(57)【要約】【課題】回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ること。【解決手段】実施形態に係る触感出力装置は、操作面と、圧電素子と、駆動回路とを備える。操作面は、操作者が操作する。圧電素子は、操作に応じて操作面を振動させる。駆動回路は、圧電素子を駆動する。また、駆動回路は、増幅回路と、高耐圧の出力回路とを有する。増幅回路は、駆動回路への入力信号を増幅する。出力回路は、増幅回路によって増幅された増幅信号を圧電素子へ出力する。また、駆動回路は、増幅回路および出力回路をそれぞれ電圧の異なる２つの電源で動作させる。【選択図】図１Ｃ
2019152906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者が操作する操作面と、
前記操作に応じて前記操作面を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子を駆動する駆動回路と
を備え、
前記駆動回路は、
該駆動回路への入力信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路によって増幅された増幅信号を前記圧電素子へ出力する高耐圧の出力回路とを有し、
前記増幅回路および前記出力回路をそれぞれ電圧の異なる２つの電源で動作させる
ことを特徴とする触感出力装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、
前記操作に対応する前記圧電素子の駆動モードに応じて、前記出力回路の電源電圧、および、該出力回路へ供給するバイアス電流の電流値のうちの一方または双方を、前記駆動モードで前記圧電素子を駆動する前に切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の触感出力装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、
前記駆動モードが高周波低電圧駆動に対応する場合に、前記電源電圧を第１電圧へ切り替え、前記駆動モードが低周波高電圧駆動に対応する場合に、前記電源電圧を前記第１電圧よりも大きい第２電圧へ切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の触感出力装置。
【請求項４】
前記駆動回路は、
前記駆動モードが高周波駆動に対応する場合に、前記電流値を第１電流値へ切り替え、前記駆動モードが低周波高電圧駆動に対応する場合に、前記電流値を前記第１電流値よりも小さい第２電流値へ切り替える
ことを特徴とする請求項２または３に記載の触感出力装置。
【請求項５】
前記操作は、前記操作面に対する接触操作である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の触感出力装置。
【請求項６】
操作者が操作する操作面と、前記操作に応じて前記操作面を振動させる圧電素子と、前記圧電素子を駆動する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、該駆動回路への入力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路によって増幅された増幅信号を前記圧電素子へ出力する高耐圧の出力回路とを有する触感出力装置を用いた触感出力方法において、
前記増幅回路および前記出力回路をそれぞれ電圧の異なる２つの電源で動作させること
を含むことを特徴とする触感出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、触感出力装置および触感出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネル等へ操作部品を表示して、かかる操作部品に対するユーザの接触操作を検出した場合に、ピエゾ等の圧電素子を交流電圧で駆動してタッチパネルを振動させ、ユーザの指先へ触感をフィードバックする技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような技術では、接触操作の態様等に応じて異なる触感をフィードバックすることができる。