WO2012060044A1 - 電子機器 - Google Patents

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sound
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岸波　雄一郎
康晴 大西
元喜 菰田
信弘 川嶋
行雄 村田
黒田　淳
重夫 佐藤
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Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社
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Definitions

  • the oscillation device 120 includes, for example, a piezoelectric element 20, a vibration member 30 that restrains one surface of the piezoelectric element 20, and a support member 40 that supports the vibration member 30.
  • the piezoelectric element 20 is provided, for example, in a disc shape.
  • the planar shape of the piezoelectric element 20 is, for example, a circle, an ellipse, or a polygon.
  • the vibration member 30 is provided so as to have a disk shape, for example.
  • the planar shape of the vibration member 30 is, for example, a circle, an ellipse, or a polygon.
  • the vibration member 30 is made of, for example, metal or resin.
  • the support member 40 supports the vibration member 30 by fixing the outer periphery of the vibration member 30.
  • the support member 40 is provided, for example, in a cylindrical shape.
  • FIG. 5 is a schematic longitudinal front view showing the piezoelectric element 20 shown in FIG. 4.
  • the piezoelectric element 20 includes a piezoelectric layer 22, an upper electrode 24, and a lower electrode 26.
  • the piezoelectric layer 22 is sandwiched between the upper electrode 24 and the lower electrode 26.
  • the piezoelectric layer 22 is polarized in the thickness direction.
  • FIG. 2 is a schematic longitudinal side view showing the internal structure of the housing 110 shown in FIG. 1, and is a diagram for explaining an example of control of the audio output direction.
  • the electronic device 100 includes a reflective film 160 provided between, for example, the oscillation device 120 and the sound hole 114.
  • the reflective film 160 moves as the sound hole 113 is opened and closed. That is, it is arranged at a position where the ultrasonic wave 150 does not hit when the sound hole 113 is closed, and is arranged at a position where the ultrasonic wave 150 hits when the sound hole 113 is open.
  • an ultrasonic wave modulated for a parametric speaker is output from the oscillation device 120 toward the sound hole 114.
  • a waveguide for allowing ultrasonic waves to pass therethrough may be formed between the oscillation device 120 and the sound hole 114.
  • FIG. 2A in the state where the sound hole 113 is opened, the ultrasonic wave 150 output from the oscillation device 120 is reflected toward the sound hole 113 by the reflection film 160. At this time, the ultrasonic wave 150 is output from the sound hole 113 and is not output from the sound hole 114.
  • a waveguide for allowing the ultrasonic wave 150 to pass therethrough may be formed between the reflective film 160 and the sound hole 113.
  • the ultrasonic wave 150 is not reflected by the reflective film 160 when the sound hole 113 is closed. At this time, the ultrasonic wave 150 is not output from the sound hole 113 but is output from the sound hole 114. According to the present embodiment, the sound output direction of the electronic device 100 can be controlled in this way.
  • FIG. 3 is a schematic longitudinal side view showing the internal structure of the housing 110 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example different from FIG. 2 of the control of the audio output direction.
  • the electronic device 100 includes a semipermeable membrane 162 provided between the oscillation device 120 and the sound hole 114, for example.
  • the semipermeable membrane 162 reflects a part of the ultrasonic wave output from the oscillation device 120 and transmits the other part.
  • the reflectance with which the semipermeable membrane 162 reflects the ultrasonic wave 150 can be arbitrarily determined.
  • the semipermeable membrane 162 may be configured by, for example, the audio demodulating means 130.
  • the electronic device 100 includes sound hole opening / closing means 112 that opens and closes the sound hole 113 among the sound holes 113 and 114 provided in the housing 110.
  • the direction in which the ultrasonic wave 150 is output can be controlled by opening and closing the sound hole 113. That is, the audio output direction of the electronic device 100 can be controlled without providing a large number of oscillation devices. Therefore, it is possible to provide an electronic device capable of controlling the output direction of the sound output from the parametric speaker while reducing the size.
  • FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional side view showing an electronic device 200 according to a modification of the electronic device 100 shown in FIG. In this embodiment, you may have the structure shown to the said modification.
  • the sound hole opening / closing means 112 is fixed to a rotating shaft 170 provided on the outer surface of the housing 110 and is provided to be rotatable about the rotating shaft 170. Then, the sound hole 113 is opened and closed by rotating the sound hole opening and closing means 112.
