JP2021146238A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作ユニットに対して、種々の周波数帯域において、振動エネルギーを効果的に与えることができる操作装置を提供する。【解決手段】操作面を有する操作ユニット２と、操作ユニット２を支持する支持部材４と、が設けられている。操作面と交差する方向に延びる振動板部を有して操作ユニット２に設けられた加振体６と、加振体６に対して、振動板部の板厚方向に向く振動力を与える駆動部材３と、駆動部材３から加振体６に与えられる駆動信号を制御する駆動制御部とが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は操作ユニットに振動力を与える駆動部材を搭載した操作装置に関する。

近年、入力操作を行う操作装置では、操作者が操作したとき、操作者の指先に触感をフィードバックすることと、操作者に音響をフィードバックすることとが要求されている。

以下の特許文献１に記載された入出力装置は、可動支持手段を介して筐体上にタッチパネルが変位可能に支持されており、筐体に固定された固定壁と、タッチパネルの側端面との間にアクチュエータが設けられている。アクチュエータは、積層バイモルフ型圧電アクチュエータであり、アクチュエータを駆動させると、タッチパネルがその面方向に沿って振動させられ、その反作用で筐体も振動させられる。このタッチパネルの運動によってパネル面に接触している操作者の指先に触感が与えられる。また、音響信号をアクチュエータ駆動信号に重畳させたときは、音響信号によるタッチパネルの振動はわずかであり、筐体が振動させられて音響が発せられるものとなっている。

特許第４６０４９０２号公報

特許文献１に記載された発明では、アクチュエータが固定壁とタッチパネルの側端面との間の小さな隙間内に挟まれて、アクチュエータの振動がタッチパネルの側端面に与えられる。そのため、アクチュエータで駆動しようとする負荷が大きくなり、タッチパネルに面方向に大きな振幅を作用させるには、大きな電力が必要になる。また、アクチュエータから筐体へも大きな振動エネルギーを与えることが困難である。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、操作ユニットに対して、種々の周波数帯域において、振動エネルギーを効果的に与えることができる操作装置を提供することを目的としている。

本発明は、操作面を有する操作ユニットと、前記操作ユニットを支持する支持部材と、が設けられた操作装置において、
前記操作面と交差する方向に延びる振動板部を有して前記操作ユニットに固定された加振体と、
前記加振体に対して、振動板部の板厚方向に向く振動力を与える駆動部材と、
前記駆動部材から前記加振体に与えられる駆動信号を制御する駆動制御部と、
が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の操作装置は、前記駆動制御部において、前記操作面をその面方向に移動させて操作者に応答力を感じさせる周波数の前記駆動信号と、前記振動板部を振動させて音圧を発生させる周波数の前記駆動信号と、が選択されて前記駆動部材に与えられることが好ましい。

本発明の操作装置は、前記加振体に前記振動板部が複数枚設けられており、
前記振動板部は、基端が前記操作ユニットに固定された基端固定振動板部と、前記基端固定振動板部の自由端と端部連結部を介して連結されてその自由端が前記基端固定振動板部の基端側に位置する偶数番振動板部と、に分類され、
前記駆動部材から前記基端固定振動板部に前記振動力が伝達されることが好ましい。

本発明の操作装置は、前記偶数番振動板部の自由端と端部連結部を介して連結されてその自由端が前記基端固定振動板部の自由端側に位置する奇数番振動板部が設けられていることが好ましい。

本発明の操作装置は、前記偶数番振動板部が複数枚設けられていることが好ましく、また、前記奇数番振動板部が複数枚設けられていることが好ましい。

本発明の操作装置は、前記基端固定振動板部と前記偶数番振動板部とを有する第１振動板部群と、
前記基端固定振動板部と前記偶数番振動板部とを有する第２振動板部群とを有し、
前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定部振動板部とが、振動板部の板厚方向に間隔を空けて配置され、
前記第１振動板部群の前記偶数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記偶数番振動板部とが、前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定部振動板部との間に位置し、
前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結され、
前記第１振動板部群の前記偶数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記偶数番端振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結されているものとして構成できる。

さらに本発明の操作装置は、前記基端固定振動板部と前記偶数番振動板部および前記奇数番振動板部を有する第１振動板部群と、
前記基端固定振動板部と前記偶数番振動板部および前記奇数番振動板部を有する第２振動板部群とを有し、
前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定部振動板部とが、振動板部の板厚方向に間隔を空けて配置され、
前記第１振動板部群の前記偶数番振動板部および前記奇数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記偶数番振動板部および前記奇数番振動板部とが、前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定部振動板部との間に位置し、
前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結され、
前記第１振動板部群の前記偶数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記偶数番振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結され、
前記第１振動板部群の前記奇数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記奇数番端振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結されているものとして構成できる。

