具体实施方式

对本发明的实施方式的触觉提示装置进行说明。

[触觉提示装置的结构]

图1是本实施方式的触觉提示装置100的示意图。如该图所示，触觉提示装置100具有空间振动产生装置101和驱动装置102。

空间振动产生装置101包括支承部111和多个换能器(超声波振子)112。支承部111具有抛物面形状的曲面111a。换能器112具有在振动体接合有压电元件的结构，产生超声波。换能器112排列在曲面111a上。

驱动装置102对各换能器112供给驱动信号。具体而言，驱动装置102连接于各换能器112所具有的压电元件的正极和负极，向正极与负极之间输出后述的驱动信号波形。驱动装置102例如是放大器。

图2是表示空间振动产生装置101的动作的示意图。当从驱动装置102向各换能器112供给驱动信号时，从各换能器112出射超声波S。由于各换能器112排列在曲面111a上，因此从各换能器112出射的超声波S汇聚在空间中的点P。当使用者用手指遮挡该点P时，能够感觉到由超声波S带来的触觉。

触觉提示装置100具有如上所述的结构。此外，空间振动产生装置101的结构并不限于上述的结构，只要是能够在空间中使超声波汇聚在特定的点的结构即可。

[关于驱动信号波形]

对从驱动装置102向各换能器112输出的驱动信号的电压波形(以下，驱动信号波)进行说明。此外，关于各信号的波形，为了方便，在以下的说明中采用正弦波，但并不限定于此。

<关于振幅调制和频率调制>

驱动装置102在驱动信号波的生成中能够使用振幅调制和频率调制。

振幅调制(AM：Amplitude Modulation)是基于载波的振幅的调制方式。图3是表示振幅调制的原理的示意图。图3的(a)是想要发送的信号的波形(以下，信号波)，图3的(b)表示用于发送的载波。振幅调制如图3的(c)所示将信号波的波形按照载波的振幅方向的强弱来传送。振幅调制具有发送器和接收器的电路结构简单，能够小型化、低成本化，耗电小这样的优点。然而，存在容易受到噪声影响难以获得高音质这样的缺点。

图4是表示振幅调制波的波形与调制度的关系的示意图。如该图所示，设振幅调制波的“波峰”的振幅为振幅a，“波谷”的振幅为振幅b，则调制度m用以下的(式1)来表示。如下述(式1)所示，振幅b相对于振幅a越小，则调制度m越大。

m＝(a-b)/(a+b)(式1)

频率调制(FM：Frequency Modulation)是基于载波的频率进行的调制方式。图5是表示频率调制的原理的示意图。图5的(a)是想要发送的信号的波形(以下，信号波)，图5的(b)表示用于发送的载波。频率调制如图5的(c)所示将信号波的波形按照载波的频率的变化来发送。频率调制具有不容易受到噪声的影响的优点，并具有能够提高传输信号的品质的优点。然而，存在仅能够在高频率下使用，电路成本高的缺点。

<第1调制波和第2调制波>

驱动装置102从第1低频和第2低频生成第1调制波和第2调制波。第1低频是频率为1Hz以上且小于100Hz的正弦波。第2低频是频率为100Hz以上且300Hz以下的正弦波。

驱动装置102将第1低频作为第1调制波，用第1调制波对第2低频进行振幅调制而生成第2调制波。图6是第2调制波的例子，是将频率250Hz的第2低频用频率10Hz的第1低频进行了振幅调制而成波形。图7是第2调制波的另一例子，是将频率250Hz的第2低频用频率50Hz的第1低频进行了振幅调制而成的波形。

在图6和图7中，用W2表示的波长小的波是振幅调制后的第2低频，用W1表示的波长大的波是由第2低频W2的振幅的变化而形成的第1低频。即图6和图7所示的第2调制波是将第2低频W2作为载波、将第1低频W1作为调制波的振幅调制波。振幅调制的调制度(参照图4)接近100％的程度，能够降低耗电，能够根据振幅落差使后述的触感的灵敏度提高，因而优选。

