(54)【考案の名称】音声装置

(73)【実用新案権者】京セラ株式会社

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1A

【概要説明】

【分野】

【0002】
本発明は、音声装置、音声システム、画像表示装置及び画像投影装置に関するものである。

【従来の技術】

【0003】
従来、例えば通信ネットワークを介して遠隔地の会議室を接続して、音声会議を行うための音声装置が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。この種の音声装置は、マイク及びスピーカを備え、音声装置を会議室のテーブル等に載置して、自室の音声をマイクで収音して相手会議室の音声装置(相手装置)に送話音声信号として送信し、相手装置から送られてきた受話音声信号(相手会議室の音声)をスピーカから出力している。スピーカは、主としてダイナミックスピーカが使用されている。
【0004】
例えば、従来のテレビジョン受像機(以下、単に「テレビ」と略記する)は、テレビに備えられたスピーカから音を発生する。従来のテレビに使用されるスピーカは、ダイナミックスピーカが主流となっており、例えば、特許文献2には、ダイナミックスピーカを用いたテレビが記載されている。
【0005】
例えば、従来のプロジェクタは、プロジェクタに備えられたスピーカから音を発生する。従来のプロジェクタに使用されるスピーカはダイナミックスピーカが主流となっている。例えば、特許文献3には、マグネット、ボイスコイル、ダイアフラム及びこれらを収納するケースを備えたダイナミックスピーカ構造を有する振動発生装置が記載している。ダイナミックスピーカから発生する音の周波数特性はダイナミックスピーカの大きさに影響され、例えば、低音を再生するためには、大型のダイナミックスピーカを備えることが必要とされる。
【0006】

【効果】

【0050】
本発明によると、広範囲に亘って音量差の小さい音声を取得可能な音声装置及び音声システムを提供することができる。
【0051】
さらに、本発明によれば、良好に音を発生可能な画像表示装置及び画像投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1A】第1実施の形態に係る音声装置の外観斜視図である。
【図1B】図1Aの音声装置の側面図である。
【図2】圧電振動部及びその保持部の説明図である。
【図3A】積層型圧電素子の構成を示す拡大断面図である。
【図3B】図3Aの積層型圧電素子の平面図である。
【図4】積層型圧電素子の変形例を示す図である。
【図5】圧電振動部の部分拡大断面図である。
【図6】音声装置の要部の機能ブロック図である。
【図7】圧電素子駆動部の一例の構成を示す機能ブロック図である。
【図8】LPFの周波数特性の一例を示す図である。
【図9】圧電振動部及び足部の配置の一例を示す図である。
【図10A】音声装置による音発生動作の説明図である。
【図10B】音声装置による音発生動作の説明図である。
【図10C】音声装置による音発生動作の説明図である。
【図11】圧電振動部及び足部の配置の他の例を示す図である。
【図12】図1の音声装置を備える音声会議システムの一構成例を示す図である。
【図13】第2実施の形態に係る音声装置の概略構成を示す斜視図である。
【図14】第3実施の形態に係る音声装置の概略構成を示す斜視図である。
【図15】第3実施の形態の変形例を示す斜視図である。
【図16】第4実施の形態に係る音声装置の概略構成を示す斜視図である。
【図17】図16の音声装置の要部の機能ブロック図である。
【図18】図16の音声装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図19】第5実施の形態に係る音声システムの概略構成を示す斜視図である。
【図20】図19の音声システムの要部の機能ブロック図である。
【図21A】本発明の第6実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す正面図である。
【図21B】図21Aの画像表示装置の側面図である。
【図22】図21Aの筐体の前面側を分解して示す要部の概略斜視図である。
【図23】図21Aの圧電振動部の部分拡大断面図である。
【図24】図21Aのテレビの要部の機能ブロック図である。
【図25】図24の制御部の処理を示すフローチャートである。
【図26A】第6実施の形態による音信号の制御の一例を説明する図である。
【図26B】第6実施の形態による音信号の制御の他の例を説明する図である。
【図27】図21Aのテレビにおける圧電振動部及び支持部の配置を示す図である。
【図28A】図21Aのテレビにおける圧電振動部の動作を説明するための概略図である。
【図28B】図21Aのテレビにおける圧電振動部の動作を説明するための概略図である。
【図28C】図21Aのテレビにおける圧電振動部の動作を説明するための概略図である。
【図29A】本発明の第7実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す正面図である。
【図29B】図29Aの画像表示装置の側面図である。
【図30】本発明の第8実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す側面図である。
【図31】壁面がないと仮定した場合の、第8実施の形態に係る画像表示装置の状態を示す側面図である。
【図32A】本発明の第9実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【図32B】図32Aの画像投影装置の正面図である。
【図32C】図32Aの画像投影装置の側面図である。
【図33】図32Aのプロジェクタの底面側を分解して示す要部の概略斜視図である。
【図34】図32Bの圧電振動部の部分拡大断面図である。
【図35】図32Aのプロジェクタの要部の機能ブロック図である。
【図36】図35の制御部の処理を示すフローチャートである。
【図37A】第9実施の形態による音信号の制御の一例を説明する図である。
【図37B】第9実施の形態による音信号の制御の他の例を説明する図である。
【図38】図32Aのプロジェクタにおける圧電振動部の配置を示す図である。
【図39A】図38のプロジェクタにおける圧電振動部の動作を説明するための概略図である。
【図39B】図38のプロジェクタにおける圧電振動部の動作を説明するための概略図である。
【図39C】図38のプロジェクタにおける圧電振動部の動作を説明するための概略図である。
【図40A】本発明の第10実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【図40B】図40Aの画像投影装置の正面図である。
【図40C】図40Aの画像投影装置の側面図である。
【図41】第10実施の形態に係る画像投影装置における投影画像のぶれの比較を示す図である。
【図42】本発明の第11実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す側面図である。
【図43A】圧電振動部の保持形態の一変形例を示す図である。
【図43B】圧電振動部の保持形態の他の変形例を示す図である。
【図43C】圧電振動部の保持形態のさらに他の変形例を示す図である。
【図44】圧電振動部の変形例を示す要部の概略構成を示す図である。

【0053】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【0054】
(第1実施の形態)
図1A及び図1Bは、本発明の第1実施の形態に係る音声装置の概略構成を示す斜視図及び側面図である。本実施の形態に係る音声装置10は、会議室に設置されるテーブル200に載置可能な形状の筐体20を備える。筐体20は、図1A及び図1Bでは、外観形状が概略円盤形状を成しているが、テーブル200に載置できれば任意の外観形状とすることができる。テーブル200は、音声装置10が接する接触面の一例である。以下の説明では、テーブル200を載置面200又は接触面200ともいう。筐体20には、上面20a側に操作部30及びマイク40が配置され、底面20b側に足部50及び圧電振動部60が配置されている。
【0055】
操作部30は、電話会議を行う相手先電話番号等を入力するダイヤルキーや機能キー等の操作キー31及び操作キー31による入力情報等を表示する液晶ディスプレイ等の公知の表示部32を有している。マイク40は、周囲の会議参加者等の音声を集音して送話音声信号を出力するもので、コンデンサマイクやダイナミックマイク等の公知のマイクで構成される。本実施の形態において、マイク40は、例えばラバーゴム等からなるダンパー70を介して筐体20に保持される。足部50は、例えばゴム、シリコーン、ポリウレタン等の弾性部材からなり、底面20bに複数個設けられて、圧電振動部60とともに筐体20をテーブル200上に支持する。
【0056】
図2は、圧電振動部60及びその保持部の説明図である。圧電振動部60は、図2に筐体20の底部の部分断面を示すように、筐体20に形成された保持部100に収納保持される。圧電振動部60は、筐体20における接触面200と対向する部位に配置される。保持部100は、筐体20が水平面上に載置された状態で、筐体20の底面20bに開口して鉛直方向に延在する一様な幅のスリット101を有する。
【0057】
圧電振動部60は、図2に分解して示すように、圧電素子61と、Oリング62と、被覆部材である絶縁性のキャップ63とを備える。圧電素子61は、電気信号(電圧)を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮または屈曲する素子である。圧電素子61は、例えばセラミックや水晶からなるものが用いられる。圧電素子61は、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、バイモルフを積層した(例えば8層から40層程度積層した)積層型バイモルフ素子や、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成されるスタックタイプのものがある。ユニモルフは電気信号が印加されると伸縮し、バイモルフは電気信号が印加されると屈曲し、スタックタイプの積層型圧電素子は電気信号が印加されると積層方向に沿って伸縮する。
【0058】
本実施の形態では、圧電素子61がスタックタイプの積層型圧電素子からなる。積層型圧電素子61は、例えば、図3A及び図3Bに拡大した断面図及び平面図を示すように、例えばPZT等のセラミックスからなる誘電体61aと、断面櫛歯状の内部電極61bとが交互に積層されて構成される。内部電極61bは、第1側面電極61cと接続されるものと、第2側面電極61dに接続されるものとが交互に積層されて、それぞれ第1側面電極61c又は第2側面電極61dに電気的に接続される。
【0059】
図3A及び図3Bに示した積層型圧電素子61は、一方の端面に、第1側面電極61cに電気的に接続された第1リード接続部61eと、第2側面電極61dに電気的に接続された第2リード接続部61fとが形成されている。第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fには、それぞれ第1リード線61g及び第2リード線61hが接続される。また、第1側面電極61c、第2側面電極61d、第1リード接続部61e、及び第2リード接続部61fは、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fに、それぞれ第1リード線61g及び第2リード線61hが接続された状態で、絶縁層61iで覆われている。
【0060】
積層型圧電素子61は、積層方向の長さが例えば5mm〜120mmである。積層型圧電素子61の積層方向と直交する方向の断面形状は、例えば2mm角〜10mm角の略正方形状や、正方形状以外の任意の形状とすることができる。積層型圧電素子61の積層数や断面積は、音声装置10の重量に応じて、圧電振動部60が接触するテーブル等の接触面から発生する音の音圧あるいは音質が十分確保できるように、適宜決定される。
【0061】
積層型圧電素子61には、後述するように、圧電素子駆動部を介して制御部から受話音声信号が供給される。換言すれば、積層型圧電素子61には、圧電素子駆動部を介して、制御部から音声信号に応じた電圧が印加される。制御部から印加される電圧が交流電圧の場合、第1側面電極61cに正の電圧が印加されるときには、第2側面電極61dには負の電圧が印加される。反対に、第1側面電極61cに負の電圧が印加されるときには、第2側面電極61dには正の電圧が印加される。第1側面電極61c及び第2側面電極61dに電圧が印加されると、誘電体61aに分極が起こり、積層型圧電素子61は電圧が印加されない状態から伸縮する。積層型圧電素子61の伸縮の方向は、誘電体61aと内部電極61bの積層方向にほぼ沿っている。あるいは、積層型圧電素子61の伸縮方向は、誘電体61aと内部電極61bの積層方向とほぼ一致している。積層型圧電素子61は、積層方向にほぼ沿って伸縮するため、伸縮方向の振動伝達効率がよいという利点がある。
【0062】
本発明者は、このような積層型圧電素子61が、音声装置10がテーブル等に接触する接触面200から受話音声を発生させるための振動素子として有効であることに想到した。
