(57)【要約】【課題】  低い電源電圧であっても大きな振動を発生させることができる振動発生器の駆動装置を提供する。【解決手段】  電源３と、前記電源３から与えられる電気エネルギーを蓄積するコンデンサ５と、前記電源３と前記コンデンサ５との間に設けられたダイオード４と、前記電気エネルギーを駆動電流ｉとしてコイル２に与えるトランジスタ７と、このとき前記コイル２に発生する逆起電力Δｅを蓄積するコンデンサ８と、前記コイル２と前記コンデンサ８との間に設けられたダイオード６と、前記コンデンサ８に蓄積された逆起電力Δｅを前記コンデンサ５に与えるトランジスタ９と、前記トランジスタ７，９を駆動させる制御手段２０と、を有する構成とした。【選択図】図１
2006109607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と前記振動体を駆動するコイルとを備えた振動発生器の前記コイルに駆動電流を与えて前記振動体を振動させる振動発生器の駆動装置であって、
電源と、前記電源から与えられる電気エネルギーを蓄積する第１のコンデンサと、前記電源と前記第１のコンデンサとの間に設けられた逆流防止用のダイオードと、前記電気エネルギーを駆動電流として前記コイルに与える第１の切換え手段と、前記駆動電流が流れたときに前記コイルに発生する逆起電力を蓄積する第２のコンデンサと、前記コイルと前記第２のコンデンサとの間に設けられた逆流防止用のダイオードと、前記第２のコンデンサに蓄積された逆起電力を前記第１のコンデンサに与える第２の切換え手段と、前記第１および第２の切換え手段を駆動させる制御手段と、を有することを特徴とする振動発生器の駆動装置。
【請求項２】
前記制御手段は、複数のパルスからなる充電パルス信号と、前記充電パルス信号よりも長いパルス幅からなる駆動パルス信号とを出力して前記第１の切換え手段を駆動させる第１の制御部と、
前記充電パルス信号の出力終了後、前記駆動パルス信号が出力される前又はこれと同時に前記第２の切換え手段を駆動する移動パルス信号を出力する第２の制御部と、を有する請求項１記載の振動発生器の駆動装置。
【請求項３】
前記充電パルス信号の周波数が、人の可聴帯域よりも高い周波数帯域に設定されている請求項２記載の振動発生器の駆動装置。
【請求項４】
前記充電パルス信号の周波数が、前記振動体の固有共振周波数から大きくずらした周波数帯域に設定されている請求項２または３記載の振動発生器の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話機などに搭載されるバイブレーター、あるいは圧電ブザーなどの振動発生器の駆動装置に係わり、特に低い電源電圧で大きな振動を発生させることを可能とした振動発生器の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願発明に関連する技術、すなわち低い電源電圧を効率的に用いて振動体に大きな振動をさせる駆動装置が記載された先行文献としては、例えば以下の特許文献１などが存在する。
【０００３】
特許文献１に記載の駆動装置は振動発生器として圧電ブザーを用いたものであり、複数のトランジスタを切り換えることによってインダクタに電源電圧の約５倍の逆起電力を発生させるとともに、この逆起電力を圧電ブザー（振動発生器）に与えることにより、前記圧電ブザーに大きなブザー音を発生させるというものである。
【特許文献１】特開平６−３２４６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載された駆動装置は、３つのトランジスタと、静電容量可変回路と、クランプ回路と、インバータと、コイル等、比較的多くの部材を必要とするため、駆動装置の小型化および低コスト化の点で難点がある。
【０００５】
また特許文献１に記載された駆動装置において、さらに振動発生器に与える逆起電力を高めたい場合には、インダクタンス値を大きくするか、あるいは単位時間当たりにコイルに流れる電流値を大きくするかのいずれかの方法が考えられる。
【０００６】
