(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を機械振動に変換する圧電素子と、前記圧電素子が発生した機械振動の変位を拡大する拡大機構部と、前記拡大機構部が拡大した機械振動の変位を音響振動として伝達するための音響振動部からなる音響信号発生用圧電装置であって、前記圧電素子に積層型圧電アクチュエータを用い、前記拡大機構部が重量の分布を有する構造であることを特徴とする音響信号発生用圧電装置。
【請求項２】
前記拡大機構部が梁構造を成していることを特徴とする請求項１記載の音響信号発生用圧電装置。
【請求項３】
前記拡大機構部が曲げ弾性係数の分布を有する構造であることを特徴とする請求項１及至２のいずれか記載の音響信号発生用圧電装置。
【請求項４】
前記拡大機構部の少なくとも一部に被覆層を設けたことを特徴とする請求項１及至３のいずれか記載の音響信号発生用圧電装置。
【請求項５】
電気信号を機械振動に変換する圧電素子と、前記圧電素子が発生した機械振動の変位を拡大する拡大機構部と、前記拡大機構部が拡大した機械振動の変位を音響振動として伝達するための音響振動部からなる音響信号発生用圧電装置であって、前記圧電素子に積層型圧電アクチュエータを使用し、前記拡大機構部と前記音響振動部とが一体となった弾性板に中空部を設け、前記中空部に前記積層型圧電アクチュエータを配してなることを特徴とする音響信号発生用圧電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響振動を空中に発生するスピーカーや直接耳にあてて聴取するヘッドホン、或いは、音響振動を頭骨に伝搬させ、それを聴覚神経で聴取する骨伝導スピーカー等に利用される音響信号発生装置に関し、より詳細には、圧電素子を利用した音響信号発生用圧電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を用いた音響信号発生用圧電装置としては、圧電ユニモルフ素子や圧電バイモルフ素子が主に使用されている。図１は、圧電ユニモルフ素子を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は側面図である。前記圧電ユニモルフ素子は、例えば、直径３０ｍｍ前後、厚みが０．１ｍｍ前後の薄い、円形の金属板２の片面に、直径２０ｍｍ前後で、０．１〜０．３ｍｍ程度の薄い円形の圧電セラミックス板１を張り合わせた構造をしている。図２は、圧電バイモルフ素子を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図である。前記圧電バイモルフ素子は、前記金属板２の両面に、前記圧電セラミックス板１を張り合わせた構造をしている。
【０００３】
前記圧電ユニモルフ素子や前記圧電バイモルフ素子の音響性能である、音圧の周波数特性は、前記圧電ユニモルフ素子や前記圧電バイモルフ素子の持つ、数ｋＨｚにある共振周波数で大きな音圧が発生する一方、周波数が共振周波数から外れると急激に音圧が減少する。そのため、特定の周波数での音響信号を発生する圧電発音体という分野での利用が主となっている。また、圧電セラミックス板の厚みをさらに薄くし、例えば０．１ｍｍ以下にして、振動板の外形を５０ｍｍφにすると１ｋＨｚ以上の高域周波数を受け持つスピーカーであるツィータとしての利用が可能となる。
【０００４】
さらに、音圧や周波数特性を向上させる為の提案もなされている。図３は、従来の音響信号発生用圧電装置を示す側面図である。この音響信号発生用圧電装置は、円形の圧電バイモルフ素子３の中心部を支柱５で保持し、一端を筐体４に固定した構成になっている。この構成は、圧電バイモルフ素子３の中央部に発生する振動の反動力が、支柱５を経由して筐体４に伝搬することで、筐体４自体が振動面となるので、振動面の面積が拡大し、音圧が増大する効果がある。さらに、圧電バイモルフ素子３自体の振動モードと、筐体４が持つ振動モードとが、合成され、一体となった振動モードからなる音響特性を持つために、発生可能な音域が広がった、実用的なスピーカーとしての機能を有する。このような音響信号発生用圧電装置は特許文献１及び２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００‐２０９６９７号公報
