JP2013105192A - Touch panel device - Google Patents

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Naohiro Hamamura
尚宏 濱村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a touch panel device that can provide an operator with haptic feedback as the feeling of the touch panel device pushing up with both the feeling of a finger tapping and the feeling of a finger rubbing.SOLUTION: To provide haptic feedback to an operator who is performing operations on a touch panel 103, control is performed on a tilting member 102 that is constituted on a support member 101 to repeat a movement in which the tilting member 102 is tilted down being pushed down by the operator and pulls back due to an actuator 104. Due to this movement, haptic feedback as the feeling of the touch panel 103 pushing up is provided to a finger 135 of the operator through the touch panel 103 placed on the tilting member 102.

Description

本発明は、タッチパネル装置に関し、特に、操作者が入力操作を行う際、その触覚を操作者にフィードバックする機能を備えるタッチパネル装置に関する。   The present invention relates to a touch panel device, and more particularly, to a touch panel device having a function of feeding back a sense of touch to an operator when an operator performs an input operation.

タッチパネル装置は、電子機器の小型化や薄型化を実現できるため、携帯情報端末やデジタルカメラ、現金自動預け払い機(ATM :Automated Teller Machine)、カーナビゲーションなど、さまざまな電子機器に搭載されている。タッチパネル装置を操作する際、操作者の触れている指に触覚を与える機能は、触覚フィードバック機能と呼ばれ、操作性の向上に役立っている。たとえば、操作者の指にこのような触覚をフィードバックするための様々な手法として、特許文献1ないし3のような技術が知られている。   Since touch panel devices can be made smaller and thinner, they are installed in various electronic devices such as personal digital assistants, digital cameras, automated teller machines (ATMs), and car navigation systems. . The function of giving a tactile sensation to the finger touched by the operator when operating the touch panel device is called a tactile feedback function, which is useful for improving operability. For example, techniques such as Patent Documents 1 to 3 are known as various techniques for feeding back such a tactile sensation to an operator's finger.

特開2005−228161号公報JP 2005-228161 A 特開2011−043925号公報JP 2011-043925 A 特開2004−094389号公報JP 2004-094389 A

しかしながら、特許文献1の技術は、平面板の厚さ方向のストロークからパネル全体を振動させるため、操作者にフィードバックされる触覚は、押下に対する反発力のみとなり単調になりがちであった。また、特許文献2や3の技術は、触覚フィードバックのための振動発生手段に圧電素子を用いているため、振動量に限界があり操作者に十分な触覚をフィードバックできないという問題があった。   However, since the technique of Patent Document 1 vibrates the entire panel from the stroke in the thickness direction of the flat plate, the tactile sensation fed back to the operator tends to be monotonous with only the repulsive force against pressing. Further, the techniques of Patent Documents 2 and 3 have a problem in that since the piezoelectric element is used as the vibration generating means for tactile feedback, there is a limit in the amount of vibration and a sufficient tactile sensation cannot be fed back to the operator.

本発明は、上記に鑑みてなされた発明であり、その主たる目的は、操作者に指を叩く感触と指を擦る感触の両方を備えた隆起する触覚をフィードバックすることが可能なタッチパネル装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and its main object is to provide a touch panel device capable of feeding back an elevated tactile sensation having both a tapping feel and a finger rubbing feel to an operator. There is to do.

上記の目的を達成するため、本発明のタッチパネル装置は、支持部材と、前記支持部材上に設けられた傾倒部材と、前記傾倒部材上に載置されたタッチパネルと、前記傾倒部材の傾倒方向に磁路を形成するアクチュエータと、を備え、前記傾倒部材は、前記支持部材に連結される第1の連結部材と、前記タッチパネルに連結される第2の連結部材とを、有しており、前記アクチュエータに近接した前記傾倒部材は、軟磁性材料を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a touch panel device according to the present invention includes a support member, a tilt member provided on the support member, a touch panel placed on the tilt member, and a tilt direction of the tilt member. An actuator that forms a magnetic path, and the tilting member has a first connecting member that is connected to the support member, and a second connecting member that is connected to the touch panel. The tilting member close to the actuator includes a soft magnetic material.

本発明のタッチパネル装置によれば、操作者がタッチパネルを押下することにより、傾倒部材は自立した状態から傾倒し、同時にアクチュエータが動作する。傾倒部材の一端はアクチュエータから離れる方向に傾倒するものの、第1の連結部材で支持部材に連結され、第2の連結部材でタッチパネルに連結されているため、自立した状態に戻ろうとする。同時に、傾倒部材は軟磁性材料を含むため、アクチュエータが生成する磁力によって、自立する方向に引き戻される。タッチパネルが押下されるたびに、傾倒部材が傾倒する動きと、傾倒部材が引き戻される動きを繰り返すため、操作者には、タッチパネルから隆起するような触覚がフィードバックされる。 According to the touch panel device of the present invention, when the operator presses the touch panel, the tilting member tilts from the self-supporting state, and the actuator operates simultaneously. Although one end of the tilting member tilts in a direction away from the actuator, the tilting member is connected to the support member by the first connecting member and is connected to the touch panel by the second connecting member. At the same time, since the tilting member includes a soft magnetic material, the tilting member is pulled back in a self-supporting direction by the magnetic force generated by the actuator. Each time the touch panel is pressed, the tilting member tilts repeatedly and the tilting member is pulled back, and the operator is fed back with a tactile sensation that rises from the touch panel.

本発明のタッチパネル装置において、前記第1の連結部材もしくは前記第2の連結部材の少なくともいずれか一方は、板ばねであることが好ましい。このような構成にすることによって、傾倒部材が自立する状態に戻ろうとする力が強くなるため、操作者には一層隆起する触覚がフィードバックされる。   In the touch panel device of the present invention, it is preferable that at least one of the first connecting member and the second connecting member is a leaf spring. With such a configuration, the force to return the tilting member to a self-supporting state becomes strong, and therefore a tactile sensation that further rises is fed back to the operator.

本発明のタッチパネル装置において、前記第1の連結部材もしくは前記第2の連結部材の少なくともいずれか一方は、磁石であることが好ましい。このような構成にすることによって、傾倒部材の傾倒方向が自在になり、操作者にはより柔軟な触覚がフィードバックされる。   In the touch panel device of the present invention, it is preferable that at least one of the first connecting member and the second connecting member is a magnet. By adopting such a configuration, the tilting direction of the tilting member becomes free, and a more flexible tactile sensation is fed back to the operator.

本発明のタッチパネル装置において、前記第1の連結部材もしくは前記第2の連結部材の少なくともいずれか一方は、エラストマーであることが好ましい。このような構成にすることによって、傾倒部材の傾倒方向が自在となり、操作者には様々な方向から隆起する触覚がフィードバックされる。 In the touch panel device of the present invention, it is preferable that at least one of the first connecting member and the second connecting member is an elastomer. By adopting such a configuration, the tilting direction of the tilting member can be freely set, and a tactile sense rising from various directions is fed back to the operator.

本発明のタッチパネル装置において、前記アクチュエータは、前記傾倒部材が傾倒する方向に複数配置されていてもよい。このような構成にすることによって、傾倒した傾倒部材を引き戻す動きが、一段と強くなり、操作者にはより一層隆起する触覚がフィードバックされる。 In the touch panel device of the present invention, a plurality of the actuators may be arranged in a direction in which the tilting member tilts. By adopting such a configuration, the movement of pulling back the tilted tilt member becomes stronger, and a tactile sensation that rises further is fed back to the operator.

本発明のタッチパネル装置において、前記傾倒部材の傾斜角度を測定するセンサを設けることが好ましい。このように構成することによって、タッチパネルが押下された圧力に応じて、傾倒部材の傾倒角度が検知され、操作者には異なる大きさの触覚がフィードバックされる。 In the touch panel device of the present invention, it is preferable to provide a sensor for measuring the tilt angle of the tilt member. With this configuration, the tilt angle of the tilt member is detected according to the pressure with which the touch panel is pressed, and tactile sensations of different sizes are fed back to the operator.

本発明のタッチパネル装置によれば、操作者に指を叩く感触と指を擦る感触の両方を備えた隆起する触覚をフィードバックすることが可能となる。   According to the touch panel device of the present invention, it is possible to feed back an elevated tactile sensation having both a tapping feeling and a rubbing feeling to the operator.

