(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に、磁気回路により駆動されて振動する振動板(８)が設置され、該振動板(８)の振動によって、ケーシングの外部へ向けて音響を発生させる報知装置において、前記磁気回路は、振動板(８)に固定されたコイル(７)と、該コイル(７)に磁力線を鎖交させるべきマグネット(３)とから構成され、該コイル(７)には、前記振動板(８)の共振周波数ｆ１の信号成分を含む報知信号を発生する第１信号発生回路と、前記報知信号よりも電圧の低い音声信号を出力する第２信号発生回路とが、選択手段によって切り換え可能に接続され、着信時には第１信号発生回路がコイル(７)に接続され、オフフック操作に応じて第２信号発生回路がコイル(７)に接続され、前記ケーシングの内面には、振動板(８)の振動空間内へ突出する凸部(11e)が形成され、該凸部(11e)は、非駆動時の振動板(８)から所定距離だけ離間する高さであって、コイル(７)に第１信号発生回路が接続されたときの振動板(８)の振動空間に達し、且つ、コイル(７)に第２信号発生回路が接続されたときの振動板(８)の振動空間には達しない高さを有していることを特徴とする報知装置。
【請求項２】
第２信号発生回路は、音声信号に含まれる前記共振周波数ｆ１の信号成分を抑圧して出力するフィルタを具えている請求項１に記載の報知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、ページャー等の携帯用通信機器、或いは腕時計、玩具等の小型機器に内蔵する報知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機においては、着信を音響によって報知するための音響発生装置(リンガー)が内蔵されると共に、着信を電話機本体の振動によって報知するための振動発生装置が内蔵されており、状況に応じて両者を使い分けることが可能となっている。
しかしながら、携帯電話機の様な小型機器には、音響発生装置と振動発生装置の両者を内蔵するためのスペースに十分な余裕がなく、これら両装置の装備によって機器が大型化する問題があった。
そこで出願人は、図１１及び図１２に示す如き、音響発生装置と振動発生装置の機能を併せ持つコンパクトな音響・振動発生装置を提案している(特開平10-14194号)。
【０００３】
該音響・振動発生装置は、樹脂製のケーシング(110)内に２つの振動系を具えている。該ケーシング(110)は、第１振動系を支持する下ケース(110a)と、第２振動系を支持する上ケース(110b)とから構成され、上ケース(110b)の中央部には放音口(111)が開設されている。
第１振動系は、第１振動板(112)と、永久磁石(113)を具えた第１振動体(116)とから構成され、第１振動板(112)の内周側に、第１振動体(116)が接着等によって取り付けられ、第１振動板(112)の外周側が下ケース(110a)に接着等によって取り付けられる。これによって、第１振動系は、下ケース(110a)に対して上下に振動可能となる。第１振動体(116)には、永久磁石(113)の上下に、それぞれ上ヨーク(114)と下ヨーク(115)が配備され、これによって磁気回路が形成される。永久磁石(113)は、上面がＮ極、下面がＳ極となる様に着磁されている。上ヨーク(114)は内周に垂直壁を有するリング状に形成される一方、下ヨーク(115)は、中央に隆起部を有する円板状に形成されている。上ヨーク(114)の垂直壁と下ヨーク(115)の中央隆起部との間には、第２振動体(117)が上下動可能となるような磁気ギャップ(121)が形成されている。
【０００４】
一方、第２振動系は、第２振動板(122)と、コイル(118)を具えた第２振動体(117)とから構成され、第２振動板(122)の内周側に、第２振動体(117)が接着等によって取り付けられ、第２振動板(122)の外周側が上ケース(110b)に接着等によって取り付けられる。これによって、第２振動系は、上ケース(110b)に対して上下に振動可能となる。第２振動体(117)のコイル(118)は、第２振動板(122)の裏面に、円筒状のボビン(119)を介して支持されており、コイル(118)及びボビン(119)は、第１振動体(116)の磁気ギャップ(121)内を移動可能に配備されている。
【０００５】