【特許文献２】特開２０００‐２０１３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの音響信号発生用圧電装置を携帯電話機や携帯端末機器等に使用する場合には、出来る限りの小型化と高出力が要求される。円形の圧電バイモルフ素子の場合、直径は共振周波数と関連し、小さくすると共振周波数が増大して、低域の音響出力が減少する。また、矩形の圧電バイモルフ素子の場合では、長さは共振周波数と関連し、短くすると共振周波数が増大して、低域の音響出力が減少する。さらに、その幅は音響出力の大きさに関連し、幅の減少がそのまま出力の低下につながる。従って、必要な音響振動を得るためには、それに応じた圧電素子によって発生する機械振動の変位が必要であり、機械振動の変位は圧電素子の形状で決まるため、要求される音響出力を維持しての小型化には限界があるという問題点がある。
【０００７】
また、携帯電話機や携帯端末機器等の携帯機器は、落下衝撃に対する配慮が必要である。しかしながら、小さな曲げ弾性係数を持つことで共振周波数を低周波域に設定するためには、前記圧電ユニモルフ素子や前記圧電バイモルフ素子は、非常に薄い圧電セラミックス板と金属板を使用しなければならない。これらの素子は機械的な強度が弱く、落下衝撃に弱いという問題点がある。
【０００８】
従って、本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題とする。具体的には、小型であり、耐落下衝撃性、及び、音響性能の向上した、音響信号発生用圧電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みて従来の圧電バイモルフ素子やユニモルフ素子とは異なる音響信号発生手段を提案することで、小型化、耐落下衝撃及び音響性能を向上させるものである。
【００１０】
本発明によれば、電気信号を機械振動に変換する圧電素子と、前記圧電素子が発生した機械振動の変位を拡大する拡大機構部と、前記拡大機構部が拡大した機械振動の変位を音響振動として伝達するための音響振動部からなる音響信号発生用圧電装置であって、前記圧電素子に積層型圧電アクチュエータを用い、前記拡大機構部が重量の分布を有する構造であることを特徴とする音響信号発生用圧電装置が得られる。
【００１１】
本発明は、従来の音響信号発生用圧電装置における、圧電ユニモルフ素子や圧電バイモルフ素子等が発生する機械振動の変位を直接筐体に伝達して、振動の面積を拡大し、必要な音響振動を得るものとは違い、振動の駆動源として、小型で発生力の大きな積層型圧電アクチュエータを使用できるようにし、小型化を可能にするものである。具体的には該積層型圧電アクチュエータが発生する音響周波数域での長さ方向の伸縮による変位を、拡大機構にて拡大し、機械振動系を振動させ、振動モードに伴う重心移動によって発生する力を音響振動の駆動力として利用するものである。
【００１２】
従って、従来の圧電ユニモルフ素子或いは圧電バイモルフ素子のように屈曲変形を利用するものではないため、使用する圧電素子の形状に左右されること無く、前記積層型圧電アクチュエータは、非常に小型で、強固な構造を採用できる。また、拡大機構を含む振動系の共振周波数を可聴音域の範囲内に設定すると、大きな音響出力を取り出すことができる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記拡大機構部が梁構造を成していることを特徴とする音響信号発生用圧電装置が得られる。
【００１４】
