特許 7373445 振動アクチュエータおよびその駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-25

(45)【発行日】2023-11-02

(54)【発明の名称】振動アクチュエータおよびその駆動方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20231026BHJP

   B06B 1/04 20060101ALI20231026BHJP

   H02K 33/04 20060101ALI20231026BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 480

B06B1/04 A

H02K33/04 A

B06B1/04 S

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020057245

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021157513

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-01-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000001225

【氏名又は名称】ニデックプレシジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀 裕行

【審査官】木内 康裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１０９４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２５７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１１５４４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０００６８８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－０７０８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２２０１７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｂ０６Ｂ １／０４

Ｈ０２Ｋ ３３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タッチパネルに用いられる振動アクチュエータであって、
前記タッチパネルの面内のそれぞれ異なる装着位置に装着され、前記タッチパネルを振動させる複数の触覚デバイスと、
前記タッチパネルからのタッチ位置を表すタッチ検知信号に応じて、前記複数の触覚デバイスを、所定の駆動周波数の駆動信号でそれぞれ駆動する駆動部と、
を有し、
前記タッチ位置に最も近い装着位置に装着された触覚デバイスをマスタデバイスとし、前記マスタデバイスを除く前記触覚デバイスをスレーブデバイスとして、
前記マスタデバイスおよびスレーブデバイスは、前記マスタデバイスの共振周波数を前記駆動周波数とする前記駆動信号で駆動される、
振動アクチュエータ。

【請求項2】

請求項１記載の振動アクチュエータにおいて、
前記複数の触覚デバイスの振動方向は、前記タッチパネルの面に沿った同じ方向である、
振動アクチュエータ。

【請求項3】

請求項１記載の振動アクチュエータにおいて、
前記駆動部は、前記マスタデバイスの前記共振周波数を検出する共振周波数検出部を有し、
前記マスタデバイスは、前記共振周波数検出部で検出された前記マスタデバイスの前記共振周波数を目標の駆動周波数として、クローズドループ制御を用いて生成されたマスタ用の駆動信号で駆動され、
前記スレーブデバイスは、前記マスタデバイスの前記共振周波数に基づいて生成されたスレーブ用の駆動信号で、オープンループ制御を用いて駆動される、
振動アクチュエータ。

【請求項4】

請求項１記載の振動アクチュエータにおいて、
前記マスタデバイスは、前記駆動信号で駆動されたのち、前記駆動信号とは逆極性の信号であり、前記マスタデバイスの前記共振周波数で変化するマスタ用の制動信号で制動され、
前記スレーブデバイスは、前記駆動信号で駆動されたのち、前記駆動信号とは逆極性の信号であり、前記スレーブデバイスの共振周波数で変化するスレーブ用の制動信号で制動される、
振動アクチュエータ。

【請求項5】

請求項１記載の振動アクチュエータにおいて、
前記複数の触覚デバイスは、前記タッチパネルの面内で均等に分散して装着される、
振動アクチュエータ。

【請求項6】

タッチパネルに用いられる振動アクチュエータの駆動方法であって、
前記振動アクチュエータは、前記タッチパネルの面内のそれぞれ異なる装着位置に装着され、前記タッチパネルを振動させる複数の触覚デバイスを有し、
前記駆動方法は、
前記タッチパネルからのタッチ位置を表すタッチ検知信号に応じて、前記タッチ位置に最も近い装着位置に装着された前記触覚デバイスを、マスタデバイスとして判別する第１のステップと、
前記マスタデバイスと、前記マスタデバイスを除く前記触覚デバイスであるスレーブデバイスとを、前記マスタデバイスの共振周波数を駆動周波数とする駆動信号で駆動する第２のステップと、
を有する、
振動アクチュエータの駆動方法。

【請求項7】

請求項６記載の振動アクチュエータの駆動方法において、
前記複数の触覚デバイスの振動方向は、前記タッチパネルの面に沿った同じ方向である、
振動アクチュエータの駆動方法。

【請求項8】

請求項６記載の振動アクチュエータの駆動方法において、
前記第２のステップでは、前記マスタデバイスは、前記マスタデバイスの前記共振周波数を目標の駆動周波数として、クローズドループ制御を用いて生成されたマスタ用の駆動信号で駆動され、前記スレーブデバイスは、前記マスタデバイスの前記共振周波数に基づいて生成されたスレーブ用の駆動信号で、オープンループ制御を用いて駆動される、
振動アクチュエータの駆動方法。

