JP2013161384A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 指が触れる操作面に振動を効果的に与えることができる入力装置を提供する。
【解決手段】 支持基台である下部ケース２上に第１の弾性部材６を介して可動部５がＸ方向へ振動自在に支持されている。可動部５では、可動基台５１上に第２の弾性部材８を介してパネル組立体７がＺ方向へ振動自在に支持されている。振動発生部材８０はパネル組立体７に設けられ、可動基台５１上で第３の弾性部材９によって支持されている。振動発生部材８０がＸ方向への振動を発生すると、可動部５全体がＸ方向へ振動し、振動発生部材８０がＺ方向への振動を発生すると、パネル組立体７がＺ方向へ振動する。パネル組立体７を指で押すと、力センサである第２の検知部材９１で押圧操作力を検知することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、操作面を指などで操作したときに振動発生部材から振動面に振動が与えられる入力装置に係り、特に操作面に対して振動を効果的に与えることができる入力装置に関する。

特許文献１に記載された携帯用電子機器は、タッチ入力パネルを指で操作できるようになっている。タッチ入力パネルはシャーシに支持されており、シャーシの背部を覆うカバー部材と前記シャーシとの間にバイブレータが配置され、バイブレータで発生した振動がタッチ入力パネルに与えられる。

特許文献２に記載された入力装置は、表面にタッチパネルを有する表示手段が、弾性支持部材を介して筐体に支持されている。表示手段に励振手段が取り付けられており、励振手段がタッチパネルの面と交差する向きに振動させられる。この発明は、励振手段から表示手段に与える振動の節間の距離を、表示手段の幅寸法に合わせることで、表示手段の振幅を大きくするというものである。

特開２０１０−１０８２１０号公報 特開２００６−１３９３７１号公報

特許文献１に記載された携帯型電子機器は、バイブレータがシャーシとカバー部材との間に挟まれた構造であるため、バイブレータから発せられる振動が、主にシャーシとカバー部材とに伝達されてしまい、タッチ入力パネルに与えられる振動の強度が低下してしまう。よって、タッチ入力パネルに触れた指で感じる振動が非常に弱くなる。また、タッチ入力パネルに適度な強度の振動を与えるために、出力の大きな大型のバイブレータを設置することが必要になる。

特許文献２に記載された入力装置は、タッチパネルを有する表示手段を、操作面と直交する向きにしか振動させることができない。タッチパネルの表面に触れた指に与えられる振動が垂直な向きのみであると、指に対して最適な操作反力を与えることが難しい。

また、特許文献１と特許文献２では、バイブレータや励振手段で単一のモードの振動しか与えることができず、操作面に多様な振動を与えることができない。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、操作面に触れた指に効果的に振動を与えることができる入力装置を提供することを目的としている。

さらに、本発明は、操作面に２種類の振動を効果的に与えることができる入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、操作面と、前記操作面に対する操作を検知する検知部材と、前記操作面に振動を与える振動発生部材とが設けられた入力装置において、
支持基台と、前記支持基台上で第１の弾性部材を介して振動自在に設けられた可動部とが設けられ、前記可動部に、前記操作面と前記検知部材ならびに前記振動発生部材が含まれており、
前記振動発生部材が、前記可動部が前記操作面に沿う向きに振動するときの固有振動数に一致した振動を発生することを特徴とするものである。

本発明の入力装置は、操作面を有する可動部が操作面の面に沿う向きに振動させられる。指を操作面に当てているとき、指に向かう垂直方向の振動よりも、操作面の面に沿う向きの振動の方が、指に振動を敏感に感じさせることができる。振動発生部材によって動作面を面に沿う向きに共振させることにより、操作面を操作している指に操作反力が作用しやすくなる。

本発明は、前記可動部が、前記第１の弾性部材で支持された可動基台と、前記操作面と前記検知部材と前記振動発生部材とが設けられた可動パネルとを有し、前記可動基台上で第２の弾性部材を介して前記可動パネルが振動自在に支持されており、
前記振動発生部材が、前記可動部全体の固有振動数に一致する第１の振動数の振動と、前記可動パネルの固有振動数に一致する第２の振動数の振動を発生するものとして構成できる。

例えば、前記振動発生部材によって、前記可動部全体が前記操作面に沿う向きに振動させられ、前記可動パネルが前記操作面と交差する向きに振動させられる。

上記のように、可動部全体を第１の振動数で共振させ、可動パネルを第２の振動数で共振させることにより、操作面に触れている指に２種類の振動を感じさせることができる。

本発明は、前記可動パネルに、前記操作面に対する操作位置を検知する第１の検知部材が搭載され、前記可動基台に、前記可動パネルに与えられた押圧力を検知する第２の検知部材が設けられ、前記振動発生部材が前記可動パネルに固定されているものとして構成できる。

