JP6507087B2 - 電子機器、携帯電子機器用ケース - Google Patents

Description

本発明は、タッチ入力部を備えた電子機器及び携帯電子機器用ケースに関するものである。

電子機器において、スマートフォンや携帯電話、タブレット端末、ＰＤＡ（Personal Digital Asistant）、モバイルＰＣなど、タッチ入力部としてのタッチパネルやタッチパッドを備えたものが近年普及している。ここでの電子機器は、携帯電子機器やユーザの身体の一部に被着して携帯するウェアラブル電子機器を含むものとする。

タッチ入力部は、フロントパネルなどの操作面に操作者が触れたことを検知して入力信号を発生するインターフェースであり、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式、電磁誘導方式など、各種の動作原理が知られている。タッチ入力部は、一般に表示部との協働で信号入力がなされたことを操作者に視認させているが、キーボードのボタン操作のような確実な操作感が得られないことが一つの難点になっている。

これに対して、インターフェースの操作者に力、振動、動きなどを与える皮膚感覚フィードバック技術（触覚技術：haptic technology）が近年研究されており、タッチ入力部においても、操作したユーザの指などに振動をフィードバックするものが提案されている。この際、単純に操作面を振動させるだけでは、操作者に静電気が感電したような不快感を与える場合があるので、より心地よい操作感が得られる皮膚感覚フィードバックが求められている。

下記特許文献１に記載された従来技術には、タッチパネルが操作者による接触を検知すると、タッチパネルの操作面に対して振動を発生する電子機器において、タッチパネルを厚さ方向に弾性支持することで、タッチパネルを大きく振動させて良好な操作感を得ることが示されている。

特開２０１２−１７４１０３号公報

従来技術のように、電子機器の筐体に対してタッチ入力部（例えば、タッチパネル）を弾性支持したものでは、タッチ入力部の操作面が指などで押されると、操作面が操作面と交差する方向（ｚ方向）に変位する。これによって、操作者は良好な操作感を得ることができる。しかしながら、電子機器の筐体に対してタッチ入力部を弾性支持する際には、防塵性や防水性を確実に確保しようとすると支持構造が複雑になり、コストアップが避けられない問題がある。そこで、タッチ入力部の操作面が電子機器の筐体に対してｚ方向に大きく変位しなくても良好な操作感が得られる皮膚感覚フィードバックが求められている。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。

タッチ入力部と、該タッチ入力部を支持する筐体と、前記筐体内に配備され、前記タッチ入力部のタッチ操作に応じて前記タッチ入力部の操作面に振動を与える振動アクチュエータと、前記筐体の外周を囲む外装体とを備え、前記外装体は、最外層に硬質層を備え、該硬質層の内側に前記筐体を前記操作面と交差する方向に移動自在に保持する弾性層を備えることを特徴とする電子機器。

本発明の実施形態に係る電子機器を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る電子機器が備える振動アクチュエータ（リニア振動モータ）の一例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る電子機器の操作面を指でタッチ操作する状態を示した説明図である（（ａ）は一方の手で電子機器を保持した状態を示し、（ｂ）は他方の手の指で操作面をタッチ操作している状態を示している。）。 電子機器に装着されるケース（携帯電子機器用ケース）を示した説明図（（ａ）が斜視図、（ｂ）が断面図）である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明で、各図における同一符号は同一部位を示しており、一部重複説明を省略する。以下、電子機器として携帯電子機器を例にして説明するが、本発明の実施形態に係る電子機器は特にこれに限定されない。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る電子機器の一例である携帯電子機器１は、タッチ入力部２と、筐体３と、振動アクチュエータ４と、外装体５とを備えている。タッチ入力部２は、表面が操作面２０Ａとなるフロントパネル２０を備えており、各種動作方式に応じて、操作面２０Ａへのタッチ操作を検知するタッチセンサ２１などを備えている。タッチ入力部２（或いはフロントパネル２０）は、筐体３に対して変位すること無く固定支持されている。以下の図で、ｘ、ｙ方向は操作面２０Ａに沿った異なる２方向を示し、ｚ方向は、操作面２０Ａに交差する方向を示している。

振動アクチュエータ４は、筐体３内に配備され、タッチ入力部２のタッチ操作に応じて操作面２０Ａに振動を与えるものである。振動アクチュエータ４は、例えば、操作面２０Ａへの押圧を検知する感圧センサ６の出力或いは前述したタッチセンサ２１の出力によって、制御部７が振動発生部８を駆動し、振動発生部８から出力される振動発生信号によって駆動される。これら、感圧センサ６或いはタッチセンサ２１、制御部７、振動発生部８は、筐体３内に配備されている。

振動アクチュエータ４は、操作面２０Ａに、操作面２０Ａに沿った振動を与えるものであることが好ましく、一例として、操作面２０Ａを有するフロントパネル２０の内側に装着される。振動アクチュエータ４の一例としては、図２に示すような、横振動を発生するリニア振動モータを採用することができる。

