振動デバイス
【課題】コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するのを抑制することが可能な振動デバイスを提供する。
【解決手段】このリニアモータ（振動デバイス）は、コイルと、コイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、可動部が収納されるとともに可動部の往復移動によって振動する筐体と、可動部と筐体との間に設けられるバネ部とを備える。また、コイルには、正側に突出する形状を有する波形の電圧が印加されるように構成されている。
【解決手段】このリニアモータ（振動デバイス）は、コイルと、コイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、可動部が収納されるとともに可動部の往復移動によって振動する筐体と、可動部と筐体との間に設けられるバネ部とを備える。また、コイルには、正側に突出する形状を有する波形の電圧が印加されるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動デバイスに関し、特に、可動部とコイルとを備え、コイルに電圧が印加される振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動部とコイルとを備え、コイルに電圧が印加される振動デバイスが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、コイルが巻回される円筒状のボビン（可動部）と、円筒状のボビンの一方端部側に取り付けられる第１永久磁石（可動部）と、ボビンの他方側にボビンと別個に設けられる第２永久磁石と、コイル、ボビン、第１永久磁石および第２永久磁石を収納する円筒状のフレームと、第１永久磁石とフレームとの間に設けられるバネとを備える加速度発生装置（振動デバイス）が開示されている。
【０００４】
この加速度発生装置では、コイルに正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給されることにより磁界が発生する。そして、第１永久磁石の一方側にはバネの弾性力が働くとともに、他方側にはコイルの磁界と第２永久磁石の磁界とが働くように構成されている。そして、第１永久磁石の一方側および他方側に働く力の大きさが第１永久磁石およびボビンの位置によって異なっており、第１永久磁石（ボビン）の加速度の波形が第１永久磁石（ボビン）の移動方向の一方側と他方側とで異なるように構成されている。これにより、ユーザは、加速度発生装置を把持した場合に、所定の方向に引っ張られるような力覚（擬似力覚）を知覚することが可能となる。なお、上記加速度発生装置では、コイルに発生する誘導起電力を検出し、検出された誘導起電力からボビンおよび永久磁石の移動速度を計算し、所定の移動速度になるように正弦波状の交流電流（交流電圧）が導出（算出）された後に、コイルにその正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０８６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された加速度発生装置では、コイルに上記のように導出（算出）した正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給されるため、コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するのを抑制することが可能な振動デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における振動デバイスは、コイルと、コイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、可動部が収納されるとともに可動部の往復移動によって振動する筐体と、可動部と筐体との間に設けられるバネ部とを備え、コイルには、正または負の一方極性側に突出する形状を有する波形の電圧が印加されるように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成により、コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による携帯電話の平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるリニアモータの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるリニアモータに印加されるステップ形状の電圧の波形および加速度の波形を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるリニアモータに印加されるステップ形状の電圧の波形および加加速度の波形を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるリニアモータに印加されるスロープ形状の電圧の波形および加速度の波形を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるリニアモータに印加されるスロープ形状の電圧の波形および加加速度の波形を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるリニアモータに印加される実効電圧的な電圧のスロープ形状の波形および加速度の波形を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるリニアモータに印加される実効電圧的な電圧のスロープ形状の波形および加加速度の波形を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるリニアモータに印加される２５０Ｈｚの正弦波と５０Ｈｚの正弦波との合成波形および加速度の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態によるリニアモータに印加される２５０Ｈｚの正弦波と５０Ｈｚの正弦波との合成波形および加加速度の波形を示す図である。
【図１１】本発明の第５実施形態によるリニアモータに印加される矩形状の電圧の波形および加速度の波形を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態によるリニアモータに印加される矩形状の電圧の波形および加加速度の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１を備えた携帯電話１００の構成について説明する。なお、リニアモータ１は、本発明の「振動デバイス」の一例である。
【００１３】
携帯電話１００は、図１に示すように、液晶ディスプレイなどからなる表示部１０１と、押しボタンスイッチからなる複数の入力キー１０２とを備えている。
【００１４】
携帯電話１００の内部には、リニアモータ１と、リニアモータ１に供給する交流電流（交流電圧）を制御する制御回路部２とが設けられている。また、リニアモータ１は、携帯電話１００の矢印Ｙ１方向側の先端部（携帯電話１００を把持する側とは反対側の端部）に配置されている。
【００１５】
図２に示すように、リニアモータ１は、円筒状の筐体１１と、筐体１１内に収納される円筒状の永久磁石からなる可動部１２と、可動部１２と筐体１１の内側面との間に設けられるバネ部１３ａおよび１３ｂと、筐体１１に巻回されるコイル１４とを含んでいる。可動部１２を構成する永久磁石は、矢印Ｘ１方向側にＮ極の磁極面を有するとともに、矢印Ｘ２方向側にＳ極の磁極面を有するように配置されている。
【００１６】
バネ部１３ａおよび１３ｂは、コイルバネなどからなる。バネ部１３ａおよび１３ｂは、可動部１２の振動（往復移動）の中心線に対して、略対称になるように配置されている。また、バネ部１３ａおよび１３ｂは、同じ材料からなり、同じバネ特性を有する。そして、筐体１１も、可動部１２の往復移動の中心線に対して、略対称な形状を有する。つまり、リニアモータ１は、全体として可動部１２の往復移動の中心線に対して、構造的に略対称な形状を有する。
【００１７】
コイル１４は、リニアモータ１を矢印Ｘ２方向側から見た場合に、筐体１１に右巻きに巻回されているコイル１４ａと、筐体１１に左巻きに巻回されているコイル１４ｂとを含んでいる。つまり、筐体１１に対する巻回の方向は、コイル１４ａとコイル１４ｂとで反対である。また、コイル１４ａとコイル１４ｂとは、電気的に接続されている。また、コイル１４ａは、筐体１１の矢印Ｘ１方向側に配置されるとともに、コイル１４ｂは、筐体１１の矢印Ｘ２方向側に配置される。
【００１８】
コイル１４は、制御回路部２（図１参照）に接続されている。そして、制御回路部２からコイル１４に、正側に突出する形状を有する波形の電圧が印加されるように構成されている。具体的には、図３および図４に示すように、コイル１４に印加される電圧の波形（破線）は、電圧の０の基準線から正側に突出する形状を有している。このコイル１４に印加される電圧の波形は、立ち上がり波形（立ち上がり時間ｔ１における電圧波形）および立ち下がり波形（立ち下がり時間ｔ２における電圧波形）を有する単一の波形からなる。また、立ち下がり波形の立ち下がり時間ｔ２は、立ち上がり波形の立ち上がり時間ｔ１よりも長くなるように構成されている。
