JP6228820B2 - 触感伝達装置 - Google Patents
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Description
前記振動板は、矩形平板状の平面形状を有し、当該平面形状における短辺と平行な方向を前後方向とし、
前記振動の発生源として、前後方向に延長する帯状の圧電素子が、前記振動板の一主面の一方の短辺に沿って配置され、
前記帯状の圧電素子は、一端から他端に向かって延長して前記振動板に対して帯状の面で接着されている接着領域を有するとともに、他端側の一部に前記振動板に接着されていない非接着領域を有し、
前記圧電素子が前記接着領域にて前後方向に伸縮振動することで、前記振動板の前記一方の短辺に沿う領域が撓み運動する、
ことを特徴とする触感伝達装置である。
触感伝達装置に対する軽量小型化への要求に対し、本発明の実施例に係る触感伝達装置では、タッチパネルなどの平板を振動板とし、その振動板に圧電素子を直接接着した構造を採用しつつ、主に圧電素子の接着構造に大きな特徴を有して、触感伝達に適した大きな振動が得られるようになっている。
図1は、多種多様なサンプルの振動特性を評価する際の基準となる触感伝達装置(比較例とも言う)1の概略構造を示す図である。図1(A)はその平面図であり図1(B)は側面図である。この図に示したように、比較例1は、矩形平面形状を有する振動板10の一つの短辺6に沿って帯状の圧電素子20を接着した構造となっている。ここで、振動板10において圧電素子20が接着されている面を上面(あるいはおもて面)2として上下(表裏)方向を規定すると、比較例1では、振動板20の短辺(6、7)の幅W1と同じ長さL2の帯状の圧電素子20の下面21全面が振動板10に接着された構造となっている。なお、以下では、振動板10の短辺(6、7)に平行となる方向を前後方向、長辺(4、5)に平行となる方向を左右方向とし、さらに図中に示したように前後左右の方向を規定する。
図3に本発明の第1の実施例に係る触感伝達装置1aの概略図を示した。図示した第1の実施例に係る触感伝達装置(第1の実施例とも言う)1aは、比較例1と同じ形状の振動板10に同じ形状の圧電素子20を接着した構造であるが、前端部分30aが振動板10から突出するように接着されている。そして、この突出した領域(以下、突出領域)30aの長さXが異なる各種サンプルを作製し、各サンプルとともに振動特性を評価した。
振動特性は、振動板10の四隅を支持して振動板10を水平面から浮かせた状態で圧電素子20を駆動して振動振10を振動させ、図3に黒点で示した振動板10の各点(P1〜P3)における振幅をドップラー変位計を用いて測定することにより行った。具体的には、触感伝達に適した200Hzの周波数で圧電素子20を駆動した。駆動電圧は100Vppとした。測定位置は、圧電素子20が接着されている振動板20の左右の短辺(6、7)の中心を結ぶ中心線50上に、左側短辺(左端とも言う)6から右方に向かって距離が異なる三つの測定点(P1〜P3)で行った。最も左側の測定点P1は、前後方向に帯状に延長する圧電素子20の幅W2を二分する位置であり、振動板10の左端6からの距離は25mmである。測定点P2、P3は、振動板10の左端6からそれぞれ25mm、50mmの位置としている。
第1の実施例1aの振動特性について考察したところ、第1の実施例1aが比較例1に対して振幅が大きくなったことの直接的な原因は、圧電素子20に突出領域30が設けられていたことではなく、突出領域30が、結果として、振動板10に接着されていない領域(以下、非接着領域)として自由な状態となっていたことにあると考えた。そこで、この考えの正否を確かめるため、本発明の第2の実施例として、圧電素子20に突出領域30を設けることで非接着領域を形成するのではなく、図5に示しように、圧電素子20の全領域を振動板10の面内に配置するとともに、圧電素子20の前端側に非接着領域32を設けた触感伝達装置1b(以下、第2の実施例とも言う)を作製した。そして、非接着領域32の長さYが異なる触感伝達装置をサンプルとして作製し、各サンプルの振動特性を上記と同様の方法で評価した。
