JP7732827B2 - Braille tactile sense generating device, Braille tactile sense generating system, and Braille tactile sense generating device driving method - Google Patents
Braille tactile sense generating device, Braille tactile sense generating system, and Braille tactile sense generating device driving methodInfo
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Description
本発明は、振動による点字触覚提示に係る点字触覚発生装置、点字触覚発生システム及び点字触覚発生装置の駆動方法に関する。 The present invention relates to a Braille tactile sensation generating device, a Braille tactile sensation generating system, and a Braille tactile sensation generating device driving method for presenting Braille tactile sensations through vibration.
ユーザに触覚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。触感技術は高度化が進んでおり、通知機能に加えてザラザラ感やツルツル感等の触感表現も再現できる技術が開発されている（例えば、特許文献1参照）。さらに、モバイル機器の液晶パネル等では領域毎に異なる触感表面も求められている。 A variety of actuators are used in haptic functional devices that present haptic sensations to users. For example, electromagnetic actuators such as eccentric motors and linear resonant actuators are used for notification functions. In addition to these electromagnetic actuators, piezoelectric actuators are also used for force feedback functions. Haptic technology is becoming more sophisticated, and technology has been developed that can reproduce tactile sensations such as roughness and smoothness in addition to notification functions (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, there is a demand for surfaces with different tactile sensations in different areas on LCD panels of mobile devices, etc.
また、近年では触覚機能デバイスにより点字の触覚を再現することも検討されており、圧電式アクチュエータを用いて点字の触覚を提示する点字提示装置も開発されている。この点字提示装置は圧電式アクチュエータにより点字状に配置された突起部分を機械的に上下させ、ユーザに点字の触覚を提示するものである。 In recent years, there has also been research into using tactile functional devices to recreate the tactile sensation of Braille, and a Braille display device has been developed that uses a piezoelectric actuator to present the tactile sensation of Braille. This Braille display device uses a piezoelectric actuator to mechanically raise and lower protrusions arranged in the shape of Braille, presenting the tactile sensation of Braille to the user.
しかしながら、突起部分を機械的に上下させる構造では、構造体が大型となる上、応答速度が遅いという問題がある。そこで本発明者らは、圧電式アクチュエータによる振動を用いた触覚技術を利用した点字触覚の生成について検討した。 However, a structure that mechanically moves the protrusions up and down has the problem of being large and having a slow response speed. Therefore, the inventors investigated the generation of Braille tactile sensations using tactile technology that uses vibrations from piezoelectric actuators.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、小型軽量化が可能であり、応答速度に優れる点字触覚発生装置、点字触覚発生システム及び点字触覚発生装置の駆動方法を提供することにある。 In light of the above circumstances, the object of the present invention is to provide a Braille tactile generation device, a Braille tactile generation system, and a method for driving a Braille tactile generation device that can be made small and lightweight and has excellent response speed.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る点字触覚発生装置は、複数の圧電アクチュエータと、台座と、振動伝達板とを具備する。
上記複数の圧電アクチュエータの各圧電アクチュエータは圧電材料からなる圧電体層と、上記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、上記圧電体層中に設けられ、上記圧電体層を介して上記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、上記正極内部電極と上記負極内部電極の間に電圧が印加されると、上記正極内部電極及び上記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮し、上記電極面に平行な第１表面と、上記電極面に平行かつ上記第１表面とは反対側の第２表面とを有する。
上記台座は、１つの上記第１表面が接合された領域である第１接合領域を複数含む第１接合面と、それぞれの上記第１接合領域の周囲に設けられ、上記第１接合面から窪む第１凹部とを有し、それぞれが上記第１凹部によって囲まれ、１つの上記第１接合領域を有する第１振動部が複数形成されている。
上記振動伝達板は、複数の上記第２表面が接合されている。
In order to achieve the above object, a Braille tactile sense generating device according to one embodiment of the present invention includes a plurality of piezoelectric actuators, a base, and a vibration transmission plate.
Each of the plurality of piezoelectric actuators includes a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, a positive internal electrode provided in the piezoelectric layer, and a negative internal electrode provided in the piezoelectric layer and facing the positive internal electrode via the piezoelectric layer, and when a voltage is applied between the positive internal electrode and the negative internal electrode, the piezoelectric actuator expands and contracts along a direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive internal electrode and the negative internal electrode, and has a first surface parallel to the electrode surfaces and a second surface parallel to the electrode surfaces and opposite to the first surface.
The base has a first bonding surface including a plurality of first bonding regions, which are regions where one of the first surfaces is bonded, and a first recess provided around each of the first bonding regions and recessed from the first bonding surface, and multiple first vibration parts are formed, each surrounded by the first recess and having one of the first bonding regions.
The vibration transmitting plate has a plurality of second surfaces joined together.
上記振動伝達板は、１つの上記第２表面が接合された領域である第２接合領域を複数含む第２接合面と、それぞれの上記第２接合領域の周囲に設けられ、上記第２接合面から窪む第２凹部とを有し、それぞれが上記第２凹部によって囲まれ、１つの上記第２接合領域を有する第２振動部が複数形成されていてもよい。 The vibration transmission plate may have a second bonding surface including a plurality of second bonding regions, which are regions where one of the second surfaces is bonded, and second recesses provided around each of the second bonding regions and recessed from the second bonding surface, and may have a plurality of second vibration sections each surrounded by the second recess and having one of the second bonding regions.
上記点字触覚発生装置は、
上記第１凹部に充填され、複数の上記第１振動部の間での振動伝達を抑制する第１振動抑制部材と、
上記第２凹部に充填され、複数の上記第２振動部の間での振動伝達を緩和する第２振動抑制部材と
をさらに具備してもよい。
The Braille tactile sensation generating device is
a first vibration suppressing member filled in the first recess and configured to suppress vibration transmission between the plurality of first vibrating portions;
The vibration damping device may further include a second vibration damping member filled in the second recess and configured to damp vibration transmission between the plurality of second vibrating portions.
上記複数の圧電アクチュエータは６つの圧電アクチュエータであり、
上記６つの圧電アクチュエータは上記電極面に垂直な方向から見て３行２列で配列されていてもよい。
the plurality of piezoelectric actuators is six piezoelectric actuators;
The six piezoelectric actuators may be arranged in three rows and two columns when viewed in a direction perpendicular to the electrode surface.
上記複数の圧電アクチュエータの各圧電アクチュエータは複数の圧電アクチュエータチップからなり、上記複数のアクチュエータチップは上記電極面に垂直な方向を積層方向として積層されていてもよい。 Each of the plurality of piezoelectric actuators may be composed of a plurality of piezoelectric actuator chips, and the plurality of actuator chips may be stacked with the direction perpendicular to the electrode surface as the stacking direction.
上記圧電アクチュエータチップの各圧電アクチュエータチップは所定数の上記正極内部電極と上記負極内部電極を含むブロックを複数備え、上記複数のブロックの間には緩和層が設けられ、
上記緩和層は、上記ブロック内における上記正極内部電極と上記負極内部電極の間の上記圧電体層の厚みよりも厚い上記圧電体層であってもよい。
Each of the piezoelectric actuator chips includes a plurality of blocks each including a predetermined number of the positive internal electrodes and the negative internal electrodes, and a buffer layer is provided between the plurality of blocks;
The relaxation layer may be the piezoelectric layer having a thickness greater than the thickness of the piezoelectric layer between the positive internal electrode and the negative internal electrode in the block.
上記点字触覚発生装置は、周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である正弦波を上記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を上記正極内部電極と上記負極内部電極に供給する駆動部をさらに具備してもよい。 The Braille tactile generation device may further include a drive unit that supplies a drive signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of 150 Hz to 300 Hz using a signal wave having a frequency of 2 Hz to 50 Hz as a modulating wave to the positive internal electrode and the negative internal electrode.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る点字触覚発生システムは、点字触覚発生装置と、駆動部とを具備する。
上記点字触覚発生装置は、複数の圧電アクチュエータであって、各圧電アクチュエータは圧電材料からなる圧電体層と、上記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、上記圧電体層中に設けられ、上記圧電体層を介して上記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、上記正極内部電極と上記負極内部電極の間に電圧が印加されると、上記正極内部電極及び上記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮し、上記電極面に平行な第１表面と、上記電極面に平行かつ上記第１表面とは反対側の第２表面とを有する複数の圧電アクチュエータと、１つの上記第１表面が接合された領域である第１接合領域を複数含む第１接合面と、それぞれの上記第１接合領域の周囲に設けられ、上記第１接合面から窪む第１凹部とを有し、それぞれが上記第１凹部によって囲まれ、１つの上記第１接合領域を有する第１振動部が複数形成されている台座と、複数の上記第２表面が接合された振動伝達板とを備える。
上記駆動部は、周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である正弦波を上記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を上記正極内部電極と上記負極内部電極に供給する。
In order to achieve the above object, a Braille tactile sense generation system according to one embodiment of the present invention includes a Braille tactile sense generation device and a drive unit.
The Braille tactile sense generating device includes a plurality of piezoelectric actuators, each of which includes a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, a positive internal electrode provided in the piezoelectric layer, and a negative internal electrode provided in the piezoelectric layer and facing the positive internal electrode via the piezoelectric layer, and when a voltage is applied between the positive internal electrode and the negative internal electrode, the piezoelectric actuators expand and contract along a direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive internal electrode and the negative internal electrode, and have a first surface parallel to the electrode surface and a second surface parallel to the electrode surface and opposite to the first surface; a first bonding surface including a plurality of first bonding areas which are areas where one of the first surfaces is bonded, and first recesses provided around each of the first bonding areas and recessed from the first bonding surface, and a base on which a plurality of first vibrating parts are formed, each surrounded by the first recess and having one of the first bonding areas; and a vibration transmission plate to which a plurality of the second surfaces are bonded.
