JP2004200836A - 音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さなスペースに取り付けることができ、しかも使用者との距離を離した場合にも音声を聞き取ることが可能なスピーカと、小声であっても音声を取得できるマイクロホンとを備えた音響装置を提供する。
【解決手段】使用者５０から発せられた音声は、携帯電話機１００内の反射板１０の凹面１１で反射させられて音響装置１の集音部４１のマイクロホンで取得される。また発音部２１にスピーカから発せられた音声は、前記凹面１１で反射させられる使用者に向けて出力される。指向性は、集音時が狭いため、小声を明瞭な状態で取得することができる。また発音時の指向性は広くなるため、使用者は音声を聞き取ることが可能となる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機などの小型の携帯端末に搭載される音響機器に係わり、特にスピーカとマイクロホンとを備えた音響装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音声とともに静止画や動画の送受信が可能な携帯電話機、ＰＨＳなどの携帯端末が普及している。
【０００３】
このような携帯端末においては、例えば携帯電話機のほぼ正面に設けられたモニタに通信相手側の画像が映し出される。また使用者側の画像は、前記モニタの近傍に設けられたカメラを介して送信されるようになっている。
【０００４】
さらに、相手方の音声を発生させるスピーカや使用者の音声を集音するマイクロホンなども前記モニタの周辺に設けられており、使用者はモニタに映し出された相手の画像を見ながら、通信相手との会話を楽しむことが可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５８０９４号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記モニタが設けられる携帯電話機の正面には、各種の操作釦や前記カメラなどが密集した状態で配置されるのが一般的である。よって、前記スピーカやマイクロホンが占めるスペースを小さくすることができれば、大きなサイズのモニタを設置することが可能となる。
【０００７】
しかし、マイクロホンを小さくし過ぎると感度が低下しやすくなり、またスピーカを小さくすると、会話を聞き取りにくくなるという問題がある。
【０００８】
またモニタに映し出された画面を目視しながら会話をする場合には、携帯電話機を使用者の身体から前方に離してモニタを見やすくするのが一般的である。しかし、このときには、同時に使用者の耳元とスピーカとの間および使用者の口元とマイクロホンとの間の距離も離れてしまうため、使用者が前記スピーカから発せられた音声を明瞭な状態で聞き取れないといった問題や、あるいは前記マイクロホンが使用者から発せられた音声を正常に取得することができないといった問題が発生する。
【０００９】
一方、このような問題は、マイクロホン付きイヤホン等の補助機器を使用すればよいとも考えられるが、このような補助機器を付属品として提供する場合には部品点数が増えコスト高となる。また補助機器を別売のオプション機器とすることは使用者側に過度の負担を強いることとなり、好ましいものとはいえない。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、比較的小さなスペースに取り付けることができるとともに、使用者と携帯端末との距離を離した場合であっても明瞭な音声を発することが可能なスピーカと、正常な音声を取得できるマイクロホンとを備えた音響装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発音部と反射体とを有する音響装置であって、
ある仮想平面に対して垂直に交差する仮想中心線を軸としたときに、
前記反射体は、前記軸に対して対称に形成された凹面を有しており、前記発音部が前記軸上に設けられているとともに、その発音方向が前記凹面に向けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明では、スピーカから出力された音声が、一旦使用者側とは逆側となる装置奥部方向に向けて発せられる。そして、前記音声は装置奥部側に設けられた反射体の凹面において反射させられることにより、最終的に使用者側に向けられる。
【００１３】
前記凹面の曲率を大きくすると、音の指向性を広げることができ、また曲率を小さくすると指向性を狭めることができる。そして、凹面を最適な曲率に設定すると、使用者の両側の耳に対して最適な状態の音声を与えることができるため、使用者は明瞭な状態の音声を聞くことが可能となる。
【００１４】
このような音声を与えるには、前記反射体の凹面が、前記放物面であるものが好ましい。
