(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルと、
前記パネルを振動させるアクチュエータと、
前記パネルに設けられる錘部と、
を備え、
前記錘部は、前記アクチュエータが前記パネルを振動させる際に、前記パネルが押圧される位置における振動の阻害を抑制することを特徴とする、触感呈示装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記パネルが押圧されていない時、前記パネルを並進運動させることにより振動させる、請求項１に記載の触感呈示装置。
【請求項３】
前記錘部は、前記パネルの回転運動の成分を低減させることにより振動の阻害を抑制する、請求項１または２に記載の触感呈示装置。
【請求項４】
前記錘部は、前記パネルの法線を軸とする回転運動の成分を低減させることにより振動の阻害を抑制する、請求項３に記載の触感呈示装置。
【請求項５】
前記錘部は、前記パネルの法線に直交する線を軸とする回転運動の成分を低減させることにより振動の阻害を抑制する、請求項３に記載の触感呈示装置。
【請求項６】
前記錘部および前記パネルは、前記パネルが回転運動する際に前記パネルが押圧される位置にかかる力のモーメントの低減を抑制するように構成される、請求項３から５のいずれかに記載の触感呈示装置。
【請求項７】
前記錘部および前記パネルは、前記パネルが回転運動する際の慣性モーメントの低減を抑制するように構成される、請求項３から６のいずれかに記載の触感呈示装置。
【請求項８】
前記錘部は、前記パネルにおいて当該パネルの回転運動の軸からの距離が最大になる位置または当該位置付近に設けられる、請求項３から７のいずれか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、パネル上などにおいて触感を呈示する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばユーザの指先などに触覚のフィードバックを与えることにより触感を呈示する装置が知られている。典型的な例として、タッチパネルに対するユーザの操作に応じて、当該タッチパネルを介してユーザの指先などに触感を呈示する装置がある（例えば特許文献１参照）。このような装置では、例えばタッチパネルに対してユーザの操作が行われると、ユーザの指先などが触れているタッチパネルを振動させて触感を呈示し、当該操作による入力が装置に認識されたことをユーザに知らせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９７５７８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような装置において、ユーザに良好な操作感を提供するため、例えば機械式のキーまたはボタンなどを押下した際に得られるクリック感のような、良好な触感を呈示する技術が望まれている。特許文献１に開示の装置においては、ユーザに良好な操作感を提供するため、ユーザの操作による押圧を検出し、押圧が所定の基準を満たした際に触感を呈示している。これにより、メタルドームスイッチを操作した場合に得られるような、良好な触感を呈示することができる。
【０００５】
このような装置の構成について、特に、触感を呈示するアクチュエータの設置箇所および設置個数などについては、装置の仕様および各種の制約などに応じて、種々の要請があり得る。よって、このような装置において、多数のアクチュエータを設置しなくても良好な触感を呈示することができれば、極めて有利である。
【０００６】
本発明の目的は、良好な触感を効率的に呈示する触感呈示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る触感呈示装置は、
パネルと、
前記パネルを振動させるアクチュエータと、
前記パネルに設けられる錘部と、
を備え、
前記錘部は、前記アクチュエータが前記パネルを振動させる際に、前記パネルが押圧される位置における振動の阻害を抑制することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態に係る触感呈示装置によれば、良好な触感を効率的に呈示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の原理を説明するための触感呈示装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の原理を説明するための触感呈示装置の外観を示す正面図および断面図である。
【図３】本発明の実施形態の原理を説明するための触感呈示装置の外観を示す正面図および断面図である。
【図４】本発明の実施形態の原理を説明するための触感呈示装置の外観を示す正面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明する図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
以下説明する実施形態においては、触感呈示装置の一例として、パネルにおいて触感を呈示することで、ユーザに操作感を提供する装置について説明する。この装置は、例えばパネルに対して行われたユーザによる操作に応じて、当該パネルに触れているユーザの指先など（またはスタイラスなどのようなデバイス）に触感を呈示することができる。ユーザは、指先などに触感による操作感が得られることで、当該操作による入力が装置に認識されたことを知ることができる。
【００１２】
このような触感呈示装置を含む電子機器としては、例として、携帯電話端末、スマートフォン、ファブレット、またはタブレットＰＣなどを想定することができる。また、触感呈示装置を含む電子機器は、前述のものに限定されず、例えば、ＰＤＡ、リモコン端末、携帯音楽プレイヤー、ゲーム機など、触感を呈示する部位であるパネルを有する任意の電子機器などに適用できる。また、触感呈示装置を含む電子機器は、前述のような携帯型の電子機器に限定されるものでもなく、例えばデスクトップＰＣ、銀行のＡＴＭ、駅の券売機など、パネルを有する任意の機器にも適用することができる。
