特許 7436328 駆動装置、触覚提示装置及び駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】駆動装置、触覚提示装置及び駆動方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20240214BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 560

G06F3/041 480

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020145911

(22)【出願日】2020-08-31

(65)【公開番号】P2021190055

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-07-03

(31)【優先権主張番号】P 2020092247

(32)【優先日】2020-05-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】岸本 純明

(72)【発明者】

【氏名】清水 寛之

(72)【発明者】

【氏名】後藤 隆幸

(72)【発明者】

【氏名】濤川 雄一

【審査官】岩橋 龍太郎

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５３３５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３５６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０３１４８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０１２６０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／２０７１４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３３５８４６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０１

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である第１低周波を第１変調波とし、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２低周波を前記第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である高周波を前記第２変調波によって変調してなる波形を有する駆動信号を生成し、前記駆動信号を圧電素子に出力する
駆動装置。

【請求項2】

請求項１に記載の駆動装置であって、
前記第２変調波による前記高周波の変調は、振幅変調である
駆動装置。

【請求項3】

請求項１に記載の駆動装置であって、
前記第２変調波による前記高周波の変調は、周波数変調である
駆動装置。

【請求項4】

請求項１に記載の駆動装置であって、
前記第２低周波の周波数の、前記第１低周波の周波数に対する比率は１００、１０、５、４又は２である
駆動装置。

【請求項5】

圧電素子を備えるトランスデューサが配列され、超音波を空間中の一点に収束させる空間振動発生装置と、
周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である第１低周波を第１変調波とし、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２低周波を前記第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である高周波を前記第２変調波によって変調してなる波形を有する駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記圧電素子に出力する駆動装置と
を具備する触覚提示装置。

【請求項6】

振動体と、前記振動体に接合された圧電素子を備える振動発生装置と、
周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である第１低周波を第１変調波とし、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２低周波を前記第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である高周波を前記第２変調波によって変調してなる波形を有する駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記圧電素子に出力する駆動装置と
を具備する触覚提示装置。

【請求項7】

周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である第１低周波を第１変調波とし、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２低周波を前記第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である高周波を前記第２変調波によって変調してなる波形を有する駆動信号を生成し、前記駆動信号を圧電素子に出力する
駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波振動により空間に触感を発生させる空間振動発生装置の駆動装置、触覚提示装置及び駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ユーザに触感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。

【0003】

近年、触覚技術は高度化が進んでおり、ザラザラ感やツルツル感等の触感も提示可能な技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、平面上で触感を提示するのみならず、空間において触感を提示する三次元触覚技術も開発されている。三次元触覚技術では例えば、トランスデュ―サ（超音波振動子）を多数配置した平面スピーカを用い、音波集束技術や超音波搬送浮揚技術を応用した空間での触覚提示が実現されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】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】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載のような触覚提示技術は、ユーザが接触する物体に振動を生じさせることにより触覚を提示するのに対し、三次元触覚技術では空間中の超音波により触覚を提示するため、ユーザは物体に接触しない。このため、三次元触覚技術では実際に物体に触れているかのような、よりリアルな触感の提示が求められている。さらに、触感提示のための超音波出力に多数のトランスデュ―サが必要であり、その消費電力やノイズの発生等が課題として挙げられる。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、リアルな触感の提示が可能な空間振動発生装置の駆動装置、触覚提示装置及び駆動方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る駆動装置は、周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である第１低周波を第１変調波とし、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２低周波を上記第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である高周波を上記第２変調波によって変調してなる波形を有する駆動信号を生成し、上記駆動信号を圧電素子に出力する。

【0008】

この構成によれば、第１変調波である第１低周波は、周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満であり、人の皮膚の受容器であるマイスナー小体等が敏感に感じることが可能である。また、第１変調波によって振幅変調される第２低周波は、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下であり、人の皮膚の受容器であるパチニ小体等が敏感に感じることが可能である。これにより、この振幅変調で生成された第２変調波によって、搬送波である２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の高周波を変調することで、ユーザにこれまでにないリアルな触感を感じさせることが可能となる。