しかし、インダクタンス値を大きくする方法では、コイル自体も大型化してしまって携帯電話機等に搭載し難くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、低い電源電圧であっても大きな振動を発生させることを可能とした振動発生器の駆動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、振動体と前記振動体を駆動するコイルとを備えた振動発生器の前記コイルに駆動電流を与えて前記振動体を振動させる振動発生器の駆動装置であって、
電源と、前記電源から与えられる電気エネルギーを蓄積する第１のコンデンサと、前記電源と前記第１のコンデンサとの間に設けられた逆流防止用のダイオードと、前記電気エネルギーを駆動電流として前記コイルに与える第１の切換え手段と、前記駆動電流が流れたときに前記コイルに発生する逆起電力を蓄積する第２のコンデンサと、前記コイルと前記第２のコンデンサとの間に設けられた逆流防止用のダイオードと、前記第２のコンデンサに蓄積された逆起電力を前記第１のコンデンサに与える第２の切換え手段と、前記第１および第２の切換え手段を駆動させる制御手段と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
この場合において、前記制御手段は、複数のパルスからなる充電パルス信号と、前記充電パルス信号よりも長いパルス幅からなる駆動パルス信号とを出力して前記第１の切換え手段を駆動させる第１の制御部と、
前記充電パルス信号の出力終了後、前記駆動パルス信号が出力される前又はこれと同時に前記第２の切換え手段を駆動する移動パルス信号を出力する第２の制御部と、を有するものが好ましい。
【００１０】
本発明では、充電パルス信号によってコイルに発生する逆起電力をそのたびごとに充電してコンデンサの電圧を徐々に高い状態に設定した後、このコンデンサに蓄えられている大きな電気エネルギーを一気に放出して振動体を振動させるようにしたことから、従来のようにコイルに発生した一回分の逆起電力で振動体を駆動する場合に比較して極めて大きな振幅の振動を発生させることができる。
【００１１】
上記において、前記充電パルス信号の周波数が、人の可聴帯域よりも高い周波数帯域に設定されているものが好ましい。
【００１２】
上記手段では、前記充電パルス信号Ｓ１によって振動体が振動させられても、前記振動体の振動に起因する余計な振動音の発生を防止することができる。
【００１３】
また前記充電パルス信号の周波数が、前記振動体の固有共振周波数から大きくずらした周波数帯域に設定されているものが好ましい。
【００１４】
上記手段では、前記充電パルス信号Ｓ１によって振動体自体が振動させられるのを防止することができる。このため、回路内の電気エネルギーが運動エネルギーとして消費されてしまうことを防止でき、前記振動体に大きな振動を効率良く発生させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、低い電源電圧であっても大きな振動を発生させることができる振動発生器の駆動装置を提供することができる。
【００１６】
また従来に比較して部品点数が少なく、低い製造コストで構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照に本発明の振動発生器の駆動装置について説明する。
図１は本発明の実施の形態として振動発生器の駆動装置の構成を示す電気回路図である。
【００１８】
図１に示す駆動装置は、例えばバイブレーター、圧電ブザーなどの振動発生器１を駆動させるためのものである。
【００１９】
前記振動発生器１は、図示しない振動体と前記振動体を駆動するコイル２を有している。例えば、振動発生器１がバイブレーターの場合の前記振動体は、板ばねなどによって振動自在に支持されるとともに磁石（またはコイル）を備えた錘（振動子）であり、コイルに発生する磁界と前記磁石の磁界との間に生じる吸引力や反発力によって前記錘に振動が発生する仕組みになっている（図示せず）。
【００２０】
