JP6123850B2 - Drive control apparatus, electronic device, and drive control method - Google Patents
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Description
本発明は、駆動制御装置、電子機器、及び駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a drive control device, an electronic device, and a drive control method.
従来より、表示手段と、使用者の操作部位の前記表示手段への接触状態を検出する接触検出手段と、前記表示手段に接触している前記操作部位に対し、所定の触感を与える触感振動を発生させる触感振動発生手段とを備える触感呈示装置がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, display means, contact detection means for detecting a contact state of a user's operation part to the display means, and tactile vibration that gives a predetermined tactile sensation to the operation part in contact with the display means. There is a tactile sensation providing device including tactile sensation vibration generating means to be generated (for example, see Patent Document 1).
この触感呈示装置は、さらに、前記接触検出手段による検出結果に基づいて、前記触感振動を発生させるための波形データを生成する振動波形データ生成手段を備える。また、この触感呈示装置は、さらに、前記振動波形データ生成手段により生成された前記波形データに対し超音波を搬送波として変調処理を行い、該変調処理により生成された超音波変調信号を、前記触感振動を発生させるための信号として前記触感振動発生手段に出力する超音波変調手段とを備える。 The tactile sensation providing apparatus further includes vibration waveform data generation means for generating waveform data for generating the tactile vibration based on the detection result by the contact detection means. The tactile sensation providing apparatus further performs a modulation process on the waveform data generated by the vibration waveform data generation unit using an ultrasonic wave as a carrier wave, and converts the ultrasonic modulation signal generated by the modulation process into the tactile sensation. Ultrasonic modulation means for outputting to the tactile sensation vibration generating means as a signal for generating vibration.
また、前記超音波変調手段は、周波数変調又は位相変調のどちらか一方を行う。また、前記超音波変調手段は、更に振幅変調を行う。 Further, the ultrasonic modulation means performs either frequency modulation or phase modulation. The ultrasonic modulation means further performs amplitude modulation.
ところで、従来の触感呈示装置の超音波の周波数は、可聴帯域より高い周波数（およそ２０ｋＨｚ以上）であればよく、超音波の周波数自体に特に工夫はなされていないため、良好な触感を提供できないおそれがある。 By the way, the ultrasonic frequency of the conventional tactile sensation presenting device may be a frequency (approximately 20 kHz or higher) higher than the audible band, and the ultrasonic frequency itself is not particularly devised, so that a good tactile sensation may not be provided. There is.
そこで、良好な触感を提供できる駆動制御装置、電子機器、及び駆動制御方法を提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object to provide a drive control device, an electronic device, and a drive control method that can provide a good tactile sensation.
本発明の実施の形態の駆動制御装置は、表示部と、前記表示部の表示面側に配設され、操作面を有するトップパネルと、前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、前記操作面に振動を発生させる振動素子とを含む電子機器の前記振動素子を駆動する駆動制御装置であって、前記操作面に超音波帯の固有振動を生成する超音波帯の波信号の振幅を、前記振動素子の駆動に用いる駆動信号の振幅を表す振幅データに応じて変調し、変調された波信号を前記駆動信号として前記振動素子に出力する振幅変調器と、前記波信号の振幅の変調に用いられる前記振幅データを前記振幅変調器に出力し、前記振幅データに応じて前記振動素子を駆動する駆動制御部であって、前記操作面への操作入力の位置及び当該位置の時間的変化度合に応じて、前記固有振動の強度が変化するように前記振幅データを制御する、駆動制御部とを含み、前記固有振動は、前記トップパネルの固有振動である。
A drive control apparatus according to an embodiment of the present invention includes a display unit, a top panel provided on a display surface side of the display unit and having an operation surface, and a position for detecting a position of an operation input performed on the operation surface. A drive control device for driving the vibration element of an electronic device including a detection unit and a vibration element that generates vibration on the operation surface , wherein the ultrasonic control unit generates an ultrasonic vibration of the ultrasonic band on the operation surface. An amplitude modulator that modulates the amplitude of a wave signal according to amplitude data representing the amplitude of a drive signal used to drive the vibration element, and outputs the modulated wave signal to the vibration element as the drive signal; A drive control unit that outputs the amplitude data used for modulating the amplitude of a signal to the amplitude modulator and drives the vibration element according to the amplitude data, the position of the operation input to the operation surface and Temporal change of position Depending on, for controlling the amplitude data as the intensity of the natural vibration is changed, and a drive control unit, the natural vibration is the natural vibration of the top panel.
良好な触感を提供できる駆動制御装置、電子機器、及び駆動制御方法を提供することができる。 It is possible to provide a drive control device, an electronic apparatus, and a drive control method that can provide a good tactile sensation.
以下、本発明の駆動制御装置、電子機器、及び駆動制御方法を適用した実施の形態について説明する。 Embodiments to which the drive control device, electronic device, and drive control method of the present invention are applied will be described below.
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の電子機器１００を示す斜視図である。
<Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing an
電子機器１００は、一例として、タッチパネルを入力操作部とする、スマートフォン端末機、又は、タブレット型コンピュータである。電子機器１００は、タッチパネルを入力操作部とする機器であればよいため、例えば、携帯情報端末機、又は、ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）のように特定の場所に設置されて利用される機器であってもよい。
As an example, the
電子機器１００の入力操作部１０１は、タッチパネルの下にディスプレイパネルが配設されており、ディスプレイパネルにＧＵＩ(Graphic User Interface)による様々なボタン１０２Ａ、又は、スライダー１０２Ｂ等（以下、ＧＵＩ操作部１０２と称す）が表示される。
The input operation unit 101 of the
電子機器１００の利用者は、通常、ＧＵＩ操作部１０２を操作するために、指先で入力操作部１０１に触れる。
A user of the
次に、図２を用いて、電子機器１００の具体的な構成について説明する。
Next, a specific configuration of the
図２は、実施の形態の電子機器１００を示す平面図であり、図３は、図２に示す電子機器１００のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。なお、図２及び図３では、図示するように直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義する。