【0009】

上記第２変調波による上記高周波の変調は、振幅変調であってもよい。

【0010】

上記第２変調波による上記高周波の変調は、周波数変調であってもよい。

【0011】

上記第２低周波の周波数の、上記第１低周波の周波数に対する比率は１００、１０、５、４又は２であってもよい。

【0012】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る触覚提示装置は、空間振動発生装置と、駆動装置とを具備する。
上記空間振動発生装置は、圧電素子を備えるトランスデューサが配列され、超音波を空間中の一点に収束させる。
上記駆動装置は、周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である第１低周波を第１変調波とし、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２低周波を上記第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である高周波を上記第２変調波によって変調してなる波形を有する駆動信号を生成し、上記駆動信号を上記圧電素子に出力する。

【0013】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る触覚提示装置は、振動発生装置と、駆動装置とを具備する。
上記振動発生装置は、振動体と、上記振動体に接合された圧電素子を備える。
上記駆動装置は、周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である第１低周波を第１変調波とし、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２低周波を上記第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である高周波を上記第２変調波によって変調してなる波形を有する駆動信号を生成し、上記駆動信号を上記圧電素子に出力する。

【0014】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る駆動方法は、周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である第１低周波を第１変調波とし、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２低周波を上記第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である高周波を上記第２変調波によって変調してなる波形を有する駆動信号を生成し、上記駆動信号を圧電素子に出力する。

【発明の効果】

【0015】

以上のように本発明によれば、リアルな触感の提示が可能な空間振動発生装置の駆動装置、触覚提示装置及び駆動方法を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る触感提示装置の模式図である。

【図2】上記触感提示装置が備える空間振動発生装置の動作を示す模式図である。

【図3】振幅変調の原理を示す模式図である。

【図4】振幅変調における変調度を示す模式図である。

【図5】周波数変調の原理を示す模式図である。

【図6】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する、第２変調波（２５０Ｈｚ＋１０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図7】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する、第２変調波（２５０Ｈｚ＋５０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図8】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する、振幅変調による駆動信号波（４０ｋＨｚ＋２５０Ｈｚ＋１０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図9】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する、振幅変調による駆動信号波（４０ｋＨｚ＋２５０Ｈｚ＋５０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図10】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する、周波数変調による駆動信号波（４０ｋＨｚ＋２５０Ｈｚ＋１０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図11】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する、周波数変調による駆動信号波（４０ｋＨｚ＋２５０Ｈｚ＋１０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図12】本発明の実施形態に係る触感提示装置の模式図である。

【図13】上記触感提示装置が備える振動発生装置を示す模式図である。

【図14】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する駆動信号波（２５ｋＨｚ＋２００Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図15】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する駆動信号波（２５ｋＨｚ＋２００Ｈｚ＋２Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図16】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する駆動信号波（２５ｋＨｚ＋２００Ｈｚ＋２０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図17】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する駆動信号波（２５ｋＨｚ＋２００Ｈｚ＋４０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図18】上記触感提示装置が備える駆動装置が生成する駆動信号波（２５ｋＨｚ＋２００Ｈｚ＋５０Ｈｚ）の波形を示す模式図である。

【図19】本発明の実施例に係る、指標αを第１低周波の周波数に対してプロットしたグラフ（指標β＝１２５）である。

【図20】本発明の実施例に係る、指標αを第１低周波の周波数に対してプロットしたグラフ（指標β＝１５６）である。

【図21】本発明の実施例に係る、指標αを第１低周波の周波数に対してプロットしたグラフ（指標β＝１００）である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の実施形態に係る触覚提示装置について説明する。

【0018】

［触覚提示装置の構成］
図１は本実施形態に係る触覚提示装置１００の模式図である。同図に示すように、触覚提示装置１００は、空間振動発生装置１０１及び駆動装置１０２を備える。

