機電轉換設備的製作方法
2023-05-23 23:53:16
專利名稱：機電轉換設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及優選地適用於行動電話、遊戲機等的機電轉換設備，以及機電轉換方法和使用該機電轉換設備的電子設備。
背景技術：
已知行動電話使得通過鈴聲提醒和無聲振動用戶可以接收進入的呼叫(見日本專利申請公告號H01-227535)。
圖1示出了這種行動電話200的配置。行動電話200被構成為具有微型計算機。行動電話200具有用於控制整個行動電話的操作的控制部分201。控制部分201連接到允許用戶執行各種類型的操作的按鍵操作部分202、由顯示行動電話的發射和/或接收狀態和行動電話的操作狀態的液晶元件構成的顯示部分203，及被用作用於存儲聯繫人的多個電話號碼等的地址簿存儲器的存儲器部分204。
行動電話200還具有發射和接收天線205，無線部分206，基帶處理部分207和音頻處理部分208。無線部分206執行頻率轉換和調製/解調。基帶處理部分207對音頻信息，數據信息等執行分離/合成。音頻處理部分208對音頻信號執行編碼/解碼。音頻處理部分208被連接到揚聲器209和麥克風210。
行動電話200還具有振動器212和用於驅動振動器212的振動器驅動電路211。振動器212具有這樣的結構，一個重物可被偏心地縛在電動機的驅動軸上。
下面將簡要地描述行動電話200的接收操作。在天線205收到行動電話信號(高頻信號)之後，無線部分206接收該高頻信號。無線部分206通過混頻器將該高頻信號轉換為中頻信號。然後將該中頻信號解調為基帶信號。然後基帶處理部分207接收該基帶信號。
基帶處理部分207從基帶信號中分離音頻信息，數據信息(包括圖像信息和文本信息)等。將音頻信息提供給音頻處理部分208。將數據信息提供給控制部分201。
控制部分201基於該數據信息執行任意的控制操作，並且控制顯示部分203在需要時顯示圖像，字符等。音頻處理部分208對音頻信息解碼以便獲得音頻信號。將該音頻信號提供給發出音頻輸出的揚聲器209。
下面將簡要地描述行動電話200的發射操作。將通過麥克風210獲得的音頻信號提供給音頻處理部分208。音頻處理部分208對該音頻信號編碼以便獲得音頻信息。將該音頻信息提供給基帶處理部分207。
基帶處理部分207對該音頻信息和從控制部分201接收的數據信息進行合成以獲得要發射的基帶信號。將該基帶信號提供給無線部分206。
無線部分206對該基帶信號調製以便獲得中頻信號，並且通過混頻器將該中頻信號轉換為行動電話信號(高頻信號)。將該高頻信號提供給天線205，天線205發射該行動電話信號。
下面將簡要地描述當用戶接到進入呼叫時行動電話200的操作。如果在行動電話200中未設置無聲模式而是設置了關閉振動模式，音頻處理部分208將進入呼叫的音頻信號傳輸到揚聲器209，從揚聲器209藉助於作為音頻輸出的鈴聲提醒，用戶可以接收該進入的呼叫。如果在行動電話200中設置了無聲模式並且設置了打開振動模式，振動器驅動電路211驅動振動器212，通過振動器212，藉助於作為振動輸出的無聲的振動，用戶可以接收該進入的呼叫。
如果在行動電話200中未設置無聲模式，但也設置了打開振動模式，音頻處理部分208將進入呼叫的音頻信號傳輸到揚聲器209，從揚聲器209藉助於鈴聲提醒，用戶可以接收到該進入的呼叫，並且振動器驅動電路211驅動振動器212，通過振動器212藉助於它的無聲振動，用戶可以接收到進入的呼叫。
發明內容
