JP7563631B2 - アクチュエータユニット、触覚提示装置および筐体モジュール - Google Patents

Description

本発明は、振動を発生させるアクチュエータユニット、触覚提示装置および筐体モジュールに関する。

従来のアクチュエータユニットに関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の電子機器が知られている。特許文献１に記載の電子機器は、接触により発生する信号を操作信号とする。特許文献１に記載の電子機器は、センサ、アクチュエータおよびコントローラを備えている。センサおよびアクチュエータのそれぞれは、シート状である。センサは、筐体の内面に取り付けられ、ユーザが筐体に加えた力を検出する。コントローラは、センサからの検出信号を受け取り、センサがユーザと筐体との接触を検出した場合に、アクチュエータに駆動信号を供給する。アクチュエータは、筐体の内面に取り付けられ、駆動信号により振動することにより筐体を振動させる。

特許第４８０８３８８号公報

ところで、特許文献１に記載の電子機器において、ユーザが被振動部材に加えた力の大きさを高精度に算出したいという要望がある。

そこで、本発明の目的は、ユーザが被振動部材に加えた力の大きさを高精度に算出することができるアクチュエータユニット、触覚提示装置および筐体モジュールを提供することである。

本発明の一形態に係るアクチュエータユニットは、
ユーザが力を加える被振動部材に取り付けられるアクチュエータユニットであって、
前記被振動部材を振動させるアクチュエータと、
前記被振動部材の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号を取得する第１センサと、
前記第１センサが取得した前記第１検出信号が入力される処理回路と、を備え、
前記第１検出信号は、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさが変化すると、前記物理量の変動周期が変化する性質を有し、
前記処理回路は、前記第１検出信号に基づいて、前記物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出し、
前記処理回路は、前記パラメータに基づいて、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさを推定し、
前記処理回路は、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさを示す力データを出力する。

本発明の一形態に係るアクチュエータユニットは、
ユーザが力を加える被振動部材に取り付けられるアクチュエータユニットであって、
前記被振動部材を振動させるアクチュエータと、
前記被振動部材の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号を取得する第１センサと、
前記第１センサが取得した前記第１検出信号が入力される処理回路と、を備え、
前記第１検出信号は、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさが変化すると、前記物理量の変動周期が変化する性質を有し、
前記処理回路は、前記第１検出信号に基づいて、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさを示す力データを出力し、
前記力データは、前記物理量の変動周期が変化すると、変化する。

以下では、Ｘ，Ｙは、アクチュエータユニットの部品または部材である。本明細書において、特に断りのない場合には、Ｘの各部について以下のように定義する。Ｘの上部とは、Ｘの上半分を意味する。Ｘの上端とは、Ｘの上方向の端を意味する。Ｘの上端部とは、Ｘの上端およびその近傍を意味する。この定義は、上方向以外の方向にも適用される。

また、「Ｘは、Ｙの上に位置している。」とは、ＸがＹの真上に位置していることを意味する。したがって、上下方向に視て、Ｘは、Ｙと重なっている。「Ｘは、Ｙより上に位置している。」とは、ＸがＹの真上に位置していること、および、ＸがＹの斜め上に位置していることを意味する。したがって、上下方向に視て、Ｘは、Ｙと重なっていてもよいし、Ｙと重なっていなくてもよい。この定義は、上方向以外の方向にも適用される。

本明細書において、「ＸとＹとが電気的に接続される」とは、ＸとＹとの間で電気が導通していることを意味する。したがって、ＸとＹとが接触していてもよいし、ＸとＹとが接触していなくてもよい。ＸとＹとが接触していない場合には、ＸとＹとの間に導電性を有するＺが配置されている。

本発明に係るアクチュエータユニットによれば、ユーザが被振動部材に加えた力の大きさを高精度に算出することができる。

図１は、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０のＡ－Ａにおける断面図である。 図２は、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０を下方向に視た平面図である。 図３は、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０のブロック図である。 図４は、第１の実施形態に係る第１センサ５を下方向に視た平面図および前方向に視た断面図である。 図５は、第１の実施形態に係る被振動部材２の振動モデル図の一例である。 図６は、第１の実施形態に係る被振動部材２の振動モデル図の一例である。 図７は、第１の実施形態に係る被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１および第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係の一例である。 図８は、第１の実施形態に係る駆動信号ＤＳの一例である。 図９は、第１の実施形態に係る第１検出信号ＳｉｇＤ１の一例である。 図１０は、第１の実施形態に係る第１検出信号ＳｉｇＤ１の一例である。 図１１は、第２の実施形態に係る第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係の一例である。 図１２は、第２の実施形態に係る駆動信号ＤＳの一例である。 図１３は、第２の実施形態に係る第１検出信号ＳｉｇＤ１の一例である。 図１４は、第２の実施形態に係る第１検出信号ＳｉｇＤ１の一例である。 図１５は、第３の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｂのＡ－Ａにおける断面図である。 図１６は、第３の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｂのブロック図である。 図１７は、第４の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｃのＡ－Ａにおける断面図である。 図１８は、第１の変形例に係るアクチュエータユニット２０ｄのＡ－Ａにおける断面図である。 図１９は、第１の変形例に係るアクチュエータユニット２０ｄのブロック図である。

［第１の実施形態］
以下に、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０について、図を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０のＡ－Ａにおける断面図である。図２は、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０を下方向に視た平面図である。図３は、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０のブロック図である。図４は、第１の実施形態に係る第１センサ５を下方向に視た平面図および前方向に視た断面図である。図５は、第１の実施形態に係る被振動部材２の振動モデル図の一例である。図６は、第１の実施形態に係る被振動部材２の振動モデル図の一例である。図７は、第１の実施形態に係る被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１および第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係の一例である。図８は、第１の実施形態に係る駆動信号ＤＳの一例である。図９は、第１の実施形態に係る第１検出信号ＳｉｇＤ１の一例である。図１０は、第１の実施形態に係る第１検出信号ＳｉｇＤ１の一例である。

本明細書において、方向を以下のように定義する。上下方向は、被振動部材２の上主面Ｓ１の法線が延びる方向である。左右方向は、被振動部材２の上主面Ｓ１の長辺が延びる方向である。左右方向は、上下方向に直交している。前後方向は、被振動部材２の上主面Ｓ１の短辺が延びる方向である。前後方向は、上下方向および左右方向に直交している。なお、本実施形態における上下方向、左右方向および前後方向は、アクチュエータユニット２０の使用時における上下方向、左右方向および前後方向と一致していなくてもよい。

アクチュエータユニット２０は、一例として、ユーザ１００が被振動部材２を押したときに被振動部材２を振動させることで、ユーザ１００に触覚フィードバックを与えるアクチュエータユニットとして用いられる。これにより、ユーザ１００が被振動部材２を押したときに被振動部材２が振動するため、ユーザ１００は、被振動部材２を押したと感じることができる。

本実施形態では、筐体１は、一例として、図１に示すように、筐体第１部分１ａ、筐体第２部分１ｂおよび筐体第３部分１ｃを含んでいる。筐体第１部分１ａは、筐体１の上面を有している。筐体第３部分１ｃは、筐体１の下面を有している。筐体第２部分１ｂは、前後方向に視て、筐体第１部分１ａと筐体第３部分１ｃとの間に位置している。

筐体１には、図２に示すように、開口ＯＰが設けられている。より詳細には、開口ＯＰは、上下方向に視て、矩形状を有している。開口ＯＰは、左右方向に延びる長辺および前後方向に延びる短辺を有している。開口ＯＰは、筐体第１部分１ａを上下方向に貫通している。これにより、筐体第１部分１ａは、図２に示すように、矩形状の枠形状を有している。

本実施形態では、被振動部材２は、一例として、図１および図２に示すように、板形状を有している。これにより、被振動部材２は、上主面Ｓ１および下主面Ｓ２を有している。上主面Ｓ１は、下主面Ｓ２の上に位置している。本実施形態では、上主面Ｓ１と下主面Ｓ２とは、平行である。本実施形態では、上主面Ｓ１および下主面Ｓ２のそれぞれは、図２に示すように、上下方向に視て、矩形状を有している。上主面Ｓ１および下主面Ｓ２のそれぞれは、左右方向に延びる長辺および前後方向に延びる短辺を有している。

