(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の振動力周波数特性を有する機械振動系を有する振動器を駆動する駆動回路であって、
前記機械振動系は、所定の周波数範囲で周波数の上昇と下降とで異なる振動力周波数特性を有し、
前記周波数範囲は、該周波数範囲で最も低い周波数を表す低域限界周波数と該周波数範囲で最も高い周波数を表す高域限界周波数とを含み、
前記駆動回路は、前記周波数範囲に含まれる周波数を有する第１信号と、前記低域限界周波数より低い周波数を有する第２信号とを前記振動器に出力し、
前記第２信号は、前記第１信号と同時に前記振動器に出力され、
前記振動器は、電気信号を音と振動との少なくとも一方に変換する機能を有し、
前記振動器は、磁気回路部と少なくとも１つのサスペンションとを含み、
前記サスペンションは、非線形サスペンションである、駆動回路。
【請求項２】
前記サスペンションは、スチフネスＳを変位Ｘの多次関数であらわした場合、Ｘ2項が値を有する非線形サスペンションである、請求項１記載の駆動回路。
【請求項３】
駆動回路は、振動の周波数信号、あるいは音の電気音響信号を発生する電気信号発生装置である、請求項１記載の駆動回路。
【請求項４】
前記第１信号は、周波数が連続的に変化する掃引信号を含む、請求項１記載の駆動回路。
【請求項５】
前記第１信号は、複数個のポイント周波数信号を含む、請求項１記載の駆動回路。
【請求項６】
前記第１信号と前記第２信号との少なくとも一方は、周波数が低いほうから高い方へ変化する上昇信号を含む、請求項１記載の駆動回路。
【請求項７】
前記第１信号は、周波数が連続的に変化する掃引信号を含み、
前記第１信号は、上昇から下降への第１折り返し周波数と下降から上昇への第２折り返し周波数とを有し、
前記第１折り返し周波数は、前記高域限界周波数よりも低く、
前記第２折り返し周波数は、前記低域限界周波数よりも高い、請求項１記載の駆動回路。
【請求項８】
前記第１信号は、少なくとも１つのポイント周波数信号を含む、請求項１記載の駆動回路。
【請求項９】
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号とを加算した合成信号を前記振動器に出力する、請求項１記載の駆動回路。
【請求項１０】
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号とを位相を変えて加算した合成信号を前記振動器に出力する、請求項１記載の駆動回路。
【請求項１１】
前記第１信号と前記第２信号との少なくとも一方は、正弦波信号を含む、請求項１記載の駆動回路。
【請求項１２】
前記第１信号と前記第２信号との少なくとも一方は、矩形波信号を含む、請求項１記載の駆動回路。
【請求項１３】
前記駆動回路は、前記合成信号の出力電圧のピークを制限するリミッターを含む、請求項９記載の駆動回路。
【請求項１４】
前記合成信号は、正弦波信号であり、
前記合成信号は、隣合う２つの周波数信号を１組の信号として、第１組は逆相として合成し、第２組は正相で合成し、上記第１組、第２組の信号をさらに１組の組み合わせとして複数個、これを合成して構成される周波数信号である、請求項１０記載の駆動回路。
【請求項１５】
所定の振動力周波数特性を有する機械振動系を有する振動器と、
前記振動器を駆動する駆動回路とを備え、
前記機械振動系は、所定の周波数範囲で周波数の上昇と下降とで異なる振動力周波数特性を有し、
前記周波数範囲は、該周波数範囲で最も低い周波数を表す低域限界周波数と該周波数範囲で最も高い周波数を表す高域限界周波数とを含み、
前記駆動回路は、前記周波数範囲に含まれる周波数を有する第１信号と、前記低域限界周波数より低い周波数を有する第２信号とを前記振動器に出力し、
前記第２信号は、前記第１信号と同時に前記振動器に出力され、
前記振動器は、磁気回路部と少なくとも１つのサスペンションとを含み、
前記サスペンションは、非線形サスペンションである、電機機械音響変換装置。
【請求項１６】
前記サスペンションは、スチフネスＳを変位Ｘの多次関数であらわした場合、Ｘ2項が値を有する非線形サスペンションである、請求項１５記載の電気機械音響変換装置。
【請求項１７】
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号とを加算した合成信号を前記振動器に出力し、
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号との周波数と周波数間隔と位相と電圧レベルとの少なくとも１つを変化させることにより、該合成信号を選択的に変化させる、請求項１５記載の電気機械音響変換装置。
【請求項１８】
所定の振動力周波数特性を有する機械振動系を有する振動器と、
着信信号と受話信号とを受信するアンテナと、
前記着信信号を信号処理して電気信号を前記振動器に出力する受信信号処理手段と、
前記振動器を駆動する駆動回路とを備え、
前記機械振動系は、所定の周波数範囲で周波数の上昇と下降とで異なる振動力周波数特性を有し、
前記周波数範囲は、該周波数範囲で最も低い周波数を表す低域限界周波数と該周波数範囲で最も高い周波数を表す高域限界周波数とを含み、
前記駆動回路は、前記周波数範囲に含まれる周波数を有する第１信号と、前記低域限界周波数より低い周波数を有する第２信号とを前記振動器に出力し、
前記第２信号は、前記第１信号と同時に前記振動器に出力され、
前記振動器は、磁気回路部と少なくとも１つのサスペンションとを含み、
前記サスペンションは、非線形サスペンションである、携帯端末装置。
【請求項１９】
前記サスペンションは、スチフネスＳを変位Ｘの多次関数であらわした場合、Ｘ2項が値を有する非線形サスペンションである、請求項１８記載の携帯端末装置。
【請求項２０】
前記受信信号処理手段の出力に基づいて、前記振動器を前記駆動回路と前記受信信号処理手段とのいずれかと接続する切替手段をさらに備える、請求項１８記載の携帯端末装置。
【請求項２１】
前記受信信号処理手段により出力される前記電気信号と前記駆動回路の出力とを合成する信号合成手段をさらに備える、請求項１８記載の携帯端末装置。
【請求項２２】
前記受信信号処理手段と前記信号合成手段との間に設けられる第１スイッチと、
前記駆動回路と前記信号合成手段との間に設けられる第２スイッチと、
前記信号合成手段と前記振動器との間に設けられる第３スイッチとをさらに備える、請求項２１に記載の携帯端末装置。
【請求項２３】
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号とを加算した合成信号を前記振動器に出力し、
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号との周波数と周波数間隔と位相と電圧レベルとの少なくとも１つを変化させることにより、該合成信号を選択的に変化させる、請求項１８記載の携帯端末装置。
【請求項２４】
所定の振動力周波数特性を有する機械振動系を有する振動器を駆動する駆動回路であって、
前記機械振動系は、所定の周波数範囲で周波数の上昇と下降とで異なる振動力周波数特性を有し、
前記周波数範囲は、該周波数範囲で最も低い周波数を表す低域限界周波数と該周波数範囲で最も高い周波数を表す高域限界周波数とを含み、
前記駆動回路は、前記周波数範囲に含まれる周波数を有する第１信号と、前記低域限界周波数より低い周波数を有する第２信号とを前記振動器に出力し、
前記第２信号は、前記第１信号と同時か、若しくは、それ以前に前記振動器に出力され、
前記振動器は、電気信号を音と振動との少なくとも一方に変換する機能を有し、
前記振動器は、磁気回路部と少なくとも１つのサスペンションとを含み、
前記サスペンションは、スチフネスＳを変位Ｘの多次関数であらわした場合、Ｘ2項が値を有する非線形サスペンションである、駆動回路。
