JP2014171125A - 測定システム及び測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動伝達により音を伝える振動体を有する電子機器のスペック管理を容易にする。
【解決手段】筐体に保持された振動体を人体の耳に押し当てて振動伝達により音をユーザに伝える電子機器の振動を測定するための測定システムに、前記振動体を振動させる試験信号を出力する信号出力部と、所定の試験音に対応する第１の試験信号を記憶する記憶部と、前記所定の試験音とは異なる試験音に対応する第２の試験信号を生成する生成部と、前記第１または第２の試験信号により振動する前記振動体の振動を記憶し、記憶した当該振動を測定する制御部とを設けたことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、筐体に保持された振動体を人間の耳に押し当てることで振動伝達により音をユーザに伝える電子機器の振動を測定するための測定システム及び測定方法に関する。

特許文献１には、携帯電話などの電子機器として、気導音と骨導音とを利用者（ユーザ）に伝えるものが記載されている。また、特許文献１には、気導音とは、物体の振動に起因する空気の振動が外耳道を通って鼓膜に伝わり、鼓膜が振動することによってユーザの聴覚神経に伝わる音であることが記載されている。また、特許文献１には、骨導音とは、振動する物体に接触するユーザの体の一部（例えば外耳の軟骨）を介してユーザの聴覚神経に伝わる音であることが記載されている。

特許文献１に記載された電話機では、圧電バイモルフ及び可撓性物質からなる短形板状の振動体が、筐体の外面に弾性部材を介して取り付けられる旨が記載されている。また、特許文献１には、この振動体の圧電バイモルフに電圧が印加されると、圧電材料が長手方向に伸縮することにより振動体が振動し、ユーザが耳介に振動体を接触させると、気導音と骨導音とがユーザに伝えられることが記載されている。また、本出願人は、上記特許文献１に記載された電話機とは異なり、携帯電話の表面に配置された表示パネルや保護パネル等のパネルを圧電素子により振動させ、これにより発生する気導音と、振動するパネルを人間の耳に当てた時に伝わる振動伝達による音成分である振動音とを用いて音を伝える携帯電話を開発している。

特開２００５−３４８１９３号公報

ところで、特許文献１のような電話機や、携帯電話等の振動により何らかの音を伝える圧電レシーバ等の振動体を備える電子機器は、機器のスペックを管理する上で、製造段階において振動体の特性を検査して、機器を評価することが望まれる。しかしながら、従来は、振動体を備える電子機器の評価及びスペック管理については、何ら考慮されていない。

本発明は、上述した観点に鑑みてなされたもので、振動伝達により音を伝える振動体を有する電子機器を正しく評価でき、スペック管理を容易にできる測定システム及び測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る測定システムは筐体に保持された振動体を人体の耳に押し当てて振動伝達により音をユーザに伝える電子機器の振動を測定するための測定システムであって、前記振動体を振動させる試験信号を出力する信号出力部と、所定の試験音に対応する第１の試験信号を記憶する記憶部と、前記所定の試験音とは異なる試験音に対応する第２の試験信号を生成する生成部と、前記第１の試験信号または第２の試験信号により振動する前記振動体の振動を記憶し、記憶した当該振動を測定する制御部と、を有する。

本発明によれば、振動伝達により音を伝える振動体を有する電子機器を正しく評価でき、スペック管理が容易になる。

一実施の形態に係る測定システムの概略構成を示す図である。 電子機器の一例を示す平面図である。 振動ピックアップ装置の構成を示す図である。 振動測定ヘッドの部分詳細図である。 測定システムの要部の機能ブロック図である。 合図信号と試験信号の例を示す図である。 測定システムの要部の機能ブロック図の変形例である。 評価アプリケーション画面の一例を示す図である。 測定結果の一例を示す図である。 測定システムの要部の機能ブロック図の変形例である。 異なる構成の測定システムの要部の概略構成を示す図である。 異なる構成の測定システムの部分詳細図である。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

図１は、一実施の形態に係る測定システムの概略構成を示す図である。本実施の形態に係る測定システム１０は、振動体を有する測定対象の電子機器１００を評価するためのもので、電子機器装着部２０と、該電子機器装着部２０及び電子機器１００に接続される測定部２００とを備える。電子機器装着部２０は、基台３０に支持された振動測定ヘッド４０と、測定対象の電子機器１００を保持する保持部７０とを備える。なお、以下の説明において、電子機器１００は、図２に平面図を示すように、矩形状の筐体１０１の表面に、人の耳よりも大きい矩形状のパネル１０２を有するスマートフォン等の携帯電話で、パネル１０２の裏面に圧電素子が貼付されて、圧電素子の駆動によりパネル１０２が振動体として振動するものとする。

