(57)【要約】【課題】振動発生装置において、発生させた振動をより短時間で減衰させ、操作者の指に良好な感触を与える。【解決手段】振動発生装置は、対象物に取り付けられた振動発生装置であって、駆動信号に基づき振動を発生する振動発生部と、前記対象物に振動を発生させる前記駆動信号である発生信号、及び前記対象物に発生した振動を減衰させる前記駆動信号である減衰信号を前記振動発生部へ出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記発生信号を出力し、所定の第１の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから前記減衰信号を出力する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に取り付けられた振動発生装置であって、
駆動信号に基づき振動を発生する振動発生部と、
前記対象物に振動を発生させる前記駆動信号である発生信号、及び前記対象物に発生した振動を減衰させる前記駆動信号である減衰信号を前記振動発生部へ出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記発生信号を出力し、所定の第１の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから前記減衰信号を出力する、
振動発生装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記発生信号を出力し、前記第１の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから所定の第１の減衰期間、第１の前記減衰信号を出力し、所定の第２の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから第２の前記減衰信号を出力する、
請求項１に記載の振動発生装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の中断期間が終了するタイミングから、前記第１の中断期間より短い第１の減衰期間が終了するタイミングまで第１の前記減衰信号を出力する、
請求項１または請求項２に記載の振動発生装置。
【請求項４】
前記第１の減衰期間の長さは、前記第１の中断期間の長さの０．６７倍以上０．８３倍以下である、
請求項３に記載の振動発生装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記発生信号を出力し、前記第１の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから所定の第１の減衰期間、第１の前記減衰信号を出力し、所定の第２の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから第２の前記減衰信号を出力し、
前記制御部は、前記第２の中断期間が終了するタイミングから、前記第２の中断期間の長さより長い第２の減衰期間が終了するタイミングまで前記第２の減衰信号を出力する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の振動発生装置。
【請求項６】
前記第２の減衰期間の長さは、前記第２の中断期間の長さの１．２９倍以上１．５７倍以下である、
請求項５に記載の振動発生装置。
【請求項７】
前記第１の中断期間の長さは、前記対象物に発生した振動が減衰する際の振動周期の半分より小さい、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の振動発生装置。
【請求項８】
前記第２の中断期間の長さは、前記対象物に発生した振動が減衰する際の振動周期の４分の１より小さい、
請求項２に記載の振動発生装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記振動発生部における振動から電力を生成する回路を有する、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の振動発生装置。
【請求項１０】
前記対象物は、操作者が接触して操作する装置である、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の振動発生装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の振動発生装置を備える、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、電子機器等に用いられる振動発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末等の電子機器においては、着信や情報の受信をユーザに伝えるため、また、タッチパネルの操作の感触を指に伝えるために、電子機器を振動させる機能を有するものが多い。このような機能は、電子機器の内部に配置されたアクチュエータ等の動作により実現されている。このようなアクチュエータは、たとえば特許文献１などに開示されている。また、駆動中のリニアモータにダイナミックブレーキを働かせる技術が開示されている。このようなリニアモータは、たとえば特許文献２などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９０４７９号公報