【００１５】
また前記仮想中心線の軸上で且つ前記凹面の焦点となる位置に集音部が設けられているものが好ましい。
【００１６】
上記構成では、使用者が発した音を反射体の焦点に集中させることができるとともに、前記焦点に設けたマイクロホンで取得することができる。よって、感度の低い小さなマイクロホンであっても明瞭な状態の音声を取得することが可能となる。
【００１７】
この場合、前記発音部の発音面積が、前記集音部の集音面積よりも広いものが好ましい。
【００１８】
さらには、前記発音部と前記集音部とが一体に設けられているものが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態として音響装置の主要部の断面図、図２は音響機器が携帯電話機に搭載された状態を示す斜視図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であって使用者との関係を示す図である。
【００２０】
本発明の音響装置１は、例えば携帯電話機１００などの携帯端末に搭載されるものである（図３参照）。
【００２１】
図１に示すように、前記音響装置１は反射体１０と、発音部２１であるスピーカと集音部４１であるマイクロホンとが一体として設けられた音響部材２０とから構成されている。
【００２２】
前記反射体１０は、携帯電話機１００の筐体３０の底面３１に設けられている。また前記音響部材２０は、筐体３０の表面に設けられたグリル３２の背面上で且つ前記反射体１０と対向する位置に設けられている。すなわち、前記音響部材２０は、前記反射体１０に向けられた状態で設置されている。前記グリル３２は金属製の薄板によって形成されており、このグリル３２には複数の開口穴３２ａが穿設されている。
【００２３】
前記反射体１０の一方の面（音響部材２０と対向する図示Ｙ２側の面）は、図示Ｙ１方向に凹となる凹面１１で形成されている。前記凹面１１は、前記底面３１に垂直に交差する仮想中心線Ｙに対し軸対称に形成されている。
【００２４】
前記凹面１１を詳しく説明する。先ず、図１に示すように前記反射体１０の内部において、前記底面３１に平行で且つ仮想中心線Ｙ（Ｙ軸）と垂直に交差する任意の仮想平面の断面を仮想水平線Ｘ（Ｘ軸）、前記仮想中心線Ｙと仮想水平線Ｘとが作る断面をＸ−Ｙ断面、および前記前記仮想中心線Ｙと仮想水平線Ｘとが交差する点を原点Ｏとする。
【００２５】
このとき、凹面１１の断面の輪郭はＹ＝ａ・Ｘ^２＋ｂ・Ｘ＋ｃ（ａ，ｂ，ｃは任意の有理数又は無理数）からなる放物線１１ａの一部を形成しており、前記凹面１１は仮想中心線Ｙを軸として、前記放物線１１ａをこの軸回りに回転させたときにできる放物面で形成されている。なお、前記凹面１１である放物面の頂点は、前記原点Ｏで仮想水平線Ｘと接している。
【００２６】
前記音響部材２０は、スピーカとして機能する発音部２１とマイクロホンとして機能する集音部４１が一体に設けられ、前記発音部２１の中心に前記集音部４１が設置されている。
【００２７】
前記発音部２１はベース２２を有している。このベース２２は、例えばプリント配線基板などであり、前記プリント配線基板上に前記発音部２１が半田付けにより固定されている。前記ベース２２には、鉄やフェライトなどの磁性材料で形成された下部ヨーク２３が固定されている。下部ヨーク２３はリング状に形成されており、前記下部ヨーク２３上で且つ内周側の縁部には図示Ｙ１方向に円筒状に延びる対向ヨーク２４が前記下部ヨーク２３と一体に形成されている。前記下部ヨーク２３のＹ１側の面には永久磁石で形成されたリング形状のマグネットＭが固定されている。ただし、前記マグネットＭの内周面Ｍａと前記対向ヨーク２４の外周面２４ａとの間には一定の隙間（ギャップＧ）が形成されるように、前記マグネットＭが位置決めされて前記下部ヨーク２３上に固定されている。
【００２８】
前記マグネットＭのＹ１側の面には、磁性材料によって形成されたリング状の上部ヨーク２６が固定されている。前記上部ヨーク２６では、そのＹ１側の上面の高さ位置と前記対向ヨーク２４のＹ１側の上面の高さ位置とがほぼ同じに設定され、さらに前記上部ヨーク２６の内周面２６ａと前記対向ヨーク２４の外周面２４ａとの間に所定のギャップＧが形成されている。
【００２９】
前記上部ヨーク２６の外周縁部には、Ｙ１側に向けて支持部２６ｂが突出して形成されている。また前記ベース２２上には、前記対向ヨーク２４よりも内周側に円筒状の支持体２７が固定されて、前記支持体２７のＹ１側の上面の高さ位置と前記支持部２６ｂのＹ１側の上面の高さ位置とが互いに同じに設定されている。
【００３０】
