(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザがタッチするパネルと、
前記パネルを振動させる振動部と、
前記振動部の５０Ｈｚから５００Ｈｚの周波数の振動を制御する振動制御部と、
画像を表示する表示部と、
を備え、
前記振動制御部は、前記ユーザが前記パネルをなぞる速度と、前記ユーザがなぞっている位置に表示されている画像のなぞり方向の空間周波数とに応じて、前記振動部の振動を変更する、電子機器。
【請求項２】
前記振動制御部は、前記空間周波数に比例して前記振動部の振動を変更する、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記振動制御部は、前記空間周波数に比例して前記振動部の振動振幅を変更する、請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記振動制御部は、前記ユーザのタッチ位置に応じて、前記振動部の振動振幅を変更する、請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。
【請求項５】
前記振動制御部は、前記ユーザのタッチ位置に応じて、前記振動部の駆動波形の位相を変更する、請求項１から４のいずれかに記載の電子機器。
【請求項６】
前記空間周波数は、前記表示部に表示された画像の輝度が変化する周期に対応しており、
前記振動制御部は、前記画像の輝度の高い領域と低い領域とで振動を異ならせる、請求項１から５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項７】
前記空間周波数は、前記表示部に表示された画像の色が変化する周期に対応しており、
前記振動制御部は、前記画像の互いに色が異なる領域同士で振動を異ならせる、請求項１から５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項８】
ユーザがタッチするパネルと、
前記パネルを振動させる振動部と、
前記振動部の振動を制御する振動制御部と、
画像を表示する表示部と、
を備え、
前記振動制御部は、前記ユーザが前記パネルをなぞる速度と、前記ユーザがなぞっている位置に表示されている画像のなぞり方向の空間周波数とに応じて、前記振動部の振動を変更し、
前記ユーザのなぞり速度に応じて、前記空間周波数を計算する画像の範囲を変更する、電子機器。
【請求項９】
前記ユーザのなぞり速度が遅いときよりも速いときの方の前記空間周波数を計算する画像の範囲を広くする、請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記振動制御部は、前記ユーザのタッチ位置が変化しない場合、前記振動部を振動させない、請求項１に記載の電子機器。
【請求項１１】
ユーザがタッチするパネルと、
前記パネルを振動させる振動部と、
前記振動部の振動を制御する振動制御部と、
画像を表示する表示部と、
を備え、
前記振動制御部は、前記ユーザが前記パネルをなぞる速度と、前記ユーザがなぞっている位置に表示されている画像のなぞり方向の空間周波数とに応じて、前記振動部の振動を変更し、
前記ユーザのタッチ位置に応じて前記表示部に表示したカーソルの動きを制御する表示制御部をさらに備え、
前記表示制御部は、前記ユーザが前記パネルをなぞる速度と、前記カーソルが移動している位置に表示されている画像における前記カーソルの移動方向の空間周波数とに応じて、前記カーソルの移動速度を変更する、電子機器。
【請求項１２】
前記カーソルの移動速度は、前記空間周波数が低いときよりも高いときの方が遅い、請求項１１に記載の電子機器。
【請求項１３】
前記空間周波数は、前記表示部に表示された画像の輝度が変化する周期に対応しており、
前記カーソルの移動速度は、前記画像の輝度の高低差が小さいときよりも大きいときの方が遅い、請求項１１に記載の電子機器。
【請求項１４】
電子機器に振動動作を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、
ユーザのパネルへのタッチ操作を検出するステップと、
前記ユーザが前記パネルをなぞる速度と、前記ユーザがなぞっている位置の表示画像のなぞり方向の空間周波数とに応じて、前記パネルの５０Ｈｚから５００Ｈｚの周波数の振動を変更するステップと、
を前記電子機器のコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ユーザによる操作が可能な電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、入力手段としてタッチパネルを備えた電子機器が広く利用されている。このタッチパネルの動作原理の一つとして、静電容量方式が挙げられる。この方式では、ユーザの指先とタッチパネルの導電膜との間の静電容量の変化を捉えることで、ユーザの指先のタッチパネル上のタッチ位置を検出する。
【０００３】
