JP5806634B2

JP5806634B2 - タッチスクリーン装置

Info

Publication number: JP5806634B2
Application number: JP2012059101A
Authority: JP
Inventors: 加藤　一成; 一成加藤
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: US20130241849A1; JP2013196022A; US9001065B2

Description

本発明は、タッチパネルの表面にユーザの指先等を押し当てて入力操作が行われるタッチスクリーン装置に係り、特に、入力操作時にタッチパネルを振動させることでユーザに対して触覚を利用したフィードバックが可能なタッチスクリーン装置に関する。

入力操作時にタッチパネルを振動させるフィードバック機構を備えたタッチスクリーン装置は、ユーザの指先等がタッチパネルの表面（入力操作面）の任意箇所あるいは所定領域に押し当てられたことを検出すると、振動発生源であるアクチュエータが起動してタッチパネルを微小振動させるようになっている。例えば、ユーザの指先等がタッチパネルの入力操作面に押し当てられているときに、これを検出してタッチパネルを振動させると、指先等に伝わる振動によってユーザは入力操作が確実に行われていることを感得できる。また、ユーザの指先等が入力操作面の特定領域（表示パネルの画像の選択項目等が表示されている領域）に押し当てられたことを検出したときに、該特定領域に応じた振動パターンでタッチパネルを振動させると、誤操作が防止しやすくなる。

従来、この種のタッチスクリーン装置における振動発生源としては、ピエゾ素子（圧電素子）を用いるか、または偏心錘付きのモータを用いるか、または電磁アクチュエータを用いることが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。振動発生源がピエゾ素子である場合、タッチパネルを直接振動させることができる。また、携帯電話機等では振動発生源として偏心錘付きモータを用いることが多く、小型の筒型モータで偏心錘を回転させることによってタッチパネルを振動させている。また、振動発生源として電磁アクチュエータを用いる場合は、磁気回路内の可動コイル等を振動させることによってタッチパネルを振動させている。

特開２００５−２７５６３２号公報

しかしながら、タッチパネルの振動発生源としてピエゾ素子を用いた場合、ピエゾ素子自体が高価であるうえに昇圧回路等も付設しなければならないため、タッチスクリーン装置が高コスト化してしまうという問題がある。また、ピエゾ素子によって生起される駆動力は小さいため、タッチパネルを大きな加速度（例えば５Ｇ程度）で振動させたいという要求に対し、振動発生源としてピエゾ素子を用いることは効率が悪すぎて実用的でない。

一方、タッチパネルの振動発生源として偏心錘付きモータを用いた場合、コスト面での負担は軽減されるものの、偏心錘の回転によって生じる振動であることから、振動させたい方向の振幅が安定しないという問題がある。つまり、ユーザがタッチパネルの振動を認識しやすいのはその厚さ方向（入力操作面に対して直交する方向）であり、この方向にタッチパネルを振動させることが効果的であるが、偏心錘付きモータを用いるとタッチパネルの振動方向がばらついてしまうため、ある程度大きな画面のタッチパネルを効率良く振動させることは困難となる。また、大径でパワーの大きな筒型モータを使用すれば、タッチパネルを大きな加速度で振動させることは可能であるが、この場合、タッチスクリーン装置の厚さ寸法が不所望に増大してしまう。

また、タッチパネルの振動発生源として電磁アクチュエータを用いた場合は、その磁気回路によってタッチスクリーン装置の厚さ寸法が増大してしまうという問題がある。この場合、タッチパネルを大きな加速度で振動させようとすると、非常に大きな磁気回路を組み込まなければならないため、タッチスクリーン装置の厚さ寸法が非常に大きくなってしまう。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、タッチパネルを厚さ方向に大きな加速度で振動させることが容易であると共に、高コスト化や厚さ寸法の増大が回避しやすいタッチスクリーン装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、表示パネルと、この表示パネルの前面側に配置されたタッチパネルと、このタッチパネルを保持する可動シャーシと、この可動シャーシを介して前記タッチパネルを厚さ方向に振動可能な振動付与手段と、前記可動シャーシを振動可能な状態に支持する固定シャーシとを備えたタッチスクリーン装置において、前記振動付与手段が、前記可動シャーシと前記固定シャーシのいずれか一方に取り付けられてモータ軸の軸心を前記タッチパネルの厚さ方向に向けたモータと、このモータの回転駆動力を前記タッチパネルの厚さ方向の駆動力に変換して前記可動シャーシに伝達するカム機構と、このカム機構によって移動した前記可動シャーシを元の位置に戻す向きに弾性付勢する弾性付勢手段とを備えていると共に、前記カム機構が、前記モータの軸心を中心とする円周に沿って波形の凹凸を連続させたカム面が形成されたウェーブカム部と、前記カム面に摺接して前記ウェーブカム部に対し相対的に回転可能なカム係合部とからなり、これらウェーブカム部とカム係合部のいずれか一方が前記モータ軸に一体化されると共に、いずれか他方が前記モータを取り付けていない前記可動シャーシまたは前記固定シャーシに一体化されているという構成にした。