本発明においては、積層型圧電アクチュエータが発生する音響周波数域での長さ方向の伸縮による変位を拡大する拡大機構には、両持ち梁や片持ち梁等の梁構造が適している。梁構造は、全て金属材料で構成できるので、落下衝撃に対して強い構造を取ることが可能である。また、最適な設計を行うことで、小型ながら共振周波数を低周波域に設ける事ができる。通常、拡大機構にて変位を拡大すると、その分、力は減少するが、積層型圧電アクチュエータの発生力は、元々が大きいので変位を拡大しても、その発生力は、圧電バイモルフ素子が発生する力より、大きな力を取り出すことが可能であり、より大きな音響出力を取り出すことが可能になる。よって、積層型圧電アクチュエータを含む振動系の底面を、被振動体であるパネルや、筐体あるいは人体の頭部の一部に接合されることにより音響出力を取り出す事が可能になる。
【００１６】
加えて、本発明によれば、前記拡大機構部が曲げ弾性係数の分布を有する構造であることを特徴とする音響信号発生用圧電装置が得られる。
【００１７】
本発明において、例えば、拡大機構部の梁構造部に重量の分布や曲げ弾性係数の分布を持たせることで周波数特性の制御が可能になる利点がある。また、梁そのものの重量が振動系の重量として機能し、音響出力に寄与できる。
【００１８】
また、本発明によれば、前記拡大機構部に被覆層を設けたことを特徴とする音響信号発生用圧電装置が得られる。
【００１９】
本発明において、例えば、前記拡大機構部の梁構造部の表面に、他材質の被覆層を設けることにより、梁構造部の音響インピーダンスと被覆層の音響インピーダンスが異なるため、その境で損失が生じ、機械的な品質計数（Ｑｍ）が変化する。この特性を共振点での振幅の抑制に利用したものである。従来の圧電ユニモルフ素子や圧電バイモルフ素子に同様に被覆層を設ける手法を取ると、曲げ弾性係数が増大し、音響出力の低下を招くが、本発明は、音響出力を低下させずに共振点での振幅の抑制が可能となる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、電気信号を機械振動に変換する圧電素子と、前記圧電素子が発生した機械振動の変位を拡大する拡大機構部と、前記拡大機構部が拡大した機械振動の変位を音響振動として伝達するための音響振動部からなる音響信号発生用圧電装置であって、前記圧電素子に積層型圧電アクチュエータを使用し、前記拡大機構部と前記音響振動部とが一体となった弾性板に中空部を設け、前記中空部に前記積層型圧電アクチュエータを配してなることを特徴とする音響信号発生用圧電装置が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、小型で、耐落下衝撃性、及び、音響性能の向上した、音響信号発生用圧電装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図４は、本発明の音響信号発生用圧電装置の基本構成を示す模式図である。本発明の音響信号発生用圧電装置は、積層型圧電アクチュエータ１１と拡大機構部１２及び音響振動部１７とから成る。例えば、積層型圧電アクチュエータ１１は棒状であって、一端を拡大機構部１２に設けられた固定部１３に固定し、他端を拡大機構部１２に設けられた作用点１６に固定してある。拡大機構部１２は、一部分を凹状に切り欠いたヒンジ部１５を有し、該ヒンジ部１５と前記作用点１６との延長線上に厚みを持たせた音響振動部１７を有す。また、拡大機構部１２の固定部１３は、被振動体１４に接合してある。なお、電気的な結線類は図示しない。
【００２４】
積層型圧電アクチュエータ１１は、電圧が印加されると、その電圧に比例した変位が、図４の矢印Ａで示した方向に発生するように処理してある。従って、音響電気信号を積層型圧電アクチュエータ１１に入力することで、前記音響電気信号に応じた音響振動が積層型圧電アクチュエータ１１に発生する。前記音響振動の変位は作用点１６を変位させ、ヒンジ部１５を支点として、梃子の原理で拡大され、音響振動部１７を振動させる。この音響振動部１７の振動の変位は、支点となるヒンジ部１５と作用点１６との距離（Ｃ−Ｐ間距離）ｒａと、ヒンジ部１５と音響振動部１７との距離（Ｃ−Ｆ間距離）ｒｆの比で決まる拡大率で拡大された変位となる。音響振動部１７の振動は、さらに、拡大機構部１２の固定部１３を介して被振動体１４に伝わり、被振動体１４を振動させる。
【００２５】