本実施形態では、被振動部材２は、図２に示すように、上下方向に視て、開口ＯＰ内に位置している。これにより、ユーザ１００は、図１に示すように、上主面Ｓ１に触れることができる。すなわち、ユーザ１００は、被振動部材２に力を加える。また、本実施形態では、ユーザ１００が被振動部材２に加える力は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に加える力である。

被振動部材２は、筐体１に接触していない。被振動部材２は、図１および図２に示すように、枠３を介して、筐体１に弾性的に連結されている。より詳細には、枠３は、弾性部材である。したがって、枠３は、弾性変形する。枠３は、図１に示すように、被振動部材２の下主面Ｓ２を筐体第１部分１ａの下面に弾性的に連結している。これにより、被振動部材２は、筐体１に対して任意の方向に振動することができる。任意の方向とは、例えば、上下方向、左右方向または前後方向等である。

被振動部材２および枠３は、筐体１の開口ＯＰを塞いでいる。これにより、被振動部材２、枠３および筐体１は、内部に空間を形成している。この空間には、アクチュエータユニット２０が設けられている。

アクチュエータユニット２０は、一例として、図１および図３に示すように、アクチュエータ４、第１センサ５、処理回路６および駆動回路７を備えている。アクチュエータユニット２０は、図１に示すように、筐体１に支持されている。

本実施形態では、アクチュエータ４は、第１フィルム４１、第１電極（図示せず）および第２電極（図示せず）を含んでいる。また、アクチュエータ４は、フィルム形状を有している。

第１フィルム４１は、圧電体を含んでいる。すなわち、アクチュエータ４は、圧電体を含んでいる。また、第１フィルム４１は、上面および下面を有している。第１電極は、第１フィルム４１の上面に設けられている（図示せず）。第２電極は、第１フィルム４１の下面に設けられている（図示せず）。第１電極および第２電極は、例えば、蒸着による金属皮膜である。

アクチュエータ４は、第３主面Ｓ３および第４主面Ｓ４を有している。第３主面Ｓ３は、第１電極の上面である。第４主面Ｓ４は、第２電極の下面である。第３主面Ｓ３および第４主面Ｓ４のそれぞれは、上下方向に視て、矩形状を有している。第３主面Ｓ３および第４主面Ｓ４のそれぞれは、左右方向に延びる長辺および前後方向に延びる短辺を有している。本実施形態では、第３主面Ｓ３と第４主面Ｓ４とは、平行である。また、第３主面Ｓ３は、第４主面Ｓ４の上に位置している。

アクチュエータ４は、アクチュエータ４に電圧が印加されることにより、長辺が延びる方向に伸縮する。より詳細には、第１フィルム４１は、第１電極および第２電極に電圧が印加されることにより、長辺が延びる方向に伸縮する。

本実施形態では、アクチュエータ４は、アクチュエータ４に正の電圧が印加されることにより、長辺が延びる方向に伸張する。一方、アクチュエータ４は、アクチュエータ４に負の電圧が印加されることにより、長辺が延びる方向に収縮する。本実施形態では、アクチュエータ４の変位の微分値は、アクチュエータ４に印加された電圧に比例する。これにより、アクチュエータ４は、例えば、アクチュエータ４に交流電圧が印加されることにより、長辺が延びる方向に伸縮する。すなわち、アクチュエータ４は、アクチュエータ４に交流電圧が印加されることにより、長辺が延びる方向に振動する。なお、交流電圧は、周期的に電圧の正負が変化する電圧である。

アクチュエータ４は、図１に示すように、筐体１および被振動部材２に弾性的に連結されている。すなわち、アクチュエータユニット２０は、被振動部材２に取り付けられる。より詳細には、アクチュエータ４の左端部は、例えば、弾性変形する接着材３１を介して、被振動部材２の下主面Ｓ２に連結されている。また、アクチュエータ４の右端部は、例えば、弾性変形する接着材３２を介して、筐体１の筐体第２部分１ｂに弾性的に連結されている。

本実施形態では、アクチュエータ４が僅かに左右方向に延ばされた状態で、被振動部材２および筐体１の筐体第２部分１ｂに固定されている。これにより、アクチュエータ４は、筐体１の筐体第２部分１ｂと被振動部材２の下主面Ｓ２との間に張り渡されている。そして、被振動部材２は、アクチュエータ４により右方向に引っ張られている。以上のように、アクチュエータ４が被振動部材２に取り付けられている状態で、アクチュエータ４には、左右方向に縮む張力が発生している。

アクチュエータ４は、アクチュエータ４に交流電圧が印加されることにより、長辺が伸縮する方向に振動する。このとき、被振動部材２は、被振動部材２が筐体１に弾性的に連結されていること、および、アクチュエータ４により被振動部材２が右方向に引っ張られるように、アクチュエータ４が被振動部材２に取り付けられていることにより、左右方向に振動する。すなわち、アクチュエータ４は、被振動部材２を振動させる。本実施形態では、アクチュエータ４は、被振動部材２を左右方向（上主面Ｓ１の法線方向に垂直な方向）に振動させる。

第１センサ５は、図４に示すように、第２フィルム５１、第３電極５１Ｆ、第４電極５１Ｂおよび第１チャージアンプ５２を含んでいる。また、第１センサ５は、図２に示すように、フィルム形状を有している。

第１センサ５は、図４に示すように、第５主面Ｓ５および第６主面Ｓ６を有している。第５主面Ｓ５および第６主面Ｓ６のそれぞれは、上下方向に視て、矩形状を有している。第５主面Ｓ５および第６主面Ｓ６のそれぞれは、左右方向に延びる長辺および前後方向に延びる短辺を有している。本実施形態では、第５主面Ｓ５と第６主面Ｓ６とは、平行である。また、第５主面Ｓ５は、第６主面Ｓ６の上に位置している。

第２フィルム５１は、図４に示すように、上面および下面を有している。本実施形態では、第２フィルム５１は、圧電体を含んでいる。すなわち、第１センサ５は、圧電体を含んでいる。また、第２フィルム５１は、圧電フィルムである。より詳細には、本実施形態では、第２フィルム５１は、ＰＬＬＡフィルムである。

第２フィルム５１は、第２フィルム５１の変位の微分値に応じた電荷を発生する。第２フィルム５１が左右方向に伸張されたときに発生する電荷の極性が、第２フィルム５１が前後方向に伸張されたときに発生する電荷の極性の逆となる特性を有している。具体的には、第２フィルム５１は、キラル高分子から形成されるフィルムである。キラル高分子とは、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、特にＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）である。キラル高分子からなるＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸されて分子が配向する圧電性を有する。第２フィルム５１は、ｄ１４の圧電定数を有している。

本実施形態では、第２フィルム５１の一軸延伸軸ＯＤは、左右方向に対して反時計回りに４５度の角度を形成し、前後方向に対して時計回りに４５度の角度を形成している。すなわち、第２フィルム５１は、少なくとも一軸方向に延伸されている。この４５度は、例えば、４５度±１０度程度を含む角度を含む。これにより、第２フィルム５１は、第２フィルム５１が左右方向に伸張されるように変形することまたは左右方向に圧縮されるように変形することにより、電荷を発生する。第２フィルム５１は、例えば、左右方向に伸張されるように変形すると正の電荷を発生する。第２フィルム５１は、例えば、左右方向に圧縮されるように変形すると負の電荷を発生する。発生する電荷の大きさは、伸張または圧縮による第２フィルム５１の変位の微分値に依存する。

第３電極５１Ｆは、信号電極である。第３電極５１Ｆは、図４に示すように、第２フィルム５１の上面に設けられている。第３電極５１Ｆは、第２フィルム５１の上面を覆っている。すなわち、第５主面Ｓ５は、第３電極５１Ｆの上面である。第３電極５１Ｆは、例えば、蒸着による金属皮膜である。

第４電極５１Ｂは、グランド電極である。第４電極５１Ｂは、グランド電位に接続される。第４電極５１Ｂは、図４に示すように、第２フィルム５１の下面に設けられている。第４電極５１Ｂは、第２フィルム５１の下面を覆っている。すなわち、第６主面Ｓ６は、第４電極５１Ｂの下面である。第４電極５１Ｂは、例えば、蒸着による金属皮膜である。

第１チャージアンプ５２は、第２フィルム５１が発生した電荷を電圧信号である第１検出信号ＳｉｇＤ１に変換する。変換後、第１チャージアンプ５２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１を処理回路６に出力する。