なお、振動アクチュエータ４は、操作面２０Ａに沿った横振動を発生する後述するようなリニア振動モータが好適だが、これに限定されるものではない。回転軸に偏芯錘を固定した回転型の振動モータや、操作面２０Ａに直交したｚ方向への縦振動を発生するリニア振動モータであってもよい。また、振動アクチュエータ４は、操作面２０Ａを有するフロントパネル２０の内側に装着されているのが好適だが、これに限るものではなく、筐体３に装着されていてもよい。

図２には、振動アクチュエータ４の一例を示しており、この振動アクチュエータ４は、固定子となる枠体４０内に可動子５０が一軸方向（図示ｘ方向）に沿って振動自在に軸支されている。可動子５０は、一対の錘部５１とその間に配置されるマグネット部５２を備えており、錘部５１には振動方向に延びるガイドシャフト５３が固定されている。マグネット部５２は、振動方向に沿って着磁されて互いに同極が向き合うように配置されたマグネット片５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを備え、マグネット片５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃの間にはスペーサ５２Ｄ，５２Ｅが配置されている。錘部５１とマグネット部５２は、連結部材５４及び補強部材５５によって一体に結合されている。

固定子となる枠体４０には、コイル４１が固定されている。コイル４１は、振動方向（図示ｘ方向）の周りに巻回されており、コイル４１内に可動子５０が摺動自在に配置される。図示の例では、直列に接続された一対のコイル４１が巻方向を逆にして配置されており、各コイル４１は、スペーサ５２Ｄ，５２Ｅの周囲にそれぞれ配置されている。また、枠体４０には、可動子５０のガイドシャフト５３を軸支する軸受４２が取り付けられ、可動子５０（錘部５１）と枠体４０との間には複数の弾性部材４３が配備されている。

このような振動アクチュエータ４は、枠体４０に設けた入力端子４０Ａからコイル４１に振動発生信号（例えば、可動子５０の質量と弾性部材４３の弾性係数によって決まる共振周波数の交流電流）を入力することで、マグネット部５２に一軸方向（図示ｘ方向）に沿ったローレンツ力（駆動力）が作用して、一軸方向に沿ったリニア振動（横振動）を発生する。

携帯電子機器１は、筐体３の外周を囲む外装体５を備えている。外装体５は、図１に示すように、最外層に硬質層５Ａを備え、硬質層５Ａの内側に筐体３を操作面２０Ａと交差する方向に移動自在に保持する弾性層５Ｂを備えている。図示の例では、外装体５は、硬質層５Ａと弾性層５Ｂの２層構造になっているが、これに限らず、硬質層５Ａと弾性層５Ｂの間に他の層を設けたり、弾性層５Ｂ上に他の層を設けたりして、３層以上の多層構造にすることもできる。

このような携帯電子機器１の動作を説明する。携帯電子機器１のタッチ入力部２における操作面２０Ａがタッチ操作されると、タッチ入力部２は、タッチセンサ２１の出力に応じた入力信号を制御部７に出力する。また、操作面２０Ａがタッチ操作されると、タッチセンサ２１の出力又は感圧センサ６の出力に応じて、制御部７が振動発生部８を駆動し、振動発生部８から出力される振動発生信号によって振動アクチュエータ４が駆動する。これによって、操作面２０Ａにｘまたはｙ方向の振動が加えられる。一方、タッチ入力部２が筐体３に支持された携帯電子機器１は、筐体３が弾性層５Ｂを有する外装体５に保持されているので、操作面２０Ａがタッチ操作されると、その押圧力で弾性層５Ｂが変形し、筐体３が外装体５に対して押し込まれて、操作面２０Ａがｚ方向に変位する。

本発明の実施形態に係る携帯電子機器１は、操作面２０Ａをタッチ操作することで、操作面２０Ａがｚ方向（操作面２０Ａに交差する方向）に変位すると同時に、操作面２０Ａにｘまたはｙ方向（操作面２０Ａに沿った方向）の振動を与えることで、脳の錯覚によりクリック感に近い心地よい操作感が得られるという、皮膚感覚受容器の特性を利用したものである。この際、操作面２０Ａの変位は、操作面２０Ａが単独で変位する必要は無く、操作面２０Ａを支持する筐体３が沈み込むことで操作面２０Ａが変位した場合にも、同様の錯覚による心地よい操作感が得られる。

