(57)【要約】【課題】点字を構成するドットや点図等を表す振動領域の大きさをより細かく設定することができる振動表示装置等の提供。【解決手段】振動表示装置１００は、アレイ状に配置された複数の圧電振動素子１２１と、複数の圧電振動素子１２１を覆い、表面が表示面となる表面層１１０と、複数の圧電振動素子１２１の駆動処理を行って、表示面に振動領域１１１を形成する処理部１３０と、を含む。そして、処理部１３０は、表示面に形成される振動領域１１１の大きさを可変にする駆動処理を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配置された複数の圧電振動素子と、
前記複数の圧電振動素子を覆い、表面が表示面となる表面層と、
前記複数の圧電振動素子の駆動処理を行って、前記表示面に振動領域を形成する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記表示面に形成される前記振動領域の大きさを可変にする前記駆動処理を行うことを特徴とする振動表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記処理部は、
前記駆動処理において、前記振動領域に振動を伝達させる圧電振動素子の個数を変化させることで、前記振動領域の大きさを可変にすることを特徴とする振動表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記処理部は、
前記駆動処理において、第１のモードでは、前記複数の圧電振動素子のうち、Ｍ個の圧電振動素子を振動させて（Ｍは正の整数）、前記振動領域を振動させ、
第２のモードでは、前記複数の圧電振動素子のうち、Ｎ個の圧電振動素子を振動させて（Ｎは、Ｍと異なる正の整数）、前記振動領域を振動させることを特徴とする振動表示装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記処理部は、
前記駆動処理において、前記複数の圧電振動素子のうちのＰ個の圧電振動素子による振動波のフォーカス位置を制御することで（Ｐは２以上の正の整数）、前記振動領域の大きさを可変にすることを特徴とする振動表示装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記処理部は、
第１のモードでは、前記Ｐ個の圧電振動素子による前記振動波の前記フォーカス位置が第１のフォーカス位置になるように、前記駆動処理を行い、
第２のモードでは、前記Ｐ個の圧電振動素子による前記振動波の前記フォーカス位置が、前記第１のフォーカス位置と異なる第２のフォーカス位置になるように、前記駆動処理を行うことを特徴とする振動表示装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、
前記処理部は、
前記駆動処理において、前記Ｐ個の圧電振動素子の各圧電振動素子に対して、位相制御を行って、前記フォーカス位置を制御することを特徴とする振動表示装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記処理部は、
前記駆動処理において、前記振動領域に振動を伝達させる圧電振動素子の個数を変化させるとともに、
前記複数の圧電振動素子のうちのＰ個の圧電振動素子による振動波のフォーカス位置を制御することで（Ｐは２以上の正の整数）、前記振動領域の大きさを可変にすることを特徴とする振動表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記複数の圧電振動素子の前記駆動処理を行って、前記表示面に複数の振動領域を形成することを特徴とする振動表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記処理部は、
前記表示面における前記複数の振動領域の配置ピッチを可変にする前記駆動処理を行うことを特徴とする振動表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記表面層は、
前記振動領域によって、前記表示面に点字を表示することを特徴とする振動表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記表面層は、
前記振動領域によって、前記表示面に点図を表示することを特徴とする振動表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記複数の圧電振動素子のうちのいずれかの圧電振動素子が受信した、前記表面層からの振動の反射波に基づいて、前記振動領域の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を決定することを特徴とする振動表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
前記振動領域の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を調整する操作部を含み、
前記処理部は、
前記操作部から得られる操作情報に基づいて、前記振動領域の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を決定することを特徴とする振動表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
前記複数の圧電振動素子として複数の薄膜圧電振動素子を有する超音波トランスデューサーデバイスを含み、
前記複数の薄膜圧電振動素子の各薄膜圧電振動素子は、
下部電極、上部電極及び圧電体膜を備える圧電素子部と、
振動膜と、
を有することを特徴とする振動表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動表示装置等に関係する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、視覚障害者が文字情報や図形情報を読み取るためのシステムとして、点字や点図を表示する表示装置が知られている。例えば、このような表示装置に関する発明としては、特許文献１及び特許文献２に記載される従来技術がある。
【０００３】
特許文献１で開示される発明では、物理的な突起（触知ピン）を点図触知画面に対して上下に駆動することにより、点図や点字等を表示して、視覚障害者が点図や点字等を直接、触知可能にする。また、特許文献１の発明では、同文献の図５に示すように、一つの触知ピンに対応する、コンピューター画面の中の表示領域の画素ブロックを調整することで、表示する点図の大きさ（縮小率）を変更することができる。
【０００４】
また、特許文献２で開示される発明では、点字等を表示する触知部が少なくとも６つ以上の表示ピン（触知ピン）を有しており、特許文献１と同様に、表示ピンを上下駆動することにより点字等を表示する。そして、同文献の第３図〜第６図に示すように、点字を構成するドットに対応する表示ピンの数を調整することで、表示する点字のドットサイズを変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４１７４８号公報
【特許文献２】特開昭６３−２９７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
点字のドットサイズやドットピッチの規格は国などによって異なる。また、人によって指のサイズや認識感度も異なるため、読み取りに適したドットサイズやドットピッチは、人によっても異なる。さらには、同一人物であっても、例えば点字を学習し始めたばかりの時期等には、ドットサイズやドットピッチが小さい点字を読み取ることが、困難な場合がある。そのため、一つの装置で様々なドットサイズやドットピッチに対応できることが望ましい。
【０００７】
また、点図等を表示する場合にも、表示する画像の大きさを可変にできることが望まれている。
【０００８】
しかし、従来の点字表示装置等では、ドットサイズやドットピッチが固定であることが多かった。また、前述した特許文献１や特許文献２の発明のように、点図の大きさやドットサイズ等を可変に設定可能な発明も開示されているが、どちらの発明も触知ピン（表示ピン）を上下駆動させる方式であり、点図の大きさ、ドットサイズ及びドットピッチを細かく微調整することができなかった。
【０００９】
本発明の幾つかの態様によれば、点字を構成するドットや点図等を表す振動領域の大きさをより細かく設定することができる振動表示装置等を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、アレイ状に配置された複数の圧電振動素子と、前記複数の圧電振動素子を覆い、表面が表示面となる表面層と、前記複数の圧電振動素子の駆動処理を行って、前記表示面に振動領域を形成する処理部と、を含み、前記処理部は、前記表示面に形成される前記振動領域の大きさを可変にする前記駆動処理を行う振動表示装置に関係する。
【００１１】
本発明の一態様では、アレイ状に配置された複数の圧電振動素子に対して、駆動処理を行って、表示面に形成される振動領域の大きさを決定し、決定した大きさの振動領域を表示面に形成する。よって、点字を構成するドットや点図等を表す振動領域の大きさをより細かく設定することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記駆動処理において、前記振動領域に振動を伝達させる圧電振動素子の個数を変化させることで、前記振動領域の大きさを可変にしてもよい。
