JP6504011B2 - Tactile presentation device - Google Patents

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JP6504011B2 JP2015197012A JP2015197012A JP6504011B2 JP 6504011 B2 JP6504011 B2 JP 6504011B2 JP 2015197012 A JP2015197012 A JP 2015197012A JP 2015197012 A JP2015197012 A JP 2015197012A JP 6504011 B2 JP6504011 B2 JP 6504011B2
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Description

本発明は、利用者に振動を伝えることで触覚フィードバックを与える触覚提示装置に関する。   The present invention relates to a tactile presentation device that provides tactile feedback by transmitting vibration to a user.

近年、キーボード等において、利用者がキーをタッチした時に振動を利用者に伝えることで触覚フィードバックを与え、キーを「押した」と感じさせる触覚提示装置が提案されている。   In recent years, in a keyboard or the like, a tactile presentation device has been proposed in which tactile feedback is given by transmitting vibration to the user when the user touches the key, and the user feels that the key is "pressed".

例えば特許文献1は、圧電フィルムと駆動部と振動板とタッチパネルとを備える触覚提示装置を開示している。圧電フィルムは、面方向に伸縮する。駆動部は、圧電フィルムを駆動する。振動板は、厚み方向に撓んだ状態で圧電フィルムに固定されている。タッチパネルは振動板の主面に設けられている。タッチパネル上には、キーボードのキー配列に対応した位置に複数のタッチセンサ(複数のキー)が設けられている。複数のタッチセンサは、利用者のタッチ操作を検出する。   For example, Patent Document 1 discloses a tactile sense presentation device including a piezoelectric film, a drive unit, a diaphragm, and a touch panel. The piezoelectric film expands and contracts in the surface direction. The drive unit drives the piezoelectric film. The diaphragm is fixed to the piezoelectric film in a state of being bent in the thickness direction. The touch panel is provided on the main surface of the diaphragm. On the touch panel, a plurality of touch sensors (a plurality of keys) are provided at a position corresponding to the key arrangement of the keyboard. The plurality of touch sensors detect a touch operation of the user.

特許文献1の触覚提示装置では、利用者が複数のタッチセンサの内の少なくとも1つに対してタッチ操作を行うと、駆動部が圧電フィルムに駆動信号を印加し、圧電フィルムが伸縮する。圧電フィルムが伸縮すると、振動板が振動し、その振動が利用者の指に伝わる。これにより、利用者は触覚フィードバックを得て、キーを「押した」と感じることができる。   In the tactile sense presentation device of Patent Document 1, when the user performs a touch operation on at least one of the plurality of touch sensors, the drive unit applies a drive signal to the piezoelectric film, and the piezoelectric film expands and contracts. When the piezoelectric film expands and contracts, the diaphragm vibrates and the vibration is transmitted to the user's finger. This allows the user to feel tactile feedback and feel the key "pressed".

国際公開第2015/053247号パンフレットInternational Publication No. 2015/053247 brochure

しかしながら、特許文献1の触覚提示装置において振動板は、振動の節を生じさせながら振動する。振動の節における振動板の変位は、極めて小さい又はゼロである。そのため、利用者が振動の節上に配置されたキーを指で触っても、十分な振動が利用者の指に伝わらない。すなわち、振動の節上に配置されたキーは、利用者にキーを「押した」と感じさせることが難しい。   However, in the tactile sense presentation device of Patent Document 1, the diaphragm vibrates while generating a node of vibration. The displacement of the diaphragm at the nodes of vibration is very small or zero. Therefore, even if the user touches the key placed on the node of vibration with a finger, sufficient vibration is not transmitted to the user's finger. That is, it is difficult for the key placed on the node of vibration to make the user feel that the key is "pressed".

したがって、特許文献1の触覚提示装置では、利用者が振動の節上に配置されたキーを指で触っても、十分な触覚フィードバックを得ることができないという問題がある。   Therefore, the tactile presentation device of Patent Document 1 has a problem that sufficient tactile feedback can not be obtained even when the user touches the key placed on the node of vibration with a finger.

そこで、振動の節上にキーを配置せず、振動の節を除く振動板の領域上にキーを配置する方法も考えられるが、この方法では、キーボードのキー配列の一部に隙間ができるため、操作性が悪くなったり触覚提示装置が大型化したりするという別の問題が生じる。   Therefore, it is conceivable to place a key on the area of the diaphragm excluding the vibration node without arranging the key on the vibration node, but this method creates a gap in part of the keyboard key arrangement. This causes another problem such as poor operability or an increase in size of the tactile presentation device.

そこで本発明の目的は、利用者が振動の節上に配置されたキーを指で触ったときでも、十分な触覚フィードバックを得ることができる触覚提示装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a haptic presentation device capable of obtaining sufficient haptic feedback even when the user touches a key placed on a node of vibration with a finger.

本発明の触覚提示装置は、振動板と振動部と検出部とを備える。振動部は例えば、面方向に伸縮する伸縮フィルムで構成される。振動部は、振動板に接続されている。振動部は、振動の節と振動の節以外の振動領域とを生じさせながら振動板を振動させる。触覚提示装置は、検出部がタッチ操作を検出したときに、振動部を駆動する駆動部を備えることが好ましい。   The tactile sense presentation device of the present invention comprises a diaphragm, a vibrator and a detector. The vibrating portion is made of, for example, an elastic film that expands and contracts in the surface direction. The vibrating portion is connected to the diaphragm. The vibrating portion vibrates the diaphragm while generating a node of vibration and a vibration region other than the node of vibration. The tactile sense presentation device preferably includes a drive unit that drives the vibration unit when the detection unit detects a touch operation.

