JP7154040B2 - アクチュエータ及び触感呈示装置 - Google Patents

Description

本開示は、アクチュエータ及び触感呈示装置に関する。

従来、ユーザに対して触感を呈示する装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の装置では、タッチセンサ等の振動対象をアクチュエータによって振動させることで、振動対象にタッチするユーザに対して触感を呈示する。

特開２０１７－１７５８７４号公報

従来の装置では、コスト削減及び組立工程の簡易化等のために、装置に用いられる部品の数を減らすことが求められる。

本開示は、部品の数を削減可能なアクチュエータ及び触感呈示装置を提供することを目的とする。

一態様のアクチュエータは、圧電素子と、前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の伸縮変位に応じて振動する振動板とを有する。前記振動板は、前記圧電素子の伸縮変位を所定方向の振動に変換する。前記振動板は、保持部を介して触感を呈示する振動対象を変位可能に支持する。前記振動板は、前記所定方向の前記振動板に基づいて設定される第１バネ定数を有する第１領域と、前記振動対象に基づいて設定される第２バネ定数を有する第２領域とを含む。前記保持部は、前記第１領域と前記第２領域とにまたがって前記振動対象に接合される。前記第１バネ定数Ｋ１は、下記の式（１）によって算出され、前記第２バネ定数Ｋ２は、下記の式（２）によって算出される。
Ｋ１＝Ｆ１／Ｕ１ 式（１）
Ｋ２＝（Ｆ２－Ｆ１）／Ｕ２ 式（２）
ここで、
Ｆ１：前記圧電素子の伸縮変位が最大になるときに前記第１領域にかかる力
Ｕ１：前記第１領域の中央付近における所定方向の振幅
Ｆ２：前記圧電素子の伸縮変位が最大になるときに前記振動板にかかる力
Ｕ２：前記振動対象の最大振幅
である。

一態様の触感呈示装置は、触感を呈示する振動対象と、アクチュエータとを備える。前記アクチュエータは、圧電素子と、前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の伸縮変位に応じて振動する振動板とを有する。前記振動板は、前記圧電素子の伸縮変位を所定方向の振動に変換する。前記振動板は、保持部を介して前記振動対象を変位可能に支持する。前記振動板は、前記所定方向の前記振動板に基づいて設定される第１バネ定数を有する第１領域と、前記振動対象に基づいて設定される第２バネ定数を有する第２領域とを含む。前記保持部は、前記第１領域と前記第２領域とにまたがって前記振動対象に接合される。前記第１バネ定数Ｋ１は、下記の式（１）によって算出され、前記第２バネ定数Ｋ２は、下記の式（２）によって算出される。
Ｋ１＝Ｆ１／Ｕ１ 式（１）
Ｋ２＝（Ｆ２－Ｆ１）／Ｕ２ 式（２）
ここで、
Ｆ１：前記圧電素子の伸縮変位が最大になるときに前記第１領域にかかる力
Ｕ１：前記第１領域の中央付近における所定方向の振幅
Ｆ２：前記圧電素子の伸縮変位が最大になるときに前記振動板にかかる力
Ｕ２：前記振動対象の最大振幅
である。

本開示によれば、部品の数を削減可能なアクチュエータ及び触感呈示装置が提供され得る。

本開示の一実施形態に係る触感呈示装置の外観構成を示す図である。 図１に示すＬ－Ｌ線に沿った触感呈示装置のＸＹ平面断面図である。 図２に示すアクチュエータを振動対象側から見た斜視図である。 図２に示すアクチュエータを筐体側から見た斜視図である。 アクチュエータの駆動特性を示す図である。 比較例に係る触感呈示装置の断面図である。 本開示の他の実施形態に係るアクチュエータの斜視図である。 本開示のさらに他の実施形態に係るアクチュエータの斜視図である。

以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。以下、各図において共通の構成部には、同一符号を付す。なお、以下の説明で用いられる図は、模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

［触感呈示装置の構成例］
図１は、本開示の一実施形態に係る触感呈示装置１の外観構成を示す図である。図２は、図１に示すＬ－Ｌ線に沿った触感呈示装置１のＸＹ平面断面図である。図１に示すように、触感呈示装置１は、外観視において直方体形状である。以下、図１及び図２において、触感呈示装置１の厚さ方向はＸ軸方向とする。触感呈示装置１の長手方向はＹ軸方向とする。触感呈示装置１の短手方向はＺ軸方向とする。

