WO2023228826A1 - 振動装置及び振動方法 - Google Patents

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WO2023228826A1
WO2023228826A1 PCT/JP2023/018329 JP2023018329W WO2023228826A1 WO 2023228826 A1 WO2023228826 A1 WO 2023228826A1 JP 2023018329 W JP2023018329 W JP 2023018329W WO 2023228826 A1 WO2023228826 A1 WO 2023228826A1
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WO
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glass plate
plate structure
vibration
signal
temperature
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PCT/JP2023/018329
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順 秋山
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Agc株式会社
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R11/00Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R11/02Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04Plane diaphragms
    • H04R7/06Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers
    • H04R7/10Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers comprising superposed layers in contact

Definitions

  • the technology of the present disclosure relates to a vibration device and a vibration method.
  • the speaker device described in International Publication No. 2019/172076 includes a diaphragm that transmits light (e.g., a glass plate, a translucent ceramic, etc.), an exciter that generates vibration, and a vibrator that generates vibration.
  • a vibration transmission section is connected to the plate and the exciter and transmits vibrations from the exciter to the diaphragm.
  • the loss coefficient of this diaphragm at 25°C is 1 ⁇ 10 -2 or more, and the specific elastic modulus of the vibration transmission part is 20 mm 2 /s 2 or more, which impairs the design of the diaphragm while maintaining acoustic performance. It exhibits excellent design without any effort.
  • a device that reduces indoor noise by detecting the sound of a noise source and outputting a sound with a phase opposite to the detected sound
  • Japanese Patent Laid-Open No. 9-288489 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-288489
  • a first microphone placed inside the vehicle outputs an acoustic signal that detects the frequency of the noise, and in response to this acoustic signal, a signal with the same amplitude as the detected noise is output.
  • a sound with an opposite phase is generated into the vehicle interior as an opposite phase sound (secondary sound) from a speaker placed in the headrest.
  • a second microphone placed near the speaker detects residual noise in the vehicle interior and inputs the detected detection signal to the control means.
  • the control means updates the coefficients of the adaptive filter using an adaptive algorithm so that the detection signal is minimized based on the acoustic signal and the detection signal, and controls the anti-phase sound output from the speaker. ing.
  • this noise reduction device the noise that can be heard by the occupants in the vehicle interior is reduced by outputting the opposite phase sound of the noise from the speaker built into the headrest.
  • It also includes a vibration output unit that vibrates the window glass plate that partitions indoor space and outdoor space, and detects noise sources/vibration sources that are correlated with the sonic vibrations induced in the glass plate, and generates a reference signal according to the detection results.
  • a feedforward microphone that outputs sound in the room
  • a feedback microphone that detects the sound in the room and outputs an error signal according to the detection result, and generates a cancellation signal that is in the opposite phase of the reference signal so that the error signal is minimized.
  • a noise device is known that includes a filter that performs a noise reduction, and an ANC process that outputs the cancellation signal to a vibration output section (US2018/0082673A).
  • the noise device of US2018/0082673A generates a destructive interference signal for use in active noise cancellation in an interior setting of an indoor space.
  • the speaker device described in International Publication No. 2019/172076 provides an intermediate layer between a pair of substrates (for example, a glass plate), and can achieve a high loss coefficient when the intermediate layer is a liquid. , disclose that reducing the thickness provides better vibration transmission. Further, Japanese Patent Application Publication No. 9-288489 and US2018/0082673A do not disclose a technique for reducing noise in the vehicle interior space.
  • the technology of the present disclosure aims to provide a vibration device and a vibration method using a glass diaphragm, which enable output of sound faithful to an acoustic signal.
  • a first aspect of the present disclosure is a vibration device, comprising: a glass plate arrangement comprising at least one glass plate; a vibration output unit fixed to the glass plate structure and vibrating the glass plate structure according to an input signal; a detection unit that detects sound or vibration emitted by the glass plate structure and outputs a detection signal according to the detection result; a signal output section that outputs an arbitrary acoustic signal; a control unit that includes a controller that generates a correction signal that corrects the acoustic signal so that the detection signal and the acoustic signal correspond, and inputs the correction signal from the controller to the vibration output unit; Equipped with.
  • a second aspect of the present disclosure is a vibration method, comprising: A vibration method in which a glass plate structure including at least one glass plate is vibrated by a vibration output unit fixed to the glass plate structure according to an input signal, the method comprising: Detecting sound or vibration emitted by the glass plate structure and outputting a detection signal according to the detection result, Output any acoustic signal, a controller that generates a correction signal that corrects the acoustic signal so that the detection signal and the acoustic signal correspond, and inputs the correction signal from the controller to the vibration output section; The glass plate structure is vibrated by the vibration output section according to the correction signal.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle to which a vibration device according to a first embodiment is applied.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle door to which a vibration device is applied.
  • FIG. 2 is a front view of the vibrating device for explaining the configuration of the vibrating device. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 3.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing how the vibration output section is attached to the glass plate structure.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a vibration device applied to a vehicle. It is a figure which shows the vibration waveform of a glass plate structure when an acoustic signal is output without correction
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of series-connected controllers constituting an adaptive filter.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of controllers connected in parallel and forming an adaptive filter.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a vehicle door equipped with a vibration device having another configuration.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of a vibration device having another configuration.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of a vibration device having another configuration.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of a vibration device having another configuration.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a vibration device according to a second embodiment provided in a door of a vehicle.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 13.
  • FIG. FIG. 2 is a functional block diagram of a vibration device applied to a vehicle.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a glass diaphragm.
  • 17 is a schematic cross-sectional view of a glass diaphragm showing another example of the arrangement of the temperature control section shown in FIG. 16.
  • FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a temperature control area by a temperature control section disposed on the glass diaphragm shown in FIG. 13;
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a temperature control area by a temperature control section disposed on the glass diaphragm shown in FIG. 13;
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing a temperature control area by a temperature control section disposed on the glass diaphragm shown in FIG. 13;
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a temperature control area by a temperature control section disposed on the glass diaphragm shown in FIG. 13;
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a temperature control area by a temperature control section disposed on the glass diaphragm shown in FIG. 13;
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a structure in which a heat ray reflective layer is provided on a glass diaphragm.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a configuration in which one glass plate of the glass diaphragm is made thinner than the other glass plate. It is a sectional view showing another example of composition of a glass diaphragm.
  • FIG. 2 is a plan view of a vehicle showing a location where a glass diaphragm is applied to the vehicle. It is a schematic diagram showing an example in which a glass diaphragm is applied to a window of a house.
  • glass diaphragm is a general term that includes a configuration in which a vibration output section 13 is attached to a glass plate structure 11, which will be described later.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle S to which a vibration device is applied.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a door D of a vehicle S to which a vibration device is applied.
  • the vibration device is built into a vehicle S, and radiates sound into the exterior and interior of the vehicle S.
  • the vibration device includes a glass plate structure 11, a vibration output section 13, a sound output device 1, an indoor sound detection section 3, and a control section 5.
  • the vibration output section 13, the sound output device 1, and the indoor sound detection section 3 are each connected to the control section 5.
  • the vehicle S is provided with acoustic speakers 7 that constitute an audio system indoors, and these acoustic speakers 7 are also connected to the control unit 5 .
  • the glass plate structure 11 is provided on a door D of the vehicle S, and is used as a front side window FSW that partitions an indoor space and an outdoor space of the vehicle S.
  • the vibration output unit 13 is, for example, a voice coil motor, and is attached to the glass plate structure 11.
  • the vibration output unit 13 vibrates in response to a drive signal input from the control unit 5 and applies the vibration to the glass plate structure 11 .
  • the sound output device 1 is, for example, an audio playback device. This sound output device 1 outputs an arbitrary acoustic signal. Specifically, this sound output device 1 is provided inside the vehicle S, and the acoustic signal is transmitted to the control unit 5.
  • the indoor sound detection unit 3 is, for example, a microphone, and is provided inside the vehicle S to detect indoor sounds.
  • This indoor sound detection unit 3 is preferably disposed near the glass plate structure 11 and the occupant's ears in the room, or is preferably attached to the occupant's ears. If the microphone is to be worn on the passenger's ear, a wireless microphone is more preferable.
  • the sound signal detected by the indoor sound detection section 3 is transmitted to the control section 5 as a detection signal.
  • the door D of the vehicle S equipped with the glass plate structure 11 has an enclosing member 15 that supports the glass plate structure 11.
  • a region of the glass plate structure 11 to which the vibration output section 13 is fixed is housed inside the enclosure member 15 .
  • This enclosing member 15 has an opening 21 and exposes a region of the glass plate structure 11 to which the vibration output section 13 is not fixed to the outside from the opening 21.
  • the enclosure member 15 includes a shielding member 17 at the opening 21, and the shielding member 17 acoustically shields the space between the opening 21 and the glass plate structure 11.
  • FIG. 3 is a front view of the vibrating device for explaining the configuration of the vibrating device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing how the vibration output section 13 is attached to the glass plate structure 11.
  • the glass plate structure 11 is supported by an enclosure member 15.
  • the glass plate structure 11 is excited by the vibrations generated by the vibration output section 13 and generates sound.
  • the glass plate structure 11 may have a translucent property that allows the rear side of the glass plate structure 11 to be seen through when viewed from the direction of the arrow Va in FIG.
  • the glass plate structure 11 may have selective light transmittance, such as an optical filter or a surface treatment layer whose surface is made into a light diffusing surface.
  • a light control film is installed on the surface of the single glass, or when the glass plate structure 11 is a laminated glass described later, between multiple intermediate layers. Good too.
  • the glass plate structure 11 includes at least one glass plate. So-called laminated glass, which includes a plurality of glass plates with an intermediate layer between them, is preferred. For example, as shown in FIG. 5, the glass plate structure 11 of this example includes a pair of glass plates 73 and 75 laminated, and an intermediate layer 71 between these glass plates 73 and 75.
  • the glass plate structure 11 is preferably made of a material with a high longitudinal sound velocity value, and for example, materials such as glass, translucent ceramics, and single crystals such as sapphire can be used.
  • the glass plate structure 11 has an outer shape that matches the front side window FSW of the vehicle S, but is not limited to this, and may have another outer shape such as a rectangle.
  • the vibration output unit 13 is fixed to the glass plate structure 11 and vibrates the glass plate structure 11 according to the input drive signal.
  • the vibration output section 13 includes, for example, a coil section, a magnetic circuit section, and an excitation section connected to the coil section or the magnetic circuit section.
  • vibration output section 13 when a drive signal from the control section 5 is input to the coil section, vibration is generated in the coil section or the magnetic circuit section due to interaction between the coil section and the magnetic circuit section.
  • the vibrations of the coil section or the magnetic circuit section are transmitted to the vibrating section, and from the vibrating section to the glass plate structure 11.
  • At least one vibration output section 13 is attached to the glass plate structure 11 .
  • two vibration output units 13 may be attached to one main surface of the glass plate structure 11 along one side of the outer edge of the glass plate structure 11 at intervals.
  • the vibration output part 13 may be provided on each of the one main surface and the other main surface of the glass plate structure 11 like the vibration output part 13 shown by the dotted line in FIG.
  • the enclosing member 15 included in the door D of the vehicle S is formed in a box shape that surrounds a portion of the glass plate structure 11 that includes the fixed position of the vibration output section 13 .
  • the enclosing member 15 defines an internal space 19 that includes the vibration output section 13 and a portion of the glass plate structure 11 .
  • the other portion of the glass plate structure 11 is exposed to the outside of the internal space 19 through an opening 21 of the internal space 19 formed in the enclosing member 15 . That is, a part of the glass plate structure 11 is exposed to the outside of the internal space 19 through the opening 21 of the internal space 19.
  • the shielding member 17 provided in the opening 21 of the enclosing member 15 closes the internal space 19 and moves the glass plate structure 11 into an excitation area A1 in which the vibration output section 13 is provided inside the internal space 19. and a vibration area A2 outside the internal space 19.
  • the shielding member 17 it is possible to use polymeric materials in general having a hydrocarbon composition, silicone composition, fluorine-containing composition, and rubber in general.
  • the storage elastic modulus G is 1.0 ⁇ 10 2 to 1.0 ⁇ 10 10 Pa.
  • shielding by the above-mentioned shielding member 17 refers to a state in which the glass plate structure 11 is not completely fixed, but is in contact with the glass plate structure 11 to an extent that allows slight movement of 1 mm or less. This prevents sound leakage from the internal space 19.
  • a drive mechanism for raising and lowering the glass plate structure 11 provided at the bottom of the internal space 19 of the enclosure member 15 or in the internal space 19, and an excitation area A1 of the glass plate structure 11 are provided.
  • a support member 23 for supporting the glass plate structure 11 on the enclosing member 15 is provided between the glass plate structure 11 and a part of the support member 23 .
  • This support member 23 is made of an elastic sheet having cushioning properties, such as rubber, felt, sponge, or the like. Note that this glass plate structure 11 can be freely moved relative to the enclosure member 15 by the drive mechanism (not shown). That is, by moving the front side window FSW made of the glass plate structure 11, the window of the vehicle S can be opened and closed.
  • the direction in which the glass plate structure 11 projects from the internal space 19 inside the enclosure member 15 to the outside of the internal space 19 is the first direction Ax1
  • the direction perpendicular to the first direction within the plate surface is the direction Ax1.
  • the maximum width Lw of the glass plate structure 11 in the second direction Ax2 is preferably greater than or equal to the maximum width Lh in the first direction Ax1 (Lw ⁇ Lh).
  • the distance from the vibration output unit 13 arranged in the vibration region A1 of the glass plate structure 11 is not excessively long over the entire surface of the vibration region A2, and the vibration The vibration from the output section 13 is propagated to the vibration region A2 with sufficient strength.
  • the glass plate structure 11 has an excitation area A1 where the vibration output unit 13 is attached and is placed in the internal space 19 of the enclosure member 15, and a vibrating area A1 which is placed outside the internal space 19.
  • the vibration region A2 that is caused by the vibration and contributes to acoustic radiation is separated by the shielding member 17. Therefore, the sound generated from the vibration region A1 due to the vibration from the vibration output section 13 is attenuated within the internal space 19. Further, the opening 21 of the internal space 19 is acoustically shielded from the glass plate structure 11 by the shielding member 17, so that the sound generated within the internal space 19 from the excitation area A1 is This prevents leakage to the outside of 19.
