JP2947248B2 - 電気−機械−音響変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話、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、
その本体内に電気ー機械ー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】従来の電気―機械―音響変換装置を図10〜
図13により説明する。図10は従来の電気―機械―音響変
換装置の概念のブロック回路図であり、図11は同要部で
ある電気―機械―音響変換器の側断面図であり、図12は
同電気ー機械ー音響変換器の電気インピーダンス周波数
特性図であり、図13は同装置を搭載した携帯電話の斜視
図である。

【０００４】まず、要部である電気―機械―音響変換器
について説明すると、1は両端に開口部を有する支持部
材であり、2はサスペンション3を介してこの支持部材1
の一方の開口部に装着されたヨーク2aとマグネット2bと
プレート2cからなる可動部であり、4は上記可動部2の磁
気ギャップ2dに挿入されるボイスコイル5を結合すると
ともに支持部材1の他方の開口部に装着されてなる振動
板である。

【０００５】この電気―機械―音響変換器の動作につい
て説明すると、上記サスペンション3を含む可動部2は、
その質量とサスペンション３のスティフネスによって機
械共振系を構成し、固有の共振周波数を有する。また、
ボイスコイル5を結合した振動板4も自身のスティフネス
と質量によって生じる固有の共振周波数を有している。

【０００６】いま、ボイスコイル5に電気信号を加える
とボイスコイル5と可動部2の間に作用・反作用の力が発
生する。上記電気信号が可動部2の固有の共振周波数に
合致すると、可動部2は大きく振動して、その振動力を
サスペンション３を介して支持部材１に伝達するもので
ある。また、上記電気信号がボイスコイル5を結合した
振動板4の固有の共振周波数に合致すると振動板4を大き
く振動させ、ブザー音を発生することになる。

【０００７】なお、図１２の電気インピーダンス周波数
特性図で示すように、可動部2の固有共振周波数ｆ01は1
00Hz前後であり、振動板4の固有共振周波数ｆ01は２KHz
前後と異なっているので、両者それぞれの共振する周波
数を発生することによって以下のような利便性を得られ
るものである。

【０００８】即ち、図10,および図13に示すように、携
帯電話機6に組み込まれた電気―機械―音響装置Aは携帯
電話機6本体からの指示により電気信号発生装置7に所定
の周波数の信号を発生させ、この電気信号を電気―機械
―音響変換器Aに入力して、振動板4を振動させて発音
し、可動部2を振動させて携帯電話機6本体を振動させて
この振動で使用者に電話の着信を伝達するものである。

【０００９】なお、上記所定の周波数の信号として可動
部2または振動板4の固有共振周波数のいずれかを選択す
ればそのいずれかで共振して振動または発音として大き
なものが得られ、両者を選択すれば振動と発音の大きな
ものが得られる。

【００１０】なお、上記従来の電気―機械―音響変換器
Aを振動および発音するものとして説明したが、振動あ
るいは発音するだけのものもあり、以下の発明の実施の
形態における電気―機械―音響変換器も同様である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上の説明で明らかな
ように、電気―機械―音響変換器Aに大きな発音または
振動を発生させるために固有の振動数に合う共振周波数
を電気信号発生装置7で発生させているが、電気―機械
―音響変換器Aの周囲温度等の環境条件の変化によって
固有の振動数が変化したり、電気信号発生装置7側の発
振周波数が微妙に変化し、発音や振動の出力が減少した
り、不安定になるなどの問題点を有していた。

【００１２】本発明は上記問題点を解決して、安定的な
発振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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の電気―機械―音響変換装置は、少なくとも
異なる２つの機械共振系を有し、入力信号を振動及び音
のいずれにも変換可能なように構成された電気―機械―
音響変換手段と、 前記電気―機械―音響変換手段の前
記機械共振系の共振周波数の少なくとも１つを含む周波
数帯域の信号を、前記電気―機械―音響変換手段の前記
入力信号として供給する信号供給手段と、前記電気ー機
械ー音響変換手段を回路素子として用いた電気インピー
ダンス素子Ｚ１、前記電気インピーダンス素子Ｚ１と直
列に接続され前記電気インピーダンス素子Ｚ１とほぼ同
じ温度特性を有する電気インピーダンス素子Ｚ２、前記
電気インピーダンス素子Ｚ１，Ｚ２の直列回路と並列
で、それぞれは直列に接続される電気インピーダンス素
子Ｚ３，Ｚ４からなり、前記信号供給手段からの入力が
前記電気インピーダンス素子Ｚ１，Ｚ３の接点と前記電
気インピーダンス素子Ｚ２，Ｚ４の接点に加えられ、そ
の出力がＺ１、Ｚ２の接点とＺ３，Ｚ４の接点から取り
出されるブリッジ回路と前記出力接点に接合される差動
増幅回路とを用いて構成され、前記電気―機械―音響変
換手段の出力に応じて、前記機械共振系の共振周波数の
うちいずれか１つの周波数の信号を検出し、その信号を
前記信号供給手段へ供給する周波数検出手段と、前記電
気―機械―音響変換手段、信号供給手段、周波数検出手
段で構成される閉ループのいずれかの位置に挿入された
信号切換手段とを備え、前記信号切換手段により前記閉
ループが閉じられた時、前記信号供給手段から供給され
た入力信号により、前記電気―機械―音響変換手段が初
期駆動され、その出力に応じて、所定の周波数信号が前
記周波数検出手段により検出され、前記信号供給手段に
供給されることにより、前記電気―機械―音響変換手段
が所定の共振周波数で駆動されるので、常に共振周波数
の変動を周波数検出手段で検出して極めて安定した発振
出力を効率よく得られるものである。