【００１９】
また、コイル１４に印加される電圧の立ち上がり波形は、通常のパルス状（矩形状）の波形と同様、急激に立ち上がる形状（急峻な形状）を有しており、立ち上がり時間ｔ１は、非常に短い。一方、コイル１４に印加される電圧の立ち下がり波形は、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状を有している。すなわち、電圧波形の立ち下がり時の電圧値は、１．５ｍｓ（０．００１５秒）毎に、電圧値が４分の１ずつ段階的に小さくなるように構成されている。また、コイル１４に印加される電圧（単一の波形からなる電圧）は、コイル１４に対して所定の時間間隔で複数回印加されるように構成されている。
【００２０】
次に、図１および図２を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１の振動（往復移動）の動作を説明する。
【００２１】
まず、制御回路部２（図１参照）からコイル１４に電圧を印加して、コイル１４に電流を供給する。これにより、コイル１４ａおよびコイル１４ｂには、それぞれ、磁界が発生する。なお、コイル１４の巻回の方向は、コイル１４ａとコイル１４ｂとでは、反対であるので、コイル１４ａに発生する磁界の方向と、コイル１４ｂに発生する磁界の方向とは逆方向になる。これにより、可動部１２は、コイル１４ａおよびコイル１４ｂのうちの一方からＸ方向に沿って引力を受けるとともに、他方から斥力を受ける。その結果、可動部１２は、Ｘ方向に沿って移動する。また、コイル１４に印加する電圧を反転させて逆方向に電流を供給することにより、可動部１２の移動が反転する。このように、電圧を反転させてコイル１４に電圧を印加することにより、可動部１２が振動する。また、可動部１２の振動に伴って筐体１１（携帯電話１００）も振動する。
【００２２】
そして、たとえば、図３および図４に示すようなコイル１４に正側に突出するとともに、立ち上がりがステップ形状を有する波形の電圧を印加することにより、リニアモータ１が設けられる携帯電話１００を把持した場合に、可動部１２の振動によって、所定の方向に引っ張られるような擬似力覚（牽引感覚）が得られる。さらに、コイル１４に印加する電圧を反転させることにより、容易に、携帯電話１００を把持した場合に得られる擬似力覚の方向を反対方向に変化させることが可能である。
【００２３】
次に、図３および図４を参照して、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図３では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図４では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００２４】
図３に示すように、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状の電圧（Ｖ）（破線）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度が０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。なお、電圧（Ｖ）の周波数は、５０Ｈｚである。
【００２５】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ１と立ち下がり時間ｔ２との間の時間ｔ３）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ２）において、電圧波形の電圧値が段階的に小さくなるのに伴って、加速度が緩やかに小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、１．３（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．５（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．８（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００２６】
次に、図３に示す加速度を時間で微分することにより、図４に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ１と立ち下がり時間ｔ２との間の時間ｔ３）において、加加速度が急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ２）において、０または負の状態を繰り返すことが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、２０００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、７００Ｇ（Ｇ／ｓ）であり、正側と負側とでは１３００（Ｇ／ｓ）の加加速度差があることが確認された。なお、図４に示す加加速度（図３に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００２７】
第１実施形態によるリニアモータ１では、以下の効果を得ることができる。
【００２８】
（１）コイル１４と、コイル１４が発生する磁界により往復移動する可動部１２と、可動部１２が収納されるとともに可動部１２の往復移動によって振動する筐体１１と、可動部１２と筐体１１との間に設けられるバネ部１３ａおよび１３ｂとを設けた。そして、コイル１４には、正側に突出するステップ形状を有する波形の電圧が印加されるように構成した。これにより、たとえば、コイルに発生する誘導起電力の検出や可動部の移動速度の計算を行い、所定の移動速度になるように正弦波状の交流電流（交流電圧）が導出（算出）された後に、コイルに正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給される場合と異なり、正側に突出するステップ形状を有する波形の電圧をコイルに印加するだけで容易にリニアモータ１に所望の擬似力覚（牽引感覚）を発生させることができる。その結果、コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するのを抑制することができる。
【００２９】
（２）単一の波形の電圧を、コイル１４に対して所定の時間間隔で複数回印加されるように構成した。これにより、単一の波形の電圧をコイル１４に対して１回のみ印加する場合と異なり、リニアモータ１を所望の方向に複数回擬似力覚（牽引感覚）を発生させることができるので、リニアモータ１が複数回擬似力覚（牽引感覚）を発生させる分、確実に擬似力覚（牽引感覚）を得ることができる。
【００３０】
（３）コイル１４に印加される電圧波形を、コイル１４に印加される電圧の０の基準線から正側に突出する形状を有するように構成した。これにより、たとえば、コイル１４に印加される電圧が０の基準線から負側にずれた位置から正側に突出する形状を有している場合と比べて、電圧波形の正側の最大値を大きくすることができるので、その分、加速度の正側の最大値を大きくすることができる。
【００３１】
（４）コイル１４に印加される電圧波形の立ち下がり時間を、電圧波形の立ち上がり時間よりも長くなるように構成した。これにより、電圧波形の立ち下がり時の加速度を緩やかに小さくすることができるとともに、電圧波形の立ち上がり時の加速度を急激に大きくすることができる。その結果、加速度を時間で微分した加加速度の正側の最大値と負側の最大値との加加速度差が生じるので、その分、擬似力覚（牽引感覚）をより向上させることができる。
【００３２】
（５）電圧波形の立ち下がり時の電圧値を、段階的に小さくなるステップ形状を有するように構成した。これにより、電圧波形の立ち下がり時に発生する加速度が段階的に小さくなるので、加速度を緩やかに小さくすることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、図５および図６を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した上記第１実施形態とは異なり、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合について説明する。
【００３４】
第２実施形態によるリニアモータ１のコイル１４に印加される電圧波形は、立ち下がり時の電圧値が連続的（直線的）に小さくなるスロープ形状を有している。また、立ち下がり波形の立ち下がり時間ｔ１２は、立ち上がり波形の立ち上がり時間ｔ１１よりも長くなるように構成されている。
【００３５】
次に、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的（直線的）に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図５では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図６では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００３６】
