(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される一組の磁性体と、
これら磁性体間に互いに反発又は引き合う力を発生する極性の信号を印加する駆動回路と、を備え、該磁性体の動作によって被駆動体を動作させる駆動機構であって、
前記一組の磁性体の各々は一端側が回動を可能とする支点となっている複数組の振動部材の各振動部材の他端側にそれぞれ取り付けられ、
前記駆動回路は前記磁性体を往復運動させて前記複数組の振動部材の各支点相互間の距離を伸縮させ、
前記磁性体は駆動源として前記被駆動体に結合される、駆動機構。
【請求項２】
前記一組の磁性体は、永久磁石とコイルとからなる、請求項１に記載の駆動機構。
【請求項３】
前記一組の磁性体は、複数のコイルからなる、請求項１に記載の駆動機構。
【請求項４】
前記一組の磁性体が永久磁石を間に介して対向配置される、請求項３に記載の駆動機構。
【請求項５】
前記駆動回路は前記磁性体に周波数信号を印加して、当該磁性体を振動させる、請求項１に記載の駆動機構。
【請求項６】
前記一組の磁性体の複数を、前記振動部材の支点で相互に連結してなる、請求項１に記載の駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は駆動機構、駆動装置に関し、詳しくは、複数の磁性材から構成される駆動装置に関する。詳しくは、磁性体（磁石体）間に引力或いは反発力を加えることにより、磁性体を振動させてこれを駆動源として利用した駆動機構に関するものである。さらに詳しくは、誘導型音響変換装置に係わり、詳しくは平面型或いはパネル型と呼ばれるスピーカに関するものである。この平面スピーカは、音源発生機、携帯音響機器、電子新聞音響機器、ＰＤＡ音響機器、水中音響機器、超音波発生機器に使用可能であり、薄型、軽量、高音質であることから、液晶表示装置等の各種表示機器の表示面の一部として設置されることが可能である。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明はデジタル・マイクロミラー・デバイスに関するものであり、詳しくは、マイクロミラーを傾動させる駆動機構に関するものである。さらに詳しくは、磁性体の組み合わせを駆動源とし、駆動回路は駆動源をＰＷＭ制御することを特徴とする駆動機構に関するものである。さらに詳しくは、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して回転軸を回転駆動する動力出力装置に関し、特に、回転トルクの高出力化に適した改良技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、装置を駆動させて振動を発生させる方法としては、不均衡な重量バランサを用いた振動モーターが知られている。このような振動モーターは、コイルの回転軸の両端が軸受け（ベアリング）を介して筺体に固定されている。回転軸の一端には、重量バランサが取り付けられている。この重量バランサは、回転軸の中心からずらして取り付けられているため、コイルの回転に伴い回転軸が不均衡に振動し、その振動は軸受けを介して筺体に伝達されることになる。
【０００４】
また、近年、携帯端末機においては、着信を通知する手段として呼出音と呼出振動がそれぞれ用意されている（例えば、特許文献１を参照。）。このような携帯端末機には、呼出音や音声を発生させるためのスピーカと、呼出振動を発生させるための振動モーターとが、それぞれ搭載されている。使用者は、周囲の状況に応じて、呼出音または呼出振動を適宜選択することができる。
【０００５】
また、駆動機構の代表的なものとして、例えば、内燃機関や電動モーターがある。駆動源からの駆動力は伝達機構を介して被駆動体に供給されることになる。このような駆動源として、例えば、クランク機構やカム機構がある。
【０００６】
従来磁性体の振動を駆動源として利用する従来例は見当たらない。例えば、特開２０００−１６６１７４号公報には、体感振動のばらつきを減少させる振動発生装置が記載されている。この振動発生装置は、振動体と、磁場発生装置を具備し、磁場発生装置は、印加された電圧に基づいて磁場を発生させる磁場発生部と、磁場発生部へ電圧を印加する電圧印加部とからなり、振動体は、支点部と、支点部の両端に設けられた１対の磁気振動部からなり、１対の磁気振動部は磁場発生部によって発生させられた磁場に応答して、支点部を軸として動くことを特徴としている。
【０００７】
また、従来からＤＭ方式の平面型スピーカが知られている。この平面型スピーカは、磁気回路とボイスコイルとから構成されるエキサイターと、このエキサイターによって励振される振動材（振動板）とを備えている。このスピーカは、コーン型のように振動材を剛体として前後に往復振動させるのではなく、周波数に応じて共振点を移動させた撓み振動を行うように構成されている。すなわち、ＤＭ方式とは、Distributed modeの略で、共振モード（曲げ波動）を自在にコントロールすることにより、特定の箇所を加振して分割振動を起こして音を作り出す方式である。
【０００８】
この種のピーカとして、例えば、古川電工時報（平成１３年６月／平面スピーカ振動膜の開発）に記載されたものが存在する。この平面スピーカでは、外枠を兼ねる平板状ヨークに永久磁石がＮ極、Ｓ極交互に配置され、フレキシブルプリント回路で形成されたボイスコイルパターン付振動膜が、エッジにより永久磁石の磁極面から一定距離に柔軟に支持されている構成となっている。
【０００９】
また、振動膜をフィルムから作り、この振動膜内にボイスコイルをパターン形成した平面スピーカも存在する。さらに、特開２００１−３３３４９３号公報には、振動面をポリイミドなどの高分子フィルムなどで構成し、導電コイルパターンを、振動面上に展着されたＣｕ薄膜をエッチングすることによって平面渦巻き状に形成した平面スピーカが開示されている。
【００１０】
ボイスコイルに電気信号の音声電流が流れると、電磁作用の原理に従ってボイスコイルに駆動力が発生し、駆動力の方向はフレミングの左手の法則に従う。ボイスコイルが全面に形成された振動膜は、回路に流れる電流変化に比例してピストン運動を行い、空気が振動して音圧が発生する。
【００１１】
また、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、「ＤＭＤ」と略称することがある。）は、ＳＲＡＭと数十万のマイクロミラーで構成された反射型デバイスで、個々のミラーを±１０度の角度でオン・オフのスイッチングをすることで、デバイス表面の光の反射方向を切り替え、その反射する時間を調節することによりＲＧＢ各色で２５６階調のグレースケールを実現することができる。
【００１２】
マイクロミラーに光が当ると、−１０度の鏡に反射した光は光吸収板に吸収され（オフ：黒くなる）、＋１０度の鏡（オン）に反射した光は投影レンズを通ってスクリーンに映像を映し出す。
【００１３】
オン・オフの回数を調整する（黒と光の回数比）によって、濃度表現を行う。ＤＭＤは、送られてきたイメージ符号に従い、毎秒数千回もの高速でミラーが±１０度にオン・オフする。ここにランプからの光を、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のカラーフィルターを通してＤＭＤに当てると、ミラーに反射した光はレンズを通って、スクリーンに写し出される。つまり、鏡の一つ一つが画素となり、映像を構成する。鏡の間隔はきわめて狭く、またハイスピードで動くため、非常になめらかに動く映像としてスクリーンに投影される。また、このデジタル・マイクロミラー・デバイスによれば、液晶透過式に見られるような電極部もなく、デバイス表面全体で反射するため、滑らかなシームレス画面を実現することができる。
【００１４】
このようなデジタル・マイクロミラー・デバイスとして、例えば、特開平７−３０６３６８号公報（特許文献１）に記載されたものが存在する。このデジタル・マイクロミラー・デバイスはマイクロミラー素子を複数配列して成り、マイクロミラー素子の各々は、１つのマイクロミラー部と、この１つのマイクロミラー部に対応して設けられた、マイクロミラー部の位置を制御するための１つの位置制御手段を備えている。マイクロミラー部には永久磁石が備えられている。一方、位置制御手段は一種の電磁石から成り、そして、その一端はトランジスタ素子に接続されている。トランジスタ素子の制御により位置制御手段に発生する電磁力によってマイクロミラー部位置を制御する。トランジスタ素子のオン・オフ制御により位置制御手段に電流を流し、これにより位置制御手段で発生する電磁力によってマイクロミラー部に備えられた永久磁石４２との間に生じる引力・斥力を利用してマイクロミラー部の位置を制御する。
【００１５】
また、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して回転軸を回転駆動する動力出力装置として、例えば、特開平１０−１７４３３１号公報（特許文献２）に開示されているように、スイッチド・リラクランスモータが知られている。スイッチド・リラクタンスモータは、内周縁に沿って複数の突極を有する環状ステータと、外周縁において当該突極に対峙する向きに形成された複数の突極を有し、環状ステータ内部で回転自在に軸支されたロータとから構成される一種の誘導同期モータである。ステータの突極を相毎に順次励磁させることで、ステータ内部の中空部分に磁束を発生させ、ロータの突極とステータの突極との間に作用する磁力でロータに回転トルクを与えることができる。
【特許文献１】
特開平７−３０６３６８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１７４３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述したような携帯端末機においては、スピーカと振動モーターとがそれぞれ搭載されていたため、それぞれについて取り付け工程を要するとともに、携帯端末機の小型化や軽量化を実現する上での障害となっていた。さらに、上述したような振動モーターが使用されている場合には、不均衡な重量バランサを用いた構成であったため、回転軸や軸受けに大きなストレスが生じやすく、その結果、振動モーターの寿命が短くなりやすいといった問題があった。また、前記従来技術においては、磁性体の振動を駆動源として被駆動体を駆動させるための開示及び示唆はない。
【００１７】
また、既述した従来の平面スピーカによれば、導電体を含んだ振動板を振動させるために、複数のコイル構成と永久磁石を必要とする。また、振動板が電磁コイルを含んでいると振動板のほか導電体も振動させるために、振動板内で振動のバラツキが生じ、さらに、低周波数に対応した変換も難しくなる。そして、永久磁石とコイル部との隙間は振動板の振動を可能にするために、一定の隙間が必要となり磁力効率が低下する問題がある。
【００１８】
