JP2006186659A - 超磁歪アクチュエータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、超磁歪アクチュエータが複数の機能を実現可能となるように超磁歪アクチュエータを制御する制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明の制御装置Ａは、磁界の変化により磁歪変形する超磁歪素子２と、超磁歪素子２に磁界変化を与えるコイルと３、超磁歪素子２に圧縮加重を加えるバネ４と、超磁歪素子２にバイアス磁界を印加する一対のマグネット５ａ，５ｂとがケース６内に収納された超磁歪アクチュエータ１に接続し、コイル３の抵抗値を検出する抵抗７と抵抗検出アンプ８と、音源からの音声信号をＯＮ／ＯＦＦするスイッチＳＷと、検出結果に基づいてコイル３に音声信号を供給するためにスイッチＳＷを制御するゲート回路９とを含む回路部を形成していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超磁歪アクチュエータの制御装置に関する。

従来より、加圧により透磁率が変化するという特性を利用して、超磁歪素子は、圧力センサとして用いられていた。さらに、超磁歪素子の寸法変形（伸縮）特性を利用し超磁歪アクチュエータとしても用いられてきた。この超磁歪アクチュエータは、高速且つ大変位・高パワーなアクチュエータとして近年注目されている。

従来の超磁歪アクチュエータは、音声振動発生源としたスピーカ（超磁歪スピーカ）として利用される場合があった。従来の超磁歪アクチュエータは、ケース内に、音声信号が供給されるコイルと、コイルの生じる磁界変化により伸縮する棒状の超磁歪素子と、超磁歪素子に圧縮荷重を加えるバネと、超磁歪素子にバイアス磁界を印可する一対の磁石（永久磁石）とが収納されている。

超磁歪素子の基端は、ケースの底板の内面に嵌め込まれた慣性質量に対し一方の磁石を介して位置決めされている。また超磁歪素子の自由端には、他方の磁石を介して可動ロッドが連結されている。この可動ロッドの先端は、ケースの開口部を閉じる蓋（キャップ）を貫通して外部に突出している。

そして、この可動ロッドの先端には、図示しない振動板が接触或いは取り付けられている。これにより、可動ロッドは、超磁歪素子の伸縮に伴って変位する。

したがって、コイルに音声信号を供給することにより、その音声信号に応じた変位が可動ロッドを介して振動板に伝達され、振動板が振動して空間に放音される。

ところで、従来の超磁歪アクチュエータには、それ自体を作動させる電源スイッチとなるべきものを、音声信号を供給する音声供給装置（プレーヤー装置）か、それとは別体の装置として設けなければならなかった。

そこで、本発明は、超磁歪アクチュエータが複数の機能を実現可能となるように超磁歪アクチュエータを制御する制御装置を提供することを課題とする。

本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、すなわち本発明は磁界の変化により磁歪変形する超磁歪素子と、超磁歪素子に磁界変化を与えるコイルと、超磁歪素子に圧縮加重を加えるバネと、超磁歪素子にバイアス磁界を印加する磁石とを含む超磁歪アクチュエータの、コイルの抵抗値を検出し、その検出結果に基づいてコイルに音源から音声信号を供給する制御を行うことを特徴とする。

抵抗値は、磁歪素子を加圧することにより変化する。磁歪素子を加圧すると、磁歪素子の長さが応力で縮みこれに伴い透磁率が変化する。そして、コイルのインダクタンスが小さくなると共にコイルのインピーダンスが小さくなりコイルに電流が流れる。つまり、超磁歪素子が加圧されると抵抗値が変化しコイルに電流が流れる。

このように、本発明の超磁歪アクチュエータの制御装置は、超磁歪素子が加圧され、磁歪変形している超磁歪素子がなんらかの部材（板や台等）に当接しているときに、その部材から放音する。すなわち、本発明の制御装置は、超磁歪アクチュエータ自体を圧力センサとし、電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を実行する。これにより、一つの超磁歪アクチュエータで、圧力センサの機能と、スピーカとしての機能とを発揮することができる。

また、本発明に係る制御手段は、コイルの抵抗値を検出する検出手段と、検出結果に基づいて音声信号の供給の有無を切り換える切換手段とを有することを特徴とする。

つまり、本発明の制御装置は、検出手段により、被当接部材に超磁歪アクチュエータが当接していないと検出したときは、音声信号の供給をＯＦＦにし、音声信号を超磁歪素子に伝達しないため、超磁歪素子は余分に磁歪変形せず、それに要する電力をカットすることができる。

尚、音声信号は、音声信号供給装置であるプレーヤ装置（ＭＤ，ＣＤ，ＨＤ等の媒体を再生する装置）から発信される。そのため、制御手段は、コイルに音声信号を供給するための指示をプレーヤ装置に直接出力すること、或いは、プレーヤ装置とコイルとの間に切換手段（スイッチ）を設け、このスイッチを制御することが可能となる。このときの制御手段として、好ましくは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を用いることができる。

