(57)【要約】  良好な触感を提供できる電子機器を提供することを課題とする。  電子機器は、振動素子がトップパネルに取り付けられる位置は、固有振動によってトップパネルに生じる定在波の複数の腹をそれぞれ含む複数周期の区間のうちのいずれか１つの区間に含まれる腹の位置よりもトップパネルの外側にオフセットされており、トップパネルの外側の端部から１つの区間に含まれる腹までの距離をＸ、振動素子が１つの区間に含まれる腹よりも外側に配置される場合の取り付け位置の誤差を−ｄ、振動素子が１つの区間に含まれる腹よりも外側とは反対の内側に配置される場合の取り付け位置の誤差を＋ｄとすると、オフセットの量は、Ｘ−ｄ以下である。
2019130504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作面を有するトップパネルと、
前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、
前記トップパネルに取り付けられ、前記操作面に振動を発生させる振動素子と、
前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部であって、前記操作面への操作入力の位置及び当該位置の時間的変化度合に応じて、前記固有振動の強度が変化するように前記振動素子を駆動する駆動制御部と
を含み、
前記振動素子が前記トップパネルに取り付けられる位置は、前記固有振動によって前記トップパネルに生じる定在波の複数の腹をそれぞれ含む複数周期の区間のうちのいずれか１つの区間に含まれる腹の位置よりも前記トップパネルの外側にオフセットされており、
前記トップパネルの前記外側の端部から前記１つの区間に含まれる腹までの距離をＹ、前記振動素子が前記１つの区間に含まれる腹よりも前記外側に配置される場合の取り付け位置の誤差を−ｄ、前記振動素子が前記１つの区間に含まれる腹よりも前記外側とは反対の内側に配置される場合の取り付け位置の誤差を＋ｄとすると、前記オフセットの量は、Ｙ−ｄ以下である、電子機器。
【請求項２】
前記１つの区間は、前記トップパネルに生じる定在波の複数周期の区間のうち、最も前記外側に位置する区間である、請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記オフセットの量は、前記外側の端部から前記振動素子の取り付け位置までの長さの標準偏差の整数倍の値である、請求項１又は２記載の電子機器。
【請求項４】
前記１つの区間に含まれる腹の位置、又は、前記１つの区間に含まれる腹よりも前記外側の位置において、前記トップパネルに取り付けられ、前記定在波の波長を長くする波長調整部材をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項記載の電子機器。
【請求項５】
操作面を有するトップパネルと、
前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、
前記トップパネルに取り付けられ、前記操作面に振動を発生させる振動素子と、
前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部であって、前記操作面への操作入力の位置及び当該位置の時間的変化度合に応じて、前記固有振動の強度が変化するように前記振動素子を駆動する駆動制御部と、
前記トップパネルに取り付けられる波長調整部材と
を含み、
前記振動素子が前記トップパネルに取り付けられる位置は、前記固有振動によって前記トップパネルに生じる定在波の複数の腹をそれぞれ含む複数周期の区間のうちのいずれか１つの区間に含まれる腹の位置よりも前記トップパネルの内側にオフセットされており、
前記波長調整部材は、前記トップパネルの前記内側とは反対の外側の端部から前記１つの区間に含まれる腹までの距離をＹ、前記振動素子が前記１つの区間に含まれる腹よりも前記外側に配置される場合の取り付け位置の誤差を−ｄ、前記振動素子が前記１つの区間に含まれる腹よりも前記内側に配置される場合の取り付け位置の誤差を＋ｄとすると、前記オフセットの量がＹ−ｄ以下になるように、前記定在波の波長を長くする、電子機器。
【請求項６】
前記振動素子は、平面視で、前記トップパネルに生じる固有振動の振幅が変化する方向に短辺を有する長方形状の振動素子である、請求項１乃至５のいずれか一項記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、開口部が形成された筐体と、前記開口部から露出される表面パネルを有し且つ前記表面パネルが押圧されたときの押圧操作を検出する検出手段と、前記表面パネルを振動させる励振手段と、前記励振手段を所定の周波数で駆動させる駆動信号を生成する駆動手段と、前記検出手段からの出力に応じて前記駆動手段を起動する起動信号を与える制御手段とを備えた入力装置がある。【０００３】
前記検出手段は、前記開口部の縁部に設けられた支持部で支持されるとともに、前記支持部の外側に自由端部を有しており、前記励振手段が前記自由端部に設けられていることを特徴とする（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３９３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の入力装置では、励振手段が、検出手段の振動波形の腹となる部分に近い位置に配置される。【０００６】
ところで、特許文献１は、表面パネルに振動の腹と節が生じる方向において、励振手段（振動素子）を振動波形の腹よりも表面パネルの中央よりに取り付けると、振動効率が低下することを開示していない。振動効率が低下すると、表面パネルに生じる振動の振幅が小さくなり、良好な触感を提供できないおそれがある。【０００７】
そこで、良好な触感を提供できる電子機器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】
【０００８】
本発明の実施の形態の電子機器は、操作面を有するトップパネルと、前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、前記トップパネルに取り付けられ、前記操作面に振動を発生させる振動素子と、前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部であって、前記操作面への操作入力の位置及び当該位置の時間的変化度合に応じて、前記固有振動の強度が変化するように前記振動素子を駆動する駆動制御部とを含み、前記振動素子が前記トップパネルに取り付けられる位置は、前記固有振動によって前記トップパネルに生じる定在波の複数の腹をそれぞれ含む複数周期の区間のうちのいずれか１つの区間に含まれる腹の位置よりも前記トップパネルの外側にオフセットされており、前記トップパネルの前記外側の端部から前記１つの区間に含まれる腹までの距離をＸ、前記振動素子が前記１つの区間に含まれる腹よりも前記外側に配置される場合の取り付け位置の誤差を−ｄ、前記振動素子が前記１つの区間に含まれる腹よりも前記外側とは反対の内側に配置される場合の取り付け位置の誤差を＋ｄとすると、前記オフセットの量は、Ｘ−ｄ以下である。
【発明の効果】
【０００９】
良好な触感を提供できる電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の電子機器を示す斜視図である。
【図２】実施の形態の電子機器を示す平面図である。
【図３】図２に示す電子機器のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。
【図４】超音波帯の固有振動によってトップパネルに生じる定在波のうち、トップパネルの短辺に平行に形成される波頭を示す図である。
【図５】電子機器のトップパネルに生じさせる超音波帯の固有振動により、操作入力を行う指先に掛かる動摩擦力が変化する様子を説明する図である。
【図６】実施の形態の電子機器の構成を示す図である。
【図７】メモリに格納されるデータを示す図である。
【図８】実施の形態の電子機器の駆動制御装置の駆動制御部が実行する処理を示すフローチャートである。
【図９】振動モードの節と腹の位置を周期数で表す図である。
【図１０】トップパネルの振動を示す図である。
【図１１】トップパネルに振動素子を重ねて取り付けた区間を示す図である。
【図１２】トップパネルのＹ軸負方向側の端の部分における固有振動を示す図である。
【図１３】トップパネルのＹ軸負方向側の端の部分における固有振動を示す図である。
【図１４】トップパネルのＹ軸負方向側の端の部分を平面視で示す図である。