【特許文献２】特開２００２−１４２４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のアクチュエータの制動方法では、アクチュエータとの略共振周波数を有する第１アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することで、アクチュエータを振動させる。そして、アクチュエータに対する制動力を生じるように構成された第２アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することで、アクチュエータを制動させる。ここで、第２アクチュエータ信号は、第１アクチュエータ信号と略同じ周波数を有し、第１アクチュエータ信号と約１８０度ずれた位相を有する。
【０００５】
ところで、たとえば、第１アクチュエータ信号によって電子機器に生成した振動を第２アクチュエータ信号によって制動しない場合、電子機器に生成した振動は、より長い時間をかけて減衰する。このため、振動の終了が明瞭でなくなり、ユーザの指に伝わる振動の感触が劣化することがある。特許文献１に記載の制動方法では、第１アクチュエータ信号及び第２アクチュエータ信号が連続して伝送されるため、第２アクチュエータ信号が、効果的に制動できるタイミングに伝送されない場合がある。特許文献１に記載の制動方法を超えて、電子機器に発生させた振動をより短時間で減衰させ、ユーザの指に良好な感触を与えることが可能な技術が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【０００７】
本発明の一の手段は、
対象物（４２）に取り付けられた振動発生装置（１）であって、
駆動信号に基づき振動を発生する振動発生部（２１）と、
前記対象物に振動を発生させる前記駆動信号である発生信号（Ｓｇ１，Ｓｇ２）、及び前記対象物に発生した振動を減衰させる前記駆動信号である減衰信号（Ｓａ１，Ｓａ２）を前記振動発生部へ出力する制御部（２２）と、を備え、
前記制御部は、前記発生信号を出力し、所定の第１の中断期間（Ｓ１）、前記駆動信号の出力を停止してから前記減衰信号を出力する、
振動発生装置である。
【０００８】
上記構成の振動発生装置によれば、発生信号を出力した後に第１の中断期間を設けることで、より好ましいタイミングで減衰信号を出力することができるので、対象物の振動を効果的に減衰させることができる。これにより、対象物に発生させた振動をより短時間で減衰させることができるので、ユーザの指に良好な感触を与えることができる。
【０００９】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記発生信号を出力し、前記第１の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから所定の第１の減衰期間（Ａ１）、第１の前記減衰信号（Ｓａ１）を出力し、所定の第２の中断期間（Ｓ２）、前記駆動信号の出力を停止してから第２の前記減衰信号（Ｓａ２）を出力する。
【００１０】
上記構成の振動発生装置によれば、たとえば、第１の減衰信号だけでは対象物の振動の減衰が十分に得られない場合においても、第１の減衰信号を出力した後に第２の中断期間を設けることで、より好ましいタイミングで第２の減衰信号を出力することができる。これにより、第１の減衰信号によって減衰できずに残った振動をさらに減衰させることができるので、対象物に発生させた振動をより確実に減衰させることができる。
【００１１】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記第１の中断期間が終了するタイミングから、前記第１の中断期間より短い第１の減衰期間が終了するタイミングまで第１の前記減衰信号を出力する。
【００１２】
第１の減衰期間が長くなりすぎると、第１の減衰期間の一部で出力される第１の減衰信号が対象物の振動を増大させてしまうことがある。上記構成の振動発生装置によれば、第１の減衰期間が長くなりすぎることを防ぐことができるので、第１の減衰信号を対象物の振動減衰に有効に寄与させることができる。
【００１３】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記第１の減衰期間の長さは、前記第１の中断期間の長さの０．６７倍以上０．８３倍以下である。
【００１４】
上記構成の振動発生装置によれば、第１の減衰期間を適切な長さにすることができるので、たとえば、第１の減衰期間が短くなりすぎ、対象物の振動減衰が不足してしまうことを防ぐことができる。
