(57)【要約】触覚提示装置（１０）は、制御部（１１）、駆動部（１２）、振動装置（２０）を備えている。振動装置（２０）は、振動板（２１）と、前記振動板（２１）に架け渡されている、面方向に伸縮する圧電フィルム（２２）と、前記圧電フィルム（２２）と前記振動板（２１）とが対向する隙間部分に設けられ、前記振動板（２１）に固定されているスペーサ（７０）と、を備える。
2017057579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、
前記振動板に架け渡されている、面方向に伸縮するフィルムと、
前記フィルムと前記振動板とが対向する隙間部分に設けられ、前記振動板に固定されているスペーサと、
を備える振動装置。
【請求項２】
前記スペーサは、前記フィルムに対して摺動自在である、
請求項１に記載の振動装置。
【請求項３】
前記振動板または前記スペーサの一方に設けられている開口と、
前記振動板または前記スペーサの他方に設けられ、前記開口に嵌め合わされている第１の突起と、
を備える、請求項１または請求項２に記載の振動装置。
【請求項４】
前記開口は、前記振動板に設けられている貫通孔である、
請求項３に記載の振動装置。
【請求項５】
前記開口は、前記振動板に凹状に設けられている、
請求項３に記載の振動装置。
【請求項６】
前記第１の突起は、前記フィルムに対向しない位置に設けられている、
請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の振動装置。
【請求項７】
前記スペーサは、更に、前記振動板に当接している第２の突起を備える、
請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の振動装置。
【請求項８】
前記第１の突起は、前記開口よりも断面積が大きく前記開口に挿入されない大径部分を備える、
請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の振動装置。
【請求項９】
前記スペーサは、更に、前記フィルムの前記振動板と反対側に突出している支持脚を備える、
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の振動装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の振動装置と、
前記振動板に装着した、タッチ操作を検出する検出部と、
前記検出部がタッチ操作を検出したときに、前記フィルムに駆動電圧を印加する駆動部と、を備える、触覚提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮するフィルムによって振動板を振動させる振動装置と、この振動装置を備える触覚提示装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電フィルム等のフィルムの駆動により振動板を振動させる振動装置が広く用いられている。振動装置は、例えば平面型スピーカやハプティクスデバイス（触覚提示装置）に利用される。例えば特許文献１には、圧電フィルムの伸縮によって振動板を振動させる平面型スピーカが開示されている。【０００３】
図９は、特許文献１に係る振動装置１０１の側面図である。振動装置１０１は、エキサイタフィルム１０２と、振動板１０３と、フレーム部材１０４，１０５と、圧電フィルム１０６とを備える。【０００４】
圧電フィルム１０６は、振動板１０３に対向するエキサイタフィルム１０２の表面に貼付されている。フレーム部材１０４，１０５は、エキサイタフィルム１０２の両端それぞれと振動板１０３の両端それぞれとの間に設けられている。振動板１０３の中央は、圧電フィルム１０６およびエキサイタフィルム１０２から離れるように撓んでいる。これにより、振動板１０３は、フレーム部材１０４，１０５を介して圧電フィルム１０６およびエキサイタフィルム１０２を長さ方向の外側に引っ張る。【０００５】
この振動装置１０１では、圧電フィルム１０６に駆動電圧を印加すると、圧電フィルム１０６が面方向に伸縮する。すると、圧電フィルム１０６の伸縮に伴い、エキサイタフィルム１０２の張力が変動して振動板１０３が振動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２０１２／１５７６９１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示した振動装置１０１は、ハプティクスデバイス（触覚提示装置）として構成することも可能である。例えば、触覚提示装置では、ユーザによるタッチ操作を検出するタッチセンサ（不図示）を振動板１０３に設け、ユーザが振動板１０３をタッチ操作することをタッチセンサで検出する。そして、触覚提示装置は、タッチセンサがタッチ操作を検出したときに、圧電フィルム１０６に駆動電圧を印加する。これにより、圧電フィルム１０６が面方向に伸縮し、エキサイタフィルム１０２の張力が変動して振動板１０３が振動するので、振動板１０３に触れるユーザに触覚フィードバックを与えることができる。【０００８】
