JP2008141694A - スピーカー装置、およびそれを備えた携帯電話端末 - Google Patents

Abstract

【課題】レシーバとして許容可能な音質を確保する音響構造を実現しつつ、ラウドスピーカーとしての機能を維持し、さらに小型化された携帯電話端末を実現する。
【解決手段】筐体１０にスピーカー開口部１０３とリーク孔１０６を有し、スピーカー開口部１０３は、筐体１０のユーザーが耳を当てる位置に設けられ、リーク孔１０６はユーザーによって塞がれない位置に設けられ、スピーカー３０８には、スピーカー振動板３１１の背面側を密閉する共鳴箱３０９が設けられるとともに、スピーカー正面音がスピーカー開口部１０３とリーク孔１０６から出力されるように、筐体１０の内部に設けられている。これにより、レシーバとして許容可能な音質を確保する音響構造を実現しつつ、スピーカーとスピーカー開口部１０３およびリーク孔１０６とをつなぐパイプ等が不要となるので、小型化された携帯電話端末を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話端末のスピーカーのように、使用者が耳をつけて聞くスピーカー装置、およびそれを備えた携帯電話端末に関するものである。

一般に、通話に利用される周波数帯域は３００Ｈｚ〜３．４ｋＨｚである。そして、人は、平坦な周波数応答特性であるほど聞き取りやすい。具体的には、３００Ｈｚ前後の低周波数帯域が２ｋＨｚ前後の高周波数帯域と比べて強い特性であれば、こもった聞こえ方をして聞き取りにくくなるし、逆に、高周波数帯域が強ければ、キンキンとした聞こえ方をして聞き取りにくくなる。

そして、ユーザーは、携帯電話端末を使用する場合には、通話音声を聞き取るために、携帯電話端末と耳を密着させる。しかし、隙間なく密着させることは不可能である。そのため、いくらかの隙間が生じ、音漏れが生じる。その結果、周波数応答特性が平坦ではなくなる。特に、音漏れが生じた場合には、音響インピーダンスが低下し、低周波数帯域の音量が低下する。その結果、通話音声が、キンキンとした非常に聞き取りにくいものとなる。

そこで、耳と携帯電話端末との隙間により生じる特性劣化を改善する手法として、放音孔を設けるなどの構造によって改善する手法が特許文献１や特許文献２に記載されている。

特許文献１には、図７に示すように、所望の通話音声品質を得るために、開口部７１から放射された音は、耳とハウジングの隙間から、開口部の近くに設けた孔７２（以下、リーク孔と呼ぶ）を経由して、ハウジング外部の自由音響空間に出る構造が記載されている。

また、特許文献２には、トランスデューサ（スピーカー）の外側で、測定耳の直径内に通路（リーク孔）を設けて、測定耳とハウジングの間の空間とハウジング外部の自由音響空間とを接続する構造が記載されている。

すなわち、両文献には、リーク孔を設けることで、音響インピーダンスの低下の影響を低減し、平坦な周波数応答特性に近づける技術が記載されている。

また、特許文献３には、図８に示すように、スピーカー正面の開口部８１とは別に、常時外部に露出した面（位置）に音響孔８３を設け、該音響孔８３とスピーカーとを音響管８２によって接続する構造が記載されている。

ここで、本明細書においては、ユーザーが耳をハウジングに密着させた状態で聞くことを前提として通話音声を出力（例えば出力１０ｍＷ程度）する機能を、レシーバ機能と呼び、また、着信報知音やスピーカーフォンによる受話音声などを出力（例えば出力０．５Ｗ程度）する機能をラウドスピーカー機能と呼ぶこととする。

そして、ラウドスピーカー機能では、騒音環境下でも近傍にいるユーザーに報知できなければならないので、可能な限り大きな音で鳴動する必要がある。そのためには、スピーカーの出力を大きくするだけでなく、スピーカーの正面からの放射音と背面からの放射音を、音響的に分離する必要がある。なぜなら、スピーカー背面からの放射音は、スピーカー正面からの放射音と逆位相であるため、正面からの放射音に背面からの放射音が合成されると正面からの放射音の音圧が劣化してしまうからである。

