KR100348919B1

KR100348919B1 - 전기기계음향변환장치

Info

Publication number: KR100348919B1
Application number: KR1019980025298A
Authority: KR
Inventors: 슈지 사이키; 카즈에 사토; 사와코 우스키; 미츠카즈 구제
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2002-12-18
Also published as: EP0888032B1; KR19990007449A; DE69805135D1; CN1211155A; EP1173041A2; EP1173041A3; US6259935B1; DE69805135T2; TW380355B; CN1144500C; EP0888032A1

Abstract

본 발명은 기계적 공진계의 공진 주파수를 항상 검출하여, 그 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호를 피드백 함으로써, 매우 안정한 진동 출력을 좋은 효율로 얻는 전기-기계-음향 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 전기-기계-음향 변환 장치는, 적어도 1 개의 공진 주파수를 가지며, 입력된 전기 신호를 진동만으로 또는 진동 및 음(音)으로 변환하는 전기-기계-음향 변환 수단과, 이 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하는 주파수 대역의 신호를, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 입력 신호로서 공급하는 신호 공급 수단과, 상기 전기-기계-음향 변환 수단으로부터 출력되는 전기 신호 중에서 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호 성분을 검출하여, 상기 신호 공급 수단에 입력 신호의 일부로서 출력하는 주파수 검출 수단을 구비하고 있다.

Description

전기 기계 음향 변환 장치 {ELECTRO-MECHANICAL-ACOUSTIC TRANSDUCING DEVICE}

본 발명은 휴대 전화, 비상 무선 호출기(pager), PHS(Personal Handy Phone Set) 등의 휴대 단말 장치에 있어서, 호출음 또는 호출용 진동을 발생하는데 사용되는 전기 기계 음향(이하, 전기-기계-음향) 변환 장치에 관한 것이다.

종래 기술에 있어서의 휴대 전화, 비상 무선 호출기, PHS(Personal HandyPhone Set) 등의 휴대 단말 장치에서는, 일반적으로 착신을 알리는 수단으로서, 벨 소리를 발생하는 소형 발음체(發音)와, 회전축으로 편심(偏芯)해서 추 (weight)가 부착되어 진동을 일으키는 마이크로 모터가 개별적으로 부착되어 있다. 이에 대해, 미국 특허 제 5,524,061호에는, 휴대 단말 장치의 소형화 및 경량화를 도모하기 위해서, 착신을 알리는 음 및 진동의 발생을 1 개의 유닛으로 실현하는 전기-기계-음향 변환 장치를 구비하는 휴대 전화가 개시되어 있다.

상기 미국 특허에 개시되어 있는 전기-기계-음향 변환 장치에서는, 사운드 보드에 부착된 전자 구동기의 전자 코일에 전기 신호를 첨가함으로써, 전자 코일과 자기 운동 질량부(magnetic motional mass unit) 사이에 작용하는 자기력에 의해 자기 운동 질량부를 진동시킨다. 이 진동을 사운드 보드에 전달하여 진동 및 음을 발생시킨다. 이 경우의 진동은, 자기 운동 질량부 및 이를 지지하는 비선형 용수철에 의해 구성되는 기계적 공진계의 공진 주파수 부근에서 커지기 때문에, 전자 코일에 가하는 전기 신호는, 소인(sweep) 주파수 발생기에 의해 상기의 공진 주파수를 포함한 소정 범위의 주파수를 가지도록(보다 정확하게는, 소정의 주파수 범위를 연속적으로 반복하여 소인하도록), 설정된다. 진동이 최대가 되는 것은 자기 운동 질량부 및 비선형 용수철이 기계적 공진 주파수와 전자 코일에 인가되는 전기 신호의 주파수가 일치한 경우이다.

그러나, 이러한 종래 방식에서는, 인가되는 전기 신호의 주파수가 기계적 공진 주파수에 일치하지 않은 범위도 포함시켜 소인되기 때문에, 소인 시에 주파수가기계적 공진 주파수를 벗어나면 진동이 작아진다. 따라서, 상기 종래의 시스템에서는, 전기적 입력에 대한 기계적 진동 출력의 효율은 반드시 높지는 않다.

도 1은 본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치가 탑재될 수 있는 휴대 단말 장치의 한 예로서, 휴대 전화기를 모식적으로 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치의 주요부인 전기-기계-음향 변환기(수단)의 구성을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치가 탑재된 휴대 단말 장치(휴대 전화기)의 주요부의 블록 회로도.

도 4는 본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치에서의 전기-기계-음향 변환기 의 전기 임피던스의 주파수 특성을 나타낸 도면.

도 5는 도 3의 블록도중에서 전기-기계-음향 변환 장치에 상당하는 부분을 보인 도면으로서, 특히, 주파수 검출기의 구성을 상세히 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 제 2 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 7은 본 발명의 제 3 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 8은 도 7의 전기-기계-음향 변환 장치의 한 변형예의 구성을 나타낸 블록도.

도 9는 본 발명의 제 4 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 10은 도 9의 전기-기계-음향 변환 장치의 한 변형예의 구성을 나타낸 블록도.

도 11은 본 발명의 제 5 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치의 구성 을 나타낸 블록도.

도 12는 본 발명의 제 6 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치의 구성을 나타낸 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 지지 부재 2 : 가동부

3 : 서스펜션 4 : 진동판

5 : 보이스 코일 12 : 전기-기계-음향 변환기

본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치는, 적어도 하나의 공진 주파수를 가지며, 입력된 전기 신호를 진동만으로 또는 진동 및 음으로 변환하는 전기-기계-음향 변환 수단과, 이 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함한 주파수 대역의 신호를 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 입력 신호로서 공급하는 신호 공급 수단과, 상기 전기-기계-음향 변환 수단으로부터 출력되는 전기 신호 중에서 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호 성분을 검출하여 상기 신호 공급 수단에 입력 신호의 일부로서 출력하는 주파수 검출 수단을 구비하고 있다.

어떤 실시 형태에서, 상기 신호 공급 수단은 주어진 입력 신호를 증폭하는 증폭 수단이다.

어떤 실시 형태에서, 상기 증폭 수단은, 상기 증폭 수단 및 상기 주파수 검출 수단의 적어도 한 쪽을 포함하고 있는 전기 회로계에서 발생되는 노이즈를 상기 입력 신호로서 증폭한다.

다른 실시 형태에서는, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하고 있는 주파수 대역의 신호를 발생하여, 상기 증폭 수단의 상기 입력 신호로서 공급하는 신호 발생 수단을 더 구비하고 있다.

이 경우, 상기 증폭 수단은 상기 증폭 수단과 상기 주파수 검출 수단 중 적어도 한 쪽을 포함하고 있는 전기 회로계에서 발생되는 노이즈를 상기 입력 신호의 일부로서 증폭할 수 있다.

어느 실시 형태에서는, 상기 전기-기계-음향 변환 수단은, 적어도 2 개의 기계적 공진 주파수를 가지며, 이 공진 주파수의 적어도 2 개에 대응하는 입력 전기 신호를, 각각 진동 또는 음으로 변환하도록 구성되어 있고, 상기 신호 공급 수단은, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하고 있는 주파수 대역의 제 1 전기 신호를 발진하여 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 입력 신호로서 출력하는 제 1 발진 수단과, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 적어도 하나의 공진 주파수에 상당하는 주파수로 제 2 전기 신호를 발진하여 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 입력 신호로서 출력하는 제 2 발진 수단을 포함하고 있으며, 또한, 상기 주파수 검출 수단의 검출 정보에 기초하여, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호를 소정의 타이밍으로 발진하도록 상기 제 2 발진 수단을 제어하는 제어 수단이 설치되어 있다.

또한, 상기 주파수 검출 수단의 출력 전압과 소정의 기준 전위를 비교하여 전위차에 관한 정보를 상기 제어 수단에 공급하는 전압 비교 수단을 더 구비할 수 있다.

