(57)【要約】【課題】凹凸感を作り出す媒体として空気を用いた場合、空気流量の制約、貯留体積の制約等から、１つのユニットで様々な感触を発揮することが困難であった。特に、中実感を保ちつつ硬軟の表現を発揮することが難しかった。【解決手段】硬軟調整ユニットは、収容部と、収容部に収容されたダイラタント流体と、加振周波数を変更してダイラタント流体を加振できる加振部とを備える。また、本発明の第２の態様における電子機器は、加振部の加振を制御する加振制御部と、上記の硬軟調整ユニットとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容部と、
前記収容部に収容されたダイラタント流体と、
加振周波数を変更して前記ダイラタント流体を加振できる加振部と
を備える硬軟調整ユニット。
【請求項２】
前記収容部の少なくとも一部は、弾性部材により構成されている請求項１に記載の硬軟調整ユニット。
【請求項３】
前記収容部は、前記ダイラタント流体を封入する密封空間を形成する請求項１または２に記載の硬軟調整ユニット。
【請求項４】
前記収容部は、前記ダイラタント流体と接する壁面の少なくとも一部が球面形状である請求項３に記載の硬軟調整ユニット。
【請求項５】
前記収容部が複数配置されている請求項１から４のいずれか１項に記載の硬軟調整ユニット。
【請求項６】
前記加振部は、複数の前記収容部のそれぞれに配置されている請求項５に記載の硬軟調整ユニット。
【請求項７】
複数の前記収容部は、一体的に形成されている請求項５または６に記載の硬軟調整ユニット。
【請求項８】
前記加振部の加振を制御する加振制御部と、
請求項１から７のいずれか１項に記載の硬軟調整ユニットと
を備える電子機器。
【請求項９】
ユーザにより把持される把持部を備え、
前記加振制御部は、前記把持部の把持感触を異ならせるように前記加振部を加振する請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記加振制御部は、前記ユーザの接触する指に応じて前記加振周波数を変更する請求項９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記把持部は、前記ユーザの指に沿うように凹凸部を有する請求項９または１０に記載の電子機器。
【請求項１２】
ユーザの押下げ動作により入力を受け付けるスイッチを備え、
前記加振制御部は、前記スイッチの押下感触を異ならせるように前記加振部を加振する請求項８から１１のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１３】
ユーザの接触により入力を受け付けるタッチパネルを備え、
前記加振制御部は、前記タッチパネルの接触感触を異ならせるように前記加振部を加振する請求項８から１２のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１４】
前記ダイラタント流体の温度を検出する温度検出部を備え、
前記加振制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記ダイラタント流体の硬さを一定に保つように前記加振部を加振する請求項８から１３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１５】
表示部と、
前記表示部に表示する文字の言語を設定する言語設定部と
を備え、
前記加振制御部は、前記言語設定部の設定に基づいて、前記加振周波数を決定する請求項８から１４のいずれか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬軟調整ユニットおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート部材に複数の開孔部を設け、当該開孔部を介して空気を噴出もしくは吸引することにより、シート部材を触れるユーザに凹凸感を与える技術が知られている。また、シート部材に複数の風船状空間を設け、当該風船状空間に空気を注入して膨らませることにより、凹凸感を与える技術が知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開２００９−１５１６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、凹凸感を作り出す媒体として空気を用いた場合、空気流量の制約、貯留体積の制約等から、１つのユニットで様々な感触を発揮することが困難であった。特に、中実感を保ちつつ硬軟の表現を発揮することが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における硬軟調整ユニットは、収容部と、収容部に収容されたダイラタント流体と、加振周波数を変更してダイラタント流体を加振できる加振部とを備える。また、本発明の第２の態様における電子機器は、加振部の加振を制御する加振制御部と、上記の硬軟調整ユニットとを備える。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係る硬軟調整ユニットを備えるカメラの外観図である。
