JP7277344B2 - Tactile presentation device - Google Patents
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Description
本発明は、触感提示装置に関する。 The present invention relates to a tactile presentation device.
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。 In recent years, mobile information terminals such as smartphones, smart watches, and tablet PCs, and electronic devices such as in-vehicle navigation systems, have incorporated tactile sensation presentation devices that present tactile sensations through vibrations in response to operator operations. There are many cases.
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ことで、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。
For example, as shown in
In this tactile sense presentation device, the contact panel is instantaneously moved in a predetermined displacement direction by utilizing the expansion and contraction of the shape memory alloy wire that accompanies heating. As a result, a pseudo tactile sensation, such as a click sensation, can be applied to the fingertip that touches the touch panel, and it is possible to feel the tactile sensation of pressing a mechanical switch.
この種の触感提示装置では、クリック感の質感、すなわち機械的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、起動及び停止特性が優れ、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、形状記憶合金ワイヤの伸縮を利用して接触パネル等の可動体を瞬間的に移動させた場合、実際上、可動体を直ちに停止させることが難しかった。そのため、可動体が停止するまでの間に残留振動が生じてしまい易かった。これにより、従来の触感提示装置では、形状記憶合金ワイヤを利用しているとはいえ、残留振動の影響によって疑似的触感の品質が低下し易く、改善の余地があった。
In this type of tactile sensation presentation device, it is important to reproduce the texture of the click sensation, ie, the tactile sensation of pressing a mechanical switch, in a simulated manner. In this respect, the use of a shape memory alloy wire has the advantage of being excellent in starting and stopping characteristics and of facilitating a good pseudo tactile sensation.
However, when a movable body such as a contact panel is moved instantaneously by utilizing the expansion and contraction of shape memory alloy wires, it is practically difficult to immediately stop the movable body. Therefore, residual vibration tends to occur before the movable body stops. As a result, although the conventional tactile sensation presentation device uses shape memory alloy wires, the quality of the pseudo tactile sensation tends to deteriorate due to the influence of residual vibration, and there is room for improvement.
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、残留振動を生じさせ難く、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である。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a tactile sensation presentation device that is less likely to cause residual vibration and that can provide a high-quality pseudo tactile sensation.
(1)本発明に係る触感提示装置は、指先で操作される操作パネルを有するケーシングと、可動方向に沿って移動可能とされた可動体と、前記ケーシング内に配置され、前記可動体を前記可動方向に瞬間的に変位させると共に、前記可動体の変位に基づいて前記ケーシングに慣性力を作用させるアクチュエータと、前記ケーシング内に配置され、前記可動体の変位に起因する前記可動体の残留振動を減衰させる振動減衰体と、を備え、前記振動減衰体は、錘体と、前記錘体に一体に組み合わされると共に弾性変形可能とされ、前記錘体を弾性支持する弾性支持体と、を備え、前記可動体の変位に起因して前記可動体に対して前記可動方向に逆向きに振動することを特徴とする。 (1) A tactile sensation presentation device according to the present invention includes a casing having an operation panel operated with a fingertip, a movable body that is movable along a movable direction, and a movable body that is disposed in the casing and moves the movable body as described above. an actuator that instantaneously displaces the movable body in a moving direction and applies an inertial force to the casing based on the displacement of the movable body; a vibration damping body for damping the vibration, wherein the vibration damping body comprises a weight, and an elastic support that is integrally combined with the weight and is elastically deformable and elastically supports the weight. and vibrating in a direction opposite to the movable direction with respect to the movable body due to the displacement of the movable body.
本発明に係る触感提示装置によれば、アクチュエータを利用して、可動体を瞬間的に変位させることができ、ケーシング内で可動体を例えば所定の加速度で可動方向に沿って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、ケーシング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。 According to the tactile sensation presentation device of the present invention, the actuator can be used to instantaneously displace the movable body, and the movable body can be moved in the movable direction at a predetermined acceleration, for example, within the casing. . As a result, inertial force (thrust force) of the movable body can be applied to the entire casing based on rapid displacement of the movable body. Therefore, the fingertip touching the operation panel can be given a pseudo mechanical operation feeling, and a pseudo tactile sensation as if giving a click feeling can be given to the fingertip.
特に、可動体の急速な変位が終了した後、錘体を弾性支持する弾性支持体が、可動体の変位(残留振動)に起因して可動体の変位方向とは逆向きに可動方向に沿って振動する。そのため、アクチュエータの作動を停止したときに、振動減衰体の振動を利用して可動体の変位を打ち消すことができ、変位に伴うエネルギーを速やかに吸収することができる。従って、振動減衰体を利用して、可動体の急速な変位に起因する残留振動を速やかに減衰させることができ、可動体を直ちに停止させることが可能となる。これにより、可動体の変位開始時、変位時及び変位停止時の各動作を明確に区別することができ、高品質な疑似的触感を作用させることができる。 In particular, after the rapid displacement of the movable body ends, the elastic support body that elastically supports the weight body is displaced along the movable direction in the direction opposite to the displacement direction of the movable body due to the displacement (residual vibration) of the movable body. vibrate. Therefore, when the operation of the actuator is stopped, the displacement of the movable body can be canceled using the vibration of the vibration damping body, and the energy associated with the displacement can be quickly absorbed. Therefore, the vibration damping body can be used to quickly attenuate the residual vibration caused by the rapid displacement of the movable body, and the movable body can be immediately stopped. As a result, it is possible to clearly distinguish between the movements of the movable body at the start of displacement, at the time of displacement, and at the time of stop of displacement, and it is possible to provide a high-quality pseudo tactile sensation.
(2)前記アクチュエータ及び前記振動減衰体は、前記可動方向に沿う共通の仮想面内にそれぞれ配置されても良い。 (2) The actuator and the vibration damper may be arranged in a common virtual plane along the movable direction.
この場合には、アクチュエータ及び振動減衰体が共通の仮想面内に配置されるので、アクチュエータが可動体を変位させることに伴って、錘体をスムーズに振動させ易い。そのため、残留振動を効率良く減衰させることができる。さらに、アクチュエータ及び振動減衰体を共通の仮想面内に配置するので、これらを仮想面に対して直交する方向にコンパクトに配置することができ、例えば触感提示装置全体の薄型化を図ることが可能である。 In this case, since the actuator and the vibration damping body are arranged in a common virtual plane, the weight body is easily vibrated as the actuator displaces the movable body. Therefore, residual vibration can be efficiently damped. Furthermore, since the actuator and the vibration damper are arranged in a common virtual plane, they can be compactly arranged in a direction orthogonal to the virtual plane, and for example, it is possible to reduce the thickness of the entire tactile sensation presentation device. is.
(3)前記振動減衰体は、前記仮想面内において、前記アクチュエータが前記可動体を変位させるときの変位ベクトルの向きに対して重なり合う位置に配置されても良い。 (3) The vibration damping body may be arranged in the virtual plane at a position overlapping the direction of the displacement vector when the actuator displaces the movable body.
この場合には、アクチュエータが可動体を変位させることに伴って、錘体をさらにスムーズに振動させることができ、残留振動をさらに効率良く減衰させることができる。 In this case, as the actuator displaces the movable body, the weight body can be vibrated more smoothly, and the residual vibration can be damped more efficiently.
(4)前記振動減衰体は、前記仮想面に対して直交する方向において前記アクチュエータよりも厚みが薄くても良い。 (4) The vibration damping body may be thinner than the actuator in a direction orthogonal to the virtual plane.
この場合には、仮想面に対して直交する方向に振動減衰体をさらにコンパクトに配置できるので、例えば触感提示装置全体の薄型化を効果的に図ることが可能である。 In this case, the vibration damping body can be arranged more compactly in the direction orthogonal to the virtual plane, so that it is possible to effectively reduce the thickness of the entire tactile sensation presentation device, for example.
(5)前記弾性支持体は、前記可動方向における弾性率が、前記可動方向に対して直交する2方向における弾性率よりも低くなるように形成され、弾性率の違いによって前記錘体を前記可動方向に弾性支持しても良い。 (5) The elastic support body is formed so that the elastic modulus in the movable direction is lower than the elastic modulus in two directions orthogonal to the movable direction, and the difference in elastic modulus causes the weight to move. It may be elastically supported in the direction.
この場合には、弾性支持体が可動方向に弾性変形し易く、且つ可動方向に対して直交する2方向に弾性変形し難くなる。そのため、可動体の変位に起因して錘体を可動方向に沿って積極的に振動させることができ、残留振動を効果的に減衰させることができる。さらに、可動方向に対して直交する2方向に対して弾性支持体が弾性変形し難くなるので、外乱等に対する耐性を強くすることができる。 In this case, the elastic support is likely to be elastically deformed in the movable direction and difficult to be elastically deformed in two directions perpendicular to the movable direction. Therefore, the weight body can be actively vibrated along the movable direction due to the displacement of the movable body, and the residual vibration can be effectively damped. Furthermore, since the elastic support is less likely to be elastically deformed in two directions orthogonal to the movable direction, it is possible to enhance resistance to disturbances and the like.