検出部は、振動板に設けられている。検出部は、前述のキーに対応し、タッチ操作を受け付ける。検出部は、押圧部と押し子とスイッチ部とを有する。押圧部は、タッチ操作により押圧される。押し子は、押圧部に連結する。スイッチ部は、押し子によって押下され、タッチ操作が行われたことを検出する。   The detection unit is provided on the diaphragm. The detection unit corresponds to the above-described key and receives a touch operation. The detection unit includes a pressing unit, a pusher, and a switch unit. The pressing unit is pressed by the touch operation. The pusher is connected to the pressing portion. The switch unit is pressed by the pusher to detect that a touch operation has been performed.

押圧部は、押圧部を正面視して振動の節と重なる。押し子は、押圧部を正面視して振動領域と重なる。例えば押し子は、押圧部を正面視して振動の節から最も遠い位置で押圧部に連結することが好ましい。   The pressing portion overlaps the node of vibration when the pressing portion is viewed from the front. The pusher overlaps the vibration area when the pressing portion is viewed from the front. For example, the pusher is preferably connected to the pressing portion at a position farthest from the node of vibration when the pressing portion is viewed from the front.

この構成において、振動の節における振動板の変位は、極めて小さい又はゼロである。しかし、振動の節から遠ざかるにつれて、振動板の変位は大きくなっていく。すなわち、押し子が振動の節から遠ざかるにつれて、押し子の変位も大きくなっていく。   In this configuration, the displacement of the diaphragm at the node of vibration is very small or zero. However, the displacement of the diaphragm increases with distance from the nodes of vibration. That is, as the pusher moves away from the node of vibration, the displacement of the pusher also increases.

そのため、この構成では、利用者が押圧部の上面のどこを指で押下しても、最低限必要な振動が振動板の振動領域から押し子及び押圧部を介して利用者の指に伝わる。すなわち、タッチセンサは、押圧部が振動の節上に配置されているが、利用者にキーを「押した」と感じさせることができる。   Therefore, in this configuration, the minimum necessary vibration is transmitted to the user's finger from the vibration area of the diaphragm via the presser and the pressing portion, regardless of where on the upper surface of the pressing portion the user presses the finger. That is, the touch sensor can make the user feel that the key has been "pressed" although the pressing portion is disposed on the node of vibration.

したがって、この構成では、利用者が振動の節上に配置されたキー(検出部)を指で触ったときでも、十分な触覚フィードバックを得ることができる。   Therefore, in this configuration, sufficient tactile feedback can be obtained even when the user touches the key (detection unit) placed on the vibration node with a finger.

本発明によれば、利用者が振動の節上に配置されたキーを指で触ったときでも、十分な触覚フィードバックを得ることができる。   According to the present invention, sufficient tactile feedback can be obtained even when the user touches a key placed on a node of vibration with a finger.

第1の実施形態に係る触覚提示装置100の斜視図である。It is a perspective view of tactile sense presentation device 100 concerning a 1st embodiment. 図1に示す振動装置20の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the vibration apparatus 20 shown in FIG. 図1に示す振動装置20において振動板21を除いた平面図である。FIG. 3 is a plan view of the vibration device 20 shown in FIG. 1 from which a diaphragm 21 is removed. 図1に示すS−S線の断面図である。It is sectional drawing of the SS line shown in FIG. 図4に示すタッチセンサ31の断面図である。It is sectional drawing of the touch sensor 31 shown in FIG. 図4に示すタッチセンサ131の断面図である。It is sectional drawing of the touch sensor 131 shown in FIG. 図1に示す触覚提示装置100において振動板21が振動している様子を示すS−S線の断面図である。It is sectional drawing of the SS line which shows a mode that the diaphragm 21 is vibrating in the tactile sense presentation apparatus 100 shown in FIG. 第2の実施形態に係る触覚提示装置200の断面図である。It is a sectional view of tactile sense presentation device 200 concerning a 2nd embodiment. 図8に示す触覚提示装置200において振動板21が振動している様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the diaphragm 21 vibrates in the tactile sense presentation apparatus 200 shown in FIG. 第3の実施形態に係る触覚提示装置300の断面図である。It is a sectional view of tactile sense presentation device 300 concerning a 3rd embodiment. 図10に示すタッチセンサ331の断面図である。It is sectional drawing of the touch sensor 331 shown in FIG. 図10に示す触覚提示装置300において振動板21が振動している様子を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing how the diaphragm 21 vibrates in the tactile sense presentation device 300 shown in FIG. 10.

以下、本発明の第1の実施形態に係る触覚提示装置100について図面を用いて説明する。
図1は、第1の実施形態に係る触覚提示装置100の斜視図である。図2は、図1に示す振動装置20の分解斜視図である。図3は、図1に示す振動装置20において振動板21を除いた平面図である。図4は、図1に示すS−S線の断面図である。
Hereinafter, the tactile sense presentation device 100 according to the first embodiment of the present invention will be described using the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of the tactile sense presentation device 100 according to the first embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view of the vibration device 20 shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of the vibration device 20 shown in FIG. 1 from which the diaphragm 21 is removed. FIG. 4 is a cross-sectional view of line S-S shown in FIG.

