JP2021117641A - 触感提示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質な疑似的触感を作用させることができる触感提示装置を提供する。【解決手段】触感提示装置は、操作パネルを有するケーシングと、ケーシングに対して可動方向に沿って移動可能とされた可動体３と、ケーシングに対して固定的に配置された固定子２０と、可動体３に取り付けられるとともに、固定子２０に対して可動方向に相対移動可能に配置された可動子３０と、固定子２０と可動子３０との間に配置され、温度に応じて長さが変化する形状記憶合金ワイヤ４０と、可動子３０を固定子２０側に向けて、可動方向に沿って付勢する弾性部材と、を備える。形状記憶合金ワイヤ４０は、固定子２０および可動子３０の間に波状に挟み込まれ、通電加熱に伴う伸縮によって固定子２０と可動子３０との間隔を変化させる。固定子２０および可動子３０の一方は、固定子２０および可動子３０の他方よりも熱伝導率が高い材料により形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、触感提示装置に関するものである。

近年、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット型ＰＣ等の携帯情報端末や、車載用ナビゲーションシステム等の電子機器等には、操作者の操作に対して、振動によって触感を提示する触感提示装置が組み込まれている場合が多い。

例えば下記特許文献１に示されるように、タッチパネルの前面側に配置された接触パネルを指先で触った際に、形状記憶合金ワイヤを利用して接触パネルを瞬間的に移動させて、指先に対して力学的な操作感覚（いわゆるクリック感）を疑似的に作用させる触感提示装置が知られている。この触感提示装置では、通電加熱に伴う形状記憶合金ワイヤの伸縮を利用するアクチュエータにより、接触パネルを予め決まった変位方向に瞬間的に移動させている。これにより、接触パネルに触れた指先に対してクリック感を与えるかのような疑似的な触感を作用させることができ、あたかも機械スイッチを押したような触感を感じることが可能とされている。

国際公開第２０１２／０２３６０６号

この種の触感提示装置では、クリック感の質感、すなわち機械スイッチを押したような触感を如何に疑似的に再現できるかということが重要とされている。この点、形状記憶合金ワイヤを利用する場合には、起動および停止特性が優れ、良好な疑似的触感を得易いという利点がある。しかしながら、疑似的触感の品質のさらなる改善が望まれている。

そこで本発明は、高品質な疑似的触感を作用させることができる触感提示装置を提供するものである。

本発明の触感提示装置は、指先で操作される操作パネルを有するケーシングと、前記ケーシングに対して可動方向に沿って移動可能とされた可動体と、前記ケーシングに対して固定的に配置された固定子と、前記可動体に取り付けられるとともに、前記固定子に対して前記可動方向に相対移動可能に配置された可動子と、前記固定子と前記可動子との間に配置され、温度に応じて長さが変化する形状記憶合金ワイヤと、前記可動子を前記固定子側に向けて、前記可動方向に沿って付勢する弾性部材と、を備え、前記形状記憶合金ワイヤは、前記固定子および前記可動子に交互に接触しながら、前記固定子および前記可動子の間に波状に挟み込まれ、通電加熱に伴う伸縮によって前記固定子と前記可動子との間隔を変化させ、前記固定子および前記可動子の一方は、前記固定子および前記可動子の他方よりも熱伝導率が高い材料により形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、固定子と可動子との間隔の変化を利用して、ケーシングに対して可動体を可動方向に沿って瞬間的に移動させることができる。これにより、可動体の急速な変位に基づいて、触感提示装置全体に可動体の慣性力（推力）を作用させることができる。そのため、操作パネルに触れた指先に対して、力学的な操作感覚を疑似的に作用させることができ、指先に対してクリック感を与えるかのような疑似的触感を作用させることができる。
ここで、固定子と可動子との間隔が変化する過程で、固定子および可動子それぞれと形状記憶合金ワイヤとの接触状態も変化する。固定子および可動子の熱伝導率を互いに異ならせることで、固定子および可動子それぞれと形状記憶合金ワイヤとの接触状態に応じて形状記憶合金ワイヤの放熱特性を変化させることができる。よって、形状記憶合金ワイヤに良好な放熱特性を与え、伸縮動作の応答性を高めることができる。
したがって、高品質な疑似的触感を作用させることができる触感提示装置を提供できる。

上記の触感提示装置において、前記固定子および前記可動子の前記一方に対して固定的に配置され、前記形状記憶合金ワイヤを支持するワイヤ支持部を備えていてもよい。

この構成の場合、固定子と可動子との間隔が変化する際、形状記憶合金ワイヤは固定子および可動子の一方とともに可動方向に変位する。このため、固定子と可動子との間隔が大きくなる過程で、可動子の慣性によって固定子および可動子の他方に対する形状記憶合金ワイヤの接触圧が小さくなり、固定子と可動子との間隔が最大となるタイミングに前後して固定子および可動子の他方が形状記憶合金ワイヤから離間し得る。一方で、固定子および可動子の一方は形状記憶合金ワイヤに常時接触する。
固定子および可動子の一方は、固定子および可動子の他方よりも熱伝導率が高くなるように形成されているので、固定子と可動子との間隔が最大となるタイミングで形状記憶合金ワイヤを効率よく放熱することができる。また、固定子と可動子との間隔が最小の状態では形状記憶合金ワイヤは固定子および可動子の両方に接触しているので、固定子および可動子の他方の熱伝導率が固定子および可動子の一方の熱伝導率と同じ場合と比較して、形状記憶合金ワイヤの放熱を抑制することができる。
以上により、形状記憶合金ワイヤを通電加熱によって急激に昇温させるとともに、昇温した形状記憶合金ワイヤを効率よく冷却することが可能となる。したがって、形状記憶合金ワイヤを急激に伸縮させて、可動体を瞬間的に移動させることができ、高品質な疑似的触感を作用させることができる。

