(57)【要約】【課題】印加する電圧の波形を反転させた場合に、電圧の波形の反転の前後において、装置を把持した場合に得られる力覚の方向を変化させ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１（振動デバイス）は、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とを備え、コイル１４には、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、筐体１１の振動方向の加速度の微分値である加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正側と負側とで非対称になるように構成されている。【選択図】図２
2012034561.tif 000002
【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、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、
前記筐体の振動方向の加速度の微分値である加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正または負の一方方向側と正または負の他方方向側とで非対称になるように構成されている、振動デバイス。
【請求項２】
前記筐体の振動方向の加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して加加速度の向きが正または負の一方方向側になる第１時間の長さと、加加速度の向きが正または負の他方方向側になる第２時間の長さとが異な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】
前記筐体の振動方向の加加速度の波形は、前記コイルに印加する電圧の周波数を徐々に変化させることにより、加加速度が０の基準線に対して加加速度の向きが正または負の一方方向側になる前記第１時間の長さと加加速度の向きが正または負の他方方向側になる前記第２時間の長さとの差が最大になるように調整されるように構成されている、請求項２に記載の振動デバイス。
【請求項４】
前記筐体の振動方向の加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正または負の一方方向側の加加速度の絶対値の最大値と正または負の他方方向側の加加速度の絶対値の最大値とが異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】
前記筐体の振動方向の加速度の波形は、加速度の波形のピークを通る直線に対して、一方方向側の加速度の波形の傾きの大きさの絶対値と、他方方向側の加速度の波形の傾きの大きさの絶対値とが異なるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項６】
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含み、前記コイルには、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、前記筐体の振動方向の加速度の微分値である加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正または負の一方方向側と正または負の他方方向側とで非対称になるように構成されている振動デバイスと、
電子機器本体の位置または加速度を検出するための検出器とを備え、
前記検出器によって検出される前記電子機器本体の位置または加速度から加加速度を算出するように構成されており、前記加加速度に基づいて、前記コイルに印加する電圧に関するパラメータを変化させるように構成されている、電子機器。
【請求項７】
前記検出器は、加速度センサを含み、
前記加速度センサによって測定される前記電子機器本体の加速度から前記加加速度を算出するように構成されている、請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記コイルに印加する電圧に関するパラメータは、電圧の周波数、電圧の大きさまたは電圧の合成波形の位相差を含む、請求項６または７に記載の電子機器。
【請求項９】
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含み、前記コイルには、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、前記筐体の振動方向の加速度の微分値である加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正または負の一方方向側と正または負の他方方向側とで非対称になるように構成されている振動デバイスを備え、
前記振動デバイスの振動に関するパラメータを取得可能に構成されているとともに、前記振動に関するパラメータに基づいて前記波形が非対称な交流状の電圧が導出されるように構成されている、電子機器。
【請求項１０】
前記波形が非対称な交流状の電圧は、前記振動デバイスに対して周波数を徐々に変化させて交流状の電圧を入力することにより得られる波形から取得される前記振動に関するパラメータに基づいて導出されるように構成されている、請求項９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記波形が非対称な交流状の電圧は、前記振動デバイスに対して周波数を第１の間隔で変化させて交流状の電圧を入力することにより得られる波形のうち、ピークに対応する波形の周波数近傍の周波数を前記第１の間隔よりも短い第２の間隔で変化させて交流状の電圧を入力することにより得られる波形から取得される前記振動に関するパラメータに基づいて導出されるように構成されている、請求項９に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記振動に関するパラメータは、前記振動デバイスの共振周波数、減衰定数および推力定数を含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動デバイスおよび振動デバイスを備える電子機器に関し、特に、可動部とコイルとを備え、コイルに交流状の電圧が印加される振動デバイスおよびこうした振動デバイスを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動部とコイルとを備え、コイルに交流状の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。なお、この加速度発生装置では、第１永久磁石の移動方向（円筒状のボビンが延びる方向）の一方側にバネが配置されるとともに、他方側に第２永久磁石が配置されているので、第１永久磁石の移動方向の中心に対して、加速度発生装置は構造的に非対称な形状を有する。
【０００４】
また、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。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。
【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、正弦波状の電流がコイルに流されている一方、波形を反転させた電流（電圧）をコイルに流しても、加速度発生装置を把持した場合に得られる擬似力覚の方向は、電流の波形（電圧の波形）を反転させる前後において変わらない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、印加する電圧の波形を反転させた場合に、電圧の波形の反転の前後において、装置を把持した場合に得られる力覚の方向を変化させることが可能な振動デバイスおよびこうした振動デバイスを備える電子機器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、この発明の第１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、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、筐体の振動方向の加速度の微分値である加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正または負の一方方向側と正または負の他方方向側とで非対称になるように構成されている。
【０００９】