そして、特許文献１には、図６に示すように、スピーカーの背面からの放射音が出る空間を密閉することによって正面からの放射音と分離する構造が記載されている。
特開２０００−４９９２０号公報（公開日：２０００年２月１８日） 特表２００２−５０１６８３号公報（公表日：２００２年１月１５日） 特開２００３−６０７５７号公報（公開日：２００３年２月２８日）

しかしながら、上記従来の構成ではリーク孔を耳たぶ等で塞がれない位置に設けつつ、携帯電話端末を小型化するのは難しい。

なぜなら、上記特許文献１、２に記載されているリーク孔は、ハウジングの耳を当てる領域内に設ける必要があるが、スピーカーの径よりも外側に設けなければならないので、必然的に耳を当てる領域の端部に設けられることになる。そうすると、リーク孔が耳たぶ等で塞がれる可能性が大きくなるからである。

また、特許文献３に記載の発明によれば、リーク孔（特許文献３では音響孔と記載）はユーザーが耳を当てる面とは別の面に設けられているので、リーク孔がユーザーによって塞がれる可能性は低い。しかし、パイプのような構造でハウジング外部空間とスピーカー正面音響空間を接続しているので、薄い筐体内部に太いパイプ構造を構成すると、携帯電話端末の小型化が困難となるからである。

さらに、音漏れによる音響インピーダンスの低下を軽減するためには、リーク孔の大きさは大きいほうが望ましい。なぜなら、音漏れによる音響インピーダンスの低下の影響を最小限にするためには、あらかじめ影響を受けない程度の低音響インピーダンスの構造を作っておく必要があるからである。

そして、レシーバ機能を有するスピーカーは、一般的に携帯電話端末の先端部である表示装置周辺に配置されることが多い。そうすると、スピーカーの設置スペースも限定される。また、小型化を進めるためには、必然的にレシーバ機能用、ラウドスピーカー機能用に複数のスピーカーを配置することが難しい場合も多い。そのような場合、少なくとも１ユニットのスピーカーを両機能に併用することになる。このような共用ユニットのスピーカーとしては、ラウドスピーカー機能用のスピーカーを使用する。なぜならレシーバ機能用のスピーカーは、耳の直近で鳴動することが前提であることから出力音圧が低く、ラウドスピーカー機能の使用には適さないからである。そして、ラウドスピーカー機能では、可能な限り大きな音を鳴動させるために、放音孔は大きくすることが効果的である。さらに、スピーカー自体も大音量を出力するためには、径を大きくする必要がある。

本発明は、上記のように、レシーバとして許容可能な音質を維持しつつ、スピーカー装置をいかにしてより小型化するかという問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、さらに小型化されたスピーカー装置、およびそれを備えた携帯電話端末を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るスピーカー装置は、スピーカーを内部に備え、２つ以上の開口部が設けられている筐体を有するスピーカー装置において、上記開口部の一部は上記筐体のユーザーが耳を当てる位置に設けられ、他の開口部はユーザーによって塞がれない位置に設けられ、上記スピーカーは、スピーカー振動板の背面側を密閉する背面密閉部が設けられるとともに、スピーカー正面音が上記開口部から放射されるように、上記筐体の内部に設けられていることを特徴としている。

上記の構成によれば、スピーカー振動板の背面側が背面密閉部によって密閉されているので、スピーカーの正面音が背面音から受ける影響が軽減される。すなわち、スピーカー正面音と背面音とは音響的に分離されて干渉せず、スピーカー正面音の音圧劣化を防止できる。その結果、同じ音の大きさであれば、スピーカーの径をより小さくすることが可能となり、装置を小型化できるという効果を奏する。

また、上記の構成によれば、スピーカー正面音はスピーカー振動板の背面側にある背面密閉部を除く、筐体の内部全体に伝わる。よって、スピーカー正面側と筐体の開口部とを接続するパイプ等がなくてもスピーカー正面音は筐体の開口部へ伝わる。その結果、パイプ等を設ける構造とする必要がなくなり、装置内部を構成する部材を減らすことができるので、装置全体を小型化できるという効果を奏する。