また、制御手段は、フリップフロップ回路を含んだゲート回路を含む構成にて実現することもできる。この場合、検出手段からの検出結果に基づく信号と音声信号とが、ゲート回路及びフリップフロップ回路を介して、プレーヤ装置とコイルとの間に設けられたスイッチの切換を行う契機となる。尚、制御手段は、ＣＰＵやゲート回路を用いなくてもよい。その場合、検出手段により検出された抵抗値の変化に対応する電流値を検出し、その電流値をアンプとコンパレータを介し、プレーヤ装置又はスイッチにＯＮ／ＯＦＦ信号を伝達するような仕組みにする。

また、本発明に係る超磁歪振動素子の基端は、ケース内に位置決めされ、自由端には可動ロッドが連結され、その可動ロッドと前記ケースとの間に前記バネが配置されている。

このように、バネが設けられていることにより、可動ロッドを押圧すると、磁歪変形により超磁歪素子の全長が短くなると共に可動ロッドはケース内に一時的に移動する。そして、押圧をやめると、磁歪変形により超磁歪素子の全長が元の長さに戻り可動ロッドが元の位置に復帰する。これにより、押圧によりコイルの抵抗値が変化したことが制御手段に伝達され、制御手段が次なる処理を実行するために要する時間を短縮することができる。加えて、この時間の短縮は、本発明に係る超磁歪素子アクチュエータ自体の電源の節約にも繋がる。

また、可動ロッドを押圧するということは、すなわち、超磁歪素子を加圧することにもなる。超磁歪素子を加圧すると、磁石の透磁率が小さくなり、コイルのインダクタンスが小さくなる。それに伴い、コイルの抵抗値も変化するため、制御手段はコイルに音声信号を供給する制御を実行する。つまり、本発明に係る超磁歪アクチュエータは、センサとして用いることができる。

また、本発明に係る超磁歪素子は、磁歪変形による全長の伸縮の伸縮ストロークの範囲内に配された当接手段と磁歪変形時に当接することを特徴とする。当接手段が超磁歪素子（可動ロッド）と当接していることにより、超磁歪素子の伸縮運動に伴う振動が当接手段に伝達され当接手段から放音される。

これにより、本発明に係る超磁歪アクチュエータを取り付けた部材自体をスピーカとすることができる。つまり、本発明の超磁歪アクチュエータの制御装置によれば、一つの超磁歪アクチュエータをセンサとスピーカとの二つのデバイスを兼用させる制御を行うことができる。

例えば、本発明の制御装置は、超磁歪アクチュエータを携帯電話機やポータブルプレーヤ装置等に取り付け（内蔵でも外付けでも良い）、当接手段をスタンド式の充電器とすることができる。これにより、充電器に携帯電話機又はポータブルプレーヤの本体をセットしておくことにより、即席のオーディオ装置とすることが可能となる。

また、音声信号の音源は、プレーヤ装置だけでなくマイクとしても良い。例えば、音源を手（このときの当接手段）に持つマイクとし、本発明の超磁歪アクチュエータをそのマイクに取り付けると、マイクを握った手がスピーカとなる。これによりスピーカを設置するスペース及び手間を省略することができる。

さらに、本発明に係る当接手段は、超磁歪素子は、伸縮ストロークの範囲外に配され、且つ自身が加圧により撓む構成とすることもできる。

例えば、当接手段を床の背面とし、床下に本発明に係る超磁歪アクチュエータを配した場合、床の背面と超磁歪アクチュエータの超磁歪素子との間に隙間を設ける。そして、床上から加圧され床が下方に撓み、超磁歪素子と当接したときに床から音声を放音する。

これにより、本発明を建物内への不正な侵入を防止するためのセキュリティー装置としても適用することができる。

本発明によれば、超磁歪アクチュエータが複数の機能を実現可能となるように超磁歪アクチュエータを制御する制御装置を提供することが可能となる。

＜第一の実施の形態＞
以下に、本実施形態の超磁歪素子アクチュエータの制御装置（以下、制御装置と称す）を図面に基づき説明する。尚、本実施形態では超磁歪素子アクチュエータをスピーカ及び圧力センサとして利用するものとして説明する。

図１に示すように、本実施形態の制御装置Ａは、磁界の変化により磁歪変形する超磁歪素子２と、超磁歪素子２に磁界変化を与えるコイルと３、超磁歪素子２に圧縮加重を加えるバネ４と、超磁歪素子２にバイアス磁界を印加する一対のマグネット（磁石）５ａ，５ｂとがケース６内に収納された超磁歪アクチュエータ１と接続している。

