JP6304397B2 - 電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器に関する。
従来より、タッチ検出機構を有するタッチ入力インタフェースと、電圧を用いて形状、サイズ、又は粘度が変化するように構成された材料からなる複数の領域と、を備えるデータ入力機器がある。前記データ入力機器は、前記タッチ検出機構によってユーザのタッチが検出される領域における材料の形状、サイズ、粘度が変化する領域に、電圧を印加することによって、ユーザによってタッチされる確定領域の材料を少なくとも一時的に活性化させるように構成されることで、前記ユーザによりタッチされた前記確定領域を触覚により提示することを特徴とする。前記材料は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）、電気粘度流体或いは圧電性材料などのスマート流体である（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−５２１０２７号公報
ところで、従来のデータ入力機器の複数の領域は、上述のようなスマート流体で実現されるため、動作可能な周波数に上限があり、例えば、超音波の周波数帯では駆動することができない。このため、提供できる触感は限られている。
そこで、様々な良好な触感を提供できる電子機器を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態の電子機器は、表面側に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座標を検出する座標検出部と、前記トップパネルの裏面側に配設される筐体と、前記トップパネルに配設される第１振動素子と、前記トップパネルを前記筐体に対して支持する支持体であって、前記筐体に対する前記トップパネルの支持剛性を、第１レベルと、前記第１レベルよりも低い第２レベルとに切り替え可能な支持体と、前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる第１駆動信号で前記第１振動素子を駆動するときは、前記支持体の支持剛性を前記第１レベルに設定し、前記操作面に可聴域の振動を発生させる第２駆動信号で前記第１振動素子を駆動するときは、前記支持体の支持剛性を前記第２レベルに設定する、制御部とを含む。
様々な良好な触感を提供できる電子機器を提供することができる。
実施の形態１の電子機器１００を示す斜視図である。 実施の形態１の電子機器１００を示す平面図である。 図２に示す電子機器１００の断面図である。 シミュレーションモデルを示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 支持体１３０の構造を示す図である。 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。 実施の形態１の電子機器１００の構成を示す図である。 メモリ２５０に格納される制御データを示す図である。 実施の形態１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。 実施の形態１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。 実施の形態１の電子機器１００の動作例を示す図である。 実施の形態１の電子機器１００の動作例を示す図である。 実施の形態１の電子機器１００の動作例を示す図である。 ストローク感を提供するための支持体１３０の制御パターンと、ストローク感を表す反力とを示す図である。 実施の形態１の変形例による電子機器１００Ｖ１の一部を示す図である。 実施の形態２の支持体５３０の構造を示す断面図である。 支持体５３０にＺ軸方向にかける外力Ｆｚと、剪断方向に掛ける外力Ｆｓとに対する、支持体５３０がＺ方向に縮む変形量（押し込み量）の測定結果を示す図である。 支持体５３０Ａ及び５３０Ｂを示す断面図である。
以下、本発明の電子機器を適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の電子機器１００を示す斜視図である。
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。
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。
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。
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。
図２は、実施の形態１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の断面図である。図３（Ａ）は、図２におけるＡ−Ａ矢視断面を示し、図３（Ｂ）は、図２におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す。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。
電子機器１００は、筐体１１０、トップパネル１２０、支持体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。
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、支持体１３０によってトップパネル１２０が筐体１１０に固定されている。
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。
トップパネル１２０は、Ｚ軸負方向側の面に支持体１３０及び振動素子１４０が接着されている。トップパネル１２０は、支持体１３０によって筐体１１０に固定されている。なお、トップパネル１２０は、平面視における四辺が両面テープ等によって筐体１１０に接着されていてもよい。また、トップパネル１２０と筐体１１０との隙間に、防水用又は防塵用のフィルム等を施してもよい。
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。タッチパネル１５０がトップパネル１２０のＺ軸正方向側に配設されてもよい。また、タッチパネル１５０がトップパネル１２０のＺ軸負方向側の面に取り付けられていてもよい。
トップパネル１２０は、Ｚ軸負方向側の面に支持体１３０及び振動素子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１では、トップパネル１２０に、可聴域の振動を生じさせる場合と、トップパネル１２０の固有振動周波数で振動させてトップパネル１２０に定在波を生じさせる場合とがある。ただし、トップパネル１２０には支持体１３０及び振動素子１４０が接着されているため、実際には、支持体１３０による支持剛性、及び、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。
支持体１３０は、４つあり、トップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｘ軸正方向側とＸ軸負方向側とにおいて、Ｙ軸方向に伸延する長辺に沿って２つずつ接着されている。４つの支持体１３０は、図２に示すように、２つの長辺のＹ軸負方向側とＹ軸正方向側とに配置されている。
支持体１３０のＺ軸正方向側の端部は、トップパネル１２０のＺ軸負方向側の面に接着されており、Ｚ軸負方向側の端部は、筐体１１０の凹部１１０ＡのＺ軸正方向側の面に接着されている。このような支持体１３０により、トップパネル１２０は、筐体１１０に固定されている。
支持体１３０は、後述する駆動制御部から入力される制御信号により、Ｚ軸正方向側の端部と、Ｚ軸負方向側の端部との間の支持剛性を２段階に切り替えることができる。トップパネル１２０に発生される振動の周波数が高い場合は、支持剛性を高くする方が大きな振幅が得られるため、支持剛性は第１レベルに設定される。
また、トップパネル１２０に発生される振動の周波数が低い場合は、支持剛性を低くする方が大きな振幅が得られるため、支持剛性は第１レベルよりも低い第２レベルに設定される。支持体１３０の構成の詳細については後述する。また、支持剛性と振幅の関係については、シミュレーション結果を用いて後述する。
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、可聴域の振動と、超音波帯の振動と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。振動素子１４０は、第１振動素子の一例である。
振動素子１４０は、後述する駆動制御部から出力される第１駆動信号又は第２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）及び周波数は第１駆動信号又は第２駆動信号によって設定される。また、振動素子１４０のオン／オフは第１駆動信号又は第２駆動信号によって制御される。
第１駆動信号は、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させるために振動素子１４０に入力される駆動信号である。また、第２駆動信号は、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させるために振動素子１４０に入力される駆動信号である。
ここで、可聴域とは、例えば、約２０ｋＨｚ未満の周波数帯であり、通常、人間が聴き取ることのできる周波数帯をいう。また、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１の電子機器１００において、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させるときには、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。このため、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第１駆動信号によって駆動される。
また、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させるときには、振動素子１４０は、第２駆動信号によって駆動される。
なお、振動素子１４０と同一のもう１つの振動素子をＹ軸負方向側の短辺に沿って配設し、２つの振動素子を同時に駆動することによって、トップパネル１２０に固有振動数の振動を発生させてもよい。