本実施形態において、触覚提示装置100はタッチセンサ式のキーボードを構成している。触覚提示装置100は、制御部11、駆動部12、及び振動装置20を備えている。振動装置20は、タッチパネル30、振動板21、圧電フィルム22、及び2つのスペーサ70を備えている。   In the present embodiment, the tactile sense presentation device 100 constitutes a touch sensor type keyboard. The tactile sense presentation device 100 includes a control unit 11, a drive unit 12, and a vibration device 20. The vibrating device 20 includes a touch panel 30, a diaphragm 21, a piezoelectric film 22, and two spacers 70.

振動板21は、振動装置20の厚み方向から視て矩形状であり、振動装置20の厚み方向に直交する第1の面方向(以下、フィルム張架方向とも言う。)に沿う短辺と、振動装置20の厚み方向および第1の面方向に直交する第2の面方向(以下、フィルム幅方向とも言う。)に沿う長辺を有している。すなわち、振動板21は、互いに直交する第1の面方向および第2の面方向に伸びる形状である。   The diaphragm 21 has a rectangular shape when viewed from the thickness direction of the vibration device 20, and a short side along a first surface direction (hereinafter, also referred to as a film stretching direction) orthogonal to the thickness direction of the vibration device 20. It has a long side along a second surface direction (hereinafter, also referred to as a film width direction) orthogonal to the thickness direction and the first surface direction of the vibration device 20. That is, the diaphragm 21 has a shape extending in the first surface direction and the second surface direction orthogonal to each other.

また、振動板21は、第2の面方向(フィルム幅方向)から視て、天面側に凸、底面側に凹に湾曲している。また、振動板21は、厚み方向に弾性変形可能な材料、例えばFRP(Fiber Reinforced Plastic)で構成されている。なお、振動板21は、金属板、PET、PMMA、ポリカーボネイト(PC)、PLLA、ガラスエポキシ基板、ガラス等の他の材料で構成されていてもよい。   Moreover, the diaphragm 21 is convex on the top surface side and is concavely curved on the bottom surface side when viewed from the second surface direction (film width direction). The diaphragm 21 is made of a material that can be elastically deformed in the thickness direction, for example, FRP (Fiber Reinforced Plastic). The diaphragm 21 may be made of other materials such as a metal plate, PET, PMMA, polycarbonate (PC), PLLA, a glass epoxy substrate, glass and the like.

タッチパネル30は、振動板21の一方の主面(正面)に装着されている。タッチパネル30には、キーボードのキー配列に対応した位置に複数のタッチセンサ31及び複数のタッチセンサ131が設けられている。複数のタッチセンサ31及び複数のタッチセンサ131は、キーボードの複数のキーを構成し、利用者のタッチ操作を受け付ける。複数のタッチセンサ31及び複数のタッチセンサ131の違いについては後述する。   The touch panel 30 is mounted on one main surface (front) of the diaphragm 21. The touch panel 30 is provided with a plurality of touch sensors 31 and a plurality of touch sensors 131 at positions corresponding to the key arrangement of the keyboard. The plurality of touch sensors 31 and the plurality of touch sensors 131 constitute a plurality of keys of the keyboard and receive a touch operation of the user. The differences between the plurality of touch sensors 31 and the plurality of touch sensors 131 will be described later.

なお、タッチセンサ131が本発明の検出部の一例に相当する。振動板21が本発明の振動部の一例に相当する。圧電フィルム22が本発明の伸縮フィルムの一例に相当する。   The touch sensor 131 corresponds to an example of a detection unit of the present invention. The diaphragm 21 corresponds to an example of the vibration part of the present invention. The piezoelectric film 22 corresponds to an example of the stretch film of the present invention.

各タッチセンサ31は、利用者によるタッチ操作を検出すると、検出信号を制御部11に出力する。各タッチセンサ131も同様に、利用者によるタッチ操作を検出すると、検出信号を制御部11に出力する。   Each touch sensor 31 outputs a detection signal to the control unit 11 when detecting a touch operation by the user. Similarly, each touch sensor 131 outputs a detection signal to the control unit 11 when detecting a touch operation by the user.

制御部11は、複数のタッチセンサ31及び複数のタッチセンサ131の内の1つから検出信号を受信すると、駆動部12に制御信号を出力する。駆動部12は、制御部11から制御信号を受信すると、振動装置20の圧電フィルム22に駆動電圧を印加する。   When the control unit 11 receives a detection signal from one of the plurality of touch sensors 31 and the plurality of touch sensors 131, the control unit 11 outputs a control signal to the drive unit 12. When receiving the control signal from the control unit 11, the drive unit 12 applies a drive voltage to the piezoelectric film 22 of the vibration device 20.

なお、タッチセンサ31は、利用者のタッチ操作を検出する機能であればどの様な方式であってもよく、メンブレン式、静電容量式、圧電フィルム式、等の様々な方式を用いることができる。タッチセンサ131も同様に、利用者のタッチ操作を検出する機能であればどの様な方式であってもよく、メンブレン式、静電容量式、圧電フィルム式、等の様々な方式を用いることができる。   The touch sensor 31 may be any type as long as it detects the touch operation of the user, and various types such as membrane type, capacitance type, piezoelectric film type, etc. may be used. it can. Similarly, the touch sensor 131 may be any system as long as it detects the touch operation of the user, and various systems such as a membrane system, a capacitance system, and a piezoelectric film system may be used. it can.

