JP2016059872A - Vibratory equipment and tactile sense presentation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電フィルムの駆動により振動板を振動させる振動装置と、該振動装置の振動をタッチ操作に対する触覚フィードバックとして利用者に伝える触覚提示装置と、に関する。 The present invention relates to a vibration device that vibrates a diaphragm by driving a piezoelectric film, and a tactile sense presentation device that transmits vibration of the vibration device to a user as tactile feedback for a touch operation.
圧電フィルムの駆動により振動板を振動させる振動装置が、平面型スピーカやハプティクスデバイス(触覚提示装置)で利用されている(例えば、特許文献1参照。)。 A vibration device that vibrates a diaphragm by driving a piezoelectric film is used in a flat speaker or a haptic device (tactile sense presentation device) (for example, see Patent Document 1).
図9(A)は、振動装置101の側面図であり、図9(B)は、振動装置101の背面図である。振動装置101は、圧電フィルム102と、振動板103と、フレーム部材104,105とを備える。振動板103および圧電フィルム102は、それぞれ厚み方向から視て、長さ方向および幅方向に拡がる矩形状である。圧電フィルム102は、延伸処理が施されたPLLA(L型ポリ乳酸)フィルムから、延伸方向に対する45°方向を長さ方向として切り出されたものである。圧電フィルム102は、このように切り出されることで、電圧の印加に伴い長さ方向の伸びや縮みが生じる。フレーム部材104,105は、圧電フィルム102の長さ方向の両端に設けられている。振動板103は、幅方向から視て長さ方向の両端付近から中央付近にかけて除々に圧電フィルム102までの距離が離れるように曲がる状態でフレーム部材104,105を介して圧電フィルム102に連結されている。このため、圧電フィルム102は、フレーム部材104,105を介して振動板103から長さ方向の外側に引っ張られている。このような振動装置101において、圧電フィルム102に交番電界を印加すると、圧電フィルム102に長さ方向の伸縮が生じ、これに伴い、振動板103には厚み方向の撓み振動が引き起こされる。
FIG. 9A is a side view of the
図9に示した振動装置において、圧電フィルムは伸縮方向での寸法や物性等によって定まる共振周波数(固有振動数)を有している。そして、該振動装置は、圧電フィルムの共振周波数に近い駆動周波数で振動させることにより、圧電フィルムを高効率に振動させることができる。しかしながら、従来の振動装置では、圧電フィルムの振動が高効率に得られる駆動周波数の帯域が狭く、振動板に他の物体が接触するなどの状況の変化や、熱変形などの状態の変化があると共振周波数が変動して、振動を高効率に得ることが難しくなるという課題があった。 In the vibration device shown in FIG. 9, the piezoelectric film has a resonance frequency (natural frequency) determined by dimensions and physical properties in the expansion and contraction direction. The vibration device can vibrate the piezoelectric film with high efficiency by vibrating at a driving frequency close to the resonance frequency of the piezoelectric film. However, the conventional vibration device has a narrow driving frequency band in which the vibration of the piezoelectric film can be obtained with high efficiency, and there are changes in the situation such as contact of another object with the diaphragm, and changes in the state such as thermal deformation. The resonance frequency fluctuated, and it was difficult to obtain vibrations with high efficiency.
そこで本発明の目的は、振動が高効率に得られる駆動周波数の帯域を従来よりも広げられる振動装置および触覚提示装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vibration device and a tactile sensation presentation device that can broaden the driving frequency band in which vibration can be obtained with high efficiency.
この発明の振動装置は、厚み方向に薄手であり、電圧の印加によって前記厚み方向に直交する長さ方向に伸縮する振動フィルムと、前記厚み方向に薄手であり、前記厚み方向に撓む状態で前記長さ方向に前記振動フィルムが張り渡されている振動板部と、を備え、前記振動板部による引っ張りによって前記振動フィルムに生じる前記長さ方向の応力の大きさが、前記厚み方向および前記長さ方向に直交する幅方向の位置によって異なっている。 The vibration device according to the present invention is thin in the thickness direction and expands and contracts in a length direction perpendicular to the thickness direction by application of a voltage, and is thin in the thickness direction and bends in the thickness direction. A vibration plate portion in which the vibration film is stretched in the length direction, and the magnitude of the stress in the length direction generated in the vibration film by pulling by the vibration plate portion is the thickness direction and the thickness direction. It differs depending on the position in the width direction orthogonal to the length direction.
