(57)【要約】  本発明は、触覚フィードバックを生成するための装置（１）であって、タッチ・センシティブな表面（３）を有するインターフェース（２）と、圧電アクチュエータ（１１）と、機械的な増幅要素（１３ａ）と、を備え、前記機械的な増幅要素（１３ａ）は前記圧電アクチュエータ（１１）に取り付けられており、前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記インターフェース（２）に直接的に又は間接的に取り付けられており、及び、前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、第１の方向（Ｒ１）への前記圧電アクチュエータ（１１）の広がりの変化の結果として、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の部分領域（１７ａ）が、前記圧電アクチュエータ（１１）に対して、前記第１の方向（Ｒ１）に対して垂直な第２の方向（Ｒ２）に移動されるように変形するよう、形成され配置されており、それにより、前記インターフェース（２）に力が加えられ、前記インターフェース（２）は、ある方向（ＲＬ）においてそれに加えられる力により前記タッチ・センシティブな表面（３）に対して横方向に移動されるか、又は、前記インターフェース（２）は、ある方向においてそれに加えられる力により前記タッチ・センシティブな表面（３）に対して垂直に移動される装置（１）に関する。【選択図】図５ａ
2021516830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚フィードバックを生成するための装置（１）であって、
タッチ・センシティブな表面（３）を有するインターフェース（２）と、
圧電アクチュエータ（１１）と、
機械的な増幅要素（１３ａ）と、を備え、
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記圧電アクチュエータ（１１）に取り付けられており、
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記インターフェース（２）に直接的に又は間接的に取り付けられており、
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、第１の方向（Ｒ１）における前記圧電アクチュエータ（１１）の広がりの変化の結果として、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の部分領域（１７ａ）が、前記圧電アクチュエータ（１１）に対して、前記第１の方向（Ｒ１）に対して垂直な第２の方向（Ｒ２）に移動されるように変形するよう、形成され配置されており、それにより、前記インターフェース（２）に力が加えられ、
前記インターフェース（２）は、それに加えられる力によって、前記タッチ・センシティブな表面（３）に対して横方向（ＲＬ）に移動され、又は、
前記インターフェース（２）は、それに加えられる力によって、前記タッチ・センシティブな表面（３）に対して垂直な方向に移動される、装置（１）。
【請求項２】
前記インターフェース（２）は、タッチ・センシティブな表面（３）を有するディスプレイである、請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記機械的な増幅要素（１３ａ）の前記部分領域（１７ａ）は、前記タッチ・センシティブな表面（３）に対して垂直な前記インターフェース（２）の側面（２ａ）に取り付けられている、請求項１又は２に記載の装置（１）。
【請求項４】
更にベースプレート（４）を備え、前記圧電アクチュエータ（１１）は、触覚フィードバックを生成するために、前記インターフェース（２）を前記ベースプレート（４）に対して移動させるように配置され形成されている、請求項３に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータ（１１）は、触覚フィードバックを生成するために、前記インターフェース（２）を前記ベースプレート（４）に対して角度αで移動させるように配置され形成されており、0°≦α≦180°である、請求項４に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記インターフェース（２）は、柔軟な接続部（５）を介して、前記ベースプレート（４）と接続されている、請求項５に記載の装置（１）。
【請求項７】
前記柔軟な接続部は、前記インターフェースを、横方向において前記ベースプレートに取り付けている、及び／又は、
前記柔軟な接続部は、前記インターフェースを、前記タッチ・センシティブな表面に対して垂直な方向において前記ベースプレートに取り付けている、請求項６に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記柔軟な接続部は、バネ、ダンパ、発泡材料要素又はゴム緩衝器を備える、請求項６又は７に記載の装置（１）。
【請求項９】
前記柔軟な接続部は、前記インターフェースの前記ベースプレートに対する移動を可能とするように構成されていると共に、前記インターフェースの前記ベースプレートに対する移動のために克服されなければならないプリテンションをもたらす、請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記インターフェース（２）は、前記ベースプレート（４）の上に緩く載置されている、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項１１】
前記インターフェース（２）は、前記ベースプレート（４）に対して浮遊状態にある、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項１２】
前記圧電アクチュエータ（１１）は、前記ベースプレート（４）と、接着、ネジ締結、溶接又はクランプにより、直接的に又は間接的に、少なくとも１つの別の要素を介して接続されている、請求項４〜１１のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１３】
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記インターフェース（２）と、接着、ネジ締結、溶接、クランプ、テンション又はハンダ付けにより、直接的に又は間接的に、少なくとも１つの別の要素を介して接続されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１４】
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記部分領域（１７ａ）の前記第２の方向（Ｒ２）への前記移動が、前記第１の方向（Ｒ１）への前記圧電アクチュエータ（１１）の前記広がりの前記変化と比較して、大きな振幅を有するように形成され配置されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１５】
前記部分領域（１７ａ）は、前記圧電アクチュエータ（１１）の表面から隔てて配置されており、かつ、
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は前記圧電アクチュエータ（１１）の前記表面に取り付けられた２つの端部領域（１８ａ）を備え、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の前記２つの端部領域（１８ａ）は、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の前記部分領域（１７ａ）と直接的に隣接しており、前記２つの端部領域（１８ａ）は、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の前記部分領域（１７ａ）の対向する側面に配置されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１６】
前記機械的な増幅要素（１３ａ）はブラケット状である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１７】
更に、前記タッチ・センシティブな表面（３）の操作が検出された時、前記圧電アクチュエータ（１１）に電圧バルスを印加するように構成された制御ユニットを備える、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１８】
