JP7371895B2 - アクチュエーター - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエーターに関する。

従来、感知パネルであるタッチパネルの操作の際に、タッチパネルに表示された表示画面に接触した操作者の指腹等に対し、接触操作感（接触して操作する感覚）として、振動アクチュエーターにより振動を付与する構成が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１には、タッチパネルの裏面に、振動伝達部を介して振動アクチュエーターが取り付けられた携帯端末装置が開示されている。この振動アクチュエーターは、振動伝達部に固定されるハウジング内に、可動子が、タッチパネルに対して垂直に配置されたガイドシャフトに沿って往復移動可能に配置されている。この振動アクチュエーターでは、タッチパネルへの操作に対応して可動子をハウジングに衝突させることで、振動伝達部を介してタッチパネルに接触する指腹に振動を付与する。

また、特許文献２では、タッチパネルへの操作に対応して振動を付与する振動呈示装置が開示されている。この振動呈示装置では、振動を呈示する振動部である振動パネルと、振動パネルを支持する筐体との間に、振動を発生させるボイスコイルモータと、振動パネルと配置されて所定の力で圧縮される支持部と、振動部の振動に制動作用を付与するダンパと、支持部及びダンパに圧縮力を付与するばねと、が並行して介設されている。

特開２０１５－０７０７２９号公報 特開２０１６－１６３８５４号公報

しかしながら、振動呈示装置においては、操作機器の用途や使用状況に応じて、様々な接触操作感となる振動を表現することが望まれている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、様々な接触操作感の振動を表現可能なアクチュエーターを提供することを目的とする。

本発明のアクチュエーターは、
コアにコイルが巻回されたコア組立体と、前記コア組立体と対向配置され前記コイルを囲う形状のヨークと、前記コア組立体と前記ヨークとを接続する弾性部と、を有するアクチュエーター本体と、
弾性振動可能に支持された操作機器の接触操作に応じて、いずれも前記操作機器をその振動方向の一方向に駆動する駆動電流パルスである主駆動電流パルス及び副駆動電流パルスを、前記コイルに供給する電流パルス供給部として機能し、前記主駆動電流パルスは前記弾性振動を始動可能であり、前記副駆動電流パルスは前記弾性振動の減衰期間を調整可能である、制御回路を有する、制御装置と、
を備える。

本発明によれば、様々な接触操作感の振動を表現することができる。

本発明の実施の形態に係る制御装置を有する振動呈示装置を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が駆動制御する一例としての電磁アクチュエーターの平面側外観斜視図である。 同電磁アクチュエーターの底面側外観斜視図である。 同電磁アクチュエーターの平面図である。 図４のＡ―Ａ線矢視断面図である。 同電磁アクチュエーターの分解斜視図である。 同電磁アクチュエーターにセンサを設けた状態を示す断面図である。 同電磁アクチュエーターの磁気回路構成を示す図である。 同電磁アクチュエーターの動作の説明に供する図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の説明に供する図である。 電磁アクチュエーターに主電流パルスを供給した際の可動体の変位の説明に供する図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。 副駆動パルスの供給タイミングの説明に供する図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置により電磁アクチュエーターを駆動する動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御装置により電磁アクチュエーターを駆動する動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施の形態では、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用して説明する。後述する図においても共通の直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で示している。以下において、制御装置１を有する振動呈示装置２００の幅、奥行き、高さは、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の長さであり、電磁アクチュエーター１０の幅、奥行き、高さもそれぞれ対応して、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の長さとする。また、Ｚ方向プラス側は、操作者に振動フィードバックを付与する方向であり、「上側」とし、Ｚ方向マイナス側は、操作者が操作する際に押圧する方向であり、「下側」として説明する。

（制御装置１を用いた振動呈示装置２００の基本構成）
図１に示す振動呈示装置２００は、制御装置１、制御装置１により駆動制御する電磁アクチュエーター１０、及び、操作者が接触操作する操作機器（タッチパネル２）を有する。振動呈示装置２００では、操作者の操作機器への接触操作に対応して、操作機器に振動を付与する。つまり、操作機器を介して、操作機器を接触して操作する操作者に接触操作感（「触感」ともいう）を付与する。本実施の形態では、操作機器は、画面を表示し、画面に接触することにより操作されるタッチパネル２である。タッチパネル２は、静電式、抵抗膜式、光学式などのタッチパネルである。タッチパネル２は、操作者の接触位置を検知する。タッチパネル２は、制御装置１により制御される。制御装置１は、図示しないタッチパネル制御部を介してユーザのタッチ位置の情報を得ることができる。また、タッチパネル２の画面は、液晶方式、有機ＥＬ方式、電子ペーパー方式、プラズマ方式などの表示部により構成され、制御装置１により制御されてもよい。制御装置１は、図示しない表示情報制御部を制御して画面に、提示振動の種類に対応した画像を操作者に提示する。

振動呈示装置２００は、例えば、電子機器として、カーナビゲーションシステムのタッチパネル装置として用いられる。振動呈示装置２００は、タッチパネル２の画面２ａに接触して操作する操作者に振動を呈示する装置として機能する。このとき、振動呈示装置２００としては、振動対象に接触する操作者に対して振動を提示することにより操作者に触感を付与する電子機器であれば、どのようなものでもよい。例えば、振動呈示装置２００は、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、テレビ等の画像表示装置、タッチパネル付きゲーム機或いはタッチパネル付きゲームコントローラ等であってもよい。

本実施の形態では、振動呈示装置２００では、タッチパネル２の画面２ａに操作者の指腹等が接触されて操作される際に、これに対応して制御装置１が、電磁アクチュエーター１０を駆動して振動させる。この振動により、操作者には触感が付与される。本実施の形態の制御装置１は、操作者が操作する表示画像に対応して様々な種類の触感を付与する。制御装置１は、例えば、タクタイルスイッチ、オルタネイト型スイッチ、モーメンタリスイッチ、トグルスイッチ、スライドスイッチ、ロータリースイッチ、ＤＩＰスイッチ、ロッカースイッチ等の機械式スイッチとしての触感を付与する。また、プッシュ式のスイッチにおいては、押し込み度合いが異なるスイッチの触感も付与できる。

なお、振動呈示装置２００では、操作機器としてのタッチパネル２に変えて、表示機能がなく、単に操作者が触れて操作可能な操作機器としてもよい。

図１に示す振動呈示装置２００では、電磁アクチュエーター１０は、タッチパネル２と、タッチパネル２の裏面側に配置される装置裏面部としての基台３と、の間に配置される。制御装置１は、電磁アクチュエーター１０自体に設けられてもよく基台３に設けられてもよい。

タッチパネル２は、裏面側で、電磁アクチュエーター１０の可動体４０（図２参照）の面部固定部４４に固定されている。また、基台３は、タッチパネル２と対向して配置されており、電磁アクチュエーター１０の固定体３０は、基台３に支柱部３ａを介して固定されている。このように、電磁アクチュエーター１０は、タッチパネル２と基台３の中央部のそれぞれの間で、互いを接続するように配置されている。

タッチパネル２自体は、電磁アクチュエーター１０の可動体４０と一体に駆動する。操作者がタッチパネル２の画面を押圧して操作を行う際に、操作者の指等が画面に接触する方向、例えば、タッチパネル２の画面に対して垂直に押圧する方向は、電磁アクチュエーター１０における可動体４０の振動方向であるＺ方向と同じ方向である。

このように、制御装置１、タッチパネル２、電磁アクチュエーター１０を実装した振動呈示装置２００によれば、タッチパネル２を直接動作させる、つまり可動体４０とともにタッチパネル２を指の接触方向と同方向で駆動させるため、タッチパネル２を直接振動できる。

よって、タッチパネル２に表示される機械式スイッチ等の画像に接触して操作する際に、可動体４０を可動して、画像に応じた操作感、例えば実際の機械式スイッチを操作する際の操作感と同様の接触操作感となる振動を付与できる。これにより、使い心地の良い操作を表現することができる。

＜電磁アクチュエーター１０の全体構成＞
図２は、本発明の実施の形態に係る制御装置が駆動制御する一例としての電磁アクチュエーター１０の平面側外観斜視図であり、図３は、同電磁アクチュエーター１０の底面側外観斜視図であり、図４は、同電磁アクチュエーターの平面図である。また、図５は、図４のＡ―Ａ線矢視断面図であり、図６は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーター１０の分解斜視図である。また、図７は、同電磁アクチュエーターにセンサを設けた状態を示す断面図である。

図２～図７に示す電磁アクチュエーター１０は、本実施の形態では、制御装置１を適用した電子機器に実装されて、操作機器の一例であるタッチパネル２（図１参照）の振動発生源として機能する。

電磁アクチュエーター１０は、可動体４０を一方向に駆動させ、付勢力を発生する部材（板状弾性部５０）の付勢力により可動体４０を一方向とは反対の方向に移動させることで、可動体４０を直線往復移動（振動）させる振動アクチュエータとして機能する。

