JP3962643B2

JP3962643B2 - Electric-mechanical-acoustic transducer and portable terminal device

Info

Publication number: JP3962643B2
Application number: JP2002209674A
Authority: JP
Inventors: 佐和子薄木; 周二佐伯
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP2003163981A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号により機械振動または発音の動作をする電気−機械−音響変換器と、これを搭載した携帯端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機には着信を知らせる手段として、ベル音またはメロディ音を発生する発音体と機械振動を発生するマイクロモータがそれぞれ搭載されていた。さらに、受話音を再生するための受話用スピーカ（すなわち、レシーバ）を搭載する必要があった。
【０００３】
そこで、携帯電話機などの携帯端末装置の小型、軽量化を図り、部品点数を削減するために、発音と機械振動との２つの機能を１つの電気−機械−音響変換器で実現する機構が考案された（実開平５−８５１９２号公報）。
【０００４】
このような電気−機械−音響変換器５０００を図１０に示す。電気−機械−音響変換器５０００において、円形の振動板１の外周部がケース２に取り付けられている。ケース２には底板５が設けられ、ヨーク３は底板５に固定されている。サスペンション６はケース２で支持されており、マグネット４はサスペンション６で支持されている。
【０００５】
ボイスコイル７は、ヨーク３の内周面とマグネット４の外周面との間に形成された磁気ギャップに挿入され、一端が振動板１に固定されている。ヨーク３とマグネット４とは磁気回路を形成し、サスペンション６とマグネット４とで機械振動系が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電気−機械−音響変換器で５０００では、ボイスコイル７に電気信号が加えられると、ボイスコイル７と磁気回路との間には、作用・反作用の力が働く。仮にボイスコイル７に働く力を作用の力とすると、その力によって、ボイスコイル７が取り付けられている振動板１が振動して音が発生する。
【０００７】
また、磁気回路に働く反作用の力によって、サスペンション６で支持されたマグネット４が振動し、サスペンション６を介してケース２に振動が伝わり、ケース２は振動する。
【０００８】
しかし、サスペンション６の材料は、板バネなど内部損失の小さなものであることから、共振周波数における機械振動力の尖鋭度が大きくなる。図１１ににマグネット４が振動することにより発生する機械振動力の周波数特性を一点鎖線３００で示す。
【０００９】
機械振動系の共振周波数をｆ_０とし、共振周波数ｆ_０での機械振動力の値より３ｄＢ低い値の機械振動力を発生する周波数をｆ_１およびｆ_２とすると、尖鋭度Ｑｆ_０は式（１）で表される。
【００１０】
Ｑｆ_０＝ｆ_０／（ｆ_２−ｆ_１）（１）
電気−機械−音響変換器で５０００において、機械振動系の共振周波数における機械振動力の尖鋭度は大きくなる。そのため、使用条件の変化によって機械振動系の共振周波数が変化し、入力信号の周波数と共振周波数とが少しでもずれると機械振動力は小さくなって十分な振動が得られないという問題があった。そのために常に共振周波数を追尾し、入力信号の周波数を変えていく回路を付加する方法もあるがシステムとして大きくなるという問題があった。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、使用条件が変化した場合でも安定した十分な大きさの機械振動力を得ることができる電気−機械−音響変換器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気−機械−音響変換器は、振動板と、可動部と、振動板および可動部が振動するための駆動力を発生する駆動部と、可動部が振動することにより得られる振動力の尖鋭度を抑制する抑制手段とを備え、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
可動部は駆動部に磁束を供給する磁気回路を有してもよい。
【００１４】
可動部は、磁気回路と一体に形成された重りをさらに備えてもよい。
【００１５】
可動部は振動板に対向して配置され、抑制手段は、可動部に対して振動板とは反対側に設けられた弾性体であってもよい。
【００１６】
弾性体はスポンジ材であってもよい。
【００１７】
弾性体はスプリング材であってもよい。
【００１８】
振動板を支持する支持部をさらに備え、抑制手段は、振動板に対向して設けられた可動部の振動板とは反対側の位置に設けられた第１のマグネットと、第１のマグネットに対向して支持部に設けられた第１のマグネットとは逆方向に着磁された第２のマグネットとを備えてもよい。
【００１９】
抑制手段は可動部を支持するサスペンションであり、サスペンションの材料は内部損失係数が０．０１以上の材料であってもよい。
【００２０】
抑制手段は可動部を支持するサスペンションであり、サスペンションの材料は粘性の高い高分子材料を含む複合材料であってもよい。
【００２１】
抑制手段は可動部を支持するサスペンションであり、サスペンションの材料は転位型制振合金であってもよい。
【００２２】
抑制手段は可動部を支持するサスペンションであり、サスペンションの材料は内部損失係数の異なる少なくとも２種類の材料の積層材であってもよい。
【００２３】
サスペンションの材料は金属と樹脂との積層材である制振鋼板であってもよい。
【００２４】
サスペンションの材料は少なくとも２種類の金属の積層材である制振合金であってもよい。
【００２５】
振動板を支持する支持部をさらに備え、支持部と振動板との間に空間が形成され、可動部と支持部とに接続され、空間を２つに分割する分割部をさらに備え、分割部と支持部との間に形成された空間と外部空間とを連通する少なくとも１つの空気穴が支持部に形成され、抑制手段は分割部、支持部および少なくとも１つの空気穴を含んでもよい。
【００２６】
本発明の携帯端末装置は、筐体と、筐体内に設けられた電気−機械−音響変換器とを備え、電気−機械−音響変換器は、振動板と、可動部と、振動板および可動部が振動するための駆動力を発生する駆動部と、可動部が振動することにより得られる振動力の尖鋭度を抑制する抑制手段とを備え、筐体には電気−機械−音響変換器から発生した音が放射されるように音孔が形成されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１および図２に本発明の実施の形態１の電気−機械−音響変換器１０００を示す。図１は図２に示す一点鎖線Ｃ−Ｄに沿った電気−機械−音響変換器１０００の平面図であり、図２は図１に示す一点鎖線Ａ−Ｂに沿った電気−機械−音響変換器１０００の断面図である。
【００２９】
電気−機械−音響変換器１０００は、振動板１０８と、振動板１０８に対向して配置された可動部１１８と、可動部１１８を支持するサスペンション１１４と、振動板１０８およびサスペンション１１４の周辺部を支持する支持部１０９と、振動板１０８および可動部１１８が振動するための駆動力を発生するボイスコイル１１７と、可動部１１８が振動することにより発生する機械振動力の尖鋭度を抑制する抑制手段２００とを備える。
【００３０】
円形の振動板１０８は、例えば厚さ１０μｍから５０μｍ程度の非磁性体であるチタン材またはポリカーボネート等の樹脂材料から形成される。碗形状の支持部１０９は、例えばプラスチック等の樹脂材料から形成される。支持部１０９は、サスペンション１１４を挟み込むために２つ以上の部品から構成されてもよい。支持部１０９は、例えば携帯端末装置等の筐体１１９に固定される。
【００３１】
可動部１１８は磁気回路１１６と重り１１３とを備え、支持部１０９に対して相対的に動作する。磁気回路１１６は、ヨーク１１０と、マグネット１１１とプレート１１２とを備える。碗形状のヨーク１１０は、例えば軟鉄などの強磁性体材料から形成される。円柱形状のマグネット１１１は、例えば希土類（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）の永久磁石である。円柱形状のプレート１１２は、例えば軟鉄などの強磁性体材料から形成され、マグネット１１１の振動板１０８側の面に設けられる。ヨーク１１０の内周面とプレート１１２の外周面との間に磁気ギャップ１１５が形成されている。重り１１３はヨーク１１０と一体に形成され得る。ヨーク１１０に重り１１３を付加して可動部１１８の質量を増加することでより大きな機械振動力が得られる。ヨーク１１０とマグネット１１１とは例えば接着剤で固着されている。また、マグネット１１１とプレート１１２とも例えば接着剤で固着されている。サスペンション１１４および可動部１１８は機械振動系１２０を形成する。
【００３２】
抑制手段２００は、例えば円柱形状のスポンジ材またはスプリング材等の弾性体である。抑制手段２００は可動部１１８上で振動板１０８とは反対側に設けられる。図１に示す本実施の形態では、抑制手段２００は磁気回路１１６のヨーク１１０上に設けられ、抑制手段２００は可動部１１８とともに振動する。
【００３３】
円筒形状のボイスコイル１１７が磁気ギャップ１１５に挿入され、ボイスコイル１１７の一端は振動板１０８に取り付けられている。磁気回路１１６はボイスコイル１１７に磁束を供給する。ボイスコイル１１７は、駆動回路１０１に接続され、振動板１０８および可動部１１８が振動するための駆動力を発生する駆動部として機能する。
【００３４】
