特開 2024-170974 触覚提示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024170974

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】触覚提示装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20241204BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20241204BHJP

   B06B 1/04 20060101ALI20241204BHJP

   B06B 1/06 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 480

G06F3/01 560

B06B1/04 S

B06B1/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087777

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】518078142

【氏名又は名称】上海天馬微電子有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】竹内 伸

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 浩史

【テーマコード（参考）】

5D107

5E555

【Ｆターム（参考）】

5D107AA06

5D107BB08

5D107CC02

5D107CD03

5E555AA08

5E555BA06

5E555BA25

5E555BB06

5E555BB25

5E555BC04

5E555CA13

5E555CB12

5E555CB42

5E555CB45

5E555CC05

5E555DA24

5E555DB02

5E555DB11

5E555DC13

5E555DD06

5E555FA00

(57)【要約】

【課題】パネルの表面において、触覚を与える位置を適切に制御する。
【解決手段】触覚提示装置は、ユーザによるタッチの対象領域を含むパネルと、対象領域の外側に配置された複数の振動子と、前記振動子に駆動信号を与える、駆動制御装置と、を含む。パネルの全外周端の少なくとも一部の領域は吸収端領域である。駆動制御装置は、複数の振動子に駆動信号を与えて対象領域に定在波を形成する。駆動信号は、搬送波と搬送波より低い周波数の変調波との合成波である。駆動制御装置は、複数の振動子の駆動信号の搬送波の位相差によって対象領域における定在波の節の位置を制御する。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

触覚提示装置であって、
ユーザによるタッチの対象領域を含む、パネルと、
前記パネル上で前記対象領域の外側に配置された、複数の振動子と、
前記振動子に駆動信号を与える、駆動制御装置と、
を含み、
前記パネルの全外周端の少なくとも一部の領域は吸収端領域であり、
前記パネルの全外周端で前記複数の振動子それぞれに最も近い位置は、前記吸収端領域に含まれ、
前記駆動制御装置は、前記複数の振動子に駆動信号を与えて、前記対象領域に定在波を形成し、
前記駆動信号は、搬送波と前記搬送波より低い周波数の変調波との合成波であり、
前記駆動制御装置は、前記複数の振動子の前記駆動信号の搬送波の位相差によって、前記対象領域における定在波の節の位置を制御する、
触覚提示装置。

【請求項2】

請求項１に記載の触覚提示装置であって、
前記駆動制御装置は、前記複数の振動子の前記駆動信号の搬送波の周波数及び位相差を変化させることによって、前記対象領域における定在波の節の位置を変化させる、
触覚提示装置。

【請求項3】

請求項１に記載の触覚提示装置であって、
前記吸収端領域の振動吸収率は、４０％以上である、
触覚提示装置。

【請求項4】

請求項１に記載の触覚提示装置であって、
前記吸収端領域の振動吸収率は、７０％以上である、
触覚提示装置。

【請求項5】

請求項１に記載の触覚提示装置であって、
前記駆動制御装置は、前記対象領域において、前記定在波の腹の最小振幅が節の最大振幅より大きくなるように、前記複数の振動子の振動を制御する、
触覚提示装置。

【請求項6】

請求項１に記載の触覚提示装置であって、
前記対象領域の任意の点から前記吸収端領域を見た視野角は１８０°以上である、
触覚提示装置。

【請求項7】

請求項１に記載の触覚提示装置であって、
前記パネルの全周における前記吸収端領域以外の領域は固定端領域であり、
前記駆動制御装置は、前記複数の振動子の前記駆動信号の搬送波の周波数及び位相差を変化させることによって、前記対象領域における定在波の節の位置を変化させる、
触覚提示装置。

【請求項8】

請求項１に記載の触覚提示装置であって、
前記パネルの全外周端は吸収端領域であり、
前記複数の振動子は３以上の振動子であり、
前記駆動制御装置は、前記複数の振動子の前記駆動信号の搬送波の周波数及び位相差を変化させることによって、前記対象領域における定在波の節の位置を変化させる、
触覚提示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、触覚提示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォン及びカーナビゲーション等、タッチパネルを搭載する電子機器が普及している。ユーザが、タッチパネルを介して表示されるユーザインタフェースに含まれるアイコン等のオブジェクトを操作した場合、電子機器は、当該オブジェクトに対応する機能を作動させる。

【0003】

タッチパネルの表面は一様に硬いため、ユーザの指がタッチパネルのどの部分に触れても同じ触覚を与える。そのため、オブジェクトの存在を知覚させる、又は、オブジェクトに対応する機能が作動した場合そのための操作を受け付けたことを知覚させる、フィードバックを、ユーザに提供する技術が知られている。当該技術は、タッチパネルの表面を振動させることで、タッチしている指に触覚を提示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０２０／０１３３４２５号

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１３／０２２９３８４号

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１１／０１１５７３４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

触覚提示装置において、パネル上の特定の領域がタッチされた場合に触覚を提示し、それらの領域外では触覚を提示しないことが求められることがある。例えば、タッチパネル付き表示装置において、ユーザの選択肢を示すＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部品と、それ以外の背景領域が表示されることがある。ＵＩ部品の一つがユーザによりタッチされると、表示装置を含むシステムは、タッチされたＵＩ部品に応じた処理を行う。このような構成において、システムは、ＵＩ部品において触覚を提示し、背景領域においては触覚を提示しない。

【0006】

上記例において、ＵＩ部品と背景領域とが、異なる指によって同時にタッチされることがある。このような場合、システムは、ＵＩ部品をタッチしている指には触覚を与え、背景領域をタッチしている指には触覚を提示しないことが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様の触覚提示装置は、ユーザによるタッチの対象領域を含む、パネルと、前記パネル上で前記対象領域の外側に配置された、複数の振動子と、前記振動子に駆動信号を与える、駆動制御装置と、を含み、前記パネルの全外周端の少なくとも一部の領域は吸収端領域であり、前記パネルの全外周端で前記複数の振動子それぞれに最も近い位置は、前記吸収端領域に含まれ、前記駆動制御装置は、前記複数の振動子に駆動信号を与えて、前記対象領域に定在波を形成し、前記駆動信号は、搬送波と前記搬送波より低い周波数の変調波との合成波であり、前記駆動制御装置は、前記複数の振動子の前記駆動信号の搬送波の位相差によって、前記対象領域における定在波の節の位置を制御する。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様は、パネルの表面において、触覚を与える位置を適切に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】触覚提示装置１０の斜視図を示す。