【００１３】
また、パネルを備えた電子機器は、自動車のステアリング、カーナビゲーション、およびダッシュボードに内装された車載コントロールパネルなど、その他、自動車に限らない各種の乗り物にも採用することができる。さらに、パネルを備えた電子機器は、乗り物に限らず、家電製品など、多種多様な電子機器とすることもできる。
【００１４】
本発明に係る触感呈示装置は、タッチセンサを備えた電子機器に適用することができるが、タッチセンサを有する機器に限定されるものでもない。以下、触感の呈示について重点的に説明するため、本実施形態に係る触感呈示装置は、パネルを備える装置として説明し、タッチセンサのような接触位置を検出する機能については説明を省略する。
【００１５】
まず、本発明の実施形態の原理について説明する。本発明の実施形態の原理を説明するため、以下、従来想定される触感呈示装置について説明する。図１〜図４は、本発明の実施形態の原理を説明するための触感呈示装置を説明する図である。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態の原理を説明するための触感呈示装置の外観を示す斜視図である。図１に示すように、触感呈示装置１００は、パネル１０と、筐体２０と、を備えている。触感呈示装置１００は、パネル１０を振動させることにより、パネル１０に触れている（またはパネル１０を押圧している）ユーザの指などに触感を呈示する。パネル１０上においては、ユーザは必ずしも自らの指を接触または押圧させる必要はなく、例えばスタイラスペンのようなデバイスを使用してパネル１０を接触または押圧してもよい。以下、ユーザが指でパネル１０を接触または押圧することを想定して説明する。
【００１７】
パネル１０は、タッチセンサを用いて構成すれば、パネル１０上でユーザが接触した位置を検出することができる。また、パネル１０を透光性のタッチセンサを用いて構成し、さらにパネル１０の背面側にＬＣＤ等のディスプレイを配置してもよい。このように構成すれば、ディスプレイにアイコン等の画像を表示することにより、ユーザが接触すべき位置を示唆することもできる。一方、パネル１０は、接触位置を検出する機能を持たない、例えば金属、ガラス、プラスチック等で構成される単なる板状部材としてもよい。以下、触感の呈示について重点的に説明するため、位置検出および画像表示の機能については、説明を省略する。
【００１８】
筐体２０は、触感呈示装置１００の全体を保護する機能を有する。このため、筐体２０は、金属またはプラスチック等のような、適度な強度を有する素材で構成するのが好適である。また、筐体２０は、触感呈示装置１００を他の電子機器に取り付けるための部材として構成してもよい。さらに、筐体２０は、パネル１０の周辺部分を覆うベゼルのような役割を持たせて、パネル１０が筐体２０から外れてしまうことを防止するようにしてもよい。筐体２０は、図１に示す形状に限定されず、触感呈示装置１００の仕様および各種の要求などに応じて、種々の構成とすることができる。
【００１９】
図１に示すように、触感呈示装置１００において、パネル１０は矩形状である。パネル１０の表面は、ＸＹ平面とほぼ平行になっている。触感呈示装置１００を操作するユーザは、パネル１０の表面に対し、Ｚ軸の負方向に向かって指を接触または押圧させる動作を行う。
【００２０】
図２は、図１に示した触感呈示装置１００において、パネル１０を振動させるアクチュエータを４つ設置した例（触感呈示装置１１０）を示す図である。
【００２１】
図２（Ａ）は、触感呈示装置１１０の上面図である。すなわち、図２（Ａ）は、触感呈示装置１１０を、Ｚ軸負方向を向いて見た図である。図２（Ａ）に示すように、触感呈示装置１１０においては、パネル１０の四隅に、それぞれパネル１０を振動させるアクチュエータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの４つを設置してある。アクチュエータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、触感呈示装置１１０の美観を損ねないように、パネル１０の裏面（背面すなわちパネル１０のＺ軸負方向側の面）に配置するのが好適である。このため、図２（Ａ）においては、アクチュエータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、破線により示してある。
【００２２】
アクチュエータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、パネル１０に力を作用させることにより、パネル１０を振動させる任意の部材とすることができる。以下、アクチュエータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの例として、圧電素子を用いたアクチュエータについて説明する。
【００２３】
圧電素子は、電気信号（電圧）を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮または屈曲する。圧電素子は、例えばセラミック製または水晶から構成されるものを用いることができる。アクチュエータとして用いる圧電素子には、例えば、ユニモルフ型またはバイモルフ型等のタイプがあるが、多数の圧電素子を重ねて棒状にした積層型を用いることもできる。積層型圧電素子には、バイモルフを積層した積層型バイモルフ素子が含まれる。積層型圧電素子は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成される。積層型圧電素子は、電気信号を印加すると厚さ方向に変位するため、印加する電気信号の極性および大きさを適宜調整することにより、厚さ方向に伸び縮みするように構成することができる。この厚さ方向の伸び縮みを利用することにより、圧電素子を用いたアクチュエータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、パネル１０を振動させることができる。
