JP7372403B1 - 電子機器、および、制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信中におけるノイズ発生を回避し、電力を節約する。【解決手段】通信部は、アンテナを用いて無線で通信可能とし、コントローラは、接触検出部への接触が検出されるとき、振動部を振動させ、接触検出部、振動部、および、アンテナは、共通の筐体に配置され、コントローラは、通信部が通信を実行するとき、振動部を振動させない。本実施形態は、電子機器に限られず、制御方法、などいずれの態様によっても実現することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、電子機器、および、制御方法、例えば、触覚提示機能を備える入力デバイスの制御に関する。

パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）、タブレット端末装置、携帯電話機（いわゆるスマートフォンを含む）などの情報処理装置には、近距離無線通信（ＮＦＣ：Near Field Communication）機能を備えるものがある。ＮＦＣによれば、各々に備わるＮＦＣコイル間の距離が一定以内となるように複数のデバイスを接近させ、各種のデータを送信または受信可能とする。ＮＦＣでは、例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２に規定された方式が用いられることがある。

かかる電子機器には、その表面に入力操作を受け付ける入力デバイスを備えるものがある。例えば、特許文献１に記載の電子機器は、電磁結合型の無線モジュールと、無線モジュールに接続されたコイルと、タッチパネルと、タッチパネルに対する操作を所定の検出感度で検出し、コイルが交番磁束を放射している間、検出感度を低下させるタッチ・コントローラを有する。
また、ユーザが接触した場合に、振動発生器を振動させることによりユーザに触覚を伝える触覚提示機能（Haptics, Haptic Presentation）を備える電子機器も提案されている（例えば、特許文献２参照）。触覚提示機能は、触覚フィードバック（Haptic Feedback）とも呼ばれることもある。

特開２０１７－２２８１７３号公報 特開２０１９－１８５３３９号公報

しかしながら、ＮＦＣ機能と触覚提示機能の両者を備える電子機器では、ＮＦＣの実行中に触覚提示機能を動作させると、電磁ノイズが発生し、通信障害の原因となることがあった。また、電磁ノイズの影響を緩和するために、相対的に信号強度を増加させることも考えられる。その場合には、電力消費量が増加してしまう。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様に係る電子機器は、接触検出部、振動部、通信部、および、コントローラを備え、前記通信部は、アンテナを用いて無線で通信可能とし、前記コントローラは、前記接触検出部への接触が検出されるとき、前記振動部を振動させ、前記接触検出部、前記振動部、および、前記アンテナは、共通の筐体に配置され、前記コントローラは、前記通信部が通信を実行するとき、前記振動部を振動させない。

上記の電子機器において、前記コントローラは、前記通信が行われないとき、前記接触検出部への接触領域に基づいて当該接触検出部への接触物が所定の操作物であるか否かを判定し、前記接触物が所定の操作物であるとき、前記振動部を振動させ、前記接触物が所定の操作物ではないとき、前記振動部を振動させなくてもよい。

上記の電子機器において、前記所定の操作物は、人物の指であってもよい。

上記の電子機器において、前記コントローラは、近距離無線通信機器の検出に基づいて、前記通信の実行を判定してもよい。

上記の電子機器において、前記コントローラは、前記通信を実行するとき、前記接触検出部への接触を検出しなくてもよい。

本発明の第２態様に係る制御方法は、接触検出部、振動部、および、通信部を備え、前記通信部は、アンテナを用いて無線で通信可能とし、前記接触検出部、前記振動部、および、前記アンテナが、共通の筐体に配置される電子機器の制御方法であって、前記電子機器が、前記接触検出部への接触が検出されるとき、前記振動部を振動させる第１ステップと、前記通信部が通信を実行するとき、前記振動部の振動を無効にする第２ステップと、を実行してもよい。

本発明の実施形態によれば、通信中におけるノイズ発生を回避し、電力を節約することができる。

本実施形態に係る電子機器の外観構成例を示す斜視図である。 本実施形態に係るタッチパッドの表面を示す平面図である。 本実施形態に係るタッチパッドの裏面を示す平面図である。 本実施形態に係るタッチパッドと第２筐体の構成例を示す断面図である。 本実施形態に係る電子機器の機能構成例を示す概略ブロック図である。 駆動コイルへ供給される駆動信号を例示する図である。 本実施形態に係る触覚提示の制御例を示すタイミングチャートである。 本実施形態に係るＮＦＣ通信制御の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る触覚提示制御の例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る電子機器１の構成例について説明する。以下の説明では、電子機器１がＮＦＣ機能を有するノートブック型ＰＣである場合を主とする。図１は、本実施形態に係る電子機器１の外観構成例を示す斜視図である。

電子機器１は、第１筐体１２と、第２筐体１６と、を備える。第１筐体１２と第２筐体１６のそれぞれの一辺が蝶番（図示せず）を用いて結合されている。この構成により、それぞれの一辺に平行な軸まわりに第１筐体１２の表面と第２筐体１６の表面とのなす角度（本願では、「開き角」と呼ぶことがある）が可変となる。開き角が０°となる状態が、第１筐体１２と第２筐体１６とが完全に閉じた状態となる。通例、電子機器１は、開き角が９０～１３５°となる状態で用いられる。第１筐体１２の表面には、ディスプレイ１４が備えられている。第２筐体１６の表面には、キーボード１８とタッチパッド２０が備えられている。タッチパッド２０の裏面にはＮＦＣアンテナ２２が備えられている。なお、第２筐体１６の表面のうち、その長手方向のタッチパッド２０を挟む両脇においてパームレスト２４が載置されている。本実施形態では、パームレスト２４は省略されてもよい。

