JP6911145B2 - 振動発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動発生装置に関する。

従来、携帯情報端末（例えば、スマートフォン、携帯電話機、タブレット端末等）、ゲーム機、自動車等の車両に搭載された情報表示装置等の電子機器において、各種着信（例えば、通話着信、メール着信、ＳＮＳ着信）の通知や、ユーザ操作に対するフィードバックを、ユーザに触覚的に与えるための振動を発生させることが可能な振動発生装置が用いられている。

このような振動発生装置として、例えば、下記特許文献１には、電磁石によって構成された振動体を、弾性支持部によって振動可能に支持し、第１の共振周波数により振動体が上下方向に振動し、第２の共振周波数により振動体が左右方向に振動するように構成された、振動発生装置が開示されている。

特開２０１６−９６６７７号公報

ところで、近年、振動発生装置の用途が多様化しており、例えば、ＶＲ（Virtual Reality）対応のゲーム機等において、リアリティの高い触覚を再現できるようにするための触覚提示手段として、振動発生装置が用いられるようになっている。これに伴って、振動発生装置によって多様な振動が再現できるように求められている。

リアリティの高い触覚を再現するための一つの方法として、共振周波数が互いに異なる複数の振動を組み合わせる方法が考えられる。この場合、振動発生装置がより多くの共振周波数の振動を発生できるようにすることで、振動の組み合わせをより多様化することができるため、リアリティの高い触覚をより多様に再現できるようになる。

しかしながら、従来の振動発生装置では、共振周波数の数が比較的少ない（例えば、上記特許文献１の振動発生装置では２つである）ため、リアリティの高い触覚をより多様に再現することが困難であった。このようなことから、より多くの共振周波数による振動を発生することが可能な振動発生装置が求められている。

一実施形態の振動発生装置は、筐体と、前記筐体に第１の方向に並べて収容された第１の振動体および第２の振動体と、前記第１の振動体および前記第２の振動体を、前記第１の方向および前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って振動可能に支持する弾性支持部と、前記第１の振動体に設けられた第１の磁気発生手段と、前記筐体に設けられた第２の磁気発生手段とを有し、前記第１の振動体を前記第１の方向および前記第２の方向に沿って磁力を用いて駆動する磁気駆動部とを備え、前記弾性支持部は、前記筐体に対して、前記第１の振動体を前記第１の方向および前記第２の方向へ移動可能に連結する第１の弾性体と、前記第１の振動体と前記第２の振動体とを連結する第２の弾性体と、前記筐体に対して、前記第２の振動体を前記第１の方向および前記第２の方向へ移動可能に連結する第３の弾性体とを有する。

一実施形態によれば、より多くの共振周波数による振動を発生することが可能な振動発生装置を提供することができる。

一実施形態に係る振動発生装置を示す斜視図である。 一実施形態に係る振動発生装置（上側ケースが取り外された状態）を示す平面図である。 一実施形態に係る振動発生装置の分解図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動ユニットを示す斜視図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動ユニットを示す正面図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動ユニットを示す側面図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動ユニットの分解図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える弾性支持部を示す斜視図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える弾性支持部を示す平面図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える弾性支持部を示す正面図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える弾性支持部を示す側面図である。 一実施形態に係る振動発生装置一部拡大図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える永久磁石の着磁状態を説明するための図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動体の動作を説明するための図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動体の動作を説明するための図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動体の動作を説明するための図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動体の動作を説明するための図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動体の動作を説明するための図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動体の動作を説明するための図である。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動発生装置の振動特性を示すグラフである。 一実施形態に係る振動発生装置が備える振動ユニットの変形例を示す正面図である。

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

（振動発生装置１０の構成）
図１は、一実施形態に係る振動発生装置１０を示す斜視図である。図２は、一実施形態に係る振動発生装置１０（上側ケース１１２およびＦＰＣ１６０が取り外された状態）を示す平面図である。図３は、一実施形態に係る振動発生装置１０の分解図である。なお、以降の説明では、便宜上、図中Ｚ軸方向を縦方向または上下方向とし、図中Ｘ軸方向を、横方向または左右方向とし、図中Ｙ軸方向を前後方向とする。

図１〜図３に示す振動発生装置１０は、例えば、携帯情報端末（例えば、スマートフォン、携帯電話機、タブレット端末等）、ゲーム機、自動車等の車両に搭載された情報表示装置等の電子機器に搭載される装置である。この振動発生装置１０は、例えば、各種着信（例えば、通話着信、メール着信、ＳＮＳ着信）を通知するための振動や、ユーザ操作に対するフィードバックをユーザに触覚的に与えるための振動等を発生させるために用いられる。

振動発生装置１０は、筐体１１０の内部に設けられている振動体１３０が、上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に沿って振動するように構成されている。特に、本実施形態の振動発生装置１０は、従来の振動発生装置と比較して、より多くの共振周波数による振動が実現されたものとなっている。具体的には、本実施形態の振動発生装置１０は、筐体１１０の内部に、振動体１３０および錘１３５を左右方向に並べて設け、各々を弾性支持部１４０によって支持する構成を採用しており、振動体１３０および錘１３５の各々を上下方向および左右方向に振動させることにより、複数（４つ以上）の共振周波数による振動を得ることが可能となっている。