また、振動素子１４０は、トップパネル１２０の側面又は表面に設けられていてもよい。
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はトップパネル１２０の下面に配設されてもよく、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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に可聴域の振動、又は、超音波帯の振動を発生させる。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。
電子機器１００は、トップパネル１２０に可聴域の振動、又は、超音波帯の振動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。
次に、支持剛性と振幅の関係についてのシミュレーションを行うためのシミュレーションモデルについて説明する。
図４は、シミュレーションモデルを示す図である。シミュレーションモデルとしての電子機器１００Ｓは、図４に示すような筐体１１０Ｓ、トップパネル１２０Ｓ、支持体１３０Ｓ、及び振動素子１４０ＳＡ及び１４０ＳＢを含む。筐体１１０Ｓ、トップパネル１２０Ｓ、及び振動素子１４０ＳＡは、それぞれ、図２に示す筐体１１０、トップパネル１２０、及び振動素子１４０に対応する。
また、支持体１３０Ｓの位置は、図２に示す支持体１３０に対応するが、ここでは駆動制御部によって支持剛性を変更するのではなく、ヤング率の異なる２種類の材料を用いることによって支持体１３０Ｓの支持剛性を変更する。
電子機器１００Ｓは、板状の筐体１１０Ｓの上に４つの支持体１３０Ｓを介してトップパネル１２０Ｓを固定し、トップパネル１２０Ｓの裏面（図４中の下側の面）に振動素子１４０ＳＡ及び１４０ＳＢを取り付けたものである。振動素子１４０ＳＡの位置は、図２に示す位置と等しい。振動素子１４０ＳＢは、平面視でトップパネル１２０Ｓの２つの短辺に平行な中心軸に対して、振動素子１４０ＳＡと線対称な位置に配置される。
なお、このように２つの振動素子１４０ＳＡ及び１４０ＳＢを配設する場合には、振動素子１４０ＳＡは第１振動素子の一例であり、振動素子１４０ＳＢは第２振動素子の一例である。
図５は、シミュレーション結果を示す図である。支持体１３０Ｓの材料にヤング率の異なる２種類の材料を用いた場合に、振動素子１４０ＳＡ及び１４０ＳＢを駆動することにより、トップパネル１２０Ｓに可聴域の振動と、超音波帯の固有振動とを発生させて、振動の振幅を求めた。図５の（Ａ）〜（Ｄ）では、黒い部分ほど振幅が大きく、白い部分ほど振幅が小さいことを示す。
図５の（Ａ）は、シリコーンゴム製の支持体１３０Ｓを用いて、トップパネル１２０Ｓに可聴域の振動を発生させた場合の振幅の分布を示す。図５の（Ｂ）は、シリコーンゴム製の支持体１３０Ｓを用いて、トップパネル１２０Ｓに超音波帯の固有振動を発生させた場合の振幅の分布を示す。なお、シリコーンゴムのヤング率は、２．６×１０６（Ｐａ）に設定した。
図５の（Ｃ）は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル(Acrylonitrile)、ブタジエン(Butadiene)、スチレン(Styrene)共重合合成樹脂）製の支持体１３０Ｓを用いて、トップパネル１２０Ｓに可聴域の振動を発生させた場合の振幅の分布を示す。図５の（Ｄ）は、ＡＢＳ樹脂製の支持体１３０Ｓを用いて、トップパネル１２０Ｓに超音波帯の固有振動を発生させた場合の振幅の分布を示す。なお、ＡＢＳ樹脂のヤング率は、２．０×１０９（Ｐａ）に設定した。
図５の（Ａ）と（Ｃ）を比較すると、図５の（Ａ）では最大振幅は約２４μｍであり、図５の（Ｃ）では最大振幅は約７μｍであり、これらの結果から、トップパネル１２０Ｓに可聴域の振動を発生させた場合には、ヤング率の低いシリコーンゴム製の支持体１３０Ｓを用いる方が、ヤング率の高いＡＢＳ樹脂製の支持体１３０Ｓを用いる場合よりも大きな振幅が得られることが分かった。
また、図５の（Ｂ）と（Ｄ）を比較すると、図５の（Ａ）では最大振幅は約０．６μｍであり、図５の（Ｄ）では定在波の最大振幅は約２．４μｍである。これらの結果から、トップパネル１２０Ｓに超音波帯の固有振動を発生させた場合には、ヤング率の高いＡＢＳ樹脂製の支持体１３０Ｓを用いる方が、ヤング率の低いシリコーンゴム製の支持体１３０Ｓを用いる場合よりも大きな振幅が得られることが分かった。
以上より、トップパネル１２０Ｓに可聴域の振動を発生させる場合には、支持体１３０Ｓのヤング率を低く設定し、トップパネル１２０Ｓに超音波帯の固有振動を発生させる場合には、支持体１３０Ｓのヤング率を高く設定することにより、トップパネル１２０Ｓに生じる振動の振幅を大きくできることが分かった。
換言すれば、支持体１３０Ｓの支持剛性が低いときには、可聴域の振動による触感が分かり易くなり、支持体１３０Ｓの支持剛性が高いときには、超音波帯の固有振動による触感が分かり易くなることが判明した。
次に、図６を用いて、支持体１３０について説明する。
図６は、支持体１３０の構造を示す図である。図６には、支持体１３０の断面構造を示す。
支持体１３０は、電極１３１、電極１３２、筐体１３３、ＥＲ(Electro-Rheological)流体１３４を含む。電極１３１の上面は、トップパネル１２０のＺ軸負方向側の面に接着され、電極１３２の下面は、筐体１１０の凹部１１０ＡのＺ軸正方向側の面に接着される。電極１３１、電極１３２は、それぞれ、第１支持部、第２支持部の一例である。なお、図６には、図３の（Ｂ）と同一のＸＹＺ座標系を示す。
電極１３１及び電極１３２は、それぞれ、筒状の筐体１３３の上下を封止している。電極１３１、電極１３２、及び筐体１３３によって形成される内部空間には、ＥＲ流体１３４が封入されている。電極１３１及び電極１３２は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルクロームメッキを施した鉄製のものを用いることができる。筐体１３３は、シリコーンゴム等の樹脂等で形成すればよい。
電極１３１及び１３２には、電源１３５及びスイッチ１３６が接続されている。スイッチ１３６は、後述する駆動制御部から出力される制御信号によってオン／オフが切り替えられる。
ＥＲ流体１３４は、印加される電界によって粘度が変化する流体である。ＥＲ流体１３４は、スイッチ１３６がオフ（非導通）の状態で電界が印加されない状態では、粘度が低い。一方、ＥＲ流体１３４は、スイッチ１３６がオン（導通）の状態で電源１３５によって電界が印加されると、粘度が高くなる。
このようなＥＲ流体１３４を封入した支持体１３０において、スイッチ１３６のオン／オフを切り替えれば、支持体１３０の電極１３１と１３２との間の支持剛性を変化させることができる。スイッチ１３６をオンにすれば支持剛性が高くなり、スイッチ１３６をオフにすれば支持剛性が低くなる。
また、ＥＲ流体１３４は、印加される電界の増大に応じて、剪断方向の外力に対する耐性が高くなる特性を有する。ここでいう剪断方向の外力とは、電極１３１と１３２がＸ軸方向及びＹ軸方向にずれる方向に掛かる外力である。
支持体１３０は、ＥＲ流体１３４に印加される電界が小さい場合には、電極１３１と１３２との間隔が狭まるようなＺ軸方向の変位に加えて、電極１３１と１３２がＸ軸方向及びＹ軸方向にずれるように変位することが可能である。支持体１３０のＺ軸方向の変位は、例えば、
電子機器１００は、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させる場合には、支持体１３０の支持剛性を高く設定する。このときの支持剛性は第１レベルである。また、電子機器１００は、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させる場合には、支持体１３０の支持剛性を低く設定する。このときの支持剛性は第２レベルである。
第１レベルの支持剛性は、振動素子１４０を駆動することによってトップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させることができるような高い値であればよく、例えば、２．０×１０９（Ｐａ）程度の値であればよい。
また、第２レベルの支持剛性は、振動素子１４０を駆動することによってトップパネル１２０に可聴域の振動を発生させることができるような低い値であればよく、例えば、２．６×１０６（Ｐａ）程度の値であればよい。
次に、図７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。
図７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７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。
また、図７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。
超音波帯の固有振動は、図５の（Ｄ）に示すようにトップパネル１２０の全体に生じるが、図７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。
このため、図７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。
図７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。
一方、図７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。
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。
従って、図７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。
このため、図７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。
一方、図７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。
このため、図７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。
以上より、図７の（Ａ）と（Ｂ）の場合に、利用者は指先で凹凸を感じ取ることができる。このように人間が摩擦感の変化によって凹凸を知覚することは、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。