上記第２振動系は可聴帯の固有振動数(例えば２ｋＨｚ程度)を有するのに対し、上記第１振動系は第２振動系よりも低い固有振動数(例えば１００Ｈｚ程度)を有している。そこで、コイル(118)の一対の自由端(123)(123)に駆動回路(図示省略)を接続して、コイル(118)に第２振動系の固有振動数を有する駆動信号を供給することによって、第２振動系が共振し、音響が発せられる。これに対し、コイル(118)に第１振動系の固有振動数を有する駆動信号を供給することによって、第１振動系が共振し、体感可能な振動が発せられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記音響・振動発生装置の如き小型の報知装置においては、小型のケーシング内に多数の部材が配置されるため、各部材の寸法や電圧仕様が限られることになり、充分な音圧の報知音(リンガー音)を発生させることが困難である問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、簡易な構成で充分な音圧の報知音を発生させることが出来る報知装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る報知装置は、ケーシング内に、磁気回路により駆動されて振動する振動板(８)が設置されて、該振動板(８)の振動によって、ケーシングの外部へ向けて音響を発生させるものであり、前記磁気回路は、振動板(８)に固定されたコイル(７)と、該コイル(７)に磁力線を鎖交させるべきマグネット(３)とから構成されている。該コイル(７)には、前記振動板(８)の共振周波数ｆ１の信号成分を含む報知信号を発生する第１信号発生回路と、前記報知信号よりも電圧の低い音声信号を出力する第２信号発生回路とが、選択手段によって切り換え可能に接続されている。着信時には第１信号発生回路がコイル(７)に接続され、オフフック操作に応じて第２信号発生回路がコイル(７)に接続される。
前記ケーシングの内面には、振動板(８)の振動空間内へ突出する凸部(11e)が形成され、該凸部(11e)は、非駆動時の振動板(８)から所定距離だけ離間する高さであって、コイル(７)に第１信号発生回路が接続されたときの振動板(８)の振動空間に達し、且つ、コイル(７)に第２信号発生回路が接続されたときの振動板(８)の振動空間には達しない高さを有している。
【００１３】
上記本発明の報知装置においては、選択手段の切り換えにより、コイル(７)に第１信号発生回路を接続することによって、コイル(７)に報知信号が供給されて、振動板(８)が共振周波数ｆ１で駆動される。これによって、振動板(８)が共振して、大きな音響(報知音)を発生する。又、振動板(８)は共振による大きな振幅に伴って、ケーシングの凸部(11e)に対する衝突を繰り返し、このときの衝撃によって大きな音圧の音響が発生する。これによってケーシングも衝撃力を受けて振動し、音響を発生することになる。この結果、従来よりも大きな音圧の報知音が発生する。
一方、選択手段の切り換えにより、コイル(７)に第２信号発生回路を接続することによって、コイル(７)に音声信号が供給されて、振動板(８)が駆動される。これによって、振動板(８)が振動して、音声が発せられる。この際、振動板(８)の振幅は小さく、振動板(８)がケーシングの凸部(11e)に衝突することはない。従って、音声にノイズが加わることはない。
【００１４】
具体的構成において、第２信号発生回路は、音声信号に含まれる前記共振周波数ｆ１の信号成分を抑圧して出力するフィルタを具えている。
従って、音声信号に含まれる前記共振周波数ｆ１の信号成分が振動板(８)の共振によって大きく増幅されることはなく、共振による音質の変化が防止される。
【００１５】
【発明の効果】
本発明に係る報知装置によれば、ケーシングに凸部(11e)を形成するだけの簡易な構成によって、大きな音圧の報知音を発生させることが出来る。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を携帯電話機の音響・振動発生装置に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明の携帯電話機は、図８に示す如く、アンテナ(100)が突設された小型のケーシング(101)の表面に、ディスプレイ(102)、操作釦(103)、及び送話部(104)を配備すると共に、ケーシング(101)の内部には、本発明の音響・振動発生装置(20)を設置して、受話部を構成している。
又、ケーシング(101)の内部には、図９に示す回路が配備されている。該回路の構成については後述する。
【００１７】