図５に示すように、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）（破線）を、リニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。
【００３７】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ１１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ１１と立ち下がり時間ｔ１２との間の時間ｔ１３）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ１２）において、電圧波形の電圧値が段階的に小さくなるのに伴って、加速度が緩やかに小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、１．３（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．６（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．７（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００３８】
次に、図５に示す加速度を時間で微分することにより、図６に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ１１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ１１と立ち下がり時間ｔ１２との間の時間ｔ１３）において、加加速度が負側に急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ１２）において、負の状態になることが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、１９００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、５００Ｇ（Ｇ／ｓ）であり、正側と負側とでは１４００（Ｇ／ｓ）の加加速度差があることが確認された。なお、図６に示す加加速度（図５に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００３９】
なお、その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４０】
また、第２実施形態によるリニアモータ１では、以下の効果を得ることができる。
【００４１】
（６）電圧波形の立ち下がり時の電圧値を、連続的に小さくなるスロープ形状を有するように構成した。これにより、電圧波形の立ち下がり時に発生する加速度を段階的に小さくする場合と比べて加速度が連続的に小さくなるので、加速度をより滑らかに小さくすることができる。
【００４２】
（第３実施形態）
次に、図７および図８を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した上記第２実施形態とは異なり、実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合について説明する。
【００４３】
第３実施形態によるリニアモータ１のコイル１４に印加される電圧波形は、実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状を有している。具体的には、コイル１４に印加される電圧波形は、立ち下がり時の電圧波形（立ち下がり波形）がパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）されることにより、立ち下がり時の電圧値が実効値としては連続的（直線的）に小さくなるスロープ形状を有している。また、立ち下がり波形の立ち下がり時間ｔ２２は、立ち上がり波形の立ち上がり時間ｔ２１よりも長くなるように構成されている。
【００４４】
次に、実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図７では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図８では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００４５】
図７に示すように、実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）（破線）を、リニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。
【００４６】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ２１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ２１と立ち下がり時間ｔ２２との間の時間ｔ２３）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ２２）において、電圧波形の電圧値が連続的に小さくなるのに伴って、加速度が緩やかに小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、１．３（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．７（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．６（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００４７】
次に、図７に示す加速度を時間で微分することにより、図８に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ２１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ２１と立ち下がり時間ｔ２２との間の時間ｔ２３）において、加加速度は、負側に急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ２２）において、負の状態になることが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、１９００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、５００Ｇ（Ｇ／ｓ）であり、正側と負側とでは１４００（Ｇ／ｓ）の加加速度差があることが確認された。なお、図８に示す加加速度（図７に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００４８】
なお、第３実施形態のその他の構成および効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した上記第２実施形態とは異なり、周波数が２５０Ｈｚの正弦波と、周波数が５０Ｈｚの正弦波とを合成し、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合について説明する。
【００５０】
第４実施形態によるリニアモータ１のコイル１４に印加される電圧波形は、周波数が２５０Ｈｚの正弦波と、周波数が５０Ｈｚの正弦波とを合成した電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状を有している。この電圧波形（合成波形）は、立ち上がり時に２５０Ｈｚの正弦波の正側の電圧波形が入力されるとともに、立ち下がり時に５０Ｈｚの正弦波の正側の電圧波形がコイル１４に入力されるように構成されている。つまり、２５０Ｈｚの正弦波および５０Ｈｚの正弦波の負側の電圧波形は、コイル１４に入力されないように構成されている。これにより、立ち上がり時には比較的急峻な波形の電圧が入力され、立ち下がり時には比較的緩やかな波形の電圧がコイル１４に印加されるように構成されている。これにより、電圧波形の立ち下がり時に要する時間ｔ３２は、電圧波形の立ち上がり時に要する時間ｔ３１よりも長くなるように構成されている。
【００５１】
次に、２５０Ｈｚの正弦波と５０Ｈｚの正弦波とを合成した電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図９では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図１０では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００５２】
図９に示すように、２５０Ｈｚの正弦波と５０Ｈｚの正弦波とを合成した電圧（Ｖ）（破線）を、リニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。
