CN1874614B - 机电转换设备 - Google Patents

Abstract

一种机电转换设备具有磁力控制激励器和驱动所述磁力控制激励器的驱动设备。所述驱动设备基于振动信号和音频信号或它们的混合信号中的任意一个驱动所述磁力控制激励器。

Description

机电转换设备

对相关申请的交叉引用

本发明包含与2005年6月3日提交于日本专利局的日本专利申请号JP2005-164827相关的主题，将其全部内容结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及优选地适用于移动电话、游戏机等的机电转换设备，以及机电转换方法和使用该机电转换设备的电子设备。

背景技术

已知移动电话使得通过铃声提醒和无声振动用户可以接收进入的呼叫(见日本专利申请公告号H01-227535)。

图1示出了这种移动电话200的配置。移动电话200被构成为具有微型计算机。移动电话200具有用于控制整个移动电话的操作的控制部分201。控制部分201连接到允许用户执行各种类型的操作的按键操作部分202、由显示移动电话的发射和/或接收状态和移动电话的操作状态的液晶元件构成的显示部分203，及被用作用于存储联系人的多个电话号码等的地址簿存储器的存储器部分204。

移动电话200还具有发射和接收天线205，无线部分206，基带处理部分207和音频处理部分208。无线部分206执行频率转换和调制/解调。基带处理部分207对音频信息，数据信息等执行分离/合成。音频处理部分208对音频信号执行编码/解码。音频处理部分208被连接到扬声器209和麦克风210。

移动电话200还具有振动器212和用于驱动振动器212的振动器驱动电路211。振动器212具有这样的结构，一个重物可被偏心地缚在电动机的驱动轴上。

下面将简要地描述移动电话200的接收操作。在天线205收到移动电话信号(高频信号)之后，无线部分206接收该高频信号。无线部分206通过混频器将该高频信号转换为中频信号。然后将该中频信号解调为基带信号。然后基带处理部分207接收该基带信号。

基带处理部分207从基带信号中分离音频信息，数据信息(包括图像信息和文本信息)等。将音频信息提供给音频处理部分208。将数据信息提供给控制部分201。

控制部分201基于该数据信息执行任意的控制操作，并且控制显示部分203在需要时显示图像，字符等。音频处理部分208对音频信息解码以便获得音频信号。将该音频信号提供给发出音频输出的扬声器209。

下面将简要地描述移动电话200的发射操作。将通过麦克风210获得的音频信号提供给音频处理部分208。音频处理部分208对该音频信号编码以便获得音频信息。将该音频信息提供给基带处理部分207。

基带处理部分207对该音频信息和从控制部分201接收的数据信息进行合成以获得要发射的基带信号。将该基带信号提供给无线部分206。

无线部分206对该基带信号调制以便获得中频信号，并且通过混频器将该中频信号转换为移动电话信号(高频信号)。将该高频信号提供给天线205，天线205发射该移动电话信号。

下面将简要地描述当用户接到进入呼叫时移动电话200的操作。如果在移动电话200中未设置无声模式而是设置了关闭振动模式，音频处理部分208将进入呼叫的音频信号传输到扬声器209，从扬声器209借助于作为音频输出的铃声提醒，用户可以接收该进入的呼叫。如果在移动电话200中设置了无声模式并且设置了打开振动模式，振动器驱动电路211驱动振动器212，通过振动器212，借助于作为振动输出的无声的振动，用户可以接收该进入的呼叫。

如果在移动电话200中未设置无声模式，但也设置了打开振动模式，音频处理部分208将进入呼叫的音频信号传输到扬声器209，从扬声器209借助于铃声提醒，用户可以接收到该进入的呼叫，并且振动器驱动电路211驱动振动器212，通过振动器212借助于它的无声振动，用户可以接收到进入的呼叫。

发明内容

图1中示出的移动电话200除了用于发出铃声提醒的扬声器209或类似物之外还具有用于使移动电话200振动的振动器212，可仅以振动器212和扬声器209扩展其结构。

