(57)【要約】【課題】性質の異なる知覚をもたらす触覚フィードバックを生成することが可能なハプティク・アクチュエータを提供する。【解決手段】ハプティク・アクチュエータ１００は、上部筐体１０１ｂと下部筐体１１０１ａで囲まれた空間に可動子を搭載する。可動子は、コイルとマグネットを含んで構成され、第１の駆動電圧が印加されたときに所定の振幅で往復直線運動をする。振動は、スペーサ１７３を通じて振動体に伝搬する。上部筐体１０１ｂからは板バネ１７５ａ、１７５ｂで支持されたハンマー１７１ａ、１７１ｂが飛び出ている。第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときに、より大きな振幅で振動した可動子に連動してハンマー１７１ａ、１７１ｂのいずれかが上方向に変位して振動体に打撃を加える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体に触覚フィードバックを提供するハプティク・アクチュエータであって、
所定の電力が供給されたときに前記振動体に定常的な振動を与える振動機構と、
前記所定の電力より大きい電力が供給されたときに前記振動体を打撃する打撃機構と
を有するハプティク・アクチュエータ。
【請求項２】
前記振動機構が、
コイルと、
前記コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、
前記コイルに第１の駆動電圧を印加したときに振動軸の方向に往復動作をする可動子と
を含む請求項１に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項３】
前記打撃機構が、前記コイルに前記第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときの前記可動子の動作に連動して変位して前記振動体を打撃する請求項２に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項４】
前記打撃機構が前記振動軸の方向と異なる方向に変位する請求項３に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項５】
前記打撃機構が前記振動軸の方向に変位する請求項３に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項６】
前記打撃機構を前記振動軸の方向における前記可動子の両側に設けた請求項３に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項７】
前記第２の駆動電圧の印加を停止したあとに前記打撃機構をホーム・ポジションに復帰させる復帰機構を含む請求項３に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項８】
前記振動機構が、
コイルと、
前記コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、
前記コイルに第１の駆動電圧を印加したときに所定の回転速度で回転する偏心錘と
を含む請求項１に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項９】
前記打撃機構が、前記コイルに前記第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときに前記偏心錘の回転に連動して変位して前記振動体を打撃する請求項８に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項１０】
前記振動機構が、
コイルと、
前記コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、
前記コイルに第１の駆動電圧を印加したときに所定の回動角で回動する偏心錘と
を含む請求項１に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項１１】
前記打撃機構が、前記コイルに前記第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときに前記偏心錘の変位に連動して変位して前記振動体を打撃する請求項１０に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項１２】
