JP7240894B2 - 振動発生装置及び触感提示装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動発生装置及び触感提示装置に関する。

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装置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装置が組み込まれている場合が多い。この種の装置の振動源としては、例えば電磁ソレノイド、電磁型リニアアクチュエータ、或いは形状記憶合金ワイヤを利用したアクチュエータ等が採用されていることが知られている。

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のような触覚）を疑似的に作用させる触感提示装置が知られている。

さらには下記特許文献２に示されるように、タッチパネルを支持するケーシングに固定された固定部材と、タッチパネルに連結されると共に固定部材に対して弾性部材を介して支持される可動部材と、を備え、可動部材の振動をタッチパネルに伝達する触覚型ソレノイドを具備する装置が知られている。

国際公開第２０１２／０２３６０６号 特開２０１５－２７６６１号公報

上記従来の各種の振動源を利用して、操作者の指先に対して触感を与えるためには、予め決まった一方向に振動を発生させることが求められる場合が多い。しかしながら上記従来の振動源において一方向に振動させるためには、複雑な駆動回路が必要となるうえ、動作制御が複雑になり易い。従って、ユーザにとって扱い難く、改善の余地があった。さらに、上記電磁型リニアアクチュエータ等に代表されるように、従来の振動源は部品点数が多く、構成が複雑化する傾向にあるので、コスト高になり易い。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる振動発生装置及び触感提示装置を提供することである。

（１）本発明に係る振動発生装置は、固定部材と、前記固定部材に対して相対変位可能に配置された可動プレートと、前記固定部材と前記可動プレートとの間に設けられ、前記可動プレートを弾性変形可能に支持する複数の弾性支持体と、前記可動プレートに組み合わされると共に、前記可動プレートに対して振動を与える振動発生部と、を備え、前記振動発生部は、回転軸線回りに回転可能で、且つ重心が前記回転軸線に対して偏心した重錘を有し、前記弾性支持体は、前記可動プレートの面内方向で互いに交差し合う第１方向及び第２方向において、前記第１方向における弾性率が前記第２方向における弾性率よりも小さくなるように形成され、前記第１方向における前記弾性支持体の弾性率、及び前記可動プレートの重量の少なくとも２つの要因によって決定される、前記可動プレートの固有周波数は、前記振動発生部の振動周波数よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係る振動発生装置によれば、回転軸線回りに重錘を回転させることで振動を発生することができると共に、振動発生部で発生した振動を可動プレートに対して伝えることができる。これにより、可動プレートを振動させることができ、固定部材に対して可動プレートを相対変位させることができる。このとき可動プレートは、第１方向における弾性率と、第２方向における弾性率とが異なる弾性支持体によって支持されているので、弾性率の違いによって、第２方向よりも第１方向に変位し易く支持されている。そのため、振動発生部から与えられた振動を受けて、可動プレートを第１方向に積極的に振動させることができる。
従って、例えば直進型のアクチュエータ等を利用した場合と同様に、可動プレートを一方向、すなわち第１方向に沿って振動させることができる。これにより、可動プレートの振動を利用して、例えば操作者の指先に対して、力学的な操作感覚を疑似的に作用させることが可能となり、指先に対してクリック感を与えるような触感を与えることができる。

特に、重錘を回転させるだけの簡便な構成で振動発生部を構成できるので、複雑な駆動回路及び複雑な動作制御が不要となり、振動発生部を簡略に構成できると共に、簡略に構成できる分、コストを削減することができる。また、可動プレートを弾性支持体で支持するだけの簡便な構成で、振動発生部で発生した振動を利用して、可動プレートを第１方向に沿って振動させることができる。これらのことから、振動発生装置全体として、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができると共に、可動プレートの第１方向に沿った振動を利用して、例えば操作者の指先に対して触感を効果的に与えるような使い方を行える。
さらに、可動プレートの固有周波数（固有振動数）が振動発生部の振動周波数よりも大きいので、可動プレートの共振を抑制できると共に、振動発生部の振動を効率良く可動プレートに伝えることができ、第１方向に沿って安定的に振動させることができる。

（２）前記弾性支持体は、前記第１方向における弾性率の方が、前記第２方向における弾性率よりも２倍以上小さくなるように形成されても良い。

この場合には、振動発生部で発生した振動を利用して、可動プレートをより積極的に第１方向に沿って振動させることができる。

（３）前記第１方向及び前記第２方向は、互いに直交し合う関係であっても良い。

この場合には、弾性変形し易い第１方向と、弾性変形し難い第２方向とが互いに直交し合うように弾性支持体が形成されているので、さらに第１方向に沿うように可動プレートを直線的に振動させることができる。

（４）前記振動発生部は、前記第２方向に対して前記回転軸線が平行となるように前記可動プレートに組み合わされても良い。

この場合には、重錘を第２方向に平行な回転軸線回りに回転させることで振動を発生させることができるので、積極的に第１方向に振動するような振動を可動プレートに対して伝えることができる。そのため、可動プレートをより効率良く第１方向に振動させ易い。

（５）前記弾性支持体は、前記可動プレートに対して直交する第３方向における弾性率が、前記第１方向における弾性率よりも大きくなるように形成されても良い。

この場合には、弾性支持体は、第３方向における弾性率が第１方向における弾性率よりも大きいので、第１方向よりも第３方向に弾性変形し難い。そのため、重錘を第２方向に平行な回転軸線回りに回転させることで振動を発生させた際、可動プレートの面内方向に対して直交する第３方向よりも、第１方向に沿って可動プレートをより積極的に振動させることができる。従って、可動プレートをさらに効率良く第１方向に振動させ易い。

