(57)【要約】      （修正有）【課題】タッチ入力装置において、操作面の振動を低減するタッチセンサを提供する。【解決手段】タッチ入力装置Ｔ１は、操作パネル４００、振動板１００と、振動生成部２００と、タッチセンサ３００と、操作面４１１と、対向部Ｏ１および／またはＯ２と、緩衝部材７００ａおよび／または７００ｂとを備えている。振動生成部２００は、振動板１００にＺ−Ｚ’方向の振動を付与する。操作面４１１は、検出対象によってタッチ入力操作がなされる面であって、振動板１００の振動によりＺ−Ｚ’方向に振動可能である。対向部Ｏ１および／またはＯ２は、振動板１００にＺ−Ｚ’方向において対向配置されている。緩衝部材７００ａおよび／または７００ｂは、対向部Ｏ１および／またはＯ２と振動板１００との間に介在しており、且つ、振動板１００のＺ−Ｚ’方向の振動を低減する。【選択図】図１
2019053521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、
タッチセンサと、
第１方向に往復移動して前記振動板に前記第１方向の振動を付与するプランジャを有する振動生成部と、
検出対象によってタッチ入力操作がなされる操作面であって、前記振動板の振動により前記第１方向に振動可能な前記操作面と、
前記振動板に前記第１方向において対向配置された対向部と、
前記第１方向において前記対向部と前記振動板との間に介在しており且つ前記第１方向の振動によって生じる前記振動板の前記第１方向の変位量を前記プランジャの前記第１方向の移動量よりも小さくする緩衝部材とを備えているタッチ入力装置。
【請求項２】
タッチセンサと、
第１方向に往復移動して前記タッチセンサに前記第１方向の振動を付与するプランジャを有する振動生成部と、
検出対象によってタッチ入力操作がなされる操作面であって、前記タッチセンサの振動により前記第１方向に振動可能な前記操作面と、
前記タッチセンサに前記第１方向において対向配置された対向部と、
前記第１方向において前記対向部と前記タッチセンサとの間に介在しており且つ前記第１方向の振動によって生じる前記タッチセンサの前記第１方向の変位量を前記プランジャの前記第１方向の移動量よりも小さくする緩衝部材とを備えているタッチ入力装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のタッチ入力装置において、
前記タッチセンサの出力信号の変化に応じて前記振動生成部を駆動させる制御部をさらに備えているタッチ入力装置。
【請求項４】
請求項１または２記載のタッチ入力装置において、
前記操作面に対するタッチ入力操作時にかかる荷重を検出し、出力信号を出力するまたは出力信号が変化する荷重検出部と、
前記荷重検出部の出力信号の入力または出力信号の変化に応じて前記振動生成部を駆動させる制御部とをさらに備えているタッチ入力装置。
【請求項５】
請求項１記載のタッチ入力装置において、
前記操作面に対するタッチ入力操作時にかかる荷重を検出し、出力信号を出力するまたは出力信号が変化する荷重検出部と、
前記荷重検出部の出力信号の入力または出力信号の変化に応じて前記振動生成部を駆動させる制御部と、
前記対向部を有する固定板とをさらに備えており、
前記荷重検出部は、前記第１方向において前記固定板と前記振動板との間に介在しているタッチ入力装置。
【請求項６】
請求項２記載のタッチ入力装置において、
前記操作面に対するタッチ入力操作時にかかる荷重を検出し、出力信号を出力するまたは出力信号が変化する荷重検出部と、
前記荷重検出部の出力信号の入力または出力信号の変化に応じて前記振動生成部を駆動させる制御部と、
前記対向部を有する固定板とをさらに備えており、
前記荷重検出部は、前記第１方向において前記固定板と前記タッチセンサとの間に介在しているタッチ入力装置。
【請求項７】
請求項４〜６の何れかに記載のタッチ入力装置において、
前記制御部は、前記荷重検出部の出力信号の入力または出力信号の変化に基づいて、前記操作面にかかる荷重が第１荷重以上であるか否かについて判断し、前記第１荷重以上であると判断したときには、前記振動生成部を駆動させると共に、所定期間内に前記荷重検出部の出力信号の入力または出力信号の変化に基づいて、前記操作面にかかる荷重が前記第１荷重よりも小さい第２荷重以下となったか否かについて判断し、前記第２荷重以下となったと判断したときには、前記振動生成部を駆動させるタッチ入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のタッチ入力装置が下記特許文献１に記載されている。このタッチ入力装置は、タッチセンサと、振動生成部と、緩衝部材と、上側筐体とを備えている。振動生成部は、タッチセンサがタッチされたときにタッチセンサに振動を付与し、タッチに操作感を付与している。緩衝部材は、タッチセンサと上側筐体との間に介在し、振動生成部によってタッチセンサに付与された振動が上側筐体に直接伝わらないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のタッチ入力装置では、振動生成部がタッチセンサにどの方向に振動を付与するのか不明であり且つタッチセンサがどのように振動するのかについても不明である上、緩衝部材がタッチセンサの操作面の振動を低減することに関して何ら教示や示唆がなされていない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、タッチ操作される操作面の振動を低減することができるタッチ入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様のタッチ入力装置は、振動板と、タッチセンサと、振動生成部と、操作面と、対向部と、緩衝部材とを備えている。振動生成部は、第１方向に往復移動して振動板に第１方向の振動を付与するプランジャを有している。操作面は、検出対象によってタッチ入力操作がなされる面であって、振動板の振動により振動可能な構成となっている。対向部は、振動板に第１方向において対向配置されている。緩衝部材は、第１方向において対向部と振動板との間に介在しており且つ第１方向の振動によって生じる振動板の第１方向の変位量をプランジャの第１方向の移動量よりも小さくする。