圖1中示出的行動電話200除了用於發出鈴聲提醒的揚聲器209或類似物之外還具有用於使行動電話200振動的振動器212，可僅以振動器212和揚聲器209擴展其結構。
希望提供一種具有小型的結構、提供振動輸出和音頻輸出或它們的混合輸出中的任意一個的機電轉換設備或類似物。
根據本發明的實施例，提供了一種機電轉換設備。該機電轉換設備具有磁力控制激勵器，和驅動所述磁力控制激勵器的驅動設備。所述驅動設備基于振動信號和音頻信號或它們的混合信號中的任意一個驅動所述磁力控制激勵器。
注意，磁力控制激勵器指使用當對其施加外部磁場時改變其形狀的任意磁力控制元件的激勵器。優選地該磁力控制激勵器接觸，例如，作為振動元件的電子設備的殼體的一部分。
在根據本發明的機電轉換設備的該實施例中，如果基于振動信號驅動磁力控制激勵器，磁力控制激勵器提供振動輸出。例如，將振動信號設置為具有低於人類聽力範圍的頻率的信號防止用戶聽到它的振動聲音。另外，將振動信號設置為間斷信號使得能夠減弱或加強振動輸出。
如果基於音頻信號驅動磁力控制激勵器，磁力控制激勵器提供音頻輸出。如果基于振動信號和音頻信號的混合信號驅動磁力控制激勵器，磁力控制激勵器提供振動輸出和音頻輸出的混合輸出。
例如，基於音頻信號的電平調整振動信號的電平允許基於音頻輸出的強度減弱或加強振動輸出，從而使得可以調節音頻輸出和振動輸出。
因此，可以提供一種具有小型的結構的通過使用該磁力控制激勵器提供振動輸出和音頻輸出或它們的混合輸出中的任意一個的機電轉換設備或類似物。
本說明書的結論部分特別地指出並直接要求保護本發明的主題。然而，通過結合附圖閱讀說明書的剩餘部分，本領域的技術人員將最好地理解本發明的組織和操作方法兩者以及本發明的其它優點和目的，其中相同的參考符號表示相同的元件。
圖1是用於示出根據現有技術的行動電話的配置的方框圖；圖2是用於示出根據本發明的實施例的行動電話配置的方框圖；圖3是磁力控制控制激勵器的示意性剖面圖；圖4是用於示出磁力控制激勵器的磁通量的圖；圖5是用於示出作為音頻處理部分的重要部分的振動信號和音頻信號的輸出部分的配置的方框圖；圖6A到6C分別是用於示出振動信號、音頻信號和它們的混合信號的波形的圖；圖7A到7C分別是用於示出振動信號、音頻信號和它們的混合信號的頻譜的圖；圖8是用於示出作為音頻處理部分的重要部分的振動信號和音頻信號的輸出部分的另一個實施例的配置的方框圖；以及圖9A到9C分別是用於示出應用該磁力控制激勵器的行動電話和遊戲機的實施例的圖。
具體實施例方式
現在參考附圖，將在下面具體地描述根據本發明的優選實施例的機電轉換設備、機電轉換方法和使用該機電轉換設備的電子設備。
圖2是根據本發明的實施例的行動電話100的配置。
行動電話100被構成為具有微型計算機。行動電話100具有用於控制整個行動電話的操作的控制部分101。控制部分101連接於允許用戶執行各種類型的操作的按鍵操作部分102，由顯示行動電話的發射和/或接收狀態以及其操作狀態的液晶元件構成的顯示部分103，及被用作用於存儲聯繫人的多個電話號碼等的地址簿存儲器的存儲器部分104。
行動電話100還具有發射和接收天線105，無線部分106，基帶處理部分107和音頻處理部分108。無線部分106執行頻率轉換和調製/解調。基帶處理部分107對音頻信息，數據信息等執行分離/合成。音頻處理部分108對音頻信號執行編碼/解碼。音頻處理部分108被連接到磁力控制激勵器109和麥克風110。磁力控制激勵器109與行動電話100的殼體120的一部分例如構成顯示部分103的聚丙烯液晶面板接觸。