（６）前記弾性支持体は、前記可動プレートに対して直交する第３方向における弾性率が、前記第２方向における弾性率よりも小さくなるように形成されても良い。

この場合には、弾性支持体は、第３方向における弾性率が第２方向における弾性率よりも小さいので、重錘を第２方向に平行な回転軸線回りに回転させることで振動を発生させた際、可動プレートの面内方向に対して直交する第３方向に対しても、第１方向と同様に可動プレートを積極的に振動させることができる。従って、例えば操作者の指先に対して、力学的な操作感覚をより強く、且つより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触感をさらに効果的に与えるような使い方を行える。

（７）前記振動発生部は、前記重錘を有し、前記回転軸線回りに回転可能に配置されたロータと、前記ロータを回転可能に支持するステータと、を備えても良い。

この場合には、振動発生部をいわゆる回転型の振動モータとして、簡便に構成することができる。

（８）本発明に係る触感提示装置は、前記振動発生装置と、前記固定部材及び前記振動発生部を内部に収容すると共に、前記可動プレートが変位可能に組み合わされるケーシングと、前記ケーシング内に収容され、前記可動プレートを通じて情報を表示する表示パネルと、を備え、前記可動プレートは、指先で操作可能とされ、前記ケーシング内には、前記可動プレート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が収容されていることを特徴とする。

本発明に係る触感提示装置によれば、可動プレートを指先で操作可能な例えばタッチパネルとして利用することができる。そして、表示パネルに表示された情報を視認しながら、可動プレートを指先で操作するときに、ケーシングの内部に収容された振動発生部からの振動を利用して可動プレートを第１方向に振動させることができる。そのため、可動プレート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ような触感を与えることができる。
従って、使い勝手に優れた触感提示装置とすることができ、例えば車載用途（カーナビゲーション装置等）、或いは操作者に装着或いは操作者が所持した状態で使用するようなウエラブル用途（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。さらに、触感提示装置を携帯情報端末等として利用した場合には、操作者の操作とは別に必要に応じて振動発生装置を振動させることで、例えば電話やメールの着信等を操作者に報知することも可能となる。

本発明によれば、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができ、可動プレートの第１方向に沿った振動を利用して、例えば操作者の指先に対して触感を効果的に与えるような使い方を行える。

本発明に係るカーナビゲーション装置（触感提示装置）の第１実施形態を示す外観正面図である。 図１に示すＡ－Ａ線に沿ったカーナビゲーション装置の縦断面図である。 図２に示す振動発生部の周辺を拡大した縦断面図である。 本発明に係るカーナビゲーション装置（触感提示装置）の第２実施形態を示す外観正面図である。 図４に示すＢ－Ｂ線に沿ったカーナビゲーション装置の縦断面図である。 図５に示す振動発生部の周辺を拡大した縦断面図である。 図６に示す振動発生部の斜視図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る第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、車載用のカーナビゲーション装置を例に挙げて説明する。

図１に示すように、本実施形態のカーナビゲーション装置１は、車両ＶにおけるインストルメントパネルＰに取り付けられている。具体的には、カーナビゲーション装置１は、インストルメントパネルＰのうち運転席と助手席との間に一体的に組み込まれるように取り付けられている。ただし、カーナビゲーション装置１の位置及び固定方法等は、この場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。

図１及び図２に示すように、カーナビゲーション装置１は、タッチパネル２を有する振動発生装置３と、タッチパネル２が変位可能に組み合わされるケーシング４と、ケーシング４内に収容され、タッチパネル２を通じて情報を表示する表示パネル５と、ケーシング４内に収容され、タッチパネル２の操作に応じて表示パネル５の表示を制御する制御部６と、を備えている。

本実施形態では、ケーシング４の平面視で互いに直交する２方向を第１方向Ｌ１及び第２方向Ｌ２という。よって、第１方向Ｌ１及び第２方向Ｌ２は、ケーシング４の厚さ方向である第３方向Ｌ３に対して直交する直交方向となる。
なお、カーナビゲーション装置１は車両ＶのインストルメントパネルＰに組み込まれているので、図１に示すように、第３方向Ｌ３は車両Ｖの前後方向に相当し、第１方向Ｌ１は車両Ｖの左右方向に相当し、第２方向Ｌ２は車両Ｖの上下方向に相当する。

図１及び図２に示すように、ケーシング４は、底壁部４ａ及び周壁部４ｂを有し、第１方向Ｌ１に沿った長さが第２方向Ｌ２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共に、厚みの薄い有底筒状に形成されている。これにより、ケーシング４には、車両Ｖの車室側に開口した収容空間１０が形成されている。

収容空間１０は、第１方向Ｌ１に沿った長さが、ケーシング４における第１方向Ｌ１に沿った長さよりも短く形成されている。そのため、ケーシング４には、車室側を向いたボタン設置面１１が形成されている。ただし、ボタン設置面１１は必須なものではなく、具備しなくても構わない。また、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。