<驱动信号波>

另外，驱动装置102从高频和第2调制波生成驱动信号波。高频是频率为20kHz以上且100kHz以下的正弦波，例如能够采用频率为40kHz的正弦波。驱动装置102用第2调制波对高频进行调制，生成驱动信号波。该调制能够采用振幅调制或者频率调制。

{基于振幅调制的驱动信号波的生成}

驱动装置102能够用第2调制波对高频进行振幅调制，生成驱动信号波。图8是基于振幅调制生成的驱动信号波的例子，是将频率40kHz的高频用第2调制波进行了振幅调制而成的波形。第2调制波具有如上所述的、将频率250Hz的第2低频用频率10Hz的第1低频进行了振幅调制而成的波形(参照图6)。

图8是基于振幅调制生成的驱动信号波的另一例子，是将频率40kHz的高频用第2调制波进行了振幅调制而成的波形。第2调制波具有如上所述的、将频率250Hz的第2低频用频率50Hz的第1低频进行了振幅调制而成的波形(参照图7)。

在图8和图9中，用W4表示的波长小的波是振幅调制后的高频，用W3表示的波长大的波是由高频W4的振幅的变化而形成的第2调制波。即，图8和图9所示的驱动信号波是以高频W4为载波、以第2调制波W3为调制波的振幅调制波。

{基于频率调制的驱动信号波的生成}

驱动装置102能够用第2调制波对高频进行频率调制，生成驱动信号波。图10是基于频率调制生成的驱动信号波的例子，是将频率40kHz的高频用第2调制波进行了频率调制而成的波形。图10的(b)是图10的(a)的放大图。第2调制波具有如上所述的、将频率250Hz的第2低频用频率10Hz的第1低频进行了振幅调制而成的波形(参照图6)。

图11是基于频率调制生成的驱动信号波的另一例子，是将频率40kHz的高频用第2调制波进行了频率调制而成的波形。图11的(b)是图11的(a)的放大图。第2调制波具有如上所述的、将频率250Hz的第2低频用频率50Hz的第1低频进行了振幅调制而成的波形(参照图7)。

在图10和图11中，用W6表示的波长小的波是进行了频率调制的高频，用W5表示的波长大的波是由高频W6的频率的变化而形成的第2调制波。即图10和图11所示的驱动信号波是将高频W6作为载波、将第2调制波W5作为调制波的频率调制波。

驱动装置102如上述那样生成驱动信号波。驱动装置102可以将通过振幅调制而生成的驱动信号波供给到空间振动产生装置101，也可以将通过频率调制而生成的驱动信号波供给到空间振动产生装置101。驱动装置102既可以是仅能够生成这些驱动信号波之中的一者的装置，也可以是能够生成两者的装置。

[基于触觉提示装置产生的效果]

驱动装置102将所生成的驱动信号波供给到空间振动产生装置101所具有的各换能器112的压电元件中正极与负极之间。换能器112根据驱动信号波而生成超声波，并使其汇聚在空间中的点P(参照图2)。

如上所述，关于驱动信号波，将用第1调制波对第2低频进行振幅调制而形成的波形作为第2调制波，并用第2调制波对高频进行振幅调制或者频率调制来生成驱动信号波。此处，作为第1调制波的第1低频是频率为1Hz以上且小于100Hz的正弦波，该频率是人的皮肤的感受器即触觉小体等能够敏感地感觉到的频率。

另外，由第1调制波振幅调制的第2低频是频率为100Hz以上且300Hz以下的正弦波，该频率是人的皮肤的受体即帕西尼氏小体等能够敏感地感觉到的频率。由此，利用通过该振幅调制而生成的第2调制波，对作为载波的20kHz以上且100kHz以下的高频进行调制，由此能够使触摸点P的使用者感觉到明确的触感。

另外，如上所述，高频的调制既可以是振幅调制也可以是频率调制。在振幅调制的情况下，能够实现信号处理电路的成本降低或耗电的降低。另一方面，在频率调制的情况下，不容易受到噪声影响，能够使使用者不仅感觉到触感而且感觉到热。

[关于振动产生装置的结构]

触觉提示装置100也可以是代替空间振动产生装置101，而具有通过使用者直接接触来获得触感的振动产生装置的装置。图12是具有振动产生装置103的触觉提示装置100的示意图。如该图所示，振动产生装置103具有振动体113和压电元件114。

