(57)【要約】【課題】音響装置及び音響システムを提供する。【解決手段】  パネルと、当該パネルに取り付けられる振動源と、パネルを保持する筐体と、を備え、前記筐体には、取付部が設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルと、当該パネルに取り付けられる振動源と、パネルを保持する筐体と、を備え、前記筐体には、取付部が設けられている音響装置。
【請求項２】
前記音響装置は、骨伝導音を発生させる請求項１に記載の音響装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の音響装置と、前記音響装置に音声信号を送信する電子機器とを備えた音響システム。
【請求項４】
前記音響システムは、前記骨伝導音と、気導音と、人体振動音とを発生させる請求項３に記載の音響システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体の振動に基づく音をユーザに伝える音響装置及び当該音響装置が取り付けられる電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、気導音と人体振動音とを利用者（ユーザ）に伝える電子機器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０７６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この電子機器に対する外付けの音響機器については、何ら開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
音響装置は、パネルと、当該パネルに取り付けられる振動源と、パネルを保持する筐体と、を備え、筐体には取付部が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子機器の機能ブロックを示す図である。
【図２】電子機器のパネルと耳との関係を示す模式図である。
【図３】電子機器の実装構造を示す図である。
【図４】電子機器のパネルの振動の一例を示す図である。
【図５】音響機器の分解斜視図である。
【図６】音響機器の断面図である。
【図７】音響機器と、音響機器を取り付けた電子機器を示す図である。
【図８】音響機器と、これを取り付けた電子機器とをユーザが使用する際の使用例を示す模式図である。
【図９】音響機器及び電子機器の音声信号の流れを示す図である。
【図１０】音響機器及び電子機器の音声信号の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器１の機能ブロックを示す図である。電子機器１は、例えば携帯電話（スマートフォン）であって、パネル１０と、表示部２０と、圧電素子３０と、入力部４０と、制御部５０と、を備える。
【０００８】
パネル１０は、接触を検出するタッチパネル、または表示部２０を保護するカバーパネル等である。パネル１０は、例えばガラス、またはアクリル等の合成樹脂により形成される。パネル１０の形状は板状であるとよい。パネル１０は、タッチパネルである場合、利用者の指、ペン、又はスタイラスペン等の接触を検出する。タッチパネルの検出方式は、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（又は超音波方式）、赤外線方式、電磁誘導方式、及び荷重検出方式等の任意の方式を用いることができる。
【０００９】
表示部２０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又は無機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスである。表示部２０は、パネル１０の背面に設けられる。表示部２０は、接合部材（例えば接着剤）によりパネル１０の背面に配設される。表示部２０は、パネル１０と離間して配設され、電子機器１の筐体により支持されてもよい。
【００１０】
圧電素子３０は、電気信号（電圧）を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮する素子である。これらの素子は、例えばセラミック製や水晶からなるものが用いられる。圧電素子３０は、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、バイモルフを積層した（例えば１６層または２４層積層した）積層型バイモルフ素子が含まれる。積層型の圧電素子は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる複数の誘電体層と、該誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成される。