かかる構成によれば、モータ軸の回転に伴っていウェーブカム部のカム面に対してカム係合部が相対的に摺動するため、モータの回転駆動力がスラスト方向の駆動力に変換され、可動シャーシを介してタッチパネルを厚さ方向に振動させることができる。その際、カム面の形状に応じた振動パターンや振動加速度をタッチパネルに付与することができる。また、こうしてカム機構がタッチパネルを厚さ方向に移動させると、弾性付勢手段がタッチパネル（可動シャーシ）を元の位置に戻す向きに弾性付勢するため、タッチパネルを厚さ方向に大きな加速度で滑らかに振動させることが容易である。また、薄型で安価なモータを使用できることから、装置全体の高コスト化や厚さ寸法の増大も回避しやすい。このようなタッチスクリーン装置は、入力操作面にユーザの指先等が押し当てられたことをタッチパネルが検出した時点で、モータを起動してタッチパネルを振動させることにより、入力操作が行われたことをタッチパネルの振動としてユーザの触覚に確実にフィードバックすることができる。

上記のタッチスクリーン装置において、振動付与手段が、モータ軸の軸心に関して点対称な重量分布の回転体を備えており、この回転体がモータ軸に固定されていると、モータで回転駆動される回転体の慣性力を利用して、加速度が大きな振動をタッチパネルに付与することが容易となるため、一層好ましい。

この場合において、カム係合部とウェーブカム部のいずれか一方が回転体の軸端部に設けられていると、タッチスクリーン装置の部品点数を削減できて組立て性も向上する。

また、上記のタッチスクリーン装置において、モータは固定シャーシに取り付けられていても良いが、モータが可動シャーシに取り付けられていると、モータの回転駆動力でタッチパネルを厚さ方向に振動させる動作を安定的に行わせることが容易になる。

また、上記のタッチスクリーン装置において、カム係合部がウェーブカム部のカム面と同形な摺動カム面を有し、この摺動カム面が全周に亘ってウェーブカム部のカム面と摺接可能であると一層好ましい。かかる構成によれば、カム係合部とウェーブカム部のカム面どうしは、一方の山部が他方の谷部に入り込むと全周に亘ってほぼ接触し、一方の山部が他方の山部に乗り上げていくと、カム係合部とウェーブカム部の一方が他方に対してタッチパネルの厚さ方向へ押し上げられていく。そのため、簡素な構造のカム機構により、モータ軸の回転に伴ってタッチパネルを厚さ方向へ滑らかに振動させることができて動作信頼性が高まる。

また、上記のタッチスクリーン装置において、振動付与手段が、モータが取り付けられた可動シャーシまたは固定シャーシに回転可能に支持された従動回転体を備えており、この従動回転体がその回転軸に関して点対称な重量分布を有していると共に、回転体と従動回転体の外周部に設けられたギヤ部どうしが噛合しており、かつ、従動回転体の軸端部と該軸端部に摺接する部材とのいずれか一方に前記ウェーブカム部と同等のウェーブカム部が設けられ、他方に前記カム係合部と同等のカム係合部が設けられていると、一層好ましい。かかる構成によれば、モータの回転駆動力をスラスト方向の駆動力に変換するカム機構を、複数箇所にバランス良く配設することができるため、回転体と従動回転体の慣性力を利用して、可動シャーシをタッチパネルの厚さ方向へ大きな加速度で振動させやすくなる。それゆえ、タッチパネルが比較的大きい場合であっても、所要の振動加速度をユーザの指先等へ伝えやすくなる。また、回転体がモータに回転駆動されると従動回転体が逆向きに回転駆動されるため、回転体の回転によってタッチパネルを面内方向に駆動する不要な力が生じたとしても、この不要な力を従動回転体の回転によって相殺することができる。

