JP2012137971A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１個の振動モータだけでタッチパネルの全体に振動を伝達可能な入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置１は、タッチパネル２と、タッチパネル２の側面に固定される固定部材３と、固定部材３に支持される振動モータ４とを備えている。入力装置１の側面に固定部材３を取付けて、回転軸４ａ方向が入力操作面２ａに略垂直になるように振動モータ４を固定部材３に取付けるため、振動モータ４の振動を、入力装置１の入力操作面２ａ方向に伝達できる。したがって、わずか１個の振動モータ４だけでも、入力装置１の入力操作面２ａ全体を略均一な振動量で振動させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動させることが可能な入力装置に関する。

携帯電話を初めとする種々の電子機器において、タッチパネルと振動モータを搭載する例が増えている。振動モータは主に、着信を初めとする種々の情報をユーザに報知する触覚機能として用いられる。タッチパネルは、必要に応じて、入力選択ボタンの画像を切り替えることができ、機械的なボタンを設けなくても、多種類の入力および選択を行うことができることから、部品コストの削減のためにも望ましい。また、機械的なボタンが不要となることで、機器の構造が簡易化されて保守性が向上し、かつ機械的なボタンによるデザイン上の制約がなくなり、製品デザイン上も好ましい。

ところが、タッチパネルは、キーの押圧感が得られないため、誤操作が生じやすい。また、押圧感が得られないことで、ユーザに不安感を与え、入力しづらいという印象も与えてしまう。

このような不具合を解消する一方策として、タッチパネル上でキーを操作したときに、振動モータを振動させてユーザに報知するようにすることが考えられる。

タッチパネルを振動させるには、タッチパネルに振動モータを密着配置しなければならない。ところが、最近の電子機器は、大型のタッチパネルを搭載する例が増えており、１個の振動モータだけでは、タッチパネル全体を振動させることは困難で、複数の振動モータを設けなければならない。これは、部品コストの上昇と消費電力の増大を招き、筐体サイズの薄型化も困難になる。また、複数の振動モータを設けると、各振動モータの振動が打ち消し合って、場所によっては、振動がまったく感じられなくなってしまう。

さらには、振動モータの振動が、筐体側に伝達されると、タッチパネルが振動しづらくなるおそれがある。

振動モータの設置場所に関しては、例えば、筐体内部の隅に円弧状のリブを設けて、振動モータを横に寝かせて固定する固定構造が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００９−１１１１３号公報

特許文献１の場合、振動モータは、筐体内部の隅に固定されるため、筐体全体に振動を伝達させるのが困難である。また、特許文献１のように、振動モータを筐体の隅に固定してしまうと、タッチパネルの全体を振動させることはできない。

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、１個の振動モータだけでタッチパネルの全体に振動を伝達可能な入力装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、情報入力を行う入力操作面を有する第１の基板と、
回転軸周りに回転することにより振動を発生する振動モータと、
前記タッチパネルに固定され、前記振動モータの回転軸が前記タッチパネルの入力操作面に略垂直になるように前記振動モータを支持し、前記振動モータの振動を前記タッチパネルの入力操作面に略平行に伝達する固定部材と、を備えることを特徴とする入力装置が提供される。

本発明によれば、１個の振動モータだけでタッチパネルの全体に安定かつ均一に振動を伝達できる。

本発明の第１の実施形態に係る入力装置１の断面図。 図１の入力装置１の上面図。 図２の変形例を示す上面図。 図１の変形例を示す入力装置１ａの断面図。 図１の変形例を示す入力装置１ｂの断面図。 図１の変形例を示す入力装置１ｃの断面図。 図１の変形例を示す入力装置１ｄの断面図。 入力装置１ｄの上面図。 図８の固定部材３の内部構造を示す図。 図９の変形例を示す図。 タッチパネル２と筐体１１との接合状態を示す斜視図。 タッチパネル２と筐体１１との固定形態を示す断面図。 図１２の変形例を示す断面図。 摺動部材１２としてスペーサ１２ａを設けた例を示す斜視図。 摺動部材１２としてボールプランジャ１２ｂを設けた例を示す斜視図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る入力装置１の断面図、図２はこの入力装置１の上面図である。本実施形態に係る入力装置１は、タッチパネル２と、タッチパネル２の側面に固定される固定部材３と、固定部材３に支持される振動モータ４とを備えている。