【００２４】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示した触感呈示装置１１０のＡ−Ａ’における断面図である。図２（Ｂ）に示すように、パネル１０の裏面には、アクチュエータ３０ａ，３０ｂが配置される。アクチュエータ３０ａ，３０ｂをパネル１０に配置する際には、例えば適当な接着剤または両面テープなどを用いて接着することにより固定するのが好適である。筐体２０がパネル１０の周辺部分を覆うベゼルのような役割を有する場合は、アクチュエータ３０ａ，３０ｂとパネル１０とを接着することは必須ではない。
【００２５】
アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、筐体２０にも固定させるのが好適である。この場合、アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、筐体２０の内壁に直接取り付けても良い。一方、アクチュエータ３０ａ，３０ｂを筐体２０の内壁に直接取り付けるとパネル１０のＺ軸方向の高さが不足する場合も想定される。このような場合には、図２（Ｂ）に示すように、筐体２０の内壁に支持部２２ａ，２２ｂを設け、支持部２２ａ，２２ｂそれぞれの上にアクチュエータ３０ａ，３０ｂを配置してもよい。アクチュエータ３０ａ，３０ｂを筐体２０または支持部２２ａ，２２ｂに固定する際には、例えば適当な接着剤または両面テープなどを用いて接着することができる。
【００２６】
図２（Ｂ）において、アクチュエータ３０ａ，３０ｂに付した矢印は、アクチュエータ３０ａ，３０ｂそれぞれが振動する方向を表す。すなわち、触感呈示装置１１０において、アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、Ｚ軸方向に伸縮することにより、パネル１０を振動させる。
【００２７】
図２に示すように、触感呈示装置１１０においては、パネル１０を振動させるアクチュエータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの４つを、パネル１０の四隅に設置してある。このため、触感呈示装置１１０は、ユーザがパネル１０上のどの位置を接触または押圧したとしても、アクチュエータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄはパネル１０を良好に振動させることができる。したがって、触感呈示装置１１０は、ユーザの指などに対して良好な触感を呈示することができる。
【００２８】
ところで、触感呈示装置の構成によっては、図２に示した触感呈示装置１１０のように、パネル１０の四隅にそれぞれアクチュエータを設置することが困難な状況も想定される。また、パネル１０の四隅にそれぞれアクチュエータを設置することが可能な状態であっても、消費電力の低減または生産コストの低減などの観点から、より少数のアクチュエータが望まれる事情も想定される。そこで、次に、アクチュエータの個数を低減させた触感呈示装置について検討する。
【００２９】
図３は、図１に示した触感呈示装置１００において、パネル１０を振動させるアクチュエータを２つ設置した例（触感呈示装置１２０）を示す図である。
【００３０】
図３（Ａ）は、触感呈示装置１２０の上面図である。すなわち、図３（Ａ）は、触感呈示装置１２０を、Ｚ軸負方向を向いて見た図である。図３（Ａ）に示すように、触感呈示装置１２０においては、パネル１０の２つの短辺のそれぞれの中央付近に、パネル１０を振動させるアクチュエータ３０ａ，３０ｂの２つを設置してある。アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、触感呈示装置１２０の美観を損ねないように、パネル１０の裏面（背面すなわちパネル１０のＺ軸負方向側の面）に配置するのが好適である。このため、図３（Ａ）においては、アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、破線により示してある。アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、図２において説明した触感呈示装置１１０に使用したアクチュエータと同様のものを採用することができる。
【００３１】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示した触感呈示装置１２０のＡ−Ａ’における断面図である。図３（Ｂ）に示すように、パネル１０の裏面には、アクチュエータ３０ａが配置される。アクチュエータ３０ａをパネル１０に配置する際の措置は、図２において説明した触感呈示装置１１０の場合と同様とすることができる。
【００３２】
アクチュエータ３０ａを筐体２０に固定させる際の措置も、図２において説明した触感呈示装置１１０の場合と同様とすることができる。アクチュエータ３０ａを筐体２０の内壁に直接取り付けるとパネル１０のＺ軸方向の高さが不足する場合、図３（Ｂ）に示すように、筐体２０の内壁に支持部２２ａを設け、支持部２２ａの上にアクチュエータ３０ａを配置してもよい。
【００３３】
図３（Ｂ）においても、アクチュエータ３０ａに付した矢印は、アクチュエータ３０ａが振動する方向を表す。すなわち、触感呈示装置１２０において、アクチュエータ３０ａは、Ｚ軸方向に伸縮することにより、パネル１０を振動させる。
【００３４】
図３に示すように、触感呈示装置１２０においては、パネル１０を振動させるアクチュエータ３０ａ，３０ｂの２つを、パネル１０の２つの短辺のそれぞれの中央付近に設置してある。このため、触感呈示装置１２０は、パネル１０上でアクチュエータ３０ａ，３０ｂを結んだ線上のどの位置をユーザが接触または押圧したとしても、アクチュエータ３０ａ，３０ｂはパネル１０を比較的良好に振動させることができる。したがって、触感呈示装置１２０は、例えば、図３（Ｂ）に示す位置Ｐ１においてユーザの接触または押圧が行われると、ユーザの指などに対して良好な触感を呈示することができる。
【００３５】