  • one continuous glass plate structure 11 is divided into a vibrating area A1 and a vibrating area A2, and the vibrating area A1 is defined in the internal space 19 by the enclosing member 15 and the shielding member 17. .
  • the noise generated from the excitation area A1 is confined in the internal space 19, sound leakage from the internal space 19 is suppressed, and unnecessary noise generated from the excitation area A1 due to the vibration of the vibration output section 13 is prevented from air propagation. Suppresses the transmission of sound to the receiver. As a result, it is possible to suppress a decrease in directivity due to sound looping around. Moreover, since the sound is radiated to the surroundings only from the vibration area A2 of the glass plate structure 11, the sound pressure distribution due to the sound radiation can be made uniform.
  • the area ratio Ss/Sv is preferably 0.01 or more and 1.0 or less, and 0.02 Above, 0.5 or less is more preferable, and 0.05 or more and 0.1 or less are even more preferable. If the area of the vibration area A1 is too wide compared to the area of the vibration area A2, the efficiency of generating sound pressure will decrease, and if it is too narrow, there is a risk that efficient vibration drive may not be possible. Therefore, by setting the area ratio within the above range, sound radiation from the vibration region A2 according to the vibration of the vibration output section 13 can be performed with high efficiency.
  • the total area of the glass plate structure 11 (the area of one main surface of the glass plate) is preferably 0.04 m 2 or more, more preferably 0.10 m 2 or more, and even more preferably 0.30 m 2 or more.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the vibration device applied to the vehicle S.
  • the control section 5 includes a transfer function correction section 31, an adaptive algorithm 33, an adaptive filter 35, and an amplifier 37.
  • the control unit 5 is composed of a microcomputer including a processor such as a CPU, a memory such as a ROM and a RAM, a storage, and the like.
  • the adaptive algorithm 33 and the adaptive filter 35 generate a correction signal by correcting the acoustic signal transmitted from the sound output device 1.
  • the adaptive algorithm 33 and the adaptive filter 35 generate a correction signal that corrects the acoustic signal so that the detection signal transmitted from the indoor sound detection unit 3 corresponds to the acoustic signal.
  • the correction signal generated by the adaptive algorithm 33 and the adaptive filter 35 is amplified by the amplifier 37 and transmitted to the vibration output section 13.
  • the adaptive algorithm 33 estimates the error between the detection signal and the acoustic signal using, for example, the least squares method.
  • the filter coefficients are appropriately updated by the adaptive algorithm 33 according to the level of error between the detection signal and the acoustic signal.
  • the transfer function correction unit 31 calculates a transfer function of a secondary path, which is a transmission path of an acoustic signal between the glass plate structure 11 to which the vibration output unit 13, which is a secondary sound source, is attached, and the room sound detection unit 3. . Based on this transfer function, the transfer function correction unit 31 sets the parameters of the adaptive algorithm 33 so that the phase of the detection signal from the room sound detection unit 3 is synchronized with the phase of the acoustic signal from the sound output device 1. do.
  • an arbitrary acoustic signal is transmitted to the control unit 5 by the sound output device 1 by operating the vibration device. Further, indoor sound is detected by the indoor sound detection section 3, and the detection result is transmitted to the control section 5 as a detection signal.
  • the transfer function correction unit 31 of the control unit 5 calculates a transfer function in the acoustic signal transmission path between the sound output device 1 and the room sound detection unit 3. Based on this transfer function, the phase of the detection signal from the room sound detection section 3 is synchronized with the phase of the acoustic signal from the sound output device 1.
  • the glass plate structure 11 has a large mass (inertia), as shown in FIG. 7A, the reproducibility of the input signal is low at the rise of the signal input and immediately after cut-off.
  • FIG. 7A an example in which the output input signal waveform (broken line) corresponding to the detection signal of the room sound detection unit 3 is delayed compared to the waveform (solid line) faithful to the input signal of the vibration device corresponding to the acoustic signal It shows.
  • the adaptive algorithm 33 and the adaptive filter 35 of the control unit 5 generate a correction signal that corrects the acoustic signal so that the detection signal transmitted from the indoor sound detection unit 3 corresponds to the acoustic signal. .
  • a correction signal is generated so that the reproducibility of the input signal at the rise of the signal input and immediately after cutoff is increased.
  • FIG. 7B shows an example of the waveform of the correction signal (solid line) and the output input signal waveform (broken line) similar to the input signal of the vibration device.
  • This correction signal is sent to the amplifier 37, amplified by the amplifier 37, and sent to the vibration output section 13.
  • a voltage feedback amplifier or a current feedback amplifier can be used as the amplifier 37, it is preferable to use a current feedback amplifier because good responsiveness can be obtained.
  • the adaptive filter 35 is configured to be a controller in which a feedforward controller Gff(s) and a feedback controller Gfb(s) are connected in series, as shown in FIG. 8A. More specifically, the target value r(s), which is an acoustic signal, is input to the feedforward controller Gff(s), and the output of the feedforward controller Gff(s) and the detection signal of the room sound detector 3 are used as input. The deviation (s) from a certain output y(s) (measurement signal) is input to the feedback controller Gfb(s). The control input u(s), which is the output of the feedback controller Gfb(s), is output to the controlled object P(s), which is the vibration output unit 13.
  • the adaptive filter 35 may be configured to be a controller in which a feedforward controller Gff(s) and a feedback controller Gfb(s) are connected in parallel, as shown in FIG. 8B. good. More specifically, the target value r(s) which is an acoustic signal is input to the feedforward controller Gff(s), and the target value r(s) which is an acoustic signal and the detection signal of the room sound detection unit 3 are used as input. The deviation (s) from a certain output y(s) (measurement signal) is input to the feedback controller Gfb(s). Then, a control input u(s), which is the sum of the output of the feedback controller Gfb(s) and the output of the feedforward controller Gff(s), is output to the controlled object P(s), which is the vibration output unit 13.
  • the vibration output unit 13 vibrates the glass plate structure 11 to which the vibration output unit 13 is attached by generating vibration according to the transmitted correction signal. Therefore, the vibration generated in the glass plate structure 11 by the vibration output unit 13 enables the output of sound faithful to the acoustic signal.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a door D of a vehicle S equipped with a vibration device having another configuration.
  • this vibration device includes a microphone for internal space sound detection in an internal space 19 of an enclosure member 15 that surrounds an excitation area A1 of a glass plate structure 11 to which a vibration output unit 13 is attached. 8. Further, an auxiliary speaker 9 is provided in the internal space 19 .
  • the interior space sound detection section 8 and the auxiliary speaker 9 are each connected to the control section 5.
  • the internal space sound detection section 8 detects the vibration sound from the vibration region A1 of the glass plate structure 11 caused by the vibration of the vibration output section 13, and transmits this to the control section 5 as an error signal.
  • the control unit 5 causes the adaptive algorithm 33 and the adaptive filter 35 to generate a cancellation signal for minimizing the error signal from the internal spatial sound detecting unit 8 according to the error signal from the internal spatial sound detecting unit 8, and A cancellation sound is output to the speaker 9. Then, by outputting the canceling sound from the auxiliary speaker 9, the vibration sound from the excitation area A1 of the glass plate structure 11 caused by the vibration of the vibration output section 13 in the internal space 19 is canceled.
  • the glass plate structure 11 is vibrated by the vibration output unit 13 to output a sound that is faithful to the acoustic signal, and the vibration caused by the vibration of the vibration output unit 13 is output. It is possible to cancel out the secondary noise generated by the noise. Thereby, more faithful sound can be outputted from the acoustic signal in the interior of the vehicle S.
  • the auxiliary speaker 9 that outputs a canceling sound is provided in the internal space 19, but the output form of the canceling sound is not limited to this.
  • a configuration may be adopted in which the vibration output unit 13 outputs a canceling sound that cancels the sound generated due to the vibration of the vibration output unit 13, or a configuration in which the auxiliary speaker 9 and the vibration output unit 13 are used together may be adopted. .
  • a sound absorbing material such as felt or sponge may be attached to the inside or outside of the enclosure member 15. In that case, the silencing effect within the interior space 19 is enhanced.
  • a porous type sound absorbing material or a resonant type sound absorbing material such as a perforated board is preferable, and a porous type sound absorbing material is more preferable from the viewpoint of the frequency band in which sound can be absorbed.
  • the normal incidence sound absorption coefficient of the sound absorbing material at 1 kHz is preferably 0.25 or more, more preferably 0.5 or more, and even more preferably 0.75 or more.
  • the thickness of the sound absorbing material is preferably 0.5 mm or more and 20 mm or less, more preferably 1 mm or more and 10 mm or less.
  • the surface to which the sound absorbing material is attached is preferably 25% or more, more preferably 50% or more, of the area surrounding the internal space 19 of the enclosure member 15.
  • FIG. 10 is a functional block diagram of another configuration example of the vibration device. Compared to the configuration example shown in FIG. 6 above, an acceleration sensor 53 installed on the surface of the glass plate structure 11 is used instead of the room sound detection section 3. In this configuration example, similarly to the indoor sound detection section 3, the output of the acceleration sensor 53 is transmitted to the control section 5 as a detection signal.
  • the vibration device 11 and 12 are functional block diagrams of still other configuration examples of the vibration device.
  • the responsiveness of the glass plate structure 11 changes depending on the temperature. This is because the vibration damping characteristics (loss coefficient) of the glass plate of the glass plate structure 11 and the intermediate layer (adhesive layer or fluid layer described later) in the case of laminated glass change due to temperature changes. Therefore, in this configuration example, the parameters of the adaptive algorithm 33 are set according to the temperature of the glass plate structure 11 in order to correct performance differences due to temperature changes.
  • a temperature sensor 200 installed on the surface of the glass plate structure 11 is used.
  • the transfer function correction unit 31 determines a transfer function for each temperature of the glass plate structure 11, and sets the parameters of the adaptive algorithm 33 based on this transfer function.
  • the temperature sensor 200 may also be installed on a surface other than the surface of the glass plate structure 11.
  • a temperature sensor may be installed in direct contact with the intermediate layer. It is also possible to use an outside temperature meter installed inside the front grill or a room temperature meter installed inside the vehicle. In this case, the temperature of the intermediate layer of the glass plate structure may be estimated by referring to data from a plurality of temperature sensors.
  • the adaptive algorithm 33 and the adaptive filter 35 use the parameters of the adaptive algorithm 33 corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 200 to generate a correction signal that corrects the acoustic signal transmitted from the sound output device 1.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a vibration device provided on a door D of a vehicle S.
  • the vibration device includes a glass plate structure 11 , a vibration output section 13 attached to the glass plate structure 11 , and a temperature control section 330 that adjusts the temperature of the glass plate structure 11 .
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 13.
  • the enclosing member 15 has an opening 21 from which the glass plate structure 11 protrudes.
  • At least one vibration output section 13 is attached to the glass plate structure 11 .
  • the temperature control unit 330 includes a heating body that adjusts the temperature of the intermediate layer of the glass plate structure 11 or a structure that has a heat retention function.
  • the temperature control section 330 may be provided on one side of the glass plate structure 11 as shown in FIG. 14, or may be provided on both sides.
  • the temperature control unit 330 heats, cools, keeps warm, etc. the intermediate layer in response to a command signal from the control unit 315 based on the temperature of the glass plate structure 11, surrounding members, or the environment detected by a sensor unit (not shown).
  • a configuration that performs the following may also be used.
  • the enclosing member 15 is formed in a box shape surrounding a portion of the glass plate structure 11 where the vibration output section 13 and the temperature control section 330 are arranged.
  • a shielding member 17 is provided in the opening 21 of the enclosing member 15 .
  • the shielding member 17 makes the internal space 19 of the enclosure member 15 a closed space, and acoustically shields the space between the opening 21 and the glass plate structure 11. Further, the glass plate structure 11 is divided into a vibration region A1 inside the internal space 19 in which the vibration output section 13 is provided, and a vibration region A2 outside the internal space 19.
  • the vibration region A1 can be said to be the region of the plate surface of the glass plate structure 11 excluding the portion exposed to the outside from the internal space 19 of the enclosure member 15. That is, the enclosing member 15 exposes one end of the glass plate structure 11 to the outside of the internal space 19 through the opening 21 of the internal space 19 .
  • one end of the glass plate structure 11 refers to the end of the glass plate structure 11 on the side closer to the fixed position of the vibration output section 13 and the temperature control section 330, and the end of the glass plate structure 11 on the far side. means the farthest end.
  • the acoustic signal output by the sound output device 1 is transmitted to the control section 315.
  • FIG. 15 is a functional block diagram of the vibration device applied to the vehicle S. Control of the vibration device will be explained based on FIG. 15.
  • the control unit 315 is composed of a microcomputer including a processor such as a CPU, a memory such as a ROM and a RAM, and a storage.
  • the sound output device 1 transmits an acoustic signal to the control unit 315. Further, the indoor sound detection unit 3 detects indoor sound, and the detection result of the indoor sound is transmitted to the control unit 315 as a detection signal.
  • the control unit 315 includes a transfer function correction unit 31, an adaptive algorithm 33, an adaptive filter 35, and an amplifier 37, similar to the control unit 5 of the first embodiment.
  • the control section 315 further controls the temperature adjustment section 330.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the glass plate structure 11. As shown in FIG.
  • a first glass plate 73 and a second glass plate 75 are arranged facing each other, and an intermediate layer 71 is provided between the first glass plate 73 and the second glass plate 75.
  • the description will be made assuming that the first glass plate 73 is disposed on the indoor side of the vehicle S, and the second glass plate 75 is disposed on the outdoor side.
  • the first glass plate 73 and the second glass plate 75 will also be referred to as a pair of glass plates 73 and 75.
  • the intermediate layer 71 of the glass plate structure 11 prevents the glass plate structure 11 from resonating when the glass plate structure 11 resonates due to the drive of the vibration output unit 13, or suppresses the resonance of the glass plate structure 11. Attenuates shaking. Due to the presence of the intermediate layer 71, the glass plate structure 11 can have a higher loss factor compared to a case where the glass plate structure 11 is composed only of the glass plate structure 11.
  • the glass plate structure 11 is preferable because the larger the loss coefficient, the greater the vibration damping.
