入力装置
【課題】操作者に与える触覚フィードバックを向上させる入力装置を提供する。
【解決手段】本実施の形態に係る入力装置１は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出面１２０に対する接触を検出する検出部１２と、検出面１２０に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部１６と、振動発生部１６の一方端部を挟んで支持し、振動発生部１６の振動を検出部１２に伝達する支持部１８と、振動発生部１６の他方端部を挟んで支持し、振動発生部１６の振動により変形すると共に振動を検出部１２に伝達する弾性支持部２０と、支持部１８及び弾性支持部２０が設けられ、支持部１８を介して伝達する振動を検出部１２に伝達させると共に、弾性支持部２０を介して伝達する振動を検出部１２に伝達させる振動伝達部１４と、を備えて概略構成されている。
【解決手段】本実施の形態に係る入力装置１は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出面１２０に対する接触を検出する検出部１２と、検出面１２０に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部１６と、振動発生部１６の一方端部を挟んで支持し、振動発生部１６の振動を検出部１２に伝達する支持部１８と、振動発生部１６の他方端部を挟んで支持し、振動発生部１６の振動により変形すると共に振動を検出部１２に伝達する弾性支持部２０と、支持部１８及び弾性支持部２０が設けられ、支持部１８を介して伝達する振動を検出部１２に伝達させると共に、弾性支持部２０を介して伝達する振動を検出部１２に伝達させる振動伝達部１４と、を備えて概略構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、使用者が接触することで情報の入出力を行うことができるタッチパネルと、使用者の接触に基づいてタッチパネルを振動させ、使用者に振動による触覚を与える振動発生手段と、を備えた入出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この振動発生手段は、支持フレームとタッチパネルの間に配置され、振動を発生する圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータの一方端部と支持フレームの間に配置される第１支持部と、圧電アクチュエータの他方端部とタッチパネルの間に配置される第２支持部と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の入出力装置の圧電アクチュエータは、第１支持部により、一方端部の側面が支持され、第２支持部により、当該側面の反対側の他方端部の側面が支持される構造を有するため、圧電アクチュエータの両端部が固定されて振動が阻害され、タッチパネルに振動が十分伝達しないという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、操作者に与える触覚フィードバックを向上させる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】
【０００７】
本発明の一態様は、検出面に対する接触を検出する検出部と、検出面に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部と、振動発生部の一方端部を挟んで支持し、振動発生部の振動を検出部に伝達する支持部と、振動発生部の他方端部を挟んで支持し、振動発生部の振動により変形すると共に振動を検出部に伝達する弾性支持部と、支持部及び弾性支持部が設けられ、支持部を介して伝達する振動を検出部に伝達させると共に、弾性支持部を介して伝達する振動を検出部に伝達させる振動伝達部と、を備えた入力装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作者に与える触覚フィードバックを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る入力装置の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、振動発生部の振動の様子を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る入力装置のブロック図であり、（ｂ）は、プッシュ操作時における静電容量と時間に関するグラフであり、（ｃ）は、振動発生部に供給される電圧と時間に関するグラフである。
【図３】図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る入力装置の上面図であり、（ｂ）は、変形例に係る支持部の斜視図であり、（ｃ）は、変形例に係る弾性支持部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る入力装置は、検出面に対する接触を検出する検出部と、検出面に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部と、振動発生部の一方端部を挟んで支持し、振動発生部の振動を検出部に伝達する支持部と、振動発生部の他方端部を挟んで支持し、振動発生部の振動により変形すると共に振動を検出部に伝達する弾性支持部と、支持部及び弾性支持部が設けられ、支持部を介して伝達する振動を検出部に伝達させると共に、弾性支持部を介して伝達する振動を検出部に伝達させる振動伝達部と、を備える。
【００１１】
[第１の実施の形態]
（入力装置１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る入力装置の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、振動発生部の振動の様子を示す断面図である。図１（ｃ）に示す点線は、振動発生部１６の振動による変位を示している。なお、以下の各実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
この入力装置１は、検出部１２に対する接触に反応してクリック感や操作感を操作者に認識させる、言い換えるなら、触覚フィードバックを操作者に付与するものである。
【００１３】
また、本実施の形態に係る入力装置１は、例えば、接続された電子機器の操作を行うことができるものである。入力装置１は、例えば、導電性を有するペンや指による操作により、電子機器に表示されたカーソルの移動や選択、表示されたアイコンのドラッグ、ドロップ等の指示を行うことができるように構成されている。本実施の形態では、指による操作について説明する。
【００１４】
本実施の形態に係る入力装置１は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出面１２０に対する接触を検出する検出部１２と、検出面１２０に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部１６と、振動発生部１６の一方端部を挟んで支持し、振動発生部１６の振動を検出部１２に伝達する支持部１８と、振動発生部１６の他方端部を挟んで支持し、振動発生部１６の振動により変形すると共に振動を検出部１２に伝達する弾性支持部２０と、支持部１８及び弾性支持部２０が設けられ、支持部１８を介して伝達する振動を検出部１２に伝達させると共に、弾性支持部２０を介して伝達する振動を検出部１２に伝達させる振動伝達部１４と、を備えて概略構成されている。
【００１５】
また、振動伝達部１４は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持部１８及び弾性支持部２０が設けられる基部１４０、基部１４０の両端部から突出して形成され、検出部１２の裏面１２１と端部が接触する第１の凸部１４１及び第２の凸部１４２、を有する。つまり、振動伝達部１４は、例えば、検出部１２の裏面１２１に取り付けられ、入力装置１の本体１０からは浮いた状態となっている。この本体１０は、例えば、上部が開放された箱形状を有している。この本体１０は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブダジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。
【００１６】
振動伝達部１４、振動発生部１６、支持部１８及び弾性支持部２０により、振動伝達機構１００を構成している。入力装置１は、この振動伝達機構１００を少なくとも１つ備えている。本実施の形態では、振動伝達機構１００を１つ備える場合について説明する。
【００１７】