【請求項9】

請求項６記載の振動アクチュエータの駆動方法において、
さらに、前記第２のステップののちに、前記マスタデバイスを、前記駆動信号とは逆極性の信号であり、前記マスタデバイスの前記共振周波数で変化するマスタ用の制動信号で制動し、前記スレーブデバイスを、前記駆動信号とは逆極性の信号であり、前記スレーブデバイスの共振周波数で変化するスレーブ用の制動信号で制動する第３のステップを有する、
振動アクチュエータの駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動アクチュエータおよびその駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、それぞれ共振周波数が異なる複数の振動子を備えた振動アクチュエータが示される。特許文献１の方式を用いると、振動アクチュエータを異なる周波数かつ大振幅で振動させることができ、操作者に対し、操作入力の種類等に応じた異なる振動をフィードバックすることが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、各種家電機器、モバイル機器（スマートフォン、タブレット等）、車載機器等を代表とする様々な分野で、タッチパネルが広く用いられている。ただし、タッチパネルでは、従来の機械式のボタンと異なり、操作感が得られ難い。そこで、近年では、触覚デバイスが装着されたタッチパネルが注目されている。触覚デバイスは、ユーザによってタッチパネルがタッチされた際に、タッチパネルを振動させる。これにより、ユーザに対して適切な操作感（クリック感）を生じさせることが可能になる。

【0005】

一方、特に、タッチパネルが大型化したような場合、振動を十分に伝えるためには、タッチパネルに複数の触覚デバイスを装着することが望ましい。ただし、触覚デバイスがリニア共振アクチュエータの場合、例えば、触覚デバイスの共振周波数には、製造ばらつきや、温度等の各種環境要因や、経時変化等によって、例えば数％程度のばらつきが生じ得る。その結果、触覚デバイスを駆動する際の最適な周波数は、触覚デバイス毎に異なり得る。このような状況で、複数の触覚デバイスを個々に最適な周波数で振動させると、タッチパネル上で振動の乱れが大きくなり、ユーザの操作感が低下する恐れがあった。

【0006】

本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、ユーザの操作感を高めることが可能な振動アクチュエータおよびその駆動方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の振動アクチュエータは、タッチパネルに用いられ、複数の触覚デバイスと、駆動部と、を有する。複数の触覚デバイスは、前記タッチパネルの面内のそれぞれ異なる装着位置に装着され、前記タッチパネルを振動させる。駆動部は、前記タッチパネルからのタッチ位置を表すタッチ検知信号に応じて、前記複数の触覚デバイスを、所定の駆動周波数の駆動信号でそれぞれ駆動する。ここで、前記タッチ位置に最も近い装着位置に装着された触覚デバイスをマスタデバイスとし、前記マスタデバイスを除く前記触覚デバイスをスレーブデバイスとして、前記マスタデバイスおよびスレーブデバイスは、前記マスタデバイスの共振周波数を前記駆動周波数とする前記駆動信号で駆動される。

【0008】

本発明の一態様では、前記複数の触覚デバイスの振動方向は、前記タッチパネルの面に沿った同じ方向である。

【0009】

本発明の他の一態様では、前記駆動部は、前記マスタデバイスの前記共振周波数を検出する共振周波数検出部を有する。そして、前記マスタデバイスは、前記共振周波数検出部で検出された前記マスタデバイスの前記共振周波数を目標の駆動周波数として、クローズドループ制御を用いて生成されたマスタ用の駆動信号で駆動され、前記スレーブデバイスは、前記マスタデバイスの前記共振周波数に基づいて生成されたスレーブ用の駆動信号で、オープンループ制御を用いて駆動される。

【0010】

本発明の他の一態様では、前記マスタデバイスは、前記駆動信号で駆動されたのち、前記駆動信号とは逆極性の信号であり、前記マスタデバイスの前記共振周波数で変化するマスタ用の制動信号で制動され、前記スレーブデバイスは、前記駆動信号で駆動されたのち、前記駆動信号とは逆極性の信号であり、前記スレーブデバイスの共振周波数で変化するスレーブ用の制動信号で制動される。

【0011】

本発明の他の一態様では、前記複数の触覚デバイスは、前記タッチパネルの面内で均等に分散して装着される。

【0012】

本発明の振動アクチュエータの駆動方法は、タッチパネルに用いられる方法であり、前記振動アクチュエータは、前記タッチパネルの面内のそれぞれ異なる装着位置に装着され、前記タッチパネルを振動させる複数の触覚デバイスを有する。前記駆動方法は、前記タッチパネルからのタッチ位置を表すタッチ検知信号に応じて、前記タッチ位置に最も近い装着位置に装着された前記触覚デバイスを、マスタデバイスとして判別する第１のステップと、前記マスタデバイスと、前記マスタデバイスを除く前記触覚デバイスであるスレーブデバイスとを、前記マスタデバイスの共振周波数を駆動周波数とする駆動信号で駆動する第２のステップと、を有する。

【0013】

本発明の一態様では、前記複数の触覚デバイスの振動方向は、前記タッチパネルの面に沿った同じ方向である。

【0014】

本発明の他の一態様では、前記第２のステップにおいて、前記マスタデバイスは、前記マスタデバイスの前記共振周波数を目標の駆動周波数として、クローズドループ制御を用いて生成されたマスタ用の駆動信号で駆動され、前記スレーブデバイスは、前記マスタデバイスの前記共振周波数に基づいて生成されたスレーブ用の駆動信号で、オープンループ制御を用いて駆動される。