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。
次に、図８を用いて、実施の形態１の電子機器１００の構成について説明する。
図８は、実施の形態１の電子機器１００の構成を示す図である。
電子機器１００は、支持体１３０、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３１０Ａ、正弦波発生器３１０Ｂ、振幅変調器３２０Ａ、及び振幅変調器３２０Ｂを含む。
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。
また、駆動制御部２４０、正弦波発生器３１０Ａ、正弦波発生器３１０Ｂ、振幅変調器３２０Ａ、及び振幅変調器３２０Ｂ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。
図８では、筐体１１０、トップパネル１２０、及び基板１７０（図２参照）は省略する。また、ここでは、支持体１３０、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３１０Ａ、正弦波発生器３１０Ｂ、振幅変調器３２０Ａ、及び振幅変調器３２０Ｂについて説明する。
支持体１３０は、駆動制御装置３００の駆動制御部２４０に接続されており、駆動制御部２４０が出力する制御信号によってＥＲ流体１３４に印加される電界が制御される。支持体１３０の支持剛性は、制御信号によって制御される。
駆動制御部２４０は、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させる場合には、支持体１３０の支持剛性を第１レベルに設定する。また、駆動制御部２４０は、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させる場合には、支持体１３０の支持剛性を第２レベルに設定する。
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から出力される第１駆動信号又は第２駆動信号を増幅して振動素子１４０を駆動する。
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。
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。
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。アプリケーションプロセッサ２２０は、アプリケーション制御部の一例である。
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。
駆動制御部２４０は、操作入力の有無と、操作入力の位置の移動距離とに応じて、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の駆動に用いる第１駆動信号及び第２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。
駆動制御部２４０は、実行中のアプリケーションがトップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させるアプリケーションである場合に、表示するＧＵＩ操作部等の表示領域内で操作入力が行われ、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量（単位操作距離）に達すると、第１駆動信号で振動素子１４０のオン／オフを切り替える。これは、トップパネル１２０に発生する超音波帯の固有振動のオン／オフを切り替えると、利用者の指先に掛かる動摩擦力が変化するため、触感を通じて利用者に操作量を感知させるためである。
また、駆動制御部２４０は、実行中のアプリケーションがトップパネル１２０に可聴域の振動を発生させるアプリケーションである場合に、表示するＧＵＩ操作部等の表示領域内で操作入力が行われ、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量（単位操作距離）に達すると、第２駆動信号で振動素子１４０のオン／オフを切り替える。これは、トップパネル１２０の振動のオン／オフを切り替えることにより、可聴域の振動による触感を通じて利用者に操作量を感知させるためである。
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。アプリケーションの種類により、ディスプレイパネル１６０の表示が異なるため、領域データは、アプリケーションの種類毎に割り当てられている。
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。これは、ディスプレイパネル１６０に表示されるすべてのＧＵＩ操作部はアプリケーションによって異なるため、各アプリケーションにおいて、ＧＵＩ操作部が操作されているかどうかを判定するためである。
メモリ２５０は、アプリケーションの種類を表すデータ、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、振動パターンを表すパターンデータ、及び所定距離Ｄを表すデータを関連付けた制御データを格納する。なお、所定距離Ｄについては後述する。
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。
正弦波発生器３１０Ａは、トップパネル１２０を超音波帯の固有振動数で振動させるための第１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３１０Ａは、超音波帯の正弦波信号を振幅変調器３２０Ａに入力する。なお、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させるためには、正弦波の周波数は、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度であればよい。
正弦波発生器３１０Ｂは、トップパネル１２０を可聴域で振動させるための第２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３００［Ｈｚ］の固有振動数ｆで振動させる場合は、正弦波の周波数は、３００［ｋＨｚ］となる。正弦波発生器３１０Ｂは、可聴域の正弦波信号を振幅変調器３２０Ｂに入力する。なお、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させるためには、正弦波の周波数は、５０Ｈｚ〜３００Ｈｚ程度であればよい。
振幅変調器３２０Ａ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３１０Ａから入力される超音波帯の正弦波信号の振幅を変調して第１駆動信号を生成する。振幅変調器３２０Ａ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、第１駆動信号を生成する。
振幅変調器３２０Ａが出力する第１駆動信号は、正弦波発生器３１０Ａ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、第１駆動信号の振幅はゼロになる。これは、振幅変調器３２０Ａが第１駆動信号を出力しないことと等しい。
振幅変調器３２０Ｂ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３１０Ｂから入力される可聴域の正弦波信号の振幅を変調して第２駆動信号を生成する。振幅変調器３２０Ｂは、正弦波発生器３１０Ｂから入力される可聴域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、第２駆動信号を生成する。
振幅変調器３２０Ｂが出力する第２駆動信号は、正弦波発生器３１０Ｂから入力される可聴域の正弦波信号の振幅のみを変調した可聴域の正弦波信号である。なお、振幅データがゼロの場合は、第２駆動信号の振幅はゼロになる。これは、振幅変調器３２０Ｂが第２駆動信号を出力しないことと等しい。
次に、図９を用いて、メモリ２５０に格納される制御データについて説明する。
図９は、メモリ２５０に格納される制御データを示す図である。
図９の（Ａ）に示す制御データは、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させるための第１駆動信号と第１レベルの制御信号とを生成するために用いられるデータである。図９の（Ｂ）に示す制御データは、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させるための第２駆動信号と第２レベルの制御信号とを生成するために用いられるデータである。
図９の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、メモリ２５０に格納される制御データは、アプリケーションの種類を表すデータ、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、振動パターンを表すパターンデータ、所定距離Ｄを表すデータ、及び剛性レベルを表すデータを関連付けたデータである。
図９の（Ａ）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。ＩＤ１は、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させるアプリケーションのＩＤを表す。
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f11~f14を示す。また、振動パターンを表すパターンデータとして、Ｐ１１〜Ｐ１４を示す。また、所定距離Ｄを表す距離データとしてＤ１１〜Ｄ１４を示す。
パターンデータＰ１１〜Ｐ１４は、例えば、主に２種類に分けることができる。１つ目のパターンデータは、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量に達する前に振動素子１４０をオンにしておき、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量に達したときに振動素子１４０をオフにする駆動パターンを表す。２つ目のパターンデータは、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量に達する前に振動素子１４０をオフにしておき、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量に達したときに振動素子１４０をオンにする駆動パターンを表す。