上記の触感提示装置において、前記固定子および前記可動子の前記一方と前記形状記憶合金ワイヤとの接触距離は、前記固定子および前記可動子の前記他方と前記形状記憶合金ワイヤとの接触距離よりも長くてもよい。

この構成の場合、固定子および可動子の一方と形状記憶合金ワイヤとの接触距離が固定子および可動子の他方と形状記憶合金ワイヤとの接触距離よりも短い構成と比較して、形状記憶合金ワイヤを効率よく放熱することができる。これにより、昇温して収縮した形状記憶合金ワイヤを瞬間的に伸長させることができる。したがって、可動体を瞬間的に移動させることができ、高品質な疑似的触感を作用させることができる。

上記の触感提示装置において、前記固定子および前記可動子の前記他方は、樹脂材料により形成されていてもよい。

この構成によれば、固定子および可動子の他方が金属材料により形成されている構成と比較して、射出成形によって固定子および可動子の他方を容易に形成できる。したがって、触感提示装置を低コストで製造できる。また、固定子および可動子の他方を金属材料により形成した構成と比較して、形状記憶合金ワイヤの摩耗を抑制できる。

上記の触感提示装置において、前記固定子および前記可動子の前記他方は、絶縁性を有する樹脂に熱伝導性を付与するフィラーを含有された樹脂材料により形成されていてもよい。

この構成によれば、固定子および可動子の他方の熱伝導率を調整することができる。すなわち、固定子および可動子の他方がフィラーを含有しない樹脂材料により形成されている構成と比較して、固定子および可動子の他方の熱伝導率を高くすることができる。このため、昇温した形状記憶合金ワイヤを冷却する過程で、形状記憶合金ワイヤが固定子および可動子の他方に接触した際に形状記憶合金ワイヤを効率よく放熱することができる。これにより、昇温して収縮した形状記憶合金ワイヤを瞬間的に伸長させることができる。したがって、可動体を瞬間的に移動させることができ、高品質な疑似的触感を作用させることができる。

上記の触感提示装置において、前記固定子および前記可動子の前記一方は、絶縁性を有する樹脂に熱伝導性を付与するフィラーを含有された樹脂材料により形成されていてもよい。

この構成によれば、固定子および可動子の一方が金属材料により形成されている構成と比較して、射出成形によって固定子および可動子の一方を容易に形成できる。したがって、触感提示装置を低コストで製造できる。また、一般的に樹脂材料は金属材料よりも表面硬度が低いので、固定子および可動子の一方を金属材料により形成した構成と比較して、形状記憶合金ワイヤの摩耗を抑制できる。さらに、固定子および可動子の一方は、樹脂材料により形成されていながらも、フィラーによって所望の熱伝導性を有する。したがって、固定子および可動子の一方を他方よりも熱伝導率が高くなるように形成することが可能となる。

上記の触感提示装置において、前記固定子および前記可動子の前記一方は、金属材料により形成され、前記形状記憶合金ワイヤとの接触面に絶縁膜を有していてもよい。

この構成によれば、固定子および可動子の一方を樹脂材料により形成した構成と比較して、固定子および可動子の一方の強度を向上させることができる。特に、形状記憶合金ワイヤは、固定子と可動子との間隔が変化する際、固定子および可動子の一方とともに可動方向に変位する。このため、固定子および可動子の一方には他方に比べて形状記憶合金ワイヤが近い位置にあり、形状記憶合金ワイヤから強い力がかかる。よって、固定子および可動子の一方を金属材料により形成することで、触感提示装置の信頼性を効果的に向上させることができる。

上記の触感提示装置において、前記操作パネルを通じて情報を表示する表示パネルと、前記操作パネルの操作に応じて前記表示パネルの表示を制御する制御部と、を備えていてもよい。

この構成によれば、表示パネルに表示された情報を視認しながら、操作パネルを指先で操作する際に、クリック感のような疑似的触感を感じながら操作を行える。したがって、例えばスマートフォンやスマートウォッチ等の携帯情報端末等として、好適に利用することができる。

本発明によれば、高品質な疑似的触感を作用させることができる触感提示装置を提供することができる。

第１実施形態に係る携帯情報端末を示す斜視図である。 第１実施形態に係る携帯情報端末を示す分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 第１実施形態に係るアクチュエータを示す斜視図である。 図３のＶ−Ｖ線における断面図である。 第１実施形態に係るアクチュエータの動作を示す図である。 第２実施形態に係る携帯情報端末の内部を示す図であって、図５に相当する断面図である。 第２実施形態に係るアクチュエータを下方から見た斜視図である。 第３実施形態に係るスマートウォッチを示す斜視図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る触感提示装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、触感提示装置としてスマートフォン等の携帯情報端末を例に挙げて説明する。

図１は、第１実施形態に係る携帯情報端末を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る携帯情報端末を示す分解斜視図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
図１から図３に示すように、本実施形態の携帯情報端末１は、指先で操作されるタッチパネル２（操作パネル）を有するケーシング４と、タッチパネル２を覆うとともにケーシング４に対して移動可能とされた接触パネル３（可動体）と、接触パネル３を瞬間的に変位させるアクチュエータ５と、を備えている。

本実施形態では、ケーシング４の平面視でケーシング４の厚さ方向Ｌ１に対して互いに直交する２方向を第１方向Ｌ２および第２方向Ｌ３という。
ケーシング４は、第１方向Ｌ２に沿った長さが第２方向Ｌ３に沿った長さよりも長い平面視矩形状に形成されているとともに、厚みの薄い有底筒状に形成されている。ケーシング４の開口部４ａは、上述した接触パネル３によって塞がれている。なお、厚さ方向Ｌ１のうち、ケーシング４の底壁部１０から接触パネル３に向かう方向を上方といい、その反対を下方という。