  • the loss coefficient of the glass plate structure 11 at 25°C is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 or more, and 2 ⁇ 10 ⁇ 3 or more. More preferably, it is 5 ⁇ 10 ⁇ 3 or more.
  • the longitudinal wave sound velocity value in the thickness direction of the glass plate structure 11 should be 4.0 ⁇ 10 3 m/s or more because the faster the sound velocity is, the better the reproducibility of high-frequency sound is when used as a diaphragm. It is preferably 4.5 ⁇ 10 3 m/s or more, more preferably 5.0 ⁇ 10 3 m/s or more.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 7.0 ⁇ 10 3 m/s or less.
  • the glass plate structure 11 Since the glass plate structure 11 has the intermediate layer 71, the glass plate structure 11 obtains a high loss coefficient and a high longitudinal sound velocity value. Note that a large loss coefficient means a large vibration damping ability.
  • the loss coefficient is calculated using the half width method.
  • the frequency width of the point at which the resonance frequency f and amplitude h of the material is -3 dB lower than the peak value, that is, the maximum amplitude -3 [dB] is W
  • the value expressed as ⁇ W/f ⁇ is It is defined as loss factor.
  • suppressing resonance means increasing the frequency width W relative to the amplitude h and making the peak broad.
  • the loss coefficient is a value specific to the material, and in the case of single glass, for example, it differs depending on its composition, relative density, etc. Note that the loss coefficient can be measured by a dynamic elastic modulus test method such as a resonance method.
  • the longitudinal wave sound velocity value refers to the speed at which longitudinal waves propagate in the diaphragm.
  • the longitudinal sound velocity value and Young's modulus can be measured by the ultrasonic pulse method described in Japanese Industrial Standards (JIS-R1602-1995).
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a glass diaphragm showing another arrangement example of the temperature control section shown in FIG. 16.
  • the temperature control section 330 may be provided between the first glass plate 73 and the intermediate layer 71, as shown in FIG. 16, or may be provided outside the first glass plate 73, as shown in FIG. , may be provided on the outside of each of the first glass plate 73 and the second glass plate 75. Further, the temperature control section 330 may be provided in the vibration region A1, in both the vibration region A1 and the vibration region A2, or only in the vibration region A2.
  • FIGS. 18A to 18D are explanatory diagrams showing the temperature control region F by the temperature control section 330 disposed in the glass plate structure 11.
  • the region (temperature control region F) in which the temperature control section 330 is arranged is indicated by diagonal lines, and the position in which the shielding member 17 is arranged in the opening 21 of the enclosure member 15 is shown as the belt line BL.
  • the belt line BL corresponds to the lower side of the opening area (vibration area A2) when the side window is attached to the door D of the vehicle S and is in a fully closed state. .
  • the temperature control region F is provided below the belt line BL, that is, in the internal space 19 of the enclosure member 15 (see FIG. 14). That is, the temperature control region F is provided only in the non-exposed portion of the glass plate structure 11.
  • the temperature control section 330 is arranged in the vibration region A1, the vibration characteristics of the glass plate structure 11 can be reliably improved.
  • the temperature control section 330 is housed in a portion that is not exposed to the outside, it is not visible to the user, resulting in a good design.
  • the temperature control section 330 is protected from exposure to environmental atmosphere such as ultraviolet rays and heat rays from sunlight, wind and rain, and so on. This suppresses deterioration of the temperature control section 330 over time.
  • the temperature control region F is provided only around the vibration output section 13 below the belt line BL. In this case, the temperature control region F can be kept to the necessary minimum, and the installation cost of the temperature control section 330 can be reduced.
  • the temperature control area F is provided in both the vibration area A1 and the vibration area A2 of the glass plate structure 11. In this case, the entire glass plate structure 11 can be maintained at an appropriate temperature and good vibration characteristics can be maintained.
  • the temperature control region F is provided only in the exposed portion of the glass plate structure 11 above the belt line BL. In this case, the vibration characteristics of the vibration region A2 become good. As described above, the temperature control region F can be selected as appropriate depending on the purpose of use, performance, sound insulation, etc.
  • Examples of the temperature control section 330 include a heating body, a material or structure having a heat retention function, and the like.
  • the intermediate layer 71 is heated using a heating body such as a hot wire, a conductive film, or an electronic device, and in the case of keeping warm, the intermediate layer 71 is made to follow the temperature inside the vehicle.
  • an electronic cooling element such as a Peltier element can be used. When using a Peltier element, heating and cooling can be selectively controlled, expanding the temperature adjustment range.
  • the heating body examples include a conductive wire, a transparent conductive film (ITO), a film heater, and the like.
  • the conductive wire is a hot wire heater and can be installed in each region such as the entire surface of the glass plate or only in the vibration region A1 below the belt line BL.
  • Both the transparent conductive film and the film heater are surface heaters that have a heating surface, and can be installed in each area similar to the case of the conductive wire, and can efficiently heat a wide area.
  • the Peltier element can be arranged only in the vibration region A1 below the belt line BL. Furthermore, by providing heating bodies on both sides of the glass diaphragm, the responsiveness of temperature adjustment can be improved.
  • FIG. 19 is a partial cross-sectional view showing a structure in which a heat ray reflective layer is provided on a glass diaphragm.
  • the glass plate structure 11 shown in FIG. 19 includes a heat ray reflective layer 45 between the intermediate layer 71 and the second glass plate 75.
  • the heat ray reflective layer 45 plays a role of suppressing the heat input Q1 introduced from the indoor side through the first glass plate 73 and the intermediate layer 71 from escaping to the outdoor side and returning it to the indoor side as reflected heat Q2. .
  • the heat ray reflective layer 45 can be formed by depositing a material such as an ITO film or an FTO film, for example.
  • the heat ray reflective layer 45 functions as a heat insulating layer that suppresses the heat input Q1 introduced into the intermediate layer 71 from escaping to the outdoor side.
  • a heat insulating layer is an air layer.
  • the heat insulating layer such as the heat ray reflective layer 45 serves as the temperature control section 330 that adjusts the temperature of the intermediate layer 71 using the ambient temperature on the indoor side.
  • FIG. 20 is a partial cross-sectional view showing a configuration in which one glass plate of the glass diaphragm is made thinner than the other glass plate.
  • the thickness t in of the first glass plate 73 on the indoor side is thinner than the plate thickness t out of the second glass plate 75 on the outdoor side (t in ⁇ t out ).
  • the coefficient ⁇ can be set in the range of 0.0 ⁇ 1.0, preferably 0.2 ⁇ 0.8, and 0.5 ⁇ 0. 7 is more preferred.
  • the temperature of the intermediate layer 71 can follow the temperature on the indoor side of the vehicle S in a short time.
  • the intermediate layer 71 is heated using the amount of heat Q of the indoor temperature higher than the outside temperature, and when the outside temperature is high, the intermediate layer 71 can be brought close to the indoor temperature lower than the outside temperature. In other words, the intermediate layer 71 becomes more susceptible to the influence of indoor temperature.
  • the combination of the first glass plate 73 and the second glass plate 75 having the optimized plate thickness configuration functions as the temperature control section 330.
  • FIG. 21 is a sectional view showing another example of the structure of the glass diaphragm.
  • the glass plate structure 11 shown in FIG. 21 includes a layer of the above-mentioned temperature control section 330 on the inner surface of the first glass plate 73, and a resin between the layer of the temperature control section 330 and the second glass plate 75.
  • a layer 47 is provided, and a fluid layer 44 such as a gel-like material or a liquid phase (for example, liquid crystal) is provided between the resin layers 47 .
  • the pair of resin layers 47 can be composed of resin films that seal the fluid layer 44 .
  • This fluid layer 44 and the pair of resin layers 47 constitute an intermediate layer 49.
  • the resin film has a reduced vibration damping property at low temperatures, making resonance more likely to occur. Furthermore, when the temperature rises above room temperature (for example, above 40° C.), the damping characteristics improve. Therefore, this glass plate structure 11 is also provided with the temperature control section 330, thereby increasing the damping property of the resin layer 47, and making it possible to excite the glass plate structure 11 efficiently.
  • FIG. 22 is a plan view of a vehicle showing a location where the glass plate structure 11 is applied to the vehicle.
  • the glass plate structure 11 may be provided in the rear side window RSW, windshield WS, rear window RW, roof glazing RG, etc. in addition to the front side window FSW.
  • an example was shown in which a part of the front side window FSW is enclosed by the enclosure member 15, but when the other window glass of the front side window FSW is used as a glass diaphragm, the enclosure member 15 is May or may not be present.
  • the vibration output unit 13 such as an exciter is arranged on the main surface of the vehicle interior near the vehicle roof so as to overlap with a shielding layer such as black ceramics that shields visible light. This can improve visibility from the outside.
  • a shielding layer such as black ceramics that shields visible light.
  • the vibration output unit 13 when the vibration output unit 13 is arranged near the vehicle roof of the rear window RW, one unit (two units in total) may be provided at each end in the vehicle width direction along the boundary line between the rear window RW and the vehicle roof. good.
  • the vibration output section 13 may be attached to the inside of the vehicle, and an enclosure member 15 may be further provided to cover the vibration output section 13 and surround it so as to define an interior space.
  • each of the embodiments described above is an example of the slidable glass plate structure 11 of a vehicle, and is not limited to the front side window FSW or the rear side window RSW, but is fixed to the vehicle (so-called fitting). It can also be applied to fixed windows such as rear window RW.
  • a vibration device is configured by these glass plate components 11, the sound output device 1, the room sound detection section 3, and the control section 315 shown in FIG.
  • the application of the glass plate structure 11 to the vehicle S is not limited to acoustic output, but also vehicle windows that have improved water repellency, water sliding properties, snow accretion resistance, ice accumulation resistance, and stain resistance by sonic vibration. It may also be used as a structural member or decorative board. Specifically, it can be used as automobile window glasses, mirrors, flat or curved plate members mounted inside cars, as well as lenses, sensors, and cover glasses thereof. It can also be used as an external speaker for the purpose of emitting sound to the outside of the vehicle.
  • the vibration device can be applied to railway vehicles, and in addition to the vehicle S, it can also be applied to, for example, windows of aircraft, windows of ships, etc., and windows of buildings such as houses.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing an example in which the glass plate structure 11 is applied to a window of a house.
  • a window WD of a house is provided with a glass plate structure 11 and a window frame WF that supports the glass plate structure 11.
  • a vibration output unit 13 is attached to a portion of the surface of the glass plate structure 11 that is arranged in the internal space of the window frame WF.
  • the vibration output section 13 may be one or more.
  • a temperature control section 330 is attached to at least a portion of the glass plate structure 11.
  • the temperature control unit 330 is preferably provided in the internal space of the window frame WF as shown in FIG. 18(A), but the temperature control unit 330 is The area F may be changed as appropriate.
  • the vibration output unit 13 can vibrate the glass plate structure 11 whose temperature has been controlled by the temperature control unit 330, and the acoustic signal can be It can output faithful sound.
  • the glass plate structure 11 can also be provided with functions such as IR cut, UV cut, and coloring. This allows a configuration with enhanced functionality depending on the application.
  • the internal space 19 provided in the enclosure member 15 may be provided, for example, in other parts of the vehicle body, in addition to the door panel of the vehicle, and in the case of architectural members, it may be provided in a sash member, a wall, etc. .
  • the vibrating device described above can be used not only for moving bodies such as vehicles and windows of buildings, but also for members for electronic devices.
  • components for electronic devices there are full-range speakers, speakers for bass reproduction in the 15Hz to 200Hz band, speakers for high frequency reproduction in the 10kHz to 100kHz band, large speakers with a diaphragm area of 0.2m2 or more, flat speakers, and cylindrical speakers.
  • It can be used in transparent speakers, cover glasses for electronic devices that function as speakers, cover glasses for TV displays, screen films, displays in which video and audio signals are generated from the same surface, electronic displays, lighting equipment, and the like.
  • the speaker may be for music, alarm sound, etc.
  • a vibration detection element such as an acceleration sensor is added, it can be used as a diaphragm for a microphone or a vibration sensor.
  • the glass plate structure 11 used for the glass plate structure 11 means inorganic glass and organic glass.
  • the organic glass include PMMA resin, PC resin, PS resin, PET resin, and cellulose resin, which are generally well known as transparent resins.
  • other glass plates may be laminated.
  • Other glass plates may be the above-mentioned inorganic glass or organic glass, and instead of the glass plate, a resin plate made of a resin other than organic glass, a metal plate such as aluminum, a ceramic plate made of ceramic, etc. can be used.
  • materials for metal plates that can be used in place of other glass plates include aluminum, magnesium, copper, silver, gold, iron, titanium, SUS, etc. Other alloy materials can be used as necessary. Good too.
  • a physically strengthened glass plate or a chemically strengthened glass plate can also be used for at least one of the glass plates constituting the glass plate structure 11. This is useful to prevent glass panes from breaking. If you want to increase the strength of the glass plate, it is best to use a physically strengthened glass plate or a chemically strengthened glass plate for the topmost glass plate among the multiple glass plates, and all of the glass plates that make up the vibrating device should be physically strengthened. A glass plate or a chemically strengthened glass plate is preferable.
  • crystallized glass or phase-divided glass as the glass plate from the standpoint of increasing the longitudinal sound velocity value and strength.
  • the outermost glass plate among the plurality of glass plates be made of crystallized glass or phase splitting glass.
  • the resin material constituting the glass plate is preferably a resin material that can be molded into a flat plate shape or a curved plate shape. Further, as the composite material or fiber material, a resin material composited with a high hardness filler, carbon fiber, Kevlar fiber, etc. are preferable.
  • the composition of the glass plate is not particularly limited, the following range is preferable, for example.
  • SiO 2 40-80% by mass, Al 2 O 3 : 0-35% by mass, B 2 O 3 : 0-15% by mass, MgO: 0-20% by mass, CaO: 0-20% by mass, SrO: 0 ⁇ 20% by mass, BaO: 0-20% by mass, Li 2 O: 0-20% by mass, Na 2 O: 0-25% by mass, K 2 O: 0-20% by mass, TiO 2 : 0-10% by mass %, and ZrO 2 :0 to 10% by mass.
  • the above composition accounts for 95% by mass or more of the entire glass.
