JP2021137741A - 振動発生装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】接触音の発生を防止しながら、触覚を提示することが可能な振動発生装置及び電子機器を提供すること。【解決手段】本発明に係る振動発生装置は、振動体と、圧電アクチュエータと、駆動装置とを備える。上記振動体は、第１の主面と、上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する。上記圧電アクチュエータは、上記第２の主面に接合されている。上記駆動装置は上記圧電アクチュエータに、周波数が６０ｋＨｚ以上の駆動信号を供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、振動による触覚提示に係る振動発生装置及び電子機器に関する。

スマートフォンやカーナビゲーション等のタッチパネルでは、入力がなされたことを振動により通知する技術（フォースフィードバック）が用いられている。また、近年では通知だけではなく、パネルの振動にさまざまなバリエーションをもたせることで表示物の感触を表現したり、操作位置を認識させたりするような触覚技術が検討されている。

触覚技術として、圧電アクチュエータをパネルへ貼り付け、超音波帯域の振動を生じさせることによりパネル表面に定在波を発生させることができる。その表面を指などで触れるとユーザは触感を感じることができる。そして信号パターンを変えることで、様々なバリエーションの触感を表現することができる。

しかしながら、このような触感を発生させているパネル表面に指を触れる際、指とパネルの接触による異音（以下、接触音）が派生する場合がある。これに対し、特許文献１には、発生音に対し、その周波数より高い周波数の抑圧音を発生させることで、二音抑圧効果により聴感上指の接触音を小さく感じさせる方法が提案されている。

特開２０１８−１９４９６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、接触音の発生自体は抑制されていない。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、接触音の発生を防止しながら、触覚を提示することが可能な振動発生装置及び電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る振動発生装置は、振動体と、圧電アクチュエータと、駆動装置とを具備する。
上記振動体は、第１の主面と、上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する。
上記圧電アクチュエータは、上記第２の主面に接合されている。
上記駆動装置は上記圧電アクチュエータに、周波数が６０ｋＨｚ以上の駆動信号を供給する。

この構成によれば、指と振動体の接触音の原因となる１／４周波数の振動が、１５ｋＨｚ以上の振動となり、人間の可聴帯域を超えるため、接触音の発生を防止することが可能である。

上記振動体は、ガラス又は曲げ弾性率が３．０ＧＰａ以下の樹脂材料からなるものであってもよい。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器は、振動発生装置を具備する。
上記振動発生装置は、第１の主面と、上記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する振動体と、上記第２の主面に接合された圧電アクチュエータと、上記圧電アクチュエータに、周波数が６０ｋＨｚ以上の駆動信号を供給する駆動装置とを備える。

以上のように本発明によれば、接触音の発生を防止しながら、触覚を提示することが可能な振動発生装置及び電子機器を提供することが可能である。

本発明の実施形態に係る振動発生装置の模式図である。 上記振動発生装置の斜視図である。 上記振動発生装置の側面図である。 上記振動体の音圧特性を示すグラフである。 上記振動体の振動変位量を示すグラフである。

本発明の実施形態に係る振動発生装置について説明する。なお、以下の各図においてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を相互に直交する３方向とする。

［振動発生装置の構成］
図１は、本実施形態に係る振動発生装置１００の模式図である。同図に示すように、振動発生装置１００は、振動体１０１、圧電アクチュエータ１０２及び駆動装置１０３を備える。図２は振動発生装置１００の斜視図であり、図３は振動発生装置１００の側面図である。なお、図２及び図３では駆動装置１０３の図示は省略する。

振動体１０１は、振動体１０１に触れるユーザに触覚を提示する。振動体１０１はガラス又は樹脂材料からなる板状の部材とすることができ、例えば、液晶パネルや電子機器の筐体等である。振動体１０１が樹脂材料からなる場合、曲げ弾性率が３．０ＧＰａ以下の樹脂材料が好適である。振動体１０１の形状やサイズは特に限定されない。図２及び図３に示すように、振動体１０１の一方の主面を第１の主面１０１ａとし、第１の主面１０１ａの反対側の主面を第２の主面とする。

