JPH04292025A - 圧電報知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は携帯用の報知装置に関し
例えば電話呼出しに用いられる通称ポケットベルもしく
はページャー等を含むものである。より詳しくは、携帯
者に対して選択的に音響信号もしくは機械的振動を用い
て報知を行なう形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】所謂ポケットベル又はページャーは、そ
の携帯者に対して電話呼出しのあった事実を報知し応答
を促す為の機器である。報知手段としては一般に音響信
号もしくは機械的振動が用いられる。しかしながら、音
響信号を利用した場合には報知音が周囲に漏れる為、静
寂を要求される状況下で報知音が生じた場合周囲に対し
て雑音原因になるという不具合がある。一方、機械的振
動を利用して報知を行なう方式の場合には、携帯者が歩
行中もしくは乗り物等に乗車中の時には、ポケットベル
の機械的振動を体感する事が困難になるという不具合が
生じる。

【０００３】そこで、従来、周囲の状況もしくは携帯者
自身の状況に応じて音響信号と機械信号を適宜選択可能
な構造を有するポケットベルが提案されている。例えば
、特開昭５５−１４７０４６号公報には、音響信号もし
くは報知音を発生するスピーカーと機械的振動を生ずる
加振器とを具備したポケットベルが開示されている。 この加振器は直流電動機とその回転軸に取り付けられた
不平衡遠心重錘とからなる。遠心重錘はその回転に伴っ
て電動機及び電動機を収容しているポケットベルのケー
スを機械的に振動させ、携帯者によって体感される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例においては、スピーカーと直流電動機は互いに
独立した部品であり、別個の駆動源を備えている。何ら
部品の共有化がなされておらず、２種類の報知機能を持
たせる為の部品点数が増大し装置の構造も複雑になると
いう問題点がある。特に、直流電動機もしくはモータを
用いた場合には大きな駆動電力を必要とし且つ装置の小
型化が困難である。加えて、モータの軸受部分等に摩耗
が生じる為、長期間使用した場合に装置の信頼性が低下
するという問題点がある。

【０００５】ところで、直流電動機に代えて圧電振動子
を駆動源とする加振器を具備したポケットベルも知られ
ている。例えば、特開平１−２７３１００号公報には、
振動板に圧電振動子を取り付け、この圧電振動子に駆動
信号を印加する事により振動板を機械的に振動させる様
にした構造が開示されている。しかしながら、この圧電
振動子は単に、機械的振動源として用いられているのみ
であって、何ら音響発生源として用いられているもので
はない。換言すると、特願平１−２７３１００号公報に
開示されたポケットベルは、単に機械的振動を用いて報
知を行なうだけであり、音響信号による報知機能を備え
ているものではない。

【０００６】以上に述べた従来の技術の問題点に鑑み、
本発明は共通の駆動源によって選択的に駆動される発音
器及び加振器を備え、部品点数が少く薄形で且つ信頼性
に優れ加えて低消費電力型の携帯用報知機器例えばポケ
ットベルあるいはページャーを提供する事を目的とする
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる携帯用報
知装置は、駆動電界の印加条件に応じて休止位置もしく
は中立位置から一方向又は他方向に選択的に変位運動を
行なう所謂フルベンダー型の圧電素子を具備している。 この圧電素子に関し一方向側に発音器が配置されており
、圧電素子の一方向変位運動の作用を受け音響を発し携
帯者に報知を行なう。又、この圧電素子に関し他方向側
に加振器が配置されており、圧電素子の他方向変位運動
の作用を受け機械的振動を発し携帯者に報知を行なう。 さらに、携帯者により手動操作可能な切換入力を行なう
手段例えば切換ボタンが取り付けられている。この携帯
用報知装置に内蔵される電気回路は、切換入力に応じて
圧電素子に対する駆動電界の印加条件を切り換え報知を
実行する発音器又は加振器を選択する様にしている。

【０００８】好ましくは、圧電素子は複数の電極層と複
数の圧電体層とを交互に積層した構造を有する。この圧
電素子は、複数の電極層のうちの一群に選択印加される
駆動電界に応じて一方向変位運動を行ない、複数の電極
層のうちの残された他群に選択印加される駆動電界に応
じて他方向変位運動を行なう様になっている。各圧電体
層は、好ましくは２０μｍ以下の層厚を有し、例えば１
０Ｖ以下の低電圧駆動を可能としている。