【図1B】図１ＡにおけるＩＢ－ＩＢ切断線での触覚提示装置の断面図を示す。

【図2A】触覚提示装置１０の斜視図を示す。

【図2B】図２ＡにおけるＩＩＢ－ＩＩＢ切断線での触覚提示装置の断面図を示す。

【図3】三つの振動子が触覚提示パネル上に配置され、触覚提示パネルの外周端の全領域が吸収端領域である構成例を示す。

【図4】四つの振動子が触覚提示パネル上に配置され、触覚提示パネルの外周端の全領域が吸収端領域である構成例を示す。

【図5】触覚提示パネル、固定部材及び吸振材の構成例を示す。

【図6】触覚提示パネル、固定部材及び吸振材の構成例を示す。

【図7】触覚提示パネル、固定部材及び吸振材の構成例を示す。

【図8】触覚提示装置の駆動制御を説明するための模式図である。

【図9】波形合成装置による駆動信号の生成及び振動子の振動による定在波を説明するための模式図である。

【図10】図２Ａ及び２Ｂを参照して説明した構成例において、二つの振動子の位相差の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。

【図11】図２Ａ及び２Ｂを参照して説明した構成例において、二つの振動子の周波数の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。

【図12】三つの振動子が触覚提示パネル上に配置され、触覚提示パネルの外周端の全領域が吸収端領域である構成例での、定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。

【図13】四つの振動子が触覚提示パネル上に配置され、触覚提示パネルの外周端の全領域が吸収端領域である構成例での、定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。

【図14】四つの振動子が触覚提示パネル上に配置され、触覚提示パネルの外周端の全領域が吸収端領域である構成例での、四つの振動子の周波数の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。

【図15】図１Ａ及び１Ｂを参照して説明した構成例において、二つの振動子の位相差の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。

【図16】図１Ａ及び１Ｂを参照して説明した構成例において、二つの振動子の周波数の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。

【図17】四つの振動子及び外周端の全域が吸収端領域である構成例についてのシミュレーション結果を示す。

【図18】三つの振動子及び外周端の全域が吸収端領域である構成例についてのシミュレーション結果を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下において、図面を参照して実施形態を具体的に説明する。各図において共通の構成については同一の参照符号が付されている。説明をわかりやすくするため、図示した物の寸法、形状については、誇張して記載している場合もある。

【0011】

以下において、パネルにタッチしている指示体、例えば指に触覚を提示する触覚提示装置が説明される。触覚提示装置において、パネル上の特定の領域がタッチされた場合に触覚を提示し、それらの領域外では触覚を提示しないことが求められることがある。例えば、タッチパネル付き表示装置において、ユーザの選択肢を示す選択肢領域と、それ以外の背景領域が表示されることがある。

【0012】

選択肢領域の一つがユーザによりタッチされると、システムは、タッチされた選択肢に応じた処理を行う。このような構成において、システムは、選択肢領域において触覚を提示し、背景領域においては触覚を提示しない。上記例において、選択肢を示す領域とそれ以外の領域とが、異なる指によって同時にタッチされることがある。このような場合、システムは、選択肢領域をタッチしている指には触覚を与え、背景領域をタッチしている指には触覚を提示しないことが求められる。

【0013】

表示される画像は一定であるとは限らない。表示画像が変化すると、触覚を提示する選択肢領域と、触覚を提示しない背景領域も変化し得る。また、タッチ面を同時にタッチしている複数の指において、触覚を提示する指と触覚を提示しない指の位置は、常に一定ではない。タッチされている指の位置に応じて、触覚を提示する位置と触覚を提示しない位置とを制御することが求められることがあり得る。

【0014】

本明細書の一実施形態の触覚提示装置は、パネル上のユーザによりタッチされ得るタッチ対象領域において、選択した領域で触覚を提示する。パネルの外周端の全域の少なくとも一部は、吸収端領域である。吸収端領域は、パネル振動の一部又は全部を吸収する。吸収端領域の吸収率は、例えば、４０％以上である。

【0015】

複数の振動子が、パネル上に配置されている。触覚提示装置は、複数の振動子の位相差を制御することで、触覚を提示する位置及び触覚を提示しない位置を制御する。触覚提示装置は、複数の振動子の位相差に加えて、それらの振動周波数を制御してもよい。これにより、触覚を提示する位置及び触覚を提示しない位置をより正確に制御することができる。触覚提示装置は、定常波の節（及び腹）の位置を制御することで、パネルにおける複数のタッチ位置から選択したタッチ位置のみに触覚を提示することができる。
＜装置構成＞

【0016】

図１Ａ及び１Ｂは、本明細書の一実施形態に係る触覚提示装置１０の構成例を模式的に示す。図１Ａは、触覚提示装置１０の斜視図を示し、図１Ｂは、図１ＡにおけるＩＢ－ＩＢ切断線での触覚提示装置１０の断面図を示す。図１Ａ及び１Ｂにおいて、触覚提示装置１０を駆動制御する駆動制御装置は省略されている。

【0017】

触覚提示装置１０は、ユーザに対して、少なくとも一つのオブジェクト（画像）を含むＵＩ（ユーザインタフェース）を提示し、ＵＩを介した操作を受け付ける。また、触覚提示装置１０は、ＵＩに含まれるオブジェクトの操作を知覚させるための触覚をユーザに提供する。図１Ａ及び１Ｂに示す触覚提示装置１０の構成要素は、例えば、任意の筐体内に格納されてよい。

【0018】

触覚提示装置１０は、触覚提示パネル１００及び表示装置１０３を含む。図１Ａに示すように、触覚提示パネル１００の表面に、タッチ対象領域１０４が存在する。タッチ対象領域１０４は、ユーザによってタッチされ得る領域である。触覚提示装置１０は、タッチ対象領域１０４の一部において、実際に触覚を提示する。タッチ対象領域１０４において実際に触覚が提示される位置（触覚提示部分領域）及び触覚が提示されない位置（触覚不提示部分領域）は動的に変化してもよく、または、初期設定においてユーザに指定され、それらの位置が維持されてもよい。

【0019】

以下において、説明の容易化のため、触覚提示パネル１００をタッチする指示体が指であるとする。図１Ａにおいて、二本の指１１１、１１２によって同時に、タッチ対象領域１０４内の異なる位置がタッチされている。

【0020】

図１Ｂに示すように、触覚提示パネル１００は、ガラスや樹脂で形成された絶縁基板１０２と絶縁基板１０２上に形成されたタッチ電極パターン１０１を含む。触覚提示パネル１００は、触覚提示パネルであると同時に、タッチパネルでもある。タッチ電極パターン１０１は、その前面であるタッチ面にタッチしたユーザの指の位置を検知することを可能とする。タッチ電極パターン１０１の一部又は全部は、タッチ対象領域１０４内に存在する。

【0021】

タッチ電極パターン１０１は、指示体による触覚提示パネル１００のタッチ位置を検出することを可能とする。タッチ電極パターン１０１によるタッチ検出は、任意の方式により実現可能であり、例えば、抵抗膜方式、表面静電容量方式又は投影静電容量方式を使用することができる。