希望提供一种具有小型的结构、提供振动输出和音频输出或它们的混合输出中的任意一个的机电转换设备或类似物。

根据本发明的实施例，提供了一种机电转换设备。该机电转换设备具有磁力控制激励器，和驱动所述磁力控制激励器的驱动设备。所述驱动设备基于振动信号和音频信号或它们的混合信号中的任意一个驱动所述磁力控制激励器。

注意，磁力控制激励器指使用当对其施加外部磁场时改变其形状的任意磁力控制元件的激励器。优选地该磁力控制激励器接触，例如，作为振动元件的电子设备的壳体的一部分。

在根据本发明的机电转换设备的该实施例中，如果基于振动信号驱动磁力控制激励器，磁力控制激励器提供振动输出。例如，将振动信号设置为具有低于人类听力范围的频率的信号防止用户听到它的振动声音。另外，将振动信号设置为间断信号使得能够减弱或加强振动输出。

如果基于音频信号驱动磁力控制激励器，磁力控制激励器提供音频输出。如果基于振动信号和音频信号的混合信号驱动磁力控制激励器，磁力控制激励器提供振动输出和音频输出的混合输出。

例如，基于音频信号的电平调整振动信号的电平允许基于音频输出的强度减弱或加强振动输出，从而使得可以调节音频输出和振动输出。

因此，可以提供一种具有小型的结构的通过使用该磁力控制激励器提供振动输出和音频输出或它们的混合输出中的任意一个的机电转换设备或类似物。

本说明书的结论部分特别地指出并直接要求保护本发明的主题。然而，通过结合附图阅读说明书的剩余部分，本领域的技术人员将最好地理解本发明的组织和操作方法两者以及本发明的其它优点和目的，其中相同的参考符号表示相同的元件。

附图说明

图1是用于示出根据现有技术的移动电话的配置的方框图；

图2是用于示出根据本发明的实施例的移动电话配置的方框图；

图3是磁力控制控制激励器的示意性剖面图；

图4是用于示出磁力控制激励器的磁通量的图；

图5是用于示出作为音频处理部分的重要部分的振动信号和音频信号的输出部分的配置的方框图；

图6A到6C分别是用于示出振动信号、音频信号和它们的混合信号的波形的图；

图7A到7C分别是用于示出振动信号、音频信号和它们的混合信号的频谱的图；

图8是用于示出作为音频处理部分的重要部分的振动信号和音频信号的输出部分的另一个实施例的配置的方框图；以及

图9A到9C分别是用于示出应用该磁力控制激励器的移动电话和游戏机的实施例的图。

具体实施方式

现在参考附图，将在下面具体地描述根据本发明的优选实施例的机电转换设备、机电转换方法和使用该机电转换设备的电子设备。

图2是根据本发明的实施例的移动电话100的配置。

移动电话100被构成为具有微型计算机。移动电话100具有用于控制整个移动电话的操作的控制部分101。控制部分101连接于允许用户执行各种类型的操作的按键操作部分102，由显示移动电话的发射和/或接收状态以及其操作状态的液晶元件构成的显示部分103，及被用作用于存储联系人的多个电话号码等的地址簿存储器的存储器部分104。

移动电话100还具有发射和接收天线105，无线部分106，基带处理部分107和音频处理部分108。无线部分106执行频率转换和调制/解调。基带处理部分107对音频信息，数据信息等执行分离/合成。音频处理部分108对音频信号执行编码/解码。音频处理部分108被连接到磁力控制激励器109和麦克风110。磁力控制激励器109与移动电话100的壳体120的一部分例如构成显示部分103的聚丙烯液晶面板接触。