【0019】

空間振動発生装置１０１は、支持部１１１と、複数のトランスデューサ（超音波振動子）１１２を備える。支持部１１１は放物面形状の曲面１１１ａを備える。トランスデューサ１１２は、振動体に圧電素子を接合した構成を有し、超音波を発生させる。トランスデューサ１１２は曲面１１１ａ上に配列されている。

【0020】

駆動装置１０２は、各トランスデューサ１１２に駆動信号を供給する。具体的には駆動装置１０２は、各トランスデューサ１１２が備える圧電素子の正極及び負極に接続され、正極と負極の間に後述する駆動信号波形を出力する。駆動装置１０２は例えばアンプである。

【0021】

図２は、空間振動発生装置１０１の動作を示す模式図である。各トランスデューサ１１２に駆動装置１０２から駆動信号が供給されると、各トランスデューサ１１２から超音波Ｓが出射される。各トランスデューサ１１２は曲面１１１ａ上に配列されているため、各トランスデューサ１１２から出射される超音波Ｓは空間中の点Ｐに収束する。ユーザがこの点Ｐに手指をかざすと、超音波Ｓによる触覚を感じることができる。

【0022】

触覚提示装置１００は以上のような構成を有する。なお、空間振動発生装置１０１の構成は上述のものに限定されず、空間において特定の点に超音波を収束させることが可能なものであればよい。

【0023】

［駆動信号波形について］
駆動装置１０２から各トランスデューサ１１２に出力される駆動信号の電圧波形（以下、駆動信号波）について説明する。なお、各信号の波形については、以下の説明において便宜上正弦波としているが、これに限定されるものではない。

【0024】

＜振幅変調及び周波数変調について＞
駆動装置１０２は駆動信号波の生成に振幅変調及び周波数変調を用いることができる。

【0025】

振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）は搬送波の振幅による変調方式である。図３は振幅変調の原理を示す模式図である。図３（ａ）は送信したい信号の波形（以下、信号波）であり、図３（ｂ）は送信に用いる搬送波を示す。振幅変調は、図３（ｃ）に示すように信号波の波形を搬送波の振幅方向の強弱によって伝送する。振幅変調は、送信機や受信機の回路構成がシンプルであり、小型化、低コスト化が可能であり、消費電力が小さいというメリットがある。一方、ノイズに弱く高い音質が得にくいというデメリットがある。

【0026】

図４は、振幅変調波の波形と変調度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１）で表される。下記（式１）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。

【0027】

ｍ＝（ａ－ｂ）／（ａ＋ｂ） （式１）

【0028】

周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）は搬送波の周波数による変調方式である。図５は周波数変調の原理を示す模式図である。図５（ａ）は送信したい信号の波形（以下、信号波）であり、図５（ｂ）は送信に用いる搬送波を示す。周波数変調は、図５（ｃ）に示すように信号波の波形を搬送波の周波数の変化によって伝送する。周波数変調は、ノイズに強いというメリットがあり、伝送信号の品質を高くすることができるというメリットがある。一方、高い周波数でしか利用できない、回路コストが高いというデメリットがある。

【0029】

＜第１変調波及び第２変調波＞
駆動装置１０２は、第１低周波及び第２低周波から第１変調波及び第２変調波を生成する。第１低周波は、周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満の正弦波である。第２低周波は、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の正弦波である。

【0030】

駆動装置１０２は、第１低周波を第１変調波とし、第２低周波を第１変調波によって振幅変調して第２変調波を生成する。図６は、第２変調波の例であり、周波数２５０Ｈｚの第２低周波を周波数１０Ｈｚの第１低周波で振幅変調した波形である。図７は、第２変調波の別の例であり、周波数２５０Ｈｚの第２低周波を周波数５０Ｈｚの第１低周波で振幅変調した波形である。

【0031】

図６及び図７において、Ｗ２で示す波長の小さい波は振幅変調された第２低周波であり、Ｗ１で示す波長の大きい波は第２低周波Ｗ２の振幅の変化によって形成された第1低周波である。即ち図６及び図７に示す第２変調波は、第２低周波Ｗ２を搬送波、第１低周波Ｗ１を変調波とする振幅変調波である。振幅変調の変調度（図４参照）は１００％に近い程、消費電力を低減でき、振幅落差によって後述する触感の感度を向上させることができるため好適である。

