衝突によって操作感触を生じさせているため、タッチパネルの操作感触が歯切れのない、節度感の劣ったものになってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、良好な操作感触が得られ、確実な操作が可能な節度用アクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、ソレノイドが装着された固定体に、可動体を揺動可能に係止すると共に、固定体と可動体の間に、節度感触を生じて反転する反転ばねを設けて節度用アクチュエータを構成したものであり、ソレノイドの電磁力によって可動体を揺動し、可動体を固定体に衝突させることで、操作感触が生じるように形成されているため、隙間等を設ける必要がなく、容易に入力装置への装着が行えると共に、可動体に所定の移動距離で節度感触を生じて反転する反転ばねの力が加わり、歯切れが良く節度感のある可動体の移動が行われるため、良好な操作感触が得られ、確実な操作が可能な節度用アクチュエータを得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、良好な操作感触が得られ、確実な操作が可能な節度用アクチュエータを実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による節度用アクチュエータの断面図同断面図同タッチパネルの断面図同他の実施の形態による節度用アクチュエータの断面図従来の節度用アクチュエータの断面図同断面図同タッチパネルの断面図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による節度用アクチュエータの断面図であり、同図において、１１は絶縁樹脂や金属製の固定体、１２は金属製の可動体で、可動体１２が右端の支点部１２Ａを支点として、固定体１１に揺動可能に係止されると共に、可動体１２下面の中間部には、下方に突出する突起部１２Ｂが設けられている。

また、１３はソレノイドで、鉄芯１３Ａにコイル１３Ｂが巻回されて形成されると共に、このソレノイド１３が固定体１１左端に、可動体１２左端下面と所定の間隙を空けて対向配置されている。

そして、１４は略帯状で鋼や銅合金等のばねで、固定体１１と可動体１２との間にやや撓んだ状態で装着され、このばね１４によって可動体１２の左端が上方へ付勢されている。

さらに、１５は略ドーム状で鋼や銅合金等の金属薄板製の反転ばねで、この反転ばね１５が固定体１１上面に載置されると共に、上面中央には可動体１２の突起部１２Ｂ下端が当接して、節度用アクチュエータ１６が構成されている。

また、図３（ａ）は入力装置としてのタッチパネルの断面図であり、同図において、２１はポリエチレンテレフタレートやポリエーテルサルホン、ポリカーボネート等のフィルム状で光透過性の上基板、２２は同じくフィルム状またはガラス等の薄板状で光透過性の下基板で、上基板２１の下面には酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の上導電層２３が、下基板２２の上面には同じく下導電層２４が各々、スパッタ法等によって形成されている。

そして、下導電層２４上面にはエポキシやシリコーン等の絶縁樹脂によって、複数のドットスペーサ（図示せず）が所定間隔で形成されると共に、上導電層２３の両端には銀やカーボン等の一対の上電極（図示せず）が、下導電層２４の両端には同じく、上電極とは直交方向の一対の下電極（図示せず）が各々形成されている。

さらに、２５は上基板２１と下基板２２間の外周内縁に形成された略額縁状でポリエステルやエポキシ、不織布等のスペーサで、このスペーサ２５の上下面または片面に塗布形成されたアクリルやゴム等の接着剤（図示せず）によって、上基板２１と下基板２２の外周が貼り合わされ、上導電層２３と下導電層２４が所定の間隙を空けて対向して、タッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルの、例えば右端に固定体１１を当接させて節度用アクチュエータ１６が装着され、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、ソレノイド１３のコイル１３Ｂ両端や、タッチパネルの一対の上電極と下電極が配線基板やコネクタ（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネルを通して背面の表示素子の表示を見ながら、所望の表示上の上基板２１上面を指やペン等で押圧操作すると、図３（ｂ）に示すように、上基板２１が撓み、押圧された箇所の上導電層２３が下導電層２４に接触する。

また、この時、押圧操作が行われ、上導電層２３が下導電層２４に接触したことを電子回路が検出すると、節度用アクチュエータ１６のコイル１３Ｂ両端へ、電子回路から所定の電圧電流が印加され、これによってソレノイド１３に電磁力が発生する。

このため、図２の断面図に示すように、ソレノイド１３と対向配置された可動体１２左端が吸引されて、ばね１４を撓めながら支点部１２Ａを支点として下方に揺動し、突起部１２Ｂ下端が反転ばね１５上面中央を押圧する。

そして、可動体１２の揺動に伴って所定量押圧されると、反転ばね１５が節度感を伴って下方へ弾性反転し、突起部１２Ｂ下端が反転ばね１５を介して固定体１１上面に衝突し、この振動が固定体１１から当接したタッチパネルに伝わる。

さらに、この振動が上基板２１上面を押圧操作した際の節度感触として、指等に伝わり、操作感触が付加されることによって、所望の押圧操作が行われたことを、触感として確認できるようになっている。

すなわち、タッチパネルを押圧操作して複数のメニューの選択等を行う際、ソレノイド１３の電磁力により可動体１２を揺動させ、反転ばね１５と突起部１２Ｂの固定体１１への衝突を、タッチパネルを介して指等に伝えることによって、所望のメニューの選択等が確実に行われたことを、操作感触として確認できるように構成されている。

また、この時、支点部１２Ａによって固定体１１に揺動可能に係止された可動体１２が、ソレノイド１３の電磁力によって揺動し、突起部１２Ｂ下端が反転ばね１５を介して固定体１１上面に衝突して、この振動が固定体１１から当接したタッチパネルに伝わるようになっている。

このため、節度用アクチュエータ１６とタッチパネル等の入力装置との間に、可動体１２の揺動量に応じた隙間等を設ける必要はなく、固定体１１を接着剤で貼付する等の簡易な作業によって、容易に入力装置へ節度用アクチュエータ１６を装着することができる。