たとえば圧電素子を駆動する駆動信号としては、駆動周波数は数百Ｈｚ〜数十ｋＨｚ、駆動電圧は数Ｖ〜数百Ｖの広範囲で利用することができ、数百Ｈｚの低周波および数百Ｖの高電圧で圧電素子を駆動すれば、押し込み操作時のカチッとしたクリック感をフィードバックすることができる。また、数十ｋＨｚの高周波および数Ｖ〜数十Ｖの低電圧で圧電素子を駆動すれば、ツルツルとした触感をフィードバックすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２３８１６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、上述した従来技術には、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図るうえで、更なる改善の余地がある。
【０００６】
具体的には、圧電素子は容量負荷であるため、交流信号で駆動する場合、高周波または高電圧であるほど、圧電素子や圧電素子を駆動する駆動回路（以下、「ドライバ」と記載する）に流れる電流が大きくなる。また、ドライバを動作させる電源電圧も高電圧にする必要がある。ただし、高電圧の電源電圧で高周波駆動して大電流を流せば、ドライバの消費電力が大きくなるため、発熱の問題が顕在化してしまう。
【０００７】
この点につき、たとえば、ドライバを、低周波高電圧用と高周波低電圧用の２種類設け、駆動モード（出したい触感）に応じてドライバ出力をスイッチ回路で切り替える方法が考えられるが、ドライバが２種類必要となるため、回路規模が大きくなるうえ、コストも嵩んでしまう。
【０００８】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる触感出力装置および触感出力方法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】
【０００９】
実施形態の一態様に係る触感出力装置は、操作面と、圧電素子と、駆動回路とを備える。前記操作面は、操作者が操作する。前記圧電素子は、前記操作に応じて前記操作面を振動させる。前記駆動回路は、前記圧電素子を駆動する。また、前記駆動回路は、増幅回路と、高耐圧の出力回路とを有する。前記増幅回路は、該駆動回路への入力信号を増幅する。前記出力回路は、前記増幅回路によって増幅された増幅信号を前記圧電素子へ出力する。また、前記駆動回路は、前記増幅回路および前記出力回路をそれぞれ電圧の異なる２つの電源で動作させる。
【発明の効果】
【００１０】
実施形態の一態様によれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態に係る触感出力装置の概要説明図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、比較例に係る触感出力装置の構成例を示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、実施形態に係る触感出力装置の構成の概要を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態に係る触感出力装置の第１構成例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の実施形態に係る触感出力装置の第２構成例を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、第１の実施形態に係る触感出力装置のドライバの構成例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第２の実施形態に係る触感出力装置の構成例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第２の実施形態に係る触感出力装置が有する電源の構成例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第３の実施形態に係る触感出力装置の構成例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第３の実施形態に係る触感出力装置が有する電流値切替回路の構成例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、高周波駆動から低周波高電圧駆動への切り替えに際してのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する触感出力装置および触感出力方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