一般に、タッチパネルを備えた電子機器は、ユーザがタッチパネル表面に直接触れることで入力操作を行う。タッチパネル操作に応じた感触を提供するために、タッチパネルに振動部を設け、ユーザに振動による触覚を提示する触覚機能付タッチパネルが提案されている。例えば、本体側面にズーム操作を行うためのスライドボタンが設けられているカメラがあるが、特許文献１は、細長いタッチパネルを本体側面に設けて、タッチパネルをそのようなスライドボタンとして使用するカメラを開示している。その細長いタッチパネルをユーザがなぞってズーム操作を行うとき、なぞり速度に応じて振動を変化させることにより、ユーザはメカニカルなスライドボタンの操作感に対応した触覚を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８４４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、表示部に表示された画像をなぞったときに、その表示画像に応じた触覚をユーザに提示する電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のある実施形態に係る電子機器は、ユーザがタッチするパネルと、パネルを振動させる振動部と、振動部の振動を制御する振動制御部と、画像を表示する表示部とを備える。振動制御部は、ユーザがパネルをなぞる速度と、ユーザがなぞっている位置に表示されている画像のなぞり方向の空間周波数とに応じて、振動部の振動を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示のある実施形態に係る電子機器によれば、表示部に表示された画像をなぞったときに、その表示画像に応じた触覚をユーザに提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る電子機器の外観斜視図である。
【図２】実施形態に係る電子機器を示す分解斜視図である。
【図３】実施形態に係る電子機器を図２に示すＡ−Ａ’線に沿って切断したときの断面図である。
【図４】（ａ）は実施形態に係る電子機器の表示部を示す平面図であり、（ｂ）はある周波数で駆動したときの振動分布図であり、（ｃ）は指を１０ｍｍ／ｓの等速で動かしたときの駆動波形図であり、（ｄ）はユーザの指の位置の振動波形図である。
【図５Ａ】実施形態に係る電子機器の表示部を示す平面図である。
【図５Ｂ】実施形態に係る電子機器をある周波数で駆動したときのタッチパネルの振動分布図である。
【図５Ｃ】実施形態に係る電子機器を別の周波数で駆動したときのタッチパネルの振動分布図である。
【図５Ｄ】実施形態に係る電子機器の図５Ａに示すＢ−Ｂ’線におけるタッチパネルの振動強度図である。
【図５Ｅ】実施形態に係る電子機器においてタッチ位置によって駆動周波数を変更したときの振動分布図である。
【図５Ｆ】実施形態に係る電子機器のタッチパネルをタッチしている指がタッチしたまま連続して動いた場合の連続駆動の駆動波形を表す図である。
【図６】（ａ）は実施形態に係る電子機器の表示部を示す平面図であり、（ｂ）は高次モードで駆動したときの振動分布図であり、（ｃ）は指を１０ｍｍ／ｓの等速で動かしたときの駆動波形図であり、（ｄ）はユーザの指の位置の振動波形図である。
【図７】実施形態に係る電子機器の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１１】
［１．電子機器の構成］
図１は、実施形態に係る電子機器１００の表示面側の外観を示す斜視図である。電子機器１００は、表示部１０１と、それを覆うように配置されたタッチパネル１０２と、筐体１０３とを備える。説明の便宜上、以下ではタッチパネル１０２の長辺方向をＸ方向、短辺方向をＹ方向とする。
【００１２】
図２は、電子機器１００を示す分解斜視図である。図２に示すように、電子機器１００は、ベース部材２０１と、タッチパネル１０２と、支持部２０２と、振動部２０３とを備える。ベース部材２０１は、タッチパネル１０２を支えるベースとなる部材である。ベース部材２０１は、金属や樹脂など、タッチパネル１０２などを支えることができる剛性を備えている。ベース部材２０１には、図示しない表示パネルや回路基板が取り付けられる。
【００１３】
タッチパネル１０２は、ユーザのタッチ操作を受け付け、タッチ位置を検出する。タッチパネル１０２の位置検出方式としては、感圧方式、静電容量方式、光学式、表面弾性波方式などの公知の方式を用いることができる。タッチパネル１０２は、パネル部材の一例である。タッチパネル１０２は、その周縁部分が支持部２０２により支持されている。
【００１４】
支持部２０２は、タッチパネル１０２の周縁部のほぼ全周に亘って設けられており、タッチパネル１０２をベース部材２０１に対して支持する。支持部２０２は、樹脂、ゴム、ゲルなどの一定の強度と弾性力を備えた材料で構成される。支持部２０２は金属などで構成されてもよい。このような構成により、支持部２０２の強度を強くすることができる。また、支持部２０２は、バネ要素で構成されてもよい。このような構成により、支持部２０２は高い弾性力を有することができる。
【００１５】