可動基台上に可動パネルが第２の弾性部材を介して支持されているため、指で可動パネルを押したときに、可動パネルを変位させて第２の検知部材を動作させることができる。可動基台に可動パネルが第２の弾性部材を介して支持されていることで第２の検知部材を動作させることが可能になっているが、可動部全体の固有振動数と可動パネルの固有振動数が相違しているため、可動部全体を第１の振動数で操作面の面方向に振動させたときに、可動パネルがこれに追従して面方向に振動できるようになる。

本発明は、前記支持基台の質量が、前記可動部全体の質量よりも大きいことが好ましい。

支持基台の質量を大きくしておくことで、支持基台上で可動部を共振させたときに、その振動が支持基台に伝達されにくくなる。よって、振動発生部材で発生される振動を操作面に効果的に与えることが可能になる。

次に、本発明の入力装置は、ケースである支持基台上に第１の弾性部材を介して支持される可動部を有し、
前記可動部が、可動基台と、前記可動基台上に第２の弾性部材を介して支持された可動パネルとを有し、前記可動パネルに、操作面と前記操作面に対する操作位置を検知する第１の検知部材が設けられ、前記可動基台に、前記可動パネルに与えられた押圧力を検知する第２の検知部材が設けられており、
前記可動部全体の固有振動数に一致する第１の振動数の振動と、前記可動パネルの固有振動数に一致する第２の振動数の振動を発生する振動発生部材が設けられていることを特徴とするものである。

上記入力装置では、前記振動発生部材が前記可動パネルに固定されており、前記可動基台と前記振動発生部材との間に第３の弾性部材が設けられているものとして構成できる。

さらに、前記振動発生部材によって、前記可動部全体が前記操作面に沿う向きに振動させられ、前記可動パネルが前記操作面と交差する向きに振動させられる。

本発明の入力装置は、振動発生部材で発生する振動を操作面に効果的に与えることができる。また、２種類の振動を操作面に与えることも可能である。

さらに、操作面に対する操作位置を検知する第１の検知部材と操作面への押圧力を検知する第２の検知部材とが設けられたものでは、操作面が押圧方向へ動くために第２の検知部材で押圧力を感度良く検知でき、しかも、操作面の面方向の振動と、面に交差する向きの振動を、干渉しない状態で効果的に与えることが可能になる。

本発明の実施の形態の入力装置の斜視図、 図１に示す入力装置の主要な構成部材を示す分解斜視図、 図１に示す入力装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図、 入力装置の振動モデルを説明するための模式図、 本発明の実施の形態の入力装置に用いられる振動発生部材の分解斜視図、 図５に示す振動発生部材の振動体と弾性支持部材を示す底面図、 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図、 振動発生部材を構成する弾性支持部材の拡大平面図、 振動発生部材を構成する磁気駆動部の磁石の配置を示す説明図、 振動発生部材を駆動するための駆動回路部のブロック図、

図１に示す入力装置１は、携帯用のメディアプレーヤ、各種電子機器のリモートコントローラ、携帯用のゲーム機器、携帯用の通信機器、携帯用の情報処理装置などとして使用される。

入力装置１は、前面１ａと背面１ｂおよび４側部を覆う側面１ｃとを有して手で保持可能な大きさに構成されている。前面１ａの中央部に表示・操作面１ｄが設けられている。表示・操作面１ｄにテンキーやキーボードまたはメニュー表示などの画面が表示され、表示・操作面１ｄに指を触れることで各種入力操作が行われる。

図２に示すように、入力装置１は、支持基台となる下部ケース２と上部ケース３を有している。下部ケース２は合成樹脂材料で形成されており、その外面が、前記背面１ｂと前記側面１ｃの下部分を構成している。

上部ケース３は、合成樹脂材料で形成されており、下部ケース２の上部の開口部を覆うように設置される。上部ケース３の外面が、前記前面１ａと前記側面１ｃの上方の一部を構成している。上部ケース３に窓部３ａが開口しており、前記表示・操作面１ｄはこの窓部３ａの内部に配置される。

下部ケース２と上部ケース３とが組み合わされた本体ケースの内部に収納空間４が形成され、この収納空間４内に回路基板や電池が収納される。必要に応じて前記収納空間４の内部に金属製の補強板が固定され、この補強板と前記回路基板および電池とで、支持基台となる下部ケース２および上部ケース３の質量が増加される。