また、以下では、図１Ａ〜図１Ｃを用いて実施形態に係る触感出力装置の概要について説明した後に、図２Ａ〜図２Ｃを用いて第１の実施形態について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて第２の実施形態について、図４Ａ〜図４Ｃを用いて第３の実施形態について、それぞれ説明する。
【００１４】
まず、本実施形態に係る触感出力装置の概要について、図１Ａ〜図１Ｃを用いて説明する。図１Ａは、実施形態に係る触感出力装置１０の概要説明図である。また、図１Ｂは、比較例に係る触感出力装置１０’の構成例を示す図である。また、図１Ｃは、実施形態に係る触感出力装置１０の構成の概要を示す図である。
【００１５】
図１Ａに示すように、触感出力装置１０は、操作面Ｐを有する。操作面Ｐは、たとえば静電容量方式の情報入力機能を有するタッチパッド等を用いて構成され、制御対象となる各種機器を制御するための操作をユーザから受け付ける。操作の態様は、たとえば操作面Ｐに対する接触操作である。
【００１６】
触感出力装置１０は、車両に搭載される場合であれば、操作面Ｐが、たとえば運転席のシフトレバー近傍の、運転中のユーザから届く位置に配置されるように設けられる。
【００１７】
より具体的に、図１Ａに示すように、触感出力装置１０は、操作面Ｐを振動させる圧電素子ＰＺを少なくとも１つ備える。なお、ここでは、圧電素子ＰＺを操作面Ｐの左右の端部に２つ備えた例を図示しているが、操作面Ｐの全体を均一に振動させることが可能であれば、個数や配置を限定するものではない。
【００１８】
圧電素子ＰＺは、ピエゾ素子等の圧電アクチュエータであって、その駆動により、操作面Ｐを振動させることができる。たとえばユーザの指Ｕ１が操作面Ｐへ接触した状態で圧電素子ＰＺを駆動して振動させると、指Ｕ１と操作面Ｐとの間の摩擦力を変化させ、変化した摩擦力に応じた触感を指Ｕ１にフィードバックすることができる。
【００１９】
また、圧電素子ＰＺの振動状態を変化させることで、指Ｕ１と操作面Ｐとの間の摩擦力の大きさを変化させることができ、指Ｕ１にフィードバックする触感を変化させることができる。
【００２０】
たとえば、圧電素子ＰＺを高周波低電圧で駆動すると、図１Ａに示すように、ユーザの指Ｕ１へ「つるつる」とした触感をフィードバックすることができる。「つるつる」は、摩擦力が小さく滑らかな触感を表すものである。
【００２１】
また、たとえば、圧電素子ＰＺを低周波高電圧で駆動すると、図１Ａに示すように、ユーザの指Ｕ１へ「カチッ」とした触感をフィードバックすることができる。「カチッ」は、ボタンＢ１をさも押し込んだかのようなクリック感を表すものである。
【００２２】
ところで、こうした異なる触感をフィードバックさせるために、圧電素子ＰＺを高周波駆動したり、高電圧駆動したりする場合、圧電素子ＰＺを駆動するドライバの消費電力が大きくなり、発熱が問題になる。
【００２３】
この点につき、解決策としては、ドライバを、低周波高電圧駆動用と高周波低電圧駆動用の２種類設け、駆動モードに応じてドライバ出力をスイッチ回路で切り替える方法が考えられる。この場合の具体的な構成の一例を、本実施形態に対する比較例として、図１Ｂに示した。
【００２４】
図１Ｂに示すように、比較例に係る触感出力装置１０’は、制御部１１と、駆動部１２と、圧電素子ＰＺとを有する。制御部１１は、駆動モード切替部１１１を有する。駆動部１２は、入力信号発生部１２１と、反転アンプ１２２と、２つの高周波低電圧駆動用ドライバ１２３−１，１２３−２と、２つの低周波高電圧駆動用ドライバ１２４−１，１２４−２と、２つのスイッチ回路１２５，１２６と、電源１２７，１２８とを有する。圧電素子ＰＺは、駆動出力ＯＵＴ＋と、その反転出力ＯＵＴ−で駆動される。
【００２５】
制御部１１は、コントローラ（controller）であり、たとえばマイクロコントローラや、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などを含んで構成される。制御部１１は、触感出力装置１０’全体を制御する。