図１に示すように、この駆動装置には所定の直流電圧（出力電圧＝Ｖcc）を発生することが可能な電池やＤＣ／ＤＣコンバータなどからなる電源３が設けられている。前記電源３の正極には電流が逆流するのを防止する手段として機能する第１のダイオード４のアノードに接続され、電源３の負極は接地されている。前記第１のダイオード４のカソードは前記コイル２の一端２ａと第１のコンデンサ５の正極に接続され、前記第１のコンデンサ５の負極は接地されている。なお、前記第１のダイオード４のカソードと前記第１のコンデンサ５の正極との接続部をポイントＰ１とする。
【００２１】
また前記コイル２の他端２ｂは第２のダイオード６のアノードと第１の切換え手段として機能するＮＰＮ型のトランジスタ７のコレクタ端子の双方に接続されている。第２のダイオード６のカソードは第２のコンデンサ８の正極と第２の切換え手段として機能するＰＮＰ型のトランジスタ９のエミッタ端子の双方に接続されている。なお、前記第２のダイオード６のカソードと前記第２のコンデンサ８の正極との接続部をポイントＰ２とする。
【００２２】
前記トランジスタ（第１の切換え手段）７のエミッタ端子は負極に接地されており、ベース端子は、抵抗Ｒ１を介して入力端子１１に接続され、さらに抵抗Ｒ２を介して負極に接地されている。
【００２３】
一方、前記トランジスタ（第２の切換え手段）９のコレクタ端子は前記第１のダイオード４のカソードと第１のコンデンサ５の正極との接続点である前記ポイントＰ１に接続されている。また前記トランジスタ（第２の切換え手段）９のエミッタ端子とベース端子との間には抵抗Ｒ３が接続され、前記ベース端子は抵抗Ｒ４を介して入力端子１２に接続されている。
【００２４】
前記入力端子１１と入力端子１２には、第１の制御部２１と第２の制御部２２とからなる制御手段２０が接続されている。前記第１の制御部２１および第２の制御部２２が生成した所定のパルス信号が、前記入力端子１１および入力端子１２にそれぞれ入力されるようになっている。
【００２５】
このように、本願発明の振動発生器1の駆動装置は、従来に比較しても少ない部品点数で構成されている。よって振動発生器１全体の構成を小型化することができるとともに、製造コストを低減することが可能となる。
【００２６】
なお、前記振動発生器１は、携帯電話機に搭載されている場合には通話やメールの着信時に振動して、ユーザーに着信があったことを振動で知らせ、また前記振動発生器１が例えばゲーム機のコントローラに搭載されているような場合には、ゲームの内容や操作者の操作に応じて振動を前記操作者に与えることが可能とされている。そして、携帯電話機やコントローラの本体側から振動の発生を要求する制御信号（図示せず）が前記制御手段２０に与えられると、前記第１の制御部２１および第２の制御部２２が前記制御信号に同期して所定のパルス信号を生成し、前記入力端子１１および入力端子１２にそれぞれ与えるようになっている。
【００２７】
次に、図１に示す駆動装置の動作を、図２の波形図を参照しつつ説明する。図２は、図１の駆動装置の入力端子に入力される各パルス信号と回路内のポイントの電圧等との関係を示すタイミングチャートを示し、Ａは第１の制御部から出力されるパルス信号、Ｂは第２の制御部から出力されるパルス信号、ＣはポイントＰ１における電圧の変化を示す電圧波形図、ＤはポイントＰ２における電圧の変化を示す電圧波形図、Ｅは振動体の振動の様子を示している。また図３は充電パルス信号とこれに対応するポイントＰ２の電圧との関係を示す拡大図であり、図２Ａと図２Ｄの点線部分に相当する波形図である。
【００２８】
まず、携帯電話機やコントローラの本体側から振動の発生を要求する制御信号（図示せず）が前記制御手段２０に与えられていないときには、前記入力端子１１は「Ｌレベル」、入力端子１２は「Ｈレベル」の状態に設定されている。この状態では、トランジスタ７，９はともに「ＯＦＦ」状態に設定されている。
【００２９】
このとき、電気エネルギー（電荷）が電源３から第１のダイオード４を介して第１のコンデンサ５に供給されるため、前記ポイントＰ１の電位ＶＰ１は電源３の電圧Ｖccから前記第１のダイオード４のアノード−カソード間電圧Ｖac（≒０．７[ｖ]）を差し引いた（Ｖcc−Ｖac）[ｖ]に設定されている。
【００３０】
