JP2013128896A - 振動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気導音だけでは聞こえつらい環境下においても、振動を人体に伝えて聞きやすさを補強できる機能を、既存の携帯電話機に対して追加でき、かつ、部品点数が少なく実装も容易であって、消費電力の小さな振動装置を提供する。
【解決手段】振動装置１００は、携帯電話機５００に対して着脱可能に取り付けるオーバーハング部１０２，１０３，１０４と、利用者の耳及び／又は耳周辺の人体に少なくとも一部を当接させることが可能な位置に設けられた当接部（１１０）と、前記当接部に対して面接合されており、前記当接部から利用者の頭蓋骨を介しては利用者の聴覚器官に振動が伝わらない可聴域の周波数帯の振動を行う振動子（１１１）と、前記振動子を駆動する駆動部（１０７）と、前記携帯電話機からの音声信号を受け取り前記駆動部へ伝えるコネクタ１０６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、音声信号に対応した振動を人体に伝える振動子を用いた振動装置に関するものである。

携帯電話機等の受話音とするために、空気を振動させて気導音を発する手段として、従来のスピーカに代えてパネルスピーカを用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、気導音だけでは気導音よりも騒音が大きい場合に聞こえつらくなるという課題があった。

一方、周囲の騒音が激しい場所では、骨伝導が有効であることが知られている（例えば、特許文献２参照）。しかし、骨伝導のように頭蓋骨を振動させるほど強い振動は、携帯電話等の電力の少ない機器には、消費電力の面で不向きである。また、そもそも骨伝導の音は小さいため気導音にかき消されやすく、振動を大きくする必要があった。また、その大きな振動が筐体に伝わらないように、振動の発生源と筐体とは隔離された構造とする必要があり、製造が複雑であるという欠点があった。

特許第３９２９４６５号公報 特開２００３−１４５０４８号公報

本発明の課題は、気導音だけでは聞こえつらい環境下においても、振動を人体に伝えて聞きやすさを補強できる機能を、既存の携帯電話機に対して追加でき、かつ、部品点数が少なく実装も容易であって、消費電力の小さな振動装置を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

（１）本発明は、携帯電話機（５００）に対して着脱可能に取り付ける取り付け部（１０２，１０３，１０４）と、利用者の耳及び／又は耳周辺の人体に少なくとも一部を当接させることが可能な位置に設けられた当接部（１１０）と、前記当接部に対して面接合されており、前記当接部から利用者の頭蓋骨を介しては利用者の聴覚器官に振動が伝わらない可聴域の周波数帯の振動を行う振動子（１１１）と、前記振動子を駆動する駆動部（１０７）と、前記携帯電話機からの音声信号を受け取り前記駆動部へ伝える伝達部（１０６）と、を備える振動装置（１００）を提案している。

この発明によれば、取り付け部は、携帯電話機に対して着脱可能に取り付ける。当接部は、利用者の耳及び／又は耳周辺の人体に少なくとも一部を当接させることが可能な位置に設けられている。振動子は、当接部に対して面接合されており、当接部から利用者の頭蓋骨を介しては利用者の聴覚器官に振動が伝わらない可聴域の周波数帯の振動を行う。駆動部は、振動子を駆動する。伝達部は、携帯電話機からの音声信号を受け取り前記駆動部へ伝える。したがって、気導音だけでは聞こえつらい環境下においても、振動を人体に伝えて聞きやすさを補強できる機能を、既存の携帯電話機に対して追加でき、かつ、部品点数が少なく実装も容易であって、消費電力の小さな振動装置を提供できる。

（２）本発明は、（１）に記載の振動装置において、前記振動子（１１１）の駆動に用いられる電力を供給する電源（１０８）を備えること、を特徴とする振動装置（１００）を提案している。

この発明によれば、振動装置は、振動子の駆動に用いられる電力を供給する電源を備える。したがって、携帯電話機から電力を供給しなくとも、振動子の駆動を行える。また、電源から携帯電話機への充電も行える。

