(57)【要約】【課題】電子機器のスピーカーの駆動を制御すること。【解決手段】スピーカー４７のインピーダンス又はアドミタンスを測定する測定手段と、測定手段が測定した測定した結果に基づいて、スピーカー４７の音孔から水が浸入しているか否かを判定する判定手段と、水が浸入していると判定手段が判定した場合に、スピーカー４７が駆動しないよう制御する制御手段と、水が浸入していると判定手段が判定した場合に、電子機器のユーザに対して、その旨を通知する通知手段とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器のスピーカーの駆動を制御するスピーカー駆動制御システムであって、
前記スピーカーのインピーダンス又はアドミタンスを測定する測定手段と、
前記測定手段が測定した測定した結果に基づいて、前記スピーカーの音孔から水が浸入しているか否かを判定する判定手段と、
水が浸入していると前記判定手段が判定した場合に、前記スピーカーが駆動しないよう制御する制御手段と、
水が浸入していると前記判定手段が判定した場合に、前記電子機器のユーザに対して、その旨を通知する通知手段と
を備えるスピーカー駆動制御システム。
【請求項２】
前記通知手段は、前記電子機器が有する表示手段への表示を以て、水が浸入していることを、前記電子機器のユーザに対して通知する
請求項１に記載のスピーカー駆動制御システム。
【請求項３】
前記通知手段は、前記電子機器が有する発光デバイスの発光を以て、水が浸入していることを、前記電子機器のユーザに対して通知する
請求項１に記載のスピーカー駆動制御システム。
【請求項４】
前記測定手段は、前記スピーカーの共振周波数付近の周波数帯域において、前記スピーカーのインピーダンス又はアドミタンスを測定する
請求項１から３のいずれか一項に記載のスピーカー駆動制御システム。
【請求項５】
前記測定手段は、人間の可聴帯域において、前記スピーカーのインピーダンス又はアドミタンスを測定する
請求項１から３のいずれか一項に記載のスピーカー駆動制御システム。
【請求項６】
前記測定手段は、前記スピーカーの使用帯域全体において、前記スピーカーのインピーダンス又はアドミタンスを測定する
請求項１から３のいずれか一項に記載のスピーカー駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカー駆動制御システムに関する。特に本発明は、電子機器のスピーカーの駆動を制御するスピーカー駆動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカーを備えた携帯電話等の電子機器によっては、水没したり水に濡れたりしたとしても、スピーカーの電気回路部位にまで水が浸入しないように、防水機構を備えているものがある（例えば、特許文献１参照。）。防水機構としては、スピーカーと筐体の音孔との間に防水膜を設けたり、スピーカーの振動膜自体に防水加工を施したりするといったことが挙げられる。このように、スピーカーを備えた携帯電話等の電子機器によっては、スピーカーに防水機構を有しているため、水没時や水に濡れた時に、スピーカー自体もしくは、それらを電気的に駆動する電気回路、電子回路が破損することはないが、水没、水に濡れた直後で、スピーカー音孔に水が侵入しているときは、下記の原因によりスピーカーの音響特性が変化する。
【０００３】
スピーカーの振動膜に防水加工を施すか、防水できる材料を選ぶことにより、防水機構を実現している場合、水がスピーカーの振動膜に付着することにより振動膜の機械的コンプライアンス（スティフネス）、質量、機械粘性が変化する。
【０００４】
スピーカーと電子機器端末筐体との間に防水膜を貼付することにより、防水機構を実現している場合、防水膜に水が付着することによりスピーカーから見た音響的コンプライアンス、音響イナータンス、空気摩擦が変化する。
【０００５】