また、上記のタッチスクリーン装置において、弾性付勢手段が、固定シャーシに取り付けられて可動シャーシを支持している複数の板ばねを含んでいると、装置全体の構造が複雑にならず部品コストも抑制しやすい。

また、上記のタッチスクリーン装置において、表示パネルが固定シャーシに固定されていると、モータの駆動力でタッチパネルを振動させても表示パネルは振動せずに固定状態に保たれるため、振動体の総重量が減ってタッチパネルを振動させやすくなると共に、ＬＣＤ等の表示パネルに振動に起因する画像の乱れが生じる虞がなくなる。ただし、タッチパネルに付与する振動の振幅がさほど大きくない場合には、タッチパネルだけでなく表示パネル等も可動シャーシで保持する構成とし、モータの駆動力でタッチパネルと一緒に表示パネルを厚さ方向に振動させるようにしても良い。

本発明のタッチスクリーン装置によれば、モータ軸の回転に伴ってウェーブカム部のカム面に対してカム係合部が相対的に摺動するため、モータの回転駆動力がスラスト方向の駆動力に変換され、可動シャーシを介してタッチパネルを厚さ方向に振動させることができるのみならず、カム面の形状に応じた振動パターンや振動加速度をタッチパネルに付与することができる。また、こうしてカム機構がタッチパネル（可動シャーシ）を厚さ方向に移動させると、弾性付勢手段がタッチパネルを元の位置に戻す向きに弾性付勢するため、タッチパネルを厚さ方向に大きな加速度で滑らかに振動させることが容易である。また、薄型で安価なモータを使用できることから、装置全体の高コスト化や厚さ寸法の増大も回避しやすい。それゆえ、本発明によれば、タッチパネルの画面が比較的大きくても、このタッチパネルに所望の振動を付与してユーザに感得させることが容易なフィードバック機構を備えたタッチスクリーン装置を安価に提供することができる。

本発明の実施形態例に係るタッチスクリーン装置を一部透視して示す外観図である。該タッチスクリーン装置の断面図である。該タッチスクリーン装置の内部構造を底面側から透視して示す斜視図である。該タッチスクリーン装置の外周部の構造を示す要部断面図である。該タッチスクリーン装置の主要部品を示す分解斜視図である。該タッチスクリーン装置に備えられるタッチパネルと可動シャーシを示す斜視図である。該可動シャーシに配設されている駆動系を示す斜視図である。図７に示した駆動系の断面図である。該駆動系をカム機構と共に示す分解斜視図である。図９に対応する別角度の分解斜視図である。該タッチスクリーン装置に備えられる固定シャーシを前枠部を省略して示す斜視図である。該カム機構の固定側カム面と可動側カム面とが全周に亘って接触している状態を示す説明図である。図１２の要部を示す説明図である。該カム機構の固定側カム面が可動側カム面を押し上げている状態を示す説明図である。図１４の要部を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態例について図面を参照しながら説明する。図１〜図６に示すように、本実施形態例に係るタッチスクリーン装置１は、筐体を兼ねている固定シャーシ２と、固定シャーシ２の内底面の４箇所に立設された取付ボス２３に保持されているＬＣＤ（液晶ディスプレイ）ユニット３と、固定シャーシ２の内底面の４箇所に取着された板ばね４に弾性支持されている可動シャーシ５と、この可動シャーシ５に保持されているタッチパネル６と、可動シャーシ５の底面側に配設されたモータ７と回転体８および従動回転体９とによって主に構成されている。

このタッチスクリーン装置１は、ＬＣＤユニット３の表示装置である表示パネル３０に表示される画像が、その前面側に配置された透明なタッチパネル６を透してユーザに目視されるようになっている。また、ユーザがタッチパネル６の表面（入力操作面６ａ）に指先等を押し当てると、この指先等の座標位置をタッチパネル６が検出すると共に、タッチパネル６の検出結果に基づいてＬＣＤユニット３が制御されるようになっている。さらに、このタッチスクリーン装置１は、ユーザの指先等が入力操作面６ａに押し当てられると、モータ７が起動してタッチパネル６を厚さ方向に微小振動するようになっているが、その詳細については後述する。