图3示出了磁力控制激励器109的配置。磁力控制激励器109具有杆形磁力控制元件151，当被施加磁场时它产生沿着其长度的任意位移；布置在磁力控制元件151周围的螺线管线圈152，它产生施加给磁力控制元件151的控制磁场；连接于磁力控制元件151的端部的驱动元件153，它传递由磁力控制元件151产生的任意位移；以及包含磁力控制元件151和螺线管线圈152的外壳154。

由支撑盘161，永磁体162和管形壳体163A，163B构成外壳154。支撑盘161接触磁力控制元件151的另一端，以便支撑磁力控制元件151。在外壳154内，给磁力控制元件151施加偏置静磁场的永磁体162和构成磁路的管形壳体163A，163B被布置在磁力控制元件151周围。管形壳体163A被缚加在永磁体162的驱动元件153的一侧的端部上。管形壳体163B被缚加其支撑盘161的一侧的另一端上。使用铁磁体材料作为管形壳体163A，163B，使得可以将偏置静磁场有效地施加到磁力控制元件151上。使用铁磁体材料作为支撑盘161，使得可以将偏置静磁场更有效地施加到磁力控制元件151上。

驱动元件153和外壳154之间有空隙155。使用铁磁体材料作为驱动元件153，从而永磁体162吸引驱动元件153。这使得在驱动元件153和外壳154之间出现吸引磁力。该吸引的磁力预先给磁力控制元件151施加一个负载，磁力控制元件151被缚加在驱动元件153上。

图4示出了磁力控制激励器109的磁通量。从永磁体162发出的磁通量经过管形壳体163A，空隙155和驱动元件153，并且经过支撑盘161和管形壳体163B回到永磁体162。这使得在驱动元件153和外壳154之间出现吸引的磁力，从而借助于该吸引的磁力给磁力控制元件151预先施加一个负载。

从永磁体162发出的磁通量的一部分经过管形壳体163A，空隙155和驱动元件153以及磁力控制元件151，经过支撑盘161和管形壳体163B回到永磁体162。这使得可以将偏置静磁场施加到磁力控制元件151。

在磁力控制激励器109的这个实施例中，不以支撑物支撑驱动元件153。因此，不会出现驱动元件153和支撑物之间的摩擦。这使得可以极大地减小磁力控制激励器109的位移输出的损失。在磁力控制激励器109的这个实施例中，吸引磁力给磁力控制元件151预先施加一个负载。因此，即使磁力控制元件151的位移时段是短的，也可以稳定地连续给磁力控制元件151预先施加一个负载。这使得磁力控制激励器109能够根据提供给螺线管线圈152的控制电流正确地产生位移输出。

永磁体162布置在两个管形壳体163A，163B之间，从而与永磁体被布置在支撑盘161的位置处的磁力控制激励器给磁力控制元件151施加磁场相比，磁力控制激励器109可以更加均匀地给磁力控制元件151施加偏置的静磁场。由于用于支撑驱动元件153的支撑物，在该磁力控制激励器109内不需要用于连接驱动元件153和外壳154的连接以及用于给磁力控制元件151预先施加负载的弹簧。这允许容易以小尺寸和低价格构造磁力控制激励器109。

图5示出了作为音频处理部分108的重要部分的振动信号Sb和音频信号Sa的输出部分的配置。

该输出部分具有用于产生振动信号Sb的振动信号产生器171，连接开关172，加法器173和驱动电路174。在振动信号产生器171中产生的振动信号Sb具有人类听力范围内的低频或低于人类听力范围的频率，例如，20到150Hz。在振动信号产生器171中产生的振动信号Sb可以被设置为间断信号。

图6A示出了在振动信号产生器171中产生的振动信号Sb的波形的例子。图7A示出了振动信号Sb的频谱的例子。

连接开关172基于从控制部分101接收的控制信号SW连接或断开到加法器173的连接。当磁力控制激励器109产生振动输出时，将该连接开关172连接加法器173。加法器173将音频信号Sa加到振动信号Sb上。

