WO2020066558A1 - 触感提示装置 - Google Patents

Abstract

触感提示装置は、印加電圧に応じて面方向に伸縮するシート状の少なくとも一つのＤＥＡ（１２）を備え、ＤＥＡ（１２）の伸縮に基づく振動を触感として認識させる。触感提示装置は、ＤＥＡ（１２）が積層される基材（１１）を備えている。基材（１１）は湾曲可能に構成されている。基材（１１）におけるＤＥＡ（１２）が積層された部分は、積層されたＤＥＡ（１２）の伸縮方向に伸縮可能に構成されている。

Description

触感提示装置

　本開示は、触感提示装置に関する。

　使用者に対して触感をフィードバックする触感提示装置として、ラテラルフォースフィールド（水平方向の力場）という現象に基づいて触感を提示する装置の研究が進められている。この種の触感提示装置は、人間の皮膚が面方向（水平方向）の振動を触感として認識する現象を利用するものであり、水平方向の振動を変化させることで、平面を凸面や凹面として認識させる。例えば、特許文献１には、人間の皮膚の面方向に振動する誘電エラストマーアクチュエータを備える触感提示装置が開示されている。

特表２０１２－５１５９８７号公報

　誘電エラストマーアクチュエータの面方向の振動を人体に触感として認識させるように伝達するためには、誘電エラストマーアクチュエータを人体に密着させる必要がある。しかしながら、特許文献１の触感提示装置は、剛性を有するフレームに誘電エラストマーアクチュエータが取り付けられた構造であるため、誘電エラストマーアクチュエータを人体の表面形状に合わせて密着させることや人体の動きに追従して密着させることが難しい。こうした問題は、触感提示装置をウェアラブルな装置として適用した場合に、より顕著になる。

　本開示の目的は、誘電エラストマーアクチュエータの面方向の振動を触感として認識させる触感提示装置に関して、指や腕等の装着部位に対する誘電エラストマーアクチュエータの密着性を向上させることにある。

　上記課題を解決する触感提示装置は、印加電圧に応じて面方向に伸縮するシート状の少なくとも一つの誘電エラストマーアクチュエータを備え、前記誘電エラストマーアクチュエータの伸縮に基づく振動を触感として認識させる触感提示装置であって、前記誘電エラストマーアクチュエータが積層される基材を備え、前記基材は、湾曲可能に構成されるとともに、前記基材における前記誘電エラストマーアクチュエータが積層された部分は、積層された前記誘電エラストマーアクチュエータの伸縮方向に伸縮可能に構成されている。

　上記構成によれば、誘電エラストマーアクチュエータが積層される基材は、誘電エラストマーアクチュエータの振動方向に伸縮可能な柔軟性を有している。そのため、誘電エラストマーアクチュエータは、基材に積層された状態であっても、基材とともに振動方向に伸縮することにより、その振動を人体に伝達できる。

　加えて、基材は湾曲可能な柔軟性を有している。そのため、誘電エラストマーアクチュエータ及び基材が人体の表面の形状に合わせて変形することにより、人体に対して誘電エラストマーアクチュエータを広範囲で密着させることができる。さらに、誘電エラストマーアクチュエータ及び基材が人体の動きに追従して変形することにより、人体を動かした場合にも密着性を維持できる。

　上記触感提示装置において、前記基材は、断面が環状となる環状部分を有し、前記誘電エラストマーアクチュエータは、前記環状部分の内面に積層されていることが好ましい。
　上記構成によれば、装着部位に対して誘電エラストマーアクチュエータを適切な圧力で押し付けた状態とすることが容易である。これにより、誘電エラストマーアクチュエータの振動を指等の細い装着部位に効率的に伝達できる。

　上記触感提示装置において、前記誘電エラストマーアクチュエータは、その面方向において、特定の第１方向に相対的に大きく伸長するように構成されていることが好ましい。
　上記構成によれば、その面方向の全方向に等しく伸長する誘電エラストマーアクチュエータと比較して、同じ電圧を印加した際に、誘電エラストマーアクチュエータにおける指との接触点の移動量が大きくなり、触感提示装置の出力が向上する。

　上記触感提示装置において、前記少なくとも一つの誘電エラストマーアクチュエータは、前記第１方向が背中合わせとなるように配置されてアクチュエータ対を構成する２個の誘電エラストマーアクチュエータを含むことが好ましい。