圖3示出了磁力控制激勵器109的配置。磁力控制激勵器109具有杆形磁力控制元件151，當被施加磁場時它產生沿著其長度的任意位移；布置在磁力控制元件151周圍的螺線管線圈152，它產生施加給磁力控制元件151的控制磁場；連接於磁力控制元件151的端部的驅動元件153，它傳遞由磁力控制元件151產生的任意位移；以及包含磁力控制元件151和螺線管線圈152的外殼154。
由支撐盤161，永磁體162和管形殼體163A，163B構成外殼154。支撐盤161接觸磁力控制元件151的另一端，以便支撐磁力控制元件151。在外殼154內，給磁力控制元件151施加偏置靜磁場的永磁體162和構成磁路的管形殼體163A，163B被布置在磁力控制元件151周圍。管形殼體163A被縛加在永磁體162的驅動元件153的一側的端部上。管形殼體163B被縛加其支撐盤161的一側的另一端上。使用鐵磁體材料作為管形殼體163A，163B，使得可以將偏置靜磁場有效地施加到磁力控制元件151上。使用鐵磁體材料作為支撐盤161，使得可以將偏置靜磁場更有效地施加到磁力控制元件151上。
驅動元件153和外殼154之間有空隙155。使用鐵磁體材料作為驅動元件153，從而永磁體162吸引驅動元件153。這使得在驅動元件153和外殼154之間出現吸引磁力。該吸引的磁力預先給磁力控制元件151施加一個負載，磁力控制元件151被縛加在驅動元件153上。
圖4示出了磁力控制激勵器109的磁通量。從永磁體162發出的磁通量經過管形殼體163A，空隙155和驅動元件153，並且經過支撐盤161和管形殼體163B回到永磁體162。這使得在驅動元件153和外殼154之間出現吸引的磁力，從而藉助於該吸引的磁力給磁力控制元件151預先施加一個負載。
從永磁體162發出的磁通量的一部分經過管形殼體163A，空隙155和驅動元件153以及磁力控制元件151，經過支撐盤161和管形殼體163B回到永磁體162。這使得可以將偏置靜磁場施加到磁力控制元件151。
在磁力控制激勵器109的這個實施例中，不以支撐物支撐驅動元件153。因此，不會出現驅動元件153和支撐物之間的摩擦。這使得可以極大地減小磁力控制激勵器109的位移輸出的損失。在磁力控制激勵器109的這個實施例中，吸引磁力給磁力控制元件151預先施加一個負載。因此，即使磁力控制元件151的位移時段是短的，也可以穩定地連續給磁力控制元件151預先施加一個負載。這使得磁力控制激勵器109能夠根據提供給螺線管線圈152的控制電流正確地產生位移輸出。
永磁體162布置在兩個管形殼體163A，163B之間，從而與永磁體被布置在支撐盤161的位置處的磁力控制激勵器給磁力控制元件151施加磁場相比，磁力控制激勵器109可以更加均勻地給磁力控制元件151施加偏置的靜磁場。由於用於支撐驅動元件153的支撐物，在該磁力控制激勵器109內不需要用於連接驅動元件153和外殼154的連接以及用於給磁力控制元件151預先施加負載的彈簧。這允許容易以小尺寸和低價格構造磁力控制激勵器109。
圖5示出了作為音頻處理部分108的重要部分的振動信號Sb和音頻信號Sa的輸出部分的配置。
該輸出部分具有用於產生振動信號Sb的振動信號產生器171，連接開關172，加法器173和驅動電路174。在振動信號產生器171中產生的振動信號Sb具有人類聽力範圍內的低頻或低於人類聽力範圍的頻率，例如，20到150Hz。在振動信號產生器171中產生的振動信號Sb可以被設置為間斷信號。
圖6A示出了在振動信號產生器171中產生的振動信號Sb的波形的例子。圖7A示出了振動信號Sb的頻譜的例子。
