特開 2023-90177 振動発生装置および振動発生方法

(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】P2023090177

(43)【公開日】2023-06-29

(54)【発明の名称】振動発生装置および振動発生方法

(51)【国際特許分類】

   B06B 1/04 20060101AFI20230622BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20230622BHJP

【ＦＩ】

B06B1/04 S

B06B1/04 A

G06F3/041 480

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021204997

(22)【出願日】2021-12-17

(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】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(72)【発明者】

【氏名】白嶋 仁

(72)【発明者】

【氏名】杵村 和彦

【テーマコード（参考）】

5D107

【Ｆターム（参考）】

5D107AA04

5D107BB08

5D107CC09

5D107CD03

(57)【要約】

【課題】振動が不適切に弱まることを防止しつつ、コストを低減した「振動発生装置および振動発生方法」を提供する。
【解決手段】振動発生装置１の駆動信号出力部２０は、振動子を振動させる際、プラス側に立ち上がり、プラス側で電圧が変化する単発の信号であって、振動子或いは振動子の振動に連動して振動する振動対象物を第１向きへ向かって移動させる力を付加する単発駆動信号を第１の駆動信号として出力し、その後、第１向きと逆の向きである第２向きへの振動子或いは振動対象物の移動がピークとなるタイミングと、信号の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、単発駆動信号を第２の駆動信号として出力し、マイナス側に変位しない単発の信号によって振動子或いは振動対象物の振動の振幅を増大している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力した駆動信号に応じて弾性部材で支持された振動子を振動させるアクチュエータに対して駆動信号を出力可能な振動発生装置であって、
前記アクチュエータに駆動信号を出力する駆動信号出力部を備え、
前記駆動信号出力部は、前記振動子を振動させる際、プラス側に立ち上がり、プラス側で電圧が変化する単発の信号であって、前記振動子或いは前記振動子の振動に連動して振動する振動対象物を第１向きへ向かって移動させる力を付加する単発駆動信号を第１の駆動信号として出力し、その後、前記第１向きと逆の向きである第２向きへの前記振動子或いは前記振動対象物の移動がピークとなるタイミングと、信号の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、前記単発駆動信号を第２の駆動信号として出力する
ことを特徴とする振動発生装置。

【請求項2】

前記駆動信号出力部は、前記第１の駆動信号を出力した後、前記振動子或いは前記振動対象物の振動の振幅が最初にピークとなるタイミングと、信号の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように前記第２の駆動信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動発生装置。

【請求項3】

前記単発駆動信号は、初期位相が０°の正弦波の半周期分の波、三角波またはパルス波である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の振動発生装置。

【請求項4】

ベース部材に前記弾性部材が取り付けられ、前記振動子は振動可能な状態で前記弾性部材を介して前記ベース部材に支持され、
前記振動対象物は、前記ベース部材と一体的に振動し、ユーザによって接触操作される部材である
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の振動発生装置。

【請求項5】

入力した駆動信号に応じて弾性部材で支持された振動子を振動させるアクチュエータに対して駆動信号を出力可能な振動発生装置による振動発生方法であって、
前記振動発生装置の駆動信号出力部が、プラス側に立ち上がり、プラス側で電圧が変化する単発の信号であって、前記振動子或いは前記振動子の振動に連動して振動する振動対象物を第１向きへ向かって移動させる力を付加する単発駆動信号を第１の駆動信号として出力するステップと、
前記振動発生装置の前記駆動信号出力部が、前記第１向きと逆の向きである第２向きへの前記振動子或いは前記振動対象物の移動がピークとなるタイミングと、信号の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、前記単発駆動信号を第２の駆動信号として出力するステップとを含む
ことを特徴とする振動発生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動発生装置および振動発生方法に関し、特に、アクチュエータに駆動信号を出力して振動を発生させる振動発生装置および振動発生方法に用いて好適なものである。

【背景技術】

【0002】

従来、タッチパネルに対するユーザのタッチ操作など、ユーザが被接触体に接触したときに、ユーザに対して振動触覚を付与することを目的として被接触体を振動させる振動発生装置が知られている。振動発生装置としては、アクチュエータに駆動信号を出力し、アクチュエータの振動子を振動させるものがある。そしてこの種の振動発生装置に関しては、種々の技術が開示されている。

【0003】

例えば特許文献１には、触覚制御マイコン１６０からアクチュエータ１３０に再生開始信号（駆動信号）を出力し振動を発生させる操作装置１００（振動発生装置）について、アクチュエータ１３０の駆動タイミングを制御することにより切れの良い振動触覚を発生させる技術が開示されている。また例えば特許文献２には、操作入力ＥＣＵ１０から駆動回路５に制御信号を出力すると共に駆動回路５から圧電素子４に駆動信号を出力し振動を発生させる操作入力装置１（振動発生装置）について、共振周波数で振動をオンする制御信号と、共振周波数以上の周波数で振動をオフする制御信号とを切り替えることによって、オン／オフの切り替え時の振動音を低減する技術が開示されている。