어느 실시 형태에서, 상기 신호 공급 수단은, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함한 주파수 대역의 전기 신호를 발진하여 상기 전기- 기계-음향 변환 수단의 입력 신호로서 출력하는 발진 수단을 포함하고 있으며, 또한, 상기 주파수 검출 수단의 검출 정보에 기초하여, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호를 소정의 타이밍으로 발진하도록 상기 발진 수단을 제어하는 제어 수단이 설치되어 있다.

상기 제어 수단은, 상기 발진 수단이, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하는 주파수 대역의 상기 전기 신호의 발진을 행하고, 상기 주파수 검출 수단으로 검출된 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호의 발진을 시분할로 행하도록, 상기 발진 수단을 제어할 수 있다.

또는, 상기 제어 수단은, 상기 발진 수단이 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하는 주파수 대역을 스위프(sweep)하도록 상기 전기 신호를 발진하여, 상기 주파수 검출 수단이 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 기계적 공진 주파수를 검출하면, 상기 검출된 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호의 발진을 행하도록, 상기 발진 수단을 제어할 수 있다.

상기 주파수 검출 수단은 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 소정 구성 요소의 전기 임피던스를 구성 회로 소자의 하나로서 사용하여 구성되어 있는 브리지 회로를 구비할 수 있다.

상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 소정의 구성 요소는 보이스 코일일수 있다.

상기 브리지 회로의 다른 3 개의 구성 회로 소자의 각각은 저항 성분을 포함하고 있는 회로 소자일 수 있다.

어떤 실시 형태에서, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 소정 구성 요소의 전기 임피던스를 Z1, 이에 직렬 접속된 상기 브리지 회로의 구성 회로 소자의 전기 임피던스를 Z2, 상기 전기 임피던스(Z1,Z2)의 직렬 접속 회로에 병렬로 접속된, 직렬 접속 회로를 구성하는 상기 브리지 회로의 구성 회로 소자의 전기 임피던스를 Z3 및 Z4로 하면, 상기 브리지 회로는 입력 전압이 상기 전기 임피던스(Z1,Z3)의 접속점과 상기 전기 임피던스(Z2,Z4)의 접속점 사이에 제공되며, 출력 전압이 상기 전기 임피던스(Z1,Z2)의 접속점과 상기 전기 임피던스(Z3,Z4)의 접속점 사이로부터 인출되도록 구성되어 있다.

상기 전기 임피던스(Z2)는 주위 온도의 변화에 따라 저항 값이 변화하는 감온(temperature-sensitive) 저항 소자일 수 있다.

상기 감온 저항 소자의 저항 온도 특성은, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 소정 구성 요소의 전기 임피던스(Z1)의 저항 온도 특성과 실질적으로 동일할 수 있다.

어떤 실시 형태에서는, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나에 상당하는 주파수를 갖는 신호를 통과시키는 필터 수단을 더 구비하고 있다.

어떤 실시 형태에서는, 상기 주파수 검출 수단의 출력측에 접속되어, 상기주파수 검출 수단의 출력 신호의 전압 레벨을 제한하는 리미터 수단을 더 구비하고 있다.

본 발명 형태의 단말 장치는, 착신 신호를 수신하는 안테나 수단과, 상기 착신 신호를 신호 처리하여 소정의 전기 신호를 출력하는 수신 신호 처리 수단과, 전기-기계-음향 변환 장치를 구비하고 있고, 상기 전기-기계-음향 변환 장치는 상술한 특징을 구비하고 있으며, 상기 수신 신호 처리 수단으로부터의 상기 전기 신호에 의해 상기 전기-기계-음향 변환 장치에 대한 신호 입력 상태가 제어된다.

상기 수신 신호 처리 수단으로부터 출력되는 신호는, 상기 전기-기계-음향 변환 장치에 포함된 전기 신호 공급 수단의 상기 입력 신호의 일부로서 공급될 수 있다.

대안으로, 상기 수신 신호 처리 수단으로부터 출력되는 신호는, 상기 전기-기계-음향 변환 장치에 포함된 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 입력 신호의 일부로서 공급될 수 있다.

상기 전기-기계-음향 변환 장치에 포함된 상기 전기-기계-음향 변환 수단은, 사용자에 대하여 음성 신호를 재생하는 수신기로서의 기능도 발휘할 수 있다.

본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치에 의하면, 전기-기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수의 변동을 주파수 검출 수단으로 항상 검출함으로써 매우 안정된 발진 출력을 좋은 효율로 얻을 수 있다. 또한, 기계적 공진 주파수를 주파수 검출 수단으로 검출하고, 이 검출된 정보에 기초하여 소정 발진 수단의 동작을 제어함으로써, 기계적 공진 주파수를 매우 용이하게 발견하며, 이 기계적 공진 주파수에 있어서의 동작을 매우 용이하고 신속하게 행하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 환경 변화 등에 의한 공진 주파수의 변동을 항상 감시하고 보정하여, 안정된 공진 상태를 유지할 수 있는 구성도 실현된다. 예컨대, 상기 주파수 검출 수단은 전기-기계-음향 변환 수단의 전기 임피던스를 1소자로 하는 브리지 회로에 의해서 전기-기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수에 있어서의 주파수 신호를 검출하는 구성으로 할 수 있지만, 이 브리지 회로를 구성함에 있어서, 전기-기계-음향 변환 수단의 저항 온도 특성과 거의 같은 저항 온도 특성을 갖는 회로 소자를 사용함으로써, 온도 변화에 따른 저항 성분의 변화를 부정할 수 있다. 이에 의해, 안정한 기계적 공진 상태가 유지될 수 있다.

이와 같이 본 발명은, (1)기계적 공진계의 공진 주파수를 항상 검출하고, 이 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호를 피드백 함으로써, 매우 안정된 진동 출력을 효율이 좋게 얻는 전기-기계-음향 변환 장치를 제공하는 것과, (2)상기와 같은 전기-기계-음향 변환 장치를, 예컨대 착신을 알리는 음 및 진동을 발생시키기 위해서 사용할 목적으로 구비하고 있는 휴대 단말 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[바람직한 실시 형태의 설명]

(제 1 실시 형태)

도 1은 본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치(A)가 탑재될 수 있는 휴대 단말 장치의 한 예로서, 휴대 전화기(6)를 모식적으로 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치(A)의 주요부인 전기-기계-음향 변환기(수단)(12)의 구성을 나타낸 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치(A)가 탑재된 휴대 단말 장치(휴대 전화기(6))의 주요부의 블록 회로도이고, 도 4는 전기-기계-음향 변환 장치(A)에서의 전기-기계-음향 변환기(12)의 전기 임피던스의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 휴대 전화기(6)에 내장되어 있는 전기-기계-음향 변환 장치(A)에 있어서, 그 주요부인 전기-기계-음향 변환기(12)에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 양단에 개구부(opening)를 갖는 지지 부재(1)의 한 쪽의 개구부에 서스펜션(suspension)(3)을 통해 가동부(movable unit)(2)가 부착되어 있다. 이 가동부(2)는 요크(yoke)(2a), 마그네트(magnet)(2b), 플레이트(plate)(2c) 및 추 (weight)(2e)를 구비하고 있다. 또한, 가동부(2)의 요크(2a)와 플레이트(2c) 사이에 형성된 자기 갭(2d)에는 진동판(4)에 결합된 보이스 코일(5)이 삽입되어 있다. 진동판(4)은 지지 부재(1)의 다른 쪽 개구부에 장착되어 있다. 추(2e)는 요크(2a)와 동일한 재질로 만들어져도 되고, 다른 재질이어도 된다.