图6B示出了音频信号Sa的波形的例子。图7B示出了音频信号Sa的频谱的例子。

例如，如果振动信号产生器171将振动信号Sb提供给加法器173，而当加法器173未接收到音频信号Sa时连接开关172被连接到加法器173，加法器173仅传输振动信号Sb。如果振动信号产生器171未给加法器173提供振动信号Sb，而当加法器173已接收到音频信号Sa时连接开关172与加法器173断开连接，加法器173仅传输音频信号Sa。

如果振动信号产生器171将振动信号Sb提供给加法器173，而当加法器173已接收到音频信号Sa时连接开关172连接加法器173，加法器173传输音频信号Sa和振动信号Sb的混合信号Sa+Sb。

图6C示出了混合信号Sa+Sb的波形的例子。图7C示出了混合信号Sa+Sb的频谱的例子。

驱动电路174接收来自加法器173的输出信号，并且基于来自加法器173的输出信号将驱动信号Sd传输到磁力控制激励器109。即，驱动电路174驱动磁力控制激励器109，从而驱动电路174可以使得相应于来自加法器173的输出信号控制电流流过磁力控制激励器109的螺线管线圈152，从而使得磁力控制激励器109可以产生相应于来自加法器173的输出信号的波形的任意的位移输出。

下面将简要地描述移动电话100的接收操作。在天线105已接收到移动电话信号(高频信号)后，无线部分106接收该高频信号。无线部分106通过混频器将该高频信号转换为中频信号。然后将该中频信号解调为基带信号。然后，基带处理部分107接收该基带信号。

基带处理部分107从基带信号中分离音频信息、数据信息(包括图像信息和文本信息)等。将音频信息提供给音频处理部分108。将数据信息提供给控制部分101。

控制部分101基于该数据信息执行任意的控制操作，并且控制显示部分103在需要时显示图像、字符等。

音频处理部分108对音频信息解码以便获得音频信号Sa。将音频信号Sa通过加法器173提供给驱动电路174(见图5)，驱动电路174将相应于音频信号Sa的驱动信号Sd传输到磁力控制激励器109。这使得通过磁力控制激励器109振动壳体120的一部分，例如，液晶聚丙烯面板，从而发出相应于音频信号Sa的音频输出。

下面将简要描述移动电话100的发射操作。将通过麦克风110获得的音频信号提供给音频处理部分108。音频处理部分108对该音频信号编码以便获得音频信息。将该音频信息提供给基带处理部分107。

基带处理部分107对该音频信息和从控制部分101接收的数据信息进行合成，以便获得要发射的基带信号。将该基带信号提供给无线部分106。

无线部分106对该基带信号进行调制以便获得中频信号，并且通过混频器将该中频信号转换为移动电话信号(高频信号)。将该高频信号提供给天线105，天线105发射该移动电话信号。

下面将简要地描述当用户收到进入呼叫时移动电话100的操作。如果在移动电话100中未设置无声模式而是设置了关闭振动模式，加法器173仅接收进入呼叫的音频信号Sa，并且将进入呼叫的音频信号Sa通过加法器173(见图5)提供给驱动电路174。驱动电路174将相应于进入呼叫的音频信号Sa的驱动信号Sd传输到磁力控制激励器109。这使得可以通过磁力控制激励器109振动壳体120的一部分，例如，液晶聚丙烯面板，从而发出相应于进入呼叫的音频信号Sa的音频输出(以铃声提醒进入呼叫)，从而用户可以接收到该进入呼叫。

如果在移动电话100中设置了无声模式，并且设置了打开振动模式，连接开关172被连接到加法器173，并且加法器173仅接收振动信号Sb。通过加法器173将振动信号Sb提供给驱动电路174(见图5)。驱动电路174将相应于振动信号Sb的驱动信号Sd传输到磁力控制激励器109。这使得可以通过磁力控制激励器109振动壳体120的一部分，例如，液晶聚丙烯面板，从而允许用户借助于移动电话100的无声振动接收到进入呼叫。

