JP6006598B2

JP6006598B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6006598B2
Application number: JP2012214697A
Authority: JP
Inventors: 奥村　元; 元奥村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: JP2014072555A

Description

本発明は、圧電素子に音声信号等の電気信号を印加することで振動部を振動させ、当該振動部の振動を人体に伝達させることにより振動音を利用者に伝える電子機器に関するものである。

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利用者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利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介して利用者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、利用者が耳介に振動体を接触させると、気導音と骨導音とが利用者に伝えられることが記載されている。

特開２００５−３４８１９３号公報

特許文献１に記載の電子機器においては、振動音を発生させる状態と、振動音を発生させない状態とを使い分けることについては、何ら考慮されていない。

本発明の目的は、振動音を発生させる状態と、振動音を発生させない状態とを使い分けることが可能な電子機器を提供することにある。

上記目的を達成する本発明に係る電子機器は、
電圧が印加されると変形する圧電素子と、
前記圧電素子の変形により人体の一部を介して伝わる振動音が発生する第１状態と、前記圧電素子が変形しても前記振動音が発生しない第２状態とを取り得る第１振動部と、
前記圧電素子が搭載される第２振動部と、を備え、
前記第１振動部は、当該電子機器の筺体の少なくとも一部であり、
前記筺体は、主面に開口部が形成され、
前記第２振動部は、前記開口部から露出すると共に、前記第１状態で前記主面に対して固定され、前記第２状態では前記主面に対して固定されず、
前記第１状態では、前記圧電素子の変形が前記第２振動部から前記筺体に伝達されることで前記筺体から前記振動音が発生する。

前記圧電素子の変形により気導音が発生してもよい。

前記第１状態では、前記筺体及び前記第２振動部から前記気導音が発生してもよい。

前記第２状態では、前記第２振動部から前記気導音が発生し、前記筺体からは前記気導音が発生しなくてもよい。

前記筺体と前記第２振動部との間に配置され、前記第２状態で前記第２振動部からの振動が前記筺体に伝達されることを低減する振動低減部材をさらに有してもよい。

前記第２状態では、前記第２振動部の前記主面側から発生する第１気導音が、前記第２振動部から前記開口部を介して前記主面側に伝播される第２気導音によって減衰されてもよい。

前記開口部の断面形状は放物線状をなしてもよい。

本発明によれば、振動音を発生させる状態と、振動音を発生させない状態とを使い分けることが可能な電子機器を提供することができる。

本発明の第１実施の形態に係る電子機器の概略構成を示す外観斜視図である。図１の第２振動部の要部の構成を示す断面図である。図１の第２振動部の要部の構成を一部断面で示す分解斜視図である。図１の電子機器の動作を説明するための図である。図１の電子機器の動作を説明するための図である。図１の電子機器の動作を説明するための図である。図１の電子機器の動作を説明するための図である。図１の電子機器の第１状態と第２状態とを説明するための図である。本発明の第２実施の形態に係る電子機器の要部の概略構成を示す断面図である。本発明に係る電子機器の変形例を示す外観斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る電子機器の概略構成を示す外観斜視図である。本実施の形態に係る電子機器は、例えばスマートフォン等の携帯電話であり、筐体１１を有する。筐体１１は、樹脂製又は金属製のケースからなる。また、筐体１１は、一部に表示部の保護パネルやタッチパネル等のパネルを含む場合もある。本実施の形態では、筐体１１が第１振動部を構成する。なお、図１では、平面視で長方形状の筐体１１を例示しているが、筐体１１の形状は任意である。

筐体１１には、主面１２に開口部１２ａが形成されている。開口部１２ａには、当該開口部１２ａから露出して第２振動部２０が配置されている。第２振動部２０は、電圧が印加されると変形する積層型の圧電素子３０を有し、後述するように、主面１２から露出した第１位置と、該第１位置よりも主面１２から露出した第２位置とを選択的に保持するように変位可能に設けられる。なお、第１位置において、第２振動部２０は、その表面が主面１２と同一面であってもよいし、主面１２から窪んでいても、あるいは突出していてもよい。

次に、第２振動部２０の構成について説明する。

図２及び図３は、第２振動部２０の要部の構成を示すもので、図２は断面図、図３は一部断面で示す分解斜視図である。第２振動部２０は、操作部２１、振動伝達部材２２、圧電素子取付け部２３、振動低減部材２４、回動部材２５、圧縮コイルバネ２６及び支持部２７を有する。