【0063】
図3A及び図3Bにおいて、第1側面電極61c及び第2側面電極61dは、内部電極61bに交互に接続され、かつ第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fにそれぞれ接続されたスルーホールとすることもできる。また、図3A及び図3Bにおいて、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fは、図4に示すように、積層型圧電素子61の一端部において第1側面電極61c及び第2側面電極61dに形成してもよい。
【0064】
積層型圧電素子61は、図5に部分拡大断面図を示すように、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fを有する一端部側面が、筐体20の保持部100のスリット101に接着剤102(例えば、エポキシ樹脂)を介して固定される。また、積層型圧電素子61の他端部には、キャップ63が挿入されて、接着剤102により固定される。
【0065】
キャップ63は、積層型圧電素子61による伸縮振動を、テーブル等の載置面(接触面)に確実に伝達できる材質、例えば硬質プラスチック等により形成される。載置面の傷つきを抑制したい場合には、キャップ63は、硬質プラスチックではなく、比較的軟らかいプラスチックであっても良い。キャップ63には、積層型圧電素子61に装着された状態で、スリット101内に位置する進入部63aと、筐体20から突出する突出部63bとが形成されており、スリット101内に位置する進入部63aの外周にOリング62が配置される。Oリング62は、例えばシリコーンゴムによって形成される。Oリング62は、積層型圧電素子61の可動保持用であると同時に、スリット101の内部に水分又は塵を侵入しにくくする。突出部63bは、先端部が半球形状に形成されている。突出部63bの先端部は、半球形状に限らず、テーブル等の載置面(接触面)に確実に点接触又は面接触して、積層型圧電素子61による伸縮振動を伝達できる形状であれば任意の形状とすることができる。圧電振動部60は、保持部100に装着された状態で、キャップ63の突出部63bが筐体20の底面20bから突出する。キャップ63の突出部63bは、筐体20の底面20bと対向する面である対向面63cを有する。図5に示すように、積層型圧電素子61に電圧が印加されておらず積層型圧電素子61が伸縮しない状態で、対向面63cは、底面20bから長さdだけ離間している。
【0066】
図6は、本実施の形態に係る音声装置10の要部の機能ブロック図である。音声装置10は、上述した操作キー31、表示部32、マイク40及び積層型圧電素子61の他に、通信部110、圧電素子駆動部120及び制御部130を備える。操作キー31、表示部32、マイク40及び通信部110は、制御部130に接続される。積層型圧電素子61は、圧電素子駆動部120を介して制御部130に接続される。
【0067】
通信部110は、電話線、イーサネット(登録商標)ケーブル等の通信ケーブルあるいは無線により公衆電話回線やIP網等の通信ネットワークに接続される。制御部130は、音声装置10の全体の動作を制御するプロセッサである。制御部130は、圧電素子駆動部120を介して通信部110で受信された音声信号(例えば通話相手の音声信号に応じた電圧)を積層型圧電素子61に印加する。
【0068】
圧電素子駆動部120は、例えば図7に示すように、信号処理回路121、昇圧回路122及びローパスフィルタ(LPF)123を備える。信号処理回路121は、例えばイコライザやA/D変換回路等を有するデジタルシグナルプロセッサ(DSP)等で構成され、制御回路130からのデジタル信号に対して、イコライジング処理やD/A変換処理等の所要の信号処理を行って、アナログの音声信号を生成し、昇圧回路122に出力する。信号処理回路121の機能は、制御回路130に内蔵させてもよい。
【0069】
昇圧回路122は、入力されたアナログの音声信号の電圧を昇圧して、LPF123を介して積層型圧電素子61に印加する。昇圧回路122により積層型圧電素子61に印加する音声信号の最大電圧は、例えば10Vpp〜50Vppとすることができるが、かかる範囲に限定されず、音声装置10の重量や積層型圧電素子61の性能に応じて適宜調整可能である。積層型圧電素子61に印加される音声信号は、直流電圧がバイアスされてもよく、そのバイアス電圧を中心に最大電圧が設定されてもよい。
【0070】
積層型圧電素子61に限らず、圧電素子は、一般に高周波ほど電力損失が大きい。そのため、LPF123は、10kHz〜50kHz程度以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰又はカットする周波数特性、あるいは漸次に又は段階的に減衰率が高くなる周波数特性を有するように設定される。図8は、一例として、カットオフ周波数を約20kHzとした場合のLPF123の周波数特性を示す。このように高周波成分を減衰又はカットすることにより、消費電力を抑制できると共に、積層型圧電素子61の発熱を抑制することができる。
【0071】
次に、圧電振動部60及び足部50の配置の一例について説明する。図9は、音声装置10が、底面20b側を下方にしてテーブル等の水平な載置面200上に載置された様子を示す。テーブルは、音声装置10の被接触部材の一例であり、載置面200は、音声装置10が接触する接触面(載置面)の一例である。図9に示す配置例は、圧電振動部60が底面20bの周縁部に配置され、同様に底面20bの周縁部に配置された複数の足部50とともに、音声装置10を載置面200上に多点(例えば、4点)で支持する場合を示す。点Gは、音声装置10の重心を示している。
【0072】
図9において、足部50は、最下端部501を有する。最下端部501は、足部50のうち、音声装置10が底面20b側を下方にしてテーブル等の水平な載置面200上に載置されたとき載置面200と当接する箇所である。
【0073】
圧電振動部60は、最下端部601を有する。最下端部601は、圧電振動部60のうち、音声装置10が底面20b側を下方にしてテーブル等の水平な載置面200上に載置されたとき載置面200と当接する箇所である。最下端部601は、例えばキャップ63の先端部である。
【0074】
音声装置10は、最下端部101を有する。最下端部101は、音声装置10のうち、音声装置10が底面20b側を下方にしてテーブル等の水平な載置面200上に載置されたときに、圧電振動部60が存在しないと仮定した場合に載置面200と当接する箇所である。音声装置10の最下端部101は、例えば筐体20の縁部であるが、これに限られない。底面20bに、底面20bから突出する突出部が設けられている場合には、その突出部が音声装置10の最下端部101となってもよい。
【0075】
図9において、点線Lは、音声装置10が底面20b側を下方にしてテーブル等の水平な載置面200上に載置されたとき、音声装置10の重心Gを通り載置面200に垂直な線(仮想の線)である。一点鎖線Iは、圧電振動部60が存在しないと仮定した場合に、載置面200に当接する最下端部101及び点線Lを通る載置面200と平行な線(仮想の線)である。
【0076】
図9において、領域R1は、点線Lによって区切られる音声装置10の一方側の領域である。領域R2は、点線Lによって区切られる音声装置10の他方側の領域である。足部50は、底面20bにおいて、領域R1側に設けられるものとする。圧電振動部60は、底面20bにおいて、領域R2側に設けられるものとする。
【0077】
この場合、圧電振動部60は、底面20bの領域R2側において、点線Lにできるだけ近い位置に設けられることが好ましい。これにより、圧電振動部60にかかる荷重が、圧電振動部60が底面20bの領域R2側において点線Lから離間した位置に設けられる場合に比べて、大きくなる。
【0078】
足部50は、底面20bの領域R1側において、点線Lからできるだけ遠い位置に設けられることが好ましい。これにより、圧電振動部60を点線Lにできるだけ近い位置に設けた場合にも、足部50と圧電振動部60との間の距離が十分確保され、音声装置10を安定して載置面200に載置することができる。
【0079】
圧電振動部60の最下端部601は、積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から最も伸びたとき或いは積層型圧電素子61の最大振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面200側に位置するとよい。すなわち、最下端部601は、積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から最も伸びたとき或いは積層型圧電素子61の最大振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面200側に突出しているとよい。これにより、圧電振動部60により載置面200を適切に振動させることができる。
【0080】
また、圧電振動部60の最下端部601は、積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から積層型圧電素子61が最も縮んだとき或いは積層型圧電素子61の最小振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面200側に位置するとよい。すなわち、最下端部601は、積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から積層型圧電素子61が最も縮んだとき積層型圧電素子61の最小振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面200側に突出しているとよい。これにより、音声装置10の最下端部101が載置面200に接触しにくくなり、例えば、筐体20の塗装の種類によっては、塗装が剥がれにくくなる。また、最下端部101と載置面200との間で異音が発生しにくくなる。
【0081】
図10A、図10B及び図10Cは、本実施の形態に係る音声装置10による音発生動作の説明図である。音声装置10は、図10Aに示すように、筐体20の底面20b側を下方にして、圧電振動部60のキャップ63及び足部50がテーブル等の載置面(接触面)200に接触するように載置される。これにより、圧電振動部60には、音声装置10の重量が荷重として与えられる。図10Aに示す状態では、積層型圧電素子61は、電圧が印加されていないため、伸縮しない。
【0082】
その状態で、圧電振動部60の積層型圧電素子61が音声信号により駆動されると、積層型圧電素子61は、図10B及び図10Cに示すように、いずれか1個又は複数個の足部50の載置面(接触面)200への接触部分を支点として、キャップ63が載置面(接触面)200から離間することなく、音声信号に応じて伸縮振動する。下端部101が載置面200に接触して異音が発生する等の不都合がなければ、キャップ63は載置面(接触面)200から多少離間してもよい。積層型圧電素子61の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差は、例えば0.05μm〜50μmである。これにより、積層型圧電素子61の伸縮振動がキャップ63を通して載置面200に伝達されて載置面200が振動し、載置面200が振動スピーカとして機能して載置面200から音が発生する。積層型圧電素子61の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差が0.05μm未満だと、載置面200を適切に振動させられないおそれがあり、一方、50μmを超えると、振動が大きくなり音声装置10ががたつくおそれがある。
【0083】
上述したように、キャップ63の先端部は、積層型圧電素子61が最も伸びたときに、図9の一点鎖線Iよりも載置面200側に位置するとよい。また、キャップ63の先端部は、積層型圧電素子61が最も縮んだときに、上記一点鎖線Iよりも載置面200側に位置するとよい。
【0084】
また、図5に示す底面20bとキャップ63の対向面63cとの間の距離dは、積層型圧電素子61に電圧が印加されておらず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から最も縮んだ状態となったときの変位量よりも長いとよい。これにより、積層型圧電素子61が最も縮んだ状態(図10Cに示す状態)でも、筐体20の底面20bとキャップ63とが接触しにくくできる。したがって、キャップ63が圧電素子61から脱落しにくくなる。
【0085】
圧電素子部60の底面20bにおける配置箇所、積層型圧電素子61の積層方向の長さ、キャップ63の寸法等は、上記の条件を満たすように適宜決定される。
【0086】
次に、図11を参照して圧電振動部60及び足部50の配置の他の例について説明する。図11に示す配置例は、筐体20の底面20bの周縁部に複数個(3個以上)の足部50を設け、底面20bの中央部で、音声装置20を水平面上に載置した際に、重心Gを通る鉛直線上に圧電振動部60を配置したものである。したがって、足部50が4個の場合、音声装置10は、載置面200上に、4個の足部50と1個の圧電振動部60との5点で支持されることになる。
【0087】
