CN104662495B - 驱动控制装置、电子设备以及驱动控制方法 - Google Patents

驱动控制装置、电子设备以及驱动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明以提供可提供良好的触觉的驱动控制装置、电子设备、以及驱动控制方法为课题。驱动控制装置是驱动包含显示面板、配设在上述显示面板的显示面侧的触摸面板、以及使对上述触摸面板进行操作输入的操作面上产生振动的第一振动元件的电子设备的上述第一振动元件的驱动控制装置，包含驱动控制部，该驱动控制部利用使上述操作面上产生超声波频带的固有振动的驱动信号来驱动上述振动元件，并以上述固有振动的强度根据针对上述操作面的操作输入的位置以及该位置的随时间的变化程度来变化的方式驱动上述振动元件。

Description

驱动控制装置、电子设备以及驱动控制方法
技术领域
本发明涉及驱动控制装置、电子设备以及驱动控制方法。
背景技术
以往有具备：显示单元；接触检测单元，其检测使用者的操作部位针对上述显示单元的接触状态；以及触觉振动产生单元，其产生对与上述显示单元接触的上述操作部位给予规定的触觉的触觉振动的触觉呈现装置(例如，参照专利文献1)。
该触觉呈现装置还具备振动波形数据生成单元，该振动波形数据生成单元基于上述接触检测单元的检测结果，生成用于产生上述触觉振动的波形数据。另外，该触觉呈现装置还具备超声波调制单元，该超声波调制单元对由上述振动波形数据生成单元生成的上述波形数据将超声波作为载波来进行调制处理，将通过该调制处理生成的超声波调制信号作为用于产生上述触觉振动的信号输出至上述触觉振动产生单元。
另外，上述超声波调制单元进行频率调制或者相位调制的某一方。另外，上述超声波调制单元进一步进行振幅调制。
专利文献1：日本特开2010-231609号公报
然而，以往的触觉呈现装置的超声波的频率是比可听域高的频率(大约20kHz以上)即可，对超声波的频率自身没有特别地作出优化，所以有可能不能提供良好的触觉。
发明内容
因此，目的在于提供可提供良好的触觉的驱动控制装置、电子设备以及驱动控制方法。
本发明的实施方式的驱动控制装置是驱动包含显示面板、配设在上述显示面板的显示面侧的触摸面板以及使对上述触摸面板进行操作输入的操作面上产生振动的第一振动元件的电子设备的上述第一振动元件的驱动控制装置，包含驱动控制部，该驱动控制部利用使上述操作面上产生超声波频带的固有振动的驱动信号来驱动上述振动元件，并以上述固有振动的强度根据针对上述操作面的操作输入的位置以及该位置的随时间的变化程度来变化的方式驱动上述振动元件。
能够提供可提供良好的触觉的驱动控制装置、电子设备以及驱动控制方法。
附图说明
图1是表示实施方式的电子设备100的立体图。
图2是表示实施方式的电子设备100的俯视图。
图3是表示沿着图2所示的电子设备100的A-A线的剖面的图。
图4是表示通过超声波频带的固有振动在顶部面板120产生的驻波中，与顶部面板120的短边平行地形成的波峰的图。
图5是说明根据在电子设备100的顶部面板120产生的超声波频带的固有振动，对进行操作输入的指尖施加的动摩擦力变化的情况的图。
图6是表示实施方式的电子设备100的结构的图。
图7是表示储存于存储器250的第一数据和第二数据的图。
图8是表示实施方式的电子设备100的驱动控制装置300的驱动控制部240所执行的处理的流程图。
图9是表示实施方式的电子设备100的动作例的图。
图10是表示实施方式的电子设备100的动作例的图。
图11是表示实施方式的电子设备100的动作例的图。
图12是表示实施方式的电子设备100的动作例的图。
图13是表示实施方式的电子设备100的动作例的图。
图14是表示实施方式的电子设备100的动作例的图。
具体实施方式
以下，对应用了本发明的驱动控制装置、电子设备以及驱动控制方法的实施方式进行说明。
<实施方式>
图1是表示实施方式的电子设备100的立体图。
作为一个例子，电子设备100是将触摸面板作为输入操作部的智能手机终端、或者平板电脑。电子设备100是将触摸面板作为输入操作部的设备即可，所以例如，也可以是便携式信息终端、或者像ATM(Automatic Teller Machine：自动取款机)那样设置在特定的场所而被利用的设备。
电子设备100的输入操作部101在触摸面板下配设有显示面板，显示面板显示GUI(Graphic User Interface：图形用户界面)的各种按钮102A、或者滑块102B等(以下，称为GUI操作部102)。
电子设备100的利用者通常为了操作GUI操作部102，用指尖触摸输入操作部101。
接下来，使用图2，对电子设备100的具体的结构进行说明。
图2是表示实施方式的电子设备100的俯视图，图3是表示沿着图2所示的电子设备100的A-A线的剖面的图。此外，在图2以及图3中，如图示那样定义正交坐标系即XYZ坐标系。
电子设备100包含壳体110、顶部面板120、双面胶带130、振动元件140、触摸面板150、显示面板160、以及基板170。
壳体110例如是由树脂制的，如图3所示在凹部110A配设有基板170、显示面板160、以及触摸面板150，并且通过双面胶带130粘合有顶部面板120。
顶部面板120在俯视时是长方形的薄的平板状的部件，由透明的玻璃、或者像聚碳酸酯那样的增强塑料制成。顶部面板120的表面(Z轴正方向侧的面)是电子设备100的利用者进行操作输入的操作面的一个例子。
顶部面板120在Z轴负方向侧的面粘合有振动元件140，俯视时的四边通过双面胶带130粘合于壳体110。此外，双面胶带130将顶部面板120的四边能够粘合于壳体110即可，无需像图3所示那样是矩形环状。