【００１５】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記発生信号を出力し、前記第１の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから所定の第１の減衰期間、第１の前記減衰信号を出力し、所定の第２の中断期間、前記駆動信号の出力を停止してから第２の前記減衰信号を出力し、
前記制御部は、前記第２の中断期間が終了するタイミングから、前記第２の中断期間の長さより長い第２の減衰期間が終了するタイミングまで前記第２の減衰信号を出力する。
【００１６】
第２の減衰期間が短くなりすぎると、第２の減衰期間に出力される第２の減衰信号による対象物の振動減衰が不足してしまうことがある。上記構成の振動発生装置によれば、第２の減衰期間が短くなりすぎることを防ぐことができるので、対象物の振動減衰が不足してしまうことを防ぐことができる。
【００１７】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記第２の減衰期間の長さは、前記第２の中断期間の長さの１．２９倍以上１．５７倍以下である。
【００１８】
上記構成の振動発生装置によれば、第２の減衰期間を適切な長さにすることができるので、たとえば、第２の減衰期間が長くなりすぎ、対象物の振動を増大させてしまうことを防ぐことができる。
【００１９】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記第１の中断期間の長さは、前記対象物に発生した振動が減衰する際の振動周期の半分より小さい。
【００２０】
上記構成の振動発生装置によれば、たとえば、発生信号の出力後に対象物が振動の向きを最初に変えるタイミングの後に第１の中断期間を終了させることができるので、第１の中断期間の終了後に出力する減衰信号に基づき、対象物の振動を効果的に減衰させることができる。
【００２１】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記第２の中断期間の長さは、前記対象物に発生した振動が減衰する際の振動周期の４分の１より小さい。
【００２２】
上記構成の振動発生装置によれば、たとえば、第１の減衰信号の出力後に対象物が振動の向きを最初に変えるタイミングの後に第２の中断期間を終了させることができるので、第２の中断期間の終了後に出力する第２の減衰信号に基づき、対象物の振動をより効果的に減衰させることができる。
【００２３】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記振動発生部における振動から電力を生成する回路（２２ａ）を有する。
【００２４】
上記構成の振動発生装置によれば、たとえば、振動発生部における振動が減衰する際の運動エネルギーを回路によって電気エネルギーに変換することができるので、変換後の電気エネルギーを電子機器の蓄電池に蓄積することができる。これにより、蓄電池における蓄電量の減少を抑制することができる。また、減衰の際の運動エネルギーが振動発生部におけるコイルなどにおいて熱として消費されることを防ぐことができるので、振動発生装置が高温になることを抑制し、振動発生装置の劣化の進行を緩和することができる。
【００２５】
上記振動発生装置において、好ましくは、
前記対象物は、操作者が接触して操作する装置である。
【００２６】
上記構成の振動発生装置によれば、たとえば、操作者が装置に接触した場合に当該装置に振動を発生させた後、当該振動をより短時間で減衰させることができるので、操作者の指に対して良好な感触を与えることができる。これにより、操作者は、自己の操作に対する応答として当該装置からの振動をはっきりと認識することができる。
【００２７】
上記いずれかの振動発生装置は、パーソナルコンピュータ、スマートホン及びタブレットなどの電子機器（４１）に好適に適用される。
【００２８】
上記構成の電子機器によれば、発生信号を出力した後に第１の中断期間を設けることで、より好ましいタイミングで減衰信号を出力することができるので、対象物の振動を効果的に減衰させることができる。これにより、対象物に発生させた振動をより短時間で減衰させることができるので、ユーザの指に良好な感触を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本実施形態のパーソナルコンピュータの外観斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態のパーソナルコンピュータの正面図である。
【図３】図３は、本実施形態のパーソナルコンピュータの断面図である。
【図４】図４は、本実施形態の触覚デバイスの構成を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態の触覚デバイスにおける各信号の時間変化及び振動波形の一例を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態における触覚デバイスにおける振動発生処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態の触覚デバイスにおける回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の振動発生装置は、対象物に振動を発生させる駆動信号を出力し、所定の第１の中断期間、駆動信号の出力を停止してから、対象物に発生した振動を減衰させる駆動信号を出力する制御部を備える点を特徴の一つとしている。