この発明の第２の局面における電子機器は、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含み、コイルには、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、筐体の振動方向の加速度の微分値である加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正または負の一方方向側と正または負の他方方向側とで非対称になるように構成されている振動デバイスと、電子機器本体の位置または加速度を検出するための検出器とを備え、検出器によって検出される電子機器本体の位置または加速度から加加速度を算出するように構成されており、加加速度に基づいて、コイルに印加する電圧に関するパラメータを変化させるように構成されている。
【００１０】
この発明の第３の局面における電子機器は、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含み、コイルには、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、筐体の振動方向の加速度の微分値である加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正または負の一方方向側と正または負の他方方向側とで非対称になるように構成されている振動デバイスを備え、振動デバイスの振動に関するパラメータを取得可能に構成されているとともに、振動に関するパラメータに基づいて波形が非対称な交流状の電圧が導出されるように構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成により、印加する電圧の波形を反転させた場合に、電圧の波形の反転の前後において、装置を把持した場合に得られる力覚の方向を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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実施形態による理想的な加加速度と本発明の実験結果により求められた加加速度との波形を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態による実験結果により求められた電圧の波形を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態による実験結果により求められた加速度の波形を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態による実験結果により求められた加速度の波形を示す図である。
【図７】図６の加速度を微分することにより求められた加加速度の波形を示す図である。
【図８】図６に示す電圧を反転させた場合に得られる加速度の波形を示す図である。
【図９】図８の加速度を微分することに求められた加加速度の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による電圧の周波数の調整方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１０に示す電圧の周波数の調整時における最初に印加される電圧の波形を示す図である。
【図１２】図１１に示す電圧を印加した場合に得られる加速度の波形を示す図である。
【図１３】図１２に示す加速度を微分することによって求められた加加速度の波形を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態によるリニアモータの平面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態によるリニアモータの断面図である。
【図１６】本発明の第３実施形態によるリニアモータを備えるアタッチメントが取り付けられたゲーム機の正面図である。
【図１７】本発明の第３実施形態によるリニアモータを備えるアタッチメントが取り付けられたゲーム機の背面図である。
【図１８】本発明の第４実施形態による携帯電話の平面図である。
【図１９】本発明の第４実施形態によるリニアモータの断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態による電圧の周波数の調整方法を説明するためのフローチャートである。
【図２１】本発明の第５実施形態による携帯電話の平面図である。
【図２２】本発明の第５実施形態によるリニアモータの周波数に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。
【図２３】本発明の第５実施形態によるリニアモータに入力する電圧および加速度を示すグラフである。
【図２４】本発明の第５実施形態によるリニアモータに入力する電圧および加加速度を示すグラフである。
【図２５】本発明の第６実施形態によるリニアモータの振動の減衰の様子を示すグラフである。
【図２６】第１〜第４実施形態のコイルに印加される電圧の変形例による周波数ｆＨｚの正弦波と周波数２ｆＨｚの正弦波との位相を同じ状態で合成した波形を示す図である。
【図２７】第１〜第４実施形態のコイルに印加される電圧の変形例による周波数ｆＨｚの正弦波と周波数２ｆＨｚの正弦波との位相を４５度ずらした状態で合成した波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
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を備えた携帯電話１００の構成について説明する。なお、第１実施形態では、本発明の振動デバイスをリニアモータ１に適用した例について説明する。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。また、携帯電話１００は、本発明の「電子機器」の一例である。
【００１５】
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。
【００１６】
携帯電話１００の内部には、リニアモータ１と、アンプ２と、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）３と、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）４と、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）５と、加速度センサ６とが設けられている。なお、加速度センサ６は、本発明の「検出器」の一例である。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。リニアモータ１は、アンプ２に接続されているとともに、アンプ２は、ＤＡＣ３に接続されている。ＤＡＣ３は、ＤＳＰ４に接続されているとともに、ＤＳＰ４は、ＡＤＣ５に接続されている。ＡＤＣ５は、加速度センサ６に接続されている。また、加速度センサ６は、リニアモータ１（携帯電話１００）の振動（加速度）を測定する機能を有する。加速度センサ６によって測定されたリニアモータ１の加速度の情報は、ＡＤＣ５を介してＤＳＰ４に入力される。また、ＤＳＰ４は、入力された加速度の情報に基づいて、加速度の微分値である加加速度を算出するとともに、加加速度に基づいてＤＡＣ３およびアンプ２を介してリニアモータ１に電圧を供給するように構成されている。
【００１７】
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。
【００１８】
バネ部１３ａおよび１３ｂは、コイルバネや板バネなどからなる。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。
【００１９】
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。
【００２０】
コイル１４は、アンプ２およびＤＡＣ３を介してＤＳＰ４に接続されており、コイル１４には、ＤＳＰ４からＤＡＣ３およびアンプ２を介して正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧が印加されるように構成されている。ここで、正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧とは、電圧が０の点に対して、電圧の波形が点対称（たとえば正弦波）になっていないことを意味する。たとえば、電圧の正側と負側とで電圧が異なる大きさの最大値を有する場合などを意味する。
【００２１】
ここで、コイル１４に正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧を印加することにより、リニアモータ１の振動方向の加加速度の波形は、加加速度が０の基準線に対して正側と負側とで非対称になるように構成されている。なお、加加速度（躍度）とは、加速度の微分値（単位時間当たりの加速度の変化率）である。具体的には、リニアモータ１の振動方向の加加速度の波形が、加加速度が０の基準線に対して加加速度の向きが正側になる時間の長さと、負側になる時間の長さとが異なっている。また、リニアモータ１の振動方向の加加速度の波形が、加加速度が０の基準線に対して正側の加加速度の絶対値の最大値と負側の加加速度の絶対値の最大値とが異なっている。
