WO2023047776A1 - 入力装置、入力システム及び入力装置の駆動方法 - Google Patents

入力装置、入力システム及び入力装置の駆動方法 Download PDF

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WO2023047776A1
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internal electrode
piezoelectric actuator
electrode
housing
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茂雄 石井
岳行 福島
純明 岸本
雄一 濤川
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太陽誘電株式会社
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    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
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    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals

Definitions

  • the present invention relates to an input device, an input system, and a method of driving an input device that present a tactile sensation by vibration.
  • actuators are used in tactile functional devices that present tactile sensations to users.
  • electromagnetic actuators such as eccentric motors and linear resonant actuators are used for notification functions.
  • piezoelectric actuators are also used for the force feedback function.
  • a stylus pen may be used for input on mobile devices. Using a stylus pen makes it easier to draw characters and graphics. However, when drawing with a stylus pen, the feeling of operation differs from that of an actual writing instrument, and the user may feel uncomfortable. Therefore, the inventors of the present invention have studied how to improve the operational feeling of a stylus pen by using tactile technology.
  • an object of the present invention to provide an input device, an input system, and an input device driving method that use tactile technology and have excellent operational feeling.
  • an input device includes a housing and a piezoelectric actuator.
  • the piezoelectric actuator is mounted on the casing and includes a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, a positive electrode internal electrode provided in the piezoelectric layer, and a positive electrode provided in the piezoelectric layer through the piezoelectric layer. and a negative internal electrode facing the positive internal electrode, and when a voltage is applied between the positive internal electrode and the negative internal electrode, a direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive internal electrode and the negative internal electrode stretch along.
  • the housing has a shape having a first direction as a longitudinal direction, and the piezoelectric actuator is mounted in the housing such that a direction perpendicular to the electrode surface is perpendicular to the first direction.
  • the housing has a pen-shaped shape with the first direction as a longitudinal direction,
  • the piezoelectric actuator may be arranged in a grip portion of the housing.
  • the housing has a recess provided in the grip portion,
  • the piezoelectric actuator may be accommodated in the recess and sealed with a sealing material.
  • the piezoelectric actuator may be composed of a plurality of piezoelectric actuator chips, and the plurality of actuator chips may be stacked with a stacking direction perpendicular to the first direction.
  • the housing has a predetermined resonance frequency, A signal wave having a frequency of 50 Hz or more and 350 Hz or less is used as a modulation wave, and a driving signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of the resonance frequency with the modulation wave is applied to the positive internal electrode and the negative internal electrode.
  • a drive for supplying may be further provided.
  • the resonance frequency may be 20 kHz or more and 110 kHz or less.
  • the housing has a shape with a first direction as a longitudinal direction
  • the piezoelectric actuator may be mounted on the housing such that a direction perpendicular to the electrode surface is parallel to the first direction.
  • the housing has a pen-shaped shape with the first direction as a longitudinal direction,
  • the piezoelectric actuator may be arranged at the pen tip portion of the housing.
  • the pen tip portion may have a tip portion that protrudes from the piezoelectric actuator along the first direction and is made of metal.
  • the piezoelectric actuator may be composed of a plurality of piezoelectric actuator chips, and the plurality of actuator chips may be stacked with the first direction as the stacking direction.
  • the housing has a predetermined resonance frequency, A signal wave having a frequency of 50 Hz or more and 350 Hz or less is used as a modulation wave, and a driving signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of the resonance frequency with the modulation wave is applied to the positive internal electrode and the negative internal electrode.
  • a drive for supplying may be further provided.
  • the resonance frequency may be 20 kHz or more and 110 kHz or less.
  • the housing has a predetermined resonance frequency
  • a signal wave having a frequency of 2 Hz or more and 50 Hz or less is used as a modulation wave
  • a driving signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of 150 Hz or more and 250 Hz or less by the modulation wave is applied to the positive internal electrode and the negative internal electrode.
  • the piezoelectric actuator chip includes a plurality of blocks each including a predetermined number of the positive electrode internal electrodes and the negative electrode internal electrodes; a relaxation layer is provided between the blocks; The relaxation layer may be the piezoelectric layer thicker than the piezoelectric layer between the positive internal electrode and the negative internal electrode in the block.
  • an input system includes an input device and a driving section.
  • the input device includes a housing, a piezoelectric layer mounted in the housing and made of a piezoelectric material, a positive internal electrode provided in the piezoelectric layer, and a positive electrode provided in the piezoelectric layer, the piezoelectric a negative electrode internal electrode facing the positive electrode internal electrode via a body layer; and when a voltage is applied between the positive electrode internal electrode and the negative electrode internal electrode, the electrode surfaces of the positive electrode internal electrode and the negative electrode internal electrode and a piezoelectric actuator that expands and contracts along a direction perpendicular to the.
  • the drive unit supplies a drive signal to the positive internal electrode and the negative internal electrode.
  • a method of driving an input device includes: a piezoelectric layer mounted on a housing and made of a piezoelectric material; a positive electrode internal electrode provided in the piezoelectric layer; provided in the piezoelectric layer and provided with a negative internal electrode facing the positive internal electrode via the piezoelectric layer; when a voltage is applied between the positive internal electrode and the negative internal electrode, the A driving signal is supplied to the positive internal electrode and the negative internal electrode of a piezoelectric actuator that expands and contracts along a direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive internal electrode and the negative internal electrode.
  • an input device As described above, according to the present invention, it is possible to provide an input device, an input system, and an input device driving method that use tactile technology and have excellent operational feeling.
  • FIG. 1 is a plan view of an input device according to a first embodiment of the invention; FIG. It is a sectional view of the above-mentioned input device. It is an expanded sectional view of the said input device.
  • FIG. 4 is a plan view of a grip portion included in the input device; 4 is a cross-sectional view of a grip portion included in the input device; FIG. 4 is a cross-sectional view of a grip portion included in the input device; FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a piezoelectric actuator housed in a concave portion of a grip portion of the input device; 4 is a cross-sectional view of a piezoelectric actuator chip that constitutes a piezoelectric actuator included in the input device; FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the thickness of a piezoelectric layer in the piezoelectric actuator chip; FIG. It is a schematic diagram which shows the vibration of the said piezoelectric actuator chip.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing vibration of the piezoelectric actuator chip accommodated in the recess;
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a piezoelectric actuator chip accommodated in the recess;
  • It is a schematic diagram which shows operation
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the amplitude of an amplitude-modulated wave
  • FIG. 10 is a plan view of an input device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing vibration of a piezoelectric actuator chip that constitutes the piezoelectric actuator included in the input device
  • FIG. It is a schematic diagram which shows operation
  • It is an example of an amplitude-modulated wave waveform generated by a driving unit included in the input device.
  • FIG. 1 is a plan view of an input device 100 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the input device 100, taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG.
  • the input device 100 is a stylus pen type input device and includes a housing 110, a support plate 120 and a piezoelectric actuator .
  • the housing 110 has a pen-shaped shape as shown in FIG.
  • the longitudinal direction of the housing 110 is defined as the X direction
  • one direction perpendicular to the X direction is defined as the Y direction
  • a direction perpendicular to the X and Z directions is defined as the Z direction.
  • the housing 110 comprises a nib portion 111, a pen shaft portion 112 and a grip portion 113.
  • FIG. 1 the longitudinal direction of the housing 110 is defined as the X direction
  • the Y direction one direction perpendicular to the X direction
  • Z direction is defined as the Z direction.
  • the housing 110 comprises a nib portion 111, a pen shaft portion 112 and a grip portion 113.
  • the pen tip portion 111 is a portion that constitutes the pen tip of the pen-shaped housing 110 .
  • the nib portion 111 has a junction portion 111a and a tip portion 111b as shown in FIG.
  • the joint portion 111 a is a screw hole provided at the end portion of the pen tip portion 111 on the side of the grip portion 113 and is used for joining with the grip portion 113 .
  • the tip portion 111b is provided at the end portion of the pen tip portion 111 opposite to the grip portion 113, and is formed in a sharp shape.
  • the pen tip portion 111 is made of resin such as polycarbonate or metal such as stainless steel.
  • the pen shaft portion 112 is a portion that constitutes the pen shaft of the pen-shaped housing 110 .
  • the pen shaft portion 112 has a joint portion 112a as shown in FIG.
  • the joint portion 112 a is a screw hole provided at the end of the pen shaft portion 112 on the side of the grip portion 113 and is used for joint with the grip portion 113 .
  • the pen shaft portion 112 is made of resin such as polycarbonate or metal such as stainless steel.
  • the grip portion 113 is arranged between the pen tip portion 111 and the pen shaft portion 112, and constitutes the grip of the pen-shaped housing 110.