本発明の第1実施形態における触覚タッチパネル装置の斜視断面図である。1 is a perspective sectional view of a tactile touch panel device according to a first embodiment of the present invention. 図1のAの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of A of FIG. 傾倒部材の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of a tilting member. 傾倒部材の動作例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation example of a tilting member. 第1実施形態の傾倒部材の応用例を示す模式図であり、複数による板ばねを組み合わせて柱を構成した例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the application example of the tilting member of 1st Embodiment, and is the schematic diagram which shows the example which comprised the leaf | plate spring by combining several. 第1実施形態における傾倒部材の応用例を示す模式図であり、柱側に円筒(円柱)形状の凸部を設けて、接続他面に鉢状の凹部を設けた構成。It is a schematic diagram which shows the application example of the tilting member in 1st Embodiment, The structure which provided the cylindrical (column) -shaped convex part in the column side, and provided the bowl-shaped recessed part in the connection other surface. 第1実施形態における傾倒部材の応用例を示す模式図であり、柱側に鉢状の凹部を設けて、接続他面に半円筒(半円柱)形状の凸部を設けた構成。It is a schematic diagram which shows the example of application of the inclination member in 1st Embodiment, The structure which provided the bowl-shaped recessed part in the column side, and provided the convex part of the semicylinder (semi-column) shape in the connection other surface. 第1実施形態における傾倒部材の応用例を示す模式図であり、図5の形状の半円筒(半円柱)の径を柱よりも大きくした構成。It is a schematic diagram which shows the application example of the tilting member in 1st Embodiment, and is the structure which made the diameter of the half cylinder (half cylinder) of the shape of FIG. 5 larger than the pillar. 第1実施形態における傾倒部材の応用例を示す模式図であり、樹脂片を設けて傾倒角度を制限した構成。It is a schematic diagram which shows the application example of the tilting member in 1st Embodiment, and provided the resin piece and the structure which restricted the tilting angle. 第1実施形態における傾倒部材の応用例を示す模式図であり、第1の接続部材に永久磁石を用い、第2の接続部材に板ばね用いた例である。It is a schematic diagram which shows the application example of the inclination member in 1st Embodiment, and is an example which used the permanent magnet for the 1st connection member, and used the leaf | plate spring for the 2nd connection member. 第1実施形態における傾倒部材の応用例を示す模式図であり、回転のための軸を設けた構成。It is a schematic diagram which shows the application example of the tilting member in 1st Embodiment, and is the structure which provided the axis | shaft for rotation. 第1実施形態における傾倒部材の応用例を示す模式図であり、低歪み材と高歪み材を組み合わせた柱の模式図である。It is a schematic diagram which shows the application example of the tilting member in 1st Embodiment, and is a schematic diagram of the pillar which combined the low distortion material and the high distortion material. 第2実施形態における傾倒部材の傾倒方向にアクチュエータを2つ配置した場合の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram at the time of arrange | positioning two actuators in the inclination direction of the inclination member in 2nd Embodiment. 第2実施形態の応用例の模式図である。It is a schematic diagram of the application example of 2nd Embodiment. 第3実施形態の傾斜角度を検出するための静電容量センサの模式図である。It is a schematic diagram of the electrostatic capacitance sensor for detecting the inclination-angle of 3rd Embodiment. 第3実施形態における傾倒角度を検出するためのセンサを備えた触覚デバイスの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the tactile device provided with the sensor for detecting the tilt angle in 3rd Embodiment. 第3実施形態における傾倒角度を検出するためのセンサを備えた、本デバイスの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of this device provided with the sensor for detecting the tilt angle in 3rd Embodiment. 第3実施形態における傾倒角度を検出するためのセンサを備えた触覚デバイスの動作の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of operation | movement of the haptic device provided with the sensor for detecting the tilt angle in 3rd Embodiment. 第3実施形態における傾倒角度を検出するためのセンサを備えた触覚デバイスの動作の設定値例を示す図である。It is a figure which shows the setting value example of operation | movement of the haptic device provided with the sensor for detecting the tilt angle in 3rd Embodiment. 図18の第1エリアを指が通過するときの模式図である。It is a schematic diagram when a finger passes the 1st area of FIG. 図18の第2エリア、特に第1エリア近傍、を操作者の指が通過するときの模式図である。It is a schematic diagram when an operator's finger | toe passes the 2nd area of FIG. 18, especially 1st area vicinity. 図18の第2エリア、特に第3エリア近傍、を操作者の指が通過するときの模式図である。FIG. 19 is a schematic diagram when an operator's finger passes through the second area in FIG. 18, particularly in the vicinity of the third area. 図18の第3エリアを操作者の指が通過するときの模式図である。It is a schematic diagram when an operator's finger passes the 3rd area of FIG.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態であるタッチパネル装置の斜視断面図である。本実施形態のタッチパネル装置は、支持部材101と、支持部材101上に配置された傾倒部材102と、前記傾倒部材上に配置されたタッチパネル103と、アクチュエータ104とにより構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective sectional view of a touch panel device according to a first embodiment of the present invention. The touch panel device of this embodiment includes a support member 101, a tilt member 102 disposed on the support member 101, a touch panel 103 disposed on the tilt member, and an actuator 104.

傾倒部材102は、第1の連結部材105および第2の連結部材106である板ばね109とこの板ばねを保持する柱状部111とで構成される。傾倒部材102は、アクチュエータから生じる磁力に応答し、回転するように駆動するため、板ばね109もしくは柱状部111の少なくともいずれか一方は、軟磁性材料から形成される。 The tilting member 102 includes a plate spring 109 that is the first connecting member 105 and the second connecting member 106 and a columnar portion 111 that holds the plate spring. Since the tilting member 102 is driven to rotate in response to the magnetic force generated from the actuator, at least one of the leaf spring 109 or the columnar portion 111 is formed of a soft magnetic material.

傾倒部材102は、一端に設けられた第1の連結部材105である板ばね109を介して支持部材に連結され、他端に設けられた第2の連結部材106である板ばね109を介して、タッチパネル103に連結される。 The tilting member 102 is connected to the support member via a leaf spring 109 which is a first connecting member 105 provided at one end, and via a leaf spring 109 which is a second connecting member 106 provided at the other end. Are coupled to the touch panel 103.

図1においては、傾倒部材102は支持部材101に直接連結されているが、支持部材101上に平板部113を設置して傾倒部材102をその平板部113に連結してもよい。同様に、タッチパネル103の下面に接するように平板部113を設け、この平板部113に連結してもよい。 In FIG. 1, the tilt member 102 is directly connected to the support member 101, but the flat plate portion 113 may be installed on the support member 101 and the tilt member 102 may be connected to the flat plate portion 113. Similarly, a flat plate portion 113 may be provided so as to be in contact with the lower surface of the touch panel 103 and connected to the flat plate portion 113.

傾倒部材102は、タッチパネル103を支持するために、情報表示部110の映像を妨げないように、情報表示部110周辺に、少なくとも3つ以上が配置されていることが好ましい。 In order to support the touch panel 103, it is preferable that at least three tilt members 102 are arranged around the information display unit 110 so as not to disturb the image of the information display unit 110.

本実施形態における情報表示部110とは、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、電子ペーパーなどのディスプレイ構成要素を示し、タッチパネル103とは、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、超音波方式、などのタッチセンサを構成するパネルあるいは、そのパネルを支持するパネルを示している。 In the present embodiment, the information display unit 110 indicates display components such as a liquid crystal display, an organic EL display, and electronic paper, and the touch panel 103 indicates a resistance film method, a capacitance method, an optical method, an ultrasonic method, and the like. The panel which comprises this touch sensor, or the panel which supports the panel is shown.

第1および第2の連結部材を構成する板ばね109は、図1のように、第1の連結部材を構成する板ばねと第2の連結部材を構成する板ばねとに分かれていてもよいし、連続する1つの板ばねから形成されてもよい。 As shown in FIG. 1, the leaf spring 109 constituting the first and second connecting members may be divided into a leaf spring constituting the first connecting member and a leaf spring constituting the second connecting member. However, it may be formed from one continuous leaf spring.