第１センサ５は、図１に示すように、枠３に取り付けられる。より詳細には、第１センサ５の第５主面Ｓ５は、例えば、絶縁性接着材（図示せず）を介して、枠３の下面に取り付けられる。これにより、本実施形態では、第１センサ５は、被振動部材２の変位の微分値と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。すなわち、第１センサ５は、図３に示すように、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。本実施形態では、被振動部材２の振動に関連する物理量は、被振動部材２の変位の微分値である。第１検出信号ＳｉｇＤ１は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１が変化すると、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期が変化する性質を有する。本実施形態では、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期は、被振動部材２の振動の周波数の逆数である。以下に、詳しく説明する。

被振動部材２は、枠３を介して、筐体１に弾性的に連結されている。アクチュエータ４は、接着材３１を介して、被振動部材２に弾性的に連結されている。アクチュエータ４は、接着材３２を介して、筐体１に弾性的に連結されている。したがって、被振動部材２の振動は、図５に示すように、２自由度振動系である。ここで、被振動部材２の質量をｍ１とし、枠３の左部の弾性係数をｋ１とし、枠３の右部の弾性係数をｋ２とし、アクチュエータ４の質量をｍ２とし、接着材３１の弾性係数をｋ３とし、接着材３２の弾性係数をｋ４とする。この場合、被振動部材２の振動は、少なくとも１つの共振周波数ＲＦ１を有する。被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１は、被振動部材２の質量ｍ１、アクチュエータ４の質量ｍ２、枠３の左部の弾性係数ｋ１、枠３の右部の弾性係数ｋ２、接着材３１の弾性係数ｋ３および接着材３２の弾性係数ｋ４に依存する。

ユーザ１００が被振動部材２に力を加えたとき、被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１は、変化する。より詳細には、ユーザ１００が被振動部材２に力を加えたとき、被振動部材２の振動系には、図６に示すように、ユーザ１００が追加される。ここで、ユーザ１００の弾性係数をｋ５とする。すなわち、ユーザ１００が被振動部材２に力を加えたとき、図１に示すように、ユーザ１００の身体の一部（図１の例では、指）は、被振動部材２の上主面Ｓ１に接触する。または、ユーザ１００の身体の一部は、操作部材を介して、被振動部材２の上主面Ｓ１に力を加える。これにより、ユーザ１００の身体の一部（図１の例では、皮膚）は、弾性変形する。この場合、被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１は、被振動部材２の質量ｍ１、アクチュエータ４の質量ｍ２、枠３の左部の弾性係数ｋ１、枠３の右部の弾性係数ｋ２、接着材３１の弾性係数ｋ３、接着材３２の弾性係数ｋ４およびユーザ１００の弾性係数ｋ５に依存する。したがって、ユーザ１００が被振動部材２に力を加えたとき、被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１は、変化する。

ユーザ１００の弾性係数ｋ５は、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の大きさが大きくなるにしたがって、大きくなる。より詳細には、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の大きさが大きくなるほどに、ユーザ１００の指の変形量は大きくなる。一方、ユーザ１００の指の変形量が大きくなるほどに、ユーザ１００の皮膚は圧縮されるため、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の大きさの変化に対するユーザ１００の指の変形量の変化は、小さくなる。したがって、ユーザ１００の弾性係数ｋ５は、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の大きさが大きくなるほどに、大きくなる。これにより、被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１は、図７に示すように、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の大きさが大きくなるにしたがって、大きくなる。

処理回路６は、図３に示すように、ＡＤコンバータ６１、演算回路６２および記憶回路６３を含んでいる。処理回路６は、図１に示すように、筐体第３部分１ｃの上面に設けられている。また、処理回路６は、第１センサ５と電気的に接続されている。より詳細には、ＡＤコンバータ６１は、第１チャージアンプ５２と電気的に接続されている。これにより、第１チャージアンプ５２が出力する第１検出信号ＳｉｇＤ１は、図３に示すように、ＡＤコンバータ６１に入力される。すなわち、処理回路６には、第１センサ５が取得した第１検出信号ＳｉｇＤ１が入力される。

ＡＤコンバータ６１は、第１検出信号ＳｉｇＤ１をＡＤ変換する。これにより、ＡＤコンバータ６１は、第１検出信号ＳｉｇＤ１をデジタル信号に変換する。具体的には、ＡＤコンバータ６１は、ＡＤコンバータ６１の分解能に応じて第１検出信号ＳｉｇＤ１の変換を行う。

また、ＡＤコンバータ６１は、基準電圧を取得する。ＡＤコンバータ６１は、基準電圧を基に第１検出信号ＳｉｇＤ１の第１基準値を設定する。そして、ＡＤコンバータ６１は、図３に示すように、第１検出信号ＳｉｇＤ１を演算回路６２に出力する。

処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する。本実施形態では、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータは、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦである。すなわち、本実施形態では、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータは、周波数次元の単位を有する。周波数次元の単位は、Ｈｚである。

具体的には、記憶回路６３は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する処理のプログラムを記憶する。記憶回路６３は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含んでいる。演算回路６２は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに読み出す。これにより、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する処理を行う。このような、演算回路６２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

記憶回路６３は、図７に示すように、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係を記憶している。これにより、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。すなわち、処理回路６は、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。演算回路６２は、推定したユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データを出力する。すなわち、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データを出力する。

駆動回路７は、図１に示すように、筐体第３部分１ｃの上面に設けられている。また、駆動回路７は、アクチュエータ４と電気的に接続されている。より詳細には、駆動回路７は、アクチュエータ４の第１電極および第２電極と電気的に接続されている。これにより、駆動回路７が出力する駆動信号ＤＳは、第１電極および第２電極に入力される。すなわち、駆動回路７は、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳを印加する。これにより、アクチュエータ４は、駆動信号ＤＳに基づいて、被振動部材２を振動させる。

以下に、アクチュエータユニット２０の動作について、図８乃至図１０を参照しながら説明する。

まず、駆動回路７の動作について、図８を参照しながら説明する。本実施形態では、一例として、駆動信号ＤＳは、図８に示すように、バースト波である。本実施形態では、バースト波のサイクル数は、１である。また、バースト波は、正弦波である。駆動信号ＤＳは、図８に示すように、電圧次元の単位Ｖ（ボルト）を有している。駆動信号ＤＳの周波数は、Ｆ（Ｈｚ）である。駆動信号ＤＳの周期は、Ｔ（ｓｅｃ）である。駆動回路７は、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳを印加する。

次に、アクチュエータ４の動作について、説明する。アクチュエータ４は、駆動信号ＤＳに基づいて、被振動部材２を振動させる。より詳細には、アクチュエータ４は、被振動部材２を左右方向に振動させる。本実施形態では、アクチュエータ４の変位の微分値は、アクチュエータ４に印加された電圧に比例する。すなわち、アクチュエータ４の変位の微分値は、駆動信号ＤＳに比例する。

次に、第１センサ５の動作について、説明する。第１センサ５は、図９に示すように、被振動部材２の変位の微分値と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。図９の例では、ユーザ１００は、被振動部材２に力を加えていない。

次に、処理回路６の動作について、説明する。処理回路６には、第１センサ５が取得した第１検出信号ＳｉｇＤ１が入力される。第１検出信号ＳｉｇＤ１は、図９に示すように、周波数ＤＳＦを有する。処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦを抽出する。第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦは、周波数次元の単位Ｈｚを有している。

次に、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。より詳細には、図７に示すように、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦ、および、記憶回路６３が記憶している第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。具体的には、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦがＦであるので、図７に示すように、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を０と推定する。

次に、処理回路６は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データを出力する。具体的には、演算回路６２は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１が０であることを示す力データを出力する。

次に、ユーザ１００が被振動部材２に力を加えたとする。ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の変化により、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦは、変化する。より詳細には、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の変化により、被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１は、変化する。これにより、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦは、変化する。具体的には、第１検出信号ＳｉｇＤ１は、図１０に示すように、変化する。

処理回路６は、変化した第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦを抽出する。具体的には、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦは、図１０に示すように、ＤＳＦ１１である。

次に、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。具体的には、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦがＤＳＦ１１であるので、図７に示すように、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１をＦ１１と推定する。

次に、処理回路６は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データを出力する。具体的には、演算回路６２は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１がＦ１１であることを示す力データを出力する。すなわち、力データは、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期が変化すると、変化する。

具体的には、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１は、図７に示すように、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦが高くなるほどに、大きくなる。すなわち、力データは、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期が短くなるほどに、大きくなる。