ケーシング４は、底壁部１０と、底壁部１０の周囲を囲むとともに底壁部１０から上方に向けて突出した４つの周壁部１１とを有する有底筒状に形成され、上方に開口している。４つの周壁部１１のうち第１方向Ｌ２に向かい合う一対の周壁部１１を前壁部１２および後壁部１３といい、第２方向Ｌ３に向かい合う一対の周壁部１１を側壁部１４という。
なお、ケーシング４は一部品である必要がなく、例えば複数の部品を一体に組み合わせて構成しても構わない。

ケーシング４の内部には、制御基板１５が収容されている。制御基板１５は、携帯情報端末１を動作させるための図示しない各種の電子部品が実装されるとともに、両面に図示しない回路パターンが形成された例えばプリント基板とされている。制御基板１５は、ケーシング４の形状に対応して第１方向Ｌ２に沿った長さが第２方向Ｌ３に沿った長さよりも長い平面視矩形状に形成され、図示しない支持部材によってケーシング４内に安定的に支持されている。

制御基板１５には、携帯情報端末１を総合的に制御するＣＰＵ等の制御部１６が実装されている。さらに制御基板１５には、フラッシュメモリ等の各種記憶部、小型のスピーカ、小型のマイクロフォン、小型のカメラ等が実装されている。なお、これら記憶部、スピーカ、マイクロフォンおよびカメラ等については図示を省略している。

さらに、ケーシング４の内部には、各種の構成品に電力を供給する図示しない電源部が配設されているとともに、図示しない取出し可能なメモリカード等が配設されている。なお、電源部としては、例えば充放電可能な二次電池等とされている。

制御基板１５の上方には、タッチパネル２および接触パネル３が配置されている。接触パネル３は、例えば合成樹脂材（例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等）やガラス材等で形成された薄型の透明パネルであって、タッチパネル２を上方から覆った状態で、ケーシング４の開口部４ａを塞ぐようにケーシング４に対して組み合わされている。

接触パネル３は、ケーシング４における開口部４ａとの間に所定の隙間があくように、開口部４ａの開口サイズよりも僅かに小さい外形サイズとされている。また、接触パネル３は、ケーシング４の長手方向である第１方向Ｌ２に移動可能に支持された状態で、図示しない支持部材によってケーシング４に対して組み合わされている。したがって、接触パネル３の可動方向は、第１方向Ｌ２に一致している。

さらに、接触パネル３の後端部には、下方に向けて突出するとともに、ケーシング４における後壁部１３に対して第１方向Ｌ２に向かい合うように配置されたパネル壁部３ａが形成されている。なお、パネル壁部３ａは、後壁部１３との間に所定の隙間をあけた状態で配置されている。

タッチパネル２は、接触パネル３に対して重なるように、接触パネル３の下方に配置されている。タッチパネル２は、合成樹脂材またはガラス材で形成された薄型の透明パネルであって、例えば抵抗膜方式や静電容量方式、光学方式等の公知の接触検知機能を具備している。これにより、タッチパネル２は、接触パネル３を通じて指先で触れた箇所を検知することが可能とされている。したがって、タッチパネル２の上面は、接触パネル３を通じて操作者の指先等によって操作される操作面、いわゆる触感提示面とされている。

タッチパネル２の下方には、タッチパネル２に対して重なるように表示パネル１７が配置されている。表示パネル１７は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置であって、タッチパネル２および接触パネル３を通じて各種の情報を表示可能としている。これにより、表示パネル１７に表示された各種情報に対応して、接触パネル３を通じてタッチパネル２を指先で触れることで、触れた場所に対応する操作内容に基づいた入力信号（指令信号）を制御部１６に送ることが可能とされている。

上述した制御部１６は、タッチパネル２の操作に伴う入力信号に基づいて、表示パネル１７の表示を制御している。さらに制御部１６は、タッチパネル２の操作に基づいて、後述する形状記憶合金ワイヤ４０に所定の電圧を印加して、形状記憶合金ワイヤ４０への通電を制御している。

アクチュエータ５は、接触パネル３を可動方向である第１方向Ｌ２に瞬間的に変位させ、該変位に基づいてケーシング４に対して慣性力（推力）を作用させる役割を果たしている。

図４は、第１実施形態に係るアクチュエータを下方から見た斜視図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線における断面図である。
図４および図５に示すように、アクチュエータ５は、ケーシング４に取り付けられた固定子２０と、接触パネル３に取り付けられるとともに、固定子２０に対して可動方向である第１方向Ｌ２に向かい合うように配置された可動子３０と、固定子２０と可動子３０との間に配置され、温度に応じて長さが変化する形状記憶合金ワイヤ４０と、を備えている。なお、図４では、図面を見易くするために、固定子２０と可動子３０とを離間させた状態で図示している。また、図５では、図面を見易くするために、タッチパネル２および表示パネル１７の図示を省略している。

固定子２０は、ケーシング４における前壁部１２のうち第２方向Ｌ３の中央部分に固定されている。なお、固定子２０は、ケーシング４に対して固定的に配置されていればよく、必ずしもケーシング４に取り付けられていなくてもよい。固定子２０は、第２方向Ｌ３に沿って延びる基部２１と、基部２１から可動子３０側に向けて突出した複数の突起部２２と、を備えている。複数の突起部２２は、第２方向Ｌ３に一定の間隔をあけて配置されている。複数の突起部２２は、基部２１から所定の突出量で突出している。各突起部２２の先端部は、平面視で丸みを帯びた形状、例えば円弧状に形成されている。なお、図示の例では固定子２０は３つの突起部２２を有しているが、突起部２２の数はこの場合に限定されるものではない。