サスペンション１１４は円周方向に円弧状の３本の腕１１４ｃ、１１４ｄおよび１１４ｅを延ばした形状であり、各腕の一端１１４ａがヨーク１１０および重り１１３に固定され、他端１１４ｂが支持部１０９に固定されている。サスペンション１１４の腕は２本以上であればよいが、磁気回路１１６のローリングを防ぐためには、３本以上が望ましい。サスペンション１１４の材料としてはバネ性を考慮して例えばステンレスが用いられている。
【００３５】
次に、電気−機械−音響変換器１０００の動作について説明する。
【００３６】
駆動回路１０１は例えば携帯端末装置の受信信号処理回路であり、駆動回路１０１からボイスコイル１１７に交流の電気信号が加えられると、ボイスコイル１１７と磁気回路１１６の間に作用・反作用の力が働く。仮に、磁気回路１１６に働く力を反作用の力とすれば、この反作用の力がサスペンション１１４で支持された可動部１１８に加わり、可動部１１８は振動する。例えば、サスペンション１１４と可動部１１８とで構成される機械振動系１２０の共振周波数が１５０Ｈｚの場合、電気信号が２００Ｈｚ以下の周波数を含めば可動部１１８が振動して機械振動力が発生し、それ以上の周波数を含めば振動板１０８が振動して音が発生する。特に、ボイスコイル１１７に加える電気信号の周波数が機械振動系１２０の共振周波数と一致する場合は、大きな機械振動力が発生する。可動部１１８に発生する機械振動力はサスペンション１１４を介して支持部１０９に伝わり、支持部１０９および支持部１０９が固着された筐体１１９は振動する。電気−機械−音響変換器１０００は機械振動と音の発生との両方の機能を有する。
【００３７】
抑制手段２００は、支持部１０９と磁気回路１１６との間に存在する。このため、例えば電気信号の周波数と機械振動系１２０の共振周波数とが一致した場合など可動部１１８の大振幅時には、抑制手段２００は支持部１０９と磁気回路１１６の間において圧縮されて機械振動力を抑制する。
【００３８】
図３に可動部１１８が振動することにより発生する機械振動力の周波数特性を示す。機械振動力が大きいほど可動部１１８は大きく振動する。電気−機械−音響変換器１０００が抑制手段２００を備える場合の機械振動力の周波数特性を実線３１０で示し、電気−機械−音響変換器１０００が抑制手段２００を備えない場合の機械振動力の周波数特性を点線３２０で示す。図１１に示した従来の電気−機械−音響変換器５０００における機械振動力の周波数特性を一点鎖線３００で示す。
【００３９】
電気−機械−音響変換器１０００が抑制手段２００を備えない場合、図３に示すように、機械振動力の共振周波数ｆ_０における尖鋭度は大きくなる。一方、電気−機械−音響変換器１０００が抑制手段２００を備える場合、可動部１１８の大振幅時には抑制手段２００が可動部１１８の振動を抑制する。このため、機械振動力の共振周波数ｆ_０における尖鋭度は抑制手段２００により抑制され、尖鋭度は小さくなる。尖鋭度が小さくなることにより、機械振動力の周波数に対する変化の割合が小さくなるために、使用条件による共振周波数ｆ_０の変化に伴う機械振動力のばらつきを小さくすることできる。
【００４０】
なお、電気−機械−音響変換器１０００が抑制手段２００を備える場合の機械振動力の最大値は、抑制手段２００を備えない場合の機械振動力の最大値よりも小さくなる。このため、十分な機械振動力を得るために、駆動回路１０１からボイスコイル１１７に加えられる電気信号の電流値は、従来の電気−機械−音響変換器５０００のボイスコイル７（図１０）に加えられる電気信号の電流値よりも大きいことが望ましい。ボイスコイル１１７に加えられる電気信号の電流値を大きくすることにより、機械振動力の尖鋭度が抑制手段２００によって抑制された状態においても、所望の強さの機械振動力を得ることができる。例えば、図３に示すように、電気−機械−音響変換器１０００が抑制手段２００を備える場合の機械振動力の最大値が、従来の電気−機械−音響変換器５０００における機械振動力の最大値と一致するように電気信号の電流値を設定することにより、所望の大きさの機械振動力を得ることができる。
【００４１】
このように、抑制手段２００が機械振動力の尖鋭度を小さくすることにより、可動部１１８が振動し、十分な機械振動力を得ることが可能な周波数帯域を拡大することができる。これにより、使用条件により可動部１１８の共振周波数が変化した場合（すなわち電気信号の周波数が機械振動系１２０の共振周波数と一致しない場合）でも安定した十分な大きさの機械振動力を得ることができる。
【００４２】
電気−機械−音響変換器１０００では、抑制手段２００を付加することにより機械振動力の尖鋭度を小さくすることができる。
【００４３】
また落下等の衝撃に対しても抑制手段２００は緩和剤となるために可動部１１８の破損を防止することができる。また、大振幅時などにおいて可動部１１８が支持部１０９に当たるのを防ぐことができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、抑制手段２００を磁気回路１１６上に固着したが、支持部１０９の磁気回路１１６と対向する面に固着させても同様の効果が得られる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、可動部１１８は磁気回路１１６および重り１１３を備えるが、磁気回路１１６から機械振動力が十分に得られる場合は可動部１１８から重り１１３が省略されてもよい。
【００４６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における電気−機械−音響変換器２０００を図４に示す。図４は電気−機械−音響変換器２０００の断面図である。電気−機械−音響変換器２０００は、抑制手段２００の代わりに抑制手段２２０を備える点が電気−機械−音響変換器１０００（図１および図２）と異なる。抑制手段２２０は第１のマグネット２０１と第２のマグネット２０２とを備える。電気−機械−音響変換器２０００のそれ以外の構成要素は、電気−機械−音響変換器１０００と同様である。
【００４７】
第１のマグネット２０１は、可動部１１８の振動板１０８とは反対側の位置に設けられる。本実施の形態では、第１のマグネット２０１はヨーク１１０の上部に設けられる。第２のマグネット２０２は、支持部１０９の第１のマグネット２０１と対向する面に設けられる。第１のマグネット２０１と第２のマグネット２０２とは互いに反発するように逆方向に着磁されている。図５Ａおよび図５Ｂは第１のマグネット２０１および第２のマグネット２０２の平面図である。第１のマグネット２０１および第２のマグネット２０２は、例えば希土類（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）の永久磁石であり、円柱形状である。
【００４８】
次に、電気−機械−音響変換器２０００の動作について説明する。
【００４９】
駆動回路１０１からボイスコイル１１７に交流の電気信号が加えられると、ボイスコイル１１７と磁気回路１１６との間に作用・反作用の力が働く。磁気回路１１６に働く反作用の力がサスペンション１１４に支持された可動部１１８に加わり、可動部１１８が振動する動作は実施の形態１の電気−機械−音響変換器１０００と同様である。電気−機械−音響変換器１０００と同様に、ボイスコイル１１７に加える電気信号の周波数がサスペンション１１４および可動部１１８から構成される機械振動系１２０の共振周波数と一致する場合は、可動部１１８は大きく振動する。
【００５０】
電気−機械−音響変換器２０００は、抑制手段２００の代わりに抑制手段２２０を備える点が電気−機械−音響変換器１０００と異なる。抑制手段２２０が備える第１のマグネット２０１および第２のマグネット２０２は、着磁方向が逆であるために、互いに常に反発する力が生じている。例えば、電気信号の周波数と機械振動系１２０の共振周波数とが一致した場合などの可動部１１８の大振幅時には、第１のマグネット２０１と第２のマグネット２０２と間の距離が短くなるためにその間に生じる反発力は増加し、可動部１１８の振動を抑制する。つまり抑制手段２２０により機械振動力の尖鋭度が抑制され、尖鋭度を小さくすることができる。可動部１１８が振動し、十分な機械振動力を得ることが可能な周波数帯域を拡大することができるので、使用条件により可動部１１８の共振周波数が変化した場合でも安定した十分な大きさの機械振動力を得ることができる。
【００５１】
なお、実施の形態２では第１のマグネット２０１および第２のマグネット２０２として希土類材料を用いたが、同様の効果が得られるのであればフェライトなどの他の材料が用いられてもよい。また第１のマグネット２０１および第２のマグネット２０２の形状は円柱形状としたが、十分な反発力が得られるのであれば、その形状は特に問わず、リング型、直方体などでもよい。また図５Ａおよび図５Ｂに示すように同じ形状でなくてもよい。
【００５２】
なお、本実施の形態２では第２のマグネット２０２は支持部１０９上に設けたが、支持部１０９に埋め込む形で設けてもよい。同様に第１のマグネット２０１もヨーク１１０へ埋め込む形で設けてもよい。
【００５３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における電気−機械−音響変換器３０００を図６に示す。図６は電気−機械−音響変換器３０００の断面図である。
【００５４】
電気−機械−音響変換器３０００は、サスペンション１１４の代わりにサスペンション１２４を備える点と、抑制手段２００が省略された点が電気−機械−音響変換器１０００（図１および図２）と異なる。サスペンション１２４は、可動部１１８を支持するとともに、可動部１１８が振動することにより発生する機械振動力の尖鋭度を抑制する抑制手段として機能する。サスペンション１２４および可動部１１８は機械振動系１２５を形成する。電気−機械−音響変換器３０００のそれ以外の構成要素は、電気−機械−音響変換器１０００と同様である。
【００５５】
サスペンション１２４は可動部１１８を支持する。サスペンション１２４は粘性の高い高分子材料（例えばゴム）を含む複合材料から形成される。サスペンション１２４は例えばアルミ−ゴム−アルミの３層構造を有する。サスペンション１２４の材料として機械振動系１２５の振動に対して内部損失が高く、振動を減衰させる材料が用いられる。サスペンション１２４の形状は実施の形態１のサスペンション１１４（図１および図２）と同様である。
