信息终端处理装置以及振动产生装置.pdf

本发明提供一种能够提高对触敏面板操作的操作感的信息终端处理装置和振动产生装置。在具有触摸面板(3)的壳体(2)内容纳有电路板的信息终端处理装置(1A)具有触摸面板(3)、振动致动器(6A)以及振动传递部(7)，振动致动器(6A)具有往返移动的可动部件(16A)以及容纳可动部件(16A)的机壳(8)，并且根据对触摸面板(3)的操作使可动部件(16A)与机壳(8)撞击，振动传递部(7)被振动致动器(6A)与触摸面板(3)夹持，并且使振动致动器(6A)产生的振动的频率降低并将振动传递到触摸面板(3)。

权利要求书
1.  一种信息终端处理装置，其在具有触敏面板的壳体内容纳有电路 板，所述信息终端处理装置的特征在于，具有：
被振动部，其为所述壳体和所述电路板中的至少一方；
振动致动器，其具有往返移动的可动部件和容纳所述可动部件的机壳， 并且根据对所述触敏面板的操作使所述可动部件与所述机壳撞击；以及
振动传递部，其被所述振动致动器与所述被振动部夹持，并且使所述 振动致动器产生的振动的频率降低并将所述振动传递到所述被振动部。

2.  根据权利要求1所述的信息终端处理装置，其特征在于，
所述振动致动器还具有:
线圈，其以包围构成所述可动部件的磁铁的方式配置在所述机壳内； 以及
配重，其配置在所述线圈与所述机壳之间。

3.  根据权利要求1或2所述的信息终端处理装置，其特征在于，
所述可动部件具有：
圆筒状的磁铁；以及
轭，其分别安装于所述磁铁的振动方向的两端面，
所述振动致动器还具有撞击吸收部，所述撞击吸收部以与所述轭分别 在所述振动方向上对置的方式安装于所述机壳。

4.  一种振动产生装置，其装设于信息终端处理装置，所述振动产生装 置的特征在于，具有：
可动部件，其往返移动；
机壳，其容纳所述可动部件，并且被根据对所述信息终端处理装置的 操作而移动的所述可动部件撞击；以及
振动传递部，其设置在所述机壳的外表面，并且使由所述可动部件的 撞击而产生的振动的频率降低并传递所述振动。

说明书信息终端处理装置以及振动产生装置
技术领域
本发明涉及一种通过产生与对触敏面板的操作对应的振动从而提高操 作感的信息终端处理装置以及用于信息终端处理装置的振动产生装置。
背景技术
作为触敏面板的一例的触摸面板为通过触摸面板上显示的图像等而进 行信息的输入操作的装置，并且能够进行直观的操作。但是，例如由于没 有像在按下实物按钮时所感受到的操作感，因此很难感知是否正确地进行 了输入操作。因此，例如考虑了通过产生与输入操作对应的振动从而给予 操作者操作感的方法。
在作为该领域的技术的专利文献1中，记载了一种用于手机等无线通 信终端装置的振动器。该振动器通过使振动部件与撞击部件撞击而产生振 动。
专利文献1：日本特开2001-347227号公报
但是，如果将专利文献1中的振动器直接安装到触敏面板，并且将由 振动器产生的振动用作对触敏面板的操作的反馈，则由于传递给触敏面板 的振动的频率高，因此存在操作者难以感知而缺乏操作感的情况。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够提高操作触敏面板的操作感的信 息终端处理装置和用于信息终端处理装置的振动产生装置。
本发明为一种信息终端处理装置，其在具有触敏面板的壳体内容纳有 电路板，信息终端处理装置的特征在于，具有：被振动部，其为壳体和电 路板中的至少一方；振动致动器，其具有往返移动的可动部件和容纳可动 部件的机壳，并且根据对触敏面板的操作使可动部件与机壳撞击；以及振 动传递部，其被振动致动器与被振动部夹持，并且使振动致动器产生的振 动的频率降低并将振动传递到被振动部。