１つ目のパターンデータは、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量に達したときに、トップパネル１２０の振動をオンからオフに切り替えることにより、利用者の指先に凸部に触れた触感を与える駆動パターンを表す。
２つ目のパターンデータは、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量に達したときに、トップパネル１２０の振動をオフからオンに切り替えることにより、利用者の指先に凹部に触れた触感を与える駆動パターンを表す。
振動パターンは、上述のように、操作入力の位置の移動量がＧＵＩ操作部等の単位操作量に達したときに、トップパネル１２０の振動をオンからオフに切り替えるか、又は、オフからオンに切り替えるかを表す。
また、振動パターンは、上述のように振動をオンにするときの振幅を表す。振動パターンによって表される振幅を表すデータは、振幅データとして駆動制御部２４０から出力される。
所定距離Ｄを表す距離データＤ１１〜Ｄ１４は、ダイアル式又はスライド式等のようなＧＵＩ操作部の単位操作量を表すデータである。単位操作量は、ダイアル式又はスライド式等のＧＵＩ操作部における最小単位の操作を行うために必要な距離である。最小単位とは、相隣接する目盛り同士の間の１区間に相当する。すなわち、単位操作量は、例えば、スライダー１０２Ｂの場合は、スライダー１０２Ｂの各目盛り同士の間の距離（１区間の距離）に相当する。
所定距離Ｄを表す距離データＤ１１〜Ｄ１４を領域データf11~f14毎に設定するのは、領域データf11~f14によって特定されるＧＵＩ操作部により、最小単位（１区間分）の操作量が異なるからである。
剛性レベルを表すデータは、支持体１３０の支持剛性のレベルを表すデータである。剛性レベルは、第１レベル又は第２レベルである。図９の（Ａ）に示す制御データは、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させるための第１駆動信号と第１レベルの制御信号とを生成するために用いられるデータであるため、剛性レベルは、第１レベルを表す１である。
なお、メモリ２５０に格納される制御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む。
図９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f21~f24を示す。また、振動パターンを表すパターンデータとして、Ｐ２１〜Ｐ２４を示す。また、所定距離Ｄを表す距離データとしてＤ２１〜Ｄ２４を示す。また、剛性レベルを表すデータを示す。
ＩＤ２は、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させるアプリケーションのＩＤを表す。図９の（Ｂ）に示す制御データは、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させるための第２駆動信号と第２レベルの制御信号とを生成するために用いられるデータであるため、剛性レベルは、第２レベルを表す２である。
また、領域データ、振動パターン、及び所定距離Ｄは、データ値が異なること以外は、それぞれ、図９の（Ａ）に示す領域データ、振動パターン、及び所定距離Ｄと同様である。
次に、図１０を用いて、実施の形態１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。
図１０は、実施の形態１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。
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１０に示すフローを所定の制御周期毎に繰り返し実行する。
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。
所定の制御周期の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。
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。
駆動制御部２４０は、選択されたアプリケーションが超音波帯の固有振動を生成するものであるかどうかを判定する（ステップＳ１）。具体的には、例えば、アプリケーションプロセッサ２２０から入力されるアプリケーションＩＤが、図９の（Ａ）に示す超音波帯の固有振動を生成するための制御データに含まれるか、又は、図９の（Ｂ）に示す可聴域の振動を生成するための制御データに含まれるかを判定すればよい。なお、アプリケーションプロセッサ２２０は、タッチパネル１５０への操作入力に基づいて、アプリケーションＩＤを識別すればよい。
駆動制御部２４０は、選択されたアプリケーションが超音波帯の固有振動を生成するものである（Ｓ１：ＹＥＳ）と判定すると、図９の（Ａ）に示す制御データに基づいて、支持体１３０の支持剛性を第１レベルに設定する（ステップＳ２Ａ）。駆動制御部２４０は、ステップＳ２Ａの処理を終えると、ステップＳ３に進行する。
また、駆動制御部２４０は、選択されたアプリケーションが超音波帯の固有振動を生成するものではない（Ｓ１：ＮＯ）と判定すると、図９の（Ｂ）に示す制御データに基づいて、支持体１３０の支持剛性を第２レベルに設定する（ステップＳ２Ｂ）。駆動制御部２４０は、ステップＳ２Ｂの処理を終えると、ステップＳ３に進行する。
駆動制御部２４０は、接触があるか否かを判定する（ステップＳ３）。接触の有無は、ドライバＩＣ１５１（図８参照）から位置データが入力されたか否かに基づいて判定すればよい。
駆動制御部２４０は、ステップＳ３で接触があったと判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）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、現在の位置データが表す座標が、いずれかのＧＵＩ操作部等の表示領域内にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。現在の位置データは、現在利用者によって操作入力が行われている座標を表す。
駆動制御部２４０は、ステップＳ４において、現在の位置データが表す座標が、いずれかのＧＵＩ操作部等の表示領域内にある（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、現在の位置データが表す座標を含むＧＵＩ操作部等に対応する所定距離Ｄを表す距離データを制御データから抽出する（ステップＳ５）。駆動制御部２４０は、抽出した距離データをステップＳ６における判定値として設定する。
駆動制御部２４０は、位置データの移動距離が所定距離Ｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。位置データの移動距離は、前回の制御周期におけるステップＳ３で取得した位置データと、今回の制御周期におけるステップＳ３で取得した位置データとの差によって求められる。
電子機器１００のＯＳによって図１０に示すフローは制御周期毎に繰り返し実行されるため、駆動制御部２４０は、前回の制御周期のステップＳ３で取得した位置データと、今回の制御周期のステップＳ３で取得した位置データとの差に基づいて、位置データの移動距離を求める。そして、求めた位置データの移動距離が所定距離Ｄ以上であるか否かを判定する。
なお、位置データの移動距離は、例えば、スライダー１０２Ｂを一方向に移動させている場合の移動距離に限らず、スライダー１０２Ｂが逆方向に戻された場合の移動距離であってもよい。例えば、スライダー１０２Ｂを左から右に移動させてから、再び左に戻すような場合に、左方向に戻す移動距離も含まれることになる。
駆動制御部２４０は、位置データの移動距離が所定距離Ｄ以上である（Ｓ６：ＹＥＳ）と判定した場合は、第１駆動信号又は第２駆動信号を用いて、振動素子１４０のオン／オフを切り替える（ステップＳ７）。ステップＳ７の処理は、ＧＵＩ操作部の操作量が単位操作量に相当する所定距離Ｄ以上になったときに、振動素子１４０のオン／オフを切り替えることにより、利用者の指先に伝わる触感を変化させるために行う処理である。
例えば、振動素子１４０の振動をオンからオフに切り替える場合は、利用者の指先に凸部に触れた触感を与えることができる。一方、振動素子１４０の振動をオフからオンに切り替える場合は、利用者の指先に凹部に触れた触感を与えることができる。
このように、振動素子１４０のオン／オフを切り替えてトップパネル１２０に触れている利用者の指先に提供する触感を切り替えることにより、触感を通じて、操作量が単位操作量に達したことを利用者に感知させる。
また、ステップＳ７では、第１駆動信号を用いる場合には、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動が発生され、第２駆動信号を用いる場合には、トップパネル１２０に可聴域の振動が発生される。
駆動制御部２４０は、アプリケーションプロセッサ２２０（図８参照）に、アプリケーションによる処理を実行させる（ステップＳ８）。例えば、現在実行中のアプリケーションが、音量を変化させるためのボリュームスイッチとしてのスライダー１０２Ｂを表示しており、利用者がボリュームを調整するための操作入力を行った場合には、アプリケーションプロセッサ２２０がボリュームを調整する。
また、ステップＳ６において、位置データの移動距離が所定距離Ｄ以上ではない（Ｓ６：ＮＯ）と判定した場合は、駆動制御部２４０は、フローをステップＳ３にリターンする。移動距離が所定距離Ｄに達していないため、駆動制御部２４０は、振動素子１４０のオン／オフを切り替えない。
また、ステップＳ４において、現在の位置データが表す座標が、いずれかのＧＵＩ操作部等の表示領域内にないと判定した場合（Ｓ４：ＮＯ）は、駆動制御部２４０は、フローをステップＳ３にリターンする。現在の位置データが表す座標がＧＵＩ操作部等の表示領域内にないため、振動素子１４０のオン／オフを切り替える必要がなく、ステップＳ５及びＳ６の処理に進む必要がないからである。
また、ステップＳ３において、ステップＳ３で接触がないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）は、駆動制御部２４０は図１０に示すフローによる駆動制御を終了する（エンド）。駆動制御部２４０は、振動素子１４０を駆動している場合は、振動素子１４０の駆動を停止する。振動素子１４０を停止するために、駆動制御部２４０は、駆動信号の振幅値をゼロに設定する。