【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、ポケットベル、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ  Ｐｈｏｎｅ  Ｓｅｔ）などの携帯端末の呼び出し音又は呼び出し用振動の発生に使用される電気−機械−音響変換装置およびその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話、ポケットベル、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ  Ｐｈｏｎｅ  Ｓｅｔ）等の携帯端末装置では、その本体内に複数個の電気−機械−音響変換器が取り付けられ、電気信号発生装置を接続してベル音や振動を選択的に発生させ着信を知らせる手段として用いられてきた。
【０００３】
携帯端末装置の小型化、軽量化を図るために、発音と振動を１つのユニットで実現する電気−機械−音響変換装置を用いた携帯電話が考案され、モトローラ対応日本出願特開平８−２７５２９３号公報に開示されている。
【０００４】
従来の技術における図３２の電気−機械−音響変換装置３２００は次のように構成される。可動質量部１が平面非線形バネ部材２で支持されている。コイル型３の内部には電磁コイル４が収納され、電磁コイル４の対向部に永久磁石５が可動質量部１の外周部に固着されて配置される。ここでは図示しないが、コイル型３の外周部がサウンドボード（例えば携帯電話のケース）に取り付けられた構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記電気−機械−音響変換装置３２００では、電磁コイル４に駆動信号が加えられると交番磁界が発生し、永久磁石５との間で交番励磁力が生じ可動質量部１が振動して、この振動がサウンドボードに伝達され、携帯電話の着信時の振動呼び出しを可能とするものである。また、発音に関しても同様の原理で動作するものである。ここで、大きな振動力を得るために、可動質量部１の支持部材２として平面非線形バネ部材が用いられる。図３３に、平面非線形バネ部材の変位周波数特性を示す。非線形バネ部材では跳躍現象と呼ばれる振動特性を示すことが知られている（例えば、吉久著「スピーカ」理工研究社（昭和４８年０３月））。これは周波数を上げていくと非線形バネ部材の変位特性がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄのように変化し、周波数を下げていくとＤ→Ｃ→Ｅ→Ｆ→Ａと変化する現象である。
【０００６】
そこで、従来の電気−機械−音響変換装置３２００は、Ｆ〜Ｂの周波数範囲では加える周波数信号の方向により特性が変化し安定な振動を得られないため、周波数信号の方向で特性が変化しないＡ〜Ｆの周波数範囲を掃引する駆動信号が用いられていた。しかし、Ａ〜Ｆの周波数範囲では、周波数Ｆでは振動力が大きくなるが周波数Ａでは振動力が極端に低下して、周波数掃引中における振動出力は必ずしも効率的なものではなかった。特に、携帯電話等の移動体情報端末装置では、駆動電源がバッテリーであるため変換器の効率を可能な限り向上させて省電力化を図ることが、長時間の使用のために強く求められるものである。
【０００７】
本発明は上記課題を解決して、安定的で高効率な振動出力が得られる電気−機械−音響変換装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る他の駆動回路は、所定の振動力周波数特性を有する機械振動系を有する振動器を駆動する駆動回路であって、前記機械振動系は、所定の周波数範囲で周波数の上昇と下降とで異なる振動力周波数特性を有し、前記周波数範囲は、該周波数範囲で最も低い周波数を表す低域限界周波数と該周波数範囲で最も高い周波数を表す高域限界周波数とを含み、前記駆動回路は、前記周波数範囲に含まれる周波数を有する第１信号と、前記低域限界周波数より低い周波数を有する第２信号とを前記振動器に出力し、前記第２信号は、前記第１信号と同時に前記振動器に出力され、前記振動器は、電気信号を音と振動との少なくとも一方に変換する機能を有し、前記振動器は、磁気回路部と少なくとも１つのサスペンションとを含み、前記サスペンションは、非線形サスペンションであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
前記サスペンションは、スチフネスＳを変位Ｘの多次関数であらわした場合、Ｘ2項が値を有してもよい。
【００２３】
駆動回路は、振動の周波数信号、あるいは音の電気音響信号を発生する電気信号発生装置であってもよい。
【００２４】
前記第１信号は、周波数が連続的に変化する掃引信号を含でもよい。
【００２５】
前記第１信号は、複数個のポイント周波数信号を含んでもよい。
【００２６】
前記第１信号と前記第２信号との少なくとも一方は、周波数が低いほうから高い方へ変化する上昇信号を含んでもよい。
【００２７】
前記第１信号は、周波数が連続的に変化する掃引信号を含み、前記第１信号は、上昇から下降への第１折り返し周波数と下降から上昇への第２折り返し周波数とを有し、前記第１折り返し周波数は、前記高域限界周波数よりも低く、前記第２折り返し周波数は、前記低域限界周波数よりも高くてもよい。
【００２８】
前記第１信号は、少なくとも１つのポイント周波数信号を含んでもよい。
【００２９】
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号とを加算した合成信号を前記振動器に出力してもよい。
【００３０】
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号とを位相を変えて加算した合成信号を前記振動器に出力してもよい。
【００３１】
前記第１信号と前記第２信号との少なくとも一方は、正弦波信号を含んでもよい。
【００３２】
前記第１信号と前記第２信号との少なくとも一方は、矩形波信号を含んでもよい。
【００３３】
前記駆動回路は、前記合成信号の出力電圧のピークを制限するリミッターを含んでもよい。
【００３４】
前記合成信号は、正弦波信号であり、前記合成信号は、隣合う２つの周波数信号を１組の信号として、第１組は逆相として合成し、第２組は正相で合成し、上記第１組、第２組の信号をさらに１組の組み合わせとして複数個、これを合成して構成される周波数信号であってもよい。
【００３８】
本発明に係る他の電気機械音響変換装置は、所定の振動力周波数特性を有する機械振動系を有する振動器と、前記振動器を駆動する駆動回路とを備え、前記機械振動系は、所定の周波数範囲で周波数の上昇と下降とで異なる振動力周波数特性を有し、前記周波数範囲は、該周波数範囲で最も低い周波数を表す低域限界周波数と該周波数範囲で最も高い周波数を表す高域限界周波数とを含み、前記駆動回路は、前記周波数範囲に含まれる周波数を有する第１信号と、前記低域限界周波数より低い周波数を有する第２信号とを前記振動器に出力し、前記第２信号は、前記第１信号と同時に前記振動器に出力され、前記振動器は、磁気回路部と少なくとも１つのサスペンションとを含み、前記サスペンションは、非線形サスペンションであり、そのことにより上記目的が達成される。
前記サスペンションは、スチフネスＳを変位Ｘの多次関数であらわした場合、Ｘ2項が値を有する非線形サスペンションであってもよい。
【００３９】
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号とを加算した合成信号を前記振動器に出力し、前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号との周波数と周波数間隔と位相と電圧レベルとの少なくとも１つを変化させることにより、該合成信号を選択的に変化させてもよい。