圧電フィルム22は、振動板21の底面側に配置されている。圧電フィルム22の第1の面方向(フィルム張架方向)の両端は、固定端24として振動板21に貼付されている。すなわち、圧電フィルム22は、振動板21の底面側で、第1の面方向(フィルム張架方向)に並ぶ複数の箇所で振動板21に接続されている。圧電フィルム22は、駆動電圧が印加されると、少なくとも第1の面方向(フィルム張架方向)に伸縮する。   The piezoelectric film 22 is disposed on the bottom side of the diaphragm 21. Both ends of the piezoelectric film 22 in the first surface direction (film stretching direction) are attached to the diaphragm 21 as the fixed end 24. That is, the piezoelectric film 22 is connected to the diaphragm 21 at a plurality of locations aligned in the first surface direction (film stretching direction) on the bottom surface side of the diaphragm 21. The piezoelectric film 22 expands and contracts in at least a first surface direction (film stretching direction) when a drive voltage is applied.

より具体的には、圧電フィルム22は、ここでは圧電材料からなるフィルムの両主面それぞれの全面に図示しない電極を設けて構成している。圧電フィルム22の圧電材料は、例えばキラル高分子であるL型ポリ乳酸(PLLA)や、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)である。   More specifically, the piezoelectric film 22 is configured by providing electrodes (not shown) on the entire surfaces of both main surfaces of the film made of a piezoelectric material. The piezoelectric material of the piezoelectric film 22 is, for example, L-type polylactic acid (PLLA) which is a chiral polymer, or polyvinylidene fluoride (PVDF).

圧電フィルム22がPLLAで構成される場合、図3中に白抜きの矢印で示す方向に延伸処理が施されたフィルムから、主延伸方向に対して略45°の方向を第1の面方向(フィルム張架方向)として圧電フィルム22を切り出すことで、圧電フィルム22に第1の面方向(フィルム張架方向)に伸び縮みするような圧電性を持たせることができる。なお、延伸方向は、45°であることが最も効果的であるが、例えば45±10°の範囲であっても略同等の効果が得られる。   When the piezoelectric film 22 is composed of PLLA, the direction of approximately 45 ° with respect to the main stretching direction is a first surface direction (a direction from the film stretched in the direction indicated by the white arrow in FIG. 3). By cutting out the piezoelectric film 22 as the film stretching direction), the piezoelectric film 22 can be made to have piezoelectricity so as to expand and contract in the first surface direction (film stretching direction). The stretching direction is most effectively 45 °, but substantially the same effect can be obtained even in the range of 45 ± 10 °, for example.

圧電フィルム22は、第1の面方向(フィルム張架方向)に張力を架けた状態で振動板21の底面側に張られており、これにより、振動板21は厚み方向に撓むように弾性変形している。このようにして、振動板21と圧電フィルム22は、第2の面方向(フィルム幅方向)から視て弓状に構成された振動装置20を構成している。この振動装置20では、圧電フィルム22が第1の面方向(フィルム張架方向)に伸縮することにより、撓み量が変化するように振動板21は振動する。   The piezoelectric film 22 is stretched on the bottom side of the diaphragm 21 with tension in the first surface direction (film stretching direction), whereby the diaphragm 21 is elastically deformed so as to bend in the thickness direction. ing. Thus, the vibrating plate 21 and the piezoelectric film 22 constitute a vibrating device 20 configured in an arc shape as viewed from the second surface direction (film width direction). In the vibration device 20, when the piezoelectric film 22 expands and contracts in the first surface direction (film stretching direction), the diaphragm 21 vibrates so that the amount of bending changes.

2つのスペーサ70は、例えば、金属、PET、ポリカーボネイト(PC)、ABS樹脂、繊維強化プラスチック(FRP:Fiberglass Reinforced Plastics)などからなる。各スペーサ70は、振動板21の下面と圧電フィルム22の上面との間に挟まれている。各スペーサ70は、振動板21と圧電フィルム22とが対向する隙間部分で、第1の面方向(フィルム張架方向)に互いに並べられ、第2の面方向(フィルム幅方向)にそれぞれ伸びている。   The two spacers 70 are made of, for example, metal, PET, polycarbonate (PC), ABS resin, fiberglass reinforced plastics (FRP), or the like. Each spacer 70 is sandwiched between the lower surface of the diaphragm 21 and the upper surface of the piezoelectric film 22. The spacers 70 are arranged in the first surface direction (film stretching direction) at the gap portion where the diaphragm 21 and the piezoelectric film 22 face each other, and extend in the second surface direction (film width direction). There is.

各スペーサ70の第2の面方向(フィルム幅方向)の両端は、圧電フィルム22と重ならない位置で振動装置20の取付面(例えば地面)上に載置されている。このため、2つのスペーサ70は、振動板21と圧電フィルム22との隙間部分の最小間隔を規定するとともに、振動装置20の取付面に対向するように振動板21および圧電フィルム22を支持する。   Both ends in the second surface direction (film width direction) of each spacer 70 are mounted on the mounting surface (for example, the ground) of the vibration device 20 at a position not overlapping the piezoelectric film 22. Therefore, the two spacers 70 define the minimum distance between the diaphragm 21 and the piezoelectric film 22 and support the diaphragm 21 and the piezoelectric film 22 so as to face the mounting surface of the vibration device 20.