先ず、振動測定ヘッド４０について説明する。振動測定ヘッド４０は、耳型部５０と、振動ピックアップ装置５５とを備える。耳型部５０は、人体の耳を模したもので、耳模型５１と、該耳模型５１に結合された人工外耳道部５２とを備える。図１の耳型部５０は、人の左耳に対応している。人工外耳道部５２には、中央部に人工外耳道５３が形成されている。人工外耳道５３は、人の外耳孔の平均的な直径である５ｍｍ〜１０ｍｍの孔径で形成される。耳型部５０は、人工外耳道部５２の周縁部において、支持部材５４を介して基台３０に着脱自在に支持される。

耳型部５０は、例えば人体模型のＨＡＴＳ（Head And Torso Simulator）やＫＥＭＡＲ（ノウルズ社の音響研究用の電子マネキン名）等に使用される平均的な耳模型の素材と同様の素材、例えば、ＩＥＣ６０３１８−７に準拠した素材からなる。この素材は、例えば硬度３５から５５のゴム等の素材で形成することができる。なお、ゴムの硬さは、例えばJIS K 6253やISO 48 などに準拠した国際ゴム硬さ（IRHD・M 法）に準拠して測定されるとよい。また、硬さ測定システムとしては、株式会社テクロック社製 全自動タイプIRHD・M法マイクロサイズ 国際ゴム硬さ計ＧＳ６８０が好適に使用される。なお、耳型部５０は、年齢による耳の硬さのばらつきを考慮して、大まかに、２〜３種類程度、硬さの異なるものを準備し、これらを付け替えて使用するとよい。

人工外耳道部５２の厚さ、つまり人工外耳道５３の長さは、人の鼓膜（蝸牛）までの長さに相当するもので、例えば５ｍｍから５０ｍｍ、好ましくは８ｍｍから３０ｍｍの範囲で適宜設定される。本実施の形態では、人工外耳道５３の長さを、ほぼ３０ｍｍとしている。

振動ピックアップ装置５５は、図３（ａ）に平面図を、図３（ｂ）に正面図をそれぞれ示すように、人工外耳道５３の孔径とほぼ同径、例えば直径７ｍｍの孔５６ａを有する板状の振動伝達部材５６と、該振動伝達部材５６の一方の面の一部に結合された振動検出部を構成する一つの振動ピックアップ５７と、を備える。本実施の形態において、振動伝達部材５６は、孔５６ａが人工外耳道５３に連通するように、他方の面が人工外耳道部５２の耳模型５１側とは反対側の端面に接着される。また、振動ピックアップ５７は、例えば、接着剤やグリス等を介して振動伝達部材５６の一方の面に結合される。振動ピックアップ５７は、測定部２００に接続される。

ここで、振動伝達部材５６は、振動伝達効率の良好な素材、例えば、鉄、ＳＵＳ、真鍮、アルミニウム、チタン等の金属や合金、あるいはプラスチック等が使用可能であるが、検出感度の点では軽量な素材で構成するのが好ましい。また、振動伝達部材５６は、角形平ワッシャーのような外形が矩形状であってもよいが、耳型部５０の変位量は人工外耳道５３の周辺部で大きいことから、本実施の形態では丸形平ワッシャーのようなリング形状としている。なお、リング形状の外形は、例えば、孔５６ａの直径１０ｍｍから３０ｍｍに、リングの幅である６ｍｍから２０ｍｍを加えた、つまりリングの外径を２０ｍｍから７０ｍｍ程度として形成することができる。また、振動伝達部材５６の厚さは、素材の強度等に応じて適宜設定される。具体的には、孔５６ａの直径を２５ｍｍ、幅を５ｍｍとして、リングの外径が３５ｍｍ、厚みがＳＵＳ板を用いて０．１ｍｍとしてもよい。

振動ピックアップ５７は、公知の小型の振動ピックアップが使用可能である。本実施の形態では、振動ピックアップ５７として圧電式加速度ピックアップを用い、該圧電式加速度ピックアップをグリス等、あるいはアロンアルファ（登録商標）のような瞬間接着剤等の接合部材を介して振動伝達部材５６に結合している。

さらに、振動測定ヘッド４０は、人工外耳道５３を経て伝播される音の音圧を測定するためのマイクロフォン装置６０を備える。マイクロフォン装置６０は、図４（ａ）に基台３０側から見た平面図を、図４（ｂ）に図４（ａ）のｂ−ｂ線断面図をそれぞれ示すように、人工外耳道５３の外壁（穴の周壁）から振動ピックアップ装置５５の振動伝達部材５６の孔５６ａを通して延在するチューブ部材６１と、該チューブ部材６１に保持された音圧測定部を構成するマイクロフォン６２とを備える。

マイクロフォン６２は、例えば、電子機器１００の測定周波数範囲においてフラットな出力特性を有し、自己雑音レベルの低い計測用コンデンサマイクからなる。マイクロフォン６２は、音圧検出面が人工外耳道部５２の端面にほぼ一致するように配置される。なお、マイクロフォン６２は、例えば、人工外耳道５３の外壁に固定してもよい。或いは、人工外耳道部５２や基台３０に支持して、人工外耳道５３の外壁からフローティング状態で配置してもよい。マイクロフォン６２は、測定部２００に接続される。なお、図４（ａ）において、人工外耳道部５２は矩形状を成しているが、人工外耳道部５２は任意の形状とすることができる。