【００１３】
これにより、処理部が、複数の圧電振動素子の中から振動させる圧電振動素子を選択するだけで、振動領域の大きさを変更すること等が可能となる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記駆動処理において、第１のモードでは、前記複数の圧電振動素子のうち、Ｍ個の圧電振動素子を振動させて（Ｍは正の整数）、前記振動領域を振動させ、第２のモードでは、前記複数の圧電振動素子のうち、Ｎ個の圧電振動素子を振動させて（Ｎは、Ｍと異なる正の整数）、前記振動領域を振動させてもよい。
【００１５】
これにより、モード切り替えにより、振動領域の大きさを変更すること等が可能になる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記駆動処理において、前記複数の圧電振動素子のうちのＰ個の圧電振動素子による振動波のフォーカス位置を制御することで（Ｐは２以上の正の整数）、前記振動領域の大きさを可変にしてもよい。
【００１７】
これにより、振動領域の大きさを微調整すること等が可能になる。さらに、振動領域の大きさを連続的に変更すること等が可能になる。
【００１８】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、第１のモードでは、前記Ｐ個の圧電振動素子による前記振動波の前記フォーカス位置が第１のフォーカス位置になるように、前記駆動処理を行い、第２のモードでは、前記Ｐ個の圧電振動素子による前記振動波の前記フォーカス位置が、前記第１のフォーカス位置と異なる第２のフォーカス位置になるように、前記駆動処理を行ってもよい。
【００１９】
これにより、モード切り替えにより、振動領域の大きさを微調整すること等が可能になる。
【００２０】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記駆動処理において、前記Ｐ個の圧電振動素子の各圧電振動素子に対して、位相制御を行って、前記フォーカス位置を制御してもよい。
【００２１】
これにより、例えば遅延時間を変化させることにより、フォーカス位置を任意に変化させること等が可能になる。
【００２２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記駆動処理において、前記振動領域に振動を伝達させる圧電振動素子の個数を変化させるとともに、前記複数の圧電振動素子のうちのＰ個の圧電振動素子による振動波のフォーカス位置を制御することで（Ｐは２以上の正の整数）、前記振動領域の大きさを可変にしてもよい。
【００２３】
これにより、振動させる圧電振動素子の数を調整して、振動領域の大きさを粗く決定し、振動波のフォーカス位置を調整して、振動領域の大きさを微調整すること等が可能になる。
【００２４】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記複数の圧電振動素子の前記駆動処理を行って、前記表示面に複数の振動領域を形成してもよい。
【００２５】
これにより、複数の振動領域の組み合わせにより、点字や点図等を表示面に表示すること等が可能になる。
【００２６】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記表示面における前記複数の振動領域の配置ピッチを可変にする前記駆動処理を行ってもよい。
【００２７】
これにより、処理部が、複数の圧電振動素子の中から振動させる圧電振動素子を選択するだけで、振動領域の配置ピッチを変更すること等が可能となる。
【００２８】
また、本発明の一態様では、前記表面層は、前記振動領域によって、前記表示面に点字を表示してもよい。
【００２９】
これにより、使用者が表示面の振動を読み取って、点字として表される文字情報を認識すること等が可能になる。
【００３０】
また、本発明の一態様では、前記表面層は、前記振動領域によって、前記表示面に点図を表示してもよい。
【００３１】
これにより、使用者が表示面の振動を読み取って、点図として表される図形情報を認識すること等が可能になる。
【００３２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記複数の圧電振動素子のうちのいずれかの圧電振動素子が受信した、前記表面層からの振動の反射波に基づいて、前記振動領域の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を決定してもよい。
【００３３】
これにより、使用者の指の大きさに合わせて、振動領域の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を自動的に決定すること等が可能になる。
【００３４】
また、本発明の一態様では、前記振動領域の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を調整する操作部を含み、前記処理部は、前記操作部から得られる操作情報に基づいて、前記振動領域の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を決定してもよい。
【００３５】
これにより、例えば自動的に決定した振動領域の大きさ及び配置ピッチを使用者の好みに合わせて、簡単に調整すること等が可能になる。
【００３６】
また、本発明の一態様では、前記複数の圧電振動素子として複数の薄膜圧電振動素子を有する超音波トランスデューサーデバイスを含み、前記複数の薄膜圧電振動素子の各薄膜圧電振動素子は、下部電極、上部電極及び圧電体膜を備える圧電素子部と、振動膜と、を有していてもよい。
【００３７】
これにより、超音波を送受信して、表面層に振動領域を形成すること等が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態の振動表示装置の外観図。
【図２】本実施形態の振動表示装置の機能ブロック図。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、振動により点字を表示する処理の説明図。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、振動領域の大きさの説明図。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、振動領域内の振動強度の説明図。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、フォーカス位置を制御する処理の説明図。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、振動領域の配置ピッチの説明図。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、フォーカス位置により配置ピッチを制御する処理の説明図。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、点図の説明図。
【図１０】第１の実施例の処理の流れを説明するフローチャート。
【図１１】第２の実施例の処理の流れを説明するフローチャート。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、超音波トランスデューサー素子の構成例。
【図１３】超音波トランスデューサーデバイスの構成を示す平面図。
【図１４】超音波トランスデューサー素子の配線構造を示す平面図。
【図１５】超音波トランスデューサー素子の第２の配線構造を示す平面図。
【図１６】超音波トランスデューサー素子の第３の配線構造を示す平面図。
【図１７】超音波トランスデューサー素子の第４の配線構造を示す平面図。
【図１８】図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）は、超音波トランスデューサー素子の他の配線構造を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下で説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００４０】
１．本実施形態の手法
前述したように、適切な点字のドットサイズやドットピッチは、国などにより定められた規格や、個人、点字の学習を始めてからの期間等によって異なる。そのため、一つの装置で様々なドットサイズやドットピッチに対応できることが望ましい。また、点図等を表示する場合にも、表示する画像の大きさを可変にできることが望まれている。
【００４１】
しかし、従来の点字表示装置では、ドットサイズやドットピッチが固定であることが多い。また、前述した特許文献１や特許文献２の発明のように、点図の大きさやドットサイズ等を可変に設定可能な発明も開示されているが、どちらの発明も触知ピン（表示ピン）を上下駆動させる方式であり、点図の大きさ、ドットサイズ及びドットピッチを細かく微調整することができない。
【００４２】
そのため、ドットサイズ等の調整機構を用いても、ドットサイズ等を適切なサイズにすることができない場合などには、使用者が他の構成の点字表示装置に買い替える必要があった。また、ドットサイズ等が異なる点字表示装置を製造する際には、点字表示装置の設計を変更する必要があり、使用者と製造者の双方にコストがかかっていた。
