(57)【要約】【課題】良好な触感を提供できる触感提供装置、及び、触感提供方法を提供する。【解決手段】触感提供装置は、本体部と、前記本体部に取り付けられる振動子と、前記振動子を駆動信号で駆動する駆動制御部とを含み、前記駆動信号は、第１位相で第１周波数の第１駆動信号と、第２位相で前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と、
前記振動子を駆動信号で駆動する駆動制御部と
を含み、
前記駆動信号は、第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号である、触感提供装置。
【請求項２】
前記合成駆動信号は、前記第１速度を微分した第１加速度と、前記第２速度を微分した第２加速度との前記第１駆動信号と前記第２駆動信号の周波数の違いによる差、又は、前記第１駆動信号の第１位相と前記第２駆動信号の第２位相との前記第１周波数及び前記第２周波数の違いによる差を補正した合成駆動信号である、請求項１記載の触感提供装置。
【請求項３】
前記第２周波数は、１５０Ｈｚ以下である、請求項１又は２記載の触感提供装置。
【請求項４】
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と、
前記振動子を駆動信号で駆動する駆動制御部と
を含み、
前記駆動信号は、第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号と、前記第１周波数の３倍の第３周波数の第３駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号である、触感提供装置。
【請求項５】
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と、
前記振動子を駆動信号で駆動する駆動制御部と
を含み、
前記駆動信号は、第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号と、前記第１周波数の３倍の第３周波数の第３駆動信号と、前記第１周波数の４倍の第４周波数の第４駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号である、触感提供装置。
【請求項６】
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と
を含む触感提供装置における触感提供方法であって、
第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号で前記振動子を駆動する、触感提供方法。
【請求項７】
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と
を含む触感提供装置における触感提供方法であって、
第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号と、前記第１周波数の３倍の第３周波数の第３駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号で前記振動子を駆動する、触感提供方法。
【請求項８】
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と、
を含む触感提供装置における触感提供方法であって、
第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号と、前記第１周波数の３倍の第３周波数の第３駆動信号と、前記第１周波数の４倍の第４周波数の第４駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号で前記振動子を駆動する、触感提供方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触感提供装置、及び、触感提供方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、触力覚提示装置が、前記物体により及び又は物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて物体に印加される刺激を制御して触力覚を生成する、触力覚情報提供システムがある。物体に振幅、変位、変形の少なくとも１つを提示する。導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィープ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも１つを生成する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０７３１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人間の手のひら等にある感覚器には、約１５０Ｈｚ〜約４００Ｈｚの周波数帯域の振動に対する感度が高いパチニ小体と、約１Ｈｚ〜約１５０Ｈｚの周波数帯域の振動に対する感度が高いマイスナー小体とがある。