【００１４】また、本発明の電気―機械―音響変換装置
は、上記電気−機械−音響変換装置の前記閉ループの外
側に、前記信号供給手段たる増幅手段の入力信号とし
て、前記電気−機械−音響変換手段の前記機械共振系の
共振周波数を含む周波数帯域の電気信号を発振する発振
手段を結合したので、常に共振周波数の変動を周波数検
出手段で検出して極めて安定した発振出力を効率よく得
られるものである。

【００１５】また、本発明の電気―機械―音響変換装置
は、少なくとも異なる２つの機械共振系を有し、第１ま
たは第２の電気信号を振動及び音のいずれにも変換可能
なように構成された電気―機械―音響変換手段と、前記
機械共振系の共振周波数を含む周波数帯域の前記第１の
電気信号を発振し、前記電気ー機械ー音響変換手段に出
力する第１の発振手段と、前記第１の電気信号及び前記
第２の電気信号を発振し、前記電気―機械―音響変換手
段に出力する第２の発振手段と、前記電気―機械―音響
変換手段の出力レベルを検出する周波数検出手段と、前
記出力レベルと基準レベルを比較する比較手段と、出力
レベルが前記基準レベル以上になった時、前記検出され
た周波数を発振して前記電気―機械―音響変換手段に出
力するように前記第２の発振手段を制御する制御手段と
で構成されるので、共振周波数を極めて容易に発見し
て、この共振周波数における動作を極めて容易に迅速に
行わせることができるものである。

【００１６】また、本発明の電気―機械―音響変換装置
は、少なくとも異なる２つの機械共振系を有し、電気信
号を振動及び音のいずれにも変換可能なように構成され
た電気―機械―音響変換手段と、前記機械共振系の共振
周波数を含む周波数帯域の電気信号を発振し、前記電気
―機械―音響変換手段に前記電気信号を出力する発振手
段と、前記電気―機械―音響変換手段の予め設定された
出力レベルを持つ周波数を検出する周波数検出手段と、
時分割によって前記電気―機械―音響変換手段の機械共
振系の共振周波数を含む周波数帯域の周波数信号の発振
と前記周波数検出手段で共振周波数として検出された周
波数を前記発振手段で発振させるように前記発振手段を
制御する制御手段とで構成されるので、発振手段を一つ
に削減すると共に、環境変化等による共振周波数のずれ
を常に監視補正して、安定した共振状態を維持できるも
のである。さらに、ブリッジ回路で共振周波数を検出す
る周波数検出手段は前記ブリッジ回路に前記電気―機械
―音響変換手段の抵抗温度特性とほぼ等しい抵抗温度特
性を有する回路素子を用いることによりその変化を打ち
消すことができるため、安定した共振状態を維持できる
ものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１から図９により説明する。

【００１８】（実施の形態１）図1は本発明の実施の形
態1の電気―機械―音響変換装置を用いた携帯端末の要
部のブロック回路図である。同図によると、10は発振器
であり、11はこの発振器10の出力が入力される増幅手段
である増幅器であり、12は電気―機械―音響変換手段で
ある従来の電気―機械―音響変換器Aと同構成の電気―
機械―音響変換器であり、１３は上記電気―機械―音響
変換器12の共振時の出力を検出し、上記増幅器11に出力
する周波数検出器でありオペアンプ１４とブリッジ回路
１５から構成されるものであり、Z2,Z3,Z4はブリッジを
構成する回路素子の負荷インピーダンスであり、Z1は電
気―機械―音響変換器１２のボイスコイルの電気インピ
ーダンスを示しており、Z1,Z2,Z3,Z4でブリッジ回路15
を構成し、共振周波数以外の周波数信号に対しては、入
力電圧Ｅ１に対して出力電圧Ｅ２が微少な出力(望まし
くは0)になる平衡状態に設定されている。なお、発振器
10は上記電気―機械―音響変換器12の固有振動数(例え
ば、従来の技術の図12で説明したf01またはf02)の一つ
を少なくとも含む周波数帯域の周波数を発振するもので
あるが、電気信号発生源でも良く、その出力電圧レベル
は増幅器11で増幅されても、上記電気―機械―音響変換
器12を駆動して実質的な発音や振動が発生しない程度の
発振出力に制御されている。