固定シャーシ２は、前面側を開放する有底箱形の収納固定部２１（図１１参照）と、この収納固定部２１の前端部に固着された矩形枠状の前枠部２２とからなり、前枠部２２に形成された開口２２ａ内にタッチパネル６の入力操作面６ａが露出している。収納固定部２１の内底面の四隅近傍には、それぞれ取付ボス２３とかしめ用突起２４が突設されている。取付ボス２３はＬＣＤユニット３をねじ止め等で固定して保持するためのものであり、かしめ用突起２４は板ばね４の一端部を熱がしめ等で固定するためのものである。また、前枠部２２は可動シャーシ５の上部ブラケット５１の枠状部分を介してタッチパネル６の外周部の前面側に配置されており、図４に示すように、前枠部２２と上部ブラケット５１との間には矩形枠状のクッション部材１５が介設されている。このクッション部材１５によって、装置内部への塵埃等の侵入が防止されていると共に、タッチパネル６の厚さ方向の振動が許容されている。

また、固定シャーシ２の収納固定部２１の内底面には、その長手方向に沿う二等分線Ｌ上に、カム面２０ａを有するウェーブカム部２０が所定間隔を存して２つ突設されている。これら２つのウェーブカム部２０は同一形状であり、上記の二等分線Ｌに対するカム面２０ａの凹凸の位置関係も２つのウェーブカム部２０で差異はない。また、これら２つのウェーブカム部２０は、収納固定部２１の内底面の長手方向中央部からほぼ等距離の位置に設けられている。図１３や図１５に示すように、各ウェーブカム部２０のカム面２０ａは、円周方向に波形の凹凸（谷部と山部）を連続させた形状になっており、計３つの山部が１２０度の等間隔に形成されている。また、図２で左側に示すウェーブカム部２０上には、回転体８の軸端部に設けられたカム係合部８ａが摺動可能に圧接しており、同図で右側に示すウェーブカム部２０上には、従動回転体９の軸端部に設けられたカム係合部９ａが摺動可能に圧接している。

ＬＣＤユニット３の表示パネル３０はブラケット３１に保持されており、このブラケット３１から側方へ突出する４つの舌片３１ａ（図５参照）を対応する取付ボス２３上に搭載してねじ止め等で固定することにより、ＬＣＤユニット３は固定シャーシ２内に位置決め状態で固定的に保持されている。また、図４や図５に示すように、表示パネル３０の前面側にタッチパネル６が配置され、これら表示パネル３０とタッチパネル６の外周部どうしの間に矩形枠状のクッション部材１６が介設されている。このクッション部材１６によって、表示パネル３０とタッチパネル６間のすき間への塵埃等の侵入が防止されていると共に、タッチパネル６の厚さ方向の振動が許容されている。

可動シャーシ５は下部ブラケット５０と上部ブラケット５１とからなり、これら両ブラケット５０，５１はスナップ結合等を用いて一体化されている。この可動シャーシ５は、下部ブラケット５０の周縁部の複数箇所から起立する起立片５０ａと、前枠部２２の開口２２ａを包囲するように延在する上部ブラケット５１の枠状部分とで、タッチパネル６の外周端部を挟持しており、これによってタッチパネル６が可動シャーシ５に固定されている。また、下部ブラケット５０の底板部５０ｃの外縁側４箇所にばね取付部５０ｂ（図７参照）が設けられており、４つの板ばね４の両端部がそれぞればね取付孔５０ｂと固定シャーシ２のかしめ用突起２４に固定されている。つまり、図２や図３に示すように、可動シャーシ５は底面側の４箇所が板ばね４を介して固定シャーシ２の内底面に弾性的に支持されており、各板ばね４が可動シャーシ５を固定シャーシ２の内底面へ向けて弾性付勢している。したがって、タッチパネル６が振動中に固定シャーシ２の内底面から離隔する向きに押し上げられても、板ばね４がタッチパネル６を元の位置へ戻す向きに弾性付勢するため、タッチパネル６は速やかに固定シャーシ２の内底面へ向かって移動し始め、これにより円滑な振動が行えるようになっている。なお、図９や図１０に示すように、下部ブラケット５０の底板部５０ｃには、モータ７のステータ部７ｂを固定するための取付孔５０ｄ，５０ｅや、従動回転体９を軸支する軸受部１０を固定するための取付孔５０ｆが開設されている。