また第２のコンデンサ８には、前記第１のダイオード４、コイル２および第２のダイオード６を経由して電源３から電気エネルギー（電荷）が蓄積される。このため、ポイントＰ２の電位ＶＰ２は、前記電源３の電圧Ｖccから前記第１のダイオード４のアノード−カソード間電圧Ｖacと第２のダイオード６のアノード−カソード間電圧Ｖacとを差し引いた（Ｖcc−２・Ｖac）[ｖ]に設定されている。したがって、前記ポイントＰ２の電位ＶＰ２は、前記ポイントＰ１の電位ＶＰ１よりもわずかに低い状態にある（ＶＰ１＞ＶＰ２）。
【００３１】
この状態で、携帯電話機やコントローラの本体側から振動の発生を要求する制御信号（図示せず）が前記制御手段２０に与えられると、まず前記第１の制御部２１が図２Ａに示すような充電パルス信号Ｓ１を生成して前記入力端子１１に与える。なお、このとき、前記入力端子１２は「Ｈレベル」、したがってトランジスタ９は「ＯＦＦ」状態が維持されている。
【００３２】
図３に示すように、前記充電パルス信号Ｓ１が「Ｈレベル」に設定されている時間ｔ１（例えば５０μｓｅｃ以下）の間は、トランジスタ７は「ＯＮ」状態にあるため、前記第１のコンデンサ５に蓄積されていた電気エネルギーが前記コイル２およびトランジスタ７を介して放出される。このとき、前記コイル２に駆動電流ｉが流れ、前記コイル２にエネルギーが蓄積される。
【００３３】
次に、前記充電パルス信号Ｓ１が「Ｌレベル」に設定されている時間ｔ２（たとえば５０μｓｅｃ以下）の間は、前記トランジスタ７が「ＯＦＦ」状態に切り換えられるため、前記コイル２に流れる駆動電流ｉが遮断される。この駆動電流ｉが遮断された瞬間、前記コイル２に蓄えられたエネルギーにより瞬間的に前記コイル２に大きな逆起電力Δｅ１が発生し、この逆起電力Δｅ１は前記第２のダイオード６を介して前記第２のコンデンサ８を充電する。なお、この時間ｔ２の間に第１のコンデンサ５には、前記電源３から第１のダイオード４を介して電気エネルギーが供給される。
【００３４】
さらに次の時間ｔ３の間では、前記充電パルス信号Ｓ１が「Ｈレベル」に設定されるため、上記時間ｔ１の場合同様にトランジスタ７が「ＯＮ」状態に切り換えられて前記コイル２に駆動電流ｉが流れ、前記コイル２に逆起電力Δｅ２に相当するエネルギーが蓄積される。
【００３５】
このように、充電パルス信号Ｓ１として、「Ｌレベル」と「Ｈレベル」とを交互に所定の周波数に応じて複数回繰り返すことにより、前記第２のコンデンサ８に逆起電力Δｅを徐々に蓄積させることができる。このため、例えば電源３の電圧ＶccがＶcc＝３[ｖ]であっても、前記ポイントＰ２の電位ＶＰ２を１００[ｖ]以上の電圧に設定（昇圧）することが可能である。なお、このときのポイントＰ２の電位ＶＰ２は、ＶＰ２＝（Ｖcc−２・Ｖac）＋ΣΔｅ（ただし、ΣΔｅ＝Δｅ１＋Δｅ２＋・・・＋Δｅｎ）と表すことができ、前記ポイントＰ１の電位ＶＰ１と前記ポイントＰ２の電位ＶＰ２との関係が逆転する（ＶＰ１＜＜ＶＰ２）。
【００３６】
前記ポイントＰ２の電位ＶＰ２が十分高く設定されたら、前記図２Ｂに示すように前記充電パルス信号Ｓ１のパルス幅よりも長いパルス幅（例えば、数十ないし数百ｍｓｅｃ）からなる「Ｌレベル」の移動パルス信号Ｓ２が前記第２の制御部２２から前記入力端子１２に入力される。なお、このときトランジスタ７は「ＯＦＦ」に設定されている。
【００３７】
前記移動パルス信号Ｓ２が前記入力端子１２に与えられると、前記トランジスタ９が「ＯＮ」状態に切り換えられる。上記のように前記ポイントＰ１の電位ＶＰ１と前記ポイントＰ２の電位ＶＰ２との関係はＶＰ１＜＜ＶＰ２であるため、前記第２のコンデンサ８に蓄積されている電気エネルギーの一部が、前記トランジスタ９を介して前記第１のコンデンサ５に移動させられる。これにより、図２に示すように前記ポイントＰ１の電位ＶＰ１が前記ポイントＰ２の電位ＶＰ２に近づけられる。
【００３８】
最後に、図２Ａに示すように、前記第１の制御部２１が前記入力端子１１に「Ｈレベル」信号からなる駆動パルス信号Ｓ３を与え、トランジスタ７の動作状態を「ＯＮ」状態に切り換える。すると、第１のコンデンサ５および前記第２のコンデンサ８に蓄積されている電気エネルギーが前記トランジスタ７を介して一気に放出されるため、前記コイル２に瞬間的に大きな駆動電流ｉが流れる。よって、振動発生器１内の図示しない振動体に設けられた磁石の磁界と前記コイル２に発生する磁界との間に大きな吸引力や反発力が作用するため、図２Ｅに示すように前記振動体を大きな振幅で振動させることができる。