（３）本発明は、（１）又は（２）に記載の振動装置において、マイク（１０５）を備えること、を特徴とする振動装置（１００）を提案している。

この発明によれば、振動装置は、マイクを備える。したがって、イヤホンマイク端子にコネクタを接続することにより携帯電話機のマイク機能が使用不可能となる場合であっても、通話を行える。

（４）本発明は、（１）から（３）までのいずれか１項に記載の振動装置において、当該振動装置は、前記携帯電話機（５００）の外部の少なくとも一部を保護するように覆う形状であること、を特徴とする振動装置（１００）を提案している。

この発明によれば、当該振動装置は、前記携帯電話機の外部の少なくとも一部を保護するように覆う形状である。したがって、振動装置は、携帯電話機の保護も行うことができる。

（５）本発明は、（１）から（４）までのいずれか１項に記載の振動装置において、前記振動子（１１１）は、圧電素子であること、を特徴とする振動装置（１００）を提案している。

この発明によれば、振動子は、圧電素子である。したがって、振動子を小型かつ安価にできる。

（６）本発明は、（５）に記載の振動装置において、前記振動子（１１１）は、板面の法線方向から見たときの形状が矩形形状である板形状に形成された積層型バイモルフ圧電素子であること、を特徴とする振動装置（１００）を提案している。

この発明によれば、振動子は、板面の法線方向から見たときの形状が矩形形状である板形状に形成された積層型バイモルフ圧電素子である。したがって、小型の振動子でありながら、必要な振動を容易に確保できる。

（７）本発明は、（１）から（６）までのいずれか１項に記載の振動装置において、前記当接部（１１０）と前記振動子（１１１）とは、両面テープ（１１３）により面接合されていること、を特徴とする振動装置（１００）を提案している。

この発明によれば、当接部と振動子とは、両面テープにより面接合されている。したがって、振動子の保持構造が簡単となり、振動装置は、より小型化と軽量化された装置とすることができる。

本発明によれば、振動装置は、当接部から生じる気導音のほか、骨伝導よりも弱い振動が耳周辺の軟骨を振動させ鼓膜を振動させることにより、気導音だけでなく振動でも音声情報を鼓膜へ伝えるので、騒音の多い環境においても聞き取りやすい音声伝達を行える。
また、振動装置は、利用者が外耳道を塞ぐ等して外部の気道音を通さない装置（カナル型イヤホンや耳栓、防音イヤーマフ等）を装着していても、その装置の上に本振動装置を接触させることで、その装置（カナル型イヤホン等）が振動し外耳道側に気導音を発する他、人体に振動を伝えることができる。
さらに、振動装置の振動子が発生する振動は、振動していても触覚に感じない程の大きさの振動なので、利用者に不快感を与えることがない。
さらにまた、振動装置は、振動により音声を伝達する機能が搭載されていない携帯電話機に対して装着するだけで、上述の機能を容易に追加でき、保護カバーとしても使用できる。

本発明による振動装置１００の実施形態を示す斜視図である。 振動装置１００を図１中に示した矢印Ａ−Ａで切断した断面図である。 振動装置１００の機能構成を示すブロック図である。 振動装置１００を携帯電話機５００に装着した状態を示す図である。 当接部１１０付近の断面を拡大して示す図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

（実施形態）
図１は、本発明による振動装置１００の実施形態を示す斜視図である。
図２は、振動装置１００を図１中に示した矢印Ａ−Ａで切断した断面図である。
図３は、振動装置１００の機能構成を示すブロック図である。
図４は、振動装置１００を携帯電話機５００に装着した状態を示す図である。
なお、図１から図３を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。