タッチパネル２の下方には、筐体が配置されるが、図１および図２では筐体を省略している。後述するように、筐体は固定部材３よりも下方に配置されている。

タッチパネル２は、硬質プラスチック板である。タッチパネル２の下方に配置される筐体側から、種々の情報入力画像（例えば、キー入力のための文字画像）をタッチパネル２に投射するようになっている。

ユーザが、タッチパネル２に投影された情報入力画像のいずれかを指で操作すると、その操作情報が筐体側の回路基板に伝達されるようになっている。図１のタッチパネル２の上面をユーザが指で操作する入力操作面２ａである。

固定部材３の断面形状は、逆Ｌ字形状であり、略直交する２つの面のうち一方（第１面３ａ）はタッチパネル２の上面に接合され、他方（第２面３ｂ）はタッチパネル２の側面に接合されている。

振動モータ４は、回転軸４ａの周りをロータ（不図示）が回転する構造であるが、回転軸４ａとはずれた位置に重心がある重り４ｂを備えており、ロータは偏芯を起こした状態で回転し、これにより振動が発生する。振動の向きは、図１の矢印の方向であり、上面から見ると図２の矢印のように360度の水平全方向である。

図１の振動モータ４は、固定部材３の第２面３ｂとは反対側の面（第３面３ｃ）に取付けられている。より具体的には、振動モータ４の回転軸４ａがタッチパネルの入力操作面２ａに略垂直になるように、第３面３ｃに取付けられている。すなわち、振動モータ４の回転軸４ａは、タッチパネル２の上下方向に略平行に配置されている。

上述したように、振動モータ４は固定部材３の第３面３ｃに接合されているため、振動モータ４の振動は、この第３面３ｃを介して固定部材３に伝達され、固定部材３は、やはり図１の矢印の向きに振動する。固定部材３の第２面３ｂはタッチパネル２の側面に接合されているため、固定部材３が矢印の向きに振動すると、タッチパネル２も同じ向きに振動する。

これにより、図２に示すように、タッチパネル２の入力操作面２ａに略平行に振動が発生する。入力操作面２ａ方向の振動は、伝達されやすいため、固定部材３の取付位置から入力操作面２ａの全方向に略均等に振動が伝達され、固定部材３の取付位置に対向する反対側の側面にまで振動を伝達させることができる。

図１のタッチパネル２には、一つの固定部材３のみが固定されており、この固定部材３は１個の振動モータ４のみを支持するため、タッチパネル２は１個の振動モータ４だけで振動させることになるが、わずか１個の振動モータ４であっても、タッチパネル２の全面にわたって、略均一に振動させることができる。これは、タッチパネル２を重力の掛からない水平方向に振動させるためである。

タッチパネル２上の各場所での振動量をより均一化させたい場合は、タッチパネル２上の重心線（図２の破線２ｂ）上に振動モータ４を配置するのが望ましい。したがって、固定部材３は、タッチパネル２上の重心線２ｂを跨るように配置されて、その重心線２ｂの延長線上に振動モータ４が取付けられる。

図１では、タッチパネル２の短辺側の側面に固定部材３を取付ける例を説明したが、長辺側の側面に固定部材３を取付けてもよい。長辺側の側面に固定部材３を取付ける場合も、長辺側の重心線の延長線上に振動モータ４を配置するのが望ましい。

また、固定部材３の上面は、図２に示すように、タッチパネル２の側面の一部のみに取付けられてもよいし、図３に示すように、側面全体を覆うように取付けてもよい。固定部材３の材料として、振動を伝達しやすい材料を用いた場合は、図３の構造を採用した方が、タッチパネル２の側面全体に振動を伝達できるため、より望ましい。