【0022】

図１Ｂに示すように、触覚提示パネル１００の後側（背面側）に、表示装置１０３が配置されている。以下において、触覚提示パネル１００を使用するユーザが位置する側を、前側と呼ぶ。前側の反対側を、後側又は背面側と呼ぶ。

【0023】

表示装置１０３は、タッチ対象領域１０４において、オブジェクトを含むＵＩ画像を表示する。表示装置１０３は、任意のタイプの表示装置であってよく、例えば、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）表示装置、液晶表示装置、又はマイクロＬＥＤ表示装置を使用することができる。

【0024】

触覚提示装置１０は、触覚提示パネル１００の外周に装着された吸振材１０８を含む。図１Ａに示す例において、触覚提示パネル１００の外周の全域が吸振材１０８により支持されている。つまり、触覚提示パネル１００の外周端の全域が吸収端領域である。図１Ａに示す例において、触覚提示パネル１００は矩形であり、吸振材１０８は、触覚提示パネル１００の４辺に装着されている。

【0025】

吸振材１０８は、触覚提示パネル１００の端に接触し、触覚提示パネル１００の表面の伝搬波の一部又は全部を吸収する。反射波がより多く減衰できるように、吸振材１０８は粘弾性を有する。触覚提示パネル１００の端部は、吸振材１０８を介して不図示の支持部材により支持されてよい。

【0026】

吸振材１０８は、ゴム、エラストマ、又は樹脂で形成することができるが、これらに限定するものではない。吸振材１０８、粘弾性のある材料で構成される又はその構造によって粘弾性の性質が実現されてもよい。吸振材１０８の振動吸収率は、例えば３０％以上であってもよく、さらには、６０％以上であってもよい。

【0027】

図１Ａ及び１Ｂに示す例において、二つの振動子１０５が、触覚提示パネル１００上に配置されている。触覚提示パネル１００の外周端で二つの振動子１０５それぞれに最も近い位置は、振動吸収領域に含まれている。図１Ａに示す例において、二つの振動子１０５は、タッチ対象領域１０４の外側に配置されており、それらはタッチ対象領域１０４を挟んで対向している。二つの振動子１０５は、それぞれ、吸振材１０８とタッチ対象領域１０４との間に配置されている。

【0028】

振動発生装置である振動子１０５は、振動することによってタッチ対象領域１０４の表面を振動させ、タッチしている指示体に触覚を提示することを可能とする。図１Ａ及び１Ｂに示す構成例において、触覚を提示するために触覚提示パネル１００を振動させる振動発生装置は、二つの振動子１０５のみである。

【0029】

振動子１０５は、例えば、圧電素子であり、触覚提示パネル１００の主面に垂直な方向に振動する。なお、振動子１０５の振動により触覚提示パネル１００に目的の定在波を形成することができれば、振動子１０５の振動方向は限定されない。振動子１０５は、予め形成された素子を絶縁基板１０２上に配置することで実装してもよく、絶縁基板１０２上に薄膜形成プロセスにより直接形成してもよい。

【0030】

後述するように、二つの振動子１０５が振動することによって、二次元定在波を形成することができる。定在波の振幅は触覚提示パネルの主面に垂直な方向（図１ＢにおけるＺ軸方向）である。例えば、二つの振動子１０５の間において（図１ＢにおけるＸ軸方向）に、節と腹とが交互に現れる。

【0031】

触覚提示パネル１００の外周端が吸収端領域を含ことにより、二つの振動子１０５の振動の位相差を変化させることで、定在波の節の位置を大きく変化させることができる。加えて、振動子１０５の振動周波数を変化させることで、節の位置のさらに様々な変化が可能となる。つまり、振動子１０５の位相差、又は位相差及び周波数を制御することで、タッチ対象領域１０４において触覚を提示する位置（領域）と触覚不提示の位置（領域）とを好適に制御することができる。

【0032】

なお、図１Ａ及び１Ｂが示す例において、定在波を形成するための振動子の数は２であり、触覚提示パネル１００の外周端の全域が吸収端領域である。他の構成例において、３以上の振動子が離間して配置されてよい。後述するように、振動子の数を増やすことで、節の位置をより微細に制御することが可能となる。また、触覚提示パネル１００の外周端の一部領域は、固定端領域又は自由端領域であってもよい。

【0033】

図２Ａ及び２Ｂは、本明細書の一実施形態に係る触覚提示装置１０の他の構成例を模式的に示す。図２Ａは、触覚提示装置１０の斜視図を示し、図２Ｂは、図２ＡにおけるＩＩＢ－ＩＩＢ切断線での触覚提示装置１０の断面図を示す。図２Ａ及び２Ｂにおいて、触覚提示装置１０を駆動制御する駆動制御装置は省略されている。以下においては、図１Ａ及び１Ｂに示す構成例との差異を主に説明する。

【0034】

本構成例において、触覚提示パネル１００の外周端の一部領域は固定端領域であり、他の一部領域は吸収端領域である。固定端領域の振動吸収率は吸収端領域より小さく、固定端領域の振動反射率の絶対値は、吸収端領域の反射率の絶対値より大きい。固定端領域は、より少ない数の振動子により多様又は微細な節位置制御が可能となる。

【0035】

図２Ａ及び２Ｂを参照して、触覚提示装置１０は、触覚提示パネル１００の外周端の一部領域を固定する固定部材１０７と、他の領域に装着された吸振材１０８を含む。固定部材１０７は、触覚提示パネル１００の外周端に直接に接触し、触覚提示パネル１００の表面の伝搬波（伝搬振動）が固定端反射するように、端部を固定して支持する。固定部材１０７は、例えば樹脂又は金属で形成することができるがこれらに限定されない。図２Ａに示す構成例において、矩形の触覚提示パネル１００の一辺が、固定部材１０７により固定支持され、固定端領域を構成している。他３辺は吸収端領域である。

【0036】

二つの振動子１０５は、タッチ対象領域１０４を挟んで、固定部材１０７（固定端領域）と対向する位置に配置されている。図２Ａに示す例において、二つの振動子１０５は、触覚提示パネル１００の辺に沿って離間して配置されている。二つの振動子１０５は、固定部材１０７と対向する吸振材１０８とタッチ対象領域１０４との間に配置されている。

【0037】

振動子１０５は、振動することによってタッチ対象領域１０４の表面を振動させ、タッチしている指示体に触覚を提示することを可能とする。図２Ａ及び２Ｂに示す構成例において、触覚を提示するために触覚提示パネル１００を振動させる振動発生装置は、振動子１０５のみである。

【0038】

後述するように、二つの振動子１０５が振動することによって、二次元定在波を形成することができる。固定部材１０７で固定された領域は固定端領域であって、定在波の節となる。固定端領域は、伝搬波を反射する反射端領域でもあり、反射において位相にずれが発生し反射率は負である。自由端領域の反射率は正である。最も効果が大きい固定端の反射率は－１、最も効果が大きい自由端の反射率は１である。

