JP4299338B2

JP4299338B2 - 改良形音響送出機能を備えたモバイル機器

Info

Publication number: JP4299338B2
Application number: JP2006502345A
Authority: JP
Inventors: イートン、ダブリュ．、クリス
Original assignee: ソニーエリクソンモバイルコミュニケーションズ，エービー
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2024-01-05
Also published as: US20040170291A1; EP1597937A1; JP2006519538A; WO2004077877A1; CN1748440A; US7505602B2

Description

携帯電話などのモバイル機器（移動装置）は、音響信号がハウジング内に装着されたトランスデューサからユーザの耳に伝わるためのポートとして機能する音響孔を機器のハウジング内に有する。モバイル機器の設計、マーケティング、および視覚的な魅力に関して音響孔の正確なサイズ、形状、位置、および数は重要である。例えば、特定のパターンで音響孔を配置することで、孔は登録商標などのソース識別子として、または特定の外観を呈するために使用できる。しかし、また音響孔はそのサイズ、位置、または非対称形状のために機器の視覚的な魅力を損なうことがあり、または小さすぎたり、ごみが詰まる傾向があると機能的な問題が発生する。モバイル機器の音響孔は、ユーザが右利きであるか左利きであるか、またはユーザが右耳と左耳のどちらで聴いているかに関わらず、モバイル機器の音響性能が大幅に変化しないように設計されている。

現在、モバイル機器の最適な音響性能を達成するのに必要な所望の周波数応答を得るために、低音響インピーダンスを有するように設計されたトランスデューサを含むモバイル機器には２つ以上の音響孔が必要である。また、モバイル機器の音響孔のサイズ、形状、位置、および数はモバイル機器内部のトランスデューサの位置に大幅に依存する。

本発明は、改良形音響送出機能を備えたモバイル機器に関する。モバイル機器は少なくとも１つの音響孔を有するハウジングと、電気信号を音響信号に変換するトランスデューサと、ハウジングとトランスデューサとを係合させて内部空洞を形成するグロメットとを含む。内部空洞をハウジング内部に音響的に結合する通路が画定される。トランスデューサは内部空洞に向けて音を発する。音は内部空洞から通路を経てハウジングの内部に伝搬し、ハウジングの音響孔を介してユーザの耳に届く。

通路は、音響信号が内部空洞からハウジング内部に伝搬するための任意のチャネル、管、通路、または経路である。例えば、通路は、グロメットまたはハウジングの内部表面に切れ込んだチャネルであってもよい。トランスデューサはまた音をハウジング内部に送出でき、この音は内部空洞から通路を経てハウジング内部に伝搬する音と混合される。通路を使用することで、モバイル機器の最適な音響性能を達成するのに必要な所望の周波数応答を得るために使用される音響孔のサイズ、形状、位置、および数に関してさらに融通性が確保される。

図１は、本発明のモバイル機器の実施例の斜視図である。モバイル機器１００は背面カバー１０４に装着されて筺体を形成する前面カバー１０２を有するハウジングを含む。前面カバー１０２はハウジング内に配置されたトランスデューサによって生成される音響信号または音を伝えるための１つまたは複数の開口部または音響孔１０６を有する。本発明のトランスデューサの実施態様を有するモバイル機器では、音響孔１０６の正確なサイズ、形状、位置、および数は変化することがある。

図２は、モバイル機器内の従来技術のトランスデューサの実施態様の断面図である。図を見やすくするために、モバイル機器の上半分のみが示されている。モバイル機器２００は前面カバー２０２と、トランスデューサ２０４と、グロメット２０６と、プリント基板（ＰＣＢ）２０８と、２枚の布２１０および２１２を含む。

トランスデューサ２０４は空洞形成部材またはグロメット２０６に挿入される。グロメット２０６は、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解する手段を用いてモバイル機器の前面カバー２０２の内部に固定されている。トランスデューサ２０４と、グロメット２０６と、内部前面カバー２０２の組み合わせは内部空洞または前面ボリューム２１４を形成する。本明細書を通して使用する「ボリューム」という用語は、音の強度を指す用語とは異なり３次元空間を指す。前面ボリューム２１４はトランスデューサ２０４の前面に音響的に結合している。少なくとも１つの前面ボリュームの開口部または音響孔２１６が前面カバー２０２内に提供されている。前面ボリュームの音響孔２１６は前面ボリューム２１４に音響的に結合している。モバイル機器２００の通常の使用および動作時には、トランスデューサ２０４はトランスデューサ２０４の前面で電気信号を第１の音響信号に変換する。第１の音響信号はトランスデューサ２０４の前面から前面ボリューム２１４に伝搬し、次に前面ボリュームの音響孔２１６が提供するポートを介してユーザの耳に伝搬する。