【図１５】トップパネルで振動効率を実測した結果を示す図である。
【図１６】トップパネルのＹ軸方向の両端が自由端である場合の固有振動の振幅と振動素子のコンダクタンスとの関係を示すシミュレーション結果である。
【図１７】トップパネルのＹ軸方向の両端が支持端である場合の固有振動の振幅と振動素子のコンダクタンスとの関係を示すシミュレーション結果である。
【図１８】実施の形態の変形例において、トップパネルのうち、振動素子が取り付けられるＹ軸負方向側の端の部分における固有振動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の電子機器を適用した実施の形態について説明する。
【００１２】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の電子機器１００を示す斜視図である。
【００１３】
電子機器１００は、一例として、タッチパネルを入力操作部とする、スマートフォン端末機、タブレット型コンピュータ、又は、ゲーム機等である。電子機器１００は、タッチパネルを入力操作部とする機器であればよいため、例えば、携帯情報端末機、又は、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。また、電子機器１００は、車載用の入力装置であってもよい。
【００１４】
電子機器１００の入力操作部１０１は、タッチパネルの下にディスプレイパネルが配設されており、ディスプレイパネルにＧＵＩ(Graphic User Interface)による様々なボタン１０２Ａ、又は、スライダー１０２Ｂ等（以下、ＧＵＩ操作部１０２と称す）が表示される。
【００１５】
電子機器１００の利用者は、通常、ＧＵＩ操作部１０２を操作するために、指先で入力操作部１０１に触れる。
【００１６】
次に、図２を用いて、電子機器１００の具体的な構成について説明する。
【００１７】
図２は、実施の形態の電子機器１００を示す平面図であり、図３は、図２に示す電子機器１００のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。なお、図２及び図３では、図示するように直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義する。
【００１８】
電子機器１００は、筐体１１０、トップパネル１２０、両面テープ１３０、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂ、タッチパネル１５０、ディスプレイパネル１６０、及び基板１７０を含む。
【００１９】
筐体１１０は、例えば、樹脂製であり、図３に示すように凹部１１０Ａに基板１７０、ディスプレイパネル１６０、及びタッチパネル１５０が配設されるとともに、両面テープ１３０によってトップパネル１２０が接着されている。
【００２０】
トップパネル１２０は、平面視で長方形の薄い平板状の部材であり、透明なガラス、又は、ポリカーボネートのようなプラスティックで作製される。トップパネル１２０の表面（Ｚ軸正方向側の面）は、電子機器１００の利用者が操作入力を行う操作面の一例である。
【００２１】
トップパネル１２０は、Ｚ軸負方向側の面に振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが接着され、平面視における長辺が両面テープ１３０によって筐体１１０に接着されている。なお、トップパネル１２０は、平面視で厳密な四辺形ではなくてもよい。例えば、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが取り付けられるＹ軸負方向側及びＹ軸正方向側の短辺が、平面視で外側又は内側に湾曲したような形状であってもよい。
【００２２】
トップパネル１２０のＺ軸負方向側にはタッチパネル１５０が配設される。トップパネル１２０は、タッチパネル１５０の表面を保護するために設けられている。なお、トップパネル１２０の表面に、さらに別なパネル又は保護膜等が設けられていてもよい。
【００２３】
トップパネル１２０は、Ｚ軸負方向側の面に振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが接着された状態で、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが駆動されることによって振動する。実施の形態では、トップパネル１２０の固有振動周波数でトップパネル１２０を振動させて、トップパネル１２０に定在波を生じさせる。ただし、トップパネル１２０には振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが接着されているため、実際には、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの重さ等を考慮した上で、固有振動周波数を決めることが好ましい。
【００２４】
両面テープ１３０は、トップパネル１２０の長辺を筐体１１０に接着している。トップパネル１２０の長辺は、Ｘ軸正方向側及びＸ軸負方向側で、Ｙ軸に沿って延在する２つの辺である。トップパネル１２０は、両面テープ１３０によって長辺が接続され、短辺が接続されていないため、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂによって振動されると、２つの短辺側（Ｘ軸正方向側及びＸ軸負方向側）が自由端になって振動する。なお、ここでは、トップパネル１２０の２つの短辺側が自由端である形態について説明するが、固定端であってもよい。例えば、トップパネル１２０の２つの長辺側に加えて、２つの短辺側も両面テープ１３０で固定すれば、トップパネル１２０の２つの短辺側を固定端にすることができる。
【００２５】
振動素子１４０Ａは、トップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｙ軸負方向側において、Ｘ軸方向に伸延する短辺に沿って接着されている。振動素子１４０Ｂは、トップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｙ軸正方向側において、Ｘ軸方向に伸延する短辺に沿って接着されている。振動素子１４０Ａ、１４０Ｂは、超音波帯の振動を発生できる素子であればよく、例えば、ピエゾ素子のような圧電素子を含むものを用いることができる。
【００２６】
振動素子１４０Ａ、１４０Ｂは、平面視で細長い矩形状（短冊状又は長方形状）であり、長手方向がトップパネル１２０のＹ軸方向における端部においてＸ軸方向に伸延する端辺に沿うように配置されている。トップパネル１２０には、Ｙ軸方向に振幅が変化する定在波が生じる。振動素子１４０Ａ、１４０Ｂは、トップパネル１２０の固有振動の振動モードに与える影響を軽減するために、Ｙ軸方向に短辺を有する細長い矩形状であり、一例として、短辺の長さは固有振動の半周期の長さよりも短い。
【００２７】
振動素子１４０Ａ、１４０Ｂは、後述する駆動制御部から出力される駆動信号によって駆動される。振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが発生する振動の振幅（強度）及び周波数は駆動信号によって設定される。また、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂのオン／オフは駆動信号によって制御される。
【００２８】
なお、超音波帯とは、例えば、約２０ｋＨｚ以上の周波数帯をいう。実施の形態の電子機器１００では、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが振動する周波数は、トップパネル１２０の振動数と等しくなるため、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂは、トップパネル１２０の固有振動数で振動するように駆動信号によって駆動される。
【００２９】
タッチパネル１５０は、ディスプレイパネル１６０の上（Ｚ軸正方向側）で、トップパネル１２０の下（Ｚ軸負方向側）に配設されている。タッチパネル１５０は、電子機器１００の利用者がトップパネル１２０に触れる位置（以下、操作入力の位置と称す）を検出する座標検出部の一例である。
【００３０】
タッチパネル１５０の下にあるディスプレイパネル１６０には、ＧＵＩによる様々なボタン等（以下、ＧＵＩ操作部と称す）が表示される。このため、電子機器１００の利用者は、通常、ＧＵＩ操作部を操作するために、指先でトップパネル１２０に触れる。
【００３１】