タッチパッド２０は、その表面に接触した操作物の位置を接触位置として検出できる接触検出部として機能する。操作物は、主に人の指であるタッチパッド２０の表面には、複数のタッチセンサが異なる位置に二次元配置されている。個々のタッチセンサは、自部への接触の有無を検出する。タッチパッド２０は、接触を検出した１個のタッチセンサまたは複数のタッチセンサの組をもって、接触が検出された位置を接触位置として特定することができる。特定された接触位置は、例えば、ディスプレイ１４の表示領域の座標、もしくは、その座標に配置された画面部品などの特定に用いられうる。本実施形態では、タッチパッド２０は、静電容量方式、抵抗膜方式、などいかなる動作原理に基づくものであってもよい。また、タッチセンサとして、自部に対する圧力を検出可能とする圧力センサが用いられてもよい。

電子機器１には、タッチパッド２０が接触を検出するとき、振動する振動部２１（後述）を備える。振動部には、別個の駆動コイル２８（後述）が設置される。駆動コイル２８は、自部に供給される駆動信号となる交流電流に従って振動する。振動部２１は、タッチパッド２０の一部をなし、振動を提示するための触覚提示部として機能する。よって、振動部と、その振動を制御するためのコントローラ（後述）により触覚提示（haptic presentation）が実現される。タッチパッド２０からの触覚提示によりユーザに対して操作感を与えることができる。

ＮＦＣアンテナ２２は、駆動コイル２８とは、別個のコイルをもって構成され、他の機器とのＮＦＣに用いられる。ＮＦＣアンテナ２２は、ＮＦＣコイルとも呼ばれる。ＮＦＣは、電磁結合型の無線通信の一種である。電磁結合とは、複数のコイル間で発生する現象である。ある送信コイルに交流電流を流すとその周囲において交番磁界が発生する。交番磁界は、その空間の透磁率に応じた強度を有する交番磁束をなす。巻回面が交番磁束に交わるように配置された受信コイルには、交流電圧が誘起される。この現象が、電磁結合に相当し、電磁誘導とも呼ばれる。言い換えれば、電磁結合型の無線通信では、送信コイルに発生した交番磁束が搬送波として用いられる。交番磁束の強度は、送信コイルからの距離が大きい位置ほど減衰する。電磁結合型の無線通信は、複数のコイル間で有意な電磁結合が発生する範囲内でなしうる。通信距離は、典型的には、２～５ｃｍ程度である。

図１の例では、ＮＦＣカード５０が電子機器１に近接するとき、ＮＦＣにより各種のデータが無線で送受信可能となる。ＮＦＣカード５０は、ＮＦＣアンテナ５２を内蔵し、その表面にＩＣカード５６を備える。ＮＦＣカード５０と電子機器１の間でのデータの送受信において、ＮＦＣアンテナ２２、５２間で生ずる電磁結合が用いられる。このとき、タッチパッド２０は、ＮＦＣアンテナ２２、５２の両方の磁束を通過するアクセス面となる。そのため、触覚提示により生ずる電磁波がコイルをもって構成されるＮＦＣアンテナ２２、５２に対して電磁誘導を引き起こし、発生した誘導電流はノイズの原因となりうる。また、ＮＦＣ通信によりＮＦＣアンテナ２２、５２に生ずる交番磁束は、タッチパッド２０により検出される接触を示す接触信号に対する電磁ノイズの原因となりうる。この交番磁束が、通信障害またはタッチパッド２０に対する接触の誤検出を招来しかねない。

そこで、本実施形態１に係る電子機器１は、ＮＦＣの実行中において、タッチパッド２０の表面に振動を生ずる駆動コイル２８（後述）を振動させず、ＮＦＣを実行しないときに駆動コイル２８の振動を許容するコントローラ（後述）を備える。ここで、「振動を許容」とは、タッチパッド２０への接触に応じて振動できる状態にするという意味を含み、必ず振動させることを意味するものではない。

次に、本実施形態に係るタッチパッド２０の構成例について説明する。図２は、本実施形態に係るタッチパッド２０の表面を示す平面図である。図３は、本実施形態に係るタッチパッド２０の裏面を示す平面図である。

タッチパッド２０は、周縁部において第２筐体１６に固定するための装着具を備える。タッチパッド２０は、表面において他の物体との接触を検出する。タッチパッド２０の裏面には、２個の駆動コイル２８－１、２８－２と、ＮＦＣアンテナ２２が配置される。駆動コイル２８－１、２８－２のそれぞれの位置は、ＮＦＣアンテナ２２の位置から所定距離以上離れている。この配置により駆動コイル２８－１、２８－２とＮＦＣアンテナ２２のそれぞれが生じる交番磁界同士の干渉が低減する。

タッチパッド２０が第２筐体１６に設置された状態では、駆動コイル２８－１、２８－２にそれぞれ永久磁石１７（後述）が対面する。そのため、駆動コイル２８－１、２８－２に駆動信号とする交流電流を流すことにより、駆動コイル２８－１、２８－２の巻回面の法線方向に駆動コイル２８－１、２８－２が振動する。この振動によりタッチパッド２０が振動し、タッチパッド２０の表面に接触している操作物に対して機械的振動による刺激を与えることができる。

図４は、本実施形態に係るタッチパッド２０と第２筐体１６の構成例を示す断面図である。図４は、タッチパッド２０が第２筐体１６に装着されている場合を例示する。タッチパッド２０は、ガラス層２１２、接着剤層２１４、および、ＰＣＢＡ（Printed Circuit Board Assembly、プリント回路基板アセンブリ）２１６を備え、その順に積層してなる。

ガラス層２１２の表面には、各種の操作物が接触され、ＰＣＢＡ２１６に配置された各種の部材を保護する。
ＰＣＢＡ２１６は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board、プリント基板）を備え、ＰＣＢ上にコントローラ、接触センサなど、各種の部材が配置されてなる。ＰＣＢの裏面には、ＮＦＣアンテナ２２と駆動コイル２８－１、２８－２の他、コンポーネント２８２、ストッパ２８６、および、スペーサ２８８が配置される。