本发明的信息终端处理装置使可动部件与机壳撞击而产生振动，因此 能够针对对触敏面板的操作产生响应性好的振动。并且，在本发明的信息 终端处理装置中，在振动致动器与被振动部之间夹持有振动传递部，因此 能够降低因撞击而产生的振动的频率，并将振动传递到被振动部。因此， 本发明的信息终端处理装置能够将易被操作者感知且响应性好的振动传递 到被振动部，因此能够提高与对触敏面板的操作相应的操作感。
并且，信息终端处理装置的特征在于，振动致动器还具有：线圈，其 以包围构成可动部件的磁铁的方式配置在机壳内；以及配重，其配置在线 圈与机壳之间。
根据这种结构，由于振动致动器的质量变大，因此由振动致动器和振 动传递部构成的振动系统的共振频率变低。因此，由于因撞击产生的振动 的频率降低，所以操作者容易感知振动从而能够进一步提高操作感。
并且，信息终端处理装置的特征在于，可动部件具有：圆筒状的磁铁； 以及轭，其分别安装于磁铁的振动方向的两端面，振动致动器还具有撞击 吸收部，撞击吸收部以与轭分别在振动方向上对置的方式安装于机壳。
根据这种结构，可动部件具有磁铁和轭，因此与可动部件为线圈的情 况相比，可动部件的质量变大。若可动部件的质量变大则可动部件的动量 也变大，因此能够产生更大的撞击力。因此，能够产生能被操作者可靠地 感知的大小的振动。
并且，由于可动部件的轭与安装于机壳的撞击吸收部撞击，因此能够 使磁铁免受撞击，还能够利用撞击吸收部件降低撞击时产生的撞击声。
本发明为一种振动产生装置，其装设于信息终端处理装置，振动产生 装置的特征在于，具有：可动部件，其往返移动；机壳，其容纳可动部件， 并且被根据对信息终端处理装置的操作而移动的可动部件撞击；以及振动 传递部，其设置在机壳的外表面，并且使由可动部件的撞击而产生的振动 的频率降低并传递振动。
本发明的振动产生装置使可动部件与机壳撞击而产生振动，因此能够 产生响应性好的振动。并且，在本发明的振动产生装置中，在机壳的外表 面设置有振动传递部，因此能够降低因撞击而产生的振动的频率并传递振 动。因此，本发明的振动产生装置能够产生易被操作者感知且响应性好的 振动，因此能够提高操作感。
根据本发明的信息终端处理装置和振动产生装置，能够提高对触敏面 板操作的操作感。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的信息终端处理装置的第一实施方式的外观 立体图。
图2是表示图1所示的信息终端处理装置的振动致动器的剖视立体图。
图3是沿图2中的III-III线的振动致动器的剖视图。
图4是表示沿图3中的IV-IV线的振动致动器的动作的剖视图。
图5是表示驱动脉冲信号的波形和传递到触摸面板的振动波形的坐标 图。
图6是表示本发明所涉及的信息终端处理装置的第二实施方式的剖视 图。
图7是表示本发明所涉及的信息终端处理装置的变形例的剖视图。
(符号说明)
1A、1B 信息终端处理装置
2 壳体
3 触摸面板
4 框架
5 振动产生装置
6A、6B 振动致动器
7 振动传递部
8 机壳
12 导向轴
16A、16B 可动部件
17、32、36、39 磁铁
18、33 第一轭
19、34 第二轭
21、22 缓冲件
26 第一线圈部
27 第二线圈部
28、31、41 配重
29 磁体板
C 电路板
具体实施方式
以下参照附图对本发明所涉及的信息终端处理装置和振动产生装置的 优选实施方式进行详细说明。
[第一实施方式]
