JPWO2018105639A1 - Tactile presentation device - Google Patents
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Abstract
利用者の押圧操作を適切に検出し、振動板を適切に振動させる触覚提示装置を提供する。触覚提示装置は、フィルムと、振動板と、タッチ検出部と、押し込み操作検出部と、駆動部と、を備えている。フィルムは、電圧を加えることで面方向に変形する。振動板は、フィルムに接続され、前記フィルムが前記面方向に変形することにより、法線方向に撓む。タッチ検出部は、振動板に対するタッチ操作を検出する。押し込み操作検出部は、前記フィルムの電圧変化に基づいて、前記振動板に対する押し込み操作を検出する。駆動部は、前記タッチ検出部で前記タッチ操作を検出し、かつ前記押し込み操作検出部で前記押し込み操作を検出した場合に、前記フィルムに駆動信号を印加する。Provided is a tactile presentation device that appropriately detects a user's pressing operation and appropriately vibrates a diaphragm. The tactile sense presentation device includes a film, a diaphragm, a touch detection unit, a push-in operation detection unit, and a drive unit. The film is deformed in the surface direction by applying a voltage. The diaphragm is connected to the film, and is bent in the normal direction when the film is deformed in the surface direction. The touch detection unit detects a touch operation on the diaphragm. The push-in operation detection unit detects a push-in operation with respect to the diaphragm based on the voltage change of the film. The drive unit applies a drive signal to the film when the touch detection unit detects the touch operation and the push operation detection unit detects the push operation.
Description
本発明は、利用者に振動を伝えることで触覚フィードバックを与える触覚提示装置に関する。 The present invention relates to a haptic presentation device that provides haptic feedback by transmitting vibration to a user.
近年、タッチパネル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振動を伝えることで触覚フィードバックを与え、キーを「押した」と感じさせる触覚提示装置が提案されている。 In recent years, a touch-sensitive keyboard or the like has been proposed that provides tactile feedback by transmitting vibrations when a user touches a key to feel the key “pressed”.
例えば、特許文献1には、薄い板状の振動板の端部を圧電フィルムに接続し、当該振動板に応力をかけた状態とする構造が開示されている。この場合、振動板は、圧電フィルムの伸縮により、主面に直交する方向(法線方向)に振動する。振動板には、応力がかかっているため、圧電フィルムの伸縮に対して効率的に振動させることができる。 For example, Patent Document 1 discloses a structure in which an end portion of a thin plate-like diaphragm is connected to a piezoelectric film and stress is applied to the diaphragm. In this case, the diaphragm vibrates in a direction (normal direction) perpendicular to the main surface due to expansion and contraction of the piezoelectric film. Since stress is applied to the diaphragm, it can be vibrated efficiently with respect to expansion and contraction of the piezoelectric film.
特許文献1の例に示されているように、振動板のタッチ面には、利用者のタッチ操作を検出するためのタッチセンサが設けられている。タッチセンサの態様としては、メンブレンスイッチ、静電容量型スイッチ、または圧電フィルム式、等が挙げられている。 As shown in the example of Patent Document 1, a touch sensor for detecting a user's touch operation is provided on the touch surface of the diaphragm. Examples of the touch sensor include a membrane switch, a capacitive switch, a piezoelectric film type, and the like.
ここで、メンブレンスイッチを用いた場合には、振動板のタッチ面にメンブレンスイッチを内包したフィルムを貼り付けることになる。スイッチを内包したフィルムは、ある程度の厚みが必要であるため、振動板の振動を拘束して、振幅を低下させることになる。 Here, when the membrane switch is used, a film including the membrane switch is attached to the touch surface of the diaphragm. Since the film including the switch needs to have a certain thickness, the vibration of the diaphragm is restrained to reduce the amplitude.
静電容量型スイッチを用いた場合には、利用者が振動板に触れただけでタッチ操作があったものとして検出する場合がある。そのため、利用者にキーを押す意図がなかった場合であっても、振動板が振動し、触覚提示がなされてしまう。 When a capacitance type switch is used, it may be detected that a user has touched the user just by touching the diaphragm. Therefore, even if the user does not intend to press the key, the diaphragm vibrates and a tactile sensation is presented.
