JP2023132566A - アクチュエータの制御方法、触覚出力装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの制動の際における振動減衰の効果を向上させる制御方法、触覚出力装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】触覚出力装置において、信号伝達部が、駆動信号と、駆動信号に後続する制動信号とを触覚効果を生成するアクチュエータに伝達する制御方法であって、駆動信号は、半周期分以上の駆動波形を有する。制動信号は、駆動信号と逆位相であり、第１半周期分の第１制動波形と、第１制動波形に後続する第２半周期分の第２制動波形とを有する。第１制動波形は、アクチュエータの共振周波数の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数を有する。第２制動波形は、上記共振周波数の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、アクチュエータの制御方法、触覚出力装置、および電子機器に関する。

従来、触覚効果を生成するために振動を出力するアクチュエータが各種機器に搭載されている。アクチュエータが駆動されると、アクチュエータを搭載される機器に発生する振動を通じてユーザに触覚効果が与えられる。

アクチュエータに振動を出力させる最も代表的な方法の一つは、アクチュエータの共振周波数と同じ周波数を有する駆動波形により構成される駆動信号をアクチュエータに伝達する方法である。当該方法により、アクチュエータはアクチュエータの共振周波数近くの周波数で振動を出力する。

例えば、特許文献１には、リニア共振振動機構の共振周波数近くにリニア共振振動機構の振動周波数を維持するためにフィードバック制御を使用する方法が開示されている。

一方、アクチュエータを制動させ振動を減衰させる最も代表的な方法の一つは、アクチュエータへの駆動信号の伝達を停止させる方法である。

特表２０１２－５２７３５３号公報

先述の通り、アクチュエータが制動されると、アクチュエータの振動は減衰する。しかしながら、制動の際に振動の減衰する速度が低いと、ユーザに好ましくない感覚を与える。

例えば、ユーザが携帯型の電子機器のタッチパネル上でアイコンをタッチした際に、タッチが認識されたことをユーザに知らせるために、電子機器に搭載されているアクチュエータを所定の短い時間だけ振動させる手法が知られている。この手法において、タッチが完了した後に、振動の減衰する速度が低いと、電子機器の反応を鈍く感じることがある。

このように、ユーザに適切な触覚効果を与える技術の開発が要望される状況であり、特にアクチュエータの制動の際における振動減衰の効果を向上させることができる技術の提供が望まれている。

本願の代表的な一実施形態は、触覚効果を生成するアクチュエータの制御方法であって、信号伝達部は、駆動信号と、前記駆動信号に後続する制動信号とを前記アクチュエータに伝達し、前記駆動信号は、半周期分以上の駆動波形を有し、前記制動信号は、前記駆動信号と逆位相であり、第１半周期分の第１制動波形と、前記第１制動波形に後続する第２半周期分の第２制動波形とを有し、前記第１制動波形は、前記アクチュエータの共振周波数の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数を有し、前記第２制動波形は、前記共振周波数の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数を有する、アクチュエータの制御方法である。

また、本願の代表的な他の一実施形態は、触覚効果を生成するアクチュエータと、 駆動信号と、前記駆動信号に後続する制動信号とを前記アクチュエータに伝達する信号伝達部と、を備え、前記駆動信号は、半周期分以上の駆動波形を有し、前記制動信号は、前記駆動信号と逆位相であり、第１半周期分の第１制動波形と、前記第１制動波形に後続する第２半周期分の第２制動波形とを有し、前記第１制動波形は、前記アクチュエータの共振周波数の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数を有し、前記第２制動波形は、前記共振周波数の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数を有する、触覚出力装置である。

さらに、本願の代表的な他の一実施形態は、前記触覚出力装置を備える電子機器である。

本願の代表的な一実施形態によれば、アクチュエータの制動の際における振動減衰の効果を向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る触覚出力装置の構成を示すブロック図である。 図２は、制御装置の構成の一例を示す図である。 図３は、例示的なアクチュエータの分解斜視図である。 図４Ａは、本実施形態に係る駆動・制動における各種波形の一例を示すグラフである。 図４Ｂは、本実施形態に係る駆動・制動における各種波形を説明するための情報である。 図５は、アクチュエータの振動体の変位波形の一例を示す図である。 図６Ａは、本検証に係る駆動波形・制動波形を示すグラフである。 図６Ｂは、本検証に係る駆動波形・制動波形を説明するための情報である。 図７は、触覚出力装置を搭載した電子機器の一例を示す外観図である。

