(57)【要約】【課題】携帯端末装置の小型化を実現する。【解決手段】アレイ状に並べられた複数の発振装置１０と、複数の発振装置１０を制御する制御部と、制御部に接続する音波検出部３０と、を備え、複数の発信装置１０は、第１の方向にセンサ用の超音波２４を発信する発振装置１４と、第１の方向と異なる第２の方向にスピーカ用の超音波２２を発信する発振装置１２と、を含み、音波検出部３０は、反射してきたセンサ用の超音波２４を検出し、制御部は、反射してきたセンサ用の超音波２４を検出したときに、発振装置１２から警告用の音を出力する。【選択図】図１
2012098132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に並べられた複数の発振装置と、
前記複数の発振装置を制御する制御部と、
前記制御部に接続する音波検出部と、
を備え、
前記複数の発信装置は、
第１の方向にセンサ用の超音波を発信する第１の発振装置と、
前記第１の方向と異なる第２の方向にスピーカ用の超音波を発信する第２の発振装置と、
を含み、
前記音波検出部は、反射してきた前記センサ用の超音波を検出し、
前記制御部は、反射してきた前記センサ用の超音波を検出したときに、前記第２の発振装置から警告用の音を出力する携帯端末装置。
【請求項２】
請求項１に記載の携帯端末装置において、
前記音波検出部は、前記センサ用の超音波が前記第１の発振装置によって発振されてから前記音波検出部によって検出されるまでの時間に基づいて、使用者と障害物との距離を計測し、
前記制御部は、前記使用者と前記障害物との距離が基準値以下のときに、前記第２の発振装置から前記警告用の音を出力する携帯端末装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の携帯端末装置において、
前記発振装置は、振動子として圧電振動子を有する携帯端末装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の携帯端末装置において、
前記発振装置は、振動子としてＭＥＭＳを有し、その駆動方式は圧電方式、静電方式、電磁方式または熱伝導方式である携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波を発振する発振装置を利用した技術として、例えばセンサやスピーカが挙げられる。センサとして超音波を利用する技術は、例えば特許文献１〜３に記載される。特許文献１は、２つの結晶像によるコントラストを比較して物体までの距離を測定する検出手段に加えて、超音波センサにより物体までの距離を測定する検出手段を備えるというものである。特許文献２は、車両周囲状況検出センサとして、車両外周囲の適宜高さ位置にアレイ状の超音波振動子を配置してバースト状音波を送受信するというものである。特許文献３は、送信波を送信する少なくとも１つの送信用の素子と、反射波を反射する複数の受信用の素子を有する送受波器を複数配列するというものである。
【０００３】
また、スピーカとして超音波を利用する技術は、例えば特許文献４、５に記載される。特許文献４は、圧電振動子を一面に配した振動板の他面をすり鉢形の凹形状にするというものである。特許文献５は、パラメトリック効果を利用したスピーカにおいて、振動発生源を振動膜に当節させて設けるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８７９１５号公報
【特許文献２】特開平７−３３３３３５号公報
【特許文献３】特開２００９−２６４８７２号公報
【特許文献４】特開２００６−１６５９２３号公報
【特許文献５】特開２００４−２８２２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯端末装置においては、その多機能化が進んでいる。しかし、多機能とするためには筐体の中に多くのデバイスを実装するため、携帯端末装置全体の小型化を実現することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、携帯端末装置の小型化を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、アレイ状に並べられた複数の発振装置と、
前記複数の発振装置を制御する制御部と、
前記制御部に接続する音波検出部と、
を備え、
前記複数の発信装置は、
第１の方向にセンサ用の超音波を発信する第１の発振装置と、
前記第１の方向と異なる第２の方向にスピーカ用の超音波を発信する第２の発振装置と、
を含み、
前記音波検出部は、反射してきた前記センサ用の超音波を検出し、