支持部２０２は、４つの辺で構成されている。具体的には、電子機器１００の形状に合わせて、２つの対向する長辺と、２つの対向する短辺とで構成される。支持部２０２の幅は、短辺よりも長辺の方を狭くしている。その結果として、支持部２０２の剛性は短辺よりも長辺の方が低い。
【００１６】
なお、本実施形態では、ベース部材２０１と支持部２０２とは別体として設けられているが、ベース部材２０１と支持部２０２とは一体に形成されてもよい。
【００１７】
また、本実施形態では、支持部２０２は全周に亘りベース部材２０１とタッチパネル１０２を接続しているが、一部であってもよい。
【００１８】
本実施形態の電子機器１００は、２つの振動部２０３ａ、２０３ｂを有している。振動部２０３ａ、２０３ｂは、タッチパネル１０２の裏面の周縁部に取り付けられている。振動部２０３ａ、２０３ｂは、タッチパネル１０２の短辺の略中点付近に１つずつ配置されている。振動部２０３ａ、２０３ｂは、タッチパネル１０２を振動させることで、ユーザに触覚を与える。振動部２０３ａ、２０３ｂとしては、たとえば圧電素子や振動モータ、リニアアクチュエータ、ボイスコイルモータ、人工筋肉などが用いられる。要するに振動部２０３ａ、２０３ｂは、電気エネルギーなどを振動エネルギーに変換することができるものであればよい。
【００１９】
図３は、電子機器１００を図２に示すＡ−Ａ’線で切断したときのタッチパネル１０２と振動部２０３ａの断面図である。図３に示すように、タッチパネル１０２に振動部２０３ａは物理的に接続されている。振動部２０３ａは振動制御部３０１に電気的に接続されている。この例では、振動部２０３ａは圧電素子であり、その両面に電極が形成されている。タッチパネル１０２と接続されている側の電極は、圧電素子の端面を介して、振動制御部３０１に電気的に接続されている。振動制御部３０１より交流電圧を印加することで、振動部２０３ａは伸縮し、それによりタッチパネル１０２にたわみ振動を引き起こす。
【００２０】
なお、振動部２０３としては、スパッタリング等の方法によりタッチパネル１０２に薄膜の透明圧電部材を形成して振動部２０３として用いてもよい。また、タッチパネル１０２上にカバー部材がある場合は、振動部２０３をカバー部材に貼り付けるなど、電子機器１００のどの部分に配置してもよい。なお、タッチパネル１０２上にカバー部材がある場合は、タッチパネル１０２とカバー部材の両方を含めて、タッチ位置を検出するパネル部材とよぶ。
【００２１】
また、この例では、タッチパネル１０２と表示部１０１とが別々の構成要素になっているが、タッチパネル１０２と表示部１０１とは一体に形成されていてもよい。例えば、タッチパネル機能を液晶パネルの内部に一体化するインセル型タッチパネルや、タッチパネル機能を液晶パネルの表面に一体化するオンセル型タッチパネル等の方式であってもよい。
【００２２】
ＣＰＵ３０２は、振動制御部３０１、タッチパネル１０２、表示制御部３０３と電気的に接続されている。ＣＰＵ３０２は、マイクロコンピュータ、記憶部等を備えている。ＣＰＵ３０２は、電子機器１００の各構成要素の動作の制御、各種検出動作および各種判断動作を行なう。ＣＰＵ３０２は、表示制御部３０３を介して表示部１０１に画像を表示する。また、ＣＰＵ３０２は、タッチパネル１０２におけるユーザのタッチ位置を検出し、内部で演算を行い、振動制御部３０１に駆動波形を出力する。
【００２３】
振動制御部３０１は、ユーザがタッチパネル１０２をなぞる速度と、ユーザがなぞっている位置に表示されている画像のなぞり方向の空間周波数とに応じて、振動部２０３ａ、２０３ｂの振動を変更する。また、振動制御部３０１は、ユーザのタッチ位置に応じて、振動部の振動振幅や駆動波形の位相を変更する。以下、電子機器１００の動作をより詳細に説明する。
【００２４】
［２．タッチパネルの振動（基本モード）］
図４（ａ）は、電子機器１００の表示部１０１の平面図である。電子機器１００の動作を分かりやすく説明するために、図４（ａ）に示す例では、白黒の縞々の画像が表示部１０１に表示されている。この例では、表示部１０１の表示画像中の白い部分は輝度が高く、黒い部分は輝度が低いとする。ユーザは、画像が表示されたタッチパネル１０２をなぞる。ＣＰＵ３０２は、タッチパネル１０２より、一定間隔でユーザのタッチパネル１０２上のタッチ位置を得る。ＣＰＵ３０２は、画像内容とタッチ位置情報に応じて、振動部２０３ａ、２０３ｂの振動波形を変更し、ユーザに画像に応じた触覚を提示する。この例では、空間周波数は、表示部１０１に表示された画像の輝度が変化する周期に対応する周波数である。この場合、振動制御部３０１は、例えば、輝度が高い領域と低い領域とで、振動の振幅や周波数を異ならせる。例えば、輝度が高い領域では低い領域よりも振幅を大きくしたり周波数を高くしたりする。また、空間周波数は、表示部１０１に表示された画像の色が変化する周期に対応する周波数であってもよい。この場合、振動制御部３０１は、例えば、画像の互いに色が異なる領域同士で振動の振幅や周波数を異ならせる。例えば、赤色の領域では青色の領域よりも振幅を大きくしたり周波数を高くしたりする。
【００２５】
