特開 2024-47432 触覚生成装置

(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】P2024047432

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】触覚生成装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20240329BHJP

   G06F 3/041 20060101ALN20240329BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 560

G06F3/041 480

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022153045

(22)【出願日】2022-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】石井 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】福島 岳行

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 由香里

(72)【発明者】

【氏名】岸本 純明

(72)【発明者】

【氏名】清水 寛之

(72)【発明者】

【氏名】濤川 雄一

【テーマコード（参考）】

5E555

【Ｆターム（参考）】

5E555AA08

5E555BA02

5E555BB02

5E555BC17

5E555DA24

5E555FA00

(57)【要約】

【課題】異なる位置において異なる触覚を表現することが可能な触覚生成装置を提供すること。
【解決手段】触覚生成装置１００は、第１部材１０と、第１部材１０に対向して設けられた第２部材２０と、第１部材１０と第２部材２０との間で異なる位置に設けられ、電圧が印加されることで第１部材１０と第２部材２０とが対向する方向に各々振動する圧電振動子３０ａおよび圧電振動子３０ｄと、圧電振動子３０ａおよび圧電振動子３０ｄに電圧としてそれぞれ異なる波形の信号を供給する駆動装置４０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部材と、
前記第１部材に対向して設けられた第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間で異なる位置に設けられ、電圧が印加されることで前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に各々振動する第１圧電振動子および第２圧電振動子と、
前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子に前記電圧としてそれぞれ異なる波形の信号を供給する駆動装置と、を備える触覚生成装置。

【請求項2】

前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方は、前記第１圧電振動子と前記第２圧電振動子との間に溝部を有する、請求項１に記載の触覚生成装置。

【請求項3】

前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方は、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の少なくとも一方の周囲に、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の前記少なくとも一方を囲む溝部を有する、請求項１に記載の触覚生成装置。

【請求項4】

前記第２部材の前記第１部材とは反対側の面または前記第１部材と前記第２部材との間に設けられた表示装置を備え、
前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子は、前記表示装置より外側において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる、請求項１または２に記載の触覚生成装置。

【請求項5】

前記第２部材は表示ディスプレイであり、
前記第１圧電振動子と前記第２圧電振動子は、平面視において前記表示ディスプレイに重なる位置で前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる、請求項１または２に記載の触覚生成装置。

【請求項6】

前記第１圧電振動子は、前記第１部材の対向する側面のうちの一方の側面の傍において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、
前記第２圧電振動子は、前記対向する側面のうちの他方の側面の傍において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる、請求項１または２に記載の触覚生成装置。

【請求項7】

前記第１圧電振動子は、前記第１部材の平面視における角部近傍に位置して前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、
前記第２圧電振動子は、前記第１部材の平面視における他の角部近傍に位置して前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる、請求項１または２に記載の触覚生成装置。

【請求項8】

前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子は、圧電体層と前記圧電体層を挟む第１電極および第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との間に前記電圧が印加されることで前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に伸縮する圧電素子を備える、請求項１または２に記載の触覚生成装置。

【請求項9】

前記圧電素子は、前記第１部材と前記第２部材とが対向する前記方向に押圧される、請求項８に記載の触覚生成装置。

【請求項10】

前記圧電素子は、ねじによって前記第１部材と前記第２部材とが対向する前記方向に押圧される、請求項９に記載の触覚生成装置。

【請求項11】

前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の少なくとも一方は、前記第１部材と前記圧電素子との間に設けられ、前記第１部材のヤング率および前記圧電体層のヤング率より大きなヤング率を有する第３部材、および、前記第２部材と前記圧電素子との間に設けられ、前記第２部材のヤング率および前記圧電体層のヤング率より大きなヤング率を有する第４部材、の少なくとも一方を備える、請求項８に記載の触覚生成装置。

【請求項12】

前記圧電体層、前記第１電極、および前記第２電極は各々複数設けられ、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極は前記方向において互い違いに設けられ、前記複数の圧電体層の１つは前記複数の第１電極の１つと前記複数の第２電極の１つに前記方向において挟まれる、請求項８に記載の触覚生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、触覚生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ランジュバン型振動子の振動により触覚を生成する触覚生成装置が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－３１４３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