【００３９】
よって、前記振動発生器がバイブレーターである場合には、より大きな振幅からなる振動で携帯電話機を振動駆動させることが可能となる。また前記振動発生器が圧電ブザーである場合には、より大きなブザー音を発生させることが可能となる。
【００４０】
あるいは、前記充電パルス信号Ｓ１の出力後、すなわち逆起電力Δｅによる第２のコンデンサ８への充電が完了した後は、前記移動パルス信号Ｓ２と駆動パルス信号Ｓ３とを同時に駆動（ＯＮ）させるようにしてもよい。この場合にも、前記第１のコンデンサ５と第２のコンデンサ８に蓄積されている電気エネルギーを一気に前記コイル２に流すことができるため、前記振動体を大きな振幅で振動させることができる。
【００４１】
なお、前記制御手段２０に制御信号が与えられてから実際に振動が生じるまでの待ち時間は例えば５００ｍｓｅｃ以下と短く設定することが可能である。このため、前記待ち時間が操作者に与える影響を少なくすることができる。
【００４２】
ここで、前記充電パルス信号Ｓ１の周波数は、人の可聴帯域（２０〜２０ｋＨｚ）よりも高い周波数帯域に設定されているものが好ましい。前記充電パルス信号Ｓ１によって前記コイル２に駆動電流ｉが流れると、この駆動電流ｉに応じて振動体が振動するが、このとき前記充電パルス信号Ｓ１の周波数を前記人の可聴域可聴帯域（２０〜２０ｋＨｚ）よりも高い周波数に設定しておくと、前記振動体の振動に起因する余計な振動音の発生を防止することができる。
【００４３】
さらに、前記充電パルス信号Ｓ１の周波数は、振動体の固有共振周波数から大きくずらした周波数帯域に設定されているものが好ましい。
【００４４】
このように、前記充電パルス信号Ｓ１の周波数を振動体の固有共振周波数から大きくずらしておくと、前記充電パルス信号Ｓ１によって前記コイル２に流れる駆動電流ｉに応じて発生する振動体の振動自体を防止することができる。このため、駆動パルス信号Ｓ３による大きな振動の発生の前に、回路内の電気エネルギーが運動エネルギーとして消費されてしまうことを防止できる。このため、第１，第２のコンデンサ５，８により多くの電気エネルギーを蓄積することができるようになるため、前記振動体に大きな振動を効率よく発生させることが可能となる。
【００４５】
なお、上記振動を複数回生じさせたいときには、前記第１の制御部２１および第２の制御部２２が、上記同様に充電パルス信号Ｓ１、移動パルス信号Ｓ２および駆動パルス信号Ｓ３の各信号をこの順番で複数回出力することにより実現できる。この場合、携帯電話機やコントローラの本体側から前記制御手段２０に与えられる制御信号に同期して前記第１の制御部２１および第２の制御部２２が上記各種の信号を出力するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態として振動発生器の駆動装置の構成を示す電気回路図、
【図２】図１の駆動装置の入力端子に入力される各パルス信号と回路内のポイントの電圧等との関係を示すタイミングチャートを示し、Ａは第１の制御部から出力されるパルス信号、Ｂは第２の制御部から出力されるパルス信号、ＣはポイントＰ１における電圧の変化を示す電圧波形図、ＤはポイントＰ２における電圧の変化を示す電圧波形図、Ｅは振動体の振動の様子を示す、
【図３】充電パルス信号とこれに対応するポイントＰ２の電圧との関係を示す拡大図であり、図２Ａと図２Ｄの点線部分に相当する波形図、
【符号の説明】
【００４７】
１  振動発生器
２  コイル
３  電源
４  第１のダイオード（逆流防止手段）
５  第１のコンデンサ
６  第２のダイオード（逆流防止手段）
７トランジスタ（第１の切換え手段）
８  第２のコンデンサ
９  トランジスタ（第２の切換え手段）
２０  制御手段
２１  第１の制御部
２２  第２の制御部
ｉ  駆動電流
Ｓ１  充電パルス信号
Ｓ２  移動パルス信号
Ｓ３  駆動パルス信号
ＶＰ１  ポイントＰ１の電位
ＶＰ２  ポイントＰ２の電位
Ｖcc  電源の出力電圧
Δｅ  逆起電力
【図１】
2006109607.tif 000003
【図２】
2006109607.tif 000004
【図３】
2006109607.tif 000005