JP2937939B2 - 加振器、加振装置及び携帯端末装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発音機能を兼ね備え
た加振器、加振装置と加振器又は加振装置を取付けた携
帯端末装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の動電型加振器の一例について説明
する。図１４は従来の動電型加振器の構造を示す断面図
であり、筺体１０１、磁気回路１０２、励振コイル１０
３、ダンパー１０４、ボイスコイルボビン１０５を含ん
で構成される。筺体１０１は加振器自体の筺体か、携帯
端末装置と共通になった筺体である。筺体１０１の一部
には平板部１０１ａが形成されている。ボイスコイルボ
ビン１０５は下端部が励振コイル１０３により回巻きさ
れ、上端部が筺体の振動部１０１ａに固着された状態と
なっている。

【０００３】このような構成の動電型加振器において、
励振コイル１０３に交流の電気信号が印加されると、励
振コイル１０３と磁気回路１０２との間に電磁力が発生
し、ボイスコイルボビン１０５が軸方向に振動する。セ
ンタポールとヨークとを含む磁気回路１０２は、ダンパ
ー１０４を介して筺体１０１の下側で振動自在に保持さ
れている。このため磁気回路１０４と筺体１０１が共に
電磁力の反作用により互いに振動する。筺体１０１の振
動は平板部１０１ａを通してこの動電型加振器を身に付
けた使用者に伝達される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の動電型加振器では、共振鋭度が振動系の質量
に比例するため、共振周波数付近で大きな力を得るため
には、磁気回路１０２の質量を大きくしなければならな
い。こうすると加振器全体の重量が非常に大きなものに
なるという欠点があった。

【０００５】又磁気回路１０２の質量を大きくすると、
磁気回路自身の振動が小さくなり磁気回路１０２から音
が発生しにくくなり、発音体として効率が悪くなるとい
う問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、動電変換型の振動板と、振動
板に付加させる負荷質量との間にコンプライアンスを介
することにより、低い周波数では加振器として動作さ
せ、高い周波数では発音体として動作させる加振器を実
現することを目的とする。更には、変成器を設けること
により、負荷質量の見かけ上の重量を低減し、加振器全
体の重量増加を抑えることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本願の請求項１記載の発明は、少なくとも１つ
の開口部が設けられたフレームと、前記フレームに取付
けられた振動板と、前記振動板にボビンを介して取付け
られた励振コイルと、前記励振コイルとの間に磁気駆動
力を生じるよう配置された磁気回路と、所定の質量を有
し、機械的あるいは音響的コンプライアンスを有する手
段を介して、前記振動板と結合された負荷とを具備し、
前記励振コイルに低周波の電気信号が印加されたとき、
前記負荷と前記振動板とが前記コンプライアンスを有す
る手段を介して一体に振動し、前記励振コイルに音声周
波数帯の電気信号が印加されたとき、前記コンプライア
ンスを有する手段により振動力がほぼ遮断され前記振動
板のみが振動し前記フレームの前記開口部より発音する
ようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】又本願の請求項２記載の発明では、請求項
１記載の加振器において、前記機械的コンプライアンス
を有する手段は、前記振動板と前記負荷に接続されたば
ね体であることを特徴とするものである。

【０００９】このような構成によれば、励振コイルに音
声周波数より低い交流信号が印加されたとき、負荷と振
動板とが一体に振動する。このとき磁気回路とこれを保
持しているフレームに反力が生じ、この反力が被振動体
に伝わる。又励振コイルに音声信号が印加されたとき、
コンプライアンスにより振動板のみが振動し、音声が外
部に放射される。従って１つの装置で加振器と発音体の
両機能が達成される。

【００１０】又本願の請求項３記載の発明は、請求項１
記載の加振器において、前記音響的コンプライアンスを
有する手段は、前記振動板との間でフレームを介して振
動自在に保持された第２の振動板よりなる負荷と、前記
振動板と、前記フレームとで密閉された空気室であるこ
とを特徴とするものである。

【００１１】又本願の請求項４記載の発明では、請求項
３記載の加振器において、前記第２の振動板よりなる負
荷の共振周波数は、前記振動板の共振周波数よりも低い
ことを特徴とするものである。

【００１２】このような構成によれば、励振コイルに音
声周波数より低い交流信号が印加されたとき、第１の振
動板と第２の振動板よりなる負荷とが一体に振動する。
このとき磁気回路とこれを保持しているフレームに反力
が生じ、この反力が被振動体に伝わる。励振コイルに音
声信号が印加されたとき、前記コンプライアンスにより
前記第１の振動板のみが振動し、音声が外部に放射され
る。従って１つの装置で加振器と発音体の両機能が達成
される。又第１の振動板に局部的な応力が加わらない。

【００１３】又本願の請求項５記載の発明は、少なくと
も１つの開口部が設けられたフレームと、前記フレーム
に取付けられた振動板と、前記振動板にボビンを介して
取付けられた励振コイルと、前記励振コイルとの間に磁
気駆動力を生じるよう配置された磁気回路と、機械的あ
るいは音響的コンプライアンスを有する手段を介して、
前記振動板と結合された機械的あるいは音響的変成器
と、前記機械的あるいは音響的変成器に結合された、所
定の音量を有する負荷とを具備し、前記励振コイルに低
周波の電気信号が印加されたとき、前記負荷と前記振動
板とが前記コンプライアンスを有する手段を介して一体
に振動し、前記励振コイルに音声周波数帯の電気信号が
印加されたとき、前記コンプライアンスを有する手段に
より振動力がほぼ遮断され前記振動板のみが振動し前記
フレームの前記開口部より発音するようにしたことを特
徴とするものである。

【００１４】又本願の請求項６記載の発明では、請求項
５記載の加振器において、前記機械的コンプライアンス
を有する手段は、前記振動板と前記機械的変成器との間
に接続されたばね体であることを特徴とするものであ
る。