The drive unit uses a signal wave having a frequency of 2 Hz or more and 50 Hz or less as a modulating wave, and supplies a drive signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of 150 Hz or more and 300 Hz or less by the modulating wave to the positive internal electrode and the negative internal electrode.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る点字触覚発生装置の駆動方法は、複数の圧電アクチュエータであって、各圧電アクチュエータは圧電材料からなる圧電体層と、上記圧電体層中に設けられた正極内部電極と、上記圧電体層中に設けられ、上記圧電体層を介して上記正極内部電極と対向する負極内部電極とを備え、上記正極内部電極と上記負極内部電極の間に電圧が印加されると、上記正極内部電極及び上記負極内部電極の電極面に垂直な方向に沿って伸縮し、上記電極面に平行な第１表面と、上記電極面に平行かつ上記第１表面とは反対側の第２表面とを有する複数の圧電アクチュエータと、１つの上記第１表面が接合された領域である第１接合領域を複数含む第１接合面と、それぞれの上記第１接合領域の周囲に設けられ、上記第１接合面から窪む第１凹部とを有し、それぞれが上記第１凹部によって囲まれ、１つの上記第１接合領域を有する第１振動部が複数形成されている台座と、複数の上記第２表面が接合された振動伝達板とを備える点字触覚発生装置において、上記複数の圧電アクチュエータに個別に駆動信号を供給する。 To achieve the above object, one embodiment of the present invention provides a method for driving a Braille tactile sense generating device, comprising: a plurality of piezoelectric actuators, each of which comprises a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, a positive internal electrode provided in the piezoelectric layer, and a negative internal electrode provided in the piezoelectric layer and facing the positive internal electrode via the piezoelectric layer; and when a voltage is applied between the positive internal electrode and the negative internal electrode, the piezoelectric actuators expand and contract along a direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive internal electrode and the negative internal electrode, and have a first surface parallel to the electrode surfaces and a second surface parallel to the electrode surfaces. and a second surface opposite the first surface; a first bonding surface including a plurality of first bonding regions where one of the first surfaces is bonded; a first recess provided around each of the first bonding regions and recessed from the first bonding surface; a base on which a plurality of first vibrating sections, each surrounded by the first recess and having one of the first bonding regions, are formed; and a vibration transmission plate to which the plurality of second surfaces are bonded, wherein drive signals are supplied individually to the plurality of piezoelectric actuators.
以上のように本発明によれば、小型軽量化が可能であり、応答速度に優れる点字触覚発生装置、点字触覚発生システム及び点字触覚発生装置の駆動方法を提供することが可能である。 As described above, the present invention makes it possible to provide a Braille tactile generation device, a Braille tactile generation system, and a method for driving a Braille tactile generation device that are small, lightweight, and have excellent response speed.
本発明の実施形態に係る点字触覚発生装置について説明する。 This article describes a Braille tactile sensation generation device according to an embodiment of the present invention.
［点字触覚発生装置の構成］
図１は本実施形態に係る点字触覚発生装置１００の斜視図であり、図２は点字触覚発生装置１００の一部構成の透視図である。図３及び図４は点字触覚発生装置１００の分解斜視図であり、互いに反対方向から見た図である。図５は点字触覚発生装置１００の側面図である。これらの図に示すように、点字触覚発生装置１００は圧電アクチュエータ１０１、台座１０２、振動伝達板１０３、第１振動抑制部材１０４及び第２振動抑制部材１０５を備える。図３及び図４に示すように、点字触覚発生装置１００は複数の圧電アクチュエータ１０１を備える。
[Configuration of the Braille tactile sensation generating device]
Fig. 1 is a perspective view of a Braille tactile sense generation device 100 according to this embodiment, and Fig. 2 is a see-through view of a portion of the Braille tactile sense generation device 100. Figs. 3 and 4 are exploded perspective views of the Braille tactile sense generation device 100, viewed from opposite directions. Fig. 5 is a side view of the Braille tactile sense generation device 100. As shown in these figures, the Braille tactile sense generation device 100 includes a piezoelectric actuator 101, a base 102, a vibration transmission plate 103, a first vibration suppression member 104, and a second vibration suppression member 105. As shown in Figs. 3 and 4, the Braille tactile sense generation device 100 includes a plurality of piezoelectric actuators 101.
圧電アクチュエータ１０１は、振動を生じ、点字触覚を発生させる。図６は、台座１０２上の圧電アクチュエータ１０１の配置を示す平面図である。同図に示すように点字触覚発生装置１００は６つの圧電アクチュエータ１０１を備え、６つの圧電アクチュエータ１０１は互いに離間し、３行２列で配列されている。この配列は６点式点字の規格に合わせた配列である。図７は１つの圧電アクチュエータ１０１の側面図である。同図に示すように、圧電アクチュエータ１０１は第１表面１１０ａと第２表面１１０ｂを有する。第１表面１１０ａと第２表面１１０ｂは互いに圧電アクチュエータ１０１の反対側の表面である。圧電アクチュエータ１０１の詳細な構成については後述する。 The piezoelectric actuators 101 generate vibrations and generate Braille tactile sensations. Figure 6 is a plan view showing the arrangement of the piezoelectric actuators 101 on the base 102. As shown in the figure, the Braille tactile sensation generating device 100 has six piezoelectric actuators 101, which are spaced apart and arranged in three rows and two columns. This arrangement complies with the standards for six-dot Braille. Figure 7 is a side view of one piezoelectric actuator 101. As shown in the figure, the piezoelectric actuator 101 has a first surface 110a and a second surface 110b. The first surface 110a and the second surface 110b are surfaces on opposite sides of the piezoelectric actuator 101. The detailed configuration of the piezoelectric actuator 101 will be described later.
台座１０２は、圧電アクチュエータ１０１を支持する。図８は台座１０２の斜視図であり、図９は台座１０２の平面図である。なお、図８及び図９は台座１０２の圧電アクチュエータ１０１側の面を示す。図１０及び図１１は台座１０２の断面図であり、図１０は図９のＡ－Ａ線での断面図、図１１は図９のＢ－Ｂ線での断面図である。 The base 102 supports the piezoelectric actuator 101. Figure 8 is a perspective view of the base 102, and Figure 9 is a plan view of the base 102. Note that Figures 8 and 9 show the surface of the base 102 facing the piezoelectric actuator 101. Figures 10 and 11 are cross-sectional views of the base 102, with Figure 10 being a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 9 and Figure 11 being a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 9.
これらの図に示すように、台座１０２は第１接合面１０２ａを有する。第１接合面１０２ａは台座１０２の圧電アクチュエータ１０１側の面である。図９に示すように、第１接合面１０２ａは複数の第１接合領域１２１を含む。図１２は台座１０２と圧電アクチュエータ１０１を示す断面図であり、図１３は台座１０２と圧電アクチュエータ１０１を示す平面図である。これらの図に示すように、第１接合領域１２１は、圧電アクチュエータ１０１の第１表面１１０ａが接合される領域である。第１表面１１０ａと第１接合領域１２１の接合は、接着材による接着とすることができる。点字触覚発生装置１００は６つの圧電アクチュエータ１０１を備えるため、第１接合面１０２ａは６つの第１接合領域１２１を含み、６つの第１接合領域１２１は互いに離間する。 As shown in these figures, the base 102 has a first bonding surface 102a. The first bonding surface 102a is the surface of the base 102 facing the piezoelectric actuator 101. As shown in FIG. 9, the first bonding surface 102a includes a plurality of first bonding regions 121. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the base 102 and the piezoelectric actuator 101, and FIG. 13 is a plan view showing the base 102 and the piezoelectric actuator 101. As shown in these figures, the first bonding region 121 is the region where the first surface 110a of the piezoelectric actuator 101 is bonded. The first surface 110a and the first bonding region 121 can be bonded using an adhesive. Because the Braille tactile sense generation device 100 has six piezoelectric actuators 101, the first bonding surface 102a includes six first bonding regions 121, and the six first bonding regions 121 are spaced apart from one another.
台座１０２はさらに、第１凹部１２２を有する。第１凹部１２２は、図８乃至図１１に示すように、それぞれの第１接合領域１２１の周囲に設けられ、第１接合面１０２ａから窪んだ凹部である。第１凹部１２２の深さは３ｍｍ以上が好適である。図８、図１０及び図１１に示すように、台座１０２には第１凹部１２２によって第１振動部１２３が形成されている。 The base 102 further has a first recess 122. As shown in Figures 8 to 11, the first recess 122 is provided around each first bonding region 121 and is recessed from the first bonding surface 102a. The depth of the first recess 122 is preferably 3 mm or more. As shown in Figures 8, 10, and 11, the first recess 122 forms a first vibrating portion 123 in the base 102.
図１４は第１振動部１２３のみを示す斜視図である。第１振動部１２３は台座１０２のうち第１凹部１２２によって囲まれた柱状の部分であり、図１４に示すようにそれぞれが１つの第１接合領域１２１を有し、第１接合領域１２１と同数が形成されている。第１振動部１２３は第１凹部１２２によって隣接する第１振動部１２３と離間されており、振動が隣接する第１振動部１２３に伝達されないように構成されている。台座１０２の材料は特に限定されないが、ステンレス等の剛性が高い材料が好適である。 Figure 14 is a perspective view showing only the first vibrating parts 123. The first vibrating parts 123 are columnar parts of the base 102 surrounded by the first recesses 122, and as shown in Figure 14, each has one first bonding area 121, with the same number of first bonding areas 121 formed. The first vibrating parts 123 are separated from adjacent first vibrating parts 123 by the first recesses 122, so that vibrations are not transmitted to adjacent first vibrating parts 123. There are no particular restrictions on the material of the base 102, but a highly rigid material such as stainless steel is preferable.