図１〜図３に示すように、振動発生装置１０は、筐体１１０、振動ユニット１２０、永久磁石１５１，１５２、およびＦＰＣ（Flexible Printed Circuits：フレキシブルプリント基板）１６０を備えて構成されている。

筐体１１０は、金属板を加工することにより形成されており、概ね直方体をなす箱状の部材である。筐体１１０は、互いに分離可能な、下側ケース１１１および上側ケース１１２を有している。下側ケース１１１は、上部が開口された容器状の部材である。下側ケース１１１の内部には、その他の各構成部品（振動ユニット１２０、永久磁石１５１，１５２、およびＦＰＣ１６０）が組み込まれる。上側ケース１１２は、蓋状の部材であり、下側ケース１１１の上部開口に覆い被さることにより、下側ケース１１１の上部開口を閉塞する。

図１に示すように、上側ケース１１２の外周縁部には、折り曲げられていない状態において外側且つ水平に突出した、複数（図１に示す例では合計６つ）の平板状の爪部１１２Ａが形成されている。爪部１１２Ａは、先端部分が横長の長方形状を有しており、概ねＴ字状をなしている。爪部１１２Ａは、下側ケース１１１の上部開口が上側ケース１１２によって閉じられた状態において、下方に向って直角に折り曲げられることにより、長方形状を有する先端部分が、下側ケース１１１の側壁部に形成された、爪部１１２Ａと略同形状および略同サイズの開口１１１Ｂに嵌め込まれる。これにより、下側ケース１１１に対する上側ケースの上下方向（図中Ｚ軸方向）、左右方向（図中Ｘ軸方向）、および前後方向（図中Ｙ軸方向）への移動は、爪部１１２Ａのせん断面によって係止されることとなる。すなわち、下側ケース１１１に対して上側ケース１１２が確実に固定されることとなる。

振動ユニット１２０は、筐体１１０の内部において、振動を発生させるユニットである。振動ユニット１２０は、振動体１３０、錘１３５、および弾性支持部１４０を備えて構成されている。

振動体１３０は、「第１の振動体」の一例である。振動体１３０は、角柱状の電磁石を構成する磁心１３１およびコイル１３２（「磁気駆動部」を構成する「第１の磁気発生手段」の一例）を有しており、当該電磁石によって周囲に交番磁界を発生させることにより、筐体１１０の内部において、上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に沿って能動的に振動する部分である。

錘１３５は、「第２の振動体」の一例である。錘１３５は、一定の重量を有する角柱状の部材であり、筐体１１０の内部において、振動体１３０の振動に伴って、上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に沿って追随的に振動する部分である。

弾性支持部１４０は、筐体１１０の内部において、振動体１３０および錘１３５を互いに平行に支持するとともに、上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に弾性変形することにより、振動体１３０および錘１３５による上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に沿った振動を可能とする部材である。

永久磁石１５１，１５２は、「磁気駆動部」を構成する「第２の磁気発生手段」の一例である。永久磁石１５１，１５２は、筐体１１０の内部において、振動体１３０との間に引力および斥力を生じさせるために設けられたものである。永久磁石１５１は、振動体１３０が備える磁心１３１の一方の端部（図中Ｙ軸負側の端部）と対向するように設けられている。永久磁石１５２は、振動体１３０が備える磁心１３１の他方の端部（図中Ｙ軸正側の端部）と対向するように設けられている。

ＦＰＣ１６０は、コイル１３２に対して外部からの通電を可能とする「通電手段」の一例である。ＦＰＣ１６０は、振動体１３０が備えるコイル１３２に交流電流を供給するために、コイル１３２と外部回路（図示省略）とを接続する部材である。ＦＰＣ１６０は、金属膜からなる配線をポリイミド等の樹脂材料により挟んだ構造を有するフィルム状の部材である。ＦＰＣ１６０は、可撓性を有しているため、折り曲げたり撓んだりすることが可能である。ＦＰＣ１６０は、その外部回路側の端部を除き、筐体１１０の内部に配置されている。一方、ＦＰＣ１６０の外部回路側の端部は、筐体１１０（下側ケース１１１と上側ケース１１２との間）に形成された開口部１１０Ａから、筐体１１０の外部に露出している。当該露出部分には、外部回路に電気的に接続するための、金属膜からなる電極端子が形成されている。

このように構成された振動発生装置１０は、外部回路（図示省略）からＦＰＣ１６０を介して、振動体１３０が備えるコイル１３２に交流電流が供給されることにより、コイル１３２の周囲に交番磁界を発生させることができる。これにより、振動体１３０は、振動体１３０と、永久磁石１５１，１５２との間に生じた引力および斥力により、当該振動体１３０を支持する弾性支持部１４０を弾性変形させつつ、上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に沿って能動的に振動する。また、錘１３５は、当該錘１３５を支持する弾性支持部１４０を弾性変形させつつ、振動体１３０の振動に伴って、上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に沿って追随的に振動する。振動発生装置１０は、このような振動体１３０の振動と錘１３５の振動とによる連成振動により、複数（４つ以上）の共振周波数による振動を実現可能となっている。なお、振動ユニット１２０の具体的な構成については、図４〜図７を用いて後述する。また、弾性支持部１４０の具体的な構成については、図８〜図１１を用いて後述する。また、永久磁石１５１，１５２の具体的な構成については、図１３，図１４を用いて後述する。また、振動ユニット１２０の具体的な動作については、図１５〜図１８を用いて後述する。