振動発生装置３は、固定部材２０と、固定部材２０に対して相対変位可能に配置され、指先で操作されるタッチパネル（本発明に係る可動プレート）２と、固定部材２０とタッチパネル２との間に設けられ、タッチパネル２を弾性変形可能に支持する複数の板ばね部材（本発明に係る弾性支持体）２１と、表示パネル５を介してタッチパネル２に組み合わされ、タッチパネル２に対して振動を与える振動発生部２２と、を備えている。

タッチパネル２は、ケーシング４の収容空間１０を塞ぐように、ケーシング４に対して一体的に組み合わされている。
この際、タッチパネル２は、第１方向Ｌ１及び第２方向Ｌ２で画成される自身の面内方向に変位可能にケーシング４に対して組み合わされている。具体的には、タッチパネル２は、ケーシング４に対して第１方向Ｌ１に相対変位可能にケーシング４に対して組み合わされている。従って、タッチパネル２とケーシング４との間には、第１方向Ｌ１において、タッチパネル２の第１方向Ｌ１の変位を許容するための僅かな隙間が確保されている。

タッチパネル２は、合成樹脂材或い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、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、指先で触れた箇所を検知することが可能とされている。なお、タッチパネル２のうち車室側を向いた面は、操作者の指先等によって操作される操作面２ａ、いわゆる触感提示面とされている。
このように構成されたタッチパネル２は、少なくとも指先による操作時に、振動発生部２２からの振動によって瞬間的に第１方向Ｌ１に振動するように構成されている。

表示パネル５は、タッチパネル２に対して重なるように収容空間１０内に配置されている。表示パネル５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の液晶表示装置であって、タッチパネル２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５に表示された各種情報に対応して、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）が制御部６に送られる。

特に表示パネル５は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を有し、各種情報を表示するだけでなく、図示しない複数の仮想ボタンを少なくとも表示することが可能とされている。なお、表示パネル５は、仮想ボタン以外の表示内容として、例えば各種ウインドウ、メニュー等を表示することも可能である。
これにより操作者は、タッチパネル２を指先で触れて所望する仮想ボタンの入力操作を行うことが可能とされている。これにより、入力操作した仮想ボタンに対応する操作内容に基づいた入力信号が制御部６に送られる。

なお、本実施形態の表示パネル５は、タッチパネル２に一体的に組み合わされており、タッチパネル２に伴って、第１方向Ｌ１に変位可能とされている。ただし、この場合に限定されるものではなく、表示パネル５を変位不能に収容空間１０に配置し、タッチパネル２だけを第１方向Ｌ１に変位させても構わない。

図２に示すように、ケーシング４の収容空間１０内には、制御部６が実装された制御基板３０が収容されている。制御基板３０は、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、図示しない支持部材によって収容空間１０内に安定的に支持されている。

制御部６は、カーナビゲーション装置１を総合的に制御するＣＰＵ等であって、上述のように制御基板３０に実装されている。特に制御部６は、タッチパネル２の操作に伴う上記入力信号に基づいて、表示パネル５の表示を制御している。さらに制御部６は、タッチパネル２の操作に基づいて振動発生部２２を作動させて、タッチパネル２に与える振動の発生タイミング等を制御している。

さらにカーナビゲーション装置１は、カーナビゲーション装置１を機能させるための各種電子部品を備えている。
例えばカーナビゲーション装置１は、車両Ｖの位置を検出（測位）する位置検出部、外部との無線通信を行う通信部、メモリ部、複数の操作スイッチ３１（図１参照）、音声をスピーカから出力する音声出力部、地図データを記憶する地図データベース部等を主に備えている。このうち、位置検出部、通信部、メモリ部、音声出力部、地図データベース部は、制御基板３０に実装された状態で収容空間１０内に収容されている。
なお、図２では、これら位置検出部、通信部、メモリ部、音声出力部、地図データベース部の図示を省略している。

位置検出部は、例えば地磁気センサ、ジャイロセンサ及び車速センサ等を備え、人工衛星からの送信電波に基づいて車両Ｖの位置を検出するＧＰＳ機能を具備している。これにより、制御部６は、位置検出部からの検出結果に基づいて車両Ｖの現在位置、進行方向、速度、走行距離等を検出することが可能とされている。さらに制御部６は、車両Ｖの現在位置及び地図データベース部に記憶された地図データ等に基づいて、車両Ｖの現在位置及び進行方向を車両Ｖの周辺の道路地図に重ね合わせた状態で表示パネル５に表示させることが可能とされている。

さらに制御部６は、通信部を介して入出した情報に基づいて、例えば道路交通情報（渋滞情報、事故情報等）、周辺の施設情報等を、車両Ｖの周辺の道路地図に重ね合わせた状態で表示パネル５に表示させることも可能とされている。

図１に示すように、複数の操作スイッチ３１は、ケーシング４におけるボタン設置面１１に配置され、車室側に露出している。これにより操作者は、必要に応じて操作スイッチ３１を指先で押圧するように入力操作することが可能とされ、例えば表示パネル５の画面切り換えや、カーナビゲーション装置１としての各種機能を選択、実行等することが可能とされている。

図２に示すように、固定部材２０は、例えば制御基板３０の周囲を囲む平面視枠状に形成され、ケーシング４の底壁部４ａ及び周壁部４ｂに対して一体的に形成されている。ただし、固定部材２０の形状は、この場合に限定されるものではなく、例えばケーシング４の底壁部４ａから表示パネル５に向かって突出するように形成され、タッチパネル２及び表示パネル５の四隅に対して第３方向Ｌ３に向かい合うように４つ形成しても構わない。
なお、固定部材２０のうち表示パネル５側を向いた端面は、平坦な固定面２０ａとされている。