振動伝達板１０３は、圧電アクチュエータ１０１による振動を伝達する。図１５は振動伝達板１０３の斜視図であり、図１６は振動伝達板１０３の平面図である。なお、図１５及び図１６は振動伝達板１０３の圧電アクチュエータ１０１側の面を示す。図１７及び図１８は振動伝達板１０３の断面図であり、図１７は図１６のＣ－Ｃ線での断面図、図１８は図１６のＤ－Ｄ線での断面図である。 The vibration transmission plate 103 transmits vibrations generated by the piezoelectric actuator 101. Figure 15 is a perspective view of the vibration transmission plate 103, and Figure 16 is a plan view of the vibration transmission plate 103. Note that Figures 15 and 16 show the surface of the vibration transmission plate 103 facing the piezoelectric actuator 101. Figures 17 and 18 are cross-sectional views of the vibration transmission plate 103, with Figure 17 being a cross-sectional view taken along line CC in Figure 16 and Figure 18 being a cross-sectional view taken along line DD in Figure 16.
これらの図に示すように、振動伝達板１０３は平板状であり、第２接合面１０３ａと触覚提示面１０３ｂを有する。第２接合面１０３ａは振動伝達板１０３の圧電アクチュエータ１０１側の面であり、触覚提示面１０３ｂは振動伝達板１０３の第２接合面１０３ａとは反対側の面である。図１６に示すように、第２接合面１０３ａは複数の第２接合領域１３１を含む。図１９は振動伝達板１０３と圧電アクチュエータ１０１を示す断面図であり、図２０は振動伝達板１０３と圧電アクチュエータ１０１を示す平面図である。これらの図に示すように、第２接合領域１３１は、圧電アクチュエータ１０１の第２表面１１０ｂが接合される領域である。第２表面１１０ｂと第２接合領域１３１の接合は、接着材による接着とすることができる。点字触覚発生装置１００は６つの圧電アクチュエータ１０１を備えるため、第２接合面１０３ａは６つの第２接合領域１３１を含み、６つの第２接合領域１３１は互いに離間する。 As shown in these figures, the vibration transmission plate 103 is flat and has a second bonding surface 103a and a tactile sensation presentation surface 103b. The second bonding surface 103a is the surface of the vibration transmission plate 103 facing the piezoelectric actuator 101, and the tactile sensation presentation surface 103b is the surface of the vibration transmission plate 103 opposite the second bonding surface 103a. As shown in FIG. 16, the second bonding surface 103a includes a plurality of second bonding regions 131. FIG. 19 is a cross-sectional view showing the vibration transmission plate 103 and the piezoelectric actuator 101, and FIG. 20 is a plan view showing the vibration transmission plate 103 and the piezoelectric actuator 101. As shown in these figures, the second bonding region 131 is the region to which the second surface 110b of the piezoelectric actuator 101 is bonded. The second surface 110b and the second bonding region 131 can be bonded using an adhesive. Since the Braille tactile sense generation device 100 has six piezoelectric actuators 101, the second bonding surface 103a includes six second bonding areas 131, and the six second bonding areas 131 are spaced apart from one another.
振動伝達板１０３はさらに、第２凹部１３２を有する。第２凹部１３２は、図１５乃至図１８に示すように、それぞれの第２接合領域１３１の周囲に設けられ、第２接合面１０３ａから窪んだ凹部である。第２凹部１３２の深さは特に限定されないが、３ｍｍ以上が好適である。図１５、図１７及び図１８に示すように、振動伝達板１０３には第２凹部１３２によって第２振動部１３３が形成されている。 The vibration transmission plate 103 further has second recesses 132. As shown in Figures 15 to 18, the second recesses 132 are provided around each second bonding area 131 and are recesses recessed from the second bonding surface 103a. There are no particular restrictions on the depth of the second recesses 132, but a depth of 3 mm or more is preferable. As shown in Figures 15, 17, and 18, the second recesses 132 form second vibration sections 133 on the vibration transmission plate 103.
図２１は第２振動部１３３のみを示す斜視図である。第２振動部１３３は振動伝達板１０３のうち第２凹部１３２によって囲まれた柱状の部分であり、図２１に示すようにそれぞれが１つの第２接合領域１３１を有し、第２接合領域１３１と同数が形成されている。第２振動部１３３は第２凹部１３２によって隣接する第２振動部１３３と離間されており、振動が隣接する第２振動部１３３に伝達されないように構成されている。 Figure 21 is a perspective view showing only the second vibration section 133. The second vibration section 133 is a columnar section of the vibration transmission plate 103 surrounded by the second recess 132, and as shown in Figure 21, each has one second bonding area 131, with the same number of second bonding areas 131 formed. The second vibration section 133 is separated from adjacent second vibration sections 133 by the second recess 132, and is configured so that vibrations are not transmitted to adjacent second vibration sections 133.
触覚提示面１０３ｂは第２振動部１３３によって振動が伝達され、触覚提示面１０３ｂに接触するユーザに点字の触覚を提示する面である。触覚提示面１０３ｂは図１に示すように平坦面であり、第２接合面１０３ａと平行な面とすることができる。振動伝達板１０３の材料は特に限定されないが、ポリカーボネートやポリエステルカーボネート、ガラス等の剛性が高い材料が好適である。 The tactile sensation presentation surface 103b is a surface to which vibrations are transmitted by the second vibrating unit 133, and which presents the tactile sensation of Braille to a user who touches the tactile sensation presentation surface 103b. As shown in FIG. 1, the tactile sensation presentation surface 103b is a flat surface, and can be a surface parallel to the second bonding surface 103a. There are no particular restrictions on the material of the vibration transmission plate 103, but highly rigid materials such as polycarbonate, polyester carbonate, and glass are preferred.
第１振動抑制部材１０４は、第1振動部１２３の間での振動伝達を抑制する。図２２は台座１０２及び第１振動抑制部材１０４の斜視図である。図２３は台座１０２及び第１振動抑制部材１０４の断面図であり、図２２のＥ－Ｅ線での断面図である。これらの図に示すように第１振動抑制部材１０４は第１凹部１２２に充填され、第１振動部１２３は第１接合領域１２１を除いて第１振動抑制部材１０４中に埋設される。第１振動抑制部材１０４はシリコン、振動緩和ジェル又はゴム等の振動を減衰させることが可能な材料からなる。これにより、各第１振動部１２３の振動は第１振動抑制部材１０４によって吸収され、他の第１振動部１２３に伝達されない。なお、点字触覚発生装置１００は第１振動抑制部材１０４を備えず、第1凹部１２２内は空隙であってもよい。 The first vibration suppressing member 104 suppresses vibration transmission between the first vibrating units 123. Figure 22 is a perspective view of the base 102 and the first vibration suppressing member 104. Figure 23 is a cross-sectional view of the base 102 and the first vibration suppressing member 104, taken along line E-E in Figure 22. As shown in these figures, the first vibration suppressing member 104 fills the first recess 122, and the first vibrating units 123 are embedded in the first vibration suppressing member 104 except for the first bonding region 121. The first vibration suppressing member 104 is made of a material capable of damping vibration, such as silicone, vibration-absorbing gel, or rubber. As a result, vibrations from each first vibrating unit 123 are absorbed by the first vibration suppressing member 104 and are not transmitted to other first vibrating units 123. Note that the Braille tactile sense generating device 100 may not include the first vibration suppressing member 104, and the first recess 122 may be empty.
第２振動抑制部材１０５は、第２振動部１３３の間での振動伝達を抑制する。図２４は振動伝達板１０３及び第２振動抑制部材１０５の斜視図である。図２５は振動伝達板１０３及び第２振動抑制部材１０５の断面図であり、図２４のＦ－Ｆ線での断面図である。これらの図に示すように第２振動抑制部材１０５は第２凹部１２２に充填され、第２振動部１３３は第２接合領域１３１を除いて第２振動抑制部材１０５中に埋設される。第２振動抑制部材１０５はシリコン、振動緩和ジェル又はゴム等の振動を減衰させることが可能な材料からなる。これにより、各第２振動部１３３の振動は第２振動抑制部材１０５によって吸収され、他の第２振動部１３３に伝達されない。なお、点字触覚発生装置１００は第２振動抑制部材１０５を備えず、第２凹部１３２内は空隙であってもよい。 The second vibration suppression member 105 suppresses vibration transmission between the second vibrating sections 133. Figure 24 is a perspective view of the vibration transmission plate 103 and the second vibration suppression member 105. Figure 25 is a cross-sectional view of the vibration transmission plate 103 and the second vibration suppression member 105, taken along line F-F in Figure 24. As shown in these figures, the second vibration suppression member 105 fills the second recess 122, and the second vibrating sections 133 are embedded in the second vibration suppression member 105 except for the second bonding region 131. The second vibration suppression member 105 is made of a material capable of damping vibration, such as silicone, vibration-absorbing gel, or rubber. As a result, vibrations from each second vibrating section 133 are absorbed by the second vibration suppression member 105 and are not transmitted to other second vibrating sections 133. Note that the Braille tactile sense generating device 100 may not include the second vibration suppression member 105, and the second recess 132 may be empty.
点字触覚発生装置１００は以上のような構成を備える。図５に示すように、点字触覚発生装置１００は台座１０２上に６つの圧電アクチュエータ１０１が接合され、６つの圧電アクチュエータ１０１上に振動伝達板１０３が接合されて構成されている。振動伝達板１０３は６つの圧電アクチュエータ１０１とのみ当接し、台座１０２とは離間している。点字触覚発生装置１００のサイズは特に限定されないが、触覚提示面１０３ｂが指先と同程度となる大きさとすることができる。 The Braille tactile sense generation device 100 has the above-described configuration. As shown in FIG. 5, the Braille tactile sense generation device 100 is configured by bonding six piezoelectric actuators 101 onto a base 102, and bonding a vibration transmission plate 103 onto the six piezoelectric actuators 101. The vibration transmission plate 103 abuts only the six piezoelectric actuators 101 and is spaced apart from the base 102. The size of the Braille tactile sense generation device 100 is not particularly limited, but can be such that the tactile sense presentation surface 103b is approximately the same size as a fingertip.
