WO2014207842A1 - 駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラム - Google Patents

駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラム Download PDF

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WO2014207842A1
WO2014207842A1 PCT/JP2013/067544 JP2013067544W WO2014207842A1 WO 2014207842 A1 WO2014207842 A1 WO 2014207842A1 JP 2013067544 W JP2013067544 W JP 2013067544W WO 2014207842 A1 WO2014207842 A1 WO 2014207842A1
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WO
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vibration
frequency
actuator
drive signal
lra
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PCT/JP2013/067544
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Inventor
谷中 聖志
裕一 鎌田
遠藤 康浩
矢吹 彰彦
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富士通株式会社
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • the present invention relates to a drive device, an electronic device, and a drive control program for driving an actuator.
  • LRA Linear Resonant Actuator
  • examples of the LRA driving method include those described in Patent Document 1 and a dedicated IC (Integrated Circuit) for controlling a tactile sense presentation device.
  • a drive processing unit that outputs a corresponding drive signal to the actuator.
  • a tactile sensation according to the operation can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the first embodiment.
  • FIG. 1A is a diagram showing a waveform 11 of acceleration of vibration generated when the accelerometer 1 is attached to a human finger and the button 2 is pressed.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a waveform 12 of acceleration of vibration generated when the accelerometer 1 is attached to a human finger and a touch panel 3 to which an LRA (Linear Resonant Actuator) is attached is touched.
  • the button 2 is, for example, a metal dome type button.
  • the button 2 and the touch panel 3 are provided on the electronic device.
  • the vibration indicated by waveform 11 is rapidly damped in one to several cycles.
  • the vibration indicated by the waveform 12 continues until the free vibration due to the natural frequency of the LRA is attenuated even after the supply of the drive signal is stopped.
  • the free vibration due to the natural frequency of the LRA that continues even after the supply of the drive signal is stopped is referred to as residual vibration.
  • FIG. 2 is a diagram showing the sensitivity of the human acceleration organ.
  • An organ that senses human acceleration is a Pachiny body. Patini bodies are one of the four major mechanoreceptors found primarily in the skin.
  • the finger since the acceleration of the vibration is 0.02 G or less within 0.01 sec, the finger does not sense the vibration.
  • waveform 12 0.1 sec is required until the acceleration of vibration becomes 0.02 G or less, and the finger continues to sense vibration until 0.1 sec elapses. Therefore, the vibration indicated by the waveform 11 and the vibration indicated by the waveform 12 are completely different as tactile sensations that humans sense.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the electronic apparatus according to the first embodiment.
  • the electronic device of the present embodiment may be a device having, for example, a touch panel having a display function and an input function as input means.
  • the electronic device of the present embodiment may be a smartphone, a tablet computer, a portable information terminal, or the like.
  • the electronic device 100 of this embodiment includes a housing 110, a touch panel 120, a double-sided tape 130, an LRA 140, and a substrate 150.
  • the touch panel 120 is fixed to the casing 110 by the double-sided tape 130.
  • the LRA 140 is attached to the surface of the touch panel 120 on the housing side.
  • the LRA 140 is a combination of a vibration system having a resonance frequency designed in advance and an actuator.
  • the LRA 140 is a vibration device that generates vibration by driving mainly at the resonance frequency. The amount of vibration changes depending on the amplitude of the drive waveform. . Details of the LRA 140 will be described later.
  • the LRA 140 is a vibration device, but the LRA 140 is not limited to the LRA as long as the structure includes a resonator and an actuator for excitation.
  • the substrate 150 is disposed inside the housing 110.
  • a driver IC that outputs a driving signal to the LRA 140 is mounted on the substrate 150 in order to control driving of the LRA 140.
  • the electronic device 100 When the user's finger touches the touch panel 120, the electronic device 100 according to the present embodiment senses this contact and drives the LRA 140 by the driving device mounted on the substrate 150 to propagate the vibration of the LRA 140 to the touch panel 120.
  • the electronic device 100 only needs to be a device that uses the touch panel 120 as an input operation unit. Therefore, the electronic device 100 may be a device installed and used in a specific place such as ATM (Automatic Teller Machine). Good.
  • ATM Automatic Teller Machine
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of LRA.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of LRA using a voice coil
  • FIG. 4B is a diagram showing an example of LRA using a piezoelectric element.
  • the 4A includes a spring 31, a magnet 32, and a coil 33.
  • An LRA 40 illustrated in FIG. 4B includes a weight 41, a beam 42, and a piezoelectric element 43.
  • the mass of the weight 41 is m
  • the Young's modulus of the beam 42 is E
  • the sectional moment of the beam 42 is I
  • L is the length of the beam 42 in the longitudinal direction
  • the natural frequency f0 is as follows. It is shown by Formula (2).
  • the LRA 30 using a voice coil may be applied, or the LRA 40 using the piezoelectric element 43 may be applied.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the driving device of the first embodiment.
  • the driving apparatus 200 of this embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) 210 and a memory 220.
  • the CPU 210 reads and executes the drive control program 230 stored in the memory 220, thereby performing drive processing of the LRA 140 described later.
  • the memory 220 stores a storage area in which a drive control program 230 for controlling the drive of the LRA 140 is stored, a storage area in which waveform data 240 is stored, and an API (Application Programming Interface) 250 that provides tactile sensation. And an area.
  • the drive control program 230 causes the CPU 210 to execute drive control of the LRA 140.
  • the waveform data 240 is drive waveform data generated in advance in order to express a click feeling by vibration generated by the LRA 140. Details of the waveform data 240 will be described later.
  • the API 250 is activated by the drive control program 230 and performs various processes for providing a tactile sensation. In FIG. 5, the API 250 is stored in the memory 220 in FIG. 5, but may be stored in another memory mounted on the board 150.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining driving of the LRA 140 by the driving apparatus of the first embodiment.
  • the driving device 200 When the driving device 200 according to the present embodiment detects contact with the touch panel 120 (step S601), it activates the API 250 (step S602). Specifically, the driving device 200 may activate the API 250 when, for example, there is a touch on a button displayed on the touch panel 120.
  • the API 250 reads the waveform data 240 stored in the memory 220 and outputs a drive command corresponding to the waveform data 240 to the driver IC 260 (step S603).
  • the driver IC 260 performs D / A (Digital-to-Analog) conversion on the waveform data 240 (step S604), and amplifies it with an amplifier or the like (step S605).
  • the driver IC 260 outputs the amplified signal to the LRA 140 (step S606).
  • the waveform data 240 of this embodiment is data indicating the waveform of a drive signal that satisfies a specific condition for stopping the residual vibration.
  • the LRA 140 is vibrated m times with a signal having a frequency f1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a schematic diagram of the LRA 140 of the first embodiment
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a drive signal of the LRA 140 of the first embodiment.
