JP2003273965A - 携帯用電話装置及び電気音響変換装置並びに電気振動変換装置 - Google Patents

携帯用電話装置及び電気音響変換装置並びに電気振動変換装置

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JP2003273965A
JP2003273965A JP2002070444A JP2002070444A JP2003273965A JP 2003273965 A JP2003273965 A JP 2003273965A JP 2002070444 A JP2002070444 A JP 2002070444A JP 2002070444 A JP2002070444 A JP 2002070444A JP 2003273965 A JP2003273965 A JP 2003273965A
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vibration
electroacoustic
coil
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magnet
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Susumu Tsunoda
進 角田
Hajime Tanno
甫 丹野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピーカとしての機能と体感用振動発生装置
(バイブレータ)を1つのユニットで動作させると共
に、小型スピーカの低音を取り出して振動として体感さ
せて低音域のレンジの広い音響を再生させる。 【解決手段】 スピーカ7の磁気回路25に用いる磁石
20の漏洩磁束21中に振動コイル33を揺動可能に配
設して、バネ36を介して振動をケース17に伝達す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は携帯用電話装置に用
いて好適な電気音響変換装置及び電気振動変換装置に係
わり、特に送受話器等の電気音響変換装置の磁気回路を
兼用したバイブレータ等の体感振動用の電気振動変換手
段及び電気音響変換装置並びに携帯用電話装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、携帯用電話装置のサービス機
能として、発呼時の着信音として、送話器を介してPB
(プッシュボタン)信号音や各種合成音響を放音させた
り、LCD(液晶表示装置)に依ってメッセージを表示
させる各種状態モード表示等が行なわれている。マナー
モード等では周囲に、迷惑を掛けない様に着信時のPB
信号や、音楽を放音させないために携帯用電話装置の筐
体を振動させて、着信を知らせる呼出し振動モードも広
く行なわれている。
【0003】上述の呼出し振動モードを具現化する具体
的な構成としては、例えば携帯用電話装置の内部に図8
に示す様にモータ1を固定し、このモータ1の軸2の先
端に円盤状の重錘3を嵌着させている。この場合、モー
タ1の軸2の嵌着位置は円盤状の重錘3の円盤中心Oか
ら偏芯した位置で固定されている。
【0004】従って、モータ1を軸2を中心に矢印Aの
様に高速回転させることで、偏芯した重錘3が高速回転
して、偏芯振動を生じて携帯用電話装置の筐体を振動さ
せることが出来るバイブレータが得られる。
【0005】又、PB音等を放音させるためには受話器
等の電気音響変換手段を携帯用電話装置内に上述のバイ
ブレータとは別に設けている。
【0006】本発明で用いる電気音響変換手段は音響信
号等の電気エネルギーを音声や楽器等の音エネルギーに
変換したり、逆に音エネルギーを電気エネルギーに変換
する受話器及び受話器を含めたものであり、電気振動変
換手段は電気エネルギーを振動の様な機械エネルギーに
変換する変換手段である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に従来の携帯
用電話装置では着信を、知らせるPB音を放音するため
