(57)【要約】  アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する。
2013186840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部と、
前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する駆動装置。
【請求項２】
前記駆動信号は、前記振幅がピークとなったとき、前記アクチュエータの加振を停止させる請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記周波数ｆ１は、ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ＞ｎ）を満たす請求項１又は２記載の駆動装置。
【請求項４】
タッチパネルと、
前記タッチパネルを振動させる共振周波数ｆ０のアクチュエータと、
周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する駆動装置と、を有する電子機器。
【請求項５】
コンピュータに、
アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部から前記波形データを読み出す処理と、
前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する処理と、を実行させる駆動制御プログラム。
【請求項６】
コンピュータが、
アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部から前記波形データを読み出し、
前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータを駆動させる駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フラットなタッチパネルを入力手段とする電子機器がある。このタッチパネルは、タッチパネルに対する接触を入力操作として受け付けるものであり、操作に応じた触感を提供することは考慮されていなかった。そのため従来のタッチパネルでは、操作に応じた触感を表現するデバイスの搭載が望まれていた。【０００３】
そこで近年では、例えばＬＲＡ(Linear Resonant Actuator)による振動を利用して操作に応じた触感を提供することが考えられている。また、ＬＲＡの駆動方法については、特許文献１として挙げるものや、触覚提示デバイスを制御するための専用ＩＣ（Integrated Circuit）等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５２１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらＬＲＡを用いた振動では、入力を停止しても直ちに振動が停止しないため、例えばメタルドーム式のボタンを押下する操作で生じる急峻な触感等を表現することが困難である。また、特許文献１のようなＬＲＡの入力停止後に逆位相入力を行う振動抑制手段もあるが、抑制効果が不十分であった。このため従来の技術では、操作の種類に対する適切な触感の違いを表現することが困難である。【０００６】
そこで開示の技術は、操作に応じた触感を提供することが可能な駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の一態様の駆動装置は、アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部と、
前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、操作に応じた触感を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例の概要を説明する図である。
【図２】人の加速度器官の感度を示す図である。
【図３】本実施例の電子機器を説明する図である。
【図４】ＬＲＡの例を示す図である。
【図５】本実施例の駆動装置を説明する図である。
【図６】本実施例の駆動装置によるＬＲＡの駆動を説明するフローチャートである。
【図７】ＬＲＡの模式図の例を示す図である。
【図８】ＬＲＡに印加される入力波形の例を示す図である。
【図９】ＬＲＡの変位を示す図である。
【図１０】ＬＲＡの振動の速度及び振動の加速度の例を示す図である。
【図１１】ＬＲＡの固有振動数の正弦波を駆動信号としたときのＬＲＡの振動の加速度を示す図である。
【図１２】ＬＲＡの固有振動数の正弦波による駆動信号停止後にＬＲＡに発生する振動の逆位相の電圧を振動抑制信号として印加したときのＬＲＡの振動の加速度を示す図である。
【図１３】特定の条件を満たさない信号を駆動信号としたときのＬＲＡの振動の加速度を示す図である。