・検出部１２の構成
図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る入力装置のブロック図であり、（ｂ）は、プッシュ操作時における静電容量と時間に関するグラフであり、（ｃ）は、振動発生部に供給される電圧と時間に関するグラフである。なお、以下では、主に、検出面１２０になされたプッシュ操作を一例として説明するが、これに限定されず、検出面１２０をなぞるような操作であるなぞり操作等においても、操作者に触覚フィードバックを与えることが可能である。
【００１８】
検出部１２は、例えば、操作者の体の一部（例えば、指）や専用のペンで検出面１２０に触れることにより、触れた検出面１２０上の位置（座標）を検出するタッチセンサである。操作者は、例えば、検出面１２０に操作を行うことにより、接続された電子機器の操作を行うことが可能となる。検出部１２としては、例えば、周知の抵抗膜方式、赤外線方式、ＳＡＷ方式、静電容量方式等のタッチパネルを用いることが可能である。
【００１９】
本実施の形態に係る検出部１２は、例えば、検出面１２０に指が近づくことによる、電極１２３及び電極１２４と指との距離に反比例した電流の変化を検出信号として出力する静電容量方式のタッチセンサである。
【００２０】
この検出部１２は、例えば、図１（ｂ）に示すように、本体１０上に設けられている。また、検出部１２は、例えば、カバーレンズ１２２と、電極１２３及び電極１２４と、を備えて概略構成されている。
【００２１】
カバーレンズ１２２は、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）等の合成樹脂材料、又はガラス等を用いて、板状に形成される。
【００２２】
電極１２３及び電極１２４は、例えば、検出部１２の長手方向及び短手方向に細長く伸びた形状を有している。電極１２３及び電極１２４は、例えば、銅等の導電性を有する金属材料を用いて、カバーレンズ１２２に形成される。なお、電極１２３及び電極１２４は、例えば、複数の電極を１つの配線で接続したものであっても良い。
【００２３】
電極１２３及び電極１２４は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、紙面の縦方向（短手方向）及び横方向（長手方向）に沿って直交するように並んでいる。本実施の形態では、図１（ａ）の紙面の横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とし、検出部１２の左上を原点としている。
【００２４】
ｘ軸方向には、例えば、ｍ個の電極１２３が等間隔で並んでいる。このｍは、例えば、正の整数である。
【００２５】
ｙ軸方向には、例えば、ｎ個の電極１２４が等間隔で並んでいる。このｎは、例えば、正の整数である。
【００２６】
ｘ軸に沿って並べられた電極１２３は、例えば、図１（ｂ）に示すように、ｙ軸に沿って並べられた電極１２４よりも検出面１２０に近い層に形成されている。また、ｘ軸に沿って並べられた電極１２３は、例えば、ｙ軸に沿って並べられた電極１２４と電気的に絶縁されている。
【００２７】
この検出部１２は、例えば、図２（ａ）に示すように、制御部２２に接続されている。制御部２２は、例えば、予め定められた時間に従って、電極１２３及び電極１２４の静電容量を順番に読み出すように構成されている。制御部２２は、例えば、取得した検出信号に基づいた座標値から、指が接触、または近づいた座標を算出する。この座標の算出方法は、例えば、加重平均を用いた方法等の周知の方法が用いられる。
【００２８】
・振動伝達部１４の構成
振動伝達部１４は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブダジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。
【００２９】
振動伝達部１４は、例えば、基部１４０、第１の凸部１４１及び第２の凸部１４２のそれぞれが四角柱形状を有する。なお、振動伝達部１４は、基部１４０、第１の凸部１４１及び第２の凸部１４２が一体となって形成されても良いし、それぞれが別々に作製され、接着剤やねじ等で取り付けられる構造でも良い。
【００３０】
この振動伝達部１４は、図１（ｃ）に矢印で示すように、振動発生部１６の振動を基部１４０、第１の凸部１４１及び第２の凸部１４２を介して検出部１２に伝達するように構成されている。
【００３１】
また、振動伝達部１４は、例えば、接着剤により、検出部１２の裏面１２１に取り付けられている。接着剤としては、例えば、ウレタン系等の軟質接着剤よりも硬化した後に硬くなるアクリル系等の硬質接着剤が用いられる。なお、振動伝達部１４は、例えば、粘着テープ等を用いて検出部１２の裏面１２１に取り付けられても良く、また、ねじ等で取り付けられても良い。
【００３２】
・振動発生部１６の構成
振動発生部１６は、検出部１２になされたプッシュ操作に基づいて、圧電素子１６１を振動させるものである。操作者は、検出部１２を介して伝達した振動を認識することで、操作が入力装置１に受け付けられたことを触感で認識することが可能となる。
【００３３】
振動発生部１６は、例えば、金属板１６０と、圧電素子１６１と、を備えたユニモルフ型の圧電アクチュエータである。このユニモルフ型圧電アクチュエータとは、１枚の圧電素子１６１だけで屈曲する構造のアクチュエータである。
【００３４】
金属板１６０は、細長い板形状を有している。また、金属板１６０には、例えば、導電性を有するアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。なお、金属板１６０は、例えば、合成樹脂等の非導電性材料を用いて形成されても良い。
【００３５】
圧電素子１６１は、例えば、供給される電圧により、伸縮を行う。この伸縮により、金属板１６０が屈曲し、この屈曲によって振動が発生する構造となっている。
【００３６】
圧電素子１６１の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が用いられる。なお、振動発生部１６は、例えば、金属板１６０の両面に、上記の材料を用いて形成された膜が形成される単層バイモルフ型、金属板１６０の一方面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層ユニモルフ型、金属板１６０の両面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層バイモルフ型、の圧電アクチュエータであっても良い。
【００３７】
・支持部１８の構成
支持部１８は、例えば、図１（ｂ）に示すように、第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１を備えて概略構成されている。振動発生部１６の一方端部は、例えば、この第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１に挟まれて支持されている。第１の支持部１８０は、振動発生部１６と接触する面の反対側の面が、検出部１２の裏面１２１と接触する。また、第２の支持部１８１は、振動発生部１６と接触する面の反対側の面が、振動伝達部１４の基部１４０と接触する。
【００３８】
第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１は、例えば、四角柱形状を有する。また、第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１は、例えば、振動発生部１６の一方端部を支持すると共に、振動を検出部１２及び振動伝達部１４に伝達する材料を用いて形成される。また、第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１は、例えば、振動発生部１６の振動により、弾性支持部２０よりも変形が少ない材料が好適に用いられる。従って、第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブダジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。
【００３９】
また、支持部１８は、例えば、接着剤により、検出部１２及び振動伝達部１４に取り付けられる。接着剤としては、例えば、ウレタン系等の軟質接着剤よりも硬化した後に硬くなるアクリル系等の硬質接着剤が用いられる。なお、支持部１８は、例えば、粘着テープ等を用いて検出部１２及び振動伝達部１４に取り付けられても良く、また、ねじ等で取り付けられても良い。
【００４０】
・弾性支持部２０の構成