在顶部面板120的Z轴负方向侧配设有触摸面板150。顶部面板120是用于保护触摸面板150的表面而设置的。此外，在顶部面板120的表面还可以设置其他的面板或者保护膜等。
顶部面板120在Z轴负方向侧的面上粘合有振动元件140的状态下，通过驱动振动元件140来振动。在实施方式中，使顶部面板120以顶部面板120的固有振动频率振动，使顶部面板120上产生驻波。其中，在顶部面板120粘合有振动元件140，所以实际上，优选在考虑了振动元件140的重量等的基础上，决定固有振动频率。
在顶部面板120的Z轴负方向侧的面上，在Y轴正方向侧，沿着向X轴方向延伸的短边粘合有振动元件140。振动元件140是能够产生超声波频带的振动的元件即可，例如，能够使用包含像Piezo元件那样的压电元件的部件。
振动元件140通过从后述的驱动控制部输出的驱动信号而被驱动。根据驱动信号来设定振动元件140所产生的振动的振幅(强度)以及频率。另外，振动元件140的开启/关闭通过驱动信号来控制。
此外，所谓的超声波频带是指例如约20kHz以上的频带。在实施方式的电子设备100中，振动元件140振动的频率与顶部面板120的振动数相等，所以通过驱动信号驱动振动元件140使其以顶部面板120的固有振动数振动。
触摸面板150配设在显示面板160的上方(Z轴正方向侧)、顶部面板120的下方(Z轴负方向侧)。触摸面板150是检测电子设备100的利用者触摸顶部面板120的位置(以下，称为操作输入的位置)的坐标检测部的一个例子。
在位于触摸面板150的下方的显示面板160上显示GUI的各种按钮等(以下，称为GUI操作部)。因此，电子设备100的利用者通常为了操作GUI操作部，用指尖触摸顶部面板120。
触摸面板150是能够检测出利用者的针对顶部面板120的操作输入的位置的坐标检测部即可，例如，是静电电容型或者电阻膜型的坐标检测部即可。这里，对触摸面板150是静电电容型的坐标检测部的方式进行说明。即使在触摸面板150与顶部面板120之间有缝隙，静电电容型的触摸面板150也能够检测出对顶部面板120的操作输入。
另外，这里，对在触摸面板150的输入面侧配设有顶部面板120的方式进行说明，但顶部面板120也可以与触摸面板150一体。在该情况下，触摸面板150的表面为图2以及图3所示的顶部面板120的表面，构建操作面。另外，也可以是省去图2以及图3所示的顶部面板120的结构。在该情况下，也是触摸面板150的表面构建操作面。另外，在该情况下，使具有操作面的部件以该部件的固有振动振动即可。
另外，在触摸面板150是静电电容型的情况下，也可以在顶部面板120的上方配设触摸面板150。在该情况下，触摸面板150的表面构建操作面。另外，在触摸面板150是静电电容型的情况下，也可以是省去了图2以及图3所示的顶部面板120的结构。在该情况下，也是触摸面板150的表面构建操作面。另外，在该情况下，使具有操作面的部件以该部件的固有振动振动即可。
显示面板160例如是液晶显示面板或者有机EL(Electro Luminescence：电致发光)面板等能够显示图像的显示部即可。显示面板160在壳体110的凹部110A的内部，通过省略图示的支架等设置在基板170的上方(Z轴正方向侧)。
显示面板160通过后述的驱动器IC(Integrated Circuit)被进行驱动控制，根据电子设备100的动作状况，显示GUI操作部、图像、文字、符号、图形等。
基板170配设在壳体110的凹部110A的内部。在基板110的上方，配设有显示面板160以及触摸面板150。显示面板160以及触摸面板150通过省略图示的支架等固定于基板170以及壳体110。
在基板170，除了后述的驱动控制装置以外，安装有电子设备100的驱动所需要的各种电路等。
如以上所述的结构的电子设备100中，若利用者的手指与顶部面板120接触，并检测出指尖的移动，则安装于基板170的驱动控制部驱动振动元件140，使顶部面板120以超声波频带的频率振动。该超声波频带的频率是包含顶部面板120和振动元件140的共振系统的共振频率，在顶部面板120产生驻波。
电子设备100通过产生超声波频带的驻波，通过顶部面板120向利用者提供触觉。
接下来，使用图4，对在顶部面板120产生的驻波进行说明。
图4是表示通过超声波频带的固有振动在顶部面板120产生的驻波中，与顶部面板120的短边平行地形成的波峰的图，图4的(A)是侧面图，(B)是立体图。在图4的(A)、(B)中，定义与图2以及图3相同的XYZ坐标。此外，在图4的(A)、(B)中，为了容易理解，夸张地表示驻波的振幅。另外，在图4的(A)、(B)中省略振动元件140。
若使用顶部面板120的杨氏模量E、密度ρ、泊松比δ、长边尺寸l、厚度t、和存在于长边方向的驻波的周期数k，则顶部面板120的固有振动数(共振频率)f以下式(1)、(2)来表示。驻波以1/2周期为单位具有相同的波形，所以周期数k取0.5刻度的值，为0.5、1、1.5、2……。
[公式1]
[公式2]
f＝αk2 (2)
此外，式(2)的系数α是集中表示式(1)中的k2以外的系数的值。
作为一个例子，图4的(A)、(B)所示的驻波是周期数k为10的情况下的波形。例如，在作为顶部面板120，使用长边的长度l是140mm、短边的长度是80mm、厚度t是0.7mm的Gorilla(注册商标)玻璃的情况下，在周期数k是10的情况下，固有振动数f为33.5[kHz]。在该情况下，使用频率为33.5[kHz]的驱动信号即可。
顶部面板120是平板状的部件，但若驱动振动元件140(参照图2以及图3)来产生超声波频带的固有振动，则通过如图4的(A)、(B)所示那样弯曲，在表面产生驻波。