ところが、触感呈示装置１２０においては、ユーザがパネル１０上で接触または押圧する位置によっては、アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、パネル１０を良好に振動させることができない。例えば、パネル１０上でアクチュエータ３０ａ，３０ｂを結んだ線上以外の位置をユーザが接触または押圧すると、アクチュエータ３０ａ，３０ｂは、ユーザが接触または押圧する位置を直接振動させることができない。例えば、図３（Ｃ）に示す位置Ｐ２においてユーザの接触または押圧が行われると、位置Ｐ２においては、アクチュエータ３０ａの振動が阻害されてしまう。この場合、ユーザの指などに対して良好な触感が呈示されない。これは、パネル１０が凹みすぎないように、筐体２０において支持部を設けたり、パネル１０が筐体２０から飛び出さないようにベゼルを設けたりしても、根本的な解決にはならない。
【００３６】
以上説明したように、触感呈示装置１２０のようにアクチュエータの設置数を低減させると、ユーザがパネル１０上で接触または押圧する位置によっては、ユーザの指などに対して良好な触感を呈示することができない場合が生じ得る。次に、アクチュエータの個数をさらに低減させた触感呈示装置について検討する。
【００３７】
図４は、図１に示した触感呈示装置１００において、パネル１０を振動させるアクチュエータを１つのみ設置した例（触感呈示装置１３０）を示す図である。
【００３８】
図４（Ａ）は、触感呈示装置１３０の上面図である。すなわち、図４（Ａ）は、触感呈示装置１３０を、Ｚ軸負方向を向いて見た図である。図４（Ａ）に示すように、触感呈示装置１３０においては、パネル１０の長辺の１つ（左の長辺）の中央付近に、パネル１０を振動させるアクチュエータ３０を１つのみ設置してある。アクチュエータ３０は、触感呈示装置１３０の美観を損ねないように、筐体２０の内側（内壁）に配置するのが好適である。このため、図４（Ａ）においては、アクチュエータ３０は、破線により示してある。
【００３９】
アクチュエータ３０は、図２において説明した触感呈示装置１１０に使用したアクチュエータと同様のものを採用することができるが、今までの例とは、配置する方向が異なる。図４（Ａ）において、アクチュエータ３０に付した矢印は、アクチュエータ３０が振動する方向を表す。すなわち、触感呈示装置１３０において、アクチュエータ３０は、Ｘ軸方向に伸縮することにより、パネル１０をＸ軸方向に振動させる。このため、アクチュエータ３０は、例えばパネル１０を正面視した側方から、パネル１０に固定するのが好適である。図４（Ａ）においては、アクチュエータ３０の右側（Ｘ軸正方向）の端部と、パネル１０の左側（Ｘ軸負方向）の長辺の中央部とを接着した例を示している。アクチュエータ３０ａ，３０ｂをパネル１０に配置する際には、例えば適当な接着剤または両面テープなどを用いて接着することにより固定するのが好適である。
【００４０】
また、アクチュエータ３０は、筐体２０にも固定させるのが好適である。この場合、アクチュエータ３０は、筐体２０の内壁に直接取り付けても良いし、筐体２０の内壁に設けた支持部に配置してもよい。図４（Ａ）においては、アクチュエータ３０の左側（Ｘ軸負方向）の端部と、筐体２０の内壁とを接着した例を示している。
【００４１】
図２および図３において説明した触感呈示装置１１０および触感呈示装置１２０は、アクチュエータ３０がＺ軸方向に伸縮することに起因して、パネル１０をＺ軸方向に振動させた。このように、パネル１０のＺ軸方向の振動を、以下、適宜「縦振動」と称する。一方、図４において説明した触感呈示装置１３０は、アクチュエータ３０がＺ軸方向に直交する方向に伸縮することに起因して、パネル１０をＺ軸方向に直交する方向に振動させる。このように、パネル１０のＺ軸方向に直交する方向の振動を、以下、適宜「横振動」と称する。
【００４２】
このように、図４に示す触感呈示装置１３０は、ユーザの指などがパネル１０を接触または押圧していない状態においては、１つのアクチュエータ３０によりパネル１０の全体を横振動させることができる。
【００４３】
ここで、ユーザがパネル１０の表面に指などを接触または押圧させる動作は、パネル１０の表面に対して縦方向（Ｚ軸方向）の成分を含む動きになる。一方、アクチュエータ３０が伸縮することによりパネル１０を振動させる動作は、パネル１０を表面に対して横方向（Ｘ軸方向）に移動させる動きになる。すなわち、触感呈示装置１３０においては、ユーザが接触または押圧の操作を行う方向と、パネル１０が振動する方向とは異なっている。
【００４４】
しかしながら、パネル１０の表面に対して横方向（Ｘ軸方向）に振動を発生させて触感を呈示しても、ほとんどの人は操作を行う方向（Ｚ軸方向）に呈示される触感であると錯覚することを、出願人は実験を行うことにより確かめた。すなわち、ユーザが押圧する方向（Ｚ軸方向）と垂直な方向（Ｘ軸方向）にパネル１０を振動させて触感を呈示しても、ユーザが押圧した方向（Ｚ軸方向）にパネル１０がクリック感を伴って沈むように感じさせることができる。また、ユーザが押圧を弱める際も、同様である。すなわち、ユーザが押圧する方向（Ｚ軸方向）と垂直な方向（Ｘ軸方向）にパネル１０を振動させて触感を呈示しても、ユーザが押圧を解除する方向（Ｚ軸方向）にパネル１０がリリースされる感覚を伴って復元するように感じさせることができる。
【００４５】
このように、触感呈示装置１３０は、アクチュエータ３０を駆動する電圧、変位量（湾曲の振幅）、および周波数などを適宜調整することにより、パネル１０の表面においてユーザが押圧する方向に感じられる操作感を提供することができる。本明細書においては、アクチュエータを駆動するための電源の供給、およびアクチュエータの駆動を制御するための制御部などの詳細な説明は省略する。アクチュエータを駆動するための電源の供給は、例えばバッテリを内蔵したり、外部電源を用意したりするなどして行うことができる。また、駆動を制御するための制御部は、例えばＣＰＵなどの各種のプロセッサを用いて構成することができる。
【００４６】
ところが、触感呈示装置１３０においても、ユーザがパネル１０上で接触または押圧する位置によっては、アクチュエータ３０は、パネル１０を良好に振動させることができない。以下、触感呈示装置１３０において、ユーザがパネル１０上で接触または押圧している場合に、呈示される触感について説明する。
