JP5752096B2 - 触感呈示装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動により触感を呈示する触感呈示装置に関するものである。

近年、スマートフォン、タブレット型ＰＣ等の携帯情報機器や、電子レンジ、テレビ、照明器具等の家電製品等の各種の民生用機器、さらには、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）、自動券売機、自動販売機等の各種の産業用機器（ＦＡ機器）等には、操作者の操作に対して、振動により触感を呈示する触感呈示装置が搭載されつつある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−３４１５０号公報

上述したような触感呈示装置は、例えば低消費電力の観点等から、振動により触感を呈示する触感呈示部を効率よく振動させることが望まれる。

本発明は、かかる観点に鑑みてなされたもので、触感呈示部を効率よく振動させることができる触感呈示装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する触感呈示装置の発明は、
電池と、
前記電池を収納する電池収納部と、
前記電池収納部を覆う電池蓋と、
振動により触感を呈示する触感呈示部と、
を備え、
前記電池蓋は、前記電池収納部の少なくとも一部を覆う伸縮可能な弾性部材を有し、
前記弾性部材は、前記触感呈示部の触感呈示面とは反対側の空間および当該空間と連通する前記電池収納部を画成する空間を密閉することを特徴とするものである。

前記電池蓋には通気孔が形成され、
前記通気孔の一方側は前記電池蓋および前記弾性部材を含む部材によって画成される空間に通じ、前記通気孔の他方側は前記触感提示装置の外部の空間に通じるようにしてもよい。

前記電池蓋は、前記弾性部材が伸縮する際に当該弾性部材に接触しないように配置してもよい。

前記電池収納部または前記電池は、前記弾性部材が伸縮する際に当該弾性部材に接触しないように配置してもよい。

前記弾性部材は、前記触感呈示部の振動に応じて伸縮してもよい。

前記弾性部材は、前記触感呈示部の振動に応じて、前記触感呈示面とは反対側の空間および前記電池収納部を画成する空間の気圧と、当該触感呈示装置の外部の空間の気圧とが均衡する状態に近づくように伸縮してもよい。

前記弾性部材は、防塵機能または防水機能を有してもよい。

本発明によれば、触感呈示部を効率よく振動させることができる触感呈示装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る触感呈示装置の要部の概略構成を示す外観斜視図である。 図１の触感呈示装置の上側の分解斜視図である。 図１の触感呈示装置の下側の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図１の触感呈示装置の動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１〜図４は、本発明の実施の形態に係る触感呈示装置の要部の概略構成を示すものであり、図１は外観斜視図、図２触感呈示装置の上側の分解斜視図、図３は触感呈示装置の下側の分解斜視図、図４は図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。本実施の形態に係る触感呈示装置は、外観上、筐体１０と、パネル２０と、遮蔽部材３０とを備える。

筐体１０は、例えば金属製、プラスチック製、樹脂製で、平面視で矩形状に構成される。なお、本明細書において、矩形状とは、角部が円弧状に形成されたものも含むものである。また、図示の例では、筐体１０を一つの筐体として示しているが、上部筐体と下部筐体とが一体に組み合わされて構成される場合もある。この場合、上部筐体と下部筐体との間は、例えばゴム製のパッキンを介した密閉構造にする等して、適当な防塵または防水対策が施される。

パネル２０は、操作者の指やスタイラスペン等により操作されるもので、微小の湾曲変位（例えば、数十μｍ）が可能な厚さを有する、例えばプラスチックやガラス等で構成される。なお、パネル２０は、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式等の接触検知機能を有するタッチパネルで構成されてもよい。また、パネル２０は、図示の例では平面視で長方形状となっているが、正方形状などであってもよい。

パネル２０には、操作者の指やスタイラスペン等により操作される面である触感呈示面（操作面）２０ａとは反対側であるパネル背面２０ｂに、パネル２０を湾曲振動させるための２枚の圧電素子２１、２２が配設されている。圧電素子２１、２２は、モノモルフ、バイモルフ、ユニモルフ等の同一構造の長尺な長方形状の矩形状からなり、電圧の印加により長尺方向に湾曲または伸縮するものである。一方の圧電素子２１は、パネル背面２０ｂの対向する短辺の一方の短辺側において、長尺方向が当該短辺に沿って延在するように、パネル背面２０ｂに接着固定される。同様に、他方の圧電素子２２は、パネル背面２０ｂの他方の短辺側において、長尺方向が当該短辺に沿って延在するように、パネル背面２０ｂに接着固定される。パネル２０および圧電素子２１，２２は、触感呈示部を構成する。