前記収納空間４の内部に可動部５が収納されている。可動部５は合成樹脂や軽金属で形成された可動基台５１を有し、可動基台５１の上に各種部材が搭載されている。

下部ケース２の収納領域４に、底壁２ａから立ち上がる複数の支持凸部２ｂが一体に形成されており、この支持凸部２ｂに一対の第１の弾性部材６，６が固定されている。可動部５の可動基台５１は、第１の弾性部材６，６によって、基台の一部である下部ケース２上でＸ方向へ向けて自由に振動できるように支持されている。

第１の弾性部材６は金属の板ばね材料で形成されている。第１の弾性部材６は基部固定片６１を有している。基部固定片６１の縁部に上向きの折曲げ部６２が設けられて基部固定片６１の剛性が高められている。基部固定片６１の複数箇所に取付け穴６３が形成されており、基部固定片６１が支持凸部２ｂの上に設置され、前記取付け穴６３に挿入される固定ねじにより支持凸部２ｂ上に固定されている。

第１の弾性部材６に上部連結片６４が設けられ、上部連結片６４の複数箇所に取付け穴６５が開口している。上部連結片６４は、可動部５の可動基台５１の下面に設置され、取付け穴６５が可動基板５１の下面にねじ止めされまたはカシメ付けられることで固定されている。

第１の弾性部材６には、基部固定片６１と上部連結片６４との間に弾性変形部６６が設けられている。弾性変形部６６はＹ−Ｚ面と平行に設けられている。第１の弾性部材６によって支持される可動部５は、主に表示・操作面１ｄの面に沿う向きであるＸ方向へ振動可能となっている。弾性変形部６６にスリット６６ａ，６６ｂおよび切欠き部６６ｃが形成されて、弾性変形部６６の弾性係数が調整されて、可動部５全体がＸ方向へ振動するときの固有振動数が設定されている。この実施の形態では、可動部５全体のＸ方向への振動の固有振動数が１６０Ｈｚに設定されている。

図２に示すように、可動部５では、可動基台５１の上にパネル組立体７が設けられている。パネル組立体７は、合成樹脂や軽金属で形成された可動パネル７１を有している。前記可動基台５１の上面の周囲部に第２の弾性部材８が設けられ、可動基台５１上で前記可動パネル７１が第２の弾性部材８を介して振動自在に支持されている。

パネル組立体７では、可動パネル７１上に第１の検知部材７２が固定されている。第１の検知部材７２は、静電容量型であり、表示・操作面１ｄに触れた指の位置を検知できるようになっている。

第１の検知部材７２は、基材となる樹脂シートに、Ｘ方向に延びる複数のＸ走査電極とＹ方向に延びる複数のＹ走査電極が設けられ、それぞれの走査電極が互いに絶縁されて配置されている。駆動回路からＸ走査電極とＹ走査電極に順番にパルス状の電圧が与えられる。いずれかのＸ走査電極にパルス状の電圧が与えられるとその立ち上がりと立下りのタイミングでＹ走査電極に短時間電流が流れる。表示・操作面１ｄに指が触れて、その指に近接しているＸ走査電極にパルス状の電圧が与えられると、その立ち上がりと立下りのタイミングで指に多くの電流が流れ、Ｙ走査電極に流れる電流値が低下する。Ｙ走査電極で検知される電流を監視し、どのＸ走査電極に電圧が与えられたときに前記電流が変化したかを検知することで、指が触れている場所のＸ座標が求められる。

同様に、Ｙ走査電極に順番に電圧が与えられているときに、Ｘ走査電極に流れる電流値の変化を監視することで、指が触れている場所のＹ座標が求められる。

第１の検知部材７２の前面に表示部材７３が固定されている。表示部材７３は表示シートである。表示部材はＰＥＴシートなどの透光性シートにテンキーやキーボードまたはメニュー表示などが印刷されており、凹部７３ａに対向する発光ダイオードなどの光源から透光性シート内に光が導入されて、テンキーやキーボードまたはメニュー表示などが目視可能になる。

また、表示部材７３が、エレクトロルミネッセンスパネル、エレクトロクロミックパネル、または液晶パネルのように、表示画像を変化させることが可能なものであってもよい。

表示部材７３の前面にカバーパネル７４が固定されている。カバーパネル７４は、ＰＥＴシートやポリカーボネートなどの透光性材料で形成されている。カバーパネル７４は、中央の四角の領域が透光部７４ａであり、この透光部７４ａの表面が前記表示・操作面１ｄとなっている。カバーパネル７４の透光部７４ａの周囲は、印刷や塗装などで着色された枠状の非透光部７４ｂとなっている。

可動パネル７１の前面に、第１の検知部材７２と表示部材７３およびカバーパネル７４が、透光性の粘着剤を介してそれぞれ固定され、これら各部材が一体化されてパネル組立体７が構成されている。