の受話器及び受話器を駆動する駆動回路を必要とし、更
に着信を知らせる体感振動を発生させるための電気振動
変換手段及びこの電気振動変換手段を駆動する駆動回路
を夫々独立に必要とするため、小型の携帯用電話装置筐
体内で、これら二つの部材が大きな割合をしめてしま
い、製造原価が高く、小型軽量化も難しくなる問題があ
った。
【0008】また、携帯用電話装置等に用いるスピーカ
では小型で振動板面積が少いため低音域の効率が悪く、
充分な音圧レベルを得ることが出来ず、低音域が不足す
る問題があった。
【0009】更に、電気振動変換手段を構成するモータ
の重錘のバランスを不均一にして振動を発生させている
ので音楽のリズムとは無関係に振動するため体感振動は
快いものではなかった。
【0010】本発明は叙上の課題を解消するために成さ
れたもの本発明が解決しようとする課題は着信時の呼出
し信号を音響信号で再生すると共にこの音響信号に対応
した体感振動を発生させる機能を有した小型軽量・廉価
な携帯電話装置及び電気音響変換装置及び電気振動変換
装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の本発明は携帯用電
話装置に内蔵された送話器或は受話器等の電気音響変換
手段を電気振動変換手段に兼用して体感振動を発生させ
る様に成した携帯用電話装置としたものである。
【0012】第2の本発明の携帯用電話装置は電気音響
変換手段に少くとも磁石を有する動電型と成され、電気
振動変換手段は磁石からの漏洩磁束内で交叉するインダ
クタンスに電流を供給する様に成して体感振動を発生さ
せて成るものである。
【0013】第1の本発明は電気音響変換手段を電気振
動変換手段に兼用した電気音響変換手段としたものであ
る。
【0014】第2の本発明は電気音響変換手段に少くと
も磁石を含む磁気回路を有する電動型と成され、磁気回
路の磁石からの漏洩磁束と交叉する振動コイルと、電気
音響変換手段に対し、振動コイルを有する電気振動変換
手段を揺動可能に保持する弾性保持手段とを具備し、振
動コイルに電流を供給して電気振動変換手段を振動させ
て成る電気音響変換装置としたものである。
【0015】第3の本発明の電気音響変換装置は音響信
号を低域通過濾波手段又は帯域通過濾波手段を介して電
気振動変換手段の振動コイルに供給して体感振動させて
成るものである。
【0016】第4の本発明の電気音響変換装置は電気音
響変換手段のボイスコイルに中高音の音響信号を供給す
る高域通過濾波手段と、音響信号を低域通過濾波手段又
は帯域通過濾波手段を介して振動コイルに供給する低域
或は帯域通過濾波手段と、高域通過濾波手段と低域或は
帯域通過濾波手段に音響信号を選択的に供給する選択手
段とを具備し、選択手段の選択に応じて電気音響変換手
段を放音させるか弾性保持手段を介して電気振動変換手
段を体感振動させるかを切換えて成るものである。
【0017】第5の本発明の電気音響変換装置は電気音
響変換手段に対し、振動コイルを有する電気振動変換手
段を揺動可能に枢着し、駆動コイルに帯域通過濾波手段
を介して音声信号を供給し、電気振動変換手段を体感振
動させる様に成した電気音響変換装置に於いて、帯域通
過濾波手段の共振周波数と弾性保持手段の共振周波数と
を合せて成るものである。
【0018】第1の本発明の電気振動変換装置は電気音
響変換手段の磁石を含む磁気回路を用いて、電気振動変
換手段を構成させて、体感振動を発生させて成るもので
ある。
【0019】斯かる、本発明の携帯用電話装置及び電気
音響変換装置並びに電気振動変換装置に依れば小型スピ
ーカで音声信号を再生する場合、低音域は振動板面積が
少ないため、変換効率が悪く、また、スピーカユニット
の最低共振周波数を低くできないため、充分な音圧レベ
ルを得る事が難しい。そこで、低音だけを音圧でなく、
振動として体に感じさせる事によって、効率の良い低音
域のレンジの広がった音楽を楽しむ事が可能となる。ま
た携帯用電話装置に使用した場合、スピーカとしての機
能体感用振動発生器としてのバイブレータの機能を1つ
のユニットで動作可能となる。
【0020】音声と振動を1つのユニットで発生させよ