【００３１】
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
（１）電子機器の構成例
（２）動作例
（３）駆動回路の構成例
２．補足事項
【００３２】
＜１．実施形態＞
＜（１）電子機器の構成例＞
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のパーソナルコンピュータの外観斜視図である。図２は、本実施形態のパーソナルコンピュータの正面図である。図３は、本実施形態のパーソナルコンピュータの断面図である。なお、図２及び図３では、モニタ部４５を図示していない。
【００３３】
図１〜図３に示されるように、本実施形態のパーソナルコンピュータ４１は、本体部４４及びモニタ部４５を含んで構成される。本体部４４は、タッチパッド４２、キーボード４３、ＣＰＵ（図示しない）及びメモリ（図示しない）などを含んで構成される。パーソナルコンピュータ４１は、たとえばラップトップコンピュータである。パーソナルコンピュータ４１は、本発明でいう「電子機器」の一具体例である。タッチパッド４２は、本発明でいう「対象物」の一具体例である。
【００３４】
＜タッチパッド４２＞
タッチパッド４２は、操作者が接触して操作する装置である。詳細には、タッチパッド４２は、たとえば、平板状のセンサであり、操作者であるユーザが指でなぞる操作を受け付ける。本体部４４は、タッチパッド４２で受け付けた操作に基づき、マウスポインタの操作を行う。また、タッチパッド４２は、たとえば、操作者がセンサを指で軽くたたくタップ操作を受け付ける。本体部４４は、タッチパッド４２で受け付けたユーザのタップ操作をマウスクリック操作として処理する。本体部４４は、たとえば、タッチパッド４２がユーザによるタップ操作を受け付けると、触覚デバイス１へ振動発生命令を出力する。なお、タッチパッド４２は、操作者の指が近接したことを静電気などで検知することで、ユーザによる操作を受け付ける構成であってもよい。
【００３５】
＜触覚デバイス１＞
図４は、本実施形態の触覚デバイスの構成を示す図である。図４に示されるように、触覚デバイス１は、振動発生部２１、制御部２２及びカウンタ２３を含んで構成される。図１〜図４に示されるように、触覚デバイス１は、タッチパッド４２に取り付けられる。本実施形態では、触覚デバイス１は、平板上のセンサ面の反対側の面に取り付けられる。触覚デバイス１は、本発明でいう「振動発生装置」の一具体例である。
【００３６】
＜カウンタ２３＞
カウンタ２３は、たとえば、水晶振動子を用いた発振回路等により生成されるクロックパルスをカウントし、カウントした値を保持する。このカウント値は、たとえば現在時刻を示す。
【００３７】
＜振動発生部２１＞
振動発生部２１は、駆動信号に基づき振動を発生する。詳細には、振動発生部２１は、たとえば、振動アクチュエータであり、分銅を有する。振動発生部２１は、制御部２２から駆動信号を受けて、受けた駆動信号に応じて分銅を振動させる。振動発生部２１とタッチパッド４２とは、たとえば物理的に接触しており、振動発生部２１において発生した振動はタッチパッド４２に伝達する。
【００３８】
＜制御部２２＞
図５は、本実施形態の触覚デバイスにおける各信号の時間変化及び振動波形の一例を示す図である。なお、図５では、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。振動波形ＶＷは、タッチパッド４２に取り付けられた振動センサ（図示しない）の出力電圧を示す。振動波形ＶＷの出力電圧は、タッチパッド４２における加速度に比例する。ここで、発生期間Ｇ２の終了後に振動波形ＶＷが１番目、２番目及び３番目にゼロクロスするタイミングを、それぞれｔｚ１、ｔｚ２及びｔｚ３と定義する。また、発生期間Ｇ２の終了後に振動波形ＶＷが１番目、２番目及び３番目にピークを示すタイミングを、それぞれｔｐ１、ｔｐ２及びｔｐ３と定義する。
【００３９】
図４及び図５に示されるように、制御部２２は、タッチパッド４２に振動を発生させる駆動信号である発生信号Ｓｇ１及びＳｇ２、ならびにタッチパッド４２に発生した振動を減衰させる駆動信号である減衰信号Ｓａ１及びＳａ２を振動発生部２１へ出力する。減衰信号Ｓａ１及びＳａ２は、それぞれ本発明でいう「第１の減衰信号」及び「第２の減衰信号」の一具体例である。以下、発生信号Ｓｇ１及びＳｇ２の各々を、発生信号と称することがある。減衰信号Ｓａ１及びＳａ２の各々を、減衰信号と称することがある。
【００４０】