また、焦電性を有する圧電フィルムを用いた場合、利用者の指の熱が圧電フィルムに伝わり、タッチ操作を正しく検出できない可能性がある。 In addition, when a piezoelectric film having pyroelectricity is used, the heat of the user's finger may be transmitted to the piezoelectric film, and the touch operation may not be detected correctly.
そこで、本発明の目的は、利用者の押圧操作を適切に検出し、振動板を適切に振動させる触覚提示装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a tactile sense presentation device that appropriately detects a user's pressing operation and appropriately vibrates a diaphragm.
本発明の触覚提示装置は、フィルムと、振動板と、タッチ検出部と、押し込み操作検出部と、駆動部と、を備えている。フィルムは、電圧を加えることで面方向に変形する。振動板は、フィルムに接続され、前記フィルムが前記面方向に変形することにより、法線方向に撓む。タッチ検出部は、振動板に対するタッチ操作を検出する。押し込み操作検出部は、前記フィルムの電圧変化に基づいて、前記振動板に対するタッチ操作を検出する。駆動部は、前記タッチ検出部で前記タッチ操作を検出し、かつ前記押し込み操作検出部で前記押し込み操作を検出した場合に、前記フィルムに駆動信号を印加する。 The tactile sense presentation device of the present invention includes a film, a diaphragm, a touch detection unit, a push-in operation detection unit, and a drive unit. The film is deformed in the surface direction by applying a voltage. The diaphragm is connected to a film and is bent in the normal direction when the film is deformed in the surface direction. The touch detection unit detects a touch operation on the diaphragm. The push-in operation detection unit detects a touch operation on the diaphragm based on a voltage change of the film. The drive unit applies a drive signal to the film when the touch detection unit detects the touch operation and the push operation detection unit detects the push operation.
触覚提示装置は、利用者がタッチ操作を行なった場合、まずタッチ検出部においてタッチ操作を検出する。利用者は、キーを押す意図がある場合、振動板を押し込むことになる。利用者が振動板を押し込むと、フィルムが面方向に変形する。電圧を加えることで面方向に変形するフィルムは、逆に、フィルムが面方向に変形させられると、電圧を生じる。そこで、触覚提示装置は、電圧の変化を検出することにより、押し込み操作を検出する。触覚提示装置は、タッチ検出部でタッチ操作を検出し、かつ押し込み操作検出部で押し込み操作を検出した場合に、フィルムに駆動振動を印加して、振動板を振動させる。本構造では、振動板と圧電フィルム間に隙間があるため、指の熱が圧電フィルムに伝わりにくく、焦電性の影響を大幅に低減できる。 When the user performs a touch operation, the tactile presentation device first detects the touch operation in the touch detection unit. When the user intends to press the key, the user presses the diaphragm. When the user pushes in the diaphragm, the film is deformed in the surface direction. Conversely, a film that deforms in the plane direction when a voltage is applied generates a voltage when the film is deformed in the plane direction. Therefore, the tactile sense presentation device detects a push-in operation by detecting a change in voltage. When the touch detection unit detects a touch operation and the push operation detection unit detects a push operation, the tactile sense presentation device applies drive vibration to the film to vibrate the diaphragm. In this structure, since there is a gap between the diaphragm and the piezoelectric film, the heat of the finger is not easily transmitted to the piezoelectric film, and the influence of pyroelectricity can be greatly reduced.
これにより、本発明の触覚提示装置は、静電容量型スイッチ等の触れるだけで反応するスイッチを用いた場合であっても、利用者が意図的に振動板を押し込んだ場合にのみ、触覚提示を行なうことができる。また、触覚提示装置がキーボードである場合、静電容量型スイッチが反応した時点で近接するキーの入力待ちの状態にしておくことで、押し込みを検知したときに文字の出力を早くすることができる。 As a result, the tactile sense presentation device of the present invention presents the tactile sense only when the user deliberately presses the diaphragm, even when a switch that reacts by touching, such as a capacitive switch, is used. Can be performed. Also, when the tactile sense presentation device is a keyboard, it is possible to speed up character output when pressing is detected by waiting for input of a nearby key when the capacitive switch reacts. .
なお、静電容量型スイッチを用いる場合には、該静電容量型スイッチを振動板に内蔵させることができる。この場合、触覚提示装置は、メンブレンスイッチのように厚みのあるフィルムを振動板に貼り付ける必要がないため、振動板の振動を拘束することがなく、振幅を低下させることもない。 In the case where a capacitance type switch is used, the capacitance type switch can be built in the diaphragm. In this case, the tactile sensation presentation device does not need to attach a thick film to the diaphragm like a membrane switch, so that the vibration of the diaphragm is not constrained and the amplitude is not reduced.