これにより、従来、圧電ユニモルフ素子や圧電バイモルフ素子を利用していた音響信号発生用圧電装置とは違い、積層型圧電アクチュエータ１１が発生する変位がわずかであっても、その変位を拡大することで、大きな変位を得られるため、積層型圧電アクチュエータ１１そのものを小さくすることが可能となる。また、圧電ユニモルフ素子や圧電バイモルフ素子の様に数十から数百μｍと薄い板状の圧電セラミックス板を使用せずとも、柱状の、強度がある積層型圧電アクチュエータの使用が可能となるので、耐落下衝撃性も向上する。さらに、積層型圧電アクチュエータ１１を拡大機構部１２に固定することで、積層型圧電アクチュエータに一定の圧縮応力を付加すると共に、積層型圧電アクチュエータ１１を保護する外枠となり、機械的に強固な構成となる。
【００２６】
本発明に使用する、積層型圧電アクチュエータ１１は、縦効果を使用して長さ方向（図４に示す矢印Ａの方向）の変位を発生するものである。積層型圧電アクチュエータ１１の形状は、特に限定されるものではなく、設計の容易性から、角柱や円柱等の柱状体が良い。また、積層型圧電アクチュエータは、駆動電圧を下げて、消費電力を低減する効果を有する。厚み方向に積層した構成で、一層毎に電極を二つのグループに分けて層毎に分極と電圧印加が出来る構成を取ることで駆動電圧を大幅に低減出来る利点がある。
【００２７】
図４では、拡大機構部１２は、片持ち梁構造を成しているが、両持ち梁構造、或いは、ヒンジ部を多数設け多段にした拡大機構等、最適な設計をすれば良い。また、拡大機構部１２にはステンレス鋼や真鍮等の金属、或いは剛性のあるプラスチックを用いると良い。特に、ステンレス鋼は適度の弾性と、比重を持ち音響振動系を構成するには都合の良い材料である。ヒンジ部、音響振動部、積層型圧電アクチュエータの固定部は一体品で構成されることが、部品点数が減り、小型化には好ましい。
【００２８】
拡大機構部１２で拡大された音響振動部１７の音響振動に伴う慣性力は、支持部１８を経由して、支持部１８の下部に固定された被振動体１４に伝搬する。これにより、被振動体１４が振動し、スピーカーとして機能させることが出来る。
【００２９】
図５は、従来の音響信号発生用圧電装置の音響特性を示すグラフである。このグラフは、圧電バイモルフ素子からなる片持ち梁の振動に伴う支持部に発生する慣性力を振動センサで計測した結果を示し、縦軸に発生振動力、横軸に周波数を示している。一次共振周波数を３００Ｈｚに設定した場合、一次と高次の共振の部分でピークを持つことが分かる。共振の存在は振動の振幅を大きくすることに寄与し、出力の増大や、周波数特性の形成に有効に活用されるが、その反面、特定の周波数のみで突出した振動の振幅はスピーカーとしては音響特性上好ましい事ではなく、共振周波数近辺では振動が適度に抑制されることが望ましい。
【００３０】
そこで、本発明では、拡大機構部１２の梁構造を成す部分に重量の分布を持たせる、或いは曲げ弾性係数の分布を持たせることにより、共振周波数が変化する現象を利用し、周波数特性が制御可能な音響信号発生用圧電装置としている。
【００３１】
さらに、本発明では、拡大機構部１２の梁構造を成す部分に他材質からなる部材を表面に貼り付け、被覆部を設けることにより、機械的な品質係数（Ｑｍ）の制御を可能とし、共振点での振幅の抑制を可能としている。
【実施例１】
【００３２】
以下、具体的な例を挙げ、本発明の音響信号発生用圧電装置についてさらに詳しく説明する。図６は、本発明の音響信号発生用圧電装置の実施例１を示す図である。図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は上面図である。この音響信号発生用圧電装置の構成は、圧電素子２１と拡大機構部２０と音響振動部２３とからなり、拡大機構部２０は音響振動部２３を兼用している。図７は本実施例１における圧電素子２１を示す斜視図である。圧電素子２１は、内部電極２７と圧電セラミックス２８を一体焼成してなる積層型圧電アクチュエータであって、内部電極２７に電気的に接続された一対の外部電極２９（底面部の外部電極２９は図示せず）が配されており、リード線３０が接続してある。
【００３３】