または、この発明の振動装置は、厚み方向に薄手であり、電圧の印加によって前記厚み方向に直交する長さ方向に伸縮する振動フィルムと、前記厚み方向に薄手であり、前記厚み方向に撓む状態で前記長さ方向に前記振動フィルムが張り渡されている振動板部と、を備え、前記振動フィルムにおける前記振動板部に固定されている固定端間の長さは、前記厚み方向および前記長さ方向に直交する幅方向の位置によって異なっている。 Alternatively, the vibration device according to the present invention is thin in the thickness direction and expands and contracts in a length direction perpendicular to the thickness direction by applying a voltage, and is thin in the thickness direction and bends in the thickness direction. A vibration plate portion in which the vibration film is stretched in the length direction in a state, the length between the fixed ends fixed to the vibration plate portion in the vibration film is the thickness direction and the It differs depending on the position in the width direction orthogonal to the length direction.
これらの構成では、圧電フィルムが長さ方向に振動すると、振動板部が厚み方向に撓むように振動する。そして、このような振動を振動装置に生じさせる振動フィルムの共振周波数は、振動板部からの引っ張りによって振動フィルムに生じる応力や、振動フィルムにおける固定端間の長さの影響を受ける。このため、振動装置の幅方向の位置によって該応力や長さを異ならせることで、振動フィルムに複数の共振周波数を設定することができる。したがって、振動装置の駆動周波数を振動フィルムのいずれかの共振周波数に合わせることで、振動フィルムに効率的に共振する領域と共振から外れる領域が発生する。すると、熱による影響や経年劣化によって共振条件が変わってしまった場合に、当初とは別の領域が効率的に共振するように設定することができるため、装置全体として共振が生じる周波数帯域を広帯域化させられる。 In these configurations, when the piezoelectric film vibrates in the length direction, the diaphragm vibrates so as to bend in the thickness direction. The resonance frequency of the vibration film that causes such vibration to occur in the vibration device is affected by the stress generated in the vibration film by pulling from the vibration plate portion and the length between the fixed ends of the vibration film. For this reason, it is possible to set a plurality of resonance frequencies in the vibration film by varying the stress and the length depending on the position in the width direction of the vibration device. Therefore, by adjusting the drive frequency of the vibration device to any resonance frequency of the vibration film, a region that effectively resonates and a region that deviates from resonance are generated in the vibration film. Then, if the resonance condition has changed due to the influence of heat or aging, it can be set so that the region different from the initial one can efficiently resonate. It is made.
また、圧電フィルムにおける固定端間の長さが幅方向の位置によって異なる場合には、前記振動板部は、前記厚み方向から視て矩形状の外形を有する振動板からなるとよい。これにより、振動装置の構造的な安定性の向上や、製造の容易化などを図ることができる。 Moreover, when the length between the fixed ends in a piezoelectric film changes with the position of the width direction, the said diaphragm part is good to consist of a diaphragm which has a rectangular external shape seeing from the said thickness direction. As a result, it is possible to improve the structural stability of the vibration device, facilitate manufacturing, and the like.
前記振動板部は、前記幅方向に並ぶ複数の振動板を備え、前記複数の振動板は、それぞれの撓み量が異なっていると好適である。このようにすることで、張力の大きさを幅方向の位置によって異ならせることが容易になる。 It is preferable that the diaphragm portion includes a plurality of diaphragms arranged in the width direction, and the plurality of diaphragms have different bending amounts. By doing in this way, it becomes easy to vary the magnitude of the tension depending on the position in the width direction.
前記振動板部は、前記幅方向に並ぶ複数の振動板を備え、前記複数の振動板は、それぞれの有する曲げ弾性率が異なっていると好適である。このようにしても、張力の大きさを幅方向の位置によって異ならせることが容易になる。 It is preferable that the diaphragm part includes a plurality of diaphragms arranged in the width direction, and the plurality of diaphragms have different bending elastic moduli. This also makes it easy to vary the magnitude of the tension depending on the position in the width direction.
