JP2008229531A - 磁気駆動型平面振動体の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動する電流を遮断後も減衰振動が長く持続するため、着信通知の振動のメリハリが緩慢となり、携帯電話機携帯者への着信通知の明瞭さを損なう。
【解決手段】駆動電流波形３１は駆動領域３１ａと制動領域３１ｂに区分され、駆動領域３１ａはコイル１２に交番電流を印加して磁気駆動型平面振動体１０の振動起動と振動持続をする。制動領域３１ｂは前記駆動領域３１ａとは逆位相の交番電流をコイル１２に短時間印加して磁気駆動型平面振動体１０の振動に制動をかける。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話機に組み込み、携帯電話機のパネルや筐体等を振動させることにより、着信音を鳴らさないように振動で着信を知らせ、周囲の迷惑にならないようにする電磁駆動型平面振動体に関するもので、この電磁駆動型平面振動体の振動制御に係る。

従来の携帯電話機は、着信を使用者に知らせるために、着信音で知らせる機能と音を出さずに機器を振動させるマナーモード機能を備えている。音と振動の着信通知の切換選択は携帯電話機の使用者が行う。この振動の発生には、小型モータの回転軸に偏心重りを付けた片動回転の振動モータの形式と、導電型スピーカーの原理で振動を生成する磁気駆動型平面振動体の形式がある。（例えば、特許文献１参照）

また、近年は、通話用スピーカーと、着信通知用振動体の双方の機能を持たせた構成の携帯電話機やＰＤＡなど移動通信機器用の磁気駆動型平面振動体が提案されている。（例えば、特許文献２参照）

まず、上記特許文献１に開示してある磁気駆動型平面振動体を図８に示す。図８は、従来の磁気駆動型平面振動体の断面図である。図８において、７０は磁気駆動型平面振動体、７１は筐体、７１ａは筐体の上蓋、７２はコイル、７３は磁石、７４はヨーク、７４ａは重り、７５はバネである。

コイル７２は、上蓋７１ａに固着されている。磁石７３を固着したヨーク７４はバネ７５を介して筐体７１の底部「ｂ」に固着されている。そして、コイル７２は、磁石７３とヨーク７４が形成する磁気ギャップ「ｇ」に配置してある。従って、コイル７２に駆動電流を印加することで、電磁気力が発生し、ヨーク７４がバネ７５の保持力に逆らって動く。ヨーク７４には重り７４ａを固着してあり、ヨーク７４全体の質量を大きくして振動レベルの増加を計り、低い周波数領域に優れた磁気駆動型平面振動体を形成している。この磁気駆動型平面振動体７０の筐体７１もしくは上蓋７１ａを携帯電話機の筐体またはパネルに取り付けることで、着信通知用振動体として供されている。

次に、上記特許文献２に開示してある磁気駆動型平面振動体を図９に示す。図９は、従来の磁気駆動型平面振動体の平面図である。図９において、８０は磁気駆動型平面振動体、８１は支持板、８２は固定部、８３はヨーク、８４は腕部である。

ヨーク８３は、支持板８１の一部に形成した上下４組の腕部８４を介して固定部８２により支持固定される。腕部８４は、中央部の幅が狭い形状の板状バネで、変位特性の線形性が良く、可聴周波数から大振幅の着信振動に対して良好な特性であり、通話用スピーカーと、着信通知用振動体の双方の機能を持たせた薄型の電気機械音響変換器用磁気駆動型平面振動体である。

特開２００６−３３３２７３（第３〜４頁、図１〜図２） 特開平１１−６８９０３（第５〜６頁、図６〜図７）

着信通知の振動は、振動の断続で携帯者に着信を知らせるので、振動の立ち上がりと振動制動の切れの良さも着信通知の明瞭さに加味される。しかしながら、上記した特許文献１および特許文献２に開示した従来の磁気駆動型平面振動体は、いずれも着信通知用振動体であり、磁気回路を形成するヨークの質量が大きく、かつ、ヨークの動きを妨げないように、バネで宙づり状態としてある。従って、磁気駆動型平面振動体の駆動電流を遮断した後も、ヨークの質量とバネからなる振動系に蓄えられたエネルギーで減衰振動が長く持続するという問題があった。