本実施例１においては、前記圧電素子２１に、ＮＥＣトーキン（株）製の外形２ｍｍ×２ｍｍ×９ｍｍの積層型圧電アクチュエータ素子を用いた。この積層型圧電アクチュエータ素子は、内部電極２７と圧電セラミックス２８を長手方向に、交互に積層し、内部電極２７で挟まれた圧電セラミックス２８が３０層になるようにして、一体焼成したものである。
【００３４】
拡大機構部２０は、片持ち梁構造を成し、ヒンジ部２２が設けられている。この拡大機構部２０は、ＳＵＳ３０４材を放電加工により、切り出して作製した。前記圧電素子２１は図６（ａ）に示すように固定部２６と作用点２５で把持され、接着剤で固定してある。圧電素子２１にリード線３０を介して、音響電気信号を入力することにより、圧電素子２１は矢印２４に示すように長手方向に前記音響電気信号に応じた変位を発生する。この変位は、作用点２５に伝わり、音響振動部２３においては、ヒンジ部２２の部分における、梃子の作用で約２０倍に拡大されるように設計してある。
【００３５】
本実施例１における音響信号発生用圧電装置の外形は、図６（ｂ）に示す長手方向寸法Ｂは２５ｍｍ、幅寸法Ｃは３ｍｍ、図６（ａ）に示す高さ寸法Ａは７ｍｍと、前述した従来の音響信号発生用圧電装置に比べ、非常に小型となっている。
【００３６】
図８は、本実施例１による音響信号発生用圧電装置に音響電気信号を入力し、拡大機構部２０及び、音響振動部２３が成す片持ち梁部分の実際の振動状態を、レーザー変位計を用いて観察した結果を示すグラフである。駆動条件として、交流の入力電圧を１Ｖｒｍｓとし、周波数を５５０Ｈｚ、３０００Ｈｚ、５０００Ｈｚと変えて観察した。図８のグラフは、Ｘ軸は本実施例１の拡大機構部２０と音響振動部２３が成す片持ち梁部分の幅を示し、Ｙ軸は本実施例１のヒンジ部２２のある端部から音響振動部２３側の端部までの位置を示し、Ｚ軸は変位量を示している。また、図８（ａ）は周波数が５５０Ｈｚ時の振動状態を示すグラフ、図８（ｂ）は周波数が３０００Ｈｚ時の振動状態を示すグラフ、図８（ｃ）は周波数が５０００Ｈｚ時の振動状態を示すグラフである。図８に示す観察結果から、本実施例１による音響信号発生用圧電装置の振動モードは、通常の片持ち梁の振動モードを持っていることが確認出来た。このことは、本実施例１による音響信号発生用圧電装置が非常に小型となっているにもかかわらず、前述した従来の圧電ユニモルフ素子や圧電バイモルフ素子と同様の振動モードで振動し、音響信号の発生用装置として、使用できることを裏付けているものである。
【００３７】
図９は、本実施例１による音響信号発生用圧電装置の音響特性を示すグラフである。縦軸は発生振動力、横軸は周波数を示してある。比較のため、従来の圧電セラミックスの厚みが０．２ｍｍ、中間層（シム）の厚みが０．２ｍｍで幅が５ｍｍ、振動の実効長さが２３ｍｍの圧電バイモルフ素子を使用した、外形１０ｍｍ×５ｍｍ×３０ｍｍの音響信号発生用圧電装置の音響特性も併記した。このグラフからも解るように、本実施例１の音響信号発生用圧電装置は従来品以上の振動力が得られていることが確認できる。
【００３８】
尚、実施例１にあっては、圧電素子２１として前記積層型圧電アクチュエータ素子を使用したが、その構成や形状は前記積層型圧電アクチュエータ素子に限定されるものではなく、必要な性能、特性が得られる様に形状や積層数等は、適宜設計するのが良い。また、拡大機構部２０において、使用する材料はＳＵＳ３０４に限られるものではなく、その他のステンレス鋼や真鍮等の金属、或いは剛性を有するプラスチックの他、剛性及び弾性を有する材料を使用し、必要な性能、特性が得られる様に適宜設計すると良い。
【００３９】
さらに、本実施例１による音響信号発生用圧電装置は、圧電素子２１が拡大機構部２０に固定され、圧電素子２１の全周を拡大機構部２０が囲む構造となるため、外部からの衝撃や振動に対して、拡大機構部２０が圧電素子２１を保護する、堅牢な構造となっている。
【００４０】
上記の如く、本実施例１によれば、非常に小型で、耐衝撃性に優れ且つ、音響性能の向上した音響信号発生用圧電装置の提供が可能となる。
【実施例２】
【００４１】