【0032】

＜駆動信号波＞
さらに駆動装置１０２は、高周波と第２変調波から駆動信号波を生成する。高周波は、周波数が２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の正弦波であり、例えば周波数が４０ｋＨｚの正弦波とすることができる。駆動装置１０２は、高周波を第２変調波によって変調し、駆動信号波を生成する。この変調は、振幅変調又は周波数変調とすることができる。

【0033】

｛振幅変調による駆動信号波の生成｝
駆動装置１０２は、高周波を第２変調波によって振幅変調し、駆動信号波を生成することができる。図８は、振幅変調による駆動信号波の例であり、周波数４０ｋＨｚの高周波を第２変調波で振幅変調した波形である。第２変調波は上述した、周波数２５０Ｈｚの第２低周波を周波数１０Ｈｚの第１低周波で振幅変調した波形（図６参照）を有する。

【0034】

図８は、振幅変調による駆動信号波の別の例であり、周波数４０ｋＨｚの高周波を第２変調波で振幅変調した波形である。第２変調波は上述した、周波数２５０Ｈｚの第２低周波を周波数５０Ｈｚの第１低周波で振幅変調した波形（図７参照）を有する。

【0035】

図８及び図９において、Ｗ４で示す波長の小さい波は振幅変調された高周波であり、Ｗ３で示す波長の大きい波は高周波Ｗ４の振幅の変化によって形成された第２変調波である。即ち、図８及び図９に示す駆動信号波は、高周波Ｗ４を搬送波、第２変調波Ｗ３を変調波とする振幅変調波である。

【0036】

｛周波数変調による駆動信号波の生成｝
駆動装置１０２は、高周波を第２変調波によって周波数変調し、駆動信号波を生成することができる。図１０は、周波数変調による駆動信号波の例であり、周波数４０ｋＨｚの高周波を第２変調波で周波数変調した波形である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の拡大図である。第２変調波は上述した、周波数２５０Ｈｚの第２低周波を周波数１０Ｈｚの第１低周波で振幅変調した波形（図６参照）を有する。

【0037】

図１１は、周波数変調による駆動信号波の別の例であり、周波数４０ｋＨｚの高周波を第２変調波で周波数変調した波形である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）の拡大図である。第２変調波は上述した、周波数２５０Ｈｚの第２低周波を周波数５０Ｈｚの第１低周波で振幅変調した波形（図７参照）を有する。

【0038】

図１０及び図１１において、Ｗ６で示す波長の小さい波は周波数変調された高周波であり、Ｗ５で示す波長の大きい波は高周波Ｗ６の周波数の変化によって形成された第２変調波である。即ち図１０及び図１１に示す駆動信号波は、高周波Ｗ６を搬送波、第２変調波Ｗ５を変調波とする周波数変調波である。

【0039】

駆動装置１０２は以上のようにして駆動信号波を生成する。駆動装置１０２は、振幅変調によって生成した駆動信号波を空間振動発生装置１０１に供給してもよく、周波数変調によって生成した駆動信号波を空間振動発生装置１０１に供給してもよい。駆動装置１０２は、これらの駆動信号波のうち一方のみを生成可能なものであってもよく、両方を生成可能なものであってもよい。

【0040】

［触覚提示装置による効果］
駆動装置１０２は生成した駆動信号波を、空間振動発生装置１０１が備える各トランスデューサ１１２の圧電素子において正極と負極の間に供給する。トランスデューサ１１２は駆動信号波に応じて超音波を生成し、空間中の点Ｐ（図２参照）に収束させる。

【0041】

上記のように、駆動信号波は第２低周波を第１変調波によって振幅変調してなる波形を第２変調波とし、高周波を第２変調波によって振幅変調又は周波数変調して駆動信号波を生成する。ここで、第１変調波である第１低周波は、周波数が１Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満の正弦波であり、この周波数は人の皮膚の受容器であるマイスナー小体等が敏感に感じることが可能な周波数である。