【０００５】
パチニ小体では、振動の方向を感じ取ることはできないが、マイスナー小体では、振動の方向を感じ取ることができる。
【０００６】
このため、振動の方向を利用して触感を提供する場合に、触感をより良好なものにするには、パチニ小体が感度を有する周波数帯域を避けて、マイスナー小体が感度を有する周波数帯域の振動を生じさせることが好ましい。
【０００７】
ところで、従来の触力覚情報提供システムは、触力覚（触感又は力覚、以下では触感と称す）を生成する際に、アクチュエータ（振動子）を駆動してタッチパネルに生じる振動モードを制限していないため、高調波成分が無限に生成され、振動子を駆動する周波数よりも何倍も高い周波数の振動がタッチパネルに生じうる。
【０００８】
振動の方向を利用した触感を提供しようとする場合に、従来の触力覚情報提供システムのように振動モードを制限しない方式で振動子を駆動すると、マイスナー小体によって振動の方向が感じ取られる一方で、パチニ小体によって方向は分からないが振動していることが感じ取られるため、触感が良好ではなくなる。
【０００９】
そこで、良好な触感を提供できる触感提供装置、及び、触感提供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】
【００１０】
本発明の実施の形態の触感提供装置は、本体部と、前記本体部に取り付けられる振動子と、前記振動子を駆動信号で駆動する駆動制御部とを含み、前記駆動信号は、第１位相で第１周波数の第１駆動信号と、第２位相で前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号である。
【発明の効果】
【００１１】
良好な触感を提供できる触感提供装置、及び、触感提供方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態の触感提供装置１００を示す図である。
【図２】実施の形態の触感提供装置１００を示す図である。
【図３】触感提供装置１００の駆動制御部１４０が振動子１２０の駆動に用いる駆動信号と、比較用の駆動信号を示す図である。
【図４】駆動信号で振動子１２０を駆動した場合に振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の周波数に対する加速度の関係と、周波数に対する位相の遅れの関係とを示す図である。
【図５】周波数ｆ１の駆動信号と周波数ｆ２の駆動信号との加速度の比率Ｒと、位相の遅れの差Δφとを説明する図である。
【図６】駆動制御部１４０が内部メモリに保持する合成した駆動信号を表すデータを示す図である。
【図７】実施の形態の変形例の触感提供装置１００Ｍを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の触感提供装置、及び、触感提供方法を適用した実施の形態について説明する。
【００１４】
＜実施の形態＞
図１及び図２は、実施の形態の触感提供装置１００を示す図である。ここでは、直交座標系の一例であるＸＹＺ座標系を用いて説明する。
【００１５】
触感提供装置１００は、本体部１１０、振動子１２０、及び駆動制御部１４０を含む。図１には触感提供装置１００の全体構成を示し、図２には振動子１２０と駆動制御部１４０の内部構成とを示す。
【００１６】
本体部１１０は、触感提供装置１００の筐体であり、触感提供装置１００の利用者が手で持つ部分である。一例として、本体部１１０は、直方体状の箱状の部材であり、駆動制御部１４０を収容する。
【００１７】
本体部１１０には、振動子１２０が固定される。図１には、一例として、本体部１１０が直方体状の樹脂等で作製された部材であり、本体部１１０の外表面に振動子１２０が固定される形態を示すが、振動子１２０は、本体部１１０の内部に設けられていてもよく、一部が本体部１１０の内部に配置される構成であってもよい。
【００１８】
本体部１１０の質量は、一例として、振動子１２０の質量の約１０倍から約１００倍程度である。このため、固有の共振モードを有する振動子１２０を駆動すると、本体部１１０は、振動子１２０の共振に近い状態で共振する。
【００１９】