［効果］
アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。より詳細には、第１センサ５は、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。また、処理回路６には、第１センサ５が取得した第１検出信号ＳｉｇＤ１が入力される。処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する。また、第１検出信号ＳｉｇＤ１は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１が変化すると、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期が変化する性質を有している。より詳細には、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の変化により、被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１は、変化する。これにより、処理回路６は、抽出した被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。そして、処理回路６は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データを出力する。その結果、アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

アクチュエータユニット２０によれば、静電容量式センサによりユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を検出するよりも、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。より詳細には、静電容量式センサによりユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を検出する場合、静電容量式センサが有する２つの電極間の静電容量値の変化を検出する。２つの電極間の静電容量値は、２つの電極間の電気力線の大きさに依存する。電気力線の大きさは、ユーザ１００の身体の一部が被振動部材２に接近すると、変化する。静電容量式センサは、この電気力線の大きさの変化を検出することにより、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を検出する。一方、ユーザ１００の身体の一部が被振動部材２に接触した後は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の変化による２つの電極間の静電容量値の変化が小さくなる。これにより、静電容量式センサによりユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を検出する場合、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の検出精度は、低下する。一方、アクチュエータユニット２０によれば、このようなユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の算出精度の低下は、発生しない。その結果、アクチュエータユニット２０によれば、静電容量式センサによりユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を検出するよりも、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出しやすくなる。より詳細には、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータは、周波数次元の単位を有している。処理回路６は、例えば、長さ次元の単位を有するパラメータまたは質量次元の単位を有するパラメータを必要とせずに、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定することができる。その結果、アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出しやすくなる。

アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を短い算出時間によって高精度に算出することができる。より詳細には、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータは、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦである。これにより、処理回路６は、被振動部材２の振動に関連する物理量の変化の１周期以内にユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定することができる。その結果、アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を短い算出時間によって高精度に算出することができる。

アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を短い算出時間によって高精度に算出することができる。より詳細には、アクチュエータ４は、駆動信号ＤＳに基づいて、被振動部材２を振動させる。また、駆動信号ＤＳは、バースト波を含んでいる。これにより、処理回路６は、アクチュエータ４にバースト波が印加されている期間以内にユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定することができる。その結果、アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を短い算出時間によって高精度に算出することができる。

アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に力を加えている状態であっても、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。より詳細には、被振動部材２は、上主面Ｓ１を有している。ユーザ１００は、上主面Ｓ１に力を加える。また、アクチュエータ４は、被振動部材２を左右方向（上主面Ｓ１の法線方向に垂直な方向）に振動させる。その結果、ユーザ１００が被振動部材２に加えている状態であっても、アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

アクチュエータユニット２０によれば、第１センサ５が変形した後であっても、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。より詳細には、第１センサ５は、圧電体を含んでいる。第２フィルム５１は、第２フィルム５１の変位の微分値に応じた電荷を発生する。これにより、第１センサ５が変形した後であって、かつ、第１センサ５に追加の変形が発生していない時点の第１検出信号ＳｉｇＤ１の値は、第１センサ５が変形する前であって、かつ、第１センサ５に追加の変形が発生していない時点の第１検出信号ＳｉｇＤ１の値に等しくなる。すなわち、第１センサ５は、第１センサ５が変形している状態であっても、第１センサ５が変形する前と同様に、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得することができる。したがって、第１センサ５が変形した後であっても、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出することができる。また、処理回路６は、抽出した被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定することができる。そして、処理回路６は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データを出力することができる。その結果、アクチュエータユニット２０によれば、第１センサ５が変形した後であっても、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。より詳細には、第１検出信号ＳｉｇＤ１は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１が変化すると、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期が変化する性質を有している。また、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データを出力する。力データは、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期が変化すると、変化する。その結果、アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を一意に高精度に算出することができる。より詳細には、力データは、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期が短くなるほどに、大きくなる。したがって、処理回路６は、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を決定することができる。その結果、アクチュエータユニット２０によれば、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を一意に高精度に算出することができる。

［第２の実施形態］
以下に第２の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ａについて図を参照しながら説明する。図１１は、第２の実施形態に係る第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係の一例である。図１２は、第２の実施形態に係る駆動信号ＤＳの一例である。図１３は、第２の実施形態に係る第１検出信号ＳｉｇＤ１の一例である。図１４は、第２の実施形態に係る第１検出信号ＳｉｇＤ１の一例である。なお、第２の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ａについては、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０と異なる部分のみ説明し、後は省略する。

本実施形態では、バースト波のサイクル数が２である点において、アクチュエータユニット２０と相違する。

アクチュエータ４にバースト波を印加し始めた直後、バースト波に対する被振動部材２の振動の遅延が発生しやすい。より詳細には、アクチュエータ４にバースト波を印加し始めた直後の被振動部材２の振動は、アクチュエータ４と接着材３１との間の静止摩擦力、アクチュエータ４と接着材３２との間の静止摩擦力、被振動部材２と枠３との間の静止摩擦力、被振動部材２とユーザ１００との間の静止摩擦力により、妨げられやすい。したがって、第１センサ５が取得する第１検出信号ＳｉｇＤ１の１周期目の周期は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の２周期以降の周期よりも長くなりやすい。すなわち、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１周期目の周期は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の２周期目以降の周期と異なりやすい。

一方、アクチュエータ４にバースト波を印加し始めた直後以降は、バースト波に対する被振動部材２の振動の遅延の影響が小さくなる。したがって、第１検出信号ＳｉｇＤ１は、ｎが大きくなるほどに、第１検出信号ＳｉｇＤ１のｎ周期目の周期が短くなり一定の値に近づく性質を有している。ここで、ｎは、正の整数である。すなわち、第１検出信号ＳｉｇＤ１は、ｎが大きくなるほどに、第１検出信号ＳｉｇＤ１のｎ周期目の第ｎ周波数ＤＳＦｎが高くなり一定の値に近づく性質を有している。

本実施形態では、第１検出信号ＳｉｇＤ１が有するこの性質に基づいて、処理回路６が推定するユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の高精度化を図る。

記憶回路６３は、図１１に示すように、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係を記憶している。第１周波数ＤＳＦ１は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１周期目の周波数である。第２周波数ＤＳＦ２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の２周期目の周波数である。これにより、演算回路６２は、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。

本実施形態では、一例として、駆動信号ＤＳは、図１１に示すように、バースト波である。本実施形態では、バースト波のサイクル数は、２である。

以下に、アクチュエータユニット２０ａの動作について、図１２乃至図１４を参照しながら説明する。

第１センサ５は、図１２に示すように、被振動部材２の変位の微分値と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。図１３の例では、ユーザ１００は、被振動部材２に力を加えていない。

処理回路６には、第１センサ５が取得した第１検出信号ＳｉｇＤ１が入力される。第１検出信号ＳｉｇＤ１は、図１３に示すように、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２を有する。処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれを抽出する。第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれは、周波数次元の単位Ｈｚを有している。

次に、処理回路６は、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。より詳細には、図１１に示すように、演算回路６２は、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２、および、記憶回路６３が記憶している第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。具体的には、演算回路６２は、第１周波数ＤＳＦ１とユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の第１候補Ｆ１Ｃ１を決定する。また、演算回路６２は、第２周波数ＤＳＦ２とユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の第２候補Ｆ１Ｃ２を決定する。

演算回路６２は、第１周波数ＤＳＦ１がＦであるので、図１１に示すように、第１候補Ｆ１Ｃ１を０と決定する。また、演算回路６２は、第２周波数ＤＳＦ２がＦであるので、図１１に示すように、第２候補Ｆ１Ｃ２を０と決定する。

次に、演算回路６２は、第１候補Ｆ１Ｃ１および第２候補Ｆ１Ｃ２に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。より詳細には、演算回路６２は、例えば、第１候補Ｆ１Ｃ１の値および第２候補Ｆ１Ｃ２の値の平均値をユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１と推定する。具体的には、演算回路６２は、第１候補Ｆ１Ｃ１の値が０であり、かつ、第２候補Ｆ１Ｃ２の値が０であるので、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を０と推定する。

次に、ユーザ１００が被振動部材２に力を加えたとする。ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の変化により、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれは、変化する。より詳細には、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１の変化により、被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１は、変化する。これにより、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれは、変化する。具体的には、第１検出信号ＳｉｇＤ１は、図１４に示すように、変化する。