FIG. 2 is a plan view showing the
電子機器１００は、筐体１１０、トップパネル１２０、両面テープ１３０、振動素子１４０、タッチパネル１５０、ディスプレイパネル１６０、及び基板１７０を含む。
The
筐体１１０は、例えば、樹脂製であり、図３に示すように凹部１１０Ａに基板１７０、ディスプレイパネル１６０、及びタッチパネル１５０が配設されるとともに、両面テープ１３０によってトップパネル１２０が接着されている。
The
トップパネル１２０は、平面視で長方形の薄い平板状の部材であり、透明なガラス、又は、ポリカーボネートのような強化プラスティックで作製される。トップパネル１２０の表面（Ｚ軸正方向側の面）は、電子機器１００の利用者が操作入力を行う操作面の一例である。
The
トップパネル１２０は、Ｚ軸負方向側の面に振動素子１４０が接着され、平面視における四辺が両面テープ１３０によって筐体１１０に接着されている。なお、両面テープ１３０は、トップパネル１２０の四辺を筐体１１０に接着できればよく、図３に示すように矩形環状である必要はない。
In the
トップパネル１２０のＺ軸負方向側にはタッチパネル１５０が配設される。トップパネル１２０は、タッチパネル１５０の表面を保護するために設けられている。なお、トップパネル１２０の表面に、さらに別なパネル又は保護膜等が設けられていてもよい。
A
トップパネル１２０は、Ｚ軸負方向側の面に振動素子１４０が接着された状態で、振動素子１４０が駆動されることによって振動する。実施の形態では、トップパネル１２０の固有振動周波数でトップパネル１２０を振動させて、トップパネル１２０に定在波を生じさせる。ただし、トップパネル１２０には振動素子１４０が接着されているため、実際には、振動素子１４０の重さ等を考慮した上で、固有振動周波数を決めることが好ましい。
The
振動素子１４０は、トップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｙ軸正方向側において、Ｘ軸方向に伸延する短辺に沿って接着されている。振動素子１４０は、超音波帯の振動を発生できる素子であればよく、例えば、ピエゾ素子のような圧電素子を含むものを用いることができる。
The
振動素子１４０は、後述する駆動制御部から出力される駆動信号によって駆動される。振動素子１４０が発生する振動の振幅（強度）及び周波数は駆動信号によって設定される。また、振動素子１４０のオン／オフは駆動信号によって制御される。
The
なお、超音波帯とは、例えば、約２０ｋＨｚ以上の周波数帯をいう。実施の形態の電子機器１００では、振動素子１４０が振動する周波数は、トップパネル１２０の振動数と等しくなるため、振動素子１４０は、トップパネル１２０の固有振動数で振動するように駆動信号によって駆動される。
In addition, an ultrasonic band means a frequency band about 20 kHz or more, for example. In the
タッチパネル１５０は、ディスプレイパネル１６０の上（Ｚ軸正方向側）で、トップパネル１２０の下（Ｚ軸負方向側）に配設されている。タッチパネル１５０は、電子機器１００の利用者がトップパネル１２０に触れる位置（以下、操作入力の位置と称す）を検出する座標検出部の一例である。
The
タッチパネル１５０の下にあるディスプレイパネル１６０には、ＧＵＩによる様々なボタン等（以下、ＧＵＩ操作部と称す）が表示される。このため、電子機器１００の利用者は、通常、ＧＵＩ操作部を操作するために、指先でトップパネル１２０に触れる。
On the
タッチパネル１５０は、利用者のトップパネル１２０への操作入力の位置を検出できる座標検出部であればよく、例えば、静電容量型又は抵抗膜型の座標検出部であればよい。ここでは、タッチパネル１５０が静電容量型の座標検出部である形態について説明する。タッチパネル１５０とトップパネル１２０との間に隙間があっても、静電容量型のタッチパネル１５０は、トップパネル１２０への操作入力を検出できる。
The
また、ここでは、タッチパネル１５０の入力面側にトップパネル１２０が配設される形態について説明するが、トップパネル１２０はタッチパネル１５０と一体的であってもよい。この場合、タッチパネル１５０の表面が図２及び図３に示すトップパネル１２０の表面になり、操作面を構築する。また、図２及び図３に示すトップパネル１２０を省いた構成であってもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、この場合には、操作面を有する部材を、当該部材の固有振動で振動させればよい。
In addition, here, a form in which the
また、タッチパネル１５０が静電容量型の場合は、トップパネル１２０の上にタッチパネル１５０が配設されていてもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、タッチパネル１５０が静電容量型の場合は、図２及び図３に示すトップパネル１２０を省いた構成であってもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、この場合には、操作面を有する部材を、当該部材の固有振動で振動させればよい。
In the case where the
ディスプレイパネル１６０は、例えば、液晶ディスプレイパネル又は有機ＥＬ(Electroluminescence)パネル等の画像を表示できる表示部であればよい。ディスプレイパネル１６０は、筐体１１０の凹部１１０Ａの内部で、図示を省略するホルダ等によって基板１７０の上（Ｚ軸正方向側）に設置される。
The
ディスプレイパネル１６０は、後述するドライバＩＣ(Integrated Circuit)によって駆動制御が行われ、電子機器１００の動作状況に応じて、ＧＵＩ操作部、画像、文字、記号、図形等を表示する。
The
基板１７０は、筐体１１０の凹部１１０Ａの内部に配設される。基板１７０の上には、ディスプレイパネル１６０及びタッチパネル１５０が配設される。ディスプレイパネル１６０及びタッチパネル１５０は、図示を省略するホルダ等によって基板１７０及び筐体１１０に固定されている。
The
基板１７０には、後述する駆動制御装置の他に、電子機器１００の駆動に必要な種々の回路等が実装される。
In addition to the drive control device described later, various circuits necessary for driving the
以上のような構成の電子機器１００は、トップパネル１２０に利用者の指が接触し、指先の移動を検出すると、基板１７０に実装される駆動制御部が振動素子１４０を駆動し、トップパネル１２０を超音波帯の周波数で振動させる。この超音波帯の周波数は、トップパネル１２０と振動素子１４０とを含む共振系の共振周波数であり、トップパネル１２０に定在波を発生させる。
In the
電子機器１００は、超音波帯の定在波を発生させることにより、トップパネル１２０を通じて利用者に触感を提供する。
The
次に、図４を用いて、トップパネル１２０に発生させる定在波について説明する。
Next, standing waves generated in the
図４は、超音波帯の固有振動によってトップパネル１２０に生じる定在波のうち、トップパネル１２０の短辺に平行に形成される波頭を示す図であり、図４の（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。図４の（Ａ）、（Ｂ）では、図２及び図３と同様のＸＹＺ座標を定義する。なお、図４の（Ａ）、（Ｂ）では、理解しやすさのために、定在波の振幅を誇張して示す。また、図４の（Ａ）、（Ｂ）では振動素子１４０を省略する。
FIG. 4 is a diagram showing a wave front formed in parallel to the short side of the
トップパネル１２０のヤング率Ｅ、密度ρ、ポアソン比δ、長辺寸法ｌ、厚さｔと、長辺方向に存在する定在波の周期数ｋとを用いると、トップパネル１２０の固有振動数（共振周波数）ｆは次式（１）、（２）で表される。定在波は１／２周期単位で同じ波形を有するため、周期数ｋは、０．５刻みの値を取り、０．５、１、１．５、２・・・となる。
When the Young's modulus E, density ρ, Poisson's ratio δ, long side dimension l, thickness t of the
図４の（Ａ）、（Ｂ）に示す定在波は、一例として、周期数ｋが１０の場合の波形である。例えば、トップパネル１２０として、長辺の長さｌが１４０ｍｍ、短辺の長さが８０ｍｍ、厚さｔが０．７ｍｍのGorilla（登録商標）ガラスを用いる場合には、周期数ｋが１０の場合に、固有振動数ｆは３３．５［ｋＨｚ］となる。この場合は、周波数が３３．５［ｋＨｚ］の駆動信号を用いればよい。
The standing waves shown in FIGS. 4A and 4B are waveforms when the number of periods k is 10, as an example. For example, when the Gorilla (registered trademark) glass having a long side length l of 140 mm, a short side length of 80 mm, and a thickness t of 0.7 mm is used as the
トップパネル１２０は、平板状の部材であるが、振動素子１４０（図２及び図３参照）を駆動して超音波帯の固有振動を発生させると、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように撓むことにより、表面に定在波が生じる。
The
なお、ここでは、１つの振動素子１４０がトップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｙ軸正方向側において、Ｘ軸方向に伸延する短辺に沿って接着される形態について説明するが、振動素子１４０を２つ用いてもよい。２つの振動素子１４０を用いる場合は、もう１つの振動素子１４０をトップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｙ軸負方向側において、Ｘ軸方向に伸延する短辺に沿って接着すればよい。この場合に、２つの振動素子１４０は、トップパネル１２０の２つの短辺に平行な中心線を対称軸として、軸対称になるように配設すればよい。
Note that, here, a description will be given of a mode in which one
また、２つの振動素子１４０を駆動する場合は、周期数ｋが整数の場合は同一位相で駆動すればよく、周期数ｋが奇数の場合は逆位相で駆動すればよい。
In addition, when the two
次に、図５を用いて、電子機器１００のトップパネル１２０に生じさせる超音波帯の固有振動について説明する。
Next, the natural vibration of the ultrasonic band generated in the
図５は、電子機器１００のトップパネル１２０に生じさせる超音波帯の固有振動により、操作入力を行う指先に掛かる動摩擦力が変化する様子を説明する図である。図５の（Ａ）、（Ｂ）では、利用者が指先でトップパネル１２０に触れながら、指をトップパネル１２０の奥側から手前側に矢印に沿って移動する操作入力を行っている。なお、振動のオン／オフは、振動素子１４０（図２及び図３参照）をオン／オフすることによって行われる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the dynamic friction force applied to the fingertip that performs the operation input changes due to the natural vibration of the ultrasonic band generated in the
また、図５の（Ａ）、（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥行き方向において、振動がオフの間に指が触れる範囲をグレーで示し、振動がオンの間に指が触れる範囲を白く示す。
5A and 5B, in the depth direction of the