此外，在这里，对在顶部面板120的Z轴负方向侧的面上，在Y轴正方向侧，沿着向X轴方向延伸的短边粘合一个振动元件140的方式进行说明，但也可以使用2个振动元件140。在使用2个振动元件140的情况下，将另一个振动元件140在顶部面板120的Z轴负方向侧的面上，在Y轴负方向侧，沿着向X轴方向延伸的短边粘合即可。在这种情况下，将2个振动元件140以与顶部面板120的2个短边平行的中心线为对称轴，成为轴对称的方式配设即可。
另外，在驱动2个振动元件140的情况下，在周期数k是整数的情况下以相同相位驱动即可，在周期数k是奇数的情况下以相反相位驱动即可。
接下来，使用图5，对在电子设备100的顶部面板120产生的超声波频带的固有振动进行说明。
图5是说明通过电子设备100的顶部面板120产生的超声波频带的固有振动，对进行操作输入的指尖施加的动摩擦力变化的情况的图。在图5的(A)、(B)中，利用者进行用指尖触摸顶部面板120，并且将手指从顶部面板120的里侧向近前侧沿着箭头移动的操作输入。此外，振动的开启/关闭通过开启/关闭振动元件140(参照图2以及图3)来进行。
另外，在图5的(A)、(B)中，在顶部面板120的深度方向，用灰色表示在振动关闭期间手指所触摸的范围，用白色表示在振动开启期间手指所触摸的范围。
超声波频带的固有振动如图4所示在顶部面板120的整体产生，但在图5的(A)、(B)中，示出在利用者的手指从顶部面板120的里侧向近前侧移动期间切换振动的开启/关闭的动作模式。
因此，在图5的(A)、(B)中，在顶部面板120的深度方向，用灰色表示在振动关闭期间手指所触摸的范围，用白色表示在振动开启期间手指所触摸的范围。
在图5的(A)所示的动作模式中，在利用者的手指位于顶部面板120的里侧时振动是关闭的，在使手指向近前侧移动的中途振动变为开启。
另一方面，在图5的(B)所示的动作模式中，在利用者的手指位于顶部面板120的里侧时振动是开启的，在使手指向近前侧移动的中途振动变为关闭。
这里，若使顶部面板120上产生超声波频带的固有振动，则在顶部面板120的表面与手指之间夹有由挤压效果引起的空气层，用手指划了顶部面板120的表面时的动摩擦系数降低。
因此，在图5的(A)中，在顶部面板120的里侧用灰色表示的范围内，对指尖施加的动摩擦力较大，在顶部面板120的近前侧用白色表示的范围内，对指尖施加的动摩擦力变小。
因此，若变为振动开启，则如图5的(A)所示对顶部面板120进行操作输入的利用者感知对指尖施加的动摩擦力的降低，而察觉指尖的滑行容易。此时，利用者在因顶部面板120的表面变得更加光滑，而动摩擦力降低时，感觉好像在顶部面板120的表面存在凹部。
另一方面，在图5的(B)中，在顶部面板120的内前侧用白色表示的范围内，对指尖施加的动摩擦力较小，在顶部面板120的近前侧用灰色表示的范围内，对指尖施加的动摩擦力变大。
因此，若振动变为关闭，则如图5的(B)所示对顶部面板120进行操作输入的利用者感知对指尖施加的动摩擦力的增大，而察觉指尖的滑行困难，或者察觉到卡住的感觉。而且，在因指尖滑行变难，而动摩擦力升高时，感觉好像在顶部面板120的表面存在凸部。
综上所述，在图5的(A)和(B)的情况下，利用者能够利用指尖感觉到凹凸。像这样人们察觉凹凸例如在“用于触觉设计的打印物转印法和Sticky-band Illusion”(第11次测量自动控制学会系统整合部门演讲会论文集(SI2010，仙台)—174-177,2010-12)中所记载。另外，在“Fishbone Tactile Illusion”(日本虚拟现实学会第10次大会论文集(2005年9月))中也所记载。
此外，这里，对切换振动的开启/关闭的情况下的动摩擦力的变化进行了说明，这也与使振动元件140的振幅(强度)变化的情况相同。
接下来，使用图6，对实施方式的电子设备100的结构进行说明。
图6是表示实施方式的电子设备100的结构的图。
电子设备100包含振动元件140、放大器141、触摸面板150、驱动器IC(IntegratedCircuit：集成电路)151、显示面板160、驱动器IC161、控制部200、正弦波发生器310、以及振幅调制器320。
控制部200具有应用处理器220、通信处理器230、驱动控制部240、以及存储器250。控制部200例如通过IC芯片来实现。
另外，驱动控制部240、正弦波发生器310、以及振幅调制器320构建驱动控制装置300。此外，这里，对通过1个控制部200来实现应用处理器220、通信处理器230、驱动控制部240、以及存储器250的方式进行说明，但也可以将驱动控制部240作为其它的IC芯片或者处理器设置在控制部200的外部。在该情况下，在存储器250所储存的数据中，驱动控制部240的驱动控制所需要的数据储存在与存储器250不同的存储器，并设置在驱动控制装置300的内部即可。
在图6中，省略壳体110、顶部面板120、双面胶带130、以及基板170(参照图2)。另外，这里，对放大器141、驱动器IC151、驱动器IC161、驱动控制部240、存储器250、正弦波发生器310、以及振幅调制器320进行说明。
放大器141配设在驱动控制装置300和振动元件140之间，对从驱动控制装置300输出的驱动信号进行放大并驱动振动元件140。
驱动器IC151与触摸面板150连接，检测表示针对触摸面板150的操作输入所在的位置的位置数据，并将位置数据输出至控制部200。其结果，位置数据被输入至应用处理器220和驱动控制部240。此外，位置数据被输入至驱动控制部240，与位置数据被输入至驱动控制装置300等效。