  • data indicating the drive signal F shown in FIG. 8 is stored in the memory 220 as the waveform data 240.
  • the waveform data 240 may include, for example, the value of the frequency f1 of the drive signal F, the values of the amplitude and phase, the values of m and n, and the like.
  • the waveform data 240 may be data indicating the waveform of the drive signal F itself.
  • the frequency f1 of the drive signal F is preferably set so that the error is 1% or less with respect to m / n ⁇ f0. If the frequency f1 is set in this way, even if residual vibration occurs after the application of the drive signal is stopped, the acceleration of the vibration is 0.02G or less, which is the human detection lower limit, and is not perceived by humans. There is no loss.
  • step S603 in FIG. 6 the driving apparatus 200 according to the present embodiment reads the waveform data 240 indicating the driving signal F by the API 250 and outputs a driving command corresponding to the waveform data 240 to the driver IC 260.
  • the driver IC 260 D / A converts and amplifies the waveform data 240 and outputs it to the LRA 140.
  • the LRA 140 When the drive signal F is applied to the LRA 140, the LRA 140 generates a forced vibration of the frequency f1 and a free vibration of the resonance frequency f0 of the LRA 140, and the displacement of the LRA 140 becomes a composite wave thereof.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the displacement of the LRA.
  • FIG. 9A is a first diagram for explaining the displacement
  • FIG. 9B is a second diagram for explaining the displacement.
  • the waveform indicated by the dotted line indicates the forced vibration component y1 of the vibration displacement generated when the drive signal F is applied to the LRA 140
  • the waveform indicated by the solid line indicates the free vibration component y2.
  • the response displacement y3 when the drive signal F is applied to the LRA 140 is a composite wave of the forced vibration component y1 and the free vibration component y2.
  • FIG. 9B is a diagram showing an example of the response displacement y3. It can be seen that the response displacement y3 becomes 0 at the timing T when the drive signal F becomes 0.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the vibration speed and vibration acceleration of the LRA 140.
  • 10A is a diagram showing a waveform of the response displacement y3
  • FIG. 10B is a diagram showing a waveform of a velocity waveform y3 ′ which is a derivative of the response displacement y3
  • FIG. 10C is a response. It is a figure which shows the waveform of the waveform y3 "of the acceleration which is a 2nd derivative of the displacement y3.
  • the velocity waveform y3 ′ and the acceleration waveform y3 ′′ become 0 when the response displacement y3 becomes 0. That is, the vibration of the LRA 140 stops at the timing T.
  • the acceleration waveform y3 ′′ stops in two cycles within 0.01 sec. Therefore, in the example of FIG. 10, when the acceleration of vibration becomes 0.02 G or less within 0.01 sec and the button 2 is clicked. A feeling can be expressed.
  • m and n need only satisfy natural numbers (not including 0) and m ⁇ n.
  • the relationship between m and n is preferably a relationship satisfying m> n.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating vibration acceleration of the LRA 140 when a sine wave having a resonance frequency of the LRA 140 is used as a drive signal.
  • FIG. 11B shows the acceleration of vibration of the LRA 140 when a simulation is performed using the sine wave of FIG. 11A as a drive signal.
  • the acceleration of the touch panel 120 is detected by placing an accelerometer in the center of the touch panel 120.
  • FIG. 12 is a diagram showing acceleration of vibration of the LRA 140 when a voltage having a phase opposite to that of the vibration generated in the LRA 140 by a drive command is added as a vibration suppression signal.
  • FIG. 12B shows the touch panel 120 when the sine wave of FIG. 12A is used as a drive signal in an actual machine equipped with the LRA 140, and a voltage having a phase opposite to the vibration generated in the LRA 140 after the supply of the drive signal is stopped. The acceleration of vibration is shown.
  • the residual vibration is smaller than that of FIG. 11, but it takes 0.05 sec or more before the acceleration of vibration becomes 0.02 G or less of the human detection lower limit.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating vibration acceleration of the LRA 140 when a signal that does not satisfy a specific condition is used as a drive signal.
  • FIG. 13A shows a sinusoidal drive signal having a frequency of 300 Hz that does not satisfy a specific condition.
  • FIG. 13B shows acceleration of vibration of the LRA 140 when a simulation is performed using the sine wave of FIG. 13A as a drive signal.
  • FIG. 14 is a diagram showing the acceleration of vibration of the LRA 140 when a signal satisfying a specific condition is used as a drive signal.
  • FIG. 14A shows a sinusoidal drive signal having a frequency of 350 Hz that satisfies a specific condition.
  • FIG. 14B shows the acceleration of vibration of the LRA 140 when a simulation is performed using the sine wave of FIG. 14A as a drive signal.
  • the acceleration of the residual vibration is 0.02 G or less of the detection lower limit, and the vibration waveform is a short-time waveform.
  • the vibration acceleration waveform of the touch panel 120 in an actual machine equipped with the LRA 140 is a short-time waveform that rapidly attenuates in one to several cycles, and can express a click feeling.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a vibration system 300 including an object 301 and a spring 302.
  • the mass of the object 301 is M, and the object 301 is connected to the lower end of the spring 302.
  • the spring constant of the spring 302 is K.
  • the upper end of the spring 302 is a fixed end, and the lower end of the spring 302 is a free end.
  • the position of the object 301 (the balance position) in a state where the object 301 is suspended from the spring 302 without applying a force to the object 301 is the origin, and the displacement of the object 301 with respect to the origin is represented by x.
  • the displacement x is a direction in which the vertically downward direction is positive.
  • the natural angular frequency of free vibration of the object 301 in the vibration system 300 is ⁇
  • a sinusoidal force (forced force) Fsinpt is applied to the object 301.
  • p is the angular frequency of the forcing force
  • t is time.
  • the displacement x of the object 301 is expressed as a combination of a free vibration component and a forced vibration component.
  • the drive signal F is applied to the LRA 140.
  • the response displacement y3 is the same as the sum of the forced vibration component y1 and the free vibration component y2.
  • the forced vibration Fsimpt when applied to the object 301 as a sinusoidal drive signal that satisfies a specific condition, the free vibration and the forced vibration represented by the equation (4) are applied.
  • the response vibration is as shown in FIG.
  • the response vibration is given as a vibration that combines free vibration and forced vibration.
  • FIG. 16 is a diagram showing the displacement, speed, and acceleration of free vibration, forced vibration, and response vibration when the forced vibration Fsimpt is applied to the object 301.
  • the velocity x ′ is represented by a first derivative of the displacement x
  • the acceleration x ′′ is represented by a second derivative of the displacement x.
  • Timings (1) and (2) are timings of vibrations 4 times and 8 times, respectively.
  • the speed x ′ shown in the equation (5) becomes zero in the following two cases.
  • the first case is obtained as the following equation (7).
  • acceleration X ′′ are both zero.