【０００７】
このような態様のタッチ入力装置による場合、対向部と振動板との間の緩衝部材によって、振動板の第１方向の変位量が振動生成部のプランジャの第１方向の移動量よりも小さくなり、その結果として操作面の振動を低減することができる。
【０００８】
振動板は省略可能である。この場合、振動生成部のプランジャは、第１方向に往復移動してタッチセンサに第１方向の振動を付与するようになっていると良く、操作面は、振動板ではなく、タッチセンサの振動により振動可能な構成となっていると良い。対向部は、第１方向においてタッチセンサに対向配置されていると良く、緩衝部材は、第１方向において対向部とタッチセンサとの間に介在しており且つ第１方向の振動によって生じるタッチセンサの第１方向の変位量をプランジャの第１方向の移動量よりも小さくするようになっていると良い。
【０００９】
このような態様のタッチ入力装置による場合、対向部とタッチセンサとの間の緩衝部材によって、タッチセンサの第１方向の変位量が振動生成部のプランジャの第１方向の移動量よりも小さくなり、その結果として、操作面の振動を低減することができる。
【００１０】
上記した何れかの態様のタッチ入力装置は、制御部をさらに備えた構成とすることが可能である。制御部は、タッチセンサの出力信号の変化に応じて振動生成部を駆動させる構成とすることが可能である。このような態様のタッチ入力装置による場合、操作面が検出対象によってタッチ入力操作されたときに、振動板またはタッチセンサが振動し、これに伴って操作面も振動するため、検出対象にタッチ入力操作に触感（操作感）を付与することができる。
【００１１】
上記した何れかの態様のタッチ入力装置は、荷重検出部をさらに備えた構成とすることが可能である。荷重検出部は、操作面に対するタッチ入力操作時にかかる荷重を検出し、出力信号を出力するまたは出力信号が変化する構成とすることが可能である。この場合、制御部は、荷重検出部の出力信号の入力または出力信号の変化に応じて振動生成部を駆動させる構成とすることが可能である。このような態様のタッチ入力装置による場合、検出対象によって操作面に対してタッチ入力操作がなされ、当該操作面に荷重がかかると、振動板またはタッチセンサが振動し、これに伴って操作面も振動するため、検出対象のタッチ入力操作に触感（操作感）を付与することができる。
【００１２】
荷重検出部は、第１方向において固定板と振動板またはタッチセンサとの間に介在した構成とすることが可能である。このような態様のタッチ入力装置による場合、固定板と振動板またはタッチセンサとの間の空間が荷重検出部の配置空間として有効利用されているので、タッチ入力装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
制御部は、荷重検出部の出力信号の入力または出力信号の変化に基づいて、操作面にかかる荷重が第１荷重以上であるか否かについて判断し、第１荷重以上であると判断したときには、振動生成部を駆動させると共に、所定期間内に荷重検出部の出力信号の入力または出力信号の変化に基づいて、操作面にかかる荷重が第１荷重よりも小さい第２荷重以下となったか否かについて判断し、第２荷重以下となったと判断したときには、振動生成部を駆動させる構成とすることが可能である。このような態様のタッチ入力装置による場合、検出対象によって操作面に対してタッチ入力操作がなされ、操作面に第１荷重以上の荷重がかかると、振動板またはタッチセンサ、および操作面が振動し、検出対象のタッチ入力操作に触感（操作感）が付与される。その後、所定期間以内に検出対象が操作面から離反するときに、操作面にかかる荷重が第２荷重以下となると、振動板またはタッチセンサ、および操作面が振動し、検出対象の操作面からの離反時にも触感が付与される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係るタッチ入力装置の模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係るタッチ入力装置の模式的断面図である。
【図３】本発明の実施例３に係るタッチ入力装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の実施例１を含む複数の実施例に係るタッチ入力装置Ｔ１について図１を参照しつつ説明する。図１には、実施例１のタッチ入力装置Ｔ１が示されている。図１に示すＺ−Ｚ’方向は、タッチ入力装置Ｔ１の振動板１００の振動方向および変位方向である。
【００１７】
タッチ入力装置Ｔ１は、振動板１００と、少なくとも一つの振動生成部２００とを備えている。振動板１００は、金属板などであって、Ｚ方向側の第１面１０１と、Ｚ’方向側の第２面１０２とを有している。