【００４３】
そこで、本実施形態の振動表示装置（点字表示装置又は点図表示装置）等は、点字を構成するドットや点図等を表す振動領域の大きさをより細かく設定可能にする。
【００４４】
具体的に、本実施形態の振動表示装置１００の外観図（正面図）を図１に、振動表示装置１００の詳細な構成例を図２に示す。なお、振動表示装置１００は、図１及び図２の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。また、以下では主に、振動表示装置１００により、点字や点図を表示する例について説明するが、本実施形態の振動表示装置１００は、それに限定されず、点字や点図以外の振動領域を表示面に形成するものであってもよい。
【００４５】
図１及び図２に示すように、本実施形態の振動表示装置１００は、表面が表示面となり、使用者が接触可能な表面層１１０と、表面層１１０の下方に設けられ、表面層１１０に覆われた駆動層１２０と、駆動層１２０を駆動させる駆動処理を行う処理部１３０と、使用者から操作情報を受け付ける操作部１４０と、を含む。
【００４６】
本実施形態の表面層１１０は、内部に枠などを設けておらず、連続面であるため、防水が容易である。
【００４７】
また、駆動層１２０は、例えば後述する図１３に示すように、アレイ状に配置された複数の圧電振動素子１２１を有しており、この複数の圧電振動素子１２１は、表面層１１０に覆われている。
【００４８】
例えば駆動層１２０は、超音波トランスデューサーデバイスであり、その場合には、圧電振動素子１２１は、超音波トランスデューサー素子である。
【００４９】
そして、超音波トランスデューサーデバイス１２０は、表面層１１０に対して、各圧電振動素子１２１から超音波ビームを送信する。圧電振動素子を用いるタイプを例にとれば、超音波トランスデューサーデバイス１２０は、複数の超音波トランスデューサー素子１２１（超音波素子アレイ）と、複数の開口がアレイ状に配置された基板とを有する。そして、超音波トランスデューサー素子１２１としては、薄手の圧電振動素子と金属板（振動膜）を貼り合わせたモノモルフ（ユニモルフ）構造を用いたものを用いる。超音波トランスデューサー素子１２１（振動素子）は、電気的な振動を機械的な振動に変換するものであるが、この場合には、圧電振動素子が面内で伸び縮みすると貼り合わせた金属板（振動膜）の寸法はそのままであるため反りが生じる。従って、圧電体膜に交流電圧を印加することで、振動膜が膜厚方向に対して振動し、この振動膜の振動により超音波が放射される。なお、圧電体膜に印加される電圧は、例えば１０〜３０Ｖであり、周波数は例えば１〜１０ＭＨｚである。
【００５０】
なお、超音波トランスデューサーデバイス１２０としては、圧電振動素子（薄膜圧電振動素子）を用いるタイプのトランスデューサーを採用できるが、本実施形態はこれに限定されない。例えばｃ‐ＭＵＴ（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers）などの容量性素子を用いるタイプのトランスデューサーを採用してもよいし、バルクタイプのトランスデューサーを採用してもよい。超音波トランスデューサー素子１２１及び超音波トランスデューサーデバイス１２０のさらに詳細な説明については、後述する。
【００５１】
そして、処理部１３０は、複数の圧電振動素子１２１の駆動処理を行って、表示面に振動領域１１１を形成する。例えば、処理部１３０は、複数の圧電振動素子１２１の各圧電振動素子を個別に制御して、表示面に任意の振動領域１１１を形成する。さらに、処理部１３０は、表示面に形成される振動領域１１１の大きさを可変にする駆動処理を行うこともできる。なお、処理部１３０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。また、処理部１３０は、例えば後述する不図示の送信パルス発生器と送信遅延回路等を含んでいてもよい。
【００５２】
つまり、本実施形態では、前述した特許文献１や特許文献２の触知ピンにより点字等を表示する発明等とは異なり、例えば後述する図３（Ａ）に示すように、表示面の振動により点字等を表示する。
【００５３】
そのために、処理部１３０は、複数の圧電振動素子１２１の駆動処理を行って、表示面に複数の振動領域１１１を形成してもよい。例えば、後述する図３（Ａ）の例では、複数の振動領域１１１として、ＶＡ１〜ＶＡ１１を形成し、表示面に点字を表示している。
【００５４】
これにより、複数の振動領域１１１の組み合わせにより、点字や点図等を表示面に表示すること等が可能になる。
【００５５】
言い換えれば、表面層１１０は、振動領域１１１によって、表示面に点字を表示する。
【００５６】
ここで、振動領域１１１とは、表面層１１０において、複数の圧電振動素子１２１により振動させられる領域であって、表面層１１０のどの領域も振動領域１１１になり得る。つまり、振動領域１１１は、表面層１１０において、あらかじめ決められた所定の領域ではない。本実施形態では、処理部１３０により表面層１１０のどの領域を振動させて、振動領域１１１を形成するかが決定され、決定された領域が振動波によって振動させられて、振動領域１１１となる。また、後述するように、振動領域１１１の位置、数、大きさ（ドットサイズ）及び間隔（配置ピッチ）等も、処理部１３０が決定することが可能である。
【００５７】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて具体例を説明する。点字は、主に６つのドットの組み合わせにより表される（但し、拗音や記号等に関しては例外がある）。そして本実施形態では、表面層１１０上の各振動領域１１１により各ドットを形成する。具体的に、図３（Ａ）の例では、振動領域ＶＡ１〜振動領域ＶＡ１１がドットを表す。
【００５８】
そして、本例では、振動領域ＶＡ１〜振動領域ＶＡ４と、非振動領域ＵＶＡ１及び非振動領域ＵＶＡ２により、一つの点字ＢＲ１（文字「ト」）を形成している。なお、以下では、同図において点線の円で表される領域を非振動領域とし、記号を省略する。
【００５９】
さらに本例では、振動領域ＶＡ５と、その他の非振動領域により、点字ＢＲ２（文字「ッ」）を形成している。同様に、振動領域ＶＡ６〜振動領域ＶＡ８と、その他の非振動領域により、点字ＢＲ３（文字「キ」）を形成し、振動領域ＶＡ９〜振動領域ＶＡ１１と、その他の非振動領域により、点字ＢＲ４（文字「ヨ」）を形成している。
【００６０】
そして、使用者は、このようにして表示された点字ＢＲ１〜点字ＢＲ４の上を指ＦＧでなぞることにより、４つの点字（「トッキヨ」）を読み取る。
【００６１】
また、図３（Ａ）の例では、各ドットに対応する各振動領域１１１を形成する際には、図３（Ｂ）に拡大して示すように、各振動領域１１１の下方に設けられた４つの圧電振動素子１２１を振動させる。そして、４つの圧電振動素子１２１から送信される超音波（振動波）により、表面層１１０を振動させて、振動領域１１１を形成する。またその際には、処理部１３０の送信パルス発生器（パルサー回路）が、送信パルス電圧を印加させて、４つの圧電振動素子１２１を駆動させる。ただし、本実施形態において一つの振動領域を形成する際に使用する圧電振動素子１２１の数は、４つに限定されない。
【００６２】
このように、振動領域１１１によって表示面に点字を表示することにより、使用者が表示面の振動を読み取って、点字として表される文字情報を認識すること等が可能になる。
【００６３】
そして、本実施形態では、以下のような方法により、振動領域の大きさを変更する。第１に、処理部１３０は、駆動処理において、振動領域１１１に振動（振動波）を伝達させる圧電振動素子１２１の個数を変化させることで、振動領域１１１の大きさを可変にする。
【００６４】
例えば図４（Ａ）の例では、図３（Ａ）の例と同様に、４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｂ、ＵＴＸ２ｃ、ＵＴＸ３ｂ、ＵＴＸ３ｃ）を振動させて、これらの圧電振動素子から伝達される振動により、１つの振動領域ＶＡ１を形成している。この振動領域ＶＡ１の縦幅及び横幅は、ＳＺ１である。なお、本例では、前述した４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｂ、ＵＴＸ２ｃ、ＵＴＸ３ｂ、ＵＴＸ３ｃ）以外の圧電振動素子は、非振動状態になっている。後述する例においても、特に言及しない圧電振動素子は、非振動状態であるものとする。また、図４（Ａ）に示す１〜５、ａ〜ｅは、各圧電振動素子の座標を表す番号及びアルファベットであり、他の図においても同様に示す。
【００６５】
一方、図４（Ｂ）では、９つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｂ、ＵＴＸ２ｃ、ＵＴＸ２ｄ、ＵＴＸ３ｂ、ＵＴＸ３ｃ、ＵＴＸ３ｄ、ＵＴＸ４ｂ、ＵＴＸ４ｃ、ＵＴＸ４ｄ）を振動させて、これらの圧電振動素子から伝達される振動により、１つの振動領域ＶＡ２を形成している。図４（Ｂ）の例では、振動させる圧電振動素子の数を増やすことにより、振動領域ＶＡ２の縦幅及び横幅を、振動領域ＶＡ１の縦幅及び横幅のＳＺ１よりも大きいＳＺ２にしている。逆に、振動領域を小さくしたい場合には、振動させる圧電振動素子の数を減らせばよい。