【００１９】次に、動作について説明する。後述する外
部からの信号Ｃが発生されると、信号Ｃによって通常は
ＯＦＦ状態のスイッチＳＷ１がＯＮされる。ＳＷ１がＯ
Ｎされると、発振器10の出力信号が増幅器11に送られ、
この出力信号は増幅器11によって増幅されて出力され、
電気―機械―音響変換器12に入力される。増幅器11で増
幅された発振器10からの発振出力によって、共振点f01
またはf02における周波数成分が電気―機械―音響変換
器12入力されると電気―機械―音響変換器12の電気イン
ピーダンスZ1が急激に上昇し、この共振周波数でのブリ
ッジ回路15のバランスがくずれ、オペアンプ14からの出
力が増大し、この出力が増幅器11に入力される。この変
化を周波数検出器13で検出し、増幅器11にフィードバッ
クすることによって更に増幅し、これを繰り返すことに
よって、電気―機械―音響変換器12による振動または発
音のいずれかまたは両者を自励的に行わせるものであ
る。

【００２０】なお、上記実施の形態では電気―機械―音
響変換器12の置かれる環境変化によって電気―機械―音
響変換器12の上述の固有振動数に変動があった場合は、
電気―機械―音響変換器12を駆動する出力は減少して振
動や発振は抑制されるが、発振器10からの発振は継続し
て行われているので、再度共振点を周波数検出器13が検
出して、新しい共振点における電気―機械―音響変換器
12の振動や発音が自励的に行われることになるものであ
る。

【００２１】ここで、電気―機械―音響変換器12の共振
周波数を検出する周波数検出器１３を構成するブリッジ
回路１５についてもう少し詳細に説明する。

【００２２】インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４で
構成されるブリッジ回路１５で、入力電圧Ｅ１はＺ１と
Ｚ３との接合点ＧとＺ２とＺ４との接合点Ｂに加えられ
る。出力電圧Ｅ２は、Ｚ１とＺ２との接合点ＣとＺ３と
Ｚ４との接合点Ｄより取り出される。この時の入力電圧
Ｅ１と出力電圧Ｅ２との関係は次の式で示される。

【００２３】Ｅ２＝｛［Ｚ１／（Ｚ１＋Ｚ２）］−［Ｚ
３／（Ｚ３＋Ｚ４）］｝Ｅ１ ここで、Ｚ１／Ｚ２＝Ｚ３／Ｚ４とすれば、ブリッジ回
路１５は平衡状態となり、出力電圧Ｅ２のレベルは０と
なる。Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４を例えば固定抵抗器とすれば、
インピーダンスの値は周波数特性を持たずに、すべての
周波数帯域で一定な抵抗値となる。一方、電気―機械―
音響変換器12の電気インピーダンスＺ１は、共振周波数
では電気インピーダンスが上昇するため（図１２参
照）、例えば図１１で説明したボイスコイル５の直流抵
抗値に近い値に設定して、ブリッジ回路１５を平衡状態
にしておけば、電気インピーダンスが大きく上昇する電
気―機械―音響変換器12の共振点ではＺ１の値は大きく
なり、ブリッジ回路１５の平衡条件を満たさなくなり大
きな出力電圧Ｅ２として検出できる。すなわち、ブリッ
ジ回路１５は電気―機械―音響変換器12の共振周波数を
検出するものであり、例えば、ボイスコイル５の直流抵
抗を８Ωとすると、Ｚ２＝０．５Ω、Ｚ３＝８０００
Ω、Ｚ４＝５００Ωとして、Ｚ１の抵抗値／Ｚ２＝Ｚ３
／Ｚ４の平衡条件を満足する設定とするものである。な
お、電気―機械―音響変換器12に直列に接続されるＺ２
は、この素子による電力損失を少なくするため、Ｚ１に
比べてＺ２を小さく、すなわちインピーダンスの比、Ｚ
１の抵抗値／Ｚ２あるいはＺ３／Ｚ４は１０以上の値に
することが望ましい。同様に、Ｚ１とＺ２の直列接続に
並列に接続される、Ｚ３とＺ４の直列接続は、上記数値
で示したようにＺ１＝８Ωに対して１０００倍の８００
０Ωすなわち、Ｚ３＞＞Ｚ１として、入力電流のほとん
どが電気―機械―音響変換器12に流れるようにして、主
目的である振動、発音とは直接の関係ない回路動作であ
る周波数検出によって大きな電力損失が生じることを防
ぐことが望ましい。