前記制御ユニットは、前記タッチ・センシティブな表面（３）を押す物体に対して、力の急変を再現する触覚フィードバックが生成されるように前記機械的な増幅要素（１３ａ）が変形するような電圧パルスを、前記圧電アクチュエータ（１１）に印加するように構成されている、請求項１７に記載の装置（１）。
【請求項１９】
前記圧電アクチュエータ（１１）に取り付けられた第２の機械的な増幅要素（１３ｂ）を更に備え、前記圧電アクチュエータ（１１）は、前記２つの機械的な増幅要素（１３ａ、１３ｂ）の間に配置されており、
前記第２の機械的な増幅要素（１３ｂ）は、前記第１の方向（Ｒ１）への前記圧電アクチュエータ（１１）の前記広がりの前記変化の結果として、前記第２の機械的な増幅要素（１３ｂ）の部分領域（１７ｂ）が、前記圧電アクチュエータ（１１）に対して、前記第１の方向（Ｒ１）に対して垂直な第２の方向（Ｒ２）に移動されるように変形するよう、形成され配置されている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚フィードバックを生成するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
とりわけ原動機付き車両において、装置を操作するためのボタン及びスイッチが、純粋に電子的な代替手段によって、特にタッチ・センシティブ・ディスプレイによって置き換えられることが、ますます多くなっている。その際、タッチ・センシティブ・ディスプレイの汎用性が高いと、特に有利である。単一のインターフェースによって、例えばエアコン、ナビゲーション装置、カーラジオ及び照明を制御することができる。しばしば、この目的のために、大型で重いディスプレイが原動機付き車両に取り付けられる。
【０００３】
しかしながら、車両においてタッチ・センシティブ・ディスプレイを使用することの本質的な欠点は、ボタンが成功裏に押されたこと、又は、所望の機能が正しく作動させられたことを認識できるよう、車両の運転者がディスプレイを積極的に見ることを強いられる可能性があることにある。まさに原動機付き車両において、これは、安全性を脅かすリスクであり得る。何故なら、運転者は、このようにして一定の時間、注意を逸らされるからである。
【０００４】
この欠点を回避するために、タッチ・センシティブ・ディスプレイ及び他のインターフェースには、しばしば、触覚フィードバックを生成するための装置が設けられる。例えば、仮想的なボタンが操作された後、当該ボタンが正しく操作されたことをユーザに知らせるために、インターフェースを振動状態へと移行させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、触覚フィードバックを生成するための改良された装置を提供することである
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の主題によって解決される。
【０００７】
タッチ・センシティブな表面を有するインターフェースと、圧電アクチュエータと、機械的な増幅要素とを備える、触覚フィードバックを生成するための装置が提案される。機械的な増幅要素は、圧電アクチュエータに取り付けられている。機械的な増幅要素は、インターフェースに直接的に又は間接的に取り付けられている。機械的な増幅要素は、第１の方向への圧電アクチュエータの広がりの変化の結果として、機械的な増幅要素の部分領域が、圧電アクチュエータに対して、第１の方向に対して垂直な第２の方向に移動するように変形するよう、形成され配置されている。それにより、タッチ・センシティブな表面に対して横方向にインターフェースを移動させる力が、当該インターフェースに加えられる。代替的に、それにより、タッチ・センシティブな表面に対して垂直な方向にインターフェースを移動させる力が、当該インターフェースに加えられ得る。
【０００８】
触覚フィードバックを生成するために圧電アクチュエータを使用することにより、短い応答時間という利点が提供される。圧電アクチュエータは、タッチ・センシティブな表面の操作が検出された後、数ミリ秒以内に触覚フィードバックを生成することができる。したがって、圧電アクチュエータは、例えば線形共振器のような触覚フィードバックを生成するための他の手段と比較して、明らかに短い応答時間を提供する。
【０００９】
機械的な増幅要素は、第１の方向への圧電アクチュエータの広がりの変化を、第２の方向への部分領域の移動に変換するように形成することができ、その際、第２の方向への移動の振幅は、アクチュエータの広がりの変化と比較して明らかに大きい。それに応じて、機械的な増幅要素は、圧電アクチュエータによって大型で重いインターフェースを移動させることを可能とすることができる。インターフェースが、その長さがアクチュエータの広がりの変化に相当する距離しか移動しない場合、その結果として生じる移動は、人間の触覚にとって知覚することが困難であろう。しかしながら、インターフェースは、その長さが第２の方向への部分領域の移動の振幅に相当する距離だけ移動することができ、その結果、人間の触感にとって良好に知覚可能な、インターフェースのより大きな移動がもたらされる。
【００１０】
第２の方向は、特に、第１の方向に対して垂直であることができる。第２の方向は、触覚フィードバックを生成するためにインターフェースが移動する横方向に相当し得る。
【００１１】
アクチュエータ及び増幅要素は、インターフェースが、そのタッチ・センシティブな表面に対して横方向に移動するように、配置されている。ユーザが、そのような移動を、そのタッチ・センシティブな表面に対して垂直なインターフェースの移動と区別することはできない。以下において平行な方向への移動とも称される、タッチ・センシティブな表面に対して垂直な移動の場合、インターフェースは、平行な方向への移動に対して低い曲げ剛性の故に、望ましくない固有振動へと移行する可能性がある。このような固有振動は、ユーザが、表面上の異なる位置において、異なる強度で触覚フィードバックを知覚するという結果をもたらす。それに対して、インターフェースが横方向に移動する場合、インターフェースの固有振動は発生せず、ユーザは、インターフェースのあらゆる位置において、触覚フィードバックを同一の強度で知覚する。それにより、ユーザにとってより快適な使用体験がもたらされる。
【００１２】
いくつかの用途では、タッチ・センシティブな表面に対して垂直な方向へのインターフェースの移動が望ましい可能性がある。
【００１３】
アクチュエータは、２つ以上の機械的な増幅要素と接続され得る。好ましくは、アクチュエータは、２つの機械的な増幅要素を備え、そのうちの１つは、インターフェースに対向するその上面上に、そのうちの１つは、インターフェースとは反対側の下面上に、それぞれ配置されている。代替的な実施形態では、下面上に配置された増幅要素を省略することができる。
【００１４】
インターフェースは、好ましくは、タッチ・センシティブな表面を有するディスプレイであることができる。そのようなディスプレイは、しばしば大型で重く、平行な方向への移動の際の曲げ剛性が低い。それに応じて、特にそのようなインターフェースの場合、横方向への移動が、触覚フィードバックを生成するために有利である。
【００１５】
代替的な構成では、インターフェースは、単純なボタン又は他の入力デバイスであってもよい。
【００１６】
機械的な増幅要素の部分領域は、タッチ・センシティブな表面に対して垂直な、インターフェースの側面に取り付けられていてもよい。部分領域を側面に配置することにより、圧電アクチュエータ及び機械的な増幅ユニットがインターフェースを横方向に移動させるように構成された、単純な構造をもたらすことができる。アクチュエータによって生成された力は、機械的な増幅要素を側面に配置することによって、簡単な方法で、実質的な損失なしに、インターフェースに伝達され得る。
【００１７】
更に、装置は、ベースプレートを備えることができ、その際、圧電アクチュエータは、触覚フィードバックを生成するために、インターフェースをベースプレートに対して移動させるように配置され構成されている。特に、触覚フィードバックは、インターフェースのベースプレートに対する相対移動によって生成することができる。ベースプレートは、特に、装置を、例えば車両又は携帯電話のような任意の装置に組み込むことを可能とするように構成することができる。そのために、ベースプレートは、任意の装置に機械的に取り付けられるように構成することができる。
【００１８】