ここで、特許文献１に開示された磁気駆動型平面振動体の駆動電流遮断後の振動特性を図面により説明する。
図１０は、従来の磁気駆動型平面振動体の駆動特性図である。図１０において、９１は図８における磁気駆動型平面振動体７０のコイル７２を駆動する駆動電流波形であって、約１５０Ｈｚの矩形波パルスである。９２は振動体、つまり、ヨーク７４の振動特性を示す。

この磁気駆動型平面振動体７０は波高値が３．３Ｖの駆動電流波形９１で駆動され、振動持続中のヨーク７４の定常振幅は９３である。駆動電流波形９１を遮断すると、ヨーク７４の質量とバネ７５からなる振動系に蓄えられたエネルギーにより、駆動電流波形９１を遮断後も減衰振動が続く。減衰振動振幅９４が定常振幅９３の１０％に減衰するまでの減衰時間を９５で示すと、従来の駆動方式では減衰時間９５は約１５０ｍＳであり、駆動電流遮断後も振動が長く持続する。

つまり、従来の磁気駆動型平面振動体の駆動方式は、駆動する電流を遮断後も減衰振動が長く持続するため、着信通知の振動のメリハリが緩慢となり、携帯電話機携帯者への着信通知の明瞭さを損なうという問題があった。

本発明は、上述の欠点を解消するもので、その目的は、携帯電話機に搭載する磁気駆動型平面振動体の振動制動時の減衰振動を極力短くして、着信通知の明瞭さを向上することにある。

本発明の磁気駆動型平面振動体の駆動方法は、基本的には下記記載の要件を採用するものである。
着信通知用振動体を搭載した携帯電話機において、着信通知用振動体は、碗形状のヨーク内の底部に磁石を固着し、前記ヨーク外周部と該磁石との磁気間隙にコイルを配置し、バネを介して前記ヨーク外の底部を筐体に固着し、前記コイルは前記筐体の蓋部に固着した磁気駆動型平面振動体であって、前記携帯電話機の着信通知機能を振動通知に設定してあるときの着信通知は、前記磁気駆動型平面振動体の該コイルに交番電流を印加して駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を印加することを特徴とするものである。

また、前記磁気駆動型平面振動体の駆動交番電流の周波数は、２００Ｈｚ以下の矩形波であって、前記逆位相の印加交番電流の駆動時間が５０ｍＳ以下であることを特徴とするものである。

また、前記磁気駆動型平面振動体の振動起動と振動持続駆動の交番電流はデューティ比５０％の矩形波であり、前記逆位相の印加交番電流のデューティ比は４０％以下の矩形波であることを特徴とするものである。

また、前記磁気駆動型平面振動体の駆動交番電流の周波数は、２００Ｈｚ以下の正弦波であって、前記振動体の振動起動と振動持続駆動の交番電流と前記逆位相の印加交番電流の周波数は１０Ｈｚ以内の差を有し、前記逆位相の印加交番電流の駆動時間が３０ｍＳ以下であることを特徴とするものである。

本発明による携帯電話機に搭載する磁気駆動型平面振動体の駆動方法は、前記磁気駆動型平面振動体のコイルに交番電流を印加駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を印加するので、振動体の振動制動時の減衰振動が短くなり、着信通知の明瞭さを向上できる。

まず、本発明の振動体の駆動方法を適用する磁気駆動型平面振動体の構造と携帯電話機への搭載例を図面にもとづいて説明する。
図１は、本発明における磁気駆動型平面振動体の断面図である。図１において、１０は磁気駆動型平面振動体、１１は筐体、１１ａは筐体の上蓋、１２はコイル、１３は磁石、１４はヨーク、１４ａは重り、１５はバネである。

コイル１２は、上蓋１１ａに固着されている。磁石１３を固着したヨーク１４はバネ１５を介して筐体１１の底部「ｂ」に固着されている。そして、コイル１２は、磁石１３とヨーク１４が形成する磁気ギャップ「ｇ」に配置してある。従って、コイル１２に駆動電流を印加することで、電磁気力が発生し、ヨーク１４がバネ１５の保持力に逆らって動く。ヨーク１４には重り１４ａを固着してあり、ヨーク１４全体の質量を大きくして振動レベルの増加を計り、低い周波数領域に優れた磁気駆動型平面振動体を形成している。この磁気駆動型平面振動体１０の筐体１１もしくは上蓋１１ａを携帯電話機の筐体またはパネルに取り付けることで、着信通知用振動体として供する。

