KR101516926B1 - 구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법 - Google Patents

구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법 Download PDF

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KR101516926B1
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유이찌 가마따
기요시 다니나까
야스히로 엔도
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

양호한 촉감을 제공할 수 있는 구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
구동 제어 장치는, 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널의 표시면측에 배치되는 터치 패널과, 상기 터치 패널에 조작 입력을 행하는 조작면에 진동을 발생시키는 제1 진동 소자를 포함하는 전자 기기의 상기 제1 진동 소자를 구동하는 구동 제어 장치로서, 상기 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 구동 신호로 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어부로서, 상기 조작면에의 조작 입력의 위치 및 당해 위치의 시간적 변화 정도에 따라, 상기 고유 진동의 강도가 변화하도록 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어부를 포함한다.

Description

구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법{DRIVE CONTROLLING APPARATUS, ELECTRONIC DEVICE AND DRIVE CONTROLLING METHOD}
본 발명은 구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법에 관한 것이다.
종래부터 표시 수단과, 사용자의 조작 부위의 상기 표시 수단에의 접촉 상태를 검출하는 접촉 검출 수단과, 상기 표시 수단에 접촉하고 있는 상기 조작 부위에 대해, 소정의 촉감을 부여하는 촉감 진동을 발생시키는 촉감 진동 발생 수단을 구비하는 촉감 제시 장치가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이 촉감 제시 장치는, 상기 접촉 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여, 상기 촉감 진동을 발생시키기 위한 파형 데이터를 생성하는 진동 파형 데이터 생성 수단을 더 구비한다. 또한, 이 촉감 제시 장치는, 상기 진동 파형 데이터 생성 수단에 의해 생성된 상기 파형 데이터에 대해 초음파를 반송파로서 변조 처리를 행하고, 그 변조 처리에 의해 생성된 초음파 변조 신호를, 상기 촉감 진동을 발생시키기 위한 신호로서 상기 촉감 진동 발생 수단에 출력하는 초음파 변조 수단을 더 구비한다.
또한, 상기 초음파 변조 수단은, 주파수 변조 또는 위상 변조 중 어느 한쪽을 행한다. 또한, 상기 초음파 변조 수단은, 또한 진폭 변조를 행한다.
일본 특허 출원 공개 제2010-231609호 공보
그런데, 종래의 촉감 제시 장치의 초음파의 주파수는, 가청 대역보다 높은 주파수(약 20㎑ 이상)이면 되고, 초음파의 주파수 자체에 특별히 고안은 이루어져 있지 않으므로, 양호한 촉감을 제공하지 못할 우려가 있다.
따라서, 양호한 촉감을 제공할 수 있는 구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 형태의 구동 제어 장치는, 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널의 표시면측에 배치되는 터치 패널과, 상기 터치 패널에 조작 입력을 행하는 조작면에 진동을 발생시키는 제1 진동 소자를 포함하는 전자 기기의 상기 제1 진동 소자를 구동하는 구동 제어 장치로서, 상기 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 구동 신호로 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어부로서, 상기 조작면에의 조작 입력의 위치 및 당해 위치의 시간적 변화 정도에 따라, 상기 고유 진동의 강도가 변화하도록 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어부를 포함한다.
양호한 촉감을 제공할 수 있는 구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 전자 기기(100)를 도시하는 사시도이다.
도 2는 실시 형태의 전자 기기(100)를 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 전자 기기(100)의 A-A 화살표 단면을 도시하는 도면이다.
도 4는 초음파대의 고유 진동에 의해 톱 패널(120)에 발생하는 정재파 중, 톱 패널(120)의 단변에 평행하게 형성되는 파두(波頭)를 도시하는 도면이다.
도 5는 전자 기기(100)의 톱 패널(120)에 발생시키는 초음파대의 고유 진동에 의해, 조작 입력을 행하는 손끝에 가해지는 움직임 마찰력이 변화하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시 형태의 전자 기기(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 메모리(250)에 저장되는 제1 데이터와 제2 데이터를 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 형태의 전자 기기(100)의 구동 제어 장치(300)의 구동 제어부(240)가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 실시 형태의 전자 기기(100)의 동작예를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태의 전자 기기(100)의 동작예를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태의 전자 기기(100)의 동작예를 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태의 전자 기기(100)의 동작예를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태의 전자 기기(100)의 동작예를 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태의 전자 기기(100)의 동작예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법을 적용한 실시 형태에 대해 설명한다.
<실시 형태>
도 1은 실시 형태의 전자 기기(100)를 도시하는 사시도이다.
전자 기기(100)는 일례로서, 터치 패널을 입력 조작부로 하는, 스마트폰 단말기, 또는, 태블릿형 컴퓨터이다. 전자 기기(100)는 터치 패널을 입력 조작부로 하는 기기이면 되므로, 예를 들어 휴대 정보 단말기, 또는, ATM(Automatic Teller Machine)과 같이 특정한 장소에 설치되어 이용되는 기기여도 된다.
전자 기기(100)의 입력 조작부(101)는 터치 패널의 하측에 디스플레이 패널이 배치되어 있고, 디스플레이 패널에 GUI(Graphic User Interface)에 의한 여러 가지 버튼(102A), 또는, 슬라이더(102B) 등[이하, GUI 조작부(102)라고 함]이 표시된다.
전자 기기(100)의 이용자는, 통상 GUI 조작부(102)를 조작하기 위해, 손끝으로 입력 조작부(101)에 접촉한다.
다음으로, 도 2를 사용하여, 전자 기기(100)의 구체적인 구성에 대해 설명한다.
도 2는 실시 형태의 전자 기기(100)를 도시하는 평면도이며, 도 3은 도 2에 도시하는 전자 기기(100)의 A-A 화살표 단면을 도시하는 도면이다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 도시하는 바와 같이 직교 좌표계인 XYZ 좌표계를 정의한다.
전자 기기(100)는 하우징(110), 톱 패널(120), 양면 테이프(130), 진동 소자(140), 터치 패널(150), 디스플레이 패널(160) 및 기판(170)을 포함한다.
하우징(110)은 예를 들어 수지제이며, 도 3에 도시하는 바와 같이 오목부(110A)에 기판(170), 디스플레이 패널(160) 및 터치 패널(150)이 배치됨과 함께, 양면 테이프(130)에 의해 톱 패널(120)이 접착되어 있다.
톱 패널(120)은 평면에서 볼 때 장방형의 얇은 평판 형상의 부재이며, 투명한 글래스, 또는, 폴리카보네이트와 같은 강화 플라스틱으로 제작된다. 톱 패널(120)의 표면(Z축 정방향측의 면)은 전자 기기(100)의 이용자가 조작 입력을 행하는 조작면의 일례이다.
톱 패널(120)은 Z축 부방향측의 면에 진동 소자(140)가 접착되고, 평면에서 볼 때의 4변이 양면 테이프(130)에 의해 하우징(110)에 접착되어 있다. 또한, 양면 테이프(130)는 톱 패널(120)의 4변을 하우징(110)에 접착할 수 있으면 되고, 도 3에 도시하는 바와 같이 직사각형 환상일 필요는 없다.
톱 패널(120)의 Z축 부방향측에는 터치 패널(150)이 배치된다. 톱 패널(120)은 터치 패널(150)의 표면을 보호하기 위해 설치되어 있다. 또한, 톱 패널(120)의 표면에, 또 다른 패널 또는 보호막 등이 설치되어 있어도 된다.
톱 패널(120)은 Z축 부방향측의 면에 진동 소자(140)가 접착된 상태에서, 진동 소자(140)가 구동됨으로써 진동한다. 실시 형태에서는, 톱 패널(120)의 고유 진동 주파수로 톱 패널(120)을 진동시켜, 톱 패널(120)에 정재파를 발생시킨다. 단, 톱 패널(120)에는 진동 소자(140)가 접착되어 있으므로, 실제로는, 진동 소자(140)의 무게 등을 고려한 후에, 고유 진동 주파수를 정하는 것이 바람직하다.