【００１５】又本願の請求項７記載の発明では、請求項
５記載の加振器において、前記機械的変成器は、一端に
前記コンプライアンスを有する手段が取付けられ、他端
に前記負荷が取付けられ、前記フレームに支点があるて
こであることを特徴とするものである。

【００１６】このような構成によれば、励振コイルに音
声周波数より低い交流信号が印加されたとき、負荷と振
動板とが機械的又は音響的変成器を介して一体に振動す
る。このとき磁気回路とこれを保持しているフレームに
反力が生じ、この反力が被振動体に伝わる。励振コイル
に音声信号が印加されたとき、コンプライアンスにより
第１の振動板のみが振動し、音声が外部に放射される。
従って１つの装置で加振器と発音体の両機能が達成され
る。又負荷の質量は請求項１、２記載のものより小さく
て済む。

【００１７】又本願の請求項８記載の発明は、請求項５
記載の加振器において、前記音響的変成器は、前記振動
板との間でフレームを介して振動自在に保持された前記
振動板の振動面積よりも小さい振動面積を有する第２の
振動板よりなる前記負荷と、前記振動板と、前記フレー
ムとで密閉された空気室よりなる音響的コンプライアン
スを有する手段で構成されることを特徴とするものであ
る。

【００１８】又本願の請求項９記載の発明では、請求項
８記載の加振器において、前記負荷は、前記第２の振動
板に機械的変成器を接続したことを特徴とするものであ
る。

【００１９】又本願の請求項１０記載の発明では、請求
項９記載の加振器において、前記機械的変成器は、前記
第２の振動板にばね体が取付けられ、他端に第２の負荷
が取付けられ、前記フレームに支点があるてこで構成さ
れることを特徴とするものである。

【００２０】このような構成によれば、励振コイルに音
声周波数より低い交流信号が印加されたとき、第１の振
動板と第２の振動板とがコンプライアンスを介して一体
に振動する。このとき磁気回路とこれを保持しているフ
レームに反力が生じ、この反力が被振動体に伝わる。励
振コイルに音声信号が印加されたとき、コンプライアン
スにより第１の振動板のみが振動し、音声が外部に放射
される。従って１つの装置で加振器と発音体の両機能が
達成される。又第２の振動板は小面積でよく、第１の振
動板に局部的な応力が加わらない。

【００２１】又本願の請求項１１記載の発明は、請求項
１又は５記載の加振器において、前記振動板の後面に、
第１の空気室及び開口を有するフレームと、前記フレー
ムの後面に第２の空気室を設け、前記第２の空気室に音
響再生空間に開口を有する音響管を具備することを特徴
とするものである。

【００２２】このような構成によれば、励振コイルに音
声周波数より低い交流信号が印加されたとき、第１の振
動板と第２の振動板とがコンプライアンスを介して一体
に振動する。このとき磁気回路とこれを保持しているフ
レームに反力が生じ、この反力が被振動体に伝わる。励
振コイルに音声信号が印加されたとき、コンプライアン
スにより第１の振動板のみが振動する。この音圧は第２
の空気室と結合された管を経て出力されるので、 音響共
鳴現象によって音圧レベルはより増大される。又１つの
装置で加振器と発音体の両機能が達成される。更に第２
の振動板は小面積でよく、第１の振動板に局部的な応力
が加わらない。

【００２３】又本願の請求項１２記載の発明は、請求項
１〜１１記載の加振器と、少なくとも振動の共振周波数
を含む所定の周波数帯域幅を持った電気信号を前記加振
器に入力する電気信号発生装置と、を具備することを特
徴とするものである。

【００２４】又本願の請求項１３記載の発明は、請求項
１〜１１記載の加振器と、少なくとも振動の共振周波数
を含み時間的に周波数を掃引する電気信号を前記加振器
に入力する電気信号発生装置と、を具備することを特徴
とするものである。

【００２５】又本願の請求項１４記載の発明では、請求
項１３記載の加振装置において、前記電気信号発生装置
は、掃引により周波数の変化する正弦波信号を発生する
ことを特徴とするものである。

【００２６】又本願の請求項１５記載の発明では、請求
項１３記載の加振装置において、前記電気信号発生装置
は、掃引により周波数の変化する矩形波信号を発生する
ことを特徴とするものである。

【００２７】又本願の請求項１６記載の発明は、請求項
１５記載の加振装置において、前記電気信号発生装置の
出力側に再生する音声周波数より低い周波数を遮断周波
数とするローパスフィルタを設けたことを特徴とするも
のである。

【００２８】又本願の請求項１７記載の携帯端末装置で
は、請求項１〜１１のいずれか１項記載の加振器を具備
したことを特徴とするものである。

【００２９】又本願の請求項１８記載の携帯端末装置で
は、請求項１２〜１６のいずれか１項記載の加振装置を
具備したことを特徴とするものである。

【００３０】このような構成によれば、共振器の加振モ
ードにおける共振周波数のばらつきあっても、第１の振
動板と第２の振動板又は慣性負荷とは確実に共振する。

【００３１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１） 本発明の実施の形態１（その１）における加振器につい
て図１を参照しながら説明する。図１は本実施の形態の
加振器１０Ａの構造を示す断面図である。この加振器１
０Ａは筺体の一部である被振動体１１に固着された構造
となっており、固定部としてヨーク１２、マグネット１
３、センターポール１４、フレーム１５を有し、可動部
としてボイスコイルボビン１６、励振コイル１７、振動
板１８を有している。

【００３２】ヨーク１２は磁性金属でカップ状に加工さ
れたもので、その中心軸に沿って円板状のマグネット１
３とセンタポール１４とが積層して固着されている。こ
こではマグネット１３とセンタポール１４とは中空にな
っている。センタポール１４の外周部とヨーク１２の内
周部が形成する空隙は磁気ギャップを形成し、ボイスコ
イルボビン１６の外周部に回巻きされた励振コイル１７
がこの磁気ギャップ中に保持されている。