次に、保持部７０について説明する。電子機器１００が、スマートフォン等の平面視で矩形状を成す携帯電話の場合、人が当該携帯電話を片手で保持して自身の耳に押し当てようとすると、通常、携帯電話の両側面部を手で支持することになる。また、耳に対する携帯電話の押圧力や接触姿勢は、人（ユーザ）によって異なったり、使用中に変動したりする。本実施の形態では、このような携帯電話の使用態様を模して、電子機器１００を保持する。

そのため、保持部７０は、電子機器１００の両側面部を支持する支持部７１を備える。支持部７１は、電子機器１００を耳型部５０に対して押圧する方向に、ｙ軸と平行な軸ｙ１を中心に回動調整可能にアーム部７２の一端部に取り付けられている。アーム部７２の他端部は、基台３０に設けられた移動調整部７３に結合されている。移動調整部７３は、アーム部７２を、ｙ軸と直交するｘ軸と平行な方向で、支持部７１に支持される電子機器１００の上下方向ｘ１と、ｙ軸及びｘ軸と直交するｚ軸と平行な方向で、電子機器１００を耳型部５０に対して押圧する方向ｚ１とに移動調整可能に構成されている。

これにより、支持部７１に支持された電子機器１００は、軸ｙ１を中心に支持部７１を回動調整することで、又は、アーム部７２をｚ１方向に移動調整することで、振動体（パネル１０２）の耳型部５０に対する押圧力が調整される。本実施の形態では、０Ｎ〜１０Ｎの範囲、好ましくは３Ｎ〜８Ｎの範囲で押圧力が調整される。

ここで、０Ｎ〜１０Ｎの範囲は、人間が電子機器を耳に押し当てて通話等の使用をするのに想定される押し当て力よりも十分な広い範囲での測定を可能とすることを目的としている。なお、０Ｎの場合として、例えば耳型部５０に接触しているが押し当てていない場合のみならず、耳型部５０から１ｍｍｍから１ｃｍきざみで離間させて保持でき、それぞれの離間距離において測定ができるようにしてもよい。これにより、気道音の距離による減衰の度合いもマイクロフォン６２による測定により可能となり、測定システムとしての利便性が向上する。また、３Ｎ〜８Ｎの範囲は、通常、健聴者が従来型のスピーカを用いて通話をする際に耳に押し当てる平均的な力の範囲を想定している。人種、性別により差があるかもしれないが、要は従来型のスピーカを搭載したスマートフォンや従来型携帯電話等の電子機器において、通常、ユーザが押し付ける程度の押圧力において振動音や気道音を測定できることが好ましい。

また、アーム部７２をｘ１方向に移動調整することで、耳型部５０に対する電子機器１００の接触姿勢が、例えば、振動体の一例であるパネル１０２が耳型部５０のほぼ全体を覆う姿勢や、図１に示されるように、パネル１０２が耳型部５０の一部を覆う姿勢に調整される。なお、アーム部７２を、ｙ軸と平行な方向に移動調整可能に構成したり、ｘ軸やｚ軸と平行な軸回りに回動調整可能に構成したりして、耳型部５０に対して電子機器１００を種々の接触姿勢に調整可能に構成してもよい。なお、振動体は、もちろんパネルのような耳を幅広く覆うものに限られず、耳型部５０の一部、例えば耳珠の部位だけに対して振動を伝達させるような突起や角部を有する電子機器であっても本発明の測定対象となり得る。

次に、図５を参照して、図１の測定部２００の構成について説明する。図５は、図１の測定システムの要部の機能ブロック図である。測定部２００は、感度調整部３００、信号処理部４００、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）５００及びプリンタ６００を備える。

振動ピックアップ５７及びマイクロフォン６２の出力は、感度調整部３００に供給される。感度調整部３００は、振動ピックアップ５７の出力の振幅を調整する可変利得増幅回路３０１と、マイクロフォン６２の出力の振幅を調整する可変利得増幅回路３０２とを備える。可変利得増幅回路３０１、３０２は、それぞれの回路に対応するアナログの入力信号の振幅を、手動又は自動により所要の振幅に独立して調整する。これにより、振動ピックアップ５７の感度及びマイクロフォン６２の感度の誤差を補正する。なお、可変利得増幅回路３０１、３０２は、入力信号の振幅を例えば±５０ｄＢの範囲で調整可能に構成される。感度調整部３００の出力は、信号処理部４００に供給される。

信号処理部４００は、Ａ／Ｄ変換部４１０、周波数特性調整部４２０、位相調整部４３０、出力合成部４４０、周波数解析部４５０、記憶部４６０、音響信号出力部４８０及び信号処理制御部４７０を備える。Ａ／Ｄ変換部４１０は、可変利得増幅回路３０１の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）４１１と、可変利得増幅回路３０２の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）４１２とを備える。なお、Ａ／Ｄ変換回路４１１、４１２は、例えば１６ビット以上、ダイナミックレンジ換算で９６ｄＢ以上に対応できる。またＡ／Ｄ変換回路４１１、４１２は、ダイナミックレンジが変更可能に構成することができる。Ａ／Ｄ変換部４１０の出力は、周波数特性調整部４２０に供給される。