【００１８】
少なくとも一つの振動生成部２００は、電磁式ソレノイドであって、プランジャ２１０と、図示しないコイルとを有している。少なくとも一つの振動生成部２００は、図１に示すように振動板１００に対してＺ’方向側に配置されていても良いし、振動板１００に対してＺ方向側に配置されていても良い。プランジャ２１０は、コイルが励磁されることによって、Ｚ−Ｚ’方向に往復移動し、振動板１００をＺ−Ｚ’方向に繰り返し押圧することによって、振動板１００にＺ−Ｚ’方向の振動を付与する。振動板１００は、Ｚ−Ｚ’方向に振動することによって、Ｚ−Ｚ’方向に繰り返し変位する。
本発明において、振動板１００の上記振動により生じるＺ−Ｚ’方向の変位量は、振動板１００が最もＺ方向に変位した位置から振動板１００が最もＺ’方向に変位した位置までのＺ−Ｚ’方向の距離を意味し、少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量は、プランジャ２１０の初期位置から最大移動位置までのＺ−Ｚ’方向の移動距離を意味する。
【００１９】
少なくとも一つの振動生成部２００は、図１に示すように、複数とすることができる。複数の振動生成部２００は、互いに間隔をあけて配置されていると良い。
【００２０】
タッチ入力装置Ｔ１は、静電容量型のタッチセンサ３００および操作パネル４００をさらに備えている。操作パネル４００は、例えば、ポリメチルメタクリレート（Polymethyl methacrylate（PMMA））やポリカーボネート（polycarbonate（PC））などの樹脂で構成されている。または、操作パネル４００は、一または複数の樹脂板や樹脂フィルムで構成されている。各樹脂板または樹脂フィルムは、例えば、ポリカーボネート（polycarbonate（PC））、ポリスチレン（ＰＳ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（Polymethyl methacrylate（PMMA））、ポリプロピレン（ＰＰ）またはこれらの素材のうち複数の素材を混合させたポリマーアロイ等で構成されている。
【００２１】
この操作パネル４００は、パネル本体４１０と、脚部４２０とを有している。パネル本体４１０はプレートであって、操作面４１１を有している。操作面４１１は、パネル本体４１０のＺ方向側の外面であって、指やタッチペンなどの検出対象によってタッチ入力操作がなされる面である。この操作面４１１は、フラットであっても良いし、少なくとも一部が曲面状であっても良い。パネル本体４１０は、固定面をさらに有していても良い。固定面は、パネル本体４１０のＺ’方向側の内面である。脚部４２０は、パネル本体４１０の周縁部からＺ’方向に延びた筒である。図１に示されるように、操作パネル４００の脚部４２０が振動板１００の第１面１０１にネジ止めや両面粘着材などで固定されている。このように操作パネル４００が振動板１００に固定されているため、操作パネル４００は振動板１００の振動に伴ってＺ−Ｚ’方向に振動する。この操作パネル４００の振動によって、操作面４１１もＺ−Ｚ’方向に振動するため、操作面４１１を通じて検出対象に触感（操作感）が付与される。なお、脚部４２０は、省略可能であり、この場合、パネル本体４１０が振動板１００の第１面１０１にネジ止めや両面粘着材などで固定されていると良い。
【００２２】
タッチセンサ３００は操作パネル４００の操作面４１１のＺ’方向側に位置するように、操作パネル４００の固定面に固定されていても良いし（図１参照）、操作パネル４００内部に設けられていても良い。後者の場合、タッチセンサ３００は、操作パネル４００の複数の樹脂板または樹脂フィルムの間に挟持されていても良いし、操作パネル４００内にインサート成形されていても良い。このようにタッチセンサ３００は、操作パネル４００を介して振動板１００に間接的に固定されている。この場合、タッチセンサ３００は振動板１００および操作パネル４００の振動に伴ってＺ−Ｚ’方向に振動する。
【００２３】
このタッチセンサ３００のＺ’方向側に有機ＥＬや液晶表示装置などの表示装置が配置される場合、振動板１００のタッチセンサ３００のＺ’方向側の部分に開口を設けて表示装置とタッチセンサ３００とが対向するようにしても良い。表示装置が省略される場合、振動板１００に前述の開口は不要である。また、表示装置が省略される場合、タッチセンサ３００は操作パネル４００の操作面４１１のＺ’方向側に位置するように、振動板１００の第１面１０１上に直接固定されていても良い。この場合、タッチセンサ３００は振動板１００の振動に伴ってＺ−Ｚ’方向に振動する。
【００２４】
タッチセンサ３００は、複数の電極３１０を有している。複数の電極３１０は、操作パネル４００の操作面４１１のＺ方向からの平面視（以下、単に平面視とも称する。）において、同一平面に間隔をあけて配置されていても良い（図１参照）。または、複数の電極３１０が、第１平面に間隔をあけて配置された複数の電極３１０と、第２平面に間隔をあけて配置された複数の電極３１０とを有しており、平面視において第１平面上の電極３１０と第２平面上の電極３１０とが互いに交差していても良い。第１平面と第２平面は、Ｚ−Ｚ’方向において異なる高さの平面である。
何れの場合も、タッチセンサ３００は、下記ア）またはイ）の構成とすることが可能である。
【００２５】