驱动器IC161与显示面板160连接，将从驱动控制装置300输出的描绘数据输入至显示面板160，并将基于描绘数据的图像显示于显示面板160。由此，在显示面板160显示基于描绘数据的GUI操作部或者图像等。
应用处理器220进行执行电子设备100的各种应用的处理。
通信处理器230执行为了电子设备100进行3G(Generation)、4G(Generation)、LTE(Long Term Evolution：长期演进)、WiFi等通信所需要的处理。
驱动控制部240在满足2个规定的条件的情况下，将振幅数据输出至振幅调制器320。振幅数据是表示用于调整振动元件140的驱动所使用的驱动信号的强度的振幅值的数据。振幅值根据位置数据的随时间的变化程度来设定。这里，作为位置数据的随时间的变化程度使用利用者的指尖沿着顶部面板120的表面移动的速度。利用者的指尖的移动速度由驱动控制部240基于从驱动器IC151输入的位置数据的随时间的变化程度来计算。
作为一个例子，实施方式的驱动控制装置300为了与指尖的移动速度无关地使利用者从指尖感知的触觉恒定，移动速度越高越减小振幅值，移动速度越低越增大振幅值。
将示出表示这样的振幅值的振幅数据和移动速度的关系的第一数据储存至存储器250。
此外，这里，对使用第一数据来设定与移动速度对应的振幅值的方式进行说明，但也可以使用下式(3)来计算振幅值A。利用式(3)计算的振幅值A随着移动速度越高越减小，移动速度越低越增大。
[公式3]
这里，A0是振幅的基准值，V是指尖的移动速度，a是规定的常量。在使用式(3)计算振幅值A时，将表示式(3)的数据、和表示振幅的基准值A0以及规定的常量a的数据储存至存储器250即可。
另外，实施方式的驱动控制装置300在利用者的指尖沿着顶部面板120的表面移动时，为了使对指尖施加的动摩擦力变化而使顶部面板120振动。动摩擦力在指尖移动时产生，所以驱动控制部240在移动速度成为规定的阈值速度以上时，使振动元件140振动。移动速度成为规定的阈值速度以上是第一个规定的条件。
因此，驱动控制部240输出的振幅数据所表示的振幅值在移动速度小于规定的阈值速度时是零，若移动速度成为规定的阈值速度以上，则根据移动速度设定为规定的振幅值。在移动速度是规定的阈值速度以上时，移动速度越高越较小地设定振幅值，移动速度越低越较大地设定振幅值。
另外，实施方式的驱动控制装置300在进行操作输入的指尖的位置位于应该产生振动的规定的区域内的情况下，将振幅数据输出至振幅调制器320。进行操作输入的指尖的位置位于应该产生振动的规定的区域内是第二个规定条件。
进行操作输入的指尖的位置是否位于应该产生振动的规定的区域内是基于进行操作输入的指尖的位置是否位于应该产生振动的规定的区域的内部来判定。
这里，显示于显示面板160的GUI操作部、显示图像的区域、或者表示页面整体的区域等的在显示面板160上的位置根据表示该区域的区域数据来确定。区域数据在所有的应用中，对于显示于显示面板160的所有的GUI操作部、显示图像的区域、或者表示页面整体的区域而存在。
因此，作为第二个规定条件，在判定进行操作输入的指尖的位置是否位于应该产生振动的规定的区域内时，与电子设备100起动的应用的种类有关系。因为根据应用的种类，显示面板160的显示不同。
另外，因为根据应用的种类，使触摸顶部面板120的表面的指尖移动的操作输入的种类不同。作为使触摸顶部面板120的表面的指尖移动的操作输入的种类，例如，在操作GUI操作部时，有所谓滑动操作。滑动操作是使指尖沿着顶部面板120的表面，像弹(snap)那样地移动相对较短的距离的操作。
另外，在翻页的情况下，例如，进行横扫操作。横扫操作是使指尖沿着顶部面板120的表面像扫过那样移动相对较长的距离的操作。横扫操作除了在翻页的情况下以外，例如，在翻照片的情况下进行。另外，在使GUI操作部的滑块(参照图1的滑块102B)滑动的情况下，进行拖曳滑块的拖曳操作。
这里如作为一个例子列举的滑动操作、横扫操作、以及拖曳操作那样，根据应用的显示的种类，灵活地使用使触摸顶部面板120的表面的指尖移动的操作输入。因此，在判定进行操作输入的指尖的位置是否位于应该产生振动的规定的区域内时，与电子设备100所起动的应用的种类有关系。
驱动控制部240使用区域数据，判定从驱动器IC151输入的位置数据所表示的位置是否位于应该产生振动的规定的区域的内部。
将使表示应用的种类的数据、表示进行操作输入的GUI操作部等的区域数据、以及表示振动模式的模式数据相关联的第二数据储存至存储器250。
另外，驱动控制部240为了对从驱动器IC151向驱动控制装置300输入位置数据起，到基于该位置数据计算出驱动信号为止的所需时间期间的指尖的位置的变化量进行插值，进行下一个处理。
驱动控制装置300以规定的控制周期为单位进行运算。这一点驱动控制部240也相同。因此，若将从驱动器IC151向驱动控制装置300输入位置数据起，到基于该位置数据驱动控制部240计算出驱动信号为止的所需时间设为Δt，则所需时间Δt与控制周期相等。
这里，指尖的移动速度能够作为将从驱动器IC151输入至驱动控制装置300的位置数据所表示的点(x1，y1)设为起点，将经过所需时间Δt后的指尖的位置设为终点(x2，y2)的矢量的速度来求出。
驱动控制部240通过求出将从驱动器IC151输入至驱动控制装置300的位置数据所表示的点(x2，y2)设为起点，将经过所需时间Δt后的指尖的位置设为终点(x3，y3)的矢量，来推断经过所需时间Δt后的坐标(x3，y3)。
在实施方式的电子设备100中，通过如上述那样推断经过所需时间△t后的坐标，对所需时间△t期间的指尖的位置的变化量进行插值。
