(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する振動板と、
前記振動板の内部に向けて前記振動板の法線に対して一定の傾斜角度で光を照射する発光素子と、
前記発光素子から出射され、前記振動板と当該振動板が接する媒質との界面で反射された前記光を受光して、受光量に応じた電気信号を出力する受光素子と、
を有し、
前記振動板は前記振動板よりも屈折率の低い外部媒質と接し、前記界面は全反射条件を満たし、
前記振動板、前記発光素子及び前記受光素子を保持するフレーム、
をさらに有し、
前記振動板の屈折率をｎ1、前記外部媒質の屈折率をｎ2、前記振動板の厚さをＤ、前記振動板を保持する前記フレームの内側端部から前記受光素子までの距離をＭとすると、
Ｍ＞Ｄ×ｎ1／｜（ｎ2）2−（ｎ1）2｜1/2
を満たすことを特徴とする振動検出部品。
【請求項２】
光透過性を有する振動板と、
前記振動板の内部に向けて前記振動板の法線に対して一定の傾斜角度で光を照射する発光素子と、
前記発光素子から出射され、前記振動板と当該振動板が接する媒質との界面で反射された前記光を受光して、受光量に応じた電気信号を出力する受光素子と、
を有し、
前記発光素子と前記受光素子は、前記振動板をはさんで互いに対向するように前記振動板の内部に埋め込まれていることを特徴とする振動検出部品。
【請求項３】
前記振動板を保持するフレーム、
をさらに有し、
前記振動板の表面に、前記発光素子及び前記受光素子との電気的な接続を取る素子電極が設けられ、前記フレームの前記素子電極と対向する位置に対向電極が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の振動検出部品。
【請求項４】
前記振動板の表面に形成された光反射層、
をさらに有し、前記振動板と前記光反射層の前記界面は鏡面反射条件を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動検出部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動検出部品と、
前記振動検出部品を振動させる励振機構と、
前記振動検出部品から出力される前記電気信号と音声入力信号とに基づいて前記励振機構を駆動する駆動信号を生成する増幅回路と、
を有することを特徴とする音響装置。
【請求項６】
表示画面と、
前記表示画面の前面または背面に配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動検出部品と、
前記振動検出部品を振動させる励振機構と、
前記振動検出部品から出力される前記電気信号と音声入力信号とに基づいて前記励振機構を駆動する駆動信号を生成する増幅回路と、
を有することを特徴とする情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動検出部品と、これを用いた音響装置及び情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン等の情報機器のユーザーインターフェースでは、表示画面にタッチセンサを重ねて搭載する、あるいは表示画面にタッチセンサを組み込むことで、表示装置と入力装置を同一の面に統合している。表示装置と入力装置の双方を小型の筐体上に十分な面積で搭載することで、使用者の利便性を高めている。近年、フィルムスピーカーと呼ばれる薄型スピーカー技術が発展しており、表示画面に薄型スピーカーを重ねることで、携帯性を損ねることなく従来の携帯機器よりも大きな面積のスピーカーを搭載することが可能になってきている。大面積のスピーカーは、従来から携帯機器に使用されてきた小型のスピーカーと較べて、低音の出力に優れる。また使用者の正面に配置できるので、使用者にとって再生音がより明瞭になる。
【０００３】
