(57)【要約】【課題】良好に音を発生可能な画像投影装置を提供する。【解決手段】筺体２０と、圧電素子６１を有する圧電振動部６０と、筐体２０に保持され、投影面に画像を表示させる投影部３０と、圧電素子６１を制御する制御部と、を備え、圧電振動部６０に画像投影装置１０自身の荷重が与えられた状態で、制御部から圧電素子６１に音信号を印加することで圧電素子６１が変形して圧電振動部６０が変形し、圧電振動部６０の変形により画像投影装置１０が接する接触面９０を振動させて接触面９０から音を発生させる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体と、
圧電素子を有する圧電振動部と、
前記筐体に保持され、投影面に画像を表示させる投影部と、
前記圧電素子を制御する制御部と、を備え、
前記圧電振動部に画像投影装置自身の荷重が与えられた状態で、前記制御部から前記圧電素子に音信号を印加することで該圧電素子が変形して前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形により当該画像投影装置が接する接触面を振動させて該接触面から音を発生させる、
画像投影装置。
【請求項２】
前記圧電振動部は、当該画像投影装置の重心から所定の距離以内で、かつ前記接触面と対向する部位に配置される、請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記筺体を支える支持部を備え、
前記圧電振動部は、前記支持部における前記接触面と対向する部位に配置される、請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項４】
当該画像投影装置の重心を挟んで前記投影面が位置する側である前方に配置される前方支持部と、前記投影面が位置する側の反対側である後方に配置される後方支持部と、を備え、
前記圧電振動部は、前記後方支持部に配置される、請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記接触面と前記圧電振動部との接触状態を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出された接触状態に基づいて前記圧電素子を制御する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像投影装置。
【請求項６】
スピーカを備え、
前記制御部は、前記スピーカを前記圧電素子と同時に駆動する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記スピーカの周波数特性を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶されたスピーカの周波数特性に基づいて前記圧電素子を制御する、請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記記憶されたスピーカの周波数特性の音圧の不足を補うように前記圧電素子に印加する音信号を制御する、請求項７に記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記接触面から発生した音の周波数特性を記録する記録部を備え、
前記制御部は、前記記録された周波数特性に基づいて前記スピーカを制御する、請求項６に記載の画像投影装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記記録された周波数特性の音圧の不足を補うように前記スピーカの周波数特性の音圧を制御する、請求項９に記載の画像投影装置。
【請求項１１】
前記圧電素子は、積層型圧電素子であり、積層方向に沿って伸縮変形する、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の画像投影装置。
【請求項１２】
前記圧電振動部は、前記圧電素子の変形に起因する振動を前記接触面に伝えて前記接触面を振動させる被覆部材を含む、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の画像投影装置。
【請求項１３】
前記接触面は、当該画像投影装置が載置される載置面である、請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の画像投影装置。
【請求項１４】
前記接触面は、当該画像投影装置が掛けられる壁面である、請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置が接触する接触面を振動させて接触面から音を発生させる画像投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来のプロジェクタは、プロジェクタに備えられたスピーカから音を発生する。従来のプロジェクタに使用されるスピーカはダイナミックスピーカが主流となっている。例えば、特許文献１には、マグネット、ボイスコイル、ダイアフラム及びこれらを収納するケースを備えたダイナミックスピーカ構造を有する振動発生装置が記載している。ダイナミックスピーカから発生する音の周波数特性はダイナミックスピーカの大きさに影響され、例えば、低音を再生するためには、大型のダイナミックスピーカを備えることが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−８５１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プロジェクタ内部に取り付けられたダイナミックスピーカは、マグネット、ボイスコイル、ダイアフラム等の様々な部材を使用しているため、スピーカの部品点数の増加が避けられず、特に、大型のスピーカをプロジェクタに取り付けることは難しい。そのため、低音域の音圧が不足する場合が多い。
【０００５】
かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、良好に音を発生可能な画像投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る画像投影装置は、
筺体と、
圧電素子を有する圧電振動部と、
前記筐体に保持され、投影面に画像を表示させる投影部と、
前記圧電素子を制御する制御部と、を備え、
