(57)【要約】【課題】触感呈示部を効率よく振動できる触感呈示装置を提供する。【解決手段】触感呈示装置は、振動により触感を呈示する触感呈示部（２０，２１，２２）と、触感呈示部（２０，２１，２２）の触感呈示面２０ａとは反対側の空間５０をその空間５０の外部に通じさせる開口部１１を密閉する伸縮可能な弾性部材５２と、弾性部材５２に対応する位置に配置され、弾性部材５２が伸縮する際に空気を通過させる通気部１３と、を備え、通気部１３の開口面積が開口部１１の面積よりも小さくなるようにしたことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動により触感を呈示する触感呈示部と、
前記触感呈示部の触感呈示面とは反対側の空間を当該空間の外部に通じさせる開口部を密閉する伸縮可能な弾性部材と、
前記弾性部材に対応する位置に配置され、当該弾性部材が伸縮する際に空気を通過させる通気部と、
を備え、
前記通気部の開口面積が前記開口部の面積よりも小さくなるようにしたことを特徴とする、触感呈示装置。
【請求項２】
前記通気部は、複数の通気孔により構成される、請求項１に記載の触感呈示装置。
【請求項３】
前記通気部は、メッシュ状の部材により構成されている、請求項１に記載の触感呈示装置。
【請求項４】
前記通気部は、前記弾性部材が伸縮する際に当該弾性部材に接触しないように配置した、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記触感呈示部の振動に応じて伸縮する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
【請求項６】
前記弾性部材は、前記触感呈示部の振動に応じて、前記触感呈示面とは反対側の空間の気圧と、当該触感呈示装置の外部の空間の気圧とが均衡する状態に近づくように伸縮する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
【請求項７】
前記弾性部材は、前記開口部を覆うように、一方の面が前記触感呈示部の前記触感呈示面とは反対側の空間に接し、他方の面が当該触感呈示装置の外部の空間に接する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
【請求項８】
前記弾性部材は、防塵機能または防水機能を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の触感呈示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動により触感を呈示する触感呈示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン、タブレット型ＰＣ等の携帯情報機器や、電子レンジ、テレビ、照明器具等の家電製品等の各種の民生用機器、さらには、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）、自動券売機、自動販売機等の各種の産業用機器（ＦＡ機器）等には、操作者の操作に対して、振動により触感を呈示する触感呈示装置が搭載されつつある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３４１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような触感呈示装置は、例えば低消費電力の観点等から、振動により触感を呈示する触感呈示部を効率よく振動させることが望まれる。
【０００５】
本発明は、かかる観点に鑑みてなされたもので、触感呈示部を効率よく振動させることができる触感呈示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する触感呈示装置の発明は、
振動により触感を呈示する触感呈示部と、
前記触感呈示部の触感呈示面とは反対側の空間を当該空間の外部に通じさせる開口部を密閉する伸縮可能な弾性部材と、
前記弾性部材に対応する位置に配置され、当該弾性部材が伸縮する際に空気を通過させる通気部と、
を備え、
前記通気部の開口面積が前記開口部の面積よりも小さくなるようにしたことを特徴とする、触感呈示装置。
【０００７】
前記通気部は、複数の通気孔により構成されてもよい。
【０００８】
前記通気部は、メッシュ状の部材により構成されてもよい。
【０００９】