図３に示すように、パネル組立体７の上部は、上部ケース３の窓部３ａの内部に位置し、カバーパネル７４の前面と、上部ケース３の前面１ａとがほぼ同じ面に位置している。窓部３ａの内縁部とパネル組立体７の側面との間に微小な寸法の隙間δが形成されており、窓部３ａの内側でパネル組立体７が動けるようになっている。

図２と図３に示すように、可動基台５１の前面の中央部に凹部５２が形成されており、凹部５２の内部に振動発生部材８０が設けられている。振動発生部材８０の前面８１は、可動パネル７１の背面７１ａに接着剤を介して固定されている。すなわち、振動発生部材８０はパネル組立体７の一部に含まれている。

図３に示すように、可動基台５１の凹部５２の底部５２ａ上に第３の弾性部材９が接着されて固定されており、第３の弾性部材９の前面と振動発生部材８０の背面８２とが接着剤で固定されている。

図３に示すように、可動パネル７１と第１の検知部材７２と表示部材７３ならびにカバーパネル７４とさらに振動発生部材８０とが一体化されたパネル組立体７は、可動基台５１上において第２の弾性部材８と第３の弾性部材９によって振動自在に支持されている。

第２の弾性部材８と第３の弾性部材９は、ゴム材料や発泡樹脂材料で形成されている。第２の弾性部材８と第３の弾性部材９はその面積を調整することで、表示・操作面１ｄと直交する前後方向（Ｚ方向）の弾性係数が設定される。可動基台５１が静止していると仮定したときに、前記弾性係数とパネル組立体７の全体の質量とで決まる固有振動数で、パネル組立体７が前後方向（Ｚ方向）に振動可能となる。パネル組立体７の固有振動数は、可動部５全体のＸ方向への振動の固有振動数とは異なる値に設定されている。この実施の形態では、パネル組立体７の前後方向（Ｚ方向）の固有振動数が、４８０Ｈｚに設定されている。

図２と図３に示すように、可動基台５１の全面には、２箇所の凹部５３が形成されており、凹部５３の内部に第２の検知部材９１が設置されている。第２の検知部材９１は、振動発生部材８０を挟む位置の４箇所に配置されている。それぞれの第２の検知部材９１は本体部９１ａが凹部５３の底部５３ａに接着剤などで固定されており、感知突起９１ｂが、可動パネル７１の背面７１ａに固定されることなく接触している。

個々の第２の検知部材９１は、力センサであり、本体部９１ａが剛性を有し、感知突起９１ｂと一体の上部板部が弾性を有して撓み変形可能である。この上部板部に歪みセンサや圧電素子が取り付けられている。感知突起９１ｂにＺ方向の押圧力が与えられると、上部板部が撓み変形し、歪みセンサや圧電素子から、押圧力の大きさに追従した検知出力が得られる。

図５ないし図９に振動発生部材８０の構造の詳細が示されている。この振動発生部材８０は、表示・操作面１ｄの面に沿うＸ方向が振幅方向となる第１の振動数の振動と、表示・操作面１ｄと直交するＺ方向が振幅となる第２の振動数の振動を発生することができる。

第１の振動数は、可動部５全体がＸ方向へ振動するときの固有振動数と一致しており、この実施の形態では１６０Ｈｚである。第２の振動数はパネル組立体７がＺ方向へ振動するときの固有振動数と一致しており、この実施の形態では４８０Ｈｚである。

図５に示すように、振動発生部材８０は、筐体１０と、振動体２０と、振動体２０を保持する支持体３０と、筐体１０の内部で振動体２０および支持体３０を支持する弾性支持部材３３とを有している。筐体１０と振動体２０との間には、磁気駆動部４０が設けられている。

図５に示すように、筐体１０は、底板部１１と、底板部１１から直角に折り曲げられてＸ方向に対向する一対の固定板部１２，１２と、底板部１１から直角に折り曲げられてＹ方向に対向する一対の磁石支持板部１３，１３とが一体に形成されている。

振動体２０は、磁芯２１と、磁性ヨーク２２とを有している。磁芯２１は、磁性金属材料で板状に形成されており、その周囲に、磁気駆動部４０を構成するコイル４１が設けられている。コイル４１は、細い銅線が磁芯２１の周囲に多重に巻かれて構成されている。

磁性ヨーク２２は、磁芯２１と同じ磁性金属材料で形成されている。磁性ヨーク２２は、中央部に凹部２２ｂが形成され、凹部２２ｂを挟んでＹ方向の両側に上向きの接続面２２ａ，２２ａが形成されている。磁芯２１が磁性ヨーク２２の上に重ねられると、コイル４１の下半分が凹部２２ｂに収納され、磁芯２１のコイル４１から突出する突出部の下向きの接続面２１ａ，２１ａが、磁性ヨーク２２の接続面２２ａ，２２ａに重ねられて接続されて、接着剤などで固定されている。