ア）検出対象が操作面４１１にタッチし、当該検出対象が複数の電極３１０のうちの少なくとも一つの電極３１０に対して接近すると、接近された電極３１０と検出対象との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化に応じて接近された電極３１０の出力信号（電圧又は電流）が変化するようになっている。
【００２６】
イ）複数の電極３１０は、平面視において少なくとも一組の隣り合うまたは交差する電極３１０を含んでおり、隣り合うまたは交差する電極３１０のうちの一方が駆動電極（Ｔｘ電極）であり、他方が検出電極（Ｒｘ電極）である。駆動電極および検出電極が静電結合されている。検出対象が操作面４１１にタッチし、当該検出対象が少なくとも一組の隣り合うまたは交差する電極３１０（駆動電極および検出電極）に接近すると、接近された駆動電極および検出電極の間の静電容量が変化し、この静電容量の変化に応じて接近された検出電極の出力信号（電圧又は電流）が変化するようになっている。
【００２７】
タッチ入力装置Ｔ１は、筐体５００および固定板６００をさらに備えている。筐体５００は、開口５１０を有している。開口５１０の内形寸法は、平面視において操作パネル４００の外形寸法よりも若干大きい。この開口５１０内に操作パネル４００が収容されている。換言すると、開口５１０から操作パネル４００が筐体５００外に露出している。
【００２８】
固定板６００は、例えば、金属板または樹脂板（例え、ポリメチルメタクリレート（Polymethyl methacrylate（PMMA））、ポリカーボネート（polycarbonate（PC））、ポリブチレンテレフタレート（Polybutylene terephthalate（PBT））、ＡＢＳ樹脂などの板）である。この固定板６００は、振動板１００の第２面１０２のＺ’方向側に、当該第２面１０２に対して間隔をあけて配置されている。
【００２９】
タッチ入力装置Ｔ１は、対向部Ｏ１、Ｏ２および緩衝部材７００ａ、７００ｂをさらに備えている。対向部Ｏ１は、筐体５００のＺ−Ｚ’方向において振動板１００に対向する任意の一部分であり、対向部Ｏ２は、固定板６００のＺ−Ｚ’方向において振動板１００に対向する任意の一部分である。図１では、対向部Ｏ１が筐体５００の振動板１００にＺ−Ｚ’方向において対向する開口５１０の周縁部であり、対向部Ｏ２が固定板６００の振動板１００に対向し且つ操作パネル４００の脚部４２０に対してＺ’方向側に位置する環状の部分である。
【００３０】
緩衝部材７００ａ、７００ｂが振動板１００をＺ−Ｚ’方向において保持している。緩衝部材７００ａは、Ｚ−Ｚ’方向において振動板１００と筐体５００の上記した何れかの態様の対向部Ｏ１との間に介在する弾性体（例えば、シリコンゴムやウレタンゴムなどのゴムやフォーム材など）である。緩衝部材７００ａは、振動板１００と筐体５００の上記した何れかの態様の対向部Ｏ１とに直接接触していても良いし、他の部材を介して間接的に接触していても良い。緩衝部材７００ｂは、Ｚ−Ｚ’方向において振動板１００と固定板６００の上記した何れかの態様の対向部Ｏ２との間に介在する弾性体（例えば、シリコンゴムやウレタンゴムなどのゴムやフォーム材など）である。緩衝部材７００ｂは、振動板１００と固定板６００の上記した何れかの態様の対向部Ｏ２とに直接接触していても良いし、他の部材を介して間接的に接触していても良い。
【００３１】
緩衝部材７００ａのＺ−Ｚ’方向の厚みは、例えば、１〜１０ｍｍであると良く、緩衝部材７００ｂのＺ−Ｚ’方向の厚みは、例えば、１〜１０ｍｍであると良いが、これに限定されるものではない。なお、緩衝部材７００ａ、７００ｂのＺ−Ｚ’方向の厚みは図１に示されるように相違していても良いし、同じであっても良い。
【００３２】
緩衝部材７００ａは、複数に分割され、振動板１００と筐体５００の上記した何れかの態様の対向部Ｏ１との間で周方向に間隔をあけて配置されていても良い。緩衝部材７００ｂは、振動板１００と固定板６００の上記した何れかの態様の対向部Ｏ２との間で周方向に間隔をあけて配置されていても良い。
【００３３】
上記した何れかの態様の緩衝部材７００ａ、７００ｂは、振動板１００のＺ−Ｚ’方向の振動を低減する。より具体的には、緩衝部材７００ａ、７００ｂは、振動板１００のＺ−Ｚ’方向の振動を低減し、振動板１００のＺ−Ｚ’方向の上記変位量を少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量よりも小さくする。このため、例えば、緩衝部材７００ａの硬さは、例えば、２０〜４０（アスカーＣ型硬度）であると良く、緩衝部材７００ｂの硬さは、例えば、２０〜４０（アスカーＣ型硬度）であると良いが、これに限定されるものではない。
【００３４】
ところで、操作パネル４００の操作面４１１（表示装置が設けられる場合、表示画面ともなる。）がＺ−Ｚ’方向に振動すると、操作パネル４００の操作面４１１がブレるため、使用者は操作面４１１が見づらくなることがある。この操作パネル４００の操作面４１１のブレ（Ｚ−Ｚ’方向の振動）を抑制するためには、振動板１００の上記変位量は０.１ｍｍ〜０.５ｍｍ程度であることが好ましい。その一方で、操作パネル４００の操作面４１１にタッチした検出対象に対して好適な触感（操作感）を付与するためには、少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量は、２ｍｍ以上（例えば、２ｍｍ〜５ｍｍ）であることが好ましい。なお、少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量は、数ｍｍであれば良い。