【0015】

本発明の他の一態様では、さらに、前記第２のステップののちに、前記マスタデバイスを、前記駆動信号とは逆極性の信号であり、前記マスタデバイスの前記共振周波数で変化するマスタ用の制動信号で制動し、前記スレーブデバイスを、前記駆動信号とは逆極性の信号であり、前記スレーブデバイスの共振周波数で変化するスレーブ用の制動信号で制動する第３のステップを有する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ユーザの操作感を高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施の形態による振動アクチュエータを適用したタッチパネルシステムの構成例を示す概略図である。

【図2】図１において、振動アクチュエータの駆動方法の一例を示すフロー図である。

【図3A】図２において、マスタデバイスのそれぞれ異なる判別方法の一例を説明する図である。

【図3B】図３Ａとは異なる判別方法の一例を説明する図である。

【図4A】図１における触覚デバイスの構造例を示す平面図である。

【図4B】図１における触覚デバイスの構造例を示す平面図である。

【図4C】図４Ａおよび図４ＢにおけるＡ－Ａ’間の構造例を示す断面図である。

【図5A】縦振動型のリニア共振アクチュエータを用いた場合の振動の発生状態を示す模式図である。

【図5B】横振動型のリニア共振アクチュエータを用いた場合の振動の発生状態を示す模式図である。

【図6】図１のタッチパネルシステムのより詳細な構成例を示すブロック図である。

【図7】図６における主要部の模式的な動作例を示す波形図である。

【図8】図１におけるタッチパネル周りの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0019】

《タッチパネルシステムの概略》
図１は、本発明の一実施の形態による振動アクチュエータを適用したタッチパネルシステムの構成例を示す概略図である。図１に示すタッチパネルシステム１０は、振動アクチュエータ１１と、制御部１５と、タッチパネル１７とを備える。振動アクチュエータ１１は、タッチパネル１７に用いられ、複数（この例では２個）の触覚デバイス１８ａ，１８ｂと、駆動部１６とを備える。明細書では、複数の触覚デバイスを総称して触覚デバイス１８と呼ぶ。

【0020】

複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂは、タッチパネル１７の面内のそれぞれ異なる装着位置に装着される。明細書では、タッチパネル１７の面に沿った一方向をＸ軸方向と呼び、タッチパネル１７の面に沿った方向であり、Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と呼ぶ。複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂは、タッチパネルの面内で均等に分散して装着される。この例では、複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂは、Ｘ軸方向に沿って、タッチパネル１７の裏面に所定の間隔を空けて装着される。

【0021】

駆動部１６は、タッチパネル１７からのタッチ位置を表すタッチ検知信号ＴＤＴに応じて、複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂを、所定の駆動周波数の駆動信号（例えば駆動電流Ｉｄ１，Ｉｄ２）でそれぞれ駆動する。詳細には、制御部１５は、タッチ検知信号ＴＤＴを受けて、駆動部１６へ制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を出力する。そして、駆動部１６は、このタッチ検知信号ＴＤＴに応じて出力された制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を受けて、複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂを駆動する。

【0022】

ここで、例えば、車載機器等に大型で重いタッチパネル１７を搭載するような場合、車両が振動する中でタッチパネル１７を振動させる必要がある。このため、タッチパネル１７上のタッチ位置に、振動を十分に伝達することが可能な振動アクチュエータ１１が求められる。そこで、図１のように、タッチパネル１７に複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂを装着することが有益となる。

【0023】

ただし、複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂは、前述したような各種ばらつき要因によって、個々に共振周波数がばらつき得る。図１の例では、触覚デバイス１８ａの共振周波数はｆ０１であり、触覚デバイス１８ｂの共振周波数はｆ０２（≠ｆ０１）である。この場合、仮に、複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂを、それぞれ、対応する共振周波数ｆ０１，ｆ０２の駆動電流Ｉｄ１，Ｉｄ２で駆動すると、タッチパネル１７上で振動の乱れが大きくなる恐れがある。具体的には、例えば、周波数ズレに伴う位相ズレによって、タッチパネル１７上で、互いに振動を相殺する方向への作用が生じ得る。その結果、タッチパネル１７の振動量が低下し、ユーザの操作感が低下する恐れがある。

【0024】

そこで、制御部１５は、タッチ検知信号ＴＤＴに応じて、タッチ位置に最も近い装着位置に装着された触覚デバイス（１８ａまたは１８ｂ）を、マスタデバイスとして判別する。また、制御部１５は、マスタデバイス（例えば１８ａ）を除く触覚デバイス（１８ｂ）をスレーブデバイスに定める。そして、制御部１５は、マスタデバイス（１８ａ）およびスレーブデバイス（１８ｂ）が、マスタデバイス（１８ａ）の共振周波数（ｆ０１）で駆動されるように、制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を出力する。

