JP6888562B2 - 触覚呈示システム、コンピュータプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、触覚呈示システム、コンピュータプログラム及び記憶媒体に関する。

従来より、ユーザがタッチパネルのタッチ面に触れたときに触覚を呈示する構成が供されている。触覚を呈示する構成において人が触覚を検出しやすい周波数は数十Ｈｚ程度である。数十Ｈｚ程度の振動を発生させる構成として、振動させる対象である振動対象の下方に振動体を配置し、振動体の振動を振動対象に伝搬させ、振動対象を間接的に振動させる構成が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特許第６０７８９３５号公報

しかしながら、上記した特許文献１の構成では、共振を利用して振動対象を間接的に振動させる構成であるので、急峻な振動の立ち上がり特性を実現することができず、触覚を適切に呈示することができない問題がある。急峻な振動の立ち上がり特性を実現するには、共振を利用せずに振動対象を直接的に振動させる必要がある。振動対象を直接的に振動させる構成としては、アクチュエータを用いて振動対象を振動させる構成が考えられる。具体的には、タッチパネルを振動対象とする構成であれば、タッチパネルを板バネにより懸架して可動ヨークに接続し、固定ヨークに電磁力を発生させ、可動ヨークを吸引する構成が考えられる。

このような構成では、可動ヨークを吸引するアクチュエータ吸引力が、固定ヨークと可動ヨークとの間の吸引方向の隙間距離であるヨーク隙間距離の影響を顕著に受けるので、ヨーク隙間距離の影響を軽減する必要がある。タッチパネルをアクチュエータにより複数箇所で板バネにより懸架する構成では、組み付け時に個体差によるヨーク隙間距離のばらつきが生じる。又、使用期間が長くなると経年変化による板バネのへたりによりヨーク隙間距離のばらつきが生じる可能性もある。

タッチパネルをアクチュエータにより支持する構成では、各アクチュエータのヨーク隙間距離はユーザがタッチ面に触れたときの押圧力と押圧位置に依存する。この場合、各ヨーク隙間距離に応じて個別に補正を行わないと、各アクチュエータに供給する駆動電流の電流値が同じであっても、ヨーク隙間距離が相対的に小さければアクチュエータ吸引力は相対的に大きくなり、ヨーク隙間距離が相対的に大きければアクチュエータ吸引力は相対的に小さくなる。そのため、各アクチュエータの可動ヨークの位置変位及び加速度が不均一になり、タッチパネルがアクチュエータにより不均一に引っ張られ、タッチパネルが傾いてしまう。ユーザがタッチ面に触れたときに触覚を適切に呈示するには、ユーザがタッチ面に触れた押圧位置及びヨーク隙間距離のばらつきによらず、可動ヨークの位置変位及び加速度を一定にする仕組みが必要である。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザがタッチ面に触れた押圧位置及びヨーク隙間距離のばらつきの影響を軽減することで、可動ヨークの位置変位及び加速度を一定にすることができ、安定した触覚を適切に呈示することができる触覚呈示システム、コンピュータプログラム及び記憶媒体を提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、振動対象（３）は、ユーザが押圧可能なタッチ面（３ａ）を有する。触覚呈示装置（４）は、振動対象に対して弾性部材（１２）を介して接続されている可動ヨーク（１１）及び可動ヨークを吸引する固定ヨーク（６）を有する。制御部（１７）は、駆動電流を触覚呈示装置に供給して吸引力を発生させることで、振動対象を振動させて触覚を呈示する。制御部は、ユーザが前記タッチ面に触れた後に駆動電流の供給を開始し、ユーザが前記タッチ面に触れた後の前記可動ヨークの軌跡を特定し、その特定した前記可動ヨークの軌跡を用いて駆動電流の電流値又は通電時間を触覚呈示装置毎に個別に制御する。

駆動電流の電流値又は通電時間を触覚呈示装置毎に個別に制御することで、触覚呈示装置が発生する吸引力を触覚呈示装置毎に個別に制御することができる。これにより、ユーザがタッチ面に触れた押圧位置及びヨーク隙間距離のばらつきの影響を軽減することで、可動ヨークの位置変位及び加速度を一定にすることができ、安定した触覚を適切に呈示することができる。

一実施形態の全体構成を模式的に示す斜視図 アクチュエータの構成を示す縦断側面図 アクチュエータの構成部品を示す分解斜視図 機能ブロック図 アクチュエータ吸引力及びバネ反力とヨーク隙間距離との関係を示す図 可動ヨークの動きを示す図 触覚呈示処理を示すフローチャート（その１） 触覚呈示処理を示すフローチャート（その２）