コンポーネント２８２は、ＮＦＣコントローラ３８２（後述）など、その他の電子部材に相当する。
ストッパ２８６は、タッチパッド２０の裏面に配置されたＮＦＣアンテナ２２の裏面と第２筐体１６の基板１６２との接触、ならびに、コンポーネント２８２の裏面と第２筐体１６の保護シート１６６との接触を防止するための部材である。ストッパ２８６の厚みは、静止状態におけるタッチパッド２０の裏面と第２筐体１６の装着面との間隔よりも薄く、スペーサ２８８よりも剛性が高い材料からなる。

スペーサ２８８は、その裏面において第２筐体１６の基板１６２と同一面を共有するスプリング（発条）１６４に接し、ストッパ２８６ならびにＰＣＢよりも柔軟な材料からなる。スペーサ２８８の厚みは、静止状態におけるタッチパッド２０の裏面と第２筐体１６の装着面との間隔に相当する。スペーサ２８８は、タッチパッド２０の振動を吸収し第２筐体１６による支持を安定化する。

第２筐体１６の装着面は、基板１６２、保護シート１６６、および、底面シート１６８を備え、その順に積層してなる。基板１６２には、タッチパッド２０が装着された状態で、スペーサ２８８に対面する領域においてスプリング１６４が配置され、駆動コイル２８－１、２８－２に対面する領域において永久磁石１７が配置され、コンポーネント２８２に対面する領域において開口部が設けられている。また、基板１６２の表面には、ストッパ２８６とＮＦＣアンテナ２２が対面する。タッチパッド２０が押下された状態では、基板１６２の開口部にコンポーネント２８２が陥入する。これにより、コンポーネント２８２ならびにＮＦＣアンテナ２２と、第２筐体１６との接触が回避される。永久磁石１７として、例えば、フェライトシートが利用可能である。

底面シート１６８は、一定の厚みを有し、電子機器１の底面に相当する部位を覆う。底面シート１６８は、第２筐体１６と第１筐体１２が開いた状態で、第２筐体１６を支持する支持面（例えば、机、テーブル、作業台などの表面）と接触する。保護シート１６６は、底面シート１６８に加わる外力、損傷などから、基板１６２を保護する。

次に、本実施形態に係る電子機器１の機能構成例について説明する。図５は、本実施形態に係る電子機器１の機能構成例を示す概略ブロック図である。
電子機器１は、タッチパッド２０、振動部２１、システムＩ／Ｏコントローラハブ３４、ＭＣＵ３６、ＮＦＣコントローラ３８２、タッチセンサコントローラ３８４、および、触覚コントローラ３８６を含んで構成される。ＭＣＵ３６、ＮＦＣコントローラ３８２、タッチセンサコントローラ３８４、および、触覚コントローラ３８６の一部、または、全部は、上記のコンポーネント２８２としてＰＣＢ上に設置されうる。ＮＦＣアンテナ２２とＮＦＣコントローラ３８２は、ＮＦＣを実現するためのＮＦＣモジュールとして一体に構成されてもよい。

システムＩ／Ｏコントローラハブ（system I/O controller hub）３４は、１個または複数個のコントローラを備え、複数のデバイスと各種のデータを入出力可能に接続する。接続先となる複数のデバイスには、ホストデバイス（図示せず）、ＭＣＵ３６、ＮＦＣコントローラ３８２、および、その他の周辺デバイスが含まれる。システムＩ／Ｏコントローラハブ３４は、チップセット、ＰＣＨ（Platform Controller Hub）などとも呼ばれることがある。

ホストデバイスは、電子機器１の中核となるコンピュータシステムを構成するデバイスである。ホストデバイスには、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、システムメモリが含まれる。プロセッサは、ソフトウェア（プログラム）に記述された命令で指示される種々の演算処理を実行するプロセッサである。プロセッサは、例えば、ＯＳ（Operating System）、ＢＩＯＳ、アプリケーションプログラム（本願では、「アプリ」と呼ぶ）など、各種のソフトウェアで指示される処理を実行する。なお、ソフトウェアに記述された指令（コマンド）で指示される処理を実行することを、「ソフトウェアを実行する」と呼ぶことがある。メインメモリは、プロセッサの実行プログラムの読み込み領域として、または、実行プログラムの処理データを書き込むための作業領域として利用される書き込み可能メモリである。実行プログラムには、ＯＳ、周辺機器などのハードウェアを操作するための各種ドライバ、各種サービス／ユーティリティ、アプリ等が含まれる。

ホストデバイスは、いずれかのプログラムを実行して、タッチパッド２０において検出された接触位置と押圧力の一方または両方を含む操作情報を用いることがある。また、ホストデバイスは、いずれかのプログラムの実行において、ＮＦＣを用いて受信される受信データを用いること、または、その実行において取得される送信データを、ＮＦＣを用いて送信することがある。従って、システムＩ／Ｏコントローラハブ３４は、ホストデバイスと協働して上位システムとして機能しうる。

ＮＦＣコントローラ３８２は、ＮＦＣアンテナ２２を用い、ＮＦＣアンテナ２２に近接したＮＦＣ機器との通信を制御する。図１に例示されるＮＦＣカード５０が、ＮＦＣの相手先のＮＦＣ機器となりうる。ＮＦＣコントローラ３８２は、例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０９２などの通信規格に規定された所定の手順に従って、プレポーリング（pre-polling）とフルポーリング（full-polling）を行い、通信可能とする相手先のＮＦＣ機器の発見を試みる。ＮＦＣコントローラ３８２は、発見されたＮＦＣ機器の有無により、ＮＦＣを実行するか否かを判定することができる。ＮＦＣコントローラ３８２は、ＮＦＣの実行の有無、例えば、コミュニケーションモード（後述）にあるか否かを示す実行状態情報をＭＣＵ３６に出力する。ＮＦＣコントローラ３８２は、この実行状態情報をシステムＩ／Ｏコントローラハブ３４を経由してホストデバイスに出力してもよい。ホストデバイスは、ＮＦＣコントローラ３８２から通知された実行状態情報に基づいてデータの送受信を制御してもよい。