  • the unimorph structure oscillation device 120 in which only the upper surface of the vibration member 30 is constrained by one piezoelectric element 20 is illustrated.
  • a bimorph structure oscillation device or the like in which the upper and lower surfaces of the vibration member 30 are constrained by the two piezoelectric elements 20 (not shown).
  • an audio filter is exemplified as the audio demodulator 130.
  • the audio demodulating means 130 is not limited to the audio filter, and may be realized by, for example, forming a large number of minute holes in the housing 110.
  • a mobile phone is exemplified as the electronic device 100.
  • a PDA Personal Digital Assistance
  • an electronic dictionary an electronic notebook, an electronic book reader, or the like can be implemented (not shown).

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Abstract

　少なくとも一つの音孔（１１３）および少なくとも一つの音孔（１１４）が設けられた筐体（１１０）と、筐体（１１０）の内部に配置されており、かつパラメトリックスピーカ用の変調波を出力する発振装置（１２０）と、音孔（１１３）には装着されず、音孔（１１４）には装着されており、かつ変調波を復調する音声復調手段（１３０）と、筐体（１１０）に搭載されており、音孔（１１３）を開閉する音孔開閉手段（１１２）と、を備える。

Description

電子機器
　本発明は、発振装置を備えた電子機器に関する。
　現在、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調やＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調をかけた超音波を、空気の疎密現象を利用して復調し、可聴音を再生するパラメトリックスピーカが開発されている。
　パラメトリックスピーカでは、超音波を利用する。このため、高い指向性をもった音響デバイスを実現することができる。高い指向性を有する音響デバイスによれば、例えば特定のユーザーのみに音を伝播することができるため、プライバシー保護などの商品性を付与することができる。また、例えば特定の位置のみに音を伝播させる機能を付与することも可能である。
　パラメトリックスピーカによる音声出力の出力方向を制御するためには、例えばフェーズドアレイ法が用いられる。フェーズドアレイ法では、超音波振動子を多数配列したアレイ型の振動子からタイミングを変えて発振した超音波を合成することにより、主ビームを発振する。
　現在、上述のような携帯電話機として各種の提案がある（特許文献１、２）。
特開２００１－２８５４３３号公報 特開２００６－１５７１９９号公報
　パラメトリックスピーカによる音声出力の出力方向を制御するためには、例えばアレイ状に配列された複数の発振装置から出力される超音波の位相を制御することが考えられる。しかし、この場合、アレイ状に配列された複数の発振装置を実装するための面積を確保する必要がある。このため、発振装置を搭載する電子機器において、その小型化を図ることは困難であった。
　本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ、パラメトリックスピーカによる音声出力の出力方向を制御することが可能な電子機器を提供するものである。
　本発明によれば、少なくとも一つの第１音孔および少なくとも一つの第２音孔が設けられた筐体と、
　前記筐体の内部に配置されており、かつパラメトリックスピーカ用の変調波を出力する発振装置と、
　前記第１音孔には装着されず、前記第２音孔には装着されており、かつ前記変調波を復調する音声復調手段と、
　前記筐体に搭載されており、前記第１音孔を開閉する音孔開閉手段と、
を有する電子機器が提供される。
