JP2019207488A - Ultrasonic tactile display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波の発振によって空間に仮想的な触覚を提示する、超音波触覚ディスプレイに関する。 The present invention relates to an ultrasonic tactile display that presents a virtual tactile sensation in space by the oscillation of ultrasonic waves.
複数の超音波発振素子を配列した超音波発振素子アレイを用いて、超音波発振素子の駆動タイミングを制御することで、発振する超音波の位相を制御して、集中させることにより、空間に仮想的な触覚を提示する超音波触覚ディスプレイ（触覚装置）が、例えば特許文献１に記載されている。 By controlling the drive timing of the ultrasonic oscillation element using an ultrasonic oscillation element array in which a plurality of ultrasonic oscillation elements are arranged, the phase of the oscillating ultrasonic wave is controlled and concentrated so that it can be virtualized in space. An ultrasonic tactile display (tactile device) that presents a typical tactile sensation is described in Patent Document 1, for example.
また、特許文献２には、このような超音波触覚ディスプレイにおいて、超音波発振素子アレイを覆うようにカバー部を設け、かつ、カバー部に、超音波発振素子アレイの面積よりも小さい開口を設けた超音波触覚ディスプレイ（触覚提示装置）が記載されている。
特許文献２に記載される超音波触覚ディスプレイによれば、このようなカバー部を設けることにより、触覚を提示する必要が無い位置に超音波を発振して、超音波が使用者に悪影響を与えることを防止できる。
Further, in Patent Document 2, in such an ultrasonic tactile display, a cover portion is provided so as to cover the ultrasonic oscillation element array, and an opening smaller than the area of the ultrasonic oscillation element array is provided in the cover portion. An ultrasonic tactile display (tactile presentation device) is described.
According to the ultrasonic tactile display described in Patent Document 2, by providing such a cover portion, ultrasonic waves are oscillated at a position where it is not necessary to present the tactile sense, and the ultrasonic waves adversely affect the user. Can be prevented.
特許文献２には、一例として、自動車のアームレストに凹部を形成して、この凹部に超音波触覚ディスプレイを設け、超音波発振素子アレイの上部をカメラで撮影して運転者の手を検出し、検出された手の位置に、例えば、インストルメントパネルの表示部におけるメニュー項目に対応する触覚を提示することが記載されている。
また、特許文献２には、これ以外の用途して、アミューズメント施設におけるビデオゲーム中に表示されるメニュー項目の触覚を提示すること、自動車の表示部に果物等の物体を表示して物体表面の手触りを触覚として提示すること、および、自動車の表示部にピアノ等の楽器を表示して楽器の操作感を触覚として提示すること、等も記載されている。
In Patent Document 2, as an example, a concave portion is formed in an armrest of an automobile, an ultrasonic tactile display is provided in the concave portion, and an upper part of the ultrasonic oscillation element array is photographed with a camera to detect a driver's hand, For example, it is described that a tactile sensation corresponding to a menu item on the display unit of the instrument panel is presented at the detected hand position.
Further, in Patent Document 2, for other purposes, a tactile sensation of menu items displayed during a video game in an amusement facility is presented, an object such as a fruit is displayed on a display unit of an automobile, and the surface of the object is displayed. Presenting a touch as a tactile sensation, displaying a musical instrument such as a piano on a display unit of an automobile, and presenting an operational feeling of the instrument as a tactile sensation are also described.
ここで、特許文献１および特許文献２等に記載される従来の超音波触覚ディスプレイは、用途によらず、使用者が超音波発振素子アレイを視認できる状態になっている。
そのため、例えば、特許文献２に記載されるように、超音波触覚ディスプレイを自動車のアームレストに設置した場合には、運転者および搭乗者から超音波発振素子アレイが視認されてしまい、自動車の内装の意匠性を低下してしまう可能性がある。
Here, the conventional ultrasonic tactile display described in Patent Literature 1, Patent Literature 2, and the like is in a state where the user can visually recognize the ultrasonic oscillation element array regardless of the application.
Therefore, for example, as described in Patent Document 2, when an ultrasonic tactile display is installed on an armrest of an automobile, the ultrasonic oscillation element array is visually recognized by the driver and the passenger, and the interior of the automobile is There is a possibility of deteriorating the design.
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、超音波の発振によって空間に仮想的な触覚を提示する超音波触覚ディスプレイにおいて、十分な触覚の提示能力を有し、かつ、使用者による超音波発振素子アレイの視認を防止できる、超音波触覚ディスプレイを提供することにある。 An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and an ultrasonic tactile display that presents a virtual tactile sensation in space by the oscillation of ultrasonic waves has sufficient tactile sense presentation capability. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic tactile display that can prevent a user from visually recognizing an ultrasonic oscillator array.
この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
［１］ 超音波を発振する超音波発振素子が二次元的に配列された超音波発振素子アレイと、
超音波発振素子アレイの超音波発振側に設けられる、孔の大きさが１０〜３００μｍである多孔質フィルムと、を有することを特徴とする超音波触覚ディスプレイ。
［２］ 多孔質フィルムが、孔として、多孔質フィルムを厚さ方向に貫通する貫通孔を有する、［１］に記載の超音波触覚ディスプレイ。
［３］ 貫通孔が、多孔質フィルムの主面と直交する直線が、多孔質フィルムと接触することなく通過できる貫通孔である、［２］に記載の超音波触覚ディスプレイ。
［４］ 貫通孔が、直管状である、［２］または［３］に記載の超音波触覚ディスプレイ。
［５］ 直管状の貫通孔が、多孔質フィルムの主面と直交する、［４］に記載の超音波触覚ディスプレイ。
［６］ 多孔質フィルムが金属製である、［１］〜［５］のいずれかに記載の超音波触覚ディスプレイ。
［７］ 超音波発振素子アレイの超音波発振素子が出力する超音波の周波数が１０〜１００ｋＨｚである、［１］〜［６］のいずれかに記載の超音波触覚ディスプレイ。
［８］ 多孔質フィルムの開口率が５〜２０％である、［１］〜［７］のいずれかに記載の超音波触覚ディスプレイ。
［９］ 多孔質フィルムが加飾フィルムである、［１］〜［８］のいずれかに記載の超音波触覚ディスプレイ。
［１０］ 多孔質フィルムの孔の大きさが１０〜１００μｍである、［１］〜［９］のいずれかに記載の超音波触感ディスプレイ。
In order to solve this problem, the present invention has the following configuration.
[1] An ultrasonic oscillation element array in which ultrasonic oscillation elements that oscillate ultrasonic waves are two-dimensionally arranged;
An ultrasonic tactile display comprising: a porous film having a pore size of 10 to 300 μm provided on the ultrasonic oscillation side of the ultrasonic oscillation element array.
[2] The ultrasonic tactile display according to [1], wherein the porous film has a through-hole penetrating the porous film in the thickness direction as a hole.
[3] The ultrasonic tactile display according to [2], wherein the through-hole is a through-hole through which a straight line orthogonal to the main surface of the porous film can pass without contacting the porous film.
[4] The ultrasonic tactile display according to [2] or [3], wherein the through hole is a straight tube.
[5] The ultrasonic tactile display according to [4], wherein the straight tubular through-hole is orthogonal to the main surface of the porous film.
[6] The ultrasonic tactile display according to any one of [1] to [5], wherein the porous film is made of metal.
[7] The ultrasonic tactile display according to any one of [1] to [6], in which an ultrasonic frequency output from the ultrasonic oscillator of the ultrasonic oscillator array is 10 to 100 kHz.
[8] The ultrasonic tactile display according to any one of [1] to [7], wherein the aperture ratio of the porous film is 5 to 20%.
[9] The ultrasonic tactile display according to any one of [1] to [8], wherein the porous film is a decorative film.
[10] The ultrasonic tactile display according to any one of [1] to [9], wherein the pore size of the porous film is 10 to 100 μm.
本発明によれば、超音波の発振によって空間に仮想的な触覚を提示する超音波触覚ディスプレイにおいて、十分な触覚の提示能力を有し、かつ、使用者によって超音波を発振する超音波発振素子アレイが視認されることを防止できる。 According to the present invention, in an ultrasonic tactile display that presents a virtual tactile sensation in space by ultrasonic oscillation, an ultrasonic oscillation element that has sufficient tactile presentation capability and that oscillates ultrasonic waves by a user The array can be prevented from being visually recognized.
以下、本発明の超音波触覚ディスプレイについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。 Hereinafter, the ultrasonic tactile display of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、以下に示す図は、あくまでも本発明を説明するための概念図であって、各部材の位置関係、形状、および、大きさ等は、実際の本発明品とは異なる。
In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
The drawings shown below are merely conceptual diagrams for explaining the present invention, and the positional relationship, shape, size, and the like of each member are different from the actual product of the present invention.
本発明の超音波触覚ディスプレイ（超音波触覚提示装置）は、二次元的に配列された超音波発振素子を有する超音波発振素子アレイを用い、提示する触覚に応じて、タイミングを制御して、超音波発振素子アレイの各超音波発振素子を駆動する。本発明の超音波触覚ディスプレイは、これにより、発振した超音波の位相を制御して超音波を干渉させて、超音波を集中すなわち超音波の焦点を形成して大きな音圧を発生させることで、空間に仮想的な触覚を提示（生成、形成）して、例えば、この空間に位置する手などに、音圧によって何かに触れている触覚（刺激）を与える装置である。 The ultrasonic tactile display (ultrasonic tactile presentation device) of the present invention uses an ultrasonic oscillation element array having two-dimensionally arranged ultrasonic oscillation elements, and controls the timing according to the presented tactile sense, Each ultrasonic oscillation element of the ultrasonic oscillation element array is driven. The ultrasonic tactile display of the present invention thereby controls the phase of the oscillated ultrasonic wave to interfere with the ultrasonic wave, concentrates the ultrasonic wave, that is, forms the focal point of the ultrasonic wave, and generates a large sound pressure. A device that presents (generates and forms) a virtual tactile sensation in a space and gives a tactile sensation (stimulation) touching something by sound pressure, for example, to a hand located in the space.