  • the composition of the glass plate expressed in mol% based on oxides is more preferably in the following range. SiO 2 : 55-75% by mass, Al 2 O 3 : 0-25% by mass, B 2 O 3 : 0-12% by mass, MgO: 0-20% by mass, CaO: 0-20% by mass, SrO: 0 -20% by mass, BaO: 0-20% by mass, Li 2 O: 0-20% by mass, Na 2 O: 0-25% by mass, K 2 O: 0-15% by mass, TiO 2 : 0-5% by mass %, and ZrO 2 :0 to 5% by mass.
  • the above composition accounts for 95% by mass or more of the entire glass.
  • the intermediate layer 71 between the plurality of glass plate structures 11 stacked on each other is preferably a solid phase, but as described above, a liquid such as a gel-like material or a liquid such as liquid crystal may be formed between the pair of resin layers. It may be a fluid layer made of fluid.
  • solid phase intermediate layer examples include polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate copolymer resin (EVA), polyurethane, polyethylene terephthalate, polycarbonate, etc., which are suitably used as an interlayer film for laminated glass.
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate copolymer resin
  • polyurethane polyethylene terephthalate
  • polycarbonate etc.
  • the thickness of the intermediate layer 71 does not need to be uniform, and may have a thickness distribution so that the sound pressure frequency characteristics of the glass plate structure 11 are optimized.
  • the intermediate layer 71 may have a wedge shape in which the thickness gradually increases in a certain direction.
  • the temperature control section 330 controls the intermediate layers 71 and 49 to be at least the glass transition temperature of the resin material and at most 50 degrees Celsius, preferably at most 45 degrees Celsius, and more preferably at most 40 degrees Celsius.
  • a plate structure 11 can be realized.
  • the glass plate structure 11 may be provided with a fluid layer containing liquid in an intermediate layer between at least one pair of glass plate structures 11, and in this case, a high loss coefficient can be achieved. Among these, the loss coefficient can be further increased by controlling the viscosity and surface tension of the fluid layer within suitable ranges. This is different from the case where the pair of glass plate structures 11 are provided via an adhesive layer, and the pair of glass plate structures 11 do not stick together and continue to maintain the vibration characteristics as each glass plate structure 11. This is thought to be due to.
  • “fluid” as used herein refers to fluidity containing liquid, such as liquid, semi-solid, liquid crystal, mixture of solid powder and liquid, solid gel (jelly-like substance) impregnated with liquid, etc. The meaning includes all those that have the following.
  • the fluid layer preferably has a viscosity coefficient of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 ⁇ 10 3 Pa ⁇ s at 25° C., and a surface tension of 15 to 80 mN/m at 25° C. If the viscosity is too low, it becomes difficult to transmit vibrations, and if the viscosity is too high, the pair of glass plate structures 11 located on both sides of the fluid layer will stick together and exhibit vibration behavior as a single glass plate structure 11. As a result, resonant vibrations are less likely to be damped. Furthermore, if the surface tension is too low, the adhesion between the glass plate structures 11 will decrease, making it difficult to transmit vibrations. If the surface tension is too high, the pair of glass plate structures 11 located on both sides of the fluid layer tend to stick to each other and exhibit vibrational behavior as a single glass plate structure 11, resulting in resonance vibration. is less likely to be attenuated.
  • the fluid layer is chemically stable and that the fluid layer and the pair of glass plate structures 11 located on both sides of the fluid layer do not react.
  • Chemically stable means, for example, something that undergoes little alteration (deterioration) when exposed to light, or something that does not solidify, vaporize, decompose, change color, or chemically react with glass at least in the temperature range of -20 to 70°C. do.
  • components of the fluid layer include water, oil, organic solvents, liquid polymers, ionic liquids, and mixtures thereof. More specifically, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, straight silicone oil (dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil), modified silicone oil, acrylic acid polymer, liquid polybutadiene, glycerin. Examples include paste, fluorine solvent, fluororesin, acetone, ethanol, xylene, toluene, water, mineral oil, and mixtures thereof.
  • propylene glycol dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, and modified silicone oil
  • propylene glycol or silicone oil is the main component. More preferred.
  • the technology of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be modified and applied by those skilled in the art by combining the configurations of the embodiments with each other, based on the description of the specification, and well-known technology. This is also contemplated by the technology of the present disclosure, and is included in the scope for which protection is sought.
  • a glass plate structure comprising at least one glass plate; a vibration output unit fixed to the glass plate structure and vibrating the glass plate structure according to an input signal; a detection unit that detects sound or vibration emitted by the glass plate structure and outputs a detection signal according to the detection result; a signal output section that outputs an arbitrary acoustic signal; a control unit that includes a controller that generates a correction signal that corrects the acoustic signal so that the detection signal and the acoustic signal correspond, and inputs the correction signal from the controller to the vibration output unit;
  • a vibration device comprising: According to this vibrating device, a correction signal is generated by correcting an acoustic signal so that a detection signal according to the detection result corresponds to an arbitrary acoustic signal by detecting the sound or vibration emitted by the glass plate structure, and By inputting it to the vibration output section that vibrates the plate structure, it is possible to output sound that is faithful to the acous
  • the control unit includes: having a control parameter of the controller for each temperature of the glass plate structure, The vibration device according to (1), wherein the controller generates the correction signal using a control parameter of the controller that corresponds to the temperature of the glass plate structure detected by the temperature detector. According to this vibrating device, even if the temperature of the glass plate structure changes, it is possible to output sound faithful to the acoustic signal.
  • the control unit generates the correction signal using an adaptive algorithm and an adaptive filter, (1) or (2) wherein the adaptive filter uses a target value of the acoustic signal as an input to a feedforward controller, and uses a deviation between an output of the feedforward controller and the detection signal as an input to a feedback controller.
  • the vibration device described in According to this vibration device, a feedforward controller and a feedback controller are used to make it possible to output sound faithful to an acoustic signal.
  • the control unit generates the correction signal using an adaptive algorithm and an adaptive filter
  • the adaptive filter uses a target value of the acoustic signal as an input to a feedforward controller, and uses a deviation between the acoustic signal and the detection signal as an input to a feedback controller
  • the vibration device according to (1) or (2), wherein the sum of the output of the feedback controller and the output of the feedforward controller is output to the vibration output section. According to this vibration device, a feedforward controller and a feedback controller are used to make it possible to output sound faithful to an acoustic signal.
  • An internal space is defined in which the vibration output section fixed to the glass plate structure is surrounded, and a part of the glass plate structure is exposed to the outside of the internal space through an opening of the internal space.
