JP2006341211A - 振動発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 家庭用ゲーム機のコントローラや携帯型ゲーム機、携帯電話機などの携帯端末機器に好適に使用される電子機器用の振動発生装置において、小型化軽量化を図り、消費電力の増大を回避しつつ大レベルの振動を発生させる。
【解決手段】 振動を発生させる電子機器の筐体１０の裏面に沿ってプレート２１を取付ける。プレート２１の裏側の表面に振動源として圧電振動子２２を取付ける。プレート２１は振動を打ち消さないようにクッション材２５を介してフローティング支持される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、家庭用ゲーム機のコントローラや携帯型ゲーム機、携帯電話機などの携帯端末機器に好適に使用される電子機器用の振動発生装置に関し、更に詳しくは振動源として圧電振動子を使用した振動発生装置に関する。

家庭用ゲーム機のコントローラや携帯型ゲーム機、携帯電話機などの携帯端末機器においては、様々な目的からそれらの機器を振動させる場合が多々あり、例えば家庭用ゲーム機のコントローラにおいては、ゲームのリアリティを高めるためにゲーム中のアクションに応じた振動を発生させることがある。このような携帯端末機器での振動発生に使用される振動発生装置としては小型軽量であること、消費電力が少ないことなどが求められ、一般的には偏心した分銅をモーターに取り付けて回転させる機械式のものが使用されている。また、圧電振動子を用いた電気式のものも特許文献１に記載されている。

特開平７−１５５６８８号公報

これらの振動発生装置は、いずれも振動させるべき対象物であるコントローラの筐体の裏面に直接取付けられることにより、自身が発生する振動を筐体に伝え、これを振動させる。しかしながら、機械式の振動発生装置は、電気式のものに比べて大型で重く、消費電流も多いという問題がある。一方、電気式のものは、振動レベル（振幅）が本質的に小さく、使用者に対して機械式のもののようには振動を体感させることが困難である。このため、使用者の手に明確な振動を感じさせること必要なゲーム機のコントローラには使用できないという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、小型軽量で消費電力が少なく、なおかつゲーム機のコントローラにも使用可能な大レベルの振動を発生することができる振動発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る振動発生装置は、振動を発生させるべき電子機器の筐体裏面に取付けられる振動発生装置において、前記筐体の裏面に沿ってその裏面に取付けられるプレートと、該プレートの表面に振動源として取付けられる圧電振動子とを具備している。

圧電振動子の振動レベル（振幅）は微小であるため、これを振動させるべき電子機器の筐体に直接取付けた場合は、体感レベルの振動を発生させることは困難である。しかるに、その振動子をプレートを介して筐体に取付けた場合は、プレートで振動レベル（振幅）が増大されるため、体感レベルの振動を発生させることが可能となる。

すなわち、本発明に係る振動発生装置においては、プレートは振動増幅器として機能する。プレートの材質としては剛性と振動増幅のバランスの点からポリカーボネートなどの樹脂が好ましい。プレートの厚みは１〜１．５ｍｍが好ましい。なぜなら、薄すぎると剛性が得られず、また、厚すぎる場合は振動に大エネルギーが必要になり、いずれの場合も十分な振動増幅機能が得られないからである。またプレートの面積については、共振周波数での振幅ができるだけ大きくなるように大面積ほど好ましい。

振動増幅器であるプレートについては、筐体の裏面側クッション材を介してフローティング支持するのが好ましく、そのクッション材と共に板厚方向へ移動可能に支持するのが特に好ましい。このような支持形態により、プレートが効率よく振動し、振動レベル（振幅）をより大きくすることができる。プレートの形状は特に問わない。四角形でも多角形でもよく、円形、楕円形等でもよい。

筐体については、プレートが筐体の表面側へ露出する位置に開口部を設けることが可能である。この構成により、筐体の外側からプレートを直接触ることが可能となる。すなわちプレートの振動を直接感知（体感）することが可能となる。

本発明に係る振動発生装置は、振動を発生させるべき電子機器の筐体裏面に、振動源である圧電振動子をプレートを介して取付けることにより、圧電振動子の微弱な振動をプレートで増幅し、そのプレートを体感レベルで振動させることができる。これにより、小型軽量で消費電力が少ない圧電振動子を使用する構成であるにもかかわらず、ゲーム機のコントローラにも使用可能な大レベルの振動を発生させることができる。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る振動発生装置を備えた電子機器の斜視図、図２は同電子機器の縦断側面図、図３は同電子機器に使用されている振動発生装置の斜視図である。

本実施形態に係る振動発生装置は、例えば家庭用ゲーム機のコントローラに使用される。該コントローラは、筐体１０として樹脂製の上ケース１１及び下ケース１２を備えている。上ケース１１及び下ケース１２は、合体して角箱形状の筐体１０を構成する。筐体１０は使用者が両手で握ることができる形状及び大きさであり、当該筐体を両手で保持したときに両手の親指が当たる上ケース１１の上面部中央には、略長方形の開口部１３を有している。