また、図5に示すとおり、第1の連結部材および第2の連結部材の板ばね109の他に、分割された柱状部111を繋ぐ板ばねを設けてもよい。このとき、第1および第2の連結部材の板ばね109と柱状部を繋ぐ板ばねとが互いに直交するように配置してもよい。このような構成にすることで傾倒方向が増え、異なる方向へも傾倒することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 5, in addition to the leaf springs 109 of the first connecting member and the second connecting member, a leaf spring that connects the divided columnar portions 111 may be provided. At this time, you may arrange | position so that the leaf | plate spring 109 of a 1st and 2nd connection member and the leaf | plate spring which connects a columnar part may mutually orthogonally cross. By adopting such a configuration, the tilt direction increases, and tilting in different directions can be achieved.

具体的には、可動部131a、可動部131cにy−z平面に可動する板ばね109a、109cを用い、可動部131bに可動部131aと可動部131cと直交するx−z平面の可動する板ばね109bを用いている。この構成では、それぞれの可動部131により、x軸、y軸への傾倒動作を共に備えることが可能である。   Specifically, plate springs 109a and 109c movable in the yz plane are used for the movable portion 131a and the movable portion 131c, and a movable plate in the xz plane orthogonal to the movable portion 131a and the movable portion 131c is used for the movable portion 131b. A spring 109b is used. In this configuration, it is possible to provide both the tilting operations to the x-axis and the y-axis by the respective movable parts 131.

図2は、図1の破線領域を拡大した横断面図である。傾倒部材102のうち、最もアクチュエータ104に近い傾倒部材を、磁性体柱124のような別体の板ばねのみで構成してもよい。その場合は、傾倒部材102が支点部132を支点とし、中心に傾倒可能なように連結されていてもよい。この磁性体柱124は平板部113を通じて、他の傾倒部材と連動して動作する。傾倒部材102に板ばねを用いた場合は、ヤング率が大きい、10GPa以上のステンレス、黄銅、真鍮、パーマロイ、などの厚み1mm以下の薄板を用いることが望ましい。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the broken line region of FIG. Of the tilting members 102, the tilting member closest to the actuator 104 may be constituted only by a separate leaf spring such as the magnetic column 124. In that case, the tilting member 102 may be connected so as to be tiltable to the center with the fulcrum part 132 as a fulcrum. The magnetic column 124 operates in conjunction with another tilting member through the flat plate portion 113. When a plate spring is used for the tilting member 102, it is desirable to use a thin plate having a thickness of 1 mm or less, such as stainless steel, brass, brass, permalloy, etc. having a high Young's modulus of 10 GPa or more.

この磁性体柱124の一端が、アクチュエータ104に磁気的に接触していてもよい。アクチュエータ104は、磁心125とその外周に巻かれたコイル107と、磁心125と接触しているヨーク126によって構成されている。磁心125及びヨーク126は、電磁軟鉄、構造用炭素鋼、フェライト、珪素鋼板、鉄ダスト、などの磁性体で構成されている。コイル107は、ボビン127を介して磁心125と距離をとっても良いし、三層絶縁線など電気的に絶縁がとれるものであれば、磁心125に直接巻いてもよい。このような構成にすることで、磁性体柱124、磁心125、ヨーク126によって、ギャップつきの磁気回路128が形成され、アクチュエータ104が磁性体柱124を引き戻す力は一段と強くなる。 One end of the magnetic column 124 may be in magnetic contact with the actuator 104. The actuator 104 includes a magnetic core 125, a coil 107 wound around the outer periphery thereof, and a yoke 126 that is in contact with the magnetic core 125. The magnetic core 125 and the yoke 126 are made of a magnetic material such as electromagnetic soft iron, structural carbon steel, ferrite, silicon steel plate, and iron dust. The coil 107 may be spaced from the magnetic core 125 via the bobbin 127, or may be wound directly around the magnetic core 125 as long as it can be electrically insulated, such as a three-layer insulated wire. With such a configuration, a magnetic circuit 128 with a gap is formed by the magnetic column 124, the magnetic core 125, and the yoke 126, and the force with which the actuator 104 pulls back the magnetic column 124 is further increased.

傾倒部材102は、図3に示すように、長さが等しい複数の傾倒部材102で構成することが好ましい。また、柱の設置間隔は、下面でL1ならば上面でもL1になるように、下面でL2ならば上面でもL2になるように、上下等間隔で設置することが好ましい。このように設置することで、平板の移動がx−yに対して平行になり、上部の乗せられたタッチパネル103の平行性を保つことが可能となり、タッチパネル103の変形を防止することが可能となる。   As shown in FIG. 3, the tilting member 102 is preferably composed of a plurality of tilting members 102 having the same length. Further, it is preferable that the columns are installed at equal intervals in the vertical direction so that L1 is L1 on the lower surface and L1 on the upper surface, and L2 on the lower surface is L2 on the upper surface. By installing in this way, the movement of the flat plate becomes parallel to xy, the parallelism of the touch panel 103 placed on the top can be maintained, and deformation of the touch panel 103 can be prevented. Become.

傾倒部材102の長さbは、可動範囲を得るためには長く取ったほうが好ましいが、可動範囲を大きく取りすぎると、下に配置された情報表示部110の表示とタッチパネル103の座標がずれてしまうという問題があり、1〜20mmの場合が好ましい。柱は容易に傾倒できるように、高いアスペクト比を持っていることが好ましく、柱の最大幅をaとするとa、bのアスペクト比b/aが1以上であることが好ましい。   The length b of the tilting member 102 is preferably long in order to obtain a movable range, but if the movable range is too large, the display of the information display unit 110 disposed below and the coordinates of the touch panel 103 are shifted. The case of 1-20 mm is preferable. It is preferable that the column has a high aspect ratio so that the column can be easily tilted. When the maximum width of the column is a, the aspect ratio b / a of a and b is preferably 1 or more.

コイル107には、電流を発生させるための、電流源129が接続されている。ここでいう電流源129とは、電流を生じさせることができる全般的な電流源を意味し、電流のON/OFFや電流量を制御できるものを示す。コイル107に電流を流すと、コイル107の内に配置された磁心125に磁束130が発生する。磁束130はヨーク126を通過して、磁性体柱124に流れる。この磁性体柱と磁心125は空間的に離れており、磁気回路128のギャップ間に実線矢印のように、パネルの水平方向に吸引力118が働く。この吸引力によって、傾倒部材102は、可動部131を支点部132として図のy−側に傾くことになる。このとき磁性体柱の上部に構成された平板部113上には、タッチパネル103が置かれているので、このタッチパネル103も同様にy−方向に変位する。   A current source 129 for generating a current is connected to the coil 107. The current source 129 here means a general current source capable of generating a current, and indicates a current source that can control ON / OFF of a current and a current amount. When a current is passed through the coil 107, a magnetic flux 130 is generated in the magnetic core 125 disposed in the coil 107. The magnetic flux 130 passes through the yoke 126 and flows to the magnetic column 124. The magnetic column and the magnetic core 125 are spatially separated, and an attractive force 118 acts in the horizontal direction of the panel between the gaps of the magnetic circuit 128 as indicated by solid line arrows. By this suction force, the tilting member 102 is tilted to the y-side in the figure with the movable portion 131 as the fulcrum portion 132. At this time, since the touch panel 103 is placed on the flat plate portion 113 formed on the upper part of the magnetic column, the touch panel 103 is similarly displaced in the y-direction.

図1、図2の例では、磁気回路128内に一つのコイル107のみを施したが、磁気回路128内の磁束130をリセットできるように、逆回転で巻かれたリセット用のコイル133を加えても良い。また、バイアス磁界を作るために磁路内に永久磁石を配置してもよい。また、コイルの位置を、磁路内の別の位置にしてもよい。また、磁心や磁性体柱のギャップ間隔を狭くするために、磁心の形状や、磁性体柱の形状を変えても良い。また、平板部を磁性体にして、平板部と磁心が接近するように構成してもよい。 In the example of FIGS. 1 and 2, only one coil 107 is provided in the magnetic circuit 128. However, a reset coil 133 wound in reverse rotation is added so that the magnetic flux 130 in the magnetic circuit 128 can be reset. May be. Further, a permanent magnet may be arranged in the magnetic path in order to generate a bias magnetic field. The position of the coil may be another position in the magnetic path. Further, the shape of the magnetic core and the shape of the magnetic column may be changed in order to narrow the gap interval between the magnetic core and the magnetic column. Moreover, you may comprise so that a flat plate part may be made into a magnetic body and a flat plate part and a magnetic core approach.