【0039】

触覚提示パネル１００の外周端が固定端領域又は自由端領域を含むことで、二つの振動子１０５により、網目状の定在波の節を形成することが可能となる。二つの振動子１０５の振動の位相差を変化させることにより、定在波の節の位置を変化させることができる。加えて、振動子１０５の振動周波数を変化させることで、節の位置のさらに様々な変化が可能となる。つまり、振動子１０５の位相差、又は位相差及び周波数を制御することで、タッチ対象領域１０４において触覚を提示する位置（領域）と触覚不提示の位置（領域）とを好適に制御することができる。

【0040】

なお、図２Ａ及び２Ｂが示す例において、定在波を形成するための振動子の数は２であり、触覚提示パネル１００の外周端の一部が固定端領域である。他の構成例において、３以上の振動子が離間して配置されてよい。また、固定端領域の少なくとも一部は自由端領域でもよく、吸収端領域の一部は固定端領域又は自由端領域でもよい。

【0041】

図３及び４は、触覚提示パネル及び吸振材の構成例を示す。図３は、三つの振動子が触覚提示パネル１００上に配置され、触覚提示パネル１００の外周端の全領域が吸収端領域である構成例を示す。

【0042】

触覚提示パネル１００は矩形であって、その４辺に吸振材１０８が装着されている。振動子１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃは、仮想的な三角形の頂点の位置にある。図３に示す例において、振動子１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃは、二等辺三角形の頂点位置である。また、振動子１０５Ａ、１０５Ｂは、触覚提示パネル１００の角の近傍にあり、振動子１０５Ｃは、触覚提示パネル１００の１辺の中央近傍にある。

【0043】

Ｙ軸（縦方向の軸）において、振動子１０５Ａ、１０５Ｂの位置は共通であり、振動子１０５Ｃの位置は異なる。Ｘ軸（横方向の軸）において、振動子１０５Ｃの位置は、振動子１０５Ａ、１０５Ｂの間のセンタにある。なお、三つの振動子の配置位置は三角形の頂点であればよく、図３に示すは例に限定されない。

【0044】

図４は、四つの振動子が触覚提示パネル１００上に配置され、触覚提示パネル１００の外周端の全領域が吸収端領域である構成例を示す。触覚提示パネル１００は矩形であって、その４辺に吸振材１０８が装着されている。振動子１０５Ａ～１０５Ｄは、仮想的な四角形の頂点の位置にある。図４示す例において、振動子１０５Ａ～１０５Ｄは、長方形の頂点位置である。また、振動子１０５Ａ～１０５Ｄは、触覚提示パネル１００の角の近傍にある。なお、四つの振動子の配置位置は四角形の頂点であればよく、図４に示すは例に限定されない。図３及び４を示す例と異なる位置に３、４又は５以上の振動子が配置されてよい。

【0045】

図５、６、７は、触覚提示パネル、固定部材及び吸振材の構成例を示す。図５、６、７に示すように、触覚提示パネル１００は矩形と異なる形状を有することができる。図５に示す構成例において、触覚提示パネル１００の１辺は直線状であって、他の３辺は曲線状である。直線状の１辺に吸振材１０８Ｂが装着され、その対向辺は固定部材１０７で固定されている。他の二辺には、吸振材１０８Ａ、１０８Ｃが装着されている。

【0046】

二つの振動子１０５それぞれが最も近い触覚提示パネル１００の外周端位置は吸収端領域内である。二つの振動子１０５から最も遠い触覚提示パネル１００の辺は、固定部材１０７で固定されている。不図示のタッチ対象領域は、例えば、二つの振動子１０５と固定部材１０７との間に存在する。

【0047】

図６に示す構成例において、触覚提示パネル１００の外周端は楕円状である。その一部領域は固定部材１０７で固定されている。他の部分には吸振材１０８が装着されている。二つの振動子１０５それぞれが最も近い触覚提示パネル１００の外周端位置は吸収端領域内である。不図示のタッチ対象領域は、例えば、二つの振動子１０５と固定部材１０７との間に存在する。

【0048】

図７に示す構成例において、触覚提示パネル１００の外周端はより複雑な曲線で形成されている。三つの振動子１０５が触覚提示パネル１００上に離間して配置されている。三つの振動子１０５それぞれが最も近い触覚提示パネル１００の外周端位置は吸収端領域内である。三つの振動子１０５は、タッチ対象領域１０４と一つの吸振材１０８（吸収端領域）との間に配置されている。三つの振動子１０５と対向する領域は、交互に配列された吸収端領域と固定端領域とで構成されている。

【0049】

図７に示す構成例において、タッチ対象領域１０４の任意の点から、三つの振動子１０５に最も近い吸収端領域を見た視野角は１８０°以上である。つまり、タッチ対象領域１０４の任意の点から見て視野角１８０°以上の連続領域が吸収端領域であり、タッチ対象領域１０４全域から見て１８０°の範囲はすべて吸収端領域である。この点は、図１から４に示す構成例において同様である。これにより、定在波の節の位置をより適切に制御することができる。なお図３から５を参照して説明した構成例において、固定部材１０７による固定端領域は、開放された自由端領域であってもよい。
＜駆動制御構成＞

【0050】

図８は、触覚提示装置１０の駆動制御を説明するための模式図である。触覚提示装置１０の駆動制御装置は、制御装置２０１及び駆動装置である波形合成装置２０３を含む。制御装置２０１は、表示装置１０３を制御して所望の画像を触覚提示パネルの透明絶縁基板１０２を介してユーザに提示する。

【0051】

制御装置２０１は、プログラムを実行する１以上の演算装置と１以上の記憶装置を含むことができる。演算装置は、例えば、プロセッサ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、及びＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等を含むことができる。記憶装置は、制御装置２０１が使用するプログラム及びデータを格納する。記憶装置は、揮発性又は不揮発性メモリを含むことができる。記憶装置は、プログラムが使用するワークエリアを含む。

【0052】

制御装置２０１は、表示装置１０３及び触覚提示パネル１００を制御するための機能部（モジュール）として動作する。具体的には、制御装置２０１は、タッチ検出、表示制御及び触覚制御を行う。表示制御は、表示装置１０３でのＵＩの表示を制御する。具体的には、表示制御は、ＵＩの設定情報を記憶装置から取得し、当該情報に基づいて、少なくとも一つのオブジェクトを含むＵＩが表示されるように表示装置１０３を制御する。