【００２６】
駆動モード切替部１１１は、操作面Ｐにおける指Ｕ１の接触位置や押圧力等に基づき、出したい触感に対応する駆動モードの切替指示Ｖｉｎ＿ＳＷ，Ｖ＿ＳＷを、入力信号発生部１２１、スイッチ回路１２５，１２６へ出力する。
【００２７】
入力信号発生部１２１は、ＤＡコンバータ等で構成され、駆動モード切替部１１１からの切替指示Ｖｉｎ＿ＳＷに応じた各ドライバ１２３−１，１２３−２，１２４−１，１２４−２への入力信号を出力する。なお、低周波駆動時の周波数は数百Ｈｚ程度であり、高周波駆動時の周波数は数百Ｈｚ〜数十ｋＨｚ程度である。
【００２８】
高周波低電圧駆動用ドライバ１２３−１，１２３−２は、低電圧ＶＣＣＬの電源１２７で動作し、高周波低電圧駆動時の圧電素子ＰＺの駆動信号を出力する。低周波高電圧駆動用ドライバ１２４−１，１２４−２は、高電圧ＶＣＣＨの電源１２８で動作し、低周波高電圧駆動時の圧電素子ＰＺの駆動信号を出力する。
【００２９】
各ドライバ１２３−１，１２３−２，１２４−１，１２４−２へは、入力信号発生部１２１からの入力信号またはそれを反転アンプ１２２で反転させた反転信号が入力され、各ドライバ１２３−１，１２３−２，１２４−１，１２４−２のゲインに応じて増幅され、出力される。なお、低周波高電圧駆動時は数十Ｖ〜数百Ｖ程度に増幅され、高周波低電圧駆動時は数Ｖ〜数十Ｖ程度に増幅される。
【００３０】
スイッチ回路１２５，１２６は、駆動モード切替部１１１からの切替指示Ｖ＿ＳＷに応じて、高周波低電圧駆動用ドライバ１２３−１，１２３−２、および、低周波高電圧駆動用ドライバ１２４−１，１２４−２からの出力を切り替える。
【００３１】
ただし、かかる構成の一例によれば、ドライバは、高周波低電圧駆動用と、低周波高電圧駆動用の２種類が必要となり、これらの出力を切り替えるためのスイッチ回路１２５，１２６も必要となるため、回路規模が大きくなり、コストも嵩んでしまう。
【００３２】
そこで、実施形態に係る触感出力装置１０では、高周波低電圧駆動用と、低周波高電圧駆動用とを区別しない、１種類のドライバ２００によって圧電素子ＰＺを駆動することとした。
【００３３】
具体的には、図１Ｃに示すように、実施形態に係る触感出力装置１０は、高周波低電圧駆動用と、低周波高電圧駆動用とを区別しない、１種類のドライバ２００を有する。ドライバ２００は、増幅回路２０１と、出力回路２０２とを有する。また、触感出力装置１０は、電圧ＶＡＡの電源１２９と、電圧ＶＣＣの電源１３０とを有する。なお、電圧ＶＡＡ＜電圧ＶＣＣの関係にある。
【００３４】
増幅回路２０１は、電圧ＶＡＡの電源１２９で動作し、ドライバ２００への入力信号を増幅する。出力回路２０２は、高耐圧に設けられるとともに、電圧ＶＡＡよりも大きい電圧ＶＣＣの電源１３０で動作し、増幅回路２０１によって増幅された増幅信号を圧電素子ＰＺへ出力する。
【００３５】
すなわち、実施形態に係る触感出力装置１０は、ドライバ２００を、増幅回路２０１と、高耐圧の出力回路２０２とで構成し、増幅回路２０１および出力回路２０２をそれぞれ電圧の異なる２つの電源１２９，１３０で動作させることとした。
【００３６】
したがって、実施形態に係る触感出力装置１０によれば、高周波低電圧駆動用と、低周波高電圧駆動用とを区別しない、１種類のドライバ２００によって圧電素子ＰＺを駆動するので、回路規模の肥大化を防止することができる。また、これに伴い、部品点数が増えるのを抑えることができるので、低コスト化を図ることができる。
【００３７】
また、実施形態に係る触感出力装置１０によれば、増幅回路２０１および出力回路２０２をそれぞれ電圧の異なる２つの電源１２９，１３０で動作させるので、増幅回路２０１を高耐圧仕様とする必要がない。このため、増幅回路２０１には、高耐圧ではない安価な汎用のオペアンプを使用することができる。この点については、図２Ｃを用いた説明で後述する。
【００３８】
したがって、実施形態に係る触感出力装置１０によれば、低コスト化を図ることができる。以下、上述した実施形態に係る触感出力装置１０について、さらに具体的に説明する。
【００３９】
（第１の実施形態）
図２Ａは、第１の実施形態に係る触感出力装置１０の第１構成例を示す図である。また、図２Ｂは、第１の実施形態に係る触感出力装置１０の第２構成例を示す図である。また、図２Ｃは、第１の実施形態に係る触感出力装置１０のドライバ２００の構成例を示す図である。