超音波帯の固有振動は、図４に示すようにトップパネル１２０の全体に生じるが、図５の（Ａ）、（Ｂ）には、利用者の指がトップパネル１２０の奥側から手前側に移動する間に振動のオン／オフを切り替える動作パターンを示す。
The natural vibration of the ultrasonic band occurs in the entire
このため、図５の（Ａ）、（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥行き方向において、振動がオフの間に指が触れる範囲をグレーで示し、振動がオンの間に指が触れる範囲を白く示す。
For this reason, in FIGS. 5A and 5B, in the depth direction of the
図５の（Ａ）に示す動作パターンでは、利用者の指がトップパネル１２０の奥側にあるときに振動がオフであり、指を手前側に移動させる途中で振動がオンになっている。
In the operation pattern shown in FIG. 5A, the vibration is turned off when the user's finger is on the back side of the
一方、図５の（Ｂ）に示す動作パターンでは、利用者の指がトップパネル１２０の奥側にあるときに振動がオンであり、指を手前側に移動させる途中で振動がオフになっている。
On the other hand, in the operation pattern shown in FIG. 5B, the vibration is turned on when the user's finger is on the back side of the
ここで、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を生じさせると、トップパネル１２０の表面と指との間にスクイーズ効果による空気層が介在し、指でトップパネル１２０の表面をなぞったときの動摩擦係数が低下する。
Here, when the natural vibration of the ultrasonic band is generated in the
従って、図５の（Ａ）では、トップパネル１２０の奥側にグレーで示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は大きく、トップパネル１２０の手前側に白く示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は小さくなる。
Accordingly, in FIG. 5A, the dynamic frictional force applied to the fingertip is large in the range indicated in gray on the back side of the
このため、図５の（Ａ）に示すようにトップパネル１２０に操作入力を行う利用者は、振動がオンになると、指先に掛かる動摩擦力の低下を感知し、指先の滑り易さを知覚することになる。このとき、利用者はトップパネル１２０の表面がより滑らかになることにより、動摩擦力が低下するときに、トップパネル１２０の表面に凹部が存在するように感じる。
For this reason, as shown in FIG. 5A, the user who performs an operation input to the
一方、図５の（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥前側に白く示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は小さく、トップパネル１２０の手前側にグレーで示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は大きくなる。
On the other hand, in FIG. 5B, the dynamic friction force applied to the fingertip is small in the range shown in white on the front side of the
このため、図５の（Ｂ）に示すようにトップパネル１２０に操作入力を行う利用者は、振動がオフになると、指先に掛かる動摩擦力の増大を感知し、指先の滑り難さ、あるいは、引っ掛かる感じを知覚することになる。そして、指先が滑りにくくなることにより、動摩擦力が高くなるときに、トップパネル１２０の表面に凸部が存在するように感じる。
For this reason, as shown in FIG. 5B, the user who performs an operation input to the
以上より、図５の（Ａ）と（Ｂ）の場合は、利用者は指先で凹凸を感じ取ることができる。このように人間が凹凸の知覚することは、例えば、"触感デザインのための印刷物転写法とSticky-band Illusion"(第11回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集 (SI2010, 仙台)____174-177, 2010-12)に記載されている。また、"Fishbone Tactile Illusion"(日本バーチャルリアリティ学会第10 回大会論文集(2005 年9 月))にも記載されている。 From the above, in the case of (A) and (B) in FIG. 5, the user can feel unevenness with the fingertip. Human perception of unevenness in this way is, for example, “Printed Transfer Method and Sticky-band Illusion for Tactile Design” (Proceedings of the 11th SICE System Integration Division Annual Conference (SI2010, Sendai) ____ 174 -177, 2010-12). It is also described in "Fishbone Tactile Illusion" (The 10th Annual Conference of the Virtual Reality Society of Japan (September 2005)).
なお、ここでは、振動のオン／オフを切り替える場合の動摩擦力の変化について説明したが、これは、振動素子１４０の振幅（強度）を変化させた場合も同様である。
Here, the change in the dynamic friction force when switching on / off the vibration has been described, but this is the same when the amplitude (intensity) of the
次に、図６を用いて、実施の形態の電子機器１００の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図６は、実施の形態の電子機器１００の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the
電子機器１００は、振動素子１４０、アンプ１４１、タッチパネル１５０、ドライバＩＣ(Integrated Circuit)１５１、ディスプレイパネル１６０、ドライバＩＣ１６１、制御部２００、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０を含む。
The
制御部２００は、アプリケーションプロセッサ２２０、通信プロセッサ２３０、駆動制御部２４０、及びメモリ２５０を有する。制御部２００は、例えば、ＩＣチップで実現される。
The
また、駆動制御部２４０、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０は、駆動制御装置３００を構築する。なお、ここでは、アプリケーションプロセッサ２２０、通信プロセッサ２３０、駆動制御部２４０、及びメモリ２５０が１つの制御部２００によって実現される形態について説明するが、駆動制御部２４０は、制御部２００の外部に別のＩＣチップ又はプロセッサとして設けられていてもよい。この場合には、メモリ２５０に格納されているデータのうち、駆動制御部２４０の駆動制御に必要なデータは、メモリ２５０とは別のメモリに格納して、駆動制御装置３００の内部に設ければよい。
In addition, the
図６では、筐体１１０、トップパネル１２０、両面テープ１３０、及び基板１７０（図２参照）は省略する。また、ここでは、アンプ１４１、ドライバＩＣ１５１、ドライバＩＣ１６１、駆動制御部２４０、メモリ２５０、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０について説明する。
In FIG. 6, the
アンプ１４１は、駆動制御装置３００と振動素子１４０との間に配設されており、駆動制御装置３００から出力される駆動信号を増幅して振動素子１４０を駆動する。
The
ドライバＩＣ１５１は、タッチパネル１５０に接続されており、タッチパネル１５０への操作入力があった位置を表す位置データを検出し、位置データを制御部２００に出力する。この結果、位置データは、アプリケーションプロセッサ２２０と駆動制御部２４０に入力される。なお、位置データが駆動制御部２４０に入力されることは、位置データが駆動制御装置３００に入力されることと等価である。
The
ドライバＩＣ１６１は、ディスプレイパネル１６０に接続されており、駆動制御装置３００から出力される描画データをディスプレイパネル１６０に入力し、描画データに基づく画像をディスプレイパネル１６０に表示させる。これにより、ディスプレイパネル１６０には、描画データに基づくＧＵＩ操作部又は画像等が表示される。
The
アプリケーションプロセッサ２２０は、電子機器１００の種々のアプリケーションを実行する処理を行う。
The
通信プロセッサ２３０は、電子機器１００が３Ｇ(Generation)、４Ｇ(Generation)、LTE(Long Term Evolution)、WiFi等の通信を行うために必要な処理を実行する。
The
駆動制御部２４０は、２つの所定の条件が揃った場合に、振幅データを振幅変調器３２０に出力する。振幅データは、振動素子１４０の駆動に用いる駆動信号の強度を調整するための振幅値を表すデータである。振幅値は、位置データの時間的変化度合に応じて設定される。ここで、位置データの時間的変化度合としては、利用者の指先がトップパネル１２０の表面に沿って移動する速度を用いる。利用者の指先の移動速度は、ドライバＩＣ１５１から入力される位置データの時間的な変化度合に基づいて、駆動制御部２４０が算出する。
The
実施の形態の駆動制御装置３００は、一例として、指先の移動速度に関わらずに利用者が指先から感知する触感を一定にするために、移動速度が高いほど振幅値を小さくし、移動速度が低いほど振幅値を大きくする。
As an example, the
このような振幅値を表す振幅データと移動速度との関係を表す第１データは、メモリ２５０に格納されている。
The first data representing the relationship between the amplitude data representing the amplitude value and the moving speed is stored in the
なお、ここでは、第１データを用いて移動速度に応じた振幅値を設定する形態について説明するが、次式（３）を用いて振幅値Ａを算出してもよい。式（３）で算出される振幅値Ａは、移動速度が高いほど小さくなり、移動速度が低いほど大きくなる。 Here, a mode in which the amplitude value corresponding to the moving speed is set using the first data will be described, but the amplitude value A may be calculated using the following equation (3). The amplitude value A calculated by Equation (3) decreases as the moving speed increases, and increases as the moving speed decreases.