そして、前記支持部２６ｂと前記支持体２７の間に薄膜状の振動部材２８が設けられている。この振動部材２８は、紙材、紙材と樹脂フィルムとのラミネート材、または樹脂を含浸した紙材などでリング状に形成されている。前記振動部材２８は、その外周縁部において前記支持部２６ｂおよび前記支持体２７のＹ１側の各上面と接着剤などで固定されている。前記支持体２７の内径寸法と、前記振動部材２８の中心に形成された穴の内径寸法とが同寸法で形成されている。したがって、この本実施の形態の音響部材２０では、前記振動部材２８の中心（支持体２７の内部）に、円筒形状の凹部スペース２２ａが形成されることになる。
【００３１】
前記振動部材２８のＹ２側の下面には、紙材などで形成された円筒形状のボビン２９が固定されており、その外周面にはボイスコイルＣが巻回されている。そして、このボイスコイルＣを有するボビン２９は、前記ギャップＧ内に配置されている。
【００３２】
よって、本実施の形態の音響部材２０では、前記マグネットＭの図示Ｙ１側がＮ極に図示Ｙ２側がＳ極に磁化されている場合には、マグネットＭのＹ１側のＮ極、上部ヨーク２６の外縁部、ギャップＧ、ボイスコイルＣ、対向ヨーク２４、下部ヨーク２３およびマグネットＭのＳ極を順番に通る経路からなる磁気回路（磁路）が構成されている。
【００３３】
前記振動部材２８のＹ１側の面には、防護板２５が設けられている。この防護板２５は、中心に円形の貫通孔２５ａが形成されており、その内周縁部が前記支持体２７に固定され、外周縁部が前記支持部２６ｂに固定されている。よって、前記防護板２５によっては前記凹部スペース２２ａが塞がれないようになっている。
【００３４】
図１に示すように、前記防護板２５は前記支持部２６ｂと前記支持体２７との間が図示Ｙ１側に隆起しており、前記防護板２５と前記振動部材２８との間に微小間隔の隙間が形成されている。そして、この隆起部分の防護板２５には周方向に等間隔に並ぶ複数の丸穴２５ｂが形成されている。
【００３５】
前記集音部４１は、前記発音部２１の中心に形成された凹部スペース２２ａの内部に設けられ、前記ベース２２であるプリント配線基板上に固定されている。前記集音部４１の内部には、振動体４１ａが前記仮想中心線Ｙに対し垂直（仮想水平線Ｘに対しては平行）に設けられている。前記振動体４１ａの中心は、前記反射体１０の凹面１１である放物面の焦点Ｆに一致するように配置したものが好ましい。
【００３６】
なお、原点Ｏと焦点Ｆとの距離をｆとおくと、前記Ｘ−Ｙ断面の平面上で前記焦点Ｆの座標は（ｆ，０）で表わすことができるが、前記焦点ＦはＸ^２＝４・ｆ・Ｙを満足する点である。
【００３７】
前記集音部４１としては、例えば磁界中で振動する振動板（振動膜）に設けられたコイルに起電力が発生することを利用したダイナミックマイクロホン、音圧による振動板と電極との間の静電容量の変化を電圧の変化として検出するコンデンサマイクロホン、音圧によって変形した圧電素子の起電力を出力として利用するクリスタルマイクロホン、あるいは指向性に優れた速度形マイクロホンなど公知のマイクロホンの使用が可能である。
【００３８】
上記音響装置の動作について説明する。
（スピーカとして機能する場合）
前記発音部２１では、音情報に基づく電流が前記ボイスコイルＣに流れると、前記ボビン２９がＹ１−Ｙ２方向へ移動する。この移動動作により前記振動部材２８がＹ１−Ｙ２方向へ振動して音が発せられる。前記音は、前記防護板２５に形成された複数の丸穴２５ｂを介して携帯電話機１００の底面３１方向（図示Ｙ１方向）へ出力される。前記防護板２５の後方（図示Ｙ１方向）には反射体１０が設けられているため、前記音はこの反射体１０の凹面１１によって反射させられ、グリル３２の開口穴３２ａを通じて前方（図示Ｙ２方向）である携帯電話機１００の外部に向けて発せられる。
【００３９】
図２に示すように、前記音響装置１は携帯電話機１００のモニタ１１０の近傍に搭載されている。なお、モニタ１１０の上部にはカメラ１２０が設けられている。
【００４０】
図３に示すように、前記音響装置１の発音部２１から発せられた音声は前記反射体１０の凹面１１によって反射させられ、携帯電話機１００の前方（図示Ｙ２方向）に向けて発せられるが、このとき前記音声は放射状に出力させられる。
【００４１】
よって、図３に示すように、使用者５０が携帯電話機１００に設けられたモニタ１１０を正面に据えて目視している状態などにおいては、前記音響装置１から出力された音声を使用者５０の両側の耳５１，５１に与えることが可能となる。よって、使用者５０は通信相手が発した音声を明瞭な状態で聞き取ることが可能である。
【００４２】
（マイクロホンとして機能する場合）
一方、携帯電話機１００に設けられたモニタ１１０に映し出された画像を目視しながら会話をする場合には、使用者５０から発せられた音声は前記グリル３２の開口穴３２ａを通じて前記携帯電話機１００の内部に与えられる。このとき、前記音声は音響部材２０を通りすぎ、その後方（図示Ｙ１方向）に設けられた反射体１０の凹面１１で反射させられて集音部４１に向けられる。よって、集音部４１は、焦点Ｆに設けられた振動体４１ａによって音声を効率良く取得することができる。