【0004】

また例えば特許文献３には、制御部１８からアクチュエータ１６に駆動信号を出力し振動を発生させる触覚呈示装置１（振動発生装置）について、接触操作に伴う荷重が一定以上のときにアクチュエータ１６を駆動するようにし、これにより被接触体の状態を呈示する技術が開示されている。また例えば特許文献４には、ＣＰＵ２１０からドライバＩＣ２６０を介してＬＲＡ（Linear Resonant Actuator）１４０に駆動信号を出力し振動を発生させる電子機器１００（振動発生装置）について、アクチュエータの共振周波数の正弦波であり、正弦波の振幅の中心点以外においてアクチュエータの加振を停止する駆動信号を出力することによって操作に応じた触覚を提供する技術が開示されている。また例えば特許文献５には、ＣＰＵ２１０からドライバＩＣ２６０を介してＬＲＡ１４０に駆動信号を出力し振動を発生させる電子機器１００（振動発生装置）について、駆動信号の波形を制御することにより、装置の共振周波数が加速度振幅に応じて変化する場合に、操作に応じた触覚を提供する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－０９７００４号公報

【特許文献2】特開２０１６－１７０７６６号公報

【特許文献3】特開２０１８－０４５４０７号公報

【特許文献4】国際公開第２０１３／１８６８４９号

【特許文献5】国際公開第２０１５／０８３２８３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで駆動信号により振動を発生させる振動発生装置において、駆動信号の最も単純な波形は、図１０の符号Ａで示すような、０［Ｖ］を振動中心としてプラス電位とマイナス電位との間を往復する正弦波である。しかしながら駆動信号の波形をこのような波形とする場合、駆動信号を出力する駆動回路においてマイナス電位を作り出す必要があり、駆動回路の回路構成が複雑化し、コストの増加につながるという問題がある。

【0007】

この問題を解決するため従来、駆動信号にバイアスをかけて振動中心の電圧を押し上げ、駆動信号の電圧が０［Ｖ］を下回らないようにすることが行われていた。図１０の符号Ｂは、バイアスをかけた後の駆動信号の波形を示している。しかしながらこの場合、駆動信号の電圧のピーク値が上昇することになり、これに伴って専用の昇圧回路を追加する必要が生じ、やはりコストの増加につながるという問題があった。

【0008】

このような従来の問題点を解決するにあたって、コストを低減することが達成できたとしても、これに起因して、振動発生装置が発生させる振動が不適切に弱まり、所望の振動が得られないという状態となるのでは本末転倒であり、当然、このような状態とならないことが求められる。

【0009】

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、駆動信号に応じた振動を発生させる振動発生装置について、振動が不適切に弱まることを防止しつつ、コストを低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記した課題を解決するために、本発明では、振動子を振動させる際、プラス側に立ち上がり、プラス側で電圧が変化する単発の信号であって、振動子或いは振動子の振動に連動して振動する振動対象物を第１向きへ向かって移動させる力を付加する単発駆動信号を第１の駆動信号として出力し、その後、第１向きと逆の向きである第２向きへの振動子或いは振動対象物の移動がピークとなるタイミングと、信号の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、単発駆動信号を第２の駆動信号として出力するようにしている。

【発明の効果】

【0011】

上記のように構成した本発明によれば、駆動信号出力部から出力される駆動信号が「プラス側に立ち上がり、プラス側で電圧値が変化する単発の信号」であるため、駆動回路においてマイナス電位を作り出す必要がなく、更に駆動信号にバイアスをかける必要がなく、コストを低減できる。ここで本発明では駆動信号出力部から出力される駆動信号が単発の信号であるため、例えばアクチュエータの振動子、或いは、この振動子の振動に連動して振動する振動対象物を振動させるにあたって１つだけ単発的に駆動信号を出力する場合や、無秩序に単発の駆動信号を出力する場合、十分に強い振動が得られないことが想定される。

【0012】

一方で本発明によれば、単発駆動信号は、振動子或いは振動対象物を第１向きへ向かって移動させる力を付加する駆動信号である。そして本発明では振動子或いは振動対象物を振動させるにあたって、１回目の単発駆動信号が出力された後、第１向きと逆の向きである第２向きへの振動子或いは振動対象物の移動がピークとなるタイミングと、信号の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、２回目の単発駆動信号が出力される。このため振動子或いは振動対象物について振動に伴う第２向きへの移動がピークとなると共に弾性エネルギーがピークとなり、第１向きへの移動が開始されたタイミングで、単発駆動信号によって振動子或いは振動対象物を第１向きへ移動させる力を付加することができる。これにより２回目の単発駆動信号によって、振動子或いは振動対象物の第１向きへの移動を効果的に加速することができ、振動子或いは振動対象物の振動が不適切に弱まることを防止できる。

【0013】

すなわち本発明によれば、振動発生装置が発生させる振動が不適切に弱まることを防止しつつ、コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】タッチスクリーンおよび関連する部材の斜視図である。

【図2】アクチュエータの断面図である。

【図3】筐体、タッチスクリーンおよび振動子の関係を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る振動発生装置の機能構成例を示すブロック図である。