以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

〈触覚出力装置の構成〉
図１は、本実施形態に係る触覚出力装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、触覚出力装置１０は、制御装置１０１と、アクチュエータ１０２と、を有する。

制御装置１０１は、各種処理を行う制御装置であり、アクチュエータ１０２に駆動信号および制動信号を出力し、アクチュエータ１０２の駆動・制動を行う。すなわち、制御装置１０１は、駆動信号および制動信号をアクチュエータ１０２に伝達する信号伝達部として機能する。

アクチュエータ１０２は、振動を生成する機能を有し、アクチュエータ１０２の搭載された機器に振動を発生させることで、機器のユーザに対して触覚フィードバックを与える。すなわち、アクチュエータ１０２は、触覚効果を生成する。なお、アクチュエータ１０２の具体的な構成例については後述するが、構成はそれに限定されない。

図２は、制御装置１０１の構成の一例を示す図である。図２に示すように、制御装置１０１は、例えば、プロセッサ１０３およびドライバ１０４を含む。プロセッサ１０３は、例えば、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）などである。ドライバ１０４は、例えば、アクチュエータ１０２に駆動信号および制動信号を伝送するＩＣ（Integrated Circuit）あるいは電子回路などである。

〈アクチュエータの構成例〉
ここで、先述した実施形態に係る触覚出力装置に備えられるアクチュエータの一構成例について図を用いて説明する。

図３は、例示的なアクチュエータの分解斜視図である。図３に示すアクチュエータＡＣは、横リニア型振動モータとして構成される。なお、図３において、横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として示す。具体的には、横方向一方側をＸ１、横方向他方側をＸ２、縦方向一方側をＹ１、縦方向他方側をＹ２、上方向をＺ１、下方向をＺ２とする。

アクチュエータＡＣは、大きく分けると、静止部Ｓと、振動体４と、弾性部材５Ａ，５Ｂと、を備える。静止部Ｓは、ベースプレート１と、基板２と、コイル３と、カバー６と、を有する。

カバー６は、上方に天面部６Ａを有して下方が開口した部材である。天面部６Ａの横方向に対向する各辺部から下方へ側面部６Ｂ，６Ｃが突出する。

ベースプレート１は、横方向および縦方向に沿って拡がる板状部材である。基板２は、ベースプレート１の上面に固定される。基板２は、フレキシブルプリント基板により構成される。なお、基板２は、リジッド基板により構成されてもよい。基板２は、横方向および縦方向に沿って拡がる。横方向および縦方向は、基板２の実装面２Ａに沿う方向である。従って、上下方向は、基板２の厚み方向となる。

基板２の実装面２Ａには、コイル３が実装される。コイル３は、上下方向の軸周りに導線が巻き回されて構成される。コイル３は、鉄心等のコアが挿入されていない空芯コイルである。なお、コイルは、コアが挿入されたコアコイルでもよい。コイル３の引き出し線は、基板２の不図示の端子部に導通される。当該端子部に外部より電圧が印加されることで、コイル３に電流が供給される。

振動体４は、コイル３の上方に配置される。振動体４は、おもり４１と、第１磁石Ｍ１と、第２磁石Ｍ２と、を有する。おもり４１は、横方向、縦方向、および上下方向をそれぞれ一辺とする直方体状又は略直方体状である。おもり４１の縦方向他方側の側面における横方向一方側には、第１固定面４１Ａが形成される。おもり４１の縦方向一方側の側面における横方向他方側には、第２固定面４１Ｂが形成される。すなわち、第１固定面４１Ａと第２固定面４１Ｂとは、対角線上に配置される。

おもり４１には、上下方向に延びて貫通する開口部４１１，４１２が横方向に並んで形成される。開口部４１１内に第１磁石Ｍ１が配置され、開口部４１２内に第２磁石Ｍ２が配置される。