モバイル機器２００の使用および動作時に使用される電気的および他の構成要素を含むプリント基板２０８がモバイル機器２００内に含まれる。プリント基板２０８は内部壁面を形成し、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解する手段を用いてモバイル機器２００内に装着されている。前面カバー２０２とプリント基板２０８との組み合わせはハウジングの内部空洞または背面ボリューム２１８を形成する。背面ボリューム２１８はトランスデューサ２０４の背面に音響的に結合している。前面カバー２０２には少なくとも１つの背面ボリューム開口部または音響孔２２０が提供される。背面ボリュームの音響孔２２０は背面ボリューム２１８に音響的に結合している。モバイル機器２００の通常の使用および動作時には、トランスデューサ２０４はトランスデューサ２０４の背面で電気信号を第２の音響信号に変換する。第２の音響信号はトランスデューサ２０４の背面から背面ボリューム２１８に伝搬し、次に背面ボリュームの音響孔２２０が提供するポートを用いてユーザの耳に伝搬する。前面ボリュームの音響孔２１６と背面ボリュームの音響孔２２０とを覆うように内部前面カバー２０２に２枚の布２１０および２１２が接着され、ごみがモバイル機器の内部に侵入するのを防いでいる。

図３は、本発明のモバイル機器内のトランスデューサの一実施例の断面図である。図を見やすくするために、モバイル機器の上半分のみが示されている。モバイル機器３００は前面カバー３０２と、トランスデューサ３０４と、グロメット３０６と、プリント基板３０８と、１枚の布３１０とを含む。

トランスデューサ３０４は空洞形成部材またはグロメット３０６に挿入される低音響インピーダンス受信機である。トランスデューサはまた電気音響変換器とも呼ばれる。グロメット３０６は、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解する手段を用いてモバイル機器の内部前面カバー３０２に固定されている。トランスデューサ３０４と、グロメット３０６と、内部前面カバー３０２の組み合わせは内部空洞または前面ボリューム３１４を形成する。前面ボリューム３１４はトランスデューサ３０４の前面に音響的に結合している。なお、前面ボリューム３１４はトランスデューサ３０４と一体の、またはこれに取り付けられた他の構成要素によって囲むことができる。また、前面ボリューム３１４の形成は、トランスデューサ３０４と、グロメット３０６と、内部前面カバー３０２の組み合わせに限定されない。前面ボリューム３１４は、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解するその他の手段を用いて形成できる。前面ボリュームのサイズはトランスデューサ３０４上部の空間またはグロメット３０６を前面カバー３０２に嵌めて封止する能力によって決定できる。しかし、前面ボリューム３１４のサイズを最大限にすることが一般に推奨できる。

モバイル機器３００の使用および動作時に使用される電気的および他の構成要素を含むプリント基板３０８がモバイル機器３００内に含まれる。プリント基板３０８は内部壁面を形成し、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解する手段を用いてモバイル機器３００内に装着されている。前面カバー３０２とプリント基板３０８との組み合わせはハウジングの内部空洞またはミキシング・ボリューム３１８を形成する。ミキシング・ボリューム３１８はトランスデューサ３０４の背面に音響的に結合している。なお、図１に示すように、ミキシング・ボリューム３１８は背面カバー１０４などのその他の構成要素によって囲むことができ、またミキシング・ボリューム３１８の形成は、前面カバー３０２とプリント基板３０８との組み合わせに限定されないことを理解されたい。ミキシング・ボリューム３１８は、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解するその他の手段を用いて形成できる。ミキシング・ボリューム３１８のサイズは、最大限にするべきであるが、これはミキシング・ボリュームが大きいほどよい音響結果が得られるからである。ミキシング・ボリューム３１８のサイズを増やすために、ハウジング内部で使用可能な任意の追加のボリュームに近づくための孔をプリント基板３０８に含ませることができる。前面カバー３０２には少なくとも１つのミキシング・ボリューム開口部または音響孔３２０が提供される。ミキシング・ボリュームの音響孔３２０は、ミキシング・ボリューム３１８に音響的に結合している。ミキシング・ボリュームの音響孔３２０は、モバイル機器３００によって生成された音をユーザの耳に送達する。また、ミキシング・ボリュームの音響孔３２０は、孔のサイズと形状とに基づいて音の周波数応答に影響する。ミキシング・ボリュームの音響孔３２０を覆うように内部前面カバー３０２に１枚の布３１０が接着され、ごみがモバイル機器の内部に侵入するのを防いでいる。