【0042】

また、第１変調波によって振幅変調される第２低周波は、周波数が１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の正弦波であり、この周波数は人の皮膚の受容器であるパチニ小体等が敏感に感じることが可能な周波数である。これにより、この振幅変調で生成された第２変調波によって、搬送波である２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の高周波を変調することで、点Ｐに触れるユーザに明確な触感を感じさせるが可能となる。

【0043】

なお、上述のように、高周波の変調は振幅変調であってもよく、周波数変調であってもよい。振幅変調の場合、信号処理回路のコスト低減や消費電力の低減が可能である。一方、周波数変調の場合、ノイズに強く、ユーザに触感に加えて熱を感じさせることが可能となる。

【0044】

［振動発生装置の構成について］
触覚提示装置１００は、空間振動発生装置１０１に代えて、ユーザが直接接触することにより触感を得られる振動発生装置を備えるものであってもよい。図１２は振動発生装置１０３を備える触覚提示装置１００の模式図である。同図に示すように、振動発生装置１０３は、振動体１１３及び圧電素子１１４を備える。

【0045】

振動体１１３は、圧電素子１１４によって振動する部材である。図１３は振動体１１３の側面図である。振動体１１３は、ガラス又はプラスチック等の材料からなる板状の部材とすることができ、例えば、液晶パネルや電子機器の筐体等である。振動体１１３の形状やサイズは特に限定されない。

【0046】

圧電素子１１４は、振動体１１３に接合され、振動を生じる。圧電素子１１４は、正極、負極及び圧電材料層を備え、正極と負極の間に電圧を印加すると、逆圧電効果により圧電材料層に変形が生じ、振動が発生する。圧電素子１１４は正極と負極を、圧電材料層を介して交互に積層した積層構造を有するものであってもよく、他の構造を有するものであってもよい。

【0047】

圧電素子１１４は図１３に示すように、振動体１１３の長辺方向（ｘ方向）の両端部に１つずつが配置されるものとすることができる。また、圧電素子１１４の数は２つに限られず、１つ又は３つ以上が配置されてもよい。圧電素子１１４は接着等によって振動体１１３に接合されるものとすることができる。

【0048】

上記駆動装置１０２は、圧電素子１１４の正極及び負極に接続され、正極と負極の間に駆動信号波形を出力する。触覚提示装置１００はこのように、振動発生装置１０３を備えるものであってもよい。ユーザが振動発生装置１０３に接触すると、圧電素子１１４による振動によって、後述する各種触感を知覚することができる。

【0049】

［第１変調波と第２変調波の周波数比率について］
上記のように駆動装置１０２は、第１低周波を第１変調波とし、第２低周波を第１変調波によって振幅変調して第２変調波を生成する。さらに駆動装置１０２は、高周波を第２変調波によって、振幅変調又は周波数変調により変調し、駆動信号波を生成する。

【0050】

下記［表１］は、第１低周波、第２低周波及び高周波によりユーザに提示することが可能な触感を示す表である。駆動装置１０２は、上記のように第１低周波、第２低周波及び高周波から生成した駆動信号を振動発生装置１０３の圧電素子１１４に供給することにより、振動体１１３に接触するユーザに各種触感を提示することができる。

【0051】

【表1】

【0052】

ここで、駆動装置１０２は、第２低周波の周波数の、第１低周波の周波数に対する比率（以下、周波数比率）を所定の比率とすることができる。具体的には、駆動装置１０２は、周波数比率を１００、１０、５、４又は２とすることができる。

【0053】

下記の［表２］は、第２低周波と第１低周波の周波数及び周波数比率を示す表である。この表に示すように、「周波数比率１００」では、第２低周波の周波数が１００Ｈｚの場合、第１低周波の周波数は１Ｈｚ、第２低周波の周波数が１６０Ｈｚの場合、第１低周波の周波数は１．６Ｈｚ、第２低周波の周波数が２００Ｈｚの場合、第１低周波の周波数は２Ｈｚ等とすることができる。