［圧電アクチュエータの具体的構成］
圧電アクチュエータ１０１の具体的構成について説明する。図２６は圧電アクチュエータ１０１を示す平面図である。同図に示すようにそれぞれの圧電アクチュエータ１０１は、第１圧電アクチュエータチップ１１１と第２圧電アクチュエータチップ１１２の２つの圧電アクチュエータチップが積層されて構成されている。第１圧電アクチュエータチップ１１１と第２圧電アクチュエータチップ１１２は同一構造を有する圧電アクチュエータチップとすることができる。図２７は、第１圧電アクチュエータチップ１１１及び第２圧電アクチュエータチップ１１２を構成することが可能な圧電アクチュエータチップ１４０の模式図である。
[Specific Configuration of Piezoelectric Actuator]
The specific configuration of the piezoelectric actuator 101 will now be described. Fig. 26 is a plan view showing the piezoelectric actuator 101. As shown in the figure, each piezoelectric actuator 101 is configured by stacking two piezoelectric actuator chips, a first piezoelectric actuator chip 111 and a second piezoelectric actuator chip 112. The first piezoelectric actuator chip 111 and the second piezoelectric actuator chip 112 can be piezoelectric actuator chips having the same structure. Fig. 27 is a schematic diagram of a piezoelectric actuator chip 140 that can form the first piezoelectric actuator chip 111 and the second piezoelectric actuator chip 112.
同図に示すように、圧電アクチュエータチップ１４０は圧電体層１４１、正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３を備える。また、圧電アクチュエータチップ１４０の一主面を主面１４０ａ、主面１４０ａの反対側の主面を主面１４０ｂ、一側面を側面１４０ｃ、側面１４０ｃの反対側の側面を側面１４０ｄとする。圧電体層１４１はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料からなる。 As shown in the figure, the piezoelectric actuator chip 140 comprises a piezoelectric layer 141, a positive internal electrode 142, and a negative internal electrode 143. One main surface of the piezoelectric actuator chip 140 is referred to as main surface 140a, the main surface opposite main surface 140a is referred to as main surface 140b, one side surface is referred to as side surface 140c, and the side surface opposite side surface 140c is referred to as side surface 140d. The piezoelectric layer 141 is made of a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate).
正極内部電極１４２は、導電性材料からなり、圧電体層１４１中に設けられ、圧電体層１４１を介して負極内部電極１４３と対向する。正極内部電極１４２は平板状であり、正極内部電極１４２の主面を電極面とすると、電極面は主面１４０ａ及び主面１４０ｂに平行である。正極内部電極１４２は、図２７に示すように側面１４０ｃに露出し、側面１４０ｄから離間する。正極内部電極１４２は、側面１４０ｃに形成された図示しない正極外部電極と当接し、電気的に接続されている。 The positive internal electrode 142 is made of a conductive material and is provided in the piezoelectric layer 141. It faces the negative internal electrode 143 via the piezoelectric layer 141. The positive internal electrode 142 is flat, and if the main surface of the positive internal electrode 142 is considered to be the electrode surface, the electrode surface is parallel to the main surfaces 140a and 140b. As shown in FIG. 27, the positive internal electrode 142 is exposed on the side surface 140c and is spaced apart from the side surface 140d. The positive internal electrode 142 abuts and is electrically connected to the positive external electrode (not shown) formed on the side surface 140c.
負極内部電極１４３は、導電性材料からなり、圧電体層１４１中に設けられ、圧電体層１４１を介して正極内部電極１４２と対向する。負極内部電極１４３は平板状であり、正極内部電極１４２の主面を電極面とすると、電極面は主面１４０ａ及び主面１４０ｂに平行である。負極内部電極１４３は、図２７に示すように側面１４０ｄに露出し、側面１４０ｃから離間する。負極内部電極１４３は、側面１４０ｄに形成された図示しない負極外部電極と当接し、電気的に接続されている。 The negative electrode internal electrode 143 is made of a conductive material and is provided in the piezoelectric layer 141, facing the positive electrode internal electrode 142 via the piezoelectric layer 141. The negative electrode internal electrode 143 is flat, and if the main surface of the positive electrode internal electrode 142 is considered to be the electrode surface, the electrode surface is parallel to the main surfaces 140a and 140b. As shown in FIG. 27, the negative electrode internal electrode 143 is exposed on the side surface 140d and is spaced from the side surface 140c. The negative electrode internal electrode 143 abuts and is electrically connected to the negative electrode external electrode (not shown) formed on the side surface 140d.
図２７に示すように、圧電アクチュエータチップ１４０は、ブロック１５１と緩和層１５２を有する。ブロック１５１は、複数の正極内部電極１４２及び複数の負極内部電極１４３を含み、圧電アクチュエータチップ１４０には３つのブロック１５１が設けられている。各ブロック１５１に含まれる正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３の数は特に限定されないが、合わせて５０層とすることができる。このため、圧電アクチュエータチップ１４０は３つのブロック１５１で計１５０層の正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３を備えるものとすることができる。なお、図２７では便宜上、各ブロック１５１に３層ずつの正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３が含まれるように図示している。 As shown in FIG. 27, the piezoelectric actuator chip 140 has a block 151 and a relaxation layer 152. The block 151 includes a plurality of positive internal electrodes 142 and a plurality of negative internal electrodes 143, and the piezoelectric actuator chip 140 has three blocks 151. The number of positive internal electrodes 142 and negative internal electrodes 143 included in each block 151 is not particularly limited, but can be 50 layers in total. Therefore, the piezoelectric actuator chip 140 can have a total of 150 layers of positive internal electrodes 142 and negative internal electrodes 143 across the three blocks 151. For convenience, FIG. 27 illustrates each block 151 as including three layers of positive internal electrodes 142 and negative internal electrodes 143.
緩和層１５２は、ブロック１５１の間と、圧電アクチュエータチップ１４０の主面１４０ａ側及び主面１４０ｂ側に設けられている。緩和層１５２は厚みの大きい圧電体層１４１からなる。図２８は緩和層１５２の厚みを示す模式図である。同図に示すように、各ブロック１５１内における正極内部電極１４２と負極内部電極１４３の間の圧電体層１４１の厚みを厚みＴ１とし、緩和層１５２における圧電体層１４１の厚みを厚みＴ２とする。厚みＴ２は厚みＴ１より厚く、厚みＴ１の２倍以上の厚みが好適であり、例えば、厚みＴ１は１８μｍ、厚みＴ２は３６μｍとすることができる。 The relaxation layer 152 is provided between the blocks 151 and on the main surface 140a and main surface 140b of the piezoelectric actuator chip 140. The relaxation layer 152 is made of a thick piezoelectric layer 141. Figure 28 is a schematic diagram showing the thickness of the relaxation layer 152. As shown in the figure, the thickness of the piezoelectric layer 141 between the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143 in each block 151 is thickness T1, and the thickness of the piezoelectric layer 141 in the relaxation layer 152 is thickness T2. Thickness T2 is thicker than thickness T1 and is preferably at least twice as thick as thickness T1; for example, thickness T1 can be 18 μm and thickness T2 can be 36 μm.
圧電アクチュエータチップ１４０は、圧電体層１４１となる圧電体板上に導電ペーストにより正極内部電極１４２又は負極内部電極１４３を形成し、圧電体板を積層して焼結することにより形成することが可能である。ここで、圧電体板の積層数が多い場合、ブロック１５１毎に焼結体を形成し、ブロック１５１を重ねて圧着することにより、圧電アクチュエータチップ１４０を形成することができる。この際、緩和層１５２によりブロック１５１間の密着性を強化すると共に、圧着時の内部応力を緩和することで特性に優れる圧電アクチュエータチップ１４０を形成することが可能である。なおブロック１５１の数は３つに限られず、２つ以下、又は４つ以上であってもよい。 The piezoelectric actuator chip 140 can be formed by forming a positive internal electrode 142 or a negative internal electrode 143 using conductive paste on a piezoelectric plate that will become the piezoelectric layer 141, and then stacking and sintering the piezoelectric plates. Here, if a large number of piezoelectric plates are stacked, the piezoelectric actuator chip 140 can be formed by forming a sintered body for each block 151 and then stacking and compressing the blocks 151. In this case, the buffer layer 152 strengthens the adhesion between the blocks 151 and relieves internal stress during compression, making it possible to form a piezoelectric actuator chip 140 with excellent characteristics. The number of blocks 151 is not limited to three, and may be two or less, or four or more.
圧電アクチュエータチップ１４０はこのような構成を有する。図２９は圧電アクチュエータチップ１４０の振動を示す模式図である。正極内部電極１４２と負極内部電極１４３の間に所定の波形を有する電圧を印加すると、圧電体層１４１における逆圧電効果により圧電アクチュエータチップ１４０は正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３の電極面（Ｘ－Ｙ平面）に垂直な方向（Ｚ方向）に沿って伸縮（図中、矢印）し、同方向（Ｚ方向）を振幅方向として振動する。このような振動はｄ３３モードと呼ばれる。以下、正極内部電極１４２と負極内部電極１４３の間に印加される電圧波形を圧電アクチュエータチップ１４０の駆動信号とする。ｄ３３モードで動作する圧電アクチュエータチップ１４０はＤＣ成分を加算することでユニポーラ駆動も可能であるため、分極劣化の対策もできる。 The piezoelectric actuator chip 140 has this configuration. Figure 29 is a schematic diagram showing the vibration of the piezoelectric actuator chip 140. When a voltage with a predetermined waveform is applied between the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143, the inverse piezoelectric effect in the piezoelectric layer 141 causes the piezoelectric actuator chip 140 to expand and contract (indicated by the arrow in the figure) in a direction (Z direction) perpendicular to the electrode surfaces (X-Y plane) of the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143, vibrating with the same direction (Z direction) as the amplitude direction. This type of vibration is called the d33 mode. Hereinafter, the voltage waveform applied between the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143 will be referred to as the drive signal for the piezoelectric actuator chip 140. A piezoelectric actuator chip 140 operating in the d33 mode can also be driven unipolarly by adding a DC component, which can also prevent polarization degradation.