連接開關172基於從控制部分101接收的控制信號SW連接或斷開到加法器173的連接。當磁力控制激勵器109產生振動輸出時，將該連接開關172連接加法器173。加法器173將音頻信號Sa加到振動信號Sb上。
圖6B示出了音頻信號Sa的波形的例子。圖7B示出了音頻信號Sa的頻譜的例子。
例如，如果振動信號產生器171將振動信號Sb提供給加法器173，而當加法器173未接收到音頻信號Sa時連接開關172被連接到加法器173，加法器173僅傳輸振動信號Sb。如果振動信號產生器171未給加法器173提供振動信號Sb，而當加法器173已接收到音頻信號Sa時連接開關172與加法器173斷開連接，加法器173僅傳輸音頻信號Sa。
如果振動信號產生器171將振動信號Sb提供給加法器173，而當加法器173已接收到音頻信號Sa時連接開關172連接加法器173，加法器173傳輸音頻信號Sa和振動信號Sb的混合信號Sa+Sb。
圖6C示出了混合信號Sa+Sb的波形的例子。圖7C示出了混合信號Sa+Sb的頻譜的例子。
驅動電路174接收來自加法器173的輸出信號，並且基於來自加法器173的輸出信號將驅動信號Sd傳輸到磁力控制激勵器109。即，驅動電路174驅動磁力控制激勵器109，從而驅動電路174可以使得相應於來自加法器173的輸出信號控制電流流過磁力控制激勵器109的螺線管線圈152，從而使得磁力控制激勵器109可以產生相應於來自加法器173的輸出信號的波形的任意的位移輸出。
下面將簡要地描述行動電話100的接收操作。在天線105已接收到行動電話信號(高頻信號)後，無線部分106接收該高頻信號。無線部分106通過混頻器將該高頻信號轉換為中頻信號。然後將該中頻信號解調為基帶信號。然後，基帶處理部分107接收該基帶信號。
基帶處理部分107從基帶信號中分離音頻信息、數據信息(包括圖像信息和文本信息)等。將音頻信息提供給音頻處理部分108。將數據信息提供給控制部分101。
控制部分101基於該數據信息執行任意的控制操作，並且控制顯示部分103在需要時顯示圖像、字符等。
音頻處理部分108對音頻信息解碼以便獲得音頻信號Sa。將音頻信號Sa通過加法器173提供給驅動電路174(見圖5)，驅動電路174將相應於音頻信號Sa的驅動信號Sd傳輸到磁力控制激勵器109。這使得通過磁力控制激勵器109振動殼體120的一部分，例如，液晶聚丙烯面板，從而發出相應於音頻信號Sa的音頻輸出。
下面將簡要描述行動電話100的發射操作。將通過麥克風110獲得的音頻信號提供給音頻處理部分108。音頻處理部分108對該音頻信號編碼以便獲得音頻信息。將該音頻信息提供給基帶處理部分107。
基帶處理部分107對該音頻信息和從控制部分101接收的數據信息進行合成，以便獲得要發射的基帶信號。將該基帶信號提供給無線部分106。
無線部分106對該基帶信號進行調製以便獲得中頻信號，並且通過混頻器將該中頻信號轉換為行動電話信號(高頻信號)。將該高頻信號提供給天線105，天線105發射該行動電話信號。
下面將簡要地描述當用戶收到進入呼叫時行動電話100的操作。如果在行動電話100中未設置無聲模式而是設置了關閉振動模式，加法器173僅接收進入呼叫的音頻信號Sa，並且將進入呼叫的音頻信號Sa通過加法器173(見圖5)提供給驅動電路174。驅動電路174將相應於進入呼叫的音頻信號Sa的驅動信號Sd傳輸到磁力控制激勵器109。這使得可以通過磁力控制激勵器109振動殼體120的一部分，例如，液晶聚丙烯面板，從而發出相應於進入呼叫的音頻信號Sa的音頻輸出(以鈴聲提醒進入呼叫)，從而用戶可以接收到該進入呼叫。
