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技術 触感出力装置および触感出力方法

出願人 株式会社デンソーテン
発明者 室田和明
出願日 2018年2月28日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2018-035484
公開日 2019年9月12日 (3ヶ月経過) 公開番号 2019-152906
状態 未査定
技術分野 位置入力装置 圧電、電歪、磁歪装置
主要キーワード 高電流値 高耐圧仕様 低電流値 操作部品 低周波駆動 シフトレバ ゲイン倍 各増幅回路
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

回路規模肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ること。

解決手段

実施形態に係る触感出力装置は、操作面と、圧電素子と、駆動回路とを備える。操作面は、操作者が操作する。圧電素子は、操作に応じて操作面を振動させる。駆動回路は、圧電素子を駆動する。また、駆動回路は、増幅回路と、高耐圧の出力回路とを有する。増幅回路は、駆動回路への入力信号増幅する。出力回路は、増幅回路によって増幅された増幅信号を圧電素子へ出力する。また、駆動回路は、増幅回路および出力回路をそれぞれ電圧の異なる2つの電源で動作させる。

概要

背景

従来、タッチパネル等へ操作部品を表示して、かかる操作部品に対するユーザの接触操作を検出した場合に、ピエゾ等の圧電素子交流電圧で駆動してタッチパネルを振動させ、ユーザの指先触感フィードバックする技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。

このような技術では、接触操作の態様等に応じて異なる触感をフィードバックすることができる。たとえば圧電素子を駆動する駆動信号としては、駆動周波数は数百Hz〜数十kHz、駆動電圧は数V〜数百Vの広範囲で利用することができ、数百Hzの低周波および数百Vの高電圧で圧電素子を駆動すれば、押し込み操作時のカチッとしたクリック感をフィードバックすることができる。また、数十kHzの高周波および数V〜数十Vの低電圧で圧電素子を駆動すれば、ツルツルとした触感をフィードバックすることができる。

概要

回路規模肥大化を防ぎつつ、低コスト化をること。実施形態に係る触感出力装置は、操作面と、圧電素子と、駆動回路とを備える。操作面は、操作者が操作する。圧電素子は、操作に応じて操作面を振動させる。駆動回路は、圧電素子を駆動する。また、駆動回路は、増幅回路と、高耐圧の出力回路とを有する。増幅回路は、駆動回路への入力信号増幅する。出力回路は、増幅回路によって増幅された増幅信号を圧電素子へ出力する。また、駆動回路は、増幅回路および出力回路をそれぞれ電圧の異なる2つの電源で動作させる。C

目的

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる触感出力装置および触感出力方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

操作者が操作する操作面と、前記操作に応じて前記操作面を振動させる圧電素子と、前記圧電素子を駆動する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、該駆動回路への入力信号増幅する増幅回路と、前記増幅回路によって増幅された増幅信号を前記圧電素子へ出力する高耐圧の出力回路とを有し、前記増幅回路および前記出力回路をそれぞれ電圧の異なる2つの電源で動作させることを特徴とする触感出力装置

請求項2

前記駆動回路は、前記操作に対応する前記圧電素子の駆動モードに応じて、前記出力回路の電源電圧、および、該出力回路へ供給するバイアス電流電流値のうちの一方または双方を、前記駆動モードで前記圧電素子を駆動する前に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の触感出力装置。

請求項3

前記駆動回路は、前記駆動モードが高周波低電圧駆動に対応する場合に、前記電源電圧を第1電圧へ切り替え、前記駆動モードが低周波高電圧駆動に対応する場合に、前記電源電圧を前記第1電圧よりも大きい第2電圧へ切り替えることを特徴とする請求項2に記載の触感出力装置。

請求項4

前記駆動回路は、前記駆動モードが高周波駆動に対応する場合に、前記電流値を第1電流値へ切り替え、前記駆動モードが低周波高電圧駆動に対応する場合に、前記電流値を前記第1電流値よりも小さい第2電流値へ切り替えることを特徴とする請求項2または3に記載の触感出力装置。