図4に傾倒部材102の動きの説明するための模式図を示す。傾倒部材102は同じ長さの柱により構成されているため、図の実線や破線のように動作する。すなわち、平板部113の重心部をA、A’、A’’、で示せば図のように円上に移動する。いまここで、平板の重心がAにあるとし、タッチパネル103に操作者の指135を置いていたとする。図では、説明を簡単にするためにタッチパネル103を省略して、平板部113の上に指を描く。このとき指135には、斜め下方からの円運動が伝わり、隆起したような触覚を得ることができる。なお、A’の時点でA方向あるいはA’’方向に傾倒部材102を倒しても摩擦により指135に間隔を与えることができるが、Aの状態からA’’に傾倒したり、A’’の状態からAに傾倒するほうが、隆起するようなよりはっきりとした刺激を指135に与えることが可能となる。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the movement of the tilting member 102. Since the tilting member 102 is composed of columns having the same length, the tilting member 102 operates as indicated by a solid line or a broken line in the figure. That is, if the center of gravity of the flat plate portion 113 is indicated by A, A ′, A ″, it moves on a circle as shown in the figure. Here, it is assumed that the center of gravity of the flat plate is at A, and the operator's finger 135 is placed on the touch panel 103. In the figure, for ease of explanation, the touch panel 103 is omitted and a finger is drawn on the flat plate portion 113. At this time, a circular motion from obliquely below is transmitted to the finger 135, and a tactile sensation as if it is raised can be obtained. Even if the tilting member 102 is tilted in the A direction or the A ″ direction at the time A ′, the finger 135 can be spaced by friction. However, the finger 135 can be tilted from the state A to A ″ or A ″. By tilting to A from this state, it becomes possible to give the finger 135 a clearer stimulus that rises.

傾倒部材102は板ばね109などの弾性を有する連結部材を備えているため、アクチュエータ104の駆動がないときや操作者の指135の圧力が無い場合は、図のA’の状態に戻ることができる。   Since the tilting member 102 includes an elastic connecting member such as a leaf spring 109, when the actuator 104 is not driven or there is no pressure on the operator's finger 135, the tilting member 102 may return to the state A 'in the figure. it can.

この動作はタッチパネル103の位置センシング動作と連動することが好ましい。タッチパネル103の位置センシング信号を取得することで、指135がタッチパネル103に触れているかどうかを判別することができる。   This operation is preferably linked with the position sensing operation of the touch panel 103. By acquiring the position sensing signal of the touch panel 103, it can be determined whether or not the finger 135 is touching the touch panel 103.

指135が触れていると判別されたときに、電流源129に電流を通じ、アクチュエータ104を動作させることで、指135に刺激を与えるようにしてもよい。   When it is determined that the finger 135 is touching, a current may be passed through the current source 129 to operate the actuator 104 so that the finger 135 is stimulated.

アクチュエータ104の駆動タイミングとしては、指135の圧下動作により、傾倒部材102がアクチュエータ104から離れるように動作している状態が好ましい。   The drive timing of the actuator 104 is preferably a state in which the tilting member 102 is moved away from the actuator 104 by the pressing operation of the finger 135.

アクチュエータ104のコイル107に流す電流波形により、様々な触覚を実現することができる。   Various tactile sensations can be realized by the waveform of the current flowing through the coil 107 of the actuator 104.

例えば、コイル107に瞬間的に大きな電流を流すと、傾倒部材102は急激に、強く変位するため、指135に急激で、強い、隆起するような刺激を与えることができる。また、ON/OFFを繰り返すパルス状の電流をコイル107に流すと、アクチュエータの吸引力118は、断続的に強弱が変化する。アクチュエータの吸引力118は指135の力と逆向きのベクトルのため、傾倒部材102はy+、y−に振動する動作を行い、指135に小刻みに隆起を繰り返すような刺激を与えることができる。   For example, when a large current is passed through the coil 107 instantaneously, the tilting member 102 is suddenly and strongly displaced, so that the finger 135 can be given a sudden, strong and raised stimulus. When a pulsed current that repeats ON / OFF is passed through the coil 107, the strength of the attractive force 118 of the actuator changes intermittently. Since the suction force 118 of the actuator is a vector opposite to the force of the finger 135, the tilting member 102 can vibrate in the directions of y + and y−, and can give the finger 135 a stimulus that repeatedly raises the ridge.

図6から図10に、傾倒部材102の変形例を示す。これら図6から図10の構成は、いずれも第2の連結部材106にのみ板ばねを用い、柱状部111と支持部材101とが連結される固定部112の構成を変形させた例である。   6 to 10 show modifications of the tilting member 102. FIG. Each of the configurations of FIGS. 6 to 10 is an example in which a plate spring is used only for the second connecting member 106 and the configuration of the fixing portion 112 to which the columnar portion 111 and the supporting member 101 are connected is modified.

図6は傾倒部材102の一端に半円筒もしくは半球面形状の凸部を設けた構造であり、支持部材側に鉢状の凹部を設けている。この例のように半円筒もしくは半球面形状の凸部115と、鉢状の凹部116を設け、勘合する構成にすることで、より滑らかな円運動を実現することが可能になる。また、半円筒もしくは半球面形状の柱状部の端部と支持部材側の鉢状の凹部との間に、傾倒動作を滑らかにするためにグリースなどの潤滑材を注入してもよい。 FIG. 6 shows a structure in which a semicylindrical or hemispherical convex portion is provided at one end of the tilting member 102, and a bowl-shaped concave portion is provided on the support member side. By providing a semi-cylindrical or hemispherical convex portion 115 and a bowl-shaped concave portion 116 as shown in this example and fitting them together, a smoother circular motion can be realized. Further, a lubricant such as grease may be injected between the end of the semi-cylindrical or hemispherical columnar portion and the bowl-shaped concave portion on the support member side in order to smooth the tilting operation.

図7は、図6の例とは逆に柱状部側に鉢状の凹部を設け、支持部材側に凸部を設けた構造である。 FIG. 7 shows a structure in which a bowl-shaped concave portion is provided on the columnar portion side and a convex portion is provided on the support member side, contrary to the example of FIG.

また、図8のように半円筒もしくは半球面形状を柱の直径よりも大きくしたり、小さくしてもよい。 Further, as shown in FIG. 8, the semi-cylindrical or hemispherical shape may be made larger or smaller than the diameter of the column.

また、図9のように傾倒部材の傾倒角度を規制する樹脂片136などを置いてもよい。このようにすることで、タッチパネルが必要以上の力で押下されたとき、タッチパネル装置の損傷を防ぐことができる。 Further, as shown in FIG. 9, a resin piece 136 or the like for regulating the tilt angle of the tilt member may be placed. By doing in this way, when a touch panel is pushed down by force more than necessary, damage to a touch panel device can be prevented.

また、図10のように、第2の連結部材を板ばねとし、第1の連結部材を、支持部材101の凹部に設けた磁石117と傾倒部材102の凸部に設けた磁石117とで構成してもよい。このようにすることで、磁石117どうしの吸引力を利用することができるようになる。   Further, as shown in FIG. 10, the second connecting member is a leaf spring, and the first connecting member is composed of a magnet 117 provided in the concave portion of the support member 101 and a magnet 117 provided in the convex portion of the tilting member 102. May be. By doing so, the attractive force between the magnets 117 can be used.

傾倒部材102が支持部材101に対して垂直になるときに、支持部材側の磁石117と傾倒部材側の磁石117との間の磁力が最大になるように構成すれば、アクチュエータが駆動していないときであっても、傾倒部材を自立させることが可能となる。尚、磁石は、フェライト系、ネオジウム系、サマリウム系などの硬磁性体を磁化した永久磁石でもよいし、電磁石でもよい。 If the magnetic force between the magnet 117 on the support member side and the magnet 117 on the tilt member side is maximized when the tilt member 102 is perpendicular to the support member 101, the actuator is not driven. Even at times, the tilting member can be made independent. The magnet may be a permanent magnet obtained by magnetizing a hard magnetic material such as ferrite, neodymium, or samarium, or an electromagnet.

また、図11のように、支持部材面に対し垂直となる壁部に横軸を設け、この横軸に柱状部が回転できるように先端部を勘合させてもよい。 Further, as shown in FIG. 11, a horizontal axis may be provided on a wall portion that is perpendicular to the support member surface, and the tip portion may be fitted to the horizontal axis so that the columnar portion can rotate.

