WO2015146116A1

WO2015146116A1 - 振動モジュール及び電子機器

Info

Publication number: WO2015146116A1
Application number: PCT/JP2015/001603
Authority: WO
Inventors: 亮奥村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2016-09-27

Abstract

振動モジュールは、曲面タッチパネルと、一端に接続部を有し、接続部を介して曲面タッチパネルを支持する支持部と、曲面タッチパネルを振動させる振動部とを備え、支持部は、接続部が曲面タッチパネルの弦長方向に変位可能となるように曲面タッチパネルを支持する。

Description

振動モジュール及び電子機器

　本開示は、振動モジュール及び電子機器に関する。

　特許文献１は、板ばねで平板形状のタッチパネルを支持し、振動させる電子機器を開示する。この電子機器は、タッチパッドと、タッチパッドを支持する板ばねと、タッチパッドをたわみ振動させる振動部とを備える。これにより、振動部の振動が支持部に伝わりタッチパネルの振動振幅を大きくする。

国際公開第２０１３／１６８３３８号

　本開示に係る振動モジュールは、曲面パネルと、一端に接続部を有し、接続部を介して曲面パネルを支持する支持部と、曲面パネルを振動させる振動部とを備える。支持部は、曲面パネルの弦長方向に、接続部が変位可能となるように曲面パネルを支持する。

　本開示に係る電子機器は、曲面パネルと、一端に接続部を有し、曲面パネルの弦長方向に、接続部が変位可能となるように曲面パネルを支持する支持部と、曲面パネルを振動させる振動部と、を有する振動モジュールと、振動モジュールを制御する制御部と、を備える。

図１は、実施の形態１におけるタッチ入力装置の概略構成図である。図２は、実施の形態１の曲面タッチパネルにおけるＸＹ平面に平行な断面図である。図３は、実施の形態１の曲面タッチパネルにおける曲率半径ＲとΔＬ／Δｘとの関係を示すグラフである。図４は、実施の形態１の曲面タッチパネルおよび支持部の外観斜視図である。図５は、実施の形態１の曲面タッチパネルおよび支持部のＸＹ平面に平行な断面図である。図６Ａは、実施の形態１の曲面タッチパネルの振動の様子を示すＸＹ平面に平行な断面図である。図６Ｂは、実施の形態１の曲面タッチパネルの振動の様子を示すＸＹ平面に平行な断面図である。図６Ｃは、実施の形態１の曲面タッチパネルの振動の様子を示すＸＹ平面に平行な断面図である。図７Ａは、実施の形態１における圧電素子の設置位置を説明する図である。図７Ｂは、実施の形態１における圧電素子の設置位置を説明するＸＹ平面に平行な断面図である。図８は、実施の形態２における曲面タッチパネルのＸＹ平面に平行な断面図である。図９は、実施の形態３における曲面タッチパネルの外観斜視図である。図１０Ａは、実施の形態４における曲面タッチパネルの外観斜視図である。図１０Ｂは、実施の形態４における曲面タッチパネルの断面図である。図１１は、その他の実施の形態における曲面タッチパネルの断面図である。図１２は、その他の実施の形態における曲面タッチパネルの断面図である。図１３は、その他の実施の形態における曲面タッチパネルの断面図である。図１４は、その他の実施の形態における曲面タッチパネルの断面図である。図１５Ａは、その他の実施の形態における曲面タッチパネル及び支持部の断面図である。図１５Ｂは、その他の実施の形態における曲面タッチパネル及び支持部の断面図である。図１５Ｃは、その他の実施の形態における曲面タッチパネル及び支持部の断面図である。図１５Ｄは、その他の実施の形態における曲面タッチパネル及び支持部の断面図である。図１６Ａは、数値実施例１の外観斜視図である。図１６Ｂは、数値実施例１の側面図である。図１７は、数値実施例１における、曲面タッチパネルの振幅の周波数特性を表すグラフである。

　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

　なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

　また、図面の説明をしやくするために、適宜Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を用いて説明する。

　（実施の形態１）
　以下、図１～図７Ｂを用いて、実施の形態１を説明する。

　［１－１．構成］
　＜タッチ入力装置の構成＞
　まず、実施の形態１のタッチ入力装置１０の構成を、図１を用いて説明する。

　図１は、本開示におけるタッチ入力装置１０の概略の構成を示す。タッチ入力装置１０は、曲面タッチパネル１１０と第１支持部１２０と第２支持部１３０と圧電素子２００とからなる振動モジュール１００と、ディスプレイ３００と、制御部４００と、ベース５００とを備えている。