また、実施の形態の駆動制御装置３００は、利用者の指先がトップパネル１２０の表面に沿って移動したときに、指先に掛かる動摩擦力を変化させるためにトップパネル１２０を振動させる。動摩擦力は、指先が移動しているときに発生するため、駆動制御部２４０は、移動速度が所定の閾値速度以上になったときに、振動素子１４０を振動させる。移動速度が所定の閾値速度以上になることは、１つ目の所定の条件である。
Further, the
従って、駆動制御部２４０が出力する振幅データが表す振幅値は、移動速度が所定の閾値速度未満のときはゼロであり、移動速度が所定の閾値速度以上になると、移動速度に応じて所定の振幅値に設定される。移動速度が所定の閾値速度以上のときには、移動速度が高いほど振幅値は小さく設定され、移動速度が低いほど振幅値を大きく設定される。
Therefore, the amplitude value represented by the amplitude data output by the
また、実施の形態の駆動制御装置３００は、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にある場合に、振幅データを振幅変調器３２０に出力する。操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にあることは、２つ目の所定条件である。
In addition, the
操作入力を行う指先の位置が振動を発生させるべき所定の領域内にあるかどうかは、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域の内部にあるか否かに基づいて判定される。 Whether or not the position of the fingertip that performs the operation input is within a predetermined region where the vibration is to be generated is based on whether or not the position of the fingertip that performs the operation input is within the predetermined region where the vibration is to be generated. Determined.
ここで、ディスプレイパネル１６０に表示するＧＵＩ操作部、画像を表示する領域、又は、ページ全体を表す領域等のディスプレイパネル１６０上における位置は、当該領域を表す領域データによって特定される。領域データは、すべてのアプリケーションにおいて、ディスプレイパネル１６０に表示されるすべてのＧＵＩ操作部、画像を表示する領域、又は、ページ全体を表す領域について存在する。
Here, the position on the
このため、２つ目の所定条件として、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にあるかどうかを判定する際には、電子機器１００が起動しているアプリケーションの種類が関係することになる。アプリケーションの種類により、ディスプレイパネル１６０の表示が異なるからである。
Therefore, as a second predetermined condition, when it is determined whether or not the position of the fingertip where the operation input is performed is within a predetermined region where vibration is to be generated, the application of the
また、アプリケーションの種類により、トップパネル１２０の表面に触れた指先を移動させる操作入力の種類が異なるからである。トップパネル１２０の表面に触れた指先を移動させる操作入力の種類としては、例えば、ＧＵＩ操作部を操作する際には、所謂フリック操作がある。フリック操作は、指先をトップパネル１２０の表面に沿って、はじく（スナップする）ように比較的短い距離移動させる操作である。
This is because the type of operation input for moving the fingertip touching the surface of the
また、ページを捲る場合には、例えば、スワイプ操作を行う。スワイプ操作は、指先をトップパネル１２０の表面に沿って掃くように比較的長い距離移動させる操作である。スワイプ操作は、ページを捲る場合の他に、例えば、写真を捲る場合に行われる。また、ＧＵＩ操作部によるスライダー（図１のスライダー１０２Ｂ参照）をスライドさせる場合には、スライダーをドラッグするドラッグ操作が行われる。
Further, when turning a page, for example, a swipe operation is performed. The swipe operation is an operation of moving a fingertip along a relatively long distance so as to sweep along the surface of the
ここで一例として挙げるフリック操作、スワイプ操作、及びドラッグ操作のように、トップパネル１２０の表面に触れた指先を移動させる操作入力は、アプリケーションによる表示の種類によって使い分けられる。このため、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にあるかどうかを判定する際には、電子機器１００が起動しているアプリケーションの種類が関係することになる。
The operation input for moving the fingertip that touches the surface of the
駆動制御部２４０は、領域データを用いて、ドライバＩＣ１５１から入力される位置データが表す位置が、振動を発生させるべき所定の領域の内部にあるか否かを判定する。
The
アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等を表す領域データと、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けた第２データは、メモリ２５０に格納されている。
Second data in which data representing the type of application, area data representing a GUI operation unit or the like on which an operation input is performed, and pattern data representing a vibration pattern are associated with each other is stored in the
また、駆動制御部２４０は、ドライバＩＣ１５１から駆動制御装置３００に位置データが入力されてから、当該位置データに基づいて駆動信号が算出されるまでの所要時間の間における指先の位置の変化分を補間するために、次の処理を行う。
In addition, the
駆動制御装置３００は、所定の制御周期毎に演算を行う。これは駆動制御部２４０も同様である。このため、ドライバＩＣ１５１から駆動制御装置３００に位置データが入力されてから、当該位置データに基づいて駆動制御部２４０が駆動信号を算出するまでの所要時間をΔｔとすると、所要時間Δｔは、制御周期に等しい。
The
ここで、指先の移動速度は、ドライバＩＣ１５１から駆動制御装置３００に入力される位置データが表す点（ｘ１、ｙ１）を始点とし、所要時間Δｔが経過した後の指先の位置を終点（ｘ２、ｙ２）とするベクトルの速度として求めることができる。
Here, the moving speed of the fingertip starts from the point (x1, y1) represented by the position data input from the