振動体とハプティク・アクチュエータを搭載した電子機器であって、前記ハプティク・アクチュエータが、
所定の電力が供給されたときに前記振動体に定常的な振動を与える振動機構と、
前記所定の電力より大きい電力が供給されたときに前記振動体を打撃する打撃機構と
を有する電子機器。
【請求項１３】
前記振動体が前記電子機器の筐体に取り付けられたタッチスクリーンで、前記振動機構が前記タッチスクリーンに面方向の振動を与え、前記打撃機構が前記タッチスクリーンに上下方向の振動を与える請求項１２に記載の電子機器。
【請求項１４】
前記タッチスクリーンを、前記電子機器の筐体に対して面方向の振動が可能なように取り付ける弾力部材を有する請求項１３に記載の電子機器。
【請求項１５】
前記振動体が前記電子機器の筐体を含み、前記振動体が前記タッチスクリーンに面方向の振動を与え、前記打撃機構が前記筐体に上下方向の振動を与える請求項１３に記載の電子機器。
【請求項１６】
前記振動体が前記電子機器の筐体で、前記振動機構が前記筐体の第１の面に面方向の振動を与え、前記打撃機構が前記筐体の第２の面に上下方向の振動を与える請求項１２に記載の電子機器。
【請求項１７】
ハプティク・アクチュエータが振動体に触覚フィードバックを提供する方法であって、
前記ハプティク・アクチュエータに所定の電力を供給して可動子を振動させるステップと、
前記可動子の振動で前記振動体を定常的に振動させるステップと、
前記ハプティク・アクチュエータに前記所定の電力より大きい電力を供給して前記可動子を変位させるステップと、
前記可動子の変位に連動するハンマーで前記振動体を打撃するステップと
を有する方法。
【請求項１８】
前記所定の電力の供給時間より、前記所定の電力より大きい電力の供給時間が短い請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記振動体の前記定常的な振動方向と前記打撃による振動方向が異なる請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、性質の異なる複数の知覚をもたらす触覚フィードバックを生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タブレット端末、スマートフォンおよび携帯電話のような使用時にユーザが筐体やタッチスクリーンに触れる電子機器は、人体に触覚フィードバック（ハプティク・フィードバック）を付与するアクチュエータ（ハプティク・アクチュエータ）を搭載することがある。ハプティク・アクチュエータは、システムが生成するイベントに応じて、タッチスクリーンや筐体のような振動体に振動を伝える。ユーザは振動を振動体に接触した人体の部位で知覚したり音として知覚したりする。ハプティク・アクチュエータは駆動源に電力を使用しており、振動の性質から衝撃型と振動型に大別することができる。
【０００３】
衝撃型は代表例として、形状記憶合金を利用するＳＩＡ（Shape Memory metal Impact Actuator）を挙げることできる。衝撃型は振動素子が振動体を打撃して一過性の振動を与える。振動型は代表例として偏心モータを利用するＥＲＭ（Eccentric Rotating Mass）型アクチュエータ、磁界中のコイルに交流電流を流して可動子を振動させるリニア共振型アクチュエータ（ＬＲＡ：Linear Resonant Actuator）やピエゾ素子を利用した圧電アクチュエータなどを挙げることができる。振動型は、所定の時間、振動体に一定の振幅の振動を与える。
【０００４】
特許文献１は、ヨーク板が軸方向に往復振動する薄型の振動アクチュエータを開示する。特許文献２は、磁石と分銅を含む可動子が軸廻りに往復振動する振動アクチュエータを開示する。特許文献３は、圧電アクチュエータに触覚振動の振動パターンに応じた電圧を印加するアクチュエータ駆動回路について記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９７７４７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５７２７７号公報