制御部２２は、発生信号を出力し、所定の中断期間Ｓ１、駆動信号の出力を停止してから減衰信号を出力する。本実施形態では、制御部２２は、発生信号Ｓｇ１及びＳｇ２を出力した後、所定の中断期間Ｓ１、駆動信号の出力を停止する。そして、制御部２２は、中断期間Ｓ１が終了すると、所定の減衰期間Ａ１、減衰信号Ｓａ１を出力し、所定の中断期間Ｓ２、駆動信号の出力を停止する。そして、制御部２２は、中断期間Ｓ２が終了すると、所定の減衰期間Ａ２、減衰信号Ｓａ２を出力する。中断期間Ｓ１及びＳ２は、それぞれ本発明でいう「第１の中断期間」及び「第２の中断期間」の一具体例である。減衰期間Ａ１及びＡ２は、それぞれ本発明でいう「第１の減衰期間」及び「第２の減衰期間」の一具体例である。
【００４１】
詳細には、制御部２２は、たとえば、本体部４４から振動発生命令を受けると、発生期間Ｇ１、発生期間Ｇ２、中断期間Ｓ１、減衰期間Ａ１、中断期間Ｓ２及び減衰期間Ａ２を設定する。発生期間Ｇ１、発生期間Ｇ２、中断期間Ｓ１、減衰期間Ａ１、中断期間Ｓ２及び減衰期間Ａ２は、この順で連続する。つまり、発生期間Ｇ１の終了タイミングと発生期間Ｇ２の開始タイミングとは一致する。その他の期間についても同様である。
【００４２】
発生期間Ｇ１，Ｇ２、中断期間Ｓ１，Ｓ２及び減衰期間Ａ１，Ａ２の開始タイミング及び終了タイミングは、たとえば、振動発生命令を受けたタイミングにおけるカウンタ２３のカウント値すなわち振動発生命令を受けた時刻に基づき算出される。制御部２２は、たとえば、カウンタ２３におけるカウント値を監視し、振動発生命令を受けた時刻から経過した時間に基づき、発生期間Ｇ１，Ｇ２、中断期間Ｓ１，Ｓ２及び減衰期間Ａ１，Ａ２の開始タイミング及び終了タイミングを認識する。
【００４３】
制御部２２は、発生期間Ｇ１の開始タイミングから発生期間Ｇ１の終了タイミングまでの間、発生信号Ｓｇ１を振動発生部２１へ出力する。そして、制御部２２は、発生期間Ｇ２の開始タイミングから発生期間Ｇ２の終了タイミングまでの間、発生信号Ｓｇ２を振動発生部２１へ出力する。
【００４４】
本実施形態では、発生信号Ｓｇ１は、たとえば、略−４．７ボルトの矩形パルスである。発生期間Ｇ１の長さは、たとえば略２．１ミリ秒である。また、発生信号Ｓｇ２は、たとえば、略＋４．６ボルトの矩形パルスである。発生期間Ｇ２の長さは、たとえば略２．０ミリ秒である。
【００４５】
発生信号Ｓｇ１の電圧及び発生信号Ｓｇ２の電圧は、たとえば、タッチパッド４２に発生させようとする振動量に基づき設定される。発生期間Ｇ１，Ｇ２の長さは、たとえば、触覚デバイス１の共振周波数、及び触覚デバイス１を自由振動させた場合の振動波形などに基づき設定される。
【００４６】
制御部２２は、中断期間Ｓ１の開始タイミングから中断期間Ｓ１の終了タイミングまでの間、駆動信号の出力を停止する。中断期間Ｓ１の長さは、タッチパッド４２に発生した振動が減衰する際の振動周期（以下、減衰振動周期と称することがある。）の半分より小さい。好ましくは、中断期間Ｓ１の長さは、減衰振動周期の長さの０．３３倍以上０．４０倍以下である。本実施形態では、中断期間Ｓ１の長さは、たとえば減衰振動周期の長さの０．３６倍に相当する略１．８ミリ秒である。
【００４７】
ここで、減衰振動周期は、たとえば、発生信号Ｓｇ１，Ｓｇ２を振動発生部２１に与えた後、減衰信号Ｓａ１，Ｓａ２を振動発生部２１に与えずにタッチパッド４２を自由振動させた場合における振動波形に基づき算出することが可能である。減衰振動周期は、たとえば、図５に示す、タイミングｔｚ１からタイミングｔｚ２までの時間の２倍の時間、タイミングｔｚ２からタイミングｔｚ３までの時間の２倍の時間、またはタイミングｔｚ１からタイミングｔｚ３までの時間と概ね同じである。
【００４８】
制御部２２は、減衰期間Ａ１の開始タイミングから減衰期間Ａ１の終了タイミングまでの間、減衰信号Ｓａ１を振動発生部２１へ出力する。本実施形態では、減衰信号Ｓａ１は、たとえば、略＋７．９ボルトの矩形パルスである。減衰信号Ｓａ１の電圧は、たとえば、タッチパッド４２に発生した振動量に基づき設定される。
【００４９】
減衰期間Ａ１の長さは、中断期間Ｓ１の長さより短い。具体的には、減衰期間Ａ１の長さは、中断期間Ｓ１の長さの０．６７倍以上０．８３倍以下である。また、タイミングｔｚ２からｔｐ２までの期間と減衰期間Ａ１とは、互いに重なる部分が存在する。本実施形態では、減衰期間Ａ１の長さは、たとえば中断期間Ｓ１の長さの０．７５倍に相当する略１．４ミリ秒である。
【００５０】
制御部２２は、中断期間Ｓ２の開始タイミングから中断期間Ｓ２の終了タイミングまでの間、駆動信号の出力を停止する。中断期間Ｓ２の長さは、減衰振動周期の４分の１より小さい。好ましくは、中断期間Ｓ２の長さは、減衰振動周期の長さの０．１９倍以上０．２３倍以下である。本実施形態では、中断期間Ｓ１の長さは、たとえば減衰振動周期の長さの０．２１倍に相当する略１．１ミリ秒である。
【００５１】
制御部２２は、減衰期間Ａ２の開始タイミングから減衰期間Ａ２の終了タイミングまでの間、減衰信号Ｓａ２を振動発生部２１へ出力する。本実施形態では、減衰信号Ｓａ２は、たとえば、略−１．５ボルトの矩形パルスである。減衰信号Ｓａ２の電圧は、たとえば、タッチパッド４２に発生した振動量に基づき設定される。
【００５２】