【００２２】
次に、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。
【００２３】
まず、ＤＳＰ４（図１参照）からＤＡＣ３およびアンプ２を介して、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。
【００２４】
そして、コイル１４に正側と負側とで非対称な波形を有する交流状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変化させることが可能である。
【００２５】
次に、図３および図４を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１のコイル１４に印加する電圧を算出する方法について説明する。
【００２６】
図３に示すように、リニアモータ１の理想的な加加速度（実線）の形状を仮定する。ここでは、１周期がＴ（ｓｅｃ）であり、加加速度の最大値がＧＰ（Ｇ／ｓ）であるとともに加加速度の最小値がＧＮ（Ｇ／ｓ）である矩形波からなる加加速度を仮定する。また、加加速度の最大値の絶対値｜ＧＰ｜は、加加速度の最小値の絶対値｜ＧＮ｜よりも大きい（｜ＧＰ｜＞｜ＧＮ｜）と仮定する。また、加加速度の向きが正側になる時間よりも、負側になる時間の方が長くなると仮定する。また、加加速度の１周期において、加加速度の向きが正側である領域の面積Ｓ１と、負側である領域の面積Ｓ２とが略等しくなるように、理想的な加加速度の形状が仮定されている。
【００２７】
次に、図３に示される矩形波からなる加加速度（実線）を、フーリエ級数展開することにより、下記の式（１）を得る。
【００２８】
【数１】
2012034561.tif 000003
【００２９】
また、加加速度は、変位ｙ（ｔ）の時間についての３階微分（ｄ3ｙ（ｔ）／ｄｔ3）であるので、フーリエ級数展開を用いて求められた加加速度を３階積分することにより、三角関数の和で表わされる変位ｙ（ｔ）を求める。
【００３０】
また、リニアモータ１のコイル１４に印加される電圧Ｖ（ｔ）と、図３に示される加加速度から求められる変位ｙ（ｔ）との関係を、リニアモータ１の伝達関数Ｇｙ（Ｓ）を用いた関係式（下記式（２））によって表わす。
【００３１】
【数２】
2012034561.tif 000004
【００３２】
また、伝達関数Ｇｙ（Ｓ）を、リニアモータ１の電圧方程式（下記式（３））、可動部１２の運動方程式（下記式（４））、および、筐体１１の運動方程式（下記式（５））を用いて求める。
【００３３】
【数３】
2012034561.tif 000005
【００３４】
ここで、ｙおよびｘは、それぞれ、筐体１１および可動部１２の変位を表す。また、Ｍおよびｍは、それぞれ、筐体１１の質量および可動部１２の質量を表す。また、ｋ１およびｋ２は、それぞれ、バネ部１３ａのバネ定数およびバネ部１３ｂのバネ定数を表す。また、κ１およびκ２は、それぞれ、バネ部１３ａの減衰係数およびバネ部１３ｂの減衰係数を表す。また、Ｖ（ｔ）およびＩ（ｔ）は、それぞれ、電圧および電流を表す。また、ＲおよびＬは、それぞれ、コイルの抵抗およびコイルの自己インダクタンスを表す。また、ＫｅおよびＫｆは、それぞれ、誘起電圧定数および推力定数を表す。
【００３５】
そして、電圧方程式および運動方程式から求められた伝達関数Ｇｙ（Ｓ）を、上記変位ｙ（ｔ）と電圧Ｖ（ｔ）と間の関係式（上記式（２））に代入することにより、たとえば図４に示すような電圧Ｖ（ｔ）が求められる。
【００３６】
次に、図３〜図５を参照して、理想的な矩形波から求められた電圧Ｖ（ｔ）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の加速度および加加速度について行った実験結果について説明する。
【００３７】
図４に示す電圧Ｖ（ｔ）は、上記理想的な矩形波からなる加加速度（図３参照）から求められたＶ（ｔ）において、フーリエ級数展開の６次の項までを含めて計算して得られたものである。図４に示すように、電圧Ｖ（ｔ）の波形は、非対称な形状を有していた。ここで非対称な電圧の波形とは、電圧が０の点に対して、電圧の波形が点対称（たとえば正弦波）になっていないことを意味する。具体的には、電圧Ｖ（ｔ）の波形は、電圧の最大値が約３．７Ｖである一方、電圧の最小値が約−３．２Ｖとなっており、電圧の最大値の絶対値と最小値の絶対値とが異なっていた。
【００３８】
次に、図４に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１のコイル１４に印加した場合、図５に示すような加速度が得られた。加速度は、交流状に変化しており、加速度が０の点に対して略点対称な形状になった。また、加速度の最大値（約２Ｇ）と、加速度の最小値（約−２Ｇ）とは、略等しくなった。一方、加速度は、加速度の最小値の点（Ａ１点）から、加速度の最大の点（Ｂ１点）までの傾きは比較的急峻になり、加速度の最大の点（Ｂ１点）から、加速度の最小の点（Ｃ１点）までの傾きは比較的緩やかになるノコギリ波形状になった。すなわち、リニアモータ１の振動方向の加速度の波形は、加速度の波形のピークを通る直線Ｄ１に対して、直線Ｄ１の一方方向側と他方方向側とで加速度の波形の傾きの大きさの絶対値が異なった。
【００３９】
そして、図５に示す加速度を時間で微分することにより、図３に示す加加速度（破線）が求められた。その結果、理想的な加加速度（実線）に沿うような加加速度（破線）が得られた。なお、フーリエ級数展開の７次以上の項を含めて電圧Ｖ（ｔ）を算出することにより、計算によって得られる加加速度は、理想的な加加速度により近づくようになると考えられる。このように、理想的な矩形波の加加速度から電圧Ｖ（ｔ）を算出し、算出した電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１のコイル１４に印加することにより、リニアモータ１は、理想的な矩形波に近似した加加速度を発生することが確認された。
【００４０】
次に、図６〜図９を参照して、正弦波を合成することにより得られた非対称な波形を有する電圧Ｖ（ｔ）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の加速度および加加速度について行った実験結果について説明する。
【００４１】
図６に示すように、４０Ｈｚの正弦波からなる電圧と４０Ｈｚの正弦波と位相を異ならせた８０Ｈｚの正弦波からなる電圧とを合成することにより非対称な形状を有する電圧Ｖ（ｔ）（破線）を形成した。この電圧Ｖ（ｔ）を、リニアモータ１のコイル１４に印加することにより、ノコギリ波形状の加速度（実線）が得られた。なお、図６に示す電圧Ｖ（ｔ）の周波数は、４３Ｈｚである。加速度は、交流状に変化しており、加速度が０の点に対して略点対称な形状になった。また、加速度の最大値の絶対値（約３Ｇ）と、最小値の絶対値（約３Ｇ）とは、略等しくなった。一方、加速度が最小の点（Ａ２点）から、最大の点（Ｂ２点）までの傾きは比較的緩やかになり、最大の点（Ｂ２点）から、最小の点（Ｃ２点）までの傾きは比較的急峻になった。すなわち、リニアモータ１の振動方向の加速度の波形は、加速度の波形のピークを通る直線Ｄ２に対して、一方方向側と他方方向側とで加速度の波形の傾きの大きさの絶対値が異なった。
【００４２】
次に、図６に示す加速度を時間で微分することにより、図７に示すように、加加速度が０の基準線に対して、非対称な形状を有する加加速度（実線）が求められた。具体的には、加加速度の最大値が約１０００（Ｇ／ｓ）であるとともに、最小値が約−１２００Ｇ（Ｇ／ｓ）であった。また、加速度（図６参照）が最小となる時間（Ａ２点）から、最大になる時間（Ｂ２点）までの間の時間の長さｔ１は、加速度が最大になる時間（Ｂ２点）から、最小になる時間（Ｃ２点）までの間の時間の長さｔ２よりも大きく（ｔ１＞ｔ２）なった。つまり、加加速度の向きが正側になる時間ｔ１の方が、加加速度の向きが負側になる時間の長さｔ２よりも大きく（ｔ１＞ｔ２）なった。なお、時間の長さｔ１は、時間の長さｔ２の約２．２倍となった。また、加加速度の向きが正側になる領域の面積Ｓ３と、加加速度の向きが負側になる領域の面積Ｓ４とは略等しくなった。そして、図７に示す加加速度（図６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、加加速度の負側に擬似力覚（牽引感覚）を得られることが確認された。
【００４３】
次に、図６に示す電圧Ｖ（ｔ）の正負を反転させた電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１のコイル１４に印加することにより、図８に示すようなノコギリ波形状の加速度（実線）が得られた。加速度は、交流状に変化しており、加速度が０の点に対して略点対称な形状になった。また、加速度の最大値の絶対値（約２．５Ｇ）と、最小値の絶対値（約２．５Ｇ）とは、略等しくなった。一方、加速度が最小の点（Ａ３点）から、最大の点（Ｂ３点）までの傾きは比較的急峻になり、最大の点（Ｂ３点）から、最小の点（Ｃ３点）までの傾きは比較的緩やかになった。すなわち、リニアモータ１の振動方向の加速度の波形は、加速度の波形のピークを通る直線Ｄ３に対して、直線Ｄ３の一方方向側と他方方向側とで加速度の波形の傾きの大きさの絶対値が異なった。