【００６６】
このように、処理部１３０が、複数の圧電振動素子１２１の中から振動させる圧電振動素子１２１を選択するだけで、振動領域１１１の大きさを変更すること等が可能となる。
【００６７】
また、処理部１３０は、駆動処理において、第１のモードでは、複数の圧電振動素子１２１のうち、Ｍ個の圧電振動素子１２１を振動させて（Ｍは正の整数）、振動領域１１１を振動させ、第２のモードでは、複数の圧電振動素子１２１のうち、Ｎ個の圧電振動素子１２１を振動させて（Ｎは、Ｍと異なる正の整数）、振動領域１１１を振動させてもよい（形成してもよい）。
【００６８】
例えば、前述した図４（Ａ）の例が、第１のモードであり、Ｍ＝４である。また、前述した図４（Ｂ）の例が、第２のモードであり、Ｎ＝９である。
【００６９】
これにより、モード切り替えにより、振動領域の大きさを変更すること等が可能になる。
【００７０】
また、振動領域の大きさは、さらに細かく調整可能であることが望ましい。具体例を図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示す。図５（Ａ）の例は前述した図４（Ａ）の例に対応し、４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｂ、ＵＴＸ２ｃ、ＵＴＸ３ｂ、ＵＴＸ３ｃ）により、振動領域ＶＡ１を形成している。ここで、使用者が振動を十分に感知可能な振動強度として、所与の閾値Ｔｈを設定した場合、振動領域ＶＡ１内での振動強度は、同図の下方に示すグラフの通りになっているものとする。このグラフでは、横軸を表示面の直線ＤＤ’上の位置とし、縦軸を直線ＤＤ’上での振動強度とする。この時、振動領域ＶＡ１内において振動強度が所与の閾値Ｔｈ以上になる幅はＷ１である。つまり、実質的な振動領域ＶＡ１の幅がＷ１であると考えてよい。
【００７１】
また、図５（Ｂ）の例は前述した図４（Ｂ）の例に対応し、９つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｂ、ＵＴＸ２ｃ、ＵＴＸ２ｄ、ＵＴＸ３ｂ、ＵＴＸ３ｃ、ＵＴＸ３ｄ、ＵＴＸ４ｂ、ＵＴＸ４ｃ、ＵＴＸ４ｄ）により、振動領域ＶＡ２を形成している。この時、振動領域ＶＡ２内において振動強度が所与の閾値Ｔｈ以上になる幅はＷ２であり、Ｗ２＞Ｗ１となる。
【００７２】
しかし実際には、図５（Ｃ）に示すように、振動領域内において振動強度が所与の閾値Ｔｈ以上になる幅、つまり実質的な振動領域ＶＡ２の幅を、Ｗ１とＷ２の間のＷ３（すなわち、Ｗ１＜Ｗ３＜Ｗ２）に調整したい場合等が多々ある。
【００７３】
この場合には、振動波のフォーカス位置を制御することにより、振動領域ＶＡ２の幅（大きさ）を調整する。なお、図５（Ｃ）の例では、振動させる圧電振動素子を、図５（Ｂ）の例と同じとし、フォーカス位置だけを変更するものとする。
【００７４】
すなわち、処理部１３０は、駆動処理において、複数の圧電振動素子１２１のうちのＰ個の圧電振動素子１２１による振動波のフォーカス位置を制御することで（Ｐは２以上の正の整数）、振動領域１１１の大きさを可変にする。
【００７５】
ここで、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を用いて、フォーカス位置を制御して、振動領域１１１の大きさを変更する処理の具体的な説明を行う。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）では、どちらも２個の圧電振動素子（ＵＴＸ１及びＵＴＸ２）により、表面層ＳＦに振動波を送信している。つまり、Ｐ＝２である。ただし、フォーカス位置が異なっており、図６（Ａ）の例では、表面層ＳＦ上の点Ｐ１をフォーカス位置としているため、振動波が表面層ＳＦ上の点Ｐ１で集束し、表面層ＳＦがＶＡ１で示すように振動する振動領域を形成する。
【００７６】
一方で、図６（Ｂ）の例では、表面層ＳＦ上の点Ｐ１よりも下方（２個の圧電振動素子に近い方向）の点Ｐ２をフォーカス位置としている。そのため、振動波が表面層ＳＦに到達する際には、振動波が拡散しており、表面層ＳＦがＶＡ２で示すように振動する振動領域を形成する。
【００７７】
この場合、振動領域ＶＡ１の振れ幅Ｗ１は、振動領域ＶＡ２の振れ幅Ｗ２よりも狭い（ドットサイズが小さい）が、振動領域ＶＡ１の振れ高Ｓ１が、振動領域ＶＡ２の振れ高Ｓ２よりも大きい（振動が強い）。そのため、振動領域の中央部では、振動領域ＶＡ１の方が指で触れた時にはっきりと振動していることが分かる。これに対して、振動領域ＶＡ２は、振動領域ＶＡ１よりも振れ幅が広い（ドットサイズが大きい）が、振れ高が小さい（振動が弱い）。また、振動領域ＶＡ１では、その中心点Ｐ１において振動が最も大きくなるが、振動領域ＶＡ２では、中心からずれた二点（点Ｐ３及び点Ｐ４）において振動が最も大きくなる。なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）では、説明のため、振動領域（ＶＡ１及びＶＡ２）の振れ幅（Ｗ１及びＷ２）及び振れ高（Ｓ１及びＳ２）を誇張して図示している。
【００７８】
以上のように、振動波のフォーカス位置を制御することで、振動領域の大きさを微調整すること等が可能になる。また、本実施形態では、例えば使用者の好みに合わせて、図６（Ａ）の振動領域ＶＡ１や、図６（Ｂ）の振動領域ＶＡ２などのように、振動領域の形状を選択すること等も可能である。
【００７９】
ここで、前述した特許文献２では、１ドット当たりの触知ピンの数を調整することによって、ドットサイズを調整していた。そのため、例えば、触知ピン二つ分のドットサイズと、触知ピン三つ分のドットサイズの間のサイズに調整すること等ができなかった。これに対して、本実施形態では、前述したように振動領域１１１の大きさを調整するため、例えばドットサイズを、前述した触知ピン二つ分と三つ分の間のサイズにすること等が容易である。つまり、前述した特許文献２の発明では、ドットサイズを離散的にしか変更できなかったが、本実施形態によれば、ドットサイズを連続的に変更することが可能である。
【００８０】
さらに、本来ドットは、縦横比が１：１であり、円形又は正方形である方が、使用者にとって認識しやすいと考えられる。しかし、特許文献２の発明で、例えば触知ピン二つ分のドットサイズにした場合には、ドットの縦横比が１：１にはならないし、触知ピン三つ分のドットサイズにした場合には、ドットの縦横比が１：１ではあるものの、ドットが三角形になってしまう。これに対して、本実施形態では、フォーカス位置を調整する等して、振動領域の形状を容易に変更すること等が可能である。
【００８１】
また、処理部１３０は、第１のモードでは、Ｐ個の圧電振動素子１２１による振動波のフォーカス位置が第１のフォーカス位置になるように、駆動処理を行い、第２のモードでは、Ｐ個の圧電振動素子１２１による振動波のフォーカス位置が、第１のフォーカス位置と異なる第２のフォーカス位置になるように、駆動処理を行ってもよい。
【００８２】
例えば、前述した図６（Ａ）の例が、第１のモードであり、第１のフォーカス位置が点Ｐ１である。また、前述した図６（Ｂ）の例が、第２のモードであり、第２のフォーカス位置が点Ｐ２である。
【００８３】
これにより、モード切り替えにより、振動領域の大きさを微調整すること等が可能になる。
【００８４】
また、前述した図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のように、振動波のフォーカス位置を変更する際には、処理部１３０が、駆動処理において、Ｐ個の圧電振動素子１２１の各圧電振動素子１２１に対して、位相制御を行って、フォーカス位置を制御する。
【００８５】
さらに具体的には、処理部１３０の送信遅延回路が、送波ビームをフォーカシングする。そのために、送信遅延回路は、送信パルス電圧の印加タイミングに関して、チャンネル間で時間差を与え、複数の圧電振動素子１２１から発生した超音波を集束させる。このように、遅延時間を変化させることにより、フォーカス位置（焦点距離）を任意に変化させることが可能である。
【００８６】
このように、処理部１３０は、駆動処理において、振動領域１１１に振動を伝達させる圧電振動素子１２１の個数を変化させるとともに、複数の圧電振動素子１２１のうちのＰ個の圧電振動素子１２１による振動波のフォーカス位置を制御することで（Ｐは２以上の正の整数）、振動領域１１１の大きさを可変にする。
【００８７】
これにより、前述した図５（Ｂ）に示すように、振動させる圧電振動素子１２１の数を調整して、振動領域１１１の大きさを粗く決定し、前述した図５（Ｃ）に示すように、振動波のフォーカス位置を調整して、振動領域１１１の大きさを微調整すること等が可能になる。
【００８８】
以上のように本実施形態によれば、点字を構成するドットや後述する点図等を表す振動領域１１１の大きさをより細かく設定することが可能となる。
【００８９】
また、点字の読みやすさは、点字のドットサイズだけでなく、点字のドットピッチにも影響を受ける。
【００９０】
そこで、処理部１３０は、表示面における複数の振動領域１１１の配置ピッチを可変にする駆動処理を行う。
【００９１】
ここで、配置ピッチとは、表示面に複数の振動領域が形成される時の振動領域の配置間隔のことである。本実施形態で点字を表示する場合には、振動領域の配置ピッチは、点字のドットピッチと実質的に同じものと考えてよい。つまり、振動領域の配置ピッチを調整することで、点字のドットピッチを調整できる。