減衰期間Ａ２の長さは、中断期間Ｓ２の長さより長い。具体的には、減衰期間Ａ２の長さは、中断期間Ｓ２の長さの１．２９倍以上１．５７倍以下である。また、タイミングｔｚ３からｔｐ３までの期間と減衰期間Ａ２とは、互いに重なる部分が存在する。本実施形態では、減衰期間Ａ２の長さは、たとえば中断期間Ｓ２の長さの１．４３倍に相当する略１．６ミリ秒である。
【００５３】
＜（２）動作例＞
次に、本実施形態の触覚デバイスにおける振動発生処理について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態における触覚デバイスにおける振動発生処理を示すフローチャートである。
【００５４】
＜Ｓ１００〜Ｓ１０２＞
制御部２２は、たとえば、操作者によりパーソナルコンピュータ４１の使用が開始されると（Ｓ１００）、本体部４４から振動発生命令を受けるまで待機する（Ｓ１０２でＮＯ）。そして、制御部２２は、たとえば、操作者がタッチパッド４２に対してタップ操作を行うと、本体部４４から振動発生命令を受け（Ｓ１０２でＹＥＳ）、発生期間Ｇ１，Ｇ２、中断期間Ｓ１，Ｓ２及び減衰期間Ａ１，Ａ２を設定する。
【００５５】
＜Ｓ１０４＞
次に、制御部２２は、発生期間Ｇ１の開始タイミングから発生期間Ｇ１の終了タイミングまでの間、発生信号Ｓｇ１を振動発生部２１へ出力する（Ｓ１０４）。
【００５６】
＜Ｓ１０６＞
次に、制御部２２は、発生期間Ｇ２の開始タイミングから発生期間Ｇ２の終了タイミングまでの間、発生信号Ｓｇ２を振動発生部２１へ出力する（Ｓ１０６）。
【００５７】
＜Ｓ１０８＞
次に、制御部２２は、中断期間Ｓ１の開始タイミングから中断期間Ｓ１の終了タイミングまでの間、駆動信号の出力を停止する（Ｓ１０８）。
【００５８】
＜Ｓ１１０＞
次に、制御部２２は、減衰期間Ａ１の開始タイミングから減衰期間Ａ１の終了タイミングまでの間、減衰信号Ｓａ１を振動発生部２１へ出力する（Ｓ１１０）。
【００５９】
＜Ｓ１１２＞
次に、制御部２２は、中断期間Ｓ２の開始タイミングから中断期間Ｓ２の終了タイミングまでの間、駆動信号の出力を停止する（Ｓ１１２）。
【００６０】
＜Ｓ１１４＞
次に、制御部２２は、減衰期間Ａ２の開始タイミングから減衰期間Ａ２の終了タイミングまでの間、減衰信号Ｓａ２を振動発生部２１へ出力する（Ｓ１１４）。
【００６１】
＜Ｓ１０２＞
次に、制御部２２は、本体部４４から新たな振動発生命令を受けるまで待機する（Ｓ１０２でＮＯ）。
【００６２】
＜（３）駆動回路の構成例＞
次に、本実施形態の触覚デバイスにおける回路構成について説明する。図７は、本実施形態の触覚デバイスにおける回路構成を示す図である。図７に示されるように、制御部２２は、駆動回路２２ａを有する。駆動回路２２ａは、ＭＯＳＦＥＴ５１、５２、５３及び５４ならびにダイオード５５、５６、５７及び５８を含む。振動発生部２１は、コイル２１ａを含む。コイル２１ａは、駆動回路２２ａのノードＮ１に接続された第１端と、駆動回路２２ａのノードＮ２に接続された第２端と、を有する。
【００６３】
パーソナルコンピュータ４１の本体部４４には、たとえば、バッテリー５９が配置される。本実施形態では、バッテリー５９は、蓄電池（二次電池）であり、パーソナルコンピュータ４１の電源として用いられる。
【００６４】
駆動回路２２ａにおけるＭＯＳＦＥＴ５１、５２、５３及び５４は、Ｈブリッジ回路を形成する。具体的には、ＭＯＳＦＥＴ５１は、バッテリー５９の陽極に接続されたドレインと、ノードＮ１に接続されたソースと、ゲートと、を有する。ＭＯＳＦＥＴ５２は、バッテリー５９の陽極に接続されたドレインと、ノードＮ２に接続されたソースと、ゲートと、を有する。ＭＯＳＦＥＴ５３は、ノードＮ１に接続されたドレインと、バッテリー５９の陰極に接続されたソースと、ゲートと、を有する。ＭＯＳＦＥＴ５４は、ノードＮ２に接続されたドレインと、バッテリー５９の陰極に接続されたソースと、ゲートと、を有する。
【００６５】
ダイオード５５は、バッテリー５９の陽極に接続されたカソードと、ノードＮ１に接続されたアノードと、を有する。ダイオード５６は、バッテリー５９の陽極に接続されたカソードと、ノードＮ２に接続されたアノードと、を有する。ダイオード５７は、ノードＮ１に接続されたカソードと、バッテリー５９の陰極に接続されたアノードと、を有する。ダイオード５８は、ノードＮ２に接続されたカソードと、バッテリー５９の陰極に接続されたアノードと、を有する。
【００６６】
駆動回路２２ａは、バッテリー５９から受ける電力を用いて、振動発生部２１における振動の発生及び減衰をさせるための信号を生成する。具体的には、ＭＯＳＦＥＴ５１、５２、５３及び５４は、制御部２２からの制御信号Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４をそれぞれゲートにおいて受け、受けた制御信号のレベルに基づき、ドレイン及びソース間の導通状態及び非導通状態を切り替える。
【００６７】