タッチパネル１５０は、利用者のトップパネル１２０への操作入力の位置を検出できる座標検出部であればよく、例えば、静電容量型又は抵抗膜型の座標検出部であればよい。ここでは、タッチパネル１５０が静電容量型の座標検出部である形態について説明する。タッチパネル１５０とトップパネル１２０との間に隙間があっても、静電容量型のタッチパネル１５０は、トップパネル１２０への操作入力を検出できる。
【００３２】
また、ここでは、タッチパネル１５０の入力面側にトップパネル１２０が配設される形態について説明するが、トップパネル１２０はタッチパネル１５０と一体的であってもよい。この場合、タッチパネル１５０の表面が図２及び図３に示すトップパネル１２０の表面になり、操作面を構築する。また、図２及び図３に示すトップパネル１２０を省いた構成であってもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、この場合には、操作面を有する部材を、当該部材の固有振動で振動させればよい。
【００３３】
また、タッチパネル１５０が抵抗膜型の場合は、トップパネル１２０の上にタッチパネル１５０が配設されていてもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、図２及び図３に示すトップパネル１２０を省いた構成であってもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、この場合には、操作面を有する部材を、当該部材の固有振動で振動させればよい。
【００３４】
ディスプレイパネル１６０は、例えば、液晶ディスプレイパネル又は有機ＥＬ(Electroluminescence)パネル等の画像を表示できる表示部であればよい。ディスプレイパネル１６０は、筐体１１０の凹部１１０Ａの内部で、図示を省略するホルダ等によって基板１７０の上（Ｚ軸正方向側）に設置される。
【００３５】
ディスプレイパネル１６０は、後述するドライバＩＣ(Integrated Circuit)によって駆動制御が行われ、電子機器１００の動作状況に応じて、ＧＵＩ操作部、画像、文字、記号、図形等を表示する。
【００３６】
基板１７０は、筐体１１０の凹部１１０Ａの内部に配設される。基板１７０の上には、ディスプレイパネル１６０及びタッチパネル１５０が配設される。ディスプレイパネル１６０及びタッチパネル１５０は、図示を省略するホルダ等によって基板１７０及び筐体１１０に固定されている。
【００３７】
基板１７０には、後述する駆動制御装置の他に、電子機器１００の駆動に必要な種々の回路等が実装される。
【００３８】
以上のような構成の電子機器１００は、トップパネル１２０に利用者の指が接触し、指先の移動を検出すると、基板１７０に実装される駆動制御部が振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを駆動し、トップパネル１２０を超音波帯の周波数で振動させる。この超音波帯の周波数は、トップパネル１２０と振動素子１４０Ａ、１４０Ｂとを含む共振系の共振周波数であり、トップパネル１２０に定在波を発生させる。
【００３９】
電子機器１００は、超音波帯の定在波を発生させることにより、トップパネル１２０を通じて利用者に触感を提供する。
【００４０】
次に、図４を用いて、トップパネル１２０に発生させる定在波について説明する。
【００４１】
図４は、超音波帯の固有振動によってトップパネル１２０に生じる定在波のうち、トップパネル１２０の短辺に平行に形成される波頭を示す図であり、図４の（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。図４の（Ａ）、（Ｂ）では、図２及び図３と同様のＸＹＺ座標を定義する。なお、図４の（Ａ）、（Ｂ）では、理解しやすさのために、定在波の振幅を誇張して示す。また、図４の（Ａ）、（Ｂ）では振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを省略する。
【００４２】
トップパネル１２０のヤング率Ｅ、密度ρ、ポアソン比δ、長辺寸法ｌ、厚さｔと、長辺方向に存在する定在波の周期数ｋとを用いると、トップパネル１２０の固有振動数（共振周波数）ｆは次式（１）、（２）で表される。定在波は１／２周期単位で同じ波形を有するため、周期数ｋは、０．７５、１．２５、１．７５、２．２５・・・となり、０．５ずつ増加した値を取る。
【００４３】
【数１】
2019130504.tif 000003
【００４４】
【数２】
2019130504.tif 000004
なお、式（２）の係数αは、式（１）におけるｋ２以外の係数をまとめて表したものである。
【００４５】
図４の（Ａ）、（Ｂ）に示す定在波は、一例として、周期数ｋが９．７５の場合の波形である。例えば、トップパネル１２０として、長辺の長さＬが１４０ｍｍ、短辺の長さが８０ｍｍ、厚さｔが０．７ｍｍのGorilla（登録商標）ガラスを用いる場合には、周期数ｋが９．７５の場合に、固有振動数ｆは３３．５［ｋＨｚ］となる。この場合は、周波数が３３．５［ｋＨｚ］の駆動信号を用いればよい。
【００４６】
トップパネル１２０は、平板状の部材であるが、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂ（図２及び図３参照）を駆動して超音波帯の固有振動を発生させると、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように撓むことにより、曲げ振動の定在波が生じる。
【００４７】
なお、２つの振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを駆動する場合は、周期数ｋ＝０．７５、１．７５、２．７５、・・・の場合は、対称なモードであるので、同一位相で駆動すればよく、周期数ｋｋ＝１．２５、２．２５、３．２５、・・・の場合は、反対称なモードであるので、逆位相で駆動すればよい。
【００４８】
また、ここでは、電子機器１００が２つの振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを含む形態について説明するが、電子機器１００は、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂのうちの１つを含む構成であってもよい。
【００４９】
図５は、電子機器１００のトップパネル１２０に生じさせる超音波帯の固有振動により、操作入力を行う指先に掛かる動摩擦力が変化する様子を説明する図である。図５の（Ａ）、（Ｂ）では、利用者が指先でトップパネル１２０に触れながら、指をトップパネル１２０の奥側から手前側に矢印に沿って移動する操作入力を行っている。なお、振動のオン／オフは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂ（図２及び図３参照）をオン／オフすることによって行われる。
【００５０】
また、図５の（Ａ）、（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥行き方向において、振動がオフの間に指が触れる範囲をグレーで示し、振動がオンの間に指が触れる範囲を白く示す。
【００５１】
超音波帯の固有振動は、図４に示すようにトップパネル１２０の全体に生じるが、図５の（Ａ）、（Ｂ）には、利用者の指がトップパネル１２０の奥側から手前側に移動する間に振動のオン／オフを切り替える動作パターンを示す。
【００５２】
このため、図５の（Ａ）、（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥行き方向において、振動がオフの間に指が触れる範囲をグレーで示し、振動がオンの間に指が触れる範囲を白く示す。
【００５３】
図５の（Ａ）に示す動作パターンでは、利用者の指がトップパネル１２０の奥側にあるときに振動がオフであり、指を手前側に移動させる途中で振動がオンになっている。
【００５４】
一方、図５の（Ｂ）に示す動作パターンでは、利用者の指がトップパネル１２０の奥側にあるときに振動がオンであり、指を手前側に移動させる途中で振動がオフになっている。
【００５５】
ここで、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を生じさせると、トップパネル１２０の表面と指との間にスクイーズ効果による空気層が介在し、指でトップパネル１２０の表面をなぞったときの動摩擦係数が低下する。
【００５６】