【００２４】また、電気―機械―音響変換器12の電気イ
ンピーダンスＺ１は、ボイスコイルの電気インピーダン
スであり、通常この種の電気―機械―音響変換器１２に
用いられるコイルの材質は銅あるいはアルミである。電
気―機械―音響変換器１２が用いられる環境の温度が低
温あるいは高温に変化した場合、銅あるいはアルミ材の
コイルの抵抗値は温度の変化に伴いその値が変化する。
周波数検出器１３を構成するブリッジ回路１５は、回路
の初期設定でＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４を平衡状態として
いるが、その初期設定時の温度から使用環境の温度が変
化すると、Ｚ１の抵抗値が変化してブリッジ回路１５の
平衡条件がくずれて、周波数検出器１３の動作が不安定
となる。これを防ぐためには、インピーダンスの比、Ｚ
１の抵抗値／Ｚ２とＺ３／Ｚ４が、温度変化によって変
化しなければよい。Ｚ３、Ｚ４は上記のように固定抵抗
として温度変化の少ないものを選定すれば、Ｚ３／Ｚ４
は大きく変化しない。また、抵抗器に用いられる材質が
同じであれば温度変化にともなう抵抗値の変化率が等し
いため、Ｚ３／Ｚ４の比は温度変化に対してほぼ一定に
することが可能である。同様に電気―機械―音響変換器
１２のコイルがもつ温度特性と同じ温度特性を有する素
子をＺ２として用いるならば、Ｚ１の抵抗値／Ｚ２の比
を温度に関係なく一定にすることが可能となる。この目
的のためにＺ２として用いる素子は、電気―機械―音響
変換器１２のコイル（銅あるいはアルミ等）と同じ温度
特性を有する感温抵抗、あるいは２０ｋＨｚ以下のオー
ディオ帯域ではインダクタンス成分が無視できる高周波
用コイル等とするものである。

【００２５】以上の構成によって、使用環境の温度が変
化した場合でも常に安定した電気―機械―音響変換器12
の発音や振動が得られる電気―機械―音響変換装置とな
るものである。

【００２６】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２の電気―機械―音響変換装置を用いた携帯端末の要
部のブロック回路図である。同図によると、37はアンテ
ナ、36は受信信号処理部、38は小型スピーカであるレシ
ーバ、10は発振器であり、11はこの発振器10の出力が入
力される増幅手段である増幅器であり、12は電気―機械
―音響変換手段である従来の電気―機械―音響変換器A
と同構成の電気―機械―音響変換器であり、13は上記電
気―機械―音響変換器12の共振時の出力を検出し、上記
増幅器11に出力する周波数検出器であり、実施の形態１
で説明した構成回路素子として上記電気―機械―音響変
換器12のボイスコイルが有する抵抗の温度特性とほぼ等
しい温度特性を有する感温抵抗よりなるブリッジ回路を
含むものである。なお、発振器10は上記電気―機械―音
響変換器12の固有振動数(固有振動数については従来の
技術で説明しているので説明は省略する)の一つを少な
くとも含む周波数帯域の周波数を発振するものである
が、電気信号発生源でも良く、その出力電圧レベルは増
幅器11で増幅されても、上記電気―機械―音響変換器12
を駆動して実質的な発音や振動が発生しない程度の発振
出力に制御されている。

【００２７】次に、動作について説明する。アンテナ37
において、携帯電話の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とを含むものである。
この着信信号は受信信号処理部36において信号処理さ
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Ｃを発生する。受信者が着信を知り、携帯電話
を受信可能状態にすると、受信信号処理部36は信号Ｃを
停止し、受話音信号をレシーバ38に送る状態になり、レ
シーバ38は受話音を発生する。信号Ｃが発生されると、
信号Ｃによって通常はＯＦＦ状態のスイッチＳＷ１がＯ
Ｎされる。ＳＷ１がＯＮされると、発振器10の出力信号
が増幅器11に送られ、この出力信号は増幅器11によって
増幅されて出力され、電気―機械―音響変換器12に入力
される。

【００２８】この時、電気―機械―音響変換器12の固有
振動数（f01またはf02)では、共振現象によって電気イ
ンピーダンスが急激に増加する。この変化を周波数検出
器13で検出し、増幅器11にフィードバックすることによ
って更に増幅する。その結果、自励的に電気―機械―音
響変換器12の出力が増大して振動や発音が発生すること
は上述の通りである。

【００２９】なお、16はリミッターであり、周波数検出
器13から増幅器11への入力制限を行い電気―機械―音響
変換器12の入力電圧を一定にするものであるが、このリ
ミッター16は必ずしもなくても良い。

【００３０】以上のように上記実施の形態の電気―機械
―音響変換装置は、常に電気―機械―音響変換器の固有
振動数である共振周波数を含む周波数帯域の信号を発振
器で発振し、増幅器で増幅して、自励的に電気―機械―
音響変換器を振動または発音させるようにするととも
に、温度変化を含む使用環境条件の変化に対し、常に電
気―機械―音響変換器の共振周波数の変動を周波数検出
器で検出して、さらにこれを追尾して極めて安定した発
振出力を効率よく得られるものである。