また、図12のように、傾倒部材を低歪み材からなる軟磁性を有する柱状部111(磁性柱139)と高歪み材140との組み合わせとし、高歪み材140を第1および第2の連結部材としてもよい。低歪み材139は例えば、フェライト、鉄、珪素鋼板などの軟磁性体や軟磁性体を混合した、ポリカーボネートやアクリル、PET(ポリエチレンテレフタレート)などの樹脂が用いられ、特に柱の断面積が1mm2〜500mm2であることが好ましい。一方、柱の接触面を高歪み材140にて平板部113や支持部材101と接合している。この高歪み材140には、天然ゴム、イソプロピレン、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、等の0.1GPa以下のエラストマーで構成することが好ましい。 Also, as shown in FIG. 12, the tilting member is a combination of a soft magnetic columnar portion 111 (magnetic column 139) made of a low strain material and a high strain material 140, and the high strain material 140 is connected to the first and second connections. It is good also as a member. Low Distortion material 139, for example, ferrite, iron, mixed with soft magnetic material and soft magnetic body such as silicon steel, polycarbonate or acrylic, PET (polyethylene terephthalate) resin is used, such as, in particular, the cross-sectional area of the column 1 mm 2 It is preferable that it is -500 mm < 2 >. On the other hand, the contact surface of the column is joined to the flat plate portion 113 and the support member 101 by the high strain material 140. The high strain material 140 is preferably composed of an elastomer of 0.1 GPa or less, such as natural rubber, isopropylene, butadiene rubber, urethane rubber, or silicon rubber.

以上のとおり、本実施形態のタッチパネル装置によれば、操作者がタッチパネル103を押下した際、傾倒部材102は、連結部材105、106の連結部を支点として、自立した傾倒部材102が押下方向に傾倒し、同時にアクチュエータ104が動作する。このとき、傾倒部材102と平板部113を連結する板ばね109は、アクチュエータ104から離れるように傾倒する。一端はアクチュエータ104から離れる方向に傾倒した傾倒部材102は、軟磁性を帯びた板ばね109を有しているため、アクチュエータ104が生成する磁力114によって、自立する方向に引き戻される。タッチパネル103が押下されるたびに、傾倒部材102が傾倒する動きと、傾倒部材102を構成する板ばね109が引き戻される動きを繰り返すため、操作者は、タッチパネル103から隆起するような触覚を得ることができる。 As described above, according to the touch panel device of the present embodiment, when the operator depresses the touch panel 103, the tilting member 102 is set so that the self-standing tilting member 102 is in the pressing direction with the connecting portions of the connecting members 105 and 106 as fulcrums. The actuator 104 tilts and operates at the same time. At this time, the leaf spring 109 that connects the tilting member 102 and the flat plate portion 113 tilts away from the actuator 104. The tilting member 102, whose one end is tilted away from the actuator 104, has a leaf spring 109 with soft magnetism, and is pulled back in a self-supporting direction by the magnetic force 114 generated by the actuator 104. Each time the touch panel 103 is pressed, the tilting member 102 tilts repeatedly and the leaf spring 109 constituting the tilting member 102 is pulled back, so that the operator obtains a tactile sensation that rises from the touch panel 103. Can do.

(第2実施形態)
アクチュエータを、前記傾倒部材が傾倒する方向に互いに対向するように前記タッチパネルの両側に配置してもよい。このようにすることで、対向するどちら側でも吸引力118を発生させることが出来るようになり、操作者は2方向から隆起するような触覚を得ることができる。
(Second Embodiment)
Actuators may be arranged on both sides of the touch panel so as to face each other in the direction in which the tilting member tilts. In this way, the suction force 118 can be generated on either side facing each other, and the operator can obtain a tactile sensation that rises from two directions.

たとえば、図13のように、タッチパネル103のy−方向に配置したアクチュエータ104に加え、タッチパネル103を挟みこむように、y+方向にもアクチュエータ104を配置してもよい。このように傾倒部材102が傾倒する方向に互いにアクチュエータ104を配置することで、y+方向にも動作させることが可能になる。 For example, as shown in FIG. 13, in addition to the actuator 104 arranged in the y− direction of the touch panel 103, the actuator 104 may be arranged in the y + direction so as to sandwich the touch panel 103. Thus, by arranging the actuators 104 in the direction in which the tilting member 102 tilts, it is possible to operate in the y + direction.

この実施形態では、y−方向のアクチュエータ104aに電流源129aをスイッチ素子137aを介して接続し、y+方向のアクチュエータ104bに電流源129bをスイッチ素子137bを介して接続している。然るに、スイッチ素子137aを開放にしたまま、スイッチ素子137bを閉じると、y+方向に傾倒部材102が倒れ、逆にスイッチ素子137bを開放にしたまま、137aを閉じると、y−方向に傾倒部材102が倒れる。スイッチ素子137は、トランジスタ、リレー、などの電子制御できるもので実現できる。またスイッチ素子137は、コントローラ138により制御される。このようにすることで、y−,y+方向どちらでも傾倒部材102を傾けることが可能となり、フィードバックされる触覚のバリエーションが増える。 In this embodiment, the current source 129a is connected to the y-direction actuator 104a via the switch element 137a, and the current source 129b is connected to the y + direction actuator 104b via the switch element 137b. However, if the switch element 137b is closed while the switch element 137a is opened, the tilt member 102 is tilted in the y + direction, and conversely, if the switch element 137a is closed while the switch element 137b is opened, the tilt member 102 is tilted in the y− direction. Falls down. The switch element 137 can be realized by an electronically controllable device such as a transistor or a relay. The switch element 137 is controlled by the controller 138. By doing in this way, it becomes possible to incline the tilting member 102 in both the y− and y + directions, and the variation of tactile sensation to be fed back increases.

また、例えば、前記アクチュエータは、前記タッチパネルの互いに直交する方向に複数配置し、前記傾倒部材は、前記アクチュエータが形成する磁路の方向に傾倒可能な磁性体柱を有する構成にしてもよい。このようにすることで、直交する方向に傾倒させることも可能となる。 Further, for example, a plurality of the actuators may be arranged in directions orthogonal to each other on the touch panel, and the tilting member may have a magnetic column that can tilt in the direction of the magnetic path formed by the actuator. By doing in this way, it becomes possible to incline in the orthogonal direction.

具体的には、図14のように傾倒方向が直交する方向、すなわちx軸方向にもアクチュエータ104を配置してよい。さらに、x軸方向に傾倒可能な傾倒部材102も配置することで、x−y平面どちらにも傾倒可能になる。この構成では、y−軸方向とx−軸方向にアクチュエータ104を配置している。傾倒部材102には図7の半球形状の凸凹をもつ構造が用いられている。これら傾倒部材102は磁性体柱124で構成される。また、傾倒部材102が接する平板部113も磁性体で構成し、平板部113にてアクチュエータ104側に磁束130を誘導している。x−軸側のアクチュエータ104aとy−軸側のアクチュエータ104bにはそれぞれにコイル107が巻かれており、コイル107にはコントローラ138からの制御できる電流源129がそれぞれ取り付けられている。そのため、x軸方向、y軸方向それぞれ直交する方向に磁気回路128が形成されている。   Specifically, the actuator 104 may be arranged in a direction in which the tilt directions are orthogonal as shown in FIG. 14, that is, in the x-axis direction. Furthermore, by arranging the tilting member 102 that can tilt in the x-axis direction, the tilting member 102 can tilt in either the xy plane. In this configuration, the actuators 104 are arranged in the y-axis direction and the x-axis direction. For the tilting member 102, the structure having the hemispherical irregularities shown in FIG. 7 is used. These tilting members 102 are composed of magnetic pillars 124. Further, the flat plate portion 113 with which the tilting member 102 contacts is also made of a magnetic material, and the magnetic flux 130 is guided to the actuator 104 side by the flat plate portion 113. A coil 107 is wound around each of the actuator 104a on the x-axis side and the actuator 104b on the y-axis side, and current sources 129 that can be controlled from the controller 138 are attached to the coils 107, respectively. Therefore, the magnetic circuit 128 is formed in the direction orthogonal to the x-axis direction and the y-axis direction.

図1や図13のようなy軸方向のみに傾倒する構成では、y軸方向のアスペクト比のみを高めればよいが、この構成においては、傾倒部材102はx方向にもアスペクト比を高めることが好ましい。このようにすることでx方向に動作するアクチュエータ104aの吸引力118aにより、傾倒することが可能となる。傾倒部材102を、図6から図10に示した構成で実現することが可能である。 In the configuration of tilting only in the y-axis direction as shown in FIGS. 1 and 13, it is only necessary to increase the aspect ratio in the y-axis direction. However, in this configuration, the tilting member 102 can increase the aspect ratio in the x-direction. preferable. By doing so, it is possible to tilt by the suction force 118a of the actuator 104a operating in the x direction. The tilting member 102 can be realized with the configuration shown in FIGS.