振動体２０を支持する支持体３０は、板ばね材料を折り曲げて形成されている。例えば筐体１０は鉄系などの磁性材料の板材で形成され、支持体３０は、ステンレスなどの非磁性金属板で形成されている。支持体３０は、支持底部３１と、支持底部３１から直角に折り曲げられてＹ方向に対向する一対の対向板部３２，３２とを有している。それぞれの対向板部３２，３２には、Ｘ方向に向けて細長く形成された開口部３２ａ，３２ａが形成されている。

図６と図７に示すように、支持体３０に振動体２０が搭載される。図５に示すように、磁芯２１には、前記接続面２１ａ，２１ａよりもさらにＹ方向に突出する突出端部２１ｂ，２１ｂが一体に形成されており、突出端部２１ｂ，２１ｂが、対向板部３２，３２の開口部３２ａ，３２ａに嵌合して、振動体２０が、支持体３０に位置決めされて固定されている。

支持体３０には、Ｘ方向の両側において、支持底部３１から連続する弾性支持部材３３，３３が一体に形成されている。

図５と図６に示すように、支持底部３１からＸ方向の一方へ突出する弾性支持部材３３と、Ｘ方向の他方へ突出する弾性支持部材３３は、Ｙ−Ｚ面を挟んで互いに面対称構造である。

図８に拡大して示すように、弾性支持部材３３は、中間板部３４を有している。図７に示すように、中間板部３４は、支持体３０の支持底部３１のＸ方向に向く側部からＺ方向の上向きに直角に折り曲げられて形成されている。図８では、中間板部３４のＹ方向の長さ寸法がＷで示されている。

弾性支持部材３３では、前記中間板部３４からＸ方向の外側に間隔を空けた位置に挟持部３５が設けられている。図７に示すように、挟持部３５に、前記中間板部３４と平行な保持板部３５ａと、保持板部３５ａに対向するように曲げられた弾性保持片３５ｂとが一体に形成されている。図８に示すように、保持板部３５ａと弾性保持片３５ｂとで、筐体１０の固定板部１２が挟まれる。このとき、保持板部３５ａが固定板部１２の内面１２ａに密着し、弾性保持片３５ｂが固定板部１２の外面１２ｂに弾圧されて、挟持部３５が固定板部１２に固定される。

図８に示すように、中間板部３４の外面３４ａと保持板部３５ａの内面３５ｃは互いに平行であり、その間に、第１の弾性変形部３６が設けられている。第１の弾性変形部３６は、支持体３０を構成している板ばね材によって、中間板部３４および保持板部３５ａと一体に形成されている。

第１の弾性変形部３６は、２つの変形板部３６ａ，３６ｂを有している。変形板部３６ａ，３６ｂは、Ｚ方向の幅寸法よりもＹ方向の長さ寸法が大きい帯板形状である。変形板部３６ａ，３６ｂは、板厚方向がＸ方向に向けられて、幅方向がＺ方向へ向けられ、長手方向がＹ方向に向けられている。

変形板部３６ａの基部は、基部曲げ部３６ｃを介して中間板部３４と連続しており、変形板部３６ｂの基部は、基部曲げ部３６ｄを介して保持板部３５ａと連続している。変形板部３６ａの先部と変形板部３６ｂの先部は、中間曲げ部３６ｅを介して連続している。

変形板部３６ａと変形板部３６ｂは、主にＸ方向に曲げ歪みを発生し、その曲率方向はＹ方向である。基部曲げ部３６ｃと基部曲げ部３６ｄおよび中間曲げ部３６ｅは、折り曲げの中心線がＺ方向へ向けられており、主にＸ方向に曲げ歪みを発生する。

第１の弾性変形部３６は、変形板部３６ａ，３６ｂのそれぞれの曲げ歪みおよび基部曲げ部３６ｃ，３６ｄと中間曲げ部３６ｅのそれぞれの曲げ歪みによって、Ｘ方向へ第１の弾性係数を有して弾性変形する。第１の弾性変形部３６にＸ方向への曲げ歪みを与えるのに要する曲げ応力は小さく、第１の弾性係数は比較的小さい値である。第１の弾性変形部３６のＸ方向の歪みによって、振動体２０およびこれを搭載した支持体３０が、Ｘ方向へ第１の振動数によって振動可能である。

このときの振動体２０のＸ方向への振動の第１の振動数は、振動体２０および支持体３０の合計の質量と前記第１の弾性係数とで決まる。第１の弾性係数が比較的小さい値であるため、第１の振動数は比較的低く、実施の形態では１６０Ｈｚである。