【0025】

その結果、マスタデバイス（１８ａ）およびスレーブデバイス（１８ｂ）は、駆動部１６を介して、共にマスタデバイス（１８ａ）の共振周波数（ｆ０１）を駆動周波数とする駆動信号（Ｉｄ１，Ｉｄ２）で駆動される。これに伴い、複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂは、同位相で振動する。これにより、前述したような、振動を相殺する方向への作用を防止できる。

【0026】

なお、スレーブデバイス（１８ｂ）は、自身の共振周波数（ｆ０２）とは異なる駆動周波数（ｆ０１）で駆動されるため、若干、振幅が低下し得る。ただし、このスレーブデバイス（１８ｂ）の振幅低下に起因するタッチパネル１７の振動量の低下分は、位相ズレに起因する振動量の低下分に比べて十分に小さい。その結果、タッチパネル１７の振動量を十分に確保することができ、ユーザの操作感を高めることが可能になる。

【0027】

図１において、制御部１５は、代表的には、ＲＡＭ（Random Access Memory）に記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行すること等で実装される。ただし、これに限らず、制御部１５は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実装されてもよい。駆動部１６は、例えば、ドライバＩＣ等で実装される。

【0028】

図２は、図１において、振動アクチュエータの駆動方法の一例を示すフロー図である。図３Ａおよび図３Ｂは、図２において、マスタデバイスのそれぞれ異なる判別方法の一例を説明する図である。図２において、まず、制御部１５は、タッチパネル１７からのタッチ位置を表すタッチ検知信号ＴＤＴを受信する（ステップＳ１０１）。これに応じて、制御部１５は、当該タッチ位置に最も近い装着位置に装着された触覚デバイス１８を、マスタデバイスとして判別する（ステップＳ１０２）。

【0029】

例えば、図３Ａの方式１では、制御部１５は、タッチ検知信号ＴＤＴとしてタッチ位置の座標（ｘｔ，ｙｔ）を受信する。また、制御部１５は、予め、触覚デバイス１８ａの装着位置の座標（ｘ１，ｙ１）と、触覚デバイス１８ｂの装着位置の座標（ｘ２，ｙ２）とを保持している。これらの各座標に基づいて、制御部１５は、タッチ位置と、触覚デバイス１８ａ，１８ｂのそれぞれの装置位置との間の距離Ｄ１，Ｄ２を算出することで、マスタデバイスを判別する。

【0030】

図３Ａの方式２では、制御部１５は、予め、触覚デバイス１８ａをマスタデバイスと判別する場合のタッチパネル１７の座標範囲ＡＲ１と、触覚デバイス１８ｂをマスタデバイスと判別する場合のタッチパネル１７の座標範囲ＡＲ２とを保持している。制御部１５は、受信したタッチ位置の座標（ｘｔ，ｙｔ）と、この座標範囲ＡＲ１，ＡＲ２とに基づいて、マスタデバイスを判別する。

【0031】

図３Ｂの方式３では、制御部１５は、タッチ検知信号ＴＤＴとして、タッチパネル１７上に設けられる複数の操作キー（仮想キー）Ｋ１～Ｋ１２の中のいずれの操作キーがタッチされたかを表すキー識別信号を受信する。また、制御部１５は、予め、触覚デバイス１８ａをマスタデバイスと判定する場合の操作キーのグループ情報（Ｋ１～Ｋ６）と、触覚デバイス１８ｂをマスタデバイスと判定する場合の操作キーのグループ情報（Ｋ７～Ｋ１２）とを保持している。制御部１５は、受信したキー識別信号と、このグループ情報とに基づいて、マスタデバイスを判別する。

【0032】

図２に戻り、ステップＳ１０２ののち、制御部１５は、マスタデバイスを除く触覚デバイス１８をスレーブデバイスとして、マスタデバイスおよびスレーブデバイスを、共に、マスタデバイスの共振周波数で駆動するための制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を出力する。これに応じて、駆動部１６は、マスタデバイス（例えば１８ａ）およびスレーブデバイス（１８ｂ）を、マスタデバイスの共振周波数（ｆ０１）を駆動周波数とする駆動信号（Ｉｄ１，Ｉｄ２）でそれぞれ所定期間駆動する（ステップＳ１０３）。

【0033】

当該所定期間ののち、ステップＳ１０４において、制御部１５は、マスタデバイス（１８ａ）を、マスタ用の制動信号（例えば制動電流Ｉｂ１）で制動するための制御信号ＣＴ１を出力する。マスタ用の制動信号（Ｉｂ１）は、ステップＳ１０３における駆動信号（Ｉｄ１）とは逆極性の信号であり、マスタデバイス（１８ａ）の共振周波数（ｆ０１）で変化する信号である。駆動部１６は、当該制動用の制御信号ＣＴ１に応じて、マスタデバイス（１８ａ）をマスタ用の制動信号（Ｉｂ１）で駆動することで、マスタデバイスを制動する。