周波数特性調整部４２０は、Ａ／Ｄ変換回路４１１の出力である振動ピックアップ５７による検出信号の周波数特性を調整するイコライザ（ＥＱ）４２１と、Ａ／Ｄ変換回路４１２の出力であるマイクロフォン６２による検出信号の周波数特性を調整するイコライザ（ＥＱ）４２２とを備える。イコライザ４２１、４２２は、それぞれの入力信号の周波数特性を、手動又は自動により人体の聴感に近い周波数特性に独立して調整する。なお、イコライザ４２１、４２２は、例えば複数バンドのグラフィカルイコライザ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等から構成される。周波数特性調整部４２０の出力は、位相調整部４３０に供給される。

位相調整部４３０は、イコライザ４２１の出力である振動ピックアップ５７による検出信号の位相を調整する可変遅延回路４３１を備える。耳型部５０の材質を伝わる音速と人体の肉や骨を伝わる音速とは全く同じではないので、振動ピックアップ５７の出力とマイクロフォン６２の出力との位相関係が、特に高い周波数で人体の耳とのずれが大きくなることが想定される。すると、後述する出力合成部４４０での両出力の合成時に、実際とは異なるタイミングにおいて振幅のピークやディップが現れたり、合成出力が増減したりする場合がある。そのため、測定対象の電子機器１００の測定周波数範囲に応じて、イコライザ４２１の出力である振動ピックアップ５７による検出信号の位相を、可変遅延回路４３１により所定の範囲で調整可能にする。

例えば、電子機器１００の測定周波数範囲が１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの場合、可変遅延回路４３１により±１０ｍｓ（±１００Ｈｚ相当）程度の範囲で、少なくとも０．１ｍｓ（１０ｋＨｚ相当）より小さい単位、例えば０．０４μｓ単位で振動ピックアップ５７による検出信号の位相を調整する。なお、人体の耳の場合でも、骨導音（振動伝達成分）と気導音（気導成分）との位相ずれは生じるので、可変遅延回路４３１による位相調整は、振動ピックアップ５７及びマイクロフォン６２の両者の検出信号の位相を合わせるという意味ではなく、両者の位相を耳による実際の聴感に合わせるという意味である。位相調整部４３０の出力は、出力合成部４４０に供給される。

出力合成部４４０は、可変遅延回路４３１により位相調整された振動ピックアップ５７による検出信号と、位相調整部４３０を通過したマイクロフォン６２による検出信号とを合成する。これにより、測定対象の電子機器１００の振動によって伝わる振動量と音圧、つまり振動伝達成分と気導成分とが合成された体感音圧を人体に近似させて得ることが可能となる。出力合成部４４０の合成出力は、周波数解析部４５０に供給される。また、出力合成部３３の合成出力は、振動ピックアップ５７の出力及び位相調整されたマイクロフォン６２の出力とともに、信号処理制御部４７０に供給される。信号処理制御部４７０の動作は、後述する。

周波数解析部４５０は、出力合成部４４０からの合成出力を周波数解析するＦＦＴ（高速フーリエ変換）４５１を備える。これにより、ＦＦＴ４５１から、振動伝達成分と気導成分とが合成された体感音圧に相当するパワースペクトルデータが得られる。

さらに、周波数解析部４５０は、出力合成部４４０で合成される前の信号、すなわち、位相調整部４３０を経た振動ピックアップ５７による検出信号とマイクロフォン６２による検出信号とをそれぞれ周波数解析するＦＦＴ４５２、４５３を備える。これにより、ＦＦＴ４５２から振動伝達成分に相当するパワースペクトルデータが得られ、ＦＦＴ４５３から気導成分に相当するパワースペクトルデータが得られる。

なお、ＦＦＴ４５１〜４５３は、電子機器１００の測定周波数範囲に応じて周波数成分（パワースペクトル）の解析ポイントが設定される。例えば、電子機器１００の測定周波数範囲が１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの場合は、測定周波数範囲の対数グラフにおける間隔を１００〜２０００等分した各ポイントの周波数成分を解析するように設定される。

ＦＦＴ４５１〜４５３の出力は、記憶部４６０に記憶される。記憶部４６０は、ＦＦＴ４５１〜４５３による解析データ（パワースペクトルデータ）をそれぞれ複数保持できるダブルバッファ以上の容量を有する。記憶部４６０は、後述するＰＣ５００からのデータ送信要求タイミングで、常に最新データを送信できるように構成することができる。また、ＦＦＴ４５１〜４５３の出力は、信号処理制御部４７０に入力するように構成してもよい。その場合の信号処理制御部４７０の動作は、後述する。なお、解析をリアルタイムで行うのでなく、記録後に解析を行うのであれば、必ずしもダブルバッファ構成でなくともよい。