【００４７】
図４に示すように、触感呈示装置１３０においては、パネル１０を振動させるアクチュエータ３０を１つのみ、パネル１０の長辺の１つの中央付近に設置してある。このため、触感呈示装置１３０は、パネル１０上でアクチュエータ３０による力の作用点から当該力の作用方向の延長線上のどの位置をユーザが接触または押圧したとしても、アクチュエータ３０はパネル１０を比較的良好に横振動させることができる。したがって、触感呈示装置１３０は、例えば、図４（Ａ）に示す位置Ｐ１においてユーザの接触または押圧が行われると、ユーザの指などに対して良好な触感を呈示することができる。図４（Ａ）においては、アクチュエータ３０による力の作用点を含む当該力の作用方向の延長線を、一点鎖線により示してある。
【００４８】
しかしながら、例えば、パネル１０上でアクチュエータ３０による力の作用点から当該力の作用方向の延長線上以外の位置をユーザが接触または押圧すると、アクチュエータ３０は、ユーザが接触または押圧する位置に振動を直接伝達させることができない。すなわち、図４（Ａ）において、パネル１０上で一点鎖線を付した位置以外の位置が接触または押圧されると、アクチュエータ３０は、良好な触感を呈示できない場合がある。
【００４９】
例えば、図４（Ａ）に示す位置Ｐ２においてユーザの接触または押圧が行われると、図４（Ｂ）に示すように、ユーザの接触または押圧に起因してパネル１０が回転運動の成分を含んで動くようになる。このため、位置Ｐ２においては、パネル１０が回転運動の成分によって、アクチュエータ３０の横振動が阻害されてしまう。この場合、ユーザの指などに対して良好な触感が呈示されない。図４（Ｂ）においては、パネル１０が回転運動の成分を含んで動いたため、パネル１０の一部が筐体２０の内部に隠れている様子を示してある。図４（Ｂ）においては、パネル１０の筐体２０内部に隠れている部分を、破線により示してある。
【００５０】
以上の検討結果を踏まえ、本発明の各実施形態においては、パネル１０が押圧される位置における振動の阻害を抑制する錘部を設けることにより、良好な触感を効率的に呈示する。以下、本発明の実施形態について説明する。
【００５１】
（第１実施形態）
図５は、本発明の第１実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明する図である。
【００５２】
図５（Ａ）は、触感呈示装置１の断面図である。すなわち、図５（Ａ）は、触感呈示装置１を、Ｙ軸正方向を向いて見た図である。図５（Ａ）に示すように、本発明の第１実施形態に係る触感呈示装置１は、パネル１０と、パネル１０を振動させるアクチュエータ３０とを備えるのは、図３で説明した触感呈示装置１２０と同様である。また、筐体２０も、図３で説明した触感呈示装置１２０の筐体２０とほぼ同様に構成することができる。以下、図３で説明した触感呈示装置１２０と同様になる説明は適宜簡略化または省略し、第１実施形態に係る触感呈示装置１に顕著な部分を重点的に説明する。
【００５３】
図５（Ａ）に示すように、本発明の第１実施形態に係る触感呈示装置１は、図３に示した触感呈示装置１２０において、さらに錘部４０を設けるものである。図５（Ａ）に示す例では、パネル１０のＸ軸方向の両端に錘部４０Ａおよび錘部４０Ｂを設けてある。錘部４０Ａおよび４０Ｂは、錘として機能し得る程度の質量を有するものであれば任意の構成とすることができるが、比較的小さなサイズであって比較的大きな質量を有する物質で構成するのが好適である。例えば、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、鉛（Ｐｂ）または銀（Ａｇ）のような比較的密度の高い金属などで構成することができる。
【００５４】
図５（Ａ）において、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、図３に示したパネル１０の２つの短辺のうち一方の両端近傍に設けてもよいし、２つの短辺の両方の両端近傍すなわちパネル１０の四隅近傍に設けてもよい。また、図５（Ａ）において、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、図３に示したパネル１０の２つの長辺近傍に沿うように、例えば円柱状のような細長い形状のものを設けてもよい。錘部４０Ａおよび４０Ｂは、図５（Ａ）に示すような球状もしくは円盤状または円柱状のような形状に限定されず、錘として機能し得る任意の形状とすることができる。
【００５５】
錘部４０Ａおよび４０Ｂをパネル１０に設ける際は、例えば適当な接着剤または両面テープなどを用いて錘部４０Ａおよび４０Ｂとパネル１０とを接着することにより固定することができる。また、パネル１０において錘部４０Ａおよび４０Ｂを挿入可能な箇所を形成することで、錘部４０Ａおよび４０Ｂがパネル１０に埋め込まれるようにしてもよい。図５（Ａ）において、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、触感呈示装置１の美観を損ねないように、パネル１０の裏面（背面すなわちパネル１０のＺ軸負方向側の面）に設けた状態を示してある。
【００５６】
本実施形態において、錘部４０は、アクチュエータ３０がパネル１０を振動させる際に、パネル１０が押圧される位置における振動の阻害を抑制する。前述したように、触感呈示装置１において、パネル１０がユーザの指などで押圧されていない時は、実質的に、パネル１０の振動を阻害する要素がない。このため、触感呈示装置１において、パネル１０が押圧されていない時、アクチュエータ３０は、パネル１０を並進運動させることにより振動させることができる。ここで、パネル１０の並進運動とは、パネル１０の全体が、方向を変更することなく、Ｚ軸に平行に変位することを意味する。一方、パネル１０がユーザによって接触または押圧されると、パネル１０が回転運動の成分を含んで動こうとするため、パネル１０が押圧される位置における振動が阻害されることがある。そこで、本実施形態に係る触感呈示装置１においては、錘部４０を配置して、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制する。特に、触感呈示装置１のように、パネル１０が縦振動する構成においては、錘部４０は、パネル１０の法線に直交する線を軸とする回転運動の成分を低減させることにより振動の阻害を抑制する。