操作者は、図３の（ａ）に示すように、携帯電子機器１を一方の片手Ｍ１で保持して、図３の（ｂ）に示すように、他方の手の指Ｍ２で操作面２０Ａをタッチ操作する。操作面２０Ａを指でタッチ操作した際に、操作面２０Ａがｚ方向に変位し、それと同時に操作面２０Ａにｘまたはｙ方向の振動（横振動）ｆが加えられた場合、指Ｍ２の皮膚表面近くに存在するマイスナー小体と呼ばれる触覚感覚受容器が皮膚表面のずれに似た感覚を受け、指Ｍ２の皮下組織に存在するパチニ小体と呼ばれる触覚感覚受容器が指の沈み込みに似た感覚を受ける。これらの感覚が脳に伝えられると、脳では恰も操作面２０Ａが部分的に沈み込むような錯覚を起こし、クリック感のような心地よい操作感が得られるようになる。

この錯覚を確実に起こさせるためには、携帯電子機器１を保持する側の片手Ｍ１に、操作面２０Ａのｚ方向変位や操作面２０Ａのｘ又はｙ方向の振動ｆが伝わらないことが要求される。この要求を満たすために、携帯電子機器１の外装体５は、最外層に硬質層５Ａを備えている。そして、外装体５の弾性層５Ｂは、操作面２０Ａのタッチ操作で筐体３を外装体５に対して沈み込ませて、操作面２０Ａをｚ方向に変位させる機能と併せて、振動アクチュエータ４の駆動で操作面２０Ａに加わる振動ｆを吸収して、この振動ｆを硬質層５Ａに伝え難くする機能を有している。このような機能を有するためには、弾性層５Ｂは、柔軟且つ弾性のある素材が好ましく、例えば、ポリウレタン層などで形成することができる。このような外装体５は、筐体３に対して接着などして一体に取り付けても良いし、着脱自在に装着してもよい。

図４は、前述した外装体５を備えない携帯電子機器１Ａに対して、着脱自在にケース（携帯電子機器用ケース）１０を装着する例を示している。図４（ａ）は、携帯電子機器１Ａに対してケース１０を取り外した状態を示している。ここでのケース１０は、前述した外装体５と同様の機能を有する。すなわち、ケース１０は、図４（ｂ）に示すように、最外層に硬質層１０Ａを備え、硬質層１０Ａの内側に携帯電子機器１Ａの筐体３をｚ方向に移動自在に保持する弾性層１０Ｂを備えている。この際、携帯電子機器１Ａは、タッチ入力部２が筐体３に支持され、タッチ入力部２のタッチ操作に応じてタッチ入力部２の操作面２０Ａに振動を与える機能を有していれば良い。このような機能を有する携帯電子機器１Ａにケース１０を装着すると、前述したような、錯覚による心地よい操作感が得られるタッチ操作入力を実現することができる。

本発明の実施形態に係る携帯電子機器１或いはケース１０を装着した携帯電子機器１Ａによると、タッチ入力部２（或いは、フロントパネル２０）を筐体３に対して変位すること無く固定支持することができる。これによって、複雑な支持構造を採用すること無く、防塵性や防水性の高い携帯電子機器１，１Ａを得ることができる。そして、携帯電子機器１，１Ａの内部構造に影響しない外装体５やケース１０を装備するだけで、脳の錯覚による心地よい操作感が得られるタッチ操作入力を実現することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１，１Ａ：携帯電子機器，２：タッチ入力部，３：筐体，
４：振動アクチュエータ，
５：外装体，５Ａ，１０Ａ：硬質層，５Ｂ，１０Ｂ：弾性層，６：感圧センサ，７：制御部，８：振動発生部，１０：ケース（携帯電子機器用ケース），
２０：フロントパネル，２０Ａ：操作面，２１：タッチセンサ，
４０：枠体，４０Ａ：入力端子，４１：コイル，４２：軸受，４３：弾性部材，
５０：可動子，５１：錘部，５２：マグネット部，５３：ガイドシャフト，
５４：連結部材，５５：補強部材，
Ｍ１：片手，Ｍ２：指

Claims (5)

1. タッチ入力部と、
   該タッチ入力部を支持する筐体と、
   前記筐体内に配備され、前記タッチ入力部のタッチ操作に応じて前記タッチ入力部の操作面に振動を与える振動アクチュエータと、
   前記筐体の外周を囲む外装体とを備え、
   前記外装体は、最外層に硬質層を備え、該硬質層の内側に前記筐体を前記操作面と交差する方向に移動自在に保持する弾性層を備えることを特徴とする電子機器。
2. 前記振動アクチュエータは、前記操作面に沿った横振動を発生するリニア振動モータであることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記振動アクチュエータは、前記操作面を有するフロントパネルの内側に装着されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器。
4. 前記外装体は、前記筐体に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電子機器。
5. タッチ入力部が筐体に支持され、前記タッチ入力部のタッチ操作に応じて前記タッチ入力部の操作面に振動を与える携帯電子機器に着脱自在に装着される携帯電子機器用ケースであって、
   最外層に硬質層を備え、該硬質層の内側に前記筐体を前記操作面と交差する方向に移動自在に保持する弾性層を備えることを特徴とする携帯電子機器用ケース。

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