【００５６】
次に、電気−機械−音響変換器３０００の動作について説明する。
【００５７】
駆動回路１０１からボイスコイル１１７に交流の電気信号が加えられると、ボイスコイル１１７と磁気回路１１６の間に作用・反作用の力が働く。磁気回路１１６に働く反作用の力がサスペンション１２４に支持された可動部１１８に加わり、可動部１１８が振動する動作は実施の形態１の電気−機械−音響変換器１０００と同様である。電気−機械−音響変換器１０００と同様に、ボイスコイル１１７に加える電気信号の周波数が機械振動系１２５の共振周波数と一致する場合は、可動部１１８は大きく振動する。
【００５８】
電気−機械−音響変換器３０００は、サスペンション１１４の代わりにサスペンション１２４を備える点と、抑制手段２００が省略された点が電気−機械−音響変換器１０００（図１および図２）と異なる。可動部１１８を支持するサスペンション１２４の材料としては機械振動系１２５の振動に対して内部損失が高く、振動を減衰させる材料が用いられる。そのため、例えば電気信号の周波数と機械振動系１２５の共振周波数とが一致した場合などの可動部１１８の大振幅時には、内部損失が高いサスペンション１２４が可動部１１８の振動を抑制する。サスペンション１２４により機械振動力の尖鋭度が抑制され、尖鋭度を小さくすることができる。
【００５９】
その結果、実施の形態１および２で示したような抑制手段２００（弾性体等）および抑制手段２２０（第１のマグネット２０１および第２のマグネット２０２）を付加することなく、可動部１１８が振動し、十分な機械振動力を得ることが可能な周波数帯域を拡大することができる。これにより、使用条件により可動部１１８の共振周波数が変化した場合でも安定した十分な大きさの機械振動力を得ることができる。
【００６０】
またサスペンション１２４の基材として金属であるアルミを用いているために、サスペンション１２４が支持系として機能するための弾性力も確保できる。
【００６１】
なお、本実施の形態の上記の説明では、サスペンション１２４の材料として粘性の高い高分子材料を含む複合材料（アルミ−ゴム−アルミの３層構造）を用いたが、同様の効果が得られるのであればアルミ−エポキシ−アルミの３層構造、アルミ−アクリル−アルミの３層構造などを用いてもよい。また、サスペンション１２４の材料として、ポリエーテルサルゴン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｐｈｏｎｅ）およびポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）等の内部損失係数の高い材料が用いられてもよい。サスペンション１２４の材料は内部損失係数が０．０１以上の材料であることが望ましい。また、サスペンション１２４の材料として金属内部の転位運動により振動を吸収するマグネシウムや転位型制振合金（例えばマグネシウム−ジルコニウム合金）を用いてもよい。また、サスペンション１２４の材料として少なくとも２種類の材料を含む積層材（例えばアルミ−銅合金とアルミ−アロイ複合材との２層の積層材）を用いてもよく、各層の間の境界面での摩擦で機械振動を吸収させることにより機械振動力の尖鋭度を抑制することができる。このようなサスペンション１２４の材料として用いられる積層材の材料は互いに内部損失係数が異なる。また、サスペンション１２４の材料として金属と樹脂との積層材である制振鋼板が用いられてもよい。また、サスペンション１２４の材料として少なくとも２種類の金属の積層材である制振合金が用いられてもよい。
【００６２】
なお、サスペンション１２４の材料としては積層材に限定されず、例えばステンレスの基材の上にＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）などの制振材料を塗布した材料を用いてもよい。
【００６３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における電気−機械−音響変換器４０００を図７に示す。図７は電気−機械−音響変換器４０００の断面図である。
【００６４】
電気−機械−音響変換器４０００は、振動板１０８と、振動板１０８に対向して配置された可動部２２８と、可動部２２８を支持するサスペンション１３３と、振動板１０８およびサスペンション１３３の周辺部を支持する支持部１３９と、ボイスコイル１１７と、可動部２２８と支持部１３９とに接続されたしきり板１３４とを備える。
【００６５】
可動部２２８は磁気回路２１６と重り１２３とを備え、支持部１３９に対して相対的に動作する。磁気回路２１６は、碗形状のヨーク２１０と、マグネット１１１とプレート１１２とを備える。強磁性体のヨーク２１０の内周面とプレート１１２の外周面との間に磁気ギャップ２１５が形成されている。重り１２３はヨーク２１０と一体に形成され得る。サスペンション１３３および可動部２２８は機械振動系１２１を形成する。サスペンション１３３の材料および形状は実施の形態１のサスペンション１１４と同様である。ボイスコイル１１７は、振動板１０８および可動部２２８が振動するための駆動力を発生する。碗形状の支持部１３９は、サスペンション１３３およびしきり板１３４を挟み込むために３つ以上の部品から構成されてもよい。
【００６６】
しきり板１３４は、支持部１３９と振動板１０８との間に形成された空間を２つに分割する分割部として機能する。しきり板１３４は断面形状が円弧形状を変形させた略ロール型の形状をしている。
【００６７】
支持部１３９には、支持部１３９としきり板１３４とヨーク２１０との間に形成された空間と電気−機械−音響変換器４０００の外部空間とを連通する空気穴１３５が形成されている。空気穴１３５として例えば複数個の円形の穴が支持部１３９に形成される。しきり板１３４、空気穴１３５および支持部１３９は、可動部２２８が振動することにより発生する機械振動力の尖鋭度を抑制する抑制手段として機能する。
【００６８】
次に、電気−機械−音響変換器４０００の動作について説明する。
【００６９】
駆動回路１０１からボイスコイル１１７に交流の電気信号が加えられると、ボイスコイル１１７と磁気回路２１６との間に作用・反作用の力が働く。磁気回路２１６に働く反作用の力がサスペンション１３３に支持された可動部２２８に加わり、可動部２２８は振動する動作は実施の形態１の電気−機械−音響変換器１０００と同様である。電気−機械−音響変換器１０００と同様に、ボイスコイル１１７に加える電気信号の周波数が機械振動系１２１の共振周波数と一致する場合は、可動部２２８は大きく振動する。
【００７０】
電気−機械−音響変換器４０００は、しきり板１３４を備える点と、抑制手段２００が省略された点とが電気−機械−音響変換器１０００と異なる。可動部２２８の振動時にはしきり板１３４も共に振動し、しきり板１３４と支持部１３９との間の空間内の空気は圧縮される。圧縮された空気は空気穴１３５から外部に放出される。このとき空気穴１３５内を空気が移動することによって生じる音響抵抗が可動部２２８の振動を抑制する。この音響抵抗によって可動部２２８が振動することにより発生する機械振動力が抑制され、機械振動力の尖鋭度を小さくすることができる。
【００７１】
その結果、可動部２２８が振動し、十分な機械振動力を得ることが可能な周波数帯域を拡大することができるので、使用条件により可動部２２８の共振周波数が変化した場合でも安定した十分な大きさの機械振動力を得ることができる。また、可動部２２８はサスペンション１３３およびしきり板１３４の２つの構成要素で支持されるので、可動部２２８がローリングしにくくなるという効果も得られる。
【００７２】
なお、本実施の形態ではしきり板１３４の形状は略ロール型であったが、空間を遮断し、可動部２２８の振幅余裕を確保できる形状であれば、波形状等でもよい。
【００７３】
なお、本実施の形態では空気穴１３５は円筒形状であったが、同様の音響抵抗を得られれば大きさ、形状、個数はこの限りでない。空気穴１３５の形状、個数の設定により可動部２２８の振動を抑制する割合が変化するので、可動部２２８が振動し、十分な機械振動力を得ることが可能な周波数帯域を調整することができる。
【００７４】
また、支持部１３９に振動板１０８背面側の空間と外部空間とを連通する空気穴が形成されてもよい。
【００７５】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５として、本発明の電気−機械−音響変換器を備えた携帯端末機である携帯電話機６１について図８および図９を参照して説明する。
【００７６】
図８は、本発明の実施の形態５における携帯電話機６１の一部破断斜視図を示す。図９は携帯電話機６１内部のブロック図を示す。
【００７７】
携帯電話機６１は、筐体６２と、筐体６２に設けられた音孔６３と、電気−機械−音響変換器６４とを備える。携帯電話機６１に備えられる電気−機械−音響変換器６４としては、本発明の実施の形態１、２、３および４で示した電気−機械−音響変換器１０００、２０００、３０００および４０００の何れかが適用される。筐体６２内部において電気−機械−音響変換器６４は、振動板１０８が音孔６３に対向するように設けられている。
【００７８】
図９に示すように、携帯電話機６１は、アンテナ１５０と、送受信回路１６０と、呼出信号発生回路１６１と、マイクロホン１５２とを更に備える。また、送受信回路１６０は、復調部１６０ａ、変調部１６０ｂ、信号切替部１６０ｃおよび留守録音部１６０ｄを備える。
【００７９】