  • the vibrating device according to any one of (1) to (4), further comprising an enclosing member. According to this vibration device, the vibration output section fixed to the glass plate structure is arranged inside the internal space defined by the enclosing member. This makes it possible to suppress noise leakage from the internal space.
  • the vibrating device according to any one of (1) to (6), wherein the glass plate structure includes a temperature control section that adjusts the temperature.
  • the influence of temperature on the damping properties and frequency characteristics of the glass plate structure can be reduced, and the glass plate structure is not required. It can vibrate stably due to its vibration characteristics.
  • An internal space is defined in which the vibration output unit fixed to the glass plate structure is surrounded, and a part of the glass plate structure is exposed to the outside of the internal space through an opening of the internal space. further comprising an enclosing member,
  • the glass plate structure is a laminated glass having a first glass plate, a second glass plate, and an intermediate layer sandwiched between the first glass plate and the second glass plate,
  • the glass plate structure is a laminated glass having a first glass plate, a second glass plate, and an intermediate layer sandwiched between the first glass plate and the second glass plate,
  • the vibrating device according to any one of (7) to (10), wherein the temperature control section has a function of keeping the intermediate layer warm. According to this vibrator, the temperature of the intermediate layer can be adjusted by keeping the temperature controlled by the temperature control section. Also, the temperature can be adjusted using the indoor temperature.
  • the temperature control section includes a heat insulating layer that covers at least a portion of the intermediate layer. According to this vibrating device, the heat insulating layer suppresses heat discharge and suppresses a temperature drop.
  • the temperature control section increases heat input to the intermediate layer by making one of the first glass plate and the second glass plate thinner than the other. vibration device. According to this vibrating device, heat absorption by the thin glass plate is suppressed, and heat input to the intermediate layer through the thin glass plate is increased. Thereby, heat can be taken into the intermediate layer without waste.
  • the temperature adjustment section accurately adjusts the temperature of the intermediate layer made of a resin material whose frequency characteristics are highly dependent on temperature.
  • a vibration method in which a glass plate structure including at least one glass plate is vibrated by a vibration output unit fixed to the glass plate structure according to an input signal, Detecting sound or vibration emitted by the glass plate structure and outputting a detection signal according to the detection result, Output any acoustic signal, a controller that generates a correction signal that corrects the acoustic signal so that the detection signal and the acoustic signal correspond, and inputs the correction signal from the controller to the vibration output section; A vibrating method, wherein the glass plate structure is vibrated by the vibration output section according to the correction signal.
  • the sound or vibration emitted by the glass plate component is detected, and a correction signal is generated by correcting the acoustic signal so that the detection signal corresponding to the detection result corresponds to an arbitrary acoustic signal, and By inputting it to the vibration output section that vibrates the plate structure, it is possible to output sound that is faithful to the acoustic signal.

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Abstract

振動装置は、少なくとも1枚のガラス板を備えるガラス板構成体と、前記ガラス板構成体に固定され、入力された信号に応じて前記ガラス板構成体を振動させる振動出力部と、前記ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号を出力する検出部と、任意の音響信号を出力する信号出力部と、前記検出信号と前記音響信号とが対応するように前記音響信号を補正した補正信号を生成する制御器を有し、前記制御器からの前記補正信号を前記振動出力部に入力する制御部と、を備えている。

Description

振動装置及び振動方法
 本開示の技術は、振動装置及び振動方法に関する。
 ガラス板を振動させて音響特性を良好にする技術が知られている(国際公開第2019/172076号公報)。
 国際公開第2019/172076号公報に記載されたスピーカ装置は、光透過性を有する振動板(例えば、ガラス板、透光性セラミック等)と、振動を発生するエキサイタ(加振器)と、振動板とエキサイタとに接続されて、エキサイタからの振動を振動板に伝達する振動伝達部と、を備えている。この振動板の25℃における損失係数は1×10-2以上であり、振動伝達部の比弾性率は20mm/s以上であって、音響性能を維持しつつ振動板のデザイン性を損なうことなく、優れた意匠性を発揮している。
 また、騒音源の音を検出するとともに、検出された音の逆位相の音を出力することで室内の騒音を軽減する装置が知られている(特開平9-288489号公報)。
 特開平9-288489号公報の騒音低減装置では、車室内に配置された第1マイクによって、騒音の周波数を検出した音響信号を出力させ、この音響信号に応じて、検出された騒音と同振幅、逆位相な音を、ヘッドレストに配置されたスピーカから逆位相音(2次音)として車室内に向けて発生させる。一方、スピーカ近傍に配置された第2マイクは、車室内の残留騒音を検出して、検出した検出信号を制御手段に入力する。制御手段は、音響信号と検出信号とをもとにして、検出信号が最小となるように、適応アルゴリズムを用いて適応フィルタの係数を更新して、スピーカから出力される逆位相音を制御している。
 この騒音低減装置によれば、ヘッドレストに内蔵されたスピーカから騒音の逆位相音を出力することにより、車室内の乗員の聞こえる騒音が低減される。
 また、室内空間と室外空間とを仕切る窓ガラス板を振動させる振動出力部と、ガラス板に誘起される音波振動と相関関係にある騒音源/振動源を検出し、検出結果に応じた参照信号を出力するフィードフォワードマイクロフォンと、室内空間の音を検出し、検出結果に応じた誤差信号を出力するフィードバックマイクロフォンと、参照信号の逆位相となるキャンセル信号を、誤差信号が最小となるように生成するフィルタを有し、該キャンセル信号を振動出力部に出力させるANC処理とを備える騒音装置が知られている(US2018/0082673A)。
 US2018/0082673Aの騒音装置では、室内空間の内部設定におけるアクティブノイズキャンセルに使用する相殺的干渉信号を生成する。
 このように、国際公開第2019/172076号公報に記載のスピーカ装置は、一対の基板(例えばガラス板)との間に中間層を設け、中間層が液体である場合に高い損失係数を実現でき、厚さを薄くするとより良い振動伝達が得られることが開示されている。また、特開平9-288489号公報、US2018/0082673Aでは、車室空間のノイズを低減する技術については開示されていない。
 一方、ガラス板が大型化する場合、慣性力の影響が大きくなることから、入力信号の立ち上がり及び立ち下がりにおける信号再現性が低下することが問題となる。さらに、大型かつ質量の大きいガラス板を加振するガラス振動板は、エキサイタから生じる駆動ノイズの抑制が課題となる。例えば、スピーカ装置を振動(音)発生部として用いる場合、車両や建築物等の室内と室外との間に設けると、外気温によっては、充分な振動性能が得られないおそれがある。これは、ガラス振動板の振動周波数特性が温度依存性を有することに起因する。低温になると減衰性が低下してガラス振動板が共振しやすくなり、高温になるとガラス振動板の減衰性が上昇して過渡応答性が低下するため、所望の性能が得られなくなるおそれがある。ゆえにガラス振動板の振動挙動を補正する機能が求められる。
 そこで本開示の技術は、音響信号に忠実な音の出力を可能とする、ガラス振動板を用いた振動装置及び振動方法の提供を目的とする。
 本開示の第1態様は、振動装置であって、
 少なくとも1枚のガラス板を備えるガラス板構成体と、
 前記ガラス板構成体に固定され、入力された信号に応じて前記ガラス板構成体を振動させる振動出力部と、
 前記ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号を出力する検出部と、
 任意の音響信号を出力する信号出力部と、
 前記検出信号と前記音響信号とが対応するように前記音響信号を補正した補正信号を生成する制御器を有し、前記制御器からの前記補正信号を前記振動出力部に入力する制御部と、
 を備える。
 本開示の第2態様は、振動方法であって、
 少なくとも1枚のガラス板を備えるガラス板構成体を、入力された信号に応じて、前記ガラス板構成体に固定された振動出力部により振動させる振動方法であって、
 前記ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号を出力し、
 任意の音響信号を出力し、
 前記検出信号と前記音響信号が対応するように前記音響信号を補正した補正信号を生成する制御器を有し、前記制御器からの前記補正信号を前記振動出力部に入力し、
 前記補正信号に応じて前記振動出力部により前記ガラス板構成体を振動させる。
 本開示の一態様によれば、音響信号に忠実な音の出力を可能とする、ガラス振動板を用いた振動装置及び振動方法を提供できる。
第1実施形態に係る振動装置が適用された車両の概略構成図である。 振動装置が適用された車両のドアの概略構成図である。 振動装置の構成を説明する振動装置の正面図である。 図3に示すIV-IV線に沿った断面図である。 ガラス板構成体に振動出力部を取り付けた様子を示す部分断面図である。 車両に適用された振動装置の機能ブロック図である。 音響信号を補正せずに出力した場合のガラス板構成体の振動波形を示す図である。 音響信号を補正して出力した場合のガラス板構成体の振動波形を示す図である。 適応フィルタを構成する、直列に接続した制御器の構成例を示す図である。 適応フィルタを構成する、並列に接続した制御器の構成例を示す図である。 他の構成の振動装置が搭載された車両のドアの概略構成図である。 他の構成の振動装置の機能ブロック図である。 他の構成の振動装置の機能ブロック図である。 他の構成の振動装置の機能ブロック図である。 車両のドアに設けた、第2実施形態に係る振動装置の模式図である。 図13に示すIII-III線に沿った概略断面図である。 車両に適用された振動装置の機能ブロック図である。 ガラス振動板の構成を示す概略断面図である。 図16に示す温調部の他の配置例を示すガラス振動板の概略断面図である。 図13に示すガラス振動板に配置された温調部による温調領域を示す説明図である。 図13に示すガラス振動板に配置された温調部による温調領域を示す説明図である。 図13に示すガラス振動板に配置された温調部による温調領域を示す説明図である。 図13に示すガラス振動板に配置された温調部による温調領域を示す説明図である。 ガラス振動板に熱線反射層を設けた構成を示す一部断面図である。 ガラス振動板の一方のガラス板の板厚を他方のガラス板の板厚より薄くした構成を示す一部断面図である。 ガラス振動板の他の構成例を示す断面図である。 車両へのガラス振動板の適用箇所を示す車両の平面図である。 ガラス振動板を住宅の窓に適用した例を示す概略図である。
 以下、本開示の技術の構成例について、図面を参照して詳細に説明する。
 本開示の技術は、ガラス振動板の信号補正付き加振により、低周波帯域、及び中~高周波数帯域で良好な音質を実現している。ガラス振動板として用いられるガラス板構成体は、以下の実施形態において車両の窓、住宅の窓を一例として説明するが、適用対象はこれらに限らない。なお、以下の説明において「ガラス振動板」とは、後述するガラス板構成体11に振動出力部13が取り付けられる構成を含む総称である。
<第1実施形態>
 図1は、振動装置が適用された車両Sの概略構成図である。図2は、振動装置が適用された車両SのドアDの概略構成図である。
 図1に示すように、振動装置は、車両Sに組み込まれており、車両Sの室外及び室内に音を放射する。
 図1及び図2に示すように、振動装置は、ガラス板構成体11と、振動出力部13と、音出力装置1と、室内音検出部3と、制御部5と、を備える。振動出力部13、音出力装置1、及び室内音検出部3は、それぞれ制御部5に接続されている。また、車両Sには、オーディオシステムを構成する音響スピーカ7が室内に設けられており、これらの音響スピーカ7も制御部5に接続されている。
 ガラス板構成体11は、車両SのドアDに設けられ、車両Sの室内空間と室外空間とを仕切るフロントサイドウィンドウFSWとして用いられている。
 振動出力部13は、例えば、ボイスコイルモータであり、ガラス板構成体11に取り付けられている。振動出力部13は、制御部5から入力された駆動信号によって振動し、その振動をガラス板構成体11に付与する。
 音出力装置1は、例えば、オーディオ再生装置である。この音出力装置1は、任意の音響信号を出力する。具体的には、この音出力装置1は車両Sの室内に設けられ、音響信号は制御部5へ送信される。
 室内音検出部3は、例えば、マイクロフォンであり、車両Sの室内に設けられ、室内の音を検出する。この室内音検出部3は、室内におけるガラス板構成体11及び乗員の耳の近傍に配置する、あるいは乗員の耳に装着する形態が好ましい。乗員の耳に装着する形態である場合、ワイヤレスマイクが更に好ましい。この室内音検出部3によって検出される音の信号は、検出信号として制御部5へ送信される。