弾性支持部２０は、例えば、図１（ｂ）に示すように、第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１を備えて概略構成されている。振動発生部１６の他方端部は、例えば、この第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１に挟まれて支持されている。第１の弾性支持部２００は、振動発生部１６と接触する面の反対側の面が、検出部１２の裏面１２１と接触する。また、第２の支持部１８１は、振動発生部１６と接触する面の反対側の面が、振動伝達部１４の基部１４０と接触する。
【００４１】
第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１は、例えば、四角柱形状を有する。また、第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１は、例えば、振動発生部１６の他方端部を支持すると共に、振動を検出部１２及び振動伝達部１４に伝達し、かつ、振動に伴って弾性変形する材料を用いて形成される。第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１は、例えば、スチレン・ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム、及び天然ゴム等の弾性材料を用いて形成される。
【００４２】
ここで、支持部１８及び弾性支持部２０が殆ど弾性変形しない材料から形成された場合、金属板１６０は両端部がほぼ固定されてしまうことから、その変形が阻害される。つまり、金属板１６０の変形が阻害されることにより、振動発生部１６が生成する振動が、阻害されない場合と比べて小さくなる。また、振動発生部１６の一方端部のみを支持した場合、振動発生部１６は大きく振動するものの、その振動が、支持された一方端部から検出部１２に伝達するのみであるので、発生した振動に比べて、検出部１２に伝達する振動は小さいものとなる。さらに、支持部１８及び弾性支持部２０の両方を弾性変形する材料から形成した場合、振動が支持部１８及び弾性支持部２０の弾性変形により吸収され、検出部１２に伝達し難くなる。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、弾性支持部２０に弾性を持たせることにより、図１（ｃ）に示すように、振動発生部１６を支持すると共に、振動の阻害を抑制するように弾性変形を行い、かつ、振動を検出部１２に伝達することが可能となる。つまり、入力装置１は、例えば、図１（ｃ）の矢印で示すように、第１の支持部１８０から検出部１２に伝達する振動、第２の支持部１８１、基部１４０及び第１の凸部１４１を介して検出部１２に伝達する振動、第１の弾性支持部２００から検出部１２に伝達する振動、第２の弾性支持部２０１、基部１４０及び第２の凸部１４２から検出部１２に伝達する振動を得ることができる。
【００４４】
なお、弾性支持部２０は、例えば、接着剤により、検出部１２及び振動伝達部１４に取り付けられる。接着剤としては、例えば、ウレタン系等の軟質接着剤よりも硬化した後に硬くなるアクリル系等の硬質接着剤が用いられる。なお、弾性支持部２０は、例えば、粘着テープ等を用いて検出部１２及び振動伝達部１４に取り付けられても良く、また、ねじ等で取り付けられても良い。
【００４５】
・制御部２２の構成
入力装置１は、例えば、図２（ａ）に示すように、検出部１２及び振動発生部１６に接続された制御部２２を備える。制御部２２は、検出部１２から出力された検出信号に基づいてなされた操作を判定するように構成されている。
【００４６】
制御部２２は、例えば、プログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部２２が動作するためのプログラムと、しきい値情報２２０と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。
【００４７】
しきい値情報２２０は、例えば、図２（ｂ）に示すように、第１のしきい値Ｃ１及び第２のしきい値Ｃ２の情報を含んで構成される。第１のしきい値Ｃ１は、第２のしきい値Ｃ２よりも小さい値となるように設定される。
【００４８】
第１のしきい値Ｃ１は、例えば、検出部１２になされたタッチ操作又はタップ操作を検出するために用いられる。制御部２２は、例えば、検出信号に基づく静電容量が第１のしきい値Ｃ１以上となるとき、検出部１２にタッチ操作又はタップ操作が行われたと判定する。また、制御部２２は、例えば、検出信号に基づく静電容量が第１のしきい値Ｃ１より小さいとき、操作がなされていないと判定する。
【００４９】
第２のしきい値Ｃ２は、例えば、検出部１２になされたプッシュ操作を検出するために用いられる。制御部２２は、例えば、検出信号に基づく静電容量が第２のしきい値Ｃ２以上となるとき、検出部１２にプッシュ操作が行われたと判定する。
【００５０】
ここで、タッチ操作とは、例えば、指で検出面１２０に接触する操作を示す。タップ操作とは、予め定められた時間よりも短い時間、検出面１２０に接触する操作であり、予め定められた時間内に複数回繰り返すことで、回数に応じた異なる機能を実行させる操作を示す。
【００５１】
また、プッシュ操作とは、例えば、指を検出面１２０に押し付ける操作を示す。検出部１２が検出する静電容量は、指の接触面積により変化する。指の接触面積は、検出面１２０に指を押し付けることにより広くなるので、軽く触れた場合よりも静電容量は大きくなる。従って、制御部２２は、例えば、検出部１２から出力された検出信号が第２のしきい値Ｃ２以上となるとき、検出部１２にプッシュ操作が行われたと判定する。
【００５２】
制御部２２は、例えば、図２（ｃ）に示すように、プッシュ操作が検出されると、操作者に触覚フィードバックを与えるため、振動発生部１６に振動信号を出力する。具体的には、制御部２２は、例えば、電圧が＋Ｖから−Ｖに周期的に変化する振動信号（交流電圧）を振動発生部１６に供給する。制御部２２は、振動発生部１６が、一例として、数百Ｈｚで振動を行うことができるような振動信号を生成する。
【００５３】
（動作）
以下では、一例として、操作者が検出面１２０に対してプッシュ操作を行う場合の入力装置１の動作について説明する。
【００５４】
操作者の指が検出面１２０に触れ始めたとき（時間ｔ１）、図２（ｂ）に示すように、指が触れた位置（座標）に関する静電容量が上昇する。制御部２２は、検出信号を読み出す毎に、検出信号としきい値情報２２０に基づいてタッチ操作及びプッシュ操作を判定する。
【００５５】
操作者が指を検出面１２０に押し付け、指の接触面積が広くなると、さらに、静電容量が上昇する。制御部２２は、時間ｔ３において静電容量が第２のしきい値Ｃ２以上となると、プッシュ操作が行われたと判定し、振動信号を生成して振動発生部１６に出力する。
【００５６】
振動発生部１６は、＋Ｖから−Ｖに周期的に変化する振動信号に従って振動する。この振動に伴って、弾性支持部２０側の振動発生部１６は、図１（ｃ）の紙面の上下方向に振動する。この振動により、弾性支持部２０が、図１（ｃ）の紙面上方向に変位を始めると（時間ｔ３）、第１の弾性支持部２００が振動発生部１６の変位に伴って、上方向に縮む弾性変形を行う。続いて、振動発生部１６の変位が、上方向から下方向に切り替わると（時間ｔ４）、振動発生部１６の変位に伴って、第１の弾性支持部２００が元の形状に復帰すると共に、第２の弾性支持部２０１が下方向に縮む弾性変形を行う。続いて、振動発生部１６の変位が、下方向から上方向に切り替わると（時間ｔ５）、第２の弾性支持部２０１が元の形状に復帰すると共に、第１の弾性支持部２００が上方向に縮む弾性変形を開始する（時間ｔ６）。
【００５７】
制御部２２は、静電容量が第２のしきい値Ｃ２以上である期間（時間ｔ３〜時間ｔ７）、振動信号の出力を行う。従って、振動発生部１６は、その期間、振動信号に基づいて振動を行う。この振動は、主に、第１の支持部１８０を介して検出部１２に伝達し、第２の支持部１８１、基部１４０及び第１の凸部１４１を介して検出部１２に伝達し、第１の弾性支持部２００を介して検出部１２に伝達し、第２の弾性支持部２０１、基部１４０及び第２の凸部１４２を介して検出部１２に伝達する。振動の伝達により、入力装置１は、操作者に触覚フィードバックを与えることができる。
【００５８】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る入力装置１は、振動発生部１６を支持部１８及び弾性支持部２０により支持するので、振動を効果的に検出部１２に伝達することが可能となり、操作者に与える触覚フィードバックを向上させることができる。振動発生部１６は、殆ど弾性変形しない材料からなる支持部で両端を支持された場合、振動が阻害され、検出部１２に伝達され難くなる。しかし、本実施の形態に係る入力装置１は、振動発生部１６の一方端部は支持部１８で支持され、他方端部は、弾性変形を行う弾性支持部２０で支持されるので、振動発生部１６の振動の阻害を抑えつつ、検出部１２に効果的に振動を伝達することができる。