板ばね部材２１は、固定部材２０と表示パネル５との間に配置され、表示パネル５を介してタッチパネル２を第１方向Ｌ１に弾性変形可能に支持している。
本実施形態の板ばね部材２１は、図１及び図２に示すように、第１方向Ｌ１に沿った長さが第２方向Ｌ２に沿った長さよりも短い板片状に形成され、表示パネル５の四隅に対して第３方向Ｌ３に向かい合うように、第１方向Ｌ１及び第２方向Ｌ２に間隔をあけて４つ配置されている。
各板ばね部材２１は、一端部側が固定部材２０における固定面２０ａに連結され、他端部側が表示パネル５に連結されている。これにより、板ばね部材２１は、表示パネル５を介してタッチパネル２を第１方向Ｌ１に変位可能に支持している。

ただし、板ばね部材２１は、表示パネル５と固定部材２０との間に配置される場合に限定されるものではない。例えば先に述べたように、表示パネル５を変位不能に収容空間１０に配置し、且つタッチパネル２だけを第１方向Ｌ１に変位可能に構成した場合には、タッチパネル２を支持するように板ばね部材２１を構成すれば良い。さらには、板ばね部材２１を、例えばケーシング４の底壁部４ａ、或いは制御基板３０に連結させても構わない。この場合には、ケーシング４或いは制御基板３０が固定部材として機能する。

特に板ばね部材２１は、第１方向Ｌ１における弾性率（ばね定数）が、第２方向Ｌ２における弾性率（ばね定数）よりも小さくなるように形成されている。つまり、板ばね部材２１は、第１方向Ｌ１の剛性の方が第２方向Ｌ２の剛性よりも低く形成されており、弾性率の違いによってタッチパネル２を第１方向Ｌ１に積極的に変位可能に支持している。

振動発生部２２は、表示パネル５における中央部に取り付けられている。これにより、振動発生部２２は、表示パネル５を介してタッチパネル２に一体的に組み合わされていると共に、発生した振動を、表示パネル５を介してタッチパネル２に伝えることが可能とされている。
ただし、この場合に限定されるものではなく、例えば先に述べたように、表示パネル５を変位不能に収容空間１０に配置し、且つタッチパネル２だけを第１方向Ｌ１に変位可能に構成した場合には、振動発生部２２をタッチパネル２に取り付けるように構成すれば良い。なお、図１及び図２では、振動発生部２２の図示を簡略化している。

図３に示すように、振動発生部２２は、回転軸線Ｏ回りに回転可能で、且つ重心が回転軸線Ｏに対して偏心した重錘４０を有する、いわゆる回転型の振動モータとされている。具体的には、振動発生部２２は、ステータ４１及びロータ４２を有する、コイン型のブラシレスモータとされている。

振動発生部２２は、第３方向Ｌ３に対して回転軸線Ｏが平行となるように、表示パネル５に取り付けられている。なお、第３方向Ｌ３から見た平面視で、回転軸線Ｏに交差する方向を径方向といい、回転軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

ロータ４２は、軸受部５０と、バックヨーク５１と、磁石５２と、重錘４０とを備えている。
軸受部５０は、例えば含油軸受等の円筒状に形成された滑り軸受とされ、回転軸線Ｏと同軸に配置されている。ただし、軸受部５０は、滑り軸受に限定されるものではなく、例えば内輪と外輪との間にボールが転動可能に保持されたボール軸受等で構成されていても構わない。なお、軸受部５０における挿通孔５０ａ内には、後述するシャフト６１が挿通されている。

バックヨーク５１は、回転軸線Ｏを中心として円環状に形成されると共に、回転軸線Ｏと同軸に配置されたヨーク本体５１ａと、ヨーク本体５１ａにおける内周縁部から回転軸線Ｏに沿って表示パネル５側に向けて延びる嵌合筒部５１ｂと、ヨーク本体５１ａにおける外周縁部から径方向の外側に向けて延びる取付プレート５１ｃと、を備え、これらが一体形成されている。

嵌合筒部５１ｂは、円筒状に形成され、軸受部５０に対して嵌合固定されている。これにより、バックヨーク５１の全体は、軸受部５０と共に回転軸線Ｏを中心として回転可能とされている。取付プレート５１ｃは、ヨーク本体５１ａにおける外周縁部の一部から径方向の外側に向かって延びている。なお、取付プレート５１ｃは、重錘４０の形状に対応して形成され、例えば中心角が約１８０°の扇状に形成されている。

磁石５２は、バックヨーク５１におけるヨーク本体５１ａに対して取り付けられている。この際、磁石５２は、軸受部５０を径方向外側から囲むようにヨーク本体５１ａに取り付けられている。なお、磁石５２の材質としては、特に限定されるものではなく、公知の材質を用いることが可能である。

重錘４０は、バックヨーク５１よりも径方向外側に配置されるように、取付プレート５１ｃに対して取り付けられている。重錘４０は、例えば回転軸線Ｏを中心とする扇状に形成されている。例えば重錘４０は、第３方向Ｌ３から見た平面視で、中心角が例えば約１８０°となるように形成されている。これにより、重錘４０の重心は、回転軸線Ｏに対して偏心している。
なお、重錘４０の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば比重の高い金属材料であるタングステン等を用いることが好ましい。また、重錘４０は、取付プレート５１ｃに対して、例えば接着、溶着等によって固着されている。