従って、図１０に示す制御処理が制御周期毎に繰り返し実行されることにより、利用者の指先がＧＵＩ操作部等に触れながら移動して操作量が単位操作量に達するたびに、トップパネル１２０の振動のオン／オフが切り替えられる。これにより、利用者の指先に凸部又は凹部に触れた触感を与えることができ、触感を通じて、操作量が単位操作量に達したことを利用者に感知させることができる。
また、操作量が単位操作量に達するたびに、アプリケーションによる処理が実行される。
そして、利用者の指先がトップパネル１２０から離されると、すべての処理が終了する。
なお、図１０のフローチャートに示す制御処理では、操作量が単位操作量に達するたびに、アプリケーションによる処理が実行されるが、利用者の操作が完了した時点で、アプリケーションによる処理が実行されるようにしてもよい。このような処理のフローを図１１に示す。
図１１は、実施の形態１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。
図１１に示すフローのステップＳ３からＳ７は、図１０に示すステップＳ３からＳ７のフローと同様である。
図１１に示すフローでは、ステップＳ７の処理が終了すると、駆動制御部２４０は、フローをステップＳ３にリターンする。そして、ステップＳ３で接触がない（Ｓ３：ＮＯ）と判定された場合に、フローはステップＳ８Ａに進行する。
図１１に示すフローによれば、駆動制御部２４０は、利用者の操作入力が完了して指先がトップパネル１２０から離れた後に、ステップＳ８Ａにおいて、アプリケーションプロセッサ２２０（図８参照）に、アプリケーションによる処理を実行させることになる。
従って、図１１に示す制御処理が制御周期毎に繰り返し実行されることにより、利用者の指先がＧＵＩ操作部等に触れながら移動して操作量が単位操作量に達するたびに、トップパネル１２０の振動のオン／オフが切り替えられる。これは、図１０に示す処理と同様である。
しかし、図１１に示す制御処理では、利用者の操作入力が完了して指先がトップパネル１２０から離れたときに、アプリケーションによる処理が実行されることになる。
実施の形態１の電子機器１００の駆動制御装置３００の駆動制御部２４０は、図１０又は図１１のいずれかに示す制御処理により、振動素子１４０の駆動制御を行う。
なお、図１０及び図１１に示す制御処理では、制御データに含まれる所定距離Ｄを表す距離データを用いて操作量が単位操作量に達したかどうかを判定している。しかしながら、制御データに含まれる所定距離Ｄを表す距離データを用いずに、操作量が所定距離Ｄだけ進んだときに、オン／オフを切り替えるようにしてもよい。
例えば、所定距離Ｄの値が１つで足りる場合、又は、複数のＧＵＩ操作部についての所定距離Ｄが画一的な値である場合には、所定距離Ｄの値を制御データに含まれる距離データとして用いることなく、駆動制御部２４０が固定値として所定距離Ｄを表す値を保持すればよい。
次に、図１２乃至図１４を用いて、実施の形態１の電子機器１００の動作例について説明する。
図１２乃至図１４は、実施の形態１の電子機器１００の動作例を示す図である。図１２乃至図１４では、図２及び図３と同様のＸＹＺ座標を定義する。また、ここでは、一例として、第１駆動信号によってトップパネル１２０に超音波帯の固有振動が発生する形態について説明する。なお、第２駆動信号が用いられる場合には、トップパネル１２０に可聴域の振動が発生する。
図１２には、所定のアプリケーションを実行している状態で、スライダー１０２で所定のレベルの調整を行う動作モードを示す。スライダー１０２は、５段階でレベルを調整することができるように構築されており、５つの目盛りを有する。
ここでは、スライダー１０２を動かす前に、利用者の指先がトップパネル１２０に触れている状態で、トップパネル１２０には固有振動が生じており、利用者の指先は滑り易い状態になっていることとする。
また、ここでは、スライダー１０２が移動されて各目盛りに到達する度に、トップパネル１２０の振動がオフにされ、利用者の指先が滑り難くなることにより、利用者にトップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を提供する駆動パターンによって振動素子１４０が駆動されることとする。凸部が存在する触感は、所謂クリック感として利用者に感知される。
また、スライダー１０２の左端から１番目の目盛りまでの距離と、各目盛り同士の間の距離はすべて等しく、図１０に示すフローチャートにおけるステップＳ４の判定に用いる所定距離Ｄは、目盛り同士の間隔（１区間の距離）に設定されている。
このような動作モードにおいて、利用者が指先で左端から右方向にスライダー１０２をドラッグすることにより、３つ目の目盛りまで到達すると、スライダー１０２が各目盛りに到達する度に、駆動制御部２４０によって振動素子１４０がオフにされることにより、トップパネル１２０の固有振動がオフにされる。
従って、駆動制御装置３００は、スライダー１０２の左端から１番目の目盛り、左端から２番目の目盛り、左端から３番目の目盛りに利用者が指先を移動させる度に、利用者の指先に、凸部が存在する触感を提供することができる。
ここで、図１３を用いて、この駆動パターンについて説明する。図１３では、トップパネル１２０を３３．５［ｋＨｚ］の固有振動数で振動させることとする。
図１３に示すように、時刻ｔ１で利用者の指先がスライダー１０２に触れると、駆動制御部２４０によって振動素子１４０が駆動されることにより、トップパネル１２０に固有振動が生じる。このときは、トップパネル１２０に振幅Ａ１の固有振動が発生する。
そして、利用者の指先は、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで停止しており、この間はトップパネル１２０に振幅Ａ１の固有振動が発生する。時刻ｔ２において利用者の指先が移動を開始し、時刻ｔ３で左端から１番目の目盛りに到達すると、指先の移動距離が所定距離Ｄに到達することにより、駆動制御部２４０は振動素子１４０をオフにする。これにより、時刻ｔ３の直後にトップパネル１２０の振幅がゼロになる。また、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を得ることができ、左端から１番目の目盛りに指先が到達したことを認識することができる。
また、利用者がスライダー１０２を右方向に移動し続けると、時刻ｔ４で駆動制御部２４０によって振動素子１４０が駆動されることにより、トップパネル１２０に固有振動が生じ、トップパネル１２０に振幅Ａ１の固有振動が発生する。なお、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで振動素子１４０の駆動信号がオフにされる時間は、一例として、５０ｍｓであることとする。
そして、時刻ｔ５で左端から２番目の目盛りに到達すると、指先の移動距離が所定距離Ｄに到達することにより、駆動制御部２４０は振動素子１４０をオフにする。これにより、時刻ｔ５の直後にトップパネル１２０の振幅がゼロになる。また、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を得ることができ、左端から２番目の目盛りに指先が到達したことを認識することができる。
また、利用者がスライダー１０２を右方向に移動し続けると、時刻ｔ６で駆動制御部２４０によって振動素子１４０が駆動されることにより、トップパネル１２０に固有振動が生じ、トップパネル１２０に振幅Ａ１の固有振動が発生する。なお、時刻ｔ５から時刻ｔ６まで振動素子１４０の駆動信号がオフにされる時間は、一例として、５０ｍｓであることとする。
そして、時刻ｔ７で左端から３番目の目盛りに到達すると、指先の移動距離が所定距離Ｄに到達することにより、駆動制御部２４０は振動素子１４０をオフにする。これにより、時刻ｔ７の直後にトップパネル１２０の振幅がゼロになる。また、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を得ることができ、左端から３番目の目盛りに指先が到達したことを認識することができる。
また、利用者がスライダー１０２を右方向に移動し続けると、時刻ｔ８で駆動制御部２４０によって振動素子１４０が駆動されることにより、トップパネル１２０に固有振動が生じ、トップパネル１２０に振幅Ａ１の固有振動が発生する。なお、時刻ｔ７から時刻ｔ８まで振動素子１４０の駆動信号がオフにされる時間は、一例として、５０ｍｓであることとする。
そして、時刻ｔ９で利用者が指先をトップパネル１２０から離すと、駆動制御部２４０は振動素子１４０をオフにする。これにより、時刻ｔ９の直後にトップパネル１２０の振幅がゼロになる。
以後、利用者は１２０に触れないため、トップパネル１２０の振幅はゼロであり、トップパネル１２０が振動しない状態が続く。
以上より、駆動制御装置３００は、利用者がスライダー１０２を指先で操作して左端から１番目、２番目、３番目の目盛りに到達する度に、利用者の指先に、トップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を提供することができる。
このため、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を得ることにより、各目盛りに指先が到達したことを認識することができる。
また、図１３では、時刻ｔ１で利用者の指先がスライダー１０２に触れたときに、振動素子１４０を駆動してトップパネル１２０に固有振動が生じさせ、指先の移動距離が所定距離Ｄに到達したときに、振動素子１４０をオフにして、トップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を提供している。
しかしながら、時刻ｔ１で利用者の指先がスライダー１０２に触れたときに、トップパネル１２０に固有振動を発生させずに、図１３に示す駆動パターンとはオン／オフを逆にしてもよい。このような駆動パターンについて図１４を用いて説明する。
図１４に示すように、時刻ｔ１１で利用者の指先がスライダー１０２に触れる。このとき、駆動制御部２４０は振動素子１４０を駆動せず、トップパネル１２０に固有振動は生じない。
そして、利用者の指先は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２まで停止しており、この間はトップパネル１２０に固有振動は生じていない状態が続く。時刻ｔ１２において利用者の指先が移動を開始し、時刻ｔ１３で左端から１番目の目盛りに到達すると、指先の移動距離が所定距離Ｄに到達することにより、駆動制御部２４０は振動素子１４０をオンにする。これにより、時刻ｔ１３の直後にトップパネル１２０の振幅が立ち上がる。トップパネル１２０の振幅は、図１４に示すように多少緩やかに立ち上がる。また、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凹部が存在する触感を得ることができる。