  • 4 is a plan view of grip portion 113.
  • FIG. 5 and 6 are cross-sectional views of the grip portion 113, FIG. 5 being a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 4, and FIG. 6 being a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
  • the grip portion 113 has a joint portion 113a, a joint portion 113b and a recess 113c.
  • the joint portion 113 a is provided at the end portion of the grip portion 113 on the pen tip portion 111 side, and is a screw that is screwed into the joint portion 111 a of the pen tip portion 111 .
  • the joint 113b is provided at the end of the pen barrel portion 112 type of the grip portion 113, and is a screw that is screwed into the joint portion 112a of the pen barrel portion 112. As shown in FIG.
  • the support plate 120 is arranged at the bottom of the recess 113c and supports the piezoelectric actuator 130, as shown in FIG.
  • the support plate 120 is made of metal such as stainless steel.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing piezoelectric actuator 130 located on grip portion 113 .
  • the piezoelectric actuator 130 is placed on the support plate 120 and accommodated in the recess 113c.
  • the piezoelectric actuator 130 is fixed to the concave portion 113c by a sealing material (not shown).
  • the sealing material is, for example, epoxy resin.
  • the piezoelectric actuator 130 is constructed by stacking two piezoelectric actuator chips, a first piezoelectric actuator chip 131 and a second piezoelectric actuator chip 132, as shown in FIG.
  • the first piezoelectric actuator chip 131 and the second piezoelectric actuator chip 132 may be piezoelectric actuator chips having the same structure.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a piezoelectric actuator chip 140 that can constitute the first piezoelectric actuator chip 131 and the second piezoelectric actuator chip 132 .
  • the piezoelectric actuator chip 140 includes a piezoelectric layer 141, a positive internal electrode 142 and a negative internal electrode 143.
  • One main surface of the piezoelectric actuator chip 140 is a main surface 140a, a main surface opposite to the main surface 140a is a main surface 140b, one side surface is a side surface 140c, and a side surface opposite to the side surface 140c is a side surface 140d.
  • the piezoelectric layer 141 is made of a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate).
  • the positive electrode internal electrode 142 is made of a conductive material, is provided in the piezoelectric layer 141 , and faces the negative electrode internal electrode 143 with the piezoelectric layer 141 interposed therebetween.
  • the positive electrode internal electrode 142 has a flat plate shape, and when the main surface of the positive electrode internal electrode 142 is defined as an electrode surface, the electrode surface is parallel to the main surface 140a and the main surface 140b.
  • the positive electrode internal electrode 142 is exposed on the side surface 140c and separated from the side surface 140d as shown in FIG.
  • the positive internal electrode 142 is in contact with and electrically connected to a positive external electrode (not shown) formed on the side surface 140c.
  • the negative internal electrode 143 is made of a conductive material, is provided in the piezoelectric layer 141 , and faces the positive internal electrode 142 with the piezoelectric layer 141 interposed therebetween.
  • the negative electrode internal electrode 143 has a flat plate shape, and when the main surface of the positive electrode internal electrode 142 is defined as an electrode surface, the electrode surface is parallel to the main surfaces 140a and 140b.
  • the negative electrode internal electrode 143 is exposed on the side surface 140d and separated from the side surface 140c as shown in FIG.
  • the negative internal electrode 143 is in contact with and electrically connected to a negative external electrode (not shown) formed on the side surface 140d.
  • the piezoelectric actuator chip 140 has blocks 151 and relaxation layers 152 .
  • the block 151 includes a plurality of positive internal electrodes 142 and a plurality of negative internal electrodes 143 , and the piezoelectric actuator chip 140 is provided with three blocks 151 .
  • the number of positive electrode internal electrodes 142 and negative electrode internal electrodes 143 included in each block 151 is not particularly limited, but a total of 50 layers can be provided. For this reason, the piezoelectric actuator chip 140 can be provided with a total of 150 layers of positive internal electrodes 142 and negative internal electrodes 143 in three blocks 151 .
  • each block 151 is shown to include three layers of positive electrode internal electrodes 142 and negative electrode internal electrodes 143 .
  • the relaxation layers 152 are provided between the blocks 151 and on the main surface 140 a side and the main surface 140 b side of the piezoelectric actuator chip 140 .
  • the relaxing layer 152 is composed of the thick piezoelectric layer 141 .
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the thickness of the relaxation layer 152. As shown in FIG. As shown in the figure, the thickness of the piezoelectric layer 141 between the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143 in each block 151 is T1, and the thickness of the piezoelectric layer 141 in the relaxation layer 152 is T2. .
  • the thickness T2 is thicker than the thickness T1, and is preferably twice as thick as the thickness T1. For example, the thickness T1 can be 18 ⁇ m and the thickness T2 can be 36 ⁇ m.
  • the piezoelectric actuator chip 140 can be formed by forming a positive electrode internal electrode 142 or a negative electrode internal electrode 143 with a conductive paste on a piezoelectric plate serving as a piezoelectric layer 141, stacking and sintering the piezoelectric plates. is.
  • the piezoelectric actuator chip 140 can be formed by forming a sintered body for each block 151 and stacking the blocks 151 and pressing them together.
  • the relaxation layer 152 strengthens the adhesion between the blocks 151 and relieves the internal stress during pressure bonding, thereby forming the piezoelectric actuator chip 140 with excellent characteristics.
  • the number of blocks 151 is not limited to three, and may be two or less or four or more.
  • the piezoelectric actuator chip 140 has such a configuration.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing vibration of the piezoelectric actuator chip 140.
  • FIG. 10 When a voltage is applied between the positive electrode internal electrode 142 and the negative electrode internal electrode 143 , the piezoelectric actuator chip 140 moves along the direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive electrode internal electrode 142 and the negative electrode internal electrode 143 due to the inverse piezoelectric effect in the piezoelectric layer 141 . It expands and contracts (arrows in the figure) and vibrates with the same direction as the amplitude direction. Such oscillations are called d33 modes. Since the piezoelectric actuator chip 140 that operates in the d33 mode can also be driven unipolarly by adding a DC component, it is possible to take measures against polarization deterioration.
  • the piezoelectric actuator 130 includes the first piezoelectric actuator chip 131 and the second piezoelectric actuator chip 132 as described above, and the first piezoelectric actuator chip 131 and the second piezoelectric actuator chip 132 each have the configuration of the piezoelectric actuator chip 140 .
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the orientation of the piezoelectric actuator chip 140 that constitutes the piezoelectric actuator 130. As shown in FIG.
  • the piezoelectric actuator 130 is a piezoelectric actuator that vibrates in the d33 mode (hereinafter referred to as a d33 piezoelectric actuator). Since the displacement amount of the d33 piezoelectric actuator is represented by the following (Equation 1), the piezoelectric actuator 130 can be multi-staged by stacking two piezoelectric actuator chips 140 to increase the displacement amount. .
  • ⁇ z d33 ⁇ v ⁇ n (Formula 1) ⁇ z is the amount of displacement, d33 is the material constant of the piezoelectric layer 141, v is the applied voltage, and n is the number of stacked piezoelectric layers.
  • FIG. 12 is a plan view showing the recess 113c and the piezoelectric actuator chip 140.
  • FIG. As shown in the figure, it is preferable that the piezoelectric actuator chip 140 is smaller than the recess 113c, and that the size of the piezoelectric actuator chip 140 and the recess 113c form a gap.
  • the length (X direction) of the recess 113c is length L1
  • the width (Y direction) is width D1
  • the length (X direction) of the piezoelectric actuator chip 140 is length L2
  • the width (Y direction) is L2.
  • ) is the width D2, for example, the length L1 and the width D1 can both be 4 mm, and the length L2 and the width D2 can be both 3.5 mm.
  • the gap between the piezoelectric actuator chip 140 and the recess 113c is filled with a sealing material to fix the piezoelectric actuator chip 140, the support plate 120 and the recess 113c.
  • the piezoelectric actuator 130 has the configuration as described above. Although the piezoelectric actuator 130 is made up of two piezoelectric actuator chips 140 , it may be made up of one or three or more piezoelectric actuator chips 140 . Further, the piezoelectric actuator 130 may have another configuration as long as it is a d33 piezoelectric actuator whose vibration direction is a direction (Z direction) perpendicular to the longitudinal direction (X direction) of the housing 110. .
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the operation of the input device 100.
  • the piezoelectric actuator 130 by driving the piezoelectric actuator 130, the piezoelectric actuator 130 is expanded and contracted along the direction (Z direction) perpendicular to the longitudinal direction (X direction) of the housing 110. Vibration is performed in the d33 mode with the (Z direction) as the amplitude direction.
