(57)【要約】【課題】例えば、衝撃発生アクチュエータにおいて、多様な操作感を提供することができるようにする。【解決手段】衝撃発生アクチュエータは、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金と
を備える衝撃発生アクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動信号が前記形状記憶合金に対して直接、印加される
請求項１に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項３】
前記形状記憶合金に対して直列に接続されるスイッチング素子を備え、
前記駆動信号出力部は、前記駆動信号を前記スイッチング素子に出力することにより、前記形状記憶合金に流れる電流を経時的に変化させる
請求項１に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動信号出力部は、前記スイッチング素子に電流が流れる第１の電圧と、前記スイッチング素子がオンする前記第１の電圧より大きい第２の電圧との間で、電圧を経時的に変化させる
請求項３に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項５】
駆動電圧発生部と、
前記駆動電圧発生部が生成する駆動電圧により蓄電される蓄電素子と
を備え、
前記蓄電素子が蓄電された状態で前記スイッチング素子に前記駆動信号が供給される
請求項３または４に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項６】
前記スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴにより構成される
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動信号出力部は、所定の入力操作に応じて前記駆動信号を出力する
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項８】
入力操作がなされる入力部と、
前記入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金と
を備えるタッチパネル。
【請求項９】
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、
前記駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程と
を有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃発生アクチュエータ、タッチパネルおよび駆動方法に関し、例えば、通電することにより形状が変化する形状記憶合金を用いた衝撃発生アクチュエータ、タッチパネルおよび駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度変化により伸縮する形状記憶合金（以下、適宜ＳＭＡ(Shape Memory Alloy)と称する）を用いたアクチュエータが知られている。例えば、下記特許文献１には、アクチュエータに印加するパルス信号の電圧（波高値）を変化させ、異なる大きさの振動を発生させるようにしたアクチュエータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６２４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のアクチュエータは、１パルス信号における波高値が一定であるため、１パルス信号に応じて多様な操作感を発生させることが困難である、という問題があった。
【０００５】
したがって、本発明の目的の一つは、上記問題を解決し得る、新規かつ有用な衝撃発生アクチュエータ、タッチパネルおよび駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の第１の態様は、例えば、
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備える衝撃発生アクチュエータである。
【０００７】
本発明の第２の態様は、例えば、
入力操作がなされる入力部と、入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備えるタッチパネルである。
【０００８】
本発明の第３の態様は、例えば、
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程とを有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法である。
【発明の効果】
【０００９】
少なくとも一の実施形態によれば、多様な操作感を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一般的なアクチュエータの回路構成を説明するための図である。
