KR20220100979A - 촉각 정시 장치 - Google Patents

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히로시 와쿠다
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알프스 알파인 가부시키가이샤
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Abstract

기부에 대한 진동의 전달을 저감한 촉각 정시 장치를 제공한다. 촉각 정시 장치는, 진동체와, 상기 진동체와 탄성적으로 접속되며, 상기 진동체의 진동에 따라 가진되는 가진 대상과, 상기 가진 대상과 탄성적으로 접속되는 기부를 구비하고, 상기 가진 대상의 진동에 의거하는 촉각을 생체에 정시하는 촉각 정시 장치에 있어서, 상기 기부는, 상기 진동체로부터 이격하여 배치되고, 상기 기부 및 상기 가진 대상을 포함하는 제 1 진동계의 공진 주파수는, 상기 가진 대상 및 상기 진동체를 포함하는 제 2 진동계의 공진 주파수의 2/3배 이하이다.

Description

촉각 정시 장치
본 발명은, 촉각 정시(呈示) 장치에 관한 것이다.
종래부터, 터치패널에 진동 소자가 장착되고, 터치패널과 박스체가 양면 테이프로 고정된 전자기기가 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
국제공개 제2014/207855호
종래의 전자기기는, 진동 소자가 장착된 터치패널과 박스체가 양면 테이프로 고정되어 있기 때문에, 진동 소자의 진동이 박스체와 같은 기부(基部)에 전달되기 쉽다.
그래서, 기부에 대한 진동의 전달을 저감한 촉각 정시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태의 촉각 정시 장치는, 진동체와, 상기 진동체와 탄성적으로 접속되며, 상기 진동체의 진동에 따라 가진(加振)되는 가진 대상과, 상기 가진 대상과 탄성적으로 접속되는 기부를 구비하고, 상기 가진 대상의 진동에 의거하는 촉각을 생체에 정시하는 촉각 정시 장치에 있어서, 상기 기부는, 상기 진동체로부터 이격(離隔)하여 배치되고, 상기 기부 및 상기 가진 대상을 포함하는 제 1 진동계(系)의 공진 주파수는, 상기 가진 대상 및 상기 진동체를 포함하는 제 2 진동계의 공진 주파수의 2/3배 이하이다.
기부에 대한 진동의 전달을 저감한 촉각 정시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태의 촉각 정시 장치(100)를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A를 따라 본 단면도이다.
도 3은 촉각 정시 장치(100)의 분해도이다.
도 4는 베이스(110) 및 갭 센서(120)를 나타내는 도면이다.
도 5는 액추에이터(130) 및 가동부(140)를 나타내는 도면이다.
도 6은 액추에이터(130)를 나타내는 분해도이다.
도 7은 촉각 정시 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8a는 가진 대상 및 기부 각각에 있어서의 진동 주파수와 가속도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8b는 가진 대상 및 기부 각각에 있어서의 진동 주파수와 가속도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 진동체의 질량을 변화시켰을 때의 가진 대상의 진동 주파수와 가속도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 진동체의 질량을 변화시켰을 때의 기부의 진동 주파수와 가속도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11a는 가진 대상 및 기부 각각에 있어서의 진동 주파수에 대한 가속도의 특성을 나타내는 도면이다.
도 11b는 가진 대상 및 기부 각각에 있어서의 진동 주파수에 대한 가속도의 특성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 촉각 정시 장치를 적용한 실시형태에 대하여 설명한다.
<실시형태>
도 1은, 실시형태의 촉각 정시 장치(100)를 나타내는 사시도이다. 도 2는, 도 1의 A-A를 따라 본 단면도이다. 도 3은, 촉각 정시 장치(100)의 분해도이다.
이하에서는, XYZ 좌표계를 정의하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 평면에서 보았을 때란 XY면에서 본 것을 뜻하고, Z축 부(負)방향측을 하측 또는, 하, Z축 정(正)방향측을 상측 또는 상이라고 칭하지만, 보편적인 상하 관계를 나타내는 것은 아니다.
촉각 정시 장치(100)는, 베이스(110), 갭 센서(120), 액추에이터(130), 가동부(140), 정전 센서(150), 조작 패널(160), 베젤(170), 및 나사(175)를 포함한다.
또한, 이하에서는, 도 1 내지 도 3에 추가하여, 도 4 내지 도 6을 이용하여 설명한다. 도 4는, 베이스(110) 및 갭 센서(120)를 나타내는 도면이다. 도 5는, 액추에이터(130) 및 가동부(140)를 나타내는 도면이다. 도 6은, 액추에이터(130)를 나타내는 분해도이다.
촉각 정시 장치(100)는, 추가로, 탄성체로서의 러버 부재(180S,180L,180U)(도 4 및 도 5 참조)를 포함한다.
여기에서, 베이스(110) 및 베젤(170)은, 촉각 정시 장치(100)의 기초로서 외부의 물체에 장착되는 기부의 일례이다. 액추에이터(130)의 마그넷(134) 및 홀더(135)(도 6 참조)는, 진동체의 일례이다. 액추에이터(130)의 마그넷(134) 및 홀더(135) 이외의 부분(탑 요크(131), 보텀 요크(132), 구동 코일(133), 스프링(136), 나사(137), 및 워셔(137A)(도 6 참조)), 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)은, 가진 대상의 일례이다.
기부와 가진 대상을 포함하는 진동계를, 제 1 진동계라고 칭한다. 기부의 일례(베이스(110) 및 베젤(170))와, 가진 대상의 일례(액추에이터(130)의 탑 요크(131), 보텀 요크(132), 구동 코일(133), 스프링(136), 나사(137), 워셔(137A), 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160))와, 기부와 가진 대상을 탄성적으로 접속하는 탄성체의 일례(러버 부재(180S,180L,180U))에 의한 진동계는, 제 1 진동계의 일례이다.
또한, 진동체와 가진 대상을 포함하는 진동계를, 제 2 진동계라고 칭한다. 진동체의 일례(액추에이터(130)의 마그넷(134) 및 홀더(135))와, 가진 대상의 일례(액추에이터(130)의 탑 요크(131), 보텀 요크(132), 구동 코일(133), 스프링(136), 나사(137), 워셔(137A), 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160))에 의한 진동계는, 제 2 진동계의 일례이다. 바꾸어 말하면, 제 2 진동계의 일례는, 액추에이터(130), 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)이다.