図２は、本発明における携帯電話機のブロック図である。図２において、２０は携帯電話機であり、１０は磁気駆動型平面振動体である。２１は制御部、２２は通信部、２３は操作部、２４は表示部、２５は入出力部、２６は機能部、２７は記憶部、２８は電源部、２９はマイクロホン、３０はスピーカーである。

制御部２１は、携帯電話機２０全体の動作を制御するコンピュータであり、通信部２２の制御、操作部２３からの入力信号に応じた携帯電話機２０の各部の制御、表示部２４や入出力部２５の信号制御、機能部２６の制御、電源部２８の監視制御を記憶部２７に組み込まれたプログラムにより制御し、動作に必要なデータを記憶部２７に書き込みあるいは読み出しを行う。また、必要に応じて、制御部２１の機能を補うＤＳＰ（digital signal processor）を通信部２２、入出力部２５、あるいは、機能部２６の各々に内蔵させる場合もある。磁気駆動型平面振動体１０は、制御部２１の制御により入出力部２５を介して後述のような条件で駆動する。機能部２６は、携帯電話機により異なるが、例えば、カメラであり、あるいは、ＧＰＳ機能などの場合もある。

ここで、携帯電話機２０は、通信部２２に着信があると、磁気駆動型平面振動体１０、あるいは、スピーカー３０で着信通知を行う。携帯電話機２０の着信通知手段が振動モード、つまり、マナーモードに設定してある場合は、制御部２１は磁気駆動型平面振動体１０を２００Ｈｚ以下の周波数で駆動し、発生した振動により、携帯電話機２０の携帯者に着信を通知する。携帯電話機２０の着信通知手段が音声モードの場合は、制御部２１はスピーカー３０により可聴周波数の呼び出し音で携帯電話機２０の携帯者に着信を通知する。

まず、上記した本発明の磁気駆動型平面振動体の第１の駆動方法を図面により説明する。
図３は、本発明による磁気駆動型平面振動体の駆動特性図である。図３において、３１は図１における磁気駆動型平面振動体１０のコイル１２を駆動する波高値が３．３Ｖの駆動電流波形であって、約１５０Ｈｚの矩形波パルスである。３２は振動体、つまり、ヨーク１４の振動特性を示す。
駆動電流波形３１は駆動領域３１ａと制動領域３１ｂに区分され、駆動領域３１ａはコイル１２に交番電流を印加して磁気駆動型平面振動体１０の振動起動と振動持続をする。制動領域３１ｂは前記駆動領域３１ａとは逆位相の交番電流をコイル１２に短時間印加して磁気駆動型平面振動体１０の振動に制動をかける。

磁気駆動型平面振動体１０は図８に示した磁気駆動型平面振動体と同一仕様の磁気駆動型平面振動体であり、駆動領域３１ａの駆動条件も前述の図１０における駆動電流波形９１と同一である。駆動領域３１ａの区間における振動特性３２は振動持続中で、ヨーク１４の定常振幅は３３である。制動領域３１ｂでは駆動電流波形３１は駆動領域３１ａの区間における駆動電流波形とは位相が逆転するので３５に示すように急激に振動が減衰する。つまり、制動領域３１ｂにおける逆位相駆動があることが、従来例との大きな違いである。

このまま逆位相駆動を継続して、制動領域３１ｂを延長すると、ヨーク１４は再び振動振幅が大きくなるが、最適な制動領域３１ｂ内で逆位相駆動を止めるとヨーク１４の振動はすみやかに制動する。上記した第１の駆動方法による駆動条件で、定常振幅３３の１０％に減衰する減衰時間を３５で示すと、制動領域３１ｂは約４０ｍＳが最適であるという結果が得られた。

すなわち、磁気駆動型平面振動体のコイルに交番電流を印加駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を短時間印加することで振動の制動時間の短縮ができるのである。