　上記構成によれば、アクチュエータ対を構成する２個の誘電エラストマーアクチュエータの振動を重ねることにより指の皮膚を強く引っ張ることができ、誘電エラストマーアクチュエータの振動を効率的に触感として認識させることができる。

　上記触感提示装置において、前記基材は、引張弾性率が低い低弾性領域と、前記低弾性領域よりも引張弾性率が高い高弾性領域とを備え、前記誘電エラストマーアクチュエータは、少なくとも一部が前記低弾性領域に配置されていることが好ましい。この場合、前記誘電エラストマーアクチュエータは、前記低弾性領域と前記高弾性領域とに跨って配置されていることが特に好ましい。

　上記構成によれば、基材の一部に振動し難い部分（高弾性領域）が設けられている。これにより、誘電エラストマーアクチュエータの振動エネルギーが基材全体に分散されて、人体に伝達される振動が弱まってしまうことを抑制できる。したがって、誘電エラストマーアクチュエータの振動を人体に効率的に伝達できる。

　上記触感提示装置において、前記基材は、弧状に湾曲するとともに周方向に伸縮可能な前記低弾性領域と、前記低弾性領域の周方向の両端部の変位を制限する前記高弾性領域とを備え、前記誘電エラストマーアクチュエータは、前記低弾性領域に設けられていることが好ましい。

　上記構成によれば、誘電エラストマーアクチュエータの面方向の振動に加えて、面直方向の振動も発生させることが可能であり、使用者に対して、より多様な触感を提示できる。

　上記触感提示装置において、前記基材は、断面が環状となる環状部分を有し、前記少なくとも一つの誘電エラストマーアクチュエータは、前記環状部分に対して、前記環状部分の周方向に分離して配置された複数の誘電エラストマーアクチュエータを含み、前記複数の誘電エラストマーアクチュエータに対して、それぞれ独立して電圧を印加可能であることが好ましい。

　上記構成によれば、誘電エラストマーアクチュエータの面方向の振動に加えて、面直方向の振動も発生させることが可能であり、使用者に対して、より多様な触感を提示できる。

　上記触感提示装置において、前記基材には、装着状態を調節する調節部が設けられていることが好ましい。
　上記構成によれば、指等の装着部位の太さに合わせて装着状態を調節できるため、装着適合性が高い触感提示装置となる。

　上記触感提示装置において、指を装着部位とし、前記誘電エラストマーアクチュエータは、指の周方向に伸縮することが好ましい。
　上記構成によれば、誘電エラストマーアクチュエータの振動を効率的に触感として認識させることができる。

　本開示によれば、誘電エラストマーアクチュエータの面方向の振動を触感として認識させる触感提示装置に関して、人体に対する誘電エラストマーアクチュエータの密着性を向上させることができる。

第１実施形態の触感提示装置の概略図。 誘電エラストマーアクチュエータの概略図。 基材の環状部分の断面図。 基材の環状部分の内面側を示す斜視図。 第２実施形態の触感提示装置の環状部分の断面図。 変更例の触感提示装置の環状部分の断面図。 変更例の触感提示装置の環状部分の断面図。 第３実施形態の触感提示装置の側面図。 図８の９－９線に沿った断面図。 調節部を備える基材の説明図。 調節部を備える基材の説明図。

　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態の触感提示装置１０Ａについて説明する。
　図１に示すように、触感提示装置１０Ａは、使用者の指に装着される袋状の基材１１と、基材１１の内面に積層された矩形シート状の誘電エラストマーアクチュエータ１２（ＤＥＡ：Dielectric Elastomer Actuator）とを備えている。

　基材１１は、湾曲可能かつ面方向全体に伸縮可能な柔軟材料により構成されている。基材１１を構成する柔軟材料としては、例えば、シリコーンやウレタン等のエラストマー、ストレッチ生地が挙げられる。基材１１は、断面環状の環状部分１１ａを有し、この環状部分１１ａの内面にＤＥＡ１２が積層された状態で固定されている。

　図２に示すように、ＤＥＡ１２は、誘電エラストマーからなるシート状の誘電層２０と、誘電層２０の厚さ方向の両側に配置された電極層としての正極電極２１及び負極電極２２との組が複数、積層された多層構造体である。ＤＥＡ１２の最外層には絶縁層２３が積層されている。誘電エラストマーアクチュエータ１２では、正極電極２１と負極電極２２との間に直流電圧が印加されると、印加電圧の大きさに応じて、誘電層２０が厚さ方向に圧縮されるとともに誘電層２０の面に沿った方向（ＤＥＡ１２の面方向）に伸張するように変形する。