従って、図５の（Ａ）では、トップパネル１２０の奥側にグレーで示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は大きく、トップパネル１２０の手前側に白く示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は小さくなる。
【００５７】
このため、図５の（Ａ）に示すようにトップパネル１２０に操作入力を行う利用者は、振動がオンになると、指先に掛かる動摩擦力の低下を感知し、指先の滑り易さを知覚することになる。このとき、利用者はトップパネル１２０の表面がより滑らかになることにより、動摩擦力が低下するときに、トップパネル１２０の表面に凹部が存在するように感じる。
【００５８】
一方、図５の（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥前側に白く示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は小さく、トップパネル１２０の手前側にグレーで示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は大きくなる。
【００５９】
このため、図５の（Ｂ）に示すようにトップパネル１２０に操作入力を行う利用者は、振動がオフになると、指先に掛かる動摩擦力の増大を感知し、指先の滑り難さ、あるいは、引っ掛かる感じを知覚することになる。そして、指先が滑りにくくなることにより、動摩擦力が高くなるときに、トップパネル１２０の表面に凸部が存在するように感じる。
【００６０】
以上より、図５の（Ａ）と（Ｂ）の場合は、利用者は指先で凹凸を感じ取ることができる。このように人間が凹凸の知覚することは、例えば、"触感デザインのための印刷物転写法とSticky-band Illusion"(第11回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集 (SI2010, 仙台)____174-177, 2010-12)に記載されている。また、"Fishbone Tactile Illusion"(日本バーチャルリアリティ学会第10 回大会論文集(2005 年9 月))にも記載されている。
【００６１】
なお、ここでは、振動のオン／オフを切り替える場合の動摩擦力の変化について説明したが、これは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの振幅（強度）を変化させた場合も同様である。
【００６２】
次に、図６を用いて、実施の形態の電子機器１００の構成について説明する。
【００６３】
図６は、実施の形態の電子機器１００の構成を示す図である。
【００６４】
電子機器１００は、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂ、アンプ１４１Ａ、１４１Ｂ、タッチパネル１５０、ドライバＩＣ(Integrated Circuit)１５１、ディスプレイパネル１６０、ドライバＩＣ１６１、制御部２００、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０を含む。
【００６５】
制御部２００は、アプリケーションプロセッサ２２０、通信プロセッサ２３０、駆動制御部２４０、及びメモリ２５０を有する。制御部２００は、例えば、ＩＣチップで実現される。
【００６６】
また、駆動制御部２４０、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０は、駆動制御装置３００を構築する。なお、ここでは、アプリケーションプロセッサ２２０、通信プロセッサ２３０、駆動制御部２４０、及びメモリ２５０が１つの制御部２００によって実現される形態について説明するが、駆動制御部２４０は、制御部２００の外部に別のＩＣチップ又はプロセッサとして設けられていてもよい。この場合には、メモリ２５０に格納されているデータのうち、駆動制御部２４０の駆動制御に必要なデータは、メモリ２５０とは別のメモリに格納して、駆動制御装置３００の内部に設ければよい。
【００６７】
図６では、筐体１１０、トップパネル１２０、両面テープ１３０、及び基板１７０（図２参照）は省略する。また、ここでは、アンプ１４１Ａ、１４１Ｂ、ドライバＩＣ１５１、ドライバＩＣ１６１、駆動制御部２４０、メモリ２５０、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０について説明する。
【００６８】
アンプ１４１Ａ、１４１Ｂは、それぞれ、駆動制御装置３００と振動素子１４０Ａ、１４０Ｂとの間に配設されており、駆動制御装置３００から出力される駆動信号を増幅して振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを駆動する。
【００６９】
ドライバＩＣ１５１は、タッチパネル１５０に接続されており、タッチパネル１５０への操作入力があった位置を表す位置データを検出し、位置データを制御部２００に出力する。この結果、位置データは、アプリケーションプロセッサ２２０と駆動制御部２４０に入力される。なお、位置データが駆動制御部２４０に入力されることは、位置データが駆動制御装置３００に入力されることと等価である。
【００７０】
ドライバＩＣ１６１は、ディスプレイパネル１６０に接続されており、駆動制御装置３００から出力される描画データをディスプレイパネル１６０に入力し、描画データに基づく画像をディスプレイパネル１６０に表示させる。これにより、ディスプレイパネル１６０には、描画データに基づくＧＵＩ操作部又は画像等が表示される。
【００７１】
アプリケーションプロセッサ２２０は、電子機器１００の種々のアプリケーションを実行する処理を行う。
【００７２】
通信プロセッサ２３０は、電子機器１００が３Ｇ(Generation)、４Ｇ(Generation)、LTE(Long Term Evolution)、WiFi等の通信を行うために必要な処理を実行する。
【００７３】
駆動制御部２４０は、２つの所定の条件が揃った場合に、振幅データを振幅変調器３２０に出力する。振幅データは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの駆動に用いる駆動信号の強度を調整するための振幅値を表すデータである。振幅値は、位置データの時間的変化度合に応じて設定される。ここで、位置データの時間的変化度合としては、利用者の指先がトップパネル１２０の表面に沿って移動する速度を用いる。利用者の指先の移動速度は、ドライバＩＣ１５１から入力される位置データの時間的な変化度合に基づいて、駆動制御部２４０が算出する。
【００７４】
また、実施の形態の駆動制御装置３００は、利用者の指先がトップパネル１２０の表面に沿って移動したときに、指先に掛かる動摩擦力を変化させるためにトップパネル１２０を振動させる。動摩擦力は、指先が移動しているときに発生するため、駆動制御部２４０は、移動速度が所定の閾値速度以上になったときに、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを振動させる。移動速度が所定の閾値速度以上になることは、１つ目の所定の条件である。
【００７５】
従って、駆動制御部２４０が出力する振幅データが表す振幅値は、移動速度が所定の閾値速度未満のときはゼロであり、移動速度が所定の閾値速度以上になると、移動速度に応じて所定の振幅値に設定される。移動速度が所定の閾値速度以上のときには、移動速度が高いほど振幅値は小さく設定され、移動速度が低いほど振幅値を大きく設定される。
【００７６】
また、実施の形態の駆動制御装置３００は、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にある場合に、振幅データを振幅変調器３２０に出力する。操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にあることは、２つ目の所定条件である。
【００７７】
操作入力を行う指先の位置が振動を発生させるべき所定の領域内にあるかどうかは、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域の内部にあるか否かに基づいて判定される。
【００７８】
ここで、ディスプレイパネル１６０に表示するＧＵＩ操作部、画像を表示する領域、又は、ページ全体を表す領域等のディスプレイパネル１６０上における位置は、当該領域を表す領域データによって特定される。領域データは、すべてのアプリケーションにおいて、ディスプレイパネル１６０に表示されるすべてのＧＵＩ操作部、画像を表示する領域、又は、ページ全体を表す領域について存在する。