タッチパネル６は、その表面（入力操作面６ａ）に押し当てられたユーザの指先等の座標位置（Ｘ座標とＹ座標）を検出可能な公知の座標入力装置であり、検出方式としては抵抗膜方式や静電容量方式等を任意に選択可能である。また、このタッチパネル６は、下部ブラケット５０の底板部５０ｃや表示パネル３０に対して平行な姿勢に保持されている。

モータ７は扁平形状のステータ部７ｂの中心からモータ軸７ａを突出させた薄型のブラシレスモータであり、このモータ７はステータ部７ｂを下部ブラケット５０の底板部５０ｃの取付孔５０ｄ，５０ｅに固定することで可動シャーシ５に取り付けられている。モータ７のモータ軸７ａは底板部５０ｃに対して直交する方向に延びているため、モータ軸７ａの軸心（回転中心）はタッチパネル６の厚さ方向に対して平行である。図８に示すように、モータ７のモータ軸７ａには回転体８が外嵌されており、モータ軸７ａと回転体８は一体的に回転する。この回転体８はモータ軸７ａの軸心に関して点対称な重量分布を有する円板状ウェイト部材であり、回転体８の外周面には等ピッチの歯を有するギヤ部８ｃが設けられている。また、図２の左側のウェーブカム部２０と対向する回転体８の軸端部には、該ウェーブカム部２０のカム面２０ａに圧接するカム係合部８ａが設けられており、カム係合部８ａの摺動カム面８ｂはウェーブカム部２０のカム面２０ａと全周に亘って摺接可能である（図９と図１２参照）。すなわち、カム係合部８ａの摺動カム面８ｂはウェーブカム部２０のカム面２０ａと同形であり、モータ軸７ａの回転に伴って摺動カム面８ｂが図２の左側のウェーブカム部２０のカム面２０ａに対して摺動するため、ウェーブカム部２０上で回転体８とモータ７を介して可動シャーシ５が図２の上下方向に振動するようになっている。その際、可動シャーシ５の底板部５０ｃと固定シャーシ２の内底面との間隔は、図１２に示すように、カム係合部８ａ（摺動カム面８ｂ）の山部がウェーブカム部２０（カム面２０ａ）の谷部に入り込んだときに最小となり、図１４に示すように、摺動カム面８ｂの山部がカム面２０ａの山部に乗り上げたときに最大となる。

従動回転体９はその中心に軸部９ｄを有しており、この軸部９ｄは軸受部１０に挿入されている。軸受部１０は下部ブラケット５０の底板部５０ｃの取付孔５０ｆに固定されており、図８に示すように、軸受部１０に挿入した軸部９ｄの先端に抜け止めワッシャ１１を係止することにより、従動回転体９は可動シャーシ５に回転可能に支持されている。この従動回転体９はモータ７のモータ軸７ａに外嵌されている回転体８と略同形であり、両者８，９は噛合している（図７参照）。すなわち、従動回転体９も回転中心（軸部９ｄ）に関して点対称な重量分布を有する円板状ウェイト部材であって、その外周面には等ピッチの歯を有するギヤ部９ｃが設けられており、このギヤ部９ｃが回転体８のギヤ部８ｃと噛合している。そして、図２の右側のウェーブカム部２０と対向する従動回転体９の軸端部に、ウェーブカム部２０のカム面２０ａに圧接するカム係合部９ａが設けられており、カム係合部９ａの摺動カム面９ｂはウェーブカム部２０のカム面２０ａと全周に亘って摺接可能である（図９と図１２参照）。このカム係合部９ａの摺動カム面９ｂもウェーブカム部２０のカム面２０ａと同形なので、モータ軸７ａと一体に回転体８が回転駆動されると、従動回転体９が回転体８と逆向きに回転するのに伴って、摺動カム面９ｂが図２の右側のウェーブカム部２０のカム面２０ａに対して摺動し、ウェーブカム部２０上で従動回転体９を介して可動シャーシ５が図２の上下方向に振動するようになっている。

