WO2016031513A1 - 振動装置 - Google Patents

振動装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016031513A1
WO2016031513A1 PCT/JP2015/072178 JP2015072178W WO2016031513A1 WO 2016031513 A1 WO2016031513 A1 WO 2016031513A1 JP 2015072178 W JP2015072178 W JP 2015072178W WO 2016031513 A1 WO2016031513 A1 WO 2016031513A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibration
film
vibration film
contact
user
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/072178
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
臼井健太朗
橋本順一
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2016545415A priority Critical patent/JP6183557B2/ja
Publication of WO2016031513A1 publication Critical patent/WO2016031513A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • the present invention relates to a vibration device using a vibration film.
  • a vibration film using a piezoelectric body is used in a flat speaker or the like (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 10 is a side sectional view of a flat speaker 101 according to a conventional example.
  • the flat speaker 101 includes a piezoelectric film 102, a movable plate 103, frame members 104 and 105, and an exciter film 106.
  • the piezoelectric film 102 is affixed to the exciter film 106.
  • the frame members 104 and 105 are provided at both ends of the exciter film 106 in the length direction.
  • the movable plate 103 is bent so that the vicinity of the center in the length direction is separated from the piezoelectric film 102 and the exciter film 106, and the vicinity of both ends in the length direction is connected to the exciter film 106 via the frame members 104 and 105.
  • the vibration device there is a demand for making the device thinner and making the device flat. Therefore, in the vibration device, it is conceivable to make the entire device thin by vibrating the movable plate so as to bend using a thin vibration film. However, when the movable plate is vibrated using the vibration film, it is necessary to connect the exciter film or the piezoelectric film with the movable plate bent, and it is difficult to make the vibration device completely flat. It was.
  • an object of the present invention is to provide a vibration device that can be configured to be thin and flat.
  • the vibration device of the present invention includes a structure having a pair of side edges facing each other, a vibration film in which vibrations are generated across both ends of the pair of side edges, and a stretchable vibration film.
  • vibration of the vibration film is transmitted to the user through the contact film, so that tactile feedback is given to the user. be able to.
  • this contactor and a vibration film are parallel, this vibration apparatus can be comprised in substantially flat or flat as a whole. Further, in this vibration device, it is possible to prevent a finger or the like from coming into direct contact with the vibration film to generate a large frictional resistance, so that the vibration of the vibration film can be suppressed from being inhibited.
  • the contact film is preferably opposed to the vibration film with a gap.
  • the vibration film can be vibrated before the contact film pushed by the user's finger or the like contacts the vibration film, and the vibration film can be vibrated more reliably.
  • the vibration film is preferably stretched over the structure in a tensioned state. In this configuration, the tactile feedback felt by the user when the user's finger or the like touches the vibration film can be increased.
  • the vibration film includes a first vibration film that spans the structure along a surface facing the contact film of the structure, and a surface opposite to the surface facing the structure, It is preferable that the first vibration film and the second vibration film extend in the same direction while being separated from each other. With this configuration, the shape stability when not driven can be improved.
  • the first vibration film and the second vibration film vibrate at the same frequency and in phase. With this configuration, the shape stability can be improved even during driving.
  • the first vibration film and the second vibration film vibrate at the same frequency and opposite phase.
  • the tactile feedback felt by the user when the user's finger or the like touches the vibration film can be increased.
  • the first vibration film and the second vibration film vibrate at different frequencies.
  • tactile feedback tactile sensation
  • the user's finger or the like touches the vibration film can be complicated. This makes it possible to realize a close tactile sensation when, for example, a mechanical switch is clicked.
  • the frequency which vibrates each of the 1st vibration film and the 2nd vibration film is changed according to a user, or according to a user's setting, it will suit user's preference. It is also possible to achieve a click feeling.
  • the vibration film includes a first vibration film that spans the structure along a surface facing the contact film of the structure, and a surface opposite to the surface facing the structure, A second vibration film that spans the structure, and the first vibration film and the second vibration film may extend in a crossing direction in a state of being separated from each other. In this case, it is preferable that the first vibration film and the second vibration film vibrate at the same frequency and in opposite phases. In this configuration, the structure can be greatly deformed, and tactile feedback felt by the user when the user's finger or the like touches the vibration film can be increased.
  • the vibration film includes a first vibration film that spans the structure along a surface facing the contact film of the structure, and a bridge that spans the structure along the facing surface of the structure.
  • the first vibration film and the second vibration film may extend in directions intersecting with each other in a state of being separated from each other.
  • tactile feedback felt by the user when the user's finger or the like touches the vibration film can be made more complicated. This also makes it possible to realize a tactile sensation close to when a mechanical switch is clicked, for example, or to realize a click sensation that matches the user's preference.
  • the vibration device can be configured to be thin and flat.
  • FIG. 1 is a side sectional view of the tactile sense presentation device 10 according to the first embodiment of the present invention viewed from the width direction.
  • the tactile sense presentation device 10 has a flat shape as a whole.
  • the tactile sense presentation device 10 is configured in a thin plate shape in the thickness direction.
  • the tactile sense presentation device 10 has a square shape or a rectangular shape having a length direction and a width direction as viewed from one main surface side in the thickness direction (in plan view). Note that the thickness and shape of the tactile presentation device 10 in plan view can be arbitrarily set, and the overall shape of the tactile presentation device 10 is not limited to a plate shape.
  • the tactile sense presentation device 10 includes a control unit 16, a drive unit 17, a vibration unit 19, and a contact unit 18.
  • the vibration part 19 and the contact part 18 are each thin in the thickness direction.
  • the vibration part 19 and the contact part 18 are laminated in the thickness direction.
  • the contact portion 18 is disposed on the one main surface (top surface) side with respect to the vibration portion 19.
  • the control unit 16 is electrically connected to the contact unit 18.
  • the drive unit 17 is electrically connected to the control unit 16 and the vibration unit 19.
  • FIG. 2A is a side cross-sectional view of the vibrating portion 19 viewed from the width direction.
  • FIG. 2B is a plan view of the vibrating portion 19 as viewed from one main surface (top surface) side.
  • the vibration part 19 includes a bottom surface side structure 11 and a vibration film 12.
  • the bottom surface side structure 11 is thin in the thickness direction, and has one main surface (top surface) and the other main surface (bottom surface).
  • the bottom surface side structure 11 has a rectangular frame shape having an opening as viewed from one main surface (top surface) side.
  • the bottom surface side structure 11 is in contact with an installation base on which the tactile sense presentation device 10 is installed on the other main surface (bottom surface).
  • the bottom surface structure 11 is made of a material such as acrylic resin PMMA, metal such as stainless steel or copper, PET, polycarbonate (PC), glass epoxy resin, or glass.
  • the bottom surface side structure 11 includes edge portions 11A, 11B, 11C, and 11D.
  • the edge portions 11A, 11B, 11C, and 11D each have a straight beam shape.
  • the edge portion 11A extends along the first side of the bottom surface side structure 11 when viewed from the one main surface (top surface) side.
  • the edge portion 11B extends along the second side facing the first side of the bottom surface structure 11 when viewed from the one main surface (top surface) side.
  • 11 C of edge parts are extended along the 3rd edge
  • the edge portion 11 ⁇ / b> D extends along the fourth side that faces the third side of the bottom surface side structure 11 when viewed from the one main surface (top surface) side.
  • the edge portions 11A, 11B, 11C, and 11D are connected to each other at the ends.
  • the shape seen from the one main surface (top surface) side in the thickness direction of the bottom surface side structure 11 is not limited to the rectangular frame shape, and at least the shape including the edge portions 11A and 11B arranged to face each other. Any other shape may be used.
  • the bottom side structure 11 may have a U-shaped configuration in which the edge portion 11C or the edge portion 11D is omitted.
  • the bottom surface structure 11 may have an H-shaped configuration in which the edge portion 11C and the edge portion 11D are omitted, and a connecting portion that connects the edge portion 11A and the edge portion 11B is provided.
  • at least one of the edge portions 11A, 11B, 11C, and 11D may have a curved shape.
  • each of the edge portions 11A, 11B, 11C, and 11D constituting the bottom surface side structure 11 can be formed in a prismatic shape or a round bar shape.
  • the vibration film 12 is configured by providing electrodes (not shown) on both main surfaces of a film made of a piezoelectric material.
  • the vibration film 12 has a rectangular shape when viewed from the one main surface (top surface) side.
  • the dimension of the vibration film 12 in the length direction is substantially equal to that of the bottom surface side structure 11.
  • the dimension in the width direction of the vibration film 12 is narrower than the opening of the bottom surface side structure 11.
  • the vibration film 12 is provided on the one main surface (top surface) side of the bottom surface side structure 11. Thereby, the vibration film 12 can be supported in a state of being lifted from the installation surface.
  • the vibration part 19 can be made into a flat shape.
  • the vibration film 12 is bridged in the length direction between the edge portion 11A and the edge portion 11B of the bottom surface side structure 11.
  • the vibration film 12 is not necessarily rectangular, and may be square, trapezoidal, elliptical, or other irregular shape.
  • the shape of the vibration film 12 may be determined according to the shape of the bottom structure 11.
  • Both ends in the length direction of the vibration film 12 are joined to the edge portion 11A and the edge portion 11B. Thereby, the vibration film 12 is in a state of being pulled by applying tension between both ends.
  • An adhesive tape can be used for joining the edge portions 11 ⁇ / b> A and 11 ⁇ / b> B and the vibration film 12.
  • methods such as adhesive, screwing, and caulking can be used for joining the edge portions 11A and 11B and the vibration film 12.
  • the vibration film 12 is made of a piezoelectric material having a large piezoelectric constant d14 or piezoelectric constant d31 (for example, a chiral polymer such as L-type polylactic acid or D-type polylactic acid, or polyvinylidene fluoride).
  • a piezoelectric constant d14 or piezoelectric constant d31 for example, a chiral polymer such as L-type polylactic acid or D-type polylactic acid, or polyvinylidene fluoride.
  • this piezoelectricity is manifested by performing a stretching process in which the vibration film 12 is previously stretched in the main stretching direction. Then, the vibration film 12 is stretched between the edge portion 11A and the edge portion 11B by applying tension in the direction of 45 ° with respect to the main stretching direction. Piezoelectricity that expands and contracts in the direction connecting 11A and the edge portion 11B is obtained.
