电子设备以及振动控制方法
【专利摘要】一种当操作者用手指接触操作操作体时能够获得清晰且明确的操作感触(触觉)的电子设备以及振动控制方法。本发明控制振动产生装置的振动，该振动产生装置使被支承为向相反的第1方向与第2方向移动自如的操作体往复振动，向操作体移动时的加速度的振动频率不同的第1区间与第2区间发送驱动信号，第1区间是操作体朝向第1方向移动时的初始运动区间，第2区间是操作体朝向第2方向移动时的初始运动区间，第1区间的振动频率与第2区间的振动频率满足以下的式(1)、(2)中的某一个，第2区间的振动频率＜第1区间的振动频率≤250Hz…(1)250Hz≤第1区间的振动频率＜第2区间的振动频率…(2)。
【专利说明】
电子设备以及振动控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及当用手指接触操作操作体时给手指赋予振动的触觉的电子设备以及控制该振动的振动控制方法。
【背景技术】
[0002]以往以来，提出有当使手指接触于操作体并进行操作时给手指赋予振动的触觉的带振动反馈的电子设备。
[0003]其中，提出如下一种电子设备:该电子设备通过以操作操作体的手指所具备的帕西尼氏小体能够识别的振动加速度给手指赋予刺激，使操作者识别刺激。
[0004]帕西尼氏小体指的是皮肤中可见的感受体，其稀疏地存在于皮肤下的2mm以上的位置，能够感知瞬间的刺激与振动。此外，认为帕西尼氏小体能够感知的振动频率的峰值是250Hz，越是具有接近250Hz的振动频率的振动，越容易被感知。
[0005]在专利文献I中，公开了在智能手机、移动电话等的电子设备中通过使手指接触触摸面板来输入信息的技术。形成了上述触摸面板以帕西尼氏小体能够识别的振动频率被赋予振动、给操作触摸面板的手指赋予刺激的构造。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:W02013/186841号公报
[0009]在专利文献I所公开的技术中，与经过时间无关地，对帕西尼氏小体赋予加速度刺激的振动频率都始终恒定。根据该技术，即使在触摸面板的振动经过规定时间之后，传递到操作者的手指的加速度刺激也仍保持对帕西尼氏小体的影响大的振动频率，传递到手指的振动残留。因此，存在操作者不能获得清晰且明确的操作感触的问题。
【发明内容】
[0010]本发明鉴于这种情况而完成，目的在于提供一种当操作者用手指接触操作操作体时能够获得清晰且明确的操作感触(触觉)的电子设备以及振动控制方法。
[0011]上述为了解决现有技术的问题，实现上述目的，本发明为一种电子设备，其特征在于，具有:操作体，被支承为在相反的第I方向和第2方向上移动自如;振动产生机构，使上述操作体往复振动；以及振动控制机构，向上述振动产生机构发送驱动信号，控制上述振动产生机构的振动;上述振动控制机构在上述操作体移动时的加速度的振动频率不同的第I区间与第2区间发送驱动信号，上述第I区间是上述操作体朝向上述第I方向移动时的初始运动区间，上述第2区间是上述操作体朝向上述第2方向移动时的初始运动区间，上述第I区间的振动频率和上述第2区间的振动频率满足以下的式(1)、(2)中的某一个，
[0012]第2区间的振动频率<第I区间的振动频率< 250Hz…(I)
[0013]250Hz <第I区间的振动频率<第2区间的振动频率...(2)。
[0014]根据该构成，以操作操作体的手指所具备的帕西尼氏小体能够识别的振动加速度对手指赋予刺激，而且不会残留刺激(振动)，因此能够对操作者赋予清晰且明确的触觉。
[0015]优选的是，上述振动产生机构具有向上述操作体传递力的传递构件、以及在上述第I方向上驱动上述传递构件的致动器，设有在通过上述致动器在上述第I方向上驱动上述传递构件被时被压缩的弹性构件。