請求項5

前記操作は、前記操作面に対する接触操作であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の触感出力装置。

請求項6

操作者が操作する操作面と、前記操作に応じて前記操作面を振動させる圧電素子と、前記圧電素子を駆動する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、該駆動回路への入力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路によって増幅された増幅信号を前記圧電素子へ出力する高耐圧の出力回路とを有する触感出力装置を用いた触感出力方法において、前記増幅回路および前記出力回路をそれぞれ電圧の異なる2つの電源で動作させることを含むことを特徴とする触感出力方法。

技術分野

0001

開示の実施形態は、触感出力装置および触感出力方法に関する。

背景技術

0002

従来、タッチパネル等へ操作部品を表示して、かかる操作部品に対するユーザの接触操作を検出した場合に、ピエゾ等の圧電素子交流電圧で駆動してタッチパネルを振動させ、ユーザの指先へ触感をフィードバックする技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。

0003

このような技術では、接触操作の態様等に応じて異なる触感をフィードバックすることができる。たとえば圧電素子を駆動する駆動信号としては、駆動周波数は数百Hz〜数十kHz、駆動電圧は数V〜数百Vの広範囲で利用することができ、数百Hzの低周波および数百Vの高電圧で圧電素子を駆動すれば、押し込み操作時のカチッとしたクリック感をフィードバックすることができる。また、数十kHzの高周波および数V〜数十Vの低電圧で圧電素子を駆動すれば、ツルツルとした触感をフィードバックすることができる。

先行技術

0004

特開2011−123816号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上述した従来技術には、回路規模肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図るうえで、更なる改善の余地がある。

0006

具体的には、圧電素子は容量負荷であるため、交流信号で駆動する場合、高周波または高電圧であるほど、圧電素子や圧電素子を駆動する駆動回路(以下、「ドライバ」と記載する)に流れる電流が大きくなる。また、ドライバを動作させる電源電圧も高電圧にする必要がある。ただし、高電圧の電源電圧で高周波駆動して大電流を流せば、ドライバの消費電力が大きくなるため、発熱の問題が顕在化してしまう。

0007

この点につき、たとえば、ドライバを、低周波高電圧用と高周波低電圧用の2種類設け、駆動モード(出したい触感)に応じてドライバ出力スイッチ回路切り替える方法が考えられるが、ドライバが2種類必要となるため、回路規模が大きくなるうえ、コストも嵩んでしまう。

0008

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる触感出力装置および触感出力方法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

0009

実施形態の一態様に係る触感出力装置は、操作面と、圧電素子と、駆動回路とを備える。前記操作面は、操作者が操作する。前記圧電素子は、前記操作に応じて前記操作面を振動させる。前記駆動回路は、前記圧電素子を駆動する。また、前記駆動回路は、増幅回路と、高耐圧の出力回路とを有する。前記増幅回路は、該駆動回路への入力信号増幅する。前記出力回路は、前記増幅回路によって増幅された増幅信号を前記圧電素子へ出力する。また、前記駆動回路は、前記増幅回路および前記出力回路をそれぞれ電圧の異なる2つの電源で動作させる。

発明の効果

0010

実施形態の一態様によれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0011

図1Aは、実施形態に係る触感出力装置の概要説明図である。
図1Bは、比較例に係る触感出力装置の構成例を示す図である。
図1Cは、実施形態に係る触感出力装置の構成の概要を示す図である。
図2Aは、第1の実施形態に係る触感出力装置の第1構成例を示す図である。
図2Bは、第1の実施形態に係る触感出力装置の第2構成例を示す図である。
図2Cは、第1の実施形態に係る触感出力装置のドライバの構成例を示す図である。
図3Aは、第2の実施形態に係る触感出力装置の構成例を示す図である。
図3Bは、第2の実施形態に係る触感出力装置が有する電源の構成例を示す図である。
図4Aは、第3の実施形態に係る触感出力装置の構成例を示す図である。
図4Bは、第3の実施形態に係る触感出力装置が有する電流値切替回路の構成例を示す図である。
図4Cは、高周波駆動から低周波高電圧駆動への切り替えに際してのタイミングチャートである。