【特許文献３】特開２００７−１２２５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
触覚フィードバックは、用途に応じて性質の異なる知覚をもたらすことができれば便利である。たとえば、ソフトウェア・キーボードの打鍵に対しては、連続打鍵に適応できるようにタッチスクリーンに短時間で終了する一過性の強い振動を与えることが適しており、メールの着信やＷｅｂサイトからのプッシュ通知を知らせたりする場合はユーザが気づくまでに必要な比較的長い時間筐体を振動させることが適している。
【０００７】
このとき筐体の内部に、衝撃型と振動型の２つのハプティク・アクチュエータを設けることは、スペースの確保やコストの面で不利である。したがって、１個のハプティク・アクチュエータが、電源を制御するだけで衝撃型と振動型の２つの動作モードで動作できれば都合がよい。さらに衝撃型の振動は、振動体が振動する時間が短いためできるだけ大きな振動を付与できることが望ましい。
【０００８】
また、タッチスクリーンに対する操作のときに、打鍵には衝撃を利用しジェスチャ操作には振動を利用した触覚フィードバックを生成したい場合がある。細長の形状のハプティク・アクチュエータでは、スマートフォンやタブレット端末のような薄型の筐体の中に収納する場合にその形状により取り付け方向がきまるため、これまでのハプティク・アクチュエータを組み合わせてタッチスクリーンに対して振動と衝撃を付与することは困難である。本発明の目的は、性質の異なる知覚をもたらす触覚フィードバックを生成することが可能なハプティク・アクチュエータに関する諸課題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のハプティク・アクチュエータは、所定の電力が供給されたときに振動体に定常的な振動を与える振動機構と、所定の電力より大きい電力が供給されたときに振動体を打撃する打撃機構とを有し、振動体に触覚フィードバックを提供する。ハプティク・アクチュエータは、振動体に振動機構による振動と打撃機構による振動を与えることができる。打撃機構は、振動体を打撃することで強い振動を与えることができる。
【００１０】
振動機構は、コイルと、コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、コイルに第１の駆動電圧を印加したときに振動軸の方向に往復動作をする可動子とを含んで構成してもよい。このとき打撃機構は、コイルに第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときの可動子の動作に連動して変位して振動体を打撃するように構成することができる。
【００１１】
振動機構は、コイルと、コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、コイルに第１の駆動電圧を印加したときに所定の回転速度で回転する偏心錘とを含んで構成してもよい。このとき打撃機構は、コイルに第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときに偏心錘の回転に連動して変位して振動体を打撃するように構成することができる。
【００１２】
振動機構は、コイルと、コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、コイルに第１の駆動電圧を印加したときに所定の回動角で回動する偏心錘とを含んで構成してもよい。このとき打撃機構は、コイルに第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときに偏心錘の変位に連動して変位して振動体を打撃するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、性質の異なる知覚をもたらす触覚フィードバックを生成することが可能なハプティク・アクチュエータを提供することができた。さらに本発明により、振動体に強い振動を与えることが可能なハプティク・アクチュエータを提供することができた。さらに本発明により狭い空間に配置して、同一面を面方向と上下方向に振動させることが可能なハプティク・アクチュエータを提供することができた。さらに本発明により、電子機器に搭載する際に、振動体と取り付け位置を柔軟に選択できるハプティク・アクチュエータを提供することができた。さらに本発明により、そのようなハプティク・アクチュエータに適応する電子機器および触覚フィードバックの生成方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電子機器の一例としてのスマートフォン１０の平面図である。