像这样的推断经过所需时间Δt后的坐标的运算由驱动控制部240进行。驱动控制部240判定推断坐标是否位于应该产生振动的规定的区域的内部，在位于应该产生振动的规定的区域的内部的情况下产生振动。因此，第二个规定的条件是推断坐标位于应该产生振动的规定的区域的内部。
综上所述，驱动控制部240为了将振幅数据输出至振幅调制器320所需要的2个规定的条件是，指尖的移动速度是规定的阈值速度以上，和推断坐标位于应该产生振动的规定的区域的内部。
驱动控制部240在指尖的移动速度是规定的阈值速度以上，推断坐标位于应该产生振动的规定的区域的内部的情况下，从存储器250读出表示与移动速度对应的振幅值的振幅数据，并输出至振幅调制器320。
存储器250储存使示出表示振幅值的振幅数据和移动速度的关系的第一数据、以及表示应用的种类的数据、表示进行操作输入的GUI操作部等的区域数据、以及表示振动模式的模式数据相关联的第二数据。
另外，存储器250储存应用处理器220执行应用所需要的数据以及程序、以及通信处理器230进行通信处理所需要的数据以及程序等。
正弦波发生器310产生生成驱动信号所需要的正弦波，该驱动信号用于使顶部面板120以固有振动数振动。例如，在使顶部面板120以33.5[kHz]的固有振动数f振动的情况下，正弦波的频率为33.5[kHz]。正弦波发生器310将超声波频带的正弦波信号输入至振幅调制器320。
振幅调制器320使用从驱动控制部240输入的振幅数据，对从正弦波发生器310输入的正弦波信号的振幅进行调制来生成驱动信号。振幅调制器320仅对从正弦波发生器310输入的超声波频带的正弦波信号的振幅进行调制、且不对频率以及相位进行调制地生成驱动信号。
因此，振幅调制器320所输出的驱动信号是仅对从正弦波发生器310输入的超声波频带的正弦波信号的振幅进行调制后的超声波频带的正弦波信号。此外，在振幅数据是零的情况下，驱动信号的振幅为零。这与振幅调制器320不输出驱动信号相等。
接下来，使用图7，对储存于存储器250的第一数据、以及第二数据进行说明。
图7是表示储存于存储器250的第一数据和第二数据的图。
如图7的(A)所示，第一数据是将表示振幅值的振幅数据与移动速度相关联的数据。根据图7的(A)所示的第一数据，在移动速度V是0以上不足b1(0≤V<b1)时将振幅值设定为0，在移动速度V是b1以上不足b2(b1≤V<b2)时将振幅值设定为A1，在移动速度V是b2以上不足b3(b2≤V<b3)时，将振幅值设定为A2。
另外，如图7的(B)所示，第二数据是使表示应用的种类的数据、表示进行操作输入的GUI操作部等显示的区域的坐标值的区域数据、以及表示振动模式的模式数据相关联的数据。
在图7的(B)中，作为表示应用的种类的数据，示出应用ID(Identification)。另外，作为区域数据，示出显示进行操作输入的GUI操作部等的区域的坐标值的式f1～f4。另外，作为表示振动模式的模式数据，示出P1～P4。
此外，利用第二数据所包含的应用ID来表示的应用包含以智能手机终端机、或者平板电脑能够利用的所有的应用，也包含电子邮件的编辑模式。
接下来，使用图8，对实施方式的电子设备100的驱动控制装置300的驱动控制部240所执行的处理进行说明。
图8是表示实施方式的电子设备100的驱动控制装置300的驱动控制部240所执行的处理的流程图。
电子设备100的OS(Operating System：操作系统)以规定的控制周期为单位执行用于驱动电子设备100的控制。因此，驱动控制装置300以规定的控制周期为单位进行运算。这一点驱动控制部240也相同，驱动控制部240以规定的控制周期为单位反复执行图8所示的流程。
这里，若将从驱动器IC151向驱动控制装置300输入位置数据起，到驱动控制部240基于该位置数据计算出驱动信号为止的所需时间设为Δt，则所需时间Δt与控制周期几乎相等。
控制周期的1个周期的时间能够作为与从驱动器IC151向驱动控制装置300输入位置数据起，到基于该位置数据计算出驱动信号为止的所需时间Δt相当的量来处理。
驱动控制部240通过电子设备100的电源被开启，来使处理开始。
驱动控制部240根据当前的位置数据所表示的坐标、当前的应用的种类，对进行当前操作输入的GUI操作部，获取与振动模式相关联的区域数据(步骤S1)
驱动控制部240判定移动速度是否是规定的阈值速度以上(步骤S2)。移动速度通过矢量运算计算即可。此外，将阈值速度设定为如所谓滑动操作、横扫操作、或者拖曳操作等那样使指尖移动来进行操作输入时的指尖的移动速度的最低速度即可。这样的最低速度可以基于实验结果来设定，也可以根据触摸面板150的分辨率等来设定。
驱动控制部240在步骤S2中判定为移动速度是规定的阈值速度以上的情况下，基于当前的位置数据所表示的坐标、和移动速度，运算△t时间后的推断坐标(步骤S3)。
驱动控制部240判定Δt时间后的推断坐标是否是在步骤S1中求出的区域数据所表示的区域St中(步骤S4)。
驱动控制部240在判定为Δt时间后的推断坐标位于在步骤S1中求出的区域数据所表示的区域St中的情况下，根据第一数据求出表示与在步骤S2中求出的移动速度对应的振幅值的振幅数据(步骤S5)。
驱动控制部240输出振幅数据(步骤S6)。由此，在振幅调制器320中，通过对从正弦波发生器310输出的正弦波的振幅进行调制来生成驱动信号，驱动振动元件140。
另一方面，在步骤S2中判定为移动速度不是规定的阈值速度以上的情况下(S2：否)，和在步骤S4中判定为Δt时间后的推断坐标不在步骤S1中求出的区域数据所表示的区域St中的情况下，驱动控制部240将振幅值设定为零(步骤S7)。