베이스(110)는, 일례로서 수지제이다. 베이스(110)는, 평면에서 보았을 때에 직사각형상의 부재이며, 상측으로부터 하측을 향하여 오목한 수납부(110A)를 형성한다. 또한, 베이스(110)는, 바닥판(111), 측벽(112), 가이드(113), 단차부(114), 돌출부(115)를 가진다.
수납부(110A)는, 베이스(110)의 바닥판(111) 및 측벽(112)에 둘러싸인 대략 직방체상(狀)의 공간이다. 수납부(110A)에는, 갭 센서(120)와, 액추에이터(130)와, 가동부(140)의 하측의 일부가 수납된다. 이들 중, 갭 센서(120)는, 바닥판(111)의 상면에 마련된다.
바닥판(111)은, 평면에서 보았을 때에 직사각형상의 판상(板狀)의 부분이며, 중앙에 마련된 개구부(111A), X방향의 양단부에 마련된 개구부(111B), Y방향의 양단부에 마련된 개구부(111C)를 가진다. 개구부(111A)에는, 액추에이터(130)의 하단부가 삽입된다. 액추에이터(130)와 바닥판(111)은 접촉하고 있지 않으며, 사이에는 갭이 형성된다.
개구부(111B)에는, 가동부(140)의 가이드(145)의 하단이 삽입된다. 개구부(111B)에 있어서, 가이드(145)는 바닥판(111)과 접촉하고 있지 않으며, 사이에는 갭이 형성된다.
측벽(112)은, 바닥판(111)의 4변으로부터 상방향으로 기립하고 있는, 평면에서 보았을 때에 직사각형 환상(環狀)의 벽부이다. ±X방향측에서 Y방향으로 연장하는 측벽(112)의 내측에는, 가이드(113)가 마련되어 있다. 또한, 측벽(112)의 내측과 바닥판(111)의 경계 부분에는, 바닥판(111)보다도 상측에 상면이 위치하고, 측벽(112)의 상면(112A)보다도 하측에 상면이 위치하는 단차부(114)가 마련되어 있다. 또한, 측벽(112)의 상면(112A)에는, 상면(112A)으로부터 상측으로 돌출하는 돌출부(115)가 마련되어 있다.
가이드(113)는, 촉각 정시 장치(100)가 조립된 상태에서, 가동부(140)의 가이드(145)의 홈(145A)에 삽입되고, 가이드(145)의 하단은, 개구부(111B)에 삽입된다. 가이드(113)는, 베이스(110)와 가동부(140)의 위치 맞춤을 위하여 마련되어 있다. 촉각 정시 장치(100)가 조립된 상태에서, 베이스(110)의 가이드(113)와, 가동부(140)의 가이드(145)는 맞닿지 않으며, 사이에는 갭이 형성된다.
단차부(114)는, 수납부(110A) 내에 있어서의 바닥판(111)과 측벽(112)의 경계 부분에 있어서, 평면에서 보았을 때에 직사각형 환상으로 마련되어 있다. 단차부(114)의 상면에는, 러버 부재(180L)(도 4 및 도 5 참조)가 마련된다. 러버 부재(180L)는, 러버(고무)제의 작은 직방체상의 부재이며, 탄성을 가지는 고무의 괴(塊)이다. 또한, 러버 부재(180L)는, 고무의 괴로 구성되는 것에 한하지 않으며, 예를 들면 스프링을 포함하는 구성이어도 된다. 단, 러버 부재(180L)로부터 소리가 발생하는 것은 바람직하지 못하기 때문에, 금속제의 스프링 등을 포함하는 구성으로 하는 것보다도, 고무로 구성하는 쪽이 바람직하다.
도 4 및 도 5에는, 일례로서, 8개의 러버 부재(180L)를 나타낸다. 러버 부재(180L)는, 직사각형 환상의 단차부(114)의 각 변에 상당하는 구간에, 2개씩 마련되어 있다. 또한, 도 3에서는, 러버 부재(180L)를 생략한다.
러버 부재(180L)는, 촉각 정시 장치(100)가 조립된 상태에서, 단차부(114)의 상면과, 가동부(140)의 하면의 사이에 탄성 변형한 상태로 마련되어, 베이스(110)에 대하여 가동부(140)를 탄성적으로 지지한다.
또한, 평면에서 보았을 때에 러버 부재(180L)와 같은 위치에 있어서의 상방에는, 러버 부재(180U)(도 4 및 도 5 참조)가 마련되어 있다. 러버 부재(180U)는, 러버(고무)제의 작은 직방체상의 부재이며, 탄성을 가지는 고무의 괴이다. 러버 부재(180U)는, 고무의 괴로 구성되는 것에 한하지 않으며, 예를 들면 스프링을 포함하는 구성이어도 된다. 단, 러버 부재(180U)로부터 소리가 발생하는 것은 바람직하지 못하기 때문에, 금속제의 스프링 등을 포함하는 구성으로 하는 것보다도, 고무로 구성하는 쪽이 바람직하다. 도 4에는, 촉각 정시 장치(100)가 조립된 상태에 있어서의 8개의 러버 부재(180U)의 위치를 나타낸다.
러버 부재(180U)는, 촉각 정시 장치(100)가 조립된 상태에서, 가동부(140)의 상면과, 베젤(170)의 오프셋면(172)의 사이에 탄성 변형한 상태로 마련되어, 베젤(170)과 가동부(140)의 사이를 탄성적으로 지지한다. 도 4에서는, 베젤(170)과 가동부(140)를 생략하기 때문에, 러버 부재(180U)가 허공에 떠 있는 것처럼 나타나 있다.
돌출부(115)는, 측벽(112)의 상면(112A)으로부터 상측으로 돌출하는 벽상(壁狀)의 부분이며, 평면에서 보았을 때에 상면(112A) 상에 직사각형 환상으로 마련되어 있다. 돌출부(115)는, 평면에서 보았을 때에 측벽(112)보다도 폭이 좁으며, 상면(112A)의 내측(수납부(110A)측)에 마련되어 있다.
