トップ :: B 処理操作 運輸 :: B06 機械的振動の発生または伝達一般

【発明の名称】 磁気駆動型平面振動体の駆動方法
【発明者】 【氏名】三浦 巨樹

【氏名】古屋 勇武

【要約】 【課題】駆動する電流を遮断後も減衰振動が長く持続するため、着信通知の振動のメリハリが緩慢となり、携帯電話機携帯者への着信通知の明瞭さを損なう。

【解決手段】駆動電流波形31は駆動領域31aと制動領域31bに区分され、駆動領域31aはコイル12に交番電流を印加して磁気駆動型平面振動体10の振動起動と振動持続をする。制動領域31bは前記駆動領域31aとは逆位相の交番電流をコイル12に短時間印加して磁気駆動型平面振動体10の振動に制動をかける。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
着信通知用振動体を搭載した携帯電話機において、前記着信通知用振動体は、碗形状のヨーク内の底部に磁石を固着し、該ヨーク外周部と該磁石との磁気間隙にコイルを配置し、バネを介して前記ヨーク外の底部を筐体に固着し、前記コイルは前記筐体の蓋部に固着した磁気駆動型平面振動体であって、前記携帯電話機の着信通知機能を振動通知に設定してあるときの着信通知は、前記磁気駆動型平面振動体の該コイルに交番電流を印加駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を印加することを特徴とする磁気駆動型平面振動体の駆動方法。
【請求項2】
前記磁気駆動型平面振動体の駆動交番電流の周波数は、200Hz以下の矩形波であって、前記逆位相の印加交番電流の駆動時間が50mS以下であることを特徴とする請求項1記載の磁気駆動型平面振動体の駆動方法。
【請求項3】
前記磁気駆動型平面振動体の振動起動と振動持続駆動の交番電流はデューティ比50%の矩形波であり、前記逆位相の印加交番電流のデューティ比は40%以下の矩形波であることを特徴とする請求項1乃至2記載の磁気駆動型平面振動体の駆動方法。
【請求項4】
前記磁気駆動型平面振動体の駆動交番電流の周波数は、200Hz以下の正弦波であって、前記振動体の振動起動と振動持続駆動の交番電流と前記逆位相印加の交番電流の周波数は10Hz以内の差を有し、前記逆位相の印加交番電流の駆動時間が30mS以下であることを特徴とする請求項1記載の磁気駆動型平面振動体の駆動方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、携帯電話機に組み込み、携帯電話機のパネルや筐体等を振動させることにより、着信音を鳴らさないように振動で着信を知らせ、周囲の迷惑にならないようにする電磁駆動型平面振動体に関するもので、この電磁駆動型平面振動体の振動制御に係る。
【背景技術】
【0002】
従来の携帯電話機は、着信を使用者に知らせるために、着信音で知らせる機能と音を出さずに機器を振動させるマナーモード機能を備えている。音と振動の着信通知の切換選択は携帯電話機の使用者が行う。この振動の発生には、小型モータの回転軸に偏心重りを付けた片動回転の振動モータの形式と、導電型スピーカーの原理で振動を生成する磁気駆動型平面振動体の形式がある。(例えば、特許文献1参照)
【0003】
また、近年は、通話用スピーカーと、着信通知用振動体の双方の機能を持たせた構成の携帯電話機やPDAなど移動通信機器用の磁気駆動型平面振動体が提案されている。(例えば、特許文献2参照)
【0004】
まず、上記特許文献1に開示してある磁気駆動型平面振動体を図8に示す。図8は、従来の磁気駆動型平面振動体の断面図である。図8において、70は磁気駆動型平面振動体、71は筐体、71aは筐体の上蓋、72はコイル、73は磁石、74はヨーク、74aは重り、75はバネである。
【0005】
コイル72は、上蓋71aに固着されている。磁石73を固着したヨーク74はバネ75を介して筐体71の底部「b」に固着されている。そして、コイル72は、磁石73とヨーク74が形成する磁気ギャップ「g」に配置してある。従って、コイル72に駆動電流を印加することで、電磁気力が発生し、ヨーク74がバネ75の保持力に逆らって動く。ヨーク74には重り74aを固着してあり、ヨーク74全体の質量を大きくして振動レベルの増加を計り、低い周波数領域に優れた磁気駆動型平面振動体を形成している。この磁気駆動型平面振動体70の筐体71もしくは上蓋71aを携帯電話機の筐体またはパネルに取り付けることで、着信通知用振動体として供されている。