ただし、ユーザが振動板１０３を押圧する力が強い場合には、振動板１０３が押し込まれて振動板１０３とフィルムとの間の隙間が潰れることがある。すると、振動板１０３が撓み難くなり、振動板１０３を押圧するユーザに触覚フィードバックを与えることが難しくなってしまう。【０００９】
そこで本発明の目的は、振動板が大きく押圧されても振動特性が悪化しにくい、振動装置および触覚提示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の振動装置は、振動板と、前記振動板に対向して架け渡された、面方向に伸縮するフィルムと、前記フィルムと前記振動板とが対向する隙間部分に設けられ、前記振動板に固定されているスペーサと、を備える。【００１１】
この構成では、振動板とフィルムとの間の隙間部分にスペーサが設けられているので、振動板とフィルムとの間の隙間が潰れず、フィルムの伸縮を振動板に確実に伝えることができる。その上、スペーサが振動板に固定されているので、スペーサの位置ずれを防ぐことができ、振動板を安定した振動特性で振動させられる。【００１２】
この発明の振動装置では、前記スペーサは、前記フィルムに対して摺動自在であることが好ましい。この構成では、フィルムの面方向の伸縮がスペーサに阻害されにくい。また、フィルムに経年的な延びなどの変形が生じることがあっても、スペーサが移動したり変形したりすることがない。これらのことにより、振動板の振動特性をより安定させられる。【００１３】
この発明の振動装置は、前記振動板または前記スペーサの一方に設けられている開口と、前記振動板または前記スペーサの他方に設けられ、前記開口に嵌め合わされている第１の突起と、を備えることが好ましい。この構成では、スペーサの振動板に対する固定部分のサイズが極めて小さくても、接着等の他の方法でスペーサを振動板に固定する場合よりも大きな固着力が得られる。これにより、スペーサの位置ずれをより確実に防ぐことができる。また、スペーサの固定に接着剤が不要であるので、振動装置を容易に製造することが可能になる。【００１４】
この発明の振動装置では、前記開口は前記振動板に設けられている貫通孔であってもよい。この構成では、開口の成形が容易である。また、開口および第１の突起を接着剤などで接着して、更に強固にスペーサを固定することも可能になる。また、振動装置を組み立てた後に突起が貫通孔に入っているかどうか確認することができる。また、振動装置を組み立てた後、外から接着剤を流し込んで固定することが出来るので製造が容易である。【００１５】
この発明の振動装置では、前記開口は前記振動板に凹状に設けられていてもよい。この構成では、振動板におけるスペーサと反対側の面に、スペーサの第１の突起が露出することを防ぐことができる。【００１６】
この発明の振動装置では、前記第１の突起は、前記フィルムに対向しない位置に設けられていることが好ましい。これにより、スペーサのフィルムに対向する部分が変形可能になり、この部分がフィルムの振動に追従して微小に動くことでフィルムの摩擦抵抗を低減できる。したがって、フィルムの伸縮がより阻害されにくくなる。【００１７】
この発明の振動装置では、前記スペーサは、更に、前記振動板に当接している第２の突起を備えることが好ましい。この構成により、フィルムの伸縮に伴ってスペーサが振動板に近づくように変形することを防ぐことができる。また、振動板にスペーサが当接する面積を低減することができ、振動板の振動がスペーサに阻害されにくくなる。【００１８】
この発明の振動装置では、前記第１の突起は、前記開口よりも断面積が大きく前記開口に挿入されない大径部分を備えることが好ましい。この構成では、第１の突起の周辺でのスペーサの変形を防ぐことができ、振動板とフィルムとの間隔を精緻に設定、維持することができる。【００１９】
この発明の振動装置では、前記スペーサは、更に、前記フィルムの前記振動板と反対側に突出している支持脚を備えることが好ましい。この構成では、振動板およびフィルムがスペーサを介して間接的に支持されることになるので、振動板の振動およびフィルムの伸縮が外部に漏れにくくなる。【００２０】
また、この発明の触覚提示装置は、前記振動装置と、前記振動板に装着した、タッチ操作を検出する検出部と、前記検出部がタッチ操作を検出したときに、前記フィルムを駆動する制御部と、を備えている。【００２１】
