JP2000233157A

JP2000233157A - 振動発生装置

Info

Publication number: JP2000233157A
Application number: JP11036439A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shibata; 治柴田; Yasuhiro Negoro; 泰宏根来; Kenjiro Okaguchi; 健二朗岡口
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化に対応することができ、例えば携帯電
話における呼出音声及び呼出振動を選択的に発生させる
ことができ、振動を強く発生させ得る振動発生装置を得
る。【解決手段】圧電振動板２に、該圧電振動板２を支持
すると共に、圧電振動板２で発生した振動を外部に伝達
するように構成された振動伝達部材６が連結されてお
り、圧電振動板２の外周部において、圧電振動板２にお
ける振動を増幅するために、弾性部材８，９を介して質
量負荷部材１０が連結されている、振動発生装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声や、音声と認
識されないが体感し得る周波数域の振動を出力するのに
適した振動発生装置に関し、例えば、携帯電話機などに
おいて、呼出音を発生させる動作と、呼出振動を発生さ
せる動作とを行わせるのに適した振動発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話などの携帯用通信機器において
着信を使用者に報知する手段として、音声や振動が広く
用いられている。特に、周囲の人に迷惑になる場所で携
帯電話を使用している場合には、振動により着信を報知
する方法が選ばれている。

【０００３】ところで、上記のような携帯電話における
着信報知手段としては、音声を発生させるための電磁ス
ピーカーや、振動を発生させるための電磁モーターなど
が用いられていた。他方、携帯電話機の小型化に対応す
るために、着信報知手段として圧電振動子を用いたもの
が種々提案されている。

【０００４】例えば、特開平７−２１３９９７号公報に
は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す圧電振動装置が開示
されている。ここでは、平板状の振動板５１の表面に圧
電体５２が貼り付けられて圧電振動板５３が構成されて
いる。圧電振動板５３の周縁部に支持枠５４が固定され
ており、支持枠５４は、ケース５５に固定されている。

【０００５】さらに、圧電振動板５３の周縁部には、可
聴周波数域よりも低い周波数で振動させるための錘５６
が固定されている。すなわち、錘５６の質量負荷作用に
より、圧電振動板５３の振動を抑制し、それによって可
聴域よりも低い振動を発生することが可能とされてい
る。

【０００６】また、特開平７−２１３９９７号公報で
は、上記質量負荷部材としての錘５６に代えて、圧電振
動板５３の中央とケースとを金属バネなどの弾性部材を
介して連結し、該弾性部材の弾性により振動を抑圧し、
低周波域の振動を発生させる構成も開示されている。

【０００７】他方、特開平１０−５６４９８号公報に
は、音声により着信を報知することができると共に、低
周波域の大きな振動を発生して振動により着信を報知し
得る携帯電話機用着信報知装置が開示されている。ここ
では、屈曲振動し得る弾性帯板に圧電素子が貼り合わさ
れて圧電振動子が構成されている。そして、弾性帯板の
一端が携帯電話機のケースに固定され、弾性帯板の他端
に錘が取り付けられている。圧電振動子に対し低い周波
数の交流電圧を印加した場合には、圧電振動子が屈曲振
動し、錘の作用により弾性帯板が大きな振幅で振動する
ため、振動により着信を報知することができるとされて
いる。また、圧電振動子に対して高い周波数の交流電圧
を印加すると、ケースが発音体となって振動し、音声に
より着信を報知することができるとされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の電磁モーターを
用いた呼出振動発生装置では、電磁モーターの消費電力
が大きく、携帯電話機の省電力化に対応することが困難
であった。また、電磁モーターにより発生する電磁ノイ
ズが、他の電子部品等に悪影響を及ぼすことがあった。

【０００９】他方、圧電振動子を用いた着信報知装置で
は、上記のような問題を解決することができる。しかし
ながら、特開平７−２１３９９７号公報に開示されてい
る方法では、錘５６の変位量が十分でなく、強い振動を
得ることが困難であった。

【００１０】また、特開平１０−５６４９８号公報に記
載の着信報知装置では、金属板などを折り曲げてなる弾
性帯板を用いているため、十分強い振動を得るには、弾
性帯板をある程度以上の大きさとすることが必要であっ
た。従って、携帯電話機などの小型化や薄型化が困難で
あるという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、省電力化に対応すること
ができ、他の電子部品への悪影響を引き起し難く、かつ
小型化に対応し得ると共に十分強い振動を発生させ得
る、振動発生装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力電界の周
波数と同じ周波数で振動する振動発生装置であって、振
動板と、該振動板の少なくとも片面に固定された圧電素
子とを有する圧電振動板と、前記圧電振動板の主面中央
に連結されており、かつ圧電振動板を支持すると共に該
圧電振動板で発生した振動を外部に伝達するように構成
された振動伝達部材と、前記振動板の外周縁に連結され
た弾性部材と、前記弾性部材を介して前記振動板に連結
されており、圧電振動板における振動を増幅するための
質量負荷部材とを備えることを特徴とする。