  • Equation (7) the condition obtained from Equation (7) is when the object 301 is vibrated m times when a is an even number. This is the same as the condition shown in FIG. If a is an odd number, both n and m are even numbers, and the object 301 is vibrated (m / 2) ⁇ a times.
  • (2k-1) represents that m is an odd number
  • (2l-1) represents that n is an odd number
  • Equation (8) the condition obtained from Equation (8) is when n and m are both odd numbers and the object 301 is vibrated (m / 2) ⁇ a times at the frequency f1.
  • This condition includes a condition that is obtained from Expression (7), and when a is an odd number, both n and m are even numbers and the object 301 is vibrated (m / 2) ⁇ a times. It is.
  • the velocity x ′ shown in the equation (5) becomes zero when the object 301 is vibrated m times at the frequency f1 when a is an even number, and n ,
  • the object 301 is vibrated (m / 2) ⁇ a times at the frequency f1.
  • the former is the same as the condition shown in FIG. 14, the latter condition is newly obtained here.
  • the latter condition is when the object 301 is vibrated (m / 2) ⁇ a times at the frequency f1 when n and m are both odd numbers. This condition will be described with reference to FIG.
  • FIG. 17 shows the displacement, velocity, and acceleration of free vibration, forced vibration, and response vibration when the object 301 is vibrated (m / 2) ⁇ a times at a frequency f1 when n and m are odd numbers.
  • Timings (1) and (2) are timings of 5/2 times and 5 times of vibration, respectively.
  • the displacement, speed, and acceleration of the response vibration are all 0 at the timing (1) when the vibration is applied 5/2 times. Also, at the timing (2) when the vibration is applied five times, the displacement, speed, and acceleration of the response vibration are all zero. Timing (2) corresponds to the case where m and n are odd numbers in the operating conditions shown in FIG.
  • the displacement, speed, and acceleration of the response vibration can be all zero.
  • waveform data 240 representing a drive signal for driving the LRA 140
  • waveform data that vibrates (m / 2) ⁇ a times at a frequency f1 ( (m / n) ⁇ f0) when both n and m are odd numbers.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the frequency of forced vibration and the vibration time.
  • FIG. 18 shows the operating point at timing (1) and the operating point at timing (2) shown in FIG.
  • the click feeling presented at timing (1) is realized with a vibration period that is half of the click feeling presented at timing (2). For this reason, when the frequency of forced vibration is set between 200 Hz and 500 Hz, the operating point at timing (1) is obtained so as to interpolate between the operating points at timing (2). In particular, since the operating point of timing (2) becomes discrete on the high frequency side, it is advantageous to interpolate at the operating point of timing (1) in this way.
  • an operating point that can be actually selected when setting the frequency of forced vibration, in consideration of restrictions such as the natural frequency of the touch panel 120 or the operating point being on the high frequency side, an operating point that can be actually selected. Is limited.
  • the LRA 140 is attached to the surface of the touch panel 120 on the casing side, but the present invention is not limited to this.
  • the LRA 140 may be disposed in the vicinity of the substrate 150 disposed in the housing 110.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of an electronic device in which the LRA 140 is provided in the housing.
  • the LRA 140 is disposed in the vicinity of the substrate 150 provided in the housing 110.
  • This embodiment can also be applied to the electronic device 100A. Further, when the present embodiment is applied to the electronic device 100A, it is possible to express a click feeling when the metal dome type button 2 is pressed, similarly to the electronic device 100 of the present embodiment.
  • the second embodiment will be described below with reference to the drawings.
  • the second embodiment is an example in which the resonance frequency f0 of the LRA 140 is a value measured in a state where the resonance frequency f0 is incorporated in the electronic device 100.
  • the resonance frequency f0 of the LRA 140 is a value measured in a state where the resonance frequency f0 is incorporated in the electronic device 100.
  • the description of the second embodiment only differences from the first embodiment will be described. Further, in the second embodiment, those having the same functions as those in the first embodiment are given the same reference numerals as those used in the description of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the resonance frequency f0 ′ of the touch panel 120 in a state where the LRA 140 is incorporated in the electronic device 100 is measured.
  • the resonance frequency f0 ′ is used when calculating the frequency f1 of the drive signal F.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the driving device of the second embodiment.
  • the drive device 200A of this embodiment includes a CPU 210A and a memory 220A.
  • the CPU 210 reads and executes a frequency measurement program 255 described later from the memory 220A, thereby measuring and resetting a resonance frequency f0 ′ described later.
  • the frequency measurement program 255 and the design value data 256 are stored in the memory 220A.
  • the frequency measurement program 255 causes the CPU 210 to perform a measurement process of the resonance frequency f0 ′ of the LRA 140 when the LRA 140 is incorporated in the electronic device 100, for example.
  • the design value data 256 is a value determined when the electronic device 100 is designed.
  • the design value data 256 of this embodiment is, for example, the resonance frequency f0 unique to the LRA 140.
  • FIG. 21 is a flowchart for explaining the resonance frequency measurement process in the second embodiment.
  • the CPU 0210 reads the frequency measurement program 255.
  • the measurement instruction of the resonance frequency f0 ′ is given, for example, when the process of incorporating the LRA 140 and the touch panel 120 into the housing 110 is completed in the manufacturing process of the electronic device 100, or at the time of factory shipment.
  • the frequency measurement program 255 causes the CPU 210 to apply a sine wave having a plurality of frequencies as a drive signal to the LRA 140 in a predetermined frequency band (step S1702). Specifically, for example, the CPU 210 applies a drive signal to the LRA 140 from 100 Hz to 300 Hz, such as a sine wave with a frequency of 100 Hz, a sine wave with a frequency of 110 Hz,..., A sine wave with a frequency of 290 Hz, and a sine wave with a frequency of 300 Hz. To do.
  • the frequency measurement program 255 causes the CPU 210 to store the maximum value of vibration acceleration of the touch panel 120 for each drive signal having a different frequency in the memory 220A (step S1703).
  • electronic device 100 includes an acceleration sensor (not shown), and detects the maximum value of acceleration of vibration of touch panel 120 each time drive signals having different frequencies are applied to LRA 140.
  • the memory 220 is provided with an area for storing the calculation result obtained by the frequency measurement program 255, and the maximum acceleration value for each drive signal is temporarily stored in this area.
  • the frequency measurement program 255 causes the CPU 210 to select the frequency of the drive signal that maximizes the acceleration among the accelerations stored in the memory 220A (step S1704). Subsequently, the frequency measurement program 255 sets the frequency of the selected drive signal as the resonance frequency f0 ′, and causes the CPU 210 to overwrite the design value data 256 of the memory 220A with the resonance frequency f0 ′ (step S1705).