異なる位置において異なる触覚を表現することが可能な触覚生成装置が求められている。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、異なる位置において異なる触覚を表現することが可能な触覚生成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、第１部材と、前記第１部材に対向して設けられた第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間で異なる位置に設けられ、電圧が印加されることで前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に各々振動する第１圧電振動子および第２圧電振動子と、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子に前記電圧としてそれぞれ異なる波形の信号を供給する駆動装置と、を備える触覚生成装置である。

【0007】

上記構成において、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方は、前記第１圧電振動子と前記第２圧電振動子との間に溝部を有する構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方は、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の少なくとも一方の周囲に、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の前記少なくとも一方を囲む溝部を有する構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記第２部材の前記第１部材とは反対側の面または前記第１部材と前記第２部材との間に設けられた表示装置を備え、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子は、前記表示装置より外側において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記第２部材は表示ディスプレイであり、前記第１圧電振動子と前記第２圧電振動子は、平面視において前記表示ディスプレイに重なる位置で前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記第１圧電振動子は、前記第１部材の対向する側面のうちの一方の側面の傍において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第２圧電振動子は、前記対向する側面のうちの他方の側面の傍において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記第１圧電振動子は、前記第１部材の平面視における角部近傍に位置して前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第２圧電振動子は、前記第１部材の平面視における他の角部近傍に位置して前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子は、圧電体層と前記圧電体層を挟む第１電極および第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との間に前記電圧が印加されることで前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に伸縮する圧電素子を備える構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記圧電素子は、前記第１部材と前記第２部材とが対向する前記方向に押圧される構成とすることができる。

【0015】

上記構成において、前記圧電素子は、ねじによって前記第１部材と前記第２部材とが対向する前記方向に押圧される構成とすることができる。

【0016】

上記構成において、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の少なくとも一方は、前記第１部材と前記圧電素子との間に設けられ、前記第１部材のヤング率および前記圧電体層のヤング率より大きなヤング率を有する第３部材、および、前記第２部材と前記圧電素子との間に設けられ、前記第２部材のヤング率および前記圧電体層のヤング率より大きなヤング率を有する第４部材、の少なくとも一方を備える構成とすることができる。

【0017】

上記構成において、前記圧電体層、前記第１電極、および前記第２電極は各々複数設けられ、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極は前記方向において互い違いに設けられ、前記複数の圧電体層の１つは前記複数の第１電極の１つと前記複数の第２電極の１つに前記方向において挟まれる構成とすることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、異なる位置において異なる触覚を表現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１（ａ）は、実施例１に係る触覚生成装置の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。

【図2】図２（ａ）は、図１（ａ）における圧電振動子近傍を拡大した平面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）における圧電振動子近傍を拡大した断面図である。

【図3】図３は、実施例１における圧電素子の断面図である。

【図4】図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１において駆動装置が圧電振動子に供給する変調波の第１の例を示す図である。

【図5】図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例１において駆動装置が圧電振動子に供給する変調波の第２の例を示す図である。

【図6】図６（ａ）は、実施例２に係る触覚生成装置の平面図、図６（ｂ）は、実施例２における第１部材の平面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図7】図７は、実施例２の変形例における圧電振動子近傍の断面図である。

【図8】図８（ａ）は、実施例３に係る触覚生成装置の平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図9】図９（ａ）は、図８（ｂ）における圧電振動子近傍の断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）における第２部材およびねじの断面図である。

【図10】図１０は、実施例３の変形例に係る触覚生成装置の断面図である。

【図11】図１１（ａ）は、実施例４に係る触覚生成装置の平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図12】図１２は、図１１（ｂ）における圧電振動子近傍を拡大した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