一対の弾性部材５Ａ，５Ｂは、振動体４に固定される。弾性部材５Ａ，５Ｂは、板バネ部材である。弾性部材５Ａは、固定部５１と、平板部５２，５３と、連結部５４と、を有する。固定部５１は、横方向に延びる。平板部５２の一端は、固定部５１の横方向一方側端に連接される。平板部５２は、一端から縦方向一方側に沿って延びる。平板部５２の他端は、連結部５４によって平板部５３の一端と連結される。連結部５４は、横方向一方側に屈曲する。平板部５３は、一端から縦方向他方側に沿って延びる。

固定部５１は、第１固定面４１Ａに例えば溶接により固定される。平板部５３の他端部は、カバー６の側面部６Ｂの内壁面に例えば溶接により固定される。

弾性部材５Ｂは、弾性部材５Ａと同様な構成であり、固定部５１から平板部５３まで延びる方向が弾性部材５Ａとは逆となる。弾性部材５Ｂの固定部５１は、第２固定面４１Ｂに固定される。従って、弾性部材５Ａ，５Ｂは、おもり４１に対して対角線上の位置で固定される。弾性部材５Ｂの平板部５３は、カバー６の側面部６Ｃの内壁面に固定される。

上記構成により、弾性部材５Ａ，５Ｂは、カバー６に対して振動体４を横方向に沿って振動可能に支持する。すなわち、弾性部材５Ａ，５Ｂは、振動体４を直線方向に振動可能に支持する。コイル３にプロセッサ１０３から駆動信号または制動信号が伝達されることでコイル３に電流が流れ、コイル３は第１磁石Ｍ１，第２磁石Ｍ２との相互作用により電磁力を振動体４に与える。振動体４は、横方向の振動を行う。

〈駆動・制動制御について〉
次に、アクチュエータ１０２の駆動・制動制御について説明する。ここで、アクチュエータ１０２は、先述したアクチュエータＡＣすなわちリニア型振動モータであるものとして説明する。

図４Ａ，図４Ｂに、本実施形態に係る駆動・制動における各種波形の一例を示す。図４Ａは、本実施形態に係る駆動・制動における各種波形の一例を示すグラフである。図４Ｂは、本実施形態に係る駆動波形・制動波形を説明するための情報である。

図４Ａのグラフにおいて、実線は、プロセッサからアクチュエータで伝達される駆動信号・制動信号の電圧波形を示し、破線は、アクチュエータの振動体の変位波形を示す。図４Ａのグラフにおいて、横軸は、時間軸を示し、左縦軸は、駆動信号・制動信号の波形電圧を示し、右縦軸は、振動体加速度[G]を示す。

図４Ａにおいて、時間軸における０[ms]から駆動信号ＤＳによる駆動が開始され、区間ＴＢと区間ＴＣとの境界位置で駆動から制動信号ＢＳによる制動に切替えられ、区間ＴＤの終了位置付近で振動は収束する。

図４Ａにおいて、駆動信号ＤＳは、半周期分以上の幅すなわち時間的長さを有しており、第１駆動波形ＤＷ１１と、第２駆動波形ＤＷ１２と、を有する。

第２駆動波形ＤＷ１２は、第１駆動波形ＤＷ１１に後続する。第１駆動波形ＤＷ１１は、区間ＴＡに対応しており、第２駆動波形ＤＷ１２は、区間ＴＢに対応している。第１駆動波形ＤＷ１１は、アクチュエータの共振周波数ｆ０の１．１～１．３の倍、すなわち共振周波数ｆ０の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数ｆ１を有しており、周波数ｆ１の半周期分の幅を有する波形である。当該半周期分は、本願における第３半周期分の一例である。

第２駆動波形ＤＷ１２は、共振周波数ｆ０の０．９８～１．０２倍、すなわち共振周波数ｆ０の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数ｆ２を有しており、周波数ｆ２の半周期分×Ｎ倍の幅を有する波形である。ここでＮは自然数である。当該半周期分は、本願における第４半周期分の一例である。なお、アクチュエータの共振周波数とは、アクチュエータを構成する振動体の共振周波数である。