振动体113是利用压电元件114进行振动的部件。图13是振动体113的侧面图。振动体113能够采用由玻璃或者塑料等材料形成的板状的部件，例如，是液晶面板或电子设备的壳体等。振动体113的形状和尺寸没有特别的限定。

压电元件114与振动体113接合而产生振动。压电元件114具有正极、负极和压电材料层，当对正极与负极之间施加电压时，由于逆压电效应而在压电材料层产生变形，来产生振动。压电元件114可以是具有将正极和负极隔着压电材料层交替地层叠而成的层叠结构的部件，也可以是具有其它结构的部件。

如图13所示，压电元件114可以构成为在振动体113的长边方向(x方向)的两端部各配置1个。此外，压电元件114的数量不限于2个，也可以配置1个或者3个以上。压电元件114能够构成为通过粘接等而接合于振动体113。

上述驱动装置102连接到压电元件114的正极和负极，对正极与负极之间输出驱动信号波形。触觉提示装置100也可以是像这样具有振动产生装置103的装置。当使用者接触振动产生装置103时，由于由压电元件114产生的振动，能够感觉到后述的各种触感。

[关于第1调制波与第2调制波的频率比率]

如上所述，驱动装置102将第1低频作为第1调制波、用第1调制波对第2低频进行振幅调制而生成第2调制波。并且，驱动装置102用第2调制波对高频采用振幅调制或者频率调制进行调制，生成驱动信号波。

下述[表1]是表示用第1低频、第2低频和高频能够提示给使用者的触感的表。驱动装置102通过如上所述将从第1低频、第2低频和高频生成的驱动信号供给到振动产生装置103的压电元件114，而能够对接触振动体113的使用者提示各种触感。

[表1]

此处，驱动装置102将第2低频的频率相对于第1低频的频率的比率(以下，频率比率)作为规定的比率。具体而言，驱动装置102能够使频率比率为100、10、5、4或者2。

下述的[表2]是表示第2低频与第1低频的频率和频率比率的表。如该表所示，关于“频率比率100”，在第2低频的频率为100Hz的情况下，第1低频的频率能够为1Hz，第2低频的频率为160Hz的情况下，第1低频的频率能够为1.6Hz，第2低频的频率为200Hz的情况下，第1低频的频率能够为2Hz等。

[表2]

另外，关于“频率比率10”，在第2低频的频率为100Hz的情况下，第1低频的频率能够为10Hz，在第2低频的频率为160Hz的情况下，第1低频的频率能够为16Hz，在第2低频的频率为200Hz的情况下，第1低频的频率能够为20Hz等。以下，同样地，驱动装置102能够使第1低频和第2低频的频率为[表2]中所示的频率比率。

驱动装置102用第1调制波对成为[表2]中所示的频率比率的第2低频进行振幅调制而生成第2调制波，并用第2调制波对高频进行调制，生成驱动信号波。驱动装置102将驱动信号波供给到振动产生装置103的压电元件114时，能够对接触振动体113的使用者提示各种触感。

此处，触觉提示装置100能够通过频率比率控制提示给使用者的触感。具体而言，如[表2]所示，在频率比率为100的情况下，能够对使用者提示“触感A”。“触感A”是能够感觉到具有柔软性的按压感的触感。

另外，频率比率为10的情况下，能够对使用者提示“触感B”。“触感B”是感觉到“轻击”、“重击”之类的压感的触感。频率比率为5的情况下，能够对使用者提示“触感C”。“触感C”是能够感觉到发痒似的的酥麻感的触感。频率比率为4的情况下，能够对使用者提示“触感D”。“触感D”是具有细微感的针刺的触感。频率比率为2的情况下，能够对使用者提示“触感E”。“触感E”是在挤压(由振动导致的悬浮现象)时加强振动感的触感。

像这样，在触觉提示装置100中，能够通过频率比率对使用者提示各种触感。

[关于驱动信号波的波形]