  • the vibration film 12 may be made of a piezoelectric material having a large piezoelectric constant d33. In this case, the vibration film 12 can obtain piezoelectricity whose thickness varies. Such a vibration film 12 can be stretched between the edge portion 11A and the edge portion 11B by applying tension in an arbitrary in-plane direction.
  • a film made of a piezoelectric material may be attached to another film so that the vibration film 12 has a unimorph structure or a bimorph structure.
  • the vibration film 12 may be configured by laminating an L-type polylactic acid film and a D-type polylactic acid film.
  • the vibration film 12 can vibrate so as to bend (bending vibration), and can obtain piezoelectricity such that the central portion viewed from the main surface (top surface) side is displaced in the thickness direction.
  • one of the films is a piezoelectric material having a large piezoelectric constant d33, the vibration of the entire vibration film 12 can be further increased.
  • one of the films is made of a piezoelectric material having a large piezoelectric constant d14 or piezoelectric constant d31, the elongation of the vibration film 12 can be suppressed and the resistance of the vibration film 12 to a pressure by a finger or the like can be improved.
  • the contact portion 18 shown in FIG. 1 constitutes a capacitive touch keyboard or the like.
  • the contact portion 18 includes a top surface side structure 13, a contact film 14, and a plurality of sensor portions 15.
  • the top surface side structure 13 has the same shape as the bottom surface side structure 11 as viewed from the one main surface (top surface) side, that is, a rectangular frame shape having an opening.
  • the top surface structure 13 is made of a material such as acrylic resin PMMA, a metal plate such as stainless steel or copper, PET, polycarbonate (PC), glass epoxy resin, or glass.
  • the top surface side structure 13 is provided on the one main surface (top surface) side of the vibration film 12.
  • the top surface side structure 13 is disposed so as to overlap the bottom surface side structure 11 when viewed from the one main surface (top surface) side.
  • the top surface structure 13 has the entire bottom surface bonded to the vibration film 12 and the bottom surface structure 11.
  • the contact film 14 is made of a stretchable film material such as a polyester film or a polyurethane film.
  • the contact film 14 has a rectangular shape that covers the entire surface including the opening of the top surface side structure 13 when viewed from the one main surface (top surface) side.
  • the contact film 14 is provided on the one main surface (top surface) side of the top surface structure 13. Thereby, the top surface side structure 13 can support the contact film 14 in a state facing the vibration film 12 with a space therebetween.
  • the contact part 18 can be made into a flat shape.
  • the contact film 14 joins the outer peripheral portion of the bottom surface to the top surface structure 13.
  • a method such as an adhesive tape, an adhesive, screwing, caulking, or the like can also be used for joining the contact film 14 and the top surface side structure 13.
  • the plurality of sensor units 15 are provided on one main surface (top surface) of the contact film 14.
  • the plurality of sensor units 15 are respectively arranged at positions corresponding to the key arrangement.
  • Each sensor unit 15 has a function of detecting a user's touch operation.
  • Each sensor unit 15 can be configured using various methods such as a membrane method, a capacitance method, and a piezoelectric film method.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of the haptic presentation device 10 illustrating a situation when giving haptic feedback to the user.
  • the sensor unit 15 detects a touch operation by the user and outputs a detection signal to the control unit 16.
  • the control unit 16 performs input processing according to the detection signal input from the contact unit 18. Further, the control unit 16 outputs a control signal to the drive unit 17 at a timing that hardly delays from the timing at which the detection signal is input from the contact unit 18.
  • the drive unit 17 applies a drive voltage to the vibration unit 19.
  • the vibration film 12 is vibrated so as to expand and contract in the direction connecting the edge portion 11A and the edge portion 11B, that is, in the length direction.
  • the vibration is transmitted to the user's finger at a timing later than the timing when the user's finger touches the contact film 14. For this reason, the user can feel the keystroke to the touch operation.
  • film materials have a characteristic that the coefficient of friction is smaller than that of skin such as fingers.
  • the vibration film 12 vibrates, the user's finger can contact the vibration film 12 only indirectly through the contact film 14. For this reason, it can suppress that the vibration of the vibration film 12 is inhibited by frictional resistance.
  • the dynamic friction coefficient tends to be smaller than the static friction coefficient. Therefore, the vibration film 12 has a tendency to hardly vibrate due to the influence of frictional resistance when starting vibration.
  • the vibration film 12 since the vibration film 12 is spaced from the contact film 14, the vibration film 12 starts to vibrate at a stage before the contact film 14 comes into contact. Therefore, the vibration film 12 can start vibration in a state where there is no (small) frictional resistance. Also by this, it can suppress that the vibration of the vibration film 12 is inhibited by frictional resistance.
  • the vibration film 12 When the vibration film 12 is made of a piezoelectric material having a large piezoelectric constant d33, or when the vibration film 12 has a unimorph structure or a bimorph structure, the vibration film 12 is vibrated in the thickness direction. Twelve vibrations can be transmitted to the user via the contact film 14. Even when the vibration film 12 vibrates in the thickness direction, the resistance when the user's finger pushes the vibration film 12 through the contact film 14 varies. Therefore, the user can still feel tactile feedback. Thus, when the vibration of the thickness direction arises in the vibration film 12, a larger tactile feedback can be felt for the user.
  • the haptic presentation device according to the first embodiment of the present invention can be configured to be thin and flat, and the haptic presentation device can be easily vibrated even in a state of being pressed. , Can give users great tactile feedback.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view of the tactile presentation device 20 according to the second embodiment of the present invention viewed from the width direction.
  • the tactile sense presentation device 20 includes a control unit 26, a drive unit 27, a vibration unit 29, and a contact unit 28.
  • the control part 26, the drive part 27, and the contact part 28 are the structures similar to 1st Embodiment.
  • the vibration unit 29 has a configuration different from that of the first embodiment.
  • the vibration unit 29 includes a bottom-side structure 21, a vibration film 22A, and a vibration film 22B.
  • the bottom surface structure 21 includes a side edge 21A, a side edge 21B, a side edge 21C (not shown), and a side edge 21D (not shown).
  • the edge portion 21A and the edge portion 21B extend in the width direction and face each other in the length direction.
  • the edge portion 21C (not shown) and the edge portion 21D (not shown) extend in the length direction and face each other in the width direction.
  • the vibration film 22 ⁇ / b> A is provided on one main surface (top surface) side of the bottom surface side structure 21.
  • the vibration film 22 ⁇ / b> B is provided on the other main surface (bottom surface) side of the bottom surface side structure 21.
  • the vibration films 22A and 22B are configured by providing electrodes (not shown) on both main surfaces of a film made of a piezoelectric material.
  • the vibration films 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> B are stretched in the length direction between the edge portion 21 ⁇ / b> A and the edge portion 21 ⁇ / b> B of the bottom surface side structure 21 in a state where they are pulled with tension.
  • the vibration films 22A and 22B are provided on both main surfaces of the bottom surface side structure 21, the force applied to the bottom surface structure 21 from the vibration films 22A and 22B when the vibration films 22A and 22B are not driven is thick. Uniform in the vertical direction. Thereby, the unnecessary stress which deform
  • the drive voltage V ⁇ b> 1 is applied from the drive unit 17 to the vibration film 22 ⁇ / b> A of the vibration unit 29, and the vibration of the vibration unit 29.
  • a driving voltage V2 is applied to the film 22B.
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view of the vibration part 29 exemplifying the vibration mode of the vibration part 29.
  • the vibration films 22A and 22B are made of a piezoelectric material having a large piezoelectric constant d14 or piezoelectric constant d31, and the vibration films 22A and 22B A vibration mode when the vibration film 22B vibrates symmetrically will be described with reference to FIG.
  • the vibration film 22A and the vibration film 22B of the vibration unit 29 have the same frequency and The vibrations that expand and contract in the length direction in the same phase occur symmetrically. That is, vibration occurs such that when one of the vibration film 22A and the vibration film 22B extends, the other also expands, and when one contracts, the other contracts. Then, when the vibration part 29 vibrates, the force applied to the bottom structure 21 from the vibration film 22A and the vibration film 22B is always equalized in the thickness direction.
  • the vibration film 22A and the vibration film 22B of the vibration unit 29 have the same frequency
  • vibration that expands and contracts in the length direction in an opposite phase occurs asymmetrically. That is, vibration occurs such that when one of the vibration film 22A and the vibration film 22B is extended, the other is contracted and when the other is contracted, the other is extended. Then, when the vibration part 29 vibrates, the force applied to the bottom surface structure 21 from the vibration film 22A and the vibration film 22B becomes uneven in the thickness direction.
  • vibration films 22A and 22B that is, when the vibration films 22A and 22B have a piezoelectric constant d33, a unimorph structure or a bimorph structure, and the vibration film 22A.
  • a vibration mode in which the vibration film 22B vibrates symmetrically will be described with reference to FIG.
  • the vibration film 22A and the vibration film 22B of the vibration unit 29 have the same frequency and In the same phase, vibrations in the thickness direction occur symmetrically.
  • the longitudinal tensions of the vibration film 22A and the vibration film 22B also vary.
  • the frequency and phase at which the tension varies between the vibration film 22A and the vibration film 22B match, and the force applied to the bottom structure 21 from the vibration film 22A and the vibration film 22B is made uniform in the thickness direction. Therefore, unnecessary stress that deforms the shape viewed from the side is not applied to the bottom-side structure 21, and the shape stability of the bottom-side structure 21 is improved. Thereby, the long-term reliability of the bottom structure 21 is improved.
  • FIG. 5D shows a vibration mode when vibration in the thickness direction occurs in the vibration films 22A and 22B and the vibration film 22A and the vibration film 22B vibrate asymmetrically in the thickness direction. The description will be given with reference.
  • the vibration film 22A and the vibration film 22B of the vibration unit 29 have the same frequency
  • the vibration in the thickness direction is asymmetric in reverse phase.
  • the longitudinal tensions of the vibration film 22A and the vibration film 22B also vary.
  • the frequencies at which the tensions fluctuate between the vibration film 22A and the vibration film 22B match, but the phases are reversed. For this reason, the force applied to the bottom surface structure 21 from the vibration film 22A and the vibration film 22B becomes uneven in the thickness direction. Then, a stress is generated in the bottom surface structure 21 so that the shape viewed from the side is deformed.