圧電アクチュエータ１０１は上述のように第１圧電アクチュエータチップ１１１及び第２圧電アクチュエータチップ１１２を備え、第１圧電アクチュエータチップ１１１及び第２圧電アクチュエータチップ１１２はそれぞれ圧電アクチュエータチップ１４０の構成を有する。図３０は、圧電アクチュエータ１０１を構成する圧電アクチュエータチップ１４０の向きを示す模式図である。 As described above, the piezoelectric actuator 101 comprises a first piezoelectric actuator chip 111 and a second piezoelectric actuator chip 112, each of which has the configuration of a piezoelectric actuator chip 140. Figure 30 is a schematic diagram showing the orientation of the piezoelectric actuator chips 140 that make up the piezoelectric actuator 101.
同図に示すように２つの圧電アクチュエータチップ１４０は、正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３の電極面（Ｘ－Ｙ平面）に垂直な方向（Ｚ方向）を積層方向として積層されている。また、２つの圧電アクチュエータチップ１４０は正極内部電極１４２及び負極内部電極１４３の電極面（Ｘ－Ｙ平面）が第１接合面１０２ａ及び第２接合面１０３ａと平行となる向きで台座１０２及び振動伝達板１０３と接合されている。 As shown in the figure, the two piezoelectric actuator chips 140 are stacked with the stacking direction being perpendicular (Z direction) to the electrode surfaces (X-Y plane) of the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143. The two piezoelectric actuator chips 140 are also bonded to the base 102 and the vibration transmission plate 103 with the electrode surfaces (X-Y plane) of the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143 oriented parallel to the first bonding surface 102a and the second bonding surface 103a.
したがって、圧電アクチュエータ１０１は第１接合面１０２ａ及び第２接合面１０３ａに垂直な方向（Ｚ方向）を振動方向とし、ｄ３３モードで振動する圧電アクチュエータ（以下、ｄ３３圧電アクチュエータ）である。なお、第１圧電アクチュエータチップ１１１の第２主面１４０ｂは圧電アクチュエータ１０１の第１表面１１０ａに相当し、第２圧電アクチュエータチップ１１２の第１主面１４０ａは圧電アクチュエータ１０１の第２表面１１０ｂに相当する。ｄ３３圧電アクチュエータの変位量は下記の（式１）で表されるため、圧電アクチュエータ１０１を２つの圧電アクチュエータチップ１４０を積層して構成することにより多段化し、変位量を大きくすることが可能である。 Therefore, the piezoelectric actuator 101 is a piezoelectric actuator (hereinafter referred to as a d33 piezoelectric actuator) that vibrates in the d33 mode, with the vibration direction being perpendicular to the first bonding surface 102a and the second bonding surface 103a (Z direction). The second main surface 140b of the first piezoelectric actuator chip 111 corresponds to the first surface 110a of the piezoelectric actuator 101, and the first main surface 140a of the second piezoelectric actuator chip 112 corresponds to the second surface 110b of the piezoelectric actuator 101. Since the displacement of a d33 piezoelectric actuator is expressed by the following formula (1), the piezoelectric actuator 101 can be configured by stacking two piezoelectric actuator chips 140 to form a multi-stage structure, thereby increasing the displacement.
Δｚ＝ｄ３３・ｖ・ｎ （式１）
なお、Δｚは変位量、ｄ３３は圧電体層１４１の材料定数、ｖは印加電圧、ｎは圧電体層の積層数を示す。
Δz=d33・v・n (Formula 1)
Here, Δz represents the displacement, d33 represents the material constant of the piezoelectric layer 141, v represents the applied voltage, and n represents the number of laminated piezoelectric layers.
圧電アクチュエータ１０１は以上のような構成を有する。なお、圧電アクチュエータ１０１は２つの圧電アクチュエータチップ１４０からなるものとしたが、１つ又は３つ以上の圧電アクチュエータチップ１４０からなるものであってもよい。また、圧電アクチュエータ１０１は、第１接合面１０２ａ及び第２接合面１０３ａに垂直な方向（Ｚ方向）を振動方向とするｄ３３圧電アクチュエータであれば、他の構成を有するものであってもよい。 The piezoelectric actuator 101 has the above-described configuration. While the piezoelectric actuator 101 is configured with two piezoelectric actuator chips 140, it may also be configured with one or three or more piezoelectric actuator chips 140. Furthermore, the piezoelectric actuator 101 may have other configurations as long as it is a d33 piezoelectric actuator whose vibration direction is perpendicular to the first bonding surface 102a and the second bonding surface 103a (Z direction).
［点字触覚発生装置の動作及び効果］
図３１は点字触覚発生装置１００の動作を示す模式図である。点字触覚発生装置１００では上記のように、圧電アクチュエータ１０１を駆動することにより、圧電アクチュエータ１０１を触覚提示面１０３ｂ（Ｘ－Ｙ平面）に対して垂直な方向（Ｚ方向）に沿って伸縮させ、同方向（Ｚ方向）を振幅方向としてｄ３３モードで振動させることができる。図３１において圧電アクチュエータ１０１の振動方向を矢印で示す。各圧電アクチュエータ１０１の振動は第２振動部１３３を介して触覚提示面１０３ｂに伝達され、各圧電アクチュエータ１０１の直上に振動点を形成する。図３１において、触覚提示面１０３ｂのうち各圧電アクチュエータ１０１より形成される振動点を振動点Ｐとして示す。ユーザが指等により触覚提示面１０３ｂに触れると、各振動点Ｐの振動を感知することができる。
[Operation and effect of the Braille tactile generation device]
FIG. 31 is a schematic diagram showing the operation of the Braille tactile sense generation device 100. As described above, in the Braille tactile sense generation device 100, by driving the piezoelectric actuators 101, the piezoelectric actuators 101 can be expanded and contracted in a direction (Z direction) perpendicular to the tactile sense presentation surface 103b (X-Y plane), causing the piezoelectric actuators 101 to vibrate in d33 mode with the same direction (Z direction) as the amplitude direction. In FIG. 31, the vibration direction of the piezoelectric actuators 101 is indicated by arrows. The vibration of each piezoelectric actuator 101 is transmitted to the tactile sense presentation surface 103b via the second vibrating unit 133, forming a vibration point directly above each piezoelectric actuator 101. In FIG. 31, the vibration point formed by each piezoelectric actuator 101 on the tactile sense presentation surface 103b is indicated as vibration point P. When a user touches the tactile sense presentation surface 103b with a finger or the like, the user can sense the vibration of each vibration point P.
点字触覚発生装置１００は６つの圧電アクチュエータ１０１を備えており、各圧電アクチュエータ１０１を個別に駆動することができる。図３２は触覚提示面１０３ｂの模式図である。同図において、６つの圧電アクチュエータ１０１をそれぞれ、圧電アクチュエータ１０１ａ～１０１ｆとして示し、各圧電アクチュエータ１０１によって振動が生じる振動点Ｐをそれぞれ振動点Ｐａ～Ｐｆとして示す。圧電アクチュエータ１０１ａを駆動すると振動点Ｐａが振動し、圧電アクチュエータ１０１ｂを駆動すると振動点Ｐｂが振動する。以下同様に、圧電アクチュエータ１０１ｃ～１０１ｆの駆動によって振動点Ｐｃ～Ｐｆが振動する。 The Braille tactile sense generation device 100 has six piezoelectric actuators 101, and each piezoelectric actuator 101 can be driven individually. Fig. 32 is a schematic diagram of the tactile sense presentation surface 103b. In the figure, the six piezoelectric actuators 101 are shown as piezoelectric actuators 101a to 101f, respectively, and the vibration points P at which vibrations are generated by each piezoelectric actuator 101 are shown as vibration points P a to P f , respectively. When piezoelectric actuator 101a is driven, vibration point P a vibrates, and when piezoelectric actuator 101b is driven, vibration point P b vibrates. Similarly, when piezoelectric actuators 101c to 101f are driven, vibration points P c to P f vibrate.
これにより、点字触覚発生装置１００は触覚提示面１０３ｂに触れるユーザに６点式点字による点字触覚を発生させることができる。図３３は触覚提示面１０３ｂに触れるユーザの指Ｆを示す模式図である。同図に示すように、ユーザは指Ｆの指先によって触覚提示面１０３ｂに触れることができる。この状態で、点字触覚発生装置１００が各圧電アクチュエータ１０１を駆動すると、ユーザは６点式点字の規格に基づいて点字を読み取ることができる。例えば、振動点Ｐａが振動し、他の振動点Ｐが振動しないと、ユーザは点字「Ａ」を読み取ることができる。また、振動点Ｐａ、Ｐｃ及びＰｄが振動し、他の振動点Ｐが振動しないと、ユーザは点字「Ｍ」を読み取ることができる。また、振動点Ｐａ、Ｐｃ、Ｐｄ及びＰｆが振動し、他の振動点Ｐが振動しないと、ユーザは点字「Ｘ」を読み取ることができる。このように、点字触覚発生装置１００は振動点Ｐの振動の有無により点字触覚を発生させることができる。 As a result, the Braille tactile sense generation device 100 can generate a Braille tactile sense based on six-dot Braille to a user touching the tactile sense presentation surface 103b. FIG. 33 is a schematic diagram showing a user's finger F touching the tactile sense presentation surface 103b. As shown in the figure, the user can touch the tactile sense presentation surface 103b with the fingertip of finger F. In this state, when the Braille tactile sense generation device 100 drives each piezoelectric actuator 101, the user can read Braille based on the six-dot Braille standard. For example, when vibration point P a vibrates and the other vibration points P do not vibrate, the user can read the Braille character "A." When vibration points P a , P c , and P d vibrate and the other vibration points P do not vibrate, the user can read the Braille character "M." When vibration points P a , P c , P d , and P f vibrate and the other vibration points P do not vibrate, the user can read the Braille character "X." In this way, the Braille tactile sense generating device 100 can generate a Braille tactile sense depending on whether or not the vibration point P vibrates.