【００７９】
このため、２つ目の所定条件として、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にあるかどうかを判定する際には、電子機器１００が起動しているアプリケーションの種類が関係することになる。アプリケーションの種類により、ディスプレイパネル１６０の表示が異なり、操作入力の種類が異なるからである。
【００８０】
駆動制御部２４０は、領域データを用いて、ドライバＩＣ１５１から入力される位置データが表す位置が、振動を発生させるべき所定の領域の内部にあるか否かを判定する。
【００８１】
アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等を表す領域データと、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けたデータは、メモリ２５０に格納されている。
【００８２】
メモリ２５０は、アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等を表す領域データと、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けたデータを格納する。
【００８３】
また、メモリ２５０は、アプリケーションプロセッサ２２０がアプリケーションの実行に必要とするデータ及びプログラム、及び、通信プロセッサ２３０が通信処理に必要とするデータ及びプログラム等を格納する。
【００８４】
正弦波発生器３１０は、トップパネル１２０を固有振動数で振動させるための駆動信号を生成するのに必要な正弦波を発生させる。例えば、トップパネル１２０を３３．５［ｋＨｚ］の固有振動数ｆで振動させる場合は、正弦波の周波数は、３３．５［ｋＨｚ］となる。正弦波発生器３１０は、超音波帯の正弦波信号を振幅変調器３２０に入力する。
【００８５】
正弦波発生器３１０が発生する正弦波信号は、超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号の元になる交流の基準信号であり、一定の周波数と一定の位相を有する。正弦波発生器３１０は、超音波帯の正弦波信号を振幅変調器３２０に入力する。
【００８６】
なお、ここでは、正弦波信号を発生する正弦波発生器３１０を用いる形態について説明するが、正弦波信号ではなくてもよい。例えば、クロックの立ち上がりと立ち下がりの波形を鈍らせたような波形の信号を用いてもよい。このため、超音波帯の交流信号を発生する信号発生器を正弦波発生器３１０の代わりに用いてもよい。
【００８７】
振幅変調器３２０は、駆動制御部２４０から入力される振幅データを用いて、正弦波発生器３１０から入力される正弦波信号の振幅を変調して駆動信号を生成する。振幅変調器３２０は、正弦波発生器３１０から入力される超音波帯の正弦波信号の振幅のみを変調し、周波数及び位相は変調せずに、駆動信号を生成する。
【００８８】
このため、振幅変調器３２０が出力する駆動信号は、正弦波発生器３１０から入力される超音波帯の正弦波信号の振幅のみを変調した超音波帯の正弦波信号である。なお、振幅データがゼロの場合は、駆動信号の振幅はゼロになる。これは、振幅変調器３２０が駆動信号を出力しないことと等しい。
【００８９】
次に、図７を用いて、メモリ２５０に格納されるデータについて説明する。
【００９０】
図７は、メモリ２５０に格納されるデータを示す図である。
【００９１】
図７に示すように、アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等が表示される領域の座標値を表す領域データと、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けたデータがメモリ２５０に格納される。
【００９２】
アプリケーションの種類を表すデータとして、アプリケーションＩＤ(Identification)を示す。また、領域データとして、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等が表示される領域の座標値を表す式f1~f4を示す。また、振動パターンを表すパターンデータとして、Ｐ１〜Ｐ４を示す。パターンデータＰ１〜Ｐ４は、振幅値を表す振幅データを時系列的に並べたデータである。
【００９３】
なお、アプリケーションＩＤで表されるアプリケーションは、スマートフォン端末機、又は、タブレット型コンピュータで利用可能なあらゆるアプリケーションを含み、電子メールの編集モードも含む。
【００９４】
次に、図８を用いて、実施の形態の電子機器１００の駆動制御装置３００の駆動制御部２４０が実行する処理について説明する。
【００９５】
図８は、実施の形態の電子機器１００の駆動制御装置３００の駆動制御部２４０が実行する処理を示すフローチャートである。
【００９６】
電子機器１００のＯＳ（Operating System）は、所定の制御周期毎に電子機器１００を駆動するための制御を実行する。このため、駆動制御装置３００は、所定の制御周期毎に演算を行う。これは駆動制御部２４０も同様であり、駆動制御部２４０は、図８に示すフローを所定の制御周期毎に繰り返し実行する。
【００９７】
ここで、ドライバＩＣ１５１から駆動制御装置３００に位置データが入力されてから、当該位置データに基づいて駆動制御部２４０が駆動信号を算出するまでの所要時間をΔｔとすると、所要時間Δｔは、制御周期に略等しい。
【００９８】
制御周期の１周期の時間は、ドライバＩＣ１５１から駆動制御装置３００に位置データが入力されてから、当該位置データに基づいて駆動信号が算出されるまでの所要時間Δｔに相当するものとして取り扱うことができる。
【００９９】
駆動制御部２４０は、電子機器１００の電源がオンにされることにより、処理をスタートさせる。
【０１００】
駆動制御部２４０は、現在の位置データが表す座標と、現在のアプリケーションの種類とに応じて、現在操作入力が行われているＧＵＩ操作部について、振動パターンと関連付けられた領域データを取得する（ステップＳ１）。
【０１０１】
駆動制御部２４０は、移動速度が所定の閾値速度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。移動速度は、ベクトル演算によって算出すればよい。なお、閾値速度は、所謂フリック操作、スワイプ操作、又はドラッグ操作等のように指先を移動させながら操作入力を行う際における指先の移動速度の最低速度として設定すればよい。このような最低速度は、実験結果に基づいて設定してもよく、タッチパネル１５０の分解能等に応じて設定してもよい。
【０１０２】
駆動制御部２４０は、ステップＳ２で移動速度が所定の閾値速度以上であると判定した場合は、現在の位置データが表す座標が、ステップＳ１で求めた領域データが表す領域Ｓｔの中にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【０１０３】
駆動制御部２４０は、現在の位置データが表す座標が、ステップＳ１で求めた領域データが表す領域Ｓｔの中にあると判定する場合は、ステップＳ２で求めた移動速度に対応する振幅値を表す振幅データをパターンデータから読み出す（ステップＳ４）。
【０１０４】
駆動制御部２４０は、振幅データ出力する（ステップＳ５）。これにより、振幅変調器３２０において、正弦波発生器３１０から出力される正弦波の振幅が変調されることによって駆動信号が生成され、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが駆動される。
【０１０５】
一方、ステップＳ２で移動速度が所定の閾値速度以上ではないと判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）と、ステップＳ３で現在の位置データが表す座標が、ステップＳ１で求めた領域データが表す領域Ｓｔの中にないと判定した場合は、駆動制御部２４０は、振幅値をゼロに設定する（ステップＳ６）。
【０１０６】
この結果、駆動制御部２４０は、振幅値がゼロの振幅データが出力され、振幅変調器３２０において、正弦波発生器３１０から出力される正弦波の振幅がゼロに変調された駆動信号が生成される。このため、この場合は、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂは駆動されない。
【０１０７】
次に、トップパネル１２０に生じる固有振動の振動モードについて説明する。
【０１０８】