可動子３０は、固定子２０に対して第１方向Ｌ２に相対移動可能に配置されている。可動子３０は、接触パネル３のうちケーシング４の前壁部１２に対して向かい合う前縁部側の下面３ｂに固定されている。可動子３０は、接触パネル３における第２方向Ｌ３の中央部分に配置されているとともに、固定子２０と同等の高さに配置されている。これにより、先に述べたように、固定子２０と可動子３０とは可動方向である第１方向Ｌ２に向かい合うように対向配置されている。

可動子３０は、第２方向Ｌ３に沿って延びる基部３１と、基部３１から固定子２０側に向けて突出した複数の突起部３２と、を備えている。複数の突起部３２は、第２方向Ｌ３に一定の間隔をあけて配置されている。複数の突起部３２は、基部３１から固定子２０側に向けて所定の突出量で突出している。各突起部３２の先端部は、固定子２０側と同様に平面視で丸みを帯びた形状、例えば円弧状に形成されている。なお、図示の例では、可動子３０は４つの突起部３２を有しているが、突起部３２の数はこの場合に限定されるものではない。

固定子２０側の各突起部２２間の間隔と、可動子３０側の各突起部３２間の間隔とは、同じ間隔（ピッチ）とされている。さらに、固定子２０側の各突起部２２の突出量と、可動子３０側の各突起部３２の突出量とは、同等とされている。そして、可動子３０側の各突起部３２の間に、固定子２０側の各突起部２２がそれぞれ入り込むように、固定子２０および可動子３０は対向配置されている。これにより、可動子３０側の各突起部３２と固定子２０側の各突起部２２とは、櫛歯状に配列された状態とされている。

形状記憶合金ワイヤ４０は、例えばニッケル−チタン合金製のワイヤとされている。形状記憶合金ワイヤ４０は、固定子２０の各突起部２２の先端、および可動子３０の各突起部３２の先端に交互に接触しながら、固定子２０および可動子３０の間に波状に挟み込まれている。本実施形態では、可動子３０の突起部３２が固定子２０の突起部２２よりも多く設けられているので、可動子３０と形状記憶合金ワイヤ４０との接触距離は、固定子２０と形状記憶合金ワイヤ４０との接触距離よりも長い。なお、形状記憶合金ワイヤ４０の材料は、ニッケル−チタン合金に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。

形状記憶合金ワイヤ４０の両端部は、接触パネル３の下面３ｂに設けられた接続端子４１（ワイヤ支持部）に支持されて電気的に接続されている。接続端子４１は、可動子３０に対して固定的に配置されている。接続端子４１は、図示しない配線部を通じて制御基板１５における図示しない回路パターンに導通している。これにより、形状記憶合金ワイヤ４０は、接続端子４１を介して制御基板１５に電気的に接続されており、所定の電圧が印加されることで通電可能とされている。

図６は、第１実施形態に係るアクチュエータの動作を示す図である。
図６に示すように、形状記憶合金ワイヤ４０は、通電によって加熱されることで瞬間的に収縮する。これにより、形状記憶合金ワイヤ４０は緩んだ状態から張った状態に移行するので、可動子３０を固定子２０から離間させるように可動方向である第１方向Ｌ２に沿って移動させることが可能となる。このように、形状記憶合金ワイヤ４０は、通電加熱に伴う伸縮によって、可動子３０と固定子２０との間隔を変化させることが可能とされている。

なお、上述した固定子２０および可動子３０は、形状記憶合金ワイヤ４０に対して接触するように配置されて、形状記憶合金ワイヤ４０を放熱させる放熱体（熱伝導体）としても機能する。可動子３０は、固定子２０よりも熱伝導率が高い材料により形成されている。具体的には、固定子２０は樹脂材料により形成され、可動子３０は金属材料により形成されている。固定子２０は、絶縁性を有する樹脂を母材として、母材に熱伝導性を付与する粒子状または繊維状のフィラーが含有された樹脂材料により形成される。母材は、射出成形可能な熱可塑性樹脂である。例えば、母材として、ポリフェニレンスルファイドやポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール等を適用可能である。フィラーは、絶縁性を有する。例えば、フィラーとして、アルミナや六方晶窒化ホウ素、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等を適用可能である。なお、固定子２０を形成する樹脂材料は、上記のフィラーを含んでいなくてもよい。可動子３０は、アルミニウムや鉄等により形成され、形状記憶合金ワイヤ４０との接触面に絶縁膜を有する。可動子３０をアルミニウムにより形成した場合には、アルマイト処理により表面に酸化アルミニウム膜を形成する。可動子３０を鉄により形成した場合には、リン酸塩皮膜処理により表面に結晶性のリン酸塩皮膜を形成する。なお、本実施形態では、固定子２０および可動子３０それぞれの全体が上述した材料により形成されているが、少なくとも形状記憶合金ワイヤ４０に接触する部分（例えば突起部２２，３２）が上記材料により形成されていればよい。

上述のように構成されたアクチュエータ５は、図３および図４に示すように、少なくとも可動子３０および形状記憶合金ワイヤ４０が接触パネル３および制御基板１５に対して、厚さ方向Ｌ１に重なるように配置されている。

図２および図３に示すように、携帯情報端末１は、コイルばね４５（弾性部材）をさらに備える。コイルばね４５は、ケーシング４と接触パネル３との間に配置されている。コイルばね４５は、可動子３０を固定子２０側に向けて接近させるように、接触パネル３を可動方向である第１方向Ｌ２に沿って付勢する。

コイルばね４５は、ケーシング４における後壁部１３と、接触パネル３におけるパネル壁部３ａとの間に圧縮状態で配置されている。コイルばね４５の一端部は後壁部１３に接続され、コイルばね４５の他端部は接触パネル３のパネル壁部３ａに接続されている。これにより、コイルばね４５は、弾性復元力（付勢力）を利用して接触パネル３の全体を固定子２０側に向けて付勢している。なお、コイルばね４５の数は１つに限定されるものではなく、例えば第２方向Ｌ３に間隔をあけて複数配置しても構わない。