　誘電層２０を構成する誘電エラストマーは特に限定されるものではなく、公知のＤＥＡに用いられる誘電エラストマーを用いることができる。上記誘電エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら誘電エラストマーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。誘電層２０の厚さは、例えば、２０～２００μｍである。

　正極電極２１及び負極電極２２を構成する材料としては、例えば、導電エラストマー、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック（登録商標）、金属蒸着膜が挙げられる。上記導電エラストマーとしては、例えば、絶縁性高分子及び導電性フィラーを含有する導電エラストマーが挙げられる。

　上記絶縁性高分子としては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら絶縁性高分子のうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。上記導電性フィラーとしては、例えば、ケッチェンブラック（登録商標）、カーボンブラック、銅や銀等の金属粒子が挙げられる。これら導電性フィラーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。正極電極２１及び負極電極２２の厚さは、例えば、１０～１００μｍである。

　絶縁層２３を構成する絶縁エラストマーは特に限定されるものではなく、公知のＤＥＡの絶側縁分に用いられる公知の絶縁エラストマーを用いることができる。上記絶縁エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら絶縁エラストマーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。絶縁層２３の厚さは、例えば、１０～１００μｍである。

　図１に示すように、基材１１の環状部分１１ａの内面には、複数のＤＥＡ１２が積層されている。詳述すると、環状部分１１ａの周方向に２個のＤＥＡ１２が間隔をあけて並ぶように配置されるとともに、環状部分１１ａの軸方向に４個のＤＥＡ１２が間隔をあけて並ぶように配置されている。周方向に並設される２個のＤＥＡ１２は、アクチュエータ対１２ａを構成する。したがって、環状部分１１ａには、その軸方向に４組のアクチュエータ対１２ａが並設されている。アクチュエータ対１２ａを構成するＤＥＡ１２間の間隔は、例えば、２～５ｍｍであることが好ましい。

　図３及び図４に示すように、ＤＥＡ１２は、その面方向において、相対的に大きく伸長する方向（第１方向Ａ）を有するように構成されている。そして、アクチュエータ対１２ａを構成する２個のＤＥＡ１２は、第１方向Ａが背中合わせになるように配置されている。

　詳述すると、基材１１の内面における各ＤＥＡ１２の側方位置には、ＰＰ、ＡＢＳ等の硬質樹脂により構成され、ＤＥＡ１２を囲むように位置する制限部１３が設けられている。制限部１３は、ＤＥＡ１２の伸長方向を制限するための部位である。制限部１３は、第１方向Ａに交差する方向へのＤＥＡ１２の伸長を制限する第１制限部１３ａと、第１方向Ａの反対側の方向へのＤＥＡ１２の伸長を制限する第２制限部１３ｂとを備えている。なお、第１実施形態において、第１方向Ａは、環状部分１１ａの周方向に沿った方向に設定されている。

　第１制限部１３ａは、ＤＥＡ１２における第１方向Ａに直交する方向（環状部分１１ａの軸方向）の端部をなす側縁に当接又は近接する位置に設けられている。第１制限部１３ａは、ＤＥＡ１２の側縁が当接することにより、第１方向Ａに交差する方向へのそれ以上のＤＥＡ１２の伸長を制限する。第２制限部１３ｂは、ＤＥＡ１２における第１方向Ａの反対側の方向の端部をなす側縁に当接又は近接する位置に設けられている。第２制限部１３ｂは、ＤＥＡ１２の側縁が当接することにより、第１方向Ａの反対側の方向へのそれ以上のＤＥＡ１２の伸長を制限する。

　次に、第１実施形態の作用について説明する。
　図１及び図３に示すように、触感提示装置１０Ａは、使用者の指に袋状の基材１１を被せて、基材１１の内面に取り付けられたＤＥＡ１２を指の腹に接触させることにより装着状態とされる。この装着状態において、ＤＥＡ１２に印加する電圧を上昇させると、ＤＥＡ１２は、第１方向Ａ（指の腹の周方向）に伸長する。その後、ＤＥＡ１２に印加する電圧を降下させるとＤＥＡ１２は元の状態に戻るように収縮する。ＤＥＡ１２に対する印加電圧の上昇及び降下を繰り返すこと（例えば、パルス的に電圧を印加すること）により、ＤＥＡ１２は伸縮を繰り返して指の腹の周方向に振動する。