また、従来のマイクロミラーに関する従来例においては、トランジスタ素子がオフの状態にあっては、トランジスタ素子に接続された位置制御手段には電流が流れず、電磁石には電磁力が発生せず、マイクロミラー部に備えられた永久磁石４２とこの電磁石との間に働く引力によって、マイクロミラー部から射出された光は、デジタル・マイクロミラー・デバイスとスクリーンとの間に設けられた開口部を有する遮蔽板によって遮られ、スクリーンに到達しない。しかしながら、この状態において、電磁石に通電されないために、マイクロミラーの挙動が安定しない問題がある。また、マイクロミラーの変位量をアナログ的に制御できない問題がある。
【００１９】
しかし、このような電動モータでは、相数を増大したり、励磁電流の値を大きくしても、回転トルクの高出力化には構造的な限界があり、改良技術の開発が望まれる。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、磁性体に供給される信号の極性を制御して、磁性体を、被駆動体を駆動させるための駆動源として利用した駆動機構を提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、振動発生機能と音発生機能とを兼ね備えた駆動装置を提供することである。
【００２２】
また、本発明のさらに他の目的は、装置へ局所的な負荷を与えることなく振動を発生させることができる駆動装置を提供することである。
【００２３】
本発明のさらに他の目的は、簡単な磁性体の構成で、振動材内での振動がばらつかず、かつ低周波数領域での周波数特性に優れ、さらに、磁力効率にも優れた誘導型音響変換装置を提供することである。
【００２４】
本発明の更に他の目的は、デジタル・マイクロミラー・デバイスにおいて、マイクロミラーの変位挙動を安定化するとともに、その変位量をアナログ的に変化させることが可能なデジタル・マイクロミラー・デバイスにおけるマイクロミラーの駆動機構を提供することを目的とするものである。
【００２５】
さらに、本発明の他の目的は、複数の磁性体からなる組を駆動源とした駆動機構において、周波数信号のＰＷＭ制御を利用した、被駆動体の駆動機構、及びこの駆動機構を備えた表示装置を提供することにある。
【００２６】
本発明の更に他の目的は、本発明は回転トルクの高出力化を実現できる動力出力装置を提供することである。本発明の更に他の目的は、回転駆動の安定化を実現する動力出力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記課題を解決するために、本発明は、複数の磁性体を備える組と、この組に周波数信号を供給する手段と、前記磁性体間の吸引―反発による運動を形成する手段と、を備え、この運動を駆動源とした、駆動機構であることを特徴とする。
【００２８】
本発明の第１の形態は、第１の磁性材と第２の磁性材とを備え、一方の磁性材を固定側に設けるとともに、他方の磁性材を駆動側に設けてなり、さらに、前記第１の磁性材又は第２の磁性材に周波数信号を与えて前記第１の磁性材と前記第２の磁性材との間に磁気作用を生じさせることにより、駆動側の磁性材を固定側の磁性材に対して駆動させる駆動手段と、を備え、一方の磁性材は、他方の磁性材が発生する磁力線上の方向に対して自身が発生する磁力線上の方向が交差又は平行になるように設置されたことを特徴とする駆動装置、又は駆動装置を制御する方法であることを特徴とする。
【００２９】
本発明の他の形態は、互いに対向配置される複数の磁性体と、これら磁性体間に互いに反発又は引き合う力を発生する極性の信号を印加する駆動回路と、を備え、前記複数の磁性体からなる組を支点において支持し、前記駆動回路は当該磁性体を、前記支点を中心にして傾動させるように駆動させ、前記磁性体の組は駆動源として被駆動体に連結されて構成された駆動機構であることを特徴とする。
【００３０】
本発明のさらに他の形態は、磁場制御機構、及びこれを用いた駆動機構に関するものであり、すなわち、複数の磁場発生手段と、当該磁場発生手段で発生する磁場を互いに干渉させる手段と、前記複数の磁場発生手段の少なくとも一つの挙動によって駆動される被駆動体と、を備えてなる駆動機構であることを特徴とする。
【００３１】
後述する実施形態において説明するように、磁場発生手段は、永久磁石と電磁コイル（誘起磁場発生手段）のユニット或いは電磁コイル同士のユニットである。駆動機構にはこのユニットが単独又は複数備われている。前記干渉手段は、周波数信号をコイルに供給する手段であり、これに際しては周波数信号のＰＬＬ制御、ＰＷＭ制御等各種制御を適用することができる。
【００３２】
本発明のさらに他の形態は、複数の磁性体を平面状に互いに対向して配置するとともに、当該磁性体を相対的に振動させ、少なくとも一方の磁性体をボイスコイルと振動材とから構成し、このボイスコイルは前記振動材の振動領域外に存在し、さらに、前記ボイスコイルに駆動信号を供給する駆動回路を備えてなる音響変換装置であることを特徴とする。
【００３３】
本発明の更に他の形態は、デジタル・マイクロミラー・デバイスにおけるマイクロミラーの駆動機構において、マイクロミラーの支持機構と、当該支持機構に駆動信号を供給する駆動回路と、を備え、前記支持機構は複数の磁性体からなる組を備え、前記駆動回路はこの磁性体の少なくとも一つに周波数信号を供給し、前記磁性体からの磁場を互いに干渉させるようにして、前記支持機構が前記マイクロミラーを傾動させるようにしたことを特徴とする。
【００３４】
本発明はさらに、複数の磁性体からなる組を駆動源とした駆動機構であって、駆動回路を備え、この駆動回路から周波数信号からなる駆動信号を少なくとも一つの磁性体に供給し、前記磁性体間に磁界の干渉を起こして、前記磁性体間で当該磁性体を傾動させ、前記駆動回路は、ＰＷＭ制御手段を備えることにより、前記駆動信号のデューティ比を提供でき、このデューティ比によって前記磁性体の傾動量を制御し、この傾動量を被駆動体の駆動量に適用してなることを特徴とするものである。
【００３５】
本発明の更に具体的な形態は、コイルが巻回された中空筒体と、前記中空筒体の中空部内に挿通された柱状の永久磁石と、前記中空筒体と永久磁石との相対的な往復運動を回転軸の回転運動に変換するクランク機構、とを含み、前記中空筒体は前記コイルに供給される駆動パルス信号によってその中空部に挿通された永久磁石との間で磁気回路を形成し、交互に変化する駆動パルス信号の極性に応じて、前記中空筒体と永久磁石との間に磁気反発力と磁気吸引力とを交互に発生させることで、前記中空筒体と前記永久磁石とを相対的に往復運動させ、クランク機構を介して前記往復運動を回転軸の回転運動に変換することである。かかる構成により、中空筒体と永久磁石との間に作用する磁気反発力及び磁気吸引力のベクトル方向に中空筒体と永久磁石とが相対的に往復運動を行うため、電気エネルギーを効率よく往復運動に変換でき、クランク機構を介してこの往復運動を回転軸の回転運動に変換するため、回転トルクの高出力化を実現できる。また、永久磁石が中空筒体の中空部内に挿通された状態で両者間に磁気回路が形成されるため、磁気反発力及び磁気吸引力の大きさを比較的大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
［第１の実施の形態］
【００３６】
次に、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態において、第１の磁性材にはコイル、第２の磁性材には永久磁石、がそれぞれ該当する。
【００３７】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図２は、図１に示した駆動装置の回路構成図である。図３は、図１に示したコイルを駆動する回路構成図である。
【００３８】
図１（Ａ）において、駆動装置１は、基板１０、磁気発生用のコイル１１、永久磁石１２、コイル１１を駆動させる駆動回路１３、を備えている。固定子としてのコイル１１は、その一方の面が基板１０に取り付け固定されている。振動子としての永久磁石１２は、コイル１１の中空部１１ａに位置するように、一端が共振板としての蓋に保持されている。なお、同図１（Ａ）は、駆動装置１の内部を見せるように、同図１（Ｂ）記載の蓋１５を除去して記載している。
【００３９】
同図１（Ｂ）に見るように、駆動装置１は、基板１０と該基板１０と対抗する位置に設けられた蓋１５とを備えている。この蓋１５は、基板１０とともに所定のケースを形成するように構成されている。磁気回路を構成するコイル１１は、ケースの下面を構成する基板１０に固定されている。そして、永久磁石１２は、その一端がコイル１１の内周形状を画定する中空部１１aに内挿されるように、その他端が、緩衝ホールダ１４を介して蓋１５に対して振動可能に取り付けられている。つまり、略長方形状の永久磁石１２の長手方向一端部は、コイル１１の中空部１１ａに位置するとともに、永久磁石１２の長手方向他端部は、緩衝ホールダ１４に振動可能に取り付けられている。
【００４０】
緩衝ホールダ１４は、コイル１１の中空部１１ａに対向する蓋１５の位置に固定されている。また、永久磁石１２は、長手方向と並行の両端部にＳ極とＮ極をそれぞれ有し、各磁極面がコイル１１の内周に対向するように配置されている。つまり、永久磁石１２は、コイル１１が発生する磁力線に対して永久磁石１２が発生する磁力線上の方向が交差するように配置されている。また、同図では、永久磁石１２が発生する磁力線上の方向が９０度の傾きで交差するように配置されているが、傾きは９０度に限定されない。
【００４１】
なお、同図１（Ｂ）では、永久磁石１２の長手方向略中央部から長手方向一端部までの部分が、コイル１１の中空部１１ａに位置するように配置されている。しかし、永久磁石１２の長手方向一端部が、コイル１１の中空部１１ａの上部に位置するように（永久磁石１２の全部がコイル１１の外側に位置するように）配置してもよい。また、振動子である永久磁石の形状、材質及び質量等は、要求仕様に従って適宜選択可能である。また、緩衝ホールダの材質は、シリコン等が該当するが、これも要求仕様に従って適宜選択可能である。
【００４２】
図２において、駆動装置の駆動回路は、また、ＯＳＣ（Oscillator）１００、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１０１、ドライバ１０２、コイル１１、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３とから構成される。コイル１１に入力する駆動電流の周波数を制御する周波数制御手段としてのＰＬＬ１０１は、ＣＰＵ１０３の制御に従って、所定の周波数を出力する。駆動装置１が携帯端末機に適用された場合には、利用者の設定に基づいて、所定の周波数を出力する。例えば、利用者が着信方法として振動音を設定している場合には、ＣＰＵ１０３は、呼出振動に対応した低周波信号を出力するようにＰＬＬ１０１を制御する。また、利用者が着信方法として呼出音を設定している場合には、ＣＰＵ１０３は、呼出音に対応した高周波数信号を出力するようにＰＬＬ１０１を制御する。なお、低周波数（振動周波数）領域には、４Ｈｚ〜３０Ｈｚ、高周波数領域には、４００Ｈｚ〜４０ＫＨｚが設定される。