【００５９】
また、入力装置１は、第２の支持部１８１及び第２の弾性支持部２０１側に伝達する振動を、振動伝達部１４を介して検出部１２に伝達することができるので、振動伝達部１４を持たないものよりも、効果的に検出部１２に振動を伝達することが可能となり、操作者に与える触覚フィードバックを向上させることができる。
【００６０】
さらに、入力装置１は、振動伝達機構１００が、細長い形状となっているので、圧電素子等が円形状となる場合と比べて、小型化することができる。
【００６１】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、複数の振動伝達機構が設けられている点で第１の実施の形態と異なっている。
【００６２】
図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る入力装置の上面図である。本実施の形態に係る入力装置１は、図３（ａ）に示すように、対となる振動伝達機構１００が対向して配置されている。さらに、入力装置１は、対となる振動伝達機構１００が、図３（ａ）に示す対称点を中心とした点対称となるように配置されている。言い換えるなら、対となる振動伝達機構１００は、対となる振動伝達機構１００の一方の支持部１８と、対となる振動伝達機構１００の他方の弾性支持部２０と、が対向し、対となる振動伝達機構１００の他方の支持部１８と、対となる振動伝達機構１００の一方の弾性支持部２０と、が対向するように配置される。なお、対となる振動伝達機構１００は、例えば、一方の支持部１８と他方の弾性支持部２０が対向し、他方の支持部１８と他方の支持部１８が対向するのであれば、点対称となる位置からずれて配置されても良い。
【００６３】
本実施の形態に係る制御部２２は、プッシュ操作が判定されると、対となる振動伝達機構１００のそれぞれに振動信号を出力する。対となる振動伝達機構１００は、それぞれに振動を発生させ、検出部１２に振動を伝達する。
【００６４】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る入力装置１は、対となる振動伝達機構１００を備えているので、対となる振動伝達機構１００を備えない場合と比べて、操作者に与える触覚フィードバックを、より向上させることができる。
【００６５】
また、対となる振動伝達機構１００は、点対称となるように配置されている。この配置により、支持部１８及び弾性支持部２０が点対称となるので、振動の偏りが抑制され、操作者に与える触覚フィードバックを向上させることができる。例えば、支持部１８及び弾性支持部２０が対向するように配置された場合、支持部１８の周辺の振動の強さと、弾性支持部２０の周辺の振動の強さと、に差があることから、指に伝達する振動に偏りが生じる。しかし、点対称となるように配置することにより、図３（ａ）に示すように、支持部１８と弾性支持部２０が対向するので、振動の偏りが抑制され、操作者に良好な触覚フィードバックを与えることができる。
【００６６】
以下に、上記の各実施の形態に係る変形例について説明する。
【００６７】
［変形例］
図３（ｂ）は、変形例に係る支持部の斜視図であり、（ｃ）は、変形例に係る弾性支持部の斜視図である。変形例に係る支持部１８は、例えば、図３（ｂ）に示すように、配置された際に弾性支持部２０と対向する側面１８２に開口１８３が形成されている。また、変形例に係る弾性支持部２０は、例えば、図３（ｃ）に示すように、配置された際に支持部１８と対向する側面２０２に開口２０３が形成されている。
【００６８】
従って、変形例に係る入力装置１は、図３（ｂ）に示すように、振動発生部１６の一方端部を第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１で挟んで支持するのではなく、振動発生部１６の一方端部を支持部１８の開口１８３に挿入して支持する構成となっている。
【００６９】
また、変形例に係る入力装置１は、図３（ｃ）に示すように、振動発生部１６の他方端部を第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１で挟んで支持するのではなく、振動発生部１６の他方端部を弾性支持部２０の開口２０３に挿入して支持する構成となっている。
【００７０】
従って、変形例に係る入力装置１は、支持部１８の開口１８３に振動発生部１６の一方端部を挿入し、弾性支持部２０の開口２０３に他方端部を挿入することで振動発生部１６を支持するので、支持部１８及び弾性支持部２０が２つの部品から構成される場合と比べて、組み立てが容易となる。また、入力装置１は、部品点数が少なくなるので、製造コストを抑制することができる。
【００７１】
以下に、他の変形例について説明する。
【００７２】
入力装置１は、例えば、検出部１２と振動伝達機構１００の間に、画像を表示する表示部を備えていても良い。表示部としては、例えば、液晶モニタが好適に用いられる。また、入力装置１は、例えば、振動伝達機構１００と本体１０の間に表示部を備えていても良い。なお、入力装置１が表示部を備える場合、カバーレンズ１２２は透明であることが好ましく、また、電極１２３及び電極１２４は、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム：Indium Tin Oxide）等を用いて形成される透明電極であることが好ましい。
【００７３】
また、入力装置１は、なぞり操作等によって、予め定められた座標に指が接触、又は近づいたときに触覚フィードバックを与えるように構成されても良い。例えば、操作者が、表示部に表示されるカーソルを操作し、そのカーソルが選択可能なアイコンと重なるとき、入力装置１は、振動を発生させて触覚フィードバックを操作者に与えるように構成されても良い。この構成を有することにより、操作者は、表示部を見ながらの操作が抑えられるので、表示部への視線移動が少なくなる。
【００７４】
第２の実施の形態に係る入力装置１は、対となる振動伝達機構１００が点対称となるように配置されたが、支持部１８と支持部１８、及び弾性支持部２０と弾性支持部２０と、が対向するように配置されても良い。また、振動伝達機構１００は、入力装置１の長手方向（ｘ軸方向）に沿って配置されたが、これに限定されず、短手方向（ｙ軸方向）に沿って配置されても良い。さらに、振動伝達機構１００は、入力装置１の長手方向及び短手方向のそれぞれに沿って配置されても良い。
【００７５】
また、入力装置１は、例えば、入力操作を行うことができる検出面１２０の領域に対応させて、複数の振動伝達機構１００を備えるように構成されても良い。例えば、検出面１２０が、キーボードに対応させてある場合、キーボードの各キーの領域に振動伝達機構１００を配置しても良い。
【００７６】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１…入力装置、１０…本体、１２…検出部、１４…振動伝達部、１６…振動発生部、１８…支持部、２０…弾性支持部、２２…制御部、１００…振動伝達機構、１２０…検出面、１２１…裏面、１２２…カバーレンズ、１２３…電極、１２４…電極、１４０…基部、１４１…第１の凸部、１４２…第２の凸部、１６０…金属板、１６１…圧電素子、１８０…第１の支持部、１８１…第２の支持部、１８２…側面、１８３…開口、２００…第１の弾性支持部、２０１…第２の弾性支持部、２０２…側面、２０３…開口、２２０…しきい値情報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、使用者が接触することで情報の入出力を行うことができるタッチパネルと、使用者の接触に基づいてタッチパネルを振動させ、使用者に振動による触覚を与える振動発生手段と、を備えた入出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この振動発生手段は、支持フレームとタッチパネルの間に配置され、振動を発生する圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータの一方端部と支持フレームの間に配置される第１支持部と、圧電アクチュエータの他方端部とタッチパネルの間に配置される第２支持部と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の入出力装置の圧電アクチュエータは、第１支持部により、一方端部の側面が支持され、第２支持部により、当該側面の反対側の他方端部の側面が支持される構造を有するため、圧電アクチュエータの両端部が固定されて振動が阻害され、タッチパネルに振動が十分伝達しないという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、操作者に与える触覚フィードバックを向上させる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】