なお、電圧を加えることで面方向に変形するフィルムは、例えば圧電フィルム、電歪フィルム、エレクトレットフィルム、コンポジットフィルム、または電気活性高分子フィルム等がある。また、圧電性を有しない樹脂フィルムの主面に圧電性を有する材料(例えば圧電フィルム)を貼り付けて、当該樹脂フィルムを振動板に接続する態様としてもよい。 Examples of the film that deforms in the plane direction when a voltage is applied include a piezoelectric film, an electrostrictive film, an electret film, a composite film, and an electroactive polymer film. Moreover, it is good also as an aspect which affixes the material (for example, piezoelectric film) which has piezoelectricity on the main surface of the resin film which does not have piezoelectricity, and connects the said resin film to a diaphragm.
この発明によれば、利用者の押圧操作を適切に検出し、振動板を適切に振動させることができる。 According to this invention, a user's pressing operation can be detected appropriately, and a diaphragm can be vibrated appropriately.
図1は、第1の実施形態に係る触覚提示装置10の外観斜視図である。図2(A)は、触覚提示装置10の側面図であり、図2(B)は、正面図である。
FIG. 1 is an external perspective view of a
触覚提示装置10は、圧電フィルム20および振動板40を備えている。触覚提示装置10は、いわゆるキーボードである。振動板40の表面には、キー配列に対応した位置に複数のキー画像80が表示されている。キー画像80は、振動板40の第1主面に印刷されている。または、キー画像80は、フィルムに印刷され、該フィルムが振動板40の第1主面に貼り付けられる態様であってもよい。
The
振動板40は、アクリル樹脂、PET、ポリカーボネイト、ガラスエポキシ、FRP(GFRP、CFRP、AFRP、DFRP、またはXFRP等)、またはガラスまたは金属等の材料からなる。振動板40には、タッチセンサ50が内蔵されていてもよい。タッチセンサ50は、タッチ検出部の一例であり、例えば静電容量センサからなる。振動板40は、平面視して矩形状である。振動板40は、第2主面において長さ方向の両端が圧電フィルム20に固定されている。
The
圧電フィルム20は、振動板40と同様に平面視して矩形状である。圧電フィルム20は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなる。他にも、圧電フィルム20は、キラル高分子からなる態様であってもよい。キラル高分子は、例えば、L型ポリ乳酸(PLLA)等を用いる。
The
圧電フィルム20にPVDFを用いた場合、PVDFは耐水性があるため、例えば触覚提示装置を含む電子機器を湿度環境の影響によるクリック感のばらつきは小さい。
When PVDF is used for the
また、圧電フィルム20にPLLAを用いた場合、PLLAは透過性の高い材料であるため、PLLAに付加する電極および振動板が透明な材料であれば、振動する機能部品等を製造する際に、当該機能部品の内部状況を視認出来るため、製造し易くなる。また、機能部品の内部にライト等の発光源を配置することによって暗いところでもキーの位置を視認することができる。
In addition, when PLLA is used for the
圧電フィルム20は、仮にPLLAで構成される場合、図2(B)に示すように、延伸方向に対して各外周辺が略45°となるように裁断することで、矩形状を形成して、圧電性を持たせる。
If the
振動板40は、長さ方向の端部において、圧電フィルム20に接続される。圧電フィルム20は、電圧を加えると面方向に変形するフィルムの一例である。図2(A)に示すように、振動板40は、圧電フィルム20の存在する側の第2主面に対して反対側(第1主面側)に湾曲して突出する形状となるように、圧電フィルム20へ固定されている。
The
この構成により、振動板40と圧電フィルム20との間には、中空領域100が形成される。そして、この振動板40のある側が触覚提示装置10の正面側(タッチ面側)となり、圧電フィルム20が配置されている側が触覚提示装置10の背面側となる。
With this configuration, a
ただし、本実施形態において、振動板40の湾曲状態は、説明のために誇張して記載しており、実際には、振動板40の主面と圧電フィルム20の主面は、外観上ほぼ平行である。
However, in the present embodiment, the curved state of the