如图1所示，信息终端处理装置1A为智能手机等信息终端。信息终端 处理装置1A具有容纳电路板C和电池等的壳体2(被振动部)，壳体2具 有作为触敏面板用于信息显示以及信息输入的触摸面板3和包围触摸面板 3并且为信息终端处理装置1A的强度部件的框架4。该信息终端处理装置 1A具有安装在触摸面板3的与显示画面侧相反的一侧的振动产生装置5。 该振动产生装置5具有作为振动产生源的振动致动器6A和将产生的振动传 递给触摸面板3的振动传递部7。在操作者用指尖触摸触摸面板3来进行操 作时，该振动产生装置5产生振动用于使操作者感知到进行了正常的输入 操作。
如图2以及图3所示，振动致动器6A的机壳8具有呈大致长方体的箱 状的主体壳体部9和用于封闭主体壳体部9的敞开侧的盖部11。该主体壳 体部9和盖部11由作为非磁性材料的不锈钢构成。在主体壳体部9的敞开 侧设置有凸缘部9a，盖部11以覆盖开口9b(参照图3)和凸缘部9a的方 式固定于主体壳体部9，从而封闭开口9b。
在机壳8的大致中央配置有导向轴12。导向轴12是以轴线方向沿着 从盖部11朝向主体壳体部9的底面9c的方向的方式配置的。导向轴12的 下端嵌入设置于主体壳体部9的底面9c的压入孔13，导向轴12的上端嵌 入设置于盖部11的压入孔14。
振动致动器6A具有动磁式的线性振动致动器的结构。
振动致动器6A具有可动部件16A。可动部件16A以沿导向轴12的轴 线方向往返移动并且包围导向轴12的方式配置在机壳8内。
可动部件16A具有磁铁17，磁铁17以在导向轴12的轴线方向上具有 N极和S极的方式被单极磁化，在该磁铁17设置有在轴线方向上延伸的贯 通孔17a，并贯通插入有导向轴12。并且，可动部件16A具有粘接于磁铁 17的下端面的第一轭18和粘接于磁铁17的上端面的第二轭19。为薄板圆 板状的第一轭18以及第二轭19覆盖磁铁17的两端面整体，从而以在导向 轴12的轴线方向上夹持磁铁17的方式固定。并且，在第一轭18以及第二 轭19形成有导向孔18a、19a，导向孔18a、19a与导向轴12相互作用在导 向轴12的轴线方向上引导可动部件16A。因此，可动部件16A直线状往返 移动的振动方向与导向轴12的轴线方向一致。
在主体壳体部9的底面9c中，在与第一轭18在引导轴12的轴线方向 上对置的位置安装有缓冲件(撞击吸收部)21。并且，在盖部11中，在与 第二轭19在引导轴12的轴线方向上对置的位置安装有缓冲件(撞击吸收 部)22。各个缓冲件21、22的形状为具有供导向轴12贯通插入的孔21a、 22a的环状。
静止部件23以包围可动部件16A的方式配置在机壳8内。
静止部件23具有骨架24。骨架24具有在导向轴12的轴线方向上延 伸的开口24a、设置于盖部11侧的上侧凸缘部24b、设置于底面9c侧的下 侧凸缘部24c以及设置在上侧凸缘部24b与下侧凸缘部24c之间的间隔部 24d。在下侧凸缘部24c与间隔部24d之间形成有第一骨架部24e，在上侧 凸缘部24b与间隔部24d之间形成有第二骨架部24f。该第一骨架部24e 以及第二骨架部24f在导向轴12的轴线方向上并排设置。
并且，静止部件23具有串联的两个线圈部26、27。第一线圈部26是 以与第一轭18对应的方式将线圈线卷绕于第一骨架部24e而形成的，第二 线圈部27是以与第二轭19对应的方式将线圈线卷绕于第二骨架部24f而 形成的。该第一线圈部26以及第二线圈部27在导向轴12的轴线方向上并 排设置。第一线圈部26与第二线圈部27的线圈线的卷绕方向互为相反， 并且线圈线的端部从设置于主体壳体部9的侧面的引出开口9d向机壳8的 外部引出。
在机壳8内以埋入第一线圈部26以及第二线圈部27与主体壳体部9 的内壁面9f之间的空间的方式配置有配重28。骨架24的上侧凸缘部24b 与配重28在导向轴12的轴线方向上的上端面28b抵接，从而通过上侧凸 缘部24b将配重28按压向主体壳体部9的底面9c侧而固定。相对于导向 轴12的轴线呈点对称的形状的配重28具有能够供骨架24、第一线圈部26 以及第二线圈部27插入的圆形的开口28a，并以配重28的重心位于导向轴 12的轴线上的方式配置在机壳8内。配重28由密度比较大的材料(例如钨) 构成。