【図１４】特定の条件を満たす信号を駆動信号としたときのＬＲＡの振動の加速度を示す図である。
【図１５】タッチパネルの共振周波数による振動の励起を説明する図である。
【図１６】ＬＲＡの共振周波数の電圧を駆動信号としたときのタッチパネルの振動の加速度を示す図である。
【図１７】高周波振動を励起する箇所をずらした例を示す図である。
【図１８】本実施例のＬＲＡの駆動信号の例を示す図である。
【図１９】本実施例のＬＲＡに対する入力波形を示す図である。
【図２０】本実施例のＬＲＡの変位を説明する図である。
【図２１】本実施例のＬＲＡの振動の速度及び振動の加速度の例を示す図である。
【図２２】ＬＲＡが筐体に設けられた電子機器の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図１を参照して本実施例の概要について説明する。図１は、本実施例の概要を説明する図である。
【００１１】
図１（Ａ）は、人間の指に加速度計１を取り付けてボタン２を押下した際に生じる振動の加速度の波形１１を示す図である。図１（Ｂ）は、人間の指に加速度計１を取り付けて、ＬＲＡ(Linear Resonant Actuator)が取り付けられたタッチパネル３をタッチした際に生じる振動の加速度の波形１２を示す図である。図１の例では、ボタン２は例えばメタルドーム式のボタンである。またボタン２とタッチパネル３は、電子機器に設けられたものである。
【００１２】
波形１１で示される振動は、1〜数周期で急速に減衰する。これに対して波形１２で示される振動は、駆動信号の供給を停止後もＬＲＡの固有振動数による自由振動が減衰するまで続く。
【００１３】
ところで、人間の指は、振動周波数２００Ｈｚにおいて振動の加速度が０．０２Ｇ以下になると振動を感知できなくなる。振動周波数とは、１秒間の振動数である。振動の加速度とは、単位時間当たりの振動の速度変化量を示すものである。図２は、人の加速度器官の感度を示す図である。尚人間の加速度を感知する器官は、パチニ小体である。パチニ小体は、主に皮膚に見られる主要な4種類の機械受容体のうちの1つである。
【００１４】
すなわち波形１１では、指は０．０１ｓｅｃ以内に振動の加速度が０．０２Ｇ以下とるため振動を感知しなくなる。これに対して波形１２では、振動の加速度が０．０２Ｇ以下になるまで０．１ｓｅｃが必要であり、指は０．１ｓｅｃ経過するまで振動を感知し続ける。したがって波形１１で示される振動と、波形１２で示される振動とでは、人間が感知する触感として全く異なるものとなる。
【００１５】
そこで本実施例では、ＬＲＡの振動のパターンを工夫することで、ボタン２を押下した際のクリック感を表現する。
【００１６】
以下に図３を参照して本実施例の電子機器について説明する。図３は、本実施例の電子機器を説明する図である。
【００１７】
本実施例の電子機器は、例えば表示機能と入力機能とを有するタッチパネルを入力手段として有する機器であれば良い。例えば本実施例の電子機器は、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、携帯情報端末等であっても良い。
【００１８】
本実施例の電子機器１００は、筐体１１０、タッチパネル１２０、両面テープ１３０、ＬＲＡ１４０、基板１５０を有する。
【００１９】
本実施例の電子機器１００では、両面テープ１３０により、タッチパネル１２０が筐体１１０に固定されている。ＬＲＡ１４０は、タッチパネル１２０の筐体側の面に取り付けられている。ＬＲＡ１４０は、予め設計された共振周波数を持つ振動系とアクチュエータとが組み合わされたもので、主に共振周波数で駆動して振動を発生させる振動デバイスであり、駆動波形の振幅により振動量が変化する。尚本実施例ではＬＲＡ１４０を振動デバイスとしたが、共振器と加振用のアクチュエータを備えた構造であればＬＲＡに限らない。
【００２０】
基板１５０は、筐体１１０内部に配置されている。基板１５０には、ＬＲＡ１４０の駆動を制御するために駆動装置やＬＲＡ１４０に駆動信号を出力するドライバＩＣ等が実装されている。
【００２１】
本実施例の電子機器１００は、タッチパネル１２０にユーザの指が接触すると、この接触を感知して基板１５０に実装された駆動装置によりＬＲＡ１４０を駆動し、ＬＲＡ１４０の振動をタッチパネル１２０に伝播させる。
【００２２】
尚本実施例の電子機器１００は、タッチパネル１２０を入力操作部とする機器であればよいため、例えばＡＴＭ（Automatic Teller Machine）のように特定の場所に設置されて利用される機器であってもよい。
【００２３】
以下に図４を参照してＬＲＡ１４０について説明する。図４は、ＬＲＡの例を示す図である。図４（Ａ）はボイスコイルを用いたＬＲＡの例を示す図であり、図４（Ｂ）は圧電素子を用いたＬＲＡの例を示す図である。
【００２４】
図４（Ａ）に示すＬＲＡ３０は、ばね３１、磁石３２、コイル３３を有する。ＬＲＡ３０は、ばね３１のばね定数をｋとし、磁石３２の質量をｍとすると、固有振動数ｆ０が以下の式１で示される。