이 전기-기계-음향 변환기(12)의 동작에 관해서 설명하면, 서스펜션(3)을 포함하고 있는 가동부(2)는 그 질량과 서스펜션(3)의 스티프니스(stiffness)에 의하여 기계적 공진계를 구성하여, 고유의 공진 주파수(f01)(도 4 참조)를 가지고 있다. 또한, 보이스 코일(5)과 결합한 진동판(4)도 그 자체의 스티프니스 및 질량에 의해서 별개의 기계적 공진계를 구성하여, 고유의 공진 주파수(f02)(도 4 참조)를 가지고 있다.

상기한 바와 같이 2 개의 기계적 공진계를 갖는 전기-기계-음향 변환기(12)에 있어서, 보이스 코일(5)에 전기 신호를 가하면 , 보이스 코일(5)과 가동부(2)사이에 작용·반작용의 힘이 발생한다. 여기서, 보이스 코일(5)에 인가되는 전기 신호의 주파수가 가동부(2)의 고유의 공진 주파수(f01)에 합치하면, 가동부(2)가 크게 진동하며, 그 진동력이 서스펜션(3)을 통해 지지 부재(1)에 전달되어, 지지 부재(11)를 진동시킨다. 한편, 보이스 코일(5)에 인가되는 전기 신호의 주파수가 보이스 코일(5)과 결합한 진동판(4)의 고유의 공진 주파수(f02)에 합치되면, 진동판(4)이 크게 진동하여 버저(buzzer) 음이 발생된다. 또는, 진동판(4)의 고유의 공진 주파수(f02)를 포함하고 있는 주파수 대역폭을 갖는 전기 신호가 보이스 코일(5)에 입력되면, 일반적인 스피커와 마찬가지로, 음악이나 음성(speech)이 재생된다.

다음에, 도 3의 블록도를 참조하여, 도 2의 전기-기계-음향 변환기(12)를 포함하고 있는 전기-기계-음향 변환 장치(A)의 동작을 설명한다.

도 3의 블록도에 있어서, 안테나(37)가 송신되어 온 신호(착신 신호)를 수신한다. 이 착신 신호는 착신을 알리는 수신 신호와 송신자의 이야기하는 소리인 수화음 신호를 포함하고 있다. 수신된 착신 신호는 수신 신호 처리부(36)에서 신호 처리되며, 먼저, 수신자에게 착신을 알리기 위한 수신 신호에 응답하여 신호(C)가 발생된다. 수신자가 착신을 판명하여 휴대 단말 장치(휴대 전화기)를 수신 가능 상태로 하면, 수신 신호 처리부(36)는 신호(C)를 정지시킴과 동시에, 수화음 신호를 수신기(38)에 보내는 상태로 된다. 이에 의해서, 소형 스피커인 수신기(38)는 수화음 신호에 기초한 수화음을 발생한다.

상기에서, 발생된 신호(C)는 정규적으로-오프(normally-off)인 스위치(SW1)를 ON시킨다. 스위치(SW1)가 ON되면, 신호 발생기(10)의 출력 신호가 증폭기(11)에 보내지며, 증폭된 후에 전기-기계-음향 변환기(12)에 입력된다. 이러한 전기 -기계-음향 변환기(12)는, 예컨대, 도 2를 참조하여 위에서 설명한 구성을 가지고 있다. 단, 상기 전기-기계-음향 변환기(12)의 구성은 본 발명을 명확하게 설명할 목적의 것으로, 특히 본 구성에 한정되지 않는다. 본 발명의 전기-기계-음향 변환 장치(A)에 포함된 전기-기계-음향 변환기(12)는 진동과 음(音)을 재생할 수 있는 구성이면 그 밖의 구성을 가지고 있어도 된다.

신호 발생기(10)는 전기-기계-음향 변환기(12)의 고유 진동수(도 4의 f01 또는 f02)중 1 개를 적어도 포함하는 비교적으로 넓은 주파수 대역의 신호, 구체적으로는, 예컨대 화이트 노이즈와 같은 신호를 발생한다. 단지, 그 출력 신호의 전압 레벨은, 설정된 주파수 대역의 전체에 걸쳐 거의 동일한 레벨이고, 또한, 증폭기(11)로 증폭되더라도, 전기-기계-음향 변환기(12)를 구동하여 실질적인 음(sound)이나 진동을 발생시키지 않는 정도의 레벨로 제어(억제)된다.

상기한 바와 같이 신호 발생기(10)의 출력 신호가 증폭기(11)에 의한 증폭 후에 전기-기계-음향 변환기(12)에 인가될 때, 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 고유 진동수(도 4의 f01 또는 f02)에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호에 대해서는, 기계적인 공진 현상의 영향으로 전기 임피던스가 급격하게 증가한다. 이러한 전기 임피던스의 변화(증가)에 기초하여, 상기의 기계적 고유 진동수(도 4의 f01 또는 f02)에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호를 주파수 검출기(13)로 검출하여, 검출된 신호를 증폭기(11)의 입력측에 피드백 시킴으로써, 상기 전기-기계-음향 변환기(12)의 고유 진동수(도 4의 f01 또는 f02)에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호가 더욱 증폭된다.

이와 같이, 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호의 선택적인 증폭을 반복함으로써, 전기-기계-음향 변환기(12)에 의한 신호 착신시의 진동 또는 음 중 어느 한 쪽의 발생(또는 양자의 발생)이 자기-발진(self-oscillating) 방식으로 행해진다.

또한, 도 3의 블록도에서는 주파수 검출기(13)의 출력이 리미터(16)를 통해 피드백 되어 있다. 이 리미터(16)는 주파수 검출기(13)로부터 증폭기(11)에 피드백 되는 신호의 전압 레벨을 제한하여, 전기-기계-음향 변환기(12)에 입력 신호의 전압 레벨을 일정하게 하도록 되어 있다. 단, 이 리미터(16)의 설치는 생략될 수 있다.

상기 구성에서는, 전기-기계-음향 변환기(12)가 놓여 있는 환경의 변화에 따라서(예컨대, 휴대 전화기를 사용자가 손으로 잡고 있는지, 또는 책상 위 등에 놓여 있는지 등에 따라) 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 고유 진동수가 변동되면, 전기-기계-음향 변환기(12)를 구동하는 전기 신호, 즉 당초의 고유 진동수에 상당하는 주파수에서의 전기 신호의 레벨이 감소한다. 이는 신호 착신시의 진동이나 음의 발생을 억제하도록 작용한다. 하지만, 신호 발생기(10)로부터의 신호 출력, 이 출력 신호의 증폭기(11)에 의한 증폭과 또한 증폭된 신호의 전기-기계-음향 변환기(12)에의 인가가 계속 행해지고 있으며, 상기와 같은 변동 후의 공진점은 주파수 검출기(13)에 의해서 변경되어 검출된다. 따라서, 변동 후의 새로운 공진점에 대응하는 주파수를 갖는 전기 신호에 대한 전기-기계-음향 변환기(12)에 의한 진동 및 음의 발생이 상기와 같이 자기-발진(self-oscillating) 방식으로 행해진다.

이와 같이, 이상의 구성을 갖는 본 발명의 전기-기계-음향 변환기(12)(및 이를 포함하고 있는 전기-기계-음향 변환 장치(A))에서는, 신호의 착신 시에, 착신을 알리기 위한 신호 또는 음의 발생이 항상 안정되게 행해진다.

도 5에는 도 3으로 나타낸 블록도 중에서 전기-기계-음향 변환 장치(A)에 상당하는 부분이 변경되어 도시되어 있으며, 특히, 주파수 검출기(13)의 구성이 상세히 도시되어 있다. 또한, 도 3과 같은 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있으며, 그 설명은 여기서 생략한다. 또한, 도 3의 블록도 중의 안테나(37), 수신 신호 처리부(36), 및 수신기(38)가 도 5에는 생략되어 있다.