【０００９】携帯用報知装置に内蔵される電気回路は可
変発振回路を備えており、可聴周波数領域内の交流駆動
電界を圧電素子に印加し一方向振幅変位運動を誘起させ
る一方、選択により可聴周波数領域以下の交流駆動電界
を圧電素子に印加し他方向振幅変位運動を誘起させる様
になっている。かかる構造において、発音器は一方向振
幅変位運動に応答して音響を発生する為のホーン板を含
むスピーカーから構成されている。一方、加振器は他方
向振幅変位運動に応答して機械的振動を行なう弾性振動
板を具備している。

【００１０】

【作用】本発明によれば、駆動源として一方向又は他方
向に選択的に変位運動を行なうフルベンダー型の圧電素
子が用いられている。この圧電素子の両側にスピーカー
等の発音器と振動板等の加振器が各々対向して配置され
ている。圧電素子の変位方向を切り換える事により、発
音器あるいは加振器を周囲の状況に応じて携帯者の選択
に従って駆動する様になっている。駆動源を共通化して
いる為に、部品点数が少くて済み、且つ平板型の駆動源
、発音器及び加振器を用いる事により、装置の小型化及
び薄形化を可能としている。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は、本発明にかかる携帯用圧電報
知装置の一実施例であるポケットベルあるいはページャ
ーを示す模式的断面図である。図示する様に、ポケット
ベルは樹脂材料もしくは金属材料からなる円筒型のケー
ス１を有する。ケース１の内部には圧電素子２が収納さ
れている。この圧電素子２は駆動電界の印加条件に応じ
て一方向Ａ又は他方向Ｂに選択的に変位運動を行なう所
謂フルベンダー型である。本実施例においては、一対の
圧電素子２が用いられており各々長尺形状を有する。各
圧電素子２の一端はケース１の内周部に固定されており
、他端部は円筒ケース１の中心に向かって開放されてい
る。本実施例においては、一対の長尺型圧電素子が用い
られているが、これに限られるものではなく例えば円板
型の圧電素子であっても良い。又、３本以上の長尺型圧
電素子を放射状に配列した構造であっても良い。

【００１２】一対の圧電素子２に関し一方向側Ａに発音
器３が配置されている。この発音器３は各圧電素子２の
一方向変位運動即ちＡ方向変位運動の作用を受けて音響
を発し携帯者に報知を行なう。本実施例においては、こ
の発音器３はホーン板４と、放音板５とからなる。ホー
ン板４はコーン形状を有しその周端部がケース１の上端
部に接着等で固定されているとともに、その中央部には
重錘片６が固着されている。又、放音板５はホーン板４
を覆う様にケース１に取り付けられている。放音板５に
は多数の放音孔が設けられている。各圧電素子２の開放
端は休止状態において重錘片６から僅かに離間している
。この圧電素子２の開放端がＡ方向に沿って振幅変位運
動を行なうと、重錘片６に直接作用してホーン板４を振
動させる。この結果、ホーン板４は共振及び共鳴作用に
より音響を発し放音板５を介して外部に放射される。 なお、本実施例においては発音器としてスピーカーが用
いられたが、これに限られるものではない。圧電素子２
によって駆動可能な種々の発音器を用いる事が可能であ
り、例えばベル構造の発音器であっても良い。

【００１３】圧電素子２に関し他方向側即ちＢ方向側に
は加振器７が配置されている。この加振器７は圧電素子
２の他方向変位運動即ちＢ方向変位運動の作用を受けて
機械的振動を発し携帯者に報知を行なう。本実施例にお
いては、この加振器７は弾性金属材料あるいは弾性樹脂
材料からなる円形の弾性振動板８で構成されている。振
動板８は円筒ケース１の底面部に固着されており、ポケ
ットベルの底板を兼ねている。この部分に携帯者の身体
の一部が当接する。振動板８の中央部には中継ぎ部材９
が例えば溶接もしくは接着により固着されている。この
様にして振動板８の表面中央部に植設された中継ぎ部材
９の頂部は圧電素子２の開放端もしくは自由端から僅か
に離間した位置に置かれる。かかる構造において、各圧
電素子の自由端がＢ方向に沿った振幅変位運動を行なう
と、振動板８は中継ぎ部材９を介してその作用を受け機
械的振動を行なう。