本発明の操作装置は、前記端部連結部に間隔を空けて複数の開口部が形成されていることが好ましい。

本発明の操作装置は、操作面と交差する方向に延びる振動板部を有した加振体が、操作ユニットに固定されて設けられ、または操作ユニットの一部と一体に形成されて設けられている。駆動部材から加振体に対して、振動板部に交差する向きの振動が与えられると、振動板部が曲げ方向に振動し、その反力が操作ユニットに作用する。このとき、操作ユニットに大きな振動を作用させることが可能であり、操作ユニットの操作面に接触している操作者の指に大きな触感を与えることができる。また、例えば駆動部材から振動板部に音響信号に基づく振動が与えられると、種々の周波数に対して振動板部が反応して振動できるようになり、この振動板部の振動によって、または振動板部から操作ユニットに伝達される振動によって、比較的大きな音量の音響を発生させることも可能である。

本発明の第１実施形態の操作装置を、操作装置の前方から見た斜視図。 本発明の第１実施形態の操作装置を、操作装置の後方から見た斜視図。 第１実施形態の操作装置を２つに分解して、操作装置の後方から見た分解斜視図。 本発明の第１実施形態の加振体を拡大して見た斜視図 図３に示す第１実施形態の操作装置を、Ａ−Ａ線で切断した断面図。 第１実施形態の制御系を示すブロック図。 第２実施形態の操作装置を２つに分解して、操作装置の後方から見た分解斜視図。 本発明の第２実施形態の加振体を拡大して見た斜視図。 図６に示す第２実施形態の加振体を、図７に示すＢ−Ｂ線で切断した断面図。 第３実施形態の操作装置を２つに分解して、操作装置の後方から見た分解斜視図。 本発明の第３実施形態の加振体を拡大して見た斜視図。 図１０に示す第３実施形態の加振体をＣ−Ｃ線で切断した断面図。 第４実施形態の操作装置を２つに分解して、操作装置の後方から見た分解斜視図。 第１実施形態と第４実施形態を比較した周波数（Ｈｚ）と音圧（ｄＢ）の関係のグラフ 第１実施形態と第４実施形態を比較した周波数範囲（Ｈｚ）と振動モード発生個数（個）の関係のグラフ

図１および図２に、本発明の第１実施形態に係る操作装置１の全体構造が示されている。第１実施形態の操作装置１は車載用表示装置として使用される。操作装置１は、Ｚ１−Ｚ２方向が前後方向である。Ｚ１方向が前方で、Ｚ２方向が後方である。車載用表示装置として使用される場合には、Ｚ１方向が車室内に向けられ、Ｚ２方向が車両の進行方向に向けられる。Ｘ１−Ｘ２方向が左右方向であり、Ｘ１方向が左方向でＸ２方向が右方向である。Ｙ１−Ｙ２方向が上下方向であり、Ｙ１方向が上方向でＹ２方向が下方向である。

図３に示すように、操作装置１は、操作ユニット２、駆動部材３、支持部材４、弾性支持部５および加振体６を備えている。

図１に示すように、操作ユニット２は、表示装置２１および外装ケース２２を有している。外装ケース２２は軽金属材料もしくは樹脂材料で形成されている。図３に示すように、外装ケース２２は、支持体２２ａと外縁体２２ｂとリブ体２２ｃとを有している。外縁体２２ｂは、支持体２２ａの外周部から前方（Ｚ１方向）に突出して形成される。図１に示すように、表示装置２１は、外縁体２２ｂの内側であって、支持体２２ａの前方（Ｚ１方向）に向く前面に固定されている。表示装置２１は、カラー液晶表示パネルであり、表示装置２１の前方（Ｚ１方向）に向く前面が操作面２１ａとなっている。図３に示すように、リブ体２２ｃは、支持体２２ａの後方（Ｚ２方向）に向く後面から後方（Ｚ２方向）に突出して形成される。

図５に示すように、操作面２１ａの後方（Ｚ２方向）に向く後面に、接触センサ２１ｃが設けられている。接触センサ２１ｃは透明基板に複数の透明電極が設けられて構成された静電容量式センサである。接触センサ２１ｃに操作者の指が触れると、電極で検知される静電容量が変化し、このときの静電容量の分布の変化により、指が触れた座標位置が検知される。または、接触センサ２１ｃとして、全面に透明電極が形成された透明基板に、同じく全面に透明電極が形成された透明フィルムが重ねられた抵抗式センサを使用することができる。この抵抗式センサは、操作面２１ａの前方（Ｚ１方向）に向く前面に設置される。抵抗式センサは、透明フィルムのいずれかの箇所が押されると、透明フィルムに形成された透明電極と、透明基板に形成された透明電極とが短絡し、透明電極の縁部に設けられた電極部から短絡部までの抵抗値の変化が検知されて、指が触れた座標位置が判定される。

図５に示すように、外装ケース２２の内部であって、カラー液晶表示パネルの後方（Ｚ２方向）にはバックライトユニット２１ｂが設けられる。バックライトユニット２１ｂはＬＥＤなどの光源と、光源から発せられる照明光をカラー液晶表示パネルに対して前方（Ｚ１方向）に向けて与える導光部材などとで構成されている。