本体部１１０は、利用者の親指Ａと人差し指Ｂによって把持される。このように、親指Ａと人差し指Ｂとによって本体部１１０のＹ軸正方向側の側面とＹ軸負方向側の側面とが把持されることによって、触感提供装置１００は、利用者によって保持される。なお、ここでは本体部１１０の両側面を親指Ａと人差し指Ｂで把持する形態について説明するが、利用者は、本体部１１０を親指Ａと人差し指Ｂ以外の指で把持してもよい。また、例えば、両手の手のひら等で本体部１１０の両側面を把持してもよい。
【００２０】
振動子１２０は、筐体１２１、ばね１２２、永久磁石１２３、ダンパ１２４、及び電磁コイル１２５を有する。振動子１２０は、固有の共振状態で駆動される。
【００２１】
筐体１２１は、一例として、円筒型の金属製又は樹脂製の中空の部材である。筐体１２１の内部には、ばね１２２、永久磁石１２３、ダンパ１２４、及び電磁コイル１２５が配設される。
【００２２】
ばね１２２は、一方の端部が筐体１２１の内壁に固定され、他方の端部が永久磁石１２３に固定される。ばね１２２の内壁に固定される端部は固定端であり、反対側の永久磁石１２３に固定される端部は自由端である。
【００２３】
永久磁石１２３は、ばね１２２の端部（自由端）に取り付けられている。一例として、Ｓ極がばね１２２側に位置し、Ｎ極がばね１２２とは反対側（電磁コイル１２５に近い側）に位置する。
【００２４】
ダンパ１２４は、ばね１２２と並列に、筐体１２１の内壁と永久磁石１２３との間に設けられている。ダンパ１２４の両端は、それぞれ筐体１２１の内壁と永久磁石１２３とに固定されており、ばね１２２の振動を減衰する。ダンパ１２４には、例えば、オイルダンパ又はガス封入式のダンパを用いることができる。
【００２５】
電磁コイル１２５は、図示しない駆動制御部から電流が供給（オン）されると、永久磁石１２３をＸ軸正方向に吸引する。この状態で、ばね１２２は、Ｘ軸正方向に引き延ばされる。電磁コイル１２５に電流が供給されない状態（オフの状態）では、永久磁石１２３は、ばね１２２の収縮力によってＸ軸負方向に引き戻される。このため、電磁コイル１２５に所定の周波数で断続的に電流を流すことにより、永久磁石１２３をＸ軸方向に往復運動させることができる。
【００２６】
駆動制御部１４０は、アンプ１５０を介して振動子１２０に接続されており、本体部１１０の内部に収容されている。駆動制御部１４０は、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)、ＲＡＭ(Random  Access  Memory)、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)等を含むコンピュータによって実現される。駆動制御部１４０は、振動子１２０を駆動し、本体部１１０にＸ軸方向の往復運動を生じさせる。駆動制御部１４０は、振動子１２０を固有の共振状態で駆動する。
【００２７】
次に、振動子１２０を駆動することによって利用者の指先に触感を提供する原理について説明する。
【００２８】
人間の皮膚のマイスナー小体は、皮膚に剪断方向（皮膚の表面に平行な方向）の往復振動が与えられる際に、往方向の振動の速度が、復方向の振動の速度よりも大きいと、往方向に引っ張られている触感を感じ取る。また、復方向の振動の速度が、往方向の振動の速度よりも大きいと、復方向に引っ張られている触感を感じ取る。
【００２９】
また、利用者が親指Ａと人差し指Ｂとによって本体部１１０の両側面を把持しているときに、振動子１２０を駆動してＸ方向に往復運動させると、親指Ａと人差し指Ｂの皮膚の剪断方向は、Ｘ軸方向になる。
【００３０】
このため、振動子１２０をＸ軸方向に往復運動させる際に、Ｘ軸正方向に振動する速度がＸ軸負方向に振動する速度よりも高い駆動パターンで振動子１２０を駆動すると、利用者は、親指Ａと人差し指ＢがＸ軸正方向に引っ張られる触感を得る。
【００３１】
また、これとは逆に、振動子１２０をＸ軸方向に往復運動させる際に、Ｘ軸負方向に振動する速度がＸ軸正方向に振動する速度よりも高い駆動パターンで振動子１２０を駆動すると、利用者は、親指Ａと人差し指ＢがＸ軸負方向に引っ張られる触感を得る。
【００３２】
このように、往復運動における運動方向（ここではＸ軸方向）において、往方向の速度と復方向の速度とが異なるようにするには、往方向の加速度と、復方向の加速度とが異なるようにすればよい。往方向の加速度と、復方向の加速度とが異なる加速度は、偏加速度である。
【００３３】
触感提供装置１００は、偏加速度を実現する所定の駆動信号で振動子１２０を駆動することにより、利用者の親指Ａと人差し指ＢにＸ軸正方向に引っ張られる触感、又は、Ｘ軸負方向に引っ張られる触感を提供する。
【００３４】