±X방향측에서 Y방향으로 연장하는 돌출부(115)의 내측의 표면에는, 러버 부재(180S)(도 2, 도 4, 및 도 5 참조)가 마련되어 있다. 러버 부재(180S)는, 러버(고무)제의 작은 직방체상의 부재이며, 탄성을 가지는 고무의 괴이다. 러버 부재(180S)는, 고무의 괴로 구성되는 것에 한하지 않으며, 예를 들면 스프링을 포함하는 구성이어도 된다. 단, 러버 부재(180S)로부터 소리가 발생하는 것은 바람직하지 못하기 때문에, 금속제의 스프링 등을 포함하는 구성으로 하는 것보다도, 고무로 구성하는 쪽이 바람직하다. 도 4 및 도 5에서는, 일례로서, ±X방향측에서 Y방향으로 연장하는 돌출부(115)의 내측의 표면에 4개씩의 러버 부재(180S)가 마련되어 있다. 또한, 도 3에서는, 러버 부재(180S)를 생략한다.
러버 부재(180S)는, 촉각 정시 장치(100)가 조립된 상태에서, ±X방향측에서 Y방향으로 연장하는 돌출부(115)의 내측의 표면과, 가동부(140)의 ±X방향측에서 Y방향으로 연장하는 측면의 사이에 탄성 변형한 상태로 마련되어, 베이스(110)에 대하여 가동부(140)를 탄성적으로 지지한다. 러버 부재(180S)는, 베이스(110)와 가동부(140)의 X방향에 있어서의 극간(隙間)에 마련됨으로써, 가동부(140)를 베이스(110)에 대하여 ±X방향으로 진동 가능하게 지지하고 있다.
갭 센서(120)는, 조작 패널(160)의 -Z방향으로의 가압을 검출하는 검출부의 일례이다. 갭 센서(120)는, 가동부(140)의 하면과의 Z방향의 갭을 검출하는 센서이다. 갭 센서(120)는, 일례로서, 광원과 수광 소자를 내장하는 광학 타입의 센서이며, 가동부(140)의 하면에 조사한 광의 반사광을 수광하고, 수광 소자에서 반사광이 결상(結像)하는 위치의 변화에 의거하여, 가동부(140)의 -Z방향으로의 변위를 검출한다. 가동부(140)가 -Z방향으로 변위할 때에는, 정전 센서(150) 및 조작 패널(160)도 -Z방향으로 변위하기 때문에, 가동부(140)의 하면의 -Z방향의 변위를 검출함으로써, 정전 센서(150) 및 조작 패널(160)의 -Z방향의 가압을 검출할 수 있다. 조작 패널(160)이 -Z방향으로 가압되면, 가동부(140)는, -Z방향으로 수10㎛ 변위한다.
조작 패널(160)의 -Z방향으로의 가압을 검출하는 검출부는, 갭 센서(120)로는 한정되지 않는다. 검출부는, 정전 센서 등의 비접촉의 위치 검출 센서여도 된다. 검출부는, 조작 패널(160)의 상면에 가해진 압력을 검출하는 감압 센서여도 된다.
액추에이터(130)는, 가동부(140)의 하면측에 나사(137)에 의해 고정되어 있다. 가동부(140)의 하면에는, 상측으로 오목한 오목부가 마련되어 있으며, 액추에이터(130)는 오목부에 장착되어 있다. 또한, 가동부(140)는, 오목부를 구비하고 있지 않아도 되고, 하면에 액추에이터(130)가 장착되어 있어도 된다.
액추에이터(130)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 탑 요크(131), 보텀 요크(132), 구동 코일(133), 마그넷(134), 홀더(135), 스프링(Spring)(136), 나사(137), 및 워셔(137A)를 가진다. 도 5에서는, 탑 요크(131)는, 가동부(140)의 하면의 오목부의 내부에 있으며, 숨겨져 있다.
탑 요크(131)는, 자성체이며, 가동부(140)의 하면의 오목부에 장착되는 판상의 요크이다. 탑 요크(131)에는, 나사(137)을 Z방향으로 삽입 통과시키는 관통 구멍(131A)이 X방향의 양단에 형성되어 있다.
보텀 요크(132)는, 자성체이며, XY면에서 보았을 때 ㄷ자형의 요크이다. 보텀 요크(132)는, 탑 요크(131)와 같은 자성체인 것이 바람직하다. 보텀 요크(132)의 바닥판(132A)의 부분에는, 2개의 구동 코일(133)이 X방향으로 나란히 놓인 상태로 고정된다. 보텀 요크(132)의 측벽(132B)의 내측의 면에는, 상측의 X방향의 두께가 얇아지도록 단차부(132B1)가 마련되어 있다. 보텀 요크(132)의 측벽(132B)의 상단은, 탑 요크(131)의 양단측에 고정된다. 이에 의해, 탑 요크(131)와 보텀 요크(132)는, XZ면에서 보았을 때 루프상(狀)으로 닫힌 자로(磁路)를 구축한다.
또한, 액추에이터(130)의 구성 요소 중에서 가장 하방에 위치하는 보텀 요크(132)의 바닥판(132A)은, 촉각 정시 장치(100)가 조립된 상태에서, 베이스(110)의 바닥판(111)의 개구부(111A)의 내부에 삽입된다. 이 상태에서, 보텀 요크(132)는, 베이스(110)에 접촉하고 있지 않다. 이 때문에, 액추에이터(130)는, 베이스(110)로부터 이격하여 배치되어 있으며, 바꿔 말하면, 베이스(110)는, 액추에이터(130)로부터 이격하여 배치되어 있다. 액추에이터(130)를 진동시켰을 때에, 베이스(110)에 진동이 전해지기 어려운 구성으로 하기 위해서이다.
구동 코일(133)은, XY평면 내에서 권회된 코일이며, 접착 또는, 나사 고정 등에 의해 보텀 요크(132)의 바닥판(132A)의 상면에 고정되어 있다. 구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 시계 방향의 전류를 흘리면, 구동 코일(133)의 중심을 하방을 향하여 관통하는 자속(磁束)이 발생한다. 또한, 구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 반시계 방향의 전류를 흘리면, 구동 코일(133)의 중심을 상방을 향하여 관통하는 자속이 발생한다.
마그넷(134)은, 다극 착자형(着磁型)의 영구 자석이며, -X방향측으로부터 +X방향측에 걸쳐서, 배열되는 4개의 극(N극(134A), S극(134B), N극(134C), S극(134D))을 가진다. N극(134A)과 S극(134B)의 경계는, -X방향측의 구동 코일(133)의 X방향의 중심보다도 +X방향측으로 오프셋하고 있다. 또한, N극(134C)과 S극(134D)의 경계는, +X방향측의 구동 코일(133)의 X방향의 중심보다도 -X방향측으로 오프셋하고 있다.