図２および図３に示すように、操作ユニット２の後方（Ｚ２方向）に支持部材４が配置されている。支持部材４の固定面４１は、車室内のダッシュボードやインストルメントパネルなどに固定される。すなわち操作ユニット２は、支持部材４を介して車室内に固定されている。

図２および図３に示すように、弾性支持部５は、支持部材４の一部として構成されている。弾性支持部５は、取付面５１、変形部５２及び根元部５３を有している。弾性支持部５の取付面５１と外装ケース２２のリブ体２２ｃとがねじで固定されている。駆動部材３によって外装ユニット２２が左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へ駆動されたときに、変形部５２が左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へ弾性変形可能となるように、長さ、幅および厚み形状が設定されている。変形部５２により、操作ユニット２は支持部材４に対して左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へ相対移動可能となるように弾性的に支持されている。本発明の第１実施形態では、弾性支持部５は、支持部材４の一部を構成しているが、支持部材４と別部品の板ばねやコイルばねなどであってもよい。

図３と図４および図５に示されるように、外装ケース２２の後方（Ｚ２方向）に向く後面に駆動部材３が固定されている。駆動部材３は同じく外装ケース２２の後面に設けられた加振体６の左側（Ｘ１側）に接近した位置に設けられている。駆動部材３は、直方体形状のケース３１を有しており、ケース３１が支持体２２ａに固定されている。ケース３１の内部に、コイルと可動側ユニットとが設けられている。コイルはケース３１の内部に固定されている金属製のブラケットに支持されている。可動側ユニットは、磁性材料性のヨークと磁石とが接着固定されて所定の質量を有するように構成されている。可動側ユニットは、ケース３１内で、板ばねにより左右方向（Ｘ１−Ｘ２）へ往復移動自在に支持されている。

コイルに通電されると、ヨークとコイルが作る磁場の中で、磁石を備えた所定質量の可動側ユニットが左右方向（Ｘ１−Ｘ２）へ駆動される。可動側ユニットが駆動されるときの反力が図４に示す振動力Ｆとなって外装ケース２２の支持体２２ａに伝達されて、外装ケース２２および表示装置２１に左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の応答力が与えられる。可動側ユニットは左右方向に往復振動し、または左右方向の一方向に移動し、この時の加速度に応じて前記応答力が発揮される。また、可動ユニットが駆動されたときの反力（振動力Ｆ）が操作ユニット２の一部である外装ケース２２の支持体２２ａを介して、駆動部材３に接近して配置された加振体６にも伝達される。

図３、図４および図５に示すように、加振体６は操作ユニット２に設けられている。第１実施形態では、加振体６は操作ユニット２の一部である外装ケース２２の支持体２２ａと一体に形成されている。または、加振体６が単体で構成され、この加振体６が外装ケース２２など操作ユニット２の一部分に、固定ねじなどを用いて固定されていてもよい。加振体６は、第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂと端部連結部６２と側部連結部６３とを備える。第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂは、各々複数の振動板部６１で構成される。第１振動板部群６Ａは右側（Ｘ２側）に位置し、第２振動板部群６Ｂは左側（Ｘ１側）に位置し、第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂは左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に間隔を空けて配置されている。

図４および図５に示すように、第１振動板部群６Ａは、基端固定振動板部６１０と偶数番振動板部６１１と奇数番振動板部６１２とを有する。基端固定振動板部６１０はＺ１側に向く基端が操作ユニット２の一部に固定されている。すなわち基端固定振動板部６１０は、その基端が外装ケース２２の支持体２２ａと一体であり、図５に示されるように、外装ケース２２の角孔縁２２ｄから後方（Ｚ２方向）側にほぼ垂直に突出するように形成される。偶数番振動板部６１１は、第１の偶数番振動板部６１１ａと第２の偶数番振動板部６１１ｂとを有する。奇数番振動板部６１２は、第１の奇数番振動板部６１２ａと第２の奇数番振動板部６１２ｂとを有する。図４および図５に示すように、第１振動板部群６Ａの振動板は、最も右方向（Ｘ２方向）に配置される基端固定振動板部６１０から左方向（Ｘ１方向）に沿って、各々間隔を空けて、第１の偶数番振動板部６１１ａ、第１の奇数番振動板部６１２ａ、第２の偶数番振動板部６１１ｂ、第２の奇数番振動板部６１２ｂの順に配置される。

図４および図５に示すように、基端固定振動板部６１０の自由端である後方（Ｚ２方向）側の端面ａ１と、第１の偶数番振動板部６１１ａの後方（Ｚ２方向）側の端面ａ２との間を繋ぐように端部連結部６２が設けられる。第１の偶数番振動板部６１１ａの前方（Ｚ１方向）側の端面ａ３と、第１の奇数番振動板部６１２ａの前方（Ｚ１方向）側の端面ａ４との間を繋ぐように端部連結部６２が設けられる。第１の奇数番振動板部６１２ａの後方（Ｚ２方向）側の端面ａ５と、第２の偶数番振動板部６１１ｂの後方（Ｚ２方向）側の端面ａ６との間を繋ぐように端部連結部６２が設けられる。第２の偶数番振動板部６１１ｂの前方（Ｚ１方向）側の端面ａ７と、第２の奇数番振動板部６１２ｂの前方（Ｚ１方向）側の端面ａ８との間を繋ぐように端部連結部６２が設けられる。第２の奇数番振動板部６１２ｂの後方（Ｚ２方向）側の端面ａ９は自由端となる。図４に示すように、各々の端部連結部６２は、前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に沿って、複数の開口部６２０が形成されている。