圧電アクチュエータは、触覚フィードバックを生成するために、インターフェースをベースプレートに対して角度αで移動させるように配置され形成されており、その際0°≦α≦180°である。角度α=0°である場合、ベースプレートに対して平行なインターフェースの移動が存在する。角度α=90°である場合、ベースプレートに対して垂直なインターフェースの移動が存在する。ベースプレートに対するインターフェースの任意の他の方向への移動も可能である。その際、インターフェースは、特に、ベースプレートに対して斜めに移動することができる。
【００１９】
角度αが90°≦α≦180°の範囲である場合、インターフェースは、ベースプレートに対してオーバーハングして配置され得る。インターフェースのそのような配置は、例えば、インターフェースがオーバーヘッド・ディスプレイである場合に選択することができる。オーバーヘッド・ディスプレイは、例えば車両において使用することができる。
【００２０】
インターフェースは、ベースプレートと、柔軟な接続部を介して接続することができる。その際、柔軟な接続部は、ベースプレートに対するインターフェースの相対移動が可能となるように、構成することができる。柔軟な接続部によって、インターフェースがベースプレートから最大距離を超えて離れて移動することができず、同時に、触覚フィードバックを生成するためにベースプレートに対して常に移動することができることが、保証され得る。柔軟な接続部は、１つ以上のバネを備えることができる。代替的に又は補完的に、バネ付勢された接続部は、例えばゴムのような軟質材料を含むことができる。
【００２１】
柔軟な接続部は、インターフェースを、横方向において、ベースプレートに取り付けることができる。代替的に又は補完的に、柔軟な接続部は、インターフェースを、タッチ・センシティブな表面に対して垂直な方向において、ベースプレートに取り付けることができる。
【００２２】
柔軟な接続部は、バネ、ダンパ、発泡材料要素又はゴム緩衝器を備えることができる。
【００２３】
柔軟な接続部は、ベースプレートに対するインターフェースの移動を可能とするように構成されていると共に、ベースプレートに対するインターフェースの移動のために克服されなければならないプリテンションをもたらすことができる。
【００２４】
インターフェースは、ベースプレートの上に緩く載置することができる。
【００２５】
インターフェースは、ベースプレートに対して浮遊状態であることができる。その際、インターフェースは、圧電アクチュエータにのみ機械的に取り付けることができる。
【００２６】
機械的な増幅要素は、インターフェースと、接着、ネジ締結、溶接、クランプ、テンション又はハンダ付けにより接続することができる。機械的な増幅要素は、インターフェースと、少なくとも１つの別の要素を介して、直接的に又は間接的に接続することができる。その際、機械的な増幅要素のインターフェースとの接続は、少なくとも増幅要素の部分領域がインターフェースに対して移動できないように構成することができる。それに応じて、当該接続は、インターフェースが機械的な増幅要素の部分領域の移動に追従するように構成することができる。
【００２７】
圧電アクチュエータは、ベースプレートと、接着、ネジ締結、溶接又はクランプにより、直接的に又は間接的に、少なくとも１つの別の要素を介して接続することができる。別の要素は、例えば１つ以上の機械的な増幅要素であることができる。
【００２８】
機械的な増幅要素は、第２の方向への部分領域の移動が、第１の方向への圧電アクチュエータの広がりの変化と比較して、大きな振幅を有するように形成され配置されることができる。それに応じて、増幅要素は、第１の方向へのアクチュエータの移動を第２の方向に転向させ、その際に当該移動の振幅を増大させる、並進運動を形成することができる。その際、第２の方向への移動の振幅は、アクチュエータの広がりの変化と比較して、少なくとも５倍大きくすることができ、好ましくは、当該振幅は少なくとも１０倍大きい。
【００２９】
部分領域は、圧電アクチュエータの表面から隔てて配置することができ、機械的な増幅要素は、圧電アクチュエータの表面に取り付けられた２つの端部領域を備え、２つの端部領域は、部分領域に直接的に隣接し、２つの端部領域は、部分領域の対向する側に配置されている。第１の方向への圧電アクチュエータの広がりの変化によって、端部領域は、互いに向かって移動されるか、又は、互いから離れるように移動される。それにより、部分領域は、第２の方向に移動することができる。
【００３０】
機械的な増幅要素は、ブラケット状であることができる。
【００３１】
装置は、更に、タッチ・センシティブな表面の操作が検出された時に、圧電アクチュエータに電圧パルスを印加するように構成された制御ユニットを備えることができる。制御ユニットは、インターフェースに統合することができる。電圧パルスは、例えば、単一の正弦波状、矩形状又は鋸歯状の電圧パルスであることができる。代替的に、電圧パルスは、２つ以上の正弦波状、矩形状又は鋸歯状の電圧パルスであることができる。
【００３２】
制御ユニットは、タッチ・センシティブな表面を押す物体に対して、力の急変を再現する触覚フィードバックが生成されるように機械的な増幅要素が変形するような電圧パルスを、圧電アクチュエータに印加するように構成することができる。力の急変を通じて、ユーザは、機械的なボタンの操作感覚を感じることができる。力の急変は、スイッチングポイントを乗り越えた後、表面の機械的な抵抗が急激に減少するという触覚的な印象をユーザに与えること、によって特徴付けられる。
【００３３】
装置は、更に、圧電アクチュエータに取り付けられた第２の機械的な増幅要素を備えることができる。アクチュエータは、２つの増幅要素の間に配置することができ、第２の機械的な増幅要素は、第１の方向における圧電アクチュエータの広がりの変化の結果として、第２の機械的な増幅要素の部分領域が、圧電アクチュエータに対して、第１の方向に対して垂直な第２の方向へ移動されるように変形するよう、形成され配置されている。第２の機械的な増幅要素は、第１の機械的な増幅要素と構造的に同一である。
【００３４】
以下において、本発明が、図面に基づいて詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】２つの増幅要素を有する圧電アクチュエータを示している。
【図２】２つの増幅要素を有する圧電アクチュエータを示している。
【図３】２つの増幅要素を有する圧電アクチュエータを示している。
【図４】触覚フィードバックの生成を概略的に示している。
【図５ａ】触覚フィードバックを生成するための装置の第１の実施例を示している。
【図５ｂ】触覚フィードバックを生成するための装置の第１の実施例を示している。
【図６ａ】触覚フィードバックを生成するための装置の第２の実施例を示している。
【図６ｂ】触覚フィードバックを生成するための装置の第２の実施例を示している。
【図７】触覚フィードバックを生成するための装置の第３の実施例を示している。
【図８】触覚フィードバックを生成するための装置の第４の実施例を示している。
【図９】触覚フィードバックを生成するための装置の第５の実施例を示している。
【図１０】触覚フィードバックを生成するための装置の第６の実施例を示している。
【図１１】触覚フィードバックを生成するための装置の第７の実施例を示している。
【図１２】触覚フィードバックを生成するための装置の第８の実施例を示している。
【図１３】触覚フィードバックを生成するための装置の第９の実施例を示している。
【図１４】触覚フィードバックを生成するための装置の第１０の実施例を示している。
【図１５ａ】触覚フィードバックを生成するための装置の第１１の実施例を示している。
【図１５ｂ】触覚フィードバックを生成するための装置の第１１の実施例を示している。
【図１６】触覚フィードバックを生成するための装置の第１２の実施例を示している。
【図１７】触覚フィードバックを生成するための装置の第１３の実施例を示している。
【図１８】触覚フィードバックを生成するための装置の第１４の実施例を示している。
【図１９】触覚フィードバックを生成するために制御ユニットによって圧電アクチュエータに印加され得る電圧パルス、及び、その結果として生じるアクチュエータの撓みを、時系列で示している。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１、２及び３は、２つの増幅要素１３ａ、１３ｂを有する圧電アクチュエータ１１を示している。圧電アクチュエータ１１は、触覚フィードバックを生成するための本発明による装置において使用することができる。