其结果，驱动控制部240输出振幅值为零的振幅数据，在振幅调制器320中，生成将从正弦波发生器310输出的正弦波的振幅调制为零后的驱动信号。因此，在该情况下，振动元件140不被驱动。
接下来，使用图9～图14，对实施方式的电子设备100的动作例进行说明。
图9～图14是表示实施方式的电子设备100的动作例的图。在图9～图14中，定义与图2～图4相同的XYZ坐标。
图9是平面地表示顶部面板120、触摸面板150、以及显示面板160的图，电子设备100的利用者用指尖触摸用灰色表示的页面1，通过向左方进行横扫操作，想要打开用白色表示的页面2。即，电子设备100的显示要从页面1迁移至页面2。
像这样，在进行翻页的动作的动作模式下，驱动控制部240判定操作输入是否是横扫操作。例如，若利用者的指尖从最初触摸顶部面板120的位置向X轴方向移动±dmm以上则驱动控制部240判定为在进行横扫操作，在指尖进入用斜线表示的区域的内部时顶部面板120上发生振动。用斜线表示的区域是区域St。
这里，使用图10，对在如图9所示进行了操作输入的情况下，基于驱动控制部240所输出的振幅数据通过从振幅调制器320输出的驱动信号在顶部面板120产生的振动进行说明。在图10中，横轴表示时间轴，纵轴表示振幅数据的振幅值。另外，这里，利用者进行横扫操作时的指尖的移动速度几乎恒定。
利用者使触摸顶部面板120的位置C1的指尖，在时刻t1开始向左方移动。而且，在从位置C1开始移动了距离dmm的时刻t2，驱动控制部240判定利用者的输入操作是横扫操作，进行横扫用的振动模式的驱动。横扫操作的判定所使用的操作距离dmm相当于时刻t1～t2期间的指尖的移动距离。另外，在时刻t2，开始页面的迁移。
横扫用的振动模式是振幅是A11，在进行横扫操作期间振动连续的驱动模式。
若在时刻t3利用者使指尖离开顶部面板120而结束横扫操作，则驱动控制部240将振幅值设定为零。因此，在时刻t3之后振幅为零。另外，在时刻t3之后的时刻t4，页面的迁移完成。
像这样，在利用者为了翻页而进行了横扫操作的情况下，驱动控制部240，作为一个例子，输出振幅为固定值(A11)的振幅数据。因此，在利用者进行横扫操作期间，对利用者的指尖施加的动摩擦力降低，而能够向利用者提供指尖滑行的感觉，利用者能够用指尖感知横扫操作被电子设备100受理。
另外，接下来，使用图11以及图12，对进行所谓滑动操作的操作输入的情况下的驱动控制部240的动作进行说明。
在图11中，表示在编辑电子邮件的动作模式下，利用者的指尖从触摸位于位置C11的字母“j”的状态为了选择“l”，如箭头所示进行了向上的滑动操作的状态。在图11中，在用于进行“A、B、C、2or#”的输入的GUI操作部的Y轴正方向侧，显示有表示选择了“j、k、l、5or&的任一个的圆形的子显示区域165。在子显示区域165中，对通过滑动操作选择出的“l”进行突出显示。
这样，在编辑电子邮件的动作模式下，通过利用者的滑动操作进行文字的输入，所以驱动控制部240判定操作输入是否是滑动操作。而且，在编辑电子邮件的动作模式下，如下所示进行顶部面板120的振动。
如图12所示，利用者使在时刻t11触摸字母“j”上的位置C11的指尖，在时刻t12开始向Y轴正方向移动。而且，在判定出使指尖从位置C11开始移动之后开始振动，向利用者提供指尖滑行的感觉。由此，利用者能够利用指尖感知在字母“j”上使指尖移动的操作输入被电子设备100受理。此时，在顶部面板120产生固有振动，所以利用者的指尖容易滑行，成为容易进行滑动动作的状态。
而且，在时刻t13，若通过滑动操作将选择文字迁移至“l”，则GUI操作部的显示也将“l”更新为突出显示的状态，伴随于此更新区域St，判定手指位于规定的区域外而将振幅设为零。
因此，在时刻t14，顶部面板120的振幅为零，对利用者的指尖施加的动摩擦力增大，向利用者提供指尖卡住的感觉。像这样，由于动摩擦力增大，利用者感觉好像指尖触摸突起。
由此，利用者能够用指尖感知选择字母“l”的操作输入被电子设备100受理了。
此外，这里，使用图11以及图12，对操作作为GUI操作部的用于进行“j、k、l、5or&”的输入的GUI操作部的情况进行了说明，但例如，在左右移动图1所示的滑块102B的GUI操作部的情况下，以规定的移动量为单位产生振动即可。另外，为了使利用者察觉滑块102B的GUI操作部的操作，也可以以任意的振动模式使顶部面板120振动。
另外，接下来，使用图13以及图14，对在执行计算机的应用的动作模式下，进行操作输入的情况下的驱动控制部240的动作进行说明。
如图13所示，在执行计算机的应用的动作模式下，在通过从利用者的指尖触摸数字‘6’的状态，使指尖向左方移动，进行了按照数字‘5’、‘4’的顺序划过的移动操作输入的情况下，如下所示进行顶部面板120的振动。这样的移动操作输入与滑动操作、横扫操作、或者拖曳操作不同，是在并列显示多个GUI操作部的状态下，指尖跨过多个GUI操作部移动而进行的操作输入。
在这种情况下，如图14所示，利用者使触摸数字‘6’上的位置C21(参照图13)的指尖，在时刻21开始移动。而且，从位置C21稍微移动指尖，在指尖的位置从数字‘6’的区域向外出去而进入数字‘5’的时刻t22以短时间产生振幅较大的振动B11。
该振动B11是通过指尖的位置从数字‘6’的区域向外出去而生成的振动，通过从利用者的指尖察觉不到的短时间的低摩擦状态，瞬时成为高摩擦状态，来向利用者提供指尖触摸突起的触觉。
另外，若指尖在数字‘5’的内部进一步向左方移动，则从时刻t23开始以短时间以固定的时间间隔产生振幅较小的振动B12。这是为了由于数字‘5’位于数字键盘的中心，所以即使不目视观察顶部面板120，利用者仅凭指尖的感觉，就能够感知触摸数字‘5’而产生的振动。