【００３１】（実施の形態３）本発明の実施の形態３を
図3のブロック回路図により説明する。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
を省略して説明する。即ち、本実施の形態においての実
施の形態１との相違点は上述した発振器の削除にあり、
発振器に代えて増幅器11及び周波数検出器13を含む電気
回路が自己の回路内に有する熱雑音等のノイズを用いる
点にある。周波数検出器13は実施の形態１と同様に、そ
の回路素子に感温抵抗を有するブリッジ回路よりなる。

【００３２】熱雑音等のノイズは広範囲の帯域周波数の
周波数成分から構成されると共に、信号成分に比べ一般
的に低レベルのものである。ＳＷ１が信号ＣによってＯ
Ｎされると、このノイズが増幅器11によって増幅され、
電気―機械―音響変換器12に入力される。周波数検出器
13で共振周波数を検出し、実施の形態１で説明したよう
に自励的に増幅することによって、電気―機械―音響変
換器12を振動または発音させるものである。これによっ
て発振器を削除して装置としての簡素化に寄与できると
ともに、小形化が図れるものである。また、温度変化に
対して安定した出力が得られる。

【００３３】（実施の形態４）本発明の実施の形態４を
図4のブロック回路図で説明する。なお、説明にあたっ
ては実施の形態３との相違点のみ説明する。

【００３４】実施の形態３との相違点はローパスフィル
タ19とハイパスフィルタ20を増幅器11と周波数検出器13
の間に設け、使用者が必要に応じて操作できるスイッチ
ＳＷ２によって選択して装置に適用できるようにしたも
のである。周波数検出器13は実施の形態１と同様に、そ
の回路素子に感温抵抗を有するブリッジ回路よりなる。

【００３５】電気―機械―音響変換器12は少なくとも２
つの固有共振周波数を持ち、低周波の固有共振周波数f0
1では振動を発生し、高周波の固有共振周波数f02では音
を発生する。振動発生時には、使用者が必要に応じて操
作できる選択スイッチ（図示せず）の状態に対応した選
択信号ＤによりスイッチＳＷ２をア側に入れて、ローパ
スフィルタ19により高周波f02をカットし、低周波f01を
通す。音発生時には、信号ＤによりスイッチＳＷ２をイ
側に入れて、ハイパスフィルタ20により低周波f01をカ
ットし、高周波f02を通す。振動または音のみ発生させ
る時には通常、スイッチＳＷ２をア、イいずれかに入れ
ておけばよい。信号Ｃを所定周期の繰り返しパルスとし
てスイッチＳＷ１をＯＮ−ＯＦＦさせて間欠的な振動ま
たは音の発生を行うこともできる。一方、スイッチＳＷ
１をＯＮ状態にしたまま、スイッチＳＷ２をア、イ側に
交互に切り替えるならば、振動と音が交互に時分割で発
生できる。なお、ローパスフィルタ19またはハイパスフ
ィルタ20のいずれか一方のみで、２つの固有共振周波数
を通過させて、振動と音を同時に発生させても良い。

【００３６】また、3個以上の固有共振周波数を有し、
その中で他の２つの共振点に囲まれた固有共振周波数を
用いる場合は、図4の両フィルタ19、20に代えてバンド
パスフィルタを用いることもあり得る。

【００３７】以上の構成によって、対象外の自励発振を
阻止して、携帯電話に使用した場合は、振動と発音の選
択を極めて容易に行えるものである。また、温度変化に
対して安定した出力が得られる。

【００３８】（実施の形態５）本発明の実施の形態５に
ついて図5のブロック回路図により説明する。本実施の
形態と実施の形態４との主たる相違点はリミッター21を
周波数検出器13の出力側に挿入した点である。周波数検
出器13は実施の形態１と同様に、その回路素子に感温抵
抗を有するブリッジ回路よりなる。

【００３９】以上の構成によって周波数検出器13の出力
レベルを制限して増幅器11や電気―機械―音響変換器12
への自励発振による過大入力を防止するものである。

【００４０】（実施の形態６）本発明の実施の形態６に
ついて図6のブロック回路図により説明する。本実施の
形態と実施の形態３との主たる相違点は、スイッチＳＷ
３を信号処理部36とレシーバ38の間に設けた点である。
周波数検出器13は実施の形態１と同様に、その回路素子
に感温抵抗を有するブリッジ回路よりなる。