[0016]根据该构成，能够顺利地进行上述传递构件向第2方向的移动。
[0017]优选的是，上述电子设备设有检测机构，该检测机构检测上述传递构件在第2方向上移动了的情况。
[0018]根据该构成，能够检测上述传递构件向第I方向的下止点的位置并向上述振动控制机构输送信号，从而能够清晰地进行振动的切换。
[0019]本发明为一种振动控制方法，其控制振动产生机构的振动，该振动产生机构使被支承为在相反的第I方向与第2方向上移动自如的操作体往复振动，其特征在于，在该振动控制方法中，在上述操作体移动时的加速度的振动频率不同的第I区间和第2区间发送驱动信号，上述第I区间是上述操作体朝向上述第I方向移动时的初始运动区间，上述第2区间是上述操作体朝向上述第2方向移动时的初始运动区间，上述第I区间的振动频率和上述第2区间的振动频率满足以下的式(I)、式(2)中的某一个，
[0020]第2区间的振动频率<第1区间的振动频率< 250Ηζ...(1)
[0021 ] 250Hz《第I区间的振动频率<第2区间的振动频率...(2)
[0022]根据该方法，以操作操作体的手指所具备的帕西尼氏小体能够识别的振动加速度对手指赋予刺激，而且不会残留刺激(振动)，因此能够对操作者赋予清晰且明确的触觉。
[0023]发明效果
[0024]根据本发明，能够提供一种当操作者用手指接触操作操作体时可获得清晰且明确的操作感触(触觉)的电子设备以及振动控制方法。
【附图说明】
[0025]图1是示意性地示出表示本发明的实施方式是电子设备的框图。
[0026]图2是表示图1所示的电子设备的振动产生装置的动作前的状态的剖视图。
[0027]图3是表示图1所示的电子设备的振动产生装置的动作后的状态的剖视图。
[0028]图4是说明表示本发明的实施方式的电子设备所使用的弹性构件的硬度与振动频率的关系的图表。
[0029]附图标记说明
[0030]I 振动产生装置
[0031]10操作体
[0032]20致动器
[0033]25传递构件
[0034]32第3弹性构件
[0035]50振动控制装置
[0036]53压敏传感器(检测机构)
[0037]100电子设备
【具体实施方式】
[0038]图1是不意性地不出表不本发明的实施方式的电子设备10的框图，图2是表不电子设备100的振动产生装置I的动作前的状态的剖视图，图3是表示振动产生装置I的动作后的状态的剖视图。
[0039]如图1所示，电子设备100具备用于对操作体10赋予振动的振动产生装置1、以及控制该振动产生装置I的振动的振动控制装置50。振动产生装置I具备产生振动的致动器20、以及将该振动传递到操作体10的传递构件25。
[0040]振动控制装置50具备:螺线管驱动电路51，向振动产生装置I的致动器20输送驱动控制信号；坐标检测装置56，检测手指40对操作体10的接触;静电IC52，从该坐标检测装置56向该静电IC52输送检测信号;压敏Amp54，将作为检测操作体10的移动的检测机构的压敏传感器53的信号放大；以及CPU55，接收来自静电IC52和压敏Amp54的信号，并向螺线管驱动电路51输送驱动信号。利用该CPU55的控制信号控制振动产生装置I的驱动，成为对操作体10赋予振动的构成。
[0041]螺线管驱动电路51在操作体10移动时的加速度的振动频率不同的第I区间与第2区间发送驱动信号，上述第I区间是上述操作体10朝向上述第I方向移动时的初始运动区间，上述第2区间是上述操作体10朝向上述第2方向移动时的初始运动区间，上述第I区间的振动频率与上述第2区间的振动频率满足以下的式(1)、(2)中的某一个。
[0042]第2区间的振动频率<第1区间的振动频率< 250Ηζ...(1)
[0043]250Hz <第I区间的振动频率<第2区间的振动频率…(2)