【００１４】円筒ケース１の側壁部には外部に突出した
切換入力手段すなわち切換ボタン１０が装着されている
。この切換ボタン１０は携帯者により操作可能であり切
換入力を行なう。即ち、所望により周囲の条件等に応じ
て、発音器３あるいは加振器７の何れか一方を選択する
為の切換入力を行なう。さらに、円筒ケース１の内部に
は回路基板１１が収納されている。回路基板１１は円板
形状を有しその中央部には中継ぎ部材９を逃がす為の逃
げ穴が形成されている。又、回路基板１１の表面には電
気回路１２が搭載されている。この電気回路１２は切換
ボタン１０によって制御され、切換入力に応じて圧電素
子２に対する駆動電界の印加条件を切り換える事により
、報知を実行する発音器３又は加振器７を選択する。 本実施例においては、この電気回路１２は可変発振回路
を含んでいる。可変発振回路は発音器３が選択された場
合に可聴周波数領域内のパルス状駆動電界を圧電素子２
に印加しＡ方向振幅変位運動を誘起するとともに、加振
器７が選択された場合には可聴周波数領域以下のパルス
状駆動電界を圧電素子２に印加しＢ方向振幅変位運動を
誘起させる為のものである。換言すると、切換ボタン１
０の切換入力に応じて、可変発振回路の発振周波数が変
化する。発音を実行する場合には、発振周波数は１００
Ｈｚないし１０ｋＨｚ　に設定され、機械的振動を行な
う場合には１００Ｈｚ以下に設定される。電気回路１２
はさらに電源回路や受信回路をも含んでいる。受信回路
は発振元から送信された呼出し信号を受信しポケットベ
ルを動作させる為のものである。受信に応じて圧電素子
２が駆動され携帯者に対して呼び出された事実を報知す
るものである。

【００１５】図２を参照してフルベンダー型圧電素子２
の一例を詳細に説明する。図２は長尺型圧電素子２の長
手方向に沿って切断した模式的一部破断断面図である。 圧電素子２は、複数の電極層１３と複数の圧電体層１４
とを交互に積層した構造を有する。各圧電体層１４は例
えばＰＺＴ等の圧電セラミックスから構成されている。 この圧電体層１４は層に垂直な駆動電界の印加を受け分
極を生じるとともに、層の平行方向（本実施例において
は長尺型圧電素子の長手方向）に沿って歪みが発生する
。駆動電界は各圧電体層を上下から挟持する一対の電極
層１３によって印加される。圧電体層の厚みを２０μｍ
以下とする事により、１０Ｖ以下の駆動電界により有効
な歪みを生じさせる事が可能である。

【００１６】複数の電極層１３のうち、一つおきに共通
接続された一群は共通電極群１５を構成する。この共通
電極群１５は電気的に接地されている。又、積層構造の
上半分において、共通電極群１５とくし歯状に配列され
た一群は第１対向電極群１６を構成する。さらに、積層
構造の下半分において、共通電極群１５とくし歯状に配
列された他の群は第２対向電極群１７を構成する。

【００１７】かかる積層構造を有する長尺状の圧電素子
２は例えば左端部を固定端とし右端部を開放端又は自由
端とする状態で支持固定される。今、選択的に第１対向
電極群１６のみに駆動電圧を印加すると、積層構造の上
半分に位置する各誘電体層は固定端側に向かって歪みを
起こす様になっている。一方、第２対向電極群１７には
駆動電圧が印加されていないので、積層構造の下半分に
歪みは生じない。この結果、積層構造は全体として、Ａ
方向に曲げ変位あるいは反り変位を起こす。逆に、第２
対向電極群１７のみに選択的に駆動電圧を印加すると、
積層構造の下半分に位置する各圧電体層のみが固定端に
向かって歪みを起こす。この結果、圧電体素子は全体と
してＢ方向に曲げ変位あるいは反り変位を起こす。この
様に、第１対向電極群１６及び第２対向電極群１７に対
する駆動電圧あるいは駆動電界を切り換える事により、
圧電素子２の変位運動方向を選択できる。なお、図２に
おいては説明を容易にする為に第１対向電極群１６及び
第２対向電極群１７の電極取出し口は開放端側に設けら
れている。しかしながら、実際には電極引出しを容易と
する為にこれら対向電極群の端子も固定端側に設ける事
が好ましい。