  • a user of the input device 100 grips the grip portion 113 of the input device 100 and performs input on an input target surface of a mobile device or the like.
  • a realistic tactile expression can be provided.
  • the vibration direction (Z direction) of the piezoelectric actuator 130 coincides with the pressing direction (Z direction) of the finger gripping the grip portion 113, the force generated by the piezoelectric actuator 130 in this direction (Z direction) is dominant. It is possible to utilize Also, since the d33 piezoelectric actuator has the highest endurance in the vibration direction, the endurance of the piezoelectric actuator 130 can be improved.
  • the piezoelectric actuator 130 does not have a mechanical driving part such as a motor, and is composed of the piezoelectric actuator chip 140 that is small, lightweight, and consumes low power. It is possible.
  • the piezoelectric actuator 130 since the piezoelectric actuator 130 has a high high-speed response, the input device 100 is capable of tactile expression that takes advantage of this high-speed response.
  • a drive signal output to the piezoelectric actuator 130 will be described.
  • This drive signal is a voltage waveform applied between the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143 of the piezoelectric actuator chip 140 as described above.
  • this drive signal may be supplied to the piezoelectric actuator 130 from a drive unit mounted on the input device 100, and a drive unit mounted on a device different from the input device 100 may perform wireless communication or the like. It may be supplied to the piezoelectric actuator 130 via.
  • the driving signal output from the driving unit to the piezoelectric actuator 130 has a waveform obtained by amplitude-modulating a signal wave having a frequency of 50 Hz or more and 350 Hz or less and a sine wave whose frequency is the resonance frequency of the housing 110 using the modulated wave.
  • vibrations of 50 Hz to 350 Hz are vibrations that can be sensitively sensed by Meissner's corpuscles, Pacinian corpuscles, and the like, which are receptors on human skin.
  • the resonance frequency of the housing 110 is determined by the materials of the pen tip portion 111 and the grip portion 113, and is preferably 20 kHz or more and 110 kHz or less.
  • FIG. 14 shows a voltage waveform and a current waveform having amplitude-modulated waveforms obtained by using a sine wave having a first frequency as a modulated wave and amplitude-modulating a sine wave having a second frequency with this modulated wave.
  • 15 is an enlarged view of FIG. 14.
  • FIG. 14 When the voltage waveform shown in FIG. 14 is applied as a drive signal to the piezoelectric actuator 130 from the driving section, a current having the current waveform shown in FIG. 14 flows.
  • FIG. 16 shows only the voltage waveforms of FIG. 14, and FIG. 17 shows only the voltage waveforms of FIG.
  • a wave with a large wavelength indicated by W1 is a sine wave having a first frequency
  • a wave with a small wavelength indicated by W2 is a sine wave with a second frequency.
  • a sine wave having a first frequency is referred to as a first sine wave W1
  • a sine wave having a second frequency is referred to as a second sine wave W2.
  • the first sine wave W1 is formed by changes in the amplitude of the second sine wave W2, i.e. the waveforms shown in FIGS. 16 and 17 use the second sine wave W2 as the carrier, It is an amplitude-modulated wave using the first sine wave W1 as a modulating wave.
  • the drive unit generates a drive signal having a waveform of an amplitude-modulated wave having a second sine wave W2 having a resonance frequency of the housing 110 as a carrier wave and a first sine wave W1 having a frequency of 50 Hz or more and 350 Hz or less as a modulation wave. It can be applied to actuator 130 .
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing the relationship between the waveform of the amplitude modulated wave and the voltage gain.
  • the degree of modulation m is expressed by the following (Equation 2).
  • Equation 2 the smaller the amplitude b with respect to the amplitude a, the larger the degree of modulation m.
  • the degree of modulation m is adjusted in the range of 80% or more and 100% or less, and the amplitude modulation drop can be used for tactile expression.
  • the current consumption is reduced in the portion where the voltage is reduced, it is possible to reduce the power consumption.
  • the amplitude-modulated waves are described using the first sine wave W1 and the second sine wave W2, but the amplitude-modulated waves may be formed by waves other than sine waves.
  • the drive unit uses a signal wave with a frequency of 50 Hz or more and 350 Hz or less as a modulated wave, and applies a drive signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave whose frequency is the resonance frequency of the housing 110 with the modulated wave to the piezoelectric actuator 130. supply. Then, when the tip portion 111b (see FIG. 13) of the input device 100 is moved while being in contact with the input target surface, the user can feel a sense of pressure and a sense of floating from the input device 100 in a direction opposite to the moving direction. .
  • FIG. 19 is a plan view of the input device 200 according to this embodiment
  • FIG. 20 is a partially enlarged view of FIG.
  • the input device 200 is a stylus pen type input device and includes a housing 210 and a piezoelectric actuator 230 .
  • the housing 210 has a pen-shaped shape as shown in FIG.
  • the longitudinal direction of the housing 210 is defined as the X direction
  • one direction perpendicular to the X direction is defined as the Y direction
  • a direction perpendicular to the X and Z directions is defined as the Z direction.
  • housing 210 includes pen shaft portion 211 and pen tip portion 212 .
  • the pen shaft portion 211 is a portion that constitutes the pen shaft of the pen-shaped housing 210 .
  • the pen shaft portion 211 is made of resin such as polycarbonate or metal such as stainless steel.
  • the pen tip portion 212 is a portion that constitutes the pen tip of the pen-shaped housing 210 .
  • the nib portion 212 comprises a tip portion 213 and a connection portion 214 .
  • the tip portion 213 is a metal pin that protrudes from the piezoelectric actuator 230 along the longitudinal direction (X direction) of the housing 210 and is made of metal such as stainless steel.
  • a connecting portion 214 is disposed between the piezoelectric actuator 230 and the pen shaft portion 211 to connect them.
  • the connecting portion 214 is made of metal or resin. It should be noted that the piezoelectric actuator 230 may be directly connected to the pen shaft portion 211 without providing the connecting portion 214 .
  • the piezoelectric actuator 230 generates vibrations and causes the input device 200 to have a tactile sensation. As shown in FIG. 20, the piezoelectric actuator 230 is arranged at the pen tip portion 212 and adhered to the tip portion 213 and the connection portion 214 with an adhesive such as epoxy resin.
  • the piezoelectric actuator 230 is constructed by stacking two piezoelectric actuator chips, a first piezoelectric actuator chip 231 and a second piezoelectric actuator chip 232, as shown in FIG.
  • the first piezoelectric actuator chip 231 and the second piezoelectric actuator chip 232 can be piezoelectric actuator chips having the same structure, and can be configured by the piezoelectric actuator chip 140 (see FIG. 8) according to the first embodiment. be. That is, the first piezoelectric actuator chip 231 and the second piezoelectric actuator chip 232 expand and contract along the direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143, and vibrate with the same direction as the amplitude direction.
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing the orientation of the piezoelectric actuator chip 140 that constitutes the piezoelectric actuator 230.
  • the two piezoelectric actuator chips 140 are oriented so that their vibration directions (arrows in the figure) are parallel to the longitudinal direction (X direction) of the housing 110 (X direction).
  • X direction are stacked as the stacking direction, and arranged in the pen tip portion 212 .
  • the piezoelectric actuator 230 is a d33 piezoelectric actuator that vibrates in the d33 mode. Since the displacement amount of the d33 piezoelectric actuator is expressed by the above-described (Equation 1), the piezoelectric actuator 230 can be multi-staged by stacking two piezoelectric actuator chips 140 to increase the displacement amount. .
  • the piezoelectric actuator 230 has the configuration as described above. Although the piezoelectric actuator 230 is made up of two piezoelectric actuator chips 140 , it may be made up of one or three or more piezoelectric actuator chips 140 . Further, the piezoelectric actuator 230 may have another configuration as long as it is a d33 piezoelectric actuator whose vibration direction is parallel to the longitudinal direction (X direction) of the housing 110 (X direction). .
  • FIG. 22 is a schematic diagram showing the operation of the input device 200.
  • FIG. 22 In the input device 200, as described above, by driving the piezoelectric actuator 230, the piezoelectric actuator 230 expands and contracts along the direction (X direction) parallel to the longitudinal direction (X direction) of the housing 210, Vibration is performed in the d33 mode with the (X direction) as the amplitude direction.
  • a user of the input device 200 grips the pen shaft portion 211 of the input device 200 and performs input on an input target surface such as a mobile device.
  • the generated tactile sensation can be recognized as if it were a tactile sensation from the input object surface.
  • the vibration direction (X direction) of the piezoelectric actuator 230 coincides with the pressing direction (X direction) of the input device 100 into the input target surface, the force generated by the piezoelectric actuator 230 in this direction (X direction) is dominant. It can be used for Also, since the d33 piezoelectric actuator has the highest endurance in the vibration direction, the endurance of the piezoelectric actuator 230 can be improved.