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、触覚呈示システム１は、四角形の表示面２ａを有する表示器２と、表示面２ａの全体をカバーするタッチパネル３（振動対象に相当する）と、表示器２の４隅の下方に配置されている４個のアクチュエータ４ａ〜４ｄ（触覚呈示装置に相当する）とを有する。タッチパネル３は、表示器２の４隅において４個のアクチュエータ４ａ〜４ｄにより支持されている。タッチパネル３は、表示面２ａに表示されるアイコン等をユーザが視認可能となるように透明素材から構成されており、その表面部がタッチ面３ａとされている。

本実施形態では、アクチュエータの個数が「４」の構成を例示しているが、表示面２ａやタッチ面３ａの面積が大きい場合や表示器２やタッチパネル３の重量が大きい場合等では、アクチュエータの個数を増やしても良い。即ち、表示器２及びタッチパネル３を均等に支持する構成であれば、アクチュエータの個数をどのように設計しても良い。４個のアクチュエータ４ａ〜４ｄは同じ構成であり、アクチュエータ４ａを代表して説明する。

アクチュエータ４ａは、図２及び図３に示すように、ケース５と、ケース５に固定状態で配置されている固定ヨーク６と、巻線コイル７が巻回されているボビン８と、センサ回路基板９と、センサ回路基板９に実装されている隙間距離センサ１０と、固定ヨーク６の上方に配置されている可動ヨーク１１と、板バネ１２（弾性部材に相当する）とを有する。板バネ１２は、その一端側がケース５に対してボルト１３及びナット１４より固定されており、その他端側では可動ヨーク１１がカシメ固定されて一体化されている。表示器２の下面部の４隅と可動ヨーク１１の他端側とはステー１５を介して接続されている。即ち、表示器２の下面部の４隅が板バネ１２により懸架されており、タッチパネル３に対して板バネ１２を介して可動ヨーク１１が接続されている。

巻線コイル７に駆動電流が流れ、駆動電流が固定ヨーク６に供給されると、巻線コイル７の周辺に磁界が発生して固定ヨーク６に電磁力が発生し、アクチュエータ吸引力が発生する。アクチュエータ吸引力が発生すると、可動ヨーク１１が吸引され、と一体化されている板バネ１２が変位する。巻線コイル７への駆動電流が止まり、駆動電流が固定ヨーク６に供給されなくなると、アクチュエータ吸引力が消滅する。アクチュエータ吸引力が消滅すると、板バネ１２が元の位置、即ち、アクチュエータ吸引力が発生する前の位置に戻ろうとする。このとき、板バネ１２がステー１５を介して表示器２に接続されているので、表示器２及びタッチパネル３が一体的に上下方向に振動し、ユーザがタッチパネル３のタッチ面３ａに触れている状態では、その上下方向の振動が触覚として呈示される。

隙間距離センサ１０は、可動ヨーク１１の下方に配置されており、赤外線光を可動ヨーク１１の下面部に向けて発光する発光部と、発光された赤外線光が可動ヨーク１１の下面部で反射した反射光を受光する受光部とを有する。受光部は例えばフォトトランジスタである。隙間距離センサ１０は、反射光を受光部により受光すると、その受光した反射光の光量を測定して電流値に変換し、その電流値をセンサ電流値として出力する。隙間距離センサ１０と可動ヨーク１１の下面部との間の上下方向の隙間距離であるセンサ隙間距離（図２中「Ｘａ」）は、固定ヨーク６と可動ヨーク１１との間の吸引方向の隙間距離であるヨーク隙間距離（図２中「Ｘｂ」）よりも広く、センサ隙間距離とヨーク隙間距離との間には以下の関係が成立する。
センサ隙間距離＝ヨーク隙間距離＋オフセット距離

触覚呈示システム１は、電気的な構成としては、図４に示す機能ブロックを有する。触覚呈示システム１は、ホスト１６と、制御マイコン１７と、上記した４個のアクチュエータ４ａ〜４ｄとを有する。制御マイコン１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＩ／Ｏ（Input／Output）を有し、非遷移的実体的記憶媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで、コンピュータプログラムに対応する処理を実行し、触覚呈示システム１の動作全般を制御する。

アクチュエータ４ａ〜４ｄは、それぞれ巻線コイル７に駆動電流を流す駆動回路１８と、隙間距離センサ１０とを有する。ユーザがタッチ面３ａに触れると、隙間距離センサ１０は、そのユーザの操作に応じた反射光の光量を測定して電流値に変換し、その電流値をセンサ電流値として制御マイコン１７に出力する。制御マイコン１７は、アクチュエータ４ａ〜４ｄをＩＤにより識別しており、隙間距離センサ１０からセンサ電流値を入力すると、ユーザがタッチ面３ａに触れたことを特定し、アクチュエータ４ａ〜４ｄのセンサ電流値から特定した隙間距離の出力元を特定可能な操作検出信号をホスト１６に出力する。

