(57)【要約】  基板と、基板上に支持される発振装置（１００）と、を備え、発振装置（１００）は、圧電素子（１１０）と、圧電素子（１１０）の一面を拘束する振動部材（１２０）と、内側面において振動部材（１２０）の外縁部を支持し、かつ一端側の開口が基板により塞がれるよう基板上に接合される筒状の支持部材（１４０）と、を有し、支持部材（１４０）は、支持部材（１４０）の内部のうち基板および振動部材（１２０）により囲われた空間を支持部材（１４０）の外部につなぐ少なくとも一つの空孔（１４１）を有する。
2012060042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に支持される発振装置と、
を備え、
前記発振装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子の一面を拘束する振動部材と、
内側面において前記振動部材の外縁部を支持し、かつ一端側の開口が前記基板に塞がれるよう前記基板上に接合される筒状の支持部材と、
を有し、
前記支持部材は、前記支持部材の内部のうち前記基板および前記振動部材により囲われた空間を前記支持部材の外部につなぐ少なくとも一つの空孔を有する電子機器。
【請求項２】
前記空孔は、前記支持部材の前記一端側の端面に設けられた凹部により構成されている請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記支持部材は、互いに等間隔に配置された複数の前記空孔を有する請求項１または２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記圧電素子の平面形状が円形であり、前記支持部材が円筒状に形成されている請求項１ないし３の何れか一項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記圧電素子の平面形状が矩形であり、前記支持部材が矩形の角筒状に形成されている請求項１ないし３の何れか一項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記圧電素子の発振周波数が２０ｋＨｚ以上である請求項１ないし５の何れか一項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記圧電素子は、圧電層と電極層とが交互に積層された積層構造からなる請求項１ないし６の何れか一項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記圧電素子は、パラメトリックスピーカ用に変調された超音波を出力する請求項１ないし７の何れか一項に記載の電子機器。
【請求項９】
前記発振装置にセンサ用超音波を出力させる発振駆動部と、
測定対象物で反射した前記センサ用超音波を検知する超音波検知部と、
前記センサ用超音波が前記発振装置により出力されてから前記超音波検知部により検知されるまでの時間に基づいて、前記発振装置と前記測定対象物までの距離を算出する測距部と、
を有する請求項１ないし８の何れか一項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振装置を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音楽再生、ハンズフリーなどの音響機能を商品価値とした、薄型でスタイリッシュな携帯電話の開発が活発化している。このため、携帯電話等の電子機器に搭載される電気音響変換器においても、小型・薄型でかつ高音質であることが求められる。従来の動電型電気音響変換器に代わる薄型の電気音響変換器として、圧電型電気音響変換器の開発が活発になされている。
圧電型電気音響変換器とは、圧電素子の伸縮運動を利用して音波を再生するものである。【０００３】
現在、上述のような携帯電話として各種の提案がある（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４３６７７号公報
【特許文献２】特開２００４−０６４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発振装置が基板により支持される場合、発振装置と基板との間の後気室を充填する空気は、発振装置に対しダンパーとして機能する。この場合、発振装置の振動量は、減衰してしまう。これにより、発振装置の音声出力の効率は低下してしまうこととなる。【０００６】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、高効率に音声を出力することが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、基板と、
前記基板上に支持される発振装置と、
を備え、
前記発振装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子の一面を拘束する振動部材と、
内側面において前記振動部材の外縁部を支持し、かつ一端側の開口が前記基板により塞がれるよう前記基板上に接合される筒状の支持部材と、
を有し、