振動板40は、平板面が湾曲した状態で圧電フィルム20に固定される。したがって、図2(A)の白抜き矢印F901のように、曲げ応力が加わった状態で圧電フィルム20に固定される。また、圧電フィルム20には、図2(A)の白抜き矢印S901に示すように、圧電フィルム20の主面における長さ方向に引張力が係った状態となる。
The
図3(A)、図3(B)および図3(C)は、触覚提示装置10の動作説明図である。図3(A)は、駆動信号により圧電フィルム20が縮んだタイミングでの状態を示す。図3(B)は、駆動信号が印加されていない、または駆動信号の振幅が0の状態を示す。図3(C)は、駆動信号により圧電フィルム20が伸びたタイミングでの状態を示す。図4は、触覚提示装置10の構成を示すブロック図である。
FIGS. 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C are operation explanatory views of the tactile
触覚提示装置10は、タッチセンサ50、電圧検出回路81、信号処理回路82、および駆動部83を備えている。タッチセンサ50は、振動板40に内蔵されていて、利用者のタッチ操作を検出する。タッチセンサ50は、キー画像80の各キーの位置に対応して配置されている。利用者が振動板40の各キーの位置に触れると、まずタッチセンサ50がタッチ操作を検出する。そして、利用者は、キーを押す意図がある場合、振動板40を押し込むことになる。利用者が振動板40を押し込むと、圧電フィルム20が長さ方向に伸張する。圧電フィルム20が長さ方向に伸張すると、電荷が発生する。電圧検出回路81は、圧電フィルム20で生じた電荷(電圧)を検出する。信号処理回路82では、この電圧が所定の閾値以上に変化した場合に、利用者の押し込み操作がなされたものと判断する。信号処理回路82は、タッチセンサ50でタッチ操作を検出し、かつ電圧検出回路81で押し込み操作を検出した場合に、駆動部83に対して、圧電フィルム20に駆動振動を印加して、振動板40を振動させる。なお、閾値については、全てのキーで同じ値としてもよいし、キーによって異なる閾値を割り当ててもよい。例えば、押圧を検知しにくいキーについては閾値を低くして、押圧を検知しやすいキーについては閾値を高くすることで、利用者の操作性を向上することができる。また、利用者は、押し込むという操作によって、メカニカルスイッチに似た触感を得ることができる。
The tactile
駆動部83が、圧電フィルム20に駆動信号を印加し、圧電フィルム20の第一方向の電界を印加すると、図3(A)の矢印S911に示すように、圧電フィルム20は、振動板40の固定端に直交する方向に沿って収縮する。そして、振動板40は、圧電フィルム20に固定されている箇所(長さ方向の端部)から中央方向に引っ張られる。これにより、振動板40は、図3(A)の矢印F911に示すように、前方へより突出するように湾曲する。
When the
一方、駆動部83が、圧電フィルム20に駆動信号を印加し、上記第一方向とは逆の第二方向の電界を印加すると、図3(C)の矢印S912に示すように、圧電フィルム20は、振動板40の固定端に直交する方向に沿って伸張する。そして、振動板40は、中央から圧電フィルム20に固定されている箇所(長さ方向の端部)に引っ張られる。これにより、振動板40は、図3(C)の矢印F912に示すように、前方への突出量が低下した湾曲状態となる。
On the other hand, when the
したがって、振動板40は、駆動信号の振幅に応じて、図3(B)の状態を基準に、図3(A)の状態や図3(C)の状態に遷移して、正面方向および背面方向(振動板40主面に直交する法線方向)に沿って振動する。これにより、駆動信号に応じた振動が振動板40を介してユーザに伝達される。
Therefore, the
振動板40には、非動作状態で定常的な曲げ応力が与えられているため、圧電フィルム20の伸張時に振動板40に与えられる力は、当該曲げ応力と同じ方向となる。したがって、触覚提示装置10は、振動板40を効率的に振動させることができ、圧電フィルムを用いた場合であってもある程度強い振動を伝えることができる。また、モータ等による振動に比べると、触覚提示装置10を薄くすることができる。
Since the
なお、中空領域100には、断熱性を有するシリコーンゲル等の柔らかい樹脂を充填し、圧電フィルム20および振動板40が振動することにより生じる音を抑制してもよい。
Note that the
以上のように、本実施形態の触覚提示装置10は、利用者が振動板40を押し込んだ場合に、触覚フィードバックがなされる。これにより、触覚提示装置10は、タッチセンサ50として、静電容量型スイッチ等の触れるだけで反応する可能性があるスイッチを用いた場合であっても、利用者が意図的に振動板を押し込んだ場合にのみ、触覚提示を行なうことができる。かつ、触覚提示装置10は、指が接触する振動板と圧電フィルム間に隙間があるため、指の熱による焦電性の影響を大幅に低減できる。
As described above, the tactile
なお、タッチ検出部として静電容量型スイッチを用いる場合には、該静電容量型スイッチは、振動板40に内蔵させることができる。この場合、触覚提示装置10は、メンブレンスイッチのように厚いフィルムを振動板に貼り付ける必要がないため、振動板の振動を拘束することがなく、振幅を低下させることもない。なお、キー画像80を印刷したフィルムは、メンブレンスイッチを内蔵したフィルムよりもはるかに薄いため、振動板40の振動を阻害することがない。また、静電容量型スイッチは、焦電性がないため、利用者が触れる振動板40のタッチ面(または内部のうち第1主面に近い位置)に設けたとしても、利用者のタッチ操作を適切に検出することができる。