  • the edge portion 21C (not shown) and the edge portion 21D (not shown) extending in the length direction of the bottom surface structure 21 are deformed so as to bend in the thickness direction. Further, the edge portion 21A and the edge portion 21B extending in the width direction of the bottom surface structure 21 are deformed so as to rotate in directions opposite to each other. Thereby, the vibration in the thickness direction generated in the bottom surface side structure 21 is transmitted to the user's finger or the like via the vibration film 22A, and the user can feel a greater tactile feedback. Moreover, the fluctuation
  • the tactile presentation device can be configured to be thin and flat, as in the above-described embodiment, and from the state of being pressed. However, it is possible to easily vibrate the haptic presentation device and give a large haptic feedback to the user.
  • FIG. 6A is a plan view of a vibrating portion 39 provided in a tactile sense presentation device 30 (not shown) according to the third embodiment of the present invention when viewed from one main surface (top surface) side.
  • the tactile sense presentation device 30 includes a control unit 36 (not shown), a drive unit 37 (not shown), a vibration unit 39, and a contact unit 38 (not shown).
  • the control part 36 (not shown), the drive part 37 (not shown), and the contact part 38 (not shown) are the structures similar to 2nd Embodiment.
  • the vibration part 39 is a structure different from 2nd Embodiment.
  • the vibration unit 39 includes a bottom surface side structure 31, a vibration film 32A, and a vibration film 32B.
  • the bottom surface side structure 31 has the same configuration as that of the second embodiment.
  • the bottom surface structure 31 includes a side edge portion 31A, a side edge portion 31B, a side edge portion 31C, and a side edge portion 31D.
  • the edge portion 31A and the edge portion 31B extend in the width direction and face each other in the length direction.
  • the edge portion 31C and the edge portion 31D extend in the length direction and face each other in the width direction.
  • the vibration film 32 ⁇ / b> A and the vibration film 32 ⁇ / b> B are both provided on the one main surface (top surface) side of the bottom surface side structure 31.
  • the vibration films 32A and 32B are configured by providing electrodes (not shown) on both principal surfaces of a film made of a piezoelectric material.
  • the vibration film 32 ⁇ / b> A is stretched in the length direction between the edge portion 31 ⁇ / b> A and the edge portion 31 ⁇ / b> B of the bottom surface side structure 31 in a state of being pulled with tension.
  • the vibration film 32 ⁇ / b> B is stretched in the width direction between the edge portion 31 ⁇ / b> C and the edge portion 31 ⁇ / b> D of the bottom surface side structure 31 in a state of being pulled with tension.
  • the vibration film 32 ⁇ / b> A and the vibration film 32 ⁇ / b> B intersect with each other in a state where they are simply overlapped without being joined to each other.
  • the vibration films 32A and 32B are made of a piezoelectric material having a large piezoelectric constant d14 or a large piezoelectric constant d31 so that vibration is generated in the direction in which the tension is applied.
  • the drive part 37 (not shown) is in the opposite phase with the vibration film 32A and the vibration film 32B having the same frequency and the potentials of the opposing surfaces as the reference potential. Apply drive voltage.
  • the vibration film 32A and the vibration film 32B vibrate in the direction in which tension is applied at the same frequency and in opposite phases. That is, when the vibration film 32A contracts in the length direction, the vibration film 32B extends in the width direction. Further, when the vibration film 32A extends in the length direction, the vibration film 32B contracts in the width direction.
  • each drive voltage is set so that the potentials on the opposing surfaces of the vibration film 32A and the vibration film 32B are the same. It is good to set.
  • an insulating sheet or an insulating film may be provided between the vibration film 32A and the vibration film 32B.
  • FIG. 6B is a plan view of the bottom surface side structure 31 showing a deformation mode in the main vibration mode.
  • the bottom surface side structure 31 has a side edge portion 31C facing in the width direction when the side edge portion 31A and the side edge portion 31B facing each other in the length direction are bent outward so as to be separated from each other.
  • the edge 31D is bent inward so as to approach each other.
  • the bottom surface side structure 31 has a side edge portion that faces in the width direction when the side edge portion 31A and the side edge portion 31B that face each other in the length direction are bent inward so as to approach each other. 31C and the edge part 31D are bent outward so as to be separated from each other.
  • Such a main vibration mode of the bottom surface side structure 31 is generated when a force from the vibration film 32 ⁇ / b> A is applied to the bottom surface side structure 31.
  • the main vibration mode of the bottom surface side structure 31 is also generated when a force from the vibration film 32 ⁇ / b> B is applied to the bottom surface side structure 31. Therefore, as described above, the vibration film 32A and the vibration film 32B are stretched in a cross shape with respect to the bottom-side structure 31, and the vibration film 32A and the vibration film 32B are vibrated so as to have opposite phases at the same frequency.
  • the vibration applied to the bottom surface side structure 31 from the vibration film 32A and the force applied to the bottom surface structure 31 from the vibration film 32B are added to increase the vibration in the main vibration mode of the bottom surface structure 31.
  • the tactile presentation device can be configured to be thin and flat, as in the above-described embodiment, and from the state of being pressed. However, it is possible to easily vibrate the haptic presentation device and give a large haptic feedback to the user.
  • the vibration films 32A and 32B are driven at different resonance frequencies.
  • the amplitude of vibration generated in the vibration films 32A and 32B can be increased, and the vibration films 32A and 32B are driven at a single frequency. It is possible to present a complicated tactile sensation different from that to the user. If large displacement is not required, the vibration films 32A and 32B may be driven at a frequency different from the resonance frequency. In this case, the vibration films 32A and 32B are driven at different frequencies.
  • the user can be presented with a complex tactile sensation different from the case where the vibration films 32A and 32B are driven at a single frequency. Thereby, for example, it becomes possible to present the user with a tactile sensation close to when the mechanical switch is clicked. Moreover, the frequency which vibrates each of a 1st vibration film and a 2nd vibration film is changed for every user, or according to a user's setting, it can be in each user's preference. It is also possible to achieve a click feeling that matches. In this way, in order to drive the vibration film 32A and the vibration film 32B at different frequencies, it is necessary to insulate between the vibration film 32A and the vibration film 32B, and therefore the vibration film 32A and the vibration film 32B. It is preferable to provide an insulating sheet or an insulating film that does not significantly impede the movement of the vibration films 32A and 32B.
  • the vibration device is configured as a tactile sense presentation device.
  • FIG. 7A is a plan view of a vibrating portion 49 provided in a tactile sense presentation device 40 (not shown) according to the fourth embodiment of the present invention when viewed from one main surface (top surface) side.
  • FIG. 7B is a plan view of the vibrating portion 49 viewed from the other main surface (bottom surface) side.
  • the tactile sense presentation device 40 includes a control unit 46 (not shown), a drive unit 47 (not shown), a vibration unit 49, and a contact unit 48 (not shown).
  • the control unit 46 (not shown), the drive unit 47 (not shown), and the contact unit 48 (not shown) have the same configuration as that of the third embodiment.
  • the vibration part 49 is a structure different from 3rd Embodiment.
  • the vibration unit 49 includes a bottom surface side structure 41, a vibration film 42A, and a vibration film 42B.
  • the bottom surface side structure 41 has the same configuration as that of the third embodiment.
  • the bottom surface side structure 41 includes a side edge portion 41A, a side edge portion 41B, a side edge portion 41C, and a side edge portion 41D.
  • the edge portion 41A and the edge portion 41B extend in the width direction and face each other in the length direction.
  • the edge part 41C and the edge part 41D extend in the length direction, and face each other in the width direction.
  • the vibration film 42 ⁇ / b> A is provided on one main surface (top surface) side of the bottom surface side structure 21.
  • the vibration film 42 ⁇ / b> B is provided on the other main surface (bottom surface) side of the bottom surface side structure 21. Therefore, the vibration film 42 ⁇ / b> A and the vibration film 42 ⁇ / b> B are arranged at an interval in the thickness direction with the bottom surface structure 41 interposed therebetween. In this way, the vibration film 42A and the vibration film 42B can be easily insulated, and the vibration film can be obtained without arranging an insulating sheet or an insulating film between the vibration film 42A and the vibration film 42B. 42A and 42B can be easily driven at different frequencies.
  • the vibration films 42A and 42B are configured by providing electrodes (not shown) on both main surfaces of a film made of a piezoelectric material.
  • the vibration film 42 ⁇ / b> A is stretched in the length direction between the edge portion 41 ⁇ / b> A and the edge portion 41 ⁇ / b> B of the bottom surface side structure 41 in a state of being pulled with tension.
  • the vibration film 42B is stretched in the width direction so as to intersect the vibration film 42A between the edge portion 41C and the edge portion 41D of the bottom surface side structure 41 in a state of being pulled with tension.
  • the vibration films 42A and 42B are made of a piezoelectric material having a large piezoelectric constant d14 or piezoelectric constant d31 so that vibration is generated in the direction in which the tension is applied.
  • the haptic presentation device can be configured to be thin and flat in the same manner as in the above-described embodiment, and from the state of being pressed. However, it is possible to easily vibrate the haptic presentation device and give a large haptic feedback to the user.
  • FIG. 8 is a side cross-sectional view of the tactile presentation device 50 according to the fifth embodiment of the present invention viewed from the width direction.
  • the tactile sense presentation device 50 includes a control unit 56, a drive unit 57, a vibration unit 59, and a contact unit 58.
  • the control part 56 and the drive part 57 are the same structures as 1st Embodiment.
  • the vibration part 59 and the contact part 58 are the structures different from 1st Embodiment.
  • the contact portion 58 includes a top surface side structure 53, a contact film 54, and a plurality of sensor portions 55.
  • the vibration unit 59 includes a bottom surface side structure 51 and a vibration film 52.
  • the top surface side structure 53 and the bottom surface side structure 51 are configured separately.
  • the top surface side structure 53 and the bottom surface side structure 51 each have a rectangular frame shape having an opening as viewed from the one main surface (top surface) side, but the top surface side structure 53 is more bottom surface side structure. It has an outer dimension and an opening dimension larger than 51.