【００５７】
図５（Ａ）に示すように、触感呈示装置１においては、図３において説明した触感呈示装置１２０と同様に、パネル１０の２つの短辺の中央付近に、パネル１０を振動させるアクチュエータ３０をそれぞれ設置してある。このような構成においては、ユーザが図５（Ａ）に示す位置Ｐ２を押圧すると、図５（Ｂ）に示すように、パネル１０は、Ｚ軸方向の並進運動のみならず、パネル１０の法線と直交する直線すなわちＹ軸を軸とする回転運動の成分を含んで動こうとする。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）においてパネル１０が回転運動の成分を含んで動いた様子を示す図である。図５（Ｂ）は、説明のために、パネル１０の動きをやや誇張して示すものであり、パネル１０の動きの度合いは実際の動きの大きさを反映したものではない。
【００５８】
図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータ３０が駆動されてＺ軸正方向に伸張すると、パネル１０に対して力Ｆを与える。この力Ｆの作用により、パネル１０はＺ軸正方向に並進運動する。また、パネル１０が位置Ｐ２において押圧された状態でアクチュエータ３０がＺ軸正方向に伸張すると、図５（Ｂ）に示すように、パネル１０は、時計回りの回転運動の成分を含んで動こうとする。そこで、本実施形態では、錘部４０Ａおよび４０Ｂの質量により、パネル１０の回転運動の成分を低減する力を作用させる。このように、本実施形態において、錘部４０および４０Ｂは、パネル１０の並進運動の阻害を抑制することにより振動の阻害を抑制する。このため、錘部４０Ａおよび４０Ｂを設ける位置は、パネル１０の回転運動の成分を低減させることが可能な位置とし、典型的には図５に示す錘部４０Ａおよび４０Ｂのような位置とするのが好適である。
【００５９】
次に、本実施形態において、パネル１０上で錘部４０Ａおよび４０Ｂを配置する好適な位置について、さらに説明する。
【００６０】
図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータ３０が駆動されてＺ軸正方向に伸張する変位量をＵとする。上述したように、パネル１０において位置Ｐ２が押圧された状態で、アクチュエータ３０が駆動されてＺ軸正方向に伸張すると、パネル１０は、Ｚ軸正方向の並進運動と、Ｚ軸に直交する直線（Ｙ軸）を軸とする回転運動の成分を含んで動こうとする。図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータ３０の伸張により、パネル１０上の位置Ｐ２がＺ軸正方向に変位するとした場合の変位量をＵｆとすると、Ｕｆの値がＵに近くなるにつれて、Ｚ軸正方向の変位が減衰せずに、効率良く触感が呈示できる。そこで、本実施形態においては、Ｕｆの値がＵに近づくように、押圧される位置Ｐ２においてパネル１０にかかるトルクＴの値が大きくなる位置に、錘部４０Ａ，４０Ｂを設けるのが好適である。
【００６１】
パネル１０にかかるトルクＴの大きさは、パネル１０および錘部４０Ａ，４０Ｂの慣性モーメントの大きさをＩとし、パネル１０の回転運動の回転軸を中心とした角加速度の大きさをαとすると、次の式（１）のような関係が成り立つ。
【００６２】
【数１】
0006572144.tif 000002
【００６３】
上記式（１）における角加速度の大きさαは、パネル１０の回転軸を中心とした角速度の大きさをωとし、パネル１０の回転により変位する角度をθとして、次の式（２）のように表すことができる。
【００６４】
【数２】
0006572144.tif 000003
【００６５】
また、上記式（１）および式（２）における角加速度の大きさαは、次の式（３）のように表すこともできる。式（３）において、ａｔはパネル１０の回転運動の線型接線加速度（接線方向の加速度）の大きさを表し、ｓはパネル１０の回転運動の回転軸とパネル１０において押圧される位置Ｐ２との距離を表す。
【００６６】
【数３】
0006572144.tif 000004
【００６７】
上記式（１）および式（３）から、パネル１０にかかるトルクＴは、次の式（４）のように表すことができる。
【００６８】
【数４】
0006572144.tif 000005
【００６９】
ここで、錘部４０Ａ，４０Ｂが設けられたパネル１０の慣性モーメントＩは、次の式（５）のように表すことができる。式（５）において、ｍは錘部４０Ａ，４０Ｂの１つあたりの質量を表し、ｒはパネル１０の回転軸から錘部４０Ａまたは４０Ｂまでの距離を表す。
【００７０】
【数５】
0006572144.tif 000006
【００７１】
上記式（４）および式（５）から、押圧される位置Ｐ２においてパネル１０にかかるトルクＴは、次の式（６）のように表すことができる。
【００７２】
【数６】
0006572144.tif 000007
【００７３】
上記式（１）からは、押圧される位置Ｐ２においてパネル１０にかかるトルクＴを大きくするには、錘部４０Ａ，４０Ｂが設けられたパネル１０の慣性モーメントＩが大きくなるようにすればよいことがわかる。特に、上記式（６）からは、押圧される位置Ｐ２においてパネル１０にかかるトルクＴを大きくするには、質量ｍおよび距離ｒの少なくとも一方を大きくすればよいことがわかる。ここで、例えば触感呈示装置１が携帯端末などの小型の端末に採用される場合などは、錘部４０Ａおよび４０Ｂの質量ｍを過度に大きくすることができないことも想定される。そこで、本実施形態においては、距離ｒが大きくなるような位置に、錘部４０Ａおよび４０Ｂを設置するのが好適である。すなわち、本実施形態においては、パネル１０において錘部４０Ａまたは４０Ｂを設置する位置と、パネル１０が回転運動するとした場合の回転軸との間の距離が大きくなるような位置に、錘部４０Ａおよび４０Ｂを設置するのが好適である。図５に示す触感呈示装置１においては、距離ｒが最大に近くなるように、パネル１０が回転運動するとした場合の回転軸を中心としてパネル１０の両端部またはその近傍に、錘部４０Ａおよび４０Ｂを設置してある。