実施例

0012

以下、添付図面を参照して、本願の開示する触感出力装置および触感出力方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

0013

また、以下では、図1A図1Cを用いて実施形態に係る触感出力装置の概要について説明した後に、図2A図2Cを用いて第1の実施形態について、図3Aおよび図3Bを用いて第2の実施形態について、図4A図4Cを用いて第3の実施形態について、それぞれ説明する。

0014

まず、本実施形態に係る触感出力装置の概要について、図1A図1Cを用いて説明する。図1Aは、実施形態に係る触感出力装置10の概要説明図である。また、図1Bは、比較例に係る触感出力装置10’の構成例を示す図である。また、図1Cは、実施形態に係る触感出力装置10の構成の概要を示す図である。

0015

図1Aに示すように、触感出力装置10は、操作面Pを有する。操作面Pは、たとえば静電容量方式情報入力機能を有するタッチパッド等を用いて構成され、制御対象となる各種機器を制御するための操作をユーザから受け付ける。操作の態様は、たとえば操作面Pに対する接触操作である。

0016

触感出力装置10は、車両に搭載される場合であれば、操作面Pが、たとえば運転席シフトレバー近傍の、運転中のユーザから届く位置に配置されるように設けられる。

0017

より具体的に、図1Aに示すように、触感出力装置10は、操作面Pを振動させる圧電素子PZを少なくとも1つ備える。なお、ここでは、圧電素子PZを操作面Pの左右の端部に2つ備えた例を図示しているが、操作面Pの全体を均一に振動させることが可能であれば、個数や配置を限定するものではない。

0018

圧電素子PZは、ピエゾ素子等の圧電アクチュエータであって、その駆動により、操作面Pを振動させることができる。たとえばユーザの指U1が操作面Pへ接触した状態で圧電素子PZを駆動して振動させると、指U1と操作面Pとの間の摩擦力を変化させ、変化した摩擦力に応じた触感を指U1にフィードバックすることができる。

0019

また、圧電素子PZの振動状態を変化させることで、指U1と操作面Pとの間の摩擦力の大きさを変化させることができ、指U1にフィードバックする触感を変化させることができる。

0020

たとえば、圧電素子PZを高周波低電圧で駆動すると、図1Aに示すように、ユーザの指U1へ「つるつる」とした触感をフィードバックすることができる。「つるつる」は、摩擦力が小さく滑らかな触感を表すものである。

0021

また、たとえば、圧電素子PZを低周波高電圧で駆動すると、図1Aに示すように、ユーザの指U1へ「カチッ」とした触感をフィードバックすることができる。「カチッ」は、ボタンB1をさも押し込んだかのようなクリック感を表すものである。

0022

ところで、こうした異なる触感をフィードバックさせるために、圧電素子PZを高周波駆動したり、高電圧駆動したりする場合、圧電素子PZを駆動するドライバの消費電力が大きくなり、発熱が問題になる。

0023

この点につき、解決策としては、ドライバを、低周波高電圧駆動用と高周波低電圧駆動用の2種類設け、駆動モードに応じてドライバ出力をスイッチ回路で切り替える方法が考えられる。この場合の具体的な構成の一例を、本実施形態に対する比較例として、図1Bに示した。

0024

図1Bに示すように、比較例に係る触感出力装置10’は、制御部11と、駆動部12と、圧電素子PZとを有する。制御部11は、駆動モード切替部111を有する。駆動部12は、入力信号発生部121と、反転アンプ122と、2つの高周波低電圧駆動用ドライバ123−1,123−2と、2つの低周波高電圧駆動用ドライバ124−1,124−2と、2つのスイッチ回路125,126と、電源127,128とを有する。圧電素子PZは、駆動出力UT+と、その反転出力OUT−で駆動される。