【００５３】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ３１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が最も大きくなる時点（立ち上がり時間ｔ３１と立ち下がり時間ｔ３２との間の時点）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ３２）において、電圧波形の電圧値が緩やかに小さくなるのに伴って、緩やかに小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、０．８（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．４（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．４（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００５４】
次に、図９に示す加速度を時間で微分することにより、図１０に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ３１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が最も大きくなる時点（立ち上がり時間ｔ３１と立ち下がり時間ｔ３２との間の時点）近傍において、加加速度が負側に急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ３２）において、負の状態になることが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、９００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、４００Ｇ（Ｇ／ｓ）であり、正側と負側とでは５００（Ｇ／ｓ）の加加速度差があることが確認された。なお、図１０に示す加加速度（図９に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００５５】
なお、第４実施形態のその他の構成および効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００５６】
（第５実施形態）
次に、図１１および図１２を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した上記第１実施形態とは異なり、矩形状（パルス状）の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合について説明する。
【００５７】
次に、矩形状の電圧波形を有する電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図１１では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図１２では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００５８】
図１１に示すように、矩形状の電圧（Ｖ）（破線）を、リニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。
【００５９】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ４１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ４１と立ち下がり時間ｔ４２との間の時間ｔ４３）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ４２）において、電圧波形の電圧値が小さくなるのに伴って、加速度が負側に急激に小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、１．１（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．４（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．７（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００６０】
次に、図１１に示す加速度を時間で微分することにより、図１２に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ４１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ４１と立ち下がり時間ｔ４２との間の時間ｔ４３）において、負側に加加速度が急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ４２）において、さらに負側に急激に小さくなることが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、２０００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、２０００（Ｇ／ｓ）であり、加加速度の正側の最大値と負側の最大値との差は０であることが確認された。
【００６１】
なお、図１２に示す加加速度（図１１に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。ただし、この第５実施形態で得られる擬似感覚（牽引感覚）は、上記した第１実施形態〜第４実施形態で得られる擬似感覚（牽引感覚）よりも小さいことが判明した。また、第５実施形態の場合、加加速度の正側の最大値と負側の最大値との差は０であったが、加速度差が０．７Ｇであったため、加速度の大きい正側に擬似力覚（牽引感覚）が発生したと考えられる。このことから、本願発明者は、加加速度に差はなくても加速度に差があれば、ある程度の擬似力覚（牽引感覚）を得ることが可能であることを見出した。さらに、上記した第１実施形態〜第４実施形態と、第５実施形態との擬似感覚（牽引感覚）の差から加加速度が擬似感覚に大きく影響していることを見出した。
【００６２】
なお、第５実施形態のその他の構成および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６４】
たとえば、上記第１〜第５実施形態では、正側に突出する形状を有する波形の電圧をコイルに印加する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、負側に突出する形状を有する波形の電圧をコイルに印加してもよい。
【００６５】
また、上記第１〜第５実施形態では、コイルに印加される電圧波形がコイルに印加される電圧の０の基準線から正側に突出する形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コイルに印加される電圧波形がコイルに印加される電圧の０の基準線から正側または負側にずれた位置から正側に突出する形状を有していてもよい。
【００６６】
また、上記第１〜第５実施形態では、本発明の正または負の一方極性側に突出する形状を有する波形の電圧の一例として、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状、電圧波形または実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状、２つの正弦波を合成した形状、および、矩形状の電圧を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、正または負の一方極性側に突出する形状であれば、ステップ形状、スロープ形状、２つの正弦波を合成した形状および矩形状以外の形状の電圧波形でもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ リニアモータ（振動デバイス）
２ 制御回路部
１１ 筐体
１２ 可動部
１３ａ、１３ｂ バネ部
１４ コイル
１００ 携帯電話
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動デバイスに関し、特に、可動部とコイルとを備え、コイルに電圧が印加される振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動部とコイルとを備え、コイルに電圧が印加される振動デバイスが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、コイルが巻回される円筒状のボビン（可動部）と、円筒状のボビンの一方端部側に取り付けられる第１永久磁石（可動部）と、ボビンの他方側にボビンと別個に設けられる第２永久磁石と、コイル、ボビン、第１永久磁石および第２永久磁石を収納する円筒状のフレームと、第１永久磁石とフレームとの間に設けられるバネとを備える加速度発生装置（振動デバイス）が開示されている。
【０００４】