図１では、固定部材３の第２面３ｂにタッチパネルの側面を接合して、この第２面３ｂとは反対側の第３面３ｃに振動モータ４を取付けたが、図４の入力装置１ａのように、固定部材３の第２面３ｂに、タッチパネルの側面と振動モータ４を共に取付けてもよい。図４は逆Ｌ字状の固定部材３の第１面３ａをタッチパネル２の上面に接合し、固定部材３の第２面３ｂの上側にタッチパネル２の側面を接合し、同じ第２面３ｂの下側に振動モータ４を接合している。振動モータ４の回転軸４ａが入力操作面２ａの略垂直になるように振動モータ４が固定部材３の第２面３ｂに接合されることは、図１と同様である。

図４の場合、振動モータ４の接合箇所に対向する位置にはタッチパネル２の側面は存在しない。この点では、図１と異なる。図４の場合、振動モータ４の振動により、固定部材３が図４の矢印の方向に振動し、その振動が上方に伝達されて、タッチパネルの側面を矢印の向きに振動させる。これにより、図２と同様に、入力装置１の入力操作面２ａ方向に振動が伝達される。

図４の振動モータ４も、図２と同様に、短辺方向または長辺方向の重心線２ｂの延長線上に取付けられ、また、固定部材３は、タッチパネル２の短辺または長辺の重心線２ｂを挟む一部領域だけに取付けてもよいし、短辺または長辺の全体を覆うように取付けてもよい。

この他の変形例として、逆Ｌ字状ではなく、図５の入力装置１ｂのようにＴ字状の固定部材３を設けてもよい。この場合、図１の固定部材３と比べて、振動モータ４の取付位置が第３面３ｃの少し下側にずれて取付けられることと、振動モータ４の上方に固定部材３の脚部が配置されることとが異なるが、その他の構造的な特徴は同じであり、得られる効果も同じである。

この他の変形として、図６の入力装置１ｃのようにコの字状の固定部材３を設けてもよい。図６の固定部材３は、タッチパネル基板２の上面、側面および下面を覆うように固定部材３が取付けられる。図１の固定部材３と比べて、タッチパネル２の下面側にも固定部材３の脚部が伸びていることが異なるが、その他の構造的な特徴は同じであり、得られる効果も同じである。

次に、本実施形態に係る入力装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ（以下、単に入力装置１と呼ぶ）の使用方法について説明する。本実施形態に係る入力装置１は、例えば情報入力用のキーボードの代用として用いられるものであり、入力装置１の本体基板は、各キー情報の画像を生成して、バックライトで投射する。これにより、タッチパネル２には、各キー位置に、対応するキー画像が表示される。ユーザは、タッチパネル２に表示されたキー画像に従って、入力したいキーを指で触れる。筐体側のタッチパネル２面（2aの裏面）に設けられたタッチセンサは、例えば静電容量式のセンサであり、ユーザの指が触れたことを検知して、筐体側に設置された回路基板に信号を送る。

筐体側に設置された回路基板は、センサ出力により、ユーザの指が任意のキー位置に触れたことを検知すると、振動モータ４に対して、振動の発生を指示する。これを受けて振動モータ４は振動を発生させ、その振動は固定部材３を介して入力装置１の入力操作面２ａに伝達される。そして、ユーザが指で触れている間に、ユーザの指に振動を伝えることができる。

タッチパネル２は、硬質のプラスチック板であり、弾力性はなく、ユーザが指で軽く触れても、強く押圧しても、入力操作面２ａからの跳ね返りはなく、キー入力が正しく行われたのかどうかユーザにはわからない。これは、使い勝手上大きな問題となる。これに対して、本実施形態では、ユーザの指が入力操作面２ａを触れたことをタッチセンサが認識すると、瞬時にその指に振動を与えるため、ユーザはキー入力が受け付けられたことを把握でき、タッチパネル基板２からの機械的な跳ね返りがなくても、それほど違和感を感じることなく、情報入力を行うことができる。