(6)前記振動減衰体は、前記可動体に組み合わされても良い。 (6) The vibration damping body may be combined with the movable body.
この場合には、アクチュエータによって変位される可動体に振動減衰体が組み合わされているので、可動体の変位に速やかに対応して振動減衰体を振動させることができる。そのため、残留振動を効果的に減衰させることができる。 In this case, since the vibration damping body is combined with the movable body that is displaced by the actuator, the vibration damping body can be vibrated quickly in response to the displacement of the movable body. Therefore, residual vibration can be effectively damped.
(7)前記振動減衰体は、前記アクチュエータに組み合わされても良い。 (7) The vibration damping body may be combined with the actuator.
この場合には、例えば振動減衰体とアクチュエータとを組み合わせてユニット化することが可能であるので、ケーシング内に配置し易いうえ、メンテナンス性等を向上することができる。 In this case, for example, the vibration damping body and the actuator can be combined into a unit, so that they can be easily arranged in the casing and the maintainability and the like can be improved.
(8)前記弾性支持体は、ゴム材料、合成樹脂材料、及び熱可塑性エラストマのうちのいずれかで形成されても良い。 (8) The elastic support may be made of any one of rubber material, synthetic resin material, and thermoplastic elastomer.
この場合には、それぞれの材料特性を利用して狙い通りの弾性率を具備する弾性支持体とすることが可能である。従って、可動体の形状や大きさ等に応じて、最適な弾性率を具備するように弾性支持体を設計することが可能であり、残留振動の適切な減衰に繋げることができる。 In this case, it is possible to make an elastic support having the desired elastic modulus by utilizing the properties of each material. Therefore, it is possible to design the elastic support so as to have an optimum elastic modulus according to the shape, size, etc. of the movable body, which leads to appropriate damping of the residual vibration.
(9)前記弾性支持体には、強化繊維が含有されても良い。 (9) The elastic support may contain reinforcing fibers.
この場合には、ゴム材料、合成樹脂材料、及び熱可塑性エラストマのうちのいずれかで形成された母材と強化繊維との界面において、残留振動を効果的に減衰させることが可能となるので、さらに効果的に残留振動を減衰させることができる。 In this case, it is possible to effectively attenuate the residual vibration at the interface between the base material and the reinforcing fiber made of any one of rubber material, synthetic resin material, and thermoplastic elastomer. Residual vibration can be damped more effectively.
(10)前記強化繊維は、前記可動方向とは異なる方向に配向されても良い。 (10) The reinforcing fibers may be oriented in a direction different from the movable direction.
この場合には、可動方向には弾性率が低くなるため、可動方向に弾性変形し易い弾性支持体となり、且つ強化繊維の配向方向に沿って弾性率が高い弾性支持体とすることができるので、可動方向に対して直交する2方向に対して弾性支持体を弾性変形し難くすることができる。従って、外乱等に対する耐性を強くすることができる。 In this case, since the elastic modulus is low in the movable direction, the elastic support can be easily elastically deformed in the movable direction, and the elastic support has a high elastic modulus along the orientation direction of the reinforcing fibers. , the elastic support can be made difficult to elastically deform in two directions orthogonal to the movable direction. Therefore, resistance to disturbance and the like can be enhanced.
(11)前記錘体は、前記弾性支持体と同材料で形成されると共に、前記弾性支持体と一体成形されても良い。 (11) The weight may be made of the same material as the elastic support and integrally formed with the elastic support.
この場合には、錘体及び弾性支持体を同材料で一体成形することで形成できるので、製造コストの低減化を図ることができるうえ、錘体も弾性変形させることが可能となり、振動減衰の役割を担わせることができる。従って、残留振動の減衰性能が向上した振動減衰体とすることができる。 In this case, since the weight and the elastic support can be integrally molded from the same material, the manufacturing cost can be reduced, and the weight can also be elastically deformed, thereby improving vibration damping. can play a role. Therefore, it is possible to provide a vibration damping body with improved damping performance for residual vibration.
(12)前記錘体は、前記弾性支持体とは異なる別材料で別体に形成されると共に、前記弾性支持体に対して組み合わされても良い。 (12) The weight may be formed separately from a material different from that of the elastic support and combined with the elastic support.
この場合には、錘体を例えば比重が大きい金属製等とすることができるので、錘体の体積を小さくしながら所定の質量を維持することができる。従って、振動減衰体自体の小型化、薄型化を図ることができ、触感提示装置全体のさらなる小型化、薄型化に繋げることができる。また、錘体を弾性支持体とは異なる材料で形成したとしても、例えばインサート成形等によって弾性支持部に対して錘体を強固に組み合わせることができるので、長期に亘って振動減衰体を安定して作動させることができる。 In this case, the weight can be made of, for example, a metal having a large specific gravity, so that a predetermined mass can be maintained while reducing the volume of the weight. Therefore, it is possible to reduce the size and thickness of the vibration damping body itself, which leads to further reduction in size and thickness of the entire tactile sensation presentation device. Moreover, even if the weight is made of a material different from that of the elastic support, the weight can be firmly combined with the elastic support by, for example, insert molding. can be operated by
(13)前記振動減衰体は、前記可動体及び前記アクチュエータを含む可動系の固有振動数に基づいて固有振動数が設定されても良い。 (13) A natural frequency of the vibration damping body may be set based on a natural frequency of a movable system including the movable body and the actuator.
この場合には、振動減衰体の固有振動数が可動系の固有振動数に基づいているので、アクチュエータの作動を停止したときに、振動減衰体の振動を利用して可動体の変位に伴うエネルギーを適切に吸収させることが可能である。従って、振動減衰体を利用して、可動体の変位に起因する残留振動を適切に減衰させることができる。 In this case, since the natural frequency of the vibration damping body is based on the natural frequency of the movable system, when the operation of the actuator is stopped, the vibration of the vibration damping body is used to obtain the energy associated with the displacement of the movable body. can be properly absorbed. Therefore, the vibration damping body can be used to appropriately attenuate the residual vibration caused by the displacement of the movable body.
(14)前記振動減衰体の最低次の固有振動数が、前記可動系の最低次の固有振動数以上となるように設定されても良い。 (14) The lowest natural frequency of the vibration damping body may be set to be equal to or higher than the lowest natural frequency of the movable system.
この場合には、上述した作用効果をより一層効果的に奏功することができる。 In this case, the effects described above can be achieved more effectively.
(15)前記アクチュエータは、固定子と、前記可動体に取り付けられると共に、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、を備え、前記形状記憶合金ワイヤは、通電加熱に伴う伸縮によって前記可動子と前記固定子との間隔を変化させても良い。 (15) The actuator includes a stator, a mover attached to the movable body and disposed so as to be relatively movable in the movable direction with respect to the stator, and between the stator and the mover. and a shape memory alloy wire whose length changes according to temperature, and the shape memory alloy wire changes the distance between the mover and the stator by expansion and contraction caused by electric heating. good.
この場合には、形状記憶合金ワイヤに対して通電を行うことで、形状記憶合金ワイヤを例えば瞬間的に収縮させることができ、可動子を固定子から離間させることができる。これにより、可動子に取り付けられている可動体をケーシングに対して可動方向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、ケーシング全体に可動体の慣性力(推力)を作用させることができ、操作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から放熱されることで、形状記憶合金ワイヤを例えば瞬間的に伸長させることができ、可動子を固定子側に接近させることができる。これにより、可動子に取り付けられている可動体をケーシングに対して可動方向に沿って瞬間的に逆方向に移動させることが可能であり、同様に操作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触感を作用させることができる。
In this case, by energizing the shape memory alloy wire, the shape memory alloy wire can be contracted, for example, instantaneously, and the mover can be separated from the stator. Thereby, it is possible to instantaneously move the movable body attached to the movable element with respect to the casing along the movable direction. Therefore, the inertial force (thrust force) of the movable body can be applied to the entire casing, and a pseudo tactile sensation such as a click sensation can be applied to the fingertip touching the operation panel.
Furthermore, the heat generated by the electrical heating is dissipated from the shape memory alloy wire, so that the shape memory alloy wire can be extended, for example, momentarily, and the mover can be brought closer to the stator side. As a result, the movable body attached to the movable element can be instantaneously moved in the opposite direction along the movable direction with respect to the casing. A tactile sensation as if it were given can be made to act.