0025

制御部11は、コントローラ(controller)であり、たとえばマイクロコントローラや、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、CPU(Central Processing Unit)などを含んで構成される。制御部11は、触感出力装置10’全体を制御する。

0026

駆動モード切替部111は、操作面Pにおける指U1の接触位置や押圧力等に基づき、出したい触感に対応する駆動モードの切替指示Vin_SW,V_SWを、入力信号発生部121、スイッチ回路125,126へ出力する。

0027

入力信号発生部121は、DAコンバータ等で構成され、駆動モード切替部111からの切替指示Vin_SWに応じた各ドライバ123−1,123−2,124−1,124−2への入力信号を出力する。なお、低周波駆動時の周波数は数百Hz程度であり、高周波駆動時の周波数は数百Hz〜数十kHz程度である。

0028

高周波低電圧駆動用ドライバ123−1,123−2は、低電圧VCCLの電源127で動作し、高周波低電圧駆動時の圧電素子PZの駆動信号を出力する。低周波高電圧駆動用ドライバ124−1,124−2は、高電圧VCCHの電源128で動作し、低周波高電圧駆動時の圧電素子PZの駆動信号を出力する。

0029

各ドライバ123−1,123−2,124−1,124−2へは、入力信号発生部121からの入力信号またはそれを反転アンプ122で反転させた反転信号が入力され、各ドライバ123−1,123−2,124−1,124−2のゲインに応じて増幅され、出力される。なお、低周波高電圧駆動時は数十V〜数百V程度に増幅され、高周波低電圧駆動時は数V〜数十V程度に増幅される。

0030

スイッチ回路125,126は、駆動モード切替部111からの切替指示V_SWに応じて、高周波低電圧駆動用ドライバ123−1,123−2、および、低周波高電圧駆動用ドライバ124−1,124−2からの出力を切り替える。

0031

ただし、かかる構成の一例によれば、ドライバは、高周波低電圧駆動用と、低周波高電圧駆動用の2種類が必要となり、これらの出力を切り替えるためのスイッチ回路125,126も必要となるため、回路規模が大きくなり、コストも嵩んでしまう。

0032

そこで、実施形態に係る触感出力装置10では、高周波低電圧駆動用と、低周波高電圧駆動用とを区別しない、1種類のドライバ200によって圧電素子PZを駆動することとした。

0033

具体的には、図1Cに示すように、実施形態に係る触感出力装置10は、高周波低電圧駆動用と、低周波高電圧駆動用とを区別しない、1種類のドライバ200を有する。ドライバ200は、増幅回路201と、出力回路202とを有する。また、触感出力装置10は、電圧VAAの電源129と、電圧VCCの電源130とを有する。なお、電圧VAA<電圧VCCの関係にある。

0034

増幅回路201は、電圧VAAの電源129で動作し、ドライバ200への入力信号を増幅する。出力回路202は、高耐圧に設けられるとともに、電圧VAAよりも大きい電圧VCCの電源130で動作し、増幅回路201によって増幅された増幅信号を圧電素子PZへ出力する。

0035

すなわち、実施形態に係る触感出力装置10は、ドライバ200を、増幅回路201と、高耐圧の出力回路202とで構成し、増幅回路201および出力回路202をそれぞれ電圧の異なる2つの電源129,130で動作させることとした。

0036

したがって、実施形態に係る触感出力装置10によれば、高周波低電圧駆動用と、低周波高電圧駆動用とを区別しない、1種類のドライバ200によって圧電素子PZを駆動するので、回路規模の肥大化を防止することができる。また、これに伴い、部品点数が増えるのを抑えることができるので、低コスト化を図ることができる。

0037

また、実施形態に係る触感出力装置10によれば、増幅回路201および出力回路202をそれぞれ電圧の異なる2つの電源129,130で動作させるので、増幅回路201を高耐圧仕様とする必要がない。このため、増幅回路201には、高耐圧ではない安価な汎用オペアンプを使用することができる。この点については、図2Cを用いた説明で後述する。