  • the piezoelectric actuator 230 does not have a mechanical driving part such as a motor, and is composed of the piezoelectric actuator chip 140 that is small, lightweight, and consumes low power. It is possible.
  • the piezoelectric actuator 230 since the piezoelectric actuator 230 has a high high-speed response, the input device 200 is capable of tactile expression that takes advantage of this high-speed response.
  • a drive signal output to the piezoelectric actuator 230 will be described.
  • This drive signal is a voltage waveform applied between the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143 of the piezoelectric actuator chip 140 as described above.
  • this drive signal may be supplied to the piezoelectric actuator 230 from a drive unit mounted in the input device 200, and a drive unit mounted in a device other than the input device 200 may perform wireless communication or the like. It may be supplied to the piezoelectric actuator 230 via.
  • the drive signal output from the drive unit to the piezoelectric actuator 230 has a waveform obtained by amplitude-modulating a signal wave having a frequency of 50 Hz or more and 350 Hz or less and a sine wave whose frequency is the resonance frequency of the housing 210 by the modulation wave. can have.
  • vibrations of 50 Hz to 350 Hz are vibrations that can be sensitively sensed by Meissner's corpuscles, Pacinian corpuscles, and the like, which are receptors on human skin.
  • the resonance frequency of the housing 210 is determined by the material of the pen tip portion 212, and is preferably 20 kHz or more and 110 kHz or less.
  • the first sine wave W1 is formed by changing the amplitude of the second sine wave W2, that is, the waveforms shown in FIGS. is an amplitude modulated wave in which the second sine wave W2 is the carrier wave and the first sine wave W1 is the modulating wave.
  • the drive unit generates a drive signal having a waveform of an amplitude-modulated wave having a second sine wave W2 having a resonance frequency of the housing 210 as a carrier wave and a first sine wave W1 having a frequency of 50 Hz or more and 350 Hz or less as a modulation wave. , can be applied to the piezoelectric actuator 230 .
  • the modulation degree m (see (Formula 2) above) is adjusted in the range of 80% to 100%, and the amplitude modulation drop can be used for tactile expression.
  • the current consumption is reduced in the portion where the voltage is reduced, it is possible to reduce the power consumption.
  • the amplitude-modulated waves are described using the first sine wave W1 and the second sine wave W2, but the amplitude-modulated waves may be formed by waves other than sine waves.
  • the drive unit uses a signal wave with a frequency of 50 Hz or more and 350 Hz or less as a modulation wave, and applies a drive signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave whose frequency is the resonance frequency of the housing 210 with the modulation wave to the piezoelectric actuator 230. supply. Then, when the tip portion 213 (see FIG. 20) of the input device 200 is moved while being in contact with the input target surface, the user can feel a sense of pressure and a sense of floating from the input device 200 in the direction opposite to the moving direction. .
  • the drive signal output from the drive unit to the piezoelectric actuator 230 has a waveform obtained by using a signal wave with a frequency of 2 Hz or more and 50 Hz or less as a modulation wave, and amplitude-modulating a sine wave with a frequency of 150 Hz or more and 250 Hz or less by the modulation wave.
  • the drive unit performs amplitude modulation using a second sine wave W2 with a frequency of 150 Hz or more and 250 Hz or less as a carrier wave and a first sine wave W1 with a frequency of 2 Hz or more and 50 Hz or less as a modulation wave.
  • a drive signal having a wave waveform can be generated and applied to the piezoelectric actuator 230 .
  • the modulation degree m (see (Formula 2) above) is adjusted in the range of 80% to 100%, and the amplitude modulation drop can be used for tactile expression.
  • the current consumption is reduced in the portion where the voltage is reduced, it is possible to reduce the power consumption.
  • the amplitude-modulated waves are described using the first sine wave W1 and the second sine wave W2, but the amplitude-modulated waves may be formed by waves other than sine waves.
  • the drive unit supplies the piezoelectric actuator 230 with a drive signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of 150 Hz to 250 Hz with a signal wave having a frequency of 2 Hz to 50 Hz as a modulated wave. . Then, when the tip portion 213 (see FIG. 20) of the input device 200 is brought into contact with the input target surface, the user can feel a tactile sensation from the input device 200 . This allows the user to perceive through tactile sensation that an input is being made by the input device 200 . Furthermore, it is possible to adjust this tactile sensation by the frequency of the modulated wave.