　使用者は、ＤＥＡ１２の振動が指に伝達されることにより、その振動を触感として認識する。その結果、触感提示装置１０Ａから使用者に疑似力覚（触感）が提示される。ＤＥＡ１２に対する印加電圧の大きさや印加電圧の切り替えのタイミングを変化させて、ＤＥＡ１２の振動パターンを変化させることにより、使用者に様々な触感を認識させることができる。

　ＤＥＡ１２が積層される基材１１は、面方向に伸縮可能な柔軟性を有している。そのため、ＤＥＡ１２は、基材１１に積層されるように取り付けられた状態であっても、基材１１とともに第１方向Ａに伸縮することが可能であり、その振動を指に伝達できる。

　また、基材１１は、湾曲可能な柔軟性を有している。そのため、触感提示装置１０Ａを装着した際に、ＤＥＡ１２及び基材１１が指の表面形状に合わせて変形することにより、指に対してＤＥＡ１２を広範囲で密着させることができる。さらに、ＤＥＡ１２及び基材１１が指の動きに追従して変形することにより、触感提示装置１０Ａを装着した指を動かした場合にも指に対するＤＥＡ１２の密着性を維持できる。

　次に、第１実施形態の効果について記載する。
　（１）印加電圧に応じて面方向に沿って伸縮するシート状のＤＥＡ１２を備え、ＤＥＡ１２の伸縮に基づく振動を触感として認識させる触感提示装置１０Ａは、ＤＥＡ１２が積層される基材１１を備えている。基材１１は、湾曲可能かつ積層されたＤＥＡ１２の伸縮方向に伸縮可能に構成されている。

　上記構成によれば、装着部位に対するＤＥＡ１２の密着性を向上させることができる。そのため、上記構成の触感提示装置１０Ａは、ウェアラブルな装置として適している。
　（２）基材１１は、断面が環状となる環状部分１１ａを有している。ＤＥＡ１２は、環状部分１１ａの内面に積層されている。

　上記構成によれば、装着部位に対してＤＥＡ１２を適切な圧力で押し付けた状態とすることが容易である。これにより、ＤＥＡ１２の振動を指等の細い装着部位に効率的に伝達できる。

　（３）ＤＥＡ１２は、その面方向において、特定の第１方向Ａに相対的に大きく伸長するように構成されている。
　上記構成によれば、その面方向の全方向に等しく伸長する構成と比較して、ＤＥＡ１２に対して同じ電圧を印加した際に、ＤＥＡ１２における指との接触点の移動量が大きくなり、触感提示装置１０Ａの出力が向上する。

　（４）触感提示装置１０Ａは、第１方向Ａが背中合わせになるように配置されてアクチュエータ対１２ａを構成する２個のＤＥＡ１２を備えている。
　上記構成によれば、アクチュエータ対１２ａを構成する２個のＤＥＡ１２の振動を重ねることにより指の皮膚を強く引っ張ることができ、ＤＥＡ１２の振動を効率的に触感として認識させることができる。

　（５）触感提示装置１０Ａは、指を装着部位とし、ＤＥＡ１２は、指の周方向に伸縮する。
　上記構成によれば、ＤＥＡ１２の振動を効率的に触感として認識させることができる。

　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態の触感提示装置１０Ｂについて説明する。
　触感提示装置１０Ｂは、基材１１の構成、及び制限部１３が省略されている点が第１実施形態と異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。

　図５に示すように、触感提示装置１０Ｂの基材１１の環状部分１１ａは、周方向の一部が、引張弾性率が低い低弾性領域Ｒ１により構成されるとともに、周方向の残りの部分が低弾性領域Ｒ１よりも引張弾性率が高い高弾性領域Ｒ２により構成されている。低弾性領域Ｒ１及び高弾性領域Ｒ２は、基材１１を構成する柔軟材料の種類を異ならせることによって形成されている。

　例えば、シリコーンやウレタン等の軟質のエラストマーにより低弾性領域Ｒ１を形成し、シリコーンやウレタン等の軟質のエラストマーにより高弾性領域Ｒ２を形成する。なお、高弾性領域Ｒ２は、引張弾性率が低弾性領域Ｒ１よりも相対的に低いものの、湾曲可能かつ面方向全体に伸縮可能な性質を有している。