なお、この場合に、Ｘ軸正方向は、第１方向の一例であり、Ｘ軸正方向の振動の速度は、第１速度の一例である。また、Ｘ軸負方向は、第２方向の一例であり、Ｘ軸負方向の振動の速度は、第２速度の一例である。
【００３５】
図３は、触感提供装置１００の駆動制御部１４０が振動子１２０の駆動に用いる駆動信号と、比較用の駆動信号を示す図である。
【００３６】
図３（Ａ）に示す駆動信号は、周波数ｆ１の正弦波状の駆動信号と、周波数ｆ１の２倍の周波数ｆ２の正弦波状の駆動信号とを合成して得る合成駆動信号である。周波数ｆ１の正弦波状の駆動信号は、第１駆動信号の一例であり、周波数ｆ１は第１周波数の一例である。また、周波数ｆ２の正弦波状の駆動信号は、第２駆動信号の一例であり、周波数ｆ２は第２周波数の一例である。
【００３７】
周波数ｆ１の正弦波状の駆動信号と、周波数ｆ２の正弦波状の駆動信号とを合成すると、図３（Ａ）に示すように、振幅が負側から正側に立ち上がる区間Ｐ１と、振幅が正側から負側に立ち下がる区間Ｐ２との加速度の大きさが異なる駆動信号が得られる。
【００３８】
絶対値で比べると、区間Ｐ１における加速度は、区間Ｐ２における加速度よりも小さい。このため、区間Ｐ２における振動の速度は、区間Ｐ１における振動の速度よりも速くなる。
【００３９】
また、図３（Ｂ）には、比較用に鋸波状の駆動信号を示す。図３（Ｂ）に示す鋸波状の駆動信号の周波数は、図３（Ａ）に示す駆動信号の周波数と等しい。鋸波状の駆動信号は、負側から正側への立ち上がりの加速度が、正側から負側への立ち下がりの加速度よりも小さい。この点においては、図３（Ａ）に示す駆動信号と同様である。
【００４０】
しかしながら、図３（Ｂ）に示す鋸波状の駆動信号で振動子１２０を駆動すると、無限の次数の高調波成分の振動が振動子１２０及び本体部１１０に生じる。例えば、鋸波状の駆動信号の周波数が４０Ｈｚである場合には、４倍波の１６０Ｈｚ、５倍波の２００Ｈｚ、・・・、１０倍波の４００Ｈｚの振動が生じ、これらの周波数は、パチニ小体が感度を有する周波数帯域（約１５０Ｈｚ〜約４００Ｈｚ）に含まれる。
【００４１】
パチニ小体が感度を有する周波数帯域の振動は、人間が方向を感知できないので、マイスナー小体によって感じ取られる基本波（４０Ｈｚ）から３倍波（１２０Ｈｚ）の往復振動の方向による触感に、パチニ小体によって感じ取られる方向の分からない触感が加わり、触感が悪化する。特に、パチニ小体は、マイスナー小体よりも感度が高く、微小な振動を感じ取ることができるため、４倍波から１０倍波のように高次で振幅が小さい振動でも、敏感に感じ取ることになり、触感が悪化する。
【００４２】
また、人間の聴覚では、約２００Ｈｚ以上の音を聴くことができるので、５倍波以上の高調波成分による振動は、聴覚で聴き取れるノイズになり得る。
【００４３】
ここで、鋸波状の駆動信号をフーリエ級数展開すると、次式（１）で表すことができる。式（１）では、４次以上の高調波成分を省略するが、鋸波状の駆動信号は、無限に続く次元の正弦波状の高調波成分を合成することによって表されることを示している。
【００４４】
【数１】
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【００４５】
このように、鋸波状の駆動信号は、無限に続く次元の正弦波状の高調波成分を含むため、パチニ小体が感度を有する周波数帯域（約１５０Ｈｚ〜約４００Ｈｚ）に含まれる成分を有し、また、聴覚で聴き取れるノイズを生じ得る。
【００４６】
そこで、触感提供装置１００では、聴覚で聴き取れるノイズの発生を抑制するとともに、パチニ小体よりも低い周波数帯域に感度を有するマイスナー小体を利用して触感を提供するために、振動の周波数を一例として約１５０Ｈｚ以下に制限する。マイスナー小体が感度を有する周波数帯域は、約１Ｈｚ〜約１５０Ｈｚである。約１５０Ｈｚ以下の周波数帯域は、パチニ小体で感じ取れる最低の周波数よりも低い周波数を上限とする周波数帯域である。
【００４７】
また、一般に、駆動信号の波形に不連続点があると、意図しない高調波成分の振動が生じ得る。意図しない高調波成分の振動は、約１５０Ｈｚよりも高く、聴覚で聴き取れるノイズになるおそれがあるため、不連続点を含まない正弦波状の駆動信号を用いる。
【００４８】
また、一定の周波数での往復運動を実現するために、正弦波状の基本波の駆動信号と、基本波の整数倍の周波数を有する正弦波状の駆動信号とを合成した合成駆動信号で振動子１２０を駆動する。
【００４９】
このような観点から、触感提供装置１００では、周波数が整数倍の関係にある複数の正弦波状の駆動信号を合成することにより、連続的な波形を有する駆動信号で振動子１２０を駆動し、振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の周波数を約１５０Ｈｚ以下に制限する。