このような構成の触覚提示装置では、タッチ操作による押圧力によって振動板とフィルムとの隙間が潰れようとしても、振動板に固定されたスペーサによって隙間が潰れることなく確保される。このことによって、振動板およびフィルムの本来の振動特性が大きく劣化することを抑制でき、操作者に確実に触覚フィードバックを提示することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、振動装置や触覚提示装置において、振動板に固定されたスペーサによって、スペーサの位置ずれを防ぎながら振動板とフィルムとの隙間を確保することができ、振動板を安定した振動特性で振動させられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る触覚提示装置の斜視図である。
【図２】（Ａ）は第１の実施形態に係る振動装置の幅方向から視た側面図であり、（Ｂ）はタッチ操作等による押圧力が印加されている状態での振動装置の振動態様を説明する側面図である。
【図３】第１の実施形態に係る触覚提示装置の分解斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る触覚提示装置の振動板を除いた平面図である。
【図５】第１の実施形態に係る触覚提示装置の断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る触覚提示装置の断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る触覚提示装置の振動板を除いた平面図である。
【図８】（Ａ）は第１の変形例に係るスペーサを説明する斜視図、（Ｂ）は第２の変形例に係るスペーサを説明する斜視図、（Ｃ）は第３の変形例に係るスペーサを説明する斜視図、（Ｄ）は第４の変形例に係るスペーサを説明する斜視図、（Ｅ）は第５の変形例に係るスペーサを説明する斜視図、（Ｆ）は第６の変形例に係るスペーサを説明する斜視図である。
【図９】振動装置の従来構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の触覚提示装置及び振動装置について、第１の実施形態に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態に係る触覚提示装置１０及び振動装置２０の斜視図である。
【００２５】
本実施形態において、触覚提示装置１０はタッチセンサ式のキーボードを構成している。なお、本発明の触覚提示装置は、キーボードの他、タッチパネルや操作ボタン等、ユーザとの接触を伴う各種の装置を構成することもできる。
【００２６】
触覚提示装置１０は、制御部１１、駆動部１２、振動装置２０、および、複数のタッチセンサ３１を備えている。振動装置２０は、振動板２１と圧電フィルム２２と２つのスペーサ７０とを備えている。なお、圧電フィルム２２は本発明のフィルムの一例に相当するものである。
【００２７】
振動板２１は、振動装置２０の天面を構成している。振動板２１は、振動装置２０の厚み方向から視て矩形状であり、振動装置２０の長さ方向に沿う短辺と、振動装置２０の幅方向に沿う長辺とを有している。また、振動板２１は、振動装置２０の幅方向から視て、天面側に凸、底面側に凹に湾曲している。また、振動板２１は、厚み方向に弾性変形可能な材料、例えばＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ）で構成されている。なお、振動板２１は、金属板、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ガラス等の他の材料で構成されていてもよい。
【００２８】
複数のタッチセンサ３１は、振動装置２０（振動板２１）の天面に、キーボードのキー配列に対応するように配置されている。各タッチセンサ３１は、ユーザによるタッチ操作を検出すると、検出信号を制御部１１に出力する。制御部１１は、いずれかのタッチセンサ３１から検出信号が入力されると、駆動部１２に制御信号を出力する。駆動部１２は、制御部１１から制御信号が入力されると、振動装置２０の圧電フィルム２２に駆動電圧を印加する。
【００２９】
圧電フィルム２２は、振動板２１の底面側に配置されている。圧電フィルム２２の長さ方向の両端は、固定端２４として振動板２１に連結されている。すなわち、圧電フィルム２２は、振動板２１の底面側で、振動板２１の長さ方向の両端間に架け渡されている。圧電フィルム２２は、駆動電圧が印加されると面方向（少なくとも長さ方向）に伸縮する性質を有している。
【００３０】