진동 소자(140)는 톱 패널(120)의 Z축 부방향측의 면에 있어서, Y축 정방향측에 있어서, X축 방향으로 연신하는 단변을 따라 접착되어 있다. 진동 소자(140)는 초음파대의 진동을 발생시킬 수 있는 소자이면 되고, 예를 들어 피에조 소자와 같은 압전 소자를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
진동 소자(140)는 후술하는 구동 제어부로부터 출력되는 구동 신호에 의해 구동된다. 진동 소자(140)가 발생시키는 진동의 진폭(강도) 및 주파수는 구동 신호에 의해 설정된다. 또한, 진동 소자(140)의 온/오프는 구동 신호에 의해 제어된다.
또한, 초음파대라 함은, 예를 들어 약 20㎑ 이상의 주파수대를 말한다. 실시 형태의 전자 기기(100)에서는, 진동 소자(140)가 진동하는 주파수는, 톱 패널(120)의 진동수와 동등해지므로, 진동 소자(140)는 톱 패널(120)의 고유 진동수로 진동하도록 구동 신호에 의해 구동된다.
터치 패널(150)은 디스플레이 패널(160)의 상측(Z축 정방향측)에서, 톱 패널(120)의 하측(Z축 부방향측)에 배치되어 있다. 터치 패널(150)은 전자 기기(100)의 이용자가 톱 패널(120)에 접촉하는 위치(이하, 조작 입력의 위치라고 함)를 검출하는 좌표 검출부의 일례이다.
터치 패널(150)의 하측에 있는 디스플레이 패널(160)에는, GUI에 의한 여러 가지 버튼 등(이하, GUI 조작부라고 함)이 표시된다. 이로 인해, 전자 기기(100)의 이용자는, 통상, GUI 조작부를 조작하기 위해, 손끝으로 톱 패널(120)에 접촉한다.
터치 패널(150)은 이용자의 톱 패널(120)에의 조작 입력의 위치를 검출할 수 있는 좌표 검출부이면 되고, 예를 들어 정전 용량형 또는 저항막형의 좌표 검출부이면 된다. 여기서는, 터치 패널(150)이 정전 용량형의 좌표 검출부인 형태에 대해 설명한다. 터치 패널(150)과 톱 패널(120) 사이에 간극이 있어도, 정전 용량형의 터치 패널(150)은 톱 패널(120)에의 조작 입력을 검출할 수 있다.
또한, 여기서는, 터치 패널(150)의 입력면측에 톱 패널(120)이 배치되는 형태에 대해 설명하지만, 톱 패널(120)은 터치 패널(150)과 일체적이어도 된다. 이 경우, 터치 패널(150)의 표면이 도 2 및 도 3에 도시하는 톱 패널(120)의 표면으로 되어, 조작면을 구축한다. 또한, 도 2 및 도 3에 도시하는 톱 패널(120)을 생략한 구성이어도 된다. 이 경우에도, 터치 패널(150)의 표면이 조작면을 구축한다. 또한, 이 경우에는, 조작면을 갖는 부재를, 당해 부재의 고유 진동으로 진동시키면 된다.
또한, 터치 패널(150)이 정전 용량형인 경우에는, 톱 패널(120)의 상측에 터치 패널(150)이 배치되어 있어도 된다. 이 경우에도, 터치 패널(150)의 표면이 조작면을 구축한다. 또한, 터치 패널(150)이 정전 용량형인 경우에는, 도 2 및 도 3에 도시하는 톱 패널(120)을 생략한 구성이어도 된다. 이 경우에도, 터치 패널(150)의 표면이 조작면을 구축한다. 또한, 이 경우에는, 조작면을 갖는 부재를, 당해 부재의 고유 진동으로 진동시키면 된다.
디스플레이 패널(160)은 예를 들어 액정 디스플레이 패널 또는 유기 EL(Electroluminescence) 패널 등의 화상을 표시할 수 있는 표시부이면 된다. 디스플레이 패널(160)은 하우징(110)의 오목부(110A)의 내부에서, 도시를 생략하는 홀더 등에 의해 기판(170)의 상측(Z축 정방향측)에 설치된다.
디스플레이 패널(160)은 후술하는 드라이버 IC(Integrated Circuit)에 의해 구동 제어가 행해지고, 전자 기기(100)의 동작 상황에 따라, GUI 조작부, 화상, 문자, 기호, 도형 등을 표시한다.
기판(170)은 하우징(110)의 오목부(110A)의 내부에 배치된다. 기판(170)의 상측에는, 디스플레이 패널(160) 및 터치 패널(150)이 배치된다. 디스플레이 패널(160) 및 터치 패널(150)은 도시를 생략하는 홀더 등에 의해 기판(170) 및 하우징(110)에 고정되어 있다.
기판(170)에는, 후술하는 구동 제어 장치 외에, 전자 기기(100)의 구동에 필요한 다양한 회로 등이 실장된다.
이상과 같은 구성의 전자 기기(100)는 톱 패널(120)에 이용자의 손가락이 접촉하고, 손끝의 이동을 검출하면, 기판(170)에 실장되는 구동 제어부가 진동 소자(140)를 구동하고, 톱 패널(120)을 초음파대의 주파수로 진동시킨다. 이 초음파대의 주파수는, 톱 패널(120)과 진동 소자(140)를 포함하는 공진계의 공진 주파수이며, 톱 패널(120)에 정재파를 발생시킨다.
전자 기기(100)는 초음파대의 정재파를 발생시킴으로써, 톱 패널(120)을 통해 이용자에게 촉감을 제공한다.
다음으로, 도 4를 사용하여, 톱 패널(120)에 발생시키는 정재파에 대해 설명한다.
도 4는 초음파대의 고유 진동에 의해 톱 패널(120)에 발생하는 정재파 중, 톱 패널(120)의 단변에 평행하게 형성되는 파두를 도시하는 도면이며, 도 4의 (A)는 측면도, (B)는 사시도이다. 도 4의 (A), (B)에서는, 도 2 및 도 3과 마찬가지의 XYZ 좌표를 정의한다. 또한, 도 4의 (A), (B)에서는, 이해 용이성을 위해, 정재파의 진폭을 과장하여 나타낸다. 또한, 도 4의 (A), (B)에서는 진동 소자(140)를 생략한다.
톱 패널(120)의 영률 E, 밀도 ρ, 포와송비 δ, 장변 치수 l, 두께 t와, 장변 방향으로 존재하는 정재파의 주기수 k를 이용하면, 톱 패널(120)의 고유 진동수(공진 주파수) f는 다음 수학식 1, 2로 나타내어진다. 정재파는 1/2 주기 단위로 동일한 파형을 가지므로, 주기수 k는, 0.5 간격의 값을 취하고, 0.5, 1, 1.5, 2…로 된다.
Figure 112014077804511-pct00001
Figure 112014077804511-pct00002
또한, 수학식 2의 계수 α는, 수학식 1에 있어서의 k2 이외의 계수를 통합하여 나타낸 것이다.
도 4의 (A), (B)에 도시하는 정재파는, 일례로서, 주기수 k가 10인 경우의 파형이다. 예를 들어, 톱 패널(120)로서, 장변의 길이 l이 140㎜, 단변의 길이가 80㎜, 두께 t가 0.7㎜인 Gorilla(등록 상표) 글래스를 사용하는 경우에는, 주기수 k가 10인 경우에, 고유 진동수 f는 33.5[㎑]로 된다. 이 경우에는, 주파수가 33.5[㎑]인 구동 신호를 사용하면 된다.
톱 패널(120)은 평판 형상의 부재이지만, 진동 소자(140)(도 2 및 도 3 참조)를 구동하여 초음파대의 고유 진동을 발생시키면, 도 4의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이 휨으로써, 표면에 정재파가 발생한다.