第２駆動波形ＤＷ１２の位相は、第１駆動波形ＤＷ１１の位相と同位相である。すなわち、第２駆動波形ＤＷ１２の前半の半周期分に相当する波形の電圧値は、第１駆動波形ＤＷ１１と極性が逆であり、第２駆動波形ＤＷ１２の後半の半周期分に相当する波形の電圧値は、第１駆動波形ＤＷ１１と極性が同じである。第１駆動波形ＤＷ１１の振幅Ａ１と、第２駆動波形ＤＷ１２の振幅Ａ２は、同じである。区間ＴＡの開始位置は時間軸における０[ms]に相当する。なお、本明細書において、周波数あるいは振幅等が「同じ」であるとは、発明を実施する際に生じる事実上やむを得ない誤差を許容するものである。

図４Ａにおいて、制動信号ＢＳは、第１制動波形ＢＷ１１と、第２制動波形ＢＷ１２と、を有する。第１制動波形ＢＷ１１は、第２駆動波形ＤＷ１２に後続する。

第２制動波形ＢＷ１２は、第１制動波形ＢＷ１１に後続する。第１制動波形ＢＷ１１は、区間ＴＢの終了位置における第２駆動波形ＤＷ１２の電圧値から開始される。第１制動波形ＢＷ１１は、区間ＴＣに対応しており、第２制動波形ＢＷ１２は、区間ＴＤに対応している。

第１制動波形ＢＷ１１は、アクチュエータの共振周波数ｆ０の１．１～１．３倍、すなわち共振周波数ｆ０の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数ｆ３を有しており、周波数ｆ３の半周期分の幅を有する波形である。当該半周期分は、本願における第１半周期分の一例である。

第２制動波形ＢＷ１２は、周波数ｆ４を有しており、共振周波数ｆ０の０．９８～１．０２倍、すなわち共振周波数ｆ０の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数ｆ４の半周期分の幅を有する波形である。当該半周期分は、本願における第２半周期分の一例である。

制動信号ＢＳの位相は、駆動信号ＤＳと逆の位相であり、第１制動波形ＢＷ１１および第２制動波形ＢＷ１２の位相は、第１駆動波形ＤＷ１１および第２駆動波形ＤＷ１２の位相と逆位相である。すなわち、第１制動波形ＢＷ１１の半周期分に相当する波形の電圧値は、第２駆動波形ＤＷ１２と極性が同じであり、第２制動波形ＢＷ１２の半周期分に相当する波形の電圧値は、第１制動波形ＢＷ１１と極性が逆である。第２制動波形ＢＷ１２の後は、電圧値がゼロとされる。

第１制動波形ＢＷ１１の振幅Ａ３と、第２制動波形ＢＷ１２の振幅Ａ４とは、同じである。また、第１制動波形ＢＷ１１の振幅Ａ３および第２制動波形ＢＷ１２の振幅Ａ４は、第１駆動波形ＤＷ１１の振幅Ａ１および第２駆動波形ＤＷ１２の振幅Ａ２と同じである。

ここで、従来におけるアクチュエータの駆動・制動制御の代表的な例について説明する。アクチュエータの駆動・制動制御の代表的な例では、アクチュエータを振動させる際に、信号伝達部は、アクチュエータの共振周波数と同じ周波数の駆動波形から構成される駆動信号をアクチュエータに伝達する。また、アクチュエータの振動を制動すなわち停止させる際には、信号伝達部は、駆動信号の伝達を停止させる。

一方、本実施形態では、先述の通り、駆動信号として、共振周波数ｆ０の１．１～１．３倍の周波数を有する半周期分の第１駆動波形と、第１駆動波形に後続し、共振周波数ｆ０の０．９８～１．０２倍の周波数を有し、半周期×Ｎ倍分の幅を有する第２駆動波形とを、アクチュエータに伝達する。

本発明者による鋭意検討の結果、本実施形態の駆動信号をアクチュエータに伝達することにより、共振周波数ｆ０と同じ周波数を有する駆動波形から構成される駆動信号をアクチュエータに伝達する場合と比較して、振動の立上り時間が短縮されることが判明している。