前記制御部は、反射してきた前記センサ用の超音波を検出したときに、前記第２の発振装置から警告用の音を出力する携帯端末装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、携帯端末装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る携帯端末装置の動作方法を示す模式図である。
【図２】図１に示す携帯端末装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す携帯端末装置の動作方法を示すフロー図である。
【図４】図１に示す発振装置を示す断面図である。
【図５】図４に示す圧電振動子を示す断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る携帯端末装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す携帯端末装置の動作方法を示すフロー図である。
【図８】第３の実施形態に係る携帯端末装置を構成する発振装置の振動子を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
図１は、第１の実施形態に係る携帯端末装置１００の動作方法を示す模式図である。図２は、図１に示す携帯端末装置１００の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る携帯端末装置１００は、複数の発振装置１０と、制御部３２と、音波検出部３０と、を備えている。携帯端末装置１００は、例えば携帯電話機である。
【００１２】
複数の発振装置１０は、アレイ状に並べられている。制御部３２は、複数の発振装置１０を制御する。音波検出部３０は、制御部３２に接続している。複数の発振装置１０は、第１の方向にセンサ用の超音波２４（２０）を発振する発振装置１４と、第２の方向にスピーカ用の超音波２２（２０）を発振する発振装置１２と、を含んでいる。音波検出部３０は、反射してきた超音波２４を検出する。制御部３２は、反射してきた超音波２４を検出したときに発振装置１２から警告用の音を出力する。以下、携帯端末装置１００の構成について詳細に説明する。
【００１３】
図１および図２に示すように、携帯端末装置１００は、筐体６０をさらに備えている。発振装置１０、音波検出部３０および制御部３２は、筐体６０の内部に形成されている。筐体６０には、例えば発振装置１０から発振される超音波２０を通過させるための複数の孔が形成されている。
【００１４】
発振装置１０は、振動子として圧電振動子４０を有している（図４参照）。制御部３２は、信号生成部３４を介して圧電振動子４０と接続している。信号生成部３４は、圧電振動子４０に入力する電気信号を生成する。制御部３２は、外部から入力された情報に基づいて信号生成部３４を制御し、これにより発振装置１０の発振を制御する。発振装置１０をスピーカとして使用する場合、制御部３２は信号生成部３４を介してパラメトリックスピーカとしての変調信号を入力する。この場合、圧電振動子４０は、２０ｋＨｚ以上、例えば１００ｋＨｚの音波を信号の輸送波として用いる。また、発振装置１０を音波センサとして使用する場合、制御部３２に入力される信号は、音波を発振する旨の指令信号である。そして発振装置１０を音波センサとして使用する場合、信号生成部３４は圧電振動子４０に圧電振動子４０の共振周波数の音波を発生させる。
【００１５】
発振装置１２は、例えば複数設けられている。また、発振装置１４は、少なくとも１つ設けられており、複数設けられていてもよい。また、発振装置１２と発振装置１４は、入力する信号によって相互に変換することもできる。超音波２４の発振される第１の方向と、超音波２２の発振される第２の方向は、例えば互いに反対方向とすることができる。また、第１の方向と第２の方向は、導波管や反射部材を設けることによって、任意の角度にすることもできる。さらに、超音波２４が通過する点に音響レンズを設け、超音波２４の出力範囲を広角にすることもできる。これにより、音波検出部３０による反射してきた超音波２４の検出が確実なものとなり、携帯端末装置１００の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
図４は、図１に示す発振装置１０を示す断面図である。発振装置１０は、圧電振動子４０と、支持部材４２と、振動部材４４と、を備えている。圧電振動子４０は、振動部材４４の一面に設けられている。支持部材４２は、振動部材４４の縁を支持している。図４に示すように、発振装置１０は、発振装置１０の一面側および他面側に超音波を発振する。このため、発振装置１２および発振装置１４は、一つの発振装置１０のうちの一面側および他面側によって構成されていてもよい。