【図２】一般的なアクチュエータにおける駆動信号を説明するための波形図である。
【図３】加速度の測定方法の一例を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態におけるアクチュエータの構造例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態におけるアクチュエータの動作例を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態におけるアクチュエータの回路構成を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態におけるアクチュエータの駆動信号を説明するための波形図である。
【図８】第２の実施形態におけるアクチュエータの回路構成を説明するための図である。
【図９】ＭＯＳＦＥＴの特性の一例を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態におけるアクチュエータの駆動信号を説明するための波形図である。
【図１１】第２の実施形態における、駆動信号の時間的変化と、ＳＭＡに流れる電流の時間的変化と、アクチュエータの加速度の時間的変化とを説明するための図である。
【図１２】駆動信号の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。説明は以下の順序で行う。
＜１．第１の実施形態＞
＜２．第２の実施形態＞
＜３．変形例＞
以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。さらに、以下の説明における効果は例示であり、例示した効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
【００１２】
「一般的なアクチュエータの構成」
始めに、本発明の理解を容易とするために一般的な衝撃発生アクチュエータ（以下、適宜アクチュエータと略称する）の構成について説明する。以下の説明では、ＳＭＡおよびＳＭＡの通電状態／非通電状態を切り替える駆動回路等を含む構成をアクチュエータと総称する。図１は、一般的なアクチュエータ（アクチュエータ１）の構成の一例を示す。アクチュエータ１に対して、駆動電圧発生部２から駆動電圧が入力される。駆動電圧発生部２には抵抗Ｒ１の一端が接続されており、抵抗Ｒ１の他端にはＳＭＡが接続されている。抵抗Ｒ１とＳＭＡの接続中点には、一端がグランド（ＧＮＤ）に接地されたコンデンサＣ１が接続されており、このコンデンサＣ１が、駆動電圧発生部２が発生する駆動電圧によりチャージされる。
【００１３】
ＳＭＡに対してスイッチング素子が直列に接続されている。スイッチング素子は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Field Effect Transistor)であり、ＭＯＳＦＥＴのドレイン（Ｄ）がＳＭＡに接続され、ＭＯＳＦＥＴのソース（Ｓ）がグランドに接地されている。ＭＯＳＦＥＴのゲート（Ｇ）には、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を制御するための単一パルス信号が入力されるように構成されている。
【００１４】
図２は、単一パルス信号の一例を示している。単一パルス信号とは、例えば、ユーザの入力操作に応じて生成、出力される一のパルス信号である。単一パルス信号のハイレベルは、例えば５Ｖ（ボルト）であり、ローレベルは０Ｖである。もちろん、ＭＯＳＦＥＴの特性に応じて各レベルに応じた電圧を設定することができる。単一パルス信号において、ハイレベルの電圧は一定である。単一パルス信号がハイレベルのときにＭＯＳＦＥＴがオンし、単一パルス信号がローレベルのときにＭＯＳＦＥＴがオフする。
【００１５】
ＭＯＳＦＥＴのオン／オフ制御により、ＳＭＡの通電状態／非通電状態を切り替えることができる。例えば、ＭＯＳＦＥＴがオンする期間、コンデンサＣ１が放電することによりＳＭＡが通電加熱される。通電加熱によりＳＭＡが所定の加速度でもって収縮する。ＭＯＳＦＥＴがオフする期間、ＳＭＡに対する通電加熱が停止され、外気による冷却によりＳＭＡが伸張する。ＳＭＡが収縮することによりアクチュエータが動作し、アクチュエータが動作することにより、入力操作を行ったユーザに対して所定の操作感を提供することができる。
【００１６】
図３は、アクチュエータの加速度の測定方法の一例を説明するための図である。なお、以下に例示する加速度の測定方法はアクチュエータの適用機器（例えば、タッチパネル）を考慮したものであるが、加速度の測定方法は例示した方法に限定されるものではない。また、他のパラメータによりアクチュエータの特性が規定されてもよい。
【００１７】