【0034】

また、ステップＳ１０４において、制御部１５は、スレーブデバイス（１８ｂ）を、スレーブ用の制動信号（例えば制動電流Ｉｂ２）で制動するための制御信号ＣＴ２を出力する。スレーブ用の制動信号（Ｉｂ２）は、ステップＳ１０３における駆動信号（Ｉｄ２）とは逆極性の信号であり、スレーブデバイス（１８ｂ）の共振周波数（ｆ０２）で変化する信号である。駆動部１６は、当該制動用の制御信号ＣＴ２に応じて、スレーブデバイス（１８ｂ）をスレーブ用の制動信号（Ｉｂ２）で駆動することで、スレーブデバイスを制動する。

【0035】

ここで、複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂは、ステップＳ１０３での駆動が停止された直後から、自身の共振周波数で減衰しながら振動を持続する。このような残振動は、ユーザの操作感に悪影響を及ぼし得るため、除去されることが望ましい。そこで、ステップＳ１０４の処理を設けることが有益となる。これにより、触覚デバイス１８ａ，１８ｂは、それぞれ、自身の共振周波数ｆ０１，ｆ０２の制動信号で制動されるため、残振動を効果的に取り除くことが可能になる。

【0036】

《触覚デバイスの構造》
図４Ａおよび図４Ｂは、図１における触覚デバイスの構造例を示す平面図である。図４Ｃは、図４Ａおよび図４ＢにおけるＡ－Ａ’間の構造例を示す断面図である。明細書では、前述したＸ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向と呼ぶ。また、明細書では、Ｘ軸方向またはＹ軸方向を横方向（左右方向）と呼び、Ｚ軸方向を縦方向（上下方向）と呼ぶ。図４Ｃに示されるように、上下方向において、図４Ａに示す部材（詳細には、それを裏返した部材）は、図４Ｂに示す部材の上に配置される。

【0037】

図４Ａおよび図４Ｂにおいて、触覚デバイス１８は、ベース部材３０と、カバー部材２１と、基板３１と、コイル３２と、おもり部材２３および磁石２４と、緩衝部材２８と、弾性部材（板バネ）２２ａ，２２ｂと、補強板２５，２６と、を備える。基板３１は、ベース部材３０の上に配置される。コイル３２は、基板３１の上に配置される。基板３１には、２本の引出し線３３が接続される。この引出し線３３には、図１の駆動部１６からの駆動信号（例えば、Ｉｄ１等）が供給される。当該駆動信号は、基板３１上の配線を介して、コイル３２から引き出されるコイル駆動端子３４に伝送される。

【0038】

おもり部材２３および磁石２４は、振動体を構成する。おもり部材２３には、上下方向に貫通する空洞部が設けられる。磁石２４は、この空洞部内に収容される。磁石２４は、コイル３２の上に配置される（図４Ｃ参照）。おもり部材２３の左側には、弾性部材２２ａが配置される。弾性部材２２ａは、おもり部材２３に、補強板２６および溶接部２７を介して固定され、さらに、補強板２５を介してカバー部材２１に固定される。緩衝部材２８は、おもり部材２３と弾性部材２２ａとの間に設けられる。同様に、おもり部材２３の右側にも、弾性部材２２ｂが配置される。弾性部材２２ｂ周りの構造に関しては、弾性部材２２ａ周りの構造と同様である。

【0039】

図４Ｃにおいて、磁石２４とカバー部材２１との間には天板４０が配置される。また、磁石２４は、磁極の方向が異なる奇数個（この例では３個）の磁石２４ａ，２４ｂ，２４ｃで構成される。すなわち、磁石２４は、ハルバッハ配列の構成を備える。ハルバッハ配列を用いることで、磁場強度を高めることが可能になり、ひいては、振動体（２３，２４）の振動に伴う応答性を高めることが可能になる。

【0040】

図４Ｃにおいて、図４Ｂのコイル３２に対して、時計回り方向または反時計回り方向に駆動電流を流すと、この駆動電流の方向に応じて、向きが入れ替わる磁界が発生する。この磁界に応じて、振動体（２３，２４）は、Ｘ軸方向（横方向）に沿って往復運動する。このような触覚デバイス１８は、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）と呼ばれ、図４Ｃの触覚デバイス１８は、横振動型のＬＲＡとなる。横振動型のＬＲＡを用いた場合、図１における複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂの振動方向は、タッチパネル１７の面に沿った同じ方向（例えばＸ軸方向）となる。

【0041】

一方、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）では、横振動型の構成と縦振動型の構成が知られている。図５Ａは、縦振動型のリニア共振アクチュエータを用いた場合の振動の発生状態を示す模式図である。図５Ｂは、横振動型のリニア共振アクチュエータを用いた場合の振動の発生状態を示す模式図である。

【0042】

図５Ａおよび図５Ｂにおいて、仮に、複数の触覚デバイス１８ａ，１８ｂの駆動周波数（ひいては振動周波数）が異なる場合を想定する。この場合、周波数ズレ（ひいては位相ズレ）に伴い、ある時点において、触覚デバイス１８ａからタッチパネル１７へ伝達される振動振幅と、触覚デバイス１８ｂからタッチパネル１７へ伝達される振動振幅とが大きく異なり得る。