図11において、点線Lは、図9と同様に、音声装置10が底面20b側を下方にしてテーブル等の水平な載置面200上に載置されたとき、音声装置10の重心Gを通る載置面200に垂直な線(仮想の線)である。図11では、点線Lを通る点線Lの両側に、対を成す足部50が設けられている。この場合、足部50は、4個以上の偶数個設けられる。点線L1は、対を成す一方側の足部50を通り載置面200に垂直な線(仮想の線)である。点線L2は、対を成す他方側の足部50を通り載置面200に垂直な線(仮想の線)である。点線L1は、水平方向で点線Lから長さD1離間している。点線L2は、水平方向で点線Lから長さD2離間している。
【0088】
図11において、領域R1は、点線Lによって区切られる一方側の領域である。領域R2は、点線Lによって区切られる他方側の領域である。一方側の足部50は、底面20bにおいて、領域R1側に圧電振動部60から水平方向に長さD1離間して配置される。他方側の足部50は、底面20bにおいて、領域R2側に圧電振動部60から水平方向に長さD2だけ離間して配置される。
【0089】
圧電振動部60は、底面20bにおいて、点線L上に設けられる。すなわち、圧電振動部60は、音声装置10が底面20b側を下方にしてテーブル等の水平な載置面200上に載置されたとき、音声装置10の重心Gを通り載置面200に垂直な線上に配置される。これにより、音声装置10の重量を荷重として圧電振動部60に与えることができ、圧電振動部60の伸縮振動を載置面(接触面)200に効率良く伝達することができる。D1=D2のとき、すなわち対を成す2個の足部50が、圧電振動部60を挟んで水平方向で対称な位置に設けられると、音声装置10を安定して載置面200に載置することができる。
【0090】
圧電振動部60は、積層型圧電素子61が音声信号により駆動されると、キャップ63が載置面(接触面)200から離間することなく、音声信号に応じて伸縮振動する。足部50の下端部が載置面200に接触して異音が発生する等の不都合がなければ、圧電振動部60の駆動によって、足部50の下端部が載置面200から多少離間してもよい。
【0091】
足部50は、音声装置10が、底面20b側を下方にしてテーブル等の水平な載置面200上に載置されると、音声装置10の重量が荷重として与えられ、弾性変形する。すなわち、足部50は、音声装置10の重量によって載置面200と垂直な方向に縮む。積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態における足部50の弾性変形量は、積層型圧電素子61の、電圧が印加されず伸縮しない状態から最も伸びたときの変位量よりも大きいとよい。これにより、積層型圧電素子61が最も伸びた時に足部50が載置面200から離間しにくくなり、音声装置10が安定して載置面200に載置される。
【0092】
図12は、本実施の形態に係る音声装置10を備える音声会議システム(音声システム)の一構成例を示す図である。音声装置10は、公衆電話回線やIP網等の通信ネットワークNWを介して遠隔地の会議相手の音声装置10と接続される。各音声装置10と通信ネットワークNWとの間は、電話線、イーサネット(登録商標)ケーブル等の通信ケーブルあるいは無線により接続される。自己の音声装置10からの送話音声信号は会議相手の音声装置10に送信され、会議相手の音声装置10からの音声信号は自己の音声装置10が載置されたテーブル等の接触面から出力されて音声会議が実行される。会議相手の音声装置は、従来の構成のものでもよいことはもちろんである。
【0093】
本実施の形態に係る音声装置10によると、圧電素子を振動源として利用しているので、ダイナミックスピーカを備える従来の音声装置と比較して、装置の小型軽量化が図れる。また、音声装置10を載置するテーブル等の接触面を振動させて音声を出力するので、装置からの距離にかかわらず、指向性なく、均質な音量の音声を出力でき、会議室の広範囲に亘って均質で良好な音声特性を得ることが可能となる。したがって、ダイナミックスピーカを備える従来の音声装置と比較して、本体周りの音を大きくする必要がない。また、マイク40がダンパー70を介して筐体20に保持されているので、マイク40に伝達される圧電振動部60の振動を有効に減衰できる。したがって、マイク40への音の回り込みも小さくでき、エコーなどの雑音を小さくできる。
【0094】
また、圧電素子として、スタックタイプの積層型圧電素子61を用いて、音声信号により積層方向に沿って伸縮振動させ、その伸縮振動を載置面(接触面)200に伝達するので、載置面(接触面)200に対する伸縮方向(変形方向)の振動伝達効率が良く、載置面(接触面)200を効率良く振動させることができる。しかも、キャップ63を介して積層型圧電素子61を載置面(接触面)200に接触させるので、積層型圧電素子61の破損も防止できる。また、キャップ63に音声装置10の重量が荷重としてかかるので、キャップ63を載置面(接触面)200に確実に接触させて、圧電振動部60の伸縮振動を載置面(接触面)200に効率良く伝達することができる。
【0095】
(第2実施の形態)
図13は、本発明の第2実施の形態に係る音声装置の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る音声装置11は、第1実施の形態に係る音声装置10において、マイク40が筐体20の側面20cに複数個(図13は、直交する4方向に)配置されたものである。マイク40は、当該マイク40を構成する振動板の振動方向(両矢印Aで示す)が、圧電振動部60の振動方向(両矢印Bで示す)と交差して、好ましくは直交して筐体20の側面20cに配置される。マイク40は、筐体20に直接取り付けられてもよいし、第1実施の形態と同様にダンパーを介して筐体20に取り付けられてもよい。その他の構成は第1実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【0096】
本実施の形態によれば、マイク40の振動板の振動方向Aが圧電振動部60の振動方向Bと交差しているので、マイク40に伝達される圧電振動部60の振動をより効果的に減衰することができる。したがって、マイク40への音の回り込みをより小さくでき、エコーなどの雑音をより小さくできる。特に、ダンパーを介してマイク40を筐体20に保持すれば、その効果はより顕著となる。
【0097】
(第3実施の形態)
図14は、本発明の第3実施の形態に係る音声装置の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る音声装置12は、第2実施の形態に係る音声装置11において、複数個のマイク40をそれぞれ装置本体の筐体20から分離したものである。その他の構成は第2実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。マイク40は、ケーブル41を介して、あるいは無線により筐体20に配置された制御部130(図6参照)に接続される。マイク40は、筐体20が載置されるテーブル等の接触面上に載置されて使用されもよいし、ピンマイクのように会議参加者に装着されて使用されてもよい。
【0098】
このように、マイク40を装置本体から分離すれば、マイク40を会議参加者の近傍に配置できるので、マイク感度を高くすることなく送話音声を効率的に電気信号に変換することが可能となる。したがって、出力された受話音声のマイク40への回り込みを小さくでき、エコーなどの雑音を小さくできる。マイク40が、筐体20が載置されるテーブル等の接触面上に載置されて使用される場合は、図15に示すように、各マイク40に、筐体20の足部50と同様の弾性部材からなる複数の足部42を設けるのが好ましい。このようにすれば、足部42によりマイク40に伝達される接触面の振動を減衰することができるので、マイク40への音の回り込みを小さくでき、エコーなどの雑音を小さくできる。
【0099】
(第4実施の形態)
図16は、本発明の第4実施の形態に係る音声装置の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る音声装置13は、第2実施の形態に係る音声装置11において、スピーカ80と検出部90とをさらに備えるものである。その他の構成は第2実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。スピーカ80は、音声信号を出力する音出力デバイスで、例えば高音域の周波数特性に優れた小型なダイナミックスピーカ、圧電スピーカ、コンデンサスピーカ等からなる。スピーカ80は、筐体20の上面20aから受話音声を出力するように筐体20内に設けられる。
【0100】
検出部90は、筐体20の底面20b側に設けられて、圧電振動部60が載置面200と接触しているか否か、すなわち載置面(接触面)200と圧電振動部60との接触状態を検出する。検出部90は、例えば、赤外線センサ、超音波センサ、近接センサ、メカニカルスイッチ、カメラ、圧力センサ等、圧電振動部60と載置面200との間の接触状態を検出できるデバイスで構成される。検出部90は、圧電振動部60の出力をセンサとして用いることにより、圧電振動部60により構成することもできる。スピーカ80及び検出部90は、図17に機能ブロック図を示すように、制御部130に接続される。
【0101】
図18は、本実施の形態に係る音声装置13の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部130は、音声信号の有無を確認する(ステップS101)。音声信号が無い場合(Noの場合)、制御部130は、積層型圧電素子61及びスピーカ80に音信号を印加することなく、このフローを終了する。音声信号が有る場合(Yesの場合)、制御部130は、スピーカ80へ音声信号を出力する(ステップS102)。
【0102】
次に、制御部130は、検出部90が圧電振動部60と載置面200との接触を検出しているか否かを確認する(ステップS103)。検出部90が圧電振動部60と載置面200との接触を検出していない場合(Noの場合)、制御部130は、積層型圧電素子61に対して音声信号を出力しない。この場合、載置面200から受話音声は発生せず、スピーカ80からのみ受話音声が出力される。
【0103】
一方、検出部90が圧電振動部60と載置面200との接触を検出している場合(Yesの場合)、制御部130は、圧電素子駆動部120(図6参照)を介して積層型圧電素子61へ音声信号を出力する(ステップS104)。この場合は、スピーカ80と載置面200との双方から受話音声が発生する。制御部130は、図18の一連の動作を繰り返すことにより、圧電振動部60と載置面200との接触状態に基づいて、スピーカ80と圧電素子61とに出力する音声信号を制御する。
【0104】
このように、圧電振動部60が載置面200に接触している場合に、載置面200とスピーカ80との双方から音声信号を出力すれば、スピーカ80は高音域の周波数特性に優れ、載置面200は比較的低音域の周波数特性に優れているので、全体として低音域から高音域に亘って周波数特性に優れた音声を出力することができる。また、高音域の周波数特性に優れるスピーカ80は、小型で済むので、装置全体の小型軽量化も図れる。
【0105】
本実施の形態においては、圧電振動部60が載置面200に接触している場合、載置面200とスピーカ80との双方から音声信号を出力させるようにしたが、載置面200のみから音声信号を出力させてもよい。また、載置面200とスピーカ80との双方から音声信号を出力させる場合は、載置面200からの出力音を検出し、その周波数特性を補正するようにスピーカ80に印加する音声信号の周波数特性を制御したり、スピーカ80の周波数特性を補正するように積層型圧電素子61に印加する音声信号の周波数特性を補正したりしてもよい。
【0106】
(第5実施の形態)
図19は、本発明の第5実施の形態に係る音声システムの概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る音声システムは、互いに分離されたマイク部45と音声装置14とを備える。音声装置14は、スピーカ部を構成するもので、筐体20と、筐体20に保持された圧電振動部60と、を備える。圧電振動部60は、上述した実施の形態と同様の構成からなり、筐体20に同様に保持される。
【0107】
図20は、本実施の形態に係る音声システムの要部の機能ブロック図である。マイク部45は、音声を集音して音声信号を出力するマイク46と、マイク46からの音声信号を無線送信する送信部47とを備える。音声装置14は、マイク部45の送信部47から無線送信される音声信号を受信する受信部150と、圧電振動部60を構成する積層型圧電素子61を駆動する圧電素子駆動部120と、制御部130とを備える。
【0108】
本実施の形態に係る音声システムは、マイク部45において、マイク46により音声を集音して、その音声信号を送信部47から無線送信する。マイク部45から送信された音声信号は、音声装置14において、受信部150で受信されて制御部130に入力され、制御部130から圧電素子駆動部120を経て積層型圧電素子61に印加される。これにより、音声装置14が載置されて圧電振動部60が接触している接触面が振動して再生音が発生する。
【0109】