　ユーザがタッチする曲面タッチパネル１１０は、支持部としての第１支持部１２０及び第２支持部１３０を介してベース５００に固定されている。

　第１支持部１２０及び第２支持部１３０は曲面タッチパネル１１０の端部に固定され、曲面タッチパネル１１０を弾性的に支持している。

　曲面タッチパネル１１０は、ユーザの曲面タッチパネル１１０への接触を検知するためのセンサ（図示せず）を備えている。また、曲面タッチパネル１１０の裏面には、曲面タッチパネル１１０を振動させるための圧電素子２００が固定されている。圧電素子２００は、曲面タッチパネル１１０をたわみ変形させることで振動を発生させる。これにより、ユーザは、振動による触覚のフィードバックを得ることができる。

　なお、圧電素子２００による曲面タッチパネル１１０の振動の周波数は、１００Ｈｚ～４００Ｈｚであることが望ましい。これは、人の触覚の感度が最も高くなる周波数が約２５０Ｈｚであるためである。

　制御部４００は、圧電素子２００の駆動や曲面タッチパネル１１０への接触を検知するセンサ、ディスプレイ３００を制御するもので、図１の矢印で示すように曲面タッチパネル１１０、圧電素子２００に電気的に接続されている。また、制御部４００は、曲面タッチパネル１１０からユーザのタッチ情報を受け取る。制御部４００は、曲面タッチパネル１１０から受け取ったタッチ情報に基づき、圧電素子２００に対して駆動信号を出し、曲面タッチパネル１１０を振動させる。

　ディスプレイ３００は、曲面タッチパネル１１０の背面に設置されている。

　曲面タッチパネル１１０は、ユーザがタッチ可能な場所に配置されており、樹脂、ガラス、金属、またはそれらの複合材など、弾性変形できる一定の剛性を備えた材料で構成される。

　曲面タッチパネル１１０の接触を検知する方法としては、感圧方式や静電容量方式、光学式、表面弾性波方式など、公知の方法を用いることができる。曲面タッチパネル１１０は、ユーザが指あるいはタッチペンなどの操作具で曲面タッチパネル１１０に接触したことを検知し、曲面タッチパネル１１０上の接触点の座標を検出することができる。

　曲面タッチパネル１１０は、第１支持部１２０及び第２支持部１３０を介してベース５００に固定されている。第１支持部１２０及び第２支持部１３０は、樹脂、金属、ゴム、ゲル、またはそれらの複合材など、一定の強度と弾性力を備えた材料で構成され、曲面タッチパネル１１０を支えることができる程度の剛性を備えている。

　曲面タッチパネル１１０およびベース５００と、第１支持部１２０及び第２支持部１３０の固定方法は、ビスによる締結、接着剤による接着、両面テープによる貼り付けなど、一定の強度を備えた方法である。また、第１支持部１２０、第２支持部１３０、曲面タッチパネル１１０及びベース５００は、一体に成型されていても良い。

　ディスプレイ３００は、曲面タッチパネル１１０の背面に設置されている。ディスプレイ３００は、曲面タッチパネル１１０を通してユーザに情報を提示する。ディスプレイ３００として、液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ（ＯＲＧＡＮＩＣ　ＬＩＧＨＴ　ＥＭＩＴＴＩＮＧ　ＤＩＯＤＥ）、プラズマディスプレイ、電子ペーパ、プロジェクタなど、公知のディスプレイを用いることができる。なお、ディスプレイ３００の種類や配置位置、形状、設置の有無はこれらに限定されるものではない。

　＜曲面タッチパネルの曲率半径、弦長、たわみ量の関係＞
　以上のように構成されたタッチ入力装置１０の曲面タッチパネル１１０における曲率半径、弦長、たわみ量の関係について、図２を用いて説明する。

　ここで、説明のために、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向について定義する。曲面タッチパネル１１０のたわみ方向をＸ方向、たわみ方向に直交する方向（弦長方向）をＹ方向、Ｘ方向、Ｙ方向と直交する方向をＺ方向と定義する。