図３に示すように、平坦な面に真鍮板１０を載置する。真鍮板１０の厚みは、例えば、３０ｍｍ（ミリメートル）に設定される。真鍮板１０の上面に、ゴム足１１を取り付ける。また、真鍮板１０の上面にＰＷＢ(Printed Wiring Board)１２を取り付け、ＰＷＢ１２上にアクチュエータ１３を実装する。ゴム足１１の厚みと、ＰＷＢ１２およびアクチュエータ１３からなる厚みが同一もしくは略同一となるように構成し、ゴム足１１およびアクチュエータ１３等によりタッチパネル１４の端部を支持するように構成する。タッチパネル１４の厚みは、例えば０．７ｍｍに設定されている。
【００１８】
タッチパネル１４上に錘１５が載置され、錘１５上に加速度センサ１６が取り付けられる。錘１５の重さは、例えば１００ｇ（グラム）である。加速度センサ１６は公知のセンサを使用することができる。アクチュエータ１３、錘１５および加速度センサ１６の中心線が一致または略一致するように、錘１５および加速度センサ１６が配置される。以上のように構成した加速度測定治具により加速度を測定する。具体的には、後述する単一パルス信号によりアクチュエータ１３のＳＭＡを通電加熱し、ＳＭＡの伸縮によって生じる加速度を加速度センサ１６により測定する。
【００１９】
以上説明した一般的なアクチュエータは、単一パルス信号によりＭＯＳＦＥＴをオンさせることでＳＭＡを迅速に加熱することができる。したがって、ＳＭＡを素早く収縮させることができ、ＳＭＡを用いたアクチュエータの応答性を高めることができる、という利点がある。また、アクチュエータをタッチパネルに適用した場合には、アクチュエータが動作することで、タッチパネルの入力面に触れたユーザの指先に確かな振動や衝撃（クリック感とも称される）を与えることができる、という利点がある。その一方で、単一パルス信号における電圧が時間的に一定であるため、アクチュエータの動作により多様な操作感を提供することが困難である、という問題があった。また、アクチュエータの動作音がユーザに指先に与える感触よりも支配的になってしまうおそれがある、という問題があった。こうした点に鑑みてなされた本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
＜１．第１の実施形態＞
「アクチュエータの形状について」
図４および図５を参照して、本発明の第１の実施形態におけるアクチュエータの形状について説明する。なお、以下に説明するアクチュエータの形状は、第２の実施形態、変形例に対しても適用することができる。また、本発明のアクチュエータの形状は、以下に説明する形状に限定されるものではない。
【００２１】
図４は、アクチュエータ１００の外観を示している。図示しているのは、アクチュエータ１００が変位を生じる前の初期状態である。アクチュエータ１００は、印刷配線基板２２の上面に形成されている。
【００２２】
アクチュエータ１００は、例えば、可動部材２５と、固定部材２６と、二つの端子金具２７と、例えば線状の形状をなすＳＭＡとからなる。可動部材２５と固定部材２６は、共に絶縁性の硬質な材料によって形成されている。可動部材２５の下面と固定部材２６の上面は、互いに対応する波状の凹凸をなす面に形成されており、この互いの凹凸面の間にＳＭＡが配置されている。なお、可動部材２５と固定部材２６を導電性金属材料などによって形成してもよいが、この場合は、可動部材２５と固定部材２６それぞれの表面に絶縁膜を施すなど、二つの端子金具２７の間の短絡を防ぐ構成が必要となる。
【００２３】
ＳＭＡは、固定部材２６の両端で端子金具２７によって固定されている。本実施形態におけるＳＭＡは、例えばニッケル−チタン合金であって、導電性で、所定の抵抗値を持ち、線径が極めて細く、常温程度の環境下ではしなやかな糸状を呈している。このＳＭＡに電流を流すことで、ＳＭＡ自身が発熱し、この熱によって、硬化・収縮する。尚、ＳＭＡはニッケル−チタン合金に限定されず、同様な特性を示すものであれば、他の金属や合金であってよい。
【００２４】
端子金具２７は、ＳＭＡの端部を伴って固定部材２６の両端に嵌入されており、ＳＭＡが緩むことのない十分な強度でＳＭＡの端部を固定している。端子金具２７は導電性金属で形成されており、印刷配線基板２２上に設けられている所定の形状のランド(図示しない)にハンダ付けされている。これにより、固定部材２６が印刷配線基板２２上に固定された状態となっている。
【００２５】
アクチュエータ１００の形状的な動作について、図５を参照して説明する。図５Ａは、ＳＭＡに通電されていない状態、すなわち、変位を生じる前の状態を示している。この状態では、ＳＭＡは柔らかく、しなやかな状態にある。この状態では、例えば、図示しない磁石の吸着力によって、可動部材２５と固定部材２６とがＳＭＡを挟持しながら近接した状態となっている。
【００２６】
図５Ｂは、ＳＭＡに通電されている状態、すなわち、アクチュエータ１００が変位を生じた後の状態を示している。この状態では、ＳＭＡは収縮し、これに伴って磁石による吸着力に抗しながら、可動部材２５が垂直方向に沿って、固定部材２６とは反対の方向へ変位している。可動部材２５上にカバー部材（図示は省略している）が載置されている場合には、カバー部材も同方向へ変位する。
【００２７】