図１に示す如く、本発明の音響・振動発生装置(20)においては、両端が開口した円筒状を呈する樹脂製の本体ケース(10)と、本体ケース(10)の上方開口部に取り付けれた円盤状の樹脂製のカバー(11)と、本体ケース(10)の下方開口部に取り付けられた円盤状の金属製の底板(12)とによって、扁平なケーシングが構成されており、該ケーシング内には、可聴帯の固有振動数(例えば２.５ｋＨｚ)を有し、該固有振動数で駆動されて音響を発生する音響発生ユニット(９)と、音響発生ユニット(９)の固有振動数よりも低い固有振動数(例えば１３０Ｈｚ)を有し、該固有振動数で駆動されてケーシングを振動させる振動発生ユニット(６)とが配備されている。
又、本体ケース(10)の端部には、ホルダー(10i)が一体に成形され、該ホルダー(10i)に、音響発生ユニット(９)及び／又は振動発生ユニット(６)を駆動するための駆動信号を入力すべき一対の中継端子(13)(14)が取り付けられている。
【００１８】
上記音響・振動発生装置(20)の更に具体的な構造について、その組立工程と共に詳述する。
図２は、振動発生ユニット(６)の構造を表わしており、リング状の第１振動板(１)には、同心位置に、純鉄製の下ヨーク(２)が接着固定される。ここで、第１振動板(１)の中央開口(1a)と下ヨーク(２)の裏面に突設された凸部(2a)とが互いに嵌合することによって、正確な位置決めが為される。
次に、軸方向に単極着磁された円板形のマグネット(３)を、下ヨーク(２)の底面(2b)の同心位置に固定する。固定はマグネット(３)の吸引力のみで行なわれ、治具(図示せず)を用いることによって、同心位置に位置決めすることが出来る。
更に、円板状を呈する純鉄製の上ヨーク(４)が、マグネット(３)の上面に、同様に治具を用いて同心位置に位置決めされると共に、マグネット(３)の吸引力によって固定される。
【００１９】
最後に、タングステン等の比重の大きな材料からなるリング状の錘片(５)が、下ヨーク(２)の外周面(2c)に嵌合し、接着固定される。ここで接着剤としては、紫外線及び熱によって硬化するアクリル系嫌気性の接着剤を採用することが、組立性、及びリフロー時の熱に耐える耐熱性の点から適切である。
斯くして、振動発生ユニット(６)が構成されることになる。
【００２０】
尚、第１振動板(１)は、外径１４ｍｍ程度、厚さ０.１２ｍｍ程度のステンレス鋼製の板バネであって、図３に示す様に、前記下ヨーク(２)の凸部(2a)が嵌合すべき直径８ｍｍ程度の中央開口(1a)を包囲して、帯幅３ｍｍ程度の渦巻き状の３条のバネ部(1b)(1c)(1d)が形成されている。
従って、図４に示すように、前記本体ケース(10)との間で第１振動板(１)を挟持すべき外周部(1e)が固定端となり、下ヨーク(２)、マグネット(３)、上ヨーク(４)、及び錘片(５)が一体のマグネット装置として、軸方向に振動することになる。
【００２１】
図５は、音響発生ユニット(９)の構造を表わしており、円筒状に巻かれたコイル(７)の一方の端面(7a)に、第２振動板(８)が治具(図示省略)によって同心位置に位置決めされ、接着固定される。ここで、コイル(７)の一対の自由端(7b)(7b)は、第２振動板(８)に開設された長孔(8a)を貫通し、その先端部が第２振動板(８)の表面(8b)に突出する。
尚、第２振動板(８)は、直径１４ｍｍ程度、厚さ０.０４ｍｍ程度のステンレス鋼製の板バネであって、本体ケース(10)とカバー(11)との間に挟持されるべき外周部(8c)が固定端となって、中央部(8d)が軸方向に振動する。
【００２２】
次に、図６を用いて、本体ケース(10)及びカバー(11)の更に具体的な構造、及び音響発生ユニット(９)の本体ケース(10)に対する取付け構造について説明する。
本体ケース(10)はＰＰＳ、ＬＣＰ等のリフロー時の温度に耐える耐熱性樹脂によって形成されている。これらの樹脂材は、金属に比べて接着性が低いので、本体ケース(10)には予め硬化促進剤を塗布しておく。
【００２３】
カバー(11)の内面には、第２振動板(８)の振動空間内へ突出するリング状の凸部(11e)が一体に形成されている(図１参照)。該凸部(11e)は、音響発生ユニット(９)の動作停止時には、図７の如く静止状態の振動板(８)から所定距離ｄ(例えば数十μｍ)だけ離間している。
【００２４】
第２振動板(８)は、図６の如く、その外周部(8c)が本体ケース(10)の内周段差部(10a)に面接触され、接着によって固定される。ここで、第２振動板(８)の突片(8e)がケースの切欠き(10b)と嵌合して、第２振動板(８)の周方向の位置決めが為され、更に外周端面(8f)が本体ケース(10)の内周面(10c)と嵌合することによって、第２振動板(８)が本体ケース(10)と同心位置に位置決めされる。コイル(７)の自由端(7b)(7b)は鎖線で示す様に、本体ケース(10)の切欠き(10b)へ向けて折り曲げられる。