音響信号出力部４８０は、ヘッドホン等の外部接続機器が着脱自在に接続可能に構成される。音響信号出力部４８０には、信号処理制御部４７０により、出力合成部４４０に入力される振動ピックアップ５７による検出信号、マイクロフォン６２による検出信号、又はそれらの出力合成部４４０での合成信号のいずれかが選択されて供給される。音響信号出力部４８０は、入力されるデータの周波数特性をイコライザ等により適宜調整した後、アナログの音響信号にＤ／Ａ変換して出力する。

更に、信号処理部４００は、試験信号出力部４９５を備える。試験信号出力部４９５は、信号処理制御部４７０の制御のもとに、電子機器１００のパネル１０２を振動させて試験音を測定するための試験信号を出力する。試験信号出力部４９５は、試験信号記憶部４９６、試験信号生成部４９７、及び出力調整部４９８を備える。試験信号出力部４９５は、本実施形態における「信号出力部」に対応する。

試験信号記憶部４９６は、所定の試験音に対応する試験信号を記憶する。所定の試験信号は、例えばＷＡＶファイル（音声データ）である。試験信号記憶部４９６は、好ましくは、複数のＷＡＶファイルを選択的に読み出し可能に構成される。試験信号記憶部４９６に記憶されるＷＡＶファイルは、例えば、記録媒体又はネットワークを介してダウンロードされて記憶される。試験信号記憶部４９６が、本実施形態における「記憶部」に対応する。

試験信号生成部４９７は、試験信号記憶部４９６に記憶された試験信号に対応する試験音とは異なる試験音に対応する試験信号を生成する。試験信号生成部４９７は、好ましくは、単一周波数のサイン波からなる純音に対応する信号（純音信号）、周波数が低周波数から高周波数へ又は高周波数から低周波数へ所定の周波数範囲に亘って順次変化する、純音スイープに対応する信号（純音スイープ信号）、周波数の異なる複数のサイン波信号からなり、複数の純音が重畳された音に対応する信号（マルチサイン波信号）を選択的に生成して出力可能に構成される。なお、純音スイープ信号における所定の周波数範囲は、可聴周波数を含む広い範囲で適宜設定可能とする。また、純音スイープ信号における順次の周波数における振幅は、好ましくは同一とする。マルチサイン波信号についても、それぞれのサイン波の振幅は、好ましくは同一とする。試験信号生成部４９７が、本実施形態における「生成部」に対応する。

出力調整部４９８は、試験信号生成部４９７又は試験信号記憶部４９６から出力される試験信号に、それぞれの試験音開始の合図音に対応する信号（合図信号）を加えて出力する。図６は、合図信号と試験信号の例を示す。図６には、横軸を時間軸として、合図信号ＳＧ６０とこれに続く試験信号ＳＧ６２が示される。合図信号ＳＧ６０は、時間領域で検出可能な信号である。合図信号ＳＧ６０は、例えば、所定の音圧の１つまたは複数の音の信号である。合図信号ＳＧ６０に含まれる各信号は、所定の周波数の純音であってもよいし、異なる周波数の複数の純音で構成される音であってもよい。また、それぞれの音の周波数は同じであってもよいし、異なってもよい。また、合図信号ＳＧ６０と試験信号ＳＧ６２の間隔とそれぞれの継続時間は、任意の長さとすることができる。

出力調整部４９８は、合図信号が加えられた試験信号を、測定対象の電子機器１００の外部入力の信号形式に応じて、例えばアナログ信号に変換する等の所定の信号形式に変換する。ここで、試験信号出力部４９５は、電子機器１００が携帯電話の場合、３ＧＰＰ（３ＧＰＰ ＴＳ２６．１３１／１３２）やＶｏＬＴＥ等の規格に則って符合化された信号からなってもよい。そして、試験信号出力部４９５は、符号化した信号を、ＵＳＢ等のインターフェース用の接続ケーブル５１１を介して電子機器１００の外部入力端子１０５に供給する。電子機器１００では、外部入力端子１０５に供給された信号が復号され、パネル１０２に貼付された圧電素子に供給される。そして、圧電素子が駆動され、パネル１０２が振動する。

あるいは、図７に示すように、測定システム２００において、接続ケーブル５１１の代わりに、試験信号出力部４９５が出力する合図信号と試験信号とを符号化して無線送信する送信部５１１ｔと、送信部５１１ｔの送信信号を受信し、復号して電子機器１００の外部入力端子１０５に供給する受信部５１１ｒとを備えてもよい。なお、図７では、送信部５１１ｔ及び受信部５１１ｒ以外の構成は図５と同じである。このようにすることで、電子機器１００がスマートフォン等の携帯電話機である場合に、無線通信を介することによるデータ損失を模すことができ、より高精度な測定が可能になる。