前記通気部は、前記弾性部材が伸縮する際に当該弾性部材に接触しないように配置してもよい。
【００１０】
前記弾性部材は、前記触感呈示部の振動に応じて伸縮してもよい。
【００１１】
前記弾性部材は、前記触感呈示部の振動に応じて、前記触感呈示面とは反対側の空間の気圧と、当該触感呈示装置の外部の空間の気圧とが均衡する状態に近づくように伸縮してもよい。
【００１２】
前記触感呈示部の前記触感呈示面とは反対側に開口部を有し、
前記弾性部材は、前記開口部を覆うように、一方の面が前記触感呈示部の前記触感呈示面とは反対側の空間に接し、他方の面が当該触感呈示装置の外部の空間に接してもよい。
【００１３】
前記弾性部材は、防塵機能または防水機能を有してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、触感呈示部を効率よく振動させることができる触感呈示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る触感呈示装置の要部の概略構成を示す外観斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】図１の触感呈示装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図３は、本発明の実施の形態に係る触感呈示装置の要部の概略構成を示すものであり、図１は外観斜視図、図２は分解斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。本実施の形態に係る触感呈示装置は、外観上、筐体１０と、パネル２０と、遮蔽部材３０とを備える。
【００１８】
筐体１０は、例えば金属製、プラスチック製、樹脂製で、平面視で矩形状に構成される。なお、本明細書において、矩形状とは、角部が円弧状に形成されたものも含むものである。また、図示の例では、筐体１０を一つの筐体として示しているが、上部筐体と下部筐体とが一体に組み合わされて構成される場合もある。この場合、上部筐体と下部筐体との間は、例えばゴム製のパッキンを介した密閉構造にする等して、適当な防塵または防水対策が施される。
【００１９】
パネル２０は、操作者の指やスタイラスペン等により操作されるもので、微小の湾曲変位（例えば、数十μｍ）が可能な厚さを有する、例えばプラスチックやガラス等で構成される。なお、パネル２０は、例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式等の接触検知機能を有するタッチパネルで構成されてもよい。また、パネル２０は、図示の例では平面視で長方形状となっているが、正方形状などであってもよい。
【００２０】
パネル２０には、操作者の指やスタイラスペン等により操作される面である触感呈示面（操作面）２０ａとは反対側であるパネル背面２０ｂに、パネル２０を湾曲振動させるための２枚の圧電素子２１、２２が配設されている。圧電素子２１、２２は、モノモルフ、バイモルフ、ユニモルフ等の同一構造の長尺な長方形状の矩形状からなり、電圧の印加により長尺方向に湾曲または伸縮するものである。一方の圧電素子２１は、パネル背面２０ｂの対向する短辺の一方の短辺側において、長尺方向が当該短辺に沿って延在するように、パネル背面２０ｂに接着固定される。同様に、他方の圧電素子２２は、パネル背面２０ｂの他方の短辺側において、長尺方向が当該短辺に沿って延在するように、パネル背面２０ｂに接着固定される。パネル２０および圧電素子２１，２２は、触感呈示部を構成する。
【００２１】
遮蔽部材３０は、例えば防塵機能または防水機能を有するシート状のもので、枠状に形成される。遮蔽部材３０は、内周部がパネル２０のパネル背面２０ｂの周縁部に両面テープや接着剤等により接着され、外周部が筐体１０の外周部１０ａの上面１０ｂに両面テープや接着剤により接着される。また、遮蔽部材３０の内周部側の背面と、筐体１０の底部１０ｃとの間には、パネル２０の四隅とパネル２０の各長辺の中央部とに対応する合計６ヶ所において、それぞれ弾性変形可能な支持部材４０が両面テープや接着剤などにより接着されて配置される。
【００２２】