　触感提示装置１０ＢのＤＥＡ１２は、環状部分１１ａの周方向において、低弾性領域Ｒ１と高弾性領域Ｒ２とに跨って配置されている。具体的には、環状部分１１ａの周方向において、ＤＥＡ１２におけるアクチュエータ対１２ａの外側に位置する部分が高弾性領域Ｒ２に積層されるように取り付けられるとともに、アクチュエータ対１２ａの内側に位置する部分が低弾性領域Ｒ１に積層されるように取り付けられている。

　高弾性領域Ｒ２におけるＤＥＡ１２が積層されて配置される部分は、ＤＥＡ１２の高弾性領域Ｒ２側への伸長を制限する制限部として機能する。そのため、ＤＥＡ１２は、低弾性領域Ｒ１側、特に高弾性領域Ｒ２と反対側を向く方向（第１方向Ａ）に大きく伸長する。したがって、第２実施形態のアクチュエータ対１２ａを構成する２個のＤＥＡ１２は、第１方向Ａが向かい合わせになるように配置されている。そして、矢印Ｂで示すように、ＤＥＡ１２は、第１方向Ａへの伸長と、その反対方向への収縮と繰り返すことにより、低弾性領域Ｒ１に配置されている部分が大きく振動する。

　第２実施形態の場合にも、上記（１）～（３）、（５）の効果が得られる。また、第２実施形態によれば以下に記載する効果が得られる。
　（６）基材１１は、引張弾性率が低い低弾性領域Ｒ１と、低弾性領域Ｒ１よりも引張弾性率が高い高弾性領域Ｒ２とを備えている。ＤＥＡ１２の一部は、低弾性領域Ｒ１に配置されている。

　上記構成によれば、基材１１の一部に振動し難い部分（高弾性領域Ｒ２）が設けられている。これにより、ＤＥＡ１２の振動エネルギーが基材１１全体に分散されて、人体に伝達される振動が弱まってしまうことを抑制できる。したがって、人体に対してＤＥＡ１２の振動を効率的に伝達できる。

　（７）ＤＥＡ１２は、環状部分１１ａの周方向（ＤＥＡ１２が収縮可能な方向）において、低弾性領域Ｒ１と高弾性領域Ｒ２とに跨って配置されている。
　上記構成によれば、ＤＥＡ１２の振動エネルギーが基材１１全体に分散されて、人体に伝達される振動が弱まることを抑制することを更に効果的に抑制することができ、人体に対してＤＥＡ１２の振動を更に効率的に伝達できる。

　（８）触感提示装置１０Ｂは、第１方向Ａが向かい合わせになるように配置されてアクチュエータ対１２ａを構成する２個のＤＥＡ１２を備えている。
　上記構成によれば、アクチュエータ対１２ａを構成する２個のＤＥＡ１２の振動を重ねることにより指の皮膚を強く引き付けることができ、ＤＥＡ１２の振動を効率的に触感として認識させることができる。

　（第３実施形態）
　以下、第３実施形態の触感提示装置１０Ｃについて説明する。
　図８及び図９に示すように、触感提示装置１０Ｃの基材１１は、弧状に湾曲する帯状の伸縮部３０を備えている。伸縮部３０は、周方向に伸縮可能な柔軟材料により構成され、伸縮部３０の内部には一つのＤＥＡ１２が配置されている。詳述すると、伸縮部３０は、シリコーンやウレタン等のエラストマーからなる２枚の膜により構成され、２枚の膜の間にＤＥＡ１２を挟み込んだ状態で膜同士が一体に接続されている。

　また、基材１１は、伸縮部３０の周方向の両端部を固定する固定部３１を備えている。固定部３１は、ＰＰ、ＡＢＳ等の硬質樹脂により構成される剛体状の部位である。
　第３実施形態においては、伸縮部３０が低弾性領域Ｒ１に相当し、固定部３１が高弾性領域Ｒ２に相当する。そして、基材１１は、低弾性領域Ｒ１としての伸縮部３０と、高弾性領域Ｒ２としての固定部３１とによって、全体として断面環状に形成されている。

　次に、第３実施形態の作用について説明する。
　触感提示装置１０Ｃは、基材１１の伸縮部３０と固定部３１との間に、使用者の指を挟み込むことにより装着状態とされる。この装着状態において、ＤＥＡ１２に印加する電圧を上昇させると、ＤＥＡ１２は面方向に伸長し、その後、ＤＥＡ１２に印加する電圧を降下させるとＤＥＡ１２は元の状態に戻るように収縮する。こうしたＤＥＡ１２の伸長及び収縮に追従して伸縮部３０が伸長及び収縮することにより、使用者の指にＤＥＡ１２の面方向の振動が伝達される。