주파수 검출기(13)는 브리지 회로(15), 연산 증폭기(14), 및 이에 부수하는 저항(R1, R2, R3, R4)을 포함하고 있다. 도 5에 있어서, Z2, Z3, 및 Z4는 브리지 회로(15)를 구성하고 있는 회로 소자의 부하 임피던스로서, Z1은 전기-기계-음향 변환기(12)에 포함되어 있는 보이스 코일(5)(도 2참조)의 전기 임피던스를 나타낸다. 브리지 회로(15)를 구성하고 있는 이들 각각의 임피던스(Z1, Z2, Z3, Z4)의 값은, 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수에 상당하는 값 이외의 주파수를 갖는 신호에 대해서는, 입력 전압(E1)에 대하여 출력 전압(E2)이 미소한 출력(바람직하게는 0)이 되며, 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적인 공진 주파수에상당하는 주파수를 갖는 신호에 대해서는, 입력 전압(E1)에 대하여 큰 출력 전압(E2)이 얻어지도록 그 평형 상태가 설정되어 있다.

다음에, 주파수 검출기(13)의 동작에 관해서 설명한다.

착신 신호의 수신에 따라 먼저 상술한 신호(C)가 수신 신호 처리부(36)(도 3참조)로부터 발생되면, 정규적으로-오프인 스위치(SW1)가 ON 된다. 스위치(SW1)가 ON 되면, 신호 발생기(10)의 출력 신호가 증폭기(11)에 보내지고, 증폭된 후에 전기-기계-음향 변환기(12)에 입력된다.

신호 발생기(10)의 출력 신호가 증폭기(11)에 의한 증폭 후에 전기-기계-음향 변환기(12)에 인가될 때, 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 고유 진동수(도 4의 f01 또는 f02)에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호가 전기-기계 -음향 변환기 (12)에 입력되면, 전기 임피던스(Z1)가 급격하게 증가한다. 이에 의해서 브리지 회로(15)의 평형 상태가 깨지면, 브리지 회로(15)로부터의 출력 전압(E2) 중에서 상기 고유 진동수에 상당하는 주파수 성분이 증대한다. 이러한 출력 전압(E2)은 연산 증폭기(14)로 증폭되어, 리미터(16)를 통하여 증폭기(11)의 입력측에 피드백된다(단, 상술한 바와 같이 리미터(16)는 생략 가능하다). 이에 의해서, 상기의 전기-기계-음향 변환기(12)의 고유 진동수(도 4의 f01 또는 f02)에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호가 더욱 증폭된다.

이와 같이 하여, 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호의 선택적인 증폭을 반복함으로써, 전기-기계-음향 변환기(12)에 의한 신호의 착신시의 진동 또는 음 중 어느 한 쪽의 발생(또는 양자의 발생)이 자기-발진(self-oscillating)방식으로 행해진다.

전기-기계-음향 변환기(12)의 공진 주파수를 검출하는 주파수 검출기(13)를 구성하는 브리지 회로(15)에 관하여 이하에 보다 상세히 설명한다.

임피던스(Z1, Z2, Z3, Z4)로 구성된 브리지 회로(15)에서, 입력 전압(E1)은 임피던스(Z1, Z3)의 접합점(G)과 임피던스(Z2, Z4)의 접합점(B)사이에 인가된다. 이에 대한 브리지 회로(15)로부터의 출력 전압(E2)은 임피던스(Z1, Z2)의 접합점 (F)과 임피던스(Z3, Z4)의 접합점(D)사이에서 인출된다. 이때의 입력 전압(E1)과 출력 전압(E2)과의 관계는 다음 식으로 나타내어진다.

E2 = {[Z1 / (Z1 + Z2)] - [Z3 / (Z3 + Z4)]} × E1

여기서, Z1/Z2 = Z3/Z4이면 브리지 회로(15)는 평형 상태로 되어, 출력 전압(E2)의 레벨이 0이 된다.

임피던스(Z2, Z3, Z4)가 예컨대 고정 저항기이면, 임피던스(Z2, Z3, Z4)의 값은 주파수 특성을 가지지 않고, 모든 주파수 대역에 걸쳐 일정한 저항 값이 된다. 한편, 전기-기계-음향 변환기(12)의 전기 임피던스(Z1)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수(f01, f02)에서 상승한다. 그래서, 전기 임피던스(Z1)를, 예컨대 도 2에 나타낸 보이스 코일(5)의 직류 저항 값에 가까운 값으로 설정하여, 브리지 회로(15)를 평형 상태로 해두면, 입력 전압(E0)이 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 가질 때에, 전기 임피던스(Z1)의 값이 증가한다. 이 증가에 의해서 브리지 회로 (15)의 평형 조건이 충족되지 않게 되므로, 출력 전압(E2)으로서 큰 레벨의 신호가출력된다. 이와 같이 하여, 브리지 회로(15)는 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수를 검출하여, 그것에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호를 선택적으로 검출·증폭한다.

예컨대, 전기-기계-음향 변환기(12)의 보이스 코일(5)의 직류 저항 값을 8Ω (전기 임피던스(Z1)=8Ω)로 하면, Z2=0.5Ω, Z3=8000Ω, 및 Z4=500Ω로 함으로써, Z1/Z2=Z3/Z4로 이루어지는 브리지 회로(15)의 평형 조건이 만족된다.

전기-기계-음향 변환기(12)(구체적으로는 그 보이스 코일(5)에 상당하는 전기 임피던스(Z1))에 직렬로 접속되는 임피던스(Z2)를 구성하는 회로 소자는, 이 회로 소자에 의한 전력 손실을 적게 하기 위해서, 그 임피던스(Z2)의 값을 전기 임피던스(Z1)에 에하여 작게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 임피던스의 비(Z1/Z2 = Z3/Z4)의 값을 10이상으로 설정하면 바람직하다.

또한, 임피던스(Z1, Z2)의 직렬 접속과, 그것에 병렬로 접속되는 임피던스 (Z3, Z4)의 직렬 접속과의 관계로서는, 상기의 수치 예로 나타낸 바와 같이, 임피던스(Z3)의 값을 Z1=8Ω의 1000배의 값인 8000Ω로 하는, 즉 Z3≫Z1로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 브리지 회로(15)에 입력 전류의 대부분이 전기-기계-음향 변환기(12)(전기 임피던스(Z1))에 흐르도록 되며, 주파수 검출이라는 회로 동작(전기-기계-음향 변환기(12)의 주목적(主目的)인 착신시의 진동 및 음의 발생에는 직접적으로 관계없다)에 의하여 큰 전력 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

전기-기계-음향 변환기(12)의 전기 임피던스(Z1)는, 이미 상술한 바와 같이 보이스 코일(5)의 전기 임피던스일 수 있다. 통상은, 이러한 종류의 전기-기계-음향 변환기(12)에 사용되는 보이스 코일(5)의 재질은 동 또는 알루미늄이지만, 사용시의 환경 온도가 저온 또는 고온으로 변화하면, 동 또는 알루미늄 재료로 이루어지는 보이스 코일(5)의 저항 값(즉, 브리지 회로(15)의 임피던스(Z1)의 값)은 그 온도 변화에 따라 변화한다. 브리지 회로(15)의 임피던스(Z1, Z2, Z3, Z4)의 값은, 소정의 사용 온도 하에서 평형 상태를 얻도록 초기 설정되어 있지만, 브리지 회로(15)의 사용 환경 온도가 그 초기 설정시의 온도로부터 변화하면, 상기한 바와 같이 임피던스(Z1)의 값의 변화에 의해 브리지 회로(15)의 평형 조건이 깨어져, 주파수 검출기(13)의 동작이 불안정하게 될 수 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 부하 임피던스의 비(Z1/Z2=Z3/Z4)가 온도 변화에 따라 변화하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

예컨대, 임피던스(Z3, Z4)를 고정 저항 소자로서 구성하며, 또한 온도 변화가 적은 소자를 선정하면, Z3/Z4의 비는, 사용 환경 온도가 변화하더라도 크게 변화하지 않는다. 또는, 임피던스(Z3, Z4)를 같은 재질로 이루어진 저항 소자로 구성하면, 온도 변화에 따른 저항 값의 변화율이 같기 때문에, Z3/Z4의 비를 온도 변화에 대하여 거의 일정하게 하는 것이 가능하다.