図５Ｂに示す状態から、ＳＭＡへの通電を停止すると、ＳＭＡは雰囲気との温度差、および、可動部材２５、固定部材２６および端子金具２７のそれぞれへ向けての放熱によって冷却されて非通電状態の長さに戻るとともに、磁石の吸着力の作用によって、速やかに図５Ａに示す状態に戻る。
【００２８】
なお、以下の説明では、アクチュエータをタッチパネルの振動デバイスとして適用した例について説明する。例えば、アクチュエータ１００の可動部材２５の上に種々の入力操作が可能な入力面を形成する。入力操作が検出された場合に、電圧（ハイレベルの電圧）を経時的に変化させた単一パルス信号（駆動信号）が生成、出力される。詳細は後述するが、この単一パルス信号に対応する期間、ＳＭＡが通電加熱され収縮する。一般的なアクチュエータにおける駆動信号とは異なる駆動信号を使用することにより、多様な操作感を提供することができる。
【００２９】
「駆動回路について」
図６は、第１の実施形態におけるアクチュエータ１００の駆動回路の一例を示している。アクチュエータ１００は、駆動信号出力部３１と、ＳＭＡとを備えており、ＳＭＡは、駆動信号出力部３１とグランド（ＧＮＤ）との間に接続されている。駆動信号出力部３１は、駆動信号である単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部３１は、例えばマイクロコンピュータから構成されており、タッチパネルに対する入力操作に応じて、単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部３１から出力された単一パルス信号がＳＭＡに供給され、単一パルス信号に対応する期間、ＳＭＡが通電加熱される。すなわち、第１の実施形態は、ＳＭＡに対して単一パルス信号が直接、印加される例である。
【００３０】
図７は、第１の実施形態における単一パルス信号の一例を示している。図７に示すように、駆動信号は、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた信号である。より具体的には、単一パルス信号は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との間（但し、Ｖ１＜Ｖ２）で、電圧を経時的に増加させた信号である。電圧Ｖ１および電圧Ｖ２は加熱対象のＳＭＡの特性等に応じて適切に設定することができ、電圧Ｖ１は０Ｖでもよい。電圧に応じてＳＭＡに流れる電流を制御することができる。なお、図７では、単一パルス信号における電圧をステップ状に変化させているが、ステップの高さ（電圧の変化の度合い）、ステップの幅（期間）等は適宜設定することができる。また、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた信号であれば、その波形は図７に示すものに限定されるものではない。
【００３１】
「アクチュエータの動作について」
アクチュエータ１００の動作の一例について説明する。タッチパネルの対する入力操作（例えば、入力面をタッチする操作）がなされると、入力操作が図示しない検出部により検出される。検出部は、入力操作がなされたことを駆動信号出力部３１に通知する。入力操作がなされたことに応じて、駆動信号出力部３１は、図７に例示した単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部３１から出力された単一パルス信号がＳＭＡに印加され、ＳＭＡが通電加熱される。
【００３２】
ここで、単一パルス信号は徐々に電圧が大きくなる信号であるため、ＳＭＡは急速に通電加熱されることなく徐々に通電加熱され、緩やかに収縮する。換言すれば、ＳＭＡの収縮に伴う加速度を小さくすることができる。このため、アクチュエータ１００における可動部材２５が垂直方向にゆっくりと上昇することになり、ユーザの指先にゆったりとした抵抗感を与えることができる。ＳＭＡの動作に伴う加速度は、一般的なアクチュエータにおけるＳＭＡの加速度より小さくなるものの、動作時間が長くなるためユーザの指先に長い時間、操作感を与えることができる。さらに、ＳＭＡの動作に伴う加速度を小さくすることで、ＳＭＡが急速に加熱され、大きな加速度でもって収縮した際に発生しうるＳＭＡの切断等を防止できる。さらに、アクチュエータの動作音を小さくすることができる。
【００３３】
＜２．第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。上述したように、第２の実施形態におけるアクチュエータ（アクチュエータ２００）の形状は、第１の実施形態におけるアクチュエータ１００の形状を適用することができる。
【００３４】
「駆動回路について」