ステータ４１は、ベースプレート６０と、シャフト６１と、コイル６２と、駆動部６３と、を備え、ロータ４２を回転軸線Ｏ回りに回転可能に支持している。

ベースプレート６０は、第３方向Ｌ３において、磁石５２を挟んでヨーク本体５１ａの反対側に配置され、表示パネル５に対して一体的に取り付けられている。ベースプレート６０は、例えば平面視円形状に形成され、その外径はロータ４２の最大外径よりも大きく形成されている。
ベースプレート６０における中央部分には、例えばベースプレート６０を第３方向Ｌ３に貫通するシャフト支持孔６０ａが回転軸線Ｏと同軸に形成されている。

シャフト６１は、回転軸線Ｏと同軸に配置され、シャフト支持孔６０ａ内に回転不能に固定されている。これにより、シャフト６１はベースプレート６０によって安定に支持されている。また、シャフト６１は、ベースプレート６０からロータ４２側に向けて延びるように形成され、軸受部５０の挿通孔５０ａ内に挿通されている。これにより、軸受部５０は、シャフト６１に対して相対回転可能に該シャフト６１に組み合わされている。これにより、ロータ４２の全体では、シャフト６１によって支持されながら、回転軸線Ｏ回りに安定的に回転可能とされている。

コイル６２及び駆動部６３は、ベースプレート６０に取り付けられている。このうちコイル６２は、ベースプレート６０のうち磁石５２と第３方向Ｌ３に対向する部分に取り付けられている。
駆動部６３は、図示しない外部電源に電気的に接続されていると共に、コイル６２に対して電気的に接続されている。さらに駆動部６３は、図示しないホール素子を有し、ホール素子によって磁石５２の極性を検知し、検知した極性に応じて外部電源から供給された電流を制御しながらコイル６２に供給することが可能とされている。コイル６２に電流が供給されることで、コイル６２に磁力が発生する。そして、コイル６２に発生した磁力と、磁石５２の磁力との相互作用を利用して、ロータ４２を回転軸線Ｏ回りに回転させることが可能となる。これにより、振動発生部２２は、ロータ４２の回転に伴う重錘４０の遠心力を利用して、振動を発生させることが可能とされている。
なお、ホール素子に代わりホール素子を内蔵した駆動ＩＣを駆動部６３に設けても良い。この場合、磁石５２の極性に応じた駆動信号をコイル６２に供給するように駆動ＩＣは機能する。

なお、シャフト６１には、軸受部５０を第３方向Ｌ３に位置決めするための一対の位置決めリング６４が嵌合されている。
一方の位置決めリング６４は、軸受部５０とベースプレート６０との間に配置されるように、シャフト６１に嵌合されている。他方の位置決めリング６４は、軸受部５０を間に挟んで位置決めリング６４とは第３方向Ｌ３の反対側に位置するようにシャフト６１に嵌合されている。

これら位置決めリング６４は、軸受部５０に対して抵抗少なく摺接しており、軸受部５０を第３方向Ｌ３に位置決めしながら軸受部５０の回転を滑らかにする役割を果たしている。このような位置決めリング６４の材質としては、特に限定されるものでないが、例えば機械的特性或いは耐熱性等を考慮しながら、従来からこの技術分野で用いられている各種の樹脂材料等を採用することができる。
例えば、位置決めリング６４の材質としては、ポリアセタールやナイロン等の滑り性を有する合成樹脂材料、又は当該合成樹脂に例えばポリテトラフルオロエチレンや超高分子ポリエチレン等の固体潤滑剤が添加された合成樹脂等を採用することができる。
ただし、位置決めリング６４は、必須なものではなく、具備しなくても構わない。

上述のように構成された振動発生部２２は、ロータ４２を内部に収容する有頂筒状の保護カバー４３を有している。保護カバー４３は、例えばベースプレート６０に一体的に組み合わされている。ただし、保護カバー４３は、必須なものではなく、具備しなくても構わない。

（カーナビゲーション装置の作用）
上述のように構成された振動発生装置３を具備するカーナビゲーション装置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、タッチパネル２を通じて、表示パネル５に表示された情報を視認しながら、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、カーナビゲーション装置１が有する各種機能を適宜利用することができる。

特に、タッチパネル２を操作する際、振動発生部２２からの振動を利用して、タッチパネル２を操作面２ａの面内方向である第１方向Ｌ１に瞬間的に振動させることができる。そのため、タッチパネル２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触感を与えることができる。

より詳細に説明する。
タッチパネル２が指先で操作されると、制御部６は図３に示す駆動部６３を介してコイル６２に電流を供給して、コイル６２に磁力を発生させる。これにより、コイル６２に発生した磁力と、磁石５２の磁力との相互作用によって、ロータ４２を回転軸線Ｏ回りに回転させることができ、重錘４０に作用する遠心力を利用して振動を発生させることができる。