【００３７】
圧電アクチュエータ１１は、多数の圧電層２２と内部電極２１とを有する焼結部品である。圧電アクチュエータ１１は、特に、積層体を形成するように互いに重ね合わせて配置された多数の圧電層又は活性層２２を備えている。圧電層２２の間には、内部電極２１が配置されている。その際、異なる極性の内部電極２１が交互に配置されている。
【００３８】
圧電層２２は、チタン酸ジルコン酸鉛セラミックス（ＰＺＴセラミック）であることができる。ＰＺＴセラミックは、更に、付加的にNd及びNiを含んでいてもよい。代替的に、ＰＺＴセラミックは、更に、付加的にNd、K、及び必要に応じてCuを含んでいてもよい。代替的に、圧電層は、Pb(ZrxTi1-x)O3 + y Pb(Mn1/3Nb2/3)O3を含む組成を有していてもよい。
【００３９】
圧電層２２は、積層方向Ｓを有している。積層方向Ｓは、アクチュエータ１１の端面又は側面２４に沿って延びている。特に、圧電層２２は、アクチュエータ１１の鉛直方向の広がり又は厚さに沿って積層されている。
【００４０】
アクチュエータ１１は、２つの絶縁領域１２を備えている。それぞれの絶縁領域１２は、アクチュエータ１１の端部領域に形成されている。特に、それぞれの絶縁領域１２は、アクチュエータ１１の端面２４の領域に形成されている。
【００４１】
絶縁領域１２では、一方の極性の内部電極２１のみが、アクチュエータ１１の端面２４まで達している。絶縁領域１２は、アクチュエータ１１の接触のために使用することができる。例えば、それぞれの絶縁領域１２には、電気的な接触のための外部電極２３を設けることができる。
【００４２】
アクチュエータ１１は、電圧が印加された際に、アクチュエータ１１の変形が生じるように構成されている。これは、第１の方向Ｒ１におけるアクチュエータ１１の広がりの変化である。特に、圧電層２２は、内部電極２１間に電圧を印加すると、アクチュエータ１１の長さが積層方向Ｓに対して垂直に変化する、アクチュエータ１１の横方向収縮が生じるように、分極されている。したがって、アクチュエータ１１の広がりは、分極方向及び電界に対して横方向に変化する（d31効果）。
【００４３】
積層方向Ｓにおける長さの変化の効果を更に増幅するために、装置は、２つの増幅要素１３ａ、１３ｂを備えている。アクチュエータ１１に電圧が印加されると、増幅要素１３ａ、１３ｂは、後に詳述するように、アクチュエータ１１の広がりの変化の結果として、少なくとも部分的に変形する。
【００４４】
アクチュエータ１１は、増幅要素１３ａ、１３ｂの間に配置されている。増幅要素１３ａ、１３ｂは、少なくとも部分的に、アクチュエータ１１の上面２５又は下面２６の上に載置されている。それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、好ましくは、アクチュエータ１１の幅に対応する幅を有している。同じことが、好ましくは増幅要素１３ａ、１３ｂの長さについても言える。
【００４５】
それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、一体に形成されている。それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、矩形の形状を有する。それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、帯状に形成されている。それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、湾曲して形成されている。例えば、それぞれの増幅要素は、メタルストリップを備えている。メタルストリップは、以下において詳細に説明されるように、湾曲している。
【００４６】
一体の増幅要素１３ａ、１３ｂの各々は、複数の領域又はセクションに細分されている。したがって、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、部分領域又は第１の領域１７ａ、１７ｂを備えている。部分領域１７ａ、１７ｂは、それぞれ、第１のセクション又は中央領域１９ａ、１９ｂを備えている。
【００４７】
部分領域１７ａ、１７ｂは、更に、それぞれ２つの第２のセクション又は接続領域２０ａ、２０ｂを備えている。それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂの２つの接続領域２０ａ、２０ｂは、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂの中央領域１９ａ、１９ｂに直接的に隣接している。換言すれば、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂの中央領域１９ａ、１９ｂは、両側において２つの接続領域２０ａ、２０ｂによって取り囲まれている。
【００４８】
それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、更に、２つの端部領域１８ａ、１８ｂを備えている。端部領域１８ａ、１８ｂは、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂの接続領域２０ａ、２０ｂに、直接的に隣接している。換言すれば、それぞれ１つの接続領域２０ａ、２０ｂが、１つの端部領域１８ａ、１８ｂを、１つの増幅要素１３ａ、１３ｂの中央領域１９ａ、１９ｂと接続している。
【００４９】
それぞれの増幅要素の２つの端部領域１８ａ、１８ｂは、アクチュエータ１１の表面上に直接的に載置されている。したがって、第１の増幅要素１３ａの第１及び第２の端部領域１８ａは、アクチュエータ１１の上面２５の部分領域の上に載置されている。更に、第２の増幅要素１３ｂの第１及び第２の端部領域１８ｂは、アクチュエータ１１の下面２６の部分領域の上に載置されている。
【００５０】
端部領域１８ａ、１８ｂは、好ましくは、アクチュエータ１１の表面と着脱不能に接続されている。特に、端部領域１８ａ、１８ｂは、接着接続部１５によってアクチュエータ１１の表面と接続されている。
【００５１】
それぞれの部分領域１７ａ、１７ｂは、アクチュエータ１１の表面から隔てられている。特に、それぞれの部分領域１７ａ、１７ｂと、アクチュエータ１１の下面２６又は上面２５との間には、自由領域１６が存在する。自由領域１６は、高さｈを有する。最大高さｈ、ひいてはアクチュエータ１１と部分領域１７ａ，１７ｂとの間の最大距離は、好ましくは3mm以下、有利には2.5mmである。
【００５２】
自由領域１６の高さｈは、それぞれの部分領域１７ａ、１７ｂに沿って変化する。それにより、それぞれの部分領域１７ａ、１７ｂの中央領域１９ａ、１９ｂは、アクチュエータ１１の表面に対して平行に延びるように形成されている。したがって、自由領域１６の高さｈは、中央領域１９ａ、１９ｂの領域において最大である。それとは逆に、それぞれの接続領域２０ａ、２０ｂは、アクチュエータ１１の表面に対して斜めに延びている。換言すれば、それぞれの接続領域２０ａ、２０ｂは、アクチュエータ１１の上面２５又は下面２６との間に、ある角度を成している。当該角度は、好ましくは４５°以下である。それにより、自由領域１６の高さｈは、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂの中央領域１９ａ、１９ｂから端部領域１８ａ、１８ｂへ向かう方向に減少している。したがって、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、湾曲した形状を有している。
【００５３】
それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、更に、少なくとも１つの薄肉部１４、好ましくは複数の薄肉部１４を備えている。図１〜３において、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは４つの薄肉部１４を備えている。その際、薄肉部１４は、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂが、その他の領域と比較して薄い、すなわち鉛直方向の広がり又は厚さが小さい領域と見なすことができる。薄肉部１４は、アクチュエータ１１が撓んだ際に、増幅要素１３ａ、１３ｂが薄肉部１４の位置で曲がることができるように設けられている。有利には、薄肉部１４は、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂの移行領域に形成されている。その際、薄肉部１４は、それぞれ、接続領域２０ａ、２０ｂと端部領域１８ａ、１８ｂとの間の移行領域に形成されている。更に、それぞれ１つの薄肉部１４が、中央領域１９ａ、１９ｂと接続領域２０ａ、２０ｂとの間の移行領域に位置している。アクチュエータ１１が変形するとき、増幅要素１３ａ、１３ｂは移行領域において曲がらなければならない。薄肉部１４によって、増幅要素１３ａ、１３ｂの必要な可撓性が保証される。