さらに、この時、反転ばね１５は所定量押圧されるまでは弾性反転しないため、可動体１２が支点部１２Ａを支点として揺動し、突起部１２Ｂ下端が反転ばね１５上面中央を押圧しても、反転ばね１５の弾性変形する力は小さな変化しかしない。

しかし、可動体１２がある程度揺動し、突起部１２Ｂが反転ばね１５を所定量押圧した状態になると、反転ばね１５から可動体１２に加わる荷重は急激に大きくなって、反転ばね１５が節度感を伴って下方へ弾性反転する。

そして、この急激に大きく変化した最大の荷重で、突起部１２Ｂ下端が反転ばね１５を介して固定体１１上面に衝突し、これが固定体１１から反力としてタッチパネルに伝わり、押圧操作時の操作感触が生じる。

また、電子回路からの電圧電流が遮断されると、ソレノイド１３の電磁力がなくなるため、可動体１２左端が上方に揺動して元の状態に戻るが、この場合にも可動体１２が所定量上方へ揺動すると、反転ばね１５が上方へ節度感を伴って弾性反転し、可動体１２に加わる荷重が急激に小さくなった後、可動体１２や反転ばね１５等が図１の状態に復帰する。

つまり、ソレノイド１３が装着された固定体１１に、可動体１２を揺動可能に係止すると共に、固定体１１と可動体１２の間に、節度感触を生じて反転する反転ばね１５を設け、所定量押圧されるまでは弾性反転せず、所定量押圧されると急激に荷重が変化する反転ばね１５の力を、可動体１２から固定体１１に加えて操作感触を生じさせることによって、歯切れが良く節度感のある操作感触が得られるようになっている。

なお、以上の説明では、固定体１１上面と可動体１２の突起部１２Ｂ下端との間に反転ばね１５を設けた構成について説明したが、図４の節度用アクチュエータの断面図に示すような構成としても、本発明の実施は可能である。

すなわち、図４（ａ）においては、略帯状で鋼や銅合金等の反転ばね１５Ａの左端が、固定体１１上面に係止されると共に、右端が突起部１２Ｂよりも右方の可動体１２に係止されて、節度用アクチュエータが構成されている。

そして、ソレノイド１３のコイル１３Ｂ両端に電圧電流が印加されると、図４（ｂ）に示すように、ソレノイド１３の電磁力によって可動体１２左端がばね１４を撓めながら、支点部１２Ａを支点として下方に揺動し、所定量揺動すると反転ばね１５Ａが節度感を伴って弾性反転して、突起部１２Ｂ下端が固定体１１上面に衝突し、この振動が固定体１１からタッチパネル（図示せず）に加わって、操作感触が付加されるようになっている。

また、電子回路からの電圧電流が遮断されると、ソレノイド１３の電磁力がなくなり、可動体１２左端が上方に揺動して元の状態に戻るが、この場合にも反転ばね１５Ａの節度感を伴った弾性反転によって、可動体１２に加わる荷重が急激に変化して、可動体１２や反転ばね１５Ａ等が図４（ａ）の状態に復帰する。

つまり、固定体１１と可動体１２の間に反転ばね１５Ａを設けると共に、ソレノイド１３の電磁力によって可動体１２が揺動した際には、可動体１２下面の突起部１２Ｂが固定体１１に直接衝突して、歯切れの良い操作感触が得られるように構成されている。

なお、以上の説明では、押圧操作によって上基板２１を撓ませ、上導電層２３と下導電層２４の電気的接離を行うタッチパネルの右端に、節度用アクチュエータ１６を装着した構成について説明したが、タッチパネルの上面や下面に節度用アクチュエータ１６を装着した構成としてもよく、また、タッチパネルも、指の接触による静電容量の変化によって操作箇所を検出するものや、発光ダイオードを用いた光学式のもの等、様々な方式のタッチパネルにおいて本発明の実施は可能である。

さらに、タッチパネル以外にも、球体や円柱状の操作体を回転して入力操作を行うものや、指の動きを光の反射で検出するもの、あるいは回転や摺動操作によって抵抗値が変化するもの等、様々な入力装置に本発明の節度用アクチュエータ１６を装着し、これによって入力装置に操作感触を付加する構成としてもよい。

このように本実施の形態によれば、ソレノイド１３が装着された固定体１１に、可動体１２を揺動可能に係止すると共に、固定体１１と可動体１２の間に、節度感触を生じて反転する反転ばね１５を設けることによって、ソレノイド１３の電磁力によって可動体１２を揺動し、可動体１２を固定体１１に衝突させることで、操作感触が生じるように形成されているため、隙間等を設ける必要がなく、容易に入力装置への装着が行えると共に、可動体１２に所定の移動距離で節度感触を生じて反転する反転ばね１５の力が加わり、歯切れが良く節度感のある可動体の移動が行われるため、良好な操作感触が得られ、確実な操作が可能な節度用アクチュエータを得ることができるものである。

本発明による節度用アクチュエータは、良好な操作感触が得られ、確実な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。

１１固定体
１２可動体
１２Ａ支点部
１２Ｂ突起部
１３ソレノイド
１３Ａ鉄芯
１３Ｂコイル
１４ばね
１５、１５Ａ反転ばね
１６節度用アクチュエータ
２１上基板
２２下基板
２３上導電層
２４下導電層
２５スペーサ

Claims

固定体に装着されたソレノイドと、このソレノイドによって上記固定体に対して移動する可動体からなり、上記可動体を上記固定体に揺動可能に係止すると共に、上記固定体と上記可動体の間に、節度感触を生じて反転する反転ばねを設けた節度用アクチュエータ。