アンテナ１５０は最寄りの基地局より出力された電波の受信および基地局への電波の送信のために用いられる。復調部１６０ａはアンテナ１５０から入力された変調波を復号して受信信号に変換し、受信信号を信号切替部１６０ｃに出力する。信号切替部１６０ｃは受信信号の内容に応じて信号処理を切り換える回路である。受信信号が着信信号である場合は呼出信号発生回路１６１に出力され、音声信号の場合は電気−機械−音響変換器６４に出力され、留守録音の音声信号の場合は留守録音部１６０ｄに出力される。留守録音部１６０ｄは例えば半導体メモリである。電源オン時の留守録音メッセージは留守録音部１６０ｄに記憶されるが、携帯電話機６１がサービスエリア外にあるときや電源がオフ時には、留守録音メッセージは基地局の記憶装置に記憶される。呼出信号発生回路１６１は呼出信号を生成し、電気−機械−音響変換器６４に出力する。
【００８０】
従来の携帯電話機と同様に、携帯電話機６１には、電気音響変換器として小型のマイクロホン１５２が設けられている。変調部１６０ｂは、ダイヤル信号や、マイクロホン１５２で変換された音声信号を変調し、アンテナ１５０に出力する。
【００８１】
このような携帯端末装置としての携帯電話機６１の動作を説明する。
【００８２】
基地局から出力された電波はアンテナ１５０で受信され、復調部１６０ａでベースバンドの受信信号に復調される。信号切替回路１６０ｃは、受信信号が着信信号であることを検出すると、着信を携帯電話機６１の使用者に知らせるため、着信信号を呼出信号発生回路１６１に出力する。
【００８３】
呼出信号発生回路１６１は、このような着信信号を受けると、呼出信号を出力する。呼び出し設定がマナーモードの場合、呼出信号は電気−機械−音響変換器６４の機械振動系の共振周波数に近い周波数成分を含む電気信号として入力される。その結果、機械振動系から最も大きな振動が得られ、支持部が大きく振動する。その支持部の振動により、携帯電話機の筐体６２が加振され、携帯電話機本体６１が振動する。このようにして使用者は携帯電話機本体６１の振動により着信を知ることができる。一方、呼び出し設定が標準モードの場合、呼出信号は可聴帯域の純音又はそれらの複合音の信号を含み、この呼び出し信号が電気−機械−音響変換器６４に入力されると電気−機械−音響変換器６４の振動板が振動し着信音を発生する。この着信音は音孔６３を通して外部に出力され、使用者に着信を知らせる。
【００８４】
使用者が受話状態に入ると、信号切替部１６０ｃは受信信号のレベル調整を行った後、受信された音声信号を電気−機械−音響変換器６４に直接出力する。電気−機械−音響変換器６４はレシーバ又はスピーカとして動作し、音声信号を再生する。
【００８５】
使用者の音声はマイクロホン１５２で検知され、音声信号に変換されて変調部１６０ｂに入力される。変調部１６０ｂにおいて音声信号は変調され、所定の搬送波に変換されてアンテナ１５０から出力される。
【００８６】
また、携帯電話機６１の使用者が電源がオンの状態で留守録音状態にセットした場合、送話内容は留守録音部１６０ｄに記憶される。また携帯電話機６１の使用者が電源をオフにしている場合、送話内容は基地局に一時記憶される。そして使用者がキー操作により留守録音の再生依頼を行うと、信号切替部１６０ｃはこの依頼を受けて、留守録音部１６０ｄまたは基地局から録音メッセージを取得する。そしてその音声信号を拡声レベルに調整し、電気−機械−音響変換器６４に出力する。このとき、電気−機械−音響変換器６４はレシーバ又はスピーカとして動作し、メッセージを出力する。
【００８７】
このように、従来の携帯電話機に複数個内蔵していた音響部品の数を減らすことが可能となる。また携帯電話機の持ち方、置き方などによる使用条件の変化によって機械振動系の共振周波数が変化する。しかし本発明の電気−機械−音響変換器の機械振動力の尖鋭度は小さいために常に使用者が感じる振動力をほぼ一定にすることが可能である。
【００８８】
振動は周波数帯域によって体感感度が異なり、２００Ｈｚ以下の低い周波数帯域の感度が高い。特に、１３０Ｈｚ近傍の周波数の感度が高いので、機械振動系の共振周波数を１３０Ｈｚ近傍に設計することが望ましい。また音声や音楽信号を再生する場合、再生帯域が２００Ｈｚ以上であることが望ましい。
【００８９】
なお、携帯電話機６１では、電気−機械−音響変換器６４を直接筐体６２に取り付けたが、携帯電話機６１に内蔵されている基板上に取り付けてもよい。また、電気−機械−音響変換器６４は音響ポートを介して音孔６３に対向して取り付けられてもよい。また、電気−機械−音響変換器６４を他の携帯端末機に取り付けても同様の動作、効果となる。
【００９０】
また、図８および図９では携帯端末機の一例として携帯電話機を示したが、これに限定されず、ポケットベル、ノート型パソコン、ＰＤＡおよび腕時計等、電気−機械−音響変換器が搭載される携帯端末機に本発明は適用される。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、可動部が振動することにより発生する機械振動力の尖鋭度を抑制する抑制手段を備えた電気−機械−音響変換器が提供される。抑制手段が振動力の尖鋭度を小さくすることにより、可動部が振動し、十分な機械振動力を得ることが可能な周波数帯域を拡大することができる。これにより、使用条件によって可動部の共振周波数が変化した場合でも安定した十分な大きさの機械振動力を得ることができる。
【００９２】
また、駆動部により可動部および振動板を振動させられるために、機械振動と音の両方を発生することができる。
【００９３】
また本発明の携帯端末装置は、本発明の電気−機械−音響変換器を備える。これにより、使用者に機械振動により着信を知らせる機能、音により着信を知らせる機能、音声などの受話音を再生する機能を有する携帯端末装置を実現することができる。本発明の携帯端末装置は、本発明の電気−機械−音響変換器を備えることで、１つのユニットのみで機械振動と音を発生する携帯端末装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における電気−機械−音響変換器の平面図
【図２】本発明の実施の形態１における電気−機械−音響変換器の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における機械振動力の周波数特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態２における電気−機械−音響変換器の断面図
【図５Ａ】本発明の実施の形態２における第１のマグネットの平面図
【図５Ｂ】本発明の実施の形態２における第２のマグネットの平面図
【図６】本発明の実施の形態３における電気−機械−音響変換器の断面図
【図７】本発明の実施の形態４における電気−機械−音響変換器の断面図
【図８】本発明の実施の形態５における携帯電話機の部分破断図
【図９】本発明の実施の形態５における携帯電話機を示すブロック図
【図１０】従来の電気−機械−音響変換器の断面図
【図１１】機械振動力の周波数特性を示す図
【符号の説明】
１０８振動板
１０９支持部
１１０ヨーク
１１１マグネット
１１２プレート
１１３重り
１１４サスペンション
１１５磁気ギャップ
１１６磁気回路
１１７ボイスコイル
１１８可動部
２００抑制手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electro-mechanical-acoustic converter that performs mechanical vibration or sound generation by an electric signal, and a portable terminal device equipped with the electro-mechanical-acoustic converter.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, mobile phones have been equipped with a sounding body that generates a bell sound or melody sound and a micromotor that generates mechanical vibrations as means for notifying an incoming call. Furthermore, it is necessary to mount a receiving speaker (that is, a receiver) for reproducing the received sound.
[0003]
Therefore, in order to reduce the size and weight of mobile terminal devices such as mobile phones and reduce the number of parts, a mechanism that realizes two functions of sound generation and mechanical vibration with one electro-mechanical-acoustic converter is devised. (Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-85192).
[0004]
Such an electro-mechanical-acoustic converter 5000 is shown in FIG. In the electro-mechanical-acoustic converter 5000, the outer peripheral portion of the circular diaphragm 1 is attached to the case 2. The case 2 is provided with a bottom plate 5, and the yoke 3 is fixed to the bottom plate 5. The suspension 6 is supported by the case 2, and the magnet 4 is supported by the suspension 6.