【００３３】振動板１８は、外周部が円錐状に、内周部
がドーム状に一体形成されたものであり、フレーム１５
に対してエッジ１９を介して振動自在に保持されてい
る。振動板１８の中央部をドーム部１８ａとすると、ド
ーム部１８ａの中心にばね２０の一端が固着されてい
る。そしてばね２０の他端には負荷質量２１が慣性負荷
として取付けられている。更にドーム部１８ａにはボイ
スコイルボビン１６が接着され、ボイスコイルボビン１
６と振動板１８が一体にピストン運動するようになって
いる。負荷質量２１を振動系のマスとすると、ばね２０
はコンプライアンスの機能を果たす。この場合のばね２
０は蔓巻きばねとしている。

【００３４】負荷質量２１は平板状であり、フレーム１
５の外周エッジと所定の間隔で空気の通路が確保されて
いる。この通路は振動板１８の振動により音圧が発生し
たとき、加振器１０Ａの外部に音が放射されるようにし
た空気通路である。

【００３５】このように構成された実施の形態１の加振
器１０Ａの動作について説明する。励振コイル１７に電
気信号を印加されると、電磁駆動力が発生し、ボイスコ
イルボビン１６に結合された振動板１８が上下にピスト
ン運動する。このとき、電磁駆動力の反力が生じ、可動
部である振動板１８の加速度に比例して、固定部である
磁気回路部とフレーム１５とに反力が伝達される。ヨー
ク１２、マグネット１３、センターポール１４とで構成
される磁気回路部がこの反力により振動すると、その振
動は被振動体１１にも伝わる。

【００３６】コンプライアンスとなるばね２０は、負荷
質量２１に対してローパスフィルタとして作用する。励
振コイル１７に印加された電気信号の周波数が音声周波
数帯よりも低い場合は、振動板１８と負荷質量２１は一
体となって動作する。このため加振器１０Ａの最低共振
周波数付近では共振鋭度が大きくなって、振動板１８の
加速度も大きくなる。従ってこの反力が大きくなるの
で、加振器１０Ａは被振動体１１を振動させることがで
きる。

【００３７】共振周波数に比較して印加する電気信号の
周波数が高い場合（電話器等で使用される音声周波数
帯）は、振動板１８と負荷質量２１はローパスフィルタ
であるばね２０によって機械的に分離される。この場
合、振動エネルギーは負荷質量２１に伝達されないの
で、振動板１８は大きく振動する。この振動板１８の振
動によって音圧が生じ、その音圧は矢印ａのように通路
から外部空間に放射される。この状態は所謂スピーカと
しての動作であり、通常の音声周波数帯では加振器１０
Ａが発音体として動作することとなる。

【００３８】次に本発明の実施の形態１（その２）にお
ける加振器について図２を参照しながら説明する。図２
は本実施の形態の加振器１０Ｂの構造を示す断面図であ
る。なお、図１に示す加振器１０Ａでは、磁気回路部を
被振動体１１に取付けてあるが、本実施の形態では、図
２に示すように負荷質量２１が被振動体１１に近接する
向きに加振器１０Ｂを取付けている。加振器１０Ｂを構
成する各部分は図１の加振器１０Ａと同一であるので、
同一部分の説明は省略する。

【００３９】この加振器１０Ｂにおいてはフレーム１５
の側面に第２の通路１５ａが設けられている。この通路
１５ａは振動板１８の振動によって発生する音圧を外部
に出力させる孔である。

【００４０】このような構成の加振器１０Ｂにおける低
周波数の信号に対する振動と、音声周波数帯における音
の発生の動作は、図１に示す構造の加振器１０Ａと同様
である。即ち音声周波数の周波数の電気信号を印加する
と、発音体として動作し、その音は通路１５ａを通して
外部に放射される。又音声周波数よりも低い周波数の電
気信号を印加すると、加振器として動作する。又、両方
の電気信号を印加すると、加振器と発音体として同時に
動作する。このように用途によって使用法を選択するこ
とができる。

【００４１】（実施の形態２） 次に本発明の実施の形態２における加振器について図３
を参照しながら説明する。図３は実施の形態２における
加振器１０Ｃの構造を示す断面図である。なお、本実施
の形態の加振器１０Ｃにおいて、固定部としてヨーク１
２、マグネット１３、センターポール１４、フレーム１
５を有し、可動部としてボイスコイルボビン１６、励振
コイル１７、振動板１８を有していることは実施の形態
１と同一である。

【００４２】振動板１８を第１の振動板とするなら、本
実施の形態には第２の振動板２２が設けられている。振
動板２２はフレーム１５に対し第２のエッジ２２ａによ
り振動自在に保持され、振動板１８が低周波で振動した
とき、空室Ｃの空気を介して間接的に振動する振動板で
ある。空室Ｃは振動板１８、２２とフレーム１５の側面
によって囲まれた空間をいい、振動板２２に対してコン
プライアンスの機能を果している。

【００４３】フレーム１５の底部に通路１５ｂが設けら
れている。この通路１５ｂは振動板１８の振動によって
発生する下側空間における音圧を外部に出力させる孔で
ある。この加振器１０Ｃは、ヨーク１２の底部を介して
被振動体１１に取付けられている。

【００４４】このような構成の加振器１０Ｃの動作につ
いて説明する。励振コイル１７に電気信号を加えると、
電磁駆動力が発生し、ボイスコイルボビン１６に結合さ
れた振動板１８が上下にピストン運動する。コンプライ
アンスである空室Ｃの空気は振動板２２に対して、音響
的なローパスフィルタとして動作する。電気信号の周波
数が音声周波数よりも低い場合は、振動板１８と空室Ｃ
を介して結合された振動板２２とは一体となって振動す
る。