このように、第１の実施形態では、入力装置１の側面に固定部材３を取付けて、回転軸４ａ方向が入力操作面２ａに略垂直になるように振動モータ４を固定部材３に取付けるため、振動モータ４の振動を、入力装置１の入力操作面２ａ方向に伝達できる。したがって、わずか１個の振動モータ４だけでも、入力装置１の入力操作面２ａ全体を略均一な振動量で振動させることができる。

第１の実施形態によれば、タッチパネル２が比較的大サイズであっても、１個の振動モータ４だけでタッチパネル２の全面を振動させることができるため、振動モータ４の数を必要最小限に留めることができ、部品コストを削減できるとともに、振動モータ４の設置スペースも最小限で済み、入力装置１の小型化および薄型化を実現できる。

さらに、複数の振動モータ４を用いてタッチパネル２を振動させると、各振動モータ４の振動が干渉しあって、場所によっては過剰に振動が発生したり、あるいは振動がまったく発生しないなど、振動量の変動が大きかったが、本実施形態では、１個の振動モータしか用いないため、異なる振動の干渉が起きる可能性は皆無であり、きわめて安定かつ均一に、タッチパネル２の全域を振動させることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態は、タッチパネル２の側面に固定部材３を取付けたが、以下に説明する第２の実施形態は、タッチパネル２の裏面に固定部材３を取付けるものである。

図７は本発明の第２の実施形態に係る入力装置１ｄの断面図、図８はこの入力装置１ｄの上面図である。図７および図８では、図１と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。

図７の入力装置１ｄは、タッチパネル２の重心位置２ｃに合わせて、入力装置１ｄの裏面に固定部材３を接合している。固定部材３は、図９のように、振動モータ４を収納する収納部３ｄを有する。振動モータ４は、収納部３ｄの壁面に接触するように収納されて固定される。振動モータ４が振動すると、その振動は、固定部材３に伝達され、固定部材３の上面はその面方向に振動する。これにより、入力装置１ｄは、第１の実施形態と同様に入力操作面２ａ方向に振動する。固定部材３は、タッチパネル２の重心位置２ｃに取付けられているため、固定部材３の振動は、入力装置１ｄの全面に均等に伝達される。したがって、わずか１個の振動モータ４だけで、入力装置１ｄを振動させることができる。

固定部材３の形状は、必ずしも図９のような、振動モータ４を内部に収納可能な箱状のものである必要はない。例えば、図１０に示すように、Ｔ字状の固定部材３でもよく、この場合も固定部材３の上面を入力装置１ｄの裏面側の重心位置に接合し、固定部材３の上面から下方に伸びる脚部に振動モータ４を接合すればよい。あるいは、図１や図４のような逆Ｌ字状の固定部材３を設けてもよい。いずれの形状の固定部材３であっても、固定部材３の上面の中央部をタッチパネル基板２の重心位置２ｃに合わせて、固定部材３と入力装置１ｄを接合するのが望ましい。

このように、第２の実施形態では、入力装置１ｄの裏面側の重心位置に固定部材３の上面を接合し、固定部材３に取付けた振動モータ４を振動させたときに、その振動が入力装置１ｄの入力操作面２ａ方向に伝達されるようにするため、わずか１個の振動モータ４を使用する場合であっても、入力装置１ｄの全面にその振動を伝達できる。

（入力装置１の内部構造例）
以下では、上述した第１および第２の実施形態に共通して適用可能なタッチパネル２と筐体との接合形態について説明する。

図１１はタッチパネル２と筐体１１との接合状態を示す斜視図である。この図では、固定部材３は省略している。図１１に示すように、タッチパネル２と筐体１１は、摺動部材１２を挟んで対向配置されている。上述した固定部材３は、タッチパネル２の側面または裏面に接合されるが、いずれの場合も筐体１１よりも上方に配置される。すなわち、固定部材３は、筐体１１に接触していないため、固定部材３の振動が筐体１１に伝達されるおそれはない。