その理由は以下のとおりである。振動生成部２００が電磁式ソレノイドである場合、プランジャ２１０の移動量が０.５ｍｍ以下であると、電磁式ソレノイドのコイルを励磁すると、プランジャ２１０が直ぐに上記最大移動位置に達してしまう。これは、電磁式ソレノイドが想定しているコイルの電流値に達する前にプランジャ２１０が最大移動位置に達することを意味し、これではプランジャ２１０は十分な磁束密度を得られず、プランジャ２１０がコイルによって吸引されないまたは吸引され難くなる（吸引力が小さくなる）。
しかし、タッチ入力装置Ｔ１では、上記のとおり緩衝部材７００ａ、７００ｂで、振動板１００のＺ−Ｚ’方向の振動が低減されるため、少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０の移動量を２ｍｍ以上としても、振動板１００の変位量を０.１ｍｍ〜０.５ｍｍ程度とすることができる。
【００３５】
上記した何れかの態様の緩衝部材７００ａ、７００ｂは、その間で振動板１００を保持している。検出対象によって操作パネル４００の操作面４１１にタッチ入力操作がなされると、操作パネル４００、タッチセンサ３００および振動板１００は、初期位置（図１参照）から筐体５００および固定板６００に対して相対的にＺ’方向に移動可能となっている。この移動により、振動板１００が筐体５００から離反し、緩衝部材７００ａが振動板１００と筐体５００の対向部Ｏ１との間で伸張する一方、振動板１００が固定板６００に接近し、緩衝部材７００ｂが振動板１００と固定板６００の対向部Ｏ２との間で圧縮される。操作パネル４００の操作面４１１が検出対象のタッチから解放されると、緩衝部材７００ａ、７００ｂが復元し、操作パネル４００、タッチセンサ３００および振動板１００が初期位置に復帰する。
なお、対向部Ｏ１および対向部Ｏ２は少なくとも一つあれば良く、緩衝部材７００ａ、７００ｂも少なくとも一つあれば良い。
【００３６】
タッチ入力装置Ｔ１は、少なくとも一つの荷重検出部８００と、制御部９００とをさらに備えていると良い。少なくとも一つの荷重検出部８００は、操作パネル４００が押圧されたこと（すなわち、タッチセンサ３００が操作パネル４００を介して間接的に押圧されたこと）を検出し、出力信号を出力するまたは出力信号が変化する構成となっている。
【００３７】
少なくとも一つの荷重検出部８００は、例えば、以下のとおりの構成とすることが可能である。少なくとも一つの荷重検出部８００は、Ｚ−Ｚ’方向において振動板１００と固定板６００との間に介在している。少なくとも一つの荷重検出部８００は、感圧素子８１０と、ピン８２０とを有している。感圧素子８１０およびピン８２０は、感圧素子８１０が振動板１００に接触し、ピン８２０が固定板６００に接触するように配置されていても良いし（図１参照）、その逆に配置されていても良い。何れの場合、感圧素子８１０およびピン８２０は、上記タッチ入力操作時の振動板１００のＺ’方向の移動により、振動板１００と固定板６００との間で挟持される。これにより、ピン８２０が感圧素子８１０に圧力（すなわち、操作パネル４００にかかる荷重）をかける。感圧素子８１０は、前記圧力に応じた出力信号を出力するまたは前記圧力に応じて出力信号が変化するようになっている。なお、少なくとも一つの荷重検出部８００は、Ｚ−Ｚ’方向において振動板１００と別の部材との間に介在していても良い。
【００３８】
制御部９００は、ＩＣなどの論理回路またはプロセッサなどによって処理されるソフトウェアで構成されている。制御部９００は、タッチ制御部および触感制御部を有している。制御部９００は、タッチセンサ３００、少なくとも一つの振動生成部２００および荷重検出部８００に電気的に接続されている。
【００３９】
タッチセンサ３００が上記ア）の構成である場合、制御部９００のタッチ制御部は、順次入力されるタッチセンサ３００の複数の電極３１０の出力信号を増幅し、増幅した信号（以下、増幅信号）が制御部９００のメモリ内の閾値を超えるか否かを判断し、超えたと判断した場合、閾値を超えた出力信号を出力した電極３１０に検出対象が接近した座標位置（すなわち、操作面４１１における当該電極３１０のＺ方向側の部分がタッチされた座標位置）を検出する構成となっている。この場合、閾値を超えた出力信号を出力した複数の電極３１０に基づいて、操作面４１１のタッチされた座標位置を検出するようにしても良い。
タッチセンサ３００が上記イ）の構成である場合、制御部９００のタッチ制御部は、駆動電極に順次駆動パルスを供給し、これに応じて検出電極（電極３１０）から順次得られる出力信号を増幅し、増幅した信号（以下、増幅信号）が制御部９００のメモリ内の閾値を超えるか否かについて判断し、超えたと判断した場合、駆動パルスを供給した駆動電極と、出力信号を出力した検出電極との交差箇所に検出対象が接近したこと（すなわち、操作面４１１における当該交差箇所のＺ方向側の部分がタッチされた座標位置であること）を検出する構成となっている。
【００４０】
また、制御部９００の触感制御部は、下記ａ）〜ｃ）の何れか一つの構成を備えていると良い。
【００４１】
ａ）制御部９００の触感制御部は、荷重検出部８００の出力信号の入力、または出力信号の変化（例えば、荷重検出部８００の出力信号が制御部９００のメモリ内の別の閾値を超えたとき）に応じて、第１所定期間（例えば、１０ミリ秒）、少なくとも一つの振動生成部２００をオン（少なくとも一つの振動生成部２００を駆動）にし、振動板１００を振動させて操作パネル４００の操作面４１１に振動を付与するようになっている。なお、制御部９００の触感制御部は、内部のタイマー回路を用いて前記第１所定期間を計測し、前記第１所定期間経過後、少なくとも一つの振動生成部２００をオフにする。