また、電流増幅器を用いて電流源129の電流値を制御してもよいし、パルス波にてスイッチ素子137を駆動するようにしてもよい。また、コントローラ138にはタッチパネル103からの信号を入力し、この入力信号を元に、スイッチ素子137a、スイッチ素子137bの制御を行うようにしてもよい。 Further, the current value of the current source 129 may be controlled using a current amplifier, or the switch element 137 may be driven by a pulse wave. Further, a signal from the touch panel 103 may be input to the controller 138, and the switch element 137a and the switch element 137b may be controlled based on the input signal.

コントローラ138からの指令により、電流源129aと電流源129bに発生させる電流によって、アクチュエータ104aとアクチュエータ104bの吸引力118が変化する。電流源129aのみに電流を流せば、アクチュエータ104aのみにx軸方向の吸引力118aが発生し、電流源129bのみに電流を流せば、アクチュエータ104bのみにy軸方向の吸引力118bが発生する。同時に電流を流せば、それぞれの吸引力118のベクトルの和の方向、すなわち、x軸とy軸の斜め方向に傾倒させることが出来る。すなわち、タッチパネル103の可動方向が増え、様々な方向から反力を指135に返すことができるようになる。   In response to a command from the controller 138, the attractive force 118 of the actuator 104a and the actuator 104b is changed by the current generated in the current source 129a and the current source 129b. If a current is supplied only to the current source 129a, a suction force 118a in the x-axis direction is generated only in the actuator 104a, and if a current is supplied only to the current source 129b, a suction force 118b in the y-axis direction is generated only in the actuator 104b. If a current is supplied simultaneously, it can be tilted in the direction of the sum of the vectors of the respective attractive forces 118, that is, in the oblique directions of the x axis and the y axis. That is, the movable direction of the touch panel 103 is increased, and the reaction force can be returned to the finger 135 from various directions.

(第3実施形態)
本実施形態では、傾倒部材102の傾倒角度120を検出する手段を備えている。傾倒角度120を検出することで、角度情報を制御コントローラ138へフィードバックすることが可能となり、操作者には傾倒角度に応じて異なる大きさの触覚がフィードバックされる。
(Third embodiment)
In the present embodiment, a means for detecting the tilt angle 120 of the tilt member 102 is provided. By detecting the tilt angle 120, the angle information can be fed back to the controller 138, and the operator is fed back with tactile sensations of different sizes according to the tilt angle.

検出手段の例として図15に静電容量センサ141の模式図を示す。支持部材101側に電極142aと電極142cが取り付けられ、タッチパネル103側に電極142bが取り付けられている。図では省略しているが、y−およびy+側には本発明のアクチュエータ104が構成されている。ここで各電極の位置関係は、傾倒部材がy−方向に倒れこむ場合、電極142aと電極142bが接近し、傾倒部材がy+方向に倒れこむ場合、電極142bと電極142cが接近するようになっている。 FIG. 15 shows a schematic diagram of a capacitance sensor 141 as an example of the detecting means. Electrodes 142a and 142c are attached to the support member 101 side, and electrodes 142b are attached to the touch panel 103 side. Although not shown in the drawing, the actuator 104 of the present invention is configured on the y- and y + sides. Here, the positional relationship between the electrodes is such that when the tilting member falls in the y-direction, the electrode 142a and the electrode 142b approach each other, and when the tilting member falls in the y + direction, the electrode 142b and the electrode 142c approach each other. ing.

電極142aと電極142b間の静電容量Cは、電極142aと電極142bの対向部の面積に依存する静電容量C1と電極のエッジ部に構成される静電容量C2の和(C=C1+C2)で示される。C1は、電極142の奥行きをw、誘電率をε、対向面積をS、オーバーラップ距離k1、とすると、C1=εS/d=ε・w・k1/dで示される。y−方向に傾倒部材102が倒れると、タッチパネル103も弧を描きながら、移動するため、電極142aと電極142bが接近する。このとき、電極のz軸の距離dが小さくなるだけでなく、オーバーラップ距離k1が増加することになるので、k1/dが増加し、C1が増加する。C2は定式化することが困難であるが同様に電極間が近づくことで増加する。そのため、電極142aと電極142bの間が近づくことで静電容量Cは増加する。逆に、電極142bと電極142cの静電容量は、y+方向に傾倒部材102が倒れこむほど増加する。したがって、端子143aと端子143b間の静電容量を検出すれば、y−方向に傾倒したかどうかが確認でき、端子143bと端子143c間の静電容量を検出すれば、y+方向に傾倒したかどうかが確認できる。また、あらかじめ傾倒角度120と容量値の関係を測定しておけば、静電容量値の変化を検出することで傾倒角度120が推測可能であり、傾倒角度120をセンシングできる。 The capacitance C between the electrode 142a and the electrode 142b is the sum of the capacitance C1 depending on the area of the facing portion between the electrode 142a and the electrode 142b and the capacitance C2 formed at the edge of the electrode (C = C1 + C2). Indicated by C1 is represented by C1 = εS / d = ε · w · k1 / d, where w is the depth of the electrode 142, ε is the dielectric constant, S is the facing area, and k1 is the overlap distance. When the tilting member 102 is tilted in the y-direction, the touch panel 103 moves while drawing an arc, so that the electrode 142a and the electrode 142b approach each other. At this time, not only the distance d of the z-axis of the electrode is decreased, but also the overlap distance k1 is increased, so that k1 / d is increased and C1 is increased. Although C2 is difficult to formulate, it similarly increases as the distance between the electrodes approaches. For this reason, the capacitance C increases as the distance between the electrode 142a and the electrode 142b approaches. Conversely, the capacitances of the electrodes 142b and 142c increase as the tilting member 102 falls in the y + direction. Therefore, if the capacitance between the terminal 143a and the terminal 143b is detected, it can be confirmed whether or not it is tilted in the y-direction, and if the capacitance between the terminal 143b and the terminal 143c is detected, it is tilted in the y + direction. I can confirm. Further, if the relationship between the tilt angle 120 and the capacitance value is measured in advance, the tilt angle 120 can be estimated by detecting a change in the capacitance value, and the tilt angle 120 can be sensed.

上記例では、単純な平面的な電極142で構成したが、電極142の形をジグザグにするなどして対向面積を増やすなどの構成にしてもよい。対向面積が増加することで静電容量Cの変化量が増加し、センサの感度が向上する。また、電極142a、電極142cの代わりにホールセンサやMR(Magneto−resistive)素子、MI(Magneto−impedance)素子、GMR(Giant megneto−resistance)素子などの磁界を検出できるセンサ素子を配置し、電極142bの代わりに磁石、あるいは磁界発生のためのコイルを配置して、磁気的に傾きを検出してもよい。接近するほどセンサに働く磁界が強くなるので、センシングした磁界の強さから傾きの程度を得ることができる。   In the above example, a simple planar electrode 142 is used. However, the electrode 142 may be formed in a zigzag shape to increase the facing area. As the facing area increases, the amount of change in the capacitance C increases, and the sensitivity of the sensor improves. Further, instead of the electrode 142a and the electrode 142c, a sensor element capable of detecting a magnetic field such as a Hall sensor, an MR (Magneto-resistive) element, an MI (Magneto-impedance) element, a GMR (Giant mechanical-resistance) element, or the like is disposed. Instead of 142b, a magnet or a coil for generating a magnetic field may be arranged to detect the tilt magnetically. Since the magnetic field acting on the sensor becomes stronger as it gets closer, the degree of inclination can be obtained from the strength of the sensed magnetic field.