ホスト１６は、制御マイコン１７から操作検出信号を入力すると、ユーザがタッチ面３ａに触れている押圧位置を図示しないタッチパネルコントローラにより特定し、その特定した押圧位置と表示オブジェクトとを関係付け、どのような触覚を呈示するかを決定する。本実施形態では、表示器２の４隅の下方にアクチュエータ４ａ〜４ｄが配置されているので、タッチパネルコントローラは、それぞれの隙間距離センサ１０から出力されるセンサ電流値から特定した隙間距離の変位を、アクチュエータ４ａ〜４ｄの配置に応じて比例配分することでユーザがタッチ面３ａに触れている押圧位置を特定可能となる。ホスト１６は、ユーザに呈示すべき触覚を決定すると、その決定した触覚に基づいて触覚の呈示を定義するデータを特定可能な振動命令信号を制御マイコン１７に出力する。

制御マイコン１７は、ホスト１６から振動命令信号を入力すると、その入力した振動命令信号から触覚の呈示を定義するデータを特定する。制御マイコン１７は、隙間距離センサ１０から入力するセンサ電流値から特定した隙間距離の変位によりユーザがタッチ面３ａに触れたことで当該タッチ面３ａに加わる押圧力に対応する押圧検出値を特定し、その特定した押圧検出値が閾値に対して所定の関係になると、その特定したデータに応じた駆動信号を駆動回路１８に出力する。即ち、制御マイコン１７は、例えばタッチパネル３に表示されるボタンスイッチの領域毎に閾値を設けておき、押圧検出値が閾値を超えると、駆動信号を駆動回路１８に出力する。この場合、閾値とは、ユーザがタッチ面３ａを軽く短時間に亘って押す、軽く長時間に亘って押す、深く短時間に亘って押す、深く長時間に亘って押す等の操作を区別するための閾値である。尚、制御マイコン１７が駆動回路１８に出力する駆動信号はＰＷＭ信号である。又、押圧検出値はそれぞれの隙間距離センサ１０において押圧力が付与されていない状態からの出力変化量に機械的構造から決まる定数を乗じた値の合計値である。

駆動回路１８は、制御マイコン１７から駆動信号を入力すると、その入力した駆動信号により特定される駆動電流を巻線コイル７に出力し、巻線コイル７の周辺に磁界を発生させて固定ヨーク６に電磁力を発生させ、アクチュエータ吸引力を発生させる。

ここで、上記したヨーク隙間距離と、アクチュエータ吸引力との関係について説明する。ヨーク隙間距離はアクチュエータ吸引力を有効に使うために１ｍｍ以下であることが望ましい。アクチュエータ吸引力が大きくなると、可動ヨーク１１の移動距離が長くなり、可動ヨーク１１が固定ヨーク６に衝突すると、衝突音が発生する。衝突音が発生するとユーザに不快感を与えてしまうので、制御マイコン１７は、可動ヨーク１１が固定ヨーク６に衝突しないようにアクチュエータ吸引力を制御する必要がある。即ち、制御マイコン１７は、ヨーク隙間距離を測定し、その測定したヨーク隙間距離を用い、巻線コイル７に流す駆動電流をフィードバック制御し、アクチュエータ吸引力を制御する必要がある。

アクチュエータ吸引力及びバネ反力（弾性力と同等）とヨーク隙間距離との関係は図５に示すような特性を示す。図５において、実線はアクチュエータ吸引力とヨーク隙間距離との関係を示し、破線はバネ反力とヨーク隙間距離との関係を示す。バネ反力とは板バネ１２が中立状態からの位置変位に伴って発生する弾性力であり、中立状態とはアクチュエータ吸引力が発生していない状態である。

アクチュエータ吸引力は、ヨーク隙間距離に反比例し、電磁石の磁気飽和が発生しない範囲において巻線コイル７に流れる電流の２乗に比例する。アクチュエータ吸引力を「Ｆｃｏｉｌ」とし、磁石定数（電磁力生成係数と同等）を「Ｍ」とし、巻線コイル７に流れる駆動電流の電流値を「ｉ」とし、ヨーク隙間距離を「Ｌ」とすると、以下の関係が成立する。
Ｆｃｏｉｌ＝Ｍ×ｉ∧２／Ｌ（∧はべき乗を示す）