마찬가지로, 전기-기계-음향 변환기(12)의 보이스 코일(5)과 동등한 온도 특성을 갖는 회로 소자에 의해 임피던스(Z2)를 구성하면, 임피던스(Z2)와 보이스 코일에 상당하는 임피던스(Z1)의 비를, 온도에 관계없이 일정하게 하는 것이 가능해진다. 이러한 목적을 위해 임피던스(Z2)로서 사용될 수 있는 회로 소자로는, 예컨대, 전기-기계-음향 변환기(12)의 보이스 코일(5)(상술한 바와 같이, 통상은 동 또는 알루미늄 등으로 구성된다)과 같은 온도 특성을 갖는 감온 저항 소자, 또는, 20 kHz 이하의 오디오 신호 주파수 대역에 있어서 인덕턴스 성분을 무시할 수 있는 고주파용 코일 등을 들 수 있다.

이상의 구성에 의해서, 사용 환경 온도가 변화한 경우에도, 주파수 검출기 (13)에 의한 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수의 검출을 항상 안정하고 또한 확실하게 행하여, 그 결과로서, 전기-기계-음향 변환기(12)에서의 신호의 착신 시의 진동이나 음의 발생을 항상 안정하여 실현시키는 것이 가능해진다.

(제 2 실시 형태)

도 6을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 전기-기계-음향 변환 장치(A2)의 구성을 설명한다. 도 6은 본 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치(A2)의 블록도이다. 또한, 지금까지와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있으며, 그 설명은 여기서 생략한다.

본 실시 형태의 전기-기계-음향 변환 장치(A2)에서는, 제 1 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치(A)에 포함되어 있는 신호 발생기(10)가 생략되어 있다. 즉, 제 1 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치(A)와 같이, 신호 발생기(10)로부터의 출력 신호(화이트 노이즈)를 사용하는 대신, 본 실시 형태의 전기-기계-음향 변환 장치(A2)에서는 증폭기(11) 및 주파수 검출기(13)를 포함하는 전기 회로가 자기(自己) 회로 내에 가지고 있는 열 잡음 등의 노이즈를 적극적으로 사용한다.

또한, 주파수 검출기(13)의 구성이나 그 특징은 제 1 실시 형태에서 도 5 등을 참조하여 설명한 바와 같다. 더욱이, 제 1 실시 형태와 같은 리미터를 설치해도 좋다. 이들에 관한 설명은 여기서 생략한다.

열 잡음 등의 노이즈는 광범위한 주파수 대역의 주파수 성분으로 구성되며, 신호 성분에 비해 일반적으로 저 레벨이다. 스위치(SW1)가 신호 착신에 따른 신호 (C)에 의해 ON 되면, 이러한 노이즈가 증폭기(11)에 의해서 증폭되어 전기-기계-음향 변환기(12)에 입력된다. 이 때, 주파수 검출기(13)에 의해 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수를 검출하며, 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 상기의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수의 전기 신호를 선택적이며 자기 -발진 방식으로 증폭함으로써 전기-기계-음향 변환기(12)에 진동 또는 음을 발생시킨다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 신호 발생기(10)를 생략함에 따라 전기-기계 -음향 변환 장치(A)의 간소화 및 소형화가 실현된다. 또한, 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 주파수 검출기(13)로서 감온 저항 소자를 구성 회로 소자로서 포함하는 브리지 회로를 사용하여 구성하면, 사용 환경 온도의 변화에 대하여 안정 한 출력을 얻는 것이 가능해진다.

(제 3 실시 형태)

도 7을 참조하여 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 전기-기계-음향 변환 장치(A3)의 구성을 설명한다. 도 7은 본 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치 (A3)의 구성을 안테나(37), 수신 신호 처리부(36), 및 수신기(38)와 함께 나타낸 블록도이다. 또한, 지금까지와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있으며, 그 설명은 여기서 생략한다.

본 실시 형태의 전기-기계-음향 변환 장치(A3)에서는, 저역-통과 필터 (LPF)(19) 및 고역-통과 필터(HPF)(20)가, 피드백 루프에서 주파수 검출기(13)와 증폭기(11) 사이에 설치되어 있다. 또한, 저역-통과 필터(LPF)(19) 및 고역-통과 필터(HPF)(20) 중 어느 것을 선택하는가는, 사용자가 필요에 따라 조작하는 선택 스위치(도시 생략)의 설정에 따라 신호 처리부(36)가 발생하는 신호(H)에 기초하여 스위치(SW2)에 의해서 결정된다.

전기-기계-음향 변환기(12)는, 이미 상술한 바와 같이 적어도 2 개의 기계적 고유 공진 주파수를 가지고 있지만, 일반적으로 그 중 저주파의 고유 공진 주파수 (f01)(도 4 참조)에 상당하는 주파수의 전기 신호가 인가되면 진동을 발생하며, 고주파의 고유 공진 주파수(f02)(도 4 참조)에 상당하는 주파수의 전기 신호가 인가되면 음을 발생한다. 그래서, 진동 발생 시에는, 상술의 선택 스위치(도시 안됨)의 상태에 대응한 선택 신호(H)에 의해, 스위치(SW2)를 단자(X)의 측으로 설정하여 저역-통과 필터(19)를 선택하며, 이에 의해, 주파수 검출기(13)로부터 증폭기(11)에 피드백 되는 신호 중 고주파 성분(주파수(f02))을 잘라내고 저주파 성분(주파수 (f01))만을 피드백 한다. 한편, 음의 발생 시에는, 선택 신호(H)에 의해 스위치 (SW2)를 단자(Y)의 측으로 설정하여 고역-통과 필터(20)를 선택하며, 이에 의해, 주파수 검출기(13)로부터 증폭기(11)에 피드백 되는 신호 중 저주파 성분(주파수 (f01))을 잘라내어, 고주파 성분(주파수(f02))만을 피드백 한다. 이와 같이, 신호의 착신 시에 진동 또는 음 중 어느 한 쪽만을 발생시키는 경우에는, 상기한 바와같이 통상적으로 스위치(SW2)를 단자(X,Y) 중 어느 한 쪽에 접속시킨다.

또는, 소정 주기의 반복 펄스로서의 신호(C)를 스위치(SW1)에 인가하여, 스위치(SW1)를 연속적으로 ON-OFF시켜서, 간헐적인 진동 및 음의 발생을 교대로 행할 수도 있다. 한편, 스위치(SW1)를 ON 상태로 한 채로 스위치(SW2)를 단자(X,Y)사이에서 교대로 바꾸면, 진동과 음을 교대로 시분할로 발생할 수 있다.

상기 설명과 같은 동작을 실시하기 위해서, 전기-기계-음향 변환기(12)의 고주파의 고유 공진 주파수(f02)에 상당하는 주파수가 저역-통과 필터(19)의 저지 대역에 존재하고, 전기-기계-음향 변환기(12)의 저주파의 고유 공진 주파수(f01)에 상당하는 주파수가 고역-통과 필터(20)의 저지 대역에 존재하도록, 각 필터(19,20)의 특성을 설정한다. 대안으로, 저역-통과 필터(19) 또는 고역-통과 필터(20)의 어느 한 쪽만으로 2 개의 고유 공진 주파수에 상당하는 주파수의 신호를 통과시키도록 설정하여, 진동과 음을 동시에 발생시키는 것도 가능하다.

더욱이, 전기-기계-음향 변환기(12)가 3 개 이상의 고유 공진 주파수를 가지며, 그 중에서 중간 레벨의 고유 공진 주파수를 사용하는 경우에는, 도 7의 두 필터(19, 20) 대신에 대역 통과 필터를 사용하면 된다.

또한, 주파수 검출기(13)의 구성이나 그 특징은, 제 1 실시 형태에서 도 5 등을 참조하여 설명한 대로이며, 그 설명은 여기서 생략한다.