【００４１】通常、送信者の話し声である受話音は携帯
電話に耳をつけた状態でレシーバ38で再生される。従っ
て、レシーバ38から再生される音圧は低く、携帯電話を
耳から離した状態では、受話音を聞き取ることができな
い。また、レシーバ38で再生される音圧レベルは、耳の
損傷につながるので、必要以上に大きくすることが法的
に規制されている。そこで、レシーバ38の前にスイッチ
ＳＷ３を設け、スイッチＳＷ１はＯＦＦ状態として周波
数検出器13からの出力を切断し、信号処理部36の出力で
ある受話信号をスイッチＳＷ３により増幅器11に入力
し、増幅器11で増幅して電気ー機械ー音響変換器12で再
生すれば、携帯電話から耳を離した状態でも受話音が聞
き取れる。また、再生する信号は受話音ばかりでなく、
音楽信号や伝言メッセージでもよい。また、電気ー機械
ー音響変換器12で振動を発生させても良い。さらに、受
話音の再生は、受話音を受けた時のみでなく、送信者と
受信者の間で会話をやりとりする時であっても良い。

【００４２】（実施の形態７）本発明の実施の形態７に
ついて図7のブロック回路図により説明する。本実施の
形態と実施の形態６との主たる相違点は、スイッチＳＷ
３の出力を増幅器11の後に入れた点である。この場合、
信号処理部36からスイッチＳＷ３に送られる受話音は、
電気ー機械ー音響変換器12で再生するのに必要な音圧レ
ベルに増幅されたものである。その結果、増幅器11の増
幅率等の調整を不要とすることができる。

【００４３】（実施の形態８）本発明の実施の形態８に
ついて図8のブロック回路図により説明する。同図にお
いて、12は電気―機械―音響変換器であり、25はこの電
気―機械―音響変換器12の共振周波数を含む周波数帯域
で低いレベルの出力を行う第1の発振器であり、26は後
述する制御部32により制御された第2の発振器であり、2
7は電気―機械―音響変換器12への入力を第1の発振器25
と第2の発振器26を切換えるスイッチであり、28は電気
―機械―音響変換器12の共振周波数を検出する周波数検
出器であり、29は周波数検出器28の出力電圧とあらかじ
め設定した基準電位との電位差を検出する電圧比較回路
であり、32は実施の形態１で説明した信号Ｃに応答して
上述の第1の発振器25からスイッチ27までを制御する制
御部である。周波数検出器28は実施の形態１と同様に、
その回路素子に感温抵抗を有するブリッジ回路よりな
る。

【００４４】以上のように構成された電気―機械―音響
変換装置の動作について説明する。まず、制御部32の指
示によりスイッチ27を第1の発信器25側にした状態で第1
の発信器25を発振させる。発振は電気―機械―音響変換
器12の共振周波数を含む周波数帯域をスイープさせて行
う。スイープ信号を周波数検出器28で検出する。同時
に、電圧比較回路29は周波数検出器28の出力電圧と基準
電位との電位差を比較する。その電位差が基準電位以上
になった時、スイッチ27を第2の発振器26側に切り換え
て第2の発振器26を発振させて電気―機械―音響変換器1
2へ出力し、電気―機械―音響変換器12をこの時の発振
周波数で動作させる。

【００４５】次に、スイッチ27を第1の発振器25側に切
り換える。その時のスイープ信号の周波数は第1の発振
周波数よりも高いものである。上記と同様に、スイープ
信号を周波数検出器28で検出する。同時に、電圧比較回
路29は周波数検出器28の出力電圧と基準電位との電位差
を比較する。その電位差が基準電位以上になった時、ス
イッチ27を第2の発振器26側に切り換えて第2の発振器26
を発振させて電気―機械―音響変換器12へ出力し、電気
―機械―音響変換器12をこの時の発振周波数で再び動作
させる。

【００４６】以上の動作を繰り返す。このようにして、
第2の発振器26で固有共振周波数の出力を電気―機械―
音響変換器12へ入力してこの電気―機械―音響変換器12
を振動または発音のいずれかを行わせるので、共振周波
数を極めて容易に発見して、この共振周波数における動
作を実施の形態１から実施の形態６のものに比較して極
めて容易に迅速に行わせることができるものである。

【００４７】なお、環境の変化によって共振点がずれて
電位差レベルが減少したことが電圧比較回路29で確認さ
れたときは、再度、制御部32でスイッチ27を駆動して、
第1の発振器25に切換えて、上述した初期の共振周波数
の検出から行わすようにすることによって環境の変化に
も対応できるものである。

【００４８】（実施の形態９）本発明の実施の形態９を
図9のブロック回路図により説明する。なお、説明にあ
たっては実施の形態８と同一部分は説明を省略して説明
する。実施の形態７との相違点は発振手段を発振部31の
みとしている点である。まず、周波数検出器28で共振周
波数の検出を行い、検出結果を電圧比較回路29を通して
制御部32に知らせる。次に制御部32はこの共振周波数を
発振部31へ指示する。発振部31はこの共振周波数で電気
―機械―音響変換器12が充分駆動(振動およびまたは発
音)するように発振する。周波数検出器28は実施の形態
１と同様に、その回路素子に感温抵抗を有するブリッジ
回路よりなる。