固定部材３を筐体１１に接触させない理由は、固定部材３の振動が筐体１１に伝達されると、筐体１１の重量も一緒に振動させるため、振動物全体の重量が増してタッチパネル２が振動しにくくなるからである。また、筐体１１はゴム足で接地（机など）しているため、振動しづらくなっており、筐体に振動を伝えるとタッチパネル２への振動が小さくなる。

摺動部材１２は、タッチパネル２を筐体１１上で、入力操作面２ａに略平行な方向に振動できるようにしている。摺動部材１２は、振動させることが可能な弾性部材からなり、例えば、ポリウレタン、シリコン、ゴムなどの材料で形成されている。

タッチパネル２と筐体１１とは、例えば図１２（ａ）のようなネジ１３で固定されている。ネジ１３で固定しても、摺動部材１２により、タッチパネル２が筐体１１上で入力操作面２ａ方向に振動できるようにするために、ネジ穴１４とネジ１３の間には隙間１５が設けられている。図１２（ｂ）の例では、タッチパネル２に、ネジ径１３ａよりも径が大きくて、ネジ頭１３ｂよりも径が小さいネジ穴１４を形成し、このネジ穴１４にネジ１３を挿入して、ネジ１３の先端側が筐体１１内に食い込むようにして、ネジ頭１３ｂの下面でタッチパネル基板２上面を押し付けて、タッチパネル２と筐体１１とを固定する。この状態であっても、ネジ１３径とネジ穴１４の間には隙間１５があるため、この隙間１５がタッチパネル２を横方向に移動させる遊び（余裕度）となり、タッチパネル２を入力操作面２ａ方向に振動させることができる。

タッチパネル２と筐体１１との固定は、必ずしもネジ１３を用いて行う必要はない。例えば、図１３は、タッチパネル２の側面を筐体１１側まで伸ばして、その先端部に爪２ｄを設けて、この爪２ｄで筐体１１の裏面を押さえつけて固定する。

図１３のようにすれば、タッチパネル２にネジ穴１４を空ける必要もなくなり、タッチパネル２の作製が容易になり、かつ組立作業性もよくなる。図１３の場合、タッチパネル２が筐体１１を覆うような構造になるため、タッチパネル２の側面の内側と、対向する筐体１１の側面とが密着している場合は、タッチパネル２が振動する余裕度がなくなり、また、筐体１１に振動が伝わりやすくなる。したがって、タッチパネル２の側面の内側と、対向する筐体１１の側面との間には隙間を設けるのが望ましい。

図１１で示した摺動部材１２にも種々の変形例が考えられる。例えば、図１４は摺動部材１２としてスペーサ１２ａを設けた例を示す斜視図、図１５は摺動部材１２としてボールプランジャ１２ｂを設けた例を示す斜視図である。図１４と図１５のいずれの場合も、タッチパネル２と筐体１１とは、例えば図１２または図１３の手法により、固定される。

図１４のスペーサ１２ａは、その上面および下面の少なくとも一方の摩擦係数を所定値以下まで低くして、滑りやすくしている。したがって、振動モータ４の振動がタッチパネル２に伝達されると、タッチパネル２はその入力操作面２ａ方向に沿って、スペーサ１２ａ上で振動するか、あるいは筐体１１上でスペーサ１２ａおよびタッチパネルが一体となって振動する。

図１４のスペーサ１２ａの具体的な材料としては、金属やテフロンなどが考えられ、金属を用いる場合は、その上面または下面の少なくとも一方について研磨処理を行って、滑りやすくするのが望ましい。

図１５の摺動部材１２として用いられるボールプランジャ１２ｂは、例えば筐体１１の四隅に形成されたネジ穴にねじ込まれる。ボールプランジャ１２ｂは、図１５（ｂ）に示すように、回転自在のボール１２ｃと、このボール１２ｃに接触するコイルバネ１２ｄとを有し、ボール１２ｃの上にタッチパネル２を置くと、振動モータ４の振動によりタッチパネル２が入力操作面２ａ方向に力を受けると、ボール１２ｃが回転して、タッチパネル２はその入力操作面２ａ方向に振動することになる。

