JP6184861B2 - 音発生器 - Google Patents

Description

本発明は、音発生器が接触する接触面を振動させて当該接触面から音を発生させる音発生器に関するものである。

従来の電子機器、例えば携帯電話機等は、電子機器に備えられたスピーカから音を発生する。従来の電子機器に使用されるスピーカは、ダイナミックスピーカが主流となっており、例えば、特許文献１には、マグネット、ボイスコイル、ダイアフラム及びこれらを収納するケースを具えたダイナミックスピーカ構造を有する振動発生装置が記載されている。

実開平５−８５１９２

しかしながら、特許文献１に記載の振動発生装置は、ダイナミックスピーカ構造を有し、音の出力がダイアフラムの大きさに依存するため、スピーカが小さいほど出力が小さくなり、状況に応じて良好な音の出力が得られない場合がある。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、状況に応じて良好な音を出力可能な音発生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音発生器は、
積層方向に沿って伸縮変形する積層型圧電素子を有する圧電振動部と、
該圧電振動部に荷重を与える錘と、
前記積層型圧電素子の駆動を許容する駆動許容状態と前記積層型圧電素子の駆動を拒否する駆動拒否状態との２つの状態を検出する検出部と、
前記２つの状態に応じて音信号の印加を制御する制御部と、を備え、
前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、前記制御部から前記積層型圧電素子に音信号を印加することで前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の前記積層方向に沿った伸縮モードの変形により当該音発生器が接触する接触面を振動させて該接触面から音を発生させる。

前記検出部が前記駆動許容状態を検出した場合、前記制御部は前記積層型圧電素子への音信号の印加を実行するものであってもよい。

前記検出部が前記駆動拒否状態を検出した場合、前記制御部は前記積層型圧電素子への音信号の印加を停止するものであってもよい。

スピーカをさらに備え、
前記検出部が前記駆動拒否状態を検出した場合、前記制御部は前記スピーカへの音信号の印加を実行するものであってもよい。

前記検出部は、前記積層型圧電素子の傾きを検出する傾き検出センサ、前記接触面から発生する音を検出するマイク、当該音発生器の振動を検出する振動検出センサ、検出対象物の存在を検出する近接センサ、及び、無線通信を介して当該音発生器の位置に関する情報を取得する無線通信部の少なくとも１つを備えていてもよい。

前記検出部は、前記２つの状態を定期的に検出するものであってもよい。

また、上記目的を達成する本発明に係る音発生器は、
スピーカと、
積層方向に沿って伸縮変形する積層型圧電素子を有する圧電振動部と、
該圧電振動部に荷重を与える錘と、
第１の検出機構及び第２の検出機構のそれぞれにおいて前記積層型圧電素子の駆動を許容する駆動許容状態と前記積層型圧電素子の駆動を拒否する駆動拒否状態との２つの状態を検出する検出部と、
前記２つの状態に応じて音信号の印加を制御する制御部と、を備え、
前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、前記制御部から前記積層型圧電素子に音信号を印加することで前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の前記積層方向に沿った伸縮モードの変形により当該音発生器が接触する接触面を振動させて該接触面から音を発生させる。

前記検出部が前記第１の検出機構及び前記第２の検出機構の双方において前記駆動許容状態を検出した場合、前記制御部は、前記積層型圧電素子への音信号の印加を実行し、前記スピーカへの音信号の印加を停止するものであってもよい。

前記検出部が前記第１の検出機構及び前記第２の検出機構のいずれかにおいて前記駆動拒否状態を検出した場合、前記制御部は、前記積層型圧電素子への音信号の印加を停止し、前記スピーカへの音信号の印加を実行するものであってもよい。

前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、前記制御部から前記積層型圧電素子に音信号を印加することで前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の前記積層方向に沿った伸縮モードの変形により当該音発生器が載置される載置面を振動させて該載置面から音を発生させるものであってもよい。

前記圧電振動部は、前記積層型圧電素子の変形に起因する振動を前記接触面に伝えて前記接触面を振動させる被覆部材を含んでいてもよい。

上記のように構成された本発明によれば、状況に応じて良好な音を出力可能な音発生器を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る音発生器の概略構成を示す外観斜視図である。 図１の携帯電話機の裏面側を分解して示す要部の外観斜視図である。 図２の積層型圧電素子の構成を示す図である。 積層型圧電素子の変形例を示す図である。 図１の圧電振動部の部分拡大断面図である。 携帯電話機の裏面側におけるスタンドの変形例を示す図である。 図１の携帯電話機の要部の機能ブロック図である。 図１の携帯電話機についてスタンドを使用して接触面に載置した状態を示す側面図である。 図１の携帯電話機が行う音出力の動作手順を示すフローチャートである。 図７のＤＳＰによるフィルタ処理の周波数特性の一例を示す図である。 図１の携帯電話機における圧電振動部及び脚部の配置を示す図である。 図１の携帯電話機における圧電振動部の動作を説明するための概略図である。 図１の携帯電話機が行う音出力の動作手順の変形例を示すフローチャートである。 圧電振動部の保持形態の三つの変形例を示す図である。 圧電振動部の変形例を示す要部の概略構成を示す図である。

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。

図１は、本発明の一実施の形態に係る音発生器の外観斜視図である。本実施の形態に係る音発生器は、スマートフォン等の携帯電話機１０と、圧電振動部６０とを有する。後述するように、携帯電話機１０は、圧電振動部６０に荷重を与える錘（音発生器の錘）として作用するものである。本実施の形態に係る音発生器は、携帯電話機１０の本体２０の一方の長辺である下面２０ａ側に、音発生器用の圧電振動部６０を備える。下面２０ａは、携帯電話機１０を横置きに机等の接触面に載置したときに接触面と対向する。

本体２０には、携帯電話機１０の前面側にパネル３０、入力部３１、スピーカ４０及びマイク７１が配置されており、パネル３０の下側に図１にパネル３０の一部を切り欠いて示すように、表示部５０が保持されている。また、本体２０には、下面２０ａの逆側に位置する上面２０ｂ側に、近接センサ７２が配置されている。スピーカ４０、マイク７１及び近接センサ７２は、携帯電話機１０において、２つの状態を検出する検出部を構成する検出機構である。検出部が検出する２つの状態及びその具体的な検出方法については後述する。本体２０の裏面側は、バッテリパックやカメラユニット等が搭載されて、バッテリリッド２１で覆われている。

パネル３０は、接触を検出するタッチパネル、または表示部５０を保護するカバーパネル等からなり、例えばガラス、またはアクリル等の合成樹脂により形成される。パネル３０は、例えば長方形状である。パネル３０は、平板であってもよいし、表面が滑らかに傾斜する曲面パネルであってもよい。パネル３０は、タッチパネルである場合、利用者の指、ペン、またはスタイラスペン等の接触を検出する。タッチパネルの検出方式は、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（または超音波方式）、赤外線方式、電磁誘導方式、及び荷重検出方式等の任意の方式を用いることができる。本実施の形態では、説明の便宜上、パネル３０は、タッチパネルとする。

入力部３１は、利用者からの操作入力を受け付けるものであり、例えば、操作ボタン（操作キー）から構成される。なお、パネル３０も表示部５０に表示されるソフトキー等への利用者からの接触を検出することにより、利用者からの操作入力を受け付けることができる。

表示部５０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、または無機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスである。

スピーカ４０は、例えばダイナミックスピーカやコンデンサスピーカ等の音出力デバイスであり、携帯電話機１０が備える制御部から印加された音信号に基づいて音を出力する。

マイク７１は、通話中は利用者の音声を検出し、圧電振動部６０による音発生中は接触面から発生する音を検出する。また、近接センサ７２は、検出対象物の存在を非接触で検出するセンサであり、例えば、カメラ、赤外線センサまたは音波センサ等とすることができる。

図２は、図１の携帯電話機１０の裏面側を分解して示す要部の概略斜視図である。本体２０の裏面側には、バッテリパック８０やカメラユニット８１等が搭載される。また、携帯電話機１０は、本体２０の内部に、圧電振動部６０の後述する圧電素子の傾きを検出する傾き検出センサ７３と、携帯電話機１０に与えられる振動を検出する振動検出センサ７４と、無線通信部７５とを備える。傾き検出センサ７３及び振動検出センサ７４は、２つの状態を検出する検出部を構成する検出機構であり、例えば加速度センサにより構成される。また、無線通信部７５は、携帯電話機１０としての公知の通信機能を有し、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）機能による位置情報を取得したり、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）のアクセスポイントの接続情報を取得したりすることによって、携帯電話機１０の位置に関する情報を取得することができる。