　また、第３実施形態では、ＤＥＡ１２に追従して伸縮する伸縮部３０の周方向の両端部が固定部３１に固定されて、当該両端部の変位が制限された状態になっている。これにより、ＤＥＡ１２に印加する電圧を大きく上昇させて、ＤＥＡ１２を面方向に大きく伸長させると、図９の矢印Ｃ１で示すように、伸縮部３０の円弧の中央部が、円弧の中心から離れる方向に移動するように撓む。また、ＤＥＡ１２に印加する電圧を大きく降下させて、ＤＥＡ１２を面方向に大きく収縮させると、図９の矢印Ｃ２で示すように、伸縮部３０の円弧の中央部が、円弧の中心に向かう方向に移動するように撓む。こうした伸縮部３０の円弧の中央部を円弧の中心から離れる方向又は円弧の中心に向かう方向に撓ませる伸縮部３０の動作により、使用者の指にＤＥＡ１２の面直方向の振動、即ち、指の表面を押し付ける方向の振動が伝達される。

　次に、第３実施形態の効果について説明する。第３実施形態の場合にも、上記（１）の効果が得られる。また、第３実施形態によれば以下に記載する効果が得られる。
　（９）基材１１は、弧状に湾曲するとともに周方向に伸縮可能な伸縮部３０と、伸縮部３０の周方向の両端部の変位を制限する固定部３１とを備えている。ＤＥＡ１２は、伸縮部３０に設けられている。

　上記構成によれば、ＤＥＡ１２の面方向の振動に加えて、ＤＥＡ１２の面直方向の振動も発生させることが可能であり、使用者に対して、より多様な触感を提示できる。
　さらに、上記構成によれば、基材１１の伸縮部３０と固定部３１との間に、使用者の指を挟み込むことにより容易に装着状態とすることができる。また、装着する際に指の太さに合わせて伸縮部３０が伸長するため、装着適合性が高い。

　なお、上記の各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記の各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

　・基材１１を装着した後、装着部位に対してＤＥＡ１２を適切な圧力で押し付けた状態とするために、弾性バンド等の拘束部材を用いて、基材１１を締め付けてもよい。
　・基材１１は、少なくともＤＥＡ１２が積層された部分の一部が伸縮可能であればよく、一部に伸縮できない部分を有していてもよい。例えば、第２実施形態の高弾性領域Ｒ２を伸縮しない材料により構成してもよい。

　・基材１１におけるＤＥＡ１２が積層された部分は、面方向全体に伸縮可能である構成に限定されず、積層されたＤＥＡ１２が伸縮可能な方向のうちの少なくとも一方向（例えば、第１方向Ａに平行な方向）に伸縮可能であればよい。

　・基材１１の形状は、装着部分に応じて適宜、変更できる。例えば、装着部位が腕である場合には、リストバンドのような形状の基材を採用してもよい。また、基材１１の環状部分１１ａは、帯状の基材１１を指や腕等に巻き付けて、面ファスナー等により固定されることにより環状となる部分であってもよい。また、環状部分１１ａのない基材１１であってもよい。

　・基材１１におけるＤＥＡ１２の配置は特に限定されるものではない。例えば、第１及び第２実施形態では、２個のＤＥＡ１２がアクチュエータ対１２ａをなすようにＤＥＡ１２を規則的に配置していたが、複数のＤＥＡ１２を不規則に配置してもよい。また、基材１１に設けられるＤＥＡ１２は１個であってもよい。

　・ＤＥＡ１２は、相対的に大きく伸長する方向である第１方向Ａを複数、有していてもよい。例えば、第２制限部１３ｂを省略して、第１制限部１３ａのみにより制限部１３を構成する場合、ＤＥＡ１２は、基材１１の環状部分１１ａの周方向の両側に大きく伸長できる。この場合、上記周方向の両方向が第１方向Ａとなる。

　・各ＤＥＡ１２の第１方向Ａは、全て同じ方向であってもよいし、一部又は全部のＤＥＡ１２の第１方向Ａが異なっていてもよい。また、面方向の全方向に等しく伸長するＤＥＡ１２であってもよい。