如果在移动电话100中未设置无声模式，但是设置了打开振动模式，加法器173仅接收进入呼叫的音频信号Sa，并且连接开关172被连接到加法器173，将振动信号Sb提供给加法器173。加法器173将音频信号Sa和振动信号Sb的混合信号Sa+Sb传输到驱动电路174(见图5)。这使得可以通过磁力控制激励器109振动壳体120的一部分，例如，液晶聚丙烯面板，从而允许用户借助于相应于进入呼叫的音频输出(以铃声提醒进入的呼叫)和相应于振动信号Sb的振动输出的混合输出接收到进入呼叫。

因此，根据这些实施例，基于音频信号Sa和振动信号Sb或它们的混合信号Sa+Sb中的任意一个驱动磁力控制激励器109。这使得通过使用可以实现音频输出和振动输出或它们的混合输出中的任意一个的这种磁力控制激励器109，容易以小尺寸构造移动电话100。

根据按照本发明的移动电话的实施例，由振动信号产生器171产生的振动信号Sb可被设置为，例如，具有低于人类的听力范围的频率。这防止用户听到它的振动声音。另外，根据按照本发明的移动电话的实施例，由振动信号产生器171产生的振动信号Sb可被设置为间断信号。这可以使得振动输出减弱或加强。

虽然已描述了提供给驱动电路174的振动信号Sb的电平是固定的，可以基于音频信号Sa的电平调节振动信号Sb的电平。因此基于音频信号Sa的电平调节振动信号Sb的电平允许基于音频输出的强度使得振动输出减弱或加强，从而允许调节音频输出和振动输出。

图8示出了作为音频处理部分108的重要部分的振动信号Sb和音频信号Sa的输出部分的另一个实施例的配置。在图8中，相同的参考号表示图5中示出了相同的元件，将忽略它们的详细解释。

作为电平调节设备的衰减器175被结合到振动信号产生器171和连接开关172之间的部分。此外还提供了用于检测音频信号Sa的电平的电平检测器176。将电平检测器176的输出提供给衰减器175作为它的控制信号。在衰减器175中，音频信号Sa的电平越小，设置越高的衰减率。因此，衰减器175传输具有相应于音频信号Sa的电平的电平的振动信号Sb。这允许基于音频输出的强度使得振动输出减弱或加强。注意，取代衰减器175，可以使用可变增益放大器或类似物作为电平调节设备。

图9A示出了作为应用了磁力控制激励器109，109的机电转换设备的移动电话100A的实施例。在该移动电话100A中，类似于上述的实施例，磁力控制激励器109，109分别接触作为移动电话100A的壳体120的一部分的聚丙烯液晶面板180。虽然布置了两个磁力控制激励器109，109，当然也可以布置一个磁力控制激励器109。如果如图9A所示，将移动电话100A以面板180面对桌子191的表面的形式放置在桌子191上，面板180的振动引起桌子的振动，从而也使得桌子获得音频输出和振动输出。这可以使得它们的输出加大。如果将移动电话100A从桌子191上拿开，可以自然地减小音频输出和振动输出。

图9B示出了作为应用了磁力控制激励器109的机电转换设备的移动电话100B的实施例。在该移动电话100B中，磁力控制激励器109接触移动电话100B的壳体182。在该实施例中，磁力控制激励器109的任何振动被传输到整个壳体182，从而获得音频输出和振动输出。如果移动电话100B被如图9B所示放置在桌子191上，壳体182的任何振动可以使得桌子振动，从而也使得桌子获得音频输出和振动输出。这允许使它们的输出加大。如果将移动电话100B从桌子191上拿开，可以自然地减小音频输出和振动输出。注意，在该实施例中，可以单独布置用于发出电话消息的音频输出的扬声器184。