振動装置１００は、その大部分がエラストマ素材により形成されており、携帯電話機５００（図４参照）の外部を覆うようにして保護する、いわゆる保護ジャケットの形態をしている。なお、本実施形態の携帯電話機５００は、いわゆるスマートホン（多機能携帯電話機）である。
振動装置１００は、開口部１０１と、オーバーハング部１０２，１０３，１０４と、マイク１０５と、コネクタ１０６と、駆動部１０７と、電源１０８と、当接部１１０とを備えている。

開口部１０１は、携帯電話機５００の表示操作部５０１と操作部材５０２が露出するように開口された孔である。携帯電話機５００に振動装置１００を装着するときには、振動装置１００を弾性変形させながら、この開口部１０１から携帯電話機５００を挿入する。

オーバーハング部１０２は、携帯電話機５００のマイク１０５付近において、庇状にオーバーハングして形成されている。

オーバーハング部１０３は、携帯電話機５００のレシーバ５０４付近において、庇状にオーバーハングして形成されている。

オーバーハング部１０４は、携帯電話機５００の両サイド付近において、庇状にオーバーハングして形成されている。

これら、オーバーハング部１０２，１０３，１０４が振動装置１００を携帯電話機５００に対して着脱可能に取り付ける取り付け部として機能する。すなわち、オーバーハング部１０２，１０３，１０４が携帯電話機５００を表面側から押さえるように形成されているので、振動装置１００は、携帯電話機５００に対して確実に装着できる。

マイク１０５は、オーバーハング部１０２に設けられている。本実施形態の振動装置１００は、後述するように、コネクタ１０６を携帯電話機５００の不図示のイヤホンマイク端子に接続して用いる。携帯電話機５００の機種によっては、イヤホンマイク端子にコネクタ１０６を接続すると、携帯電話機５００のマイク５０３の機能が停止してしまう。そこで、本実施形態の振動装置１００は、マイク１０５を備えて、マイクの機能が損なわれないようにしている。なお、イヤホンマイク端子にコネクタを接続しても、マイクの機能が停止しないタイプの携帯電話機用の振動装置であれば、マイク１０５に相当する部分を省略してもよい。

コネクタ１０６は、オーバーハング部１０２の近傍の側壁部１０９に、内側に向かって突出して設けられている。このコネクタ１０６は、携帯電話機５００の不図示のイヤホンマイク端子に接続される。コネクタ１０６は、携帯電話機５００からの音声信号を受け取り、駆動部１０７へ伝える伝達部として機能する。なお、コネクタ１０６は、携帯電話機５００の充電用端子にも接続されるようにしてもよい。このようにすると、電源１０８から携帯電話機５００への充電も行うことが可能となる。

駆動部１０７は、後述する振動子１１１を駆動するドライバであり、コネクタ１０６を介して得た音声信号に基づいて、振動子１１１を振動させる。

電源１０８は、振動子１１１を駆動する電力を駆動部１０７へ供給する一次電池又は二次電池である。電源１０８は、不図示の交換機構により、適宜交換可能となっている。

当接部１１０は、利用者の耳及び／又は耳周辺の人体に少なくとも一部を当接させることが可能なように、オーバーハング部１０３に設けられている。
図５は、当接部１１０付近の断面を拡大して示す図である。
当接部１１０は、振動子１１１と、配線１１２と、両面テープ１１３と、第１の保護板１１４と、第２の保護板１１５とを備えている。

振動子１１１は、両面テープ１１３を用いて第１の保護板１１４に対して全面が貼り付けられており、振動子１１１の振動は、そのまま第１の保護板１１４を介して、当接部表面１１０ａへ伝わる。また、振動子１１１は、当接部表面１１０ａから利用者の頭蓋骨を介して利用者の聴覚器官に振動が伝わらない可聴域の周波数帯の振動を音声信号に応じて行う。すなわち、振動子１１１は、従来からの骨伝導よりも弱い振動を行う。