圧電アクチュエータ１０２は、振動体１０１の第２の主面１０１ｂに接合され、振動を生じる。圧電アクチュエータ１０２は、正極、負極及び圧電材料層を備え、正極と負極の間に電圧を印加すると、逆圧電効果により圧電材料層に変形が生じ、振動が発生する。図１において、正極に接続された正極端子１０２ａと、負極に接続された負極端子１０２ｂを示す。

正極端子１０２ａには正極配線１０４が接続され、負極端子１０２ｂには負極配線１０５が接続されている。図１に示すように正極配線１０４及び負極配線１０５は、駆動装置１０３に接続され、駆動装置１０３から駆動信号が供給されると圧電アクチュエータ１０２に振動が生じる。

圧電アクチュエータ１０２は正極と負極を圧電材料層を介して交互に積層した積層構造を有するものであってもよく、他の構造を有するものであってもよい。圧電アクチュエータ１０２はエポキシ樹脂等によって第２の主面１０１ｂに接合されたものとすることができる。また、圧電アクチュエータ１０２は２つ以上が第２の主面に接合されてもよい。

図３に示すように、振動発生装置１００では、ユーザの指Ｆが第１の主面１０１ａに接触して用いられる。この際、第２の主面１０１ｂに接合された圧電アクチュエータ１０２が振動を発生させることにより、ユーザは指Ｆに触感を感知することができる。

駆動装置１０３は、例えばアンプであり、正極配線１０４及び負極配線１０５を介して圧電アクチュエータ１０２と接続され、圧電アクチュエータ１０２に駆動信号を供給する。駆動信号の周波数は６０ｋＨｚ以上が好適である。

［駆動信号について］
図４は、振動体１０１に指Fが接触しない場合と接触した場合のそれぞれの振動体１０１の音圧特性を示すグラフである。同図に示すように、振動体１０１に指Fが接触すると、駆動信号の周波数の１／２と１／４にピークが存在し、１／４周波数のピークが接触音として聞こえる。

図５は、振動体１０１に指Fが接触した場合の振動体１０１の振動変位量を示すグラフである。音圧特性と同様に、振動体１０１の振動では、駆動信号の周波数の１／２と１／４にピークが存在し、指接触時にその周波数で振動体１０１が振動している。

ここで、上記のように駆動装置１０３が６０ｋＨｚ以上の駆動信号を生成すると、振動体１０１において生じる１／４周波数の振動は１５ｋＨｚ以上となる。１５ｋＨｚ以上の振動は人間の可聴帯域外であるため、接触音は聞こえなくなる。

このように、振動発生装置１００では、駆動装置１０３が６０ｋＨｚ以上の駆動振動を圧電アクチュエータに供給することにより、接触音の発生を防止しながら、ユーザに触覚を提示することが可能である。

振動発生装置１００は以上のような構成を有する。振動発生装置１００は、スマートフォンや触覚機能デバイス等の各種電子機器に搭載することが可能である。

１００…振動発生装置
１０１…振動体
１０２…圧電アクチュエータ
１０３…駆動装置

Claims (3)

1. 第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する振動体と、
   前記第２の主面に接合された圧電アクチュエータと、
   前記圧電アクチュエータに、周波数が６０ｋＨｚ以上の駆動信号を供給する駆動装置と
   を具備する振動発生装置。
2. 請求項１に記載の振動発生装置であって、
   前記振動体は、ガラス又は曲げ弾性率が３．０ＧＰａ以下の樹脂材料からなる
   振動発生装置。
3. 第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する振動体と、前記第２の主面に接合された圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに、周波数が６０ｋＨｚ以上の駆動信号を供給する駆動装置とを備える振動発生装置
   を具備する電子機器。

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