【００９２】
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に具体例を示す。図７（Ａ）の例では、４つの圧電振動素子からの振動波により形成される振動領域を４つ（ＶＡ１Ａ〜ＶＡ４Ａ）、表示面に形成する。例えば、振動領域ＶＡ１Ａは、４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｂ、ＵＴＸ２ｃ、ＵＴＸ３ｂ、ＵＴＸ３ｃ）からの振動波により形成される。なお、一つの振動領域の縦幅及び横幅は、ＳＺ１であるものとする。
【００９３】
この場合に本例では、各振動領域の配置ピッチをＰＴ１にする。そのために本例では、振動領域ＶＡ１Ａとその下隣の振動領域ＶＡ２Ａの間の２つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｄ及びＵＴＸ３ｄ）を非振動状態とする。そして、さらにその下隣に配置された４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｅ、ＵＴＸ２ｆ、ＵＴＸ３ｅ、ＵＴＸ３ｆ）からの振動波により振動領域ＶＡ２Ａを形成する。同様に、振動領域ＶＡ１Ａとその右隣の振動領域ＶＡ３Ａの間の２つの圧電振動素子（ＵＴＸ４ｂ及びＵＴＸ４ｃ）を非振動状態とする。そして、さらにその右隣に配置された４つの圧電振動素子（ＵＴＸ５ｂ、ＵＴＸ５ｃ、ＵＴＸ６ｂ、ＵＴＸ６ｃ）からの振動波により振動領域ＶＡ３Ａを形成する。これにより、ＰＴ１で示す配置ピッチを実現できる。なお、他の振動領域（ＶＡ２Ａ〜ＶＡ４Ａ）についても同様である。
【００９４】
次に、図７（Ｂ）の例では、配置ピッチをＰＴ１よりも大きいＰＴ２にする。図７（Ｂ）の例でも、図７（Ａ）の例と同様に、４つの圧電振動素子からの振動波により形成される振動領域を４つ（ＶＡ１Ｂ〜ＶＡ４Ｂ）、表示面に形成する。なお、一つの振動領域の縦幅及び横幅も、前述した図７（Ａ）の例と同様に、ＳＺ１であるものとする。
【００９５】
本例では、振動領域ＶＡ１Ｂとその下隣の振動領域ＶＡ２Ｂの間の４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｄ、ＵＴＸ２ｅ、ＵＴＸ３ｄ、ＵＴＸ３ｅ）を非振動状態とする。そして、さらにその下隣に配置された４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｆ、ＵＴＸ２ｇ、ＵＴＸ３ｆ、ＵＴＸ３ｇ）からの振動波により振動領域ＶＡ２Ｂを形成する。振動領域ＶＡ１Ｂとその右隣の振動領域ＶＡ３Ｂについても同様である。これにより、ＰＴ２で示す配置ピッチを実現できる。なお、他の振動領域（ＶＡ２Ｂ〜ＶＡ４Ｂ）についても同様である。
【００９６】
また、図７（Ｃ）に示すように、各振動領域の配置ピッチを、図７（Ｂ）の例と同じＰＴ２のままにし、各振動領域の縦幅及び横幅を、ＳＺ１よりも大きいＳＺ２にすることも可能である。この場合には、図７（Ｂ）の例で非振動状態としていた圧電振動素子（ＵＴＸ２ｄ、ＵＴＸ２ｈ、ＵＴＸ３ｄ、ＵＴＸ３ｈ、ＵＴＸ４ｂ、ＵＴＸ４ｃ、ＵＴＸ４ｄ、ＵＴＸ４ｆ、ＵＴＸ４ｇ、ＵＴＸ４ｈ、ＵＴＸ６ｄ、ＵＴＸ６ｈ、ＵＴＸ７ｄ、ＵＴＸ７ｈ、ＵＴＸ８ｂ、ＵＴＸ８ｃ、ＵＴＸ８ｄ、ＵＴＸ８ｆ、ＵＴＸ８ｇ、ＵＴＸ８ｈ）を振動状態とすることにより、これを実現する。
【００９７】
なお、本例では、振動領域の横方向の配置ピッチと縦方向の配置ピッチが同じであるが、振動領域の横方向の配置ピッチと縦方向の配置ピッチが異なっていても良い。さらに、本例では、振動領域の一端から他の振動領域の対応する一端までの距離を配置ピッチとしているが、本実施形態はそれに限定されない。例えば、振動領域間の非振動領域の幅（図７（Ａ）では、（ＰＴ１−ＳＺ１））を配置ピッチとしてもよい。
【００９８】
これにより、処理部１３０が、複数の圧電振動素子１２１の中から振動させる圧電振動素子１２１を選択するだけで、振動領域１１１の配置ピッチを変更すること等が可能となる。
【００９９】
さらに、本実施形態では、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、振動波のフォーカス位置を調整することで、各振動領域の配置ピッチを調整することも可能である。
【０１００】
例えば、図８（Ａ）の例では、４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｂ、ＵＴＸ２ｃ、ＵＴＸ３ｂ、ＵＴＸ３ｃ）から発せられる振動波のフォーカス位置が、表示面上の点Ｐ１であり、振動領域ＶＡ１が形成されている。同様に、他の４つの圧電振動素子（ＵＴＸ５ｂ、ＵＴＸ５ｃ、ＵＴＸ６ｂ、ＵＴＸ６ｃ）から発せられる振動波のフォーカス位置が、表示面上の点Ｐ２であり、振動領域ＶＡ２が形成されている。この時、二つの振動領域（ＶＡ１及びＶＡ２）の配置ピッチはΔ１である。
【０１０１】
そして、配置ピッチをΔ１よりもさらに小さくしたい場合に、前述した図７（Ａ）〜図７（Ｃ）のように、振動させる圧電振動素子を変更すると、図８（Ｂ）に示すように、二つの振動領域（ＶＡ１及びＶＡ２）が一体化してしまうことがある。図８（Ｂ）の例では、振動領域ＶＡ２を形成する振動波を発する圧電振動素子を、他の４つの圧電振動素子（ＵＴＸ４ｂ、ＵＴＸ４ｃ、ＵＴＸ５ｂ、ＵＴＸ５ｃ）に変更している。これでは、表示面上の点Ｐ３をフォーカス位置として形成される一つの振動領域と区別することができない。
【０１０２】
そこで、図８（Ｃ）に示すように、振動させる圧電振動素子を、図８（Ａ）の例のままにして、圧電振動素子から発せられる振動波のフォーカス位置を変更する。具体的には、４つの圧電振動素子（ＵＴＸ２ｂ、ＵＴＸ２ｃ、ＵＴＸ３ｂ、ＵＴＸ３ｃ）から発せられる振動波のフォーカス位置を、表示面において点Ｐ１よりも右側の点Ｐ４として、振動領域ＶＡ１を形成する。さらに、他の４つの圧電振動素子（ＵＴＸ５ｂ、ＵＴＸ５ｃ、ＵＴＸ６ｂ、ＵＴＸ６ｃ）から発せられる振動波のフォーカス位置を、表示面において点Ｐ２よりも左側の点Ｐ５として、振動領域ＶＡ２を形成する。これにより、二つの振動領域（ＶＡ１及びＶＡ２）を一体化させずに、配置ピッチをΔ１よりも小さいΔ２にすることができる。
【０１０３】
このように、振動波のフォーカス位置を調整することで、各振動領域の配置ピッチを調整することが可能である。
【０１０４】
また、表面層１１０は、振動領域１１１によって、表示面に点図を表示してもよい。
【０１０５】
例えば、図９（Ａ）に示すように、表面層１１０に複数の振動領域ＶＡを形成し、ドット絵のように、点図を表示することが可能である。
【０１０６】
また、前述した図８（Ｂ）のように、図９（Ａ）に示す各振動領域を繋げて、一つの振動領域ＶＡを形成してもよい。つまり、振動領域は、点や四角形等でなく、図９（Ｂ）のように、ライン状に形成されてもよい。
【０１０７】
これにより、使用者が表示面の振動を読み取って、点図として表される図形情報を認識すること等が可能になる。
【０１０８】
２．第１の実施例
次に、第１の実施例の処理の流れについて、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【０１０９】
まず、処理部１３０が、表示面に表示させる情報を取得する（Ｓ１）。表示面に表示させる情報とは、例えば点字として表す文字情報や、点図として表す図形情報等である。
【０１１０】
次に、処理部１３０が、ステップＳ１で取得した情報に基づいて、例えば点字や点図等を構成する振動領域の大きさと、各振動領域の配置ピッチを決定する（Ｓ２）。
【０１１１】
そして、処理部１３０が、実際に振動させる圧電振動素子を選択し（Ｓ３）、選択した圧電振動素子により発せられる振動波のフォーカス位置を決定する（Ｓ４）。なお、ステップＳ３及びステップＳ４の具体的な処理の内容は、図４（Ａ）〜図８（Ｃ）を用いて説明した通りである。
【０１１２】
さらに、処理部１３０が、選択した圧電振動素子を実際に振動させて、表示面に対して振動波を送信して、点字や点図等を表示する（Ｓ５）。以上が第１の実施例の処理の流れである。
【０１１３】
３．第２の実施例
次に、第２の実施例の処理の流れについて、図１１のフローチャートを用いて説明する。第２の実施例では、使用者の指の大きさに合わせて、自動的に振動領域の大きさ及び配置ピッチを決定する。さらに、決定した振動領域の大きさ及び配置ピッチを、使用者が操作部１４０を操作することにより、再度、調整可能にする。
【０１１４】
具体的には、まず処理部１３０が、表示面に表示させる情報を取得する（Ｓ１０）。
【０１１５】
そして、使用者が表面層１１０に指を置く（Ｓ１１）。次に、処理部１３０が、一つ又は複数の圧電振動素子１２１を振動させて、使用者の指が置かれた表面層１１０に対して、振動波を送信する（Ｓ１２）。その後に、複数の圧電振動素子１２１のうちのいずれかの圧電振動素子１２１が、送信した振動波が表面層１１０で反射された反射波を受信する（Ｓ１３）。
【０１１６】
次に、処理部１３０は、複数の圧電振動素子１２１のうちのいずれかの圧電振動素子１２１が受信した、表面層１１０からの振動の反射波に基づいて、振動領域１１１の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を決定する。本例では、振動領域１１１の大きさ及び配置ピッチの両方を仮決定する（Ｓ１４）。