【実施例0021】

図１（ａ）は、実施例１に係る触覚生成装置１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。図１（ａ）では、第２部材２０を透視して複数の圧電振動子３０ａ～３０ｄを図示している。第１部材１０の上面の法線方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、触覚生成装置１００は、第１部材１０上に第１部材１０に対向して第２部材２０が設けられ、第１部材１０と第２部材２０との間に複数の圧電振動子３０ａ～３０ｄが設けられている。第１部材１０および第２部材２０は例えば板状部材である。圧電振動子３０ａは、第１部材１０を平面視したときの角部１４近傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｂは、角部１５近傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。圧電振動子３０ｃは、角部１６近傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｄは、角部１７近傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。言い換えると、圧電振動子３０ａ、３０ｂは第１部材１０の対向する一対の側面のうちの一方の側面１１の傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｃ、３０ｄは他方の側面１２の傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。第１部材１０と第２部材２０とは、空隙１８を挟んでＺ方向において対向している。

【0022】

第２部材２０は、固定部材によって第１部材１０に固定されている。例えば、第２部材２０は、固定部材８０と固定部材８３により第１部材１０に固定されている。固定部材８０は、例えばボルト等のねじである。軸部８１と傘部８２とが一体構成されている。軸部８１は、第１部材１０を貫通する貫通孔８４および第２部材２０を貫通する貫通孔８５を貫き、第１部材１０の－Ｚ方向に抜けていて、ここでナット等の固定部材８３が締め付け固定されている。傘部８２は、第２部材２０より＋Ｚ方向側に配置されている。これにより、第２部材２０は、固定部材８０、８３により第１部材１０に固定されている。なお、他の固定方法としては、軸部８１に設けられた雄ねじとなるねじ山が、第１部材１０の貫通孔８４の内面に設けられた雌ねじとなるねじ山に嵌め合わされることにより固定されてもよいし、第２部材２０が第１部材１０に嵌合することで固定されてもよい。圧電振動子３０ａ～３０ｄは、主にＺ方向に振動する。駆動装置４０は、圧電振動子３０ａ～３０ｄに電圧を印加することにより圧電振動子３０ａ～３０ｄを振動させる。

【0023】

図２（ａ）は、図１（ａ）における圧電振動子３０ａ近傍を拡大した平面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）における圧電振動子３０ａ近傍を拡大した断面図である。図２（ａ）では、第２部材２０を透視して支持部材３４ａ、３４ｂおよび圧電素子３２を図示している。なお、圧電振動子３０ｂ～３０ｄは圧電振動子３０ａと同じ構造および同じように第１部材１０と第２部材２０との間に設けられているため、図２（ａ）および図２（ｂ）では圧電振動子３０ａを例に説明し、圧電振動子３０ｂ～３０ｄの説明は省略する。

【0024】

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、第１部材１０に凹部１３が形成されている。圧電振動子３０ａは、凹部１３に挿入されて、第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。圧電振動子３０ａは、－Ｚ側から順に設けられた支持部材３４ａ、圧電素子３２、および支持部材３４ｂを有する。支持部材３４ａ、圧電素子３２、および支持部材３４ｂは、第２部材２０が第１部材１０に固定されることで、第１部材１０と第２部材２０との間にこの順で固定されている。支持部材３４ａは、第１部材１０に接触しているが接合されてはいない。支持部材３４ｂは、第２部材２０に接触しているが接合されてはいない。

【0025】

第１部材１０および第２部材２０の材料は、例えば金属または樹脂である。支持部材３４ａ、３４ｂの材料は、第１部材１０、第２部材２０、および圧電素子３２よりヤング率の大きい材料であり、例えばステンレスである。支持部材３４ａ、３４ｂの形状は直方体であり、圧電素子３２の形状は支持部材３４ａ、３４ｂより平面視において小さな直方体である。支持部材３４ａ、３４ｂのＸ方向およびＹ方向の幅は一例として４．５ｍｍである。支持部材３４ａ、３４ｂのＺ方向の高さは一例として１．０ｍｍである。圧電素子３２のＸ方向およびＹ方向の幅は一例として３．５ｍｍである。圧電素子３２のＺ方向の高さは一例として３．０ｍｍである。なお、第１部材１０、第２部材２０、および支持部材３４ａ、３４ｂの材料、形状、および寸法は適宜設計できる。