  • the top surface side structure 53 is in contact with the installation base on which the tactile sensation presentation device 10 is installed on the other main surface (bottom surface), and accommodates the vibration portion 59 inside the opening. Further, the top surface side structure 53 has a larger thickness dimension than the bottom surface side structure 51. Thereby, the top surface side structure 53 supports the contact film 54 in a state of facing the vibration film 52 with a space therebetween.
  • the tactile sense presentation device 50 having such a configuration, since there is a gap between the contact film 54 and the vibration film 52, the user's finger touches the contact film 54 and then the contact film 54 is pushed slightly. Tactile feedback can be obtained and the user can feel keystrokes.
  • the vibration film 52 when the vibration film 52 vibrates, the user's finger can contact the vibration film 52 only indirectly through the contact film 54. Further, since the vibration film 52 is spaced from the contact film 54, the vibration film 52 starts to vibrate at a stage prior to the contact of the contact film 54. By these things, it can suppress that the vibration of the vibration film 52 is inhibited by frictional resistance.
  • the tactile sensation presentation device 50 having such a configuration has a tendency that the outer dimension viewed from the one main surface (top surface) side is larger than that of the first embodiment, but is in contact with the vibration unit 59. Since the portion 58 is configured separately, it is possible to avoid the vibration of the vibration portion 59 from being hindered by the influence of the contact portion 58 to the maximum extent. Note that the contact portion 58 and the vibration portion 59 may be configured to be partially connected by a connecting portion or the like.
  • the present invention can be implemented as shown in the above embodiments, the present invention can be implemented by appropriately changing the configuration as long as the configuration falls within the scope of the claims.
  • the gap between the contact portion and the vibration portion may be filled with a filler such as silicone or foam that hardly inhibits vibration.
  • the vibration device of the present invention is configured as a tactile presentation device such as a touch keyboard that gives tactile feedback to the user, and the drive signal output by the drive unit is a sound emission signal having a frequency in the audible sound range. Thus, it can be configured to give acoustic feedback to the user.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an audio presentation device 60 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the acoustic presentation device 60 includes a control unit 66, a drive unit 67, a vibration unit 69, and a contact unit 68.
  • the control part 66, the vibration part 69, and the contact part 68 are the same structures as 1st Embodiment.
  • the drive unit 67 has a configuration different from that of the first embodiment.
  • the driving unit 67 includes a sound emission signal generator 70 and an amplifier 71.
  • the sensor unit 65 detects a touch operation by the user and outputs a detection signal to the control unit 66.
  • the control unit 66 performs input processing according to the detection signal input from the contact unit 68.
  • the control unit 66 outputs a control signal to the drive unit 67 at a timing hardly delayed from the timing at which the detection signal is input from the contact unit 68.
  • the driving unit 67 outputs a sound emission signal (for example, a buzzer sound signal) having a frequency in the audible sound range from the sound emission signal generator 70.
  • the sound emission signal output from the sound emission signal generator 70 is amplified by the amplifier 71 and applied to the vibration unit 69 as a drive voltage.
  • the vibration film 62 of the vibration unit 69 vibrates when this sound emission signal (drive voltage) is applied, and emits a buzzer sound or the like.
  • the acoustic presentation device can be configured.
  • the entire device is thin and flat like the tactile presentation device of the above-described embodiment.
  • an acoustic feedback can be given to a user using the vibration of the vibration film 62.
  • the vibration device in which the drive unit and the vibration film output only acoustic feedback has been described.
  • the drive unit and the vibration film of the vibration device can also be configured to serve as a general flat speaker. . That is, in addition to when the user touches the contact portion, the drive portion and the vibration film can be configured to output sound emission signals such as music and voice.
  • the rigidity of the vibration film is low, and the resonance frequency of the vibration film is normally in an inaudible sound range (specifically, 200 Hz or less).
  • the sound characteristic in the audible sound range of this vibration film tends to be a characteristic close to monotonous decrease with respect to the frequency, and when this vibration film is used as a flat speaker, a flat sound can be generated satisfactorily.
  • the flat speaker using this vibration film becomes very thin, it is also suitable to use for a thin television, a digital signage, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

 薄くフラットに構成することができる振動装置を提供する。互いに対向する辺縁部(11A,11B)を有する底面側構造体(11)と、底面側構造体(11)の辺縁部(11A,11B)間に架け渡した、振動が生じる振動フィルム(12)と、伸縮性を有し振動フィルム(12)に並行する接触フィルム(14)と、接触フィルム(14)への接触を検出するセンサ部(15)と、センサ部(15)で接触を検出すると振動フィルム(12)を駆動する駆動部(17)と、を備える振動装置(10)。

Description

振動装置
 本発明は、振動フィルムを用いた振動装置に関する。
 圧電体を用いた振動フィルムが、平面型スピーカなどで利用されている(例えば特許文献1参照)。
 図10は、従来例に係る平面型スピーカ101の側面断面図である。平面型スピーカ101は、圧電フィルム102と、可動板103と、フレーム部材104,105と、エキサイタフィルム106と、を備える。圧電フィルム102は、エキサイタフィルム106に貼り付けられている。フレーム部材104,105は、エキサイタフィルム106の長さ方向の両端に設けられている。可動板103は、長さ方向の中央付近が圧電フィルム102およびエキサイタフィルム106から離れるように撓み、長さ方向の両端付近がフレーム部材104,105を介してエキサイタフィルム106に連結されて、エキサイタフィルム106および圧電フィルム102を長さ方向の外側に引っ張っている。このような平面型スピーカ101において、交番電界が印加されて圧電フィルム102に長さ方向の伸びや縮みが繰り返し生じると、可動板103に撓み量の変動が引き起こされる。
国際公開2012/157691号パンフレット