図４（ｂ）は、タッチパネル１０２をある一定の周波数で駆動したときのタッチパネル１０２の振動分布である。この条件では、タッチ位置によってユーザが感じる振動の大きさは異なり、タッチパネル１０２の中央部の振動振幅は大きく、端部は小さい振動分布になっている。
【００２６】
図４（ｃ）は、ユーザがタッチパネル１０２の図面上の左端から右端まで、１０ｍｍ／ｓの一定の速度でなぞったときの、振動部２０３への駆動波形である。基本周波数を搬送波にして、画像情報となぞり速度に応じて変調をかけている。搬送波はユーザが感じる周波数（例えば５０〜５００Ｈｚ）に設定される。なお、図には搬送波が正弦波であることが分かりやすいように、１Ｈｚの波を記載しているが、実際の周波数は例えば５０〜５００Ｈｚである。ユーザに画像情報に応じた触覚を提示するための駆動波形Ｖｏｌｔ（ｔ）の演算式（１）を以下に示す。
Ｖｏｌｔ（ｔ）＝Ａ・Ｄ（ｐ（ｔ））・（１＋ｓｉｎ（２π・ｆｍ（ｔ）・ｔ＋δｍ））／２・ｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ＋δｃ）      ・・・（１）
ここで、
Ａ：振動の相対的な大きさを指定する定数、
Ｄ（ｐ（ｔ））：タッチ位置ｐ（ｔ）の振動分布を補正する補正項、
ｆｍ（ｔ）：変調波の周波数［Ｈｚ］
ｆｍ（ｔ）＝ν（ｔ）＊ｖ（ｔ）
ν（ｔ）：タッチ位置ｐ（ｔ）近傍の画像のなぞり方向の空間周波数［本／ｍ］、
ｖ（ｔ）：なぞり速度［ｍ／ｓ］
ｖ（ｔ）＝（ｐ（ｔ）−ｐ（ｔ−ｔｃ））／ｔｃ
ｐ（ｔ）：時刻ｔにおけるユーザのタッチ位置［ｍ］、
ｔｃ：ＣＰＵがタッチ位置を得る時間間隔［ｓ］、
δｍ：変調波の位相補正項、
ｆｃ：搬送波の周波数［Ｈｚ］、
δｃ：搬送波の位相補正項
である。
【００２７】
ＣＰＵ３０２は、時刻ｔにユーザのタッチパネル１０２上のタッチ位置ｐ（ｔ）を取得する。次に、ＣＰＵ３０２は、時刻ｔ＋ｔｃまでの間に、時刻ｔ＋ｔｃから時刻ｔ＋２ｔｃまでの駆動波形を演算式（１）により計算し、振動制御部３０１にデータを送信する。振動制御部３０１は、時刻ｔ＋ｔｃから時刻ｔ＋２ｔｃまでの間、上記駆動波形により振動部２０３を振動させる。これにより、ユーザに画像に応じたざらざら感を提示することができる。
【００２８】
また、実際のタッチ位置ｐ（ｔ）と振動波形の間には２ｔｃ程度の遅れが生じる可能性があるため、ｔｃの値はできるだけ小さくすることが考えられ、例えば１００ｍｓ以下、あるいは２０ｍｓ以下にする。
【００２９】
また、ＣＰＵ３０２は、時刻ｔの情報を元に計算した時刻ｔ＋ｔｃの波形と、時刻ｔ＋ｔｃの情報を元に計算した時刻ｔ＋ｔｃの波形とが、連続的につながるように、搬送波と変調波の位相補正項を調整してもよい。
【００３０】
変調波の位相補正項は、ユーザのなぞりの開始位置に応じて調整してもよい。例えば、表示部１０１に表示されている画像の輝度が高い位置からなぞりを開始した場合には位相差を小さく、輝度が低い位置からなぞりを開始した場合には位相差を大きくする。これにより、画像の輝度の高い位置と振動の振幅の大きい位置とを合わせることができるので、よりリアルな触覚を提示することができる。
【００３１】
Ｄ（ｘ）は、タッチ位置ｘにおける振動分布の補正項である。規定の周波数、規定の電圧を印加したときの、タッチ位置ｘでの振幅をｄ（ｘ）、タッチパネル１０２上の振幅がもっとも小さい位置ｐ（ｍｉｎ）の振幅をｄ（ｐ（ｍｉｎ））とすると、Ｄは、以下のように定義できる。
Ｄ（ｘ）＝ｄ（ｐ（ｍｉｎ））／ｄ（ｘ）    ・・・（２）
ただし、Ｄ（ｘ）があまりにも小さくなってしまう場合には、一定値以下にはならないように下限値を設けてもよい。例えば、Ｄ（ｘ）＜０．３の場合には、０．３にしてもよい。
【００３２】
また、ＣＰＵ３０２は、タッチ位置ｐ（ｔ）の周辺約１〜５ｃｍ程度の範囲のなぞり方向の画像内容から空間周波数λ（ｔ）と駆動波形を演算してもよい。演算する画像は、タッチ位置ｐ（ｔ）を中心とするが、さらにそのなぞり方向を考慮して、ｐ（ｔ）＋ｖ（ｔ）・ｔｃ、またはｐ（ｔ）＋ｖ（ｔ）・２・ｔｃとしてもよい。
【００３３】
また、ユーザのなぞり速度に応じて、空間周波数を計算する画像の範囲を変更してもよい。例えば、ユーザのなぞり速度が遅いときよりも速いときの方の空間周波数を計算する画像の範囲を広くしてもよい。空間周波数を計算する範囲を広くする場合、例えば、ｖ（ｔ）・ｔｃｋ以上の範囲を計算してもよい。空間周波数は、例えば輝度または色情報により計算される。空間周波数を白と黒のペアで一本と計算してもよい。
【００３４】
ここでは単純な縞々の白黒の画像を例示したが、カラーでも、規則的でない図柄でも、写真でも絵画でも、そのつどタッチ位置周辺の画像情報を演算式（１）により駆動波形を計算すれば同様の効果が得られる。
【００３５】
また、画像として静止画を例示したが、画像は動画であってもよく、時刻ｔ、または時間遅れの分だけ進んだ時刻の動画の画像情報を元に空間周波数を計算してもよい。
【００３６】
また、タッチ位置、なぞり速度など１次元で説明したが、２次元でも同様の効果が得られる。
【００３７】