【００４７】
本発明に係る他の携帯端末装置は、所定の振動力周波数特性を有する機械振動系を有する振動器と、着信信号と受話信号とを受信するアンテナと、前記着信信号を信号処理して電気信号を前記振動器に出力する受信信号処理手段と、前記振動器を駆動する駆動回路とを備え、前記機械振動系は、所定の周波数範囲で周波数の上昇と下降とで異なる振動力周波数特性を有し、前記周波数範囲は、該周波数範囲で最も低い周波数を表す低域限界周波数と該周波数範囲で最も高い周波数を表す高域限界周波数とを含み、前記駆動回路は、前記周波数範囲に含まれる周波数を有する第１信号と、前記低域限界周波数より低い周波数を有する第２信号とを前記振動器に出力し、前記第２信号は、前記第１信号と同時に前記振動器に出力され、前記振動器は、磁気回路部と少なくとも１つのサスペンションとを含み、前記サスペンションは、非線形サスペンションであり、そのことにより上記目的が達成される。
前記サスペンションは、スチフネスＳを変位Ｘの多次関数であらわした場合、Ｘ2項が値を有する非線形サスペンションであってもよい。
【００４８】
前記受信信号処理手段の出力に基づいて、前記振動器を前記駆動回路と前記受信信号処理手段とのいずれかと接続する切替手段をさらに備えてもよい。
【００４９】
前記受信信号処理手段により出力される前記電気信号と前記駆動回路の出力とを合成する信号合成手段をさらに備えてもよい。
【００５０】
前記受信信号処理手段と前記信号合成手段との間に設けられる第１スイッチと、前記駆動回路と前記信号合成手段との間に設けられる第２スイッチと、前記信号合成手段と前記振動器との間に設けられる第３スイッチとをさらに備えてもよい。
【００５１】
前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号とを加算した合成信号を前記振動器に出力し、前記駆動回路は、前記第１信号と前記第２信号との周波数と周波数間隔と位相と電圧レベルとの少なくとも１つを変化させることにより、該合成信号を選択的に変化させてもよい。
本発明に係る駆動回路は、所定の振動力周波数特性を有する機械振動系を有する振動器を駆動する駆動回路であって、前記機械振動系は、所定の周波数範囲で周波数の上昇と下降とで異なる振動力周波数特性を有し、前記周波数範囲は、該周波数範囲で最も低い周波数を表す低域限界周波数と該周波数範囲で最も高い周波数を表す高域限界周波数とを含み、前記駆動回路は、前記周波数範囲に含まれる周波数を有する第１信号と、前記低域限界周波数より低い周波数を有する第２信号とを前記振動器に出力し、前記第２信号は、前記第１信号と同時か、若しくは、それ以前に前記振動器に出力され、前記振動器は、電気信号を音と振動との少なくとも一方に変換する機能を有し、前記振動器は、磁気回路部と少なくとも１つのサスペンションとを含み、前記サスペンションは、スチフネスＳを変位Ｘの多次関数であらわした場合、Ｘ2項が値を有する非線形サスペンションであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００５６】
【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て説明する。
【００５７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電気−機械−音響変換装置１００のブロック回路図である。同図によると、６は振動器、７は電気信号発生装置、ＳＷ１は信号切替スイッチである。
【００５８】
図２、図３Ａ、図３Ｂは本発明の電気−機械−音響変換装置１００に用いられる振動器６の構成例を示す。図２は分解斜視図であり、図３Ａはバッフルを除いた状態の上面図、図３Ｂは側断面図である。
【００５９】
図２、図３Ａ、図３Ｂによると、８は重り部を一体に形成したヨークとマグネットとプレートからなる磁気回路部であり、９、１０はこの磁気回路部８の上・下にそれぞれ結合された上・下サスペンションであり、この上・下サスペンション９，１０のそれぞれの対向辺には上・下サスペンション９，１０間では互いに異なる位置に上・下サスペンション９，１０から延出されたそれぞれ一対となる足部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂが設けられている。ここで、磁気回路部８の重量は３ｇである。
【００６０】
１１は上側開口部１１ｅと下側開口部１１ｆを有すると共に上記足部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂがそれぞれ結合される受納部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを設けたプラスチック性の支持部材であり、１２は外周縁を上記支持部材１１の下側開口部１１ｆに結合された非磁性体であるチタン材やプラスチックからなる振動板である。ボイスコイル１３は振動板１２の中央に接着され、端部が上記上・下サスペンション９，１０に支持された上記磁気回路部８の磁気ギャップ８ａに挿入される。
【００６１】
１４は上記支持部材１１の上側開口部１１ｅに装着されたバッフルであり、１１ｇはボイスコイル１３のリード線に接続される外部入力端子である。
【００６２】
上・下サスペンション９、１０の材質は例えばステンレス、ベリリューム合金等のバネ材料で、その寸法、形状により振幅変位量に対するスティフネス特性が非線形となるように設計される。ここで例えば、足部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂは長さ８ｍｍ、幅１ｍｍ、厚さ０．０８５ｍｍである。
【００６３】
図４は上・下サスペンション９、１０の変位−力特性を示す。この特性は上・下サスペンション９、１０の足部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂを固定し、中央部が結合された磁気回路部８に力を加えた場合の特性であり、横軸が変位、縦軸が力をあらわす。図５は図４の結果より、サスペンション９、１０のスティフネス特性を求めたものであり、横軸が変位、縦軸がスティフネスをあらわす。サスペンション９、１０は変位の増加とともにスティフネス値が増大する非線形性を示すものである。以上のような非線形サスペンション９、１０で構成された振動器６に周波数信号を入力した場合に、振動器６に発生する振動力特性を図６に示す（ここで、磁気回路部８の質量は約３ｇである）。図６では周波数を低周波数から高周波数に上昇させた場合と高周波数から低周波数に下降させた場合の力特性を示す。まず、周波数を連続的に上昇させると力はａ→ｂ→ｃ→ｄと変化する。
一方、周波数を連続的に下降させるとｄ→ｃ→ｅ→ｆ→ａと変化する。この結果は、図３３で説明した従来の非線形サスペンションとほぼ同じ現象であり、非線形サスペンションの跳躍現象として知られている。
【００６４】
以上のような非線形サスペンションで構成された振動器６を用いる電気−機械−音響変換装置の動作を説明する。
【００６５】
電気信号発生装置７で発生した周波数信号は、信号切替スィッチＳＷ１がＯＮとなると振動器６に入力される。前記周波数信号は図６で示した非線形サスペンション９、１０の力特性で周波数の上昇と下降で異なる特性を示すポイントｆを低域限界周波数ｆＬ、ポイントｂを高域限界周波数ｆＨとして、ｆＬとｆＨの周波数範囲をＷｂとするとき、少なくとも周波数信号の１つがｆＬよりも高くｆＨよりも低い周波数を含むものである。周波数範囲Ｗｂでは振動器６が発生する力は最大となるが、例えば図６の周波数範囲Ｗｂで大きな力が得られる１４０Ｈｚの信号のみを加えた場合、力の値は周波数を下降して得られる特性上の１４０Ｈｚとなるポイントｇの値となり、目的とする周波数の上昇で得られる１４０Ｈｚの力値であるポイントｈとはならないものであった。また、Ｗｂ内でｂ→ｆというように周波数を下降させても同様に、力値が上昇スィープの特性ｆ→ｂを再現するものではない。大きな力が得られるｆからｂの特性を安定的に確保するために、周波数範囲Ｗｂの低域限界周波数であるｆＬよりも低い周波数を、少なくとも１つは、振動器６への入力信号として加えるものである。