そして、振動板部が複数の振動板からなることで、圧電フィルムの主面を全面的に略平坦にでき、圧電フィルムが裂けるような故障が発生し難くできる。 And since the diaphragm part consists of a plurality of diaphragms, the main surface of the piezoelectric film can be made substantially flat over the entire surface, and failure such as tearing of the piezoelectric film can hardly occur.
また、この発明の触覚提示装置は、前記振動装置と、前記振動板に装着した、タッチ操作を検出するタッチ検出部と、前記タッチ検出部がタッチ操作を検出したときに、前記圧電フィルムに駆動電圧を印加する駆動部と、を備えている。 In addition, the tactile sense presentation device according to the present invention is driven by the piezoelectric film when the vibration device, a touch detection unit that is attached to the diaphragm and detects a touch operation, and the touch detection unit detects the touch operation. And a drive unit for applying a voltage.
このような構成の触覚提示装置は、振動装置において高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域が広いので、タッチ操作によって共振周波数の変動が生じるような場合でも高効率な振動を得ることが容易である。 The tactile sense presentation device having such a configuration has a wide driving frequency band in which high-efficiency vibration can be obtained in the vibration device, so that it is easy to obtain high-efficiency vibration even when the resonance frequency fluctuates due to touch operation It is.
本発明によれば、振動装置や触覚提示装置において、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域を従来よりも広げられる。 According to the present invention, in a vibration device or a tactile sensation presentation device, it is possible to broaden the driving frequency band where high-efficiency vibration can be obtained.
以下、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。 Hereinafter, several specific examples will be given with reference to the drawings to show a plurality of modes for carrying out the present invention. Each embodiment is an exemplification, and needless to say, partial replacement or combination of configurations shown in different embodiments is possible.
以下の説明では、圧電フィルムに振動が生じる方向を長さ方向とする。また、圧電フィルムの主面において長さ方向に直交する方向を幅方向とする。また、圧電フィルムの主面に直交する方向を厚み方向とする。 In the following description, the direction in which vibration occurs in the piezoelectric film is defined as the length direction. Moreover, let the direction orthogonal to a length direction be the width direction in the main surface of a piezoelectric film. Moreover, let the direction orthogonal to the main surface of a piezoelectric film be a thickness direction.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る触覚提示装置10の斜視図である。触覚提示装置10は、いわゆるキーボードを構成している。該触覚提示装置10は、制御部11、駆動部12、振動装置20、およびタッチパネル30を備えている。
FIG. 1 is a perspective view of a
振動装置20とタッチパネル30とは、それぞれ厚み方向に薄手であり、互いに厚み方向に積層されている。タッチパネル30は、振動装置20に対して厚み方向の正面側に配置されている。タッチパネル30は、触覚提示装置10の正面に露出する複数のタッチセンサ31を備えている。複数のタッチセンサ31は、キーボードのキー配列に対応する位置に配している。各タッチセンサ31は、ユーザ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。タッチセンサ31および制御部11は、特許請求の範囲に記載のタッチ検出部を構成している。