携帯電話機１０は、本体２０の裏面側に、圧電振動部６０を収納保持する保持部１００を備える。保持部１００は、本体２０の短手方向に沿って延在し、下面２０ａに開口する一様な幅を有するスリット１０１を有する。

圧電振動部６０は、圧電素子６１と、Ｏリング６２と、被覆部材である絶縁性のキャップ６３とを備える。圧電素子は、電気信号（電圧）を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮または屈曲する素子である。これらの素子は、例えばセラミックや水晶からなるものが用いられる。圧電素子は、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、バイモルフを積層した（例えば８層から４０層程度積層した）積層型バイモルフ素子や、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成されるスタックタイプのものがある。ユニモルフは電気信号が印加されると伸縮し、バイモルフは電気信号が印加されると屈曲し、スタックタイプの積層型圧電素子は電気信号が印加されると積層方向に沿って伸縮する。

本実施の形態では、圧電素子６１がスタックタイプの積層型圧電素子からなる。積層型圧電素子６１は、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に拡大した断面図及び平面図を示すように、例えばＰＺＴ等のセラミックスからなる誘電体６１ａと、断面櫛歯状の内部電極６１ｂとが交互に積層されて構成される。内部電極６１ｂは、第１側面電極６１ｃと接続されるものと、第２側面電極６１ｄに接続されるものとが交互に積層されて、それぞれ第１側面電極６１ｃまたは第２側面電極６１ｄに電気的に接続される。

図３（ａ）及び（ｂ）に示した積層型圧電素子６１は、一方の端面に、第１側面電極６１ｃに電気的に接続された第１リード接続部６１ｅと、第２側面電極６１ｄに電気的に接続された第２リード接続部６１ｆとが形成されている。第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆには、それぞれ第１リード線６１ｇ及び第２リード線６１ｈが接続される。また、第１側面電極６１ｃ、第２側面電極６１ｄ、第１リード接続部６１ｅ、及び第２リード接続部６１ｆは、第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆに、それぞれ第１リード線６１ｇ及び第２リード線６１ｈが接続された状態で、絶縁層６１ｉで覆われている。

積層型圧電素子６１は、積層方向の長さが例えば５ｍｍ〜１２０ｍｍである。また、積層型圧電素子６１の積層方向と直交する方向の断面形状は、例えば２ｍｍ角〜１０ｍｍ角の略正方形状や、正方形状以外の任意の形状とすることができる。なお、積層型圧電素子６１の積層数や断面積は、錘となる携帯電話機１０の重量（携帯電子機器の場合は、例えば８０ｇ〜８００ｇ）に応じて、圧電振動部６０が接触する机等の接触面１５０から発生する音の音圧あるいは音質が十分確保できるように、適宜決定される。

積層型圧電素子６１には、図７において後述するように、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１２０を介して、制御部１３０から音信号（再生音信号）が供給される。換言すれば、積層型圧電素子６１には、ＤＳＰ１２０を介して、制御部１３０から音信号に応じた電圧が印加される。制御部１３０から印加される電圧が交流電圧の場合には、第１側面電極６１ｃに正の電圧が印加されるときには、第２側面電極６１ｄには負の電圧が印加される。反対に、第１側面電極６１ｃに負の電圧が印加されるときには、第２側面電極６１ｄには正の電圧が印加される。第１側面電極６１ｃ及び第２側面電極６１ｄに電圧が印加されると、誘電体６１ａに分極が起こり、積層型圧電素子６１は電圧が印加されない状態から伸縮する。積層型圧電素子６１の伸縮の方向は、誘電体６１ａと内部電極６１ｂの積層方向にほぼ沿っている。あるいは、積層型圧電素子６１の伸縮方向は、誘電体６１ａと内部電極６１ｂの積層方向とほぼ一致している。積層型圧電素子６１は、積層方向にほぼ沿って伸縮するため、伸縮方向の振動伝達効率がよいという利点がある。

なお、図３（ａ）及び（ｂ）において、第１側面電極６１ｃ及び第２側面電極６１ｄは、内部電極６１ｂに交互に接続され、かつ第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆにそれぞれ接続されたスルーホールとすることもできる。また、図３（ａ）及び（ｂ）において、第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆは、図４に示すように、積層型圧電素子６１の一端部において第１側面電極６１ｃ及び第２側面電極６１ｄに形成してもよい。

積層型圧電素子６１は、図５に部分拡大断面図を示すように、第１リード接続部６１ｅ及び第２リード接続部６１ｆを有する一端部側面が、本体２０の保持部１００のスリット１０１に接着剤１０２（例えば、エポキシ樹脂）を介して固定される。また、積層型圧電素子６１の他端部には、キャップ６３が挿入されて、接着剤１０２により固定される。

キャップ６３は、積層型圧電素子６１による伸縮振動を、机等の接触面１５０に確実に伝達できる材質、例えば硬質プラスチック等により形成される。なお、接触面１５０の傷つきを抑制したい場合には、キャップ６３は、硬質プラスチックではなく、比較的軟らかいプラスチックであっても良い。キャップ６３には、積層型圧電素子６１に装着された状態で、スリット１０１内に位置する進入部６３ａと、本体２０から突出する突出部６３ｂとが形成されており、スリット１０１内に位置する進入部６３ａの外周にＯリング６２が配置される。Ｏリング６２は、例えばシリコーンゴムによって形成される。Ｏリング６２は、積層型圧電素子６１の可動保持用であると同時に、スリット１０１の内部に水分または塵を侵入しにくくする。また、突出部６３ｂは、先端部が半球形状に形成されている。なお、突出部６３ｂの先端部は、半球形状に限らず、机等の接触面１５０に確実に点接触または面接触して、積層型圧電素子６１による伸縮振動を伝達できる形状であれば任意の形状とすることができる。また、図５において、Ｏリング６２と、積層型圧電素子６１のスリット１０１への接着部との間の隙間に、ゲル等を充填して防塵防水効果をより高めることもできる。圧電振動部６０は、保持部１００に装着され、本体２０にバッテリリッド２１が装着された状態で、キャップ６３の突出部６３ｂが本体２０の下面２０ａから突出する。また、キャップ６３の突出部６３ｂは、本体２０の下面２０ａと対向する面である対向面６３ｃを有する。図５に示すように、積層型圧電素子６１に電圧が印加されておらず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態で、対向面６３ｃは、下面２０ａから長さｄだけ離間している。

再び図２を参照すると、携帯電話機１０は、バッテリリッド２１つまり本体２０に、開閉可能なスタンド９０を備える。スタンド９０は、脚部９１と、開閉時の支点となる取付部９２とを有する。本実施の形態においては、スタンド９０は、本体２０への収納状態において、本体２０の下面２０ａと逆側の上面２０ｂ側に取付部９２を有し、本体２０の短手方向に沿って下面２０ａ側に延在する脚部９１を有する。携帯電話機１０の本体２０には、バッテリリッド２１が備えるスタンド９０を収納するための空間８２が設けられている。携帯電話機１０は、下面２０ａ側を下方にして机等の水平な接触面１５０上に載置された際、すなわち携帯電話機１０が横置きに立てられた際に、少なくとも脚部９１及び圧電振動部６０が接触面１５０上に接して支持される。スタンド９０は、好ましくは、携帯電話機１０が横置きに立てられた際に、パネル３０の傾斜角度が調整可能なように設けられる。

また、スタンド９０は、上述の形態に限られない。例えば、スタンド９０は、図６（ａ）に示すように、本体２０への収納状態において、本体２０の下面２０ａ側に取付部９２を有し、本体２０の短手方向に沿って上面２０ｂ側に延在するように脚部９１が構成されていてもよい。また、例えば、スタンド９０は、図６（ｂ）に示すように、本体２０への収納状態において、本体２０の一方の側面側に取付部９２を有し、本体の長手方向に沿って他方の側面側に脚部９１が延在するように構成されていてもよい。また、携帯電話機１０は、例えば図６（ｃ）のように、複数のスタンド９０を備えていてもよい。