操作部２１は、有底の筒状体からなり、底部を有する大径部２１ａと、該大径部２１ａの底部とは反対側に形成された小径部２１ｂとを有する。小径部２１ｂの内周面には、雌ネジ部２１ｃが形成されている。操作部２１は、大径部２１ａが筐体１１の外側に露出するように開口部１２ａに配置される。なお、開口部１２ａには、操作部２１の小径部２１ｂが貫通し、第２振動部２０の第１位置において、大径部２１ａの端面と振動伝達部材２２を介して係合する係止部１２ｂが内周に亘って形成されている。

振動伝達部材２２は、例えば振動を伝達可能なスポンジからなり、操作部２１の大径部２１ａと開口部１２ａの係止部１２ｂとの間に介在される。なお、振動伝達部材２２は、大径部２１ａの端面に接着してもよいし、係止部１２ｂに接着してもよい。

圧電素子取付け部２３は、有底の筒状体からなり、底部を有する小径部２３ａと、該小径部２３ａの開放端側に形成された大径部２３ｂとを有する。小径部２３ａには、外周部に雄ネジ部２３ｃが形成され、底部内面に圧電素子３０が両面テープや接着剤等により取り付けられる。また、大径部２３ｂには、外周部の複数個所、例えば周囲の等間隔の４箇所にガイド用突起２３ｄが形成されている。

圧電素子取付け部２３は、圧電素子３０が取り付けられた小径部２３ａを主面１２側として、雄ネジ部２３ｃが操作部２１の小径部２１ｂの雌ネジ部２１ｃに螺合され、大径部２３ｂが支持部２７に形成された開口部２７ａに挿入して配置される。なお、大径部２３ｂに形成されたガイド用突起２３ｄは、支持部２７の開口部２７ａの内周面に軸方向に延在して形成されたガイド溝２７ｂにそれぞれ係合される。軸方向は、図３における上下方向、或いは部材が配置される方向である。これにより、圧電素子取付け部２３は、開口部２７ａに軸方向に移動可能に支持される。なお、圧電素子取付け部２３は、例えば、圧電素子３０が筐体１１の短辺に沿って延在するように開口部２７ａに軸方向にスライド可能に配置される。

また、圧電素子取付け部２３には、大径部２３ｂの開放端面に軸方向に高低差を有するカム面２３ｅが形成されている。さらに、小径部２３ａには、圧電素子３０の変位（振動）により発生する音を放出する音放出孔２３ｆが複数個所、例えば周囲の等間隔の４箇所に形成されている。なお、圧電素子取付け部２３の大径部２３ｂの内周面には、回動部材２５の後述する係止爪２５ｃが係合する凹部２３ｇが周方向に亘って形成されている。凹部２３ｇは、係止爪２５ｃが凹部２３ｇの下面に係止された状態において、軸方向にクリアランスｄを有している。

振動低減部材２４は、例えば、振動伝達部材２２よりも硬度の低いスポンジからなり、第２振動部２０の第２位置において、圧電素子取付け部２３の大径部２３ｂの端面が当該振動低減部材２４を介して開口部１２ａの係止部１２ｂに当接するように、圧電素子取付け部２３の大径部２３ｂと開口部１２ａの係止部１２ｂとの間に介在される。なお、振動低減部材２４は、大径部２３ｂまたは係止部１２ｂに接着してもよい。

回動部材２５は、圧電素子取付け部２３の大径部２３ｂ内に挿入される小径部２５ａと、大径部２３ｂから露出する大径部２５ｂとを有する筒状体からなる。小径部２５ａの端部には、周方向に沿って複数個所、例えば周囲の等間隔の４箇所に係止爪２５ｃが形成されている。また、大径部２５ｂには、外周面の複数個所、例えば周囲の等間隔の３箇所に、圧電素子取付け部２３のカム面２３ｅ及び支持部２７に形成された後述する傾斜面２７ｃ、第１ストッパ部２７ｄ、第２ストッパ部２７ｅに係合可能な引き込み用リブ２５ｄが形成されている。回転部材２５は、小径部２５ａが圧電素子取付け部２３の大径部２３ｂに挿入され、係止爪２５ｃが凹部２３ｇに係合されて、支持部２７の開口部２７ａ内に配置される。