これにより、振動発生部２２で発生した振動を、表示パネル５を介してタッチパネル２に伝えることができる。このとき、振動発生部２２は、回転軸線Ｏが第３方向Ｌ３に対して平行となるように取り付けられているので、タッチパネル２は操作面２ａの面内方向に主に振動しようとする。
ところがタッチパネル２は、図１に示すように、第１方向Ｌ１における弾性率と第２方向Ｌ２における弾性率とが異なる板ばね部材２１によって支持されているので、弾性率の違いによって、第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に変位し易く支持されている。そのため、振動発生部２２から与えられた振動を利用して、タッチパネル２を第１方向Ｌ１に積極的に振動させることができる。

従って、例えば直進型のアクチュエータ等を利用した場合と同様に、タッチパネル２を一方向、すなわち第１方向Ｌ１に沿って振動させることができる。これにより、タッチパネル２の振動を利用して、操作者の指先に対して、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触感を与えることができる。

特に、重錘４０を回転させるだけの簡便な構成で振動発生部２２を構成できるので、複雑な駆動回路及び複雑な動作制御が不要となり、振動発生部２２を簡略に構成できると共に、簡略に構成できる分、コストを削減することができる。さらに、タッチパネル２を板ばね部材２１で支持するだけの簡便な構成で、振動発生部２２で発生した振動を利用して、タッチパネル２を第１方向Ｌ１に沿って振動させることができる。
これらのことから、振動発生装置３全体として、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。その結果、カーナビゲーション装置１として、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態のカーナビゲーション装置１によれば、振動発生装置３を備えているので、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができ、タッチパネル２の第１方向Ｌ１に沿った振動を利用して、操作者の指先に対して触感を効果的に与えることができる。

さらに本実施形態では、弾性変形し易い第１方向Ｌ１と、弾性変形し難い第２方向Ｌ２とが互いに直交し合うように板ばね部材２１が形成されているので、タッチパネル２を第１方向Ｌ１に沿うように、より直線的に振動させ易い。
なお、上記実施形態において、第１方向Ｌ１における弾性率の方が第２方向Ｌ２における弾性率よりも２倍以上小さくなるように、板ばね部材２１を構成しても良い。この場合には、タッチパネル２をさらに積極的に第１方向Ｌ１に沿って振動させることが可能となる。

さらに、上記第１実施形態では第１方向Ｌ１と第２方向Ｌ２とを互いに直交する方向として説明したが、この場合に限定されるものではなく、タッチパネル２の面内方向において、第１方向Ｌ１と第２方向Ｌ２とが互いに交差し合っていれば良い。
例えば、カーナビゲーション装置１を車室側から見たときに、車両Ｖの左右方向に対して斜めにタッチパネル２が振動するように構成することも可能である。

さらに、上記第１実施形態において、第１方向Ｌ１における板ばね部材２１の弾性率と、タッチパネル２及び表示パネル５の重量との少なくとも２つの要因によって決定される、タッチパネル２及び表示パネル５の固有周波数が、振動発生部２２の振動周波数よりも大きくなるように構成しても良い。
この場合には、タッチパネル２及び表示パネル５の固有周波数（固有振動数）が振動発生部２２の振動周波数よりも大きいので、タッチパネル２及び表示パネル５の共振を抑制できると共に、振動発生部２２の振動を効率良くタッチパネル２及び表示パネル５に伝えることができ、第１方向Ｌ１に沿って安定的に振動させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第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実施形態ではタッチパネル２の操作面２ａに対して直交する第３方向Ｌ３に対して回転軸線Ｏが平行となるように振動発生部２２を構成したが、本実施形態では、第２方向Ｌ２に対して回転軸線Ｏが平行となるように振動発生部が構成されている。

図４及び図５に示すように、本実施形態のカーナビゲーション装置１は、第２方向Ｌ２に対して回転軸線Ｏが平行となるように表示パネル５に取り付けられた振動発生部７１を有する振動発生装置７０を備えている。

振動発生部７１は、表示パネル５における中央部に取り付けられている。これにより、第１実施形態と同様に、振動発生部７１は、表示パネル５を介してタッチパネル２に一体的に組み合わされていると共に、発生した振動を、表示パネル５を介してタッチパネル２に伝えることが可能とされている。
なお、図４及び図５では、振動発生部７１の図示を簡略化している。

図６及び図７に示すように、振動発生部７１は、回転軸線Ｏ回りに回転可能で、且つ重心が回転軸線Ｏに対して偏心した重錘７２を有する、いわゆる回転型の振動モータとされている。具体的には、振動発生部７１は、ステータ７３及びロータ７４を有する、シリンダ型のブラシレスモータとされている。

ステータ７３は、有底筒状に形成されたステータハウジング８０を有している。ステータハウジング８０の内部には、図示しないマグネット、整流子及びブラシが設けられている。さらにステータハウジング８０には、電力を供給するための図示しない一対のリード線が、内部から外部に向けて延出されている。
このように構成されたステータ７３は、ステータハウジング８０に取り付けられたスペーサ８１を利用して、表示パネル５に取り付けられている。この際、ステータ７３は、ロータ７４の回転軸線Ｏが第２方向Ｌ２に対して平行になるように取り付けられている。

ロータ７４は、図示しないコイルと、コイルが巻回された図示しないコイルホルダと、コイルホルダに取り付けられた回転シャフト８５と、を有する。
コイル及びコイルホルダは、ステータハウジング８０内に収容されている。回転シャフト８５は、回転軸線Ｏと同軸に配置されていると共に、ステータハウジング８０内から第２方向Ｌ２に突出するように形成されている。