【００１８】最後に図３を参照して図１に示すポケット
ベルの電気的構造及び動作を説明する。図３に示す様に
、ポケットベルに内蔵される電気回路１２は受信回路１
８と可変発振回路１９とから構成されている。受信回路
１８は発振元から送信された呼出し信号を受信し、ポケ
ットベルを動作させる為のものである。この受信回路１
８には、発振回路１９が接続されている。発振回路１９
は差動増幅器２０と、発振定数を決定する容量素子Ｃ及
び一対の抵抗素子Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂと、一対のバイアス抵
抗素子Ｒ２，Ｒ３等から構成されている。さらに、３個
のスイッチ素子Ｓ１，Ｓ２及びＳ３を含んでいる。スイ
ッチ素子Ｓ１は受信回路１８の出力信号に応答して導通
状態となり発振回路１９を動作させる。スイッチ素子Ｓ
２は一対の抵抗素子Ｒ１Ａ及びＲ１Ｂの一方を選択する
ものである。スイッチ素子Ｓ３は差動増幅器２０の出力
端子に接続されており、圧電素子２の固定端側に設けら
れた第１対向電極群１６及び第２対向電極群１７の何れ
か一方の端子を選択する為のものである。スイッチ素子
Ｓ２及びＳ３は互いに連動しており、図示しない切換え
ボタン１０の操作により切り換えられる。かかる構造を
有する発振回路１９の発振周波数は時定数を決定する容
量素子Ｃ及び抵抗素子Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂの値によって決ま
る。一方の抵抗素子Ｒ１Ａが選択された場合には、差動
増幅器２０から可聴周波数領域内の周波数を有するパル
ス状駆動電界ＥＡが出力され、他方の抵抗素子Ｒ１Ｂが
選択された場合には、可聴周波数領域以下の周波数を有
するパルス状駆動電界ＥＢが出力される。

【００１９】続いて図３に示す回路の動作を簡潔に説明
する。先ず、図１に示す切換えボタン１０を手動操作し
報知手段として発音器３すなわち音響モードを選ぶと、
スイッチ素子Ｓ２が抵抗素子Ｒ１Ａ側に投入され、スイ
ッチ素子Ｓ３が第１対向電極群１６側に投入される。こ
の状態で受信回路１８が出力信号を発するとスイッチ素
子Ｓ１が導通状態となり、発振回路１９が発振を行なう
。この結果、圧電素子２の第１対向電極群１６に可聴周
波数領域内の周波数を有するパルス状駆動電界ＥＡが印
加され、圧電素子２の自由端はＡ方向に沿って同期的に
振幅変位運動を行なう。このＡ方向振幅変位運動は図１
に示すホーン板４に伝達され発音報知が行なわれる。

【００２０】一方、切換えボタン１０を手動操作して振
動モードを選択すると、スイッチ素子Ｓ２は抵抗素子Ｒ
１Ｂ側に投入され、スイッチ素子Ｓ３は第２対向電極群
１７側に投入される。この状態で、受信回路１８が出力
信号を供給するとスイッチ素子Ｓ１が導通状態となる。 この結果、発振回路１９が発振動作を行ない可聴周波数
領域以下の周波数を有するパルス状駆動電界ＥＢが第２
対向電極群１７に印加される。このパルス状駆動電界Ｅ
Ｂに同期して、圧電素子２の開放端がＢ方向に沿って振
幅変位運動を行なう。この振幅変位運動は図１に示す中
継ぎ部材９を介して弾性体からなる振動板８に伝達され
機械振動による報知を行なう。