また、ユーザのなぞり速度が一定速度以下の場合には、なぞっていないと判断して駆動波形の出力を停止してもよい。例えばユーザのタッチ位置が変化しない場合、振動制御部は振動部を振動させなくてもよい。
【００３８】
また、駆動波形にあわせて、音、熱、画面の輝度、画像などを連動させて変化させてもよい。
【００３９】
この例では、画像の中からコントラストが最も高い一つの空間周波数を抽出して駆動波形に反映したが、表現したい触覚によって特定の色や周波数範囲などで限定することで、最大コントラスト以外の空間周波数を用いてもよい。つまり、空間周波数ν（ｔ）を計算するときに、色によるフィルタリングや、周波数の限定、振幅や方向の限定を入れてもよい。これにより、触覚のバリエーションが増加する。また、単一のν（ｔ）だけでなく、複数のν（ｔ）を合成してもよく、この場合はより複雑な触覚を提示することができる。
【００４０】
図４（ｄ）は、ユーザの指がタッチパネル１０２を１０ｍｍ／ｓでなぞった場合の、ユーザの指の周辺の振動波形である。ユーザのタッチ位置は、ｘ秒後であれば、１０ｘｍｍの位置にあるので、これによりユーザは画像信号に応じたざらざらした触覚を感じることができる。
【００４１】
［３．タッチパネルの振動（高次モード）］
図５Ａは、電子機器１００の表示部１０１の平面図である。支持部２０２は、Ｘ方向に延びる支持部２０２ｂとＹ方向に延びる支持部２０２ａとを備える。Ｘ方向の支持部２０２ｂの剛性はＹ方向の支持部２０２ａの剛性より低い。
【００４２】
図５Ｂは、振動部２０３ａ、２０３ｂの圧電素子に、振動制御部３０１を介して、電圧１５０Ｖｐｐ、周波数２２０Ｈｚの正弦波を同位相で印加した場合の、タッチパネル１０２上の振動分布を表した図である。振動の振幅の大きさが等高線で示してある。Ｘ方向には、３つの振幅の大きな場所（以下、振動の腹４０２）と、両端を除く２つの振幅の小さな場所（以下振動の節４０１）がある。Ｙ方向には、両端部を除き振動の節４０１はない。このような振動モードをｆ２０とよぶ（ｆの添え字の一桁目はＸ方向の節の数、二桁目はＹ方向の節の数を示す。）本実施形態では、全周にわたり支持部２０２が形成されているので、タッチパネル１０２は両端固定のたわみ振動となる。なお、両端固定のたわみ振動以外の振動を用いてもよい。
【００４３】
図５Ｃは、振動部２０３ａ、２０３ｂの圧電素子に、振動制御部３０１を介して、電圧１５０Ｖｐｐ、周波数３７０Ｈｚの正弦波を逆位相で印加した場合の、タッチパネル１０２上の振動振幅を表した図である。ここで逆位相とは、たとえば振動部２０３ａが伸びているときに、振動部２０３ｂが縮むように、振動制御部３０１が制御することである。具体的には、圧電素子にかかる電圧が逆になる。この場合は、振動振幅がＸ方向には、４つの振動の腹４０２、３つの振動の節４０１ができる。このような振動モードをｆ３０モードとよぶ。
【００４４】
図５Ｄは、図５ＡのＢ−Ｂ’線に沿った、振動振幅分布を示した図である。実線はｆ２０モード、点線はｆ３０モードを示している。ユーザのタッチ位置に応じて、振動制御部３０１は出力する振動波形を変化させる。具体的には、ユーザのタッチ位置が図５Ｄの領域Ａの範囲の場合は、振動制御部３０１は振動部２０３に対してｆ２０モードが誘起されるような振動波形を出力する。また、ユーザのタッチ位置が図５Ｄの領域Ｂの範囲の場合には、振動制御部３０１は振動部２０３に対してｆ３０モードが誘起されるように振動波形を出力する。これにより、ユーザはタッチパネル１０２のどの位置をタッチしても振動を感じることができる。
【００４５】
図５Ｅは、ユーザのタッチ位置によって、駆動周波数を変更した場合の振動分布図である。ｆ２０モードとｆ３０モードのうち、ユーザのタッチ位置の振動の大きな方が出力されるため、タッチパネル１０２の全域にわたって大きな振幅をユーザに提供することができる。
【００４６】
この例では、使用する振動モードは２つであったが、これに限定されるものではない。つまり、使用する振動モードは、２つ以上であってもよい。その場合は、例えば、複数の振動モードのうち、タッチ位置の振幅が一番大きなものを用いてもよい。
【００４７】
使用する振動モードの選択時には、振動の均一性だけでなく、人が感じやすく、音が聞こえにくい周波数を選んでもよい。人の触覚の感じやすい周波数は１００〜５００Ｈｚ、より詳細には２００〜４００Ｈｚである。また、周波数が５００Ｈｚを超えると、パネルの振動により騒音が発生し得るので、５００Ｈｚ以下、例えば４００Ｈｚ以下の周波数を使用する。また複数の振動モードを使い分ける場合に、あまりに駆動周波数が違うと触覚に違和感を覚えてしまうので、近い駆動周波数を使用することが考えられる。なお、タッチパネル１０２上の振幅が約５〜５０μｍとなるように周波数および電圧を設定すると、人間の指に心地良い触覚（振動）を提示することができる。
【００４８】