また、利用者がスライダー１０２を右方向に移動し続けると、時刻ｔ１４で駆動制御部２４０によって振動素子１４０がオフにされることにより、トップパネル１２０の振動がオフになる。これにより、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を得ることができる。なお、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４まで振動素子１４０の駆動信号がオンにされる時間は、一例として、１００ｍｓであることとする。
時刻ｔ１３と時刻ｔ１４の差は１００ｍｓという微小な時間であるため、利用者は指先で凹凸を感じることにより、左端から１番目の目盛りに指先が到達したことを認識することができる。
そして、時刻ｔ１５で左端から２番目の目盛りに到達すると、指先の移動距離が所定距離Ｄに到達することにより、駆動制御部２４０は振動素子１４０をオンにする。これにより、時刻ｔ１５の直後にトップパネル１２０の振幅が立ち上がる。これにより、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凹部が存在する触感を得ることができる。
また、利用者がスライダー１０２を右方向に移動し続けると、時刻ｔ１６で駆動制御部２４０によって振動素子１４０がオフにされることにより、トップパネル１２０の振動がオフになる。これにより、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を得ることができる。なお、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６まで振動素子１４０の駆動信号がオンにされる時間は、一例として、１００ｍｓであることとする。
時刻ｔ１５と時刻ｔ１６の差は１００ｍｓという微小な時間であるため、利用者は指先で凹凸を感じることにより、左端から２番目の目盛りに指先が到達したことを認識することができる。
そして、時刻ｔ１７で左端から３番目の目盛りに到達すると、指先の移動距離が所定距離Ｄに到達することにより、駆動制御部２４０は振動素子１４０をオンにする。これにより、時刻ｔ１７の直後にトップパネル１２０の振幅が立ち上がる。また、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凹部が存在する触感を得ることができる。
また、利用者がスライダー１０２を右方向に移動し続けると、時刻ｔ１８で駆動制御部２４０によって振動素子１４０がオフにされることにより、トップパネル１２０の振動がオフになる。これにより、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凸部が存在する触感を得ることができる。なお、時刻ｔ１７から時刻ｔ１８まで振動素子１４０の駆動信号がオンにされる時間は、一例として、１００ｍｓであることとする。
時刻ｔ１７と時刻ｔ１８の差は１００ｍｓという微小な時間であるため、利用者は指先で凹凸を感じることにより、左端から１番目の目盛りに指先が到達したことを認識することができる。
そして、時刻ｔ１９で利用者が指先をトップパネル１２０から離すことにより、駆動制御部２４０による制御処理が終了する。
以後、利用者は１２０に触れないため、トップパネル１２０の振幅はゼロであり、トップパネル１２０が振動しない状態が続く。
以上より、駆動制御装置３００は、利用者がスライダー１０２を指先で操作して左端から１番目、２番目、３番目の目盛りに到達する度に、利用者の指先に、トップパネル１２０の表面に凹凸が存在する触感を提供することができる。
このため、利用者は、指先でトップパネル１２０の表面に凹凸が存在する触感を得ることにより、各目盛りに指先が到達したことを認識することができる。
なお、図１４に示す駆動パターンでは、時刻ｔ１３、ｔ１５、ｔ１７において緩やかに振幅が立ち上がるような駆動信号を用いる。これは、図１３に示す駆動パターンの時刻ｔ１、ｔ４、ｔ６、ｔ８において、矩形状に振動が立ち上がるような駆動パターンとは異なる。振動の立ち上がり方は、図１３に示すような矩形状の立ち上がりであっても、図１４に示すような緩やかな立ち上がりであってもどちらでもよい。図１４に示すような緩やかな立ち上がりは、例えば、立ち上がりが正弦波状になるような駆動信号を用いればよい。
なお、図１２乃至図１４に示す動作例では、第１駆動信号によってトップパネル１２０に超音波帯の固有振動が発生する形態について説明した。しかしながら、第２駆動信号が用いられる場合には、トップパネル１２０に可聴域の振動が発生する。トップパネル１２０に可聴域の振動が発生する場合は、スクイーズ効果によって動摩擦係力が低下する効果は得られないが、可聴域の振動により、利用者の指先に触感を提供できる点では同様である。
以上、実施の形態１の電子機器１００によれば、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させる場合には、支持体１３０の支持剛性のレベルを第１レベル（高いレベル）に設定してから、超音波帯の固有振動を発生させる第１駆動信号で振動素子１４０を駆動する。
このため、トップパネル１２０に振幅の大きい超音波帯の固有振動を効率的に発生させることができ、利用者が指先に掛かる動摩擦力を変化を、より感じ取り易くすることができる。このため、利用者に良好な触感を提供することができる。
また、実施の形態１の電子機器１００によれば、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させる場合には、支持体１３０の支持剛性のレベルを第２レベル（低いレベル）に設定してから、可聴域の振動を発生させる第２駆動信号で振動素子１４０を駆動する。
このため、トップパネル１２０に振幅の大きい可聴域の振動を効率的に発生させることができ、利用者が指先で振動を、より感じ取り易くすることができる。このため、利用者に良好な触感を提供することができる。
以上より、実施の形態１の電子機器１００によれば、支持体１３０の支持剛性のレベルを切り替えることにより、超音波帯の固有振動と、可聴域の振動との両方の振幅を増大させることができる。このため、様々な良好な触感を提供できる電子機器１００を提供することができる。
また、実施の形態１の電子機器１００は、正弦波発生器３１０Ａ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３２０Ａで変調することによって第１駆動信号を生成している。正弦波発生器３１０Ａ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。
すなわち、正弦波発生器３１０Ａ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３２０Ａで変調することによって第１駆動信号を生成している。
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。
また、実施の形態１の電子機器１００は、正弦波発生器３１０Ｂで発生される可聴域の正弦波の振幅のみを振幅変調器３２０Ｂで変調することによって第２駆動信号を生成することができる。
なお、以上では、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させる駆動方法として図１２乃至図１４に示す駆動方法を説明した。しかしながら、図１２乃至図１４に示す駆動方法は一例であり、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させる駆動方法であれば、どのような駆動方法であってもよい。
実施の形態１の電子機器１００は、超音波帯の固有振動と、可聴域の振動との両方の振動をトップパネル１２０に発生させることができるものであればよく、その際に、支持体１３０の支持剛性のレベルを切り替えることにより、超音波帯の固有振動と、可聴域の振動との両方において、大きな振幅を得ることができるものである。
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を駆動する第１駆動信号又は第２駆動信号が表す振幅値をゼロにすることである。
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。
この場合は、振動素子１４０の振動の強度を切り替えるような第１駆動信号又は第２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又は可聴域の振動の強度が切り替えられ、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。
振動素子１４０の振動の強度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
このような固有振動又は可聴域の振動の強度の切り替えは、例えば、振動素子１４０を駆動する第１駆動信号又は第２駆動信号の振幅を変化させることによって実現できる。第１駆動信号又は第２駆動信号の振幅を大きくすれば固有振動又は可聴域の振動の強度が大きくなり、第１駆動信号又は第２駆動信号の振幅を小さくすれば固有振動又は可聴域の振動の強度が小さくなる。また、第１駆動信号又は第２駆動信号の振幅を調整する代わりに、又は、振幅の調整に加えて、第１駆動信号又は第２駆動信号のデューティ比を調整してもよい。
また、以上では、４つの支持体１３０で筐体１１０に対してトップパネル１２０を固定する携帯について説明したが、支持体１３０の数は４つに限られない。また、支持体１３０の位置は、図２に示す位置に限られない。例えば、トップパネル１２０の四辺に沿って、壁状の支持体を配設したもよい。
また、以上では、第１駆動信号又は第２駆動信号で振動素子１４０を駆動する際に、それぞれ、支持体１３０の支持剛性を第１レベル又は第２レベルに設定する形態について説明した。
しかしながら、上述のような制御に加えて、振動素子１４０を駆動しない場合に、支持体１３０の支持剛性を変化させることにより、例えば、キードームで実現されるような機械的なボタンを押圧する触感（ストローク感）をトップパネル１２０に触れる利用者の指先に提供してもよい。
図１５は、ストローク感を提供するための支持体１３０の制御パターンと、ストローク感を表す反力とを示す図である。