如果在行動電話100中設置了無聲模式，並且設置了打開振動模式，連接開關172被連接到加法器173，並且加法器173僅接收振動信號Sb。通過加法器173將振動信號Sb提供給驅動電路174(見圖5)。驅動電路174將相應于振動信號Sb的驅動信號Sd傳輸到磁力控制激勵器109。這使得可以通過磁力控制激勵器109振動殼體120的一部分，例如，液晶聚丙烯面板，從而允許用戶藉助於行動電話100的無聲振動接收到進入呼叫。
如果在行動電話100中未設置無聲模式，但是設置了打開振動模式，加法器173僅接收進入呼叫的音頻信號Sa，並且連接開關172被連接到加法器173，將振動信號Sb提供給加法器173。加法器173將音頻信號Sa和振動信號Sb的混合信號Sa+Sb傳輸到驅動電路174(見圖5)。這使得可以通過磁力控制激勵器109振動殼體120的一部分，例如，液晶聚丙烯面板，從而允許用戶藉助於相應於進入呼叫的音頻輸出(以鈴聲提醒進入的呼叫)和相應于振動信號Sb的振動輸出的混合輸出接收到進入呼叫。
因此，根據這些實施例，基於音頻信號Sa和振動信號Sb或它們的混合信號Sa+Sb中的任意一個驅動磁力控制激勵器109。這使得通過使用可以實現音頻輸出和振動輸出或它們的混合輸出中的任意一個的這種磁力控制激勵器109，容易以小尺寸構造行動電話100。
根據按照本發明的行動電話的實施例，由振動信號產生器171產生的振動信號Sb可被設置為，例如，具有低於人類的聽力範圍的頻率。這防止用戶聽到它的振動聲音。另外，根據按照本發明的行動電話的實施例，由振動信號產生器171產生的振動信號Sb可被設置為間斷信號。這可以使得振動輸出減弱或加強。
雖然已描述了提供給驅動電路174的振動信號Sb的電平是固定的，可以基於音頻信號Sa的電平調節振動信號Sb的電平。因此基於音頻信號Sa的電平調節振動信號Sb的電平允許基於音頻輸出的強度使得振動輸出減弱或加強，從而允許調節音頻輸出和振動輸出。
圖8示出了作為音頻處理部分108的重要部分的振動信號Sb和音頻信號Sa的輸出部分的另一個實施例的配置。在圖8中，相同的參考號表示圖5中示出了相同的元件，將忽略它們的詳細解釋。
作為電平調節設備的衰減器175被結合到振動信號產生器171和連接開關172之間的部分。此外還提供了用於檢測音頻信號Sa的電平的電平檢測器176。將電平檢測器176的輸出提供給衰減器175作為它的控制信號。在衰減器175中，音頻信號Sa的電平越小，設置越高的衰減率。因此，衰減器175傳輸具有相應於音頻信號Sa的電平的電平的振動信號Sb。這允許基於音頻輸出的強度使得振動輸出減弱或加強。注意，取代衰減器175，可以使用可變增益放大器或類似物作為電平調節設備。
圖9A示出了作為應用了磁力控制激勵器109，109的機電轉換設備的行動電話100A的實施例。在該行動電話100A中，類似於上述的實施例，磁力控制激勵器109，109分別接觸作為行動電話100A的殼體120的一部分的聚丙烯液晶面板180。雖然布置了兩個磁力控制激勵器109，109，當然也可以布置一個磁力控制激勵器109。如果如圖9A所示，將行動電話100A以面板180面對桌子191的表面的形式放置在桌子191上，面板180的振動引起桌子的振動，從而也使得桌子獲得音頻輸出和振動輸出。這可以使得它們的輸出加大。如果將行動電話100A從桌子191上拿開，可以自然地減小音頻輸出和振動輸出。