ここで、ユーザが点字を読み取るためには、振動点Ｐを局所的に振動させる必要がある。仮に、いずれかの圧電アクチュエータ１０１を駆動した場合に、触覚提示面１０３ｂの広い範囲が振動すると、ユーザはどの振動点Ｐが振動しているのかを判別することができない。また、２つ以上の圧電アクチュエータ１０１を同時に駆動した場合にも、ユーザはどの振動点Ｐが振動しているのかを判別することができない。 Here, in order for the user to read the Braille, it is necessary to vibrate the vibration point P locally. If driving any one of the piezoelectric actuators 101 causes vibration over a wide area of the tactile presentation surface 103b, the user will not be able to determine which vibration point P is vibrating. Furthermore, if two or more piezoelectric actuators 101 are driven simultaneously, the user will not be able to determine which vibration point P is vibrating.
これに対し、点字触覚発生装置１００では台座１０２に複数の第１振動部１２３（図１４参照）が設けられ、各第１振動部１２３は第１凹部１２２及び第１振動抑制部材１０４により互いに離間されている。このため、各圧電アクチュエータ１０１により生成された振動が第１振動部１２３間で伝達されることが防止されている。また、点字触覚発生装置１００では振動伝達板１０３に複数の第２振動部１３３（図２１参照）が設けられ、各第２振動部１３３は第２凹部１３２及び第２振動抑制部材１０５により互いに離間されている。このため、各圧電アクチュエータ１０１により生成された振動が第２振動部１３３間で伝達されることが防止されている。これにより点字触覚発生装置１００では、各圧電アクチュエータ１０１の駆動により直上の振動点Ｐが局部的に振動し、ユーザが正確に点字を読み取ることが可能となる。 In contrast, the Braille tactile sense generation device 100 has multiple first vibration units 123 (see FIG. 14) provided on the base 102, and each first vibration unit 123 is separated from each other by a first recess 122 and a first vibration suppression member 104. This prevents vibrations generated by each piezoelectric actuator 101 from being transmitted between the first vibration units 123. Furthermore, the Braille tactile sense generation device 100 has multiple second vibration units 133 (see FIG. 21) provided on the vibration transmission plate 103, and each second vibration unit 133 is separated from each other by a second recess 132 and a second vibration suppression member 105. This prevents vibrations generated by each piezoelectric actuator 101 from being transmitted between the second vibration units 133. As a result, in the Braille tactile sense generation device 100, driving each piezoelectric actuator 101 locally vibrates the vibration point P directly above it, allowing the user to read Braille accurately.
点字触覚発生装置１００では、平坦な触覚提示面１０３ｂにより点字触覚を発生させることができ、触覚提示面１０３ｂの変形も要しないため、汎用性及び耐久性に優れる。さらに、点字触覚発生装置１００では、圧電アクチュエータ１０１の振動方向（Ｚ方向）が、触覚提示面１０３ｂに触れる指Ｆの押し込み方向（Ｚ方向）と一致するため、圧電アクチュエータ１０１のこの方向（Ｚ方向）に対する発生力を優位に活用することが可能である。また、ｄ３３圧電アクチュエータは振動方向に対する耐久力が最も大きいため、圧電アクチュエータ１０１の耐久性を向上させることができる。 The Braille tactile sense generation device 100 can generate Braille tactile sense using a flat tactile sense presentation surface 103b, and does not require deformation of the tactile sense presentation surface 103b, making it highly versatile and durable. Furthermore, in the Braille tactile sense generation device 100, the vibration direction (Z direction) of the piezoelectric actuator 101 coincides with the pressing direction (Z direction) of the finger F touching the tactile sense presentation surface 103b, making it possible to make advantageous use of the force generated by the piezoelectric actuator 101 in this direction (Z direction). Furthermore, the d33 piezoelectric actuator has the greatest durability in the vibration direction, which can improve the durability of the piezoelectric actuator 101.
また、圧電アクチュエータ１０１はモータ等の機械的駆動部分を有さず、小型、軽量かつ低消費電力の圧電アクチュエータチップ１４０から構成されているため、点字触覚発生装置１００の省スペース化及び低消費電力化が可能である。加えて、圧電アクチュエータ１０１は高速応答性が高いため、点字触覚発生装置１００はこの高速応答性を生かした点字触覚の提示が可能である。これは、動画や音声等のコンテンツに合わせて自動的に生成される点字の提示にも有効である。なお、日本語等の言語では濁点等の表現のために６点式点字が２つ必要となるが、その場合、２台の点字触覚発生装置１００を並べて配置すればよい。 Furthermore, the piezoelectric actuator 101 does not have any mechanical driving parts such as a motor, and is composed of a small, lightweight, and low-power-consuming piezoelectric actuator chip 140, which allows the Braille tactile sense generation device 100 to save space and consume less power. In addition, because the piezoelectric actuator 101 has high-speed response, the Braille tactile sense generation device 100 can present Braille tactile sensations by taking advantage of this high-speed response. This is also effective for presenting Braille characters that are automatically generated to match content such as video and audio. Note that in languages such as Japanese, two six-dot Braille characters are required to represent voiced consonants, etc., and in this case, two Braille tactile sense generation devices 100 can be placed side by side.
［駆動信号について］
圧電アクチュエータ１０１へ出力される駆動信号について説明する。この駆動信号は上記のように、圧電アクチュエータチップ１４０の正極内部電極１４２と負極内部電極１４３の間に印加される電圧波形である。なお、この駆動信号は点字触覚発生装置１００に搭載された駆動部から圧電アクチュエータ１０１に供給されるものであってもよく、点字触覚発生装置１００とは別の装置に搭載された駆動部から、無線通信等を介して圧電アクチュエータ１０１に供給されるものであってもよい。
[Drive signal]
The following describes the drive signal output to the piezoelectric actuator 101. As described above, this drive signal is a voltage waveform applied between the positive internal electrode 142 and the negative internal electrode 143 of the piezoelectric actuator chip 140. Note that this drive signal may be supplied to the piezoelectric actuator 101 from a drive unit mounted on the Braille tactile sense generation device 100, or may be supplied to the piezoelectric actuator 101 from a drive unit mounted on a device separate from the Braille tactile sense generation device 100 via wireless communication or the like.
（駆動信号１）
駆動部が圧電アクチュエータ１０１へ出力する駆動信号は周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有する。ここで、１５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の振動は、人の皮膚の受容器であるパチニ小体が感じることが可能な振動である。
(Drive signal 1)
The drive signal output from the drive unit to the piezoelectric actuator 101 has a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of 150 Hz to 300 Hz using a signal wave having a frequency of 2 Hz to 50 Hz as a modulating wave. Here, vibrations of 150 Hz to 300 Hz can be sensed by Pacinian corpuscles, which are receptors in the human skin.
図３４は、第１の周波数を有する正弦波を変調波とし、この変調波によって第２の周波数を有する正弦波を振幅変調した振幅変調波の波形を有する電圧波形と電流波形を示す。図３５は図３４の拡大図である。駆動部から圧電アクチュエータ１０１に図３４に示す電圧波形を駆動信号として印加すると、同図に示す電流波形を有する電流が流れる。 Figure 34 shows voltage and current waveforms having an amplitude-modulated wave waveform in which a sine wave having a first frequency is used as a modulating wave and a sine wave having a second frequency is amplitude-modulated by this modulating wave. Figure 35 is an enlarged view of Figure 34. When the voltage waveform shown in Figure 34 is applied as a drive signal from the drive unit to the piezoelectric actuator 101, a current having the current waveform shown in the figure flows.
図３６は図３４の電圧波形のみを示し、図３７は図３５の電圧波形のみを示す。図３６及び図３７においてＷ１で示す波長の大きい波が第１の周波数を有する正弦波であり、Ｗ２で示す波長の小さい波が第２の周波数を有する正弦波である。以下、第１の周波数を有する正弦波を第１正弦波Ｗ１とし、第２の周波数を有する正弦波を第２正弦波Ｗ２とする。 Figure 36 shows only the voltage waveform of Figure 34, and Figure 37 shows only the voltage waveform of Figure 35. In Figures 36 and 37, the wave with a long wavelength indicated by W1 is a sine wave having a first frequency, and the wave with a short wavelength indicated by W2 is a sine wave having a second frequency. Hereinafter, the sine wave having the first frequency will be referred to as the first sine wave W1, and the sine wave having the second frequency will be referred to as the second sine wave W2.