이상의 구성에 의해, 전기-기계-음향 변환 장치(A3)의 바람직하지 않은 자기 -발진(self-oscillating)이 저지된다. 이러한 전기-기계-음향 변환 장치(A3)를 예컨대 휴대 전화기에 사용하면, 착신 시에 진동과 음 중 어느 것을 발생시킬지의 선택을 매우 용이하게 할 수 있다. 또한, 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 주파수 검출기(13)로서 감온 저항 소자를 구성 회로 소자로서 포함하는 브리지 회로를 사용하여 구성하면, 사용 환경 온도의 변화에 대하여 안정된 출력을 얻는 것이 가능해진다.

도 8은, 도 7의 구성을 갖는 전기-기계-음향 변환 장치(A3)에 있어서, 주파수 검출기(13)의 출력측에 리미터(16)를 설치한 구성을 나타낸 블록도이다. 단, 도 7의 블록도 중 안테나(37), 수신 신호 처리부(36), 및 수신기(38)는 도 8에서 생략되어 있다.

리미터(16)의 설치 목적은 제 1 실시 형태에 있어서와 동일하며, 리미터(16)는 주파수 검출기(13)로부터 피드백 되는 신호의 전압 레벨을 제한하여, 증폭기(11)나 전기-기계-음향 변환기(12)로의 자기-발진에 의한 과대 입력을 방지한다.

(제 4 실시 형태)

도 9를 참조하여 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 전기-기계-음향 변환 장치(A4)의 구성을 설명한다. 도 9는 본 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치 (A4)의 구성을 안테나(37), 수신 신호 처리부(36), 및 수신기(38)와 함께 나타낸 블록도이다. 또한, 지금까지와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있으며, 그 설명은 여기서 생략한다.

본 실시 형태의 전기-기계-음향 변환 장치(A4)에서는, 신호 처리부(36)와 수신기(38) 사이에 신호(J)에 의해 제어되는 스위치(SW3)가 설치되어 있다.

통상적으로, 송신자의 이야기하는 소리인 수화음은 휴대 전화에 귀를 붙인 상태에서 수신기(38)로 재생된다. 따라서, 수신기(38)로부터 재생되는 음압은 낮으며, 휴대 전화가 귀로부터 떨어진 상태에서는 재생된 수화음을 알아들을 수 없다. 하지만, 다른 한편으로는, 수신기(38)로 재생되는 음압 레벨은 귀의 손상을 막기 위해 필요 이상으로 크게 하지 않는 것이 바람직하다. 단지, 적절한 음량 억제 수단을 사용하면, 상기의 문제를 극복하여, 전기-기계-음향 변환 수단(12)에 수신기(38)로서의 기능을 발휘할 수도 있고, 이 경우에는, 전기-기계-음향 변환 장치에 포함된 복수의 변환기를 1 개로 집약할 수도 있다.

그래서, 본 실시 형태의 전기-기계-음향 변환 장치(A4)로서는, 수신기(38) 앞에 스위치(SW3)를 설치하며, 스위치(SW1)는 오프 상태로 하여 주파수 검출기(13) 로부터의 출력을 절단한 후에, 신호 처리부(36)의 출력인 수화 신호를 스위치(SW3)에 의해 증폭기(11)에 입력하여, 증폭기(11)로 증폭한 후 전기-기계-음향 변환기 (12)로 재생할 수 있는 구성으로 이루어져 있다. 이에 의하면, 휴대 전화로부터 귀를 멀리한 상태에서도, 전기-기계-음향 변환기(12)로 재생된 수화음을 알아들을 수 있다. 또한, 재생하는 신호는, 수화음뿐만 아니라, 음악 신호나 전언 메시지이어도 좋다. 또한, 스위치(SW3)로부터의 신호에 기초하여, 전기-기계-음향 변환기 (12)에서 진동을 발생시켜도 된다. 더욱이, 수화음의 재생은, 수화음을 수신했을 때만이 아니라, 송신자와 수신자 사이에서 회화를 주고받을 때에도 된다.

또한, 주파수 검출기(13)의 구성이나 그 특징은, 제 1 실시 형태에서 도 5 등을 참조하여 설명한 대로이다. 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 주파수검출기(13)로서, 감온 저항 소자를 구성 회로 소자로서 포함하는 브리지 회로를 사용하여 구성하면, 사용 환경 온도의 변화에 대하여 안정된 출력을 얻는 것이 가능하게 된다. 더욱이, 리미터(16)의 설치 목적은, 제 1 실시 형태에 있어서와 마찬가지이며, 주파수 검출기(13)로부터 피드백 되는 신호의 전압 레벨을 제한하여, 증폭기(11)나 전기-기계-음향 변환기(12)로의 자기-발진(self-oscillating)에 의한 과대 입력을 방지한다. 단지, 리미터(16)의 설치는 생략 가능하다.

도 10은 도 9의 구성을 갖는 전기-기계-음향 변환 장치(A4)에 있어서, 스위치(SW3)의 출력이 증폭기(11)의 출력측에 접속되어 있는 구성을 나타낸 블록도이다. 도 10의 구성에서는 전기-기계-음향 변환기(12)에서 재생되기 때문에 필요한 음압 레벨로 증폭된 수화음을 신호 처리부(36)로부터 스위치(SW3)로 전송한다. 그 결과, 증폭기(11)의 증폭율의 조정 등의 작업이 불필요해 질 수 있다.

(제 5 실시 형태)

도 11을 참조하여, 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 전기-기계-음향 변환 장 치(A5)의 구성을 설명한다. 도 11은 본 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치(A5)의 블록도이다. 또한, 도 11에서는 지금까지 설명한 안테나(37), 수신 신호 처리부(36), 및 수신기(38)가 생략되어 있다.

지금까지 설명한 각 실시 형태에서는, 전기-기계-음향 변환 장치의 전기-기계-음향 변환기에 입력되는 신호로서, 소정의 주파수 대역에 걸쳐 거의 동일한 전압 레벨을 갖는 저 레벨 신호(예컨대, 화이트 노이즈와 같은 신호)를 상정하고 있으며, 신호 발생기에서 상기와 같은 신호를 발생하거나, 또는 회로계에서 발생되는노이즈를 이용하고 있다. 하지만, 이러한 형태에서는, 전기-기계-음향 변환 장치의 전기-기계-음향 변환기의 기계적 공진 주파수가 어떠한 원인으로 크게 변동하여, 전기-기계-음향 변환기에 입력되는 신호의 주파수 대역으로부터 벗어나 버리면, 원하는 신호 검출 및 증폭 동작을 충분히 할 수 없게 될 가능성이 있다. 본 실시 형태에서는, 상기와 같은 사태에 대처할 수 있도록, 전기-기계-음향 변환기에 입력되는 신호의 발생원으로서, 외부에서 주어진 제어 신호에 따른 주파수 대역의 신호를 발생할 수 있는(즉, 출력 신호의 주파수가 가변인) 발진기를 사용한다.

도 11의 구성에 있어서, (12)는 지금까지 설명한 본 발명에 의한 전기-기계-음향 변환기이고, (25)는 이 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수를 포함하고 있는 주파수 대역에서 낮은 출력 레벨의 전기 신호를 발생하는 제 1 발진기로, 제 1 실시 형태에서 설명한 신호 발생기(10)에 상당하는 기능을 발휘한다. 또한, (26)은 후술되는 제어부(32)에 의해서 제어된 제 2 발진기이고, (27)은 제 1 발진기(25)의 출력과 제 2 발진기(26)의 출력 중에서 전기-기계-음향 변환기(12)로 입력되어야 하는 출력을 선택하는 스위치이다. (28)은 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수를 검출하고, 이에 상당하는 주파수를 갖는 신호를 선택적으로 피드백 하기 위한 주파수 검출기로서, 지금까지 설명한 주파수 검출기(13)에 대응한다. 또한, (29)는 주파수 검출기(28)의 출력 전압과 미리 설정한 기준 전위간의 전위차를 검출하는 전압 비교 회로이고, (32)는 제 1 실시 형태에서 설명한 신호(C)에 응답하여, 상기 제 1 발진기(25), 제 2 발진기(26), 및 스위치(27)의 동작을 제어하는 제어부이다.