タッチパネル２の画面２ａ上における操作者による接触操作に対応して、振動を操作者に伝達して体感させることで、タッチパネル２を触れた操作者に直感的な操作を可能とする。なお、タッチパネル２は、タッチパネル２上における操作者による接触操作を受け付けて、その接触位置を出力する接触位置出力部を有する。接触位置出力部により出力される接触位置情報、及び駆動タイミングに基づいて制御装置１は、接触操作に対応する振動が発生するように、電磁アクチュエーター１０に、アクチュエーター駆動信号を出力して駆動電流を供給する。制御装置１から供給される駆動電流を受けた電磁アクチュエーター１０は、タッチパネル２から出力された接触位置に対応した振動を発生し、タッチパネル２に伝達して、タッチパネル２を直接振動させる。このように、タッチパネル２で受けた操作者の操作を受け付けて、それに対応して電磁アクチュエーター１０は駆動する。

電磁アクチュエーター１０は、制御装置１を介してアクチュエーター駆動信号が入力されることにより、可動体４０を付勢力に抗して一方向（例えばＺ方向マイナス側）に移動させる。また、この電磁アクチュエーター１０へのアクチュエーター駆動信号の入力が停止されることにより、付勢力を開放し、可動体４０を、付勢力により他方向側（Ｚ方向プラス側）に移動させる。電磁アクチュエーター１０は、アクチュエーター駆動信号の入力と停止により可動体４０及び操作機器を振動させる。電磁アクチュエーター１０は、マグネットを用いずに可動体４０を駆動して、操作機器を振動させている。

なお、アクチュエーター駆動信号は、本実施の形態では、可動体４０及び操作機器を駆動する駆動電流としてコイル２２に供給される複数の駆動電流パルス（「電流パルス」とも称する）列に相当する。電磁アクチュエーター１０では、電流パルスがコイル２２に供給されると、可動体４０は一方向に移動する。

電磁アクチュエーター１０は、コア２４にコイル２２が巻回されてなるコア組立体２０と、ベース部３２とを有する固定体３０と、磁性体のヨーク４１を有する可動体４０と、固定体３０に対して可動体４０を振動方向に可動可能に弾性支持する板状弾性部（弾性支持部）５０（５０－１、５０－２）と、を有する。

電磁アクチュエーター１０は、板状弾性部５０で移動可能に支持される可動体４０を、固定体３０に対して、一方向に移動するように駆動する。また、可動体４０の一方向と逆方向への移動は、板状弾性部５０の付勢力により行われる。

具体的には、電磁アクチュエーター１０は、コア組立体２０により、可動体４０のヨーク４１を振動させる。具体的には、通電されるコイル２２および通電されるコイル２２により励磁されるコア２４の吸着力と、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）による付勢力とにより、可動体４０を振動させる。

電磁アクチュエーター１０は、Ｚ方向を厚み方向とした扁平形状に構成される。電磁アクチュエーター１０は、可動体４０を、固定体３０に対して、Ｚ方向、つまり、厚み方向を振動方向として振動させ、電磁アクチュエーター１０自体の厚み方向で離れて配置される表裏面のうちの一方の面を他方の面に対してＺ方向に接近、離間させる。

電磁アクチュエーター１０は、本実施の形態では、コア２４の吸着力により可動体４０を、一方向としてのＺ方向マイナス側に移動し、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）による付勢力により、可動体４０をＺ方向プラス側に移動する。

本実施の形態の電磁アクチュエーター１０では、可動体４０は、可動体４０の可動中心に対して点対称の位置で、Ｚ方向と直交する方向に沿って複数配置された板状弾性部５０（５０－１、５０－２）により弾性支持されているが、この構成に限らない。

板状弾性部５０は、可動体４０と固定体３０との間に固定され、且つ、弾性変形する蛇腹形状部を有し固定体３０に対して可動体４０を、少なくともコア２４の両端部（磁極部２４２、２４４）のうちの一方の端部と対向する方向で移動自在に弾性支持する構成であれば、どのように設けられてもよい。例えば、板状弾性部５０は、固定体３０（コア組立体２０）に対して可動体４０を、コア２４の一方の端部（磁極部２４２或いは磁極部２４４）と対向する方向で移動自在に弾性支持するようにしてもよい。また、板状弾性部５０－１、５０－２は、可動体４０の中心に対し、線対称で配置されてもよく、２つ以上の複数の板状弾性部５０を用いてもよい。それぞれの板状弾性部５０－１、５０－２は、一端側で固定体３０に固定され、他端側で可動体４０に固定され、可動体４０を固定体３０に対して振動方向（Ｚ方向であり、ここでは上下方向）に移動可能に支持している。

＜固定体３０＞
固定体３０は、図５から図９に示すように、コイル２２及びコア２４を有するコア組立体２０と、ベース部３２とを有する。

ベース部３２は、コア組立体２０が固定され、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）を介して可動体４０を振動方向に可動自在に支持する。ベース部３２は、扁平形状の部材であり、電磁アクチュエーター１０の底面を形成する。ベース部３２は、コア組立体２０を挟むように、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）の一端部が固定される取付部３２ａを有する。取付部３２ａは、それぞれコア組立体２０から同じ間隔を空けて配置される。なお、この間隔は板状弾性部５０（５０－１、５０－２）の変形領域となる間隔である。

取付部３２ａは、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）を固定する固定孔３２１と、ベース部３２を、基台３（図１参照）に固定するための固定孔３２２とを有する。固定孔３２２は、固定孔３２１を挟むように、取付部３２ａの両端部に設けられている。これにより、ベース部３２は、基台３（図１参照）に対して全面的に安定して固定される。

ベース部３２は、本実施の形態では、板金を加工して、取付部３２ａである一辺部と他辺部とが底面部３２ｂを挟み、奥行き方向で離れて位置するよう構成されている。取付部３２ａ間には、取付部３２ａよりも高さの低い底面部３２ｂを有する凹状部が設けられている。凹状部内、つまり底面部３２ｂの表面側の空間は、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）の弾性変形領域を確保するものであり、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）により支持される可動体４０の可動領域を確保するための空間である。

底面部３２ｂは矩形状であり、その中央部には、開口部３６が形成され、この開口部３６内にコア組立体２０が配置されている。

開口部３６は、コア組立体２０の形状に対応した形状である。開口部３６は、本実施の形態では、正方形状に形成されている。これにより、コア組立体２０と可動体４０とを電磁アクチュエーター１０の中央部に配置させて、電磁アクチュエーター１０全体を平面視して略正方形状にすることができる。なお、開口部３６は、矩形状（正方形状を含む）であってもよい。

開口部３６内には、コア組立体２０の下側のボビン２６の分割体２６ｂ及びコイル２２の下側部分が挿入され、側面視して底面部３２ｂ上にコア２４が位置するように固定される。これにより、底面部３２ｂ上にコア組立体２０が取り付けられる構成と比較して、Ｚ方向の長さ（厚み）が薄くなっている。また、コア組立体２０の一部、ここでは底面側の一部が開口部３６内に嵌まり込んだ状態で固定されるので、コア組立体２０は底面部３２ｂから外れにくい状態で強固に固定される。

コア組立体２０は、コア２４の外周にボビン２６を介してコイル２２が巻回されることにより構成されている。

コア組立体２０は、コイル２２に通電されると、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）との協働により、可動体４０のヨーク４１を振動（Ｚ方向に往復直線移動）する。

コア組立体２０は、本実施の形態では、矩形板状に形成されている。矩形板状の長手方向で離間する両辺部分に磁極部２４２、２４４が配置されている。

これら磁極部２４２、２４４は、Ｘ方向でギャップをあけて可動体４０の被吸着面部４６、４７と対向可能に配置されている。本実施の形態では、上面である対向面（対向面部）２０ａ、２０ｂが、可動体４０の振動方向（Ｚ方向）で、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７の下面とはす向かいで近接する。

図２に示すように、コイル２２の巻回軸を、ベース部３２において離間する取付部３２ａどうしの対向方向（振動方向と直交するＸ方向）に向けて、ベース部３２に固定されている。コア組立体２０は、本実施の形態では、ベース部３２の中央部、具体的には底面部３２ｂの中央部に配置されている。コア組立体２０は、図３～図９に示すように、コア２４が底面部３２ｂと平行に、底面上に開口部３６を跨いで位置するように、底面部３２ｂに固定されている。コア組立体２０は、コイル２２及びコイル２２に巻回される部位（コア本体２４１）をベース部３２の開口部３６内に位置させた状態で、固定されている。 具体的には、コア組立体２０は、底面部３２ｂに対して、コイル２２を開口部３６内に配置した状態で、ねじ６８を固定孔２８と底面部３２ｂの止着孔３３（図６参照）とを通して締結することで固定されている。コア組立体２０と底面部３２ｂとは、Ｙ方向で離間する開口部３６の両辺部と磁極部２４２、２４４とで、止着部材であるねじ６８により、コイル２２を挟み、コイル２２の軸心上の二箇所で接合された状態となっている。

