特開 2023-110248 電子機器、及び、触覚発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023110248

(43)【公開日】2023-08-09

(54)【発明の名称】電子機器、及び、触覚発生装置

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/955 20060101AFI20230802BHJP

   H02M 1/08 20060101ALI20230802BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20230802BHJP

【ＦＩ】

H03K17/955 G

H02M1/08 A

H03K17/687 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022011581

(22)【出願日】2022-01-28

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】杵村 和彦

【テーマコード（参考）】

5H740

5J050

5J055

【Ｆターム（参考）】

5H740AA05

5H740BA12

5H740BB01

5H740BB07

5H740BB10

5H740BC01

5H740BC02

5H740JA01

5H740JB01

5H740KK01

5J050AA02

5J050BB23

5J050CC05

5J050CC07

5J050DD08

5J050EE13

5J050EE24

5J050EE28

5J050FF25

5J055AX02

5J055BX16

5J055CX13

5J055CX21

5J055DX22

5J055DX65

5J055EY01

5J055EY05

5J055EY17

5J055EY21

5J055EY29

5J055EZ09

5J055GX01

5J055GX02

5J055GX04

5J055GX07

5J055GX08

(57)【要約】

【課題】応答性の良好な電子機器、及び、触覚発生装置を提供する。
【解決手段】電子機器は、負荷と、前記負荷に接続される電流経路に設けられる第１スイッチング素子と、前記電流経路に流れる電流を電圧に変換した負荷信号と、前記第１スイッチング素子の動作の基準になる基準信号との比較結果に基づく駆動制御信号で前記第１スイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記駆動制御信号の信号レベルを前記第１スイッチング素子がオフになる第１レベルと前記第１スイッチング素子がオンになる第２レベルとに切り換え可能な第２スイッチング素子とを含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷と、
前記負荷に接続される電流経路に設けられる第１スイッチング素子と、
前記電流経路に流れる電流を電圧に変換した負荷信号と、前記第１スイッチング素子の動作の基準になる基準信号との比較結果に基づく駆動制御信号で前記第１スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動制御信号の信号レベルを前記第１スイッチング素子がオフになる第１レベルと前記第１スイッチング素子がオンになる第２レベルとに切り換え可能な第２スイッチング素子と
を含む、電子機器。

【請求項2】

前記第２スイッチング素子は、前記駆動回路が前記駆動制御信号を前記第１スイッチング素子に出力する出力端子と、前記出力端子に接続されて前記駆動制御信号が入力される前記第１スイッチング素子の制御端子との間の信号伝送路から分岐して基準電位点に接続される分岐線路に設けられ、前記信号伝送路と前記基準電位点との接続状態を切り換えるスイッチング素子であり、
前記第２スイッチング素子がオンになると前記駆動制御信号の信号レベルは前記第１レベルになり、
前記第２スイッチング素子がオフになると前記駆動制御信号の信号レベルは前記第２レベルになる、請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記信号伝送路から前記基準電位点に分岐する分岐点と、前記駆動回路の出力端子との間に挿入される第１抵抗器をさらに含む、請求項２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記信号伝送路から前記基準電位点に分岐する分岐点と、前記第２スイッチング素子の電流入力端子との間に挿入される第２抵抗器をさらに含む、請求項２又は３に記載の電子機器。

【請求項5】

前記駆動回路の出力レベルは、前記第２スイッチング素子がオンの状態において前記第２レベルよりも高い、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。

【請求項6】

振動を発生させるアクチュエータと、
前記アクチュエータに接続される電流経路に設けられる第１スイッチング素子と、
前記電流経路に流れる電流を電圧に変換した負荷信号と、前記第１スイッチング素子の動作の基準になる基準信号との比較結果に基づく駆動制御信号で前記第１スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動制御信号の信号レベルを前記第１スイッチング素子がオフになる第１レベルと前記第１スイッチング素子がオンになる第２レベルとに切り換え可能な第２スイッチング素子と
を含み、
前記第２スイッチング素子がオンにされて前記駆動制御信号の信号レベルが前記第１レベルである状態から、前記第２スイッチング素子がオフに切り換えられて前記駆動制御信号の信号レベルが前記第２レベルになると、前記駆動回路から前記第１スイッチング素子の制御端子に前記駆動制御信号の突入電流を供給する、触覚発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子機器、及び、触覚発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、第１～第３の電極を有し、前記第１の電極の第１の電圧と前記第３の電極の第２の電圧との差である第１の差電圧に応じて前記第１及び第２の電極間に出力電流を流すことにより、出力電圧を制御する出力トランジスタと、前記出力電圧が目的レベルとなるように前記第２の電圧を制御するオペアンプと、電圧レギュレータ回路の起動前は、前記出力トランジスタがオフとなるように前記第２の電圧を第３の電圧に維持し、前記電圧レギュレータ回路の起動後は、前記第２の電圧を前記オペアンプにより制御可能にする起動回路と、前記出力電圧が所定レベル未満である場合に、前記第１の差電圧が大きくなるように、前記第３の電極から又は前記第３の電極に調整電流を出力する電流出力回路と、を備える電圧レギュレータ回路がある。
（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０５４２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の電圧レギュレータ回路では、起動回路及び電流出力回路は、第３の電圧（Ｖｄｄ）と出力端子（Ｖｏｕｔ）との間に直列に接続されており、同時にオンおよび同時にオフしないように制御することで、貫通電流が流れないようにしている。このため、起動回路及び電流出力回路のオン状態もしくはオフ状態が確定するまでに時間が必要となり、十分な応答性を得ることが難しい。