【００６６】
また、図７に示すように掃引信号は、まず初期信号として、ｆＬよりも低い周波数であるポイントｉからＷｂの周波数内に位置するｈに向かって上昇し、Ｗｂの周波数内に位置するｊで再びｈに向かって折り返し、ｈとｊの間で掃引を繰り返す信号（初期はｉ→ｈ、その後はｈ→ｊ→ｈ→ｊ→ｈと繰り返す）とするならば、掃引が振動力の大きな周波数範囲Ｗｂ内で行なわれるため、より強い振動力を確保できるものである。
【００６７】
なお、前記の周波数信号ではｉからｈへの周波数上昇の掃引後に下降、上昇の周波数掃引を繰り返しているが、ｉからの周波数上昇掃引を周波数ポイントｈで止めて、周波数ポイントｈで周波数を固定し連続的に印加しても、その周波数を単独で入力した場合のように、振動力が周波数の下降時の振動力（ポイントｇ）まで低下することはなく、大きな振動力を維持するものである。従って、周波数上昇掃引を止める周波数をＷｂの高域限界周波数ｆＨにより近く設定すれば、連続的により大きな振動力が得られるものである。
【００６８】
また、振動器６を構成するサスペンションのスティフネス特性は特に重要である。図８は非線形性を持たないサスペンションで支持された磁気回路部を有する振動器６の振動力特性を示す。線形サスペンションでは周波数の上昇、下降で特性が変化することはないが、振動力が大きくなる周波数がサスペンションのスティフネスと磁気回路部の質量で構成される機械系の共振周波数ｆ０のみとなり、共振周波数ｆ０を外すと振動力は極端に低下するものであった。このため、駆動信号の周波数を機械系の共振周波数ｆ０に一致させる共振周波数検出の手段を必要としていた。あるいは、振動器６の共振周波数を定められた駆動周波数に一致させるように、製造過程での厳密な共振周波数の管理を必要とするものであった。図６で示した非線形サスペンションの振動力特性では、線形サスペンションのｆ０ような狭い帯域ではなく、ｆ→ｂという広い周波数帯域で大きな力を有するものである。このような広い周波数帯域で大きな力を得るためには、サスペンションの特別な非線形特性が必要となる。例えば、図６の特性とするためには、図４で示した変位（ｘ）−力（Ｆ）特性を
【００６９】
【数１】
0004624520.tif 000002
【００７０】
と多次関数であらわして、さらに、図５で示した変位（ｘ）−スティフネス（Ｓ）特性を
【００７１】
【数２】
0004624520.tif 000003
【００７２】
とあらわすことができる。例えば、（数２）においてＳ1、Ｓ2、Ｓ3の値として
Ｓ1＝５０３．６
Ｓ2＝０
Ｓ3＝５．５×１０8
と設定し、変位ｘ＝１ｍｍとするならば（数２）における値は（表１）のようになる。
【００７３】
【表１】
0004624520.tif 000004
【００７４】
即ち、非線形項であるｘの２乗項（Ｓ3ｘ2）が周波数の上昇、下降で異なる特性を生じさせる要因であり、また広い周波数帯域での大きな力の発生を可能にしているものである。
【００７５】
従って、本発明の電気−機械−音響変換装置１００に用いる振動器６ではそのサスペンション９、１０の少なくとも１つが、ｘの２乗項に値を有するものである必要がある。そこで、
Ｓ1＝０
Ｓ2＝０
Ｓ3＝８．０×１０8
として、（数２）で示されるスティフネスのＳ1、Ｓ2の項がＳ3の項に比べて小さく、実質的にＳ３の項のみであるとした場合、その変位−スティフネス特性は図９のようになり、また振動器６で発生する振動力特性は図１０で示すものとなって、周波数の上昇と下降で異なる振動力特性となる周波数範囲ｆ′〜ｂ′は図６、図７に示す周波数範囲ｆ〜ｂよりも広く、周波数上昇時の振動力特性の傾きは図６、図７に示す傾きよりも緩くなる。従って、入力信号の周波数変化に対する力の大きさの変化が少なくなり、より安定で大きな力が得られるものである。
【００７６】
なお、前記２例では、Ｓ2の項が０と仮定したが、この項が０でなくても、周波数の上昇と下降で異なる特性となる跳躍現象はほぼ同様に生じるものである。
さらには、より高次の項がある場合でも同様である。
【００７７】
また、ｘの２乗項に値を有する非線形サスペンションは、変位の増加とともに振幅が制限されるスティフネス特性により実現されるが、この非線形性は例えばサスペンションの長さを短くして、サスペンションの振幅を制限する、あるいは、伸びが少ない材料を用いる等により比較的容易に実現できるものである。
【００７８】
さらに、本発明の電気−機械−音響変換装置１００では、振動器６に加える電気信号発生装置７で発生させる周波数信号は、周波数が連続的に変化する掃引周波数でなく、複数のポイント周波数でもよい。そのポイント周波数は、初期入力の周波数として領域Ｗｂの低域限界周波数ｆＬよりも低い信号を少なくとも１つ含むことが望ましい。図１１はポイント周波数の例を示す。最初はＰ１、次にＰ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５とポイント周波数を変化させて振動器６に印加する。最後のＰ５の周波数で固定して、この周波数Ｐ５で連続的に信号を加えるならば、振動器６から大きな振動力を連続的に出力させることが可能となる。あるいはＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５と上昇させて、Ｐ５→Ｐ４→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５と領域Ｗｂ内で周期的に上昇、下降を繰り返してもよい。なお、ポイント周波数がＷｂ内にあるとき、Ｐ１からＰ５のように周波数幅が広すぎると安定な動作が得られないので、Ｐ１→Ｐ３→Ｐ５のようにＷｂの帯域内で初期周波数と最高周波数との間を複数個のポイント周波数で補完して駆動することが望ましい。ただし、Ｐ２→Ｐ３のように初期周波数Ｐ２が周波数ｆＬよりも低く、Ｐ３が領域Ｗｂの内にある場合でも、そのポイント周波数がｆＬに比較的近い場合は、その間を補間するポイント周波数の信号は必要としないものである。
【００７９】
以上のように、前記実施の形態の電気−機械−音響変換装置１００は、非線形サスペンションを用いた振動器６により、広い周波数帯域にわたって、大きな振動力が効率よく得られるものである。
【００８０】
なお、信号の波形は正弦波が望ましいが、基本周波数が前記周波数の条件を満たす矩形波信号であっても同様な効果が期待できるものである。この場合は、高調波成分がボイスコイル１３に加えられ、振動時に不要な音を再生する可能性が高いため、電気信号発生装置７と振動器６との間に、高域をカットする高域カットフィルター１５１を挿入することが望ましい。
【００８１】
また、ボイスコイル１３に加える電気信号発生装置７からの入力信号が、高域成分を含む音声や音楽信号であるならば、振動板１２は振動してスピーカとして動作して、音響再生を可能とするものである。この場合、音響信号の低域限界を領域Ｗｂの下限周波数ｆＬよりも高くするならば、磁気回路部８はほとんど振動することなく、振動板１２のみが振動して音を発生するので、振動と音の再生を個別に機能させたいときは有効である。電気信号発生装置７で発生させる周波数信号は、前記周波数範囲Ｗｂ内に含まれる周波数と、周波数範囲Ｗｂよりも低い周波数を少なくとも１つ含む複数個の信号を加算した合成信号である。
【００８２】
以上のような周波数信号を発生する電気信号発生装置７と、非線形サスペンションを有する振動器６で構成された電気−機械−音響変換装置１００の動作を説明する。
【００８３】