  • the drive signal f1 is calculated based on the resonance frequency f0 ′ of the touch panel 120 that directly touches the user's finger. it can. For this reason, in this embodiment, it is possible to directly provide the user with a tactile sensation of a short-time waveform that rapidly attenuates in one to several cycles, and to express a click feeling.
  • the resonance frequency f0 ′ is performed by the frequency measurement program 255.
  • the resonance frequency f0 ′ may be measured outside the electronic device 100 and overwritten on the design value data 256 of the memory 220A.
  • This embodiment can also be applied to the electronic device 100A.

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Abstract

 操作に応じた触感を提供することが可能な駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラムを提供することを課題とする。 駆動装置は、アクチュエータの共振周波数をf0としたとき、周波数f1=(m/n)×f0(m,nは互いに異なる正の奇数)を満たす正弦波であり、且つ前記アクチュエータを(m/2)×a(aは0以外の自然数)回加振する駆動信号の波形データが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する。

Description

駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラム
 本発明は、アクチュエータを駆動させる駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラムに関する。
 従来から、フラットなタッチパネルを入力手段とする電子機器がある。このタッチパネルは、タッチパネルに対する接触を入力操作として受け付けるものであり、操作に応じた触感を提供することは考慮されていなかった。そのため従来のタッチパネルでは、操作に応じた触感を表現するデバイスの搭載が望まれていた。
 そこで近年では、例えばLRA(Linear Resonant Actuator)による振動を利用して操作に応じた触感を提供することが考えられている。また、LRAの駆動方法については、特許文献1として挙げるものや、触覚提示デバイスを制御するための専用IC(Integrated Circuit)等がある。
特開2012-20284号公報
 しかしながらLRAを用いた振動では、入力を停止してもただちに振動が停止しないため、例えばメタルドーム式のボタンを押下する操作で生じる急峻な触感等を表現することが困難である。また、特許文献1のようなLRAの入力停止後に逆位相入力を行う振動抑制手段もあるが、抑制効果が不十分であった。このため従来の技術では、操作の種類に対する適切な触感の違いを表現することが困難である。
 そこで開示の技術は、操作に応じた触感を提供することが可能な駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラムを提供することを目的とする。
 開示の一態様の駆動装置は、アクチュエータの共振周波数をf0としたとき、周波数f1=(m/n)×f0(m,nは互いに異なる正の奇数)を満たす正弦波であり、且つ前記アクチュエータを(m/2)×a(aは0以外の自然数)回加振する駆動信号の波形データが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する。
 開示の技術によれば、操作に応じた触感を提供することができる。
第一の実施例の概要を説明する図である。 人の加速度器官の感度を示す図である。 第一の実施例の電子機器を説明する図である。 LRAの例を示す図である。 第一の実施例の駆動装置を説明する図である。 第一の実施例の駆動装置によるLRAの駆動を説明するフローチャートである。 LRAの模式図の例を示す図である。 第一の実施例のLRAの駆動信号の例を示す図である。 LRAの変位を説明する図である。 LRAの振動の速度及び振動の加速度の例を示す図である。 LRAの固有振動数の正弦波を駆動信号としたときのLRAの振動の加速度を示す図である。 LRAの固有振動数の正弦波による駆動信号停止後にLRAに発生する振動の逆位相の電圧を振動抑制信号として印加したときのLRAの振動の加速度を示す図である。 特定の条件を満たさない信号を駆動信号としたときのLRAの振動の加速度を示す図である。 特定の条件を満たす信号を駆動信号としたときのLRAの振動の加速度を示す図である。 物体301とばね302を含む振動系300を示す図である。 物体301に強制振動Fsinptを加えたときの自由振動、強制振動、及び応答振動の変位、速度、及び加速度を示す図である。 n、mがともに奇数であるときに物体301を周波数f1で(m/2)×a回振動させたときの自由振動、強制振動、及び応答振動の変位、速度、及び加速度を示す図である。 強制振動の周波数と、振動時間との関係を示す図である。 LRAが筐体に設けられた電子機器の例を示す図である。 第二の実施例の駆動装置を説明する図である。 第二の実施例における共振周波数の測定処理を説明するフローチャートである。
 (第一の実施例)
 以下に図1を参照して本実施例の概要について説明する。図1は、第一の実施例の概要を説明する図である。
 図1(A)は、人間の指に加速度計1を取り付けてボタン2を押下した際に生じる振動の加速度の波形11を示す図である。図1(B)は、人間の指に加速度計1を取り付けて、LRA(Linear Resonant Actuator)が取り付けられたタッチパネル3をタッチした際に生じる振動の加速度の波形12を示す図である。図1の例では、ボタン2は例えばメタルドーム式のボタンである。またボタン2とタッチパネル3は、電子機器に設けられたものである。
 波形11で示される振動は、1~数周期で急速に減衰する。これに対して波形12で示される振動は、駆動信号の供給を停止後もLRAの固有振動数による自由振動が減衰するまで続く。以下の本実施例の説明では、駆動信号の供給停止後も続くLRAの固有振動数による自由振動を残留振動と呼ぶ。
 ところで、人間の指は、振動周波数200Hzにおいて振動の加速度が0.02G以下になると振動を感知できなくなる。振動周波数とは、1秒間の振動数である。振動の加速度とは、単位時間当たりの振動の速度変化量を示すものである。図2は、人の加速度器官の感度を示す図である。尚人間の加速度を感知する器官は、パチニ小体である。パチニ小体は、主に皮膚に見られる主要な4種類の機械受容体のうちの1つである。
 すなわち波形11では、指は0.01sec以内に振動の加速度が0.02G以下とるため振動を感知しなくなる。これに対して波形12では、振動の加速度が0.02G以下になるまで0.1secが必要であり、指は0.1sec経過するまで振動を感知し続ける。したがって波形11で示される振動と、波形12で示される振動とでは、人間が感知する触感として全く異なるものとなる。