前記圧電振動部に画像投影装置自身の荷重が与えられた状態で、前記制御部から前記圧電素子に音信号を印加することで該圧電素子が変形して前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形により当該画像投影装置が接する接触面を振動させて該接触面から音を発生させる。
【０００７】
前記圧電振動部は、当該画像投影装置の重心から所定の距離以内で、かつ前記接触面と対向する部位に配置されてもよい。
【０００８】
前記筺体を支える支持部を備え、
前記圧電振動部は、前記支持部における前記接触面と対向する部位に配置されてもよい。
【０００９】
当該画像投影装置の重心を挟んで前記投影面が位置する側である前方に配置される前方支持部と、前記投影面が位置する側の反対側である後方に配置される後方支持部と、を備え、
前記圧電振動部は、前記後方支持部に配置されてもよい。
【００１０】
前記接触面と前記圧電振動部との接触状態を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出された接触状態に基づいて前記圧電素子を制御するものであってもよい。
【００１１】
スピーカを備え、
前記制御部は、前記スピーカを前記圧電素子と同時に駆動するものであってもよい。
【００１２】
前記スピーカの周波数特性を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶されたスピーカの周波数特性に基づいて前記圧電素子を制御するものであってもよい。
【００１３】
前記制御部は、前記記憶されたスピーカの周波数特性の音圧の不足を補うように前記圧電素子に印加する音信号を制御するものであってもよい。
【００１４】
前記接触面から発生した音の周波数特性を記録する記録部を備え、
前記制御部は、前記記録された周波数特性に基づいて前記スピーカを制御するものであってもよい。
【００１５】
前記制御部は、前記記録された周波数特性の音圧の不足を補うように前記スピーカの周波数特性の音圧を制御するものであってもよい。
【００１６】
前記圧電素子は、積層型圧電素子であり、積層方向に沿って伸縮変形するものであってもよい。
【００１７】
前記圧電振動部は、前記圧電素子の変形に起因する振動を前記接触面に伝えて前記接触面を振動させる被覆部材を含んでいてもよい。
【００１８】
前記接触面は、当該画像投影装置が載置される載置面であってもよい。
【００１９】
前記接触面は、当該画像投影装置が掛けられる壁面であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
上記のように構成された本発明によれば、良好に音を発生可能な画像投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す外観斜視図、正面図及び側面図である。
【図２】図１のプロジェクタの底面側を分解して示す要部の概略斜視図である。
【図３】図２の積層型圧電素子の構成を示す図である。
【図４】積層型圧電素子の変形例を示す図である。
【図５】図１の圧電振動部の部分拡大断面図である。
【図６】図１のプロジェクタの要部の機能ブロック図である。
【図７】図６の制御部の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施の形態に係る音の周波数特性の一例を示す図である。
【図９】図６のＤＳＰによるフィルタ処理の周波数特性の一例を示す図である。
【図１０】図１のプロジェクタにおける圧電振動部の配置を示す図である。
【図１１】図１のプロジェクタにおける圧電振動部の動作を説明するための概略図である。
【図１２】本発明の第２実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す外観斜視図、正面図及び側面図である。
【図１３】本発明の第２実施の形態に係る画像投影装置における投影画像のぶれの比較を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す側面図である。
【図１５】圧電振動部の保持形態の三つの変形例を示す図である。
【図１６】圧電振動部の変形例を示す要部の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２３】
（第１実施の形態）
図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第１実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す外観斜視図、正面図及び側面図である。本実施の形態に係る画像投影装置はいわゆる載置型のプロジェクタ１０であり、筐体２０と、投影部３０と、スピーカ４０と、圧電振動部６０と、検出部７０と、マイク８１とを有する。プロジェクタ１０は、使用時に机などの水平な載置面９０上に載置される。このとき、プロジェクタ１０は、圧電振動部６０と筐体２０の後面底部２０ｂとにより支持され、圧電振動部６０に荷重を与える。プロジェクタ１０は、後面に、パーソナルコンピュータと接続するＵＳＢ端子、信号入力用のビデオ端子やＶＧＡ（Video Graphic Array）端子等の各種信号入力端子を備える。筐体２０は、外観形状が略直方体形状である。投影部３０は、筐体２０に保持されている。ここで、机は、被接触部材の一例であり、載置面９０は、プロジェクタ１０が接触する接触面（載置面９０）の一例である。
【００２４】
投影部３０は、スクリーン等の投影面に、画像表示素子の画像を拡大して表示させるための投影レンズである。スピーカ４０は、例えば、ダイナミックスピーカやコンデンサスピーカ等の音出力デバイスである。
【００２５】
検出部７０は、圧電振動部６０が載置面９０と接触しているか否か、すなわち載置９０面（接触面）９０と圧電振動部６０との接触状態を検出する。検出部７０は、例えば、赤外線センサ、超音波センサ、近接センサ、メカニカルスイッチ、カメラ、圧力センサ等、圧電振動部６０と載置面９０との間の接触状態を検出できるデバイスで構成される。また、圧電振動部６０の出力をセンサとして用いることにより、圧電振動部６０を検出部７０として構成することもできる。
【００２６】
マイク８１は、後述するメモリ部とともに圧電振動部６０が接触する机等の接触面（載置面９０）から発生する音の周波数特性を記録する記録部を構成する。記録部は、接触面から発生する音をマイク８１で取得して、メモリ部に記録する。メモリ部は、筐体２０内部に配置される。