[0044]操作体10的第I方向的意思是振动产生装置I的传递构件25的柱塞26被励磁、柱塞26朝向手指40向图1中Z方向(上方向)移动的方向。另外，第2方向的意思是柱塞26被拉回、柱塞26离开手指40的图1中Z方向(下方向)。
[0045]式(I)是第3弹性构件32的强度使用标准强度时的关系式。如式(I)所示，操作者接触操作体10而下压操作体10，使得柱塞26朝向第I方向移动的初始运动区间即第I区间的振动频率达到作为250Hz以下的例如200Hz。而且，柱塞26朝向第2方向移动的初始运动区间即第2区间的振动频率被设定为小于第I区间的频率，例如达到10Hz。
[0046]认为帕西尼氏小体能够感知的加速度刺激的振动频率的峰值约为250Hz。因此，操作者在可获得振动频率是接近250Hz的值的200Hz的第I区间时，能够较大地感觉到向手指的振动。而且，在柱塞26向离开手指的方向的区间(第2区间)移动时，由于驱动频率达到比第I区间的振动频率小的100Hz，因此与第I区间相比，难以感觉到向手指的振动。
[0047]另外，式(2)是弹性构件的强度使用高强度时的关系式。如式(2)所示，操作者接触操作体10而下压操作体10，使得柱塞26朝向第I方向移动的初始运动区间即第I区间的振动频率达到250Hz以上。而且，柱塞26朝向第2方向移动的初始运动区间即第2区间的振动频率被设定为比第I区间的频率更大。因此，操作者在频率是接近250Hz的频率时，能够较大地感觉到向手指的振动。而且，在柱塞26向离开手指的方向的区间(第2区间)移动时，由于振动频率变得比第I区间的振动频率大，因此与第I区间相比，操作者难以感觉到向手指的振动。
[0048]如图2所示，在振动产生装置中，在基板3上固定有托架4，利用基板3与托架4构成了基部2。
[0049]在托架4的上部固定有多个引导轴5，操作体10被引导轴5引导，并被支承为沿Z方向(上下方向)进退自如。由于操作体10被多个引导轴5引导，因此可维持水平姿势而上下移动自如。在托架4与操作体10之间设有施力弹簧6，利用该施力弹簧6将操作体10沿Z轴朝向上方施力。
[0050]操作体10固定有操作基材11与设置在该操作基材11上的操作钮12而构成。操作基材11为金属制或者合成树脂制，被多个引导轴5支承为向Z方向往复移动自如。操作钮12由合成树脂材料形成，在其表面12a或者背面12b安装有静电传感器等的坐标输入装置56，能够检测操作者的手指40接触于操作钮12的哪个位置。
[0051]在托架4的顶板4a的下表面固定有致动器20。该致动器20是单轴驱动致动器，是螺线管机构。作为单轴致动器，除了螺线管机构之外，也可以使用音圈马达或线性致动器。
[0052]作为螺线管机构的致动器20的固定部包括由磁性金属材料形成是内侧磁轭21与外侧磁轭22、以及保持于两磁轭21、22的内部的励磁线圈23。致动器20的可动部具有传递构件25。传递构件25包括贯通内侧磁轭21而向Z轴向进退移动的柱塞26、被内侧磁轭21吸引的可动磁轭27、固定于可动磁轭27的下端部的施力部28、以及形成于下端部的按压部29。
[0053]柱塞26是金属轴。在托架4的上表面固定有推力轴承7，柱塞26以滑动自如的方式支承于推力轴承7。推力轴承7为金属制，且由包含润滑油的浸油轴承构成。
[0054]在构成传递构件25的柱塞26的上部顶端26a固定有第I弹性构件31。第I弹性构件31由合成橡胶和/或合成发泡树脂等形成，并能够向压缩方向弹性变形。图2示出致动器20的励磁线圈23未被通电的状态。
[0055]在外侧磁轭22和传递构件25的施力部28之间夹设有第3弹性构件32。与第I弹性构件31相同，第3弹性构件32由合成橡胶和/或合成发泡树脂等那种能够向压缩方向弹性变形的材料形成。如图2所示，在励磁线圈23未被通电时，在第2弹性构件32所发挥的加压的作用下，传递构件25以下降的状态被朝下施力为不会移动。此外，也可以是第3弹性构件32固定于施力部28、其上部并非固定于外侧磁轭22的下表面而是抵接于外侧磁轭22的下表面的构造。