さらに、スピーカーの正面音が筐体内部全体に伝わることから、ユーザーが耳を当てる位置に設ける開口部以外の他の開口部は、ユーザーによって塞がれない任意の位置に設けることができる。その結果、音漏れの影響を軽減して、ユーザーの耳に入る音声を良好な品質とするための上記他の開口部を、装置の小型化に最適な位置に設けることが可能となるという効果を奏する。

さらに、本発明に係るスピーカー装置は、携帯可能であることが好ましい。

また、本発明に係る携帯電話端末は、上記スピーカー装置を備えることを特徴としている。

上記スピーカー装置は、携帯可能な携帯電話端末に好適に利用できる。

さらに、本発明に係るスピーカー装置は、上記スピーカーを、着信報知音や警告音を近傍のユーザーに通知するためのラウドスピーカー、および、通話音声を出力するレシーバ用スピーカーとして共用するものであることが好ましい。

上記の構成によれば、１つのスピーカーがラウドスピーカーおよびレシーバ用スピーカーの２つの役割を果たすので、それぞれの役割を果たすスピーカーを備える必要がなくなる。よって、スピーカーの数を減ずることが可能となる。

その結果、小型化された携帯電話端末が実現できるというさらなる効果を奏する。

以上のように、本発明に係るスピーカー装置は、開口部の一部は筐体のユーザーが耳を当てる位置に設けられ、他の開口部はユーザーによって塞がれない位置に設けられ、スピーカーには、スピーカー振動板の背面側を密閉する背面密閉部が設けられ、上記スピーカーは、スピーカー正面音が上記開口部から放射されるように、上記筐体の内部に設けられているので、スピーカーと筐体の開口部とを接続するパイプ等の構造が不要となり、装置全体を小型化できる。

本発明を実施するための形態を図１〜図６を用いて説明する。

図３は本発明をストレート型の携帯電話端末１００に適用した一例である。

図３に示すように、携帯電話端末１００は、キー操作部１０１、表示部１０２、スピーカー開口部（開口部）１０３、裏側ハウジング１０４、表側ハウジング１０５、リーク孔（開口部）１０６を備えている。そして、裏側ハウジング１０４と表側ハウジング１０５が組み合わさることにより筐体１０を構成している。なお、本実施の形態では、後述する図1に示すように、筐体１０の内部に共鳴箱３０９を備え、共鳴箱３０９の内部にスピーカーユニット３０７を備えたものをスピーカー装置と称する。

次に、図１は、携帯電話端末１００の内部を示す断面図である。

図１に示すように、筐体１０の内部には、スピーカーユニット３０７が備えられている。スピーカーユニット３０７は、スピーカー３０８の振動板３１１の背面側を密閉している共鳴箱（背面密閉部）３０９の内部に備えられている。そして、スピーカーユニット３０７の内部には、スピーカー３０８が備えられている。共鳴箱３０９は裏側ハウジング１０４の内側端部に密着するように備えられている。また、スピーカーユニット３０７は、スピーカー正面側の端部が共鳴箱３０９の表側の内面に固着されている。さらに、筐体１０にはスピーカーの正面、表示部１０２のキー操作部１０１と反対側にスピーカー開口部１０３が設けられており、スピーカーの側面にリーク孔１０６が設けられている。

そして、スピーカー３０８の振動板３１１の背面側の空間が、共鳴箱３０９の内部と音響的に接続できるように、スピーカーユニット３０７の背面には、スピーカー背面孔３１０が設けられている。また、上述したように、スピーカーユニット３０７は正面側端部が共鳴箱３０９の表側の内面と固着されており、スピーカー背面音は共鳴箱３０９の内部以外にはほとんど伝わらない構造（密閉構造）である。そして、スピーカー正面音は共鳴箱３０９の内部を除く筐体１０の内部全体に伝わる構造である。

図２は、共鳴箱３０９の外観を示す斜視図である。共鳴箱３０９は、内部にスピーカーユニット３０７を備えており、表面中央部のスピーカー３０８の振動板３１１が露出した部分を除いて密閉構造を有している。そして、表面の隅２箇所にスピーカー信号入力端子３０４を備えている。