本実施形態の振動子１１１が発生する振動は、当接部表面１１０ａを介して利用者の耳近傍の軟骨に伝えられ、外耳道内で音波を生成し鼓膜に伝え、最終的な音として認識させられる。また、当接部表面１１０ａの振動により気導音が発生する。そして、鼓膜には、軟骨を介して伝わる振動と気導音による振動とが伝わり、最終的な音として認識させられる。従来の骨伝導は、頭蓋骨を振動させ、直接内耳（蝸牛、三半規管等）に振動を送ることにより音を認識させるため、鼓膜を使わないが、必要とする振動のエネルギが大きい。これに対して、本方式は一旦外耳道を震わせ空気による音波振動（気導音）を生成し、鼓膜を通じ通常の音と同様の認識をする点で、骨伝導とは大きく異なっている。また、骨を振動させる必要がないので、骨伝導と比較して微弱な振動であっても音声を伝えることができ、必要な振動のエネルギが小さい。

本実施形態の振動子１１１は、短冊形状、すなわち、板面の法線方向から見たときの形状が矩形形状である板形状に形成された圧電セラミックのバイモルフ素子であり、ベンディングモード（撓み振動）で駆動する。振動子１１１に使用する圧電材料は、Ｄ３１定数２６０ｐｍ／Ｖの高変位な圧電材料を、１層３０μｍの材料を多数層重ねた素子であり、サイズは２３．５ｍｍ×３．３ｍｍ×０．５ｍｍであり、容量が１μＦ（１ｋＨｚにおいて）であり、電圧０Ｖｐｐから２２Ｖｐｐで駆動する。
圧電素子からなる振動子１１１は、容量性負荷であるため、電圧駆動型のＤ級アンプから音声信号に忠実な電圧を圧電素子へ印加することにより、振動子１１１は、音声信号を再現するように振動する。Ｄ級アンプとしては、例えば、旭化成エレクトロニクス株式会社製のＡＫ７８４５を用いることができる。

配線１１２は、駆動部１０７から振動子１１１へ駆動に必要な信号を送る導線である。

両面テープ１１３は、振動子１１１と第１の保護板１１４とを接合するための接着部材である。両面テープ１１３の基材は、不織布やアクリルフォーム等であり、接着材は、アクリル系の強力（１５Ｎ／２０ｍｍ程度）のもので、耐久性、テープ寸法安定性のよい汎用両面テープを用いている。なお、両面テープ１１３の厚さは、０．１ｍｍから０．２ｍｍのもの（例えば、ＤＩＣ株式会社製 ８１０ＨＤ）が望ましい。

第１の保護板１１４は、当接部表面１１０ａの内面側に貼り付けられた板部材である。第１の保護板１１４は、外部からの圧力により振動子１１１に大きな曲げが生じず、振動子１１１が破断することの無いように保護する部材である。第１の保護板１１４としては、例えば、１ｍｍ厚以下のアクリル、ＰＥＴ等の樹脂素材が望ましい。いずれにしても、第１の保護板１１４は、外部からの圧力により大きな曲げが生じず、振動子１１１が破断することのないように、曲げ強度の高い素材を用いることが望ましい。なお、当接部表面１１０ａが、例えば、比較的硬質な樹脂素材であったり、アルミダイキャストであったりする場合には、第１の保護板１１４は、省略してもよい。

第２の保護板１１５は、当接部裏面１１０ｂの内面側に貼り付けられた板部材である。第２の保護板１１５は、第１の保護板１１４と同様な素材を用いるのが望ましい。第２の保護板１１５についても、当接部裏面１１０ｂの材料によっては、適宜省略してもよい。