処理回路６は、変化した第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２のそれぞれを抽出する。具体的には、第１周波数ＤＳＦ１は、図１４に示すように、ＤＳＦ１２である。また、第２周波数ＤＳＦ２は、ＤＳＦ１３である。

次に、処理回路６は、第１周波数ＤＳＦ１および第２周波数ＤＳＦ２に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。より詳細には、演算回路６２は、第１周波数ＤＳＦ１がＤＳＦ１２であるので、図１１に示すように、第１候補Ｆ１Ｃ１の値をＦ１Ｃ１２と決定する。また、演算回路６２は、第２周波数ＤＳＦ２がＤＳＦ２２であるので、第２候補Ｆ１Ｃ２の値をＦ１Ｃ２２と決定する。次に、演算回路６２は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を（ＦＩＣ１２＋Ｆ１Ｃ２２）／２と推定する。

アクチュエータユニット２０ａによれば、より高精度に、かつ、ユーザ１００への触覚フィードバックに与える影響を小さくして、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出することができる。より詳細には、バースト波に対する被振動部材２の振動の遅延は、アクチュエータ４にバースト波を印加し始めた直後（第１検出信号ＳｉｇＤ１の１周期目）に発生しやすい。一方、駆動信号ＤＳが含んでいるバースト波のサイクル数は、２以上かつ５以下である。バースト波のサイクル数を２以上にすることにより、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１のｎ周期目の第ｎ周波数ＤＳＦｎに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定することができる。ここで、ｎは、２以上の整数である。第１検出信号ＳｉｇＤ１のｎ周期目の第ｎ周波数ＤＳＦｎの値は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１周期目の第１周波数ＤＳＦ１の値よりも、バースト波に対する被振動部材２の振動の遅延による影響が小さい。これにより、バースト波に対する被振動部材２の振動の遅延の影響を小さくすることができる。その結果、アクチュエータユニット２０ａによれば、より高精度に、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出することができる。

また、バースト波のサイクル数を５以下にすることにより、ユーザ１００への触覚フィードバックに与える影響を小さくすることができる。その結果、アクチュエータユニット２０ａによれば、より高精度に、かつ、ユーザ１００への触覚フィードバックに与える影響を小さくして、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出することができる。

［第３の実施形態］
以下に第３の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｂについて図を参照しながら説明する。図１５は、第３の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｂのＡ－Ａにおける断面図である。図１６は、第３の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｂのブロック図である。なお、第３の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｂについては、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０と異なる部分のみ説明し、後は省略する。

アクチュエータユニット２０ｂは、図１５に示すように、第２センサ８を更に備えている点において、アクチュエータユニット２０と相違する。また、本実施形態では、第１センサ５が取得する第１検出信号ＳｉｇＤ１は、被振動部材２の左右方向（上主面Ｓ１の法線方向に垂直な方向）の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す。また、本実施形態では、処理回路６は、駆動回路７と電気的に接続されている。

本実施形態では、第２センサ８は、第１センサ５の構造と同じ構造を有している。そのため、詳細な説明を省略するが、第２センサ８は、第３フィルム（図示せず）、第５電極（図示せず）、第６電極（図示せず）および第２チャージアンプ（図示せず）を含んでいる。第３フィルムは、第１センサ５の第２フィルム５１に対応する。第５電極は、第１センサ５の第３電極５１Ｆに対応する。第６電極は、第１センサ５の第４電極５１Ｂに対応する。第２チャージアンプは、第１センサ５の第１チャージアンプ５２に対応する。また、第２センサ８は、圧電体を含んでいる。第２センサ８は、フィルム形状を有している。

本実施形態では、第３フィルムの一軸延伸軸は、上下方向に対して反時計回りに４５度の角度を形成し、左右方向に対して時計回りに４５度の角度を形成している。すなわち、第３フィルムは、少なくとも一軸方向に延伸されている。この４５度は、例えば、４５度±１０度程度を含む角度を含む。これにより、第３フィルムは、第３フィルムが上下方向に伸張されるように変形することまたは上下方向に圧縮されるように変形することにより、電荷を発生する。第３フィルムは、例えば、上下方向に伸張されるように変形すると正の電荷を発生する。第３フィルムは、例えば、上下方向に圧縮されるように変形すると負の電荷を発生する。発生する電荷の大きさは、伸張または圧縮による第３フィルムの変位の微分値に依存する。

第２チャージアンプは、第３フィルムが発生した電荷を電圧信号である第２検出信号ＳｉｇＤ２に変換する。変換後、第２チャージアンプは、第２検出信号ＳｉｇＤ２を処理回路６に出力する。

本実施形態では、第２センサ８は、図１５に示すように、被振動部材２の下主面Ｓ２に取り付けられる。より詳細には、第２センサ８は、絶縁性接着材（図示せず）を介して、被振動部材２の下主面Ｓ２に取り付けられる。これにより、本実施形態では、第２センサ８は、被振動部材２の上下方向の変形量の微分値と時刻との関係を示す第２検出信号ＳｉｇＤ２を取得する。すなわち、第２センサ８は、図１６に示すように、被振動部材２の上下方向（上主面Ｓ１の法線方向）の変形量に関連する物理量と時刻との関係を示す第２検出信号ＳｉｇＤ２を取得する。本実施形態では、被振動部材２の上下方向（上主面Ｓ１の法線方向）の変形量に関連する物理量は、被振動部材２の上下方向の変形量の微分値である。

処理回路６は、図１５に示すように、第２センサ８と電気的に接続されている。より詳細には、ＡＤコンバータ６１は、第２センサ８の第２チャージアンプと電気的に接続されている。これにより、第２センサ８の第２チャージアンプが出力する第２検出信号ＳｉｇＤ２は、図１６に示すように、ＡＤコンバータ６１に入力される。すなわち、処理回路６には、第２センサ８が取得した第２検出信号ＳｉｇＤ２が入力される。

ＡＤコンバータ６１は、第２検出信号ＳｉｇＤ２をＡＤ変換する。これにより、ＡＤコンバータ６１は、第２検出信号ＳｉｇＤ２をデジタル信号に変換する。

ＡＤコンバータ６１は、基準電圧を基に第２検出信号ＳｉｇＤ２の第２基準値を設定する。そして、ＡＤコンバータ６１は、図１６に示すように、第２検出信号ＳｉｇＤ２を演算回路６２に出力する。

演算回路６２は、第２検出信号ＳｉｇＤ２に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２の上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する。すなわち、処理回路６は、第２検出信号ＳｉｇＤ２に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する。

具体的には、記憶回路６３は、第２検出信号ＳｉｇＤ２に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する処理のプログラムを記憶する。これにより、演算回路６２は、第２検出信号ＳｉｇＤ２に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する処理を行う。

より詳細には、演算回路６２は、例えば、第２検出信号ＳｉｇＤ２の値があらかじめ設定した第１閾値以上であるかを判定する。第２検出信号ＳｉｇＤ２の値が第１閾値未満である場合、演算回路６２は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えていないと判定する。一方、第２検出信号ＳｉｇＤ２の値が第１閾値以上である場合、演算回路６２は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたと判定する。

ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたと演算回路６２が判定した場合、演算回路６２は、例えば、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを示す判定信号を駆動回路７に出力する。すなわち、処理回路６は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを示す判定信号を駆動回路７に出力する。

駆動回路７は、判定信号が処理回路６から入力された場合に、例えば、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳを印加する。これにより、アクチュエータ４は、駆動信号ＤＳに基づいて、被振動部材２を振動させる。また、第１センサ５は、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。

アクチュエータユニット２０ｂによれば、より高精度に、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定し、かつ、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出することができる。より詳細には、アクチュエータユニット２０ｂは、第２センサ８を備える。第２センサ８は、被振動部材２の上下方向（上主面Ｓ１の法線方向）の変形量に関連する物理量と時刻との関係を示す第２検出信号ＳｉｇＤ２を取得する。これにより、処理回路６は、第２検出信号ＳｉｇＤ２に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを高精度に推定することができる。また、前述のように、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦが高くなるほどに、大きくなる。すなわち、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦは、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１が大きくなるほどに、高くなる。これにより、第１センサ５には、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えていないときの被振動部材２の振動の周波数以上の周波数範囲を高精度に検出できるセンサを使用することで、より高精度に、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出することができる。その結果、アクチュエータユニット２０ｂによれば、より高精度に、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定し、かつ、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出することができる。