図５の断面図に示されるように、基端固定振動板部６１０とそれぞれの偶数番振動板部６１１およびそれぞれの奇数番振動板部６１２は、Ｘ１−Ｘ２方向の板厚寸法が均一であり、それぞれの振動板部６１はＺ１−Ｚ２方向に延びて互いに平行である。また、基端固定振動板部６１０とそれぞれの偶数番振動板部６１１およびそれぞれの奇数番振動板部６１２が一体であり、基端固定振動板部６１０の基端である外装ケース２２の角孔縁２２ｄから、第２の奇数番振動板部６１２ｂの自由端ａ９までが、ミアンダ形状で自由長の長い１枚の振動板として機能できる。なお、基端固定振動板部６１０とそれぞれの偶数番振動板部６１１およびそれぞれの奇数番振動板部６１２は、部分的に板厚が相違していてもよいし、Ｚ１−Ｚ２方向に対して互いに傾斜した状態で対向し、すなわち平行でなくてもよい。

図４および図５に示すように、第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂとは、振動板部６１の板厚方向に間隔を空けて、上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の軸線について対象に配置され、第１振動板部群６Ａと、第２振動板部群６Ｂは、その構造が同じである。なお、本発明では、第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂのそれぞれにおいて、偶数番振動板部が３枚以上設けられ、これに伴って奇数番振動板部とが３枚以上設けられていてもよい。

図４および図５に示すように、第１振動板部群６Ａの基端固定振動板部６１０と、第２振動板部群６Ｂのそれに対応する振動板部６１は、基端固定振動板部６１０の自由端である後方（Ｚ２方向）側の端面ａ１が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部６３によって連結される。同様に、第１振動板部群６Ａの第１の偶数番振動板部６１１ａ、第１の奇数番振動板部６１２ａ、第２の偶数番振動番部６１１ｂおよび第２の奇数番振動板部６１２ｂは、各々それに対応する第２振動板部群６Ｂの振動板部と、基端固定振動板部６１ａの自由端である後方（Ｚ２方向）側の端面ａ１が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしで、側部連結部６３によって連結される。

この構造では、第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂにおいて、互いにＸ１−Ｘ２方向に対向する振動板部６１どうしが側部連結部６３で連結され、対を成す振動板部６１と側部連結部６３とで、後方（Ｚ２方向）から見た平面視で四角い枠形状の振動部が形成される。この枠形状を形成することで、加振体６の振動モードのモード形状を多様にできる。しかも、四角い枠で囲まれた空間は、音響振動に基づいて振動させられたときに音響効果を発揮する。

次に、この操作装置１の制御系について説明する。
図６に示すように、駆動制御部７は、インターフェース７１とメモリー７２と振動波形生成部７３とで構成されている。操作装置１の制御機構及び電子回路を制御する制御部８１から、インターフェース７１は制御信号を受け取る。制御信号には、波形選択信号と駆動タイミング信号とが含まれている。メモリー７２に格納されている波形データには、振動波形の振幅および周期に関するデータなどが含まれている。

振動波形生成部７３は、インターフェース７１より受け取った波形選択信号により指定された波形に対応した波形データをメモリー７２から読み出し、その波形データに従って波形を生成する。波形データは、操作者に応答力を感じさせる周波数の振動波形と、音圧を発生させる周波数の振動波形とを混合した振動波形、もしくは一方だけの個別の振動波形のどちらであってもよい。また、メモリー７２に保存されている前記個別の振動波形を、振動波形生成部７３で混合させることも可能である。

振動波形生成部７３は、振動波形生成部７３が生成した波形を有する出力信号を、駆動タイミング信号により指定された期間にわたって、アンプ８２に送出する。アンプ８２は、振動波形生成部７３が出力した出力信号を増幅して、駆動部材３へ駆動信号として供給するものである。

次に、操作装置１の動作を説明する。
車載用表示装置として使用される操作装置１では、操作ユニット２に設けられる表示装置２１の操作面２１ａのいずれかの箇所に操作者の指を触れさせると、接触センサ２１ｃの検知出力によって、操作者の指が操作面２１ａに触れたかが判別される。

接触センサ２１ｃによって、操作者の指が、操作面２１ａに触れたことが検知されると、図６に示すように、制御部８１から駆動制御部７のインターフェース７１に制御信号が出力される。次に、インターフェース７１は、制御信号に含まれる波形選択信号と駆動タイミング信号とを振動波形生成部７３に出力する。その後、振動波形生成部７３は、メモリー７２に格納されている複数種の周波数および波形状の波形データの中から、波形選択信号により指定された周波数および波形の波形データが読み出される。その周波数および波形を有する駆動信号が駆動部材３へ供給され、駆動部材３内の可動側ユニットが左右方向に駆動される。図４に示すように、駆動部材３内の可動側ユニットの移動力の反力として外装ケース２２に振動力Ｆが与えられ、さらに外装ケース２２から加振体６も振動力Ｆが伝達される。