또한, 여기서는, 1개의 진동 소자(140)가 톱 패널(120)의 Z축 부방향측의 면에 있어서, Y축 정방향측에 있어서, X축 방향으로 연신하는 단변을 따라 접착되는 형태에 대해 설명하지만, 진동 소자(140)를 2개 사용해도 된다. 2개의 진동 소자(140)를 사용하는 경우에는, 또 하나의 진동 소자(140)를 톱 패널(120)의 Z축 부방향측의 면에 있어서, Y축 부방향측에 있어서, X축 방향으로 연신하는 단변을 따라 접착하면 된다. 이 경우에, 2개의 진동 소자(140)는 톱 패널(120)의 2개의 단변에 평행한 중심선을 대칭축으로 하여, 축 대칭으로 되도록 배치하면 된다.
또한, 2개의 진동 소자(140)를 구동하는 경우에는, 주기수 k가 정수인 경우에는 동일 위상으로 구동하면 되고, 주기수 k가 홀수인 경우에는 역위상으로 구동하면 된다.
다음으로, 도 5를 사용하여, 전자 기기(100)의 톱 패널(120)에 발생시키는 초음파대의 고유 진동에 대해 설명한다.
도 5는 전자 기기(100)의 톱 패널(120)에 발생시키는 초음파대의 고유 진동에 의해, 조작 입력을 행하는 손끝에 가해지는 움직임 마찰력이 변화하는 모습을 설명하는 도면이다. 도 5의 (A), (B)에서는, 이용자가 손끝으로 톱 패널(120)에 접촉하면서, 손가락을 톱 패널(120)의 안쪽으로부터 앞쪽으로 화살표를 따라 이동하는 조작 입력을 행하고 있다. 또한, 진동의 온/오프는, 진동 소자(140)(도 2 및 도 3 참조)를 온/오프함으로써 행해진다.
또한, 도 5의 (A), (B)에서는, 톱 패널(120)의 안쪽 방향에 있어서, 진동이 오프인 동안에 손가락이 접촉하는 범위를 그레이로 나타내고, 진동이 온인 동안에 손가락이 접촉하는 범위를 희게 나타낸다.
초음파대의 고유 진동은, 도 4에 도시하는 바와 같이 톱 패널(120)의 전체에 발생하지만, 도 5의 (A), (B)에는, 이용자의 손가락이 톱 패널(120)의 안쪽으로부터 앞쪽으로 이동하는 동안에 진동의 온/오프를 절환하는 동작 패턴을 나타낸다.
이로 인해, 도 5의 (A), (B)에서는, 톱 패널(120)의 안쪽 방향에 있어서, 진동이 오프인 동안에 손가락이 접촉하는 범위를 그레이로 나타내고, 진동이 온인 동안에 손가락이 접촉하는 범위를 희게 나타낸다.
도 5의 (A)에 도시하는 동작 패턴에서는, 이용자의 손가락이 톱 패널(120)의 안쪽에 있을 때에 진동이 오프이며, 손가락을 앞쪽으로 이동시키는 도중에 진동이 온으로 되어 있다.
한편, 도 5의 (B)에 도시하는 동작 패턴에서는, 이용자의 손가락이 톱 패널(120)의 안쪽에 있을 때에 진동이 온이며, 손가락을 앞쪽으로 이동시키는 도중에 진동이 오프로 되어 있다.
여기서, 톱 패널(120)에 초음파대의 고유 진동을 발생시키면, 톱 패널(120)의 표면과 손가락 사이에 스퀴즈 효과에 의한 공기층이 개재하고, 손가락으로 톱 패널(120)의 표면을 따라 이동하였을 때의 움직임 마찰 계수가 저하된다.
따라서, 도 5의 (A)에서는, 톱 패널(120)의 안쪽에 그레이로 나타내는 범위에서는, 손끝에 가해지는 움직임 마찰력은 크고, 톱 패널(120)의 앞쪽에 희게 나타내는 범위에서는, 손끝에 가해지는 움직임 마찰력은 작아진다.
이로 인해, 도 5의 (A)에 도시하는 바와 같이 톱 패널(120)에 조작 입력을 행하는 이용자는, 진동이 온으로 되면, 손끝에 가해지는 움직임 마찰력의 저하를 감지하고, 손끝의 미끄러짐 용이성을 지각하게 된다. 이때, 이용자는 톱 패널(120)의 표면이 보다 매끄러워짐으로써, 움직임 마찰력이 저하될 때에, 톱 패널(120)의 표면에 오목부가 존재하는 것처럼 느낀다.
한편, 도 5의 (B)에서는, 톱 패널(120)의 안쪽 전방측에 희게 나타내는 범위에서는, 손끝에 가해지는 움직임 마찰력은 작고, 톱 패널(120)의 앞쪽에 그레이로 나타내는 범위에서는, 손끝에 가해지는 움직임 마찰력은 커진다.
이로 인해, 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이 톱 패널(120)에 조작 입력을 행하는 이용자는, 진동이 오프로 되면, 손끝에 가해지는 움직임 마찰력의 증대를 감지하고, 손끝의 미끄러지기 어려운 것, 혹은, 걸리는 느낌을 지각하게 된다. 그리고, 손끝이 미끄러지기 어려워짐으로써, 움직임 마찰력이 높아질 때에, 톱 패널(120)의 표면에 볼록부가 존재하는 것처럼 느낀다.
이상의 내용으로부터, 도 5의 (A)와 (B)의 경우에는, 이용자는 손끝으로 요철을 감지할 수 있다. 이와 같이 인간이 요철을 지각하는 것은, 예를 들어 "촉감 디자인을 위한 인쇄물 전사법과 Sticky-band Illusion"[제11회 계측 자동 제어 학회 시스템 인테그레이션 부문 강연회 논문집(SI2010, 센다이) 174-177, 2010-12]에 기재되어 있다. 또한, "Fishbone Tactile Illusion"[일본 가상 현실 학회 제10회 대회 논문집(2005년 9월)]에도 기재되어 있다.
또한, 여기서는, 진동의 온/오프를 절환하는 경우의 움직임 마찰력의 변화에 대해 설명하였지만, 이것은, 진동 소자(140)의 진폭(강도)을 변화시킨 경우에도 마찬가지이다.
다음으로, 도 6을 사용하여, 실시 형태의 전자 기기(100)의 구성에 대해 설명한다.
도 6은 실시 형태의 전자 기기(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
전자 기기(100)는 진동 소자(140), 앰프(141), 터치 패널(150), 드라이버 IC(Integrated Circuit)(151), 디스플레이 패널(160), 드라이버 IC(161), 제어부(200), 정현파 발생기(310) 및 진폭 변조기(320)를 포함한다.
제어부(200)는 어플리케이션 프로세서(220), 통신 프로세서(230), 구동 제어부(240) 및 메모리(250)를 갖는다. 제어부(200)는 예를 들어 IC 칩으로 실현된다.
또한, 구동 제어부(240), 정현파 발생기(310) 및 진폭 변조기(320)는 구동 제어 장치(300)를 구축한다. 또한, 여기서는, 어플리케이션 프로세서(220), 통신 프로세서(230), 구동 제어부(240) 및 메모리(250)가 1개의 제어부(200)에 의해 실현되는 형태에 대해 설명하지만, 구동 제어부(240)는 제어부(200)의 외부에 별도의 IC 칩 또는 프로세서로서 설치되어 있어도 된다. 이 경우에는, 메모리(250)에 저장되어 있는 데이터 중, 구동 제어부(240)의 구동 제어에 필요한 데이터는, 메모리(250)와는 별도의 메모리에 저장하여, 구동 제어 장치(300)의 내부에 설치하면 된다.
도 6에서는, 하우징(110), 톱 패널(120), 양면 테이프(130) 및 기판(170)(도 2 참조)은 생략한다. 또한, 여기서는, 앰프(141), 드라이버 IC(151), 드라이버 IC(161), 구동 제어부(240), 메모리(250), 정현파 발생기(310) 및 진폭 변조기(320)에 대해 설명한다.