（振動ユニット１２０の構成）
図４は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える振動ユニット１２０を示す斜視図である。図５は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える振動ユニット１２０を示す正面図である。図６は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える振動ユニット１２０を示す側面図である。図７は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える振動ユニット１２０の分解図である。

図４〜図７に示すように、振動ユニット１２０は、磁心１３１、コイル１３２、フランジ１３３、フランジ１３４、錘１３５、および弾性支持部１４０を備えて構成されている。磁心１３１、コイル１３２、および錘１３５は、いずれも、振動体１３０の振動方向である横方向（第１の方向、図中Ｘ軸方向）と交差する、前後方向（第２の方向、図中Ｙ軸方向）に延在する部材である。

磁心１３１およびコイル１３２は、振動体１３０を構成するものである。磁心１３１は、鉄等の強磁性体により形成されている、角柱状の部材である。コイル１３２は、磁心１３１に対して、電線が多重に巻かれることによって形成される。コイル１３２を形成する電線は、電気抵抗が比較的小さい素材を用いることが好ましく、例えば、絶縁体で被覆された銅線が好適に用いられる。コイル１３２を形成する電線は、ＦＰＣ１６０に対して半田付け等によって接続される。

振動体１３０は、ＦＰＣ１６０を介して、外部回路からコイル１３２に電流が供給されることにより、当該振動体１３０の周囲に交番磁界を発生させる。これにより、振動体１３０は、磁心１３１の一端と磁心１３１の他端とが、互いに異なる磁極に磁化されつつ、磁心１３１の一端と磁心１３１の他端との各々が、Ｎ極とＳ極とに交互に磁化されることとなる。

錘１３５は、振動体１３０と平行に配置された、一定の重量を有する角柱状の部材である。例えば、錘１３５には、十分な重量を確保すべく、金属素材が用いられる。特に、錘１３５には、比較的比重が高い金属素材を用いることが好ましい。例えば、本実施形態では、錘１３５に、比較的比重が高い金属素材の好適な一例として、磁心１３１に用いられる鉄や、コイル１３２に用いられる銅よりも比重が高い、タングステンを用いている。本実施形態の錘１３５は、その両端部が、振動体１３０の磁心１３１と同様に弾性支持部１４０によって保持されるために、その長手方向（図中Ｙ軸方向）において、磁心１３１と略同じ長さを有する。

フランジ１３３，１３４は、例えば、絶縁性を有する素材からなる部材である。フランジ１３３は、矩形状に開口された磁心保持部３３６ａ内において、磁心１３１の一端（図中Ｙ軸負側の端部）を保持する。フランジ１３４は、矩形状に開口された磁心保持部３３７ａ内において、磁心１３１の他端（図中Ｙ軸正側の端部）を保持する。

フランジ１３３，１３４の各々の上面には、円柱状の２つの突起部が形成されている。各突起部は、コイル１３２を形成する電線の端部が巻きつけられることにより、当該端部をまとめて保持することが可能である。また、各突起部は、例えば、ＦＰＣ１６０に形成された円形状の開口部が嵌め込まれることにより、ＦＰＣ１６０を所定の位置に位置決めしつつ、当該ＦＰＣを安定的に保持することも可能である。

弾性支持部１４０は、ばね性を有する金属板を所定の形状に加工することにより形成された部材である。弾性支持部１４０は、振動体１３０（磁心１３１がフランジ１３３，１３４によって保持された状態）および錘１３５を互いに平行に支持するとともに、上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に弾性変形することにより、振動体１３０および錘１３５による上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）に沿った振動を可能とする。

このように、本実施形態の振動発生装置１０は、振動ユニット１２０において、振動体１３０および錘１３５を左右方向に並べて設け、各々を弾性支持部１４０によって支持する構成を採用している。これにより、本実施形態の振動発生装置１０は、振動体１３０の能動的な振動と錘１３５の追随的な振動とによる連成振動により、複数（４つ以上）の共振周波数による振動を実現可能となっている。

（弾性支持部１４０の構成）
図８は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える弾性支持部１４０を示す斜視図である。図９は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える弾性支持部１４０を示す平面図である。図１０は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える弾性支持部１４０を示す正面図である。図１１は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える弾性支持部１４０を示す側面図である。

図８〜図１１に示すように、弾性支持部１４０は、第１の保持部１４１、第２の保持部１４２、第１のバネ部１４３、第２のバネ部１４４、および第３のバネ部１４５を有して構成されている。なお、弾性支持部１４０は、これらの各構成部１４１〜１４５を含め、一枚の金属板から一体的に形成されている。