そして、制御装置Ａは、超磁歪アクチュエータ１のコイル３の抵抗値を検出する抵抗７と抵抗検出アンプ（検出手段）８と、音源からの音声信号をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ（切換手段）ＳＷと、検出結果に基づいてコイル３に音声信号を供給するためにスイッチＳＷを制御するゲート回路（制御手段）９とを含む回路部にて形成されている。

まず、超磁歪素子２の周辺の構成から詳説する。
図２に示すように、本実施形態に係る超磁歪素子２の基端はケース６内に位置決めされ、自由端には可動ロッド１０が連結され、その可動ロッド１０とケース６との間にバネ４が配置されている。そして、ケース６、可動ロッド１０及びバネ４は鉄などの磁性材料で形成されている。

また、ケース６は、一端側（図２において上端）が開口した有底筒状のケース本体１１と、そのケース本体１１の開口部を閉じる蓋１２とを備えている。バネ４は本実施形態では皿バネとして形成されている。そして、可動ロッド１０の先端は、この皿バネ４の中心部及び蓋１２に同軸に設けられた穴１３，１４をそれぞれ貫通して外部に突出している。皿バネ４の周縁部はケース本体１１の内面に密接して蓋１２の穴１３，１４をケース６内から覆っている。

さらに、蓋１２の内面には皿バネ４の周縁部を嵌め込んで位置決めする皿バネ用凹部１５が設けられている。皿バネ用凹部１５を設けたのは、皿バネ４自体を確実に位置決めするためである。さらに、皿バネ４の中心部を貫通する可動ロッド１０も皿バネ４により位置決め（芯出し）可能にするために設けたものとする。

また、超磁歪素子２にバイアス磁界を印可するマグネット５ａ，５ｂは、超磁歪素子２の基端及び自由端にそれぞれ配置されている。可動ロッド１０の基端部には、超磁歪素子２の自由端とその自由端に配置されたマグネット５ａとを嵌め込んで位置決めする連結用凹部１６が設けられている。この可動ロッド１０の基端部には、その基端部を大径にするためのフランジ１７が設けられている。連結用凹部１６は、下向き開口の凹部として形成されている。この連結用凹部１６内にはマグネット５ａが収容され、さらに超磁歪素子２も挿入されている。

このような深さの連結用凹部１６を設けたのは、これにより超磁歪素子２の自由端とその自由端に配置されたマグネット５ａとの両方を可動ロッド１０に対して同軸に位置決め可能にするためである。これにより、超磁歪素子２の自由端とその自由端に配置されたマグネット５ａと可動ロッド１０の基端部とが位置ずれしないように高精度に芯出しして連結することができる。この結果、超磁歪素子２，マグネット５ａ，可動ロッド１０を接着剤等を使用しなくても連結することが可能となる。もちろん、接着剤等により連結することもできる。

さらに、ケース本体１１の底面部１８には、超磁歪素子２の基端部及びその基端部に配置されたマグネット５ｂを嵌め込んで位置決めする位置決め用凹部１９が設けられている。この位置決め用凹部１９は、上向き開口の凹部として形成されている。この位置決め用凹部１９の深さは、マグネット５ｂの厚さよりも深く形成されている。これにより、位置決め用凹部１９内には、マグネット５ｂが収容され、さらに超磁歪素子２の基端も挿入されている。

このような深さの位置決め用凹部１９を設けたのは、位置決め用凹部１９によって、超磁歪素子２の基端とその基端に配置されたマグネット５ｂとの両方をケース本体１１の底面部１８に対して同軸に位置決めするためである。これにより、超磁歪素子２の基端とその基端に配置された磁石５ｂとがケース本体１１の底面部１８から位置ずれしないように高精度に芯出しして位置決めすることができる。

また、ケース本体１１の底面部１８にはコイル３のボビン２０の一部を嵌め込んで固定するボビン用凹部２１が設けられている。ボビン２０は、超磁歪素子２が貫通する円筒部２２と、その両端に設けられた円板状フランジ２３，２４を有している。

したがって、ボビン用凹部２１の平面形状は、このボビン２０の端面の形状に対応し、いわゆるドーナツ状の凹部として形成されている。このボビン用凹部２１を設けたのは、コイル３のボビン２０をケース本体１１の底面部１８に対して確実に位置決めして、超磁歪素子２とボビン２０との間の隙間を高精度にかつ微少隙間に設定可能にするためである
。尚、底面部１８の中央部分には円筒状のリブ２５が立ち上げられており、このリブ２５によって位置決め用凹部１９及びボビン用凹部２１が形成されている。

また、本実施形態では、ケース本体１１及び蓋１２からなるケース６と、可動ロッド１０と、皿バネ４とが磁性材料で形成されているのに加えて、コイル３のボビン２０は熱伝導性樹脂で形成されている。熱伝導性樹脂としては、例えば、日本科学冶金製の（商品名：ＮＴ−７８３）を挙げることができる。ボビン２０を熱伝導製樹脂で形成したのは、ボビン２０自体の放熱製を高めるためである。すなわち、発熱するコイル３及び超磁歪素子２からの放熱効果を高めるためである。放熱効果を高めることによって、発熱によりそれぞれの特性が変化して振動状態が変わり、高域特性が悪化するといった問題を根本的に解決することができる。