また、本実施形態では、先述の通り、制動信号として、駆動信号と位相が逆であり、共振周波数ｆ０の１．１～１．３倍の周波数を有し半周期分の幅を有する第１制動波形と、第１制動波形に後続し、共振周波数ｆ０の０．９８～１．０２倍の周波数を有し半周期分の幅を有する第２制動波形とを、アクチュエータに伝達する。

本発明者による鋭意検討の結果、本実施形態の制動信号をアクチュエータに伝達することにより、駆動信号の伝達を停止させるだけの場合と比較して、振動の立下り時間が大幅に短縮されることが判明している。

制動信号のうち振動の立下り時間の短縮に特に大きく寄与する要素は、第１制動波形ＢＷ１１の周波数および第２制動波形ＢＷ１２の周波数の共振周波数に対する比率すなわち倍率である。具体的には、第１制動波形ＢＷ１１の周波数は、共振周波数ｆ０の１．１～１．３倍、すなわち共振周波数の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数の範囲以内に設定されることが重要である。また、第２制動波形ＢＷ１２の周波数は、共振周波数ｆ０の０．９８～１．０２倍の周波数の範囲以内に設定されることが重要である。

より好適には、第１制動波形ＢＷ１１の周波数は、共振周波数ｆ０の１．１５～１．２５倍、すなわち共振周波数ｆ０の１．１５倍以上、１．２５倍以下の周波数の範囲以内に設定されることが重要である。また、第２制動波形ＢＷ１２の周波数は、共振周波数ｆ０と同じである共振周波数ｆ０の１．００倍の周波数に設定されることが重要である。

上記の制動信号ＢＳによれば、駆動信号ＤＳと逆位相であり共振周波数ｆ０の周期より短い周期の第１制動波形ＢＷ１１が先行してアクチュエータに伝達され、続いて共振周波数ｆ０に近い周波数の第２制動波形ＢＷ１２が伝達される。すると、アクチュエータを構成する振動体の加速度波形と制動波形との位相のずれ量が変化し、振動体の加速度の変化が大きい期間において、逆向きの加速度を加算する制動波形の加わる期間が長くなるように作用する。当該作用が強力なブレーキとして機能し、その結果、立下り時間すなわち加速度振動がゼロに収束するまでの期間を大幅に短縮することが可能となる。

また、同様に、駆動信号のうち振動の立上がり時間の短縮に特に大きく寄与する要素は、第１駆動波形ＤＷ１１の周波数および第２駆動波形ＤＷ１２の周波数の共振周波数に対する比率すなわち倍率である。具体的には、第１駆動波形ＤＷ１１の周波数は、共振周波数ｆ０の１．１～１．３倍、すなわち共振周波数ｆ０の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数の範囲以内に設定されることが重要である。また、第２駆動波形ＤＷ１２の周波数は、共振周波数ｆ０の０．９８～１．０２倍、すなわち共振周波数ｆ０の０．９８倍以上、１・０２倍以下の周波数の範囲以内に設定されることが重要である。

より好適には、第１駆動波形ＤＷ１１の周波数は、共振周波数ｆ０の１．１５～１．２５倍、すなわち共振周波数ｆ０の１．１５倍以上、１．２５倍以下の周波数の範囲以内に設定されることが重要である。また、第２駆動波形ＤＷ１２の周波数は、共振周波数ｆ０と同じである共振周波数ｆ０の１．００倍の周波数に設定されることが重要である。

上記の駆動信号ＤＳによれば、共振周波数ｆ０の周期より短い周期の第１駆動波形ＤＷ１１が先行してアクチュエータに伝達され、続いて共振周波数ｆ０に近い周波数の第２駆動波形ＤＷ１２が伝達される。すると、アクチュエータを構成する振動体の加速度波形と制動波形との位相のずれ量が変化し、振動体の加速度の変化が大きい期間において、正向きの加速度を加算する駆動波形の加わる期間が長くなるように作用する。当該作用が強力なアクセルとして機能し、その結果、立上がり時間すなわち加速度振動がピークに収束するまでの期間を大幅に短縮することが可能となる。

〈検証〉
以下に、本発明者によるアクチュエータにおける振動体の振動の立下り時間の短縮に係る検証結果の一例を説明するが、それに先立ち、振動の立上り時間および振動の立下り時間の定義について図を用いて説明する。