【図２】レリーズスイッチに設けられた硬軟調整ユニットの断面模式図である。
【図３】グリップに設けられた硬軟調整ユニットの断面模式図である。
【図４】硬軟調整ユニットを動作させるシステム構成図である。
【図５】表示部に設けられた硬軟調整ユニットの分解斜視図である。
【図６】硬軟調整ユニットを動作させるシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本実施形態に硬軟調整ユニットを備える電子機器としての一眼レフカメラ１００の外観図である。特に図１（ａ）は、前方からの外観斜視図であり、図（ｂ）は、背面図である。なお、図においては、交換レンズが取り外された状態を示す。
【０００９】
本実施形態に係る硬軟調整ユニットは、ユーザの皮膚表面が接触する箇所に組み込まれて適用される。典型的には、硬軟調整ユニットは、押しボタンであるレリーズスイッチ１２０、背面スイッチ群１４０などに適用される。ユーザは、これらのボタンを操作する場合に、例えば人差し指で押圧することにより、接触感、押圧感を知覚する。
【００１０】
また、ユーザは、一眼レフカメラ１００を把持する場合に、適度なホールド感を欲する。そこで、ユーザの掌が接触するグリップ１３０に、硬軟調整ユニットを適用することもできる。硬軟調整ユニットをグリップ１３０に適用する場合、ユーザの指に沿うように凹凸を設けることにより、積極的に接触感をユーザに付与することもできる。
【００１１】
更には、タッチパネルを備える表示部１５０に、硬軟調整ユニットを適用することもできる。従来、タッチパネルの操作に対する操作感は乏しかったが、硬軟調整ユニットをタッチパネルと共に表示部に組み込むことにより、例えば、表示部に表示したメニューに応じて押圧時の硬軟を変更することができる。
【００１２】
このような適用例に対応して、以下にそれぞれの構造について説明する。図２は、レリーズスイッチ１２０に設けられた硬軟調整ユニットの断面模式図である。硬軟調整ユニットは、主に、台座２０５に固定された弾性部２０１とボイスコイルモータ２０２、および、弾性部２０１とボイスコイルモータ２０２に囲まれて形成された密封空間に充填されたダイラタント流体２０３によって構成される。
【００１３】
弾性部２０１は、例えばゴムなどのエラストマーによって形成されており、ユーザの指９００に押圧される接触部２１１、ダイラタント流体２０３と接する内壁面２１２を備える。接触部２１１は、弾性部２０１の他の部分よりも肉薄に形成されており、指９００の押圧に対して弾性変形する。また、後述するように、ダイラタント流体２０３の硬度の変化を感触の変化として指９００に伝達する機能を担う。
【００１４】
内壁面２１２は、弾性部２０１がダイラタント流体２０３の収納部として機能する収容空間を形成するための内部空間壁である。内壁面２１２は、ボイスコイルモータ２０２によって加振されるダイラタント流体２０３の壁面反射による干渉を緩和すべく、球面形状の一部として形成されている。
【００１５】
また、弾性部２０１は、取付け部として嵌合凹部２１３とモータ嵌合面２１４を有する。嵌合凹部２１３は、台座２０５に設けられた嵌合凸部２２１と弾性的に嵌合して、台座２０５に対して弾性部２０１を固定する。同様に、モータ嵌合面２１４は、ボイスコイルモータ２０２を構成するモータ筐体２３５の外周面と弾性的に嵌合して、ボイスコイルモータ２０２を弾性部２０１に対して固定する。なお、弾性部２０１は、全体が弾性を有していなくても良い。例えば、ボイスコイルモータ２０２と密封空間との相対的な位置関係を安定化させるべく、モータ嵌合面２１４近傍を非弾性部材で成形するよう二色成形などの手法を用いても良い。
【００１６】
モータ嵌合面２１４とモータ筐体２３５が嵌合することにより、モータ筐体２３５の天面は、内壁面２１２の開口部を塞いで上述の密封空間を形成する。上述のように、この密封空間はダイラタント流体２０３で充填されている。なお、本実施形態における硬軟調整ユニットの組み立て手順としては、まず、開口部を上方に向けた弾性部２０１の収容空間にダイラタント流体２０３を充填する。そして、モータ嵌合面２１４にモータ筐体２３５を嵌合させてダイラタント流体２０３を収容空間に封入しつつ、弾性部２０１とボイスコイルモータ２０２を相対的に固定する。この状態で上下を逆転させ、嵌合凹部２１３を嵌合凸部２２１に嵌合させて、弾性部２０１およびボイスコイルモータ２０２を、台座２０５に固定する。