また、ケース６，可動ロッド１０，皿バネ４が磁性材料で形成されているので、超磁歪素子２の両端に配置してあるバイアス磁界印加用のマグネット５ａ，５ｂによる磁界は、図２において矢印付き破線で示すように、可動ロッド１０，皿バネ４ケース６を経由する完全磁気回路（閉ループ）を構成する。これにより、超磁歪アクチュエータ１の高効率化を実現することができる。この結果、バッテリー駆動も実現できるので、本超磁歪アクチュエータ１を携帯電話機やＰＤＡ等のモバイル機器に組み込むことも可能となる。

さらに、皿バネ４が設けられていることにより、可動ロッド１０（超磁歪素子２）に圧力が掛かると、可動ロッド１０はケース６内に一時的に移動する。そして、付加を取り除くと可動ロッド１０が元の位置に復帰する。尚、このとき、超磁歪素子２自体も磁歪変形により全長が伸縮する。これにより、可動ロッド１０の押圧によるコイルの抵抗値が変化し、次なる処理（スイッチＳＷの切換処理）を実行するために要する時間を短縮することができる。加えて、この時間の短縮は、超磁歪アクチュエータ１自体の電源の節約にも繋がる。
以上が、超磁歪素子２周辺の構成である。

次に、制御装置Ａについて詳説する。
図１に示すように、本実施形態の制御装置Ａは、コイル３のインダクタンス（抵抗値）を検出するための抵抗７と検出アンプ（検出手段）８と、検出アンプ８により検出された信号のうち音声帯域以上（例えば３０〜１００ｋＨｚ以上）の範囲の周波数を有する信号のみを通す帯域フィルター３０と、帯域フィルター３０を通過した信号を整流する整流回路３１と、整流化された信号をデジタル信号に変換するコンパレータ３２と、そのデジタル信号を受け付けるゲート回路９とを含んだ回路にて実現されている。

ここでの信号は、コイルに加圧（接触）動作があったか否かを判断する接触圧力信号である。超磁歪素子２は、圧力が加わると透磁率が小さくなる。この変化を検出アンプ８が検出することによりコイルに加圧（接触）動作があったということになる。尚、本実施形態での超磁歪素子には、ラタンノイド系のテリビウム（Ｔｂ）を主原料とした部材を用いている。テリビウムは、外圧で形状が変化すると透磁率が変化するというビラリ効果が大きいという材料特性を有している。

さらに、制御装置Ａには、音源からの音声信号を増幅するアンプ３３と、アンプ３３を介して電送される音声信号の超磁歪アクチュエータ１への供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチＳＷとが含まれている。

また、ゲート回路９は、フリップフロップ回路を含んでいる。このゲート回路９には、コンパレータ３２から電送された接触圧力信号と、音源からの音声信号とが電送される。本実施形態では、音声信号は常に一方のゲートに入力された状態であり、接触圧力信号が
他方のゲートに入力されるか否かでスイッチＳＷのＯＮ（ａ）／ＯＦＦ（ｂ）制御が行われる。
以上が制御装置Ａの構成である。

詳細には、図３の音声出力についての真理値表に示すように、ゲート回路９のゲートの一方に音声信号（「１」）が入力され、他方のゲートに接触圧力信号（「１」）が入力されたときに、スイッチＳＷがＯＮ（ａ）に切り替えられ、音声信号が超磁歪アクチュエータ１に電送される。つまり、フリップフロップ回路に双方の信号が入力されたとき（このときフリップフロップ回路から出力される信号は「１」）に超磁歪アクチュエータ１に音声信号が伝達される。そして、この音声信号は、アンプ３４を介して超磁歪アクチュエータ１に伝送される。

また、アンプ３４とスイッチＳＷの間には、音声信号に加えられるセンス信号が常時掛けられている。本実施形態に係るセンス信号は、音声信号帯域以上の帯域（例えば３０〜１００ｋＨｚ）で、且つ音声信号より小さな信号レベル（例えば１／１０）という特徴を有する信号である。このセンス信号を常時流すことで、帯域フィルター３０で接触圧力信号を分離し、出力レベルをモニタリングする。そして、その出力レベルの変化が、超磁歪素子への加圧があったか否かの判断基準となる。尚、センス信号を音声帯域以上の周波数にすると、超磁歪素子は高帯域では追従しないため可聴音声は出力されない。加えて、コイル３が微妙に振動しても可聴音声は出力されない。