第２の保護板１１５と振動子１１１との間には、空隙Ｓが設けられている。この空隙Ｓを設けることにより、振動子１１１及び第１の保護板１１４の振動を阻害することを防止できる。なお、空隙Ｓの部分には、振動を阻害しないような柔軟な弾性部材、例えば、スポンジ状の部材等を設けてもよい。この弾性部材は、振動子１１１の振動に追従して変形するものであればよく、例えば、硬度の低いエラストマ等であってもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、振動装置１００は、当接部表面１１０ａから生じる気導音のほか、骨伝導よりも弱い振動が耳周辺の軟骨を振動させ鼓膜を振動させる。これにより、振動装置１００は、気導音だけでなく振動でも音声を鼓膜に伝えるので、騒音の多い環境においても聞き取りやすい通話環境を提供できる。
また、利用者が、外耳道を塞ぐ等して外部の気道音を通さない装置（カナル型イヤホンや耳栓、防音イヤーマフ等）を装着していても、その装置の上に本振動装置１００を接触させることにより、振動装置１００は、その装置（カナル型イヤホン等）を振動させて外耳道側に気導音を発する他、人体に振動を伝えることができる。
さらに、振動装置１００が発生する振動は、振動していても触覚に感じない程の大きさの振動なので、利用者に不快感を与えない。
さらにまた、振動装置１００は、振動により音声を伝達する機能が搭載されていない携帯電話機に対して装着するだけで、上述の機能を容易に追加でき、保護カバーとしても使用できる。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

（変形形態）
（１）本実施形態において、振動装置１００は、保護ジャケットの形態をしている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、振動装置は、携帯電話機の先端等の一部分に接続され、携帯電話機を保護する機能を備えないものでもよい。

（２）本実施形態において、コネクタ１０６が振動装置１００の内側へ突出して形成されている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、コネクタをコード状の配線に取り付けて、より多くの携帯電話機の機種に対応可能としてもよい。

（３）本実施形態において、振動装置１００は、いわゆるスマートホン（多機能携帯電話機）である携帯電話機５００に装着する例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、振動装置は、基本的な機能のみを備えた携帯電話機に対して装着して使用するものであってもよい。

（４）本実施形態において、振動装置１００は、携帯電話機５００からの音声信号を受け取り駆動部１０７へ伝える伝達部としてコネクタ１０６を備える例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、振動装置は、上記伝達部として、無線通信により音声信号を携帯電話機から受け取る無線通信部を備えるようにしてもよい。

なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

１００ 振動装置
１０１ 開口部
１０２，１０３，１０４ オーバーハング部
１０５ マイク
１０６ コネクタ
１０７ 駆動部
１０８ 電源
１０９ 側壁部
１１０ 当接部
１１０ａ 当接部表面
１１０ｂ 当接部裏面
１１１ 振動子
１１２ 配線
１１３ 両面テープ
１１４ 第１の保護板
１１５ 第２の保護板
５００ 携帯電話機
５０１ 表示操作部
５０２ 操作部材
５０３ マイク
５０４ レシーバ

Claims (7)

1. 携帯電話機に対して着脱可能に取り付ける取り付け部と、
   利用者の耳及び／又は耳周辺の人体に少なくとも一部を当接させることが可能な位置に設けられた当接部と、
   前記当接部に対して面接合されており、前記当接部から利用者の頭蓋骨を介しては利用者の聴覚器官に振動が伝わらない可聴域の周波数帯の振動を行う振動子と、
   前記振動子を駆動する駆動部と、
   前記携帯電話機からの音声信号を受け取り前記駆動部へ伝える伝達部と、
   を備える振動装置。
2. 請求項１に記載の振動装置において、
   前記振動子の駆動に用いられる電力を供給する電源を備えること、
   を特徴とする振動装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の振動装置において、
   マイクを備えること、
   を特徴とする振動装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動装置において、
   当該振動装置は、前記携帯電話機の外部の少なくとも一部を保護するように覆う形状であること、
   を特徴とする振動装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の振動装置において、
   前記振動子は、圧電素子であること、
   を特徴とする振動装置。
6. 請求項５に記載の振動装置において、
   前記振動子は、板面の法線方向から見たときの形状が矩形形状である板形状に形成された積層型バイモルフ圧電素子であること、
   を特徴とする振動装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動装置において、
   前記当接部と前記振動子とは、両面テープにより面接合されていること、
   を特徴とする振動装置。

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