【００４９】なお、環境の変化にともなう共振周波数の
検出とそれに伴う再度の共振周波数の発振については実
施の形態７の動作と同様であるので省略する。

【００５０】以上の構成によって、発振手段が一つ削減
でき、回路構成の簡単な電気―機械―音響変換装置の提
供を可能とするものである。

【００５１】また、制御部32から発振部31へ２つの共振
周波数を時分割で指示することにより、時分割で２つの
共振周波数で発振部31を発振させることができる。その
結果、電気―機械―音響変換器12から振動および音を交
互に発生させることができる。これによって発振手段を
一つに削減すると共に、環境変化等による共振周波数の
ずれを常に監視補正して、安定した共振状態を維持でき
るものである。

【００５２】なお、上記実施の形態７および８に記載の
電気―機械―音響変換装置は電気―機械―音響変換器12
を除きマイクロコンピュータとして一体化することも可
能である。

【００５３】さらに、本実施の形態では電気ー機械ー音
響変換器は磁場内に挿入されたボイスコイルに発生する
磁気力を用いる導電型方式であったが、圧電型、電磁型
等の変換器方式でも同様の効果がある。

【００５４】

【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、常に共振周波数の変動を検出手段
で検出して、温度変化を含む使用環境の変化に対して、
極めて安定した発振出力を効率よく得られるものであ
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
装置を用いた携帯端末の要部のブロック回路図

【図２】本発明の実施の形態２の電気―機械―音響変換
装置を用いた携帯端末の要部のブロック回路図

【図３】実施の形態３のブロック回路図

【図４】実施の形態４のブロック回路図

【図５】実施の形態５のブロック回路図

【図６】実施の形態６のブロック回路図

【図７】実施の形態７のブロック回路図

【図８】実施の形態８のブロック回路図

【図９】実施の形態９のブロック回路図

【図１０】従来の電気―機械―音響変換装置のブロック
回路図

【図１１】同要部である電気―機械―音響変換器の側断
面図

【図１２】同周波数特性図

【図１３】同電気―機械―音響変換装置を搭載した携帯
電話の斜視図

【符号の説明】

１０ 発振器 １１ 増幅器 １２ 電気―機械―音響変換器 １３ 周波数検出器 １６，２１ リミッター １９ ローパスフィルタ ２０ ハイパスフィルタ ２５ 第１の発振器 ２６ 第２の発振器 ２８ 周波数検出器 ３１ 発振部 ３２ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久世 光一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 「超音波技術便覧」日刊工業新聞社、 昭和35年11月25日発行、ＰＰ569−570、 （ブリッジ法) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04R 3/00 - 3/14 H04R 9/00 - 9/18 B06B 1/00 - 3/04