そして、この音声信号を受けることにより、コイルに磁界が印加されると磁歪素子２は、変位量１０００ＰＰＭ，駆動力２００ｋｇ／ｃｍ，周波数帯域数ｋＨｚとなり磁歪変形がおこり超磁歪素子２が伸縮する。このとき、超磁歪素子２の伸縮ストロークＳ（図２参照）の範囲内に振動板（接触部材）３５を配し、接触させる。すると、振動板３５に超磁歪素子２（実際には可動ロッド１０）の伸縮運動が振動として伝達され、振動板３５から音声が出力される。

以上のようなアルゴリズムを組み合わせることで一つの超磁歪アクチュエータで、圧力を検出するセンサと、スイッチＳＷを音声出力モードに切り替えて振動板を振動させ、音声を発生させるスピーカとの二つのデバイスの機能を実現することができる。

また、本実施形態の制御装置Ａは、検出アンプ８によりインダクタンスの変化が検出されてからスイッチＳＷをＯＮとし、音声信号をコイルに伝達するため、超磁歪素子２が振動板３７に当接していないときには磁歪素子２は振動せず振動板３７から音声が出力されていないときの消費電力をカットすることができる。

＜第二の実施の形態＞
次に、第二の実施の形態の制御装置について説明する。尚、本実施形態の超磁歪アクチュエータは、第一の実施の形態の超磁歪アクチュエータと同じ構成を成しているため説明は省略する。また、その他の説明においても、第一の実施の形態の説明と重複する説明は省略し、相違する部分における制御装置の構成と制御方法について説明する。尚、本実施形態の図面では、第一の実施形態と同じ構成には同一の符号を付すこととする。

図４に本実施形態の制御装置Ｂのブロック図を示す。図４に示すように、本実施形態の制御装置Ｂは、第一の実施の形態の制御装置Ａに設けられていた、ゲート回路９（図１参照）及びスイッチＳＷが無い構成となっている。

そのため、本実施形態の制御装置Ｂは、コンパレータ３２からの接触圧力信号を、音声信号を出力する音源の制御部４０に直接伝送する。接触圧力信号が制御部４０に伝送され
ると、制御部４０は音声信号の出力をＯＮに制御する。

＜第三の実施の形態＞
本実施形態の制御装置は、制御手段にＣＰＵを利用したものである。尚、本実施形態の超磁歪アクチュエータは、第一及び第二の実施の形態の超磁歪アクチュエータと同じ構成を成しているため説明は省略する。また、その他の説明においても、第一及び第二の実施の形態の説明と重複する説明は省略し、相違する部分における制御装置の構成と制御方法について説明する。尚、本実施形態の図面では、第一及び第二の実施形態と同じ構成には同一の符号を付すこととする。

図５に本実施形態の制御装置Ｃのブロック図を示す。
図５に示すように、本実施形態の制御装置Ｃは、第一の実施の形態のゲート回路９（図１参照）の代わりに、ＣＰＵ５０が設けられたものである。つまり、本実施形態の制御装置Ｃは、制御部をＣＰＵ５０とし、ＣＯＵ５０がスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うという実施形態である。

図６に本実施形態に係るＣＰＵ５０の制御フローを示す。まず、ＣＰＵ５０は、音源からの音声信号を受信しているか否かを判断する（Ｓ０１）。ここで、音声信号の入力が確認されない場合は、音声信号が入力されるまで待機する。

一方、ＣＰＵ５０が音声信号の入力があると判断した場合は、コンパレータ３２からの接触圧力信号の入力があるか否かを判断する（Ｓ０２）。これにより、可動ロッド１０（超磁歪素子２）に加圧があったか否かを判断することができる。ここで、ＣＰＵ５０が接触圧力信号を受信していないと判断した場合は、スイッチＳＷをＯＦＦ（ｂ）に切り替えて音声の出力をＯＦＦにする制御を実行する（Ｓ０３）。

一方、ステップ０２で、ＣＰＵ５０が接触圧力信号を受信したと判断した場合は、スイッチＳＷをＯＮ（ａ）に切り替えて音声の出力をＯＮにする制御を実行する（Ｓ０３）。

また、音声の出力がＯＮとなるに伴い、ＣＰＵ５０は、音声信号の有無を定常的にウォッチする。

そして、ＣＰＵ５０は、音声信号の入力の有無を定期的に判断する（Ｓ０４）。ここで音声信号の入力が継続していると判断した場合は、再び音声信号の入力の有無を定期的に判断する処理を繰り返す。

一方、ステップ０４で、音声信号の入力が無いと判断した場合は、所定時間（ΔＴ時間）待機し（Ｓ０６）、コンパレータ３２からの接触圧力信号の有無を判断する（Ｓ０７）。ここで、ＣＰＵ５０が接触圧力信号は無いと判断した場合、ステップ０３に戻り、ＣＰＵ５０はスイッチＳＷをＯＦＦ（ｂ）に切り替える処理を実行する。これにより、超磁歪素子２へ伝送される音声信号をシャットダウンすることになり、音声出力は停止する。