【００４４】
次に、図８に示す加速度を時間で微分することにより、図９に示すように、加加速度が０の基準線に対して、非対称な形状を有する加加速度（実線）が求められた。具体的には、加加速度の最大値が約１１００（Ｇ／ｓ）であるとともに最小値が約−６００Ｇ（Ｇ／ｓ）であった。また、加速度（図７参照）が最大になる時間（Ｂ３点）から、最小になる時間（Ｃ３点）までの間の時間の長さｔ３は、加速度が最小になる時間（Ａ３点）から、最大になる時間（Ｂ３点）までの間の時間の長さｔ４よりも大きく（ｔ３＞ｔ４）なった。つまり、加加速度の向きが負側になる時間ｔ３の方が、加加速度の向きが正側になる時間の長さｔ４よりも大きく（ｔ３＞ｔ４）なった。なお、時間の長さｔ３は、時間の長さｔ４の約２．２倍となった。また、加加速度の向きが負側になる領域の面積Ｓ５と、加加速度の向きが正側になる領域の面積Ｓ６とは略等しくなった。そして、図９に示す加加速度（図８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。
【００４５】
次に、図１０〜図１３を参照して、リニアモータ１の加加速度の向きが正側である時間と負側である時間との差を最大にするための電圧Ｖ（ｔ）の周波数の調整方法について説明する。なお、リニアモータ１の加加速度の向きが正側である時間と負側である時間との差を最大にすることにより、リニアモータ１（携帯電話１００）を把持した場合に得られる擬似力覚が最大になる。
【００４６】
まず、図１０に示すステップＳ１において、基本周波数ｆ（Ｈｚ）を有する電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１のコイル１４に印加する。たとえば、図１１に示すように、４０Ｈｚの周波数を有する非対称な形状を有する電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１のコイル１４に印加する。なお、基本周波数ｆ（Ｈｚ）は、リニアモータ１が配置される携帯電話１００の重量や形状、ならびに、携帯電話１００におけるリニアモータ１の配置位置などに応じて設計される周波数である。
【００４７】
次に、ステップＳ２において、加速度センサ６（図１参照）により、携帯電話１００の振動の加速度を測定する。そして、加速度センサ６によって測定された加速度が、ＡＤＣ５を介してＤＳＰ４に入力される。そして、たとえば図１２に示すような加速度が０の基準線に対して非対称なノコギリ波形状ではない加速度が得られたとする。具体的には、加速度の正側のＡ４点から負側のピーク（Ｂ４点）に向かう加速度の傾きの大きさの絶対値と、負側のピーク（Ｂ４点）から正側のＣ４点に向かう加速度の傾きの大きさの絶対値とは、略等しくなっている。つまり、リニアモータ１の振動方向の加速度の波形が、加速度の波形のピークを通る直線Ｄ４に対して、一方方向側の傾きの絶対値と、他方方向側の傾きの絶対値とが略等しくなっている。
【００４８】
次に、ステップＳ３において、加速度を時間で微分して加加速度を求める。たとえば、図１２に示す加速度を時間で微分することにより、図１３に示すような加加速度が得られる。ここで、加加速度の向きが正側になる時間の長さと、向きが負側になる時間の長さとの差（時間差Ａ）を算出しておく。なお、図１３に示す加加速度では、加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差は、比較的小さくなっている。
【００４９】
次に、ステップＳ４において、基本周波数ｆ（Ｈｚ）よりも１（Ｈｚ）大きい周波数ｆ＋１（Ｈｚ）を有する電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１のコイル１４に印加する。そして、ステップＳ５において、加速度センサ６により、携帯電話１００の振動の加速度を測定するとともに、加速度センサ６によって測定された加速度が、ＡＤＣ５を介してＤＳＰ４に入力される。そして、ステップＳ６において、加速度を時間で微分して加加速度を求める。ここで、加加速度の向きが正側になる時間の長さと、向きが負側になる時間の長さとの差（時間差Ｂ）を算出しておく。
【００５０】
次に、ステップＳ７において、基本周波数ｆ（Ｈｚ）の電圧Ｖ（ｔ）を印加した場合の加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差（時間差Ａ）と、基本周波数ｆ＋１（Ｈｚ）の電圧Ｖ（ｔ）を印加した場合の加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差（時間差Ｂ）との大きさを比較する。ここで、時間差Ａが時間差Ｂ以下と判断された場合、ステップＳ８に進んで、基本周波数ｆ（Ｈｚ）の時間差Ｂの値を時間差Ａの値に置き換える。その後、ステップＳ４に戻る。また、ステップＳ７において、時間差Ａが時間差Ｂよりも大きいと判断された場合、ステップＳ９に進んで、周波数ｆ−１（Ｈｚ）を有する電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１のコイル１４に印加する。次に、ステップＳ１０において、加速度センサ６（図１参照）により、携帯電話１００の振動の加速度を測定する。そして、ステップＳ１１において、加速度を時間で微分して加加速度を求める。ここで、加加速度の向きが正側になる時間の長さと、向きが負側になる時間の長さとの差（時間差Ｃ）を算出しておく。
【００５１】
次に、ステップＳ１２において、周波数ｆ（Ｈｚ）の電圧Ｖ（ｔ）を印加した場合の加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差（時間差Ａ）と、周波数ｆ−１（Ｈｚ）の電圧Ｖ（ｔ）を印加した場合の加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差（時間差Ｃ）との大きさを比較する。ここで、時間差Ａが時間差Ｃ以下と判断された場合、ステップＳ１３に進んで、基本周波数ｆ（Ｈｚ）の時間差Ｃの値を時間差Ａの値に置き換える。その後、ステップＳ９に戻る。また、ステップＳ１２において、時間差Ａが時間差Ｂよりも大きいと判断された場合、ステップＳ１４に進んで、周波数ｆ（Ｈｚ）を用いることが決定される。
【００５２】
上記のように、ステップＳ１〜ステップＳ８（ステップＳ９〜ステップＳ１３）の動作を繰り返すことにより、基本周波数ｆ（Ｈｚ）が徐々に大きくなる（小さくなる）とともに、加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差が大きくなる。たとえば、図７に示す４３Ｈｚの電圧を印加した場合の加加速度のように、図１３に示す４０Ｈｚの電圧を印加した場合の加加速度に比べて、加加速度の向きが正になる時間の長さと、向きが負になる時間の長さとの差が大きくなる。一方、基本周波数ｆ（Ｈｚ）がある大きさを超えると、加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差が逆に小さくなってゆく。そして、ステップＳ１２において、加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差が大きくなっていた状態から逆に小さくなる状態に移行したと判断された場合に、加加速度の向きが正側になる時間の長さと向きが負側になる時間の長さとの差の最大値が求められたとして、電圧Ｖ（ｔ）の周波数の調整を終了する。
【００５３】
第１実施形態によるリニアモータ１００では、以下の効果を得ることができる。
【００５４】
（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、波形が非対称な交流状の電圧を印加して、筐体１１の振動方向の加速度の微分値である加加速度の波形を、加加速度が０の基準線に対して正側と負側とで非対称になるように構成した。これにより、コイル１４に印加する電圧の波形を反転させた場合、コイル１４に印加する電圧の波形が非対称であるので、電圧の波形の反転の前後において、リニアモータ１（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変化させることができる。
【００５５】