【００４５】電気信号の周波数がこれより高く、音声周
波数帯域の場合は、振動板１８と振動板２２は、ローパ
スフィルタである空室Ｃの空気によって音響的に分離さ
れる。このとき振動板１８のエネルギーは振動板２２に
伝達されないので、振動板１８は大きく振動する。この
とき振動板１８によって発生する音圧は矢印ｂのように
通路１５ｂから外部に放射され、音が人に伝わる。この
ように音声周波数帯では加振器１０Ｃは発音体として動
作する。

【００４６】更に本実施の形態では、振動板１８と振動
板２２とが空室Ｃの空気を介して結合されるので、電気
信号の周波数が低い場合は、振動板１８の面全体に振動
板２２の質量が均一に加わる。このため、実施の形態１
に比べて振動板１８の強度はそれ程強いものでなくてよ
い。従って振動板１８の材料と構造の選定の自由度が向
上する。

【００４７】（実施の形態３） 次に本発明の実施の形態３における加振器について図４
を参照しながら説明する。図４は実施の形態３における
加振器１０Ｄの構造を示す断面図である。なお、本実施
の形態の加振器１０Ｄにおいて、固定部としてヨーク１
２、マグネット１３、センターポール１４、フレーム１
５を有し、可動部としてボイスコイルボビン１６、励振
コイル１７、振動板１８を有していることは実施の形態
１と同一である。

【００４８】本実施の形態における振動板１８のドーム
部１８ａに、ばね２０の一端が取付けられている。そし
てこのばね２０の他端にはてこ２３を介して負荷質量２
４が振動自在に取付けられている。フレーム１５のエッ
ジの一部に支点１５ｃがナイフエッジ状に形成されてい
る。てこ２３は支点１５ｃで保持され、支点１５ｃから
ばね２０の取付部までの長さをｒ１とし、支点１５ｃか
ら負荷質量２４の取付部までの長さをｒ２としたとき、
ｒ２／ｒ１を変成比とする機械的変成器である。この場
合の力点は負荷質量２４の側にあり、作用点はばね２０
の側にある。

【００４９】このような構成の加振器１０Ｄの動作につ
いて説明する。励振コイル１７に電気信号を加えると電
磁駆動力が発生し、ボイスコイルボビン１６に結合され
た振動板１８が上下にピストン運動する。てこ２３は機
械的な変成器として動作し、負荷質量２４の質量をｍと
すると、（ｒ２／ｒ１）² ×ｍがばね２０の負荷として
作用する。

【００５０】コンプライアンスとなるばね２０は、てこ
２３と負荷質量２４に対してローパスフィルタとして動
作する。電気信号の周波数が音声周波数よりも低い場合
は、負荷質量２４はてこ２３を介して振動板１８に結合
されて一体に振動する。こうして加振器１０Ｄは被振動
体１１を振動させる。

【００５１】電気信号の周波数がこれより高く、音声周
波数帯域の場合は、振動板１８が負荷質量２４に対し
て、ローパスフィルタであるばね２０によって機械的に
分離される。この場合、このとき振動板１８のエネルギ
ーはてこ２３を介して負荷質量２４に伝達されないの
で、振動板１８は大きく振動する。振動板１８により発
生する音圧は矢印ｃのように外部に放射される。こうし
て加振器１０Ｄは発音体として動作する。

【００５２】更に本実施の形態では、負荷質量２４をて
こ２３を介してばね２０に結合させるので、負荷質量２
４の質量ｍを変成比の２乗に反比例して小さくすること
ができる。このため加振器１０Ｄの重量を小さくするこ
とができる。

【００５３】（実施の形態４） 次に本発明の実施の形態４における加振器について図５
を参照しながら説明する。図５は実施の形態４における
加振器１０Ｅの構造を示す断面図である。なお、本実施
の形態の加振器１０Ｅにおいて、固定部としてヨーク１
２、マグネット１３、センターポール１４、第１のフレ
ーム１５Ａを有し、可動部としてボイスコイルボビン１
６、励振コイル１７、振動板１８を有していることは実
施の形態１と同一である。

【００５４】本実施の形態の加振器１０Ｅには図３の実
施の形態２と同様にして、振動板１８の背面の空気室を
外部と連通させるため、フレーム１５Ａの底面に通路１
５ｄが設けられている。一方、実施の形態２と異なり、
フレーム１５Ａの上部に第２のフレーム１５Ｂが取付け
られている。フレーム１５Ｂの上中央部は円筒状の開口
部１５ｘが形成され、この部分に第２の振動板２５がエ
ッジ２５ａを介して振動自在に取付けられている。こう
して振動板１８とフレーム１５Ｂと振動板２５により囲
まれた空間により、空室Ｃが形成されている。

【００５５】このように構成された加振器１０Ｅの動作
について説明する。振動板１８の有効面積をＳ１とし、
振動板２５の面積をＳ２、質量をｍとする。励振コイル
１７に電気信号を加えると、電磁駆動力が発生し、ボイ
スコイルボビン１６に結合された振動板１８が上下にピ
ストン運動する。面積比（Ｓ１／Ｓ２）を１より大きく
することにより、音響的な変成器を構成することができ
る。この面積比を音響変成比と呼び、この比を２乗した
値と振動板２５の質量ｍの乗算値を振動板１８から見た
等価負荷という。

【００５６】コンプライアンスとなる空室Ｃの空気は、
振動板２５に対して音響的なローパスフィルタとして作
用する。電気信号の周波数が音声周波数よりも低い場合
は、振動板２５は空室Ｃの空気を介して振動板１８と結
合して一体に振動する。この場合は加振器１０Ｅは文字
通り加振器として動作し、被振動体１１を振動させるこ
とができる。