このように、タッチパネル２と筐体１１との間に摺動部材１２を介挿させた状態でタッチパネル2と筐体１１を固定し、しかもタッチパネル２が入力操作面２ａ方向に移動できる程度の余裕を持たせて固定するため、振動モータ４の振動がタッチパネル２に伝達されたときに、タッチパネル２を入力操作面２ａ方向に振動させることができる。

タッチパネル２と筐体１１との固定手段や、タッチパネル２と筐体１１との間に介挿される摺動部材１２は、必ずしも上述した例に限定されず、その他の変形例を採用してもよい。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 入力装置
２ タッチパネル
２ａ 入力操作面
３ 固定部材
４ 振動モータ
４ａ 回転軸
４ｂ 重り
１１ 筐体
１２ 摺動部材

Claims (11)

1. 情報入力を行う入力操作面を有するタッチパネルと、
   回転軸周りに不規則に回転することにより振動を発生する振動モータと、
   前記タッチパネルに固定され、前記振動モータの回転軸が前記タッチパネルの入力操作面に略垂直になるように前記振動モータを支持し、前記振動モータの振動を前記タッチパネルの入力操作面に略平行に伝達する固定部材と、を備えることを特徴とする入力装置。
2. 前記固定部材は、前記タッチパネルの入力操作面に連なる側面に接合され、該側面を介して前記振動モータの振動を前記タッチパネルの入力操作面に伝達することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記固定部材は、前記タッチパネルの入力操作面に接合される第１面と、前記タッチパネルの入力操作面に連なる側面に接合される第２面と、前記第２面の反対側に配置され前記振動モータが接合される第３面と、を有することを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
4. 前記固定部材は、前記タッチパネルの入力操作面に接合される第１面と、前記タッチパネルの入力操作面に連なる側面に接合される第２面と、を有し、
   前記振動モータは、前記タッチパネルの側面よりも下方で、前記第２面に接合されることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
5. 前記固定部材の断面形状は、逆Ｌ型、Ｔ型、またはコの字型であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の入力装置。
6. 前記固定部材は、前記タッチパネルの重心線の延長線上に前記振動モータが配置されるように、前記タッチパネルに固定されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の入力装置。
7. 前記固定部材の上面は、前記タッチパネルの入力操作面の反対側に配置される裏面に接合され、
   前記固定部材は、その上面が面方向に振動するように前記振動モータを支持することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
8. 前記固定部材は、前記タッチパネルの重心位置の直下に前記振動モータが配置されるように、前記タッチパネルに固定されることを特徴とする請求項７に記載の入力装置。
9. 前記タッチパネルおよび前記固定部材の下方に配置され、前記タッチパネルを支える筐体と、
   前記タッチパネルと前記筐体との間に介挿され、前記タッチパネルをその入力操作面方向に前記筐体に対して相対的に移動自在とする摺動部材と、
   前記タッチパネルと前記筐体との間に前記摺動部材を介挿した状態で、前記タッチパネルをその入力操作面方向に前記筐体に対して相対的に移動自在としつつ、前記タッチパネルおよび筐体を固定する固定部材と、を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の入力装置。
10. 前記摺動部材は、弾性部材であるか、あるいは、前記タッチパネルおよび前記筐体の少なくとも一方との接触面の摩擦係数が所定値以下の柱状部材であるか、あるいは、ボールプランジャであることを特徴とする請求項９に記載の入力装置。
11. 前記固定部材は、前記タッチパネルの所定箇所に設けられた貫通穴に貫通させて前記タッチパネルおよび筐体を固定する固定具を備え、
    前記固定具は、前記筐体に対する前記タッチパネルの入力操作面方向への移動が許容されるように、前記貫通穴の外径よりも小さい外径を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の入力装置。

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