第１の保持部１４１は、振動体１３０を保持する受け皿状の部分である。第１の保持部１４１は、上方から平面視したときに概ね長方形状をなしている。第１の保持部１４１は、第１の壁部１４１ａ、第２の壁部１４１ｂを有している。第１の壁部１４１ａは、第１の保持部１４１の一方の短辺部分（図中Ｙ軸負側の短辺部分）において垂直に立設された壁状の部分であり、矩形状の開口内において、振動体１３０を構成する磁心１３１の一端を保持する部分である。第２の壁部１４１ｂは、第１の保持部１４１の他方の短辺部分（図中Ｙ軸正側の短辺部分）において垂直に立設された壁状の部分であり、矩形状の開口内において、振動体１３０を構成する磁心１３１の他端を保持する部分である。なお、第１の壁部１４１ａおよび第２の壁部１４１ｂは、例えば、磁心１３１の両端部を割り広げたり、矩形状の開口をカシメたりすることにより、磁心１３１の両端部を固定的に保持することができる。

第２の保持部１４２は、錘１３５を保持する受け皿状の部分である。第２の保持部１４２は、上方から平面視したときに概ね長方形状をなしている。第２の保持部１４２は、第１の壁部１４２ａ、第２の壁部１４２ｂを有している。第１の壁部１４２ａは、第２の保持部１４２の一方の短辺部分（図中Ｙ軸負側の短辺部分）において垂直に立設された壁状の部分であり、矩形状の開口内において、錘１３５の一端を保持する部分である。第２の壁部１４２ｂは、第２の保持部１４２の他方の短辺部分（図中Ｙ軸正側の短辺部分）において垂直に立設された壁状の部分であり、矩形状の開口内において、錘１３５の他端を保持する部分である。なお、第１の壁部１４２ａおよび第２の壁部１４２ｂは、例えば、錘１３５の両端部を割り広げたり、矩形状の開口をカシメたりすることにより、錘１３５の両端部を固定的に保持することができる。

第１のバネ部１４３は、「第１の弾性体」の一例である。第１のバネ部１４３は、第１の保持部１４１の左右方向における外側（図中Ｘ軸正側）に設けられており、第１の保持部１４１の外側（図中Ｘ軸正側）の長辺部分に繋がる金属板を、前後方向（図中Ｙ軸方向）に沿った折り曲げ線により、上下方向（図中Ｚ軸方向）に複数回折り曲げることにより形成された部分である。図１０に示すように、第１のバネ部１４３は、前方または後方から正面視したときに、２つの山部１４３ａ，１４３ｂが横方向（図中Ｘ軸方向）に連なった形状の、折り曲げ構造を有している。第１のバネ部１４３は、いわゆる板バネとして機能する部分であり、当該第１のバネ部１４３が弾性変形することによって、振動体１３０の上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）への振動を可能とする。

第２のバネ部１４４は、「第２の弾性体」の一例である。第２のバネ部１４４は、第１の保持部１４１と第２の保持部１４２との間に設けられており、第１の保持部１４１の内側（図中Ｘ軸負側）の長辺部分と、第２の保持部１４２の内側（図中Ｘ軸正側）の長辺部分とに繋がる金属板を、前後方向（図中Ｙ軸方向）に沿った折り曲げ線により、上下方向（図中Ｚ軸方向）に複数回折り曲げることにより形成された板バネ状の部分である。図１０に示すように、第２のバネ部１４４は、前方または後方から正面視したときに、２つの山部１４４ａ，１４４ｂが横方向（図中Ｘ軸方向）に連なった形状の、折り曲げ構造を有している。第２のバネ部１４４は、いわゆる板バネとして機能する部分であり、当該第２のバネ部１４４が弾性変形することによって、振動体１３０の振動に伴う、錘１３５の上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）への振動を可能とする。

第３のバネ部１４５は、「第３の弾性体」の一例である。第３のバネ部１４５は、第２の保持部１４２の左右方向における外側（図中Ｘ軸負側）に設けられており、第２の保持部１４２の外側（図中Ｘ軸負側）の長辺部分に繋がる金属板を、前後方向（図中Ｙ軸方向）に沿った折り曲げ線により、上下方向（図中Ｚ軸方向）に複数回折り曲げることにより形成された板バネ状の部分である。図１０に示すように、第３のバネ部１４５は、前方または後方から正面視したときに、２つの山部１４５ａ，１４５ｂが横方向（図中Ｘ軸方向）に連なった形状の、折り曲げ構造を有している。第３のバネ部１４５は、いわゆる板バネとして機能する部分であり、当該第３のバネ部１４５が弾性変形することによって、錘１３５の上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）への振動を可能とする。

ここで、上記各バネ部１４３〜１４５は、折り曲げ構造を有しているため、折り曲げ線と直交する方向（図中Ｘ軸方向およびＺ軸方向）には変形しやすいが、折り曲げ線に沿った方向（図中Ｙ軸方向）には変形しにくいという特性を有している。したがって、上記各バネ部１４３〜１４５は、伸縮によって左右方向（図中Ｘ軸方向）に弾性変形し、撓みによって上下方向（図中Ｚ軸方向）に弾性変形するが、前後方向（図中Ｙ軸方向）における弾性変形は抑制されたものとなっている。

例えば、振動体１３０が上下方向に大きく振動する場合、主に、第１のバネ部１４３および第２のバネ部１４４が、上下方向に大きく撓むこととなる。また、例えば、振動体１３０が左右方向に大きく振動する場合、主に、第１のバネ部１４３および第２のバネ部１４４が、左右方向に大きく伸縮することとなる。