【0005】

そこで、応答性の良好な電子機器、及び、触覚発生装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の実施形態の電子機器は、負荷と、前記負荷に接続される電流経路に設けられる第１スイッチング素子と、前記電流経路に流れる電流を電圧に変換した負荷信号と、前記第１スイッチング素子の動作の基準になる基準信号との比較結果に基づく駆動制御信号で前記第１スイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記駆動制御信号の信号レベルを前記第１スイッチング素子がオフになる第１レベルと前記第１スイッチング素子がオンになる第２レベルとに切り換え可能な第２スイッチング素子とを含む。

【0007】

本開示の実施形態の触覚発生装置は、振動を発生させるアクチュエータと、前記アクチュエータに接続される電流経路に設けられる第１スイッチング素子と、前記電流経路に流れる電流を電圧に変換した負荷信号と、前記第１スイッチング素子の動作の基準になる基準信号との比較結果に基づく駆動制御信号で前記第１スイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記駆動制御信号の信号レベルを前記第１スイッチング素子がオフになる第１レベルと前記第１スイッチング素子がオンになる第２レベルとに切り換え可能な第２スイッチング素子とを含み、前記第２スイッチング素子がオンにされて前記駆動制御信号の信号レベルが前記第１レベルである状態から、前記第２スイッチング素子がオフに切り換えられて前記駆動制御信号の信号レベルが前記第２レベルになると、前記駆動回路から前記第１スイッチング素子の制御端子に前記駆動制御信号の突入電流を供給する。

【発明の効果】

【0008】

応答性の良好な電子機器、及び、触覚発生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の入力装置１００を示す平面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】入力装置１００の構成を示すブロック図である。

【図4】触覚発生装置１００Ａを示す図である。

【図5】触覚発生装置１００Ａの動作を説明する図である。

【図6】比較用の駆動制御回路１０Ａの構成を示す図である。

【図7】比較用の駆動制御回路１０Ａの動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の電子機器、及び、触覚発生装置を適用した実施形態について説明する。以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、説明の便宜上、－Ｚ方向側を下側又は下、＋Ｚ方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。また、ＸＹ面視することを平面視と称す。

【0011】

＜実施形態＞
＜入力装置１００の構成及び動作＞
図１は、実施形態の入力装置１００を示す平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図３は、入力装置１００の構成を示すブロック図である。

【0012】

入力装置１００は、利用者の指先等によって行われる操作を受け付ける装置である。入力装置１００は、例えば、操作内容に応じた機能を実行する操作対象装置を遠隔操作するリモートコントローラ端末やスマートフォン等に含まれてもよく、操作対象装置の操作部に一体的に設けられていてもよい。入力装置１００は、実施形態の電子機器及び触覚発生装置を含む。

【0013】

実施形態の触覚発生装置は、利用者の指先等によって入力装置１００に対して操作が行われると、後述するアクチュエータ１２０（負荷の一例）を駆動することによって振動し、利用者の指先等に呈示する触覚を発生させる装置である。実施形態の触覚発生装置は、実施形態の電子機器の具体例の１つである。実施形態の電子機器は負荷を含み、触覚発生装置は、負荷としてアクチュエータ１２０を含む。

【0014】

ここでは、実施形態の電子機器の具体例の１つとして、アクチュエータ１２０を含む触覚発生装置について説明するが、実施形態の電子機器が含む負荷は、アクチュエータ１２０以外の負荷（例えば、ＬＥＤ(light emitting diode)やヒータ等）であってもよい。すなわち、実施形態の電子機器が含む負荷は、ＬＥＤやヒータ等であってもよい。また、ここでは、利用者が指先で入力装置１００に対して操作を行う形態について説明するが、利用者の体の指先以外の部位であっても操作可能である。