従って、形状記憶合金ワイヤの伸縮を利用して可動体を可動方向に振動させることが可能となる。特に、インパルス的な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、例えば操作パネル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。 Therefore, it is possible to vibrate the movable body in the movable direction by utilizing the expansion and contraction of the shape memory alloy wire. In particular, it is possible to generate an impulse-like vibration, and for example, it is possible to apply a tactile sensation similar to that of a mechanical switch or a tactile sensation different from that of a vibration motor or the like. Furthermore, since shape memory alloys generally have excellent reproducibility of expansion and contraction and responsiveness, for example, a pseudo click feeling is given when the fingertip touches the operation panel. It is possible to stably act on the tactile sensation.
(16)前記アクチュエータは、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付勢部材を備えても良い。 (16) The actuator may include a biasing member that biases the mover toward the stator along the movable direction.
この場合には、付勢部材による付勢力を利用して、可動子を固定子側に向けて接近させるように付勢するので、例えば形状記憶合金ワイヤの収縮を利用して可動子を固定子から離間させた後、形状記憶合金ワイヤの伸縮に伴って可動子を固定子側に向けて確実に接近させることができる。 In this case, the urging force of the urging member is used to urge the mover to approach the stator. After separating from the stator, the mover can be reliably brought closer to the stator side as the shape memory alloy wire expands and contracts.
(17)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、を備えても良い。 (17) A display panel that displays information through the operation panel, and a control unit that controls display of the display panel according to operation of the operation panel may be provided.
この場合には、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。従って、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。 In this case, when operating the operation panel with a fingertip while viewing information displayed on the display panel, the user can operate the operation panel while feeling a pseudo tactile sensation such as a click sensation. Therefore, it can be suitably used, for example, as a mobile information terminal such as a smart phone or a smart watch.
本発明に係る触感提示装置によれば、残留振動を生じさせ難く、高品質な疑似的触感を作用させることができる。 According to the tactile sensation presentation device of the present invention, residual vibration is unlikely to occur, and a high-quality pseudo tactile sensation can be applied.
(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。
(First embodiment)
A first embodiment of a tactile presentation device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a mobile information terminal such as a smart phone will be described as an example of a tactile sensation presentation device.
図1~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(本発明に係る操作パネル)2、及びタッチパネル2を覆うと共に移動可能とされた接触パネル(本発明に係る可動体)3を有するケーシング4と、ケーシング4内に配置され、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、ケーシング4内に配置され、接触パネル3の変位に起因する該接触パネル3の残留振動を減衰させる振動減衰体6と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
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及び第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共に、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。
In the present embodiment, the two directions perpendicular to the thickness direction L1 of the
The
In the thickness direction L1, the direction from the
ケーシング4は、底壁部10と、底壁部10の周囲を囲むと共に底壁部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及び後壁部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。
The
Note that the
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共に、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。
A
The
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、マイクロフォン及びカメラ等については図示を省略している。
A
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共に、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。
Further, inside the
制御基板15の上方には、タッチパネル2及び接触パネル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)或いは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。
A
The
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。従って、接触パネル3の可動方向は、第1方向L2に一致している。
The
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共に、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。
Further, at the rear end of the
タッチパネル2は、接触パネル3に対して重なるように該接触パネル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、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。従って、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。
The
タッチパネル2の下方には、該タッチパネル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LCD(Liquid Crystal Display)等の液晶表示装置であって、タッチパネル2及び接触パネル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。
A
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。
The
(アクチュエータ)
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。
具体的には、図4及び図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共に、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及び表示パネル17の図示を省略している。
(actuator)
The
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5 , the
In addition, in FIG. 4, the
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。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と共に、可動子30側に向けて所定の突出量で突出するように形成されている。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。
The
Although the
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共に、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。
The
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。第2方向L3に沿う基部31の長さは、固定子20における基部21の長さと同等とされている。
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と共に、固定子20側に向けて所定の突出量で突出するように形成されている。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。
The
The plurality of
In the illustrated example, the
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及び可動子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。
The interval between the
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、可動子30側の各突起部32と固定子20側の各突起部22との間に波状に挟み込まれている。なお、形状記憶合金ワイヤ40の材質は、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に接続されている。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。
The shape
Both ends of the shape
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、図6に示すように、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。
The shape
In this way, the shape
なお、上述した固定子20及び可動子30は、形状記憶合金ワイヤ40の熱伝導率よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。具体的には、固定子20及び可動子30は、アルミニウム材料で形成され、その表面にはアルマイト処理等によって、絶縁膜となる陽極酸化膜が形成されている。従って、固定子20及び可動子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、該形状記憶合金ワイヤ40を放熱させる放熱体(熱伝動体)としても機能する。
Note that the
上述のように構成されたアクチュエータ5は、図3及び図4に示すように、少なくとも可動子30及び形状記憶合金ワイヤ40が接触パネル3及び制御基板15に対して、厚さ方向L1に重なるように配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図2及び図3に示すように、ケーシング4と接触パネル3との間には、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(本発明に係る付勢部材)45が設けられている。
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の一端部側は後壁部13に接続され、コイルばね45の他端部側は接触パネル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。
As shown in FIGS. 2 and 3, between the
The
Note that the number of coil springs 45 is not limited to one, and a plurality of coil springs 45 may be arranged at intervals in the second direction L3, for example.
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。
Since the
(振動減衰体)
図3に示すように、振動減衰体6は、アクチュエータ5の可動子30が取り付けられた接触パネル3の下面3bに取り付けられている。従って、アクチュエータ5及び振動減衰体6は、接触パネル3の下面3bを基準とした第1方向L2に沿う共通の仮想面V内に配置されている。
(vibration damper)
As shown in FIG. 3, the
振動減衰体6は、所定の質量を有する錘体50と、錘体50に一体に組み合わされると共に弾性変形可能とされ、錘体50を弾性支持する振動ばね(本発明に係る弾性支持体)51と、を備え、接触パネル3の変位に起因して接触パネル3に対して第1方向L2に逆向きに振動可能とされている。
The
図3、図7及び図8に示すように、振動減衰体6は、ベース台52を介して接触パネル3の下面3bに取り付けられている。ベース台52は、接触パネル3のうち後端部側の下面3bに取り付けられていると共に、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。
ベース台52は、接触パネル3の下面3bに重なるように取り付けられたベースプレート52aと、ベースプレート52aから下方に向けて延びた垂直プレート52bと、を備え、側面視L字形状に形成されている。ただし、ベース台52の形状は、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。
As shown in FIGS. 3, 7 and 8, the
The base table 52 has a
ベースプレート52a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短い平面視矩形状に形成され、接触パネル3の下面3bに固定されている。ただし、ベースプレート52aの形状は、この場合に限定されるものではなく、例えば第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も構わない。
垂直プレート52bは、ベースプレート52aにおける前端部側に形成されている。垂直プレート52bの第2方向L3に沿った長さは、ベースプレート52aの第2方向L3に沿った長さと同等とされている。
The
The
垂直プレート52bには、後方に向けて第1方向L2に沿って延びる円柱状のガイドロッド53が一体に形成されている。これにより、ガイドロッド53は、接触パネル3の下面3bに対して隙間をあけた状態で取り付けられている。なお、ガイドロッド53は、ベースプレート52aよりも後方に突出する長さで形成されている。
A
錘体50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短い直方体状に形成され、上述したように所定の質量を有している。図示の例では、錘体50の第2方向L3に沿った長さは、ベースプレート52aの第2方向L3に沿った長さと同等とされている。なお、錘体50の材質は、特に限定されるものではなく、例えば金属製とされている。
The
錘体50には、該錘体50を第1方向L2に貫通するガイド孔50aが形成されている。錘体50は、このガイド孔50a内にガイドロッド53を挿通させた状態で、ガイドロッド53に対して第1方向L2に移動可能に組み合わされている。従って、錘体50は、ガイドロッド53によって第1方向L2に移動可能に案内されている。
A
振動ばね51は、例えばコイルばねであって、ガイドロッド53に外挿された状態で、錘体50と垂直プレート52bとの間に配置されている。振動ばね51の一端部側は錘体50に固定され、振動ばね51の他端部側は垂直プレート52bに固定されている。従って、錘体50は、振動ばね51によってガイドロッド53から離脱することが防止されている。
The
上述のように構成された振動減衰体6は、アクチュエータ5によって変位される接触パネル3に組み合わされている。そのため、錘体50は、接触パネル3の変位に伴って、振動ばね51を弾性変形させながら接触パネル3とは逆向きに変位する。従って、図9に示すように、振動減衰体6は、接触パネル3の変位に起因して、接触パネル3の変位方向とは逆向きに振動することが可能とされている。
A
また、振動減衰体6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ので、図9に示すように、仮想面V内において、アクチュエータ5が接触パネル3を変位させるときの変位ベクトルの向きに対して重なり合う位置に配置されている。すなわち、振動減衰体6は、仮想面V内において、形状記憶合金ワイヤ40が可動子30を移動させる際の変位ベクトルFに対して重なり合う位置に配置されている。
Further, since the
(携帯情報端末の作用)
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。
(Function of portable information terminal)
The operation when using the
In this case, as shown in FIG. 1, by operating the
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、アクチュエータ5を利用して接触パネル3をケーシング4に対して瞬間的に変位させることができるので、図9に示すように、接触パネル3を例えば所定の加速度で可動方向である第1方向L2に沿って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、ケーシング4全体に接触パネル3の慣性力(推力)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。
In particular, by operating the
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(付勢力)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。
A more detailed description will be given.