【００２７】
図２は、図１の筐体２０の底面側を分解して示す要部の概略斜視図である。筐体２０は、本体ケース２１と底蓋２２とを有する。本体ケース２１は、プロジェクタ１０の外装カバーであり、例えば、画像投影機構２３、冷却機構２４、電子回路基板２５、電源部２６等を内部に備える。画像投影機構２３は、光源及び画像表示素子を有する。画像表示素子は、例えばプロジェクタ１０がＬＣＤ（Liquid-Crystal Display）方式の場合には、液晶が使用され、プロジェクタ１０がＤＬＰ（Digital Light Processing）方式の場合には、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）が使用される。電源部２６により駆動される光源は、画像表示素子に投影光を発し、投影部３０を通してスクリーンに画像を表示する。冷却機構２４は、例えば画像投影機構２３を冷却する冷却ファンであり、排気口２７から排熱する。電子回路基板２５は、プロジェクタ１０が備える各機構部を制御する。本実施の形態に係るプロジェクタ１０は、筐体２０の底面側に、圧電振動部６０を収納保持する保持部１００を備える。すなわち、圧電振動部６０は、筐体における載置面（接触面）９０と対向する部位に配置されている。保持部１００は、例えばプロジェクタ１０の底蓋２２のほぼ垂直方向に延在し、筐体２０の底蓋側に開口する一様な幅を有するスリット１０１を有する。また、底蓋２２には、圧電振動部６０が載置面（接触面）９０と接触できるように、孔２２ａが設けられている。
【００２８】
圧電振動部６０は、圧電素子６１と、Ｏリング６２と、被覆部材である絶縁性のキャップ６３とを備える。圧電素子は、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または屈曲する素子である。これらの素子は、例えばセラミックや水晶からなるものが用いられる。圧電素子は、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８層から４０層積層した）積層型バイモルフ素子や、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、該複数の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スタックタイプのものがある。ユニモルフは電気信号が印加されると伸縮し、バイモルフは電気信号が印加されると屈曲し、スタックタイプの積層型圧電素子は電気信号が印加されると積層方向に沿って伸縮する。
【００２９】
本実施の形態では、圧電素子６１がスタックタイプの積層型圧電素子からなる。積層型圧電素子６１は、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に拡大した断面図及び平面図を示すように、例えばＰＺＴ等のセラミックスからなる誘電体６１ａと、断面櫛歯状の内部電極６１ｂとが交互に積層されて構成される。内部電極６１ｂは、第１側面電極６１ｃと接続されるものと、第２側面電極６１ｄに接続されるものとが交互に積層されて、それぞれ第１側面電極６１ｃ又は第２側面電極６１ｄに電気的に接続される。
【００３０】
図３（ａ）及び（ｂ）に示した積層型圧電素子６１は、一方の端面に、第１側面電極６１ｃに電気的に接続された第１リード接続部６１ｅと、第２側面電極６１ｄに電気的に接続された第２リード接続部６１ｆとが形成されている。第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆには、それぞれ第１リード線６１ｇ及び第２リード線６１ｈが接続される。また、第１側面電極６１ｃ、第２側面電極６１ｄ、第１リード接続部６１ｅ、及び第２リード接続部６１ｆは、第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆに、それぞれ第１リード線６１ｇ及び第２リード線６１ｈが接続された状態で、絶縁層６１ｉで覆われている。
【００３１】
積層型圧電素子６１は、積層方向の長さが例えば５ｍｍ〜１２０ｍｍである。また、積層型圧電素子６１の積層方向と直交する方向の断面形状は、例えば２ｍｍ角〜１０ｍｍ角の略正方形状や、正方形状以外の任意の形状とすることができる。なお、積層型圧電素子６１の積層数や断面積は、プロジェクタ１０の重量に応じて、圧電振動部６０が接触する机等の接触面から発生する音の音圧あるいは音質が十分確保できるように、適宜決定される。
【００３２】
積層型圧電素子６１には、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を介して、制御部から音信号（再生音信号）が供給される。換言すれば、積層型圧電素子６１には、ＤＳＰを介して、制御部から音信号に応じた電圧が印加される。制御部から印加される電圧が交流電圧の場合には、第１側面電極６１ｃに正の電圧が印加されるときには、第２側面電極６１ｄには負の電圧が印加される。反対に、第１側面電極６１ｃに負の電圧が印加されるときには、第２側面電極６１ｄには正の電圧が印加される。第１側面電極６１ｃ及び第２側面電極６１ｄに電圧が印加されると、誘電体６１ａに分極が起こり、積層型圧電素子６１は電圧が印加されない状態から伸縮する。積層型圧電素子６１の伸縮の方向は、誘電体６１ａと内部電極６１ｂの積層方向にほぼ沿っている。あるいは、積層型圧電素子６１の伸縮方向は、誘電体６１ａと内部電極６１ｂの積層方向とほぼ一致している。積層型圧電素子６１は、積層方向にほぼ沿って伸縮するため、伸縮方向の振動伝達効率がよいという利点がある。
【００３３】
本発明者は、このような積層型圧電素子６１が、画像投影装置が机等に接触する接触面から音響を発生させるための振動素子として有効であることに想到した。
【００３４】
なお、図３（ａ）及び（ｂ）において、第１側面電極６１ｃ及び第２側面電極６１ｄは、内部電極６１ｂに交互に接続され、かつ第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆにそれぞれ接続されたスルーホールとすることもできる。また、図３（ａ）及び（ｂ）において、第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆは、図４に示すように、積層型圧電素子６１の一端部において第１側面電極６１ｃ及び第２側面電極６１ｄに形成してもよい。