一般に、スピーカーにおいて振動板の質量は音質の設計の上で重要な要素である。同一の面に、画面表示、タッチセンサ入力部、平面スピーカーのインターフェースが重ねられた機器を想定した場合、画面の保護シール・反射防止フィルタなどの貼り付け、汚れの付着などにより、振動板の質量が設計された値から外れて再生音や周波数特性が変化する。また、振動板のヤング率やポアソン比といった材料物理特性が温度変化や経時により変化した場合も、再生音が変動する。組み立てや環境の変化による再生音の変化は、スマートフォン等の携帯機器に限らず、壁掛け式テレビ等の画面にフィルムスピーカを組み込む場合にも発生する。
【０００４】
入力された音声信号がスピーカーで設計された特性通りに再生されないという問題に対して、スピーカーの振動板の変位を検出し、変位量をスピーカー駆動アンプにフィードバックすることで、設計により意図された再生音からの誤差を最小化する解決法がある。小型マイクロフォンに適した振動検出方法として、振動板の内部に屈折率が異なるパタンを形成して光導波路とし、振動板のたわみによる透過光の強度の変化から振動板の変位を検出する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４３５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の振動検出方法をスピーカーの振動板の変位検出に用いる場合、スピーカーの直径が10 cm程度だとすると、1μm程度の微小な変位を検出する必要があり、従来手法で十分な感度を得るのは困難である。また、従来の構成では、検出感度を上げるためにたわみやすい部位を振動板の一部に形成しているが、これをスピーカーの振動板に適用すると、スピーカーの振動特性の劣化が懸念される。
【０００７】
そこで、簡易な構成で高感度に振動板の振動を検出することのできる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ひとつの態様では、振動検出部品は、
光透過性を有する振動板と、
前記振動板の内部に向けて前記振動板の法線に対して一定の傾斜角度で光を照射する発光素子と、
前記発光素子から出射され、前記振動板と当該振動板が接する媒質との界面で反射された前記光を受光して、受光量に応じた電気信号を出力する受光素子と、
を有する。
【発明の効果】
【０００９】
簡易な構成で、振動板の振動を高感度で検出することができる。この技術を薄型スピーカーに適用する場合、フィードバック制御による再生音質向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の振動検出部品の概略構成図である。
【図２】振動検出の原理を説明する図である。
【図３】振動板表面に光反射層を配置した例を示す図である。
【図４】振動検出部品の受光素子近傍の拡大図である。
【図５】振動検出部品の変形例１として、受光素子を振動板の面内方向に配置したときのスポット位置の変化と変位量の関係を説明する図である。
【図６】振動検出部品の変形例２として、受光素子を振動板の面内方向に対して斜めに配置したときのスポット位置の変化と変位量の関係を説明する図である。
【図７】変形例２で単一の受光素子を用いた場合の構成例を示す図である。
【図８】変形例２で２つの受光素子を用いた場合の構成例を示す図である。
【図９】変形例２で３つ以上の受光素子を用いた場合の構成例を示す図である。
【図１０】振動検出部品の変形例３として、複数の異なる測定光路を設定する場合の配置例を示す正面図である。
【図１１】発光素子を振動板の内部に組み込む例を示す図である。
【図１２】振動検出部品をスピーカ又はマイクロフォンの前面板に適用する例を示す図である。
【図１３】実施形態の振動検出部品を用いたスピーカーの概略構成図である。
【図１４】実施形態の振動検出部品を情報機器に適用したときの構成例を示す図である。
【図１５】実施形態の振動検出部品を情報機器に適用したときの別の例を示す図である。