 近年、タッチセンサ式のキーボード等において、利用者がキーをタッチした時に、タッチセンサに付設した可動板を振動させることで、利用者に振動を与える振動装置の開発が進展している。
 振動装置では、装置を薄くすることや、装置をフラットな構成にすることへの要望がある。そこで、振動装置において、薄い振動フィルムを利用して可動板を撓むように振動させることで、装置全体を薄く構成することが考えられる。しかしながら、振動フィルムを利用して可動板を振動させる場合には、可動板を撓ませた状態でエキサイタフィルムや圧電フィルムに連結する必要があり、振動装置を完全にフラットな構成とすることが難しかった。
 そこで、本発明の目的は、薄くフラットに構成することができる振動装置を提供することにある。
 この発明の振動装置は、互いに対向する一対の辺縁部を有する構造体と、前記一対の辺縁部に両端を架け渡した、振動が生じる振動フィルムと、伸縮性を有し前記振動フィルムに並行する接触フィルムと、前記接触フィルムへの接触を検出するセンサ部と、前記センサ部で接触を検出すると前記振動フィルムを駆動する駆動部と、を備えている。この構成では、例えば、利用者が接触フィルム側を指等で押し込んで接触フィルムが振動フィルムに接触すると、振動フィルムの振動が接触フィルムを介して利用者に伝わるので、利用者に触覚フィードバックを与えることができる。そして、この振動装置は、接触フィルムと振動フィルムとが並行しているために、全体として略フラットまたはフラットに構成することができる。また、この振動装置では、指等が振動フィルムに直接接触して大きな摩擦抵抗が生じることを防ぐことができるので、振動フィルムの振動が阻害されることを抑制できる。
 前記接触フィルムは、前記振動フィルムと間隔を空けて対向することが好ましい。この構成では、利用者の指等が接触フィルムに触れた後に接触フィルムを所定量だけ押し込む場合に、利用者の指等に振動フィルムの振動が伝わる。したがって、利用者がタッチ操作による触覚フィードバックを得る際に、利用者にキーストロークのような感覚を感じさせられる。また、利用者の指等により押込まれる接触フィルムが振動フィルムと接触するよりも先に、振動フィルムを振動させておくことができ、振動フィルムをより確実に振動させることができる。
 前記振動フィルムは、張力をかけた状態で前記構造体に架け渡されていることが好ましい。この構成では、利用者の指等が振動フィルムに触れた場合に利用者が感じる触覚フィードバックを大きくすることができる。
 前記振動フィルムは、前記構造体の前記接触フィルムとの対向面に沿って前記構造体に架け渡した第1の振動フィルムと、前記構造体の前記対向面とは反対側の面に沿って、前記構造体に架け渡した第2の振動フィルムと、を含み、前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとは、互いに分離した状態で同方向に延びることが好ましい。この構成では、非駆動時の形状安定性を高めることができる。
 特には、第1の振動フィルムと第2の振動フィルムとは同じ周波数かつ同相で振動することが好ましい。この構成では、駆動時にも形状安定性を高めることができる。
 または、第1の振動フィルムと第2の振動フィルムとは同じ周波数かつ逆相で振動することが好ましい。この構成では、利用者の指等が振動フィルムに触れた場合に利用者が感じる触覚フィードバックを大きくすることができる。
 または、第1の振動フィルムと第2の振動フィルムとは異なる周波数で振動することが好ましい。この構成では、利用者の指等が振動フィルムに触れた場合に利用者が感じる触覚フィードバック(触感)を、複雑化させることができる。このことにより、例えばメカニカルスイッチをクリックしたときに近い触感を実現するようなことが可能になる。また、第1の振動フィルムと第2の振動フィルムとのそれぞれを振動させる周波数を、利用者に応じて変更したり、利用者の設定に応じたものにしたりすれば、利用者の嗜好に合ったクリック感を実現するようなことも可能になる。
 前記振動フィルムは、前記構造体の前記接触フィルムとの対向面に沿って前記構造体に架け渡した第1の振動フィルムと、前記構造体の前記対向面とは反対側の面に沿って、前記構造体に架け渡した第2の振動フィルムと、を含み、前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとは、互いに分離した状態で交差する方向に延びていてもよい。この場合には、前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとが、同じ周波数、且つ、逆相で振動することが好ましい。この構成では、構造体を大きく変形させることができ、利用者の指等が振動フィルムに触れた場合に利用者が感じる触覚フィードバックを大きくすることができる。
 前記振動フィルムは、前記構造体の前記接触フィルムとの対向面に沿って前記構造体に架け渡した第1の振動フィルムと、前記構造体の前記対向面に沿って、前記構造体に架け渡した第2の振動フィルムと、を含み、前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとは、互いに分離した状態で交差する方向に延びていてもよい。この構成では、利用者の指等が振動フィルムに触れた場合に利用者が感じる触覚フィードバック(触感)をより複雑化させることができる。このことによっても、例えばメカニカルスイッチをクリックしたときに近い触感を実現したり、利用者の嗜好に合ったクリック感を実現したりすることが可能になる。
 本発明によれば、振動装置を薄くフラットに構成することができる。
第1の実施形態に係る振動装置の幅方向から視た側面断面図である。 第1の実施形態に係る振動装置が備える振動部の幅方向から視た側面断面図および一方主面側から視た平面図である。 第1の実施形態に係る振動装置の、利用者に触覚フィードバックを与える際の状況を示す側面断面図である。 第2の実施形態に係る振動装置の幅方向から視た側面断面図である。 第2の実施形態に係る振動装置が備える振動部の振動態様を示す幅方向から視た側面断面図である。 第3の実施形態に係る振動装置が備える振動部の一方主面側から視た平面図および振動部が備える構造体の一方主面側から視た平面図である。 第4の実施形態に係る振動装置が備える振動部の一方主面側から視た平面図および他方主面側から視た平面図である。 第5の実施形態に係る振動装置の幅方向から視た側面断面図である。 第6の実施形態に係る振動装置の模式図である。 圧電フィルムの振動を利用する従来装置の側面断面図である。
 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。各図中には同一箇所に同一符号を付している。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。
 まず、本発明の第1の実施形態に係る振動装置を、利用者に触覚フィードバックを与える触覚提示装置として構成する場合について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る触覚提示装置10を幅方向から視た側面断面図である。
 触覚提示装置10は、全体としてフラットな形状で構成されている。ここでは、触覚提示装置10は、厚み方向に薄手の板状に構成されている。この触覚提示装置10は、厚み方向の一方主面側から視て(平面視して)、長さ方向と幅方向とを有する正方形状または長方形状である。なお、触覚提示装置10の厚みや平面視した形状は任意に設定することができ、触覚提示装置10の全体形状は板状に限られるものではない。
 触覚提示装置10は、制御部16、駆動部17、振動部19、および、接触部18を備えている。振動部19と接触部18とは、それぞれ厚み方向に薄手である。振動部19と接触部18とは、互いに厚み方向に積層されている。接触部18は、振動部19に対して一方主面(天面)側に配置されている。制御部16は、接触部18に対して電気的に接続されている。駆動部17は、制御部16と振動部19とに対して電気的に接続されている。
 図2(A)は、振動部19を幅方向から視た側面断面図である。図2(B)は振動部19を一方主面(天面)側から視た平面図である。振動部19は、底面側構造体11と振動フィルム12とを備えている。
 底面側構造体11は、厚み方向に薄手であり、一方主面(天面)と他方主面(底面)とを有している。底面側構造体11は、一方主面(天面)側から視て開口部を有する矩形枠状である。底面側構造体11は、触覚提示装置10を設置する設置台に他方主面(底面)で接触する。底面側構造体11は、アクリル樹脂PMMA、ステンレスや銅などの金属、PET、ポリカーボネイト(PC)、ガラスエポキシ樹脂、ガラス等の材料で構成している。
 また、底面側構造体11は、辺縁部11A,11B,11C,11Dを備えている。辺縁部11A,11B,11C,11Dは、それぞれ直梁状である。辺縁部11Aは、一方主面(天面)側から視て底面側構造体11の第1辺に沿って延びている。辺縁部11Bは、一方主面(天面)側から視て、底面側構造体11の第1辺に対向する第2辺に沿って延びている。辺縁部11Cは、一方主面(天面)側から視て、底面側構造体11の第1辺及び第2辺に対して直交する第3辺に沿って延びている。辺縁部11Dは、一方主面(天面)側から視て、底面側構造体11の第3辺に対向する第4辺に沿って延びている。そして、辺縁部11A,11B,11C,11Dは、互いに端部同士で連結されている。
 なお、底面側構造体11の厚み方向の一方主面(天面)側から視た形状は矩形枠状に限られず、少なくとも、互いに対向するように配置された辺縁部11A,11Bを備える形状であれば他の形状であってもよい。例えば、底面側構造体11は、辺縁部11Cまたは辺縁部11Dを省いたコの字型の構成であってもよい。底面側構造体11は、辺縁部11Cおよび辺縁部11Dを省き、辺縁部11Aと辺縁部11Bとを繋ぐ連結部を設けたH字型の構成であってもよい。また、辺縁部11A,11B,11C,11Dは、少なくとも一つ以上が、湾曲した形状であってもよい。また、底面側構造体11の底面側に開口部を覆う底板状の部位を設けてもよい。また、底面側構造体11を構成する辺縁部11A,11B,11C,11Dそれぞれは、角柱状や、丸棒状にすることができる。
 振動フィルム12は、圧電材料からなるフィルムの両主面に図示しない電極を設けて構成している。ここでは、振動フィルム12は、一方主面(天面)側から視て長方形状である。振動フィルム12の長さ方向の寸法は、底面側構造体11と略等しくしている。振動フィルム12の幅方向の寸法は、底面側構造体11の開口部よりも狭くしている。振動フィルム12は、底面側構造体11の一方主面(天面)側に設けている。これにより、振動フィルム12を設置面から浮かせた状態で支持することができる。また、振動部19をフラットな形状とすることができる。振動フィルム12は、底面側構造体11の辺縁部11Aと辺縁部11Bとの間で長さ方向に架け渡されている。なお、振動フィルム12は、必ずしも長方形である必要は無く、正方形、台形、楕円形、その他のいびつな形状、などであってもよい。振動フィルム12の形状は、底面構造体11の形状に応じて定めるとよい。
 振動フィルム12の長さ方向の両端それぞれは、辺縁部11Aと辺縁部11Bとに接合されている。これにより、振動フィルム12は、両端間に張力をかけて引っ張った状態としている。辺縁部11A,11Bと振動フィルム12との接合には、粘着テープを用いることができる。その他にも、辺縁部11A,11Bと振動フィルム12との接合には、接着剤、ねじ止め、カシメ等の方法を用いることもできる。
 また、振動フィルム12は、ここでは、圧電定数d14や圧電定数d31が大きい圧電材料(例えばL型ポリ乳酸やD型ポリ乳酸等のキラル高分子やポリフッ化ビニリデン)で構成している。振動フィルム12がキラル高分子からなる場合、この圧電性は、振動フィルム12を予め主延伸方向に引き延ばす延伸処理を行うことで発現する。そして、振動フィルム12を、主延伸方向に対して45°となるよう方向に張力をかけて辺縁部11Aと辺縁部11Bとの間に架け渡すことで、振動フィルム12は、辺縁部11Aと辺縁部11Bとを結ぶ方向に伸縮が生じる圧電性が得られる。
 なお、振動フィルム12は、圧電定数d33が大きい圧電材料で構成してもよい。この場合、振動フィルム12は厚みが変動するような圧電性を得ることができる。このような振動フィルム12は、任意の面内方向に張力をかけて辺縁部11Aと辺縁部11Bとの間に架け渡すことができる。
 また、振動フィルム12の全体を圧電材料で構成する他にも、圧電材料からなるフィルムを別のフィルムに貼り付けて、振動フィルム12をユニモルフ構造やバイモルフ構造として構成するようにしてもよい。例えば、振動フィルム12を、L型ポリ乳酸のフィルムとD型ポリ乳酸のフィルムとを貼り合わせて構成してもよい。この場合、振動フィルム12は撓むように振動(ベンディング振動)し、一方主面(天面)側から視た中心部が厚み方向に変位するような圧電性を得ることができる。また、フィルムの一つを圧電定数d33が大きい圧電材料とすれば、振動フィルム12の全体として振動をより大きくすることができる。また、フィルムの一つを圧電定数d14や圧電定数d31が大きい圧電材料とすれば、振動フィルム12の伸びを抑制するとともに、指等による押圧に対する振動フィルム12の耐性を向上させることができる。
 また、図1に示す接触部18は、静電容量式のタッチキーボード等を構成するものである。接触部18は、天面側構造体13と接触フィルム14と複数のセンサ部15とを備えている。
 天面側構造体13は、ここでは、一方主面(天面)側から視て底面側構造体11と同形状、即ち開口部を有する矩形枠状である。天面側構造体13は、アクリル樹脂PMMA、ステンレスや銅などの金属板、PET、ポリカーボネイト(PC)、ガラスエポキシ樹脂、ガラス等の材料で構成している。天面側構造体13は、振動フィルム12の一方主面(天面)側に設けられている。天面側構造体13は、一方主面(天面)側から視て底面側構造体11と重なり合うように配置している。天面側構造体13は、底面全面を振動フィルム12および底面側構造体11に接合している。
