JP2013070134A - 振動アクチュエータの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ダイナミック構造の振動アクチュエータを用いてタッチパネル等、触感用の振動を発生する際に、振動デバイスとしての応答速度を向上させると共に、多機能型振動アクチュエータでの振動発生時に於けるポップノイズを低減させることが可能な制御方法を提供する。
【解決手段】
振動アクチュエータでは振動の立ち上がり時に前記信号の電圧を昇圧すると共に、振動の立ち下がり時に逆位相波形を入力する。また、多機能型振動アクチュエータではコイルへ入力する信号に正弦波信号を用いて、入力する正弦波の開始後半波長及び停止前波長を振幅変調する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、マグネットとコイルとを備え、サスペンションを用いて前記マグネット又はコイルの一方をハウジング内に弾性支持して可動子を構成し、他方をハウジング内に固定した構造を有し、前記コイルへの信号入力によって、前記コイル−マグネット間に相互の磁気力を発生させ、該磁気力によって前記可動子を振動させるダイナミック構造の振動アクチュエータの制御方法に関する。

現在、携帯電話に代表される移動体通信機器は、体感振動の発生によって使用者に着信を知らせる機能を備えており、例えば特開２００５−０９６７４０（以下特許文献１として記載）といったような単機能型振動アクチュエータを用いることで該機能を付与している。また、一部では特許４１４６３４６（以下特許文献２として記載）といった多機能型振動アクチュエータを組み込むことで、単一のデバイスによる音響の再生と体感振動の発生を可能にした機種も用いられている。特許文献２に代表されるダイナミック構造の多機能型振動アクチュエータは、ボイスコイルへ入力する信号の周波数帯域を切り換えることで、ダイアフラムの振動による音響再生と、マグネットを有する可動子の振動による体感振動の発生とを可能にしている。

ここで、特許文献１記載の単機能型振動アクチュエータは、前記体感振動発生時に於いて、前記可動子の振動に入力信号を同期させることで、制御による振動出力の高効率化を図っている。また、特許文献２に記載の多機能型振動アクチュエータは前記可動子周辺の空気をダンパとして用いることで、構造による振動の安定化を可能にしている。以降、単機能型振動アクチュエータと多機能型振動アクチュエータをまとめて「振動アクチュエータ」と表記する。

特開２００５−０９５７４０ 特許４１４６３４６

上述した振動アクチュエータを搭載する携帯電話について近年、タッチパネルを搭載した機種が現れている。これに伴い、従来では着信の報知に留まっていた振動発生機能に、使用者に対する触感の提供という機能が要求されている。

この様な機能に関して、従来の振動アクチュエータは着信の報知を目的としており、立ち上がり、立ち下がりといった駆動応答性の速度を要求されてはいなかった。この為、従来の入力信号によって特許文献１及び２に記載の振動アクチュエータが発生する振動を触感用の振動として用いると、高効率化及びダンパ効果による安定化を重視している為に駆動時の応答速度が遅くなり、使用者がクリック感を得ることが難しいという課題があった。

また、音響機能が付与されている多機能型振動アクチュエータの場合は、入力信号開始時、駆動電圧逆位相波形への切り換え時、及び信号終了時に於いてダイアフラム側が振動するポップノイズが発生する。この為、入力信号の増幅等によって応答速度の短縮を図ると、ダイアフラム側の振動によるポップノイズも拡大し、触感としてクリック感のみを得ることは難しくなってしまう。

以上述べた課題に対して本願記載の発明では、振動アクチュエータの応答速度を向上させることが可能な制御方法を提供することを目的としている。

上記目的のために本発明の制御方法では、ハウジングの底面にコイル及びボイスコイルを固定した振動アクチュエータの制御方法に於いて、入力信号の立ち上がり時に於ける電圧を昇圧し、立ち下がり時に振動波形と逆位相の波形をコイル及びボイスコイルに入力する方法を用いている。