図８は、アクチュエータ２００の駆動回路の一例を説明するための図である。第２の実施形態では、一般的なアクチュエータの駆動回路を大幅に変更することなく、ほぼそのまま使用している。概略的に説明すれば、アクチュエータ２００に対して、駆動電圧発生部２から駆動電圧が入力される。駆動電圧発生部２とグランド（ＧＮＤ）との間には、駆動電圧発生部２側から抵抗Ｒ１、ＳＭＡおよびＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴが直列に接続されている。抵抗Ｒ１およびＳＭＡの接続中点に対して、一端がグランドに接地されているコンデンサＣ１（蓄電素子の一例）が接続されている。駆動電圧発生部２により生成される駆動電圧によりコンデンサＣ１がチャージされており、コンデンサＣ１の放電によりＳＭＡおよびＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間に電流を流すこができる。なお、アクチュエータ２００の動作時には、コンデンサＣ１が充電されているものとする。ＭＯＳＦＥＴのゲートが駆動信号出力部３１に接続されている。駆動信号出力部３１が生成、出力した単一パルス信号がＭＯＳＦＥＴのゲートに入力されるように構成されている。
【００３５】
図９は、ＭＯＳＦＥＴの特性の一例を示す図である。図９の特性図において、横軸は、ゲート−ソース間の電圧ＶGSを示しており、縦軸は、ドレイン電流ＩDを示している。図９からわかるように、本発明の実施形態におけるＭＯＳＦＥＴは、電圧ＶGSが所定値より大きくなるにつれドレイン電流ＩDが大きくなるエンハンスメント特性を有している。ゲート−ソース間の電圧ＶGSが電圧Ｖ３であるときに、ドレイン電流ＩDが流れ始める。すなわち、電圧Ｖ３はゲート閾値電圧に対応する電圧である。但し、流れる電流は少ないため、スイッチ的にみればＭＯＳＦＥＴはオフである。ゲート−ソース間の電圧ＶGSが電圧Ｖ４（但し、Ｖ３＜Ｖ４）であるときに十分なドレイン電流ＩDが流れ、これをスイッチ的にみればＭＯＳＦＥＴはオンした状態である。すなわち、電圧Ｖ４は、オン電圧に対応する電圧である。電圧Ｖ３および電圧Ｖ４は、ＭＯＳＦＥＴの特性等に応じて適宜、設定される。
【００３６】
「駆動信号について」
図１０は、第２の実施形態における単一パルス信号の一例を示している。第２の実施形態における単一パルス信号は、単一パルス信号において、ゲート閾値電圧である電圧Ｖ３からオン電圧である電圧Ｖ４までの間で、電圧を経時的に変化させた信号であり、より具体的には、電圧Ｖ３から電圧Ｖ４までの間で、電圧を経時的に増加させた信号である。なお、単一パルス信号における電圧の最小値と電圧の最大値とが電圧Ｖ３から電圧Ｖ４までの範囲内であればよく、必ずしも電圧の最小値が電圧Ｖ３であり、電圧の最大値が電圧Ｖ４である必要はない。
【００３７】
「アクチュエータの動作について」
図１１は、単一パルス信号の電圧（Ｖ）の時間的変化、ＳＭＡに流れる電流（Ａ）の時間的変化およびアクチュエータ２００の加速度（Ｇ）の時間的変化を模式的に示した図である。なお、図中、実線が単一パルス信号の電圧の時間的変化を示し、一点鎖線がＳＭＡに流れる電流の時間的変化を示し、点線がおよびアクチュエータ２００の加速度の時間的変化を示している。なお、単一パルス信号の波形は、図１０に示した波形と同一の波形であるものとして説明する。
【００３８】
図１１を参照してアクチュエータ２００の動作の一例について説明する。入力操作に応じて駆動信号出力部３１から単一パルス信号が出力され、この単一パルス信号がＭＯＳＦＥＴのゲートに入力される。単一パルス信号の電圧は、ゲート閾値電圧である電圧Ｖ３より大きいためＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間にドレイン電流ＩDが流れる。
【００３９】
単一パルス信号の電圧が上昇するにつれ、ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間に流れるドレイン電流ＩDが徐々に増加する。すなわち、ＳＭＡに流れる電流が徐々に増加することができ、ＳＭＡに流れる電流を経時的に変化させることができる。これにより、ＳＭＡが徐々に収縮し、加速度が増加する。ドレイン電流ＩDが最大となる付近、換言すればＳＭＡに流れる電流が最大となる付近（図１１中、５ｍｓ（ミリセック）付近で、Ｐ１０で示す箇所）でＳＭＡが最も通電加熱される。これを加速度でみれば、ＳＭＡが収縮する過程で加速度が増加するとともに、ＳＭＡが最も収縮したところで変位が止まる、すなわち加速度が０となる。加速度が０なる状態（図１１中、Ｐ２０で示す箇所）が、ＳＭＡが最も収縮した状態である。
【００４０】
なお、単一パルス信号の電圧が上昇する過程で、ＳＭＡに流れる電流がピークに達しその後低下している。これは、コンデンサＣ１の容量が低下したためである。以降はＳＭＡに流れる電流が減少していく。すなわち、ＳＭＡに投入されるエネルギーが低下していく。コンデンサＣ１が放電しＳＭＡに電流が流れなくなった後は、ＳＭＡは外気等により自然冷却されることで伸張していく。もちろん、コンデンサＣ１の容量が大きくすることで、単一パルス信号の電圧の上昇に伴ってさらにＳＭＡに流れる電流を増加させることができる。また、加速度が一旦上昇し０となった後、加速度の波形が表れている。これは、ＳＭＡが収縮した後、可動部材２５が初期の位置に戻る際に生じる加速度、および、加速度センサ周囲において生じる復元力等にともなう振動により生じた加速度の変化である。
【００４１】