図１２は、水の存在有無、すなわち携帯電話端末が水に濡れる前、及び濡れた直後のスピーカーの音圧周波数特性（スピーカー音孔３から１０ｃｍ距離）の変化を示す。２０は端末が水に濡れる前、もしくは水に濡れた後に水が完全に乾燥したときの音圧周波数特性、２１は端末が水に濡れた直後の水が存在する場合の音圧周波数特性である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０５６１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、電子機器のスピーカーは、水に濡れた直後の音圧が大きく低下する。その結果、電子機器のユーザは、その対応に苦慮することになってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、電子機器のスピーカーの駆動を制御するスピーカー駆動制御システムであって、スピーカーのインピーダンス又はアドミタンスを測定する測定手段と、測定手段が測定した測定した結果に基づいて、スピーカーの音孔から水が浸入しているか否かを判定する判定手段と、水が浸入していると判定手段が判定した場合に、スピーカーが駆動しないよう制御する制御手段と、水が浸入していると判定手段が判定した場合に、電子機器のユーザに対して、その旨を通知する通知手段とを備える。
【０００９】
なおまた、上記のように発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明から明らかなように、この発明においては、電子機器のスピーカーの音孔から水が浸入した直後に、スピーカーからの放射音圧が十分に取れない状況下において、ユーザがスピーカーを鳴動させることがないように、スピーカーの動インピーダンスの変化を検知して、ユーザに対してその旨を通知する。その結果、この発明においては、ユーザのクレームを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スピーカーを搭載した折りたたみ型の携帯電話端末を示す図である。
【図２】スピーカー音孔３から、スピーカー内部にいたるまでの概要を示す図である。
【図３】動電型スピーカーのインピーダンスの電気、機械、音響インピーダンスの集中回路を示す図である。
【図４】音響インピーダンスを示す図である。
【図５】スピーカー駆動制御システムを示す図である。
【図６】スピーカーのインピーダンスのうち純抵抗成分（レジスタンス）の実測結果例を示す図である。
【図７】水の浸入有無の判定フローチャートを示す図である。
【図８】ディスプレイに表示される画面を示す図である。
【図９】リアクタンスについて、スピーカー音孔に水が侵入する前後の変化を示す図である。
【図１０】水の浸入有無の判定フローチャートを示す図である。
【図１１】ディスプレイに表示される画面を示す図である。
【図１２】水の存在有無、すなわち携帯電話端末が水に濡れる前、及び濡れた直後のスピーカーの音圧周波数特性（スピーカー音孔３から１０ｃｍ距離）の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、スピーカーを搭載した折りたたみ型の携帯電話端末を示す。図１において、１は携帯電話全体、２はスピーカーのディスプレイ側に実装されたスピーカー、３はスピーカーの鳴動音を筐体外部に導く音孔、４はディスプレイ、５は携帯電話端末の操作を行うキーである。図１の携帯電話端末は防水機構を備えており、スピーカーの音孔３から水が侵入しても問題ないよう配慮されている。
【００１４】
図２は、スピーカー音孔３から、スピーカー内部にいたるまでの概要を示す。６は、携帯電話端末の筐体であり、音孔３が開けられている。７はスピーカーを受ける筐体のリブ、８は両面テープ、９はスピーカー内部及び携帯電話端末の内部への水の浸入を防止する防水シート、１０は動電型スピーカー、１１はスピーカー筐体であり樹脂で構成されることが多い、１２もスピーカー筐体の一部でありプロテクタと呼ばれることもあり音響放射方向からの大きな異物侵入等を防ぎ、またスピーカー全体の機械的強度を保つ役目があり金属で構成されることが多い。１３はプロテクタに開けられた音孔、１４は振動膜であり質量密度が低く、機械コンプライアンスが小さい樹脂材料が使用される。防水シート９ではなく、振動膜１４でスピーカー内部への水の侵入を防止してもよい。１５は振動膜を駆動するボイスコイル、１６、１７は各々磁気回路を構成するための永久磁石とヨークである。１８は、端末体の音孔３から侵入した水であり、防水シート９により内部へは侵入しないよう構成されている。１９はスピーカー筐体１１の背面（放射音孔３と反対方向）に配置された背面音孔であり、スピーカー筐体の外側の端末筐体内容積（背面容積）に連結しており、振動膜１４により発生する、放射音孔３から放射する音波とは逆位相の音波はこの背面音孔１９をとおり端末筐体内の背面容積に放射されるが、端末筐体はほぼ密閉されておりこの音波の端末筐体外部への放射は小さく、放射音孔３からの音波と相殺しあうことがないように配慮されている。