【００４３】
図３において、コイルは、図２に示した駆動回路で発生する駆動信号がコイルに入力されて動作する。駆動装置１のコイルを駆動する回路は、一対のＰＮＰトランジスタ２０１、２０３、ＮＰＮトランジスタ２０２、２０４を襷がけにして構成される。トランジスタ２０１とトランジスタ２０２のコレクタと、トランジスタ２０３とトランジスタ２０４のコレクタ間には、コイル１１が接続され、トランジスタ２０１とトランジスタ２０２のベースと、トランジスタ２０３とトランジスタ２０４のベース間には、インバータ２０７を介して接続され、入力接続点２０９を形成する。トランジスタ２０１とトランジスタ２０３のエミッタには、電源電圧２０５が、トランジスタ２０２とトランジスタ２０４のエミッタにはグランド２０６が接続される。励振信号２１０は、矢印ＩaまたはＩｂの方向に交互に流れ、低周波の場合には、例えば、４Ｈｚ〜３０Ｈｚの信号が、高周波の場合には、例えば、４００Ｈｚ〜４０ＫＨｚの信号が、それぞれ入力される。なお、後述する図７及び図８における駆動装置に適用する場合には、低周波として０．１Ｈｚ〜３０Ｈｚ、高周波として４００Ｈｚ〜４０ＫＨｚを設定することが望ましい。
【００４４】
図１に戻り、このように構成された駆動装置１の基本的な動作について説明する。駆動装置１において、駆動回路１３がコイル１１に駆動電流（交流電流）を印加すると、コイル１１と永久磁石１２との間で互いに磁気吸引と反発とが繰り返される。つまり、コイル１１に印加された電流と永久磁石１２の磁気作用により、永久磁石１２は、緩衝ホールダ１４に保持された部分を支点として、極方向へ振動する。
【００４５】
具体的には、駆動回路１３がコイル１１に低周波数領域、つまり、後述する音声周波数領域よりも低い周波数領域（機械振動周波数）の駆動電流を印加すると、永久磁石１２が振動し、この永久磁石１２の振動は、永久磁石１２を保持した緩衝ホールダ１４に伝達される。その結果、永久磁石１２と緩衝ホールダ１４とが一体となって振動し、この振動量が大きくなると、発生した振動は蓋１５を介して外部に伝達される。一方、駆動装置１において、駆動回路１３がコイル１１に高周波数領域、つまり音声周波数領域（例えば、電話機等で使用される音声周波数領域）の駆動電流を印加した場合には、永久磁石１２の極方向への振動によって音圧が生じ、所定の可聴音を発生させる。
【００４６】
従って、駆動装置１を携帯端末機に搭載した場合には、着信を着信音と振動音のいずれによって通知するかといった通知条件に従って、駆動信号の周波数を制御すればよい。例えば、利用者によって振動音による着信通知（マナーモード）が選択されている場合には、駆動回路１３は、コイル１１に低周波数領域の駆動電流を印加する。その結果、永久磁石１２の振動は、蓋１５を介して図示しない携帯端末機の筺体に呼出振動として伝達され、利用者に着信を知らせることになる。一方、着信音による着信通知（ブザー音やメロディなど）が選択されている場合には、駆動回路１３は、コイル１１に高周波数領域の駆動電流を印加する。その結果、永久磁石１２の振動による音圧は、携帯端末機の筺体の空気通路から放出され、着信音を発し、利用者に着信を知らせることになる。なお、利用者が通話中の場合には、この永久磁石１２の振動は、相手あるいは利用者の音声となるように構成することもできる。
【００４７】
上記のような駆動装置１によれば、１つの駆動装置において、振動発生体と発音体の両機能を共用するこことが可能なる。また、コイル１１の駆動電流の周波数を制御するだけでよいので、簡単な制御構造で、１の駆動装置を振動発生源あるいは音発生源として切り換え、利用することが可能になる。また、発音と振動の２つの作用をする駆動装置を、簡単な部品構造で廉価に実現することが可能になる。
【００４８】
さらにまた、上記駆動装置１によれば、振動子である永久磁石は緩衝ホールダ１４により保持されているので、駆動装置１には、局部的な負荷が加えられない。よって、振動に伴う機械振動系のストレスを減少させることができるので、駆動装置の長寿命化を図ることが可能になる。
［第２の実施の形態］
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置について説明する。図４は、第２の実施の形態に係る駆動装置の断面図である。なお、第２の実施の形態に係る駆動装置の構造については、第１の実施の形態に係る駆動装置と異なる点についてのみ説明するものとし、第１の実施の形態と同じ構成部品については、同じ番号を付している。
【００５０】
図４において、第２の実施の形態に係る駆動装置が、第１の実施の形態に係る駆動装置と異なる点は、振動子である永久磁石１２を保持する緩衝ホールド１６が、ケースの蓋１５側ではなく基板１０側に設けられている点である。この構成によれば、永久磁石１２は、基板１０側に設けられた緩衝ホールダ１６に保持された部分を支点として、極方向へ振動することになる。
【００５１】
第２の実施の形態に係る駆動装置１の動作は、第１の実施の形態に係る駆動装置１と実質的に同じであるため、詳細な説明は省略する。なお、駆動回路１３がコイル１１に低周波数領域の駆動電流を印加すると、永久磁石１２の振動は、緩衝ホールダ１６及び基板１０を介して外部に伝達される。よって、ここでは、基板１０が、永久磁石１２の振動に共振する振動板としても機能することになる。
【００５２】
第２の実施の形態に係る駆動装置は、第１の実施の形態に係る駆動装置の効果に加え、緩衝ホールダ１６がコイル１１を固定する基板１０側に設けられていることにより、省スペース空間を得るために振動用の蓋を用いない場合でも、直接筺体（基板１０）を振動させることが可能になる。また、コイル１１と永久磁石１２とを同じ基板１０に配置することができるので、駆動装置１を構成する部品数をより少なくさせることができる。
［第３の実施の形態］
【００５３】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置について説明する。図５は、第３の実施の形態に係る駆動装置の断面図である。なお、第３の実施の形態に係る駆動装置の構造については、第１の実施の形態に係る駆動装置と異なる点についてのみ説明するものとし、第１の実施の形態と同じ構成部品については、同じ番号を付している。
【００５４】
図５において、第３の実施の形態に係る駆動装置が、第１の実施の形態に係る駆動装置１と異なる点は、振動子となる永久磁石１２が、緩衝サポータ１７によって保持されている点である。
【００５５】
なお、第３の実施の形態に係る駆動装置１の動作は、第１の実施の形態に係る駆動装置１と実質的に同じであるため、詳細な説明は省略する。第３の実施の形態に係る駆動装置１は、第１の実施の形態に係る駆動装置１の効果に加え、緩衝サポータ１７を用いることにより、振動振幅領域を大きくすることが可能になる。
［第４の実施の形態］
【００５６】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る駆動装置について説明する。図６は、第４の実施の形態に係る駆動装置の断面図である。なお、第４の実施の形態に係る駆動装置の構造については、第１の実施の形態に係る駆動装置と異なる点についてのみ説明するものとし、第１の実施の形態と同じ構成部品については、同じ番号を付している。
【００５７】
図６において、第４の実施の形態に係る駆動装置が、第１の実施の形態に係る駆動装置と異なる点は、円錐形状を有する振動板としての共振部１５ａを蓋１５の中心部に設け、この共振部１５ａによって永久磁石１４を保持する構成とした点である。なお、図６では、永久磁石１４は、その全体がコイル１１の外側であって、かつ、コイル１１の中空部１１ａの上部に位置するように保持されている。
【００５８】
第４の実施の形態に係る駆動装置の動作は、第１の実施の形態に係る駆動装置と実質的に同じであるため、詳細な説明は省略する。なお、駆動回路１３がコイル１１に低周波数領域の駆動電流を印加すると、永久磁石１４の振動は、共振部１５ａに伝達され、共振部１５ａの振動が音圧を発生させることになる。
【００５９】
第４の実施の形態に係る駆動装置は、第１の実施の形態に係る駆動装置の効果に加え、円錐形状を有する振動板としての共振部１５ａを設け、この共振部１５ａにより音を発生させることとしたので、より性能のよい音を発生することが可能になる。高域周波数特性を向上させることが可能になる。
［第５の実施の形態］
【００６０】
次に、本発明の第５の実施の形態に係る駆動装置について説明する。図７は、第５の実施の形態に係る駆動装置の上面図である。第５の実施の形態に係る駆動装置は、例えば、歩行や飛行を行うロボットに適用される。なお、図７（Ａ）は、コイルに励振信号を与えていない状態、図７（Ｂ）は、コイルに励振信号を与えた状態、図７（Ｃ）は、コイルに、図７（Ｂ）と逆の励振信号を与えた状態、をそれぞれ説明している。
【００６１】
図７（Ａ）において、駆動装置２は、固定部として磁気発生用のコイル２１、コイル２１の中空部に嵌め込むように取り付け固定された基板２２とを備え、さらに、振動子として永久磁石２３（２３ａ及び２３ｂ）、永久磁石２３に取り付けられた棒状の振動部材２４（２４ａ及び２４ｂ）とを備えている。なお、図示してはいないが、コイルを駆動させる駆動回路も備えている。
【００６２】
永久磁石２３は、第１の永久磁石２３ａおよび第２の永久磁石２３ｂからなり、長手方向と並行の端部にＳ極とＮ極をそれぞれ有している。第１の永久磁石２３ａおよび第２の永久磁石２３ｂは、それぞれの長手方向一端部が、基板２２の両端面の対応する位置に、振動可能に取り付けられている。長手方向一端部の取り付け箇所は、基板２２の両端面であればどこでも構わないが、本実施の形態では、該両端面の中央部、つまりコイル２１の内周の中心部に対応する位置に取り付けられている。なお、第１の永久磁石２３ａおよび第２の永久磁石２３ｂは、異なる磁極同士が基板２２をはさんで対向するように保持される。また、第１の永久磁石２３ａおよび第２の永久磁石２３ｂは、それぞれの長手方向他端部に、棒状の振動部材２４ａ及び２４ｂが取り付けられている。この棒状の振動部材２４ａ及び２４ｂは、例えば、プラスチック等の軽量かつ堅固な材料で形成され、永久磁石２３の振動と共振するように構成されている。
【００６３】
次に、このように構成された駆動装置２の基本的な動作について説明する。図７（Ｂ）において、図示しない駆動回路がコイル２１に駆動電流を印加すると、コイル２１に磁束が発生する。ここでは、第１の永久磁石２３ａ側にＳ極、第２の永久磁石２３ｂ側にＮ極が発生するように、励磁されたため、第１の永久磁石２３ａ及び第２の永久磁石２３ｂは、矢印ｍの方向へ移動する。
【００６４】
次に、図７（Ｃ）に示すように、第１の永久磁石２３ａ側にＮ極、第２の永久磁石２３ｂ側にＳ極が発生するように励磁すると、今度は、第１の永久磁石２３a及び第２の永久磁石２３ｂは、矢印ｎの方向へ移動する。よって、駆動回路が、コイル２１の磁束が切り替わるように駆動電流を印加すると、第１の永久磁石２３ａ及び第２の永久磁石２３ｂは、駆動電流の向きに応じて同一方向への移動を繰り返す。