一方、バネ反力は、板バネ１２の中立状態からの位置変位に比例する。バネ反力を「Ｆｋ」とし、バネ定数（弾性係数と同等）を「Ｋ」とし、変位量を「△Ｌ」とすると、以下の関係が成立する。
Ｆｋ＝−Ｋ×△Ｌ
アクチュエータ吸引力とバネ反力とが釣り合い、板バネ１２が停止している状態では、以下の関係が成立する。
Ｆｃｏｉｌ＋Ｆｋ＝０

図５において、実線Ａ１を巻線コイル７に流れる駆動電流の電流値が「ｉ１」であるときの特性、実線Ａ２を巻線コイル７に流れる駆動電流の電流値が「ｉ２」であるときの特性、実線Ａ３を巻線コイル７に流れる駆動電流の電流値が「ｉ３」であるときの特性とすると、以下の関係が成立する。
ｉ１＜ｉ２＜ｉ３

この場合、駆動電流が電流値「ｉ３」未満では、可動ヨーク１１が固定ヨーク６に衝突しないが、駆動電流が電流値「ｉ３」以上では、可動ヨーク１１が固定ヨーク６に衝突する。即ち、可動ヨーク１１が固定ヨーク６に衝突しない駆動電流の最大電流値は電流値「ｉ３」となる。

次に、隙間距離センサ１０について説明する。隙間距離センサ１０は、上記したように、反射光を受光部により受光すると、その受光した反射光の光量を測定して電流値に変換し、その電流値をセンサ電流値として制御マイコン１７に出力する。制御マイコン１７は、隙間距離センサ１０からセンサ電流値を入力すると、その入力したセンサ電流値を距離に換算し、隙間距離センサ１０と可動ヨーク１１の下面部との間の上下方向の隙間距離をセンサ隙間距離として特定する。この場合、センサ隙間距離とヨーク隙間距離との間では上記したように以下の関係が成立する。
センサ隙間距離＝ヨーク隙間距離＋オフセット距離

即ち、本実施形態では、センサ隙間距離を特定し、その特定したセンサ隙間距離からオフセット距離を減算することで、ヨーク隙間距離を特定することが可能である。

タッチパネル３をアクチュエータ４ａ〜４ｄにより支持する構成では、それぞれのヨーク隙間距離はユーザがタッチ面３ａに触れたときの押圧力と押圧位置に依存する。即ち、ユーザがタッチ面３ａの中央付近を押圧した場合であれば、各アクチュエータ４ａ〜４ｄが受ける力は均等となるが、ユーザがタッチ面３ａの隅を押圧した場合であれば、そのユーザが押圧した箇所から相対的に近いアクチュエータでは可動ヨーク１１が下向きに撓み、そのユーザが押圧した箇所から相対的に遠いアクチュエータでは可動ヨーク１１が上向きに撓む。この状態で、駆動電流を各アクチュエータ４ａ〜４ｄに供給すると、各アクチュエータ４ａ〜４ｄから発生されるアクチュエータ吸引力がヨーク隙間距離に応じて異なることになり、可動ヨーク１１の位置変位及び加速度が不均一になる。本実施形態は、このような不具合を、駆動電流の電流値をアクチュエータ４ａ〜４ｄ毎に個別に制御することで解決する。

最初に、触覚を呈示しているときのヨーク隙間距離について説明する。触覚を呈示しているときの可動ヨーク１１の動きは、図６に示すような特性を示す。図６において、ユーザがタッチ面３ａに触れると（ｔ１）、そのユーザからの押圧力によりヨーク隙間距離は小さくなり、その後、駆動電流の供給が開始されると（ｔ２）、アクチュエータ吸引力が発生し、ヨーク隙間距離は更に小さくなる。駆動電流の供給が終了されると（ｔ３）、アクチュエータ吸引力が消滅し、板バネ１２のバネ定数と可動ヨーク１１の質量により決まる周波数にしたがって可動ヨーク１１が減衰振動を開始する。図６では、ユーザがタッチ面３ａに触れた直後にアクチュエータ駆動期間を１回だけ設けた場合を例示しているが、可動ヨーク１１の減衰振動が開始した後にもアクチュエータ駆動期間を設けることで、可動ヨーク１１の減衰振動を速めたり遅めたりすることができる。尚、アクチュエータ駆動期間とは、駆動電流を供給している期間である。