【００１３】本発明に係る振動発生装置では、好ましく
は、上記弾性部材は、振動板と同じ材料により一体的に
構成される。また、本発明に係る振動発生装置では、上
記弾性部材及び質量負荷部材は、振動板の外周縁の複数
の位置に連結されていてもよい。

【００１４】本発明の特定の局面によれば、圧電振動板
に電気的に接続されており、かつ圧電振動板を駆動する
ための駆動回路がさらに備えられ、該駆動回路が、複数
の周波数の電界を選択的に切り換えて圧電振動板に印加
し得るように構成される。

【００１５】好ましくは、上記駆動回路は、可聴周波数
域の第１の駆動電界と、可聴周波数よりも低い周波数域
の第２の駆動電界とを選択的に切り換えて圧電振動板に
印加し得るように構成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
挙げることにより、本発明を明らかにする。図１は、本
発明の一実施例に係る振動発生装置の概略構成図であ
る。

【００１７】振動発生装置１は、入力電界の周波数と同
じ周波数で振動するように構成されている。振動発生装
置１は、圧電振動板２を用いて構成されている。圧電振
動板２は、振動板３の両面に圧電素子４，５が貼り合わ
されたバイモルフ型圧電振動子で構成されている。

【００１８】圧電素子４，５としては、例えばチタン酸
ジルコン酸鉛系圧電セラミックスのような適宜の圧電材
料からなるものを用いることができる。また、図１では
特に図示はしないが、圧電素子４，５を駆動するため
に、圧電素子４，５の両面には、電極が形成されてい
る。なお、振動板３を金属で構成する場合には、圧電素
子４の下面及び圧電素子５の上面の電極については省略
してもよい。

【００１９】また、バイモルフ型の圧電振動板２に代え
て、振動板３の片面にのみ圧電素子を貼り付け、ユニモ
ルフ型の圧電振動板を用いてもよい。圧電振動板２の下
面中央には、振動伝達部材６の一端が固定されている。
振動伝達部材６の他端は、ケース材７に固定されてい
る。ケース材７は、振動発生装置のケース、あるいは携
帯電話機のケースを構成するものである。

【００２０】上記振動伝達部材６は、圧電振動板２の振
動をケース材７に伝達するために設けられている。従っ
て、振動伝達部材６は、振動をケース材７に効率良く伝
達し得る適宜の材料、例えば硬質の合成樹脂や絶縁材料
で被覆された金属などで構成することができる。

【００２１】他方、圧電振動板２の外周縁には、略図的
に示す弾性部材８，９が連結されている。そして、弾性
部材８，９の他端には、リング状の質量負荷部材１０が
固定されている。なお、図１では、弾性部材８，９は略
図的に示されているが、後述のより具体的な実施例に示
すように、弾性部材８，９は質量負荷部材１０を弾力的
に支持し得る限り、適宜の弾性材料で構成することがで
きる。すなわち、図１に略図的に示されているように、
弾性部材８，９はコイルバネにより構成する必要はな
い。

【００２２】質量負荷部材１０は、圧電振動板２の外周
縁に質量を負荷するために設けられている。従って、圧
電振動板２の外周縁に弾性部材８，９を介して質量を負
荷し得る限り、適宜の形状及び構造を有するように構成
することができる。

【００２３】振動発生装置１では、圧電振動板２の外周
縁に弾性部材８，９を介して質量負荷部材１０が連結さ
れているので、弾性部材８，９の弾性定数をコントロー
ルすることにより、振動発生装置１により発生する振動
の周波数を容易に調整することができる。また、弾性部
材８，９を介して質量負荷部材１０が連結されているの
で、質量負荷部材１０の変位量を大きくすることがで
き、それによって外形寸法を大きくすることなく、大き
な振動を、しかも所望の周波数において得ることができ
る。