【００１１】
圧電素子３０は、パネル１０の背面に配置される。圧電素子３０は、接合部材（例えば両面テープ）によりパネル１０に取り付けられる。圧電素子３０は、中間部材（例えば板金）を介してパネル１０に取り付けられてもよい。
【００１２】
入力部４０は、利用者からの操作入力を受け付けるものであり、例えば、操作ボタン（操作キー）から構成される。なお、パネル１０がタッチパネルである場合には、パネル１０も利用者からの接触を検出することにより、利用者からの操作入力を受け付けることができる。
【００１３】
制御部５０は、電子機器１を制御するプロセッサであって、圧電素子３０に所定の電気信号（音声信号に応じた電圧）を印加する。例えば、人体振動音を伝えない気道音による音の伝導を目的とした所謂パネルスピーカの印加電圧である±５Ｖよりも高い、±１５Ｖが印加されてもよい。これにより、例えば３Ｎ以上の力でユーザが自身の体にパネル１０を押し付けた場合であっても、パネル１０に十分な振動を発生させ、利用者の体の一部を介する人体振動音を発生させることができる。尚、どの程度の印加電圧を用いるかは、パネル１０の固定強度や素子の性能等を加味して適宜調整可能である。制御部５０が圧電素子３０に電気信号を印加すると、圧電素子３０は長手方向に伸縮する。このとき、圧電素子３０が取り付けられたパネル１０は、圧電素子３０の伸縮にあわせて変形し、パネル１０が振動する。このため、パネル１０は、気導音を発生させるとともに、利用者が体の一部（例えば外耳の軟骨）を接触させた場合、体の一部を介する人体振動音を発生させる。例えば、制御部５０は、通話相手の音声または着信メロディもしくは音楽を含む楽曲等の音声信号に応じた電気信号を圧電素子３０に印加させ、対応する気導音及び人体振動音を発生させることができる。なお、電気信号にかかる音声信号は、内部メモリに記憶された音楽データに基づくものでもよいし、外部サーバ等に記憶されている音楽データがネットワークを介して再生されるものであってもよい。
【００１４】
パネル１０は、圧電素子３０が取り付けられた取付領域だけでなく、取付領域から離れた領域も振動する。パネル１０は、ある瞬間において、振動の振幅が相対的に大きい部分と振動の振幅が相対的に小さい部分とがパネル１０全体にランダムに分布した振動をする。即ちパネル１０全域にわたって、複数の波の振動が検出される。そのため、利用者は、上述したパネル１０の取付領域から離れた領域に耳を接触させて音を聞くことができる。
【００１５】
ここで、パネル１０は、図２に示すように、利用者の耳とほぼ同じ大きさ、あるいは利用者の耳よりも大きな大きさを有するものであってもよい。この場合、利用者が、音を聞く際、電子機器１のパネル１０により耳全体が覆われやすいことから、周囲音（ノイズ）を外耳道に入りにくくできる。パネル１０は、耳輪から耳珠および対耳珠までの間の距離に相当する長さと、耳輪脚から対耳輪までの間の距離に相当する幅とを有する領域よりも広い領域が振動すればよい。日本人の耳の平均的な大きさは、社団法人  人間生活工学研究センター（ＨＱＬ）作成の日本人の人体寸法データベース（１９９２−１９９４）等を参照すれば知ることができる。尚、パネル１０が日本人の耳の平均的な大きさ以上の大きさであれば、パネル１０は概ね外国人の耳全体を覆うことができる大きさであると考えられる。
【００１６】
上記の電子機器１は、気導音と、利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介する人体振動音とを利用者に伝えることができる。そのため、空気の振動により周囲へ伝わる音がダイナミックスピーカと比較して少ない。したがって、例えば録音されたメッセージを電車内等で聞く場合等に適している。
【００１７】
また、上記の電子機器１は、パネル１０の振動によって人体振動音を伝えるため、例えば利用者がイヤホンまたはヘッドホンを身につけていても、それらに電子機器１を接触させることで、利用者はイヤホンまたはヘッドホンおよび体の一部を介して音を聞くことができる。
【００１８】
上記の電子機器１は、パネル１０の振動により利用者に音を伝える。そのため、電子機器１が別途ダイナミックスピーカを備えない場合、音声伝達のための開口部（放音口）を筐体に形成する必要がなく、電子機器１の防水構造が簡略化できる。尚、電子機器１がダイナミックスピーカを備える場合、放音口は、気体は通すが液体は通さない部材によって閉塞されるとよい。気体は通すが液体は通さない部材は、例えばゴアテックス（登録商標）である。