　本発明によれば、小型化を図りつつ、パラメトリックスピーカによる音声出力の出力方向を制御することが可能な電子機器を提供することができる。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本実施形態に係る電子機器の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。 図１に示す筐体の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。 図１に示す筐体の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。 図１に示す発振装置の構造を示す模式的な縦断正面図である。 図４に示す圧電素子を示す模式的な縦断正面図である。 図１に示す電子機器の変形例を示す模式的な縦断側面図である。 図１に示す筐体の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。
　本発明の実施の形態を、図面を参照して以下に説明する。図１は、本実施形態に係る電子機器１００の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。
　本実施形態に係る電子機器１００は、図１に示すように、少なくとも一つの音孔１１３および少なくとも一つの音孔１１４が設けられた筐体１１０と、筐体１１０の内部に配置されており、かつパラメトリックスピーカ用の変調波を出力する発振装置１２０と、音孔１１３には装着されず、音孔１１４には装着されており、かつ前記変調波を復調する音声復調手段１３０と、筐体１１０に搭載されており、音孔１１３を開閉する音孔開閉手段１１２と、を備えている。
　電子機器１００は、例えば携帯電話機等の携帯通信端末である。
　図１に示すように、音孔開閉手段１１２は、筐体１１０の外面上に固定されている。また、音孔開閉手段１１２は、筐体に対してスライド自在に設けられている。本実施形態に係る電子機器１００においては、音孔開閉手段１１２を筐体１１０に対してスライドさせることにより、音孔１１３を開閉する。すなわち、音孔開閉手段をスライドさせることで、音孔１１３が開いている状態（図１（ａ））と、音孔１１３が閉じられている状態（図１（ｂ））を切り換えることができる。
　電子機器１００が携帯電話機である場合、音孔開閉手段１１２は、例えばディスプレイ等を有する筐体部分によって構成することができる。
　図１に示すように、筐体１１０には、音孔１１３および音孔１１４が設けられている。音孔１１３および音孔１１４は、例えばそれぞれ複数ずつ設けられていてもよい。
　音孔１１４は、例えば発振装置１２０の振動面と対向するように設けられる。なお、後述する図７に示すように、音孔１１４は、例えば発振装置１２０の振動面と対向するように設けられていなくともよい。また、音孔１１４は、例えば筐体１１０の端面に設けられている。音孔１１３は、例えば音孔１１４が設けられた面と直交する面のうち、音孔１１４が設けられた面の近くに設けられる。
　音孔１１４には、変調波を復調する音声復調手段１３０が装着されている。また、音孔１１３には、音声復調手段１３０が装着されていない。音声復調手段１３０は、例えばパラメトリックスピーカ用に変調された超音波１５０を復調し、可聴音波１５２を生成する音声フィルタにより構成される。
　電子機器１００が携帯電話機である場合、音孔１１３は、例えば筐体１１０のうち入力キー等を有する前面に設けられる。また、音孔１１４は、例えば筐体１１０の下面に設けられる。
　図１に示すように、筐体１１０内部には、発振装置１２０と、音声復調手段１３０と、ドライバ回路１４０と、が搭載されている。
　ドライバ回路１４０は、発振装置１２０に音波を出力させる発振駆動部として機能する。ドライバ回路１４０は、例えばプリント配線やリード線を介して、発振装置１２０に結線されている（図示せず）。
　発振装置１２０は、例えばパラメトリックスピーカ用に変調された超音波１５０を出力する。発振装置１２０は、例えば２０ｋＨｚ以上の発振周波数の超音波を出力する。なお、発振装置１２０は、例えば可聴域の周波数を有する音波を出力するよう構成されていてもよい。
　図４は、図１に示す発振装置１２０の構造を示す模式的な縦断正面図である。発振装置１２０は、図４に示すように、例えば、圧電素子２０と、圧電素子２０の一面を拘束する振動部材３０と、振動部材３０を支持する支持部材４０と、を有している。
　圧電素子２０は、例えば円盤状となるように設けられている。圧電素子２０の平面形状は、例えば円形、楕円形、または多角形等である。
　振動部材３０は、例えば円盤状となるように設けられている。振動部材３０の平面形状は、例えば円形、楕円形、または多角形等である。振動部材３０は、例えば金属や樹脂等により構成される。
　図４に示すように、支持部材４０は、振動部材３０の外周部を固定することにより、振動部材３０を支持している。支持部材４０は、例えば筒状となるように設けられている。
　図５は、図４に示す圧電素子２０を示す模式的な縦断正面図である。図５に示すように、圧電素子２０は、圧電層２２、上部電極２４、および下部電極２６からなる。
　圧電層２２は、上部電極２４と下部電極２６に挟まれている。また、圧電層２２は、その厚さ方向に分極している。