【００７４】
このように、本実施形態において、錘部４０およびパネル１０は、パネル１０が回転運動する際に前記パネルが押圧される位置にかかるトルクすなわち力のモーメントの低減を抑制するように構成するのが好適である。特に、錘部４０およびパネル１０は、パネル１０が回転運動する際の慣性モーメントの低減を抑制するように構成するのが好適である。そのためには、錘部４０は、パネル１０においてパネル１０の回転運動の軸からの距離が最大になる位置または当該位置付近に設けるのが好適である。このような構成により、本実施形態に係る触感呈示装置１は、少ない個数のアクチュエータを用いた場合でも、良好な触感を効率的に呈示することができる。
【００７５】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明する図である。図６（Ａ）は、第２実施形態に係る触感呈示装置２の上面図である。すなわち、図６（Ａ）は、触感呈示装置２を、Ｚ軸負方向を向いて見た図である。
【００７６】
上述した第１実施形態に係る触感呈示装置１は、パネル１０を縦振動させる形態として説明した。第２実施形態に係る触感呈示装置２は、パネル１０を横振動させるものである。第２実施形態に係る触感呈示装置２のように、パネル１０を横振動させる場合であっても、第１実施形態において説明したパネル１０を縦振動させる形態と同様の原理が成り立つ。
【００７７】
図６に示す触感呈示装置２において、仮に、錘部４０Ａおよび４０Ｂが設けられていないとした場合、図４（Ｂ）で説明したように、パネル１０上でユーザの接触または押圧が行われる位置によっては、アクチュエータ３０の振動が阻害されてしまう。この場合、ユーザの指などに対して良好な触感が呈示されない。例えば、図６（Ａ）に示すパネル１０における一点鎖線上の位置においてユーザの接触または押圧が行われれば、アクチュエータ３０は、ユーザが接触または押圧する位置を直接振動させることができるため、良好な触感を呈示することができる。一方、図６に示す位置Ｐ２においてユーザの接触または押圧が行われると、アクチュエータ３０は、ユーザが接触または押圧する位置を直接振動させることができず、良好な触感を呈示することができなくなる。
【００７８】
図６に示すような構成においては、位置Ｐ２が押圧されている状態で、アクチュエータ３０がＸ軸正方向に伸張すると、パネル１０は、Ｘ軸正方向に並進運動するだけでなく、Ｚ軸を軸とする回転運動の成分を含んで動こうとする。ここで、パネル１０の並進運動とは、パネル１０の全体が、方向を変更することなく、Ｘ軸に平行に変位することを意味する。そこで、本実施形態に係る触感呈示装置２においては、図６に示すように、錘部４０Ａおよび４０Ｂを設けて、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制する。
【００７９】
触感呈示装置２においては、アクチュエータ３０が駆動されてＸ軸正方向に伸張すると、パネル１０に対して力Ｆを与える。この力Ｆの作用により、パネル１０はＸ軸正方向に並進運動する。また、パネル１０が位置Ｐ２において押圧された状態でアクチュエータ３０がＸ軸正方向に伸張すると、パネル１０は、Ｚ軸を中心とした時計回りの回転運動の成分を含んで動こうとする。そこで、本実施形態では、錘部４０Ａおよび４０Ｂの質量により、パネル１０の回転運動の成分を低減する力を作用させる。このように、本実施形態においても、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、パネル１０の並進運動の阻害を抑制することにより振動の阻害を抑制する。このため、錘部４０Ａおよび４０Ｂを設ける位置は、パネル１０の回転運動の成分を低減させることが可能な位置とし、典型的には図６に示す錘部４０Ａおよび４０Ｂのような位置とするのが好適である。このように、本実施形態において、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、パネル１０の法線（例えばＺ軸）を軸とする回転運動の成分を低減させることにより振動の阻害を抑制する。
【００８０】
また、触感呈示装置２において、図６（Ａ）に示す位置Ｐ２’が押圧されている状態であっても、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、パネル１０の反時計回りの回転運動の成分を低減させることができる。
【００８１】
図６に示す触感呈示装置２においては、パネル１０の回転軸から錘部４０Ａまたは４０Ｂまでの距離ｒを大きくするために、パネル１０の右側（Ｘ軸正方向）の長辺の両端に錘部４０Ａおよび４０Ｂを設ける例を示してある。しかしながら、例えば、パネル１０の左側（Ｘ軸負方向）の長辺の両端に錘部４０Ａおよび４０Ｂを設けたとしても、ある程度、パネル１０の回転運動の成分を低減させることができる。
【００８２】
（他の実施形態）
図７は、本発明の第３〜第５実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明する図である。図７（Ａ）は第３実施形態に係る触感呈示装置３を示し、図７（Ｂ）は第４実施形態に係る触感呈示装置４を示し、図７（Ｃ）は第５実施形態に係る触感呈示装置５を示す。
【００８３】
図７に示す第３〜第５実施形態に係る触感呈示装置３〜５においても、図５において説明した第１実施形態に係る触感呈示装置１と同様の原理が成り立つ。以下、図５で説明した触感呈示装置１と同様になる説明は適宜簡略化または省略する。まず、図７に示す触感呈示装置３〜５において、パネル１０が縦振動すると想定した場合について説明する。すなわち、まず、図７が、図５と同様に、触感呈示装置３〜５それぞれの断面図を示す場合について説明する。
【００８４】