本実施の形態においても、上述した実施の形態と同様に、音声装置14により、音声装置14の載置面を介して広範囲に亘って音量差の小さい音声を発生することができる。また、マイク部45から音声装置14へ音声信号を無線により送信するので、音声装置14による音声信号の受信可能範囲で、マイク部45と音声装置14とを事由に離間できる。したがって、例えばマイク部45と音声装置14とを別々の載置面に載置したり、別々の部屋に配置したりして音声を遠隔出力することができるので、より自由な使用態様が可能となり、汎用性を向上することができる。マイク部45および音声装置14は、1つに限らず、夫々複数個あってもよい。
【0110】
(第6実施の形態)
図21A及び図21Bは、本発明の第6実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す正面図及び側面図である。本実施の形態に係る画像表示装置はいわゆる載置型のテレビ210であり、筐体220と、表示部230と、スピーカ240と、支持部250と、圧電振動部260と、検出部270と、マイク281とを有する。テレビ210は、圧電振動部260に荷重を与える。筐体220は、外観形状が略長方形状である。表示部230は、筐体220に保持されている。テレビ210は、机等の水平な載置面290上に載置される。机は、被接触部材の一例であり、載置面290は、テレビ210が接触する接触面(載置面)の一例である。
【0111】
図21Bに示されるように、テレビ210は、通常の使用時には、圧電振動部260と筐体220を支える背面の支持部250とによって、載置面290上に支持される。支持部250は、好ましくは筐体220に対して傾斜角度が調整可能に設けられる。
【0112】
表示部230は、例えば、薄型の液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ又は無機ELディスプレイ等の表示デバイスである。スピーカ240は、例えば、ダイナミックスピーカやコンデンサスピーカ等の音出力デバイスである。
【0113】
検出部270は、圧電振動部260が載置面290と接触しているか否か、すなわち載置面(接触面)290と圧電振動部260との接触状態を検出する。検出部270は、第4実施の形態における検出部90と同様に、例えば、赤外線センサ、超音波センサ、近接センサ、メカニカルスイッチ、カメラ、圧力センサ等、圧電振動部260と載置面290との間の接触状態を検出できるデバイスで構成される。検出部270は、圧電振動部260の出力をセンサとして用いることにより、圧電振動部260により構成することもできる。
【0114】
マイク281は、後述するメモリ部とともに圧電振動部260が接触する机等の接触面(載置面290)から発生する音の周波数特性を記録する記録部を構成する。記録部は、接触面から発生する音をマイク281で取得して、メモリ部に記録する。メモリ部は、筐体220内部に配置される。
【0115】
図22は、図21Aの筐体220の正面側を分解して示す要部の概略斜視図である。筐体220は、フロントベゼル221とバックカバー223とを有し、その間に表示部230を構成する表示パネルモジュール222を保持する。フロントベゼル221は、テレビ210の正面側の外装カバーである。フロントベゼル221の開口からは、表示パネルモジュール222が正面側に露出する。表示パネルモジュール222は、例えば表示部230が液晶ディスプレイの場合には、液晶パネルとバックライトユニットとを有する。表示パネルモジュール222の背面側は、アルミや鉄等の金属で構成される平板状のパネルシャーシである。パネルシャーシは、その背面側に、例えば制御基板、駆動基板、テレビチューナ基板等、画像を表示するための電気回路基板を備える。バックカバー223は、表示パネルモジュール222のパネルシャーシの背面側に搭載された電子回路基板を保護する。本実施の形態に係るテレビ210は、筐体220の底面側に、圧電振動部260を収納保持する保持部300を備える。圧電振動部260は、筐体における載置面(接触面)290と対向する部位に配置されている。保持部300は、例えばテレビ210の使用時のほぼ鉛直方向に延在し、筐体220のバックカバー223の底面220aに開口する一様な幅を有するスリット301を有する。
【0116】
圧電振動部260は、圧電素子261と、Oリング262と、被覆部材である絶縁性のキャップ263とを備え、第1実施の形態における圧電振動部60と同様に構成される。したがって、本実施の形態においても、圧電素子261はスタックタイプの積層型圧電素子からなる。
【0117】
積層型圧電素子261は、図23に部分拡大断面図を示すように、第1実施の形態で説明した第1リード接続部及び第2リード接続部を有する一端部側面が、筐体220の保持部300のスリット301に接着剤302(例えば、エポキシ樹脂)を介して固定される。積層型圧電素子261の他端部には、キャップ63が挿入されて、接着剤302により固定される。
【0118】
キャップ263には、積層型圧電素子261に装着された状態で、スリット301内に位置する進入部263aと、筐体220から突出する突出部263bとが形成されており、スリット301内に位置する進入部263aの外周にOリング262が配置される。圧電振動部260は、保持部300に装着され、筐体220にフロントベゼル221が装着された状態で、キャップ263の突出部263bが筐体220の底面220aから突出する。キャップ263の突出部263bは、筐体220の底面220aと対向する面である対向面263cを有する。図23に示すように、積層型圧電素子261に電圧が印加されておらず積層型圧電素子261が伸縮しない状態で、対向面263cは、底面220aから長さdだけ離間している。
【0119】
図24は、本実施の形態に係るテレビ210の要部の機能ブロック図である。テレビ210は、上述した表示部230、スピーカ240、検出部270、記録部280及び積層型圧電素子261の他に、信号受信部310、DSP320、制御部330及び記憶部340を備える。表示部230、検出部270、信号受信部310及び記憶部340は、制御部330に接続される。記録部280は、上述したようにマイク281とメモリ部282とを有する。メモリ部282は、制御部330に接続される。スピーカ240及び積層型圧電素子261は、DSP320を介して制御部330に接続される。DSP320は、制御部330に内蔵させてもよい。メモリ部282及び記憶部340は、一つのメモリで構成してもよい。
【0120】
信号受信部310は、公知の構成からなり、無線又は有線で伝送されるテレビ210で視聴する映像信号及や音信号等の放送信号を受信する。制御部330は、テレビ210の全体の動作を制御するプロセッサである。本実施形態において、制御部330は単一の制御部として構成されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、制御部330が有する機能毎に複数の制御部から構成してもよい。制御部330は、DSP320を介して積層型圧電素子261及びスピーカ240に音信号を印加する。音信号は、内部メモリに記憶された音楽データに基づくものでもよいし、放送信号に含まれるものであってもよい。
【0121】
制御部330は、検出部270が検出した圧電振動部260と載置面290との接触状態に応じて、積層型圧電素子261及びスピーカ240に印加する音信号を制御する。例えば、検出部270が圧電振動部260と載置面290とが接触していることを検出した場合には、制御部330は、積層型圧電素子261及びスピーカ240の双方に音信号を印加する。この場合、圧電振動部260とスピーカ240とは、同時に駆動される。一方、検出部270が圧電振動部260と載置面290とが接触していないことを検出した場合には、制御部330は、積層型圧電素子261に音信号を印加せず、スピーカ240のみに音信号を印加する。
【0122】
図25は、積層型圧電素子261及びスピーカ240に音信号を印加する制御部330の処理を示すフローチャートである。まず、制御部330は、印加する音信号が存在するか否かを確認する(ステップS201)。印加する音信号が存在しない場合(ステップS201のNo)、制御部330は、積層型圧電素子261及びスピーカ240に音信号を印加することなく、このフローを終了する。印加する音信号が存在する場合(ステップS201のYes)、制御部330は、スピーカ240へ音信号を印加することを決定する(ステップS202)。次に、制御部330は、検出部270が圧電振動部260と載置面290との接触を検出しているか否かを確認する(ステップS203)。検出部270が圧電振動部260と載置面290との接触を検出していない場合(ステップS203のNo)、制御部330は、音信号を積層型圧電素子261に印加することなく、スピーカ240のみに音信号を印加する(ステップS207)。この場合、載置面290から音は発生せず、スピーカ240から音が発生する。
【0123】
一方、検出部270が圧電振動部260と載置面290との接触を検出している場合(ステップS203のYes)、制御部330は、積層型圧電素子261へ音信号を印加することを決定する(ステップS204)。そして、制御部330は、音の周波数特性に関する情報を取得する(ステップS205)。音の周波数特性に関する情報とは、例えば、記憶部340に格納されたスピーカ240から発生される音の周波数特性に関する情報である。制御部330は、取得した情報に基づき、例えば積層型圧電素子261に印加する音信号を制御して(ステップS206)、積層型圧電素子261及びスピーカ240に音信号を印加する(ステップS207)。ステップS206において制御部330が行う音信号の制御の詳細については後述する。このようにして、載置面290とスピーカ240との双方から音が発生する。制御部330は、テレビ210が起動されているときに、図25の一連の動作を繰り返すことにより、圧電振動部260と載置面290との接触状態に基づいて、スピーカ240と圧電素子261とに印加する音信号を制御する。
【0124】
次に、ステップS206で制御部330が行う音信号の制御について説明する。制御部330は、記憶部340から取得したスピーカ240の周波数特性に係る情報に基づき音信号の制御を行う。図26Aの領域400は、記憶部340が格納しているスピーカ240の周波数特性の一例を示す。図26Aを参照すると、従来のダイナミックスピーカの一般的な傾向として見られるように、スピーカ240の周波数特性は、低周波数帯において音圧が低くなっている。そのため、スピーカ240のみを使用して音を発生させる場合、テレビ210を視聴するユーザには、低音が聞き取りにくい状態となっている。特に周波数f1以下の周波数帯では音圧が0となっており、スピーカ240では周波数f1以下の音を発生できない。また、スピーカ240の周波数特性は、周波数f3(>f1)付近を頂点とする上に凸の曲線を描いている。つまり、スピーカ240のみで音を発生させると、周波数f3付近の音は強く発生され、周波数f3より周波数が高く及び低くなるに従い、音は弱く発生される。
【0125】
制御部330は、ステップS206において、スピーカ240の周波数特性の音圧の不足を補うように圧電素子261に印加する音信号を制御する。周波数特性の音圧の不足を補うとは、例えば、音圧が低い周波数帯における音圧を上昇させ該周波数帯における音を聞こえやすくしたり、全周波数帯における音圧を上昇させて全体の音量を上昇させたり、また、特定の周波数帯の音圧を上昇させることにより該周波数帯における音を強調したりすることをいう。制御部330は、例えば、音圧の不足を補うことにより、図26Aの領域410のような周波数特性を示すように、圧電素子261に印加する音信号を制御する。制御部330は、このようにして制御した音信号をステップS207において圧電素子261に印加する。このように音信号を制御することにより、低周波数帯における音圧が上昇する。また、周波数f2(f1<f2<f3)から周波数f4(>f3)の周波数帯においては音圧がほぼ一定となり、テレビ210から発生する周波数ごとの音の強さの差が小さくなる。
【0126】
制御部330は、ステップS205において、記録部280が記録した接触面から発生する音の周波数特性に関する情報を取得して、ステップS206において、この取得した情報に基づいてスピーカ240に印加する音信号を制御するように構成することもできる。この場合、テレビ210を載置面290に載置後、実際の使用に先立って、制御部330は、圧電素子261に音信号として一定レベルの純音スイープ信号を印加し、圧電素子261を振動させることによって接触面から音を発生させる。発生した音の周波数特性は記録部280のマイク281により取得され、メモリ部282に記録される。その後、実際の使用に当たって、制御部330は、記録された周波数特性に関する情報を取得し、この情報に基づきスピーカ240に印加する音信号の制御を行う。本実施形態におけるテレビ210のように、載置面290に載置した後、他の載置面へ移動させることが想定されにくい画像表示装置においては、周波数特性を一度メモリ部282に記録させた後、制御部330は、この記録された周波数特性を繰り返し取得することができる。一方、例えば、デジタルフォトフレームのように、載置面290が頻繁に変化することが想定される画像表示装置においては、ステップS204において圧電素子261への音信号の印加が決定される度に、周波数特性をマイク281から取得し、メモリ部282に記録するように構成することができる。この場合、制御部330は、最後にメモリ部282に記録された周波数特性を取得して、取得した周波数特性に関する情報に基づいて、スピーカ240に印加する音信号の制御を行う。