　本実施形態においては、図１に示すように、音孔１１３を音孔開閉手段１１２により開閉することで、電子機器１００の音声出力の出力方向を制御する。
　図１（ａ）に示すように、音孔１１３が開放されている状態では、発振装置１２０から出力された超音波１５０は、音孔１１３を通過して筐体１１０の外部へ出力される。
　一方で、図１（ｂ）に示すように、音孔１１３が閉じられている状態では、超音波１５０は、音孔１１３からは出力されず、音孔１１４を通過して筐体１１０の外部へ出力される。音孔１１４には音声復調手段１３０が設けられている。このため、音孔１１４を通過した超音波１５０は、音声復調手段１３０によって復調される。これにより、音孔１１４から可聴音波１５２が出力される。
　このようにして、電子機器１００の音声出力方向を制御することができる。なお、音孔１１３を開放した状態では、超音波１５０を、音孔１１３のみから出力し、または音孔１１３および音孔１１４から出力することができる。これらは、音声復調手段１３０の反射率等を考慮した構造設計により選択することができる。
　図２は、図１に示す筐体１１０の内部構造を示す模式的な縦断側面図であり、音声出力方向の制御の一例を説明する図である。以下、図２を用いて、音声出力方向の制御の例を詳細に説明する。
　図２に示すように、電子機器１００は、例えば発振装置１２０と音孔１１４との間に設けられた反射膜１６０を有している。反射膜１６０は、音孔１１３の開閉に伴って移動する。すなわち、音孔１１３が閉じられている状態において超音波１５０が当たらない位置に配置され、音孔１１３が開放されている状態において、超音波１５０が当たる位置に配置される。
　まず、図２に示すように、発振装置１２０から、音孔１１４に向けてパラメトリックスピーカ用に変調された超音波が出力される。なお、発振装置１２０と音孔１１４との間には、超音波を通過させるための導波路が形成されていてもよい。
　図２（ａ）に示すように、音孔１１３が開放された状態において、発振装置１２０から出力された超音波１５０は、反射膜１６０により、音孔１１３へ向けて反射される。このとき、超音波１５０は、音孔１１３から出力され、音孔１１４からは出力されない。なお、反射膜１６０と音孔１１３との間には、超音波１５０を通過させるための導波路が形成されていてもよい。
　一方で、図２（ｂ）に示すように、音孔１１３が閉じられた状態では、超音波１５０は、反射膜１６０により反射されない。このとき、超音波１５０は、音孔１１３からは出力されず、音孔１１４から出力される。
　本実施形態によれば、このようにして、電子機器１００の音声出力方向を制御することができる。
　図３は、図１に示す筐体１１０の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。図３は、音声出力方向の制御の図２とは異なる例を説明する図である。以下、図３を用いて、音声出力方向の制御の例を詳細に説明する。
　図３に示すように、電子機器１００は、例えば発振装置１２０と音孔１１４との間に設けられた半透膜１６２を有している。半透膜１６２は、発振装置１２０から出力された超音波の一部を反射し、他の一部を透過させる。なお、半透膜１６２が超音波１５０を反射する反射率は、任意に決定することができる。また、半透膜１６２は、例えば音声復調手段１３０により構成されていてもよい。
　まず、図３に示すように、発振装置１２０から、音孔１１４に向けてパラメトリックスピーカ用に変調された超音波が出力される。超音波１５０の一部は、半透膜１６２により、音孔１１３へ向けて反射される。超音波１５０の他の一部は、半透膜１６２を透過する。
　図３（ａ）に示すように、音孔１１３が開放された状態では、半透膜１６２により反射された超音波１５０は、音孔１１３から出力される。また、半透膜１６２を透過した超音波１５０は、音孔１１４から出力される。
　一方で、図３（ｂ）に示すように、音孔１１３が閉じられた状態では、半透膜１６２により反射された超音波１５０は、音孔１１３から出力されない。このとき、半透膜１６２を透過した超音波１５０は、音孔１１４から出力される。
　本実施形態によれば、このようにして、音声出力の出力方向を制御することもできる。
　図７は、図１に示す筐体１１０の内部構造を示す模式的な縦断側面図であり、音声出力方向の制御の図２および図３とは異なる例を説明する図である。以下、図７を用いて、音声出力方向の制御の例を詳細に説明する。
　図７に示す例において、発振装置１２０の振動面は、音孔１１３へ向いている。発振装置１２０の位置は、音孔１１３が閉じられた状態において、発振装置１２０から出力された超音波１５０が閉じられた音孔１１３によって反射されて音孔１１４へ向けて進むように設計される。
　まず、図７に示すように、発振装置１２０から、音孔１１３に向けてパラメトリックスピーカ用に変調された超音波１５０が出力される。
　図７（ａ）に示すように、音孔１１３が開放された状態では、発振装置１２０から出力された超音波１５０は、音孔１１３から出力される。