The
制御部11は、いずれかのタッチセンサ31から検出信号が入力されると、駆動部12に制御信号を出力する。駆動部12は、制御部11から制御信号が入力されると、振動装置20に駆動電圧を出力する。
When a detection signal is input from any of the
振動装置20は、振動板21と振動フィルム22とを備えている。振動板21は、振動フィルム22に対して厚み方向の正面側に配置されている。振動板21は、厚み方向から視て矩形状であり、長さ方向に沿う短辺と幅方向に沿う長辺とを有している。また、振動板21は、幅方向から視て、厚み方向の正面側に凸、厚み方向の背面側に凹に湾曲している。タッチパネル30は、接着剤等を介して振動板21の正面に接合されている。振動板21が湾曲する平板状であるので、タッチパネル30は振動板21と同様に湾曲する形状となっている。
The
振動フィルム22は、振動板21に対して厚み方向の背面側に配置されている。振動フィルム22は、振動板21の凹状に湾曲する背面に対して、長さ方向の両端付近を固定端として連結しており、固定端間が略平坦な状態で、振動板21の背面側に張り渡している。この振動フィルム22は、振動装置20から駆動電圧が印加されることで長さ方向に伸び縮みするように振動する。これにより、振動板21およびタッチパネル30は、厚み方向の撓み量が変化するように振動する。このようにして触覚提示装置10は、タッチセンサ31をタッチ操作するユーザに対して、振動装置20の振動を触覚フィードバックとして提示する。
The
図2(A)は、振動装置20を幅方向から視た側面図であり、図2(B)は振動装置20を厚み方向から視た背面図である。なお、図2(A)においては、説明のために振動板21の湾曲を誇張して表現しており、実際には、振動板21はより平坦にするほうが望ましい。
2A is a side view of the
振動板21は、特許請求の範囲に記載の振動板部に相当している。振動板21は、弾性変形可能な材料、例えばアクリル樹脂PMMAで構成している。なお、振動板21は、金属板、PET、ポリカーボネイト(PC)、PLLA、ガラス等の他の材料を用いてもよい。
The
振動フィルム22は、有機圧電フィルムや、電歪フィルム、エレクトレットフィルム、圧電セラミックス等の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などで構成される。ここでは振動フィルム22は、有機圧電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。有機圧電フィルムは、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)で構成することができる。PLLAで構成される場合には、図2(B)に白抜きの矢印で示す主延伸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°の方向を長さ方向として振動フィルム22を切り出すことで、振動フィルム22に、長さ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。
The
また、図2(B)に示すように、振動フィルム22は厚み方向から視て央部23と複数の端部24,25とを備えている。央部23は、振動フィルム22の長さ方向の中央部分を占める領域である。央部23は、厚み方向から視て概略矩形状であり、長さ方向に延びる2つの短辺と幅方向に延びる2つの長辺とを有している。複数の端部24,25は、央部23の2つの長辺それぞれから長さ方向に突出するように設けている。端部24と端部25とは、央部23の長辺から突出する長さが異なっており、端部24のほうが端部25よりも長くなっている。また、ここでは、端部24と端部25とは、長さ方向に直交する断面の形状および面積がほとんど同じになるように設定されている。また、端部24と端部25とは、幅方向に交互に配列されている。端部24と端部25との幅方向での間には、切れ込み26が設けられている。端部24が設けられている幅方向の位置は、央部23の2つの長辺それぞれで一致している。また、端部25が設けられている幅方向の位置も、央部23の2つの長辺それぞれで一致している。
2B, the
また、図2(A)に示すように、振動フィルム22は、幅方向から視て正面を凸に背面を凹に湾曲させた状態の振動板21の背面に、長さ方向の先端部分を固定端27として固定することにより、張り渡している。より具体的には、振動フィルム22において央部23のみが厚み方向に対して直交している。端部24は、端部25を振動板21に連結している位置よりも、長さ方向の外側の位置で振動板21に連結しており、幅方向から視て固定端27が央部23よりも背面側に位置するように傾斜した状態となっている。端部25は、端部24を振動板21に連結している位置よりも、長さ方向の内側の位置で振動板21に連結しており、幅方向から視て固定端27が央部23よりも正面側に位置するように傾斜する状態となっている。
Further, as shown in FIG. 2A, the
このような構成の振動装置20は、幅方向の位置によって振動フィルム22における固定端27間の長さが異なっている。したがって、振動装置20は、端部24が設けられている位置と、端部25が設けられている位置とで、共振周波数が異なっている。したがって、振動装置20において、これらの共振周波数を比較的近接するように設定すると、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域を従来よりも広げることができる。即ち、触覚提示装置10において、タッチパネル30へのタッチ操作の状況や、経時的な部材の劣化、温度変化による部材の変形等により共振周波数の変動が生じるような場合でも、当初とは異なる領域で高効率に振動を得ることができる。
In the