トップパネル１２０のみの振動モードの形状w(Y)は、トップパネル１２０を１次元の梁と仮定すると式（３）に示すように、双曲線関数と三角関数の和で表される。なお、Ｙは、トップパネル１２０のＹ軸負方向側の端部を原点（Ｙ＝０）とするＹ軸方向の位置を表す。また、C1〜C4は定数値、kは振動モードの周期数、lはトップパネル１２０のＹ軸方向の長さである。
【０１０９】
【数３】
2019130504.tif 000005
また、式（３）で表される振動モードの固有周波数fは式（４）で計算できる。なお、Eはトップパネル１２０のヤング率であり、ρはトップパネル１２０の密度である。
【０１１０】
【数４】
2019130504.tif 000006
ここで、境界条件により、式（３）のC1〜C4およびkを決定すれば、振動モードの形状を精度良く求めることができるが、大まかに近似すると自由端条件でのｋの値は、「見かけの周期数−０．２５」となる。よって、振動モードの節と腹の位置は、先端を基準として図９に示すようになり、式（５）によって概算できる。図９は、振動モードの節と腹の位置を周期数で表す図である。なお、振動素子１４０Ａと１４０Ｂを同相で駆動する場合は、ｋ＝０．７５、１．７５、２．７５、・・・であり、振動素子１４０Ａと１４０Ｂを逆相で駆動する場合は、ｋ＝１．２５、２．２５、３．２５、・・・である。
【０１１１】
【数５】
2019130504.tif 000007
例えば、ｌ＝１４０［ｍｍ］、ｋ＝１３．７５、ｎ＝１とすると、腹の位置は３．８［ｍｍ］となる。ｎは、トップパネル１２０のＹ軸負方向側の端部からｎ番目の腹と節であることを示す値（１、２、３、・・・）である。
【０１１２】
図１０は、トップパネル１２０の振動を示す図である。図１０には、トップパネル１２０のうち、振動素子１４０Ａが取り付けられるＹ軸負方向側の端の部分を示す。トップパネル１２０の最大の振幅は、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの貼付位置を振動モードの腹の位置にする場合に得られるが、図１０に示すように、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付けた区間（振動素子１４０Ａ、１４０ＢのＹ軸方向の幅の区間）においては振動モードの形状が変化するため、実際の腹の位置は、式（５）による概算値からずれる。
【０１１３】
実際の腹の位置が式（５）による概算値からずれるのは、図１０に示すように、振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間における固有振動の波長λが音速変化率cの影響を受けるともに、波形自体も変化分aとして影響を受けるからと考えられる。これは、振動素子１４０Ｂについても同様である。
【０１１４】
振動素子１４０Ａ、１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けたことによるトップパネル１２０の振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間での曲げ剛性の変化率Grと質量の変化率Mrを用いると、音速変化率cと波形変化分aは、式（６）に示すように定義することができる。
【０１１５】
【数６】
2019130504.tif 000008
ここで、音速変化率cは、トップパネル１２０を伝搬する固有振動の波の速度が振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付けることによって変化する割合であり、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付けない場合の固有振動の波の速度に対する、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付けた場合の固有振動の波の速度の比で表される。
【０１１６】
また、波形変化分aは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けていないときの波形に比べて、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けているときの波形を周期数に換算した値で表す。
【０１１７】
波形変化分aについては、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けていないときに比べて、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けているときの方が、トップパネル１２０の剛性が高くなることから、次のように考える。
【０１１８】
振動素子１４０Ａ、１４０Ｂがトップパネル１２０に貼り付けられたとき、振動モードにおける振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間での波形変化分aの最大値は０．７５である。これは、トップパネル１２０のＹ軸方向の両端が自由端であるときの基本振動モード（最小振動モード）の周期数の近似値kに相当する。
【０１１９】
また、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂがトップパネル１２０に貼り付けられたとき、振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間での振動モードにおける波形変化分aの最小値は０．５である。これは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂがトップパネル１２０に貼り付けられていないときと同等、すなわち、トップパネル１２０のＹ軸方向の両端が支持端であるときの基本振動モード（最小振動モード）の周期数に相当する。
【０１２０】
また、トップパネル１２０の振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間での曲げ剛性の変化率Grは、振動素子１４０Ａの剛性がトップパネル１２０の剛性よりも十分に小さい場合には１であり、振動素子１４０Ａの剛性がトップパネル１２０の剛性よりも十分に大きい場合には、∞（無限大）になる。
【０１２１】
式（６）によって表される波形変化分aは、剛性の変化率Grが∞に近づく場合に振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間の両端が自由端条件に近くなるため、最大値の０．７５になり、剛性の変化率Grが1に近づくである場合に振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間の両端が支持端条件のまま変化しないため、０．５になることを表す。また、自由端条件である場合（Grが∞に近づく場合）に最大値０．７５と、支持端条件である場合（Grが1に近づく場合）の０．５を実現するために、係数０．２５をトップパネル１２０の曲げ剛性の変化率Grで除算する式になっている。
【０１２２】
また、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けると、トップパネル１２０の剛性が高くなることから、支持端から自由端に近づく方向にトップパネル１２０の振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間の波形が変化する。振動素子１４０Ａの剛性が高くなると、トップパネル１２０の振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間での曲げ剛性の変化率Grの値は大きくなる。
【０１２３】
このため、式（６）の波形変化分aは、係数０．２５をトップパネル１２０の振動素子１４０Ａが貼り付けられた区間での曲げ剛性の変化率Grで配分する式になっている。
【０１２４】
また、トップパネル１２０に振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付けていない場合の振動モードでは、Ｙ軸方向の幅が０．５λの振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを固有振動の腹の位置に貼ると振動が最大となる。なお、このときに、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの幅（０．５λ）の中心が腹の位置にある。
【０１２５】