駆動制御部２４０は、ドライバＩＣ１５１から駆動制御装置３００に入力される位置データが表す点（ｘ２、ｙ２）を始点とし、所要時間Δｔが経過した後の指先の位置を終点（ｘ３、ｙ３）とするベクトルを求めることにより、所要時間Δｔ経過後の座標（ｘ３、ｙ３）を推定する。
The
実施の形態の電子機器１００では、上述のようにして所要時間Δｔ経過後の座標を推定することにより、所要時間Δｔの間における指先の位置の変化分を補間する。
In the
このような所要時間Δｔ経過後の座標を推定する演算は、駆動制御部２４０が行う。駆動制御部２４０は、推定座標が振動を発生させるべき所定の領域の内部にあるか否かを判定し、振動を発生させるべき所定の領域の内部にある場合に振動を発生させる。従って、２つ目の所定の条件は、推定座標が振動を発生させるべき所定の領域の内部にあることである。
The
以上より、駆動制御部２４０が振幅データを振幅変調器３２０に出力するために必要な２つの所定の条件は、指先の移動速度が所定の閾値速度以上であることと、推定座標が振動を発生させるべき所定の領域の内部にあることである。
As described above, the two predetermined conditions necessary for the
駆動制御部２４０は、指先の移動速度が所定の閾値速度以上であり、推定座標が振動を発生させるべき所定の領域の内部にある場合に、移動速度に応じた振幅値を表す振幅データをメモリ２５０から読み出して、振幅変調器３２０に出力する。
The
メモリ２５０は、振幅値を表す振幅データと移動速度との関係を表す第１データ、及び、アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等を表す領域データと、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けた第２データを格納する。
The
また、メモリ２５０は、アプリケーションプロセッサ２２０がアプリケーションの実行に必要とするデータ及びプログラム、及び、通信プロセッサ２３０が通信処理に必要とするデータ及びプログラム等を格納する。
In addition, the
正弦波発生器３１０は、トップパネル１２０を固有振動数で振動させるための駆動信号を生成するのに必要な正弦波を発生させる。例えば、トップパネル１２０を３３．５［ｋＨｚ］の固有振動数ｆで振動させる場合は、正弦波の周波数は、３３．５［ｋＨｚ］となる。正弦波発生器３１０は、超音波帯の正弦波信号を振幅変調器３２０に入力する。
The
振幅変調器３２０は、駆動制御部２４０から入力される振幅データを用いて、正弦波発生器３１０から入力される正弦波信号の振幅を変調して駆動信号を生成する。振幅変調器３２０は、正弦波発生器３１０から入力される超音波帯の正弦波信号の振幅のみを変調し、周波数及び位相は変調せずに、駆動信号を生成する。
The
このため、振幅変調器３２０が出力する駆動信号は、正弦波発生器３１０から入力される超音波帯の正弦波信号の振幅のみを変調した超音波帯の正弦波信号である。なお、振幅データがゼロの場合は、駆動信号の振幅はゼロになる。これは、振幅変調器３２０が駆動信号を出力しないことと等しい。
Therefore, the drive signal output from the
次に、図７を用いて、メモリ２５０に格納される第１データ、及び、第２データについて説明する。
Next, the first data and the second data stored in the
図７は、メモリ２５０に格納される第１データと第２データを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the first data and the second data stored in the
図７の（Ａ）に示すように、第１データは、振幅値を表す振幅データと、移動速度とを関連付けたデータである。図７の（Ａ）に示す第１データによれば、移動速度Ｖが０以上ｂ１未満（０≦Ｖ＜ｂ１）のときは振幅値を０に設定し、移動速度Ｖがｂ１以上ｂ２未満（ｂ１≦Ｖ＜ｂ２）のときは振幅値をＡ１に設定し、移動速度Ｖがｂ２以上ｂ３未満（ｂ２≦Ｖ＜ｂ３）のときは、振幅値をＡ２に設定することになる。 As shown in FIG. 7A, the first data is data in which amplitude data representing the amplitude value is associated with the moving speed. According to the first data shown in FIG. 7A, when the moving speed V is 0 or more and less than b1 (0 ≦ V <b1), the amplitude value is set to 0, and the moving speed V is b1 or more and less than b2 ( When b1 ≦ V <b2), the amplitude value is set to A1, and when the moving speed V is not less than b2 and less than b3 (b2 ≦ V <b3), the amplitude value is set to A2.
また、図７の（Ｂ）に示すように、第２データは、アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等が表示される領域の座標値を表す領域データと、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けたデータである。 Further, as shown in FIG. 7B, the second data includes data representing the type of application, area data representing the coordinate value of the area where the GUI operation unit or the like where the operation input is performed, and vibration. This is data associated with pattern data representing a pattern.
図７の（Ｂ）では、アプリケーションの種類を表すデータとして、アプリケーションＩＤ(Identification)を示す。また、領域データとして、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等が表示される領域の座標値を表す式f1~f4を示す。また、振動パターンを表すパターンデータとして、Ｐ１〜Ｐ４を示す。 In FIG. 7B, an application ID (Identification) is shown as data representing the type of application. In addition, as the area data, equations f1 to f4 representing coordinate values of an area where a GUI operation unit or the like where an operation input is performed are displayed are shown. P1 to P4 are shown as pattern data representing the vibration pattern.
なお、第２データに含まれるアプリケーションＩＤで表されるアプリケーションは、スマートフォン端末機、又は、タブレット型コンピュータで利用可能なあらゆるアプリケーションを含み、電子メールの編集モードも含む。 Note that the application represented by the application ID included in the second data includes all applications that can be used in a smartphone terminal or a tablet computer, and also includes an email editing mode.