また、振動装置20は、製造時に、振動板21を撓ませた状態で治具によって保持し、振動フィルム22を振動板21の背面に貼り付け、振動板21と振動フィルム22とが強固に接合してから治具を外すようにして製造する。このようにして製造された振動装置20では、湾曲した状態の振動板21が平坦な形状に戻ろうとして、振動フィルム22には長さ方向の外側に向けて振動板21から張力が伝わる。この張力の大きさは、振動フィルム22を振動板21に貼り付ける際に、振動フィルム22に張力をかけておくことで調整することができる。即ち、端部24が設けられている位置と、端部25が設けられている位置とで、振動板21への貼り付け時の張力を調整することで、振動板21への貼り付け後に生じる張力を調整することができる。
Further, the
また、振動フィルム22に張力をかけずに振動フィルム22を振動板21に貼り付ける場合には、振動フィルム22が振動板21に連結される長さ方向の位置が幅方向で異なるために、振動板21から振動フィルム22に伝わる張力も幅方向の位置によって異なるものになる。
Further, when the
このように、振動フィルム22の長さ方向に作用する張力が幅方向の位置によって異なり、かつ、端部24と端部25とで長さ方向に直交する断面の形状および面積がほぼ同じであることにより、振動フィルム22に生じる長さ方向の応力は幅方向の位置によって異なるものになる。
As described above, the tension acting in the length direction of the
このように振動装置20において、幅方向の位置によって振動フィルム22に生じる長さ方向の応力が異なることによっても、端部24が設けられている位置と、端部25が設けられている位置とで共振周波数が異なるものになる。したがって、振動装置20において、張力の調整によっても、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域を従来よりも広げることができる。即ち、触覚提示装置10において、タッチパネル30へのタッチ操作の状況や、経時的な部材の劣化、温度変化による部材の変形等により共振周波数の変動が生じても、高効率な振動を得やすくなる。
Thus, in the
また、この振動装置20では、振動板21が、厚み方向から視て矩形状の外形を有する単一の板として構成されている。このため、振動板21は加工が容易であり、また、製造時に振動板21を湾曲させた状態で保持する治具等を簡易な構成とすることができる。したがって、振動装置20および触覚提示装置10の製造を容易化することができる。また、振動装置20および触覚提示装置10の部材数、特に可動部材数を抑制でき、経時的な故障等を抑制でき構造的な安定性が向上する。
Further, in this
なお、本実施形態においては、振動装置20に単一の振動フィルム22のみを設けるようにしたが、振動フィルム22を幅方向に並ぶ複数の振動フィルムに分割するように構成してもよい。
In the present embodiment, only the
また、本実施形態においては、端部24と端部25とで幅方向の寸法を同じにしている。しかしながら、端部24と端部25とで幅方向の寸法を異ならせてもよい。端部24と端部25とで幅方向の寸法を異ならせることによって、仮に端部24と端部25とで長さ方向の寸法が同じであっても、また、端部24や端部25に作用する張力が同じであっても、振動フィルムに生じる長さ方向の応力を幅方向で異ならせることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、端部24と端部25とで長さ方向の寸法を異ならせるようにしたが、端部24と端部25とで長さ方向の寸法が同じであってもよい。その場合には、製造時に、張力を調整して振動フィルムにかけて、その張力をかけた状態のまま振動フィルムを振動板に貼り付けることで、製造後の振動フィルムに生じる長さ方向の応力を幅方向で異ならせることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、振動フィルムの長さ方向の寸法と長さ方向の応力との双方を幅方向の位置によって異ならせる例を示したが、本発明は、振動フィルムの長さ方向の寸法、または、振動フィルムに生じる長さ方向の応力のいずれか一方のみを、幅方向の位置によって異ならせるようにしてもよい。いずれの場合でも、振動フィルムが幅方向の位置によって異なる共振周波数を持つことになるので、効率的に振動が生じる駆動周波数の広帯域化を実現することができる。 Moreover, in this embodiment, although the example which makes both the dimension of the length direction of a vibration film and the stress of a length direction differ by the position of the width direction was shown, this invention is the length direction of a vibration film. Only one of the dimension or the stress in the length direction generated in the vibration film may be varied depending on the position in the width direction. In any case, since the vibration film has a different resonance frequency depending on the position in the width direction, it is possible to realize a broader drive frequency band in which vibration is efficiently generated.
次に、本発明の第2の実施形態に係る振動装置について説明する。 Next, a vibration device according to a second embodiment of the present invention will be described.