【0043】

その結果、図５Ａのような縦振動型のＬＲＡを用いる場合、タッチパネル１７が縦方向で大きく揺らぐため、振動の発生状態（ひいては操作感）がタッチ位置に依存して大きく異なる恐れがある。一方、図５Ｂのような横振動型のＬＲＡを用いる場合、各触覚デバイス１８ａ，１８ｂからタッチパネル１７へ伝達される振動振幅が異なったとしても、タッチパネル１７が、全体として横方向に振動することに変わりはない。その結果、どのタッチ位置であっても、振動の発生状態（ひいては操作感）は殆ど変わらない。

【0044】

ここで、図１および図２で述べたような制御方式を用いた場合、周波数ズレ（ひいては位相ズレ）を無くすことができる。このため、触覚デバイス１８として、縦振動型または横振動型のいずれのＬＲＡを用いた場合であっても、タッチ位置依存性を小さくすることができる。ただし、当該制御方式を用いた場合、周波数ズレは無くせるが、スレーブデバイスの振幅が低下することに伴い振幅ズレが生じ得る。横振動型のＬＲＡを用いる場合、縦振動型のＬＲＡを用いる場合と比較して、このような振幅ズレに伴うタッチ位置依存性も生じ難い。このため、触覚デバイス１８として横振動型のＬＲＡを用いる方がより有益となる。

【0045】

《タッチパネルシステムの詳細》
図６は、図１のタッチパネルシステムのより詳細な構成例を示すブロック図である。図７は、図６における主要部の模式的な動作例を示す波形図である。図６において、制御部１５は、制動制御部５０ａ，５０ｂと、フィードバック制御部５１と、選択部５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、駆動周波数決定部５３とを備える。フィードバック制御部５１は、選択部５２ａ，５２ｂを介して駆動部１６へ（ひいては触覚デバイス１８ａ，１８ｂに向けて）、同じ信号となる駆動用の制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を出力する。制御信号ＣＴ１，ＣＴ２は、図７に示されるように、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。

【0046】

制動制御部５０ａは、予め、触覚デバイス１８ａの共振周波数ｆ０１を保持している。制動制御部５０ａは、この共振周波数ｆ０１に基づいて、選択部５２ａを介して駆動部１６へ（ひいては触覚デバイス１８ａに向けて）、制動用の制御信号ＣＴ１を出力する。制動制御部５０ｂは、予め、触覚デバイス１８ｂの共振周波数ｆ０２を保持している。制動制御部５０ｂは、この共振周波数ｆ０２に基づいて、選択部５２ｂを介して駆動部１６へ（ひいては触覚デバイス１８ｂに向けて）、制動用の制御信号ＣＴ２を出力する。

【0047】

駆動周波数決定部５３は、図２のステップＳ１０１，Ｓ１０２等で述べたように、タッチ検知信号ＴＤＴに応じてマスタデバイスを決定する。また、選択部５２ｃには、後述する駆動部１６からの共振周波数ｆ０１，ｆ０２の情報を含むフィードバック信号が入力される。駆動周波数決定部５３は、マスタデバイスの共振周波数（この例ではｆ０１）の情報を含むフィードバック信号がフィードバック制御部５１へフィードバックされるように、選択部５２ｃを制御する。フィードバック制御部５１は、このフィードバック信号に基づいて駆動用の制御信号ＣＴ１，ＣＴ２として、同じ信号を生成および出力する。

【0048】

駆動部１６は、触覚デバイス１８ａに対応する各種回路を備える。各種回路の中には、２個のドライバ４５ａ１，４５ａ２と、２個のプリドライバ４６ａ１，４６ａ２と、共振周波数検出部４７ａとが含まれる。同様に、駆動部１６は、触覚デバイス１８ｂに対応する各種回路を備える。各種回路の中には、２個のドライバ４５ｂ１，４５ｂ２と、２個のプリドライバ４６ｂ１，４６ｂ２と、共振周波数検出部４７ｂとが含まれる。以下、触覚デバイス１８ａがマスタデバイスである場合を想定し、触覚デバイス１８ａに対応する各種回路を代表に詳細を説明する。

【0049】

ドライバ４５ａ１は、２個のスイッチング素子Ｍ１，Ｍ２を備えるハーフブリッジドライバである。同様に、ドライバ４５ａ２は、２個のスイッチング素子Ｍ３，Ｍ４を備えるハーフブリッジドライバである。ドライバ４５ａ１は、触覚デバイス１８ａのコイル３２ａを介してドライバ４５ａ２に接続され、ドライバ４５ａ２と共にＨブリッジ回路を構成する。