（２）リニアモータ１の筐体１１（携帯電話１００）の振動方向の加加速度の波形を、加加速度が０の基準線に対して加加速度の向きが正側になる時間の長さと、加加速度の向きが負側になる時間の長さとが異なるように構成した。これにより、リニアモータ１（携帯電話１００）を把持した場合、リニアモータ１の振動方向の一方方向側に牽引される場合の緩急の感覚と、他方方向側に牽引される場合の緩急の感覚とを異ならせることができる。その結果、加加速度の向きが正側になる時間の長さと、加加速度の向きが負側になる時間の長さとが等しい場合と異なり、リニアモータ１を把持した場合の擬似力覚をより大きくすることができる。なお、リニアモータ１の振動方向の加速度の波形を、加速度が０の基準線に対して非対称（たとえば正側の加速度の大きさと負側の加速度の大きさとを異ならせる）ことによっても、振動方向の一方方向側または他方方向側に牽引されるような擬似力覚を得ることが可能である。一方、加加速度の波形を、加加速度が０の基準線に対して加加速度の向きが正側になる時間の長さと、加加速度の向きが負側になる時間の長さとが異なるように構成することにより、正側の加速度の大きさと負側の加速度の大きさとが等しい場合でも、リニアモータ１を把持した場合に擬似力覚を得ることができる。
【００５６】
（３）加加速度が０の基準線に対して加加速度の向きが正側（負側）になる時間の長さは、加加速度の向きが負側（正側）になる時間の長さの２倍以上になるように構成した。これにより、振動方向の一方方向側に牽引される場合の緩急の感覚と、他方方向側に牽引される場合の緩急の感覚とを確実に異ならせることができるので、リニアモータ１を把持した場合に擬似力覚を確実に得ることができる。
【００５７】
（４）筐体１１（携帯電話１００）の振動方向の加加速度の波形を、コイル１４に印加する電圧Ｖ（ｔ）の周波数を徐々に変化させることにより、加加速度が０の基準線に対して加加速度の向きが正側になる時間の長さと加加速度の向きが負側になる時間の長さとの差が最大になるように調整するように構成した。これにより、擬似力覚が最大になるように電圧Ｖ（ｔ）の周波数を最適化することができる。
【００５８】
（５）筐体１１（携帯電話１００）の振動方向の加加速度の波形を、加加速度が０の基準線に対して正側の加加速度の絶対値の最大値と負側の加加速度の絶対値の最大値とが異なるように構成した。これにより、リニアモータ１を把持した場合、リニアモータ１の振動方向の一方方向側に牽引される場合の擬似力覚の大きさと、他方方向側に牽引される場合の擬似力覚の大きさとを異ならせることができるので、リニアモータ１を把持した場合に擬似力覚を得ることができる。
【００５９】
（６）筐体１１の振動方向の加速度の波形を、加速度の波形のピークを通る直線に対して、一方方向側の加速度の波形の傾きの大きさの絶対値と、他方方向側の加速度の波形の傾きの大きさの絶対値とが異なるように構成した。これにより、加速度の大きさが最大値に達するまでの擬似力覚の緩急と、加速度の大きさが最大値から小さくなる場合の擬似力覚の緩急とを異ならせることができる。
【００６０】
（７）携帯電話１００に固定的に取り付けられる加速度センサ６を設けて、加速度センサ６によって測定される携帯電話１００の加速度から加加速度を算出するようにした。そして、加速度センサ６によって測定された加速度から算出される加加速度に基づいて、コイル１４に印加する電圧の周波数を変化させるように構成した。これにより、実際の使用状態における携帯電話１００の加速度を加速度センサ６により得ることができるので、携帯電話１００の持ち方やストラップなどを取り付けたことによる携帯電話１００の重量変化に対応した所望の擬似力覚を得ることができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、図１４および図１５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、リニアモータ１が円筒状の永久磁石からなる可動部１２を有する上記第１実施形態と異なり、平板状の永久磁石からなる可動部２２を有するリニアモータ１ａについて説明する。なお、リニアモータ１ａは、本発明の「振動デバイス」の一例である。
【００６２】
第２実施形態によるリニアモータ１ａは、図１４および図１５に示すように、枠体２１と、枠体２１内に収納された可動部２２と、可動部２２を支持する一対のバネ部２３ａおよび２３ｂと、可動部２２と対向するように配置された平面コイル２４とを備えている。なお、リニアモータ１ａは、本発明の「振動デバイス」の一例である。また、枠体２１は、本発明の「筐体」の一例である。また、平面コイル２４は、本発明の「コイル」の一例である。
【００６３】
図１４および図１５に示すように、可動部２２は、平板状の永久磁石（フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる磁石）により構成されている。また、可動部２２は、平面的に見て、枠体２１の略中央に位置するように一対のバネ部２３ａおよび２３ｂにより側面が支持されている。
【００６４】
図１５に示すように、可動部２２は、第１磁石２２１および第２磁石２２２からなる２つの永久磁石により構成されている。第１磁石２２１は、矢印Ｚ１方向側にＮ極面２２１ａを有するとともに、矢印Ｚ２方向側にＳ極面２２１ｂを有する。また、第２磁石２２２は、矢印Ｚ１方向側にＳ極面２２２ａを有するとともに、矢印Ｚ２方向側にＮ極面２２２ｂを有する。第１磁石２２１と第２磁石２２２とは、接着剤などにより固定されている。
【００６５】
バネ部２３ａおよび２３ｂは、板バネやコイルバネなどからなる。また、バネ部２３ａおよび２３ｂは、それぞれ、同じ材料からなり、同じバネ特性を有する。また、枠体２１および可動部２２は、可動部２２の往復移動の中心線に対して、略対称な形状を有する。これにより、リニアモータ１ａは、全体として可動部２２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。
【００６６】
図１５に示すように、平面コイル２４は、可動部２２に対向するように枠体２１の内部に配置されている。平面コイル２４には、正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧が印加されるように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６７】
次に、図１４および図１５を参照して、第２実施形態によるリニアモータ１ａの往復移動の動作を説明する。
【００６８】
まず、平面コイル２４に電圧を印加して、電流を供給する。これにより、平面コイル２４に磁界が発生する。そして、平面コイル２４と、第１磁石２２１と第２磁石２２２とのうちの一方との間に引力が働くとともに、他方との間に斥力が働く。これにより、可動部２２が、Ｘ方向に沿って移動する。また、平面コイル２４に印加する電圧の正負を反転させることにより、平面コイル２４に逆方向に電流を供給する。これにより、可動部２２の移動方向が反転する。このように、電圧を反転させて平面コイル２４に電圧を印加することにより、可動部２２が振動する。また、可動部２２の振動に伴って枠体２１（リニアモータ１ａ）も振動する。
【００６９】
そして、平面コイル２４に正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧を印加することにより、リニアモータ１ａが設けられる携帯電話１００を把持した場合に、可動部２２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、平面コイル２４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変化させることが可能である。
【００７０】
また、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７１】
（第３実施形態）
次に、図１６および図１７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、加速度センサ６を携帯電話１００の内部に設けた上記第１実施形態とは異なり、加速度センサ６を含むアタッチメント３００をゲーム機２００の外部に取り付けた例について説明する。なお、ゲーム機２００は、本発明の「電子機器」の一例である。
【００７２】
第３実施形態によるゲーム機２００本体には、図１６に示すように、液晶表示部２０１と、十字状の操作キー２０２と、４つの操作ボタン２０３とが設けられている。また、ゲーム機２００の上面および背面と接触するように、アタッチメント３００が取り付けられている。
【００７３】
アタッチメント３００には、図１７に示すように、Ｘ軸方向に振動を発生させるリニアモータ１（Ｘ軸用振動デバイス）と、Ｙ軸方向に振動を発生させるリニアモータ１（Ｙ軸用振動デバイス）とが設けられている。上記のように、Ｘ軸方向に振動を発生させるリニアモータ１と、Ｙ軸方向に振動を発生させるリニアモータ１とを設けることにより、アタッチメント３００（ゲーム機２００）をＸ方向とＹ方向との２軸方向に振動させることが可能である。
【００７４】