【００６５】
ここで、駆動回路がコイル２１に低周波数領域の駆動電流を印加すると、第１の永久磁石２３ａ及び第２の永久磁石２３ｂがそれぞれ振動し、永久磁石２３と永久磁石２３に固定された振動部材２４とが一体となって振動する。よって、例えば、駆動装置２が、昆虫の形態をしたロボットに適用された場合には、振動部材２４の振動を昆虫の歩行運動に利用することも可能である。
【００６６】
一方、駆動装置２において、駆動回路がコイル２２に高周波数領域の駆動電流を印加した場合には、永久磁石２３と振動部材２４の振動によって音圧が生じ、所定の可聴音を発生させることができる。よって、駆動装置２が、昆虫の形態をしたロボットに適用された場合には、所定の可聴音を、昆虫の羽根のすり合わせにより発生する所謂「虫の音」として構成することも可能である。
【００６７】
このような駆動装置２によれば、振動発生と音源発生とを兼用可能な振動装置を、昆虫などのロボットの分野へも応用することができるようになるので、昆虫ロボットの興趣をよりいっそう高めることが可能になる。また、振動部材２４を薄く軽量の羽状に構成することにより、トンボのように飛行する昆虫ロボットへの応用や、魚介類、植物の葉等の自然界における生態アクチュエータとしての応用が可能になる。
【００６８】
また、コイル２１を永久磁石にし、永久磁石２３Ａ、２３Ｂをコイル磁石にしても同様の効果が得られる。
【００６９】
本実施形態の駆動装置の駆動回路は、図２および図３のものと同様に構成されている。コイル２１に入力する駆動電流の周波数を制御する周波数制御手段としてのＰＬＬ１０１は、ＣＰＵ１０３の制御に従って、所定の周波数の駆動信号をドライバ１０２に供給する。低周波数（振動周波数）領域には、０．１〜３０Ｈｚ、高周波数領域には、４００Ｈｚ〜４０ＫＨｚが設定される。励振信号２１０は、矢印ＩaまたはＩｂの方向に交互に流れ、低周波の場合には、例えば、４Ｈｚ〜３０Ｈｚの信号が、高周波の場合には、例えば、４００Ｈｚ〜４０ＫＨｚの信号が、それぞれ入力される。つまり、コイル２１に印加された電流と永久磁石の磁気作用により、永久磁石は基板２２の２５ａ，２５ｂを支点として、磁気反発力と引力とに従い図に示す矢印のｍ，ｎ方向に円弧の軌跡にしたがった振動或いは往復運動を行う。したがって、磁性体の振動によって、駆動体である振動部材２４ａ，２４ｂを駆動させることができる。
【００７０】
図７に戻り、このように構成された駆動装置２の基本的な動作について説明する。駆動装置２において、駆動回路（図２参照）がコイル２１に駆動電流（交流電流）を印加すると、コイル２１と永久磁石２３ａ、２３ｂとの間で互いに磁気吸引と反発とが繰り返される。つまり、コイル２１に印加された電流と永久磁石の磁気作用により、永久磁石は基板２２の２５ａ、２５ｂを支点として、磁気反発力と引力とに従い図１１で示す矢示ｍ，ｎ方向に円弧の軌跡にしたがった振動或いは往復運動を行う。したがって、磁性体の振動によって被駆動体である振動部材２４ａ，２４ｂを駆動させることができる。
［第６の実施の形態］
【００７１】
次に、本発明の第６の実施の形態に係る駆動装置について説明する。図８は、第６の実施の形態に係る駆動装置の上面図である。なお、第６の実施の形態に係る駆動装置の構造については、第５の実施の形態に係る駆動装置と異なる点についてのみ説明するものとし、第５の実施の形態と同じ構成部品については、同じ番号を付している。
【００７２】
図８において、第６の実施の形態に係る駆動装置が、第５の実施の形態に係る駆動装置と異なる点は、永久磁石の代わりに電気磁石を用いている点である。このように構成された駆動装置の基本的な動作について説明する。ここでは、コイル２２への励磁にあわせて、電気磁石の極性を変えるように電気磁石を制御することによって、より複雑な制御を行うことを特徴とする。
【００７３】
図８（Ｂ）では、第１の電気磁石２３ａ側にＳ極、第２の電気磁石２３ｂ側にＮ極が発生するように励磁された場合に、第１の電気磁石２３aの極性を変えるように第１の電気磁石２３aに対して駆動電流を印加する。これにより、第１の電気磁石２３aは矢印ｍの方向へ移動するが、第２の電気磁石２３ｂは矢印ｎの方向へ移動するため、第１の電気磁石２３aと第２の電気磁石２３ｂは、それぞれ異なる方向へ移動することになる。
【００７４】
次に、図８（Ｃ）に示すように、第１の電気磁石２３ａ側にＮ極、第２の電気磁石２３ｂ側にＳ極が発生するように励磁された場合には、第１の電気磁石２３ａは矢印ｎの方向へ移動するが、第２の電気磁石２３ｂは矢印ｍの方向へ移動するため、第１の電気磁石２３aと第２の電気磁石２３ｂは、異なる方向へ移動することになる。
【００７５】
これによれば、第１の電気磁石２３ａ及び第２の電気磁石２３ｂの極性を制御することによって、第１の電気磁石２３ａ及び第２の電気磁石２３ｂの移動方向が同一方向または異方向となるように、適宜制御することが可能になる。
【００７６】
このように、第６の実施の形態に係る駆動装置は、第５の実施の形態に係る駆動装置の効果に加え、永久磁石の代わりに電気磁石を用いているので、駆動装置２が、昆虫の形態をしたロボットに適用された場合には、より複雑な歩行運動を実現させることが可能になる。また、振動部材２４を薄く軽量の羽状に構成して、トンボのように飛行する昆虫ロボットへ応用した場合には、飛行中の気流に合わせて、飛行コースを変更するように制御することによって、安定した飛行を実現することが可能になる。
【００７７】
図９は、図３に示す駆動回路の変形例を示すものである。この実施形態に係わる駆動回路が図３の駆動回路と異なる点は、励振信号２１０として、デューティ比が制御された信号が供給されることである。符号２５０は、水晶発信器から作られた鋸歯状波信号を示し、符号２５２は、ＣＰＵ（図２参照）の指令によって作られた角度指示信号を示す。この角度指示信号とは、永久磁石１２が緩衝ホールダ１４等に保持された部分を支点として円弧の往復運動を描く場合において、この円弧の角度を指示するためのものである。鋸歯状波信号と角度指示信号とが比較器２５４で比較されて、デューティ比を持った信号がコイルに供給される。
【００７８】
図１０は、これら信号波形に対応した波形図であり、図１０（１）は角度指示信号であり、図１０（２）は鋸歯状波信号であり、図１０（３）は角度指示信号の拡大図であり、図１０（４）は鋸歯状波信号の拡大図である。角度指示信号と鋸歯状波信号とが比較されて、図１０（５）のようなデューティ比を持った励振信号２１０が形成される。角度指示信号を変更することにより、励振信号のデューティ比を変更して前記角度を調整するＰＷＭ制御を行うことが可能となる。なお、このデューティ比と角度指示信号の周波数の関係は前記ＣＰＵに付帯するメモリに記憶されている所定のテーブルに設定記憶されている。
【００７９】
本発明は、携帯電話以外にも、健康器具、ゲーム器、体感装置、小型ポンプ、振動センサ、噴霧器、水中内スピーカ、移動ロボット（空中、陸、海中）、バルブ弁、流体／気体の方向調整等の分野に応用することもできる。
［第７の実施の形態］
【００８０】
次に、本発明の第７の実施の形態に係る駆動機構について説明する。図１１は、第７の実施の形態に係る駆動装置の構成を説明するための図である。この形態では、上記各実施の形態に係る駆動機構と異なり、永久磁石を固定側に配置し、コイルを稼動側に配置している。さらに、図８のコイルコイル２１を永久磁石に代えて各電器磁石の２３Ａ，２３Ｂの極性を代えても同様な効果が得られる。
【００８１】
図１１（Ａ）において、駆動機構３００は、基板３０１、永久磁石３０２、コイル３０３、振動部材３０４、コイルを駆動させる駆動回路３０５を備えて構成される。固定子としての永久磁石３０２は、磁極を有する一方の面が、基板３０１に取り付け固定されている。なお、永久磁石３０２の代わりに電気磁石を用いてもよい。振動子としてのコイル３０３は、コイル３０３の内周を画定する振動板３０３aが永久磁石３０２の磁極を有する他方の面と対向するように配置されている。振動部材３０４の一方の端部は、コイル３０３の外周の所定部分に取り付けられ、他方の端部は、図示してはいないが、所定の方法での可動状態で固定されている。これにより、コイル３０３は、振動部材３０４の他方の端部を固定点（支点）として一点に固定される。
【００８２】
なお、本実施の形態では、永久磁石３０２のＳ極を有する面が基板３０１に固定され、Ｎ極を有する面がコイル３０３の振動板３０３ａと対向するように配置されている。よって、永久磁石３０２が発生する磁力線上の方向と、コイル３０３が発生する磁力線上の方向は略並行となる。
【００８３】
次に、このように構成された駆動装置３００の基本的な動作について説明する。駆動機構３００において、駆動回路３０５がコイル３０３に所定の駆動信号を与えると、永久磁石３０２とコイル３０３との間に磁気作用が生じる。このコイル３０３は、振動部材３０４を介して一点固定されているので、コイル３０３の振動運動は、その固定点を中心とした円弧運動となる。さらに、駆動回路３０５がコイル３０３に交流信号を与えることにより、永久磁石３０２とコイル３０３との間に互いに磁気吸引と反発とが繰り返され、その結果、コイル３０３は、固定点を中心として円弧で往復運動を描くことができる。さらに、高周波の場合は、振動板３０３ａが平面振動スピーカーとして可聴音を発生する駆動体ともなる。
【００８４】
図１１（Ｂ）は、永久磁石３０２とコイル３０３とが互いに吸引しあう様子、図１１（Ｃ）は、永久磁石３０２とコイル３０３とが互いに反発しあう様子を示す図である。このように、振動部材３０４を、支点を中心に円弧状に往復させることができるという効果がある。また、回転モーターやメカを用いることなく振動部材を駆動できるので、この振動部材を既述のように飛行模型や歩行模型の駆動源として利用することにより、駆動効率に優れた駆動機構を提供することができるとともに小型軽量化を容易に実現することが可能になる。
［第８の実施の形態］
【００８５】
次に、本発明の第８の実施の形態に係る駆動機構について説明する。図１２は、この駆動機構を示す模式図である。図１２（Ａ）と図１２（Ｂ）において、駆動機構が、前記駆動機構と異なる点は、永久磁石３０２を挟み込むように永久磁石３０２の両側にコイルをそれぞれ配置している点である。具体的には、駆動機構は、永久磁石３０２、第１のコイル３０３、第２のコイル３０６、第１の振動部材３０４、第２の振動部材３０７、第１のコイルを駆動させる第１の駆動回路３０５、第２のコイルを駆動させる第２の駆動回路３０８を備えて構成される。
【００８６】
なお、図示してはいないが、永久磁石３０２は、所定の方法で固定されているものとする。第１のコイル３０３は、第１のコイル３０３の中空部が永久磁石３０２の例えばＮ極を有する面と対向するように配置され、第２のコイル３０６は、第２のコイル３０６の中空部が永久磁石３０２の例えばＳ極を有する面と対向するように配置されている。つまり、第１のコイル３０３と第２のコイル３０６とは、永久磁石３０２に対して対称となるように配置される。
【００８７】