  • FIG. 23 shows an example of amplitude modulated waves in which the first sine wave W1 is 2.5 Hz and the second sine wave W2 is 250 Hz. The degree of modulation is 100% and is generated so as to fade in with 4 waves.
  • FIG. 24 shows an example of amplitude modulated waves in which the first sine wave W1 is 25 Hz and the second sine wave W2 is 250 Hz. The degree of modulation is 100%, and it is generated so that it fades in with 5 waves and fades out at intervals of 1 second.

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Abstract

【課題】触覚技術を用いた操作感に優れる入力装置、入力システム及び入力装置の駆動方法を提供すること。 【解決手段】本発明に係る入力装置は、筐体と、圧電アクチュエータとを具備する。上記圧電アクチュエータは、上記筐体に搭載され、圧電材料からなる圧電体層と、上記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、上記圧電体層中に設けられ、上記圧電体層を介して上記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、上記正極内部電極と上記負極内部電極の間に電圧が印加されると、上記正極内部電極及び上記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮する。

Description

入力装置、入力システム及び入力装置の駆動方法
　本発明は、振動による触覚提示に係る入力装置、入力システム及び入力装置の駆動方法に関する。
　ユーザに触覚を提示する触覚機能デバイスには様々なアクチュエータが用いられている。例えば、通知機能には偏心モータやリニア共振アクチュータ等の電磁式アクチュエータが用いられている。また、フォースフィードバック機能にはこれらの電磁式アクチュエータに加え、圧電式アクチュエータも用いられている。
　近年、触感技術は高度化が進んでおり、通知機能に加えてザラザラ感やツルツル感等の触感表現も再現できる技術が開発されている（例えば、特許文献1参照）。さらに、モバイル機器の液晶パネル等では領域毎に異なる触感表面も求められている。
特開平８－３１４３６９号公報
　モバイル機器の入力にスタイラスペンが用いられる場合がある。スタイラスペンを用いると文字や図形の描画が容易となるが、スタイラスペンによる描画の際、実際の筆記具とは操作感が異なり、ユーザが違和感を覚える場合がある。そこで本発明者らは、触覚技術を利用してスタイラスペンの操作感を向上させることを検討した。
　以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、触覚技術を用いた操作感に優れる入力装置、入力システム及び入力装置の駆動方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る入力装置は、筐体と、圧電アクチュエータとを具備する。
　上記圧電アクチュエータは、上記筐体に搭載され、圧電材料からなる圧電体層と、上記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、上記圧電体層中に設けられ、上記圧電体層を介して上記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、上記正極内部電極と上記負極内部電極の間に電圧が印加されると、上記正極内部電極及び上記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮する。
　上記筐体は第１の方向を長手方向とする形状を有し、上記圧電アクチュエータは、上記電極面に垂直な方向が上記第１の方向に対して垂直となる向きで上記筐体に搭載されていてもよい。
　上記筐体は上記第1の方向を長手方向とするペン型形状を有し、
　上記圧電アクチュエータは、上記筐体のグリップ部分に配置されていてもよい。
　上記筐体は、上記グリップ部分に設けられた凹部を有し、
　上記圧電アクチュエータは、上記凹部に収容され、封止材によって封止されていてもよい。
　上記圧電アクチュエータは、複数の圧電アクチュエータチップからなり、上記複数のアクチュエータチップは上記第１の方向に対して垂直となる方向を積層方向として積層されていてもよい。
　上記筐体は所定の共振周波数を有し、
　周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が上記共振周波数である正弦波を上記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を上記正極内部電極と上記負極内部電極に供給する駆動部をさらに具備してもよい。
　上記共振周波数は２０ｋＨｚ以上１１０ｋＨｚ以下であってもよい。
　上記筐体は第１の方向を長手方向とする形状を有し、
　上記圧電アクチュエータは、上記電極面に垂直な方向が上記第１の方向に対して平行となる向きで上記筐体に搭載されていてもよい。
　上記筐体は上記第1の方向を長手方向とするペン型形状を有し、
　上記圧電アクチュエータは、上記筐体のペン先部分に配置されていてもよい。
　上記ペン先部分は、上記圧電アクチュエータから上記第１の方向に沿って突出し、金属からなる先端部を備えてもよい。
　上記圧電アクチュエータは、複数の圧電アクチュエータチップからなり、上記複数のアクチュエータチップは上記第１の方向を積層方向として積層されていてもよい。
　上記筐体は所定の共振周波数を有し、
　周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が上記共振周波数である正弦波を上記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を上記正極内部電極と上記負極内部電極に供給する駆動部をさらに具備してもよい。
　上記共振周波数は２０ｋＨｚ以上１１０ｋＨｚ以下であってもよい。
　上記筐体は所定の共振周波数を有し、
　周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である正弦波を上記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を上記正極内部電極と上記負極内部電極に供給する駆動部をさらに具備してもよい。
　上記圧電アクチュエータチップは所定数の上記正極内部電極と上記負極内部電極を含むブロックを複数備え、上記複数のブロックの間には緩和層が設けられ、
　上記緩和層は、上記ブロック内における上記正極内部電極と上記負極内部電極の間の上記圧電体層の厚みよりも厚い上記圧電体層であってもよい。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る入力システムは、入力装置と、駆動部とを具備する。
　上記入力装置は、筐体と、上記筐体に搭載され、圧電材料からなる圧電体層と、上記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、上記圧電体層中に設けられ、上記圧電体層を介して上記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、上記正極内部電極と上記負極内部電極の間に電圧が印加されると、上記正極内部電極及び上記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータとを備える。
　上記駆動部は、駆動信号を上記正極内部電極と上記負極内部電極に供給する。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る入力装置の駆動方法は、筐体に搭載され、圧電材料からなる圧電体層と、上記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、上記圧電体層中に設けられ、上記圧電体層を介して上記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、上記正極内部電極と上記負極内部電極の間に電圧が印加されると、上記正極内部電極及び上記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータの上記正極内部電極と上記負極内部電極に駆動信号を供給する。
　以上のように本発明によれば、触覚技術を用いた操作感に優れる入力装置、入力システム及び入力装置の駆動方法を提供することが可能である。
本発明の第１の実施形態に係る入力装置の平面図である。 上記入力装置の断面図である。 上記入力装置の拡大断面図である。 上記入力装置が備えるグリップ部分の平面図である。 上記入力装置が備えるグリップ部分の断面図である。 上記入力装置が備えるグリップ部分の断面図である。 上記入力装置が備えるグリップ部分の凹部に収容された圧電アクチュエータを示す断面図である。 上記入力装置が備える圧電アクチュエータを構成する圧電アクチュエータチップの断面図である。 上記圧電アクチュエータチップにおける圧電体層の厚みを示す模式図である。 上記圧電アクチュエータチップの振動を示す模式図である。 上記凹部に収容された圧電アクチュエータチップの振動を示す模式図である。 上記凹部に収容された圧電アクチュエータチップの模式図である。 上記入力装置の動作を示す模式図である。 上記入力装置が備える駆動部が発生させる振幅変調波波形である。 図１４の振幅変調波を拡大した波形である。 上記入力装置が備える駆動部が発生させる振幅変調波波形（電圧波形のみ）である。 図１６の振幅変調波を拡大した波形である。 振幅変調波の振幅を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る入力装置の平面図である。 上記入力装置の拡大平面図である。 上記入力装置が備える圧電アクチュエータを構成する圧電アクチュエータチップの振動を示す模式図である。 上記入力装置の動作を示す模式図である。 上記入力装置が備える駆動部が発生させる振幅変調波波形の例である。 上記入力装置が備える駆動部が発生させる振幅変調波波形の例である。
　（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態に係る入力装置について説明する。
　［入力装置の構成］