一方、ステップ０７で、ＣＰＵ５０が接触圧力信号があると判断した場合は、ステップ０１に戻り、上記処理工程を繰り返す。

このように、本実施形態の制御装置Ｃによれば、ＣＰＵ５０が音声信号と接触圧力信号との入力を検知しないと判断した場合に、スイッチＳＷをＯＦＦ（ｂ）に切り替える制御を実行するため、超磁歪素子２（可動ロッド１０）が振動板３７に接触していないときは、超磁歪素子２の作動を停止することができる。これにより、超磁歪アクチュエータ１が余分な電力を消費することがなくなり、省エネルギー性能を向上させることができる。

＜第四の実施形態＞
本実施形態の制御装置は、制御部にＣＰＵを利用し音声信号を供給する音声供給装置の制御部を直接制御するものである。尚、本実施形態の超磁歪アクチュエータは、第一〜第三の実施の形態の超磁歪アクチュエータと同じ構成を成しているため説明は省略する。また、その他の説明においても、第一〜第三の実施の形態の説明と重複する説明は省略し、相違する部分における制御装置の構成と制御方法について説明する。尚、本実施形態の図面では、第一〜第三の実施形態と同じ構成には同一の符号を付すこととする。

図７に本実施形態の制御装置Ｄのブロック図を示す。図７に示すように、本実施形態の制御装置Ｄは、第二の実施の形態のゲート回路９（図４参照）の代わりに、ＣＰＵ５０が設けられたものである。つまり、本実施形態の制御部にＣＰＵ５０を用い、第二の実施の形態のゲート回路９が行う処理をＣＰＵ５０にて行い、ＣＰＵ５０が、音源の制御部４０への音声信号の供給のＯＮ／ＯＦＦ指示を直接実行する実施形態である

図８に本実施形態に係るＣＰＵ５０の制御フローを示す。まず、ＣＰＵ５０は、コンパレータ３２からの接触圧力信号があるか否かを判断する（Ｓ２０）。ここで、接触圧力信号の入力が確認されない場合は、接触圧力信号が入力されるまで待機する。

一方、ＣＰＵ５０が接触圧力信号の入力があると判断した場合は、音源の制御部４０に音声信号出力の指示を出す（Ｓ２１）。これにより、超磁歪アクチュエータ１から音声が出力された状態となる。

また、音声が出力されるに伴い、ＣＰＵ５０は、音声信号の有無を定常的にウォッチする。

そして、ＣＰＵ５０は、音声信号の入力の有無を定期的に判断する（Ｓ２２）。ここで音声信号の入力が継続していると判断した場合は、再び音声信号の入力の有無を定期的に判断する処理を繰り返す。

一方、ステップ２２で、音声信号の入力が無いと判断した場合は、コンパレータ３２からの接触圧力信号の有無を判断する（Ｓ２３）。ここで、ＣＰＵ５０が接触圧力信号は無いと判断した場合、接触圧力信号が認識できなくなるまでステップ２３の処理を繰り返す。

一方、ステップ２３で、ＣＰＵ５０が接触圧力信号があると判断した場合は、ステップ０１に戻り、上記処理工程を繰り返す。

このように、本実施形態の制御装置Ｄによれば、ＣＰＵ５０が音源側の制御部４０を直接制御することができるため、スイッチを設ける手間及びスペースを省くことができる。これにより、各種ポータブルプレーヤ，マイク，携帯電話機等の音源となる比較的サイズの小さい装置に超磁歪アクチュエータ１を組み込んだり、取り付けたりしても、小型化を図ることができる。

また、第三及び第四の実施の形態のようにＣＰＵを制御部として用いることにより、ＣＰＵを有する既存の機器類（例えば、携帯電話機やモバイルパーソナルコンピュータやＰＤＡ等）に設けられたＲＯＭやハードディスクに、上述した制御を実行するプログラムをインストールすることにより、既存の機器類ＣＰＵに本実施形態の超磁歪アクチュエータのＣＰＵを兼用させることができる。これにより、効率よく本実施形態の超磁歪アクチュエータ１を内蔵したり、外付けしたりすることができる。

次に、上記した第一〜第四実施形態の制御装置を用いた、超磁歪アクチュエータの実施の態様について説明する。尚、以下の説明に伴う図面中の制御装置は図面を見やすくするため省略し超磁歪アクチュエータ１のみを表記した。

＜実施の態様１＞
第一〜第四の実施の形態の制御装置及び超磁歪アクチュエータは、ハードディスクを内蔵した携帯ＭＰ３プレーヤに組み込むことができる。
この場合、図９に示すように、プレーヤ６０側に第一〜第四の何れかの実施の形態の制御装置及び超磁歪アクチュエータ１を内蔵し、プレーヤ６０の充電器６１に振動板６２を設けると好ましい。そのため、超磁歪アクチュエータ１は、プレーヤ６０の、充電器６１とドッキングする部分（ドック）に設ける。加えて、充電器６１の、プレーヤ６０とドッキングする部分に振動板６２を設ける。