図１および図２に、本発明の超音波触覚ディスプレイの一例を概念的に示す。
図１および図２に示す超音波触覚ディスプレイ１０は、超音波発振素子アレイ１２と、多孔質フィルム１４とを有する。
図１は、本発明の超音波触覚ディスプレイ１０を、多孔質フィルム１４の主面方向に見た図である。図２は、超音波触覚ディスプレイ１０を多孔質フィルム１４の主面と直交する方向（法線方向）に、多孔質フィルム１４側から見た図である。すなわち、図２は、図１における上方から、超音波触覚ディスプレイ１０を見た図（平面図）である。なお、主面とは、シート状物（フィルム、板状物）の最大面である。
以下の説明では、『超音波触覚ディスプレイ』を『触覚ディスプレイ』とも言う。
1 and 2 conceptually show an example of the ultrasonic tactile display of the present invention.
An ultrasonic tactile display 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes an ultrasonic oscillation element array 12 and a porous film 14.
FIG. 1 is a view of the ultrasonic tactile display 10 of the present invention as viewed in the direction of the main surface of a porous film 14. FIG. 2 is a view of the ultrasonic tactile display 10 as viewed from the porous film 14 side in a direction (normal direction) orthogonal to the main surface of the porous film 14. 2 is a diagram (plan view) of the ultrasonic tactile display 10 viewed from above in FIG. The main surface is the maximum surface of a sheet-like material (film, plate-like material).
In the following description, “ultrasonic tactile display” is also referred to as “tactile display”.
なお、図示は省略するが、触覚ディスプレイ１０には、超音波発振素子アレイ１２（後述する超音波発振素子２０）を駆動するための駆動手段、駆動手段による超音波発振素子アレイ１２の駆動を制御する制御手段、および、駆動手段と超音波発振素子アレイ１２とを接続する配線等、触覚ディスプレイ１０（超音波発振素子アレイ１２）を駆動し、かつ、駆動を制御するために必要な、各種の部材が設けられる。
また、本発明の触覚ディスプレイは、図示および上述した部材以外にも、必要に応じて、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラおよび赤外線センサなど、触覚の提示領域に存在する物（人物の手など）を検出するためのセンサ、ならびに、液晶表示装置、ヘッドアップディスプレイおよび空間三次元画像表示装置（エアディスプレイ）などの画像表示装置等、超音波によって触覚を提示する公知の各種の触覚ディスプレイに設けられる、各種の公知の部材（装置）を有してもよい。
Although not shown in the figure, the tactile display 10 controls the driving means for driving the ultrasonic oscillation element array 12 (ultrasonic oscillation element 20 to be described later) and the driving of the ultrasonic oscillation element array 12 by the driving means. Various kinds of control means that drive the tactile display 10 (ultrasonic oscillation element array 12) and control the drive, such as control means that performs the operation, and wiring that connects the drive means and the ultrasonic oscillation element array 12. A member is provided.
In addition to the members shown and described above, the tactile display according to the present invention may include objects (such as human hands) existing in the tactile presentation area, such as a CCD (Charge Coupled Device) camera and an infrared sensor, as necessary. Sensors for detection, and image display devices such as liquid crystal display devices, head-up displays, and spatial three-dimensional image display devices (air displays), etc. are provided in various known tactile displays that present tactile sensations using ultrasonic waves. You may have various well-known members (apparatus).
超音波発振素子アレイ１２は、超音波を発振する超音波発振素子２０を二次元的に配列して、支持体１８で支持してなるものである。
以下の説明では、『超音波発振素子アレイ』を『素子アレイ』とも言う。
図示例の素子アレイ１２は、一例として、図１および図２に示すように、超音波発振素子２０を直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に均一に配列した構成を有する。
本発明の超音波触覚ディスプレイ１０において、素子アレイ１２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate））およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride））等を利用して超音波を発振する、公知の超音波発振素子（超音波発振素子、超音波トランスデューサ）２０を、二次元的に配列してなる、公知の素子アレイ１２が、各種、利用可能である。
また、素子アレイ１２は、市販品を利用してもよい。
The ultrasonic oscillating element array 12 is formed by two-dimensionally arranging ultrasonic oscillating elements 20 that oscillate ultrasonic waves and supporting them by a support 18.
In the following description, “ultrasonic oscillator array” is also referred to as “element array”.
The element array 12 in the illustrated example has a configuration in which, as an example, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic oscillation elements 20 are uniformly arranged in two orthogonal directions (X direction and Y direction).
In the ultrasonic tactile display 10 of the present invention, the element array 12 oscillates ultrasonic waves using lead zirconate titanate (PZT (Lead Zirconate Titanate)), polyvinylidene fluoride (PVDF (PolyVinylidene DiFluoride)), and the like. Various known element arrays 12 in which known ultrasonic oscillation elements (ultrasonic oscillation elements, ultrasonic transducers) 20 are two-dimensionally arranged can be used.
The element array 12 may be a commercially available product.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、素子アレイ１２の超音波発振素子２０が発振（出力）する超音波の周波数には、制限はなく、位相制御で超音波を集中すなわち焦点を形成することによって触覚を提示可能な周波数が、各種、利用可能である。 In the tactile display 10 of the present invention, the frequency of the ultrasonic waves oscillated (output) by the ultrasonic oscillators 20 of the element array 12 is not limited, and the tactile sensation is obtained by concentrating the ultrasonic waves by phase control, that is, forming a focal point. Various frequencies that can be presented are available.
ここで、超音波の周波数の最適値は、提示する触覚が表現する物質、および、触覚ディスプレイ１０を利用する装置等、触覚ディスプレイ１０の用途によって異なる。
提示する触覚の空間解像度を向上するためには、位相制御によって形成する超音波の焦点同士が近い方が好ましい。位相制御による超音波の集中によって形成可能な２つの焦点間の最小距離は、超音波の周波数と反比例する。すなわち、２つの焦点間の距離を小さくするためには、発振する超音波の周波数は高い方が好ましい。一例として、素子アレイ１２が発振する超音波の周波数が４０ｋＨｚの場合には、最小の焦点間距離は約８ｍｍとなる。
一方、音波の音圧が、ほぼ半減する距離は、大気中では周波数の二乗に比例する。すなわち、発振する超音波の周波数が低いほど、超音波が減衰することなく遠くまで伝搬され、素子アレイ１２から離れた位置でも、触覚を提示すことが可能になる。例えば、パワー（エネルギ密度）が１００Ｗ／ｃｍ2の超音波の場合、前述の周波数４０ｋＨｚの超音波は、音圧が半減する距離は約５ｍであるが、周波数が１００ｋＨｚの超音波では約１ｍとなり、１ＭＨｚの超音波では約１ｃｍとなる。
Here, the optimum value of the frequency of the ultrasonic wave differs depending on the use of the tactile display 10 such as a substance expressed by the tactile sensation to be presented and a device using the tactile display 10.
In order to improve the spatial resolution of the tactile sense to be presented, it is preferable that the focal points of the ultrasonic waves formed by the phase control are close to each other. The minimum distance between two focal points that can be formed by the concentration of ultrasonic waves by phase control is inversely proportional to the frequency of the ultrasonic waves. That is, in order to reduce the distance between the two focal points, it is preferable that the frequency of the oscillating ultrasonic wave is high. As an example, when the frequency of the ultrasonic wave oscillated by the element array 12 is 40 kHz, the minimum inter-focal distance is about 8 mm.
On the other hand, the distance at which the sound pressure of sound waves is almost halved is proportional to the square of the frequency in the atmosphere. That is, as the frequency of the oscillating ultrasonic wave is lower, the ultrasonic wave is propagated far without being attenuated, and a tactile sensation can be presented even at a position away from the element array 12. For example, in the case of an ultrasonic wave with a power (energy density) of 100 W / cm 2 , the ultrasonic wave with a frequency of 40 kHz mentioned above has a distance that the sound pressure is halved by about 5 m, but an ultrasonic wave with a frequency of 100 kHz is about 1 m. It becomes about 1 cm with 1 MHz ultrasonic waves.
従って、高い空間解像度の触覚を提示できる、超音波の到達距離すなわち触覚を提示可能な触覚ディスプレイ１０からの距離を十分に長くできる等の点で、素子アレイ１２の超音波発振素子２０が発振する超音波の周波数は、１０〜１００ｋＨｚが好ましい。
素子アレイ１２の超音波発振素子２０が発振する超音波の周波数は、１０〜８０ｋＨｚがより好ましい。
Accordingly, the ultrasonic oscillation elements 20 of the element array 12 oscillate in that a high spatial resolution tactile sensation can be presented, an ultrasonic reach distance, that is, a distance from the tactile display 10 capable of presenting a tactile sensation can be made sufficiently long. The frequency of the ultrasonic wave is preferably 10 to 100 kHz.
As for the frequency of the ultrasonic wave which the ultrasonic oscillation element 20 of the element array 12 oscillates, 10-80 kHz is more preferable.
なお、触覚ディスプレイ１０において、素子アレイ１２の超音波発振素子２０が発振する超音波の周波数は、固定であっても可変であってもよい。
さらに、触覚ディスプレイ１０において、素子アレイ１２の超音波発振素子２０が発振する超音波の出力も、固定であっても可変であってもよい。
In the tactile display 10, the frequency of the ultrasonic wave oscillated by the ultrasonic oscillator 20 of the element array 12 may be fixed or variable.
Furthermore, in the tactile display 10, the output of the ultrasonic wave oscillated by the ultrasonic oscillator 20 of the element array 12 may be fixed or variable.