図３６及び図３７に示す波形では、第１正弦波Ｗ１は、第２正弦波Ｗ２の振幅の変化によって形成されており、即ち図３６及び図３７に示す波形は第２正弦波Ｗ２を搬送波、第１正弦波Ｗ１を変調波とする振幅変調波である。駆動部は、１５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である第２正弦波Ｗ２を搬送波、２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である第１正弦波Ｗ１を変調波とする振幅変調波の波形を有する駆動信号を生成し、圧電アクチュエータ１０１に印加することができる。 In the waveforms shown in Figures 36 and 37, the first sine wave W1 is formed by changing the amplitude of the second sine wave W2; that is, the waveforms shown in Figures 36 and 37 are amplitude-modulated waves with the second sine wave W2 as the carrier wave and the first sine wave W1 as the modulating wave. The drive unit can generate a drive signal having an amplitude-modulated waveform with the second sine wave W2, which is 150 Hz or more and 300 Hz or less, as the carrier wave and the first sine wave W1, which is 2 Hz or more and 50 Hz or less, as the modulating wave, and apply this drive signal to the piezoelectric actuator 101.
図３８は、振幅変調波の波形と電圧ゲイン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２）で表される。下記（式２）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。 Figure 38 is a schematic diagram showing the relationship between the waveform of an amplitude-modulated wave and voltage gain. As shown in the figure, if the amplitude of the "peak" of the amplitude-modulated wave is amplitude a and the amplitude of the "valley" is amplitude b, then modulation depth m is expressed by the following (Equation 2). As shown in the following (Equation 2), the smaller the amplitude b is relative to amplitude a, the greater the modulation depth m.
ｍ＝（ａ－ｂ）／（ａ＋ｂ） （式２） m = (a - b) / (a + b) (Equation 2)
図３６においても、第１正弦波Ｗ１の電圧ゲインを高くすると、図３６中に白矢印で示すように、第１正弦波Ｗ１の「谷底」が深くなり、第１正弦波Ｗ２の電圧ゲインを０ｄＢとすると、「谷底」の振幅は最小となる。また、第１正弦波Ｗ１の電圧ゲインを低くすると、第１正弦波Ｗ１の「谷底」は浅くなり、振幅は大きくなる。さらに、第１正弦波Ｗ１の電圧ゲインを低くすると、第１正弦波Ｗ１の「谷底」の振幅ｂは「ピーク」の振幅と同等となり、「谷」が形成されなくなる。本実施形態において、変調度ｍは５０％以上１００％以下の範囲で調整され、振幅の変調落差を触覚表現に利用することができる。また、電圧が絞られる部分は消費電流が低減されるため、低消費電力化を図ることも可能である。なお、上記説明において、振幅変調波を第１正弦波Ｗ１及び第２正弦波Ｗ２を用いて説明しているが、振幅変調波は正弦波以外の波によって形成されるものであってもよい。 In Figure 36, as shown by the white arrow in Figure 36, increasing the voltage gain of the first sine wave W1 deepens the "bottom" of the first sine wave W1, and when the voltage gain of the first sine wave W2 is 0 dB, the amplitude of the "bottom" is minimized. Furthermore, lowering the voltage gain of the first sine wave W1 shallows the "bottom" of the first sine wave W1 and increases its amplitude. Furthermore, lowering the voltage gain of the first sine wave W1 makes the amplitude b of the "bottom" of the first sine wave W1 equal to the amplitude of the "peak," and no "valley" is formed. In this embodiment, the modulation depth m is adjusted within a range of 50% to 100%, and the amplitude modulation difference can be used for tactile expression. Furthermore, since current consumption is reduced in areas where the voltage is reduced, low power consumption can also be achieved. In the above explanation, the amplitude modulated wave is described using the first sine wave W1 and the second sine wave W2, but the amplitude modulated wave may be formed by a wave other than a sine wave.
駆動部は、周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を圧電アクチュエータ１０１に供給する。すると、触覚提示面１０３ｂに触れるユーザはコツコツとした触感を感じることができ、振動点Ｐを認識しやすくなる。さらに、変調波の周波数によってこの触感を調整することが可能である。 The drive unit uses a signal wave with a frequency of 2 Hz to 50 Hz as the modulating wave, and supplies a drive signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave with a frequency of 150 Hz to 300 Hz to the piezoelectric actuator 101. As a result, a user touching the tactile sensation presentation surface 103b can feel a tapping sensation, making it easier to recognize the vibration point P. Furthermore, this tactile sensation can be adjusted by changing the frequency of the modulating wave.
（駆動信号２）
駆動部が圧電アクチュエータ１０１へ出力する駆動信号は周波数が１１０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が振動伝達板１０３の共振周波数である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有するものとすることができる。ここで、１１０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下の振動は、人の皮膚の受容器であるパチニ小体が感じることが可能な振動である。
(Drive signal 2)
The drive signal output from the drive unit to the piezoelectric actuator 101 can have a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave whose frequency is the resonant frequency of the vibration transmission plate 103 with a signal wave having a frequency of 110 Hz or more and 250 Hz or less as a modulating wave. Here, vibrations of 110 Hz or more and 250 Hz or less are vibrations that can be sensed by Pacinian corpuscles, which are receptors in human skin.
振動伝達板１０３の共振周波数は、振動伝達板１０３の材質によって決まり、２０ｋＨｚ以上１１０ｋＨｚ以下が好適である。駆動部は、図３６及び図３７に示すように、周波数が振動伝達板１０３の共振周波数である第２正弦波Ｗ２を搬送波、周波数が１１０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である第１正弦波Ｗ１を変調波とする振幅変調波の波形を有する駆動信号を生成し、圧電アクチュエータ１０１に印加することができる。 The resonant frequency of the vibration transmission plate 103 is determined by the material of the vibration transmission plate 103, and is preferably 20 kHz or more and 110 kHz or less. As shown in Figures 36 and 37, the drive unit generates a drive signal having an amplitude-modulated waveform in which the second sine wave W2, whose frequency is the resonant frequency of the vibration transmission plate 103, serves as the carrier wave, and the first sine wave W1, whose frequency is 110 Hz or more and 250 Hz or less, serves as the modulating wave, and applies this drive signal to the piezoelectric actuator 101.
変調度ｍ（上記（式２）参照）は５０％以上１００％以下の範囲で調整され、振幅の変調落差を触覚表現に利用することができる。また、電圧が絞られる部分は消費電流が低減されるため、低消費電力化を図ることも可能である。なお、上記説明において、振幅変調波を第１正弦波Ｗ１及び第２正弦波Ｗ２を用いて説明しているが、振幅変調波は正弦波以外の波によって形成されるものであってもよい。 The modulation depth m (see Equation 2 above) can be adjusted within the range of 50% to 100%, allowing the amplitude modulation difference to be used for tactile expression. Furthermore, since current consumption is reduced where the voltage is reduced, it is also possible to achieve low power consumption. Note that in the above explanation, the amplitude-modulated wave is described using the first sine wave W1 and the second sine wave W2, but the amplitude-modulated wave may be formed by a wave other than a sine wave.
駆動部は、周波数が１１０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が振動伝達板１０３の共振周波数である正弦波を変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を圧電アクチュエータ１０１に供給する。すると、触覚提示面１０３ｂに触れるユーザは浮揚感を感じることができる。さらに、変調波の周波数によってこの触感を調整することが可能である。 The drive unit uses a signal wave with a frequency of 110 Hz to 250 Hz as a modulating wave, and supplies to the piezoelectric actuator 101 a drive signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave whose frequency is the resonant frequency of the vibration transmission plate 103 using the modulating wave. This allows a user who touches the tactile presentation surface 103b to feel a sense of levitation. Furthermore, this tactile sensation can be adjusted by changing the frequency of the modulating wave.
［駆動信号の例］
図３９は、第１正弦波Ｗ１が２．５Ｈｚ、第２正弦波Ｗ２が２５０Ｈｚである振幅変調波の例である。変調度は１００％であり、４波でフェイドインするように生成されている。図４０は、第１正弦波Ｗ１が２５Ｈｚ、第２正弦波Ｗ２が２５０Ｈｚである振幅変調波の例である。変調度は１００％であり、５波でフェイドインし、１秒刻みでフェイドアウトするように生成されている。
[Example of drive signal]
Fig. 39 shows an example of an amplitude-modulated wave in which the first sine wave W1 is 2.5 Hz and the second sine wave W2 is 250 Hz. The modulation depth is 100%, and the wave is generated so as to fade in over four waves. Fig. 40 shows an example of an amplitude-modulated wave in which the first sine wave W1 is 25 Hz and the second sine wave W2 is 250 Hz. The modulation depth is 100%, and the wave is generated so as to fade in over five waves and fade out in one-second increments.
［変形例］
点字触覚発生装置１００は６つの圧電アクチュエータ１０１を備え、６点式点字の触覚を発生させるものとしたが、これに限られない。点字触覚発生装置１００は少なくとも２つの圧電アクチュエータ１０１を備え、２点以上の振動点Ｐにより点字触覚を発生させるものであればよい。また、点字触覚発生装置１００は、触覚提示面１０３ｂが指先と同程度のとなる大きさとすることができるが、触覚提示面１０３ｂが掌と同程度のとなる大きさとし、幼児用あるいは点字習得用の点字触覚発生装置として利用することも可能である。
[Modification]
Although the Braille tactile sense generation device 100 is described as including six piezoelectric actuators 101 and generating the tactile sense of six-dot Braille, the present invention is not limited to this. The Braille tactile sense generation device 100 may include at least two piezoelectric actuators 101 and generate the tactile sense of Braille by two or more vibration points P. The Braille tactile sense generation device 100 may be sized so that the tactile sense presentation surface 103b is approximately the same size as a fingertip, but it may also be sized so that the tactile sense presentation surface 103b is approximately the same size as a palm, and used as a Braille tactile sense generation device for young children or those learning Braille.