図７に示すような構成においては、位置Ｐ４が押圧されている状態で、アクチュエータ３０が伸張すると、パネル１０は、アクチュエータ３０の伸張方向に並進運動するだけでなく、回転運動の成分を含んで動こうとする。そこで、触感呈示装置３〜５においては、図７に示すように、錘部４０Ａおよび４０Ｂを設けて、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制する。触感呈示装置３〜５は、それぞれ、パネル１０の回転軸から錘部４０Ａまたは４０Ｂまでの距離ｒが大きくなるように、パネル１０に錘部４０Ａおよび４０Ｂを設けてある。また、図５に示した触感呈示装置１と同様に、図７に示す触感呈示装置３〜５において、位置Ｐ４’が押圧されている状態でも、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制する。
【００８５】
以上、触感呈示装置３〜５について、パネル１０が縦振動する場合を想定して説明した。しかしながら、触感呈示装置３〜５は、第２実施形態に係る触感呈示装置２と同様に、パネル１０が横振動する場合も、同様に動作させることができる。この場合、図７は、図６と同様に、触感呈示装置３〜５それぞれの上面図を示すものとして解釈する。
【００８６】
例えば、図７に示すような構成において、位置Ｐ５が押圧されている状態で、アクチュエータ３０が伸張すると、パネル１０は、アクチュエータ３０の伸張方向に並進運動するだけでなく、回転運動の成分を含んで動こうとする。したがって、触感呈示装置３〜５においては、錘部４０Ａおよび４０Ｂを配置して、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制することができる。また、図７に示す位置Ｐ５’が押圧されている状態でも、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制することができる。このように、本実施形態に係る触感呈示装置３〜５は、少ない個数のアクチュエータを用いた場合でも、良好な触感を効率的に呈示することができる。
【００８７】
図８は、本発明の第６および第７実施形態に係る触感呈示装置の動作を説明する図である。図８（Ａ）は第６実施形態に係る触感呈示装置６を示し、図８（Ｂ）は第７実施形態に係る触感呈示装置７を示す。
【００８８】
図８に示す第６および第７実施形態に係る触感呈示装置６および７においても、図６において説明した第２実施形態に係る触感呈示装置２と同様の原理が成り立つ。以下、図６で説明した触感呈示装置２と同様になる説明は適宜簡略化または省略する。まず、図８に示す触感呈示装置６および７において、パネル１０が横振動すると想定した場合について説明する。すなわち、まず、図８が、図６と同様に、触感呈示装置６および７の上面図を示す場合について説明する。
【００８９】
図８に示すような構成においては、位置Ｐ６が押圧されている状態で、アクチュエータ３０が伸張すると、パネル１０は、アクチュエータ３０の伸張方向に並進運動するだけでなく、回転運動の成分を含んで動こうとする。そこで、触感呈示装置６および７においては、図８に示すように、錘部４０Ａおよび４０Ｂを設けて、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制する。触感呈示装置６および７は、それぞれ、パネル１０の回転軸から錘部４０Ａまたは４０Ｂまでの距離ｒが大きくなるように、パネル１０に錘部４０Ａおよび４０Ｂを設けてある。また、図６に示した触感呈示装置２と同様に、図８に示す触感呈示装置６および７において、位置Ｐ６’が押圧されている状態でも、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制する。
【００９０】
以上、触感呈示装置６および７について、パネル１０が横振動する場合を想定して説明した。しかしながら、触感呈示装置６および７は、第１実施形態に係る触感呈示装置１と同様に、パネル１０が縦振動する場合も、同様に動作させることができる。この場合、図８は、図５と同様に、触感呈示装置６および７の断面図を示すものとして解釈する。
【００９１】
例えば、図８に示すような構成において、位置Ｐ７が押圧されている状態で、アクチュエータ３０が伸張すると、パネル１０は、アクチュエータ３０の伸張方向に並進運動するだけでなく、回転運動の成分を含んで動こうとする。したがって、触感呈示装置６および７においては、錘部４０Ａおよび４０Ｂを配置して、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制することができる。また、図８に示す位置Ｐ７’が押圧されている状態でも、錘部４０Ａおよび４０Ｂは、パネル１０の回転運動の成分を低減させることにより、パネル１０の振動の阻害を抑制することができる。このように、本実施形態に係る触感呈示装置６および７も、少ない個数のアクチュエータを用いた場合でも、良好な触感を効率的に呈示することができる。
【００９２】
本発明を諸図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および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、これらの変形および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、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
【符号の説明】
【００９３】
１，２，３，４，５，６，７  触感呈示装置
１０  パネル
２０  筐体
２２，２２ａ，２２ｂ  支持部
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ  アクチュエータ
４０，４０Ａ，４０Ｂ  錘部
【図１】
0006572144.tif 000008
【図２】
0006572144.tif 000009
【図３】
0006572144.tif 000010
【図４】
0006572144.tif 000011
【図５】
0006572144.tif 000012
【図６】
0006572144.tif 000013
【図７】
0006572144.tif 000014
【図８】
0006572144.tif 000015