図示例の素子アレイ１２は、超音波発振素子２０を直交する２方向に矩形状に配列したものであるが、本発明は、これに制限はされない。
例えば、素子アレイ１２は、超音波発振素子２０を、円を形成するように二次元的に配列したものでもよく、十字を形成するように二次元的に配列したものでもよく、星型を形成するように二次元的に配列したものでもよい。すなわち、本発明の触覚ディスプレイ１０において、素子アレイ１２は、使用者に提示する触覚の形状等に応じて、各種の形状および絵柄等を形成するように、超音波発振素子２０をパターニングして配列したものでもよい。
Although the element array 12 in the illustrated example is an array in which the ultrasonic oscillation elements 20 are arranged in a rectangular shape in two orthogonal directions, the present invention is not limited to this.
For example, the element array 12 may be a two-dimensional array of the ultrasonic oscillators 20 so as to form a circle, or a two-dimensional array so as to form a cross, forming a star shape. A two-dimensional array may be used. That is, in the tactile display 10 of the present invention, the element array 12 is arranged by patterning the ultrasonic oscillation elements 20 so as to form various shapes and patterns according to the tactile shape presented to the user. You may have done.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、素子アレイ１２の超音波発振側には、素子アレイ１２を覆うように、多孔質フィルム１４が設けられる。
本発明において、多孔質フィルム１４は、孔の大きさが１０〜３００μｍの多孔質フィルムである。
図１および図２に示す触覚ディスプレイ１０の多孔質フィルム１４は、一例として、図２、および、図３の主面と直交する方向の断面図に概念的に示すように、多孔質フィルム１４の主面と直交する方向すなわち厚さ方向と平行な円筒状の貫通孔２４を、複数、有する、多孔質フィルムである。すなわち、図示例の多孔質フィルム１４は、主面と直交する直管状の貫通孔２４を、複数、有する多孔質フィルムである。なお、本発明において、貫通孔とは、多孔質フィルム１４を厚さ方向に貫通する孔である。
本発明の触覚ディスプレイ１０は、このような大きさの孔を有する多孔質フィルム１４を用いることにより、超音波の発振によって、空間に仮想的な触覚を提示する触覚ディスプレイにおいて、十分な触覚の提示能力を有し、かつ、使用者によって素子アレイ１２が視認されることを防止して、触覚ディスプレイ１０を利用する各種の装置および自動車の内装等の意匠性を向上できる。
In the tactile display 10 of the present invention, a porous film 14 is provided on the ultrasonic oscillation side of the element array 12 so as to cover the element array 12.
In the present invention, the porous film 14 is a porous film having a pore size of 10 to 300 μm.
The porous film 14 of the tactile display 10 shown in FIGS. 1 and 2 is, as an example, as shown in FIG. 2 and a cross-sectional view in a direction orthogonal to the main surface of FIG. This is a porous film having a plurality of cylindrical through holes 24 parallel to the direction orthogonal to the main surface, that is, the thickness direction. That is, the illustrated porous film 14 is a porous film having a plurality of straight tubular through holes 24 orthogonal to the main surface. In the present invention, the through-hole is a hole that penetrates the porous film 14 in the thickness direction.
The tactile display 10 of the present invention uses the porous film 14 having such a pore size to provide a sufficient tactile sensation in a tactile display that presents a virtual tactile sensation in space by the oscillation of ultrasonic waves. It is possible to prevent the device array 12 from being visually recognized by the user, and to improve the design of various devices using the tactile display 10 and the interior of the automobile.
上述したように、複数の超音波発振素子をタイミングを制御して駆動することで、超音波の位相を制御して集中させ、大きな音圧によって空間に仮想的な触覚を提示する触覚ディスプレイが知られている。
このような触覚ディスプレイは、例えば、自動車のインストルメントパネルに表示している項目の触覚を運転者の手に提示する、ビデオゲームに表示される項目の選択スイッチの触覚を提示する等の利用が考えられる。
ところが、従来の触覚ディスプレイでは、（超音波発振）素子アレイが、何も覆われていないので、素子アレイ（超音波発振素子）が使用者に視認されてしまう。そのため、例えば、自動車であれば、触覚ディスプレイをアームレスト、インストルメントパネルおよびダッシュボード等に設置した際に、車内の意匠性を低下させる可能性がある。また、触覚ディスプレイをビデオゲームに利用した際には、ビデオゲーム機の意匠性を低下させる可能性がある。
素子アレイを保護するためのメッシュ状のカバーも知られているが、このようなカバーでは、使用者による素子アレイの視認を十分に防止できない。
As described above, a tactile display that drives a plurality of ultrasonic oscillators with controlled timing to control and concentrate the phase of the ultrasonic waves and presents a virtual tactile sensation in space with a large sound pressure is known. It has been.
Such a tactile display can be used, for example, to present a tactile sensation of an item displayed on an instrument panel of a car to a driver's hand or to present a tactile sensation of an item selection switch displayed in a video game. Conceivable.
However, in the conventional tactile display, since the (ultrasonic oscillation) element array is not covered, the element array (ultrasonic oscillation element) is visually recognized by the user. Therefore, for example, in the case of an automobile, when the tactile display is installed on an armrest, an instrument panel, a dashboard, or the like, there is a possibility that the design of the interior of the vehicle is lowered. Further, when the tactile display is used for a video game, the design of the video game machine may be deteriorated.
A mesh-like cover for protecting the element array is also known, but such a cover cannot sufficiently prevent the user from visually recognizing the element array.
一方で、加飾シート等で触覚ディスプレイの素子アレイを覆うことで、使用者によって素子アレイが視認されることを防止できる。
ところが、目的とする触覚の提示領域と、素子アレイとの間に、加飾シートのようなシート状物を設けると、シート状物によって超音波が遮蔽されてしまい、触覚を提示するべき空間まで超音波が伝搬されなくなってしまう。
On the other hand, the device array can be prevented from being visually recognized by the user by covering the device array of the tactile display with a decorative sheet or the like.
However, if a sheet-like object such as a decorative sheet is provided between the target tactile presentation area and the element array, the ultrasonic wave is shielded by the sheet-like object, and the space where the tactile sensation should be presented is reached. Ultrasonic waves will not be propagated.
これに対し、本発明の触覚ディスプレイ１０は、超音波発振素子アレイ１２の超音波発振側に、超音波発振素子アレイ１２を覆うように、孔の大きさが１０〜３００μｍである多孔質フィルム１４を設ける。
大きさが１０〜３００μｍの孔は、人の目で視認することが困難である。そのため、孔の大きさが１０〜３００μｍである多孔質フィルム１４で素子アレイを覆う本発明の触覚ディスプレイ１０は、使用者によって素子アレイ１２が視認されることを防止（抑制）できる。
また、大きさが１０〜３００μｍの孔は、超音波が十分に通過できる孔である。そのため、孔の大きさが１０〜３００μｍである多孔質フィルム１４で素子アレイ１２を覆う本発明の触覚ディスプレイ１０は、超音波が多孔質フィルム１４の孔を通過して、目的とする空間すなわち触覚の提示領域まで伝搬され、使用者に触覚を提示できる。
In contrast, the tactile display 10 of the present invention has a porous film 14 having a pore size of 10 to 300 μm so as to cover the ultrasonic oscillation element array 12 on the ultrasonic oscillation side of the ultrasonic oscillation element array 12. Is provided.
A hole having a size of 10 to 300 μm is difficult to visually recognize with human eyes. Therefore, the tactile display 10 of the present invention in which the element array is covered with the porous film 14 having a pore size of 10 to 300 μm can prevent (suppress) the element array 12 from being visually recognized by the user.
Moreover, a hole with a size of 10 to 300 μm is a hole through which ultrasonic waves can sufficiently pass. Therefore, in the tactile display 10 of the present invention in which the element array 12 is covered with the porous film 14 having a pore size of 10 to 300 μm, the ultrasonic wave passes through the holes of the porous film 14 and the target space, that is, the tactile sense. It can be propagated to the presenting area and present a tactile sense to the user.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４の孔の大きさが１０μｍ未満では、超音波発振素子２０が発振した超音波が、多孔質フィルム１４を通過することができず、使用者に十分な触覚を提示できなくなる。
多孔質フィルム１４の孔の大きさが３００μｍを超えると、使用者によって素子アレイ１２が視認されてしまう。
多孔質フィルム１４の孔の大きさは、１０〜２００μｍが好ましく、１０〜１００μｍがより好ましい。
In the tactile display 10 of the present invention, if the pore size of the porous film 14 is less than 10 μm, the ultrasonic wave oscillated by the ultrasonic oscillator 20 cannot pass through the porous film 14, which is sufficient for the user. Can not present a tactile sense.
When the pore size of the porous film 14 exceeds 300 μm, the element array 12 is visually recognized by the user.
10-200 micrometers is preferable and, as for the magnitude | size of the hole of the porous film 14, 10-100 micrometers is more preferable.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４の孔の大きさは、図４に概念的に示すように測定する。
なお、図４は、主面と直交する円筒状の貫通孔２４を、孔として有する多孔質フィルム１４を例示している。しかしながら、本発明においては、不織布および発泡材等からなる各種の多孔質フィルムも、全く同様にして、孔の大きさを測定すればよい。また、図４は、多孔質フィルム１４の断面図であるが、図４においては、孔の大きさの測定方法を明確にするために、断面を示すハッチは省略する。
In the tactile display 10 of the present invention, the pore size of the porous film 14 is measured as conceptually shown in FIG.
FIG. 4 illustrates the porous film 14 having cylindrical through holes 24 orthogonal to the main surface as holes. However, in the present invention, various types of porous films made of a nonwoven fabric, a foamed material, and the like may be measured in the same manner for the size of the pores. FIG. 4 is a cross-sectional view of the porous film 14. In FIG. 4, hatching indicating the cross section is omitted in order to clarify the method of measuring the size of the holes.