この加速度発生装置では、コイルに正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給されることにより磁界が発生する。そして、第１永久磁石の一方側にはバネの弾性力が働くとともに、他方側にはコイルの磁界と第２永久磁石の磁界とが働くように構成されている。そして、第１永久磁石の一方側および他方側に働く力の大きさが第１永久磁石およびボビンの位置によって異なっており、第１永久磁石（ボビン）の加速度の波形が第１永久磁石（ボビン）の移動方向の一方側と他方側とで異なるように構成されている。これにより、ユーザは、加速度発生装置を把持した場合に、所定の方向に引っ張られるような力覚（擬似力覚）を知覚することが可能となる。なお、上記加速度発生装置では、コイルに発生する誘導起電力を検出し、検出された誘導起電力からボビンおよび永久磁石の移動速度を計算し、所定の移動速度になるように正弦波状の交流電流（交流電圧）が導出（算出）された後に、コイルにその正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０８６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された加速度発生装置では、コイルに上記のように導出（算出）した正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給されるため、コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するのを抑制することが可能な振動デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における振動デバイスは、コイルと、コイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、可動部が収納されるとともに可動部の往復移動によって振動する筐体と、可動部と筐体との間に設けられるバネ部とを備え、コイルには、正または負の一方極性側に突出する形状を有する波形の電圧が印加されるように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成により、コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による携帯電話の平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるリニアモータの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるリニアモータに印加されるステップ形状の電圧の波形および加速度の波形を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるリニアモータに印加されるステップ形状の電圧の波形および加加速度の波形を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるリニアモータに印加されるスロープ形状の電圧の波形および加速度の波形を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるリニアモータに印加されるスロープ形状の電圧の波形および加加速度の波形を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるリニアモータに印加される実効電圧的な電圧のスロープ形状の波形および加速度の波形を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるリニアモータに印加される実効電圧的な電圧のスロープ形状の波形および加加速度の波形を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるリニアモータに印加される２５０Ｈｚの正弦波と５０Ｈｚの正弦波との合成波形および加速度の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態によるリニアモータに印加される２５０Ｈｚの正弦波と５０Ｈｚの正弦波との合成波形および加加速度の波形を示す図である。
【図１１】本発明の第５実施形態によるリニアモータに印加される矩形状の電圧の波形および加速度の波形を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態によるリニアモータに印加される矩形状の電圧の波形および加加速度の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１を備えた携帯電話１００の構成について説明する。なお、リニアモータ１は、本発明の「振動デバイス」の一例である。
【００１３】
携帯電話１００は、図１に示すように、液晶ディスプレイなどからなる表示部１０１と、押しボタンスイッチからなる複数の入力キー１０２とを備えている。
【００１４】
携帯電話１００の内部には、リニアモータ１と、リニアモータ１に供給する交流電流（交流電圧）を制御する制御回路部２とが設けられている。また、リニアモータ１は、携帯電話１００の矢印Ｙ１方向側の先端部（携帯電話１００を把持する側とは反対側の端部）に配置されている。
【００１５】
図２に示すように、リニアモータ１は、円筒状の筐体１１と、筐体１１内に収納される円筒状の永久磁石からなる可動部１２と、可動部１２と筐体１１の内側面との間に設けられるバネ部１３ａおよび１３ｂと、筐体１１に巻回されるコイル１４とを含んでいる。可動部１２を構成する永久磁石は、矢印Ｘ１方向側にＮ極の磁極面を有するとともに、矢印Ｘ２方向側にＳ極の磁極面を有するように配置されている。
【００１６】
バネ部１３ａおよび１３ｂは、コイルバネなどからなる。バネ部１３ａおよび１３ｂは、可動部１２の振動（往復移動）の中心線に対して、略対称になるように配置されている。また、バネ部１３ａおよび１３ｂは、同じ材料からなり、同じバネ特性を有する。そして、筐体１１も、可動部１２の往復移動の中心線に対して、略対称な形状を有する。つまり、リニアモータ１は、全体として可動部１２の往復移動の中心線に対して、構造的に略対称な形状を有する。
【００１７】
コイル１４は、リニアモータ１を矢印Ｘ２方向側から見た場合に、筐体１１に右巻きに巻回されているコイル１４ａと、筐体１１に左巻きに巻回されているコイル１４ｂとを含んでいる。つまり、筐体１１に対する巻回の方向は、コイル１４ａとコイル１４ｂとで反対である。また、コイル１４ａとコイル１４ｂとは、電気的に接続されている。また、コイル１４ａは、筐体１１の矢印Ｘ１方向側に配置されるとともに、コイル１４ｂは、筐体１１の矢印Ｘ２方向側に配置される。
【００１８】
コイル１４は、制御回路部２（図１参照）に接続されている。そして、制御回路部２からコイル１４に、正側に突出する形状を有する波形の電圧が印加されるように構成されている。具体的には、図３および図４に示すように、コイル１４に印加される電圧の波形（破線）は、電圧の０の基準線から正側に突出する形状を有している。このコイル１４に印加される電圧の波形は、立ち上がり波形（立ち上がり時間ｔ１における電圧波形）および立ち下がり波形（立ち下がり時間ｔ２における電圧波形）を有する単一の波形からなる。また、立ち下がり波形の立ち下がり時間ｔ２は、立ち上がり波形の立ち上がり時間ｔ１よりも長くなるように構成されている。
【００１９】
また、コイル１４に印加される電圧の立ち上がり波形は、通常のパルス状（矩形状）の波形と同様、急激に立ち上がる形状（急峻な形状）を有しており、立ち上がり時間ｔ１は、非常に短い。一方、コイル１４に印加される電圧の立ち下がり波形は、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状を有している。すなわち、電圧波形の立ち下がり時の電圧値は、１．５ｍｓ（０．００１５秒）毎に、電圧値が４分の１ずつ段階的に小さくなるように構成されている。また、コイル１４に印加される電圧（単一の波形からなる電圧）は、コイル１４に対して所定の時間間隔で複数回印加されるように構成されている。
【００２０】
次に、図１および図２を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１の振動（往復移動）の動作を説明する。
【００２１】
まず、制御回路部２（図１参照）からコイル１４に電圧を印加して、コイル１４に電流を供給する。これにより、コイル１４ａおよびコイル１４ｂには、それぞれ、磁界が発生する。なお、コイル１４の巻回の方向は、コイル１４ａとコイル１４ｂとでは、反対であるので、コイル１４ａに発生する磁界の方向と、コイル１４ｂに発生する磁界の方向とは逆方向になる。これにより、可動部１２は、コイル１４ａおよびコイル１４ｂのうちの一方からＸ方向に沿って引力を受けるとともに、他方から斥力を受ける。その結果、可動部１２は、Ｘ方向に沿って移動する。また、コイル１４に印加する電圧を反転させて逆方向に電流を供給することにより、可動部１２の移動が反転する。このように、電圧を反転させてコイル１４に電圧を印加することにより、可動部１２が振動する。また、可動部１２の振動に伴って筐体１１（携帯電話１００）も振動する。
【００２２】
そして、たとえば、図３および図４に示すようなコイル１４に正側に突出するとともに、立ち上がりがステップ形状を有する波形の電圧を印加することにより、リニアモータ１が設けられる携帯電話１００を把持した場合に、可動部１２の振動によって、所定の方向に引っ張られるような擬似力覚（牽引感覚）が得られる。さらに、コイル１４に印加する電圧を反転させることにより、容易に、携帯電話１００を把持した場合に得られる擬似力覚の方向を反対方向に変化させることが可能である。
【００２３】
次に、図３および図４を参照して、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図３では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図４では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００２４】