支持部２７は、主面１２とは異なる筐体１１のリアケース等の固定部材により構成される。支持部２７には、上述したように開口部２７ａが形成され、開口部２７ａにガイド溝２７ｂ、傾斜面２７ｃ、第１ストッパ部２７ｄ及び第２ストッパ部２７ｅが形成される。ここで、傾斜面２７ｃ、第１ストッパ部２７ｄ及び第２ストッパ部２７ｅは、回動部材２５の回転方向に対して、各引き込み用リブ２５ｄが同時に、第１ストッパ部２７ｄ、傾斜面２７ｃ、第２ストッパ部２７ｅ及び傾斜面２７ｃに順次位置するように形成される。なお、第１ストッパ部２７ｄは、第２振動部２０を第１位置に位置決めするためものものである。また、第２ストッパ部２７ｅは、第２振動部２０を第２位置に位置決めするためものもので、第１ストッパ部２７ｄよりも主面１２側に深い段差状に形成される。

開口部２７ａの主面１２側とは反対側の開放端は、蓋部材２７ｆにより閉塞される。なお、圧縮コイルバネ２６は、圧電素子取付け部２３の筒状部分及び回動部材２５の筒状部分を通して、圧電素子取付け部２３の底部と蓋部材２７ｆとの間に圧縮した状態で配設される。これにより、圧電素子取付け部２３及び回動部材２５は、常時、主面１２側に附勢される。

以下、本実施の形態に係る電子機器の動作について説明する。

図４は、第２振動部２０が第１位置を保持する状態を一部展開して示す断面図である。この状態では、回動部材２５の各引き込み用リブ２５ｄが、支持部２７の第１ストッパ部２７ｄに当接し、係止爪２５ｃが圧縮コイルバネ２６の附勢力により、圧電素子取付け部２３の凹部２３ｇの下面に係止される。また、操作部２１は、振動伝達部材２２を介して筐体１１に係合する。したがって、この状態で、圧電素子３０が音声信号等により駆動されて湾曲振動（変形）すると、図８（ａ）に概略図を示すように、その振動が操作部２１に伝播されて、操作部２１が振動して、その振動による音が発生する。また、操作部２１の振動が振動伝達部材２２を介して筐体１１に伝播されて、筐体１１の主面１２が振動して、その振動による音が発生する。

したがって、利用者は、例えば主面１２に自分の耳を接触させることにより、気導音と主面に接触する耳（接触部位）を振動させて伝わる振動音との双方を聞くことができる。つまり、この状態は、第１振動部を構成する筐体１１の第１状態に相当する。このように、第１状態では、操作部２１とともに、操作部２１よりも面積の大きい主面１２が振動するので、操作部２１のみが振動する場合と比較して、音量が大きくなり、低音も出易くなる。したがって、利用者は、音質の良い音を聴くことが可能となる。

その後、図４に示す状態から、操作部２１が圧縮コイルバネ２６の附勢力及び振動伝達部材２２の弾性力に抗して支持部２７側に押し込まれると、圧電素子取付け部２３は操作部２１と一体に下降する。なお、筐体１１がアクリル等の可撓性を有する場合は、操作部２１を押し込む際に、筐体１１の撓みも付加される。圧電素子取付け部２３が凹部２３ｇにおける係止爪２５ｃの軸方向のクリアランスｄを下降して、係止爪２５ｃの上端が凹部２３ｇの上面に当接すると、その後は回動部材２５が圧電素子取付け部２３と一体に下降する。そして、図５に示すように、各引き込み用リブ２５ｄが、第１ストッパ部２７ｄから下方に移動して支持部２７の傾斜面２７ｃを超えると、各引き込み用リブ２５ｄはカム面２３ｅに追従してカム面２３ｅの底部まで移動する。これにより、回動部材２５は、操作部２１の押し込みに追従して、圧電素子取付け部２３に対して回動する。

その後、操作部２１の押し込みが解除されると、操作部２１及び圧電素子取付け部２３は、圧縮コイルバネ２６の附勢力により上方に移動する。そして、圧電素子取付け部２３が上記のクリアランスｄを上昇し、凹部２３ｇの下面に係止爪２５ｃが係止されると、その後は圧電素子取付け部２３と一体に回動部材２５が上昇する。これにより、各引き込み用リブ２５ｄは、図６に示すように、カム面２３ｅから離れて支持部２７の傾斜面２７ｃに沿って回動しながら上昇する。その後、各引き込み用リブ２５ｄは、支持部２７の第２ストッパ部２７ｅの溝に落ち込んで、第２ストッパ部２７ｅに当接した状態となる。これにより、第２振動部２０は、操作部２１が第１位置よりも主面１２から突出した第２位置に保持される。また、圧電素子取付け部２３は、振動低減部材２４を介して筐体１１に係合する。