而且，若在时刻t24，指尖从数字‘5’的区域出去进入‘4’的区域，则以短时间产生振幅较大的振动B13。这是与振动B11相同的振动，为了通过从利用者的指尖察觉不到的短时间的低摩擦状态，瞬时成为高摩擦状态，向利用者提供指尖触摸突起的触觉，来使其通过触觉感知指尖从数字‘5’的区域进入‘4’的区域。
由此，利用者能够感知按顺序划过数字‘6’、‘5’、‘4’。
以上，根据实施方式的电子设备100，产生顶部面板120的超声波频带的固有振动来使对利用者的指尖施加的动摩擦力变化，所以能够向利用者提供良好的触觉。
另外，实施方式的电子设备100通过利用振幅调制器320仅对由正弦波发生器310产生的超声波频带的正弦波的振幅进行调制来生成驱动信号。由正弦波发生器310产生的超声波频带的正弦波的频率与顶部面板120的固有振动数相等，另外，该固有振动数考虑振动元件140来设定。
即，不对由正弦波发生器310产生的超声波频带的正弦波的频率或者相位进行调制，而是通过利用振幅调制器320仅对振幅进行调制来生成驱动信号。
因此，能够使顶部面板120产生顶部面板120的超声波频带的固有振动，利用由挤压效果引起的空气层的夹设，能够使利用手指划过顶部面板120的表面时的动摩擦系数可靠地降低。另外，利用Sticky-band Illusion效果、或者Fishbone Tactile Illusion效果，能够向利用者提供好像在顶部面板120的表面存在凹凸那样的良好的触觉。
另外，在推断经过与控制周期的1个周期的时间相当的所需时间Δt后的座标而得到的推断坐标位于应该产生振动的规定的区域的内部的情况下产生振动，所以能够在实际上指尖触摸规定的GUI操作部等期间产生振动。
此外，在与控制周期的1个周期的时间相当的所需时间Δt量的延迟不成问题的情况下，也可以不进行推断坐标的运算。
另外，在以上，对为了将好像在顶部面板120上存在凹凸那样的触觉提供给利用者，而切换振动元件140的开启/关闭的方式进行了说明。所谓的关闭振动元件140是指将驱动振动元件140的驱动信号所表示的振幅值设为零。
然而，为了提供这样的触觉，无需必须将振动元件140从开启变为关闭。例如，代替振动元件140的关闭的状态，也可以使用减小振幅来驱动振动元件140的状态。例如，也可以通过将振幅减小到1/5左右，与将振动元件140从开启变为关闭的情况相同地，将好像在顶部面板120存在凹凸那样的触觉提供给利用者。
该情况下利用切换振动元件140的振动的强弱这样的驱动信号来驱动振动元件140。其结果，能够切换在顶部面板120产生的固有振动的强弱，来向利用者的指尖提供好像存在凹凸那样的触觉。
为了切换振动元件140的振动的强弱，在减弱振动时将振动元件140设为关闭，就切换振动元件140的开启/关闭。切换振动元件140的开启/关闭，是间歇性地驱动振动元件140。
以上，根据实施方式，能够提供可提供良好的触觉的驱动控制装置300、电子设备100、以及驱动控制方法。
以上，对本发明的例示的实施方式的驱动控制装置、电子设备、以及驱动控制方法进行了说明，但本发明并不限于具体地公开的实施方式，在不脱离权利要求书的范围，能够进行各种变形、变更。
符号说明
100…电子设备；110…壳体；120…顶部面板；130…双面胶带；140…振动元件；150…触摸面板；160…显示面板；170…基板；200…控制部；220…应用处理器；230…通信处理器；240…驱动控制部；250…存储器；300…驱动控制装置；310…正弦波发生器；320…振幅调制器。

Claims (23)

1.一种驱动控制装置，是驱动包含显示部、配设在所述显示部的显示面侧上并且具有操作输入面的顶部面板、检测在所述操作输入面上进行的操作输入的位置的位置检测器、以及使所述操作输入面上产生振动的振动元件的电子设备的所述振动元件的驱动控制装置，包含：
振幅调制器，该振幅调制器被配置成根据振幅数据对超声波频带的波信号的振幅进行调制并且将经调制的波信号作为驱动信号输出至所述振动元件，所述驱动信号被用来驱动所述振动元件，所述波信号产生所述操作输入面内的所述超声波频带的固有振动，所述振幅数据表示所述驱动信号的振幅；以及
驱动控制部，该驱动控制部被配置成输出用于对所述波信号的振幅进行调制的振幅数据至所述振幅调制器并且响应于所述振幅数据来驱动所述振动元件，且该驱动控制部控制所述振幅数据以使所述固有振动的强度根据在所述操作输入面上进行的所述操作输入的位置以及该位置的随时间的变化程度来变化。
2.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，
所述驱动信号使所述振动元件在所述操作输入面上产生超声波频带的固有振动，所述固有振动具有固定的频率和固定的相位。
3.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，
所述驱动控制部以下述方式驱动所述振动元件：在所述操作输入的位置跨过所述显示部所显示的GUI输入部的边界而移动时，或者在所述操作输入的位置一边操作GUI输入部一边移动时，使所述固有振动的强度变化。
4.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，
所述驱动控制部以下述方式驱动所述振动元件：在所述操作输入的位置跨过所述显示部所显示的图像的页面而移动时，使所述固有振动的强度变化。
5.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，
所述驱动控制部以下述方式驱动所述振动元件：在所述操作输入的位置在所述显示部所显示的规定的GUI输入部的区域内移动时，使所述固有振动的强度变化。