【0127】
図26Bの領域420は、記録部280が記録した接触面から発生する音の周波数特性の一例を示す。この記録した周波数特性に対し、制御部330は、例えば、音圧の不足を補うことにより、図26Bの領域430で示すような周波数特性が得られるように、スピーカ240に印加する音信号を制御する。制御部330は、このようにして制御した音信号をステップS207においてスピーカ240に印加する。制御部330は、所望の周波数特性の音圧が得られるように、圧電素子261に印加する音信号とスピーカ240に印加する音信号との双方を制御してもよい。
【0128】
DSP320は、制御部330からのデジタル信号に対して、イコライジング処理、D/A変換処理、昇圧処理、フィルタ処理等の所要の信号処理を行って、スピーカ240及び圧電素子261に所要の音信号を印加する。
【0129】
積層型圧電素子261に印加する再生音信号の最大電圧は、例えば10Vpp〜50Vppとすることができるが、かかる範囲に限定されず、テレビ210の重量やスピーカ240及び積層型圧電素子261の性能に応じて適宜調整可能である。積層型圧電素子261に印加される音信号は、直流電圧がバイアスされてもよく、そのバイアス電圧を中心に最大電圧が設定されてもよい。
【0130】
積層型圧電素子261に限らず、圧電素子は、一般に高周波ほど電力損失が大きい。そのため、DSP320による積層型圧電素子261への音信号のフィルタ処理は、10kHz〜50kHz程度以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰又はカットする周波数特性、あるいは漸次に又は段階的に減衰率が高くなる周波数特性を有するように設定される。例えば、積層型圧電素子261は、図8と同様に、カットオフ周波数が約20kHzの周波数特性を有する。このように高周波成分を減衰又はカットすることにより、消費電力を抑制できると共に、積層型圧電素子261の発熱を抑制することができる。
【0131】
次に、図27を用いて、圧電振動部260及び支持部250の配置について説明する。図27は、テレビ210の使用状態を示すものであり、テレビ210が机等の水平な載置面290上に載置された様子を示す。図27に示すように、テレビ210は、圧電振動部260及び支持部250によって載置面290上に支持される。点Gは、テレビ210の重心である。図27において、支持部250は、最下端部2501を有する。最下端部2501は、支持部250のうち、筐体220が底面220a側を下方にして机等の水平な載置面290上に載置されたとき載置面290と当接する箇所である。
【0132】
圧電振動部260は、最下端部2601を有する。最下端部2601は、圧電振動部260のうち、筐体220が底面220a側を下方にして机等の水平な載置面290上に載置されたとき載置面290と当接する箇所である。最下端部2601は、例えばキャップ263の先端部である。
【0133】
テレビ210は、最下端部2104を有する。最下端部2104は、テレビ210のうち、テレビ210が底面220a側を下方にして机等の水平な載置面290上に載置されたときに、圧電振動部260が存在しないと仮定した場合に載置面290と当接する箇所である。テレビ210の最下端部2104は、例えば筐体220の角部であるが、これに限られない。底面220aに、底面220aから突出する突出部が設けられている場合には、その突出部がテレビ210の最下端部2104となってもよい。
【0134】
図27において、点線L1は、テレビ210が底面220a側を下方にして机等の水平な載置面290上に載置されたとき、テレビ210の重心Gを通り載置面290に垂直な線(仮想の線)である。一点鎖線Iは、圧電振動部260が存在しないと仮定した場合に、支持部250の最下端部2501とテレビ210の最下端部2104とを結ぶ線(仮想の線)である。
【0135】
図27において、領域R1は、テレビ210において点線L1によって区切られる一方側の領域である。領域R2は、テレビ210において点線L1によって区切られる他方側の領域である。支持部250は、領域R1側において載置面290と接触する。圧電振動部260を有する筐体220の底面220aは、領域R2側に位置する。
【0136】
圧電振動部260は、領域R2側において、点線L1にできるだけ近い位置に設けられることが好ましい。圧電振動部260を有する筺体220は、できるだけ載置面290に対して垂直に近くなるように支持されていることが好ましい。これにより、圧電振動部260にかかる荷重が、圧電振動部260が領域R2側において点線L1から離間した位置に設けられる場合に比べて、大きくなる。
【0137】
支持部250は、領域R1側において、点線L1からできるだけ遠い位置に設けられることが好ましい。これにより、圧電振動部260を点線L1にできるだけ近い位置に設けた場合にも、支持部250と圧電振動部260との間の距離が十分確保され、テレビ210を安定して載置面290に載置することができる。
【0138】
圧電振動部260の最下端部2601は、積層型圧電素子261に電圧が印加されず積層型圧電素子261が伸縮しない状態から最も伸びたとき或いは積層型圧電素子261の最大振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面290側に位置するとよい。すなわち、最下端部2601は、積層型圧電素子261に電圧が印加されず積層型圧電素子261が伸縮しない状態から最も伸びたとき或いは積層型圧電素子261の最大振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面290側に突出しているとよい。これにより、圧電振動部260により載置面290を適切に振動させることができる。
【0139】
圧電振動部260の最下端部2601は、積層型圧電素子261に電圧が印加されず積層型圧電素子261が伸縮しない状態から積層型圧電素子261が最も縮んだとき或いは積層型圧電素子261の最小振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面290側に位置するとよい。すなわち、最下端部2601は、積層型圧電素子261に電圧が印加されず積層型圧電素子261が伸縮しない状態から積層型圧電素子261が最も縮んだとき積層型圧電素子261の最小振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面290側に突出しているとよい。これにより、テレビ210の最下端部2104が載置面290に接触しにくくなり、例えば、筐体220の塗装の種類によっては、塗装が剥がれにくくなる。また、最下端部2104と載置面290との間で異音が発生しにくくなる。
【0140】
図28A、図28B及び図28Cは、本実施の形態に係るテレビ210による音発生の動作を説明するための概略図である。テレビ210の圧電振動部260により、載置面290から音を発生させる場合、テレビ210は、図28Aに示すように、筐体220の底面220a側を下方にして、圧電振動部260のキャップ263及び支持部250が机等の載置面(接触面)290に接触するように載置される。これにより、圧電振動部260には、テレビ210の重量が荷重として与えられる。図28Aに示す状態では、積層型圧電素子261は、電圧が印加されていないため、伸縮しない。
【0141】
その状態で、圧電振動部260の積層型圧電素子261が再生音信号により駆動されると、積層型圧電素子261は、図28B及び図28Cに示すように、支持部250の載置面(接触面)290への接触部分を支点として、キャップ263が載置面(接触面)290から離間することなく、再生音信号に応じて伸縮振動する。積層型圧電素子261の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差は、例えば0.05μm〜50μmである。これにより、積層型圧電素子261の伸縮振動がキャップ263を通して載置面290に伝達されて載置面290が振動し、載置面290が振動スピーカとして機能して載置面290から音が発生する。積層型圧電素子261の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差が0.05μm未満だと、載置面290を適切に振動させられないおそれがあり、一方、50μmを超えると、振動が大きくなりテレビ210ががたつくおそれがある。
【0142】
上述したように、キャップ263の先端部は、積層型圧電素子261が最も伸びたときに、圧電振動部260が存在しないと仮定した場合に、支持部250の最下端部2501とテレビ210の最下端部2104とを結ぶ線(図27の一点鎖線I)よりも載置面290側に位置するとよい。また、キャップ263の先端部は、積層型圧電素子261が最も縮んだときに、上記仮想線よりも載置面290側に位置するとよい。
【0143】
また、図23に示す底面220aとキャップ263の対向面263cとの間の距離dは、積層型圧電素子261に電圧が印加されておらず、積層型圧電素子261が伸縮しない状態から最も縮んだ状態となったときの変位量よりも長いとよい。これにより、積層型圧電素子261が最も縮んだ状態(図28Cに示す状態)でも、筐体220の底面220aとキャップ263とが接触しにくくできる。したがって、キャップ263が圧電素子261から脱落しにくくなる。
【0144】
圧電振動部260の底面220aにおける配置箇所、積層型圧電素子261の積層方向の長さ、キャップ263の寸法等は、上記の条件を満たすように適宜決定される。
【0145】
本実施の形態に係る画像表示装置によれば、圧電素子を振動源として利用し、載置面(接触面)290から音を発生させているため、ダイナミックスピーカのみから音を発生する同一の体積及び重量の従来の画像表示装置と比較して、良好な周波数特性の音を発生することができる。また、圧電素子により小型のダイナミックスピーカによっては良好な周波数特性が得にくい低周波数帯の音が再生可能となるため、画像表示装置に大型のダイナミックスピーカを設けることなく、画像表示装置の小型化や薄型化を実現することができる。特に、圧電素子のみで良好な周波数特性が得られる場合には、スピーカを設ける必要がなくなるため、画像表示装置を著しく小型化、薄型化することができる。さらに、本実施の形態に係る画像表示装置においては、載置面(接触面)290から音を発生させているため、ダイナミックスピーカのみから音を発生する従来の画像表示装置と比較して、音の拡散性が高い。そのため、従来の画像表示装置では、スピーカの正面に位置するユーザと比較して正面に位置しないユーザには、音が届きにくくなっていたが、本実施の形態に係る画像表示装置は、ユーザの位置に関らず均質な音を発生することができる。
【0146】
また、本実施の形態に係る画像表示装置では、圧電素子として、スタックタイプの積層型圧電素子261を用いて、再生音信号により積層方向に沿って伸縮振動させ、その伸縮振動を載置面(接触面)290に伝達するので、載置面(接触面)290に対する伸縮方向(変形方向)の振動伝達効率が良く、載置面(接触面)290を効率良く振動させることができる。しかも、キャップ263を介して積層型圧電素子261を載置面(接触面)290に接触させるので、積層型圧電素子261の破損も防止できる。また、テレビ210の使用時に、圧電振動部260のキャップ263を載置面(接触面)290に接触させると、キャップ263にテレビ210の重量が荷重としてかかるので、キャップ263を載置面(接触面)290に確実に接触させて、圧電振動部260の伸縮振動を載置面(接触面)290に効率良く伝達することができる。
【0147】
また、本実施の形態に係る画像表示装置は、主として積層型圧電素子の振動を直接的に接触面(載置面)に伝達させることができるため、積層型圧電素子の振動を他の弾性体に伝える従来技術と異なり、音を発生させる際に他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数に依存することがない。なお、他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数は、他の弾性体が圧電素子により変形させられてから再度変形可能な状態に戻るまでの時間のうち最も短い時間の逆数となる。このことを考慮すると、本実施の形態に係る画像表示装置は、圧電素子の変形により湾曲変形をしない程度の剛性(曲げ強度)を有するものであるとよい。
【0148】
(第7実施の形態)
図29A及び図29Bは、本発明の第7実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す正面図及び側面図である。本実施の形態に係る画像表示装置はいわゆる据え置き型のテレビ210である。以下、第6実施の形態と同じ点については説明を省略し、異なる点について説明を行う。
【0149】