【００１９】
図３は第１の実施形態に係る電子機器１の実装構造を示す図である。図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿った断面図である。図３に示す電子機器１はパネル１０としてガラス板であるタッチパネルが筐体６０（例えば金属や樹脂のケース）の前面に配されたスマートフォンである。パネル１０及び入力部４０は筐体６０に支持され、表示部２０および圧電素子３０は、それぞれ接合部材７０によりパネル１０に接着されている。接合部材７０は、熱硬化性あるいは紫外線硬化性等を有する接着剤や両面テープ等であり、例えば無色透明のアクリル系紫外線硬化型接着剤である光学弾性樹脂でもよい。パネル１０、表示部２０および圧電素子３０は、それぞれ略長方形状である。
【００２０】
表示部２０は、パネル１０の短手方向におけるほぼ中央に配置される。圧電素子３０は、パネル１０の長手方向の端部から所定の距離だけ離間して、当該端部の近傍に、圧電素子３０の長手方向がパネル１０の短辺に沿うように配置される。表示部２０と圧電素子３０とは、パネル１０の内部側の面に平行な方向において並んで配置される。
【００２１】
図４は、第１の実施形態に係る電子機器１のパネル１０の振動の一例を示す図である。第１の実施形態に係る電子機器１では、表示部２０がパネル１０に取り付けられている。このため、パネル１０の下部の剛性が上がり、圧電素子３０が取り付けられたパネル１０の上部の振動をパネル１０の下部に比して大きく振動させることが可能となる。そのため、パネル１０の下部において、パネル１０の下部が振動することによる音漏れが低減できる。
【００２２】
このように、本実施形態に係る電子機器１によれば、パネル１０の背面に取り付けられた圧電素子３０の変形に起因してパネル１０が変形し、当該変形するパネル１０に接触する対象物に対して音振動を伝える。これにより、振動体を筐体６０の外面に突出させることなく気導音と人体振動音とを利用者に伝えることができる。また、圧電素子自体に利用者の耳を当てる必要がないので圧電素子３０そのものが破損しにくい。また、パネル１０ではなく筐体６０を変形させる場合には、振動を発生させる際に、利用者が端末を落としてしまいやすいのに対して、パネル１０を振動させた場合には、このようなことが起きにくい。
【００２３】
また、圧電素子３０はパネル１０に接合部材７０により接合されている。これにより、圧電素子３０の変形の自由度を阻害しにくい状態で圧電素子３０をパネル１０に取り付けることができる。また、接合部材７０は、非加熱型硬化性の接着剤とすることができる。これにより、硬化時に、圧電素子３０とパネル１０との間に熱応力収縮が発生しにくいという利点がある。また、接合部材７０は、両面テープとすることができる。これにより、圧電素子３０とパネル１０との間に接着剤使用時のような収縮応力がかかりにくいという利点がある。
【００２４】
次に、図５を用いて音響装置の一例について説明する。音響装置１００は、人体に接触するパネル１１０、パネルを振動させる振動源となる圧電素子１３０、パネル１１０と圧電素子１３０とを接合する接合部材１７０、筐体１６０、パネル１１０と筐体１６０とを接合する接合部材１７０とから構成される。
【００２５】
また、筐体１６０はその一部が電子機器１に取りつけられるように、取付部１６０ｘを有する。
【００２６】
パネル１１０は、たとえばガラス、アクリル、アルミ、ステンレス等のいずれかの材料が選ばれてよい。あるいはこれらの複合材料からなっていてもよい。形状は板状であればよい。パネル１１０はたとえば縦１ｃｍ〜４ｃｍ、横０．５ｃｍ〜２ｃｍである。
【００２７】
圧電素子１３０は、電気信号（電圧）を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮する素子である。これらの素子は、例えばセラミック製や水晶からなるものが用いられる。圧電素子１３０は、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、バイモルフを積層した（例えば１６層または２４層積層した）積層型バイモルフ素子が含まれる。積層型の圧電素子は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる複数の誘電体層と、該誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成される。圧電素子１３０は、パネル１１０の背面に接合部材１７０を介して取り付けられる。振動源はもちろん圧電素子以外にも磁歪素子やダイナミック型振動子等でもよい。