【0015】

入力装置１００は、筐体１０１、トップパネル１０２、タッチセンサ１１０、アクチュエータ１２０、荷重センサ１３０、回路基板１４０、及び制御部１５０を含む。これらのうち、タッチセンサ１１０、アクチュエータ１２０、及び荷重センサ１３０は、図３に示すように制御部１５０に接続されている。タッチセンサ１１０、アクチュエータ１２０、及び荷重センサ１３０は、回路基板１４０によって制御部１５０に接続されるが、図３では回路基板１４０を省略する。

【0016】

筐体１０１は、一例として樹脂製であり、図２に示すように、上パネル１０１Ａ、下パネル１０１Ｂ、及び突起部１０１Ｃを有する。上パネル１０１Ａ及び下パネル１０１Ｂは、板状であり、上下２段構造になっている。上パネル１０１Ａは、上面側から下方に押圧されると、下パネル１０１Ｂに対して変形可能である。

【0017】

上パネル１０１Ａの上面にはタッチセンサ１１０及びトップパネル１０２がこの順で重ねて設けられている。上パネル１０１Ａの下面には、アクチュエータ１２０が取り付けられるとともに、下方に向けて突出する突起部１０１Ｃが形成されている。

【0018】

下パネル１０１Ｂの上面には、回路基板１４０が設けられている。回路基板１４０の上面のうちの突起部１０１Ｃの下方の部分には、荷重センサ１３０が配置されている。また、回路基板１４０の上面には、制御部１５０が設けられている。

【0019】

トップパネル１０２の上面は操作面１０２Ａである。操作面１０２Ａには、図１に示すように、一例として３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が配列されている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は、一例として、トップパネル１０２の操作面１０２ＡにスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の操作対象を表すシンボルを設けたものである。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のシンボルは、一例として、操作面１０２Ａに印刷等で表示されたものであってもよい。シンボルとは、例えば所定の意味を持つ文字、数字、記号、線図、マーク等であり、ここではスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の機能や種類等を表す。

【0020】

また、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のシンボルは、遮光性のあるトップパネル１０２にシンボルの形状を有する透光部を設け、トップパネル１０２の下面側からＬＥＤ等で照光することによって光る照光部であってもよい。また、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のシンボルは、透明なトップパネル１０２の下方に設けたディスプレイパネルに表示されるＧＵＩ(graphical user interface)であってもよい。ディスプレイパネルとしては、例えば、液晶パネルやＯＬＥＤ(organic light emitting diode)ディスプレイパネル等を用いることができる。

【0021】

タッチセンサ１１０は、トップパネル１０２の下方に設けられており、トップパネル１０２に接触（タッチ）する利用者の指先等の位置を検出する装置である。タッチセンサ１１０としては、一例として、利用者の指先等の接近による静電容量の変化を検出する静電容量型のセンサを用いることができる。タッチセンサ１１０は、一例として、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３に応じた３つの電極を有し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の各々への接触を検出するセンサ、又は、Ｘ方向及びＹ方向に延在する複数本の電極を有し、ＸＹ座標を検出することでスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３への操作を検出するセンサ等である。

【0022】

アクチュエータ１２０は、筐体１０１の上パネル１０１Ａの下面に取り付けられており、タッチセンサ１１０によって指先での操作が検出されると、制御部１５０によって駆動され、振動を発生する。アクチュエータ１２０は、例えば、ピエゾ素子、偏心モータ、ソレノイド、ＬＲＡ（linear resonant actuator）等である。

【0023】

荷重センサ１３０は、トップパネル１０２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかが操作されて上パネル１０１Ａが下方に撓むと、突起部１０１Ｃによって押圧される。荷重センサ１３０は、押圧による荷重の大きさを表す出力信号を制御部１５０に出力する。なお、荷重センサ１３０の代わりに、圧力センサ（歪みセンサ）や静電容量の変化を検出する静電センサ、突起部１０１Ｃとの距離を検出する光学センサ等を用いてもよい。また、複数の荷重センサ１３０及び突起部１０１ＣをＸＹ座標の異なる複数の位置にそれぞれ設けてもよい。

【0024】

回路基板１４０は、筐体１０１の下パネル１０１Ｂの上面に設けられている。回路基板１４０は、図３に示すようにタッチセンサ１１０、アクチュエータ１２０、及び荷重センサ１３０と制御部１５０とを接続する配線や回路素子等を含む。制御部１５０が出力する制御信号によってアクチュエータ１２０を駆動する駆動制御回路については、図４を用いて後述する。

【0025】

制御部１５０は、一例として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現されるマイクロコントローラで実現される。