0038

したがって、実施形態に係る触感出力装置10によれば、低コスト化を図ることができる。以下、上述した実施形態に係る触感出力装置10について、さらに具体的に説明する。

0039

(第1の実施形態)
図2Aは、第1の実施形態に係る触感出力装置10の第1構成例を示す図である。また、図2Bは、第1の実施形態に係る触感出力装置10の第2構成例を示す図である。また、図2Cは、第1の実施形態に係る触感出力装置10のドライバ200の構成例を示す図である。

0040

なお、図2A図2Cを含め、以下で参照する構成例を示す各図は、既に示した図1Bおよび図1Cに対応しており、同一の構成要素については同一の符合を付している。また、既に説明済みの構成要素については、説明を簡略化するか、省略する場合がある。

0041

(触感出力装置10の第1構成例)
まず、圧電素子PZを1つのドライバ200で駆動する場合の構成例について説明する。図2Aに示すように、圧電素子PZを1つのドライバ200で駆動する場合、ドライバ200は、増幅回路201と高耐圧の出力回路202とで構成され、増幅回路201を電圧VAAの電源129で動作させるとともに、出力回路202を電圧VCCの電源130で動作させる。

0042

また、ドライバ200は、駆動モード切替部111の切替指示Vin_SWに応じた入力信号発生部121からの入力信号Vinを増幅回路201によりゲイン倍に増幅させ(図中の「Vin*GAIN」参照)、出力回路202により出力して、圧電素子PZを駆動する。

0043

(触感出力装置10の第2構成例)
次に、圧電素子PZを1対のドライバ200−1,200−2で駆動する場合の構成例について説明する。図2Bに示すように、圧電素子PZを1対のドライバ200−1,200−2で駆動する場合、ドライバ200−1,200−2はそれぞれ、増幅回路201と高耐圧の出力回路202とで構成され、各増幅回路201を電圧VAAの電源129で動作させるとともに、各出力回路202を電圧VCCの電源130で動作させる。

0044

ドライバ200−1へは、入力信号発生部121からの入力信号が入力され、ドライバ200−2へは、入力信号発生部121からの入力信号を反転アンプ122で反転させた反転信号が入力される。圧電素子PZは、ドライバ200−1からの駆動出力OUT+と、ドライバ200−2からの反転出力OUT−で駆動される。

0045

(触感出力装置10のドライバ200の構成例)
次に、ドライバ200を反転アンプ型とする場合の構成例について説明する。図2Cに示すように、ドライバ200を反転アンプ型とする場合、ドライバ200は、増幅回路としてのオペアンプ201aと、高電圧大電流を出力可能プッシュプル型の出力回路202aと、抵抗R1〜R5とを含んで構成される。

0046

オペアンプ201aは、汎用のものである。出力回路202aは、オペアンプ201aの後段に設けられる。ドライバ200は、オペアンプ201aを電圧VAAの電源129で動作させるとともに、出力回路202aを電圧VCCの電源130で動作させる。

0047

抵抗R1〜R5は、R1〜R5をそれぞれ抵抗値とした場合、R1=R4、R2=R3=2×R5の関係となるように設けられる。そのうえで、ドライバ200は、オペアンプ201aの基準電圧VRが、抵抗R1,R2,R3によって、入力信号の基準電圧VREFと出力回路202a用の電圧VCCとに応じて変化するようにすることで、VREF基準の入力信号をVCC/2基準の出力信号に変換し、抵抗R4,R5で定まるゲインで増幅する。

0048

なお、基準電圧VRは、基準電圧VR=(VCC/R2+VREF/R1)/(1/R1+1/R2+1/R3)で定まる。ゲインは、ゲイン=R5/R4で定まる。

0049

この図2Cに示す構成例により、増幅回路を高耐圧仕様とする必要がなくなり、安価な汎用のオペアンプ201aを使用することができる。したがって、本実施形態に係る触感出力装置10によれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる。