上述のように接触パネル３が固定子２０側に向けて付勢されているので、図５に示すように、形状記憶合金ワイヤ４０は可動子３０と固定子２０との間に挟み込まれた状態とされている。また、形状記憶合金ワイヤ４０によって、コイルばね４５によって付勢された接触パネル３は、それ以上固定子２０側に変位することが抑制され、図５に示すように位置決めされた状態とされている。

上述のように構成された携帯情報端末１を使用する場合の作用について説明する。
この場合には、図１に示すように、表示パネル１７に表示された情報を視認しながら、接触パネル３を通じてタッチパネル２を指先で操作することで、触れた場所に対応する操作を行うことができる。これにより、携帯情報端末１が有する各種機能を適宜利用することができる。

特に、接触パネル３を通じてタッチパネル２を操作することで、形状記憶合金ワイヤ４０による固定子２０と可動子３０との間隔の変化を利用してケーシング４に対して接触パネル３を可動方向である第１方向Ｌ２に沿って瞬間的に移動させることができる。これにより、接触パネル３の急速な変位に基づいて、携帯情報端末１全体に接触パネル３の慣性力を作用させることができる。そのため、接触パネル３に触れた指先に対して、力学的な操作感覚を疑似的に作用させることができ、指先に対してクリック感を与えるかのような疑似的触感を作用することができる。

より詳細に説明する。
接触パネル３を通じてタッチパネル２が指先で操作されると、制御部１６は接続端子４１を通じて形状記憶合金ワイヤ４０に対して通電を行う。これにより、形状記憶合金ワイヤ４０を加熱して、瞬間的に収縮させることができる。そのため、図６に示すように、固定子２０の各突起部２２と可動子３０の各突起部３２との間に挟み込まれた形状記憶合金ワイヤ４０を、緩んだ状態から張った状態にすることができ、コイルばね４５の弾性復元力に抗して可動子３０を固定子２０から離間させることができる。

これにより、コイルばね４５を弾性変形させながら、可動子３０が設けられている接触パネル３をケーシング４に対して可動方向である第１方向Ｌ２に沿って瞬間的に移動させることが可能である。そのため、携帯情報端末１全体に接触パネル３の慣性力を作用させることができ、接触パネル３に触れた指先に対してクリック感を与えるかのような疑似的触感を作用させることができる。

さらに、通電加熱によって生じた熱が形状記憶合金ワイヤ４０から放熱されることで、形状記憶合金ワイヤ４０を例えば瞬間的に伸長させることができ、張った状態から緩んだ状態に移行させることができる。
このとき接触パネル３は、コイルばね４５による弾性復元力によって、可動子３０が固定子２０側に向けて接近するように付勢されている。そのため、形状記憶合金ワイヤ４０の伸長に伴って、コイルばね４５による付勢力を利用して可動子３０を固定子２０側に向けて確実に接近させることができる。そのため、可動子３０が設けられている接触パネル３をケーシング４に対して可動方向である第１方向Ｌ２に沿って瞬間的に逆方向に移動させることができ、図５に示す状態に復帰させることができる。この復帰の際、先ほどと同様に接触パネル３に触れた指先に対してクリック感を与えるかのような疑似的触感を作用させることができる。

したがって、形状記憶合金ワイヤ４０の伸縮を利用して接触パネル３を可動方向に振動させることが可能となる。特に、パルス様の振動を発生させることが可能であり、例えば機械スイッチに近い触感を作用させることや、振動モータ等とは違った触感を作用させることが可能である。さらに、形状記憶合金は一般的に伸縮の再現性や応答性に優れている特性を有しているので、接触パネル３に対して指先を触れた瞬間にクリック感を与えるかのような疑似的触感を安定的に作用させることが可能である。
特に、本実施形態では指先で直接触れている接触パネル３自身を瞬間的に変位させるので、より効果的に疑似的触感を指先に対して作用させ易い。

さらに、操作者の操作とは別に必要に応じて接触パネル３を変位させることで、例えばケーシング４を振動させることも可能である。これにより、例えば電話やメールの着信等を操作者に報知することが可能となり、そのための専用の振動源（例えば振動モータ等）を設ける必要がない。したがって、構成の簡略化および低コスト化に繋げることもできる。

さらに、本実施形態では、可動子３０は、固定子２０よりも熱伝導率が高い材料により形成されている。ここで、固定子２０と可動子３０との間隔が変化する過程で、固定子２０および可動子３０それぞれと形状記憶合金ワイヤ４０との接触状態も変化する。固定子２０および可動子３０の熱伝導率を互いに異ならせることで、固定子２０および可動子３０それぞれと形状記憶合金ワイヤ４０との接触状態に応じて形状記憶合金ワイヤ４０の放熱特性を変化させることができる。よって、形状記憶合金ワイヤ４０に良好な放熱特性を与え、伸縮動作の応答性を高めることができる。
したがって、高品質な疑似的触感を作用させることができる携帯情報端末１を提供できる。