【００２５】
【数１】
2013186840.tif 000003
図４（Ｂ）に示すＬＲＡ４０は、重り４１、梁４２、圧電素子４３を有する。ＬＲＡ４０は、重り４１の質量をｍとし、梁４２のヤング率をＥとし、梁４２の断面２次モーメントをIとし、Ｌを梁４２の長手方向の長さとすると、固有振動数ｆ０が以下の式２で示される。
【００２６】
【数２】
2013186840.tif 000004
本実施例のＬＲＡ１４０は、ボイスコイルを用いたＬＲＡ３０を適用しても良いし、圧電素子４３を用いたＬＲＡ４０を適用しても良い。
【００２７】
次に図５を参照して本実施例の電子機器１００の有する基板１５０に実装された駆動装置について説明する。図５は、本実施例の駆動装置を説明する図である。
【００２８】
本実施例の駆動装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０と、メモリ２２０とを有する。ＣＰＵ２１０は、メモリ２２０に格納された駆動制御プログラム２３０を読み出して実行することで、後述するＬＲＡ１４０の駆動処理を行う。メモリ２２０には、ＬＲＡ１４０の駆動を制御する駆動制御プログラム２３０が格納される記憶領域と、波形データ２４０が格納される記憶領域と、触感を提供するＡＰＩ（Application Programming Interface）２５０が格納される記憶領域とが設けられている。
【００２９】
駆動制御プログラム２３０は、ＣＰＵ２１０にＬＲＡ１４０の駆動制御を実行させる。波形データ２４０は、ＬＲＡ１４０により生じる振動によりクリック感を表現するために予め生成された駆動信号の波形を表すデータである。波形データ２４０の詳細は後述する。ＡＰＩ２５０は、駆動制御プログラム２３０により起動され、触感を提供するための各種処理を行う。ＡＰＩ２５０は、図５ではＡＰＩ２５０はメモリ２２０に格納されるものとしたが、基板１５０に実装された他のメモリに格納されていても良い。
【００３０】
図６は、本実施例の駆動装置によるＬＲＡ１４０の駆動を説明するフローチャートである。
【００３１】
本実施例の駆動装置２００は、タッチパネル１２０に対する接触を検出すると（ステップＳ６０１）、ＡＰＩ２５０を起動させる（ステップＳ６０２）。具体的には駆動装置２００は、例えばタッチパネル１２０上に表示されたボタンに対する接触があった場合等にＡＰＩ２５０を起動しても良い。
【００３２】
ＡＰＩ２５０は、メモリ２２０に格納された波形データ２４０を読み出し、波形データ２４０に対応した駆動指令をドライバＩＣ２６０へ出力する（ステップＳ６０３）。ドライバＩＣ２６０は、駆動指令を受けて波形データ２４０をＤ／Ａ（Digital to Analog）変換し（ステップＳ６０４）、アンプ等により増幅する（ステップＳ６０５）。ドライバＩＣ２６０は、増幅した信号をＬＲＡ１４０に対して出力する（ステップＳ６０６）。
【００３３】
以下に本実施例の波形データ２４０について説明する。本実施例では、２つの方法を用いてＬＲＡ１４０の振動のパターンを変化させて、クリック感を表現する。
【００３４】
まず第１の方法について説明する。第１の方法は、駆動信号の供給停止後も続くＬＲＡ１４０の固有振動数による自由振動を抑制する方法である。以下の本実施例の説明では、駆動信号の供給停止後も続くＬＲＡ１４０の固有振動数による自由振動を残留振動と呼ぶ。
【００３５】
第１の方法では、後述する特定の条件を満たす駆動信号をＬＲＡ１４０に供給したときにＬＲＡ１４０の振動が１〜数周期で停止することに着目した。第１の方法では、特定の条件を満たす駆動信号をＬＲＡ１４０に印加して残留振動を停止させることで、1〜数周期で急速に減衰する振動を発生させ、クリック感を表現する。
【００３６】
特定の条件を満たす駆動信号は、ＬＲＡ１４０の固有振動数をｆ０としたとき、ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）となる周波数ｆ１の信号でＬＲＡ１４０をｍ回加振する信号である。
【００３７】
図７は、ＬＲＡ１４０の模式図の例を示す図であり、図８は、ＬＲＡ１４０に印加される入力波形の例を示す図である。
【００３８】
ＬＲＡ１４０の固有振動数ｆ０を１７５Ｈｚとし、ｍ＝２，ｎ＝１としたとき、駆動信号Ｆの周波数ｆ１＝２／１×１７５＝３５０Ｈｚの正弦波となる。駆動信号Ｆの周波数をｆ１としたときの駆動信号Ｆは、図８に示す波形である。図８の例では、駆動信号Ｆ＝０．０１ｓｉｎ２πｆ１ｔとなる。
【００３９】
駆動信号ＦがＬＲＡ１４０に印加されると、ＬＲＡ１４０はＬＲＡ１４０の固有振動数（共振周波数）ｆ０の振動が生じる。すなわちＬＲＡ１４０には、周波数ｆ１の駆動信号ＦとＬＲＡ１４０の固有振動数ｆ０の正弦波とが合成された合成波が生じ、ＬＲＡ１４０はこの合成波に応じて変位する。
【００４０】
図９は、ＬＲＡ１４０の変位を示す図である。図９（Ａ）は、変位を説明する第一の図であり、図９（Ｂ）は変位を説明する第二の図である。