【００４０】
なお、図２Ａ〜図２Ｃを含め、以下で参照する構成例を示す各図は、既に示した図１Ｂおよび図１Ｃに対応しており、同一の構成要素については同一の符合を付している。また、既に説明済みの構成要素については、説明を簡略化するか、省略する場合がある。
【００４１】
（触感出力装置１０の第１構成例）
まず、圧電素子ＰＺを１つのドライバ２００で駆動する場合の構成例について説明する。図２Ａに示すように、圧電素子ＰＺを１つのドライバ２００で駆動する場合、ドライバ２００は、増幅回路２０１と高耐圧の出力回路２０２とで構成され、増幅回路２０１を電圧ＶＡＡの電源１２９で動作させるとともに、出力回路２０２を電圧ＶＣＣの電源１３０で動作させる。
【００４２】
また、ドライバ２００は、駆動モード切替部１１１の切替指示Ｖｉｎ＿ＳＷに応じた入力信号発生部１２１からの入力信号Ｖｉｎを増幅回路２０１によりゲイン倍に増幅させ（図中の「Ｖｉｎ＊ＧＡＩＮ」参照）、出力回路２０２により出力して、圧電素子ＰＺを駆動する。
【００４３】
（触感出力装置１０の第２構成例）
次に、圧電素子ＰＺを１対のドライバ２００−１，２００−２で駆動する場合の構成例について説明する。図２Ｂに示すように、圧電素子ＰＺを１対のドライバ２００−１，２００−２で駆動する場合、ドライバ２００−１，２００−２はそれぞれ、増幅回路２０１と高耐圧の出力回路２０２とで構成され、各増幅回路２０１を電圧ＶＡＡの電源１２９で動作させるとともに、各出力回路２０２を電圧ＶＣＣの電源１３０で動作させる。
【００４４】
ドライバ２００−１へは、入力信号発生部１２１からの入力信号が入力され、ドライバ２００−２へは、入力信号発生部１２１からの入力信号を反転アンプ１２２で反転させた反転信号が入力される。圧電素子ＰＺは、ドライバ２００−１からの駆動出力ＯＵＴ＋と、ドライバ２００−２からの反転出力ＯＵＴ−で駆動される。
【００４５】
（触感出力装置１０のドライバ２００の構成例）
次に、ドライバ２００を反転アンプ型とする場合の構成例について説明する。図２Ｃに示すように、ドライバ２００を反転アンプ型とする場合、ドライバ２００は、増幅回路としてのオペアンプ２０１ａと、高電圧大電流を出力可能なプッシュプル型の出力回路２０２ａと、抵抗Ｒ１〜Ｒ５とを含んで構成される。
【００４６】
オペアンプ２０１ａは、汎用のものである。出力回路２０２ａは、オペアンプ２０１ａの後段に設けられる。ドライバ２００は、オペアンプ２０１ａを電圧ＶＡＡの電源１２９で動作させるとともに、出力回路２０２ａを電圧ＶＣＣの電源１３０で動作させる。
【００４７】
抵抗Ｒ１〜Ｒ５は、Ｒ１〜Ｒ５をそれぞれ抵抗値とした場合、Ｒ１＝Ｒ４、Ｒ２＝Ｒ３＝２×Ｒ５の関係となるように設けられる。そのうえで、ドライバ２００は、オペアンプ２０１ａの基準電圧ＶＲが、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって、入力信号の基準電圧ＶＲＥＦと出力回路２０２ａ用の電圧ＶＣＣとに応じて変化するようにすることで、ＶＲＥＦ基準の入力信号をＶＣＣ／２基準の出力信号に変換し、抵抗Ｒ４，Ｒ５で定まるゲインで増幅する。
【００４８】
なお、基準電圧ＶＲは、基準電圧ＶＲ＝（ＶＣＣ／Ｒ２＋ＶＲＥＦ／Ｒ１）／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ３）で定まる。ゲインは、ゲイン＝Ｒ５／Ｒ４で定まる。
【００４９】
この図２Ｃに示す構成例により、増幅回路を高耐圧仕様とする必要がなくなり、安価な汎用のオペアンプ２０１ａを使用することができる。したがって、本実施形態に係る触感出力装置１０によれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる。
【００５０】