支持部材４０は、例えば「ＰＯＲＯＮ」（商標名）等が使用可能である。これにより、パネル２０は、６個の支持部材４０により筐体１０の底部１０ｃに支持される。したがって、図示の例では、６個の支持部材４０により、筐体１０内で、パネル２０および遮蔽部材３０のそれぞれの背面側と筐体１０の底部１０ｃとの間に空間（空隙）５０が形成される。なお、パネル２０は、触感呈示面２０ａの周縁部に遮蔽部材３０が接着され、パネル背面２０ｂに支持部材４０が接着されてもよい。また、支持部材４０は、円柱形状のものを例示しているが、角柱形状等の任意の形状とすることができる。
【００２３】
空間５０には、圧電素子２１，２２の駆動回路等が搭載された回路基板５１が、筐体１０と一体または別体の支持部１０ｄを介して筐体１０の底部１０ｃから離間して、筐体１０に支持されて配置される。なお、空間５０には、必要に応じて、パネル２０と一体または別体に液晶パネル等の表示パネル等が搭載されてもよいし、触感呈示装置が携帯型の場合にはバッテリが搭載されてもよい。
【００２４】
筐体１０の底部１０ｃには、底面１０ｃから上方にせり出した部分に矩形状の開口部１１が形成される。したがって、この開口部１１の周縁部は枠状の形状になっている。図示の例においては、開口部１１は矩形状としているが、例えば円形状など種々の形状とすることができる。後述する弾性部材５２が開口部１１を覆っていない状態において、空間５０と触感呈示装置の外部の空間（外気）とは、開口部１１により連通される。また、筐体１０の底部１０ｃにおいて、開口部１１が形成された箇所に対応する部分には、複数の通気孔１３が形成されている。図２においては、複数の通気孔１３は１２箇所に形成されているが、筐体１０の底部１０ｃにおいて、開口部１１が形成された箇所に対応する部分に、任意の個数の通気孔１３を形成することができる。この複数の通気孔１３は、弾性部材５２が透明な部材でない限り、図示の状態において目視することはできないため、破線で示してある。本実施の形態においては、複数の通気孔１３は、通気部を構成する。
【００２５】
開口部１１は、空間５０と触感呈示装置の外部の空間とが連通すれば、底部１０ｃの図示した位置に限定されず、必要に応じて種々の位置に形成することができる。また、開口部１１の開口面積は、空間５０の容量、パネル２０の振動による空間５０内の気圧変化、開口部１１の形成位置や個数等に応じて、適宜設定される。本実施の形態では、パネル２０と対向する底部１０ｃの領域で、パネル２０の中央部から触感提示装置の長手方向に少し移動した位置に対応する位置に、１つの矩形状の開口部１１を形成した場合を例示している。
【００２６】
弾性部材５２は、防塵機能または防水機能を有し、両面テープや接着剤等により開口部１１を覆う（閉塞する）ように、筐体１０の底部１０ｃから上方にせり出した枠状の部分に配設される（取り付けられる）。図示の例では、弾性部材５２は、開口部１１の下側から（底部１０ｃ側から）覆っているが、開口部１１の上側から（回路基板５１側から）覆うようにしてもよい。
【００２７】
このような弾性部材５２には、例えば、シリコンゴムシートなどを用いることができる。弾性部材５２は、開口部１１の形状に合わせて例えば矩形状であり、厚さは０．２ｍｍである。なお、弾性部材５２は、全体が弾性を有する素材から構成されてもよいし、２色成形等により少なくとも開口部１１に対応する部分が弾性を有する素材で形成されてもよい。弾性部材５２が、開口部１１を覆うように配設されることにより、空間５０が密閉され、空間５０に対して塵や水が浸入することを防ぐことができる。
【００２８】
本実施の形態に係る触感呈示装置は、パネル２０に対する操作を検出して、圧電素子２１，２２を駆動する。これにより、パネル２０を、図４に両矢印で示す方向に湾曲振動させて、パネル２０の操作者に対して触感を呈示する。なお、図４は、パネル２０が湾曲して、触感呈示面２０ａが上方に突出した状態を示している。ここで、パネル２０に対する操作は、パネル２０が接触検知機能を有する場合は、その接触検知機能により検出してもよい。また、パネル２０に対する接触による押圧を検出して、パネル２０に対する操作を検出してもよい。この場合、パネル２０に対する押圧は、圧電素子２１，２２を利用して検出してもよいし、別途、押圧検出用の圧電素子や歪みセンサを設けて検出してもよい。
【００２９】
本実施の形態によれば、パネル２０が振動すると、振動による空間５０の容積変化に応じて、空間５０内の気圧が変化することになる。弾性部材５２は、空間５０内の気圧の変化に応じて伸縮し、空間５０内の気圧と、外気圧（触感呈示装置の外部の空間の気圧）とが均衡する状態に近づくように変形する。本実施の形態において、パネル２０が図４に両矢印で示す方向に湾曲振動すると、弾性部材５２は、パネル２０の湾曲振動に連動して、図４に示すように伸縮を伴って湾曲振動することになる。これにより、パネル２０の振動に基づく空間５０内の気圧変化が低減されるので、圧電素子２１，２２によりパネル２０を効率よく振動させることが可能となる。