次に、スペーサ70について具体的な構造を説明する。   Next, a specific structure of the spacer 70 will be described.

上記した2つのスペーサ70のそれぞれは、図2、図3に示すように、複数の脚部71と、基部73と、複数の突起75と、を備えている。基部73は、角柱状の部位であり、スペーサ70の第2の面方向における両端間に延びている。すなわち、基部73は、圧電フィルム22と振動板21とに挟まれる隙間部分を通って第2の面方向(フィルム幅方向)に伸びている。   Each of the two spacers 70 described above includes a plurality of legs 71, a base 73, and a plurality of protrusions 75, as shown in FIGS. The base portion 73 is a prismatic portion and extends between both ends of the spacer 70 in the second surface direction. That is, the base portion 73 extends in the second surface direction (film width direction) through a gap portion sandwiched between the piezoelectric film 22 and the diaphragm 21.

複数の脚部71は、基部73の第2の面方向(フィルム幅方向)の両端から厚み方向の底面側に突出するように設けられている。第2の面方向(フィルム幅方向)での複数の脚部71の間隔は、圧電フィルム22の第2の面方向(フィルム幅方向)の寸法よりも大きく設定されている。   The plurality of leg portions 71 are provided so as to protrude from both ends in the second surface direction (film width direction) of the base portion 73 to the bottom surface side in the thickness direction. The distance between the plurality of legs 71 in the second surface direction (film width direction) is set larger than the dimension of the piezoelectric film 22 in the second surface direction (film width direction).

圧電フィルム22は、第2の面方向(フィルム幅方向)での複数の脚部71の間を通過するように設けられている。より具体的には、ここでの圧電フィルム22は、第2の面方向(フィルム幅方向)での複数の脚部71の間で、基部73の底面に当接している。すなわち、複数の脚部71は、第2の面方向(フィルム幅方向)に沿って並び、圧電フィルム22に重ならない位置で基部73から突出している。   The piezoelectric film 22 is provided to pass between the plurality of legs 71 in the second surface direction (film width direction). More specifically, the piezoelectric film 22 here is in contact with the bottom surface of the base 73 between the plurality of legs 71 in the second surface direction (film width direction). That is, the plurality of legs 71 are arranged along the second surface direction (film width direction), and project from the base 73 at a position not overlapping the piezoelectric film 22.

そして、突起75は、基部73から厚み方向の天面側に突出し、それぞれの頂面で振動板21に接触可能に設けられている。   The protrusions 75 protrude from the base portion 73 to the top surface side in the thickness direction, and are provided so as to be able to contact the diaphragm 21 at their top surfaces.

次に、タッチセンサ31及びタッチセンサ131の構成について説明する。
図5は、図4に示すタッチセンサ31の断面図である。図6は、図4に示すタッチセンサ131の断面図である。タッチセンサ31及びタッチセンサ131が相違する点は、押し子61、62、63である。
Next, configurations of the touch sensor 31 and the touch sensor 131 will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the touch sensor 31 shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the touch sensor 131 shown in FIG. The touch sensor 31 and the touch sensor 131 are different from each other in the pushers 61, 62, 63.

タッチセンサ31は、図5に示すように、押圧部50と押し子61とスイッチ部40とを有する。押圧部50は、平板状であり、タッチ操作により押圧される部分である。   As shown in FIG. 5, the touch sensor 31 has a pressing unit 50, a pusher 61, and a switch unit 40. The pressing unit 50 is flat and is a portion pressed by a touch operation.

スイッチ部40は、導電性の第1接点シート44と絶縁性のスペーサ43と導電性の第2接点シート42と絶縁性の表面シート41とを有する。押し子61は、押圧部50の中央部に連結している。また、押し子61の下面は、表面シート41の上面に接着剤等によって貼付されている。   The switch portion 40 has a conductive first contact sheet 44, an insulating spacer 43, a conductive second contact sheet 42, and an insulating surface sheet 41. The pusher 61 is connected to the central portion of the pressing portion 50. Further, the lower surface of the presser 61 is attached to the upper surface of the top sheet 41 with an adhesive or the like.

第1接点シート44と第2接点シート42とは、スペーサ43を挟んでいる。これにより、第1接点シート44と第2接点シート42との間には空間49が形成され、第1接点シート44と第2接点シート42とが絶縁している。   The first contact sheet 44 and the second contact sheet 42 sandwich the spacer 43. Thus, a space 49 is formed between the first contact sheet 44 and the second contact sheet 42, and the first contact sheet 44 and the second contact sheet 42 are insulated.

タッチセンサ31において押圧部50の上面がタッチ操作により押圧されたとき、押し子61によって第2接点シート42が押下されて第1接点シート44に接触する。これにより、タッチセンサ31は、利用者によるタッチ操作を検出し、検出信号を制御部11に出力する。   When the upper surface of the pressing unit 50 in the touch sensor 31 is pressed by the touch operation, the second contact sheet 42 is pressed by the pusher 61 and contacts the first contact sheet 44. Thereby, the touch sensor 31 detects a touch operation by the user, and outputs a detection signal to the control unit 11.