ここで、トップパネル１２０に振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付けている場合の振動モードでは、トップパネル１２０の剛性の変化による振動モードの変化により、Ｙ軸方向の幅が０．５λよりも幅広い（長い）振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付けても最大の振動が得られる。このような場合の振動素子１４０Ａ、１４０ＢのＹ軸方向の最大幅をacλで近似する。
【０１２６】
従って、式（６）に示す音速変化率cと波形変化分aを用いると、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けたことによる固有振動の半波長の増加分はacλ-0.5λとなり、増加分を加味した半波長の中央に腹が位置するとすれば、腹位置の変化量は(acλ-0.5λ)/2である。
【０１２７】
振動素子１４０Ａ、１４０ＢのＹ軸方向の幅wがacλよりも狭い（短い）場合には、トップパネル１２０の振動モードに与える変化の度合が減るため、変化の度合を単純な比例配分w/acλで配分すると、最終的に腹位置の変化量δは式（７）で求まる。
【０１２８】
【数７】
2019130504.tif 000009
図１１は、トップパネル１２０に振動素子１４０Ａを重ねて取り付けた区間を示す図である。ここで、振動素子１４０Ａをトップパネル１２０に貼り付けた区間を図１１に示すように２層合板として捉える。１番目の層（トップパネル１２０）の厚さをａ、ヤング率をＥａとし、２番目の層（振動素子１４０）の厚さをｂ、ヤング率をＥｂとする。Ｚの原点は図のように１番目の層（トップパネル１２０）の下面の位置とする。また、ベルヌーイ・オイラー梁の仮定における中立点をＺ０とする。トップパネル１２０の曲げ剛性の変化率Grと質量の変化率Mrは、式（８）で表される。
【０１２９】
【数８】
2019130504.tif 000010
例えば、トップパネル１２０のヤング率が７１ＧＰａ、Ｚ軸方向の厚さが０．３ｍｍ、密度が２４５０ｋｇ／ｍ３で、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂのヤング率が７０．４ＧＰａ、Ｚ軸方向の厚さが０．３ｍｍ、密度が７８００ｋｇ／ｍ３、Ｙ軸方向の幅が８ｍｍとすると、δ≒１．６ｍｍとなり、トップパネル１２０のＹ軸負方向側から１番目（ｎ＝１）の腹の位置は、Ｙ＝５．４ｍｍの位置と概算できる。
【０１３０】
以上のような概算によって決定した腹の位置に振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付ければ、トップパネル１２０の振動を大きくすることができる。また、上述のような概算以外にも、有限要素解析又は実測で決定した腹の位置に振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを貼り付けても同様である。
【０１３１】
しかしながら、効率的にトップパネル１２０の振動を大きくすることが必要である。すなわち、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂに同一の電圧を印加した場合に、より大きなトップパネル１２０の振動を得るという意味での効率が求められる。
【０１３２】
また、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂで同一の電力を消費する場合に、より大きなトップパネル１２０の振動を得るという観点での振動効率を考える。振動物体の力学的エネルギは振幅の２乗に比例し、交流信号の有効電力はコンダクタンスに比例するため、「トップパネル１２０の振幅の２乗／コンダクタンス」を振動効率の指標とする。
【０１３３】
図１２及び図１３は、トップパネル１２０のうち、振動素子１４０Ａが取り付けられるＹ軸負方向側の端の部分における固有振動を示す図である。図１２に示すように、トップパネル１２０のＹ軸負方向側の端部からｎ番目の腹の位置までの距離をＹｎ、振動素子１４０Ａの貼り付け位置をΔＹ、ｎ番目の腹の位置から振動素子１４０Ａの貼り付け位置のズレ量をｄとする。
【０１３４】
ここで、貼り付け位置ΔＹは、トップパネル１２０のＹ軸負方向側の端部から、振動素子１４０ＡのＹ軸方向の幅の中央までの長さを表す。また、振動素子１４０Ａの貼り付け位置ΔＹのズレ量ｄは、ｎ番目の腹の位置に対してＹ軸負方向側にズレている場合に正の値（＋ｄ）とし、図１３に示すように、振動素子１４０Ａの貼り付け位置ΔＹがｎ番目の腹の位置に対してＹ軸正方向側にズレている場合に負の値（−ｄ）とする。
【０１３５】
また、ここでは、トップパネル１２０のＹ軸負方向側に配置される振動素子１４０Ａについて説明する。振動素子１４０Ａは、平面視でディスプレイパネル１６０と重ならない位置に配置されることが望ましいため、現実的には、ｎの値は、１〜３程度である。
【０１３６】
振動素子１４０Ａは、Ｙ軸方向において、トップパネル１２０の中央よりもＹ軸負方向側に配置されるため、振動素子１４０Ａがｎ番目の腹の位置に対してＹ軸負方向側にズレている場合のズレ量（＋ｄ）は、振動素子１４０Ａがｎ番目の腹の位置に対してトップパネル１２０の外側にズレていることを表す。これとは逆に、振動素子１４０Ａがｎ番目の腹の位置に対してＹ軸正方向側にズレている場合のズレ量（−ｄ）は、振動素子１４０Ａがｎ番目の腹の位置に対してトップパネル１２０の中央側（内側）にズレていることを表す。
【０１３７】
また、ここでは、ｎ番目の腹として一般化して説明するが、図１２及び図１３には、
ｎ＝１で１番目の腹である場合について説明する。
【０１３８】
図１４は、ｎ＝１で試作したトップパネル１２０のＹ軸負方向側の端の部分を平面視で示す図である。図１４に示すように、トップパネル１２０は、Ｙ軸方向の長さが１４０ｍｍ、Ｘ軸方向の幅が８０ｍｍ、Ｚ軸方向の厚さが０．３ｍｍである。また、振動素子１４０ＡのＹ軸方向の幅は８ｍｍである。振動素子１４０Ａは、Ｘ軸方向に長手方向を有する平面視で細長い矩形状の振動素子である。
【０１３９】
図１５は、試作した２０枚のトップパネル１２０で振動効率を実測した結果を示す図である。図１５において、横軸は試作した２０枚のトップパネル１２０のサンプル番号であり、縦軸は振動効率である。
【０１４０】
２０枚のトップパネル１２０には、Ｙ軸負方向側の端部から１番目（ｎ＝１）の腹を目標にして振動素子１４０Ａを貼り付けたもの（ｄ＝０）、１番目の腹の位置よりもＹ軸負方向側に０．５ｍｍずらした位置を目標に振動素子１４０Ａを貼り付けたもの（ｄ＝＋０．５ｍｍ）、及び、１番目の腹よりもＹ軸正方向側に０．５ｍｍずらした位置を目標に振動素子１４０Ａを貼り付けたもの（ｄ＝−０．５ｍｍ）が含まれる。
【０１４１】
図１５には、ｄ＝０ｍｍのトップパネル１２０を丸のマーカで示し、ｄ＝＋０．５ｍｍのトップパネル１２０を実線の三角のマーカで示し、ｄ＝−０．５ｍｍのトップパネル１２０を四角のマーカで示す。ズレ量ｄは目標値である。
【０１４２】
ｄ＝０ｍｍのトップパネル１２０と比べて、ｄ＝＋０．５ｍｍのトップパネル１２０は、振動効率が高いところに集まっており、ｄ＝−０．５ｍｍのトップパネル１２０は、振動効率が低いところに集まっていることが分かった。
【０１４３】
このような結果から、実施の形態では、振動効率の高いトップパネル１２０を提供するために、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの貼り付け位置ΔＹをｎ番目の腹の位置Ｙｎから距離＋ｄだけトップパネル１２０のＹ軸負方向側（トップパネル１２０の外側）にずらした位置にする。
【０１４４】
振動素子１４０Ａを腹の位置よりもＹ軸負方向側（トップパネル１２０の外側）にずらした位置に貼り付ける際のズレ量の目標値ｄと、振動素子１４０Ａをトップパネル１２０に貼り付ける際のＹ軸方向の位置誤差を±εとすると、振動効率の高いトップパネル１２０を提供するには、ｄ≧εであることが望ましい。なお、＋εは、目標値ｄに対してＹ軸負方向にずれる際の誤差であり、−εは、目標値ｄに対してＹ軸正方向にずれる際の誤差である。
【０１４５】
以上のように、ｄ≧εを満たすようなズレ量の目標値ｄだけ、ｎ番目の腹の位置ＹｎからＹ軸負方向側（トップパネル１２０の外側）に振動素子１４０Ａを貼り付ける位置をずらすことにより、振動効率を高くすることができる。なお、振動素子１４０Ｂについても同様である。
【０１４６】
振動効率を高くすることができれば、より少ない電力で振動素子１４０Ａ、１４０Ｂを駆動することにより、より大きな振幅の振動をより効率的にトップパネル１２０に生じさせることができる。振動効率が高ければ、利用者の指先に与えることができる振動を効率的に大きくすることができ、利用者の指先に提供する触感をより良好なものにすることができる。