【図5】単発駆動信号の波形を示す図である。

【図6】単発駆動信号を出力したときの単発駆動信号の電圧、振動子の位置およびタッチスクリーンの加速度の推移を示す図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る振動発生装置の動作例を示すフローチャートである。

【図8】本発明の一実施形態に係る振動発生装置の動作例を示すフローチャートである。

【図9】単発駆動信号の波形の他の例を示す図である。

【図10】従来の課題の説明に用いる図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る振動発生装置１（図４）により振動を発生する対象となるタッチスクリーン２およびこれに関連する部材を背面側から見た斜視図である。タッチスクリーン２は、車両のセンタクラスタ（当然、他の場所であってもよい）に設けられる装置であり、液晶ディスプレイや有機ＥＬパネル等の表示パネルと、当該表示パネルに重ねて配置されたタッチセンサとを備えている。タッチスクリーン２は、正面に形成された画面に映像を表示する機能、および、画面へのタッチ操作を検出する機能を備えている。タッチスクリーン２は、ユーザによって接触操作される部材である。

【0016】

車両のセンタクラスタには筐体３が取り付けられており、この筐体３に対してタッチスクリーン２が取り付けられる。図１は、筐体３からタッチスクリーン２を取り外した状態である。より具体的にはタッチスクリーン２の裏面の四隅には、弾性を有するゴムプッシュ４が設けられており、このゴムプッシュ４を介してタッチスクリーン２が筐体３に取り付けられている。つまりタッチスクリーン２は、筐体３に対して弾性を有するゴムプッシュ４を介して支持されている。

【0017】

図１で示すようにタッチスクリーン２の裏面には、４つの振動ユニット５が設けられている。振動ユニット５は、振動発生装置１の制御の下、タッチスクリーン２に振動を発生させる装置である。振動ユニット５は、箱状のケース６を備え、このケース６内に振動の発生源となるアクチュエータ７（図２）を備えている。

【0018】

図２はアクチュエータ７の断面図である。ただし図２は、本実施形態に係るアクチュエータ７の原理を説明することを目的としており、説明に適した態様で構造を単純化すると共に縮尺を変更している。図２で示すようにアクチュエータ７は振動ユニット５のケース６（図１）に固定されたベース部材８を備え、このベース部材８にコイル９が取り付けられている。ケース６は、タッチスクリーン２の背面に固定される。ベース部材８に対向する位置にはヨーク部材１０が設けられている。ヨーク部材１０は、バネにより構成された弾性部材１１を介してベース部材８に支持されている。ヨーク部材１０の底部の中央にはマグネット１２が取り付けられている。マグネット１２の先端側の一部は、コイル９の内周に挿入されている。マグネット１２の先端の先にはヨーク部材１０の一部が設けられている。

【0019】

コイル９に対して駆動信号が入力されると、コイル９にローレンツ力が発生し、ベース部材８に弾性部材１１を介して支持されたヨーク部材１０（およびこれに固定されたマグネット１２）が振動する。ヨーク部材１０およびマグネット１２は、一体的に振動する部材であり、以下これらをまとめて「振動子１３」と表現する。駆動信号に応じて振動子１３が振動すると、振動子１３の振動がベース部材８およびケース６に伝わり、更にベース部材８およびケース６の振動がタッチスクリーン２に伝わりタッチスクリーン２が振動する。つまりタッチスクリーン２は、振動子１３の振動に連動して振動する。また本実施形態ではベース部材８に弾性部材１１が取り付けられ、振動子１３は振動可能な状態で弾性部材１１を介してベース部材８に支持され、タッチスクリーン２は、ベース部材８と一体的に振動する。タッチスクリーン２は、特許請求の範囲の「振動対象物」に相当する。

【0020】

図１、２を参照し、本実施形態では、タッチスクリーン２の画面に対する法線方向（タッチスクリーン２の画面を正面視したときの奥行方向）を「Ｚ軸」と定義する。そして、振動子１３が振動していないときの振動子１３の位置を「基準位置」といい、基準位置から前方（タッチスクリーン２の画面を正面視したときに手前に向かう向き）を「Ｚ軸プラス向き」と定義し、基準位置から後方（タッチスクリーン２の画面を正面視したときに奥に向かう向き）を「Ｚ軸マイナス向き」と定義する。

【0021】

振動子１３は、Ｚ軸に沿って振動する。より具体的には振動子１３は、Ｚ軸マイナス向きへ向かって移動し、Ｚ軸マイナス向きへの移動がピークとなると移動する向きを逆転させてＺ軸プラス向きへ向かって移動を開始し、基準位置を通過して、Ｚ軸プラス向きへ移動がピークとなるところまで移動し、移動する向きを逆転させて再びＺ軸マイナス向きへ向かって移動を開始するという動きを繰り返して振動する。

【0022】

図２を参照し、本実施形態ではＺ軸上に座標値（以下「Ｚ軸座標値」という）が定義されている。Ｚ軸座標値は、基準位置の座標値を「０」とし、Ｚ軸プラス向き側がプラスの値であって基準位置から離れるほど絶対値が大きくなり、Ｚ軸マイナス向き側がマイナスの値であって基準位置から離れるほど絶対値が大きくなる。なお図２では、Ｚ軸座標値を示す線分に目盛りを記し、Ｚ軸座標値の具体的な値を一例として記している。