図3(A)は、第2の実施形態に係る振動装置20Aの側面図であり、図3(B)は、第2の実施形態に係る振動装置20Aの背面図である。
FIG. 3A is a side view of the
振動装置20Aは、振動板21と振動フィルム22Aとを備えている。振動フィルム22Aは、図3(B)に示すように、厚み方向から視て複数の端部24Aを備えている。複数の端部24Aは、幅方向に並べて配列しており、それぞれ振動フィルム22Aの長辺から長さ方向に突出するように設けている。複数の端部24Aは、幅方向の両端付近に近いほど長さ方向の外側に位置するようにし、幅方向の中央付近に近いほど長さ方向の内側に位置するように配置している。
The
そして、図3(A)に示すように、振動フィルム22Aは、幅方向から視て正面を凸に背面を凹に湾曲させた状態の振動板21の背面に、端部24Aの長さ方向の先端を固定端27として連結することにより、振動板21に張り渡している。
Then, as shown in FIG. 3A, the
このようにして振動装置20Aにおいては、振動フィルム22Aの長さ方向の寸法を、幅方向の両端付近に近いほど長く、幅方向の中央付近に近いほど短くなるように段階的に変化させている。また、振動フィルム22Aには長さ方向の外側に向けて振動板21から張力が伝わり、この張力も、幅方向の両端付近から幅方向の中央付近にかけて、段階的に変化するように設定している。これにより、振動装置20Aは、より多くの段階的な周波数差を有する複数の共振周波数を持つことになり、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域をより広げることができる。
Thus, in the
次に、本発明の第3の実施形態に係る振動装置について説明する。 Next, a vibration device according to a third embodiment of the present invention will be described.
図4(A)は、第3の実施形態に係る振動装置20Bの側面図であり、図4(B)は、第3の実施形態に係る振動装置20Bの背面図である。
FIG. 4A is a side view of the
振動装置20Bは、振動板21と振動フィルム22Bとを備えている。振動フィルム22Bは、図4(B)に示すように厚み方向からみて矩形の外形状を有している。この振動フィルム22Bは、長さ方向の端部に設けた固定端27Bにより振動板21に固定している。そして、固定端27Bの長さ方向の寸法を、幅方向の両端付近ほど短くし、幅方向の中央付近ほど長くなるように連続的に変化させている。 そして、図4(A)に示すように、振動フィルム22Bは、幅方向から視て正面を凸に背面を凹に湾曲させた状態の振動板21の背面に、固定端27Bを介して連結することにより、振動板21に張り渡している。
The
このようにして振動装置20Bにおいては、振動フィルム22Bの固定端27B間の長さを、幅方向の両端付近ほど長く、幅方向の中央付近ほど短くなるように連続的に変化させている。また、振動フィルム22Bには長さ方向の外側に向けて振動板21から張力が伝わり、この張力も、幅方向の両端付近から幅方向の中央付近にかけて、連続的に変化するように設定している。これにより、振動装置20Bは広帯域に拡がる共振周波数を有することになり、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域をより広げることができる。
In this way, in the
次に、本発明の第4の実施形態に係る振動装置について説明する。 Next, a vibration device according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
図5(A)は、第4の実施形態に係る振動装置20Cの側面図であり、図5(B)は、第4の実施形態に係る振動装置20Cの背面図である。 FIG. 5A is a side view of a vibration device 20C according to the fourth embodiment, and FIG. 5B is a rear view of the vibration device 20C according to the fourth embodiment.