【００５０】
これは、別な観点から見れば、触感提供装置１００では、基本の周波数の正弦波状の駆動信号と、比較的次数の低い高調波成分を表す複数の正弦波状の駆動信号とを合成することを意味する。換言すれば、式（１）における１次及び２次、１次から３次、又は１次から４次くらいまでの正弦波状の駆動信号とを合成することによって、合成駆動信号を生成する。
【００５１】
具体的には、例えば、図３（Ａ）に示すように、周波数ｆ１の正弦波状の駆動信号（基本波）と、周波数ｆ１の２倍の周波数ｆ２の正弦波状の駆動信号（２倍波又は２次高調波）とを合成して得る合成駆動信号の周波数が約１５０Ｈｚ以下になるように、周波数ｆ１を４０Ｈｚとして、２倍波成分の周波数ｆ２を８０Ｈｚに設定する。
【００５２】
また、例えば、周波数ｆ１が４０Ｈｚである場合に、２倍波成分の周波数ｆ２（８０Ｈｚ）と、３倍波成分（３次高調波）の周波数ｆ３（１２０Ｈｚ）とを合成した合成駆動信号を用いても、振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の周波数を約１５０Ｈｚ以下に制限することができる。周波数ｆ３は、第３周波数の一例である。
【００５３】
また、例えば、周波数ｆ１が３０Ｈｚである場合に、２倍波成分の周波数ｆ２（６０Ｈｚ）と、３倍波成分の周波数ｆ３（９０Ｈｚ）と、４倍波成分（４次高調波）の周波数ｆ４（１２０Ｈｚ）とを合成した合成駆動信号を用いても、振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の周波数を約１５０Ｈｚ以下に制限することができる。周波数ｆ４は、第４周波数の一例である。
【００５４】
また、さらに、５倍波以上の成分を追加してもよいが、振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の周波数を約１５０Ｈｚ以下にするためには、次数を増やすことが利点になるとは限らない。このため、基本の周波数との関係、及び／又は、合成される駆動信号による偏加速度の特性等に応じて、最も高い次数を決定すればよい。
【００５５】
図４は、駆動信号で振動子１２０を駆動した場合に振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の周波数に対する加速度の関係と、周波数に対する位相の遅れの関係とを示す図である。
【００５６】
ここで、振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の周波数は、振動子１２０の駆動に用いる駆動信号の周波数に等しい。また、位相の遅れは、駆動信号の位相に対する振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の位相の遅れである。
【００５７】
図４（Ａ）に示すように、振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の共振周波数がｆｒである場合に、駆動信号の周波数を共振周波数ｆｒよりも低い動作点から上昇させて振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動が上昇すると、振動子１２０及び本体部１１０に生じる加速度（応答加速度）も増大する。
【００５８】
しかしながら、駆動信号の周波数をさらに上昇させると、共振周波数ｆｒを境にして加速度は低下する傾向を示す。
【００５９】
また、図４（Ｂ）に示すように、駆動信号の周波数が共振周波数ｆｒであるときの位相の遅れを０度とすると、駆動信号の周波数は共振周波数ｆｒよりも低いときは位相の遅れは負の値を取り、駆動信号の周波数を低下させると、位相の遅れは絶対値が増加する形で低下する。また、駆動信号の周波数は共振周波数ｆｒよりも高いときは位相の遅れは正の値を取り、駆動信号の周波数を上昇させると、位相の遅れは絶対値が増加する形で増大する。
【００６０】
このように、振動子１２０及び本体部１１０に生じる振動の周波数に対する加速度は、共振周波数ｆｒの前後で大きく変化するため、周波数が異なる複数の駆動信号を合成して偏加速度を実現する駆動信号を得るためには、複数の駆動信号の振幅を調整することが望ましい。
【００６１】
また、共振周波数ｆｒ及びその前後の周波数帯域では、駆動信号の位相に対する位相の遅れは、駆動信号の周波数に応じて変動するため、周波数が異なる複数の駆動信号を合成して偏加速度を実現する駆動信号を得るためには、複数の駆動信号の位相の遅れを調整することが望ましい。
【００６２】
図５は、周波数ｆ１の駆動信号と周波数ｆ２の駆動信号との加速度の比率Ｒと、位相の遅れの差Δφとを説明する図である。図６は、駆動制御部１４０が内部メモリに保持する合成駆動信号を表すデータを示す図である。