When the
これにより、図9に示すように、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、ケーシング4全体に接触パネル3の慣性力(推力)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。
As a result, as shown in FIG. 9, while the
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(付勢力)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。
Furthermore, the heat generated by the electrical heating is dissipated from the shape
At this time, the
従って、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、インパルス的な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。
Therefore, it is possible to vibrate the
In particular, in the present embodiment, the
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。従って、構成の簡略化及び低コスト化に繋げることもできる。
Furthermore, it is also possible to vibrate the
さらに本実施形態の携帯情報端末1は、アクチュエータ5によって接触パネル3が変位している際、図9に示すように、振動減衰体6が接触パネル3の変位に起因して接触パネル3の変位方向とは逆向きに第1方向L2に沿って振動する。そのため、アクチュエータ5の作動を停止したときに、振動減衰体6の振動を利用して接触パネル3の変位を打ち消すことができ、変位に伴うエネルギーを速やかに吸収することができる。従って、振動減衰体6を利用して、接触パネル3の変位に起因する残留振動を速やかに減衰させることができ、接触パネル3を直ちに停止させることが可能となる。
Further, in the
これにより、接触パネル3の変位開始時、変位時及び変位停止時の各動作を明確に区別することができ、接触パネル3に触れている指先に対して、高品質な疑似的触感を作用させることができる。
As a result, it is possible to clearly distinguish the movements of the
上述したように、本実施形態の携帯情報端末1によれば、振動減衰体6を具備しているので、残留振動を生じさせ難く、高品質な疑似的触感を作用させることができる。
具体的には、機械スイッチを押した際に感じるようなクリック感を安定して疑似的再現させることや、例えば音楽に合わせた切れの良い振動或いはリズムで疑似的触感を作用させる等といったことが可能である。しかも、振動減衰体6は、錘体50及び振動ばね51を振動させるだけの簡便な構成であるので、残留振動を抑制するにあたって、特別な電子制御等が不要であるうえ、余計な電力消費等を招くおそれもない。
As described above, according to the
Specifically, it is possible to stably simulate the click feeling that you feel when you press a mechanical switch, or to apply a pseudo tactile sensation with sharp vibrations or rhythms that match music, for example. It is possible. Moreover, since the
さらに、本実施形態の携帯情報端末1は、アクチュエータ5及び振動減衰体6を共通の仮想面V内に配置しているので、これらを仮想面Vに対して直交する方向にコンパクトに配置することができ、携帯情報端末1全体の薄型化を図ることが可能である。
さらに、アクチュエータ5及び振動減衰体6が共通の仮想面V内に配置されるので、アクチュエータ5が接触パネル3を変位させることに伴って、錘体50をスムーズに振動させ易い。そのため、残留振動を効率良く減衰させることができる。特に、振動減衰体6は、仮想面V内において、アクチュエータ5が接触パネル3を変位させるときの変位ベクトルFの向きに対して重なり合う位置に配置されている。従って、アクチュエータ5が接触パネル3を変位させることに伴って、錘体50をさらにスムーズに振動させることができ、残留振動をさらに効率良く減衰させることができる。
Furthermore, in the
Furthermore, since the
それに加え、アクチュエータ5によって変位される接触パネル3に振動減衰体6を組み合わせているので、接触パネル3の変位に速やかに対応して振動減衰体6を振動させることができる。そのため、残留振動を効果的に減衰させることができる。
In addition, since the
さらに、本実施形態の携帯情報端末1は、固定子20及び可動子30が形状記憶合金ワイヤ40を放熱させる放熱体としても機能するので、形状記憶合金ワイヤ40を効率良く放熱することができ、通電加熱によって加熱された形状記憶合金ワイヤ40の温度を速やかに低下させることができる。これにより、形状記憶合金ワイヤ40に良好な放熱特性を具備させることができ、伸縮動作の応答性を高めることができる。従って、指先に対してさらに反応良く触感を作用させることができる。
Furthermore, in the
なお、本実施形態において、形状記憶合金ワイヤ40の伸縮に伴う接触パネル3の瞬間的な変位は、例えば接触パネル3を4m/s~8m/sの速度で、50μm~10μmの変位で行うことが可能とされている。また、形状記憶合金ワイヤ40への通電時間としては、例えば数ms~数十msとされ、通電に伴う形状記憶合金ワイヤ40の収縮率としては、例えば数%とされている。
In this embodiment, the instantaneous displacement of the
さらに、アクチュエータ5は、可動子30及び形状記憶合金ワイヤ40が接触パネル3に対して厚さ方向L1に重なるように配置されている。同様に振動減衰体6は、接触パネル3に対して厚さ方向L1に重なるように配置されている。従って、接触パネル3の可動方向である第1方向L2にケーシング4の長さが長くなることを抑制することができ、携帯情報端末1全体のサイズを小型化し易い。
Furthermore, the
(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。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of a tactile presentation device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the second embodiment, the same reference numerals are given to the same parts as the constituent elements in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
第1実施形態では、アクチュエータ5によって接触パネル3を瞬間的に変位させたが、本実施形態では、接触パネル3ではなく制御基板15を瞬間的に変位させる。また、第1実施形態では、振動減衰体6が接触パネル3に取り付けられていたが、本実施形態では、振動減衰体が制御基板15に取り付けられている。従って、制御基板15が本発明に係る可動体として機能する。
In the first embodiment, the
図10~図12に示すように、本実施形態の携帯情報端末(本発明に係る触感提示装置)60は、接触パネル3が厚みの薄い平板状に形成されている。接触パネル3は、ケーシング4の開口部4aを上方から塞ぐように、ケーシング4に対して一体に組み合わされている。この際、接触パネル3とケーシング4との間には、所定の防塵及び防水対策が施されている。これにより、ケーシング4の内部は密封された状態とされている。
As shown in FIGS. 10 to 12, in the portable information terminal (tactile sensation presentation device according to the present invention) 60 of this embodiment, the
制御基板15は、ケーシング4における周壁部11との間に所定の隙間があくように、ケーシング4のサイズよりも小さい外形サイズとされている。そして、制御基板15は、制御基板15の面内方向である第1方向L2に移動可能とされている。従って、制御基板15の可動方向は、第1方向L2に一致している。さらに制御基板15は、図示しない支持部材によって可動方向である第1方向L2に移動可能に支持された状態で、ケーシング4内における厚さ方向L1の中央に配置されている。
なお、本実施形態では、制御部16は制御基板15の下面に実装されている場合を例にしている。
The
In this embodiment, the
制御基板15のうちケーシング4における側壁部14に対して向かい合う側縁部には、側壁部14側に向けて突出した案内突起61がそれぞれ形成されている。
案内突起61は、各側縁部において第1方向L2に間隔をあけて2つ形成されている。そのため、図示の例では、案内突起61は合計4つ形成されている。ただし、この場合に限定されるものではなく、案内突起61の数は適宜変更して構わない。
Two
案内突起61は、側壁部14側に向けて突出した平面視半円状に形成され、側壁部14に対してケーシング4の内側から摺接している。これにより、案内突起61は、側壁部14に対して摺接しながら、制御基板15を可動方向である第1方向L2にがたつき少なく移動可能に案内することが可能とされている。
なお、案内突起61は制御基板15に一体に形成されている必要はなく、例えばケーシング4の側壁部14側から制御基板15側に向けて突出するように形成され、制御基板15の側縁部に対して摺接していても構わない。
The
The
アクチュエータ5は、制御基板15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。
本実施形態のアクチュエータ5は、固定子20がケーシング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、可動子30が制御基板15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上面15aに固定されている。可動子30は、制御基板15における第2方向L3の中央部分に配置されていると共に、固定子20と同等の高さに配置されている。これにより、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。
The
In the
上述のように構成されたアクチュエータ5は、少なくとも可動子30及び形状記憶合金ワイヤ40が制御基板15に対して、厚さ方向L1に重なるように配置されている。
The
本実施形態のコイルばね45は、ケーシング4における後壁部13と、制御基板15のうち後壁部13に対して向かい合う後縁部との間に圧縮状態で配置され、可動子30を固定子20側に向けて接近させるように、制御基板15を可動方向である第1方向L2に沿って付勢している。
コイルばね45の一端部側は後壁部13に接続され、コイルばね45の他端部側は制御基板15の後縁部に接続されている。これにより、コイルばね45は、弾性復元力(付勢力)を利用して制御基板15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。
The
One end side of the
(振動減衰体)
振動減衰体70は、アクチュエータ5の可動子30が取り付けられた制御基板15の上面15aに取り付けられている。従って、アクチュエータ5及び振動減衰体70は、制御基板15の上面15aを基準とした第1方向L2に沿う共通の仮想面V内に配置されている。
(vibration damper)
The
振動減衰体70は、所定の質量を有する錘体71と、錘体71に一体に組み合わされると共に弾性変形可能とされ、錘体71を弾性支持する複数の板ばね部(本発明に係る弾性支持体)72と、を備え、制御基板15の変位に起因して制御基板15に対して第1方向L2に逆向きに振動可能とされている。
The
振動減衰体70は、例えば熱可塑性エラストマで形成され、図示しない成形用金型を利用した射出成形によって厚みの薄い板状に形成されている。図示の例では、振動減衰体70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短い平面視長方形状に外形が形成されていると共に、アクチュエータ5よりも厚みが薄くなるように形成されている。
従って、本実施形態では、錘体71及び板ばね部72は同材料で形成され、且つ一体成形されている。なお、振動減衰体70の材質としては、熱可塑性エラストマに限定されるものではなく、例えばゴム材料や合成樹脂材料で形成されていても構わない。
The
Therefore, in this embodiment, the
振動減衰体70は、制御基板15における後端部側の上面15aに配置され、複数(4つ)の連結ピン75を介して制御基板15に取り付けられている。
詳しく説明する。
振動減衰体70は、第2方向L3に間隔をあけて配置された一対のベース部73と、一対のベース部73の間に配置された錘体71と、錘体71と一対のベース部73とを接続する複数(4つ)の板ばね部72と、を備えている。
なお、これらベース部73、錘体71及び板ばね部72は、先に述べたように射出成形によって一体に形成されている。
The
explain in detail.