信号処理制御部４７０は、例えば、ＵＳＢ、ＲＳ−２３２Ｃ、ＳＣＳＩ、ＰＣカード等のインターフェース用の接続ケーブル５１０を介してＰＣ５００に接続される。信号処理制御部４７０は、ＰＣ５００からのコマンドに基づいて、信号処理部４００の各部の動作を制御する。なお、感度調整部３００及び信号処理部４００は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって構成したりすることができる。

ＰＣ５００は、測定システム１０による電子機器１００の評価アプリケーションや各種のデータ等を記憶するメモリ５０１等を有する。メモリ５０１は、内蔵メモリであってもよいし、外部メモリであってもよい。評価アプリケーションは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやネットワーク等を介してメモリ５０１にダウンロードされる。ＰＣ５００は、例えば、評価アプリケーションに基づくアプリケーション画面を表示部５２０に表示する。また、該アプリケーション画面を介して入力される情報に基づいて信号処理部４００にコマンドを送信する。また、ＰＣ５００は、信号処理部４００からのコマンド応答やデータを受信し、受信したデータに基づいて所定の処理を施して、アプリケーション画面に測定結果を表示する。また、必要に応じて測定結果をプリンタ６００に出力して印刷する。

測定システム１０は、電子機器１００の評価アプリケーションとして、エージングテスト機能、問題再現機能等を有する。エージングテスト機能は、純音スイープの試験信号を提示して、その応答を測定するプロセスを指定回数連続して繰り返し（リピートし）、その間に測定された周波数特性の変動を分析する。問題再現テストは、相互相関関数により提示音（試験音）と測定音との２つの信号の類似性を確認して、クリップ音や一時的な音切れ、無線通信による断音、意図しない音のエンコード・デコード変換などの問題の発生の有無が検出される。

図８は、表示部５２０に表示される、評価アプリケーション画面の一例を示す図である。ここでは、例えば、エージングテスト機能における試験音の設定画面７００が示される。この設定画面７００は、測定装置１０の評価アプリケーションのメニューから起動される。設定画面７００は、試験音設定部７０１、試験音周波数設定部７０２、試験音時間長設定部７０３、試験音振幅設定部７０４、計測開始アイコン７０４、及び計測終了アイコン７０５を有する。試験音設定部７０１は、例えば、純音、純音スイープ、マルチサイン波、及び各種ＷＡＶファイルからなるリストをプルダウン形式やポップアップ形式で表示し、ユーザに選択を促す。ここでは、試験音として純音スイープが設定され場合が示される。また、試験音周波数設定部７０２には、例えば１００Ｈｚ〜１０ＫＨｚの間で任意の周波数が設定される。ここでは、５００Ｈｚ〜１．３ＫＨｚのスイープ幅が設定される。さらに、試験音時間長として、１０秒が設定される。そして、試験音振幅として、−１０ｄＢが設定される。

ＰＣ５００は、試験音設定部７０１、試験音周波数設定部７０２、試験音時間長設定部７０３、及び試験音振幅設定部７０４の設定が完了し、テスト開始アイコン７０４が操作されると、信号処理部４００に対して試験開始コマンドを送信する。信号処理部４００は、試験開始コマンドを受信すると、信号処理制御部４７０の制御のもとに、試験信号生成部４９５に試験音を生成させる。図８の例では、純音スイープに対応する試験信号が生成される。この生成された試験信号は、出力調整部４９８により合図信号が付加された後、接続ケーブル５１１を介して、保持部７０に保持された測定対象の電子機器１００の外部入力端子１０５に供給される。これにより、電子機器１００のパネル１０２の裏面に貼付された圧電素子が駆動されてパネル１０２が振動し、合図音と試験音とに対応する振動が順次生成される。そして、電子機器１００の振動計測が開始される。

信号処理部４００は、振動ピックアップ５７及びマイクロフォン６２の出力を、感度調整部３００で感度調整した後、Ａ／Ｄ変換部４１０でデジタル信号に変換し、さらに、周波数特性調整部４２０で周波数特性を調整した後、位相調整部４３０で位相を調整して出力合成部４４０で合成する。振動ピックアップ５７の出力信号、位相調整されたマイクロフォン６２の出力信号、及びこれらの合成信号は、信号処理制御部４７０に供給される。その一方で、出力合成部４４０での合成信号、つまり振動伝達成分と気導成分との合成信号を周波数解析部４５０のＦＦＴ４５１で周波数解析される。

信号処理制御部４７０は、振動ピックアップ５７の出力信号、位相調整されたマイクロフォン６２の出力信号、及びこれらの合成信号は信号から、合図信号を検出する。例えば、合図信号として、時間領域に検出可能な一定音圧の純音信号が検出される。すると、合図信号に応答して、信号処理制御部４７０は、ＦＦＴ４５１の出力を記憶部４６０に記憶する。そして、信号処理制御部４７０は、記憶部４６０に記憶したデータを、ＰＣ５００に出力し、ＰＣ５００はこのデータをメモリ５０１に記憶する。そして、信号処理制御部４７０は、予め設定される試験信号の継続時間が満了すると、記憶を終了する。信号処理制御部４７０は、本実施形態における「制御部」に対応する。