駆動信号は、表示装置２１の操作面２１ａをその面方向に移動させて操作者に応答力を感じさせる周波数の駆動信号と、加振体６の振動板部６１を振動させて音圧を発生させる周波数の駆動信号とがある。操作者に応答力を感じさせる周波数の駆動信号は、前述のように接触センサ２１ｃによって、操作者の指が、操作面２１ａに触れたことが検知されたときに、操作者の指先に触感を発生させることを目的としている。そのため、人の指が振動刺激を感じやすい周波数として、振動周波数を５０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ程度にしている。接触センサ２１ｃによって、操作者の指が、操作面２１ａに触れたことが検知されたか否かにかかわらず、駆動部材３の振動力Ｆを加振体６に伝達させ、振動板部６１を振動させて音圧を発生させることも可能である。このときの駆動信号は、振動周波数が３００Ｈｚ〜８０００Ｈｚ程度である。

駆動信号が、表示装置２１の操作面２１ａをその面方向に移動させて操作者に応答力を感じさせる周波数の駆動信号のときには、駆動部材３が、その駆動信号の波形に従って、操作ユニット２の一部である外装ケース２２に振動力Ｆを与える。振動力Ｆは外装ケース２２に伝達され、さらに駆動部材３に接近して設けられた加振体６に作用する。加振体６に設けられた振動板部６１が曲げ方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に振動することで、その反力が操作ユニット２に作用し、外装ケース２２に与えられる振動力Ｆを増幅させることが可能である。これにより、表示装置２１の操作面２１ａに触れている操作者の指先に、その駆動信号の波形に応じた大きな触感を発生させることができる。

また、駆動信号が、加振体６の振動板部６１を振動させて音圧を発生させる周波数の駆動信号のときには、駆動部材３が、その駆動信号の波形に従って、操作ユニット２に振動力Ｆを与えることで、操作ユニット２に固定されている加振体６の振動板部６１が振動し、振動板部６１によって空間内に音圧が与えられる。

図５に示すように、加振体６が振動されると、第１振動板部群６Ａにおいて、基端固定振動板部６１０の基端である外装ケース２２の角孔縁２２ｄから、第２の奇数番振動板部６１２ｂの自由端ａ９までが、ミアンダ形状で自由長の長い１枚の振動板として振幅する。第１振動板部群６Ａが、自由長の長い１枚の振動板として機能するため、先端である自由端ａ９の振幅が大きくなり、駆動部材３による駆動振幅が小さくても、第１振動板部群６Ａで振動力Ｆを増幅することができる。これは第２振動板部群６Ｂにおいても同じである。

図５の断面図に示されるように、第１振動板部群６Ａが自由長の長い１枚の振動板として機能するとともに、基端固定振動板部６１０、第１の偶数番振動板部６１１ａ、第１の奇数番振動板部６１２ａ、第２の偶数番振動番部６１１ｂおよび第２の奇数番振動板部６１２ｂが互いに平行で個々に振動するため、また、第２振動板部群６Ｂも同様であるため、空間内に大きな音圧を与えることができる。

また、第１振動板部群６Ａが自由長の長い１枚の振動板としての振動特性を有すると共に、基端固定振動板部６１０、第１の偶数番振動板部６１１ａ、第１の奇数番振動板部６１２ａ、第２の偶数番振動番部６１１ｂおよび第２の奇数番振動板部６１２ｂのそれぞれの振動板部が固有の振動特性を有し、さらには第１の偶数番振動板部６１１ａと第１の奇数番振動板部６１２ａなど互いに連結されている振動板部も固有の振動特性を有する。これは第２振動板部群６Ｂにおいても同じである。さらには、第１振動板部群６Ａの第１の偶数番振動板部６１１ａ、第１の奇数番振動板部６１２ａ、第２の偶数番振動番部６１１ｂおよび第２の奇数番振動板部６１２ｂは、各々それに対応する第２振動板部群６Ｂの振動板部と、基端固定振動板部６１ａの自由端である後方（Ｚ２方向）側の端面ａ１が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしで、側部連結部６３によって連結される。第１振動板部群６Ａの振動板部の個々の振動板部と第２振動板部群６Ｂの個々の振動板部との連結体によっても固有の振動特性を発揮する。

図１４と図１５では、前記第１実施形態の多様で複数の振動板部を有する加振体６が動作する操作装置１と、図１３に示す第４実施形態のように、１枚の振動板部６１を有する加振体が動作する操作装置とで、加振体６の振動特性を比較している。