 そこで本実施例では、残留振動を抑制することで1~数周期で急速に減衰する振動を発生させ、クリック感を表現する。
 本実施例では、特定の条件を満たす駆動信号をLRA140に供給したときにLRA140の振動が1~数周期で停止し残留振動が発生しないことに着目し、この特定の条件を満たす駆動信号をLRA140に印加する。
 以下に図3を参照して本実施例の電子機器について説明する。図3は、第一の実施例の電子機器を説明する図である。
 本実施例の電子機器は、例えば表示機能と入力機能とを有するタッチパネルを入力手段として有する機器であれば良い。例えば本実施例の電子機器は、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、携帯情報端末機等であっても良い。
 本実施例の電子機器100は、筐体110、タッチパネル120、両面テープ130、LRA140、基板150を有する。
 本実施例の電子機器100では、両面テープ130により、タッチパネル120が筐体110に固定されている。LRA140は、タッチパネル120の筐体側の面に取り付けられている。LRA140は、予め設計された共振周波数を持つ振動系とアクチュエータとが組み合わされたもので、主に共振周波数で駆動して振動を発生させる振動デバイスであり、駆動波形の振幅により振動量が変化する。LRA140の詳細は後述する。尚本実施例ではLRA140を振動デバイスとしたが、共振器と加振用のアクチュエータを備えた構造であればLRAに限らない。
 基板150は、筐体110内部に配置されている。基板150には、LRA140の駆動を制御するために駆動装置やLRA140に駆動信号を出力するドライバICが実装されている。
 本実施例の電子機器100は、タッチパネル120にユーザの指が接触すると、この接触を感知して基板150に実装された駆動装置によりLRA140を駆動し、LRA140の振動をタッチパネル120に伝播させる。
 尚本実施例の電子機器100は、タッチパネル120を入力操作部とする機器であればよいため、例えば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。
 以下に図4を参照してLRA140について説明する。図4は、LRAの例を示す図である。図4(A)はボイスコイルを用いたLRAの例を示す図であり、図4(B)は圧電素子を用いたLRAの例を示す図である。
 図4(A)に示すLRA30は、ばね31、磁石32、コイル33を有する。LRA30は、ばね31のばね定数をkとし、磁石32の質量をmとすると、固有振動数f0が以下の式(1)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 図4(B)に示すLRA40は、重り41、梁42、圧電素子43を有する。LRA40は、重り41の質量をmとし、梁42のヤング率をEとし、梁42の断面2次モーメントをIとし、Lを梁42の長手方向の長さとすると、固有振動数f0が以下の式(2)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 本実施例のLRA140は、ボイスコイルを用いたLRA30を適用しても良いし、圧電素子43を用いたLRA40を適用しても良い。
 次に図5を参照して本実施例の電子機器100の有する基板150に実装された駆動装置について説明する。図5は、第一の実施例の駆動装置を説明する図である。
 本実施例の駆動装置200は、CPU(Central Processing Unit)210と、メモリ220とを有する。CPU210は、メモリ220に格納された駆動制御プログラム230を読み出して実行することで、後述するLRA140の駆動処理を行う。メモリ220には、LRA140の駆動を制御する駆動制御プログラム230が格納される記憶領域と、波形データ240が格納される記憶領域と、触感を提供するAPI(Application Programming Interface)250が格納される記憶領域とが設けられている。
 駆動制御プログラム230は、CPU210にLRA140の駆動制御を実行させる。波形データ240は、LRA140により生じる振動によりクリック感を表現するために予め生成された駆動波形のデータである。波形データ240の詳細は後述する。API250は、駆動制御プログラム230により起動され、触感を提供するための各種処理を行う。API250は、図5ではAPI250はメモリ220に格納されるものとしたが、基板150に実装された他のメモリに格納されていても良い。
 図6は、第一の実施例の駆動装置によるLRA140の駆動を説明するフローチャートである。
 本実施例の駆動装置200は、タッチパネル120に対する接触を検出すると(ステップS601)、API250を起動させる(ステップS602)。具体的には駆動装置200は、例えばタッチパネル120上に表示されたボタンに対する接触があった場合等にAPI250を起動しても良い。
 API250は、メモリ220に格納された波形データ240を読み出し、波形データ240に対応した駆動指令をドライバIC260へ出力する(ステップS603)。ドライバIC260は、駆動指令を受けて波形データ240をD/A(Digital to Analog)変換し(ステップS604)、アンプ等により増幅する(ステップS605)。ドライバIC260は、増幅した信号をLRA140に対して出力する(ステップS606)。
 以下に本実施例の波形データ240について説明する。本実施例の波形データ240は、残留振動を停止させる特定の条件を満たす駆動信号の波形を示すデータである。
 特定の条件を満たす駆動信号は、LRA140の固有振動数(以下、共振周波数)をf0としたとき、f1=(m/n)×f0(m,nは、0以外の自然数かつm≠n)となる周波数f1の信号でLRA140をm回加振する信号である。
 図7は、第一の実施例のLRA140の模式図の例を示す図であり、図8は、第一の実施例のLRA140の駆動信号の例を示す図である。
 本実施例のLRA140は、図7に示すように共振周波数f0=175Hz、重りの重さを1.5g、重りを支持するばね定数を1813.5N/mのものとした。
 本実施例の駆動信号は、m=2,n=1としたとき、駆動信号の周波数f1=2/1×175=350Hzとなる。周波数をf1としたときの駆動信号Fは、図8に示す波形となる。図8の例では、駆動信号F=0.01sin2πf1tとなる。図8の駆動信号Fは、m=2であるから2周期の正弦波である。
 本実施例では、例えば図8に示す駆動信号Fを示すデータが波形データ240としてメモリ220に格納される。波形データ240は、例えば駆動信号Fの周波数f1の値と、振幅と位相の値と、m,nの値等を含んでいても良い。また波形データ240は、駆動信号Fの波形そのものを示すデータであっても良い。
 また本実施例では、駆動信号Fの周波数f1は、m/n×f0に対して誤差が1%以下となるように設定することが好ましい。このように周波数f1を設定すれば、駆動信号の印加を停止した後に残留振動が生じたとしても、振動の加速度は人の感知下限である0.02G以下となり人に感知されないため、クリック感を損ねることがない。
 本実施例の駆動装置200は、図6のステップS603において、API250により、駆動信号Fを示す波形データ240を読み出し、波形データ240に対応した駆動指令をドライバIC260へ出力する。ドライバIC260は、波形データ240をD/A変換して増幅し、LRA140に出力する。
 本実施例の駆動装置200において、LRA140に駆動信号Fが印加された場合について説明する。
 駆動信号FがLRA140に印加されると、LRA140には、周波数f1の強制振動とLRA140の共振周波数f0の自由振動が生じ、LRA140の変位はこれらの合成波となる。
 図9は、LRAの変位を説明する図である。図9(A)は、変位を説明する第一の図であり、図9(B)は変位を説明する第二の図である。