あるいは、合図信号が周波数方向に検出可能な信号の場合、すなわち、１つのまたは複数の所定の周波数の信号からなる場合、信号処理制御部４７０は、ＦＦＴ４５１の出力を取得して、所定の周波数成分の合図信号を検出する。そして、合図信号の検出に応答してＦＦＴ４５１の出力を記憶部４６０に記憶するようにしてもよい。

測定部２００は、上記の処理をテスト中止アイコン７０５が操作されるまで繰り返す。あるいは、設定画面７００をリピート回数設定可能に構成し、設定されたリピート回数が満了するまで上記の処理を繰り返すようにしてもよい。

図９は、ＰＣ５００の評価アプリケーションにより表示部５２０に表示される、測定結果の一例である。図９の例は、周波数特性の比較グラフを示す。横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音圧（ｄＢＳＰＬ）をそれぞれ示し、グラフの破線は初回の周波数特性を、実線はオーバーオール音圧値の変動が最も大きかった回の周波数特性をそれぞれ示す。電子機器１００のエージングテストの結果は、必要に応じてプリンタ６００から出力される。なお、各周波数における初回の音圧レベルとＮ（Ｎは１から測定された回数のうちのいずれか）回目の測定時の音圧レベルとの差の絶対値を合算し、Ｎ回のうちで、当該合算した値が最も大きかった場合を、上記したオーバーオール音圧の変動が最も大きかった回として、当該大きかった回と初回との比較を示すグラフを表示部５２０に表示してもよい。

本実施形態に係る測定システムは、電子機器１００を所望の試験信号により振動させ、測定部２００により、振動検出部５５及び音圧測定部６０の出力に基づいて、耳型部５０を介して伝わる骨導音と気導音とを測定し、その測定結果に基づいて電子機器１００を評価することができる。しかも、振動レベルと同時に音圧測定部６０により耳型部５０の人工外耳道５３を介しての音圧レベルも測定できる。これにより、人間の耳への振動伝達量に相当する振動レベルと気導音に相当する音圧レベルとが合成された聴感レベルを測定できるので、電子機器１００をより詳細に評価することが可能となる。さらに、保持部７０は、電子機器１００の耳型部５０に対する押圧力を可変できるとともに、接触姿勢も可変できるので、電子機器１００を種々の態様で評価することが可能となる。よって、電子機器１００を正しく評価することができ、電子機器１００のスペック管理が容易になる。

また、本実施形態に係る測定システムは、試験信号記憶部４９６には最低限の音源情報としてＷＡＶファイル等の試験音を記憶しておき、試験信号生成部４９７で純音や純音スイープ、マルチサイン波などを生成するようにしたので、メモリ資源を節減することができる。

さらに、電子機器１００がスマートフォン等の携帯電話機である場合、試験信号を無線通信により電子機器１００に供給するような構成とすることで、無線通信を介することによるデータ損失を模すことができ、より高精度な測定が可能になる。

ただし、無線通信を介する場合、接続ケーブル５１１を介して電子機器１００に試験信号を入力するループバックと比較したとき、送信部５１１ｔによる符合化処理、受信部５１１ｒによる検波処理や復号処理といった処理に起因して、試験音が測定対象の電子機器１００で再生されるまでの時間に差が生じる。すると、信号処理制御部４７０において、試験信号の再生開始に同期して試験信号の記憶、測定を開始することが困難になる。その点、本実施形態によれば、合図信号を試験信号の前に加え、合図信号を検出してから記憶を開始するようにしたので、試験信号の再生開始に同期して試験信号の記憶、測定を開始することが容易になり、信号処理制御部４７０の処理負荷を軽減でき、記憶部４６０の記憶領域を有効に使用することができる。

図１０は、測定システム１００の要部の変形例である。この測定システム１００は、図７で示した構成において、信号処理部４００の代わりに、ＰＣ５００が試験信号出力部４９５を有する点が図７の構成と異なる。図１０の構成では、ＰＣ５００において、設定画面７００で試験音の設定がなされると、これに応答して試験信号出力部４５０が、試験信号記憶部４９６に記憶された試験信号、または試験信号生成部４９７が生成した試験信号を出力する。その他の部分は、図７の構成と同じである。

図１１は、異なる構成の測定システムにおける測定システムの要部の概略構成を示す図である。本実施形態に係る測定システム１１０は、電子機器装着部１２０の構成が図１における電子機器装着部２０と異なるもので、その他の構成は図１と同様である。したがって、図１１においては、図１で示した測定部２００の図示を省略してある。電子機器装着部１２０は、人体の頭部模型１３０と、測定対象の電子機器１００を保持する保持部１５０とを備える。頭部模型１３０は、例えばＨＡＴＳやＫＥＭＡＲ等からなる。頭部模型１３０の人工耳１３１は、頭部模型１３０に対して着脱自在である。