【００５７】電気信号の周波数がこれより高く、音声周
波数帯域の場合は、振動板１８と振動板２５とは、ロー
パスフィルタである空室Ｃの空気によって音響的に分離
される。この場合、振動板１８は大きく振動し、これよ
り発生する音圧は矢印ｄのように通路１５ｄから外部に
放射される。このとき加振器１０Ｅは発音体として動作
する。又、振動板１８と振動板２５とは空室Ｃの空気を
介して結合されるため、振動板１８に対して等価的に
（Ｓ１／Ｓ２）² ×ｍ の質量が加わる。このため実施
の形態１の加振器１０Ａと比べて、振動板１８の強度を
それ程強くする必要はなくなる。従って振動板１８の材
料と構造の選定の自由度が向上する。

【００５８】更に本実施の形態では、振動板２５と振動
板１８とに所定の面積比をもたせることにより、振動板
２５の質量を小さくすることができ、加振器全体の重量
を小さくすることができる。又、実施の形態３の加振器
１０Ｄと異なり、機械的な変成器であるてこを用いない
ため、加振器の製作が容易となる。又外部に負荷質量を
設ける必要がないので、小型化に有利であり、被振動体
１１にとりつける際のスペースファクターがよいといえ
る。

【００５９】（実施の形態５） 次に本発明の実施の形態５における加振器について図６
を参照しながら説明する。図６は実施の形態５における
加振器１０Ｆの構造を示す断面図である。なお、本実施
の形態の加振器１０Ｆにおいて、固定部としてヨーク１
２、マグネット１３、センターポール１４、第１のフレ
ーム１５Ａを有し、可動部としてボイスコイルボビン１
６、励振コイル１７、振動板１８を有していることは実
施の形態１と同一である。

【００６０】本実施の形態の加振器１０Ｆには図５の実
施の形態４と同様にして、フレーム１５Ａの底面に通路
１５ｄが設けられ、フレーム１５Ａの上部に第２のフレ
ーム１５Ｂが取付けられている。そしてフレーム１５Ｂ
の上中央部は円筒状の開口部１５ｘが形成され、この部
分に第２の振動板２５がダンパーを介して振動自在に取
付けられている。

【００６１】又図４の実施の形態３と同様にして、フレ
ーム１５Ｂの上端の一部にナイフエッジ状の支点１５ｙ
が形成され、この支点１５ｙを中心にてこ２６が回動自
在に取付けられている。てこ２６の一端はワイヤを介し
て振動板２５と結合され、てこ２６の他端には負荷質量
２７が取付けられている。この場合もてこ２６は機械的
変成器として作用し、力点は負荷質量２７の側にあり、
作用点は振動板２５の側にある。一方、振動板１８とフ
レーム１５Ｂと振動板２５により囲まれた空間により、
空室Ｃが形成されている。

【００６２】このように構成された加振器１０Ｆの動作
について説明する。励振コイル１７に電気信号を加える
と、電磁駆動力が発生し、ボイスコイルボビン１６に結
合された振動板１８が上下にピストン運動する。てこ２
６は機械的な変成器として動作する。支点１５ｙからワ
イヤの取付部までの長さをｒ１とし、支点１５ｙから負
荷質量２７の取付部までの長さをｒ２としたとき、ｒ２
／ｒ１を変成比とする変成器が構成されている。そして
負荷質量２７の質量をｍとすると、（ｒ２／ｒ１）² ×
ｍが振動板２５の負荷として作用する。

【００６３】更に振動板２５に対する振動板１８の面積
比を１より大きくすることにより、この部分でも音響的
な変成器として動作する。振動板２５の質量と（ｒ２／
ｒ１）² ×ｍによる見かけ質量とが加算され、前述の音
響変成比の２乗が乗算される。この値を総合見かけ質量
と呼び、この値が空室Ｃの空気を介して振動板１８に作
用する。コンプライアンスである空室Ｃの空気は、音響
的なローパスフィルタとして動作する。電気信号の周波
数が音声周波数よりも低い場合は、総合見かけ質量が振
動板１８に結合されて一体に振動する。この場合は、加
振器１０Ｆは文字通り加振器として動作し、被振動体１
１を振動させる。

【００６４】電気信号の周波数がこれより高く、音声周
波数帯域の場合は、振動板１８と総合見かけ質量とは、
ローパスフィルタである空室Ｃの空気によって音響的に
分離される。このとき振動板１８は大きく振動し、これ
より発生する音圧は矢印ｅのように通路１５ｄより外部
に放射される。この場合、加振器１０Ｆは発音体として
動作する。又、振動板１８と振動板２５とは空室Ｃの空
気を介して結合され、均一に総合見かけ質量が振動板１
８の上面全体に加わるため、振動板１８の強度を特に考
慮する必要はなくなる。従って、振動板１８の材料と構
造の選定の自由度が向上する。又振動板１５と振動板１
８による音響変成比を利用して、加振器全体の質量を小
さくすることができる。

【００６５】更に本実施の形態の加振器１０Ｆでは、負
荷質量２７をてこ２６を用いて結合する機械的な変成器
と、振動板１８と振動板２５との面積比で構成される音
響的な変成器との２つを利用している。このため振動板
２５のトータルの質量を更に軽くすることができる。従
って加振器全体の重量を実施の形態４のものよりも一層
軽くすることができる。

【００６６】（実施の形態６） 次に本発明の実施の形態６における加振器について図７
を参照しながら説明する。図７は実施の形態６における
加振器１０Ｇの構造を示す断面図である。なお、本実施
の形態の加振器１０Ｇにおいて、固定部としてヨーク１
２、マグネット１３、センターポール１４、第１のフレ
ーム１５Ａを有し、可動部としてボイスコイルボビン１
６、励振コイル１７、振動板１８を有していることは実
施の形態１と同一である。