【図１６】実施形態の振動検出部品を情報機器に適用したときのさらに別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下で図面を参照して発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は実施形態の振動検出部品１０Ａの概略構成を示す。図１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）は正面図である。この例では、振動検出部品１０Ａは表示装置の前面板に適用される。振動検出部品１０Ａは、光透過性の振動板１１と、振動板１１の内部に法線方向に対して一定の傾斜角度をもって光を出射する発光素子１２と、振動板１１と外部媒質（空気、水等）との界面で反射された前記光を受けて振動板１１の変位に関する電気信号に変換する受光素子１３を有する。
【００１３】
図１の構成例では、振動板１１、発光素子１２、及び受光素子１３が、フレーム１４に保持され、発光素子１２と受光素子１３は円形の振動板１１の直径を通る軸Ｏ上の対向する位置に配置されてる。振動板１１はガラスや樹脂等の透明な素材で形成され、内部を光が透過することができる。フレーム１４は、振動検出部品１０Ａにとって必須ではないが、用いる場合は振動板１１と同等またはそれ以上の剛性を持つ素材で形成されているのが望ましい。
【００１４】
実施形態では、後述するように振動板１１の変位に応じて発光素子１２から発せられた光の光路が変化することを利用して、振動板１１の変位または振動を検出する。発光素子１２と受光素子１３を一定の剛性を有するフレーム１４に固定することで、フレーム１４の曲げ歪みのような振動以外の要因による光路の変化を抑制する。フレーム１４は、必ずしも振動板１１の全周を保持する必要はなく、振動板１１の一部を保持する構成でもよい。
【００１５】
発光素子１２は、発光ダイオードやレーザーダイオード等を用いることができる。必要に応じて発光素子１２にスリットやレンズを備えたものを用い、出射光の拡散を抑制して平行な光ビームを得る。受光素子１３には、フォトダイオードやフォトトランジスタ、硫化カドミウム（ＣｄＳ）セルなど、光量を電気信号に変換する素子を用いる。
【００１６】
図２は、振動検出部品１０Ａの振動検出の原理を説明する図である。発光素子１２は、振動板１１の内部に斜め方向に光を出射する。振動板１１の法線方向の軸をＸ、面内方向の軸をＯとすると、発光素子１２からの光と法線（軸X）のなす角度（入射角）はθ1である。受光素子１３は、振動板１１の内部を透過し、表面で反射された光を受光する。ここで、発光素子１２と受光素子１３の間の距離をＬ、振動板１１の厚さをＤとする。
【００１７】
実線で描かれた振動板１１は初期位置ａにあり、外部の振動体や媒質（気体、液体等）からなんら振動を受けていない。初期位置ａは自由位置と称してもよく、この位置にある振動板１１の変位をゼロとする。この場合、振動板１１と外部媒質との界面で反射された光は光路ａを通って受光素子１３に入射する。
【００１８】
振動板１１が振動すると、破線で示すように、振動板１１の位置が法線（Ｘ軸）方向に変位する。振動板１１の表面で反射された光は光路ｂを通って受光素子１３に入射する。振動板１１の変位量がΔＸであるとき、受光素子１３上でのスポット位置はΔＰだけ変化する。
【００１９】
振動板１１の変位と光路の変化を関連づける方法としていくつかの方法が考えられるが、図２では、振動板１１と振動板１１に接する気体（たとえば空気）との間の全反射を用いる。発光素子１２から発せられた光が、受光素子１３に到達するまでに一度だけ振動板１１と空気の界面で全反射を起こす場合を考える。
【００２０】
振動板１１の屈折率をn1とし、振動板１１と接している空気の屈折率をn2とすると、
sinθ1 > n2/n1        （１）
を満たし、かつ、
tanθ1≒L/2D        （２）    
を満たす場合に、スポット位置の変化ΔPから振動板１１の変位量ΔXを求めることができる。式（１）は全反射のために必要な条件、式（２）は、1回だけ全反射した光のスポットがちょうど受光素子１３またはその近傍に到達する条件である。
【００２１】