[0005]
The voice coil 7 is inserted into a magnetic gap formed between the inner peripheral surface of the yoke 3 and the outer peripheral surface of the magnet 4, and one end is fixed to the diaphragm 1. The yoke 3 and the magnet 4 form a magnetic circuit, and the suspension 6 and the magnet 4 form a mechanical vibration system.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described electric-mechanical-acoustic converter 5000, when an electric signal is applied to the voice coil 7, an action / reaction force acts between the voice coil 7 and the magnetic circuit. If the force acting on the voice coil 7 is an acting force, the diaphragm 1 to which the voice coil 7 is attached vibrates and generates a sound.
[0007]
Further, the reaction force acting on the magnetic circuit vibrates the magnet 4 supported by the suspension 6, and the vibration is transmitted to the case 2 through the suspension 6, and the case 2 vibrates.
[0008]
However, since the material of the suspension 6 has a small internal loss such as a leaf spring, the sharpness of the mechanical vibration force at the resonance frequency is increased. FIG. 11 shows a frequency characteristic of mechanical vibration force generated by the vibration of the magnet 4 by a one-dot chain line 300.
[0009]
Let f be the resonance frequency of the mechanical vibration system ₀ And the resonance frequency f ₀ The frequency at which a mechanical vibration force having a value 3 dB lower than the mechanical vibration force value at ₁ And f ₂ Then sharpness Qf ₀ Is represented by Formula (1).
[0010]
Qf ₀ = F ₀ / (F ₂ -F ₁ (1)
In the electro-mechanical-acoustic transducer 5000, the sharpness of the mechanical vibration force at the resonance frequency of the mechanical vibration system increases. For this reason, the resonance frequency of the mechanical vibration system changes due to a change in use conditions, and if the frequency of the input signal and the resonance frequency deviate even slightly, the mechanical vibration force becomes small and sufficient vibration cannot be obtained. For this reason, there is a method of adding a circuit that constantly tracks the resonance frequency and changes the frequency of the input signal, but there is a problem that the system becomes large.
[0011]
In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide an electro-mechanical-acoustic converter capable of obtaining a stable and sufficiently large mechanical vibration force even when usage conditions change.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The electro-mechanical-acoustic converter of the present invention includes a diaphragm, a movable part, a drive part that generates a drive force for vibrating the diaphragm and the movable part, and a vibration force obtained by the vibration of the movable part. And the suppression means for suppressing the sharpness of the above, thereby achieving the above object.
[0013]
The movable part may have a magnetic circuit for supplying magnetic flux to the drive part.
[0014]
The movable part may further include a weight formed integrally with the magnetic circuit.
[0015]
The movable part may be disposed so as to face the diaphragm, and the suppression unit may be an elastic body provided on the opposite side of the movable part from the diaphragm.
[0016]
The elastic body may be a sponge material.
[0017]
The elastic body may be a spring material.
[0018]
A support portion for supporting the diaphragm is further provided, and the suppressing means is provided on the first magnet provided at a position opposite to the diaphragm of the movable portion provided to face the diaphragm, and on the first magnet. You may provide the 2nd magnet magnetized in the reverse direction to the 1st magnet provided in the support part facing.
[0019]
The suppressing means is a suspension that supports the movable part, and the material of the suspension may be a material having an internal loss coefficient of 0.01 or more.
[0020]
The suppression means is a suspension that supports the movable part, and the material of the suspension may be a composite material including a high-viscosity polymer material.
[0021]
The restraining means is a suspension that supports the movable part, and the material of the suspension may be a dislocation type damping alloy.
[0022]
The suppression means is a suspension that supports the movable part, and the material of the suspension may be a laminate of at least two types of materials having different internal loss factors.
[0023]
The material of the suspension may be a damping steel plate that is a laminated material of metal and resin.
[0024]
The material of the suspension may be a damping alloy that is a laminate of at least two kinds of metals.
[0025]
The apparatus further includes a support unit that supports the diaphragm, further includes a dividing unit that is formed with a space between the support unit and the diaphragm, is connected to the movable unit and the support unit, and divides the space into two parts. The support portion may include at least one air hole that communicates between the space formed between the support portion and the external space, and the restraining means may include a split portion, a support portion, and at least one air hole.
[0026]
The portable terminal device of the present invention includes a casing and an electro-mechanical-acoustic converter provided in the casing, and the electro-mechanical-acoustic converter includes a diaphragm, a movable portion, a diaphragm, and a movable A drive unit that generates a drive force for vibrating the unit, and a suppression unit that suppresses the sharpness of the vibration force obtained by the vibration of the movable unit, and the housing includes an electro-mechanical-acoustic converter. A sound hole is formed so that the generated sound is radiated, thereby achieving the above object.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
(Embodiment 1)
1 and 2 show an electro-mechanical-acoustic converter 1000 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a plan view of the electro-mechanical-acoustic converter 1000 along the alternate long and short dash line CD shown in FIG. 2, and FIG. 2 shows the electro-mechanical-acoustic conversion along the alternate long and short dash line AB shown in FIG. FIG.
[0029]
The electro-mechanical-acoustic converter 1000 includes a diaphragm 108, a movable portion 118 disposed to face the diaphragm 108, a suspension 114 that supports the movable portion 118, and peripheral portions of the diaphragm 108 and the suspension 114. Supporting portion 109 for supporting, voice coil 117 for generating a driving force for vibrating diaphragm 108 and movable portion 118, and suppression means for suppressing the sharpness of mechanical vibration force generated when movable portion 118 vibrates. 200.
[0030]
The circular diaphragm 108 is formed of a resin material such as a titanium material or a polycarbonate which is a non-magnetic material having a thickness of about 10 μm to 50 μm, for example. The hook-shaped support portion 109 is formed of a resin material such as plastic. The support portion 109 may be composed of two or more parts in order to sandwich the suspension 114. The support unit 109 is fixed to a housing 119 such as a mobile terminal device.
[0031]
The movable portion 118 includes a magnetic circuit 116 and a weight 113 and operates relative to the support portion 109. The magnetic circuit 116 includes a yoke 110, a magnet 111, and a plate 112. The bowl-shaped yoke 110 is made of a ferromagnetic material such as soft iron. The columnar magnet 111 is, for example, a rare earth (Nd—Fe—B) permanent magnet. The cylindrical plate 112 is made of a ferromagnetic material such as soft iron, for example, and is provided on the surface of the magnet 111 on the vibration plate 108 side. A magnetic gap 115 is formed between the inner peripheral surface of the yoke 110 and the outer peripheral surface of the plate 112. The weight 113 can be formed integrally with the yoke 110. A larger mechanical vibration force can be obtained by adding a weight 113 to the yoke 110 to increase the mass of the movable portion 118. The yoke 110 and the magnet 111 are fixed with an adhesive, for example. Further, the magnet 111 and the plate 112 are also fixed by, for example, an adhesive. The suspension 114 and the movable part 118 form a mechanical vibration system 120.
[0032]
The suppressing means 200 is an elastic body such as a cylindrical sponge material or a spring material, for example. The suppression unit 200 is provided on the movable unit 118 on the side opposite to the diaphragm 108. In the present embodiment shown in FIG. 1, the suppression means 200 is provided on the yoke 110 of the magnetic circuit 116, and the suppression means 200 vibrates together with the movable portion 118.
[0033]
A cylindrical voice coil 117 is inserted into the magnetic gap 115, and one end of the voice coil 117 is attached to the diaphragm 108. The magnetic circuit 116 supplies magnetic flux to the voice coil 117. The voice coil 117 is connected to the drive circuit 101 and functions as a drive unit that generates a drive force for vibrating the diaphragm 108 and the movable unit 118.
[0034]
The suspension 114 has a shape in which three arc-shaped arms 114c, 114d and 114e are extended in the circumferential direction. One end 114a of each arm is fixed to the yoke 110 and the weight 113, and the other end 114b is fixed to the support portion 109. Has been. The number of arms of the suspension 114 may be two or more, but three or more are desirable in order to prevent the magnetic circuit 116 from rolling. As the material of the suspension 114, for example, stainless steel is used in consideration of the spring property.
[0035]
Next, the operation of the electro-mechanical-acoustic converter 1000 will be described.
[0036]
The drive circuit 101 is, for example, a received signal processing circuit of a portable terminal device. When an alternating electrical signal is applied from the drive circuit 101 to the voice coil 117, an action / reaction force acts between the voice coil 117 and the magnetic circuit 116. . If the force acting on the magnetic circuit 116 is a reaction force, the reaction force is applied to the movable portion 118 supported by the suspension 114, and the movable portion 118 vibrates. For example, when the resonance frequency of the mechanical vibration system 120 composed of the suspension 114 and the movable portion 118 is 150 Hz, if the electric signal includes a frequency of 200 Hz or less, the movable portion 118 vibrates and mechanical vibration force is generated. If the above frequencies are included, the diaphragm 108 vibrates and generates sound. In particular, when the frequency of the electric signal applied to the voice coil 117 matches the resonance frequency of the mechanical vibration system 120, a large mechanical vibration force is generated. The mechanical vibration force generated in the movable portion 118 is transmitted to the support portion 109 via the suspension 114, and the support portion 109 and the housing 119 to which the support portion 109 is fixed vibrates. The electro-mechanical-acoustic converter 1000 has both functions of mechanical vibration and sound generation.