【００１７】
ダイラタント流体２０３は、非ニュートン流体であり、加えられる振動の周波数が変化すると反力が変化する流体である。ダイラタント流体２０３としては様々な素材を利用することができるが、例えば、片栗粉と水を一対一で混合したダイラタント流体の場合、５０Ｈｚの加振周波数に対しては約１．２Ｎの反力を示すのに対し、６０Ｈｚの加振周波数に対しては約０．５Ｎの反力を示す。すなわち、ユーザは、５０Ｈｚで加振された状態で触れれば硬く感じるのに対して、６０Ｈｚで加振された状態で触れれば柔らかく感じることになる。
【００１８】
本実施形態においては、封入されたダイラタント流体をボイスコイルモータ２０２が加振する。ボイスコイルモータ２０２は、固定部２３２に装着されたマグネット２３１と、可動部２３４に装着されたコイル２３３の相互作用により、固定部２３２に対して可動部２３４が高速に進退するように構成されている。可動部２３４は、モータ筐体２３５のうち振動し易いように相対的に肉薄に形成された天面に貼着されている。上述のように、モータ筐体２３５の天面は密封空間の一面を形成するので、可動部２３４の振動をダイラタント流体２０３へ伝達することができる。
【００１９】
したがって、制御部がボイスコイルモータ２０２の振動周波数を制御すれば、ダイラタント流体２０３の反力を一定の範囲で任意に変更することができ、ユーザは、弾性部２０１の接触部２１１を介して硬軟の違いを実感することができる。
【００２０】
本実施形態のように、硬軟調整ユニットをレリーズスイッチ１２０に適用する場合、スイッチのオンを検出する押圧センサ２０４が、例えばモータ筐体２３５の天面に設けられている。押圧センサ２０４は、加えられる圧力に比例する電圧を出力するセンサである。
【００２１】
接触部２１１が指９００によって押されると、弾性変形により密封空間の体積が減少し、内圧が上昇する。押圧センサ２０４は、内圧の上昇を電圧として出力するので、予めオン電圧とする閾値を設定しておけば、ユーザによるオン操作を検出することができる。
【００２２】
特に、本実施形態においては、ユーザに与える触感を変化させることができるので、例えば、撮影準備指示を受け付けるときには柔らかい触感とし、連続して撮影指示を受け付けるときには硬い感触とすることができる。すなわち、同一のスイッチにより異なる機能の指示を受け付ける場合には、機能ごとに触感を変化させることにより、機能の違いをユーザに認識させることができる。
【００２３】
次に、硬軟調整ユニットをグリップ１３０に適用する場合について説明する。図３は、グリップ１３０に設けられた硬軟調整ユニットの断面模式図である。図２で示した要素と同一機能を発揮する要素については、同一の符番を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
図示するように、弾性部２０１は、ダイラタント流体２０３を収容する収容空間を複数有し、それぞれに充填されたダイラタント流体２０３を加振部としてのボイスコイルモータ２０２が個々に密封している。このように、ユーザの掌のような比較的広い面積と接触する場合であっても、ダイラタント流体２０３の収容空間を複数に分散してそれぞれを加振するように構成すれば、均一の接触感をユーザに与えることができる。
【００２５】
更に、相互にユーザに与える触感を変更することもできるので、例えば図示するように、ユーザの指と指の間の谷に密着して沿うように設けられた隆起部２１６の触感を、平坦部２１５の触感よりも硬くする、または柔らかくすることもできる。図１（ａ）で示すグリップ１３０は、親指以外の指が接触する部分を示しているが、一眼レフカメラ１００の背面において親指が位置する部分にも硬軟調整ユニットを配置しても良い。この場合、グリップ１３０に配置する硬軟調整ユニットと、背面部に配置する硬軟調整ユニットの、それぞれが作り出す触感を異なるように制御しても良い。
【００２６】
また、図２で示したスイッチの構造を、図３で示したような連続構造とすることもできる。すなわち、弾性部２０１を共有する複数の独立したスイッチを構成することができる。このように構成すれば、背面スイッチ群１４０のような連続する複数のスイッチを、少ない部品点数かつ少ない組み立て工数で実現することができる。
【００２７】