【００３５】
積層型圧電素子６１は、図５に部分拡大断面図を示すように、第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆを有する一端部側面が、筐体２０の保持部１００のスリット１０１に接着剤１０２（例えば、エポキシ樹脂）を介して固定される。また、積層型圧電素子６１の他端部には、キャップ６３が挿入されて、接着剤１０２により固定される。
【００３６】
キャップ６３は、積層型圧電素子６１による伸縮振動を、机等の載置面（接触面）に確実に伝達できる材質、例えば硬質プラスチック等により形成される。なお、載置面の傷つきを抑制したい場合には、キャップ６３は、硬質プラスチックではなく、比較的軟らかいプラスチックであっても良い。キャップ６３には、積層型圧電素子６１に装着された状態で、スリット１０１内に位置する進入部６３ａと、筐体２０から突出する突出部６３ｂとが形成されており、スリット１０１内に位置する進入部６３ａの外周にＯリング６２が配置される。Ｏリング６２は、例えばシリコーンゴムによって形成される。Ｏリング６２は、積層型圧電素子６１の可動保持用であると同時に、スリット１０１の内部に水分又は塵を侵入しにくくする。また、突出部６３ｂは、先端部が半球形状に形成されている。なお、突出部６３ｂの先端部は、半球形状に限らず、机等の載置面（接触面）に確実に点接触又は面接触して、積層型圧電素子６１による伸縮振動を伝達できる形状であれば任意の形状とすることができる。また、図５において、Ｏリング６２と、積層型圧電素子６１のスリット１０１への接着部との間の隙間に、ゲル等を充填して防塵防水効果をより高めることもできる。圧電振動部６０は、保持部１００に装着され、筐体２０に底蓋２２が装着された状態で、キャップ６３の突出部６３ｂが筐体２０の底面２０ａから突出する。また、キャップ６３の突出部６３ｂは、筐体２０の底面２０ａと対向する面である対向面６３ｃを有する。図５に示すように、積層型圧電素子６１に電圧が印加されておらず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態で、対向面６３ｃは、底面２０ａから長さｄだけ離間している。
【００３７】
図６は、本実施の形態に係るプロジェクタ１０の要部の機能ブロック図である。プロジェクタ１０は、上述した画像投影機構２３、投影部３０、スピーカ４０、検出部７０、記録部８０及び積層型圧電素子６１の他に、信号入力部１１０、ＤＳＰ１２０、制御部１３０及び記憶部１４０を備える。画像投影機構２３、検出部７０、信号入力部１１０及び記憶部１４０は、制御部１３０に接続される。記録部８０は、上述したようにマイク８１とメモリ部８２とを有する。メモリ部８２は、制御部１３０に接続される。投影部３０は、画像投影機構２３を介して制御部１３０に接続される。また、スピーカ４０及び積層型圧電素子６１は、ＤＳＰ１２０を介して制御部１３０に接続される。なお、ＤＳＰ１２０は、制御部１３０に内蔵させてもよい。また、メモリ部８２及び記憶部１４０は、一つのメモリで構成してもよい。
【００３８】
信号入力部１１０は、公知の構成からなり、各種信号入力端子から、プロジェクタ１０で視聴する映像信号及や音信号等の信号を入力する。制御部１３０は、プロジェクタ１０の全体の動作を制御するプロセッサである。本実施形態において、制御部１３０は単一の制御部として構成されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、制御部１３０が有する機能毎に複数の制御部から構成してもよい。制御部１３０は、ＤＳＰ１２０を介して積層型圧電素子６１及びスピーカ４０に音信号を印加する。なお、音信号は、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、入力信号に含まれるものであってもよい。
【００３９】
また、制御部１３０は、検出部７０が検出した圧電振動部６０と載置面９０との接触状態に応じて、積層型圧電素子６１及びスピーカ４０に印加する音信号を制御する。例えば、検出部７０が圧電振動部６０と載置面９０とが接触していることを検出した場合には、制御部１３０は、積層型圧電素子６１及びスピーカ４０の双方に音信号を印加する。この場合、圧電振動部６０とスピーカとは、同時に駆動される。一方、検出部７０が圧電振動部６０と載置面９０とが接触していないことを検出した場合には、制御部１３０は、積層型圧電素子６１に音信号を印加せず、スピーカ４０のみに音信号を印加する。
【００４０】
図７は、圧電素子及びスピーカに音信号を印加する制御部１３０の処理を示すフローチャートである。まず、制御部１３０は、印加する音信号が存在するか否かを確認する（ステップＳ１０１）。印加する音信号が存在しない場合（ステップＳ１０１のＮｏ）、制御部１３０は、積層型圧電素子６１及びスピーカ４０に音信号を印加することなく、このフローを終了する。印加する音信号が存在する場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、制御部１３０は、スピーカ４０へ音信号を印加することを決定する（ステップＳ１０２）。次に、制御部１３０は、検出部７０が圧電振動部６０と載置面９０との接触を検出しているか否かを確認する（ステップＳ１０３）。検出部７０が圧電振動部６０と載置面９０との接触を検出していない場合（ステップＳ１０３のＮｏ）、制御部１３０は、音信号を積層型圧電素子６１に印加することなく、スピーカ４０のみに音信号を印加する（ステップＳ１０７）。この場合、載置面９０から音は発生せず、スピーカ４０から音が発生する。
【００４１】
一方、検出部７０が圧電振動部６０と載置面９０との接触を検出している場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、制御部１３０は、積層型圧電素子６１へ音信号を印加することを決定する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１３０は、音の周波数特性に関する情報を取得する（ステップＳ１０５）。ここで、音の周波数特性に関する情報とは、例えば、記憶部１４０に格納されたスピーカ４０から発生される音の周波数特性に関する情報である。制御部１３０は、取得した情報に基づき、例えば積層型圧電素子６１に印加する音信号を制御して（ステップＳ１０６）、積層型圧電素子６１及びスピーカ４０に音信号を印加する（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０６において制御部１３０が行う音信号の制御の詳細については後述する。このようにして、載置面９０とスピーカ４０との双方から音が発生する。制御部１３０は、プロジェクタ１０が起動されているときに、図７の一連の動作を繰り返すことにより、圧電振動部６０と載置面９０との接触状態に基づいて、スピーカ４０と圧電素子６１とに印加する音信号を制御する。