このとき、受光素子１３でのスポット位置の変化ΔＰは、光路ａと光路ｂの間の法線（軸Ｘ）に沿った方向での距離２×ΔＸに等しい。
【００２２】
ΔＰ＝２ΔＸ        （３）
式（３）は、図２（B）に示すように、発光素子１２からの出射光と振動板１１の表面が成す角度をθ2とすると（θ2＝９０°−θ1）、全反射面を鏡として合同な直角三角形が２つできることからも説明される。
【００２３】
後述するように、受光素子１３を２つ以上配置して、受光素子１３からの電流信号の変化に基づいてスポット位置の変化を検出し、振動量を求めることができる。あるいは、後述するように、単一の受光素子１３を用いて、光スポットのサイズと受光素子１３の有効受光面積とのずれに基づいて、スポット位置の変化を検出して振動量を求めてもよい。この構成により、振動板１１のサイズに依らず、振動板１１の変位量を高感度に検出することができる。
【００２４】
図３は、振動検出部品１０Ａの振動板１１の表面に光反射層１５を形成する例を示す。光反射層１５は、たとえば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム−銀（Ｐｄ−Ａｇ）合金などの高反射率の金属を蒸着して形成される。振動板１１の表面に光反射層１５を設けることで、光ビームの全反射を利用する代わりに、鏡面反射を利用する。鏡面反射を利用するので、式（１）の全反射条件sinθ1 > n2/n1を満たさなくても、変位量または振動の検出が可能になる。また、光反射層１５により、外部からの光（迷光）による検出感度の低下を防ぐことができる。
【００２５】
図３の構成は、振動板１１の表面が不透明になるので、表示装置の前面板として用いることはできないが、表示装置の背面板として用いることができる。したがって、表示機器の表示面の裏側にフィルムスピーカを重ねて配置する場合等に、表示面のサイズに依らず設計された周波数特性からのずれを感度良く検知することができる。
【００２６】
図４は、受光素子１３周辺の拡大断面図である。図２の光反射層１５のない振動板１１を表示装置の前面板として用いる場合、外部から振動板１１に入射する光が直接受光素子１３に入射するおそれがある。その場合、振動板１１の変位検出の妨げとなる。
【００２７】
そこで、振動板１１を保持するフレーム１４の内側の端部と受光素子１３の受光面との間の距離Mを、D×n1／｜(n2)2−(n1)2｜1/2よりも大きくとる。
【００２８】
Ｍ＞D×n1／｜(n2)2−(n1)2｜1/2    （４）
ここで、右辺のD×n1／｜(n2)2−(n1)2｜1/2は、臨界角度の条件を計算したものであり、外部から振動板１１に入射する光が一回屈折して軸Ｏに沿って進む距離ｄ1を表わす。これにより、外部から振動板１１に入射する光が受光素子１３に直接到達することを防止する。
【００２９】
外部からの入射光がフレーム１４で反射した後に受光素子１３に入射する場合も、同様に振動板１１の変位の検出の妨げとなる。したがって、式（４）の距離ＭをD×n1／｜(n2)2−(n1)2｜1/2の３倍以上長くとるのが望ましい。外部からの光は、受光素子１３に到達するまでに少なくともフレーム１４によって３回反以上反射され、強度が弱くなるため、検出感度への影響を小さく抑えることができる。
【００３０】
別の方法として、フレーム１４の振動板１１を保持する面に光の反射を抑制する素材、または光を吸収する素材を用いてもよい。あるいはフレーム１４の内面（振動板１１の保持面）に光の反射を抑制する表面加工を行うことで、外部からの入射光が受光素子１３に到達することを防止してもよい。
＜変形例１＞
図５は、変形例１として、振動検出部品１０Ｂの構成を示す。振動検出部品１０Ｂでは、受光素子２３を振動板１１の面内方向に配置する。この場合、受光素子２３上でのスポット位置の変化ΔPは、振動板１１の変位量ΔXを用いて式（５）で表すことができる。
【００３１】
ΔP＝２LΔX／D        （５）
ここで、Dは振動板の厚さ、Lは初期位置における発光素子１２から受光素子２３の受光位置までの軸Oに沿った距離である。