 図9(A)において、点線で示される波形はLRA140に駆動信号Fが印加されたときに生じる振動変位の強制振動成分y1を示し、実線で示される波形は自由振動成分y2を示す。駆動信号FがLRA140に印加されたときの応答変位y3は、強制振動成分y1と自由振動成分y2との合成波となる。
 図9(B)は、応答変位y3の例を示す図である。応答変位y3は、駆動信号Fが0となるタイミングTにおいて0となることがわかる。
 応答変位y3が0となるタイミングTにおいて、LRA140の振動の速度、振動の加速度ともに0になるため、LRA140の振動は停止する。
 図10は、LRA140の振動の速度及び振動の加速度の例を示す図である。図10(A)は応答変位y3の波形を示す図であり、図10(B)は応答変位y3の微分である速度の波形y3′の波形を示す図であり、図10(C)は応答変位y3の2回微分である加速度の波形y3″の波形を示す図である。
 図10からわかるように、速度の波形y3′と加速度の波形y3″とは、応答変位y3が0となるタイミングで0となる。すなわちLRA140の振動がタイミングTで停止する。
 このとき加速度の波形y3″は、0.01sec以内に2周期で停止する。したがって図10の例では、振動の加速度が0.01sec以内に0.02G以下となり、ボタン2を押下した際のクリック感を表現することができる。
 尚本実施例では、m=2,n=1としたが、これに限定されない。本実施例では、m,nは自然数(0を含まない)かつm≠nを満たせば良い。尚m,nの関係は、m>nを満たす関係であることが好ましい。
 以下に図11乃至図14を参照して、本実施例の効果を説明する。図11は、LRA140の共振周波数の正弦波を駆動信号としたときのLRA140の振動の加速度を示す図である。
 図11(A)は、LRA140の共振周波数f0=175Hzと同一の175Hzの正弦波の駆動信号を示す。図11(B)は、図11(A)の正弦波を駆動信号としてシミュレーションした際のLRA140の振動の加速度を示す。図11(C)は、共振周波数f0=175HzのLRA140を搭載した実機において図11(A)の駆動信号をLRA140に印加した際のタッチパネル120の振動の加速度を示す。尚タッチパネル120の加速度は、タッチパネル120の中央に加速度計を配置して検出したものである。
 図11(B),(C)からわかるように、共振周波数f0の正弦波を駆動信号とした場合、残留振動が0.1sec以上に亘り現れる。
 尚図11(C)において駆動信号が印加されるLRA140は、共振周波数f0=175Hz、重りの重さを1.5g、重りを支持するばね定数を1813.5N/mのものとした。
 図12は、駆動指令によってLRA140に発生する振動の逆位相の電圧を振動抑制信号として加えたときのLRA140の振動の加速度を示す図である。図12(A)は、LRA140の共振周波数f0=175Hzの正弦波の駆動信号を示す。図12(B)は、LRA140を搭載した実機において図12(A)の正弦波を駆動信号とし、且つ駆動信号の供給停止後にLRA140に発生する振動の逆位相の電圧を印加したときのタッチパネル120の振動の加速度を示す。
 図12の例では、図11に比べて残留振動は小さくなるが、振動の加速度が人の感知下限の0.02G以下になるまでに0.05sec以上かかる。
 図13は、特定の条件を満たさない信号を駆動信号としたときのLRA140の振動の加速度を示す図である。
 図13(A)は、特定の条件を満たさない周波数300Hzの正弦波の駆動信号を示す。図13(B)は、図13(A)の正弦波を駆動信号としてシミュレーションした際のLRA140の振動の加速度を示す。図13(C)は、共振周波数f0=175HzのLRA140を搭載した実機において図13(A)の駆動信号を印加した際のタッチパネル120の振動の加速度を示す。
 図13の例では、図(B),(C)からわかるように、特定の条件を満たさない周波数の正弦波を駆動信号とした場合、残留振動が0.04sec以上に亘り現れる。
 図14は、特定の条件を満たす信号を駆動信号としたときのLRA140の振動の加速度を示す図である。
 図14(A)は、特定の条件を満たす周波数350Hzの正弦波の駆動信号を示す。図14(B)は、図14(A)の正弦波を駆動信号としてシミュレーションした際のLRA140の振動の加速度を示す。図14(C)は、共振周波数f0=175HzのLRA140を搭載した実機において図14(A)の駆動信号を印加した際のタッチパネル120の振動の加速度を示す。
 図14の例では、図14(B),(C)からわかるように、0.02sec以降は残留振動の加速度が感知下限の0.02G以下となり、振動の波形は短時間の波形となる。
 以上から、LRA140による振動の波形は、LRA140の共振周波数をf0としたとき、f1=(m/n)×f0(m,nは、0以外の自然数かつm≠n)となる周波数f1の信号でLRA140をm回加振する信号を駆動信号とすれば、残留振動をなくすことができる。またLRA140を搭載した実機におけるタッチパネル120の振動の加速度の波形は1~数周期で急速に減衰する短時間の波形となり、クリック感を表現することができる。
 次に、図15に示す質量Mの物体の変位xについて考える。図15は、物体301とばね302を含む振動系300を示す図である。
 物体301の質量はMであり、物体301はばね302の下端に接続されている。ばね302のばね定数はKである。ばね302の上端は固定端であり、ばね302の下端は自由端である。
 なお、物体301に力を加えずに、ばね302に物体301を吊り下げた状態における物体301の位置(つり合いの位置)を原点とし、原点に対する物体301の変位をxで表す。変位xは、鉛直下向きが正の方向である。
 また、振動系300における物体301の自由振動の固有角振動数をωとすると、固有角振動数ωは次式(3)で表され、自由振動の周波数f0は、f0=2π/ωである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 このような振動系300において、物体301に正弦波状の力(強制力)Fsinptを加える。ここで、pは強制力の角周波数であり、tは時間である。強制力による強制振動の周波数f1はf1=2π/pである。周波数f1は、f1=(m/n)×f0を満たし、m、nは0を含まない自然数であり、互いに異なる(m≠n)。
 このように物体301に強制振動を与えると、物体301の変位xは次式(4)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 式(4)の右辺における括弧内の左側の項は自由振動の成分を示し、右側の成分は強制振動の成分を示す。なお、時刻t=0における変位xは0であり、速度x'も0であることとする。
 式(4)から明らかなように、物体301の変位xは、自由振動の成分と強制振動の成分とを合成したものとして表される。これは、図9を用いて説明したように、LRA140に駆動信号Fが印加したときに生じる振動変位の強制振動成分y1、自由振動成分y2を用いると、駆動信号FをLRA140に印加したときの応答変位y3が、強制振動成分y1と自由振動成分y2との合計になることと同様である。
 ここで、図14で説明した場合と同様に、特定の条件を満たす正弦波の駆動信号として、物体301に強制振動Fsinptを加えた場合に、式(4)で表される自由振動、強制振動、及び応答振動は、図16に示す通りである。応答振動は、自由振動と強制振動を合成した振動として与えられる。
 図16は、物体301に強制振動Fsinptを加えたときの自由振動、強制振動、及び応答振動の変位、速度、及び加速度を示す図である。速度x'は、変位xの一次微分で表され、加速度x''は、変位xの二次微分で表される。
 なお、図16には、強制振動の周波数f1がf1=5/4×f0の場合(m=5、n=4)に、強制振動によって物体301を加振した場合の波形を示す。