より具体的には、圧電フィルム２２は、ここでは圧電材料からなるフィルムの両主面それぞれの全面に図示しない電極を設けて構成している。圧電フィルム２２の圧電材料は、例えばキラル高分子であるＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）である。圧電フィルム２２がＰＬＬＡで構成される場合、図３中に白抜きの矢印で示す方向に延伸処理が施されたフィルムから、主延伸方向に対して略４５°の方向を長さ方向として圧電フィルム２２を切り出すことで、圧電フィルム２２に長さ方向に伸び縮みするような圧電性を持たせることができる。
【００３１】
圧電フィルム２２は、長さ方向に張力を架けた状態で振動板２１の底面側に張られており、これにより、振動板２１は厚み方向に撓むように弾性変形している。このようにして、振動板２１と圧電フィルム２２は、幅方向から視て弓状に構成された振動装置２０を構成している。
【００３２】
２つのスペーサ７０は、例えば、金属、ＰＥＴ、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）等からなる。２つのスペーサ７０は、振動板２１と圧電フィルム２２とが対向する隙間部分に配置され、振動装置２０の長さ方向に互いに並べられている。２つのスペーサ７０は、それぞれ振動装置２０の幅方向に延在する形状である。２つのスペーサ７０が振動板２１と圧電フィルム２２とがなす弓状の隙間部分に配置されているため、この隙間部分は完全に潰れるようなことがない。したがって、振動板２１と圧電フィルム２２との隙間部分の最小間隔は、スペーサ７０の厚み方向の寸法により規定される。
【００３３】
図２（Ａ）は、振動装置２０の幅方向から視た側面図である。図２（Ａ）の点線は、圧電フィルム２２が収縮している時の振動装置２０を示している。
【００３４】
スペーサ７０は、振動板２１の下面と圧電フィルム２２の上面との間に挟まれている。ここでは、スペーサ７０の厚みは、スペーサ７０を設けない場合の振動板２１と圧電フィルム２２との長さ方向の間隔よりも大きくしている。これにより、圧電フィルム２２が駆動していない時、スペーサ７０が圧電フィルム２２を厚み方向の下側に押し込み、圧電フィルム２２はスペーサ７０との接触位置で下側に凸に折れ曲がっている。
【００３５】
圧電フィルム２２に交流電圧が印加されて駆動すると、圧電フィルム２２には長さ方向の伸縮が繰り返し生じる。すると、圧電フィルム２２から振動板２１に伝わる張力Ｔ１が周期的に変化する。これにより、張力Ｔ１における、固定端２４の表面に垂直な方向の分力Ｔ２も周期的に変化する。すると、図２（Ａ）中に点線で示すように、振動板２１の撓み量が周期的に変化する。
【００３６】
これにより、圧電フィルム２２の収縮時には振動板２１の長さ方向中央が上方に変位し、圧電フィルム２２の伸長時には振動板２１の長さ方向中央が下方に変位する。これに伴い、スペーサ７０は周期的に上下に変位し、圧電フィルム２２がスペーサ７０との接触位置で屈曲する角度も周期的に変化する。
【００３７】
図２（Ｂ）は、タッチ操作等による押圧力が印加されている状態での振動装置２０の振動態様を説明する側面図である。
【００３８】
タッチ操作する指等からの押圧力Ｔ３が振動板２１に印加されて振動板２１が略平坦な形状まで押込まれる状態では、振動装置２０の弾性力によって、押圧力Ｔ３に対する反力Ｔ４が指等に作用する。この状態では、振動板２１とともにスペーサ７０が下方に押込まれ、押圧力Ｔ３が印加されていない時よりも圧電フィルム２２が大きく屈曲するようになる。
【００３９】
すなわち、押圧力Ｔ３が振動板２１に印加されて振動板２１が略平坦な形状まで押込まれても、スペーサ７０が振動板２１と圧電フィルム２２との間の隙間が潰れることを防ぎ、圧電フィルム２２が両固定端２４によって張られる状態が維持される。したがって、振動板２１が平坦な状態であっても、張力Ｔ１の分力Ｔ２が、固定端２４の表面に垂直な方向に作用する。
【００４０】
このため、この状態で圧電フィルム２２に交流電圧が印加されて駆動しても、圧電フィルム２２から振動板２１に伝わる張力Ｔ１およびその分力Ｔ２が周期的に大きくなり、振動板２１が周期的に大きく撓もうとする。このことによって、振動板２１を押込む指等に振動板２１から伝わる反力Ｔ４に周期的な変動が生じる。
【００４１】
このように、本実施形態に係る触覚提示装置１０および振動装置２０では、スペーサ７０によって振動板２１と圧電フィルム２２との隙間が潰れることが無く、タッチ操作を行うユーザに対して、確実に触覚フィードバックを与えることができる。その上、この触覚提示装置１０および振動装置２０では、スペーサ７０によって振動板２１と圧電フィルム２２との隙間が潰れることが無いために、振動板２１を薄く構成して振動板２１の剛性を抑制することができ、振動板２１に生じる撓み量を従来よりも大きくすることが可能である。