図１５は横軸に、駆動部材３で発生する振動力Ｆの周波数を示し、縦軸に振動モードが発生する頻度を示している。図１５の第１実施形態を示すデータでは、周波数８０Ｈｚから９８２Ｈｚの間に固有振動数が５パターン現れ、９８２Ｈｚから１８８４Ｈｚの間に固有振動数が１１パターン現れている。第４実施形態を示すデータでは、８８２Ｈｚから１８８４Ｈｚの間に固有振動数が３パターン現れる。図１５のデータによると、第１実施形態と第４実施形態では共に広い周波数帯域で多くの振動モードが発生するため、広い可聴域帯域において、振動板部が振動でき、広い周波数帯域でなめらかな音圧を発生できることがわかる。特に、第１実施形態では３３７Ｈｚから９９４６Ｈｚの帯域で固有振動数を１２８パターン有しているため、可聴域の周波数帯域で音圧をまんべんなく発生させることができ、広い帯域で歪みの無い音圧を発生させることが可能である。

図１４では、横軸に駆動部材３で発生する振動力Ｆの周波数が示され、縦軸に空間に与えられる音圧が示されている。図１４のデータによると、第１実施形態と第４実施形態で、共に広い周波数帯で音圧を発生できることがわかる。ただし、第１実施形態では多数の振動板部が振動するため、第４実施形態よりも広い周波数帯域で音圧を高くできる。

本発明の第１実施形態の操作装置１によれば、駆動信号が、表示装置２１の操作面２１ａをその面方向に移動させて操作者に応答力を感じさせる周波数の駆動信号のときには、表示装置２１の操作面２１ａに触れている操作者の指先に、その駆動信号の波形に応じた大きな触感を発生させることができる。また、駆動信号が、加振体６の振動板部６１を振動させて音圧を発生させる周波数の駆動信号のときには、低周波から高周波にわたり、大きな音量で歪みの少ない音響を発生させることができる。

次に、図７、図８および図９を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同様の構成要素には第１実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

第２実施形態の操作装置１は、図７、図８および図９に示す加振体６の形状が、図３、図４および図５に示される第１実施形態の加振体６の形状と異なる。それ以外は、第１実施形態と同じ構成を有している。

図７および図９に示すように、加振体６は操作ユニット２に設けられている。第２実施形態では、加振体６は操作ユニット２の一部である外装ケース２２と一体に形成されている。または、加振体６が単体で構成され、この加振体６が操作ユニット２の一部である外装ケース２２などに固定ねじなどを用いて固定されていてもよい。図８に示すように、加振体６は、第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂと端部連結部６２とを備える。第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂは、各々２枚の振動板部６１で構成される。第２実施形態では、第１実施形態と異なり、加振体６が側部連結部６３を有していない。

図８および図９に示すように、第１振動板部群６Ａは、基端固定振動振動板部６１０と偶数番振動板部６１１とを有する。基端固定振動板部６１０は、Ｚ１側に向く基端が操作ユニット２に固定されている。すなわち、基端固定振動板部６１０は、その基端が外装ケース２２と一体であり、外装ケース２２の角孔縁２２ｄから後方（Ｚ２方向）側に突出するように形成される。図８および図９に示すように、第１振動板部群の振動板は、最も右方向（Ｘ２方向）に配置される基端固定振動板部６１０から間隔を空けて左方向（Ｘ１方向）に、偶数番振動番部６１１が配置される。基端固定振動板部６１０の自由端である後方（Ｚ２方向）側の端面ａ２１と偶数番振動板部６１１の後方（Ｚ２方向）側の端面ａ２２を繋ぐように端部連結部６２が設けられる。偶数番振動板部６１１の前方（Ｚ１方向）側の端面ａ２３は自由端となる。各々の端部連結部６２は、前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に沿って、複数の開口部６２０が形成されている。

図９の断面図に示されるように、基端固定振動板部６１０と偶数番振動板部６１１は、Ｘ１−Ｘ２方向の板厚寸法が均一であり、それぞれの振動板部６１はＺ１−Ｚ２方向に延びて互いに平行である。また、基端固定振動板部６１０と偶数番振動板部６１１とが一体であり、基端固定振動板部の基端である外装ケース２２の角孔縁２２ｄから、偶数番振動板部６１１の自由端ａ２３までが、自由長の長い１枚の振動板として機能できる。なお、基端固定振動板部と偶数番振動板部は、部分的に板厚が相違していてもよいし、Ｚ１−Ｚ２方向に対して、互いに傾斜した状態で対向し、すなわち平行でなくてもよい。

図８および図９に示すように、第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂとは、振動板部６１の板厚方向に間隔を空けて、上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の軸線について対象に配置され、第１振動板部群６Ａと第２振動板部群６Ｂは、その構造が同じである。

第２実施形態では、図９の断面図に示されるように、第１振動板部群６Ａが自由長の長い１枚の振動板として機能するとともに、基端固定振動板部６１０および第１の偶数番振動板部６１１ａ、第１の奇数番振動板部６１２ａ、第２の偶数番振動番部６１１ｂ、第２の奇数番振動板部６１２ｂが互いに平行で個々に振動するため、また、第２振動板部群６Ｂも同様であるため、空間内に大きな音圧を与えることができる。