[0056]在基部2的基板3上设有第2弹性构件35。与第I弹性构件31相同，第2弹性构件35由合成橡胶和/或合成发泡树脂等那种能够向压缩方向弹性变形的材料形成。
[0057]在该实施方式中，在第2弹性构件35的部分设有压敏传感器53(检测机构)。若传递构件25从图2所示的姿势起进一步朝下移动，则第2弹性构件35被传递构件25的按压部29按压，此时，压敏传感器53检测出传递构件25的柱塞26的操作压力量，并将该信号输送到压敏Amp540
[0058]此外，在本发明中，也可以是，第2弹性构件35与加压敏传感器53分别独立地构成，当朝下按压传递构件25时，通过第2弹性构件35发挥朝上的弹力，并且压敏传感器53动作。
[0059]如图3所示，若致动器20的励磁线圈23被通电，则在其电流磁场的作用下，内侧磁轭21被磁化，可动磁轭27被内侧磁轭21吸引，传递构件25沿作为第I方向的Z轴上升。此时，在传递构件25的按压部29与第2弹性构件35之间形成第I间隙δ?。
[0060]这里，根据图4，说明振动频率的特性与第3弹性构件32的硬度相应地变化。图4的实线A表示第3弹性构件32的弹簧硬度为标准的情况，虚线B表示第2弹性构件32的硬度是实线的弹簧硬度的1/2倍的硬度的情况，单点划线C表示第2弹性构件32的硬度是实线的弹簧硬度的8倍的硬度的情况。在图4中，对于弹簧硬度为标准的第3弹性构件32，柱塞26的上升带来的操作体10的上推速度与柱塞26的下降速度获取了平衡。对于硬度低的第3弹性构件32，能够在柱塞26上升的同时容易地上推操作体10，因此较早到达振动加速度的峰值。但是，相应地，由于回弹力较弱，因此柱塞26的下降变慢。对于硬度高的第3弹性构件32，上推操作体10花费时间，因此较晚到达振动加速度的峰值。但是，回弹力较高，柱塞26的下降变快。
[0061]接下来，对振动产生装置I的动作以及振动控制方法进行说明。如图2所示，在致动器20的励磁线圈23未被通电时，传递构件25下降，从第3弹性构件32向传递构件25赋予朝下的加压。
[0062]若手指40接触操作钮12的表面12a，则安装于操作钮12的静电传感器等的坐标检测装置56出检测手指40的接触。然后，将该检测信号向静电IC52输送。若使手指40沿表面12a动作，则利用坐标检测装置56检测出手指40的接触位置的移动状态。若使手指40在操作钮12的表面12a移动，则在未图示的显示画面上，光标显示移动。在使光标显示移动到某一菜单显示的位置之后，通过图2中朝下的力Fl按压操作钮12，能够进行菜单的选择确定操作。
[0063]如图2所示，若通过手指40的按压操作对操作体10赋予朝下的按压力Fl，则操作机材11被引导轴5引导而下降。于是，操作体10经由第I弹性构件31与传递构件25—起朝下移动。然后，利用传递构件25的按压部29按压第2弹性构件35，压敏传感器53检测出该接触，并生成切换信号。切换信号经由压敏Amp54被输送到CPU55。于是，螺线管驱动电路51启动，对致动器20的励磁线圈23赋予驱动电流。该驱动电流为短时间的脉冲状，仅被赋予一次击发(日文:、>3分)。
[0064]若励磁线圈23被通电，则如图3所示，可动磁轭27被内侧磁轭21吸引，传递构件25被上提，操作体10的操作基材11被固定于柱塞26的上部顶端26a的第I弹性构件31朝上进行上推，以第I弹性构件31收缩、且第3弹性构件32收缩的状态对操作体10赋予挠曲。
[0065]该状态是柱塞26朝向第I方向(图3中Z方向:上方向)移动的初始运动区间即第I区间。在该区间内，施加于操作体10的振动频率达到200Hz，成为接近帕西尼氏小体能够感知的加速度的振动频率的峰值即250Hz的值。因此，操作者能够用手指40感觉到触觉(振动)。