In the case where a capacitive switch is used as the touch detection unit, the capacitive switch can be incorporated in the
次に、図5(A)および図5(B)は、変形例1に係る触覚提示装置10の構成を示すブロック図である。図6は、各構成の信号オン/オフの状態を示す図である。
Next, FIGS. 5A and 5B are block diagrams illustrating the configuration of the tactile
変形例1に係る触覚提示装置10は、図4に示した構成に加えて、スイッチ85を備えている。スイッチ85は、圧電フィルム20、電圧検出回路81、および駆動部83に接続されている。スイッチ85は、圧電フィルム20に設けられた電極と、電圧検出回路81または駆動部83と、を選択的に接続する。
The tactile
図5(A)および図6に示すように、信号処理回路82は、電圧検出回路81において、利用者の押し込み操作を検出する場合には、スイッチ85をオフ状態として、駆動部83と、圧電フィルム20および電圧検出回路81と、を電気的に遮断する。
As shown in FIGS. 5A and 6, the
そして、図5(B)および図6に示すように、信号処理回路82は、タッチセンサ50において利用者のタッチ操作を検出し、かつ電圧検出回路81において、利用者の押し込み操作を検出した場合に、スイッチ85をオン状態として、駆動部83と、圧電フィルム20を電気的に接続する。駆動部83から圧電フィルム20へ信号が出力された後は、すぐに図5(B)から図5(A)の状態にスイッチ85が切り替えられ、入力待ちの状態になる。
Then, as shown in FIGS. 5B and 6, the
これにより、電圧検出回路81に駆動信号が入力されないようにすることができる。よって、電圧検出回路81に高電圧の駆動信号が流れることがなく、電圧検出回路81を保護することができる。
Thereby, it is possible to prevent the drive signal from being input to the
また、スイッチは、駆動部と圧電フィルムとの間、また圧電フィルムと電圧検出回路との間にそれぞれ接続し、それらのオン/オフをCPUで制御するものでもよいが、図5(A)および図5(B)のようにそれらのスイッチを1つ(3端子タイプ)にすることが望ましい。図5(A)および図5(B)のようなスイッチを用いることによって、仮に信号処理回路85から誤って信号が圧電フィルムに送られたとしても、駆動部83からの出力が電圧検出回路81に過大な電力が誤って入力されてしまう恐れが無いからである。
Further, the switch may be connected between the driving unit and the piezoelectric film, or between the piezoelectric film and the voltage detection circuit, and the on / off thereof may be controlled by the CPU. As shown in FIG. 5B, it is desirable to have one of these switches (3-terminal type). By using the switches as shown in FIGS. 5A and 5B, even if a signal is accidentally sent from the
次に、図7は、変形例に係る触覚提示装置10Aの斜視図である。図8(A)および図8(B)は、触覚提示装置10Aの側面図である。この例では、2つのスペーサ70が振動板40と圧電フィルム20とが対向する中空領域100に配置されている。スペーサ70は、触覚提示装置10の幅方向に長い角柱形状となっている。スペーサ70は、例えば、金属、PET、ポリカーボネイト(PC)、またはABS樹脂などからなる。
Next, FIG. 7 is a perspective view of a tactile
図8(A)に示すように、スペーサ70は、振動板40の下面と圧電フィルム20の上面との間に挟まれている。圧電フィルム20が駆動していない時、スペーサ70が圧電フィルム20を下側に押し込んで、張力をかけている。
As shown in FIG. 8A, the
図8(A)に示すように、圧電フィルム20の収縮時には、振動板40の長さ方向中央が上方に変位する。圧電フィルム20の伸長時には振動板40の長さ方向中央が下方に変位する。図8(B)に示すように、圧電フィルム20の伸張時には、振動板40の長さ方向中央が下方に変位する。
As shown in FIG. 8A, when the
振動板40は、圧電フィルム20に駆動信号を印加しない(定常状態)で、図8(A)に示すように、法線方向に突出していてもよいし、図8(B)に示すように、平坦な状態になっていてもよい。また、振動板40は、圧電フィルム20に駆動信号を印加しない(定常状態)で、下方に突出していてもよい。
The