【0026】

制御部１５０は、タッチセンサ１１０によってスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかに対する操作が検出され、かつ、荷重センサ１３０によって押圧操作が行われたことが検出されると、アクチュエータ１２０を駆動する。この結果、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかに接触している利用者の指先に、触覚が呈示される。

【0027】

一例として、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかに対して指先で触れて、かつ、押圧操作を行うと、指先で触れているスイッチ（ＳＷ１～ＳＷ３のいずれか）に対する操作が確定する。より具体的には、トップパネル１０２のうちのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の部分に指先が接触するとタッチセンサ１１０によってスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかに接触したことが検出され、さらに押圧操作が行われると荷重センサ１３０によって押圧操作が行われたことが検出される。この結果、制御部１５０は、アクチュエータ１２０を駆動する。利用者は、アクチュエータ１２０の駆動によって指先に触覚が呈示されることで、操作が確定したことを知覚することができる。また、制御部１５０は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかへの操作があったことを表す信号を操作対象装置に通知する。これにより、操作対象装置は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかへの操作に応じた機能を実行する。

【0028】

＜触覚発生装置１００Ａの構成＞
図４は、触覚発生装置１００Ａを示す図である。触覚発生装置１００Ａは、アクチュエータ１２０及び駆動制御回路１４０Ａを含む。触覚発生装置１００Ａは、アクチュエータ１２０及び駆動制御回路１４０Ａに加えて制御部１５０（図２及び図３参照）を含んでもよいが、ここでは触覚発生装置１００Ａがアクチュエータ１２０及び駆動制御回路１４０Ａを含む形態について説明する。

【0029】

駆動制御回路１４０Ａは、回路基板１４０（図２参照）に含まれており、制御部１５０から出力される基準信号とベース制御信号とに応じて、アクチュエータ１２０を駆動する配線や回路素子等を含む。

【0030】

＜駆動制御回路１４０Ａの構成＞
駆動制御回路１４０Ａは、図４に示すように、ＦＥＴ（field effect transistor）１４１、オペアンプ１４２、トランジスタ１４３、信号伝送路１４４、及び抵抗器Ｒ１～Ｒ６を含む。また、図４には、電源端子５０を示す。電源端子５０にかかる電圧は、オペアンプ１４２及び制御部１５０を動作させる定格電圧よりも高い。ＦＥＴ１４１は、第１スイッチング素子の一例である。オペアンプ１４２は、駆動回路の一例である。トランジスタ１４３は、第２スイッチング素子の一例である。

【0031】

アクチュエータ１２０は、直流電力を出力する電源端子５０に接続される配線に直列に挿入されている。電源端子５０に接続される配線は、ＦＥＴ１４１のドレイン端子（Ｄ）に接続されている。

【0032】

ＦＥＴ１４１は、ドレイン端子（Ｄ）、ソース端子（Ｓ）、及びゲート端子（Ｇ）を有する。ゲート端子は、ＦＥＴ１４１の制御端子の一例である。図４には、ＦＥＴ１４１のゲート端子とソース端子との間の寄生容量Ｃｇｓを示す。ドレイン端子はアクチュエータ１２０に接続されている。ソース端子は、抵抗器Ｒ４を介してオペアンプ１４２の反転入力端子に接続されるとともに、抵抗器Ｒ５を介して接地されている。電源端子５０からアクチュエータ１２０、ＦＥＴ１４１及び抵抗器Ｒ５を通って接地電位点に至る経路は、アクチュエータ１２０に電流を供給する電流経路である。ＦＥＴ１４１は、オペアンプ１４２と定電流回路を構成する。接地電位点は、基準電位点の一例である。

【0033】

オペアンプ１４２は、制御部１５０（図２及び図３参照）から基準信号が入力される非反転入力端子と、抵抗器Ｒ４を介してＦＥＴ１４１のソース端子に接続される反転入力端子と、抵抗器Ｒ２を介してＦＥＴ１４１のゲート端子に接続される出力端子とを有する。抵抗器Ｒ２は、第１抵抗器の一例である。オペアンプ１４２の出力端子と、ＦＥＴ１４１のゲート端子とを接続する線路は、後述する駆動制御信号を伝送する信号伝送路１４４である。

【0034】

抵抗器Ｒ２は、オペアンプ１４２の出力端子から信号伝送路１４４に流れる突入電流の電流値を制限してオペアンプ１４２を保護するために設けられている。オペアンプ１４２の反転入力端子と出力端子との間には、抵抗器Ｒ１が負帰還抵抗として接続されている。