 また、ガラス板構成体11を備えた車両SのドアDは、ガラス板構成体11を支持する囲い込み部材15を有する。ガラス板構成体11の振動出力部13が固定された領域は、囲い込み部材15の内部に収容される。この囲い込み部材15は、開口部21を有し、ガラス板構成体11の振動出力部13が固定されていない領域を開口部21から外側に露出させている。囲い込み部材15は、開口部21に遮蔽部材17を備えており、この遮蔽部材17によって開口部21とガラス板構成体11との間が音響的に遮蔽されている。
 ここで、振動装置の基本構成について説明する。
 図3は、振動装置の構成を説明する振動装置の正面図である。図4は、図3に示すIV-IV線に沿った断面図である。図5は、ガラス板構成体11に振動出力部13を取り付けた様子を示す部分断面図である。
 図3及び図4に示すように、ガラス板構成体11は、囲い込み部材15に支持される。ガラス板構成体11は、振動出力部13が発生する振動によって励振されて音を発生する。ガラス板構成体11は、図4の矢印Va方向から見た場合に、ガラス板構成体11を挟んだ奥側が透けて見える透光性を有してもよく、遮光性、またはバンドパスフィルタ等の光学フィルタや、表面が光拡散面にされた表面処理層のような選択的な光透過性を有してもよい。ガラス板構成体11が単一の板(単板ガラス)である場合、単板ガラスの表面、またはガラス板構成体11が後述する合わせガラスである場合、複数の中間層間に調光フィルムを設置してもよい。
 ガラス板構成体11は、少なくとも1枚のガラス板を備える。複数のガラス板を備えそれらのガラス板の間に中間層が設けられる、所謂、合わせガラスが好ましい。例えば、図5に示すように、本例のガラス板構成体11は、一対のガラス板73,75が積層され、これらのガラス板73,75の間に中間層71を含んで構成される。ガラス板構成体11は、縦波音速値が高い材料が好ましく、例えば、ガラス、透光性セラミックス、サファイア等の単結晶等の材料を使用できる。ガラス板構成体11は、車両SのフロントサイドウィンドウFSWに合わせた外形状を有するが、これに限らず、長方形等の他の外形状を有してもよい。
 振動出力部13は、ガラス板構成体11に固定され、入力される駆動信号に応じてガラス板構成体11を振動させる。振動出力部13は、例えば、コイル部と、磁気回路部と、コイル部または磁気回路部と連結された加振部とを含んで構成される。振動出力部13では、制御部5からの駆動信号がコイル部へ入力されると、コイル部と磁気回路部との相互作用により、コイル部または磁気回路部に振動が生じる。このコイル部または磁気回路部の振動は、加振部へ伝達され、加振部からガラス板構成体11に伝達される。
 ガラス板構成体11には、少なくとも1つの振動出力部13が取り付けられる。また、2つの振動出力部13を、ガラス板構成体11の一方の主面上に、ガラス板構成体11の外縁の一辺に沿って互いに間隔をあけて取り付けてもよい。なお、振動出力部13は、図4における点線の振動出力部13のように、ガラス板構成体11の一方の主面と他方の主面のそれぞれに設けてもよい。
 車両SのドアDが有する囲い込み部材15は、ガラス板構成体11の振動出力部13の固定位置を含む部分を囲む箱状に形成される。囲い込み部材15は、振動出力部13とガラス板構成体11の一部とを含む内部空間19を画成する。ガラス板構成体11の他の部分は、囲い込み部材15に形成された内部空間19の開口部21から、内部空間19の外側に露出している。つまり、ガラス板構成体11の一部を、内部空間19の開口部21から内部空間19の外側に露出させている。
 囲い込み部材15の開口部21に設けられた遮蔽部材17は、内部空間19を閉空間にして、ガラス板構成体11を、内部空間19の内側の振動出力部13が設けられた加振領域A1と、内部空間19の外側の振動領域A2とに区分する。
 遮蔽部材17としては、炭化水素組成、シリコーン組成、含フッ素組成である高分子素材全般及びゴム全般を使用できる。ただし、厚さ1mmに成型したシートの動的粘弾性を25℃、周波数1Hz及び圧縮モードで測定した場合の貯蔵弾性率Gは1.0×10~1.0×1010Paである材料が好ましく、1.0×10~1.0×10Paである材料がより好ましい。上記した遮蔽部材17による「遮蔽」とは、ガラス板構成体11を完全に固定することなく、1mm以下の微動を許容する程度にガラス板構成体11に接している状態をいう。これにより、内部空間19からの音漏れの発生を防止している。
 本構成においては、囲い込み部材15の内部空間19の底部または内部空間19に設けられたガラス板構成体11を昇降させるための駆動機構(図示略)と、ガラス板構成体11の加振領域A1の一部との間に、ガラス板構成体11を囲い込み部材15に支持させる支持部材23が設けられている。この支持部材23は、クッション性を有する、例えば、ゴム、フェルト、スポンジ等の弾性シートからなる。
 なお、このガラス板構成体11は、該駆動機構(図示略)によって、囲い込み部材15に対する相対移動が自在となっている。すなわち、ガラス板構成体11からなるフロントサイドウィンドウFSWを移動させることで、車両Sの窓が開閉自在となる。
 図3に示すように、ガラス板構成体11が囲い込み部材15の内側の内部空間19から内部空間19の外側に突出する方向を第1方向Ax1、第1方向に板面内で直交する方向を第2方向Ax2としたとき、ガラス板構成体11の第2方向Ax2の最大幅Lwは、第1方向Ax1の最大幅Lh以上(Lw≧Lh)が好ましい。これにより、ガラス板構成体11の振動領域A2において、ガラス板構成体11の加振領域A1に配置される振動出力部13からの距離が、振動領域A2の全面にわたって過度に長くならず、振動出力部13からの振動が十分な強度で振動領域A2に伝播される。
 上記構成により、図4に示すように、ガラス板構成体11は、振動出力部13が取り付けられて囲い込み部材15の内部空間19に配置される加振領域A1と、内部空間19の外側に配置されて音響放射に寄与する振動領域A2とが、遮蔽部材17によって区分される。そのため、振動出力部13からの振動によって加振領域A1から発生する音は、内部空間19内で減衰される。また、内部空間19の開口部21は、遮蔽部材17によってガラス板構成体11との間が音響的に遮蔽されており、内部空間19内で発生した加振領域A1からの音が、内部空間19の外側に漏れることを抑制している。
 すなわち、加振領域A1の振動出力部13の振動が振動領域A2に伝播され、振動領域A2から音響放射される際に、加振領域A1において発生する音(ノイズ)を、振動領域A2からの音に重畳されることを抑制できる。つまり、連続した1枚のガラス板構成体11を加振領域A1と振動領域A2とに区分して、加振領域A1を、囲い込み部材15と遮蔽部材17とによって内部空間19内に画成する。こうすることで、加振領域A1から発生するノイズを内部空間19に閉じ込め、内部空間19からの音漏れを抑え、振動出力部13の振動によって加振領域A1から生じる無用なノイズが、空気伝播音として受音者に伝わることを抑制する。その結果、音の回り込みによる指向性の低下を抑制できる。また、ガラス板構成体11の振動領域A2のみから周囲に音響放射されるため、音響放射による音圧分布を均一にできる。
 ここで、ガラス板構成体11の加振領域A1の面積をSs、振動領域の面積をSvとしたとき、面積比Ss/Svは、0.01以上、1.0以下が好ましく、0.02以上、0.5以下がより好ましく、0.05以上、0.1以下がさらに好ましい。
 加振領域A1の面積が振動領域A2の面積と比較して広すぎると、音圧の発生能率が低下し、狭すぎると効率的な加振駆動ができなくなるおそれがある。そのため、面積比を上記範囲にすることで、振動出力部13の振動に応じた振動領域A2からの音響放射が、高効率で行える。
 また、ガラス板構成体11の総面積(ガラス板の一方の主面の面積)は、0.04m以上が好ましく、0.10m以上がより好ましく、0.30m以上がさらに好ましい。ガラス板構成体11の総面積を上記面積以上にすることで、加振領域A1と振動領域A2に区分することによる、上述した音圧分布の均一化と、指向性低下抑制効果が得られやすくなる。
 図6は、車両Sに適用された振動装置の機能ブロック図である。
 図6に示すように、制御部5は、伝達関数補正部31、適応アルゴリズム33、適応フィルタ35、及び増幅器37を有する。制御部5は、図示はしないが、CPU等のプロセッサと、ROM及びRAM等のメモリと、ストレージ等を備えるマイクロコンピュータから構成される。
 適応アルゴリズム33と適応フィルタ35は、音出力装置1から送信される音響信号を補正した補正信号を生成する。適応アルゴリズム33と適応フィルタ35は、室内音検出部3から送信される検出信号と音響信号とが対応するように音響信号を補正した補正信号を生成する。適応アルゴリズム33と適応フィルタ35とが生成した補正信号は、増幅器37によって増幅されて振動出力部13へ送信される。適応アルゴリズム33では、例えば、最小二乗法によって検出信号と音響信号との誤差を推定する。適応フィルタ35では、検出信号と音響信号との誤差のレベルに応じて適応アルゴリズム33によってフィルタ係数が適宜更新される。
 伝達関数補正部31は、二次音源である振動出力部13が取り付けられたガラス板構成体11と室内音検出部3との間の音響信号の伝達経路である二次経路の伝達関数を求める。伝達関数補正部31は、この伝達関数に基づいて、室内音検出部3からの検出信号の位相を、音出力装置1からの音響信号の位相に同期させるように、適応アルゴリズム33のパラメータを設定する。
 上記した振動装置を備える車両Sにおいては、振動装置が作動することにより、音出力装置1によって任意の音響信号が制御部5へ送信される。また、室内音検出部3によって室内の音が検出され、その検出結果が検出信号として制御部5へ送信される。
 音響信号及び検出信号が制御部5へ送信されると、制御部5の伝達関数補正部31が音出力装置1と室内音検出部3との間の音響信号の伝達経路における伝達関数を求める。そして、この伝達関数に基づいて、室内音検出部3からの検出信号の位相が、音出力装置1からの音響信号の位相に同期される。
 ここで、ガラス板構成体11は質量(慣性)が大きいことから、図7Aに示すように、信号入力の立ち上がり及びカットオフ直後における入力信号の再現性が低い。図7Aでは、音響信号に相当する振動装置の入力信号に忠実な波形(実線)と比較して、室内音検出部3の検出信号に相当する、出力入力信号波形(破線)に遅れが生じる例を示している。
 そこで、本実施形態では、制御部5の適応アルゴリズム33と適応フィルタ35は、室内音検出部3から送信される検出信号と音響信号とが対応するように音響信号を補正した補正信号を生成する。具体的には、図7Bに示すように、信号入力の立ち上がり及びカットオフ直後における入力信号の再現性が高くなるように補正信号が生成される。図7Bでは、補正信号の波形(実線)と、振動装置の入力信号と同様の出力入力信号波形(破線)の一例を示している。この補正信号は、増幅器37に送られ、増幅器37で増幅されて振動出力部13へ送信される。増幅器37には、電圧帰還アンプまたは電流帰還アンプを使用できるが、良好な応答性が得られるため、電流帰還アンプの使用が好ましい。
 適応フィルタ35は、具体的には、図8Aに示すような、フィードフォワード制御器Gff(s)と、フィードバック制御器Gfb(s)とを直列に接続した制御器となるように構成される。
 より具体的には、音響信号である目標値r(s)をフィードフォワード制御器Gff(s)の入力とし、フィードフォワード制御器Gff(s)の出力と、室内音検出部3の検出信号である出力y(s)(測定信号)との偏差(s)を、フィードバック制御器Gfb(s)の入力とする。フィードバック制御器Gfb(s)の出力である制御入力u(s)を、振動出力部13である制御対象P(s)へ出力する。
 適応フィルタ35は、具体的には、図8Bに示すような、フィードフォワード制御器Gff(s)と、フィードバック制御器Gfb(s)とを並列に接続した制御器となるように構成されてもよい。
 より具体的には、音響信号である目標値r(s)をフィードフォワード制御器Gff(s)の入力とし、音響信号である目標値r(s)と、室内音検出部3の検出信号である出力y(s)(測定信号)との偏差(s)を、フィードバック制御器Gfb(s)の入力とする。そして、フィードバック制御器Gfb(s)の出力とフィードフォワード制御器Gff(s)の出力の和である制御入力u(s)を、振動出力部13である制御対象P(s)へ出力する。
 振動出力部13は、送信された補正信号に応じた振動を発生することで、振動出力部13が取り付けられたガラス板構成体11を振動させる。したがって、振動出力部13による振動によって、ガラス板構成体11に発生させる振動が、音響信号に忠実な音の出力を可能とする。
 次に、振動装置の他の構成例について説明する。
 図9は、他の構成の振動装置が搭載された車両SのドアDの概略構成図である。
 図9に示すように、この振動装置は、振動出力部13が取り付けられたガラス板構成体11の加振領域A1を囲い込む囲い込み部材15の内部空間19内に、マイクロフォンからなる内部空間音検出部8を備える。また、内部空間19には、補助スピーカ9が設けられている。これらの内部空間音検出部8及び補助スピーカ9は、それぞれ制御部5に接続される。
 内部空間音検出部8は、振動出力部13の振動によって生じたガラス板構成体11の加振領域A1からの振動音を検出し、これを誤差信号として制御部5へ送信する。制御部5は、内部空間音検出部8からの誤差信号に応じて、適応アルゴリズム33及び適応フィルタ35によって内部空間音検出部8からの誤差信号を最小とするためのキャンセル信号を生成させ、補助スピーカ9へキャンセル音を出力する。そして、補助スピーカ9からキャンセル音が出力されることにより、内部空間19内における振動出力部13の振動によって生じたガラス板構成体11の加振領域A1からの振動音が打ち消される。
 このように、他の実施形態に係る振動装置によれば、ガラス板構成体11を振動出力部13によって振動させて音響信号に忠実な音を出力するとともに、振動出力部13の振動に起因して発生する2次的な騒音を打ち消すことができる。これにより、車両Sの室内において、音響信号により忠実な音を出力できる。
 また、振動出力部13の振動に起因する音を打ち消すために、キャンセル音を出力する補助スピーカ9を内部空間19に設けたが、キャンセル音の出力形態はこれに限らない。例えば、振動出力部13の振動に起因して発生する音を打ち消すキャンセル音を振動出力部13から出力させる構成にしてもよく、補助スピーカ9と振動出力部13とを併用する構成にしてもよい。
 囲い込み部材15の内側や外側には、フェルトやスポンジ等の吸音材を貼り付けてもよい。その場合、内部空間19内での消音効果が高められる。具体的には、吸音材としては、多孔質型吸音材や有孔ボード等による共鳴型吸音材が好ましく、吸音可能な周波数帯域の観点から多孔質型吸音材がより好ましい。また、吸音材の1kHzにおける垂直入射吸音率は0.25以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、0.75以上がさらに好ましい。吸音材の厚さは0.5mm以上20mm以下が好ましく、厚さ1mm以上10mm以下がより好ましい。吸音材を貼付する面は、囲い込み部材15の内部空間19を囲む面積の25%以上が好ましく、50%以上がより好ましい。
 図10は、振動装置の他の構成例における機能ブロック図である。
 上記図6の構成例と比較して、室内音検出部3の代わりに、ガラス板構成体11の表面に設置した加速度センサ53を用いる。この構成例において、室内音検出部3と同様に、加速度センサ53の出力が、検出信号として制御部5へ送信される。
 図11、図12は、振動装置の更に他の構成例における機能ブロック図である。
 ガラス板構成体11の応答性は気温により変化する。これは、ガラス板構成体11のガラス板、及び合わせガラスである場合の中間層(接着層又は後述する流体層)の振動減衰特性(損失係数)が温度変化によって変化することに起因する。そこで、この構成例では、温度変化による性能差を補正するため、ガラス板構成体11の温度に応じて、適応アルゴリズム33のパラメータを設定する。
 具体的には、図11、図12に示すように、ガラス板構成体11の表面に設置した温度センサ200を用いる。伝達関数補正部31は、ガラス板構成体11の温度毎に、伝達関数を求め、この伝達関数に基づいて、適応アルゴリズム33のパラメータを設定する。温度センサ200は、ガラス板構成体11の表面以外に設置されたものを用いることもできる。たとえば、中間層に直接接するように温度センサを設置しても良い。またフロントグリル周りの内側に設置された外気温計または車室内に設置された室温計を用いることもできる。この場合、複数の温度センサのデータを参照することでガラス板構成体の中間層の温度を推測してもよい。
 適応アルゴリズム33と適応フィルタ35は、温度センサ200によって検出された温度に対応する適応アルゴリズム33のパラメータを用いて、音出力装置1から送信される音響信号を補正した補正信号を生成する。
[第2実施形態]
 次に、第2実施形態に係る振動装置について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
 図13は、車両SのドアDに設けた振動装置の模式図である。
 振動装置は、ガラス板構成体11と、ガラス板構成体11に取り付けた振動出力部13と、ガラス板構成体11の温度を調整する温調部330とを備えている。
 図14は、図13に示すIII-III線に沿った概略断面図である。
 囲い込み部材15は、開口部21を有しており、開口部21からガラス板構成体11を突出させている。ガラス板構成体11には、少なくとも1つの振動出力部13が取り付けられる。
 温調部330は、ガラス板構成体11の中間層の温度を調整する加熱体、又は保温機能を有する構造を備える。温調部330は、図14に示すようにガラス板構成体11の片側面に設けてもよく、両面に設けてもよい。温調部330は、不図示のセンサ部で検出されたガラス板構成体11、周囲部材又は環境雰囲気の温度に基づいて、制御部315からの指令信号により、中間層を加熱、冷却、保温等を行う構成でもよい。
 囲い込み部材15は、ガラス板構成体11の振動出力部13と温調部330とが配置された部分を囲む箱状に形成される。囲い込み部材15の開口部21には、遮蔽部材17が設けられる。遮蔽部材17は、囲い込み部材15の内部空間19を閉空間とし、開口部21とガラス板構成体11との間を音響的に遮蔽する。また、ガラス板構成体11は、内部空間19の内側の振動出力部13が設けられた加振領域A1と、内部空間19の外側の振動領域A2とに区分する。