【００２４】すなわち、例えば特開平７−２１３９９７
号公報に開示されている従来の圧電振動子を用いた着信
報知装置では、圧電振動板に直接錘が固定されていたた
め、さほど大きな振動を得ることができなかったのに対
し、本実施例の振動発生装置１では、上記弾性部材８，
９を介して質量負荷部材１０が連結されているので、弾
性部材８，９の作用により大きな振動を得ることができ
る。よって、携帯電話機などに用いた場合、使用者に対
して、体感し得るのに十分な大きさの振動を発生するこ
とができる。

【００２５】図２は、本発明の第２の実施例に係る振動
発生装置を説明するための平面図である。第２の実施例
の振動発生装置１２は、弾性部材を除いては、第１の実
施例の振動発生装置１と同様に構成されている。従っ
て、相当の部分については、図１に示した参照番号と同
じ参照番号を付することにより、第１の実施例について
行った説明を援用することとする。

【００２６】本実施例の振動発生装置１２では、圧電振
動板２の外周縁において、弾性部材８，９，８ａ，９ａ
が連結されている。弾性部材８，９は圧電振動板２を介
して対向する位置に連結されており、弾性部材８ａ，９
ａもまた、圧電振動板２を介して対向する位置に連結さ
れている。また、弾性部材８，９が対向している方向
と、弾性部材８ａ，９ａが対向している方向は直交して
いる。

【００２７】すなわち、複数の弾性部材８，９，８ａ，
９ａは、圧電振動板２の外周縁に沿って等しい間隔を隔
てて分散配置されている。弾性部材８，９，８ａ，９ａ
の外側端は、リング状の質量負荷部材１０に連結されて
いる。

【００２８】上記弾性部材８，９，８ａ，９ａは、質量
負荷部材１０とあいまって大きな振動を発生させるため
に設けられている。従って、弾性部材８，９，８ａ，９
ａの構造については、このような効果を発揮し得る限り
特に限定されるものではないが、図３〜図６を参照し
て、弾性部材８，９，８ａ，９ａの構造例を説明する。

【００２９】なお、図３〜図６では、圧電振動板２の外
周縁に１つの弾性部材及び質量負荷部材が連結されてい
る部分のみを取出して示すが、第２の実施例に係る振動
発生装置では、複数の弾性部材８，９，８ａ，９ａは、
全て同じ構造とされている。もっとも、本発明において
は、複数の弾性部材として、全て同じものを用いる必要
はなく、異なる構造の弾性部材を組み合わせてもよい。

【００３０】図３に示す構造例では、圧電振動板２の振
動板３が圧電振動板２の外側に延ばされており、該振動
板３の延長部分において、弾性部材９Ａが構成されてい
る。すなわち、弾性部材９Ａは振動板３と同一材料によ
り一体的に構成されている。弾性部材９Ａでは、その途
中に、上方に屈曲された屈曲部９Ａ₁が構成されてい
る。屈曲部９Ａ₁は、上面が円筒状曲面を有し、それに
よって弾性部材９Ａの外側端部９Ａ₂側が弾性部材９Ａ
の弾性により大きく変位し得るように構成されている。
さらに、弾性部材９Ａの外側端部９Ａ₂には、質量負荷
部材１０が固定されている。従って、質量負荷部材１０
の質量と、弾性部材９Ａの作用により、より強い振動を
得ることができる。

【００３１】図４に示す構造例では、弾性部材９Ｂが、
弾性部材９Ａの場合と同様に振動板３と同じ材料で一体
的に構成されている。ここでは、弾性部材９Ｂは、その
側縁９Ｂ₁，９Ｂ₂から相手側端縁に向かって延びるよ
うに形成された切り込み９Ｂ ₃〜９Ｂ₅を形成すること
により構成されている。弾性部材９Ｂの外側端部９Ｂ ₆
には、質量負荷部材１０が連結されている。

【００３２】図５に示す構造例では、振動板３と同じ材
料で弾性部材９Ｃが構成されている。弾性部材９Ｃは、
振動板３から遠ざかるにつれて幅が細くなるように構成
されており、この細幅部９Ｃ₁により外側端部９Ｃ₂に
連結された質量負荷部材１０が弾力的に支持されてい
る。

【００３３】図６に示す構造例では、振動板３と一体に
弾性部材９Ｄが構成されているが、弾性部材９Ｄにおい
ては、長さ方向中央に相対的に薄い薄肉部９Ｄ₁が構成
されており、それによって弾性部材９Ｄの外側端部９Ｄ
₂に連結された質量負荷部材１０が弾力支持されてい
る。