【0053】

制御装置２０１は、タッチ電極パターン１０１を駆動し、タッチ電極パターン１０１から受信した信号に基づいて、絶縁基板１０２上で１又は複数の指にタッチされている位置を検出する。制御装置２０１は、検出した指のタッチ位置にもとづいて表示装置１０３で表示する画像を制御すると共に、振動子１０５Ａ、１０５Ｂを制御する。図８は、例として二つの振動子１０５Ａ、１０５Ｂを示す。

【0054】

例えば、指１１２が特定のオブジェクト画像と対応する位置をタッチし、指１１１が背景領域をタッチしているとする。制御装置２０１は、指１１２における振幅が大きく、指１１１における振幅が小さい定在波を生成するように、振動子１０５Ａ、１０５Ｂを制御する。

【0055】

制御装置２０１は、波形合成装置２０３を制御することによって、振動子１０５Ａ、１０５Ｂを所望の周波数及び位相差で振動するように駆動信号Ｖ１、Ｖ２を生成する。波形合成装置２０３は、搬送波発振器２１１、変調波発生器２１２及び移相器２１３を含む。

【0056】

搬送波発振器２１１は、制御装置２０１から指定された周波数ｆｃの正弦波を搬送波Ｗ１として出力する。周波数ｆｃは、定在波の形状を変化させることができる変数の一つである。移相器２１３は、搬送波Ｗ１の位相を変化させて、搬送波Ｗ１と特定の位相差φを有する搬送波Ｗ２を出力する。位相差φは、定在波の形状を変化させることができる変数の一つである。位相差は、制御装置２０１により指定される。

【0057】

変調波発生器２１２は、搬送波Ｗ１及びＷ２をそれぞれ変調する変調波Ｓを出力する。変調波は所定の窓関数を有する。搬送波Ｗ１と変調波Ｓの合成波が振動子１０５Ａを駆動する駆動信号Ｖ１である。搬送波Ｗ２と変調波Ｓの合成波が振動子１０５Ｂを駆動する駆動信号Ｖ２である。

【0058】

触覚提示パネル１００（絶縁基板１０２）は、両端を支持部でそれぞれ支持されている。一方の支持部は吸振材１０８Ａ及び支持部材２３５Ａで構成され、他方の支持部は吸振材１０８Ｂ及び支持部材２３５Ｂで構成されている。支持部材２３５Ａ、２３５Ｂは、例えば、固定部材１０７と同材料で形成されてよい。一方の支持部は、吸振材１０８Ａを介して、支持部材２３５Ａによって絶縁基板１０２の端部を支持する。他方の支持部は、吸振材１０８Ｂを介して、支持部材２３５Ｂによって絶縁基板１０２の端部を支持する。上述のように、一方の支持部は固定部材１０７で構成されてもよい。

【0059】

振動子１０５Ａ、１０５Ｂの振動により、触覚提示パネル１００上で定在波２５１が生成される。図８は、定在波２５１の最大振幅を示している。定在波２５１の周波数は、振動子１０５Ａ、１０５Ｂの周波数に依存する。本例において、振動子１０５Ａ、１０５Ｂの周波数は共通であるとする。これらは異なっていてもよい。振動子１０５Ａ、１０５Ｂの周波数及び／又はそれらの間の位相差を変化させることで、所望の位置に節を有する定在波を生成することができる。以下においては、振動子１０５Ａ、１０５Ｂの振動周波数及び位相差の双方が制御されるものとする。例えば、振動子１０５Ａ、１０５Ｂの周波数が一定で位相差のみが変化されてもよい。

【0060】

複数の指がタッチ対象領域１０４をタッチしているとき、定在波の周波数及び位相差を選択することで、特定の指に選択的に触覚、例えば、クリック感を提示することができる。具体的には、クリック感を与える指の位置が腹の位置に近く、クリック感を与えない指の位置が節の近くになる定在波が生成される。

【0061】

なお、触覚提示パネル１００は、さらに、力センサを含んでもよい。力センサは、触覚提示パネル１００の主面に垂直な方向に対してユーザに加えられた力を検知する。制御装置２０１は、例えば、タッチ電極パターン１０１上で特定領域がタッチされ、かつ、力センサにより検知された値が閾値を超える場合に、振動子１０５Ａ、１０５Ｂを振動させる。なお、制御装置２０１が有する各機能部については、複数の機能部を一つの機能部にまとめてもよいし、一つの機能部を機能毎に複数の機能部に分けてもよい。
＜駆動波形の生成＞

【0062】

図９は、波形合成装置２０３（図８参照）による駆動信号Ｖ１、Ｖ２の生成及び振動子１０５Ａ、１０５Ｂの振動による定在波を説明するための模式図である。制御装置２０１（図８参照）は、タッチを検出した近接した２本の指のうち、触覚を知覚させない指の位置が定在波の節の近傍になるように、振動子１０５Ａ、１０５Ｂの振動の周波数及び位相差を決定する。これにより、近接した２本の指のうち片方の指にのみ触覚を知覚させることが可能となる。

【0063】

制御装置２０１は、タッチ電極パターン１０１からの信号に基づき、同時に絶縁基板１０２をタッチしている２本の指のタッチ位置を検出する。設定に従って、制御装置２０１は、２つの指のうち触覚を提示しない指を決定する。例えば、背景領域をタッチしている指が選択される。

【0064】

制御装置２０１は、指位置が適切な定在波の腹や節となるｆｃ、φを算出し、搬送波発振器２１１及び移相器２１３から搬送波Ｗ１、Ｗ２を生成する。制御装置２０１は、振動子１０５Ａ、１０５Ｂへ与える駆動信号（搬送波）の周波数ｆｃ及び位相差φの組み合わせと生成される定在波の触覚提示パネル１００の上の節及び腹の位置とを関連づける情報を予め保持している。

【0065】

例えば、情報は、節又は腹となるべき位置の入力に対して、周波数ｆｃ及び位相差φを出力するモデルであってもよい。また、周波数ｆｃ及び位相差φの組み合わせそれぞれに対する定在波のパターン（振幅と位置との関係）を示す情報が保持されていてもよい。制御装置２０１は、指定された節及び腹の位置を満たすパターンを検索し、周波数ｆｃ及び位相差φを決定することができる。

【0066】

制御装置２０１は、例えば、検出された一方の指の位置が節から所定距離内にあり、他方の指の位置が節から所定距離より離れた位置にある定在波を選択する。制御装置２０１は、その定在波に対応する駆動信号Ｖ１、Ｖ２を生成するように、波形合成装置２０３を制御する。このように、制御装置２０１は、近接した２本の指のうち片方の指にのみ振動を伝えることが可能となる。すなわち、任意の場所で振動を起こし、同時に任意の場所で振動をなくすことが可能となる。

【0067】

上述のように、搬送波発振器２１１は、制御装置２０１からの指示に従って、周波数ｆｃの正弦波である搬送波Ｗ１を生成する。周波数ｆｃは、例えば、１ｋＨｚから数１０ｋＨｚの範囲内にある、人が振動を触知覚できない周波数である。