重錘７２は、ステータハウジング８０の外側に配置された状態で、回転シャフト８５に取り付けられている。重錘７２は、周方向において非一様な形状に形成されており、重心が回転軸線Ｏに対して偏心している。これにより、振動発生部７１は、ロータ７４の回転に伴う重錘７２の遠心力を利用して、振動を発生させることが可能とされている。

さらに本実施形態の振動発生装置７０は、第１実施形態と同様に、固定部材２０と表示パネル５との間に配置され、表示パネル５を介してタッチパネル２を第１方向Ｌ１に弾性変形可能に支持する板ばね部材（本発明に係る弾性支持体）７５を備えている。

板ばね部材７５は、表示パネル５の四隅に対して第２方向Ｌ２に向かい合うように、第１方向Ｌ１及び第２方向Ｌ２に間隔をあけて４つ配置されている。固定部材２０は、表示パネル５の周囲を囲むように枠状に形成され、ケーシング４の周壁部４ｂに対して組み合わされている。
各板ばね部材７５は、一端部側が固定部材２０に連結され、他端部側が表示パネル５に連結されており、表示パネル５を介してタッチパネル２を面内方向に変位可能に支持している。なお、各板ばね部材７５は、第１方向Ｌ１に沿った長さが第２方向Ｌ２に沿った長さよりも短い板片状に形成されている。

特に板ばね部材７５は、第１方向Ｌ１における弾性率（ばね定数）が、第２方向Ｌ２における弾性率（ばね定数）よりも小さくなるように形成され、弾性率の違いによってタッチパネル２を第１方向Ｌ１に変位可能に支持している。それに加え、本実施形態の板ばね部材７５は、第３方向Ｌ３における弾性率（ばね定数）が、第１方向Ｌ１における弾性率（ばね定数）よりも大きくなるように形成され、弾性率の違いによって、タッチパネル２を第１方向Ｌ１よりも第３方向Ｌ３に変位し難く支持している。

なお、板ばね部材７５は、第１実施形態と同様に、表示パネル５と固定部材２０との間に設ける場合に限定されるものではない。例えば先に述べたように、表示パネル５を変位不能に収容空間１０に配置し、且つタッチパネル２だけを第１方向Ｌ１に変位可能に構成した場合には、タッチパネル２を支持するように板ばね部材７５を構成すれば良い。

（カーナビゲーション装置の作用）
上述のように構成された本実施形態のカーナビゲーション装置１であっても、ロータ７４の回転軸線Ｏの方向が第１実施形態と異なるだけで、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。

例えば、図４に示すように、タッチパネル２が指先で操作されると、制御部６はコイル６２に電流を供給して、コイル６２に磁力を発生させる。これにより、コイル６２に発生した磁力と、磁石５２の磁力との相互作用によってロータ７４を回転軸線Ｏ回りに回転させることができ、重錘７２に作用する遠心力を利用して振動を発生させることができる。

これにより、振動発生部７１で発生した振動を、表示パネル５を介してタッチパネル２に伝えることができる。このとき、振動発生部７１は、回転軸線Ｏが第２方向Ｌ２に対して平行となるように取り付けられているので、積極的に第１方向Ｌ１に振動するような振動をタッチパネル２に対して伝えることができる。
しかも、板ばね部材７５は、第３方向Ｌ３における弾性率が第１方向Ｌ１における弾性率よりも大きいので、第１方向Ｌ１よりも第３方向Ｌ３に弾性変形し難い。そのため、重錘７２を第２方向Ｌ２に平行な回転軸線Ｏ回りに回転させることで振動を発生させた際、タッチパネル２の操作面２ａに対して直交する第３方向Ｌ３よりも、第１方向Ｌ１に沿ってタッチパネル２を積極的に振動させることができる。従って、タッチパネル２を効率良く第１方向Ｌ１に振動させることができる。

従って、本実施形態の場合であっても、例えば直進型のアクチュエータ等を利用した場合と同様に、タッチパネル２を一方向、すなわち第１方向Ｌ１に沿って振動させることができる。これにより、タッチパネル２の振動を利用して、操作者の指先に対して、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触感を与えることができる。

なお、上記第２実施形態では、板ばね部材７５を、第３方向Ｌ３における弾性率（ばね定数）が第１方向Ｌ１における弾性率（ばね定数）よりも大きくなるように形成した場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではない。

例えば、第３方向Ｌ３における弾性率（ばね定数）が第２方向Ｌ２における弾性率（ばね定数）よりも小さくなるように、板ばね部材７５を形成しても構わない。
この場合において、例えば第３方向Ｌ３における弾性率（ばね定数）が第１方向Ｌ１における弾性率（ばね定数）と同一、或いは該弾性率よりも小さくなるように板ばね部材７５を形成することが好ましい。ただし、この場合に限定されるものではなく、例えば第３方向Ｌ３における弾性率（ばね定数）が第２方向Ｌ２における弾性率よりも小さい条件を満たしていれば、第１方向Ｌ１における弾性率（ばね定数）よりも大きくても構わない。