なお、回転体８のカム係合部８ａと図２の左側のウェーブカム部２０とからなるカム機構と、従動回転体９のカム係合部９ａと図２の右側のウェーブカム部２０とからなるカム機構は、構造が同じで常に同期するため、モータ軸７ａが回転駆動されると、可動シャーシ５は水平姿勢を保ったまま図２の上下方向に振動し、この可動シャーシ５を介してタッチパネル６が厚さ方向に振動する。つまり、これら一対のカム機構によって、モータ７の回転駆動力がスラスト方向（タッチパネル６の厚さ方向）の駆動力に変換されて可動シャーシ５に伝達されるようになっている。また、これら一対のカム機構とモータ７、回転体８、従動回転体９は、可動シャーシ５を介してタッチパネル６を厚さ方向に振動可能な振動付与手段を構成している。

このように構成されたタッチスクリーン装置１は、入力操作面６ａにユーザの指先等が押し当てられたことをタッチパネル６が検出すると、その検出信号をトリガーとしてモータ７が起動してモータ軸７ａを回転させる。これにより、回転体８と従動回転体９が互いに逆向きに回転し始め、各ウェーブカム部２０上でカム係合部８ａ，９ａを介して可動シャーシ５が図２の上下方向に振動し始める。その結果、可動シャーシ５に固定されているタッチパネル６が厚さ方向に振動するため、指先等に伝わる振動によってユーザは入力操作が確実に行われていることを感得できるようになっている。

また、ユーザの指先等が入力操作面６ａの特定領域、例えば、表示パネル３０の画像上の選択項目等が表示されている領域に押し当てられたことを検出したときに、該特定領域に応じた振動パターンでタッチパネル６を振動させることも可能である。このようにすると、指先等に伝わる振動パターンによって、ユーザは現在の入力操作が正しいか否かを触覚で判断できるようになるため、誤操作が防止しやすくなる。

以上説明したように、本実施形態例に係るタッチスクリーン装置１では、モータ７のモータ軸７ａの回転に伴ってウェーブカム部２０のカム面２０ａに対してカム係合部８ａ，９ａが摺動するため、モータ７の回転駆動力がスラスト方向の駆動力に変換され、可動シャーシ５を介してタッチパネル６を厚さ方向に振動させることができる。その際、カム面２０ａや摺動カム面８ｂ，９ｂの形状に応じた振動パターンや振動加速度をタッチパネル６に付与することができる。また、こうしてカム機構がタッチパネル６を厚さ方向に押し上げると、板ばね４がタッチパネル６を元の位置に戻す向きに弾性付勢するため、タッチパネル６を厚さ方向に大きな加速度で滑らかに振動させることが容易となる。しかも、安価で薄型のブラシレスモータを使用可能であるため、装置全体の高コスト化や厚さ寸法の増大も回避しやすくなっている。

また、本実施形態例に係るタッチスクリーン装置１では、モータ７のモータ軸７ａに回転体８を固定し、この回転体８がモータ軸７ａの軸心に関して点対称な重量分布を有しているため、モータ７に回転駆動される回転体８の慣性力を利用して、加速度が大きな振動をタッチパネル６に付与することが容易である。しかも、本実施形態例では、回転中心に関して点対称な重量分布を有する従動回転体９を可動シャーシ５に軸支し、この従動回転体９を回転体８の外周部（ギヤ部８ｃ）に噛合して逆向きに同期回転するようにしてある。そして、これら回転体８と従動回転体９の軸端部に設けたカム係合部８ａ，９ａを、固定シャーシ２に設けた一対のウェーブカム部２０のカム面２０ａに摺動可能に圧接させることによって、モータ７の回転駆動力をスラスト方向の駆動力に変換するカム機構が２箇所にバランス良く配設されている。それゆえ、回転体８と従動回転体９の慣性力を利用して、可動シャーシ５をタッチパネル６の厚さ方向へ大きな加速度で振動させやすく、タッチパネル６が比較的大きい場合でも所要の振動加速度をユーザの指先等へ伝えやすくなっている。

なお、カム機構を構成するカム係合部８ａ，９ａは回転体８と従動回転体９の軸端部に一体的に設けてあり、ウェーブカム部２０は固定シャーシ２の内底面に一体的に設けてあるため、カム機構の追加によって部品点数が増加したり組立て性が悪化する虞はない。