【0068】

変調波発生器２１２は、人に知覚させたい振動波形の変調波Ｓを生成する。変調波発生器２１２は、予め設定された変調波Ｓを生成して出力する。変調波Ｓは、漸増及び漸減する窓関数波形を有する。窓関数波形は、触覚刺激を特徴づける、例えば１Ｈｚ～５００Ｈｚの周波数成分により構成される波形とする。これにより、より適切に選択的な指への触覚提示が可能となる。

【0069】

周波数ｆｃの搬送波Ｗ１は、触感を知覚させる波形を有する変調波Ｓで変調され、駆動信号である、合成波形Ｖ１が生成される。駆動信号Ｖ１は、振動子１０５Ａに与えられ、振動子１０５Ａは、駆動信号Ｖ１に応じて振動する。また、周波数ｆｃの搬送波Ｗ１は移相器２１３により位相差φが与えられ、搬送波Ｗ２が生成される。搬送波Ｗ２は、変調波Ｓで変調され、駆動信号である、合成波形Ｖ２が生成される。駆動信号Ｖ２は、振動子１０５Ｂに与えられ、振動子１０５Ｂは、駆動信号Ｖ２に応じて振動する。

【0070】

振動子１０５Ａ、１０５Ｂから絶縁基板１０２に振動が伝わり、定在波２５１が形成される。指１１２は、定在波２５１の節から外れた位置にある。また、図９の例において、指１１２は、定在波２５１の腹の近傍に位置する。指１１２の位置において大きな振動が発生し、包絡線の振動がユーザに知覚される。一方、指１１１は、定在波２５１の節の近傍位置をタッチしている。節においては、伝搬波が打ち消しあうため、振動が非常に小さい。そのため、指１１１は、絶縁基板１０２表面での振動を感じない。
＜パネル振動＞

【0071】

以下において、触覚提示パネル１００におけるタッチ対象領域１０４の定在波の振動を説明する。以下においては、複数の振動子の位相差又は周波数によって、定在波の節及び腹の位置が変化する様子を説明する。面内で定在波の節及び腹の位置が連続的に変化するため、より高精度に触覚提示位置及び触覚不提示位置を制御することができる。

【0072】

図１０は、図２Ａ及び２Ｂを参照して説明した構成例において、二つの振動子１０５の位相差の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。図２Ａ及び２Ｂを参照して説明した構成例は、矩形の触覚提示パネル１００の３辺が吸収端領域であり、１辺が固定端領域である。なお、固定端領域に代えて自由端領域を配置した場合も、定在波パターンは略同様の変化を示す。

【0073】

図１０において、定在波パターン５０１から５０５は、二つの振動子１０５の周波数が１７６０Ｈｚであり、位相差が０°から１８０°に段階的に変化した場合の、定在波パターンの変化を示す。定在波パターン５０１から５０５は、それぞれ、位相差が０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°の定在波パターンを示す。

【0074】

定在波パターン５０１から５０５に示すように、定在波は、網目状のパターンを有する。定在波パターン５０１において、位置５１１Ａ及び５１１Ｂは振動子が配置された位置を示す。円５２１は、一つの腹の位置を示す。定在波パターン５０２から５０５において、位置５１１Ａ及び５１１Ｂの符号は省略されている。

【0075】

図１０から理解されるように、円５２１の位置は、位相差が増加と共に、図８の左側に移動している。同様に、節の位置は、位相差が増加すると共に、左側に移動している。このように、振動子１０５の位相差を変化させることで、節及び腹の位置を連続的に変化させることができる。

【0076】

図１１は、図２Ａ及び２Ｂを参照して説明した構成例において、二つの振動子１０５の周波数の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。なお、固定端領域に代えて自由端領域を配置した場合も、定在波パターンは略同様の変化を示す。

【0077】

図１１において、定在波パターン５５１から５５４は、二つの振動子１０５の位相差が０°であり、周波数が１７６０Ｈｚから１２１８Ｈｚに段階的に変化した場合の、定在波パターンの変化を示す。定在波パターン５５１から５５４は、それぞれ、周波数が１７６０Ｈｚ、１５４０Ｈｚ、１３８３Ｈｚ、１２１８Ｈｚの定在波パターンを示す。

【0078】

定在波パターン５５１から５５４に示すように、定在波は、網目状のパターンを有する。定在波パターン５５１において、位置５１１Ａ及び５１１Ｂは振動子が配置された位置を示す。円５２１は、一つの腹の位置を示す。定在波パターン５５２から５５４において、位置５１１Ａ及び５１１Ｂの符号は省略されている。

【0079】

図１１から理解されるように、円５２１の位置は、周波数が減少すると共に、図９の下に移動している。同様に、節の位置は、周波数が減少すると共に下側に移動している。節の間隔は、定在波パターンの上端を基準に、周波数の減少と共に広がり、増加と主に狭まる。このように、振動子１０５の周波数を変化させることで、節及び腹の位置を連続的に変化させることができる。

【0080】

図１０を参照して説明したように、節の位置は、二つの振動子１０５の位相差の制御により横方向（Ｘ軸方向）に連続的に変化させることができる。また、図１１を参照して説明したように、節の位置は、二つの振動子１０５の周波数の制御により縦方向（Ｙ軸方向）に連続的に変化させることができる。したがって、振動子１０５の位相差及び周波数の制御により、より高精度に定在波の節の位置を連続的に制御することができる。

【0081】

図１２は、三つの振動子１０５が触覚提示パネル１００上に配置され、触覚提示パネル１００の外周端の全領域が吸収端領域である構成例（例えば図３を参照）での、定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。三つの振動子１０５の周波数は１７６０Ｈｚで一定である。図１２は、定在波パターン６０１から６０９を示し、これらは、三つの振動子１０５の間の位相差の変化に伴う定在波パターンの変化を示す。定在波パターン６０１から６０９に示すように、定在波は、網目状のパターンを有する。

【0082】

定在波パターン６０１は、三つの振動子の位置６１１Ａ、６１１Ｂ及び６１１Ｃを示す。他の定在波パターン６０２から６０９において、振動子の位置６１１Ａ、６１１Ｂ及び６１１Ｃの符号は省略されている。定在波パターン６０１から６０９において、円６２１は、一つの腹の位置を示す。

【0083】

振動子の位置６１１Ａ、６１１Ｂ及び６１１Ｃは、仮想的な三角形の頂点の位置にある。図１２の示す例において、位置６１１Ａ、６１１Ｂ及び６１１Ｃは、正三角形の頂点位置である。また、位置６１１Ａ、６１１Ｂは、触覚提示パネル１００の角の近傍にあり、位置６１１Ｃは、触覚提示パネル１００の１辺の中央近傍にある。Ｙ軸（縦方向の軸）において、位置６１１Ａ、６１１Ｂの値は共通であり、位置６１１Ｃの値は異なる。Ｘ軸（横方向の軸）において、位置６１１Ｃの値は、位置６１１Ａ、６１１Ｂの間のセンタにある。なお、三つの振動子の配置位置は三角形の頂点であればよく、図１２に示すは例に限定されない。