第１のコイル３０３の外周の所定部分には第１の振動部材３０４の一方の端部が、第２のコイル３０６の外周の所定部分には第２の振動部材３０７の一方の端部が、それぞれ取り付けられている。そして、第１の振動部材３０４と第２の振動部材３０７のそれぞれ他方の端部同士が所定の方法で取り付け固定されている。これにより、第１のコイル３０３と第２のコイル３０６は、第１の振動部材３０４及び第２の振動部材３０７の他方の端部を共通の固定点３１０として一点に固定される。
【００８８】
このように構成された駆動機構の動作について説明する。図１２（Ａ）と図１２（Ｂ）において、第１の駆動回路３０５と第２の駆動回路３０８は、第１のコイル３０３及び第２のコイル３０６に、同じタイミングでそれぞれ逆方向の第１の駆動信号と第２の駆動信号を与える。
【００８９】
これにより、第１のコイル３０３及び第２のコイル３０６と永久磁石３０２との間には、同じタイミングで磁気吸引作用（Ａ）あるいは磁気反発作用（Ｂ）が生じるので、第１のコイル３０３及び第２のコイル３６６は、永久磁石３０２に対して対称的に円弧の往復運動（開閉運動）を描くことになる。
【００９０】
このように、この駆動機構によれば、永久磁石３０２に対して対称となるように独立制御できる一対のコイルを配置するとともに、各コイルを振動部材を介して共通の固定点で固定する構成としたので、各コイルが共通の固定点を中心に、かつ、永久磁石に対して対称的に円弧で往復運動を描くようになる。これにより、駆動装置をロボットへ応用した場合には、空中飛行や昆虫歩行、水中歩行や水上歩行などを実現させることが可能になる。
［第９の実施の形態］
【００９１】
図１３は第９の実施の形態の模式図である。図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）において、駆動機構が、既述の駆動機構と異なる点は、永久磁石の磁力線上の方向とコイルの磁力線上の方向とが交差するように永久磁石の配置している点である。つまり、この実施の形態では、永久磁石を略９０度傾けた構成としている。
【００９２】
永久磁石の配置変更に伴い、第１のコイル３０３と第２のコイル３０６との間隔を広げるため、第１の振動部材３０４と第２の振動部材３０７とを、所定の支持材３０９を介して固定している。
【００９３】
図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）において、第１の駆動回路３０５と第２の駆動回路３０８は、第１のコイル３０３及び第２のコイル３０６に、同じタイミングでそれぞれ同じ方向の第１の駆動信号と第２の駆動信号を与える。これにより、第１のコイル３０３及び第２のコイル３０６と永久磁石３０２との間には、同じタイミングで磁気吸引作用（Ａ）あるいは磁気反発作用（Ｂ）が生じるので、第１のコイル３０３及び第２のコイル３０６は、永久磁石３０２に対して対称的に円弧の往復運動（開閉運動）を描くことになる。なお、駆動回路は、図９に示すものと同じである。
【００９４】
図１４は、前記駆動機構のさらなる変形例を示す模式図である。ここでの変更点は、永久磁石及びコイルが２点において支持されていることである。図１４（Ａ）に示すように、駆動回路がコイル３０３に永久磁石の磁力方向と引き合う方向の磁極を発生するように通電すると、両支点Ｔ１とＴ２が互いに離れるように移動して、両支点間の距離ｈが広がるようになる。一方、図１４（Ｂ）のように、駆動回路がコイル３０３に反対の磁極を発生するように通電すると、両支点間の距離が縮まるようにコイル３０３と永久磁石３０２の組が振動する。即ち、磁性体の組を連結する両支点を中心にして、磁性体の組が近づいたり離れたりする駆動を行う。
【００９５】
この動作は、一例としてポンプ駆動や生体の筋肉繊維の動きに類似する。したがって、駆動体をポンプ駆動させ、或いは駆動体を拡張―収縮させる駆動源として磁性体の組が動作する。
［第１０の実施の形態］
【００９６】
図１５は図１４の実施形態の変更例である。変更点は、永久磁石に変えてコイルを設けた点である。図１５（Ａ）は一対のコイル３０３ａと３０３ｂが互いに引き合っている状態であり、図１５（Ｂ）は一対のコイル３０３ａと３０３ｂとが互いに反発している状態である。各コイルに対して駆動回路３０５ａ，３０５ｂが設けられている。また、図１６は各コイル間に永久磁石３０２が配置されている状態を示している。
［第１１の実施の形態］
【００９７】
図１７は、図１５の変更例であって、コイルを指示する支点をさらに加えてＴ１乃至Ｔ３の３点でコイルを支持している状態を示している。支点Ｔ１乃至Ｔ３は１２０度の間隔を介して配置されている。図１７（Ａ）はコイルが互いに引き合っている状態であり、図１７（Ｂ）はコイルが互いに反発している状態を示している。
【００９８】
図１８は、図１７に示すコイルの組を、支点を介して異なるコイルの組と連結している状態を示している。この連結を繰り返すことにより、コイルの組を正六角形の単位Ｓとし、これを複数連結させてハニカム状の構造体を組み立てることができる。コイルの駆動回路に所定の極性の電流を印加することによって、図１９に示すように、正六角形の単位（セル）が伸張し（図１９（Ａ））、かつ収縮（図１９（Ｂ））する。これを繰り返すことにより、この伸縮―収縮動作を被駆動体に直接加えることができる。
【００９９】
図２０は、図１７に示すユニットが２基互いに接続されている状態を示す等価回路図である。複数の駆動回路３０５ａ、３０５ｂにそれぞれ同じ極性の電流を印加することにより、図１９に示すように、コイルユニットが複数存在する構造体を全体として伸張させたり、或いは収縮させたりすることが可能となる。
【０１００】
図２１は、図７に係わる駆動機構を実現した、飛行模型に適用可能な駆動機構の斜視図である。基本的構造は、図７と同じであるが、振動部材２２４ａ，２２４ｂを羽として応用した実施形態である。この実施形態では、２つのコイル（２２１ａ、２２１ｂ）が存在するために、各コイルに供給される駆動信号の極性をそれぞれ制御することにより、振動部材２２４ａ，２２４ｂを同方向或いはｍｎ方向、ｎｍ方向（ｍ←→ｎ方向）の交互方向に振動させることができる。
【０１０１】
図２２は、図１７の駆動機構の変形例に係わる駆動機構の斜視図である。コイル３０３ａとコイル３０３ｂとの間には永久磁石５００が配置されている。永久磁石、各コイルは各支点Ｔ１乃至Ｔ３からの支持部材５０２によって、互いに離されて各支点と連結されている。
【０１０２】
図２３は、羽構造をより改良した構造を説明する模式図である。この羽構造は、本発明の駆動機構と一体で、或いはこれから独立しても飛行模型等の飛行体の飛翔手段として有効な手段である。以下、具体的に説明する。図２３は、この羽構造の模式図である。本発明の実施形態に従えばこの羽構造は、振動部材に対応する。
【０１０３】
図２３の（１）は、羽を構成する主骨部６００を示す平面図である。主骨はその基部において太く、先端に行くに従って細い径の構造となっている。また、先端において図２３（１）に示すように略Ｕ字型に湾曲している。図２３（３）に示すように、主骨からほぼ直角に複数の副骨６０２が延設されている。副骨６０２はほぼ等間隔を経て複数存在する。副骨は、先端に進むにしたがって細くかつ僅かに主骨の基部に向かって湾曲するように構成されている。図２３（３)に示すように、主骨と副骨からなる構造に対して、フィルムの薄膜６０４が接着されている。副骨６０２は主骨６００が図２１に示すような振動（ｍ←→ｎ）をすると、副骨６０２の主骨との接合部にある基部を基準に、空気抵抗によって揺動するようになっている。即ち、主骨が垂直方向に振動した場合、図２４に示すように、主骨を下方向に揺動させると、主骨及び副骨からなる羽構造が水平を維持する（図２４（１）参照）。一方、羽構造が上方向に移動すると、羽部の副骨及び薄膜６０４が下方向に垂下するようになる（図２４（２）参照）。
【０１０４】
この羽構造の垂直往復運動、即ち、主骨を上下に垂直に一定周期で移動させると、羽構造は、その主骨の支点部から先端部に掛けて正弦波からなる揺動運動を発生させる（図２５参照）。この羽構造は左右一対を対象体に設けられるが、これを複数組対象体に設けても良い。同様に図２１の振動部材も左右一対の組を複数設けるようにしても良い。
【０１０５】
以上説明した羽構造によれば、羽構造の垂直往復運動により、水平方向に推進力が発生して、これを飛行模型等に適用することにより、模型を飛翔させることができる。この時左右の羽構造を独立に振動させることも可能となる。
【０１０６】
本発明は、健康器具、ゲーム器、体感装置、小型ポンプ、振動センサ、噴霧器、水中内スピーカ、移動ロボット（空中、陸、海中）、バルブ弁、流体／気体の方向調整等の分野に応用することもできる。また、人工筋肉として利用することができる。
［第１２の実施の形態］
【０１０７】
図２６はこの実施形態の原理を示す模式図であり、互いに平面状に対向配置された一対の磁性体４１０,４１２が示されている。一方が永久磁石４１０であり、他方がボイスコイル４１４と振動板４１６からなる磁性体４１２である。ボイスコイル４１４は永久磁石４１０の磁力線の外側にある環状の電磁コイルに設けられている。
【０１０８】
永久磁石４１０は薄型円形状に形成され、一方の表面がＮ又はＳ極に着磁され、他方がその反対極に着磁されているが、その径は電磁コイル４１４の径より小さいため、電磁コイル４１４は永久磁石４１０の外側磁力線上に存在する。
【０１０９】
電磁コイル４１４の内径領域に振動板（振動部材或いは振動膜）が支持されている。振動板４１６は、例えば、高分子フィルム等の振動可能部材から構成されている。電磁コイル４１４で囲まれた振動部材４１６の振動可能領域には、電磁コイル４１４は存在せず、振動部材４１６の周縁である振動可能領域外に存在する。したがって、振動部材４１６と永久磁石４１０とを、振動部材が振動時に当接しない範囲で極力近接させることができる。
【０１１０】
上記電磁コイル４１４には、音声信号に対応した駆動信号を供給する駆動回路４２０が接続されている。コイルに周波数信号を供給するとコイルから発生する磁界と永久磁石の磁界とが干渉してコイルが振動しようとする。後述のとおり、永久磁石がハウジングに固定され、かつコイルも剛体部分に支持されていることから、コイルの振動は振動部材４１６に伝達され図示する駆動電流の向き４２２に応じて、振動部材は両方向矢印４２４のそれぞれの方向に交互に振動するようになる。
【０１１１】
図２７は、本発明に係わる音響変換装置のより具体的な構成を示すものであり、ハウジング４３０に図２６で説明した音響変換手段が支持されていることを示している。ハウジングは深さ方向の断面が略Ｕ字状の環状に構成されている。Ｕ字側の底の中心には永久磁石４１０が固定されており、この永久磁石に近づいて対向する振動板４１６が設けられている。振動板の周縁部は内部に前記コイル４１４を収容するドーナツ状のフランジ領域４３２として形成する。
【０１１２】
このフランジ領域の内部には環状のコイル４１４を収納している。なお、符号４３４は空気穴であって、振動板４１６の振動による内室４３６の内圧変化を緩衝して振動板４１６の振動性を良好に維持するための手段である。