The
The
ベース部73は、アクチュエータ5の可動子30よりも厚みが薄く形成されていると共に、第1方向L2に沿った長さの方が第2方向L3に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されている。ベース部73は、制御基板15の上面15aに載置されていると共に、連結ピン75によって制御基板15に固定されている。これにより、振動減衰体70の全体は、制御基板15の上面15aに取り付けられている。
The
錘体71は、ベース部73よりもさらに厚みが薄く形成されていると共に、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短い平面視長方形状に形成されている。錘体71は、一対のベース部73との間に隙間をあけた状態で配置されている。
錘体71のうち第2方向L3における中央に位置する部分には、前方及び後方に向けて僅かに突出した連結突起71aが形成されている。
The
A
板ばね部72は、第2方向L3に沿って延びた板状に形成されていると共に、錘体71と同等の厚みとなるように形成されている。板ばね部72は、一方のベース部73と錘体71との間において錘体71を挟んで配置され、且つ他方のベース部73と錘体71との間において錘体71を挟んで配置されることで、合計4つ設けられている。
各板ばね部72は、一端部側がベース部73に連結され、他端部側が連結突起71aに連結されている。
The
Each
これにより錘体71は、4つの板ばね部72によって弾性支持されている。特に、錘体71及び板ばね部72は、ベース部73よりも厚みが薄く形成され、制御基板15の上面15aとの間に隙間をあけた状態で配置されている。これにより、錘体71及び板ばね部72は、制御基板15に接することなく振動可能とされている。
Thus, the
なお、板ばね部72の数は4つに限定されるものではなく、適宜変更して構わない。例えば一方のベース部73と錘体71との間、及び他方のベース部73と錘体71との間に、板ばね部72をそれぞれ1つずつ形成しても構わない。
Note that the number of
特に、本実施形態の板ばね部72は、可動方向である第1方向L2における弾性率が、第1方向L2に対して直交する2方向、すなわち第2方向L3及び厚さ方向L1における弾性率よりも低くなるように形成され、弾性率の違いによって錘体71を第1方向L2に弾性支持している。
In particular, the
上述のように構成された振動減衰体70は、アクチュエータ5によって変位される制御基板15に組み合わされている。そのため、錘体71は、制御基板15の変位に伴って板ばね部72を弾性変形させながら制御基板15とは逆向きに変位する。従って、図13に示すように、振動減衰体70は、制御基板15の変位に起因して、制御基板15の変位方向とは逆向きに振動することが可能とされている。
The
さらに、振動減衰体70は第1実施形態と同様に、仮想面V内において、アクチュエータ5が制御基板15を変位させるときの変位ベクトルFの向きに対して重なり合う位置に配置されている。すなわち、振動減衰体70は、仮想面V内において、形状記憶合金ワイヤ40が可動子30を移動させる際の変位ベクトルFに対して重なり合う位置に配置されている。
Furthermore, the
(携帯情報端末の作用)
上述のように構成された本実施形態の携帯情報端末60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。
(Function of portable information terminal)
Even the
すなわち、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、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(付勢力)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。
That is, when the
これにより、図13に示すように、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。そのため、ケーシング4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、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。
As a result, as shown in FIG. 13, the
さらに、本実施形態の携帯情報端末60では、ケーシング4内に収容される制御基板15を変位させる構造であるため、接触パネル3及びタッチパネル2とケーシング4との間に隙間を設ける必要がない。そのため、ケーシング4内を容易に密封することができ、ケーシング4内に塵埃や水分等が浸入することを防止することができる。従って、特別な防塵及び防水構造等が不要となり、簡易な構造でケーシング4を密封することが可能となるうえ、使用環境の制限を受けることなく、各種の用途に利用することができる。従って、使い勝手に優れており、携帯情報端末60として好適に利用することができる。
Furthermore, since the
さらに本実施形態の携帯情報端末60であっても、アクチュエータ5によって制御基板15が変位している際、振動減衰体70における錘体71及び板ばね部72が制御基板15の変位に起因して制御基板15の変位方向とは逆向きに第1方向L2に沿って振動する。そのため、アクチュエータ5の作動を停止したときに、振動減衰体70の振動を利用して制御基板15の変位を打ち消すことができ、変位に伴うエネルギーを速やかに吸収することができる。
従って、振動減衰体70を利用して、制御基板15の変位に起因する残留振動を速やかに減衰させることができ、制御基板15を直ちに停止させることが可能となる。
Further, even in the
Therefore, the
これにより、制御基板15の変位開始時、変位時及び変位停止時の各動作を明確に区別することができ、接触パネル3に触れている指先に対して、高品質な疑似的触感を作用させることができる。
特に、板ばね部72は、第1方向L2に弾性変形し易く、且つ第2方向L3及び厚さ方向L1に弾性変形し難い。そのため、制御基板15の変位に起因して錘体71を第1方向L2に沿って積極的に振動させることができ、残留振動を効果的に減衰させることができる。さらに、第2方向L3及び厚さ方向L1に対して板ばね部72が弾性変形し難くなるので、外乱等に対する耐性を強くすることができる。
As a result, it is possible to clearly distinguish between the movements of the
In particular, the
さらに、本実施形態の振動減衰体70は、熱可塑性エラストマで形成されているので、予め決められた熱可塑性エラストマの材料特性を利用して、狙い通りの弾性率を具備する振動減衰体70とすることができる。従って、残留振動の適切な減衰に繋げることができる。しかも、ベース部73、錘体71及び板ばね部72を同材料で一体成形することで振動減衰体70を形成しているので、製造コストの低減化を図ることができるうえ、錘体71も弾性変形させることが可能となり、振動減衰の役割を担わせることができる。従って、残留振動の減衰性能が向上した振動減衰体70とすることができる。
Furthermore, since the
さらに、本実施形態の携帯情報端末60であっても、アクチュエータ5及び振動減衰体70を共通の仮想面V内に配置しているので、携帯情報端末60全体の薄型化を図ることが可能である。特に、振動減衰体70はアクチュエータ5よりも厚みが薄いので、携帯情報端末60全体の薄型化を効果的に図ることができる。
さらに、アクチュエータ5及び振動減衰体70が共通の仮想面V内に配置されるので、アクチュエータ5が制御基板15を変位させることに伴って、錘体71をスムーズに振動させ易い。そのため、残留振動を効率良く減衰させることができる。しかも振動減衰体70は、仮想面V内において、アクチュエータ5が制御基板15を変位させるときの変位ベクトルFの向きに対して重なり合う位置に配置されている。従って、アクチュエータ5が制御基板15を変位させることに伴って、錘体71をさらにスムーズに振動させることができ、残留振動をさらに効率良く減衰させることができる。
Furthermore, even in the
Furthermore, since the
(第2実施形態の変形例)
上述した第2実施形態では、ベース部73、錘体71及び板ばね部72を同材料で一体成形することで振動減衰体70を形成したが、この場合に限定されるものではない。
例えば、錘体71を、ベース部73及び板ばね部72とは異なる別材料、具体的には比重が大きい金属製等としても構わない。この場合には、錘体71の体積を小さくしながら所定の質量を維持することができる。従って、振動減衰体70自体の小型化、薄型化を図ることができ、携帯情報端末60のさらなる小型化、薄型化に繋げることができる。
なお、錘体71を金属製とした場合であっても、例えばインサート成形等によって、板ばね部72に対して強固に組み合わせることができるので、長期に亘って振動減衰体70を安定して作動させることができる。
(Modification of Second Embodiment)
In the above-described second embodiment, the
For example, the
Even if the
さらに、上述した第2実施形態において、図14に示すように、強化繊維76が含有された振動減衰体70としても構わない。なお、図14では、強化繊維76を強調して図示している。
この場合の振動減衰体70は、熱可塑性エラストマからなる母材と強化繊維76との界面において、残留振動を効果的に減衰させることが可能となるので、さらに効果的に残留振動を減衰させることが可能となる。
Furthermore, in the above-described second embodiment, as shown in FIG. 14, a
The
特に強化繊維76は、可動方向である第1方向L2とは異なる方向、例えば第2方向L3に沿って配向されていることが好ましい。このようにすることで、強化繊維76の配向方向に沿って弾性率が高い板ばね部72を有する振動減衰体70とすることができる。そのため、可動方向である第1方向L2に対して直交する方向に板ばね部72を弾性変形し難くすることができ、外乱等に対する耐性をさらに強くすることができる。
なお、強化繊維76としては、特に限定されるものではないが、例えばカーボンファイバ、グラスファイバ、チタン酸カリウムウイスカ等を好適に用いることが可能である。
In particular, the reinforcing
Although the reinforcing