本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ５１、５２、５３及び５４は、ノードＮ１及びＮ２間すなわちコイル２１ａの第１端及び第２端間において、バッテリー５９からの電力に基づき、発生信号Ｓｇ１及びＳｇ２ならびに減衰信号Ｓａ１及びＳａ２を生成する。制御部２２が、たとえばＰＷＭ制御を行う場合、発生信号Ｓｇ１及びＳｇ２ならびに減衰信号Ｓａ１及びＳａ２の各々には、所定のデューティー比の複数のパルス波形が含まれる。
【００６８】
コイル２１ａは、発生信号Ｓｇ１及びＳｇ２に基づき、振動発生部２１における振動を発生させるための磁場を生成するとともに、減衰信号Ｓａ１及びＳａ２に基づき、振動発生部２１における振動を減衰させるための磁場を生成する。
【００６９】
また、駆動回路２２ａは、振動発生部２１における振動から電力を生成し、生成した電力をバッテリー５９に蓄電する。詳細には、コイル２１ａは、たとえば、振動発生部２１における振動が減衰する際に、振動発生部２１における振動からコイル２１ａの第１端と第２端との間に起電力を発生させる。この起電力に基づき、バッテリー５９には、回生電流が流れる。具体的には、回生電流は、コイル２１ａの起電力において、第１端の電圧が第２端の電圧より高い場合、コイル２１ａの第１端からノードＮ１、ダイオード５５、バッテリー５９、ダイオード５８及びノードＮ２を経由してコイル２１ａの第２端へ流れる。一方、回生電流は、コイル２１ａの起電力において、第２端の電圧が第１端の電圧より高い場合、コイル２１ａの第２端からノードＮ２、ダイオード５６、バッテリー５９、ダイオード５７及びノードＮ１を経由してコイル２１ａの第１端へ流れる。バッテリー５９は、この回生電流によって充電される。
【００７０】
なお、駆動回路２２ａでは、ＭＯＳＦＥＴ５１、５２、５３及び５４によってＨブリッジ回路が形成される構成について説明したが、ボディーダイオード内蔵のＳｉＣ（シリコンカーバイド）のＮｃｈＭＯＳＦＥＴを４つ用いてＨブリッジ回路が形成される構成であってもよい。この場合、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴにボディーダイオードが内蔵されているため、ダイオードをＮｃｈＭＯＳＦＥＴと並列に接続しなくても、駆動回路２２ａは、振動発生部２１における振動から電力を生成し、生成した電力をバッテリー５９に蓄電することが可能である。
【００７１】
上記構成の振動発生装置によれば、発生信号Ｓｇ１，Ｓｇ２を出力した後に中断期間Ｓ１を設けることで、より好ましいタイミングで減衰信号Ｓａ１を出力することができるので、タッチパッド４２の振動を効果的に減衰させることができる。これにより、タッチパッド４２に発生させた振動をより短時間で減衰させることができるので、操作者の指に良好な感触を与えることができる。
【００７２】
また、上記構成の振動発生装置では、制御部２２が、発生信号Ｓｇ１，Ｓｇ２を出力し、中断期間Ｓ１、駆動信号の出力を停止してから減衰期間Ａ１、減衰信号Ｓａ１を出力し、中断期間Ｓ２、駆動信号の出力を停止してから減衰信号Ｓａ２を出力する。これにより、たとえば、減衰信号Ｓａ１だけではタッチパッド４２の振動の減衰が十分に得られない場合においても、減衰信号Ｓａ１を出力した後に中断期間Ｓ２を設けることで、より好ましいタイミングで減衰信号Ｓａ２を出力することができる。これにより、減衰信号Ｓａ１によって減衰できずに残った振動をさらに減衰させることができるので、タッチパッド４２に発生させた振動をより確実に減衰させることができる。
【００７３】
また、減衰期間Ａ１が長くなりすぎると、減衰期間Ａ１の一部で出力される減衰信号Ｓａ１がタッチパッド４２の振動を増大させてしまうことがある。上記構成の振動発生装置では、制御部２２が、中断期間Ｓ１が終了するタイミングから、中断期間Ｓ１より短い減衰期間Ａ１が終了するタイミングまで減衰信号Ｓａ１を出力するため、減衰期間Ａ１が長くなりすぎることを防ぐことができる。これにより、減衰信号Ｓａ１をタッチパッド４２の振動減衰に有効に寄与させることができる。
【００７４】
また、上記構成の振動発生装置では、減衰期間Ａ１の長さが、中断期間Ｓ１の長さの０．６７倍以上０．８３倍以下であるため、減衰期間Ａ１を適切な長さにすることができるので、たとえば、減衰期間Ａ１が短くなりすぎ、タッチパッド４２の振動減衰が不足してしまうことを防ぐことができる。
【００７５】
また、減衰期間Ａ２が短くなりすぎると、減衰期間Ａ２に出力される減衰信号Ｓａ２によるタッチパッド４２の振動減衰が不足してしまうことがある。上記構成の振動発生装置では、制御部２２が、中断期間Ｓ２が終了するタイミングから、中断期間Ｓ２の長さより長い減衰期間Ａ２が終了するタイミングまで減衰信号Ｓａ２を出力するため、減衰期間Ａ２が短くなりすぎることを防ぐことができる。これにより、タッチパッド４２の振動減衰が不足してしまうことを防ぐことができる。
【００７６】
また、上記構成の振動発生装置では、減衰期間Ａ２の長さが、中断期間Ｓ２の長さの１．２９倍以上１．５７倍以下であるため、減衰期間Ａ２を適切な長さにすることができるので、たとえば、減衰期間Ａ２が長くなりすぎ、タッチパッド４２の振動を増大させてしまうことを防ぐことができる。