図16は、傾倒角度120を検出するためのセンサ141を備えた触覚デバイスの機能ブロック図である。センサ141の情報は検出回路146を通じてマイクロコントローラ144に入力される。同様にタッチパネル103の入力もマイクロコントローラ144に入力される。すなわち、マイクロコントローラ144には傾倒部材102の傾倒角度θ120とタッチパネル103のタッチ位置の情報(x、y)が入力される。アクチュエータ104は、駆動回路147を通じてマイクロコントローラ144からの制御が可能となっており、タッチパネル103と角度センサ141両方の入力に応じて様々な場面で触覚を作り出すことが可能となる。以下にソフトウェアと連携した二つの応用例を示す。 FIG. 16 is a functional block diagram of a haptic device including a sensor 141 for detecting the tilt angle 120. Information of the sensor 141 is input to the microcontroller 144 through the detection circuit 146. Similarly, the input of the touch panel 103 is also input to the microcontroller 144. In other words, the tilt angle θ 120 of the tilt member 102 and the touch position information (x, y) of the touch panel 103 are input to the microcontroller 144. The actuator 104 can be controlled from the microcontroller 144 through the drive circuit 147, and can generate tactile sensations in various scenes in response to inputs from both the touch panel 103 and the angle sensor 141. Below are two examples of applications that work with software.

一つ目の例では、アクチュエータ104の駆動を行うかどうかの判別に角度センサ141の値を応用する。この例のフローチャートを図17に示す。以下順にフローチャートを説明する。 In the first example, the value of the angle sensor 141 is applied to determine whether to drive the actuator 104. A flowchart of this example is shown in FIG. The flowchart will be described in order below.

まず、S1およびS2のフローにて触覚発生領域のエリア座標情報と、傾倒角度の閾値θ‘の二つの駆動条件が設定され、メモリに格納される。   First, in the flow of S1 and S2, two driving conditions, that is, area coordinate information of the tactile sensation generation region and a tilt angle threshold value θ ′ are set and stored in the memory.

続いて、S3では、タッチパネル103の位置情報(x、y)の値を取得する。その後のS4では、タッチパネル103から取得した位置情報(x、y)の値が触覚発生領域に入っているかを比較する。この領域に入っている場合には、後段のフローS5に移動し、逆に入っていなければ、前段のフローS1に移動する。   Subsequently, in S3, the position information (x, y) value of the touch panel 103 is acquired. In subsequent S4, it is compared whether or not the value of the position information (x, y) acquired from the touch panel 103 is in the tactile sensation generation region. If it is in this area, it moves to the subsequent flow S5, and if not, it moves to the previous flow S1.

S5では、傾倒角度センサ141の値θを取得する。非タッチ時には、指圧が加わっていないため|θ|はほぼゼロである。強くタッチし、指圧が加わることで|θ|の値は大きくなる。   In S5, the value θ of the tilt angle sensor 141 is acquired. At the time of non-touch, no finger pressure is applied, so | θ | is almost zero. The value of | θ | is increased by touching strongly and applying acupressure.

S6では、傾倒角度センサの値θと傾倒角度の閾値θ‘を比較する。指圧が加わっていない場合には、センサの値が閾値を越えることがない。すなわち、|θ’|>|θ|の関係が成り立つ。同様に指圧が弱い場合にもやはり、|θ’|>|θ|の関係が成り立つ。これら場合には、前段のフローS1へ移動させる。一方、指圧が強い場合には、センサの値が閾値を超えることになるので、|θ|≧|θ’|の関係が成り立つ。このときには後段のフローS7に移動するように設定する。   In S6, the tilt angle sensor value θ is compared with the tilt angle threshold θ ′. When no acupressure is applied, the sensor value does not exceed the threshold value. That is, the relationship | θ ′ |> | θ | is established. Similarly, when the finger pressure is weak, the relationship | θ ′ |> | θ | holds. In these cases, the flow is moved to the preceding flow S1. On the other hand, when the finger pressure is strong, the sensor value exceeds the threshold value, so the relationship | θ | ≧ | θ ′ | At this time, it is set to move to the subsequent flow S7.

S7にフローが移動すると、アクチュエータ104のコイルに電流を流し、傾倒部材102を反転し、指135に触覚を与える。操作者は強く押さえた後、逆向きの回転の触覚を得るので、押したことを強く確認できる。この応用は、ソフトウェア上のファイルやプログラムの削除の確認など、特に重要な場面での使用に適している。
When the flow moves to S <b> 7, a current is passed through the coil of the actuator 104, the tilt member 102 is reversed, and a tactile sensation is given to the finger 135. Since the operator obtains a tactile sensation in the reverse direction after pressing firmly, the operator can strongly confirm the pressing. This application is suitable for use in particularly important situations such as confirmation of deletion of software files and programs.

上記で説明した、フローチャートは、本デバイスの駆動タイミングのみのフローチャートであって、本フローチャートを関数化し、これと並列および従属するプログラム内に組み込まれていてもよい。また本説明では傾倒角度の比較に絶対値を用いたが、+、−などの符号つきで比較してもよい。   The flowchart described above is a flowchart of only the drive timing of the device, and the flowchart may be functionalized and incorporated in a program parallel and subordinate thereto. In this description, the absolute value is used for comparing the tilt angles, but the comparison may be made with a sign such as + or-.

図18のように、タッチパネル103上に各エリアを設定し、傾倒角度120を変えることによって、z方向の高さを領域毎に随時変更し、操作者により立体的な触覚フィードバックすることも可能である。   As shown in FIG. 18, by setting each area on the touch panel 103 and changing the tilt angle 120, the height in the z direction can be changed as needed for each region, and the operator can provide three-dimensional tactile feedback. is there.

図19は、傾倒部材あるいはパネルのz方向に関する制御目標を示したグラフである。このグラフの内部の図は傾倒部材の傾きを模式化したものである。また、簡略に説明するために図では各エリアを実線で示したが、実際には、タッチパネル上の座標を基準に、ソフト的に設定するエリアであり、ソフト的な操作のみでエリアや制御目標の変更が可能である。この動作例では、第1エリア145aを、傾倒角度θを0rad(傾倒していない状態)とし、第3エリア145cの傾倒角度θを−π/3radとしている。第2エリア145bは、第1エリア145aと第3エリア145cを連続的に繋ぐように設けられたエリアである。 FIG. 19 is a graph showing control targets related to the z direction of the tilting member or panel. The inside figure of this graph schematically shows the tilt of the tilt member. For simplicity, each area is shown as a solid line in the figure, but in reality, it is an area that is set in software based on the coordinates on the touch panel. Can be changed. In this operation example, the tilt angle θ of the first area 145a is set to 0 rad (not tilted), and the tilt angle θ of the third area 145c is set to −π / 3 rad. The second area 145b is an area provided so as to continuously connect the first area 145a and the third area 145c.

情報表示部110に連動した、タッチパネル103に操作者が触れると、そのエリアに応じた制御目標まで、アクチュエータ104を駆動させて、傾倒部材102を傾ける。その後タッチパネル103から指135を離せば、傾倒角度θは0の位置まで戻るが、操作者がそのまま指135でタッチパネル103を押しているとき、タッチパネル103には指圧が加わることになる。指圧は一定値ではないので、制御していなければ指圧に応じて傾倒角度θが変化してしまう。そこで、センサ141で傾きを測定し、リアルタイムの傾き情報をマイクロコントローラ144へ送る。マイクロコントローラ144は制御目標とリアルタイムの傾き情報から差を計算し、必要な力118を発生させるようにアクチュエータ104を駆動し、傾きを維持させる。このフィードバックの応答が速ければ、操作者は頑なな触覚を得る。一方、フィードバックの応答が遅ければ、より弾性的な触覚を得る。 When the operator touches the touch panel 103 linked with the information display unit 110, the actuator 104 is driven to tilt the tilting member 102 to the control target corresponding to the area. Thereafter, when the finger 135 is released from the touch panel 103, the tilt angle θ returns to the position of 0, but when the operator presses the touch panel 103 with the finger 135 as it is, the finger pressure is applied to the touch panel 103. Since the finger pressure is not a constant value, the tilt angle θ changes according to the finger pressure unless it is controlled. Therefore, the sensor 141 measures the tilt and sends real-time tilt information to the microcontroller 144. The microcontroller 144 calculates a difference from the control target and real-time tilt information, drives the actuator 104 to generate the necessary force 118, and maintains the tilt. If the feedback response is fast, the operator gets a stubborn tactile sensation. On the other hand, if the feedback response is slow, a more elastic tactile sensation is obtained.