なお、筐体１０内に収容される各種電子部品、及び筐体１０に取付けられる各種スイッチは、図示の都合上、振動発生装置２０を除き省略してある。

振動発生装置２０は、上ケース１１の上面部裏面、すなわち上面部の裏側の表面に取付けられた長方形のプレート２１と、プレート２１の裏面、すなわちプレート２１の裏側の表面に取付けられた圧電振動子２２とを備えている。圧電振動子２２は、ここではバイモルフ型である。バイモルフ型の圧電振動子２２は、短冊状をした一対の圧電素子からなり、より詳しくは、チタン酸ジルコン酸鉛などからなる薄板状の圧電素子の両面に電極を形成して板厚方向に分極し、その分極方向が一致するか逆向きになるように圧電素子を接合することにより構成されている。

この圧電振動子２２は、プレート２１の中央部裏側に平行に且つ片支持状に取付けられており、より詳しくは、短冊状の圧電素子の一端が自由端となるように、他端が取付けベース２３によりプレート２１の裏面から少し離れた位置に固定されている。圧電素子の固定端には、図示されない給電用のリード線が接続されている。

プレート２１は、例えばポリカーボネートからなる厚みが１ｍｍの薄板であり、開口部１３を完全に覆う形状及び大きさに設計されている。プレート２１の四隅部には取付け用の貫通孔２４が設けられており、各貫通孔２４には円筒状のいわゆるゴムブッシュ２５がクッション材として装着されている。ゴムブッシュ２５の両端部は、プレート２１の両面側に突出するようにフランジ状に形成されている。

このプレート２１は、４本の止めネジ２６により、上ケース１１の上面部裏側に取付けられている。より詳しくは、４本の止めネジ２６を、各貫通孔２４内のゴムブッシュ２５を通して上ケース１１に裏面側からねし込むことにより、プレート２１は上ケース１１の裏面から少し浮いた位置にフローティング支持されている。４本の止めネジ２６の各頭部は、プレート２１がクッション２５と共に板厚方向へ若干移動するように、ゴムブッシュ２５との間に所定のクリアランスＣを形成する。上ケース１１の上面部裏面に取付けられたプレート２１が、上ケース１１の開口部１３を塞ぐ蓋板を兼ねることは前述したとおりである。

次に、本実施形態に係る振動発生装置の機能について説明する。

振動発生装置２０の圧電振動子２２に通電を行うことにより、圧電振動子２２が板厚方向に振動する。ここで圧電振動子２２は片支持されているだけでなく、プレート２１に取付けられている。プレート２１を使用したことにより、圧電振動子２２の振動がプレート２１に伝わり、そのプレート２１が板厚方向に振動する。特に、このプレート２１はゴムブッシュ２５を介して弾性支持されるだけでなく、ゴムブッシュ２５と共に板厚方向へ若干移動する自由度をもっている。このため、プレート２１が特に効果的に振動し、その振動レベル（振幅）は、圧電振動子２２の振動レベル（振幅）よりも格段に大きくなる。

その結果、このプレート２１は、使用者の指先に十分に感じられるレベルで振動する。すなわち、圧電振動子２２の振動自体は振動レベル（振幅）が小さく、体感レベルに到達させることは困難であるが、プレート２１を使用することにより、使用者の指先に十分に感じられるレベルでプレート２１を振動させることが可能となる。

しかも、本実施形態ではプレート２１が取付けられた上ケース１１のプレート対応部分に開口部１３が設けられている。これにより、プレート２１の周辺部を除く部分が上ケース１１の外に露出する。この部分は、筐体１０を使用者が両手で保持したときに両手の親指が当たる部分でもある。このため、使用者は指先でプレート２１に直接触れることができ、その振動をより明確に感じ取ることもできる。

なお、本発明に係る振動発生装置は家庭用ゲーム機のコントローラ以外にも、例えば携帯型ゲーム機、携帯電話機などの携帯端末機器に使用することができる。

また圧電振動子２２は、上記実施形態ではバイモルフ型であるが、他のタイプ（例えば円筒形状の積層圧電振動子など）でもよく、特にその種類を問うものではない。

図１は本発明の実施形態に係る振動発生装置を備えた電子機器の斜視図である。 同電子機器の縦断側面図である。 同電子機器に使用されている振動発生装置の斜視図である。

符号の説明

１０ 筐体
１１ 上ケース
１２ 下ケース
１３ 開口部
２０ 振動発生装置
２１ プレート
２２ 圧電振動子
２５ ゴムブッシュ（クッション材）
２６ 取付けネジ

Claims (4)

1. 振動を発生させるべき電子機器の筐体裏面に取付けられる振動発生装置において、前記筐体の裏面に沿ってその裏面に取付けられるプレートと、該プレートの表面に振動源として取付けられる圧電振動子とを具備することを特徴とする振動発生装置。
2. 請求項１に記載の振動発生装置において、前記プレートは前記筐体の裏面側にクッション材を介してフローティング支持されている振動発生装置。
3. 請求項２に記載の振動発生装置において、前記プレートは前記クッション材と共に板厚方向へ移動可能である振動発生装置。
4. 請求項１に記載の振動発生装置において、前記筐体は、前記プレートが筐体の表面側へ露出する位置に開口部を有する振動発生装置。