触感呈示装置１は、振動対象２を振動させることにより、振動対象２の主面２ａにタッチするユーザに対して触感を呈示する。触感呈示装置１の例として、カーナビゲーションシステム、又は、ステアリング若しくはパワーウィンドウのスイッチ等の車載機器が挙げられる。また、触感呈示装置１の例として、携帯電話、スマートフォン、タブレット型ＰＣ（Personal Computer）及びノートＰＣが挙げられる。ただし、触感呈示装置１は、これらに限定されない。触感呈示装置１は、デスクトップＰＣ、家電製品、産業用機器（ＦＡ（Factory Automation）機器）、専用端末又は種々の電子機器等であってよい。

触感呈示装置１は、図１及び図２に示すように、振動対象２と、筐体３と、アクチュエータ１０とを備える。

振動対象２は、主面２ａを有する。ユーザは、指等によって主面２ａをタッチする。振動対象２は、表示パネル内に配置されたタッチセンサであってよい。ただし、振動対象２は、タッチセンサに限定されない。例えば、振動対象２は、スイッチであってよい。振動対象２には、アクチュエータ１０の振動が伝達される。振動対象２は、アクチュエータ１０の振動が伝達されることにより、振動する。

振動対象２の振動方向として、例えば、面内方向及び面外方向がある。面内方向とは、振動対象２の主面２ａと略平行な方向である。例えば、図１では、面内方向は、ＺＹ平面に平行な方向となる。そのため、図１では、面内方向の振動は、例えばＺ軸方向の振動となる。また、面外方向とは、振動対象２の主面２ａに対して直交する方向である。そのため、図１では、面外方向の振動は、Ｘ軸方向の振動となる。以下、面内方向の振動は、「横振動」ともいう。また、面外方向の振動は、「縦振動」ともいう。

筐体３は、金属又は合成樹脂等で形成されてよい。筐体３は、触感呈示装置１の内部構造物を保護する。筐体３には、アクチュエータ１０、コントローラ及びメモリ等が収容されてよい。コントローラは、アプリケーションソフトウェアを実行可能なプロセッサ又はマイクロコンピュータ等により構成されてよい。コントローラは、アクチュエータ１０に接続される。コントローラは、アクチュエータ１０に、アクチュエータ１０を振動させるための駆動信号を出力する。駆動信号は、電圧信号であってよいし、電流信号であってよい。メモリは、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されてよい。メモリは、各種情報及びコントローラを動作させるためのプログラム等を記憶する。なお、コントローラ及びメモリは、筐体３の外部に設けられてもよい。

アクチュエータ１０は、図２に示すように、振動対象２と筐体３との間に配置される。アクチュエータ１０は、図１に示す直方体形状の触感呈示装置１の四隅に配置されてよい。アクチュエータ１０は、触感呈示装置１のコントローラが出力する電圧信号を、振動に変換する。アクチュエータ１０が変換した振動は、振動対象２に伝達される。アクチュエータ１０は、振動対象２を縦振動させる。なお、アクチュエータ１０の配置を適宜変更することによって、振動対象２を横振動させてもよい。

［アクチュエータの構成例］
図３は、図２に示すアクチュエータ１０を振動対象２側から見た斜視図である。図４は、図２に示すアクチュエータ１０を筐体３側から見た斜視図である。

アクチュエータ１０は、圧電素子１１と、振動板１２と、支持部１３Ａ，１３Ｂと、固定部１４Ａ，１４Ｂと、保持部１５とを有する。振動板１２と支持部１３Ａ，１３Ｂと固定部１４Ａ，１４Ｂとは、例えば一枚の薄板を折り曲げることにより、一体として形成されてよい。又は、振動板１２と支持部１３Ａ，１３Ｂと固定部１４Ａ，１４Ｂとは、別体として形成されてよい。振動板１２と支持部１３Ａ，１３Ｂと固定部１４Ａ，１４Ｂとが別体として形成される場合、振動板１２と支持部１３Ａ，１３Ｂと固定部１４Ａ，１４Ｂとは、溶接等により、一体化されてよい。