【００４２】
次に、スペーサ７０について、より具体的な構造を説明する。図３は、振動装置２０の分解斜視図である。図４は、振動装置２０の、振動板２１を透視して示す天面側から視た平面図である。図５は、振動装置２０の、図４に示すIV−IV線に沿う断面図である。
【００４３】
上記した２つのスペーサ７０は、それぞれ、２つの支持脚７１，７２と、梁７３と、複数の突起７４，７５と、を備えている。２つの支持脚７１，７２は、スペーサ７０の幅方向の両端に設けられていて、梁７３よりも底面側に突出している。２つの支持脚７１，７２の底面は、図示していない触覚提示装置１０の底板やテーブルの天面などに接触し、外部構造体に対する触覚提示装置１０の姿勢を安定させる。なお、支持脚７１，７２は、スペーサ７０と一体に設けなくてもよく、スペーサ７０とは別に設けて振動板２１を支持するようにしてもよい。
【００４４】
梁７３は、スペーサ７０の２つの支持脚７１，７２の間に延在する部分であり、梁７３の天面は支持脚７１，７２の天面と連続する平坦面を構成し、梁７３の底面は、支持脚７１，７２の底面よりも天面側に凹んで位置している。
【００４５】
スペーサ７０の梁７３における幅方向の寸法、すなわち梁７３における長さ寸法は、圧電フィルム２２の幅方向の寸法よりも若干大きく、圧電フィルム２２は梁７３の底面に摺動自在に当接している。なお、ここでは、振動板２１に外力が印加されていない通常状態のとき、梁７３の底面に圧電フィルム２２が当接するように構成しているが、通常状態では梁７３の底面に圧電フィルム２２が接触せず、振動板２１が平坦化した状態で梁７３の底面に圧電フィルム２２が接触するように、梁７３の厚み方向の寸法は設定されていてもよい。
【００４６】
第１の突起７４は、支持脚７１，７２の天面側に配置されている。また、第２の突起７５は、梁７３の天面側に配置されている。すなわち、図３に示すように、第１の突起７４は、圧電フィルム２２とは対向しない位置に配置されている。一方、第２の突起７５は、圧電フィルム２２と対向する位置に配置されている。
【００４７】
また、第１の突起７４は、大径部７６と小径部７７とを備えている。大径部７６は、支持脚７１，７２の天面から突出するように設けられている。小径部７７は、大径部７６の天面から突出するように設けられている。そして、天面側から視た大径部７６のサイズは小径部７７のサイズよりも大きくされている。すなわち、第１の突起７４は、天面側に突出する凸状の構成である。
【００４８】
そして、振動板２１には、第１の突起７４に対向する位置に、振動板２１を貫通する開口７８が設けられている。この振動板２１の開口７８に、第１の突起７４の小径部７７は嵌め合わされている（図５参照）。そして、第１の突起７４における大径部７６は、開口７８に挿入されず、大径部７６の頂面が振動板２１の底面に接している。このような構成により、スペーサ７０は振動板２１に対して固定されている。
【００４９】
また、この実施形態においては、第１の突起７４の小径部７７は、天面側から視て断面真円形の柱状に構成されている（図４参照）。また、第１の突起７４の大径部７６と第２の突起７５とは、天面側から視て、振動装置２０の長さ方向を短手方向とする断面長円形の柱状に構成されている。
【００５０】
以上のように構成されたスペーサ７０は、天面側から視て、圧電フィルム２２と重なる位置に配置された第２の突起７５により、スペーサ７０の天面全面が振動板２１に当接することを防ぐことができる。すなわち、スペーサ７０と振動板２１との当接部分の面積を低減することができる。このことにより、振動板２１の振動が、スペーサ７０との当接部分に拘束されて劣化することを抑制できる。
【００５１】
また、スペーサ７０は、天面側から視て、第１の突起７４の小径部７７と、振動板２１の開口７８との嵌合によって固定されているので、振動板２１に対して強固な結着力で固定されている。このことにより、スペーサ７０は、サイズが極めて小さい第１の突起７４の小径部７７によって振動板２１に固定されていても、位置ずれが極めて起こりにくい構成となっている。したがって、触覚提示装置１０および振動装置２０は、スペーサ７０の位置ずれによる振動特性の悪化が生じにくくなっている。
【００５２】
そして、振動板２１に嵌合される第１の突起７４を、上記の圧電フィルム２２に重ならない位置（支持脚７１，７２に重なる位置）に設けているので、圧電フィルム２２に重なる位置の梁７３は、圧電フィルム２２の振動に伴って微小に変形することになる。これにより、圧電フィルム２２と梁７３との間の摩擦抵抗を低減でき、圧電フィルム２２の伸縮がスペーサ７０により阻害されることを抑制できる。