【００３０】
なお、図４において、開口部１１が形成されておらず、空間５０が密閉状態にあると、圧電素子２１，２２を駆動してパネル２０を振動させる場合、振動に応じて空間５０内の気体（空気）を膨張／圧縮させることになる。そのため、所望の振幅でパネル２０を振動させようとすると、本実施の形態の場合と比較して、より多くの駆動電力を圧電素子２１，２２に供給する必要があり、消費電力が増加することになる。また、図４において、弾性部材５２が配設されていない状態にあると、空間５０の密閉性が損なわれ、空間５０に塵や水が浸入するおそれが生じる。
【００３１】
このように、本実施の形態では、伸縮可能な弾性部材５２が、触感呈示部（２０，２１，２２）の触感呈示面２０ａとは反対側の空間５０をその空間５０の外部に通じさせる開口部１１を密閉する。また、本実施の形態では、通気部（通気孔１３）は、弾性部材５２に対応する位置に配置され、弾性部材５２が伸縮する際に空気を通過させる。さらに、弾性部材５２は、開口部１１を覆うように、一方の面が触感呈示部（２０，２１，２２）の触感呈示面２０ａとは反対側の空間５０に接し、他方の面が触感呈示装置の外部の空間に接するようにするのが好適である。
【００３２】
また、本実施の形態では、図３および図４に示すように、通気部（通気孔１３）の開口面積が、開口部１１の面積よりも小さくなるようにする。このようにすることにより、パネル２０を効率良く振動させるために開口部１１の寸法を比較的大きくしても、底面１０ｃにおいて通気孔１３が形成されていない部分が補強材として機能するため、筐体１０の強度（曲げ強度、捻り強度など）を保つことができる。このように、底面１０ｃにおいて通気孔１３が形成されていない部分が存在することにより、操作者が弾性部材５２に直接接触することは防止されるため、パネル２０の効率良い振動が阻害されることはない。さらに、操作者が弾性部材５２に直接接触することがないため、弾性部材５２の破損または不具合などが発生するおそれを低減させて、弾性部材５２の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、弾性部材５２が伸縮する際に、弾性部材５２が回路基板５１または通気孔１３などに接触しないように、弾性部材５２の伸縮による振幅を考慮して、弾性部材５２を配置するのが好適である。これにより、弾性部材５２が伸縮する際に他の部材に接触するためにパネル２０の効率良い振動が阻害されなくなる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、パネル２０は、２個の圧電素子２１，２２に限らず、１個または３個以上の圧電素子で振動させるように構成してもよい。また、パネル２０は、湾曲振動に限らず、表面が法線方向に平行に振動してもよい。さらに、パネル２０の振動源は、圧電素子に限らず、偏芯モータ、アクチュエータであってもよい。
【００３５】
また、上述した実施の形態においては、通気部は、複数の通気孔１３により構成されるものとして説明したが、例えば通気部をメッシュ状の部材により構成してもよい。また、上述した実施の形態においては、空間１２は、筐体１０の内側にせり出した枠状の部分により画成されるものとして説明した。しかしながら、開口部１１を例えば筐体１０の底部１０ｃと同一の面に形成し、空間１２が当該同一の面よりも外側に画成されるように、通気孔１３が形成される部分が筐体１０の外部にせり出すように構成してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  筐体
１０ａ  外周部
１０ｂ  上面
１０ｃ  底部
１０ｄ  支持部
１１  開口部
１２  空間
１３  通気孔
２０  パネル
２０ａ  触感呈示面
２０ｂ  パネル背面
２１，２２  圧電素子
３０  遮蔽部材
４０  支持部材
５０  空間
５１  回路基板
５２  弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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