【００１７】
図５は、図４に示す圧電振動子４０を示す断面図である。図５に示すように、圧電振動子４０は、圧電体５０、上部電極５２および下部電極５４からなる。また、圧電振動子４０は、例えば円形または楕円形を有する。圧電体５０は、上部電極５２と下部電極５４に挟まれている。また、圧電体５０は、その厚さ方向に分極している。圧電体５０は、圧電効果を有する材料により構成され、例えば電気機械変換効率が高い材料としてジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等により構成される。また、圧電体５０の厚みは、１０μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。厚みが１０μｍ未満である場合、圧電体５０は脆性材料により構成されるため、取り扱い時において破損等が生じやすい。一方、厚みが１ｍｍを超える場合、圧電体５０の電界強度が低減する。このため、エネルギー変換効率の低下を招く。
【００１８】
上部電極５２および下部電極５４は、電気伝導性を有する材料によって構成され、例えば銀または銀／パラジウム合金等によって構成される。銀は、低抵抗な汎用材料であり、製造コストや製造プロセスの観点から優位である。また、銀／パラジウム合金は、耐酸化性に優れた低抵抗材料であり、信頼性に優れる。上部電極５２および下部電極５４の厚みは、１〜５０μｍであることが好ましい。厚みが１μｍ未満の場合、均一に成形することが難しくなる。一方、５０μｍを超える場合、上部電極５２または下部電極５４が圧電体５０に対して拘束面となり、エネルギー変換効率の低下を招く。
【００１９】
振動部材４４は、金属や樹脂等、脆性材料であるセラミックに対して高い弾性率を持つ材料によって構成され、例えばリン青銅、又はステンレス等の汎用材料によって構成される。振動部材４４の厚みは、５〜５００μｍであることが好ましい。また振動部材４４の縦弾性係数は、１〜５００ＧＰａであることが好ましい。振動部材４４の縦弾性係数が過度に低い、または高い場合、機械振動子としての特性や信頼性を損なうおそれがある。
【００２０】
音波検出部３０は、例えば検出した音波の周波数が第２の発振装置から発振される超音波２４の周波数であり、かつ強度が基準値以上であると特定したときに、制御部３２へ一定の信号を送るように形成される。これにより、周囲環境からのノイズと反射された超音波２４とを区別することができる。携帯端末装置１００が携帯電話機である場合、音波検出部３０は、例えばマイクロフォンによって構成することができる。
【００２１】
本実施形態では、パラメトリックスピーカの動作原理を利用して音響再生をする。パラメトリックスピーカの動作原理は次のようである。パラメトリックスピーカの動作原理は、ＡＭ変調やＤＳＢ変調、ＳＳＢ変調、ＦＭ変調をかけた超音波を空気中に放射し、超音波が空気中に伝播する際の非線形特性により、可聴音が出現する原理で音響再生を行うというものである。ここでいう非線形とは、流れの慣性作用と粘性作用の比で示されるレイノルズ数が大きくなると、層流から乱流に推移することをいう。すなわち、音波は流体内で微少にじょう乱しているため、音波は非線形で伝播している。特に超音波を空気中に放射した場合に、非線形性に伴う高調波が顕著に発生する。また音波は、空気中の分子集団が濃淡に混在する疎密状態である。空気分子が圧縮よりも復元するのに時間が生じた場合、圧縮後に復元できない空気が、連続的に伝播する空気分子と衝突し、衝撃波が生じて可聴音が発生する。パラメトリックスピーカは、使用者の周囲にのみ音場を形成することができ、プライバシー保護という観点から優れる。
【００２２】
次に、携帯端末装置１００の動作方法について説明する。図３は、図１に示す携帯端末装置１００の動作方法を示すフロー図である。まず、携帯端末装置１００から超音波２４を発振させる（Ｓ１１）。超音波２４は、使用者の周囲に発振され、例えば使用者が歩行する際の進行方向へ発振される。使用者の周囲に障害物があるとき、超音波２４はこの障害物によって反射する。反射してきた超音波２４は、音波検出部３０によって検出される（Ｓ１２）。音波検出部３０が反射してきた超音波２４を検出したとき、制御部３２は発振装置１２から超音波２２を発振し、これにより使用者へ警告音を出力する（Ｓ１３）。また、例えば発振装置１２から音楽を再生している場合において、反射された超音波２４を検出したときに、音楽が警告音へ切り替わるようにしてもよい。