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも異なる２つの機械共振系を有
   し、入力信号を振動及び音のいずれにも変換可能なよう
   に構成された電気―機械―音響変換手段と、前 記電気―機械―音響変換手段の前記機械共振系の共振
   周波数の少なくとも１つを含む周波数帯域の信号を、前
   記電気―機械―音響変換手段の前記入力信号として供給
   する信号供給手段と、 前記電気ー機械ー音響変換手段を回路素子として用いた
   電気インピーダンス素子Ｚ１、前記電気インピーダンス
   素子Ｚ１と直列に接続され前記電気インピーダンス素子
   Ｚ１とほぼ同じ温度特性を有する電気インピーダンス素
   子Ｚ２、前記電気インピーダンス素子Ｚ１，Ｚ２の直列
   回路と並列で、それぞれは直列に接続される電気インピ
   ーダンス素子Ｚ３，Ｚ４からなり、前記信号供給手段か
   らの入力が前記電気インピーダンス素子Ｚ１，Ｚ３の接
   点と前記電気インピーダンス素子Ｚ２，Ｚ４の接点に加
   えられ、その出力がＺ１、Ｚ２の接点とＺ３，Ｚ４の接
   点から取り出されるブリッジ回路と前記出力接点に接合
   される差動増幅回路とを用いて構成され、前記電気―機
   械―音響変換手段の出力に応じて、前記機械共振系の共
   振周波数のうちいずれか１つの周波数の信号を検出し、
   その信号を前記信号供給手段へ供給する 周波数検出手段
   と、前記電気―機械―音響変換手段、信号供給手段、 周波数
   検出手段で構成される閉ループのいずれかの位置に挿入
   された信号切換手段とを備え、 前記信号切換手段により前記閉ループが閉じられた時、
   前記信号供給手段から供給された入力信号により、前記
   電気―機械―音響変換手段が初期駆動され、その出力に
   応じて、所定の周波数信号が前 記周波数検出手段により
   検出され、前記信号供給手段に供給されることにより、
   前記電気―機械―音響変換手段が所定の共振周波数で駆
   動されることを特徴とする電気―機械―音響変換装置。
2. 【請求項２】 前記ブリッジ回路を構成するＺ２，Ｚ
   ３，Ｚ４の電気インピーダンスが抵抗成分を含む回路素
   子で構成される請求項１記載の電気―機械―音響変換装
   置。
3. 【請求項３】 少なくとも前記電気ー機械ー音響変換手
   段の電気インピーダンスに直列に接続される電気インピ
   ーダンスＺ２が周囲温度により抵抗値が変化する感温抵
   抗素子である請求項２記載の電気―機械―音響変換装
   置。
4. 【請求項４】 前記感温抵抗素子の抵抗温度特性が前記
   電気―機械―音響変換手段の抵抗温度特性とほぼ一致し
   た請求項３記載の電気―機械―音響変換装置。
5. 【請求項５】 前記信号供給手段は、前記信号供給手段
   の入力信号を増幅する増幅手段である請求項１記載の電
   気―機械―音響変換装置。
6. 【請求項６】 前記増幅手段は、前記増幅手段及び前記
   周波数検出手段の少なくとも一方を含む電気回路系で発
   生されるノイズを、前記増幅手段の入力信号として増幅
   する請求項５記載の電気―機械―音響変換装置。
7. 【請求項７】 前記増幅手段の入力信号として、前記電
   気―機械―音響変換手段の前記機械共振系の共振周波数
   を含む周波数帯域の電気信号を発振する発振手段を、前
   記閉ループの外側に結合して構成される請求項５記載の
   電気―機械―音響変換装置。
8. 【請求項８】 前記周波数検出手段は、少なくとも１つ
   の前記機械共振系の共振周波数を通過させるローパスフ
   ィルタまたはハイパスフィルタまたはバンドパスフィル
   タを具備する請求項１記載の電気―機械―音響変換装
   置。
9. 【請求項９】 前記周波数検出手段の出力側に前記周波
   数検出手段の出力を制限するリミッターを挿入した請求
   項６または７記載の電気―機械―音響変換装置。
10. 【請求項１０】 着信信号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出力する受信信号処
    理手段と、前記電気信号により、振動及び音に変換する
    請求項１、８または９記載の電気―機械―音響変換装置
    とで構成される携帯端末。
11. 【請求項１１】 受話信号と着信信号を受信するアンテ
    ナと、前記着信信号を信号処理して前記受話信号と電気
    信号を出力する受信信号処理手段と、前記電気信号によ
    り、振動及び音に変換する請求項１または８または９記
    載の電気―機械―音響変換装置とで構成される携帯端末
    であって、前記電気―機械―音響変換装置は前記受話信
    号を再生する機能を有することを特徴とする携帯端末。
12. 【請求項１２】 少なくとも異なる２つの機械共振系を
    有し、第１または第２の電気信号を振動及び音のいずれ
    にも変換可能なように構成された電気―機械―音響変換
    手段と、前記機械共振系 の共振周波数を含む周波数帯域の前記第
    １の電気信号を発振し、前記電気ー機械ー音響変換手段
    に出力する第1の発振手段と、前記第１の電気信号及び前 記第２の電気信号を発振し、
    前記電気―機械―音響変換手段に出力する第２の発振手
    段と、前 記電気―機械―音響変換手段の出力レベルを検出する
    請求項１記載の周波数検出手段と、前記出力レベルと基準レベルを比較する比較手段と、 出力レベルが前記基準レベル以上になった時、前 記検出
    された周波数を発振して前記電気―機械―音響変換手段
    に出力するように前記第２の発振手段を制御する制御手
    段とで構成される電気―機械―音響変換装置。
13. 【請求項１３】 少なくとも異なる２つの機械共振系を
    有し、電気信号を振動及び音のいずれにも変換可能なよ
    うに構成された電気―機械―音響変換手段と、前記機械共振系 の共振周波数を含む周波数帯域の電気信
    号を発振し、前記電気―機械―音響変換手段に前記電気
    信号を出力する発振手段と、前 記電気―機械―音響変換手段の予め設定された出力レ
    ベルを持つ周波数を検出する請求項１記載の周波数検出
    手段と、 時 分割によって前記電気―機械―音響変換手段の機械共
    振系の共振周波数を含む周波数帯域の周波数信号の発振
    と前記周波数検出手段で共振周波数として検出された周
    波数を前記発振手段で発振させるように前記発振手段を
    制御する制御手段とで構成される電気―機械―音響変換
    装置。
14. 【請求項１４】 前記発振手段が、前記電気―機械―音
    響変換手段の機械共振系の共振周波数を含む周波数帯域
    を低周波から高周波或は高周波から低周波にスイープす
    る電気信号を出力することが可能な構成とした請求項１
    ３記載の電気―機械―音響変換装置。
15. 【請求項１５】 前記第１の発振手段が、前記電気―機
    械―音響変換手段の機械共振系の共振周波数を含む周波
    数帯域を低周波から高周波或は高周波から低周波にスイ
    ープする第１の電気信号を出力することが可能な構成と
    した請求項１２記載の電気―機械―音響変換装置。