【００５４】
ここで、アクチュエータ１１に電圧が印加されると、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂの部分領域１７ａ、１７ｂは、アクチュエータ１１に対して相対的に第２の方向Ｒ２に移動する。第２の方向Ｒ２は、第１の方向Ｒ１に対して垂直である。第２の方向Ｒ２は、積層方向Ｓに沿って延びている。
【００５５】
特に、中央領域１９ａ、１９ｂは、第２の方向Ｒ２に移動する。その際、それぞれの増幅要素１３ａ、１３ｂは、中央領域１９ａ、１９ｂと接続領域２０ａ、２０ｂとの間、及び、接続領域２０ａ、２０ｂと端部領域１８ａ、１８ｂとの間の薄肉部１４の位置で湾曲する。
【００５６】
それとは逆に、端部領域１８ａ、１８ｂの第２の方向Ｒ２への移動は、アクチュエータ１１との接着接続部１５によって阻止される。むしろ、端部領域１８ａ、１８ｂは、アクチュエータ１１と共に第１の方向Ｒ１に移動する。それにより、端部領域１８ａ、１８ｂと部分領域１７ａ、１７ｂとの間に相対運動が生じる。
【００５７】
図１〜３に示された圧電アクチュエータ１１は、触覚フィードバックを生成するための装置１において使用される。図４は、触覚フィードバックの生成を概略的に示している。
【００５８】
装置１は、タッチ・センシティブな表面３を有するインターフェース２を備えている。これは、好ましくは、タッチ・センシティブ・ディスプレイである。インターフェース２を操作するために、タッチ・センシティブな表面３に圧力が印加される。そのような操作が認識されると、インターフェース２の振動が引き起こされる。そのために、インターフェース２は横方向ＲＬに移動する。横方向ＲＬは、タッチ・センシティブな表面３への圧力印加の方向に対して垂直である。横方向ＲＬは、タッチ・センシティブな表面３に対して平行である。
【００５９】
装置１のユーザは、インターフェース２の横方向ＲＬへの移動を、横方向ＲＬに対して垂直な平行方向へのインターフェース２の移動と区別することができない。インターフェース２が大型で重いディスプレイである場合、横方向ＲＬへの移動は、平行な方向への移動と比較して、本質的な利点を提供する。ディスプレイの曲げ剛性がより低いことに起因して、平行な方向への移動の際には、望ましくない固有振動が励起される。これらは、ユーザが、ディスプレイの異なる位置において異なる強さで触覚フィードバックを知覚する、という結果をもたらす。しかしながら、この問題は、横方向ＲＬへの移動の際には発生しない。
【００６０】
インターフェース２の横方向ＲＬへの移動は、圧電アクチュエータ１１によって引き起こすことができる。図５及び６に基づいて、アクチュエータ１１をインターフェース２に取り付けるための可能性を示す実施例が説明される。
【００６１】
以下においては、圧電アクチュエータ１１の上面２５に配置された機械的な増幅要素１３ａを第１の機械的な増幅要素１３ａと称し、その際、圧電アクチュエータ１１の上面２５が、インターフェース２と対向する面である。圧電アクチュエータ１１の下面２６に配置された機械的な増幅要素１３ｂを、以下においては第２の機械的な増幅要素１３ｂと称し、その際、圧電アクチュエータ１１の下面２６は、上面２５とは反対側にある。第２の機械的な増幅要素１３ｂは、任意の部材である。代替的な実施形態によれば、装置１は、アクチュエータ１１の上面２５に配置された第１の増幅要素１３ａのみを備え、第２の増幅要素１３ｂを備えていない。
【００６２】
図５ａ及び５ｂは、触覚フィードバックを生成するための装置１の第１の実施例を示している。図５ａは平面図を示しており、図５ｂは側方断面図を示している。
【００６３】
装置１は、ベースプレート４を備えている。ベースプレート４は、底板又は後壁であることができる。触覚フィードバックは、ベースプレート４に対するインターフェース２の相対移動によって生成される。相対運動の際、ベースプレート４は実質的に不動のままである一方、インターフェース２は横方向ＲＬに移動する。ベースプレート４は、そのために、例えば車両のような別の装置に取り付けることができる。ベースプレート４は、インターフェース２と比較して、本質的に大きな質量、例えば、インターフェース２の質量の少なくとも１０倍の質量を有することができる。
【００６４】
ベースプレート４は、フレームを形成することができる。フレームは、開口部又は凹部を備え、それらの形状は実質的にインターフェース２の形状に対応する。ベースプレートは、それにより、インターフェース２を縁取ることができる。
【００６５】
装置１は、更に、図１〜３に関連して説明した圧電アクチュエータ１１を備えている。第１の増幅要素１３ａは、インターフェース２のタッチ・センシティブな表面３に対して垂直なインターフェース２の側面２ａに取り付けられている。特に、部分領域１７ａの中央領域１９ａが、側面２ａに取り付けられている。その際、中央領域１９ａは、インターフェース２が中央領域１９ａに対して移動することができず、それにより中央領域１９ａのあらゆる移動に追従するよう、側面２ａに取り付けられている。部分領域１７ａは、例えば接着接続又は溶接のような取り外し不能な接続によって、又は、例えばネジ締結のような取り外し可能な接続によって、インターフェース２の側面２ａに取り付けることができる。圧電アクチュエータ１１は、第１の方向Ｒ１へのアクチュエータ１１の広がりの変化の結果として部分領域１７ａが移動することができる第２の方向Ｒ２が、横方向ＲＬに対応するように、インターフェース２に取り付けられている。
【００６６】
アクチュエータ１１に電圧パルスが印加されると、第１の増幅要素１３ａの部分領域１７ａは第２の方向Ｒ２に移動する。インターフェース２は部分領域１７ａと強固に接続されているので、部分領域１７ａの第２の方向Ｒ２への移動によって、インターフェース２は横方向ＲＬに移動する。このようにして、触覚フィードバックが生成される。
【００６７】
第２の増幅要素１３ｂは、更に、ベースプレート４に取り付けられている。その際、第２の増幅要素１３ｂの部分領域１７ｂは、ベースプレート４と強固に接続されているので、部分領域１７ｂの中央領域１９ｂは、ベースプレート４に対して移動することができない。第２の増幅要素１３ｂの部分領域１７ｂは、例えば、ベースプレート４に接着されるか、ベースプレート４にネジ締結されるか、又は、ベースプレート４に溶接されることができる。ベースプレート４は、インターフェース２と比較して本質的に大きな質量を有するか、又は、例えば車両のような別の装置に取り付けられているので、アクチュエータ１１の広がりの変化によって移動しない。
【００６８】
インターフェース２は、第１の実施例においては、２つの増幅要素１３ａ、１３ｂ及び圧電アクチュエータ１１を介してのみ、ベースプレート４と接続されている。装置１は、インターフェース２とベースプレート４との間に、別の機械的な接続部を備えていない。それに応じて、インターフェース２は、ベースプレート４に対して移動することができる。インターフェース２は、ベースプレート４の上に緩く載置されている。触覚信号が生成される際、インターフェース２はベースプレート４の上を摺動する。
【００６９】
ベースプレート４は、インターフェースのタッチ・センシティブな表面に対して平行に配置されている。
【００７０】
それにより、インターフェース２がベースプレート４に対して横方向ＲＬに移動することを可能とする、簡単な構造が得られる。
【００７１】
図６ａ及び図６ｂは、装置１の第２の実施例を示している。図６ａは平面図を示しており、図６ｂは断面図を示している。
【００７２】
第２の実施例によれば、インターフェース２は、柔軟な接続部５を介してベースプレートと接続されている。柔軟な接続部５は、第１の増幅要素１３ａと接続された側面２ａとは反対側の、インターフェース２の側面２ｂに形成することができる。代替的に、柔軟な接続部５は、インターフェース２の別の側面に、又は、インターフェース２の複数の側面に、形成することもできる。
【００７３】