図７は、携帯電話機１０の要部の機能ブロック図である。携帯電話機１０は、上述したパネル３０、入力部３１、スピーカ４０、表示部５０、積層型圧電素子６１、マイク７１、近接センサ７２、傾き検出センサ７３、振動検出センサ７４及び無線通信部７５の他に、ＤＳＰ１２０及び制御部１３０を備える。マイク７１、近接センサ７２、傾き検出センサ７３、振動検出センサ７４及び無線通信部７５は、検出部７０を構成する検出機構の例である。なお、検出部７０は、図７に示す５つの検出機構を全て備えていることは必ずしも必要ではなく、少なくとも１つの検出機構を備えていればよい。パネル３０、入力部３１、表示部５０及び各検出機構７１乃至７５は、制御部１３０に接続される。また、スピーカ４０及び積層型圧電素子６１は、ＤＳＰ１２０を介して制御部１３０に接続される。ＤＳＰ１２０は、制御部１３０に内蔵させてもよい。

制御部１３０は、携帯電話機１０の全体の動作を制御するプロセッサである。制御部１３０は、検出部７０が検出する２つの状態に応じて、ＤＳＰ１２０を介してスピーカ４０または積層型圧電素子６１に印加する再生音信号（通話相手の音声または着信メロディもしくは音楽を含む楽曲等の再生音信号に応じた電圧）を制御する。なお、再生音信号は、内部メモリに記憶された音楽データに基づくものでもよいし、外部サーバ等に記憶されている音楽データがネットワークを介して再生されるものであってもよい。

ここで、検出部７０が各検出機構を使用して行う２つの状態の検出について説明する。検出部７０は、いずれかの検出機構を使用して、圧電素子６１の駆動を許容する駆動許容状態と、圧電素子６１の駆動を拒否する駆動拒否状態との２つの状態を検出する。

まず、検出機構としてマイク７１を使用する場合について説明する。携帯電話機１０を、例えば布団等の上に載置して使用した場合、圧電素子６１の振動は、接触面１５０である柔らかい布団により吸収される。そのため、接触面１５０からは良好な音が得にくい。従って、圧電素子６１を駆動することにより音を発生させようとする場合、横置きに立てられた携帯電話機１０の接触面１５０は、所定の設定値以上の音量が発生される硬質の材料であることが好ましい。また、接触面１５０が柔らかい場合には、圧電素子６１を駆動するのではなく、スピーカ４０から音を発生させるのがよい。従って、接触面１５０から発生する音の音量に応じて、制御部１３０が圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御することが好ましい。

そこで、まずマイク７１が、接触面１５０から発生する音を取得し、検出部７０が、取得された音の音量が設定値以上であるか否かに基づき、駆動許容状態と駆動拒否状態とを検出する。そして、検出部７０が検出した状態に応じて、制御部１３０は圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御する。具体的には、携帯電話機１０の利用者が再生しようとしている音を出力する前に、制御部１３０は、まず圧電素子６１に音信号として一定レベルの純音スイープ信号を印加し、圧電素子６１を振動させることによって接触面１５０から音を発生させる。そして、接触面１５０が発生する音をマイク７１により取得し、取得された音の音量が設定値以上の場合、検出部７０は駆動許容状態であることを検出する。一方、取得された音の音量が設定値未満の場合、検出部７０は駆動拒否状態であることを検出する。状態を検出するために使用される音量の設定値は、任意の値に設定することができ、例えば４０ｄｂとすることができる。なお、純音スイープ信号は、人間の耳に聞こえにくい周波数域の信号であってもよい。

検出部７０が駆動許容状態を検出した場合、制御部１３０は、圧電素子６１への音信号の印加を行う。一方、検出部７０が駆動拒否状態を検出した場合、制御部１３０は、圧電素子６１への音信号の印加を行わず、または既に音信号を印加している場合には、音信号の印加を停止する。圧電素子６１への音信号の印加を行わない場合、制御部１３０は、スピーカ４０への音信号の印加を行ってもよい。なお、検出部７０が駆動許容状態または駆動拒否状態を検出した後の、かかる制御部の動作は、後述する他の検出機構の場合も同様である。

マイク７１を使用した２つの状態の検出は、音信号の印加前に１度のみ行うものであってもよく、また、圧電素子６１への音信号の印加を行っている間にも引き続いて行うものであってもよい。また、後述する振動検出センサ７４により、携帯電話機１０の移動が検出された場合に、マイク７１を使用した状態の検出を行ってもよい。圧電素子６１への音信号の印加を行う間に、引き続き検出部７０にて状態を検出する場合には、検出部７０は、圧電素子６１への音信号の印加により接触面１５０から発生している音をマイク７１から取得して、取得した音の音量が設定値以上であるか否かに基づいて、状態を検出しても良い。この検出は、継続的に行ってもよく、また、定期的または不定期的に行ってもよい。また、圧電素子６１に印加された音信号により接触面１５０から発生している音に基づいて状態の検出を行う場合、２つの状態を検出するために使用する音量の設定値は、純音スイープ信号により状態の検出を行う場合の設定値と異なるものとすることができる。例えば、利用者が携帯電話機１０から出力される音量を大きく設定している場合には、状態の検出に使用される音量の設定値を大きくすることができる。

また、マイク７１は、接触面１５０から発生している音の他に、周囲の騒音を取得する場合がある。騒音の影響による状態の誤検出を防ぐために、携帯電話機１０は、制御部１３０からの音信号の出力が低い場合または出力がない場合に、周囲の音をマイク７１から取得して携帯電話機１０の図示しない記憶部に記憶し、状態の検出を行う際に、マイク７１から取得された音から、記憶された騒音に相当する音をキャンセルする処理を行った後、状態の検出を行ってもよい。

次に、検出機構として近接センサ７２を使用する場合について説明する。例えば、圧電素子６１に音信号を印加して接触面１５０から発生する音を利用者が聞いている場合であっても、利用者が一時的に携帯電話機１０から離れる場合がある。その場合には、音を聞こうとする利用者が携帯電話機１０の周囲にいないため、音を発生させる必要はない。従って、利用者が携帯電話機１０から離れた場合に自動的に音を停止させることができれば好都合である。すなわち、周囲に人がいるか否かに応じて、制御部１３０が圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御することが好ましい。

そこで、近接センサ７２が周囲に人がいるか否かに関する情報を取得し、検出部７０が、取得した情報に基づいて駆動許容状態と駆動拒否状態とを検出し、検出した状態に応じて、制御部１３０は圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御する。具体的には、近接センサ７２が、携帯電話機１０の周囲に検出対象物が存在することを確認した状態である場合、検出部７０は、駆動許容状態であることを検出し、近接センサ７２が、携帯電話機１０の周囲に検出対象物が存在することを確認していない状態である場合、検出部７０は、駆動拒否状態であることを検出する。すなわち、人という検出対象物が携帯電話機１０の周囲に存在することを近接センサ７２が確認すると、検出部７０は駆動許容状態であることを検出するため、制御部１３０は、圧電素子６１への音信号の印加を行う。一方、近接センサ７２が携帯電話機１０の周囲に人がいないことを確認すると、検出部７０は駆動拒否状態であることを検出し、圧電素子６１への音信号の印加を停止することができる。

近接センサ７２は、常時携帯電話機１０の周囲における検出対象物の有無を確認していてもよく、また、定期的または不定期的に確認してもよい。また、上述の例では、近接センサ７２が検出対象物の存在を確認した場合に検出部７０が駆動許容状態を確認し、近接センサ７２が検出対象物の存在を確認していない場合に検出部７０が駆動拒否状態を確認するとして説明したが、検出部７０が駆動許容状態と駆動拒否状態との検出を逆転させるように構成してもよい。すなわち、近接センサ７２が検出対象物の存在を確認していない場合に、検出部７０が駆動許容状態を確認し、制御部１３０が圧電素子６１への音信号の印加を行ってもよい。反対に、近接センサ７２が、検出対象物の存在を確認した場合に、検出部７０が駆動拒否状態を確認し、制御部１３０が圧電素子６１への音信号の印加を停止してもよい。