[0037]
The suppression means 200 exists between the support portion 109 and the magnetic circuit 116. For this reason, for example, when the movable portion 118 has a large amplitude, such as when the frequency of the electric signal and the resonance frequency of the mechanical vibration system 120 coincide, the suppression means 200 is compressed between the support portion 109 and the magnetic circuit 116 to generate a mechanical vibration force. Suppress.
[0038]
FIG. 3 shows the frequency characteristics of the mechanical vibration force generated when the movable part 118 vibrates. The greater the mechanical vibration force, the more the movable part 118 vibrates. The frequency characteristic of the mechanical vibration force when the electro-mechanical-acoustic converter 1000 includes the suppression unit 200 is indicated by a solid line 310, and the frequency of the mechanical vibration force when the electro-mechanical-acoustic converter 1000 does not include the suppression unit 200. The characteristic is indicated by a dotted line 320. A frequency characteristic of mechanical vibration force in the conventional electric-mechanical-acoustic converter 5000 shown in FIG.
[0039]
When the electro-mechanical-acoustic converter 1000 does not include the suppression means 200, as shown in FIG. 3, the resonance frequency f of the mechanical vibration force ₀ The sharpness at is increased. On the other hand, when the electro-mechanical-acoustic converter 1000 includes the suppression unit 200, the suppression unit 200 suppresses the vibration of the movable unit 118 when the movable unit 118 has a large amplitude. Therefore, the resonance frequency f of the mechanical vibration force ₀ The sharpness at is suppressed by the suppression means 200, and the sharpness is reduced. Since the rate of change with respect to the frequency of the mechanical vibration force decreases as the sharpness decreases, the resonance frequency f depending on the use conditions ₀ The variation in the mechanical vibration force accompanying the change of can be reduced.
[0040]
Note that the maximum value of the mechanical vibration force when the electro-mechanical-acoustic converter 1000 includes the suppression unit 200 is smaller than the maximum value of the mechanical vibration force when the suppression unit 200 is not included. Therefore, in order to obtain a sufficient mechanical vibration force, the current value of the electric signal applied from the drive circuit 101 to the voice coil 117 is added to the voice coil 7 (FIG. 10) of the conventional electro-mechanical-acoustic converter 5000. It is desirable that the current value of the electric signal to be generated is larger. By increasing the current value of the electric signal applied to the voice coil 117, it is possible to obtain a mechanical vibration force having a desired strength even in a state where the sharpness of the mechanical vibration force is suppressed by the suppression means 200. For example, as shown in FIG. 3, the maximum value of the mechanical vibration force when the electro-mechanical-acoustic converter 1000 includes the suppression unit 200 is the maximum value of the mechanical vibration force in the conventional electric-mechanical-acoustic converter 5000. By setting the current value of the electric signal so as to match, a mechanical vibration force having a desired magnitude can be obtained.
[0041]
Thus, the suppression means 200 reduces the sharpness of the mechanical vibration force, so that the movable part 118 can vibrate and the frequency band in which sufficient mechanical vibration force can be obtained can be expanded. As a result, a stable and sufficiently large mechanical vibration force can be obtained even when the resonance frequency of the movable part 118 changes depending on the use conditions (that is, when the frequency of the electric signal does not match the resonance frequency of the mechanical vibration system 120). it can.
[0042]
In the electro-mechanical-acoustic converter 1000, the sharpness of the mechanical vibration force can be reduced by adding the suppression means 200.
[0043]
Moreover, since the suppression means 200 becomes a relaxation agent also with respect to impacts, such as dropping, the movable part 118 can be prevented from being damaged. Further, it is possible to prevent the movable portion 118 from hitting the support portion 109 when the amplitude is large.
[0044]
In the present embodiment, the suppressing means 200 is fixed on the magnetic circuit 116, but the same effect can be obtained by fixing it to the surface of the support 109 facing the magnetic circuit 116.
[0045]
In this embodiment, the movable portion 118 includes the magnetic circuit 116 and the weight 113, but the weight 113 may be omitted from the movable portion 118 when a sufficient mechanical vibration force is obtained from the magnetic circuit 116.
[0046]
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows an electro-mechanical-acoustic converter 2000 according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of the electro-mechanical-acoustic converter 2000. The electro-mechanical-acoustic converter 2000 is different from the electro-mechanical-acoustic converter 1000 (FIGS. 1 and 2) in that the suppressing unit 220 is provided instead of the suppressing unit 200. The suppression means 220 includes a first magnet 201 and a second magnet 202. Other components of the electro-mechanical-acoustic transducer 2000 are the same as those of the electro-mechanical-acoustic transducer 1000.
[0047]
The first magnet 201 is provided at a position opposite to the diaphragm 108 of the movable portion 118. In the present embodiment, the first magnet 201 is provided on the top of the yoke 110. The second magnet 202 is provided on the surface of the support portion 109 that faces the first magnet 201. The first magnet 201 and the second magnet 202 are magnetized in opposite directions so as to repel each other. 5A and 5B are plan views of the first magnet 201 and the second magnet 202. FIG. The first magnet 201 and the second magnet 202 are, for example, rare earth (Nd—Fe—B) permanent magnets and have a cylindrical shape.
[0048]
Next, the operation of the electro-mechanical-acoustic converter 2000 will be described.
[0049]
When an AC electrical signal is applied from the drive circuit 101 to the voice coil 117, an action / reaction force acts between the voice coil 117 and the magnetic circuit 116. The reaction force acting on the magnetic circuit 116 is applied to the movable part 118 supported by the suspension 114, and the operation of vibrating the movable part 118 is the same as that of the electro-mechanical-acoustic converter 1000 of the first embodiment. Similar to the electro-mechanical-acoustic converter 1000, when the frequency of the electrical signal applied to the voice coil 117 matches the resonance frequency of the mechanical vibration system 120 composed of the suspension 114 and the movable part 118, the movable part 118 is large. Vibrate.
[0050]
The electro-mechanical-acoustic converter 2000 is different from the electro-mechanical-acoustic converter 1000 in that it includes a suppressing unit 220 instead of the suppressing unit 200. The first magnet 201 and the second magnet 202 included in the suppressing unit 220 have forces that always repel each other because the magnetization directions are opposite. For example, when the movable portion 118 has a large amplitude, such as when the frequency of the electrical signal matches the resonance frequency of the mechanical vibration system 120, the distance between the first magnet 201 and the second magnet 202 becomes short, The repulsive force generated at the time increases, and the vibration of the movable portion 118 is suppressed. That is, the sharpness of the mechanical vibration force is suppressed by the suppressing means 220, and the sharpness can be reduced. Since the frequency band in which the movable part 118 vibrates and a sufficient mechanical vibration force can be obtained can be expanded, even when the resonance frequency of the movable part 118 changes depending on the use conditions, a stable and sufficiently large machine Vibration force can be obtained.
[0051]
In the second embodiment, rare earth materials are used as the first magnet 201 and the second magnet 202, but other materials such as ferrite may be used as long as the same effect can be obtained. The first magnet 201 and the second magnet 202 have a cylindrical shape, but the shape is not particularly limited as long as a sufficient repulsive force is obtained, and may be a ring shape, a rectangular parallelepiped, or the like. Moreover, it does not need to be the same shape as shown to FIG. 5A and FIG. 5B.
[0052]
In the second embodiment, the second magnet 202 is provided on the support portion 109. However, the second magnet 202 may be embedded in the support portion 109. Similarly, the first magnet 201 may be provided so as to be embedded in the yoke 110.
[0053]
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows an electro-mechanical-acoustic converter 3000 according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of the electro-mechanical-acoustic transducer 3000.
[0054]
The electro-mechanical-acoustic transducer 3000 is different from the electro-mechanical-acoustic transducer 1000 (FIGS. 1 and 2) in that a suspension 124 is provided instead of the suspension 114, and the suppression unit 200 is omitted. The suspension 124 functions as a suppression unit that supports the movable part 118 and suppresses the sharpness of the mechanical vibration force generated when the movable part 118 vibrates. The suspension 124 and the movable part 118 form a mechanical vibration system 125. Other components of the electro-mechanical-acoustic transducer 3000 are the same as those of the electro-mechanical-acoustic transducer 1000.