　図２は、本実施形態の曲面タッチパネル１１０のＸＹ平面に平行な断面図である。ここで、曲面タッチパネル１１０の曲率半径をＲ、弦長をＬ、たわみ量をｘと定義する。また、ＸＹ方向に平行な断面における曲面タッチパネル１１０の弧長をＳと定義する。さらに、曲率半径Ｒが微小な値ΔＲだけ変化した場合の弦長Ｌの変化量をΔＬ、たわみ量ｘの変化量をΔｘとする。いずれも長さを表す物理量である。

　曲面タッチパネル１１０は、圧電素子２００を駆動させることによりたわみ変形し、曲率半径Ｒが変化するモードで振動する。この時、たわみ量ｘの変化量Δｘが大きいほど、曲面タッチパネル１１０の振動振幅は大きくなる。

　なお、曲率半径Ｒ、弦長Ｌ、たわみ量ｘ、弧長Ｓの間には以下の関係がある。

　　ｘ＝Ｒ－Ｒｃｏｓ（Ｓ／２Ｒ）　・・・（１）
　　Ｌ＝２Ｒｓｉｎ（Ｓ／２Ｒ）　・・・（２）
　図３は、弧長Ｓが２６０ｍｍの場合において、横軸が曲率半径Ｒ、縦軸が、式（１）、式（２）から計算したΔＬ／Δｘとしたグラフである。

　図３から、タッチパネルが平面（Ｒ≒∞）の場合、ΔＬ／Δｘは限りなく０に近くなることがわかる。従って、タッチパネルが平面の場合は、たわみ量ｘが大きく変化しても弦長Ｌはほとんど変化しない。一方、曲率半径Ｒが小さくなっていくと、ΔＬ／Δｘは大きくなっていく。従って、曲面タッチパネル１１０において所望の振幅を得るためには、タッチパネルが平面の場合よりも、弦長Ｌを大きく変化させる。

　次に、実施の形態１の曲面タッチパネル１１０および第１支持部１２０及び第２支持部１３０の構造を、図４、図５を用いて説明する。

　図４は、曲面タッチパネル１１０、第１支持部１２０及び第２支持部１３０の外観斜視図である。

　第１支持部１２０は、第１接続部１２１、第１板ばね部１２２、第１固定部１２３からなる。第２支持部１３０は、第２接続部１３１、第２板ばね１３２、第２固定部１３３からなる。

　第１支持部１２０及び第２支持部１３０は、それぞれ接続部としての第１接続部１２１及び第２接続部１３１において曲面タッチパネル１１０に固定される。また、第１支持部１２０及び第２支持部１３０は、それぞれ第１固定部１２３及び第２固定部１３３においてベース５００に固定される。第１板ばね部１２２は、第１接続部１２１から第１固定部１２３に向かって伸びる。第２板ばね部１３２は、第２接続部１３１から第２固定部１３３に向かって伸びる。第１板ばね部１２２及び第２板ばね部１３２は、曲面タッチパネル１１０を支持し、かつ、たわみ変形することが可能な程度の剛性と弾性を有している。

　図５は、実施の形態１に係る、曲面タッチパネル１１０、第１支持部１２０及び第２支持部１３０のＸＹ平面に平行な断面図である。図５に示すように、第１支持部１２０及び第２支持部１３０は、曲面タッチパネル１１０の両端に接続されている。また、ＸＹ平面に平行な断面において、第１板ばね部１２２がＸ方向となす角をθ１、第２板ばね部１３２がＸ方向となす角をθ２とする。

　＜曲面タッチパネルの振動の説明＞
　次に、実施の形態１の曲面タッチパネル１１０の振動の様子を、図６Ａから図６Ｃを用いて説明する。

　図６Ａ～図６Ｃは、それぞれ曲面タッチパネル１１０の振動の様子を示す、ＸＹ平面に平行な断面図である。曲面タッチパネル１１０は、曲率半径Ｒが変化するモードで振動する。図６Ａは、振動時に曲率半径Ｒが最大となった時の曲面タッチパネル１１０、第１支持部１２０及び第２支持部１３０の変形の様子を示す図である。図６Ｃは、曲率半径Ｒが最小となった時の曲面タッチパネル１１０、第１支持部１２０及び第２支持部１３０の変形の様子を示す図である。図６Ｂは、曲率半径Ｒが図６Ａと図６Ｃの中間の値となった時の曲面タッチパネル１１０、第１支持部１２０及び第２支持部１３０の変形の様子を示す図である。圧電素子２００を駆動させない場合、曲面タッチパネル１１０は、図６Ｂに示す状態である。