また、アタッチメント３００には、Ｘ軸用の加速度センサ６およびＹ軸用の加速度センサ６が設けられている。Ｘ軸用の加速度センサ６は、リニアモータ１およびゲーム機２００のＸ方向の振動（加速度）を測定する機能を有する。Ｙ軸用の加速度センサ６は、リニアモータ１およびゲーム機２００のＹ方向の振動（加速度）を測定する機能を有する。また、Ｘ軸用の加速度センサ６およびＹ軸用の加速度センサ６は、図示しないＡＤＣに接続されるとともに、ＡＤＣは、ＤＳＰに接続されている。ＤＳＰは、ＤＡＣに接続されるとともに、ＤＡＣは、アンプに接続されている。アンプは、Ｘ軸方向に振動を発生させるリニアモータ１およびＹ軸方向に振動を発生させるリニアモータ１に接続されている。
【００７５】
Ｘ軸用の加速度センサ６およびＹ軸用の加速度センサ６によって測定されたリニアモータ１の加速度の情報は、ＡＤＣを介してＤＳＰに入力される。また、ＤＳＰは、入力された加速度の情報に基づいて、加速度の微分値である加加速度を算出するとともに、加加速度に基づいてＤＡＣおよびアンプを介して、Ｘ軸方向に振動を発生させるリニアモータ１およびＹ軸方向に振動を発生させるリニアモータ１に電圧を供給するように構成されている。なお、ゲーム機２００本体の内部に加速度センサが内蔵されている場合には、アタッチメント３００にＸ軸用の加速度センサ６およびＹ軸用の加速度センサ６を設けなくてもよい。
【００７６】
なお、第３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。
【００７７】
（第４実施形態）
次に、図１８および図１９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、加速度を測定する加速度センサ６を備える携帯電話１００を示した上記第１実施形態とは異なり、位置を検出するホール素子６ａを備える携帯電話１００ａについて説明する。なお、ホール素子６ａは、本発明の「検出器」の一例であり、携帯電話１００ａは、本発明の「電子機器」の一例である。
【００７８】
第４実施形態による携帯電話１００ａの内部には、リニアモータ１と、ＬＳＩ（大規模集積回路）７とが設けられている。このＬＳＩ７は、アンプ２と、ＤＡＣ３と、ＤＳＰ４と、ＡＤＣ５と、ホール素子６ａとを含んでいる。また、ホール素子６ａは、リニアモータ１（携帯電話１００ａ）の位置を検出する機能を有する。ホール素子６ａによって検出されたリニアモータ１の位置の情報は、ＡＤＣ５を介してＤＳＰ４に入力される。また、ＤＳＰ４は、入力された位置の情報に基づいて、位置の微分値である速度を算出し、速度の微分値である加速度を算出するように構成されている。そして、加速度の微分値である加加速度を算出するとともに、加加速度に基づいてＤＡＣ３およびアンプ２を介してリニアモータ１に電圧を供給するように構成されている。なお、ＤＳＰ４は、携帯電話１００ａの制御部（図示せず）から、リニアモータ１の牽引方向、強度および作動間隔などの作動情報を受け取るように構成されており、作動情報に基づいて上記した加加速度に基づく電圧をコイル１４に供給するように構成されている。
【００７９】
次に、図２０のフローチャートを参照して、リニアモータ１の加加速度の向きが正側である時間と負側である時間との差を最大にするための電圧Ｖ（ｔ）の周波数の調整方法について説明する。なお、リニアモータ１の加加速度の向きが正側である時間と負側である時間との差を最大にすることにより、リニアモータ１（携帯電話１００ａ）を把持した場合に得られる擬似力覚が最大になる。
【００８０】
まず、図２０に示すステップＳ１において、上記第１実施形態と同様に、基本周波数ｆ（Ｈｚ）を有する電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１のコイル１４に印加する。
【００８１】
次に、ステップＳ２０において、ホール素子６ａにより、携帯電話１００ａの位置を検出する。そして、ホール素子６ａによって検出された位置の情報が、ＡＤＣ５を介してＤＳＰ４に入力される。
【００８２】
次に、ステップＳ２において、位置の情報を時間で微分して速度を求めた後に、加速度を求める。そして、ステップＳ３において、加速度を時間で微分して加加速度を求める。その後、上記第１実施形態と同様に、ステップＳ４〜ステップＳ８およびステップＳ９〜ステップＳ１３を順次行う。なお、ステップＳ５およびステップＳ１０では、特に図示していないが、上記したステップＳ２０と同様に、位置の情報を時間で微分して速度を求めた後に、加速度を求めている。そして、こうしたフローに沿って、上記第１実施形態と同様に、電圧Ｖ（ｔ）の周波数の調整が行われ、最終的にステップＳ１４に進んで、周波数ｆ（Ｈｚ）を用いることが決定される。なお、ユーザの携帯電話１００ａの把持の仕方の変化等による最適周波数の変化に対応させるためにリニアモータ１のコイル１４に出力される加加速度を間欠的（所定の周期毎）にモニターしておき、出力される加加速度が所定の値より（ある割合以上）低下した場合に、電圧Ｖ（ｔ）の周波数の調整をステップＳ１からやり直すように制御してもよい。また、出力される加加速度が所定の値より（ある割合以上）低下したか否かにかかわらず、間欠的（所定の周期毎）に強制的に電圧Ｖ（ｔ）の周波数の調整をステップＳ１からやり直すように制御してもよい。
【００８３】
なお、第４実施形態のその他の構成、電圧Ｖ（ｔ）の周波数の調整方法および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８４】
（第５実施形態）
次に、図２１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、加速度センサ６により測定される加速度に基づいて、リニアモータ１のコイル１４に印加される電圧を導出（算出）するように構成された携帯電話１００を示した上記第１実施形態とは異なり、リニアモータ１のインピーダンスから得られるリニアモータ１の振動に関する３つのパラメータ（共振周波数ω０、減衰定数κおよび推力定数ＢＬ）に基づいてリニアモータ１のコイル１４に印加される電圧を導出（算出）するように構成された携帯電話１００ｂについて説明する。なお、携帯電話１００ｂは、本発明の「電子機器」の一例である。
【００８５】
第５実施形態による携帯電話１００ｂの内部には、リニアモータ１と、アンプ２と、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）３と、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）５と、制御部８と、抵抗９とが設けられている。また、リニアモータ１は、アンプ２と、ＡＤＣ５と、抵抗９とに接続されている。アンプ２は、ＤＡＣ３と、ＡＤＣ５と、抵抗９とに接続されている。ＤＡＣ３は、制御部８に接続されている。制御部８は、ＡＤＣ５に接続されている。
【００８６】
また、制御部８は、ＡＤＣ５を介して抵抗９の両端の電位差や抵抗９に流れる電流値を取得可能に構成されている。制御部８は、ＡＤＣ５を介して取得した抵抗９の両端の電位差や抵抗９に流れる電流値に基づいて、リニアモータ１のインピーダンスを算出可能に構成されている。また、制御部８は、リニアモータ１の振動に関する３つのパラメータ（共振周波数ω０、減衰定数κおよび推力定数ＢＬ）を取得可能に構成されている。制御部８は、振動に関する３つのパラメータに基づいて、ユーザにより携帯電話１００ｂが把持された場合に、疑似力覚（牽引感覚）が得られるように波形が正側と負側とで非対称な交流状の電圧を導出（算出）するように構成されている。
【００８７】
次に、図２２〜図２４を参照して、リニアモータ１の振動に関する３つのパラメータ（共振周波数ω０、減衰定数κおよび推力定数ＢＬ）を取得する方法、および、３つのパラメータに基づいてリニアモータ１のコイル１４に印加される電圧を導出（算出）する方法について説明する。
【００８８】
まず、制御部８は、リニアモータ１の振動（スピード）が最も大きくなる共振周波数ω０を取得（特定）するために、図２２に示すように、リニアモータ１のコイル１４に２０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の周波数の範囲において、０．５Ｈｚの間隔で電圧を変化させながら順次印加（スキャン）する。そして、制御部８が、電圧を印加するのと同時に２０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の周波数の範囲におけるインピーダンスを算出することにより、図２２に示す波形（インピーダンスカーブ）が取得されたとする。
【００８９】