また、例えば、錘１３５が上下方向に大きく振動する場合、主に、第２のバネ部１４４および第３のバネ部１４５が、上下方向に大きく撓むこととなる。また、例えば、錘１３５が左右方向に大きく振動する場合、主に、第２のバネ部１４４および第３のバネ部１４５が、左右方向に大きく伸縮することとなる。

また、上記各バネ部１４３〜１４５は、折り曲げ構造を有しているため、撓みによる上下方向（図中Ｚ軸方向）への弾性変形よりも、伸縮による左右方向（図中Ｘ軸方向）への弾性変形のほうが、変形し易くなっている。このため、例えば、上記各バネ部１４３〜１４５の左右方向（図中Ｘ軸方向）における弾性係数を第１の弾性係数とし、上記各バネ部１４３〜１４５の上下方向（図中Ｚ軸方向）における弾性係数を第２の弾性係数とした場合、第１の弾性係数と第２の弾性係数とは互いに異なる値となる。

また、図８〜図１１に示すように、上記各バネ部１４３〜１４５を構成する各平面部（すなわち、各山部の斜面を構成する各平面部）には、開口部が形成されている。各開口部は、シミュレーション等により、狙いとする弾性係数が得られるように、その形状およびサイズが決定されている。例えば、第１のバネ部１４３を構成する平面部には、比較的小さいサイズの台形状の開口部が形成されている。また、第２のバネ部１４４を構成する平面部には、比較的中くらいのサイズの台形状の開口部が形成されている。また、第３のバネ部１４５を構成する平面部には、比較的大きいサイズの台形状の開口部が形成されている。これにより、各バネ部１４３〜１４５は、弾性係数が互いに異なるものとなっている。具体的には、第１のバネ部１４３の弾性係数は、第２のバネ部１４４の弾性係数よりも高く、第２のバネ部１４４の弾性係数は、第３のバネ部１４５の弾性係数よりも高くなっている。これは、振動体１３０が能動的に振動するものであるのに対し、錘１３５は追随的に振動するものであるため、錘１３５の十分な振動量を得るために、錘１３５を保持する第２の保持部１４２に接続されているバネ部１４４，１４５については、開口部を比較的大きくとることにより、弾性変形し易くしているのである。このように開口部の大きさを調整することにより、板厚や素材によって弾性係数を調整することなく、各バネ部１４３〜１４５を弾性支持部１４０に一体形成して、製造コストの削減、品質の安定化を図ることができる。また、各バネ部１４３〜１４５の前後方向（図中Ｙ軸方向）の長さを調整することによっても弾性係数は調整可能であるが、前後方向の長さが小さくなると振動体１３０の前後方向への振動が大きくなる傾向となる。これに対し、開口部の大きさを調整することにより、前後方向の長さを小さくすることなく、前後方向への振動を抑制したまま弾性係数を調整することが可能である。したがって、各バネ部１４３〜１４５は、開口部によって弾性係数を調整する方法を用いることが、より好ましいといえる。

また、図８〜図１１に示すように、上記各バネ部１４３〜１４５を構成する各平面部（すなわち、各山部の斜面を構成する各平面部）は、上辺を短辺とし、下辺を長辺とする、台形状の平面形状を有している。このような形状を有する一つの利点として、ＦＰＣ１６０との干渉を避けることができる点が挙げられる。この点について、図１２を参照して説明する。図１２は、一実施形態に係る振動発生装置１０の一部拡大図である。図１２に示すように、ＦＰＣ１６０は、外部回路側に向って、その延伸する方向が第１の方向（図中Ｘ軸負方向）から第２の方向（図中Ｘ軸正方向）に折り返される部分である、折り返し部１６０Ａを有しており、当該折り返し部１６０Ａは、振動体１３０よりも内側の空間（図中Ｘ軸負側の空間、すなわち、振動体１３０と錘１３５との間の空間）へ張り出している。振動体１３０よりも内側の空間には、第２のバネ部１４４が設けられているが、当該第２のバネ部１４４（山部１４４ｂ）は、台形状の平面形状（すなわち、上辺に向うにつれて徐々に中央側に向って切り欠かれてゆく平面形状）を有している。このため、第２のバネ部１４４は、この切り欠かれた部分によって折り返し部１６０Ａとの干渉を回避しつつ、上下方向および左右方向に弾性変形することができるようになっている。これにより、本実施形態の振動発生装置１０は、振動体１３０および錘１３５の振動に伴う、ＦＰＣ１６０の損傷を抑制できるものとなっている。特に、本実施形態では、第２のバネ部１４４は、振動体１３０と錘１３５とを連結するものであり、他のバネ部と比較して、上下方向に弾性変形し易くなっているため、その平面形状を台形状とすることによる、折り返し部１６０Ａとの干渉を避けるという効果は、より顕著なものとなる。

なお、弾性支持部１４０における左右両方の最も外側に位置する平面部は、その前後方向（図中Ｙ軸方向）における両端部に、垂直な平面部を有しており、当該平面部が、任意の固定手段（例えば、接着材、リベット、ネジ、カシメ等）により、筐体１１０（下側ケース１１１）の側壁部の内面に固定される。これにより、弾性支持部１４０は、振動体１３０および錘１３５を振動可能に保持した状態で、筐体１１０内に固定されることとなる。