強化繊維76を決まった方向に配向させる場合には、例えば射出成形を行う際のゲートの位置を利用することが可能である。例えば、ベース部73の側方にゲートが位置するように成形用金型を用意し、ゲートを通じて強化繊維76を第2方向L3に沿って成形用金型内に流入するように射出成形を行うことで、図14に示す振動減衰体70を得ることができる。この場合には、例えばベース部73の側方にゲート残り77が残る。
In order to orient the reinforcing
(第3実施形態)
次に、本発明に係る触感提示装置の第3実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第3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。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of a tactile presentation device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the third embodiment, the same reference numerals are given to the same parts as the components in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
第1実施形態では、アクチュエータ5によって接触パネル3を瞬間的に変位させたが、本実施形態では、アクチュエータ5自体が制御基板15に取り付けられていると共に、重錘を瞬間的に変位させる構成とされている。従って、本実施形態では、重錘が本発明に係る可動体として機能する。
In the first embodiment, the
図15及び図16に示すように、本実施形態の携帯情報端末(本発明に係る触感提示装置)80は、第2実施形態と同様に、接触パネル3が厚みの薄い平板状に形成されている。接触パネル3は、ケーシング4の開口部4aを上方から塞ぐように、ケーシング4に対して一体に組み合わされている。この際、接触パネル3とケーシング4との間には、所定の防塵及び防水対策が施されている。これにより、ケーシング4の内部は密封された状態とされている。
As shown in FIGS. 15 and 16, in a portable information terminal (tactile sensation presentation device according to the present invention) 80 of the present embodiment, the
アクチュエータ5は、例えば制御基板15における中央部の上面15aに実装されている。ただし、この場合に限定されるものではなく、例えば制御基板15の下面側にアクチュエータ5が実装されていても構わない。
The
図17~図19に示すように、アクチュエータ5は、ベース台81と、ベース台81に固定された固定子20と、固定子20に対して可動方向である第1方向L2に移動可能にベース台81に載置された可動子30と、固定子20と可動子30との間に配設された形状記憶合金ワイヤ40と、可動子30を固定子20側に向けて第1方向L2に沿って付勢するコイルばね45と、可動子30を第1方向L2に移動可能に案内するガイドロッド82と、を備えている。
可動子30には、重錘90が取り付けられている。従って、重錘90は可動子30と共に第1方向L2に移動可能とされている。なお、図18では、制御基板15の図示を省略している。
As shown in FIGS. 17 to 19, the
A
ベース台81は、制御基板15の上面15aに実装されたベースプレート81aと、ベースプレート81aから上方に向けて延びたバックプレート81bと、を備え、側面視L字形状に形成されている。ただし、ベース台81の形状は、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。
ベースプレート81a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短い平面視矩形状に形成され、制御基板15の上面15aに固定されている。ただし、ベースプレート81aの形状は、この場合に限定されるものではなく、例えば第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も構わない。
The base table 81 includes a
The
バックプレート81bは、ベースプレート81aのうちケーシング4の後壁部13側に位置する後端部側に形成され、ベースプレート81aに対して垂直に立ち上がるように立設されている。なお、バックプレート81bの第2方向L3に沿った長さは、ベースプレート81aの第2方向L3に沿った長さと同等とされている。
The
固定子20は、ベースプレート81aのうちケーシング4の前壁部12側に位置する前端部側の上面に固定されている。なお、図示の例では固定子20は4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。
The
ガイドロッド82は、固定子20とバックプレート81bとの間に取り付けられている。具体的にはガイドロッド82は、第1方向L2に延びる円柱状に形成され、基部21のうち第2方向L3の両端部にそれぞれ配置されている。従って、ガイドロッド82は、複数の突起部22を間に挟むように一対設けられている。
なお、ガイドロッド82は、ベースプレート81aの上面に対して隙間をあけた状態で基部21及びバックプレート81bに対して一体的に組み合わされている。
The
The
可動子30は、ベースプレート81aの上面に第1方向L2にスライド移動可能に載置されていると共に、固定子20に対して第1方向L2に向かい合うように対向配置されている。なお、図示の例では、可動子30は3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。
The
可動子30における基部31のうち、複数の突起部32を間に挟んだ第2方向L3の両端部には、該基部31を第1方向L2に貫通するガイド孔31aがそれぞれ形成されている。可動子30は、ガイド孔31a内にガイドロッド82をそれぞれ挿通させた状態でベースプレート81aの上面にスライド移動可能に載置されている。これにより、可動子30は、ガイドロッド82によって第1方向L2に案内(ガイド)されながら、第1方向L2にがたつき少なく直線的に移動可能とされている。
基部31のうちバックプレート81bに対して向かい合う後面側には、固定子20側に向けて凹む収容凹部31bがガイド孔31aに連設するように形成されている。収容凹部31bは、バックプレート81b側から見た背面視でガイド孔31aの直径よりも大きい円形状に形成され、ガイド孔31aと同軸に形成されている。
A
形状記憶合金ワイヤ40の両端部は、可動子30の基部31に設けられた接続端子41に接続されている。接続端子41は、例えば基部31から固定子20側の基部21に向けて突出するように形成されていると共に、ガイドロッド82と固定子20側の突起部22との間に位置するように形成されている。
接続端子41は、可動子30及びベース台81を通じて制御基板15に形成された図示しない回路パターンに導通するように電気的接続されている。
Both ends of the shape
The
コイルばね45は、一対のガイドロッド82にそれぞれ外挿された状態で、可動子30の基部31とバックプレート81bとの間に圧縮状態で配置されている。コイルばね45の一端部側は基部31に形成された収容凹部31b内に収容され、コイルばね45の他端部側はバックプレート81bに対して接触している。これにより、コイルばね45は、弾性復元力(付勢力)を利用して可動子30を固定子20側に向けて付勢している。
The
上述のように可動子30が固定子20側に向けて付勢されているので、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、コイルばね45によって付勢された可動子30は、形状記憶合金ワイヤ40によって、それ以上固定子20側に変位することが抑制され、位置決めされた状態とされている。
Since the
重錘90は第2方向L3に沿って延びた直方体状(ブロック状)に形成され、可動子30における基部31の後面に対して接着、溶着等によって固定されている。これにより、重錘90は、可動子30に対して一体的に組み合わされ、可動子30と共に形状記憶合金ワイヤ40の伸縮に伴って第1方向L2に移動可能とされている。
The
重錘90は、可動子30の基部31と同等の厚みとされていると共に、一対のガイドロッド82の間に配置されている。さらに重錘90は、バックプレート81bとの間に適切な間隔があくように配置されている。これにより、重錘90は形状記憶合金ワイヤ40の伸縮に伴う第1方向L2の移動中に、バックプレート81bに対して接触することが防止されている。
The
なお、重錘90の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば比重の大きい金属材料であるタングステンを好適に利用することができる。ただし、重錘90の材質としては、この場合に限定されるものではなく、その他の金属材料で形成しても構わない。なお、比重が大きく、且つ加工性に優れた金属材料を用いることが好ましい。
Although the material of the
(振動減衰体)
図17~図19に示すように、振動減衰体100は、アクチュエータ5自身に組み合わされている。具体的には、振動減衰体100は、アクチュエータ5における固定子20の基部21に取り付けられている。これにより、アクチュエータ5及び振動減衰体100は、ベースプレート81aの上面を基準とした第1方向L2に沿う共通の仮想面V内に配置されている。
(vibration damper)
As shown in FIGS. 17-19, the
振動減衰体100は、所定の質量を有する錘体101と、錘体101に一体に組み合わされると共に弾性変形可能とされ、錘体101を弾性支持する第1振動ばね(本発明に係る弾性支持体)102及び第2振動ばね(本発明に係る弾性支持体)103と、を備え、重錘90の変位に起因して重錘90に対して第1方向L2に逆向きに振動可能とされている。
The
振動減衰体100は、固定子20の基部21に取り付けられた円柱状のガイドロッド104を備えている。
ガイドロッド104は、基部21の前面のうち第2方向L3の中央に位置する部分に配置され、前方に向けて第1方向L2に沿って延びるように形成されている。ガイドロッド104の先端部には、拡径した抜け止め部104aが形成されている。
The