コイル２２は、電磁アクチュエーター１０の駆動時に通電されて、磁界を発生するソレノイドである。コイル２２は、コア２４及び可動体４０とともに、可動体４０を吸い寄せて移動させる磁気回路（磁路）を構成する。なお、コイル２２には、制御装置１を介して、外部電源から電力供給される。例えば、制御装置１から駆動電流が電磁アクチュエーター１０に供給されることでコイル２２に電力を供給して電磁アクチュエーター１０を駆動する。

コア２４は、コイル２２が巻回されるコア本体２４１と、コア本体２４１の両端部に設けられ、コイル２２を通電することにより励磁する磁極部２４２、２４４とを有する。コア２４は、コイル２２の通電により両端部が磁極部２４２、２４４となる長さを有する構造であれば、どのような構造でもよい。例えば、ストレート型（Ｉ型）平板状に形成されてもよいが、本実施の形態のコア２４は、平面視Ｈ型の平板状に形成されている。

Ｉ型のコアとした場合、Ｉ型コアの両端部（磁極部）において、エアギャップＧを空けて対向する被吸着面部４６、４７側の面（エアギャップ側面）の面積が狭くなる。これにより、磁気回路における磁気抵抗が高まり、変換効率が低下する恐れがある。また、コアにボビンを取り付ける際に、コアの長手方向におけるボビンの位置決めが無くなるまたは小さくなるので、別途設ける必要が生じる。これに対し、コア２４は、Ｈ型であるので、コア本体２４１の両端部でエアギャップ側面を、コイル２２が巻回されるコア本体２４１の幅よりも長く前後方向（Ｙ方向）に拡大することができ、磁気抵抗を低下させて、磁気回路の効率の改善を図ることができる。また、磁極部２４２、２４４においてコア本体２４１から張り出した部位の間に、ボビン２６を嵌め込むだけでコイル２２の位置決めを行うことができ、コア２４に対するボビン２６の位置決め部材を別途設ける必要が無い。

コア２４は、コイル２２が巻回される板状のコア本体２４１の両端部のそれぞれに、磁極部２４２、２４４が、コイル２２の巻回軸と直交する方向に突出して設けられている。
コア２４は、軟磁性材料等からなる磁性体であり、例えば、ケイ素鋼板、パーマロイ、フェライト等により形成される。また、コア２４は、電磁ステンレス、焼結材、ＭＩＭ（メタルインジェクションモールド）材、積層鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板（ＳＥＣＣ）等により構成されてもよい。

磁極部２４２、２４４は、コイル２２への通電により励磁されて、振動方向（Ｚ方向）で離間する可動体４０のヨーク４１を吸引し、移動する。具体的には、磁極部２４２、２４４は、発生する磁束により、ギャップＧを介して対向配置された可動体４０の被吸着面部４６、４７を吸着する。

本実施の形態では、Ｘ方向に延在するコア本体２４１に対して垂直方向であるＹ方向に延在する板状体である。磁極部２４２、２４４は、Ｙ方向に長いため、コア本体２４１の両端部に形成される構成よりも、ヨーク４１に対向する対向面２０ａ、２０ｂの面積が広い。

ボビン２６は、コア２４のコア本体２４１を振動方向と直交する方向で囲むように配置されている。ボビン２６は、例えば、樹脂材料により形成される。これにより、金属製の他の部材（例えば、コア２４）との電気的絶縁を確保することができるので、電気回路としての信頼性が向上する。樹脂材料には、高流動の樹脂を用いることにより成形性が良くなり、ボビン２６の強度を確保しつつ肉厚を薄くすることができる。なお、ボビン２６は、コア本体２４１を挟むように分割体２６ａ、２６ｂを組み付けることにより、コア本体２４１の周囲を覆う筒状体に形成されている。ボビン２６には、筒状体の両端部にフランジが設けられ、コイル２２がコア本体２４１の外周上に位置するように規定している。

＜可動体４０＞
可動体４０は、コア組立体２０に振動方向（Ｚ方向）と直交する方向でギャップを空けて、対向するように配置される。可動体４０は、コア組立体２０に対して、振動方向に往復移動自在に設けられている。

可動体４０は、ヨーク４１を有し、ヨーク４１に固定される板状弾性部５０－１、５０－２の可動体側固定部５４を含む。

可動体４０は、板状弾性部５０（５０－１、５０－２）を介して、底面部３２ｂに対して接離方向（Ｚ方向）に移動可能に、略平行に離間して吊られた状態（基準常態位置）で配置されている。

ヨーク４１は、コイル２２に通電した際に発生する磁束の磁路であり、電磁ステンレス、焼結材、ＭＩＭ（メタルインジェクションモールド）材、積層鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板（ＳＥＣＣ）等の磁性体から構成される板状体である。ヨーク４１は本実施の形態では、ＳＥＣＣ板を加工して形成されている。

ヨーク４１は、Ｘ方向で離間する被吸着面部４６、４７のそれぞれに固定される板状弾性部５０（５０－１、５０－２）により、コア組立体２０に対して、振動方向（Ｚ方向）にギャップＧ（図７参照）を空けて対向する様に吊設されている。

ヨーク４１は、操作機器（図１に示すタッチパネル２参照）を取り付ける面部固定部４４と、磁極部２４２、２４４に対向配置される被吸着面部４６、４７とを有する。

ヨーク４１は、中央部に開口部４８を有する矩形枠状に形成され、開口部４８を囲む面部固定部４４と被吸着面部４６、４７を有する。

開口部４８は、コイル２２と対向する。本実施の形態では、開口部４８は、コイル２２の真上に位置し、開口部４８の開口形状は、ヨーク４１が底面部３２ｂ側に移動した際に、コア組立体２０のコイル２２部分が挿入可能な形状に形成されている。

ヨーク４１は開口部４８を有する構成にすることより、開口部４８が無い場合と比較して、電磁アクチュエーター全体の厚みを薄くできる。

また、開口部４８内に、コア組立体２０を位置させるため、コイル２２近傍にヨーク４１が配置されることがなく、コイル２２から漏れる漏えい磁束による変換効率の低下を抑制でき、高出力を図ることができる。

面部固定部４４は、操作機器の一例であるタッチパネル２を面接触して固定する固定面４４ａを有する。固定面４４ａは平面視台形状をなしており、面部固定孔４２に挿入されるねじ等の止着部材を介して面部固定部４４に固定されるタッチパネル２と面接触する。

被吸着面部４６、４７には、それぞれ、板状弾性部５０－１、５０－２の可動体側固定部５４が積層された状態で固定される。被吸着面部４６、４７には、底面部３２ｂ側に移動した際に、コア組立体２０のねじ６４の頭部を逃げる切欠部４９が設けられている。
これにより、可動体４０が底面部３２ｂ側に移動して、被吸着面部４６、４７が磁極部２４２、２４４に接近しても、磁極部２４２、２４４を底面部３２ｂに固定するねじ６８に接触することがなく、その分のＺ方向のヨーク４１の可動領域を確保できる。

＜板状弾性部５０（５０－１、５０－２）＞
板状弾性部５０（５０－１、５０－２）は、固定体３０に対して可動体４０を可動自在に支持する。板状弾性部５０（５０－１、５０－２）は、可動体４０の上面を、コア組立体２０の上面と同じ高さ、もしくは、固定体３０の上面（本実施の形態では、コア組立体２０の上面）よりも下面側で、互いに平行となるように支持する。なお、板状弾性部５０－１、５０－２は、可動体４０の中心に対して対称の形状を有し、本実施の形態では、同様に形成された部材である。

板状弾性部５０は、ヨーク４１を、コア組立体２０のコア２４の磁極部２４２、２４４に対してギャップＧを空けて対向するように、略平行に配置される。板状弾性部５０は、可動体４０の下面をコア組立体２０の上面の高さレベルと略同じレベルよりも、底面部３２ｂ側の位置で、振動方向に移動自在に支持する。

板状弾性部５０は、板バネであり、固定体側固定部５２、可動体側固定部５４、固定体側固定部５２と可動体側固定部５４とを連絡する蛇腹状弾性アーム部５６を有する。

板状弾性部５０は、取付部３２ａの表面に固定体側固定部５２を取り付け、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７の表面に、可動体側固定部５４を取り付けて、蛇腹状弾性アーム部５６を底面部３２ｂと平行にして、可動体４０を取り付ける。

固定体側固定部５２は、取付部３２ａに面接触してねじ６２により接合して固定され、可動体側固定部５４は、被吸着面部４６、４７に面接触してねじ６４により接合して固定されている。