うとした場合、音声を発生させるスピーカを磁石を有す
る動電型とし、この磁石の漏洩磁束を用いることで無駄
な磁気エネルギーを有効に振動のエネルギーに変換する
ことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の携帯用電話装置及
び電気音響変換装置(以下スピーカと記す)並びに電気
振動変換装置(以下バイブレータと記す)の1形態例を
図1及び図2によって詳記する。
【0022】図1は本発明の1形態例を示す携帯用電話
装置の全体的構成を示す系統図、図2は携帯用電話装置
内に用いるスピーカ及びバイブレータの構成を示す側断
面図である。
【0023】図1はPHS(パーソナル・ヘッドホン・
システム)型の携帯電話装置(以下端末装置と記す)1
6の系統図を示すものであり、この端末装置16は主に
アンテナ部1、RF(ラジオ周波数)部2、復調部3、
変調部4、TDMA/TDD(Time Division Multiple
Access /Time Division Deplex:時分割多重接続装置
/時分割双方伝送方式)処理部5、ADPCM(適応差
分PCM)等の音声コーデックを含む音声処理部6、送
受話器を構成するスピーカ7、マイクロホン8、並びに
スピーカ7の磁気回路を兼用した着信時に体感振動を与
えるバイブレータ9を有する。
【0024】TDMA/TDD処理部5や音声処理部6
は通常のRAM(ランダムアクセス・メモリ)10、R
OM(リード・オンリ・メモリ)11を含むマイクロコ
ンピュータ(CPU)12によって制御され、CPU1
2のバスラインには操作用キー13やLCD(液晶表示
装置)等のディスプレイ14が接続され、更にRF部2
から品質管理部15を介してCPU12に接続され、送
受信信号の品質管理を行なっている。
【0025】上述の端末装置16に用いられるスピーカ
の側断面図を図2に示す。図2に於いて、端末装置16
は通常の扁平な長方形状のオーソドックスな形状に加え
て、折畳み型、フリップ型等と成されたケース17に穿
った放音孔18と対向して動電型のスピーカ7が固定さ
れている。又、スピーカ7の磁石20からの漏洩磁束2
1で駆動されるバイブレータ9がスピーカ7に対し揺動
可能に保持されている。
【0026】図2に於いて、スピーカ7は動電型で構成
され、金属製の略円盤状の下側ヨーク22の中央位置に
センタポール23を鍛造法によって作られた、断面を逆
T字状となした下側ヨーク22及びセンタポール23を
一体化したヨーク上にフェライト磁石、サマリウムコバ
ルト磁石等の略同心円状で扁平な磁石20を載置固定す
る。
【0027】磁石20は上下面を例えばS極及びN極に
着磁させている。
【0028】扁平な同心円磁石の下側には下側ヨーク2
2と同様の金属より成る同心円状の上側ヨーク24が接
着剤等で接合され、スピーカ7の磁気回路25を構成し
ている。
【0029】センターポール23の外径と上側ヨーク2
4の内径間に形成されるギャップ内にはボビン27を巻
回したボイスコイル26がダンパー28を介してフレー
ム29に揺動可能に保持されている。
【0030】上側ヨーク24上には漏斗状の金属製のフ
レーム29が固定され、同じく漏斗状或はドーム状の
紙、合成樹脂フィルム、アルミニウム箔、チタン箔等で
形成された振動板30をボビン27の外径とフレーム2
9の外周部間にエッジ31を介して固定することで、ギ
ャップ内の有効磁束32内でボイスコイル26に流した
音響信号に基づいてスピーカ7の振動板30から音響信
号が放音される。
【0031】一方、本発明では、この動電型のスピーカ
7の磁気回路25の磁石20のN極から下側ヨーク22
を介して上側ヨーク24に空間を介して達する漏洩磁束
21中に体感振動を発生させるための振動コイル33を
配設するために非磁性体或はABS(アクロリトリル、
ブタジェンスチレン)樹脂等の材料を有底円筒状に形成
し、円筒部の上側に振動コイル33を巻回したホルダ3
4をダンパー35を介して下側ヨーク22の下面中央位
置に保持する。
【0032】ホルダ34の有底部と端末装置16のケー
ス17間にはコイル状のバネ36を介在させ、振動コイ