【００１５】
図３は、動電型スピーカーのインピーダンスの電気、機械、音響インピーダンスの集中回路を示す。スピーカーのインピーダンスは静インピーダンスと動インピーダンスからなっており、動電型スピーカーはボイスコイル及び永久磁石及びヨークからなる磁気回路により構成されているため、静インピーダンスは、レジスタンス（純抵抗）と、リアクタンスからなっている。２２はスピーカー（スピーカーボイスコイルへの入力電圧信号）Ｅ（Ｖ）、２３はボイスコイルの電気的インダクタンスＬｓ（Ｈ）、２４はボイスコイルの電気的純抵抗（レジスタンス）Ｒｓ（Ω）、２５は電気−機械変換部をあらわしたトランスであり、Ａは電気機械結合係数と呼ばれ、このトランスには電圧ＡＶ（Ｖ）が印加されるとする。また、２２から２４に流れる電流をＩ（Ａ）とする。６は図２の１４、１５すなわち動電型スピーカーのボイスコイルと振動膜の質量であり、電気的類推等価回路で記述するとインダクタンスとして表せＬｍ（Ｈ）とする。２７は機械的粘性であり、図２振動膜１４に主に存在する。２８はスティフネス（機械的コンプライアンス）であり、これも振動膜１４に存在し、電気的類推等価回路ではキャパシタンスとして記述できＣｍ（Ｆ）とする。２９は、音響インピーダンスＺａｃｏｕｓｔｉｃを振動膜の面積Ｓ（ｍ２）の２乗倍し、機械インピーダンスに変換したものである。ボイスコイルのレジスタンスをＲ（Ω）、自己インダクタンスをＬ（Ｈ）、電気信号の各周波数をω（ｒａｄ／ｓ）とすると、トータルの静インピーダンスＺｓｔａｔｉｃは下記の式（１）で与えられる。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
一方、動インピーダンスとは、これら電気的、静的なインピーダンスではなく、本来はボイスコイル及びそれに連結される振動板、スピーカー全体が機械的振動することに起因して発生する機械的インピーダンスであるが、電気−機械結合により電気的インピーダンスに変換されることにより、（１）式に電気的に加算されるインピーダンス成分である。この動インピーダンスは、下記のように機械抵抗ｒｍ、質量ｍ、機械コンプライアンスＣｍを用いて、下記の式（２）のように表される。
【００１８】
【数２】
2012015716.tif 000004
【００１９】
図３において、Ｅ（Ｖ）はスピーカーに対する入力電圧、Ｉ（Ａ）は、スピーカーのボイスコイルに流れる電流、Ｖ（ｍ／ｓ）はボイスコイルの振動速度である。Ａは電気機械変換率であり、動電型スピーカーについては、永久磁石によるボイスコイルを貫く磁束密度Ｂ（Ｔ）とボイスコイル１５の全長ｌ（ｍ）とすると、式（３）となる。
【００２０】
【数３】
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【００２１】
整理のため上記の通り、Ｚｓｔａｔｉｃ、Ｅ、Ｉ、Ｖ、Ａをトランス（電気→機械変換）の一次側について電圧の平衡式にまとめると式（４）の通りとなる。
【００２２】
【数４】
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【００２３】
また、２次側について平衡式を書くと式（５）と表せる。
【００２４】
【数５】
2012015716.tif 000007
【００２５】