蛇腹状弾性アーム部５６は、蛇腹形状部を有するアーム部である。蛇腹状弾性アーム部５６は、本実施の形態では、固定体側固定部５２と可動体側固定部５４との対向方向に伸びて折り返された形状を有する。蛇腹状弾性アーム部５６において、固定体側固定部５２と可動体側固定部５４とにそれぞれ接合される端部は、Ｙ方向でずれた位置に形成されている。蛇腹状弾性アーム部５６は、可動体４０の中心に対して、点対称或いは線対称の位置に配置されている。

これにより、可動体４０は、蛇腹形状のばねを有する蛇腹状弾性アーム部５６により両側方で支持されるため、弾性変形する際の応力分散が可能となる。すなわち、板状弾性部５０は、可動体４０を、コア組立体２０に対して傾斜することなく、振動方向（Ｚ方向）に移動させることができ、振動状態の信頼性の向上を図ることができる。

板状弾性部５０は、それぞれ、少なくとも２つ以上の蛇腹状弾性アーム部５６を有している。これにより、板状弾性部５０は、蛇腹状弾性アーム部をそれぞれ一つずつ有する場合と比較して、弾性変形する際の応力が分散され、信頼性の向上を図ることができるとともに、可動体４０に対する支持のバランスが良くなり、安定性の改善を図ることができる。

板状弾性部５０は、本実施の形態では、磁性体からなる。また、板状弾性部５０の可動体側固定部５４は、コアの両端部（磁極部２４２、２４４）とのコイル巻回軸方向で対向する位置ないしその上側に配置され、磁路となる。本実施の形態では、可動体側固定部５４は被吸着面部４６、４７の上側に積層した状態で固定されている。これによりコア組立体の磁極部２４２、２４４に対向する被吸着面部４６、４７の厚み（Ｚ方向、振動方向の長さ）Ｈ（図７参照）を磁性体の厚みとして大きくできる。板状弾性部５０の厚みと、ヨーク４１の厚みとが同じであるので、磁極部２４２、２４４に対向する磁性体の部位の断面積を２倍にできる。これにより、板ばねが非磁性の場合と比較して、磁気回路の磁路を拡張して、磁気回路における磁気飽和による特性の低下を緩和し、出力向上を図ることができる。

なお、本実施の形態の電磁アクチュエーター１０では、面部固定部４４で固定される操作面部が操作された際の可動体４０の押し込み量を検知する検出部を設けてもよい。本実施の形態では、例えば、図６から図７に示すように、検出部として、板状弾性部５０の歪みを検出する歪み検出センサ７０が設けていてもよい。

歪み検出センサ７０は、面部固定部４４が、底面部３２ｂ側に押し込まれた際に変形する板状弾性部５０の歪みを検出する。検出した歪みは、制御装置等に出力されて、この歪みに対応した可動体４０の移動量となるように、コイル２２が通電され、ヨーク４１を吸引して移動させる。

本実施の形態では、制御装置１は、操作される操作機器の移動量を判定しなくても、操作機器への操作者の接触が検出できれば、接触に対する振動フィードバックは実現できる。加えて、実際の操作機器の移動量に対応した移動量で、板状弾性部５０に対する押し込み量を検出できれば、この検出結果を用いて、より自然な感触の表現を実現できる。

また、歪み検出センサ７０を用いて、操作者の接触操作、つまり、可動体４０の押し込み量を検出するセンサの検出結果に基づいて、制御装置１の電流パルス供給部による駆動電流パルスを供給した際の可動体４０（操作機器であるタッチパネル２）の振動周期を調整してもよい。また、歪み検出センサ７０とは別に、タッチパネル２において検知した操作者の接触位置の表示形態に連動して、その表示形態に対応する振動を発生するように、制御装置１に操作状態を示す操作信号を出力し、それに応じて制御装置１が制御するようにしてもよい。

なお、歪み検出センサ７０は、板状弾性部５０の蛇腹状弾性アーム部５６において、歪みの大きい付け根付近に取り付けられており、また、他部材の邪魔にならない領域である、所謂、デットスペースに配置されている。なお、歪み検出センサ７０に代えて、板状弾性部５０の下方で、板状弾性部５０の変形部分と対向する底面部３２ｂ上に、押し込まれて変位する板状弾性部５０との間の距離を測定する静電容量センサ等の押し込み検出用の検出部を配置してもよい。

図８は、電磁アクチュエーター１０の磁気回路を示す図である。なお、図８は、図４のＡ－Ａ線で切断した電磁アクチュエーター１０の斜視図であり、磁気回路は、図示しない部分も図示された部分と同様の磁束の流れＭを有する。また、図９は、磁気回路による可動体の移動を模式的に示す断面図である。詳細には、図９Ａは板状弾性部５０により、可動体４０が、コア組立体２０から離間した位置に保持されている状態の図であり、図９Ｂは、磁気回路による起磁力によりコア組立体２０側に吸引されて移動した可動体４０を示す。

具体的には、コイル２２を通電すると、コア２４が励磁されて磁場が発生し、コア２４の両端部が磁極となる。例えば、図８では、コア２４において、磁極部２４２がＮ極となり、磁極部２４４がＳ極となっている。すると、コア組立体２０とヨーク４１との間には、磁束の流れＭで示す磁気回路が形成される。この磁気回路における磁束の流れＭは、磁極部２４２から対向するヨーク４１の被吸着面部４６に流れ、ヨーク４１の面部固定部４４を通り、被吸着面部４７から、被吸着面部４７に対向する磁極部２４４に至る。本実施の形態では、板状弾性部５０も磁性体である。よって、被吸着面部４６に流れた磁束（磁束の流れＭで示す）は、ヨーク４１の被吸着面部４６及び可動体側固定部５４を通り、被吸着面部４６の両端から、面部固定部４４を介して被吸着面部４６及び、板状弾性部５０－２の可動体側固定部５４の両端に至る。

これにより、電磁ソレノイドの原理により、コア組立体２０の磁極部２４２、２４４は、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７を吸着する吸引力Ｆを発生する。すると、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７は、コア組立体２０の磁極部２４２、２４４の双方で引き寄せられる。これにより、ヨーク４１の開口部４８内に、コイル２２が挿入されて、ヨーク４１を含む可動体４０は、板状弾性部５０の付勢力に抗して、Ｆ方向に移動する（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。

また、コイル２２への通電を解除すると、磁界は消滅し、コア組立体２０による可動体４０の吸引力Ｆは無くなり、板状弾性部５０の付勢力により、元の位置に移動（－Ｆ方向に移動）する。

これを繰り返すことで、電磁アクチュエーター１０は、可動体４０を往復直線移動して振動方向（Ｚ方向）の振動を発生することができる。

可動体４０を往復直線移動させることにより、可動体４０が固定される操作機器であるタッチパネル２も、可動体４０に追従してＺ方向に変位する。本実施の形態では、駆動による可動体４０の変位、つまり、タッチパネル２の変位量Ｇ１（図１参照）は、０．０３ｍｍ～０．３ｍｍの範囲としている。この変位量の範囲は、操作機器であるタッチパネル２の画面２ａにおいて、操作者が押圧した表示に対応する振動を付与できる範囲である。
例えば、画面２ａにおいて操作者の押圧対象となる表示が、機械式のボタン或いは各種スイッチである場合、これら機械式のボタン或いは各種スイッチを実際に押圧した際と同じ触感を付与できる振幅の範囲である。この範囲は、可動体４０の振幅の変位が小さいと触感が不十分となったり、また、大きいと不快に感じたりすることに設定される。

電磁アクチュエーター１０では、コア組立体２０の磁極部２４２、２４４に、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７を近接設置することで、磁気回路効率を上げ、高出力を図ることができる。また、電磁アクチュエーター１０では、マグネットを用いることがないので、低コストの構造となる。板状弾性部５０（５０－１、５０－２）である蛇腹形状のばねにより、応力分散が可能となり、信頼性の向上を図ることができる。特に、複数の板状弾性部５０（５０－１、５０－２）により可動体４０を支持しているため、より効果的に応力分散を可能にしている。このように、電磁アクチュエーター１０は、上下方向駆動により上下方向で画面２ａに接触する操作者に対してダイレクトな感触を提供できる。

コイル２２が巻回されるコア２４を有するコア組立体２０が固定体３０に固定され、このコア組立体２０は、板状弾性部５０により固定体３０に対してＺ方向に可動自在に支持された可動体４０のヨーク４１の開口部４８内に配置されている。これにより、磁気を発生してＺ方向に可動体を駆動させるために固定体及び可動体のそれぞれに設ける部材をＺ方向で重ねて設ける（例えば、コイルとマグネットをＺ方向で対向して配置）必要がないので、電磁アクチュエーターとしてＺ方向の厚みを薄くできる。また、マグネットを用いることなく、可動体４０を往復直線移動させることで、操作機器に、触覚フィーリングとしての振動を付与できる。このように、支持構造が単純であるため設計がシンプルになり、省スペース化を図ることができ、電磁アクチュエーター１０の薄型化を図ることができる。また、マグネットを用いたアクチュエーターではないので、マグネットを用いる構成と比較してコストの低廉化を図ることができる。