홀더(135)는, 비(非)자성체로 구성되며, 마그넷(134)을 보지(保持)하는 부재이다. 홀더(135)는, 마그넷(134)을 보지한 상태에서, 스프링(136)을 개재하여 보텀 요크(132)의 측벽(132B)의 단차부(132B1)에 나사 고정 등으로 고정된다.
스프링(136)은, 홀더(135)를 보텀 요크(132)에 대하여 탄성적으로 보지하고 있으며, X방향으로 신축(伸縮) 가능하다.
나사(137)는, 탑 요크(131)를 가동부(140)의 하면의 오목부에 고정하기 위하여 마련되어 있으며, 워셔(137A)를 개재하여 가동부(140)의 하면의 오목부에 나사 고정된다.
이러한 액추에이터(130)에 있어서, 구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 시계 방향의 전류를 흘리면, 구동 코일(133)의 중심을 하방을 향하여 관통하는 자속이 발생한다. 이 때문에, 구동 코일(133)의 상단측이 S극이 되고, N극(134A) 및 N극(134C)의 사이에 자기적인 흡인력이 발생하여, 마그넷(134)에는 +X방향의 힘이 작용한다.
또한, 구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 반시계 방향의 전류를 흘리면, 구동 코일(133)의 중심을 상방을 향하여 관통하는 자속이 발생한다. 이 때문에, 구동 코일(133)의 상단측이 N극이 되고, S극(134B) 및 S극(134D)의 사이에 자기적인 흡인력이 발생하여, 마그넷(134)에는 -X방향의 힘이 작용한다.
구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 시계 방향의 전류와 반시계 방향의 전류를 번갈아 흘리면, 마그넷(134)에 +X방향의 힘과, -X방향의 힘을 번갈아 작용시킬 수 있다. 또한, 마그넷(134)은, 홀더(135)와 일체가 되어, 스프링(136)을 개재하여 보텀 요크(132)에 장착되어 있으며, 스프링(136)은 X방향으로 신축 가능하다.
이 때문에, 구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 시계 방향의 전류와 반시계 방향의 전류를 번갈아 흘리면, 탑 요크(131) 및 보텀 요크(132)에 대하여, 마그넷(134) 및 홀더(135)를 X방향으로 진동시킬 수 있다.
액추에이터(130)의 탑 요크(131)는, 가동부(140)의 하면측에 고정되어 있으며, 가동부(140)를 가진한다. 가동부(140)의 상측에는, 정전 센서(150) 및 조작 패널(160)이 장착되어 있기 때문에, 액추에이터(130)는, 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)로 구성되는 가진 대상을 가진한다.
가동부(140)는, 일례로서 수지제이며, 평면에서 보았을 때에 직사각형상이며 박판상(薄板狀)의 부재이다. 가동부(140)는, 하면에 액추에이터(130)가 장착되고, 상면측에 정전 센서(150) 및 조작 패널(160)이 이 순서대로 겹쳐서 마련된다.
또한, 가동부(140)의 X방향의 양측면과, 베이스(110)의 ±X방향측의 돌출부(115)의 내측의 표면의 사이에는, 러버 부재(180S)가 압축된 상태로 마련되어 있다. 이 때문에, 가동부(140)의 평면에서 보았을 때에 있어서의 4변에 따른 측면은, ±X방향측의 측면만이 러버 부재(180S)만을 개재하여 베이스(110)에 접하고 있다.
또한, 가동부(140)의 하면의 4변을 따른 단부와, 베이스(110)의 단차부(114)의 사이에는, 러버 부재(180L)가 마련되어 있다. 이 때문에, 가동부(140)의 하면은, 러버 부재(180L)만을 개재하여 베이스(110)에 접하고 있다.
또한, 가동부(140)의 상면의 4변을 따른 단부와, 베젤(170)의 오프셋면(172)의 사이에는, 러버 부재(180U)가 마련되어 있다. 이 때문에, 가동부(140)의 상면은, 러버 부재(180U)만을 개재하여 베젤(170)에 접하고 있다.
또한, 가동부(140)의 가이드(145)의 홈(145A)에는, 베이스(110)와의 위치 맞춤을 위하여 가이드(113)가 삽입되고, 가이드(145)의 하단은, 베이스(110)의 개구부(110B)에 삽입되지만, 가이드(145) 및 가이드(113)가 접촉하고 있지 않다.
이 때문에, 가동부(140)는, 러버 부재(180S,180L,180U)만을 개재하여 베이스(110) 및 베젤(170)에 접촉하고 있다. 즉, 베이스(110)는, 가동부(140)와 탄성적으로 접속되어 있다.
정전 센서(150)는, 가동부(140)의 상면에 고정되어 있다. 정전 센서(150)의 상면 및 측면은 조작 패널(160)에 의해 덮혀 있으며, 조작 패널(160)이 가동부(140)에 대하여 나사 고정 등에 의해 고정됨으로써, 정전 센서(150)는, 가동부(140)의 상면에 고정되어 있다.
정전 센서(150)는, 일례로서 터치 패드이며, 조작체에 의한 조작 패널(160)에 대한 조작의 유무와, 조작이 행해진 위치를 정전 용량의 변화에 의거하여 검출한다. 조작체는, 예를 들면, 생체의 손가락 또는 손이나 스타일러스 펜과 같은 도구이다.
조작 패널(160)에 대한 조작은, 조작체에 의해 조작 패널(160)에 대하여 직접 행해지는 경우와, 조작 패널(160) 상에 추가로 커버 등이 마련되는 경우에는, 커버 등을 개재하여 간접적으로 행해지는 경우가 있다.
조작 패널(160)은, 평면에서 보았을 때에 직사각형상의 수지제의 패널이며, 정전 센서(150)의 상면과 측면을 덮도록 마련되어 있다. 정전 센서(150)는, 조작 패널(160)을 개재하여 조작을 검출한다. 이 때문에, 조작 패널(160)은, 비(非)금속제이며, 일례로서 수지제이다.
베젤(170)은, 평면에서 보았을 때에 직사각형 환상의 프레임 형상의 부재이며, 도 2에 나타내는 바와 같이 단면은 L자형이다. 베젤(170)은, 하면(171)과, 오프셋면(172)을 가진다. 오프셋면(172)은, 하면(171)보다도 내측에서 상측으로 오프셋하고 있다. 하면(171) 및 오프셋면(172)은, 모두 -Z방향측에서 보았을 때 직사각형 환상의 면이다.