錘体101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短い直方体状に形成され、上述したように所定の質量を有している。なお、錘体101の材質は、特に限定されるものではなく、例えば金属製とされている。
錘体101には、該錘体101を第1方向L2に貫通するガイド孔101aが形成されている。錘体101は、このガイド孔101a内にガイドロッド104を挿通させた状態で、ガイドロッド104に対して第1方向L2に移動可能に組み合わされている。
従って、錘体101は、ガイドロッド104によって第1方向L2に移動可能に案内されている。
The
A
Therefore, the
第1振動ばね102は、コイルばねであって、ガイドロッド104に外挿された状態で、錘体101と固定子20の基部21との間に圧縮状態で配置されている。第1振動ばね102の一端部側は錘体101に接触し、第1振動ばね102の他端部側は基部21に接触している。
第2振動ばね103は、コイルばねであって、ガイドロッド104に外挿された状態で、錘体101と抜け止め部104aとの間に圧縮状態で配置されている。第2振動ばね103の一端部側は錘体101に接触し、第2振動ばね103の他端部側は抜け止め部104aに接触している。
The first
The second
従って、錘体101は、第1振動ばね102及び第2振動ばね103によって挟み込まれた状態で、第1方向L2に位置決めされている。なお、第1振動ばね102及び第2振動ばね103の弾性力は、互いに同等とされている。
Therefore, the
上述のように構成された振動減衰体100は、可動子30と共に重錘90が変位することに伴って、錘体101が第1振動ばね102及び第2振動ばね103を弾性変形させながら重錘90とは逆向きに変位する。従って、図20に示すように、振動減衰体100は、重錘90の変位に起因して、重錘90の変位方向とは逆向きに振動することが可能とされている。
In the
(携帯情報端末の作用)
上述のように構成された本実施形態の携帯情報端末80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。
(Function of portable information terminal)
Even the
すなわち、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、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(付勢力)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。
That is, when the
これにより、図20に示すように、コイルばね45を弾性変形させながら、可動子30と共に重錘90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、ケーシング4全体に重錘90の慣性力(推力)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。
As a result, as shown in FIG. 20, it is possible to instantaneously move the
さらに、本実施形態の携帯情報端末80では、第2実施形態と同様に、接触パネル3及びタッチパネル2とケーシング4との間に隙間を設ける必要がない。そのため、ケーシング4内を容易に密封することができ、ケーシング4内に塵埃や水分等が浸入することを防止することができる。従って、特別な防塵及び防水構造等が不要となり、簡易な構造でケーシング4を密封することが可能となるうえ、使用環境の制限を受けることなく、各種の用途に利用することができる。従って、使い勝手に優れており、携帯情報端末80として好適に利用することができる。
Furthermore, in the
さらに本実施形態の携帯情報端末80であっても、アクチュエータ5によって重錘90が変位している際、図20に示すように、振動減衰体100における錘体101及び第1振動ばね102及び第2振動ばね103が重錘90の変位に起因して重錘90の変位方向とは逆向きに第1方向L2に沿って振動する。そのため、アクチュエータ5の作動を停止したときに、振動減衰体100の振動を利用して重錘90の変位を打ち消すことができ、変位に伴うエネルギーを速やかに吸収することができる。
従って、振動減衰体100を利用して、制御基板15の変位に起因する残留振動を速やかに減衰させることができ、制御基板15を直ちに停止させることが可能となる。
Furthermore, even in the
Therefore, the
これにより、重錘90の変位開始時、変位時及び変位停止時の各動作を明確に区別することができ、接触パネル3に触れている指先に対して、高品質な疑似的触感を作用させることができる。
As a result, it is possible to clearly distinguish the operations of the
特に、本実施形態の場合には、振動減衰体100をアクチュエータ5に組み合わせているので、例えばこれらをユニット化することができ、ケーシング4内に配置し易いうえ、メンテナンス性等を向上することができる。
In particular, in the case of this embodiment, since the
(第3実施形態の変形例)
上述した第3実施形態では、振動減衰体100をアクチュエータ5における固定子20に取り付けたが、この場合に限定されるものではなく、例えば振動減衰体100を可動子30或いは重錘90に取り付けても構わない。
(Modified example of the third embodiment)
In the above-described third embodiment, the
例えば、図21及び図22に示すように、振動減衰体110を重錘90に取り付けても構わない。
なお、この場合のアクチュエータ5は、第3実施形態におけるガイドロッド104及びコイルばね45を具備しておらず、一対のサイドプレート81cを有するベース台81を備えている。なお、図22では制御基板15の図示を省略している。
For example, as shown in FIGS. 21 and 22, the
The
一対のサイドプレート81cは、ベースプレート81aのうちケーシング4の側壁部14側に位置する側端部側にそれぞれ形成され、ベースプレート81aに対して垂直に立ち上がるように立設されている。これにより、一対のサイドプレート81cは、第2方向L3に対して向かい合うように配置されている。なお、サイドプレート81cの第1方向L2に沿った長さは、ベースプレート81aの第1方向L2に沿った長さと同等とされている。
The pair of
従って、ベース台81は、第3実施形態におけるバックプレート81bを具備していない。ただし、この場合に限定されるものではなく、ベース台81は一対のサイドプレート81cに加え、バックプレート81bをさらに備えていても構わない。
Therefore, the
一対のサイドプレート81cと可動子30との間には、可動子30を固定子20側に向けて接近させるように第1方向L2に付勢する板ばね部(本発明に係る付勢部材)120が配置されている。
板ばね部120は、例えば可動子30における基部31と同等の厚みで形成されると共に、第1方向L2に沿った幅が厚みよりも小さい板片状に形成されている。そして板ばね部120は、一端部側がサイドプレート81cに接続され、他端部側が基部31のうちサイドプレート81cに対して向かい合う側面に接続されている。
さらに板ばね部120は、弾性復元力(付勢力)を利用して可動子30を固定子20側に向けて常時付勢している。
Between the pair of
The
Further, the
特に板ばね部120は、可動方向である第1方向L2における弾性率が、第1方向L2に対して直交する直交方向、すなわち第2方向L3及び厚さ方向L1における弾性率よりも低くなるように形成され、弾性率の違いによって可動子30を可動方向である第1方向L2に沿って移動可能に案内する機能も果たしている。
In particular, the
(振動減衰体)
振動減衰体110は、重錘90よりも後方側に配置され、第2方向L3に間隔をあけて配置された一対の錘体111と、重錘90における第2方向L3の中央部分から後方に向かって突出するように形成された支柱部112と、錘体111と支柱部112とを接続すると共に錘体111を弾性支持する一対の板ばね部(本発明に係る弾性支持部)113と、を備えている。
(vibration damper)
The
板ばね部113は、第2方向L3に沿って延びた板状に形成され、基端部側が支柱部112に接続され、先端部側が錘体111に接続されている。これにより錘体111は、板ばね部113によって第1方向L2に弾性支持されている。
The
上述のように構成した場合であっても、第3実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
特に、板ばね部120を利用して、可動子30を可動方向である第1方向L2に沿ってがたつき少なくスムーズに移動させることができるので、指先に対して狙い通りの触感を確実に作用させ易い。さらに、ガイドロッド104を設ける必要がないので、構成の簡略化を図り易い。さらには、ガイドロッド104を設けない分、可動子30及び固定子20の第2方向L3に沿った長さを短くすることができるので、アクチュエータ5全体を小型化し易い。
Even if it is configured as described above, it is possible to achieve the same effects as those of the third embodiment.
In particular, by using the
さらに、振動減衰体110が重錘90に取り付けられているので、重錘90の変位に伴って錘体111及び板ばね部113を反応良く第1方向L2に振動させることができる。従って、残留振動を効率良く減衰させることができる。
Furthermore, since the
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。 Although embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. Embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. Embodiments and modifications thereof include, for example, those that can be easily imagined by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those within an equivalent range.