振動部２０３のタッチパネル１０２上の配置位置は、例えば、タッチパネル１０２の使用する振動モードの振動振幅の大きな場所である。図５Ｂの場合、振動の腹である３箇所に設置することが考えられるが、通常、振動部２０３は透明ではないため、タッチパネルの中央部に配置するとその裏側の表示部１０１の表示が見えなくなる。そのために、振動部２０３をタッチパネル１０２の端部に配置する。例えば、表示部１０１の表示エリアよりも外側で、タッチパネル１０２の範囲に配置する。なお、振動部２０３はタッチパネル１０２の端部に配置すると説明したが、端部よりも若干内側に配置しても、表示エリアより外側であれば問題ない。その場合も、より振動の腹に近い端部に設置され得る。タッチパネル１０２のＸ方向端部におけるＹ方向の中央部に配置する（図５Ａの配置）か、タッチパネル１０２のＹ方向端部におけるＸ方向の振動の腹に近い場所の３箇所に配置され得る。
【００４９】
ｆ３０モードに対する振動部２０３の配置位置も同じく、振動振幅の腹の位置の近くに配置され得る。したがって、タッチパネル１０２のＸ方向端部におけるＹ方向の中央部か、タッチパネル１０２のＹ方向端部におけるＸ方向の振動の腹に近い４箇所に配置され得る。
【００５０】
この例では、ｆ２０モードとｆ３０モードを、タッチ位置によって使い分ける。コストの観点からはできるだけ少ない振動部２０３の数で振動を発生させたいので、この例では、両方の振動モードに適しているタッチパネル１０２のＸ方向端部におけるＹ方向の中央部に振動部２０３を配置した（図５Ａの配置）。
【００５１】
上記の例は、振動部２０３が最も少ない構成で説明したが、振動部２０３は２箇所以上でもよい。また振動部２０３は、Ｙ方向中央部とＸ方向中央部の両方に配置してもよい。また、対称な位置だけでなく、非対称な位置に配置しても、振動させるモードのできるだけ腹に近い部分に配置すればよい。
【００５２】
また、図５Ｃのように、逆位相の振幅を誘起させる場合は、振動部２０３を配置する場所により、駆動位相を変更する必要がある。具体的には、Ｘ方向の左右に振動部２０３を配置している場合は、振動部２０３への駆動を逆位相（片側が伸びるときにもう片側を縮める）にする。
【００５３】
表１は、タッチ位置に応じた駆動条件を示す。
【００５４】
【表１】
0005507760.tif 000002
【００５５】
表と図を使って、実際の動作を詳しく説明する。ユーザは、タッチパネル１０２にタッチする。ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）３０２は、タッチ位置に応じて、図５Ｂ、５Ｃを基に表１に示す値を参照して、ユーザに均一な触覚が提示されるように、振動制御部３０１に駆動条件を送付する。駆動条件は、各々の振動部２０３ａ、２０３ｂに対する駆動電圧、駆動周波数、位相、波形、出力タイミングなどの少なくとも１つを含む。振動制御部３０１は、マイクロコンピュータからの振動情報をもとに、振動部２０３を駆動し、ユーザに触覚を提示する。具体的には、タッチ位置が図５Ｄの領域Ａをタッチした場合には、条件Ａ、領域Ｂをタッチした場合には、条件Ｂで駆動する。
【００５６】
この例では、電圧は一定であるが、さらに領域の中を細かく分けて電圧を調整することで、均一な触覚を提示してもよい。電圧は、条件Ａと条件Ｂで振幅が同一になるように設定するのではなく、人間の触覚の周波数特性に応じて触覚が同じ強さになるように設定してもよい。また、バースト駆動でクリック感を表す場合などは、その振動時間が同じになるように、発数を調整してもよい。
【００５７】
図５Ｆは、タッチパネル１０２上を連続的にタッチしている指が動いた場合の連続駆動の駆動波形を表す図である。このとき、振動制御部３０１が実際に出力する駆動波形は、ユーザに違和感がないように駆動波形が連続的な変化になるように調整する。例えば、図５Ｄの領域Ａから領域Ｂへ移動した際に、駆動条件を条件Ａから条件Ｂに変える際には、出力電圧が０のときを目安に変更する。別の言い方をすると、駆動波形のゼロクロスポイントで、振幅、周波数、位相などのパラメータを変化させる。これにより、ユーザに違和感を覚えさせないと共に、騒音の発生も防ぐことができる。
【００５８】
図６（ａ）は、電子機器１００の表示部１０１の平面図である。表示部１０１には、画像が表示されている。ユーザは、画像が表示された表示部１０１上のタッチパネル１０２をタッチしてなぞる。ＣＰＵ３０２は、タッチパネル１０２より、一定間隔でユーザのタッチパネル１０２のタッチ位置を得る。ＣＰＵ３２０は、画像とタッチ位置情報により、振動波形を制御し、ユーザに画像に応じた触覚を提示する。
【００５９】
図６（ｂ）は、複数の高次モードを切り替えて振動部２０３を駆動した場合のタッチパネル１０２の振動分布を示す。本条件では、タッチ位置によってユーザが感じる振動の大きさは異なり、複雑な振動分布になっている。
【００６０】
図６（ｃ）は、ユーザがタッチパネル１０２の図面上の左端から右端まで、１０ｍｍ／ｓの一定の速度でなぞったときの、振動部２０３への駆動波形である。基本周波数を搬送波にして、画像情報となぞり速度に応じて変調をかけている。搬送波はユーザが感じる周波数に設定され、例えば５０〜５００Ｈｚである。なお、図には搬送波が正弦波であることが分かりやすいように、１Ｈｚの波を記載しているが、実際は例えば５０〜５００Ｈｚである。ＣＰＵ３０２は、ユーザのタッチ位置および画像情報を元に演算式（１）を用いて駆動波形を計算する。