遮蔽部材３０は、例えば防塵機能または防水機能を有するシート状のもので、枠状に形成される。遮蔽部材３０は、内周部がパネル２０のパネル背面２０ｂの周縁部に両面テープや接着剤等により接着され、外周部が筐体１０の外周部１０ａの上面１０ｂに両面テープや接着剤により接着される。また、遮蔽部材３０の内周部側の背面と、筐体１０の底部１０ｃとの間には、パネル２０の四隅とパネル２０の各長辺の中央部とに対応する合計６ヶ所において、それぞれ弾性変形可能な支持部材４０が両面テープや接着剤などにより接着されて配置される。

支持部材４０は、例えば「ＰＯＲＯＮ」（商標名）等が使用可能である。これにより、パネル２０は、６個の支持部材４０により筐体１０の底部１０ｃに支持される。したがって、図示の例では、６個の支持部材４０により、筐体１０内で、パネル２０および遮蔽部材３０のそれぞれの背面側と筐体１０の底部１０ｃとの間に空間（空隙）５０が形成される。なお、パネル２０は、触感呈示面２０ａの周縁部に遮蔽部材３０が接着され、パネル背面２０ｂに支持部材４０が接着されてもよい。また、支持部材４０は、円柱形状のものを例示しているが、角柱形状等の任意の形状とすることができる。

空間５０には、圧電素子２１，２２の駆動回路等が搭載された回路基板５１が、筐体１０と一体または別体の支持部１０ｄを介して筐体１０の底部１０ｃから離間して、筐体１０に支持されて配置される。なお、空間５０には、必要に応じて、パネル２０と一体または別体に液晶パネル等の表示パネル等が搭載されてもよい。

図２〜図４に示すように、筐体１０の底部１０ｃには、電池６０を収納する電池収納部１１が形成される。図示の例においては、電池収納部１１は矩形状としているが、電池６０の形状に合わせて種々の形状とすることができる。なお、図２は触感呈示装置の上側の部材を中心として図示し、電池収納部１１に収納される電池６０の図示は省略してある。また、図３は触感呈示装置の下側の部材を中心として図示し、筐体１０の底部１０ｃより上方に配置される各要素は図示を省略してある。図３においては、筐体１０の底部１０ｃに形成された電池収納部１１に電池６０を嵌め込むことができる様子を示してある。この電池６０は、触感呈示装置が携帯型の装置の場合などに、各機能部に必要な電力を供給する。

また、電池６０を電池収納部１１に嵌めこんだ際に、電池６０が筐体１０から脱落するのを防止するために、後述の弾性部材５２を有する枠状部材５３、および電池蓋部７０をさらに筐体１０に嵌め込む。電池蓋部７０は、凹部７１を有し、この凹部７１には複数の通気孔７２が形成されている。図３においては、複数の通気孔７２は１２箇所に形成されているが、電池蓋部７０の凹部７１において、電池収納部１１の少なくとも一部を覆う伸縮可能な弾性部材５２が形成された箇所に対応する部分に、任意の個数の通気孔７２を形成することができる。なお、本実施の形態においては、弾性部材５２を有する枠状部材５３および電池蓋部７０を含んで電池蓋を構成するのが好適である。この場合、枠状部材５３と電池蓋部７０とは、図４に示すように、接着剤または両面テープ５５によって接着するのが好適である。

後述する弾性部材５２が電池収納部１１を覆っていない状態において、空間５０と触感呈示装置の外部の空間（外気）とは、電池収納部１１により連通される。電池収納部１１は、空間５０と触感呈示装置の外部の空間とが連通すれば、図示した位置に限定されず、必要に応じて種々の位置に形成することができる。また、電池収納部１１の開口面積は、空間５０の容量、パネル２０の振動による空間５０内の気圧変化、電池６０の形状等に応じて、適宜設定される。本実施の形態では、パネル２０と対向する枠状部材５３および電池蓋部７０の領域で、パネル２０のほぼ中央部に対応する位置に、１つの矩形状の電池収納部１１を形成した場合を例示している。