したがって、第１実施形態と同様に、第２実施形態では、駆動信号が、操作面２１ａをその面方向に移動させて操作者に応答力を感じさせる周波数の駆動信号のときには、表示装置２１の操作面２１ａに触れている操作者の指先に、その駆動信号の波形に応じた大きな触感を発生させることができる。また、駆動信号が、加振体６の振動板部６１を振動させて音圧を発生させる周波数の駆動信号のときには、低周波から高周波にわたり、大きな音量で歪みの少ない音響を発生させることができる。

次に、図１０、図１１および図１２を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態では、第２実施形態と同様の構成要素には第２実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

第３実施形態の操作装置１は、図１０、図１１および図１２に示す加振体６の形状が、図７、図８および図９に示される第２実施形態の加振体６の形状と異なる。それ以外は、第２実施形態と同じ構成を有している。

図１０および図１２に示すように、加振体６は操作ユニット２に設けられている。第３実施形態では、加振体６は操作ユニット２の一部である外装ケース２２と一体に形成されている。または、加振体６が単体で構成され、この加振体６が操作ユニット２の一部である外装ケース２２などに固定ねじなどを用いて固定されていてもよい。図１１に示すように、加振体６は、基端固定振動板部６１０と偶数番振動板部６１１と端部連結部６２とを備える。第３実施形態では、第２実施形態と異なり、加振体６が、１組の振動板部群で構成されている。

図１１および図１２に示すように、基端固定振動板部６１０は、Ｚ１側に向く基端が操作ユニット２に固定されている。すなわち、基端固定振動板部６１０は、その基端が外装ケース２２と一体であり、外装ケース２２の角孔縁２２ｄから後方（Ｚ２方向）側に突出するように形成される。図１１および図１２に示すように、最も左方向（Ｘ１方向）に配置される基端固定振動板部６１０から間隔を空けて右方向（Ｘ２方向）に、偶数番振動番部６１１が配置される。基端固定振動板部６１０の自由端である後方（Ｚ２方向）側の端面ａ３１と偶数番振動板部６１１の後方（Ｚ２方向）側の端面ａ３２を繋ぐように端部連結部６２が設けられる。偶数番振動板部６１１の前方（Ｚ１方向）側の端面ａ３３は自由端となる。図１１に示すように、各々の端部連結部６２は、前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に沿って、複数の開口部６２０が形成されている。

図１２に示されるように、基端固定振動板部６１０と偶数番振動板部６１１は、Ｘ１−Ｘ２方向の板厚寸法が均一であり、それぞれの振動板部６１はＺ１−Ｚ２方向に延びて互いに平行である。また、図９の断面図では、基端固定振動板部６１０と偶数番振動板部６１１とが一体であり、基端固定振動板部の基端である外装ケース２２の角孔縁２２ｄから、偶数番振動板部６１１の自由端ａ３３までが、自由長の長い１枚の振動板として機能できる。なお、基端固定振動板部と偶数番振動板部は、部分的に板厚が相違していてもよいし、Ｚ１−Ｚ２方向に対して、互いに傾斜した状態で対向し、すなわち平行でなくてもよい。

第３実施形態では、振動板部６１は容易に変形し、低周波から高周波まで多くの振動モードを発生させることができる。また、駆動部材３による駆動振幅が小さくても、振動板部６１の自由端ａ３３は大きく振幅することができる。

したがって、第１実施形態と同様に、第３実施形態では、駆動信号が、操作面２１ａをその面方向に移動させて操作者に応答力を感じさせる周波数の駆動信号のときには、表示装置２１の操作面２１ａに触れている操作者の指先に、その駆動信号の波形に応じた大きな触感を発生させることができる。また、駆動信号が、加振体６の振動板部６１を振動させて音圧を発生させる周波数の駆動信号のときには、低周波から高周波にわたり、大きな音量で歪みの少ない音響を発生させることができる。

次に、図１３を参照して、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態では、第３実施形態と同様の構成要素には第３実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

第４実施形態の操作装置１は、図１３に示す加振体６の形状が、図１０、図１１および図１２に示される第２実施形態の加振体６の形状と異なる。それ以外は、第３実施形態と同じ構成を有している。

図１３に示すように、加振体６は操作ユニット２に設けられている。第４実施形態では、加振体６は操作ユニット２の一部である外装ケース２２と一体に形成されている。または、加振体６が単体で構成され、この加振体６が操作ユニット２の一部である外装ケース２２などに固定ねじなどを用いて固定されていてもよい。加振体６は、振動板部６１を備える。第４実施形態では、振動板部６１が一枚のみであり、端部連結部６２を有していない点が第３実施形態と異なる。

振動板部６１は、その基端が外装ケース２２と一体であり、外装ケース２２から後方（Ｚ２方向）側に突出するように形成される。図１３に示されるように、加振体６が振動されると、振動板部６１は振動板として機能する。