圧電素子１１は、例えば、長方形状である。圧電素子１１には、触感呈示装置１のコントローラが出力する電圧信号が、印加される。圧電素子１１は、印加される電圧信号に応じて長手方向に伸縮変位する。圧電素子１１は、圧電フィルムであってよいし、圧電セラミックであってよい。圧電セラミックは、圧電フィルムよりも、大きい振動エネルギーを有する振動を発生し得る。

圧電素子１１は、磁歪素子に置換されてよい。磁歪素子は、印加される磁界に応じて伸縮する。圧電素子１１が磁歪素子に置換される場合、アクチュエータ１０は、図１に示す触感呈示装置１のコントローラが出力する駆動信号を磁界に変換するコイル等を有してよい。

振動板１２は、例えばシム板のような、弾性を有する板である。振動板１２は、所定厚さの板状部材であってよい。振動板１２は、金属、樹脂、又は、金属及び樹脂等の複合素材で形成されてよい。振動板１２の一方の端部は、支持部１３Ａによって支持される。振動板１２の他方の端部は、支持部１３Ｂによって支持される。以下、振動板１２に含まれる２つの面のうち、筐体３に対向する面を「主面１２ａ」ともいう。また、振動板１２に含まれる２つの面のうち、振動対象２に対向する面を「主面１２ｂ」ともいう。

振動板１２は、圧電素子１１の伸縮変位を所定方向の振動に変換する。以下、振動板１２が圧電素子１１の伸縮変位を所定方向の振動に変換する機構は、「変換機構」ともいう。また、振動板１２は、上述の図２に示す振動対象２を筐体３に対して、変位可能に支持する。以下、振動板１２が振動対象２を変位可能に支持する機構は、「支持機構」ともいう。以下では、説明の便宜上、変換機構は、振動板１２が有する第１板１２－１によって実現されるものとする。また、支持機構は、振動板１２が有する第２板１２－２によって実現されるものとする。ただし、振動板１２は、全体として、変換機構及び支持機構を実現してよい。なお、第１板１２－１と第２板１２－２は、同一材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。

第１板１２－１は、変換機構を実現する。第１板１２－１の主面１２ａには、圧電素子１１が設けられてよい。圧電素子１１は、圧電素子１１の長手方向が振動板１２の長手方向と一致するように、第１板１２－１の主面１２ａに設けられてよい。圧電素子１１は、接着剤等により、第１板１２－１の主面１２ａに接合されてよい。第１板１２－１の主面１２ａに圧電素子が設けられた構造は、いわゆるユニモルフである。例えば、第１板１２－１は、圧電素子１１が伸縮変位すると、第１板１２－１の中央付近における主面１２ａの法線方向の振幅が最大になるように振動する。換言すると、第１板１２－１は、圧電素子１１の伸縮変位を、第１板１２－１の中央付近における主面１２ａの法線方向（Ｘ軸方向）の振動に変換する。

第１板１２－１は、第１バネ定数Ｋ１を有する。第１バネ定数Ｋ１は、第１板１２－１の中央付近における主面１２ａの法線方向の所望の振幅（変位の最大値）に基づいて、設定されてよい。例えば、第１バネ定数Ｋ１は、圧電素子１１の伸縮変位が最大になるときに第１板１２－１にかかる力を、第１板１２－１の中央付近における主面１２ａの法線方向の所望の振幅で除算することにより、算出されてよい。この場合、第１バネ定数Ｋ１は、以下の式（１）によって算出され得る。

Ｋ１＝Ｆ１／Ｕ１ 式（１）

式（１）において、Ｆ１は、圧電素子１１の伸縮変位が最大になるときに第１板１２－１にかかる力である。Ｕ１は、第１板１２－１の中央付近における主面１２ａの法線方向の所望の振幅である。

第２板１２－２は、支持機構を実現する。例えば、第２板１２－２は、第１板１２－１の振動が振動対象２に伝達されることにより、振動対象２が筐体３に対して変位するように、すなわち、振動対象２が振動するように、振動対象２を支持する。つまり、第２板１２－２は、振動対象２が振動することにより、振動対象２がユーザに対して触感を呈示するように、振動対象２を支持する。第２板１２－２は、第１板１２－１の一方の側に位置する板１２－２ａ、及び、第１板１２－２の他方の側に位置する板１２－２ｂを有してよい。