앰프(141)는 구동 제어 장치(300)와 진동 소자(140) 사이에 배치되어 있고, 구동 제어 장치(300)로부터 출력되는 구동 신호를 증폭하여 진동 소자(140)를 구동한다.
드라이버 IC(151)는, 터치 패널(150)에 접속되어 있고, 터치 패널(150)에의 조작 입력이 있었던 위치를 나타내는 위치 데이터를 검출하고, 위치 데이터를 제어부(200)에 출력한다. 이 결과, 위치 데이터는, 어플리케이션 프로세서(220)와 구동 제어부(240)에 입력된다. 또한, 위치 데이터가 구동 제어부(240)에 입력되는 것은, 위치 데이터가 구동 제어 장치(300)에 입력되는 것과 등가이다.
드라이버 IC(161)는, 디스플레이 패널(160)에 접속되어 있고, 구동 제어 장치(300)로부터 출력되는 묘화 데이터를 디스플레이 패널(160)에 입력하고, 묘화 데이터에 기초하는 화상을 디스플레이 패널(160)에 표시시킨다. 이에 의해, 디스플레이 패널(160)에는, 묘화 데이터에 기초하는 GUI 조작부 또는 화상 등이 표시된다.
어플리케이션 프로세서(220)는 전자 기기(100)의 다양한 어플리케이션을 실행하는 처리를 행한다.
통신 프로세서(230)는 전자 기기(100)가 3G(Generation), 4G(Generation), LTE(Long Term Evolution), WiFi 등의 통신을 행하기 위해 필요한 처리를 실행한다.
구동 제어부(240)는 2개의 소정의 조건이 갖추어진 경우에, 진폭 데이터를 진폭 변조기(320)에 출력한다. 진폭 데이터는, 진동 소자(140)의 구동에 사용하는 구동 신호의 강도를 조정하기 위한 진폭값을 나타내는 데이터이다. 진폭값은, 위치 데이터의 시간적 변화 정도에 따라 설정된다. 여기서, 위치 데이터의 시간적 변화 정도로서는, 이용자의 손끝이 톱 패널(120)의 표면을 따라 이동하는 속도를 이용한다. 이용자의 손끝의 이동 속도는, 드라이버 IC(151)로부터 입력되는 위치 데이터의 시간적인 변화 정도에 기초하여, 구동 제어부(240)가 산출한다.
실시 형태의 구동 제어 장치(300)는 일례로서, 손끝의 이동 속도에 관계없이 이용자가 손끝으로부터 감지하는 촉감을 일정하게 하기 위해, 이동 속도가 높을수록 진폭값을 작게 하고, 이동 속도가 낮을수록 진폭값을 크게 한다.
이러한 진폭값을 나타내는 진폭 데이터와 이동 속도의 관계를 나타내는 제1 데이터는, 메모리(250)에 저장되어 있다.
또한, 여기서는, 제1 데이터를 사용하여 이동 속도에 따른 진폭값을 설정하는 형태에 대해 설명하지만, 다음 수학식 3을 사용하여 진폭값 A를 산출해도 된다. 수학식 3으로 산출되는 진폭값 A는, 이동 속도가 높을수록 작아지고, 이동 속도가 낮을수록 커진다.
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여기서, A0는 진폭의 기준값이며, V는 손끝의 이동 속도이며, a는 소정의 상수이다. 수학식 3을 사용하여 진폭값 A를 산출하는 경우에는, 수학식 3을 나타내는 데이터와, 진폭의 기준값 A0와 소정의 상수 a를 나타내는 데이터를 메모리(250)에 저장해 두면 된다.
또한, 실시 형태의 구동 제어 장치(300)는 이용자의 손끝이 톱 패널(120)의 표면을 따라 이동하였을 때에, 손끝에 가해지는 움직임 마찰력을 변화시키기 위해 톱 패널(120)을 진동시킨다. 움직임 마찰력은, 손끝이 이동하고 있을 때에 발생하므로, 구동 제어부(240)는 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상으로 되었을 때에, 진동 소자(140)를 진동시킨다. 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상으로 되는 것은, 첫번째의 소정의 조건이다.
따라서, 구동 제어부(240)가 출력하는 진폭 데이터가 나타내는 진폭값은, 이동 속도가 소정의 임계값 속도 미만일 때에는 제로이며, 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상으로 되면, 이동 속도에 따라 소정의 진폭값으로 설정된다. 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상일 때에는, 이동 속도가 높을수록 진폭값은 작게 설정되고, 이동 속도가 낮을수록 진폭값이 크게 설정된다.
또한, 실시 형태의 구동 제어 장치(300)는 조작 입력을 행하는 손끝의 위치가, 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역 내에 있는 경우에, 진폭 데이터를 진폭 변조기(320)에 출력한다. 조작 입력을 행하는 손끝의 위치가, 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역 내에 있는 것은, 두번째의 소정 조건이다.
조작 입력을 행하는 손끝의 위치가 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역 내에 있는지의 여부는, 조작 입력을 행하는 손끝의 위치가, 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역의 내부에 있는지의 여부에 기초하여 판정된다.
여기서, 디스플레이 패널(160)에 표시하는 GUI 조작부, 화상을 표시하는 영역, 또는, 페이지 전체를 나타내는 영역 등의 디스플레이 패널(160) 상에 있어서의 위치는, 당해 영역을 나타내는 영역 데이터에 의해 특정된다. 영역 데이터는, 모든 어플리케이션에 있어서, 디스플레이 패널(160)에 표시되는 모든 GUI 조작부, 화상을 표시하는 영역, 또는, 페이지 전체를 나타내는 영역에 대해 존재한다.
이로 인해, 두번째의 소정 조건으로서, 조작 입력을 행하는 손끝의 위치가, 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역 내에 있는지의 여부를 판정할 때에는, 전자 기기(100)가 기동하고 있는 어플리케이션의 종류가 관계하게 된다. 어플리케이션의 종류에 의해, 디스플레이 패널(160)의 표시가 다르기 때문이다.
또한, 어플리케이션의 종류에 의해, 톱 패널(120)의 표면에 접촉한 손끝을 이동시키는 조작 입력의 종류가 다르기 때문이다. 톱 패널(120)의 표면에 접촉한 손끝을 이동시키는 조작 입력의 종류로서는, 예를 들어 GUI 조작부를 조작할 때에는, 소위 브릭 조작이 있다. 브릭 조작은, 손끝을 톱 패널(120)의 표면을 따라, 튕기듯이(스냅하듯이) 비교적 짧은 거리 이동시키는 조작이다.
또한, 페이지를 넘기는 경우에는, 예를 들어 스윕 조작을 행한다. 스윕 조작은, 손끝을 톱 패널(120)의 표면을 따라 스윕(sweep)하듯이 비교적 긴 거리 이동시키는 조작이다. 스윕 조작은, 페이지를 넘기는 경우 외에, 예를 들어 사진을 넘기는 경우에 행해진다. 또한, GUI 조작부에 의한 슬라이더[도 1의 슬라이더(102B) 참조]를 슬라이드시키는 경우에는, 슬라이더를 드래그하는 드래그 조작이 행해진다.
여기서 일례로서 드는 브릭 조작, 스윕 조작 및 드래그 조작과 같이, 톱 패널(120)의 표면에 접촉한 손끝을 이동시키는 조작 입력은, 어플리케이션에 의한 표시의 종류에 의해 나누어 사용된다. 이로 인해, 조작 입력을 행하는 손끝의 위치가, 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역 내에 있는지의 여부를 판정할 때에는, 전자 기기(100)가 기동하고 있는 어플리케이션의 종류가 관계하게 된다.
구동 제어부(240)는 영역 데이터를 사용하여, 드라이버 IC(151)로부터 입력되는 위치 데이터가 나타내는 위치가, 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역의 내부에 있는지의 여부를 판정한다.