図２２に示す波形は、横軸が周波数［Ｈｚ］を示しており、縦軸がインピーダンス［Ω］を示している。周波数が２０Ｈｚ以上４０Ｈｚ以下の範囲では、インピーダンスは、３９Ω以上４２Ω以下の範囲の大きさになっている。また、周波数が４０Ｈｚ以上４７Ｈｚ以下の範囲では、インピーダンスが４２Ωから４７Ωへと急激に上昇している。そして、４７Ｈｚの周波数において、インピーダンスが最大（４７Ω）となっている。なお、リニアモータ１は、リニアモータ１の振動（スピード）が最も大きくなる際に、リニアモータ１に発生する逆起電力が最も大きくなるため、リニアモータ１のインピーダンスが最も大きくなる。つまり、インピーダンスが最大（４７Ω）となる周波数（４７Ｈｚ）が、リニアモータ１の振動（スピード）が最も大きくなる共振周波数ω０となる。また、周波数が４７Ｈｚ以上５３Ｈｚ以下の範囲では、インピーダンスは、４７Ωから４２Ωへと急激に低下している。また、周波数が５３Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の範囲では、インピーダンスは、４２Ω以下４０Ω以上の範囲の大きさになる。
【００９０】
そして、制御部８は、図２２に示す波形をカーブフィッティングすることにより、リニアモータ１の共振周波数ω０（４７Ｈｚ）、減衰定数κおよび推力定数ＢＬを同時に算出（取得）する。また、制御部８は、共振周波数ω０を有する正弦波、共振周波数の２倍の周波数２ω０を有する正弦波および共振周波数の３倍の周波数３ω０を有する正弦波を算出する。
【００９１】
次に、周波数ω０、２ω０および３ω０を有する正弦波をリニアモータ１に入力した際の各周波数ω０、２ω０および３ω０毎のリニアモータ１の加速度と、各周波数ω０、２ω０および３ω０を有する正弦波の位相差とを共振周波数ω０、減衰定数κおよび推力定数ＢＬの３つのパラメータに基づいて算出する。そして、制御部８は、各周波数ω０、２ω０および３ω０毎のリニアモータ１の加速度比が１：０．２５：０．０４２となるように振幅調整（電圧値を算出）するとともに、各周波数ω０（電圧値の１次の成分に該当）、２ω０（電圧値の２次の成分に該当）および３ω０（電圧値の３次の成分に該当）を有する正弦波の位相差が０度となるように電圧値（正弦波）を合成する。これにより、図２３に示すように、電圧が０の基準線に対して、正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧（破線）が導出（算出）される。
【００９２】
また、図２３に示すように、制御部８により導出（算出）された電圧をリニアモータ１のコイル１４に入力（供給）した際に発生する加速度（実線）は、加速度が０の基準線に対して、略正弦波状の波形となる。また、加速度の正側の最大値の絶対値は、０．８Ｇであるとともに、加速度の負側の最大値の絶対値は、１．０Ｇであった。
【００９３】
また、図２３に示す加速度を時間で微分することにより、図２４に示すように、加加速度が０の基準線に対して、非対称な形状を有する加加速度（実線）が求められる。具体的には、加加速度の正側の最大値の絶対値が３００Ｇ／ｓであるとともに、加加速度の負側の最大値の絶対値が３５０Ｇ／ｓであった。なお、図２４に示す加加速度（図２３に示す電圧および加速度）の波形を有するリニアモータ１が設けられた携帯電話１００ｂを把持した場合、正側の加加速度の最大値の絶対値よりも負側の加加速度の最大値の絶対値の方が大きいので、加加速度の負側に擬似力覚（牽引感覚）が得られる。
【００９４】
第５実施形態によるリニアモータ１００ｂでは、以下の効果を得ることができる。
【００９５】
（８）リニアモータ１の振動に関する３つのパラメータ（共振周波数ω０、減衰定数κおよび推力定数ＢＬ）を取得可能に構成するとともに、振動に関する３つのパラメータに基づいて波形が非対称な交流状の電圧を導出（算出）するように構成した。これにより、上記第３および第４実施形態とは異なり、リニアモータ１の加速度を検出する加速度センサやリニアモータ１の位置情報を検出するホール素子を設けなくてよいので、その分、携帯電話１００ｂの構造を簡素化することができる。
【００９６】
（９）リニアモータ１に対して周波数を０．５Ｈｚの間隔で交流状の電圧を入力することにより得られる波形から取得される振動に関する３つのパラメータ（共振周波数ω０、減衰定数κおよび推力定数ＢＬ）に基づいて、波形が非対称な交流状の電圧を導出（算出）するように構成した。これにより、周波数の大きさに対するインピーダンスの大きさに関する波形（インピーダンスカーブ）を容易に取得することができるので、取得した波形に基づいて振動に関する３つのパラメータを容易に得ることができる。
【００９７】
（第６実施形態）
次に、図２２および図２５を参照して、第６実施形態について説明する。この第６実施形態では、０．５Ｈｚの間隔で電圧を変化させながら順次印加（スキャン）することによりインピーダンスを取得した第５実施形態とは異なり、２．０Ｈｚの間隔で電圧の印加（スキャン）を行った後に、０．５Ｈｚの間隔で電圧の印加（スキャン）を行った結果からインピーダンスを取得する方法について説明する。なお、２．０Ｈｚの間隔は、本発明の「第１の間隔」の一例であり、０．５Ｈｚの間隔は、本発明の「第２の間隔」の一例である。また、第６実施形態の構成は、上記第５実施形態と同様である。
【００９８】
第６実施形態では、制御部８は、２０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の周波数の範囲において、最初に２．０Ｈｚの粗い間隔で電圧を印加（スキャン）する。これにより、周波数に対するインピーダンスの大きさについての概略波形が取得される。次に、制御部８は、取得された概略波形からインピーダンスが最大となる周波数の近傍の周波数（たとえば、図２２に示す４５Ｈｚ以上４９Ｈｚ以下の範囲）を０．５Ｈｚの細かい間隔で電圧を印加（スキャン）する。これにより、インピーダンスが最大となる周波数の近傍の詳細な波形が得られるので、詳細な波形からインピーダンスが最大（４７Ω）となる周波数（４７Ｈｚ、共振周波数ω０）が得られる。
【００９９】
次に、制御部８は、インピーダンスが最大となる共振周波数ω０からリニアモータ１の減衰定数κを算出する。具体的には、図２５に示すように、制御部８は、共振周波数ω０を有する電圧（破線）をリニアモータ１のコイル１４に所定の時間印加する。この際、リニアモータ１のコイル１４には、コイル１４に印加している電圧の方向とは反対方向に逆起電力（実線）が発生する。そして、制御部８は、時間Ａにおいて、リニアモータ１のコイル１４に電圧を印加するのを停止する。このとき、リニアモータ１のコイル１４に発生していた逆起電力（実線）は、時間の経過に伴って、急激に減衰（収束）する。この逆起電力の減衰（収束）する波形（包絡線）の時定数からリニアモータ１の減衰定数κが算出される。
【０１００】
次に、制御部８は、減衰定数κから推力定数ＢＬを算出する。具体的には、制御部８は、算出された減衰定数κを推力定数ＢＬの式（ＢＬ＝（２κ（Ｚ−Ｒ））０．５）（なお、κは減衰定数、Ｚは共振周波数ω０におけるコイル１４のインピーダンス、Ｒはコイル１４の抵抗値である）に代入することにより、推力定数ＢＬを算出する。なお、共振周波数ω０、減衰定数κおよび推力定数ＢＬに基づいて、リニアモータ１のコイル１４に印加する非対称な波形を有する交流状の電圧を算出する方法は、上記第５実施形態と同様である。
【０１０１】
第６実施形態によるリニアモータ１００ｂでは、以下の効果を得ることができる。
【０１０２】
（１０）リニアモータ１に対して周波数を２．０Ｈｚの粗い間隔で交流状の電圧を入力することにより得られる波形のうち、インピーダンスが最大となる周波数（４７Ｈｚ）の近傍（ピークに対応する波形の周波数近傍）の周波数を０．５Ｈｚの細かい間隔で交流状の電圧を入力することにより得られる波形から取得されるパラメータ（共振周波数ω０）に基づいて、波形が非対称な交流状の電圧を導出（算出）するように構成した。これにより、インピーダンスが最大となる周波数近傍（４５Ｈｚ以上４９Ｈｚ以下の範囲）以外の範囲も０．５Ｈｚの細かい間隔で入力してパラメータを取得する場合と比べて、インピーダンスが最大となる周波数近傍（４５Ｈｚ以上４９Ｈｚ以下の範囲）以外の範囲を０．５Ｈｚの細かい間隔でスキャンしない分、パラメータを取得する時間を短縮することができる。
【０１０３】
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。
【０１０４】
たとえば、上記第１〜第６実施形態では、理想的な加加速度の波形として矩形状の波形を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、加加速度の波形が、加加速度が０の基準線に対して非対称であればよい。
【０１０５】
また、上記第１〜第６実施形態では、加加速度の最大値の絶対値と最小値の絶対値とが異なる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、加加速度の最大値の絶対値と最小値の絶対値とが同じであっても、加加速度の波形が、加加速度が０の基準線に対して非対称であればよい。
【０１０６】
また、上記第１〜第６実施形態では、可動部の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれバネ部が配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向に沿った方向の一方側または他方側のいずれか一方にだけバネ部を配置してもよい。