図１０は、本発明の音響信号発生用圧電装置の実施例２を示す図である。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は上面図である。図１０（ａ）に示す本実施例は、前記実施例１と構成は同じであって、拡大機構部２０の形状が片持ち梁構造で、先端に行くほど幅が広がる構造をしている。図１０（ｃ）に示す本実施例は前記実施例１と構成は同じであって、拡大機構部２０形状が片持ち梁構造で、先端に行くほど幅が狭くなる構造をしている。図１０（ｂ）は比較するために実施例１を示した。
【００４２】
このような構造においては、片持ち梁の部分において、重量の分布や、曲げ弾性係数の分布を有するため、例えば、図１０（ａ）に示す実施例においては、共振周波数の低下と低音域部の出力増大を図ることができる。これは、幅が狭いと曲げ弾性係数が小さくなることと、重心が先端に近づくことによるものである。また同様の理由により、図１０（ｃ）に示す実施例においては、図１０（ａ）に示す実施例とは逆に、共振周波数が高くなり、高音域部の出力増大を図ることができる。
【００４３】
図１１は、本実施例２による音響信号発生用圧電装置の音響特性を示すグラフである。縦軸に発生振動力、横軸に周波数を示してある。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）の本実施例すべてについて示してある。このグラフからも解るように、梁の部分について重量の分布や、曲げ弾性係数の分布を有すると、音響特性が変化する。即ち、振動力の周波数特性を制御することが可能になる。
【００４４】
尚、本実施例２では、音響振動部２３の片持ち梁部分の幅を変えた実施例を示したが、幅だけでなく、厚さや、材質自体を変化させることにより重量の分布や、曲げ弾性係数の分布を持たせれば同様の効果が得られる。
【００４５】
上記の如く、本実施例２によれば、非常に小型で、耐衝撃性に優れ且つ、振動力の周波数特性を制御可能な、音響性能の向上した音響信号発生用圧電装置の提供が可能となる。
【実施例３】
【００４６】
図１２は、本発明の音響信号発生用圧電装置の実施例３を示す側面図である。本実施例３は、実施例１で示した構成に加えて、音響振動部２３の片持ち梁部分の上面前面に、被覆層３１が配されている。本実施例３では、厚みが１ｍｍのアクリル板をエポキシ接着剤で貼り付け被覆層３１を構成した。
【００４７】
図１３は、本実施例３による音響信号発生用圧電装置の音響特性を示すグラフである。縦軸に発生振動力、横軸に周波数を示してある。比較するために、音響振動部２３の片持ち梁部分の表面には何も貼り付けない、実施例１の音響特性も併記した。このグラフからも解るように、本実施例３による音響信号発生用圧電装置の音響特性は、５００Ｈｚと３０００Ｈｚ近傍にある共振周波数での振動力が下がり、全音域に渡り、より平坦な周波数特性となっている。このように、音響振動部２３の片持ち梁部分の表面に被覆層３１を設けることにより、共振周波数部分の振動力の極大部が抑制され、周波数特性の平坦性が改善されていることが確認できた。
【００４８】
尚、実施例３では、厚みが１ｍｍの被覆層３１にアクリル板を使用したが、ゴムやウレタンなどの可とう性物質を使用しても、同様の効果が得られる。また、被覆層を配する位置や被覆層の厚さは、適宜、必要とされる音響振動特性に合わせて最適な設計をすると良い。
【００４９】
上記の如く、本実施例３によれば、非常に小型で、耐衝撃性に優れ且つ、振動力の周波数特性の平坦性が改善された、音響性能の向上した音響信号発生用圧電装置の提供が可能となる。
【実施例４】
【００５０】
図１４は本発明の音響信号発生用圧電装置の実施例４を示す図である。図１４（ａ）は上面図、図１４（ｂ）は断面図である。本実施例４は、圧電素子２１と、円形状の音響振動部３２が一体となった拡大機構部３４とから構成される。図１４（ｂ）に示す断面図において、厚さＣが４ｍｍで、図１４（ａ）に示す上面図において、外径Ａが１６ｍｍのＳＵＳ板に、内径Ｂが９ｍｍの中空部３５を、中心をずらして設け、ヒンジ部３６とギャップ３３を形成し、圧電素子２１を前記中空部３５に配置し固定してある。圧電素子２１は実施例１に使用した圧電素子と同じ、外形２ｍｍ×２ｍｍ×９ｍｍの積層型圧電アクチュエータ素子を用いた。
【００５１】