在主体壳体部9的底面9c与引导轴12的轴线方向上的配重28的下端 面28c之间夹持有磁体板29。磁体板29为矩形的铁板并且呈与配重28大 致相同的平面形状。磁体板29用于与磁铁17相互作用从而在第一线圈部 26以及第二线圈部27未通电时将可动部件16A吸引到底面9c侧(参照图 4(a))。由于利用磁铁体板29能够将未通电时的可动部件16A的位置设 定在底面9c侧，因此能够通过输入将可动部件16A朝向盖部11的方向驱 动的驱动脉冲信号，来可靠地驱动可动部件16A。并且，能够抑制因未通电 时的可动部件16A的非期望的移动而产生的撞击音。
在振动致动器6A与触摸面板3之间夹持有由弹性部件构成的振动传递 部7。振动传递部7粘接于振动致动器6A和触摸面板3。该振动传递部7 通过将振动致动器6A产生的振动的频率降低至易被操作者感知的150Hz～ 500Hz这个频带，将振动波形从具有尖峰值的冲击波形变为近似正弦波振动 的振动波形并传递给触摸面板3。特别优选将具有0.3～1.0g/cm3程度的密 度的橡胶制部件作为该振动传递部7。
接下来，说明信息终端处理装置1A的动作。在操作者没有触摸触摸面 板3的状态下，不向第一线圈部26以及第二线圈部27输入驱动脉冲信号， 为未通电状态。此时，如图4(a)所示，可动部件16A被磁体板29吸引向 主体壳体部9的底面9c侧。
在操作者触摸触摸面板3，并且判断出正常地进行了数据输入的情况 下，控制部(未图示)向第一线圈部26以及第二线圈部27输入驱动脉冲 信号。该驱动脉冲信号被设定为近似触摸面板3的共振频率(数百Hz程度) 的频率，电流方向被设定为使可动部件16A朝向盖部11侧移动的方向。
如图4(b)所示，若向第一线圈部26以及第二线圈部27输入驱动脉 冲信号，则可动部件16A沿着导向轴12的轴线方向朝向盖部11移动，并 与盖部11的缓冲件22撞击。由于该撞击，振动致动器6A整体沿轴线方向 移动从而产生振动波，振动波经由振动传递部7传递到触摸面板3。若传递 到该触摸面板3的振动波被操作者感知，则操作者感受到操作感。
信息终端处理装置1A的振动致动器6A使可动部件16A与机壳8撞击 而产生振动，因此能够针对对触摸面板3的操作产生响应性好的振动。并 且，信息终端处理装置1A在振动致动器6A与触摸面板3之间夹持有振动 传递部7，因此能够降低因撞击而产生的振动的频率，并将振动传递到触摸 面板3。因此，利用信息终端处理装置1A能够将易被操作者感知且响应性 好的振动传递给触摸面板3，因此能够实现响应性好且易被敏锐地体感到的 触觉反馈，并提高与对触摸面板3的操作相应的操作感。
并且，振动致动器6A还具有以包围构成可动部件16A的磁铁17的方 式配置在机壳8内的第一线圈部26以及第二线圈部27、以及配置在第一线 圈部26以及第二线圈部27与机壳8之间的配重28。根据这种结构，由于 振动致动器6A的质量变大，因此由振动致动器6A和振动传递部7构成的 振动系统的共振频率变低。因此，由于因撞击产生的振动的频率变低，所 以操作者容易感知振动从而能够进一步提高操作感。
并且，在振动致动器6A中，可动部件16A具有动磁式的结构，该动磁 式的结构具有磁铁17、第一轭18以及第二轭19，因此与可动部件为具有 第一线圈部26以及第二线圈部27的动圈式的结构相比，可动部件16A的 质量变大。若可动部件16A的质量变大则可动部件16A的动量也变大，因 此能够产生更大的撞击力。因此，能够产生能被操作者可靠地感知的大小 的振动。