【００３２】
発光素子１２から出射した光が振動板１１の初期位置で全反射される点をＰ１、光路ａを通って受光素子１３に入射する点をＰ３、変位後の光路ｂと初期位置の振動板１１の表面との交点をＰ２、光路ｂを通って受光素子１３に入射する点をＰ４とすると、Ｐ１−Ｐ２−Ｐ４−ｐ３を結ぶ平行四辺形ができる。スポット位置の変化ΔＰは、Ｐ１とＰ２間の長さｄ2に等しい。長さｄ2は２×ΔＸ／tanθ2＝２×Ｌ×ΔＸ／Ｄで求められる。したがって、受光素子２３上のスポット位置の変化ΔＰから、振動板１１の変位量ΔＸを求めることができる。
【００３３】
図５のように、受光素子２３を軸Ｏに沿って（すなわち面内方向に）配置した場合、受光素子２３上での光のスポット位置の変化は２LΔX／Dとなるので、図２の垂直配置（振動板１１の厚さ方向に配置）に比べて、振動板１１の小さい振幅を光スポット位置の大きな変化として検出することができる。外部からの入射光を防止するという観点からは、図５の構成を、図３のように表面に光反射層１５を配置した構成と組み合わせるのが望ましい。
＜変形例２＞
図６は、変形例２として、振動検出部品１０Ｃの構成を示す。振動検出部品１０Ｃでは、受光素子３３を振動板１１の法線（軸Ｘ）に対して角度φ傾けて配置する。この場合、受光素子３３上でのスポット位置の変化ΔPは、振動板１１の変位量ΔXを用いて式（６）で表すことができる。
【００３４】
ΔP＝２ΔX cosθ2／cos(φ−θ2)        （６）
ここでθ2は発光素子１２からの出射光が振動板１１の入射面に対してなす角（すなわち９０°−θ1）である。光路ａと光路ｂに直交する補助線を引き、光路ａと光路ｂの間の距離をｄ3とすると、ｄ3＝２ΔX cosθ2であるから、
cos(φ−θ2)＝ΔＰ／ｄ＝ΔＰ／２ΔX cosθ2    （７）
となって、式（６）のΔＰが求まる。
【００３５】
角度θ2は、tanθ2＝Ｄ／２Ｌから振動板１１の厚さと、発光素子１２と受光素子３３間の距離Ｌで決まるが、角度φは受光素子３３の配置の設計により自由に変えることができる。振動検出部品を大口径のスピーカーに適用する場合、光ビームの光路長の増大につれてビーム径が大きくなる傾向にあること、大口径スピーカーでは同じ音量を得るための振動板１１の変位が小口径のスピーカーよりも小さくなること、から振動検出感度が低減するおそれがある。このような場合に、受光素子３３を斜め配置して角度φを調整することで、スピーカのサイズ（口径）に合わせて最適な振動検出感度を得ることができる。
【００３６】
図７は、単一の受光素子３３を斜め配置する構成例を示す。受光素子３３を一つ用いる場合、振動板１１の振動により反射光の光路位置がずれることで、光スポットのサイズと受光素子３３の有効な受光面積にずれが生じる。有効な受光面積は、受光素子３３からの電流量により求めることができる。有効受光面積のずれに基づいて振動板１１の変位を検出することができる。
【００３７】
図８は、受光素子を２つ用いる構成例を示す。受光素子３３ａと３３ｂを、その受光面が同一平面となるように並べて配置し、初期位置で光スポットが、両方の受光面の真ん中に達するように設計する。この場合、図８（Ｂ）に示すように、２つの受光素子３３ａと３３ｂで検出される光量（電流）の差がゼロになる。振動板１１の振動により光路が変化し、光スポットが受光素子３３ａ側にずれたときに光量差がマイナス方向に変化し、光スポットが受光素子３３ｂ側にずれたときに光量差はプラス方向に変化する。この方法は線形性に優れ、振動板１１の変位の絶対量を変位の方向を含めて正確に計測することができる。もっとも、受光位置の検出方法は図（Ｂ）の例に限定されず、光量の変化の方向は図８（Ｂ）と逆方向であってもよいし、光量差の替わりに２つの受光素子３３ａ、３３ｂでの光量（電流）の比を用いてもよい。
【００３８】