モバイル機器３００は、前面ボリューム３１４をミキシング・ボリューム３１８に音響的に結合する通路または前面ボリューム同調チャネル３１２を含む。前面ボリューム同調チャネル３１２は、音響信号が前面ボリューム３１４からミキシング・ボリューム３１８に伝搬するための任意のチャネル、管、通路、または経路である。例えば、前面ボリューム同調チャネル３１２は、グロメット３０６に切れ込んだ通路またはチャネルであってもよい。また、前面カバー３０２内に切れ込んだチャネル、穴、またはくぼみであってもよい。通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解するように、前面ボリューム同調チャネル３１２の正確なサイズ、形状、および寸法はモバイル機器で使用されるさまざまな構成要素に応じて変わることがある。

前面ボリューム３１４と前面ボリューム同調チャネル３１２とによって前面ボリューム共振器が形成される。前面ボリューム同調チャネル３１２の適当な寸法を用いて前面ボリューム共振器を正確に同調させることで、３〜４ｋＨｚの共振器が生まれる。音響モデリングを用いて前面ボリューム同調チャネル３１２の正確なサイズ、形状、および寸法を決定し、１ｋＨｚを超える周波数ロールオフを最小限にし（レベルの最小偏差が１〜４ｋＨｚで１２ｄＢ以下になるように）、同時に３〜４ｋＨｚで感度を最高にすることができる。前面ボリューム同調チャネル３１２は音響信号の内部制限がほとんどなくミキシング・ボリューム３１８への近接を提供する。音響信号の制限が多すぎる場合、ユーザの耳への音響ポートとしてのチャネルの面積値が低減し、その結果、３ｋＨｚより前のロールオフを伴う低域通過周波数特性を招き、全体に感度が低下する。

モバイル機器３００の通常の使用および動作時には、トランスデューサ３０４は電気信号を第１の音響信号に変換する。第１の音響信号はトランスデューサ３０４の前面から前面ボリューム３１４に伝搬し、次に前面ボリューム同調チャネル３１２を介してミキシング・ボリューム３１８に伝搬する。また、第２の音響信号がトランスデューサ３０４の背面で生成される。第２の音響信号はトランスデューサ３０４の背面からミキシング・ボリューム３１８に伝搬する。第１の音響信号および第２の音響信号はミキシング・ボリューム３１８内で混合され、ミキシング・ボリュームの音響孔３２０が提供するポートを用いてユーザの耳に伝搬する。ミキシング・ボリュームの音響孔（または孔）のサイズはタイプ１の封止人工耳で測定されるバス−ブースト特性を有さない周波数応答を与えるのに必要な最小サイズに基づく。

本明細書に記載する前面ボリューム同調チャネルを使用することで、モバイル機器の最適な音響性能を達成するのに必要な所望の周波数応答を得るために、使用できる音響孔のサイズ、形状、位置、および数に関してモバイル機器の設計者にさまざまなオプションを提供する。

図４は、本発明のモバイル機器内のトランスデューサの別の実施例の断面図である。図を見やすくするために、モバイル機器４００の上半分のみが示されている。モバイル機器４００は前面カバー４０２と、トランスデューサ４０４と、グロメット４０６と、プリント基板４０８と、１枚の布４１０とを含む。

トランスデューサ４０４は空洞形成部材またはグロメット４０６に挿入される低音響インピーダンス受信機である。トランスデューサ４０４とグロメット４０６は対向する前面および背面を特徴とする。グロメット４０６の背面は、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解する手段を用いてプリント基板４０８に固定されている。プリント基板４０８は、モバイル機器４００の使用および動作時に使用される電気的および他の構成要素を含む。プリント基板４０８は内部壁面を形成し、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解する手段を用いてモバイル機器４００内に装着されている。トランスデューサ４０４と、グロメット４０６と、プリント基板４０８との組み合わせは内部空洞または前面ボリューム４１４を形成する。前面ボリューム４１４は、トランスデューサ４０４の背面に音響的に結合している。なお、前面ボリューム４１４はトランスデューサ４０４と一体の、またはこれに取り付けられた他の構成要素によって囲むことができ、また前面ボリューム４１４の形成は、トランスデューサ４０４と、グロメット４０６と、プリント基板４０８の組み合わせに限定されないことを理解されたい。前面ボリューム４１４は、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解するその他の手段を用いて形成できる。