【００４１】
図９（Ａ）において、点線で示される波形はＬＲＡ１４０に駆動信号Ｆが印加されたときにＬＲＡ１４０に生じる振動変位の強制振動成分ｙ１を示し、実線で示される波形は自由振動成分ｙ２を示す。駆動信号ＦがＬＲＡ１４０に印加されたときのＬＲＡ１４０の応答変位ｙ３は、ｙ１とｙ２との合成波となる。
【００４２】
図９（Ｂ）は、応答変位ｙ３の例を示す図である。応答変位ｙ３は、駆動信号Ｆが０となるタイミングＴにおいて０となることがわかる。
【００４３】
応答変位ｙ３が０となるタイミングＴにおいて、ＬＲＡ１４０の振動の速度、振動の加速度はともに０になるため、ＬＲＡ１４０の振動は停止する。
【００４４】
図１０は、ＬＲＡ１４０の振動の速度及び振動の加速度の例を示す図である。図１０（Ａ）は応答変位ｙ３の波形を示す図であり、図１０（Ｂ）は応答変位ｙ３の微分である速度の波形ｙ３′の波形を示す図であり、図１０（Ｃ）は応答変位ｙ３の２回微分である加速度の波形ｙ３″の波形を示す図である。
【００４５】
図１０からわかるように、速度の波形ｙ３′と加速度の波形ｙ３″とは、応答変位ｙ３が０となるタイミングで０となる。すなわちＬＲＡ１４０の振動がタイミングＴで停止する。
【００４６】
このとき加速度の波形ｙ３″は、０．０１ｓｅｃ以内に２周期で停止する。したがって図１０の例では、振動の加速度が０．０１ｓｅｃ以内に０．０２Ｇ以下となり、ボタン２を押下した際のクリック感を表現することができる。
【００４７】
以下に図１１乃至図１４を参照して、上述する第１の方法の効果を説明する。図１１は、ＬＲＡ１４０の固有振動数の正弦波を駆動信号としたときのＬＲＡ１４０の振動の加速度を示す図である。
【００４８】
図１１（Ａ）は、ＬＲＡ１４０の共振周波数ｆ０＝１７５Ｈｚの正弦波の駆動信号を示す。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の正弦波を駆動信号としてシミュレーションした際のＬＲＡ１４０の振動の加速度を示す。図１１（Ｃ）は、共振周波数ｆ０＝１７５ＨｚのＬＲＡ１４０を搭載した実機において図１１（Ａ）の駆動信号をＬＲＡ１４０に印加した際のタッチパネル１２０の振動の加速度を示す。尚タッチパネル１２０の振動の加速度は、タッチパネル１２０の中央に加速度計を配置して検出したものである。
【００４９】
図１１（Ｂ），（Ｃ）からわかるように、共振周波数ｆ０の正弦波を駆動信号とした場合、残留振動が０．１ｓｅｃ以上に亘り現れる。
【００５０】
尚図１１（Ｃ）において駆動信号が印加されるＬＲＡ１４０は、共振周波数ｆ０＝１７５Ｈｚ、重りの重さを１．５ｇ、重りを支持するばね定数を１８１３．５Ｎ／ｍのものとした。
【００５１】
図１２は、ＬＲＡ１４０に発生する振動の逆位相の電圧を印加したときのＬＲＡ１４０の振動の加速度を示す図である。図１２（Ａ）は、ＬＲＡ１４０の共振周波数ｆ０＝１７５Ｈｚの正弦波の駆動信号を示す。図１２（Ｂ）は、ＬＲＡ１４０を搭載した実機において図１２（Ａ）の正弦波を駆動信号とし、且つ駆動信号の供給停止後にＬＲＡ１４０に発生する振動の逆位相の電圧を印加したときのタッチパネル１２０の振動の加速度を示す。
【００５２】
図１２の例では、図１１に比べて残留振動は小さくなるが、振動の加速度が人の感知下限の０．０２Ｇ以下になるまでに０．０５ｓｅｃ以上かかる。
【００５３】
図１３は、特定の条件を満たさない信号を駆動信号としたときのＬＲＡ１４０の振動の加速度を示す図である。
【００５４】
図１３（Ａ）は、特定の条件を満たさない周波数３００Ｈｚの正弦波の駆動信号を示す。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の正弦波を駆動信号としてシミュレーションした際のＬＲＡ１４０の振動の加速度を示す。図１３（Ｃ）は、共振周波数ｆ０＝１７５ＨｚのＬＲＡ１４０を搭載した実機において図１３（Ａ）の駆動信号を印加した際のタッチパネル１２０の変位の加速度を示す。
【００５５】
図１３の例では、図（Ｂ），（Ｃ）からわかるように、特定の条件を満たさない周波数の正弦波を駆動信号とした場合、残留振動が０．０４ｓｅｃ以上に亘り現れる。
【００５６】
図１４は、特定の条件を満たす信号を駆動信号としたときのＬＲＡ１４０の振動の加速度を示す図である。
【００５７】
図１４（Ａ）は、特定の条件を満たす周波数３５０Ｈｚの正弦波の駆動信号を示す。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の正弦波を駆動信号としてシミュレーションした際のＬＲＡ１４０の振動の加速度を示す。図１４（Ｃ）は、共振周波数ｆ０＝１７５ＨｚのＬＲＡ１４０を搭載した実機において図１４（Ａ）の駆動信号を印加した際のタッチパネル１２０の変位の加速度を示す。
【００５８】
図１４の例では、図１４（Ｂ），（Ｃ）からわかるように、０．０２ｓｅｃ以降は残留振動の加速度が感知下限の０．０２Ｇ以下となり、振動の波形は短時間の波形となる。