【００６７】更に本実施の形態の加振器１０Ｇには図６
の実施の形態５と同様に、第１のフレーム１５Ａの底面
に通路１５ｄが設けられ、フレーム１５Ａの上部に第２
のフレーム１５Ｂが取付けられている。そしてフレーム
１５Ｂの上部は円筒状の開口部１５ｘが形成され、この
部分に第２の振動板２５がダンパーを介して振動自在に
取付けられている。

【００６８】これまでの実施の形態と異なり、第１のフ
レーム１５Ａの下部に第３のフレーム１５Ｃを取付け
る。このフレーム１５Ｃはヨーク１２の外周部とフレー
ム１５Ａの下端部で形成される環状の空間を外部と遮蔽
し、第２の空室Ｃ２を形成する働きをする。そしてフレ
ーム１５Ｃの外周部に音響共鳴管２８（以下、単に管と
呼ぶ）を取付ける。この空室Ｃ２と管２８で音響共鳴器
を構成する。

【００６９】このように構成された加振器１０Ｇの動作
について説明する。励振コイル１７に電気信号を加える
と、電磁駆動力が発生し、ボイスコイルボビン１６に結
合された振動板１８が上下にピストン運動する。実施の
形態４と同様にして、振動板１８と振動板２５は、所定
の面積比を持たせることにより音響的な変成器として動
作する。この音響変成比が振動板２５の質量に乗算され
て、空室Ｃ１の負荷となる。空室Ｃ１の空気は振動板２
５に対して音響的なローパスフィルタとして動作する。
電気信号の周波数が音声周波数よりも低い場合は、振動
板２５が振動板１８に結合されて動作する。この場合、
加振器１０Ｇは文字通り加振器として動作し、被振動体
１１を振動させる。電気信号の周波数が音声周波数より
も高い場合は、振動板１８は振動板２５と音響的に分離
され大きく振動する。

【００７０】更に本実施の形態では、振動板１８の振動
により発生する音圧が、矢印ｆに示すように、通路１５
ｄを経て空室Ｃ２と管２８で構成される音響共鳴器に導
かれる。このため加振器１０Ｇを発音体として動作させ
る場合に、音響共鳴器の共鳴現象によって音圧レベルは
増大され、より大きな音響再生が可能となる。

【００７１】（実施の形態７） 次に本発明の実施の形態７における加振装置について図
８〜図１０を参照しながら説明する。図８は本実施の形
態の加振器１０と、加振器１０を加振モードで駆動する
電気信号発生装置３０及び音響信号生成回路３１との接
続図である。加振器１０は実施の形態１〜６で示した加
振器であり、電気信号発生装置３０で発生する加振信号
が加振器１０に入力されて動作するものとする。

【００７２】加振器１０の磁気回路部で発生する反力
は、機械的な最低共振周波数foで最大となる。そしてこ
の周波数帯域の近辺で最も大きく被振動体１１を加振す
ることができる。従って、電気信号発生装置３０によっ
て図９に示すように最低共振周波数foを中心とする所定
の帯域幅を持った電気信号を発生させる。そしてこの信
号を加振器１０に入力することにより、加振器１０の量
産時において最低共振周波数foにばらつきがあった場合
でも、目標とする加振力を得ることができる。

【００７３】周波数帯域幅を持った電気信号としては、
図１０に示すように正弦波信号を用い、加振器の最低周
波数foを含む範囲で、時間的に周波数が掃引される信号
とするならば、掃引周波数が最低共振周波数foと一致し
た瞬間に、加振器１０の磁気回路部で発生する反力は最
大となる。そして、この周波数で最も大きく被振動体１
１を加振することができる。なお、掃引の方向は、周波
数の低い方から高い方あるいは、高い方から低い方どち
らでも同様の効果が得られるものである。又、正弦波の
波形は、一つの周波数の一周期が終了すると次の周波数
の一周期に連続的につながる波形であっても、あるい
は、周期が時間と共に連続的に変化する波形であっても
よい。掃引は複数回連続的に行い、１〜２秒の休止後、
再度複数回の掃引をするほうが、例えば携帯電話に用い
た場合、人体には大きな触覚の変化として感じるのでよ
り望ましい。

【００７４】図１１は電気信号発生装置４０の他の例を
示す回路図である。本図において４１は矩形波信号発生
回路であり、その出力はトランジスタ４２から成るスイ
ッチング回路に入力される。４３，４４はスイッチング
用トランジスタ４２のバイアス用抵抗、４５はバッテリ
ーである。この電気信号発生装置４０は矩形波発生回路
４１より矩形波信号がトランジスタ４２に入力される
と、電圧Ｖin（Ｖ）でトランジスタ４２はＯＮ状態にな
り、出力端には出力電圧Ｖout が発生する。次に入力波
形が０（Ｖ）となると、トランジスタ４２はＯＦＦ状態
となり、出力波形も０（Ｖ）となる。従って矩形波信号
を時間的に周期が掃引される矩形波信号とするならば、
出力波形も周期が掃引された信号となり、この信号を加
振器１０に加えれば、掃引周期が最低共振周波数foと一
致した瞬間に、加振器１０の磁気回路部で発生する反力
は最大となる。そしてこの周波数で最も大きく被振動体
１１を加振することができる。この作用は図１０の正弦
波信号の場合と同様であるが、携帯電話などの移動体通
信用の端末のバッテリーを電源としているため、バッテ
リー電圧のＯＮ−ＯＦＦで加振器の駆動信号が容易に作
れるという特徴があり、より実用的である。

【００７５】尚、本実施の形態ではトランジスタ４２へ
の入力信号は矩形波としたが、正弦波としてもよい。こ
の場合もトランジスタ４２はＯＮ−ＯＦＦ動作をして、
矩形波の出力信号を発生させることができる。