図９は、受光素子３３を３以上並べた構成例を示す。たとえばフォトダイオードを複数配置した場合、最大の光量を検出した素子の位置の変化は、フォトダイオードの配列ピッチに対応した離散的な変位として検出することができる。図９の構成に、図８の隣接する素子間の光量差（あるいは光量比）の変化を組み合わせることで、フォトダイオードの配列ピッチよりも微小な変位をアナログ的に検出することも可能である。これにより広いダイナミックレンジが確保できる。
【００３９】
なお、図７〜９の構成、及び図８と図９を組み合わせる構成のいずれも、図２の法線方向への受光素子の配置や、変形例１の面内配置にも適用することができる。
＜変形例３＞
図１０は、変形例３の振動検出部品１０Ｄの構成を示す。振動検出部品１０Ｄでは、発光素子１２と受光素子１３の間で異なる測定光路を設定する。図１０の例では、発光素子１２ａと受光素子１３ａの間の測定光路、発光素子１２ａと受光素子１３ｃの間の測定光路、発光素子１２ｂと受光素子１３ｂの間の測定光路が設定されている。光ビームの進行方向を変えることで振動板１１の中心以外の箇所での振動（変位）を検出することができる。
【００４０】
スピーカーの径によっては、受光素子１３上での光スポットの位置の変化が過大となる可能性があるが、変位が中央に比べて小さい辺縁部の振動を検出するようにすれば、大振幅でも飽和しない振動検出が可能となる。
【００４１】
また、発光素子１２と受光素子１３のペアを複数を用いることで、振動板１１の複数の位置での振動の検出が可能となる。図１０のように、受光素子１３ａ、１３ｃに対して発光素子１２ａを共通に用いて光ビームを分割することで、発光素子の数を削減することも可能である。
＜変形例４＞
図１１は、変形例４の振動検出部品１０Ｅの構成を示す。図２の基本構成と変形例１〜３では、発光素子１２と受光素子１３（又は２３又は３３）をフレーム１４に固定したが、図１１のように、発光素子１２と受光素子１３（又は２３又は３３）を振動板１１の内部に埋め込むことも可能である。
【００４２】
この場合、振動板１１の表面に電極１６を形成して発光素子１２及び受光素子１３（又は２３又は３３）と配線接続する。フレーム１４に、素子側の電極１６と対向する電極１７を配置しておき、フレーム１４で振動板１１を挟み込む構成にする。これにより、振動検出感度を振動板１１と発光素子１２及び受光素子１３（又は２３又は３３）の設計だけで決定することができる。振動検出部品１０Ｅをフレーム１４にはめ込むだけで、異なる振動検出感度の振動検出部品１０Ｅに交換可能になり、組み立て工程の効率化、簡素化が実現する。
＜適用例＞
図１２は、振動検出部品１０をスピーカーあるいはマイクロフォン用の前面板３０に適用する例を示す。振動検出部品１０は、上述した振動検出部品１０Ａ〜１０Ｅのいずれの構成を採用してもよい。前面板３０は、振動検出部品１０と、励振機構２０を有する。励振機構２０で振動検出部品１０の振動板１１を振動させる。励振機構２０を、たとえば振動検出部品１０を保持するフレーム１４の内面に取り付ける。たわみが振動板１１に伝搬し、振動板１１全体から発音するスピーカー、あるいは振動板１１全体で集音するマイクロフォンを構成することができる。スピーカーによる音声出力と、振動検出部品１０による振動検出は両立可能である。同様にマイクロフォンによる集音と、振動検出部品１０による振動検出は両立可能である。励振機構２０を透明なピエゾ素子と透明電極で形成する場合は、振動検出部品１０の光透過性を損なうことなく、振動板１１の裏面あるいは表面に大面積の励振機構２０を配置することも可能である。励振機構をボイスコイルとマグネットで構成してもよい。
【００４３】
図１３は、前面板３０を音響装置としてのスピーカー４０に適用した例を示す。前面板３０の振動検出部品１０で振動板１１の変位を検出し、検出信号を信号変換回路３５に供給する。信号変換回路３５は、受光素子１３による検出光量（あるいは光スポット位置）の変位量を、振動板１１の変位に対応した電気信号に変換して出力する。信号変換回路３５は、ＰＩ（Proportional-Integral）制御回路やＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御回路等の安定化回路であってもよいし、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）による信号変換回路であってもよい。