以下に、電磁アクチュエーター１０の駆動原理について簡単に説明する。電磁アクチュエーター１０は、下記の運動方程式および回路方程式を用いてパルスを用いて共振現象を発生させて駆動することもできる。なお、動作としては共振駆動ではなく、操作機器としてのタッチパネルに表示される機械式スイッチの操作感を表現するものであり、本実施の形態では、制御装置１を介して複数の電流パルスを入力することにより駆動する。機械式スイッチとしては、例えば、タクタイルスイッチ、オルタネイト型スイッチ、モーメンタリスイッチ、トグルスイッチ、スライドスイッチ、ロータリースイッチ、ＤＩＰスイッチ、ロッカースイッチが挙げられる。

なお、電磁アクチュエーター１０における可動体４０は、式（１）、（２）に基づいて往復運動を行う。

すなわち、電磁アクチュエーター１０における質量ｍ［Ｋｇ］、変位ｘ（ｔ）［ｍ］、推力定数Ｋ_ｆ［Ｎ／Ａ］、電流ｉ（ｔ）［Ａ］、ばね定数Ｋ_ｓｐ［Ｎ／ｍ］、減衰係数Ｄ［Ｎ／（ｍ／ｓ）］等は、式（１）を満たす範囲内で適宜変更できる。また、電圧ｅ（ｔ）［Ｖ］、抵抗Ｒ［Ω］、インダクタンスＬ［Ｈ］、逆起電力定数Ｋ_ｅ［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］は、式（２）を満たす範囲内で適宜変更できる。

このように、電磁アクチュエーター１０と、可動体４０の質量ｍと、板状弾性部５０としての金属ばね（弾性体、本実施の形態では板ばね）のばね定数Ｋ_ｓｐにより決まる。

また、電磁アクチュエーター１０では、ベース部３２と板状弾性部５０との固定、及び、板状弾性部５０と可動体４０との固定には、ねじ６２、６４が用いられている。これにより、可動体４０が駆動するために、固定体３０及び可動体４０に対して強固に固定する必要がある板状弾性部５０を、リワークを可能とした状態で機械的に強固に固定することができる。

＜制御装置１＞
制御装置１は、弾性振動可能に支持された操作機器（図１ではタッチパネル２）をその振動方向の一方向に駆動する電磁アクチュエーター１０を制御する。

制御装置１は、操作機器の接触操作に応じて、電磁アクチュエーター１０に駆動電流を供給して、磁界を発生させ、弾性振動可能な可動体４０を、固定体３０に対して一方向、ここではＺ方向マイナス側に移動する。これにより、制御装置１は、操作者に操作機器に接触した際に、振動を触感として付与する。なお、接触操作は、例えば、タッチパネル２から入力される接触状態を示す信号であってもよいし、歪み検出センサ７０で検出した信号であってもよい。

制御装置１は、本実施の形態では、電磁アクチュエーター１０を駆動する電磁アクチュエーター駆動信号として、複数の電流パルス列をコイル２２に供給する。

制御装置１は、電流パルスをコイル２２に供給することにより、可動体４０は、板状弾性部５０の付勢力に抗して、磁気吸引力により、コイル２２側、つまり、Ｚ方向マイナス側に引き込まれて変位する。これに追従して、タッチパネル２も、固定体３０が固定される基台３に対してＺ方向マイナス側に移動する。また、コイル２２への駆動電流の供給を停止することにより、付勢力は開放されて、可動体４０は、基準位置に対するＺ方向マイナス側での位置での保持状態が解除される。これにより、可動体４０は、板状弾性部５０の付勢力により、Ｚ方向マイナス側での最大変位位置から、引き込まれた方向（Ｚ方向マイナス側）と逆方向（Ｚ方向プラス側）に付勢されて移動し、振動をフィードバックする。

複数の電流パルス列は、接触操作に応じた主な振動を発生させる主駆動パルスと、主駆動パルスによる振動の減衰期間を形成する副駆動パルスと、を有する。

主駆動電流パルス（以下、「主駆動パルス」とも称する）は、操作者が操作機器（図１ではタッチパネル２の画面２ａ）に接触したときに、コイル２２に供給されて、電磁アクチュエーター１０を駆動して、操作者にフィードバックした、接触操作に応じた主な振動を発生させる。

副駆動パルスは、主駆動パルス供給後にコイル２２に供給されて、主駆動パルスによる主な振動の衰退期間の振動、つまり、フィードバックされる振動の残りの減衰する振動を形成するものである。

主駆動パルスは、接触操作した操作者に、フィードバックされる主な振動を構成するものであれば、どのような大きさの振動を発生させてもよく、また、複数の電流パルスにより形成されてもよい。
また、副駆動パルスは、主駆動パルスの供給後に、コイル２２に供給される駆動パルスである。副駆動パルスは、本実施の形態では、主駆動パルスによるフィードバック振動後の減衰する振動（振動の減衰期間）を短くするためのブレーキパルスと、主駆動パルスによる振動後の振動減衰期間を継続するための減衰追加パルスとを有する。なお、副駆動パルスは、ブレーキパルスと、減衰追加パルスのうちの少なくとも一方を有していればよい。

主駆動パルスと副駆動パルスの振幅、それぞれの波長、それぞれの供給タイミング等により、様々な種類の振動形態を生成して、アクチュエーター駆動信号として電磁アクチュエーター１０に供給することにより、操作者に体感として付与される。

制御装置１は、例えば、電流パルス供給部、電圧パルス印加部を有する。
電流パルス供給部は、操作機器（タッチパネル２）の接触操作に応じて、操作機器を駆動する駆動電流として、複数の駆動電流パルスを電磁アクチュエーター１０のコイル２２に供給する。

複数の駆動電流パルスは、本実施の形態では、主駆動パルスと副駆動パルスとを組み合わせて１セットとした、アクチュエーター駆動信号としての駆動電流パルス列である。

本実施の形態の制御装置１は、操作者が操作機器（図１ではタッチパネル２の画面２ａ）に接触した際に、駆動電流パルスの列を、電磁アクチュエータ１０のコイル２２に出力して、電磁アクチュエータを振動させ、操作者に、触感として付与する。
なお、主駆動パルス及び駆動電流パルスを含む駆動電流パルス列についての詳細は後述する。

電圧パルス印加部は、アクチュエーター駆動信号を構成する複数の駆動電流パルス（主駆動パルスと、副駆動パルス（ブレーキパルス及び減衰追加パルス））をそれぞれ発生させる複数の制御電圧パルスを、断続的に電流パルス供給部に印加する。
具体的には、電圧パルス印加部は、主駆動パルスを、操作者が画面２ａに接触した際の主な触感となる所定の振幅、波長を有する振動を起動させる主駆動信号として印加する。加えて、電圧パルス印加部は、主駆動信号の後に副駆動パルスである振動減衰期間調整信号を電流パルス供給部に印加する。

図１０は、本発明の実施の形態に係る制御装置の構成の一例を示す回路図である。

図１０に示す制御装置１では、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）により構成される電流パルス供給部としてのスイッチング素子８２、電圧パルス印加部としての信号発生部（Signal generation）８４、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diodes：ショットキーバリアダイオード）を有する。

制御装置１では、電源電圧Ｖｃｃに接続された信号発生部８４は、スイッチング素子８２のゲートに接続されている。スイッチング素子８２は、放電切換スイッチであり、電磁アクチュエーター１０、ＳＢＤに接続されるとともに、電源部Ｖａｃｔから電圧が供給される電磁アクチュエーター（図１０では[Actuator]で示す）１０に接続される。

なお、制御装置１は、図示しないが、振動呈示装置の構成要素の動作を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えてもよい。ＣＰＵは、ＲＯＭから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して、電磁アクチュエータ１０を含む振動呈示装置の構成要素の動作を制御する。このとき、記憶部（図示略）に格納されている各種の振動減衰期間発生パターンを含む各種データが参照される。記憶部（図示略）は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）等で構成されてもよい。例えば、記憶部、ＲＯＭ或いはＲＡＭ等に、主駆動パルス波形データの他、ブレーキパルス波形データと、様々な複数のパターンの減衰追加パルス波形データを格納する。ＲＯＭには、電磁アクチュエータを駆動して振動を呈示する振動呈示プログラムを含み振動呈示装置を制御する各種のプログラムが格納されている。振動呈示プログラムとしては、例えば、操作機器或いは歪み検出センサ７０から接触状態を示す情報が入力された際に、接触情報に対応する振動を発生するアクチュエーター駆動信号を生成するためにブレーキパルス波形データ及び減衰追加パルス波形データを読み出すプログラム、読み出したデータを組み合わせて接触情報に対応するアクチュエーター駆動信号として生成するプログラム、生成したアクチュエーター駆動信号をコイルに供給するプログラム等である。アクチュエーター駆動信号は、複数の電流パルスの組みあわせとして、電磁アクチュエータを駆動するドライバを介してコイルに印加される。ＣＰＵは、これらプログラム及びデータを用いて振動呈示装置の構成要素の動作を制御してもよく、電流パルス供給部及び電圧パルス印加部を制御するようにしてもよい。