【0035】

信号伝送路１４４と接地電位点の間には、２本の分岐線路が接続されている。一方の分岐線路には抵抗器Ｒ３が直列に挿入されており、他方の分岐線路には抵抗器Ｒ６及びトランジスタ１４３が接続されている。抵抗器Ｒ６は、第２抵抗器の一例である。抵抗器Ｒ６の一端は信号伝送路１４４に接続され、他端はトランジスタ１４３のコレクタ端子に接続されている。トランジスタ１４３のコレクタ端子は、電流入力端子の一例である。トランジスタ１４３のエミッタ端子は接地されており、ベース端子には制御部１５０からベース制御信号が入力される。

【0036】

抵抗器Ｒ３は、ＦＥＴ１４１がノイズ等で意図せずオンしないように、ＦＥＴ１４１のゲート端子に印加される電圧を確定させる機能を持っている。抵抗器Ｒ６は、トランジスタ１４３がオンのときに、信号伝送路１４４の電位（ＦＥＴ１４１のゲート端子の電位）をＦＥＴ１４１がオフになる電圧に確定させる機能を持っている。また、抵抗器Ｒ６は、ＦＥＴ１４１をオフにする際にオンにされるトランジスタ１４３でＦＥＴ１４１のゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓの電荷を放電する際に、トランジスタ１４３のコレクタ-エミッタ間に流れる電流値を制限して、トランジスタ１４３を保護する機能を持っている。

【0037】

反転入力端子には、アクチュエータ１２０と抵抗器Ｒ５との間の電流経路に流れる電流を抵抗器Ｒ５で電圧に変換した負荷信号が入力される。制御部１５０（図２及び図３参照）から非反転入力端子に入力される基準信号は、ＦＥＴ１４１の動作の基準になる信号である。オペアンプ１４２は、反転入力端子に入力される負荷信号と、基準信号との比較結果に基づく駆動制御信号をＦＥＴ１４１のゲート端子に出力する。なお、駆動制御信号の信号レベルは、ＦＥＴ１４１のゲート端子での信号レベルであり、信号伝送路１４４における抵抗器Ｒ２よりもゲート端子側の部分における信号レベルである。

【0038】

このような駆動制御回路１４０Ａにおいて、トランジスタ１４３は、ＦＥＴ１４１のゲート端子の電圧を制御するとともに、ＦＥＴ１４１のオン／オフの応答性を向上させるために設けられている。ＦＥＴ１４１のオン／オフの応答性を向上させるのは、触覚発生装置１００Ａでアクチュエータ１２０の応答性能を向上させて、利用者の指先にキレの良いクリック感（触覚）を呈示するためである。トランジスタ１４３は、ベース制御信号でオン／オフが制御され、ＦＥＴ１４１をオンにする際にはオフにし、ＦＥＴ１４１をオフにする際にはオンにする。ベース制御信号は、トランジスタ１４３のオン／オフを通じてＦＥＴ１４１のゲート端子の電圧を制御するための信号である。

【0039】

また、トランジスタ１４３は、ＦＥＴ１４１をオフする際にオンにすることによって、信号伝送路１４４を抵抗器Ｒ６及びトランジスタ１４３を介して接地電位点に接続するとともに、信号伝送路１４４を介してＦＥＴ１４１のゲート端子の電荷を接地電位点に放電することで、ＦＥＴ１４１を即座にオフさせる。このように動作するトランジスタ１４３を利用して、ＦＥＴ１４１をオフにする際の応答性を改善する。信号伝送路１４４が抵抗器Ｒ６及びトランジスタ１４３を介して接地電位点に接続されると、駆動制御信号の信号レベルは、抵抗器Ｒ６に流れる電流値に応じた値に引き下げられ、オペアンプ１４２の出力電圧よりも低くなる。すなわち、ＦＥＴ１４１をオフにするときは、トランジスタ１４３をオンにするので、オペアンプ１４２の出力電圧よりも低い電圧レベルの駆動制御信号がＦＥＴ１４１のゲート端子に供給される。

【0040】

なお、オペアンプ１４２の出力電圧が、最大電圧（５Ｖ）を出力していた場合であっても、ＦＥＴ１４１を確実にオフできるように、抵抗器Ｒ６の抵抗値は、抵抗器Ｒ２の抵抗値よりも小さく設定する。

【0041】

また、トランジスタ１４３は、ＦＥＴ１４１をオンする際にオフにすることによって、オペアンプ１４２の出力電圧に基づく駆動制御信号をＦＥＴ１４１のゲート端子に入力する。ＦＥＴ１４１をオンにする直前は、トランジスタ１４３がオン、かつ、ＦＥＴ１４１がオフの状態であって、オペアンプ１４２の出力電圧は、最大電圧（５Ｖ）になっているため、トランジスタ１４３をオンにした瞬間、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓにオペアンプ１４２の最大電圧が印加され、ラッシュ（突入電圧）が発生し、ＦＥＴ１４１を即座にオンさせる。このように動作するトランジスタ１４３を利用して、ＦＥＴ１４１をオンにする際の応答性を改善する。ＦＥＴ１４１をオンにするときは、トランジスタ１４３をオフにするので、オペアンプ１４２の出力電圧に基づく電圧レベルの駆動制御信号がＦＥＴ１４１のゲートに供給される。このときの駆動制御信号の電圧レベルは、オペアンプ１４２から出力され、抵抗器Ｒ２を経た電圧レベルになる。