0050

上述してきたように、第1の実施形態に係る触感出力装置10は、操作面Pと、圧電素子PZと、ドライバ200(「駆動回路」の一例に相当)とを備える。操作面Pは、ユーザ(「操作者」の一例に相当)が操作する。圧電素子PZは、操作に応じて操作面Pを振動させる。ドライバ200は、圧電素子PZを駆動する。また、ドライバ200は、増幅回路201と、高耐圧の出力回路202とを有する。増幅回路201は、ドライバ200への入力信号を増幅する。出力回路202は、増幅回路201によって増幅された増幅信号を圧電素子PZへ出力する。また、ドライバ200は、増幅回路201および出力回路202をそれぞれ電圧の異なる2つの電源129,130で動作させる。したがって、本実施形態に係る触感出力装置10によれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができる。

0051

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る触感出力装置10Aについて説明する。図3Aは、第2の実施形態に係る触感出力装置10Aの構成例を示す図である。なお、図3Aは、既に示した図2Bに対応しているため、ここでは、図2Bの構成例と異なる点について主に説明する。また、図3Bは、第2の実施形態に係る触感出力装置10Aが有する電源130Aの構成例を示す図である。

0052

(触感出力装置10Aの構成例)
図3Aに示すように、第2の実施形態に係る触感出力装置10Aは、各出力回路202を動作させる電源130Aの電圧VCCを、駆動モード切替部111からの切替指示VCC_SWに応じて、高電圧VCCHと低電圧VCCLとの間で切り替える点が図2Bに示した例とは異なる。なお、VCCH、VCCLおよびVAAをそれぞれ電圧値とした場合、VAA<VCCL<VCCHの関係にある。

0053

具体的には、図3Aに示すように、駆動モード切替部111は、出したい触感に対応する駆動モードの切替指示Vin_SWを入力信号発生部121に対して出力するとともに、電源130Aに対しても切替指示VCC_SWを出力する。

0054

圧電素子PZを高周波駆動させると出力電流が大きくなるので、駆動モード切替部111は、電源130Aに対し、高周波低電圧駆動時には電圧VCCを低電圧VCCLへ切り替えさせて出力回路202の消費電力を下げさせる。

0055

また、駆動モード切替部111は、電源130Aに対し、低周波高電圧駆動時には電圧VCCを高電圧VCCHへ切り替えさせて、高振幅で圧電素子PZを駆動させる。

0056

(電源130Aの構成例)
電源130Aは、図3Bに示すように、昇圧DDC(DC-DC Converter)131と、チャージポンプ132と、スイッチ回路133とを有する。昇圧DDC131は、高周波低電圧駆動時の低電圧VCCLを生成する。チャージポンプ132は、低電圧VCCLをさらに昇圧して低周波高電圧駆動時の高電圧VCCHを生成する。

0057

そして、スイッチ回路133は、駆動モード切替部111からの切替指示VCC_SWに基づいて電圧VCCを高電圧VCCHと低電圧VCCLとの間で切り替える。

0058

このような構成により、各出力回路202を動作させる電源130Aの電圧VCCを、出力振幅に応じた最適な電圧に切り替えることによって、出力回路202の消費電力を下げることができる。また、それにより、圧電素子PZをより広範囲の出力信号で駆動させることが可能となり、より多様な触感をフィードバックさせることが可能となる。

0059

上述してきたように、第2の実施形態に係る触感出力装置10Aは、ドライバ200が、駆動モードが高周波低電圧駆動に対応する場合に、出力回路202の電源電圧を低電圧VCCL(「第1電圧」の一例に相当)へ切り替え、駆動モードが低周波高電圧駆動に対応する場合に、上記電源電圧を低電圧VCCLよりも大きいVCCH(「第2電圧」の一例に相当)へ切り替える。したがって、本実施形態に係る触感出力装置10Aによれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができるとともに、多様な触感をフィードバックさせることが可能となる。