＜制御装置による振動動作＞
制御装置１は、電流パルスをコイル２２に供給して可動体４０を振動方向の一方向に駆動する。コイル２２へ電流パルスを供給することにより可動体４０は、板状弾性部５０の付勢力に抗して、振動方向の一方向に変位する。電流パルスの供給中は、可動体４０の振動方向の一方向への変位は継続される。電流パルスの供給を停止する、つまり、コイル２２への電流パルスの入力をオフにすることにより、可動体４０の振動方向の一方向（Ｚ方向）へ変位させる力は解放される。電流パルスの入力のオフは、当該電流パルスを生成する電圧がオフになったタイミングを意味する。電圧がオフになった時点では、電流パルスは完全にオフではなく減衰している状態である。可動体４０は、引き込み方向（Ｚ方向マイナス側）の最大変位可能位置で蓄積された板状弾性部５０の付勢力により、振動方向のうちの他方向（Ｚ方向プラス側）へ移動して変位する。操作機器側である他方向側へ移動した可動体４０を介して操作機器に強い振動が伝播され、操作者に触感が付与される。
制御装置１は、操作者による画面２ａへの接触に応じて、コイル２２に、１パルス目としての主駆動パルス、２パルス目以降のものとしての副駆動パルス（ブレーキパルス、減衰追加パルス）を含む複数の電流パルスを供給する。制御装置１は、可動体４０の振動において、主駆動パルスを供給し、加えて、主駆動パルスを供給した後に供給する副駆動パルスによって、主駆動パルスの供給の停止後も残って継続する振動、所謂、振動減衰期間を調整する。

＜主駆動パルスの供給＞
図１１は、電磁アクチュエーターに主駆動パルスを供給した際の可動体の変位の説明に供する図である。操作者の画面２ａへ接触に応じて制御装置１が主駆動パルスをコイル２２に供給する。これにより、可動体４０は、主駆動パルスに応じて駆動し、図１１に示すように変位、つまり振動して、振動減衰期間が発生する。
これにより、制御装置１は、振動減衰期間の強弱、振動減衰期間の長さ、或いは振動減衰期間の有無等を調整することにより、制御装置１は、操作者が操作機器に接触した際に様々な種類の触感を付与する。

ここで、電磁アクチュエーター１０における振動周期Ｔは、可動する部分である可動体４０（タッチパネル２も含むがここでは便宜上、可動体４０で説明する）の質量ｍ、可動体４０を弾性支持する板状弾性部５０である板ばねのばね定数Ｋｓとして下記式（３）で示される。

振動周期Ｔは、本実施の形態では、負側の最大変位のタイミングから次の最大変位のタイミングまでの時間の間隔である。

＜副駆動パルスの供給＞
主駆動パルスを供給した後、コイル２２に供給する２パルス目以降の電流パルスを副駆動パルス（ブレーキパルス及び減衰追加パルス）として、所定のタイミングでコイル２２に供給する。言い換えれば、電流パルス供給部は、弾性振動を始動可能な駆動電流パルスを主駆動電流パルスとして供給した後、弾性振動の減衰期間を調整可能な駆動電流パルス（ブレーキパルス、減衰追加パルス）を副駆動電流パルスとして供給する。

これにより、主駆動パルスによる振動の減衰期間を調整する。すなわち、副駆動パルスは、主駆動パルスによる主となる振動後に続く自由振動の大きさ長さを調整する。

所定のタイミングとは、１パルス目としてコイル２２に供給した主駆動パルスをオフにしたタイミングＴｓから、タッチパネル２及び可動体４０を支持する板状弾性部５０による弾性振動の振動周期Ｔ（ｎ）において正側の最大変位量（ピーク）の前後１／２Ｔの範囲であり、正側、負側の最大変位量（ピーク）を除くタイミングともいえる。これにより、操作機器を振動させて、操作者に様々な触感を付与する。

＜ブレーキパルスの供給＞
ブレーキパルスは、電流パルスによる振動を減衰することができ、本実施の形態では、主駆動パルスによる振動の減衰期間を短くするように供給するものである。

具体的には、制御装置１は、複数の電流パルスのうち、コイル２２への主駆動パルスの供給後、コイル２２に供給する２パルス目以降の電流パルスの入力（供給）タイミングを、１パルス目の主駆動パルスをオフにしたタイミングＴｓから振動周期Ｔ（ｎ－１）～Ｔ（ｎ－１）＋１／２Ｔ（ｎは自然数とする）の範囲としている。ｎは、電磁アクチュエーター駆動信号である複数の電流パルス列において、副駆動パルス（ブレーキパルス）として供給する電流パルスの振動周期のタイミングを示す。なお、ｎが２以上の自然数であれば、１パルス目の主駆動パルスによる正側の最大変位量を減衰させることなく、主駆動パルスによる正側の最大変位量後の振動の減衰期間を短くできる。

例えば、ｎ＝２である場合、２パルス目以降の振動周期時において、２つめの振動周期における負側の最大変位量側（一方向側）から正側の最大変位量側（他方側）への変位中に、可動体４０を、負側の最大変位量側（一方向側）に変位して、制動させる。これにより、主駆動パルスの減衰期間中における、可動体４０の振幅（負側の最大変位量までの長さ）が短くなり、減衰期間中の振動を抑制して、減衰期間が短くなり、切れのある触感となる振動を付与できる。

図１２は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。なお、図１２は、主駆動パルスを供給した際の可動体（操作機器を含む）の変位量（図１１参照）において、ｎ＝２、電磁アクチュエーターの振動周期において２周期目にブレーキパルスを供給するパターンを示す。

図１２では、制御装置１は、主駆動パルスをコイル２２に供給した後で、２パルス目の電流パルスの供給タイミングを、主駆動パルスによる振動の減衰期間中において負側の最大変位量（ピーク）から正側の最大変位量（ピーク）へ変位する間としている。具体的には、２パルス目の供給を、振動周期の２周期めの負側の最大変位量（Ｔ後）から正側の最大変位量（ピーク）に至るまでの間で供給する。すなわち、ブレーキパルスは負側から正側に動いている可動体４０に対して負方向へ吸引力を働かせる。なお、電流パルスは、可動体４０の変位のピークでは、供給してしない。振動の変位（可動体４０の変位に相当）が正側のピークに至った際に電流パルスの供給はオフにしている。本実施の形態では、振動の変位が正側及び負側の最大変位量では電流パルスは供給されない。

これにより、主駆動パルスによる変位のピーク後の次の変位が抑制され、振動減衰期間が短くなっている。よって、操作者には、キレのある触感が付与される。

図１３は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図であり、図１３は、主駆動パルスを供給した際の可動体（操作機器を含む）の主振動の減衰部分を、ｎ＝３、つまり、電磁アクチュエーターの振動周期において３周期目にブレーキパルスを供給するパターンを示す。

主駆動パルスをコイル２２に供給した後で、２パルス目の電流パルスの供給タイミングを、主駆動パルスによる振動の減衰期間中において３周期目の最大変位における負側の最大変位量（ピーク）から正側の最大変位量（ピーク）へ変位する間としている。なお、変位が正側の最大変位量（ピーク）に至った際での電流パルスの供給はオフにしている。
すなわち、２パルス目以降の振動周期時において、振動周期の負側の最大変位量（一方向側）から正側の最大変位量（他方側）への変位中に、可動体４０を、負側の最大変位量側（一方向側）に変位して、制動させる。なお、負側の最大変位量側への変位は、可動体４０の一方向側（Ｚ方向マイナス側）への変位であり、正側の最大変位量側への変位は、可動体４０の他方向側（Ｚ方向プラス側）への変位である。
これにより、振動の減衰期間中における、可動体４０の振幅（負側の最大変位量までの長さ）が短くなり、減衰期間中の振動を抑制し減衰期間を短くし、主な振動を付与した後で、切れのある触感となる振動を付与できる。