　圧電素子２００を駆動させると、その駆動力が第１板ばね部１２２及び第２板ばね部１３２に伝わる。これにより、第１板ばね部１２２及び第２板ばね部１３２は、それぞれたわみ変形をする。たわみ変形により、第１接続部１２１と第２接続部１３１の間の距離（弦長Ｌ）が変化する。具体的には、図６Ａに示すように、曲率半径Ｒが最大の時に弦長Ｌが最大となる。また、図６Ｃに示すように、曲率半径Ｒが最小の時に弦長Ｌが最小となる。ここで、弦長の変化量ΔＬは、弦長Ｌの最大値と最小値の差で求められる。

　一方、図６Ａに示すように、たわみ量ｘは、曲率半径Ｒが最大の時に、たわみ量ｘが最小となる。また、図６Ｃに示すように、曲率半径Ｒが最小の時に、たわみ量ｘが最大となる。ここで、たわみ量ｘの変化量Δｘは、たわみ量ｘの最大値と最小値の差で求められる。

　また、第１支持部１２０の第１接続部１２１及び第２支持部１３０の第２接続部１３１は、図６Ａから図６Ｃに示すように振動時にＸ方向にも変位している。具体的には、図面の下をＸ軸における負の方向とすると、図６Ａに示す、曲率半径Ｒが最大の時は、図６Ｃに示す、曲率半径Ｒが最小の時に比べて、第１接続部１２１及び第２接続部１３１はＸ方向の正の方向に変位している。圧電素子２００の駆動力が第１板ばね部１２２及び第２板ばね部１３２に伝わり、第１板ばね部１２２及び第２板ばね部１３２がたわみ変形する。第１板ばね部１２２及び第２板ばね部１３２がたわみ変形することにより、第１接続部１２１及び第２接続部１３１のＸ軸方向に対する角度θ１、θ２が変化する。そのため、第１接続部１２１及び第２接続部１３１はＸ軸方向にもに変位する（図６Ａ～図６Ｃ参照）。

　これにより、曲面タッチパネル１１０は、振動時に中心部だけでなく端部も大きく振動する。従って、曲面タッチパネル１１０は、その全面にわたってユーザに振動による触覚を提示することができる。

　＜圧電素子の配置＞
　図７Ａ及び図７Ｂに、実施の形態１における圧電素子２００の配置を示す。図７Ａは実施の形態１における曲面タッチパネル１１０、第１支持部１２０、第２支持部１３０及び圧電素子２００の外観斜視図である。また、図７Ｂは実施の形態１における曲面タッチパネル１１０、第１支持部１２０、第２支持部１３０及び圧電素子２００のＸＹ平面に平行な断面図である。

　振動部として構成される圧電素子２００は、曲面タッチパネル１１０の裏面であって、曲面タッチパネル１１０のＹ方向に平行な辺の略中心に配置される。また、圧電素子２００は、圧電素子２００の長手方向が曲面タッチパネル１１０のＹ方向の辺と略平行になるように配置している。これは、矩形形状の圧電素子２００に一定の電圧を印加した場合、圧電素子２００の長手方向の変位が最も大きくなるためである。従って、曲面タッチパネル１１０がＸＹ平面に平行な断面において湾曲している場合、曲面タッチパネル１１０のＸＹ平面に平行な断面における曲率半径Ｒを変化させる振動モードを発生させるには、圧電素子２００の長手方向を曲面タッチパネル１１０のＹ方向の辺に略平行に配置するのが望ましい。

　なお、実施の形態１における圧電素子２００の配置は一例である。圧電素子２００は曲面タッチパネル１１０の中心に配置されていても良いし、Ｚ方向に平行な辺に沿って配置されていても良い。また、圧電素子２００は一つでも良いし、複数であっても良い。要するに、圧電素子２００は、曲面タッチパネル１１０を振動させることができれば良い。

　［１－２．効果］
　本開示の振動モジュール１００は、曲面タッチパネル１１０と、一端に第１接続部１２１、第２接続部１３１を有し、第１接続部１２１、第２接続部１３１を介して曲面タッチパネル１１０を支持する第１支持部１２０、第２支持部１３０と、曲面タッチパネル１１０を振動させる圧電素子２００とを備える。第１支持部１２０は、曲面タッチパネル１１０の弦長方向に、第１接続部１２１、第２接続部１３１が変位可能となるように曲面タッチパネル１１０を支持する。これにより、振動対象であるパネルが平面でなく曲面であっても、そのパネル全面において振動を発生させることができる。