【０１１７】
例えば処理部１３０は、受信した反射波に基づいて、使用者の指の大きさを特定し、特定した使用者の指の大きさに合わせて、振動領域の大きさ及び配置ピッチを決定する。より具体的には、点字を表示する場合には、複数の振動領域（ドット）により構成される点字が、使用者の指先よりも小さいサイズになるように、振動領域の大きさ及び配置ピッチを決定する。
【０１１８】
次に、処理部１３０は、複数の圧電振動素子１２１を振動させて、ステップＳ１４で仮決定した大きさ及び配置ピッチの振動領域を表示面に形成して、テストパターンを表示する（Ｓ１５）。テストパターンとは、仮決定された大きさ及び配置ピッチで、表面層１１０に形成される複数の振動領域である。そして、使用者が、表示されたテストパターンを指でなぞり、この大きさ及び配置ピッチで点字等を表示しても良いか否かを判定する。
【０１１９】
ここで、本実施形態の振動表示装置１００は、前述した図１及び図２に示すように、振動領域１１１の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を調整する操作部１４０を含んでいる。操作部１４０は、例えばボタンやツマミ、スイッチ及びタッチパネル等である。
【０１２０】
そして、使用者は、ステップＳ１５で表示面に表示されたテストパターンを指でなぞり、操作部１４０を操作して、振動領域１１１の大きさと各振動領域の配置ピッチを調整する（Ｓ１６）。
【０１２１】
そして、処理部１３０は、使用者による操作部１４０の操作情報を操作部１４０から取得し（Ｓ１７）、取得した操作情報に基づいて、振動領域１１１の大きさ及び配置ピッチの少なくとも一方を決定する。本例では、振動領域１１１の大きさ及び配置ピッチの両方を本決定する（Ｓ１８）。
【０１２２】
これにより、例えばステップＳ１４において自動的に決定した振動領域の大きさ及び配置ピッチを使用者の好みに合わせて、簡単に調整すること等が可能になる。なお、以降のステップＳ１９〜ステップＳ２１の処理の流れは、前述した図１０のステップＳ３〜ステップＳ５と同様のため、説明を省略する。以上が第２の実施例の処理の流れである。
【０１２３】
４．超音波トランスデューサー素子
また、本実施形態の振動表示装置１００は、複数の圧電振動素子１２１として複数の薄膜圧電振動素子１２１を有する超音波トランスデューサーデバイス１２０を含む。具体的に薄膜圧電振動素子１２１は、例えば超音波トランスデューサー素子１２１である。
【０１２４】
ここで、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に、超音波トランスデューサーデバイス１２０の超音波トランスデューサー素子１２１の構成例を示す。この超音波トランスデューサー素子１２１は、振動膜（メンブレン、支持部材）５０と圧電素子部とを有する。そして、圧電素子部は、第１電極層（下部電極）２１と、圧電体層（圧電体膜）３０と、第２電極層（上部電極）２２を有する。
【０１２５】
図１２（Ａ）は、基板（シリコン基板）６０に形成された超音波トランスデューサー素子１２１の、素子形成面側の基板６０に垂直な方向から見た平面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ’に沿った断面を示す断面図である。
【０１２６】
第１電極層２１は、振動膜５０の上層に例えば金属薄膜で形成される。この第１電極層２１は、図１２（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１２１に接続される配線であってもよい。
【０１２７】
圧電体層３０は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極層２１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体層３０の材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを用いてもよい。
【０１２８】
第２電極層２２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層３０の少なくとも一部を覆うように設けられる。この第２電極層２２は、図１２（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１２１に接続される配線であってもよい。
【０１２９】
振動膜（メンブレン）５０は、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により開口４０を塞ぐように設けられる。この振動膜５０は、圧電体層３０及び第１、第２電極層２１、２２を支持すると共に、圧電体層３０の伸縮に従って振動し、超音波を発生させることができる。
【０１３０】
開口４０は、基板６０（シリコン基板）の裏面（素子が形成されない面）側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によりエッチングすることで形成される。この開口４０の開口部４５のサイズによって超音波の共振周波数が決定され、その超音波は圧電体層３０側（図１２（Ａ）において紙面奥から手前方向）に放射される。
【０１３１】
超音波トランスデューサー素子１２１の下部電極（第１電極）は、第１電極層２１により形成され、上部電極（第２電極）は、第２電極層２２により形成される。具体的には、第１電極層２１のうちの圧電体層３０に覆われた部分が下部電極を形成し、第２電極層２２のうちの圧電体層３０を覆う部分が上部電極を形成する。即ち、圧電体層３０は、下部電極と上部電極に挟まれて設けられる。
【０１３２】
これにより、超音波トランスデューサーデバイス１２０により、超音波を送受信して、表面層に振動領域を形成すること等が可能になる。
【０１３３】
５．超音波トランスデューサーデバイス
図１３は、本実施形態に係る超音波トランスデューサーデバイス１２０の概略構成を示す平面図である。
【０１３４】
前述したように、超音波トランスデューサーデバイス１２０は、基板６０上に実装される複数の圧電振動素子１２１を備える。この超音波トランスデューサーデバイス１２０は、図１３に示すように、基板６０上に複数の圧電振動素子１２１を水平方向（Ｘ軸Ｌ１）及び垂直方向（Ｙ軸Ｌ２）に沿って均等間隔に配置されたマトリクス状の二次元アレイ構造に構成されている。
【０１３５】
基板６０は、略矩形状に形成され、例えばシリコン（Ｓｉ）などの半導体形成素材により形成される。この基板６０は、当該基板６０の厚み方向に見る平面視において、基板中心点Ｏ（交差点、基板略中心点）を通り、互いに直交するＸ軸Ｌ１（分割仮想線）及びＹ軸Ｌ２（分割仮想線）により分割される４つの領域（第１領域Ａｒ１、第２領域Ａｒ２、第３領域Ａｒ３、及び第４領域Ａｒ４）を有する。
【０１３６】
図１４は、図１３に示す超音波トランスデューサーデバイス１２０の一部を拡大して、圧電振動素子１２１の第１の配線構造を示す平面図である。
【０１３７】
第１領域Ａｒ１において、各圧電振動素子１２１の下部電極２１から引き出される下部電極線３３４は、下部電極２１からＹ軸Ｌ２に沿って＋Ｙ軸方向側（後述する第一方向に直交する方向）に延びる引出部３３４１と、引出部３３４１の先端からＸ軸Ｌ１に沿って−Ｘ軸方向側（第一方向）に延びる配線部３３４２とを備える。
【０１３８】
第２領域Ａｒ２において、下部電極線３３４は、Ｙ軸Ｌ２に沿って＋Ｙ軸方向側（第一方向に直交する方向）に延びる引出部３３４１と、引出部３３４１の先端からＸ軸Ｌ１に沿って＋Ｘ軸方向側（第一方向）に延びる配線部３３４２とを備える。
【０１３９】
なお、第１領域Ａｒ１及び第２領域Ａｒ２において、下部電極線３３４の引出部３３４１は、それぞれＸ軸Ｌ１から離間する方向に引き出されていたが、本実施形態のように、後述する共通電極線３３６がＸ軸Ｌ１に沿って形成されていない場合には、引出部３３４１をＸ軸Ｌ１に向けて引き出してもよい。
【０１４０】
第３領域Ａｒ３において、下部電極線３３４は、Ｙ軸Ｌ２に沿って−Ｙ軸方向側（第一方向に直交する方向）に延びる引出部３３４１と、引出部３３４１の先端からＸ軸Ｌ１に沿って−Ｘ軸方向側（第一方向）に延びる配線部３３４２とを備える。
【０１４１】
第４領域Ａｒ４において、下部電極線３３４は、Ｙ軸Ｌ２に沿って−Ｙ軸方向側（第一方向に直交する方向）に延びる引出部３３４１と、引出部３３４１の先端からＸ軸Ｌ１に沿って＋Ｘ軸方向側（第一方向）に延びる配線部３３４２とを備える。
【０１４２】
また、上部電極線３３５は、各圧電振動素子１２１の上部電極２２を互いに接続し、Ｘ軸Ｌ１に沿う方向である配線部３３４２に沿う方向（第一方向）に直線状に延びている。そして、各上部電極線３３５は、第１領域Ａｒ１及び第３領域Ａｒ３と、第２領域Ａｒ２及び第４領域Ａｒ４との間にＹ軸Ｌ２に沿って配置される共通電極線３３６に接続される。なお、共通電極線３３６は、図１４において、Ｙ軸Ｌ２の近傍に沿って配置したが、Ｙ軸Ｌ２上に配置してもよい。
【０１４３】
上述した本実施形態における超音波トランスデューサーデバイス１２０によれば、以下の効果を奏する。
【０１４４】