さらに、携帯情報端末１は、可動子３０に対して固定的に配置され、形状記憶合金ワイヤ４０を支持する接続端子４１を備える。この構成の場合、固定子２０と可動子３０との間隔が変化する際、形状記憶合金ワイヤ４０は固定子２０および可動子３０の一方とともに第１方向Ｌ２に変位する。このため、固定子２０と可動子３０との間隔が大きくなる過程で、可動子３０の慣性によって固定子２０に対する形状記憶合金ワイヤ４０の接触圧が小さくなり、固定子２０と可動子３０との間隔が最大となるタイミングに前後して固定子２０が形状記憶合金ワイヤ４０から離間し得る。一方で、可動子３０は形状記憶合金ワイヤ４０に常時接触する。
可動子３０は、固定子２０よりも熱伝導率が高くなるように形成されているので、固定子２０と可動子３０との間隔が最大となるタイミングで形状記憶合金ワイヤ４０を効率よく放熱することができる。また、固定子２０と可動子３０との間隔が最小の状態では形状記憶合金ワイヤ４０は固定子２０および可動子３０の両方に接触しているので、固定子の熱伝導率が可動子３０の熱伝導率と同じ場合と比較して、形状記憶合金ワイヤ４０の放熱を抑制することができる。
以上により、形状記憶合金ワイヤ４０を通電加熱によって急激に昇温させるとともに、昇温した形状記憶合金ワイヤ４０を効率よく冷却することが可能となる。したがって、形状記憶合金ワイヤ４０を急激に伸縮させて、接触パネル３を瞬間的に移動させることができ、高品質な疑似的触感を作用させることができる。

また、可動子３０と形状記憶合金ワイヤ４０との接触距離は、固定子２０と形状記憶合金ワイヤ４０との接触距離よりも長い。この構成の場合、可動子と形状記憶合金ワイヤとの接触距離が固定子と形状記憶合金ワイヤとの接触距離よりも短い構成と比較して、形状記憶合金ワイヤ４０を効率よく放熱することができる。これにより、昇温して収縮した形状記憶合金ワイヤ４０を瞬間的に伸長させることができる。したがって、接触パネル３を瞬間的に移動させることができ、高品質な疑似的触感を作用させることができる。

固定子２０は、樹脂材料により形成されている。この構成によれば、固定子が金属材料により形成されている構成と比較して、射出成形によって固定子２０を容易に形成できる。したがって、携帯情報端末１を低コストで製造できる。
また、固定子２０を金属材料により形成した構成と比較して、形状記憶合金ワイヤ４０の摩耗を抑制できる。

さらに、固定子２０は、絶縁性を有する樹脂に熱伝導性を付与するフィラーを含有された樹脂材料により形成されている。この構成によれば、固定子２０の熱伝導率を調整することができる。すなわち、固定子がフィラーを含有しない樹脂材料により形成されている構成と比較して、固定子２０の熱伝導率を高くすることができる。このため、昇温した形状記憶合金ワイヤ４０を冷却する過程で、形状記憶合金ワイヤ４０が固定子２０に接触した際に形状記憶合金ワイヤ４０を効率よく放熱することができる。これにより、昇温して収縮した形状記憶合金ワイヤ４０を瞬間的に伸長させることができる。したがって、接触パネル３を瞬間的に移動させることができ、高品質な疑似的触感を作用させることができる。

可動子３０は、金属材料により形成され、形状記憶合金ワイヤ４０との接触面に絶縁膜を有する。この構成によれば、可動子３０を樹脂材料により形成した構成と比較して、可動子３０の強度を向上させることができる。特に、形状記憶合金ワイヤ４０は、固定子２０と可動子３０との間隔が変化する際、可動子３０とともに第１方向Ｌ２に変位する。このため、可動子３０には固定子２０に比べて形状記憶合金ワイヤ４０が近い位置にあり、形状記憶合金ワイヤ４０から強い力がかかる。よって、可動子３０を金属材料により形成することで、携帯情報端末１の信頼性を効果的に向上させることができる。

（第１実施形態の変形例）
なお、固定子２０および可動子３０を形成する材料は上記実施形態に限定されず、可動子３０が固定子２０よりも熱伝導率が大きい材料により形成されていればよい。例えば、固定子２０および可動子３０の両方が樹脂材料により形成されていてもよい。この場合、少なくとも可動子３０は、第１実施形態の固定子２０と同様に、絶縁性を有する樹脂を母材として、母材に熱伝導性を付与する粒子状または繊維状のフィラーが含有された樹脂材料により形成される。例えば、可動子３０のフィラーの含有率を固定子２０のフィラーの含有率よりも高くすることで、可動子３０の熱伝導率を固定子２０の熱伝導率よりも高くすることができる。なお、本変形例においても、固定子２０はフィラーを含んでいなくてもよい。

このように、絶縁性を有する樹脂に熱伝導性を付与するフィラーを含有された樹脂材料により可動子３０を形成することで、可動子が金属材料により形成されている構成と比較して、射出成形によって可動子３０を容易に形成できる。したがって、携帯情報端末１を低コストで製造できる。
また、一般的に樹脂材料は金属材料よりも表面硬度が低いので、可動子を金属材料により形成した構成と比較して、形状記憶合金ワイヤ４０の摩耗を抑制できる。
さらに、可動子３０は、樹脂材料により形成されていながら、フィラーによって所望の熱伝導性を有する。したがって、可動子３０を固定子２０よりも熱伝導率が高くなるように形成することが可能となる。

また、固定子２０および可動子３０が金属材料により形成されていてもよい。例えば、固定子２０を鉄により形成し、可動子３０をアルミニウムにより形成することで、可動子３０の熱伝導率を固定子２０の熱伝導率よりも高くすることができる。この場合、固定子２０の表面にはリン酸塩皮膜処理により結晶性のリン酸塩皮膜を形成し、可動子３０の表面には、アルマイト処理により酸化アルミニウム膜を形成する。これにより、固定子２０および可動子３０それぞれの絶縁性を確保できる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る触感提示装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。

第１実施形態では、基部２１から可動子３０側に向けて突出した突起部２２を有するように固定子２０が形成され、基部３１から固定子２０側に向けて突出した突起部３２を有するように可動子３０が形成されていたが、本実施形態では固定子が複数の固定ピンを有し、可動子が複数の可動ピンを有している。