【図２】アクチュエータ１００の外形を示す斜視図である。
【図３】アクチュエータ１００の構造を説明するための平面図および断面図である。
【図４】図１の断面図である。
【図５】振動モードで動作するアクチュエータ１００の駆動電流３０１とタッチスクリーン１３に発生する振動加速度を説明するための図である。
【図６】打撃モードで動作するアクチュエータ１００の駆動電流３０５とタッチスクリーン１３に発生する振動加速度３０７、３０９を説明するための図である。
【図７】アクチュエータ１００ａの他の取り付け方法を説明する図である。
【図８】アクチュエータ１００ｂの構造を説明するための平面図である。
【図９】回動型のアクチュエータを説明するための図である。
【図１０】回転型のアクチュエータを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、電子機器の一例としてのスマートフォン１０に、本実施の形態にかかるデュアル・モード・ハプティク・アクチュエータ（アクチュエータ）１００を搭載した様子を示す平面図である。筐体１１の内部には、タッチスクリーン１３に裏面から触覚フィードバックを付与するアクチュエータ１００を配置している。図２は、アクチュエータ１００の外形を示す斜視図である。図３は、アクチュエータ１００の構造を説明するための平面図および断面図である。
【００１６】
図２においてアクチュエータ１００は、扁平で振動軸の方向に細長い形状をしており、システムからのイベントに応じて可動子１５０（図３）が所定の振幅で振動する振動モードと振動体に打撃を加える打撃モードで動作する。振動モードのハプティクは、可動子１５０の定常状態の振動を利用し、打撃モードのハプティクは可動子１５０の過渡的な振動を利用して生成する。
【００１７】
アクチュエータ１００は、下部筐体１０１ａと上部筐体１０１ｂの内部に可動子１５０を含む振動機構を収納している。上部筐体１０１ｂの長手方向の両端からは、ハンマー１７１ａ、１７１ｂが上側に突き出ている。ハンマー１７１ａ、１７１ｂは、いずれか一方だけを設けるようにしてもよい。ハンマー１７１ａ、１７１ｂは、板バネ１７５ａ、１７５ｂで弾力的に支持されている。
【００１８】
板バネ１７５ａ、１７５ｂは、アクチュエータ１００が停止状態のときに、ハンマー１７１ａ、１７１ｂをホーム・ポジションに位置付けるとともに、打撃モードのときに大きく変位する可動子１５０に対して弾力を付与しながらハンマー１７１ａ、１７１ｂを打撃位置まで図の上方向に移動させる。上部筐体１０１ｂの中央部には、アクチュエータ１００をタッチスクリーン１３の裏面に貼り付けるためのスペーサ１７３を設けている。
【００１９】
図３（Ａ）は、アクチュエータ１００から上部筐体１０１ｂ、ハンマー１７１ａ、１７１ｂ、板バネ１７５ａ、１７５ｂ、およびスペーサ１７３を取り除いた状態を示す平面図で、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の長手方向の中心線で切断した断面図である。シャフト１０３ａ、１０３ｂは、それぞれ両端が固定部１０５ａ〜１０５ｄで下部筐体１０１ａに固定されている。
【００２０】
シャフト１０３ａ、１０３ｂは、錘１０７ａ、１０７ｂの両端を錘１０７ａ、１０７ｂが往復直線運動をできるように貫通している。固定部１０５ａ〜１０５ｄと錘１０７ａ、１０７ｂの間には、圧縮コイル・バネ１０９ａ〜１０９ｄを設けている。上部ヨーク１１１ｂの下面には、磁極の方向が異なるマグネット１１３ａ、１１３ｂを貼り付けている。上部ヨーク１１１ｂと下部ヨーク１１１ａが形成するコイル空間にはコイル１１５を配置している。
【００２１】