また、本発明に於ける第２の態様に記載の制御方法では、前記ダイナミック構造の多機能型振動アクチュエータを用いたタッチパネルに代表される触感デバイスへの振動出力時、多機能型振動アクチュエータに設けたボイスコイルへの入力信号について、振動の立ち上がり時に前記信号の電圧を昇圧すると共に、振動の立ち下がり時に半波長分のブランクを加えて逆位相波形を入力する方法を用いている。

また、本発明に於ける第３の態様では、前記体感振動の発生時、ボイスコイルへ入力する信号に正弦波信号を用いて、入力する正弦波の開始後半波長及び停止前波長を振幅変調する方法を用いている。

この様な制御方法を用いた事で本発明記載の構造は、振動アクチュエータに対する立ち上がり時の昇圧と立ち下がり時の逆位相入力とを用いた相乗効果による応答性の向上と共に、多機能型振動アクチュエータに対して同制御方法を用いた際の立ち上がり時間及び立ち下がり時間をも短縮させることが可能になった。

また、本発明に於ける第２の態様では、位相への切り換え前に半波長分のブランクを入れることで、前記可動子が入力信号に対して数ミリ秒遅れて駆動する。この為、位相をずらすことによってポップノイズの発生を抑えると同時に、ズレが数ミリ秒となることで前記可動子の立ち下がり時間の遅延を最小限に留めることが可能となった。

また、前記第２の態様記載の制御方法を用いることで、従来用いられているダイナミック構造の多機能型振動アクチュエータに対し、タッチパネル操作時に於けるクリック感等、触感の出力機能を付与する事ができる。加えて、従来用いられていた触感専用の振動デバイスが不要となる為、取付筐体に於ける部品点数を減少させることもできる。

また、本発明に於ける第３の態様を用いることにより、正弦波信号の振幅変調のみで第２の態様と同様の効果を得ることが可能となる。より具体的には、第２の態様にて記載した制御方法が信号入力中に半波長分のブランクを加える必要があったのに対して、本態様記載の方法では信号の振幅について、開始後半波長及び停止前半波長分を振幅変調させる事で、応答速度の向上と、逆位相等への切り換え時に於けるポップノイズの低減とを可能にしている。また、本態様記載の方法では、第２の態様にて記載した方法と比較して信号を途切れさせることなく触感出力を行うことができるという利点を有している。

また、上記述べた各制御方法は従来の用途である体感振動の発生時に於いても用いることが可能となっている。この為、振動アクチュエータ及び多機能型振動アクチュエータの薄型化及び小径化に際して、構造的な改良だけではなく、入力信号を用いた応答速度の向上によって使用者が容易に感知することのできる振動出力を提供することができる。

以上述べたように、本願記載の制御方法を用いることで、ダイナミック構造の振動アクチュエータ及び多機能型振動アクチュエータを用いてタッチパネル等、触感用の振動を発生する際に、振動デバイスとしての応答速度を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に於いて用いる多機能型振動アクチュエータの側断面図 図１に示す多機能型振動アクチュエータの分解斜視図 本発明の第１の実施形態に於いて用いる入力波形の立ち上がり時に昇圧を加えた入力信号及び、該入力信号による振動出力 本発明の第１の実施形態に於いて用いる入力波形の立ち下がり時に逆位相を加えた入力信号及び、該入力信号による振動出力 本発明の第２の実施形態に於いて用いる半波長ブランクを加えた入力信号及び、該入力信号による振動出力 本発明の第３の実施形態に於いて用いる振幅変調を加えた入力信号及び、該入力信号による振動出力

以下に、図１乃至図６を用いて、本発明に於ける実施形態を示す。図１に本実施形態で用いる多機能型振動アクチュエータの側断面図を、図２に同分解斜視図を、図３及び図４に立ち上がり時の昇圧及び立ち下がり時の逆位相入力を行った際の入出力特性を、そして図５及び図６に半波長分のブランクＢを加えた入力信号を用いた場合の入出力特性及び、振幅変調Ｃを加えた場合の入出力特性をそれぞれ示す。