【0023】

図３は、筐体３、タッチスクリーン２および振動子１３の関係を模式的に示す図である。図３で示すように本実施形態では、筐体３に弾性を有するゴムプッシュ４を介してタッチスクリーン２が支持されている。このタッチスクリーン２に対して弾性部材１１を介して振動子１３が支持されている。振動子１３の振動は弾性部材１１を介してタッチスクリーン２に伝わる。タッチスクリーン２は、筐体３に対してゴムプッシュ４を介して接続されているため、筐体３上で揺動可能である。従って、振動子１３の振動がタッチスクリーン２に伝わると、これに応じて筐体３上でタッチスクリーン２が振動する。

【0024】

図４は、本実施形態に係る振動発生装置１の機能構成例を示すブロック図である。図４で示すように振動発生装置１は、駆動信号出力部２０を備え、駆動信号出力部２０は、制御部２１と駆動回路２２とを備えている。上記機能ブロック２０～２２は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記機能ブロック２０～２２は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。

【0025】

本実施形態に係る振動発生装置１は、タッチスクリーン２に対してユーザにより所定の態様でタッチ操作（接触操作）があったときに、タッチスクリーン２を振動させてユーザに対して振動触覚を付与する機能を有する。以下、タッチ操作に応じてタッチスクリーン２を振動させるときの処理を中心に、振動発生装置１の動作について説明する。

【0026】

タッチスクリーン２には、タッチスクリーン２の各部を制御するタッチスクリーン制御ユニット２３（図４）が設けられている。タッチスクリーン制御ユニット２３は、タッチスクリーン２の正面に形成された画面に、一定以上の押圧の強さ（以下「押圧強度」という）のタッチ操作があったことを検出すると、画面におけるタッチ操作の位置（例えば、画面に展開された座標系の座標値）、および、タッチ操作の押圧強度を示すタッチ操作信号Ｉｘを振動発生装置１の制御部２１に出力する。

【0027】

制御部２１は、タッチ操作信号Ｉｘを入力すると、タッチ操作の位置および押圧強度を認識し、振動発生態様でタッチ操作が行われたか否かを判別する。本実施形態では制御部２１は、所定の条件（以下「振動発生条件」という）が成立しているか否かを判別し、成立している場合、振動発生態様でタッチ操作が行われたと判定し、成立していない場合、振動発生態様でタッチ操作が行われていないと判定する。本実施形態では振動発生条件は、タッチ操作の位置が「画面内の特定の領域」に属し、かつ、押圧強度が閾値以上であるという条件である。なお画面内の特定の領域は、固定的なものであってもよく、画面に表示された映像の表示内容に応じて動的に変わるものであってもよい。なお振動発生条件の内容は本実施形態で例示するものに限られない。一例として振動発生条件は、タッチ操作の位置にかかわらず、押圧強度が閾値以上であること、というものであってもよい。

【0028】

振動発生態様でタッチ操作が行われたと判定した場合、制御部２１は、以下の処理を実行する。すなわち特定制御信号Ｓｃを駆動回路２２に出力する。特定制御信号Ｓｃは、駆動回路２２から単発駆動信号Ｓｄ（後述）を出力させる制御信号である。以下、振動発生態様でタッチ操作が行われたと判定した後に、制御部２１が１回目に出力する特定制御信号Ｓｃを特に「第１回特定制御信号Ｓｃ－１」という。

【0029】

駆動回路２２は、制御部２１から第１回特定制御信号Ｓｃ－１を入力すると、駆動信号として、単発駆動信号Ｓｄを全ての振動ユニット５のアクチュエータ７に出力する。つまり駆動回路２２は、単発駆動信号Ｓｄの波形に応じて各アクチュエータ７のコイル９に通電する。以下、第１回特定制御信号Ｓｃ－１に応じて駆動回路２２が出力する単発駆動信号Ｓｄを特に「第１回単発駆動信号Ｓｄ－１」という。第１回単発駆動信号Ｓｄ－１は、特許請求の範囲の「第１の駆動信号」に相当する。

【0030】

図５は、単発駆動信号Ｓｄの波形を示す図である。なお実線で示した部分が単発駆動信号Ｓｄの波形であり、破線で示した部分は単発駆動信号Ｓｄを構成しない。図５において横軸は時間の経過を示し、縦軸は電圧を示す。また図５において直線Ｌ１は０［Ｖ］を示す。図５で示すように単発駆動信号Ｓｄの波形は、初期位相が０°の正弦波の半周期（πラジアン）分の波形である。このように単発駆動信号Ｓｄは、プラス側に立ち上がり、プラス側で電圧が変化する単発の信号であり、（１）０［Ｖ］からプラス側に立ち上がる、（２）マイナス電位とならない、（２）単発の信号である、という特徴を持つ。