次に、音声の流れについて説明する。

音声信号は、信号源（図示せず）から基板３０３上の信号ラインを経由し、スピーカー信号入力端子３０４を通ってスピーカー３０８へ入力される。入力された音声信号によってスピーカー３０８は振動板３１１を振動させ、スピーカー正面側と背面側とに音声を放射する。背面側に放射された音声は音響的に接続されている共鳴箱３０９の内部にのみ伝わり、それ以外には伝わらない。なお、振動板３１１背面側の空間と共鳴箱３０９の内部を音響的に接続しているスピーカー背面孔３１０には、音響インピーダンス調整用に不織布などを貼り付けてもよい。

一方、正面側に放射された音声は、共鳴箱３０９の内部を除き、筐体１０の内部全体に伝わる。そして、正面側に放射された音声はスピーカー開口部１０３およびリーク孔１０６から外部へ放射される。なお、スピーカー開口部１０３やリーク孔１０６にも音響インピーダンスを調整するためや、外部からの異物進入を防ぐために不織布などを貼り付けてもよい。

次に、本実施の形態の携帯電話端末装置１００の周波数応答特性の測定結果を示す。

ここで、周波数応答特性を測定するには、ＩＴＵ-Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector） Ｔｙｐｅ１（ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）３１８）及びＴｙｐｅ３．２等のイヤーシミュレータを使用する方法がある。イヤーシミュレータは、最終的に耳に聞こえる特性を測定することが可能である。つまり、スピーカーからの放射音が耳に到達する前に、耳と携帯電話端末の間の隙間や開口部の構造などにより影響を受けたとしても、最終的に耳に聞こえる音の周波数応答特性を測定することができる。Ｔｙｐｅ１は耳とハウジングが密閉した状態を、Ｔｙｐｅ３．２は耳とハウジングの間に隙間がある状態をシミュレートする。

Ｔｙｐｅ３．２のイヤーシミュレータは、耳とハウジングの間に隙間がある状態をシミュレートしたもので、耳とハウジングの間の隙間や放音孔の構造などによる特性劣化などの影響を含めて、周波数特性やラウドネス定格を測定することが可能である。Ｔｙｐｅ３．２には、Ｌｏｗ―ＬｅａｋとＨｉｇｈ―Ｌｅａｋの２種類のタイプがあり、前者は、耳とハウジングの隙間が小さい場合を、後者は、耳とハウジングの隙間が大きい場合をシミュレートする。また両者には、外形、音響抵抗、共振周波数、Ｑ値などの差異がある。

図４、図５に、上記イヤーシミュレータのうち、Ｔｙｐｅ３．２を用いて行った、図３に示した位置にリーク孔を設置した場合の測定結果例を示す。図４、図５の横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は測定音量（ｄＢ）である。

図４はＴｙｐｅ３．２のＬｏｗ―Ｌｅａｋタイプによる周波数応答特性を示すグラフであり、応答特性４０１は、スピーカー開口部１０３のみ設けた場合、応答特性４０２はスピーカー開口部１０３の他にリーク孔１０６を設けた場合を示す。このときの周波数応答特性は、両者ともに許容できる特性を有しているといえる。ただし、応答特性４０２は、スピーカーへの入力信号レベルのうち、低周波帯域を増加する補償をしてある。なぜなら、リーク孔１０６により、音響インピーダンスが低下し、特に低周波数帯域で音量が減衰するので、該帯域の補償を行って、許容できる周波数応答特性とするためである。

次に、図５はＴｙｐｅ３．２のＨｉｇｈ―Ｌｅａｋタイプによる周波数応答特性を示すグラフであり、応答特性４０３はスピーカー開口部１０３のみ設けた場合、応答特性４０４はスピーカー開口部１０３の他にリーク孔１０６を設けた場合を示す。前述したように、Ｈｉｇｈ―Ｌｅａｋタイプは、音漏れの大きい場合をシミュレーションしている。具体的には、ユーザーが耳へ押しつける力が弱い場合、音漏れが大きくなるが、このような場合をシミュレーションしている。応答特性４０３、応答特性４０４ともに応答特性４０１、応答特性４０２よりも周波数応答特性が劣化しており、低域と高域のバランスが大幅にくずれている。特に低い周波数帯域では劣化が顕著である。しかし、応答特性４０４は、応答特性４０３と比較すると低周波数帯域と高周波数帯域とのバランスが均衡するように改善されており、より好ましい特性であることを示している。すなわち、これはリーク孔１０６が、耳とハウジングの隙間の音漏れによる周波数応答特性の劣化を低減させているといえる。