図１、図２から解るように、本実施形態の信号を入力する多機能型振動アクチュエータは、マグネット１、ポールピース２、ヨーク３からなる可動子と、ボイスコイル６を有する振動板５とを備え、サスペンション４を用いて前記可動子をハウジング７内に支持し、該ハウジング７端部に前記振動板５を設け、前記ボイスコイル６への入力によって、前記可動子の振動による体感振動の発生及び、前記振動板の振動による音響再生機能を有するダイナミック構造を用いている。

また、図３に本発明の第１の実施形態に於いて用いる、立ち上がり時に入力電圧を昇圧した入力信号Ｉ１’と、本実施形態を用いない場合の入力信号Ｉ１との比較図を示す。図３では、立ち上がり時の昇圧を加えた入力信号波形Ｉ１ｕ’を入力して前記多機能型振動アクチュエータを駆動した場合の振動波形Ｖ１ｕ’と、昇圧を加えないＩｕを加えた場合の振動波形Ｖ１ｕを示している。加えて、図４には本発明の第１の実施形態に於いて用いる、立ち下がり時の逆位相信号入力を加えた入力信号Ｉ１ｄ’と、逆位相信号入力を行わない場合の入力信号Ｉ１ｄとの比較図を示す。図４では、立ち下がり時の逆位相信号入力を加えた入力信号波形Ｉ１ｄ’を入力して前記多機能型振動アクチュエータを駆動した場合の振動波形Ｖ１ｄ’と、逆位相信号入力を加えないＩ１ｄを加えた場合の振動波形Ｖ１ｄを示している。

図３及び図４から解るように、入力信号に対して立ち上がり時の昇圧と立ち下がり時の逆位相入力を共に行うことで、立ち上がり時間Ｔ１及び立ち下がり時間Ｔ２を短縮し、振動特性に於ける即応性を向上させることが可能となった。尚、本実施形態では振動アクチュエータとしての効果を確認している為、音響出力の比較については省略した。

また、図５に本発明の第２の実施形態での入力波形Ｉ２’と、本実施形態を用いない場合の入力波形Ｉ２との比較図を示す。本実施形態では、立ち上がり時の昇圧と、立ち下がり時の逆位相を加えた入力信号波形Ｉ２に半波長分のブランクＢを加えた信号Ｉ２'を入力して前記多機能型振動アクチュエータを駆動した場合の振動波形Ｖ２'及び音響波形Ｓ２'と、ブランクＢを加えないＩ２を用いた場合の振動波形Ｖ２及び音響波形Ｓ２とを示している。また、図６は図１記載の多機能型振動アクチュエータの入力信号波形に前記Ｉ３'を用いた場合の振動波形Ｖ３'及び音響波形Ｓ３'と、変調を加えないＩ３を用いた場合の振動波形Ｖ３及び音響波形Ｓ３とを示している。

図５から解るように、入力波形に半波長分のブランクＢを加えたことによって体感振動の波形Ｖ２、Ｖ２'は変化しないが、音響振動部分の波形に於いて、ブランクＢを加えた挙動の音響波形Ｓ２'は加えてない音響波形Ｓ２に比べて起伏の少ない波形となっている。この様な入力波形Ｉ２'を用いたことで、本実施形態記載の制御方法は従来の多機能型振動アクチュエータを用いてクリック感等、特定の触感を出力しつつ、該触感出力時のノイズを低減することが可能となった。加えて、本制御方法によって従来は別途設ける必要があった触感出力専用の振動アクチュエータが不要となり、取付筐体内に於ける部品点数の削減という効果も得ることが出来た。

また、図６に本発明の第３の実施形態及び、本実施形態を用いない場合の比較図を示す。本実施形態では、入力信号に立ち上がり時の昇圧と立ち下がり時の逆位相入力を付与した正弦波信号に、正弦波の開始後半波長及び停止前波長の振幅変調を加えた信号Ｉ３'を用いて駆動している。図６は図１記載の多機能型振動アクチュエータの入力信号を正弦波信号とした場合に於ける、入力信号に立ち上がり時の昇圧と立ち下がり時の逆位相入力を付与した正弦波信号Ｉ３を用いた場合の振動波形Ｖ３及び音響波形Ｓ３と、Ｉ３の開始後半波長及び、停止前波長に振幅変調Ｃを加えたＩ３'を用いた場合の振動波形Ｖ３'及び音響波形Ｓ３'を示している。図６から解るように、Ｉ３'を用いた本実施形態記載の駆動方法により、音響振動Ｓ３'の波形に関してＳ３の突出部分が大幅に低減させることが可能となった。この為、前記第１の実施形態が有する効果に加えて、より高い静音性を実現することができた。