ＮＦＣコントローラ３８２は、発見された機器との間で、各種のデータの送信または受信を制御する。ＮＦＣコントローラ３８２は、データ受信において、ＮＦＣアンテナ２２から入力される交番電流の周波数帯域をＲＦ（Radio Frequency、無線周波数）バンドからベースバンド（基底周波数帯域）にダウンコンバートする。ＮＦＣコントローラ３８２は、ベースバンドの受信信号を復調して得られる受信データをシステムＩ／Ｏコントローラハブ３４に出力する。

ＮＦＣコントローラ３８２は、データ送信において、システムＩ／Ｏコントローラハブ３４から入力される送信データを変調して得られる送信信号の周波数帯域をベースバンドからＲＦバンドにアップコンバートする。ＮＦＣコントローラ３８２は、アップコンバートして得られたＲＦバンドの送信信号をなす交番電流をＮＦＣアンテナ２２に出力する。

ＭＣＵ（Micro Controller Unit）３６は、ホストシステムの動作状態に関わらず、自部に接続された各種デバイス（周辺装置やセンサ等）の状況を監視して制御するコントローラである。ＭＣＵ３６は、ＮＦＣコントローラ３８２、タッチセンサコントローラ３８４、触覚コントローラ３８６、その他のコントローラと協働して、それらのデバイスの一部の制御を実行する。ＭＣＵ３６は、ホストデバイスとは別個のＣＰＵ、ＲＡＭの他、ＲＯＭ、各種の入出力インタフェース（図示せず）を備えるマイクロコンピュータとして構成されてもよい。ＭＣＵ３６は、エンベデッドコントローラ（Embedded Controller）とも呼ばれる。

より具体的には、ＭＣＵ３６は、ＮＦＣコントローラ３８２から入力される実行状態情報に基づいてタッチセンサコントローラ３８４によるタッチパッド２０からの接触情報の取得を制御する。ＭＣＵ３６は、実行状態情報（NFC_Active）がＮＦＣ実行（true）を示すときタッチパッド２０の動作を無効（ディスエーブル（disable））と定める。このとき、ＭＣＵ３６は、タッチセンサコントローラ３８４にタッチパッド２０により検出された接触領域に基づく接触情報の取得を停止させる。ＭＣＵ３６は、実行状態情報がＮＦＣ実行なしを示すときタッチパッド２０の動作を有効（エネーブル（enable））と定める。このとき、ＭＣＵ３６は、タッチセンサコントローラ３８４にタッチパッド２０により検出された接触領域に基づく接触情報の取得を開始させる。ＭＣＵ３６は、タッチセンサコントローラ３８４から入力される接触情報をシステムＩ／Ｏコントローラハブ３４を経由してホストデバイスに出力する。

また、ＭＣＵ３６は、実行状態情報に基づいてタッチセンサコントローラ３８４から入力される接触情報に基づく触覚提示の要否を制御する。ＭＣＵ３６は、実行状態情報がＮＦＣ実行を示すとき、触覚提示を無効と定める。このとき、ＭＣＵ３６は、例えば、触覚コントローラ３８６への接触情報の出力を停止する。そして、触覚コントローラ３８６から駆動コイル２８－１、２８－２への駆動信号とする交流電流の供給が停止される。ＭＣＵ３６は、実行状態情報がＮＦＣ実行なしを示すとき、触覚提示を有効と定める。このとき、ＭＣＵ３６は、例えば、触覚コントローラ３８６への接触情報の出力を開始する。そして、出力される接触情報に基づいて触覚コントローラ３８６から駆動コイル２８－１、２８－２へ駆動信号が供給される。

タッチセンサコントローラ３８４は、ＭＣＵ３６の制御に従って、タッチパッド２０による接触物の検出を制御する。タッチパッド２０の動作が有効と指示されるとき、タッチセンサコントローラ３８４は、タッチパッド２０により検出される接触領域を示す接触情報のＭＣＵ３６への出力を開始する。
タッチセンサコントローラ３８４は、タッチパッド２０に配置されたタッチセンサごとに検出された検出値が所定の検出閾値を超えるか否かにより、そのタッチセンサの位置への接触の有無を判定することができる。検出値の種類は、検出原理により異なりうる。静電容量方式が用いられる場合には、静電容量、もしくは、その基礎となる電圧値が検出値となりうる。圧力方式が用いられる場合には、圧力が検出値として用いられる。

なお、タッチセンサコントローラ３８４は、空間的に連続した一連の接触領域の重心を接触位置と定め、定めた接触位置を接触情報に含めてＭＣＵ３６に出力してもよい。また、検出値が圧力を示す場合には、タッチセンサコントローラ３８４は、検出された圧力をタッチセンサ間で積分して押圧力を定め、定めた押圧力を接触情報に含めてＭＣＵ３６に出力してもよい。接触ありと判定されたタッチセンサの位置の集合により検出領域が表される。タッチパッド２０の動作が無効と指示されるとき、タッチセンサコントローラ３８４は、検出情報のＭＣＵ３６への出力を停止する。

タッチセンサを構成する電極には、ＮＦＣアンテナ２２から放射される交番磁束により誘導電圧が誘起される。誘起された誘導電圧は様々な周波数成分を含み、接触情報にノイズとして混入する。そこで、タッチセンサコントローラ３８４は、ＮＦＣコントローラ３８２からＭＣＵ３６を経由して通知されるＮＦＣモードに応じてタッチパッド２０に配置されたタッチセンサの検出閾値を制御してもよい。ＮＦＣモードは、例えば、ＮＦＣの実行状態としてのＮＦＣ実行なし、プレポーリングモード、フルポーリングモード、コミュニケーションモードのいずれかを示す実行状態情報とみなすこともできる。ＮＦＣ実行なしの状態では、検出閾値は、例えば、環境ノイズによるノイズレベルよりも大きい値であればよい。