0060

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る触感出力装置10Bについて説明する。図4Aは、第3の実施形態に係る触感出力装置10Bの構成例を示す図である。なお、図4Aは、既に示した図2Cおよび図3Aの組み合わせに対応しているため、ここでは、図2Cおよび図3Aの組み合わせによる構成例と異なる点について主に説明する。

0061

(触感出力装置10Bの構成例)
図4Aに示すように、第3の実施形態に係る触感出力装置10Bは、各出力回路202aの出力トランジスタバイアス電流を供給する電流源電流値を、駆動モード切替部111からの切替指示IB_SWに応じて、高電流値低電流値との間で切り替える構成が加わる点が図2Cおよび図3Aに示した例とは異なる。

0062

具体的には、図4Aに示すように、駆動モード切替部111は、出したい触感に対応する駆動モードの切替指示Vin_SW,VCC_SWを入力信号発生部121および電源130Aに対して出力するとともに、電流値切替回路300に対しても切替指示IB_SWを出力する。

0063

各出力回路202aのバイアス電流IBを高周波駆動に対応できるように大電流にしていた場合、各出力回路202aの電源130Aの電圧VCCを高電圧駆動に際して高電圧VCCHへ切り替えると、各出力回路202aの消費電力は大きくなってしまう。

0064

そこで、第3の実施形態に係る触感出力装置10Bでは、たとえばボタンB1(図1A参照)の押し込み操作を検出して、低周波高電圧駆動へ駆動モードを切り替えるに際して、バイアス電流IBを高電流値IBHから低電流値IBLへ切り替える。

0065

これにより、低周波高電圧駆動時における各出力回路202aの消費電力を下げることができるので、圧電素子PZをより高電圧で駆動することが可能となり、より強い触感をフィードバックさせることが可能となる。

0066

(電流値切替回路300の構成例)
図4Bは、第3の実施形態に係る触感出力装置10Bが有する電流値切替回路300の構成例を示す図である。図4Bに示すように、電流値切替回路300は、基準電圧VRの電源301と、トランジスタQ1〜Q5と、抵抗R1〜R4とを有する。

0067

図4Bに示す回路構成において、切替指示IB_SWがL(低)の時、トランジスタQ1がオフして、トランジスタQ2には、基準電圧VRと抵抗R1で定まる電流IB0Lが流れる。トランジスタQ3〜Q5は、カレントミラーを構成し、抵抗R2〜R4を同じ抵抗値にすれば、電流IB1,IB2には、電流IB0とほぼ同じ電流が流れることとなる(すなわち、IB1=IB2≒IB0L=(VR−VBE)/R1)。

0068

また、切替指示IB_SWがH(高)の時は、トランジスタQ1がオンして、トランジスタQ2には、基準電圧VRと、抵抗R1,R2の並列接続で定まる電流IB0Hが流れる(すなわち、IB1=IB2≒IB0H=(VR−VBE)/(R1//R2)、R1//R2=(R1×R2)/(R1+R2))。

0069

(高周波駆動から低周波高電圧駆動への切り替えに際してのタイミングチャート)
図4Cは、高周波駆動から低周波高電圧駆動への切り替えに際してのタイミングチャートである。

0070

図4Cに示すように、まず時間t0において、各出力回路202aの電源130Aの電圧VCCは低電圧VCCLであり、バイアス電流IBは高周波駆動に対応できるように大電流(すなわち、高電流値IBH)であったものとする。

0071

そして、時間t1〜t2において、たとえばボタンB1への押し込み操作が検出されたものとする。

0072

すると、駆動モード切替部111は、時間t2において、低周波高電圧駆動への切替指示VCC_SW(H)を電源130Aへ出力し、電源130Aは時間t2〜t3において電圧VCCを低電圧VCCLから高電圧VCCHへと切り替える。なお、時間t2〜t3は、安定化のための設定時間Td1に対応する。

0073

また、駆動モード切替部111は同様に、時間t2において、低周波高電圧駆動への切替指示IB_SW(L)を各電流値切替回路300へ出力し、各電流値切替回路300は時間t2においてバイアス電流IBを高電流値IBHから低電流値IBLへと切り替える。