【００７７】
また、上記構成の振動発生装置では、中断期間Ｓ１の長さが減衰振動周期の半分より小さいため、たとえば、発生信号Ｓｇ１，Ｓｇ２の出力後にタッチパッド４２が振動の向きを最初に変えるタイミングｔｐ１の後に中断期間Ｓ１を終了させることができる。これにより、中断期間Ｓ１の終了後に出力する減衰信号Ｓａ１に基づき、タッチパッド４２の振動を効果的に減衰させることができる。
【００７８】
また、上記構成の振動発生装置では、中断期間Ｓ２の長さが減衰振動周期の４分の１より小さいため、たとえば、減衰信号Ｓａ１の出力後にタッチパッド４２が振動の向きを最初に変えるタイミングｔｐ２の後に中断期間Ｓ２を終了させることができる。これにより、中断期間Ｓ２の終了後に出力する減衰信号Ｓａ２に基づき、タッチパッド４２の振動をより効果的に減衰させることができる。
【００７９】
また、上記構成の振動発生装置では、制御部２２が、振動発生部２１における振動から電力を生成する駆動回路２２ａを有するため、振動発生部２１における振動が減衰する際の運動エネルギーを駆動回路２２ａによって電気エネルギーに変換することができる。これにより、たとえば、変換後の電気エネルギーをパーソナルコンピュータ４１のバッテリー５９に蓄積することができるので、バッテリー５９における蓄電量の減少を抑制することができる。また、減衰の際の運動エネルギーが振動発生部２１におけるコイル２１ａなどにおいて熱として消費されることを防ぐことができるので、触覚デバイス１が高温になることを抑制し、触覚デバイス１の劣化の進行を緩和することができる。
【００８０】
また、上記構成の振動発生装置では、タッチパッド４２が、操作者が接触して操作する装置であるため、操作者がタッチパッド４２に接触した場合にタッチパッド４２に振動を発生させた後、当該振動をより短時間で減衰させることができる。これにより、操作者の指に対して良好な感触を与えることができるので、操作者は、自己の操作に対する応答としてタッチパッド４２からの振動をはっきりと認識することができる。
【００８１】
＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【００８２】
本実施形態の触覚デバイスでは、２つの減衰期間Ａ１，Ａ２を設ける構成について説明したが、１つまたは３つ以上の減衰期間を設ける構成であってもよい。詳細には、たとえば、減衰期間Ａ１における減衰信号Ｓａ１だけでタッチパッド４２の振動を減衰させることができる場合、減衰期間Ａ１のみを設ける構成であってもよい。また、減衰期間Ａ１，Ａ２を設けてもタッチパッド４２の振動を減衰させることが困難な場合、３つ以上の減衰期間を設ける構成であってもよい。
【００８３】
また、本実施形態の触覚デバイスでは、２つの発生期間Ｇ１，Ｇ２を設ける構成について説明したが、１つまたは３つ以上の発生期間を設ける構成であってもよい。詳細には、たとえば、発生期間Ｇ１における発生信号Ｓｇ１だけでタッチパッド４２に十分な振動を発生させることができる場合、発生期間Ｇ１のみを設ける構成であってもよい。また、発生期間Ｇ１，Ｇ２を設けてもタッチパッド４２に十分な振動を発生させることが困難な場合、３つ以上の発生期間を設ける構成であってもよい。
【００８４】
また、本実施形態の触覚デバイスでは、制御部２２が、減衰期間Ａ１，Ａ２の各々において、１つのパルスを出力する構成について説明したが、制御部２２が、減衰期間Ａ１，Ａ２の少なくともいずれか一方において、２つ以上のパルスを出力する構成であってもよい。
【００８５】
また、本実施形態の触覚デバイスでは、制御部２２が、発生期間Ｇ１，Ｇ２の各々において、１つのパルスを出力する構成について説明したが、制御部２２が、発生期間Ｇ１，Ｇ２の少なくともいずれか一方において、２つ以上のパルスを出力する構成であってもよい。
【００８６】
また、本実施形態の触覚デバイスでは、触覚デバイス１がタッチパッド４２に取り付けられる構成について説明したが、触覚デバイス１は、ゲームコントローラ、スマートホンもしくはタブレットといった他の種類の電子機器、または電子機器以外の物体などに取り付けられる構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、電子機器用の振動発生装置などとして好適に利用される。
【符号の説明】
【００８８】
１…触覚デバイス
２１…振動発生部
２１ａ…コイル
２２…制御部
２２ａ…駆動回路
２３…カウンタ
４１…パーソナルコンピュータ
４２…タッチパッド
４３…キーボード
４４…本体部
４５…モニタ部
５１、５２、５３、５４…ＭＯＳＦＥＴ
５５、５６、５７、５８…ダイオード
５９…バッテリー
Ｇ１，Ｇ２…発生期間
Ｓ１，Ｓ２…中断期間
Ａ１，Ａ２…減衰期間
Ｓｇ１，Ｓｇ２…発生信号
Ｓａ１，Ｓａ２…減衰信号
ＶＷ…振動波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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