プレポーリングモードとは、プレポーリング信号によりＮＦＣアンテナ２２に生じた誘導電圧に基づいて、ＮＦＣアンテナ２２への金属の接近の検出を試みる動作モードである。金属は、ＮＦＣ機器の候補となり、誘導電圧の発生要因となる。ＮＦＣコントローラ３８２は、所定のプレポーリング周期（例えば、数百ｍｓ～数秒）ごとにプレポーリングを実行する。ＮＦＣコントローラ３８２は、プレポーリングにおいて、プレポーリング周期よりも短い期間、プレポーリング信号とする交番電圧をＮＦＣアンテナ２２に出力する。ＮＦＣコントローラ３８２は、プレポーリング信号の出力開始、終了を、プレポーリングモードへの変更、解除として判定することができる。プレポーリングは、電子機器１のホストシステムの動作が停止している間、省電力モードで動作している間、などの時期に行われてもよい。

フルポーリングモードは、プレポーリングにより金属が検出されるとき、フルポーリング信号を送信し、ＮＦＣアンテナ２２に生じた誘導電圧に基づく受信信号からＮＦＣ機器を識別する動作モードである。ＮＦＣコントローラ３８２は、フルポーリング信号を搬送する交番電圧をＮＦＣアンテナ２２に出力し、フルポーリング信号を搬送する交流磁場を放射させる。フルポーリング信号には、電子機器１の識別情報が含まれてもよい。

ＮＦＣアンテナ２２に近接したＮＦＣ機器は、放射された交流磁場により誘起された誘導電圧に基づく受信信号を受信する。ＮＦＣ機器は、受信した受信信号を復調しフルポーリング信号を取得する。ＮＦＣ機器は、フルポーリング信号に対する応答信号を搬送する交流磁場を放射する。応答信号には、ＮＦＣ方式の種別（例えば、Type-A, Type-B、など）を示す種別情報が含まれてもよい。ＮＦＣコントローラ３８２は、ＮＦＣアンテナ２２に生じた誘導電圧に基づく受信信号を復調して応答信号を取得し、取得した種別情報に基づいて送信元としてのＮＦＣ機器を識別することができる。コミュニケーションモードにおいて、ＮＦＣコントローラ３８２は、種別情報に示されるＮＦＣ方式に従って、ＮＦＣ機器との通信を実行する。ＮＦＣコントローラ３８２は、フルポーリング信号の出力開始を、フルポーリングモードへの変更と判定することができる。ＮＦＣコントローラ３８２は、ＮＦＣ機器を識別するとき、ＮＦＣモードをフルポーリングモードからコミュニケーションモードに変更することができる。ＮＦＣコントローラ３８２は、フルポーリングモードの開始から所定のフルポーリングタイムアウト時間内に応答信号を取得できない場合、または、応答信号を取得してもＮＦＣ機器を識別できない場合には、ＮＦＣモードをフルポーリングモードからＮＦＣ実行なしに変更することができる。

なお、ＮＦＣコントローラ３８２は、コミュニケーションモードの開始から所定のコミュニケーションタイムアウト時間内に送信データの送信も受信データの受信もなされないとき、ＮＦＣモードとしてコミュニケーションモードをＮＦＣ実行なしに変更することができる。ＮＦＣコントローラ３８２は、ホストデバイスからの通信終了通知が指示されるときにコミュニケーションモードの終了を判定してもよい。その後、ＮＦＣコントローラ３８２は、コミュニケーションモードの終了をもってＮＦＣ実行なしと判定してもよい。

タッチセンサコントローラ３８４は、例えば、ＮＦＣモードがＮＦＣ実行なしの場合、検出閾値を予め定めた基準閾値に設定し、ＮＦＣモードがプレポーリングモード、フルポーリングモードとなる場合、検出閾値を基準閾値よりも高い予め定めた設定値（以下の説明では、それぞれ「プレポーリング閾値」、「フルポーリング閾値」と呼ぶことがある）に設定する。タッチセンサコントローラ３８４は、ＮＦＣモードがＮＦＣ実行なしの場合、個々のタッチセンサからの検出値の取得を停止し、タッチパッド２０による接触領域の取得を無効とする。

触覚コントローラ３８６は、ＭＣＵ３６の制御に従って、触覚提示の要否を制御する。触覚提示が有効と指示されるとき、触覚コントローラ３８６は、ＭＣＵ３６からの接触情報の入力に応じて触覚提示を実行する。触覚提示を実行するとき、触覚コントローラ３８６は、駆動信号を駆動コイル２８－１、２８－２に供給し、振動部２１を振動させる。触覚提示を実行しないとき、触覚コントローラ３８６は、駆動信号の駆動コイル２８－１、２８－２への供給を停止し、振動部２１を振動させない。

次に、駆動コイル２８－１、２８－２へ供給される駆動信号の例を示す。図６は、駆動コイル２８－１、２８－２へ供給される駆動信号を例示する図である。上段、下段は、それぞれ駆動コイル２８－１、２８－２に供給する駆動信号の時間変化を示す。この例では、駆動信号の基本周波数は、１００～４００ＫＨｚである。駆動信号は、基本周波数よりも低い周波数（本願では、「振幅周波数」と呼ぶ）で振幅が周期的に変動する。駆動コイル２８－１に対する駆動信号の振幅は、ほぼ０に近似する第１状態と、最大値となる第２状態とが繰り返され、第１状態の期間よりも第２状態の期間の方が長い。駆動コイル２８－２に対する駆動信号の振幅の時間変化は、駆動コイル２８－１に対する駆動信号の振幅の時間変化とは半周期異なり、かつ、第１状態をとる期間と第２状態をとる期間との比率が逆となる。駆動コイル２８－１、２８－２をタッチパッド２０の中心を通る対称軸に対して対称となる位置に配置することで、タッチパッド２０の振動部２１を効率よく振動させることができる。振幅周波数は、人間の触覚として感知可能な周波数帯域の範囲内、例えば、１０Ｈｚ～２００Ｈｚであればよい。