【0050】

プリドライバ４６ａ１は、制御部１５からの制御信号ＣＴ１に基づいて、スイッチング素子Ｍ１，Ｍ２をスイッチング制御する。具体的には、プリドライバ４６ａ１は、制御信号ＣＴ１の‘Ｈ’レベル期間（または‘Ｌ’レベル期間）で、スイッチング素子Ｍ１をオン（またはオフ）に、スイッチング素子Ｍ２をオフ（またはオン）にそれぞれ制御する。

【0051】

一方、プリドライバ４６ａ２は、制御信号ＣＴ１の逆極性である反転制御信号（／ＣＴ１）に基づいて、スイッチング素子Ｍ３，Ｍ４をスイッチング制御する。具体的には、プリドライバ４６ａ２は、例えば、反転制御信号（／ＣＴ１）の‘Ｈ’レベル期間（または‘Ｌ’レベル期間）で、スイッチング素子Ｍ３をオン（またはオフ）に、スイッチング素子Ｍ４をオフ（またはオン）にそれぞれ制御する。言い換えれば、プリドライバ４６ａ２は、制御信号ＣＴ１の‘Ｈ’レベル期間（または‘Ｌ’レベル期間）で、スイッチング素子Ｍ３をオフ（またはオン）に、スイッチング素子Ｍ４をオン（またはオフ）にそれぞれ制御する。

【0052】

ここで、制御部１５は、例えば、図７に示されるように、駆動周波数に基づく駆動周期Ｔｓ内で、デューティ比を正弦波状に変調したような制御信号（ＰＷＭ信号）ＣＴ１を出力する。この場合、ドライバ４５ａ１の出力電圧Ｖａ１は、スイッチング素子Ｍ１，Ｍ２のＰＷＭ制御によって正弦波に変化する。一方、ドライバ４５ａ２の出力電圧Ｖａ２は、スイッチング素子Ｍ３，Ｍ４のＰＷＭ制御によって出力電圧Ｖａ１とは逆方向に変化する。その結果、コイル３２ａは、図７に示されるように正弦波状の駆動信号（駆動電圧（Ｖａ１－Ｖａ２）、ひいては駆動電流Ｉｄ１）で駆動される。

【0053】

共振周波数検出部４７ａは、触覚デバイス１８ａの共振周波数ｆ０１を検出する。図６の例では、触覚デバイス１８ａがマスタデバイスである。この場合、共振周波数検出部４７ａは、マスタデバイスの共振周波数ｆ０１を検出する。具体的には、コイル３２ａに生じる逆起電圧Ｖｂｅｍｆ１は、図４Ｃ等で述べた振動子（２３，２４）が折り返し点に到達する毎にゼロとなる。共振周波数検出部４７ａは、逆起電圧Ｖｂｅｍｆ１ならびにその中でゼロ点が生じる間隔を検出することで、触覚デバイス１８ａの共振周波数ｆ０１を検出する。

【0054】

前述したように、触覚デバイス１８ａの共振周波数ｆ０１は、製造ばらつきや、温度等の各種環境要因や、経時変化等によって、例えば数％程度のばらつきが生じ得る。このような場合であっても、共振周波数検出部４７ａを用いることで、触覚デバイス１８ａの共振周波数ｆ０１を高精度に検出することが可能になる。フィードバック制御部５１は、この共振周波数検出部４７ａで検出された共振周波数ｆ０１を目標の駆動周波数として図７の駆動周期Ｔｓを更新し、更新した駆動周期Ｔｓに基づいて制御信号ＣＴ１を生成および出力する。

【0055】

図７には、図２のステップＳ１０３に伴う所定期間（駆動期間Ｔｄ１）での動作例と、図２のステップＳ１０４に伴う制動期間Ｔｂ１，Ｔｂ２での動作例とが示される。駆動期間Ｔｄ１では、図６に示したような制御状態が形成される。すなわち、フィードバック制御部５１は、共振周波数検出部４７ａからのフィードバック信号（ｆ０１）を受けて、選択部５２ａ，５２ｂを介して同じ信号となる制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を出力する。

【0056】

この場合、マスタデバイス（１８ａ）は、共振周波数検出部４７ａで検出されたマスタデバイスの共振周波数（ｆ０１）を目標の駆動周波数として、クローズドループ制御（フィードバック制御）を用いて生成されたマスタ用の駆動信号（Ｉｄ１）で駆動される。一方、スレーブデバイス（１８ｂ）は、マスタデバイス（１８ａ）の共振周波数（ｆ０１）に基づいて生成されたスレーブ用の駆動信号（Ｉｄ２）で、オープンループ制御を用いて駆動される。すなわち、共振周波数検出部４７ｂからのフィードバック信号は、フィードバック制御部５１へフィードバックされないため、スレーブデバイス（１８ｂ）は、オープンループで制御されることになる。