図４は、音響インピーダンスを示す。図４に示す音響インピーダンス全体をＺａｃｏｕｓｔｉｃと表し、スピーカー振動板の面積をＳとすると、音響インピーダンスと機械インピーダンスの変換は面積Ｓの２乗を変換係数として変換されるので、図３に示す２８はＳ２Ｚａｃｏｕｓｔｉｃとなる。図４において、３０はスピーカー筐体の外部にある端末筐体内の背面容積に対する音響コンプライアンスＣａｂ（Ｆ）、３１は振動膜から得る圧力Ｐ（Ｐａ）、３２、３３、３４はそれぞれ防水膜９により発生する音響コンプライアンスＣａ＿ｓｈｅｅｔ（Ｆ）、音響イナータンスＬａ＿Ｓｈｅｅｔ（Ｈ）、音響抵抗Ｒａ＿ｓｈｅｅｔ（Ω）である。３５は、スピーカー筐体の放射音孔１３から端末筐体の音孔３の間の空間（前気室容積）による音響コンプライアンスＣａｆ（Ｆ）、３６と３７はそれぞれ、図２の放射音孔３により発生する音響イナータンスＬａｆ（Ｈ）、及び音響抵抗Ｒａｆ（Ω）である。スピーカー筐体の音孔１３によっても音響イナータンスと音響抵抗は発生するが、これはＬａｆ（Ｈ）、Ｒａｆ（Ω）に比して非常に小さい（音孔面積が大きく設計されているため）、結果的に無視してもよい。３８は、筐体の音孔３における放射インピーダンスＺｒ（Ω）であり、下記の式（６）の通り記載される。
【００２６】
【数６】
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【００２７】
図４に示した音響（類推）等価回路の、放射音方向のインピーダンスのうち３２から３７までのインピーダンスをまとめてＺｆ（Ω）とすると、この音響等価回路の平衡式は、以下の式（７）の通りとなる。
【００２８】
【数７】
2012015716.tif 000009
【００２９】
また、放射インピーダンスＺｒに流れる（回路的に表現して）体積速度Ｕｏｕｔは、全体のこの音響等価回路全体を流れる体積速度Ｕに対して下記の式（８）のとおり記述できる。
【００３０】
【数８】
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【００３１】
よって、Ｚｆの絶対値が小さいほど、放射インピーダンスＺｒに流れる（回路的に表現して）体積速度Ｕｏｕｔが大きくなり、スピーカーから大きな音響エネルギーが放射されるため、ユーザの聴感上の音量（感覚量）にほぼ比例する音圧も大きくなる。式（４）、（５）、（７）、（８）により、電気−機械−音響系はすべて連結しており、音響素インピーダンスの変化は音響負荷Ｚａｃｏｕｓｔｉｃの変化となるが、電気−機械−音響はすべて連結しているため、電気的インピーダンスの動的成分の変化として現れることが示されている。
【００３２】
図５は、スピーカー駆動制御システムを示す。スピーカー駆動制御システムは、音源信号３９、音響信号処理部４０、デジタルゲイン４１、検知部４２、Ｄ／Ａコンバータ４３、アナログゲイン４４、オーディオアンプ４５、インピーダンス計測器４６を備える。音響処理部４０は、イコライジング、ノイズサプレッサ等の音響信号を処理するものであって、ＤＳＰやＦＰＧＡ等により実現される。デジタルゲイン４１は、デジタル信号全体レベルを増減させるものであって、音響信号処理部４０に含まれることもある。検知部４２は、スピーカー音孔に水が侵入しているか否かを検知するものであって、スピーカー４７のインピーダンス検知機４６からの信号を受けて水が音孔に浸入しているか否かを判断する。Ｄ／Ａコンバータ４３は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。アナログゲイン４４は、アナログ信号全体のレベルを増減させる。オーディオアンプ４５は、スピーカーを駆動する。インピーダンス計測器４６は、スピーカーのインピーダンスを計測する。
【００３３】
図６は、スピーカーのインピーダンスのうち純抵抗成分（レジスタンス）の実測結果例を示す。４８は通常時（水がスピーカー音孔に侵入していない時）のレジスタンスであり、４９は水が浸入しているときのレジスタンスである。４８は、１１００Ｈｚ付近にピークを持っている（基本共振周波数ｆ０と呼称する）のに対して、４９は水がスピーカー音孔に侵入している影響でｆ０が８５０Ｈｚ低下程度まで低下している。また、ｆ０の鋭さ（Ｑ値）が減少している。これらは、水の浸入により図３の機械的インピーダンスのうちＬｍ、Ｒｍ、Ｃｍが増加し、式（５）においての音響負荷を除く、式（９）の機械的負荷の実部、虚部ともに増加し、またＬＣ共振周波数が低下したことに起因する。
【００３４】