アクチュエータ駆動期間で可動ヨーク１１の位置をフィードバック制御すれば、ヨーク隙間距離のばらつきを軽減することができる。即ち、アクチュエータ駆動期間において、ヨーク隙間距離を逐次特定し、アクチュエータ吸引力がヨーク隙間距離に反比例することを利用し、その逐次特定したヨーク隙間距離に応じて駆動電流を補正すれば、ユーザがタッチ面３ａに触れた押圧位置及びヨーク隙間距離のばらつきの影響を軽減することができる。

しかしながら、実際には、アクチュエータ駆動期間に対して電磁石の応答時間が発生するので、アクチュエータ駆動期間において、ヨーク隙間距離を逐次特定して駆動電流を補正することは難しい。可動ヨーク１１の質量、バネ定数、駆動電流指令値、磁石定数、中立状態におけるヨーク隙間距離を用いて記述した動作モデルを使い、アクチュエータ駆動期間の電流波形データからヨーク隙間距離を予め特定する。そして、中立状態のヨーク隙間距離と基準値とを比較し、中立状態のヨーク隙間距離が基準値と異なる場合に、駆動電流の電流値を指令する駆動電流指令値を、実際のヨーク隙間距離と基準値との差に応じて補正して補正駆動電流指令値を特定し、その特定した補正駆動電流指令値にしたがってアクチュエータ４ａ〜４ｄを駆動することで、ユーザがタッチ面３ａに触れた押圧位置及びヨーク隙間距離のばらつきの影響を軽減することができる。

上記した方法では、初期のヨーク隙間距離が中立状態のヨーク隙間距離であるときの駆動電流指令値、アクチュエータ吸引力、バネ反力、可動ヨーク１１の質量の関係を表した状態方程式を解き、補正駆動電流指令値を特定し、駆動電流を補正すれば良い。

次に、上記した構成の作用について図７及び図８を参照して説明する。図７及び図８はそれぞれ制御マイコン１７が実行する触覚呈示処理を示している。制御マイコン１７が駆動電流の電流指令値を補正する方法としては第１の補正方法と第２の補正方法との２通りの方法がある。以下、それぞれの方法について説明する。

（１）第１の補正方法
第１の補正方法では、以下のように定義する。
中立状態のヨーク隙間距離＝標準値Ｄ１＋押込み量
可動ヨーク１１の加速度＝（磁石定数Ｍ×駆動電流指令値∧２／ヨーク隙間距離−バネ定数Ｋ×（ヨーク隙間距離−標準値Ｄ１））／可動ヨーク１１の質量Ｍａｓｓ（∧はべき乗を示す）
押込み量＝ユーザがタッチ面３ａに触れてからアクチュエータが駆動するまでの凹み量

ユーザがタッチ面３ａに触れていない初期状態のｔ＝０では、押込み量＝０であるので、中立状態のヨーク隙間距離＝標準値Ｄ１となり、可動ヨーク１１の加速度＝０となる。
尚、ユーザがタッチ面３ａに触れることで発生する押込み力は可動ヨーク１１の位置変化の影響を受け難いので、一定のバネ変位を常に発生していると考えられ、上記した演算式には表れない。

Δｔ秒後の可動ヨーク１１の速度Ｖ（Ｄ１，ｔ）は、前回の速度＋可動ヨーク１１の加速度×Δｔから特定することができる。
Δｔ秒後の可動ヨーク１１の位置Ｐ（Ｄ１，ｔ）は、前回の位置＋可動ヨーク１１の速度×Δｔから特定することができる。
中立状態のヨーク隙間距離＝標準値Ｄ２＋押込み量
であるときには、ユーザがタッチ面３ａに触れていない初期状態のｔ＝０では、押込み量＝０であるので、中立状態のヨーク隙間距離＝標準値Ｄ２
となり、時刻ｔにおける駆動電流は、Ｐ（Ｄ２，ｔ）／Ｐ（Ｄ１，ｔ）倍となる。これ以降、以下のように定義する。

Ａ（Ｄ，Ｔ）＝中立状態の隙間距離Ｄ、時刻Ｔにおける可動ヨーク１１の加速度
Ｖ（Ｄ，Ｔ）＝中立状態の隙間距離Ｄ、時刻Ｔにおける可動ヨーク１１の速度
Ｐ（Ｄ，Ｔ）＝中立状態の隙間距離Ｄ、時刻Ｔにおける可動ヨーク１１の位置（基準位置は可動ヨーク１１と固定ヨーク６とが接触した位置である）
アクチュエータ吸引力の発生に応じて可動ヨーク１１に作用する力＝磁石定数Ｍ×駆動電流指令値∧２／Ｐ（Ｄ，ｔ）（∧はべき乗を示す）
板バネ１２の変形に応じて可動ヨーク１１に作用する力＝−バネ定数Ｋ×（Ｐ（Ｄ，ｔ）−Ｄ）