 加振領域A1は、換言すると、ガラス板構成体11の板面のうち、囲い込み部材15の内部空間19から外側に露出した部位を除いた領域といえる。つまり、囲い込み部材15は、ガラス板構成体11の一端を、内部空間19の開口部21から内部空間19の外側に露出させている。ここで、ガラス板構成体11の一端とは、振動出力部13及び温調部330の固定位置に近い側のガラス板構成体11の端部と、遠い側のガラス板構成体11の端部とのうち、遠い側の端部を意味する。
 音出力装置1によって出力される音響信号が、制御部315へ送信される。
<振動制御>
 図15は、車両Sに適用された振動装置の機能ブロック図である。図15に基づいて、振動装置の制御を説明する。
 制御部315は、CPU等のプロセッサと、ROM及びRAM等のメモリと、ストレージ等を備えるマイクロコンピュータにより構成される。音出力装置1が、音響信号を制御部315へ送信する。また、室内音検出部3が室内の音を検出し、室内音の検出結果が検出信号として制御部315へ送信される。
 制御部315は、第1実施形態の制御部5と同様に、伝達関数補正部31、適応アルゴリズム33、適応フィルタ35、及び増幅器37を有する。制御部315は、更に、温調部330を制御する。
<ガラス振動板の構成>
 次に、上記した振動装置に用いるガラス板構成体11の構成を説明する。
 図16は、ガラス板構成体11の構成を示す概略断面図である。
 ガラス板構成体11は、第1ガラス板73と第2ガラス板75とが対向して配置され、第1ガラス板73と第2ガラス板75との間に中間層71が設けられている。ここでは、第1ガラス板73が車両Sの室内側、第2ガラス板75が室外側に配置されるものとして説明する。以下、第1ガラス板73と第2ガラス板75とを、一対のガラス板73、75ともいう。
 ガラス板構成体11の中間層71は、振動出力部13の駆動によりガラス板構成体11が共振する場合に、このガラス板構成体11の共振を防止する、またはガラス板構成体11の共振の揺れを減衰させる。ガラス板構成体11は、中間層71の存在により、ガラス板構成体11のみで構成する場合と比べて損失係数を高められる。
 ガラス板構成体11は、損失係数が大きいほど振動減衰が大きくなることから好ましく、ガラス板構成体11の25℃における損失係数は、1×10-3以上が好ましく、2×10-3以上がよりより好ましく、5×10-3以上がさらに好ましい。また、ガラス板構成体11の板厚方向の縦波音速値は、音速が速いほど振動板とした際に高周波音の再現性が向上することから、4.0×10m/s以上が好ましく、4.5×10m/s以上がより好ましく、5.0×10m/s以上がさらに好ましい。上限は特に限定されないが、7.0×10m/s以下が好ましい。
 ガラス板構成体11は、中間層71を有することにより、ガラス板構成体11は、高い損失係数及び高い縦波音速値を得る。なお、損失係数が大きいとは振動減衰能が大きいことを意味する。
 損失係数とは、半値幅法により算出したものを用いる。材料の共振周波数f、振幅hであるピーク値から-3dB下がった点、すなわち、最大振幅-3[dB]における点の周波数幅をWとしたとき、{W/f}で表される値を損失係数と定義する。共振を抑えるには、損失係数を大きくすればよい。ここで、共振を抑えることは、振幅hに対し相対的に周波数幅Wを大きくし、ピークをブロードにすることを意味する。
 損失係数は材料等の固有の値であり、例えば単板ガラスの場合にはその組成や相対密度等によって異なる。なお、損失係数は共振法などの動的弾性率試験法により測定できる。
 縦波音速値とは、振動板中で縦波が伝搬する速度をいう。縦波音速値及びヤング率は、日本工業規格(JIS-R1602-1995)に記載された超音波パルス法により測定できる。
 図17は、図16に示す温調部の他の配置例を示すガラス振動板の概略断面図である。
 温調部330は、図16に示すように、第1ガラス板73と中間層71との間に設けてもよく、図17に示すように、第1ガラス板73の外側に設けてもよく、第1ガラス板73と第2ガラス板75とのそれぞれの外側に設けてもよい。また、温調部330は、加振領域A1に設けてもよく、加振領域A1及び振動領域A2の両方、又は振動領域A2のみに設けてもよい。
 図18A~図18Dは、ガラス板構成体11に配置された温調部330による温調領域Fを示す説明図である。図18A~図18Dには、温調部330を配置した領域(温調領域F)を斜線部で示し、囲い込み部材15の開口部21に遮蔽部材17を配置した位置をベルトラインBLとして示している。ベルトラインBLは、ガラス板構成体11がサイドウィンドウとして適用される場合において、サイドウィンドウを車両SのドアDに取り付けて全閉状態としたときの開口領域(振動領域A2)の下辺に相当する。
 図18Aは、温調領域FをベルトラインBLより下方、つまり、囲い込み部材15の内部空間19(図14参照)に設けている。つまり、ガラス板構成体11の非露出部分のみに温調領域Fを設けている。この場合には、温調部330が加振領域A1に配置されるため、ガラス板構成体11の振動特性を確実に良化できる。また、温調部330が外側に露出されない部分に収容されるため、ユーザーが目視できなくなり、意匠的に良好となる。更に、日光による紫外線及び熱線、風雨等の環境雰囲気に晒されることがなく、温調部330が保護される。これにより、温調部330の経年劣化が抑えられる。
 図18Bは、温調領域FをベルトラインBLより下方の振動出力部13の周囲のみに設けている。この場合には、温調領域Fを必要最小限に留めることができ、温調部330の設置コストを低減できる。
 図18Cは、温調領域Fをガラス板構成体11の加振領域A1と振動領域A2との双方に設けている。この場合、ガラス板構成体11の全体が適正な温度に維持されて、振動特性を良好に保つことができる。
 図18Dは、温調領域Fをガラス板構成体11のベルトラインBLより上方の露
出部分のみに設けている。この場合、振動領域A2の振動特性が良好となる。
 以上のように、温調領域Fは、その使用目的、性能、遮音性等に応じて適宜選択が可能である。
 温調部330としては、加熱体、保温機能を有する材料又は構造等が挙げられる。加熱する場合は、熱線、導電膜、電子デバイス等の加熱体を用いて中間層71を加熱し、保温する場合は、中間層71を車室内温度に追従させる。また、冷却する場合は、ペルチェ素子等の電子冷却素子を利用できる。ペルチェ素子を用いる場合には、加熱と冷却とを選択的に制御可能となり、温度調整範囲が拡大する。
 加熱体としては、導電ワイヤー、透明導電膜(ITO)、フィルムヒータ等が挙げられる。導電ワイヤーは、熱線ヒータであり、ガラス板の全面、又はベルトラインBLの下方の加振領域A1のみ等の各領域に設置できる。透明導電膜、フィルムヒータは、いずれも加熱面を有する面ヒータであり、導電ワイヤーの場合と同様の各領域に設置でき、広い面積を効率良く加熱できる。また、ペルチェ素子は、ベルトラインBLの下方の加振領域A1のみに配置できる。さらに、加熱体をガラス振動板の両面に設けることにより、温度調整の応答性を向上できる。
 保温の場合は、ガラス板に断熱層を設けた構成、ガラス板の板厚を薄くして中間層71への熱伝達率を上げた構成を例示できる。
 図19は、ガラス振動板に熱線反射層を設けた構成を示す一部断面図である。
 図19に示すガラス板構成体11は、中間層71と第2ガラス板75との間に熱線反射層45を設けている。熱線反射層45は、室内側の熱が第1ガラス板73と中間層71を通じて導入された入熱Q1を、室外側に逃すことを抑制して反射熱Q2として再び室内側に戻す役割を果たす。これにより、中間層71を室内側の熱で効率よく保温できる。熱線反射層45は、例えば、ITO膜、FTO膜等の材料を成膜して形成できる。
 また、熱線反射層45は、中間層71に導入された入熱Q1を室外側へ逃すことを抑制する断熱層として機能する。このような断熱層の他の例としては、空気層が例示できる。このように、熱線反射層45等の断熱層は、室内側の雰囲気温度を利用して中間層71の温度調整を行う温調部330となる。
 図20は、ガラス振動板の一方のガラス板の板厚を他方のガラス板の板厚より薄くした構成を示す一部断面図である。
 図20に示すガラス板構成体11は、室内側の第1ガラス板73の板厚tinが、室外側の第2ガラス板75の板厚toutよりも薄くなっている(tin<tout)。
 この構成によれば、室内側の熱量Qが第1ガラス板73を通じて中間層71に導入される際、第1ガラス板73が薄肉であるために第1ガラス板73による熱吸収が抑えられ、中間層71への入熱量が増加する。ここで、tin=αtoutとすると、係数αは、0.0<α<1.0の範囲に設定でき、0.2≦α≦0.8が好ましく、0.5≦α≦0.7がより好ましい。
 つまり、車両Sの室内側の温度に中間層71の温度を短時間で追従できる。外気温が低い場合は、外気温より高い室内温度の熱量Qを利用して中間層71を温め、外気温が高い場合は、中間層71を外気温より低い室内温度に近づけられる。つまり、中間層71が室内温度の影響を受けやすくなる。このように、最適化した板厚構成を有する第1ガラス板73、第2ガラス板75との組み合わせは、温調部330として機能する。
 図21は、ガラス振動板の他の構成例を示す断面図である。
 図21に示すガラス板構成体11は、第1ガラス板73の内側面に上記した温調部330の層を設け、温調部330の層と、第2ガラス板75との間にそれぞれ樹脂層47を設け、さらに樹脂層47同士の間にゲル状体、液相(例えば液晶)等の流体層44を設けている。一対の樹脂層47は、流体層44を封止する樹脂フィルムで構成できる。この流体層44と一対の樹脂層47とで中間層49を構成している。
 しかし、樹脂フィルムは前述した固相の中間層71と同様に、低温時に振動の減衰性が低下して、共振が発生しやすくなる。また、温度が室温以上(例えば40℃以上)に上昇すると減衰特性が向上する。そのため、このガラス板構成体11も、温調部330を備えることで、樹脂層47による減衰性を上昇させ、ガラス板構成体11の効率的な加振が可能となっている。
 以上説明したガラス板構成体11は、図1に示す車両Sのサイドウィンドウへの適用に限らない。
 図22は、車両へのガラス板構成体11の適用箇所を示す車両の平面図である。
 図22に示すように、ガラス板構成体11は、フロントサイドウィンドウFSWの他に、リアサイドウィンドウRSW、ウィンドシールドWS、リアウィンドウRW、ルーフグレージングRG等に設けてもよい。また、上述では、フロントサイドウィンドウFSWの一部が、囲い込み部材15によって囲い込まれている例を示したが、フロントサイドウィンドウFSWの他の窓ガラスをガラス振動板として用いる場合、囲い込み部材15があっても無くてもよい。
 例えば、ガラス板構成体11がリアウィンドウRWの場合、車両ルーフ近傍の車室内主面にエキサイタ等の振動出力部13を、黒色セラミックス等の可視光を遮蔽する遮蔽層と重なるように配置することで、外部からの視認性を向上できる。例えば、振動出力部13をリアウィンドウRWの車両ルーフ近傍に配置する場合、リアウィンドウRWと車両ルーフとの境界線に沿って、車幅方向の両端に1個ずつ(合計2個)設けてもよい。この場合、振動出力部13を車内側に取り付けて、さらに振動出力部13を覆って内部空間を画成するように囲い込む、囲い込み部材15を備えてもよい。このように、上述した各実施形態は、車両の摺動可能なガラス板構成体11の例として、フロントサイドウィンドウFSWやリアサイドウィンドウRSW等に限らず、車両へ固定される(所謂、嵌め殺し)リアウィンドウRW等の固定窓にも適用できる。
 これらのガラス板構成体11と、図1に示す音出力装置1、室内音検出部3及び制御部315とによって、振動装置が構成される。
 また、ガラス板構成体11の車両Sへの適用は、音響出力に限らず、音波振動により撥水性、滑水性、耐着雪性、耐着氷性、防汚性を向上させた車両用窓、構造部材、化粧板としての使用目的としてもよい。具体的には、自動車用窓ガラス、ミラー、車内に装着される平板状または曲面状の板状部材の他、レンズ、センサ及びそれらのカバーガラスとして使用できる。また、車両の外側への音放射を目的とする車外スピーカとして使用できる。
 また、振動装置は、上記した自動車以外にも鉄道車両へ適用でき、車両S以外にも、例えば、航空機の窓、船舶等の窓、住宅等の建築物の窓にも適用できる。
 図23は、ガラス板構成体11を住宅の窓に適用した例を示す概略図である。
 図23に示すように、住宅の窓WDにガラス板構成体11、及びガラス板構成体11を支持する窓枠WFを設ける。このガラス板構成体11の表面のうち、窓枠WFの内部空間に配置される部分に振動出力部13を取り付ける。振動出力部13は1つでも複数でもよい。また、ガラス板構成体11の少なくとも一部に温調部330を取り付ける。温調部330は、図18の(A)に示す場合のように窓枠WFの内部空間に設けることが好ましいが、図18の(B)~(D)に示す場合のように、温調領域Fを適宜変更してもよい。
 このように、住宅用の窓WDにガラス板構成体11を備える振動装置を適用すれば、温調部330により温調されたガラス板構成体11を振動出力部13によって振動でき、音響信号に忠実な音を出力できる。
 また、ガラス板構成体11には、IRカット、UVカット、着色等の機能も付与できる。これにより、用途に応じて機能性を高めた構成にできる。
 振動装置の上記した建築物への適用例としては、窓ガラスの他、ドアガラス、ルーフガラス、内装材、外装材、装飾材、構造材、外壁、及び太陽電池用カバーガラス、等が挙げられる。更には、銀行、病院、ホテル、レストラン、オフィス等におけるパーティションや鏡台等、としても使用できる。それらを音響反射(残響)板や吸音パネルとして機能させてもよい。また、音波振動によりガラス板構成体11の撥水性、耐着雪性、防汚性を向上できる。
 また、囲い込み部材15に設けた内部空間19は、例えば、車両のドアパネルの他、車両のボディ等の他の部位に設けてもよく、建築用部材ではサッシ部材、壁部等に設けてもよい。
 以上説明した振動装置は、車両等の移動体、及び建築物の窓以外にも、電子機器用部材に利用できる。例えば電子機器用部材として、フルレンジスピーカ、15Hz~200Hz帯の低音再生用スピーカ、10kHz~100kHz帯の高音再生スピーカ、振動板の面積が0.2m以上の大型スピーカ、平面型スピーカ、円筒型スピーカ、透明スピーカ、スピーカとして機能する電子機器用カバーガラス、TVディスプレイ用カバーガラス、スクリーンフィルム、映像信号と音声信号とが同一の面から生じるディスプレイ、電光表示器、照明器具、等に利用できる。スピーカは、音楽用でもよく、警報音用等でもよい。また、加速度センサ等の振動検出素子を付加すると、マイク用の振動板、振動センサとしても使用できる。
<ガラス板>
 ガラス板構成体11に使用されるガラス板構成体11とは、無機ガラス及び有機ガラスを意味する。有機ガラスとしては、一般的に透明樹脂としてよく知られている、PMMA系樹脂、PC系樹脂、PS系樹脂、PET系樹脂、セルロース系樹脂などである。
 中間層71を挟む一対のガラス板構成体11に加えて、更に他のガラス板を積層してもよい。他のガラス板は、上記した無機ガラス、有機ガラスでもよく、ガラス板の代わりに、有機ガラス以外の樹脂による樹脂板、アルミニウムなどの金属板、セラミックスによるセラミックス板などが使用できる。具体的に、他のガラス板の代わりとなる金属板の材料としては、アルミニウム、マグネシウム、銅、銀、金、鉄、チタン、SUSなどが挙げられ、必要に応じてその他合金材料などを用いてもよい。
 ガラス板構成体11を構成するガラス板の少なくとも1枚に物理強化ガラス板や化学強化ガラス板も使用できる。これは、ガラス板の破壊を防ぐのに有用である。ガラス板の強度を高めたい場合には、複数のガラス板のうち最表面に位置するガラス板を物理強化ガラス板または化学強化ガラス板とするとよく、振動装置を構成するガラス板の全てが物理強化ガラス板または化学強化ガラス板であると好ましい。
 また、ガラス板として、結晶化ガラスや分相ガラスを用いることも、縦波音速値や強度を高める点から有用である。特に、ガラス板の強度を高めたい場合には、複数のガラス板のうち最表面に位置するガラス板を結晶化ガラスまたは分相ガラスが好ましい。
 ガラス板を構成する樹脂材料としては、平面板状や曲面板状に成型できる樹脂材料が好ましい。また、複合材料や繊維材料としては、高硬度フィラーを複合した樹脂材料や炭素繊維、ケブラー繊維などが好ましい。
 ガラス板の組成は特に限定されないが、例えば下記範囲が好ましい。SiO:40~80質量%、Al:0~35質量%、B:0~15質量%、MgO:0~20質量%、CaO:0~20質量%、SrO:0~20質量%、BaO:0~20質量%、LiO:0~20質量%、NaO:0~25質量%、KO:0~20質量%、TiO:0~10質量%、且つZrO:0~10質量%。ただし上記組成がガラス全体の95質量%以上を占める。
 ガラス板の、酸化物基準のモル%で表示した組成は、より好ましくは下記範囲である。
 SiO:55~75質量%、Al:0~25質量%、B:0~12質量%、MgO:0~20質量%、CaO:0~20質量%、SrO:0~20質量%、BaO:0~20質量%、LiO:0~20質量%、NaO:0~25質量%、KO:0~15質量%、TiO:0~5質量%、且つZrO:0~5質量%。ただし上記組成がガラス全体の95質量%以上を占める。
<中間層の具体的構成例>
 互いに積層される複数枚のガラス板構成体11の間の中間層71としては、固相が好ましいが、前述したように、一対の樹脂層の間にゲル状体、液晶等の液体、等の流体からなる流体層であってもよい。
(固相の中間層)
 固相の中間層71としては、合わせガラスの中間膜として好適に用いられるポリビニルブチラール(PVB)、エチレン酢酸ビニール共重合樹脂(EVA)、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、等が挙げられる。中間層71が樹脂層で構成される場合、厚さは、0.3mm~3.0mmの範囲が例示でき、0.3mm~2.0mmの範囲でもよく、0.3mm~1.0mmの範囲でもよい。また、中間層71の厚さは均一である必要はなく、ガラス板構成体11の音圧周波数特性が最適となるように、厚さに分布を持たせてもよい。例えば、中間層71は、その厚さが一定方向に漸増する分布を有する楔形状でもよい。
 図21で説明したように、ガラス板構成体11は、樹脂を含む中間層49である場合、温度により周波数特性が異なると、音圧、位相の乱れに繋がり、アクティブ制御性能が著しく低下する。樹脂にはガラス転移温度があり、使用する樹脂材料のガラス転移温度は実質的に低い。即ち、ガラス転移温度以上であると周波数特性が良好となる。但し、温度が上がりすぎると板の剛性が低下して効率的な加振ができない。
 したがって、温調部330は、中間層71,49を樹脂材料のガラス転移温度以上、50℃以下、好ましくは45℃以下、更に好ましくは40℃以下に制御することで、周波数特性の良好なガラス板構成体11を実現できる。
(流体層)