【0084】

位置６１１Ａの振動子と位置６１１Ｂの振動子との間の位相差がφ１であり、位置６１１Ａの振動子と位置６１１Ｃの振動子との間の位相差がφ２である。上述のように、三つの振動子の搬送波の周波数ｆｃは１７６０Ｈｚである。

【0085】

定在波パターン６０１において、位相差φ１は０°、位相差φ２は１８０°である。定在波パターン６０２において、位相差φ１は９０°、位相差φ２は１８０°である。定在波パターン６０３において、位相差φ１は１８０°、位相差φ２は１８０°である。定在波パターン６０４において、位相差φ１は０°、位相差φ２は９０°である。定在波パターン６０５において、位相差φ１は９０°、位相差φ２は９０°である。定在波パターン６０６において、位相差φ１は１８０°、位相差φ２は９０°である。定在波パターン６０７において、位相差φ１は０°、位相差φ２は０°である。定在波パターン６０８において、位相差φ１は９０°、位相差φ２は０°である。定在波パターン６０９において、位相差φ１は１８０°、位相差φ２は０°である。

【0086】

定在波パターン６０１、６０２及び６０３の位相差φ２は同一の１８０°であり、それらの位相差φ１が異なる。定在波パターン６０４、６０５及び６０６の位相差φ２は同一の９０°であり、それらの位相差φ１が異なる。定在波パターン６０７、６０８及び６０９の位相差φ２は同一の０°であり、それらの位相差φ１が異なる。これら定在波パターンから分かるように、位相差φ１の変化は、節及び腹の位置を横方向（Ｘ軸方向）に大きく移動させる。

【0087】

定在波パターン６０１、６０４及び６０７の位相差φ１は同一の０°であり、それらの位相差φ２が異なる。定在波パターン６０２、６０５及び６０８の位相差φ１は同一の９０°であり、それらの位相差φ２が異なる。定在波パターン６０３、６０６及び６０９位相差φ１は同一の１８０°であり、それらの位相差φ２が異なる。これら定在波パターンから分かるように、位相差φ２の変化は、節及び腹の位置を縦方向（Ｙ軸方向）に大きく移動させる。

【0088】

このように、三つの振動子１０５の位相差φ１の変化により、節の位置は、横方向（Ｘ軸方向）に連続的に変化させることができる。また、位相差φ２の変化により、節及び腹の位置は、縦方向（Ｙ軸方向）に連続的に変化させることができる。したがって、振動子１０５の位相差の制御により、より高精度に定在波の節の位置を連続的に制御することができる。

【0089】

図１３は、四つの振動子１０５が触覚提示パネル１００上に配置され、触覚提示パネル１００の外周端の全領域が吸収端領域である構成例（例えば図４を参照）での、定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。四つの振動子１０５の周波数は１７６０Ｈｚで一定である。図１１は、定在波パターン６５１から６６０を示し、これらは、四つの振動子１０５の間の位相差の変化に伴う定在波パターンの変化を示す。定在波パターン６５１から６６０に示すように、定在波は、網目状のパターンを有する。

【0090】

定在波パターン６５１は、四つの振動子の位置６６１Ａ、６６１Ｂ、６６１Ｃ及び６６１Ｄを示す。他の定在波パターン６５２から６６０において、振動子の位置６６１Ａ、６６１Ｂ、６６１Ｃ及び６６１Ｄの符号は省略されている。定在波パターン６５１から６５５において、円６７１は、一つの腹の位置を示す。定在波パターン６５６から６６０において、円６７２は、他の一つの腹の位置を示す。なお、説明のため、定在波パターン６５１から６５５の向きと、定在波パターン６５６から６６０の向きとの間に９０°の違いがある。

【0091】

振動子の位置６６１Ａ～６６１Ｄは、仮想的な四角形の頂点の位置にある。図１３の示す例において、位置６６１Ａ～６６１Ｄは、長方形の頂点位置である。また、位置６６１Ａ～６６１Ｄは、触覚提示パネル１００の角の近傍にある。なお、三つの振動子の配置位置は三角形の頂点であればよく、図１２に示す例に限定されない。

【0092】

位置６６１Ａの振動子と位置６６１Ｂの振動子との間の位相差がφ１であり、位置６６１Ａの振動子と位置６６１Ｃの振動子との間の位相差がφ２であり、位置６６１Ａの振動子と位置６６１Ｄの振動子との間の位相差がφ１＋φ２である。上述のように、四つの振動子の搬送波の周波数ｆｃは１７６０Ｈｚである。

【0093】

定在波パターン６５１から６５５において、位相差φ２は共通の０°であり、位相差φ１が異なる。具体的には、定在波パターン６５１から６５５の位相差φ１は、それぞれ、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°である。定在波パターン６５６から６６０において、位相差φ１は共通の１８０°であり、位相差φ２が異なる。具体的には、定在波パターン６５６から６６０の位相差φ２は、それぞれ、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°である。

【0094】

定在波パターン６５１から６５５から理解されるように、位相差φ１の変化に伴い、節の位置は縦方向（Ｙ軸方向）において連続的変化する。また、定在波パターン６５６から６６０から理解されるように、位相差φ２の変化に伴い、節の位置は横方向（Ｘ軸方向）において連続的変化する。したがって、振動子１０５の位相差の制御により、より高精度に定在波の節の位置を連続的に制御することができる。

【0095】

図１４は、四つの振動子１０５が触覚提示パネル１００上に配置され、触覚提示パネル１００の外周端の全領域が吸収端領域である構成例（例えば図４を参照）での、四つの振動子の周波数の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。

【0096】

図１４において、定在波パターン６８１から６８５は、四つの振動子１０５の位相差が０°であり、周波数が１７６０Ｈｚから７５３Ｈｚに段階的に変化した場合の、定在波パターンの変化を示す。定在波パターン６８１から６８５は、それぞれ、周波数が１７６０Ｈｚ、１３８３Ｈｚ、１０８９Ｈｚ、８８５Ｈｚ、７５３Ｈｚの定在波パターンを示す。

【0097】

定在波パターン６８１から６８５に示すように、定在波は、網目状のパターンを有する。図１４から理解されるように、節の間隔は、周波数の減少と共に、横方向（Ｘ軸方向）及び縦方向（軸方向）において広がり、増加と主に狭まる。このように、振動子１０５の周波数を変化させることで、節及び腹の位置を連続的に変化させることができる。四つの振動子の位相差及び周波数に双方を制御することで、より正確な触覚提示位置及び触覚非提示位置の制御が可能となる。