【００５３】
ただし、スペーサ７０をより強固に固定すべき場合や、スペースの制約等によってスペーサ７０における突起７４，７５の数を確保することが難しい場合には、第１の突起７４を上記の圧電フィルム２２に重なる位置（支持脚７１，７２に重ならない位置）に設けるようにしてもよい。また、第１の突起７４は、上記の２か所に設ける構成に限られるものではなく、少なくとも１か所に第１の突起７４が設けられていればよく、３以上の箇所に第１の突起７４が設けられていてもよい。第１の突起７４を１か所だけに設ける場合には、小径部７７の断面形状を非真円形状とすれば、スペーサ７０が回転してしまうようなことを防ぐことができる。
【００５４】
このように、本実施形態に係る触覚提示装置１０および振動装置２０においては、基本的に接着剤等を使用しなくてもスペーサ７０の位置を固定できるので、製造プロセスの簡易化および構成材料数の抑制を図ることができる。ただし、スペーサ７０をより強固に固定したい場合は、振動板２１に設けた開口７８と、スペーサ７０の第１の突起７４とを、接着剤等で更に強固に固定するようにしてもよい。
【００５５】
なお、上記した振動装置２０は、駆動電圧の周波数を振動板２１の共振周波数とすることが好ましく、これにより、振動板２１の振動振幅を大きくして、ユーザにより確実な触覚フィードバックを与えることができる。更には、開口７８が、振動板２１に生じる共振モードの振動のノード点近傍に設けられることが好ましい。このようにすると、振動板２１の振動が、スペーサ７０の支持脚７１，７２を介して外部構造に漏れ難くなるため、やはり、振動板２１の振動振幅を大きくすることができる。なお、触覚提示装置１０の駆動周波数は、上記共振周波数に限られるものではなく、上記共振周波数とは異なる駆動周波数を採用するようにしてもよい。一般に、指への触覚フィードバックとして優れる（高感度である）振動の周波数は１００Ｈｚ〜３００Ｈｚであるため、共振周波数が１００Ｈｚ〜３００Ｈｚから外れるような場合には、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの駆動周波数を採用するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記した振動装置２０では、２段の突起７４と１段の突起７５とを混在させたが、例えば、全ての突起を２段の凸状のようにし、全ての突起を振動板の開口に嵌合させるようにしてもよい。その場合には、スペーサと振動板とをより強固に固定できる点で、上述した実施形態よりも有利である。ただし、２段の突起と１段の突起とを混在させる場合には、振動板に設ける開口を少なくできるので、振動板の加工性の面では上述した実施形態のほうが有利である。更には、振動板２１の中央部分に開口が設けられていなければ、振動板２１の天面に配置されるタッチセンサ３１に配置制約などが無くなるので、設計性や美観性の面でも上述した実施形態のほうが有利である。
【００５７】
次に、第２の実施形態に係る振動装置について説明する。図６は、第２の実施形態に係る振動装置２０Ａの断面図である。以下、第１の実施形態に係る構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省く。
【００５８】
振動装置２０Ａは、振動板２１Ａを備えている。振動板２１Ａは、底面側に開口する非貫通で凹状の開口７８Ａを備えている。この開口７８Ａに、スペーサ７０が有する第１の突起７４の小径部７７は嵌合している。
【００５９】
このように振動装置２０Ａは構成されるので、振動板２１Ａの天面側に開口７８Ａおよび第１の突起７４は露出せず、振動板２１Ａの天面の美観性および面積利用効率を高めることができる。
【００６０】
次に、本発明の第３の実施形態に係る振動装置について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係る振動装置２０Ｂの、振動板２１を除いた状態での平面図である。
【００６１】
振動装置２０Ｂは、スペーサ７０Ｂを備えている。スペーサ７０Ｂは、連結部７９Ｂを備えている。連結部７９Ｂは、支持脚７１，７２と梁７３との連結部分に設けられている。各連結部７９Ｂは、梁７３と同程度の厚みを有し、振動装置２０Ｂの幅方向に沿って、鋸歯状に屈曲しながら延びている。
【００６２】
このような形状の連結部７９Ｂは、振動装置２０Ｂの長さ方向の弾性が梁７３よりも高く、梁７３は振動装置２０Ｂの長さ方向に変位可能になっている。すなわち、この振動装置２０Ｂにおいては、前述した実施形態よりも、梁７３が振動装置２０の長さ方向に変位しやすく、梁７３による圧電フィルム２２の摩擦抵抗がより低減される。これにより、この振動装置２０Ｂは、前述の実施形態よりも、振動板２１および圧電フィルム２２の本来の振動特性が更に得やすくなっている。