【0031】

制御部２１は、第１回特定制御信号Ｓｃ－１を出力した後、第１回特定制御信号Ｓｃ－１の出力を開始したタイミング（＝第１回単発駆動信号Ｓｄ－１の立ち上がりのタイミング）から時間Ｊ１だけ経過したタイミングで、特定制御信号Ｓｃを駆動回路２２に出力する。以下、第１回特定制御信号Ｓｃ－１の次に制御部２１が出力する特定制御信号Ｓｃを「第２回特定制御信号Ｓｃ－２」という。時間Ｊ１がどのような値であるか、および、時間Ｊ１の意義については後述する。

【0032】

駆動回路２２は、制御部２１から第２回特定制御信号Ｓｃ－２を入力すると、駆動信号として、単発駆動信号Ｓｄを振動ユニット５のアクチュエータ７に出力する。つまり駆動回路２２は、単発駆動信号Ｓｄの波形に応じてコイル９に通電する。以下、第２回特定制御信号Ｓｃ－２に応じて駆動回路２２が出力する単発駆動信号Ｓｄを特に「第２回単発駆動信号Ｓｄ－２」という。第２回単発駆動信号Ｓｄ－２は、特許請求の範囲の「第２の駆動信号」に相当する。

【0033】

以下では、制御部２１の制御の下で駆動回路２２が駆動信号を出力することを、「駆動信号出力部２０が駆動信号を出力する」のように表現する。例えば制御部２１が第１回特定制御信号Ｓｃ－１を駆動回路２２に出力し、これに応じて駆動回路２２が第１回単発駆動信号Ｓｄ－１を出力することを「駆動信号出力部２０が第１回単発駆動信号Ｓｄ－１を出力する」のように表現する。また例えば制御部２１が第２回特定制御信号Ｓｃ－２を駆動回路２２に出力し、これに応じて駆動回路２２が第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力することを「駆動信号出力部２０が第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力する」のように表現する。

【0034】

また以下では、第１回単発駆動信号Ｓｄ－１の出力の開始タイミングから時間Ｊ１だけ経過したタイミングのことを単に、「第１回単発駆動信号Ｓｄ－１を出力してから時間Ｊ１が経過したタイミング」のように表現する場合がある。

【0035】

以下、振動発生装置１が以上の処理を実行することの意義について、時間Ｊ１の内容と共に説明する。図６（Ａ）は、時間の経過を横軸にとった座標上で、駆動信号出力部２０が単発駆動信号Ｓｄを１回だけ出力したときの単発駆動信号Ｓｄの電圧の推移、振動子１３の位置のＺ軸座標値（＝基準位置からの変位）の推移、および、タッチスクリーン２の加速度の推移のそれぞれについてのグラフを示す図である。

【0036】

図６（Ａ）において符号ＧＤのグラフは、単発駆動信号Ｓｄの電圧の推移を示している。グラフＧＤに関して座標の縦軸は電圧を示し、直線Ｌ１は０［Ｖ］を示している。またグラフＧＤに関して直線Ｌ１よりも図中上側はプラス電位を示し、図中下側はマイナス電位を示している。グラフＧＤは、経過時間ごとの単発駆動信号Ｓｄの電圧をプロットしたグラフである。

【0037】

図６（Ａ）において符号ＧＳのグラフは、振動子１３の位置のＺ軸座標値の推移を示している。グラフＧＳに関して座標の縦軸はＺ軸座標値を示しており、直線Ｌ１はＺ軸座標値「０」を示している。またグラフＧＳに関して直線Ｌ１よりも図中上側はＺ軸プラス向きを示し、図中下側はＺ軸マイナス向きを示している。グラフＧＳは、経過時間ごとの振動子１３の位置のＺ軸座標値をプロットしたグラフである。

【0038】

図６（Ａ）において符号ＧＴのグラフは、タッチスクリーン２の加速度の推移を示している。グラフＧＴに関して座標の縦軸は加速度を示しており、直線Ｌ１は０［ｍ／ｓ^２］を示している。またグラフＧＴに関して直線Ｌ１よりも図中上側は正の加速度を示し、図中下側は負の加速度を示している。グラフＧＴは、経過時間ごとにタッチスクリーン２の加速度をプロットしたグラフである。

【0039】

図６（Ａ）を参照し、駆動信号出力部２０がアクチュエータ７に単発駆動信号Ｓｄを出力すると、単発駆動信号Ｓｄの電圧はグラフＧＤで示す通り、タイミングＴ０で立ち上がりを開始し、タイミングＴ１でピークに至り、タイミングＴ２で０［Ｖ］となり、以降０［Ｖ］の状態が継続する。グラフＧＳで示すように単発駆動信号Ｓｄの出力に応じて、振動子１３はＺ軸マイナス向きに向かって移動を開始する。このように本実施形態では単発駆動信号Ｓｄは、振動子１３をＺ軸マイナス向きに向かって移動させる力を付加する。つまり振動子１３が振動していない状態で単発駆動信号Ｓｄがアクチュエータ７に入力されると、振動子１３を最初にＺ軸マイナス向きへ向かって移動させるようなローレンツ力が発生する。Ｚ軸マイナス向きは、特許請求の範囲の「第１向き」に相当し、Ｚ軸プラス向きは、特許請求の範囲の「第２向き」に相当する。