【0026】

図３は、実施例１における圧電素子３２の断面図である。図３に示すように、圧電素子３２は、複数の圧電体層５１からなる圧電体５０、複数の第１電極５２、および複数の第２電極５４を備える。複数の圧電体層５１は、Ｚ方向に積層されている。圧電体層５１、第１電極５２、および第２電極５４は、ＸＹ平面に広がる平板状である。複数の第１電極５２と複数の第２電極５４は、Ｚ方向において互い違いに設けられている。１つの圧電体層５１は、Ｚ方向において１つの第１電極５２と１つの第２電極５４とに挟まれている。

【0027】

圧電体５０の－Ｘ側の側面に第１外部電極５３が設けられ、圧電体５０の＋Ｘ側の側面に第２外部電極５５が設けられている。複数の第１電極５２は、第１外部電極５３に電気的に接続する。複数の第２電極５４は、第２外部電極５５に電気的に接続する。第１外部電極５３と第２外部電極５５との間に電圧を印加することで、逆電圧効果により、圧電体５０は矢印５９のようにＺ方向に伸縮する。このように、第１電極５２と第２電極５４に電圧を印加することで、第１電極５２と第２電極５４が圧電体層５１を挟む方向であるＺ方向に伸縮する振動モードを縦変位型モードまたはｄ３３モードという。

【0028】

圧電体５０は、第１領域５６、第２領域５７、および第３領域５８を備えている。第１領域５６と第２領域５７は、Ｚ方向において交互に設けられている。第３領域５８は、Ｚ方向において最も外側の第１領域５６の外に設けられている。第１領域５６は、Ｚ方向において第１電極５２と第２電極５４とが一定間隔で交互に設けられた領域である。第２領域５７および第３領域５８は、第１電極５２および第２電極５４が設けられていない領域である。なお、第２領域５７は設けられていない場合でもよい。第２領域５７を設けることで信頼性が向上する効果が期待できる。

【0029】

圧電体層５１の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３）、チタン酸バリウム系材料（ＢａＴｉＯ_３、ＢａはＣａでもよく、ＴｉはＺｒでもよい）、チタン酸ビスマス系材料（ＢｉＴｉＯ_３、Ｂｉの一部がＮａでもよい）、およびニオブ酸アルカリ系材料（ＮａＮｂＯ_３、ＮａはＬｉまたはＫでもよい）を用いることができる。第１電極５２、第２電極５４、第１外部電極５３、および第２外部電極５５の材料としては、例えば銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、および金（Ａｕ）等の金属を用いることができる。圧電素子３２は、表面に第１電極５２および第２電極５４が形成された圧電体シートを積層し、焼結することにより形成される焼結体からなるチップである。

【0030】

圧電素子３２の±Ｚ側の表面におけるＺ方向の変位量をΔＺ、圧電体層５１の積層数をＮ、第１電極５２と第２電極５４との間に印加される電圧をＶ、逆圧電定数に関連した定数をｄ３３とすると、ΔＺ＝ｄ３３×Ｖ×Ｎと表される。

【0031】

第１部材１０と第２部材２０との間に設けられた圧電振動子３０ａ～３０ｄは、駆動装置４０から電圧が印加されることでＺ方向に振動する。駆動装置４０は、複数の圧電振動子３０ａ～３０ｄに電圧として信号を供給する。ここでは、駆動装置４０は、圧電振動子３０ａ、３０ｂに同じ波形の信号を供給し、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに同じ波形で且つ圧電振動子３０ａ、３０ｂとは異なる波形の信号を供給する場合を例に説明する。駆動装置４０は、信号として例えば異なる波形の変調波を圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給する。なお、駆動装置４０は、圧電振動子３０ａ～３０ｄそれぞれに異なる波形の信号を供給する場合でもよい。

【0032】

図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１において駆動装置４０が圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給する変調波の第１の例を示す図である。図４（ａ）は、圧電振動子３０ａ、３０ｂに供給される変調波６０ａを示し、図４（ｂ）は、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに供給される変調波６０ｂを示している。図４（ａ）および図４（ｂ）における横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。