【０００７】
本発明の一態様は、検出面に対する接触を検出する検出部と、検出面に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部と、振動発生部の一方端部を挟んで支持し、振動発生部の振動を検出部に伝達する支持部と、振動発生部の他方端部を挟んで支持し、振動発生部の振動により変形すると共に振動を検出部に伝達する弾性支持部と、支持部及び弾性支持部が設けられ、支持部を介して伝達する振動を検出部に伝達させると共に、弾性支持部を介して伝達する振動を検出部に伝達させる振動伝達部と、を備えた入力装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作者に与える触覚フィードバックを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る入力装置の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、振動発生部の振動の様子を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る入力装置のブロック図であり、（ｂ）は、プッシュ操作時における静電容量と時間に関するグラフであり、（ｃ）は、振動発生部に供給される電圧と時間に関するグラフである。
【図３】図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る入力装置の上面図であり、（ｂ）は、変形例に係る支持部の斜視図であり、（ｃ）は、変形例に係る弾性支持部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る入力装置は、検出面に対する接触を検出する検出部と、検出面に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部と、振動発生部の一方端部を挟んで支持し、振動発生部の振動を検出部に伝達する支持部と、振動発生部の他方端部を挟んで支持し、振動発生部の振動により変形すると共に振動を検出部に伝達する弾性支持部と、支持部及び弾性支持部が設けられ、支持部を介して伝達する振動を検出部に伝達させると共に、弾性支持部を介して伝達する振動を検出部に伝達させる振動伝達部と、を備える。
【００１１】
[第１の実施の形態]
（入力装置１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る入力装置の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、振動発生部の振動の様子を示す断面図である。図１（ｃ）に示す点線は、振動発生部１６の振動による変位を示している。なお、以下の各実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
この入力装置１は、検出部１２に対する接触に反応してクリック感や操作感を操作者に認識させる、言い換えるなら、触覚フィードバックを操作者に付与するものである。
【００１３】
また、本実施の形態に係る入力装置１は、例えば、接続された電子機器の操作を行うことができるものである。入力装置１は、例えば、導電性を有するペンや指による操作により、電子機器に表示されたカーソルの移動や選択、表示されたアイコンのドラッグ、ドロップ等の指示を行うことができるように構成されている。本実施の形態では、指による操作について説明する。
【００１４】
本実施の形態に係る入力装置１は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出面１２０に対する接触を検出する検出部１２と、検出面１２０に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部１６と、振動発生部１６の一方端部を挟んで支持し、振動発生部１６の振動を検出部１２に伝達する支持部１８と、振動発生部１６の他方端部を挟んで支持し、振動発生部１６の振動により変形すると共に振動を検出部１２に伝達する弾性支持部２０と、支持部１８及び弾性支持部２０が設けられ、支持部１８を介して伝達する振動を検出部１２に伝達させると共に、弾性支持部２０を介して伝達する振動を検出部１２に伝達させる振動伝達部１４と、を備えて概略構成されている。
【００１５】
また、振動伝達部１４は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持部１８及び弾性支持部２０が設けられる基部１４０、基部１４０の両端部から突出して形成され、検出部１２の裏面１２１と端部が接触する第１の凸部１４１及び第２の凸部１４２、を有する。つまり、振動伝達部１４は、例えば、検出部１２の裏面１２１に取り付けられ、入力装置１の本体１０からは浮いた状態となっている。この本体１０は、例えば、上部が開放された箱形状を有している。この本体１０は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブダジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。
【００１６】
振動伝達部１４、振動発生部１６、支持部１８及び弾性支持部２０により、振動伝達機構１００を構成している。入力装置１は、この振動伝達機構１００を少なくとも１つ備えている。本実施の形態では、振動伝達機構１００を１つ備える場合について説明する。
【００１７】
・検出部１２の構成
図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る入力装置のブロック図であり、（ｂ）は、プッシュ操作時における静電容量と時間に関するグラフであり、（ｃ）は、振動発生部に供給される電圧と時間に関するグラフである。なお、以下では、主に、検出面１２０になされたプッシュ操作を一例として説明するが、これに限定されず、検出面１２０をなぞるような操作であるなぞり操作等においても、操作者に触覚フィードバックを与えることが可能である。
【００１８】
検出部１２は、例えば、操作者の体の一部（例えば、指）や専用のペンで検出面１２０に触れることにより、触れた検出面１２０上の位置（座標）を検出するタッチセンサである。操作者は、例えば、検出面１２０に操作を行うことにより、接続された電子機器の操作を行うことが可能となる。検出部１２としては、例えば、周知の抵抗膜方式、赤外線方式、ＳＡＷ方式、静電容量方式等のタッチパネルを用いることが可能である。
【００１９】
本実施の形態に係る検出部１２は、例えば、検出面１２０に指が近づくことによる、電極１２３及び電極１２４と指との距離に反比例した電流の変化を検出信号として出力する静電容量方式のタッチセンサである。
【００２０】
この検出部１２は、例えば、図１（ｂ）に示すように、本体１０上に設けられている。また、検出部１２は、例えば、カバーレンズ１２２と、電極１２３及び電極１２４と、を備えて概略構成されている。
【００２１】
カバーレンズ１２２は、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）等の合成樹脂材料、又はガラス等を用いて、板状に形成される。
【００２２】
電極１２３及び電極１２４は、例えば、検出部１２の長手方向及び短手方向に細長く伸びた形状を有している。電極１２３及び電極１２４は、例えば、銅等の導電性を有する金属材料を用いて、カバーレンズ１２２に形成される。なお、電極１２３及び電極１２４は、例えば、複数の電極を１つの配線で接続したものであっても良い。
【００２３】
電極１２３及び電極１２４は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、紙面の縦方向（短手方向）及び横方向（長手方向）に沿って直交するように並んでいる。本実施の形態では、図１（ａ）の紙面の横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とし、検出部１２の左上を原点としている。
【００２４】
ｘ軸方向には、例えば、ｍ個の電極１２３が等間隔で並んでいる。このｍは、例えば、正の整数である。
【００２５】
ｙ軸方向には、例えば、ｎ個の電極１２４が等間隔で並んでいる。このｎは、例えば、正の整数である。
【００２６】