電気信号発生装置７からの周波数信号は、振動器６に入力される。前記周波数信号は、例えば図１２で示した非線形サスペンション９、１０の力特性で周波数の上昇と下降で異なる特性を示す周波数範囲Ｗｂ内の周波数ポイントｔとＷｂよりも低い周波数ポイントｓとを加算した合成信号である。
【００８４】
まず、ポイントｓの周波数をｆ１、ポイントｔの周波数をｆ２としてそれぞれの周波数を単独で振動器６に入力した場合の振動力特性を図１３Ａ〜図１３Ｄに示す。図１３Ａはｆ２で電圧のピーク値がｆ１の約２倍の入力波形、図１３Ｂはｆ２入力時の振動力波形、図１３Ｃはｆ１の入力波形、図１３Ｄはｆ１入力時の振動力波形である。ポイントｔのｆ２は周波数範囲Ｗｂ内の周波数信号であり、図１２で示したように周波数の上昇掃引により振動器６の振動出力は大きな値となるが、この周波数信号を単独で加えた場合、振動力は周波数を下降掃引して得られる特性上のポイントｕの値まで低下するものである。ポイントｓの周波数ｆ１は周波数範囲Ｗｂよりも低い周波数であり、周波数の上昇、下降掃引で振動力が変化しないため、電圧のピーク値がｆ２の半分でも、ｆ１の信号を入力した場合よりも大きな出力波形（振動力波形）となっている。
【００８５】
次に、上記２周波数の合成信号を振動器６に入力した場合の振動力特性を図１４Ａ、図１４Ｂに示す。図１４Ａは入力信号波形、図１４Ｂは振動力波形である。入力波形は振幅変調され周期的な増減を繰り返すものである。出力波形となる振動力波形も時間と共にその値が増減しているが、波形の最大値は図１３Ａ〜１３Ｄで示した周波数の単独入力では得られなかった大きな値であり、周波数の上昇掃引で得られるｆ２のポイントｔでの振動力が２周波数の合成信号により得られることがわかる。
【００８６】
また、電気信号発生装置７で発生させる信号がメロディー音、音楽信号、会話音等の音響信号であれば、振動器６のボイスコイル１３が接合された振動板１２が振動して音響再生の動作をするものである。この場合、音響信号の低域周波数成分が周波数範囲Ｗｂを含むものであっても、振動力は小さいので、実質的に振動と音の機能は分離されたものとなる。一方、振動の信号と音響の信号を同時に入力するならば、振動と音の同時再生が可能であり、このように信号の周波数帯域、複数信号の合成により振動器６を振動及び音響再生用の多機能変換器として動作させることが可能となる。
【００８７】
なお、周波数範囲Ｗｂよりも低い周波数信号で得られる振動力よりも、周波数範囲Ｗｂ内の周波数信号の方が大きな振動力を出力するため、低い周波数信号の入力電圧レベルは、周波数範囲Ｗｂ内の周波数信号による振動力が安定に得られる必要最低限の電圧レベルとすることが、省電力のためには望ましい。また、本実施の形態では周波数信号は２つの正弦波としたが、２つ以上の複数としても同様の効果が得られるものであり、それぞれの電圧レベルは本実施例と同様な考え方により設定されるものである。さらに、信号波形は基本周期が前記周波数の条件を満たす異なる２つの矩形波の合成信号であってもよいが、信号に含まれる高調波成分により振動板１２から歪音が再生されるため、高音域をカットするハイカットフィルターを振動器６の前段に挿入することが望ましい。
【００８８】
また、図１５に非線形サスペンションを有する振動器６の量産時における製造バラツキにより生じる振動力周波数特性の変動をＬ，Ｍ，Ｈに示す。この場合、周波数を連続的に上昇させて測定した結果のみを示すが、周波数を連続的に下降させるならば、図６、図１２で示したようにそれぞれの特性は周波数の上昇とは異なる振動力特性、すなわち跳躍現象を示すものである。
【００８９】
ここで、電気信号発生装置７で発生させる周波数信号は、例えば振動器６の振動力特性変動が周波数の低い方へ移動したＬの特性における周波数範囲Ｗｂよりも低い周波数を少なくとも１つ含み、また変動が高いほうへ移動したＨの特性における周波数範囲Ｗｂよりも高い周波数を少なくとも１つ含むもので、これらの複数個の周波数信号Ｐ１〜Ｐ８の位相を変えて加算した合成信号である。
【００９０】
以上のような周波数信号を発生する電気信号発生装置７と、非線形サスペンションを有する振動器６で構成された電気−機械−音響変換装置１００の動作を説明する。
【００９１】
電気信号発生装置７からの周波数信号は、振動器６に入力される。前記周波数信号は、本例では振動器６の振動力特性変動が周波数の低い方へ移動したＬの特性における周波数範囲Ｗｂよりも低い周波数を最低周波数として、変動が高いほうへ移動したＨの特性における周波数範囲Ｗｂよりも高い周波数を最高周波数として、その間を等間隔に分割して、Ｐ１〜Ｐ８の８ポイントの周波数が設定される。
【００９２】
まず、本実施の形態の効果をよりわかり易くするため、８ポイントの周波数を同相で加算した信号を図７で示したＭの振動周波数特性を有する振動器６に入力された場合の電気信号と振動出力特性の時間波形を図１６Ａ、１６Ｂに示す。図１６Ａは電気信号の時間波形、図１６Ｂは振動出力の時間波形である。電気信号は各周波数の等周波数間隔の波長を周期（すなわち、５Ｈｚ間隔であれば２００ｍＳ）として強弱を繰り返し、振動出力波形も電気入力に従って、周期の初めには大きな振動力を出力するが、次の始り周期までは振動力が減衰するという振動波形となる。この振動波形によっても周期的に大きな振動力は得られるものであるが、より望ましくは大きな振動力が時間軸上で継続することである。
【００９３】
次に、最低周波数Ｐ１と隣の周波数Ｐ２の信号を逆相、Ｐ３とＰ４を同相、Ｐ５とＰ６を逆相、Ｐ７とＰ８を同相として加算合成した電気信号と振動出力特性の時間波形を図１７Ａ、１７Ｂに示す。図１７Ａは電気信号の時間波形、図１７Ｂは振動出力の時間波形である。図１６Ａ、１６Ｂの電気信号波形と比較して、電圧レベルの強弱周期が短縮される。これに伴い振動出力波形は大きな振動出力の後にその振動力が減衰するというものではなく、大きな振動が得られる時間が継続するものである。
【００９４】
また、合成信号を図１５で示した振動特性の低周波数側及び高周波数側に変動した特性Ｌ，Ｈに印加した場合の振動出力時間波形を図１８Ａ、１８Ｂに示す。図１８Ａは特性Ｌに、図１８Ｂは特性Ｈに印加した場合の振動出力波形である。
図１７Ｂで示した特性Ｍと同様に、連続した振動出力波形となり、振動器６の振動力特性が変動した場合でも、安定な振動出力が得られるものである。
【００９５】
また、電気信号発生装置７で発生させる信号がメロディー音、音楽信号、会話音等の音響信号であれば、振動器６のボイスコイル１３が接合された振動板１２が振動して音響再生の動作をするものである。この場合、音響信号の低域周波数成分が周波数範囲Ｗｂを含むものであっても、振動力は小さいので、実質的に振動と音の機能は分離されたものとなる。一方、振動の信号と音響の信号を同時に入力するならば、振動と音の同時再生が可能であり、このように信号の周波数帯域、複数信号の合成により振動器６を振動及び音響再生用の多機能変換器として動作させることが可能となる。
【００９６】
さらに、信号波形は基本周期が前記周波数の条件を満たす複数個の矩形波の合成信号であってもよいが、信号に含まれる高調波成分により振動板１２から歪音が再生されるため、高音域をカットするハイカットフィルター１５１を振動器６の前段に挿入することが望ましい。
【００９７】
以上のように、本実施の形態の電気−機械−音響変換装置は、非線形サスペンションを用いた振動器６と、隣合う２つの周波数信号を１組の信号として、第１組は逆相として合成、第２組は正相で合成、上記第１、第２組の信号をさらに１組の組み合わせとして複数個、これを合成加算して構成される周波数信号により、複数個のポイント周波数の周波数間隔が広い場合でもいずれかの周波数が、跳躍現象による振動力の大きな周波数範囲Ｗｂに含まれ、また、電気信号波形の電圧強弱周期の短縮により継続的に大きな振動力が得られる。さらに、振動器６の振動周波数特性が変動した場合でも、大きな振動力が得られる周波数帯域を含むようにポイント周波数の周波数範囲を設定するならば、常に安定した振動出力が得られるものである。さらに、印加する信号の周波数帯域により、振動と音響再生が任意に選択できるものである。