以上説明したように、アクチュエータ２００によれば、ＳＭＡの１回の加熱収縮の中で時間毎に投入するエネルギーを制御することができ、ＳＭＡの加熱時間を任意に制御することができる。これにより、ＳＭＡの収縮を緩やかにしたり、収縮速度を段階的に上げたりすることができる。アクチュエータ２００をタッチパネルの振動ドライバに適用した場合には、アクチュエータ２００の動作が緩やかになるため、指先にスローな感覚を与えることができる。強い衝撃を与える際は一般的なアクチュエータと同様の単一パルス信号をＭＯＳＦＥＴに入力すればよく、これらと相まってより多様な操作感を提供することが可能となる。この他に、動作音の低減等、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２の実施形態のアクチュエータは、一般的なアクチュエータと同様の回路構成で実現でき、回路構成を変更する必要が無くコスト的に有利である。
【００４２】
＜３.変形例＞
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく各種の変形が可能である。以下、変形例について説明する。なお、実施形態で説明した事項は、特に断らない限り変形例に対しても適用可能である。
【００４３】
図１２Ａ乃至図１２Ｄは、変形例における単一パルス信号の波形を示す図である。図１２Ａは、電圧Ｖ３から電圧Ｖ４までの範囲内で電圧を指数関数的に増加させた単一パルス信号を示している。図１２Ｂは、電圧Ｖ３から電圧Ｖ４までの範囲内で電圧をリニアに増加させた単一パルス信号を示している。図１２Ｃは、始めに電圧Ｖ３より大きい電圧を与え、次に当該電圧よりも大きく電圧Ｖ４より小さい電圧を与え、それぞれの電圧をステップ状に切り替えた単一パルス信号を示している。このように、単一パルス信号の波形は、適宜、変更することができる。なお、図１２Ｄに示すように、電圧を経時的に増加させるだけでなく、一時的に電圧を減少させてもよい。また、電圧をゲート閾値電圧である電圧Ｖ３より一時的に小さくし、ＳＭＡに一時的に電流を流れないようにしてもよい。
【００４４】
上述した実施形態において、入力操作を検出する検出部と駆動信号出力部とがマイクロコンピュータ等からなる同一の構成であってもよい。上述した実施形態における駆動回路ではコンデンサＣ１を使用しているが、ＳＭＡ等が駆動電圧発生部２に直結されたコンデンサレスの回路であってもよい。コンデンサＣ１は、電気二重層キャパシタや二次電池等であってもよい。スイッチング素子は、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴに限定されることはなく、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴやその他のスイッチング素子が使用されてもよく、使用されるスイッチング素子に応じて回路構成等を適宜、変更できる。
【００４５】
上述の実施形態および変形例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、実施形態および変形例における構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、技術的な矛盾が生じない範囲において、互いに組み合わせることが可能である。
【００４６】
さらに、本発明は、装置に限らず、例えば、方法、プログラム、プログラムが記録された記録媒体として実現することができる。
【符号の説明】
【００４７】
３１・・・駆動信号出力部
１００，２００・・・アクチュエータ
ＳＭＡ・・・形状記憶合金
ＭＯＳＦＥＴ・・・スイッチング素子
Ｃ１・・・コンデンサ
【図１】
2016120462.tif 000003
【図２】
2016120462.tif 000004
【図３】
2016120462.tif 000005
【図４】
2016120462.tif 000006
【図５】
2016120462.tif 000007
【図６】
2016120462.tif 000008
【図７】
2016120462.tif 000009
【図８】
2016120462.tif 000010
【図９】
2016120462.tif 000011
【図１０】
2016120462.tif 000012
【図１１】
2016120462.tif 000013
【図１２】
2016120462.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月20日(2016.1.20)
【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】
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金と
を備え、
通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、ユーザに操作感を与える加速度を発生させる衝撃発生アクチュエータであって、