ｘ軸に沿って並べられた電極１２３は、例えば、図１（ｂ）に示すように、ｙ軸に沿って並べられた電極１２４よりも検出面１２０に近い層に形成されている。また、ｘ軸に沿って並べられた電極１２３は、例えば、ｙ軸に沿って並べられた電極１２４と電気的に絶縁されている。
【００２７】
この検出部１２は、例えば、図２（ａ）に示すように、制御部２２に接続されている。制御部２２は、例えば、予め定められた時間に従って、電極１２３及び電極１２４の静電容量を順番に読み出すように構成されている。制御部２２は、例えば、取得した検出信号に基づいた座標値から、指が接触、または近づいた座標を算出する。この座標の算出方法は、例えば、加重平均を用いた方法等の周知の方法が用いられる。
【００２８】
・振動伝達部１４の構成
振動伝達部１４は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブダジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。
【００２９】
振動伝達部１４は、例えば、基部１４０、第１の凸部１４１及び第２の凸部１４２のそれぞれが四角柱形状を有する。なお、振動伝達部１４は、基部１４０、第１の凸部１４１及び第２の凸部１４２が一体となって形成されても良いし、それぞれが別々に作製され、接着剤やねじ等で取り付けられる構造でも良い。
【００３０】
この振動伝達部１４は、図１（ｃ）に矢印で示すように、振動発生部１６の振動を基部１４０、第１の凸部１４１及び第２の凸部１４２を介して検出部１２に伝達するように構成されている。
【００３１】
また、振動伝達部１４は、例えば、接着剤により、検出部１２の裏面１２１に取り付けられている。接着剤としては、例えば、ウレタン系等の軟質接着剤よりも硬化した後に硬くなるアクリル系等の硬質接着剤が用いられる。なお、振動伝達部１４は、例えば、粘着テープ等を用いて検出部１２の裏面１２１に取り付けられても良く、また、ねじ等で取り付けられても良い。
【００３２】
・振動発生部１６の構成
振動発生部１６は、検出部１２になされたプッシュ操作に基づいて、圧電素子１６１を振動させるものである。操作者は、検出部１２を介して伝達した振動を認識することで、操作が入力装置１に受け付けられたことを触感で認識することが可能となる。
【００３３】
振動発生部１６は、例えば、金属板１６０と、圧電素子１６１と、を備えたユニモルフ型の圧電アクチュエータである。このユニモルフ型圧電アクチュエータとは、１枚の圧電素子１６１だけで屈曲する構造のアクチュエータである。
【００３４】
金属板１６０は、細長い板形状を有している。また、金属板１６０には、例えば、導電性を有するアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。なお、金属板１６０は、例えば、合成樹脂等の非導電性材料を用いて形成されても良い。
【００３５】
圧電素子１６１は、例えば、供給される電圧により、伸縮を行う。この伸縮により、金属板１６０が屈曲し、この屈曲によって振動が発生する構造となっている。
【００３６】
圧電素子１６１の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が用いられる。なお、振動発生部１６は、例えば、金属板１６０の両面に、上記の材料を用いて形成された膜が形成される単層バイモルフ型、金属板１６０の一方面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層ユニモルフ型、金属板１６０の両面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層バイモルフ型、の圧電アクチュエータであっても良い。
【００３７】
・支持部１８の構成
支持部１８は、例えば、図１（ｂ）に示すように、第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１を備えて概略構成されている。振動発生部１６の一方端部は、例えば、この第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１に挟まれて支持されている。第１の支持部１８０は、振動発生部１６と接触する面の反対側の面が、検出部１２の裏面１２１と接触する。また、第２の支持部１８１は、振動発生部１６と接触する面の反対側の面が、振動伝達部１４の基部１４０と接触する。
【００３８】
第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１は、例えば、四角柱形状を有する。また、第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１は、例えば、振動発生部１６の一方端部を支持すると共に、振動を検出部１２及び振動伝達部１４に伝達する材料を用いて形成される。また、第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１は、例えば、振動発生部１６の振動により、弾性支持部２０よりも変形が少ない材料が好適に用いられる。従って、第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１は、例えば、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブダジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料、又はアルミニウム、銅等の金属材料、それらを含有する合金材料、或いはステンレス等の合金材料を用いて形成される。
【００３９】
また、支持部１８は、例えば、接着剤により、検出部１２及び振動伝達部１４に取り付けられる。接着剤としては、例えば、ウレタン系等の軟質接着剤よりも硬化した後に硬くなるアクリル系等の硬質接着剤が用いられる。なお、支持部１８は、例えば、粘着テープ等を用いて検出部１２及び振動伝達部１４に取り付けられても良く、また、ねじ等で取り付けられても良い。
【００４０】
・弾性支持部２０の構成
弾性支持部２０は、例えば、図１（ｂ）に示すように、第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１を備えて概略構成されている。振動発生部１６の他方端部は、例えば、この第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１に挟まれて支持されている。第１の弾性支持部２００は、振動発生部１６と接触する面の反対側の面が、検出部１２の裏面１２１と接触する。また、第２の支持部１８１は、振動発生部１６と接触する面の反対側の面が、振動伝達部１４の基部１４０と接触する。
【００４１】
第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１は、例えば、四角柱形状を有する。また、第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１は、例えば、振動発生部１６の他方端部を支持すると共に、振動を検出部１２及び振動伝達部１４に伝達し、かつ、振動に伴って弾性変形する材料を用いて形成される。第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１は、例えば、スチレン・ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム、及び天然ゴム等の弾性材料を用いて形成される。
【００４２】
ここで、支持部１８及び弾性支持部２０が殆ど弾性変形しない材料から形成された場合、金属板１６０は両端部がほぼ固定されてしまうことから、その変形が阻害される。つまり、金属板１６０の変形が阻害されることにより、振動発生部１６が生成する振動が、阻害されない場合と比べて小さくなる。また、振動発生部１６の一方端部のみを支持した場合、振動発生部１６は大きく振動するものの、その振動が、支持された一方端部から検出部１２に伝達するのみであるので、発生した振動に比べて、検出部１２に伝達する振動は小さいものとなる。さらに、支持部１８及び弾性支持部２０の両方を弾性変形する材料から形成した場合、振動が支持部１８及び弾性支持部２０の弾性変形により吸収され、検出部１２に伝達し難くなる。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、弾性支持部２０に弾性を持たせることにより、図１（ｃ）に示すように、振動発生部１６を支持すると共に、振動の阻害を抑制するように弾性変形を行い、かつ、振動を検出部１２に伝達することが可能となる。つまり、入力装置１は、例えば、図１（ｃ）の矢印で示すように、第１の支持部１８０から検出部１２に伝達する振動、第２の支持部１８１、基部１４０及び第１の凸部１４１を介して検出部１２に伝達する振動、第１の弾性支持部２００から検出部１２に伝達する振動、第２の弾性支持部２０１、基部１４０及び第２の凸部１４２から検出部１２に伝達する振動を得ることができる。