この場合、検出対象が操作パネル４００の操作面４１１をタッチ入力操作して荷重がかかると、操作パネル４００が振動するため、操作パネル４００の操作面４１１を通じてタッチ入力操作した検出対象に触感（操作感）が付与される。
【００４２】
ｂ）制御部９００の触感制御部は、荷重検出部８００の出力信号の入力または出力信号の変化に基づいて、荷重検出部８００の出力信号が制御部９００のメモリ内の第１荷重に対応する第１閾値を超えたか否かについて判断し（操作パネル４００の操作面４１１にかかる荷重が第１荷重以上であるか否かについて判断し）、荷重検出部８００の出力信号が第１閾値を超えたと判断したとき（第１荷重以上の荷重であると判断したとき）、第１所定期間（例えば、１０ミリ秒）、少なくとも一つの振動生成部２００をオン（少なくとも一つの振動生成部２００を駆動）にし、振動板１００を振動させて操作パネル４００の操作面４１１に振動を付与すると共に、第２所定期間（例えば、１秒）内に荷重検出部８００の出力信号の入力または出力信号の変化に基づいて、荷重検出部８００の出力信号が制御部９００のメモリ内の第１荷重よりも小さい第２荷重に対応する第２閾値以下となったか否かについて判断し（操作パネル４００の操作面４１１にかかる荷重が第２荷重以下になったか否かについて判断し）、荷重検出部８００の出力信号が第２閾値以下となったと判断したとき（第２荷重以下になったと判断したとき）、第１所定期間（例えば、１０ミリ秒）、少なくとも一つの振動生成部２００をオン（少なくとも一つの振動生成部２００を駆動）にし、振動板１００を振動させて操作パネル４００の操作面４１１に振動を付与するようになっている。なお、制御部９００の触感制御部は、内部のタイマー回路を用いて前記第１所定期間を各々計測し、各第１所定期間経過後、少なくとも一つの振動生成部２００をオフにする。
この場合、検出対象が操作パネル４００の操作面４１１をタッチ入力操作して荷重（第１荷重以上の荷重）がかかると、操作パネル４００が振動するため、操作パネル４００の操作面４１１を通じてタッチ入力操作した検出対象に触感（操作感）が付与される。その後、検出対象が操作パネル４００の操作面４１１から離反するときに、操作パネル４００の操作面４１１にかかる荷重が第２荷重以下となると、操作パネル４００が振動するため、操作パネル４００の操作面４１１を通じて検出対象の操作パネル４００の操作面４１１からの離反時に触感が付与される。
【００４３】
ｃ）制御部９００の触感制御部は、タッチセンサ３００の電極３１０の出力信号の変化に応じて（例えば、電極３１０の出力信号が閾値を超えたときに）、第１所定時間、少なくとも一つの振動生成部２００をオンにし、振動板１００を振動させて操作パネル４００の操作面４１１に振動を付与する。なお、制御部９００の触感制御部は、内部のタイマー回路を用いて前記第１所定期間を各々計測し、第１所定期間経過後、少なくとも一つの振動生成部２００をオフにする。
この場合、検出対象の操作パネル４００の操作面４１１に対するタッチ入力操作がタッチセンサ３００に検出されると、操作パネル４００が振動するため、操作パネル４００の操作面４１１を通じてタッチ入力操作した検出対象に触感（操作感）が付与される。なお、このｃ）の構成の場合、荷重検出部８００は省略すると良い。
【００４４】
なお、制御部９００のタッチ制御部および触感制御部の各々が、別個のＩＣなどの論理回路またはプロセッサなどによって処理されるソフトウェアで構成されていても良い。制御部９００の触感制御部は、省略可能である。または、制御部９００を省略し、電子機器の制御部などを制御部９００の変わりとすることが可能である。
【００４５】
以上のようなタッチ入力装置Ｔ１による場合、以下の技術的特徴および効果を奏する。
第１技術的特徴および効果）
振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量を所定量確保することができる一方で、操作パネル４００の操作面４１１の振動を低減することができる。なぜなら、緩衝部材７００ａ、７００ｂによって、振動板１００のＺ−Ｚ’方向の上記変位量が、少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量よりも小さくなり、その結果として振動板１００と共に振動する操作パネル４００の操作面４１１の振動を抑制することができるからである。
【００４６】
第２技術的特徴および効果）
タッチ入力装置Ｔ１のタッチセンサ３００の小型化を図ることができる。その理由は以下のとおりである。タッチセンサ３００が振動板１００に直接的または間接的に固定されており、振動生成部２００が振動板１００に振動を付与するようになっており、Ｚ−Ｚ’方向において振動板１００と対向部Ｏ１との間に緩衝部材７００ａが介在し、且つＺ−Ｚ’方向において振動板１００と対向部Ｏ２との間に緩衝部材７００ｂが介在しているため、タッチセンサ３００は緩衝部材７００ａ、７００ｂを固定するための領域および振動生成部２００が接触する領域を必要としない。
【００４７】
第３技術的特徴および効果）