コイル１１５は、図示しない固定部材で下部筐体１０１ａに固定している。マグネット１１３ａ、１１３ｂが放射した磁束は、上部ヨーク１１１ｂ、下部ヨーク１１１ａ、およびコイル空間で構成した磁路を流れる。下部ヨーク１１１ａには、振動方向の端面にシャフト１１７ａ、１１７ｂを固定している。下部筐体１０１ａに固定されたバネ固定部１７７ａ、１７７ｂは、板バネ１７５ａ、１７５ｂを固定する。
【００２２】
シャフト１１７ａ、１１７ｂはバネ固定部１７７ａ、１７７ｂを貫通する。上部ヨーク１１１ｂ、下部ヨーク１１１ａ、錘１０７ａ、１０７ｂ、マグネット１１３ａ、１１３ｂ、およびシャフト１１７ａ、１１７ｂは可動子１５０を構成する。なお、アクチュエータ１００は、可動子がコイルを含み、マグネットおよびヨークを下部筐体１０１ａに固定するように構成してもよい。
【００２３】
図４は、図１の断面図である。図４（Ａ）は、タッチスクリーン１３に対するアクチュエータ１００の取り付け状態を示し、図４（Ｂ）、（Ｃ）は筐体１１に対するタッチスクリーン１３の取り付け部を拡大した状態を示している。図４（Ａ）において、タッチスクリーン１３の面に垂直な方向を上下方向として定義し、水平な方向を面方向として定義する。アクチュエータ１００は、筐体１１の上下方向のスペースが小さいため振動軸が面方向に沿うように配置して、スペーサ１７３をタッチスクリーン１３の裏面に貼り付けている。
【００２４】
タッチスクリーン１３は、筐体１１に両面テープ１５で固定している。両面テープ１５は、両面に粘着剤が塗布された本体をポリウレタン・フォームやポリエチレン・フォームのようなクッション性の材料で形成している。タッチスクリーン１３は、周囲だけを固定すれば上下方向に振動し易い。図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、両面テープ１５はタッチスクリーン１３に面方向への変位の自由度を与えることができるため、タッチスクリーン１３は上下方向に加えて面方向にも振動することができる。
【００２５】
つぎに、スマートフォン１０に搭載したアクチュエータ１００の動作を説明する。コイル１１５に駆動電圧を印加しない状態では、可動子１５０が中立位置に位置付けられシャフト１１７ａ、１１７ｂと板バネ１７５ａ、１７５ｂは接触しない。ハンマー１７１ａ、１７１ｂはホーム・ポジションに位置しており、タッチスクリーン１３に接触しない。アクチュエータ１００を振動モードで動作させるために、駆動回路５０はコイル１１５に可動子１５０の共振周波数に相当する周波数の方形波の駆動電圧をハプティクに必要な所定の時間印加する。
【００２６】
可動子１５０はマグネット１１３ａ、１１３ｂが形成する磁界によりコイル１１５に発生したローレンツ力と圧縮コイル・バネ１０９ａ〜１０９ｄの弾力で、矢印Ａで示した振動軸の方向に一定の周波数と振幅で定常的な往復直線動作をする。可動子１５０の定常的な振動は、下部筐体１０１ａと上部筐体１０１ｂに伝搬し、さらにスペーサ１７３を通じてタッチスクリーン１３に伝搬する。上部筐体１０１ｂの振動方向は面方向であるため、振動モードではタッチスクリーン１３が面方向に振動する。
【００２７】
振動モードでの可動子１５０の振幅は、シャフト１１７ａ、１１７ｂが、板バネ１７５ａ、１７５ｂに衝突しないように設定している。したがって振動モードでは、ハンマー１７１ａ、１７１ｂは変位しない。図５は、このときコイル１１５に流れる駆動電流３０１とタッチスクリーン１３に発生する面方向の振動加速度３０３を示している。つぎに、アクチュエータ１００を打撃モードで動作させるために、駆動回路５０はコイル１１５に振動モードのときより大きい駆動電圧を、振動モードの印加時間より短い時間印加する。
【００２８】
図６は、このときコイル１１５に流れる駆動電流３０５とタッチスクリーン１３に発生する面方向の振動加速度３０７、およびタッチスクリーン１３に発生する上下方向の振動加速度３０９を示している。方形波の駆動電圧を時刻ｔ０でコイル１１５に印加してから振動が安定するまでの過渡状態では、コイル１１５に駆動電流３０５が流れて面方向の振動加速度３０７が徐々に増加する。駆動回路５０は所定の時間が経過した時刻ｔ２または所定数のパルスをカウントした後の時刻ｔ２で駆動電圧を停止する。打撃モードの駆動電圧は振動モードの駆動電圧より大きいため、時刻ｔ２に至るまでの間に振動加速度３０７の最大値は、振動加速度３０３の最大値より大きい値に到達している。
【００２９】