　また、本開示の振動モジュール１００を用いた曲面タッチパネル１１０によれば、ユーザに対して曲面タッチパネル１１０のどの面を触れても触覚フィードバックを提示することができる。

　（実施の形態２）
　以下、図８を用いて、実施の形態２を説明する。実施の形態１では、曲面タッチパネル１１０は、ユーザから見て凹の方向に湾曲していたが、実施の形態２では、曲面タッチパネル１１０がユーザに向かって凸に湾曲している点で、実施の形態１と異なる。以下、図面を参照して説明する。実施の形態１と共通の構成要素については同一の符号を付与し、再度の説明を省略する場合がある。

　図８は、実施の形態２における曲面タッチパネル１１０、第１支持部１２０及び第２支持部１３０のＸＹ方向に平行な断面図である。図８に示すように、曲面タッチパネル１１０は、ユーザに向かって凸に湾曲している。このような場合においても、実施の形態１の場合と同様に、曲面タッチパネル１１０は、第１板ばね部１２２及び第２板ばね部１３２のたわみ変形により、第１接続部１２１と第２接続部１３１の間の距離（弦長Ｌ）が変化し、曲率半径Ｒが変化する振動モードで振動することができる。

　曲面タッチパネル１１０の湾曲方向をユーザから見て凸の方向とすることで、曲面タッチパネル１１０の背面に設けられたディスプレイ３００のＹ方向における視野角を広くすることができる。

　（実施の形態３）
　以下、図９を用いて、実施の形態３を説明する。実施の形態１および２では、曲面タッチパネル１１０はＸＹ平面に平行な断面内においてのみ湾曲しており、ＸＺ平面に平行な断面内においては湾曲していなかったが、実施の形態３では、曲面タッチパネル１１０は、ＸＹ平面に平行な断面及びＸＹ平面に直交するＸＺ平面に平行な断面において湾曲している。

　以下、図面を参照して説明する。実施の形態１と共通の構成要素については同一の符号を付与し、再度の説明を省略する場合がある。

　図９は、実施の形態３における曲面タッチパネル１１０の外観斜視図である。実施の形態３に係る曲面タッチパネル１１０は、曲率の向きが異なるトロイダル曲面である。このような場合においても、実施の形態１および２と同様に、ＸＹ平面に平行な断面及び／またはＸＺ平面に平行な断面における曲面タッチパネル１１０の弦長Ｌが変化可能となるように曲面タッチパネル１１０を支持する。これにより、ＸＹ平面に平行な断面及び／またはＸＺ平面に平行な断面における曲率半径Ｒが変化する振動モードで曲面タッチパネル１１０を振動させることができる。

　実施の形態３では、曲面タッチパネル１１０は、ＸＹ平面に平行な断面においてはユーザから見て凸に、ＸＺ平面に平行な断面においてはユーザから見て凹に湾曲していたが、これには限定されない。曲面タッチパネル１１０は、ＸＹ平面に平行な断面及びＸＺ平面に平行な断面の双方においてユーザから見て凸に湾曲していても良いし、凹に湾曲していても良い。

　（実施の形態４）
　以下、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、実施の形態４を説明する。実施の形態１～３では、曲面タッチパネル１１０は複数の支持部によって支持されていたが、これには限定されない。実施の形態４では、曲面タッチパネル１１０は、単一の支持部１４０によって支持されている点が実施の形態１～３と異なる。

　図１０Ａは、実施の形態４における曲面タッチパネル１１０及び支持部１４０の外観斜視図である。実施の形態４における曲面タッチパネル１１０は、図１０Ａに示すように、その面がＹ方向及びＺ方向において同一の曲率を有する面である。すなわち、実施の形態４における曲面タッチパネル１１０は、球面を有している。支持部１４０は、曲面タッチパネル１１０を全周にわたって支持している。図１０Ｂは、実施の形態４における曲面タッチパネル１１０の頂点を通りＸ方向に平行な任意の断面図である。支持部１４０は、接続部１４１、固定部１４３を有する。支持部１４０は、実施の形態３と同様に、曲面タッチパネル１１０の頂点を通りＸ方向に平行な任意の断面において、対向する接続部１４１の間の距離（弦長Ｌ）が変化可能となるように曲面タッチパネル１１０を支持している。具体的には、実施の形態４に係る支持部１４０は、ゴムやゲル等のＸＹ方向に加えてＹＺ方向に伸縮変形可能な弾性体を用いることが望ましい。