【００５９】
以上から、ＬＲＡ１４０による振動の波形は、ＬＲＡ１４０の共振周波数をｆ０としたとき、ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）となる周波数ｆ１の信号でＬＲＡ１４０をｍ回加振する信号を駆動信号とすれば、残留振動をなくすことができる。またＬＲＡ１４０を搭載した実機におけるタッチパネル１２０の振動の加速度の波形は1〜数周期で急速に減衰する短時間の波形となり、クリック感を表現することができる。
【００６０】
尚固有振動数ｆ０は、ＬＲＡ１４０を電子機器１００に組み込んだ後のＬＲＡ１４０の固有振動数としても良い。また周波数ｆ１は、ｍ／ｎ×ｆ０に対して誤差が１％以下となるように設定することが好ましい。このように周波数ｆ１を設定すれば、駆動信号の印加を停止した後に残留振動が生じたとしても、振動の加速度は人の感知下限である０．０２Ｇ以下となり人に感知されないため、クリック感を損ねることがない。
【００６１】
次に、ＬＲＡの振動のパターンを変化させてクリック感を表現する第２の方法について説明する。
【００６２】
第２の方法では、筐体１１０に固定されたタッチパネル１２０自体も高周波で振動する振動体であることに着目する。第２の方法では、ＬＲＡ１４０の駆動信号を、振幅がピークの時点でＬＲＡ１４０に対する加振を停止させる信号とし、タッチパネル１２０自体の高周波の振動を励起することで、1〜数周期で急速に減衰する振動を発生させてクリック感を表現する。
【００６３】
図１５は、タッチパネルの共振周波数による振動の励起を説明する図である。図１５（Ａ）は、ＬＲＡ１４０に印加される駆動信号の正弦波形を示し、図１５（Ｂ）はＬＲＡ１４０の振動の加速度の波形を示す。図１５の例では、駆動信号は電圧である。また図１５の例では、ＬＲＡ１４０の共振周波数を２２５Ｈｚとし、タッチパネル１２０の共振周波数を１ｋＨｚとした。すなわちＬＲＡ１４０の振動は低周波振動であり、タッチパネル１２０の振動は高周波振動と言える。尚タッチパネル１２０の共振周波数は、タッチパネル１２０の４辺が筐体１１０に固定された状態における共振周波数である。
【００６４】
図１５に示す例において、ＬＲＡ１４０を共振周波数２２５Ｈｚで低周波振動させた場合、タッチパネル１２０の高周波振動は励起されない。この状態においてＬＲＡ１４０の振動を調和振動から外し、急激な力をタッチパネル１２０に印加することで、タッチパネル１２０の共振周波数である１ｋＨｚの振動を励起する。
【００６５】
図１５の例では、図１５（Ａ）に示すように、振幅がピークとなった点Ｐ１でＬＲＡ１４０に対する加振を停止させる信号を駆動信号とした。図１５（Ａ）に示す駆動信号の振幅は、ＬＲＡ１４０に対する加振が停止した直後に０となる。図１５の例では、駆動信号の振幅をピークから０にすることで、ＬＲＡ１４０の振動を調和振動から外す。
【００６６】
また図１５の例では、駆動信号によるＬＲＡ１４０の駆動時間を７／４周期とし、振幅がピークとなる点Ｐ１が駆動信号の終端となるようにした。尚駆動信号の終端とは、ＬＲＡ１４０に対する加振を停止する点である。
【００６７】
この結果、図１５（Ｂ）に示すように、点Ｐ１において周波数が１ｋＨｚの高周波振動が励起され、1〜数周期で急速に減衰する振動を発生させる。さらに図１５の例では、点Ｐ１で高周波振動を励起することで、低周波振動の加速度の最大値と高周波振動の加速度の最大値とをタイミングを合わせて重畳し、短時間でより強度の大きい急峻なピークを発生させることができる。このように第２の方法では、振動の加速度の短時間の急峻なピークを発生させることで、鋭い触感を提供することができ、クリック感を表現できる。
【００６８】
以下に図１６を参照して上述する第２の方法の効果を説明する。図１６は、ＬＲＡ１４０の共振周波数の電圧を駆動信号としたときのタッチパネルの振動の加速度を示す図である。図１６の例では、ＬＲＡ１４０の駆動時間を短くしてクリック感の表現を試みた際のタッチパネル１２０の振動の加速度を示している。
【００６９】
しかしながらタッチパネル１２０の振動は、ＬＲＡ１４０の駆動時間を短くしても、振動量を増幅させるための立ち上がりの時間と、増幅された振動の加速度が０．０２Ｇ以下に減衰するまでの時間が必要となり、振動が数周期に亘って続く。図１６の例では、立ち上がりから減衰までに２５ｍｓｅｃ程度の時間がかかり、振動が約４周期に亘り続いていることがわかる。したがってクリック感のような鋭い触感を提供することが困難である。
【００７０】
これに対して図１５（Ｂ）では、周波数１ｋＨｚの振動が急激に立ち上がっており、その振動も２周期程度で減滅していることがわかる。
【００７１】
よって第２の方法では、振動の加速度の短時間の急峻なピークを発生させてクリック感を表現することができる。
【００７２】