（永久磁石１５１の着磁状態）
図１３は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える永久磁石１５１の着磁状態を説明するための図である。ここでは、永久磁石１５１を図中Ｙ軸負側から平面視したときの、永久磁石１５１の着磁状態について説明する。

図１３に示すように、永久磁石１５１は、図中Ｙ軸負側から平面視したとき、左上の角から右下の角に至る対角線により２つの領域に分けられており、これら２つの領域が、互いに異なる極性となるように着磁されている。図１３に示す例では、永久磁石１５１の左下側の領域である第１の磁化領域１５１ａがＳ極に着磁されており、永久磁石１５１の右上側の領域である第２の磁化領域１５１ｂがＮ極に着磁されている。

なお、図示を省略するが、振動体１３０を間に挟んで、永久磁石１５１と対向する永久磁石１５２は、永久磁石１５１と同様に、図中Ｙ軸負側から平面視したとき、左上の角から右下の角に至る対角線により２つの領域（第１の磁化領域および第２の磁化領域）に分けられている。但し、永久磁石１５２は、永久磁石１５１とは反対に、左下側の領域である第１の磁化領域がＮ極に着磁されており、右上側の領域である第２の磁化領域がＳ極に着磁されている。

（振動体１３０の動作）
図１４Ａおよび図１４Ｂは、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える振動体１３０の動作を説明するための図である。

本実施形態の振動発生装置１０では、振動体１３０を構成するコイル１３２に交流電流を流すことによって、振動体１３０の周囲に交番磁界を発生させ、磁心１３１の両端が互いに異なる極性となるように、磁心１３１の両端を磁化させる。

例えば、図１４Ａに示すように、磁心１３１の一端（図中Ｙ軸負側の端部）がＮ極に磁化された場合、磁心１３１の一端には、永久磁石１５１の第１の磁化領域１５１ａ（Ｓ極）に引き付けられる引力と、永久磁石１５１の第２の磁化領域１５１ｂ（Ｎ極）と反発し合う斥力が生じる。同時に、Ｓ極に磁化された磁心１３１の他端には、永久磁石１５２の第１の磁化領域（Ｎ極）に引き付けられる引力と、永久磁石１５２の第２の磁化領域（Ｓ極）と反発し合う斥力が生じる。これにより、振動体１３０は、弾性支持部１４０を弾性変形させつつ、左方向（図中矢印Ｄ１方向）および下方向（図中矢印Ｄ２方向）へ移動する。

一方、図１４Ｂに示すように、磁心１３１の一端（図中Ｙ軸負側の端部）がＳ極に磁化された場合、磁心１３１の一端には、永久磁石１５１の第２の磁化領域１５１ｂ（Ｎ極）に引き付けられる引力と、永久磁石１５１の第１の磁化領域１５１ａ（Ｓ極）と反発し合う斥力が生じる。同時に、Ｎ極に磁化された磁心１３１の他端には、永久磁石１５２の第２の磁化領域に引き付けられる引力と、永久磁石１５２の第１の磁化領域と反発し合う斥力が生じる。これにより、振動体１３０は、弾性支持部１４０を弾性変形させつつ、右方向（図中矢印Ｄ３方向）および上方向（図中矢印Ｄ４方向）へ移動する。

このように、本実施形態の振動発生装置１０においては、コイル１３２に電流を流す方向により、振動体１３０の移動方向が、左方向および下方向、または、右方向および上方向に決定される。従って、本実施形態の振動発生装置１０において、コイル１３２に交流電流を供給することにより、図１４Ａに示すように、振動体１３０の、左方向（図中矢印Ｄ１方向）および下方向（図中矢印Ｄ２方向）へ移動と、図１４Ｂに示すように、振動体１３０の、右方向（図中矢印Ｄ３方向）および上方向（図中矢印Ｄ４方向）へ移動とが、交互に繰り返される。これにより、振動体１３０は、上下方向（図中Ｚ軸方向）および左右方向（図中Ｘ軸方向）へ能動的に振動することとなる。

（振動ユニット１２０の動作）
図１５〜１８は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える振動ユニット１２０の動作の動作を説明するための図である。なお、図１５〜図１８において、実線矢印は、比較的大きな振動を表し、点線矢印は、比較的小さな振動を表している。

図１５は、振動発生装置１０が有する第１の共振周波数における振動ユニット１２０の動作の動作を例示するものである。図１５に示すように、第１の共振周波数で振動体１３０を駆動した場合、振動体１３０および錘１３５が、互いに略同程度に上下方向（図中Ｚ軸方向）に大きく振動することにより、これらの振動による連成振動により、振動発生装置１０全体として、上下方向（図中Ｚ軸方向）への大きな振動が得られる。

図１６は、振動発生装置１０が有する第２の共振周波数における振動ユニット１２０の動作の動作を例示するものである。図１６に示すように、第２の共振周波数で振動体１３０を駆動した場合、振動体１３０および錘１３５が、互いに略同程度に左右方向（図中Ｘ軸方向）に大きく振動することにより、これらの振動による連成振動により、振動発生装置１０全体として、左右方向（図中Ｘ軸方向）への大きな振動が得られる。