　これにより、曲面タッチパネル１１０の頂点Ｐを通りＸ方向に平行な任意の断面における曲率半径Ｒが変化する振動モードで曲面タッチパネル１１０を振動させることができる。

　なお、実施の形態４では単一の支持部１４０は曲面タッチパネル１１０を全周にわたって支持していたが、これには限定されない。単一の支持部１４０は、曲面タッチパネル１１０の全周に対して一部を支持しないように構成されていても良い。

　（その他の実施の形態）
　なお、実施の形態１～４では曲面タッチパネル１１０の背面にディスプレイ３００が設置されていたが、これには限定されない。ディスプレイ３００は、別の場所に設置されていても良いし、なくても良い。

　また、曲面タッチパネル１１０は透明であっても、不透明な部材で構成されても良い。

　また、曲面タッチパネル１１０はユーザのタッチ操作を検出することができなくても良い。このような場合、制御部４００は、ユーザのタッチ操作以外の情報に基づいて圧電素子２００を駆動する。例えば、制御部４００はディスプレイ３００に表示される情報に基づいて圧電素子２００を駆動することができる。

　また、実施の形態１～４では曲面タッチパネル１１０とディスプレイ３００は別体としていたが、これには限定されない。例えば、曲面タッチパネル１１０とディスプレイ３００は接着されていても良いし、オンセル型タッチパネルやインセル型タッチパネルでも良い。このような場合でも、曲面タッチパネル１１０と共にディスプレイ３００を変形させることで、ユーザに振動による触覚を提示することができる。

　また、実施の形態１～４では曲面タッチパネル１１０の曲率半径ＲはＸＹ平面あるいはＸＺ平面に平行な断面内で一定としていたが、これには限定されない。曲率半径Ｒは、図１１のように、曲面タッチパネル１１０の面内における位置によって異なっていても良い。また、曲面タッチパネル１１０は図１２のように、部分的に平面部１１０ａを有していても良い。また、曲面タッチパネル１１０は図１３のように部分的に湾曲方向が逆になる部分を有していても良い。

　また、実施の形態１～４では曲面タッチパネル１１０の厚さは一定としていたが、これには限定されない。図１４に示す曲面タッチパネル１１０は部分的に厚さの異なる肉厚部１１０ｂを有している。曲面タッチパネル１１０は、図１４のように複数の異なる厚みを有する領域を備えて構成されていてもよい。

　また、実施の形態１～３では、第１支持部１２０、第２支持部１３０は、第１板ばね部１２２、第２板ばね部１３２のたわみ変形により弦長Ｌの変化を達成していたが、これには限定されない。

　図１５Ａに示すように、第１支持部１２０、第２支持部１３０は直方体形状のゴムであってもよい。この場合、第１支持部１２０、第２支持部１３０のＹＺ平面に平行な断面においてせん断変形が生じる。このせん断変形により、第１接続部１２１と第２接続部１３１の間の距離（弦長）の変化を達成しても良い。第１支持部１２０、第２支持部１３０のせん断変形は、ゴム以外にもゲル、スポンジのような柔軟な材料を用いることで実現できる。また、図１５Ｂに示すように、第１支持部１２０、第２支持部１３０は、弦巻ばねであり、弦巻ばねの伸縮によって第１接続部１２１と第２接続部１３１の間の距離（弦長）の変化を達成しても良い。弦巻ばねの場合、第１支持部１２０、第２支持部１３０には第１板ばね部１２２、第２板ばね部１３２を有さない。また、図１５Ｃに示すように、第１支持部１２０は弦長方向の自由度を持たず、第２支持部１３０の第２接続部１３１が弦長方向に変位することにより、弦長の変化を達成しても良い。