図１５の（Ａ）において、横軸は時刻を表し、縦軸は支持体１３０の電極１３１と１３２の間に印加する電界Ｅを表す。時刻ｔ＝０から電極１３１と１３２の間に電界Ｅ２を印加し、時刻ｔ１で電界Ｅ１（＜Ｅ２）を電極１３１と１３２の間に印加し、時刻ｔ３で電界Ｅ３（＞Ｅ２）を電極１３１と１３２の間に印加する。
このような制御パターンで支持体１３０の支持剛性を制御する場合に、時刻ｔ＝０でトップパネル１２０の操作面を触れ始めた利用者の指先が一定の速度で移動するとする。
図１５の（Ｂ）において、横軸は操作入力の位置の変位を表す。ここで、支持体１３０は、ＥＲ流体１３４に印加される電界が小さい場合には、電極１３１と１３２との間隔が狭まるような変位に加えて、電極１３１と１３２が図３におけるＸ軸方向及びＹ軸方向にずれるように変位することが可能である。このため、図１５の（Ｂ）の横軸の変位とは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向のすべての変位を合わせた量として表す。
また、図１５の（Ｂ）における縦軸は、利用者の指先に掛かる反力Ｆを表す。
図１５の（Ｂ）に示すように、時刻ｔ＝０で変位がゼロの状態から指先がトップパネル１２０を押圧し続け、時刻ｔ１で変位がＤ１になるまでには、略線形的に指先に掛かる反力はＦ２まで増大する。電界Ｅ２が与えられて支持体１３０の支持剛性が一定の状態で、指先がトップパネル１２０を押し続けるからである。
そして、時刻ｔ２で電界がＥ１に低下すると、支持体１３０の支持剛性が低下するので、反力がＦ１（＜Ｆ２）に低下する。
さらに、時刻ｔ３で電界がＥ３（＞Ｅ２）に増大すると、反力ＦはＦ１から再び増大する。
このような反力Ｆの特性は、キードームで実現されるような機械的なボタンを押すときのストローク感に似ている。また、機械的なキーボードのキーを押すときのストローク感に似ている。キードームのボタン及び機械的なキーボードのキーは、押し始めで反力が強く、操作が確定する程度まで押すと反力が弱くなり、操作が確定した後はそれ以上押すことはできなくなるため、再び反力が強くなるという特性を有する。
図１５の（Ｂ）に示す反力の特性は、キードームのボタン及び機械的なキーボードのキーのような反力の特性に似ている。
また、支持体１３０の電極１３１と１３２の間に印加する電界を変化させるタイミングと、変化の前後の電界の値とを選択することにより、図１５の（Ｃ）に示すように様々な反力の特性（１）、（２）、（３）を実現することができる。
従って、振動素子１４０を駆動しない場合に、支持体１３０の支持剛性を上述のように変化させることにより、例えば、キードームで実現されるような機械的なボタンを押圧する触感（ストローク感）をトップパネル１２０に触れる利用者の指先に提供してもよい。
また、以上では、筐体１１０とトップパネル１２０との間で、支持体１３０がＺ軸方向に沿って配設される形態について説明した。しかしながら、支持体１３０は図１６に示すように配設されてもよい。
図１６は、実施の形態１の変形例による電子機器１００Ｖ１の一部を示す図である。図１６の（Ａ）に示す電子機器１００Ｖ１は、筐体１１０Ｖ、トップパネル１２０Ｖ、振動素子１３０を含む。電子機器１００Ｖ１は、図２及び図３に示す電子機器１００と同様に、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を含むが、図１６の（Ａ）では省略する。
筐体１１０Ｖは、板状の筐体であり、Ｚ軸正方向側の面に壁部１１１を有する。また、トップパネル１２０Ｖは、Ｚ軸負方向側の面に壁部１２１を有する。壁部１１１と１２１は、ともにＹ軸方向に沿って延在している。
支持体１３０は、壁部１１１と１２１との間に、図１６の（Ａ）に示すように配設されている。このように配設される支持体１３０は、Ｘ軸方向における変位よりも、Ｚ軸方向とＹ軸方向における変位の方が生じやすい。
従って、図１６の（Ａ）に示すような筐体１１０Ｖ、トップパネル１２０Ｖ、振動素子１３０の配置によれば、Ｚ軸方向のストローク感をより提供しやすい電子機器１００Ｖ１を提供することができる。
また、図１６の（Ｂ）に示すように、振動素子１４０Ｖを配置してもよい。図１６の（Ｂ）に示す電子機器１００Ｖ２は、図１６の（Ａ）に示す電子機器１００Ｖ１に、振動素子１４０Ｖを追加したものである。振動素子１４０Ｖは、筐体１１０Ｖの壁部１１１のＸ軸正方向側の面に接着されている。
このような振動素子１４０Ｖは、可聴域の振動をトップパネル１２０に発生させるために設けられている。振動素子１４０Ｖは、第２振動素子の一例である。
振動素子１４０Ｖは、可聴域の振動を発生できる素子であればよく、例えば、ＬＲＡ(Linear Resonant Actuator)又は偏心モータ（ＥＲＭ: Eccentric Rotating Mass）等を用いることができる。ＬＲＡは、コイルと磁石を有し、コイルに電流を流して発生する磁界と磁石の磁界を反発させてコイルを上下に振動させる素子である。偏心モータは、回転軸に対して重さの偏りがある回転子を回転させることによって振動を発生する素子である。
振動素子１４０Ｖは、駆動制御部２４０から出力される第２駆動信号によって駆動される。振動素子１４０Ｖ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。
なお、ここでは、振動素子１４０Ｖが筐体１１０Ｖの壁部１１１のＸ軸正方向側の面に接着される形態について説明するが、振動素子１４０Ｖは筐体１１０Ｖの他の場所に配設されていてもよい。例えば、支持体１３０に取り付けられていてもよく、また、トップパネル１２０に配設されていてもよい。
また、振動素子１４０Ｖとしてピエゾ素子を用いてもよい。また、この場合に、振動素子１４０Ｖを第１駆動信号で駆動することによってトップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させてもよい。
＜実施の形態２＞
図１７は、実施の形態２の支持体５３０の構造を示す断面図である。図１７に示す断面構造は、図６に対応する。実施の形態２の電子機器は、実施の形態１の支持体１３０の変わりに支持体５３０を含む。なお、その他の構成要素は同様であるため、ここでは支持体５３０についてのみ説明する。
支持体５３０は、基部５３１、基部５３２、筐体５３３、ＭＲ(Magneto-Rheological)流体５３４を含む。なお、図１７には、図６と同一のＸＹＺ座標系を示す。支持体５３０は、磁界を利用して支持剛性を制御する。
基部５３１及び基部５３２は、それぞれ、筒状の筐体５３３の上下を封止している。基部５３１、基部５３２、及び筐体５３３によって形成される内部空間には、ＭＲ流体５３４が封入されている。
ＭＲ流体５３４は、印加される磁界Ｈによって粘度が変化する流体である。ＭＲ流体５３４は、磁界Ｈが印加されない状態では、粘度が低い。一方、ＭＲ流体５３４は、磁界Ｈが印加されると、粘度が高くなる。
ＭＲ流体５３４は、ポリαオレフィンのような溶媒に、強磁性体の粉末を高濃度で分散させたスラリーである。このため、基部５３１と基部５３２との間でＺ軸方向に磁界Ｈを印加すると、強磁性体の粉末がＺ軸方向に並ぶため、Ｚ軸方向の支持剛性が高くなる。
このようなＭＲ流体５３４を封入した支持体５３０において、Ｚ軸方向に磁界Ｈを制御することにより、支持体５３０の基部５３１と５３２との間の支持剛性を変化させることができる。磁界Ｈを強くすれば支持剛性が高くなり、磁界Ｈを弱くすれば支持剛性が低くなる。
図１８は、支持体５３０にＺ軸方向にかける外力Ｆｚと、剪断方向に掛ける外力Ｆｓとに対する、支持体５３０がＺ方向に縮む変形量（押し込み量）の測定結果を示す図である。図１８の（Ａ）は、横軸が基部５３１と５３２の押し込み量ｌ（μｍ）を表し、縦軸が外力Ｆｚ（ｇ・ｆ）を表す。図１８の（Ｂ）は、横軸が基部５３１と５３２の押し込み量ｌ（μｍ）を表し、縦軸が外力Ｆｓ（ｇ・ｆ）を表す。
外力Ｆｚは、図１７に示すように、支持体５３０を縮めるようにＺ軸方向にかける外力であり、外力Ｆｚに対する反力は、支持体５３０のＺ軸方向における基部５３１と基部５３２との間の支持剛性の大きさに対応する。
外力Ｆｓは、図１７に示すように、基部５３１と基部５３２がＸ軸方向及びＹ軸方向にずれる方向（剪断方向）に掛けられる外力である。
また、ここでは、磁界Ｈの変わりに、基部５３１と基部５３２との間でＺ軸方向における磁束密度で、磁界Ｈの大きさを表す。また、図１８の（Ａ）と（Ｂ）では、横軸と縦軸のスケールが異なる。
図１８の（Ａ）に示すように、外力Ｆｚは、押し込み量ｌが増えるにつれて増大する。外力Ｆｚの増大量は、磁束密度が０（ｍＴ）の場合が最小で、４０（ｍＴ）、６０（ｍＴ）の順に大きくなった。
磁束密度が０（ｍＴ）の場合において、押し込み量ｌが約２０（μｍ）のときに、外力Ｆｚは約２２（ｇ・ｆ）であった。また、磁束密度が６０（ｍＴ）の場合において、押し込み量ｌが約１３（μｍ）のときに、外力Ｆｚは約５０（ｇ・ｆ）であった。
また、図１８の（Ｂ）に示すように、外力Ｆｓは、磁束密度が０（ｍＴ）の場合は、押し込み量ｌが増えてもあまり増大しないが、磁束密度が４０（ｍＴ）と６０（ｍＴ）の場合は、押し込み量ｌが増えるにつれて増大した。外力Ｆｓの増大量は、磁束密度が４０（ｍＴ）の場合よりも、６０（ｍＴ）の場合の方が大きかった。
磁束密度が０（ｍＴ）の場合において、押し込み量ｌが約１００（μｍ）のときに、外力Ｆｓは約３（ｇ・ｆ）であった。また、磁束密度が６０（ｍＴ）の場合において、押し込み量ｌが約１５（μｍ）のときに、外力Ｆｓは約２２（ｇ・ｆ）であった。
以上より、支持体５３０は、ＭＲ流体５３４に印加されるＺ方向の磁界が小さい場合には、ＭＲ流体５３４に印加されるＺ方向の磁界が大きい場合よりも、基部５３１と５３２との間隔が狭まるようなＺ軸方向の変位に加えて、基部５３１と５３２がＸ軸方向及びＹ軸方向にずれるように変位することが可能である。
実施の形態２の電子機器は、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させる場合には、支持体５３０の支持剛性を高く設定する。このときの支持剛性は第１レベルである。また、実施の形態２の電子機器は、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させる場合には、支持体５３０の支持剛性を低く設定する。このときの支持剛性は第２レベルである。
第１レベルの支持剛性は、振動素子１４０を駆動することによってトップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させることができるような高い値であればよく、例えば、２．０×１０９（Ｐａ）程度の値であればよい。