したがって、この状態で、圧電素子３０が音声信号等により駆動されて振動（変形）すると、図８（ｂ）に示すように、その振動が操作部２１に伝播されて、操作部２１が振動して、その振動による音が発生する。しかし、筐体１１は、振動低減部材２４を介して圧電素子取付け部２３に接しているため、筐体１１に伝達される振動は減衰される。その結果、主面１２は殆ど振動せず、音も発生しない。

したがって、利用者は、操作部２１に自分の耳を接触させることにより、気導音と主面に接触する耳（接触部位）を振動させて伝わる振動音との双方を聞くことができる。つまり、この状態は、第１振動部を構成する筐体１１の第２状態に相当する。また、図８（ｂ）に概略図を示すように、圧電素子３０の振動により回動部材２５側に発生した音は、圧電素子取付け部２３の音放出孔２３ｆから開口部１２ａを通して外部に放出される。ここで、圧電素子３０により回動部材２５側に発生する音と、その反対側である操作部２１から発生する音とは、位相がずれる。好適には、位相が逆となる。したがって、操作部２１から外部に漏れる気導音は、音放出孔２３ｆから放出される気導音によって減衰され、音漏れが低減されることになる。

その後、図６に示す状態から、操作部２１が圧縮コイルバネ２６の附勢力に抗して支持部２７側に押し込まれると、圧電素子取付け部２３が下降する。そして、圧電素子取付け部２３がクリアランスｄを下降して、係止爪２５ｃの上端が凹部２３ｇの上面に当接すると、その後は圧電素子取付け部２３と一体に回動部材２５が下降する。そして、図７に示すように、各引き込み用リブ２５ｄが、第２ストッパ部２７ｅから下降して支持部２７の傾斜面２７ｃを超えると、各引き込み用リブ２５ｄはカム面２３ｅに追従してカム面２３ｅの底部まで移動する。これにより、回動部材２５は、操作部２１の押し込みに追従して、圧電素子取付け部２３に対して回動する。

その後、操作部２１の押し込みが解除されると、操作部２１及び圧電素子取付け部２３は、圧縮コイルバネ２６の附勢力により上方に移動する。そして、圧電素子取付け部２３が上記のクリアランスｄを上昇し、凹部２３ｇの下面に係止爪２５ｃが係止されると、その後は圧電素子取付け部２３と一体に回動部材２５が上昇する。これにより、各引き込み用リブ２５ｄは、カム面２３ｅから離れて支持部２７の傾斜面２７ｃに沿って回動しながら上昇する。その後、各引き込み用リブ２５ｄは、支持部２７の第１ストッパ部２７ｄに落ち込んで、第１ストッパ部２７ｄに当接した状態となる。これにより、第２振動部２０は、図４に示した第１位置に保持される。

本実施の形態に係る電子機器によれば、第２振動部２０は、主面１２側に押し込まれた第１位置と、第１位置からさらに押し込まれ圧縮コイルバネ２６により附勢されることにより、第１位置よりも上昇して主面１２から突出した第２位置とを選択的に保持する、いわゆるプッシュロック機構を備えている。そして、第２振動部２０が第１位置に保持された状態で、第１振動部である主面１２を圧電素子３０の振動により人体の一部を介して伝わる振動音が発生する第１状態とすることができる。また、第２振動部２０が第２位置に保持された状態で、主面１２を、圧電素子３０が振動しても主面１２から振動音が発生しない第２状態とすることができる。これにより、第１振動部である主面１２を、振動音が発生する第１状態と、振動音が発生しない第２状態とに容易に使い分けることができる。

（第２実施の形態）
図９は、本発明の第２実施の形態に係る電子機器の要部の概略構成を示す断面図である。本実施の形態に係る電子機器は、第１実施の形態に係る電子機器の構成において、主面１２の開口部１２ａの断面形状が放物線状をなしている。この放物線状の焦点は、図９に示すように、第２振動部２０が第２位置に保持されている状態で、圧電素子３０又はその近傍に位置している。なお、操作部２１の断面形状は、第１実施の形態と同様の形状であってもよいし、開口部１２ａの断面形状と相似の形状であってもよい。