図８に示すように、弾性支持部材３３では、中間板部３４の両端部において、支持体３０の支持底部３１をＸ方向に切り込む切欠き部３７，３７が形成されている。図８では、切欠き部３７，３７の切り込み深さ寸法がＤで示されている。支持底部３１を構成する板ばね材であって、切欠き部３７，３７で挟まれた範囲、すなわち図８において幅寸法Ｗと切り込み深さ寸法Ｄで挟まれた部分の板ばね材が変形板部３８となっている。変形板部３８は、振動体２０を構成する磁性ヨーク２２の下面２２ｃに対して、接着剤などによって固定されていない。変形板部３８とこの変形板部３８から折り曲げられている前記中間板部３４とで第２の弾性変形部３９が構成されている。

振動体２０および支持体３０が、Ｚ方向へ振動するときに、第２の弾性変形部３９が弾性変形する。第２の弾性変形部３９の主な変形部は変形板部３８であり、振動体２０および支持体３０のＺ方向の移動に対して、変形板部３８がＺ方向へ曲げ歪みを発生する。このとき、中間板部３４と変形板部３８との曲げ境界部にも曲げ歪みが発生する。

第２の弾性変形部３９の主な変形部である変形板部３８は、幅方向であるＹ方向に長く、曲げられたときの曲率方向であるＸ方向の寸法が短い。そのため、振動体２０と支持体３０がＺ方向へ振動して第２の弾性変形部３９が曲がるときの第２の弾性係数は、第１の弾性変形部３６のＸ方向での第１の弾性係数に比べてきわめて高い値になる。振動体２０および支持体３０がＺ方向へ振動する際の第２の振動数は、振動体２０および支持体３０の質量と第２の弾性係数とで決まる。第２の振動数は、第１の振動数よりも高く、この実施の形態では４８０Ｈｚである。

図５に示すように、筐体１０にはＹ方向に対向する対を成す磁石支持板部１３，１３が設けられている。一方の磁石支持板部１３の内面に、コイル４１と共に磁気駆動部４０を構成する磁界発生部材４２ａが固定され、他方の固定板部１２の内面に、同じくコイル４１と共に磁気駆動部４０を構成する磁界発生部材４２ｂが固定されている。

図９（Ａ）に示すように、一方の磁界発生部材４２ａは、上側に位置する上部磁石４３ａと、底板部１１側に位置する下部磁石４４ａとを有している。上部磁石４３ａと下部磁石４４ａは共に、Ｚ方向の幅寸法よりもＸ方向の長さ寸法が大きい細長形状である。上部磁石４３ａの中心Ｏ１は、図９（Ａ）において、左側に位置し、下部磁石４４ａの中心Ｏ２は、図９（Ａ）において、右側に位置している。上部磁石４３ａは、磁芯２１の突出端部２１ｂに対向する面がＮ極に着磁され、下部磁石４４ａは、突出端部２１ｂに対向する面がＳ極に着磁されている。

振動体２０に外力が作用しておらず、振動体２０が弾性支持部材３３，３３によって中立姿勢に支持されているとき、磁芯２１の突出端部２１ｂの中心Ｏ０は、前記中心Ｏ１と中心Ｏ２に対してＸ方向において中間点に位置し、Ｚ方向において中間点に位置している。

図９に示す磁界発生部材４２ａと対向している他方の磁界発生部材４２ｂは、Ｘ−Ｚ面を挟んで、前記磁界発生部材４２ａと面対称構造である。磁界発生部材４２ｂは、前記上部磁石４３ａと面対称の上部磁石４３ｂと、前記下部磁石４４ａと面対称の下部磁石４４ｂを有している。なお、図５には下部磁石４４ｂが図面に現れていない。磁界発生部材４２ｂの上部磁石４３ｂは、磁芯２１の突出端部２１ｂに対向する面がＳ極に着磁され、下部磁石４４ｂは、突出端部２１ｂに対向する面がＮ極に着磁されている。すなわち、対向する上部磁石４３ａと上部磁石４３ｂの表面が互いに逆の磁極であり、対向する下部磁石４４ａと下部磁石４４ｂの表面が互いに逆の磁極である。

振動発生部材８０は２つの振動モードを有している。１つの振動モードは、振動体２０と支持体３０がＸ方向へ振動するときの第１の振動数による共振である。第２の振動モードは、振動体２０と支持体３０がＺ方向へ振動するときの第２の振動数による共振である。

振動発生部材８０を第１の振動モードで駆動するときは、コイル４１に対して、第１の振動数に一致する第１の周波数またはこれに近い周波数の第１の駆動信号が与えられる。このときに、磁芯２１の突出端部２１ｂの表面の磁極がＮ極またはＳ極に変わる周波数が、第１の振動数に一致しまたは第１の振動数に近い値となる。