振動装置20Cは、複数の振動板21C,22Cと振動フィルム23Cとを備えている。複数の振動板21C,22Cは、特許請求の範囲に記載の振動板部を構成している。振動フィルム23Cは、図5(B)に示すように厚み方向からみて全体として矩形の外形状を有している。一方、複数の振動板21C,22Cは、それぞれ同じ曲げ弾性率の材料からなり、それぞれが湾曲して延びる長さ方向の寸法が異なっている。具体的には、振動板21Cは長さ方向の寸法がより長く、振動板22Cは長さ方向の寸法がより短い。これにより、振動板21Cと振動板22Cとは、それぞれ厚み方向の撓み量が異なるように振動フィルム23Cに連結され、振動板21Cは撓み量がより大きく、振動板22Cは撓み量がより小さくなっている。
The vibration device 20C includes a plurality of
図5(A)に示すように、振動フィルム23Cは、幅方向から視て正面を凸に背面を凹に湾曲させた状態の振動板21Cおよび振動板22Cの背面に連結することにより、振動板21C,22Cに張り渡している。したがって、振動フィルム23Cには長さ方向の外側に向けて、振動板21C,22Cのそれぞれから張力が伝わる。そして、この張力は、振動板21Cから伝わる張力がより大きく、振動板22Cから伝わる張力がより小さくなっている。これにより、振動装置20Cは複数の共振周波数を有することになり、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域をより広げることができる。
As shown in FIG. 5A, the
次に、本発明の第5の実施形態に係る振動装置について説明する。 Next, a vibration device according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
図6(A)は、第5の実施形態に係る振動装置20Dの側面図であり、図6(B)は、第5の実施形態に係る振動装置20Dの背面図である。
FIG. 6A is a side view of a
ここで示す振動装置20Dは、複数の振動板21D,22Dと振動フィルム23Dとを備えている。複数の振動板21D,22Dは、特許請求の範囲に記載の振動板部を構成している。複数の振動板21D,22Dは、それぞれの長さ方向の寸法が同じであり、また、振動フィルム23Dと連結した状態での厚み方向の撓み量もそれぞれ同じであるが、それぞれを構成する材料の曲げ弾性率が異なっている。振動板21Dの曲げ弾性率は大きく、振動板22Dの曲げ弾性率は小さい。この場合にも、振動フィルム23Dに伝わる張力は、振動板21Dから伝わる張力がより大きく、振動板22Dから伝わる張力がより小さくなっている。このようにしても、振動装置20Dは複数の共振周波数を有することになり、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域をより広げることができる。
The
次に、本発明の第6の実施形態に係る振動装置について説明する。 Next, a vibration device according to a sixth embodiment of the present invention will be described.
図7(A)は、第6の実施形態に係る振動装置20Eの側面図であり、図7(B)は、第6の実施形態に係る振動装置20Eの背面図である。
FIG. 7A is a side view of the
ここで示す振動装置20Eは、複数の振動板21E,22Eと振動フィルム23Eとを備えている。複数の振動板21E,22Eは、特許請求の範囲に記載の振動板部を構成している。振動フィルム23Eは、長さ方向の寸法が長い領域と長さ方向の寸法が短い領域とが幅方向に並ぶように、長辺に段差が付いた形状となっている。そして、複数の振動板21E,22Eは、振動フィルム23Eの長さ方向の寸法が異なる領域にそれぞれ連結されている。複数の振動板21E,22Eは、それぞれの長さ方向の寸法が同じであり、また、それぞれの曲げ弾性率が同じであるが、連結される振動フィルム23Eの長さ方向の寸法が異なるために、それぞれの厚み方向の撓み量が異なっている。この場合にも、振動フィルム23Eに伝わる張力は、振動板21Eから伝わる張力がより大きく、振動板22Eから伝わる張力がより小さくなっている。このようにしても、振動装置20Eは複数の共振周波数を有することになり、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域をより広げることができる。
The
なお、第4乃至第6の実施形態に示したように複数の振動板を設ける場合には、振動フィルムの主面を略平坦にすることができ、振動フィルムが裂けるような故障を発生し難くすることができる。 In the case where a plurality of diaphragms are provided as shown in the fourth to sixth embodiments, the main surface of the vibration film can be made substantially flat, and it is difficult to cause a failure such that the vibration film is torn. can do.
次に、本発明の第7の実施形態に係る振動装置について説明する。 Next, a vibration device according to a seventh embodiment of the present invention will be described.