0074

そして、このように電圧VCCおよびバイアス電流IBが切り替えられた後、時間t3において、各ドライバ200−1,200−2へ低周波高電圧駆動に対応する入力信号Vinが入力され、これに応じた駆動信号OUTが圧電素子PZへ出力される。

0075

そして、時間t3〜t4において、たとえばボタンB1の押し込み操作に対する触感のフィードバックがなされ、駆動モード切替部111は、時間t4において、高周波駆動への切替指示VCC_SW(L)を電源130Aへ出力し、電源130Aは時間t4〜t5において電圧VCCを高電圧VCCHから低電圧VCCLへと切り替える。なお、時間t4〜t5は、安定化のための設定時間Td2に対応する。

0076

また、駆動モード切替部111は同様に、時間t4において、高周波駆動への切替指示IB_SW(H)を各電流値切替回路300へ出力し、各電流値切替回路300は時間t4においてバイアス電流IBを低電流値IBLから高電流値IBHへと切り替える。

0077

そして、このように電圧VCCおよびバイアス電流IBが切り替えられた後、時間t5において、各ドライバ200−1,200−2へ高周波駆動に対応する入力信号Vinが入力され、これに応じた駆動信号OUTが圧電素子PZへ出力される。

0078

このように、駆動モードの切り替えに際して、入力信号Vinの入力および駆動信号OUTの出力前に、電圧VCCおよびバイアス電流IBを切り替えておくことによって、たとえば低周波高電圧駆動時における各出力回路202aの消費電力を確実に下げることができる。また、それにより、圧電素子PZをより高電圧で駆動することが可能となり、より強い触感をフィードバックさせることが可能となる。

0079

なお、図4Cに示したタイミングチャートでは、電圧VCCおよびバイアス電流IBの双方を切り替える場合について説明したが、いずれか一方のみを切り替える場合についても無論、切り替えタイミングは同様である。

0080

上述してきたように、第3の実施形態に係る触感出力装置10Bは、ドライバ200が、駆動モードが高周波駆動に対応する場合に、バイアス電流IBの電流値を高電流値IBH(「第1電流値」の一例に相当)へ切り替え、駆動モードが低周波高電圧駆動に対応する場合に、上記電流値を高電流値IBHよりも小さい低電流値IBL(「第2電流値」の一例に相当)へ切り替える。したがって、本実施形態に係る触感出力装置10Bによれば、回路規模の肥大化を防ぎつつ、低コスト化を図ることができるとともに、低周波高電圧駆動時に圧電素子PZをより高電圧で駆動することが可能となり、より強い触感をフィードバックさせることが可能となる。

0081

また、第2の実施形態に係る触感出力装置10A、および、第3の実施形態に係る触感出力装置10Bは、ドライバ200が、ユーザの操作に対応する圧電素子PZの駆動モードに応じて、出力回路202の電源電圧、および、出力回路202へ供給するバイアス電流IBの電流値のうちの一方または双方を、上記駆動モードで圧電素子PZを駆動する前に切り替える。したがって、第2の実施形態に係る触感出力装置10A、および、第3の実施形態に係る触感出力装置10Bによれば、駆動モードに応じて出力回路202aの消費電力を確実に下げることができる。また、それにより、圧電素子PZをより広範囲の出力信号で駆動させることが可能となり、より多様な触感をフィードバックさせることができる。また、圧電素子PZをより高電圧で駆動することが可能となり、より強い触感をフィードバックさせることができる。

0082

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

0083

10,10A,10B触感出力装置
11 制御部
12 駆動部
111 駆動モード切替部
121入力信号発生部
122反転アンプ
129電源
130,130A 電源
131 昇圧DDC
132チャージポンプ
133スイッチ回路
200ドライバ
201増幅回路
201aオペアンプ
202出力回路
202a 出力回路
300電流値切替回路
301 電源
P 操作面
PZ 圧電素子

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