【００７６】加振器１０は低周波域で振動と音声周波数
帯域で発音をするが、低周波の矩形波信号で振動させる
と、矩形波の持つ高調波の周波数成分のため、振動と共
に大きな音が発生する。この高調波成分による発音は歪
んだものとなるため、高調波成分は電気的にカットする
ことが望ましい。図１２はこのための回路を示すもの
で、４０が矩形波をする電気信号発生装置、５１がロー
パスフィルタ（ＬＰＦ）、５２が信号切換スイッチであ
る。電気信号発生装置４０は図示しない制御信号が入力
されると、矩形波信号を発生する。ここでは表示しない
が信号切換スイッチ５２は入力信号に連動して切換わる
ものであり、振動させるときには、ローパスフィルタ５
１側に接続される。ローパスフィルタ５１は矩形波信号
が含む高調波成分をカットするものであり、加振器１０
には高調波成分を含まない電気信号が入力され、振動の
動作時に、歪み音が再生されるのを防止する。又、音の
再生時には、信号切換スイッチ５２が切換わって音響信
号生成回路３１の出力が直接加振器１０に接続され、ロ
ーパスフィルタ５１の影響のない再生が可能となる。
尚、ローパスフィルタ５１の高域遮断周波数は人の聴覚
感度の比較的低い１５０〜２００Ｈｚ以下が望ましい。

【００７７】又、本実施の形態では加振器の振動再生用
として加える信号は、正弦波あるいは矩形波であった
が、振動の共振周波数を含むものであれば、例えば周波
数帯域幅を持つランダムノイズ信号、あるいは音楽信号
等でもよい。

【００７８】（実施の形態８） 次に本発明の実施の形態８における携帯端末装置につい
て図１３を参照しながら説明する。図１３は携帯端末装
置の構造を示す断面図である。携帯端末装置が携帯電話
とすると、筺体６１、図示しない送受信回路、音声入出
力回路、キー入力回路等を含んで構成される。ここでは
携帯電話の着信を音ではなく、筺体６１の振動により利
用者に伝えるものとする。このため筺体６１の一部に実
施の形態１〜７の加振器１０を取付ける。本実施の形態
の加振器１０は前述したように加振と音声出力を行うも
のである。筺体６１に開口部６１ａを設け、この開口部
６１ａから加振器１０の音声を放射する。

【００７９】加振器１０に音声周波数よりも低い周波数
の電気信号を加えると、加振器１０の振動がフレーム１
５を介して筺体６１に伝達される。利用者がこの携帯端
末装置を衣服のポケットなどに入れて所持している場
合、筺体６１の振動を身体で感じるとることができる。
一方、音声周波数の電気信号を加えると、加振器１０は
発音体として動作し、匡体６１の外部に矢印ｇのように
開口６１ａを通して着信音声が外部に出力される。

【００８０】従来の携帯電話では、加振器と発音体とは
別個の部品で構成していたが、本発明の加振器を用いる
ことにより、加振と発音との動作を共に行うことができ
る。このため携帯端末装置の小型化と軽量化とを実現す
ると共に、部品点数の削減による低価格化が可能とな
る。

【００８１】なお図１３では携帯端末装置としては携帯
電話を例にしたが、ページャなど、その他の携帯端末装
置に使用しても同等の機能が得られることはいうまでも
ない。又、本実施の形態では、携帯端末装置に取付けら
れた加振器に入力する電気信号について述べていない
が、図８，９，１０，１１，１２で述べた電気信号発生
装置３０，４０により駆動されることが望ましいのは言
うまでもない。更に、取付ける機器も携帯端末装置に限
定するものでなく、振動と音の再生を必要とする種々の
機器、例えばオーディオ機器，ゲーム機器に用いてもよ
い。

【００８２】

【発明の効果】以上のように請求項１〜１６の発明によ
れば、第１の振動板にコンプライアンスを介して負荷質
量又は第２の振動板を結合させる構造を設けることによ
り、励振コイルに発生する電磁反力を磁気回路部に伝え
ることができる。音声信号が入力された場合は、第１の
振動板の振動は音として外部に放射される。音声周波数
より低い加振用の信号が印加された場合、第１の振動板
が振動すればコンプライアンスを介して負荷質量又は第
２の振動板が一体に振動する。この場合は加振器として
動作し、被振動体を振動させることができる。

【００８３】又従来は加振器とスピーカとの２つのユニ
ットを設けたが、請求項１７，１８の発明によれば、こ
のような加振器や加振装置を携帯端末装置に組み込むこ
とにより、加振器と発音体とを一つにまとめることがで
きる。このため携帯端末装置の小型化、軽量化が可能と
なり、部品点数の減少による低価格化が実現できる。こ
の場合の振動は慣性負荷の弾性振動によって発生するの
で、エネルギー損失が少なくなる。このため、携帯端末
装置の電池の稼働時間が長くなるという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１（その１）における加振
器の構造を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１（その２）における加振
器の構造を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２における加振器の構造を
示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態３における加振器の構造を
示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態４における加振器の構造を
示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態５における加振器の構造を
示す断面図である。

【図７】本発明の実施の形態６における加振器の構造を
示す断面図である。

【図８】本発明の実施の形態７における加振装置を示す
ブロック図である。

【図９】本発明の実施の形態７における加振信号の周波
数特性図である。

【図１０】本発明の実施の形態７における加振信号の波
形図である。

【図１１】本発明の実施の形態７における電気信号発生
装置の回路図である。

【図１２】本発明の実施の形態７における加振装置のブ
ロック図である。

【図１３】本発明の実施の形態８における携帯端末装置
の構造を示す断面図である。

【図１４】従来の加振器の１つである動電型変換器の構
造を示す断面図である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ〜１０Ｇ 加振器 １１ 被振動体 １２ ヨーク １３ マグネット １４ センターポール １５ フレーム １５ａ，１５ｂ，１５ｄ 通路 １５ｃ，１５ｙ 支点 １５ｘ，３１ａ 開口部 １５Ａ 第１のフレーム １５Ｂ 第２のフレーム １５Ｃ 第３のフレーム １６ ボイスコイルボビン １７ 励振コイル １８ 振動板 １８ａ ドーム部 １９ エッジ ２０ ばね ２１，２４，２７ 負荷質量 ２２，２５ 第２の振動板 ２２ａ，２５ａ 第２のエッジ ２３，２６ てこ ２４ 第２のフレーム ２９ 第３のフレーム ２８ 管（音響共鳴管） ３０，４０ 電気信号発生装置 ３１ 音響信号生成回路 ４１ 矩形波信号発生回路 ５１ ローパスフィルタ ５２ 信号切換スイッチ ６１ 携帯電話の匡体 Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 空室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B06B 1/04