【００６３】
図５（Ａ）に示すように、周波数ｆ１のときの加速度をＡ１、周波数ｆ２のときの加速度をＡ２とすると、周波数ｆ２の駆動信号の加速度に対する周波数ｆ１の駆動信号の加速度の比率Ｒは、Ｒ＝Ａ１／Ａ２で表すことができる。
【００６４】
ここで、加速度Ａ１、Ａ２を積分すると速度に変換でき、さらに速度を積分すれば、変位（振幅）に変換することができるため、縦軸の加速度は、駆動信号の速度又は振幅として取り扱うことができる値である。
【００６５】
また、図５（Ｂ）に示すように、周波数ｆ１のときの位相の遅れをφ１、周波数ｆ２のときの位相の遅れをφ２とすると、周波数ｆ２の駆動信号の位相の遅れφ２に対する周波数ｆ１の駆動信号の位相の遅れの差Δφは、Δφ＝φ２−φ１で表すことができる。
【００６６】
触感提供装置１００は、加速度の比率Ｒと位相の遅れの差Δφを用いて、次のようにして合成駆動信号を生成する。
【００６７】
【数２】
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【００６８】
すなわち、周波数ｆ２の駆動信号の振幅には、比率Ｒを乗じてあり、周波数ｆ２の駆動信号の位相は、位相の遅れの差Δφを減算した値にしてある。
【００６９】
このように、２倍波成分の加速度と位相の遅れの差Δφとを補正（補償）して基本波成分に合わせれば、基本波成分と２倍波成分の加速度と位相の遅れの周波数の違いによるずれ（図４、５参照）を補正した状態で合成駆動信号を生成することができる。
【００７０】
一例として、周波数ｆ１が４０Ｈｚで周波数ｆ２が８０Ｈｚであれば、合成駆動信号の周波数は、８０Ｈｚ以下であるため、マイスナー小体で感じ取られ、パチニ小体では感じ取られない往復振動を実現することができる。
【００７１】
なお、比率Ｒと位相の遅れの差Δφとを予め実験又はシミュレーション等で求めておき、図６に示すように、合成駆動信号ｙを表すデータを駆動制御部１４０の内部メモリに格納しておけばよい。駆動制御部１４０が内部メモリから合成駆動信号ｙを表すデータを読み出して、振動子１２０を駆動すればよい。
【００７２】
また、比率Ｒは、偏加速度による触感を決定する要因になるため、実験等で値を調整してもよい。
【００７３】
また、基本波成分、２倍波成分、及び３倍波成分を合成する場合には、次のようにすればよい。３倍波成分について、周波数ｆ１の３倍の周波数ｆ３のときの加速度をＡ３、周波数ｆ３のときの位相の遅れをφ３とする。この場合に、３倍波成分を表す振幅をＡ１／Ａ３倍するとともに、位相の遅れの差Δφをφ３-φ１に設定して、基本波成分、２倍波成分、及び３倍波成分を合成すればよい。
【００７４】
なお、駆動制御部１４０は、上述のようにコンピュータによって実現される構成に限らず、ハードウェア的に実現してもよい。例えば、駆動制御部１４０は、鋸波を発生する鋸波ジェネレータと、鋸波ジェネレータによって発生される鋸波状の信号の１５０Ｈｚよりも周波数が高い成分を除去するローパスフィルタと、ローパスフィルタから出力される１５０Ｈｚ以下の信号成分に対して、位相を補償する位相補償フィルタとを含む構成であってもよい。
【００７５】
以上のように、触感提供装置１００は、基本周波数の正弦波状の駆動信号と、２倍波の正弦波状の駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、マイスナー小体で感じ取られ、パチニ小体では感じ取られない周波数の駆動信号で振動子１２０を駆動し、往復振動を発生させる。合成駆動信号は、往方向と復方向とで振動の速度が異なる。
【００７６】
したがって、このように合成駆動信号で振動子１２０を駆動することにより、往方向又は復方向に引っ張られる良好な触感を提供することができる。
【００７７】
また、触感提供装置１００は、基本波成分と２倍波成分の加速度と位相の遅れの差との周波数の違いにずれを補正した状態で合成駆動信号を生成する。
【００７８】
このため、基本波成分と２倍波成分との加速度と位相の遅れの差によるずれの影響が振動に生じることを抑制でき、ずれによる影響を抑制した偏加速度による触感を利用者の手等に提供することができる。
【００７９】
また、振動の周波数をパチニ小体では感じ取られない１５０Ｈｚ以下に制限できるので、人間の聴覚で聴き取ることができるノイズの発生を抑制した触感提供装置１００、及び、触感提供方法を提供することができる。
【００８０】
なお、以上では、触感提供装置１００が本体部１１０を含み、本体部１１０が直方体状の箱状の部材である形態について説明したが、本体部１１０は、利用者が手で保持できればよいため、直方体状の箱状の部材に限らず、例えば棒状等、どのような形状のものであってもよい。また、駆動制御部１４０は、本体部１１０の内部に収容される形態に限られず、本体部１１０の外部にあってもよい。