这里，为了确认信息终端处理装置1A的效果，制作了信息终端处理装 置1A和将没有配重28的振动致动器直接安装于触摸面板3的比较例所涉 及的信息终端处理装置，并确认了传递到各自的触摸面板3的振动的波形。 另外，向信息终端处理装置1A和比较例所涉及的信息终端处理装置输入了 振幅相同且频率相同的驱动脉冲信号。具体地说，如图5(a)所示，驱动 脉冲信号S1为频率为440Hz的一个周期的信号。
如图5(b)所示，能够确认的是：在比较例的信息终端处理装置中， 传递到触摸面板3的振动波形S2频率高并且具有多个尖峰值。
另一方面，如图5(c)所示，能够确认的是：在将具有配重28的振 动致动器6A通过振动传递部7安装到触摸面板3的情况下，是频率比图5 (b)所示的比较例中的振动波形S2低并且近似于正弦波振动的振动波形 S3。因此可知，利用在振动致动器6A配置配重28从而增加质量，并且通 过振动传递部7将振动致动器6A安装到触摸面板3的信息终端处理装置 1A，能够产生易被操作者感知的振动。
并且，由于可动部件16A的第一轭18以及第二轭19与安装于机壳8 的缓冲件22撞击，因此能够使磁铁17免受撞击。并且，还能够利用缓冲 件22降低在撞击时产生的撞击声。
由于利用信息终端处理装置1A，使可动部件16A与缓冲件22撞击从 而产生振动，因此与在旋转马达安装了偏心配重的振动致动器(比较例1) 和利用弹簧的共振的振动致动器(比较例2)相比，由于振动的启动以及停 止时间短，因此能够提高作为触觉反馈的振动的及时性和使用感。并且， 虽然通过利用了压电元件的振动致动器(比较例3)能够提高响应速度，但 是为了获得能被操作者感知的振动振幅，压电元件需要大型化。与此相对， 在本实施方式的信息终端处理装置1A中，与利用了压电元件的振动致动器 (比较例3)相比，能够实现小型化。
并且，通过将驱动脉冲信号的频率设定为近似触摸面板3的共振频率， 能够利用共振现象增大触摸面板3的振动振幅。
[第二实施方式]
说明第二实施方式的信息终端处理装置，如图6所示，信息终端处理 装置1B在振动致动器6B的配重31设置在可动部件16B这点上与第一实施 方式的信息终端处理装置1A不同。以下对配重31进行详细说明，并且省 略对与第一实施方式的信息终端处理装置1A通用的构件的说明。
具有圆筒形状的配重31嵌入设置于磁铁32的贯通孔32a中，从而与 磁铁32一体化。并且，在设置于配重31的大致中央的贯通孔31a中贯通 插入有导向轴12。在导向轴12的轴线方向上，设置有导向孔33a的第一轭 33粘接于配重31和磁铁32的下端面，设置有导向孔34a的第二轭34粘接 于配重31和磁铁32的上端面。
由于根据该振动致动器6B，可动部件16B的质量进一步变大，因此能 够增大可动部件16B的动量。若可动部件16B的动量变大，则在使可动部 件16B与缓冲件21或者缓冲件22撞击时产生的振动波形的振幅变大，因 此能够产生能被操作者可靠地感知的大小的振动。
本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以 进行如下各种变形。
如图7(a)所示，第一实施方式的振动致动器6A也可不具有导向轴 12，并且具有可动部件16C来代替可动部件16A。可动部件16C在圆柱状的 磁铁36的两端面安装有轭37、38。根据这样的结构，由于不存在可动部件 16A的导向孔18a、19a(参照图2)与导向轴12之间的接触，因此与可动 部件16A相比，能够提高可动部件16C的移动速度从而增加可动部件16C 的动量。