可動子１５０の振幅は、時刻ｔ２に至るまでの間に最大値に到達し、シャフト１１７ａ、１１７ｂのいずれか一方が時刻ｔ０１で板バネ１７５ａ、１７５ｂに衝突して、ハンマー１７１ａ、１７１ｂの一方を上方向に変位させる。変位した一方のハンマーは、タッチスクリーン１３の裏面に打撃を加える。打撃を加えた一方のハンマーは、圧縮コイル・バネ１０９ａ〜１０９ｃの弾力で可動子１５０が反対方向に移動したときに、板バネ１７１ａ、１７１ｂの弾力でホーム・ポジションに戻る。打撃を加えられたタッチスクリーン１３は、時刻ｔ０１から上下方向の振動加速度３０９で振動する。ハンマー１７１ａ、１７１ｂの打撃により発生した振動加速度３０９のピーク値は面方向の振動加速度３０７のピーク値より大きくすることができる。
【００３０】
時刻ｔ２以降は、加振力がなくなるため可動子１５０の振動は自由振動で減衰して振動加速度３０７は時刻ｔ３で人間が感じない状態になる。また、時刻ｔ２以降は可動子１５０の振幅が小さくなるため、ハンマー１７１ａ、１７１ｂは、タッチスクリーン１３に繰り返し打撃を加えることはなく、上下方向の振動も自由振動で減衰する。他の例において、打撃モードで印加する駆動電圧の時間を長くして、ハンマー１７１ａ、１７１ｂで交互に複数回の打撃を加えるようにしてもよい。
【００３１】
駆動電圧を停止するまでの時間または印加パルス数は、あらかじめ実験で求めておくことができる。アクチュエータ１００は、可動子１５０の振動の自由度は１であるが、タッチスクリーン１３に面方向の比較的時間が長い定常的な振動と、上下方向の一過性の強い振動を与えることができる。したがって、タッチスクリーン１３において、ソフトウェア・キーボードに対する打鍵に対して打撃モードで動作させ、ドラッグのようなジェスチャ操作に対して振動モードで動作させれば、ユーザは指先で操作に応じて異質な触覚フィードバックを知覚することができる。
【００３２】
アクチュエータ１００は、タッチスクリーン１３に定常的な振動と打撃による振動を付与することができるが、アクチュエータ１００はスマートフォン１０に対してさまざまな態様で取り付けて、異質な触覚フィードバックを実現することができる。図７は、アクチュエータ１００ａの取り付け方法を説明する図である。アクチュエータ１００ａは、図３、図４に示したアクチュエータ１００に対して、下部筐体１０１ａに取り付けたスペーサ１７３ａで筐体１１に取り付けられている点だけが異なる。
【００３３】
スペーサ１７３ａは、筐体１１の底面を振動モードで面方向に振動させ、キーボード１３を打撃モードで上下方向に振動させる。ユーザは、スマートフォン１０を左手に保持し、右手でタッチスクリーン１３を操作する際に、ソフトウェア・キーボードの操作では打撃モードによるタッチスクリーン１３の振動を指先で知覚し、ジェスチャ操作では振動モードによる筐体１１の振動を左手で知覚することができる。また、アクチュエータ１００は、スペーサ１７３、１７３ａを設けないで、下部筐体１０１ａを直接筐体１１の内面に貼り付けてもよい。
【００３４】
アクチュエータ１００、１００ａは、駆動電圧の印加時間と大きさを調整して振動軸の方向に下部筐体１０１ａと上部筐体１０１ｂを振動させ、振動軸に直角な方向にハンマー１７１ａ、１７１ｂを変位させているが、振動軸と打撃の方向はこれに限定されない。図８は、下部筐体１０１ａと上部筐体１０１ｂおよびハンマーをともに振動軸の方向に振動させるアクチュエータ１００ｂを説明するための平面図である。アクチュエータ１００ｂは、アクチュエータ１００のシャフト１１７ａ、１１７ａに代えて、ハンマーを兼用するシャフト１１８ａ、１１８ｂを設けている。
【００３５】
シャフト１１８ａ、１１８ｂは、振幅の大きい衝撃モードでは一方が下部筐体１０１ａの側壁を貫通して外に飛び出るように構成し、振幅の小さい振動モードではいずれも外に飛び出ないように構成している。アクチュエータ１００ｂは、下部筐体１０１ａのシャフト１１８ａ、１１８ｂが飛び出る側面をスマートフォン１０の筐体１１の側面に貼り付けることで、振動軸の方向に筐体１１に振動と打撃を付与することができる。このとき同時に、上部筐体１０１ｂをタッチスクリーン１３の裏面に貼り付けるか、下部筐体１０１ａを筐体１１の底面に貼り付けるようにしてもよい。
【００３６】