【0033】

図４（ａ）に示すように、圧電振動子３０ａ、３０ｂに供給される変調波６０ａでは、周期Ｔ１（周波数ｆ１）の搬送波６２ａが用いられる。変調波６０ａの包絡線６４ａは信号波に対応する。信号波は周期Ｔ２（周波数ｆ２）である。搬送波６２ａは正弦波であるが、図では簡略化のために三角波で図示している。信号波は正弦波である。変調波６０ａは、搬送波６２ａが信号波により振幅変調されている。

【0034】

図４（ｂ）に示すように、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに供給される変調波６０ｂでは、図４（ａ）と同様に、周期Ｔ１（周波数ｆ１）の搬送波６２ａが用いられる。変調波６０ｂの包絡線６４ｂは信号波に対応する。信号波は周期Ｔ２（周波数ｆ２）とは異なる周期Ｔ３（周波数ｆ３）である。信号波は、図４（ａ）と同様に正弦波である。変調波６０ｂは、搬送波６２ａが信号波により振幅変調されている。

【0035】

図４（ａ）および図４（ｂ）の例では、搬送波６２ａは正弦波である。搬送波６２ａの周波数ｆ１は、人体の皮膚の受容器であるパチニ小体が敏感に感じる周波数としてもよい。このような周波数は例えば１００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下であり、例えば１５０Ｈｚから２５０Ｈｚである。図４（ａ）および図４（ｂ）の例では、信号波は正弦波である。信号波の周波数ｆ２、ｆ３は、人体の皮膚の受容器であるマイスナー小体が敏感に感じる周波数としてもよい。このような周波数は例えば１Ｈｚ以上かつ６０Ｈｚ以下であり、例えば３Ｈｚ以上かつ４０Ｈｚ以下である。例えば、図４（ａ）において、搬送波６２ａの周波数ｆ１を２５０Ｈｚとし、信号波の周波数ｆ２を３０Ｈｚとした場合、圧電振動子３０ａ、３０ｂの振動による触覚は跳ね上がるシャワー感となる。図４（ｂ）において、搬送波６２ａの周波数ｆ１を２５０Ｈｚとし、信号波の周波数ｆ３を３Ｈｚとした場合、圧電振動子３０ｃ、３０ｄの振動により触覚はジュワー感となる。このように、圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給される信号は、搬送波の波形および周波数が同じで、かつ、信号波の波形は例えば正弦波と同じだが周波数が異なる場合でもよい。すなわち、変調波の包絡線６４ａ、６４ｂの形状が異なる場合でもよい。

【0036】

図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例１において駆動装置４０が圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給する変調波の第２の例を示す図である。図５（ａ）は、圧電振動子３０ａ、３０ｂに供給される変調波６０ａを示し、図５（ｂ）は、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに供給される変調波６０ｃを示している。図５（ａ）および図５（ｂ）における横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。

【0037】

図５（ａ）に示すように、圧電振動子３０ａ、３０ｂに供給される変調波６０ａでは、図４（ａ）で説明したように、周期Ｔ１（周波数ｆ１）の搬送波６２ａが用いられる。変調波６０ａの包絡線６４ａは信号波に対応する。信号波は周期Ｔ２（周波数ｆ２）である。搬送波６２ａは正弦波であるが、図では簡略化のために三角波で図示している。信号波は正弦波である。変調波６０ａは、搬送波６２ａが信号波により振幅変調されている。

【0038】

図５（ｂ）に示すように、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに供給される変調波６０ｃでは、周期Ｔ１（周波数ｆ１）と異なる周期Ｔ４（周波数ｆ４）の搬送波６２ｃが用いられる。変調波６０ｃの包絡線６４ｃは信号波に対応する。信号波は周期Ｔ２（周波数ｆ２）とは異なる周期Ｔ５（周波数ｆ５）である。搬送波６２ｃは正弦波であるが、図では簡略化のために三角波で図示している。信号波は矩形波である。変調波６０ｃは、搬送波６２ｃが信号波により振幅変調されている。