　・上記第２実施形態において、ＤＥＡ１２は、その少なくとも一部が低弾性領域Ｒ１に配置されていればよい。例えば、図６に示すように、ＤＥＡ１２全体を低弾性領域Ｒ１に配置してもよい。

　・基材１１に低弾性領域Ｒ１及び高弾性領域Ｒ２を設ける方法は、基材１１を構成する柔軟材料の種類を異ならせる方法に限定されない。例えば、図７に示すように、一種のエラストマー材料からなる基材１１の一部に、布等の芯材１１ｂをインサートすることにより、基材１１の一部の引張弾性率を部分的に高めた高弾性領域Ｒ２を形成してもよい。また、基材１１の厚さを部分的に厚くすることにより高弾性領域Ｒ２を形成してもよい。

　・ＤＥＡ１２の表面における指に接触する部分に、滑りをよくするための滑面処理が施してもよい。例えば、図６に示すように、ナイロンやテフロン（登録商標）等により構成される複数の球状体１２ｂをＤＥＡ１２の表面に接着して、指とＤＥＡ１２との接触面積を低下させる処理を施してもよい。

　・第３実施形態について、伸縮部３０に設けられるＤＥＡ１２の数、配置は特に限定されるものではない。例えば、図６及び図７に示す構成のように、伸縮部３０の周方向に分離して並ぶように複数のＤＥＡ１２を配置してもよい。

　・ＤＥＡ１２に印加される電圧のパターンは、特に限定されるものではなく、使用者に提示する触感に応じて適宜、設定することができる。また、複数のＤＥＡ１２を備える場合、各ＤＥＡ１２に印加される電圧のパターンは、同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。なお、複数のＤＥＡ１２を備える場合、複数のＤＥＡ１２に対して、それぞれ独立して電圧を印加可能であることが好ましい。

　例えば、図６及び図７に示す構成のように、低弾性領域Ｒ１及び高弾性領域Ｒ２を備える基材１１の低弾性領域Ｒ１の周方向に分離して並ぶように配置される２個のＤＥＡ１２に対して、同じパターンの電圧を印加して、２個のＤＥＡ１２の伸長及び収縮のタイミングを一致させる。この場合、２個のＤＥＡ１２が配置された伸縮部３０は、伸縮部３０の中央部分が面直方向の振動し、使用者の指に対して、指の表面を押し付ける方向の振動が伝達される。すなわち、１個のＤＥＡ１２が配置されている第３実施形態と同様に動作する。

　また、上記２個のＤＥＡ１２に対して、伸長するタイミングと収縮するタイミングとが互い違いになるパターンの電圧を印加する。この場合、伸縮部３０は、ＤＥＡ１２の面方向に振動する。このように、周方向に分離して配置される複数のＤＥＡ１２に対して、それぞれ独立して電圧を印加可能とし、印加する電圧を制御することにより、使用者の指に対して、異なる方向の振動を伝達することができる。したがって、使用者に対して、より多様な触感を提示できる。

　・第１実施形態及び第２実施形態の基材１１として、第３実施形態の基材１１を適用してもよい。また、第３実施形態の基材１１として、第１実施形態及び第２実施形態の基材１１を適用してもよい。なお、第３実施形態の基材１１の固定部３１は、伸縮部３０の端部を固定する構成に限定されるものではなく、少なくとも、ＤＥＡ１２を伸縮させた際に、伸縮部３０の端部を変位し難くする構成であればよい。

　・基材１１に対して、例えば、図１０及び図１１に示すように、基材１１の装着状態を調節する調節部を設けてもよい。この場合には、指等の装着部位の太さに合わせて装着状態を調節できるため、装着適合性が高い触感提示装置となる。

　図１０に示す構成では、第３実施形態の触感提示装置１０Ｃの基材１１について、伸縮部３０と固定部３１とを別体として形成している。伸縮部３０には、その両端部に帯状や紐状等の長尺状の挿通部３０ａが一体に設けられ、固定部３１には、挿通部３０ａが挿通される二つの挿通孔３１ａが設けられている。図１０に示す例では、挿通部３０ａ及び挿通孔３１ａにより調節部が構成されている。

　この基材１１を装着する場合には、伸縮部３０の挿通部３０ａを固定部３１の挿通孔３１ａに挿通させた状態として、伸縮部３０と固定部３１との間に使用者の指を挿入した後、挿通部３０ａの挿通度合を変化させて固定部３１の位置を変更する。これにより、伸縮部３０及び固定部３１が指を締める強さを調節できる。