図６ａ及び図６ｂに示された第２の実施例において、柔軟な接続部５は、インターフェース２をベースプレート４と接続するバネ２７を備えている。柔軟な接続部５は、それぞれインターフェース２をベースプレート４と接続する２つ以上のバネ２７を備えることもできる。バネ２７の代わりに又はそれを補完するものとして、柔軟な接続部５は、例えば軟質ゴムのような弾性材料を含むことができる。
【００７４】
柔軟な接続部５は、ベースプレート４に対するインターフェース２の相対移動を可能とする。しかしながら、相対移動の振幅は、柔軟な接続部５によって制限され得る。柔軟な接続部５は、ベースプレート４に対するインターフェース２のプリテンションをもたらすことができ、当該プリテンションは、ベースプレート４に対するインターフェース２の移動のために克服されなければならない。
【００７５】
柔軟な接続部５のバネ２７は、インターフェース２を、横方向において、すなわちインターフェース２のタッチ・センシティブな表面３に対して垂直な方向において、ベースプレート４と接続する。
【００７６】
第２の実施例において、インターフェース２は、圧電アクチュエータ１１及び柔軟な接続部５を介して、当該インターフェース２がベースプレートの上方で吊り下げられるよう、ベースプレート４に取り付けられている。インターフェース２は、ベースプレート４と接触していない。
【００７７】
第１の実施例に関連して既に説明したように、第１の増幅要素１３ａの部分領域１７ａは、インターフェース２の側面２ａと接続されている。それに応じて、部分領域１７ａの第２の方向Ｒ２への移動によって、触覚フィードバックを生成することができ、その際、インターフェース２は、横方向ＲＬに移動する。
【００７８】
その際、第１の実施例とは対照的に、圧電アクチュエータ１１は、ベースプレート４によって形成されたフレームと強固に接続される必要はない。第１の実施例に関連して挙げられた、第２の増幅要素１３ｂの部分領域１７ｂをベースプレート４と接着、溶接又はネジ締結するという接続の可能性に加えて、第２の実施例においては、アクチュエータ１１を、インターフェース２と、ベースプレート４によって形成されたフレームとの間にクランプするという可能性が存在する。その際、クランプは、ベースプレート４とインターフェース２との間の柔軟な接続部５によってもたらすことができる。その際、柔軟な接続部５には、図６ａ及び６ｂに示された、アクチュエータ１１に電圧が印加されない休止状態において、プリテンションをかけることができる。更に、第１の増幅要素１３ａの部分領域１７ａを、クランプによってのみインターフェース２と接続することも可能である。
【００７９】
圧電アクチュエータ１１に電圧が印加されると、第１の実施例に関連して既に説明したように、増幅要素１３ａ、１３ｂの第２の方向Ｒ２にへの移動の結果として、インターフェース２がベースプレート４に対して横方向ＲＬに移動する、という結果がもたらされる。
【００８０】
図７は、装置１の第３の実施例を示している。図７は、断面図を示している。
【００８１】
第３の実施例によれば、２つの増幅要素１３ａ、１３ｂを有する圧電アクチュエータ１１は、インターフェース２の第１の側面２ａに配置されている。特に、第１の増幅要素１３ａは、直接的に第１の側面２ａと接続されている。第２の増幅要素１３ｂは、直接的に、ベースプレート４と接続されている。
【００８２】
インターフェース２は、柔軟な接続部５を介して、ベースプレート４と接続されている。柔軟な接続部５は、ベースプレート４と対向するインターフェース２の下面に配置されている。それに応じて、柔軟な接続部５は、触覚信号が生成される際にインターフェース２が移動する横方向ＲＬに対して垂直に、形成されている。横方向において、インターフェース２は、側面２ａ上においてのみ、圧電アクチュエータ１１及び２つの増幅要素１３ａ、１３ｂを介して、ベースプレート４と接続されている。
【００８３】
側面２ａとは反対側の側面２ｂは、ベースプレート４と接続されていない。それに応じて、第３の実施例による装置は、鉛直方向においては、インターフェース２のベースプレート４との柔軟な接続部５を備え、横方向ＲＬにおいては、インターフェース２のベースプレート４との柔軟な接続部５を備えていない。
【００８４】
柔軟な接続部５は、２つのゴム緩衝器２８を備えている。ゴム緩衝器２８は、インターフェース２のベースプレート４に対する横方向の移動を可能とする弾性を有している。柔軟な接続部５は、インターフェース２とベースプレート４との間にプリテンションを生じさせる。プリテンションは、インターフェース２をベースプレート４に対して移動させるために、克服されなければならない。
【００８５】
柔軟な接続部５は、ベースプレート４に対するインターフェース２の移動を完全に阻止することなく、インターフェース２を安定化させると共に、触覚信号が生成される際にインターフェース２が移動する移動半径を制限することを可能とする。
【００８６】
図８は、装置の第４の実施例を示している。
【００８７】
第４の実施例による装置は、インターフェース２とベースプレート４との間の柔軟な接続部５の構成において、第３の実施例による装置と異なっている。第４の実施例によれば、柔軟な接続部５は、バネ２７を備えている。バネ２７は、インターフェース２を、鉛直方向においてベースプレート４と接続している。バネ２７は、ベースプレート４に対するインターフェース２の横方向の移動を可能とする。バネ２７は、ベースプレート４に対するインターフェース２のプリテンションを生じさせ、当該プリテンションは、インターフェース２がベースプレート４に対して移動できるよう、克服されなければならない。ゴム緩衝器２８の代わりにバネ２７を使用することを除いて、第４の実施例は、第３の実施例と異なるものではない。
【００８８】
図９は、装置の第５の実施例を示している。
【００８９】
第５の実施例による装置は、インターフェース２とベースプレート４との間の柔軟な接続部５の構成において、第３の実施例による装置と異なっている。第５の実施例によれば、柔軟な接続部５は、インターフェース２の下面及びベースプレート４に取り付けられた、平坦な発泡材料要素２９を備えている。発泡材料要素２９は、ベースプレート４に対するインターフェース２の横方向の移動を可能とする。発泡材料要素２９は、ベースプレート４に対するインターフェース２のプリテンションを生じさせ、当該プリテンションは、インターフェース２がベースプレート４に対して移動できるよう、克服されなければならない。発泡材料要素２９に代えて、平坦なゴム要素を使用することができる。
【００９０】
図１０は、装置の第６の実施例を示している。図１０は、側方断面図を示している。
【００９１】
第６の実施例による装置は、インターフェースの側面２ｂとベースプレート４との間に、柔軟な接続部５を備えている。柔軟な接続部は、発泡材料要素２９を備えている。柔軟な接続部は、横方向ＲＬに形成されている。インターフェース２とベースプレート４との間に、鉛直方向の柔軟な接続部は設けられていない。第２の実施例と同様に、横方向ＲＬにおける柔軟な接続部５は、ベースプレート４に対するインターフェース２の横方向ＲＬへの移動を可能とし、その際、柔軟な接続部５によって生成されたプリテンションは、克服されなければならない。
【００９２】
図１１は、装置の第７の実施例を示している。第７の実施例によれば、インターフェース２は、ベースプレート４の上方に浮遊状態で配置されている。インターフェース２は、側面２ａにおいて、圧電アクチュエータ１１及び増幅要素１３ａ、１３ｂを介して、ベースプレートに取り付けられている。インターフェース２のベースプレート４との付加的な柔軟な接続部は、設けられていない。第７の実施例は、例えば小さなディスプレイのような軽量のインターフェース２に特に適している。第１の増幅要素１３ａは、インターフェースにネジ締結することができる。第２の増幅要素１３ｂは、ベースプレート４にネジ締結することができる。
【００９３】
図１２は、装置の第８の実施例を示している。
【００９４】
第８の実施例による装置において、圧電アクチュエータ１１は、インターフェース２の側方にではなく、インターフェース２の下方に配置されている。特に、圧電アクチュエータ１１は、インターフェース２の下面とベースプレートとの間に配置されている。その際、圧電アクチュエータ１１は、インターフェース２に横方向ＲＬへの移動を引き起こし得るように配置されている。
【００９５】
第２の増幅要素１３ｂは、ベースプレート４に直接的に取り付けられている。第１の増幅要素１３ａは、第１の接続要素３０に取り付けられている。第１の増幅要素１３ａは、第１の接続要素３０にネジ締結されている。第１の接続要素３０は、インターフェース２の下面に取り付けられている。第１の接続要素３０が圧電アクチュエータ１１によって横方向ＲＬに移動されると、インターフェース２は、第１の接続要素３０がインターフェース２と接続されているため、この移動に追従する。