第２板１２－２は、第２バネ定数Ｋ２を有する。第２バネ定数Ｋ２は、板１２－２ａのバネ定数と板１２－２ｂのバネ定数との和であってよい。第２バネ定数Ｋ２は、振動対象２の所望の振幅に基づいて、設定されてよい。例えば、第２バネ定数Ｋ２は、圧電素子１１の伸縮変位が最大になるときに第２板１２－２にかかる力を、振動対象２の所望の振幅で除算することにより、算出されてよい。例えば、第２バネ定数Ｋ２は、以下の式（２）によって算出され得る。

Ｋ２＝（Ｆ２－Ｆ１）／Ｕ２ 式（２）

式（２）において、Ｆ２は、圧電素子１１の伸縮変位が最大になるときに振動板１２にかかる力である。圧電素子１１の伸縮変位が最大になるときに第２板１２－２にかかる力は、式（Ｆ２－Ｆ１）によって算出され得る。Ｕ２は、振動対象２の所望の振幅である。

ここで、振動板１２のバネ定数Ｋｕは、第１バネ定数Ｋ１と、第２バネ定数Ｋ２との和となる。例えば、バネ定数Ｋｕは、式（３）によって算出され得る。

Ｋｕ＝Ｋ１＋Ｋ２ 式（３）

図５に、アクチュエータ１０の駆動特性を示す。図５において、横軸は変位を示す。縦軸は力を示す。特性Ｃ１は、第１板１２－１の主面１２ａに圧電素子１１が接合された構造の駆動特性、すなわち、ユニモルフの駆動特性を示す。特性Ｃ２は、振動板１２を介して当該ユニモルフにかかる振動対象２等による負荷の特性を示す。Ｆ０は、例えば圧電素子１１に電圧の最大値を印加することにより、ユニモルフに発生する力の最大値である。換言すると、Ｆ０は、第１板１２－１の変位が０であるときに、圧電素子１１に発生する力である。Ｕｍａｘは、ユニモルユの変位の最大値、すなわち、第１板１２－１の中央付近における主面１２ａの法線方向の振幅である。アクチュエータ１０は、ユニモルフに発生する力とユニモルフにかかる負荷とが釣り合う点で動作する。そのため、アクチュエータ１０の動作点は、特性Ｃ１と特性Ｃ２の交点Ｐとなる。従って、アクチュエータ１０の変位の最大値、すなわち、振動対象２の振幅（変位の最大値）は、Ｕ２となる。また、振動対象２の変位が最大値のＵ２となるとき、振動板１２を介してユニモルフにかかる振動対象２等による負荷は、Ｆ２となる。

図３及び図４に示す支持部１３Ａは、振動板１２の長手方向の一方の端部に設けられる。支持部１３Ａの一方の端部は、振動板１２に接続される。支持部１３Ａの他方の端部は、固定部１４Ａに接続される。支持部１３Ｂは、振動板１２の長手方向の他方の端部に設けられる。支持部１３Ｂの一方の端部は、振動板１２に接続される。支持部１３Ｂの他方の端部は、固定部１４Ｂに接続される。

支持部１３Ａ，１３Ｂは、圧電素子１１と筐体３との間に隙間が生じるように、振動板１２を支持する。圧電素子１１と筐体３との間に隙間が生じることで、圧電素子１１の振動に応じて振動板１２が振動するときに、圧電素子１１が筐体３に衝突することを防ぐことができる。支持部１３Ａ，１３Ｂは、振動板１２と同一材料で形成されてよいし、振動板１２と異なる材料で形成されてよい。

固定部１４Ａ，１４Ｂは、筐体３に固定される。固定部１４Ａ，１４Ｂは、例えば、ネジ等の締結部材又は接着剤等により、筐体３に固定されてよい。固定部１４Ａ，１４Ｂは、振動板１２と同一材料で形成されてよいし、振動板１２と異なる材料で形成されてよい。

保持部１５は、振動対象２を保持する。保持部１５は、金属、樹脂、又は、金属及び樹脂等の複合素材で形成されてよい。保持部１５は、振動板１２の主面１２ｂの中央付近に設けられる。保持部１５は、接着剤等により、振動板１２に接続される。また、保持部１５には、接着剤等により、振動対象２が接合される。