一方、タッチセンサ131は、図6に示すように、押圧部50と押し子62、63とスイッチ部40とを有する。押し子62、63は、押圧部50の両端部に連結している。また、押し子62、63の下面は、表面シート41の上面に接着剤等によって貼付されている。   On the other hand, as shown in FIG. 6, the touch sensor 131 has a pressing unit 50, pushers 62 and 63, and a switch unit 40. The pushers 62, 63 are connected to both ends of the pressing portion 50. The lower surfaces of the pressers 62 and 63 are attached to the upper surface of the top sheet 41 with an adhesive or the like.

タッチセンサ131において押圧部50の上面がタッチ操作により押圧されたとき、押し子62、63によって第2接点シート42が押下されて第1接点シート44に接触する。これにより、タッチセンサ131は、利用者によるタッチ操作を検出し、検出信号を制御部11に出力する。   When the upper surface of the pressing unit 50 in the touch sensor 131 is pressed by the touch operation, the second contact sheet 42 is pressed by the pushers 62 and 63 and contacts the first contact sheet 44. Thereby, the touch sensor 131 detects a touch operation by the user, and outputs a detection signal to the control unit 11.

図7は、図1に示す触覚提示装置100において振動板21が振動している様子を示すS−S線の断面図である。なお、図7は、説明の便宜上、振動板21の振動を強調して示している。   FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line S-S showing how the diaphragm 21 vibrates in the tactile sense presentation device 100 shown in FIG. In addition, FIG. 7 emphasizes and shows the vibration of the diaphragm 21 for convenience of explanation.

圧電フィルム22に交流電圧が印加されて駆動すると、圧電フィルム22には第1の面方向(フィルム張架方向)の伸縮が繰り返し生じる。すると、圧電フィルム22から振動板21に伝わる張力が周期的に変化する。これにより、図7中に点線で示すように、振動板21の撓み量が周期的に変化する。   When an alternating voltage is applied to the piezoelectric film 22 to drive it, expansion and contraction in the first surface direction (film stretching direction) occurs repeatedly on the piezoelectric film 22. Then, the tension transmitted from the piezoelectric film 22 to the diaphragm 21 changes periodically. Thereby, as shown by a dotted line in FIG. 7, the deflection amount of the diaphragm 21 changes periodically.

これにより、圧電フィルム22の収縮時には振動板21の第1の面方向(フィルム張架方向)における中央部分が上方に変位する。そして、圧電フィルム22の伸長時には振動板21の第1の面方向(フィルム張架方向)における中央部分が下方に変位する。すなわち、圧電フィルム22は、振動の節Nと振動の節N以外の振動領域とを生じさせながら振動板21を振動させる。スペーサ70の上面に対向する振動板21の領域が、振動の節Nとなっている。   Thus, when the piezoelectric film 22 contracts, the central portion in the first surface direction (film stretching direction) of the diaphragm 21 is displaced upward. Then, when the piezoelectric film 22 expands, the central portion in the first surface direction (film stretching direction) of the diaphragm 21 is displaced downward. That is, the piezoelectric film 22 vibrates the diaphragm 21 while generating the node N of the vibration and the vibration region other than the node N of the vibration. A region of the diaphragm 21 opposed to the upper surface of the spacer 70 is a node N of vibration.

ここで、複数のタッチセンサ131は全て、振動の節N上に設けられている。そして、各タッチセンサ131に関して図7に示すように、押圧部50は、押圧部50を正面視して振動の節Nと重なり、押し子62、63は、押圧部50を正面視して振動領域と重なる。特に、押し子63は、押圧部50を正面視して振動の節Nから最も遠い位置で押圧部50に連結している。   Here, the plurality of touch sensors 131 are all provided on the node N of the vibration. Then, as shown in FIG. 7 for each touch sensor 131, the pressing unit 50 overlaps the node N of the vibration when the pressing unit 50 is viewed from the front, and the pushers 62 and 63 vibrate when the pressing unit 50 is viewed from the front Overlap with the area. In particular, the pusher 63 is connected to the pressing portion 50 at a position farthest from the node N of the vibration when the pressing portion 50 is viewed from the front.

振動の節Nにおける振動板21の変位は、極めて小さい又はゼロである。しかし、振動の節Nから遠ざかるにつれて、振動板21の変位は大きくなっていく。すなわち、押し子62、63が振動の節Nから遠ざかるにつれて、押し子62、63の変位も大きくなっていく。   The displacement of diaphragm 21 at node N of the vibration is very small or zero. However, the displacement of the diaphragm 21 becomes larger as it goes away from the node N of the vibration. That is, as the pushers 62, 63 move away from the node N of vibration, the displacement of the pushers 62, 63 also increases.

そのため、利用者が押圧部50の上面のどこを指で押下しても、最低限必要な振動が振動板21の振動領域から押し子62、63及び押圧部50を介して利用者の指に伝わる。すなわち、タッチセンサ131は、押圧部50が振動の節N上に配置されているが、利用者にキーを「押した」と感じさせることができる。   Therefore, no matter where the user presses the upper surface of the pressing unit 50 with a finger, the minimum necessary vibration is from the vibration area of the diaphragm 21 to the user's finger via the pushers 62 and 63 and the pressing unit 50. It is transmitted. That is, although the pressing unit 50 is disposed on the node N of the vibration, the touch sensor 131 can make the user feel that the key is “pressed”.