図29に示すように、筐体220は、その背面に可動部251を介して支持部250が取り付けられている。筐体220の傾斜角度は、可動部251により調整可能に設けられている。支持部250は、載置面(接触面)290と接触する平板状部材252と、筐体220を支える柱状部材253とにより構成される。平板状部材252は、底面252aに弾性部材254を備えていてもよい。弾性部材254は、例えばゴム、シリコーン、ポリウレタン等から成る。
【0150】
本実施形態に係るテレビ210は、平板状部材252の底面252a側に、圧電振動部260を収納保持する保持部300を備える。保持部300は、底面252aに対してほぼ垂直方向に沿って延在し、底面252aに開口する一様な幅を有するスリット301を有する。圧電振動部260に十分な荷重がかかるように、圧電振動部260は底面252aにおいて、テレビ210の重心を通り載置面290に垂直な線に近い場所に配置されることが好ましく、例えばテレビ210の重心を通り載置面290に垂直な線上に配置されることが好ましい。
【0151】
弾性部材254は、平板状部材252が、底面252a側を下方にして机等の水平な載置面290上に載置されると、可動部251及び支持部250を含むテレビ210の重量が荷重として与えられ、弾性変形する。すなわち、弾性部材254は、テレビ210の重量によって載置面290と垂直な方向に縮む。積層型圧電素子261に電圧が印加されず積層型圧電素子261が伸縮しない状態における弾性部材254の弾性変形量は、積層型圧電素子261の、電圧が印加されず伸縮しない状態から最も伸びたときの変位量よりも大きいとよい。これにより、積層型圧電素子261が最も伸びた時に弾性部材254が載置面290から離間しにくくなり、テレビ210が安定して載置面90に載置される。
【0152】
(第8実施の形態)
図30は、本発明の第8実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す側面図である。本実施の形態に係る画像表示装置はいわゆる壁掛け型のテレビ210である。以下、第6実施の形態と同じ点については説明を省略し、異なる点について説明を行う。
【0153】
図30に示されるテレビ210は、筐体220の背面220bの上部にフック係合用の溝224有し、該溝224を壁面291に取り付けられたフック255に掛けることにより、テレビ210が壁面291に保持される。また、筐体220の背面220b側には、圧電振動部260を収納保持する保持部300を備える。保持部300は、テレビ210の厚み方向に沿って延在し、筐体220の背面220bに開口する一様な幅を有するスリット301を有する。
【0154】
圧電振動部260の振動を壁面(接触面)291に伝え、壁面(接触面)291から音を発生させるためには、テレビ210から圧電振動部260に荷重がかかることが必要である。図31は、壁面(接触面)291がないと仮定した場合のテレビ210の状態を示す側面図である。図31において、テレビ210は溝224においてフック255により保持されるが、壁面(接触面)291がないため、圧電振動部260がキャップ263において壁面291により支持されていない状態である。そのため、図31において、テレビ210は、フック255のみによって保持されている。壁面(接触面)291が存在する場合(図30の場合)に、鉛直線L2と筐体220の背面220bとのなす角をθとし、壁面(接触面)291がないと仮定した場合(図31の場合)に、鉛直線L3と筐体220の背面220bとのなす角をθ´とする。テレビ210の使用時に圧電振動部260に荷重がかかるためには、少なくともθ´は、θよりも大きくなければならず、圧電振動部260により強く荷重をかけるためには、θ´はより大きい角であることが好ましい。圧電振動部260の背面220bにおける配置箇所、積層型圧電素子261の積層方向の長さ、キャップ263の寸法、テレビ210の重心、フック255の取付箇所及び形状等は、上記の条件を満たすように適宜決定される。
【0155】
(第9実施の形態)
図32A、図32B及び図32Cは、本発明の第9実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す外観斜視図、正面図及び側面図である。本実施の形態に係る画像投影装置はいわゆる載置型のプロジェクタ510であり、筐体520と、投影部530と、スピーカ540と、圧電振動部560と、検出部570と、マイク581とを有する。プロジェクタ510は、使用時に机などの水平な載置面590上に載置される。このとき、プロジェクタ510は、圧電振動部560と筐体520の後面底部520bとにより支持され、圧電振動部560に荷重を与える。プロジェクタ510は、後面に、パーソナルコンピュータと接続するUSB端子、信号入力用のビデオ端子やVGA(Video Graphic Array)端子等の各種信号入力端子を備える。筐体520は、外観形状が略直方体形状である。投影部530は、筐体520に保持されている。机は、被接触部材の一例であり、載置面590は、プロジェクタ510が接触する接触面(載置面590)の一例である。
【0156】
投影部530は、スクリーン等の投影面に、画像表示素子の画像を拡大して表示させるための投影レンズである。スピーカ540は、例えば、ダイナミックスピーカやコンデンサスピーカ等の音出力デバイスである。
【0157】
検出部570は、圧電振動部560が載置面590と接触しているか否か、すなわち載置90面(接触面)590と圧電振動部560との接触状態を検出する。検出部570は、第4実施の形態における検出部90と同様に、例えば、赤外線センサ、超音波センサ、近接センサ、メカニカルスイッチ、カメラ、圧力センサ等、圧電振動部560と載置面590との間の接触状態を検出できるデバイスで構成される。検出部570は、圧電振動部560の出力をセンサとして用いることにより、圧電振動部560により構成することもできる。
【0158】
マイク581は、後述するメモリ部とともに圧電振動部560が接触する机等の接触面(載置面590)から発生する音の周波数特性を記録する記録部を構成する。記録部は、接触面から発生する音をマイク581で取得して、メモリ部に記録する。メモリ部は、筐体520内部に配置される。
【0159】
図33は、図32の筐体520の底面側を分解して示す要部の概略斜視図である。筐体520は、本体ケース521と底蓋522とを有する。本体ケース521は、プロジェクタ510の外装カバーであり、例えば、画像投影機構523、冷却機構524、電子回路基板525、電源部526等を内部に備える。画像投影機構523は、光源及び画像表示素子を有する。画像表示素子は、例えばプロジェクタ510がLCD(Liquid-Crystal Display)方式の場合には、液晶が使用され、プロジェクタ510がDLP(Digital Light Processing)方式の場合には、DMD(Digital Micromirror Device)が使用される。電源部526により駆動される光源は、画像表示素子に投影光を発し、投影部530を通してスクリーンに画像を表示する。冷却機構524は、例えば画像投影機構523を冷却する冷却ファンであり、排気口527から排熱する。電子回路基板525は、プロジェクタ510が備える各機構部を制御する。本実施の形態に係るプロジェクタ510は、筐体520の底面側に、圧電振動部560を収納保持する保持部600を備える。圧電振動部560は、筐体における載置面(接触面)590と対向する部位に配置されている。保持部600は、例えばプロジェクタ510の底蓋522のほぼ垂直方向に延在し、筐体520の底蓋側に開口する一様な幅を有するスリット601を有する。また、底蓋522には、圧電振動部560が載置面(接触面)590と接触できるように、孔522aが設けられている。
【0160】
圧電振動部560は、圧電素子561と、Oリング562と、被覆部材である絶縁性のキャップ563とを備え、第1実施の形態で説明した圧電振動部60と同様に構成される。本実施の形態においても、圧電素子561はスタックタイプの積層型圧電素子からなるものとする。
【0161】
積層型圧電素子561は、図34に部分拡大断面図を示すように、第1実施の形態で説明した第1リード接続部及び第2リード接続部を有する一端部側面が、筐体520の保持部600のスリット601に接着剤602(例えば、エポキシ樹脂)を介して固定される。積層型圧電素子561の他端部には、キャップ563が挿入されて、接着剤602により固定される。
【0162】
キャップ563には、積層型圧電素子561に装着された状態で、スリット601内に位置する進入部563aと、筐体520から突出する突出部563bとが形成されており、スリット601内に位置する進入部563aの外周にOリング562が配置される。圧電振動部560は、保持部600に装着され、筐体520に底蓋522が装着された状態で、キャップ563の突出部563bが筐体520の底面520aから突出する。キャップ563の突出部563bは、筐体520の底面520aと対向する面である対向面563cを有する。図34に示すように、積層型圧電素子561に電圧が印加されておらず積層型圧電素子561が伸縮しない状態で、対向面563cは、底面520aから長さdだけ離間している。
【0163】
図35は、本実施の形態に係るプロジェクタ510の要部の機能ブロック図である。プロジェクタ510は、上述した画像投影機構523、投影部530、スピーカ540、検出部570、記録部580及び積層型圧電素子561の他に、信号入力部610、DSP620、制御部630及び記憶部640を備える。画像投影機構523、検出部570、信号入力部610及び記憶部640は、制御部630に接続される。記録部580は、上述したようにマイク581とメモリ部582とを有する。メモリ部582は、制御部630に接続される。投影部530は、画像投影機構523を介して制御部630に接続される。スピーカ540及び積層型圧電素子561は、DSP620を介して制御部630に接続される。DSP620は、制御部630に内蔵させてもよい。メモリ部582及び記憶部640は、一つのメモリで構成してもよい。
【0164】
信号入力部610は、公知の構成からなり、各種信号入力端子から、プロジェクタ510で視聴する映像信号及や音信号等の信号を入力する。制御部630は、プロジェクタ510の全体の動作を制御するプロセッサである。本実施形態において、制御部630は単一の制御部として構成されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、制御部630が有する機能毎に複数の制御部から構成してもよい。制御部630は、DSP620を介して積層型圧電素子661及びスピーカ640に音信号を印加する。音信号は、内部メモリに記憶された音楽データに基づくものでもよいし、入力信号に含まれるものであってもよい。
【0165】
制御部630は、検出部570が検出した圧電振動部560と載置面590との接触状態に応じて、積層型圧電素子561及びスピーカ540に印加する音信号を制御する。例えば、検出部570が圧電振動部560と載置面590とが接触していることを検出した場合には、制御部630は、積層型圧電素子561及びスピーカ540の双方に音信号を印加する。この場合、圧電振動部560とスピーカ540とは、同時に駆動される。一方、検出部570が圧電振動部560と載置面590とが接触していないことを検出した場合には、制御部630は、積層型圧電素子561に音信号を印加せず、スピーカ540のみに音信号を印加する。
【0166】
図36は、積層型圧電素子561及びスピーカ540に音信号を印加する制御部630の処理を示すフローチャートである。まず、制御部630は、印加する音信号が存在するか否かを確認する(ステップS301)。印加する音信号が存在しない場合(ステップS301のNo)、制御部630は、積層型圧電素子561及びスピーカ540に音信号を印加することなく、このフローを終了する。印加する音信号が存在する場合(ステップS301のYes)、制御部630は、スピーカ540へ音信号を印加することを決定する(ステップS302)。次に、制御部630は、検出部570が圧電振動部560と載置面590との接触を検出しているか否かを確認する(ステップS303)。検出部570が圧電振動部560と載置面590との接触を検出していない場合(ステップS303のNo)、制御部630は、音信号を積層型圧電素子561に印加することなく、スピーカ540のみに音信号を印加する(ステップS307)。この場合、載置面590から音は発生せず、スピーカ540から音が発生する。
【0167】
一方、検出部570が圧電振動部560と載置面590との接触を検出している場合(ステップS303のYes)、制御部630は、積層型圧電素子561へ音信号を印加することを決定する(ステップS304)。そして、制御部630は、音の周波数特性に関する情報を取得する(ステップS305)。音の周波数特性に関する情報とは、例えば、記憶部640に格納されたスピーカ540から発生される音の周波数特性に関する情報である。制御部630は、取得した情報に基づき、例えば積層型圧電素子561に印加する音信号を制御して(ステップS306)、積層型圧電素子561及びスピーカ540に音信号を印加する(ステップS307)。ステップS306において制御部630が行う音信号の制御の詳細については後述する。このようにして、載置面590とスピーカ540との双方から音が発生する。制御部630は、プロジェクタ510が起動されているときに、図36の一連の動作を繰り返すことにより、圧電振動部560と載置面590との接触状態に基づいて、スピーカ540と圧電素子561とに印加する音信号を制御する。