＜比較例＞
図６は、比較例に係る触感呈示装置１Ｘの断面図である。図６は、上述の図２に相当する。比較例に係る触感呈示装置１Ｘは、振動対象２と、筐体３と、アクチュエータ１０Ｘと、弾性部材２０Ｘとを備える。

アクチュエータ１０Ｘは、圧電素子１１と、振動板１２Ｘと、支持部１３Ａ，１３Ｂと、固定部１４Ａ，１４Ｂと、保持部１５とを有する。

振動板１２Ｘは、上述の図３及び図４に示す第１板１２－１と同様の形状である。振動板１２Ｘは、第１板１２－１に相当する。換言すると、振動板１２Ｘは、第１板１２－１と同様に、圧電素子１１の伸縮変位を所定方向の振動に変換する。振動板１２Ｘは、第１板１２－１と同様に、第１バネ定数Ｋ１を有する。

弾性部材２０Ｘは、例えば、コイルバネである。弾性部材２０Ｘは、振動対象２と筐体３との間に接続される。

弾性部材２０Ｘは、上述の図３及び図４に示す第２板１２－２に相当する。換言すると、弾性部材２０Ｘは、第２板１２－２と同様に、振動対象２を筐体３に対して、変位可能に支持する。弾性部材２０Ｘは、第２板１２－２と同様に、第２バネ定数Ｋ２を有する。

アクチュエータ１０Ｘと弾性部材２０Ｘとは、振動対象２と筐体３との間に並列接続される。そのため、アクチュエータ１０Ｘ及び弾性部材２０Ｘの合成バネ定数は、振動板１２のバネ定数Ｋｕ（＝Ｋ１＋Ｋ２）と同一となる。従って、比較例に係る触感呈示装置１Ｘも、本実施形態に係る触感呈示装置１と同様の特性を実現することができる。

このように比較例に係る触感呈示装置１Ｘは、アクチュエータ１０Ｘと弾性部材２０Ｘとにより、本実施形態に係る触感呈示装置１と同様に、振動対象２を振動させてユーザに対して触感を呈示することができる。

しかしながら、比較例に係る触感呈示装置１Ｘには、アクチュエータ１０Ｘに加えて、弾性部材２０Ｘが用いられる。そのため、比較例では、触感呈示装置１Ｘに用いられる部品が増加してしまう。触感呈示装置１Ｘに用いられる部品が増加すると、触感呈示装置１Ｘの組立工程が増加したり、触感呈示装置１Ｘの製造コストが増加したりする場合がある。

これに対し、本実施形態に係る触感呈示装置１では、弾性部材２０Ｘを用いることなく、アクチュエータ１０により振動対象２を振動させてユーザに対して触感を呈示することができる。そのため、本実施形態では、触感呈示装置１に用いられる部品の数を削減することができる。本実施形態では、触感呈示装置１に用いられる部品の数を削減することで、触感呈示装置１の組立工程が増加する蓋然性、及び、触感呈示装置１の製造コストが増加する蓋然性を低減させることができる。

また、比較例に係る触感呈示装置１Ｘでは、アクチュエータ１０Ｘに加えて弾性部材２０Ｘを、筐体３等に実装することが必要になる。そのため、比較例に係る触感呈示装置１Ｘでは、部品等の実装面積が増加する場合がある。

これに対し、本実施形態では、弾性部材２０Ｘを筐体３等に実装させなくてもよい。そのため、本実施形態では、部品等の実装面積が増加する蓋然性を低減させることができる。

［他のアクチュエータの構成例］
図７は、本開示の他の実施形態に係るアクチュエータ１１０の斜視図である。アクチュエータ１１０は、圧電素子１１と、振動板１１２と、支持部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ，１１３Ｄと、固定部１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄとを有する。

振動板１１２は、十字型（クロス型）である。振動板１１２は、第１板１２－１と、第２板１２－３とを有する。

第２板１２－３は、第１板１２－１の中央付近から延在する。第２板１２－３は、図３に示す第２板１２－２と同様に、支持機構を有する。第２板１２－３は、第２バネ定数Ｋ２を有する。