［第４の実施形態］
以下に第４の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｃについて図を参照しながら説明する。図１７は、第４の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｃのＡ－Ａにおける断面図である。なお、第４の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｃについては、第３の実施形態に係るアクチュエータユニット２０ｂと異なる部分のみ説明し、後は省略する。

アクチュエータユニット２０ｃは、図１７に示すように、第２センサ８を備えていない点において、アクチュエータユニット２０ｂと相違する。

本実施形態では、第１センサ５が取得する第１検出信号ＳｉｇＤ１は、被振動部材２の左右方向（上主面Ｓ１の法線方向に垂直な方向）の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す。また、本実施形態では、処理回路６は、駆動回路７と電気的に接続されている。

演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２の上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する。すなわち、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する。

具体的には、記憶回路６３は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する処理のプログラムを記憶する。これにより、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する処理を行う。

より詳細には、演算回路６２は、まず、第１検出信号ＳｉｇＤ１は、第１検出信号ＳｉｇＤ１にフィルタ処理を行う。具体的には、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の周波数は、例えば、１０Ｈｚ程度であるとする。一方、被振動部材２の振動の周波数は、駆動信号ＤＳの周波数Ｆ、被振動部材２の振動の共振周波数ＲＦ１、および、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１により変化するため、１０Ｈｚ程度であるとは限らない。ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えていないときの被振動部材２の振動の周波数は、例えば、２００Ｈｚ程度である。演算回路６２は、フィルタ処理により、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１０Ｈｚ成分と第１検出信号ＳｉｇＤ１の２００Ｈｚ以上の成分とを抽出する。

次に、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１０Ｈｚ成分の値があらかじめ設定した第２閾値以上であるかを判定する。第１検出信号ＳｉｇＤ１の１０Ｈｚ成分の値が第２閾値未満である場合、演算回路６２は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えていないと判定する。一方、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１０Ｈｚ成分の値が第２閾値以上である場合、演算回路６２は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたと判定する。

ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたと演算回路６２が判定した場合、演算回路６２は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを示す判定信号を駆動回路７に出力する。すなわち、処理回路６は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを示す判定信号を駆動回路７に出力する。

駆動回路７は、判定信号が処理回路６から入力された場合に、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳを印加する。これにより、アクチュエータ４は、駆動信号ＤＳに基づいて、被振動部材２を振動させる。また、第１センサ５は、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。また、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の２００Ｈｚ以上の成分に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する。

アクチュエータユニット２０ｃによれば、１つのセンサにより、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定し、かつ、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。より詳細には、第１センサ５が取得する第１検出信号ＳｉｇＤ１は、被振動部材２の左右方向（上主面Ｓ１の法線方向に垂直な方向）の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す。ユーザ１００が上から押さえる時の上主面Ｓ１に加える力は、通常のボタン動作においては、上下方向の成分だけでなく、左右方向の成分も含んでいる。これにより、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する。

より詳細には、アクチュエータユニット２０が、ユーザ１００が被振動部材２を押したときに被振動部材２を振動させることで、ユーザ１００に触覚フィードバックを与えるアクチュエータユニットとして用いられる場合、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えていないときの被振動部材２を駆動する周波数は、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の周波数よりも高い。例えば、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の周波数は、１０Ｈｚ程度であるとする。また、例えば、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えていないときの被振動部材２を駆動する周波数は、２００Ｈｚ程度であるとする。第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦは、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１が大きくなるほどに、高くなる。すなわち、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えているときの被振動部材２の振動の周波数は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１が大きくなるほどに、高くなる。つまり、被振動部材２の振動の周波数は、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の周波数と異なる。以上の事から、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１０Ｈｚ成分を抽出し、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１０Ｈｚ成分に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する。

また、処理回路６は、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、第１検出信号ＳｉｇＤ１の２００Ｈｚ以上の成分を抽出し、第１検出信号ＳｉｇＤ１の２００Ｈｚ以上の成分に基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。その結果、アクチュエータユニット２０ｃによれば、１つのセンサにより、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定し、かつ、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

［第１の変形例］
以下に第１の変形例に係るアクチュエータユニット２０ｄについて図を参照しながら説明する。図１８は、第１の変形例に係るアクチュエータユニット２０ｄのＡ－Ａにおける断面図である。図１９は、第１の変形例に係るアクチュエータユニット２０ｄのブロック図である。なお、第１の変形例に係るアクチュエータユニット２０ｄについては、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット２０と異なる部分のみ説明し、後は省略する。

アクチュエータユニット２０ｄは、図１８に示すように、第１センサ５を備えておらず、アクチュエータ４および第１センサ５が同じ部材である点において、アクチュエータユニット２０と相違する。

本変形例では、アクチュエータ４は、図１８に示すように、処理回路６と電気的に接続されている。より詳細には、処理回路６のＡＤコンバータ６１は、アクチュエータ４の第１電極（図示せず）および第２電極（図示せず）のそれぞれと電気的に接続されている。また、本変形例では、処理回路６は、図１８に示すように、駆動回路７と電気的に接続されている。

アクチュエータ４は、アクチュエータ４がアクチュエータ４の長辺が延びる方向に伸張されるように変形することまたはアクチュエータ４の長辺が延びる方向に圧縮されるように変形することにより、電荷を発生する。アクチュエータ４は、例えば、アクチュエータ４の長辺が延びる方向に伸張されるように変形すると正の電荷を発生する。アクチュエータ４は、例えば、アクチュエータ４の長辺が延びる方向に圧縮されるように変形すると負の電荷を発生する。発生する電荷の大きさは、伸張または圧縮によるアクチュエータ４の変位の微分値に依存する。これにより、アクチュエータ４は、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。

駆動回路７は、図１９に示すように、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳを印加する。これにより、アクチュエータ４は、駆動信号ＤＳに基づいて、図１９に示すように、被振動部材２を振動させる。また、処理回路６には、図１９に示すように、駆動信号ＤＳが入力される。アクチュエータ４は、図１９に示すように、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。また、処理回路６には、図１９に示すように、アクチュエータ４が取得した第１検出信号ＳｉｇＤ１が入力される。

処理回路６は、駆動信号ＤＳおよび第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する。より詳細には、処理回路６は、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳが印加されていない期間の第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する。

アクチュエータユニット２０ｄによれば、アクチュエータ４および第１センサ５を共通化し、かつ、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。より詳細には、アクチュエータ４および第１センサ５は、同じ部材である。これにより、アクチュエータ４は、被振動部材２を振動させ、かつ、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得する。より詳細には、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳが印加されている期間において、アクチュエータ４の第１電極および第２電極には、駆動回路７が出力する駆動信号ＤＳが入力されている。一方、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳが印加されていない期間において、アクチュエータ４の第１電極および第２電極には駆動回路７が出力する駆動信号ＤＳが入力されていないため、アクチュエータ４は、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得することができる。これにより、アクチュエータ４は、被振動部材２を振動させ、かつ、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得することができる。

また、処理回路６は、駆動信号ＤＳおよび第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する。より詳細には、処理回路６は、アクチュエータ４に駆動信号ＤＳが印加されていない期間のアクチュエータ４が取得した第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出する。これにより、処理回路６は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を算出することができる。その結果、アクチュエータユニット２０ｄによれば、アクチュエータ４および第１センサ５を共通化し、かつ、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

［その他の実施形態］
本発明に係るアクチュエータユニットは、アクチュエータユニット２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに限らず、その要旨の範囲において変更可能である。また、アクチュエータユニット２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの構成を任意に組み合わせてもよい。

なお、被振動部材２は、上主面Ｓ１および下主面Ｓ２を有していなくてもよい。被振動部材２は、例えば、柱形状、錐形状、球形状または楕円体形状を有していてもよい。

なお、ユーザ１００が被振動部材２に加える力は、ユーザ１００が上主面Ｓ１に加える力でなくてもよい。ユーザ１００が被振動部材２に加える力は、例えば、ユーザ１００が被振動部材２を握る力であってもよい。

なお、駆動回路７は、必須ではない。

なお、アクチュエータ４は、圧電体を含んでいなくてもよい。アクチュエータ４は、例えば、ＬＲＡ（Ｌｉｎｅａｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ）であってもよい。

なお、アクチュエータ４が被振動部材２を振動させる方向は、左右方向に限られない。アクチュエータ４が被振動部材２を振動させる方向は、例えば、前後方向であってもよく、任意の方向であってもよい。

なお、第１センサ５および第２センサ８のそれぞれは、圧電体を含んでいなくてもよい。第１センサ５および第２センサ８のそれぞれは、例えば、歪ゲージまたは静電容量式センサであってもよい。