어플리케이션의 종류를 나타내는 데이터와, 조작 입력이 행해지는 GUI 조작부 등을 나타내는 영역 데이터와, 진동 패턴을 나타내는 패턴 데이터를 관련시킨 제2 데이터는, 메모리(250)에 저장되어 있다.
또한, 구동 제어부(240)는 드라이버 IC(151)로부터 구동 제어 장치(300)에 위치 데이터가 입력되고 나서, 당해 위치 데이터에 기초하여 구동 신호가 산출될 때까지의 소요 시간의 동안에 있어서의 손끝의 위치의 변화분을 보간하기 위해, 다음의 처리를 행한다.
구동 제어 장치(300)는 소정의 제어 주기마다 연산을 행한다. 이것은 구동 제어부(240)도 마찬가지이다. 이로 인해, 드라이버 IC(151)로부터 구동 제어 장치(300)에 위치 데이터가 입력되고 나서, 당해 위치 데이터에 기초하여 구동 제어부(240)가 구동 신호를 산출할 때까지의 소요 시간을 Δt로 하면, 소요 시간 Δt는, 제어 주기와 동등하다.
여기서, 손끝의 이동 속도는, 드라이버 IC(151)로부터 구동 제어 장치(300)에 입력되는 위치 데이터가 나타내는 점(x1, y1)을 시작점으로 하고, 소요 시간 Δt가 경과한 후의 손끝의 위치를 종료점(x2, y2)으로 하는 벡터의 속도로서 구할 수 있다.
구동 제어부(240)는 드라이버 IC(151)로부터 구동 제어 장치(300)에 입력되는 위치 데이터가 나타내는 점(x2, y2)을 시작점으로 하고, 소요 시간 Δt가 경과한 후의 손끝의 위치를 종료점(x3, y3)으로 하는 벡터를 구함으로써, 소요 시간 Δt 경과 후의 좌표(x3, y3)를 추정한다.
실시 형태의 전자 기기(100)에서는, 상술한 바와 같이 하여 소요 시간 Δt 경과 후의 좌표를 추정함으로써, 소요 시간 Δt의 동안에 있어서의 손끝의 위치의 변화분을 보간한다.
이러한 소요 시간 Δt 경과 후의 좌표를 추정하는 연산은, 구동 제어부(240)가 행한다. 구동 제어부(240)는 추정 좌표가 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역의 내부에 있는지의 여부를 판정하고, 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역의 내부에 있는 경우에 진동을 발생시킨다. 따라서, 두번째의 소정의 조건은, 추정 좌표가 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역의 내부에 있는 것이다.
이상의 내용으로부터, 구동 제어부(240)가 진폭 데이터를 진폭 변조기(320)에 출력하기 위해 필요한 2개의 소정의 조건은, 손끝의 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상인 것과, 추정 좌표가 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역의 내부에 있는 것이다.
구동 제어부(240)는 손끝의 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상이며, 추정 좌표가 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역의 내부에 있는 경우에, 이동 속도에 따른 진폭값을 나타내는 진폭 데이터를 메모리(250)로부터 판독하여, 진폭 변조기(320)에 출력한다.
메모리(250)는 진폭값을 나타내는 진폭 데이터와 이동 속도의 관계를 나타내는 제1 데이터, 및, 어플리케이션의 종류를 나타내는 데이터와, 조작 입력이 행해지는 GUI 조작부 등을 나타내는 영역 데이터와, 진동 패턴을 나타내는 패턴 데이터를 관련시킨 제2 데이터를 저장한다.
또한, 메모리(250)는 어플리케이션 프로세서(220)가 어플리케이션의 실행에 필요로 하는 데이터 및 프로그램, 및, 통신 프로세서(230)가 통신 처리에 필요로 하는 데이터 및 프로그램 등을 저장한다.
정현파 발생기(310)는 톱 패널(120)을 고유 진동수로 진동시키기 위한 구동 신호를 생성하는 데 필요한 정현파를 발생시킨다. 예를 들어, 톱 패널(120)을 33.5[㎑]의 고유 진동수 f로 진동시키는 경우에는, 정현파의 주파수는, 33.5[㎑]로 된다. 정현파 발생기(310)는 초음파대의 정현파 신호를 진폭 변조기(320)에 입력한다.
진폭 변조기(320)는 구동 제어부(240)로부터 입력되는 진폭 데이터를 사용하여, 정현파 발생기(310)로부터 입력되는 정현파 신호의 진폭을 변조하여 구동 신호를 생성한다. 진폭 변조기(320)는 정현파 발생기(310)로부터 입력되는 초음파대의 정현파 신호의 진폭만을 변조하고, 주파수 및 위상은 변조하지 않고, 구동 신호를 생성한다.
이로 인해, 진폭 변조기(320)가 출력하는 구동 신호는, 정현파 발생기(310)로부터 입력되는 초음파대의 정현파 신호의 진폭만을 변조한 초음파대의 정현파 신호이다. 또한, 진폭 데이터가 제로인 경우에는, 구동 신호의 진폭은 제로로 된다. 이것은, 진폭 변조기(320)가 구동 신호를 출력하지 않는 것과 동등하다.
다음으로, 도 7을 사용하여, 메모리(250)에 저장되는 제1 데이터 및 제2 데이터에 대해 설명한다.
도 7은 메모리(250)에 저장되는 제1 데이터와 제2 데이터를 나타내는 도면이다.
도 7의 (A)에 나타내는 바와 같이, 제1 데이터는, 진폭값을 나타내는 진폭 데이터와, 이동 속도를 관련시킨 데이터이다. 도 7의 (A)에 나타내는 제1 데이터에 따르면, 이동 속도 V가 0 이상 b1 미만(0≤V＜b1)일 때에는 진폭값을 0으로 설정하고, 이동 속도 V가 b1 이상 b2 미만(b1≤V＜b2)일 때에는 진폭값을 A1로 설정하고, 이동 속도 V가 b2 이상 b3 미만(b2≤V＜b3)일 때에는, 진폭값을 A2로 설정하게 된다.
또한, 도 7의 (B)에 나타내는 바와 같이, 제2 데이터는, 어플리케이션의 종류를 나타내는 데이터와, 조작 입력이 행해지는 GUI 조작부 등이 표시되는 영역의 좌표값을 나타내는 영역 데이터와, 진동 패턴을 나타내는 패턴 데이터를 관련시킨 데이터이다.
도 7의 (B)에서는, 어플리케이션의 종류를 나타내는 데이터로서, 어플리케이션 ID(Identification)를 나타낸다. 또한, 영역 데이터로서, 조작 입력이 행해지는 GUI 조작부 등이 표시되는 영역의 좌표값을 나타내는 식 f1∼f4를 나타낸다. 또한, 진동 패턴을 나타내는 패턴 데이터로서, P1∼P4를 나타낸다.
또한, 제2 데이터에 포함되는 어플리케이션 ID로 나타내어지는 어플리케이션은, 스마트폰 단말기, 또는, 태블릿형 컴퓨터에서 이용 가능한 모든 어플리케이션을 포함하고, 전자 메일의 편집 모드도 포함한다.
다음으로, 도 8을 사용하여, 실시 형태의 전자 기기(100)의 구동 제어 장치(300)의 구동 제어부(240)가 실행하는 처리에 대해 설명한다.
도 8은 실시 형태의 전자 기기(100)의 구동 제어 장치(300)의 구동 제어부(240)가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
전자 기기(100)의 OS(Operating System)는 소정의 제어 주기마다 전자 기기(100)를 구동하기 위한 제어를 실행한다. 이로 인해, 구동 제어 장치(300)는, 소정의 제어 주기마다 연산을 행한다. 이것은 구동 제어부(240)도 마찬가지이며, 구동 제어부(240)는 도 8에 나타내는 플로우를 소정의 제어 주기마다 반복하여 실행한다.