 接触フィルム14は、ポリエステルフィルムやポリウレタンフィルムなどの伸縮性を有するフィルム材料で構成している。接触フィルム14は、一方主面(天面)側から視て天面側構造体13の開口部を含む全面を覆う矩形状である。そして、接触フィルム14は、天面側構造体13の一方主面(天面)側に設けられている。これにより、天面側構造体13は、接触フィルム14を振動フィルム12との間に間隔を空けて対向する状態で支持することができる。また、接触部18をフラットな形状とすることができる。接触フィルム14は、底面の外周部を天面側構造体13に接合している。接触フィルム14と天面側構造体13との接合にも、粘着テープ、接着剤、ねじ止め、カシメ等の方法を用いることができる。
 複数のセンサ部15は、接触フィルム14の一方主面(天面)に設けられている。複数のセンサ部15は、それぞれ、キー配列に対応した位置に配されている。各センサ部15は、ユーザのタッチ操作を検出する機能を有している。各センサ部15は、メンブレン方式、静電容量方式、圧電フィルム方式等の様々な方式を用いて構成することができる。
 図3は、利用者に触覚フィードバックを与える際の状況を例示する触覚提示装置10の側面断面図である。
 触覚提示装置10では、図3(A)に示すように利用者の指がセンサ部15に接触すると、センサ部15が、ユーザによるタッチ操作を検出し、検出信号を制御部16に出力する。これにより、制御部16は、接触部18から入力される検出信号に応じた入力処理を行う。また、制御部16は、接触部18から検出信号が入力されるタイミングから殆ど遅れることの無いタイミングで、駆動部17に制御信号を出力する。そして、駆動部17は、制御部16から制御信号が入力されると、振動部19に駆動電圧を印加する。振動フィルム12は、駆動部17から駆動電圧が印加されることで、辺縁部11Aと辺縁部11Bとを結ぶ方向、即ち、長さ方向に伸縮するように振動が生じる。
 次に、図3(B)に示すように、センサ部15に接触した利用者の指が接触フィルム14を押し込むと、接触フィルム14と振動フィルム12とが接触する。この際、利用者の指に接触フィルム14を介して振動フィルム12の振動が伝わる。また、利用者の指が接触フィルム14を介して振動フィルム12を押し込む際の抵抗が、振動フィルム12の張力の変化によって変動する。これにより、利用者に触覚フィードバックを感じさせられる。
 また、接触フィルム14と振動フィルム12との間には間隔があいているため、利用者の指が接触フィルム14に触れるタイミングよりも後のタイミングで、利用者の指に振動が伝わる。このため、利用者にタッチ操作に対するキーストロークを感じさせられる。
 また、一般にフィルム材料は指等の皮膚に比べて摩擦係数が小さいという特性を有している。そして、振動フィルム12が振動する際に、利用者の指は接触フィルム14を介して間接的にしか、振動フィルム12に接触することができない。このため、振動フィルム12の振動が、摩擦抵抗によって阻害されることを抑制できる。また、一般に動摩擦係数は静摩擦係数よりも小さい傾向を有している。したがって、振動フィルム12は、振動を開始する際に摩擦抵抗の影響で振動し難くなる傾向を有している。しかしながら、振動フィルム12は、接触フィルム14との間に間隔が空いているので、接触フィルム14が接触するよりも前の段階で振動を開始する。したがって、振動フィルム12は、摩擦抵抗の無い(小さい)状態で振動を開始することができる。このことによっても、振動フィルム12の振動が、摩擦抵抗によって阻害されることを抑制できる。
 なお、振動フィルム12を圧電定数d33が大きい圧電材料で構成する場合や、振動フィルム12をユニモルフ構造やバイモルフ構造とする場合には、振動フィルム12に厚み方向の振動が生じるので、やはり、振動フィルム12の振動を接触フィルム14を介して利用者に伝えることができる。そして、振動フィルム12が厚み方向に振動する場合にも、利用者の指が接触フィルム14を介して振動フィルム12を押し込む際の抵抗が変動する。したがって、やはり、利用者に触覚フィードバックを感じさせられる。このように振動フィルム12に厚み方向の振動が生じる場合には、利用者にとってより大きな触覚フィードバックを感じとらせることができる。
 以上に説明したように、本発明の第1の実施形態に係る触覚提示装置は、薄くフラットに構成することができ、また、押圧を受けた状態からでも、触覚提示装置を容易に振動させて、利用者に大きな触覚フィードバックを与えることができる。
 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。この実施形態でも振動装置を触覚提示装置として構成する。図4は、本発明の第2の実施形態に係る触覚提示装置20の幅方向から視た側面断面図である。
 触覚提示装置20は、制御部26、駆動部27、振動部29、および、接触部28を備えている。制御部26、駆動部27、および接触部28は、第1の実施形態と同様の構成である。一方、振動部29は、第1の実施形態と相違する構成である。
 振動部29は、底面側構造体21と振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとを備えている。底面側構造体21は、辺縁部21Aと辺縁部21Bと辺縁部21C(不図示)と辺縁部21D(不図示)とを備えている。辺縁部21Aと辺縁部21Bとは、それぞれ幅方向に延び、互いに長さ方向に対向している。辺縁部21C(不図示)と辺縁部21D(不図示)とは、それぞれ長さ方向に延び、互いに幅方向に対向している。
 振動フィルム22Aは、底面側構造体21の一方主面(天面)側に設けている。振動フィルム22Bは、底面側構造体21の他方主面(底面)側に設けている。振動フィルム22A,22Bは、それぞれ圧電材料からなるフィルムの両主面に図示しない電極を設けて構成している。振動フィルム22A,22Bは、それぞれ張力をかけて引っ張った状態で、底面側構造体21の辺縁部21Aと辺縁部21Bとの間で長さ方向に架け渡されている。
 ここでは、底面側構造体21の両主面に振動フィルム22A,22Bを設けているので、振動フィルム22A,22Bの非駆動時に振動フィルム22A,22Bから底面側構造体21にかかる力が、厚さ方向に均一化する。これにより、底面側構造体21に側面視した形状を変形させるような不要な応力がかからず、底面側構造体21の形状安定性が向上する。これにより、底面側構造体21の長期信頼性が改善する。
 このような構成の触覚提示装置20においても、利用者の指がセンサ部25に接触することで、駆動部17から振動部29の振動フィルム22Aに駆動電圧V1が印加され、振動部29の振動フィルム22Bに駆動電圧V2が印加される。これにより、振動部29の振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとのそれぞれに振動が生じる。
 図5は、振動部29の振動態様を例示する振動部29の側面断面図である。
 ここで、振動フィルム22A,22Bに長さ方向の振動が生じる場合、即ち、振動フィルム22A,22Bが圧電定数d14または圧電定数d31が大きい圧電材料からなる場合であって、且つ、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとが対称的に振動する場合の振動態様について、図5(A)を参照して説明する。
 駆動電圧V1と駆動電圧V2とが同じ周波数あり、且つ、互いの対向面の電位を基準電位として同相である場合、振動部29の振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとのそれぞれに、同じ周波数、且つ、同相で長さ方向に伸縮するような振動が対称的に生じる。即ち、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとの一方が伸びる際に他方も伸び、一方が縮む際に他方も縮むような振動が生じる。すると、振動部29の振動時に、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとから底面側構造体21にかかる力が、常に厚さ方向に均一化する。したがって、振動フィルム22A,22Bの駆動時に、底面側構造体21に側面視した形状を変形させるような不要な応力がかからず、底面側構造体21の形状安定性が向上する。これにより、底面側構造体21の長期信頼性が改善する。
 次に、振動フィルム22A,22Bに長さ方向の振動が生じる場合であって、且つ、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとが非対称的に振動する場合の振動態様について、図5(B)を参照して説明する。
 駆動電圧V1と駆動電圧V2とが同じ周波数あり、且つ、互いの対向面の電位を基準電位として逆相である場合、振動部29の振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとのそれぞれに、同じ周波数、且つ、逆相で長さ方向に伸縮するような振動が非対称的に生じる。即ち、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとの一方が伸びる際に他方が縮み、一方が縮む際に他方が伸びるような振動が生じる。すると、振動部29の振動時に、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとから底面側構造体21にかかる力が、厚さ方向に不均一になる。これにより、振動フィルム22A,22Bの駆動時に、底面側構造体21の側面視した形状を変形させるような応力が生じる。この応力により、底面側構造体21の長さ方向に延びる辺縁部21C(不図示)と辺縁部21D(不図示)とが厚み方向に撓むように変形する。また、底面側構造体21の幅方向に延びる辺縁部21Aと辺縁部21Bとが互いに逆の回転方向で回転するように変形する。これにより、底面側構造体21に生じる厚み方向の振動が、振動フィルム22Aを介して利用者の指等に伝わるようになり、利用者により大きな触覚フィードバックを感じさせられるようになる。また、振動フィルム22A,22Bにおける張力の変動が大きくなり、このことによっても、利用者により大きな触覚フィードバックを感じさせられるようになる。
 次に、振動フィルム22A,22Bに厚み方向の振動が生じる場合、即ち、振動フィルム22A,22Bが圧電定数d33を有する場合や、ユニモルフ構造やバイモルフ構造である場合であって、且つ、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとが対称的に振動する場合の振動態様について、図5(C)を参照して説明する。
 駆動電圧V1と駆動電圧V2とが同じ周波数あり、且つ、互いの対向面の電位を基準電位として同相である場合、振動部29の振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとのそれぞれに、同じ周波数、且つ、同相で厚み方向の振動が対称的に生じる。この振動に伴って、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとのそれぞれの長さ方向の張力にも変動が生じる。そして、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとで張力が変動する周波数および位相が一致し、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとから底面側構造体21にかかる力が厚さ方向に均一化する。したがって、底面側構造体21に側面視した形状を変形させるような不要な応力がかからず、底面側構造体21の形状安定性が向上する。これにより、底面側構造体21の長期信頼性が改善する。
 また、振動フィルム22A,22Bに厚み方向の振動が生じる場合であって、且つ、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとが厚み方向に非対称的に振動する場合の振動態様について、図5(D)を参照して説明する。
 駆動電圧V1と駆動電圧V2とが同じ周波数あり、且つ、互いの対向面の電位を基準電位として逆相である場合、振動部29の振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとのそれぞれに、同じ周波数、且つ、逆相で厚み方向の振動が非対称的に生じる。この振動に伴って、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとのそれぞれの長さ方向の張力にも変動が生じる。そして、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとで張力が変動する周波数は一致するが、位相は逆となる。このため、振動フィルム22Aと振動フィルム22Bとから底面側構造体21にかかる力は厚さ方向に不均一になる。すると、底面側構造体21に側面視した形状が変形するような応力が生じる。この応力により、底面側構造体21の長さ方向に延びる辺縁部21C(不図示)と辺縁部21D(不図示)とが厚み方向に撓むように変形する。また、底面側構造体21の幅方向に延びる辺縁部21Aと辺縁部21Bとが互いに逆の回転方向で回転するように変形する。これにより、底面側構造体21に生じる厚み方向の振動が、振動フィルム22Aを介して利用者の指等に伝わるようになり、利用者により大きな触覚フィードバックを感じさせられるようになる。また、振動フィルム22A,22Bにおける張力の変動が大きくなり、このことによっても、利用者により大きな触覚フィードバックを感じさせられるようになる。
 以上の構成により、本発明の第2の実施形態に係る触覚提示装置においても、前述の実施形態と同様に、触覚提示装置を薄くフラットに構成することができ、また、押圧を受けた状態からでも、触覚提示装置を容易に振動させて、利用者に大きな触覚フィードバックを与えることができる。