図４に示すように、ハウジングの内部空洞またはミキシング・ボリューム４１８は前面カバー４０２とプリント基板４０８の組み合わせによって形成される。なお、図１に示すように、ミキシング・ボリューム４１８は背面カバー１０４などのその他の構成要素によって囲むことができ、またミキシング・ボリューム４１８の形成は、前面カバー４０２とプリント基板４０８との組み合わせに限定されないことを理解されたい。ミキシング・ボリューム４１８は、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解するその他の手段を用いて形成できる。

前面カバー４０２とプリント基板４０８が組み合わされると、グロメット４０６の前面は前面カバー４０２に接触する。グロメット４０６は、音がトランスデューサ４０４の前面からミキシング・ボリューム４１８に自由に伝搬してトランスデューサ４０４の前面をミキシング・ボリューム４１８に音響的に結合するためのグロメット開口部４１６を含む。前面カバー４０２には少なくとも１つのミキシング・ボリューム開口部または音響孔４２０が提供される。ミキシング・ボリュームの音響孔４２０は、ミキシング・ボリューム４１８に音響的に結合している。ミキシング・ボリュームの音響孔４２０は、モバイル機器４００によって生成された音をユーザの耳に送達する。また、ミキシング・ボリュームの音響孔４２０は、孔のサイズと形状とに基づいて音の周波数応答に影響する。ミキシング・ボリュームの音響孔４２０を覆うように内部前面カバー４０２に１枚の布４１０が接着され、ごみがモバイル機器の内部に侵入するのを防いでいる。

モバイル機器４００は、前面ボリューム４１４をミキシング・ボリューム４１８に音響的に結合する通路または前面ボリューム同調チャネル４１２を含む。前面ボリューム同調チャネル４１２は、音響信号が前面ボリューム４１４からミキシング・ボリューム４１８に伝搬するための任意のチャネル、管、通路、または経路である。例えば、前面ボリューム同調チャネル４１２は、グロメット４０６に切れ込んだ通路またはチャネルであっても、または前面ボリューム４１４からミキシング・ボリューム４１８への管または類似の通路であってもよい。通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解するように、前面ボリューム同調チャネル４１２の正確なサイズ、形状、および寸法はモバイル機器で使用されるさまざまな構成要素に応じて変わることがある。

音響モデリングを用いて前面ボリューム同調チャネル４１２の正確なサイズ、形状、および寸法を決定し、１ｋＨｚを超える周波数ロールオフを最小限にし（レベルの最小偏差が１〜４ｋＨｚで１２ｄＢ以下になるように）、同時に３〜４ｋＨｚで感度を最高にすることができる。前面ボリューム同調チャネル４１２は音響信号の内部制限がほとんどなくミキシング・ボリューム４１８への近接を提供する。音響信号の制限が多すぎる場合、ユーザの耳への音響ポートとしてのチャネルの面積値が低減し、その結果、３ｋＨｚより前のロールオフを伴う低域通過周波数特性を招き、全体に感度が低下する。

モバイル機器４００の通常の使用および動作時には、トランスデューサ４０４は電気信号を第１の音響信号に変換する。第１の音響信号はトランスデューサ４０４の前面からグロメットの開口部４１６を通ってミキシング・ボリューム４１８に伝搬する。第２の音響信号はトランスデューサ４０４の背面で生成される。第２の音響信号はトランスデューサ４０４の背面から前面ボリューム４１４を通り、前面ボリューム同調チャネル４１２を介してミキシング・ボリューム４１８に伝搬する。第１の音響信号および第２の音響信号は、次にミキシング・ボリューム４１８内で混合され、ミキシング・ボリュームの音響孔４２０が提供するポートを用いてユーザの耳に伝搬する。ミキシング・ボリュームの音響孔（または孔）のサイズはタイプ１の封止人工耳で測定されるバス−ブースト特性を有さない周波数応答を与えるのに必要な最小サイズに基づく。

本明細書に記載する通路または同調チャネルを使用することで、モバイル機器の最適な音響性能を達成するのに必要な所望の周波数応答を得るために、使用できる音響孔のサイズ、形状、位置、および数に関してモバイル機器の設計者にさまざまなオプションを提供する。１つまたは複数の音響孔を使用でき、孔の配置はモバイル機器内のトランスデューサの位置に直接依存しない。