したがって、触覚提示装置100では、利用者が振動の節N上に配置されたキーを指で触っても、十分な触覚フィードバックを得ることができる。   Therefore, in the tactile presentation device 100, sufficient tactile feedback can be obtained even when the user touches the key placed on the node N of vibration with a finger.

以下、本発明の第2の実施形態に係る触覚提示装置200について図面を用いて説明する。
図8は、第2の実施形態に係る触覚提示装置200の断面図である。図9は、図8に示す触覚提示装置200において振動板21が振動している様子を示す断面図である。
Hereinafter, a tactile sense presentation device 200 according to a second embodiment of the present invention will be described using the drawings.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the tactile sense presentation device 200 according to the second embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view showing how the diaphragm 21 vibrates in the tactile sense presentation device 200 shown in FIG.

触覚提示装置200が第1の実施形態の触覚提示装置100と相違する点は、タッチパネル30上の全てのキーがタッチセンサ131で構成されている点である。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。   The tactile presentation device 200 is different from the tactile presentation device 100 of the first embodiment in that all the keys on the touch panel 30 are configured by the touch sensor 131. The other configuration is the same, so the description will be omitted.

触覚提示装置200のタッチセンサ131においても押圧部50は、押圧部50を正面視して振動の節Nと重なり、押し子62、63は、押圧部50を正面視して振動領域と重なる。   Also in the touch sensor 131 of the tactile sense presentation device 200, the pressing unit 50 is viewed from the front of the pressing unit 50 and overlaps with the node N of vibration, and the pushers 62 and 63 are viewed from the front of the pressing unit 50 and overlap with the vibration region.

したがって、触覚提示装置200でも触覚提示装置100と同様に、利用者が振動の節N上に配置されたキーを指で触っても、十分な触覚フィードバックを得ることができる。   Therefore, even with the tactile presentation device 200, sufficient tactile feedback can be obtained even when the user touches the key placed on the node N of the vibration with a finger, as in the tactile presentation device 100.

以下、本発明の第3の実施形態に係る触覚提示装置300について図面を用いて説明する。
図10は、第3の実施形態に係る触覚提示装置300の断面図である。図11は、図10に示すタッチセンサ331の断面図である。図12は、図10に示す触覚提示装置300において振動板21が振動している様子を示す断面図である。
Hereinafter, a tactile sense presentation device 300 according to a third embodiment of the present invention will be described using the drawings.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a tactile sense presentation device 300 according to the third embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of the touch sensor 331 shown in FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing how the diaphragm 21 vibrates in the tactile sense presentation device 300 shown in FIG.

触覚提示装置300が第1の実施形態の触覚提示装置100と相違する点は、タッチセンサ331である。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。   The touch display device 331 differs from the touch display device 100 according to the first embodiment in the touch sensor 331. The other configuration is the same, so the description will be omitted.

触覚提示装置300のタッチセンサ331においても押圧部50は、押圧部50を正面視して振動の節Nと重なる。そして、押圧部50を正面視して、押し子62は振動の節Nと重なり、押し子63は振動領域と重なる。   Also in the touch sensor 331 of the tactile sense presentation device 300, the pressing unit 50 overlaps the node N of the vibration when the pressing unit 50 is viewed from the front. Then, when the pressing portion 50 is viewed from the front, the pusher 62 overlaps the node N of the vibration, and the pusher 63 overlaps the vibration region.

したがって、触覚提示装置300でも触覚提示装置100と同様に、利用者が振動の節N上に配置されたキーを指で触っても、十分な触覚フィードバックを得ることができる。   Therefore, in the tactile sense presentation device 300 as well as the tactile sense presentation device 100, sufficient tactile feedback can be obtained even when the user touches the key placed on the node N of the vibration with a finger.

なお、前述した各実施形態において、振動部として圧電フィルム22を用いる例を示したが、本発明の振動部はこれに限られるものではない。同様に、伸縮フィルムとして圧電フィルム22を用いる例を示したが、本発明の伸縮フィルムはこれに限られるものではない。   In each of the embodiments described above, an example in which the piezoelectric film 22 is used as the vibrating portion is shown, but the vibrating portion of the present invention is not limited to this. Similarly, although the example which uses the piezoelectric film 22 as an elastic film was shown, the elastic film of this invention is not restricted to this.

実施の際、例えば、電歪フィルム、エレクトレットフィルム、圧電セラミック、圧電粒子を高分子に分散させたコンポジットフィルム、電気活性高分子フィルム等で構成することもできる。電気活性高分子フィルムとは、電気的駆動によって応力を発生するフィルム、または電気的駆動によって変形して変位を発生するフィルムである。具体的には、電歪フィルム、コンポジット材料(圧電セラミックスを樹脂モールドした材料)、電気駆動型エラストマー、または液晶エラストマー等がある。   At the time of implementation, for example, an electrostrictive film, an electret film, a piezoelectric ceramic, a composite film in which piezoelectric particles are dispersed in a polymer, an electroactive polymer film, or the like can be used. The electroactive polymer film is a film which generates stress by electric drive or a film which is deformed by electric drive to generate displacement. Specifically, there are an electrostrictive film, a composite material (a material obtained by resin-molding a piezoelectric ceramic), an electrically driven elastomer, a liquid crystal elastomer, and the like.