まず、多孔質フィルム１４を主面と直交する方向に切断して、その断面を観察する。断面の観察は、想定される貫通孔２４（孔）の大きさ、および、多孔質フィルム１４の厚さ等に応じて、後述する長さの測定が可能なように、目視、光学顕微鏡、および、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope））等によって行えばよい。
次いで、観察した断面において、図４に示すように、多孔質フィルム１４の一方の表面のラインａおよび他方の表面のラインｅ、厚さ方向（主面と直交方向）の中央の一方の表面（ラインａ）に平行なラインｃ、ラインａとラインｃとの厚さ方向の中間でラインａに平行なラインｂ、および、ラインｅとラインｃとの厚さ方向の中間でラインｅに平行なラインｄの、５本のラインａ〜ｅを設定する。
First, the porous film 14 is cut | disconnected in the direction orthogonal to a main surface, and the cross section is observed. The observation of the cross section is performed by visual inspection, an optical microscope, and an optical microscope so that the length described later can be measured according to the assumed size of the through-hole 24 (hole) and the thickness of the porous film 14. The scanning electron microscope (SEM (Scanning Electron Microscope)) or the like may be used.
Next, in the observed cross section, as shown in FIG. 4, the surface a on one surface of the porous film 14, the line e on the other surface, and one surface at the center in the thickness direction (perpendicular to the main surface) Line c parallel to line a), line b parallel to line a in the middle of the thickness direction between lines a and c, and parallel to line e in the middle of the thickness direction between lines e and c Five lines a to e of the line d are set.
次いで、図４中において、図中最も左の貫通孔２４に例示するように、１つの貫通孔２４に対して、ラインａ〜ラインｅの全てのラインで、ライン上の長さＬを測定する。さらに、貫通孔２４における、ラインａ〜ラインｅのライン上の長さＬの平均値を算出して、この平均値を、貫通孔２４の大きさとする。
なお、形成した断面において貫通孔となっていない孔（多孔質フィルム１４の断面が出ない部分を有する孔）、すなわち、断面において多孔質フィルム１４の一方の表面のみに開口する孔、および、断面において空間（空隙）となっている孔に対しても、同様に長さＬを測定して、平均値を算出して、この孔の大きさとする。従って、この際には、測定されるライン上の長さＬの数は、５未満となる。
Next, in FIG. 4, as illustrated in the leftmost through hole 24 in the drawing, the length L on the line is measured for all the lines a to e with respect to one through hole 24. . Further, the average value of the length L on the line a to line e in the through hole 24 is calculated, and this average value is set as the size of the through hole 24.
In addition, in the formed cross section, a hole that is not a through hole (a hole having a portion where the cross section of the porous film 14 does not appear), that is, a hole that opens only on one surface of the porous film 14 in the cross section, Similarly, the length L is also measured for the holes that are spaces (voids) in Fig. 1, and the average value is calculated as the size of the holes. Therefore, in this case, the number of lengths L on the line to be measured is less than 5.
本発明においては、同様の貫通孔２４（孔）の大きさの測定を、多孔質フィルム１４において任意に設定した１０の断面において、全ての貫通孔２４に対して行い、大きさを測定した全ての貫通孔２４の平均の大きさを、多孔質フィルム１４の孔の大きさとする。 In the present invention, the same measurement of the size of the through-holes 24 (holes) is performed on all the through-holes 24 in 10 cross sections arbitrarily set in the porous film 14, and all of the sizes measured. The average size of the through holes 24 is defined as the size of the holes of the porous film 14.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４は、孔の大きさが１０〜３００μｍであれば、公知の各種の多孔質フィルム（多孔質シート、多孔質板）が利用可能である。
従って、多孔質フィルム１４の開口率、孔の形状、形成材料、および、厚さ等には、制限はない。
In the tactile display 10 of the present invention, the porous film 14 may be any of various known porous films (porous sheets, porous plates) as long as the pore size is 10 to 300 μm.
Therefore, there are no restrictions on the aperture ratio, the shape of the holes, the forming material, the thickness, and the like of the porous film 14.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４の開口率には、制限はない。多孔質フィルム１４の開口率が高すぎると、多孔質フィルム１４の強度が不十分になる、孔の大きさによっては素子アレイ１２が使用者によって視認されやすくなる等の不都合が生じる可能性がある。逆に、多孔質フィルム１４の開口率が低すぎると、素子アレイ１２の超音波発振素子２０が発振した超音波が多孔質フィルム１４を通過しにくくなる、十分な触感提示を行うことが困難になる場合がある等の不都合が生じる可能性がある。従って、多孔質フィルム１４の開口率は、触覚ディスプレイ１０に要求される性能等に応じて、適宜、設定すればよい。
多孔質フィルム１４の開口率は、５〜２０％が好ましい。
In the tactile display 10 of the present invention, the aperture ratio of the porous film 14 is not limited. If the aperture ratio of the porous film 14 is too high, the strength of the porous film 14 may be insufficient, and depending on the size of the holes, inconveniences such as the element array 12 being easily visible to the user may occur. . Conversely, if the aperture ratio of the porous film 14 is too low, the ultrasonic waves generated by the ultrasonic oscillation elements 20 of the element array 12 are difficult to pass through the porous film 14, making it difficult to provide sufficient tactile sensation presentation. There is a possibility that inconveniences may occur. Therefore, the aperture ratio of the porous film 14 may be appropriately set according to the performance required for the tactile display 10.
The opening ratio of the porous film 14 is preferably 5 to 20%.
多孔質フィルム１４の開口率は、一例として、以下の方法で測定する。
まず、上述した図４に示す貫通孔２４（孔）の大きさの測定方法と同様に、多孔質フィルム１４の断面において、ラインａ〜ｅを設定する。次いで、全てのラインで、ライン上における全ての貫通孔２４の長さＬを測定する。
次いで、各ライン毎に、全ての貫通孔２４の長さＬを合計して、断面におけるラインの全長ＦＬに対する、長さＬの合計の割合（［長さＬの合計／全長ＦＬ］＊１００）を算出する。さらに、５本のラインａ〜ｅにおける長さＬの合計の割合の平均値を算出する。
同様の長さＬの割合の平均値の算出を、任意に設定した１０の断面で行い、１０の断面における長さＬの割合の平均値の平均を算出し、算出した１０の断面の長さＬの割合の平均値を、多孔質フィルム１４の開口率（［％］）とする。
The aperture ratio of the porous film 14 is measured by the following method as an example.
First, lines a to e are set in the cross section of the porous film 14 in the same manner as the method for measuring the size of the through hole 24 (hole) shown in FIG. 4 described above. Next, the length L of all the through holes 24 on the line is measured for all the lines.
Next, for each line, the lengths L of all the through holes 24 are summed, and the ratio of the total length L to the total length FL of the lines in the cross section ([total length L / total length FL] * 100) Is calculated. Further, an average value of the ratio of the total length L in the five lines a to e is calculated.
The average value of the ratio of the length L is similarly calculated for 10 arbitrarily set cross sections, the average of the average ratio of the length L in the 10 cross sections is calculated, and the calculated length of the 10 cross sections is calculated. Let the average value of the ratio of L be the aperture ratio ([%]) of the porous film 14.
多孔質フィルム１４の孔の形状にも、制限はない。
従って、多孔質フィルム１４の孔は、貫通孔に制限はされない。すなわち、多孔質フィルム１４は、上述の測定方法で測定した孔の大きさが１０〜３００μｍであれば、後述するように、不織布、発泡スチロール等の発泡材製のフィルム、および、多孔質セラミックのフィルム等、各種の多孔質材からなるフィルムが利用可能である。
また、多孔質フィルム１４の孔となる貫通孔は、主面と直交する直管状に制限はされない。例えば、貫通孔は、図５に概念的に示す貫通孔２４ａのように、主面と直交する方向に対して傾斜する直管状であってもよい。さらに、多孔質フィルム１４の孔となる貫通孔は、直管状にも制限はされず、図６に概念的に示す貫通孔２４ｂのように、屈曲した貫通孔であってもよく、図７に概念的に示す貫通孔２４ｃのように、途中で２つあるいは３以上に分岐する貫通孔であってもよい。
There is no restriction | limiting in the shape of the hole of the porous film 14, either.
Therefore, the holes of the porous film 14 are not limited to the through holes. That is, the porous film 14 is a film made of a foam material such as a nonwoven fabric or a polystyrene foam, and a porous ceramic film, as will be described later, if the pore size measured by the above-described measurement method is 10 to 300 μm. A film made of various porous materials can be used.
Moreover, the through-hole used as the hole of the porous film 14 is not restrict | limited to the straight pipe | tube orthogonal to a main surface. For example, the through-hole may be a straight tube that is inclined with respect to a direction orthogonal to the main surface, like a through-hole 24a conceptually shown in FIG. Further, the through-hole that becomes the hole of the porous film 14 is not limited to a straight tube shape, and may be a bent through-hole like the through-hole 24b conceptually shown in FIG. A through hole that branches into two or three or more along the way may be used like a conceptually illustrated through hole 24c.
さらに、多孔質フィルム１４の孔となる貫通孔の形状は、図示例の貫通孔２４のような円筒状に制限はされず、三角、四角および六角等の多角形筒状でもよく、楕円筒状形でもよく、不定形の筒状でもよい。
従って、多孔質フィルムは、図８に概念的に示す多孔質フィルム１４ａのように、六角筒状の貫通孔２４ｄを配列した、ハニカム構造のフィルムであってもよい。
Furthermore, the shape of the through hole that becomes the hole of the porous film 14 is not limited to a cylindrical shape like the through hole 24 in the illustrated example, and may be a polygonal cylindrical shape such as a triangle, a square, and a hexagon, or an elliptical cylindrical shape. The shape may be sufficient, and an irregular cylindrical shape may be sufficient.