図３に示すように、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状の電圧（Ｖ）（破線）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度が０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。なお、電圧（Ｖ）の周波数は、５０Ｈｚである。
【００２５】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ１と立ち下がり時間ｔ２との間の時間ｔ３）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ２）において、電圧波形の電圧値が段階的に小さくなるのに伴って、加速度が緩やかに小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、１．３（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．５（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．８（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００２６】
次に、図３に示す加速度を時間で微分することにより、図４に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ１と立ち下がり時間ｔ２との間の時間ｔ３）において、加加速度が急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ２）において、０または負の状態を繰り返すことが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、２０００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、７００Ｇ（Ｇ／ｓ）であり、正側と負側とでは１３００（Ｇ／ｓ）の加加速度差があることが確認された。なお、図４に示す加加速度（図３に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００２７】
第１実施形態によるリニアモータ１では、以下の効果を得ることができる。
【００２８】
（１）コイル１４と、コイル１４が発生する磁界により往復移動する可動部１２と、可動部１２が収納されるとともに可動部１２の往復移動によって振動する筐体１１と、可動部１２と筐体１１との間に設けられるバネ部１３ａおよび１３ｂとを設けた。そして、コイル１４には、正側に突出するステップ形状を有する波形の電圧が印加されるように構成した。これにより、たとえば、コイルに発生する誘導起電力の検出や可動部の移動速度の計算を行い、所定の移動速度になるように正弦波状の交流電流（交流電圧）が導出（算出）された後に、コイルに正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給される場合と異なり、正側に突出するステップ形状を有する波形の電圧をコイルに印加するだけで容易にリニアモータ１に所望の擬似力覚（牽引感覚）を発生させることができる。その結果、コイルに供給される交流電流（交流電圧）の導出過程が複雑化するのを抑制することができる。
【００２９】
（２）単一の波形の電圧を、コイル１４に対して所定の時間間隔で複数回印加されるように構成した。これにより、単一の波形の電圧をコイル１４に対して１回のみ印加する場合と異なり、リニアモータ１を所望の方向に複数回擬似力覚（牽引感覚）を発生させることができるので、リニアモータ１が複数回擬似力覚（牽引感覚）を発生させる分、確実に擬似力覚（牽引感覚）を得ることができる。
【００３０】
（３）コイル１４に印加される電圧波形を、コイル１４に印加される電圧の０の基準線から正側に突出する形状を有するように構成した。これにより、たとえば、コイル１４に印加される電圧が０の基準線から負側にずれた位置から正側に突出する形状を有している場合と比べて、電圧波形の正側の最大値を大きくすることができるので、その分、加速度の正側の最大値を大きくすることができる。
【００３１】
（４）コイル１４に印加される電圧波形の立ち下がり時間を、電圧波形の立ち上がり時間よりも長くなるように構成した。これにより、電圧波形の立ち下がり時の加速度を緩やかに小さくすることができるとともに、電圧波形の立ち上がり時の加速度を急激に大きくすることができる。その結果、加速度を時間で微分した加加速度の正側の最大値と負側の最大値との加加速度差が生じるので、その分、擬似力覚（牽引感覚）をより向上させることができる。
【００３２】
（５）電圧波形の立ち下がり時の電圧値を、段階的に小さくなるステップ形状を有するように構成した。これにより、電圧波形の立ち下がり時に発生する加速度が段階的に小さくなるので、加速度を緩やかに小さくすることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、図５および図６を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した上記第１実施形態とは異なり、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合について説明する。
【００３４】
第２実施形態によるリニアモータ１のコイル１４に印加される電圧波形は、立ち下がり時の電圧値が連続的（直線的）に小さくなるスロープ形状を有している。また、立ち下がり波形の立ち下がり時間ｔ１２は、立ち上がり波形の立ち上がり時間ｔ１１よりも長くなるように構成されている。
【００３５】
次に、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的（直線的）に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図５では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図６では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００３６】
図５に示すように、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）（破線）を、リニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。
【００３７】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ１１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ１１と立ち下がり時間ｔ１２との間の時間ｔ１３）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ１２）において、電圧波形の電圧値が段階的に小さくなるのに伴って、加速度が緩やかに小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、１．３（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．６（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．７（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００３８】
次に、図５に示す加速度を時間で微分することにより、図６に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ１１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ１１と立ち下がり時間ｔ１２との間の時間ｔ１３）において、加加速度が負側に急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ１２）において、負の状態になることが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、１９００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、５００Ｇ（Ｇ／ｓ）であり、正側と負側とでは１４００（Ｇ／ｓ）の加加速度差があることが確認された。なお、図６に示す加加速度（図５に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００３９】
なお、その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４０】
また、第２実施形態によるリニアモータ１では、以下の効果を得ることができる。
【００４１】
（６）電圧波形の立ち下がり時の電圧値を、連続的に小さくなるスロープ形状を有するように構成した。これにより、電圧波形の立ち下がり時に発生する加速度を段階的に小さくする場合と比べて加速度が連続的に小さくなるので、加速度をより滑らかに小さくすることができる。