上述のように構成した場合、板ばね部材７５は、第３方向Ｌ３における弾性率が第２方向Ｌ２における弾性率よりも小さいので、重錘７２を第２方向Ｌ２に平行な回転軸線Ｏ回りに回転させることで振動を発生させた際、タッチパネル２の操作面２ａに対して直交する第３方向Ｌ３に対しても、第１方向Ｌ１と同様にタッチパネル２を積極的に振動させることができる。つまり、タッチパネル２を効率良く第１方向Ｌ１及び第３の方向Ｌ３に振動させることができる。
従って、タッチパネル２を第１方向Ｌ１に沿って振動させることができると共に、指先の接触方向でもある第３の方向Ｌ３にも振動することができるので、タッチパネル２の振動を利用して、操作者の指先に対して力学的な操作感覚をより強く、且つより疑似的に作用させることができる。その結果、指先に対してクリック感を与えるかのような触感をさらに効果的に与えることが可能である。
なお、第３方向Ｌ３における弾性率（ばね定数）が第１方向Ｌ１における弾性率（ばね定数）と同一、或いは該弾性率よりも小さくなるように板ばね部材７５を形成した場合には、重錘７２を第２方向Ｌ２に平行な回転軸線Ｏ回りに回転させることで振動を発生させた際、タッチパネル２の操作面２ａに対して直交する第３方向Ｌ３に対して、第１方向Ｌ１と同等或いはそれ以上にタッチパネル２を積極的に振動させることが可能となり、好ましい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。

例えば上記実施形態では、触感提示装置をカーナビゲーション装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではなく、タッチ時に指先に対して物理的な操作触感を疑似的に与える各種の電子機器等に適用しても構わない。例えば、操作者に装着或いは操作者が所持した状態で使用するようなウエラブル用途等に好適に利用することができる。例えば、スマートウォッチ或いはスマートフォン等の携帯情報端末に好適に利用することができる。

さらに上記各実施形態では、タッチパネルを可動プレートとして利用した場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではない。例えばケーシング内に収容された制御基板を可動プレートとして利用しても構わないし、専用の可動プレートをケーシング内に設けても構わない。この場合には、例えば振動発生部で発生した振動によって制御基板を第１方向に振動させることで、該振動を、ケーシングを介してタッチパネルに伝えることが可能となる。従って、同様の作用効果を奏功することができる。
特に、制御基板を可動プレートとして利用する場合には、例えば、振動発生部の振動を利用して、制御基板を第３方向に積極的に振動するように構成しても構わない。

さらに上記各実施形態では、弾性支持体の一例として板ばね部材を用いた場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、方向に応じて弾性率を変化させることができれば、例えばコイルばね等であっても構わない。

Ｏ…回転軸線
Ｌ１…第１方向
Ｌ２…第２方向
Ｌ３…第３方向
１…カーナビゲーション装置（触感提示装置）
２…タッチパネル（可動プレート）
３、７０…振動発生装置
４…ケーシング
５…表示パネル
６…制御部
２０…固定部材
２１、７５…板ばね部材（弾性支持体）
２２、７１…振動発生部
４０、７２…重錘
４１、７３…ステータ
４２、７４…ロータ

Claims (8)

1. 固定部材と、
   前記固定部材に対して相対変位可能に配置された可動プレートと、
   前記固定部材と前記可動プレートとの間に設けられ、前記可動プレートを弾性変形可能に支持する複数の弾性支持体と、
   前記可動プレートに組み合わされると共に、前記可動プレートに対して振動を与える振動発生部と、を備え、
   前記振動発生部は、回転軸線回りに回転可能で、且つ重心が前記回転軸線に対して偏心した重錘を有し、
   前記弾性支持体は、
   前記可動プレートの面内方向で互いに交差し合う第１方向及び第２方向において、前記第１方向における弾性率が前記第２方向における弾性率よりも小さくなるように形成され、
   前記第１方向における前記弾性支持体の弾性率、及び前記可動プレートの重量の少なくとも２つの要因によって決定される、前記可動プレートの固有周波数は、前記振動発生部の振動周波数よりも大きいことを特徴とする振動発生装置。
2. 請求項１に記載の振動発生装置において、
   前記弾性支持体は、前記第１方向における弾性率の方が、前記第２方向における弾性率よりも２倍以上小さくなるように形成されている、振動発生装置。
3. 請求項１又は２に記載の振動発生装置において、
   前記第１方向及び前記第２方向は、互いに直交し合う関係である、振動発生装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の振動発生装置において、
   前記振動発生部は、前記第２方向に対して前記回転軸線が平行となるように前記可動プレートに組み合わされている、振動発生装置。
5. 請求項４に記載の振動発生装置において、
   前記弾性支持体は、前記可動プレートに対して直交する第３方向における弾性率が、前記第１方向における弾性率よりも大きくなるように形成されている、振動発生装置。
6. 請求項４に記載の振動発生装置において、
   前記弾性支持体は、前記可動プレートに対して直交する第３方向における弾性率が、前記第２方向における弾性率よりも小さくなるように形成されている、振動発生装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の振動発生装置において、
   前記振動発生部は、
   前記重錘を有し、前記回転軸線回りに回転可能に配置されたロータと、
   前記ロータを回転可能に支持するステータと、を備えている、振動発生装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の振動発生装置と、
   前記固定部材及び前記振動発生部を内部に収容すると共に、前記可動プレートが変位可能に組み合わされるケーシングと、
   前記ケーシング内に収容され、前記可動プレートを通じて情報を表示する表示パネルと、を備え、
   前記可動プレートは、指先で操作可能とされ、
   前記ケーシング内には、前記可動プレート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が収容されていることを特徴とする触感提示装置。

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