【０１０７】
また、上記第１〜第６実施形態では、リニアモータが可動部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例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、可動部の往復移動の中心線に対して構造的に非対称な形状を有するリニアモータにも適用可能である。なお、こうした場合には、少なくとも上記（７）の効果を享受することができる。
【０１０８】
また、上記第１〜第６実施形態では、リニアモータを携帯電話またはゲーム機に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、リニアモータを、ゲームパッド、携帯ゲーム機器あるいは携帯型音楽プレーヤなどに設けてもよい。
【０１０９】
また、上記第１〜第６実施形態では、１つのリニアモータを携帯電話に設け、２つのリニアモータをアタッチメントを介してゲーム機に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、２つ以上のリニアモータを携帯電話に設けてもよいし、３つ以上のリニアモータをアタッチメントを介してゲーム機に設けてもよい。
【０１１０】
また、上記第１〜第６実施形態では、入力された位置の情報に基づいて、位置の微分値である速度を算出するとともに、速度の微分値である加速度を算出し、加速度の微分値である加加速度を算出するＤＳＰや制御部を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、速度、加速度および加加速度を算出することが可能であれば、マイコン（マイクロコンピュータ）やロジック回路などでも適用可能である。
【０１１１】
また、上記第１〜第４実施形態では、加加速度（加速度）の計算を行うとともに、リニアモータのコイルに電圧を印加する回路（ＤＳＰ）をデジタル回路により構成したが、本発明はこれに限られない。たとえば、オペアンプを用いた発振回路やＲＣ微分回路などのアナログ回路により構成してもよい。
【０１１２】
また、上記第３実施形態では、アタッチメントに設けられた加速度センサによりゲーム機の加速度を測定する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ユーザがゲーム機などを把持している状態において、腕などに取り付けられた加速度センサによりゲーム機の加速度を測定してもよい。
【０１１３】
また、上記第４実施形態では、ホール素子により携帯電話の位置を検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、リニアモータのコイルに発生する逆起電力（電圧や電流など）を検出することにより、携帯電話の位置を検出してもよい。
【０１１４】
また、上記第１〜第６実施形態では、リニアモータのコイルに印加される電圧Ｖ（ｔ）の周波数の調整方法として、加加速度の向きが正側である時間と負側である時間との差を最大にする方法を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、加加速度（加速度）の正側の絶対値と負側の絶対値の差を最大にするように調整してもよいし、加速度（速度）の正側の傾きと負側の傾きの差を最大にするように調整してもよい。
【０１１５】
また、上記第１〜第４実施形態では、携帯電話またはゲーム機の牽引感覚を最適に制御する方法として、コイルに印加する電圧の周波数を変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コイルに印加する電圧の大きさ（電圧値）を変化させることにより、携帯電話またはゲーム機の牽引感覚を最適に制御してもよい。
【０１１６】
また、上記第１〜第４実施形態では、携帯電話またはゲーム機の牽引感覚を最適に制御する方法として、コイルに印加する電圧の周波数を変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図２６および図２７に示すように、電圧の波形の位相差を変化させることにより牽引感覚を最適に制御してもよい。図２６では、周波数ｆＨｚの正弦波（破線）の位相と、周波数ｆＨｚの２倍の周波数の２ｆＨｚの正弦波（一点鎖線）の位相とは、同じ状態である。また、周波数ｆＨｚの正弦波（破線）の位相と、周波数ｆＨｚの２倍の周波数の２ｆＨｚの正弦波（一点鎖線）の位相とを、４５度ずらした場合、図２７に示すような、図２６とは異なる電圧の合成波形が得られる。このように、電圧の波形の位相差を変化させて所望の合成波形（入力波形）をリニアモータのコイルに入力してもよい。
【０１１７】
また、上記第１実施形態では、加速度センサによって検出された加速度から加加速度を算出し、その加加速度に基づいてコイルに印加する電圧に関するパラメータを変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、加速度の波形が、加速度が０の基準線に対して非対称の場合には、加速度センサによって検出された加速度に基づいてコイルに印加する電圧に関するパラメータを変化させるようにしてもよい。これにより、携帯電話の持ち方やストラップなどを取り付けたことによる携帯電話の重量変化に対応した所望の擬似力覚を得ることが可能である。
【０１１８】
また、上記第５および第６実施形態では、本発明の振動に関するパラメータの一例として、共振周波数、減衰定数および推力定数の３つのパラメータを示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、振動に関するパラメータであれば、共振周波数、減衰定数および推力定数以外のパラメータでもよい。
【０１１９】
また、上記第５実施形態では、リニアモータに対して周波数を０．５Ｈｚの間隔で入力する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、周波数に対するインピーダンスの大きさを取得可能であれば、０．５Ｈｚ以外の間隔で入力してもよい。
【０１２０】
また、上記第６実施形態では、最初にリニアモータに対して２．０Ｈｚの間隔で入力し、次に、周波数の所望の範囲を０．５Ｈｚの間隔で入力する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、周波数に対するインピーダンスの大きさを取得可能であれば、最初にリニアモータに対して２．０Ｈｚ以外の間隔で入力し、次に、周波数の所望の範囲を最初の周波数の間隔よりも細かい間隔で入力してもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１、１ａ  リニアモータ（振動デバイス）
６  加速度センサ（検出器）
６ａ  ホール素子（検出器）
１１  筐体
１２、２２  可動部
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ  バネ部
１４  コイル
２１  枠体（筐体）
２４  平面コイル（コイル）
１００、１００ａ、１００ｂ  携帯電話（電子機器）
２００  ゲーム機（電子機器）
【図１】
2012034561.tif 000006
【図２】
2012034561.tif 000007
【図３】
2012034561.tif 000008
【図４】
2012034561.tif 000009
【図５】
2012034561.tif 000010
【図６】
2012034561.tif 000011
【図７】
2012034561.tif 000012
【図８】
2012034561.tif 000013
【図９】
2012034561.tif 000014
【図１０】
2012034561.tif 000015
【図１１】
2012034561.tif 000016
【図１２】
2012034561.tif 000017
【図１３】
2012034561.tif 000018
【図１４】
2012034561.tif 000019
【図１５】
2012034561.tif 000020
【図１６】
2012034561.tif 000021
【図１７】
2012034561.tif 000022
【図１８】
2012034561.tif 000023
【図１９】
2012034561.tif 000024
【図２０】
2012034561.tif 000025
【図２１】
2012034561.tif 000026
【図２２】
2012034561.tif 000027
【図２３】
2012034561.tif 000028
【図２４】
2012034561.tif 000029
【図２５】
2012034561.tif 000030
【図２６】
2012034561.tif 000031
【図２７】
2012034561.tif 000032