図１７は、振動発生装置１０が有する第３の共振周波数における振動ユニット１２０の動作の動作を例示するものである。図１７に示すように、第３の共振周波数で振動体１３０を駆動した場合、振動体１３０が上下方向（図中Ｚ軸方向）に大きく振動し、一方で、錘１３５が上下方向（図中Ｚ軸方向）に小さく振動することにより、これらの振動による連成振動により、振動発生装置１０全体として、上下方向（図中Ｚ軸方向）への大きな振動が得られる。

図１８は、振動発生装置１０が有する第４の共振周波数における振動ユニット１２０の動作の動作を例示するものである。図１８に示すように、第４の共振周波数で振動体１３０を駆動した場合、振動体１３０が左右方向（図中Ｘ軸方向）に大きく振動し、一方で、錘１３５が左右方向（図中Ｘ軸方向）に小さく振動することにより、これらの振動による連成振動により、振動発生装置１０全体として、左右方向（図中Ｘ軸方向）への大きな振動が得られる。

なお、第１〜第４の共振周波数は、振動体１３０および錘１３５の質量、弾性支持部１４０の材質および板厚、弾性支持部１４０が有する各バネ部１４３〜１４５の弾性係数等によって決定づけられるものである。したがって、本実施形態の振動発生装置１０は、シミュレーション等により、これらのパラメータの少なくともいずれか一つを調整することにより、第１〜第４の共振周波数を狙いの周波数としたり、振動の強弱を調整したりすることが可能である。すなわち、本実施形態の振動発生装置１０は、このような共振周波数の調整を行うことにより、様々な用途に適用することが可能である。

（振動発生装置１０の振動特性）
図１９は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える振動発生装置１０の振動特性を示すグラフである。図１９に示す振動特性は、発明者らが、実施形態の振動発生装置１０を用いて、シミュレーション等の試験を実施することによって、実際に確認されたものである。図１９に示すグラフにおいて、横軸は、周波数を示し、縦軸は、振動の加速度を示している。また、図１９に示すグラフにおいて、実線は、上下方向への振動を表しており、点線は、左右方向への振動を表している。図１９に示すように、この試験では、振動発生装置１０により、生体にとってより感じやすい１ｋＨｚ以下の周波数帯域において、互いに異なる少なくとも４つの共振周波数（第１〜第４の共振周波数）による振動を発生できることが、発明者らによって確認されている。なお、この試験では、振動体１３０および錘１３５として、互いに略同じ質量を有するものを用いている。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、弾性支持部が備える各バネ部の構成（例えば、折り曲げ回数、平面形状、開口部の形状，サイズ，有無等）は、上記実施形態で説明したものに限らない。すなわち、各バネ部の構成は、振動発生装置の各種仕様（例えば、所望する共振周波数、筐体のサイズの制限等）に応じて、適宜変更され得るものである。

また、例えば、上記実施形態では、振動体１３０側に、「第１の磁気発生手段」として、コイル１３２を設け、筐体１１０側に、「第２の磁気発生手段」として、永久磁石１５１，１５２を設けるようにしているが、これに限らない。すなわち、振動体１３０側に、「第１の磁界発生手段」として、永久磁石を設け、筐体１１０側に、「第２の磁界発生手段」として、コイルを設けるようにしてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、「第１の振動体」として、第１および第２の磁気発生手段を設け、「第２の振動体」として、錘１３５を設けるようにしているが、「第２の振動体」として、錘１３５の代わりに、第１および第２の磁気発生手段と同様の構成を有する、第３および第４の磁気発生手段を設けるようにしてもよい。これにより、「第１の振動体」および「第２の振動体」の双方を能動的に振動させることができるようになるため、「第２の振動体」がより大きく振動するようになり、振動ユニット１２０を、上述した第１〜第４の共振周波数と異なる共振周波数で振動させる事が可能となる。

また、例えば、上記実施形態では、振動ユニットに２つの振動体を並べて設け、各振動体間を弾性体で連結するようにしているが、これに限らず、例えば、図２０に例示するように、振動ユニットに３つの振動体を並べて設け、各振動体間を弾性体で連結するようにしてもよい。これにより、上記実施形態よりも多くの共振周波数で振動する振動発生装置を実現できる。なお、振動ユニットに４つ以上の振動体を設けるようにしてもよい。

（振動ユニット１２０の構成の変形例）
図２０は、一実施形態に係る振動発生装置１０が備える振動ユニット１２０の変形例を示す正面図である。

図２０に示す振動ユニット１２０Ａは、「第３の振動体」として、錘１３６がさらに設けられている点で、振動ユニット１２０と異なる。これにより、振動ユニット１２０Ａは、左右方向（図中Ｘ軸方向）において、振動体１３０を中心に、その両外側に錘１３５，１３６が並べて配置された構成となっている。

これに伴い、弾性支持部１４０は、錘１３６を保持する第３の保持部１４６と、第４のバネ部１４７（「第４の弾性体」）とが、第１のバネ部１４３の外側（図中Ｘ軸正側）に追加で設けられている。第３の保持部１４６は、第２の保持部１４２と同様の構成を有する。第４のバネ部１４７は、第３のバネ部１４５と同様の構成を有する。また、第１のバネ部１４３は、第２のバネ部１４４と同様の構成に変更されている。