《立上り時間・立下り時間の定義》
図５は、アクチュエータの振動体の変位波形の一例を示す図である。図５において、横軸は時間軸を示し、縦軸は振動体の振動方向における位置、すなわち基準位置からの変位を示す。

図５に示す振動体の変位波形は、アクチュエータに振動体の共振周波数と同じ周波数の駆動信号の伝達を開始し、その後、所定時間経過後に駆動信号の伝達を停止した場合における振動体の変位波形である。振動体の振動の振幅は、駆動信号の伝達の開始とともに徐々に増大し、一定時間経過後にピークに達し、その後はピークを維持する。また、振動体の振動の加速度あるいは振幅は、駆動信号の伝達の停止とともに徐々に減少し、一定時間経過後にゼロとなる。

振動体の振動の立上り時間とは、図５に示す立上り時間Ｔｒに相当し、駆動信号の伝達を開始してから振動体の振動の振幅がピークの５０％に増大するまでの時間である。立上り時間は、５０％ of Ｇ0-pと記載することがある。また、振動体の振動の立下り時間とは、図５に示す立下り時間Ｔｓに相当し、駆動信号の伝達を停止してから振動体の加速度がピークの５０％に減少するまでの時間である。立下り時間は、５０％ of Ｇp-0と記載することがある。

《検証の条件と結果》
本発明者による検証の条件と結果の一例について説明する。

図６Ａ，図６Ｂに、検証の実施条件の詳細を示す。図６Ａは、本検証に係る駆動波形・制動波形を示すグラフである。図６Ｂは、本検証に係る駆動波形・制動波形を説明するための情報である。

図６Ａのグラフにおいて、実線は、プロセッサからアクチュエータで伝達される駆動信号・制動信号の電圧波形を示す。図６Ａのグラフにおいて、横軸は、時間軸を示し、縦軸は、駆動信号・制動信号の電圧を示す。検証に使用したアクチュエータの共振周波数ｆ０は、１８０．００[Hz]である。

第１駆動波形ＤＷ１１は、共振周波数ｆ０の約１．２０倍である２１６．００[Hz]の周波数を有する。第１駆動波形ＤＷ１１の時間軸方向の幅は、半周期分である。第２駆動波形ＤＷ１２は、共振周波数ｆ０の１．００倍である１８０．００[Hz]の周波数を有する。第２駆動波形ＤＷ１２の時間軸方向の幅は、半周期×２倍分である１周期分である。

第１制動波形ＢＷ１１は、共振周波数ｆ０の約１．２０倍である２１６．００[Hz]の周波数を有する。第１制動波形ＢＷ１１の時間軸方向の幅は、半周期分である。第２制動波形ＢＷ１２は、共振周波数ｆ０の１．００倍である１８０．００[Hz]の周波数を有する。第２制動波形ＢＷ１２の時間軸方向の幅は、半周期分である。

第１駆動波形ＤＷ１１、第２駆動波形ＤＷ１２、第１制動波形ＢＷ１１、および第２制動波形ＢＷ１２は、同じ振幅電圧を有している。第１駆動波形ＤＷ１１および第２駆動波形ＤＷ１２の位相は正位相であり、第１制動波形ＢＷ１１および第２制動波形ＢＷ１２の位相は逆位相すなわち反転位相である。

検証対象のアクチュエータにおいて、従来の代表的な制動制御である駆動波形の伝達を停止させるだけの場合には、振動の立下り時間は、約２０[ms]であった。一方、本検証条件の制動波形を伝達する場合には、振動の立下り時間は、約５[ms]であった。

上記の検証結果は一例に過ぎないが、本発明者による複数の検証結果によれば、次のことが判明している。

本実施形態の駆動信号を用いた場合には、振動体の共振周波数と同じ周波数の駆動信号を伝達するだけの場合と比較して、振動の立上り時間を、約６０％～８０％分短縮可能である。また、本実施形態の制動信号を用いた場合には、駆動信号の伝達を停止させるだけの場合と比較して、振動の立下り時間を、約５０％～７０％分短縮可能である。