Therefore, the porous film may be a film having a honeycomb structure in which hexagonal cylindrical through holes 24d are arranged as in the porous film 14a conceptually shown in FIG.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４の孔は、貫通孔であるのが好ましい。また、多孔質フィルム１４の孔が貫通孔である場合には、図示例のように直管状であるのがより好ましい。
多孔質フィルムの孔となる貫通孔は、図５に一点鎖線Ｚで概念的に示すように、主面と直交する方向の直線が、多孔質フィルムに接触することなく通過できる貫通孔であるのが、さらに好ましい。この点に関しては、貫通孔が、図６に示すように屈曲する場合でも、図７に示すように分岐する場合でも同様である。
さらに、多孔質フィルム１４の孔は、図示例の貫通孔２４のように、主面と直交または略直交する直管状の貫通孔であるのが、特に好ましい。
In the tactile display 10 of the present invention, the holes of the porous film 14 are preferably through holes. Moreover, when the hole of the porous film 14 is a through-hole, it is more preferable that it is a straight tube shape like the example of illustration.
The through-hole which becomes the hole of the porous film is a through-hole through which a straight line in a direction orthogonal to the main surface can pass without contacting the porous film, as conceptually shown by a one-dot chain line Z in FIG. Is more preferable. This is the same whether the through hole bends as shown in FIG. 6 or branches as shown in FIG.
Furthermore, it is particularly preferable that the hole of the porous film 14 is a straight tubular through hole that is orthogonal or substantially orthogonal to the main surface, like the through hole 24 in the illustrated example.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４の各孔の厚さ方向の形状、および、主面方向の形状は、均一でも不均一でもよい。
また、多孔質フィルム１４の孔の主面方向の配列は、規則的でも、不規則でもよい。さらに、上述した超音波発振素子２０と同様、本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４の孔は、使用者に提示する触覚の形状等に応じて、各種の形状および絵柄等を形成するように、パターニングして配列したものでもよい。
なお、多孔質フィルム１４の孔の主面方向の形成密度は、均一でも不均一でもよい。ただし、多孔質フィルム１４における孔の形成密度は、例えば多孔質フィルム１４を均等な面積で８分割した場合など、ある程度の面積のエリアで見た際に、各エリアにおける孔の形成密度が均一または略均一であるのが好ましい。
In the tactile display 10 of the present invention, the shape in the thickness direction and the shape in the main surface direction of each hole of the porous film 14 may be uniform or non-uniform.
Moreover, the arrangement | sequence of the main surface direction of the hole of the porous film 14 may be regular or irregular. Further, in the tactile display 10 of the present invention, the holes of the porous film 14 form various shapes, patterns, and the like according to the tactile shape presented to the user, etc., as in the ultrasonic oscillator 20 described above. As such, it may be patterned and arranged.
In addition, the formation density of the main surface direction of the hole of the porous film 14 may be uniform or non-uniform. However, the formation density of the holes in the porous film 14 is uniform in the formation density of the holes in each area when viewed in an area of a certain area, for example, when the porous film 14 is divided into eight areas with an equal area. It is preferably substantially uniform.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４の厚さには制限はない。
多孔質フィルム１４は、薄すぎると、強度が不十分になる、透過によって使用者によって素子アレイ１２が視認される等の不都合が生じる可能性がある。また、多孔質フィルム１４は、厚すぎると、素子アレイ１２の超音波発振素子２０が発振した超音波が多孔質フィルム１４を通過しにくくなる等の不都合が生じる可能性がある。従って、多孔質フィルム１４の厚さは、触覚ディスプレイ１０に要求される性能等に応じて、適宜、設定すればよい。
多孔質フィルム１４の厚さは、１０〜１０００μｍが好ましい。
In the tactile display 10 of the present invention, the thickness of the porous film 14 is not limited.
If the porous film 14 is too thin, the strength may be insufficient, and inconveniences such as the element array 12 being visually recognized by the user due to transmission may occur. Further, if the porous film 14 is too thick, there is a possibility that inconveniences such as the ultrasonic wave oscillated by the ultrasonic oscillation elements 20 of the element array 12 hardly pass through the porous film 14 may occur. Therefore, the thickness of the porous film 14 may be appropriately set according to the performance required for the tactile display 10.
The thickness of the porous film 14 is preferably 10 to 1000 μm.
なお、多孔質フィルム１４は、上述の方法で測定した、孔の大きさが１０〜３００μｍであれば、好ましくは、さらに、上述した孔の形状、開口率および厚さの１以上を満たすものであれば、単層であっても、多層構成であってもよい。 The porous film 14 preferably satisfies one or more of the above-described hole shape, aperture ratio, and thickness as long as the pore size measured by the above method is 10 to 300 μm. If there is, it may be a single layer or a multilayer structure.
本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４の形成材料には、制限はなく、金属、樹脂、不織布、織布、発泡スチロールなどの発泡材、および、多孔質セラミック等、公知の各種の多孔質材が利用可能である。
中でも、多孔質フィルム１４の形成材料としては、金属（合金を含む）が好適に例示される。すなわち、本発明の触覚ディスプレイにおいては、多孔質フィルム１４として、多孔質の金属箔は、好適に利用される。
金属箔としては、アルミニウム箔、銅箔、銀箔、金箔、白金箔、ステンレス箔、チタン箔、タンタル箔、モリブデン箔、ニオブ箔、ジルコニウム箔、タングステン箔、ベリリウム銅箔、燐青銅箔、黄銅箔、洋白箔、錫箔、鉛箔、亜鉛箔、半田箔、鉄箔、ニッケル箔、パーマロイ箔、ニクロム箔、４２アロイ箔、コバール箔、モネル箔、インコネル箔、および、ハステロイ箔が例示される。金属箔は、単層でも、異なる材料の金属箔を積層したものであってもよい。
In the tactile display 10 of the present invention, the material for forming the porous film 14 is not limited, and various known porous materials such as metals, resins, nonwoven fabrics, woven fabrics, foamed polystyrenes, and porous ceramics. Material is available.
Among these, metals (including alloys) are preferably exemplified as a material for forming the porous film 14. That is, in the tactile display of the present invention, a porous metal foil is suitably used as the porous film 14.
As metal foil, aluminum foil, copper foil, silver foil, gold foil, platinum foil, stainless steel foil, titanium foil, tantalum foil, molybdenum foil, niobium foil, zirconium foil, tungsten foil, beryllium copper foil, phosphor bronze foil, brass foil, Examples include white foil, tin foil, lead foil, zinc foil, solder foil, iron foil, nickel foil, permalloy foil, nichrome foil, 42 alloy foil, kovar foil, monel foil, inconel foil, and hastelloy foil. The metal foil may be a single layer or a laminate of metal foils of different materials.
多孔質フィルム１４は、市販品を利用しても、公知の方法で作製してもよい。
複数の貫通孔を有する金属箔の多孔質フィルム１４の作製方法としては、一例として、金属箔（金属基材）を陰極として電解処理を行って、表面に水酸化物の皮膜を形成し、次いで、表面に水酸化物皮膜を形成した金属箔を陽極として電解処理を行って、金属箔および水酸化物皮膜に貫通孔を形成し、その後、例えば、金属箔の金属イオンの存在下において酸で処理することで、水酸化物皮膜を除去することによって、複数の貫通孔を有する金属箔の多孔質フィルム１４を作製する方法が例示される。
また、複数の貫通孔を有する多孔質フィルムは、金属箔等のフィルムに、打ち抜き加工を施すことで、作製してもよい。
The porous film 14 may be a commercially available product or may be produced by a known method.
As a method for producing a porous film 14 of a metal foil having a plurality of through-holes, as an example, a metal foil (metal substrate) is used as a cathode to perform electrolytic treatment, and then a hydroxide film is formed on the surface. Then, electrolytic treatment is performed using a metal foil having a hydroxide film formed on the surface as an anode to form through holes in the metal foil and the hydroxide film, and then, for example, an acid is added in the presence of metal ions of the metal foil. The method of producing the porous film 14 of the metal foil which has a some through-hole by removing a hydroxide membrane | film | coat by processing is illustrated.
Moreover, you may produce the porous film which has a some through-hole by giving a punching process to films, such as metal foil.
多孔質フィルム１４は、加飾フィルム（化粧フィルム）であってもよい。多孔質フィルム１４を加飾フィルムとすることにより、触覚ディスプレイ１０の意匠性を向上できる。
加飾フィルムとしては、木目調、金属調、皮革用、マーブル調、パール調、艶消し、石目調、および、布調等、各種の加飾フィルムが利用可能である。
なお、多孔質フィルム１４を加飾フィルムとする方法には、制限はなく、印刷、転写、および、塗布等の公知の方法が、各種、利用可能である。
The porous film 14 may be a decorative film (decorative film). By making the porous film 14 a decorative film, the design of the tactile display 10 can be improved.
As the decorative film, various decorative films such as wood grain, metal, leather, marble, pearl, matte, stone, and cloth can be used.
In addition, there is no restriction | limiting in the method of using the porous film 14 as a decoration film, Various well-known methods, such as printing, transcription | transfer, and application | coating, can be utilized.
なお、本発明の触覚ディスプレイ１０において、多孔質フィルム１４は、素子アレイ１２に、接触しても、接触していなくてもよい。 In the tactile display 10 of the present invention, the porous film 14 may or may not be in contact with the element array 12.
上述したように、本発明の触覚ディスプレイ１０は、使用者に提示する触覚の形状等に応じて、素子アレイ１２の各超音波発振素子２０をタイミングを制御して駆動することにより、超音波発振素子２０が発振した超音波の位相を制御して、超音波を干渉させることで、超音波を集中して焦点を形成して大きな音圧を発生させることで、例えば使用者の手に対して、空間に仮想的な触覚を提示する。
ここで、本発明の触覚ディスプレイ１０は、素子アレイ１２を覆うように、素子アレイ１２の超音波発振側に、孔の大きさが１０〜３００μｍの多孔質フィルム１４を有する。そのため、本発明の触覚ディスプレイ１０は、使用者によって素子アレイ１２を視認されることを防止できると共に、多孔質フィルム１４を有するにも関わらず、超音波発振素子２０が発振した超音波を触覚の提示領域まで到達させて、使用者に触覚を提示できる。
As described above, the tactile display 10 according to the present invention controls the ultrasonic oscillation elements 20 of the element array 12 by controlling the timing in accordance with the shape of the tactile sensation presented to the user. By controlling the phase of the ultrasonic wave oscillated by the element 20 and causing the ultrasonic wave to interfere with each other, the ultrasonic wave is concentrated to form a focal point to generate a large sound pressure. Present virtual haptics in space.