前記支持部材は、前記支持部材の内部のうち前記基板および前記振動部材により囲われた空間を前記支持部材の外部につなぐ少なくとも一つの空孔を有する電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高効率に音声を出力することが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１０】
【図１】本実施形態に係る発振装置の組立構造を示す模式的な分解斜視図である。
【図２】本実施形態に係る電子機器の内部構造を示す模式的な縦断正面図である。
【図３】図１に示す発振装置の変形例を示す模式的な縦断正面図である。
【図４】図１に示す発振装置の構造を示す底面図である。
【図５】本実施の形態の発振装置と従来の発振装置との動作を示す図である。
【図６】図１に示す圧電素子を示す縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、図面を参照して以下に説明する。図１は、本実施形態に係る発振装置１００の組み立て構造を示す模式的な分解斜視図である。なお、図１において、支持部材１４０の一部は、破線にて示している。図２は、本実施形態に係る電子機器２００の内部構造を示す模式的な縦断正面図である。図４は、図１に示す発振装置１００の構造を示す底面図である。
本実施形態に係る電子機器２００は、基板２２０と、基板２２０上に支持される発振装置１００と、を備える。電子機器２００は、例えば携帯電話機等である。
【００１２】
電気音響変換器である発振装置１００は、圧電素子１１０と、圧電素子１１０の一面を拘束する振動部材１２０と、内側面において振動部材１２０の外縁部を支持し、かつ一端側の開口が基板２２０により塞がれるよう基板２２０上に接合される筒状の支持部材１４０と、を有する。支持部材１４０は、支持部材１４０の内部のうち基板２２０および振動部材１２０により囲われた空間２２２を支持部材１４０の外部につなぐ少なくとも一つの空孔１４１を有している。以下、本実施形態に係る発振装置１００の構成について、詳細に説明する。
【００１３】
図２に示すように、支持部材１４０は、筒状の形状を有している。本実施形態において、支持部材１４０は、円筒状に設けられている。なお、支持部材１４０の形状は、これに限られず、例えば平面視で矩形となる角筒状に設けられていてもよい。
支持部材１４０は、内側面において振動部材１２０の外縁部と接合することにより、振動部材１２０を支持している。また、筒状に設けられた支持部材１４０の一端側の開口は、基板２２０によって塞がれている。これにより、支持部材１４０の内部において、支持部材１４０、基板２２０および振動部材１２０により囲われた空間２２２が形成されることとなる。
【００１４】
支持部材１４０は、空間２２２を支持部材１４０の外部につなぐ少なくとも一つの空孔１４１を有している。本実施形態では、支持部材１４０は、複数の空孔１４１を有する。
図１に示すように、空孔１４１は、支持部材１４０の一端側の端面に設けられた凹部により構成されている。また、図４に示すように、複数の空孔１４１は、支持部材１４０の一端において、周期的に形成されている。すなわち、複数の空孔１４１は、互いに等間隔に配置される。
【００１５】
本実施形態に係る発振装置１００において、圧電素子１１０は、平面形状が円盤状となるように設けられる。また、振動部材１２０は、平面形状が円盤状となるように形成されている。
ただし、圧電素子１１０の平面形状は、上述のように限定されるものではなく、例えば矩形等の多角形であってもよい。また、振動部材１２０の平面形状についても、上述のように限定されるものではなく、例えば矩形等の多角形であってもよい。圧電素子１１０の平面形状が矩形である場合、支持部材１４０は、例えば平面視で矩形となる角筒状に形成されることができる(図示せず)。
【００１６】
図６は、図１に示す圧電素子１１０を示す縦断正面図である。図６に示すように、圧電素子１１０は、圧電層１１２と、上部電極１１４、および下部電極１１６からなる。
圧電層１１２は、上部電極１１４と下部電極１１６に挟まれている。また、圧電層１１２は、その厚さ方向に分極している。
【００１７】
本実施の形態の発振装置１００において、圧電素子１１０の発振周波数は、例えば２０ｋＨｚ以上である。また、圧電素子１１０は、例えばパラメトリックスピーカ用に変調された超音波を出力する。なお、圧電素子１１０は、例えば可聴域の周波数を有する音波を出力するよう構成されていてもよい。
【００１８】
図３は、図１に示す発振装置１００の変形例を示す縦断正面図である。図３に示すように、発振装置１００は、弾性部材１３０を備えていてもよい。弾性部材１３０は、例えば中心を含む領域に開口を有する円環状に設けられる。なお、弾性部材１３０は、例えば平面形状が多角形となるように設けられていてもよい。
弾性部材１３０は、内周部の上面において、振動部材１２０の外周部を支持する。振動部材１２０は、弾性部材１３０に設けられた開口を塞ぐように、弾性部材１３０上に支持される。そして、支持部材１４０は、内側面において弾性部材１３０の外縁部を支持する。
弾性部材１３０は、例えばウレタン、ＰＥＴまたはポリエチレン等の樹脂材料等により構成される。
【００１９】
本実施形態に係る電子機器２００は、図２に示すように、例えばボックス状の筐体２１０を有する。この筐体２１０の内部に、プリント配線基板などの基板２２０が配置されている。そして、この基板２２０の一面に、発振装置１００を構成する支持部材１４０の一端が接合されている。