【００６１】
図６（ｄ）は、ユーザが１０ｍｍ／ｓで指をなぞったときの、ユーザの指の周辺の振動波形である。ユーザのタッチ位置は、ｘ秒後であれば、１０ｘｍｍの位置にあるので、これによりユーザは画像に応じたざらざらした触覚を感じることができる。
【００６２】
図７は、電子機器１００の別の構成例を示す平面図である。上述の例では、ユーザのタッチ位置に応じて振動を制御したが、図７の例ではタッチ位置とは別にカーソル８０１をさらに表示し、カーソル８０１の動きに変化をつけることにより、さらにユーザにざらざら感を提示する。図７は、表示部１０１とタッチパネル１０２が別体になった電子機器１００を示している。この例では、表示部１０１に、タッチパネル１０２のタッチ操作に連動して移動するカーソル８０１を表示し、そのカーソル８０１の位置をタッチ位置に対応づけることで、上述の例と同様の効果が得られる。表示制御部３０３は、ユーザのタッチパネル１０２上のタッチ位置に応じて、表示部１０１に表示したカーソル８０１の動きを制御する。表示制御部３０３は、ユーザがタッチパネル１０２をなぞる速度と、カーソル８０１が移動している位置に表示された画像におけるカーソル移動方向の空間周波数とに応じて、カーソル８０１の移動速度を変更する。例えば、カーソル８０１の移動速度は、空間周波数が低いときよりも高いときの方を遅くする。また、画像の輝度の高低差が大きいときは小さいときよりも、カーソル８０１の移動速度を遅くしてもよい。カーソル位置の画像情報の空間周波数が高い場合や、コントラストが高い場合には、タッチ位置の移動に対するカーソルの移動の追従性を悪くし、意図的にカーソルが指に遅れてついてくるようにすることで、その位置のざらざら感の荒さを表現してもよい。
【００６３】
なお、図１に示すようにタッチパネル１０２が表示部１０１の表示面側に配置される構成においてカーソル８０１が表示されている場合は、上記と同様にカーソルの移動を制御することにより、同様の効果が得られる。
【００６４】
［４．その他の実施形態］
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術はこれらに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態も可能である。また、上述の実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００６５】
以下、他の実施の形態を例示する。
【００６６】
上述の実施の形態では、各構成要素を制御する制御部がそれぞれ設けられているが、実施の形態はこれに限られない。表示制御部３０３、振動制御部３０１等の各種制御部は、ＣＰＵ３０２が兼ねる構成であってもよい。
【００６７】
また、上述の実施の形態では、タブレット型の電子機器やノートパソコン型の電子機器を用いて説明したが、電子機器１００はこれには限らない。例えば、携帯電話、ＰＤＡ、ゲーム機、カーナビゲーション、ＡＴＭなど、タッチパネルを備える電子機器であってもよい。
【００６８】
また、上述の実施の形態で示した振動パターンの周波数、電圧、周期数に関しては一例であり、矩形波、のこぎり波などの別の波形や、間欠的な波形や、連続的に周波数や振幅が変化する波形などであってもよい。
【００６９】
また、上述の実施の形態では、タッチパネル１０２として、静電容量方式で説明したが、抵抗膜式、光学式、超音波方式、電磁式などのタッチパネルを用いてもよい。さらにユーザの指によるタッチ操作に限らず、スタイラスなどペンなどによる入力方法でもよい。
【００７０】
また、上述の実施形態では、振動を発生することで触覚を提示したが、実施の形態はこれに限られない。振動以外にも、例えば、静電気による摩擦の変化や、電流による皮膚の刺激、液体による画面形状の変化など、他の方法で触覚を提示してもよい。触覚の提示だけでなく、画面表示、音、光、熱などを適宜組み合わせてもよい。
【００７１】
なお、上述した電子機器の動作は、ハードウエアによって実現されてもよいしソフトウエアによって実現されてもよい。そのような制御動作を実行させるコンピュータプログラムは、例えばＣＰＵ３０２の内蔵メモリーに記憶される。また、そのようなコンピュータプログラムは、それが記録された記録媒体（光ディスク、半導体メモリー等）から電子機器１００へインストールしてもよいし、インターネット等の電気通信回線を介してダウンロードしてもよい。
【００７２】
［５．まとめ］
実施形態に係る電子機器１００は、ユーザがタッチするタッチパネル１０２と、タッチパネル１０２を振動させる振動部２０３と、振動部２０３の振動を制御する振動制御部３０１と、画像を表示する表示部１０１とを備える。振動制御部３０１は、ユーザがタッチパネル１０２をなぞる速度と、ユーザがなぞっている位置に表示されている画像のなぞり方向の空間周波数とに応じて、振動部２０３の振動を変更する。これにより、表示部１０１に表示された画像に応じた振動が発生できる。そのため、ユーザに対して画像に応じた触覚を提示することができる。
【００７３】