Here, the tactile display 10 of the present invention has a porous film 14 having a pore size of 10 to 300 μm on the ultrasonic oscillation side of the element array 12 so as to cover the element array 12. Therefore, the tactile display 10 according to the present invention can prevent the user from visually recognizing the element array 12 and can detect the ultrasonic wave generated by the ultrasonic oscillator 20 in spite of having the porous film 14. The tactile sensation can be presented to the user by reaching the presentation area.
以上、本発明の触覚ディスプレイについて詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。 The tactile display of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described example, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. It is.
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、および、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, reagents, used amounts, substance amounts, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
［実施例１］
平均厚さ２０μｍ、幅３００ｍｍ、長さ１０００ｍのロール状のアルミニウム基材を用意した。このアルミニウム基材の表面に、以下に示す処理を施し、多孔質のアルミニウム箔を作製した。
[Example 1]
A roll-shaped aluminum substrate having an average thickness of 20 μm, a width of 300 mm, and a length of 1000 m was prepared. The surface of this aluminum substrate was subjected to the following treatment to produce a porous aluminum foil.
アルミニウム基材は、以下のように作製した。
最初に、９９．９９％アルミ材溶湯に所望の微量成分を添加し、各微量成分の濃度調整を行った後に、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｈｉｌｌ）鋳造で厚さ５００ｍｍのスラブを鋳造した。
次いで、得られたスラブの両面を２０ｍｍ、研削した後、５００〜６００℃で熱処理を施した。
次いで、熱処理を施したスラブに熱間圧延を施して厚さを３ｍｍまで圧延した。
次いで、厚さを３ｍｍにした圧延板に、冷間圧延を施すことにより、上述のアルミニウム基材を作製した。
The aluminum base material was produced as follows.
First, a desired trace component was added to 99.99% aluminum melt, and after adjusting the concentration of each trace component, a slab having a thickness of 500 mm was cast by DC (Direct Hill) casting.
Subsequently, after grinding 20 mm of both surfaces of the obtained slab, it heat-processed at 500-600 degreeC.
Next, the heat-treated slab was hot rolled to a thickness of 3 mm.
Subsequently, the above-mentioned aluminum base material was produced by performing cold rolling to the rolled plate which was 3 mm in thickness.
（ａ−１）水酸化アルミニウム皮膜形成処理（皮膜形成工程）
５０℃に保温した電解液（硝酸濃度１％、硫酸濃度０．２％、アルミニウム濃度０．５％）を用いて、作製したアルミニウム基材を陰極として、電気量総和が１０００Ｃ／ｄｍ2の条件下で電解処理を施し、アルミニウム基材に水酸化アルミニウム皮膜を形成した。
電解処理は、直流電源で行った。電流密度は５０Ａ／ｄｍ2とし、電気量は１０００Ｃ／ｄｍ2以上とした。
水酸化アルミニウム皮膜を形成した後、スプレーによる水洗を行った。
(A-1) Aluminum hydroxide film formation treatment (film formation process)
Using an electrolytic solution kept at 50 ° C. (nitric acid concentration 1%, sulfuric acid concentration 0.2%, aluminum concentration 0.5%), the produced aluminum base material as a cathode, and a total electric quantity of 1000 C / dm 2 Under the electrolytic treatment, an aluminum hydroxide film was formed on the aluminum substrate.
The electrolytic treatment was performed with a DC power source. The current density was 50 A / dm 2 and the amount of electricity was 1000 C / dm 2 or more.
After forming the aluminum hydroxide film, it was washed with water by spraying.
（ｂ−１）電解溶解処理（貫通孔形成工程）
次いで、５０℃に保温した電解液（硝酸濃度１％、硫酸濃度０．２％、アルミニウム濃度０．５％）を用いて、水酸化アルミニウム皮膜を形成したアルミニウム基材を陽極として、電気量総和が１０００Ｃ／ｄｍ2の条件下で電解処理を施し、アルミニウム基材および水酸化アルミニウム皮膜に貫通孔を形成した。
電解処理は、直流電源で行った。電流密度は３０Ａ／ｄｍ2とし、電気量は１５００Ｃ／ｄｍ2以上とした。
貫通孔を形成した後、スプレーによる水洗を行い、乾燥した。
(B-1) Electrolytic dissolution treatment (through hole forming step)
Next, using an electrolytic solution kept at 50 ° C. (nitric acid concentration 1%, sulfuric acid concentration 0.2%, aluminum concentration 0.5%), the aluminum substrate on which the aluminum hydroxide film was formed was used as the anode, and the total amount of electricity Was subjected to electrolytic treatment under conditions of 1000 C / dm 2 to form through holes in the aluminum substrate and the aluminum hydroxide film.
The electrolytic treatment was performed with a DC power source. The current density was 30 A / dm 2 and the amount of electricity was 1500 C / dm 2 or more.
After forming the through-hole, it was washed with water by spraying and dried.
（ｃ−１）水酸化アルミニウム皮膜の除去処理（皮膜除去工程）
次いで、貫通孔を形成した、水酸化アルミニウム皮膜を有するアルミニウム基材を、水酸化ナトリウム濃度５質量％、アルミニウムイオン濃度０．５質量％の水溶液（液温３５℃）中に３０秒間浸漬させた後、硝酸１％、アルミニウムイオン濃度０．５質量％の水溶液（液温３０℃）中に２０秒間浸漬させることにより、水酸化アルミニウム皮膜を溶解して、除去した。
その後、スプレーによる水洗を行い、乾燥させることにより、図２に示すような、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を作製した。
(C-1) Removal treatment of aluminum hydroxide film (film removal process)
Next, an aluminum base material having an aluminum hydroxide film in which through holes were formed was immersed for 30 seconds in an aqueous solution (solution temperature 35 ° C.) having a sodium hydroxide concentration of 5 mass% and an aluminum ion concentration of 0.5 mass%. Then, the aluminum hydroxide film was dissolved and removed by immersing in an aqueous solution (liquid temperature 30 ° C.) having a nitric acid concentration of 1% and an aluminum ion concentration of 0.5 mass% for 20 seconds.
Thereafter, washing with water by spraying and drying were performed to produce a porous aluminum foil having a plurality of through holes as shown in FIG.
アルミニウム箔の厚さを、接触膜厚計によって測定したところ、１０μｍであった。
上述した図４に示す方法で、アルミニウム箔の孔の大きさおよび開口率を測定した。その結果、アルミニウム箔の孔の大きさは１０μｍ、開口率は１０％であった。なお、主面と直交する方向のアルミニウム箔の切断は、ミクロトームで行った。また、断面の観察は、ＳＥＭで行った。
貫通孔は、殆どが、アルミニウム箔の主面に対して直交する円筒状であった。
It was 10 micrometers when the thickness of the aluminum foil was measured with the contact film thickness meter.
The size and aperture ratio of the aluminum foil were measured by the method shown in FIG. 4 described above. As a result, the hole size of the aluminum foil was 10 μm, and the aperture ratio was 10%. The aluminum foil in the direction orthogonal to the main surface was cut with a microtome. The cross section was observed with SEM.
Most of the through holes had a cylindrical shape perpendicular to the main surface of the aluminum foil.
作製した多孔質のアルミニウム箔を多孔質フィルムとして用いて、図１に示すような触覚ディスプレイを作製した。
素子アレイは、ウルトラハプティクス（ultrahaptics）社製のＵＨＤＫ５を用いた。多孔質フィルムは、素子アレイの超音波発振側に、全ての超音波発振素子を覆うように、覆いかぶせた。
A tactile display as shown in FIG. 1 was produced using the produced porous aluminum foil as a porous film.
The device array used was UHDK5 manufactured by Ultrahaptics. The porous film was covered on the ultrasonic oscillation side of the element array so as to cover all the ultrasonic oscillation elements.
［実施例２］
平均厚さ２０μｍ、大きさ２００ｍｍ×３００ｍｍのアルミニウム基材（ＪＩＳ Ｈ−４１６０、合金番号：１０８５−Ｈ、アルミニウム純度：９９．８５％）を用意した。このアルミニウム基材の表面に、以下に示す処理を施し、多孔質のアルミニウム箔を作製した。
[Example 2]
An aluminum substrate (JIS H-4160, alloy number: 1085-H, aluminum purity: 99.85%) having an average thickness of 20 μm and a size of 200 mm × 300 mm was prepared. The surface of this aluminum substrate was subjected to the following treatment to produce a porous aluminum foil.
（ａ−２）水酸化アルミニウム皮膜形成処理（皮膜形成工程）
５０℃に保温した電解液（硝酸濃度１％、硫酸濃度０．２％、アルミニウム濃度０．５％）を用いて、上述のアルミニウム基材を陰極として電解処理を施し、アルミニウム基材に水酸化アルミニウム皮膜を形成した。電解処理は直流電源で行った。電流密度は４０Ａ／ｄｍ2とし、３０秒間の電解処理を行った。
水酸化アルミニウム皮膜を形成した後、スプレーによる水洗を行った。
(A-2) Aluminum hydroxide film formation treatment (film formation process)
Using an electrolytic solution kept at 50 ° C. (nitric acid concentration 1%, sulfuric acid concentration 0.2%, aluminum concentration 0.5%), the above-mentioned aluminum substrate was used as a cathode, and electrolytic treatment was performed. An aluminum film was formed. The electrolytic treatment was performed with a DC power source. The current density was 40 A / dm 2 and electrolytic treatment was performed for 30 seconds.
After forming the aluminum hydroxide film, it was washed with water by spraying.