【0098】

図１５は、図１Ａ及び１Ｂを参照して説明した構成例において、二つの振動子１０５の位相差の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。図１Ａ及び１Ｂを参照して説明した構成例は、矩形の触覚提示パネル１００の外周端の全域が吸収端領域である。

【0099】

図１５において、定在波パターン７０１から７０５は、二つの振動子１０５の周波数が１７６０Ｈｚであり、位相差が０°から１８０°に段階的に変化した場合の、定在波パターンの変化を示す。定在波パターン７０１から７０５は、それぞれ、位相差が０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°の定在波パターンを示す。

【0100】

定在波パターン７０１において、位置７１１Ａ及び７１１Ｂは振動子が配置された位置を示す。円７２１は、一つの腹の位置を示す。定在波パターン７０２から７０５において、位置７１１Ａ及び７１１Ｂの符号は省略されている。

【0101】

図１５から理解されるように、円７２１の位置は、位相差が増加と共に、図１５の左側に移動している。同様に、節の位置は、位相差が増加すると共に、左側に移動している。このように、振動子１０５の位相差を変化させることで、節及び腹の位置を連続的に変化させることができる。

【0102】

図１６は、図１Ａ及び１Ｂを参照して説明した構成例において、二つの振動子１０５の周波数の変化に伴う定在波パターンの変化のシミュレーション結果を示す。図１６において、定在波パターン７５１から７５４は、二つの振動子１０５の位相差が０°であり、周波数が１７６０Ｈｚから７５３Ｈｚに段階的に変化した場合の、定在波パターンの変化を示す。定在波パターン７５１から７５５は、それぞれ、周波数が１７６０Ｈｚ、１３８３Ｈｚ、１０８９Ｈｚ、８８５Ｈｚ、７５３Ｈｚの定在波パターンを示す。

【0103】

定在波パターン７５１において、位置７１１Ａ及び７１１Ｂは振動子が配置された位置を示す。円７２２は、一つの節の位置を示す。定在波パターン７５２から７５５において、位置７１１Ａ及び７１１Ｂの符号は省略されている。

【0104】

図１６から理解されるように、円７２２の位置は、周波数が減少すると共に、図１６の下に移動している。節の間隔は、周波数の減少と共に横方向（Ｘ軸方向）広がり、増加と主に狭まる。このように、振動子１０５の周波数を変化させることで、節及び腹の間隔を連続的に変化させ、それにより、それらの位置を連続的に変化させることができる。振動子１０５の位相差及び周波数の制御により、より高精度に定在波の節の位置を連続的に制御することができる。

【0105】

以下において、吸収端領域の吸収率を説明する。吸収端伝搬波の反射率の絶対値を低減することができる。最も効果が大きい吸収端は、伝搬波の反射率が０（吸収率が１００）である。最も効果が大きい固定端の伝搬波の反射率は－１であり、自由端の伝搬波の反射率は１である。反射率が負であることは、反射波の位相が入射波の位相と逆、つまり、変位の方向が逆であることを意味する。本明細書の実施形態における吸収端領域の吸収率は、１００より小さくてもよい。

【0106】

上述のように、振動子の位相差又は周波数を変化させることで、タッチ対象領域１０４内で節及び腹の位置を連続的に変化させることができる。また、振動子の周波数と位相差を組み合わせることで、タッチ対象領域１０４内の２点に節と腹に割り当てることが可能である。タッチ対象領域１０４内の任意の位置の組み合わせで、節の振幅の最大値が腹の振幅の最小値を超えなければ、節の最大値を触覚弁別の閾未満となるように制御し、タッチ対象領域１０４内の任意位置での触覚の局在化が可能である。

【0107】

図１７は、図４、１３及び１４を参照して説明した、四つの振動子及び外周端の全域が吸収端領域である構成例についてのシミュレーション結果を示す。シミュレーションは、異なる周波数及び異なる吸収率の組み合わせそれぞれにおいて、位相差φ２を０に維持し、位相差φ１を０°から３６０°まで変化させた。吸収率が小さくなるにつれて、任意位置の組み合わせで、節の最大値が腹の最小値より小さい領域（触覚提示可能領域とする）が小さくなっていった。

【0108】

図１７に示すように、周波数１７６０Ｈｚにおいて、吸収率が１００％から７０％では、腹の振幅と節の振幅の差が大きいため、あらゆる位置で実際に触覚を提示する領域の局在化が可能となる。吸収率が６０％以下になると、この周波数では振動子の位置近くで節の振幅が大きくなり、腹の振幅の最小値に近くなる。なお、この場合でも、触覚提示パネル１００の中央をタッチ対象領域１０４とすることで、その中では触覚局在化が可能となる。

【0109】

さらに吸収率が小さくなり３０％以下となると、触覚提示可能領域はさらに狭くなり実用的ではなくなる。１０％以下の吸収率では触覚提示パネル１００の中央部でのみ触覚の局在化が可能である。吸収率１００％から６０％では、振動子より内側で腹の振幅と節の振幅の差が大きいためあらゆる位置で触覚局在化が可能となる。

【0110】

周波数６１５Ｈｚにおいて、吸収率が１００％から３０％では、腹の振幅と節の振幅の差が大きいため、あらゆる位置で実際に触覚を提示する領域の局在化が可能となる。さらに吸収率が小さくなり１０％以下となると、触覚提示可能領域はさらに狭くなり実用的ではなくなる。

【0111】

図１８は、図３及び１２を参照して説明した、三つの振動子及び外周端の全域が吸収端領域である構成例についてのシミュレーション結果を示す。シミュレーションは、異なる周波数及び異なる吸収率の組み合わせそれぞれにおいて、位相差φ１を０に維持し、位相差φ２を０°から３６０°まで変化させた。吸収率が小さくなるにつれて、任意位置の組み合わせで、節の最大値が腹の最小値より小さい領域（触覚提示可能領域とする）が小さくなっていった。

【0112】

図１８に示すように、周波数１７６０Ｈｚ及び１０５７Ｈｚにおいて、吸収率が１００％から３０％では、腹の振幅と節の振幅の差が大きいため、あらゆる位置で実際に触覚を提示する領域の局在化が可能となる。さらに吸収率が小さくなり１０％以下となると、触覚提示可能領域はさらに狭くなり実用的ではなくなる。

【0113】

以上、本願の実施形態を説明したが、本開示が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本開示の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

【符号の説明】

【0114】

１０ 触覚提示装置
１００ 触覚提示パネル
１０１ タッチ電極パターン
１０２ 絶縁基板
１０３ 表示装置
１０４ タッチ対象領域
１０５ 振動子
１０７ 固定部材
１０８ 吸振材
２０１ 制御装置
２０３ 波形合成装置

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】