(57)【要約】【課題】高効率に音響再生可能で支持部材が発生するノイズを減衰することができる発振装置を提供する。【解決手段】本発明の発振装置１００は、圧電素子１１０を弾性部材１２０と振動部材１３０とで支持する枠状の支持部材１４０の一端に吸音部材１５０が接合されているので、圧電素子１１０が裏側に発生する逆位相の音声を吸音部材１５０に吸音させることができ、支持部材１４０の振動によるノイズも吸音部材１５０により減衰させることができる。【選択図】図１
2012100050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界の印加により伸縮運動する平板状の圧電素子と、
前記圧電素子の一面を拘束する弾性部材と、
前記弾性部材の外周部を支持する振動部材と、
前記振動部材の外縁部を支持する枠状の支持部材と、
前記支持部材の両端の一方に接合されている吸音部材と、
を有する発振装置。
【請求項２】
前記吸音部材は、前記支持部材の両端の一方に接合されていて前記圧電素子の二つの主面の一方と対向している請求項１に記載の発振装置。
【請求項３】
前記支持部材の外側面にも吸音部材が装着されている請求項１または２に記載の発振装置。
【請求項４】
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３の何れか一項に記載の発振装置。
【請求項５】
前記圧電素子の主面の平面形状が矩形である請求項１ないし４の何れか一項に記載の発振装置。
【請求項６】
前記圧電素子の主面の平面形状が円形である請求項１ないし４の何れか一項に記載の発振装置。
【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発振装置。
【請求項８】
前記圧電素子が可聴波の超音波変調波を発振する請求項１ないし７の何れか一項に記載の発振装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の発振装置と、
前記発振装置に可聴域の音波を出力させる発振駆動部と、
を有する電子機器。
【請求項１０】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の発振装置と、
前記発振装置に超音波を出力させる発振駆動部と、
前記発振装置から発振されて測定対象物で反射した前記超音波を検知する超音波検知部と、
検知された前記超音波から前記測定対象物までの距離を算出する測距部と、
を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子で超音波を発生する発振装置、この発振装置を利用した電子機器、に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器である携帯電話においては、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スタイリッシュ携帯の開発が活発化している。この中、発振装置である電気音響変換器に対しては、小型・薄型でかつ高音質への要求が高く、従来の動電型に代わる圧電型の薄型の電気音響変換器の開発が活発になされている。圧電型の電気音響変換器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】
その構造は、圧電素子を中心軸に上下に振幅運動を発生するため、上下両面の放射面から音波が発生する。このように上下両面から音波が発生することは、例えば、上面方向の音波に対して、下面方向では逆相の音波が発生し、音波の打ち消し合いにより、音圧レベルが減衰する問題点を持つ。従って、下面の音波が漏れないように、フレーム構造により遮蔽された構造が一般的に採用させている。
【０００４】
現在、上述のような電気音響変換器として各種の提案がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０９３９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、圧電型の電気音響変換器の利点は薄型であるため、上述のようにフレームによる遮蔽は電気音響変換器全体の厚みを増加して、本来の圧電型の電気音響変換器を利用する意義を失ってしまう。このため、高効率に音響再生可能な圧電型の電気音響変換器の薄型の実装構造の開発が要求されていた。
【０００７】
また、電気音響変換器は、平板状の圧電素子を弾性部材で拘束し、この弾性部材を振動部材で支持し、この振動部材を枠状の支持部材で支持した構造が一般的である。しかし、この支持部材は剛体からなるため、弾性部材の振動が伝播してノイズを発生することがある。
【０００８】