（ｂ−２）電解溶解処理（貫通孔形成工程）
次いで、５０℃に保温した電解液（硝酸濃度１％、硫酸濃度０．２％、アルミニウム濃度０．５％）を用いて、水酸化アルミニウム皮膜を形成したアルミニウム基材を陽極として、電気量総和が１０００Ｃ／ｄｍ2の条件下で電解処理を施し、アルミニウム基材および水酸化アルミニウム皮膜に貫通孔を形成した。電解処理は直流電源で行った。電流密度は２２Ａ／ｄｍ2とした。
貫通孔の形成後、スプレーによる水洗を行い、乾燥した。
(B-2) Electrolytic dissolution treatment (through hole forming step)
Next, using an electrolytic solution kept at 50 ° C. (nitric acid concentration 1%, sulfuric acid concentration 0.2%, aluminum concentration 0.5%), the aluminum substrate on which the aluminum hydroxide film was formed was used as the anode, and the total amount of electricity Was subjected to electrolytic treatment under conditions of 1000 C / dm 2 to form through holes in the aluminum substrate and the aluminum hydroxide film. The electrolytic treatment was performed with a DC power source. Current density was 22A / dm 2.
After formation of the through hole, it was washed with water by spraying and dried.
（ｃ−２）水酸化アルミニウム皮膜の除去処理（皮膜除去工程）
次いで、貫通孔を形成した、酸化アルミニウム皮膜を有するアルミニウム基材を、水酸化ナトリウム濃度５質量％、アルミニウムイオン濃度０．５質量％の水溶液（液温３５℃）中に３０秒間浸漬した後、硫酸濃度３０％、アルミニウムイオン濃度０．５質量％の水溶液（液温５０℃）中に２０秒間浸漬させることにより、水酸化アルミニウム皮膜を溶解し除去した。
アルミニウム皮膜の除去後、スプレーによる水洗を行い、乾燥させることにより、図２に示すような、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を作製した。
(C-2) Removal treatment of aluminum hydroxide film (film removal process)
Next, after immersing the aluminum base material having an aluminum oxide film in which through-holes were formed in an aqueous solution (liquid temperature 35 ° C.) having a sodium hydroxide concentration of 5% by mass and an aluminum ion concentration of 0.5% by mass, The aluminum hydroxide film was dissolved and removed by dipping for 20 seconds in an aqueous solution (solution temperature: 50 ° C.) having a sulfuric acid concentration of 30% and an aluminum ion concentration of 0.5 mass%.
After removing the aluminum film, it was washed with water by spraying and dried to produce a porous aluminum foil having a plurality of through holes as shown in FIG.
作製した多孔質のアルミニウム箔について、実施例１と同様に、厚さ、孔の大きさ、および、開口率を測定した。その結果、厚さは２０μｍ、孔の大きさは５０μｍ、開口率は２０％であった。
貫通孔は、殆どが、主面に対して直交する円筒状であった。
About the produced porous aluminum foil, the thickness, the size of the hole, and the aperture ratio were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the thickness was 20 μm, the hole size was 50 μm, and the aperture ratio was 20%.
Most of the through holes were in a cylindrical shape orthogonal to the main surface.
作製した多孔質のアルミニウム箔を多孔質フィルムとして用いて、実施例１と同様に触覚ディスプレイを作製した。 A tactile display was produced in the same manner as in Example 1 by using the produced porous aluminum foil as a porous film.
［実施例３および実施例４］
国際公開第２００８／０７８７７７号に記載された方法に従い、図２に示すような、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を、２種、作製した。
具体的には、硬質アルミニウム箔に対して、円形のパンチングダイにより機械的に貫通孔を形成し、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を作製した。
[Example 3 and Example 4]
According to the method described in International Publication No. 2008/078777, two types of porous aluminum foil having a plurality of through holes as shown in FIG.
Specifically, a through-hole was mechanically formed on a hard aluminum foil with a circular punching die to produce a porous aluminum foil having a plurality of through-holes.
作製した多孔質のアルミニウム箔について、実施例１と同様に、厚さ、孔の大きさ、および、開口率を測定した。その結果、
一方のアルミニウム箔は、厚さは７０μｍ、孔の大きさは１００μｍ、開口率は１０％（実施例３）、
他方のアルミニウム箔は、厚さは２００μｍ、孔の大きさは３００μｍ、開口率は５％（実施例４）、であった。
２種の多孔質のアルミニウム箔は、共に、貫通孔は、殆どが、主面に対して直交する円筒状であった。
About the produced porous aluminum foil, the thickness, the size of the hole, and the aperture ratio were measured in the same manner as in Example 1. as a result,
One aluminum foil has a thickness of 70 μm, a hole size of 100 μm, an aperture ratio of 10% (Example 3),
The other aluminum foil had a thickness of 200 μm, a hole size of 300 μm, and an aperture ratio of 5% (Example 4).
In both of the two types of porous aluminum foils, most of the through holes were in a cylindrical shape orthogonal to the main surface.
作製した多孔質のアルミニウム箔を多孔質フィルムとして用いて、実施例１と同様に、２種の触覚ディスプレイを作製した。 Two kinds of tactile displays were produced in the same manner as in Example 1 using the produced porous aluminum foil as a porous film.
［実施例５］
平均厚さ１０μｍ、大きさ２００ｍｍ×３００ｍｍのアルミニウム基材（ＪＩＳ Ｈ−４１６０、合金番号：１０８５−Ｈ、アルミニウム純度：９９．８５％）を用意した。
このアルミニウム記載の一方の表面に、特開２０１３−１２１６７３号公報に記載された方法で、厚さ１２５μｍのＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムを樹脂層としてラミネートした。
[Example 5]
An aluminum base material (JIS H-4160, alloy number: 1085-H, aluminum purity: 99.85%) having an average thickness of 10 μm and a size of 200 mm × 300 mm was prepared.
On one surface of this aluminum description, a PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 125 μm was laminated as a resin layer by the method described in JP2013-121673A.
（ａ−３）水酸化アルミニウム皮膜形成処理（皮膜形成工程）
５０℃に保温した電解液（硝酸濃度１％、硫酸濃度０．２％、アルミニウム濃度０．５％）を用いて、作製したアルミニウム基材と樹脂層との積層体に、アルミニウム基材を陰極として電解処理を施し、アルミニウム基材に水酸化アルミニウム皮膜を形成した。なお、電解処理は直流電源で行った。電流密度は５５Ａ／ｄｍ2とし、１０秒間の電解処理を行った。
(A-3) Aluminum hydroxide film formation treatment (film formation process)
Using an electrolytic solution maintained at 50 ° C. (nitric acid concentration 1%, sulfuric acid concentration 0.2%, aluminum concentration 0.5%), the aluminum substrate was applied to the laminate of the produced aluminum substrate and resin layer as a cathode. As a result, an aluminum hydroxide film was formed on the aluminum substrate. The electrolytic treatment was performed with a DC power source. The current density was 55 A / dm 2 and the electrolytic treatment was performed for 10 seconds.
（ｂ−３）電解溶解処理（貫通孔形成工程）
次いで、５０℃に保温した電解液（硝酸濃度１％、硫酸濃度０．２％、アルミニウム濃度０．５％）を用いて、水酸化アルミニウム皮膜を形成したアルミニウム基材を陽極として、電気量総和が４００Ｃ／ｄｍ2の条件下で電解処理を施し、アルミニウム基材および水酸化アルミニウム皮膜に貫通孔を形成した。電解処理は直流電源で行った。電流密度は３５Ａ／ｄｍ2とした。なお、ＰＥＴフィルムには、貫通孔は形成されなかった。
貫通孔を形成した後、スプレーによる水洗を行い、乾燥した。
(B-3) Electrolytic dissolution treatment (through hole forming step)
Next, using an electrolytic solution kept at 50 ° C. (nitric acid concentration 1%, sulfuric acid concentration 0.2%, aluminum concentration 0.5%), the aluminum substrate on which the aluminum hydroxide film was formed was used as the anode, and the total amount of electricity Was subjected to electrolytic treatment under conditions of 400 C / dm 2 to form through holes in the aluminum substrate and the aluminum hydroxide film. The electrolytic treatment was performed with a DC power source. Current density was 35A / dm 2. In addition, the through-hole was not formed in PET film.
After forming the through-hole, it was washed with water by spraying and dried.
次いで、実施例２の（ｃ−２）の『（皮膜除去工程）』と同様にして、水酸化アルミニウム皮膜を除去した後、ＰＥＴフィルムを剥離し、スプレーによる水洗を行い、乾燥させることにより、図２に示すような、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を作製した。 Next, in the same manner as in Example 2, (c-2) “(film removal step)”, after removing the aluminum hydroxide film, the PET film was peeled off, washed with water by spraying, and dried. A porous aluminum foil having a plurality of through holes as shown in FIG. 2 was produced.
作製した多孔質のアルミニウム箔について、実施例１と同様に、厚さ、孔の大きさ、および、開口率を測定した。その結果、厚さは１０μｍ、孔の大きさは１０μｍ、開口率は５％であった。
貫通孔は、殆どが、主面に対して直交する円筒状であった。
About the produced porous aluminum foil, the thickness, the size of the hole, and the aperture ratio were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the thickness was 10 μm, the hole size was 10 μm, and the aperture ratio was 5%.
Most of the through holes were in a cylindrical shape orthogonal to the main surface.
作製した多孔質のアルミニウム箔を多孔質フィルムとして用いて、実施例１と同様に触覚ディスプレイを作製した。 A tactile display was produced in the same manner as in Example 1 by using the produced porous aluminum foil as a porous film.
［実施例６〜９および比較例１］
実施例３および実施例４と同様にして、図２に示すような、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を、５種、作製した。
[Examples 6 to 9 and Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 3 and Example 5, five types of porous aluminum foil having a plurality of through holes as shown in FIG. 2 were produced.