第１に、圧電振動素子１２１を基板６０上に、二次元アレイ状に配置した場合において、基板６０に対する平面視において、互いに直交するＸ軸Ｌ１及びＹ軸Ｌ２によって、基板６０を４つの領域Ａｒ１〜Ａｒ４に分割している。そして、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４内において、圧電振動素子１２１の下部電極２１から引き出される各下部電極線３３４は、基板中心点Ｏから離れる方向へ延びている。すなわち、Ｘ軸に沿って、Ｙ軸を挟んだ２つの領域Ａｒ１、Ａｒ２またはＡｒ３、Ａｒ４において、下部電極線３３４がＹ軸を跨いで同方向に引き出されることがない。これによれば、Ｘ軸Ｌ１及びＹ軸Ｌ２により、基板６０を領域Ａｒ１〜Ａｒ４に分割して、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４内で下部電極線３３４を引き出しているので、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４内において、圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数を少なくできる。
【０１４５】
第２に、基板６０は、互いに直交するＸ軸Ｌ１及びＹ軸Ｌ２によって、４つの領域に分割されている。４分割することで、例えば基板を９つの領域に分割するような構成において、中央部分に形成される領域が生じることがなく、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４内において、圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数を確実に少なくでき、分割数を多くした場合での下部電極線３３４の引き出し方向の煩雑化を防止できる。
【０１４６】
第３に、Ｘ軸Ｌ１及びＹ軸Ｌ２が基板６０の基板中心点Ｏを通るので、基板６０を均等に４つの領域Ａｒ１〜Ａｒ４に分割できる。これによれば、領域Ａｒ１〜Ａｒ４毎での圧電振動素子１２１間における下部電極線３３４の本数の偏りを防止でき、本数を均等にできる。従って、各領域が均等でない場合には、領域毎に圧電振動素子１２１間のスペースの広さをそれぞれ変更する必要があるが、本実施形態によれば、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４において本数を均等にできるので、圧電振動素子１２１を基板６０に配置する製造工程を簡素化できる。
【０１４７】
そして、共通電極線３３６には、下部電極線３３４に沿う上部電極線３３５がそれぞれ接続され、この共通電極線３３６は、Ｙ軸Ｌ２に沿って配置されているのみである。従って、共通電極線の本数を従来の構成に比べて大幅に減らすことができ、構成を簡素化できる。また、共通電極線３３６は、Ｙ軸Ｌ２に沿って配置されるので、Ｘ軸Ｌ１に沿う下部電極線３３４との接触を防止できる。
【０１４８】
さらに、下部電極線３３４の引出部３３４１は、各圧電振動素子１２１間において、上部電極線３３５と直交する方向に引き出され、配線部３３４２は、引出部３３４１の先端から上部電極線３３５に対して平行に延びている。また、上部電極線３３５は、一方向に直線状に延びている。これによれば、配線部３３４２は、引出部３３４１によって、上部電極線３３５とは離れた位置で平行に延びているので、上部電極線３３５と交差することがない。従って、上部電極線３３５と下部電極線３３４とが接触することによる一対の電極のショートを確実に防止できる。
【０１４９】
また、下部電極線３３４の引出部３３４１は、Ｘ軸Ｌ１またはＹ軸Ｌ２のうちいずれか一方から離間する方向に引き出されるので、共通電極線３３６がＸ軸Ｌ１及びＹ軸Ｌ２の両方に沿って配置された場合でも、引出部３３４１と共通電極線３３６とが交差することをより確実に防止できる。
【０１５０】
次に、圧電振動素子１２１の第２の配線構造を図１５の平面図に拡大して示す。
【０１５１】
第２の配線構造では、第２領域Ａｒ２において、下部電極線３３４を＋Ｙ軸方向側へ引き出している点で、前記第１の配線構造と相違する。その他の領域Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒ４については、前記第１の配線構造と同様の構成である。また、第２の配線構造では、２本の共通電極線３３６、３３７を備え、共通電極線３３７は、第２領域Ａｒ２及び第４領域Ａｒ４の間にＸ軸Ｌ１に沿って設けられている。
【０１５２】
第２領域Ａｒ２において、下部電極線３３４の引出部３３４１は、Ｘ軸Ｌ１に沿って＋Ｘ軸方向側（第一方向に直交する方向）に延びており、配線部３３４２は、引出部３３４１の先端からＹ軸Ｌ２に沿って＋Ｙ軸方向側（第一方向）に延びている。また、上部電極線３３５は、Ｙ軸方向（第一方向）に沿って延び、第２領域Ａｒ２及び第４領域Ａｒ４の間にＸ軸Ｌ１に沿って設けられた共通電極線３３７に接続される。第２の配線構造では、共通電極線３３６、３３７は、２本となる。
【０１５３】
次に、圧電振動素子１２１の第３の配線構造を図１６の平面図に拡大して示す。
【０１５４】
第３の配線構造では、第４領域Ａｒ４での配線レイアウトが前記第２の配線構造と相違する。他の領域Ａｒ１〜Ａｒ３の構成は前記第２の配線構造と同様の構成であるため、説明を省略する。また、第３の配線構造では、前記第２の配線構造と同様の共通電極線３３６、３３７が２本設けられている。
【０１５５】
第４領域Ａｒ４において、下部電極線３３４の引出部３３４１は、Ｘ軸Ｌ１に沿って＋Ｘ軸方向側に延びており、配線部３３４２は、引出部３３４１の先端からＹ軸Ｌ２に沿って−Ｙ軸方向側に延びている。また、上部電極線３３５は、Ｙ軸方向に沿って延び、第２領域Ａｒ２及び第４領域Ａｒ４の間にＸ軸Ｌ１に沿って設けられた共通電極線３３７にそれぞれ接続される。
【０１５６】
次に、圧電振動素子１２１の第４の配線構造を図１７の平面図に拡大して示す。
【０１５７】
第４の配線構造では、第３領域Ａｒ３での配線レイアウトが前記第２の配線構造と相違する。他の領域Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ４の構成は前記第２の配線構造と同様の構成であるため、説明を省略する。また、第４の配線構造では、２本の共通電極線３３６、３３８を備え、共通電極線３３８は、第１領域Ａｒ１及び第２領域Ａｒ２と、第３領域Ａｒ３及び第４領域Ａｒ４との間にＸ軸Ｌ１に沿って設けられている。
【０１５８】
第３領域Ａｒ３において、下部電極線３３４の引出部３３４１は、Ｘ軸Ｌ１に沿って−Ｘ軸方向側に延びており、配線部３３４２は、引出部３３４１の先端からＹ軸Ｌ２に沿って−Ｙ軸方向側に延びている。また、上部電極線３３５は、Ｙ軸方向に沿って延び、第１領域Ａｒ１及び第２領域Ａｒ２と、第３領域Ａｒ３及び第４領域Ａｒ４との間にＸ軸Ｌ１に沿って設けられた共通電極線３３８にそれぞれ接続される。
【０１５９】
第４の配線構造では、共通電極線３３６、３３８は、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４間に設けられているので、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４において、下部電極線３３４の引出部３３４１をＸ軸Ｌ１またはＹ軸Ｌ２のうちいずれか一方から離間する方向に引き出すことで、引出部３３４１と共通電極線３３６とが交差することを防止している。
【０１６０】
上述した第２の配線構造〜第４の配線構造の超音波トランスデューサーデバイス１２０によれば、前記第１の配線構造の効果と同様の効果を奏し、様々な配線レイアウトを実現できる。ただし、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス１２０における配線構造は、上記に限定されるものではない。
【０１６１】
前記各配線構造では、基板６０は、４つの領域Ａｒ１〜Ａｒ４を備えたが、例えば、３つの領域に分割してもよく、この場合でも各領域内の圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数を、基板６０を分割しない場合よりも少なくできる。また、５つ以上に分割してもよく、この場合には、４分割する場合よりも、圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数をより少なくできる。
【０１６２】
前記各配線構造では、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４内において、下部電極線３３４の引き出し方向は、Ｘ軸またはＹ軸に沿って延びていたが、基板中心点Ｏから離間する方向に延びていればよく、例えば、斜め方向に延びていてもよい。
【０１６３】
図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）は、上述した５つ以上に分割する一例として６分割する変形例を示す図である。本変形例では、基板６０は、Ｘ軸Ｌ１、及び２本のＹ軸Ｌ２、Ｌ３で６分割され、６つの領域Ａｒ１〜Ａｒ６を備える。
【０１６４】