弾性部材５２は、防塵機能または防水機能を有し、両面テープや接着剤等により、枠状部材５３に接着される。また、弾性部材５２は、枠状部材５３と一体成形してもよい。このようにして、弾性部材５２を有する枠状部材５３および電池蓋部７０を含んで構成される電池蓋を筐体１０に取り付けると、パッキン部５４が枠状部材５３と筐体１０との間を密閉（密封）するため、空間５０に塵や水が浸入することを防ぐことができる。

このような弾性部材５２には、例えば、シリコンゴムシートなどを用いることができる。弾性部材５２は、電池収納部１１または枠状部材５３などの形状に合わせて例えば矩形状であり、厚さは０．２ｍｍである。なお、弾性部材５２は、全体が弾性を有する素材から構成されてもよいし、２色成形等により少なくとも電池収納部１１に対応する部分が弾性を有する素材で形成されてもよい。弾性部材５２が、電池収納部１１を覆うように配設されることにより、パッキン部５４の作用も相まって空間５０が密閉され、空間５０に対して塵や水が浸入することを防ぐことができる。

本実施の形態に係る触感呈示装置は、パネル２０に対する操作を検出して、圧電素子２１，２２を駆動する。これにより、パネル２０を、図５に両矢印で示す方向に湾曲振動させて、パネル２０の操作者に対して触感を呈示する。なお、図５は、パネル２０が湾曲して、触感呈示面２０ａが上方に突出した状態を示している。ここで、パネル２０に対する操作は、パネル２０が接触検知機能を有する場合は、その接触検知機能により検出してもよい。また、パネル２０に対する接触による押圧を検出して、パネル２０に対する操作を検出してもよい。この場合、パネル２０に対する押圧は、圧電素子２１，２２を利用して検出してもよいし、別途、押圧検出用の圧電素子や歪みセンサを設けて検出してもよい。

本実施の形態においては、空間５０は、電池収納部１１を画成する空間５６と連通している。このため、本実施の形態によれば、パネル２０が振動すると、振動による空間５０の容積変化に応じて、空間５０および空間５６内の気圧が変化することになる。弾性部材５２は、空間５０および空間５６内の気圧の変化に応じて伸縮し、空間５０および空間５６内の気圧と、外気圧（触感呈示装置の外部の空間の気圧）とが均衡する状態に近づくように変形する。本実施の形態において、パネル２０が図５に両矢印で示す方向に湾曲振動すると、弾性部材５２は、パネル２０の湾曲振動に連動して、図５に示すように伸縮を伴って湾曲振動することになる。これにより、パネル２０の振動に基づく空間５０および空間５６内の気圧変化が低減されるので、圧電素子２１，２２によりパネル２０を効率よく振動させることが可能となる。

なお、図５において、電池蓋部７０の通気孔７２が形成されておらず、空間５０および空間５６が密閉状態にあると、圧電素子２１，２２を駆動してパネル２０を振動させる場合、振動に応じて空間５０および空間５６内の気体（空気）を膨張／圧縮させることになる。そのため、所望の振幅でパネル２０を振動させようとすると、本実施の形態の場合と比較して、より多くの駆動電力を圧電素子２１，２２に供給する必要があり、消費電力が増加することになる。また、図５において、弾性部材５２が配設されていない状態にあると、空間５０の密閉性が損なわれ、空間５０および空間５６に塵や水が浸入するおそれが生じる。

このように、本実施の形態では、電池収納部１１を覆う電池蓋（５３，７０）は、電池収納部１１の少なくとも一部を覆う伸縮可能な弾性部材５２を有している。また、本実施の形態では、弾性部材５２は、電池蓋（５３，７０）が取り付けられた状態で、触感呈示部（２０，２１，２２）の触感呈示面２０ａとは反対側の空間５０およびその空間５０と連通する電池収納部１１を画成する空間５６を密閉する。さらに、本実施の形態では、電池蓋（５３，７０）には通気孔７２を形成し、通気孔７２の一方側は電池蓋（５３，７０）および弾性部材５２を含む部材によって画成される空間７３に通じ、通気孔７２の他方側は触感提示装置の外部の空間に通じるようにするのが好適である。