【0040】

グラフＧＳで示すように振動子１３は、タイミングＴ０でＺ軸マイナス向きへの移動を開始し、タイミングＴ２でＺ軸マイナス向きへの移動がピークに至り、停止する。なお図６（Ａ）（および後述する図６（Ｂ））では、単発駆動信号Ｓｄが０［Ｖ］となるタイミングと、振動子１３のＺ軸マイナス向きへの移動がピークに至るタイミングとが一致しているが、これらタイミングはずれていてもよい。

【0041】

タイミングＴ２における振動子１３の位置のＺ軸座標値はマイナスの値であり、タイミングＴ２における振動子１３の位置は、基準位置よりもＺ軸マイナス向き側の位置である。タイミングＴ２の後、振動子１３は、弾性部材１１に蓄積された弾性エネルギーによりＺ軸プラス向きへ向かって移動を開始し、基準位置を通過し、タイミングＴ３でＺ軸プラス向きへの移動がピークに至り、停止する。タイミングＴ３における振動子１３の位置のＺ軸座標値はプラスの値であり、タイミングＴ３における振動子１３の位置は、基準位置よりもＺ軸プラス向き側の位置である。グラフＧＳで示すようにタイミングＴ３以降、振動子１３は、弾性部材１１の弾性エネルギーによりＺ軸に沿って振動する。その際、弾性部材１１の振動に寄与する外力が加わらないため、弾性部材１１の振動の振幅は徐々に小さくなっていく。図６（Ａ）のグラフＧＴで示すタッチスクリーン２の加速度の推移から分かるように、タッチスクリーン２は、振動子１３の振動に準じて、振動する。

【0042】

以下の説明では、振動子１３の振動に関し、Ｚ軸マイナス向きへの移動のピークを「Ｚ軸マイナス側ピーク」という。図６（Ａ）において振動子１３は、タイミングＴ２でＺ軸マイナス側ピークに至っている。またＺ軸プラス向きへの移動のピークを「Ｚ軸プラス側ピーク」という。図６（Ｂ）において振動子１３は、タイミングＴ３でＺ軸プラス側ピークに至っている。

【0043】

次に、駆動信号出力部２０が第１回単発駆動信号Ｓｄ－１をアクチュエータ７に出力し、時間Ｊ１の経過後に第２回単発駆動信号Ｓｄ－２をアクチュエータ７に出力した場合の振動子１３およびタッチスクリーン２の振動について説明する。この動作が本実施形態に係る駆動信号出力部２０の動作である。

【0044】

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）と同じ座標上で単発駆動信号Ｓｄ（第１回単発駆動信号Ｓｄ－１および第２回単発駆動信号Ｓｄ－２）の電圧の推移、振動子１３の位置のＺ軸座標値の推移、および、タッチスクリーン２の加速度の推移を示す図である。図６（Ａ）と同様、符号ＧＤは単発駆動信号Ｓｄの電圧の推移を示し、符号ＧＳは振動子１３の位置のＺ軸座標値の推移を示し、符号ＧＴはタッチスクリーン２の加速度の推移を示す。

【0045】

図６（Ｂ）で示すように第１回単発駆動信号Ｓｄ－１に応じて振動子１３は、タイミングＴ０でＺ軸マイナス向きへ向かう移動を開始し、タイミングＴ２でＺ軸マイナス向きへの移動がピークに至り、一旦停止する。タイミングＴ２において振動子１３は、移動する向きを変え、Ｚ軸プラス向きへ向かって移動を開始し、タイミングＴ３でＺ軸プラス向きへの移動がピークに至り、一旦停止する。ここまでの状況は図６（Ａ）の状況と同じである。

【0046】

図６（Ｂ）で示すように本実施形態では、駆動信号出力部２０は、タイミングＴ３で第２回単発駆動信号Ｓｄ－２の出力を開始する。より具体的には駆動信号出力部２０は、Ｚ軸プラス向きへの振動子１３の移動がピークとなるタイミングＴ３と、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように第２回単発駆動信号Ｓｄ－２をアクチュエータ７に出力する。なお本実施形態では、第１回単発駆動信号Ｓｄー１の出力後の１回目のＺ軸プラス側ピークのタイミングと、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、事前のテストやシミュレーションに基づいて時間Ｊ１が予め定められている。つまり駆動信号出力部２０が第１回単発駆動信号Ｓｄ－１を出力した後、出力の開始タイミングから時間Ｊ１経過した後に第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力すると、１回目のＺ軸プラス側ピークのタイミングと、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２の立ち上がりの開始タイミングとが一致する。図６（Ｂ）で示すようにタイミングＴ０とタイミングＴ１との期間が時間Ｊ１である。