【００２８】
筐体１６０は、樹脂からなる。もちろん、セラミックや金属、あるいはこれらの複合材やガラス等からなっていてもよい。筐体１６０には、パネル１１０が接合部材１７０を介して取り付けられる。
【００２９】
筐体１６０は、取付部１６０を有する。取付部１６０ｘは、筐体１６０の他の部分とともに、一体的に金型で成形されてもよい。なお、図５に示す筐体１６０を取付部１６０ｘと一体的に製造するには、抜きの方向が異なる２つの金型をもちいればよい。もちろん３Ｄプリンタで一体的に製造してもよい。もちろん、取付部１６０ｘ以外の他の部分、たとえばパネル１１０を保持する箱状の部分を取付部１６０ｘとは別体で作製し、両者を接合部材等により接合してもよい。
【００３０】
取付部１６０ｘは、たとえばスマートフォンのような電子機器を側面から挟み込む。これにより音響装置１００が、電子機器１に取り付けられる。
【００３１】
なお、音響装置１００はWi-FiやBluetooth（登録商標）経由で、音源を備えた電子機器やその他の機器から音声信号を受信すればよい。もちろん、電子機器がスマートフォン等の場合であれば、ＵＳＢポートや３．５φのイヤホンジャックから信号線を経由して音声信号等を送受信してもよい。さらには、音響装置自体が内部にメモリを備えることで音源を備えていてもよい。
【００３２】
音響装置１００は、筐体１６０の内部にバッテリ等の電源を備えていてもよい。あるいは、上述したＵＳＢポートや３．５φのイヤホンジャックから電子機器の電源を使用してもよい。
【００３３】
また、図８に示すように、ユーザの耳の耳珠あるいはその近傍の耳介に電子機器のパネル１０を当接させることによって、パネル１０から気導音や人体振動音を聞きながら、同時に、音響装置１００により骨伝導音を聞くこともできる。図８の例では、音響装置１００により耳の後ろの側頭骨の乳突部あたりに振動が呈示されている。
【００３４】
もちろん、図９に示すように、両者は同じ音声信号が入力されて、同じ音や異なる音を聞くこともできるし、図１０に示すように、それぞれ別々の音源に基づく音声信号をそれぞれ入力することによりそれぞれから異なる音を同時に聞くこともできる。
【００３５】
また、電子機器側の圧電素子に入力させる入力信号のパワーと、音響装置の側の圧電素子に入力させる入力信号のパワーとを、ユーザが異なる音圧（気導音と人体振動音とを合わせた音圧と、骨伝導音の音圧）となるように差をつけてもよい。具体的には、気導音と人体振動音とを合わせた音圧と、骨伝導音の音圧とに差がつくように、それぞれの入力のパワーに差をつけてもよい。
【００３６】
また、同じ音源の入力信号であっても、電子機器側の圧電素子に入力させるタイミングと、音響装置側の圧電素子に入力させるタイミングとをずらしてもよい。具体的には、電子機器側への圧電素子の駆動と、音響装置側の圧電素子の駆動とに位相が生まれるように入力する場合を含む。これにより、人体の片側だけ、すなわち左の耳介と左の側頭骨に対する振動の提示にもかかわらず、あたかも左と右のそれぞれに振動の提示があったように、音像定位を様々に変化させることができる。あるいは疑似的にステレオ効果を生み出すこともできる。
【００３７】
なお、たとえば電子機器１用の駆動回路や音響装置１００用の駆動回路は、それぞれの筐体６０，１６０に内蔵される基板にそれぞれ搭載されていてもよい。駆動回路のアンプは、たとえばＨ級アナログアンプやフルデジタルアンプが用いられる。フルデジタルアンプ用のＤ−Ａｍｐドライバーをもちいた場合、Ｈ級アナログアンプに比較して、電流が３００ｍＡから７０ｍＡに低減できる。また、１ｋＨｚ以下の低音において、概ね１０ｄＢ（ＳＰＬ）から２０ｄＢの音圧を上昇させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  電子機器
１０  パネル
２０  表示部
３０  圧電素子
４０  入力部
５０  制御部
６０  筐体
７０  接合部材
１００  音響装置
１１０  パネル
１３０  振動源（圧電素子）
１６０  筐体
１６０ｘ  取付部
１７０  接合部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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