図8(A)は、第7の実施形態に係る振動装置20Fの側面図であり、図8(B)は、第7の実施形態に係る振動装置20Fの背面図である。
FIG. 8A is a side view of the
ここで示す振動装置20Fは、単一の振動板21Fと複数の振動フィルム22F,23Fとを備えている。振動フィルム22Fは、長さ方向の寸法が振動フィルム23Fよりも長い。言い換えると、振動フィルム23Fは、長さ方向の寸法が振動フィルム22Fよりも短い。振動フィルム22Fと振動フィルム23Fとは幅方向に交互に並んでいる。そして、振動フィルム22Fと振動フィルム23Fとは、それぞれ振動板21Fに対して長さ方向の異なる位置に連結されている。この場合にも、振動フィルム22Fに伝わる張力は、振動板23Fに伝わる張力より大きくなっている。このようにしても、振動装置20Eは複数の共振周波数を有することになり、高効率な振動が得られる駆動周波数の帯域をより広げることができる。
The
以上に説明したように本発明は実施することができるが、本発明は、特許請求の範囲に記載に該当する構成であれば、上記の他の構成であっても実施することができる。例えば、本発明の振動装置は、触覚提示装置ではない他の装置、例えば平面型スピーカなどに利用してもよい。また、振動フィルムは、振動板に対して直接接続するほかにも、フレーム部材のような他の部材を介して振動板に間接的に接続するようにしてもよい。また、ポリフッ化ビニリデンやキラル高分子を主材料とするフィルムを別のフィルムに貼り付けて、その貼り付けたフィルムを介して振動板に間接的に接続するようにしてもよい。 As described above, the present invention can be implemented, but the present invention can be implemented even with the other configurations described above as long as the configurations fall within the scope of the claims. For example, the vibration device of the present invention may be used for another device that is not a tactile sense presentation device, such as a flat speaker. In addition to directly connecting the vibration film to the diaphragm, the diaphragm may be indirectly connected to the diaphragm via another member such as a frame member. Alternatively, a film mainly composed of polyvinylidene fluoride or a chiral polymer may be attached to another film and indirectly connected to the diaphragm via the attached film.
10…触覚提示装置
11…制御部
12…駆動部
20,20A,20B,20C,20D,20E…振動装置
21,21C,22C,21D,22D,21E,22E…振動板
22,22A,22B,23C,23D,23E…振動フィルム
23…央部
24,25,24A…端部
26…切れ込み
27,27B…固定端
30…タッチパネル
31…タッチセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記厚み方向に薄手であり、前記厚み方向に撓む状態で前記長さ方向に前記振動フィルムが張り渡されている振動板部と、を備え、
前記振動板部による引っ張りによって前記振動フィルムに生じる前記長さ方向の応力の大きさが、前記厚み方向および前記長さ方向に直交する幅方向の位置によって異なっている、振動装置。 A vibration film that is thin in the thickness direction and expands and contracts in the length direction perpendicular to the thickness direction by application of a voltage;
A vibration plate portion that is thin in the thickness direction and is stretched in the length direction in a state of being bent in the thickness direction,
The vibration device in which the magnitude of the stress in the length direction generated in the vibration film by pulling by the diaphragm portion is different depending on the position in the width direction perpendicular to the thickness direction and the length direction.
前記厚み方向に薄手であり、前記厚み方向に撓む状態で前記長さ方向に前記振動フィルムが張り渡されている振動板部と、を備え、
前記振動フィルムにおける前記振動板部に固定されている固定端間の長さは、前記厚み方向および前記長さ方向に直交する幅方向の位置によって異なっている、振動装置。 A vibration film that is thin in the thickness direction and expands and contracts in the length direction perpendicular to the thickness direction by application of a voltage;
A vibration plate portion that is thin in the thickness direction and is stretched in the length direction in a state of being bent in the thickness direction,
The length between the fixed ends fixed to the diaphragm portion in the vibration film differs depending on the position in the thickness direction and the width direction orthogonal to the length direction.
前記振動板部に装着した、タッチ操作を検出するタッチ検出部と、
前記タッチ検出部がタッチ操作を検出したときに、前記圧電フィルムに駆動電圧を印加する駆動部と、を備える、触覚提示装置。 A vibration device according to any one of claims 1 to 7,
A touch detection unit for detecting a touch operation attached to the vibration plate unit;
A tactile sense presentation device comprising: a drive unit that applies a drive voltage to the piezoelectric film when the touch detection unit detects a touch operation.
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