并且，如图7(b)所示，第二实施方式的振动致动器6B同样也可不 具有导向轴12，并且具有可动部件16D来代替可动部件16B。可动部件16D 在圆筒状的磁铁39的内部嵌入有配重41，并在磁铁39和配重41的两端面 安装有轭42、43。即使是这样的结构，由于也不存在可动部件16B的导向 孔33a、34a(参照图6)与导向轴12之间的接触，因此与可动部件16B相 比，能够提高可动部件16D的移动速度从而增加可动部件16D的动量。
并且，可动部件16A、16B也可在从机壳8的底面9c侧向盖部11侧移 动并且与盖部11的缓冲件22撞击后，继续向底面9c侧驱动并与底面侧9c 的缓冲件21撞击。并且，可动部件16A、16B也可在缓冲件21与缓冲件22 之间往返动作从而产生多次撞击。
并且，振动致动器6A、6B也可不具有导向轴12，而具有容纳并且在 振动方向上引导可动部件16A、16B的导向筒(未图示)。
并且，振动致动器6A、6B也可安装于为信息终端处理装置1A、1B的 壳体2的框架4，还可安装于配置在壳体2内的电路板C。
并且，振动致动器6A、6B的线圈的个数不限定为两个，既可为一个也 可为两个以上。并且，振动致动器6A、6B的缓冲件21、22也可粘接于第 二轭19、34的上表面和第一轭18、33的下表面。
并且，未通电时的可动部件16A、16B的位置不限定于机壳8的底面 9c侧，也可根据振动致动器6A、6B的安装姿势和振动方向位于盖部11侧。 在这种情况下，以磁体板29夹持在骨架24的上侧凸缘部24b与盖部11之 间的方式配置。
并且，信息终端处理装置1A、1B不限定用于手机、智能手机等通信终 端，也可以用于具有触摸面板3的自动售货机、自动售票机、个人计算机 以及信息亭等装置。
并且，在本实施方式中，以作为触敏面板的直接触摸的面板进行了说 明，但是例如触敏面板也可为通过接近而进行操作的面板。并且，触敏面 板也可是使用笔式输入方式，通过接触或者接近而进行操作的面板。并且， 通过在装置配置多个振动致动器6A、6B，能够获得多个振动模式。
[实施例]
这里，说明用于振动传递部7的弹性部件能够优选使用的材料。
在本发明中，作为振动传递部7优选的材料，有聚苯乙烯凝胶(スチ レンゲル)(北川工业股份公司(北川工業株式会社)制KG凝胶，型号： YMG90V,密度1.29g/cm3)、硅凝胶(シリコーンゲル)(泰已科股份公司 (株式会社タイカ)制硅树脂薄膜，型号：θ-7，密度：1.06g/cm3)、聚 氨酯泡沫(井上有限公司(株式会社イノアップ)制，型号：SR-S15P，密 度：0.15g/cm3)等。根据由这些材料构成的振动传递部7，与将振动致动 器6A直接安装到触摸面板3的情况相比，能够降低传递到触摸面板3的振 动的频率。
在本发明中，作为振动传递部7更加优选的材料，有天然橡胶(密度 0.93g/cm3)、聚苯乙烯凝胶(スチレンゲル)(北川工业股份公司(北川 工業株式会社)制KG凝胶，型号：YMG80BK，密度0.87g/cm3)、聚氨酯泡 沫(井上有限公司(株式会社イノアップ)制，型号：WP-32P，密度：0.32g/cm3， 型号：WP-40P，密度：0.40g/cm3，型号：SR-S48P，密度：0.48g/cm3)等。 根据由这些材料制成的振动传递部7，与将振动致动器6A直接安装到触摸 面板3的情况相比，能够降低传递到触摸面板3的振动的频率。并且，能 够抑制振动的振幅降低，从而确保适于被操作者感知的振动的振幅。
另一方面，乙醚类聚氨酯(三进兴产股份公司(三進興産株式会社) 制，型号：硕而博S(ソルボS)，密度：1.38g/cm3)、(三进兴产股份公 司(三進興産株式会社)制，型号：硕而博M(ソルボM)，密度：1.38g/cm3) 不合适，因为与将振动执行器6A直接安装到触摸面板3的情况相同，传递 到触摸面板3的振动的频率变高。