ル33の振動をケース17に伝達するように成されてい
る。また、コイル状のバネ36の代りに構造的に簡単な
板ばねを使用しても同じ効果が得られる。
【0033】ホルダ34を下側ヨーク22の底面で保持
するダンパー35は略円盤状に形成され、円盤外周に同
心状に波形ダンパー35を形成し、中心部分を下側ヨー
ク21の底面に接着剤等で接合し、ダンパー35の外周
をホルダ34の有底近傍の円筒内面下端に接合保持して
バイブレータ9を構成させている。
【0034】上述の構成のスピーカ7と兼用されたバイ
ブレータ9でスピーカ7としてPB信号やメモリ内の合
成音声や合成音響等の音響信号37を放音させる場合の
有効磁束は比較的能率が悪く磁石20が有する総磁束の
約40%程度であり、残りの60%は磁石20をショー
トする漏洩磁束21となっているので、この漏洩磁束2
1で振動コイル33を充分に駆動可能な起磁力が得られ
る。この場合、振動コイル33が配置されている漏洩磁
束21は磁石20の外側は、ギャップ中の有効磁束32
に比べて広く分布しているので、この磁界内に大きな
(ターン数及び直径等)コイルを巻回する必要がある
が、振動コイルの形状を扁平にすれば充分な駆動力が得
られる。
【0035】又、一般の所定の音圧を得るためのスピー
カ等ではボイスコイル26のインピーダンス(一般に8
Ω)の制約や、振動板の質量を大きくして低音を出す等
の質量制限があるが、本発明のバイブレータ9に用いる
振動コイルでは上述の制限が無いため微小電流でも振動
コイル33の巻数を増やせば(駆動力=磁束密度×コイ
ル長)体感できる振動は充分に得られる。
【0036】上述のスピーカ7及びバイブレータ9を駆
動する回路構成を図3乃至図7によって説明する。
【0037】図3は本発明の一実施例の系統図、図4は
本発明の他の実施例の系統図、図5は本発明の更に他の
実施例の系統図(I)、図6は本発明の更に他の実施例
の系統図(II)、図7は共振周波数説明用の等価回路で
ある。
【0038】図1に於いて、着信時のPB音や会話音等
の音響信号37はスピーカ7を駆動するための駆動用増
幅回路(AMP)38を介してスピーカ7のボイスコイ
ル26に供給される。
【0039】又、AMP38に供給される音響信号は分
岐されて低域通過濾波回路(LPF)39に供給され、
低域信号成分のみ通過させてバイブレータ9を構成する
振動コイル33を駆動する駆動用増幅回路40に供給さ
れる。
【0040】図5は図3のLPF39を帯域通過濾波回
路(BPF)43に変えた場合であり、図6は図5に示
したBPF43の共振周波数にバイブレータ9の共振周
波数を合わせたBPF43′を駆動コイル33の駆動回
路に挿入した場合を示し、図4は切換用スイッチ42及
び高域通過濾波回路(HPF)41を介してスピーカ7
で中高域を駆動すると共に切換スイッチ42及びLPF
39を介して振動コイル33の低域を駆動する場合とを
切換制御する場合の構成を示している。
【0041】上述の各々の系統図に於いて、動作を以下
説明する。先ず、図3及び図4で切換スイッチ42の接
片aを固定接点c側に手動で切換えた場合LPF39で
音響信号37中の低域信号をフィルタしてAMP40を
介してバイブレータ9の振動コイル33に流すと、低域
信号は漏洩磁束21と交叉するため図2に示す様にホル
ダ34を上下方向に搖動させる駆動力Fを発生する。こ
の駆動力FはBを漏洩磁束32の磁束密度とし、Iを振
動コイル33に流れる電流、Lを振動コイル33のイン
ダクタンスの長さとするとF=BLIで表される駆動力
が得られる。
【0042】この場合、振動コイル33はホルダ34と
一体であり、ホルダ34はダンパー35によって下側ヨ
ーク22のセンタに保持されているので、上下に揺動し
ても磁石20の外周部に接触することはない。
【0043】この上下揺動による振動はバネ36を通し
て端末装置16のケース17に伝達して、端末装置16
の所持者に振動を体感させることが出来る。
【0044】図3の構成では音響信号37はスピーカ7
のボイスコイル26にAMP38を介して供給されてい
るのでスピーカ7の振動板30からは所定の音響信号3
7が低域振動と共に放音される。