베젤(170)은, 조작 패널(160)로부터 이간하여 조작 패널(160)을 둘러싸도록, 베이스(110)의 측벽(112)의 상면(112A)에 도시하지 않은 러버 부재를 개재하여 오프셋면(172)이 맞닿은 상태로 장착되어 있다. 베젤(170)은, 조작 패널(160)로부터 이간하고 있기 때문에, 조작 패널(160)에는 접촉하고 있지 않다. 또한, 베젤(170)은, 가동부(140)에도 접촉하고 있지 않다.
베젤(170)은, 베이스(110)의 측벽(112)의 상면(112A)에 오프셋면(172)이 맞닿은 상태로, 나사(175)에 의해 베이스(110)에 고정되어 있다. 도 3에는, 일례로서, 베이스(110)와 베젤(170)의 네 귀퉁이를 고정하는 4개의 나사(175)를 나타내지만, 더 많은 나사(175)에 의해 고정되어 있어도 되고, 보다 적은 나사(175)에 의해 고정되어 있어도 된다.
이러한 촉각 정시 장치(100)에서는, 조건 (1)로서, 제 1 진동계의 공진 주파수가, 제 2 진동계의 공진 주파수의 2/3배 이하가 되도록 한다. 액추에이터(130)를 진동시켰을 때에, 가진 대상을 충분하게 가진하면서, 베이스(110)에 전달되는 진동을 저감하기 위해서이다.
또한, 이러한 효과를 증대시키기 위해서, 조건 (2)로서, 진동체의 질량을, 가진 대상의 질량 이하로 하여도 된다.
또한, 조건 (3)으로서, 제 1 진동계의 공진 주파수를 50㎐ 이상으로 하여도 된다. 일례로서 촉각 정시 장치(100)를 차량에 탑재하는 것을 생각하면, 차량의 주행중에 발생하는 로드 노이즈(진동)는 50㎐ 이하의 주파수가 주체인 것을 알고 있다. 그래서, 베이스(110)를 차량의 실내의 센터 콘솔 등에 장착함으로써 촉각 정시 장치(100)를 차량에 탑재하여도, 로드 노이즈가 제 1 진동계의 가진 대상의 진동으로 전달되는 것을 억제하기 위하여, 제 1 진동계의 공진 주파수를 50㎐ 이상으로 한다. 바꾸어 말하면, 제 1 진동계의 진동이 로드 노이즈에 기인하는 차량 진동의 영향을 받지 않도록 하기 위해서이다.
또한, 조건 (4)로서, 제 2 진동계의 공진 주파수를 80㎐ 이상, 320㎐ 이하의 범위로 설정하여도 된다. 인간의 감각기는, 80㎐에서 320㎐의 주파수대의 진동을 가장 지각하기 쉽기 때문이다.
또한, 조건 (5)로서, 가진 대상을 X방향으로 가진하고, 제 1 진동계와 제 2 진동계를 X방향을 따라 진동하는 진동계로 하여도 된다. X방향은, 소정의 방향의 일례이다.
또한, 조건 (6)으로서, 제 1 진동계의 공진 주파수가, 제 2 진동계의 공진 주파수의 1/3배 이하가 되도록 하여도 된다. 이는, 조건 (1)보다도 제 1 진동계의 공진 주파수를 보다 바람직한 범위로 설정하는 조건이며, 액추에이터(130)를 진동시켰을 때에, 가진 대상을 보다 효과적으로 가진하면서, 베이스(110)에 전달되는 진동을 보다 효과적으로 저감하기 위하여 마련하는 조건이다.
또한, 조건 (7)로서, 제 1 진동계에 있어서의 스프링 상수 K, 점성 손실 C, 가진 대상의 질량 M을 이용하여 다음 식 (1)로 나타내어지는 Q값(Quality Factor)이, 1 이상 10 이하여도 된다.
Q=(MK)1/2/C (1)
도 7은, 촉각 정시 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 제 1 진동계(10)는, 기부(11), 가진 대상(12), 및 탄성체(13)를 포함하는 진동계이다. 기부(11)에 대하여 가진 대상(12)은 탄성체(13)를 개재하여 접속되어 있다. 기부(11)는, 일례로서, 베이스(110) 및 베젤(170)을 포함한다. 여기에서는, 기부(11)를 1매의 판상 부재로 하여 나타낸다. 가진 대상(12)은, 일례로서, 탑 요크(131), 보텀 요크(132), 구동 코일(133), 스프링(136), 나사(137), 워셔(137A), 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)을 포함한다. 여기에서는, 가진 대상(12) 중 탑 요크(131), 보텀 요크(132), 구동 코일(133), 나사(137), 워셔(137A)를 모아서 XY면에서 보았을 때 중앙에 개구부(12A)를 가지는 프레임 형상의 부재로 하여 나타낸다. 가진 대상(12) 중 스프링(136)을 코일 및 댐퍼의 페어로 하여 나타낸다. 또한, 가진 대상(12) 중 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)을 판상의 부재로 하여 나타낸다. 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)을 포함하는 판상의 부재 하에, 탑 요크(131), 보텀 요크(132), 구동 코일(133), 나사(137), 워셔(137A)를 포함하는 프레임 형상의 부재가 고정되어 있다. 탄성체(13)는, 기부(11)와 가진 대상(12)을 탄성적으로 접속하고 있으며, 일례로서, 러버 부재(180S,180L,180U)를 포함한다. 여기에서는, 러버 부재(180S,180L,180U)를 코일 및 댐퍼의 페어로 하여 나타낸다.
또한, 제 2 진동계(20)는, 진동체(21)와 가진 대상(12)을 포함하는 진동계이다. 진동체(21)는, 일례로서, 마그넷(134), 홀더(135)를 포함한다. 여기에서는, 진동체(21)를 1개의 부재로 하여 나타내고, 진동체(21)는, 가진 대상(12)의 개구부(12A) 중에서 스프링(136)에 의해 보지되어 있도록 나타낸다. 가진 대상(12)은, 일례로서, 탑 요크(131), 보텀 요크(132), 구동 코일(133), 스프링(136), 나사(137), 워셔(137A), 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)을 포함하기 때문에, 제 2 진동계(20)는, 액추에이터(130)(도 6 등 참조), 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)에 의해 구성된다.