　図１１に示す構成では、第３実施形態の触感提示装置１０Ｃの基材１１について、伸縮部３０の一方の端部３０ｂを固定部３１から分離可能に構成し、端部３０ｂの内面及び固定部３１の外面に面ファスナー３２を設けている。図１１に示す例では、伸縮部３０の端部３０ｂ及び固定部３１の外面に設けられる面ファスナー３２により調節部が構成されている。

　この基材１１を装着する場合には、伸縮部３０及び固定部３１を使用者の指に巻き付けた後、固定部３１の外面に対して、伸縮部３０の端部３０ｂを任意の位置で面ファスナー３２により固定する。これにより、伸縮部３０及び固定部３１が指を締める強さを調節できる。

　・一つの高弾性領域Ｒ２に対して、複数の低弾性領域Ｒ１を設け、複数の低弾性領域Ｒ１のそれぞれにＤＥＡ１２を配置してもよい。例えば、図１１に示す例では、高弾性領域Ｒ２に相当する一つの固定部３１に対して、低弾性領域Ｒ１に相当する三つの伸縮部３０を接続している。

　Ｒ１…低弾性領域、Ｒ２…高弾性領域、１０Ａ，１０Ｂ…触感提示装置、１１…基材、１１ａ…環状部分、１２…誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）、１２ａ…アクチュエータ対、１３…制限部、１３ａ…第１制限部、１３ｂ…第２制限部、２０…誘電層、２１…正極電極、２２…負極電極、２３…絶縁層、３０…伸縮部、３１…固定部。

Claims (10)

1. 　印加電圧に応じて面方向に伸縮するシート状の少なくとも一つの誘電エラストマーアクチュエータを備え、前記誘電エラストマーアクチュエータの伸縮に基づく振動を触感として認識させる触感提示装置であって、
   　前記誘電エラストマーアクチュエータが積層される基材を備え、
   　前記基材は、湾曲可能に構成されるとともに、
   　前記基材における前記誘電エラストマーアクチュエータが積層された部分は、積層された前記誘電エラストマーアクチュエータの伸縮方向に伸縮可能に構成されていることを特徴とする触感提示装置。
2. 　前記基材は、断面が環状となる環状部分を有し、
   　前記誘電エラストマーアクチュエータは、前記環状部分の内面に積層されている請求項１に記載の触感提示装置。
3. 　前記誘電エラストマーアクチュエータは、その面方向において、特定の第１方向に相対的に大きく伸長するように構成されている請求項１又は請求項２に記載の触感提示装置。
4. 　前記少なくとも一つの誘電エラストマーアクチュエータは、前記第１方向が背中合わせとなるように配置されてアクチュエータ対を構成する２個の誘電エラストマーアクチュエータを含む請求項３に記載の触感提示装置。
5. 　前記基材は、引張弾性率が低い低弾性領域と、前記低弾性領域よりも引張弾性率が高い高弾性領域とを備え、
   　前記誘電エラストマーアクチュエータは、少なくとも一部が前記低弾性領域に配置されている請求項１～４のいずれか一項に記載の触感提示装置。
6. 　前記誘電エラストマーアクチュエータは、前記低弾性領域と前記高弾性領域とに跨って配置されている請求項５に記載の触感提示装置。
7. 　前記基材は、弧状に湾曲するとともに周方向に伸縮可能な前記低弾性領域と、前記低弾性領域の周方向の両端部の変位を制限する前記高弾性領域とを備え、
   　前記誘電エラストマーアクチュエータは、前記低弾性領域に設けられている請求項５に記載の触感提示装置。
8. 　前記基材は、断面が環状となる環状部分を有し、
   　前記少なくとも一つの誘電エラストマーアクチュエータは、前記環状部分に対して、前記環状部分の周方向に分離して配置された複数の誘電エラストマーアクチュエータを含み、
   　前記複数の誘電エラストマーアクチュエータに対して、それぞれ独立して電圧を印加可能である請求項１～７のいずれか一項に記載の触感提示装置。
9. 　前記基材には、装着状態を調節する調節部が設けられている請求項１～８のいずれか一項に記載の触感提示装置。
10. 　指を装着部位とし、前記誘電エラストマーアクチュエータは、指の周方向に伸縮する請求項１～９のいずれか一項に記載の触感提示装置。

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