【0045】図4の場合は切換スイッチ42の接片aを
固定接点b側へ切換る動作に応じてHPF41→AMP
38→ボイスコイル26の系路でスピーカ7のみを放音
させるか、接片aの固定接点c側への切換動作に応じて
LPF39→AMP40→振動コイル33の系路でバイ
ブレータのみを振動させるかを選択可能であり、切換ス
イッチ42は操作キー13とCPU12(図1参照)の
動作で自動切換させる様に成すことも可能である。
【0046】図5の場合はBPF43を介してバイブレ
ータ9の振動コイル33を駆動させる。この場合BPF
43では端末装置の所持者が最も体感し易い周波数の振
動にBPF43の共振周波数を選択する様にした場合で
ある。
【0047】図6の場合は図2に示したバイブレータ9
を構成する振動コイル33及びホルダ34の合成質量M
C +MH とダンパー35及びバネ36の合成コンプライ
アンスで共振を起こし、この共振周波数を最も体感し易
いBPF43′の周波数に合わせる様に成したものであ
る。
【0048】図7は(A)(B)はバイブレータ9の振
動コイルの共振周波数f0 の等価回路を示すものであ
る。ここで、MH はホルダ34の等価質量、MC は振動
コイル33の等価質量、C1 はダンパー35のコンプラ
イアンス、C2 はバネ36のコンプライアンスであり駆
動力Fに対しこれら等価質量MH ,MC 及びコンプライ
アンスC1 及びC2 は直列接続構成と成る。
【0049】今コンプライアンスC1 及びC2 をスティ
フネスに置き換えれば C1 =1/K1 2 =1/K2 ‥‥‥ (1) 今、MH +MC =M,K1 <<K2とすると図7(A)
は図7(B)の等価回路に置き換えられる。従って、振
動コイル33の共振周波数f0 即ち、共振周波数f0 はバネ36のスティフネス及び振
動コイル33とホルダ34の質量で決まるため、最も体
感し易い任意の共振周波数値に調整することが出来る。
【0050】又、振動コイル33の振幅Aは A=F/ZM ‥‥‥ (3) ここでZM はメカニカルインピーダンス、ZM =ωM−
1/ωC ,F=B2 ・L・IB2 は磁束密度,Lは振動
コイル33の長さ,Lは電流である。で求められる。こ
の振幅Aはスピーカ7の場合は低音の振動は数ミリ単位
であるが振動コイル33の場合は、その1/10以下で
よく、必要とする電力量も少なくてすますことが出来
る。
【0051】上述の説明ではスピーカ7及びバイブレー
タ9を携帯電話装置16に内蔵させた場合を説明した
が、本発明のスピーカ及びバイブレータは携帯用のラジ
カセ或はPDA(Personal Digital Assistants :携帯
情報端末)や携帯情報ツール、電子手帳のケースに内蔵
させてもよいことは明白である。
【0052】
【発明の効果】本発明は音響信号をスピーカに供給する
際に低音域信号或は最大体感の周波数信号をとり出し
て、スピーカを駆動する音響信号とは別にバイブレータ
の振動コイルを駆動して、スピーカを駆動する音響信号
と同一の信号の低域成分又は帯域成分でバイブレータを
振動させているので、1つの駆動源でスピーカとバイブ
レータを駆動できて、音楽に合ったリズムを快適に体感
できると共に小型、軽量、廉価な携帯用電話装置及びス
ピーカ並びにバイブレータを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の携帯電話装置の1形態例を示す系統図
である。
【図2】本発明のスピーカ及びバイブレータ1の1形態
例を示す側断面図である。
【図3】本発明のスピーカ及びバイブレータを駆動する
駆動回路の1形態例を示す系統図である。
【図4】本発明のスピーカ及びバイブレータを駆動する
駆動回路の他の1形態例を示す系統図である。
【図5】本発明のスピーカ及びバイブレータを駆動する
駆動回路の更に他の1形態例(I)を示す系統図であ
る。
【図6】本発明のスピーカ及びバイブレータを駆動する
駆動回路の更に他の1形態例(II)を示す系統図であ
る。
【図7】本発明のバイブレータの振動コイルの共振周波
数を示す等価回路である。
【図8】従来のバイブレータを示す斜視図である。
【符号の説明】