本発明の第3および第4の実施例に係る触感伝達装置は、圧電素子自体の振動特性を向上させることで、第1および第2の実施例(1a、1b)と同様の構造としながら、さらに振動板10の振幅を増大させている。図6(A)および(B)に、第3および第4の実施例に係る触感伝達装置(1c、1d:以下、第3の実施例および第4の実施例とも言う)における圧電素子(120、121)の構造を示した。この図では、圧電素子(120、121)を左方向から見たときの側面図を示しており、図6(A)に示した圧電素子120は、第1および第2の実施例における圧電素子(以下、圧電素子本体部)20の下面21に金属板40をエポキシ樹脂で接着してなるユニモルフ構造の圧電素子120となっている。図6(B)に示した圧電素子121は金属板40の表裏両面(41、42)に圧電素子本体部20が接着されたバイモルフ構造となっている。なお、図6では触感伝達装置(1c、1d)の各部位を異なるハッチングで示した。
本発明の第5の実施例に係る触感伝達装置は、圧電素子の非接着領域(あるいは突出領域)における振り子の機能を向上させるための構造を備えている。図7に第5の実施例に係る触感伝達装置(以下、第5の実施例とも言う)1eの概略構造を示した。ここでは触感伝達装置1eを左方から見たときの側面図を示している。図中では各部位を異なるハッチングで示した。この図7に示したように、第5の実施例1eでは、ユニモルフ構造の圧電素子120の前端が振動板10の上面から離間するように湾曲している。
本発明の第6に実施例に係る触感伝達装置は、振り子振動を増強させるために、非接着領域(30、31)に錘を取り付けている。図9に本発明の第6の実施例に係る触感伝達装置(以下、第6の実施例とも言う)1fの概略構造を示した。当該触感伝達装置1fは、ユニモルフ構造の圧電素子120の前端部分を振動板10から突出させているともに、その圧電素子120の前端下面に錘34が取り付けられた構造を有している。そして、圧電素子120の前端の突出領域30の長さXと錘34の質量が異なる触感伝達装置をサンプルとして作製し、各サンプルの振動特性を評価した。
上記各実施例(1a〜1f)において、圧電素子(20、120、121)の前後長L1は振動板10の前後長L1に一致していたが、これに限るものではない。図10(A)(B)に第1の実施例1aの変形例に係る触感伝達装置(1g、1h)の概略構造を示した。この図に示したように、圧電素子(122、123)の前後長L2を振動板10の前後長L1よりも長くし、その長さが余った部分を突出領域30としている。突出領域30は、図10(A)に示したように振動板10の前後いずれか一方に設けてもよいし、図10(B)に示したように前後のそれぞれの方向に設けてもよい。もちろん、第3〜第6の実施例(1c〜1f)についても圧電素子(20、120、121)の前後長L2を振動板10の前後長L1よりも長くすることができる。
30 突出領域、31 接着領域、32 非接着領域、33 湾曲領域、34 錘、
40 金属板、120〜125 圧電素子
Claims (6)
- 利用者の触覚を刺激する振動を平板状の振動板に発生させる触感伝達装置であって、
前記振動板は、矩形平板状の平面形状を有し、当該平面形状における短辺と平行な方向を前後方向とし、
前記振動の発生源として、前後方向に延長する帯状の圧電素子が、前記振動板の一主面の一方の短辺に沿って配置され、
前記帯状の圧電素子は、一端から他端に向かって延長して前記振動板に対して帯状の面で接着されている接着領域を有するとともに、他端側の一部に前記振動板に接着されていない非接着領域を有し、
前記圧電素子が前記接着領域にて前後方向に伸縮振動することで、前記振動板の前記一方の短辺に沿う領域が撓み運動する、
ことを特徴とする触感伝達装置。 - 請求項1に記載の前記触感伝達装置において、前記圧電素子の前記非接着領域は、前記振動板の平面領域から外方に向かって突出する領域であることを特徴とする触感伝達装置。
- 請求項1または2に記載の前記触感伝達装置において、前記圧電素子はユニモルフ構造あるいはバイモルフ構造であることを特徴とする触感伝達装置。
- 請求項3に記載の前記触感伝達装置において、前記圧電素子は、前記非接着領域が前記振動板の前記一主面から離間するように湾曲していることを特徴とする触感伝達装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の前記触感伝達装置において、前記非接着領域に錘が取り付けられていることを特徴とする触感伝達装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の前記触感伝達装置において、前記振動板は平板状の表示装置により構成され、前記圧電素子は、当該表示装置による表示を妨げない領域に接着されていることを特徴とする触感伝達装置。
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