振動板１１２のバネ定数Ｋｕは、上述の図３に示す振動板１２と同様に、第１バネ定数Ｋ１と、第２バネ定数Ｋ２とに基づくものとなる。第１板１２－１と第２板１２－３は、支持部１１３Ａ～１１３Ｄ、固定部１１４Ａ～１１４Ｅ及び保持部１５を介して、振動対象２と筐体３との間に並列接続される。そのため、振動板１１２のバネ定数Ｋｕは、上述の図３に示す振動板１２と同様に、第１バネ定数Ｋ１と第２バネ定数Ｋ２との和によって与えられる。

支持部１１３Ａは、第１板１２－１の長手方向の一方の端部に設けられる。支持部１１３Ａの一方の端部は、第１板１２－１に接続される。支持部１１３Ａの他方の端部は、固定部１１４Ａに接続される。支持部１１３Ｂは、第１板１２－１の長手方向の他方の端部に設けられる。支持部１１３Ｂの一方の端部は、第１板１２－１に接続される。支持部１１３Ｂの他方の端部は、固定部１１４Ｂに接続される。

支持部１１３Ｃは、第２板１２－３の長手方向の一方の端部に設けられる。支持部１１３Ｃの一方の端部は、第２板１２－３に接続される。支持部１１３Ｃの他方の端部は、固定部１１４Ｃに接続される。支持部１１３Ｄは、第２板１２－３の長手方向の他方の端部に設けられる。支持部１１３Ｃの一方の端部は、第２板１２－３に接続される。支持部１１３Ｃの他方の端部は、固定部１１４Ｄに接続される。

固定部１１４Ａ～１１４Ｄは、上述の図２に示す筐体３に固定される。固定部１１４Ａ～１１４Ｄは、例えば、ネジ等の締結部材又は接着剤等により、筐体３に固定されてよい。

このようなアクチュエータ１１０は、上述の図２に示すアクチュエータ１０と同様の効果を奏することができる。

［さらに他のアクチュエータの構成例］
図８は、本開示のさらに他の実施形態に係るアクチュエータ２１０の斜視図である。アクチュエータ２１０は、圧電素子１１と、振動板２１２と、保持部１５とを有する。

振動板２１２は、第１板２１２－１と、第２板１２－２とを有する。第１板２１２－１は、上述の図３に示す第１板１２－１と同様に、変換機能を有する。第１板２１２－１は、上述の図３に示す第１板１２－１と同様に、第１バネ定数Ｋ１を有する。

第１板２１２－１の一方の端部には、貫通孔１２Ａが設けられる。第１板２１２－１の他方の他方には、貫通孔１２Ｂが設けられる。

振動板２１２と、筐体３との間には、固定部材３０Ａ，３０Ｂが配置される。固定部材３０Ａは、貫通孔３１Ａを有する。固定部材３０Ｂは、貫通孔３１Ｂを有する。

振動板２１２の一方の端部は、固定部材３０Ａを介して筐体３に固定される。例えば、ボルト等の締結部材４０Ａが筐体３の貫通孔３Ａ、貫通孔３１Ａ及び貫通孔１２Ａに挿入され、さらにナット４１Ａが締結部材４０Ａに螺合させることにより、振動板２１２の一方の端部は、固定部材３０Ａを介して筐体３に固定される。

振動板２１２の他方の端部は、固定部材３０Ｂを介して筐体３に固定される。例えば、ボルト等の締結部材４０Ｂが筐体３の貫通孔３Ｂ、貫通孔３１Ｂ及び貫通孔１２Ｂに挿入され、さらにナット４１Ｂが締結部材４０Ｂに螺合されることにより、振動板２１２の他方の端部は、固定部材３０Ｂを介して筐体３に固定される。

このようなアクチュエータ２１０は、上述の図２に示すアクチュエータ１０と同様の効果を奏することができる。

本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、１つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。

例えば、上述の実施形態では、説明の便宜上、振動板１２は、変換機構を実現する第１板１２－１と、支持機構を実現する第２板１２－２とを有するものとして説明した。ただし、振動板１２は、全体として、変換機構及び支持機構を実現してもよい。この場合、振動板１２のバネ定数Ｋｕは、振動板１２の全体としての形状、又は、振動板１２の材料を適宜選択することにより、適宜調整されてよい。