次に、前述の磁気駆動型平面振動体の第２の駆動方法を図面により説明する。まず、好ましい磁気駆動型平面振動体の制動方法について説明する。
図４は、本発明による逆位相駆動の詳細特性図である。図４において、３０ａは広時間領域の特性を示し、３０ｂは詳細時間領域の特性を示す。広時間領域の特性３０ａにおいて、３６は図３で示した駆動領域３１ａと制動領域３１ｂの境界部であって、３１はヨーク１４の振動特性を示す。詳細時間領域の特性３０ｂは広時間領域３０ａに示した境界部３６の拡大表示で、３１ｂは駆動電流波形の詳細、３２ｂはヨーク１４の振動特性の詳細を示す。

そして、図４に示すように、駆動電流波形３１ｂの立ち下がり、立ち上がり点をＳ１、Ｓ２、Ｓ３とし、振動特性３２ｂのニュートラル点、谷点、山点をＶ１、Ｖ１’、Ｖ２’、Ｖ３’、Ｖ３とすると、Ｖ１＜Ｓ１＜Ｖ１’、および、Ｖ２’＜Ｓ２＜Ｖ３、および、Ｖ３＜Ｓ３＜Ｖ３’の条件を満たす逆位相駆動により、振動制動時間の改善を図ることができるのである。つまり、減衰振動の位相に合わせた逆位相駆動で制動時間を改善できるのである。

以上述べた条件のように、図１に示した磁気駆動型平面振動体１０の振動停止制御は、図４に示すような、減衰振動の位相に合わせた逆位相駆動が好ましい。しかしながら、減衰振動の位相に合わせた逆位相駆動は複雑である。しかるに、上記条件に近似した駆動方法、つまり、逆位相制動時の駆動電流波形のデューティ比を変えることで制動時間を改善できる。近似した駆動方法を図面により説明する。

図５は、本発明による磁気駆動型平面振動体の駆動波形の特性図である。本実施例では、磁気駆動型平面振動体１０を４００ｍＳ駆動後、振動制動と振動停止区間を有する断続振動を前提にしているが、図５は４００ｍＳ駆動直後の振動停止制御の部分的な磁気駆動型平面振動体駆動波形の詳細を示している。

図５において、４１は駆動波形、４２は駆動領域、４３は反転領域、４４は制動領域である。４００ｍＳの駆動領域４２は、符号４５で示すように、周波数１５７Ｈｚ、デューティ比５０％の連続矩形波パルスで駆動している。駆動領域４２に続く振動停止区間は、まず反転領域４３があり、２．５５ｍＳの位相反転時間だけ波形を保持し、次の制動領域４４に移行する。制動領域４４は符号４６で示すように、周波数１５７Ｈｚ、デューティ比３５％の矩形波パルスで４０ｍＳの区間を連続駆動する。

すなわち、磁気駆動型平面振動体１０の定常駆動は、デューティ比５０％の矩形波パルスで駆動し、振動停止は振動停止初期に定常駆動よりデューティ比の小さな位相反転矩形波パルスで振動制動を行うのである。つまり、減衰振動の位相に合わせた逆位相駆動に代えて、振動制御逆位相駆動パルスのデューティ比を定量的に小さくすることで、同様な効果が得られるのである。

次に、前述の磁気駆動型平面振動体の第３の駆動方法を図面により説明する。
図６は、本発明による正弦波駆動の詳細特性図である。つまり、図１に示した磁気駆動型平面振動体１０を正弦波駆動電流で駆動し、振動停止も逆位相正弦波で振動制御する。正弦波駆動および正弦波による振動制御の利点は、矩形波パルス駆動のようなインダクション雑音の発生が少ないことである。

図６において、５１は駆動波形、５２は駆動領域、５３は反転領域、５４は制動領域である。４００ｍＳの駆動領域５２は、符号５５で示すように、周波数１５７Ｈｚの正弦波による交番電流駆動をしている。駆動領域５２に続く振動停止区間は、まず反転領域５３があり、次の制動領域５４に移行する。制動領域５４は符号５６で示すように、周波数１６２Ｈｚの正弦波による交番電流で２５ｍＳの区間を連続駆動する。反転領域５３では、駆動波形は駆動領域５２の駆動波形から制動領域５４の位相反転した正弦波に連続位相で移行する。従って、反転領域５３の駆動波形を周波数で表すと１０８Ｈｚであり、持続時間は約９．２３ｍＳとなる。