[0055]
The suspension 124 supports the movable part 118. The suspension 124 is formed from a composite material including a high-viscosity polymer material (for example, rubber). The suspension 124 has, for example, an aluminum-rubber-aluminum three-layer structure. As the material of the suspension 124, a material that has a high internal loss with respect to the vibration of the mechanical vibration system 125 and attenuates the vibration is used. The shape of the suspension 124 is the same as that of the suspension 114 (FIGS. 1 and 2) of the first embodiment.
[0056]
Next, the operation of the electro-mechanical-acoustic converter 3000 will be described.
[0057]
When an AC electrical signal is applied from the drive circuit 101 to the voice coil 117, an action / reaction force acts between the voice coil 117 and the magnetic circuit 116. The reaction force acting on the magnetic circuit 116 is applied to the movable portion 118 supported by the suspension 124, and the operation of vibrating the movable portion 118 is the same as that of the electro-mechanical-acoustic converter 1000 of the first embodiment. Similar to the electro-mechanical-acoustic converter 1000, when the frequency of the electric signal applied to the voice coil 117 matches the resonance frequency of the mechanical vibration system 125, the movable part 118 vibrates greatly.
[0058]
The electro-mechanical-acoustic transducer 3000 is different from the electro-mechanical-acoustic transducer 1000 (FIGS. 1 and 2) in that a suspension 124 is provided instead of the suspension 114, and the suppression unit 200 is omitted. As a material of the suspension 124 that supports the movable portion 118, a material that has a high internal loss with respect to the vibration of the mechanical vibration system 125 and attenuates the vibration is used. Therefore, for example, when the movable part 118 has a large amplitude, such as when the frequency of the electric signal matches the resonance frequency of the mechanical vibration system 125, the suspension 124 having a high internal loss suppresses the vibration of the movable part 118. The sharpness of the mechanical vibration force is suppressed by the suspension 124, and the sharpness can be reduced.
[0059]
As a result, the movable portion 118 vibrates without adding the suppression means 200 (elastic body or the like) and the suppression means 220 (first magnet 201 and second magnet 202) as shown in the first and second embodiments. In addition, the frequency band where a sufficient mechanical vibration force can be obtained can be expanded. Thereby, a stable and sufficiently large mechanical vibration force can be obtained even when the resonance frequency of the movable part 118 changes depending on the use conditions.
[0060]
Moreover, since aluminum which is a metal is used as the base material of the suspension 124, it is possible to secure an elastic force for the suspension 124 to function as a support system.
[0061]
In the above description of the present embodiment, a composite material (aluminum-rubber-aluminum three-layer structure) including a high-viscosity polymer material is used as the material of the suspension 124, but the same effect can be obtained. If necessary, an aluminum-epoxy-aluminum three-layer structure, an aluminum-acryl-aluminum three-layer structure, or the like may be used. Further, as the material of the suspension 124, a material having a high internal loss coefficient such as polyether sulphone and polyarylate may be used. The material of the suspension 124 is desirably a material having an internal loss coefficient of 0.01 or more. Further, the suspension 124 may be made of magnesium or a dislocation-type damping alloy (for example, a magnesium-zirconium alloy) that absorbs vibrations by dislocation motion inside the metal. In addition, a laminate material including at least two kinds of materials (for example, a two-layer laminate material of an aluminum-copper alloy and an aluminum-alloy composite material) may be used as the material of the suspension 124, and at the interface between the layers. The sharpness of the mechanical vibration force can be suppressed by absorbing the mechanical vibration by friction. The laminate materials used as the material of the suspension 124 have different internal loss factors. Further, a damping steel plate that is a laminated material of metal and resin may be used as the material of the suspension 124. Further, a damping alloy that is a laminated material of at least two kinds of metals may be used as the material of the suspension 124.
[0062]
The material of the suspension 124 is not limited to the laminated material, and for example, a material obtained by applying a damping material such as SBR (styrene butadiene rubber) on a stainless steel base material may be used.
[0063]
(Embodiment 4)
An electro-mechanical-acoustic converter 4000 according to Embodiment 4 of the present invention is shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the electro-mechanical-acoustic transducer 4000.
[0064]
The electro-mechanical-acoustic converter 4000 includes a diaphragm 108, a movable part 228 disposed opposite to the diaphragm 108, a suspension 133 that supports the movable part 228, and peripheral parts of the diaphragm 108 and the suspension 133. A support part 139 to be supported, a voice coil 117, a movable part 228, and a threshold plate 134 connected to the support part 139 are provided.
[0065]
The movable part 228 includes a magnetic circuit 216 and a weight 123 and operates relative to the support part 139. The magnetic circuit 216 includes a bowl-shaped yoke 210, a magnet 111, and a plate 112. A magnetic gap 215 is formed between the inner circumferential surface of the ferromagnetic yoke 210 and the outer circumferential surface of the plate 112. The weight 123 can be formed integrally with the yoke 210. The suspension 133 and the movable part 228 form a mechanical vibration system 121. The material and shape of the suspension 133 are the same as those of the suspension 114 of the first embodiment. Voice coil 117 generates a driving force for vibrating diaphragm 108 and movable portion 228. The hook-shaped support part 139 may be composed of three or more parts in order to sandwich the suspension 133 and the threshold plate 134.
[0066]
The threshold plate 134 functions as a dividing unit that divides the space formed between the support unit 139 and the diaphragm 108 into two. The threshold plate 134 has a substantially roll shape in which the cross-sectional shape is a deformed arc shape.
[0067]
The support portion 139 is formed with an air hole 135 that communicates the space formed between the support portion 139 and the cutting plate 134 and the yoke 210 and the external space of the electro-mechanical-acoustic converter 4000. For example, a plurality of circular holes are formed in the support portion 139 as the air holes 135. The threshold plate 134, the air hole 135, and the support portion 139 function as a suppression unit that suppresses the sharpness of the mechanical vibration force generated when the movable portion 228 vibrates.
[0068]
Next, the operation of the electro-mechanical-acoustic converter 4000 will be described.
[0069]
When an AC electrical signal is applied from the drive circuit 101 to the voice coil 117, an action / reaction force acts between the voice coil 117 and the magnetic circuit 216. The reaction force acting on the magnetic circuit 216 is applied to the movable part 228 supported by the suspension 133, and the movable part 228 vibrates in the same manner as the electro-mechanical-acoustic converter 1000 of the first embodiment. Similar to the electro-mechanical-acoustic converter 1000, when the frequency of the electric signal applied to the voice coil 117 matches the resonance frequency of the mechanical vibration system 121, the movable part 228 vibrates greatly.
[0070]
The electro-mechanical-acoustic converter 4000 is different from the electro-mechanical-acoustic converter 1000 in that the cutting plate 134 is provided and the suppression unit 200 is omitted. When the movable portion 228 vibrates, the threshold plate 134 also vibrates, and the air in the space between the threshold plate 134 and the support portion 139 is compressed. The compressed air is discharged from the air hole 135 to the outside. At this time, the acoustic resistance generated when the air moves in the air hole 135 suppresses the vibration of the movable portion 228. The mechanical vibration force generated when the movable portion 228 vibrates by this acoustic resistance is suppressed, and the sharpness of the mechanical vibration force can be reduced.
[0071]
As a result, the movable part 228 vibrates and the frequency band in which a sufficient mechanical vibration force can be obtained can be expanded. Therefore, even when the resonance frequency of the movable part 228 changes depending on the use conditions, it is stable and sufficiently large. The mechanical vibration force can be obtained. In addition, since the movable portion 228 is supported by two components of the suspension 133 and the threshold plate 134, an effect that the movable portion 228 is difficult to roll is also obtained.
[0072]
In the present embodiment, the shape of the threshold plate 134 is substantially a roll shape, but may be a wave shape or the like as long as the space can be blocked and the amplitude margin of the movable portion 228 can be secured.
[0073]
In this embodiment, the air hole 135 has a cylindrical shape. However, the size, shape, and number of the air holes 135 are not limited as long as the same acoustic resistance can be obtained. Since the ratio of suppressing the vibration of the movable part 228 changes depending on the shape and number of the air holes 135, the frequency band in which the movable part 228 vibrates and a sufficient mechanical vibration force can be obtained can be adjusted. .
[0074]
Further, an air hole that communicates the space on the back side of the diaphragm 108 and the external space may be formed in the support portion 139.
[0075]
(Embodiment 5)
As a fifth embodiment of the present invention, a mobile phone 61, which is a portable terminal device including the electro-mechanical-acoustic converter of the present invention, will be described with reference to FIGS.
[0076]
FIG. 8 shows a partially broken perspective view of mobile phone 61 according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 9 shows a block diagram of the interior of the mobile phone 61.
[0077]
The cellular phone 61 includes a housing 62, a sound hole 63 provided in the housing 62, and an electro-mechanical-acoustic converter 64. The electro-mechanical-acoustic converter 64 provided in the mobile phone 61 is one of the electro-mechanical-acoustic converters 1000, 2000, 3000, and 4000 shown in the first, second, third, and fourth embodiments of the present invention. Applies. Inside the housing 62, the electro-mechanical-acoustic converter 64 is provided so that the diaphragm 108 faces the sound hole 63.