【００３４】すなわち、図４〜図６に示した各弾性部材
９Ｂ〜９Ｄにおいても、外側端に連結された質量負荷部
材１０が、図３に示した振動発生装置１１の場合と同様
に弾性部材９Ｂ〜９Ｄにより弾力的に支持されているの
で、発生した振動を弾性部材９Ｂ〜９Ｄの弾性と、質量
負荷部材１０の質量により拡大することができる。

【００３５】図２に示した実施例では、円形の圧電振動
板２において、径方向に延びる弾性部材８，９，８ａ，
９ａが圧電振動板２に連結されていたが、図７に平面図
で示すように、弾性部材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８
ｄを、径方向ではなく、渦巻状に延びるように形成して
もよい。この場合には、渦巻状に延びる弾性部材１８ａ
〜１８ｄの外側端部がリング状の質量負荷部材１０に連
結されている。

【００３６】また、質量負荷部材１０は閉環状、すなわ
ちリング状に形成されていたが、図８に平面図で示すよ
うに、周方向において分割された複数の質量負荷部材１
０Ａ〜１０Ｄを配置してもよい。図８に示す振動発生装
置２１では、圧電振動板２の外周縁から径方向外側に延
びるように弾性部材８，９，８ａ，９ａが連結されてい
る。各弾性部材８，９，８ａ，９ａの外側端に、上述し
た質量負荷部材１０Ａ〜１０Ｄがそれぞれ連結されてい
る。

【００３７】なお、図８に示す弾性部材８，９，８ａ，
９ａについては、図３〜図６に示した各弾性部材９Ａ〜
９Ｄのように構成することができる。さらに、図９に示
すように、弾性部材８，９，８ａ，９ａにおいて、各弾
性部材８，９，８ａ，９ａの両側縁から相手方の側縁に
向かって延びるように対向された一対のスリット２２を
形成することにより、弾性部材８，９，８ａ，９ａを構
成してもよい。

【００３８】また、上述した実施例では、弾性部材は、
振動板３と同じ材料により一体的に構成されていたが、
弾性部材は振動板３と別の材料で別部品として構成され
てもよい。その場合には、弾性部材を振動板３に接着等
により固定すればよい。

【００３９】本発明に係る振動発生装置は、携帯電話機
における着信報知装置に好適に用いることができる。こ
の場合、振動発生装置に、振動発生装置を駆動するため
の駆動回路が連結される。このような駆動回路の一例を
図１０を参照して説明する。

【００４０】低周波発振回路３１は能動素子及び周辺回
路で構成される。振動発生装置１を低周波発振回路３１
に接続するようにスイッチを操作すると、低周波発振回
路３１の自励振回路により、設定された可聴周波数より
も低い周波数で圧電振動子が振動し、その振動が振動伝
達部材６を介してケース材７に与えられる。従って、使
用者はケース材７に伝達してきた呼出振動を体感するこ
とができる。

【００４１】スイッチを切り換えて振動発生装置１を呼
出音声回路３２に接続すると、呼出音声回路３２のメモ
リーに予め記憶されている音声信号が振動ユニットによ
り可聴周波数域の振動に変換され、呼出音声が発生す
る。

【００４２】また、呼出音声あるいは呼出振動による着
信確認後は、スイッチを切り換えて振動発生装置１を受
話回路３０に接続することにより、振動発生装置を受話
用スピーカーとして用いることができ、通話音声を発生
させることができる。

【００４３】よって、上記振動発生装置１に上記のよう
な駆動回路を接続することにより、携帯電話機が着信し
た際に、呼出音声あるいは呼出振動を選択的に発生させ
ることができる。しかも、呼出振動の発生に際しては、
圧電振動子の振動板３の外周縁部に弾性部材８，９を介
して質量負荷部材１０が取り付けられているので、振動
板３の外周縁部分が大きく変位し、すなわち、弾性部材
８，９及び質量負荷部材１０により、より大きな振幅の
振動が得られる。従って、より強い呼出振動を発生させ
ることができる。

【００４４】なお、上記実施例では、呼出音声及び／ま
たは通話音声と、呼出振動とを発生させ得る用途に用い
た例を説明したが、単に呼出振動を発生させる振動発生
装置や、呼出音声もしくは通話音声のみを発生させるた
めの振動発生装置として用いることもできる。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係る振動発生装置では、圧電振
動板が振動伝達部材により支持されており、かつ圧電振
動板の外周縁に弾性部材を介して質量負荷部材が連結さ
れているので、圧電振動板を振動させた場合、弾性部材
の作用及び質量負荷部材の質量により、振動が増幅さ
れ、より大きな振動を得ることができる。