＜減衰追加パルスの供給＞
減衰追加パルスは、電流パルスによる振動を減衰する。減衰追加パルスは、本実施の形態では、主駆動パルス供給による振動の減衰期間を長くするように供給される。減衰追加パルスを供給する場合、制御装置１では、複数の電流パルスのうち、コイル２２に供給する２パルス目以降の電流パルスの入力（供給）タイミングは、１パルス目の主駆動パルスをオフにしたタイミングＴｓから振動周期Ｔ（ｎ－１）＋１／２Ｔ～Ｔ（ｎ－１）＋Ｔ（ｎは自然数とする）の範囲としている。なお、ｎは、電磁アクチュエーター駆動信号である複数の電流パルス列において、副駆動パルス（減衰追加パルス）として供給する電流パルスの振動周期のタイミングを示す。

制御装置１は、主駆動パルスをコイル２２に供給した後で、２パルス目以降の電流パルスの供給タイミングを、主駆動パルスによる振動の減衰期間中における正側の最大変位量（ピーク）から負側の最大変位量へ変位する間としている。すなわち、２パルス目以降の振動周期時において、振動周期における正側の最大変位量から負側の最大変位量へ（他方向側から一方側へ）の変位中に、可動体４０を、負側の最大変位量側（一方向側）へ付勢力を追加して、負側の最大変位量側への変位を加勢する。

これにより、振動の減衰期間では、可動体４０の振幅が大きくなり、操作者への振動による触感を付与する時間が長くなり、深みのある触感の振動を表現可能となっている。

図１４は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。図１４は、主駆動パルスを供給した際の可動体（操作機器を含む）の変位量（図１１参照）において、ｎ＝２、電磁アクチュエーターの振動周期において２周期目に減衰追加パルスを供給するパターンを示す。

図１４に示す電磁アクチュエーター駆動信号は、主駆動パルスの供給後に、減衰追加パルスを供給する。

図１４では、制御装置１は、主駆動パルス供給後に減衰追加パルスを供給する場合、コイル２２に供給する２パルス目に減衰追加パルスとしての電流パルスを供給している。

これにより、図１４に示すように、可動体４０が２周期目の正側の最大変位量から３周期目の負側の最大変位量への変位する間、つまり、２周期目の正側の最大変位量の後で一方向（付勢を付ける方向であり、負側）へ変位している途中に、電流パルスがコイル２２に供給される。すなわち、付勢力が増加され、可動体４０は、負側の最大変位量側に変位され、減衰期間中の振動周期よりも負側の最大変位量が深くなり、さらに振動が続く。

これにより、振動減衰期間が、主駆動パルスのみの場合の振動の減衰期間よりも長くなり、操作者には深みのある触感を付与できる。

図１５は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。図１５は、主駆動パルスを供給した際の可動体（操作機器を含む）の変位量（図１１参照）において、ｎ＝３、電磁アクチュエーターの振動周期において３周期目に減衰追加パルスを供給するパターンを示す。

主駆動パルスをコイル２２に供給した後で、２パルス目の電流パルスの供給タイミングを、主駆動パルスによる振動の減衰中において３周期目の正側の最大変位量（ピーク）から４周期目の負側の最大変位量（ピーク）へ変位する間としている。なお、変位が正側の最大変位量と負側の最大変位量に至る際に電流パルスの供給はオフにしている。

すなわち、２パルス目以降の振動周期時において、正側の最大変位量（他方向側）から負側の最大変位量（一方向側）への変位中に、可動体４０を、負側（一方向側）に変位して、制動させる。これにより、振動の減衰期間中における、可動体４０の振幅（負側の最大変位量までの長さ）が大きくなり、付勢力が増加され、減衰期間が長くなり、主な振動を付与した後で、深みのある触感となる振動を付与できる。

このように、主駆動パルスを含む複数の電流パルスを有するアクチュエーター駆動信号において、供給する主駆動パルスによる列に対応する振動周期Ｔ（ｎ－１）のタイミングで、ブレーキパルスを供給するか、或いは、減衰追加パルスを供給するか、さらには双方とも供給するかにより、振動減衰期間を変化させることができる。よって、様々な接触操作感の振動の表現を実現できる。

＜ブレーキパルス＋減衰追加パルスの供給＞
図１６及び図１７は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図であり、弾性振動の減衰期間をブレーキパルスと減衰追加パルスとで調整した例を示す。

ブレーキパルスと減衰追加パルスの双方を用いて振動の減衰を調整する場合、ブレーキパルスの供給タイミングは、弾性振動において、主駆動電流パルスをオフにしてからＴ（ｎ－１）～Ｔ（ｎ－１）＋１／２Ｔ（ｎは自然数とする）の範囲である。また、減衰追加パルスの供給タイミングは、弾性振動において、主駆動電流パルスをオフにしてからＴ（ｎ－１）＋１／２Ｔ～Ｔ（ｎー１）＋Ｔ（ｎは自然数とする）の範囲である。

図１６は、副駆動パルスとしてブレーキパルスと減衰追加パルスとをコイル２２に供給している。なお、ブレーキパルスの供給タイミングを決定するｎと、減衰追加パルスの供給タイミングを決定するｎとは異なってもよいし同じでもよい。例えば、ブレーキパルスの供給タイミングをｎ１＝２とし、主駆動電流パルスをオフにしてからＴ（ｎ－１）～Ｔ（ｎ－１）＋１／２Ｔの範囲内として、振動の周期の２周期目に追加する。また、減衰追加パルスの供給タイミングをｎ２＝２とし、主駆動パルスをオフにしてからＴ（ｎ－１）＋１／２Ｔ～Ｔ（ｎ－１）＋Ｔの範囲内として、振動の周期の２周期目に追加する。

このように図１６では、振動の周期の２周目に、ブレーキパルスと減衰追加パルスとをそれぞれの供給条件に基づいて追加する電流パルス列のパターンと、そのパターンによる弾性振動の変位（可動体４０の変位に相当）を示している。
これにより、主駆動パルスによる振動フィードバック後の振動の減衰はブレーキパルスにより短くされるとともに、減衰追加パルスにより長くできる。これにより、操作者に切れのよい深みのある触感を付与できる。

図１７は、副駆動パルスとしてブレーキパルスと減衰追加パルスとをコイル２２に供給している。ブレーキパルスの供給タイミングをｎ１＝３とし、減衰追加パルスの供給タイミングをｎ２＝３として、ブレーキパルス及び減衰追加パルスをともに、振動の周期の３周期目に追加するパターンと、その際の弾性振動の変位を示している。
図１７に示すパターンは、図１６のパターンとは異なり、主駆動パルスによる振動フィードバック後の振動の減衰は、ブレーキパルスにより短くされるとともに、減衰追加パルスにより長くできる。これにより、操作者に切れのよい触感に加えて、深みのある触感として付与できる。

このように、制御装置１は、ブレーキパルスによるキレのある触感と、深みのある触感をさまざまなバリエーションで付与できる。

図１８は、副駆動パルスの供給タイミングの説明に供する図である。
なお、電磁アクチュエーター１０では、インダクタンスが大きくなると、過渡電流により電流パルスがオフになったタイミングＴｓから、可動体４０の変位が最大（ピーク）となるタイミング（振動周期、または半周期）が遅れる場合がある。この場合、振動周期に対応した副駆動パルスの供給タイミングが、実際の振動周期とずれが生じる。

これに対して、制御装置１は、２パルス目以降の電流パルスの入力タイミングに、遅延時間ＬＴを設けている。すなわち、主駆動パルスを供給した後で、２パルス目の電流パルスであるブレーキパルス或いは減衰追加パルスを供給する際に、主駆動パルスをオフにしたタイミングＴｓから遅延時間ＬＴとなる時間を空けたタイミングで行う。
すなわち、ブレーキパルスを供給する場合では、主駆動パルスをオフ（タイミングＴｓ）にした後で所定の遅延時間ＬＴが経過してからＴ（ｎ－１）～Ｔ（ｎー１）＋１／２Ｔの範囲のタイミングで行う。また、減衰追加パルスを供給する場合では、主駆動パルスをオフ（タイミングＴｓ）にした後で所定の遅延時間ＬＴが経過してからＴ（ｎ－１）＋１／２Ｔ～Ｔ（ｎー１）＋Ｔの範囲のタイミングで行う。

これにより、副駆動パルスの供給タイミングを、実際の振動周期、または半周期に合わせることができ、好適な振動の減衰調整を行い、優れた触感を提供することができる。

振動呈示装置では、操作機器に操作者が接触すると、制御装置１は、その接触に応じて接触箇所を振動させて、操作者に触感を付与する。

具体的には、制御装置１には、タッチ位置情報及びまたは歪み検出センサ７０から操作者が接触したことを示す接触情報が入力される。制御装置１は、接触情報を受けて、振動を発生させるように電磁アクチュエーターを駆動する。振動を発生させるアクチュエーター駆動信号は、接触情報に対応して形成される。