次に、図８を用いて、実施の形態の電子機器１００の駆動制御装置３００の駆動制御部２４０が実行する処理について説明する。
Next, processing executed by the
図８は、実施の形態の電子機器１００の駆動制御装置３００の駆動制御部２４０が実行する処理を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating processing executed by the
電子機器１００のＯＳ（Operating System）は、所定の制御周期毎に電子機器１００を駆動するための制御を実行する。このため、駆動制御装置３００は、所定の制御周期毎に演算を行う。これは駆動制御部２４０も同様であり、駆動制御部２４０は、図８に示すフローを所定の制御周期毎に繰り返し実行する。
An OS (Operating System) of the
ここで、ドライバＩＣ１５１から駆動制御装置３００に位置データが入力されてから、当該位置データに基づいて駆動制御部２４０が駆動信号を算出するまでの所要時間をΔｔとすると、所要時間Δｔは、制御周期に略等しい。
Here, assuming that a required time from when the position data is input from the
制御周期の１周期の時間は、ドライバＩＣ１５１から駆動制御装置３００に位置データが入力されてから、当該位置データに基づいて駆動信号が算出されるまでの所要時間Δｔに相当するものとして取り扱うことができる。
One cycle time of the control cycle is handled as corresponding to a required time Δt from when the position data is input from the
駆動制御部２４０は、電子機器１００の電源がオンにされることにより、処理をスタートさせる。
The
駆動制御部２４０は、現在の位置データが表す座標と、現在のアプリケーションの種類とに応じて、現在操作入力が行われているＧＵＩ操作部について、振動パターンと関連付けられた領域データを取得する（ステップＳ１）。
The
駆動制御部２４０は、移動速度が所定の閾値速度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。移動速度は、ベクトル演算によって算出すればよい。なお、閾値速度は、所謂フリック操作、スワイプ操作、又はドラッグ操作等のように指先を移動させながら操作入力を行う際における指先の移動速度の最低速度として設定すればよい。このような最低速度は、実験結果に基づいて設定してもよく、タッチパネル１５０の分解能等に応じて設定してもよい。
The
駆動制御部２４０は、ステップＳ２で移動速度が所定の閾値速度以上であると判定した場合は、現在の位置データが表す座標と、移動速度とに基づき、Δｔ時間後の推定座標を演算する（ステップＳ３）。
If it is determined in step S2 that the moving speed is equal to or greater than the predetermined threshold speed, the
駆動制御部２４０は、Δｔ時間後の推定座標が、ステップＳ１で求めた領域データが表す領域Ｓｔの中になるか否かを判定する（ステップＳ４）。
The
駆動制御部２４０は、Δｔ時間後の推定座標が、ステップＳ１で求めた領域データが表す領域Ｓｔの中にあると判定する場合は、ステップＳ２で求めた移動速度に対応する振幅値を表す振幅データを第１データから求める（ステップＳ５）。
When the
駆動制御部２４０は、振幅データ出力する（ステップＳ６）。これにより、振幅変調器３２０において、正弦波発生器３１０から出力される正弦波の振幅が変調されることによって駆動信号が生成され、振動素子１４０が駆動される。
The
一方、ステップＳ２で移動速度が所定の閾値速度以上ではないと判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）と、ステップＳ４でΔｔ時間後の推定座標が、ステップＳ１で求めた領域データが表す領域Ｓｔの中にないと判定した場合は、駆動制御部２４０は、振幅値をゼロに設定する（ステップＳ７）。
On the other hand, when it is determined in step S2 that the moving speed is not equal to or higher than the predetermined threshold speed (S2: NO), the estimated coordinates after Δt time in step S4 are in the area St represented by the area data obtained in step S1. If it is determined that there is not, the
この結果、駆動制御部２４０は、振幅値がゼロの振幅データが出力され、振幅変調器３２０において、正弦波発生器３１０から出力される正弦波の振幅がゼロに変調された駆動信号が生成される。このため、この場合は、振動素子１４０は駆動されない。
As a result, the
次に、図９乃至図１４を用いて、実施の形態の電子機器１００の動作例について説明する。
Next, an operation example of the
図９乃至図１４は、実施の形態の電子機器１００の動作例を示す図である。図９乃至図１４では、図２乃至図４と同様のＸＹＺ座標を定義する。
9 to 14 are diagrams illustrating an operation example of the
図９は、トップパネル１２０、タッチパネル１５０、及びディスプレイパネル１６０を平面的に示す図であり、電子機器１００の利用者は、グレーで示すページ１に指先で触れて、左方向にスワイプ操作を行うことにより、白く示すページ２を開こうとしている。すなわち、電子機器１００の表示は、ページ１からページ２に遷移しようとしている。
FIG. 9 is a diagram illustrating the
このように、ページを捲る動作が行われる動作モードでは、駆動制御部２４０は、操作入力がスワイプ操作であるかどうかを判定する。例えば、駆動制御部２４０は、利用者の指先が最初にトップパネル１２０に触れた位置からＸ軸方向に±ｄｍｍ以上動いたらスワイプ操作が行われていると判定し、斜線で示す領域の内部に指先が入ったときにトップパネル１２０に振動が発生する。斜線で示す領域は、領域Ｓｔである。
Thus, in the operation mode in which the operation of turning the page is performed, the
ここで、図１０を用いて、図９に示すように操作入力が行われた場合に、駆動制御部２４０が出力する振幅データに基づいて振幅変調器３２０から出力される駆動信号によってトップパネル１２０に生じる振動について説明する。図１０において、横軸は時間軸を表し、縦軸は振幅データの振幅値を表す。また、ここでは、利用者がスワイプ操作を行う際の指先の移動速度は略一定であることとする。
Here, referring to FIG. 10, when an operation input is performed as shown in FIG. 9, the
トップパネル１２０の位置Ｃ１に触れた指先を、時刻ｔ１において利用者が左方向に移動し始めたとする。そして、位置Ｃ１から距離ｄｍｍだけ移動させた時刻ｔ２において、駆動制御部２４０は、利用者の入力操作がスワイプ操作であると判定し、スワイプ用の振動パターンによる駆動を行う。スワイプ操作の判定に用いる操作距離ｄｍｍは、時刻ｔ１〜ｔ２の間の指先の移動距離に相当する。また、時刻ｔ２では、ページの遷移が開始する。
It is assumed that the user starts to move the fingertip touching the position C1 of the
スワイプ用の振動パターンは、振幅がＡ１１であり、スワイプ操作が行われている間は、振動が連続する駆動パターンである。 The vibration pattern for swipe has an amplitude of A11 and is a drive pattern in which vibration continues during the swipe operation.
時刻ｔ３で利用者が指先をトップパネル１２０から離してスワイプ操作を終えると、駆動制御部２４０は、振幅値をゼロに設定する。このため、時刻ｔ３の直後に振幅がゼロになる。また、時刻ｔ３の後の時刻ｔ４においてページの遷移が完了する。
When the user finishes the swipe operation by releasing the fingertip from the
このように、利用者がページを捲るためにスワイプ操作を行った場合には、駆動制御部２４０は、一例として、振幅が一定値（Ａ１１）の振幅データを出力する。このため、利用者がスワイプ操作を行っている間は、利用者の指先に掛かる動摩擦力は低下し、利用者に指先が滑る感覚を提供することができ、利用者はスワイプ操作が電子機器１００に受け付けられていることを指先で感知することができる。
As described above, when the user performs a swipe operation to turn the page, for example, the
また、次に、図１１及び図１２を用いて、所謂フリック操作による操作入力が行われる場合の駆動制御部２４０の動作について説明する。
Next, the operation of the
図１１には、電子メールを編集する動作モードにおいて、利用者の指先が位置Ｃ１１にあるアルファベットの"ｊ"を触れた状態から"ｌ"を選択するために、矢印で示すように上向きのフリック操作を行った状態を示す。図１１では、"A, B, C, 2 or #"の入力を行うためのＧＵＩ操作部のＹ軸正方向側に、"j, k, l, 5 or &"のいずれを選択したかを示す円形のサブ表示領域１６５が表示されている。サブ表示領域１６５では、フリック操作によって選択された"ｌ"がハイライトされている。
FIG. 11 shows an upward flick as shown by an arrow in order to select “l” from the state where the user's fingertip touches the alphabet “j” at the position C11 in the operation mode for editing the e-mail. Indicates the state of operation. In FIG. 11, which of “j, k, l, 5 or &” is selected on the Y axis positive direction side of the GUI operation section for inputting “A, B, C, 2 or #”. A circular
このように、電子メールを編集する動作モードでは、利用者のフリック操作によって文字の入力が行われるため、駆動制御部２４０は、操作入力がフリック操作であるかどうかを判定する。そして、電子メールを編集する動作モードでは、次のようにトップパネル１２０の振動が行われる。
Thus, in the operation mode for editing an e-mail, characters are input by a user's flick operation, so the
図１２に示すように、利用者がアルファベットの"ｊ"の上の位置Ｃ１１に時刻ｔ１１において触れた指先を、時刻ｔ１２においてＹ軸正方向に移動し始めたとする。そして、位置Ｃ１１から指先を移動させたことを判定した直後に振動が始まり、利用者に指先が滑る感覚を提供する。これにより、利用者は、アルファベットの"ｊ"の上で指先を移動させている操作入力が電子機器１００に受け付けられていることを指先で感知することができる。このとき、トップパネル１２０には固有振動が生じているため、利用者の指先は滑りやすくなっており、フリック動作を行いやすい状態になる。
As shown in FIG. 12, it is assumed that the fingertip that the user touches the position C11 above the alphabet “j” at time t11 starts to move in the positive direction of the Y-axis at time t12. Then, immediately after it is determined that the fingertip has been moved from the position C11, vibration starts, providing the user with a feeling that the fingertip slips. Thereby, the user can detect with the fingertip that the operation input for moving the fingertip on the alphabet “j” is accepted by the
そして、時刻ｔ１３において、フリック操作により選択文字が"l"に遷移するとＧＵＩ操作部の表示も"l"がハイライトされた状態に更新され、それに伴い領域Ｓｔを更新し、所定の領域外に指が位置いていると判定して振幅をゼロにする。 At time t13, when the selected character transitions to “l” by a flick operation, the display on the GUI operation unit is also updated to a state where “l” is highlighted, and accordingly, the region St is updated to be outside the predetermined region. It is determined that the finger is positioned and the amplitude is set to zero.