여기서, 드라이버 IC(151)로부터 구동 제어 장치(300)에 위치 데이터가 입력되고 나서, 당해 위치 데이터에 기초하여 구동 제어부(240)가 구동 신호를 산출할 때까지의 소요 시간을 Δt로 하면, 소요 시간 Δt는, 제어 주기와 대략 동등하다.
제어 주기의 1주기의 시간은, 드라이버 IC(151)로부터 구동 제어 장치(300)에 위치 데이터가 입력되고 나서, 당해 위치 데이터에 기초하여 구동 신호가 산출될 때까지의 소요 시간 Δt에 상당하는 것으로서 취급할 수 있다.
구동 제어부(240)는 전자 기기(100)의 전원이 온으로 됨으로써, 처리를 개시시킨다.
구동 제어부(240)는 현재의 위치 데이터가 나타내는 좌표와, 현재의 어플리케이션의 종류에 따라, 현재 조작 입력이 행해지고 있는 GUI 조작부에 대해, 진동 패턴과 관련시켜진 영역 데이터를 취득한다(스텝 S1).
구동 제어부(240)는 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상인지의 여부를 판정한다(스텝 S2). 이동 속도는, 벡터 연산에 의해 산출하면 된다. 또한, 임계값 속도는, 소위 브릭 조작, 스윕 조작, 또는 드래그 조작 등과 같이 손끝을 이동시키면서 조작 입력을 행할 때에 있어서의 손끝의 이동 속도의 최저 속도로서 설정하면 된다. 이러한 최저 속도는, 실험 결과에 기초하여 설정해도 되고, 터치 패널(150)의 분해능 등에 따라 설정해도 된다.
구동 제어부(240)는 스텝 S2에서 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상이라고 판정한 경우에는, 현재의 위치 데이터가 나타내는 좌표와, 이동 속도에 기초하여, Δt 시간 후의 추정 좌표를 연산한다(스텝 S3).
구동 제어부(240)는 Δt 시간 후의 추정 좌표가, 스텝 S1에서 구한 영역 데이터가 나타내는 영역 St 중에 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S4).
구동 제어부(240)는 Δt 시간 후의 추정 좌표가, 스텝 S1에서 구한 영역 데이터가 나타내는 영역 St 중에 있다고 판정하는 경우에는, 스텝 S2에서 구한 이동 속도에 대응하는 진폭값을 나타내는 진폭 데이터를 제1 데이터로부터 구한다(스텝 S5).
구동 제어부(240)는 진폭 데이터를 출력한다(스텝 S6). 이에 의해, 진폭 변조기(320)에 있어서, 정현파 발생기(310)로부터 출력되는 정현파의 진폭이 변조됨으로써 구동 신호가 생성되어, 진동 소자(140)가 구동된다.
한편, 스텝 S2에서 이동 속도가 소정의 임계값 속도 이상은 아니라고 판정한 경우(S2:"아니오")와, 스텝 S4에서 Δt 시간 후의 추정 좌표가, 스텝 S1에서 구한 영역 데이터가 나타내는 영역 St 중에 없다고 판정한 경우에는, 구동 제어부(240)는 진폭값을 제로로 설정한다(스텝 S7).
이 결과, 구동 제어부(240)는 진폭값이 제로인 진폭 데이터가 출력되고, 진폭 변조기(320)에 있어서, 정현파 발생기(310)로부터 출력되는 정현파의 진폭이 제로로 변조된 구동 신호가 생성된다. 이로 인해, 이 경우에는, 진동 소자(140)는 구동되지 않는다.
다음으로, 도 9 내지 도 14를 사용하여, 실시 형태의 전자 기기(100)의 동작예에 대해 설명한다.
도 9 내지 도 14는 실시 형태의 전자 기기(100)의 동작예를 나타내는 도면이다. 도 9 내지 도 14에서는, 도 2 내지 도 4와 마찬가지의 XYZ 좌표를 정의한다.
도 9는 톱 패널(120), 터치 패널(150) 및 디스플레이 패널(160)을 평면적으로 도시하는 도면이며, 전자 기기(100)의 이용자는, 그레이로 나타내는 페이지 1에 손끝으로 접촉하여, 좌측 방향으로 스윕 조작을 행함으로써, 희게 나타내는 페이지 2를 열려고 하고 있다. 즉, 전자 기기(100)의 표시는, 페이지 1로부터 페이지 2로 천이하려고 하고 있다.
이와 같이, 페이지를 넘기는 동작이 행해지는 동작 모드에서는, 구동 제어부(240)는 조작 입력이 스윕 조작인지의 여부를 판정한다. 예를 들어, 구동 제어부(240)는 이용자의 손끝이 최초에 톱 패널(120)에 접촉한 위치로부터 X축 방향으로 ±d㎜ 이상 움직였다면 스윕 조작이 행해지고 있다고 판정하고, 사선으로 나타내는 영역의 내부에 손끝이 들어갔을 때에 톱 패널(120)에 진동이 발생한다. 사선으로 나타내는 영역은, 영역 St이다.
여기서, 도 10을 사용하여, 도 9에 도시하는 바와 같이 조작 입력이 행해진 경우에, 구동 제어부(240)가 출력하는 진폭 데이터에 기초하여 진폭 변조기(320)로부터 출력되는 구동 신호에 의해 톱 패널(120)에 발생하는 진동에 대해 설명한다. 도 10에 있어서, 횡축은 시간축을 나타내고, 종축은 진폭 데이터의 진폭값을 나타낸다. 또한, 여기서는, 이용자가 스윕 조작을 행할 때의 손끝의 이동 속도는 대략 일정한 것으로 한다.
톱 패널(120)의 위치 C1에 접촉한 손끝을, 시각 t1에 있어서 이용자가 좌측 방향으로 이동하기 시작한 것으로 한다. 그리고, 위치 C1로부터 거리 d㎜만큼 이동시킨 시각 t2에 있어서, 구동 제어부(240)는 이용자의 입력 조작이 스윕 조작이라고 판정하고, 스윕용 진동 패턴에 의한 구동을 행한다. 스윕 조작의 판정에 사용하는 조작 거리 d㎜는, 시각 t1∼t2의 동안의 손끝의 이동 거리에 상당한다. 또한, 시각 t2에서는, 페이지의 천이가 개시된다.
스윕용 진동 패턴은, 진폭이 A11이며, 스윕 조작이 행해지고 있는 동안은, 진동이 연속되는 구동 패턴이다.
시각 t3에서 이용자가 손끝을 톱 패널(120)로부터 떼어 스윕 조작을 종료하면, 구동 제어부(240)는 진폭값을 제로로 설정한다. 이로 인해, 시각 t3의 직후에 진폭이 제로로 된다. 또한, 시각 t3 후의 시각 t4에 있어서 페이지의 천이가 완료된다.
이와 같이, 이용자가 페이지를 넘기기 위해 스윕 조작을 행한 경우에는, 구동 제어부(240)는 일례로서, 진폭이 일정값(A11)인 진폭 데이터를 출력한다. 이로 인해, 이용자가 스윕 조작을 행하고 있는 동안은, 이용자의 손끝에 가해지는 움직임 마찰력은 저하되고, 이용자에게 손끝이 미끄러지는 감각을 제공할 수 있고, 이용자는 스윕 조작이 전자 기기(100)에 접수되고 있는 것을 손끝에서 감지할 수 있다.
또한, 다음으로, 도 11 및 도 12를 사용하여, 소위 브릭 조작에 의한 조작 입력이 행해지는 경우의 구동 제어부(240)의 동작에 대해 설명한다.
도 11에는, 전자 메일을 편집하는 동작 모드에 있어서, 이용자의 손끝이 위치 C11에 있는 알파벳의 "j"를 접촉한 상태로부터 "l"을 선택하기 위해, 화살표로 나타내는 바와 같이 상향의 브릭 조작을 행한 상태를 나타낸다. 도 11에서는, "A, B, C, 2 or #"의 입력을 행하기 위한 GUI 조작부의 Y축 정방향측에, "j, k, l, 5 or &"의 어느 것을 선택하였는지를 나타내는 원형의 서브 표시 영역(165)이 표시되어 있다. 서브 표시 영역(165)에서는, 브릭 조작에 의해 선택된 "l"이 하이라이트되어 있다.