 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。この実施形態でも振動装置を触覚提示装置として構成する。図6(A)は、本発明の第3の実施形態に係る触覚提示装置30(不図示)が備える振動部39を一方主面(天面)側から視た平面図である。
 触覚提示装置30(不図示)は、制御部36(不図示)、駆動部37(不図示)、振動部39、および、接触部38(不図示)を備えている。制御部36(不図示)、駆動部37(不図示)および接触部38(不図示)は、第2の実施形態と同様の構成である。一方、振動部39は、第2の実施形態と相違する構成である。
 振動部39は、底面側構造体31と振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとを備えている。底面側構造体31は、第2の実施形態と同様の構成である。底面側構造体31は、辺縁部31Aと辺縁部31Bと辺縁部31Cと辺縁部31Dとを備えている。辺縁部31Aと辺縁部31Bとは、それぞれ幅方向に延び、互いに長さ方向に対向している。辺縁部31Cと辺縁部31Dとは、それぞれ長さ方向に延び、互いに幅方向に対向している。
 振動フィルム32Aおよび振動フィルム32Bは、いずれも、底面側構造体31の一方主面(天面)側に設けている。振動フィルム32A,32Bは、それぞれ圧電材料からなるフィルムの両主面に図示しない電極を設けて構成している。そして、本実施形態では、振動フィルム32Aは、張力をかけて引っ張った状態で、底面側構造体31の辺縁部31Aと辺縁部31Bとの間で長さ方向に架け渡されている。一方、振動フィルム32Bは、張力をかけて引っ張った状態で、底面側構造体31の辺縁部31Cと辺縁部31Dとの間で幅方向に架け渡されている。振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとは、互いに接合せずに単に重ねあわされた状態で交差している。そして、振動フィルム32A,32Bは圧電定数d14または圧電定数d31が大きい圧電材料からなり、張力が係る方向に振動が生じるようにしている。
 このような構成の振動部39に対して、駆動部37(不図示)は、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとに、同じ周波数、且つ、互いの対向面の電位を基準電位として逆相となる駆動電圧を印加する。これにより、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとが、同じ周波数、且つ、逆の位相で張力がかかる方向に振動することになる。即ち、振動フィルム32Aが長さ方向に収縮する際に、振動フィルム32Bが幅方向に伸長する。また、振動フィルム32Aが長さ方向に伸長する際に、振動フィルム32Bが幅方向に収縮する。
 なお、上記のような駆動電圧を、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとのそれぞれに印加するためには、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとの対向面での電位が一致するように各駆動電圧を設定するとよい。または、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとの間に、絶縁シートや絶縁膜を設けてもよい。
 ここで、底面側構造体31の主振動モードでの振動態様について説明する。図6(B)は、主振動モードでの変形態様を示す底面側構造体31の平面図である。
 底面側構造体31は、主振動モードでは、長さ方向に対向する辺縁部31Aと辺縁部31Bとが互いに離れるように外側に撓む際に、幅方向に対向する辺縁部31Cと辺縁部31Dとが互いに近づくように内側に撓む。また、底面側構造体31は、主振動モードでは、長さ方向に対向する辺縁部31Aと辺縁部31Bとが互いに近づくように内側に撓む際に、幅方向に対向する辺縁部31Cと辺縁部31Dとが互いに離れるように外側に撓む。このような底面側構造体31の主振動モードは、振動フィルム32Aからの力が底面側構造体31にかかることによって生じる。また、この底面側構造体31の主振動モードは、振動フィルム32Bからの力が底面側構造体31にかかることによっても生じる。したがって、前述のように底面側構造体31に対して振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとを十字状に張り渡し、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとを同じ周波数で逆の位相となるように振動させることで、振動フィルム32Aから底面側構造体31にかかる力と、振動フィルム32Bから底面側構造体31にかかる力とを足し合わせて、底面側構造体31の主振動モードの振動を増大させることができる。このため、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとに生じる面内方向の振動も増大させることができる。したがって、触覚提示装置30(不図示)の接触部38に接触する利用者の指等に、より大きな触覚フィードバックを感じさせられるようになる。
 以上の構成により、本発明の第3の実施形態に係る触覚提示装置においても、前述の実施形態と同様に、触覚提示装置を薄くフラットに構成することができ、また、押圧を受けた状態からでも、触覚提示装置を容易に振動させて、利用者に大きな触覚フィードバックを与えることができる。
 なお、本実施形態では、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとに、同じ周波数の駆動電圧を印加する例を示したが、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとには、異なる周波数の駆動電圧を印加するようにしてもよい。底面側構造体31が矩形(長方形)である場合には、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとで材料および構成が同一であっても、振動フィルム32A,32Bは異なる共振周波数をもつ。このため、振動フィルム32A,32Bをそれぞれの共振周波数で駆動させることで、振動フィルム32A,32Bに生じる振動の振幅を大きくすることができ、また、振動フィルム32A,32Bを単一の周波数で駆動する場合とは異なる複雑な触感を利用者に提示できる。また、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとで構成(材料、幅、厚さ等)が異なっていれば、底面側構造体31が正方形である場合にも、両者が異なる共振周波数をもつため、やはり、振動フィルム32A,32Bをそれぞれの共振周波数で駆動させることで、振動フィルム32A,32Bに生じる振動の振幅を大きくすることができ、また、振動フィルム32A,32Bを単一の周波数で駆動する場合とは異なる複雑な触感を利用者に提示できる。また、大きな変位を必要としない場合は共振周波数とは異なる周波数で振動フィルム32A,32Bそれぞれを駆動してもよく、この場合にも、やはり、振動フィルム32A,32Bを異なる周波数で駆動させることで、振動フィルム32A,32Bを単一の周波数で駆動する場合とは異なる複雑な触感を利用者に提示できる。これにより、例えばメカニカルスイッチをクリックしたときに近い触感を利用者に提示するようなことが可能になる。また、第1の振動フィルムと第2の振動フィルムとのそれぞれを振動させる周波数を、利用者毎に変更したり、利用者の設定に応じたものにしたりすることで、利用者それぞれの嗜好に合ったクリック感を実現するようなことも可能になる。なお、このように、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとを異なる周波数で駆動するためには、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとの間で絶縁を取る必要があるため、振動フィルム32Aと振動フィルム32Bとの間に、振動フィルム32A,32Bの動きを大きく阻害しないような絶縁シートや絶縁膜を設けることが好ましい。
 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。この実施形態でも振動装置を触覚提示装置として構成する。
 図7(A)は、本発明の第4の実施形態に係る触覚提示装置40(不図示)が備える振動部49を一方主面(天面)側から視た平面図である。図7(B)は、振動部49を他方主面(底面)側から視た平面図である。
 触覚提示装置40(不図示)は、制御部46(不図示)、駆動部47(不図示)、振動部49、および、接触部48(不図示)を備えている。制御部46(不図示)、駆動部47(不図示)および接触部48(不図示)は、第3の実施形態と同様の構成である。一方、振動部49は、第3の実施形態と相違する構成である。
 振動部49は、底面側構造体41と振動フィルム42Aと振動フィルム42Bとを備えている。底面側構造体41は、第3の実施形態と同様の構成である。底面側構造体41は、辺縁部41Aと辺縁部41Bと辺縁部41Cと辺縁部41Dとを備えている。辺縁部41Aと辺縁部41Bとは、それぞれ幅方向に延び、互いに長さ方向に対向している。辺縁部41Cと辺縁部41Dとは、それぞれ長さ方向に延び、互いに幅方向に対向している。
 振動フィルム42Aは、底面側構造体21の一方主面(天面)側に設けている。一方、振動フィルム42Bは、底面側構造体21の他方主面(底面)側に設けている。したがって、振動フィルム42Aと振動フィルム42Bとが底面側構造体41を間に挟んで厚み方向に間隔を空けて配置されている。このようにすれば、振動フィルム42Aと振動フィルム42Bとの絶縁を容易に取ることができ、振動フィルム42Aと振動フィルム42Bとの間に、絶縁シートや絶縁膜を配置しなくても、振動フィルム42A,42Bを異なる周波数で容易に駆動することができる。
 振動フィルム42A,42Bは、それぞれ圧電材料からなるフィルムの両主面に図示しない電極を設けて構成している。そして、本実施形態では、振動フィルム42Aは、張力をかけて引っ張った状態で、底面側構造体41の辺縁部41Aと辺縁部41Bとの間で長さ方向に架け渡されている。一方、振動フィルム42Bは、張力をかけて引っ張った状態で、底面側構造体41の辺縁部41Cと辺縁部41Dとの間で、振動フィルム42Aに交差するように幅方向に架け渡されている。振動フィルム42A,42Bは圧電定数d14または圧電定数d31が大きい圧電材料からなり、張力が係る方向に振動が生じるようにしている。
 以上の構成により、本発明の第4の実施形態に係る触覚提示装置においても、前述の実施形態と同様に、触覚提示装置を薄くフラットに構成することができ、また、押圧を受けた状態からでも、触覚提示装置を容易に振動させて、利用者に大きな触覚フィードバックを与えることができる。
 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。この実施形態でも振動装置を触覚提示装置として構成する。図8は、本発明の第5の実施形態に係る触覚提示装置50の幅方向から視た側面断面図である。
 触覚提示装置50は、制御部56、駆動部57、振動部59、および、接触部58を備えている。制御部56および駆動部57は、第1の実施形態と同様の構成である。一方、振動部59および接触部58は、第1の実施形態と相違する構成である。
 接触部58は、天面側構造体53と接触フィルム54と複数のセンサ部55とを備えている。振動部59は、底面側構造体51と振動フィルム52とを備えている。そして、天面側構造体53と底面側構造体51とは分離して構成されている。天面側構造体53および底面側構造体51は、それぞれ、一方主面(天面)側から視て開口部を有する矩形枠状であるが、天面側構造体53のほうが底面側構造体51よりも大きい外形寸法および開口寸法を有している。そして、天面側構造体53は、触覚提示装置10を設置する設置台に他方主面(底面)で接触し、開口部の内側に振動部59を収容している。また、天面側構造体53は、底面側構造体51よりも大きい厚み寸法を有している。これにより、天面側構造体53は、接触フィルム54を振動フィルム52との間に間隔を空けて対向する状態で支持している。
 このような構成の触覚提示装置50においても、接触フィルム54と振動フィルム52との間に間隔が空くので、利用者の指が接触フィルム54に接触してから接触フィルム54をわずかに押し込むことで、触覚フィードバックを得ることができ、利用者にキーストロークを感じさせることができる。
 また、振動フィルム52が振動する際に、利用者の指は接触フィルム54を介して間接的にしか、振動フィルム52に接触することができない。また、振動フィルム52は、接触フィルム54との間に間隔が空いているので、接触フィルム54が接触するよりも前の段階で振動を開始する。これらのことにより、振動フィルム52の振動が、摩擦抵抗によって阻害されることを抑制できる。
 また、このような構成の触覚提示装置50は、一方主面(天面)側から視た外形寸法が、第1の実施形態よりも大きくなる傾向を持つことになるが、振動部59と接触部58とが分離して構成されているために、接触部58の影響で振動部59の振動が阻害されることを最大限に避けることができる。なお、接触部58と振動部59とは連結部等によって部分的に連結して構成することもできる。
 以上の各実施形態に示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該当する構成であれば、適宜構成を変更して実施することもできる。例えば、接触部と振動部の間の間隙に、振動を阻害しにくいシリコーンや発泡体などの充填剤を充填するようにしてもよい。また、本発明の振動装置は、触覚フィードバックを利用者に与えるタッチ式キーボードのような触覚提示装置として構成する他、駆動部が出力する駆動信号を可聴音域の周波数を有する放音信号とすることで、利用者に音響フィードバックを与えるように構成することもできる。