【数９】
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【００３５】
本実施例では、インピーダンス計測器４６は、図６の５０に示される周波数範囲（８５０Ｈｚ〜１２００Ｈｚ）までを測定するものとし、その測定結果を４２に送出する。水の浸入有無判定部４２は、図６の枠５１内にインピーダンスが認められれば、水の浸入がないものと判定し、認められなければ水が浸入していると判断する。計測範囲５０及びｆ０ピークのインピーダンス確認領域５１については、図５の電気的処理、スピーカーの特性ばらつきを考慮して設定すればよい。
【００３６】
図７は、水の浸入有無の判定フローチャートを示す。図８は、ディスプレイに表示される画面を示す。５２は水侵入有無の確認フローチャート開始、５３はスピーカーのインピーダンス測定及び水侵入の有無確認である。５４は水が浸入していないと判定された場合の処理であり、特にディスプレイのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆａｃｅ）には何も表示させずにスピーカーを鳴動させる。５５は水がスピーカー音孔に侵入していると判定された場合の処理であり、ＧＵＩ上にユーザに注意を喚起する表示を行うとともにスピーカーの鳴動を行わない。この場合、図８のような表示がディスプレイＧＵＩ上に表示され、処理は終了する。５６はスピーカー音孔に水が浸入しておらずスピーカーを正常に鳴動させた後、ユーザが鳴動を終了した最終処理である。
【００３７】
本発明は、イヤホンに対しても同様に用いることが可能である。また、本発明は、圧電型スピーカーや圧電型イヤホンに用いることも可能である。
【００３８】
図９は、リアクタンスについて、スピーカー音孔に水が侵入する前後の変化を示す。本発明は、スピーカーのインピーダンス成分のうち、リアクタンス成分をインピーダンス計測器４６にて計測して実現することも可能である。リアクタンスのピーク値が水の浸入がないとき８５０Ｈｚであるのに対して、水の浸入時は７００Ｈｚ程度となっている。電気的処理、スピーカーの特性ばらつきを考慮して、測定範囲６０及びターゲットとなるリアクタンス値の枠６１を設定すればよい。
【００３９】
図１０は、水の浸入有無の判定フローチャートを示す。図１１は、ディスプレイに表示される画面を示す。本発明において、スピーカー音孔に水が侵入していると判定された際に、音量が十分にとれないことをＧＵＩに表示してユーザに注意喚起は促すが、スピーカーを鳴動させることも可能である。図１０は、水が浸入していると判定された際に、６２にてユーザに音量が十分に取れない懸念があることを通知して  図１１の６３のようなメッセージを表示するが、スピーカーを鳴動させる場合のフローチャートを示す。
【００４０】
本発明において、インピーダンス測定機ではなく、アドミタンス測定機を用いることも可能である。
【００４１】
本発明において、図８、図１１のようなＧＵＩ表示の変わりに、ＬＥＤランプ等によりユーザに示すことも可能である。
【００４２】
本発明において、インピーダンスもしくはアドミタンス測定は、図６、図９のように共振周波数付近に限定して行うのではなく人間の可聴帯域、もしくは広い周波数帯域における測定を行い、水がスピーカー音孔に侵入しているか否かを判定することも可能である。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４４】
３９  音源信号
４０  音響信号処理部
４１  デジタルゲイン
４２  検知部
４３  Ｄ／Ａコンバータ
４４  アナログゲイン
４５  オーディオアンプ
４６  インピーダンス計測器
４７  スピーカー
【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】
2012015716.tif 000018
【図８】
2012015716.tif 000019
【図９】
2012015716.tif 000020
【図１０】
2012015716.tif 000021
【図１１】
2012015716.tif 000022
【図１２】
2012015716.tif 000023