　図１は本実施形態に係る入力装置１００の平面図である。図２は入力装置１００の断面図であり、図１のＡ－Ａ線での断面図である。図３は図２の一部拡大図である。これらの図に示すように、入力装置１００はスタイラスペン型の入力装置であり、筐体１１０、支持板１２０及び圧電アクチュエータ１３０を備える。
　筐体１１０は図１に示すようにペン型形状を有する。以下、筐体１１０の長手方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する一方向をＹ方向、Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向をＺ方向とする。図１に示すように筐体１１０はペン先部分１１１、ペン軸部分１１２及びグリップ部分１１３及びを備える。
　ペン先部分１１１はペン型形状である筐体１１０のペン先を構成する部分である。ペン先部分１１１は図３に示すように接合部１１１ａと先端部１１１ｂを有する。接合部１１１ａはペン先部分１１１のグリップ部分１１３側の端部に設けられたネジ穴であり、グリップ部分１１３との接合に用いられる。先端部１１１ｂはペン先部分１１１のグリップ部分１１３とは反対側の端部に設けられ、尖った形状に形成されている。ペン先部分１１１はポリカーボネート等の樹脂またはステンレス等の金属からなる。
　ペン軸部分１１２はペン型形状である筐体１１０のペン軸を構成する部分である。ペン軸部分１１２は図３に示すように接合部１１２ａを有する。接合部１１２ａはペン軸部分１１２のグリップ部分１１３側の端部に設けられたネジ穴であり、グリップ部分１１３との接合に用いられる。ペン軸部分１１２はポリカーボネート等の樹脂またはステンレス等の金属からなる。
　グリップ部分１１３はペン先部分１１１とペン軸部分１１２の間に配置され、ペン型形状である筐体１１０のグリップを構成する部分である。図４はグリップ部分１１３の平面図である。図５及び図６はグリップ部分１１３の断面図であり、図５は図４のＢ－Ｂ線での断面図、図６は図４のＣ－Ｃ線での断面図である。これらの図に示すようにグリップ部分１１３は、接合部１１３ａ、接合部１１３ｂおよび凹部１１３ｃを有する。接合部１１３ａはグリップ部分１１３のペン先部分１１１側の端部に設けられ、ペン先部分１１１の接合部１１１ａに螺合するネジである。接合部１１３ｂはグリップ部分１１３のペン軸部分１１２型の端部に設けられ、ペン軸部分１１２の接合部１１２ａに螺合するネジである。
　支持板１２０は図３に示すように凹部１１３ｃの底部に配置され、圧電アクチュエータ１３０を支持する。支持板１２０はステンレス等の金属からなる。
　圧電アクチュエータ１３０は、振動を生じ、入力装置１００に触覚を生じさせる。図７はグリップ部分１１３に配置された圧電アクチュエータ１３０を示す断面図である。同図に示すように圧電アクチュエータ１３０は、支持板１２０上に載置され、凹部１１３ｃに収容されている。また、圧電アクチュエータ１３０は図示しない封止材により凹部１１３ｃに固定されている。封止材は例えばエポキシ樹脂である。
　圧電アクチュエータ１３０は、図７に示すように第１圧電アクチュエータチップ１３１と第２圧電アクチュエータチップ１３２の２つの圧電アクチュエータチップが積層されて構成されている。第１圧電アクチュエータチップ１３１と第２圧電アクチュエータチップ１３２は同一構造を有する圧電アクチュエータチップとすることができる。図８は、第１圧電アクチュエータチップ１３１及び第２圧電アクチュエータチップ１３２を構成することが可能な圧電アクチュエータチップ１４０の模式図である。
　同図に示すように、圧電アクチュエータチップ１４０は圧電体層１４１、正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３を備える。また、圧電アクチュエータチップ１４０の一主面を主面１４０ａ、主面１４０ａの反対側の主面を主面１４０ｂ、一側面を側面１４０ｃ、側面１４０ｃの反対側の側面を側面１４０ｄとする。圧電体層１４１はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料からなる。
　正極内部電極１４２は、導電性材料からなり、圧電体層１４１中に設けられ、圧電体層１４１を介して負極内部電極１４３と対向する。正極内部電極１４２は平板状であり、正極内部電極１４２の主面を電極面とすると、電極面は主面１４０ａ及び主面１４０ｂに平行である。正極内部電極１４２は、図８に示すように側面１４０ｃに露出し、側面１４０ｄから離間する。正極内部電極１４２は、側面１４０ｃに形成された図示しない正極外部電極と当接し、電気的に接続されている。
　負極内部電極１４３は、導電性材料からなり、圧電体層１４１中に設けられ、圧電体層１４１を介して正極内部電極１４２と対向する。負極内部電極１４３は平板状であり、正極内部電極１４２の主面を電極面とすると、電極面は主面１４０ａ及び主面１４０ｂに平行である。負極内部電極１４３は、図８に示すように側面１４０ｄに露出し、側面１４０ｃから離間する。負極内部電極１４３は、側面１４０ｄに形成された図示しない負極外部電極と当接し、電気的に接続されている。
　図８に示すように、圧電アクチュエータチップ１４０は、ブロック１５１と緩和層１５２を有する。ブロック１５１は、複数の正極内部電極１４２及び複数の負極内部電極１４３を含み、圧電アクチュエータチップ１４０には３つのブロック１５１が設けられている。各ブロック１５１に含まれる正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３の数は特に限定されないが、合わせて５０層とすることができる。このため、圧電アクチュエータチップ１４０は３つのブロック１５１で計１５０層の正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３を備えるものとすることができる。なお、図８では便宜上、各ブロック１５１に３層ずつの正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３が含まれるように図示している。
　緩和層１５２は、ブロック１５１の間と、圧電アクチュエータチップ１４０の主面１４０ａ側及び主面１４０ｂ側に設けられている。緩和層１５２は厚みの大きい圧電体層１４１からなる。図９は緩和層１５２の厚みを示す模式図である。同図に示すように、各ブロック１５１内における正極内部電極１４２と負極内部電極１４３の間の圧電体層１４１の厚みを厚みＴ１とし、緩和層１５２における圧電体層１４１の厚みを厚みＴ２とする。厚みＴ２は厚みＴ１より厚く、厚みＴ１の２倍以上の厚みが好適であり、例えば、厚みＴ１は１８μｍ、厚みＴ２は３６μｍとすることができる。
　圧電アクチュエータチップ１４０は、圧電体層１４１となる圧電体板上に導電ペーストにより正極内部電極１４２又は負極内部電極１４３を形成し、圧電体板を積層して焼結することにより形成することが可能である。ここで、圧電体板の積層数が多い場合、ブロック１５１毎に焼結体を形成し、ブロック１５１を重ねて圧着することにより、圧電アクチュエータチップ１４０を形成することができる。この際、緩和層１５２によりブロック１５１間の密着性を強化すると共に、圧着時の内部応力を緩和することで特性に優れる圧電アクチュエータチップ１４０を形成することが可能である。なおブロック１５１の数は３つに限られず、２つ以下、又は４つ以上であってもよい。
　圧電アクチュエータチップ１４０はこのような構成を有する。図１０は圧電アクチュエータチップ１４０の振動を示す模式図である。正極内部電極１４２と負極内部電極１４３の間に電圧を印加すると、圧電体層１４１における逆圧電効果により圧電アクチュエータチップ１４０は正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３の電極面に垂直な方向に沿って伸縮（図中、矢印）し、同方向を振幅方向として振動する。このような振動はｄ３３モードと呼ばれる。ｄ３３モードで動作する圧電アクチュエータチップ１４０はＤＣ成分を加算することでユニポーラ駆動も可能であるため、分極劣化の対策もできる。
　圧電アクチュエータ１３０は上述のように第１圧電アクチュエータチップ１３１及び第２圧電アクチュエータチップ１３２を備え、第１圧電アクチュエータチップ１３１及び第２圧電アクチュエータチップ１３２はそれぞれ圧電アクチュエータチップ１４０の構成を有する。図１１は、圧電アクチュエータ１３０を構成する圧電アクチュエータチップ１４０の向きを示す模式図である。
　同図に示すように２つの圧電アクチュエータチップ１４０はその振動方向（図中矢印）が筐体１１０の長手方向（Ｘ方向）に対して垂直な方向（Ｚ方向）となる向きで、同方向（Ｚ方向）を積層方向として積層され、凹部１１３ｃに収容されている。したがって、圧電アクチュエータ１３０はｄ３３モードで振動する圧電アクチュエータ（以下、ｄ３３圧電アクチュエータ）である。ｄ３３圧電アクチュエータの変位量は下記の（式１）で表されるため、圧電アクチュエータ１３０を２つの圧電アクチュエータチップ１４０を積層して構成することにより多段化し、変位量を大きくすることが可能である。
　Δｚ＝ｄ３３・ｖ・ｎ　　　（式１）
　なお、Δｚは変位量、ｄ３３は圧電体層１４１の材料定数、ｖは印加電圧、ｎは圧電体層の積層数を示す
　図１２は凹部１１３ｃと圧電アクチュエータチップ１４０を示す平面図である。同図に示すように、圧電アクチュエータチップ１４０は凹部１１３ｃより小さく、圧電アクチュエータチップ１４０は凹部１１３ｃとの間に隙間が形成される大きさが好適である。図１２に示すように、凹部１１３ｃの長さ（Ｘ方向）を長さＬ１、幅（Ｙ方向）を幅Ｄ１、圧電アクチュエータチップ１４０の長さ（Ｘ方向）を長さＬ２、幅（Ｙ方向）を幅Ｄ２とすると、一例として長さＬ１及び幅Ｄ１は共に４ｍｍ、長さＬ２及び幅Ｄ２は共に３．５ｍｍとすることができる。なお、圧電アクチュエータチップ１４０と凹部１１３ｃと隙間には封止材が充填され、圧電アクチュエータチップ１４０及び支持板１２０と凹部１１３ｃを固定する。
　圧電アクチュエータ１３０は以上のような構成を有する。なお、圧電アクチュエータ１３０は２つの圧電アクチュエータチップ１４０からなるものとしたが、１つ又は３つ以上の圧電アクチュエータチップ１４０からなるものであってもよい。また、圧電アクチュエータ１３０は、振動方向が筐体１１０の長手方向（Ｘ方向）に対して垂直な方向（Ｚ方向）となるｄ３３圧電アクチュエータであれば、他の構成を有するものであってもよい。
　［入力装置の動作及び効果］
　図１３は入力装置１００の動作を示す模式図である。入力装置１００では上記のように、圧電アクチュエータ１３０を駆動することにより、圧電アクチュエータ１３０を筐体１１０の長手方向（Ｘ方向）に対して垂直な方向（Ｚ方向）に沿って伸縮させ、同方向（Ｚ方向）を振幅方向としてｄ３３モードで振動させる。入力装置１００のユーザは入力装置１００のグリップ部分１１３を把持してモバイル機器等の入力対象面に入力を行うが、グリップ部分１１３に圧電アクチュエータ１３０が設けられているため、入力装置１００はユーザにリアルな触覚表現を提供することができる。
　この際、圧電アクチュエータ１３０の振動方向（Ｚ方向）が、グリップ部分１１３を把持する指の押し込み方向（Ｚ方向）と一致するため、圧電アクチュエータ１３０のこの方向（Ｚ方向）に対する発生力を優位に活用することが可能である。また、ｄ３３圧電アクチュエータは振動方向に対する耐久力が最も大きいため、圧電アクチュエータ１３０の耐久性を向上させることができる。