前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させた衝撃発生アクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動信号が前記形状記憶合金に対して直接、印加される
請求項１に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項３】
前記形状記憶合金に対して直列に接続されるスイッチング素子を備え、
前記駆動信号出力部は、前記駆動信号を前記スイッチング素子に出力することにより、前記形状記憶合金に流れる電流を経時的に変化させる
請求項１に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動信号出力部は、前記スイッチング素子に電流が流れる第１の電圧と、前記スイッチング素子がオンする前記第１の電圧より大きい第２の電圧との間で、電圧を経時的に変化させる
請求項３に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項５】
駆動電圧発生部と、
前記駆動電圧発生部が生成する駆動電圧により蓄電される蓄電素子と
を備え、
前記蓄電素子が蓄電された状態で前記スイッチング素子に前記駆動信号が供給される
請求項３または４に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項６】
前記スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴにより構成される
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動信号出力部は、所定の入力操作に応じて前記駆動信号を出力する
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の衝撃発生アクチュエータ。
【請求項８】
入力操作がなされる入力部と、
前記入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金と
を備え、
通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、前記入力部にユーザに操作感を与える加速度を発生させ、
前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させたタッチパネル。
【請求項９】
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、
前記駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程と
通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、ユーザに操作感を与える加速度を発生させる工程と、
前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させる工程と、
を有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の第１の態様は、例えば、
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備え、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、ユーザに操作感を与える加速度を発生させる衝撃発生アクチュエータであって、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させた衝撃発生アクチュエータである。
【手続補正３】
【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】
本発明の第２の態様は、例えば、
入力操作がなされる入力部と、入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備え、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、前記入力部にユーザに操作感を与える加速度を発生させ、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させたタッチパネルである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第３の態様は、例えば、
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程と、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、ユーザに操作感を与える加速度を発生させる工程と、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させる工程とを有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法である。