次に、検出機構として傾き検出センサ７３を使用する場合について、図８を用いて説明する。図８は、携帯電話機１０が、スタンド９０を使用して机等の水平な接触面１５０上に載置した様子を示す。図８に示すように、携帯電話機１０は、圧電振動部６０及びスタンド９０（脚部９１）によって接触面１５０上に支持される。携帯電話機１０は、最下端部２０１を有する。最下端部２０１は、携帯電話機１０のうち、携帯電話機１０が下面２０ａ側を下方にして机等の水平な接触面１５０上に載置されたときに、圧電振動部６０が存在しないと仮定した場合に接触面１５０と当接する箇所である。携帯電話機１０の最下端部２０１は、例えば本体２０の角部であるが、これに限られない。下面２０ａに、下面２０ａから突出する突出部が設けられている場合には、その突出部が携帯電話機１０の最下端部２０１となってもよい。突出部は、例えばサイドキーまたはコネクタキャップ等である。

図８（ａ）に示すように、携帯電話機１０を横置きに載置した際に、圧電素子６１が鉛直方向に対してなす角θ（傾きθ）が所定の角度θ_０未満の場合（図８（ａ）におけるθ_１の場合）には、圧電振動部６０に、錘としての携帯電話機１０からの荷重が十分に与えられる。これにより、圧電振動部６０は接触面１５０を適切に振動させることができ、接触面１５０から良好な音が発生する。一方、図８（ｂ）に示すように、圧電素子６１が鉛直方向に対してなす角θ（傾きθ）が所定の角度θ_０以上の場合（図８（ｂ）におけるθ_２の場合）には、携帯電話機１０から圧電振動部６０に充分な荷重が与えられない。その結果、接触面１５０から良好な音が発生しにくくなる。また、圧電素子６１の角がθ_２の場合には、圧電素子６１の角がθ_１の場合と比較して、圧電素子６１が振動して接触面１５０に与える力の反作用として、携帯電話機１０の本体２０が受ける水平成分の力が大きくなる。そのため、携帯電話機１０が横滑りして移動する場合がある。携帯電話機１０が移動した場合、携帯電話機１０が、例えば机等に載置されていると、携帯電話機１０が机から落下して、落下の衝撃により携帯電話機１０または圧電振動部６０が故障するおそれがある。また、角θ_２が大きく、最下端部２０１が接触面１５０に接触すると、圧電素子６１が振動した場合に、最下端部２０１と接触面１５０との間で異音が発生する場合がある。従って、圧電素子６１の傾きθに応じて、圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御することが好ましい。

そこで、傾き検出センサ７３が圧電素子６１の傾きを検出し、検出部７０が、圧電素子６１の傾きθに基づいて、駆動許容状態と駆動拒否状態とを検出する。そして、検出部７０が検出した状態に応じて、制御部１３０は圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御する。具体的には、圧電素子６１の傾きθが所定の角度θ_０未満の場合、検出部７０は駆動許容状態であることを検出する。一方、圧電素子６１の傾きθが所定の角度θ_０以上の場合、検出部７０は駆動拒否状態であることを検出する。所定の角度θ_０は、例えば、携帯電話機１０及び圧電振動部６０の大きさ、携帯電話機１０の重さ、スタンド９０の長さ及び配置等に基づいて、適宜定めることができ、例えば、３０度とすることができる。

次に、検出機構として振動検出センサ７４を使用する場合について説明する。携帯電話機１０を、例えば布団等の上に載置して使用した場合、圧電素子６１の振動は、接触面１５０である柔らかい布団により吸収される。そのため、接触面１５０からは良好な音が得にくい。従って、圧電素子６１を駆動することにより音を発生させようとする場合、横置きに立てられた携帯電話機１０の接触面１５０は、圧電素子６１の振動が充分に伝達される硬質の材料であることが好ましい。また、接触面１５０が柔らかい場合には、圧電素子６１を駆動するのではなく、スピーカ４０から音を発生させるのがよい。従って、接触面１５０が硬質の材料であるか否か応じて、制御部１３０が圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御することが好ましい。ここで、圧電素子６１が駆動して接触面１５０から音を発生させる場合、接触面１５０が充分に硬いと、携帯電話機１０は、圧電素子６１が振動して接触面１５０に与える力の反作用としての振動を受け、圧電素子６１の振動に応じた振幅で振動する。すなわち、振動検出センサ７４が携帯電話機１０の振動を検出することにより、接触面１５０が硬質の材料であるか否かを判断することができる。

そこで、振動検出センサ７４が携帯電話機１０の振動を検出し、検出部７０が、携帯電話機１０の振動に基づいて、駆動許容状態と駆動拒否状態とを検出する。そして、検出部７０が検出した状態に応じて、制御部１３０は圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御する。具体的には、振動検出センサ７４は、携帯電話機１０の振動波形を取得する。接触面１５０が充分に硬質で圧電素子６１の振動を吸収しない場合、携帯電話機１０は、圧電素子６１の振動による振幅と同じ振幅で振動することとなるが、接触面１５０の材質が充分に硬質でない場合には、その材質に応じて吸収された圧電素子６１の振動の分、携帯電話機１０の振幅も減少する。従って、検出部７０は、圧電素子６１の振動の振幅に対する携帯電話機１０の振動の振幅の比率が、所定の比率以上であるか否かにより、２つの状態を検出する。圧電素子６１の振幅に対する携帯電話機１０の振幅の比率が、所定の比率以上である場合、検出部７０は駆動許容状態を検出し、所定の比率未満である場合、検出部７０は駆動拒否状態を検出する。この所定の比率は、任意に定めることができ、例えば５０％とすることができる。所定の比率を５０％とした場合、例えば圧電素子６１の伸び量（振幅）が１０μｍであるとすると、携帯電話機１０の振幅が、５μｍ以上のときに、検出部７０は駆動許容状態を検出し、５μｍ未満のときに、検出部７０は駆動拒否状態を検出する。

なお、振動検出センサ７４を用いることによって、携帯電話機１０が圧電素子６１の振動の反作用として受ける振動の振幅を検出できるだけでなく、携帯電話機１０の移動を検出することもできる。携帯電話機１０の移動の検出は、振動検出センサ７４が携帯電話機１０の振動周波数を検出することにより行われる。例えば、振動検出センサ７４が、人間が歩行するときの振動周波数である１〜２ｋＨｚの周波数の振動を検出したとする。この場合、検出部７０は、携帯電話機１０が移動しており、接触面１５０上に載置されていないと認識し、駆動拒否状態を検出する。振動検出センサ７４がかかる周波数の振動を検出しない場合には、検出部７０は、駆動許容状態を検出することができる。

次に、検出機構として無線通信部７５を使用する場合について説明する。ここでは、無線通信部７５は、携帯電話機１０の位置に関する情報として、ＧＰＳ機能による位置情報を取得するとして説明する。携帯電話機１０を用いて音を発生するに際し、例えば図書館のような公共施設等、音を発生させるのに相応しくない場所が存在する。このような場所においては、携帯電話機１０が自動的に音を停止させることができれば好都合である。すなわち、携帯電話機１０の位置する場所応じて、制御部１３０が圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御することが好ましい。

そこで、無線通信部７５がＧＰＳ機能を使用して位置情報を取得し、検出部７０が、位置情報に基づいて駆動許容状態と駆動拒否状態とを検出し、検出した状態に応じて、制御部１３０は圧電素子６１またはスピーカ４０への音信号の印加を制御する。具体的には、例えば携帯電話機１０から音を出力するのが不適切である場所を、利用者が予め検出部７０に登録しておく。そして、無線通信部７５が取得した位置情報に基づき、携帯電話機１０が予め登録された位置にあることが検出部７０により確認されると、検出部７０は駆動拒否状態を検出する。この場合、制御部１３０は、音信号の印加を停止することができる。一方、携帯電話機１０が予め登録された位置にないことが検出部７０により確認された場合には、検出部７０は駆動許容状態を検出する。この場合、制御部１３０は、音信号の印加を行うことができる。