また、前述した各実施形態では、振動装置20がタッチパネル30を備え、複数のタッチセンサ31及び複数のタッチセンサ131がタッチパネル30上に設けられているが、これに限るものではない。実施の際、振動装置20がタッチパネル30を備えず、複数のタッチセンサ31及び複数のタッチセンサ131が振動板21上に直接設けられていてもよい。   Moreover, in each embodiment mentioned above, although the vibration apparatus 20 is provided with the touch panel 30, and the some touch sensor 31 and the some touch sensor 131 are provided on the touch panel 30, it does not restrict to this. At the time of implementation, the vibrating device 20 may not include the touch panel 30, and the plurality of touch sensors 31 and the plurality of touch sensors 131 may be directly provided on the diaphragm 21.

また、前述した各実施形態において、押し子61、62、63の下面は、スイッチ部40の上面に接着剤等によって固定されているが、これに限るものではない。実施の際、押し子61、62、63の下面は、スイッチ部40の上面に接着剤等によって固定されていなくてもよい。   Moreover, in each embodiment mentioned above, although the lower surface of the pressers 61, 62, and 63 is fixed to the upper surface of the switch part 40 with an adhesive etc., it does not restrict to this. In practice, the lower surfaces of the pushers 61, 62, 63 may not be fixed to the upper surface of the switch portion 40 by an adhesive or the like.

また、前述した各実施形態において、触覚提示装置100、200、300が2つのスペーサ70を備えているが、これに限るものではない。実施の際、触覚提示装置100、200、300がスペーサ70を備えていなくてもよい。この場合、振動板21の両端が取付面(例えば地面)に接触する。   Moreover, in each embodiment mentioned above, although the tactile sense presentation apparatus 100, 200, 300 is provided with the two spacers 70, it does not restrict to this. In practice, the haptic presentation device 100, 200, 300 may not have the spacer 70. In this case, both ends of the diaphragm 21 come in contact with the mounting surface (for example, the ground).

最後に、上述の各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Finally, the descriptions of the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated not by the embodiments described above but by the claims. Further, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the claims.

N…節
11…制御部
12…駆動部
20…振動装置
21…振動板
22…圧電フィルム
24…固定端
30…タッチパネル
31…タッチセンサ
40…スイッチ部
41…表面シート
42…第2接点シート
43…スペーサ
44…第1接点シート
49…空間
50…押圧部
61…押し子
62…押し子
63…押し子
70…スペーサ
71…脚部
73…基部
75…突起
100…触覚提示装置
131…タッチセンサ
200…触覚提示装置
300…触覚提示装置
331…タッチセンサ
N: Section 11: Control section 12: Drive section 20: Vibration device 21: Vibration plate 22: Piezoelectric film 24: Fixed end 30: Touch panel 31: Touch sensor 40: Switch section 41: Surface sheet 42: Second contact sheet 43: Spacer 44: First contact sheet 49: Space 50: Pressing portion 61: Pusher 62: Pusher 63: Pusher 70: Spacer 71: Leg portion 73: Base portion 75: Projection 100: Tactile indication device 131: Touch sensor 200 ... Tactile presentation device 300 ... Tactile presentation device 331 ... Touch sensor

Claims (6)

振動板と、
前記振動板に接続されていて、振動の節と前記振動の節以外の振動領域とを生じさせながら前記振動板を振動させる振動部と、
前記振動板に設けられ、タッチ操作を受け付ける検出部と、を備え、
前記検出部は、前記タッチ操作により押圧される押圧部と、前記押圧部に連結する押し子と、前記押し子によって押下され、前記タッチ操作が行われたことを検出するスイッチ部と、を有し、
前記押圧部は、前記押圧部を正面視して前記振動の節と重なり、前記押し子は、前記押圧部を正面視して前記振動領域と重なる触覚提示装置。
A diaphragm,
A vibration unit connected to the diaphragm to vibrate the diaphragm while generating a vibration node and a vibration region other than the vibration node;
And a detection unit which is provided on the diaphragm and receives a touch operation.
The detection unit includes a pressing unit pressed by the touch operation, a presser connected to the press unit, and a switch unit pressed by the presser to detect that the touch operation has been performed. And
The tactile presentation device according to claim 1, wherein the pressing unit overlaps the node of the vibration when the pressing unit is viewed from the front, and the pusher overlaps the vibration area when the pressing unit is viewed from the front.
前記押し子は、前記押圧部を正面視して前記振動の節から最も遠い位置で、前記押圧部に連結する請求項1に記載の触覚提示装置。   The tactile presentation device according to claim 1, wherein the pusher is connected to the pressing portion at a position farthest from the node of the vibration when the pressing portion is viewed from the front. 前記押し子の数は複数であり、
複数の押し子は、前記押圧部を正面視して前記振動の節および前記振動領域と重なる請求項1又は2に記載の触覚提示装置。
The number of pushers is plural,
The tactile presentation device according to claim 1, wherein the plurality of pushers overlap the node of the vibration and the vibration area when the pressing portion is viewed from the front.
前記押し子は、前記スイッチ部に固定されていない請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の触覚提示装置。   The tactile presentation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the pusher is not fixed to the switch unit. 前記振動部は、面方向に伸縮する伸縮フィルムで構成される、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の触覚提示装置。   The tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the vibration unit is configured of an elastic film that expands and contracts in a surface direction. 前記検出部が前記タッチ操作を検出したときに、前記振動部を駆動する駆動部を備える、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の触覚提示装置。   The tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a drive unit configured to drive the vibration unit when the detection unit detects the touch operation.
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