【0054】

【表2】

【0055】

また、「周波数比率１０」では、第２低周波の周波数が１００Ｈｚの場合、第１低周波の周波数は１０Ｈｚ、第２低周波の周波数が１６０Ｈｚの場合、第１低周波の周波数は１６Ｈｚ、第２低周波の周波数が２００Ｈｚの場合、第１低周波の周波数は２０Ｈｚ等とすることができる。以下、同様に、駆動装置１０２は第１低周波及び第２低周波の周波数を［表２］に示す周波数比率となるようにすることができる。

【0056】

駆動装置１０２は、［表２］に示す周波数比率となる第２低周波を第１変調波によって振幅変調して第２変調波を生成し、高周波を第２変調波によって変調し、駆動信号波を生成する。駆動装置１０２が駆動信号波を振動発生装置１０３の圧電素子１１４に供給すると、振動体１１３に接触するユーザに各種触感を提示することができる。

【0057】

ここで、触覚提示装置１００は、周波数比率によって、ユーザに提示する触感を制御することができる。具体的には、［表２］に示すように、周波数比率が１００の場合、ユーザに「触感Ａ」を提示することができる。「触感Ａ」は柔軟性を有する押し込み感を感じる触感である。

【0058】

また、周波数比率が１０の場合、ユーザに「触感Ｂ」を提示することができる。「触感Ｂ」は「コツコツ」、「ドンドン」といった圧感を感じる触感である。周波数比率が５の場合、ユーザに「触感Ｃ」を提示することができる。「触感Ｃ」はむずむずするようなしびれ感を感じる触感である。周波数比率が４の場合、ユーザに「触感Ｄ」を提示することができる。「触感Ｄ」は繊細感のある、刺さるような触感である。周波数比率が２の場合、ユーザに「触感Ｅ」を提示することができる。「触感Ｅ」はスクィーズ（振動による浮揚現象）時に振動感を強調する触感である。

【0059】

このように、触覚提示装置１００では、周波数比率によってユーザに各種の触感を提示することが可能である。

【0060】

［駆動信号波の波形について］
図１４乃至図１８は、周波数比率が異なる駆動信号波の例である。図１４は、比較として、周波数２５ｋＨｚの高周波を周波数２００Ｈｚの低周波で振幅変調した波形である。同図において、Ｗ８で示す波長の小さい波は振幅変調された高周波であり、Ｗ７で示す波長の大きい波は高周波Ｗ８の振幅の変化によって形成された第２変調波である。即ち、図１４に示す駆動信号波は、高周波Ｗ８を搬送波、第２変調波Ｗ７を変調波とする振幅変調波である。

【0061】

図１５は、周波数２５ｋＨｚの高周波を第２変調波によって振幅変調した波形であり、第２変調波は周波数２００Ｈｚの第２低周波を周波数２Ｈｚの第１変調波で振幅変調した波形を有する。同図において、Ｗ１０で示す波長の小さい波は振幅変調された高周波であり、Ｗ９で示す波長の大きい波は高周波Ｗ１０の振幅の変化によって形成された第２変調波である。即ち、図１５に示す駆動信号波は、高周波Ｗ１０を搬送波、第２変調波Ｗ９を変調波とする振幅変調波である。この駆動信号波では、上記「触感Ａ」を提示することができる。

【0062】

図１６は、周波数２５ｋＨｚの高周波を第２変調波によって振幅変調した波形であり、第２変調波は周波数２００Ｈｚの第２低周波を周波数２０Ｈｚの第１変調波で振幅変調した波形を有する。同図において、Ｗ１２で示す波長の小さい波は振幅変調された高周波であり、Ｗ１１で示す波長の大きい波は高周波Ｗ１２の振幅の変化によって形成された第２変調波である。即ち、図１６に示す駆動信号波は、高周波Ｗ１２を搬送波、第２変調波Ｗ１１を変調波とする振幅変調波である。この駆動信号波では、上記「触感Ｂ」を提示することができる。