上述の例では、携帯電話機１０から音を出力するのが不適切である場所を、予め検出部７０に登録するとして説明したが、携帯電話機１０から音を出力することが許容される場所を、予め検出部７０に登録してもよい。例えば、自宅等の利用者の私的な場所を予め検出部７０に登録する。そして、無線通信部７５が取得した位置情報に基づき、携帯電話機１０が予め登録された位置にあることが検出部７０により確認されると、検出部７０は駆動許容状態を検出する。この場合、制御部１３０は、音信号の印加を行うことができる。反対に、携帯電話機１０が予め登録された位置にないことが検出部７０により確認された場合には、検出部７０は駆動拒否状態を検出する。この場合、制御部１３０は、音信号の印加を停止することができる。

携帯電話機１０は、以上説明した検出部７０及び制御部１３０の動作に基づいて、音を出力する。図９は、携帯電話機１０が行う音出力の動作手順を示すフローチャートである。

まず、携帯電話機１０において、検出部７０のいずれかの検出機構が、２つの状態を判断するための情報を取得する（ステップＳ１０１）。２つの状態を判断するための情報は、例えば、検出機構がマイク７１の場合は、接触面１５０から発生する音であり、検出機構が近接センサ７２の場合は、検出対象物が周囲に存在するか否かに関する情報である。続いて、検出部７０は、検出機構が取得した情報に基づいて、携帯電話機１０が駆動許容状態または駆動拒否状態のいずれであるかを検出する（ステップＳ１０２）。

検出部７０が駆動許容状態を検出した場合（ステップＳ１０２の駆動許容状態）、制御部１３０は、圧電素子６１への音信号の印加を決定する（ステップＳ１０３）。そして、制御部１３０は、圧電素子６１へ音信号を印加する（ステップＳ１０６）。一方、検出部７０が駆動拒否状態を検出した場合（ステップＳ１０２の駆動拒否状態）、制御部１３０は、スピーカ４０を駆動するか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

例えば、近接センサ７２が周囲に人がいないことを検出したことにより、検出部７０が駆動拒否状態を検出している場合、携帯電話機１０はスピーカ４０から音を出力する必要がない。かかる場合、制御部１３０は、スピーカを駆動しないと判断することができる。また、例えば、無線通信部７５が、携帯電話機１０が図書館にいることを検出したことにより、検出部７０が駆動拒否状態を検出している場合、携帯電話機１０のスピーカ４０から音を出力するのは適当ではない。かかる場合、制御部１３０は、スピーカを駆動しないと判断することができる。このように、制御部１３０がスピーカ４０を駆動するか否かの判断は、各検出機構の情報に基づき判断することができる。しかしながら、制御部１３０の判断は、これに限定されることなく、さらに異なる判断基準やアルゴリズムを設けることによって行ってもよい。

制御部１３０がスピーカ４０を駆動すると判断した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、制御部１３０は、スピーカ４０への音信号の印加を決定する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１３０は、スピーカ４０へ音信号を印加する（ステップＳ１０６）。一方、制御部１３０がスピーカ４０を駆動しないと判断した場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、制御部１３０は、音信号を印加せず、このフローを終了する。検出部７０が定期的または不定期的に２つの状態を検出することにより、携帯電話機１０はこのフローを繰り返してもよい。

携帯電話機１０がこのフローを繰り返すことにより、音信号の印加先が圧電素子６１及びスピーカ４０の間で切り替わることにより音の出力先が切り替わった場合、携帯電話機１０は、音の出力先が切り替わったことを利用者に通知してもよい。この利用者への通知は、種々の方法により行うことができ、例えば、携帯電話機１０の表示部５０に音の出力先を表示してもよい。また、例えば、音の出力先が切り替わったときに、出力先が切り替わったことを示す通知音を、出力する音に挿入してもよい。

また、例えば、検出部７０が駆動拒否状態を検出している場合、携帯電話機１０は、駆動拒否状態であることを利用者に通知してもよい。駆動拒否状態であることの通知は種々の方法により行うことができ、例えば、携帯電話機の表示部５０に表示したり、携帯電話機１０に別途ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を設けて、このＬＥＤを点灯させたりすることにより行うことができる。

再び図７を参照すると、ＤＳＰ１２０は、制御部１３０からのデジタル信号に対して、イコライジング処理、Ｄ／Ａ変換処理、昇圧処理、フィルタ処理等の所要の信号処理を行って、スピーカ４０及び圧電素子６１に所要の音信号を印加する。

積層型圧電素子６１に印加する再生音信号の最大電圧は、例えば１０Ｖpp〜５０Ｖppとすることができるが、かかる範囲に限定されず、携帯電話機１０の重量や積層型圧電素子６１の性能に応じて適宜調整可能である。また、積層型圧電素子６１に印加される音信号は、直流電圧がバイアスされてもよく、そのバイアス電圧を中心に最大電圧が設定されてもよい。

また、積層型圧電素子６１に限らず、圧電素子は、一般に高周波ほど電力損失が大きい。そのため、ＤＳＰ１２０による積層型圧電素子６１への音信号のフィルタ処理は、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰またはカットする周波数特性、あるいは漸次にまたは段階的に減衰率が高くなる周波数特性を有するように設定される。図１０は、一例として、カットオフ周波数を約２０ｋＨｚとした場合の周波数特性を示す。このように高周波成分を減衰またはカットすることにより、消費電力を抑制できる。

次に、図１１を用いて、圧電振動部６０及び脚部９１の配置について説明する。図１１は、携帯電話機１０が、下面２０ａ側を下方にして机等の水平な接触面１５０上に載置された様子を示す。ここで、机は、被接触部材の一例であり、接触面１５０は、音発生器が載置される接触面の一例である。図１１に示すように、携帯電話機１０は、少なくとも脚部９１及び圧電振動部６０が接触面１５０上に接して支持される。点Ｇは、携帯電話機１０の重心である。すなわち、点Ｇは、音発生器の錘の重心である。

図１１において、脚部９１は、最下端部９１１を有する。最下端部９１１は、脚部９１のうち、携帯電話機１０が下面２０ａ側を下方にして机等の水平な接触面１５０上に載置されたとき接触面１５０と当接する箇所である。

圧電振動部６０は、最下端部６０１を有する。最下端部６０１は、圧電振動部６０のうち、携帯電話機１０が下面２０ａ側を下方にして机等の水平な接触面１５０上に載置されたとき接触面１５０と当接する箇所である。最下端部６０１は、例えばキャップ６３の先端部である。

図１１において、点線Ｌは、携帯電話機１０が下面２０ａ側を下方にして机等の水平な接触面１５０上に載置されたとき、携帯電話機１０の重心Ｇを通り接触面１５０に垂直な線（仮想の線）である。一点鎖線Ｉは、圧電振動部６０が存在しないと仮定した場合に、脚部９１の最下端部９１１と携帯電話機１０の最下端部２０１とを結ぶ線（仮想の線）である。また、点線Ｌ１は、最下端部６０１を通り接触面１５０に垂直な線（仮想の線）である。点線Ｌ２は、最下端部９１１を通り接触面１５０に垂直な線（仮想の線）である。点線Ｌ１は、水平方向で点線Ｌから長さＤ１離間している。点線Ｌ２は、水平方向で点線Ｌから長さＤ２離間している。

図１１において、領域Ｒ２は、携帯電話機１０において点線Ｌによって区切られる一方側の領域である。また、領域Ｒ１は、携帯電話機１０において点線Ｌによって区切られる他方側の領域である。脚部９１は、領域Ｒ２側に設けられる。また、圧電振動部６０は、下面２０ａにおいて、領域Ｒ１側に設けられる。

圧電振動部６０は、領域Ｒ１側において、点線Ｌにできるだけ近い位置に設けられることが好ましい。これにより、圧電振動部６０にかかる垂直方向の荷重が、圧電振動部６０が領域Ｒ１側において点線Ｌから離間した位置に設けられる場合に比べて、大きくなる。これにより、携帯電話機１０を音発生器の錘として有効に活用することができる。

脚部９１の最下端部９１１は、領域Ｒ２側において、点線Ｌからできるだけ遠い位置に設けられることが好ましい。これにより、圧電振動部６０を点線Ｌにできるだけ近い位置に設けた場合にも、最下端部９１１と圧電振動部６０との間の距離が十分確保され、音発生器を安定して接触面１５０に載置することができる。