以上述べたように、本実施形態記載の制御方法を用いたことで、ダイナミック構造の多機能型振動アクチュエータを用いてタッチパネル等、触感用の振動を発生する際に、振動デバイスとしての応答速度を向上させつつ、発生するポップノイズを低減させることが可能な制御方法を得ることができた。

１ マグネット
２ ポールピース
３ ヨーク
４ サスペンション
５ 振動板
６ ボイスコイル
７ ハウジング
８ カバー
９ グリル
Ｂ ブランク
Ｃ 振幅変調部分
Ｔ１、Ｔ２ 立ち上がり、立ち下がり時間
Ｉ１ｕ’ 入力信号（立ち上がり部昇圧有り）
Ｉ１ｕ 入力信号（立ち上がり部昇圧無し）
Ｖ１ｕ’ 振動波形（立ち上がり部昇圧有り）
Ｖ１ｕ 振動波形（立ち上がり部昇圧無し）
Ｉ１ｄ’ 入力信号（立ち下がり部昇圧有り）
Ｉ１ｄ 入力信号（立ち下がり部昇圧無し）
Ｖ１ｄ’ 振動波形（立ち下がり部昇圧有り）
Ｖ１ｄ 振動波形（立ち下がり部昇圧有り）

Ｉ２’ 入力信号（ブランク有り）
Ｉ２ 入力信号（ブランク無し）
Ｖ２’ 振動波形（ブランク有り）
Ｖ２ 振動波形（ブランク無し）
Ｓ２’ 音響波形（ブランク有り）
Ｓ２ 音響波形（ブランク無し）

Ｉ３’ 入力信号（変調有り）
Ｉ３ 入力信号（変調無し）
Ｖ３’ 振動波形（変調有り）
Ｖ３ 振動波形（変調無し）
Ｓ３’ 音響波形（変調有り）
Ｓ３ 音響波形（変調無し）

Claims (3)

1. マグネットを有する可動子と、コイルを有する底面とを備え、サスペンションを用いて前記可動子をハウジング内に支持し、該ハウジング端部に前記底面を設け、前記コイルへの入力によって、前記可動子の振動による体感振動の発生を行うダイナミック構造の振動アクチュエータの制御方法であって、
   前記体感振動の発生時、コイルへ入力する信号について、振動の立ち上がり時に前記信号の電圧を昇圧すると共に、振動の立ち下がり時に逆位相波形を入力する、振動アクチュエータの制御方法。
2. マグネットを有する可動子と、ボイスコイルを有する振動板とを備え、サスペンションを用いて前記可動子をハウジング内に支持し、該ハウジング端部に前記振動板を設け、前記ボイスコイルへの入力によって、前記可動子の振動による体感振動の発生及び、前記振動板の振動による音響再生機能を有するダイナミック構造の多機能型振動アクチュエータの制御方法であって、
   前記体感振動の発生時、ボイスコイルへ入力する信号について、振動の立ち上がり時に前記信号の電圧を昇圧すると共に、振動の立ち下がり時に半波長分のブランクを加えて逆位相波形を入力する、多機能型振動アクチュエータの制御方法。
3. マグネットを有する可動子と、ボイスコイルを有する振動板とを備え、サスペンションを用いて前記可動子をハウジング内に支持し、該ハウジング端部に前記振動板を設け、前記ボイスコイルへの入力によって、前記可動子の振動による体感振動の発生及び、前記振動板の振動による音響再生機能を有するダイナミック構造の多機能型振動アクチュエータの制御方法であって、
   前記体感振動の発生時、ボイスコイルへ入力する正弦波信号について、入力する正弦波の開始後半波長及び停止前波長を振幅変調する、多機能型振動アクチュエータの制御方法。
   

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