또한, 주파수 검출기(28)의 구성이나 그 특징은, 제 1 실시 형태에서 도 5 등을 참조하여 주파수 검출기(13)에 대하여 설명한 대로이다. 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 주파수 검출기(28)로서 감온 저항 소자를 구성 회로 소자로서 포함하고 있는 브리지 회로를 사용하여 구성하면, 사용 환경 온도의 변화에 대하여 안정된 출력을 얻는 것이 가능해진다. 더욱이, 제 1 실시 형태에서와 마찬가지로 주파수 검출기(28)로부터 피드백 되는 신호의 전압 레벨을 제한할 목적으로 리미터(16)를 설치해도 된다.

이하에서, 이와 같이 구성된 전기-기계-음향 변환 장치(A5)의 동작에 대해 설명한다.

먼저, 제어부(32)의 지시에 의해 스위치(27)를 제 1 발신기(25)에 접속한 상태에서 제 1 발신기(25)를 발진시킨다. 이 경우의 발진은 전기-기계-음향 변환기 (12)의 기계적 공진 주파수 중 하나(예컨대, 이전의 도 4의 f01 또는 f02의 한쪽)에 상당하는 주파수를 포함하는 주파수 대역을 스위프 시켜 행한다. 이 스위프 신호를 전기-기계-음향 변환기(12)에 입력하고, 이 경우의 출력 신호를 주파수 검출기(28)에 의해서 검출한다. 동시에, 전압 비교 회로(29)는 주파수 검출기(28) 의 출력 전압과 기준 전위간의 전위차를 비교하고, 비교 결과를 제어부(32)에 전달한다. 주파수 검출기(28)의 출력 전압이 기준 전위 이상으로 된 것이 검출되면, 제어부(32)는 스위치(27)를 제 2 발진기(26)로 전환하고, 제 2 발진기(26)를 상기의 검출 시 주파수(전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수(f01,f02)의 하나에 상당함)로 발진시킨다. 이 제 2 발진기(26)로부터의 출력 신호가 전기-기계-음향 변환기(12)에 제공되어, 전기-기계-음향 변환기(12)를 제 2 발진기(26)의 발진 주파수로 동작시킨다.

다음에, 제어부(32)는 스위치(27)를 다시 전환하여, 제 1 발진기(25)를 전기 -기계-음향 변환기(12)에 접속시킨다. 이 때의 스위프 신호의 주파수 대역은 전회의 주파수 대역과는 다르며, 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수의 다른 하나(예컨대, 이전의 도 4의 f01 또는 f02의 다른 한쪽)를 포함하도록 설정된다. 그리고, 상기와 같이, 스위프 신호를 전기-기계-음향 변환기(12)에 입력하고, 이 경우의 출력 신호를 주파수 검출기(28)에 의해 검출한다. 동시에, 전압 비교 회로(29)는 주파수 검출기(28)의 출력 전압과 기준 전위간의 전위차를 비교하고, 비교 결과를 제어부(32)에 전달한다. 주파수 검출기(28)의 출력 전압이 기준 전위 이상인 것으로 검출되면, 제어부(32)는 스위치(27)를 제 2 발진기(26)로 전환하고, 제 2 발진기(26)를 상기 검출시의 주파수(전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수(f01,f02)의 다른 하나에 상당함)로 발진시킨다. 이 제 2 발진기(26)로부터의 출력 신호가 전기-기계-음향 변환기(12)에 제공되어, 전기-기계-음향 변환기(12)를 다시 제 2 발진기(26)의 발진 주파수로 동작시킨다.

이상의 동작을 반복함으로써, 본 실시 형태의 전기-기계-음향 변환 장치(A5)에서는, 주파수 검출기(28)의 출력 전압과 기준 전위의 전위차로서 가장 큰 값이 얻어진 주파수를 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 고유 공진 주파수로 하여 검출한다. 그리고, 검출된 주파수를 갖는 전기 신호를 제 2 발진기(26)로부터 전기-기계-음향 변환기(12)로 입력하고, 이에 의해 전기-기계-음향 변환기(12)에서 진동또는 음의 발생 중 어느 하나를 행하게 된다. 이에 의해 전기-기계-음향 변환기 (12)의 기계적 고유 공진 주파수가 매우 용이하게 발견되기 때문에, 이 공진 주파수에서의 전기-기계-음향 변환기(12)의 동작을, 지금까지의 각 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치의 구성에 비해 더욱 용이하고 신속하게 행할 수 있다.

또한, 사용 환경의 변화에 의해서 공진점이 어긋나고, 전기-기계-음향 변환기(12)로부터의 출력 신호에 대한 전위차 레벨이 감소한 것이 전압 비교 회로(29)에서 확인된 경우에는, 다시 제어부(32)에 의해서 스위치(27)를 구동하여 제 1 발진기(25)로의 접속으로 전환하여, 상술한 초기 공진 주파수의 검출로부터의 일련의 동작을 재실시하면 된다. 이에 의해, 사용 환경의 변화에도 대응할 수 있다.

(제 6 실시 형태)

도 12를 참조하여, 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 전기-기계-음향 변환 장치(A6)의 구성을 설명한다. 도 12는 본 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치(A6)의 블록도이다. 또한, 도 12에는, 지금까지 설명한 안테나(37), 수신 신호 처리부(36), 및 수신기(38)가 생략되어 있다. 또한, 도 11의 블록도에 포함된 구성 요소와 동일한 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있고, 그 설명은 여기서 생략한다.

본 실시 형태의 전기-기계-음향 변환 장치(A6)에서는, 단일의 발진부(31)만을 구비하고 있다. 이 경우의 동작으로서, 먼저 주파수 검출기(28)로 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수를 검출하고, 그 검출 결과를 전압 비교 회로(29)를 통해 제어부(32)에 전달한다. 다음에, 제어부(32)는 검출된 공진 주파수를 발진부(31)에 지시한다. 이에 의해, 발진부(31)는 이 전달된 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 전기 신호를 발진(발생)하여, 이 발진 신호에 의해서 전기-기계-음향 변환기(12)를 충분히 구동(진동 및/또는 음을 발생)시킨다.

또한, 주파수 검출기(28)의 구성이나 그 특징은, 제 1 실시 형태에서 도 5 등을 참조하여 주파수 검출기(13)에 대하여 설명한 대로이다. 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 주파수 검출기(28)로서, 감온 저항 소자를 구성 회로 소자로 포함하고 있는 브리지 회로를 사용하여 구성하면, 사용 환경 온도의 변화에 대해 안정된 출력을 얻을 수 있다. 또한, 제 1 실시 형태에서와 같이 주파수 검출기(28)로부터 피드백 된 신호의 전압 레벨을 제한할 목적으로 리미터(16)를 설치해도 좋다.

또한, 사용 환경의 변화에 따라 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수가 변동된 경우의 공진 주파수의 재검출, 및 재검출 후의 공진 주파수에 대응하는 주파수에서의 재발진 동작에 관해서는 제 5 실시 형태에서의 전기-기계-음향변환 장치(A5)의 대응하는 동작과 동일하며, 여기서 그 설명은 생략한다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 실시 형태의 전기-기계-음향 변환 장치(A6)에서는 발진 수단의 수가 1 개로 삭감되어 간단한 회로 구성을 갖는 전기-기계-음향 변환 장치가 제공된다.