　また、実施の形態１～４ではθ１及びθ２は曲面タッチパネル１１０の外側の方向に伸びて形成していたが、これには限定されない。図１５Ｄのように、θ１及び／またはθ２は曲面タッチパネル１１０の内側に向かって伸びて形成しても良い。この場合でも、曲面タッチパネル１１０は、第１板ばね部１２２及び第２板ばね部１３２のたわみ変形により、第１接続部１２１と第２接続部１３１の間の距離（弦長）が変化し、曲率半径が変化する振動モードで振動することができる。また、θ１とθ２の値は同じでも異なっていても良い。

　また、実施の形態１～２では第１支持部１２０、第２支持部１３０は曲面タッチパネル１１０の両端に取り付けられていたが、これには限定されない。第１支持部１２０、第２支持部１３０は、曲面タッチパネル１１０の端部以外の位置に取り付けられていても良い。すなわち、第１支持部１２０及び第２支持部１３０の取り付け位置は、それぞれの接続部が弦長方向に変位することができればどこに設けられていても良い。

　また、実施の形態１～４では圧電素子２００により振動を発生させていたが、これには限定されない。振動発生手段は偏心モータでもボイスコイルモータでも、人工筋肉であっても良い。要するに、曲面タッチパネル１１０にたわみ振動を発生させることができれば、振動部の具体的な手段は問わない。

　また、実施の形態１～４では圧電素子２００は曲面タッチパネル１１０の裏面に固定されていたが、これには限定されない。圧電素子２００は第１支持部１２０、１３０、１４０に固定されていても良いし、ディスプレイ３００や制御部４００やベース５００に固定されていても良い。要するに、ユーザに触覚を提示可能な振動を発生させることができれば、振動発生手段の位置はどこでも良い。

　なお、曲面タッチパネル１１０をタッチするのは指でなくても良い。タッチペンのような操作具でも良い。

　（数値実施例１）
　以下、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７を用いて、振動モジュール１００の数値実施例１を説明する。図１６Ａは数値実施例１における振動モジュールの外観斜視図、図１６Ｂは数値実施例１におけるＸＹ平面に平行な断面図である。

　実施の形態１の数値実施例１における各構成要素の寸法及び物性値を次の通りである。曲面タッチパネル１１０（アルミ合金：Ａ５０５２）の、幅Ｗは１４０［ｍｍ］、弧長Ｓは２８０［ｍｍ］、曲率半径Ｒは５００［ｍｍ］、厚さｔは３［ｍｍ］、ヤング率は７１［ＧＰａ］、比重は２．７７、ポアソン比は０．３３である。第１支持部１２０および第２支持部１３０は同一部材（ステンレス鋼材：ＳＵＳ３０４）であり、それぞれ、長さＬｓは７［ｍｍ］、厚さｔｓは０．６［ｍｍ］、ヤング率は２００［ＧＰａ］、比重は７．８５、ポアソン比は０．３である。また、圧電素子２００の、長さＬｐは５０［ｍｍ］、幅Ｗｐは５［ｍｍ］、厚さｔｐは１［ｍｍ］である。

　圧電素子２００の弾性コンプライアンスをテンソル量で示すと、ｓ１１は１５．５×１０＾（－１２）［ｍ２／Ｎ］、ｓ１２は－５．０７×１０＾（－１２）［ｍ２／Ｎ］、ｓ１３は－７．７８×１０＾（－１２）［ｍ２／Ｎ］、ｓ３３は１９．７×１０＾（－１２）［ｍ２／Ｎ］、ｓ４４は４６．９×１０＾（－１２）［ｍ２／Ｎ］、ｓ６６は４１．１×１０＾（－１２）［ｍ２／Ｎ］である。

　また、圧電素子２００の圧電ｄ定数をテンソル量で示すと、ｄ３１は－１６８×１０＾（－１２）［ｍ／Ｖ］、ｄ３３は－３９６×１０＾（－１２）［ｍ／Ｖ］、ｄ１５は－６５４×１０＾（－１２）［ｍ／Ｖ］である。

　ここで、テンソル量の添字の１～６は、それぞれ、圧電素子２００の分極方向（厚さｔｓの方向）に直交する圧電素子の長さＬｐの方向、分極方向に直交する幅Ｗｐの方向、圧電素子の分極方向（厚さｔｓの方向）、長さＬｐの方向に対する回転方向、幅Ｗｐの方向に対する回転方向、分極方向（厚さｔｓ方向）に対する回転方向を表している。