【００９８】
（実施の形態２）
前述した実施の形態１では、振動器６のサスペンションは跳躍現象が生じる非線形であるとしたが、跳躍現象が生じない線形なものでも、非線形サスペンションの場合と同様な共振周波数の上下周波数を含む帯域の中に含まれる信号から合成される合成信号を入力すれば、連続的な振動出力が得られるものである。さらに、線形のサスペンションであっても共振周波数特性が変動するが、変動する周波数帯域を含む複数個の周波数信号によって、非線形の場合と同様に、常に安定した振動出力が得られるものである。
【００９９】
図１９に線形サスペンション１３０の平面図を示す。中央部１３２には磁気回路部８が固着され、足部１３３ａ、１３３ｂは支持部剤１１に固着される。サスペンション１３０の力−変位特性は、サスペンションの腕１３１の長さＬを長くすることにより線形なものとなる。
【０１００】
図２０には線形サスペンション１３０を用いた振動器６の力周波数特性を示す。同図には、共振周波数がｆ０１、ｆ０２、ｆ０３と変化した場合の特性Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩを示す。ここでは図示しないが、サスペンション１３０が線形であるため周波数の掃引方向で特性が異なるという跳躍現象が生じることはない。
【０１０１】
図２０の共振周波数の変化は、振動器６の特性のバラツキを示すものである。
また、下矢印Ｐ１〜Ｐ８は印加するポイント周波数信号を示す。これらのポイント周波数は特性Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩの共振周波数ｆ０１、ｆ０２、ｆ０３を含む周波数範囲で設定されるものである。
【０１０２】
図２１Ａ、２１Ｂ及び２２Ａ、２２Ｂは線形サスペンション１３０に位相を制御した８ポイントの信号を印加した場合の振動力特性の時間波形である。本例では、磁気回路部の重量が１．４ｇ、線形サスペンションと磁気回路部で構成される機械共振系の共振周波数ｆ０１＝１２５Ｈｚ、ｆ０２＝１３５Ｈｚ、ｆ０３＝１４５Ｈｚ、またポイント周波数Ｐ１〜Ｐ８は１２０Ｈｚ〜１５５Ｈｚまで５Ｈｚ間隔で設定したものであり、Ｐ２とＰ６を逆相にしている。
【０１０３】
図２３は電気信号発生装置７の一例を示す。同図において、１０１から１０８は周波数信号発生器、１１０〜１１７は位相制御器、１２０は信号加算器を示す。
【０１０４】
振動器６に印加するＰ１〜Ｐ８までの加算信号は、まず、周波数発生器１０１〜１０８でｆ１＝１２０Ｈｚ、ｆ２＝１２５Ｈｚ、ｆ３＝１３０Ｈｚ、ｆ４＝１３５Ｈｚ、ｆ５＝１４０Ｈｚ、ｆ６＝１４５Ｈｚ、ｆ７＝１５０Ｈｚ、ｆ８＝１５５Ｈｚを発生させる。これらの信号は位相制御器１１０〜１１７に入力されるが、ｆ２とｆ６は位相を１８０度遅らせて逆相とし、他の信号は同相として、全ての信号は信号加算器１２０で合成されその出力が、振動器６に加えられるものである。
【０１０５】
図２１Ａは、加算されたＰ１〜Ｐ８の時間波形を示す。図２１Ｂは上記加算信号が加えられた共振周波数ｆ０１＝１３５Ｈｚの振動器６の振動力時間波形を示す。また、図２２Ａはｆ２＝１２５Ｈｚ、図２２Ｂは１４５Ｈｚのそれぞれの振動力時間波形を示す。振動器６の共振周波数が製造や、被振動装置への取付条件、使用条件で変動しても、帯域幅の広いポイント周波数により駆動されるため、安定的な振動力が実現される。
【０１０６】
なお、振動器６の振動力特性はサスペンションと磁気回路部で構成される機械共振のＱ値により異なる。図２４はＱ値の異なる線形サスペンションの力周波数特性を示す。ＩＶはＱ＝５、ＶはＱ＝１０、ＶＩはＱ＝２０である。なお、前記図２０の特性はＱ＝２０である。図２５Ａ〜２５ＣはＱ値の異なる振動器６に８ポイント信号を印加した場合の振動力の時間波形を示す。同図において、図２５ＡはＱ＝５、図２５ＢはＱ＝１０、図２５ＣはＱ＝２０であり、Ｑが小さい場合は力特性の周波数特性がより平坦となってくるため、ポイント周波数は少なくして、例えばＱ＝５以下では４ポイントあるいは２ポイントとするほうが、加算信号の波形の電圧レベル変動が少なくて、大きな振動が得られるものである。またＱが１０以上の場合、共振周波数でのレベルは高くかつ鋭くなるが、８個以上のポイント周波数で共振周波数の上下帯域を含む周波数低域にポイント周波数を配分すれば、例えばＱ＝２０とＱ＝３０では、共振周波数の極狭い帯域では振動力に差があるが、数Ｈｚ、上下周波数離れれば、それ以上、あるいはそれ以下の周波数帯域で同じ振動レベルとなるため、複数のポイント周波数の合成で作られる信号で駆動した場合、その振動力には大きな差異が生じない。すなわち、線形サスペンションでは、共振のＱの値により合成するポイント周波数の個数を最適に選ぶことが望ましい。なお、Ｑ値は振動器６の設計に依存されるが、Ｑを小さくする手段として、磁気回路を強力にして、ボイスコイルの電磁制動抵抗を大きくすること、あるいはサスペンションの材料として内部損失の大きな制振材料を用いて機械抵抗を増大することが有効であるが、電磁制動抵抗を大きくするには、磁気回路が大きくなり、小型の振動器６を実現することは困難となってくる。また、機械抵抗を大きくすると共振のレベルが抑えられて、大きな振動力を得るには大きな電気入力が必要となり、効率の低下した振動器６となる。非線形サスペンションでは、電磁制動抵抗が大きくなくてもサスペンションの跳躍現象により振動力の大きな周波数範囲が広くなるため、線形サスペンションよりも小型で大きな振動力が得られる振動器６が実現できるが、本発明の信号は、サスペンションの線形性にかかわらず有効である。
【０１０７】
信号波形を変化させることにより振動特性を容易に変更できる。これにより、現在呼出音がいろいろなメロディーを用いるのと同様に、いろいろな振動で呼出が可能となる。例えば、電話の相手により振動モードを変えることが可能である。
【０１０８】
図２６Ａ、２６Ｂは非線形サスペンションを用いた振動器６に５Ｈｚ間隔の８ポイント信号を加算して印加した場合で、図２６Ａが信号の電圧時間波形、図２６Ｂが振動力の時間波形である。図２７Ａ、２７Ｂは同じ振動器６に４Ｈｚ間隔の８ポイント信号を印加した場合で、図２７Ａが信号の電圧時間波形、図２７Ｂが振動力の時間波形である。本例ではポイント周波数の間隔を変えることにより振動力の特性を変えることができる。このように、本発明により振動モード切替が容易に実現できるものである。なお、振動モード切替は、ポイント周波数の個数、各信号の位相等により変更できるものである。
【０１０９】
また、入力信号の時間波形は連続的なもので示しているが、定められた時間間隔で間欠的に繰り返す信号でもよい。この場合、静止と振動が繰り返され人の体感には振動による呼出がより明確になるものである。
【０１１０】
（実施の形態３）
本発明の電気−機械−音響変換装置２００の第２の実施の形態について、図２８を用いて説明する。なお、説明にあたっては実施の形態１と同一部分は同一番号を付し説明を省略する。即ち、本実施の形態においての実施の形態１との相違点は、電気信号発生装置７と並んで音響信号発生装置１２を設け、スイッチＳＷ２によりそれぞれからの電気信号を切り替えて振動器６に加えるものである。
【０１１１】
電気信号発生振動器７は振動を安定に発生させる掃引周波数や複数個のポイント周波数の信号で構成され、その他に音声や音楽信号を発生させることも可能であるが、回路構成が複雑になる。そこで、振動の動作をさせる場合は、スイッチＳＷ２で電気信号発生装置７からの信号をＯＮとし、音楽や音声の音響信号の再生時には音響信号発生装置１２からの信号を、スィッチＳＷ２でＯＮとするものである。これにより、振動と音響の動作が分離され、回路構成が簡略化されるものである。