【００６３】
次に、上述した各実施形態に適用されるスペーサの変形例について説明する。
【００６４】
図８（Ａ）は、第１の変形例に係るスペーサ７０Ｃを説明する斜視図である。このスペーサ７０Ｃは、前述した構成との相違点として、第１の突起７４Ｃを備えている。第１の突起７４Ｃは、大径部７６Ｃと小径部７７とを備え、大径部７６Ｃは、平面視した形状が真円形となっている。
【００６５】
この第１の変形例に係るスペーサ７０Ｃを、前述したスペーサ７０と比較すると、小径部７７の直径が等しい場合には、スペーサ７０Ｃの大径部７６Ｃは、スペーサ７０の大径部７６よりも、長さ方向の寸法が大きくなる。このため、第１の変形例に係るスペーサ７０Ｃは、振動装置２０の長さ方向に振動板２１（不図示）のノード点からより離れた位置にも接触しやすくなるが、逆に、振動装置２０の長さ方向の剛性が高く長さ方向に曲がりにくくなっている。一方、前述のスペーサ７０は、第１の変形例に係るスペーサ７０Ｃと比較すると、振動装置２０の長さ方向の剛性が低く振動装置２０の長さ方向に曲がり易い構成であるが、振動装置２０の長さ方向において振動板２１（不図示）のノード点により近い位置に接触しやすくなっている。
【００６６】
振動板においてノード点により近い位置にスペーサが接触するほうが、振動板の振動が拘束されにくい。したがって、振動板の本来の振動特性を得るという観点からは、長円形状の大径部７６を有する前述したスペーサ７０の構成のほうが好適である。一方、スペーサの破損のし難さや位置ずれの生じ難さの観点からは、振動装置の長さ方向におけるスペーサの剛性が高いことが望ましく、真円形状の大径部７６Ｃを有する第１の変形例に係るスペーサ７０Ｃの構成のほうが好適である。
【００６７】
図８（Ｂ）は、第２の変形例に係るスペーサ７０Ｄを説明する斜視図である。このスペーサ７０Ｄは、前述した構成との相違点として、第１の突起７４Ｄを備えている。第１の突起７４Ｄは、一様な直径を有する円柱状であり、その頂面（天面）に、底面側に凹む開口８０Ｄが設けられている。このスペーサ７０Ｄの開口８０Ｄは、振動板に設けられる第１の突起８１Ｄに嵌合するものである。
【００６８】
このように、第１の突起が振動板側に設けられ、逆に開口がスペーサ側に設けられていてもよい。
【００６９】
図８（Ｃ）は、第３の変形例に係るスペーサ７０Ｅを説明する斜視図である。このスペーサ７０Ｅは、前述した構成との相違点として、第１の突起７４Ｅと第２の突起７５Ｅとを備えている。第１の突起７４Ｅは、振動装置の幅方向に延びる峰状である。この峰状の第１の突起７４Ｅは、振動板に設けられる谷状の溝８１Ｅに嵌合するものである。また、第２の突起７５Ｅは、振動装置の幅方向に延びる峰状の頂点部分を平坦にして、振動板の底面に接触する頂面を形成した形状である。
【００７０】
このように、第１の突起や第２の突起の形状は、円柱状に限られるものではなく、断面多角形な柱状や、峰状、錐状など、その他の形状であってもよい。
【００７１】
図８（Ｄ）は、第４の変形例に係るスペーサ７０Ｆを説明する斜視図である。このスペーサ７０Ｆは、前述した構成との相違点として、第１の突起７４Ｆを備え、第２の突起が省かれている。第１の突起７４Ｆは、振動装置の幅方向の全長にわたって延びる峰状の部位であり、振動板に設けられた溝状の開口８１Ｆに嵌合する。
【００７２】
このように、スペーサは、第２の突起を設けることなく、第１の突起のみを設けて構成することもできる。この場合、第１の突起を、フィルムに重なる位置まで延伸する長尺な形状としてもよく、フィルムに重ならない位置のみに設けられた短尺な形状としてもよい。また、第１の突起や開口が設けられる位置は、フィルムに重ならない位置に限られるものではなく、フィルムに重なる位置に設けられていてもよい。
【００７３】
図８（Ｅ）は、第５の変形例に係るスペーサ７０Ｇを説明する斜視図である。このスペーサ７０Ｇは、前述した構成との相違点として、第１の突起７４Ｇを備えている。第１の突起７４Ｇは柱状であり、振動板に設けられる凹部８１Ｇに嵌合する。なお、凹部８１Ｇは、円筒形であってもよい。
【００７４】
図８（Ｆ）は、第６の変形例に係るスペーサ７０Ｈを説明する斜視図である。このスペーサ７０Ｈは、前述した構成との相違点として、第１の突起７４Ｈと第２の突起７５Ｈを備えている。第１の突起７４Ｈは、柱状であり、振動板に設けられる凹部８１Ｈに嵌合するものである。なお、凹部８１Ｈは、円筒形であってもよい。第２の突起７５Ｈは、振動装置の幅方向に延びる梁７３の上部に設けられた柱状を形成した形状である。
【００７５】