尚図１５の例では、駆動信号の終端である点Ｐ１で高周波振動が励起され、高周波振動の加速度が３／４周期でピークを迎える。一方、低周波振動の加速度は点Ｐ１から１／４周期でピークを迎える。よって高周波振動の加速度がピークを迎えるタイミングは、低周波振動の加速度がピークを迎えるタイミングから僅かにずれることになる。
【００７３】
第２の方法では、このタイミングのずれを無くすために、高周波振動を励起する箇所を点Ｐ１からずらしても良い。図１７は、高周波振動を励起する箇所をずらした例を示す図である。図１７（Ａ）は、ＬＲＡ１４０に印加される駆動信号の正弦波形を示し、図１７（Ｂ）はＬＲＡ１４０の振動の加速度の波形を示す。
【００７４】
図１７（Ａ）において、駆動信号は、振幅のピークからわずかにずれた点Ｐ２を終端としている。図１７（Ｂ）では、駆動信号の終端Ｐ２を振幅のピークからずらしたため、重畳される高周波振動の加速度の振幅が最大値より小さくなり、高周波振動の加速度と低周波振動の加速度とが重畳された状態における高周波振動の加速度のピークは図１５（Ｂ）に示す値よりも小さくなるが、図１５の例と同等の効果を得ることができる。
【００７５】
本実施例の駆動装置２００では、第１の方法と第２の方法とを用いて生成したＬＲＡ１４０の駆動信号の波形を波形データ２４０としてメモリ２２０に保持している。
【００７６】
以下に本実施例の駆動信号について説明する。本実施例では、第１の方法で説明した特定の条件を満たし、且つ第２の方法で説明したように振幅がピークとなる点を終端とする信号を駆動信号とした。
【００７７】
図１８は、本実施例のＬＲＡ１４０の駆動信号の例を示す図である。図１８（Ａ）は、本実施例の駆動信号Ｇの波形であり、図１８（Ｂ）は本実施例の駆動信号ＧがＬＲＡ１４０に印加された際のタッチパネル１２０の振動の加速度を示す図である。
【００７８】
本実施例の駆動信号Ｇは、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）となる周波数ｆ１の信号で且つＬＲＡ１４０をｍ回加振する信号である。図１８の例では、ｍ＝３，ｎ＝２とした。また本実施例の駆動信号Ｇは、さらに振幅が最大値となる点Ｐ３を終端とする。
【００７９】
本実施例では、駆動信号Ｇをｍ周期の信号であり且つ振幅のピークが終端となる信号とするために、駆動信号Ｇを正弦波波形からπ／２位相をずらした余弦波とした。本実施例では駆動信号Ｇを余弦波とすることで、駆動信号Ｇを特定の条件を満たし且つ終端が振幅のピークとなる信号とすることができる。
【００８０】
尚本実施例の電子機器１００では、タッチパネル１２０にＬＲＡ１４０が取り付けられているため、タッチパネル１２０の共振周波数をタッチパネル１２０の４辺が筐体１１０に固定された状態における共振周波数とした。タッチパネル１２０の共振周波数は、例えばＬＲＡ１４０が筐体１１０内部に配置される場合には、タッチパネル１２０が筐体１１０に組み込まれた状態におけるタッチパネル１２０の共振周波数となる。
【００８１】
本実施例の駆動装置２００の波形データ２４０は、例えば駆動信号Ｇの波形を表すデータである。具体的には例えば波形データ２４０は、駆動信号Ｇの周波数ｆ１、振幅、位相、周期（ｍの値）等を含む。また本実施例の波形データ２４０は、駆動信号Ｇの波形を表す式を含んでも良い。
【００８２】
本実施例の駆動装置２００は、図６のステップＳ６０３において、ＡＰＩ２５０により、駆動信号Ｇを示す波形データ２４０を読み出し、波形データ２４０に対応した駆動指令をドライバＩＣ２６０へ出力する。ドライバＩＣ２６０は、波形データ２４０をＤ／Ａ変換して増幅し、ＬＲＡ１４０に出力する。
【００８３】
本実施例の駆動装置２００において、ＬＲＡ１４０に駆動信号Ｇが印加された場合について説明する。
【００８４】
図１９は、本実施例のＬＲＡ１４０に対する入力波形を示す図である。図１９に示す波形は、駆動信号ＧをＬＲＡ１４０に印加することにより、ＬＲＡ１４０に加えられる力を示している。
【００８５】
本実施例において、ＬＲＡ１４０の固有振動数ｆ０を２２５Ｈｚとし、ｍ＝３，ｎ＝２としたとき、駆動信号Ｇの周波数ｆ１は、ｆ１＝３／２×２２５＝３３７．５Ｈｚとなる。図１９に示す波形は、駆動信号Ｇの周波数をｆ１としたときの正弦波Ｆの位相をπ／２ずらした余弦波Ｇ１である。正弦波Ｆは、Ｆ＝０．０１ｓｉｎ２πｆ１ｔで得られる。
【００８６】
余弦波Ｇ１がＬＲＡ１４０に印加されると、ＬＲＡ１４０はＬＲＡ１４０の固有振動数ｆ０（すなわち共振周波数）の振動が生じる。すなわちＬＲＡ１４０には、周波数ｆ１の余弦波Ｇ１とＬＲＡ１４０の固有振動数ｆ０の余弦波とが合成された合成波が生じ、ＬＲＡ１４０はこの合成波に応じて変位する。
【００８７】
図２０は、本実施例のＬＲＡ１４０の変位を説明する図である。図２０（Ａ）は、変位を説明する第一の図であり、図２０（Ｂ）は変位を説明する第二の図である。
【００８８】