【0168】
次に、ステップS306で制御部630が行う音信号の制御について説明する。制御部630は、記憶部640から取得したスピーカ540の周波数特性に係る情報に基づき音信号の制御を行う。図37Aの領域700は、記憶部640が格納しているスピーカ540の周波数特性の一例を示す。図37Aを参照すると、従来のダイナミックスピーカの一般的な傾向として見られるように、スピーカ540の周波数特性は、低周波数帯において音圧が低くなっている。そのため、スピーカ540のみを使用して音を発生させる場合、プロジェクタ510は表示する画像を視聴するユーザには、低音が聞き取りにくい状態となっている。特に周波数f1以下の周波数帯では音圧が0となっており、スピーカ540では周波数f1以下の音を発生できない。また、スピーカ540の周波数特性を参照すると、周波数f3(>f1)付近を頂点とする上に凸の曲線を描いている。つまり、スピーカ540のみで音を発生させると、周波数f3付近の音は強く発生され、周波数f3より周波数が高く及び低くなるに従い、音は弱く発生される。
【0169】
制御部630は、ステップS306において、スピーカ540の周波数特性の音圧の不足を補うように圧電素子561に印加する音信号を制御する。周波数特性の音圧の不足を補うとは、例えば、音圧が低い周波数帯における音圧を上昇させ該周波数帯における音を聞こえやすくしたり、全周波数帯における音圧を上昇させて全体の音量を上昇させたり、また、特定の周波数帯の音圧を上昇させることにより該周波数帯における音を強調したりすることをいう。制御部630は、例えば、音圧の不足を補うことにより、図37Aの領域710のような周波数特性を示すように、圧電素子561に印加する音信号を制御する。制御部630は、このようにして制御した音信号をステップS307において圧電素子561に印加する。このように音信号を制御することにより、低周波数帯における音圧が上昇する。また、周波数f2(f1<f2<f3)から周波数f4(>f3)の周波数帯においては音圧がほぼ一定となり、プロジェクタ510から発生する周波数ごとの音の強さの差が小さくなる。
【0170】
制御部630は、ステップS305において、記録部580が記録した接触面から発生する音の周波数特性に関する情報を取得して、ステップS306において、この取得した情報に基づいてスピーカ540に印加する音信号を制御するように構成することもできる。この場合、プロジェクタ510を載置面590に載置後、実際の使用に先立って、制御部630は、圧電素子561に音信号として一定レベルの純音スイープ信号を印加し、圧電素子561を振動させることによって接触面から音を発生させる。発生した音の周波数特性は記録部580のマイク581により取得され、メモリ部582に記録される。その後、実際の使用に当たって、制御部630は、記録された周波数特性に関する情報を取得し、この情報に基づきスピーカ540に印加する音信号の制御を行う。
【0171】
図37Bの領域720は、記録部580が記録した接触面から発生する音の周波数特性の一例を示す。この記録した周波数特性に対し、制御部630は、例えば、音圧の不足を補うことにより、図37Bの領域730で示すような周波数特性が得られるように、スピーカ540に印加する音信号を制御する。制御部630は、このようにして制御した音信号をステップS307においてスピーカ540に印加する。制御部630は、所望の周波数特性の音圧が得られるように、圧電素子561に印加する音信号とスピーカ540に印加する音信号との双方を制御してもよい。
【0172】
DSP620は、制御部630からのデジタル信号に対して、イコライジング処理、D/A変換処理、昇圧処理、フィルタ処理等の所要の信号処理を行って、スピーカ540及び圧電素子561に所要の音信号を印加する。
【0173】
積層型圧電素子561に印加する再生音信号の最大電圧は、例えば10Vpp〜50Vppとすることができるが、かかる範囲に限定されず、プロジェクタ510の重量やスピーカ540及び積層型圧電素子561の性能に応じて適宜調整可能である。積層型圧電素子561に印加される音信号は、直流電圧がバイアスされてもよく、そのバイアス電圧を中心に最大電圧が設定されてもよい。
【0174】
DSP620による積層型圧電素子561への音信号のフィルタ処理は、10kHz〜50kHz程度以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰又はカットする周波数特性、あるいは漸次に又は段階的に減衰率が高くなる周波数特性を有するように設定される。例えば、積層型圧電素子561は、図8と同様に、カットオフ周波数が約20kHzの周波数特性を有する。このように高周波成分を減衰又はカットすることにより、消費電力を抑制できると共に、積層型圧電素子561の発熱を抑制することができる。
【0175】
次に、図38を用いて、圧電振動部560の配置について説明する。図38は、プロジェクタ510の使用状態を示すものであり、プロジェクタ510が机等の水平な載置面590上に載置された様子を示す。図38に示すように、プロジェクタ510は、圧電振動部560及び筐体520の後面底部520bによって載置面590上に支持される。点Gは、プロジェクタ510の重心である。図38において、圧電振動部560は、最下端部5601を有する。最下端部5601は、圧電振動部560のうち、筐体520が底面520a側を下方にして机等の水平な載置面590上に載置されたとき載置面590と当接する箇所である。最下端部5601は、例えばキャップ563の先端部である。
【0176】
図38において、点線L1は、プロジェクタ510が底面520a側を下方にして机等の水平な載置面590上に載置されたとき、プロジェクタ510の重心Gを通り載置面590に垂直な線(仮想の線)である。領域R1は、プロジェクタ510において点線L1によって区切られる後方側の領域である。領域R2は、プロジェクタ510において点線L1によって区切られる前方側の領域である。後面底部520aは、領域R1側において載置面590と接触する。圧電振動部560は、底面520aにおいて、領域R2側に設けられる。
【0177】
圧電振動部560は、底面520aの領域R2側において、点線L1から所定の距離以内に設けられることが好ましく、点線L1にできるだけ近い位置に設けられることがより好ましい。所定の距離とは、圧電振動部560が点線L1上に設けられる場合に載置面(接触面)590から発生する音の音圧と比較して、音圧の低下が5%以内である距離(第1の距離)とすることが好ましい。これにより、圧電振動部560にかかる荷重が、圧電振動部560が底面520aの領域R2側において点線L1から離間した位置に設けられる場合に比べて、大きくなる。所定の距離は、音圧が強い場合には、音圧の低下が10%以内である距離(第2の距離)とすることができ、音圧が十分に強い場合には、音圧の低下が20%以内である距離(第3の距離)とすることができる。
【0178】
後面底部520bは、領域R1側において、点線Lからできるだけ遠い位置に設けられることが好ましい。すなわち、重心Gはプロジェクタ10のより前方にあることが好ましい。これにより、圧電振動部560を点線L1にできるだけ近い位置に設けた場合にも、後面底部520bと圧電振動部560との間の距離が十分確保され、プロジェクタ510を安定して載置面590に載置することができるため、投影画像がより安定して表示される。
【0179】
図39A、図39B及び図39Cは、本実施の形態に係るプロジェクタ510による音発生の動作を説明するための概略図である。プロジェクタ510の圧電振動部560により、載置面590から音を発生させる場合、プロジェクタ510は、図39Aに示すように、筐体520の底面520a側を下方にして、圧電振動部560のキャップ563及び後面底部520bが机等の載置面(接触面)590に接触するように載置される。これにより、圧電振動部560には、プロジェクタ510の重量が荷重として与えられる。図39Aに示す状態では、積層型圧電素子561は、電圧が印加されていないため、伸縮しない。
【0180】
その状態で、圧電振動部560の積層型圧電素子561が再生音信号により駆動されると、積層型圧電素子561は、図39B及び図39Cに示すように、後面底部520bを支点として、キャップ563が載置面(接触面)590から離間することなく、再生音信号に応じて伸縮振動する。積層型圧電素子561の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差は、例えば0.05μm〜50μmである。これにより、積層型圧電素子561の伸縮振動がキャップ563を通して載置面590に伝達されて載置面590が振動し、載置面590が振動スピーカとして機能して載置面590から音が発生する。積層型圧電素子561の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差が0.05μm未満だと、載置面590を適切に振動させられないおそれがあり、一方、50μmを超えると、振動が大きくなりプロジェクタ510ががたつくおそれがある。
【0181】
図34に示す底面520aとキャップ563の対向面563cとの間の距離dは、積層型圧電素子561に電圧が印加されておらず、積層型圧電素子561が伸縮しない状態から最も縮んだ状態となったときの変位量よりも長いとよい。これにより、積層型圧電素子561が最も縮んだ状態(図39Cに示す状態)でも、筐体520の底面520aとキャップ563とが接触しにくくできる。したがって、キャップ563が圧電素子561から脱落しにくくなる。
【0182】
圧電振動部560の底面520aにおける配置箇所、積層型圧電素子561の積層方向の長さ、キャップ563の寸法等は、上記の条件を満たすように適宜決定される。
【0183】
本実施の形態に係る画像投影装置によれば、圧電素子を振動源として利用し、載置面(接触面)590から音を発生させているため、ダイナミックスピーカのみから音を発生する同一の体積及び重量の従来の画像投影装置と比較して、良好な周波数特性の音を発生することができる。また、圧電素子により小型のダイナミックスピーカによっては良好な周波数特性が得にくい低周波数帯の音が再生可能となるため、画像投影装置に大型のダイナミックスピーカを設けることなく、画像投影装置の小型化や薄型化を実現することができる。特に、圧電素子のみで良好な周波数特性が得られる場合には、スピーカを設ける必要がなくなるため、画像投影装置を著しく小型化、薄型化することができる。さらに、本実施の形態に係る画像投影装置においては、載置面(接触面)590から音を発生させているため、ダイナミックスピーカのみから音を発生する従来の画像投影装置と比較して、音の拡散性が高い。そのため、従来の画像投影装置では、スピーカの正面に位置するユーザと比較して正面に位置しないユーザには、音が届きにくくなっていたが、本実施の形態に係る画像投影装置は、ユーザの位置に関らず均質な音を発生することができる。
【0184】
また、本実施の形態に係る画像投影装置では、圧電素子として、スタックタイプの積層型圧電素子561を用いて、再生音信号により積層方向に沿って伸縮振動させ、その伸縮振動を載置面(接触面)590に伝達するので、載置面(接触面)590に対する伸縮方向(変形方向)の振動伝達効率が良く、載置面(接触面)590を効率良く振動させることができる。しかも、キャップ563を介して積層型圧電素子561を載置面(接触面)590に接触させるので、積層型圧電素子561の破損も防止できる。また、プロジェクタ510の使用時に、圧電振動部560のキャップ563を載置面(接触面)590に接触させると、キャップ563にプロジェクタ510の重量が荷重としてかかるので、キャップ563を載置面(接触面)590に確実に接触させて、圧電振動部560の伸縮振動を載置面(接触面)590に効率良く伝達することができる。
【0185】
また、本実施の形態に係る画像投影装置は、主として積層型圧電素子の振動を直接的に接触面(載置面)に伝達させることができるため、積層型圧電素子の振動を他の弾性体に伝える従来技術と異なり、音を発生させる際に他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数に依存することがない。なお、他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数は、他の弾性体が圧電素子により変形させられてから再度変形可能な状態に戻るまでの時間のうち最も短い時間の逆数となる。このことを考慮すると、本実施の形態に係る画像投影装置は、圧電素子の変形により湾曲変形をしない程度の剛性(曲げ強度)を有するものであるとよい。
【0186】
(第10実施の形態)
図40A、図40B及び図40Cは、本発明の第10実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す外観斜視図、正面図及び側面図である。本実施の形態に係る画像投影装置は、第9実施の形態と同様のいわゆる載置型のプロジェクタ510である。以下、第9実施の形態と同じ点については説明を省略し、異なる点について説明を行う。
【0187】