なお、前述した各実施形態および各変形例においては、振動装置を触覚提示装置に利用する例を示したが、本発明の振動装置はこれに限られるものではなく、例えば平面型スピーカなどその他の装置で利用されてもよい。
【００７６】
また、前述した各実施形態および各変形例においては、フィルムとして圧電フィルムを用いる例を示したが、本発明のフィルムはこれに限られるものではなく、例えば、電歪フィルム、エレクトレットフィルム、圧電セラミック、圧電粒子を高分子に分散させたコンポジットフィルム、電気活性高分子フィルム等で構成することもできる。電気活性高分子フィルムとは、電気的駆動によって応力を発生するフィルム、または電気的駆動によって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。
【００７７】
最後に、上述の各実施形態および各変形例の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
１０…触覚提示装置
１１…制御部
１２…駆動部
２０…振動装置
２１…振動板
２２…圧電フィルム
２４…固定端
３１…タッチセンサ
７０…スペーサ
７１，７２…支持脚
７３…梁
７４…第１の突起
７５…第２の突起
７６…大径部
７７…小径部
７８…開口
【図１】
2017057579.tif 000003
【図２】
2017057579.tif 000004
【図３】
2017057579.tif 000005
【図４】
2017057579.tif 000006
【図５】
2017057579.tif 000007
【図６】
2017057579.tif 000008
【図７】
2017057579.tif 000009
【図８】
2017057579.tif 000010
【図９】
2017057579.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月15日(2018.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、
前記振動板に架け渡されている、面方向に伸縮するフィルムと、
前記フィルムと前記振動板とが対向する隙間部分に設けられ、前記振動板に固定されているスペーサと、
前記振動板と前記フィルムとが端部で連結される固定端と、
を備え、
前記固定端は前記スペーサと離間していることを特徴とする、振動装置。
【請求項２】
前記フィルムは、非駆動時において前記振動板と対向する面が湾曲しており、
前記振動板は、前記フィルムによって張力を加えられていることを特徴とする、
請求項１に記載の振動装置。
【請求項３】
前記スペーサは、前記フィルムに対して摺動自在である、
請求項１または請求項２に記載の振動装置。
【請求項４】
前記振動板または前記スペーサの一方に設けられている開口と、
前記振動板または前記スペーサの他方に設けられ、前記開口に嵌め合わされている第１の突起と、
を備える、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の振動装置。
【請求項５】
前記開口は、前記振動板に設けられている貫通孔である、
請求項４に記載の振動装置。
【請求項６】
前記開口は、前記振動板に凹状に設けられている、
請求項４に記載の振動装置。
【請求項７】
前記第１の突起は、前記フィルムに対向しない位置に設けられている、
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の振動装置。
【請求項８】
前記スペーサは、更に、前記振動板に当接している第２の突起を備える、
請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の振動装置。
【請求項９】
前記第１の突起は、前記開口よりも断面積が大きく前記開口に挿入されない大径部分を備える、
請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の振動装置。
【請求項１０】
前記スペーサは、更に、前記フィルムの前記振動板と反対側に突出している支持脚を備える、
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の振動装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の振動装置と、
前記振動板に装着した、タッチ操作を検出する検出部と、
前記検出部がタッチ操作を検出したときに、前記フィルムに駆動電圧を印加する駆動部と、を備える、触覚提示装置。
【国際調査報告】
2017057579.tif 000012
2017057579.tif 000013