【0006】
次に、上記特許文献2に開示してある磁気駆動型平面振動体を図9に示す。図9は、従来の磁気駆動型平面振動体の平面図である。図9において、80は磁気駆動型平面振動体、81は支持板、82は固定部、83はヨーク、84は腕部である。
【0007】
ヨーク83は、支持板81の一部に形成した上下4組の腕部84を介して固定部82により支持固定される。腕部84は、中央部の幅が狭い形状の板状バネで、変位特性の線形性が良く、可聴周波数から大振幅の着信振動に対して良好な特性であり、通話用スピーカーと、着信通知用振動体の双方の機能を持たせた薄型の電気機械音響変換器用磁気駆動型平面振動体である。
【0008】
【特許文献1】特開2006−333273(第3〜4頁、図1〜図2)
【特許文献2】特開平11−68903(第5〜6頁、図6〜図7)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
着信通知の振動は、振動の断続で携帯者に着信を知らせるので、振動の立ち上がりと振動制動の切れの良さも着信通知の明瞭さに加味される。しかしながら、上記した特許文献1および特許文献2に開示した従来の磁気駆動型平面振動体は、いずれも着信通知用振動体であり、磁気回路を形成するヨークの質量が大きく、かつ、ヨークの動きを妨げないように、バネで宙づり状態としてある。従って、磁気駆動型平面振動体の駆動電流を遮断した後も、ヨークの質量とバネからなる振動系に蓄えられたエネルギーで減衰振動が長く持続するという問題があった。
【0010】
ここで、特許文献1に開示された磁気駆動型平面振動体の駆動電流遮断後の振動特性を図面により説明する。
図10は、従来の磁気駆動型平面振動体の駆動特性図である。図10において、91は図8における磁気駆動型平面振動体70のコイル72を駆動する駆動電流波形であって、約150Hzの矩形波パルスである。92は振動体、つまり、ヨーク74の振動特性を示す。
【0011】
この磁気駆動型平面振動体70は波高値が3.3Vの駆動電流波形91で駆動され、振動持続中のヨーク74の定常振幅は93である。駆動電流波形91を遮断すると、ヨーク74の質量とバネ75からなる振動系に蓄えられたエネルギーにより、駆動電流波形91を遮断後も減衰振動が続く。減衰振動振幅94が定常振幅93の10%に減衰するまでの減衰時間を95で示すと、従来の駆動方式では減衰時間95は約150mSであり、駆動電流遮断後も振動が長く持続する。
【0012】
つまり、従来の磁気駆動型平面振動体の駆動方式は、駆動する電流を遮断後も減衰振動が長く持続するため、着信通知の振動のメリハリが緩慢となり、携帯電話機携帯者への着信通知の明瞭さを損なうという問題があった。
【0013】
本発明は、上述の欠点を解消するもので、その目的は、携帯電話機に搭載する磁気駆動型平面振動体の振動制動時の減衰振動を極力短くして、着信通知の明瞭さを向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の磁気駆動型平面振動体の駆動方法は、基本的には下記記載の要件を採用するものである。
着信通知用振動体を搭載した携帯電話機において、着信通知用振動体は、碗形状のヨーク内の底部に磁石を固着し、前記ヨーク外周部と該磁石との磁気間隙にコイルを配置し、バネを介して前記ヨーク外の底部を筐体に固着し、前記コイルは前記筐体の蓋部に固着した磁気駆動型平面振動体であって、前記携帯電話機の着信通知機能を振動通知に設定してあるときの着信通知は、前記磁気駆動型平面振動体の該コイルに交番電流を印加して駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を印加することを特徴とするものである。
【0015】
また、前記磁気駆動型平面振動体の駆動交番電流の周波数は、200Hz以下の矩形波であって、前記逆位相の印加交番電流の駆動時間が50mS以下であることを特徴とするものである。
【0016】
また、前記磁気駆動型平面振動体の振動起動と振動持続駆動の交番電流はデューティ比50%の矩形波であり、前記逆位相の印加交番電流のデューティ比は40%以下の矩形波であることを特徴とするものである。