【0042】

なお、トランジスタ１４３がオン、かつ、ＦＥＴ１４１がオフの状態において、オペアンプ１４２の出力電圧が最大電圧に維持される理由は後ほど説明する。

【0043】

＜触覚発生装置１００Ａの動作＞
図５は、触覚発生装置１００Ａの動作を説明する図である。図５において、横軸は時間ｔを表す。図５には、基準信号（縦軸は電圧値）、ベース制御信号（縦軸は電圧値）、オペアンプ１４２の出力電圧（縦軸は電圧値）、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓ（縦軸は電圧値）、及び、アクチュエータ１２０の電流の波形（縦軸は電流値）の一例を示す。オペアンプ１４２の出力電圧とは、オペアンプ１４２の出力端子の電圧レベルであり、駆動回路の出力レベルの一例である。駆動制御信号の信号レベルは、ＦＥＴ１４１のゲート端子における信号レベルであるため、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓに相当する。

【0044】

時刻ｔ１より前の初期状態では、基準信号は立ち上がっておらず（Ｌ(low)レベル）であり、ベース制御信号はＨ(High)レベルでトランジスタ１４３はオンである。また、オペアンプ１４２の出力電圧は５Ｖ（最大値）になるが、トランジスタ１４３がオンであるため、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧ＶｇｓはＶｇｓ１になり、ＦＥＴ１４１はオフである。このため、アクチュエータ１２０には電流が流れていない。トランジスタ１４３がオンになることによって、信号伝送路１４４を介してゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓの電荷は放電される。

【0045】

オペアンプ１４２の出力電圧は５Ｖであるが、トランジスタ１４３がオンであるため、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧ＶｇｓはＶｇｓ１に下げられている。すなわち、駆動制御信号の信号レベルは、ＦＥＴ１４１がオフになる第１レベルに下げられている。Ｖｇｓ１は、ＦＥＴ１４１をオフにする電圧であり、一例として約１Ｖ以下の電圧である。また、オペアンプ１４２の出力電圧が５Ｖ（最大値）になるのは、トランジスタ１４３がオンになることでＦＥＴ１４１のゲート端子の電圧が低下してＦＥＴ１４１がオフになると、ＦＥＴ１４１のソース端子の電圧が０Ｖになり、抵抗器Ｒ４を介してオペアンプ１４２の反転入力端子に０Ｖが負帰還される。オペアンプ１４２は、非反転入力端子と反転入力端子との端子間にオフセット電圧が存在するため、反転入力端子に０Ｖが印加されると、出力電圧を増大させるが、トランジスタ１４３がオンになっていてＦＥＴ１４１がオフであって反転入力端子に０Ｖが印加された状態が継続するため、最大出力電圧である５Ｖが出力される。

【0046】

なお、時刻ｔ１より前の初期状態において、基準信号をＨレベルに立ち上げておいても動作は同一である。この場合には、ＦＥＴ１４１をオン／オフに拘わらずに基準信号をＨレベルに保持することになる。

【0047】

時刻ｔ１では、基準信号がＨレベルに立ち上がるとともに、ベース制御信号がＬレベルに立ち下がり、トランジスタ１４３はオフになる。オペアンプ１４２の出力電圧はＶ１になり、トランジスタ１４３がオフであるため、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが増大する。これにより、オペアンプ１４２の出力端子から信号伝送路１４４を介して、ＦＥＴ１４１のゲート端子に瞬間的に突入電流が流れる。

【0048】

オペアンプ１４２の出力端子からＦＥＴ１４１のゲート端子に突入電流が流れることによって、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓは即座に充電され、ＦＥＴ１４１は即座にオンになる。このとき、ゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは、Ｖｇｓ１よりも高いＶｇｓ２に上昇する。ゲート－ソース間電圧Ｖｇｓ２は、ＦＥＴ１４１をオンにさせるのに十分な電圧である。ゲート－ソース間電圧がＶｇｓ２に増大しているため、駆動制御信号の信号レベルは、ＦＥＴ１４１がオンになる第２レベルに上昇している。

【0049】

また、時刻ｔ１でＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓに瞬間的にラッシュが生じるため、アクチュエータ１２０に流れる電流にも突入電流が生じる。その結果、アクチュエータ１２０は、時刻ｔ１で即座に駆動する。