【００４２】
次に、ステップＳ１０６で制御部１３０が行う音信号の制御について説明する。制御部１３０は、記憶部１４０から取得したスピーカ４０の周波数特性に係る情報に基づき音信号の制御を行う。図８（ａ）の領域２００は、記憶部１４０が格納しているスピーカ４０の周波数特性の一例を示す。図８（ａ）を参照すると、従来のダイナミックスピーカの一般的な傾向として見られるように、スピーカ４０の周波数特性は、低周波数帯において音圧が低くなっている。そのため、スピーカ４０のみを使用して音を発生させる場合、プロジェクタ１０は表示する画像を視聴するユーザには、低音が聞き取りにくい状態となっている。特に周波数ｆ１以下の周波数帯では音圧が０となっており、スピーカ４０では周波数ｆ１以下の音を発生できない。また、スピーカ４０の周波数特性を参照すると、周波数ｆ３（＞ｆ１）付近を頂点とする上に凸の曲線を描いている。つまり、スピーカ４０のみで音を発生させると、周波数ｆ３付近の音は強く発生され、周波数ｆ３より周波数が高く及び低くなるに従い、音は弱く発生される。
【００４３】
制御部１３０は、ステップＳ１０６において、スピーカ４０の周波数特性の音圧の不足を補うように圧電素子６１に印加する音信号を制御する。ここで、周波数特性の音圧の不足を補うとは、例えば、音圧が低い周波数帯における音圧を上昇させ該周波数帯における音を聞こえやすくしたり、全周波数帯における音圧を上昇させて全体の音量を上昇させたり、また、特定の周波数帯の音圧を上昇させることにより該周波数帯における音を強調したりすることをいう。制御部１３０は、例えば、音圧の不足を補うことにより、図８（ａ）の領域２１０のような周波数特性を示すように、圧電素子６１に印加する音信号を制御する。そして、制御部１３０は、このようにして制御した音信号をステップＳ１０７において圧電素子６１に印加する。このように音信号を制御することにより、低周波数帯における音圧が上昇する。また、周波数ｆ２（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）から周波数ｆ４（＞ｆ３）の周波数帯においては音圧がほぼ一定となり、プロジェクタ１０から発生する周波数ごとの音の強さの差が小さくなる。
【００４４】
なお、制御部１３０は、ステップＳ１０５において、記録部８０が記録した接触面から発生する音の周波数特性に関する情報を取得して、ステップＳ１０６において、この取得した情報に基づいてスピーカ４０に印加する音信号を制御するように構成することもできる。この場合、プロジェクタ１０を載置面９０に載置後、実際の使用に先立って、制御部１３０は、圧電素子６１に音信号として一定レベルの純音スイープ信号を印加し、圧電素子６１を振動させることによって接触面から音を発生させる。発生した音の周波数特性は記録部８０のマイク８１により取得され、メモリ部８２に記録される。その後、実際の使用に当たって、制御部１３０は、記録された周波数特性に関する情報を取得し、この情報に基づきスピーカ４０に印加する音信号の制御を行う。
【００４５】
図８（ｂ）の領域２２０は、記録部８０が記録した接触面から発生する音の周波数特性の一例を示す。この記録した周波数特性に対し、制御部１３０は、例えば、音圧の不足を補うことにより、図８（ｂ）の領域２３０で示すような周波数特性が得られるように、スピーカ４０に印加する音信号を制御する。そして、制御部１３０は、このようにして制御した音信号をステップＳ１０７においてスピーカ４０に印加する。また、制御部１３０は、所望の周波数特性の音圧が得られるように、圧電素子６１に印加する音信号とスピーカ４０に印加する音信号との双方を制御してもよい。
【００４６】
ＤＳＰ１２０は、制御部１３０からのデジタル信号に対して、イコライジング処理、Ｄ／Ａ変換処理、昇圧処理、フィルタ処理等の所要の信号処理を行って、スピーカ４０及び圧電素子６１に所要の音信号を印加する。
【００４７】
なお、積層型圧電素子６１に印加する再生音信号の最大電圧は、例えば１０Ｖpp〜５０Ｖppとすることができるが、かかる範囲に限定されず、プロジェクタ１０の重量やスピーカ４０及び積層型圧電素子６１の性能に応じて適宜調整可能である。また、積層型圧電素子６１に印加される音信号は、直流電圧がバイアスされてもよく、そのバイアス電圧を中心に最大電圧が設定されてもよい。
【００４８】
また、積層型圧電素子６１に限らず、圧電素子は、一般に高周波ほど電力損失が大きい。そのため、ＤＳＰ１２０による積層型圧電素子６１への音信号のフィルタ処理は、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰又はカットする周波数特性、あるいは漸次に又は段階的に減衰率が高くなる周波数特性を有するように設定される。図９は、一例として、カットオフ周波数を約２０ｋＨｚとした場合の周波数特性を示す。このように高周波成分を減衰又はカットすることにより、消費電力を抑制できると共に、積層型圧電素子６１の発熱を抑制することができる。
【００４９】
次に、図１０を用いて、圧電振動部６０の配置について説明する。図１０は、プロジェクタ１０の使用状態を示すものであり、プロジェクタ１０が机等の水平な載置面９０上に載置された様子を示す。図１０に示すように、プロジェクタ１０は、圧電振動部６０及び筐体２０の後面底部２０ｂによって載置面９０上に支持される。点Ｇは、プロジェクタ１０の重心である。図１０において、圧電振動部６０は、最下端部６０１を有する。最下端部６０１は、圧電振動部６０のうち、筐体２０が底面２０ａ側を下方にして机等の水平な載置面９０上に載置されたとき載置面９０と当接する箇所である。最下端部６０１は、例えばキャップ６３の先端部である。
【００５０】