次に、このような硬軟調整ユニットを動作させるシステム構成について説明する。図４は、硬軟調整ユニットを動作させるシステム構成図である。ＣＰＵ２４０は、加振部としてのボイスコイルモータ２０２の振動を制御する加振制御部としての機能を担う。
【００２８】
ＣＰＵ２４０は、内部にシステムメモリ２４８を備える。システムメモリ２４８は、硬軟調整ユニットに対する加振周波数をルックアップテーブルとして記憶している。例えば一眼レフカメラ１００の様々な状態に対応して触感を変化させる場合に、ルックアップテーブルには、そのような状態に対応するそれぞれの硬軟調整ユニットの加振周波数が、マトリックス状に定義されている。また、上述のように、一つの硬軟調整ユニットに対して複数の機能を付与する場合も、機能ごとに異なる加振周波数がルックアップテーブルに定義されている。
【００２９】
システムメモリ２４８は、ルックアップテーブル以外にも各種定数、一連の制御を実行させる制御プログラム等を記憶している。ＣＰＵ２４０は、これらをシステムメモリ２４８から適宜呼び出して参照する。
【００３０】
ＣＰＵ２４０には、ＶＣＭ駆動回路２４２が接続されており、ＶＣＭ駆動回路２４２には、ボイスコイルモータ２０２が接続されている。ＣＰＵ２４０は、ＶＣＭ駆動回路２４２を介して、ボイスコイルモータ２０２の振動を制御する。具体的には、制御対象となる硬軟調整ユニットごとにルックアップテーブルを参照して加振周波数を決定し、決定した加振周波数に従ってＶＣＭ駆動回路２４２を駆動する。
【００３１】
また、ＣＰＵ２４０には、押圧検出回路２４４が接続されており、押圧検出回路２４４には、押圧センサ２０４が接続されている。押圧検出回路２４４は、押圧センサ２０４からの出力電圧を受け、当該電圧が予め設定された閾電圧を超えるか否かを検出してＣＰＵ２４０へ出力する。ＣＰＵ２４０は、閾電圧を超えた旨の出力を押圧検出回路２４４から受けると、ユーザから操作入力が有ったものとして、入力信号を発生させる。ＣＰＵ２４０は、この入力信号により、例えば撮影動作を開始する。
【００３２】
同様に、ＣＰＵ２４０には、温度検出回路２４６が接続されており、温度検出回路２４６には、温度センサ２０６が接続されている。温度検出回路２４６は、温度センサ２０６の出力を温度に変換してＣＰＵ２４０へ出力する。ダイラタント流体２０３は、加振される周波数に対する反力が温度によって変化する。そこで、ＣＰＵ２４０は、ダイラタント流体２０３に発揮させる反力を目標値と一致させるべく、検出された温度に応じて加振周波数を修正する。具体的には、温度に対する加振周波数の修正変換式をシステムメモリ２４８が記憶しており、ＣＰＵ２４０は、当該修正変換式を用いて加振周波数を修正する。なお、ダイラタント流体２０３の加振制御は、電源がオンにされたタイミングで開始しても良いし、一眼レフカメラ１００の状況に応じて開始しても良い。
【００３３】
次に、タッチパネルを備える表示部１５０に、硬軟調整ユニットを適用する場合について説明する。図５は、表示部１５０に設けられた硬軟調整ユニットの分解斜視図である。表示部１５０に適用する硬軟調整ユニットの構造は、上記の硬軟調整ユニットの構造と異なる。以下にその構造について具体的に説明する。
【００３４】
表示部１５０に適用される硬軟調整ユニットは、主に、タッチパネルシート２５１、収容部２５３、収容部２５３の底面において垂直方向に貼着された垂直圧電素子２５４、水平方向に貼着された水平圧電素子２５５、および収容部２５３の収容空間に充填されたダイラタント流体２０３によって構成される。
【００３５】
収容部２５３の底面は透明部材により形成されており、その裏面側は、例えば液晶パネル等による表示パネル２５６の表示面が密着されている。タッチパネルシート２５１は、透明電極が配置された透明シートにより構成されているので、ユーザは、表示パネル２５６に表示された画像を視認することができる。
【００３６】
ダイラタント流体２０３は、収容部２５３の収容空間に充填され、タッチパネルシート２５１により密封される。タッチパネルシート２５１は、ユーザがダイラタント流体２０３の硬軟を感触できる程度に薄く形成されており、可撓性を有する。
【００３７】
垂直圧電素子２５４および水平圧電素子２５５は、鋸歯状の波形の電圧を連続的に印加することにより、繰り返し伸張して振動をする振動素子である。それぞれの圧電素子を節腹数の異なる複数の振動モードで振動させることにより、収容空間の特定領域に共振を生じさせることができる。つまり、それぞれの圧電素子を制御することにより、ダイラタント流体２０３の特定領域に対して様々な反力を生じさせることができる。
【００３８】