[0066]之后，若马上切断向励磁线圈23的通电，解除螺线管机构的吸引力，则在收缩的第I弹性构件31的弹性恢复力、操作体10的挠曲弹力、以及第3弹性构件32的弹性恢复力的作用下，传递构件25朝下移动，第2弹性构件35在传递构件25的下端的按压部29的作用下收缩。
[0067]该状态是柱塞26朝向第2方向(图3中Z方向:下方向)移动的初始运动区间即第2区间。在该区间内，施加于操作体10的振动频率达到比第I区间的振动频率低的100Hz。该振动频率是大幅度远离帕西尼氏小体所获得的振动频率的峰值即250Hz的值，操作者不能够用手指40感觉到振动。
[0068]因此，当操作者接触操作操作体10时，帕西尼氏小体仅感觉到赋予于操作体10最初的振动频率，手指40能够获得清晰且明确的操作感触(触觉)。
[0069]此外，即使第3弹性构件32的硬度较高，只要将第I区间的振动频率设定为比250Hz高、并且将第2区间的振动频率设定为比第I区间的振动频率更高，就能够较大程度地感觉到操作体10向第I方向移动时的振动，而且，难以感觉到操作体10向第2方向移动时的振动。因此，手指40能够获得清晰且明确的操作感触(触觉)。
[0070]本发明并不限定于上述实施方式。即，本领域技术人员可以在本发明的技术范围或者其均等的范围内对上述实施方式的构成要素进行各种变更、组合、子组合、以及替换。
[0071]工业上的可利用性
[0072]本发明用手指接触操作体并操作操作体即可，并不限定于民生用电子设备、车载用电子设备，而是能够应用于各种电子设备。
【主权项】
1.一种电子设备，其特征在于，具有: 操作体，被支承为在相反的第I方向和第2方向上移动自如； 振动产生机构，使上述操作体往复振动；以及 振动控制机构，向上述振动产生机构发送驱动信号，对上述振动产生机构的振动进行控制； 上述振动控制机构在上述操作体移动时的加速度的振动频率不同的第I区间和第2区间发送驱动信号，上述第I区间是上述操作体朝向上述第I方向移动时的初始运动区间，上述第2区间是上述操作体朝向上述第2方向移动时的初始运动区间，上述第I区间的振动频率和上述第2区间的振动频率满足以下的式(1)、式(2)中的某一个， 第2区间的振动频率<第1区间的振动频率< 250Hz..-(I) 250Hz《第I区间的振动频率<第2区间的振动频率...(2)。2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于， 上述振动产生机构具有向上述操作体传递力的传递构件、以及在上述第I方向上驱动上述传递构件的致动器，设有在通过上述致动器向上述第I方向驱动上述传递构件时被压缩的弹性构件。3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于， 上述电子设备设有检测机构，该检测机构检测上述传递构件在第2方向上移动了的情况。4.一种振动控制方法，对振动产生机构的振动进行控制，该振动产生机构使被支承为在相反的第I方向和第2方向上移动自如的操作体往复振动，该振动控制方法的特征在于， 在上述操作体移动时的加速度的振动频率不同的第I区间和第2区间发送驱动信号，上述第I区间是上述操作体朝向上述第I方向移动时的初始运动区间，上述第2区间是上述操作体朝向上述第2方向移动时的初始运动区间，上述第I区间的振动频率和上述第2区间的振动频率满足以下的式(1)、式(2)中的某一个， 第2区间的振动频率<第1区间的振动频率< 250Hz..-(I) 250Hz《第I区间的振动频率<第2区间的振动频率...(2)。
【文档编号】G06F3/01GK105988587SQ201610153812
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】涌田宏, 铃木素
【申请人】阿尔卑斯电气株式会社