コイル４１に通電されて磁芯２１の突出端部２１ｂが磁極として機能すると、図９（Ｂ）に示すように、突出端部２１ｂの中心Ｏ０に対して中心Ｏ１，Ｏ０，Ｏ２が並ぶ直線方向へ駆動力Ｆが作用する。駆動信号が第１の周波数またはこれに近い周波数のときは、駆動力ＦのＸ方向の分力Ｆｘによって、振動体２０と支持体３０がＸ方向へ第１の振動モードで共振する。

振動発生部材８０を第２の振動モードで駆動するときは、コイル４１に対して、第２の振動数に一致する第２の周波数またはこれに近い周波数の第２の駆動信号が与えられる。このとき、駆動力ＦのＺ方向の分力Ｆｚによって、振動体２０と支持体３０がＺ方向へ第２の振動モードで共振する。

入力装置１の収納空間４に設けられた回路基板に、図１０に示す駆動回路部が実装されている。駆動回路部には、１６０Ｈｚの第１の駆動信号の発振部１０１と、４８０Ｈｚの第２の駆動信号の発振部１０２が設けられている。第１の駆動信号と第２の駆動信号のいずれかが周波数選択回路１０３で選択されてスイッチ部として機能するトランジスタ１０４に与えられる。振動発生部材８０のコイル４１とダイオード１０５とが並列に接続されており、この並列部に電源電圧が与えられ、前記トランジスタ１０４のスイッチ機能によって、コイル４１にそれぞれの周波数の駆動電流が与えられる。

図４は、入力装置１の支持構造および振動構造を模式的に示している。
入力装置１は、下部ケース２（および上部ケース３）が支持基台であり、その上に、第１の弾性部材６を介して可動部５全体が、表示・操作面１ｄの面に沿うＸ方向へ振動自在に支持されている。さらに、可動基台５１の上では、振動発生部材８０を含むパネル組立体７が、第２の弾性部材８と第３の弾性部材９によって、表示・操作面１ｄと直交するＺ方向へ振動自在に支持されている。

前述のように、可動部５全体がＸ方向へ振動するときの固有振動数は１６０Ｈｚであり、可動基台５１上でパネル組立体７がＺ方向へ振動するときの固有振動数は４８０Ｈｚである。

入力装置１の表示・操作面１ｄに指が触れると、第１の検知部材７２によって、どの位置に指が触れたかを検知することができる。さらに、指で表示・操作面１ｄが押されると、第２の弾性部材８と第３の弾性部材９がＺ方向に圧縮変形して、振動発生部材８０を含むパネル組立体７が可動基台５１に接近する向きに移動する。このとき第２の検知部材９１の感知突起９１ｂに作用した力が第２の検知部材９１で検知され、表示・操作面１ｄに与えられた押圧力が検知される。

パネル組立体７に設けられた表示部材７３の表示動作によって、表示・操作面１ｄにテンキーやキーボードあるいはメニューが表示されるが、第１の検知部材７２と第２の検知部材９１によって、どの表示部に指が触れているか、また表示・操作面１ｄが押されているか否かが検知される。

制御部では、これらの検知動作に基づいて、図１０に示す第１の駆動信号の発振部１０１または第２の駆動信号の発振部１０２が駆動され、周波数選択回路１０３で周波数が選択され、振動発生部材８０のコイル４１に、第１の振動数または第２の振動数を発生させるための駆動電流が与えられる。

コイル４１に第１の駆動信号が与えられると、振動発生部材８０がＸ方向の振動を発生する。このときの第１の振動数は１６０Ｈｚである。可動基台５１上でのパネル組立体７の固有振動数は４８０Ｈｚであり、第１の振動数と離れているため、振動発生部材８０から発せられる振動によって、可動部５全体がＸ方向へ１６０Ｈｚで振動させられる。

コイル４１に第２の駆動信号が与えられると、振動発生部材８０がＺ方向の振動を発生する。このときの第２の振動数は４８０Ｈｚであり、第１の振動数である１６０Ｈｚから大きく離れている。よって、可動基台５１が動くことがなく、パネル組立体７がＺ方向へ振動する。

可動部５が低い周波数である１６０Ｈｚで振動するとき、表示・操作面１ｄに触れている指に対して、面に沿う向きの振動が与えられる。比較的低い周波数で振幅が小さい振動が表示・操作面１ｄに与えられるとき、指はＺ方向の振動よりもＸ方向の振動の方を感じやすくなっている。可動部５全体がＸ方向へ振動することで、指が振動を感じやすく、表示・操作面１ｄを操作した指に敏感な操作反力を与えることができる。