このため、時刻ｔ１４ではトップパネル１２０の振幅がゼロになり、利用者の指先に掛かる動摩擦力が大きくなり、利用者に指先が引っ掛かる感覚を提供する。このように、動摩擦力が大きくなることにより、利用者は指先が突起に触れたように感じる。
For this reason, at time t14, the amplitude of the
これにより、利用者は、アルファベットの"ｌ"を選択する操作入力が電子機器１００に受け付けられたことを指先で感知することができる。
Accordingly, the user can detect with the fingertip that the operation input for selecting the letter “l” has been accepted by the
なお、ここでは、図１１及び図１２を用いて、ＧＵＩ操作部としての"j, k, l, 5 or &"の入力を行うためのＧＵＩ操作部を操作する場合について説明したが、例えば、図１に示すスライダー１０２ＢのＧＵＩ操作部を左右に動かす場合には、所定の移動量毎に振動を発生させればよい。また、スライダー１０２ＢのＧＵＩ操作部の操作を利用者に知覚させるために、任意の振動パターンでトップパネル１２０を振動させてもよい。
Here, the case of operating the GUI operation unit for inputting “j, k, l, 5 or &” as the GUI operation unit has been described with reference to FIGS. 11 and 12. When the GUI operation unit of the
また、次に、図１３及び図１４を用いて、計算機のアプリケーションを実行している動作モードにおいて、操作入力が行われる場合の駆動制御部２４０の動作について説明する。
Next, the operation of the
図１３に示すように、計算機のアプリケーションを実行している動作モードにおいて、利用者の指先が数字の'６'、に触れた状態から、指先を左方向に移動させることにより、数字の'５'、'４'の順番になぞる移動操作入力が行われた場合には、次のようにトップパネル１２０の振動が行われる。このような移動操作入力は、フリック操作、スワイプ操作、又はドラッグ操作とは異なり、複数のＧＵＩ操作部が並べられて表示されている状態で、指先が複数のＧＵＩ操作部を跨いで移動しながら行う操作入力である。
As shown in FIG. 13, in the operation mode in which the computer application is being executed, by moving the fingertip to the left from the state where the user's fingertip touches the numeral “6”, the numeral “5” is obtained. When a movement operation input that traces in the order of “4” is performed, the
この場合に、図１４に示すように、利用者が数字の'６'の上の位置Ｃ２１（図１３参照）に触れた指先を、時刻ｔ２１において移動し始めたとする。そして、位置Ｃ２１から少し指先を移動させて、指先の位置が数字の'６'の領域から外に出て数字の'５'に入る時刻ｔ２２に短時間で振幅の大きな振動Ｂ１１が生じる。 In this case, as shown in FIG. 14, it is assumed that the fingertip touched by the user at position C21 (see FIG. 13) above the numeral “6” starts to move at time t21. Then, the fingertip is slightly moved from the position C21, and a vibration B11 having a large amplitude is generated in a short time at a time t22 when the position of the fingertip goes out of the number “6” region and enters the number “5”.
この振動Ｂ１１は、指先の位置が数字の'６'の領域から外に出ることによって生成されるものであり、利用者の指先を知覚されないほど短時間の低摩擦状態から、瞬時的に高摩擦状態にすることにより、利用者に指先が突起に触れた触感を提供する。 This vibration B11 is generated when the position of the fingertip goes out of the number “6” region, and instantaneously increases the friction from a low friction state so short that the user's fingertip is not perceived. By making the state, the user feels that the fingertip touches the protrusion.
また、指先が数字の'５'の内部をさらに左方向に移動すると、時刻ｔ２３から短時間で振幅の小さな振動Ｂ１２が一定の時間間隔で発生する。これは、数字の'５'はテンキーの中心に位置していることから、トップパネル１２０を目視しなくても利用者が指先の感覚だけで、数字の'５'を触れていることを感知できるようにするために発生させる振動である。
Further, when the fingertip moves further leftward within the numeral “5”, vibration B12 having a small amplitude is generated at a constant time interval in a short time from time t23. This is because the number “5” is located at the center of the numeric keypad, so that the user senses that the user is touching the number “5” only with the fingertips without looking at the
そして、時刻ｔ２４において、指先が数字の'５'の領域から出て'４'の領域に入ると、短時間で振幅の大きな振動Ｂ１３を発生させる。これは、振動Ｂ１１と同様の振動であり、利用者の指先を知覚されないほど短時間の低摩擦状態から、瞬時的に高摩擦状態にして、利用者に指先が突起に触れた触感を提供することにより、指先が数字の'５'の領域から'４'の領域に入ったことを触感で感知させるためである。 At time t24, when the fingertip exits the number “5” region and enters the “4” region, a vibration B13 having a large amplitude is generated in a short time. This is the same vibration as the vibration B11, and provides the user with a tactile sensation that the fingertip touches the protrusion from a low friction state in a short time so that the user's fingertip is not perceived. This is to make it sense by touch that the fingertip has entered the region “4” from the region “5” of the number.
これにより、利用者は、数字の'６'、'５'、'４'を順番になぞったことを感知することができる。 Thereby, the user can sense that the numbers “6”, “5”, and “4” are traced in order.
以上、実施の形態の電子機器１００によれば、トップパネル１２０の超音波帯の固有振動を発生させて利用者の指先に掛かる動摩擦力を変化させるので、利用者に良好な触感を提供することができる。
As described above, according to the
また、実施の形態の電子機器１００は、正弦波発生器３１０で発生される超音波帯の正弦波の振幅のみを振幅変調器３２０で変調することによって駆動信号を生成している。正弦波発生器３１０で発生される超音波帯の正弦波の周波数は、トップパネル１２０の固有振動数に等しく、また、この固有振動数は振動素子１４０を加味して設定している。
In addition,
すなわち、正弦波発生器３１０で発生される超音波帯の正弦波の周波数又は位相を変調することなく、振幅のみを振幅変調器３２０で変調することによって駆動信号を生成している。
That is, the drive signal is generated by modulating only the amplitude by the
従って、トップパネル１２０の超音波帯の固有振動をトップパネル１２０に発生させることができ、スクイーズ効果による空気層の介在を利用して、指でトップパネル１２０の表面をなぞったときの動摩擦係数を確実に低下させることができる。また、Sticky-band Illusion効果、又は、Fishbone Tactile Illusion効果により、トップパネル１２０の表面に凹凸が存在するような良好な触感を利用者に提供することができる。
Therefore, the natural vibration of the ultrasonic band of the
また、制御周期の１周期の時間に相当する所要時間Δｔが経過した後の座標を推定して得る推定座標が振動を発生させるべき所定の領域の内部にある場合に振動を発生させるので、実際に指先が所定のＧＵＩ操作部等に触れている間に振動を発生させることができる。 Further, since the estimated coordinates obtained by estimating the coordinates after the lapse of the required time Δt corresponding to the time of one cycle of the control period are within a predetermined area where the vibration should be generated, the vibration is generated. Further, vibration can be generated while the fingertip is touching a predetermined GUI operation unit or the like.