例えば、上述の実施形態では、アクチュエータ１０によって振動対象２を縦振動させるものとして説明した。ただし、アクチュエータ１０によって振動対象２を横振動させてもよい。この場合、図４に示す主面１２ａが図２に示す振動対象２の主面２ａに対して垂直になるように、アクチュエータ１０は、振動対象２と筐体３との間に配置されてよい。アクチュエータ１１０，２１０についても同様である。

例えば、上述の実施形態では、アクチュエータ１０の固定部１４Ａ，１４Ｂが触感呈示装置１の筐体３に固定されるものとして説明した。ただし、アクチュエータ１０の固定部１４Ａ，１４Ｂは、筐体３以外に固定されてよい。例えば、車両に触感呈示装置１を実現する場合、アクチュエータ１０の固定部１４Ａ，１４Ｂは、車両のフレームに固定されてよい。アクチュエータ１１０の固定部１１４Ａ～１１Ｄについても同様である。

１，１Ｘ 触感呈示装置
２ 振動対象
２ａ 主面
３ 筐体
１０，１０Ｘ、１１０，２１０ アクチュエータ
１１ 圧電素子
１２，１２Ｘ，１１２，２１２ 振動板
１２－１，２１２－１ 第１板
１２－２，１２－３ 第２板
１３Ａ，１３Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ，１１３Ｄ 支持部
１４Ａ，１４Ｂ，１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄ 固定部
１５ 保持部
２０Ｘ 弾性部材
３０Ａ，３０Ｂ 固定部材
３Ａ，３Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ 貫通孔
４０Ａ，４０Ｂ 締結部材
４１Ａ，４１Ｂ ナット

Claims (3)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の伸縮変位に応じて振動する振動板と、
   を有し、
   前記振動板は、前記圧電素子の伸縮変位を所定方向の振動に変換し、
   前記振動板は、保持部を介して触感を呈示する振動対象を変位可能に支持し、
   前記振動板は、前記所定方向の前記振動板に基づいて設定される第１バネ定数を有する第１領域と、前記振動対象に基づいて設定される第２バネ定数を有する第２領域とを含み、
   前記保持部は、前記第１領域と前記第２領域とにまたがって前記振動対象に接合され、
   前記第１バネ定数Ｋ１は、下記の式（１）によって算出され、
   前記第２バネ定数Ｋ２は、下記の式（２）によって算出される、アクチュエータ。
   Ｋ１＝Ｆ１／Ｕ１ 式（１）
   Ｋ２＝（Ｆ２－Ｆ１）／Ｕ２ 式（２）
   ここで、
   Ｆ１：前記圧電素子の伸縮変位が最大になるときに前記第１領域にかかる力
   Ｕ１：前記第１領域の中央付近における所定方向の振幅
   Ｆ２：前記圧電素子の伸縮変位が最大になるときに前記振動板にかかる力
   Ｕ２：前記振動対象の最大振幅
   である。
2. 前記第１領域と、前記第２領域とは、異なる材料で形成されている、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 触感を呈示する振動対象と、アクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータは、
   圧電素子と、
   前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の伸縮変位に応じて振動する振動板と、
   を有し、
   前記振動板は、前記圧電素子の伸縮変位を所定方向の振動に変換し、
   前記振動板は、保持部を介して前記振動対象を変位可能に支持し、
   前記振動板は、前記所定方向の前記振動板に基づいて設定される第１バネ定数を有する第１領域と、前記振動対象に基づいて設定される第２バネ定数を有する第２領域とを含み、
   前記保持部は、前記第１領域と前記第２領域とにまたがって前記振動対象に接合され、 前記第１バネ定数Ｋ１は、下記の式（１）によって算出され、
   前記第２バネ定数Ｋ２は、下記の式（２）によって算出される、触感呈示装置。
   Ｋ１＝Ｆ１／Ｕ１ 式（１）
   Ｋ２＝（Ｆ２－Ｆ１）／Ｕ２ 式（２）
   ここで、
   Ｆ１：前記圧電素子の伸縮変位が最大になるときに前記第１領域にかかる力
   Ｕ１：前記第１領域の中央付近における所定方向の振幅
   Ｆ２：前記圧電素子の伸縮変位が最大になるときに前記振動板にかかる力
   Ｕ２：前記振動対象の最大振幅
   である。

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