また、図６に示すように、リーク孔１０６はユーザーが使用時に携帯電話端末１００に耳をつけたときに下方を向く面（下面）に設けてもよい。この場合、リーク孔１０６が、耳たぶおよび頬はもちろん、握った時に手で塞がれるということもなくなる。

なお、リーク孔１０６は、図３や図６に示すように、携帯電話端末１００の側面や下面に必ずしも設けなければならないわけではない。ユーザーの耳たぶ、頬、手等で塞がれない位置であれば携帯電話端末１００のどこに設けてもよい。このように、リーク孔１０６を任意の位置に設けられることで、携帯電話端末１００のデザイン上の自由度が増す。

また、本実施の形態によれば、全体として小型化が可能となる。これは、表示装置である液晶ディスプレイは大型化が進行しているにもかかわらず、装置全体は小型化が著しい携帯電話において有利な構造である。

なお、上述した実施の形態はストレート型について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、折り畳み型を含む、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明のスピーカー装置は、ラウドスピーカー機能とレシーバ機能を１つのスピーカーで対応でき、さらなる小型化が可能なので、持ち運びを前提とする装置、特に小さなポケットにも入れることが可能な携帯電話端末に適用できる。

本発明の実施形態を示すものであり、携帯電話端末の内部構造を示す断面図である。 本発明の実施形態を示すものであり、スピーカーユニットを含む共鳴箱の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態を示すものであり、携帯電話端末の外観を示す全体図である。 本発明の実施形態におけるリーク孔を設けた場合のユーザーの耳に聞こえる音の特性を示す、イヤーシミュレータＬｏｗ―Ｌｅａｋタイプによる通話周波数応答特性を示す図である。 本発明の実施形態におけるリーク孔を設けた場合のユーザーの耳に聞こえる音の特性を示す、イヤーシミュレータＨｉｇｈ―Ｌｅａｋタイプによる通話周波数応答特性を示す図である。 本発明の他の実施形態を示すものであり、携帯電話端末の外観を示す全体図である。 従来技術を示すものであり、リーク孔の構造とスピーカーの正面音と背面音の分離構造を示す断面図である。 従来技術を示すものであり、音響孔の構造を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 筐体（スピーカー装置の一部）
１００ 携帯電話端末
１０３ スピーカー開口部（開口部）
１０４ 裏側ハウジング（筐体の一部）
１０５ 表側ハウジング（筐体の残部）
１０６ リーク孔（開口部）
３０７ スピーカーユニット（スピーカー装置の一部）
３０８ スピーカー（スピーカー装置の一部）
３０９ 共鳴箱（背面密閉部）（スピーカー装置の一部）
３１０ スピーカー背面孔
３１１ 振動板

Claims (4)

1. スピーカーを内部に備え、２つ以上の開口部が設けられている筐体を有するスピーカー装置において、
   上記開口部の一部は上記筐体のユーザーが耳を当てる位置に設けられ、他の開口部はユーザーによって塞がれない位置に設けられ、
   上記スピーカーは、スピーカー振動板の背面側を密閉する背面密閉部が設けられるとともに、スピーカー正面音が上記開口部から放射されるように、上記筐体の内部に設けられていることを特徴とするスピーカー装置。
2. 携帯することが可能である請求項１に記載のスピーカー装置。
3. 上記請求項１に記載のスピーカー装置を備えることを特徴とする携帯電話端末。
4. 上記スピーカーを、着信報知音や警告音を近傍のユーザーに通知するためのラウドスピーカー、および、通話音声を出力するレシーバ用スピーカーとして共用することを特徴とする請求項３に記載の携帯電話端末。

Images