구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 시계 방향의 전류를 흘리면, 상기 서술한 바와 같이 마그넷(134)에는 +X방향의 힘이 작용하고, 구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 반시계 방향의 전류를 흘리면, 상기 서술한 바와 같이 마그넷(134)에는 -X방향의 힘이 작용한다. 구동 코일(133)에 평면에서 보았을 때에 시계 방향의 전류와 반시계 방향의 전류를 번갈아 흘리는 것에 의해, 마그넷(134)에 +X방향과 -X방향의 힘이 번갈아 작용하여, 가진 대상(12)을 ±X방향으로 가진할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는, 가진 대상 및 기부 각각에 있어서의 진동 주파수와 가속도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8a에는, 가진 대상의 진동 주파수 Fa에 대한 가진 대상의 가속도를 나타내고, 도 8b에는, 기부의 진동 주파수 Fb에 대한 기부의 가속도를 나타낸다. 가진 대상의 진동 주파수 Fa는, 가진 대상이 X방향으로 진동할 때의 주파수이다. 또한, 기부의 진동 주파수 Fb는, 기부가 X방향으로 진동할 때의 주파수이다.
도 8a, 도 8b에 나타내는 특성은, 시뮬레이션에 있어서, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1을 50㎐, 75㎐, 100㎐, 150㎐의 4종류의 공진 주파수로 설정하고, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2를 150㎐로 설정함으로써 얻은 특성이다. 즉, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1이 50㎐, 75㎐, 100㎐, 150㎐일 때, 각각, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2에 대하여 1/3배, 1/2배, 2/3배, 1배가 된다. 도 8a, 도 8b에는, 진동체의 질량을 0.06㎏, 가진 대상의 질량을 0.4㎏, 기부의 질량을 1㎏으로 하였을 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1을 소정의 주파수, 예를 들면 50㎐, 75㎐, 100㎐, 150㎐의 4종류의 주파수로 설정하는 것은, 주로, 제 1 진동계에 포함되는 가진 대상과 기부를 탄성적으로 접속하는 탄성체(예를 들면, 러버 부재(180S,180L,180U))의 스프링 상수를 설정함으로써 실현된다. 또한, 제 1 진동계의 진동 방향은 X축방향이기 때문에, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1은, 러버 부재(180S,180L,180U) 중, X방향으로 탄성 변형하기 쉬운 러버 부재(180S)의 스프링 상수에 의해 주로 결정된다. 러버 부재(180L,180U)는, X방향으로는 전단 방향의 변형이 되고, X방향의 스프링 상수는, 러버 부재(180S)의 X방향의 스프링 상수의 1/10배정도이기 때문이다. 또한, 엄밀하게는, 제 1 진동계에 포함되는 가진 대상 및 기부(예를 들면, 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160))도 탄성을 가지지만, 러버 부재(180S,180L,180U)의 탄성에 비교하면 무시할 수 있는 정도이다.
또한, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2를 소정의 주파수, 예를 들면 150㎐로 설정하는 것은, 주로, 액추에이터(130)의 진동 특성과, 가동부(140), 정전 센서(150), 및 조작 패널(160)의 사이즈 및 영률 등의 설정에 의하여 실현된다.
도 8a에 나타내는 바와 같이, 가진 대상의 가속도는, 진동 주파수 Fa가 40㎐ 이상 65㎐ 이하에서 극대값을 취하고, 50㎐ 이상 160㎐ 이하에서 극소값을 취하고, 200㎐ 이상 500㎐ 이하에서 두번째 극대값(피크)을 약 30dB의 값으로 취하고, 추가로 고주파수측에서는 완만하게 저하되는 특성을 나타냈다. 가진 대상의 가속도는, 피크보다도 진동 주파수 Fa가 고주파수측에 있어서, 피크에 대한 감소가 6dB~8dB 정도로 억제할 수 있으며, 또한, 진동 주파수 Fa의 변화에 의한 가진 대상의 가속도의 변화가 비교적 작기 때문에, 가진 대상을 충분하게 가진할 수 있는 것과 함께, 원하는 강도로 가진시키도록 설계하는 것이 용이하다. 즉, 진동 주파수 Fa가 피크 부근으로부터 고주파수의 영역이, 가진 대상의 가진에 적합한 주파수대이다. 또한, 공진 주파수 Fc1을 50㎐, 75㎐, 100㎐, 150㎐로 증대함에 따라서, 극대값, 극소값, 및 피크를 취하는 진동 주파수 Fa가 고주파수측으로 시프트하는 경향을 나타냈다.
인간의 감각기는, 80㎐에서 500㎐의 주파수대의 진동을 지각하기 쉬우며, 80㎐에서 320㎐의 주파수대의 진동을 보다 지각하기 쉽다. 공진 주파수 Fc1이 150㎐의 진동 패턴은, 극소값이 약 150㎐에 생겨, 인간의 감각기가 지각하기 쉬운 주파수대에서 가진 대상을 가진하기 어렵기 때문에, 바람직하지 못하다. 한편, 공진 주파수 Fc1이 100㎐, 75㎐, 50㎐의 순서대로 작아짐에 따라서, 진동 주파수 Fa의 극소값이 80㎐ 미만을 향하여 감소하기 때문에, 인간이 지각하기 쉬운 주파수대에서 가진 대상을 가진하기 쉬워지는 점에서 보다 바람직해진다. 또한, 공진 주파수 Fc1이 작아짐에 따라서, 진동 주파수 Fa의 피크가 500㎐ 이하의 범위로 감소하기 때문에, 가진 대상의 가진에 적합한 피크 부근으로부터 고주파의 영역을, 보다 넓은 주파수대에 걸쳐서 활용할 수 있다. 바꾸어 말하면, 가진 대상을 효과적으로 가진하는 관점에서는, 공진 주파수 Fc1이 100㎐ 이하인 것이 바람직하고, 75㎐ 이하인 것이 보다 바람직하고, 50㎐ 이하인 것이 한층 더 바람직하다.
또한, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 기부의 가속도는, 기부의 진동 주파수 Fb가 40㎐ 이상 65㎐ 이하에서 극대값을 취하고, 90㎐ 이상 200㎐ 이하에서 극소값을 취하고, 200㎐ 이상 500㎐ 이하에서 두번째 극대값을 약 10dB의 값으로 취하고, 추가로 고주파수측에서는 감소하는 특성을 나타냈다. 공진 주파수 Fc1이 50㎐, 75㎐, 100㎐일 때의 기부의 가속도는, 진동 주파수 Fb가 80㎐ 이상 500㎐ 이하에서는, 10dB 이하였다.