 ガラス板構成体11は、少なくとも一対のガラス板構成体11の間の中間層に液体を含有する流体層を設けてもよく、この場合、高い損失係数を実現できる。中でも、流体層の粘性や表面張力を好適な範囲にすることで、損失係数をより高められる。これは、一対のガラス板構成体11を、粘着層を介して設ける場合とは異なり、一対のガラス板構成体11が固着せず、各々のガラス板構成体11としての振動特性を持ち続けることに起因するものと考えられる。なお、本明細書でいう「流体」とは、液体、半固体、液晶、固体粉末と液体との混合物、固体のゲル(ゼリー状物質)に液体を含浸させたもの等、液体を含む流動性を有するものを全て包含する意味とする。
 流体層は25℃における粘性係数が、1×10-4~1×10Pa・sであり、且つ25℃における表面張力が15~80mN/mが好ましい。粘性が低すぎると振動を伝達しにくくなり、高すぎると流体層の両側に位置する一対のガラス板構成体11同士が固着して一枚のガラス板構成体11としての振動挙動を示すようになることから、共振振動が減衰されにくくなる。また、表面張力が低すぎるとガラス板構成体11間の密着力が低下し、振動を伝達しにくくなる。表面張力が高すぎると、流体層の両側に位置する一対のガラス板構成体11同士が固着しやすくなり、一枚のガラス板構成体11としての振動挙動を示すようになることから、共振振動が減衰されにくくなる。
 流体層は化学的に安定であり、流体層と流体層の両側に位置する一対のガラス板構成体11とが、反応しないことが好ましい。化学的に安定とは、例えば光照射により変質(劣化)が少ないもの、または少なくとも-20~70℃の温度領域で凝固、気化、分解、変色、ガラスとの化学反応等が生じないものを意味する。
 流体層の成分としては、具体的には、水、オイル、有機溶剤、液状ポリマー、イオン性液体及びそれらの混合物等が挙げられる。より具体的には、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ストレートシリコーンオイル(ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル)、変性シリコーンオイル、アクリル酸系ポリマー、液状ポリブタジエン、グリセリンペースト、フッ素系溶剤、フッ素系樹脂、アセトン、エタノール、キシレン、トルエン、水、鉱物油、及びそれらの混合物、等が挙げられる。中でも、プロピレングリコール、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル及び変性シリコーンオイルからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、プロピレングリコールまたはシリコーンオイルを主成分とすることがより好ましい。
 このように、本開示の技術は上記の実施形態に限定されず、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本開示の技術の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
 以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 少なくとも1枚のガラス板を備えるガラス板構成体と、
 前記ガラス板構成体に固定され、入力された信号に応じて前記ガラス板構成体を振動させる振動出力部と、
 前記ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号を出力する検出部と、
 任意の音響信号を出力する信号出力部と、
 前記検出信号と前記音響信号とが対応するように前記音響信号を補正した補正信号を生成する制御器を有し、前記制御器からの前記補正信号を前記振動出力部に入力する制御部と、
 を備える振動装置。
 この振動装置によれば、ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号と、任意の音響信号とが対応するように音響信号を補正した補正信号を生成し、ガラス板構成体を振動させる振動出力部に入力することにより、音響信号に忠実な音の出力を可能とする。
(2) 前記ガラス板構成体の温度を検出する温度検出部を更に含み、
 前記制御部は、
 前記ガラス板構成体の温度毎に、前記制御器の制御パラメータを有し、
 前記温度検出部によって検出された前記ガラス板構成体の温度に対応する前記制御器の制御パラメータを用いて前記制御器により前記補正信号を生成する、(1)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、ガラス板構成体の温度が変化しても、音響信号に忠実な音の出力を可能とする。
(3) 前記制御部は、適応アルゴリズム及び適応フィルタによって前記補正信号を生成し、
 前記適応フィルタは、前記音響信号の目標値をフィードフォワード制御器の入力とし、前記フィードフォワード制御器の出力と前記検出信号との偏差を、フィードバック制御器の入力とする、(1)又は(2)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、フィードフォワード制御器及びフィードバック制御器を用いて、音響信号に忠実な音の出力を可能とする。
(4) 前記制御部は、適応アルゴリズム及び適応フィルタによって前記補正信号を生成し、
 前記適応フィルタは、前記音響信号の目標値をフィードフォワード制御器の入力とし、前記音響信号と前記検出信号との偏差を、フィードバック制御器の入力とし、
 前記フィードバック制御器の出力と前記フィードフォワード制御器の出力の和を、前記振動出力部へ出力する、(1)又は(2)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、フィードフォワード制御器及びフィードバック制御器を用いて、音響信号に忠実な音の出力を可能とする。
(5) 前記ガラス板構成体に固定された前記振動出力部が囲まれる内部空間を画成し、前記ガラス板構成体の一部を、前記内部空間の開口部から前記内部空間の外側に露出させた囲い込み部材を更に備える、(1)~(4)の何れかに記載の振動装置。
 この振動装置によれば、ガラス板構成体に固定された振動出力部が、囲い込み部材により画成される内部空間の内側に配置される。これにより、内部空間からのノイズの漏れを抑えることができる。
(6) 前記囲い込み部材は、前記ガラス板構成体を出没自在に支持する窓枠部材である、(5)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、窓ガラスとなるガラス板構成体を閉じた場合に、室外から室内への窓を介した騒音伝達を、環境温度によらずに安定して抑制できる。
(7) 前記ガラス板構成体は、温度を調整する温調部を備える、(1)~(6)の何れかに記載の振動装置。
 この振動装置によれば、ガラス板構成体の温度を温調部により調整することにより、ガラス板構成体における減衰性及び周波数特性の温度による影響を低減でき、ガラス板構成体を必要とされる振動特性で安定して振動できる。
(8) 前記ガラス板構成体に固定された前記振動出力部が囲まれる内部空間を画成し、前記ガラス板構成体の一部を、前記内部空間の開口部から前記内部空間の外側に露出させた囲い込み部材を更に備え、
 前記温調部は、前記ガラス板構成体の板面のうち、前記囲い込み部材の前記内部空間から外側に露出した部位を除いた領域に設けられている、(7)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、温調部をユーザーが目視できなくなり、意匠的に良好になる。
更に、温調部が環境雰囲気に晒されることが抑えられる。
(9) 前記ガラス板構成体は、第1ガラス板と第2ガラス板と、前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板に挟持された中間層を有する、合わせガラスであり、
 前記温調部は、前記中間層を加熱する加熱体を有する、(7)又は(8)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、温調部による加熱によって中間層を温度調整できる。
(10) 前記温調部は、前記ガラス板構成体の両面に配置されている、(7)~(9)の何れかに記載の振動装置。
 この振動装置によればガラス板構成体を両面から温度調整でき、温度調整の応答性が向上する。
(11) 前記ガラス板構成体は、第1ガラス板と第2ガラス板と、前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板に挟持された中間層を有する、合わせガラスであり、
 前記温調部は、前記中間層の保温機能を有する、(7)~(10)の何れかに記載の振動装置。
 この振動装置によれば、温調部による保温によって中間層を温度調整できる。また、室内の温度を利用した温度調整ができる。
(12) 前記温調部は、前記中間層の少なくとも一部を覆う断熱層を含む、(11)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、断熱層により熱の排出が抑えられ、温度低下を抑制できる。
(13) 前記断熱層は、熱線反射層である、(12)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、熱線反射層により中間層の保温効率が向上する。
(14) 前記温調部は、前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板のいずれか一方を他方よりも薄肉にして前記中間層の入熱を増加させる、(11)又は(12)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、薄肉のガラス板による熱吸収が抑えられ、薄肉のガラス板を通した中間層への入熱が増加する。これにより、中間層へ熱を無駄なく取り込むことができる。
(15) 前記中間層は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニール共重合樹脂、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートのいずれかを含む樹脂材料で構成される、(11)から(14)の何れかに記載の振動装置。
 この振動装置によれば、周波数特性の温度依存性が大きい樹脂材料からなる中間層に対し、温調部による温度調整が的確に行われる。
(16) 前記温調部は、前記中間層を前記樹脂材料のガラス転移温度以上、50℃以下の温度にする、(15)に記載の振動装置。
 この振動装置によれば、ガラス板構成体の温度による共振を抑制して、効率的な加振が行える。
(17) 前記ガラス板構成体は、自動車のサイドウィンドウ、リアウィンドウ、ウィンドシールド、ルーフグレージングの少なくともいずれかである、(1)~(16)の何れかに記載の振動装置。
 この振動装置によれば、車両のサイドウィンドウ、リアウィンドウ、ウィンドシールド、ルーフグレージングなどに設けたガラス板構成体から、音響信号に忠実な音を出力でき
る。
(18) 前記ガラス板構成体は、鉄道車両、航空機、船舶又は建築物のいずれかの窓である、(1)~(16)の何れかに記載の振動装置。
 この振動装置によれば、鉄道車両、航空機、船舶又は建築物のいずれかの窓に設けたガラス板構成体から、音響信号に忠実な音を出力できる。
(19) 少なくとも1枚のガラス板を備えるガラス板構成体を、入力された信号に応じて、前記ガラス板構成体に固定された振動出力部により振動させる振動方法であって、
 前記ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号を出力し、
 任意の音響信号を出力し、
 前記検出信号と前記音響信号が対応するように前記音響信号を補正した補正信号を生成する制御器を有し、前記制御器からの前記補正信号を前記振動出力部に入力し、
 前記補正信号に応じて前記振動出力部により前記ガラス板構成体を振動させる
 振動方法。
 この振動方法によれば、ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号と、任意の音響信号とが対応するように音響信号を補正した補正信号を生成し、ガラス板構成体を振動させる振動出力部に入力することにより、音響信号に忠実な音の出力を可能とする。
 日本出願2022-083970の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
 本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記載された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (19)

  1.  少なくとも1枚のガラス板を備えるガラス板構成体と、
     前記ガラス板構成体に固定され、入力された信号に応じて前記ガラス板構成体を振動させる振動出力部と、
     前記ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号を出力する検出部と、
     任意の音響信号を出力する信号出力部と、
     前記検出信号と前記音響信号とが対応するように前記音響信号を補正した補正信号を生成する制御器を有し、前記制御器からの前記補正信号を前記振動出力部に入力する制御部と、
     を備える振動装置。
  2.  前記ガラス板構成体の温度を検出する温度検出部を更に含み、
     前記制御部は、
     前記ガラス板構成体の温度毎に、前記制御器の制御パラメータを有し、
     前記温度検出部によって検出された前記ガラス板構成体の温度に対応する前記制御器の制御パラメータを用いて前記制御器により前記補正信号を生成する、請求項1に記載の振動装置。
  3.  前記制御部は、適応アルゴリズム及び適応フィルタによって前記補正信号を生成し、
     前記適応フィルタは、前記音響信号の目標値をフィードフォワード制御器の入力とし、前記フィードフォワード制御器の出力と前記検出信号との偏差を、フィードバック制御器の入力とする、請求項1又は2に記載の振動装置。
  4.  前記制御部は、適応アルゴリズム及び適応フィルタによって前記補正信号を生成し、
     前記適応フィルタは、前記音響信号の目標値をフィードフォワード制御器の入力とし、前記音響信号と前記検出信号との偏差を、フィードバック制御器の入力とし、
     前記フィードバック制御器の出力と前記フィードフォワード制御器の出力の和を、前記振動出力部へ出力する、請求項1又は2に記載の振動装置。
  5.  前記ガラス板構成体に固定された前記振動出力部が囲まれる内部空間を画成し、前記ガラス板構成体の一部を、前記内部空間の開口部から前記内部空間の外側に露出させた囲い込み部材を更に備える、請求項1~請求項4の何れか1項に記載の振動装置。
  6.  前記囲い込み部材は、前記ガラス板構成体を出没自在に支持する窓枠部材である、請求項5に記載の振動装置。
  7.  前記ガラス板構成体は、温度を調整する温調部を備える、請求項1~請求項6の何れか1項に記載の振動装置。
  8.  前記ガラス板構成体に固定された前記振動出力部が囲まれる内部空間を画成し、前記ガラス板構成体の一部を、前記内部空間の開口部から前記内部空間の外側に露出させた囲い込み部材を更に備え、
     前記温調部は、前記ガラス板構成体の板面のうち、前記囲い込み部材の前記内部空間から外側に露出した部位を除いた領域に設けられている、請求項7に記載の振動装置。
  9.  前記ガラス板構成体は、第1ガラス板と第2ガラス板と、前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板に挟持された中間層を有する、合わせガラスであり、
     前記温調部は、前記中間層を加熱する加熱体を有する、請求項7又は請求項8に記載の振動装置。
  10.  前記温調部は、前記ガラス板構成体の両面に配置されている、請求項7~請求項9の何れか1項に記載の振動装置。
  11.  前記ガラス板構成体は、第1ガラス板と第2ガラス板と、前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板に挟持された中間層を有する、合わせガラスであり、
     前記温調部は、前記中間層の保温機能を有する、請求項7~請求項10の何れか1項に記載の振動装置。
  12.  前記温調部は、前記中間層の少なくとも一部を覆う断熱層を含む、請求項11に記載の振動装置。
  13.  前記断熱層は、熱線反射層である、請求項12に記載の振動装置。
  14.  前記温調部は、前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板のいずれか一方を他方よりも薄肉にして前記中間層の入熱を増加させる、請求項11又は12に記載の振動装置。
  15.  前記中間層は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニール共重合樹脂、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートのいずれかを含む樹脂材料で構成される、請求項11~請求項14の何れか1項に記載の振動装置。
  16.  前記温調部は、前記中間層を前記樹脂材料のガラス転移温度以上、50℃以下の温度にする、請求項15に記載の振動装置。
  17.  前記ガラス板構成体は、自動車のサイドウィンドウ、リアウィンドウ、ウィンドシールド、ルーフグレージングの少なくともいずれかである、請求項1~請求項16の何れか1項に記載の振動装置。
  18.  前記ガラス板構成体は、鉄道車両、航空機、船舶又は建築物のいずれかの窓である、請求項1~請求項16の何れか1項に記載の振動装置。
  19.  少なくとも1枚のガラス板を備えるガラス板構成体を、入力された信号に応じて、前記ガラス板構成体に固定された振動出力部により振動させる振動方法であって、
     前記ガラス板構成体が発する音または振動を検出し検出結果に応じた検出信号を出力し、
     任意の音響信号を出力し、
     前記検出信号と前記音響信号が対応するように前記音響信号を補正した補正信号を生成する制御器を有し、前記制御器からの前記補正信号を前記振動出力部に入力し、
     前記補正信号に応じて前記振動出力部により前記ガラス板構成体を振動させる
     振動方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019047256A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 ローム株式会社 オーディオ回路、スピーカユニット、自動車
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