【０１４７】
従って、実施の形態によれば、良好な触感を提供できる電子機器１００を提供することができる。
【０１４８】
また、以上では、トップパネル１２０のＹ軸方向の両端が自由端である場合に、振動素子１４０Ａを腹の位置よりもＹ軸負方向側（トップパネル１２０の外側）にずらした位置に貼り付ける形態について説明した。しかしながら、トップパネル１２０のＹ軸方向の両端が支持端である場合にも同様に、振動素子１４０Ａを腹の位置よりもＹ軸負方向側（トップパネル１２０の外側）にずらした位置に貼り付ければよい。
【０１４９】
図１６は、トップパネル１２０のＹ軸方向の両端が自由端である場合の固有振動の振幅と振動素子１４０Ａ、１４０Ｂのコンダクタンスとの関係を示すシミュレーション結果である。図１７は、トップパネル１２０のＹ軸方向の両端が支持端である場合の固有振動の振幅と振動素子１４０Ａ、１４０Ｂのコンダクタンスとの関係を示すシミュレーション結果である。
【０１５０】
図１６には、トップパネル１２０のＹ軸負方向側の端部から振動素子１４０ＡのＹ軸方向の幅の中心までの位置を、５．０ｍｍから０．２ｍｍおきに６．０ｍｍまでの値に設定したトップパネル１２０について、振幅とコンダクタンスを求めた。振動素子１４０Ａの位置が５．４ｍｍの場合に、振動素子１４０Ａの幅の中心と腹の位置が一致する。なお、振動素子１４０Ｂの位置は、トップパネル１２０のＹ軸正方向側の端部から、同一の寸法の位置である。
【０１５１】
図１６に示すように、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が５．４ｍｍから、５．２ｍｍ、５．０ｍｍと短くなると、コンダクタンスが低下した。これは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が腹よりも外側になるに連れて、より少ない消費電力で効率的に振動することを示している。
【０１５２】
また、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が５．４ｍｍから、５．６ｍｍ、５．８ｍｍと長くなると、コンダクタンスが急激に増大し、６．０ｍｍになると振幅が減少した。これは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が腹よりも内側になるに連れて、より多い消費電力が必要になることを示している。
【０１５３】
また、図１７に示すように、支持端の場合には、トップパネル１２０のＹ軸負方向側の端部から振動素子１４０ＡのＹ軸方向の幅の中心までの位置を、３．４ｍｍから０．２ｍｍおきに４．４ｍｍまでの値に設定したトップパネル１２０について、振幅とコンダクタンスを求めた。振動素子１４０Ａの位置が３．８ｍｍの場合に、振動素子１４０Ａの幅の中心と腹の位置が一致する。なお、振動素子１４０Ｂの位置は、トップパネル１２０のＹ軸正方向側の端部から、同一の寸法の位置である。
【０１５４】
図１７に示すように、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が３．８ｍｍから、３．６ｍｍ、３．８ｍｍと短くなると、コンダクタンスが低下した。これは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が腹よりも外側になるに連れて、より少ない消費電力で効率的に振動することを示している。
【０１５５】
また、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が３．８ｍｍから、４．０ｍｍと長くなると、コンダクタンスが急激に増大し、４．２ｍｍ、４．４ｍｍになると振幅が減少した。これは、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が腹よりも内側になるに連れて、より多い消費電力が必要になることを示している。
【０１５６】
以上のように、トップパネル１２０のＹ軸方向の両端が自由端である場合と、支持端である場合とで同様の傾向が得られた。このため、良好な触感を提供するためには、トップパネル１２０のＹ軸方向の両端が支持端である場合にも、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が腹と一致するか、又は、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂの位置が腹よりも外側にあることが好ましい。
【０１５７】
なお、ｄ≧εを満たすようなズレ量の目標値ｄを用いて振動素子１４０Ａ、１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けても、振動素子１４０Ａ及び／又は１４０Ｂの位置が、目標とする位置よりもトップパネル１２０のＹ軸方向における中央側（内側）にずれる場合が有り得る。
【０１５８】
図１８は、実施の形態の変形例において、トップパネル１２０のうち、振動素子１４０Ａが取り付けられるＹ軸負方向側の端の部分における固有振動を示す図である。
【０１５９】
振動素子１４０Ａ及び／又は１４０Ｂをトップパネル１２０に貼り付けた位置が、目標とする位置よりもトップパネル１２０のＹ軸方向における中央側（内側）にずれた場合には、図１８の（Ａ）に示すように、腹の位置に対して、振動素子１４０Ａの位置がトップパネル１２０のＹ軸方向における中央側（内側）にずれている。
【０１６０】
このような場合には、トップパネル１２０の固有振動の波長を伸ばす波長調整部材１８０をトップパネル１２０に貼り付ければよい。波長調整部材１８０を貼り付ける位置は、目標とする腹よりもトップパネル１２０のＹ軸方向における外側、又は、目標とする腹の位置であればよい。なお、波長調整部材１８０を貼り付ける位置が目標とする腹の位置である場合には、波長調整部材１８０のＹ軸方向の幅の中央が、目標とする腹の位置と一致していることになる。
【０１６１】
トップパネル１２０の目標とする腹の位置よりも端辺側に高剛性の波長調整部材１８０を貼り付けてトップパネル１２０の波長調整部材１８０が貼り付けられた区間の固有振動の波長を伸ばせば、腹の位置が相対的にトップパネル１２０のＹ軸方向における中央側（内側）にずれる。このため、振動素子１４０Ａ、１４０Ｂが貼り付けられた位置を目標とする腹よりもトップパネル１２０のＹ軸方向における外側に修正することができる。
【０１６２】
腹の位置の変位量Ｙ１は、波長調整部材１８０を貼り付けた区間で波形変化はないが音速変化率cで影響を受けるとして式（９）で概算される。
【０１６３】
【数９】
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高剛性の波長調整部材１８０の部材としては、比剛性が高い材料が適しており、例えばアルミニウム合金でヤング率７１ＧＰａ、厚さ０．２ｍｍ、密度２７００ｋｇ／ｍ３、Ｙ軸方向の幅が４ｍｍとすると、Ｙ１≒０．４ｍｍとなる。
【０１６４】
なお、ここでは、振動素子１４０Ａ及び／又は１４０Ｂの位置が目標とする位置よりもトップパネル１２０のＹ軸方向における中央側（内側）にずれた場合に、波長調整部材１８０をトップパネル１２０に貼り付ける形態について説明した。
【０１６５】
しかしながら、上述のような波長調整部材１８０をトップパネル１２０に貼り付ければ、固有振動の波長を伸ばすことができる。このため、振動素子１４０Ａ及び／又は１４０Ｂの位置が目標とする位置よりもトップパネル１２０のＹ軸方向における中央側（内側）にずれた場合に限らずに、固有振動の波長を伸ばす調整部材として、波長調整部材１８０をトップパネル１２０に貼り付けて、振動効率を改善するようにしてもよい。
【０１６６】
以上、本発明の例示的な実施の形態の電子機器について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１６７】
１００  電子機器
１１０  筐体
１２０  トップパネル
１３０  両面テープ
１４０Ａ、１４０Ｂ  振動素子
１５０  タッチパネル
１６０  ディスプレイパネル
１７０  基板
１８０  波長調整部材
２００  制御部
２２０  アプリケーションプロセッサ
２３０  通信プロセッサ
２４０  駆動制御部
２５０  メモリ
３００  駆動制御装置
３１０  正弦波発生器
３２０  振幅変調器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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