【００４４】
なお、弾性支持部２０は、例えば、接着剤により、検出部１２及び振動伝達部１４に取り付けられる。接着剤としては、例えば、ウレタン系等の軟質接着剤よりも硬化した後に硬くなるアクリル系等の硬質接着剤が用いられる。なお、弾性支持部２０は、例えば、粘着テープ等を用いて検出部１２及び振動伝達部１４に取り付けられても良く、また、ねじ等で取り付けられても良い。
【００４５】
・制御部２２の構成
入力装置１は、例えば、図２（ａ）に示すように、検出部１２及び振動発生部１６に接続された制御部２２を備える。制御部２２は、検出部１２から出力された検出信号に基づいてなされた操作を判定するように構成されている。
【００４６】
制御部２２は、例えば、プログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部２２が動作するためのプログラムと、しきい値情報２２０と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。
【００４７】
しきい値情報２２０は、例えば、図２（ｂ）に示すように、第１のしきい値Ｃ１及び第２のしきい値Ｃ２の情報を含んで構成される。第１のしきい値Ｃ１は、第２のしきい値Ｃ２よりも小さい値となるように設定される。
【００４８】
第１のしきい値Ｃ１は、例えば、検出部１２になされたタッチ操作又はタップ操作を検出するために用いられる。制御部２２は、例えば、検出信号に基づく静電容量が第１のしきい値Ｃ１以上となるとき、検出部１２にタッチ操作又はタップ操作が行われたと判定する。また、制御部２２は、例えば、検出信号に基づく静電容量が第１のしきい値Ｃ１より小さいとき、操作がなされていないと判定する。
【００４９】
第２のしきい値Ｃ２は、例えば、検出部１２になされたプッシュ操作を検出するために用いられる。制御部２２は、例えば、検出信号に基づく静電容量が第２のしきい値Ｃ２以上となるとき、検出部１２にプッシュ操作が行われたと判定する。
【００５０】
ここで、タッチ操作とは、例えば、指で検出面１２０に接触する操作を示す。タップ操作とは、予め定められた時間よりも短い時間、検出面１２０に接触する操作であり、予め定められた時間内に複数回繰り返すことで、回数に応じた異なる機能を実行させる操作を示す。
【００５１】
また、プッシュ操作とは、例えば、指を検出面１２０に押し付ける操作を示す。検出部１２が検出する静電容量は、指の接触面積により変化する。指の接触面積は、検出面１２０に指を押し付けることにより広くなるので、軽く触れた場合よりも静電容量は大きくなる。従って、制御部２２は、例えば、検出部１２から出力された検出信号が第２のしきい値Ｃ２以上となるとき、検出部１２にプッシュ操作が行われたと判定する。
【００５２】
制御部２２は、例えば、図２（ｃ）に示すように、プッシュ操作が検出されると、操作者に触覚フィードバックを与えるため、振動発生部１６に振動信号を出力する。具体的には、制御部２２は、例えば、電圧が＋Ｖから−Ｖに周期的に変化する振動信号（交流電圧）を振動発生部１６に供給する。制御部２２は、振動発生部１６が、一例として、数百Ｈｚで振動を行うことができるような振動信号を生成する。
【００５３】
（動作）
以下では、一例として、操作者が検出面１２０に対してプッシュ操作を行う場合の入力装置１の動作について説明する。
【００５４】
操作者の指が検出面１２０に触れ始めたとき（時間ｔ１）、図２（ｂ）に示すように、指が触れた位置（座標）に関する静電容量が上昇する。制御部２２は、検出信号を読み出す毎に、検出信号としきい値情報２２０に基づいてタッチ操作及びプッシュ操作を判定する。
【００５５】
操作者が指を検出面１２０に押し付け、指の接触面積が広くなると、さらに、静電容量が上昇する。制御部２２は、時間ｔ３において静電容量が第２のしきい値Ｃ２以上となると、プッシュ操作が行われたと判定し、振動信号を生成して振動発生部１６に出力する。
【００５６】
振動発生部１６は、＋Ｖから−Ｖに周期的に変化する振動信号に従って振動する。この振動に伴って、弾性支持部２０側の振動発生部１６は、図１（ｃ）の紙面の上下方向に振動する。この振動により、弾性支持部２０が、図１（ｃ）の紙面上方向に変位を始めると（時間ｔ３）、第１の弾性支持部２００が振動発生部１６の変位に伴って、上方向に縮む弾性変形を行う。続いて、振動発生部１６の変位が、上方向から下方向に切り替わると（時間ｔ４）、振動発生部１６の変位に伴って、第１の弾性支持部２００が元の形状に復帰すると共に、第２の弾性支持部２０１が下方向に縮む弾性変形を行う。続いて、振動発生部１６の変位が、下方向から上方向に切り替わると（時間ｔ５）、第２の弾性支持部２０１が元の形状に復帰すると共に、第１の弾性支持部２００が上方向に縮む弾性変形を開始する（時間ｔ６）。
【００５７】
制御部２２は、静電容量が第２のしきい値Ｃ２以上である期間（時間ｔ３〜時間ｔ７）、振動信号の出力を行う。従って、振動発生部１６は、その期間、振動信号に基づいて振動を行う。この振動は、主に、第１の支持部１８０を介して検出部１２に伝達し、第２の支持部１８１、基部１４０及び第１の凸部１４１を介して検出部１２に伝達し、第１の弾性支持部２００を介して検出部１２に伝達し、第２の弾性支持部２０１、基部１４０及び第２の凸部１４２を介して検出部１２に伝達する。振動の伝達により、入力装置１は、操作者に触覚フィードバックを与えることができる。
【００５８】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る入力装置１は、振動発生部１６を支持部１８及び弾性支持部２０により支持するので、振動を効果的に検出部１２に伝達することが可能となり、操作者に与える触覚フィードバックを向上させることができる。振動発生部１６は、殆ど弾性変形しない材料からなる支持部で両端を支持された場合、振動が阻害され、検出部１２に伝達され難くなる。しかし、本実施の形態に係る入力装置１は、振動発生部１６の一方端部は支持部１８で支持され、他方端部は、弾性変形を行う弾性支持部２０で支持されるので、振動発生部１６の振動の阻害を抑えつつ、検出部１２に効果的に振動を伝達することができる。
【００５９】
また、入力装置１は、第２の支持部１８１及び第２の弾性支持部２０１側に伝達する振動を、振動伝達部１４を介して検出部１２に伝達することができるので、振動伝達部１４を持たないものよりも、効果的に検出部１２に振動を伝達することが可能となり、操作者に与える触覚フィードバックを向上させることができる。
【００６０】
さらに、入力装置１は、振動伝達機構１００が、細長い形状となっているので、圧電素子等が円形状となる場合と比べて、小型化することができる。
【００６１】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、複数の振動伝達機構が設けられている点で第１の実施の形態と異なっている。
【００６２】
図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る入力装置の上面図である。本実施の形態に係る入力装置１は、図３（ａ）に示すように、対となる振動伝達機構１００が対向して配置されている。さらに、入力装置１は、対となる振動伝達機構１００が、図３（ａ）に示す対称点を中心とした点対称となるように配置されている。言い換えるなら、対となる振動伝達機構１００は、対となる振動伝達機構１００の一方の支持部１８と、対となる振動伝達機構１００の他方の弾性支持部２０と、が対向し、対となる振動伝達機構１００の他方の支持部１８と、対となる振動伝達機構１００の一方の弾性支持部２０と、が対向するように配置される。なお、対となる振動伝達機構１００は、例えば、一方の支持部１８と他方の弾性支持部２０が対向し、他方の支持部１８と他方の支持部１８が対向するのであれば、点対称となる位置からずれて配置されても良い。
【００６３】
本実施の形態に係る制御部２２は、プッシュ操作が判定されると、対となる振動伝達機構１００のそれぞれに振動信号を出力する。対となる振動伝達機構１００は、それぞれに振動を発生させ、検出部１２に振動を伝達する。
【００６４】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る入力装置１は、対となる振動伝達機構１００を備えているので、対となる振動伝達機構１００を備えない場合と比べて、操作者に与える触覚フィードバックを、より向上させることができる。
【００６５】