このような構造の触覚提示装置10Aにおいても、利用者が振動板40を押し込んだ場合に、触覚フィードバックがなされる。これにより、触覚提示装置10Aにおいても、タッチ検出部として、静電容量型スイッチ等の触れるだけで反応する可能性があるスイッチを用いた場合であっても、利用者が意図的に振動板を押し込んだ場合にのみ、触覚提示を行なうことができる。また、タッチ検出部として静電容量型スイッチを用いる場合には、該静電容量型スイッチは、振動板に内蔵させることができる。
Even in the tactile
なお、本実施形態では、「電圧を加えることで面方向に変形するフィルム」の一例として圧電フィルムを示したが、「電圧を加えることで面方向に変形するフィルム」は、圧電フィルムに限るものではない。「電圧を加えることで面方向に変形するフィルム」は、他にも、例えば電歪フィルム、エレクトレットフィルム、コンポジットフィルム、または電気活性高分子フィルム等がある。なお、電気活性フィルムとは、電気的駆動によって応力を発生するフィルムまたは変形して変位を発生するフィルムである。具体的には、電歪フィルム、コンポジット材料(圧電セラミックスを樹脂モールドした材料)、電気駆動型エラストマー、または液晶エラストマー等がある。 In this embodiment, a piezoelectric film is shown as an example of a “film that deforms in a plane direction when a voltage is applied”, but a “film that deforms in a plane direction when a voltage is applied” is limited to a piezoelectric film. is not. Other examples of the “film that deforms in the plane direction when a voltage is applied” include an electrostrictive film, an electret film, a composite film, and an electroactive polymer film. The electroactive film is a film that generates stress by electrical driving or a film that generates displacement by deformation. Specifically, there are an electrostrictive film, a composite material (a material obtained by resin-molding piezoelectric ceramics), an electrically driven elastomer, or a liquid crystal elastomer.
また、本実施形態では、圧電フィルム20が振動板40に直接接続される例を示したが、圧電フィルム20は、圧電性を有しない他の樹脂フィルムを介して間接的に振動板40に接続される態様としてもよい。例えば、圧電フィルム20が樹脂フィルムの主面に貼り付けられ、当該樹脂フィルムの端部が振動板40に接続される態様とすることも可能である。無論、他にも、電歪フィルム、エレクトレットフィルム、コンポジットフィルム、または電気活性高分子フィルム等のフィルムが樹脂フィルムの主面に貼り付けられ、該樹脂フィルムの端部が振動板40に接続される態様とすることも可能である。
In this embodiment, the example in which the
なお、本実施形態では、振動板に応力が生じる状態の構造例を示したが、振動板に応力が生じることは必須ではない。例えば、本発明は、圧電フィルムと振動板とを貼り合せたユニモルフ型の振動構造であっても適用可能である。また、本発明は、WO2016/067832に開示された様な水平に駆動する構造に対しても適用可能である。圧電フィルムは、振動板の非操作面側に配置されることで、指の熱が圧電フィルムに伝わりにくくなる。 In the present embodiment, an example of a structure in which stress is generated in the diaphragm is shown, but it is not essential that stress is generated in the diaphragm. For example, the present invention can be applied even to a unimorph type vibration structure in which a piezoelectric film and a diaphragm are bonded. The present invention is also applicable to a horizontally driven structure as disclosed in WO2016 / 067832. Since the piezoelectric film is arranged on the non-operation surface side of the diaphragm, the heat of the finger is hardly transmitted to the piezoelectric film.