【００２１】上述した実施例においては、切換えボタン
を操作して音響モードと振動モードの何れか一方を択一
的に選択する構成となっている。しかしながら、この二
者択一に加えて、音響モードと振動モードを併用する第
三のモードを追加的に設ける事も可能である。例えば、
図３に示す回路のスイッチ素子構成を改良する事により
、圧電素子２をＡ方向とＢ方向に沿って交互に駆動させ
、発音報知と振動報知を同時に行なわせても良い。

【００２２】

【発明の効果】上述した様に、本発明によれば、偏平長
尺形状を有する圧電素子を共通の駆動源として、発音器
及び加振器を選択的に駆動する構造を得ている。従って
、ポケットベルの部品点数の低減化を図る事ができ且つ
構造を簡単化する事ができるという効果がある。圧電素
子の両側にホーン板及び振動板を各々配置する事により
、ポケットベルの薄形化が図れるという効果がある。 さらに、駆動源となる圧電素子には機械的な消耗がない
のでポケットベルの長寿命化が図れるという効果がある
。加えて、圧電素子を薄い圧電体の積層構造とする事に
より、駆動電圧を減少させ、低消費電力化を図る事がで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる携帯用圧電報知装置の基本的構
造を示す模式的断面図である。

【図２】図１に示す圧電報知装置に組み込まれる圧電素
子の構造を示す模式的一部破断断面図である。

【図３】図１に示す圧電報知装置の電気的構成を示す模
式的回路ブロック図である。

【符号の説明】

１　　　　　　ケース ２　　　　　　圧電素子 ３　　　　　　発音器 ４　　　　　　ホーン板 ５　　　　　　放音板 ６　　　　　　重錘片 ７　　　　　　加振器 ８　　　　　　振動板 ９　　　　　　中継ぎ部材 １０　　　　切換えボタン １１　　　　回路基板 １２　　　　電気回路 １３　　　　電極層 １４　　　　圧電体層 １５　　　　共通電極群 １６　　　　第１対向電極群 １７　　　　第２対向電極群 １８　　　　受信回路 １９　　　　可変発振回路 ２０　　　　差動増幅器 Ｃ　　　　　　容量素子 Ｒ１Ａ　　抵抗素子 Ｒ１Ｂ　　抵抗素子 Ｓ１　　　　スイッチ素子 Ｓ２　　　　スイッチ素子 Ｓ３　　　　スイッチ素子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　駆動電界の印加条件に応じて休止位置
   から一方向又は他方向に選択的に変位運動を行なう圧電
   素子と、該圧電素子に関し一方向側に配置され一方向変
   位運動の作用を受けて音響を発し携帯者に報知を行なう
   為の発音器と、該圧電素子に関し他方向側に配置され他
   方向変位運動の作用を受けて振動を発し携帯者に報知を
   行なう為の加振器と、携帯者により操作可能な切換入力
   を行なう手段と、切換入力に応じて駆動電界の印加条件
   を切り換える為の電気回路とからなる圧電報知装置。
2. 【請求項２】　　該圧電素子は、複数の電極層と複数の
   圧電体層とを交互に積層した構造を有し、複数の電極層
   のうちの一群に選択印加される駆動電界に応じて一方向
   変位運動を行ない且つ複数の電極層のうちの他群に選択
   印加される駆動電界に応じて他方向変位運動を行なう為
   の電極配置構造を有する請求項１に記載の圧電報知装置
   。
3. 【請求項３】　　各圧電体層は２０μｍ以下の層厚を有
   する請求項２に記載の圧電報知装置。
4. 【請求項４】　　該電気回路は、可聴周波数領域内のパ
   ルス状駆動電界を圧電素子に印加し一方向振幅変位運動
   を誘起し、可聴周波数領域以下のパルス状駆動電界を圧
   電素子に印加し他方向振幅変位運動を誘起する為の可変
   発振回路を含む請求項１に記載の圧電報知装置。
5. 【請求項５】　　該発音器は、一方向振幅変位運動に応
   答して音響を発生する為のホーン板を含む請求項４に記
   載の圧電報知装置。
6. 【請求項６】　　該加振器は、他方向振幅変位運動に応
   答して機械的振動を行なう弾性振動板を含む請求項４に
   記載の圧電報知装置。