【0039】

図５（ａ）および図５（ｂ）の例では、搬送波６２ａ、６２ｃは正弦波である。搬送波６２ａ、６２ｃの周波数ｆ１、ｆ４は、人体の皮膚の受容器であるパチニ小体が敏感に感じる周波数としてもよい。図５（ａ）の例では信号波が正弦波であり、図５（ｂ）の例では信号波が矩形波であるが、信号波は三角波またはのこぎり波等のその他の場合でもよい。信号波の周波数ｆ２、ｆ５は、人体の皮膚の受容器であるマイスナー小体が敏感に感じる周波数としてもよい。このように、圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給される信号は、搬送波の波形は例えば正弦波と同じだが周波数が異なり、かつ、信号波の波形および周波数が異なる場合でもよい。

【0040】

図４（ａ）および図４（ｂ）、並びに、図５（ａ）および図５（ｂ）の例では、圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給される信号が変調波である場合を例に示したが、その他の信号が供給される場合でもよい。また、これらの例では、圧電振動子３０ａ、３０ｂに同じ波形の信号が供給され、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに同じ波形の信号が供給されているが、圧電振動子３０ａ～３０ｄそれぞれに異なる波形の信号が供給される場合でもよい。圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給される信号は、搬送波および信号波の少なくとも一方の波形および／または周波数が異なっていればよい。

【0041】

以上のように、実施例１によれば、図１（ａ）および図１（ｂ）のように、第１部材１０と第２部材２０との間の異なる位置に、それぞれ電圧が印加されることで第１部材１０と第２部材２０とが対向するＺ方向に振動する圧電振動子３０ａ（第１圧電振動子）と圧電振動子３０ｄ（第２圧電振動子）が設けられている。図４（ａ）および図４（ｂ）、並びに、図５（ａ）および図５（ｂ）のように、圧電振動子３０ａと圧電振動子３０ｄには駆動装置４０から異なる波形の信号が供給される。圧電振動子３０ａ、３０ｄはともにＺ方向に振動することから、圧電振動子３０ａ、３０ｄの振動はＸＹ平面方向には伝わり難い。このため、圧電振動子３０ａ、３０ｄに異なる波形の信号を供給することで、圧電振動子３０ａが設けられた箇所と圧電振動子３０ｄが設けられた箇所とで触覚を異ならせることができる。

【0042】

また、実施例１では、図１（ｂ）のように、圧電振動子３０ａは第１部材１０の対向する１対の側面のうち一方の側面１１の傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｄは第１部材１０の他方の側面１２の傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。これにより、圧電振動子３０ａが設けられた箇所に圧電振動子３０ｄの振動が伝わることが抑制され、圧電振動子３０ｄが設けられた箇所に圧電振動子３０ａの振動が伝わることが抑制される。よって、圧電振動子３０ａが設けられた箇所と圧電振動子３０ｄが設けられた箇所とで異なる触覚が得られやすくなる。互いの振動が伝わり難くなる点から、圧電振動子３０ａは、平面視において側面１１と側面１２との間をＸ方向において４分割した領域のうち最も側面１１側に位置する領域内に設けられる場合が好ましく、８分割した領域のうち最も側面１１側に位置する領域内に設けられる場合がより好ましく、１２分割した領域のうち最も側面１１側に位置する領域内に設けられる場合が更に好ましい。同様に、圧電振動子３０ｄは、平面視において側面１１と側面１２との間をＸ方向において４分割した領域のうち最も側面１２側に位置する領域内に設けられる場合が好ましく、６分割した領域のうち最も側面１２側に位置する領域内に設けられる場合がより好ましく、８分割した領域のうち最も側面１２側に位置する領域内に設けられる場合が更に好ましい。

【0043】

また、実施例１では、図１（ａ）のように、圧電振動子３０ａは、第１部材１０の平面視における角部１４近傍に位置して第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｄは、第１部材１０の平面視における角部１７近傍に位置して第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。これにより、圧電振動子３０ａが設けられた箇所に圧電振動子３０ｄの振動が伝わることが抑制され、圧電振動子３０ｄが設けられた箇所に圧電振動子３０ａの振動が伝わることが抑制される。よって、圧電振動子３０ａが設けられた箇所と圧電振動子３０ｄが設けられた箇所とで異なる触覚が得られやすくなる。互いの振動が伝わり難くなる点から、圧電振動子３０ａは、角部１４の頂点から角部１４で交わる２つの辺それぞれにおいて長さの１／４の範囲内の領域に設けられる場合が好ましく、１／６の範囲内の領域に設けられる場合がより好ましく、１／８の範囲内の領域に設けられる場合が更に好ましい。同様に、圧電振動子３０ｄは、角部１７の頂点から角部１７で交わる２つの辺それぞれにおいて長さの１／４の範囲内の領域に設けられる場合が好ましく、１／６の範囲内の領域に設けられる場合がより好ましく、１／８の範囲内の領域に設けられる場合が更に好ましい。