圧電振動部６０の最下端部６０１は、積層型圧電素子６１に電圧が印加されず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態から最も伸びたとき或いは積層型圧電素子６１の最大振幅時に、一点鎖線Ｉよりも接触面１５０側に位置するとよい。すなわち、最下端部６０１は、積層型圧電素子６１に電圧が印加されず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態から最も伸びたとき或いは積層型圧電素子６１の最大振幅時に、一点鎖線Ｉよりも接触面１５０側に突出しているとよい。これにより、圧電振動部６０により接触面１５０を適切に振動させることができる。

また、圧電振動部６０の最下端部６０１は、積層型圧電素子６１に電圧が印加されず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態から積層型圧電素子６１が最も縮んだとき或いは積層型圧電素子６１の最小振幅時に、一点鎖線Ｉよりも接触面１５０側に位置するとよい。すなわち、最下端部６０１は、積層型圧電素子６１に電圧が印加されず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態から積層型圧電素子６１が最も縮んだとき積層型圧電素子６１の最小振幅時に、一点鎖線Ｉよりも接触面１５０側に突出しているとよい。これにより、携帯電話機１０の最下端部２０１が接触面１５０に接触しにくくなり、例えば、本体２０の塗装の種類によっては、塗装が剥がれにくくなる。また、最下端部２０１と接触面１５０との間で異音が発生しにくくなる。

図１２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、携帯電話機１０による音発生器としての動作を説明するための概略図である。携帯電話機１０を音発生器として機能させる場合、携帯電話機１０は、図１２（ａ）に示すように、本体２０の下面２０ａ側を下方にして、圧電振動部６０のキャップ６３及び脚部９１が机等の接触面１５０に接触するように横置きに立てて載置される。これにより、圧電振動部６０には、携帯電話機１０の重量が荷重として与えられる。つまり、携帯電話機１０は、本発明に係る音発生器の錘として作用する。なお、図１２（ａ）に示す状態では、積層型圧電素子６１は、電圧が印加されていないため、伸縮しない。

その状態で、圧電振動部６０の積層型圧電素子６１が再生音信号により駆動されると、積層型圧電素子６１は、図１２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、脚部９１の接触面１５０への接触部分を支点として、キャップ６３が接触面１５０から離間することなく、再生音信号に応じて伸縮振動する。なお、最下端部２０１が接触面１５０に接触して異音が発生する等の不都合がなければ、多少離間してもよい。積層型圧電素子６１の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差は、例えば０．０５μｍ〜５０μｍである。これにより、積層型圧電素子６１の伸縮振動がキャップ６３を通して接触面１５０に伝達されて接触面１５０が振動し、接触面１５０が振動スピーカとして機能して接触面１５０から音が発生する。なお、最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差が０．０５μｍ未満だと、接触面を適切に振動させられないおそれがあり、一方、５０μｍを超えると、振動が大きくなり音発生器ががたつくおそれがある。

ここで、上述したように、キャップ６３の先端部は、積層型圧電素子６１が最も伸びたときに、圧電振動部６０が存在しないと仮定した場合に、脚部９１の最下端部９１１と携帯電話機１０の最下端部２０１とを結ぶ線（図１１の一点鎖線Ｉ）よりも接触面１５０側に位置するとよい。また、キャップ６３の先端部は、積層型圧電素子６１が最も縮んだときに、上記仮想線よりも接触面１５０側に位置するとよい。

また、図５に示す下面２０ａとキャップ６３の対向面６３ｃとの間の距離ｄは、積層型圧電素子６１に電圧が印加されておらず積層型圧電素子６１が伸縮しない状態から最も縮んだ状態となったときの変位量よりも長いとよい。これにより、積層型圧電素子６１が最も縮んだ状態（図１２（ｃ）に示す状態）でも、本体２０の下面２０ａとキャップ６３とが接触しにくくできる。したがって、キャップ６３が圧電素子６１から脱落しにくくなる。

圧電振動部６０の下面２０ａにおける配置箇所、積層型圧電素子６１の積層方向の長さ、キャップ６３の寸法等は、上記の条件を満たすように適宜決定される。

本実施の形態に係る音発生器によると、状況に応じて良好な音を出力することができる。具体的には、携帯電話機１０は、検出部７０が駆動許容状態を検出した場合に圧電素子を使用して音を出力することができる。この圧電素子として、スタックタイプの積層型圧電素子６１を用いて、再生音信号により積層方向に沿って伸縮振動させ、その伸縮振動を接触面１５０に伝達するので、接触面１５０に対する伸縮方向（変形方向）の振動伝達効率が良く、接触面１５０を効率良く振動させることができる。しかも、キャップ６３を介して積層型圧電素子６１を接触面１５０に接触させるので、積層型圧電素子６１の破損も防止できる。また、携帯電話機１０を横置きに立てて、圧電振動部６０のキャップ６３を接触面１５０に接触させると、キャップ６３に携帯電話機１０の重量が荷重としてかかるので、キャップ６３を接触面１５０に確実に接触させて、圧電振動部６０の伸縮振動を接触面１５０に効率良く伝達することができる。このように、検出部７０が駆動許容状態を検出した場合には、圧電素子を使用して良好な音を発生させることができる。

また、本実施の形態に係る音発生器によると、検出部７０が、各検出機構を使用して圧電素子６１の駆動許容状態と駆動拒否状態との２つの状態を検出し、検出された状態に応じて圧電素子６１またはスピーカ４０に音信号が印加される。従って、例えば、圧電素子６１から音を発生させる必要がない状況または圧電素子６１から音を発生させることが不適切である状況において、圧電素子６１への音信号の印加を停止したり、代わりにスピーカ４０に音信号を印加したりすることができる。このようにして、本実施の形態に係る音発生器は、状況に応じた音信号の印加を行い、音を出力することができる。

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、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態において、検出部７０は、いずれかの検出機構を使用して２つの状態を検出するとして説明したが、本発明はこの形態に限られない。すなわち、検出部７０は、２以上の検出機構を使用して２つの状態を検出してもよい。検出部７０が２以上の検出機構を使用して２つの状態を検出する場合、検出部７０が、２つの状態を検出するために使用した全ての検出機構において駆動許容状態を検出すると、制御部１３０は、圧電素子６１への音信号の印加を実行することができる。一方、検出部７０が、２つの状態を検出するために使用した検出機構のいずれかにおいて駆動拒否状態を検出すると、制御部１３０は、圧電素子６１への音信号の印加を停止することができる。このとき、制御部１３０は、スピーカ４０に音信号を印加してもよい。

ここで、検出部７０が２つの検出機構を使用して２つの状態を検出する場合について、具体的に説明する。ここでは、第１の検出機構としてマイク７１を、第２の検出機構として近接センサ７２を使用する場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１及び第２の検出機構として、任意の検出機構を使用することができる。図１３は、検出部７０が２つの検出機構を使用して２つの状態を検出する場合における、携帯電話機１０が行う音出力の動作手順を示すフローチャートである。

まず、携帯電話機１０において、第１の検出機構であるマイク７１が、２つの状態を判断するための情報、すなわち接触面１５０から発生する音を取得する（ステップＳ２０１）。次に、検出部７０は、第１の検出機構が取得した情報に基づいて、携帯電話機１０が駆動許容状態または駆動拒否状態のいずれであるかを検出する（ステップＳ２０２）。検出部７０が駆動許容状態を検出した場合（ステップＳ２０２の駆動許容状態）、第２の検出機構である近接センサ７２が、２つの状態を判断するための情報、すなわち検出対象物が周囲に存在するか否かに関する情報を取得する（ステップＳ２０３）。そして、検出部７０は、第２の検出機構が取得した情報に基づいて、携帯電話機１０が駆動許容状態または駆動拒否状態のいずれであるかを検出する（ステップＳ２０４）。検出部７０が駆動許容状態を検出した場合（ステップＳ２０４の駆動許容状態）、制御部１３０は、圧電素子６１への音信号の印加を決定する（ステップＳ２０５）。そして、制御部１３０は、圧電素子６１へ音信号を印加する（ステップＳ２０８）。