近年、携帯端末の筐体内において、電池が閉める面積は比較的大きくなっている。したがって、本実施の形態によれば、比較的大きな面積を要する電池６０を配置する部分に対応させて、弾性部材５２を配置することができる。これにより、弾性部材５２の面積も比較的大きくすることができ、パネル２０を効率よく良好に振動させることが可能となる。

また、電池蓋部７０において通気孔７２が形成されていない部分が存在することにより、操作者が弾性部材５２に直接接触することは防止されるため、パネル２０の効率良い振動が阻害されることはない。さらに、操作者が弾性部材５２に直接接触することがないため、弾性部材５２の破損または不具合などが発生するおそれを低減させて、弾性部材５２の耐久性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、電池蓋（５３，７０）は、弾性部材５２が伸縮する際に弾性部材５２に接触しないように配置するのが好適である。さらに、本実施の形態では、電池収納部１１または電池６０は、弾性部材５２が伸縮する際に弾性部材５２に接触しないように配置するのが好適である。これにより、弾性部材５２が伸縮する際に他の部材に接触するためにパネル２０の効率良い振動が阻害されなくなる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、パネル２０は、２個の圧電素子２１，２２に限らず、１個または３個以上の圧電素子で振動させるように構成してもよい。また、パネル２０は、湾曲振動に限らず、表面が法線方向に平行に振動してもよい。さらに、パネル２０の振動源は、圧電素子に限らず、偏芯モータ、アクチュエータであってもよい。

上述した実施の形態においては、電池蓋部７０に形成された複数の通気孔７２は円形状であるものとして説明したが、通気孔７２の形状は、良好な通気を行うことができる任意の形状とすることができる。また、上述した実施の形態においては、電池蓋部７０に複数の通気孔７２が形成されるものとして説明したが、例えば電池蓋部７０を部分的に多数の通気孔７２が形成されたメッシュ状の部材により構成してもよい。さらに、電池蓋部７０と枠状部材５３とが部分的に密閉（密封）されないようにして、電池蓋部７０と筐体１０との隙間から通気を行うことができるように構成すれば、通気孔７２を設けない構成にすることもできる。

１０ 筐体
１０ａ 外周部
１０ｂ 上面
１０ｃ 底部
１０ｄ 支持部
１１ 電池収納部
２０ パネル
２０ａ 触感呈示面
２０ｂ パネル背面
２１，２２ 圧電素子
３０ 遮蔽部材
４０ 支持部材
５０ 空間
５１ 回路基板
５２ 弾性部材
５３ 枠状部材
５４ パッキン部
５５ 接着部
５６ 空間
６０ 電池
７０ 電池蓋部
７１ 凹部
７２ 通気孔
７３ 空間

Claims (7)

1. 電池と、
   前記電池を収納する電池収納部と、
   前記電池収納部を覆う電池蓋と、
   振動により触感を呈示する触感呈示部と、
   を備え、
   前記電池蓋は、前記電池収納部の少なくとも一部を覆う伸縮可能な弾性部材を有し、
   前記弾性部材は、前記触感呈示部の触感呈示面とは反対側の空間および当該空間と連通する前記電池収納部を画成する空間を密閉することを特徴とする、触感呈示装置。
2. 前記電池蓋には通気孔が形成され、
   前記通気孔の一方側は前記電池蓋および前記弾性部材を含む部材によって画成される空間に通じ、前記通気孔の他方側は前記触感提示装置の外部の空間に通じるようにした、請求項１に記載の触感呈示装置。
3. 前記電池蓋は、前記弾性部材が伸縮する際に当該弾性部材に接触しないように配置した、請求項１または２に記載の触感呈示装置。
4. 前記電池収納部または前記電池は、前記弾性部材が伸縮する際に当該弾性部材に接触しないように配置した、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
5. 前記弾性部材は、前記触感呈示部の振動に応じて伸縮する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
6. 前記弾性部材は、前記触感呈示部の振動に応じて、前記触感呈示面とは反対側の空間および前記電池収納部を画成する空間の気圧と、当該触感呈示装置の外部の空間の気圧とが均衡する状態に近づくように伸縮する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
7. 前記弾性部材は、防塵機能または防水機能を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
   

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