タッチ入力装置Ｔ１の小型化を図ることができる。少なくとも一つの荷重検出部８００が振動板１００と固定板６００の間に配置されている。換言すると、振動板１００と固定板６００の間の空間が少なくとも一つの荷重検出部８００の配置空間として有効利用されている。加えて、タッチ入力装置Ｔ１の部品点数の低減を図ることができる。緩衝部材７００ｂを保持するための振動板１００と固定板６００を利用して少なくとも一つの荷重検出部８００を保持しているためである。
【実施例２】
【００４８】
以下、本発明の実施例２を含む複数の実施例に係るタッチ入力装置Ｔ２について図２を参照しつつ説明する。このタッチ入力装置Ｔ２は、操作パネル４００が省略されている点で、タッチ入力装置Ｔ１と相違している以外、タッチ入力装置Ｔ１とほぼ同じ構成である。よって、その相違点について詳しく説明し、重複する説明は省略する。
【００４９】
タッチセンサ３００’は、操作面３０１をさらに有しており、且つ振動板１００の第１面１０１に中間材Ｍを介して間接的に固定されている（図２参照）、または、図示しないが、振動板１００の第１面１０１に直接両面粘着材などで固定されている以外、タッチ入力装置Ｔ１の上記した何れかの態様のタッチセンサ３００と同様の構成とすることが可能である。タッチセンサ３００’の外形寸法は、平面視において、筐体５００の開口５１０の内形寸法よりも小さい。タッチセンサ３００’が筐体５００の開口５１０内に収容されている。換言すると、タッチセンサ３００’が開口５１０から筐体５００外に露出している。
【００５０】
タッチセンサ３００’の操作面３０１は、タッチセンサ３００’のＺ方向側の外面であって、検出対象によってタッチ入力操作がなされる。タッチセンサ３００’は、振動板１００の振動に伴って振動し、操作面３０１を通じてタッチ入力装置Ｔ１で説明した何れかの態様と同様に、検出対象に触感（操作感を含む）を付与する。
【００５１】
以上のようなタッチ入力装置Ｔ２は、振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量を所定量確保することができる一方で、タッチセンサ３００’の操作面３０１の振動を低減することができる。なぜなら、緩衝部材７００ａ、７００ｂによって、振動板１００のＺ−Ｚ’方向の上記変位量が、少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量よりも小さくなり、その結果として振動板１００と共に振動するタッチセンサ３００の３０１の振動を抑制することができる。加えて、タッチ入力装置Ｔ２は、タッチ入力装置Ｔ１の２）および３）の技術的特徴および効果と同様の技術的特徴および効果を奏する。
【実施例３】
【００５２】
以下、本発明の実施例３を含む複数の実施例に係るタッチ入力装置Ｔ３について図３を参照しつつ説明する。このタッチ入力装置Ｔ２は、１）振動板１００が省略されており、２）緩衝部材７００ａ、７００ｂが振動板１００の代りにタッチセンサ３００’’をＺ−Ｚ’方向において保持しており、且つ３）少なくとも一つの振動生成部２００がタッチセンサ３００’’に対して振動を付与している点で、タッチ入力装置Ｔ１と相違している以外、タッチ入力装置Ｔ１とほぼ同じ構成である。よって、その相違点について詳しく説明し、重複する説明は省略する。
【００５３】
タッチセンサ３００’’は、Ｚ−Ｚ’方向において緩衝部材７００ａ、７００ｂによって保持されている以外、タッチ入力装置Ｔ１のタッチセンサ３００と同様の構成である。
【００５４】
緩衝部材７００ａは、Ｚ−Ｚ’方向においてタッチセンサ３００’’と筐体５００の上記した何れかの態様の対向部Ｏ１との間に介在している。緩衝部材７００ｂは、Ｚ−Ｚ’方向においてタッチセンサ３００’’と固定板６００の上記した何れかの態様の対向部Ｏ２との間に介在している。
【００５５】
操作パネル４００は、振動板１００ではなく、タッチセンサ３００’’のＺ方向側の面上に両面粘着材などで固定されている以外、タッチ入力装置Ｔ１の操作パネル４００と同様の構成である。
【００５６】
少なくとも一つの振動生成部２００は、図３に示すようにタッチセンサ３００’’に対してＺ’方向側に配置されていても良いし、タッチセンサ３００’’に対してＺ方向側に配置されていても良い。プランジャ２１０は、コイルが励磁されることによって、Ｚ−Ｚ’方向に往復移動し、タッチセンサ３００’’をＺ−Ｚ’方向に繰り返し押圧することによって、タッチセンサ３００’’にＺ−Ｚ’方向の振動を付与する。タッチセンサ３００’’は、Ｚ−Ｚ’方向に振動することによって、Ｚ−Ｚ’方向に繰り返し変位する。
本発明において、タッチセンサ３００’’の上記振動により生じるＺ−Ｚ’方向の変位量は、タッチセンサ３００’’が最もＺ方向に変位した位置からタッチセンサ３００’’が最もＺ’方向に変位した位置までのＺ−Ｚ’方向の距離を意味する。
【００５７】
制御部９００の触感制御部が上記ａ）の構成を有する場合、触感制御部は、荷重検出部８００の出力信号の入力、または出力信号の変化（例えば、荷重検出部８００の出力信号が制御部９００のメモリ内の別の閾値を超えたとき）に応じて、所定期間、少なくとも一つの振動生成部２００をオン（少なくとも一つの振動生成部２００を駆動）にし、タッチセンサ３００’’を振動させる以外、上記ａ）に記載したとおりである。
【００５８】