すると、例えば表示パネル２５６に「ＯＫ」のアイコン２５７を表示させ、この表示位置と一致するタッチパネルシート２５１上の座標（ｘ，ｙ）をユーザに触れさせる場合において、この座標（ｘ，ｙ）近傍の触感を制御できることになる。つまり、表示パネル２５６における表示から、タッチパネルシート２５１に対するユーザの接触座標を予想し、当該座標に対応する領域のダイラタント流体２０３を共振させるように圧電素子を制御すれば良い。なお、垂直圧電素子２５４および水平圧電素子２５５は、同一座標近傍を共振させる振動モードが複数設定できるように選定されている。このように制御すれば、表示パネル２５６に表示したメニューの種類、表示した位置等に応じて押圧時の硬軟を変更することができる。
【００３９】
図６は、表示部１５０に適用される硬軟調整ユニットを動作させるシステム構成図である。ＣＰＵ２４０は、加振部としての垂直圧電素子２５４および水平圧電素子２５５の振動を制御する加振制御部としての機能を担う。また、図４を用いて説明したように、ＣＰＵ２４０は、内部にシステムメモリ２４８を備える。
【００４０】
ＣＰＵ２４０には、圧電素子駆動回路２６５が接続されており、圧電素子駆動回路２６５には、垂直圧電素子２５４および水平圧電素子２５５が接続されている。ＣＰＵ２４０は、圧電素子駆動回路２６５を介して、垂直圧電素子２５４および水平圧電素子２５５の振動を制御する。
【００４１】
また、ＣＰＵ２４０には、タッチパネル制御回路２６１が接続されており、タッチパネル制御回路２６１には、タッチパネルシート２５１が接続されている。タッチパネル制御回路２６１は、タッチパネルシート２５１からの出力を受け、ユーザが接触した座標位置を検出してＣＰＵ２４０へ出力する。ＣＰＵ２４０は、例えば、当該座標位置に表示されていたメニューを実行する。
【００４２】
同様に、ＣＰＵ２４０には、表示制御回路２６６が接続されており、表示制御回路２６６には、表示パネル２５６が接続されている。表示制御回路２６６は、ＣＰＵ２４０の制御に従って画像データを表示パネル２５６で表示され得る画像信号に変換して表示パネル２５６へ出力する。
【００４３】
このように表示部１５０を構成すると、例えば一眼レフカメラ１００で使用される言語の設定に対応して、硬軟調整ユニットにおける触感を変更することができる。ＣＰＵ２４０は、表示制御回路２６６を介して、表示部１５０に言語設定画面を表示する。ユーザは、メニュー画面等において使用される言語を言語設定画面から選択する。ＣＰＵ２４０は、選択された言語をメニュー画面等において使用する言語に設定すると同時に、当該言語に対応づけられている振動周波数テーブルをシステムメモリ２４８から読み出す。そして、ＣＰＵ２４０は、設定された言語ごとに硬軟調整ユニットにおいて作り出す触感を異ならせるべく、加振周波数を決定する。
【００４４】
このように構成することにより、仕向地ごとに異なるユーザの好みに対応することができる。例えば、硬いグリップ１３０が好まれる地域では、当該地域において選択される言語に対応づけて、硬軟調整ユニットの初期値を予め硬めに設定することができる。
【００４５】
なお、上記の実施形態においては、電子機器の例として一眼レフカメラ１００を説明したが、もちろん他の電子機器においても硬軟調整ユニットを適用することができる。例えば、携帯電話、リモコン、マウス、双眼鏡などユーザに把持されて使用される電子機器はもちろん、人工現実感を実現する触覚表現装置などとしても応用できる。
【００４６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４８】
１００  一眼レフカメラ、１２０  レリーズスイッチ、１３０  グリップ、１４０  背面スイッチ群、１５０  表示部、２０１  弾性部、２０２  ボイスコイルモータ、２０３  ダイラタント流体、２０４  押圧センサ、２０５  台座、２１１  接触部、２１２  内壁面、２１３  嵌合凹部、２１４  モータ嵌合面、２１５  平坦部、２１６  隆起部、２２１  嵌合凸部、２３１  マグネット、２３２  固定部、２３３  コイル、２３４  可動部、２３５  モータ筐体、２４０  ＣＰＵ、２４２  ＶＣＭ駆動回路、２４４  押圧検出回路、２４６  温度検出回路、２４８  システムメモリ、２５１  タッチパネルシート、２５３  収容部、２５４  垂直圧電素子、２５５  水平圧電素子、２５６  表示パネル、２５７  アイコン、２６５  圧電素子駆動回路、２６１  タッチパネル制御回路、２６６  表示制御回路、９００  指
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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