第４実施形態では、振動板部６１が振動板として機能するため、低周波から高周波まで、振動板部６１が振幅する振動モードを発生させることができる。また、駆動部材３による駆動振幅が小さくても、振動板部６１の自由端ａ４３は大きく振幅することができる。

したがって、第１実施形態と同様に、第４実施形態では、駆動信号が、操作面２１ａをその面方向に移動させて操作者に応答力を感じさせる周波数の駆動信号のときには、表示装置２１の操作面２１ａに触れている操作者の指先に、その駆動信号の波形に応じた大きな触感を発生させることができる。また、駆動信号が、加振体６の振動板部６１を振動させて音圧を発生させる周波数の駆動信号のときには、低周波から高周波にわたり、大きな音量の音響を発生させることができる。

１ 操作装置
２ 操作ユニット
３ 駆動部材
４ 支持部材
５ 弾性支持部
６ 加振体
７ 駆動制御部
２１ 表示装置
２１ａ 操作面
２１ｂ バックライトユニット
２１ｃ 接触センサ
２２ 外装ケース
２２ａ 支持体
２２ｂ 外縁体
２２ｃ リブ体
２２ｄ 角孔縁
３１ ケース
４１ 固定面
５１ 取付面
５２ 変形部
５３ 根元部
６１ 振動板部
６２ 端部連結部
６３ 側部連結部
６Ａ 第１振動板部群
６Ｂ 第２振動板部群
７１ インターフェース
７２ メモリー
７３ 振動波形生成部
８１ 制御部
８２ アンプ
６１０ 基端固定振動板部
６１１ 偶数番振動板部
６１１ａ 第１の偶数番振動板部
６１１ｂ 第２の偶数番振動板部
６１２ 奇数番振動板部
６１２ａ 第１の奇数番振動板部
６１２ｂ 第２の奇数番振動板部
６２０ 開口部
ａ９，ａ２３，ａ３３，ａ４３ 自由端
Ｆ 振動力

Claims (9)

1. 操作面を有する操作ユニットと、前記操作ユニットを支持する支持部材と、が設けられた操作装置において、
   前記操作面と交差する方向に延びる振動板部を有して前記操作ユニットに設けられた加振体と、
   前記加振体に対して、振動板部の板厚方向に向く振動力を与える駆動部材と、
   前記駆動部材から前記加振体に与えられる駆動信号を制御する駆動制御部と、
   が設けられていることを特徴とする操作装置。
2. 前記駆動制御部では、前記操作面をその面方向に移動させて操作者に応答力を感じさせる周波数の前記駆動信号と、前記振動板部を振動させて音圧を発生させる周波数の前記駆動信号と、が選択されて前記駆動部材に与えられる請求項１記載の操作装置。
3. 前記加振体に前記振動板部が複数枚設けられており、
   前記振動板部は、基端が前記操作ユニットに固定された基端固定振動板部と、前記基端固定振動板部の自由端と端部連結部を介して連結されてその自由端が前記基端固定振動板部の基端側に位置する偶数番振動板部と、に分類され、
   前記駆動部材から前記基端固定振動板部に前記振動力が伝達される請求項１または２記載の操作装置。
4. 前記偶数番振動板部の自由端と端部連結部を介して連結されてその自由端が前記基端固定振動板部の自由端側に位置する奇数番振動板部が設けられている請求項３記載の操作装置。
5. 前記偶数番振動板部が複数枚設けられている請求項４記載の操作装置。
6. 前記奇数番振動板部が複数枚設けられている請求項５記載の操作装置。
7. 前記基端固定振動板部と前記偶数番振動板部とを有する第１振動板部群と、
   前記基端固定振動板部と前記偶数番振動板部とを有する第２振動板部群とを有し、
   前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定部振動板部とが、振動板部の板厚方向に間隔を空けて配置され、
   前記第１振動板部群の前記偶数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記偶数番振動板部とが、前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定部振動板部との間に位置し、
   前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結され、
   前記第１振動板部群の前記偶数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記偶数番端振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結されている請求項３記載の操作装置。
8. 前記基端固定振動板部と前記偶数番振動板部および前記奇数番振動板部を有する第１振動板部群と、
   前記基端固定振動板部と前記偶数番振動板部および前記奇数番振動板部を有する第２振動板部群とを有し、
   前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定部振動板部とが、振動板部の板厚方向に間隔を空けて配置され、
   前記第１振動板部群の前記偶数番振動板部および前記奇数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記偶数番振動板部および前記奇数番振動板部とが、前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定部振動板部との間に位置し、
   前記第１振動板部群の前記基端固定振動板部と、前記第２振動板部群の前記基端固定振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結され、
   前記第１振動板部群の前記偶数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記偶数番端振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結され、
   前記第１振動板部群の前記奇数番振動板部と、前記第２振動板部群の前記奇数番端振動板部は、前記自由端が向く方向と交差する方向に向く両側の側端部どうしが、側部連結部によって連結されている請求項４ないし６のいずれかに記載の操作装置。
9. 前記端部連結部に間隔を空けて複数の開口部が形成されている請求項３ないし８のいずれかに記載の操作装置。

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