図20から図23は、動作を説明するための概略図である。この例では、操作者が第1エリア145aから第2エリア145bを経由して、第3エリア145cをまでを指135を滑らせるとする。図21は第1エリア145a内での動きを示している。このエリアの制御目標は傾きが0°であるので、指135から摩擦によって伝わってくる力に抗うように、アクチュエータ104からは、逆向きの力を発生させる。次に第2エリア145bの場合、指135の力よりもアクチュエータ104の逆向きの力を弱くしていく(図21)。さらに、傾倒部材102のばね性の反発力を考慮して右端に近くなるにつれ指135の力と同じ向きにアクチュエータ104の力を発生させる(図22)。最後に、第3エリア145cにおいては、同じ傾きを続けさせるために、指135からの力と同一の方向にアクチュエータ104の力を与える(図23)。 20 to 23 are schematic diagrams for explaining the operation. In this example, it is assumed that the operator slides the finger 135 from the first area 145a to the third area 145c via the second area 145b. FIG. 21 shows the movement in the first area 145a. Since the inclination of the control target in this area is 0 °, the actuator 104 generates a reverse force so as to resist the force transmitted from the finger 135 by friction. Next, in the case of the second area 145b, the reverse force of the actuator 104 is made weaker than the force of the finger 135 (FIG. 21). Furthermore, considering the spring repulsive force of the tilting member 102, the force of the actuator 104 is generated in the same direction as the force of the finger 135 as it approaches the right end (FIG. 22). Finally, in the third area 145c, in order to keep the same inclination, the force of the actuator 104 is applied in the same direction as the force from the finger 135 (FIG. 23).

図20から図23の動作において、第1エリア145a、第3エリア145cを通過するときには、指135は平面を滑る感覚を得ることができる。また第2エリア145bを通過するこきには、指135は斜面を滑る感覚を得ることができる。 20 to 23, when passing through the first area 145a and the third area 145c, the finger 135 can obtain a feeling of sliding on the plane. Further, when passing through the second area 145b, the finger 135 can have a feeling of sliding on the slope.

この例では、指135を滑らせたときに斜面の触覚を得るため、第2エリア135bのような第1エリア135aと第2エリア135cを線形的に繋ぐエリアを設定したが、第1エリア135aのようなz軸上の最も高いところから、急に第3エリア135cのような低いところへ変位してもよい。このように急激な変化を作ることで、操作者は凸凹を感じることなる。エリア135や傾倒角度120は、ソフト的な操作により変更可能なため、必要に応じて斜面や凸凹を作り出すことができる。 In this example, an area that linearly connects the first area 135a and the second area 135c, such as the second area 135b, is set to obtain a tactile sensation when the finger 135 is slid, but the first area 135a It may be suddenly displaced from the highest position on the z-axis such as to a lower place such as the third area 135c. By making such a rapid change, the operator feels unevenness. Since the area 135 and the tilt angle 120 can be changed by a software operation, slopes and unevenness can be created as necessary.

また、この動作を行う間、傾倒角度120に応じてタッチパネル座標はディスプレイ表示に若干のずれが生じる。タッチパネル上のずれは、傾倒角度をθ、柱の長さをbとすると、b×sinθで示される。すなわちbが大きく、傾倒角度θが大きいほどタッチパネル座標がずれることになるが、傾倒部材102の角度情報はセンサ141によりマイクロコントローラ144に入力されているので、この情報を基にマイクロコントローラ144内でディスプレイ表示に合うように座標補正を行ってもよい。   Further, during this operation, the touch panel coordinates slightly shift in display display according to the tilt angle 120. The displacement on the touch panel is represented by b × sin θ, where θ is the tilt angle and b is the column length. That is, as b is larger and the tilt angle θ is larger, the touch panel coordinates are shifted. However, since the angle information of the tilt member 102 is input to the microcontroller 144 by the sensor 141, the microcontroller 144 uses this information as a basis. Coordinate correction may be performed so as to match the display.

また、本例では、一つの平面的なタッチパネル上に三つのエリアを設定したが、タッチパネルを複数用意して、パネルごとにエリアを割り当ててもよい。   In this example, three areas are set on one flat touch panel. However, a plurality of touch panels may be prepared, and an area may be assigned to each panel.

また、加速度センサを設けてもよい。加速度センサの値より重力方向を検出し、重力方向の角度と傾倒部材102の傾きθを比較し、差分を計算し、アクチュエータ104出力を調整することで重力による角度補正を行ってもよい。   An acceleration sensor may be provided. The gravitational direction may be detected from the value of the acceleration sensor, the angle of the gravitational direction may be compared with the inclination θ of the tilting member 102, the difference may be calculated, and the actuator 104 output may be adjusted to correct the angle by gravity.

100 タッチパネル装置、101 支持部材、102 傾倒部材、103 タッチパネル、104 アクチュエータ、105 第1の連結部材、106 第2の連結部材、
107 コイル、108 発生磁界、109 板ばね、110 情報表示部、111 柱状部、112 固定部、113 平板部、114 磁力、115 すり鉢状の凸部、116 半球、半円状の凹部、117 磁石、118 吸引力、119 角度検出センサ、120 傾倒角度、121 携帯機器、122 エラストマー、123 連結部材、124 磁性体柱、125 磁心、126 ヨーク、127 ボビン、128 磁気回路、129 電流源、130 磁束、131 可動部、132 支点部、133 リセット用コイル、134 非磁性体柱、135 指、136 樹脂片、137 スイッチ素子、138 コントローラ、139 低歪み材、140 高歪み材、141 検出センサ、142 電極、143 端子、144 マイクロコントローラ、145a 第1エリア、145b 第2エリア、145c 第3エリア、146 検出回路、147 駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Touch panel apparatus, 101 Support member, 102 Inclining member, 103 Touch panel, 104 Actuator, 105 1st connection member, 106 2nd connection member,
107 coil, 108 generated magnetic field, 109 leaf spring, 110 information display part, 111 columnar part, 112 fixing part, 113 flat plate part, 114 magnetic force, 115 mortar-like convex part, 116 hemisphere, semicircular concave part, 117 magnet, 118 attractive force, 119 angle detection sensor, 120 tilt angle, 121 portable device, 122 elastomer, 123 connecting member, 124 magnetic column, 125 magnetic core, 126 yoke, 127 bobbin, 128 magnetic circuit, 129 current source, 130 magnetic flux, 131 Movable part, 132 fulcrum part, 133 reset coil, 134 non-magnetic column, 135 fingers, 136 resin piece, 137 switch element, 138 controller, 139 low strain material, 140 high strain material, 141 detection sensor, 142 electrode, 143 Terminal, 144 Microcontroller, 145a First area, 145b 2nd area, 145c 3rd area, 146 detection circuit, 147 drive circuit

Claims (6)

支持部材と、
前記支持部材上に設けられた傾倒部材と、
前記傾倒部材上に載置されたタッチパネルと、
前記傾倒部材の傾倒方向に磁路を形成するアクチュエータと、を備え、
前記傾倒部材は、前記支持部材に連結される第1の連結部材と、前記タッチパネルに連結される第2の連結部材とを、有しており、
前記アクチュエータに近接した前記傾倒部材は、軟磁性材料を含むことを特徴とするタッチパネル装置。
A support member;
A tilt member provided on the support member;
A touch panel placed on the tilting member;
An actuator that forms a magnetic path in the tilting direction of the tilting member,
The tilting member has a first connecting member connected to the support member, and a second connecting member connected to the touch panel,
The touch panel device, wherein the tilting member adjacent to the actuator includes a soft magnetic material.
前記第1の連結部材もしくは前記第2の連結部材の少なくともいずれか一方が、板ばねであることを特徴とする請求項1に記載されたタッチパネル装置。 The touch panel device according to claim 1, wherein at least one of the first connecting member and the second connecting member is a leaf spring. 前記第1の連結部材もしくは前記第2の連結部材の少なくともいずれか一方が、磁石であることを特徴とする請求項1に記載されたタッチパネル装置。 The touch panel device according to claim 1, wherein at least one of the first connecting member and the second connecting member is a magnet. 前記第1の連結部材もしくは前記第2の連結部材の少なくともいずれか一方が、エラストマーであることを特徴とする請求項1に記載されたタッチパネル装置。 The touch panel device according to claim 1, wherein at least one of the first connecting member and the second connecting member is an elastomer. 前記アクチュエータは、前記傾倒部材が傾倒する方向に複数配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載されたタッチパネル装置。 The touch panel device according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the actuators are arranged in a direction in which the tilting member tilts. 前記傾倒部材の傾倒角度を測定するセンサを設けたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載されたタッチパネル装置。




The touch panel device according to claim 1, further comprising a sensor that measures a tilt angle of the tilt member.




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