一方、検出部７０が、第１及び第２の検出機構のいずれかが取得した情報に基づいて駆動拒否状態を検出した場合（ステップＳ２０２の駆動拒否状態またはステップＳ２０４の駆動拒否状態）、制御部１３０は、スピーカ４０を駆動するか否かを判断する（ステップＳ２０６）。制御部１３０は、例えば、第１の検出機構のマイク７１が取得した情報に基づいて検出部７０が駆動拒否状態を検出した場合にスピーカ４０を駆動すると判断し、第２の検出機構の近接センサ７２が取得した情報に基づいて検出部７０が駆動拒否状態を検出した場合にスピーカ４０を駆動しないと判断することができる。

制御部１３０がスピーカ４０を駆動すると判断した場合（ステップＳ２０６のＹｅｓ）、制御部１３０は、スピーカ４０への音信号の印加を決定する（ステップＳ２０７）。そして、制御部１３０は、スピーカ４０へ音信号を印加する（ステップＳ２０８）。一方、制御部１３０がスピーカ４０を駆動しないと判断した場合（ステップＳ２０６のＮｏ）、制御部１３０は、音信号を印加せず、このフローを終了する。検出部７０が定期的または不定期的に２つの状態を検出することにより、携帯電話機１０はこのフローを繰り返してもよい。また、検出部７０が３つ以上の検出機構を使用して２つの状態を検出する場合においても、携帯電話機１０は、同様の動作手順で音出力を行うことができる。

このように、検出部７０が、２つ以上の検出機構を使用して圧電素子６１の駆動許容状態と駆動拒否状態との２つの状態を検出し、制御部１３０が、検出された状態に応じて圧電素子６１またはスピーカ４０に音信号を印加することにより、複数の異なる状況に応じて音信号の印加を行い、音を出力することができる。

また、上記実施の形態において、圧電振動部６０を保持部１００に対して固定する構造は、図５に示すものに限られない。図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、圧電振動部６０を保持部１００に保持してもよい。図１４（ａ）に示す保持部１００は、下面２０ａに開口する幅広のスリット１０１ａと、該スリット１０１ａに連続する幅狭のスリット１０１ｂとを有する。積層型圧電素子６１は、一端部が幅狭のスリット１０１ｂに配置されて側面が接着剤１０２を介してスリット１０１ｂに固定される。また、幅広のスリット１０１ａには、積層型圧電素子６１との隙間に、積層型圧電素子６１の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤１０３が充填される。このように圧電振動部６０を保持部１００に保持すれば、Ｏリング等の防水パッキンを用いることなく、携帯電話機１０をより確実に防水することができる。また、積層型圧電素子６１の下面２０ａから突出する部分に絶縁性のキャップを被せることにより、積層型圧電素子６１の絶縁も確実に行うことができる。

図１４（ｂ）に示す保持部１００は、下面２０ａに向けて拡開するテーパ状スリット１０１ｃと、該テーパ状スリット１０１ｃに連続する幅狭のスリット１０１ｄとを有する。積層型圧電素子６１は、一端部が幅狭のスリット１０１ｄに配置されて側面が接着剤１０２を介してスリット１０１ｄに固定される。また、テーパ状スリット１０１ｃには、積層型圧電素子６１との隙間に、積層型圧電素子６１の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤１０３が充填される。このように構成すれば、図１４（ａ）の保持部１００と同様の効果が得られる他、テーパ状スリット１０１ｃを有しているので、積層型圧電素子６１の保持部１００への組み付けが容易にできる利点がある。

図１４（ｃ）に示す保持部１００は、上記実施の形態と同様に、一様な幅のスリット１０１を有するが、積層型圧電素子６１は、一端部側の端面が接着剤１０２を介してスリット１０１に固定されている。また、スリット１０１内で積層型圧電素子６１の適宜の箇所には、Ｏリング６２が配置されている。このような積層型圧電素子６１の保持態様は、特に、積層型圧電素子６１が、図４に示したように、リード線の接続部が側面電極に形成されている場合に、リード線の引き回し等の点で有利となる。

また、上記実施の形態や図１４（ａ）〜（ｃ）の変形例において、圧電振動部６０は、キャップ６３を省略し、積層型圧電素子６１の先端面を直接、あるいは絶縁部材等からなる振動伝達部材を介して接触面１５０に載置してもよい。また、圧電素子は、上述したスタックタイプの積層型圧電素子に限らず、ユニモルフ、バイモルフあるいは積層型バイモルフ素子を用いてもよい。図１５は、バイモルフを用いた場合の要部の概略構成を示す図である。バイモルフ６５は、長尺の矩形状をなし、本体２０の下面２０ａに一方の表面６５ａが露出して長尺の両端部が保持部１００に保持される。保持部１００は、バイモルフ６５を保持する開口部１０１ｅを有し、開口部１０１ｅのバイモルフ６５の裏面６５ｂ側の内面が湾曲して形成される。かかる構成によれば、バイモルフ６５が接触面１５０に接触するように本体２０を接触面１５０に載置して、バイモルフ６５を再生音信号により駆動すると、バイモルフ６５が屈曲（湾曲）振動する。これにより、バイモルフ６５の振動が接触面１５０に伝達されて、接触面１５０が振動スピーカとして機能して接触面１５０から再生音が発生する。なお、バイモルフ６５の表面６５ａには、ポリウレタン等の被覆層が形成されていてもよい。

また、上記実施の形態において、検出機構は、マイク７１、近接センサ７２、傾き検出センサ７３、振動検出センサ７４及び無線通信部７５に限られない。検出機構は、検出部７０が２つの状態を検出するために使用する検出機構であれば、如何なるものであってもよい。

例えば、本体２０の下面２０ａにカメラを設け、検出部７０は、このカメラを検出機構として使用することができる。カメラは、定期的または不定期的に圧電振動部６０の先端部に該当する最下端部６０１の画像を撮影し、圧電振動部６０が接触面１５０と接触しているか否かを検出する。検出部７０は、カメラが撮影した画像に基づき、圧電振動部６０と接触面１５０とが接触していることを確認した場合、駆動許容状態を検出し、接触していないこと確認した場合、駆動拒否状態を検出する。また、例えば、カメラの撮影した画像に変化があった場合、検出部７０は、携帯電話機１０が移動したと認識し、駆動拒否状態を検出してもよい。このようにして、携帯電話機１０は、圧電振動部６０が接触面に接触している場合に圧電素子６１を駆動したり、携帯電話機１０が移動している場合に圧電素子６１の駆動を停止したりすることができる。

また、例えば、検出部７０は、携帯電話機１０が備える時計を検出機構として使用することができる。時計を検出機構として使用するに際し、利用者は圧電素子６１に音信号を印加しない時間帯を予め検出部７０に登録しておく。時計が予め登録された時間帯の時間を示す場合、検出部７０は、圧電素子６１に音信号を印加しない時間帯であることを認識し、駆動拒否状態を検出する。一方、時計が予め登録された時間帯以外の時間を示す場合、検出部７０は、圧電素子６１に音信号を印加する時間帯であることを認識し、駆動許容状態を検出する。なお、時計を検出機構として使用するに際しては、利用者は圧電素子６１に音信号を印加する時間帯を予め検出部７０に登録してもよい。この場合、時計が予め登録された時間帯の時間を示す場合、検出部７０は駆動許容状態を検出し、時計が予め登録された時間帯以外の時間を示す場合、検出部７０は駆動拒否状態を検出する。時計を検出機構として使用することにより、例えば、深夜に圧電素子６１を使用して音を発生させないようにしたり、日中の特定の時間にのみ圧電素子６１を使用して音を発生させるようにしたりすることができる。

また、携帯電話機１０は、再生するコンテンツを認識するコンテンツ認識部を備え、検出部７０は、コンテンツ認識部を検出機構として使用することができる。コンテンツ認識部は、例えば所定のアルゴリズムに基づいて、再生するコンテンツが利用者以外の他者と共有してもよいコンテンツであるか否かを認識する。また、例えば、利用者が、利用者以外の他者と共有してもよいコンテンツを、予めコンテンツ認識部に登録しておく。そして、携帯電話機１０から音を出力する際に、コンテンツ認識部は、その音が利用者以外の他者と共有してもよいコンテンツであるかを認識する。コンテンツ認識部が、共有してもよいコンテンツであると認識した場合、検出部７０は駆動許容状態を検出し、共有してもよいコンテンツではないと認識した場合、検出部７０は駆動拒否状態を検出する。共有してもよいコンテンツは、例えば、映画やテレビ番組の音等とすることができる。一方、共有してもよいコンテンツに該当しないコンテンツは、例えば、留守番電話の録音のように、利用者の個人に係る情報が含まれている可能性のある音等とすることができる。このようにして、利用者の個人に係る情報が、圧電素子６１を使用した音出力によって他者に漏洩することを防ぐことができる。