【０１１２】
なお、電気信号発生装置７は任意の信号波形が記録再生できる半導体メモリー等の記録媒体であっても良く、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）であっても良い。
【０１１３】
（実施の形態４）
本発明の携帯端末装置の第３の実施の形態について、図２９から図３０を用いて説明する。なお、説明にあたっては実施の形態１と同一部分は同一番号を付し説明を省略する。図２９は実施の形態１で説明した振動器６を搭載した携帯端末装置の１つである携帯電話３００の斜視図である。図３０は実施の形態１の振動器６を用いた携帯電話３００の要部のブロック回路図である。
【０１１４】
図２９によると、携帯電話３００本体の外ケース１３に振動器６が取り付けられている。図３０によると、１４はアンテナ、１５は受信信号処理部、１６は電気信号発生装置、ＳＷ３は受信信号処理部１５、電気信号発生装置１６の電気信号を振動器６に切り替えるスイッチである。
【０１１５】
次に、動作について説明する。アンテナ１４は携帯電話の図示しない送信機から送られてきた着信信号を受ける。この着信信号は、着信を知らせる受信信号と送信者の話し声である受話音信号を含むものである。この着信信号は受信信号処理部１５で信号処理され、まず受信者に着信を知らせるための受信信号に応答して信号Ｋを発生する。信号Ｋが発生されると通常はＯＦＦ状態のスイッチＳＷ３が受信信号処理部１５あるいは電気信号発生装置１６にＯＮされる。スイッチＳＷ３が電気信号発生装置１６に接続されると、実施の形態１で述べた周波数信号が発生して、この信号により振動器６の非線形サスペンションで支持された磁気回路部が振動して、この振動が携帯電話３００を振動させ、振動による呼び出しとなるバイブレータとして動作するものである。あるいは、電気信号発生装置１６から発生する信号が、呼び出し音の場合は振動器６は音響再生用のスピーカとして動作するものである。受信者が振動あるいは呼び出し音により受信を知り、携帯電話を受信可能な状態にすると、受信信号処理部１５は信号Ｋにより、スイッチＳＷ３を切り替えて受信信号処理部１５にＯＮされる。受信信号処理部１５からの信号は受話音であり、振動器６はレシーバ、或いは携帯端末を離れた距離に設置して、例えば受話音を聴く拡声用スピーカとして動作するものである。
【０１１６】
以上のように、上記実施の形態の携帯電話３００は振動器６に掃引周波数、あるいはポイント周波数を電気信号発生装置１６により発生して、振動器６から取り出せる大きな振動量を効率よく取り出せるため、携帯電話で大きな問題となるバッテリーの消費電力を低減できるものである。
【０１１７】
なお、前記例では電気信号発生装置１６が呼び出し音を発生するとしたが、受信信号処理部１５からの信号が呼び出し音を発生させるものでも良い。この場合、受信信号処理部１５は呼び出し音、受話音さらには拡声用スピーカ音を発生するものでる。
【０１１８】
（実施の形態５）
本発明の携帯端末装置の第４の実施の形態について、図３１を用いて説明する。
【０１１９】
図３１は実施の形態１で説明した振動器６を用いた携帯電話４００の要部のブロック回路図である。また、ここでは図示しないが、実施の形態３と同様に、振動器６は、携帯電話本体に取り付けられているものである。図３１によると、１４はアンテナ、１７は受信信号処理部、１６は電気信号発生装置、１８は信号合成手段、スイッチＳＷ４、ＳＷ５は受信信号処理部１７と信号合成手段１８及び、電気信号発生装置１６と信号合成手段１８との間に設けた電気信号のスイッチ、またＳＷ６は信号合成手段１８と振動器６との間に設けた電気信号のスイッチである。
【０１２０】
次に、動作について説明する。アンテナ１４は携帯電話の図示しない送信機から送られてきた着信信号を受ける。この着信信号は、着信を知らせる受信信号と送信者の話し声である受話音信号を含むものである。この着信信号は受信信号処理部１７で信号処理され、まず受信者に着信を知らせるための受信信号に応答して信号Ｋ１とＫ２、Ｋ３を発生する。信号Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が発生されるとスイッチＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６が制御されて、ＯＮ，ＯＦＦの動作が選択される。
【０１２１】
信号Ｋ１がＯＦＦ、信号Ｋ２がＯＮ、信号Ｋ３がＯＮの信号を発生すると、スイッチＳＷ４がＯＦＦ、スイッチＳＷ５がＯＮ、スイッチＳＷ６がＯＮとなって、電気信号発生装置１６からの振動信号が信号合成手段１８に入力される。受信信号処理部１７からの信号はＯＦＦ状態であるため、信号合成手段１８は電気信号発生装置１６からの振動信号を振動器６に印加する。
【０１２２】
この信号により振動器６の非線形サスペンションで支持された磁気回路部が振動して、この振動が携帯電話を振動させ、振動による呼び出しとなるバイブレータとして動作するものである。同様に、信号Ｋ１がＯＮ、信号Ｋ２がＯＦＦ、信号Ｋ３がＯＮの信号を発生すると、スイッチＳＷ４がＯＮ、スイッチＳＷ５がＯＦＦ、スイッチＳＷ６がＯＮとなって、受信信号処理部１７からの音響信号が信号合成手段１８に入力される。電気信号発生装置１６からの信号はＯＦＦ状態であるため、信号合成手段１８は受信信号処理部１７からの音響信号を振動器６に印加する。この場合は、振動器６は音響再生用のスピーカとして動作するものであり、呼び出し音、レシーバ或いは拡声用スピーカとして機能する。さらに、信号Ｋ１がＯＮ、信号Ｋ２がＯＮ、信号Ｋ３がＯＮの信号を発生すると、スイッチＳＷ４がＯＮ、スイッチＳＷ５がＯＮ、スイッチＳＷ６がＯＮとなって、受信信号処理部１７からの音響信号及び電気信号発生装置１６からの振動信号が信号合成手段１８に同時に入力される。従って、受信信号処理部１７からの音響信号及び電気信号発生装置１６からの振動信号が信号合成手段１８で合成され振動器６に印加される。これにより、振動器６は例えば着信の呼び出しを、振動と音の両方で知らせることが可能となるものである。或いは、受話中に他の人からの電話を受信した場合でも、振動によって、第３者からの着信を知ることが可能となる。この場合、振動は受話音を妨げることがないので、電話の音質を劣化させることなく、着信と受話という複合動作を有する携帯端末装置が実現できるものである。
【０１２３】
なお、本実施の形態１〜５では振動器６は磁場内に挿入されたボイスコイルに発生する磁気力を用いる動電型方式であったが、圧電型、電磁型等の変換器方式でも、その振動力特性が同様な非線形特性を有するなら同様の構成が可能である。
【０１２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電気−機械−音響変換装置の構成は、振動器に非線形サスペンションを用いることにより、幅広い周波数帯域で大きな振動力を実現するものである。また、線形サスペンションを用いた場合でも、複数のポイント周波数を加算合成した信号を入力することにより、振動器の振動特性のばらつきによる振動力の大きな変動をなくして、また駆動回路の簡略化を可能として、常に安定した振動力が効率よく得られるものである。これにより、携帯電話等への応用を可能として、携帯端末装置の消電力化、さらには、回路の簡略化による省スペース化、軽量化が実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電気−機械−音響変換装置要部のブロック回路図
【図２】同要部である振動器の一具体例の分解斜視図
【図３Ａ】同要部である振動器のバッフルを除いた状態の上面図
【図３Ｂ】振動器のバッフルを除いた状態の側断面図
【図４】実施の形態１の振動器サスペンションの変位−力特性を示す図
【図５】同サスペンションの変位−スティフネス特性を示す図
【図６】実施の形態１の振動器の力周波数特性を示す図