图9C示出了作为应用了磁力控制激励器109的机电转换设备的游戏机100C的实施例。在该游戏机100C中，磁力控制激励器109接触，例如，聚丙烯液晶面板186。即使它的尺寸是小的，该游戏机100C可以带有高的语音质量的大音量进行任意的游戏娱乐。因此，包括任意振动和图像的音频输出允许将游戏机100C实现为与用户更紧密地交互。

本发明的实施例优选地应用于移动电话和游戏机。然而作为本发明的实施例，可以将另外的机电转换设备应用于任意电子设备以便获得通过振动信号产生的振动输出和通过音频信号产生的音频输出或它们的混合输出中的任意一个。

本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其它因素，可以出现各种修改、组合、子组合和替换，只要它们落在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (9)

1.一种机电转换设备，包括：

磁力控制激励器；和

驱动设备，它驱动所述磁力控制激励器，

其中所述驱动设备基于振动信号和音频信号中的至少一个驱动所述磁力控制激励器；

其中所述磁力控制激励器包括：

磁力控制元件；

布置在所述磁力控制元件周围的螺线管线圈；

连接于所述磁力控制元件的端部的驱动元件；以及

包含所述磁力控制元件和所述螺线管线圈的外壳，所述外壳由支撑盘、永磁体和管形壳体构成，

其中，所述支撑盘和所述管形壳体由铁磁体材料制成，并且在所述驱动元件和所述外壳之间有空隙。

2.如权利要求1的机电转换设备，其中所述振动信号被设置为具有低于人类听力范围的频率的信号。

3.如权利要求1的机电转换设备，其中所述振动信号被设置为间断信号。

4.如权利要求1的机电转换设备，还包括：

电平检测设备，它检测所述音频信号的电平；

电平调整设备，它基于来自所述电平检测设备的检测输出调整所述振动信号的电平。

5.如权利要求1的机电转换设备，其中所述磁力控制激励器接触所述机电转换设备的壳体的一部分，以便将通过所述振动信号产生的振动输出传输到所述机电转换设备，从而提供它的声音。

6.如权利要求1的机电转换设备，其中所述磁力控制激励器接触所述机电转换设备的壳体的表面，以便将通过所述振动信号产生的振动输出传输到所述机电转换设备，从而提供它的声音。

7.如权利要求1的机电转换设备，其中所述磁力控制激励器接触所述机电转换设备的图像显示部分的前面板，以便将通过所述振动信号产生的振动输出传输到所述机电转换设备，从而提供它的声音。

8.一种用于获得通过振动信号产生的振动输出和通过音频信号产生的音频输出中的至少一个的机电转换方法，该方法包括基于振动信号和音频信号中的至少一个驱动磁力控制激励器的步骤，

其中所述磁力控制激励器包括：

磁力控制元件；

布置在所述磁力控制元件周围的螺线管线圈；

连接于所述磁力控制元件的端部的驱动元件；以及

包含所述磁力控制元件和所述螺线管线圈的外壳，所述外壳由支撑盘、永磁体和管形壳体构成，

其中，所述支撑盘和所述管形壳体由铁磁体材料制成，并且在所述驱动元件和所述外壳之间有空隙。

9.一种具有用于获得通过振动信号产生的振动输出和通过音频信号产生的音频输出中的至少一个的机电转换设备的电子设备，所述机电转换设备包括：

磁力控制激励器；和

驱动设备，它驱动所述磁力控制激励器，

其中所述驱动设备基于振动信号和音频信号中的至少一个驱动所述磁力控制激励器，

其中所述磁力控制激励器包括：

磁力控制元件；

布置在所述磁力控制元件周围的螺线管线圈；

连接于所述磁力控制元件的端部的驱动元件；以及

包含所述磁力控制元件和所述螺线管线圈的外壳，所述外壳由支撑盘、永磁体和管形壳体构成，

其中，所述支撑盘和所述管形壳体由铁磁体材料制成，并且在所述驱动元件和所述外壳之间有空隙。

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