また、対となる振動伝達機構１００は、点対称となるように配置されている。この配置により、支持部１８及び弾性支持部２０が点対称となるので、振動の偏りが抑制され、操作者に与える触覚フィードバックを向上させることができる。例えば、支持部１８及び弾性支持部２０が対向するように配置された場合、支持部１８の周辺の振動の強さと、弾性支持部２０の周辺の振動の強さと、に差があることから、指に伝達する振動に偏りが生じる。しかし、点対称となるように配置することにより、図３（ａ）に示すように、支持部１８と弾性支持部２０が対向するので、振動の偏りが抑制され、操作者に良好な触覚フィードバックを与えることができる。
【００６６】
以下に、上記の各実施の形態に係る変形例について説明する。
【００６７】
［変形例］
図３（ｂ）は、変形例に係る支持部の斜視図であり、（ｃ）は、変形例に係る弾性支持部の斜視図である。変形例に係る支持部１８は、例えば、図３（ｂ）に示すように、配置された際に弾性支持部２０と対向する側面１８２に開口１８３が形成されている。また、変形例に係る弾性支持部２０は、例えば、図３（ｃ）に示すように、配置された際に支持部１８と対向する側面２０２に開口２０３が形成されている。
【００６８】
従って、変形例に係る入力装置１は、図３（ｂ）に示すように、振動発生部１６の一方端部を第１の支持部１８０及び第２の支持部１８１で挟んで支持するのではなく、振動発生部１６の一方端部を支持部１８の開口１８３に挿入して支持する構成となっている。
【００６９】
また、変形例に係る入力装置１は、図３（ｃ）に示すように、振動発生部１６の他方端部を第１の弾性支持部２００及び第２の弾性支持部２０１で挟んで支持するのではなく、振動発生部１６の他方端部を弾性支持部２０の開口２０３に挿入して支持する構成となっている。
【００７０】
従って、変形例に係る入力装置１は、支持部１８の開口１８３に振動発生部１６の一方端部を挿入し、弾性支持部２０の開口２０３に他方端部を挿入することで振動発生部１６を支持するので、支持部１８及び弾性支持部２０が２つの部品から構成される場合と比べて、組み立てが容易となる。また、入力装置１は、部品点数が少なくなるので、製造コストを抑制することができる。
【００７１】
以下に、他の変形例について説明する。
【００７２】
入力装置１は、例えば、検出部１２と振動伝達機構１００の間に、画像を表示する表示部を備えていても良い。表示部としては、例えば、液晶モニタが好適に用いられる。また、入力装置１は、例えば、振動伝達機構１００と本体１０の間に表示部を備えていても良い。なお、入力装置１が表示部を備える場合、カバーレンズ１２２は透明であることが好ましく、また、電極１２３及び電極１２４は、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム：Indium Tin Oxide）等を用いて形成される透明電極であることが好ましい。
【００７３】
また、入力装置１は、なぞり操作等によって、予め定められた座標に指が接触、又は近づいたときに触覚フィードバックを与えるように構成されても良い。例えば、操作者が、表示部に表示されるカーソルを操作し、そのカーソルが選択可能なアイコンと重なるとき、入力装置１は、振動を発生させて触覚フィードバックを操作者に与えるように構成されても良い。この構成を有することにより、操作者は、表示部を見ながらの操作が抑えられるので、表示部への視線移動が少なくなる。
【００７４】
第２の実施の形態に係る入力装置１は、対となる振動伝達機構１００が点対称となるように配置されたが、支持部１８と支持部１８、及び弾性支持部２０と弾性支持部２０と、が対向するように配置されても良い。また、振動伝達機構１００は、入力装置１の長手方向（ｘ軸方向）に沿って配置されたが、これに限定されず、短手方向（ｙ軸方向）に沿って配置されても良い。さらに、振動伝達機構１００は、入力装置１の長手方向及び短手方向のそれぞれに沿って配置されても良い。
【００７５】
また、入力装置１は、例えば、入力操作を行うことができる検出面１２０の領域に対応させて、複数の振動伝達機構１００を備えるように構成されても良い。例えば、検出面１２０が、キーボードに対応させてある場合、キーボードの各キーの領域に振動伝達機構１００を配置しても良い。
【００７６】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１…入力装置、１０…本体、１２…検出部、１４…振動伝達部、１６…振動発生部、１８…支持部、２０…弾性支持部、２２…制御部、１００…振動伝達機構、１２０…検出面、１２１…裏面、１２２…カバーレンズ、１２３…電極、１２４…電極、１４０…基部、１４１…第１の凸部、１４２…第２の凸部、１６０…金属板、１６１…圧電素子、１８０…第１の支持部、１８１…第２の支持部、１８２…側面、１８３…開口、２００…第１の弾性支持部、２０１…第２の弾性支持部、２０２…側面、２０３…開口、２２０…しきい値情報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出面に対する接触を検出する検出部と、
前記検出面に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部と、
前記振動発生部の一方端部を挟んで支持し、前記振動発生部の前記振動を前記検出部に伝達する支持部と、
前記振動発生部の他方端部を挟んで支持し、前記振動発生部の前記振動により弾性変形すると共に前記振動を前記検出部に伝達する弾性支持部と、
前記支持部及び前記弾性支持部が設けられ、前記支持部を介して伝達する前記振動を前記検出部に伝達させると共に、前記弾性支持部を介して伝達する前記振動を前記検出部に伝達させる振動伝達部と、
を備えた入力装置。
【請求項２】
前記振動伝達部は、前記支持部及び前記弾性支持部が設けられる基部、前記基部の両端部から突出して形成され、前記検出部と接触する第１の凸部及び第２の凸部、を有する請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記支持部、前記弾性支持部、前記振動発生部及び前記振動伝達部を備える振動伝達機構が、少なくとも１つ配置される請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記振動伝達機構は、対となる振動伝達機構が対向して配置される請求項３に記載の入力装置。
【請求項５】
前記対となる振動伝達機構は、前記対となる振動伝達機構の一方の支持部と、前記対となる振動伝達機構の他方の弾性支持部と、が対向し、前記対となる振動伝達機構の他方の支持部と、前記対となる振動伝達機構の一方の弾性支持部と、が対向するように配置される請求項４に記載の入力装置。
【請求項１】
検出面に対する接触を検出する検出部と、
前記検出面に対する接触に基づいて振動を発生させる振動発生部と、
前記振動発生部の一方端部を挟んで支持し、前記振動発生部の前記振動を前記検出部に伝達する支持部と、
前記振動発生部の他方端部を挟んで支持し、前記振動発生部の前記振動により弾性変形すると共に前記振動を前記検出部に伝達する弾性支持部と、
前記支持部及び前記弾性支持部が設けられ、前記支持部を介して伝達する前記振動を前記検出部に伝達させると共に、前記弾性支持部を介して伝達する前記振動を前記検出部に伝達させる振動伝達部と、
を備えた入力装置。
【請求項２】
前記振動伝達部は、前記支持部及び前記弾性支持部が設けられる基部、前記基部の両端部から突出して形成され、前記検出部と接触する第１の凸部及び第２の凸部、を有する請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記支持部、前記弾性支持部、前記振動発生部及び前記振動伝達部を備える振動伝達機構が、少なくとも１つ配置される請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記振動伝達機構は、対となる振動伝達機構が対向して配置される請求項３に記載の入力装置。
【請求項５】
前記対となる振動伝達機構は、前記対となる振動伝達機構の一方の支持部と、前記対となる振動伝達機構の他方の弾性支持部と、が対向し、前記対となる振動伝達機構の他方の支持部と、前記対となる振動伝達機構の一方の弾性支持部と、が対向するように配置される請求項４に記載の入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−３７５４（Ｐ２０１３−３７５４Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２９５２（Ｐ２０１１−１３２９５２）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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