【図７】同力周波数特性を示す図
【図８】線形サスペンションを用いた従来の振動器の力周波数特性を示す図
【図９】実施の形態１の第２の非線形サスペンションの変位−スティフネス特性を示す図
【図１０】実施の形態１の振動器の第２の力周波数特性を示す図
【図１１】実施の形態１の振動器の力周波数特性と入力周波数ポイントを示す図
【図１２】実施の形態１の振動器の力周波数特性を示す図
【図１３Ａ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で単独周波数入力時の入−出力特性を示す図
【図１３Ｂ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で単独周波数入力時の入−出力特性を示す図
【図１３Ｃ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で単独周波数入力時の入−出力特性を示す図
【図１３Ｄ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で単独周波数入力時の入−出力特性を示す図
【図１４Ａ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で合成周波数信号入力時の入−出力特性を示す図
【図１４Ｂ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で合成周波数信号入力時の入−出力特性を示す図
【図１５】実施の形態１の振動器の力周波数特性の変動を示す図
【図１６Ａ】複数の周波数信号を同相で加算した合成信号の時間波形の図
【図１６Ｂ】同信号により得られる振動力特性の時間波形の図
【図１７Ａ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で複数の周波数信号の位相を調整して加算した合成信号の時間波形の図
【図１７Ｂ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で同信号により得られる振動力特性の時間波形の図
【図１８Ａ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で振動器の力周波数特性が低域側に変動した場合の振動力特性の時間波形の図
【図１８Ｂ】実施の形態１の電気−機械−音響変換装置で振動器の力周波数特性が高域側に変動した場合の振動力特性の時間波形の図
【図１９】実施の形態２の線形サスペンションの平面図
【図２０】実施の形態２の線形サスペンションを用いた振動器の力周波数特性を示すグラフ
【図２１Ａ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２１Ｂ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２２Ａ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２２Ｂ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２３】実施の形態２の電気信号発生装置のブロック図
【図２４】実施の形態２のＱ値の異なる線形サスペンションの力周波数特性を示すグラフ
【図２５Ａ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２５Ｂ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２５Ｃ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２６Ａ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２６Ｂ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２７Ａ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２７Ｂ】実施の形態２の振動力特性の時間波形を示すグラフ
【図２８】本発明の実施の形態３の電気−機械−音響変換装置要部のブロック回路図
【図２９】本発明の電気−機械−音響変換装置を搭載した実施の形態４の携帯電話の斜視図
【図３０】同実施の形態４の電気−機械−音響変換装置要部のブロック回路図
【図３１】同実施の形態５の電気−機械−音響変換装置要部のブロック回路図
【図３２】従来の振動器の構造断面図
【図３３】同振動器の力周波数特性を示す図
【符号の説明】
６  振動器
７  電気信号発生装置
８  磁気回路部
９，１０  サスペンション
１２  電気音響信号発生装置
１３  携帯電話
１４  アンテナ
１５  受信信号処理部
１８  信号合成手段
【図１】
0004624520.tif 000005
【図２】
0004624520.tif 000006
【図３Ａ】
0004624520.tif 000007
【図３Ｂ】
0004624520.tif 000008
【図４】
0004624520.tif 000009
【図５】
0004624520.tif 000010
【図６】
0004624520.tif 000011
【図７】
0004624520.tif 000012
【図８】
0004624520.tif 000013
【図９】
0004624520.tif 000014
【図１０】
0004624520.tif 000015
【図１１】
0004624520.tif 000016
【図１２】
0004624520.tif 000017
【図１３Ａ】
0004624520.tif 000018
【図１３Ｂ】
0004624520.tif 000019
【図１３Ｃ】
0004624520.tif 000020
【図１３Ｄ】
0004624520.tif 000021
【図１４Ａ】
0004624520.tif 000022
【図１４Ｂ】
0004624520.tif 000023
【図１５】
0004624520.tif 000024
【図１６Ａ】
0004624520.tif 000025
【図１６Ｂ】
0004624520.tif 000026
【図１７Ａ】
0004624520.tif 000027
【図１７Ｂ】
0004624520.tif 000028
【図１８Ａ】
0004624520.tif 000029
【図１８Ｂ】
0004624520.tif 000030
【図１９】
0004624520.tif 000031
【図２０】
0004624520.tif 000032
【図２１Ａ】
0004624520.tif 000033
【図２１Ｂ】
0004624520.tif 000034
【図２２Ａ】
0004624520.tif 000035
【図２２Ｂ】
0004624520.tif 000036
【図２３】
0004624520.tif 000037
【図２４】
0004624520.tif 000038
【図２５Ａ】
0004624520.tif 000039
【図２５Ｂ】
0004624520.tif 000040
【図２５Ｃ】
0004624520.tif 000041
【図２６Ａ】
0004624520.tif 000042
【図２６Ｂ】
0004624520.tif 000043
【図２７Ａ】
0004624520.tif 000044
【図２７Ｂ】
0004624520.tif 000045
【図２８】
0004624520.tif 000046
【図２９】
0004624520.tif 000047
【図３０】
0004624520.tif 000048
【図３１】
0004624520.tif 000049
【図３２】
0004624520.tif 000050
【図３３】
0004624520.tif 000051