【００２０】
さらに、筐体２１０の一面には、複数の音孔２１１が形成されている。複数の音孔２１１は、発振装置１００の振動面と対向する位置に配置される。また、図２に示すように、上述の基板２２０上には、例えば発振装置１００に音波を出力させる発振駆動部であるドライバ回路１５０が実装されている。ドライバ回路１５０は、発振装置１００の圧電素子１１０にプリント配線やリード線を介して結線されている(図示せず)。
【００２１】
本実施形態に係る電子機器２００では、ドライバ回路１５０から電界を印加された圧電素子１１０が伸縮運動することにより、圧電素子１１０および振動部材１２０が図２中上下方向に振動する。これにより、発振装置１００から音波が出力される。
【００２２】
図５は、本実施形態に係る発振装置１００と比較例に係る発振装置１０２との動作を示す図である。なお、図５は、支持部材１４０および基板２２０を側面からみた図である。比較例に係る発振装置１０２は、空孔１４１を有しない点を除いて本実施形態に係る発振装置１００と同様の構成を有する。
比較例に係る発振装置１０２では、図５（ｂ）に示すように、空孔１４１が設けられていない。このため、発振装置１００が振動する際、空間２２２内部の空気は、発振装置１０２に対してダンパーとして機能することになる。これにより、発振装置１０２の振動量は減衰してしまう。従って、発振装置の音声出力の効率は低下してしまうこととなる。
また、発振装置１０２の共振周波数が高帯域にシフトしてしまう。これにより、発振装置の音質が低下してしまうおそれがある。
さらに、発振装置１００が携帯電話機等の小型電子機器に搭載される場合、空間２２２の体積容量は小さくなる。このため、空間２２２内部の空気が有するダンパーとしての効果は増大してしまう。
【００２３】
一方、本実施形態に係る電子機器２００では、図５(ａ)に示すように、支持部材１４０に空孔１４１が形成されている。このため、圧電素子１１０および振動部材１２０が上下方向に振動するとき、空間２２２には空気が出し入れされる（図５（ａ）中矢印）。このため、本実施形態に係る電子機器２００では、比較例に係る発振装置１０２を有する電子機器のように、空間２２２の内部の空気によるダンピングが、圧電素子１１０および振動部材１２０の振動に作用することがない。従って、高効率に音声を出力することが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供することができる。また、高音質な出力が可能な発振装置を実現することができる。
【００２４】
また、本実施の形態の発振装置１００では、空孔１４１は、支持部材１４０の一端側の端面に設けられた凹部により構成されている。このため、空孔１４１の形成が容易である。
さらに、支持部材１４０に複数の空孔１４１が周期的に形成されている。すなわち、複数の空孔１４１は、互いに等間隔に配置されている。このため、空間２２２と支持部材１４０の外部との間の空気の移動が均等に実行される。従って、圧電素子１１０に不均等な背圧が作用することがない。
【００２５】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では一個の圧電素子１１０によって振動部材１２０の上面のみ拘束する、ユニモルフ構造の発振装置１００を例示した。しかし、二個の圧電素子１１０によって振動部材１２０の上面と下面とを拘束する、バイモルフ構造の発振装置なども実施可能である(図示せず)。
【００２６】
また、上記形態では圧電素子１１０が一個の圧電層１１２からなることを想定した。しかし、圧電素子は、圧電層と電極層とが交互に積層された積層構造からなってもよい(図示せず)。
【００２７】
さらに、上記形態では、空孔１４１が、支持部材１４０の一端側の端面に設けられた凹部により構成されていることを例示した。しかし、空孔１４１は、支持部材１４０の端部から離間した位置に形成された貫通孔により構成されていてもよい(図示せず)。
また、上記形態では支持部材１４０に複数の空孔が周期的に形成されていることを例示した。しかし、支持部材に空孔が非周期的に形成されていてもよい(図示せず)。
【００２８】
さらに、上記形態では、発振装置１００にドライバ回路１５０が接続されている電子機器２００を例示した。しかし、電子機器２００は、このような発振装置１００と、発振装置１００にセンサ用超音波を出力させる発振駆動部と、測定対象物で反射したセンサ用超音波を検知する超音波検知部と、センサ用超音波が発振装置１００により出力されてから超音波検知部により検知されるまでの時間に基づいて、発振装置１００と測定対象物までの距離を算出する測距部と、を有していてもよい（図示せず）。このように、電子機器２００は、ソナーとしても実施可能である。
【００２９】
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【００３０】
この出願は、２０１０年１１月１日に出願された日本出願特願２０１０−２４５６７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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