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23に示すように、スマートウォッチ130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。 For example, in each of the above-described embodiments, the tactile sensation presentation device is applied to a mobile information terminal such as a smart phone. However, as shown in FIG. Furthermore, the present invention is not limited to portable information terminals, and may be applied to, for example, car navigation systems for vehicles, and may be applied to various electronic devices, etc. that simulate a physical operational tactile sensation on fingertips when touched. I do not care.
さらに上記各実施形態では、アクチュエータ5の一例として形状記憶合金ワイヤ40を用いた場合を説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば圧電素子を利用した圧電アクチュエータや、ソレノイド型の電磁アクチュエータや、ボイスコイル型の電磁アクチュエータ(例えばリニアアクチュエータ)等であっても構わない。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the case where the shape
さらに上記各実施形態において、可動体及びアクチュエータを含む可動系の固有振動数に基づいて振動減衰体の固有振動数を設定することが好ましい。
このようにすることで、アクチュエータの作動を停止したときに、振動減衰体の振動を利用して可動体の変位に伴うエネルギーを適切に吸収させることが可能である。従って、振動減衰体を利用して、可動体の変位に起因する残留振動を適切に減衰させることができる。
Furthermore, in each of the above embodiments, it is preferable to set the natural frequency of the vibration damping body based on the natural frequency of the movable system including the movable body and the actuator.
By doing so, when the operation of the actuator is stopped, it is possible to appropriately absorb the energy associated with the displacement of the movable body using the vibration of the vibration damping body. Therefore, the vibration damping body can be used to appropriately attenuate the residual vibration caused by the displacement of the movable body.
特に、振動減衰体の最低次の固有振動数が、可動系の最低次の固有振動数以上となるように設定することがより好ましい。このようにすることで、上述した作用効果をより一層効果的に奏功することができる。
なお、振動減衰体の最低次の固有振動数とは、振動減衰体を構成する錘体が可動体の変位方向に変位する固有モードの中で、最低次の固有モードに対応する固有振動数を指す。
In particular, it is more preferable to set the lowest natural frequency of the vibration damping body to be equal to or higher than the lowest natural frequency of the movable system. By doing so, the effects described above can be achieved more effectively.
The lowest natural frequency of the vibration damping body is the natural frequency corresponding to the lowest natural mode among the natural modes in which the weight body constituting the vibration damping body is displaced in the displacement direction of the movable body. Point.
V…仮想面
L2…第1方向(可動方向)
1、60、80…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
5…アクチュエータ
6、70、100、110…振動減衰体
15…制御基板(可動体)
17…表示パネル
20…固定子
30…可動子
40…形状記憶合金ワイヤ
45…コイルばね(付勢部材)
50、71、101、111…錘体
51…振動ばね(弾性支持体)
76…強化繊維
90…重錘(可動体)
102…第1振動ばね(弾性支持体)
103…第2振動ばね(弾性支持体)
113…板ばね部(弾性支持体)
120…板ばね部(付勢部材)
130…スマートウォッチ(触感提示装置)
V... Virtual plane L2... First direction (movable direction)
1, 60, 80... Portable information terminal (tactile presentation device)
2... Touch panel (operation panel)
3... Contact panel (movable body)
4...
DESCRIPTION OF
50, 71, 101, 111...
76...
102... First vibration spring (elastic support)
103... Second vibration spring (elastic support)
113... Plate spring portion (elastic support)
120... Plate spring portion (biasing member)
130 ... smart watch (tactile presentation device)
Claims (17)
可動方向に沿って移動可能とされた可動体と、
前記ケーシング内に配置され、前記可動体を前記可動方向に瞬間的に変位させると共に、前記可動体の変位に基づいて前記ケーシングに慣性力を作用させるアクチュエータと、
前記ケーシング内に配置され、前記可動体の変位に起因する前記可動体の残留振動を減衰させる振動減衰体と、を備え、
前記振動減衰体は、
錘体と、前記錘体に一体に組み合わされると共に弾性変形可能とされ、前記錘体を弾性支持する弾性支持体と、を備え、前記可動体の変位に起因して前記可動体に対して前記可動方向に逆向きに振動することを特徴とする触感提示装置。 a casing having an operation panel operated with a fingertip;
a movable body movable along the movable direction;
an actuator disposed within the casing for instantaneously displacing the movable body in the movable direction and applying an inertial force to the casing based on the displacement of the movable body;
a vibration damping body disposed in the casing for damping residual vibration of the movable body caused by displacement of the movable body;
The vibration damping body is
a weight, and an elastic support that is integrally combined with the weight and elastically deformable to elastically support the weight, wherein the displacement of the movable body causes the displacement of the movable body A tactile presentation device characterized by vibrating in a direction opposite to a moving direction.
前記アクチュエータ及び前記振動減衰体は、前記可動方向に沿う共通の仮想面内にそれぞれ配置されている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to claim 1,
The tactile sensation presentation device, wherein the actuator and the vibration damper are arranged in a common virtual plane along the movable direction.
前記振動減衰体は、前記仮想面内において、前記アクチュエータが前記可動体を変位させるときの変位ベクトルの向きに対して重なり合う位置に配置されている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to claim 2,
The tactile sensation presentation device, wherein the vibration damping body is arranged in the virtual plane at a position overlapping a direction of a displacement vector when the actuator displaces the movable body.
前記振動減衰体は、前記仮想面に対して直交する方向において前記アクチュエータよりも厚みが薄い、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to claim 2 or 3,
The tactile sensation presentation device, wherein the vibration damping body is thinner than the actuator in a direction orthogonal to the virtual plane.
前記弾性支持体は、前記可動方向における弾性率が、前記可動方向に対して直交する2方向における弾性率よりも低くなるように形成され、弾性率の違いによって前記錘体を前記可動方向に弾性支持する、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 4,
The elastic support body is formed so that the elastic modulus in the movable direction is lower than the elastic modulus in two directions perpendicular to the movable direction, and the difference in elastic modulus makes the weight elastic in the movable direction. A tactile presentation device that supports.
前記振動減衰体は、前記可動体に組み合わされている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 5,
The tactile sense presentation device, wherein the vibration damping body is combined with the movable body.
前記振動減衰体は、前記アクチュエータに組み合わされている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 5,
The tactile sensation presentation device, wherein the vibration damping body is combined with the actuator.
前記弾性支持体は、ゴム材料、合成樹脂材料、及び熱可塑性エラストマのうちのいずれかで形成されている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 7,
The tactile sensation presentation device, wherein the elastic support is made of any one of a rubber material, a synthetic resin material, and a thermoplastic elastomer.
前記弾性支持体には、強化繊維が含有されている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to claim 8,
A tactile sensation presentation device, wherein the elastic support contains reinforcing fibers.
前記強化繊維は、前記可動方向とは異なる方向に配向されている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to claim 9,
The tactile sensation presentation device, wherein the reinforcing fibers are oriented in a direction different from the movable direction.
前記錘体は、前記弾性支持体と同材料で形成されると共に、前記弾性支持体と一体成形されている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 10,
The tactile sensation presentation device, wherein the weight is made of the same material as the elastic support and is integrally formed with the elastic support.
前記錘体は、前記弾性支持体とは異なる別材料で別体に形成されると共に、前記弾性支持体に対して組み合わされている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 10,
The tactile sensation presentation device, wherein the weight is formed separately from a material different from that of the elastic support and combined with the elastic support.
前記振動減衰体は、前記可動体及び前記アクチュエータを含む可動系の固有振動数に基づいて固有振動数が設定されている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 12,
The tactile sensation presentation device, wherein the vibration damping body has a natural frequency set based on a natural frequency of a movable system including the movable body and the actuator.
前記振動減衰体の最低次の固有振動数が、前記可動系の最低次の固有振動数以上となるように設定されている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to claim 13,
A tactile sensation presentation device, wherein the lowest natural frequency of the vibration damping body is set to be equal to or higher than the lowest natural frequency of the movable system.
前記アクチュエータは、
固定子と、
前記可動体に取り付けられると共に、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、を備え、
前記形状記憶合金ワイヤは、通電加熱に伴う伸縮によって前記可動子と前記固定子との間隔を変化させる、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 14,
The actuator is
a stator;
a mover attached to the movable body and arranged to be relatively movable in the movable direction with respect to the stator;
A shape memory alloy wire that is arranged between the stator and the mover and whose length changes according to temperature,
The shape memory alloy wire is a tactile sensation presentation device that changes the distance between the mover and the stator by expansion and contraction caused by electrical heating.
前記アクチュエータは、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付勢部材を備えている、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to claim 15,
The tactile sensation presentation device, wherein the actuator includes a biasing member that biases the mover toward the stator along the movable direction.
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、触感提示装置。 In the tactile sensation presentation device according to any one of claims 1 to 16,
a display panel for displaying information through the operation panel;
A tactile sensation presentation device, comprising: a control unit that controls display of the display panel according to an operation of the operation panel.
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