この変形例によれば、例えば、振動体１３０を上下方向（図中Ｚ軸方向）に振動させたとき、これに追随して錘１３５，１３６が上下方向に振動し、これら３つの振動体のうちの一つまたは複数の組み合わせによる連成振動により、振動発生装置１０全体として、３つ以上の共振周波数において上下方向への大きな振動が得られる。

また、例えば、振動体１３０を左右方向（図中Ｘ軸方向）に振動させたとき、これに追随して錘１３５，１３６が左右方向に振動し、これらの３つの振動体のうちの一つまたは複数の組み合わせによる連成振動により、振動発生装置１０全体として、３つ以上の共振周波数において左右方向への大きな振動が得られる。

本国際出願は、２０１７年１１月２０日に出願した日本国特許出願第２０１７−２２３１３４号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

１０ 振動発生装置
１１０ 筐体
１１１ 下側ケース
１１２ 上側ケース
１２０ 振動ユニット
１３０ 振動体（第１の振動体）
１３１ 磁心
１３２ コイル（第１の磁気発生手段）
１３３，１３４ フランジ
１３５ 錘（第２の振動体）
１４０ 弾性支持部
１４１ 第１の保持部
１４２ 第２の保持部
１４３ 第１のバネ部（第１の弾性体）
１４４ 第２のバネ部（第２の弾性体）
１４５ 第３のバネ部（第３の弾性体）
１５１，１５２ 永久磁石（第２の磁気発生手段）
１６０ ＦＰＣ

Claims (11)

1. 筐体と、
   前記筐体に第１の方向に並べて収容された第１の振動体および第２の振動体と、
   前記第１の振動体および前記第２の振動体を、前記第１の方向および前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って振動可能に支持する弾性支持部と、
   前記第１の振動体に設けられた第１の磁気発生手段と、前記筐体に設けられた第２の磁気発生手段とを有し、前記第１の振動体を前記第１の方向および前記第２の方向に沿って磁力を用いて駆動する磁気駆動部と
   を備え、
   前記弾性支持部は、
   前記筐体に対して、前記第１の振動体を前記第１の方向および前記第２の方向へ移動可能に連結する第１の弾性体と、
   前記第１の振動体と前記第２の振動体とを連結する第２の弾性体と、
   前記筐体に対して、前記第２の振動体を前記第１の方向および前記第２の方向へ移動可能に連結する第３の弾性体と
   を有し、
   前記第１の弾性体の弾性係数は、前記第２の弾性体の弾性係数および前記第３の弾性体の弾性係数よりも高い
   ことを特徴とする振動発生装置。
2. 前記第１の弾性体、前記第２の弾性体、および前記第３の弾性体の各々は、
   折り曲げ構造を有する板バネである
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動発生装置。
3. 前記第１の弾性体、前記第２の弾性体、および前記第３の弾性体の各々は、
   前記板バネを構成する平面部に開口部を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の振動発生装置。
4. 前記第１の弾性体、前記第２の弾性体、および前記第３の弾性体の各々は、
   前記開口部を有することにより、弾性係数が互いに異なる
   ことを特徴とする請求項３に記載の振動発生装置。
5. 前記第１の弾性体の弾性係数は、前記第２の弾性体の弾性係数よりも高く、
   前記第２の弾性体の弾性係数は、前記第３の弾性体の弾性係数よりも高い
   ことを特徴とする請求項４に記載の振動発生装置。
6. 前記弾性支持部は、
   前記第１の弾性体、前記第２の弾性体、および前記第３の弾性体を含め、一枚の金属板から一体的に形成されている
   ことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の振動発生装置。
7. 前記第１の磁気発生手段は、コイルおよび磁石の一方であり、
   前記第２の磁気発生手段は、前記コイルおよび前記磁石の他方である
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の振動発生装置。
8. 前記第１の振動体および前記第２の振動体は、互いに略同じ質量を有する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の振動発生装置。
9. 前記第１の振動体および前記第２の振動体とともに、前記筐体に前記第１の方向に並べて収容された、第３の振動体をさらに備え、
   前記弾性支持部は、
   前記第１の振動体、前記第２の振動体、および前記第３の振動体を、前記第１の方向および前記第２の方向に沿って振動可能に支持する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の振動発生装置。
10. 前記第１の振動体、前記第２の振動体、および前記弾性支持部を有して構成される振動ユニットが、前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれについて、複数の共振周波数を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の振動発生装置。
11. 前記振動ユニットが、
    前記第１の振動体および前記第２の振動体が互いに略同程度に前記第１の方向に振動する第１の共振周波数と、
    前記第１の振動体および前記第２の振動体が互いに略同程度に前記第２の方向に振動する第２の共振周波数と、
    前記第１の振動体が前記第２の振動体よりも大きく前記第１の方向に振動する第３の共振周波数と、
    前記第１の振動体が前記第２の振動体よりも大きく前記第２の方向に振動する第４の共振周波数と
    を有することを特徴とする請求項１０に記載の振動発生装置。

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