　圧電素子２００の比誘電率ε１１／ε０は１９８０、また、ε３３／ε０は１６７０である。

　なお、圧電素子２００の比重は７．５である。また、第１支持部１２０の角度θ１及び第２支持部１３０の角度θ２は同じ値θとした。

　図１７は、数値実施例１における、曲面タッチパネル１１０の中心部の振幅の周波数特性を表すグラフである。振幅は有限要素法解析ソフトを用いて計算した。印加電圧は１０００Ｖである。θ＝０°の場合は２５０Ｈｚで共振が発生し、曲面タッチパネル１１０の中心部振幅は１００μｍを超えており、最も振幅が大きかった。一方、θ＝４５°の場合は３１０Ｈｚで共振が発生したが、曲面タッチパネル１１０の中心部振幅は４５μｍ程度に減少していた。さらに、θ＝９０°の場合は振動周波数１００Ｈｚ～６００Ｈｚの範囲では共振は発生せず、曲面タッチパネル１１０の中心部振幅は５μｍ以下であった。

　第１支持部１２０の角度θ１及び第２支持部１３０の角度θ２が大きくなると、支持部の変形による曲面タッチパネル１１０の弦長の変化量が小さくなる。このため、曲面タッチパネル１１０の中心部の振幅が小さくなることがわかる。

　本開示は、曲面タッチパネルを振動させることでユーザに触覚を提示する電子機器に適用可能である。具体的には、カーナビゲーションシステムやスマートフォン、携帯電話、デジタルスチルカメラ、スマートウォッチ、デジタルサイネージ等に、本開示は適用可能である。

　１０　タッチ入力装置
　１００　振動モジュール
　１１０　曲面タッチパネル
　１１０ａ　平面部
　１２０　第１支持部
　１２１　第１接続部
　１２２　第１板ばね部
　１２３　第１固定部
　１３０　第２支持部
　１３１　第２接続部
　１３２　第２板ばね部
　１３３　第２固定部
　１４０　支持部
　２００　圧電素子
　３００　ディスプレイ
　４００　制御部
　５００　ベース

Claims

　曲面タッチパネルと、
　一端に接続部を有し、前記接続部を介して前記曲面タッチパネルを支持する支持部と、
　前記曲面タッチパネルを振動させる振動部と、を備え、
　前記支持部は、前記曲面タッチパネルの弦長方向に、前記接続部が変位可能となるように前記曲面タッチパネルを支持する、
振動モジュール。
　前記支持部は、前記曲面タッチパネルが凸に湾曲した方向で、かつ前記弦長方向に対して略垂直な方向に、前記接続部が変位可能となるように前記曲面タッチパネルを支持する、
請求項１に記載の振動モジュール。
　前記振動部は、前記曲面タッチパネルに取り付けられている、
請求項１または２に記載の振動モジュール。
　前記振動部は、前記支持部に取り付けられている、
請求項１または２に記載の振動モジュール。
　前記支持部は、弾性部材からなる、
請求項１から４に記載の振動モジュール。
　前記振動部は略直方体であり、その長手方向を前記弦長方向と略平行に設置されている、
請求項１から５に記載の振動モジュール。
　前記曲面タッチパネルは、ユーザから見て凹となるように湾曲している、
請求項１から６に記載の振動モジュール。
　前記曲面タッチパネルは、ユーザから見て凸となるように湾曲している、
請求項１から６に記載の振動モジュール。
　前記曲面タッチパネルは、トロイダル曲面である、
請求項１から８に記載の振動モジュール。
　前記支持部は、前記曲面タッチパネルの少なくとも２箇所に接続されている、
請求項１から９に記載の振動モジュール。
　前記支持部は、前記曲面タッチパネルの全周にわたって接続されている、
請求項１から９に記載の振動モジュール。
　前記曲面タッチパネルは、複数の異なる曲率半径を持つ領域を備える、
請求項１から１１に記載の振動モジュール。
　前記曲面タッチパネルは、平面部を有する、
請求項１から１２に記載の振動モジュール。
　前記曲面タッチパネルは、複数の異なる厚みを有する領域を備えて構成される、
請求項１から１３に記載の振動モジュール。
　曲面タッチパネルと、
　一端に接続部を有し、前記曲面タッチパネルの弦長方向に、前記接続部が変位可能となるように前記曲面タッチパネルを支持する支持部と、
　前記曲面タッチパネルを振動させる振動部と、
を有する振動モジュールと、
　前記振動モジュールを制御する制御部と、を備えた、
電子機器。