또한, 제어부(32)로부터 발진부(31)에 2 개의 공진 주파수를 시분할로 지시하면, 시분할로 2 개의 공진 주파수에서 발진부(31)를 시분할로 발진시킬 수 있다.그 결과, 전기-기계-음향 변환기(12)에 있어서, 진동 및 음을 교대로 발생시킬 수 있다. 이에 의해서, 발진 수단의 수를 1 개로 삭감함과 동시에, 사용 환경의 변화 등에 의한 전기-기계-음향 변환기(12)의 기계적 공진 주파수의 변동을 항상 감시·보정하여, 안정된 공진 상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 제 5 및 제 6 실시 형태에서의 전기-기계-음향 변환 장치(A5 또는 A6)의 각 구성 요소는 전기-기계-음향 변환기(12)를 제외하고 마이크로 컴퓨터로서 일체화하는 것도 가능하다.

또한, 이상의 설명에서는, 전기-기계-음향 변환기는 자기장(자기 갭)의 내부에 삽입된 보이스 코일에 발생하는 자기력을 이용하는 전도형 변환기 방식이지만, 이 대신, 압전형 또는 전자형 등의 다른 변환기 방식이라도 본 발명은 동일한 효과를 발휘한다.

Claims

적어도 하나의 공진 주파수를 가지고 있고, 입력된 전기 신호를 진동만으로 또는 진동 및 음으로 변환하는 전기-기계-음향 변환 수단과,

상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하고 있는 주파수 대역의 신호를 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 입력 신호로서 공급하는 신호 공급 수단과,

상기 전기-기계-음향 변환 수단으로부터 출력된 전기 신호 중에서 상기 전기 -기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호 성분을 검출하여, 상기 신호 공급 수단에의 입력 신호의 일부로서 출력하는 주파수 검출 수단을 구비하고 있는, 전기-기계-음향 변환 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 공급 수단은 부여된 입력 신호를 증폭하는 증폭 수단인 전기-기계-음향 변환 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 증폭 수단은 상기 증폭 수단과 상기 주파수 검출 수단 중 적어도 한 쪽을 포함하고 있는 전기 회로계에서 발생되는 노이즈를 상기 입력 신호로서 증폭하는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중적어도 하나를 포함하고 있는 주파수 대역의 신호를 발생하여, 상기 증폭 수단의 상기 입력 신호로서 공급하는 신호 발생 수단을 더 구비하고 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 증폭 수단은 상기 증폭 수단과 상기 주파수 검출 수단 중 적어도 한 쪽을 포함하고 있는 전기 회로계에서 발생되는 노이즈를 상기 입력 신호의 일부로서 증폭하는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전기-기계-음향 변환 수단은 적어도 2 개의 기계적 공진 주파수를 가지며, 상기 공진 주파수 중 적어도 2 개에 대응하는 입력 전기 신호를 각각 진동 또는 음으로 변환하도록 구성되어 있고,

상기 신호 공급 수단은, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하고 있는 주파수 대역의 제 1 전기 신호를 발진하여 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 입력 신호로서 출력하는 제 1 발진 수단과, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 적어도 하나의 공진 주파수에 상당하는 주파수로 제 2 전기 신호를 발진하여 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 입력 신호로서 출력하는 제 2 발진 수단을 포함하고 있으며,

상기 주파수 검출 수단의 검출 정보에 기초하여, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호를 소정의 타이밍으로 발진하도록 상기 제 2 발진 수단을 제어하는 제어 수단이 설치되어 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 주파수 검출 수단의 출력 전압과 소정의 기준 전위를 비교하여 전위차에 관한 정보를 상기 제어 수단에 공급하는 전압 비교 수단을 더 구비하고 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 공급 수단은 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하고 있는 주파수 대역의 전기 신호를 발진하여 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 입력 신호로서 출력하는 발진 수단을 포함하고 있으며,

상기 주파수 검출 수단의 검출 정보에 기초하여, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호를 소정의 타이밍으로 발진하도록 상기 발진 수단을 제어하는 제어 수단이 설치되어 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 주파수 검출 수단의 출력 전압과 소정의 기준 전위를 비교하여 전위차에 관한 정보를 상기 제어 수단에 공급하는 전압 비교 수단을 더 구비하고 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 발진 수단이 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하고 있는 주파수 대역의 상기 전기 신호의 발진과, 상기 주파수 검출 수단에서 검출된 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호의 발진을 시분할로 행하도록 상기 발진 수단을 제어하는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 발진 수단이 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나를 포함하고 있는 주파수 대역을 스위프 하도록 상기 전기 신호를 발진하고, 상기 주파수 검출 수단이 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 기계적 공진 주파수를 검출하면 이 검출된 기계적 공진 주파수에 상당하는 주파수를 갖는 신호의 발진을 행하도록 상기 발진 수단을 제어하는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 주파수 검출 수단은 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 소정의 구성 요소의 전기 임피던스를 구성 회로 소자의 하나로서 사용하여 구성된 브리지 회로를 구비하고 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 소정의 구성 요소가 보이스 코일인 전기-기계-음향 변환 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 브리지 회로의 다른 3 개의 구성 회로 소자의 각각이 저항 성분을 포함하고 있는 회로 소자인 전기-기계-음향 변환 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 소정의 구성 요소의 전기 임피던스를 Z1, 이에 직렬로 접속된 상기 브리지 회로의 구성 회로 소자의 전기 임피던스를 Z2, 상기 전기 임피던스(Z1,Z2)의 직렬 접속 회로에 병렬로 접속된 직렬 접속 회로를 구성하는 상기 브리지 회로의 구성 회로 소자의 전기 임피던스를 Z3 및 Z4로 하면, 상기 브리지 회로는 입력 전압이 상기 전기 임피던스(Z1,Z3)의 접속점과 상기 전기 임피던스(Z2,Z4)의 접속점 사이에 부여되고, 출력 전압이 상기 전기 임피던스(Z1,Z2)의 접속점과 상기 전기 임피던스(Z3,Z4)의 접속점 사이에서 인출되도록 구성되어 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 전기 임피던스(Z2)가 주위 온도의 변화에 따라 저항 값이 변화하는 감온 저항 소자인 전기-기계-음향 변환 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 감온 저항 소자의 저항 온도 특성이 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 소정의 구성 요소의 전기 임피던스(Z1)의 저항 온도 특성과 실질적으로 동일한 전기-기계-음향 변환 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 공진 주파수 중 적어도 하나에 상당하는 주파수를 갖는 신호를 통과시키는 필터 수단을 더 구비하고 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 주파수 검출 수단의 출력측에 접속된 상기 주파수 검출 수단의 출력 신호의 전압 레벨을 제한하는 리미터 수단을 더 구비하고 있는 전기-기계-음향 변환 장치.
착신 신호를 수신하는 안테나 수단과,

상기 착신 신호를 신호 처리하여 소정의 전기 신호를 출력하는 수신 신호 처리 수단과,

전기-기계-음향 변환 장치를 구비하고 있고,

상기 전기-기계-음향 변환 장치는 제 1 항에 기재된 것이며,

상기 수신 신호 처리 수단으로부터의 상기 전기 신호에 의해 상기 전기-기계-음향 변환 장치로의 신호 입력 상태가 제어되는 휴대 단말 장치.
제 20 항에 있어서, 상기 수신 신호 처리 수단으로부터 출력된 신호가 상기 전기-기계-음향 변환 장치에 포함된 상기 신호 공급 수단의 상기 입력 신호의 일부로서 공급되는 휴대 단말 장치.
제 20 항에 있어서, 상기 수신 신호 처리 수단으로부터 출력된 신호가 상기 전기-기계-음향 변환 장치에 포함된 상기 전기-기계-음향 변환 수단의 상기 입력신호의 일부로서 공급되는 휴대 단말 장치.
제 20 항에 있어서, 상기 전기-기계-음향 변환 장치에 포함된 상기 전기-기계-음향 변환 수단이 사용자에 대하여 음성 신호를 재생하는 수신기로서의 기능도 발휘하는 휴대 단말 장치.