 図16に示す応答振動の変位、速度、及び加速度を見て分かるように、変位xが0となるタイミング(1)、(2)において、応答振動の速度及び加速度はともに0になっている。タイミング(1)、(2)は、それぞれ、4回と8回加振したタイミングである。
 ここで、応答振動の変位、速度、及び加速度がすべて0になるタイミングが他にも得られないかどうか検討する。
 式(4)に示す変位x、変位xの一次微分である速度x'、変位xの二次微分である加速度X''は、次式(5)のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 式(5)に示す変位xと加速度X''がともに0になるのは、次式(6)として求まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 すなわち、t=(nπ/ω)×a=(mπ/p)×aにおいて、aが0以外の自然数(a=1、2・・・)のときに、変位xと加速度X''がともに0になる。従って、p=(m/n)×ωである。
 以上より、式(6)として示す、f1=(m/n)×f0、かつ、t=(2π/p)×(m/2)×aが成立するときに、変位xと加速度X''がともに0になる。すなわち、(m/2)×a回振動したときに、変位xと加速度X''がともに0になる。
 また、変位xと加速度X''に加えて、式(5)に示す速度x'が0になるのは、以下の2つのケースがある。まず、第1のケースは次式(7)として求まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 式(7)は、速度x'に含まれるcospt=costωが成り立つことから導かれる条件である。式(6)を求める過程で求めたt=(nπ/ω)×a(a=1、2・・・)を用いると、cos(p/ω)naπ=cosnaπ=±1のときに変位xと加速度X''がともに0になる。
 従って、naが奇数のときは、(p/ω)na=(m/n)naπ=maも奇数であることが必要になる。これとは逆に、naが偶数のときは、(p/ω)na=(m/n)naπ=maも偶数であることが必要になる。
 このため、f1=(m/n)×f0で物体301を加振したときに、式(7)として示すt=(maπ/p)×a=(2π/p)×(m/2)×aが成り立つときに、変位xと加速度X''に加えて速度x'が0になる。
 従って、式(7)から得られる条件は、aが偶数のときには、物体301をm回振動させるときである。これは、図14に示す条件と同様である。また、aが奇数であれば、n、mがともに偶数であり、かつ、物体301を(m/2)×a回振動させるときである。
 また、変位xと加速度X''に加えて、式(5)に示す速度x'が0になる第2のケースは次式(8)として求まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 式(8)は、速度x'に含まれるcospt=costω=0が成り立つことから導かれる条件である。ここで、0以外の任意の自然数k、lを用いると、pt=(π/2)×(2k-1)ときと、ωt=(π/2)×(2l-1)ときに、cospt=costω=0が成り立つ。
 ここで、(2k-1)はmが奇数であることを表し、(2l-1)はnが奇数であることを表す。
 すなわち、t=(π/2p)×(2k-1)×a=(π/2ω)×(2l-1)×aが成り立つときに、cospt=costω=0が成り立つ。ただし、aは0以外の自然数である(a=1、2・・・)。これより、p=ω×(2k-1)/(2l-1)である。
 従って、式(8)として示すf1={(2k-1)/(2l-1)}×f0、t=(2π/p)×{(2k-1)/4}×aが求まる。これは、物体301を(m/4)×a回振動させることを表す。
 従って、式(8)から得られる条件は、n、mがともに奇数であり、かつ、物体301を周波数f1で(m/2)×a回振動させるときである。なお、この条件には、式(7)から求まる、aが奇数であれば、n、mがともに偶数であり、かつ、物体301を(m/2)×a回振動させるときという条件が含まれる。
 以上より、変位xと加速度X''に加えて、式(5)に示す速度x'が0になるのは、aが偶数のときに周波数f1で物体301をm回振動させるときと、n、mがともに奇数であるときに物体301を周波数f1で(m/2)×a回振動させるときである。このうち、前者は図14に示す条件と同一であるため、ここでは新たに後者の条件が得られたことになる。後者の条件は、n、mがともに奇数であるときに物体301を周波数f1で(m/2)×a回振動させるときである。この条件につき、図17を用いて説明する。
 図17は、n、mがともに奇数であるときに物体301を周波数f1で(m/2)×a回振動させたときの自由振動、強制振動、及び応答振動の変位、速度、及び加速度を示す図である。図17には、強制振動の周波数f1がf1=5/3×f0の場合(m=5、n=3)に、強制振動によって物体301を加振した場合の波形を示す。タイミング(1)、(2)は、それぞれ、5/2回と5回加振したタイミングである。
 図17に示すように、5/2回加振したタイミング(1)において、応答振動の変位、速度、及び加速度は、すべて0になっている。また、5回加振したタイミング(2)においても、応答振動の変位、速度、及び加速度は、すべて0になっている。タイミング(2)は、図14に示す動作条件において、m、nが奇数である場合に相当する。
 以上、第一の実施例によれば、n、mがともに正の奇数であるときに物体301を周波数f1(=(m/n)×f0)で(m/2)×a回振動させるときに、応答振動の変位、速度、及び加速度をすべて0にすることができる。ただし、aは、0以外の自然数であり、a=1、2・・・である。
 従って、LRA140を駆動する駆動信号を表す波形データ240として、n、mがともに奇数であるときに周波数f1(=(m/n)×f0)で(m/2)×a回振動させる波形データをメモリ220に格納しておけば、タッチパネル120を操作したときに、LRA140により生じる振動によってクリック感を提示することができる。
 図17に示すタイミング(1)で提示するクリック感は、タイミング(2)で提示するクリック感の半分の振動期間で実現されるため、より切れのあるクリック感を提示することができる。
 図18は、強制振動の周波数と、振動時間との関係を示す図である。図18には、図17に示すタイミング(1)の動作点と、タイミング(2)の動作点とを示す。
 上述のように、タイミング(1)で提示するクリック感は、タイミング(2)で提示するクリック感の半分の振動期間で実現される。このため、200Hzから500Hzの間で強制振動の周波数を設定する場合に、タイミング(1)の動作点は、タイミング(2)の動作点の間を補間するように得られる。特に、タイミング(2)の動作点は、高周波数側で離散的になるため、このようにタイミング(1)の動作点で補間されることは利点がある。
 実際の電子機器100において、強制振動の周波数を設定する場合には、タッチパネル120の固有振動数、又は、動作点が高周波数側になる等の制約を考慮するため、実際に選択可能な動作点は限られる。
 しかしながら、タイミング(2)の動作点の間を補間するようにタイミング(1)の動作点が得られるため、強制振動の周波数を設定する場合の選択肢が拡がるという効果がある。
 また本実施例の電子機器100では、LRA140がタッチパネル120の筐体側の面に取り付けられるものとしたが、これに限定されない。LRA140は、例えば筐体110内部に配置された基板150の近傍に配置されても良い。
 図19は、LRA140が筐体に設けられた電子機器の例を示す図である。図19に示す電子機器100Aでは、LRA140が筐体110内部に設けられた基板150の近傍に配置されている。本実施例は、電子機器100Aに対しても適用することができる。また電子機器100Aに本実施例を適用した場合、本実施例の電子機器100と同様にメタルドーム式のボタン2を押下した際のクリック感を表現することができる。