圧電素子２１の振動は、ヒンジ部３６を支点とする、梃子の原理で拡大される。ギャップ３３で分離される圧電素子２１を挟む拡大機構部３４は、ヒンジ部３６と圧電素子２１を結んだ先で重量が増加し、共振周波数の低下に有効に働いている。本実施例４は、その外形寸法Ａを１６φとしたので、外耳入り口の耳甲介腔部に挟み込める形状になっている為、発生した音響振動は周囲の軟骨を経由して中耳の聴覚神経に伝わり音声を明瞭に聴き取ることができた。さらに、振動体とその接する周囲軟骨の振動で空中へ発生する音声も外耳道から鼓膜を経由して聴取できることが確認できた。
【００５２】
上記の如く、本実施例４によれば、非常に小型で、耐衝撃性に優れ且つ、音響性能の向上した音響信号発生用圧電装置の提供が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明による音響振動発生素子は、携帯電話機や携帯端末機等に搭載する音響振動発生素子やスピーカー、或いは音響機器としてのヘッドホンや骨伝導を利用した音響機器等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】圧電ユニモルフ素子を示す図。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は側面図。
【図２】圧電バイモルフ素子を示す図。図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図。
【図３】従来の音響信号発生用圧電装置を示す側面図。
【図４】本発明に係る音響信号発生用圧電装置の基本構成を示す模式図。
【図５】従来の音響信号発生用圧電装置の音響特性を示すグラフ。
【図６】本発明の実施例１を示す図。図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は上面図。
【図７】本発明の実施例１に係る圧電素子を示す斜視図。
【図８】本発明の実施例１に係る音響信号発生用圧電装置の振動状態を示すグラフ。図８（ａ）は周波数が５５０Ｈｚ時の振動状態を示すグラフ、図８（ｂ）は周波数が３０００Ｈｚ時の振動状態を示すグラフ、図８（ｃ）は周波数が５０００Ｈｚ時の振動状態を示すグラフ。
【図９】本発明の実施例１に係る音響信号発生用圧電装置の音響特性を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施例２に係る音響信号発生用圧電装置を示す図。図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は上面図。
【図１１】本発明の実施例２に係る音響信号発生用圧電装置の音響特性を示すグラフ。
【図１２】本発明の実施例３に係る音響信号発生用圧電装置を示す側面図。
【図１３】本発明の実施例３に係る音響信号発生用圧電装置の音響特性を示すグラフ。
【図１４】本発明の実施例４に係る音響信号発生用圧電装置を示す図。図１４（ａ）は上面図、図１４（ｂ）は断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１    圧電セラミックス板
２    金属板
３    圧電バイモルフ素子
４    筐体
５    支柱
１１    積層型圧電アクチュエータ
１２，２０，３４    拡大機構部
１３，２６    固定部
１４    被振動体
１５，２２，３６    ヒンジ部
１６，２５    作用点
１７，２３，３２    音響振動部
１８    支持部
２１    圧電素子
２４    矢印
２７    内部電極
２８    圧電セラミックス
２９    外部電極
３０    リード線
３１    被覆層
３３    ギャップ
３５    中空部
【図１】
0004515348.tif 000002
【図２】
0004515348.tif 000003
【図３】
0004515348.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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