上述してきたように、第１の実施形態に係る触感出力装置１０は、操作面Ｐと、圧電素子ＰＺと、ドライバ２００（「駆動回路」の一例に相当）とを備える。操作面Ｐは、ユーザ（「操作者」の一例に相当）が操作する。圧電素子ＰＺは、操作に応じて操作面Ｐを振動させる。ドライバ２００は、圧電素子ＰＺを駆動する。また、ドライバ２００は、増幅回路２０１と、高耐圧の出力回路２０２とを有する。増幅回路２０１は、ドライバ２００への入力信号を増幅する。出力回路２０２は、増幅回路２０１によって増幅された増幅信号を圧電素子ＰＺへ出力する。また、ドライバ２００は、増幅回路２０１および出力回路２０２をそれぞれ電圧の異なる２つの電源１２９，１３０で動作させる。したがって、本実施形態に係る触感出力装置１０によれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る触感出力装置１０Ａについて説明する。図３Ａは、第２の実施形態に係る触感出力装置１０Ａの構成例を示す図である。なお、図３Ａは、既に示した図２Ｂに対応しているため、ここでは、図２Ｂの構成例と異なる点について主に説明する。また、図３Ｂは、第２の実施形態に係る触感出力装置１０Ａが有する電源１３０Ａの構成例を示す図である。
【００５２】
（触感出力装置１０Ａの構成例）
図３Ａに示すように、第２の実施形態に係る触感出力装置１０Ａは、各出力回路２０２を動作させる電源１３０Ａの電圧ＶＣＣを、駆動モード切替部１１１からの切替指示ＶＣＣ＿ＳＷに応じて、高電圧ＶＣＣＨと低電圧ＶＣＣＬとの間で切り替える点が図２Ｂに示した例とは異なる。なお、ＶＣＣＨ、ＶＣＣＬおよびＶＡＡをそれぞれ電圧値とした場合、ＶＡＡ＜ＶＣＣＬ＜ＶＣＣＨの関係にある。
【００５３】
具体的には、図３Ａに示すように、駆動モード切替部１１１は、出したい触感に対応する駆動モードの切替指示Ｖｉｎ＿ＳＷを入力信号発生部１２１に対して出力するとともに、電源１３０Ａに対しても切替指示ＶＣＣ＿ＳＷを出力する。
【００５４】
圧電素子ＰＺを高周波駆動させると出力電流が大きくなるので、駆動モード切替部１１１は、電源１３０Ａに対し、高周波低電圧駆動時には電圧ＶＣＣを低電圧ＶＣＣＬへ切り替えさせて出力回路２０２の消費電力を下げさせる。
【００５５】
また、駆動モード切替部１１１は、電源１３０Ａに対し、低周波高電圧駆動時には電圧ＶＣＣを高電圧ＶＣＣＨへ切り替えさせて、高振幅で圧電素子ＰＺを駆動させる。
【００５６】
（電源１３０Ａの構成例）
電源１３０Ａは、図３Ｂに示すように、昇圧ＤＤＣ（DC-DC  Converter）１３１と、チャージポンプ１３２と、スイッチ回路１３３とを有する。昇圧ＤＤＣ１３１は、高周波低電圧駆動時の低電圧ＶＣＣＬを生成する。チャージポンプ１３２は、低電圧ＶＣＣＬをさらに昇圧して低周波高電圧駆動時の高電圧ＶＣＣＨを生成する。
【００５７】
そして、スイッチ回路１３３は、駆動モード切替部１１１からの切替指示ＶＣＣ＿ＳＷに基づいて電圧ＶＣＣを高電圧ＶＣＣＨと低電圧ＶＣＣＬとの間で切り替える。
【００５８】
このような構成により、各出力回路２０２を動作させる電源１３０Ａの電圧ＶＣＣを、出力振幅に応じた最適な電圧に切り替えることによって、出力回路２０２の消費電力を下げることができる。また、それにより、圧電素子ＰＺをより広範囲の出力信号で駆動させることが可能となり、より多様な触感をフィードバックさせることが可能となる。
【００５９】
上述してきたように、第２の実施形態に係る触感出力装置１０Ａは、ドライバ２００が、駆動モードが高周波低電圧駆動に対応する場合に、出力回路２０２の電源電圧を低電圧ＶＣＣＬ（「第１電圧」の一例に相当）へ切り替え、駆動モードが低周波高電圧駆動に対応する場合に、上記電源電圧を低電圧ＶＣＣＬよりも大きいＶＣＣＨ（「第２電圧」の一例に相当）へ切り替える。したがって、本実施形態に係る触感出力装置１０Ａによれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができるとともに、多様な触感をフィードバックさせることが可能となる。
【００６０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る触感出力装置１０Ｂについて説明する。図４Ａは、第３の実施形態に係る触感出力装置１０Ｂの構成例を示す図である。なお、図４Ａは、既に示した図２Ｃおよび図３Ａの組み合わせに対応しているため、ここでは、図２Ｃおよび図３Ａの組み合わせによる構成例と異なる点について主に説明する。
【００６１】
（触感出力装置１０Ｂの構成例）
図４Ａに示すように、第３の実施形態に係る触感出力装置１０Ｂは、各出力回路２０２ａの出力トランジスタにバイアス電流を供給する電流源の電流値を、駆動モード切替部１１１からの切替指示ＩＢ＿ＳＷに応じて、高電流値と低電流値との間で切り替える構成が加わる点が図２Ｃおよび図３Ａに示した例とは異なる。