圖9B示出了作為應用了磁力控制激勵器109的機電轉換設備的行動電話100B的實施例。在該行動電話100B中，磁力控制激勵器109接觸行動電話100B的殼體182。在該實施例中，磁力控制激勵器109的任何振動被傳輸到整個殼體182，從而獲得音頻輸出和振動輸出。如果行動電話100B被如圖9B所示放置在桌子191上，殼體182的任何振動可以使得桌子振動，從而也使得桌子獲得音頻輸出和振動輸出。這允許使它們的輸出加大。如果將行動電話100B從桌子191上拿開，可以自然地減小音頻輸出和振動輸出。注意，在該實施例中，可以單獨布置用於發出電話消息的音頻輸出的揚聲器184。
圖9C示出了作為應用了磁力控制激勵器109的機電轉換設備的遊戲機100C的實施例。在該遊戲機100C中，磁力控制激勵器109接觸，例如，聚丙烯液晶面板186。即使它的尺寸是小的，該遊戲機100C可以帶有高的語音質量的大音量進行任意的遊戲娛樂。因此，包括任意振動和圖像的音頻輸出允許將遊戲機100C實現為與用戶更緊密地交互。
本發明的實施例優選地應用於行動電話和遊戲機。然而作為本發明的實施例，可以將另外的機電轉換設備應用於任意電子設備以便獲得通過振動信號產生的振動輸出和通過音頻信號產生的音頻輸出或它們的混合輸出中的任意一個。
本領域的技術人員應當理解，根據設計要求和其它因素，可以出現各種修改、組合、子組合和替換，只要它們落在所附權利要求或其等同物的範圍內即可。
權利要求
1.一種機電轉換設備，包括磁力控制激勵器；和驅動設備，它驅動所述磁力控制激勵器，其中所述驅動設備基于振動信號和音頻信號中的至少一個驅動所述磁力控制激勵器。
2.如權利要求1的機電轉換設備，其中所述振動信號被設置為具有低於人類聽力範圍的頻率的信號。
3.如權利要求1的機電轉換設備，其中所述振動信號被設置為間斷信號。
4.如權利要求1的機電轉換設備，還包括電平檢測設備，它檢測所述音頻信號的電平；電平調整設備，它基於來自所述電平檢測設備的檢測輸出調整所述振動信號的電平。
5.如權利要求1的機電轉換設備，其中所述磁力控制激勵器接觸所述機電轉換設備的殼體的一部分，以便將通過所述振動信號產生的振動輸出傳輸到所述機電轉換設備，從而提供它的聲音。
6.如權利要求1的機電轉換設備，其中所述磁力控制激勵器接觸所述機電轉換設備的殼體的表面，以便將通過所述振動信號產生的振動輸出傳輸到所述機電轉換設備，從而提供它的聲音。
7.如權利要求1的機電轉換設備，其中所述磁力控制激勵器接觸所述機電轉換設備的圖像顯示部分的前面板，以便將通過所述振動信號產生的振動輸出傳輸到所述機電轉換設備，從而提供它的聲音。
8.一種用於獲得通過振動信號產生的振動輸出和通過音頻信號產生的音頻輸出中的至少一個的機電轉換方法，該方法包括基于振動信號和音頻信號中的至少一個驅動磁力控制激勵器的步驟。
9.一種具有用於獲得通過振動信號產生的振動輸出和通過音頻信號產生的音頻輸出中的至少一個的機電轉換設備的電子設備，所述機電轉換設備包括磁力控制激勵器；和驅動設備，它驅動所述磁力控制激勵器，其中所述驅動設備基于振動信號和音頻信號中的至少一個驅動所述磁力控制激勵器。
全文摘要
一種機電轉換設備具有磁力控制激勵器和驅動所述磁力控制激勵器的驅動設備。所述驅動設備基于振動信號和音頻信號或它們的混合信號中的任意一個驅動所述磁力控制激勵器。
文檔編號B06B1/02GK1874614SQ20061009300
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月2日 優先權日2005年6月3日
發明者鈴木伸和, 市村元, 瓜生勝, 大橋芳雄 申請人:索尼株式會社