図７は、第２実施形態に係る携帯情報端末の内部を示す図であって、図５に相当する断面図である。図８は、第２実施形態に係るアクチュエータを下方から見た斜視図である。
図７および図８に示すように、本実施形態の携帯情報端末７０（触感提示装置）は、複数の固定ピン８１を有する固定子８０と、複数の可動ピン９１を有する可動子９０と、を有するアクチュエータ７１を備えている。なお、図８では、図面を見易くするために、固定子８０と可動子９０とを離間させた状態で図示している。

固定子８０は、可動方向である第１方向Ｌ２に平行に配置された固定プレート８２と、厚さ方向Ｌ１に突出するように固定プレート８２に取り付けられた複数の固定ピン８１と、を備えている。固定プレート８２は、第１方向Ｌ２に沿った長さよりも第２方向Ｌ３に沿った長さの方が長い平面視長方形状に形成された板状プレートである。固定プレート８２は、ケーシング４における前壁部１２のうち第２方向Ｌ３の中央部分に固定されている。固定プレート８２は、接触パネル３よりも下方に位置するように固定されている。

固定ピン８１は、円柱状に形成され、固定プレート８２から上方に向けて突出するように固定プレート８２に対して取り付けられている。具体的には、固定ピン８１は圧入によって固定プレート８２に固定されている。ただし、固定プレート８２に対する固定ピン８１の取付け方法は、この場合に限定されるものではなく、例えば接着等によって固定しても構わない。また、固定ピン８１および固定プレート８２は、一体的に形成されていてもよい。

固定ピン８１の先端部（上端部）は、丸みを帯びた半球状に形成されている。ただし、この場合に限定されるものではなく、固定ピン８１の先端部を平坦状に形成しても構わない。なお、固定ピン８１は、上端部が後述する可動プレート９２に対して近接する長さ、または上端部と可動プレート９２との間に僅かな隙間が確保される長さで形成されている。

上述した固定ピン８１は、可動方向である第１方向Ｌ２および厚さ方向Ｌ１に直交する直交方向である第２方向Ｌ３に一定の間隔をあけて配置されている。図示の例では、固定プレート８２に対して３つの固定ピン８１が取り付けられている。ただし、固定ピン８１の数は、この場合に限定されるものではない。

可動子９０は、可動方向である第１方向Ｌ２に平行に配置された可動プレート９２と、厚さ方向Ｌ１に突出するように可動プレート９２に取り付けられた複数の可動ピン９１と、を備えている。可動プレート９２は、第１方向Ｌ２に沿った長さよりも第２方向Ｌ３に沿った長さの方が長い平面視長方形状に形成された板状プレートである。可動プレート９２は、接触パネル３のうちケーシング４の前壁部１２に対して向かい合う前縁部側の下面３ｂに固定されている。可動プレート９２は、接触パネル３のうち第２方向Ｌ３の中央部分に固定されている。したがって、可動プレート９２は、固定プレート８２よりも上方に配置され、かつ制御基板１５に対して第１方向Ｌ２に並ぶように配置されている。また、可動プレート９２は、少なくとも一部分が固定プレート８２に対して厚さ方向Ｌ１に向かい合うように配置されている。

可動ピン９１は、円柱状に形成され、可動プレート９２から下方に向けて突出するように可動プレート９２に対して取り付けられている。具体的には、可動ピン９１は圧入によって可動プレート９２に固定されている。ただし、可動プレート９２に対する可動ピン９１の取付け方法は、この場合に限定されるものではなく、例えば接着等によって固定しても構わない。

可動ピン９１の下端部（先端部）は、丸みを帯びた半球状に形成されている。ただし、この場合に限定されるものではなく、可動ピン９１の先端部を平坦状に形成しても構わない。なお、可動ピン９１は、下端部が固定プレート８２に対して近接する長さ、または下端部と固定プレート８２との間に僅かな隙間が確保される長さで形成されている。

上述した可動ピン９１は、可動方向である第１方向Ｌ２および厚さ方向Ｌ１に直交する直交方向である第２方向Ｌ３に一定の間隔をあけて配置されている。図示の例では、可動プレート９２に対して４つの可動ピン９１が取り付けられている。ただし、可動ピン９１の数は、この場合に限定されるものではない。

上述した複数の固定ピン８１間の間隔と、複数の可動ピン９１間の間隔とは、同じ間隔（ピッチ）とされている。さらに、固定ピン８１の長さと可動ピン９１の長さとは同等とされている。これにより、固定ピン８１および可動ピン９１は、第２方向Ｌ３に沿って一定の間隔をあけて交互に配列されている。

形状記憶合金ワイヤ４０は、固定ピン８１および可動ピン９１に対して交互に接触しながら、固定ピン８１および可動ピン９１の間に波状に挟み込まれている。本実施形態では、可動ピン９１が固定ピン８１よりも多く設けられているので、可動子３０と形状記憶合金ワイヤ４０との接触距離は、固定子２０と形状記憶合金ワイヤ４０との接触距離よりも長い。

形状記憶合金ワイヤ４０の両端部は、可動プレート９２に取り付けられた接続端子４１に支持されて電気的に接続されている。接続端子４１は、図示しない配線部を介して制御基板１５における図示しない回路パターンに導通している。

なお、上述した固定子８０および可動子９０は、形状記憶合金ワイヤ４０に対して接触するように配置されて、形状記憶合金ワイヤ４０を放熱させる放熱体（熱伝導体）としても機能する。可動子９０のうち少なくとも可動ピン９１は、固定子８０のうち少なくとも固定ピン８１よりも熱伝導率が大きい材料により形成されている。具体的には、固定ピン８１は第１実施形態の固定子２０と同様の材質を有し、可動ピン９１は第１実施形態の可動子３０と同様の材質を有する。