【００２５】
その後、ＰＰＳ、ＬＣＰ等の樹脂によって成型されたカバー(11)が、第２振動板(８)の上面を被って、本体ケース(10)に固定される。ここで、カバー(11)の突片(11a)が本体ケース(10)の切欠き(10b)と嵌合し、カバー(11)の周方向の位置決めが為され、更に外周面(11b)が本体ケース(10)の内周面(10c)と軽い圧入状態で嵌合し、同心位置に位置決めされ、接着固定される。接着剤は、前記硬化促進剤の働きにより、数分以内に初期硬化が得られる。
尚、カバー(11)は、図１に示す断面形状を有しており、下面外周部(11d)が第２振動板(８)の上面外周部(8g)と面接触し、本体ケース(10)の内周段差部(10a)との間で、第２振動板(８)の外周部を挟持する。
【００２６】
上記音響・振動発生装置(20)の各構成部品の位置関係は図１に示す通りであって、コイル(７)は、下ヨーク(２)の内周面(2d)と上ヨーク(４)の外周面の間に形成される磁気ギャップ(磁界)中に位置するため、コイル(７)に交番電流を流すことによって、軸方向の交番電磁力が発生する。ここで、振動発生ユニット(６)の固有振動数(約１３０Ｈｚ)に一致した周波数の交番電流を流すことによって、振動発生ユニット(６)が軸方向に振動し、ケーシングを振動させて、着信を報知する。又、音響発生ユニット(９)の固有振動数(約２.５ｋＨｚ)に一致する周波数の交番電流を流すことによって、音響発生ユニット(９)が軸方向に振動し、カバー(11)の放音口(11c)から音響を放出して、着信を報知する。
【００２７】
音響・振動発生装置(20)には、図９に示す回路が接続される。
該回路において、送話用マイクロホン(108)から入力されたアナログ音声信号は、音声処理回路(111)にてデジタル音声信号に変換された後、信号処理回路(112)にて信号処理され、無線回路(113)にて周波数変換及び変調が施された後、所定の送信出力にてアンテナ(100)から送信される。一方、アンテナ(100)によって受信された信号は、無線回路(113)にて周波数変換及び復調が施され、更に信号処理回路(112)にてデジタル音声信号が取り出され、該デジタル音声信号は、音声信号処理回路(111)にてアナログ音声信号に変換された後、フィルター回路(114)を経て、３つの端子ａ、ｂ、ｃを有するスイッチ手段(115)の端子ａに印加される。フィルタ回路(114)は、ローパスフィルターから構成されて、第２振動板(８)の共振周波数ｆ１付近の周波数成分をカットするものである。
【００２８】
信号処理回路(112)には、自局に対する呼び出しを検出する着信検出回路(116)が接続され、着信検出信号は制御回路(120)へ供給される。又、操作釦(103)によって、着信時の報知を音響で行なうか、振動で行なうかを設定する呼出設定手段(117)が構成され、その設定信号は制御回路(120)へ供給される。
スイッチ手段(115)の端子ｂには第１信号発生手段(118)が接続され、端子ｃには第２信号発生手段(119)が接続されており、制御回路(120)は、着信検出時にスイッチ手段(115)を端子ｂ又は端子ｃに切り換える。
【００２９】
第１信号発生手段(118)が発生する第１信号は、周波数が１３０Ｈｚの矩形波であり、前記振動発生ユニット(６)の固有振動数と等しい周波数に設定される。従って、スイッチ手段(115)を端子ｂに切り換えて、第１信号を経て音響・振動発生装置(20)へ供給することによって、振動発生ユニット(６)を共振させることが出来る。
【００３０】
一方、第２信号発生手段(119)が発生する第２信号は、２.５ｋＨｚの信号を一定周期で含んでいる。従って、スイッチ手段(115)を端子ｃに切り換えて、第２信号を音響・振動発生装置(20)へ供給することによって、音響発生ユニット(９)を共振させて、リンガー音を発生させることが出来る。
ここで、第２信号の電圧は３Ｖ程度と充分に高いため、第２振動板(８)には、図７に破線で示す様に共振による大きな振幅が発生して、図７に破線で示す様に第２振動板(８′)がカバー(11)の凸部(11e)に対して衝突を繰り返すことになる。
このときの衝撃によって、第２振動板(８)から大きな音響が発生すると共に、カバー(11)にも振動が発生して、音響が発生する。この結果、大きな音圧の着信報知音が得られることになる。
【００３１】
制御回路(120)は、オフフック操作に応じて、スイッチ手段(115)を端子ａに切り換え、音声処理回路(111)から供給される音声信号を、フィルタ(114)及びスイッチ手段(115)を経て、音響・振動発生装置(20)へ供給する。これによって、音響発生ユニット(９)が振動し、音響発生ユニット(９)が受話スピーカとなって、音声(受話音)が発せられることになる。