以上説明した実施形態によれば、本発明者の鋭意検討の結果見つけ出された制動効果の高い制動信号、すなわちアクチュエータの共振周波数に対してそれぞれ特定の倍数範囲に相当する周波数を有する複数の制動波形の組合せによる制動信号をアクチュエータに伝達する。当該制動信号をアクチュエータに伝達することにより、振動体の振動に強力なブレーキを掛けることができ、アクチュエータの制動の際における振動減衰の効果を向上させることができる。

また、同実施形態によれば、本発明者の鋭意検討の結果見つけ出された駆動効果の高い駆動信号、すなわちアクチュエータの共振周波数に対してそれぞれ特定の倍数範囲に相当する周波数を有する複数の駆動波形の組合せによる駆動信号をアクチュエータに伝達する。当該駆動信号をアクチュエータに伝達することにより、振動体の振動に強力なアクセルを掛けることができ、アクチュエータの駆動の際における振動増大の効果を向上させることができる。

〈電子機器について〉
先述した実施形態に係る触覚出力装置１０は、各種の電子機器に搭載することが可能である。

図７は、触覚出力装置１０を搭載した電子機器の一例を示す外観図である。図７に示す電子機器２０は、触覚出力装置１０を備える。触覚出力装置１０において、アクチュエータ１０２が駆動・制動されることで、電子機器２０に振動が発生する。これにより、電子機器２０を使用するユーザに触覚フィードバックを与えることができる。

例えば、電子機器２０におけるボタン形状の操作部に指を触れることで、振動する操作部から触覚フィードバックを受けることができ、ユーザはあたかも操作部を押し込んだ感覚のクリック感を得ることができる。また、例えば、電子機器２０の表示部２１に指を触れることで、振動する表示部から触覚フィードバックを受けることができ、ユーザは、例えばスベスベ感、ザラザラ感などの物理的表面の感覚を得ることができる。

電子機器２０としては、具体的には、タブレットコンピュータ、スマートフォン等が想定される。なお、触覚出力装置を例えばノート型ＰＣ等に搭載することも可能である。

すなわち、本実施形態の電子機器２０は、先に説明した触覚出力装置１０を備える。これにより、振動の立下り時間を短縮することで、電子機器のユーザに適切な触覚フィードバックを与えることができる。

〈その他〉
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。これらは全て本発明の範疇に属するものである。さらに文中や図中に含まれる数値等もあくまで一例であり、異なるものを用いても本発明の効果を損なうものではない。

例えば、駆動信号ＤＳおよび制動信号ＢＳは、図５に示すような曲線波形に限らず、三角波形すなわち鋸波形であってもよいし、台形波形あるいは矩形波形であってもよく、あるいはこれらの合成もしくは組合せによる波形であってもよい。

また、例えば、上記の実施形態は、触覚出力装置あるいは電子機器であるが、これらの触覚出力装置あるいは電子機器に搭載されるアクチュエータを、上記実施形態に記載したように制御する方法も、本願における一実施形態の一例である。

すなわち、触覚効果を生成するアクチュエータの制御方法であって、信号伝達部は、駆動信号と、上記駆動信号に後続する制動信号とを上記アクチュエータに伝達し、上記駆動信号は、半周期分以上の駆動波形を有し、上記制動信号は、上記駆動信号と逆位相であり、第１半周期分の第１制動波形と、上記第１制動波形に後続する第２半周期分の第２制動波形とを有し、上記第１制動波形は、上記アクチュエータの共振周波数の１．１～１．３倍の周波数を有し、上記第２制動波形は、上記共振周波数の０．９８～１．０２倍の周波数を有する、アクチュエータの制御方法も、本願における一実施形態の一例である。

本発明は、各種機器に搭載される触覚出力装置に利用することができる。

１０・・・触覚出力装置、１０１・・・制御装置、１０２・・・アクチュエータ、１０３・・・プロセッサ、１０４・・・ドライバ、ＡＣ・・・アクチュエータ、Ｓ・・・静止部、１・・・ベースプレート、２・・・基板、３・・・コイル、４・・・振動体、４１・・・おもり、Ｍ１・・・第１磁石、Ｍ２・・・第２磁石、５Ａ，５Ｂ・・・弾性部材、６・・・カバー、２０・・・電子機器、２１・・・表示部