制御装置１は、アクチュエーター駆動信号を、上述した主駆動パルス、ブレーキパルス、減衰追加パルスを用いて生成する。この主駆動パルスと、ブレーキパルスと、減衰追加パルスとは、主駆動パルスに、副駆動パルス（ブレーキパルス、減衰追加パルス）を組み合わせる構成であれば、どのように組み合わせて、電磁アクチュエータ駆動信号を構成してもよい。また、主駆動パルス、ブレーキパルス及び減衰追加パルスはそれぞれ振幅、パルス幅で異なる複数種を予め設定し、主駆動パルスと副駆動パルスとをどのように組みあわてもよい。

図１９及び図２０は、本発明の実施の形態に係る制御装置１により電磁アクチュエーター１０を駆動する動作の一例を示すフローチャートである。図１９及び図２０に示す動作により、制御装置１は、電磁アクチュエーター１０を駆動して、フィードバック振動を発生させる。

なお、図１９及び図２０では、主駆動パルス、ブレーキパルス及び減衰追加パルスを、それらの機能から主振動信号、振動減衰期間ブレーキ信号及び振動減衰期間追加信号と表記する。

主駆動パルスを電磁アクチュエータ（具体的には、コイル２２）に供給する場合、図１９に示すように、制御装置１は、操作機器に操作者が接触した際に、アクチュエーター駆動信号として主駆動パルスである主振動信号を出力する（ステップＳ１０）。出力された主振動信号は、コイル２２に供給されて、電磁力を発生させ、可動体４０は駆動して振動する。この振動は、操作機器を介して、操作者に主たる振動としてフィードバックされ、操作者に触感として付与する。

なお、コイル２２への主駆動パルス供給による可動体４０の変位は、主駆動パルスにより、正方向で最大変位量のピークに至り、フィードバック振動を発生させた後、減衰していく（図１１参照）。

図２０Ａから図２０Ｃは、フィードバックする振動の減衰期間を調整した振動を発生させる制御を示す。図２０Ａから図２０Ｃに示すように、主振動を出力（ステップＳ１０）した後、振動の減衰期間を調整する。振動減衰期間を調整するステップとしては、主駆動信号を出力するステップＳ１０の後、振動減衰調整として、振動減衰期間ブレーキ信号を供給するステップＳ２０、振動減衰期間追加信号を出力するステップＳ３０を適宜組み合わせることができる。これにより、振動の減衰を調整して様々な振動パターンを生成し、さまざまな触感を付与できる。

このように、本実施の形態によれば、マグネット等を用いる事無くコストの低廉化を図ることができ、装置全体の低コスト化を図りつつ、様々な接触操作感の振動を表現することができる。また、本実施の形態によれば、効率的な駆動により小型な製品でも出力増加を図ることができる。また、低消費電力を実現できる。

低コスト化を図りつつ、操作機器を操作する操作者への触感に好適な可動体４０の推力を効率良く発生できる。

このように本実施の形態では、様々な接触操作感となる振動を、ゴム等の減衰材で調整していないため、減衰材自体に依存し減衰材により単一な振動減衰期間となることがなく、振動減衰期間のバリエーションが乏しく表現する操作感の種類が限定されることもない。また、減衰材の個体差による共振周波数の変化もなく、その特性が製品毎に異なることもない。

なお、板状弾性部５０は、可動体４０の中心に対して対称な位置に複数固定されていることが好ましいが、上述したように、一つの板状弾性部５０で、可動体４０を固定体３０に対して振動可能に支持するようにしてもよい。板状弾性部５０は、可動体４０と固定体３０とを連結し、且つ、蛇腹状弾性アーム部５６を有するアーム部を少なくとも２つ以上備えてもよい。板状弾性部５０は、磁性体で構成されてもよい。この場合、板状弾性部５０の可動体側固定部５４は、コア２４の両端部に対してそれぞれコイル２２の巻回軸方向または、巻回軸方向と直交する方向に配置され、コイル２２に通電された際に、コア２４とともに磁路を構成する。

また、電磁アクチュエーター１０の構成において、ベース部３２と板状弾性部５０との固定、及び、板状弾性部５０と可動体４０との固定に用いたねじ６２、６４、６８に変えて、リベットを用いてもよい。リベットは、それぞれ頭部とねじ部のない胴部からなり、穴を空けた部材に差し込み、反対側の端部をかしめて塑性変形させることで穴を空けた部材同士を接合する。かしめは、例えば、プレス加工機や専用の工具等を用いておこなってもよい。

歪み検出センサ７０が取得する歪みのデータに基づいて、電磁アクチュエーター１０における各構成要素の個体差等により入力パルスの周期の修正を行うようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。

本実施の形態において制御装置１により駆動制御される電磁アクチュエーターの駆動方向はＺ方向としたが、これに限らず、操作者の接触面と平行の方向、具体的には、Ｘ方向ないしＹ方向においても、上述した効率的な駆動や振動の強化等の効果を得ることができる。

本発明に係る電磁アクチュエーターは、様々な接触操作感の振動を表現可能な効果を有し、例えば、車載製品や産業機器において、画面上の画像に指等を接触させることにより操作を入力する操作機器、例えば、画像に表示した機械式スイッチ等の様々な画像に触れた際の操作感と同様の操作感をフィードバックできるタッチパネル装置が搭載されるタッチディスプレイ装置等の操作機器に有用なものである。

１ 制御装置
１０ 電磁アクチュエーター
２０ コア組立体
２０ａ、２０ｂ 対向面（対向面部）
２２ コイル
２４ コア
２６ ボビン
３０ 固定体
３２ ベース部
３２ａ 取付部
３２ｂ 底面部
３３ 止着孔
３６ 開口部
４０ 可動体
４１ ヨーク
４２ 面部固定孔
４４ 面部固定部
４４ａ 固定面
４６、４７ 被吸着面部
４８ 開口部
４９ 切欠部
５０ 板状弾性部（弾性支持部）
５２ 固定体側固定部
５４ 可動体側固定部
５６ 蛇腹状弾性アーム部
７０ 歪み検出センサ
８２ スイッチング素子
８４ 信号発生部
２００ 振動呈示装置
２４１ コア本体
２４２、２４４ 磁極部
３２１、３２２ 固定孔

Claims (7)

1. コアにコイルが巻回されたコア組立体と、前記コア組立体と対向配置され前記コイルを囲う形状のヨークと、前記コア組立体と前記ヨークとを接続する弾性部と、を有するアクチュエーター本体と、
   弾性振動可能に支持された操作機器の接触操作に応じて、いずれも前記操作機器をその振動方向の一方向に駆動する駆動電流パルスである主駆動電流パルス及び副駆動電流パルスを、前記コイルに供給する電流パルス供給部として機能し、前記主駆動電流パルスは前記弾性振動を始動可能であり、前記副駆動電流パルスは前記弾性振動の減衰期間を調整可能である、制御回路を有する、制御装置と、
   を備える、
   アクチュエーター。
2. 前記電流パルス供給部は、前記主駆動電流パルスをオフにした後の前記弾性振動の際に、前記副駆動電流パルスを供給する、
   請求項１に記載のアクチュエーター。
3. 前記電流パルス供給部は、前記主駆動電流パルスをオフにしてからｎ（ｎは自然数）周期目の前記弾性振動の際に、前記副駆動電流パルスを供給し、
   前記副駆動電流パルスの供給タイミングは、前記弾性振動において、可動部の質量をｍ、前記弾性部のばね定数をＫｓ、振動周期をＴ＝２π√（ｍ／Ｋｓ）とすると、
   前記主駆動電流パルスをオフにしてからＴ（ｎ－１）～Ｔ（ｎ－１）＋１／２Ｔの範囲である、
   請求項１に記載のアクチュエーター。
4. 前記電流パルス供給部は、前記主駆動電流パルスをオフにしてからｎ（ｎは自然数）周期目の前記弾性振動の際に、前記副駆動電流パルスを供給し、
   前記副駆動電流パルスの供給タイミングは、前記弾性振動において、可動部の質量をｍ、前記弾性部のばね定数をＫｓ、振動周期をＴ＝２π√（ｍ／Ｋｓ）とすると、
   前記主駆動電流パルスをオフにしてからＴ（ｎ－１）＋１／２Ｔ～Ｔ（ｎ－１）＋Ｔの範囲である、
   請求項１に記載のアクチュエーター。
5. 前記副駆動電流パルスのパルス幅は、１／２Ｔ以下である、
   請求項３または４に記載のアクチュエーター。
6. 前記副駆動電流パルスの供給タイミングは、
   前記主駆動電流パルスをオフにした後で所定の遅延時間が経過してからＴ（ｎ－１）～Ｔ（ｎー１）＋１／２Ｔの範囲である、
   請求項３に記載のアクチュエーター。
7. 前記副駆動電流パルスの供給タイミングは、
   前記主駆動電流パルスをオフにした後で所定の遅延時間が経過してからＴ（ｎ－１）＋１／２Ｔ～Ｔ（ｎー１）＋Ｔの範囲である、
   請求項４に記載のアクチュエーター。

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