 (第二の実施例)
 以下に図面を参照して第二の実施例について説明する。第二の実施例では、LRA140の共振周波数f0を電子機器100に組み込んだ状態で測定した値とする例である。第二の実施例の説明では、第一の実施例との相違点についてのみ説明する。また第二の実施例において、第一の実施例と同様の機能を有するものには第一の実施例の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
 本実施例では、LRA140を電子機器100に組み込んだ状態におけるタッチパネル120の共振周波数f0′を測定する。そして本実施例では、駆動信号Fの周波数f1を算出する際に共振周波数f0′を用いる。
 図20は、第二の実施例の駆動装置を説明する図である。本実施例の駆動装置200Aは、CPU210Aと、メモリ220Aとを有する。
 CPU210は、メモリ220Aから後述する周波数測定プログラム255を読み出して実行することで、後述する共振周波数f0′の測定と再設定を行う。
 メモリ220Aには、駆動制御プログラム230、波形データ240、API250に加え、周波数測定プログラム255、設計値データ256が格納されている。
 周波数測定プログラム255は、例えばLRA140が電子機器100に組み込まれた状態でのLRA140の共振周波数f0′の測定処理をCPU210に実行させる。設計値データ256は、電子機器100が設計された際に決められた値である。本実施例の設計値データ256は、例えばLRA140固有の共振周波数f0である。
 以下に本実施例における共振周波数f0′の測定について説明する。
 図21は、第二の実施例における共振周波数の測定処理を説明するフローチャートである。
 本実施例において、電子機器100に対して共振周波数f0′の測定指示がなされると(ステップS1701)、CPU0210は周波数測定プログラム255を読み出す。本実施例において共振周波数f0′の測定指示がなされるときとは、例えば電子機器100の製造工程においてLRA140とタッチパネル120を筐体110に組み込む工程が終了したときや、工場出荷時等である。
 周波数測定プログラム255は、CPU210に、LRA140に対して所定の周波数の帯域において複数の周波数の正弦波を駆動信号として印加させる(ステップS1702)。具体的には例えばCPU210は、100Hzから300Hzにおいて、周波数100Hzの正弦波、周波数110Hzの正弦波、・・・、周波数290Hzの正弦波、周波数300Hzの正弦波というように、LRA140に駆動信号を印加する。
 周波数測定プログラム255は、CPU210に、周波数の異なる駆動信号毎の
タッチパネル120の振動の加速度の最大値をメモリ220Aに格納させる(ステップS1703)。具体的には電子機器100は、図示しない加速度センサが内蔵されており、周波数の異なる駆動信号がLRA140に印加される度にタッチパネル120の振動の加速度の最大値を検出する。メモリ220は、周波数測定プログラム255による演算結果を記憶する領域が設けられており、この領域に駆動信号毎の加速度の最大値が一時的に格納される。
 続いて周波数測定プログラム255は、CPU210に、メモリ220Aに格納された加速度のうち、加速度が最大となる駆動信号の周波数を選択させる(ステップS1704)。続いて周波数測定プログラム255は、選択した駆動信号の周波数を共振周波数f0′とし、CPU210に、メモリ220Aの設計値データ256を共振周波数f0′に上書きさせる(ステップS1705)。
 本実施例では、この処理により共振周波数をf0からf0′へ変更する。したがって本実施例では、残留振動を抑制するための駆動信号の周波数f1は、f1=(m/n)×f0′となる。
 よって本実施例では、例えばLRA140にタッチパネル120や筐体110等の振動が重畳されるような場合に、直接ユーザの指に触れるタッチパネル120の共振周波数f0′に基づき駆動信号f1を算出することができる。このため本実施例では、ユーザに対して1~数周期で急速に減衰する短時間の波形の触感を直接提供することができ、クリック感を表現することができる。
 尚本実施例では、共振周波数f0′を周波数測定プログラム255により行うものとしたが、共振周波数f0′は電子機器100の外部で測定され、メモリ220Aの設計値データ256に上書きされても良い。
 また本実施例は、電子機器100Aにも適用することができる。
 以上、実施の形態の駆動装置、電子機器及び駆動制御プログラムについて詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
 100、100A 電子機器
 110 筐体
 120 タッチパネル
 130 両面テープ
 140 LRA
 200 駆動装置
 210 CPU
 220 メモリ
 230 駆動制御プログラム
 240 波形データ
 250 API
 255 周波数測定プログラム
 256 設計値データ
 260 ドライバIC

Claims (6)

  1.  アクチュエータの共振周波数をf0としたとき、周波数f1=(m/n)×f0(m,nは互いに異なる正の奇数)を満たす正弦波であり、且つ前記アクチュエータを(m/2)×a(aは0以外の自然数)回加振する駆動信号の波形データが格納された記憶部と、
     前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する駆動装置。
  2.  前記周波数f1は、f1=(m/n)×f0(m,nは0以外の自然数かつm>n)を満たす請求項1記載の駆動装置。
  3.  タッチパネルと、
     前記タッチパネルを振動させる共振周波数f0のアクチュエータと、
     アクチュエータの共振周波数をf0としたとき、周波数f1=(m/n)×f0(m,nは互いに異なる正の奇数)を満たす正弦波であり、且つ前記アクチュエータを(m/2)×a(aは0以外の自然数)回加振する駆動信号の波形データが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された前記波形データを読み出し、前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動処理部と、を有する駆動装置と、を有する電子機器。
  4.  前記記憶部には、前記アクチュエータの前記共振周波数f0が格納されており、
     所定の帯域において周波数の異なる駆動信号を前記アクチュエータに印加し、駆動信号毎の前記タッチパネルの振動の加速度の最大値を前記記憶部に記憶させる加速度記憶処理部と、
     記憶された前記加速度のうち、最も大きい加速度と対応する駆動信号の周波数を前記記憶部に格納された前記アクチュエータの前記共振周波数f0に上書きする書き換え処理部と、を有する請求項3記載の電子機器。
  5.  コンピュータに、
     アクチュエータの共振周波数をf0としたとき、周波数f1=(m/n)×f0(m,nは互いに異なる正の奇数)を満たす正弦波であり、且つ前記アクチュエータを(m/2)×a(aは0以外の自然数)回加振する駆動信号の波形データを読み出す処理と、
     前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する処理と、を実行させる駆動制御プログラム。
  6.  コンピュータが、
     アクチュエータの共振周波数をf0としたとき、周波数f1=(m/n)×f0(m,nは互いに異なる正の奇数)を満たす正弦波であり、且つ前記アクチュエータを(m/2)×a(aは0以外の自然数)回加振する駆動信号の波形データが格納された記憶部から前記波形データを読み出し、
     前記波形データに対応する駆動信号を前記アクチュエータへ出力する駆動制御方法。
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