また、「電圧を加えることで面方向に変形するフィルム」は、例えば圧電セラミックスおよび樹脂フィルムを用いることでも実現することができる。例えば、複数の樹脂フィルムを圧電セラミックスを介して接続し、これら複数の樹脂フィルムをそれぞれ振動板40に接続することで実現することができる。
The “film that deforms in the plane direction when a voltage is applied” can also be realized by using, for example, piezoelectric ceramics and a resin film. For example, it can be realized by connecting a plurality of resin films via piezoelectric ceramics and connecting each of the plurality of resin films to the
さらに、「電圧を加えることで面方向に変形するフィルム」は、単層でも良いし、積層しても良い。特に積層する枚数を増やすことによってより強い振動を得ることが出来る。 Furthermore, the “film that deforms in the plane direction when a voltage is applied” may be a single layer or may be laminated. In particular, stronger vibration can be obtained by increasing the number of stacked layers.
また、本実施形態は、触覚提示装置を例示したが、本実施形態に示す振動構造は、スピーカに適用することも可能である。例えば、利用者が押圧を加えると、振動板は、可聴域の周波数で法線方向に一定時間振動することで音を鳴らす。この場合、薄型防犯ブザーへの適用が考えられる。また、例えば、信号処理回路82は、触覚提示用の信号を出力してから、その後に可聴域の周波数の信号を出力して、防犯ブザーを鳴らしてもよい。
Moreover, although this embodiment illustrated the tactile-sensation presentation apparatus, the vibration structure shown in this embodiment can also be applied to a speaker. For example, when the user applies pressure, the diaphragm emits a sound by vibrating in the normal direction for a certain time at an audible frequency. In this case, application to a thin crime prevention buzzer is conceivable. Further, for example, the
10,10A…触覚提示装置
20…圧電フィルム
40…振動板
50…タッチセンサ
70…スペーサ
80…キー画像
81…電圧検出回路
82…信号処理回路
83…駆動部
85…スイッチ
100…中空領域DESCRIPTION OF
また、スイッチは、駆動部と圧電フィルムとの間、また圧電フィルムと電圧検出回路との間にそれぞれ接続し、それらのオン/オフをCPUで制御するものでもよいが、図5(A)および図5(B)のようにそれらのスイッチを1つ(3端子タイプ)にすることが望ましい。図5(A)および図5(B)のようなスイッチを用いることによって、仮に信号処理回路82から誤って信号が圧電フィルムに送られたとしても、駆動部83からの出力が電圧検出回路81に過大な電力が誤って入力されてしまう恐れが無いからである。
Further, the switch may be connected between the driving unit and the piezoelectric film, or between the piezoelectric film and the voltage detection circuit, and the on / off thereof may be controlled by the CPU. As shown in FIG. 5B, it is desirable to have one of these switches (3-terminal type). By using the switches as shown in FIGS. 5A and 5B, even if a signal is erroneously sent from the
Claims (5)
前記フィルムに接続され、前記フィルムが前記面方向に変形することにより、法線方向に撓む振動板と、
前記振動板に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部と、
前記フィルムの電圧変化に基づいて、前記振動板に対する押し込み操作を検出する押し込み操作検出部と、
前記第タッチ検出部で前記タッチ操作を検出し、かつ前記押し込み操作検出部で前記押し込み操作を検出した場合に、前記フィルムに駆動信号を印加する駆動部と、を備えた触覚提示装置。A film that deforms in the surface direction by applying voltage;
A diaphragm that is connected to the film and is deformed in the normal direction when the film is deformed in the surface direction; and
A touch detection unit for detecting a touch operation on the diaphragm;
Based on the voltage change of the film, a pressing operation detection unit that detects a pressing operation on the diaphragm,
A tactile sense presentation device comprising: a drive unit that detects a touch operation by the first touch detection unit and applies a drive signal to the film when the push operation is detected by the push operation detection unit.
前記フィルムは、前記振動板の第2主面側に設けられている、請求項1に記載の触覚提示装置。The touch detection unit is a switch including a non-pyroelectric material provided on the first main surface side of the diaphragm,
The tactile sense presentation device according to claim 1, wherein the film is provided on a second main surface side of the diaphragm.
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