１００…点字触覚発生装置
１０１…圧電アクチュエータ
１０２…台座
１０３…振動伝達板
１０４…第１振動抑制部材
１０５…第２振動抑制部材
１１１…第１圧電アクチュエータチップ
１１２…第２圧電アクチュエータチップ
１２１…第１接合領域
１２２…第１凹部
１２３…第１振動部
１３１…第２接合領域
１３２…第２凹部
１３３…第２振動部
１４０…圧電アクチュエータチップ
１４１…圧電体層
１４２…正極内部電極
１４３…負極内部電極
１５１…ブロック
１５２…緩和層
REFERENCE SIGNS LIST 100...Braille tactile sense generating device 101...Piezoelectric actuator 102...Base 103...Vibration transmission plate 104...First vibration suppression member 105...Second vibration suppression member 111...First piezoelectric actuator chip 112...Second piezoelectric actuator chip 121...First bonding area 122...First recess 123...First vibration section 131...Second bonding area 132...Second recess 133...Second vibration section 140...Piezoelectric actuator chip 141...Piezoelectric layer 142...Positive internal electrode 143...Negative internal electrode 151...Block 152...Relief layer
Claims (8)
１つの前記第１表面が接合された領域である第１接合領域を複数含む第１接合面と、それぞれの前記第１接合領域の周囲に設けられ、前記第１接合面から窪む第１凹部とを有し、それぞれが前記第１凹部によって囲まれ、１つの前記第１接合領域を有する第１振動部が複数形成されている台座と、
１つの前記第２表面が接合された領域である第２接合領域を複数含む第２接合面と、それぞれの前記第２接合領域の周囲に設けられ、前記第２接合面から窪む第２凹部とを有し、それぞれが前記第２凹部によって囲まれ、１つの前記第２接合領域を有する第２振動部が複数形成されている振動伝達板と
を具備し、
前記第１凹部及び前記第２凹部は空隙であり、上面視で、前記第1振動部は前記第２振動部と重なり、前記第１凹部は前記第２凹部と重なり、前記複数の圧電アクチュエータは、前記第１振動部と前記第２振動部との間に挟まれている
点字触覚発生装置。 a plurality of piezoelectric actuators, each of which comprises a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, a positive electrode internal electrode provided in the piezoelectric layer, and a negative electrode internal electrode provided in the piezoelectric layer and facing the positive electrode internal electrode via the piezoelectric layer, and when a voltage is applied between the positive electrode internal electrode and the negative electrode, the piezoelectric actuators expand and contract along a direction perpendicular to electrode surfaces of the positive electrode internal electrode and the negative electrode internal electrode, and have a first surface parallel to the electrode surfaces and a second surface parallel to the electrode surfaces and opposite to the first surface;
a base including a first bonding surface including a plurality of first bonding regions, each of which is a region where one of the first surfaces is bonded, and a first recess provided around each of the first bonding regions and recessed from the first bonding surface, the base including a plurality of first vibration sections each surrounded by the first recess and having one of the first bonding regions;
a vibration transmission plate having a second bonding surface including a plurality of second bonding regions, each of which is a region where one of the second surfaces is bonded, and a second recess provided around each of the second bonding regions and recessed from the second bonding surface, and having a plurality of second vibration portions each surrounded by the second recess and having one of the second bonding regions ;
The first recess and the second recess are gaps, and in top view, the first vibration section overlaps the second vibration section, the first recess overlaps the second recess, and the plurality of piezoelectric actuators are sandwiched between the first vibration section and the second vibration section.
Braille tactile generation device.
前記第１凹部に充填され、複数の前記第１振動部の間での振動伝達を抑制する第１振動抑制部材と、
前記第２凹部に充填され、複数の前記第２振動部の間での振動伝達を抑制する第２振動抑制部材と
をさらに具備する点字触覚発生装置。 2. The Braille tactile sensation generating device according to claim 1 ,
a first vibration suppressing member that is filled in the first recess and that suppresses vibration transmission between the plurality of first vibrating portions;
a second vibration suppressing member filled in the second recess and configured to suppress vibration transmission between the plurality of second vibrating portions.
前記複数の圧電アクチュエータは６つの圧電アクチュエータであり、
前記６つの圧電アクチュエータは前記電極面に垂直な方向から見て３行２列で配列されている
点字触覚発生装置。 3. The Braille tactile sense generating device according to claim 1 or 2 ,
the plurality of piezoelectric actuators is six piezoelectric actuators;
The six piezoelectric actuators are arranged in three rows and two columns when viewed from a direction perpendicular to the electrode surface.
前記複数の圧電アクチュエータの各圧電アクチュエータは複数の圧電アクチュエータチップからなり、前記複数の圧電アクチュエータチップは前記電極面に垂直な方向を積層方向として積層されている
点字触覚発生装置。 4. The Braille tactile sense generating device according to claim 1 ,
A braille tactile sense generating device, wherein each of the plurality of piezoelectric actuators is made up of a plurality of piezoelectric actuator chips, and the plurality of piezoelectric actuator chips are stacked with a direction perpendicular to the electrode surface as a stacking direction.
前記複数の圧電アクチュエータチップの各圧電アクチュエータチップは所定数の前記正極内部電極と前記負極内部電極を含むブロックを複数備え、前記複数のブロックの間には緩和層が設けられ、
前記緩和層は、前記ブロック内における前記正極内部電極と前記負極内部電極の間の前記圧電体層の厚みよりも厚い前記圧電体層である
点字触覚発生装置。 5. The Braille tactile sense generating device according to claim 4 ,
Each of the plurality of piezoelectric actuator chips includes a plurality of blocks each including a predetermined number of the positive electrode internal electrodes and the negative electrode internal electrodes, and a buffer layer is provided between the plurality of blocks;
The relaxation layer is a piezoelectric layer having a thickness greater than a thickness of the piezoelectric layer between the positive internal electrode and the negative internal electrode in the block.
周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である正弦波を前記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を前記正極内部電極と前記負極内部電極に供給する駆動部をさらに具備する
点字触覚発生装置。 6. A Braille tactile sense generating device according to claim 1 ,
The braille tactile sense generating device further comprises a driving unit that supplies the positive internal electrode and the negative internal electrode with a driving signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of 150 Hz to 300 Hz using a signal wave having a frequency of 2 Hz to 50 Hz as a modulating wave.
周波数が２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である信号波を変調波とし、周波数が１５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下である正弦波を前記変調波によって振幅変調してなる波形を有する駆動信号を前記正極内部電極と前記負極内部電極に供給する駆動部と
を具備する点字触覚発生システム。 a plurality of piezoelectric actuators, each of which comprises a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, a positive electrode internal electrode provided in the piezoelectric layer, and a negative electrode internal electrode provided in the piezoelectric layer and facing the positive electrode internal electrode via the piezoelectric layer, and when a voltage is applied between the positive electrode internal electrode and the negative electrode internal electrode, the piezoelectric actuators expand and contract along a direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive electrode internal electrode and the negative electrode internal electrode, and have a first surface parallel to the electrode surface and a second surface parallel to the electrode surface and opposite to the first surface; a base having a first bonding surface including a plurality of first bonding areas which are areas where one of the first surfaces is bonded, and first recesses provided around each of the first bonding areas and recessed from the first bonding surface, and on which a plurality of first vibration parts are formed, each surrounded by the first recess and having one of the first bonding areas; a vibration transmission plate having a second bonding surface including a plurality of second bonding regions, each of which is a region where one of the second surfaces is bonded, and second recesses provided around each of the second bonding regions and recessed from the second bonding surface, and on which a plurality of second vibration sections are formed, each of which is surrounded by the second recesses and has one of the second bonding regions, wherein the first recess and the second recess are voids, and in a top view, the first vibration section overlaps the second vibration section, and the first recess overlaps the second recess, and the plurality of piezoelectric actuators are sandwiched between the first vibration section and the second vibration section ;
A Braille tactile sensation generating system comprising: a driving unit that supplies a driving signal having a waveform obtained by amplitude-modulating a sine wave having a frequency of 150 Hz to 300 Hz with a signal wave having a frequency of 2 Hz to 50 Hz as a modulating wave to the positive internal electrode and the negative internal electrode.
点字触覚発生装置の駆動方法。
a plurality of piezoelectric actuators, each of which comprises a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, a positive electrode internal electrode provided in the piezoelectric layer, and a negative electrode internal electrode provided in the piezoelectric layer and facing the positive electrode internal electrode via the piezoelectric layer, and when a voltage is applied between the positive electrode internal electrode and the negative electrode internal electrode, the piezoelectric actuators expand and contract along a direction perpendicular to the electrode surfaces of the positive electrode internal electrode and the negative electrode internal electrode, and have a first surface parallel to the electrode surface and a second surface parallel to the electrode surface and opposite to the first surface; a base having a first bonding surface including a plurality of first bonding areas which are areas where one of the first surfaces is bonded, and first recesses provided around each of the first bonding areas and recessed from the first bonding surface, and on which a plurality of first vibration parts are formed, each surrounded by the first recess and having one of the first bonding areas; a vibration transmission plate having a second bonding surface including a plurality of second bonding regions, each of which is a region where one of the second surfaces is bonded, and second recesses provided around each of the second bonding regions and recessed from the second bonding surface, and on which a plurality of second vibration sections, each of which is surrounded by the second recesses and has one of the second bonding regions, are formed, the first recess and the second recess being gaps, the first vibration section overlapping the second vibration section and the first recess overlapping the second recess in a top view, and the plurality of piezoelectric actuators being sandwiched between the first vibration section and the second vibration section;
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|---|---|---|---|---|
| US4438364A (en) * | 1981-07-13 | 1984-03-20 | The Garrett Corporation | Piezoelectric actuator |
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2015059887A1 (en) | 2013-10-25 | 2015-04-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Electronic device |
| JP2016095382A (en) | 2014-11-13 | 2016-05-26 | サカタインクス株式会社 | Electronic information apparatus and method for operating the apparatus |
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