ここで、音声処理回路(111)から供給される音声信号は、振幅が１００ｍＶ程度で、略３００Ｈｚ〜３ｋＨｚの周波数帯域を有し、音響発生ユニット(９)の共振周波数を含んでいるが、フィルタ(114)を通過することによって、２.５ｋＨｚの周波数を有する信号成分が抑圧されるため、第２振動板(８)には該振動成分による共振は発生しない。従って、受話音の音質に変化はない。
【００３２】
又、音声信号は振幅が１００ｍＶ程度と低いため、このときの第２振動板(８)の振幅は、着信報知時の振幅に比べて充分に小さく、図７に鎖線で示す様に、第２振動板(８″)がカバー(11)の凸部(11e)に衝突することはない。従って、衝突によるノイズの発生はない。
【００３３】
次に、音響・振動発生装置(20)を落下させたとき等に受ける衝撃力に対する安全機構について説明する。
図３に示すように第１振動板(１)は、大きな振幅を発生させるべく渦巻状バネ構造を有しているので、衝撃力に対する強度が十分とは言い難い。そこで、本実施例では、振動発生ユニット(６)の上下にそれぞれストッパーを設けて、振動発生ユニット(６)の変位を規制することによって、構成部品の安全を図っている。
【００３４】
即ち、図１に示す様に、本体ケース(10)の内周面には、振動発生ユニット(６)の変位の上限を規制すべき上ストッパー(10h)が突設されている。
従って、衝撃力を受けて、振動発生ユニット(６)が上方向に過度に変位せんとするとき、その変位の途中で、錘片(５)の外周段差部(5a)が上ストッパー(10h)に当接し、それ以上の変位が阻止される。従って、第１振動板(１)自体が過大な変位によって損傷を受けることがないばかりでなく、上ヨーク(４)、下ヨーク(２)或いは錘片(５)が第２振動板(８)と直接に衝突することが阻止されて、第２振動板(８)の損傷も防止される。更に、コイル(７)の端面(7c)と下ヨーク(２)の底面(2b)の衝突が阻止されるので、コイル(７)が損傷を受けることもない。
【００３５】
又、底板(12)の底面中央部には、僅かな段差を有する下ストッパー(12f)が突設されている。振動発生ユニット(６)が下方向に過度に変位せんとするとき、その変位の途中で、下ヨーク(２)の凸部(2a)が下ストッパー(12f)に当接し、それ以上の変位が阻止される。従って、第１振動板(１)が過大な変位によって損傷を受けることはない。
【００３６】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、図１０に示す如く、本体ケース(10)の上ストッパー(10h)に、着信報知時に第２振動板(８)が衝突すべき凸部(10j)を突設してもよい。
又、音響・振動発生装置(20)を受話スピーカとして兼用しない場合には、凸部(11e)(10j)を、静止状態の第２振動板(８)と接触する高さに形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音響・振動発生装置の断面図である。
【図２】該音響・振動発生装置に装備される振動発生ユニットの分解斜視図である。
【図３】第１振動板の斜視図である。
【図４】振動発生ユニットの斜視図である。
【図５】音響発生ユニットの分解斜視図である。
【図６】カバー、音響発生ユニット及び本体ケースの分解斜視図である。
【図７】本発明に係る音響・振動発生装置の要部を示す拡大断面図である。
【図８】本発明を実施すべき携帯電話機の斜視図である。
【図９】携帯電話機の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る音響・振動発生装置の他の構成例を示す断面図である。
【図１１】従来の音響・振動発生装置の断面図である。
【図１２】該音響・振動発生装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
(20)  音響・振動発生装置
(10)  本体ケース
(11)  カバー
(11e)  凸部
(12)  底板
(６)  振動発生ユニット
(１)  第１振動板
(２)  下ヨーク
(３)  マグネット
(４)  上ヨーク
(５)  錘片
(９)  音響発生ユニット
(７)  コイル
(８)  第２振動板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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