　さらに、圧電アクチュエータ１３０はモータ等の機械的駆動部分を有さず、小型、軽量かつ低消費電力の圧電アクチュエータチップ１４０から構成されているため、圧電アクチュエータ１３０の省スペース化及び低消費電力化が可能である。加えて、圧電アクチュエータ１３０は高速応答性が高いため、入力装置１００はこの高速応答性を生かした触覚表現が可能である。
　［駆動信号について］
　圧電アクチュエータ１３０へ出力される駆動信号について説明する。この駆動信号は上記のように、圧電アクチュエータチップ１４０の正極内部電極１４２と負極内部電極１４３の間に印加される電圧波形である。なお、この駆動信号は入力装置１００に搭載された駆動部から圧電アクチュエータ１３０に供給されるものであってもよく、入力装置１００とは別の装置に搭載された駆動部から、無線通信等を介して圧電アクチュエータ１３０に供給されるものであってもよい。
　駆動部が圧電アクチュエータ１３０へ出力する駆動信号は周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が筐体１１０の共振周波数である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有する。ここで、５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下の振動は、人の皮膚の受容器であるマイスナー小体及びパチニ小体等が敏感に感じることが可能な振動である。また、筐体１１０の共振周波数は、ペン先部分１１１とグリップ部分１１３の材質によって決まり、２０ｋＨｚ以上１１０ｋＨｚ以下が好適である。
　図１４は、第１の周波数を有する正弦波を変調波とし、この変調波によって第２の周波数を有する正弦波を振幅変調した振幅変調波の波形を有する電圧波形と電流波形を示す。図１５は図１４の拡大図である。駆動部から圧電アクチュエータ１３０に図１４に示す電圧波形を駆動信号として印加すると、図１４に示す電流波形を有する電流が流れる。
　図１６は図１４の電圧波形のみを示し、図１７は図１５の電圧波形のみを示す。図１６及び図１７においてＷ１で示す波長の大きい波が第１の周波数を有する正弦波であり、Ｗ２で示す波長の小さい波が第２の周波数を有する正弦波である。以下、第１の周波数を有する正弦波を第１正弦波Ｗ１とし、第２の周波数を有する正弦波を第２正弦波Ｗ２とする。
　図１６及び図１７に示す波形では、第１正弦波Ｗ１は、第２正弦波Ｗ２の振幅の変化によって形成されており、即ち図１６及び図１７に示す波形は第２正弦波Ｗ２を搬送波、第１正弦波Ｗ１を変調波とする振幅変調波である。駆動部は、筐体１１０の共振周波数を有する第２正弦波Ｗ２を搬送波、５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である第１正弦波Ｗ１を変調波とする振幅変調波の波形を有する駆動信号を生成し、圧電アクチュエータ１３０に印加することができる。
　図１８は、振幅変調波の波形と電圧ゲインの関係を示す模式図である。同図に示すように、振幅変調波の「ピーク」の振幅を振幅ａとし、「谷底」の振幅を振幅ｂとすると、変調度ｍは以下の（式２）で表される。下記（式２）で示すように、振幅ａに対して振幅ｂが小さいほど変調度ｍが大きくなる。
　ｍ＝（ａ－ｂ）／（ａ＋ｂ）　　　（式２）
　図１８においても、第１正弦波Ｗ１の電圧ゲインを高くすると、図１６中に白矢印で示すように、第１正弦波Ｗ１の「谷底」が深くなり、第１正弦波Ｗ２の電圧ゲインを０ｄＢとすると、「谷底」の振幅は最小となる。また、第１正弦波Ｗ１の電圧ゲインを低くすると、第１正弦波Ｗ１の「谷底」は浅くなり、振幅は大きくなる。さらに、第１正弦波Ｗ１の電圧ゲインを低くすると、第１正弦波Ｗ１の「谷底」の振幅ｂは「ピーク」の振幅と同等となり、「谷」が形成されなくなる。本実施形態において、変調度ｍは８０％以上１００％以下の範囲で調整され、振幅の変調落差を触覚表現に利用することができる。また、電圧が絞られる部分は消費電流が低減されるため、低消費電力化を図ることも可能である。なお、上記説明において、振幅変調波を第１正弦波Ｗ１及び第２正弦波Ｗ２を用いて説明しているが、振幅変調波は正弦波以外の波によって形成されるものであってもよい。
　駆動部は、周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が筐体１１０の共振周波数である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を圧電アクチュエータ１３０に供給する。すると、入力装置１００の先端部１１１ｂ（図１３参照）を入力対象面に接触ながら移動させたときに、ユーザは入力装置１００から移動方向とは逆方向の圧力感と浮揚感を感じることができる。さらに、変調波の周波数によってこの圧力感及び浮揚感を調整することが可能であり、鉛筆、クレヨン、筆といった筆記具の種別や洋紙、和紙、木目材質といった入力対象面の材質を再現することが可能となる。
　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係る入力装置について説明する。
　［入力装置の構成］
　図１９は本実施形態に係る入力装置２００の平面図であり、図２０は図１９の一部拡大図である。これらの図に示すように、入力装置２００はスタイラスペン型の入力装置であり、筐体２１０及び圧電アクチュエータ２３０を備える。
　筐体２１０は図１９に示すようにペン型形状を有する。以下、筐体２１０の長手方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する一方向をＹ方向、Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向をＺ方向とする。図１９に示すように筐体２１０はペン軸部分２１１及びペン先部分２１２を備える。
　ペン軸部分２１１はペン型形状である筐体２１０のペン軸を構成する部分である。ペン軸部分２１１はポリカーボネート等の樹脂またはステンレス等の金属からなる。ペン先部分２１２はペン型形状である筐体２１０のペン先を構成する部分である。ペン先部分２１２は先端部２１３及び接続部２１４を備える。先端部２１３は圧電アクチュエータ２３０から筐体２１０の長手方向（Ｘ方向）に沿って突出し、ステンレス等の金属からなる金属ピンである。接続部２１４は、圧電アクチュエータ２３０とペン軸部分２１１の間に配置され、これらを接続する。接続部２１４は金属又は樹脂からなる。なお、接続部２１４は設けられず、圧電アクチュエータ２３０が直接ペン軸部分２１１と接続されてもよい。
　圧電アクチュエータ２３０は、振動を生じ、入力装置２００に触覚を生じさせる。図２０に示すように圧電アクチュエータ２３０は、ペン先部分２１２に配置され、エポキシ樹脂等の接着材により、先端部２１３及び接続部２１４と接着されている。圧電アクチュエータ２３０は、図２０に示すように第１圧電アクチュエータチップ２３１と第２圧電アクチュエータチップ２３２の２つの圧電アクチュエータチップが積層されて構成されている。
　第１圧電アクチュエータチップ２３１と第２圧電アクチュエータチップ２３２は同一構造を有する圧電アクチュエータチップとすることができ、第１の実施形態に係る圧電アクチュエータチップ１４０（図８参照）により構成することが可能である。即ち、第１圧電アクチュエータチップ２３１と第２圧電アクチュエータチップ２３２は正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３の電極面に垂直な方向に沿って伸縮し、同方向を振幅方向として振動する。
　一方、圧電アクチュエータチップ１４０の向きは第1の実施形態とは異なる。図２１は、圧電アクチュエータ２３０を構成する圧電アクチュエータチップ１４０の向きを示す模式図である。同図に示すように２つの圧電アクチュエータチップ１４０はその振動方向（図中矢印）が筐体１１０の長手方向（Ｘ方向）に対して平行な方向（Ｘ方向）となる向きで、同方向（Ｘ方向）を積層方向として積層され、ペン先部分２１２に配置されている。
　したがって、圧電アクチュエータ２３０はｄ３３モードで振動するｄ３３圧電アクチュエータである。ｄ３３圧電アクチュエータの変位量は上述の（式１）で表されるため、圧電アクチュエータ２３０を２つの圧電アクチュエータチップ１４０を積層して構成することにより多段化し、変位量を大きくすることが可能である。
　圧電アクチュエータ２３０は以上のような構成を有する。なお、圧電アクチュエータ２３０は２つの圧電アクチュエータチップ１４０からなるものとしたが、１つ又は３つ以上の圧電アクチュエータチップ１４０からなるものであってもよい。また、圧電アクチュエータ２３０は、振動方向が筐体１１０の長手方向（Ｘ方向）に対して平行な方向（Ｘ方向）となるｄ３３圧電アクチュエータであれば、他の構成を有するものであってもよい。
　［入力装置の動作及び効果］
　図２２は入力装置２００の動作を示す模式図である。入力装置２００では上記のように、圧電アクチュエータ２３０を駆動することにより、圧電アクチュエータ２３０を筐体２１０の長手方向（Ｘ方向）に対して平行な方向（Ｘ方向）に沿って伸縮させ、同方向（Ｘ方向）を振幅方向としてｄ３３モードで振動させる。入力装置２００のユーザは入力装置２００のペン軸部分２１１を把持してモバイル機器等の入力対象面に入力を行うが、ペン先部分２１２に圧電アクチュエータ２３０が設けられているため、圧電アクチュエータ２３０により生じる触覚を入力対象面による触覚であるかのように認識することができる。
　この際、圧電アクチュエータ２３０の振動方向（Ｘ方向）が、入力装置１００の入力対象面への押し込み方向（Ｘ方向）と一致するため、圧電アクチュエータ２３０のこの方向（Ｘ方向）に対する発生力を優位に活用することが可能である。また、ｄ３３圧電アクチュエータは振動方向に対する耐久力が最も大きいため、圧電アクチュエータ２３０の耐久性を向上させることができる。
　さらに、圧電アクチュエータ２３０はモータ等の機械的駆動部分を有さず、小型、軽量かつ低消費電力の圧電アクチュエータチップ１４０から構成されているため、圧電アクチュエータ２３０の省スペース化及び低消費電力化が可能である。加えて、圧電アクチュエータ２３０は高速応答性が高いため、入力装置２００はこの高速応答性を生かした触覚表現が可能である。
　［駆動信号について］
　圧電アクチュエータ２３０へ出力される駆動信号について説明する。この駆動信号は上記のように、圧電アクチュエータチップ１４０の正極内部電極１４２と負極内部電極１４３の間に印加される電圧波形である。なお、この駆動信号は入力装置２００に搭載された駆動部から圧電アクチュエータ２３０に供給されるものであってもよく、入力装置２００とは別の装置に搭載された駆動部から、無線通信等を介して圧電アクチュエータ２３０に供給されるものであってもよい。
　（駆動信号１）
　駆動部が圧電アクチュエータ２３０へ出力する駆動信号は周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が筐体２１０の共振周波数である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有するものとすることができる。ここで、５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下の振動は、人の皮膚の受容器であるマイスナー小体及びパチニ小体等が敏感に感じることが可能な振動である。また、筐体２１０の共振周波数は、ペン先部分２１２の材質によって決まり、２０ｋＨｚ以上１１０ｋＨｚ以下が好適である。