また、このように回転体８に従動回転体９を追加した構成にしてあると、回転体８がモータ７を駆動源として回転したときに従動回転体９も逆向きに同期回転するため、回転体８の回転によってタッチパネル６を面内方向に駆動する不要な力（振動）が生じたとしても、この不要な力を従動回転体９の回転によって相殺することができる。それゆえ、ユーザの触覚に認識されやすいタッチパネル６の厚さ方向の振動を際立たせることができ、タッチパネル６の振動によるフィードバックが効果的に行える。

ただし、タッチパネル６がさほど大きくない場合には、従動回転体９を省略した構成にしても良い。また、タッチパネル６が相当大きい場合等には、回転体８の外周部（ギヤ部８ｃ）に２つ以上の従動回転体を噛合させる構成にしても良い。

また、本実施形態例に係るタッチスクリーン装置１では、回転体８を付設したモータ７が可動シャーシ５に取り付けてあるため、このモータ７の回転駆動力でタッチパネル６を厚さ方向に振動させる動作を安定的に行わせることが容易である。ただし、回転体８を付設したモータ７を固定シャーシ２に取り付け、回転体８に設けたカム係合部８ａを可動シャーシ５に設けたウェーブカム部２０に圧接させる構成とすることも可能である。

また、本実施形態例に係るタッチスクリーン装置１では、カム機構のカム係合部８ａ（９ａ）がウェーブカム部２０のカム面２０ａと同形な摺動カム面８ｂ（９ｂ）を有し、この摺動カム面８ｂ（９ｂ）が全周に亘ってウェーブカム部２０のカム面２０ａと摺接可能となっている。つまり、カム係合部８ａ（９ａ）とウェーブカム部２０のカム面どうしは、一方の山部が他方の谷部に入り込むと全周に亘ってほぼ接触し、一方の山部が他方の山部に乗り上げると、カム係合部８ａ（９ａ）がタッチパネル６の厚さ方向へ押し上げられるようになっている。そのため、このカム機構は、モータ軸７ａの回転に伴ってタッチパネル６を厚さ方向へ滑らかに振動させることができ、簡素な構造でありながら動作信頼性が高いものとなっている。

また、本実施形態例に係るタッチスクリーン装置１では、表示パネル３０を含むＬＣＤユニット３が固定シャーシ２に固定されており、モータ７の駆動力でタッチパネル６を振動させても表示パネル３０は振動せず固定状態に保たれる。そのため、振動体の総重量にＬＣＤユニット３が含まれず、振動体の軽量化によってタッチパネル６が振動させやすくなっている。また、液晶ディスプレイである表示パネル３０に振動に起因する画像の乱れが生じる虞もない。

ただし、タッチパネル６に付与する振動の振幅がさほど大きくない場合には、タッチパネル６とＬＣＤユニット３を共に可動シャーシ５で保持する構成にし、モータ７の駆動力でタッチパネル６と一緒にＬＣＤユニット３を厚さ方向に振動させるようにしても良い。例えば、フィルム状のタッチパネルをＬＣＤ等の表示パネルの表面に貼着した構成のタッチスクリーン装置においては、これらタッチパネルと表示パネルは一緒に振動させる必要がある。

また、本実施形態例に係るタッチスクリーン装置１では、固定シャーシ２に取り付けられて可動シャーシ５を支持している複数の板ばね４が、カム機構で押し上げられたタッチパネル６を元の位置へ戻す向きに弾性付勢すると共に、タッチパネル６が振動していないときに、これら板ばね４によって可動シャーシ５が固定シャーシ２内の所定位置にバランス良く保持されるようになっている。このように、タッチパネル６の滑らかな振動に必要な弾性付勢手段として、可動シャーシ５を弾性支持する板ばね４を用いるため、装置全体の構造が複雑にならず部品コストも抑制できる。なお、本実施形態例においては、固定シャーシ２の前枠部２２と可動シャーシ５の上部ブラケット５１との間に矩形枠状のクッション部材１５を介設してあり、このクッション部材１５は板ばね４と同様の機能を果たしている。つまり、このクッション部材１５も、カム機構で押し上げられたタッチパネル６を元の位置に戻す向きに弾性付勢すると共に、可動シャーシ５を所定位置に保持することに寄与している。