アクチュエータ１００、１００ａ、１００ｂは、可動子１５０が往復直線運動をするが可動子の運動方向はこれに限定されない。本発明はＥＲＭのように偏心錘を含む可動子が回転運動をする回転型のアクチュエータに適用することもできる。図９は、振り子のように偏心錘４０１を双方向に回動させて振動を生成するアクチュエータ４００を軸方向からみた平面図である。アクチュエータ４００は、本体が振動体７０に固定されている。
【００３７】
偏心錘４０１の両側には、それぞれハンマー４０５ａ、４０５ｂを備えるアーム４０３ａ、４０３ｂを設けている。モータは電流が流れるコイルとマグネットの協働で回動動作をする。図９（Ａ）は、モータのコイルに駆動電圧を印加しないときに、偏心錘４０１が静止している状態を示している。図９（Ｂ）は、振動モードに設定した駆動電圧を印加したときに偏心錘４０１が所定の回動角αで回動する様子を示している。
【００３８】
振動モードでは本体の振動が振動体７０に伝搬するが、回動角αが小さいためハンマー４０５ａ、４０５ｂは振動体７０に打撃を加えない。図９（Ｃ）は、打撃モードにおいて振動モードの駆動電圧より大きな駆動電圧を印加したときに偏心錘４０１が回動する様子を示している。打撃モードでは、振動モードよりも偏心錘４０１に発生する角加速度が大きくなって回動角βが大きくなり、ハンマー４０５ａ、４０５ｂのいずれかが振動体７０に打撃を加える。
【００３９】
図１０は、偏心錘５０１を一方向に回転させて振動を生成するアクチュエータ５００を軸方向からみた平面図である。アクチュエータ５００は、本体が振動体７０に固定されている。偏心錘５０１の周辺には、板バネ５０３でハンマー５０５を固定している。モータは電流が流れるコイルとマグネットの協働で回転動作をする。図１０（Ａ）は、モータのコイルに駆動電圧を印加しない状態を示している。板バネ５０３は、ハンマー５０５を、最も軸に近いホーム・ポジションに位置付けるように付勢している。
【００４０】
図１０（Ｂ）は、振動モードに設定した駆動電圧を印加したときに偏心錘５０１が所定の回転速度で回転する様子を示している。振動モードでは偏心錘５０１が回転して発生した本体の振動が振動体７０に伝搬する。ハンマー５０５は遠心力でわずかにホーム・ポジションから離れることがあっても、振動体７０に打撃を加える位置までは変位しない。
【００４１】
図１０（Ｃ）は、打撃モードにおいて、振動モードの駆動電圧より大きい駆動電圧を印加したときに偏心錘５０１が回転する様子を示している。打撃モードでは回転速度が振動モードよりも速くなるため、遠心力によるハンマー５０５の変位が大きくなり振動体７０に打撃を加えることができる。駆動電圧の印加を停止すると回転速度が低下するため、ハンマー５０５は板バネ５０３の弾力でホーム・ポジションに復帰する。
【００４２】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  スマートフォン  
１１  筐体
１３  タッチスクリーン
１５  両面テープ
５０  駆動回路
１００、１００ａ、１００ｂ、４００、５００  ハプティク・アクチュエータ
１１８ａ、１１８ｂ  ハンマー兼用シャフト
１７１ａ、１７１ｂ、４０５ａ、４０５ｂ、５０５  ハンマー
１７５ａ、１７５ｂ  板バネ
１７３、１７３ａ  スペーサ
３０１、３０５  駆動電流
３０３、３０７  面方向の振動加速度
３０９  上下方向の振動加速度
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月19日(2017.9.19)
【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】
振動体に触覚フィードバックを提供するハプティク・アクチュエータであって、
コイルと、前記コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、前記コイルに第１の駆動電圧を印加したときに振動軸の方向に往復動作をする可動子とを含み前記振動体に定常的な振動を与える振動機構と、
前記コイルに前記第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときに前記可動子の動作に連動して前記振動軸の方向と異なる方向に変位して前記振動体を打撃する打撃機構と
を有するハプティク・アクチュエータ。
【請求項２】