【００６２】
具体的には、図４Ａに示すように、駆動モード切替部１１１は、出したい触感に対応する駆動モードの切替指示Ｖｉｎ＿ＳＷ，ＶＣＣ＿ＳＷを入力信号発生部１２１および電源１３０Ａに対して出力するとともに、電流値切替回路３００に対しても切替指示ＩＢ＿ＳＷを出力する。
【００６３】
各出力回路２０２ａのバイアス電流ＩＢを高周波駆動に対応できるように大電流にしていた場合、各出力回路２０２ａの電源１３０Ａの電圧ＶＣＣを高電圧駆動に際して高電圧ＶＣＣＨへ切り替えると、各出力回路２０２ａの消費電力は大きくなってしまう。
【００６４】
そこで、第３の実施形態に係る触感出力装置１０Ｂでは、たとえばボタンＢ１（図１Ａ参照）の押し込み操作を検出して、低周波高電圧駆動へ駆動モードを切り替えるに際して、バイアス電流ＩＢを高電流値ＩＢＨから低電流値ＩＢＬへ切り替える。
【００６５】
これにより、低周波高電圧駆動時における各出力回路２０２ａの消費電力を下げることができるので、圧電素子ＰＺをより高電圧で駆動することが可能となり、より強い触感をフィードバックさせることが可能となる。
【００６６】
（電流値切替回路３００の構成例）
図４Ｂは、第３の実施形態に係る触感出力装置１０Ｂが有する電流値切替回路３００の構成例を示す図である。図４Ｂに示すように、電流値切替回路３００は、基準電圧ＶＲの電源３０１と、トランジスタＱ１〜Ｑ５と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４とを有する。
【００６７】
図４Ｂに示す回路構成において、切替指示ＩＢ＿ＳＷがＬ（低）の時、トランジスタＱ１がオフして、トランジスタＱ２には、基準電圧ＶＲと抵抗Ｒ１で定まる電流ＩＢ０Ｌが流れる。トランジスタＱ３〜Ｑ５は、カレントミラーを構成し、抵抗Ｒ２〜Ｒ４を同じ抵抗値にすれば、電流ＩＢ１，ＩＢ２には、電流ＩＢ０とほぼ同じ電流が流れることとなる（すなわち、ＩＢ１＝ＩＢ２≒ＩＢ０Ｌ＝（ＶＲ−ＶＢＥ）／Ｒ１）。
【００６８】
また、切替指示ＩＢ＿ＳＷがＨ（高）の時は、トランジスタＱ１がオンして、トランジスタＱ２には、基準電圧ＶＲと、抵抗Ｒ１，Ｒ２の並列接続で定まる電流ＩＢ０Ｈが流れる（すなわち、ＩＢ１＝ＩＢ２≒ＩＢ０Ｈ＝（ＶＲ−ＶＢＥ）／（Ｒ１／／Ｒ２）、Ｒ１／／Ｒ２＝（Ｒ１×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２））。
【００６９】
（高周波駆動から低周波高電圧駆動への切り替えに際してのタイミングチャート）
図４Ｃは、高周波駆動から低周波高電圧駆動への切り替えに際してのタイミングチャートである。
【００７０】
図４Ｃに示すように、まず時間ｔ０において、各出力回路２０２ａの電源１３０Ａの電圧ＶＣＣは低電圧ＶＣＣＬであり、バイアス電流ＩＢは高周波駆動に対応できるように大電流（すなわち、高電流値ＩＢＨ）であったものとする。
【００７１】
そして、時間ｔ１〜ｔ２において、たとえばボタンＢ１への押し込み操作が検出されたものとする。
【００７２】
すると、駆動モード切替部１１１は、時間ｔ２において、低周波高電圧駆動への切替指示ＶＣＣ＿ＳＷ（Ｈ）を電源１３０Ａへ出力し、電源１３０Ａは時間ｔ２〜ｔ３において電圧ＶＣＣを低電圧ＶＣＣＬから高電圧ＶＣＣＨへと切り替える。なお、時間ｔ２〜ｔ３は、安定化のための設定時間Ｔｄ１に対応する。
【００７３】
また、駆動モード切替部１１１は同様に、時間ｔ２において、低周波高電圧駆動への切替指示ＩＢ＿ＳＷ（Ｌ）を各電流値切替回路３００へ出力し、各電流値切替回路３００は時間ｔ２においてバイアス電流ＩＢを高電流値ＩＢＨから低電流値ＩＢＬへと切り替える。
【００７４】
そして、このように電圧ＶＣＣおよびバイアス電流ＩＢが切り替えられた後、時間ｔ３において、各ドライバ２００−１，２００−２へ低周波高電圧駆動に対応する入力信号Ｖｉｎが入力され、これに応じた駆動信号ＯＵＴが圧電素子ＰＺへ出力される。
【００７５】
そして、時間ｔ３〜ｔ４において、たとえばボタンＢ１の押し込み操作に対する触感のフィードバックがなされ、駆動モード切替部１１１は、時間ｔ４において、高周波駆動への切替指示ＶＣＣ＿ＳＷ（Ｌ）を電源１３０Ａへ出力し、電源１３０Ａは時間ｔ４〜ｔ５において電圧ＶＣＣを高電圧ＶＣＣＨから低電圧ＶＣＣＬへと切り替える。なお、時間ｔ４〜ｔ５は、安定化のための設定時間Ｔｄ２に対応する。