【００８１】
また、以上では、振動子１２０が筐体１２１、ばね１２２、永久磁石１２３、ダンパ１２４、及び電磁コイル１２５を有する構成である形態について説明したが、振動子１２０は、往復振動を発生できるものであれば、どのような振動子であってもよい。
【００８２】
また、以上では、周波数ｆ１の駆動信号と周波数ｆ２の駆動信号との加速度の比率Ｒと、位相の遅れの差Δφとを用いて、基本波成分と２倍波成分の加速度と位相の遅れの周波数の違いによるずれを補正する形態について説明した。しかしながら、これらの補正を行わなくても触感の提供に影響が生じないような場合には、補正を行わなくてもよい。また、加速度と位相の遅れのいずれか一方のみを補正してもよい。
【００８３】
また、以上では、振動子１２０が１個の形態について説明したが、複数の振動子１２０を含んでもよい。
【００８４】
図７は、実施の形態の変形例の触感提供装置１００Ｍを示す図である。
【００８５】
触感提供装置１００Ｍは、本体部１１０Ｍ、振動子１２０Ａ、１２０Ｂ、及び駆動制御部１４０Ｍを含む。触感提供装置１００Ｍは、２個の振動子１２０Ａ、１２０Ｂを駆動制御部１４０Ｍで駆動するものである。
【００８６】
本体部１１０Ｍは、形状が異なるだけで、図１に示す本体部１１０と同様である。本体部１１０Ｍは、直方体状の箱状の部材であり、駆動制御部１４０Ｍを収容する。
【００８７】
振動子１２０Ａ、１２０Ｂは、互いに同様であり、図１に示す振動子１２０と同様の構成を有し、筐体１２１、ばね１２２、永久磁石１２３、ダンパ１２４、及び電磁コイル１２５を有する。駆動制御部１４０Ｍは、２個の振動子１２０Ａ、１２０Ｂの駆動制御を行う点が図１に示す駆動制御部１４０と異なるが、同様の構成を有する。
【００８８】
ここで、振動子１２０ＡをＶ１＝ｓｉｎ（２πｆｔ）の駆動信号で駆動した場合に、Ｘ軸方向の振幅Ａ１１の加速度が観測され、位相がφ１１であったとする。同様に、振動子１２０ＡをＶ２＝ｓｉｎ（２π（２ｆ）ｔ）の駆動信号で駆動した場合に、Ｘ軸方向の振幅Ａ１２の加速度が観測され、位相がφ１２であったとする。
【００８９】
また、振動子１２０ＢをＶ１＝ｓｉｎ（２πｆｔ）の駆動信号で駆動した場合に、Ｘ軸方向の振幅Ａ２１の加速度が観測され、位相がφ２１であったとする。同様に、振動子１２０ＢをＶ２＝ｓｉｎ（２π（２ｆ）ｔ）の駆動信号で駆動した場合に、Ｘ軸方向の振幅Ａ２２の加速度が観測され、位相がφ２２であったとする。
【００９０】
なお、振幅Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２を積分すると速度に変換でき、さらに速度を微分すれば、加速度に変換することができるため、縦軸の振幅は、駆動信号の速度又は加速度として取り扱うことができる値である。
【００９１】
このような場合に、振幅Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２の差を補正するとともに、位相φ１１、φ１２、φ２１、φ２２の差を補正して振動子１２０Ａ、１２０Ｂを駆動するには、次式（３）で振動子１２０Ａを駆動するとともに、次式（４）で振動子１２０Ｂを駆動すればよい。
【００９２】
【数３】
2019197433.tif 000005
【００９３】
【数４】
2019197433.tif 000006
【００９４】
なお、式（３）、（４）におけるＡは、所定の振幅を表す値である。
【００９５】
式（３）、（４）で振動子１２０Ａ、１２０Ｂをそれぞれ駆動すれば、往方向又は復方向に引っ張られる良好な触感を提供することができる。
【００９６】
また、振動子１２０Ａ、１２０Ｂの個体差を考慮して、基本波成分と２倍波成分の加速度と位相の遅れの周波数の違いによる差を補正した状態で合成駆動信号Ｖａ、Ｖｂで振動子１２０Ａ、１２０Ｂを駆動できる。
【００９７】
このように合成駆動信号Ｖａ、Ｖｂで振動子１２０Ａ、１２０Ｂを駆動すれば、振動子１２０Ａ、１２０Ｂの個体差を考慮した上で、基本波成分と２倍波成分とのずれの影響を抑制した偏加速度による触感を利用者の手等に提供することができる。
【００９８】
また、振動の周波数をパチニ小体では感じ取られない１５０Ｈｚ以下に制限できるので、人間の聴覚で聴き取ることができるノイズの発生を抑制した触感提供装置１００Ｍ、及び、触感提供方法を提供することができる。
【００９９】
なお、本体部１１０Ｍが箱状の部材である形態について説明したが、本体部１１０Ｍは、このような形状の部材に限られない。本体部１１０Ｍは、例えば、棒状の部材であってもよく、両端に振動子１２０Ａ、１２０Ｂが取り付けられた構成であってもよい。