図１８（Ａ）では、各領域Ａｒ１〜Ａｒ６において、３行３列ずつ均等に分割されている。この構成では、特に、第２領域Ａｒ２及び第５領域Ａｒ５において、下部電極線３３４が各領域間を跨がないため、必然的に、Ｙ軸Ｌ２、Ｌ３に沿って延びることとなる。すなわち、第２領域Ａｒ２の下部電極線３３４が、Ｘ軸Ｌ１に沿って延びることがないので、第１領域Ａｒ１または第３領域Ａｒ３内に延びることがなく、第１領域Ａｒ１及び第３領域Ａｒ３内における圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数をさらに減らすことができる。第５領域Ａｒ５についても同様に、第５領域Ａｒ５の下部電極線３３４が、第４領域Ａｒ４または第６領域Ａｒ６内に延びることがなく、第４領域Ａｒ４及び第６領域Ａｒ６内における圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数をさらに減らすことができる。
【０１６５】
図１８（Ｂ）に示すように、領域Ａｒ３、Ａｒ６の構成は図１８（Ａ）と同じで、領域Ａｒ１、Ａｒ４において、３行４列の構成とし、領域Ａｒ２、Ａｒ５において、３行２列の構成とした場合には、領域Ａｒ２、Ａｒ５の圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数は３本であり、図１８（Ａ）の領域Ａｒ２、Ａｒ５において、圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数と同じである。
【０１６６】
しかし、領域Ａｒ１、Ａｒ４では、Ｘ軸方向に延出して、圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数は４本となり、図１８（Ａ）の場合に比べて、本数が多くなる。
【０１６７】
そこで、図１８（Ｃ）に示すように、領域Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ６において、３行２列の構成とし、領域Ａｒ２、Ａｒ５において、３行５列の構成とした場合には、領域Ａｒ２、Ａｒ５の圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数は３本で、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）の構成と同じであるが、領域Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ６において、Ｘ軸方向に延出して、圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数は２本となり、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）の場合に比べて、本数を少なくできる。すなわち、図１８に示す圧電振動素子１２１の構成（６行９列）をＸ軸Ｌ１により上下に３行ずつ分割した場合において、Ｙ軸Ｌ２、Ｌ３の列方向の分割位置を領域Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ６において、３列未満となるように分割することで、Ｘ軸方向に延出して、圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数を図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）の場合よりも少なくできる。
【０１６８】
なお、図１８（Ｃ）では、領域Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ６において、３行２列の構成としたが、領域Ａｒ１、Ａｒ４または領域Ａｒ３、Ａｒ６のいずれか一方を３行２列の構成としてもよい。この場合では、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）の構成に対して、領域Ａｒ１、Ａｒ４または領域Ａｒ３、Ａｒ６のいずれか一方において、圧電振動素子１２１間に引き出される下部電極線３３４の本数を少なくできる。
【０１６９】
前記各配線構造では、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４を基板中心点Ｏで均等に分割したが、Ｘ軸Ｌ１及びＹ軸Ｌ２に沿う分割仮想線で単に４分割されればよく、各領域Ａｒ１〜Ａｒ４を均等に分割しなくてもよい。
【０１７０】
前記各配線構造では、配線レイアウトの一例を示したにすぎず、用途に応じて、配線レイアウトを変更してもよい。この場合には、各領域内での下部電極線３３４がＸ軸Ｌ１及びＹ軸Ｌ２を跨がないように構成すればよい。
【０１７１】
前記各配線構造では、Ｙ軸Ｌ２に沿う共通電極線３３６が配線レイアウトの都合上、必須であったが、Ｘ軸Ｌ１に沿う共通電極線のみで構成してもよい。例えば、前記第１の配線構造において、下部電極線３３４はＸ軸Ｌ１に沿う方向に引き出されていたが、これをＹ軸Ｌ２に沿う方向に引き出せば、Ｘ軸Ｌ１に沿って配置される共通電極線に上部電極線が接続されることとなる。
【０１７２】
これにより、超音波トランスデューサーデバイス１２０が有する複数の圧電振動素子の各圧電振動素子１２１を、処理部１３０が個別に制御することが可能になる。
【０１７３】
なお、本実施形態の振動表示装置等は、その処理の一部または大部分をプログラムにより実現してもよい。この場合には、ＣＰＵ等のプロセッサーがプログラムを実行することで、本実施形態の振動表示装置等が実現される。具体的には、非一時的な情報記憶装置に記憶されたプログラムが読み出され、読み出されたプログラムをＣＰＵ等のプロセッサーが実行する。ここで、情報記憶装置（コンピューターにより読み取り可能な装置）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＤＶＤ、ＣＤ等）、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、或いはメモリー（カード型メモリー、ＲＯＭ等）などにより実現できる。そして、ＣＰＵ等のプロセッサーは、情報記憶装置に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち、情報記憶装置には、本実施形態の各部としてコンピューター（操作部、処理部、記憶部、出力部を備える装置）を機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピューターに実行させるためのプログラム）が記憶される。
【０１７４】
また、本実施形態の振動表示装置等は、プロセッサーとメモリーを含んでも良い。ここでのプロセッサーは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。ただし、プロセッサーはＣＰＵに限定されるものではなく、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等、各種プロセッサーを用いることが可能である。また、プロセッサーはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によるハードウェア回路でもよい。また、メモリーはコンピューターにより読み取り可能な命令を格納するものであり、当該命令がプロセッサーにより実行されることで、本実施形態に係る振動表示装置等の各部が実現されることになる。ここでのメモリーは、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーであってもよいし、レジスターやハードディスク等でもよい。また、ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットの命令でもよいし、プロセッサーのハードウェア回路に対して操作を指示する命令であってもよい。
【０１７５】
以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、振動表示装置等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１７６】
２１  第１電極層（下部電極）、２２  第２電極層（上部電極）、
３０  圧電体層（圧電体膜）、４０  開口、４５  開口部、５０  振動膜、６０  基板、
１００  振動表示装置、１１０  表面層、１１１  振動領域、
１２０  駆動層（超音波トランスデューサーデバイス）、
１２１  圧電振動素子（超音波トランスデューサー素子、薄膜圧電振動素子）、
１３０  処理部、１４０  操作部
【図１】
2015210352.tif 000003
【図２】
2015210352.tif 000004
【図３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2015210352.tif 000008
【図１２】
2015210352.tif 000009
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2015210352.tif 000013
【図１７】
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【図１８】
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【図４】
2015210352.tif 000016
【図５】
2015210352.tif 000017
【図６】
2015210352.tif 000018
【図７】
2015210352.tif 000019
【図８】
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