図１０において、点線Ｌ１は、プロジェクタ１０が底面２０ａ側を下方にして机等の水平な載置面９０上に載置されたとき、プロジェクタ１０の重心Ｇを通り載置面９０に垂直な線（仮想の線）である。領域Ｒ１は、プロジェクタ１０において点線Ｌ１によって区切られる後方側の領域である。また、領域Ｒ２は、プロジェクタ１０において点線Ｌ１によって区切られる前方側の領域である。後面底部２０ａは、領域Ｒ１側において載置面９０と接触する。また、圧電振動部６０は、底面２０ａにおいて、領域Ｒ２側に設けられる。
【００５１】
圧電振動部６０は、底面２０ａの領域Ｒ２側において、点線Ｌ１から所定の距離以内に設けられることが好ましく、点線Ｌ１にできるだけ近い位置に設けられることがより好ましい。ここで所定の距離とは、圧電振動部６０が点線Ｌ１上に設けられる場合に載置面（接触面）９０から発生する音の音圧と比較して、音圧の低下が５％以内である距離（第１の距離）とすることが好ましい。これにより、圧電振動部６０にかかる荷重が、圧電振動部６０が底面２０ａの領域Ｒ２側において点線Ｌ１から離間した位置に設けられる場合に比べて、大きくなる。ただし、所定の距離は、音圧が強い場合には、音圧の低下が１０％以内である距離（第２の距離）とすることができ、音圧が十分に強い場合には、音圧の低下が２０％以内である距離（第３の距離）とすることができる。
【００５２】
後面底部２０ｂは、領域Ｒ１側において、点線Ｌからできるだけ遠い位置に設けられることが好ましい。すなわち、重心Ｇはプロジェクタ１０のより前方にあることが好ましい。これにより、圧電振動部６０を点線Ｌ１にできるだけ近い位置に設けた場合にも、後面底部２０ｂと圧電振動部６０との間の距離が十分確保され、プロジェクタ１０を安定して載置面９０に載置することができるため、投影画像がより安定して表示される。
【００５３】
図１１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本実施の形態に係るプロジェクタ１０による音発生の動作を説明するための概略図である。プロジェクタ１０の圧電振動部６０により、載置面９０から音を発生させる場合、プロジェクタ１０は、図１１（ａ）に示すように、筐体２０の底面２０ａ側を下方にして、圧電振動部６０のキャップ６３及び後面底部２０ｂが机等の載置面（接触面）９０に接触するように載置される。これにより、圧電振動部６０には、プロジェクタ１０の重量が荷重として与えられる。なお、図１１（ａ）に示す状態では、積層型圧電素子６１は、電圧が印加されていないため、伸縮しない。
【００５４】
その状態で、圧電振動部６０の積層型圧電素子６１が再生音信号により駆動されると、積層型圧電素子６１は、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、後面底部２０ｂを支点として、キャップ６３が載置面（接触面）９０から離間することなく、再生音信号に応じて伸縮振動する。積層型圧電素子６１の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差は、例えば０．０５μｍ〜５０μｍである。これにより、積層型圧電素子６１の伸縮振動がキャップ６３を通して載置面９０に伝達されて載置面９０が振動し、載置面９０が振動スピーカとして機能して載置面９０から音が発生する。なお、最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差が０．０５μｍ未満だと、載置面を適切に振動させられないおそれがあり、一方、５０μｍを超えると、振動が大きくなりプロジェクタ１０ががたつくおそれがある。
【００５５】
ここで、図５に示す底面２０ａとキャップ６３の対向面６３ｃとの間の距離ｄは、積層型圧電素子６１に電圧が印加されておらず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態から最も縮んだ状態となったときの変位量よりも長いとよい。これにより、積層型圧電素子６１が最も縮んだ状態（図１１（ｃ）に示す状態）でも、筐体２０の底面２０ａとキャップ６３とが接触しにくくできる。したがって、キャップ６３が圧電素子６１から脱落しにくくなる。
【００５６】
圧電振動部６０の底面２０ａにおける配置箇所、積層型圧電素子６１の積層方向の長さ、キャップ６３の寸法等は、上記の条件を満たすように適宜決定される。
【００５７】
本実施の形態に係る画像投影装置によれば、圧電素子を振動源として利用し、載置面（接触面）９０から音を発生させているため、ダイナミックスピーカのみから音を発生する同一の体積及び重量の従来の画像投影装置と比較して、良好な周波数特性の音を発生することができる。また、圧電素子により小型のダイナミックスピーカによっては良好な周波数特性が得にくい低周波数帯の音が再生可能となるため、画像投影装置に大型のダイナミックスピーカを設けることなく、画像投影装置の小型化や薄型化を実現することができる。特に、圧電素子のみで良好な周波数特性が得られる場合には、スピーカを設ける必要がなくなるため、画像投影装置を著しく小型化、薄型化することができる。さらに、本実施の形態に係る画像投影装置においては、載置面（接触面）９０から音を発生させているため、ダイナミックスピーカのみから音を発生する従来の画像投影装置と比較して、音の拡散性が高い。そのため、従来の画像投影装置では、スピーカの正面に位置するユーザと比較して正面に位置しないユーザには、音が届きにくくなっていたが、本実施の形態に係る画像投影装置は、ユーザの位置に関らず均質な音を発生することができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係る画像投影装置では、圧電素子として、スタックタイプの積層型圧電素子６１を用いて、再生音信号により積層方向に沿って伸縮振動させ、その伸縮振動を載置面（接触面）９０に伝達するので、載置面（接触面）９０に対する伸縮方向（変形方向）の振動伝達効率が良く、載置面（接触面）９０を効率良く振動させることができる。しかも、キャップ６３を介して積層型圧電素子６１を載置面（接触面）９０に接触させるので、積層型圧電素子６１の破損も防止できる。また、プロジェクタ１０の使用時に、圧電振動部６０のキャップ６３を載置面（接触面）９０に接触させると、キャップ６３にプロジェクタ１０の重量が荷重としてかかるので、キャップ６３を載置面（接触面）９０に確実に接触させて、圧電振動部６０の伸縮振動を載置面（接触面）９０に効率良く伝達することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る画像投影装置は、主として積層型圧電素子の振動を直接的に接触面（載置面）に伝達させることができるため、積層型圧電素子の振動を他の弾性体に伝える従来技術と異なり、音を発生させる際に他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数に依存することがない。なお、他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数は、他の弾性体が圧電素子により変形させられてから再度変形可能な状態に戻るまでの時間のうち最も短い時間の逆数となる。このことを考慮すると、本実施の形態に係る画像投影装置は、圧電素子の変形により湾曲変形をしない程度の剛性（曲げ強度）を有するものであるとよい。