作製した多孔質のアルミニウム箔について、実施例１と同様に、厚さ、孔の大きさ、および、開口率を測定した。その結果、
１枚のアルミニウム箔は、厚さは１０００μｍ、孔の大きさは１００μｍ、開口率は２０％（実施例６）、
もう１枚のアルミニウム箔は、厚さは２００μｍ、孔の大きさは３００μｍ、開口率は４％（実施例７）、
もう１枚のアルミニウム箔は、厚さは２００μｍ、孔の大きさは５０μｍ、開口率は２０％（実施例８）、
もう１枚のアルミニウム箔は、厚さは２００μｍ、孔の大きさは５０μｍ、開口率は３０％（実施例９）、
さらに、もう１枚のアルミニウム箔は、厚さは１０００μｍ、孔の大きさは４００μｍ、開口率は２０％（比較例１）、であった。
５種の多孔質のアルミニウム箔は、共に、貫通孔は、殆どが、主面に対して直交する円筒状であった。
About the produced porous aluminum foil, the thickness, the size of the hole, and the aperture ratio were measured in the same manner as in Example 1. as a result,
One aluminum foil has a thickness of 1000 μm, a hole size of 100 μm, an aperture ratio of 20% (Example 6),
The other aluminum foil has a thickness of 200 μm, a hole size of 300 μm, an aperture ratio of 4% (Example 7),
Another aluminum foil has a thickness of 200 μm, a hole size of 50 μm, an aperture ratio of 20% (Example 8),
The other aluminum foil has a thickness of 200 μm, a hole size of 50 μm, an aperture ratio of 30% (Example 9),
Further, the other aluminum foil had a thickness of 1000 μm, a hole size of 400 μm, and an aperture ratio of 20% (Comparative Example 1).
In all of the five types of porous aluminum foils, most of the through holes were in a cylindrical shape orthogonal to the main surface.
作製した多孔質のアルミニウム箔を多孔質フィルムとして用いて、実施例１と同様に、３種の触覚ディスプレイを作製した。 Three types of tactile displays were produced in the same manner as in Example 1 using the produced porous aluminum foil as a porous film.
［比較例２］
国際公開第２００８／０７８７７７号に記載された方法に従い、図２に示すような、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を作製した。
具体的には、硬質アルミニウム箔の表面に、レジスト印刷でパターンを形成し、アルカリ処理液で化学的なエッチング処理を施すことにより、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を作製した。
[Comparative Example 2]
According to the method described in International Publication No. 2008/078777, a porous aluminum foil having a plurality of through holes as shown in FIG. 2 was produced.
Specifically, a porous aluminum foil having a plurality of through holes was produced by forming a pattern on the surface of the hard aluminum foil by resist printing and applying a chemical etching treatment with an alkali treatment liquid.
作製したアルミニウム箔について、実施例１と同様に、アルミニウム箔の厚さ、アルミニウム箔の孔の大きさ、および、開口率を測定した。その結果、厚さは１００μｍ、孔の大きさは４００μｍ、開口率は３０％であった。
貫通孔は、殆どが、主面に対して直交する円筒状であった。
About the produced aluminum foil, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the aluminum foil, the magnitude | size of the hole of an aluminum foil, and the aperture ratio. As a result, the thickness was 100 μm, the hole size was 400 μm, and the aperture ratio was 30%.
Most of the through holes were in a cylindrical shape orthogonal to the main surface.
作製した多孔質のアルミニウム箔を多孔質フィルムとして用いて、実施例１と同様に触覚ディスプレイを作製した。 A tactile display was produced in the same manner as in Example 1 by using the produced porous aluminum foil as a porous film.
［実施例１０および比較例３］
実施例３および実施例４と同様にして、図２に示すような、複数の貫通孔を有する多孔質のアルミニウム箔を、２種、作製した。
[Example 10 and Comparative Example 3]
In the same manner as in Example 3 and Example 4, two types of porous aluminum foil having a plurality of through holes as shown in FIG. 2 were produced.
作製した多孔質のアルミニウム箔について、実施例１と同様に、厚さ、孔の大きさ、および、開口率を測定した。その結果、
１枚のアルミニウム箔は、厚さは２００μｍ、孔の大きさは１０μｍ、開口率は１０％（実施例１０）、
もう１枚のアルミニウム箔は、厚さは２００μｍ、孔の大きさは５μｍ、開口率は１０％（比較例３）、であった。
２種の多孔質のアルミニウム箔は、共に、貫通孔は、殆どが、主面に対して直交する円筒状であった。
About the produced porous aluminum foil, the thickness, the size of the hole, and the aperture ratio were measured in the same manner as in Example 1. as a result,
One aluminum foil has a thickness of 200 μm, a hole size of 10 μm, an aperture ratio of 10% (Example 10),
The other aluminum foil had a thickness of 200 μm, a hole size of 5 μm, and an aperture ratio of 10% (Comparative Example 3).
In both of the two types of porous aluminum foils, most of the through holes were in a cylindrical shape orthogonal to the main surface.
作製した多孔質のアルミニウム箔を多孔質フィルムとして用いて、実施例１と同様に、２種の触覚ディスプレイを作製した。 Two kinds of tactile displays were produced in the same manner as in Example 1 using the produced porous aluminum foil as a porous film.
［評価］
このようにして作製した触覚ディスプレイに関して、素子アレイの視認性および触覚提示性について評価した。
[Evaluation]
With respect to the tactile display thus fabricated, the visibility and tactile presentation of the element array were evaluated.
＜素子アレイの視認性＞
触覚ディスプレイを目視で観察して、素子アレイの視認性を評価した。
素子アレイが全く見えない場合をＡ、
素子アレイが、若干、見えるが気にならない場合をＢ、
素子アレイが明らかに見える場合をＣ、と評価した。
<Visibility of element array>
The tactile display was visually observed to evaluate the visibility of the element array.
A when the element array cannot be seen at all,
B, when the element array is slightly visible but not bothering
The case where the element array was clearly visible was evaluated as C.
＜触覚提示性＞
素子アレイを駆動することにより、触覚ディスプレイの上２０ｃｍの位置に、触覚を提示した。素子アレイの超音波発振素子が発振する超音波の周波数は４０ｋＨｚ、出力（エネルギ密度）は１００Ｗ／ｃｍ2である。
触覚を提示した状態で、触覚ディスプレイの上２０ｃｍの位置に手をおいて、触覚を確認して、評価を行った。
触覚をはっきり感じる場合をＡ、
触覚を感じる場合をＢ、
触覚を全く感じない場合をＣ、と評価した。
結果を下記の表に示す。
<Tactile presentation>
A tactile sensation was presented at a position 20 cm above the tactile display by driving the element array. The frequency of ultrasonic waves oscillated by the ultrasonic oscillation elements of the element array is 40 kHz, and the output (energy density) is 100 W / cm 2 .
With the tactile sensation presented, the hand was placed at a position 20 cm above the tactile display, and the tactile sensation was confirmed and evaluated.
A if you feel the sense of touch clearly,
B for tactile sensation,
The case where no tactile sensation was felt was evaluated as C.
The results are shown in the table below.
表１に示されるように、多孔質フィルムの孔の大きさが１０〜３００μｍである本発明の触覚ディスプレイは、素子アレイの視認を防止できると共に、良好な触覚提示性を有している。また、実施例８および実施例９に示されるように、多孔質フィルムの開口率を２０％以下とすることにより、素子アレイの視認性をより好適に低下できる。さらに、実施例４および実施例７に示されるように、多孔質フィルムの開口率を５％以上とすることにより、触覚提示性をより好適に向上できる。さらに、実施例４および実施例７と、他の実施例とに示されるように、孔の大きさを１００μｍ以下とすることにより、素子アレイの視認性をより好適に低下できる。
これに対して、多孔質フィルムの孔の大きさが３００μｍを超える比較例１および２は、素子アレイが明らかに視認されている。また、多孔質フィルムの孔の大きさが１０μｍ未満である比較例３は、触覚を提示することができない。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
As shown in Table 1, the tactile display of the present invention in which the pore size of the porous film is 10 to 300 μm can prevent visual recognition of the element array and has good tactile presentation. Further, as shown in Example 8 and Example 9, the visibility of the element array can be more preferably lowered by setting the aperture ratio of the porous film to 20% or less. Furthermore, as shown in Example 4 and Example 7, the tactile sensation presentation property can be more suitably improved by setting the aperture ratio of the porous film to 5% or more. Furthermore, as shown in Example 4 and Example 7 and other examples, the visibility of the element array can be more preferably lowered by setting the size of the holes to 100 μm or less.
In contrast, in Comparative Examples 1 and 2 in which the pore size of the porous film exceeds 300 μm, the element array is clearly visually recognized. Moreover, the comparative example 3 whose hole size of a porous film is less than 10 micrometers cannot show a tactile sense.
From the above results, the effects of the present invention are clear.
自動車および装置などに利用される空間三次元表示等に対応する触覚の提示に、好適に利用可能である。 The present invention can be suitably used for presentation of tactile sensation corresponding to spatial three-dimensional display used for automobiles and devices.
１０ （超音波）触覚ディスプレイ
１２ （超音波発振）素子アレイ
１４，１４ａ 多孔質フィルム
１８ 支持体
２０ 超音波発振素子
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 貫通孔
10 (ultrasonic wave) tactile display 12 (ultrasonic wave oscillation) element array 14, 14a porous film 18 support 20 ultrasonic wave oscillation element 24, 24a, 24b, 24c, 24d through-hole
Claims (10)
前記超音波発振素子アレイの超音波発振側に設けられる、孔の大きさが１０〜３００μｍである多孔質フィルムと、を有することを特徴とする超音波触覚ディスプレイ。 An ultrasonic oscillation element array in which ultrasonic oscillation elements that oscillate ultrasonic waves are two-dimensionally arranged;
An ultrasonic tactile display comprising: a porous film having a pore size of 10 to 300 μm provided on the ultrasonic oscillation side of the ultrasonic oscillation element array.
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