6.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，
所述操作输入面在俯视时是具有长边和短边的矩形状，以及
所述驱动控制部使所述振动元件振动，在所述操作输入面上产生振幅沿所述长边变化的驻波。
7.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，
所述驱动控制部对经过规定时间后的所述操作输入的位置根据该位置的随时间的变化程度来进行推断，以所述固有振动的强度根据推断出的操作输入的位置变化的方式驱动所述振动元件。
8.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，所述振动元件被配设在俯视图中的所述顶部面板的边缘部。
9.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，所述振动元件被放置在俯视图中的所述显示部的显示区域的外部。
10.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，所述固有振动是所述顶部面板的固有振动。
11.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，所述驱动控制部被配置成以所述固有振动的强度根据显示在所述显示部中的图像中的所述操作输入的位置以及该位置的随时间的变化程度来变化的方式驱动所述振动元件。
12.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中，所述驱动控制部通过控制所述振幅数据以在不变化所述驱动信号的频率的情况下所述固有振动的强度根据所述操作输入的位置和该位置的随时间的变化程度来变化的方式驱动所述振动元件。
13.一种电子设备，包含：
显示部；
顶部面板，其配设在所述显示部的显示面侧，并且具有操作输入面；
位置检测器，其检测在所述操作输入面上进行的操作输入的位置；
振动元件，其使所述操作输入面上产生振动；
振幅调制器，该振幅调制器被配置成根据振幅数据对超声波频带的波信号的振幅进行调制并且将经调制的波信号作为驱动信号输出至所述振动元件，所述驱动信号被用来驱动所述振动元件，所述波信号产生所述操作输入面内的所述超声波频带的固有振动，所述振幅数据表示所述驱动信号的振幅；以及
驱动控制部，其被配置成输出用于对所述波信号的振幅进行调制的振幅数据至所述振幅调制器并且响应于所述振幅数据来驱动所述振动元件，且该驱动控制部控制所述振幅数据以使所述固有振动的强度根据在所述操作输入面上进行的所述操作输入的位置以及该位置的随时间的变化程度来变化。
14.一种驱动控制方法，用于驱动包含显示部、配设在所述显示部的显示面侧上并且具有操作输入面的顶部面板、检测在所述操作输入面上进行的操作输入的位置的位置检测器、产生驱动信号的振幅调制器以及使所述操作输入面上产生振动的振动元件的电子设备的所述振动元件，所述驱动控制方法包含：
所述振幅调制器根据振幅数据对超声波频带的波信号的振幅进行调制并且将经调制的波信号作为驱动信号输出至所述振动元件，所述驱动信号被用来驱动所述振动元件，所述波信号产生所述操作输入面内的所述超声波频带的固有振动，所述振幅数据表示所述驱动信号的振幅；以及
计算机输出用于对所述波信号的振幅进行调制的振幅数据至所述振幅调制器，且响应于所述振幅数据来驱动所述振动元件，所述驱动被配置成控制所述振幅数据以使所述固有振动的强度根据在所述操作输入面上进行的所述操作输入的位置以及该位置的随时间的变化程度来变化。
15.根据权利要求14所述的驱动控制方法，其中，所述驱动信号使所述振动元件产生在所述操作输入面内的所述超声波频带的所述固有振动，所述固有振动具有固定的频率和固定的相位。
16.根据权利要求14所述的驱动控制方法，其中，以下述方式进行所述驱动：在所述操作输入的位置跨过所述显示部所显示的GUI输入部的边界而移动时，或者在所述操作输入的位置一边操作GUI输入部一边移动时，使所述固有振动的强度变化。
17.根据权利要求14所述的驱动控制方法，其中，以下述方式进行所述驱动：在所述操作输入的位置跨过所述显示部所显示的图像的页面而移动时，使所述固有振动的强度变化。
18.根据权利要求14所述的驱动控制方法，其中，以下述方式进行所述驱动：在所述操作输入的位置在所述显示部所显示的规定的GUI输入部的区域内移动时，使所述固有振动的强度变化。
19.根据权利要求14所述的驱动控制方法，其中，所述操作输入面在俯视时是具有长边和短边的矩形状，以及
所述驱动使所述振动元件振动，在所述操作输入面上产生振幅沿所述长边变化的驻波。
20.根据权利要求14所述的驱动控制方法，还包括：
对经过规定时间后的所述操作输入的位置根据该位置的随时间的变化程度来进行推断，
以所述固有振动的强度根据推断出的操作输入的位置变化的方式进行所述驱动。
21.根据权利要求14所述的驱动控制方法，其中，所述固有振动是所述顶部面板的固有振动。
22.根据权利要求14所述的驱动控制方法，其中，所述驱动被配置成以所述固有振动的强度根据显示在所述显示部中的图像中的所述操作输入的位置以及该位置的随时间的变化程度来变化的方式驱动所述振动元件。
23.根据权利要求14所述的驱动控制方法，其中，所述驱动被配置成通过控制所述振幅数据以在不变化所述驱动信号的频率的情况下所述固有振动的强度根据所述操作输入的位置和该位置的随时间的变化程度来变化的方式驱动所述振动元件。
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