なお、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２で規定された搬送周波数は、１３．９２ＭＨｚであり、駆動信号の振幅周波数や基本周波数よりも格段に高い。しかしながら、駆動信号は比較的高い電圧を有し（例えば、８～１５Ｖ）、予期しない高調波による交番磁束がＮＦＣアンテナ２２に電磁ノイズを発生させることがある。また、ＮＦＣアンテナ２２により生じる交番磁束がタッチパッド２０からの接触情報を搬送する導線との電磁結合を生じ、電磁ノイズを発生させることがある。

この点、ＭＣＵ３６は、ＮＦＣの実行中においてタッチパッド２０に対する触覚提示を無効とすることで、駆動コイル２８－１、２８－２に交番磁束が発生させないため、予期しない電磁ノイズを回避することができる。ＮＦＣアンテナ２２に発生する交番磁束による接触情報を伝達する導線との電磁結合が、タッチパッド２０からの接触情報の取得を無効とすることで、電磁ノイズが混入した接触情報の取得を回避することができる。
もっとも、タッチパッド２０をＮＦＣ機器のアクセス面として用いることで、タッチパッド２０に対する操作は、ＮＦＣ機器のタッチパッド２０への接近とを異なる時期になされうる。

次に、ＮＦＣの実行状態とタッチパッド２０への接触に基づく触覚提示の制御例について説明する。図７は、本実施形態に係る触覚提示の制御例を示すタイミングチャートである。図７の上段、中段、下段は、それぞれＮＦＣの実行状態、接触検出状態、および、触覚提示の制御状態の時間変化を示す。触覚提示の制御状態として、ディスエーブルとされているか否かが示されている。

図７の例では、ＮＦＣ実行状態がプレポーリング、フルポーリング、ＮＦＣデータ送信の順に変化する。プレポーリングは、時刻ｔ０から一定のプレポーリング周期ごとになされ、時刻ｔ１において金属が検出される。その後、フルポーリングが開始される。時刻ｔ２において、フルポーリング信号に対する応答信号に基づいてＮＦＣ機器であるＮＦＣカード５０が検出される。その時点において、ＮＦＣモードがコミュニケーションモードとなり、触覚提示が無効（ディスエーブル）に制御される。その後、データ送信（ＮＦＣデータ送信）がなされる。時刻ｔ７においてＮＦＣデータ送信の終了とともに、ＮＦＣモードがコミュニケーションモードからＮＦＣ実行なしに変化する。この時点において、触覚提示が無効から有効（エネーブル）に変更される。即ち、時刻ｔ２から時刻ｔ６までの期間において、タッチパッド２０に操作物が接触しても、触覚提示がなされない。図７の例では、時刻ｔ３からｔ４までの期間と、時刻ｔ５からｔ６までの期間においてユーザの指がタッチパッド２０に接触することが仮定されている。これらの期間では、触覚提示がなされない。そのため、触覚提示による交番磁束の発生による送信データまたは受信データへの電磁ノイズの混入を回避することができる。

次に、本実施形態に係るＮＦＣ通信制御の一例について説明する。図８は、本実施形態に係るＮＦＣ通信制御の一例を示すフローチャートである。図８の処理は、ＮＦＣモジュールの動作中になされる。初期状態において、ＮＦＣモードはＮＦＣ実行なしとなる。
（ステップＳ１０４）タッチセンサコントローラ３８４は、タッチパッド２０のタッチセンサの検出閾値として基準閾値を設定する。
（ステップＳ１０６）ＮＦＣコントローラ３８２は、所定のプレポーリング周期ごとに、ＮＦＣモードをＮＦＣ実行なしからプレポーリングモードに変更する。タッチセンサコントローラ３８４は、タッチセンサの検出閾値をプレポーリング閾値に変更する。

（ステップＳ１０８）ＮＦＣコントローラ３８２は、プレポーリング信号の送信に応じてＮＦＣアンテナ２２に生ずる誘導電圧を監視し、誘導電圧に基づいて金属が検出されたか否かを判定する。検出される場合（ステップＳ１０８ ＹＥＳ）、ステップＳ１１０の処理に進む。検出されない場合（ステップＳ１０８ ＮＯ）、ＮＦＣモードをＮＦＣ実行なしに変更し、タッチセンサの検出閾値を基準閾値に変更し、ステップＳ１０６の処理に戻る。

（ステップＳ１１０）ＮＦＣコントローラ３８２は、ＮＦＣモードをプレポーリングモードからフルポーリングモードに変更する。タッチセンサコントローラ３８４は、タッチセンサの検出閾値をフルポーリング閾値に変更する。
（ステップＳ１１２）ＮＦＣコントローラ３８２は、フルポーリング信号の送信に応じてＮＦＣアンテナ２２に生ずる誘導電圧から復調された受信信号として応答信号で搬送される種別情報の検出を試みる。ＮＦＣコントローラ３８２は、種別情報の検出の成否に基づいて、ＮＦＣカードの有無を検出する。ＮＦＣカードが検出される場合（ステップＳ１１２ ＹＥＳ）、ステップＳ１１４の処理に進む。ＮＦＣカードが検出されない場合（ステップＳ１１２ ＮＯ）、ステップＳ１０６の処理に戻る。

（ステップＳ１１４）ＮＦＣコントローラ３８２は、ＮＦＣモードをフルポーリングモードからコミュニケーションモードに変更する。
（ステップＳ１１６）ＭＣＵ３６は、触覚提示を無効（ディスエーブル）と定め、触覚コントローラ３８６への接触情報の出力を停止する。触覚コントローラ３８６から駆動コイル２８への交番電流の供給を停止することで振動部２１の振動が停止する。

（ステップＳ１１８）ＭＣＵ３６は、タッチパッド２０の動作を無効（ディスエーブル）と定め、タッチセンサコントローラ３８４に接触情報の取得を停止させる。
（ステップＳ１２０）ＮＦＣコントローラ３８２は、上記の手法を用いてコミュニケーションモードを終了するか否かを判定する。終了しないと判定されるとき（ステップＳ１２０ ＮＯ）、ステップＳ１２０の処理を繰り返す。終了したと判定されるとき（ステップＳ１２０ ＹＥＳ）、ＮＦＣコントローラ３８２は、ＮＦＣモードをコミュニケーションモードからＮＦＣ実行なしに変更し、ステップＳ１２２の処理に進む。