【0050】

また、時刻ｔ２では、基準信号がＬレベルに立ち下がるとともに、ベース制御信号がＨレベルに立ち上がり、トランジスタ１４３はオンになる。オペアンプ１４２の出力電圧は５Ｖになるが、トランジスタ１４３がオンであるため、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは即座にＶｇｓ１に低下する。トランジスタ１４３がオンになることによって、信号伝送路１４４を介してゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓの電荷が放電されるため、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓが即座にＶｇｓ１に低下して、ＦＥＴ１４１がオフになる。このときの駆動制御信号の信号レベルは、ＦＥＴ１４１がオフになる第１レベルに下げられている。

【0051】

時刻ｔ２でＦＥＴ１４１がオフになると、アクチュエータ１２０の電流は０（Ａ）になり、アクチュエータ１２０は、時刻ｔ２で即座に停止する。

【0052】

このように、信号伝送路１４４から接地電位点に分岐する分岐線路にトランジスタ１４３を設け、ＦＥＴ１４１をオフにする際にはトランジスタ１４３をオンにすることにより、信号伝送路１４４からトランジスタ１４３を介してゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓの電荷を放電するため、ＦＥＴ１４１を即座にオフにできる。

【0053】

また、ＦＥＴ１４１をオンにする際にはトランジスタ１４３をオフにすることにより、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓにラッシュが生じるため、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓは即座に充電され、ゲート－ソース間電圧Ｖｇｓを即座に増大させて、ＦＥＴ１４１を即座にオンにすることができる。

【0054】

＜比較用の駆動制御回路１０Ａの構成と動作＞
図６は、比較用の駆動制御回路１０Ａの構成を示す図である。駆動制御回路１０Ａは、ＦＥＴ１４１、オペアンプ１４２、信号伝送路１４４、及び抵抗器Ｒ１～Ｒ５を含む。比較用の駆動制御回路１０Ａは、図４に示す駆動制御回路１４０Ａから、トランジスタ１４３及び抵抗器Ｒ６を省いた構成を有する。比較用の駆動制御回路１０ＡのＦＥＴ１４１のドレイン端子にはアクチュエータ１２０が接続されている。このような比較用の駆動制御回路１０Ａは、比較用に示す回路であり、従来技術ではない。

【0055】

図７は、比較用の駆動制御回路１０Ａの動作を示す図である。図７において、横軸は時間ｔを表す。図７には、基準信号（縦軸は電圧値）、オペアンプ１４２の出力電圧（縦軸は電圧値）、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓ（縦軸は電圧値）、及び、アクチュエータ１２０の電流の波形（縦軸は電流値）の一例を示す。

【0056】

時刻ｔ１より前の初期状態では、基準信号は立ち上がっておらず（Ｌレベル）である。比較用の駆動制御回路１０Ａでは、基準信号のＨレベル／Ｌレベルを切り換えることでＦＥＴ１４１のオン／オフを制御するため、基準信号がＬレベルでＦＥＴ１４１はオフである。

【0057】

また、基準信号がＬレベルかつＦＥＴ１４１がオフの場合、抵抗器Ｒ４を介して反転入力端子に入力される負荷信号の電圧値は０Ｖに近い低電圧となるため、オペアンプ１４２の出力電圧は０Ｖに近い低電圧になる。このようにオペアンプ１４２の出力電圧が０Ｖに近い低電圧になる点が、図５において５Ｖが出力されることとの違いである。

【0058】

時刻ｔ１において、基準信号がＨレベルに立ち上がると、オペアンプ１４２の出力電圧はＶ１に立ち上がるが、基準信号を切り換える際、オペアンプ１４２の出力電圧が０Ｖに近い低電圧に維持されているため、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓを瞬時に充電可能なラッシュを印加することができない。このため、寄生容量Ｃｇｓの充電に時間が掛かるため、図５に示す動作に比べて、オペアンプ１４２の出力電圧がＶ１に立ち上がるために時間が掛かる。

【0059】

この結果、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは、図５に示す動作に比べて緩やかにＶｇｓ２になり、アクチュエータ１２０は、図５に示す動作よりも遅れて駆動する。

【0060】

また、時刻ｔ２において、基準信号がＬレベルに立ち下がると、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓの電荷は、抵抗器Ｒ２を介してオペアンプ１４２が引き込むことで放電されるため、図５のように抵抗器Ｒ２よりも抵抗値が低い抵抗器Ｒ６を介して放電するよりも、放電時間が長くなる。その結果、図５に比べ、オペアンプ１４２の出力電圧は、緩やかに初期状態と同様に０Ｖに近い低電圧になり、ＦＥＴ１４１のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓは緩やかに０Ｖに近い低電圧に低下し、図５に示す動作よりも遅れてＦＥＴ１４１がオフになる。このため、アクチュエータ１２０の電流は図５に示す動作よりも遅れて０（Ａ）に近い低電流になり、アクチュエータ１２０は、図５に示す動作よりも遅れて停止する。