【００９６】
第８の実施例によれば、インターフェース２は、ベースプレート４の上方に浮遊状態で配置されている。インターフェース２は、第１の接続要素３０と、圧電アクチュエータ１１と、２つの増幅要素１３ａ、１３ｂとから形成される接続部を介してのみ、ベースプレート４と接続されている。付加的な柔軟な接続部は、設けられていない。
【００９７】
圧電アクチュエータ１１に交流電圧が印加されると、触覚信号が生成される。アクチュエータ１１の変形は、増幅要素１３ａ、１３ｂによって、増幅された移動振幅を有する横方向ＲＬの移動に変換される。第１の増幅要素１３ａが第１の接続要素３０に取り付けられており、第１の接続要素３０がインターフェース２に取り付けられているため、インターフェース２はベースプレート４に対して横方向に移動する。それにより、触覚信号が生成される。
【００９８】
図１３は、装置の第９の実施例を示している。
【００９９】
第９の実施例よる装置においては、第８の実施例と比較して、第２の接続要素３１が設けられている。第２の増幅要素１３ｂは、ベースプレート４に直接的に取り付けられているのではなく、ベースプレー４に取り付けられた第２の接続要素３１に取り付けられている。
【０１００】
図１４は、装置の第１０の実施例を示している。
【０１０１】
第１０の実施例は、第９の実施例に基づいており、その際、付加的に、インターフェース２とベースプレート４との間に２つの柔軟な接続部５が設けられている。インターフェース２の側面２ａ及び２ｂは、それぞれ、柔軟な接続部５を介して、横方向ＲＬにおいてベースプレート４と接続されている。柔軟な接続部５は、それぞれ１つのバネ２７を備えている。柔軟な接続部５は、インターフェース２とベースプレート４との間にプリテンションを生じさせ、当該プリテンションは、インターフェース２が触覚信号を生成するためにベースプレート４に対して横方向ＲＬに移動できるよう、克服されなければならない。
【０１０２】
図１５ａ及び図１５ｂは、装置の第１１の実施例を示している。第１１の実施例によれば、インターフェース２は、ベースプレート４に対して平行には配置されていない。むしろ、インターフェース２とベースプレート４は、角度αを成している。圧電アクチュエータ１１は、インターフェースの第１の側面２ａに配置されている。圧電アクチュエータ１１は、タッチ・センシティブな表面に対して平行な横方向ＲＬにインターフェース２を移動させるように構成されている。この方向とベースプレートは、角度αを成している。図１５ａ及び図１５ｂに示された実施例では、角度αは0°より大きく90°より小さい。0°の角度αは、第１〜１０の実施例で示されるように、インターフェース２のベースプレート４に対して平行な移動の際に生じる。
【０１０３】
図１６は、異なる態様で構成されたベースプレート４によって第１１の実施例と区別される、第１２の実施例を示している。
【０１０４】
図１７は、第１３の実施例を示している。第１３の実施例において、インターフェース２は、同様に、ベースプレート４に対して0°<α<90°の角度で移動される。圧電アクチュエータ１１及び増幅要素１３ａ、１３ｂは、インターフェース２の第１の側面２ａに配置されている。インターフェース２の第２の側面２ｂには、バネ２７を備える柔軟な接続部５が配置されている。バネ２７は、第２の側壁２ｂをベースプレート４と接続している。
【０１０５】
図１８は、装置の第１４の実施例を示している。圧電アクチュエータ１１及び増幅要素１３ａ、１３ｂは、タッチ・センシティブな表面３から離れる方を向いたインターフェース２の下面とベースプレート４との間に配置されている。圧電アクチュエータ１１は、タッチ・センシティブな表面３に対して垂直な方向にインターフェース２を移動させるように構成されている。その際、移動方向とベースプレート４は、90°の角度αを成している。付加的に、インターフェース２の下面とベースプレートとの間に、ゴム緩衝器１８を備える柔軟な接続部５が形成されている。柔軟な接続部５は、インターフェース２とベースプレート４との間にプリテンションをもたらし、当該プリテンションは、インターフェース２の移動のために克服されなければならない。柔軟な接続部５は、ベースプレート４に対するインターフェース２の移動を可能とするように構成されている。
【０１０６】
図１９は、触覚フィードバックを生成するために制御ユニットによって圧電アクチュエータ１１に印加され得る電圧パルスを示している。
【０１０７】
その際、曲線Ｋ１は、印加された電圧の経時変化を示している。ここでは、3.3msのパルス幅を有する単一の半正弦波状パルスが印加され、これは700Hzの周波数に相当する。
【０１０８】
曲線Ｋ２は、印加されたパルスの結果としての圧電アクチュエータ１１の第１の方向における撓みの経時変化を示している。既に約5ms後に、撓みは最大に達する。それに応じて、応答時間は非常に短い。比較として線形共振器が参照され、当該線形共振器は、通常、電圧が印加された後、約100msにおいて初めて、撓みが最大に達する。
【０１０９】
最大の撓みに続いて、圧電アクチュエータ１１は、撓みの振幅が急速に減少する短い減衰挙動を示す。
【０１１０】
制御ユニットによって、ユーザに対して力の急変の印象が生じるよう、アクチュエータ１１にパルスを印加することができる。この力の急変は、機械的なボタンの挙動を再現しており、それにより、ユーザにクリック感を与えることができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１              装置
２              インターフェース
２ａ            インターフェースの側面
２ｂ            インターフェースの側面
３              タッチ・センシティブな表面
４              ベースプレート
５              バネ付勢された接続部
１１            圧電アクチュエータ
１２            絶縁領域
１３ａ          第１の増幅要素
１３ｂ          第２の増幅要素
１４            薄肉部
１５            接着接続部
１６            自由領域
１７ａ，１７ｂ  部分領域
１８ａ，１８ｂ  端部領域
１９ａ，１９ｂ  部分領域の第１のセクション／中央領域
２０ａ，２０ｂ  部分領域の第２のセクション／接続領域
２１            内部電極
２２            圧電層
２３            外部電極
２４            端面
２５            上面
２６            下面
２７            バネ
２８            ゴム緩衝器
２９            発泡材料要素
３０            接続要素
３１            接続要素
Ｈ              高さ
Ｒ１            第１の方向
Ｒ２            第２の方向
ＲＬ            横方向
Ｓ              積層方向
α              角度
【図１】
2021516830.tif 000003
【図２】
2021516830.tif 000004
【図３】
2021516830.tif 000005
【図４】
2021516830.tif 000006
【図５ａ】
2021516830.tif 000007
【図５ｂ】
2021516830.tif 000008
【図６ａ】
2021516830.tif 000009
【図６ｂ】
2021516830.tif 000010
【図７】
2021516830.tif 000011
【図８】
2021516830.tif 000012
【図９】
2021516830.tif 000013
【図１０】
2021516830.tif 000014
【図１１】
2021516830.tif 000015
【図１２】
2021516830.tif 000016
【図１３】
2021516830.tif 000017
【図１４】
2021516830.tif 000018
【図１５ａ】
2021516830.tif 000019
【図１５ｂ】
2021516830.tif 000020
【図１６】
2021516830.tif 000021
【図１７】
2021516830.tif 000022
【図１８】