（ステップＳ１２２）ＭＣＵ３６は、触覚提示を有効（エネーブル）と定め、触覚コントローラ３８６への接触情報の出力を再開する。
（ステップＳ１２４）ＭＣＵ３６は、タッチパッド２０の動作を有効（エネーブル）と定め、タッチセンサコントローラ３８４に接触情報の取得を再開させる。その後、ステップＳ１０４の処理に戻る。

なお、図７は、フルポーリングによりＮＦＣカード５０が検出された後で、タッチパッド２０に接触物が接触する場合を例示するが、これには限られない。ＮＦＣカード５０の検出前にタッチパッド２０に接触物が接触されることも生じうる。その場合には、接触物の接触に応じて触覚提示がなされることがある。触覚提示による電磁ノイズがプレポーリングまたはフルポーリングを阻害し、ＮＦＣの実行に至らないこともある。そこで、ＭＣＵ３６は、ＮＦＣがなされないとき、タッチセンサコントローラ３８４に示される接触領域に基づいて、タッチパッド２０への接触物が所定の操作物であるか否かを判定する。接触物が所定の操作物であると判定するとき、ＭＣＵ３６は、触覚提示を有効（エネーブル）と定め、触覚コントローラ３８６への接触情報の出力を許容する。接触物が所定の操作物でないと判定するとき、ＭＣＵ３６は、触覚提示を無効（ディスエーブル）と定め、触覚コントローラ３８６への接触情報の出力を停止する。所定の操作物は人物の指としてもよい。

検出される操作物が指、または、その他の所定の操作物（例えば、スライタスペン）である場合には、タッチパッド２０の振動がユーザに伝わることで、そのユーザに対する触覚提示の目的が達される。そして、その操作により他のＮＦＣ機器がタッチパッド２０に接近する可能性が低くなる。操作中においてプレポーリングまたはフルポーリングがなされたとしても、新たなＮＦＣが開始される可能性も低い。

他方、検出される操作物が指、または、その他の所定の操作物でない場合には、タッチパッド２０の振動がユーザに伝わらないため、触覚提示の目的が達されない。その場合には、ユーザによる操作は推認されず、他のＮＦＣ機器がタッチパッド２０に接近する可能性が低くなるとは限らない。よって、触覚提示を停止することで、電磁ノイズの発生を抑制することで、ＮＦＣ実行なしからコミュニケーションモードへの円滑になされる。

ＭＣＵ３６は、接触情報に示される空間的に連続した１個の接触領域に基づいて、接触物が所定の操作物であるか否かを判定することができる。ＭＣＵ３６は、接触領域の大きさ、または、形状を表すパラメータが予め定めた範囲内に含まれるか否かにより、接触物が所定の操作物であるか否かを判定することができる。かかるパラメータとして、径、アスペクト比（縦横比）、などを用いることができる。ＭＣＵ３６は、予め定めた機械学習モデルを用いて、接触領域が所定の操作物となる確率を算出し、その確率が判定閾値以上となるか否かに基づいて、接触物が所定の操作物であるか否かを判定してもよい。

次に、本実施形態に係る触覚提示制御の例について説明する。図９は、本実施形態に係る触覚提示制御の例を示すフローチャートである。図９の処理は、ＮＦＣモードがＮＦＣ実行なし、プレポーリングモード、または、フルポーリングモードである場合に、図８の処理と並行してなされる。図８の処理による触覚提示制御の判定結果と、図９の処理による触覚提示制御の判定結果とが異なる場合には、ＭＣＵ３６は、図９の処理による触覚提示制御の判定結果を優先する。

（ステップＳ１３２）ＭＣＵ３６は、タッチパッド２０への接触の有無を判定する。ＭＣＵ３６は、例えば、タッチセンサコントローラ３８４からの接触情報の入力を有無に基づいて、接触の有無を判定することができる。ＭＣＵ３６は、接触を検出するとき（ステップＳ１３２ ＹＥＳ）、ステップＳ１３６の処理に進む。ＭＣＵ３６は、接触を検出しないとき（ステップＳ１３２ ＮＯ）、ステップＳ１３４の処理に進む。
（ステップＳ１３４）ＭＣＵ３６は、触覚提示を無効（ディスエーブル）と定め、触覚コントローラ３８６への接触情報の出力を停止する。その後、ステップＳ１３２の処理に戻る。

（ステップＳ１３６）ＭＣＵ３６は、入力される接触情報に示される接触領域に基づいて操作物が所定の操作物（例えば、人物の指）であるか否かを判定する。所定の操作物と判定されるとき（ステップＳ１３６ ＹＥＳ）、ステップＳ１３８の処理に進む。所定の操作物ではないと判定されるとき（ステップＳ１３６ ＮＯ）、ステップＳ１３４の処理に進む。
（ステップＳ１３８）ＭＣＵ３６は、触覚提示を有効（エネーブル）と定め、触覚コントローラ３８６に接触情報を出力する。その後、ステップＳ１３２の処理に戻る。

以上に説明したように、本実施形態に係る電子機器は、接触検出部（例えば、タッチパッド２０）、振動部２１、通信部（例えば、ＮＦＣコントローラ３８２）、および、コントローラ（例えば、ＭＣＵ３６、タッチセンサコントローラ３８４、触覚コントローラ３８６）を備える。通信部は、アンテナ（例えば、ＮＦＣアンテナ２２）を用いて無線で通信可能とする。コントローラは、接触検出部への接触が検出されるとき、振動部を振動させる。接触検出部、振動部、および、アンテナは、共通の筐体（例えば、第２筐体１６）に配置され、コントローラは、通信部が通信を実行するとき、振動部を振動させない。
この構成によれば、無線での通信中に振動部が振動しないため、振動によるアンテナにおける磁束の変動による誘導電圧の発生が抑制される。そのため、誘導電圧によるノイズの発生を抑えることができる。また、ノイズの低減または回避により、より低い電力でも通信が可能になるため、消費電力を節約することができる。