図２０（Ａ）において、点線で示される波形はＬＲＡ１４０に余弦波Ｇ１が印加されたときにＬＲＡ１４０に生じる振動変位の強制振動成分ｙ１１を示し、実線で示される波形は自由振動成分ｙ１２を示す。余弦波Ｇ１がＬＲＡ１４０に印加されたときのＬＲＡ１４０の応答変位ｙ１３は、強制振動成分ｙ１１と自由振動成分ｙ１２との合成波となる。
【００８９】
図２０（Ｂ）は、応答変位ｙ１３の一例を示す図である。応答変位ｙ１３は、余弦波Ｇ１が０となるタイミングＴ１において０となることがわかる。
【００９０】
応答変位ｙ１３が０となるタイミングＴ１において、ＬＲＡ１４０の振動の速度も０になるため、ＬＲＡ１４０の振動は停止する。
【００９１】
図２１は、本実施例のＬＲＡ１４０の振動の速度及び振動の加速度の例を示す図である。図２１（Ａ）は応答変位ｙ１３を示す図であり、図２１（Ｂ）は応答変位ｙ１３の微分である速度の波形ｙ１３′の波形を示す図であり、図２１（Ｃ）は応答変位ｙ１３の２回微分である加速度の波形ｙ１３″の波形を示す図である。
【００９２】
図２１からわかるように、速度の波形ｙ１３′と加速度の波形ｙ１３″とは、応答変位ｙ１３が０となるタイミングＴ１で０となる。すなわちＬＲＡ１４０の振動がタイミングＴ１で停止する。
【００９３】
このとき加速度の波形ｙ１３″は、０．０１ｓｅｃ以内に３周期で停止する。したがって本実施例では、０．０１ｓｅｃ以内に振動の加速度が０．０２Ｇ以下となり、メタルドーム式のボタン２を押下した際のクリック感を表現することができる。
【００９４】
尚本実施例では、余弦波Ｇ１の振幅がピークとなる点で加振を停止させるものとしたが、これに限定されない。本実施例において駆動信号の終端は、例えばタッチパネル１２０の振動の加速度を示す波形に、クリック感を表現する急峻なピークを生成できる点であれば良い。本実施例において駆動信号の終端は、振幅の中心点である０以外であれば良く、駆動信号の終端は振幅のピークに近い点であるほど良い。
【００９５】
また本実施例の電子機器１００では、ＬＲＡ１４０がタッチパネル１２０の筐体側の面に取り付けられるものとしたが、これに限定されない。ＬＲＡ１４０は、例えば筐体１１０内部に配置された基板１５０の近傍に配置されても良い。
【００９６】
図２２は、ＬＲＡ１４０が筐体に設けられた電子機器の例を示す図である。図２２に示す電子機器１００Ａでは、ＬＲＡ１４０が筐体１１０内部に設けられた基板１５０の近傍に配置されている。
【００９７】
本実施例は、電子機器１００Ａに対しても適用することができる。また電子機器１００Ａに本実施例を適用した場合、本実施例の電子機器１００と同様にメタルドーム式のボタン２を押下した際のクリック感を表現することができる。
【００９８】
以上、実施の形態の駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラムについて詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１００、１００Ａ  電子機器
１１０  筐体
１２０  タッチパネル
１３０  両面テープ
１４０  ＬＲＡ
２００  駆動装置
２１０  ＣＰＵ
２２０  メモリ
２３０  駆動制御プログラム
２４０  波形データ
２５０  ＡＰＩ
２６０  ドライバＩＣ
【図１】
2013186840.tif 000005
【図２】
2013186840.tif 000006
【図３】
2013186840.tif 000007
【図４】
2013186840.tif 000008
【図５】
2013186840.tif 000009
【図６】
2013186840.tif 000010
【図７】
2013186840.tif 000011
【図８】
2013186840.tif 000012
【図９】
2013186840.tif 000013
【図１０】
2013186840.tif 000014
【図１１】
2013186840.tif 000015
【図１２】
2013186840.tif 000016
【図１３】
2013186840.tif 000017
【図１４】
2013186840.tif 000018
【図１５】
2013186840.tif 000019
【図１６】
2013186840.tif 000020
【図１７】
2013186840.tif 000021
【図１８】
2013186840.tif 000022
【図１９】
2013186840.tif 000023
【図２０】
2013186840.tif 000024
【図２１】
2013186840.tif 000025
【図２２】
2013186840.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月30日(2014.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部と、
前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する駆動装置。
【請求項２】