組み付け時の公差等の影響により中立状態における設計時のヨーク隙間距離の中心値に対し、中立状態における実測のヨーク隙間距離が異なるので、上記した標準値Ｄ１，Ｄ２を以下のように定義する。
標準値Ｄ１＝中立状態における設計時のヨーク隙間距離の中心値−押込み量
標準値Ｄ２＝中立状態における実測のヨーク隙間距離−押込み量
制御マイコン１７は、触覚呈示処理を開始すると、可動ヨーク１１の軌道計算に必要な初期状態を以下のように設定する（Ｓ１）。
Ａ（Ｄ１，０）＝０，Ｖ（Ｄ１，０）＝０，Ｐ（Ｄ１，０）＝Ｄ１
Ａ（Ｄ２，０）＝０，Ｖ（Ｄ２，０）＝０，Ｐ（Ｄ２，０）＝Ｄ２

次に、制御マイコン１７は、駆動波形データに格納されている駆動電流指令値の読み出し位置を先頭に設定する（Ｓ２）。
次に、制御マイコン１７は、その設定した読み出し位置にしたがって駆動波形データに格納されている駆動電流指令値を読み出す（Ｓ３）。

次に、制御マイコン１７は、Δｔ秒後の可動ヨーク１１の加速度、速度、位置を以下のように定義する（Ｓ４）。
Ａ（Ｄ１，ｔ＋Δｔ）＝（Ｍ×駆動電流指令値∧２／Ｐ（Ｄ１，ｔ）−Ｋ×（Ｐ（Ｄ１，ｔ）−Ｄ１）／Ｍａｓｓ（∧はべき乗を示す）
Ｖ（Ｄ１，ｔ＋Δｔ）＝Ｖ（Ｄ１，ｔ）＋Ａ（Ｄ１，ｔ）×Δｔ
Ｐ（Ｄ１，ｔ＋Δｔ）＝Ｐ（Ｄ１，ｔ）＋Ｖ（Ｄ１，ｔ）×Δｔ
Ａ（Ｄ２，ｔ＋Δｔ）＝（Ｍ×補正駆動電流指令値∧２／Ｐ（Ｄ２，ｔ）−Ｋ×（Ｐ（Ｄ２，ｔ）−Ｄ２）／Ｍａｓｓ（∧はべき乗を示す）
Ｖ（Ｄ２，ｔ＋Δｔ）＝Ｖ（Ｄ２，ｔ）＋Ａ（Ｄ２，ｔ）×Δｔ
Ｐ（Ｄ２，ｔ＋Δｔ）＝Ｐ（Ｄ２，ｔ）＋Ｖ（Ｄ２，ｔ）×Δｔ

次に、制御マイコン１７は、その定義したΔｔ秒後の可動ヨーク１１の加速度、速度、位置を用い、次の時刻で使用する補正駆動電流指令値を以下のように特定する（Ｓ５）。
補正駆動電流指令値＝Ｐ（Ｄ２，ｔ）／Ｐ（Ｄ１，ｔ）×駆動電流指令値

次に、制御マイコン１７は、駆動電流指令値の読み出しを最後まで終了したか否かを判定する（Ｓ６）。制御マイコン１７は、駆動電流指令値の読み出しを最後まで終了していないと判定すると（Ｓ６：ＮＯ）、駆動波形データに格納されている駆動電流指令値の読み出し位置を更新し（Ｓ７）、上記したステップＳ３に戻り、ステップＳ３以降を繰り返して行う。制御マイコン１７は、駆動電流指令値の読み出しを最後まで終了したと判定すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、触覚呈示処理を終了する。

以上に説明した処理を行うことで、各アクチュエータ４ａ〜４ｄに供給する駆動電流をヨーク隙間距離に応じて制御することで、各アクチュエータ４ａ〜４ｄにおけるアクチュエータ吸引力の均衡を図ることができる。

（２）第２の補正方法
第２の補正方法は、アクチュエータ駆動期間において可動ヨーク１１が中心位置にあるときのアクチュエータ吸引力と、標準隙間距離、即ち、組み付け等のばらつきがない標準状態にあるときのアクチュエータ吸引力とが同じになるように補正駆動電流指令値を特定する。
この場合は、上記した標準値Ｄ１，Ｄ２を以下のように定義する。
標準値Ｄ１＝中立状態における隙間距離設計値−標準押込み量
標準値Ｄ２＝中立状態における隙間距離推定値−標準押込み量
標準押込み量は、振動波形を生成したときの押圧を検出する隙間変化量である。
制御マイコン１７は、触覚呈示処理を開始すると、アクチュエータ駆動期間の最大変位ＶＡを特定する（Ｓ１１）。