【0017】
また、前記磁気駆動型平面振動体の駆動交番電流の周波数は、200Hz以下の正弦波であって、前記振動体の振動起動と振動持続駆動の交番電流と前記逆位相の印加交番電流の周波数は10Hz以内の差を有し、前記逆位相の印加交番電流の駆動時間が30mS以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0018】
本発明による携帯電話機に搭載する磁気駆動型平面振動体の駆動方法は、前記磁気駆動型平面振動体のコイルに交番電流を印加駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を印加するので、振動体の振動制動時の減衰振動が短くなり、着信通知の明瞭さを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
まず、本発明の振動体の駆動方法を適用する磁気駆動型平面振動体の構造と携帯電話機への搭載例を図面にもとづいて説明する。
図1は、本発明における磁気駆動型平面振動体の断面図である。図1において、10は磁気駆動型平面振動体、11は筐体、11aは筐体の上蓋、12はコイル、13は磁石、14はヨーク、14aは重り、15はバネである。
【0020】
コイル12は、上蓋11aに固着されている。磁石13を固着したヨーク14はバネ15を介して筐体11の底部「b」に固着されている。そして、コイル12は、磁石13とヨーク14が形成する磁気ギャップ「g」に配置してある。従って、コイル12に駆動電流を印加することで、電磁気力が発生し、ヨーク14がバネ15の保持力に逆らって動く。ヨーク14には重り14aを固着してあり、ヨーク14全体の質量を大きくして振動レベルの増加を計り、低い周波数領域に優れた磁気駆動型平面振動体を形成している。この磁気駆動型平面振動体10の筐体11もしくは上蓋11aを携帯電話機の筐体またはパネルに取り付けることで、着信通知用振動体として供する。
【0021】
図2は、本発明における携帯電話機のブロック図である。図2において、20は携帯電話機であり、10は磁気駆動型平面振動体である。21は制御部、22は通信部、23は操作部、24は表示部、25は入出力部、26は機能部、27は記憶部、28は電源部、29はマイクロホン、30はスピーカーである。
【0022】
制御部21は、携帯電話機20全体の動作を制御するコンピュータであり、通信部22の制御、操作部23からの入力信号に応じた携帯電話機20の各部の制御、表示部24や入出力部25の信号制御、機能部26の制御、電源部28の監視制御を記憶部27に組み込まれたプログラムにより制御し、動作に必要なデータを記憶部27に書き込みあるいは読み出しを行う。また、必要に応じて、制御部21の機能を補うDSP(digital signal processor)を通信部22、入出力部25、あるいは、機能部26の各々に内蔵させる場合もある。磁気駆動型平面振動体10は、制御部21の制御により入出力部25を介して後述のような条件で駆動する。機能部26は、携帯電話機により異なるが、例えば、カメラであり、あるいは、GPS機能などの場合もある。
【0023】
ここで、携帯電話機20は、通信部22に着信があると、磁気駆動型平面振動体10、あるいは、スピーカー30で着信通知を行う。携帯電話機20の着信通知手段が振動モード、つまり、マナーモードに設定してある場合は、制御部21は磁気駆動型平面振動体10を200Hz以下の周波数で駆動し、発生した振動により、携帯電話機20の携帯者に着信を通知する。携帯電話機20の着信通知手段が音声モードの場合は、制御部21はスピーカー30により可聴周波数の呼び出し音で携帯電話機20の携帯者に着信を通知する。
【実施例1】
【0024】
まず、上記した本発明の磁気駆動型平面振動体の第1の駆動方法を図面により説明する。
図3は、本発明による磁気駆動型平面振動体の駆動特性図である。図3において、31は図1における磁気駆動型平面振動体10のコイル12を駆動する波高値が3.3Vの駆動電流波形であって、約150Hzの矩形波パルスである。32は振動体、つまり、ヨーク14の振動特性を示す。