【００４４】
変換された電気信号は増幅回路３１にフィードバックされる。増幅回路３１は、フィードバック信号に基づいて、実際の再生音と設計された再生音との誤差を最小にするスピーカー駆動信号を生成し出力する。スピーカー駆動信号は励振機構２０に供給されて、励振強度が調整される。この構成により、スピーカー４０の再生音質が向上する。
【００４５】
フィルムスピーカーを用いた場合、通常は、スピーカー用の前面板３０の特性、励振機構２０の特性、前面板３０への物質の付着や環境温度変化などが原因となり、再生すべき電気信号と実際に出力される音響との間に誤差が生じる。フィードバック制御によりその誤差を補正することで、入力信号に従ったより正確な音響出力が可能となる。前面板３０に実施形態の振動検出部品１０Ａ〜１０Ｅを用いることで、振動板１１の内部を透過する光の光路変化に基づいて振動板１１の振動量を高感度に検出することができ、安定した再生音を出力することができる。
【００４６】
図１４は、実施形態の前面板３０を情報機器１Ａに適用した例を示す。図１４（Ａ）は正面図、図１４（Ｂ）は側面図である。この例では、振動検出部品１０を表示部２の表示面２ａに重ねて配置し、励振機構２０を表示部２と隣接するように情報機器１Ａの筐体５内に配置する。表示部２は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）２ｂと図示しないタッチセンサを含む。
【００４７】
情報機器１Ａはまた、図示はしないが信号変換回路３５や増幅回路３１を有する。スピーカー駆動信号の入力を受けて、励振機構２０が表示部２の端部を励振すると、振動検出部品１０を含む表示画面全体が振動する。音声再生中に振動検出部品１０による変位の検出およびフィードバック制御が実行されることは上述のとおりである。これにより薄型の情報機器１Ａの表示画面全体から安定した再生音が出力される。
【００４８】
図１５は、実施形態の前面板３０を情報機器１Ｂに適用した例を示す。図１５（Ａ）は正面図、図１５（Ｂ）は側面図である。図１４と同様に、振動検出部品１０が表示部２の前面に配置されている。励振機構２０は、表示部２の背面に配置される。励振機構２０を表示部２の背面に配置することで、画面の視認性を損なうことなく、表示画面全体を励振することが可能である。
【００４９】
図１６は、実施形態の前面板３０を情報機器１Ｃに適用した例を示す。この例では、振動板１１に複数の発光素子１２と受光素子１３を配置した振検出部品１０を用いる。この例では、２つの励振機構２０が表示部２の背面の異なる位置に取り付けられ、それぞれの励振機構２０に対応して、発光素子１２と受光素子１３のペアが配置される。発光素子１２と受光素子１３のペアで、励振機構に対応した位置で振動板１１の変位を検出する。この構成により、単一の表示面２ａ上で、複数のチャネルの発音が可能となる。
【００５０】
実施形態の振動検出部品１０を用いた前面板３０は、情報機器１Ａ〜１Ｃはもとより、視覚の提示を目的とする任意の装置の前面に重ねることで、表示画面に重ねて高音質の音源を配置することができる。装置の表示画面を最大に利用した大面積のスピーカーにより、臨場感を高めることができる。たとえば、水槽や絵画の透明カバーのような視覚の展示を目的とするもののほか、窓などにも適用することができる。
【００５１】
振動板１１の形状は、矩形や円形に限定されず、正方形、楕円形、菱形、六角形等、任意の形状が可能である。振動板１１の大きさや形状に依らず、高感度で振動板１１の振動の変化を検知することができるので、前面板３０に物理特性の変化が生じる場合でも、振動特性の変化による音質劣化を防止し、原音に忠実な再生が可能となる。
【００５２】
以上の説明について以下の付記を提示する。
（付記１）
光透過性を有する振動板と、