次に、制御マイコン１７は、駆動波形データに格納されている駆動電流指令値の読み出し位置を先頭に設定する（Ｓ１２）。
次に、制御マイコン１７は、その設定した読み出し位置にしたがって駆動波形データに格納されている駆動電流指令値を読み出す（Ｓ１３）。

次に、制御マイコン１７は、次の時刻で使用する補正駆動電流指令値を以下のように特定する（Ｓ１４）。
補正駆動電流指令値
＝駆動電流指令値×（（Ｄ２−ＶＡ／２）／（Ｄ１−ＶＡ／２））∧０．５
＝駆動電流指令値×（触覚開始時の推定隙間距離−ＶＡ／２）／（Ｄ１−ＶＡ／２））∧０．５（∧はべき乗を示す）

次に、制御マイコン１７は、駆動電流指令値の読み出しを最後まで終了したか否かを判定する（Ｓ１５）。制御マイコン１７は、駆動電流指令値の読み出しを最後まで終了していないと判定すると（Ｓ１５：ＮＯ）、駆動波形データに格納されている駆動電流指令値の読み出し位置を更新し（Ｓ１６）、上記したステップＳ３に戻り、ステップＳ３以降を繰り返して行う。制御マイコン１７は、駆動電流指令値の読み出しを最後まで終了したと判定すると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、触覚呈示処理を終了する。

第１の補正方法は計算が複雑であり、駆動波形データが複雑であると、摩擦力等による軌道誤差を考慮することが困難となる問題がある。簡易的な方法として第２の補正方法を採用することができる。

以上に説明した処理を行うことで、各アクチュエータ４ａ〜４ｄに供給する駆動電流を可動ヨーク１１の中心位置に応じて制御することで、第１の補正方法と同様に、各アクチュエータ４ａ〜４ｄにおけるアクチュエータ吸引力の均衡を図ることができる。尚、第１の補正方法のステップＳ１〜Ｓ７、第２の補正方法のステップＳ１１〜Ｓ１６は、制御手順に相当する。

尚、以上は、駆動電流の電流値を調整してアクチュエータ吸引力の均衡を図る構成であるが、駆動回路１８の駆動能力が不足しており、補正駆動電流指令値が大きいと、その補正駆動電流指令値により指令された電流値の駆動電流をアクチュエータ４ａ〜４ｄに供給することができない虞がある。その場合は、駆動電流を供給する時間幅である通電時間を調整してアクチュエータ吸引力の均衡を図れば良い。即ち、アクチュエータ４ａ〜４ｄに供給する駆動電流の電流値が補正駆動電流指令値により指令された電流値のＸ（Ｘ＜１）倍であると、そのときのアクチュエータ吸引力はＸ∧２倍（∧はべき乗を示す）となるので、通電時間を１／Ｘ∧２倍とすれば良い。制御マイコン１７は、計算上はΔｔとするが、通電時間を調整する際には、Δｔ／Ｘ∧２として計算すれば良い。

又、以上は、ユーザがタッチ面３ａに触れた後に駆動電流の供給を開始し、ユーザがタッチ面３ａに触れた押圧位置の影響を軽減すると共に、ヨーク隙間距離のばらつきの影響を軽減する構成であるが、ユーザがタッチ面３ａに触れる前から駆動電流の供給を開始し、ヨーク隙間距離のばらつきの影響を軽減し、ユーザがタッチ面３ａに触れた後にユーザがタッチ面３ａに触れた押圧位置の影響を軽減しても良い。即ち、ユーザがタッチ面３ａに触れる前のアクチュエータ吸引力を触覚呈示前のオフセット力として発生させ、そのオフセット力によりヨーク隙間距離のばらつきの影響を軽減する。その状態で、ユーザがタッチ面３ａに触れた後に駆動電流の駆動電流指令値を変更し、ユーザがタッチ面３ａに触れた押圧位置の影響を軽減する。ユーザがタッチ面３ａに触れる前のオフセット力を、ユーザがタッチ面３ａに触れた後でも継続して発生させ続ける。

以上に説明したように本実施形態によれば、次に示す効果を得ることができる。
触覚呈示システム１において、駆動電流の電流値又は通電時間をアクチュエータ４ａ〜４ｄ毎に個別に制御するようにした。アクチュエータ吸引力をアクチュエータ４ａ〜４ｄ毎に個別に制御することで、ユーザがタッチ面３ａに触れた押圧位置及びヨーク隙間距離のばらつきの影響を軽減し、可動ヨーク１１の位置変位及び加速度を一定にすることができ、安定した触覚を適切に呈示することができる。