図40に示すように、筐体520は、投影面が位置する側である前方側に2つの前方支持部550を、その反対の後方側に2つの後方支持部551を有する。前方支持部550及び後方支持部551は載置面590と接触し、筐体520を支持している。筐体520の傾斜角度は、前方支持部550の高さを調節することにより調整可能に設けられている。前方支持部550及び後方支持部551は、底面に弾性部材を備えていてもよい。弾性部材は、例えばゴム、シリコーン、ポリウレタン等から成る。本実施形態では前方支持部550が2つ、後方支持部551が2つの構成を示したが、これに限ることなく、前方支持部550が1つ、後方支持部551が2つ、あるいは、前方支持部550が2つ、後方支持部551が1つの構成でもよい。
【0188】
本実施形態に係るプロジェクタ510は、後方支持部551の底面側に、圧電振動部560を収納保持する保持部600を備える。圧電振動部560は、2つの後方支持部551の一方のみが備えてもよく、また、2つの後方支持部551の双方が備えてもよい。保持部600は、底面に対してほぼ垂直方向に沿って延在し、底面に開口する一様な幅を有するスリット601を有する。
【0189】
弾性部材は、プロジェクタ510が、底面520a側を下方にして机等の水平な載置面590上に載置されると、プロジェクタ510の重量が荷重として与えられ、弾性変形する。すなわち、弾性部材は、プロジェクタ510の重量によって載置面590と垂直な方向に縮む。積層型圧電素子561に電圧が印加されず積層型圧電素子561が伸縮しない状態における弾性部材の弾性変形量は、積層型圧電素子561の、電圧が印加されず伸縮しない状態から最も伸びたときの変位量よりも大きいとよい。これにより、積層型圧電素子561が最も伸びた時に弾性部材が載置面590から離間しにくくなり、プロジェクタ510が安定して載置面90に載置される。
【0190】
本実施形態において、圧電振動部560は、前方支持部550の底面側に配置することもできるが、投影画像のぶれを抑えるために、後方支持部551に配置することが好ましい。ここで、圧電振動部60を前方支持部50よりも後方支持部51に配置する方が投影画像のぶれが小さくなる理由を、図41を用いて説明する。図41において、画像が表示される投影面の位置をS、前方支持部550の位置をF、後方支持部551の位置をBとして示している。位置Fは、位置Sと位置Bとの間に位置する。圧電振動部560の振動によるプロジェクタ510の振動振幅をaとする。図41においては、投影画像のぶれを同一方向に示すために、圧電振動部560を前方支持部550及び後方支持部551にそれぞれ配置した場合における振動の方向を、互いに逆方向に示している。すなわち、図41では、圧電振動部560が振動していない場合の基準位置800に対して、前方支持部550は圧電素子561が伸びて基準位置800から振幅aだけ上方に変位した場合を、後方支持部551は圧電素子61が縮んで基準位置800から振幅aだけ下方に変位した場合を示している。圧電振動部560を前方支持部550に配置した場合、投影画像は、後方支持部551を支点として上方に高さHだけ変位する。これに対し、圧電振動部560を後方支持部551に配置した場合、投影画像は、前方支持部550を支点として上方に高さhだけ変位する。図41から明らかなように、支持部に同一の振幅aの変位があった場合、前方支持部550に圧電振動部560を配置した場合の投影画像の変位Hは、後方支持部551に圧電振動部560を配置した場合の変位hよりも大きい。そのため、圧電振動部560を前方支持部550ではなく、後方支持部551に配置する方が、投影画像のぶれが小さくなり、画像が見やすい。
【0191】
(第11実施の形態)
図42は、本発明の第11実施の形態に係る画像投影装置の概略構成を示す側面図である。本実施の形態に係る画像投影装置はいわゆる壁掛け型のプロジェクタ510である。以下、第9実施の形態と同じ点については説明を省略し、異なる点について説明を行う。
【0192】
図42に示されるプロジェクタ510は、筐体520の上部に、プロジェクタ510の前方に向かって延びるアーム形状の支持部552を有する。支持部552の先端部は、鉤形状となっており、該先端部を例えばホワイトボード等の壁面591に取り付けることにより、プロジェクタ510が壁面591に保持される。支持部552における壁面591との接触部位には、圧電振動部560を収納保持する保持部600を備える。保持部600は、プロジェクタ510の使用時に壁面591に垂直な方向に沿って延在し、支持部552における壁面591との接触部位に開口する一様な幅を有するスリット601を有する。支持部552でプロジェクタ510を支持することにより、プロジェクタ510の荷重が支持部552を通じて圧電素子部560にかかり、壁面(接触面)591から音が発生する。これにより、ホワイトボード等の壁面を視認しているユーザにたいして、当該視認している壁面から音声を聞かせることができるため、所謂、表示パネルから音声を出力するパネルスピーカと同様の臨場感を生じさせることができる。
【0193】
本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記第1〜5実施の形態において、圧電振動部60を保持部100に対して固定する構造は、図5に示すものに限られない。例えば、図43A〜図43Cに示すように、圧電振動部60を保持部100に保持してもよい。図43Aに示す保持部100は、底面20bに開口する幅広のスリット101aと、該スリット101aに連続する幅狭のスリット101bとを有する。積層型圧電素子61は、一端部が幅狭のスリット101bに配置されて側面が接着剤102を介してスリット101bに固定される。幅広のスリット101aには、積層型圧電素子61との隙間に、積層型圧電素子61の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤103が充填される。このように圧電振動部60を保持部100に保持すれば、Oリング等の防水パッキンを用いることなく、音声装置10をより確実に防水することができる。また、積層型圧電素子61の底面20bから突出する部分に絶縁性のキャップを被せることにより、積層型圧電素子61の絶縁も確実に行うことができる。
【0194】
図43Bに示す保持部100は、底面20bに向けて拡開するテーパ状スリット101cと、該テーパ状スリット101cに連続する幅狭のスリット101dとを有する。積層型圧電素子61は、一端部が幅狭のスリット101dに配置されて側面が接着剤102を介してスリット101dに固定される。テーパ状スリット101cには、積層型圧電素子61との隙間に、積層型圧電素子61の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤103が充填される。このように構成すれば、図43Aの保持部100と同様の効果が得られる他、テーパ状スリット101cを有しているので、積層型圧電素子61の保持部100への組み付けが容易にできる利点がある。
【0195】
図43Cに示す保持部100は、一様な幅のスリット101を有するが、積層型圧電素子61は、一端部側の端面が接着剤102を介してスリット101に固定されている。スリット101内で積層型圧電素子61の適宜の箇所には、Oリング62が配置されている。このような積層型圧電素子61の保持態様は、特に、積層型圧電素子61が、図4に示したように、リード線の接続部が側面電極に形成されている場合に、リード線の引き回し等の点で有利となる。
【0196】
また、圧電素子は、上述したスタックタイプの積層型圧電素子に限らず、ユニモルフ、バイモルフあるいは積層型バイモルフ素子を用いてもよい。図44は、バイモルフを用いた場合の要部の概略構成を示す図である。バイモルフ65は、長尺の矩形状をなし、筐体20の底面20bに一方の表面65aが露出して長尺の両端部が保持部100に保持される。保持部100は、バイモルフ65を保持する開口部101eを有し、開口部101eのバイモルフ65の裏面65b側の内面が湾曲して形成される。かかる構成によれば、バイモルフ65が載置面に接触するように筐体20を載置面に載置して、バイモルフ65を音声信号により駆動すると、バイモルフ65が屈曲(湾曲)振動する。これにより、バイモルフ65の振動が載置面(接触面)に伝達されて、載置面(接触面)が振動スピーカとして機能して載置面(接触面)から再生音が発生する。なお、バイモルフ65の表面65aには、ポリウレタン等の被覆層が形成されていてもよい。
【0197】
更に、図7において、信号処理回路121と昇圧回路122との間に、LPF123と同様の特性を有するLPFを設けてもよい。また、図7において、LPF123の機能を信号処理回路121のイコライザ等に持たせて、LPF123を省略してもよい。
【0198】
また、上記第1〜5実施の形態では、被接触部材がテーブルであり、接触面がテーブルの水平な載置面であるとして説明を行ったが、接触面はこれに限定されない。
【0199】
また、例えば第6実施の形態において、圧電振動部260は、支持部250が載置面290と接触する面に配置してもよい。すなわち、圧電振動部260は、支持部250における載置面(接触面)290と対向する部位に配置されてもよい。また、第8実施の形態において、テレビ210は、フック255を使用することなく、ビス止め等により壁面(接触面)291に直接固定されてもよい。さらに、上記第6〜8実施の形態において、スピーカ240、検出部270、記録部280、記憶部340は、適宜、省略してもよい。また、第6実施の形態において、支持部250は、テレビ210の筐体形状によっては、例えば筐体220が箱型形状を有する場合等には、省略してもよい。
【0200】
また、上記第6〜8実施の形態では、画像表示装置がテレビ210であるとして説明したが、画像表示装置はこれに限られない。例えば、パーソナルコンピュータ、液晶モニタ、デジタルフォトフレーム、テレビ電話装置等の、静止画や動画の画像の表示とともに音を発生可能な任意の画像表示装置にて、本発明を実施することができる。
【0201】
また、例えば第9実施の形態において、圧電振動部560は、図38における領域R1側に配置されてもよい。すなわち、圧電振動部560は、プロジェクタ510の重心Gの後方に配置される。この場合、プロジェクタ510は、圧電振動部560と筐体520の前面底部とにより支持される。また、上記第9〜11実施の形態において、スピーカ540、検出部570、記録部580、記憶部640は、適宜、省略してもよい。
【0202】
また、上記第9〜11実施の形態では、画像投影装置が一つの投影部を有するプロジェクタ510であるとして説明したが、画像投影装置はこれに限られない。例えば、複数の投影部を有するプラネタリウム投影機等の、静止画や動画の画像の表示とともに音を発生可能な任意の画像投影装置にて、本発明を実施することができる。
【0203】
さらに、図43A〜図43C及び図44に示した変形例は、上記第6〜11実施の形態においても同様に適用可能である。また、上記実施の形態や図43A〜図43Cの変形例において、圧電振動部は、キャップを省略し、積層型圧電素子の先端面を直接、あるいは絶縁部材等からなる振動伝達部材を介して接触面に接触させてもよい。
【0204】
また、上記第6〜11実施の形態では、被接触部材が机又は壁面であり、接触面が机の水平な載置面又は垂直な壁面であるとして説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。接触面は水平又は垂直な面でなくともよい。他の被接触部材としては、例えば空間を区切るためのパーティションが挙げられる。
【0205】
10、11、12、13、14 音声装置
20 筐体
40 マイク
45 マイク部
46 マイク
47 送信部
60 圧電振動部
61 積層型圧電素子(圧電素子)
63 キャップ
70 ダンパー
80 スピーカ
90 検出部
110 通信部
120 圧電素子駆動部
130 制御部
150 受信部
200 載置面(接触面)
210 テレビ(画像表示装置)
220 筐体
230 表示部
240 スピーカ
250 支持部
260 圧電振動部
261 積層型圧電素子(圧電素子)
263 キャップ
270 検出部
280 記録部
281 マイク
282 メモリ部
290 載置面(接触面)
291 壁面(接触面)
330 制御部
340 記憶部
510 プロジェクタ(画像投影装置)
520 筐体
30 投影部
40 スピーカ
50 前方支持部
51 後方支持部
52 支持部
60 圧電振動部
61 積層型圧電素子(圧電素子)
63 キャップ
70 検出部
80 記録部
81 マイク
82 メモリ部
90 載置面(接触面)
91 壁面(接触面)
130 制御部
140 記憶部

(57)【要約】

【課題】広範囲に亘って音量差の小さい音声を取得可能な音声装置を提供する。【解決手段】筺体20と、筐体20に配置された圧電素子を有する圧電振動部60と、音声信号を受信するための通信部と、圧電振動部60に、当該音声装置10自体の荷重がかかった状態で、圧電素子に受話音声信号を印加することで圧電素子が変形して圧電振動部60が変形し、圧電振動部60の変形により当該音声装置10が接する接触面200を振動させて接触面200から音を発生させる。


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