인간의 감각기가 지각하기 쉬운 80㎐에서 500㎐의 주파수대에서는, 기부의 진동 강도는, 가진 대상의 진동 강도에 비하여 20dB 정도 감쇠하는 것을 알 수 있었다. 즉, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2가 150㎐일 때, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1은, 50㎐, 75㎐, 100㎐의 경우에, 기부의 진동이 감쇠되는 것을 알 수 있었다.
또한, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 인간의 감각기가 지각하기 쉬운 80㎐에서 500㎐의 주파수대에서는, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1이 작아짐에 따라서, 기부의 진동 강도가 감소하는 것을 알 수 있었다. 바꾸어 말하면, 기부에 대한 진동 전달을 저감하는 관점에서는, 공진 주파수 Fc1이 100㎐ 이하인 것이 바람직하고, 75㎐ 이하인 것이 보다 바람직하고, 50㎐ 이하인 것이 한층 더 바람직하다.
이상으로부터, 조건 (1)로서 나타낸 바와 같이, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1이, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2의 2/3배 이하, 즉 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1을 100㎐ 이하가 되도록 하면, 액추에이터(130)를 구동하여 진동체를 진동시켰을 때에, 가진 대상을 충분하게 가진하면서, 기부에 전달되는 진동을 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1이 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2의 1/2배 이하, 즉 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1을 75㎐ 이하가 되도록 하면, 가진 대상을 보다 효과적으로 가진하면서, 기부에 전달되는 진동을 보다 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다. 추가로, 조건 (6)으로서 나타낸 바와 같이, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1이 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2의 1/3배 이하, 즉 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1이 50㎐ 이하가 되도록 하면, 가진 대상을 한층 더 효과적으로 가진하면서, 기부에 전달되는 진동을 한층 더 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 인간의 감각기는, 80㎐에서 500㎐의 주파수대의 진동을 지각할 수 있으며, 80㎐에서 320㎐의 주파수대의 진동을 가장 지각하기 쉽다. 이 때문에, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2를 80㎐ 이상, 500㎐ 이하의 범위로 설정하면 되지만, 조건 (4)로서 나타낸 바와 같이, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2를 80㎐ 이상, 320㎐ 이하의 범위로 설정하면 더욱 좋다.
또한, 촉각 정시 장치(100)는, 가진 대상이 X방향으로 가진되고, 제 1 진동계와 제 2 진동계가 X방향을 따라 진동하는 진동계를 가진다. 이는, 조건 (5)로서 나타내는 바와 같다. 액추에이터(130)는, 도 6과 같이 배치되는 구동 코일(133)과 마그넷(134)을 가지기 때문에, 가진 대상이 X방향으로 가진되고, 제 1 진동계와 제 2 진동계를 X방향을 따라 진동하는 구성을 용이하게 실현할 수 있다.
도 9는, 진동체의 질량을 변화시켰을 때의 가진 대상의 진동 주파수 Fa와 가속도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10은, 진동체의 질량을 변화시켰을 때의 기부의 진동 주파수 Fb와 가속도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 9 및 도 10에 나타내는 특성은, 시뮬레이션에 있어서, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1을 50㎐, 75㎐, 100㎐, 150㎐의 4종류로 설정하고, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2를 150㎐로 설정함으로써 얻은 특성이다.
도 9 및 도 10에는, 진동체의 질량을 0.01㎏, 0.05㎏, 0.2㎏, 0.8㎏, 4㎏으로 단계적으로 증대시켜서 얻은 5개의 시뮬레이션 결과를 각각 나타낸다. 또한, 기부의 질량은 차량에 장착하는 것을 상정하여 10㎏으로 설정하고, 가진 대상의 질량을 0.2㎏으로 설정하였다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 진동체의 질량을 0.01㎏, 0.05㎏, 0.2㎏, 0.8㎏, 4㎏으로 단계적으로 증대시킨 바, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1의 변화에 대하여 가진 대상의 가속도가 변화되는 것은, 0.2㎏까지로, 0.8㎏과 4㎏의 경우에는 거의 변화가 보여지지 않았다. 이는, 진동체의 질량이 0.2㎏을 넘으면, 즉 진동체의 질량이 가진 대상의 질량을 넘으면, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1을 정하는 주체 요인인, 기부와 가진 대상을 탄성적으로 접속하는 탄성체(러버 부재(180S,180L,180U))의 스프링 상수의 영향이 얻어지기 어려워지는 것을 나타내고 있다.
또한, 진동체의 질량이 증대할수록, 진동 주파수 Fa에 관계 없이, 가진 대상의 가속도가 전체적으로 감소한다. 이는, 진동체의 질량이 가진 대상의 질량에 대하여 커질수록, 진동체에 축적되는 에너지가 가진 대상에 축적되는 에너지에 대해서도 커지기 때문이라고 생각된다.
따라서, 가진 대상을 효과적으로 가진하는 관점에서는, 진동체의 질량이 가진 대상의 질량에 대하여 작을수록 바람직하고, 진동체의 질량이 가진 대상의 질량 이하인 것이 특히 바람직하다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 진동체의 질량을 0.01㎏, 0.05㎏, 0.2㎏, 0.8㎏, 4㎏으로 단계적으로 증대시킨 바, 모든 질량에 있어서, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1의 변화에 대하여 기부의 가속도에 변화가 생기는 것을 알 수 있었다. 또한, 80㎐에서 500㎐의 대역에서는, 도 9에 나타내는 가진 대상의 가속도에 대하여, 도 10에 나타내는 기부의 가속도는, 충분하게 저감되어 있는 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 베이스(110)의 진동 주파수 Fb와 가속도의 관계에 있어서는, 진동체의 질량을 0.01㎏, 0.05㎏, 0.2㎏, 0.8㎏, 4㎏ 중 어느 것으로 설정하여도 되는 것을 알 수 있었다.
따라서, 도 9 및 도 10으로부터, 조건 (2)로서 나타낸 바와 같이, 진동체의 질량은, 가진 대상의 질량 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
도 11a 및 도 11b는, 가진 대상 및 기부 각각에 있어서의 진동 주파수에 대한 가속도의 특성을 나타내는 도면이다. 도 11a 및 도 11b에는, 제 1 진동계의 Q값을 15, 10, 5, 2, 1로 단계적으로 변화시켰을 때에 얻어지는 복수의 특성을 나타낸다. 또한, 도 11a 및 도 11b에 나타내는 특성은, 시뮬레이션에 있어서, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1을 50㎐, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2를 150㎐로 각각 설정함으로써 얻은 특성이다.