すなわち、磁気駆動型平面振動体１０の定常駆動は、正弦波による交番電流で駆動し、逆位相への反転領域５３を経て、定常駆動とは周波数の異なる正弦波による交番電流で振動制動を行うことで、振動停止時の振動減衰時間の短縮が出来るのである。

以上に説明したように、本発明による携帯電話機に搭載する磁気駆動型平面振動体の駆動方法は、前記磁気駆動型平面振動体のコイルに交番電流を印加駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を印加するが、磁気駆動型平面振動体の駆動と制動による断続振動を繰り返すことで、着信通知の明瞭さは更に向上する。

以下、本発明による磁気駆動型平面振動体の断続振動駆動例を図面により説明する。
図７は、本発明による磁気駆動型平面振動体の断続振動パターン図である。図７において、６１は駆動および制動波形のパターン示す。６２は駆動領域、６３は制動領域、６４は振動停止領域である。６５は磁気駆動型平面振動体の振動パターンを示す。

つまり、振動パターンは駆動領域６２の駆動パルスで振動が立ち上がり、持続する。振動停止領域６４では振動が停止する。従って、磁気駆動型平面振動体は振動パターン６５に示すように断続振動を繰り返す。この振動停止領域６４の開始点の制動領域６３で駆動領域６２と逆位相の駆動により振動制動を行うので、すみやかな減衰振動となり、切れの良い断続振動が得られるのである。

本発明における磁気駆動型平面振動体の断面図である。 本発明における携帯電話機のブロック図である。 本発明による磁気駆動型平面振動体の駆動特性図である。 本発明による逆位相駆動の詳細特性図である。 本発明による磁気駆動型平面振動体の駆動波形の特性図である。 本発明による正弦波駆動の詳細特性図である。 本発明による磁気駆動型平面振動体の断続振動パターン図である。 従来の磁気駆動型平面振動体の断面図である。 従来の磁気駆動型平面振動体の平面図である。 従来の磁気駆動型平面振動体の駆動特性図である。

符号の説明

１０ 磁気駆動型平面振動体
１１ 筐体
１１ａ 上蓋
１２ コイル
１３ 磁石
１４ ヨーク
１４ａ 重り
１５ バネ
２０ 携帯電話機
２１ 制御部
２５ 入出力部
２７ 記憶部
２８ 電源部
２９ マイクロホン
３０ スピーカー
３１ 駆動電流波形
３１ａ、４２、５２、６２ 駆動領域
３１ｂ、４４、５４、６３ 制動領域
３３ 定常振幅
３５ 減衰時間
４１、５１ 駆動波形
４３ 反転領域、５３
６１ 駆動および制動波形のパターン
６４ 振動停止領域

Claims (4)

1. 着信通知用振動体を搭載した携帯電話機において、前記着信通知用振動体は、碗形状のヨーク内の底部に磁石を固着し、該ヨーク外周部と該磁石との磁気間隙にコイルを配置し、バネを介して前記ヨーク外の底部を筐体に固着し、前記コイルは前記筐体の蓋部に固着した磁気駆動型平面振動体であって、前記携帯電話機の着信通知機能を振動通知に設定してあるときの着信通知は、前記磁気駆動型平面振動体の該コイルに交番電流を印加駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を印加することを特徴とする磁気駆動型平面振動体の駆動方法。
2. 前記磁気駆動型平面振動体の駆動交番電流の周波数は、２００Ｈｚ以下の矩形波であって、前記逆位相の印加交番電流の駆動時間が５０ｍＳ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気駆動型平面振動体の駆動方法。
3. 前記磁気駆動型平面振動体の振動起動と振動持続駆動の交番電流はデューティ比５０％の矩形波であり、前記逆位相の印加交番電流のデューティ比は４０％以下の矩形波であることを特徴とする請求項１乃至２記載の磁気駆動型平面振動体の駆動方法。
4. 前記磁気駆動型平面振動体の駆動交番電流の周波数は、２００Ｈｚ以下の正弦波であって、前記振動体の振動起動と振動持続駆動の交番電流と前記逆位相印加の交番電流の周波数は１０Ｈｚ以内の差を有し、前記逆位相の印加交番電流の駆動時間が３０ｍＳ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気駆動型平面振動体の駆動方法。

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