前記振動板の内部に向けて前記振動板の法線に対して一定の傾斜角度で光を照射する発光素子と、
前記発光素子から出射され、前記振動板と当該振動板が接する媒質との界面で反射された前記光を受光して、前記振動板の振動に関する電気信号に変換する受光素子と、
を有することを特徴とする振動検出部品。
（付記２）
前記振動板は前記振動板よりも屈折率の低い外部媒質と接し、前記界面は全反射条件を満たすことを特徴とする付記１に記載の振動検出部品。
（付記３）
前記振動板、前記発光素子及び前記受光素子を保持するフレーム、
をさらに有し、
前記振動板の屈折率をｎ1、前記外部媒質の屈折率をｎ2、前記振動板の厚さをＤ、前記振動板を保持する前記フレームの内側端部から前記受光素子までの距離をＭとすると、
Ｍ＞Ｄ×ｎ1／｜（ｎ2）2−（ｎ1）2｜1/2
を満たすことを特徴とする付記２に記載の振動検出部品。
（付記４）
前記振動板の表面に形成された光反射層、
をさらに有し、前記振動板と前記光反射層の前記界面は鏡面反射条件を満たすことを特徴とする付記１に記載の振動検出部品。
（付記５）
前記発光素子と前記受光素子は、前記振動板をはさんで互いに対向するように前記振動板の内部に埋め込まれていることを特徴とする付記１に記載の振動検出部品。
（付記６）
前記振動板を保持するフレーム、
をさらに有し、
前記振動板の表面に、前記発光素子及び前記受光素子との電気的な接続を取る素子電極が設けられ、前記フレームの前記素子電極と対向する位置に対向電極が設けられていることを特徴とする付記５に記載の振動検出部品。
（付記７）
前記受光素子の受光面は、前記振動板の前記法線方向の軸と平行に配置されていることを特徴とする付記１に記載の振動検出部品。
（付記８）
前記受光素子の受光面は、前記振動板の前記法線方向の軸と垂直に配置されていることを特徴とする付記１に記載の振動検出部品。
（付記９）
前記受光素子の受光面は、前記振動板の前記法線方向に対して傾斜して配置されていることを特徴とする付記１に記載の振動検出部品。
（付記１０）
前記発光素子と前記受光素子のペアが２以上配置されることを特徴とする付記１に記載の振動検出部品。
（付記１１）
前記発光素子と前記受光素子を結ぶ点は、前記振動板の中心を通らないことを特徴とする付記１に記載の振動検出部品。
（付記１２）
付記１〜１１のいずれか１項に記載の振動検出部品と、
前記振動検出部品を振動させる励振機構と、
前記振動検出部品から出力される前記電気信号と音声入力信号とに基づいて前記励振機構を駆動する駆動信号を生成する増幅回路と、
を有することを特徴とする音響装置。
（付記１３）
前記電気信号を前記振動板の振動または変位量を表わす制御信号に変換する信号変換回路、
をさらに有し、前記制御信号が前記増幅回路に入力されることを特徴とする付記１２に記載の音響装置。
（付記１４）
表示部と、
前記表部の前面または背面に配置される付記１〜１１のいずれか１項に記載の振動検出部品と、
前記振動検出部品を振動させる励振機構と、
前記振動検出部品から出力される前記電気信号と音声入力信号とに基づいて前記励振機構を駆動する駆動信号を生成する増幅回路と、
を有することを特徴とする情報機器。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ〜１Ｃ  情報機器
２  表示部
２ａ  表示面
１０、１０Ａ〜１０Ｅ  振動検出部品
１１  振動板
１２  発光素子
１３  受光素子
１４  フレーム
２０  励振機構
３０  前面板
４０  スピーカ（音響装置）
【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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【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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