제 1 진동계의 Q값은, 제 1 진동계에 있어서의 스프링 상수 K, 점성 손실 C, 가진 대상의 질량 M을 이용하여 다음 식 (1)로 나타내진다.
Q=(MK)1/2/C (1)
도 11a에는, 가진 대상의 진동 주파수 Fa에 대한 가속도의 특성을 나타낸다. 도 11a에서는, Q값을 15, 10, 5, 2, 1로 단계적으로 변화시키면, Q값이 큰 쪽이 큰 가속도가 얻어지는 경향을 알 수 있었다. 또한, Q값이 15와 10일 때에는, 거의 차이가 없는 것을 알 수 있었다. 이들의 경향은, 인간의 감각기가 지각하기 쉬운 80㎐에서 500㎐의 범위 내에서 특히 현저하였다. 따라서, 가진 대상의 진동 주파수 Fa에 대한 가속도의 특성으로부터는, Q값이 클수록 바람직하지만, Q값을 10보다 크게 하여도 효과는 작고, Q값이 1이어도 충분하게 가진 가능한 것을 알 수 있었다.
도 11b에는, 기부의 진동 주파수 Fb에 대한 가속도의 특성을 나타낸다. 도 11b에서는, Q값을 15, 10, 5, 2, 1로 단계적으로 변화시키면, Q값이 큰 쪽이 기부의 가속도가 감소하는 경향을 알 수 있었다. 이 경향은, 인간의 감각기가 지각하기 쉬운 80㎐에서 500㎐의 범위 내에서 특히 현저하였다. 그러나, 로드 노이즈의 영향을 받기 쉬우며, 50㎐ 이하의 대역에 있어서, Q값이 15인 경우에 큰 가속도가 되는 극대값이 생기는 것을 알 수 있었다. 또한, 80㎐에서 500㎐의 범위 내에 있어서, 도 11a에 나타내는 가진 대상의 가속도에 대하여, 도 11b에 나타내는 기부의 가속도가 충분하게 저감되어 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, 기부의 진동 주파수 Fb에 대한 가속도의 특성으로부터는, Q값이 10 이하의 범위에서 클수록 바람직하지만, Q값이 1이어도 기부의 진동이 저감되어 있는 것을 알 수 있었다.
이상, 도 11a, 도 11b의 결과로부터, 조건 (7)로서 나타낸 바와 같이, 제 1 진동계의 Q값은, 1 이상, 10 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
이상과 같이, 제 1 진동계의 공진 주파수 Fc1을 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2의 2/3배 이하가 되도록 함으로써, 가진 대상을 충분하게 가진하면서, 기부에 진동이 전해지기 어려운 구성을 실현할 수 있다.
따라서, 가진 대상을 충분하게 가진하면서, 기부에 대한 진동의 전달을 저감한 촉각 정시 장치(100)를 제공할 수 있다.
또한, 이상에서는, 정전 센서(150)를 이용하는 형태에 대하여 설명하였지만, 정전 센서(150) 대신에 광을 투과 가능한 터치패널을 이용하는 것과 함께, 터치패널에 디스플레이 패널을 겹쳐서 마련하고, 디스플레이 패널에 표시하는 GUI(Graphical User Interface)를 가압 조작하도록 하여도 된다.
또한, 도 8a 내지 도 11b에서는, 제 2 진동계의 공진 주파수 Fc2를 150㎐로 설정하였을 경우에 있어서의 가진 대상 및/또는, 기부에 있어서의 진동 주파수 Fb와 가속도에 대하여 설명하였지만, 공진 주파수 Fc2가 150㎐ 이외의 경우여도 마찬가지였다.
또한, 이상에서는, 액추에이터(130)의 진동 방향이 X방향인 형태에 대하여 설명하였지만, 액추에이터(130)의 진동 방향은, X방향에 한정되지 않는다. 예를 들면, Z방향이어도 되고, 그 외의 방향이어도 된다.
이상, 본 발명의 예시적인 실시형태의 촉각 정시 장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명은, 구체적으로 개시된 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위로부터 일탈하는 일 없이, 다양한 변형이나 변경이 가능하다.
또한, 본 국제출원은, 2019년 12월 27일에 출원한 일본국 특허출원2019-239833호에 의거하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 모든 내용은 본 국제출원에 여기에서의 참조에 의해 원용되는 것으로 한다.
100 촉각 정시 장치
110 베이스
130 액추에이터
131 탑 요크
132 보텀 요크
133 구동 코일
134 마그넷
135 홀더
136 스프링
137 나사
137A 워셔
140 가동부
150 정전 센서
180S, 180L, 180U 러버 부재

Claims (7)

  1. 진동체와,
    상기 진동체와 탄성적으로 접속되며, 상기 진동체의 진동에 따라 가진되는 가진 대상과,
    상기 가진 대상과 탄성적으로 접속되는 기부를 구비하고, 상기 가진 대상의 진동에 의거하는 촉각을 생체에 정시하는 촉각 정시 장치에 있어서,
    상기 기부는, 상기 진동체로부터 이격하여 배치되고,
    상기 기부 및 상기 가진 대상을 포함하는 제 1 진동계의 공진 주파수는, 상기 가진 대상 및 상기 진동체를 포함하는 제 2 진동계의 공진 주파수의 2/3배 이하인, 촉각 정시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동체의 질량은, 상기 가진 대상의 질량 이하인, 촉각 정시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 진동계의 공진 주파수는, 50㎐ 이상인, 촉각 정시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 진동계의 공진 주파수는, 80㎐ 이상, 320㎐ 이하인, 촉각 정시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가진 대상은, 소정의 방향을 포함하는 방향으로 가진되고,
    상기 제 1 진동계 및 상기 제 2 진동계는, 상기 소정의 방향을 따라 진동하는 진동계인, 촉각 정시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 진동계의 공진 주파수는, 상기 제 2 진동계의 공진 주파수의 1/3배 이하인, 촉각 정시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 진동계에 있어서의 스프링 상수 K, 점성 손실 C, 상기 가진 대상의 질량 M을 이용하여 다음 식 (1)로 나타내어지는 Q값이, 1 이상 10 이하인, 촉각 정시 장치.
    Q=(MK)1/2/C (1)
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