なお、第１チャージアンプ５２および第２チャージアンプのそれぞれは、必須ではない。

なお、第１センサ５は、第１検出信号ＳｉｇＤ１を増幅する電圧増幅回路を更に含んでもよい。また、第２センサ８は、第２検出信号ＳｉｇＤ２を増幅する電圧増幅回路を更に含んでもよい。

なお、第１センサ５は、枠３に取り付けられなくてもよい。第１センサ５は、例えば、被振動部材２に取り付けられてもよいし、枠３および被振動部材２に跨って取り付けられてもよい。また、第１センサ５は、枠３または被振動部材２と接触せずに、被振動部材２の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号ＳｉｇＤ１を取得してもよい。このような第１センサ５は、例えば、レーザ変位計である。

なお、第２フィルム５１および第３フィルムのそれぞれは、ｄ３１の圧電定数を有していてもよい。ｄ３１の圧電定数を有する第２フィルム５１および第３フィルムのそれぞれは、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルムである。

なお、ＡＤコンバータ６１は、必須ではない。

なお、演算回路６２は、必ずしもＣＰＵでなくてもよい。演算回路６２は、例えば、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）であってもよい。

なお、記憶回路６３は、必ずしもＲＯＭを含んでいなくてもよい。記憶回路６３は、ＲＯＭの代わりに、例えば、フラッシュメモリを含んでいてもよい。

なお、アクチュエータユニット２０は、演算回路６２が出力した力データを表示する表示回路を更に備えてもよい。

なお、アクチュエータユニット２０は、演算回路６２が出力した力データを外部へ送信する通信回路を更に備えてもよい。

なお、被振動部材２の振動に関連する物理量は、被振動部材２の変位の微分値に限らない。被振動部材２の振動に関連する物理量は、例えば、被振動部材２の変位または被振動部材２の加速度である。

なお、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータは、第１検出信号ＳｉｇＤ１の周波数ＤＳＦに限らない。被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータは、例えば、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち上がり時間ＴＲ、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち下がり時間ＴＦ、または、第１検出信号ＳｉｇＤ１のピーク間の時間ＴＰＰである。

第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち上がり時間ＴＲは、例えば、図１０に示すように、第１検出信号ＳｉｇＤ１が０から第１検出信号ＳｉｇＤ１の極大値Ｐ１になる時間である。この場合、記憶回路６３は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち上がり時間ＴＲとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係を記憶してもよい。これにより、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち上がり時間ＴＲに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。この場合においても、アクチュエータユニット２０と同じ効果を奏する。なお、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち上がり時間ＴＲは、第１検出信号ＳｉｇＤ１が０から第１検出信号ＳｉｇＤ１の極大値Ｐ１になる時間に限られない。

第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち下がり時間ＴＦは、例えば、図１０に示すように、第１検出信号ＳｉｇＤ１が０から第１検出信号ＳｉｇＤ１の極小値Ｐ２になる時間である。この場合、記憶回路６３は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち下がり時間ＴＦとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係を記憶してもよい。これにより、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち下がり時間ＴＦに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。この場合においても、アクチュエータユニット２０と同じ効果を奏する。なお、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち下がり時間ＴＦは、第１検出信号ＳｉｇＤ１が０から第１検出信号ＳｉｇＤ１の極小値Ｐ２になる時間に限られない。

第１検出信号ＳｉｇＤ１のピーク間の時間ＴＰＰは、例えば、図１０に示すように、第１検出信号ＳｉｇＤ１が第１検出信号ＳｉｇＤ１の極大値Ｐ１から第１検出信号ＳｉｇＤ１の極小値Ｐ２になる時間である。この場合、記憶回路６３は、第１検出信号ＳｉｇＤ１のピーク間の時間ＴＰＰとユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１との関係を記憶してもよい。これにより、演算回路６２は、第１検出信号ＳｉｇＤ１のピーク間の時間ＴＰＰに基づいて、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する。この場合においても、アクチュエータユニット２０と同じ効果を奏する。なお、第１検出信号ＳｉｇＤ１のピーク間の時間ＴＰＰは、第１検出信号ＳｉｇＤ１が第１検出信号ＳｉｇＤ１の極大値Ｐ１から第１検出信号ＳｉｇＤ１の極小値Ｐ２になる時間に限られない。

なお、被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータは、時間次元の単位を有していてもよい。時間次元の単位は、例えば、ｓｅｃである。時間次元の単位を有する被振動部材２の振動に関連する物理量の変動周期に依存するパラメータは、例えば、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち上がり時間ＴＲ、第１検出信号ＳｉｇＤ１の立ち下がり時間ＴＦ、または、第１検出信号ＳｉｇＤ１のピーク間の時間ＴＰＰである。

なお、バースト波が正弦波の場合を例として示したが、バースト波は、正弦波に限られない。バースト波は、周期的に変化する波であってもよい。周期的に変化する波は、例えば、三角波、のこぎり波または矩形波である。

なお、バースト波のサイクル数が１または２の場合を例として示したが、バースト波のサイクル数は、１または２に限られない。本発明に係るアクチュエータユニット２０ａは、理論的には、バースト波のサイクル数が５より高くてもよい。

なお、第２センサ８は、被振動部材２の下主面Ｓ２に取り付けられなくてもよい。第２センサ８は、例えば、被振動部材２の上主面Ｓ１に取り付けられてもよいし、枠３に取り付けられてもよい。また、第２センサ８は、例えば、被振動部材２および枠３に跨って取り付けられてもよい。また、第２センサ８は、被振動部材２または枠３と接触せずに、被振動部材２の上主面Ｓ１の法線方向の変形量に関連する物理量と時刻との関係を示す第２検出信号ＳｉｇＤ２を取得してもよい。このような第２センサ８は、例えば、レーザ変位計である。

なお、被振動部材２の上下方向（上主面Ｓ１の法線方向）の変形量に関連する物理量は、被振動部材２の上下方向の変形量の微分値に限らない。被振動部材２の上下方向（上主面Ｓ１の法線方向）の変形量に関連する物理量は、例えば、被振動部材２の上下方向（上主面Ｓ１の法線方向）の変形量または被振動部材２の上下方向（上主面Ｓ１の法線方向）の変形量の加速度である。

なお、アクチュエータ４および第１センサ５を一体化してもよい。また、アクチュエータ４、第１センサ５および第２センサ８を一体化してもよい。

なお、処理回路６は、駆動回路７と電気的に接続されていなくてもよい。

なお、アクチュエータユニット２０ａにおいて、処理回路６が、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を推定する方法は、第１候補Ｆ１Ｃ１の値および第２候補Ｆ１Ｃ２の値の平均値をユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１と推定することに限られない。処理回路６は、例えば、第２候補Ｆ１Ｃ２の値をユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１と推定してもよいし、第１候補Ｆ１Ｃ１の値および第２候補Ｆ１Ｃ２の値の加重平均値をユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１と推定してもよい。

なお、処理回路６が第２検出信号ＳｉｇＤ２に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する方法は、第２検出信号ＳｉｇＤ２の値があらかじめ設定した第１閾値以上であるかを判定することに限られない。

なお、処理回路６が第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えたことを推定する方法は、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１０Ｈｚ成分の値があらかじめ設定した第２閾値以上であるかを判定することに限られない。

なお、ユーザ１００が被振動部材２に加える力の周波数は、１０Ｈｚ程度に限られない。また、ユーザ１００が上主面Ｓ１に力を加えていないときの被振動部材２の振動の周波数は、２００Ｈｚ程度に限られない。すなわち、演算回路６２は、フィルタ処理により、第１検出信号ＳｉｇＤ１に基づいて、第１検出信号ＳｉｇＤ１の１０Ｈｚ成分および第１検出信号ＳｉｇＤ１の２００Ｈｚ以上の成分以外の周波数成分を抽出してもよい。

なお、図１に示すように、アクチュエータユニット２０と、被振動部材２と、をモジュール化し、触覚提示装置３０としてもよい。この場合、触覚提示装置３０は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

なお、図１に示すように、アクチュエータユニット２０と、筐体１と、をモジュール化し、筐体モジュール４０としてもよい。この場合、筐体モジュール４０は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

なお、図１に示すように、触覚提示装置３０と、筐体１と、をモジュール化し、筐体モジュール５０としてもよい。この場合、筐体モジュール５０は、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を高精度に算出することができる。