【０１００】
以上、本発明の例示的な実施の形態の触感提供装置、及び、触感提供方法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。
【０１０１】
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と、
前記振動子を駆動信号で駆動する駆動制御部と
を含み、
前記駆動信号は、第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号である、触感提供装置。
（付記２）
前記合成駆動信号は、前記第１速度を微分した第１加速度と、前記第２速度を微分した第２加速度との前記第１駆動信号と前記第２駆動信号の周波数の違いによる差、又は、前記第１駆動信号の第１位相と前記第２駆動信号の第２位相との前記第１周波数及び前記第２周波数の違いによる差を補正した合成駆動信号である、付記１記載の触感提供装置。
（付記３）
前記第２周波数は、１５０Ｈｚ以下である、付記１又は２記載の触感提供装置。
（付記４）
前記第２周波数は、パチニ小体で感じ取れる最低の周波数よりも低い周波数である、付記１乃至３記載の触感提供装置。
（付記５）
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と、
前記振動子を駆動信号で駆動する駆動制御部と
を含み、
前記駆動信号は、第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号と、前記第１周波数の３倍の第３周波数の第３駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号である、触感提供装置。
（付記６）
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と、
前記振動子を駆動信号で駆動する駆動制御部と
を含み、
前記駆動信号は、第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号と、前記第１周波数の３倍の第３周波数の第３駆動信号と、前記第１周波数の４倍の第４周波数の第４駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号である、触感提供装置。
（付記７）
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と
を含む触感提供装置における触感提供方法であって、
第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号で前記振動子を駆動する、触感提供方法。
（付記８）
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と
を含む触感提供装置における触感提供方法であって、
第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号と、前記第１周波数の３倍の第３周波数の第３駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号で前記振動子を駆動する、触感提供方法。
（付記９）
本体部と、
前記本体部に取り付けられる振動子と、
を含む触感提供装置における触感提供方法であって、
第１周波数の第１駆動信号と、前記第１周波数の２倍の第２周波数の第２駆動信号と、前記第１周波数の３倍の第３周波数の第３駆動信号と、前記第１周波数の４倍の第４周波数の第４駆動信号とを合成した合成駆動信号であって、第１方向における第１速度と、前記第１方向の逆の第２方向における第２速度とが異なる往復振動を前記本体部に生じさせる合成駆動信号で前記振動子を駆動する、触感提供方法。
【符号の説明】
【０１０２】
１００、１００Ｍ  触感提供装置
１１０、１１０Ｍ  本体部
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ  振動子
１４０、１４０Ｍ  駆動制御部
１２１  筐体
１２２  ばね
１２３  永久磁石
１２４  ダンパ
１２５  電磁コイル
【図１】
2019197433.tif 000007
【図２】
2019197433.tif 000008
【図３】
2019197433.tif 000009
【図４】
2019197433.tif 000010
【図５】
2019197433.tif 000011
【図６】
2019197433.tif 000012
【図７】
2019197433.tif 000013