制御部９００の触感制御部が上記ｂ）の構成を有する場合、触感制御部は、荷重検出部８００の出力信号が第１閾値を超えたと判断したとき（第１荷重以上の荷重であると判断したとき）、所定期間（例えば、１０ミリ秒）、少なくとも一つの振動生成部２００をオン（少なくとも一つの振動生成部２００を駆動）にし、タッチセンサ３００’’を振動させるようになっており、且つ荷重検出部８００の出力信号が第２閾値以下となったと判断したとき（第２荷重以下になったと判断したとき）、所定期間、少なくとも一つの振動生成部２００をオン（少なくとも一つの振動生成部２００を駆動）にし、タッチセンサ３００’’を振動させるようになっている以外、上記ｂ）に記載したとおりである。
【００５９】
制御部９００の触感制御部が上記ｃ）の構成を有する場合、触感制御部は、タッチセンサ３００の電極３１０の出力信号の変化に応じて（例えば、電極３１０の出力信号が閾値を超えたときに）、所定時間、少なくとも一つの振動生成部２００をオンにし、タッチセンサ３００’’を振動させて操作パネル４００の操作面４１１に振動を付与するようになっている以外、上記ｃ）に記載したとおりである。
【００６０】
以上のようなタッチ入力装置Ｔ３による場合、振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量を所定量確保することができる一方で、操作パネル４００の操作面４１１の振動を低減することができる。なぜなら、緩衝部材７００ａ、７００ｂによって、タッチセンサ３００’’のＺ−Ｚ’方向の上記変位量が、少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量よりも小さくなり、その結果としてタッチセンサ３００’’と共に振動する操作パネル４００の操作面４１１の振動を抑制することができるからである。加えて、タッチ入力装置Ｔ３は、タッチ入力装置Ｔ１の３）の技術的特徴および効果と同様の技術的特徴および効果を奏する。
【００６１】
タッチ入力装置Ｔ３でも、操作パネル４００は省略可能である。この場合、タッチ入力装置Ｔ２と同様に、タッチセンサ３００’’のＺ方向側の面を操作面とすることが可能である。この場合であっても、緩衝部材７００ａ、７００ｂによって、タッチセンサ３００’’のＺ−Ｚ’方向の上記変位量が、少なくとも一つの振動生成部２００のプランジャ２１０のＺ−Ｚ’方向の移動量よりも小さくなり、その結果としてタッチセンサ３００’’と共に振動するタッチセンサ３００’’の操作面の振動を抑制することができる。
【００６２】
なお、上記したタッチ入力装置は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲において任意に設計変更することが可能である。以下、詳しく述べる。
【００６３】
本発明の対向部は、少なくとも一つあれば良く、振動板にＺ−Ｚ’方向において対向配置される限りどのようなものであっても良い。本発明の緩衝部材は、少なくとも一つあれば良く、上記した何れかの態様の対向部と上記した何れかの態様の振動板との間にＺ−Ｚ’方向において介在しており且つ振動板のＺ−Ｚ’方向の振動を低減する限りどのようなものであっても良い。
【００６４】
本発明の少なくとも一つの振動生成部は、振動板またはタッチセンサにＺ−Ｚ’方向の振動を付与するプランジャを有するものであれば良い。例えば、本発明の少なくとも一つの振動生成部は、振動モータとすることが可能である。この振動モータのプランジャは、モータ部の駆動によりＺ−Ｚ’方向に往復移動し、上記した何れかの態様の振動板をＺ−Ｚ’方向に繰り返し押圧することによって、振動板にＺ−Ｚ’方向の振動を付与する。または、本発明の少なくとも一つの振動生成部は、形状記憶合金ワイヤーを使用した振動素子とすることも可能である。この場合、前記ワイヤーがプランジャとして機能してＺ−Ｚ’方向に振動（すなわち、Ｚ−Ｚ’方向に往復移動）し、上記した何れかの態様の振動板をＺ−Ｚ’方向に繰り返し押圧することによって、振動板にＺ−Ｚ’方向の振動を付与する。
【００６５】
本発明の制御部は、タッチセンサの出力信号の変化に応じて操作面のタッチの座標位置を検出するのではなく、単に操作面のタッチのみを検出する構成とすることも可能である。
【００６６】
なお、上記実施例の各態様および設計変形例におけるタッチ入力装置の各構成要素を構成する素材、形状、寸法、数および配置等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することが可能である。上記した実施例の各態様および設計変更例は、互いに矛盾しない限り、相互に組み合わせることが可能である。なお、本発明の第１方向は、本発明のタッチ入力装置の振動板の振動方向である限り任意に設定可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、操作面を通じて触感を付与するあらゆる電子機器に適用可能である。例えば、タッチ入力装置Ｔ１において、タッチセンサを省略し、その構成を電子機器に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３：タッチ入力装置
１００：振動板
１０１：第１面
１０２：第２面
２００：振動生成部
２１０：プランジャ
３００、３００’、３００’’：タッチセンサ
３０１：操作面
３１０：電極
４００：操作パネル
４１０：パネル本体
４１１：操作面
４２０：脚部
５００：筐体
５１０：開口
６００：固定板
７００ａ：緩衝部材
７００ｂ：緩衝部材
８００：荷重検出部
８１０：感圧素子
８２０：ピン
９００：制御部
Ｏ１：対向部
Ｏ２：対向部
【図１】
2019053521.tif 000003
【図２】
2019053521.tif 000004
【図３】
2019053521.tif 000005