【００６０】
（第２実施の形態）
図１２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第２実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す外観斜視図、正面図及び側面図である。本実施の形態に係る画像投影装置は、第１実施の形態と同様のいわゆる載置型のプロジェクタ１０である。以下、第１実施の形態と同じ点については説明を省略し、異なる点について説明を行う。
【００６１】
図１２に示すように、筐体２０は、投影面が位置する側である前方側に２つの前方支持部５０を、その反対の後方側に２つの後方支持部５１を有する。前方支持部５０及び後方支持部５１は載置面９０と接触し、筐体２０を支持している。筐体２０の傾斜角度は、前方支持部５０の高さを調節することにより調整可能に設けられている。前方支持部５０及び後方支持部５１は、底面に弾性部材を備えていてもよい。弾性部材は、例えばゴム、シリコーン、ポリウレタン等から成る。なお、本実施形態では前方支持部５０が２つ、後方支持部５１が２つの構成を示したが、これに限ることなく、前方支持部５０が１つ、後方支持部５１が２つ、あるいは、前方支持部５０が２つ、後方支持部５１が２つの構成でもよい。
【００６２】
本実施形態に係るプロジェクタ１０は、後方支持部５１の底面側に、圧電振動部６０を収納保持する保持部１００を備える。本実施形態においては、２つの後方支持部５１の一方のみが圧電振動部６０を備えてもよく、また、２つの後方支持部５１の双方が圧電振動部６０を備えてもよい。保持部１００は、底面に対してほぼ垂直方向に沿って延在し、底面に開口する一様な幅を有するスリット１０１を有する。
【００６３】
弾性部材は、プロジェクタ１０が、底面２０ａ側を下方にして机等の水平な載置面９０上に載置されると、プロジェクタ１０の重量が荷重として与えられ、弾性変形する。すなわち、弾性部材は、プロジェクタ１０の重量によって載置面９０と垂直な方向に縮む。積層型圧電素子６１に電圧が印加されず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態における弾性部材の弾性変形量は、積層型圧電素子６１の、電圧が印加されず伸縮しない状態から最も伸びたときの変位量よりも大きいとよい。これにより、積層型圧電素子６１が最も伸びた時に弾性部材が載置面９０から離間しにくくなり、プロジェクタ１０が安定して載置面９０に載置される。
【００６４】
本実施形態において、圧電振動部６０は、前方支持部５０の底面側に配置することもできるが、投影画像のぶれを抑えるために、後方支持部５１に配置することが好ましい。ここで、圧電振動部６０を前方支持部５０よりも後方支持部５１に配置する方が投影画像のぶれが小さくなる理由を、図１３を用いて説明する。図１３において、画像が表示される投影面の位置をＳ、前方支持部５０の位置をＦ、後方支持部５１の位置をＢとして示している。位置Ｆは、位置Ｓと位置Ｂとの間に位置する。また、圧電振動部６０の振動によるプロジェクタ１０の振動振幅をａとする。ここで、図１３においては、投影画像のぶれを同一方向に示すために、圧電振動部６０を前方支持部５０及び後方支持部５１にそれぞれ配置した場合における振動の方向を、互いに逆方向に示している。すなわち、図１３では、圧電振動部６０が振動していない場合の基準位置３００に対して、前方支持部５０は圧電素子６１が伸びて基準位置３００から振幅ａだけ上方に変位した場合を、後方支持部５１は圧電素子６１が縮んで基準位置３００から振幅ａだけ下方に変位した場合を示している。圧電振動部６０を前方支持部５０に配置した場合、投影画像は、後方支持部５１を支点として上方に高さＨだけ変位する。これに対し、圧電振動部６０を後方支持部５１に配置した場合、投影画像は、前方支持部５０を支点として上方に高さｈだけ変位する。図１３から明らかなように、支持部に同一の振幅ａの変位があった場合、前方支持部５０に圧電振動部６０を配置した場合の投影画像の変位Ｈは、後方支持部５１に圧電振動部６０を配置した場合の変位ｈよりも大きい。そのため、圧電振動部６０を前方支持部５０ではなく、後方支持部５１に配置する方が、投影画像のぶれが小さくなり、画像が見やすい。
【００６５】
（第３実施の形態）
図１４は、本発明の第３実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す側面図である。本実施の形態に係る画像投影装置はいわゆる壁掛け型のプロジェクタ１０である。以下、第１実施の形態と同じ点については説明を省略し、異なる点について説明を行う。
【００６６】