【０１１３】
図２８は、図２６の音響変換手段がハウジングの両面に形成されている状態を示すものであり、環状の永久磁石４１０がハウジング４３０の中心に嵌め込まれている。コイル４１４のそれぞれには、別個の駆動電流が供給され得る。逆位相の駆動電流を各コイルに供給すると、二つのコイルはそれぞれ逆方向に振動するために、図２８に示す平面スピーカの両面の振動板４１６から同じ音が出力され、スピーカの指向性を無くすことができる。
【０１１４】
また、二つのコイルのそれぞれに同位相の駆動電流を供給することにより、平面スピーカの両面の振動板４１６が常に同じ方向に振動するために、振動面から出力される音の音圧レベルが向上される。
【０１１５】
図２９は、環状の振動手段（コイル４１４と振動材４１６）の平面図（１）と側面図（２）である。図２９（１）は、振動板から所定の径を持つ共振位置４４０が、振動周波数の増加に応じて振動材の径方向の外側に向けて移動する様子が示されている。振動材内にはコイルが存在しない、即ちコイルは振動材の振動可能領域外に振動するために、図２９（２）に示すように、低周波数領域においても周波数特性が良好であり、１Ｈｚ乃至２０ＫＨｚの振動周波数特性を奏することができる。
【０１１６】
以上説明した平面スピーカは、図３０に示すように、粘着材４４０によって平面ディスプレイの表面フィルム４４１上に貼付することができる。なお、符号４４２はコイルを収容する剛体を示すものである。
【０１１７】
図３１は駆動回路を示したものであり、この駆動回路は、ＯＳＣ（Oscillator）１００、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１０１、ドライバ１０２、ＰＷＭ制御回路１１１、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３とから構成される。コイル１４に入力する駆動電流の周波数を制御する周波数制御手段としてのＰＬＬ１０１は、ＣＰＵ１０３の制御に従って、所定の周波数からなる基本周波数信号（後述の鋸歯状波）を形成して、これをＰＷＭ制御回路１１１に出力する。このＰＷＭ制御回路１１１には、後述のように音源信号が供給される。音源信号が基本周波数信号によって変調されて駆動信号２１０となり、ドライバ１０２に供給される。駆動信号は、既述の音声周波数の１０乃至１００倍の周波数をもった信号からなり、これが図２９の振動部材に供給され、図２９の（２）に示すように、１Ｈｚ乃至２０ＫＨｚの周波数を持った音声を再生できるように共振点が駆動信号の周波数に合わせて移動する。
【０１１８】
駆動信号の周波数と共振点の位置の関係は、振動部材の材質や平面型スピーカが設けられる対象物（携帯電話か、ディスプレイか等）の剛性等によって異なる。よって、ＣＰＵは振動部材や対象物の特性の種類に応じて、好適な鋸歯状波を発生できるように予めプログラムされてあることが好適である。すなわち、ＣＰＵ１０３は、振動部材１６での音声を低周波領域まで再生するために、駆動信号の周波数を適宜制御してドライバ１０２に供給する上で、必要な制御をＰＬＬに対して実行する。このとき、振動板の振動特性や対象物の特性等に応じて好適な周波数信号がコイルに供給されるようにして、音色特性を適宜選択することができるようになる。コイルの駆動回路は、図３で説明したものと同様である。
【０１１９】
なお、ドライバ回路１０２には、後述のとおり高周波数（ＭＨｚ帯域）のＰＷＭ制御波が入力されることもあるために、この場合には、ＮＰＮ／ＰＮＰトランジスタに代えて、Ｎチャンネル／ＰチャンネルのＦＥＴがドライバ回路１０２のスイッチング手段として適用される。
【０１２０】
図３２において、符号３５０は図３１のＰＬＬ回路１０１において作られた鋸歯状波を示し、符号３５２は音源信号である。既述のとおり、ＣＰＵは、振動部材の特性や再生周波数領域などに応じて鋸歯状波の周波数を適宜調整する。
【０１２１】
この音源信号と鋸歯状波とが比較器３５４で比較されて、鋸歯状波の波形が音源周波数信号で変調され、所定のデューティ比を持った駆動信号２１０が駆動回路１０２に供給される。
【０１２２】
図３３は、これら信号波形に対応した波形図であり、図３３（１）は音源信号であり、図３３（２）は鋸歯状波信号であり、図３３（３）は音源信号の拡大図であり、図３３（４）は鋸歯状波信号の拡大図である。音源信号と鋸歯状波信号とが比較されて、図３３（５）のようなデューティ比を持った励振信号（変調後の駆動信号）２１０が形成される。
【０１２３】
鋸歯状波からなる基本周波数信号の周波数をＣＰＵが適宜変更することにより、励振信号のデューティ比を変更したＰＷＭ制御波形をコイル１４に供給することが可能となる。図３２に示すコイルの駆動制御手段においては、再生音の特性や振動材の特性等に応じて適当な周波数を持った駆動信号が出力され、鋸歯状波を変調してコイルに供給される駆動信号のデューティ比が決定される。コイル１４はこのデューティ比制御された信号を受けて振動する。駆動信号のデューティ比を変化させることによって、振動材の共振点を再生させる音声に相当するように移動させた、ＤＭ方式の音響変換方式を実現することが可能となる。
【０１２４】
以上説明したように、本発明に係わる音響変換装置によれば、導電体（電磁コイル）の位置と振動部位置（振動材の振動領域）とに距離を持たせているために、すなわち、コイルが振動材の振動領域外に存在しているために、導電体の振動が振動部で音増幅されるという利点がある。また、振動部材の中心部に向けて共振点を移動させて振動増幅が行われるために振動体の振動が安定するし、低周波数から高周波数まで安定した周波数特性が得られる。また、永久磁石に対面した振動板を設けることにより音の指向性が得られる。また、コイルが振動材の振動領域外に配置されているために、コイルと永久磁石を極力近接させることができ、磁力効率（磁力と振動による効率）を向上させることができる。
［第１３の実施の形態］
【０１２５】
図３４はこの動作原理を示すものであり、二つの磁性体からなる組はコイル７００と永久磁石７０２とからなり、符号７０４はコイルへ周波数パルス信号を供給する駆動回路である。コイル７００によって発生する磁界の方向に交差する磁界となるように永久磁石７０２が置かれており、しかも、永久磁石は、コイルに供給される電流の極性によって一方に傾動可能の状態で支点において他部材に支持されている。
【０１２６】
コイル７００に極性が交互に切り替わる周波数信号を供給すると、コイル７００の磁極の向きが交互に切り替わり、永久磁石７０２の磁界と交互に干渉を起こして、コイル７００に対して揺動自在に支持されている永久磁石７０２が当該コイル７００に対して傾動する。
【０１２７】
図３４（１）はコイルへ供給される正極性及び逆極性の電流周波数信号のデューティ比が両方の極性において同じ値である場合を示している。この状態では永久磁石７０２はコイル７００に対して中立な位置を中心に位置する。
【０１２８】
図３４（２）は周波数信号のデューティ比が両極性の一方において大きい値（８／１０）であり、他方において小さい値（２/１０）である状態を示している。この状態では永久磁石７０２が一方の側へ傾動した状態となる。永久磁石が傾斜する角度はデューティ比によって調整される。
【０１２９】
図３４（３）はデューティ比の大小を、駆動信号の極性が図３４（２）とは反対になるように、変えた場合を示している。このとき永久磁石７０２は図３４（２）の場合とは反対方向に傾動するように制御される。駆動回路から供給されるＰＷＭ制御される周波数信号のデューティ比を順次変化させることにより、永久磁石を図３４（１）乃至（３）の範囲にあるように、連続的（アナログ的）に傾斜させることができる。このとき、図３４（２）又は（３）のときに、マイクロミラーをオンにして投影レンズに光源からの光を反射させることができる。ここで、マイクロミラーは、被駆動体の一つである。
【０１３０】
図３５は、図３４に示す機構をデジタル・マイクロミラー・デバイス（表示装置/投射装置の反射素子）に適用した場合を示している。図３５において、符号７０６は光源であり、符号７０８はマイクロミラー(反射板)である。符号７１０は表示向レンズである。マイクロミラー７０８は永久磁石７０２の一端に固定されており、この永久磁石７０２は支点を中心にして電磁コイル７００に通電されるパルス波の特性（両極性間でのデューティ比の差）によって、一方に傾動される。
【０１３１】
図３４において説明したように、永久磁石７０２はコイル７００によって発生する磁界の方向と交差する方向の磁界を発生するように、コイル７００に対して配置される。図３５（１）及び図３５（２）において、支点７１２はコイルの領域内に定義されている。図３５（１）は画素の消灯状態を示しており、光源１６からの光はレンズ７１０に向けて反射されていない。このとき駆動回路からコイルに供給される駆動信号の両極性におけるデューティ比が等しい。一方、図３４の（２）および（３）に述べたように、駆動回路から駆動信号が電磁コイル７００に供給されると、図３６（２）に示すように、マイクロミラー７０８が傾斜して光源７０６からの光がマイクロミラー７０８において反射され、レンズ７１０に反射光が到達して点灯状態となる。
【０１３２】
これに対して、図３６は支点７１２をコイル７００の領域外に置いた場合における本発明の動作原理を示している。永久磁石７０２とコイル７００とはお互いの磁界の向きが平行になるように配置されている。永久磁石７０２の一面にはマイクロミラー７０８が積層されている。電磁コイル７００に駆動信号が供給されると永久磁石７０２が電磁コイル７００に対して傾動し、永久磁石７０２と一体でマイクロミラー７０８も傾動する。符号７１２は電磁コイルの領域外に設けられた支点である。
【０１３３】
図３６（１）は電磁コイル７００に供給される周波数信号のデューティ比が両極性において等しい場合を示している。図３６（２）は、支点７１２を中心にしてマイクロミラー７０８が、デューティ比が大きい方向の極性によって発生する電磁コイルの磁界に基づいて、一方に傾斜している状態を示している。
【０１３４】
マイクロミラー７０８の傾斜角は両極性におけるデューティ比の差によって決まるものであり、傾斜角とデューティ比の関係は、駆動回路に内蔵されるメモリに予め設定されている。両極性におけるデューティ比差の値にしたがって傾斜角を連続的に変化させることが可能となる。
【０１３５】
駆動回路の制御手段は、マイクロミラーの所望の傾斜角を得るために、前記テーブルを参照して必要なデューティ比差を求め、このデューティ比差を持つ周波数信号を前記電磁コイルに供給する。
【０１３６】
この駆動回路は、図２および図３と同じものである。
【０１３７】
ＰＬＬ１０１は、ＣＰＵ１０３の制御に従って、所定の周波数の駆動信号をドライバ１０２に供給する。例えば、１０．０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの信号が、入力される。
【０１３８】