人工耳１３１は、耳型部を構成するもので、図１２（ａ）に頭部模型１３０から取り外した側面図を示すように、図１の耳型部５０と同様の耳模型１３２と、該耳模型１３２に結合され、人工外耳道１３３が形成された人工外耳道部１３４とを備える。人工外耳道部１３４には、人工外耳道１３３の開口周辺部に、図１の耳型部５０と同様に、振動検出素子を備える振動検出部１３５が配置されている。また、頭部模型１３０の人工耳１３１の装着部には、図１２（ｂ）に人工耳１３１を取り外した側面図を示すように、中央部にマイクを備える音圧測定部１３６が配置されている。音圧測定部１３６は、頭部模型１３０に人工耳１３１が装着されると、人工耳１３１の人工外耳道１３３を経て伝播される音の音圧を測定するように配置されている。なお、音圧測定部１３６は、図１の耳型部５０と同様に、人工耳１３１側に配置してもよい。振動検出部１３５を構成する振動検出素子及び音圧測定部１３６を構成するマイクは、図１と同様に測定部に接続される。

保持部１５０は、頭部模型１３０に着脱自在に取り付けられるもので、頭部模型１３０への頭部固定部１５１と、測定対象の電子機器１００を支持する支持部１５２と、頭部固定部１５１及び支持部１５２を連結する多関節アーム部１５３と、を備える。保持部１５０は、多関節アーム部１５３を介して、支持部１５２に支持された電子機器１００の人工耳１３１に対する押圧力及び接触姿勢を、図１の保持部７０と同様に調整可能に構成されている。

なお、本発明は、上記実施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、ＰＣ５００によって実行する評価アプリケーションの機能を信号処理部４００に搭載して、ＰＣ５００を省略してもよい。さらに、測定部２００は、独立型ですべての機能を集約した構成に限らず、一または複数のＰＣや外部サーバーに分かれて配置されている場合のように、ネットワークシステムやクラウドを活用した構成であってもよいことはいうまでもない。

また、上記実施形態では、測定対象の電子機器１００として、スマートフォン等の携帯電話で、パネル１０２が振動体として振動するものを想定したが、折り畳み式の携帯電話で、通話等の使用態様において耳に接触するパネルが振動する電子機器も同様に評価することが可能である。また、携帯電話に限らず、他の圧電レシーバも同様に評価することが可能である。さらに、振動体の直接的な振動を測定する等、振動体の測定する特性によっては、耳型部５０及び音圧測定部６０を省略することも可能である。

１０ 測定システム
５５ 振動検出部
５６ 振動検出素子
１００ 電子機器
１０１ 筐体
１０２ パネル（振動体）
１０３ メモリ
１１０ 測定システム
１３５ 振動検出部
１３６ 音圧測定部
４００ 信号処理部
４９５ 試験信号出力部
４９６ 試験信号記憶部
４９７ 試験信号生成部
５００ ＰＣ
５１０、５１１ 接続ケーブル

Claims (6)

1. 筐体に保持された振動体を人体の耳に押し当てて振動伝達により音をユーザに伝える電子機器の振動を測定するための測定システムであって、
   前記振動体を振動させる試験信号を出力する信号出力部と、
   所定の試験音に対応する第１の試験信号を記憶する記憶部と、
   前記所定の試験音とは異なる試験音に対応する第２の試験信号を生成する生成部と、
   前記第１の試験信号または前記第２の試験信号により振動する前記振動体の振動を記憶し、記憶した当該振動を測定する制御部と、
   を有する測定システム。
2. 請求項１において、
   前記信号出力部は、前記第１の試験信号または第２の試験信号に、それぞれの試験音開始の合図音に対応する信号を加えて出力する、測定システム。
3. 請求項２において、
   前記制御部は、前記開始音を検出したときに前記試験音声に基づく振動の記憶を開始する、測定システム。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１、第２の試験信号を無線送信する送信部と、
   無線送信された前記第１、第２の試験信号を受信して前記振動体へ送る受信部と、
   をさらに有する測定システム。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記第１の試験信号は、ＷＡＶファイルに含まれる音に対応する試験信号であり、
   前記第２の試験信号は、純音または純音に基づく音に対応する試験信号である、測定システム。
6. 筐体に保持された振動体を人体の耳に押し当てて振動伝達により音をユーザに伝える電子機器の振動を測定するための測定方法であって、
   所定の試験音に対応する第１の試験信号を記憶する記憶部から読出した前記第１の試験信号、または、前記所定の試験音とは異なる試験音に対応する第２の試験信号を生成する生成部が生成する前記第２の試験信号を出力する工程と、
   前記第１の試験信号または第２の試験信号に、それぞれの試験音開始の合図音に対応する信号を加える工程と、
   前記第１の試験信号または第２の試験信号により前記振動体を振動させる工程と、
   前記開始音を検出したときに前記試験音声に基づく振動の記憶部への記憶を開始する工程と、
   前記記憶した振動を信号処理制御部が測定する工程と、
   を有する測定方法。

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