コントローラは、無線での通信が行われないとき、接触検出部への接触領域に基づいて当該接触検出部への接触物が所定の操作物であるか否かを判定してもよい。コントローラは、接触物が所定の操作物であるとき、振動部を振動させ、接触物が所定の操作物ではないとき、振動部を振動させなくてもよい。所定の操作物は、人物の指であってもよい。
この構成によれば、接触物が所定の操作物であるか否かにより振動部を振動させるか否かを制御することができる。そのため、接触物がユーザに振動を伝える所定の操作物である場合には、他の操作物が接近しない可能性が高い状況で、ユーザに対して接触時における振動による刺激を与えることができる。また、接触物がユーザに振動を伝える所定の操作物でない場合には、接触時における振動を回避することで、アンテナにおける磁束の変動による誘導電圧の発生を抑制することができる。

コントローラは、ＮＦＣ機器の検出に基づいて、無線での通信の実行を判定してもよい。この構成により、振動部の振動を制限する時期をＮＦＣ機器の検出時に限定することができる。そのため、触覚提示機能を必要以上に制限することを回避することができる。

コントローラは、無線での通信を実行するとき、接触検出部への接触を検出しなくてもよい。この構成により、通信時における磁束の変動による誘導電圧の変動に起因するノイズを含む検出信号の取得を回避することができる。

なお、上記の説明は、電子機器１がＮＦＣ機能を有するノートブック型ＰＣである場合を主としたが、これには限られない。電子機器１は、タブレット端末装置、携帯電話機（いわゆるスマートフォンを含む）などの汎用の情報通信機器であってもよいし、接触によりユーザ操作を受け付け、かつ、ＮＦＣ機能を有する機器であれば専用の機器であってもよい。電子機器１は、例えば、飲食物、乗車券の販売に係る自動販売機、クレジットカード、デビットカードなどの決済カードから情報を読み取るカードリーダ、公共サービスの提供に係る情報提供端末装置（いわゆるキオスク端末を含む）、などであってもよい。

接触検出部として、単独のタッチパッド２０が適用されなくてもよい。接触検出部は、ディスプレイ１４と重ね合わせて一体化された単一のタッチパネルとして構成されてもよい。接触検出部として、ボタン、キーボード、など、接触により操作を受け付ける機器が用いられてもよい。
駆動コイル２８の数は、２個に限られず、１個または３個以上であってもよい。

上記の各種のコントローラの種類、機能分担は、例示したものに限られない。例えば、ＭＣＵは、ＭＦＣコントローラ３８２と一体に構成されてもよい。ＭＣＵ３６は、ＭＦＣコントローラ３８２に代えて、もしくは、ＭＦＣコントローラ３８２とともに、タッチセンサコントローラ３８４と触覚コントローラ３８６の一方または両方と一体に構成されてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。上述の実施形態において説明した各構成は、任意に組み合わせることができる。

１…電子機器、１２…第１筐体、１４…ディスプレイ、１６…第２筐体、１７…永久磁石、１８…キーボード、２０…タッチパッド、２１…振動部、２２…ＮＦＣアンテナ、２８（２８－１、２８－２）…駆動コイル、３４…システムＩ／Ｏコントローラハブ、３６…ＭＣＵ、５０…ＮＦＣカード、５２…ＮＦＣアンテナ、５６…ＩＣカード、１６２…基板、１６４…スプリング、１６６…保護シート、１６８…底面シート、２１２…ガラス層、２１４…接着剤層、２１６…ＰＣＢＡ、２８２…コンポーネント、２８６…ストッパ、２８８…スペーサ、３８２…ＮＦＣコントローラ、３８４…タッチセンサコントローラ、３８６…触覚コントローラ

Claims (4)

1. 接触検出部、振動部、通信部、および、コントローラを備え、
   前記通信部は、アンテナを用いて無線で通信可能とし、
   前記アンテナは、他の機器との電磁結合に基づくデータ通信に用いられる通信コイルを備え、
   前記振動部には、前記接触検出部の裏面に永久磁石と対面するように駆動信号に従って振動する駆動コイルが設置され、
   前記コントローラは、前記接触検出部への接触が検出されるとき、前記振動部を振動させ、
   前記接触検出部、前記振動部、および、前記アンテナは、共通の筐体に配置され、
   前記コントローラは、
   前記アンテナに生じる受信信号としてポーリング信号に対する応答信号が取得されることにより前記データ通信が開始されるとき、前記振動部の振動を停止し、
   一定期間以上前記データ通信がなされないとき、前記接触の検出に応じた前記振動部の振動を再開する、
   電子機器。
2. 前記コントローラは、
   前記データ通信が行われないとき、前記接触検出部への接触領域に基づいて当該接触検出部への接触物が所定の操作物であるか否かを判定し、
   前記接触物が所定の操作物であるとき、前記振動部を振動させ、
   前記接触物が所定の操作物ではないとき、前記振動部を振動させない
   請求項１に記載の電子機器。
3. 前記所定の操作物は、人物の指である
   請求項２に記載の電子機器。
4. 接触検出部、振動部、および、通信部を備え、
   前記通信部は、アンテナを用いて無線で通信可能とし、
   前記アンテナは、他の機器との電磁結合に基づくデータ通信に用いられる通信コイルを備え、
   前記振動部には、前記接触検出部の裏面に永久磁石と対面するように駆動信号に従って振動する駆動コイルが設置され、
   前記接触検出部、前記振動部、および、前記アンテナが、共通の筐体に配置される電子機器の制御方法であって、
   前記電子機器が、
   前記アンテナに生じる受信信号としてポーリング信号に対する応答信号が取得されることにより前記データ通信が開始されるとき、前記振動部の振動を停止するステップと、
   一定期間以上前記データ通信がなされないとき、
   前記接触検出部への接触の検出に応じた前記振動部の振動を再開するステップと、を実行する
   制御方法。

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