图14至图18是频率比率不同的驱动信号波的例子。图14是作为比较例将频率25kHz的高频用频率200Hz的低频进行了振幅调制而成的波形。在该图中，用W8表示的波长小的波是振幅调制后的高频，用W7表示的波长大的波是由高频W8的振幅的变化而形成的第2调制波。即，图14所示的驱动信号波是以高频W8为载波、以第2调制波W7为调制波的振幅调制波。

图15是将频率25kHz的高频用第2调制波进行了振幅调制而成的波形，第2调制波具有将频率200Hz的第2低频用频率2Hz的第1调制波进行了振幅调制而成的波形。在该图中，用W10表示的波长小的波是振幅调制后的高频，用W9表示的波长大的波是由高频W10的振幅的变化形成的第2调制波。即，图15所示的驱动信号波是以高频W10为载波、以第2调制波W9为调制波的振幅调制波。通过该驱动信号波，能够提示上述“触感A”。

图16是将频率25kHz的高频用第2调制波进行了振幅调制后的波形，第2调制波具有将频率200Hz的第2低频用频率20Hz的第1调制波进行了振幅调制而成的波形。在该图中，用W12表示的波长小的波是振幅调制后的高频，用W11表示的波长大的波是由高频W12的振幅的变化形成的第2调制波。即，图16所示的驱动信号波是以高频W12为载波、以第2调制波W11为调制波的振幅调制波。通过该驱动信号波，能够提示上述“触感B”。

图17是将频率25kHz的高频用第2调制波进行了振幅调制而成的波形，第2调制波具有将频率200Hz的第2低频用频率40Hz的第1调制波进行了振幅调制而成的波形。在该图中，用W14表示的波长小的波是振幅调制后的高频，用W13表示的波长大的波是由高频W14的振幅的变化形成的第2调制波。即，图17所示的驱动信号波是以高频W14为载波、以第2调制波W13为调制波的振幅调制波。通过该驱动信号波，能够提示上述“触感C”。

图18是将频率25kHz的高频用第2调制波进行了振幅调制而成的波形，第2调制波具有将频率200Hz的第2低频用频率50Hz的第1调制波进行了振幅调制而成的波形。在该图中，用W16表示的波长小的波是振幅调制后的高频，用W15表示的波长大的波是由高频W16的振幅的变化形成的第2调制波。即，图18所示的驱动信号波是以高频W16为载波、以第2调制波W15为调制波的振幅调制波。通过驱动信号波，能够提示上述“触感D”。

【实施例】

利用上述实施方式的驱动装置生成驱动信号波，并供给到振动产生装置(参照图12)的压电元件。使手指接触振动体，观测了振动体的振动产生的触感。驱动信号波如上所述用第2调制波对高频进行调制而生成。第2调制波是以第1低频为第1调制波，用第1调制波对第2低频进行了振幅调制而成的调制波。

下述[表3]是表示使高频的频率为25kHz、使第2低频的频率为200Hz，并改变第1低频的频率时的由振动产生的触感的表。[表3]中指标α是(第2低频的频率/第1低频的频率)，与上述实施方式中的频率比率相等。指标β是(高频的频率/第2低频的频率)。图19是将[表3]中所示的指标α相对于第1低频的频率绘制成的图表。

[表3]

下述[表4]是表示使高频的频率为25kHz、使第2低频的频率为160Hz，并改变第1低频的频率时的由振动产生的触感的表。[表4]中指标α为(第2低频的频率/第1低频的频率)，指标β为(高频的频率/第2低频的频率)。图20是将[表4]中所示的指标α相对于第1低频的频率绘制成的图表。

[表4]

下述[表5]是表示使高频的频率为25kHz、使第2低频的频率为250Hz，并改变第1低频的频率时的由振动产生的触感的表。[表5]中指标α为(第2低频的频率/第1低频的频率)，与实施方式中的频率比率相等。指标β为(高频的频率/第2低频的频率)。图21是将[表5]中表示的指标α相对于第1低频的频率绘制成的图表。

[表5]

如图19至图21所示，根据指标α不同而能够获得不同的触感。另外，与指标α相对应的触感的倾向，即使指标β不同也是同样的。因此，可以说能够通过指标α来控制提示给使用者的触感。