【0047】

この結果、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２が出力されない場合と比較して、振動子１３の振動の振幅が大幅に増大する。例えば図６（Ａ）を参照し、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２が出力されない場合、タイミングＴ３の後のタイミングＴ４において最初にＺ軸マイナス側ピークが到来する。このタイミングＴ４におけるＺ軸座標値は「－１０」である。一方で図６（Ｂ）を参照し、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２が出力される場合、タイミングＴ３の後のタイミングＴ５において最初にＺ軸マイナス側ピークが到来する。このタイミングＴ５におけるＺ軸座標値は「－２５」である。このようにタイミングＴ３の後に最初に到来するＺ軸マイナス側ピークにおいて、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２が出力される場合の振動の振幅は、出力されない場合の振動の振幅の２．５倍程度の大きさとなっている。

【0048】

タイミングＴ３で第２回単発駆動信号Ｓｄ－２が入力されることによって振動子１３の振動の増幅が大幅に増大する理由は以下である。すなわちタイミングＴ３は、Ｚ軸プラス向きへの振動子１３の移動がピークとなるタイミングである。このようなタイミングでは、振動子１３について振動に伴うＺ軸プラス向きへの移動が停止すると共に振動子１３を支持する弾性部材１１の弾性エネルギーがピークとなる。そしてこのようなタイミングで、振動子１３をＺ軸マイナス向きに向かって移動させる力を付加する単発駆動信号Ｓｄ（第２回単発駆動信号Ｓｄ－２）の出力が開始されることにより、振動子１３のＺ軸マイナス向きへの移動が効果的に加速されるからである。

【0049】

本実施形態の構成によれば以下の効果を奏する。すなわち駆動信号出力部２０から出力される駆動信号は、「プラス側に立ち上がり、プラス側で電圧値が変化する単発の信号」であり、（１）０［Ｖ］からプラス側に立ち上がる、（２）マイナス電位とならない、（２）単発の信号である、という特徴を持つ。このため、駆動回路２２においてマイナス電位を作り出す必要がなく、更に駆動信号にバイアスをかける必要がなく、コストを低減できる。ここで本実施形態では駆動信号出力部２０から出力される駆動信号が単発の信号であるため、例えばアクチュエータ７の振動子１３を振動させるにあたって１つだけ単発的に駆動信号を出力する場合や、無秩序に単発の駆動信号を出力する場合、十分に強い振動が得られないことが想定される。

【0050】

一方で本実施形態によれば、単発駆動信号Ｓｄは、振動子１３をＺ軸マイナス向き（第１向き）へ向かって移動させる力を付加する駆動信号である。そして本実施形態では振動子１３を振動させるにあたって、第１回単発駆動信号Ｓｄ－１が出力された後、Ｚ軸マイナス向きと逆の向きであるＺ軸プラス向きへの振動子１３の移動がピークとなるタイミングと、信号の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２が出力される。このため振動子１３について振動に伴うＺ軸プラス向きへの移動がピークとなると共に弾性エネルギーがピークとなり、Ｚ軸マイナス向きへの移動が開始されたタイミングで、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２によって振動子１３をＺ軸マイナス向きへ移動させる力を付加することができる。これにより第２回単発駆動信号Ｓｄ－２によって、振動子１３のＺ軸マイナス向きへの移動を効果的に加速することができ、振動子１３の振動が不適切に弱まることを防止できる。

【0051】

すなわち本実施形態によれば、振動発生装置１が発生させる振動が不適切に弱まることを防止しつつ、コストを低減することができる。

【0052】

次に本実施形態に係る振動発生装置１による振動発生方法についてフローチャートを用いて説明する。図７は、振動発生装置１の動作の概要を示すフローチャートである。図７で示すように、振動発生装置１の駆動信号出力部２０は、プラス側に立ち上がり、プラス側で電圧が変化する単発の信号であって、振動子１３（後述する変形例においては、振動子１３の振動に連動して振動するタッチスクリーン２（振動対象物））をＺ軸マイナス向き（第１向き）へ向かって移動させる力を付加する単発駆動信号Ｓｄを第１の駆動信号として出力する（ステップＳＡ１）。振動発生装置１の駆動信号出力部２０は、Ｚ軸マイナス向きと逆の向きであるＺ軸プラス向き（第２向き）への振動子１３（後述する変形例においては、振動子１３の振動に連動して振動するタッチスクリーン２（振動対象物））の移動がピークとなるタイミングと、信号の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、単発駆動信号Ｓｄを第２の駆動信号として出力する（ステップＳＡ２）。

【0053】

図８は、振動発生装置１の動作の詳細を示すフローチャートである。図８で示すように制御部２１は、タッチ操作信号Ｉｘを入力する（ステップＳＢ１）。次いで制御部２１は、振動発生態様でタッチ操作が行われたか否かを判別する（ステップＳＢ２）。振動発生態様でタッチ操作が行われていない場合（ステップＳＢ２：ＮＯ）、処理が終了する。振動発生態様でタッチ操作が行われている場合（ステップＳＢ２：ＹＥＳ）、制御部２１は、第１回特定制御信号Ｓｃ－１を駆動回路２２に出力する（ステップＳＢ３）。第１回特定制御信号Ｓｃ－１に応じて駆動回路２２は、第１回単発駆動信号Ｓｄ－１を出力する（ステップＳＢ４）。