なお、アクチュエータユニット２０は、例えば、ゲーム用コントローラに用いられてもよい。また、アクチュエータユニット２０は、例えば、ユーザ１００が被振動部材２を握ったときに被振動部材２を振動させることで、ユーザ１００に臨場感を与えるアクチュエータユニットとして用いられてもよい。

以下、アクチュエータユニット２０において、第１実施形態に示した処理が実行されたか否かを立証する方法について説明する。立証において、第１検出信号ＳｉｇＤ１およびユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データのそれぞれが特定された場合に、第１実施形態に示した処理が実行されたと考えることができる。

立証において、処理回路６に入力される信号ＩＳおよび処理回路６が出力するデータＯＤＡのそれぞれを測定する。

次に、被振動部材２に加える力の大きさＦ１を変化させる。このとき、処理回路６に入力される信号ＩＳおよび処理回路６が出力するデータＯＤＡのそれぞれを測定する。第１検出信号ＳｉｇＤ１は、被振動部材２に加える力の大きさＦ１が変化すると、物理量の変化の周期が変化する性質を有している。そのため、被振動部材２に加える力の大きさＦ１を変化させる前後で信号ＩＳの変化の周期が変化した場合、信号ＩＳは、第１検出信号ＳｉｇＤ１であると特定することができる。

また、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データは、物理量の変化の周期が変化する性質を有している。そのため、被振動部材２に加える力の大きさＦ１を変化させる前後で信号ＩＳの変化の周期が変化した場合、データＯＤＡは、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データであると特定することができる。

特に、ユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データは、物理量の変化の周期が短くなるほどに、大きくなる性質を有しているため、この条件を満たす信号ＩＳおよびデータＯＤＡのそれぞれを第１検出信号ＳｉｇＤ１およびユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データのそれぞれであると特定することができる。

以上に示す方法により、第１検出信号ＳｉｇＤ１およびユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データのそれぞれを特定することができる。第１検出信号ＳｉｇＤ１およびユーザ１００が被振動部材２に加えた力の大きさＦ１を示す力データのそれぞれが特定された場合に、第１実施形態に示した処理が実行されたと考えることができる。

１：筐体
１ａ：筐体第１部分
１ｂ：筐体第２部分
１ｃ：筐体第３部分
２：被振動部材
３：枠
４：アクチュエータ
５：第１センサ
６：処理回路
７：駆動回路
８：第２センサ
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ：アクチュエータユニット
３０：触覚提示装置
３１，３２：接着材
４０，５０：筐体モジュール
４１：第１フィルム
５１：第２フィルム
５１Ｆ：第３電極
５１Ｂ：第４電極
５２：第１チャージアンプ
６１：ＡＤコンバータ
６２：演算回路
６３：記憶回路
１００：ユーザ
ＤＳ：駆動信号
Ｆ，ＤＳＦ：周波数
ＤＳＦ１：第１周波数
ＤＳＦ２：第２周波数
ＤＳＦｎ：第ｎ周波数
Ｆ１Ｃ１：第１候補
Ｆ１Ｃ２：第２候補
ＯＤ：一軸延伸軸
ＯＰ：開口
ＲＦ１：共振周波数
Ｓ１：上主面
Ｓ２：下主面
Ｓ３：第３主面
Ｓ４：第４主面
Ｓ５：第５主面
Ｓ６：第６主面
ＳｉｇＤ１：第１検出信号
ＳｉｇＤ２：第２検出信号
ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４，ｋ５：弾性係数
ｍ１，ｍ２：質量

Claims (15)

1. ユーザが力を加える被振動部材に取り付けられるアクチュエータユニットであって、
   前記被振動部材を振動させるアクチュエータと、
   前記被振動部材の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号を取得する第１センサと、
   前記第１センサが取得した前記第１検出信号が入力される処理回路と、を備え、
   前記第１検出信号は、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさが変化すると、前記物理量の変動周期が変化する性質を有し、
   前記処理回路は、前記第１検出信号に基づいて、前記物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出し、
   前記処理回路は、前記パラメータに基づいて、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさを推定し、
   前記処理回路は、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさを示す力データを出力し、
   前記力データは、前記物理量の変動周期が短くなるほどに、大きくなる、
   アクチュエータユニット。
2. 前記パラメータは、周波数次元の単位または時間次元の単位を有する、
   請求項１に記載のアクチュエータユニット。
3. 前記パラメータは、前記第１検出信号の周波数、前記第１検出信号の立ち上がり時間、前記第１検出信号の立ち下がり時間、または、前記第１検出信号のピーク間の時間のいずれかである、
   請求項１または請求項２に記載のアクチュエータユニット。
4. 前記アクチュエータに駆動信号を印加する駆動回路を、更に備え、
   前記アクチュエータは、前記駆動信号に基づいて、前記被振動部材を振動させ、
   前記駆動信号は、バースト波を含んでいる、
   請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータユニット。
5. 前記バースト波のサイクル数は、１以上かつ５以下である、
   請求項４に記載のアクチュエータユニット。
6. 前記被振動部材は、主面を有し、
   前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力は、前記ユーザが前記主面に加えた力であり、
   前記アクチュエータは、前記被振動部材を前記主面の法線方向に垂直な方向に振動させる、
   請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータユニット。
7. 前記第１検出信号は、前記被振動部材の前記主面の法線方向に垂直な方向の振動に関連する前記物理量と時刻との関係を示し、
   前記処理回路は、前記第１検出信号に基づいて、前記ユーザが前記主面に前記力を加えたことを推定する、
   請求項６に記載のアクチュエータユニット。
8. 前記被振動部材の前記主面の法線方向の変形量に関連する物理量と時刻との関係を示す第２検出信号を取得する第２センサを、更に備え、
   前記処理回路には、前記第２センサが取得した前記第２検出信号が入力され、
   前記処理回路は、前記第２検出信号に基づいて、前記ユーザが前記主面に前記力を加えたことを推定する、
   請求項７に記載のアクチュエータユニット。
9. 前記第１センサは、圧電体を含む、
   請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータユニット。
10. 前記アクチュエータおよび前記第１センサは、同じ部材である、
    請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータユニット。
11. 請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータユニットと、
    前記被振動部材と、を備える、
    触覚提示装置。
12. 請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータユニットと、
    前記アクチュエータを支持する筐体と、を備える、
    筐体モジュール。
13. 請求項１１に記載の触覚提示装置と、
    前記アクチュエータを支持する筐体と、を備える、
    筐体モジュール。
14. ユーザが力を加える被振動部材に取り付けられるアクチュエータユニットであって、
    前記被振動部材を振動させるアクチュエータと、
    前記被振動部材の振動に関連する物理量と時刻との関係を示す第１検出信号を取得する第１センサと、
    前記第１センサが取得した前記第１検出信号が入力される処理回路と、を備え、
    前記第１検出信号は、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさが変化すると、前記物理量の変動周期が変化する性質を有し、
    前記処理回路は、前記第１検出信号に基づいて、前記ユーザが前記被振動部材に加えた前記力の大きさを示す力データを出力し、
    前記力データは、前記物理量の変動周期が変化すると、変化し、
    前記力データは、前記物理量の変動周期が短くなるほどに、大きくなる、
    アクチュエータユニット。
15. ユーザにより力が加えられる主面を有する被振動部材に取り付けられるアクチュエータユニットであって、
    前記被振動部材を前記主面の法線方向に垂直な方向に振動させるアクチュエータと、
    前記被振動部材の前記主面の前記法線方向に垂直な方向の振動に関連する第１物理量と時刻との関係を示す第１検出信号を取得する第１センサと、
    前記被振動部材の前記主面の前記法線方向の変形量に関連する第２物理量と時刻との関係を示す第２検出信号を取得する第２センサと、
    前記第１検出信号および前記第２検出信号が入力される処理回路と、を備え、
    前記第１検出信号は、前記力の大きさが変化すると、前記第１物理量の変動周期が変化する性質を有し、
    前記処理回路は、前記第１検出信号および前記第２検出信号に基づいて、前記主面に前記力が加えられたことを推定し、
    前記処理回路は、前記第１検出信号に基づいて、前記第１物理量の変動周期に依存するパラメータを抽出し、
    前記処理回路は、前記パラメータに基づいて、前記力の大きさを推定し、
    前記処理回路は、前記力の大きさを示す力データを出力する、
    アクチュエータユニット。

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