また、第２レベルの支持剛性は、振動素子１４０を駆動することによってトップパネル１２０に可聴域の振動を発生させることができるような低い値であればよく、例えば、２．６×１０６（Ｐａ）程度の値であればよい。
図１９は、支持体５３０Ａ及び５３０Ｂを示す断面図である。支持体５３０Ａ及び５３０Ｂは、磁界Ｈを印加する構成を含む。
図１９の（Ａ）に示す支持体５３０Ａは、基部５３１Ａ、基部５３２Ａ、筐体５３３Ａ、ＭＲ流体５３４、ヨーク５３５Ａ、及びコイル５３６Ａを含む。
基部５３１Ａ、基部５３２Ａ、筐体５３３Ａは、それぞれ、図１７に示す基部５３１、基部５３２、筐体５３３に対応する。基部５３１Ａと基部５３２Ａは、筐体５３３Ａの内部に収納されている。
基部５３１Ａ、基部５３２Ａ、及びヨーク５３５Ａは、磁路の一部になるため、フェライト又は酸化鉄等の磁性体で形成すればよい。筐体５３３Ａは、非磁性体であればよく、シリコーンゴム等の絶縁体であればよく、基部５３１Ａ及び５３２Ａとともに、ＭＲ流体５３４を封止する。
ヨーク５３５Ａは、基部５３１ＡのＺ軸正方向側の面と、基部５３２ＡのＺ軸負方向側の面とを接続するように、コの字型に形成されている。ヨーク５３５Ａは、基部５３１Ａ、基部５３２Ａ、及びＭＲ流体５３４とともに、断面視で矩形状の磁気回路を構築する。
ヨーク５３５Ａは、基部５３１Ａと５３２ＡとがＺ軸方向に変位する際に、撓むようになっている。このため、支持体５３０Ａは、Ｚ軸方向において縮むように変形することができる。なお、基部５３１Ａ及び５３２Ａと、ヨーク５３５Ａとは一体的に形成されていてもよい。
コイル５３６Ａは、ヨーク５３５ＡのＸ軸正方向側の部分において、ヨーク５３５Ａに巻回されている。コイル５３６ＡにＺ軸正方向側からＺ軸負方向側を見た状態で時計回りの方向の電流を流せば、ＭＲ流体５３４に矢印で示すＺ軸正方向の磁界Ｈを印加することができる。
このような構成の支持体５３０Ａにおいて、コイル５３６Ａに電流を流せば、こいる５３６Ａが発生する磁束がヨーク５３５Ａ、基部５３２Ａを通じてＭＲ流体５３４の内部を矢印で示すように貫き、さらに基部５３１Ａを通ってヨーク５３５Ａに戻るような磁路が形成される。
コイル５３６Ａに流す電流量を駆動制御部２４０で調整すれば、ＭＲ流体５３４の粘度が変化するため、支持体５３０Ａの支持剛性を制御することができる。コイル５３６Ａに流れる電流量が増えれば、ＭＲ流体５３４の粘度が高くなり、支持剛性が増大する。
以上のような構成の支持体５３０Ａを図２及び図３の（Ｂ）に示す支持体１３０の変わりに用いてもよい。
図１９の（Ｂ）に示す支持体５３０Ｂは、基部５３１Ｂ、基部５３２Ｂ、筐体５３３Ｂ、ＭＲ流体５３４、ヨーク５３５Ｂ、及びコイル５３６Ｂを含む。
基部５３１Ｂ、基部５３２Ｂ、筐体５３３Ｂは、それぞれ、図１７に示す基部５３１、基部５３２、筐体５３３に対応する。基部５３１Ｂと基部５３２Ｂは、筐体５３３Ｂの内部に収納されている。
基部５３１Ｂ、基部５３２Ｂ、及びヨーク５３５Ｂは、磁路の一部になるため、フェライト又は酸化鉄等の磁性体で形成すればよい。筐体５３３Ｂは、非磁性体であればよく、シリコーンゴム等の絶縁体であればよく、基部５３１Ｂ及び５３２Ｂとともに、ＭＲ流体５３４を封止する。
ヨーク５３５Ｂは、基部５３２ＢのＺ軸負方向側の面に接続され、基部５３５ＢのＺ軸負方向側に配設されている。
コイル５３６Ｂは、基部５３２ＢのＺ軸負方向側に隣接するようにして、ヨーク５３５Ｂに巻回されている。コイル５３６ＢにＺ軸正方向側からＺ軸負方向側を見た状態で反時計回りの方向の電流を流せば、磁束が基部５３１ＢのＺ軸正方向側から筐体５３３Ｂの周りを通ってＺ軸負方向側に回り込み、ヨーク５３５Ｂに戻る磁路が構築される。
これにより、ＭＲ流体５３４に矢印で示すＺ軸正方向の磁界Ｈを印加することができる。
コイル５３６Ｂに流す電流量を駆動制御部２４０で調整すれば、ＭＲ流体５３４の粘度が変化するため、支持体５３０Ｂの支持剛性を制御することができる。コイル５３６Ｂに流れる電流量が増えれば、ＭＲ流体５３４の粘度が高くなり、支持剛性が増大する。
以上のような構成の支持体５３０Ｂを図２及び図３の（Ｂ）に示す支持体１３０の変わりに用いてもよい。
以上、実施の形態２によれば、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させる場合には、支持体５３０Ａ又は５３０Ｂの支持剛性のレベルを第１レベル（高いレベル）に設定してから、超音波帯の固有振動を発生させる第１駆動信号で振動素子１４０を駆動する。
このため、トップパネル１２０に振幅の大きい超音波帯の固有振動を効率的に発生させることができ、利用者が指先に掛かる動摩擦力を変化を、より感じ取り易くすることができる。このため、利用者に良好な触感を提供することができる。
また、実施の形態２によれば、トップパネル１２０に可聴域の振動を発生させる場合には、支持体５３０Ａ又は５３０Ｂの支持剛性のレベルを第２レベル（低いレベル）に設定してから、可聴域の振動を発生させる第２駆動信号で振動素子１４０を駆動する。
このため、トップパネル１２０に振幅の大きい可聴域の振動を効率的に発生させることができ、利用者が指先で振動を、より感じ取り易くすることができる。このため、利用者に良好な触感を提供することができる。
以上より、実施の形態２によれば、支持体５３０Ａ又は５３０Ｂの支持剛性のレベルを切り替えることにより、超音波帯の固有振動と、可聴域の振動との両方の振幅を増大させることができる。このため、様々な良好な触感を提供できる電子機器を提供することができる。
以上、本発明の例示的な実施の形態の電子機器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。
１００ 電子機器
１１０ 筐体
１２０ トップパネル
１３０、５３０、５３０Ａ、５３０Ｂ 支持体
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｖ 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
３１０Ａ、３１０Ｂ 正弦波発生器
３２０Ａ、３２０Ｂ 振幅変調器

Claims (10)

  1. 表面側に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座標を検出する座標検出部と、
    前記トップパネルの裏面側に配設される筐体と、
    前記トップパネルに配設される第１振動素子と、
    前記トップパネルを前記筐体に対して支持する支持体であって、前記筐体に対する前記トップパネルの支持剛性を、第１レベルと、前記第１レベルよりも低い第２レベルとに切り替え可能な支持体と、
    前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる第１駆動信号で前記第１振動素子を駆動するときは、前記支持体の支持剛性を前記第１レベルに設定し、前記操作面に可聴域の振動を発生させる第２駆動信号で前記第１振動素子を駆動するときは、前記支持体の支持剛性を前記第２レベルに設定する、制御部と
    を含む、電子機器。
  2. 表面側に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座標を検出する座標検出部と、
    前記トップパネルの裏面側に配設される筐体と、
    前記トップパネルに配設される第１振動素子と、
    前記トップパネルを前記筐体に対して支持する支持体であって、前記筐体に対する前記トップパネルの支持剛性を、第１レベルと、前記第１レベルよりも低い第２レベルとに切り替え可能な支持体と、
    前記トップパネルの前記裏面、前記支持体、又は前記筐体に配設される第２振動素子と、
    前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる第１駆動信号で前記第１振動素子を駆動するときは、前記支持体の支持剛性を前記第１レベルに設定し、前記操作面に可聴域の振動を発生させる第２駆動信号で前記第２振動素子を駆動するときは、前記支持体の支持剛性を前記第２レベルに設定する、制御部と
    を含む、電子機器。
  3. 前記支持体は、前記制御部から入力される制御信号に基づく電気的又は磁気的な作用によって粘度を変化させる流体を含み、前記支持体の支持剛性は、前記制御信号によって前記第１レベル又は前記第２レベルに設定される、請求項１又は２記載の電子機器。
  4. 前記支持体は、
    前記トップパネルに固定される第１支持部と、
    前記筐体に固定される第２支持部と、
    前記第１支持部と前記第２支持部との間に配設され、電界又は磁界の変化によって粘度が変化する流体と、
    前記流体に電界又は磁界を印加する印加部と
    を有し、
    前記制御部から入力される制御信号によって、前記印加部が前記流体に印加する電界又は磁界が制御されて前記流体の粘度が変化することにより、前記支持体の支持剛性は、前記第１レベル又は前記第２レベルに設定される、請求項１又は２記載の電子機器。
  5. 前記第１駆動信号は、前記操作面への操作入力の位置の移動量に応じて、前記固有振動の強度が切り替わるように前記第１振動素子を駆動する駆動信号である、請求項１乃至４のいずれか一項記載の電子機器。
  6. 前記制御部は、前記操作面への操作入力に応じて、前記第１駆動信号による駆動を行うとともに前記支持体の支持剛性を前記第１レベルに設定する第１駆動モード、又は、前記第２駆動信号による駆動を行うとともに前記支持体の支持剛性を前記第２レベルに設定する第２駆動モードを選択する、請求項１乃至５のいずれか一項記載の電子機器。
  7. 前記支持体は、前記第１駆動モード及び前記第２駆動モードを選択しないときに、前記操作面への操作入力に応じて、前記操作入力に応じた触感を提供するように、前記支持体の支持剛性を変化させる、請求項６記載の電子機器。
  8. 前記第１駆動信号は、一定の周波数と一定の位相で前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号である、請求項１乃至７のいずれか一項記載の電子機器。
  9. 前記操作面は平面視で長辺と短辺を有する矩形状であり、前記制御部が前記第１振動素子を振動させることにより、前記操作面の前記長辺の方向に振幅が変化する定在波が生じる、請求項１乃至８のいずれか一項記載の電子機器。
  10. 前記トップパネルと前記筐体との間に配設される、表示部をさらに含む、請求項1乃至９のいずれか一項記載の電子機器。
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