励振信号２１０は、矢印ＩaまたはＩｂの方向に交互に流れ、例えば、１０．０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの信号が、入力される。また、図９と同様の回路を、駆動回路の変形例として、本実施形態に適用してもよい。
【０１３９】
符号３０２は、既述のＣＰＵの指令によって作られたデューティ比指示信号を示す。この指示信号とは、電磁コイルに供給される周波数信号の両極性毎のデューティ比を指示するためのものである。鋸歯状波信号と指示信号とが比較器３０４で比較されて、デューティ比を持った信号がコイルに供給される。
【０１４０】
指示信号の周波数を変更することにより、励振信号のデューティ比を変更するためのＰＷＭ制御を行うことが可能となる。
［第１４の実施の形態］
【０１４１】
図３７は、本発明の他の実施形態を示すものであり、既述の実施形態と異なる点は、マイクロミラー７０８に各ＲＧＢの反射膜７０８Ｒ，７０８Ｇ，７０８Ｂが形成されている点である。駆動回路は、ＰＷＭ制御のデューティ比を変化させることによって、永久磁石７０２によって傾動自在に支持されたマイクロミラーの傾き量を制御できる。図３７（１）はマイクロミラーが、駆動回路からの駆動信号が電磁コイルに供給されることによって、光源からのＧ色の反射光をレンズに反射できる角度に傾斜した状態を説明した動作図であり、（ａ）はマイクロミラーのオフ状態であり、（ｂ）はオン状態を示している。図３７（２）はＲ色駆動の場合を示しており、図３７（３）はＢ色駆動の場合を示している。
【０１４２】
以上説明した実施形態によれば、磁性体に周波数信号を供給することによって、マイクロミラーをレンズに向けて傾斜させることができる。この傾斜角は、周波数信号のデューティ比を変化させることによって可能となる。即ち、コイルに供給される周波数信号の極性間でデューティ比を変化させることにより、永久磁石（磁性体）をデューティ比差に基づいた傾斜量で傾斜させることができる。
【０１４３】
また、本実施形態の駆動機構をデジタル・マイクロミラー・デバイスにおけるマイクロミラー以外の被駆動体に対して、適用することも可能である。
【０１４４】
なお、既述の実施形態では、磁性体の組を永久磁石と電磁コイルとから構成したが、これをともに電磁コイルから構成することもできる。また、図３５、図３６、図３７の構成を、半導体製造技術を用いて実現することにより、基板上にマイクロミラーを多数形成することができる。
［第１５の実施の形態］
【０１４５】
図３８は本実施形態に係わる動力出力装置の主要部分（ピストン駆動系）の構成図である。図中、符号４２は円柱状の永久磁石（内部鉄心）であり、ハウジングなどの固定部材４１に固着されている。永久磁石４２の固定部材側の端部はＳ極に磁化され、もう一方の端部はＮ極に磁化されている。符号４３は有底中空筒体からなるピストンであり、中空部４３ｅの一端からは永久磁石４２が挿通されている。ピストン４３は、中空円筒状の中空筒体４３ａと、中空部４３ｅの開口縁から径方向に延出するフランジ４３ｂと、中空筒体４３ａの側面をほぼ均一な巻回密度で巻回されたコイル４３ｃと、中空部４３ｅの一端を閉塞する底板４３ｄとから構成される。中空部４３ｅの径は、中空部４３ｅに永久磁石４２を挿通した状態でピストン４３が自在に往復動できるように永久磁石４２の外径よりもやや大きめに設計されている。
【０１４６】
コネクティングロッド４５の一端はピストンピン４４を介して底板４３ｄに軸止される一方、他端はクランクジャーナル４６を介してクランクアーム４７に軸止されている。クランクアーム４７にはクランクシャフト４８が連結されており、ピストン４３の往復運動はコネクティングロッド４５、クランクジャーナル４６、及びクランクアーム４７からなるクランク機構を介してクランクシャフト４８の回転運動に変換される。クランクシャフト４８は回転運動の出力軸として機能し、図示しないギヤトレーンなどの駆動機構に動力を供給することができる。
【０１４７】
クランクシャフト４８の一端にはフライホイール（はずみ車）４９が連結されており、クランクシャフト４８の回転エネルギーを慣性エネルギーとして保持できるよう構成されている。フライホイール４９の慣性モーメントは、ピストン４３が慣性力で往復動を継続できるよう適度な値に選定されている。
【０１４８】
本実施形態の動力出力装置は、上記の構成を備えることにより、コイル４３ｃに励磁電流としての交流駆動パルス信号を供給し、ピストン４３内部の磁化方向を周期的に反転させることで、永久磁石４２との間に作用する磁力を通じてピストン４３を往復動させることができる。ここでは、同図（Ａ）に示すように、コイル４３ｃに正の駆動パルス信号を与えたときに、磁気反発力でピストン４３が図示下方に押し出される一方、同図（Ｂ）に示すように、コイル４３ｃに負の駆動パルス信号を与えたときに、磁気吸引力でピストン４３が図示上方へ吸引されるよう構成されている。
【０１４９】
このように、コイル４３ｃに交流駆動パルス信号を順次供給することで、電気エネルギーをクランクシャフト４８の回転運動に変換することができるが、本実施形態においては、永久磁石４２は、磁気回路を形成する中空部４３ｅ内の大部分を占める空間を常に占めるようピストンと永久磁石４２の相対的位置関係が定められているため、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する効率は高い。例えば、図３８（Ａ）では、ピストン４３が下死点に位置し、図３８（Ｂ）では、ピストン４３は上死点に位置する。したがって、中空部４３ｅ内のおよそ半分以上を占める空間に永久磁石４２が位置している。中空部４３ｅ内に強い磁束を発生させ、ピストン４３と永久磁石４２との間に作用する磁気反発力及び磁気吸引力を大きくするには、中空筒体４３ａは透磁率の高い材質で構成するのが望ましい。また、永久磁石４２の径及び長さ、ピストン４３の軸方向の長さ、磁気回路を形成する中空部４３ｅ内の永久磁石４２と中空筒体４３ａの内周壁との距離、駆動パルス信号の振幅、コイル４３ｃの巻回数、コネクティングロッド４５の長さなどのパラメータを適度な値に調整することで、コネクティングロッド４５に高回転トルクを与えることができる。但し、ピストンストロークが過度に長い場合や、コネクティングロッド４５が不必要に長いと、高速駆動に不向きな構成となるため、これらのパラメータの値は動力出力装置の利用形態等（適用回転数、回転トルク）を参考に適宜設定すればよい。
【０１５０】
尚、上記の説明では、説明の便宜上、内燃機関を構成する構成部材の名称を用いて本実施形態の動力出力装置の各構成部材を説明したが、ピストン４３、コネクティングロッド４５などの部材は内燃機関で使用されているものと同じ材質、寸法、形状、大きさ、強度である必要はなく、電気エネルギーを運動エネルギーに効率よく変換できる材質、寸法、形状、大きさ、強度、透磁率などを具備するものであれば、特に限定されるものではない。ここでは、永久磁石４２を固定した状態でピストン４３を往復動させる構成としたが、これに限らず、例えば、ピストン４３を固定した状態で、永久磁石４２を往復動させ、永久磁石４２の端部に設けられたクランク機構で動力を出力するよう構成してもよい。
【０１５１】
図３９は、動力出力装置の制御系システムのブロック構成図、図４０は各種制御信号のタイミングチャートである。図３９において、位置センサ２０はクランクシャフト４８の回転角度変位を検出するセンサであり、ピストン４３が上死点及び下死点に到来したときにそれぞれパルス（検出信号）を出力するよう構成されている（図４０（Ｃ）、同（Ｄ））。つまり、位置センサ（正）のパルスが出力されてから位置センサ（負）のパルスが出力されるまでの時間は、ピストン４３が上死点から下死点に移行する時間、つまり、クランクシャフト４８の半回転時間に相当する。位置センサ８２０の出力信号と、１／Ｎ２に分周された電圧制御発振器８１８の発振信号は位相比較器８１６に入力される。図３９に示す制御系システムは、位相比較器８１６、ローパスフィルタ８１７、電圧制御発振器８１８、及び分周器８２１によってフィードバック制御回路（位相同期回路）を構成しており、電圧制御発信器８１８の発振周波数（図４０（Ｅ））をクランクシャフト４８の回転周波数のＮ２倍に調整する。
【０１５２】
一方、発振器８１０はピストン駆動系を制御する基準信号となる一定周波数の発振信号（図４０（Ａ））を出力する。当該基準信号は分周器８１１において、１／Ｍに分周される（図４０（Ｂ））。また、電圧制御発振器８１８の発振信号は分周器８１５において、１／Ｎ１に分周される（図４０（Ｇ））。分周器８１１の出力信号（図４０（Ｂ））と、分周器８１５の出力信号（図４０（Ｇ））は位相比較器８１２に入力され、両者の位相差信号（図４０（Ｈ））が駆動信号生成部８１３へ出力される。位相比較器８１２の特性としては、精密なフォードバック制御を可能とするため、入力信号の位相差が微小である範囲で、入出力特性が線形であるものが望ましい。ここで、分周器８１１の出力信号（ＯＳＣ／Ｍ）と、分周器８１５の出力信号（ＶＣＯ／Ｎ１）は、システムが過度的な状態においては、異なる位相及び周波数であるが、位相差信号（図４０（Ｈ））に対応した励磁電流をコイル４３ｃに流すことで、次第に同位相及び同一周波数に収束するため、定常状態においては、ＯＳＣ／Ｍ＝ＶＣＯ／Ｎ１となる。ここで、ＯＳＣは発信器８１０の発振周波数、ＶＣＯは電圧制御発振器８１８の発振周波数である。クランクシャフト４８の単位時間あたりの回転数をｘとすれば、ＶＣＯ＝ｘ・Ｎ２であるから、ｘ＝ＯＳＣ・Ｎ１／Ｍ・Ｎ２となる。分周器８１１，８１５，８２１は分周値をプログラマブルに可変できるカウンタＩＣで構成されており、ＣＰＵ８２２によってその分周値を変更できる。つまり、ＣＰＵ８２２は分周器８１１，８１５，８２１の分周値をパラメータ制御することで、クランクシャフト４８の回転速度を調整できる。
【０１５３】
極切替部８１９は位置センサ８２０の出力信号を取り込み、極性信号（図４０（Ｆ））を駆動信号生成部８１３に出力する。極性信号（図４０（Ｆ））とは、後述する駆動パルス信号の極性（コイル４３ｃを流れる電流の向き）を制御するための信号であり、図４０に示すように、位置センサ８２０の出力信号に対してΔθの位相遅れが設定されている。位相遅れΔθの値はＣＰＵ８２２によってパラメータ制御される。位相遅れΔθはピストン４３の動きに対してやや遅れたタイミングで駆動パルス信号の極性を反転させるために設けられ、クランクシャフト４８の回転速度（ピストン４３の往復周波数）に応じてその値が定められる。駆動信号生成部８１３は極切替部８１９から出力される極性信号（図４０（Ｆ））と、位相比較器８１２から出力される位相差信号（図４０（Ｈ））からコイル４３ｃに供給する駆動パルス信号（図４０（Ｉ））を生成する。駆動パルス信号（図４０（Ｉ））は極性信号（図４０（Ｆ））の極性が負である期間において、位相差信号（図４０（Ｈ））の極性を反転させることで得られる３値信号であり、「１」，「０」，「−１」の値をとる。
【０１５４】