また、振動制御部３０１は、ユーザのタッチ位置に応じて、振動部２０３の振動振幅を変更してもよい。これにより、タッチパネル１０２内の振動ばらつきを補正することができる。そのため、ユーザによりリアルな触覚を提示することができる。
【００７４】
また、振動制御部３０１は、ユーザのタッチ位置に応じて、振動部２０３の駆動波形の位相を変更してもよい。これにより、タッチパネル１０２に高次モードの振動モードを発生させることができる。そのため、タッチパネル全域に亘って均一な振動を発生させることができる。
【００７５】
また、空間周波数は、例えば、表示部１０１に表示された画像の輝度が変化する周期に対応しており、振動制御部３０１は、画像の輝度の高い領域と低い領域とで振動を異ならせてもよい。また、空間周波数は、例えば、表示部１０１に表示された画像の色が変化する周期に対応していてもよく、この場合、振動制御部３０１は、画像の互いに色が異なる領域同士で振動を異ならせてもよい。これにより、表示部１０１に表示された画像に応じた振動が発生できる。そのため、ユーザに対して画像に応じた触覚を提示することができる。
【００７６】
また、ユーザのなぞり速度に応じて、空間周波数を計算する画像の範囲を変更してもよい。この場合、例えば、ユーザのなぞり速度が遅いときよりも速いときの方の空間周波数を計算する画像の範囲を広くしてもよい。これにより、なぞる範囲近傍の画像の情報を駆動波形に反映することができる。そのため、ユーザによりリアルな触覚を提示することができる。
【００７７】
また、振動制御部３０１は、ユーザのタッチ位置が変化しない場合、振動部２０３を振動させなくてもよい。これにより、なぞっていないときには振動を発生させないので、よりリアルな触覚を提示することができる。例えば、なぞっている指が停止したときには振動を停止することで、画像が表す物体の手触りをよりリアルにユーザに体験させることができる。
【００７８】
また、電子機器１００は、ユーザのタッチ位置に応じて表示部１０１に表示したカーソル８０１の動きを制御する表示制御部３０３をさらに備えてもよい。表示制御部３０３は、ユーザがタッチパネル１０２をなぞる速度と、カーソル８０１が移動している位置に表示されている画像におけるカーソル８０１の移動方向の空間周波数とに応じて、カーソル８０１の移動速度を変更してもよい。これにより、画像のざらざら感をカーソル８０１の動きで表現できる。そのため、ユーザにリアルな触覚を感じさせることができる。
【００７９】
また、カーソル８０１の移動速度は、空間周波数が低いときよりも高いときの方が遅くてもよい。また、空間周波数は、表示部１０１に表示された画像の輝度が変化する周期に対応していてもよく、この場合、カーソル８０１の移動速度は、画像の輝度の高低差が小さいときよりも大きいときの方が遅くてもよい。これにより、画像のざらざら感をカーソル８０１の動きで表現できる。そのため、ユーザにリアルな触覚を感じさせることができる。
【００８０】
また、実施形態に係る電子機器１００に振動動作を実行させるコンピュータプログラムは、ユーザのタッチパネル１０２へのタッチ操作を検出するステップと、ユーザがタッチパネル１０２をなぞる速度と、ユーザがなぞっている位置の表示画像のなぞり方向の空間周波数とに応じて、タッチパネル１０２の振動を変更するステップとを電子機器１００のＣＰＵ３０２に実行させる。これにより、表示部１０１に表示された画像に応じた振動が発生できる。そのため、ユーザに対して画像に応じた触覚を提示することができる。
【００８１】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００８２】
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本開示の電子機器は、例えば、携帯型情報端末装置、コンピュータ用ディスプレイ、カーナビゲーション装置、ＡＴＭ、券売機等の入力装置として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８４】
１００  電子機器
１０１  表示部
１０２  タッチパネル
１０３  筐体
２０１  ベース部材
２０２  支持部
２０２ａ  第１支持部
２０２ｂ  第２支持部
２０３  振動部
２０３ａ  振動部
２０３ｂ  振動部
３０１  振動制御部
３０２  ＣＰＵ
３０３  表示制御部
４０１  節
４０２  腹
８０１  カーソル
【図１】
0005507760.tif 000003
【図２】
0005507760.tif 000004
【図３】
0005507760.tif 000005
【図４】
0005507760.tif 000006
【図５Ａ】
0005507760.tif 000007
【図５Ｂ】
0005507760.tif 000008
【図５Ｃ】
0005507760.tif 000009
【図５Ｄ】
0005507760.tif 000010
【図５Ｅ】
0005507760.tif 000011
【図５Ｆ】
0005507760.tif 000012
【図６】
0005507760.tif 000013
【図７】
0005507760.tif 000014