駆動電流波形31は駆動領域31aと制動領域31bに区分され、駆動領域31aはコイル12に交番電流を印加して磁気駆動型平面振動体10の振動起動と振動持続をする。制動領域31bは前記駆動領域31aとは逆位相の交番電流をコイル12に短時間印加して磁気駆動型平面振動体10の振動に制動をかける。
【0025】
磁気駆動型平面振動体10は図8に示した磁気駆動型平面振動体と同一仕様の磁気駆動型平面振動体であり、駆動領域31aの駆動条件も前述の図10における駆動電流波形91と同一である。駆動領域31aの区間における振動特性32は振動持続中で、ヨーク14の定常振幅は33である。制動領域31bでは駆動電流波形31は駆動領域31aの区間における駆動電流波形とは位相が逆転するので35に示すように急激に振動が減衰する。つまり、制動領域31bにおける逆位相駆動があることが、従来例との大きな違いである。
【0026】
このまま逆位相駆動を継続して、制動領域31bを延長すると、ヨーク14は再び振動振幅が大きくなるが、最適な制動領域31b内で逆位相駆動を止めるとヨーク14の振動はすみやかに制動する。上記した第1の駆動方法による駆動条件で、定常振幅33の10%に減衰する減衰時間を35で示すと、制動領域31bは約40mSが最適であるという結果が得られた。
【0027】
すなわち、磁気駆動型平面振動体のコイルに交番電流を印加駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を短時間印加することで振動の制動時間の短縮ができるのである。
【実施例2】
【0028】
次に、前述の磁気駆動型平面振動体の第2の駆動方法を図面により説明する。まず、好ましい磁気駆動型平面振動体の制動方法について説明する。
図4は、本発明による逆位相駆動の詳細特性図である。図4において、30aは広時間領域の特性を示し、30bは詳細時間領域の特性を示す。広時間領域の特性30aにおいて、36は図3で示した駆動領域31aと制動領域31bの境界部であって、31はヨーク14の振動特性を示す。詳細時間領域の特性30bは広時間領域30aに示した境界部36の拡大表示で、31bは駆動電流波形の詳細、32bはヨーク14の振動特性の詳細を示す。
【0029】
そして、図4に示すように、駆動電流波形31bの立ち下がり、立ち上がり点をS1、S2、S3とし、振動特性32bのニュートラル点、谷点、山点をV1、V1’、V2’、V3’、V3とすると、V1<S1<V1’、および、V2’<S2<V3、および、V3<S3<V3’の条件を満たす逆位相駆動により、振動制動時間の改善を図ることができるのである。つまり、減衰振動の位相に合わせた逆位相駆動で制動時間を改善できるのである。
【0030】
以上述べた条件のように、図1に示した磁気駆動型平面振動体10の振動停止制御は、図4に示すような、減衰振動の位相に合わせた逆位相駆動が好ましい。しかしながら、減衰振動の位相に合わせた逆位相駆動は複雑である。しかるに、上記条件に近似した駆動方法、つまり、逆位相制動時の駆動電流波形のデューティ比を変えることで制動時間を改善できる。近似した駆動方法を図面により説明する。
【0031】
図5は、本発明による磁気駆動型平面振動体の駆動波形の特性図である。本実施例では、磁気駆動型平面振動体10を400mS駆動後、振動制動と振動停止区間を有する断続振動を前提にしているが、図5は400mS駆動直後の振動停止制御の部分的な磁気駆動型平面振動体駆動波形の詳細を示している。
【0032】
図5において、41は駆動波形、42は駆動領域、43は反転領域、44は制動領域である。400mSの駆動領域42は、符号45で示すように、周波数157Hz、デューティ比50%の連続矩形波パルスで駆動している。駆動領域42に続く振動停止区間は、まず反転領域43があり、2.55mSの位相反転時間だけ波形を保持し、次の制動領域44に移行する。制動領域44は符号46で示すように、周波数157Hz、デューティ比35%の矩形波パルスで40mSの区間を連続駆動する。
【0033】
すなわち、磁気駆動型平面振動体10の定常駆動は、デューティ比50%の矩形波パルスで駆動し、振動停止は振動停止初期に定常駆動よりデューティ比の小さな位相反転矩形波パルスで振動制動を行うのである。つまり、減衰振動の位相に合わせた逆位相駆動に代えて、振動制御逆位相駆動パルスのデューティ比を定量的に小さくすることで、同様な効果が得られるのである。
【実施例3】
【0034】