なお、カム機構のカム係合部８ａ（９ａ）は、ウェーブカム部２０のカム面２０ａに摺接して相対的に回転可能であれば良く、必ずしも摺動カム面８ｂ（９ｂ）が不可欠というわけではく、例えば、カム面２０ａに摺接する突起状のカム係合部で代用することも可能である。また、回転体８や従動回転体９の軸端部にウェーブカム部を設け、該ウェーブカム部をモータの駆動力で回転させるという構成や、モータを可動シャーシの代わりに固定シャーシに取り付けるという構成等も可能である。

１タッチスクリーン装置
２固定シャーシ
３ＬＣＤユニット
４板ばね（弾性付勢手段）
５可動シャーシ
６タッチパネル
６ａ入力操作面
７モータ
７ａモータ軸
８回転体
８ａカム係合部
８ｂ摺動カム面
８ｃギヤ部
９従動回転体
９ａカム係合部
９ｂ摺動カム面
９ｃギヤ部
９ｄ軸受部
２０ウェーブカム部
２０ａカム面
１５クッション部材（弾性付勢手段）
３０表示パネル

Claims

表示パネルと、この表示パネルの前面側に配置されたタッチパネルと、このタッチパネルを保持する可動シャーシと、この可動シャーシを介して前記タッチパネルを厚さ方向に振動可能な振動付与手段と、前記可動シャーシを振動可能な状態に支持する固定シャーシとを備えたタッチスクリーン装置において、
前記振動付与手段が、前記可動シャーシと前記固定シャーシのいずれか一方に取り付けられてモータ軸の軸心を前記タッチパネルの厚さ方向に向けたモータと、このモータの回転駆動力を前記タッチパネルの厚さ方向の駆動力に変換して前記可動シャーシに伝達するカム機構と、このカム機構によって移動した前記可動シャーシを元の位置に戻す向きに弾性付勢する弾性付勢手段とを備えていると共に、
前記カム機構が、前記モータの軸心を中心とする円周に沿って波形の凹凸を連続させたカム面が形成されたウェーブカム部と、前記カム面に摺接して前記ウェーブカム部に対し相対的に回転可能なカム係合部とからなり、これらウェーブカム部とカム係合部のいずれか一方が前記モータ軸に一体化されると共に、いずれか他方が前記モータを取り付けていない前記可動シャーシまたは前記固定シャーシに一体化されていることを特徴とするタッチスクリーン装置。
請求項１の記載において、前記振動付与手段が、前記モータ軸の軸心に関して点対称な重量分布の回転体を備えており、この回転体が前記モータ軸に固定されていることを特徴とするタッチスクリーン装置。
請求項２の記載において、前記カム係合部と前記ウェーブカム部のいずれか一方が前記回転体の軸端部に設けられていることを特徴とするタッチスクリーン装置。
請求項２または３の記載において、前記モータが前記可動シャーシに取り付けられていることを特徴とするタッチスクリーン装置。
請求項２〜４のいずれか１項の記載において、前記カム係合部が前記ウェーブカム部の前記カム面と同形な摺動カム面を有し、この摺動カム面が全周に亘って前記カム面と摺接可能であることを特徴とするタッチスクリーン装置。
請求項２〜５のいずれか１項の記載において、前記振動付与手段が、前記モータが取り付けられた前記可動シャーシまたは前記固定シャーシに回転可能に支持された従動回転体を備えており、この従動回転体がその回転軸に関して点対称な重量分布を有していると共に、前記回転体と前記従動回転体の外周部に設けられたギヤ部どうしが噛合しており、かつ、前記従動回転体の軸端部と該軸端部に摺接する部材とのいずれか一方に前記ウェーブカム部と同等のウェーブカム部が設けられ、他方に前記カム係合部と同等のカム係合部が設けられていることを特徴とするタッチスクリーン装置。
請求項２〜６のいずれか１項の記載において、前記弾性付勢手段が、前記固定シャーシに取り付けられて前記可動シャーシを支持している複数の板ばねを含むことを特徴とするタッチスクリーン装置。
請求項２〜７のいずれか１項の記載において、前記表示パネルが前記固定シャーシに固定されていることを特徴とするタッチスクリーン装置。