【0057】

また、図７の制動期間Ｔｂ１において、マスタデバイス（１８ａ）は、図６の制動制御部５０ａによるオープンループ制御を用いて生成された、マスタ用の制動信号（Ｉｂ１）で駆動される。この際に、選択部５２ａの選択先は、フィードバック制御部５１側から制動制御部５０ａ側に切り替えられる。一方、図７の制動期間Ｔｂ２において、スレーブデバイス（１８ｂ）は、図６の制動制御部５０ｂによるオープンループ制御を用いて生成された、スレーブ用の制動信号（Ｉｂ２）で駆動される。この際に、選択部５２ｂの選択先は、フィードバック制御部５１側から制動制御部５０ｂ側に切り替えられる。

【0058】

また、例えば、制動制御部５０ａは、タッチパネルシステム１０の起動時等において、クローズドループ制御を形成した状態で共振周波数検出部４７ａによって検出された共振周波数ｆ０１を保持すればよい。同様に、制動制御部５０ｂは、タッチパネルシステム１０の起動時等において、クローズドループ制御を形成した状態（すなわち、図６の選択部５２ｃの選択先を変更した状態）で、共振周波数検出部４７ｂで検出された共振周波数ｆ０２を保持すればよい。この際に、共振周波数検出部４７ｂは、共振周波数検出部４７ａの場合と同様に、触覚デバイス１８ｂのコイル３２ｂに生じる逆起電圧Ｖｂｅｍｆ２に基づいて、共振周波数ｆ０２を検出する。

【0059】

なお、制御部１５および駆動部１６は、図６のような実装形態に限らず、駆動信号（Ｉｄ１，Ｉｄ２）や制動信号（Ｉｂ１，Ｉｂ２）の周波数を図７に示したような状態に設定できる構成であれば、様々な実装形態で実装可能である。例えば、制御部からの駆動開始命令に応じて、図６で述べたようなクローズドループ制御を駆動部１６のみで完結されるようなドライバＩＣが知られている。また、クローズドループ制御とオープンループ制御とを切り替え可能なドライバＩＣや、制御部からの制動開始命令に応じて自動で制動を行うドライバＩＣ等が知られている。このようなドライバＩＣを単数または複数実装し、ドライバＩＣに、適宜、駆動周波数（制動周波数）の切り替えを行わせることで、図６の場合と同様の制御を実現することも可能である。

【0060】

《その他の変形例》
図８は、図１におけるタッチパネル周りの変形例を示す図である。図８のタッチパネル１７には、図１の場合と異なり、４個の触覚デバイス１８ａ～１８ｄが装着されている。４個の触覚デバイス１８ａ～１８ｄは、タッチ位置と、マスタデバイスの装着位置との距離を最短化するため、タッチパネル１７の面内で均等に分散して装着される。

【0061】

ここで、例えば、タッチ位置に最も近い触覚デバイス１８が触覚デバイス１８ａの場合、マスタデバイスは、触覚デバイス１８ａに定められる。一方、残り３個の触覚デバイス１８ｂ～１８ｄは、全てがスレーブデバイスとして駆動されるか、または、一部がスレーブデバイスとして駆動される。すなわち、例えば、触覚デバイス１８ｄの駆動を停止した状態で、残り２個の触覚デバイス１８ｂ，１８ｃが、スレーブデバイスとして、マスタデバイスの共振周波数で駆動されてもよい。そして、当該２個の触覚デバイス１８ｂ，１８ｃは、スレーブデバイスとして、個々の共振周波数で制動されてもよい。

【0062】

《実施の形態の主要な効果》
以上、実施の形態の方式を用いることで、代表的には、ユーザの操作感を高めることが可能になる。特に、タッチパネルの大型化や重量の増大が進んだ場合であっても、ユーザの操作感を高めることが可能になる。

【0063】

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【符号の説明】

【0064】

１０ タッチパネルシステム
１１ 振動アクチュエータ
１５ 制御部
１６ 駆動部
１７ タッチパネル
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 触覚デバイス
２１ カバー部材
２２ａ，２２ｂ 弾性部材（板バネ）
２３ おもり部材
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 磁石
２５，２６ 補強板
２７ 溶接部
２８ 緩衝部材
３０ ベース部材
３１ 基板
３２，３２ａ，３２ｂ コイル
３３ 引出し線
３４ コイル駆動端子
４０ 天板
４５ａ１，４５ａ２，４５ｂ１，４５ｂ２ ドライバ
４６ａ１，４６ａ２，４６ｂ１，４６ｂ２ プリドライバ
４７ａ，４７ｂ 共振周波数検出部
５０ａ，５０ｂ 制動制御部
５１ フィードバック制御部
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ 選択部
ＣＴ１，ＣＴ２ 制御信号
Ｉｂ１，Ｉｂ２ 制動電流（制動信号）
Ｉｄ１，Ｉｄ２ 駆動電流（駆動信号）
Ｍ１～Ｍ４ スイッチング素子
ＴＤＴ タッチ検知信号
Ｔｂ１，Ｔｂ２ 制動期間
Ｔｄ１ 駆動期間
Ｔｓ 駆動周期
Ｖｂｅｍｆ１，Ｖｂｅｍｆ２ 逆起電圧
ｆ０１，ｆ０２ 共振周波数

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】