【0054】

更に制御部２１は、第１回特定制御信号Ｓｃ－１の出力の開始タイミングから時間Ｊ１だけ経過した後、第２回特定制御信号Ｓｃ－２を駆動回路２２に出力する（ステップＳＢ５）。第２回特定制御信号Ｓｃ－２に応じて駆動回路２２は、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力する（ステップＳＢ６）。

【0055】

＜第１変形例＞
次に第１変形例について説明する。上記実施形態では、単発駆動信号Ｓｄの波形は、初期位相が０°の正弦波の半周期（πラジアン）分の波形であった。この点に関して、単発駆動信号Ｓｄは、図９（Ａ）で示すようにプラス側に立ち上がり、マイナス側へ変移しない三角波であってもよい。この場合、駆動信号出力部２０は、タイミングＴ３と、三角波によって構成される第２回単発駆動信号Ｓｄ－２の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように第２回単発駆動信号Ｓｄ－２をアクチュエータ７に出力する。この構成であっても上記実施形態で説明した効果と同様の効果を奏することができる。

【0056】

また図９（Ｂ）で示すように、プラス側に立ち上がり、マイナス側へ変移しないパルス波であってもよい。この場合、駆動信号出力部２０は、タイミングＴ３と、パルス波によって構成される第２回単発駆動信号Ｓｄ－２の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように第２回単発駆動信号Ｓｄ－２をアクチュエータ７に出力する。この構成であっても上記実施形態で説明した効果と同様の効果を奏することができる。

【0057】

＜第２変形例＞
次に第２変形例について説明する。上記実施形態では駆動信号出力部２０は、Ｚ軸プラス向きへの振動子１３の移動がピークとなるタイミング（図６（Ｂ）ではタイミングＴ３）と、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力した。この点に関し駆動信号出力部２０が、Ｚ軸プラス向きへのタッチスクリーン２（振動対象物）の移動がピークとなるタイミングと、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２の立ち上がりの開始タイミングとが一致するように、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力する構成でもよい。

【0058】

この構成によれば、タッチスクリーン２のＺ軸プラス向きへの移動がピークとなるタイミングで、第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力し、タッチスクリーン２の振動の振幅を効果的に増大することができる。

【0059】

＜第３変形例＞
次に第３変形例について説明する。上記実施形態では、時間Ｊ１が事前のテストやシミュレーションに基づいて予め定められ、駆動信号出力部２０は、第１回単発駆動信号Ｓｄ－１を出力後、予め定められた時間Ｊ１が経過したタイミングで第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力していた。この点に関して、以下の構成としてもよい。すなわち振動子１３（第２変形例の場合はタッチスクリーン２）の振動の状態を検出する所定のセンサを設ける。当該所定のセンサは例えば、振動子１３の加速度を検出するセンサや、振動子１３のＺ軸座標値を検出するセンサである。そして駆動信号出力部２０が第１回単発駆動信号Ｓｄ－１を出力した後、センサの検出値に基づいて、Ｚ軸プラス向きへの振動子１３の移動がピークとなるタイミングを検出し或いは予測し、検出し或いは予測したタイミングで第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力する構成でもよい。

【0060】

＜第４変形例＞
次に第4変形例について説明する。上記実施形態では駆動信号出力部２０は、第１回単発駆動信号Ｓｄ－１を出力した後、Ｚ軸プラス向きへの振動子１３の移動が“最初に”ピークとなるタイミングでのみ第２回単発駆動信号Ｓｄ－２を出力した。この点に関し、駆動信号出力部２０が第１回単発駆動信号Ｓｄ－１以降の単発駆動信号Ｓｄを上記実施形態とは異なる態様で出力する構成でもよい。例えばＺ軸プラス向きへの振動子１３の移動が２回目以降にピークとなるタイミングで駆動信号出力部２０が単発駆動信号Ｓｄを出力する構成でもよく、また、２回以上のタイミングで単発駆動信号Ｓｄを出力する構成でもよい。以上の構成であっても、第１回単発駆動信号Ｓｄ－１だけを出力した場合と比較して、振動子１３の振動の振幅を効果的に増大することができる。

【0061】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態（変形例を含む）は本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【0062】

例えば上記実施形態では、振動発生装置１は、車両に設けられたタッチスクリーン２に振動を発生させるものであったが、振動発生装置１が振動を発生させる対象は、車両に設けられた部材ではなくてもよく、またタッチスクリーン２以外の種類の部材であってもよい。

【0063】

また例えばアクチュエータ７の具体的構造や、方式は上記実施形態で例示したものに限られない。すなわち駆動信号に応じて振動子１３を振動させるものであればよい。

【0064】

また実施形態では、振動子１３は、タッチスクリーン２の画面に対して法線方向（Ｚ軸に沿った方向）に振動する構成であった。この点に関し、振動子１３（および振動子に連動して振動対象物）が振動する方向は本実施形態で例示する方向に限られない。例えば、振動子１３がタッチスクリーン２の画面に対して平行な方向（一例として左右方向や上下方向）に振動する構成でもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 振動発生装置
２ タッチスクリーン（振動対象物）
７ アクチュエータ
１１ 弾性部材
１３ 振動子
２０ 駆動信号出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】