なお、制御周期の１周期の時間に相当する所要時間Δｔ分の遅れが問題にならない場合は、推定座標の演算を行わなくてもよい。 Note that when the delay of the required time Δt corresponding to one control period does not matter, the calculation of the estimated coordinates may not be performed.
また、以上では、トップパネル１２０に凹凸が存在するような触感を利用者に提供するために、振動素子１４０のオン／オフを切り替える形態について説明した。振動素子１４０をオフにするとは、振動素子１４０を駆動する駆動信号が表す振幅値をゼロにすることである。
In the above description, the mode in which the
しかしながら、このような触感を提供するために、必ずしも振動素子１４０をオンからオフにする必要はない。例えば、振動素子１４０のオフの状態の代わりに、振幅を小さくして振動素子１４０を駆動する状態を用いてもよい。例えば、振幅を１／５程度に小さくすることにより、振動素子１４０をオンからオフにする場合と同様に、トップパネル１２０に凹凸が存在するような触感を利用者に提供してもよい。
However, in order to provide such a tactile sensation, the
この場合は、振動素子１４０の振動の強弱を切り替えるような駆動信号で振動素子１４０を駆動することになる。この結果、トップパネル１２０に発生する固有振動の強弱が切り替えられ、利用者の指先に凹凸が存在するような触感を提供することができる。
In this case, the
振動素子１４０の振動の強弱を切り替えるために、振動を弱くする際に振動素子１４０をオフにすると、振動素子１４０のオン／オフを切り替えることになる。振動素子１４０のオン／オフを切り替えることは、振動素子１４０を断続的に駆動することである。
If the
以上、実施の形態によれば、良好な触感を提供できる駆動制御装置３００、電子機器１００、及び駆動制御方法を提供することができる。
As described above, according to the embodiment, it is possible to provide the
以上、本発明の例示的な実施の形態の駆動制御装置、電子機器、及び駆動制御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。 The drive control device, the electronic apparatus, and the drive control method according to the exemplary embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and may be patented. Various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
１００ 電子機器
１１０ 筐体
１２０ トップパネル
１３０ 両面テープ
１４０ 振動素子
１５０ タッチパネル
１６０ ディスプレイパネル
１７０ 基板
２００ 制御部
２２０ アプリケーションプロセッサ
２３０ 通信プロセッサ
２４０ 駆動制御部
２５０ メモリ
３００ 駆動制御装置
３１０ 正弦波発生器
３２０ 振幅変調器
DESCRIPTION OF
Claims (23)
前記操作面に超音波帯の固有振動を生成する超音波帯の波信号の振幅を、前記振動素子の駆動に用いる駆動信号の振幅を表す振幅データに応じて変調し、変調された波信号を前記駆動信号として前記振動素子に出力する振幅変調器と、
前記波信号の振幅の変調に用いられる前記振幅データを前記振幅変調器に出力し、前記振幅データに応じて前記振動素子を駆動する駆動制御部であって、前記操作面への操作入力の位置及び当該位置の時間的変化度合に応じて、前記固有振動の強度が変化するように前記振幅データを制御する、駆動制御部と
を含み、
前記固有振動は、前記トップパネルの固有振動である、駆動制御装置。 A display unit, a top panel disposed on a display surface side of the display unit and having an operation surface, a position detection unit for detecting a position of an operation input performed on the operation surface, and generating vibration on the operation surface A drive control device for driving the vibration element of an electronic device including the vibration element,
The amplitude of the wave signal of the ultrasonic band that generates the natural vibration of the ultrasonic band on the operation surface is modulated according to amplitude data representing the amplitude of the drive signal used for driving the vibration element, and the modulated wave signal is An amplitude modulator that outputs the drive signal to the vibration element;
A drive control unit that outputs the amplitude data used for modulating the amplitude of the wave signal to the amplitude modulator and drives the vibration element according to the amplitude data, the position of the operation input to the operation surface and in response to the temporal change degree of the position, the intensity of the natural vibration to control the amplitude data so as to change, seen including a drive control unit,
The drive control device , wherein the natural vibration is a natural vibration of the top panel .
前記表示部の表示面側に配設され、操作面を有するトップパネルと、
前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、
前記操作面に振動を発生させる振動素子と、
前記操作面に超音波帯の固有振動を生成する超音波帯の波信号の振幅を、前記振動素子の駆動に用いる駆動信号の振幅を表す振幅データに応じて変調し、変調された波信号を前記駆動信号として前記振動素子に出力する振幅変調器と、
前記波信号の振幅の変調に用いられる前記振幅データを前記振幅変調器に出力し、前記振幅データに応じて前記振動素子を駆動する駆動制御部であって、前記操作面への操作入力の位置及び当該位置の時間的変化度合に応じて、前記固有振動の強度が変化するように前記振幅データを制御する、駆動制御部と
を含み、
前記固有振動は、前記トップパネルの固有振動である、電子機器。 A display unit;
A top panel disposed on the display surface side of the display unit and having an operation surface;
A position detection unit for detecting a position of an operation input performed on the operation surface;
A vibration element for generating vibration on the operation surface;
The amplitude of the wave signal of the ultrasonic band that generates the natural vibration of the ultrasonic band on the operation surface is modulated according to amplitude data representing the amplitude of the drive signal used for driving the vibration element, and the modulated wave signal is An amplitude modulator that outputs the drive signal to the vibration element;
A drive control unit that outputs the amplitude data used for modulating the amplitude of the wave signal to the amplitude modulator and drives the vibration element according to the amplitude data, the position of the operation input to the operation surface and in response to the temporal change degree of the position, the intensity of the natural vibration to control the amplitude data so as to change, seen including a drive control unit,
The electronic device is the natural vibration of the top panel .
前記振幅変調器が、前記操作面に超音波帯の前記トップパネルの固有振動を生成する超音波帯の波信号の振幅を、前記振動素子の駆動に用いる駆動信号の振幅を表す振幅データに応じて変調し、変調された波信号を前記駆動信号として前記振動素子に出力し、
前記コンピュータが、前記波信号の振幅の変調に用いられる前記振幅データを出力し、前記振幅データに応じて前記振動素子を駆動する際に、前記操作面への操作入力の位置及び当該位置の時間的変化度合に応じて、前記固有振動の強度が変化するように前記振幅データを制御する、駆動制御方法。 A display unit, a top panel disposed on a display surface side of the display unit and having an operation surface, a position detection unit for detecting a position of an operation input performed on the operation surface, and generating vibration on the operation surface A drive control method for driving the vibration element of an electronic device including a vibration element, an amplitude modulator, and a computer,
The amplitude modulator responds to the amplitude data representing the amplitude of the wave signal of the ultrasonic band that generates the natural vibration of the top panel of the ultrasonic band on the operation surface, and represents the amplitude of the drive signal used to drive the vibration element And modulating the modulated wave signal to the vibration element as the drive signal,
When the computer outputs the amplitude data used for modulating the amplitude of the wave signal and drives the vibration element according to the amplitude data, the position of the operation input to the operation surface and the time of the position A drive control method for controlling the amplitude data so that the intensity of the natural vibration changes in accordance with the degree of mechanical change.
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