図５は、ＤＲＰ−ＥＲＰ周波数応答補正を加えて低漏洩タイプ３．２人工耳で測定した本発明のトランスデューサの実施態様の周波数応答のグラフである。図５は、図３に関して前述した同調チャネルと併用するトランスデューサの実施態様の周波数応答を示す。参照番号５００は、前面ボリューム３１４および前面ボリューム同調チャネル３１２の正確な同調によって生成される共振を示す（図３を参照）。

本明細書で使用する「モバイル機器」という用語は、マルチライン・ディスプレイを備えているまたは備えていないセルラー無線電話機、セルラー無線電話機をデータ処理、ファクシミリおよびデータ通信機能と組み合わせたパーソナル通信システム（ＰＣＳ）端末；無線電話機、ページャ、インターネット／イントラネット・アクセス、ウェブ・ブラウザ、オーガナイザ、カレンダおよび／または全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機を含むＰＤＡ；ならびに従来のラップトップおよび／またはパームトップ受信機または無線電話送受信機を含む他の装置を含む。

本明細書である種の用語を便宜的に使用しているが、これは本発明を限定するものと解釈すべきではない。例えば、「前面」、「背面」、「頂面」、「底面」、「側面」、「上部」および「下部」などの単語は図の構成を記述するだけのものである。構成要素は任意の方向に向けることができ、したがって、これらの用語は、特に断りのない限り、そのような変化を含むものと理解されたい。さらに、「孔」、「開口部」および「ポート」という用語は相互に交換できる。

本明細書で本発明の特定の実施例について説明してきた。本発明は本明細書で開示した例示としての実施例に限定されるものではないことを理解されたい。本発明が他の環境で別の適用例を有することを、通信または音響分野の通常の当業者であればただちに理解することができるだろう。実際、多数の実施例と実施態様が可能である。添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲を上記特定の実施形態に決して限定するものではない。

本発明のモバイル機器の実施例の斜視図である。モバイル機器内の従来技術のトランスデューサの実施態様の断面図である。本発明のモバイル機器内のトランスデューサの一実施形態の断面図である。本発明のモバイル機器内のトランスデューサの別の実施形態の断面図である。本発明のトランスデューサの実施態様の周波数応答のグラフである。

Claims

音響信号を送出する装置であって、
内部表面と、前記ハウジング（４１８）の内部と音響的に連通する少なくとも１つの開口部とを有するハウジング（４０２）と、
前記ハウジングの内部を第１のハウジング内部空洞と第２のハウジング内部空洞とに分割するハウジング内に装着された内部壁面（４０８）と、
電気信号を音響信号に変換する前記ハウジング内に装着されたトランスデューサ（４０４）であって、第１の音響信号を送出する第１の表面と第２の音響信号を送出する第２の表面とを有するトランスデューサと、
前記ハウジング内にある空洞形成部材（４０６）であって、前記内部壁面の一部に係合してこれを囲む空洞形成部材とを備え、前記空洞形成部材が前記第１の表面を含む前記トランスデューサの少なくとも一部に係合して、前記空洞形成部材と、前記内部壁面と、前記トランスデューサによって画定される内部空洞（４１４）を形成し、前記空洞形成部材が前記ハウジングの内部表面の少なくとも一部に係合し、前記空洞形成部材が前記内部空洞を前記ハウジングの内部に音響的に結合する通路（４１２）と、前記第２の音響信号が前記トランスデューサの前記第２の表面から少なくとも１つの空洞形成部材の開口部を経て前記ハウジングの内部に伝搬するための少なくとも１つの空洞形成部材の開口部（４１６）とを画定し、前記トランスデューサの前記第１の表面が前記第１の音響信号を前記内部空洞に送出し、前記第１の音響信号が前記内部空洞から前記通路を経て前記ハウジング内部に伝搬し、前記ハウジング内部で前記第１の音響信号および前記第２の音響信号が混合され、前記ハウジングの内部から前記少なくとも１つの開口部を経て前記ハウジングの外部に伝搬する装置。
前記トランスデューサと前記空洞形成部材とが前記第１のハウジング内部空洞内にある請求項１に記載の装置。
前記ハウジングの前記少なくとも１つの開口部が前記第１のハウジング内部空洞と音響的に連通する請求項１に記載の装置。
前記内部壁面が、前記音響信号が前記第１のハウジング内部空洞と前記第２のハウジング内部空洞との間を伝搬するための少なくとも１つの開口部を画定する請求項１に記載の装置。