　第１の実施形態において説明した、図１６及び図１７に示す波形では、第１正弦波Ｗ１は、第２正弦波Ｗ２の振幅の変化によって形成されており、即ち図１６及び図１７に示す波形は第２正弦波Ｗ２を搬送波、第１正弦波Ｗ１を変調波とする振幅変調波である。駆動部は、筐体２１０の共振周波数を有する第２正弦波Ｗ２を搬送波、周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である第１正弦波Ｗ１を変調波とする振幅変調波の波形を有する駆動信号を生成し、圧電アクチュエータ２３０に印加することができる。
　変調度ｍ（上記（式２）参照）は８０％以上１００％以下の範囲で調整され、振幅の変調落差を触覚表現に利用することができる。また、電圧が絞られる部分は消費電流が低減されるため、低消費電力化を図ることも可能である。なお、上記説明において、振幅変調波を第１正弦波Ｗ１及び第２正弦波Ｗ２を用いて説明しているが、振幅変調波は正弦波以外の波によって形成されるものであってもよい。
　駆動部は、周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が筐体２１０の共振周波数である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を圧電アクチュエータ２３０に供給する。すると、入力装置２００の先端部２１３（図２０参照）を入力対象面に接触ながら移動させたときに、ユーザは入力装置２００から移動方向とは逆方向の圧力感と浮揚感を感じることができる。さらに、変調波の周波数によってこの圧力感及び浮揚感を調整することが可能であり、鉛筆、クレヨン、筆といった筆記具の種別や洋紙、和紙、木目材質といった入力対象面の材質を再現することが可能となる。
　（駆動信号２）
　駆動部が圧電アクチュエータ２３０へ出力する駆動信号は周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有するものとすることもできる。駆動部は、図１６及び図１７に示すように、周波数が１５０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である第２正弦波Ｗ２を搬送波、周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である第１正弦波Ｗ１を変調波とする振幅変調波の波形を有する駆動信号を生成し、圧電アクチュエータ２３０に印加することができる。
　変調度ｍ（上記（式２）参照）は８０％以上１００％以下の範囲で調整され、振幅の変調落差を触覚表現に利用することができる。また、電圧が絞られる部分は消費電流が低減されるため、低消費電力化を図ることも可能である。なお、上記説明において、振幅変調波を第１正弦波Ｗ１及び第２正弦波Ｗ２を用いて説明しているが、振幅変調波は正弦波以外の波によって形成されるものであってもよい。
　駆動部は、周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を圧電アクチュエータ２３０に供給する。すると、入力装置２００の先端部２１３（図２０参照）を入力対象面に接触させたときに、ユーザは入力装置２００からコツコツとした触感を感じることができる。これにより、ユーザは入力装置２００による入力がなされていることを触感によって把握することができる。さらに、変調波の周波数によってこの触感を調整することが可能である。
　（駆動信号の例）
　図２３は、第１正弦波Ｗ１が２．５Ｈｚ、第２正弦波Ｗ２が２５０Ｈｚである振幅変調波の例である。変調度は１００％であり、４波でフェイドインするように生成されている。図２４は、第１正弦波Ｗ１が２５Ｈｚ、第２正弦波Ｗ２が２５０Ｈｚである振幅変調波の例である。変調度は１００％であり、５波でフェイドインし、１秒刻みでフェイドアウトするように生成されている。
　１００、２００…入力装置
　１１０、２１０…筐体
　１１１、２１２…ペン先部分
　１１２、２１１…ペン軸部分
　１１３…グリップ部分
　１２０…支持板
　１３０、２３０…圧電アクチュエータ
　１３１、２３１…第１圧電アクチュエータチップ
　１３２、２３２…第２圧電アクチュエータチップ
　１４０…圧電アクチュエータチップ
　１４１…圧電体層
　１４２…正極内部電極
　１４３…負極内部電極
　１５１…ブロック
　１５２…緩和層

Claims (17)

  1. 　筐体と、
    　前記筐体に搭載され、圧電材料からなる圧電体層と、前記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、前記圧電体層中に設けられ、前記圧電体層を介して前記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、前記正極内部電極と前記負極内部電極の間に電圧が印加されると、前記正極内部電極及び前記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータと
    　を具備する入力装置。
  2. 　請求項１に記載の入力装置であって、
    　前記筐体は第１の方向を長手方向とする形状を有し、
    　前記圧電アクチュエータは、前記電極面に垂直な方向が前記第１の方向に対して垂直となる向きで前記筐体に搭載されている
    　入力装置。
  3. 　請求項２に記載の入力装置であって、
    　前記筐体は前記第1の方向を長手方向とするペン型形状を有し、
    　前記圧電アクチュエータは、前記筐体のグリップ部分に配置されている
    　入力装置。
  4. 　請求項３に記載の入力装置であって、
    　前記筐体は、前記グリップ部分に設けられた凹部を有し、
    　前記圧電アクチュエータは、前記凹部に収容され、封止材によって封止されている
    　入力装置。
  5. 　請求項４に記載の入力装置であって、
    　前記圧電アクチュエータは、複数の圧電アクチュエータチップからなり、前記複数のアクチュエータチップは前記第１の方向に対して垂直となる方向を積層方向として積層されている
    　入力装置。
  6. 　請求項２から５のうちいずれか１項に記載の入力装置であって、
    　前記筐体は所定の共振周波数を有し、
    　周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が前記共振周波数である正弦波を前記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を前記正極内部電極と前記負極内部電極に供給する駆動部をさらに具備する
    　入力装置。
  7. 　請求項４に記載の入力装置であって、
    　前記共振周波数は２０ｋＨｚ以上１１０ｋＨｚ以下である
    　入力装置。
  8. 　請求項１に記載の入力装置であって、
    　前記筐体は第１の方向を長手方向とする形状を有し、
    　前記圧電アクチュエータは、前記電極面に垂直な方向が前記第１の方向に対して平行となる向きで前記筐体に搭載されている
    　入力装置。
  9. 　請求項８に記載の入力装置であって、
    　前記筐体は前記第1の方向を長手方向とするペン型形状を有し、
    　前記圧電アクチュエータは、前記筐体のペン先部分に配置されている
    　入力装置。
  10. 　請求項９に記載の入力装置であって、
    　前記ペン先部分は、前記圧電アクチュエータから前記第１の方向に沿って突出し、金属からなる先端部を備える
    　入力装置。
  11. 　請求項１０に記載の入力装置であって、
    　前記圧電アクチュエータは、複数の圧電アクチュエータチップからなり、前記複数のアクチュエータチップは前記第１の方向を積層方向として積層されている
    　入力装置。
  12. 　請求項８から１１のうちいずれか１項に記載の入力装置であって、
    　前記筐体は所定の共振周波数を有し、
    　周波数が５０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が前記共振周波数である正弦波を前記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を前記正極内部電極と前記負極内部電極に供給する駆動部をさらに具備する
    　入力装置。
  13. 　請求項１２に記載の入力装置であって、
    　前記共振周波数は２０ｋＨｚ以上１１０ｋＨｚ以下である
    　入力装置。
  14. 　請求項８から１１のうちいずれか１項に記載の入力装置であって、
    　前記筐体は所定の共振周波数を有し、
    　周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である正弦波を前記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を前記正極内部電極と前記負極内部電極に供給する駆動部をさらに具備する
    　入力装置。
  15. 　請求項５又は１１に記載の入力装置であって、
    　前記圧電アクチュエータチップは所定数の前記正極内部電極と前記負極内部電極を含むブロックを複数備え、前記複数のブロックの間には緩和層が設けられ、
    　前記緩和層は、前記ブロック内における前記正極内部電極と前記負極内部電極の間の前記圧電体層の厚みよりも厚い前記圧電体層である
    　入力装置。
  16. 　筐体と、前記筐体に搭載され、圧電材料からなる圧電体層と、前記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、前記圧電体層中に設けられ、前記圧電体層を介して前記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、前記正極内部電極と前記負極内部電極の間に電圧が印加されると、前記正極内部電極及び前記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータとを備える入力装置と、
    　駆動信号を前記正極内部電極と前記負極内部電極に供給する駆動部と
    　を具備する入力システム。
  17. 　筐体に搭載され、圧電材料からなる圧電体層と、前記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、前記圧電体層中に設けられ、前記圧電体層を介して前記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、前記正極内部電極と前記負極内部電極の間に電圧が印加されると、前記正極内部電極及び前記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮する圧電アクチュエータの前記正極内部電極と前記負極内部電極に駆動信号を供給する
    　入力装置の駆動方法。
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