また、駆動信号生成部８１３では、駆動パルス信号の他に、許可信号が生成される。許可信号はコイル４３ｃに供給される励磁電流のオン／オフを制御する信号であり、許可信号が「０」のときにコイル４３ｃに流れる励磁電流はオフになり、許可信号が「１」のときにコイル４３ｃに流れる励磁電流はオンになる。許可信号は駆動パルス信号を２値化した信号（「１」及び「−１」を「１」に、「０」を「０」に変換）に相当する。駆動パルス信号及び許可信号はピストン駆動系回路８１４へ出力される。
【０１５５】
尚、ＣＰＵ８２２が要求するクランクシャフト４８の回転速度（要求値）と、クランクシャフト４８の実際の回転速度（実際値）とが一致しない場合には、分周器８１１の出力信号（ＯＳＣ／Ｍ）と、分周器８１５の出力信号（ＶＣＯ／Ｎ１）の位相及び周波数は異なるため、両者の位相差に対応した駆動パルス信号をコイル４３ｃに供給することで、位相同期回路（８１６，８１７，８１８，８２１）のフィードバック制御により、ＯＳＣ／Ｍ＝ＶＣＯ／Ｎ１とすることができる。つまり、要求値に対応する運動エネルギーと実際値に対応する運動エネルギーの差分に相当する電気エネルギーをコイル４３ｃに供給する（電力供給制御）ことで、所望の回転速度を得ることができる。このため、駆動信号生成部８１３は電力供給手段として機能し、フィードバック制御系システム全体（発信器８１０、分周器８１１、位相比較器８１２、駆動信号生成部８１３、分周器８１５、位相比較器８１６、ローパスフィルタ８１７、電圧制御発信器８１８、極切替部８１９、位置センサ８２０、分周器８２１、及びＣＰＵ８２２を含むシステム全体）としては、電力供給制御手段として機能する。
【０１５６】
ここで、要求値と実際値が等しくなると、分周器８１１の出力信号（ＯＳＣ／Ｍ）と、分周器８１５の出力信号（ＶＣＯ／Ｎ１）の位相及び周波数は等しくなるから、位相比較器８１２から出力される位相差信号は０となり、コイル４３ｃに電力供給を行わなくても、フライホイールに蓄積される慣性エネルギーでクランクシャフト４８の回転運動をある程度持続できる。しかし、クランクシャフト４８の回転負荷や、クランクジャーナル４６等の機械摩擦の影響でクランクシャフト４８の回転速度が低下し、ＯＳＣ／Ｍ＝ＶＣＯ／Ｎ１が成立しなくなると、両者の位相差信号から駆動パルス信号が生成され、ピストン駆動系の回転運動を持続するための電気エネルギーが補充される。例えば、本発明の動力出力装置を電気自動車の動力源として利用すると、運転手のアクセル開度から要求されるクランクシャフト４８の回転速度を求め、実際の回転速度との差分に対応する電気エネルギーをコイル４３ｃに供給すれば、所望の回転速度を得ることができる。
【０１５７】
図４１はピストン駆動系回路８１４の構成図である。図４１に示すように、同駆動系回路８１４は、電源供給部Ｖccと、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ５と、インバータ８２５と、コイル８４３ｃ（コイル４３ｃに相当）とを含み、入力端子８２３から駆動パルス信号を入力するとともに、入力端子８２４から許可信号を入力し、コイル８４３ｃに所定のタイミングで励磁電流を供給する。駆動パルス信号が「１」のときは、許可信号も「１」であるから、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３及びＴｒ５が開状態となり、トランジスタＴｒ３のエミッタ端子からコイル８４３ｃを介してトランジスタＴｒ２のコレクタ端子に励磁電流が流れる一方で、駆動パルス信号が「−１」のときは、許可信号も「１」であるから、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４及びＴｒ５が開状態となり、トランジスタＴｒ１のエミッタ端子からコイル８４３ｃを介してトランジスタＴｒ４のコレクタ端子に励磁電流が流れる。一方、駆動パルス信号が「０」のときはＴｒ５は閉状態となるため、コイル８４３ｃに励磁電流は流れない。
【０１５８】
尚、許可信号が「０」のときは、ピストン４３の往復運動によりコイル８４３ｃに逆起電力が発生し、電源供給部Ｖｃｃへ電力が供給されるため（エネルギー回生機構）、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで、エネルギー回生をすることができる。電源供給部Ｖｃｃからはコイル８４３ｃだけでなく、ＣＰＵ８２２などの電子回路に電源供給が行われるため、エネルギー回生制御を行うことで、電気エネルギーの有効利用が可能となる。
【０１５９】
このように、本実施形態の動力出力装置によれば、コイル８４３ｃ（４３ｃに相当）による磁気回路の極性切り替えで得られたピストン４３の１次元運動エネルギーを単振動エネルギーとして利用し、これをクランク機構を介してクランクシャフト４８の回転エネルギーに変換したため、回転トルクの高出力化を実現できる。また、クランクシャフト４８の一端にフライホイール４９を連結し、慣性エネルギーを蓄えるよう構成したため、ピストン４３の往復動を円滑に行うことができる。また、クランクシャフト４８の回転速度を基にＰＬＬ回路による電圧制御発信器８１８の発振周波数をフィードバック制御し、当該発振周波数を基に駆動パルス信号を生成するため、安定したシステム制御が可能となる。また、分周器８１１，８１５，８２１の分周値を可変とすることで、ＰＬＬ回路のフィードバック制御によりクランクシャフト４８の回転速度を調整できる。さらに、分周器８１１，８１５，８２１の分周値をＣＰＵによってパラメータ制御することで、ピストン駆動系の回転制御を行うことができる。また、駆動パルス信号の位相遅れΔθを各回転数に対応して調整することで、ピストン４３の円滑な駆動を可能にできる。
【０１６０】
本実施形態の動力出力装置の他の構成例を図４２乃至図４４に示す。図４２はクランク機構を２つ設けることで、２本のクランクシャフト４８を同時に回転駆動するタイプのものである。ピストン４３は図示しない固定部材に固定され、その中空部を挿貫する永久磁石４２が中空筒体４３ａ内部をその長手方向に沿って往復動可能に構成されている。永久磁石４２の両端には、コネクティングロッド４５、クランクジャーナル４６、及びクランクアーム４７からなるクランク機構が設けられており、１つの動力源で２軸出力機構を構成できる。ここでは、ピストン４３を固定した状態で永久磁石４２を往復動させる構成としたが、これに限らず、例えば、永久磁石４２を固定した状態で、ピストン４３を往復動させ、ピストン４３の両端に設けられたクランク機構で２軸出力を構成してもよい。
【０１６１】
図４３はクランクシャフト４８上にピストン４３の駆動機構を対向配置したタイプであり、対向配置されるピストンの位相が１８０度ずれるよう構成されている。ここでは、水平対向配置を示しているが、Ｖバンク配置としてもよい。クランクシャフト４８には２つの動力源からの回転トルクが加えられるため、回転トルクの高出力化を実現できる。ピストン４３は２つに限らず、それぞれのバンクに複数配置できる。図４４はクランクシャフト４８上にピストン４３を縦列配置したタイプであり、クランクシャフト４８の回転運動を円滑に行うために、各々のピストン４３の位相差が調整されている。ランクシャフト４８には複数の動力源からの回転トルクが加えられるため、回転トルクの高出力化を実現できる。
【０１６２】
本発明の動力出力装置は、例えば、電気自動車、電動建設機械、電動農業機具、電動ロボット、電動玩具、電動飛行機などの動力源として利用できる他、カメラやプロジェクタなどの光学電動制御の動力源としても利用できる。
【０１６３】
上記の実施形態を単相コイルに関して説明してきたが、二つ以上の位相を有するコイルを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】  第１の実施の形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図２】  図１に示した駆動装置を駆動する回路構成図である。
【図３】  図１に示したコイルを駆動する回路構成図である。
【図４】  第２の実施の形態に係る駆動装置の断面図である。
【図５】  第３の実施の形態に係る駆動装置の断面図である。
【図６】  第４の実施の形態に係る駆動装置の断面図である。
【図７】  第５の実施の形態に係る駆動装置の上面図である。
【図８】  第６の実施の形態に係る駆動装置の上面図である。
【図９】  図３に示す回路の変形例である。
【図１０】  図９の回路において利用される制御信号の波形図である。
【図１１】  第７の実施の形態に係る駆動機構の模式図である。
【図１２】  第８の実施の形態に係る駆動機構の模式図である。
【図１３】  第９の実施の形態に係る駆動機構の模式図である。
【図１４】  同駆動機構の模式図である。
【図１５】  第１０の実施の形態に係る駆動装置の模式図である。
【図１６】  同駆動機構の模式図である。
【図１７】  同駆動機構の模式図である。
【図１８】  磁性体の連結構造を示す模式図である。
【図１９】  その動作を模式的に示す線画である。
【図２０】  同ユニットが２つ互いに接続されている状態を示す等価回路図である。
【図２１】  図７に係わる駆動機構を実現した、飛行模型に適用可能な駆動機構の斜視図である。
【図２２】  図１７の駆動機構の変形例に係わる駆動機構の斜視図である。
【図２３】  構造をより改良した羽構造を説明する模式図である。
【図２４】  羽構造の挙動を説明する模式図である。
【図２５】  羽構造の挙動を説明する第２の模式図である。
【図２６】  本発明に係わる音響変換装置の原理を示す模式図である。
【図２７】  音響変換装置の詳細な構成を示す一部断面図である。
【図２８】  音響変換手段がハウジングの両側に設けられている状態を示す一部断面図である。
【図２９】  振動部材の共振位置と振動周波数との関係を示す説明図である。
【図３０】  平面型スピーカが表示装置の表示平面部に添着されている状態を示す模式図である。
【図３１】  駆動回路の一例を示す回路ブロック図である。
【図３２】  変形回路ブロック図である。
【図３３】  その信号波形図である。
【図３４】  本発明の駆動機構を実現する動作原理図である。
【図３５】  マイクロミラー素子の駆動機構の動作模式図である。
【図３６】  他のマイクロミラー素子の駆動機構の動作模式図である。
【図３７】  マイクロミラー素子の駆動機構の他の実施形態に係わる動作模式図である。
【図３８】  本実施形態の動力出力装置の駆動系の構成図である。
【図３９】  本実施形態の動力出力装置の駆動制御系の回路構成図である。
【図４０】  制御信号のタイミングチャートである。
【図４１】  ピストン駆動系の回路構成図である。
【図４２】  本実施形態の動力出力装置の他の構成例である。
【図４３】  本実施形態の動力出力装置の他の構成例である。
【図４４】  本実施形態の動力出力装置の他の構成例である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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