図１４に示されるプロジェクタ１０は、筐体２０の上部に、プロジェクタ１０の前方に向かって延びるアーム形状の支持部５２を有する。支持部５２の先端部は、鉤形状となっており、該先端部を例えばホワイトボード等の壁面９１に取り付けることにより、プロジェクタ１０が壁面９１に保持される。支持部５２における壁面９１との接触部位には、圧電振動部６０を収納保持する保持部１００を備える。保持部１００は、プロジェクタ１０の使用時に壁面９１に垂直な方向に沿って延在し、支持部５２における壁面９１との接触部位に開口する一様な幅を有するスリット１０１を有する。支持部５２でプロジェクタ１０を支持することにより、プロジェクタ１０の荷重が支持部５２を通じて圧電素子部６０にかかり、壁面（接触面）９１から音が発生する。これにより、ホワイトボード等の壁面を視認しているユーザにたいして、当該視認している壁面から音声を聞かせることができるため、所謂、表示パネルから音声を出力するパネルスピーカと同様の臨場感を生じさせることができる。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、第１実施の形態において、圧電振動部６０は、図１０における領域Ｒ１側に配置されてもよい。すなわち、圧電振動部６０は、プロジェクタ１０の重心Ｇの後方に配置される。この場合、プロジェクタ１０は、圧電振動部６０と筐体２０の前面底部とにより支持される。また、上記実施の形態において、スピーカ４０、検出部７０、記録部８０、記憶部１４０は、適宜、省略してもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態において、圧電振動部６０を保持部１００に対して固定する構造は、図５に示すものに限られない。例えば、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、圧電振動部６０を保持部１００に保持してもよい。図１５（ａ）に示す保持部１００は、底面２０ａに開口する幅広のスリット１０１ａと、該スリット１０１ａに連続する幅狭のスリット１０１ｂとを有する。積層型圧電素子６１は、一端部が幅狭のスリット１０１ｂに配置されて側面が接着剤１０２を介してスリット１０１ｂに固定される。また、幅広のスリット１０１ａには、積層型圧電素子６１との隙間に、積層型圧電素子６１の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤１０３が充填される。このように圧電振動部６０を保持部１００に保持すれば、Ｏリング等の防水パッキンを用いることなく、プロジェクタ１０をより確実に防水することができる。また、積層型圧電素子６１の底面２０ａから突出する部分に絶縁性のキャップを被せることにより、積層型圧電素子６１の絶縁も確実に行うことができる。
【００６９】
図１５（ｂ）に示す保持部１００は、底面２０ａに向けて拡開するテーパ状スリット１０１ｃと、該テーパ状スリット１０１ｃに連続する幅狭のスリット１０１ｄとを有する。積層型圧電素子６１は、一端部が幅狭のスリット１０１ｄに配置されて側面が接着剤１０２を介してスリット１０１ｄに固定される。また、テーパ状スリット１０１ｃには、積層型圧電素子６１との隙間に、積層型圧電素子６１の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤１０３が充填される。このように構成すれば、図１５（ａ）の保持部１００と同様の効果が得られる他、テーパ状スリット１０１ｃを有しているので、積層型圧電素子６１の保持部１００への組み付けが容易にできる利点がある。
【００７０】
図１５（ｃ）に示す保持部１００は、上記実施の形態と同様に、一様な幅のスリット１０１を有するが、積層型圧電素子６１は、一端部側の端面が接着剤１０２を介してスリット１０１に固定されている。また、スリット１０１内で積層型圧電素子６１の適宜の箇所には、Ｏリング６２が配置されている。このような積層型圧電素子６１の保持態様は、特に、積層型圧電素子６１が、図４に示したように、リード線の接続部が側面電極に形成されている場合に、リード線の引き回し等の点で有利となる。
【００７１】
また、上記実施の形態や図１５（ａ）〜（ｃ）の変形例において、圧電振動部６０は、キャップ６３を省略し、積層型圧電素子６１の先端面を直接、あるいは絶縁部材等からなる振動伝達部材を介して接触面に接触させてもよい。また、圧電素子は、上述したスタックタイプの積層型圧電素子に限らず、ユニモルフ、バイモルフあるいは積層型バイモルフ素子を用いてもよい。図１６は、バイモルフを用いた場合の要部の概略構成を示す図である。バイモルフ６５は、長尺の矩形状をなし、筐体２０の底面２０ａに一方の表面６５ａが露出して長尺の両端部が保持部１００に保持される。保持部１００は、バイモルフ６５を保持する開口部１０１ｅを有し、開口部１０１ｅのバイモルフ６５の裏面６５ｂ側の内面が湾曲して形成される。かかる構成によれば、バイモルフ６５が載置面に接触するように筐体２０を載置面に載置して、バイモルフ６５を再生音信号により駆動すると、バイモルフ６５が屈曲（湾曲）振動する。これにより、バイモルフ６５の振動が載置面（接触面）に伝達されて、載置面（接触面）が振動スピーカとして機能して載置面（接触面）から再生音が発生する。なお、バイモルフ６５の表面６５ａには、ポリウレタン等の被覆層が形成されていてもよい。
【００７２】
また、上記の実施形態では、被接触部材が机又は壁面であり、接触面が机の水平な載置面又は垂直な壁面であるとして説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。接触面は水平又は垂直な面でなくともよい。他の被接触部材としては、例えば空間を区切るためのパーティションが挙げられる。
【００７３】
また、上記実施の形態では、画像投影装置が一つの投影部を有するプロジェクタ１０であるとして説明したが、画像投影装置はこれに限られない。例えば、複数の投影部を有するプラネタリウム投影機等の、静止画や動画の画像の表示とともに音を発生可能な任意の画像投影装置にて、本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  プロジェクタ（画像投影装置）
２０  筐体
２０ａ  底面
２０ｂ  後面底部
２１  本体ケース
２２  底蓋
２２ａ  孔
２３  画像投影機構
２４  冷却機構
２５  電子回路基板
２６  バッテリ
２７  排気口
３０  投影部
４０  スピーカ
５０  前方支持部
５１  後方支持部
５２  支持部
６０  圧電振動部
６１  積層型圧電素子（圧電素子）
６２  Ｏリング
６３  キャップ
７０  検出部
８０  記録部
８１  マイク
８２  メモリ部
９０  載置面（接触面）
９１  壁面（接触面）
１００  保持部
１０１  スリット
１１０  信号入力部
１２０  デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１３０  制御部
１４０  記憶部
２００、２１０、２２０、２３０  領域
【図１】
2015194510.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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