可動ヨーク１１の軌跡を特定し、その特定した可動ヨーク１１の軌跡を用いて駆動電流の電流値又は通電時間を制御するようにした。可動ヨーク１１の軌跡を用いて安定した触覚を適切に呈示することができる。
第１の補正方法では、駆動期間におけるヨーク隙間距離を逐次特定し、その特定したヨーク隙間距離にしたがって駆動電流の電流値又は通電時間を制御するようにした。ヨーク隙間距離を逐次特定することで、精度を高めることができる。
第２の補正方法では、駆動期間における可動ヨーク１１の中央位置を特定し、その特定した可動ヨークの中央位置にしたがって駆動電流の電流値又は通電時間を制御するようにした。ヨーク隙間距離を逐次特定する処理を省き、駆動期間における可動ヨーク１１の中央位置を用いることで、計算を簡素化することができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、更には、それらに一要素のみ、それ以上、或いはそれ以下を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

車載に適用する構成に限らず、他の用途に適用する構成でも良い。
制御マイコン１７が行う処理をホスト１６が行っても良いし、ホスト１６が行う処理を制御マイコン１７が行っても良く、ホスト１６が行う処理と制御マイコン１７が行う処理とをどのように分散しても良い。
タッチパネル３が複数のアクチュエータ４ａ〜４ｄにより支持されており、各アクチュエータに供給する駆動電流の電流値又は通電時間を個別に制御する構成を例示したが、制御する対象が１個であっても良い。即ち、振動対象が１個のアクチュエータにより支持されている構成に適用しても良い。

図面中、１は触覚呈示システム、３はタッチパネル（振動対象）、３ａはタッチ面、６は固定ヨーク、１１は可動ヨーク、１２は板バネ（弾性部材）、１７は制御マイコン（制御部）である。

Claims (6)

1. ユーザが押圧可能なタッチ面（３ａ）を有する振動対象（３）と、
   前記振動対象に対して弾性部材（１２）を介して接続されている可動ヨーク（１１）及び前記可動ヨークを吸引する固定ヨーク（６）を有する触覚呈示装置（４）と、
   駆動電流を前記触覚呈示装置に供給して吸引力を発生させることで、前記振動対象を振動させて触覚を呈示する制御部（１７）と、を備えた触覚呈示システム（１）であって、
   前記制御部は、ユーザが前記タッチ面に触れた後に駆動電流の供給を開始し、ユーザが前記タッチ面に触れた後の前記可動ヨークの軌跡を特定し、その特定した前記可動ヨークの軌跡を用いて駆動電流の電流値又は通電時間を前記触覚呈示装置毎に個別に制御する触覚呈示システム。
2. 前記制御部は、前記可動ヨークの軌跡を用いて駆動期間における前記固定ヨークと前記可動ヨークとの間の吸引方向の隙間距離であるヨーク隙間距離を逐次特定し、その特定したヨーク隙間距離にしたがって駆動電流の電流値又は通電時間を前記触覚呈示装置毎に個別に制御する請求項１に記載した触覚呈示システム。
3. 前記制御部は、前記可動ヨークの軌跡を用いて駆動期間における前記可動ヨークの中央位置を特定し、その特定した前記可動ヨークの中央位置にしたがって駆動電流の電流値又は通電時間を前記触覚呈示装置毎に個別に制御する請求項１に記載した触覚呈示システム。
4. 前記制御部は、ユーザが前記タッチ面に触れる前から駆動電流の供給を開始し、駆動電流の電流値又は通電時間を前記触覚呈示装置毎に個別に制御する請求項１に記載した触覚呈示システム。
5. ユーザが押圧可能なタッチ面（３ａ）を有する振動対象（３）と、前記振動対象に対して弾性部材（１２）を介して接続されている可動ヨーク（１１）及び前記可動ヨークを吸引する固定ヨーク（６）を有する触覚呈示装置（４）と、駆動電流を前記触覚呈示装置に供給して吸引力を発生させることで、前記振動対象を振動させて触覚を呈示する制御部（１７）と、を備えた触覚呈示システム（１）の前記制御部に、
   ユーザが前記タッチ面に触れた後に駆動電流の供給を開始し、ユーザが前記タッチ面に触れた後の前記可動ヨークの軌跡を特定し、その特定した前記可動ヨークの軌跡を用いて駆動電流の電流値又は通電時間を前記触覚呈示装置毎に個別に制御する制御手順を実行させるコンピュータプログラム。
6. 請求項５に記載したコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体。

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