이와 같이, 전자 메일을 편집하는 동작 모드에서는, 이용자의 브릭 조작에 의해 문자의 입력이 행해지므로, 구동 제어부(240)는 조작 입력이 브릭 조작인지의 여부를 판정한다. 그리고, 전자 메일을 편집하는 동작 모드에서는, 다음과 같이 톱 패널(120)의 진동이 행해진다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 이용자가 알파벳의 "j" 상의 위치 C11에 시각 t11에 있어서 접촉한 손끝을, 시각 t12에 있어서 Y축 정방향으로 이동하기 시작한 것으로 한다. 그리고, 위치 C11로부터 손끝을 이동시킨 것을 판정한 직후에 진동이 시작되고, 이용자에게 손끝이 미끄러지는 감각을 제공한다. 이에 의해, 이용자는, 알파벳의 "j" 상에서 손끝을 이동시키고 있는 조작 입력이 전자 기기(100)에 접수되고 있는 것을 손끝에서 감지할 수 있다. 이때, 톱 패널(120)에는 고유 진동이 발생하고 있으므로, 이용자의 손끝은 미끄러지기 쉽게 되어 있어, 브릭 동작을 행하기 쉬운 상태로 된다.
그리고, 시각 t13에 있어서, 브릭 조작에 의해 선택 문자가 "l"로 천이하면 GUI 조작부의 표시도 "l"이 하이라이트된 상태로 갱신되고, 그에 수반하여 영역 St를 갱신하고, 소정의 영역 밖에 손가락이 위치하고 있다고 판정하여 진폭을 제로로 한다.
이로 인해, 시각 t14에서는 톱 패널(120)의 진폭이 제로로 되고, 이용자의 손끝에 가해지는 움직임 마찰력이 커지고, 이용자에게 손끝이 걸리는 감각을 제공한다. 이와 같이, 움직임 마찰력이 커짐으로써, 이용자는 손끝이 돌기에 접촉한 것 같이 느낀다.
이에 의해, 이용자는, 알파벳의 "l"을 선택하는 조작 입력이 전자 기기(100)에 접수된 것을 손끝에서 감지할 수 있다.
또한, 여기서는, 도 11 및 도 12를 사용하여, GUI 조작부로서의 "j, k, l, 5 or &"의 입력을 행하기 위한 GUI 조작부를 조작하는 경우에 대해 설명하였지만, 예를 들어 도 1에 도시하는 슬라이더(102B)의 GUI 조작부를 좌우로 움직이게 하는 경우에는, 소정의 이동량마다 진동을 발생시키면 된다. 또한, 슬라이더(102B)의 GUI 조작부의 조작을 이용자에게 지각시키기 위해, 임의의 진동 패턴으로 톱 패널(120)을 진동시켜도 된다.
또한, 다음으로, 도 13 및 도 14를 사용하여, 계산기의 어플리케이션을 실행하고 있는 동작 모드에 있어서, 조작 입력이 행해지는 경우의 구동 제어부(240)의 동작에 대해 설명한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 계산기의 어플리케이션을 실행하고 있는 동작 모드에 있어서, 이용자의 손끝이 숫자의 "6"에 접촉한 상태로부터, 손끝을 좌측 방향으로 이동시킴으로써, 숫자의 "5", "4"의 순서를 따르는 이동 조작 입력이 행해진 경우에는, 다음과 같이 톱 패널(120)의 진동이 행해진다. 이러한 이동 조작 입력은, 브릭 조작, 스윕 조작, 또는 드래그 조작과는 달리, 복수의 GUI 조작부가 배열되어 표시되어 있는 상태에서, 손끝이 복수의 GUI 조작부에 걸쳐 이동하면서 행하는 조작 입력이다.
이 경우에, 도 14에 나타내는 바와 같이, 이용자가 숫자의 "6" 상의 위치 C21(도 13 참조)에 접촉한 손끝을, 시각 t21에 있어서 이동하기 시작한 것으로 한다. 그리고, 위치 C21로부터 조금 손끝을 이동시켜, 손끝의 위치가 숫자의 "6"의 영역으로부터 밖으로 나와 숫자의 "5"에 들어가는 시각 t22에 단시간에 진폭이 큰 진동 B11이 발생한다.
이 진동 B11은, 손끝의 위치가 숫자의 "6"의 영역으로부터 밖으로 나옴으로써 생성되는 것이며, 이용자의 손끝을 지각되지 않을 정도로 단시간의 저마찰 상태로부터, 순시적으로 고마찰 상태로 함으로써, 이용자에게 손끝이 돌기에 접촉한 촉감을 제공한다.
또한, 손끝이 숫자의 "5"의 내부를 더욱 좌측 방향으로 이동하면, 시각 t23으로부터 단시간에 진폭이 작은 진동 B12가 일정한 시간 간격으로 발생한다. 이것은, 숫자의 "5"는 숫자 키패드의 중심에 위치하고 있으므로, 톱 패널(120)을 육안으로 보지 않아도 이용자가 손끝의 감각만으로, 숫자의 "5"를 접촉하고 있는 것을 감지할 수 있도록 하기 위해 발생시키는 진동이다.
그리고, 시각 t24에 있어서, 손끝이 숫자의 "5"의 영역으로부터 나와 "4"의 영역에 들어가면, 단시간에 진폭이 큰 진동 B13을 발생시킨다. 이것은, 진동 B11과 마찬가지의 진동이며, 이용자의 손끝을 지각되지 않을 정도로 단시간의 저마찰 상태로부터, 순시적으로 고마찰 상태로 하여, 이용자에게 손끝이 돌기에 접촉한 촉감을 제공함으로써, 손끝이 숫자의 "5"의 영역으로부터 "4"의 영역에 들어간 것을 촉감으로 감지시키기 위해서이다.
이에 의해, 이용자는, 숫자의 "6", "5", "4"를 순서대로 따른 것을 감지할 수 있다.
이상, 실시 형태의 전자 기기(100)에 따르면, 톱 패널(120)의 초음파대의 고유 진동을 발생시켜 이용자의 손끝에 가해지는 움직임 마찰력을 변화시키므로, 이용자에게 양호한 촉감을 제공할 수 있다.
또한, 실시 형태의 전자 기기(100)는 정현파 발생기(310)에서 발생되는 초음파대의 정현파의 진폭만을 진폭 변조기(320)에서 변조함으로써 구동 신호를 생성하고 있다. 정현파 발생기(310)에서 발생되는 초음파대의 정현파의 주파수는, 톱 패널(120)의 고유 진동수와 동등하고, 또한, 이 고유 진동수는 진동 소자(140)를 가미하여 설정하고 있다.
즉, 정현파 발생기(310)에서 발생되는 초음파대의 정현파의 주파수 또는 위상을 변조하는 일 없이, 진폭만을 진폭 변조기(320)에서 변조함으로써 구동 신호를 생성하고 있다.
따라서, 톱 패널(120)의 초음파대의 고유 진동을 톱 패널(120)에 발생시킬 수 있고, 스퀴즈 효과에 의한 공기층의 개재를 이용하여, 손가락으로 톱 패널(120)의 표면을 따라 이동하였을 때의 움직임 마찰 계수를 확실하게 저하시킬 수 있다. 또한, Sticky-band Illusion 효과, 또는, Fishbone Tactile Illusion 효과에 의해, 톱 패널(120)의 표면에 요철이 존재하는 것 같은 양호한 촉감을 이용자에게 제공할 수 있다.