支持基台である下部ケース２には回路基板や電池さらには補強板が固定されて、この支持基台の質量が可動部５全体の質量よりも十分に大きくなっているため、可動部５全体がＸ方向へ振動するときに、下部ケース２が振動しにくい。よって、振動発生部材８０からの振動を表示・操作面１ｄに効果的に与えることができ、過大な出力の振動発生部材８０を使用する必要がない。

第２の駆動信号が与えられたとき、表示・操作面１ｄはＺ方向に振動するが、そのときの振動数が高いので、表示・操作面１ｄに触れた指に、高い振動の振動が与えられて、第１の駆動信号が与えられたときと異なる操作反力を感じることができる。

図４に示すように、前記入力装置１は、パネル組立体７が第２の弾性部材８と第３の弾性部材９で支持されているため、表示・操作面１ｄを押したときに第２の検知部材９１に押圧力を作用させやすい構造である。しかも、表示・操作面１ｄを２種類の振動モードで振動させることが可能になる。

なお、前記実施の形態では、パネル組立体７に搭載された第１の検知部材７２が静電容量型であるが、第１の検知部材７２が対向する電極が接触する接触型、または対向する抵抗膜が接触する抵抗型であって、カバーパネル７４の表面に設けられているものであってもよい。

１ 入力装置
１ｄ 表示・操作面
２ 下部ケース（支持基台）
３ 上部ケース（支持基台）
４ 収納空間
５ 可動部
６ 第１の弾性部材
７ パネル組立体
８ 第２の弾性部材
９ 第３の弾性部材
１０ 筐体
２０ 振動体
２１ 磁芯
２２ 磁性ヨーク
３０ 支持体
３３ 弾性支持部材
３６ 第１の弾性変形部
３９ 第２の弾性変形部
４０ 磁気駆動部
４１ コイル
４２ａ，４２ｂ 磁界発生部材
５１ 可動基台
６６ 弾性変形部
７１ 可動パネル
７２ 第１の検知部材
７３ 表示部材
７４ カバーパネル
８０ 振動発生部材
９１ 第２の検知部材

Claims (8)

1. 操作面と、前記操作面に対する操作を検知する検知部材と、前記操作面に振動を与える振動発生部材とが設けられた入力装置において、
   支持基台と、前記支持基台上で第１の弾性部材を介して振動自在に設けられた可動部とが設けられ、前記可動部に、前記操作面と前記検知部材ならびに前記振動発生部材が含まれており、
   前記振動発生部材が、前記可動部が前記操作面に沿う向きに振動するときの固有振動数に一致した振動を発生することを特徴とする入力装置。
2. 前記可動部は、前記第１の弾性部材で支持された可動基台と、前記操作面と前記検知部材と前記振動発生部材とが設けられた可動パネルとを有し、前記可動基台上で第２の弾性部材を介して前記可動パネルが振動自在に支持されており、
   前記振動発生部材が、前記可動部全体の固有振動数に一致する第１の振動数の振動と、前記可動パネルの固有振動数に一致する第２の振動数の振動を発生する請求項１記載の入力装置。
3. 前記振動発生部材によって、前記可動部全体が前記操作面に沿う向きに振動させられ、前記可動パネルが前記操作面と交差する向きに振動させられる請求項２記載の入力装置。
4. 前記可動パネルに、前記操作面に対する操作位置を検知する第１の検知部材が搭載され、前記可動基台に、前記可動パネルに与えられた押圧力を検知する第２の検知部材が設けられ、前記振動発生部材が前記可動パネルに固定されている請求項２または３記載の入力装置。
5. 前記支持基台の質量が、前記可動部全体の質量よりも大きい請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
6. ケースである支持基台上に第１の弾性部材を介して支持される可動部を有し、
   前記可動部が、可動基台と、前記可動基台上に第２の弾性部材を介して支持された可動パネルとを有し、前記可動パネルに、操作面と前記操作面に対する操作位置を検知する第１の検知部材が設けられ、前記可動基台に、前記可動パネルに与えられた押圧力を検知する第２の検知部材が設けられており、
   前記可動部全体の固有振動数に一致する第１の振動数の振動と、前記可動パネルの固有振動数に一致する第２の振動数の振動を発生する振動発生部材が設けられていることを特徴とする入力装置。
7. 前記振動発生部材が前記可動パネルに固定されており、前記可動基台と前記振動発生部材との間に第３の弾性部材が設けられている請求項６記載の入力装置。
8. 前記振動発生部材によって、前記可動部全体が前記操作面に沿う向きに振動させられ、前記可動パネルが前記操作面と交差する向きに振動させられる請求項６または７記載の入力装置。

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