【００４６】従って、例えば、可聴周波数よりも低い周
波数の駆動電界により音声と認識されない呼出振動を発
生させた場合、強い振動が発生するので、携帯電話機の
使用者に対し、呼出振動により着信を確実に報知するこ
とができる。

【００４７】加えて、入力電界を切り換えれば、呼出音
声と呼出振動とを発生させることができるので、１つの
振動発生装置を用いて、呼出音声や呼出振動を選択的に
発生させることができる。従って、携帯電話機の小型化
及び部品点数の低減を図り得る。

【００４８】また、弾性部材が、振動板と同じ材料によ
り一体的に構成されている場合には、振動発生装置を構
成する部品点数を低減することができ、かつ振動発生装
置の耐機械衝撃性を高めることができる。

【００４９】振動板の外周縁の複数の位置に弾性部材及
び質量負荷部材を連結した場合には、複数の弾性部材及
び質量負荷部材により、より強い振動を発生させること
ができる。

【００５０】圧電振動板に、駆動回路を電気的に接続
し、駆動回路として、複数の周波数の電界を選択的に切
り換えて圧電振動板に印加し得るものを用いた場合に
は、該駆動回路から印加する電界の周波数を切り換える
ことにより、上述したように、呼出音声や呼出振動を選
択的に発生させることができる。

【００５１】特に、駆動回路が、可聴周波数域の第１の
駆動電界と、可聴周波数域よりも低い周波数域の第２の
駆動電界とを選択的に切り換えて圧電振動板に印加し得
るように構成されている場合には、第１の駆動電界を印
加することにより呼出音声や通話音声を発生させること
ができ、第２の駆動電界を印加することにより強い呼出
振動を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る振動発生装置を説
明するための概略構成図。

【図２】本発明の第２の実施例に係る振動発生装置の平
面図。

【図３】第２の実施例の振動発生装置に用いられる弾性
部材の一構造例を説明するための略図的部分断面斜視
図。

【図４】第２の実施例の振動発生装置に用いられる弾性
部材の他の構造例を説明するための略図的部分断面斜視
図。

【図５】第２の実施例の振動発生装置に用いられる弾性
部材の他の構造例を説明するための略図的部分断面斜視
図。

【図６】第２の実施例の振動発生装置に用いられる弾性
部材の他の構造例を説明するための略図的部分断面斜視
図。

【図７】本発明に係る振動発生装置の変形例を説明する
ための平面図。

【図８】本発明に係る振動発生装置の他の変形例を説明
するための平面図。

【図９】本発明に係る振動発生装置の他の変形例を説明
するための平面図。

【図１０】第１の実施例の振動発生装置に接続される駆
動回路を説明するためのブロック図。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、従来の着信報知装置の
一例を説明するための平面図及び正面断面図。

【符号の説明】

１…振動発生装置２…圧電振動板３…振動板４，５…圧電素子６…振動伝達部材７…ケース材８，８ａ，９，９ａ，１８ａ〜１８ｄ…弾性部材１０…質量負荷部材２１…振動発生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡口健二朗京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 5D107 AA02 AA06 BB08 CC03 FF07 FF10 5K027 AA11 BB01 FF03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力電界の周波数と同じ周波数で振動す
る振動発生装置であって、振動板と、該振動板の少なくとも片面に固定された圧電
素子とを有する圧電振動板と、前記圧電振動板の主面中央に連結されており、かつ圧電
振動板を支持すると共に該圧電振動板で発生した振動を
外部に伝達するように構成された振動伝達部材と、前記振動板の外周縁に連結された弾性部材と、前記弾性部材を介して前記振動板に連結されており、圧
電振動板における振動を増幅するための質量負荷部材と
を備えることを特徴とする、振動発生装置。
【請求項２】前記弾性部材が、前記振動板と同じ材料
により一体的に構成されている、請求項１に記載の振動
発生装置。
【請求項３】前記振動板の外周縁の複数の位置に、前
記弾性部材及び質量負荷部材が連結されている、請求項
１または２に記載の振動発生装置。
【請求項４】前記圧電振動板に電気的に接続されてお
り、かつ圧電振動板を駆動するための駆動回路をさらに
備え、前記駆動回路が、複数の周波数の電界を選択的に切り換
えて前記圧電振動板に印加し得るように構成されてい
る、請求項１〜３のいずれかに記載の振動発生装置。
【請求項５】前記駆動回路が、可聴周波数域の第１の
駆動電界と、可聴周波数よりも低い周波数域の第２の駆
動電界とを選択的に切り換えて圧電振動板に印加し得る
ように構成されている、請求項４に記載の振動発生装
置。