[0078]
As shown in FIG. 9, the mobile phone 61 further includes an antenna 150, a transmission / reception circuit 160, a call signal generation circuit 161, and a microphone 152. The transmission / reception circuit 160 includes a demodulation unit 160a, a modulation unit 160b, a signal switching unit 160c, and an absence recording unit 160d.
[0079]
The antenna 150 is used for receiving radio waves output from the nearest base station and transmitting radio waves to the base station. Demodulation section 160a decodes the modulated wave input from antenna 150, converts it into a received signal, and outputs the received signal to signal switching section 160c. The signal switching unit 160c is a circuit that switches signal processing according to the content of the received signal. When the received signal is an incoming signal, it is output to the call signal generating circuit 161. When the received signal is a voice signal, it is output to the electro-mechanical-acoustic converter 64. The The absence recording unit 160d is, for example, a semiconductor memory. The absence recording message when the power is turned on is stored in the absence recording unit 160d, but when the mobile phone 61 is outside the service area or when the power is turned off, the absence recording message is stored in the storage device of the base station. The call signal generation circuit 161 generates a call signal and outputs it to the electro-mechanical-acoustic converter 64.
[0080]
Similar to the conventional mobile phone, the mobile phone 61 is provided with a small microphone 152 as an electroacoustic transducer. Modulation section 160 b modulates the dial signal and the audio signal converted by microphone 152 and outputs the result to antenna 150.
[0081]
The operation of the mobile phone 61 as such a mobile terminal device will be described.
[0082]
The radio wave output from the base station is received by the antenna 150 and demodulated into a baseband received signal by the demodulator 160a. When the signal switching circuit 160c detects that the received signal is an incoming call signal, the signal switching circuit 160c outputs the incoming call signal to the calling signal generation circuit 161 in order to notify the user of the mobile phone 61 of the incoming call.
[0083]
When the call signal generation circuit 161 receives such an incoming signal, it outputs a call signal. When the call setting is the manner mode, the call signal is input as an electric signal including a frequency component close to the resonance frequency of the mechanical vibration system of the electro-mechanical-acoustic converter 64. As a result, the largest vibration is obtained from the mechanical vibration system, and the support portion vibrates greatly. Due to the vibration of the supporting portion, the casing 62 of the mobile phone is vibrated, and the mobile phone body 61 vibrates. In this way, the user can know the incoming call by the vibration of the mobile phone body 61. On the other hand, when the ringing setting is the standard mode, the ringing signal includes an audible band pure tone or a composite tone signal thereof. The diaphragm of the device 64 vibrates and generates a ringtone. This ringing tone is output to the outside through the sound hole 63 to notify the user of the incoming call.
[0084]
When the user enters the receiving state, the signal switching unit 160c adjusts the level of the received signal, and then directly outputs the received audio signal to the electro-mechanical-acoustic converter 64. The electro-mechanical-acoustic converter 64 operates as a receiver or a speaker and reproduces an audio signal.
[0085]
The user's voice is detected by the microphone 152, converted into a voice signal, and input to the modulation unit 160b. The audio signal is modulated by the modulation unit 160b, converted into a predetermined carrier wave, and output from the antenna 150.
[0086]
Further, when the user of the cellular phone 61 sets the absence recording state with the power on, the transmitted content is stored in the absence recording unit 160d. When the user of the mobile phone 61 is turned off, the transmitted content is temporarily stored in the base station. Then, when the user makes a request to reproduce the absence recording by key operation, the signal switching unit 160c receives this request and acquires a recording message from the absence recording unit 160d or the base station. Then, the audio signal is adjusted to the loudness level and output to the electro-mechanical-acoustic converter 64. At this time, the electro-mechanical-acoustic converter 64 operates as a receiver or a speaker and outputs a message.
[0087]
In this way, it is possible to reduce the number of acoustic components incorporated in a conventional mobile phone. In addition, the resonance frequency of the mechanical vibration system changes due to changes in usage conditions depending on how the mobile phone is held and placed. However, since the sharpness of the mechanical vibration force of the electro-mechanical-acoustic transducer of the present invention is small, the vibration force felt by the user can be made almost constant at all times.
[0088]
Vibration has different sensations depending on the frequency band, and has a high sensitivity in a low frequency band of 200 Hz or less. In particular, since the sensitivity of the frequency near 130 Hz is high, it is desirable to design the resonance frequency of the mechanical vibration system near 130 Hz. Also, when playing back voice or music signals, it is desirable that the playback band be 200 Hz or higher.
[0089]
In the mobile phone 61, the electro-mechanical-acoustic converter 64 is directly attached to the housing 62, but it may be attached on a substrate built in the mobile phone 61. The electro-mechanical-acoustic converter 64 may be attached to the sound hole 63 via the acoustic port. Further, even if the electro-mechanical-acoustic converter 64 is attached to another portable terminal, the same operation and effect are obtained.
[0090]
8 and 9, a mobile phone is shown as an example of a mobile terminal. However, the present invention is not limited to this, and an electro-mechanical-acoustic converter such as a pager, a notebook computer, a PDA and a wristwatch is mounted. The present invention is applied to a portable terminal.
[0091]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electromechanical-acoustic converter provided with the suppression means which suppresses the sharpness of the mechanical vibration force generated when a movable part vibrates is provided. When the suppression means decreases the sharpness of the vibration force, the frequency band in which the movable part vibrates and a sufficient mechanical vibration force can be obtained can be expanded. Thereby, a stable and sufficiently large mechanical vibration force can be obtained even when the resonance frequency of the movable part changes depending on the use conditions.
[0092]
Further, since the movable part and the diaphragm are vibrated by the driving part, both mechanical vibration and sound can be generated.
[0093]
The portable terminal device of the present invention includes the electro-mechanical-acoustic converter of the present invention. Accordingly, it is possible to realize a portable terminal device having a function of notifying a user of an incoming call by mechanical vibration, a function of notifying an incoming call by sound, and a function of reproducing a received sound such as a voice. The portable terminal device according to the present invention includes the electro-mechanical-acoustic converter according to the present invention, thereby realizing a portable terminal device that generates mechanical vibration and sound with only one unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an electro-mechanical-acoustic converter according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the electro-mechanical-acoustic converter according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics of mechanical vibration force in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an electro-mechanical-acoustic converter according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5A is a plan view of a first magnet according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5B is a plan view of the second magnet according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an electro-mechanical-acoustic converter according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an electro-mechanical-acoustic converter according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a partially cutaway view of a mobile phone according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a mobile phone according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional electro-mechanical-acoustic transducer
FIG. 11 is a diagram showing frequency characteristics of mechanical vibration force
[Explanation of symbols]
108 Diaphragm
109 Support
110 York
111 magnet
112 plates
113 weight
114 suspension
115 Magnetic gap
116 Magnetic circuit
117 voice coil
118 Moving parts
200 Control measures

Claims

A diaphragm,
Moving parts;
A driving unit that generates a driving force for vibrating the diaphragm and the movable unit;
A support part that supports the diaphragm; a split part that is connected to the movable part and the support part and divides a space formed between the support part and the diaphragm into two parts ;
Wherein the support portion, at least one air hole for communicating the space and the external space formed between the support portion and the splitting portion is formed,
The sharpness of the vibration force of the movable part is suppressed by the acoustic resistance of the air hole ,
Electro-mechanical-acoustic transducer.

The electro-mechanical-acoustic converter according to claim 1, wherein the sharpness is a sharpness of a vibration force in the vicinity of a resonance frequency of the movable part .

The electro-mechanical-acoustic converter according to claim 1 , wherein the movable unit includes a magnetic circuit that supplies magnetic flux to the driving unit.

4. The electro-mechanical-acoustic converter according to claim 3 , wherein the movable part further includes a weight formed integrally with the magnetic circuit.

The electro-mechanical-acoustic converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the dividing portion is a slab.

The electro-mechanical-acoustic converter according to claim 1, wherein the threshold plate has a roll-shaped cross section in the vibration direction.

A housing,
A call signal generating circuit for inputting an incoming signal and outputting a call signal;
An electro-mechanical-acoustic converter installed in the housing for inputting the call signal;
The electro-mechanical-acoustic transducer is
A diaphragm,
Moving parts;
A driving unit that generates a driving force for vibrating the diaphragm and the movable unit;
A support part that supports the diaphragm, a movable part and a support part connected to the support part, and a split part that divides a space formed between the support part and the diaphragm into two ;
The support part is formed with at least one air hole that communicates a space formed between the divided part and the support part and an external space. When the call signal is input, the air hole Suppressing the sharpness of the vibration force of the movable part by acoustic resistance,
A portable terminal in which the casing vibrates due to propagation of vibration of the movable part .