【0061】

このように、トランジスタ１４３及び抵抗器Ｒ６を含まない比較用の駆動制御回路１０Ａでは、実施形態の駆動制御回路１４０Ａに比べてＦＥＴ１４１のオン／オフの応答性が悪い。これは、ゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓ等の影響を受けるからである。

【0062】

以上のように、信号伝送路１４４から接地電位点に分岐する分岐線路にトランジスタ１４３を設け、ＦＥＴ１４１をオフにする際にはトランジスタ１４３をオンにして駆動制御信号を第１レベルにするとともに、ＦＥＴ１４１をオンにする際にはトランジスタ１４３をオフにして駆動制御信号を第２レベルにすることにより、ＦＥＴ１４１のオン／オフを即座に切り換えることができる。

【0063】

したがって、応答性の良好な電子機器、及び、触覚発生装置１００Ａを提供することができる。また、ＦＥＴ１４１のドレイン端子に接続される負荷がアクチュエータ１２０のように誘導性の負荷である場合には、負荷が誘導性ではない場合に比べてＦＥＴ１４１の応答性に影響が生じるため、特に有効である。このため、触覚発生装置１００Ａでは、アクチュエータ１２０の応答性能が高くなるため、利用者の指先にキレの良いクリック感（触覚）を呈示することができる。

【0064】

また、トランジスタ１４３は、オペアンプ１４２が駆動制御信号をＦＥＴ１４１に出力する出力端子と、出力端子に接続されて駆動制御信号が入力されるＦＥＴ１４１のゲート端子との間の信号伝送路１４４から分岐して接地電位点に接続される分岐線路に設けられ、信号伝送路１４４と接地電位点との接続状態を切り換えるスイッチング素子である。トランジスタ１４３がオンになると駆動制御信号の信号レベルは第１レベルになり、トランジスタ１４３がオフになると駆動制御信号の信号レベルは第２レベルになる。このため、トランジスタ１４３がオンになることで、駆動制御信号の信号レベルを確実に第１レベルに低下させることができ、ＦＥＴ１４１を即座かつ確実にオフにすることができる。

【0065】

また、信号伝送路１４４から接地電位点に分岐する分岐点と、オペアンプ１４２の出力端子との間に挿入される抵抗器Ｒ２をさらに含むので、オペアンプ１４２の出力端子から信号伝送路１４４に流れる突入電流の電流値を制限してオペアンプ１４２を保護することができる。

【0066】

また、信号伝送路１４４から接地電位点に分岐する分岐点と、トランジスタ１４３の電流入力端子との間に挿入される抵抗器Ｒ６をさらに含むので、ＦＥＴ１４１をオフにする際にオンにされるトランジスタ１４３でＦＥＴ１４１のゲート－ソース間の寄生容量Ｃｇｓの電荷を放電する際に、トランジスタ１４３のコレクタ-エミッタ間に流れる電流値を制限して、トランジスタ１４３を保護することができる。

【0067】

また、オペアンプ１４２の出力レベルは、トランジスタ１４３がオンの状態において第２レベルよりも高いので、より確実に駆動制御信号の突入電流をＦＥＴ１４１のゲート端子に供給することができる。

【0068】

また、トランジスタ１４３がオンにされて駆動制御信号の信号レベルが第１レベルである状態から、トランジスタ１４３がオフに切り換えられて駆動制御信号の信号レベルが第２レベルになると、オペアンプ１４２からＦＥＴ１４１のゲート端子に駆動制御信号の突入電流を供給するので、ＦＥＴ１４１を即座にオンすることができ、より確実にＦＥＴ１４１の応答性を改善することができる。

【0069】

以上、本開示の例示的な実施形態の電子機器、及び、触覚発生装置について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0070】

１００ 入力装置
１００Ａ 触覚発生装置（電子機器の一例）
１０１ 筐体
１０２ トップパネル
１１０ タッチセンサ
１２０ アクチュエータ
１３０ 荷重センサ
１４０ 回路基板
１４０Ａ 駆動制御回路
１４１ ＦＥＴ（第１スイッチング素子の一例）
１４２ オペアンプ（駆動回路の一例）
１４３ トランジスタ（第２スイッチング素子の一例）
１４４ 信号伝送路
Ｒ１～Ｒ６ 抵抗器（Ｒ２は第１抵抗器の一例、Ｒ６は第２抵抗器の一例）
１５０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】