これにより、プレーヤ６０ーから音声信号が伝送され超磁歪アクチュエータ１の超磁歪素子２（図２参照）が伸縮変形しているときに、充電器６１にプレーヤ６０をセットすることで充電器６１をスピーカとすることができる。

これにより、通常はイヤフォンで音声（音楽）を聴くプレーヤでも、イヤフォン無しで且つ別体のスピーカを要することなく、プレーヤにより再生された音声を聴くことができる。
さらに、本発明の制御装置が接続した超磁歪アクチュエータを本実施態様のプレーヤに装着したとき、プレーヤ６０を充電器６１に装着した状態で、さらに装着圧を増加させていくと、プレーヤ６０の曲ナンバーを変化させるような構成としても良い。この場合プレーヤ６０の制御部が磁歪素子２の透磁率に応じて曲ナンバーを変化させる制御を実行することにより実現可能となる。

＜実施の態様２＞
第一〜第四の実施の形態の制御装置及び超磁歪アクチュエータは、携帯電話機に内蔵することができる。図１０に示すように、携帯電話機７０に第一〜第四の何れかの実施の形態の制御装置及び超磁歪アクチュエータ１は、携帯電話機７０のディスプレイ（液晶パネル）７１の背面側に設けると好ましい。尚、このとき、ディスプレイ７１側にはクッション材７２を介して超磁歪アクチュエータ１を取り付ける。これにより、ディスプレイ７１を保護すると共に携帯電話機７０に加わる衝撃を吸収し超磁歪アクチュエータ１を保護することができる。

このように、第一〜第四の何れかの実施の形態の制御装置及び超磁歪アクチュエータ１を携帯電話機７０に内蔵することにより、携帯電話機７０の背面側をテーブルや壁に当接すると、テーブルや壁がスピーカとなり、携帯電話による受話の音声やダウンロードした音楽等を、他の装置を要することなく、複数の人数で聞いたり、音声を拡大して聞いたりすることができる。

＜実施の態様３＞
第一〜第四の実施の形態の制御装置及び超磁歪アクチュエータ１は、床８０下に内蔵することもできる。図１１に示すように、床８０下は、最も下層に位置する大引８１と、大引８１の上に載置される根太８２と、根太８２の上に載置される合板８３と、合板８３の上に載置される副材８４と、副材８４の上に載置され床表面を仕上げる床仕上材８５とにより構成されている。本実施態様の超磁歪アクチュエータ１は、根太８２がスペーサーとなり大引８１と合板８３との間に形成された空間に取り付けると好ましい。

そして、このとき、超磁歪アクチュエータ１は、合板（当接手段）８３が可動ロッド１０（超磁歪素子２）（図２参照）のストロークＳの範囲内となるように配する。つまり合板８３の背面と可動ロッド１０の先端とが当接した状態となるように超磁歪アクチュエータ１を取り付ける。尚、制御装置は、それ自体を床８０下に設けても良いが、ケーブルや導線などにより床８０上に配置するようにしても良い。

これにより、床上から加圧され、可動ロッド１０が押圧され超磁歪素子２の透磁率が小さくなったことを受けると、それを契機として床全体から音声を出力することができる。つまり、住宅，ビル，店舗，銀行等の床、或いは立ち入り禁止の場所に本実施態様を適用すると、圧力センサにより侵入者を検知し、その検知結果を受けて床８０から警戒音を出力するというようなセキュリティー装置としても利用することができる。

尚、本態様のその他の態様として、合板８３をストロークＳ外に配置する態様も考えられる。詳細には、合板８３が撓んだときに可動ロッド１０と当接可能な位置に合板８３を配しておく。この場合、合板８３は比較的撓みやすい部材を用いることとする。

これにより、床が加圧された時にだけ床から音声を放音することができるようになる。このような態様によれば、セキュリティーシステムだけでなく、床面に配されたパネル面を足で踏んで遊戯を行うゲーム等にも好適に用いることができる。

＜実施の態様４＞
第一〜第四の実施の形態の制御装置は、音声信号を供給する音声供給装置をマイクとした実施態様である。図１２に示すように、本実施態様は、中空の筒９０の一端に第一〜第四の何れかの実施形態の制御装置及び超磁歪アクチュエータ１を設け、他端にマイク９１を設けた態様である。尚、駆動源には、乾電池や充電池などを用いてワイヤレスとすると好ましい。

つまり、この筒９０は、可動ロッド１０を対象物に当接させ、超磁歪素子２を磁歪変形させたときに、その対象物をスピーカとしてマイク９１から入力した音声を出力することができる。