【００４３】
このとき、前記凹面１１は放物面で形成されており、前記音声の大部分を前記焦点Ｆに集める能力（集音力）に優れたものとなるため、前記振動体４１ａは明瞭な音声を取得することができる。よって、通信相手が小声で話した場合であってもその音声を容易に取得することが可能となり、集音部４１の感度を向上させることができる。あるいは超小型で感度の低いマイクロホンを用いた場合には取得不可能であった音声であっても簡単に取得できるようになる。
【００４４】
ところで、音声を発する口は顔の中央の１箇所に位置するのに対して、音声を聞き取る耳は顔の両側に位置する。したがって、前記口から集音部４１に出力される音声の指向性に比較し、発音部２１から両側の耳に与えられる音声の指向性の方が広い方が好ましい。
【００４５】
上記実施の形態では、スピーカ側である前記発音部２１の発音面積（振動部材２８の面積）の方が、マイクロホン側である前記集音部４１の集音面積（振動体４１ａの面積）よりも広くなっている。
【００４６】
よって、上記のように発音時には広い指向性を有する音声を発生させることができるため、使用者５０は前記発音部２１から出力された音声を容易に聞き取ることが可能となる。また集音時には、上記のように指向性の狭い集音部４１であっても使用者５０の口から発せられた音声を取得することができる。
【００４７】
そして、このように発音部２１および集音部４１に指向性を持たせるようにすると、例えば騒音域において使用しても集音部４１は主に使用者が発した音声を取得するようになる。また使用者は騒音域においても発音部２１から出力された音声を容易に聞くことができるようになる。
【００４８】
上記実施の形態では、発音部２１の内部中心に集音部４１を設けた構成であるため、音響部材２０の大きさを小型化することができる。また本発明の音響装置１では、使用者の耳元や口元から携帯電話機１００を離した状態であっても会話を行うことができるため、従来のように携帯電話機１００の上端側に発音部を設け、下端側に集音部を設けるというように分けて配置する必要がなくなる。そして、図２に示すように一体化された音響装置１を携帯電話機１００内の１箇所に配置すればよいため、携帯電話機１００内に占める音響装置１の取付けスペースを少なくすることができる。よって、携帯電話機１００を小型化することができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、反射体１０の凹面１１の形状を放物面とした場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、その他たとえば略楕円面で形成されたものであってもよい。
【００５０】
また上記実施の形態の説明では、携帯電話機を用いて説明したが、本発明はその他にトランシーバ、ドアホンなどにも使用することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明では、比較的小さなスペースに取り付けることができるとともに、使用者との距離を離した場合であっても音声を明瞭な状態で聞き取ることが可能なスピーカと、小さな音声であっても取得可能なマイクロホンとを備えた音響装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として音響装置の主要部の断面図、
【図２】音響機器が携帯電話機に搭載された状態を示す斜視図、
【図３】使用者との関係を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、
【符号の説明】
１ 音響装置
１０ 反射体
２０ 音響部材
２１ 発音部
４１ 集音部
５０ 使用者
１００ 携帯電話機
１１０ モニタ
Ｘ 仮想水平線（Ｘ軸）
Ｙ 仮想中心線（Ｙ軸）

Claims (5)

1. 発音部と反射体とを有する音響装置であって、
   ある仮想平面に対して垂直に交差する仮想中心線を軸としたときに、
   前記反射体は、前記軸に対して対称に形成された凹面を有しており、前記発音部が前記軸上に設けられているとともに、その発音方向が前記凹面に向けられていることを特徴とする音響装置。
2. 前記反射体の凹面が、放物面で形成されている請求項１記載の音響装置。
3. 前記仮想中心線の軸上で且つ前記凹面の焦点となる位置に集音部が設けられている請求項１または２記載の音響装置。
4. 前記発音部の発音面積が、前記集音部の集音面積よりも広いものである請求項３記載の音響装置。
5. 前記発音部と前記集音部とが一体に設けられている請求項３または４記載の音響装置。

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