【００２３】
次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態に係る携帯端末装置１００は、アレイ状に設けられた発振装置１０からセンサ用の超音波２４およびスピーカ用の超音波２２を発振する。このように発振装置１０がセンサとスピーカの機能を兼ね備えることとなり、センサ用のデバイスとスピーカ用のデバイスを別個に設ける必要がない。よって、携帯端末装置を多機能としつつ、携帯端末装置全体の小型化を実現することができる。
【００２４】
また、携帯端末装置が携帯電話機等である場合には、発振装置やマイクロフォンは既に実装されている。そのため、新たな部品を実装せずとも携帯端末装置の多機能化を実現することができる。
【００２５】
また、発振装置１２は、パラメトリックスピーカを構成する。このため、使用者の周囲にのみ音場を形成することができる。よって、プライバシー保護という観点からも優れた携帯端末装置が実現できる。
【００２６】
図６は、第２の実施形態に係る携帯端末装置１０２の構成を示すブロック図であり、第１の実施形態における図２に対応している。図７は、図６に示す携帯端末装置１０２の動作方法を示すフロー図であり、第１の実施形態における図３に対応している。携帯端末装置１０２は、図６に示すように、音波検出部３０が距離を計測する機能を備える点を除いて、第１の実施形態に係る携帯端末装置１００と同様の構成を有する。
【００２７】
本実施形態の携帯端末装置１０２の動作方法は次のようである。まず、超音波２４を間欠的に発振する（Ｓ２２）。次いで、障害物から反射してきた超音波２４を、音波検出部３０によって検出する（Ｓ２３）。音波検出部３０は、センサ用の超音波２４が発振装置１４によって発振されてから音波検出部３０によって検出されるまでの時間に基づいて、使用者と障害物との距離を計測する（Ｓ２４）。そして、制御部３２は、使用者と障害物との距離が基準値以下のときに（Ｓ２５Ｙｅｓ）、発振装置１２から警告用の音を出力する（Ｓ２６）。当該基準値は、使用者が任意に設定できるものとしてもよい。
【００２８】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、使用者と障害物との距離を測定することで、使用者は障害物との距離を把握することもできる。これにより、使用者にとって、より利便性の高い携帯端末装置を提供することができる。
【００２９】
図８は、第３の実施形態に係る携帯端末装置を構成する発振装置１０の振動子を示す分解斜視図である。第３の実施形態に係る発振装置１０の振動子は、ＭＥＭＳアクチュエータ７０によって構成されている。この点を除いて、本実施形態に係る携帯端末装置は、第１の実施形態に係る携帯端末装置１００と同様である。
【００３０】
図８に示す例において、ＭＥＭＳアクチュエータ７０の駆動方式は圧電方式であり、圧電薄膜層７２を上部可動電極層７４及び下部可動電極層７６ではさんだ構造を有している。ＭＥＭＳアクチュエータ７０は、信号生成部３４から上部可動電極層７４及び下部可動電極層７６に信号が入力されることにより動作する。ＭＥＭＳアクチュエータ７０の製造には、例えばエアロゾルデポジション法が用いられるが、この方法に限定されない。ただしエアロゾルデポジション法を用いた場合、圧電薄膜層７２、上部可動電極層７４及び下部可動電極層７６をそれぞれ曲面上にも成膜できるため好ましい。なおＭＥＭＳアクチュエータ７０の駆動方式は、静電方式、電磁方式、又は熱伝導方式であってもよい。
【００３１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１０、１２、１４  発振装置
２０、２２、２４  超音波
３０  音波検出部
３２  制御部
３４  信号生成部
３６  距離測定部
４０  圧電振動子
４２  支持部材
４４  振動部材
５０  圧電体
５２  上部電極
５４  下部電極
６０  筐体
７０  ＭＥＭＳアクチュエータ
７２  圧電薄膜層
７４  上部可動電極層
７６  下部可動電極層
１００  携帯端末装置
【図１】
2012098132.tif 000003
【図２】
2012098132.tif 000004
【図３】
2012098132.tif 000005
【図４】
2012098132.tif 000006
【図５】
2012098132.tif 000007
【図６】
2012098132.tif 000008
【図７】
2012098132.tif 000009
【図８】
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