前記駆動信号は、前記振幅がピークとなったとき、前記アクチュエータの加振を停止させる請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記周波数ｆ１は、ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ＞ｎ）を満たす請求項１又は２記載の駆動装置。
【請求項４】
タッチパネルと、
前記タッチパネルを振動させる共振周波数ｆ０のアクチュエータと、
周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する駆動装置と、を有する電子機器。
【請求項５】
コンピュータに、
アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相がπ／２ずれており、且つ前記アクチュエータをｍ回加振し、振幅の中心点以外において前記アクチュエータの加振を停止させる駆動信号の波形データが格納された記憶部から前記波形データを読み出す処理と、
前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する処理と、を実行させる駆動制御プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月13日(2015.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルを振動させるアクチュエータの駆動装置であって、
前記アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相をπ／２ずらした余弦波をｍ周期含み、且つ、前記余弦波の振幅がゼロとなる前記振幅の中心点以外を終端とした駆動信号の波形データが格納された記憶部と、
前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有し、
ｍ、ｎは、前記駆動信号の出力の停止から０．０２秒以内に、前記タッチパネルの振動の加速度が０．０２Ｇ以下になる値である、駆動装置。
【請求項２】
前記駆動信号は、前記振幅がピークを終端とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記周波数ｆ１は、ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ＞ｎ）を満たす請求項１又は２記載の駆動装置。
【請求項４】
タッチパネルと、
前記タッチパネルを振動させる共振周波数ｆ０のアクチュエータと、
周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相をπ／２ずらした余弦波をｍ周期含み、且つ、前記余弦波の振幅がゼロとなる前記振幅の中心点以外を終端とした駆動信号の波形データが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有し、
ｍ、ｎは、前記駆動信号の出力の停止から０．０２秒以内に、前記タッチパネルの振動の加速度が０．０２Ｇ以下になる値である、駆動装置と、を有する電子機器。
【請求項５】
コンピュータに、
タッチパネルを振動させるアクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相をπ／２ずらした余弦波をｍ周期含み、且つ、前記余弦波の振幅がゼロとなる前記振幅の中心点以外を終端とした駆動信号の波形データが格納された記憶部から前記波形データを読み出す処理と、
前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する処理と、を実行させ、
ｍ、ｎは、前記駆動信号の出力の停止から０．０２秒以内に、前記タッチパネルの振動の加速度が０．０２Ｇ以下になる値である、駆動制御プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
開示の一態様の駆動装置は、タッチパネルを振動させるアクチュエータの駆動装置であって、前記アクチュエータの共振周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ１＝ｍ／ｎ×ｆ０（ｍ，ｎは自然数かつｍ≠ｎ）を満たす正弦波から位相をπ／２ずらした余弦波をｍ周期含み、且つ、前記余弦波の振幅がゼロとなる前記振幅の中心点以外を終端とした駆動信号の波形データが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有し、ｍ、ｎは、前記駆動信号の出力の停止から０．０２秒以内に、前記タッチパネルの振動の加速度が０．０２Ｇ以下になる値である。
【国際調査報告】
2013186840.tif 000027
2013186840.tif 000028
2013186840.tif 000029
2013186840.tif 000030