【００４２】
（第３実施形態）
次に、図７および図８を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した上記第２実施形態とは異なり、実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合について説明する。
【００４３】
第３実施形態によるリニアモータ１のコイル１４に印加される電圧波形は、実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状を有している。具体的には、コイル１４に印加される電圧波形は、立ち下がり時の電圧波形（立ち下がり波形）がパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）されることにより、立ち下がり時の電圧値が実効値としては連続的（直線的）に小さくなるスロープ形状を有している。また、立ち下がり波形の立ち下がり時間ｔ２２は、立ち上がり波形の立ち上がり時間ｔ２１よりも長くなるように構成されている。
【００４４】
次に、実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図７では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図８では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００４５】
図７に示すように、実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）（破線）を、リニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。
【００４６】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ２１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ２１と立ち下がり時間ｔ２２との間の時間ｔ２３）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ２２）において、電圧波形の電圧値が連続的に小さくなるのに伴って、加速度が緩やかに小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、１．３（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．７（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．６（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００４７】
次に、図７に示す加速度を時間で微分することにより、図８に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ２１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ２１と立ち下がり時間ｔ２２との間の時間ｔ２３）において、加加速度は、負側に急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ２２）において、負の状態になることが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、１９００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、５００Ｇ（Ｇ／ｓ）であり、正側と負側とでは１４００（Ｇ／ｓ）の加加速度差があることが確認された。なお、図８に示す加加速度（図７に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００４８】
なお、第３実施形態のその他の構成および効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した上記第２実施形態とは異なり、周波数が２５０Ｈｚの正弦波と、周波数が５０Ｈｚの正弦波とを合成し、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合について説明する。
【００５０】
第４実施形態によるリニアモータ１のコイル１４に印加される電圧波形は、周波数が２５０Ｈｚの正弦波と、周波数が５０Ｈｚの正弦波とを合成した電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状を有している。この電圧波形（合成波形）は、立ち上がり時に２５０Ｈｚの正弦波の正側の電圧波形が入力されるとともに、立ち下がり時に５０Ｈｚの正弦波の正側の電圧波形がコイル１４に入力されるように構成されている。つまり、２５０Ｈｚの正弦波および５０Ｈｚの正弦波の負側の電圧波形は、コイル１４に入力されないように構成されている。これにより、立ち上がり時には比較的急峻な波形の電圧が入力され、立ち下がり時には比較的緩やかな波形の電圧がコイル１４に印加されるように構成されている。これにより、電圧波形の立ち下がり時に要する時間ｔ３２は、電圧波形の立ち上がり時に要する時間ｔ３１よりも長くなるように構成されている。
【００５１】
次に、２５０Ｈｚの正弦波と５０Ｈｚの正弦波とを合成した電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図９では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図１０では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００５２】
図９に示すように、２５０Ｈｚの正弦波と５０Ｈｚの正弦波とを合成した電圧（Ｖ）（破線）を、リニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。
【００５３】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ３１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が最も大きくなる時点（立ち上がり時間ｔ３１と立ち下がり時間ｔ３２との間の時点）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ３２）において、電圧波形の電圧値が緩やかに小さくなるのに伴って、緩やかに小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、０．８（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．４（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．４（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００５４】
次に、図９に示す加速度を時間で微分することにより、図１０に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ３１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が最も大きくなる時点（立ち上がり時間ｔ３１と立ち下がり時間ｔ３２との間の時点）近傍において、加加速度が負側に急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ３２）において、負の状態になることが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、９００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、４００Ｇ（Ｇ／ｓ）であり、正側と負側とでは５００（Ｇ／ｓ）の加加速度差があることが確認された。なお、図１０に示す加加速度（図９に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００５５】
なお、第４実施形態のその他の構成および効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００５６】
（第５実施形態）
次に、図１１および図１２を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した上記第１実施形態とは異なり、矩形状（パルス状）の電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合について説明する。
【００５７】
次に、矩形状の電圧波形を有する電圧（Ｖ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合のリニアモータ１の加速度について行った実験結果、および、加速度を時間で微分することにより得られた加加速度の計算結果について説明する。なお、図１１では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加速度（Ｇ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。図１２では、縦軸は、電圧（Ｖ）および加加速度（Ｇ／ｓ）を示しており、横軸は、時間（秒）を示している。