　一方で、図７（ｂ）に示すように、音孔１１３が閉じられた状態では、超音波１５０は、閉じられた音孔１１３により反射され、音孔１１４へ進む。このため、音孔１１３が閉じられた状態では、超音波１５０は、音孔１１４から出力されることとなる。
　本実施形態によれば、このようにして、電子機器１００の音声出力方向を制御することもできる。
　次に、本実施形態の効果を説明する。
　本実施形態に係る電子機器１００は、筐体１１０に設けられた音孔１１３および音孔１１４のうち、音孔１１３を開閉する音孔開閉手段１１２を有している。そして、本実施形態によれば、音孔１１３の開閉により、超音波１５０が出力される方向を制御することができる。すなわち、多数の発振装置を設けずとも、電子機器１００の音声出力方向を制御することができる。
　従って、小型化を図りつつ、パラメトリックスピーカによる音声出力の出力方向を制御することが可能な電子機器を提供することができる。
　また、電子機器１００が携帯電話機である場合、音孔開閉手段１１２は、例えばディスプレイ等を有する筐体部分によって構成することができる。このため、既存の携帯電話機のスライド構造を利用して音孔１１３を開閉することができる。
　なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。上記形態では音孔開閉手段１１２が、筐体に対してスライド自在に設けられていることを例示した。
　図６は、図１に示す電子機器１００の変形例に係る電子機器２００を示す模式的な縦断側面図である。本実施形態では、当該変形例に示す構造を有していてもよい。
　図６に示すように、電子機器２００において、音孔開閉手段１１２は、筐体１１０の外面に設けられた回転軸１７０に固定され、かつ回転軸１７０を中心に回転自在に設けられている。そして、音孔開閉手段１１２を回転させることにより、音孔１１３を開閉する。
　また、上記形態では一個の圧電素子２０によって振動部材３０の上面のみ拘束する、ユニモルフ構造の発振装置１２０を例示した。しかし、二個の圧電素子２０によって振動部材３０の上面と下面とを拘束する、バイモルフ構造の発振装置なども実施可能である(図示せず)。
　さらに、上記形態では圧電素子２０が一個の圧電層２２からなることを想定した。しかし、圧電素子２０が、圧電層と電極層とが交互に積層された積層構造からなってもよい(図示せず)。
　また、上記形態では音声復調手段１３０として音声フィルタを例示した。しかし、音声復調手段１３０は、音声フィルタに限定されるものではなく、例えば、筐体１１０に多数の微小な空孔を形成することなどにより実現されてもよい。
　さらに、上記形態では電子機器１００として携帯電話機を例示した。しかし、電子機器１００として、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、電子辞書、電子手帳、または電子ブックリーダ等も実施可能である(図示せず)。
　なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
　この出願は、２０１０年１１月１日に出願された日本出願特願２０１０－２４５６７８を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。

Claims (7)

  1. 　少なくとも一つの第１音孔および少なくとも一つの第２音孔が設けられた筐体と、
    　前記筐体の内部に配置されており、かつパラメトリックスピーカ用の変調波を出力する発振装置と、
    　前記第１音孔には装着されず、前記第２音孔には装着されており、かつ前記変調波を復調する音声復調手段と、
    　前記筐体に搭載されており、前記第１音孔を開閉する音孔開閉手段と、
    を有する電子機器。
  2. 　前記音孔開閉手段は、前記筐体の外面上に固定され、かつ前記筐体に対してスライド自在に設けられており、
    　前記音孔開閉手段を前記筐体に対してスライドさせることにより、前記第１音孔を開閉する請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記音孔開閉手段は、前記筐体の外面に設けられた回転軸に固定され、かつ前記回転軸を中心に相互に回転自在に設けられており、
    　前記音孔開閉手段を回転させることにより、前記第１音孔を開閉する請求項１に記載の電子機器。
  4. 　前記発振装置と前記第２音孔との間に設けられた半透膜を備え、
    　前記発振装置から出力された前記変調波のうち前記半透膜により反射された一部は前記第１音孔から出力され、前記半透膜を透過した他の一部は前記第２音孔から出力される請求項１ないし３の何れか一項に記載の電子機器。
  5. 　前記パラメトリックスピーカの前記超音波の発振周波数が２０ｋＨｚ以上である請求項１ないし４の何れか一項に記載の電子機器。
  6. 　圧電素子が、圧電層と電極層とが交互に積層された積層構造からなる請求項１ないし５の何れか一項に記載の電子機器。
  7. 　携帯電話機として形成されている請求項１ないし６の何れか一項に記載の電子機器。
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