上述のように構成された携帯情報端末７０の場合であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
すなわち、形状記憶合金ワイヤ４０が固定ピン８１と可動ピン９１との間に波状に挟み込まれているので、形状記憶合金ワイヤ４０が伸縮することで、固定ピン８１と可動ピン９１との間隔を第１方向Ｌ２に変化させることができる。これにより、形状記憶合金ワイヤ４０の伸縮を利用して、可動子９０が取り付けられている制御基板１５を第１方向Ｌ２に瞬間的に変位させることができる。したがって、タッチパネル２に触れた指先に対してクリック感を与えるような触感を作用させることができる。

このように、固定ピン８１および可動ピン９１を利用するアクチュエータ７１の場合であっても、固定ピン８１および可動ピン９１を上述した材料により形成することで、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば上記各実施形態では、触感提示装置をスマートフォン等の携帯情報端末に適用した場合に例に挙げて説明したが、例えば図９に示すように、スマートウォッチ１００に適用しても構わない。さらに、携帯情報端末に限定されるものではなく、例えば車載用カーナビゲーションシステム等でも良く、タッチ時に指先に対して物理的な操作触感を疑似的に作用させる各種の電子機器等に適用しても構わない。

また、上記実施形態では、形状記憶合金ワイヤ４０の接続端子が可動子３０，９０に対して固定的に配置されているが、これに限定されない。すなわち、形状記憶合金ワイヤの接続端子は固定子に対して固定的に配置されていてもよい。この場合には、固定子を可動子よりも熱伝導率が高い材料により形成することで、上述した作用効果を奏することができる。

また、上記実施形態では、可動子３０，９０と形状記憶合金ワイヤ４０との接触距離が固定子２０，８０と形状記憶合金ワイヤ４０との接触距離よりも長くなっているが、これに限定されない。すなわち、固定子と形状記憶合金ワイヤとの接触距離が可動子と形状記憶合金ワイヤとの接触距離よりも長くなっていてもよい。この場合には、固定子を可動子よりも熱伝導率が高い材料により形成することで、上述した作用効果を奏することができる。

また、上記実施形態では、可動子３０，９０が接触パネル３に固定されているが、これに限定されない。可動子は、タッチパネル２よりも内側に配置された部材に固定されていてもよい。例えば可動子を制御基板１５に固定した場合であっても、制御基板１５をケーシング４に対して可動方向である第１方向Ｌ２に沿って瞬間的に移動させることが可能である。このため、携帯情報端末全体に制御基板１５の慣性力（推力）を作用させることができ、タッチパネル２に触れた指先に対してクリック感を与えるかのような触感を作用させることができる。また、アクチュエータは、可動子に固定された重錘をケーシングに対して変位させるように構成されていてもよい。この場合であっても、携帯情報端末全体に重錘の慣性力（推力）を作用させることができ、タッチパネル２に触れた指先に対してクリック感を与えるかのような触感を作用させることができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各実施形態および各変形例を適宜組み合わせてもよい。

１，７０…携帯情報端末（触感提示装置） ２…タッチパネル（操作パネル） ３…接触パネル（可動体） ４…ケーシング １６…制御部 １７…表示パネル ２０，８０…固定子 ３０，９０…可動子 ４０…形状記憶合金ワイヤ ４１…接続端子（ワイヤ支持部） ４５…コイルばね（弾性部材） １００…スマートウォッチ（触感提示装置）

Claims (8)

1. 指先で操作される操作パネルを有するケーシングと、
   前記ケーシングに対して可動方向に沿って移動可能とされた可動体と、
   前記ケーシングに対して固定的に配置された固定子と、
   前記可動体に取り付けられるとともに、前記固定子に対して前記可動方向に相対移動可能に配置された可動子と、
   前記固定子と前記可動子との間に配置され、温度に応じて長さが変化する形状記憶合金ワイヤと、
   前記可動子を前記固定子側に向けて、前記可動方向に沿って付勢する弾性部材と、
   を備え、
   前記形状記憶合金ワイヤは、前記固定子および前記可動子に交互に接触しながら、前記固定子および前記可動子の間に波状に挟み込まれ、通電加熱に伴う伸縮によって前記固定子と前記可動子との間隔を変化させ、
   前記固定子および前記可動子の一方は、前記固定子および前記可動子の他方よりも熱伝導率が高い材料により形成されている、
   触感提示装置。
2. 前記固定子および前記可動子の前記一方に対して固定的に配置され、前記形状記憶合金ワイヤを支持するワイヤ支持部を備える、
   請求項１に記載の触感提示装置。
3. 前記固定子および前記可動子の前記一方と前記形状記憶合金ワイヤとの接触距離は、前記固定子および前記可動子の前記他方と前記形状記憶合金ワイヤとの接触距離よりも長い、
   請求項１または請求項２に記載の触感提示装置。
4. 前記固定子および前記可動子の前記他方は、樹脂材料により形成されている、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の触感提示装置。
5. 前記固定子および前記可動子の前記他方は、絶縁性を有する樹脂に熱伝導性を付与するフィラーを含有された樹脂材料により形成されている、
   請求項４に記載の触感提示装置。
6. 前記固定子および前記可動子の前記一方は、絶縁性を有する樹脂に熱伝導性を付与するフィラーを含有された樹脂材料により形成されている、
   請求項４または請求項５に記載の触感提示装置。
7. 前記固定子および前記可動子の前記一方は、金属材料により形成され、前記形状記憶合金ワイヤとの接触面に絶縁膜を有する、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の触感提示装置。
8. 前記操作パネルを通じて情報を表示する表示パネルと、
   前記操作パネルの操作に応じて前記表示パネルの表示を制御する制御部と、
   を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の触感提示装置。

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