【0044】

また、実施例１では、図３のように、圧電振動子３０ａ～３０ｄは、圧電体層５１と圧電体層５１を挟む第１電極５２および第２電極５４とを有し、第１電極５２と第２電極５４との間に電圧が印加されることで第１部材１０と第２部材２０とが対向するＺ方向に伸縮する圧電素子３２を備える。これにより、圧電振動子３０ａ～３０ｄがＺ方向に振動する構成を容易に実現できる。

【0045】

また、実施例１では、図２（ｂ）のように、圧電振動子３０ａは、第１部材１０と圧電素子３２との間に支持部材３４ａ（第３部材）を備え、第２部材２０と圧電素子３２との間に支持部材３４ｂ（第４部材）を備える。圧電振動子３０ｂ～３０ｄも同じである。圧電体層５１にＰＺＴを用いた場合、ＰＺＴのヤング率は約６０ＧＰａである。第１部材１０および第２部材２０に樹脂を用いた場合、樹脂のヤング率は１０ＧＰａ以下である。これに対し、支持部材３４ａ、３４ｂにステンレスを用いた場合、ステンレスのヤング率は約１２０ＧＰａである。また、アルミニウムのヤング率は約７０ＧＰａである。このように、支持部材３４ａのヤング率は、第１部材１０のヤング率および圧電体層５１のヤング率より大きい。支持部材３４ｂのヤング率は、第２部材２０のヤング率および圧電体層５１のヤング率より大きい。ヤング率の大きい支持部材３４ａ、３４ｂを設けることで、圧電素子３２に荷重が加わりやすくなり、振動の伝達を強化することができる。支持部材３４ａ、３４ｂのヤング率は、圧電体層５１のヤング率並びに第１部材１０および第２部材２０それぞれのヤング率の１．２倍以上が好ましく、１．５倍以上がより好ましい。なお、圧電振動子３０ａ～３０ｄのうちの少なくとも１つが、第１部材１０と圧電素子３２との間に支持部材３４ａが設けられて、第２部材２０と圧電素子３２との間に支持部材３４ｂが設けられている場合でもよい。また、支持部材３４ａ、３４ｂの両方が設けられる場合に限られず、支持部材３４ａと支持部材３４ｂの少なくとも一方が設けられている場合でもよい。

【0046】

また、実施例１では、図３のように、圧電素子３２は、複数の第１電極５２および複数の第２電極５４がＺ方向において互い違いに設けられ、複数の圧電体層５１の１つは、複数の第１電極５２のうち１つと複数の第２電極５４のうち１つにＺ方向において挟まれている。このような構造により、Ｚ方向の変位量を大きくできる。

【実施例0047】

図６（ａ）は、実施例２に係る触覚生成装置２００の平面図、図６（ｂ）は、実施例２における第１部材１０の平面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図６（ａ）では、第２部材２０を透視して圧電振動子３０ａ～３０ｆおよび溝部２８を図示している。図６（ａ）から図６（ｃ）に示すように、触覚生成装置２００では、第１部材１０と第２部材２０との間に圧電振動子３０ａ～３０ｄに加えて、圧電振動子３０ｅ、３０ｆが設けられている。圧電振動子３０ｅ、３０ｆは、圧電振動子３０ａの傍に圧電振動子３０ａに並んで設けられている。第１部材１０と第２部材２０は、例えば実施例１と同様に固定部材８０、８３により固定されている。第１部材１０の上面には、圧電振動子３０ａ～３０ｆが挿入される凹部は形成されていない。その代わりに、第１部材１０の上面には、圧電振動子３０ａ～３０ｆの周りに圧電振動子３０ａ～３０ｆを囲む溝部１９が設けられている。同様に、第２部材２０の下面には、圧電振動子３０ａ～３０ｆの周りに圧電振動子３０ａ～３０ｆを囲む溝部２８が設けられている。したがって、圧電振動子３０ａ～３０ｆは、溝部１９に囲まれた柱部と溝部２８に囲まれた柱部との間に設けられている。図６（ａ）から図６（ｃ）では、圧電振動子３０ａ、３０ｅ、３０ｆは１つの溝部１９および１つの溝部２８に囲まれているが、圧電振動子３０ａ、３０ｅ、３０ｆそれぞれが別々の溝部１９、２７に囲まれていてもよい。その他の構成は、実施例１の触覚生成装置１００と同じであるため説明を省略する。