2021516830.tif 000023
【図１９】
2021516830.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月28日(2020.9.28)
【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】
触覚フィードバックを生成するための装置（１）であって、
タッチ・センシティブな表面（３）を有するインターフェース（２）と、
圧電アクチュエータ（１１）と、
機械的な増幅要素（１３ａ）と、
ベースプレート（４）と、を備え、
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記圧電アクチュエータ（１１）に取り付けられており、
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記インターフェース（２）に直接的に又は間接的に取り付けられており、
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、第１の方向（Ｒ１）における前記圧電アクチュエータ（１１）の広がりの変化の結果として、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の部分領域（１７ａ）が、前記圧電アクチュエータ（１１）に対して、前記第１の方向（Ｒ１）に対して垂直な第２の方向（Ｒ２）に移動されるように変形するよう、形成され配置されており、それにより、前記インターフェース（２）に力が加えられ、
前記インターフェース（２）は、それに加えられる力によって、前記タッチ・センシティブな表面（３）に対して横方向（ＲＬ）に移動され、又は、
前記インターフェース（２）は、それに加えられる力によって、前記タッチ・センシティブな表面（３）に対して垂直な方向に移動され、
前記圧電アクチュエータ（１１）は、触覚フィードバックを生成するために、前記インターフェース（２）を前記ベースプレート（４）に対して移動させるように配置され形成されており、
前記圧電アクチュエータ（１１）は、触覚フィードバックを生成するために、前記インターフェース（２）を前記ベースプレート（４）に対して角度αで移動させるように配置され形成されており、0°≦α≦180°である、装置（１）。
【請求項２】
前記インターフェース（２）は、タッチ・センシティブな表面（３）を有するディスプレイである、請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記機械的な増幅要素（１３ａ）の前記部分領域（１７ａ）は、前記タッチ・センシティブな表面（３）に対して垂直な前記インターフェース（２）の側面（２ａ）に取り付けられている、請求項１又は２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記角度αは、0°<α<90°を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記インターフェース（２）は、柔軟な接続部（５）を介して、前記ベースプレート（４）と接続されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記柔軟な接続部は、前記インターフェースを、横方向において前記ベースプレートに取り付けている、及び／又は、
前記柔軟な接続部は、前記インターフェースを、前記タッチ・センシティブな表面に対して垂直な方向において前記ベースプレートに取り付けている、請求項５に記載の装置（１）。
【請求項７】
前記柔軟な接続部は、バネ、ダンパ、発泡材料要素又はゴム緩衝器を備える、請求項５又は６に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記柔軟な接続部は、前記インターフェースの前記ベースプレートに対する移動を可能とするように構成されていると共に、前記インターフェースの前記ベースプレートに対する移動のために克服されなければならないプリテンションをもたらす、請求項５〜７のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項９】
前記インターフェース（２）は、前記ベースプレート（４）の上に緩く載置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記インターフェース（２）は、前記ベースプレート（４）に対して浮遊状態にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記圧電アクチュエータ（１１）は、前記ベースプレート（４）と、接着、ネジ締結、溶接又はクランプにより、直接的に又は間接的に、少なくとも１つの別の要素を介して接続されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１２】
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記インターフェース（２）と、接着、ネジ締結、溶接、クランプ、テンション又はハンダ付けにより、直接的に又は間接的に、少なくとも１つの別の要素を介して接続されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１３】
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は、前記部分領域（１７ａ）の前記第２の方向（Ｒ２）への前記移動が、前記第１の方向（Ｒ１）への前記圧電アクチュエータ（１１）の前記広がりの前記変化と比較して、大きな振幅を有するように形成され配置されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１４】
前記部分領域（１７ａ）は、前記圧電アクチュエータ（１１）の表面から隔てて配置されており、かつ、
前記機械的な増幅要素（１３ａ）は前記圧電アクチュエータ（１１）の前記表面に取り付けられた２つの端部領域（１８ａ）を備え、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の前記２つの端部領域（１８ａ）は、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の前記部分領域（１７ａ）と直接的に隣接しており、前記２つの端部領域（１８ａ）は、前記機械的な増幅要素（１３ａ）の前記部分領域（１７ａ）の対向する側面に配置されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１５】
前記機械的な増幅要素（１３ａ）はブラケット状である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１６】
更に、前記タッチ・センシティブな表面（３）の操作が検出された時、前記圧電アクチュエータ（１１）に電圧バルスを印加するように構成された制御ユニットを備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１７】
前記制御ユニットは、前記タッチ・センシティブな表面（３）を押す物体に対して、力の急変を再現する触覚フィードバックが生成されるように前記機械的な増幅要素（１３ａ）が変形するような電圧パルスを、前記圧電アクチュエータ（１１）に印加するように構成されている、請求項１６に記載の装置（１）。
【請求項１８】
前記圧電アクチュエータ（１１）に取り付けられた第２の機械的な増幅要素（１３ｂ）を更に備え、前記圧電アクチュエータ（１１）は、前記２つの機械的な増幅要素（１３ａ、１３ｂ）の間に配置されており、
前記第２の機械的な増幅要素（１３ｂ）は、前記第１の方向（Ｒ１）への前記圧電アクチュエータ（１１）の前記広がりの前記変化の結果として、前記第２の機械的な増幅要素（１３ｂ）の部分領域（１７ｂ）が、前記圧電アクチュエータ（１１）に対して、前記第１の方向（Ｒ１）に対して垂直な第２の方向（Ｒ２）に移動されるように変形するよう、形成され配置されている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置（１）。
【国際調査報告】
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2021516830.tif 000026
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