 ここで、本発明の第6の実施形態に係る振動装置として、音響フィードバックを利用者に与える音響提示装置を構成する場合について説明する。図9は、本発明の第6の実施形態に係る音響提示装置60の模式図である。
 音響提示装置60は、制御部66、駆動部67、振動部69、および、接触部68を備えている。制御部66、振動部69、および、接触部68は、第1の実施形態と同様の構成である。一方、駆動部67は、第1の実施形態と相違する構成である。
 駆動部67は、放音信号発生器70と、アンプ71とを備えている。この音響提示装置60では、利用者の指が接触部68のセンサ部65に接触すると、センサ部65が、ユーザによるタッチ操作を検出し、検出信号を制御部66に出力する。これにより、制御部66は、接触部68から入力される検出信号に応じた入力処理を行う。また、制御部66は、接触部68から検出信号が入力されるタイミングから殆ど遅れることの無いタイミングで、駆動部67に制御信号を出力する。そして、駆動部67は、制御部66から制御信号が入力されると、放音信号発生器70から可聴音域の周波数を有する放音信号(例えばブザー音信号)を出力する。放音信号発生器70から出力された放音信号は、アンプ71で増幅され、振動部69に駆動電圧として印加される。振動部69の振動フィルム62は、この放音信号(駆動電圧)が印加されることで振動し、ブザー音等を放音する。
 以上の構成のように、本発明の第6の実施形態に係る音響提示装置は構成することができ、この音響提示装置においても前述の実施形態の触覚提示装置と同様に、装置全体を薄くフラットに構成することができる。そして、この音響提示装置では、振動フィルム62の振動を用いて、利用者に音響フィードバックを与えることができる。
 なお、本実施形態においては、駆動部および振動フィルムが音響フィードバックのみを出力する振動装置について説明したが、振動装置の駆動部および振動フィルムを一般的な平面スピーカを兼ねるように構成することもできる。すなわち、利用者が接触部にタッチする際以外にも、駆動部および振動フィルムが音楽や音声などの放音信号を出力するように構成することもできる。
 また、振動フィルムを利用して放音する場合には、振動フィルムの裏面側に、逆位相の音を吸収するための吸音材を張り付けたり配置することが好ましい。
 また、振動フィルムを利用して放音する場合には、振動フィルムの剛性が低く、振動フィルムの共振周波数が通常は非可聴音域(具体的には200Hz以下)になる。このため、この振動フィルムの可聴音域における音声特性は、周波数に対して単調減少に近い特性となりやすく、この振動フィルムを平面スピーカとして利用する場合には、フラットな音を良好に発生させることができる。そして、この振動フィルムを利用する平面スピーカは、非常に薄型になるので、薄型テレビやデジタルサイネージなどに用いることも好適である。
10,20,30,40,50…触覚提示装置
60…音響提示装置
11,21,31,41,51,61…底面側構造体
11A,11B,11C,11D,21A,21B,31A,31B,31C,31D,41A,41B,41C,41D,51A,51B…辺縁部
12,22A,22B,32A,32B,42A,42B,52,62…振動フィルム
13,53,63…天面側構造体
14,54,64…接触フィルム
15,25,55,65…センサ部
16,26,36,46,56,66…制御部
17,27,37,47,57,67…駆動部
18,28,38,48,58,68…接触部
19,29,39,49,59,69…振動部

Claims (9)

  1.  互いに対向する一対の辺縁部を有する構造体と、
     前記一対の辺縁部に両端を架け渡した、振動が生じる振動フィルムと、
     伸縮性を有し前記振動フィルムに並行する接触フィルムと、
     前記接触フィルムへの接触を検出するセンサ部と、
     前記センサ部で接触を検出すると前記振動フィルムを駆動する駆動部と、
     を備える振動装置。
  2.  前記接触フィルムは、前記振動フィルムと間隔を空けて対向する、
     請求項1に記載の振動装置。
  3.  前記振動フィルムは、張力をかけた状態で前記構造体に架け渡されている、請求項1または請求項2に記載の振動装置。
  4.  前記振動フィルムは、前記構造体の前記接触フィルムとの対向面に沿って前記構造体に架け渡した第1の振動フィルムと、前記構造体の前記対向面とは反対側の面に沿って、前記構造体に架け渡した第2の振動フィルムと、を含み、
     前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとは、互いに分離した状態で同方向に延びる、
     請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の振動装置。
  5.  前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとが、同じ周波数、且つ、同相で振動する、請求項4に記載の振動装置。
  6.  前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとが、同じ周波数、且つ、逆相で振動する、請求項4に記載の振動装置。
  7.  前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとが、異なる周波数で振動する、請求項4に記載の振動装置。
  8.  前記振動フィルムは、前記構造体の前記接触フィルムとの対向面に沿って前記構造体に架け渡した第1の振動フィルムと、前記構造体の前記対向面とは反対側の面に沿って、前記構造体に架け渡した第2の振動フィルムと、を含み、
     前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとが、分離した状態で交差する方向に延びる、
     請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の振動装置。
  9.  前記振動フィルムは、前記構造体の前記接触フィルムとの対向面に沿って前記構造体に架け渡した第1の振動フィルムと、前記構造体の前記対向面に沿って、前記構造体に架け渡した第2の振動フィルムと、を含み、
     前記第1の振動フィルムと前記第2の振動フィルムとが、分離した状態で交差する方向に延びる、
     請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の振動装置。
PCT/JP2015/072178 2014-08-28 2015-08-05 振動装置 WO2016031513A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016545415A JP6183557B2 (ja) 2014-08-28 2015-08-05 振動装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-173967 2014-08-28
JP2014173967 2014-08-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016031513A1 true WO2016031513A1 (ja) 2016-03-03

Family

ID=55399414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/072178 WO2016031513A1 (ja) 2014-08-28 2015-08-05 振動装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6183557B2 (ja)
WO (1) WO2016031513A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3342489A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-04 Immersion Corporation Inertial haptic actuators having a cantilevered beam and a smart material
CN111699563A (zh) * 2019-01-11 2020-09-22 株式会社村田制作所 压电器件、振动构造体以及压电传感器
JPWO2020213477A1 (ja) * 2019-04-19 2021-09-13 株式会社村田製作所 振動装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009225560A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Taiheiyo Cement Corp 圧電アクチュエータおよび圧電アクチュエータユニット
WO2012157691A1 (ja) * 2011-05-17 2012-11-22 株式会社村田製作所 平面型スピーカおよびav機器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6131015B2 (ja) * 2012-09-25 2017-05-17 帝人株式会社 圧電スピーカー

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009225560A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Taiheiyo Cement Corp 圧電アクチュエータおよび圧電アクチュエータユニット
WO2012157691A1 (ja) * 2011-05-17 2012-11-22 株式会社村田製作所 平面型スピーカおよびav機器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3342489A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-04 Immersion Corporation Inertial haptic actuators having a cantilevered beam and a smart material
CN111699563A (zh) * 2019-01-11 2020-09-22 株式会社村田制作所 压电器件、振动构造体以及压电传感器
CN111699563B (zh) * 2019-01-11 2024-02-13 株式会社村田制作所 压电器件、振动构造体以及压电传感器
JPWO2020213477A1 (ja) * 2019-04-19 2021-09-13 株式会社村田製作所 振動装置
JP7143941B2 (ja) 2019-04-19 2022-09-29 株式会社村田製作所 振動装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2016031513A1 (ja) 2017-06-29
JP6183557B2 (ja) 2017-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6662496B2 (ja) 振動構造、振動装置、および触覚提示装置
US10365718B2 (en) Vibrating device and tactile sense presenting device
JP5409925B2 (ja) 圧電振動装置およびそれを用いた携帯端末
US11011694B2 (en) Vibrating device and tactile sense presenting device
JP6183557B2 (ja) 振動装置
WO2016035628A1 (ja) 振動装置
JP6237959B2 (ja) 振動装置および触覚提示装置
JP5738105B2 (ja) タッチパネル装置及び電子機器
WO2021177268A1 (ja) 振動装置
US20230001451A1 (en) Vibration structure, vibration device, and tactile sense presentation device
JP6311464B2 (ja) 触覚提示装置
JP5360068B2 (ja) 力覚提示装置
JP2015075856A (ja) 触覚提示装置
JP6337685B2 (ja) 触覚提示装置
JP5894850B2 (ja) パネル装置
JP2016053889A (ja) 触覚提示装置
WO2023021937A1 (ja) 振動装置
JP2009225560A (ja) 圧電アクチュエータおよび圧電アクチュエータユニット
JP6504011B2 (ja) 触覚提示装置
JP2017097611A (ja) アクチュエータの取付構造
JP2016059872A (ja) 振動装置および触覚提示装置
WO2017061350A1 (ja) 振動装置および触覚提示装置
JP2010245842A (ja) 撓み振動型アクチュエータ
JP2016058030A (ja) 触覚提示装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15836966

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016545415

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15836966

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1