前記打撃機構を前記振動軸の方向における前記可動子の両側に設けた請求項１に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項３】
前記第２の駆動電圧の印加を停止したあとに前記打撃機構をホーム・ポジションに復帰させる復帰機構を含む請求項１に記載のハプティク・アクチュエータ。
【請求項４】
振動体に触覚フィードバックを提供するハプティク・アクチュエータであって、
コイルと、前記コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、前記コイルに第１の駆動電圧を印加したときに所定の回転速度で回転する偏心錘とを含み前記振動体に定常的な振動を与える振動機構と、
前記コイルに前記第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときに前記偏心錘の回転に連動して変位して前記振動体を打撃する打撃機構と
を有するハプティク・アクチュエータ。
【請求項５】
振動体に触覚フィードバックを提供するハプティク・アクチュエータであって、
コイルと、前記コイルの周囲に磁界を形成するマグネットと、前記コイルに第１の駆動電圧を印加したときに所定の回転角で回動する偏心錘とを含み前記振動体に定常的な振動を与える振動機構と、
前記コイルに前記第１の駆動電圧より大きい第２の駆動電圧を印加したときに前記偏心錘の回動に連動して変位して前記振動体を打撃する打撃機構と
を有するハプティク・アクチュエータ。
【請求項６】
タッチスクリーンとハプティク・アクチュエータを搭載した電子機器であって、前記ハプティク・アクチュエータが、
所定の電力が供給されたときに前記タッチスクリーンの面方向に定常的な振動を与える振動機構と、
前記所定の電力より大きい電力が供給されたときに前記タッチスクリーンを打撃して上下方向の振動を与える打撃機構と
を有する電子機器。
【請求項７】
前記タッチスクリーンを、前記電子機器の筐体に対して面方向の振動が可能なように取り付ける弾力部材を有する請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
タッチスクリーンとハプティク・アクチュエータを搭載した電子機器であって、前記ハプティク・アクチュエータが、
所定の電力が供給されたときに前記タッチスクリーンの面方向に定常的な振動を与える振動機構と、
前記所定の電力より大きい電力が供給されたときに前記電子機器の筐体を打撃して上下方向の振動を与える打撃機構と
を有する電子機器。
【請求項９】
ハプティク・アクチュエータを搭載した電子機器であって、前記ハプティク・アクチュエータが、
所定の電力が供給されたときに前記電子機器の筐体の第１の面に面方向の定常的な振動を与える振動機構と、
前記所定の電力より大きい電力が供給されたときに前記筐体の第２の面を打撃して上下方向の振動を与える打撃機構と
を有する電子機器。
【請求項１０】
ハプティク・アクチュエータが振動体に触覚フィードバックを提供する方法であって、
前記ハプティク・アクチュエータに所定の電力を供給して可動子を振動させるステップと、
前記可動子の振動で前記振動体を定常的に振動させるステップと、
前記ハプティク・アクチュエータに前記所定の電力より大きい電力を供給して前記可動子を変位させるステップと、
前記可動子の変位に連動するハンマーで前記振動体を打撃して前記定常的な振動とは異なる方向に振動させるステップと
を有する方法。
【請求項１１】
前記所定の電力の供給時間より、前記所定の電力より大きい電力の供給時間が短い請求項１０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
スペーサ１７３ａは、筐体１１の底面を振動モードで面方向に振動させ、タッチスクリーン１３を打撃モードで上下方向に振動させる。ユーザは、スマートフォン１０を左手に保持し、右手でタッチスクリーン１３を操作する際に、ソフトウェア・キーボードの操作では打撃モードによるタッチスクリーン１３の振動を指先で知覚し、ジェスチャ操作では振動モードによる筐体１１の振動を左手で知覚することができる。また、アクチュエータ１００は、スペーサ１７３、１７３ａを設けないで、下部筐体１０１ａを直接筐体１１の内面に貼り付けてもよい。