次に、前述の磁気駆動型平面振動体の第3の駆動方法を図面により説明する。
図6は、本発明による正弦波駆動の詳細特性図である。つまり、図1に示した磁気駆動型平面振動体10を正弦波駆動電流で駆動し、振動停止も逆位相正弦波で振動制御する。正弦波駆動および正弦波による振動制御の利点は、矩形波パルス駆動のようなインダクション雑音の発生が少ないことである。
【0035】
図6において、51は駆動波形、52は駆動領域、53は反転領域、54は制動領域である。400mSの駆動領域52は、符号55で示すように、周波数157Hzの正弦波による交番電流駆動をしている。駆動領域52に続く振動停止区間は、まず反転領域53があり、次の制動領域54に移行する。制動領域54は符号56で示すように、周波数162Hzの正弦波による交番電流で25mSの区間を連続駆動する。反転領域53では、駆動波形は駆動領域52の駆動波形から制動領域54の位相反転した正弦波に連続位相で移行する。従って、反転領域53の駆動波形を周波数で表すと108Hzであり、持続時間は約9.23mSとなる。
【0036】
すなわち、磁気駆動型平面振動体10の定常駆動は、正弦波による交番電流で駆動し、逆位相への反転領域53を経て、定常駆動とは周波数の異なる正弦波による交番電流で振動制動を行うことで、振動停止時の振動減衰時間の短縮が出来るのである。
【0037】
以上に説明したように、本発明による携帯電話機に搭載する磁気駆動型平面振動体の駆動方法は、前記磁気駆動型平面振動体のコイルに交番電流を印加駆動し、制動時には前記交番電流と逆位相の交番電流を印加するが、磁気駆動型平面振動体の駆動と制動による断続振動を繰り返すことで、着信通知の明瞭さは更に向上する。
【0038】
以下、本発明による磁気駆動型平面振動体の断続振動駆動例を図面により説明する。
図7は、本発明による磁気駆動型平面振動体の断続振動パターン図である。図7において、61は駆動および制動波形のパターン示す。62は駆動領域、63は制動領域、64は振動停止領域である。65は磁気駆動型平面振動体の振動パターンを示す。
【0039】
つまり、振動パターンは駆動領域62の駆動パルスで振動が立ち上がり、持続する。振動停止領域64では振動が停止する。従って、磁気駆動型平面振動体は振動パターン65に示すように断続振動を繰り返す。この振動停止領域64の開始点の制動領域63で駆動領域62と逆位相の駆動により振動制動を行うので、すみやかな減衰振動となり、切れの良い断続振動が得られるのである。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明における磁気駆動型平面振動体の断面図である。
【図2】本発明における携帯電話機のブロック図である。
【図3】本発明による磁気駆動型平面振動体の駆動特性図である。
【図4】本発明による逆位相駆動の詳細特性図である。
【図5】本発明による磁気駆動型平面振動体の駆動波形の特性図である。
【図6】本発明による正弦波駆動の詳細特性図である。
【図7】本発明による磁気駆動型平面振動体の断続振動パターン図である。
【図8】従来の磁気駆動型平面振動体の断面図である。
【図9】従来の磁気駆動型平面振動体の平面図である。
【図10】従来の磁気駆動型平面振動体の駆動特性図である。
【符号の説明】
【0041】
10 磁気駆動型平面振動体
11 筐体
11a 上蓋
12 コイル
13 磁石
14 ヨーク
14a 重り
15 バネ
20 携帯電話機
21 制御部
25 入出力部
27 記憶部
28 電源部
29 マイクロホン
30 スピーカー
31 駆動電流波形
31a、42、52、62 駆動領域
31b、44、54、63 制動領域
33 定常振幅
35 減衰時間
41、51 駆動波形
43 反転領域、53
61 駆動および制動波形のパターン
64 振動停止領域
【出願人】 【識別番号】000131430
【氏名又は名称】シチズン電子株式会社
【出願日】 平成19年3月22日(2007.3.22)
【代理人】 【識別番号】100085280
【弁理士】
【氏名又は名称】高宗 寛暁


【公開番号】 特開2008−229531(P2008−229531A)
【公開日】 平成20年10月2日(2008.10.2)
【出願番号】 特願2007−74156(P2007−74156)