【0048】

実施例２によれば、図６（ａ）から図６（ｃ）のように、第１部材１０は、圧電振動子３０ａ～３０ｆの互いの間に溝部１９を有し、第２部材２０は、圧電振動子３０ａ～３０ｆの互いの間に溝部２８を有する。これにより、圧電振動子３０ａ～３０ｆそれぞれが設けられた箇所において互いの振動が伝わり難くなり、圧電振動子３０ａ～３０ｆそれぞれが設けられた箇所において異なる触覚が得られやすくなる。例えば、圧電振動子３０ａ、３０ｅ、３０ｆのように近接して設けられている場合でも、溝部１９、２７が設けられることで、互いの間隔が５ｍｍ程度となることで異なる触覚を得ることができる。

【0049】

また、実施例２では、図６（ａ）から図６（ｃ）のように、第１部材１０は、圧電振動子３０ａ～３０ｆの周囲に圧電振動子３０ａ～３０ｆを囲む溝部１９を有する。第２部材２０は、圧電振動子３０ａ～３０ｆの周囲に圧電振動子３０ａ～３０ｆを囲む溝部２８を有する。これにより、圧電振動子３０ａ～３０ｆそれぞれの振動が周囲に伝わり難くなり、圧電振動子３０ａ～３０ｆそれぞれが設けられた箇所において異なる触覚が得られやすくなる。

【0050】

圧電振動子３０ａ～３０ｆの振動の伝わりを抑制する点から、溝部１９、２８のＺ方向の深さＤは、圧電素子３２のＺ方向の高さの０．５倍以上が好ましく、０．８倍以上がより好ましく、１．０倍以上が更に好ましく、例えば１．５ｍｍ以上が好ましく、２．５ｍｍ以上がより好ましく、３．０ｍｍ以上が更に好ましい。また、溝部１９、２８のＸ方向およびＹ方向の幅Ｗは、圧電素子３２のＸ方向およびＹ方向の幅の０．５倍以上が好ましく、０．８倍以上がより好ましく、１．０倍以上が更に好ましく、例えば１．５ｍｍ以上が好ましく、３．０ｍｍ以上がより好ましく、３．５ｍｍ以上が更に好ましい。

【0051】

［実施例２の変形例］
図７は、実施例２の変形例における圧電振動子３０ａ、３０ｅ、３０ｆ近傍の断面図である。図７に示すように、実施例２の変形例では、溝部１９、２８に、圧電振動子３０ａ～３０ｆの振動が周囲に伝わることを抑制する伝達抑制部材４２が充填されている。その他の構成は、実施例２と同じであるため説明を省略する。

【0052】

実施例２の変形例のように、溝部１９、２８に振動の伝達を抑制する伝達抑制部材４２が設けられていてもよい。伝達抑制部材４２としては、例えば振動緩和ジェルまたはゴム等の振動を減衰させることが可能な材料を用いることができる。

【0053】

なお、実施例２およびその変形例では、第１部材１０に溝部１９が設けられかつ第２部材２０に溝部２８が設けられている場合を例に示したが、いずれか一方のみ設けられている場合でもよい。また、圧電振動子３０ａ～３０ｆの全ての周囲に溝部１９、２８が設けられている場合を例に示したが、圧電振動子３０ａ～３０ｆの少なくとも１つの周囲に溝部１９、２８が設けられている場合でもよい。