かかる構成によると、圧電素子２０から音放出孔２３ｆを経て放出される音は、開口部１２ａの放物面で反射されて主面１２のほぼ法線方向に放出される。これにより、圧電素子２０から放出される逆位相の音の反射回数が、第１実施の形態の場合と比較して少なくなり、反射による音の位相変化が少なくなる。しかも、開口部１２ａからの音の放出方向は、主面１２のほぼ法線方向となるので、操作部２１から発生された音は、開口部１２ａからの音によってより効率よく減衰され、音漏れがより効率よく低減される。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、第２振動部２０のプッシュロック機構は、他の公知の機構を採用可能である。また、主面１２側から見た第２振動部２０の形状は、円形に限らず、楕円形状や矩形状、或いは人の耳形状に合わせた形状等、適宜変更可能である。第１振動部である主面１２が、振動音が発生する第１状態と、振動音が発生しない第２状態とを取り得る構造であればよい。また、主面１２側から見た第２振動部２０の配置位置も適宜変更可能である。したがって、第２振動部２０は、主面１２の角部に形成したり、図１０に示すように、主面１２の一端部に形成したりしてもよい。

また、上記実施の形態では、第２振動部２０に圧電素子３０が搭載され、第１状態では、圧電素子３０の振動が第２振動部２０から第１振動部である筺体１１に伝達されて筺体１１から振動音が発生し、第２状態では、圧電素子３０は変形するが圧電素子３０の振動が筺体１１に伝達されず、筺体１１から振動音は発生しない構成としているが、これに限定されない。例えば、筺体１１に圧電素子３０が搭載され、圧電素子３０の振動が第２振動部２０に伝達される第３状態と、圧電素子３０の振動が第２振動部２０に伝達されない第４状態とを取り得る構成であってもよい。この場合、第３状態では、圧電素子３０の変形により第２振動部２０から振動音が発生し、第４状態では、圧電素子３０は変形するが第２振動部２０から振動音は発生しない。

また、上記の電子機器１においては、電圧が印加されると変形あるいは振動する振動素子の一例として積層型の圧電素子を挙げているが、これに限定されない。振動素子は、積層型と異なるタイプの圧電素子であってもよい。例えば、振動素子は、金属板に一枚の圧電セラミック板を貼り付けて構成される、所謂ユニモルフと呼ばれる圧電素子であってもよい。振動素子は、金属板を備えず、一枚の圧電セラミック板だけで変形する、所謂モノモルフと呼ばれる圧電素子であってもよい。振動素子は、パネル１０を振動させることができるものであれば、圧電素子と異なるものであってもよい。振動素子は、例えば、従来のダイナミックスピーカに搭載される、コイル及び磁石を備える電磁式振動素子であってもよい。振動素子は、例えば、偏心モータであってもよい。

１１筐体（第１振動部）
１２主面
２０第２振動部
２１操作部
２２振動伝達部材
２３圧電素子取付け部
２４振動低減部材
２５回動部材
２６圧縮コイルバネ
２７支持部
３０圧電素子

Claims

電圧が印加されると変形する圧電素子と、
前記圧電素子の変形により人体の一部を介して伝わる振動音が発生する第１状態と、前記圧電素子が変形しても前記振動音が発生しない第２状態とを取り得る第１振動部と、
前記圧電素子が搭載される第２振動部と、を備え、
前記第１振動部は、当該電子機器の筺体の少なくとも一部であり、
前記筺体は、主面に開口部が形成され、
前記第２振動部は、前記開口部から露出すると共に、前記第１状態で前記主面に対して固定され、前記第２状態では前記主面に対して固定されず、
前記第１状態では、前記圧電素子の変形が前記第２振動部から前記筺体に伝達されることで前記筺体から前記振動音が発生する、
電子機器。
前記圧電素子の変形により気導音が発生する、請求項１に記載の電子機器。
前記第１状態では、前記筺体及び前記第２振動部から前記気導音が発生する請求項２に記載の電子機器。
前記第２状態では、前記第２振動部から前記気導音が発生し、前記筺体からは前記気導音が発生しない、請求項３に記載の電子機器。
前記筺体と前記第２振動部との間に配置され、前記第２状態で前記第２振動部からの振動が前記筺体に伝達されることを低減する振動低減部材をさらに有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子機器。
前記第２状態では、前記第２振動部の前記主面側から発生する第１気導音が、前記第２振動部から前記開口部を介して前記主面側に伝播される第２気導音によって減衰される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電子機器。
前記開口部の断面形状は放物線状をなす、請求項６に記載の電子機器。