【００５８】
図１１に示すように、矩形状の電圧（Ｖ）（破線）を、リニアモータ１のコイル１４に印加した場合には、加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加速度（実線）の波形が得られた。
【００５９】
また、加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ４１）において、正側に急激に大きくなることが確認された。そして、加速度は、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ４１と立ち下がり時間ｔ４２との間の時間ｔ４３）において、最も大きくなることが確認された。その後、加速度は、電圧波形の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ４２）において、電圧波形の電圧値が小さくなるのに伴って、加速度が負側に急激に小さくなることが確認された。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、１．１（Ｇ）であるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、０．４（Ｇ）であり、正側と負側とでは０．７（Ｇ）の加速度差があることが確認された。
【００６０】
次に、図１１に示す加速度を時間で微分することにより、図１２に示すように、加加速度の０の基準線に対して、非対称な形状の加加速度（実線）の波形が得られた。また、加加速度は、電圧波形の立ち上がり時（立ち上がり時間ｔ４１）において、電圧波形の立ち上がりと略同時に正側に急激に大きくなることが確認された。そして、電圧波形の電圧値が一定になる時間（立ち上がり時間ｔ４１と立ち下がり時間ｔ４２との間の時間ｔ４３）において、負側に加加速度が急激に小さくなることが確認された。その後、加加速度は、電圧波形の電圧値の立ち下がり時（立ち下がり時間ｔ４２）において、さらに負側に急激に小さくなることが確認された。また、加加速度の正側の最大値の絶対値は、２０００（Ｇ／ｓ）であるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値は、２０００（Ｇ／ｓ）であり、加加速度の正側の最大値と負側の最大値との差は０であることが確認された。
【００６１】
なお、図１２に示す加加速度（図１１に示す加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００を把持した場合、加速度の正側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。ただし、この第５実施形態で得られる擬似感覚（牽引感覚）は、上記した第１実施形態〜第４実施形態で得られる擬似感覚（牽引感覚）よりも小さいことが判明した。また、第５実施形態の場合、加加速度の正側の最大値と負側の最大値との差は０であったが、加速度差が０．７Ｇであったため、加速度の大きい正側に擬似力覚（牽引感覚）が発生したと考えられる。このことから、本願発明者は、加加速度に差はなくても加速度に差があれば、ある程度の擬似力覚（牽引感覚）を得ることが可能であることを見出した。さらに、上記した第１実施形態〜第４実施形態と、第５実施形態との擬似感覚（牽引感覚）の差から加加速度が擬似感覚に大きく影響していることを見出した。
【００６２】
なお、第５実施形態のその他の構成および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６４】
たとえば、上記第１〜第５実施形態では、正側に突出する形状を有する波形の電圧をコイルに印加する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、負側に突出する形状を有する波形の電圧をコイルに印加してもよい。
【００６５】
また、上記第１〜第５実施形態では、コイルに印加される電圧波形がコイルに印加される電圧の０の基準線から正側に突出する形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コイルに印加される電圧波形がコイルに印加される電圧の０の基準線から正側または負側にずれた位置から正側に突出する形状を有していてもよい。
【００６６】
また、上記第１〜第５実施形態では、本発明の正または負の一方極性側に突出する形状を有する波形の電圧の一例として、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状、電圧波形または実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状、２つの正弦波を合成した形状、および、矩形状の電圧を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、正または負の一方極性側に突出する形状であれば、ステップ形状、スロープ形状、２つの正弦波を合成した形状および矩形状以外の形状の電圧波形でもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ リニアモータ（振動デバイス）
２ 制御回路部
１１ 筐体
１２ 可動部
１３ａ、１３ｂ バネ部
１４ コイル
１００ 携帯電話
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、
前記コイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、
前記可動部が収納されるとともに前記可動部の往復移動によって振動する筐体と、
前記可動部と前記筐体との間に設けられるバネ部とを備え、
前記コイルには、正または負の一方極性側に突出する形状を有する波形の電圧が印加されるように構成されている、振動デバイス。
【請求項２】
前記コイルに印加される電圧波形は、立ち上がり波形および立ち下がり波形を有する単一の波形からなり、
前記単一の波形の電圧は、前記コイルに対して所定の時間間隔で複数回印加されるように構成されている、請求項１に記載の振動デバイス。
【請求項３】
前記コイルに印加される電圧波形は、前記コイルに印加される電圧の０の基準線から正または負の一方極性側に突出する形状を有するように構成されている、請求項１または２に記載の振動デバイス。
【請求項４】
前記コイルに印加される電圧波形の立ち下がり時間は、電圧波形の立ち上がり時間よりも長くなるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項５】
前記コイルに印加される電圧波形は、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状、または、電圧波形または実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状を有するように構成されている、請求項４に記載の振動デバイス。
【請求項１】
コイルと、
前記コイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、
前記可動部が収納されるとともに前記可動部の往復移動によって振動する筐体と、
前記可動部と前記筐体との間に設けられるバネ部とを備え、
前記コイルには、正または負の一方極性側に突出する形状を有する波形の電圧が印加されるように構成されている、振動デバイス。
【請求項２】
前記コイルに印加される電圧波形は、立ち上がり波形および立ち下がり波形を有する単一の波形からなり、
前記単一の波形の電圧は、前記コイルに対して所定の時間間隔で複数回印加されるように構成されている、請求項１に記載の振動デバイス。
【請求項３】
前記コイルに印加される電圧波形は、前記コイルに印加される電圧の０の基準線から正または負の一方極性側に突出する形状を有するように構成されている、請求項１または２に記載の振動デバイス。
【請求項４】
前記コイルに印加される電圧波形の立ち下がり時間は、電圧波形の立ち上がり時間よりも長くなるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項５】
前記コイルに印加される電圧波形は、電圧波形の立ち下がり時の電圧値が段階的に小さくなるステップ形状、または、電圧波形または実効電圧的な電圧波形の立ち下がり時の電圧値が連続的に小さくなるスロープ形状を有するように構成されている、請求項４に記載の振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−４０５１６（Ｐ２０１２−４０５１６Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４３８９（Ｐ２０１０−１８４３８９）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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