【００７６】
また、駆動モード切替部１１１は同様に、時間ｔ４において、高周波駆動への切替指示ＩＢ＿ＳＷ（Ｈ）を各電流値切替回路３００へ出力し、各電流値切替回路３００は時間ｔ４においてバイアス電流ＩＢを低電流値ＩＢＬから高電流値ＩＢＨへと切り替える。
【００７７】
そして、このように電圧ＶＣＣおよびバイアス電流ＩＢが切り替えられた後、時間ｔ５において、各ドライバ２００−１，２００−２へ高周波駆動に対応する入力信号Ｖｉｎが入力され、これに応じた駆動信号ＯＵＴが圧電素子ＰＺへ出力される。
【００７８】
このように、駆動モードの切り替えに際して、入力信号Ｖｉｎの入力および駆動信号ＯＵＴの出力前に、電圧ＶＣＣおよびバイアス電流ＩＢを切り替えておくことによって、たとえば低周波高電圧駆動時における各出力回路２０２ａの消費電力を確実に下げることができる。また、それにより、圧電素子ＰＺをより高電圧で駆動することが可能となり、より強い触感をフィードバックさせることが可能となる。
【００７９】
なお、図４Ｃに示したタイミングチャートでは、電圧ＶＣＣおよびバイアス電流ＩＢの双方を切り替える場合について説明したが、いずれか一方のみを切り替える場合についても無論、切り替えタイミングは同様である。
【００８０】
上述してきたように、第３の実施形態に係る触感出力装置１０Ｂは、ドライバ２００が、駆動モードが高周波駆動に対応する場合に、バイアス電流ＩＢの電流値を高電流値ＩＢＨ（「第１電流値」の一例に相当）へ切り替え、駆動モードが低周波高電圧駆動に対応する場合に、上記電流値を高電流値ＩＢＨよりも小さい低電流値ＩＢＬ（「第２電流値」の一例に相当）へ切り替える。したがって、本実施形態に係る触感出力装置１０Ｂによれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができるとともに、低周波高電圧駆動時に圧電素子ＰＺをより高電圧で駆動することが可能となり、より強い触感をフィードバックさせることが可能となる。
【００８１】
また、第２の実施形態に係る触感出力装置１０Ａ、および、第３の実施形態に係る触感出力装置１０Ｂは、ドライバ２００が、ユーザの操作に対応する圧電素子ＰＺの駆動モードに応じて、出力回路２０２の電源電圧、および、出力回路２０２へ供給するバイアス電流ＩＢの電流値のうちの一方または双方を、上記駆動モードで圧電素子ＰＺを駆動する前に切り替える。したがって、第２の実施形態に係る触感出力装置１０Ａ、および、第３の実施形態に係る触感出力装置１０Ｂによれば、駆動モードに応じて出力回路２０２ａの消費電力を確実に下げることができる。また、それにより、圧電素子ＰＺをより広範囲の出力信号で駆動させることが可能となり、より多様な触感をフィードバックさせることができる。また、圧電素子ＰＺをより高電圧で駆動することが可能となり、より強い触感をフィードバックさせることができる。
【００８２】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  触感出力装置
１１    制御部
１２    駆動部
１１１    駆動モード切替部
１２１    入力信号発生部
１２２    反転アンプ
１２９    電源
１３０，１３０Ａ  電源
１３１    昇圧ＤＤＣ
１３２    チャージポンプ
１３３    スイッチ回路
２００    ドライバ
２０１    増幅回路
２０１ａ  オペアンプ
２０２    出力回路
２０２ａ  出力回路
３００    電流値切替回路
３０１    電源
Ｐ      操作面
ＰＺ    圧電素子
【図１Ａ】
2019152906.tif 000003
【図１Ｂ】
2019152906.tif 000004
【図１Ｃ】
2019152906.tif 000005
【図２Ａ】
2019152906.tif 000006
【図２Ｂ】
2019152906.tif 000007
【図２Ｃ】
2019152906.tif 000008
【図３Ａ】
2019152906.tif 000009
【図３Ｂ】
2019152906.tif 000010
【図４Ａ】
2019152906.tif 000011
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2019152906.tif 000013