また、携帯電話機１０は、電池残量を検出する電池残量検出部を備え、検出部７０は、電池残量検出部を検出機構として使用することができる。電池残量検出部が、携帯電話機１０の電池残量が所定の値以上であることを検出した場合、例えば電池残量が電池容量の１０％以上であることを検出した場合、検出部７０は、駆動許容状態を検出する。一方、電池残量検出部が、携帯電話機１０の電池残量が所定の値未満であることを検出した場合、例えば電池残量が電池容量の１０％未満であることを検出した場合、検出部７０は、駆動拒否状態を検出する。このようにして、携帯電話機１０は、電池残量が少ない場合に、圧電素子６１の駆動を停止したり、電池消費量が圧電素子６１よりも小さいスピーカ４０を駆動したりすることができる。

また、携帯電話機１０は、操作検出部を備え、検出部７０は、操作検出部を検出機構として使用することができる。すなわち、操作検出部が利用者から携帯電話機１０への操作を認識した場合、検出部７０は駆動拒否状態を検出し、操作検出部が携帯電話機１０への操作を認識しない場合、検出部７０は駆動許容状態を検出する。このようにして、利用者が携帯電話機１０を操作している間に、例えば圧電素子６１が振動しないようにすることによって、利用者による携帯電話機１０の操作を妨げないようにすることができる。この操作検出部を使用した状態の検出において、上述の説明では如何なる操作がされていても、検出部７０は駆動拒否状態を検出するとして説明したが、所定の操作については、検出部７０が駆動許容状態を検出するように、携帯電話機１０を構成してもよい。例えば、音量調節操作等、利用者が音に関する操作をする場合には、携帯電話機１０から音が出力されていれば好都合である。そのため、所定の操作については、例えば予め操作検出部に登録すること等により、検出部７０が駆動許容状態を検出するように、携帯電話機１０を構成してもよい。

また、検出部７０は、スタンド９０を検出機構として使用することができる。例えば、スタンド９０が本体２０に収納されている場合、検出部７０は、圧電素子６１を使用した音出力が使用されないと認識し、駆動拒否状態を検出することができる。一方、スタンド９０が本体２０から引き出されている場合、検出部７０は、圧電素子６１を使用した音出力が使用されると認識し、駆動許容状態を検出することができる。以上のように、検出部７０は、様々な検出機構を使用して２つの状態を検出することが可能である。

また、上述の実施形態では、携帯電話機１０は、スピーカ４０を備えるものとして説明したが、携帯電話機１０は、スピーカ４０を備えないものであってもよい。この場合、携帯電話機１０は、検出部７０が駆動許容状態を検出した場合には、圧電素子６１に音信号を印加することにより音を発生させ、駆動拒否状態を検出した場合には、音信号を印加せず、音を発生させないように構成することができる。このように携帯電話機１０がスピーカ４０を備えない場合には、ダイナミックスピーカ構造を有する携帯電話機と比較して、部品点数を削減できるため、携帯電話機１０を少ない部品点数で簡便に構成できる。そのため、携帯電話機１０を、より小型な構成とすることができる。

また、上記の実施形態では、非接触部材が机であり、接触面１５０が机の水平な載置面であるとして説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。接触面１５０は水平な面でなくともよい。例えば、接触面１５０は、机の地面に垂直な面であってもよい。地面に垂直な面を有する被接触部材としては、例えば空間を区切るためのパーティション等が挙げられる。

また、上記実施の形態では、音発生器を携帯電話機１０に搭載して、携帯電話機１０を錘として機能させたが、錘はこれに限られない。例えば、携帯型ミュージックプレイヤ、据え置き型テレビ、電話会議システム、ノートパソコン、プロジェクタ、壁掛け時計／壁掛けテレビ、目覚まし時計、フォトフレーム等の多岐にわたる任意の電子機器を錘として、これらの電子機器に音発生器を搭載することもできる。

１０ 携帯電話機
２０ 本体
２０ａ 下面
２０ｂ 上面
２１ バッテリリッド
３０ パネル
３１ 入力部
４０ スピーカ
５０ 表示部
６０ 圧電振動部
６１ 圧電素子
６２ Ｏリング
６３ キャップ
７０ 検出部
７１ マイク
７２ 近接センサ
７３ 傾き検出センサ
７４ 振動検出センサ
７５ 無線通信部
８０ バッテリパック
８１ カメラユニット
９０ スタンド
９１ 脚部
９２ 取付部
１００ 保持部
１０１ スリット
１２０ デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１３０ 制御部
１５０ 接触面

Claims (11)

1. 音発生器であって、
   積層方向に沿って伸縮変形する積層型圧電素子を有する圧電振動部と、
   該圧電振動部に荷重を与える錘と、
   前記積層型圧電素子の駆動を許容する駆動許容状態と前記積層型圧電素子の駆動を拒否する駆動拒否状態との２つの状態を検出する検出部と、
   前記２つの状態に応じて音信号の印加を制御する制御部と、を備え、
   前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、前記制御部から前記積層型圧電素子に音信号を印加することで前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の前記積層方向に沿った伸縮モードの変形により当該音発生器が接触する接触面を振動させて該接触面から音を発生させる、音発生器。
2. 前記検出部が前記駆動許容状態を検出した場合、前記制御部は前記積層型圧電素子への音信号の印加を実行する、請求項１に記載の音発生器。
3. 前記検出部が前記駆動拒否状態を検出した場合、前記制御部は前記積層型圧電素子への音信号の印加を停止する、請求項１または請求項２に記載の音発生器。
4. スピーカをさらに備え、
   前記検出部が前記駆動拒否状態を検出した場合、前記制御部は前記スピーカへの音信号の印加を実行する、請求項３に記載の音発生器。
5. 前記検出部は、前記積層型圧電素子の傾きを検出する傾き検出センサ、前記接触面から発生する音を検出するマイク、当該音発生器の振動を検出する振動検出センサ、検出対象物の存在を検出する近接センサ、及び、無線通信を介して当該音発生器の位置に関する情報を取得する無線通信部の少なくとも１つを備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の音発生器。
6. 前記検出部は、前記２つの状態を定期的に検出する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の音発生器。
7. 音発生器であって、
   スピーカと、
   積層方向に沿って伸縮変形する積層型圧電素子を有する圧電振動部と、
   該圧電振動部に荷重を与える錘と、
   第１の検出機構及び第２の検出機構のそれぞれにおいて前記積層型圧電素子の駆動を許容する駆動許容状態と前記積層型圧電素子の駆動を拒否する駆動拒否状態との２つの状態を検出する検出部と、
   前記２つの状態に応じて音信号の印加を制御する制御部と、を備え、
   前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、前記制御部から前記積層型圧電素子に音信号を印加することで前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の前記積層方向に沿った伸縮モードの変形により当該音発生器が接触する接触面を振動させて該接触面から音を発生させる、音発生器。
8. 前記検出部が前記第１の検出機構及び前記第２の検出機構の双方において前記駆動許容状態を検出した場合、前記制御部は、前記積層型圧電素子への音信号の印加を実行し、前記スピーカへの音信号の印加を停止する、請求項７に記載の音発生器。
9. 前記検出部が前記第１の検出機構及び前記第２の検出機構のいずれかにおいて前記駆動拒否状態を検出した場合、前記制御部は、前記積層型圧電素子への音信号の印加を停止し、前記スピーカへの音信号の印加を実行する、請求項７または請求項８に記載の音発生器。
10. 前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、前記制御部から前記積層型圧電素子に音信号を印加することで前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の前記積層方向に沿った伸縮モードの変形により当該音発生器が載置される載置面を振動させて該載置面から音を発生させる、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の音発生器。
11. 前記圧電振動部は、前記積層型圧電素子の変形に起因する振動を前記接触面に伝えて前記接触面を振動させる被覆部材を含む、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の音発生器。

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