또한, 제어 주기의 1주기의 시간에 상당하는 소요 시간 Δt가 경과한 후의 좌표를 추정하여 얻는 추정 좌표가 진동을 발생시켜야 하는 소정의 영역의 내부에 있는 경우에 진동을 발생시키므로, 실제로 손끝이 소정의 GUI 조작부 등에 접촉하고 있는 동안에 진동을 발생시킬 수 있다.
또한, 제어 주기의 1주기의 시간에 상당하는 소요 시간 Δt분의 지연이 문제로 되지 않는 경우에는, 추정 좌표의 연산을 행하지 않아도 된다.
또한, 이상의 내용에서는, 톱 패널(120)에 요철이 존재하는 것 같은 촉감을 이용자에게 제공하기 위해, 진동 소자(140)의 온/오프를 절환하는 형태에 대해 설명하였다. 진동 소자(140)를 오프로 한다고 하는 것은, 진동 소자(140)를 구동하는 구동 신호가 나타내는 진폭값을 제로로 하는 것을 말한다.
그러나, 이러한 촉감을 제공하기 위해, 반드시 진동 소자(140)를 온으로부터 오프로 할 필요는 없다. 예를 들어, 진동 소자(140)의 오프의 상태 대신에, 진폭을 작게 하여 진동 소자(140)를 구동하는 상태를 이용해도 된다. 예를 들어, 진폭을 1/5 정도로 작게 함으로써, 진동 소자(140)를 온으로부터 오프로 하는 경우와 마찬가지로, 톱 패널(120)에 요철이 존재하는 것 같은 촉감을 이용자에게 제공해도 된다.
이 경우에는, 진동 소자(140)의 진동의 강약을 절환하는 구동 신호로 진동 소자(140)를 구동하게 된다. 이 결과, 톱 패널(120)에 발생하는 고유 진동의 강약이 절환되고, 이용자의 손끝에 요철이 존재하는 것 같은 촉감을 제공할 수 있다.
진동 소자(140)의 진동의 강약을 절환하기 위해, 진동을 약하게 할 때에 진동 소자(140)를 오프로 하면, 진동 소자(140)의 온/오프를 절환하게 된다. 진동 소자(140)의 온/오프를 절환하는 것은, 진동 소자(140)를 단속적으로 구동하는 것이다.
이상, 실시 형태에 따르면, 양호한 촉감을 제공할 수 있는 구동 제어 장치(300), 전자 기기(100) 및 구동 제어 방법을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 예시적인 실시 형태의 구동 제어 장치, 전자 기기 및 구동 제어 방법에 대해 설명하였지만, 본 발명은 구체적으로 개시된 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위로부터 일탈하는 일 없이, 다양한 변형이나 변경이 가능하다.
100 : 전자 기기
110 : 하우징
120 : 톱 패널
130 : 양면 테이프
140 : 진동 소자
150 : 터치 패널
160 : 디스플레이 패널
170 : 기판
200 : 제어부
220 : 어플리케이션 프로세서
230 : 통신 프로세서
240 : 구동 제어부
250 : 메모리
300 : 구동 제어 장치
310 : 정현파 발생기
320 : 진폭 변조기

Claims (17)

  1. 표시부와, 상기 표시부의 표시면측에 배치되고, 조작면을 갖는 톱 패널과, 상기 조작면에 행해지는 조작 입력의 좌표를 검출하는 좌표 검출부와, 상기 조작면에 진동을 발생시키는 진동 소자를 포함하는 전자 기기의 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어 장치로서,
    상기 조작면에 초음파대의 상기 톱 패널의 고유 진동을 발생시키는 구동 신호로 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어부로서, 상기 조작면에의 조작 입력의 위치 및 당해 위치의 시간적 변화 정도에 따라, 상기 고유 진동의 강도가 변화하도록 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어부를 포함하는 구동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동 소자는, 평면에서 볼 때 상기 톱 패널의 단부에 배치되는 구동 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진동 소자는, 평면에서 볼 때 상기 표시부의 표시 영역의 외측에 위치하는 구동 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 신호는, 일정한 주파수와 일정한 위상으로 상기 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 구동 신호인 구동 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 제어부는, 상기 조작 입력의 위치가, 상기 표시부에 표시되는 GUI 조작부의 경계를 넘어 이동할 때에, 또는, 상기 GUI 조작부를 조작하면서 이동할 때에, 상기 고유 진동의 강도를 변화시키는 구동 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 제어부는, 상기 조작 입력의 위치가, 상기 표시부에 표시되는 화상의 페이지를 넘어 이동할 때에, 상기 고유 진동의 강도를 변화시키는 구동 제어 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 제어부는, 상기 조작 입력의 위치가, 상기 표시부에 표시되는 소정의 GUI 조작부의 영역 내를 이동할 때에, 상기 고유 진동의 강도를 변화시키는 구동 제어 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조작면은 평면에서 볼 때 장변과 단변을 갖는 직사각 형상이며, 상기 구동 제어부가 상기 진동 소자를 진동시킴으로써, 상기 조작면의 상기 장변의 방향으로 진폭이 변화하는 정재파가 발생하는 구동 제어 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 제어부는, 소정 시간 경과 후의 상기 조작 입력의 위치를 당해 위치의 시간적 변화 정도에 따라 추정하고, 추정한 조작 입력의 위치에 따라, 상기 고유 진동의 강도가 변화하도록 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어 장치.
  10. 표시부와,
    상기 표시부의 표시면측에 배치되고, 조작면을 갖는 톱 패널과,
    상기 조작면에 행해지는 조작 입력의 좌표를 검출하는 좌표 검출부와,
    상기 조작면에 진동을 발생시키는 진동 소자와,
    상기 조작면에 초음파대의 상기 톱 패널의 고유 진동을 발생시키는 구동 신호로 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어부로서, 상기 조작면에의 조작 입력의 위치 및 당해 위치의 시간적 변화 정도에 따라, 상기 고유 진동의 강도가 변화하도록 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어부
    를 포함하는 전자 기기.
  11. 표시부와, 상기 표시부의 표시면측에 배치되고, 조작면을 갖는 톱 패널과, 상기 조작면에 행해지는 조작 입력의 좌표를 검출하는 좌표 검출부와, 상기 조작면에 진동을 발생시키는 진동 소자를 포함하는 전자 기기의 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어 방법으로서,
    컴퓨터가,
    상기 조작면에 초음파대의 상기 톱 패널의 고유 진동을 발생시키는 구동 신호로 상기 진동 소자를 구동할 때에, 상기 조작면에의 조작 입력의 위치 및 당해 위치의 시간적 변화 정도에 따라, 상기 고유 진동의 강도가 변화하도록 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동 신호는, 일정한 주파수와 일정한 위상으로 상기 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 구동 신호인 구동 제어 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 조작 입력의 위치가, 상기 표시부에 표시되는 GUI 조작부의 경계를 넘어 이동할 때에, 또는, 상기 GUI 조작부를 조작하면서 이동할 때에, 상기 고유 진동의 강도를 변화시키는 구동 제어 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 조작 입력의 위치가, 상기 표시부에 표시되는 화상의 페이지를 넘어 이동할 때에, 상기 고유 진동의 강도를 변화시키는 구동 제어 방법.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 조작 입력의 위치가, 상기 표시부에 표시되는 소정의 GUI 조작부의 영역 내를 이동할 때에, 상기 고유 진동의 강도를 변화시키는 구동 제어 방법.
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 조작면은 평면에서 볼 때 장변과 단변을 갖는 직사각 형상이며, 상기 진동 소자를 진동시킴으로써, 상기 조작면의 상기 장변의 방향으로 진폭이 변화하는 정재파가 발생하는 구동 제어 방법.
  17. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    소정 시간 경과 후의 상기 조작 입력의 위치를 당해 위치의 시간적 변화 정도에 따라 추정하고, 추정한 조작 입력의 위치에 따라, 상기 고유 진동의 강도가 변화하도록 상기 진동 소자를 구동하는 구동 제어 방법.
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