Claims (15)

1. 触覚効果を生成するアクチュエータの制御方法であって、
   信号伝達部は、
   駆動信号と、前記駆動信号に後続する制動信号とを前記アクチュエータに伝達し、
   前記駆動信号は、半周期分以上の駆動波形を有し、
   前記制動信号は、前記駆動信号と逆位相であり、第１半周期分の第１制動波形と、前記第１制動波形に後続する第２半周期分の第２制動波形とを有し、
   前記第１制動波形は、前記アクチュエータの共振周波数の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数を有し、
   前記第２制動波形は、前記共振周波数の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数を有する、
   アクチュエータの制御方法。
2. 請求項１に記載のアクチュエータの制御方法において、
   前記第１制動波形は、前記共振周波数の１．１５倍以上、１．２５倍以下の周波数を有する、
   アクチュエータの制御方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のアクチュエータの制御方法において、
   前記第２制動波形は、前記共振周波数と同じ周波数を有する、
   アクチュエータの制御方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータの制御方法において、
   前記第１制動波形および第２制動波形の振幅は、互いに同じ振幅である、
   アクチュエータの制御方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアクチュエータの制御方法において、
   前記駆動信号は、第３半周期分の第１駆動波形と、前記第１駆動波形に後続する第４半周期分の第２駆動波形とを有し、
   前記第１駆動波形は、前記共振周波数の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数を有し、
   前記第２駆動波形は、前記共振周波数の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数を有する、
   アクチュエータの制御方法。
6. 請求項５に記載のアクチュエータの制御方法において、
   前記第１駆動波形、前記第２駆動波形、前記第１制動波形、および前記第２制動波形の振幅は、互いに同じ振幅である、
   アクチュエータの制御方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアクチュエータの制御方法において、
   前記アクチュエータは、振動体と、前記振動体を直線方向に振動可能に支持する弾性部材と、前記振動体に電磁力を与えるコイルと、を有する、
   アクチュエータの制御方法。
8. 触覚効果を生成するアクチュエータと、
   駆動信号と、前記駆動信号に後続する制動信号とを前記アクチュエータに伝達する信号伝達部と、を備え、
   前記駆動信号は、半周期分以上の駆動波形を有し、
   前記制動信号は、前記駆動信号と逆位相であり、第１半周期分の第１制動波形と、前記第１制動波形に後続する第２半周期分の第２制動波形とを有し、
   前記第１制動波形は、前記アクチュエータの共振周波数の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数を有し、
   前記第２制動波形は、前記共振周波数の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数を有する、
   触覚出力装置。
9. 請求項８に記載の触覚出力装置において、
   前記第１制動波形は、前記共振周波数の１．１５倍以上、１．２５倍以下の周波数を有する、
   触覚出力装置。
10. 請求項８または請求項９に記載の触覚出力装置において、
    前記第２制動波形は、前記共振周波数と同じ周波数を有する、
    触覚出力装置。
11. 請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の触覚出力装置において、
    前記第１制動波形および前記第２制動波形の振幅は、互いに同じ振幅である、
    触覚出力装置。
12. 請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の触覚出力装置において、
    前記駆動信号は、第３半周期分の第１駆動波形と、前記第１駆動波形に後続する第４半周期分の第２駆動波形とを有し、
    前記第１駆動波形は、前記共振周波数の１．１倍以上、１．３倍以下の周波数を有し、
    前記第２駆動波形は、前記共振周波数の０．９８倍以上、１．０２倍以下の周波数を有する、
    触覚出力装置。
13. 請求項１２に記載の触覚出力装置において、
    前記第１駆動波形、前記第２駆動波形、前記第１制動波形、および前記第２制動波形の振幅は、互いに同じ振幅である、
    触覚出力装置。
14. 請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の触覚出力装置において、
    前記アクチュエータは、振動体と、前記振動体を直線方向に振動可能に支持する弾性部材と、前記振動体に電磁力を与えるコイルと、を有する、
    触覚出力装置。
15. 請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の触覚出力装置を備える電子機器。

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