使用例として、駐車違反を取り締まる警察官に所持させる場合を例示できる。警察官は、駐車違反の車のボディーに可動ロッド１０を当接させ、マイク９１から、駐車違反であることを音声にて入力する。すると、警察官がマイク９１から入力された声がその車のボディーをスピーカとして車内に出力されるため、車内にいる運転者や同乗者は窓を開けなくても警察官の呼びかけに気が付くことができる。このような使用方法により、車内にいる人が、警察官からの呼びかけに気付かないという事態を防止することができる。

＜その他の実施態様＞
その他にも、本実施形態の制御装置を接続した超磁歪アクチュエータは、既存のヘッドフォンスピーカ又はヘルメットに内蔵する態様としてもよい。これによれば、使用者がヘッドフォンスピーカ又はヘルメットを装着すると、超磁歪アクチュエータがその装着圧を検出し、音声を出力することができる。

さらに、実施態様１に記載したように、装着圧の増加に伴い曲ナンバーを変化させる構成も組み合わせることにより、本実施形態の制御装置は、超磁歪アクチュエータを音声信号を出力するプレーヤのリモコンの機能に切り換えることができることになる。

第一の実施の形態の制御装置Ａのブロック図である。 第一の実施の形態に係る超磁歪素子周辺の構成を示す図である。 第一の実施の形態に係る音声出力についての真理値表である。 第二の実施の形態の制御装置Ｂのブロック図である。 第三の実施の形態の制御装置Ｃのブロック図である。 第三の実施の形態に係る超磁歪アクチュエータにおける処理フローチャートである。 第四の実施の形態に係る超磁歪アクチュエータの概念図である。 第四の実施の形態に係る超磁歪アクチュエータにおける処理フローチャートである。 第一〜第四の実施の形態の何れかの制御装置及び超磁歪アクチュエータを利用した実施態様を示す図である。 第一〜第四の実施の形態の何れかの制御装置及び超磁歪アクチュエータを利用した実施態様を示す図である。 第一〜第四の実施の形態の何れかの制御装置及び超磁歪アクチュエータを利用した実施態様を示す図である。 第一〜第四の実施の形態の何れかの制御装置及び超磁歪アクチュエータを利用した実施態様を示す図である。

符号の説明

１ 超磁歪アクチュエータ
２ 超磁歪素子
３ コイル
４ 皿バネ（バネ）
５ａ，５ｂ マグネット（磁石）
６ ケース
７ 抵抗
８ 検出アンプ（検出手段）
９ ゲート回路
１０ 可動ロッド
１１ ケース本体
１２ 蓋
１３，１４ 穴
１５ 皿バネ用凹部
１６ 連結用凹部
１７ フランジ
１８ 底面部
１９ 用凹部
２０ ボビン
２１ ボビン用凹部
２２ 円筒部
２３，２４ 円板状フランジ
２５ リブ
３０ 帯域フィルター
３１ 整流回路
３２ コンパレータ
３３ アンプ
３４ アンプ
３５ 振動板（当接手段）
４０ 制御部
５０ ＣＰＵ（制御手段）
６０ プレーヤ
６１ 充電器
６２ 振動板
７０ 携帯電話機
７１ ディスプレイ
７２ クッション材
８０ 床下
８１ 大引
８２ 根太
８３ 合板
８４ 副材
８５ 床仕上材
９０ 筒
９１ マイク
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 制御装置
Ｓ ストローク
ＳＷ スイッチ

Claims (6)

1. 磁界の変化により磁歪変形する超磁歪素子と、前記超磁歪素子に磁界変化を与えるコイルと、前記超磁歪素子に圧縮加重を加えるバネと、前記超磁歪素子にバイアス磁界を印加する磁石とを含む超磁歪アクチュエータの、前記コイルの抵抗値を検出し、その検出結果に基づいて前記コイルに音源から音声信号を供給する制御する制御手段を有することを特徴とする超磁歪アクチュエータの制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記コイルの抵抗値を検出する検出手段と、
   検出結果に基づいて前記音声信号の供給の有無を切り換える切換手段とを有することを特徴とする超磁歪アクチュエータの制御装置。
3. 前記超磁歪振動素子の基端は、ケース内に位置決めされ、自由端には可動ロッドが連結され、その可動ロッドと前記ケースとの間に前記バネが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超磁歪アクチュエータの制御装置。
4. 前記制御手段は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超磁歪アクチュエータの制御装置。
5. 前記超磁歪素子は、磁歪変形による全長の伸縮の伸縮ストロークの範囲内に配された当接手段と当接することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の超磁歪アクチュエータの制御装置。
6. 前記超磁歪素子から間隙を空けて設けられたと当接する当接手段を有し、
   前記当接手段は、
   前記超磁歪素子は、伸縮ストロークの範囲外に配され、且つ自身が加圧により撓む当接手段と当接することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の超磁歪アクチュエータの制御装置。

Images