【0063】

図１７は、周波数２５ｋＨｚの高周波を第２変調波によって振幅変調した波形であり、第２変調波は周波数２００Ｈｚの第２低周波を周波数４０Ｈｚの第１変調波で振幅変調した波形を有する。同図において、Ｗ１４で示す波長の小さい波は振幅変調された高周波であり、Ｗ１３で示す波長の大きい波は高周波Ｗ１４の振幅の変化によって形成された第２変調波である。即ち、図１７に示す駆動信号波は、高周波Ｗ１４を搬送波、第２変調波Ｗ１３を変調波とする振幅変調波である。この駆動信号波では、上記「触感Ｃ」を提示することができる。

【0064】

図１８は、周波数２５ｋＨｚの高周波を第２変調波によって振幅変調した波形であり、第２変調波は周波数２００Ｈｚの第２低周波を周波数５０Ｈｚの第１変調波で振幅変調した波形を有する。同図において、Ｗ１６で示す波長の小さい波は振幅変調された高周波であり、Ｗ１５で示す波長の大きい波は高周波Ｗ１６の振幅の変化によって形成された第２変調波である。即ち、図１８に示す駆動信号波は、高周波Ｗ１６を搬送波、第２変調波Ｗ１５を変調波とする振幅変調波である。この駆動信号波では、上記「触感Ｄ」を提示することができる。

【実施例】

【0065】

上記実施形態に係る駆動装置によって駆動信号波を生成し、振動発生装置（図１２参照）の圧電素子に供給した。振動体に指を接触させ、振動体の振動による触感を観測した。駆動信号波は上記のように、高周波を第２変調波によって変調して生成した。第２変調波は、第１低周波を第１変調波とし、第２低周波を第１変調波によって振幅変調したものである。

【0066】

下記、［表３］は、高周波の周波数を２５ｋＨｚ、第２低周波の周波数を２００Ｈｚとし、第１低周波の周波数を変更した場合の振動による触感を示す表である。［表３］において指標αは（第２低周波の周波数／第１低周波の周波数）であり、上記実施形態における周波数比率に等しい。指標βは（高周波の周波数／第２低周波の周波数）である。図１９は、［表３］に示す指標αを第１低周波の周波数に対してプロットしたグラフである。

【0067】

【表3】

【0068】

下記、［表４］は、高周波の周波数を２５ｋＨｚ、第２低周波の周波数を１６０Ｈｚとし、第１低周波の周波数を変更した場合の振動による触感を示す表である。［表４］において指標αは（第２低周波の周波数／第１低周波の周波数）であり、指標βは（高周波の周波数／第２低周波の周波数）である。図２０は、［表４］に示す指標αを第１低周波の周波数に対してプロットしたグラフである。

【0069】

【表4】

【0070】

下記、［表５］は、高周波の周波数を２５ｋＨｚ、第２低周波の周波数を２５０Ｈｚとし、第１低周波の周波数を変更した場合の振動による触感を示す表である。［表５］において指標αは（第２低周波の周波数／第１低周波の周波数）であり、実施形態における周波数比率に等しい。指標βは（高周波の周波数／第２低周波の周波数）である。図２１は、［表５］に示す指標αを第１低周波の周波数に対してプロットしたグラフである。

【0071】

【表5】

【0072】

図１９乃至図２１に示すように、指標αによって異なる触感が得られた。また、指標αに応じた触感の傾向は指標βが異なっても同様であった。したがって、指標αによってユーザに提示する触感を制御することが可能であるといえる

【符号の説明】

【0073】

１００…触覚提示装置
１０１…空間振動発生装置
１０２…駆動装置
１０３…振動発生装置
１１１…支持部
１１２…トランスデューサ
１１３…振動体
１１４…圧電素子

【図1】

【図2】

【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】

【図19】

【図20】

【図21】