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの開口部が設けられたフ
   レームと、 前記フレームに取付けられた 振動板と、 前記振動板にボビンを介して取付けられた励振コイル
   と、 前記励振コイルとの間に磁気駆動力を生じるよう配置さ
   れた磁気回路と、 所定の質量を有し、機械的あるいは音響的コンプライア
   ンスを有する手段を介して、前記振動板と結合された負
   荷とを具備し、 前記励振コイルに低周波の電気信号が印加されたとき、
   前記負荷と前記振動板とが前記コンプライアンスを有す
   る手段を介して一体に振動し、前記励振コイルに音声周
   波数帯の電気信号が印加されたとき、前記コンプライア
   ンスを有する手段により振動力がほぼ遮断され前記振動
   板のみが振動し前記フレームの前記開口部より発音する
   ようにしたことを特徴とする加振器。
2. 【請求項２】 前記機械的コンプライアンスを有する手
   段は、 前記振動板と前記負荷に接続されたばね体であることを
   特徴とする請求項１記載の加振器。
3. 【請求項３】 前記音響的コンプライアンスを有する手
   段は、 前記振動板との間でフレームを介して振動自在に保持さ
   れた第２の振動板よりなる負荷と、前記振動板と、前記
   フレームとで密閉された空気室であることを特徴とする
   請求項１記載の加振器。
4. 【請求項４】 前記第２の振動板よりなる負荷の共振周
   波数は、前記振動板の共振周波数よりも低いことを特徴
   とする請求項３記載の加振器。
5. 【請求項５】 少なくとも１つの開口部が設けられたフ
   レームと、 前記フレームに取付けられた 振動板と、 前記振動板にボビンを介して取付けられた励振コイル
   と、 前記励振コイルとの間に磁気駆動力を生じるよう配置さ
   れた磁気回路と、機械的あるいは音響的コンプライアンスを有する手段を
   介して、前記振動板と結合された機械的あるいは音響的
   変成器と、前記機械的あるいは音響的変成器に結合された、所定の
   音量を有する負荷と を具備し、 前記励振コイルに低周波の電気信号が印加されたとき、
   前記負荷と前記振動板とが前記コンプライアンスを有す
   る手段を介して一体に振動し、前記励振コイルに音声周
   波数帯の電気信号が印加されたとき、前記コンプライア
   ンスを有する手段により振動力がほぼ遮断され前記振動
   板のみが振動し前記フレームの前記開口部より発音する
   ようにしたことを特徴とする加振器。
6. 【請求項６】 前記機械的コンプライアンスを有する手
   段は、 前記振動板と前記機械的変成器との間に接続されたばね
   体であることを特徴とする請求項５記載の加振器。
7. 【請求項７】 前記機械的変成器は、 一端に前記コンプライアンスを有する手段が取付けら
   れ、他端に前記負荷が取付けられ、前記フレームに支点
   があるてこであることを特徴とする請求項５記載の加振
   器。
8. 【請求項８】 前記音響的変成器は、 前記振動板との間でフレームを介して振動自在に保持さ
   れた前記振動板の振動面積よりも小さい振動面積を有す
   る第２の振動板よりなる前記負荷と、前記振動板と、前
   記フレームとで密閉された空気室よりなる音響的コンプ
   ライアンスを有する手段で構成されることを特徴とする
   請求項５記載の加振器。
9. 【請求項９】 前記負荷は、前記第２の振動板に機械的
   変成器を接続したことを特徴とする請求項８記載の加振
   器。
10. 【請求項１０】 前記機械的変成器は、前記第２の振動
    板にばね体が取付けられ、他端に第２の負荷が取付けら
    れ、前記フレームに支点があるてこで構成されることを
    特徴とする請求項９記載の加振器。
11. 【請求項１１】 前記振動板の後面に、第１の空気室及
    び開口を有するフレームと、前記フレームの後面に第２
    の空気室を設け、前記第２の空気室に音響再生空間に開
    口を有する音響管を具備することを特徴とする請求項１
    又は５記載の加振器。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載の加
    振器と、 少なくとも振動の共振周波数を含む所定の周波数帯域幅
    を持った電気信号を前記加振器に入力する電気信号発生
    装置と、を具備することを特徴とする加振装置。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１１のいずれかに記載の加
    振器と、 少なくとも振動の共振周波数を含み時間的に周波数を掃
    引する電気信号を前記加振器に入力する電気信号発生装
    置と、を具備することを特徴とする加振装置。
14. 【請求項１４】 前記電気信号発生装置は、掃引により
    周波数の変化する正弦波信号を発生するものであること
    を特徴とする請求項１３記載の加振装置。
15. 【請求項１５】 前記電気信号発生装置は、掃引により
    周波数の変化する矩形波信号を発生するものであること
    を特徴とする請求項１３記載の加振装置。
16. 【請求項１６】 前記電気信号発生装置の出力側に再生
    する音声周波数より低い周波数を遮断周波数とするロー
    パスフィルタを設けたことを特徴とする請求項１５記載
    の加振装置。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１１のいずれかに記載の加
    振器を具備したことを特徴とする携帯端末装置。
18. 【請求項１８】 請求項１２〜１６のいずれかに記載の
    加振装置を具備したことを特徴とする携帯端末装置。