7‥‥スピーカ、9‥‥バイブレータ、16‥‥携帯用
電話装置(端末装置)、20‥‥磁石、21‥‥漏洩磁
束、33‥‥振動コイル、34‥‥ホルダ、35‥‥ダ
ンパー、36‥‥バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04M 1/725 H04M 1/725 5K027 H04R 1/00 310 H04R 1/00 310G 9/00 9/00 Z (72)発明者 丹野 甫 神奈川県中郡二宮町富士見が丘3丁目10番 13号 Fターム(参考) 5D012 GA01 5D017 AA11 5D107 AA05 AA13 BB08 CC08 CC10 CD02 FF09 5H633 BB09 BB10 GG02 GG03 GG06 GG09 GG13 GG17 HH02 HH07 HH09 HH14 HH25 JA03 5K023 AA07 BB11 HH01 HH05 HH10 5K027 AA11 BB01 BB15 EE15 FF03 FF21

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 携帯用電話装置に内蔵された送話器或は
    受話器等の電気音響変換手段を電気振動変換手段に兼用
    して体感振動を発生させる様に成したことを特徴とする
    携帯用電話装置。
  2. 【請求項2】 前記電気音響変換手段は少くとも磁石を
    有する動電型と成され、前記電気振動変換手段は該磁石
    からの漏洩磁束内で交叉するインダクタンスに電流を供
    給する様に成して体感振動を発生させて成ることを特徴
    とする請求項1記載の携帯用電話装置。
  3. 【請求項3】 電気音響変換手段を電気振動変換手段に
    兼用して成ることを特徴とする電気音響変換装置。
  4. 【請求項4】 前記電気音響変換手段は少くとも磁石を
    含む磁気回路を有する電動型と成され、該磁気回路の磁
    石からの漏洩磁束と交叉する振動コイルと、 上記電気音響変換手段に対し、上記振動コイルを有する
    前記電気振動変換手段を揺動可能に保持する弾性保持手
    段とを具備し、 上記振動コイルに電流を供給して上記電気振動変換手段
    を振動させて成ることを特徴とする請求項3記載の電気
    音響変換装置。
  5. 【請求項5】 音響信号を低域通過濾波手段又は帯域通
    過濾波手段を介して前記電気振動変換手段の振動コイル
    に供給して体感振動させて成ることを特徴とする請求項
    3又は請求項4記載の電気音響変換装置。
  6. 【請求項6】 前記電気音響変換手段のボイスコイルに
    中高音の前記音響信号を供給する高域通過濾波手段と、 上記音響信号を低域通過濾波手段又は帯域通過濾波手段
    を介して前記振動コイルに供給する低域或は高域通過濾
    波手段と、 上記高域通過濾波手段又は上記低域或は帯域通過濾波手
    段に上記音響信号を選択的に供給する選択手段とを具備
    し、 上記選択手段の選択に応じて上記電気音響変換手段を放
    音させるか弾性保持手段を介して前記電気振動変換手段
    を体感振動させるかを切換えて成ることを特徴とする請
    求項3乃至請求項5記載のいずれか1項記載の電気音響
    変換装置。
  7. 【請求項7】 前記電気音響変換手段に対し、前記振動
    コイルを有する前記電気振動変換手段を揺動可能に枢着
    し、該振動コイルに帯域通過濾波手段を介して音声信号
    を供給し、上記電気振動変換手段を体感振動させる様に
    成した電気音響変換装置に於いて、 前記帯域通過濾波手段の共振周波数と前記弾性保持手段
    の共振周波数とを合せて成ることを特徴とする請求項6
    記載の電気音響変換装置。
  8. 【請求項8】 電気音響変換手段の磁石を含む磁気回路
    を用いて、電気振動変換手段を構成させて、体感振動を
    発生させて成ることを特徴とする電気振動変換装置。
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