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、高効率に音響再生可能で支持部材が発生するノイズを減衰することができる発振装置、この発振装置を利用した電子機器、を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発振装置は、電界の印加により伸縮運動する平板状の圧電素子と、圧電素子の一面を拘束する弾性部材と、弾性部材の外周部を支持する振動部材と、振動部材の外縁部を支持する枠状の支持部材と、支持部材の両端の一方に接合されている吸音部材と、を有する。
【００１０】
本発明の第一の電子機器は、本発明の発振装置と、発振装置に可聴域の音波を出力させる発振駆動部と、を有する
本発明の第二の電子機器は、本発明の発振装置と、発振装置に超音波を出力させる発振駆動部と、発振装置から発振されて測定対象物で反射した超音波を検知する超音波検知部と、検知された超音波から測定対象物までの距離を算出する測距部と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発振装置では、圧電素子を弾性部材と振動部材とで支持する枠状の支持部材の一端に吸音部材が接合されているので、圧電素子が裏側に発生する逆位相の音声を吸音部材に吸音させることができ、支持部材の振動によるノイズも吸音部材により減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の発振装置を示す模式的な縦断正面図である。
【図２】一の変形例の発振装置を示す模式的な縦断正面図である。
【図３】他の変形例の発振装置を示す模式的な縦断正面図である。
【図４】さらに他の変形例の発振装置を示す模式的な縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図１を参照して以下に説明する。本実施の形態の電気音響変換器である発振装置１００は、図１に示すように、電界の印加により伸縮運動する平板状の圧電素子１１０と、圧電素子１１０の一面を拘束する弾性部材１２０と、弾性部材１２０の外周部を支持する振動部材１３０と、振動部材１３０の外縁部を支持する枠状の支持部材１４０と、支持部材１４０の両端の一方に接合されている吸音部材１５０と、を有する。
【００１４】
この吸音部材１５０は、平板状に形成されていて支持部材１４０の両端の一方に接合されていて圧電素子１１０の二つの主面の一方と対向している。なお、本実施の形態の発振装置１００では、圧電素子１１０や支持部材１４０の平面形状は円形でも矩形でもよいが、例えば、円形である。また、本実施の形態の発振装置１００では、圧電素子１１０に発振駆動部であるドライバ回路１６０が接続されている。このドライバ回路１６０により、圧電素子１１０の発振周波数が２０ｋＨｚ以上であり、可聴波の超音波変調波を発振する。
【００１５】
なお、本実施の形態の発振装置１００では、例えば、圧電素子１１０と弾性部材１２０とは円盤状に形成されており、振動部材１３０は円環状に形成されており、支持部材１４０は円筒状に形成されており、吸音部材１５０も円盤状に形成されている。
【００１６】
さらに、圧電素子１１０は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛や、チタン酸バリウムが使用できる。各材料における組成比は特に限定されないが、好ましくは機械品質係数が３０００以下である材料が好ましい。弾性部材１２０には、金属材料や樹脂材料など、圧電セラミックスより縦弾性係数が低い材料が使用できる。その材質としては、加工性やコストの観点から、りん青銅やステンレス、鉄ニッケル合金、銅亜鉛合金などが使用できる。振動部材１３０は、弾性部材１２０と同様に圧電セラミックスより縦弾性係数が低い材料が使用できるが、弾性部材１２０より縦弾性係数が低い材料を使用することが好ましい。その材質としては、ＰＥＴ(Polyethylene Terephthalate)やウレタン膜などの樹脂材料が使用できる。
【００１７】
また、支持部材１４０は、電気音響変換器の筐体として使用されるため、金属などの高い剛性を持つ材料が使用できる。その材質としては、ステンレスや真鍮などが使用できる。吸音部材１５０については、ウレタンやグラスウールなどの音波を吸収する一般的な吸音材料が使用できる。ただし、加工性や防塵性の観点から、ウレタンフォームを使用することが好ましい。
【００１８】
上述のような構成において、本実施の形態の発振装置１００では、ドライバ回路１６０に圧電素子１１０が駆動されることにより、発振周波数が２０ｋＨｚ以上の可聴波の超音波変調波が発振される。この超音波は圧電素子１１０の図中上下の主面の両方から相反する位相で発振される。
【００１９】
しかし、本実施の形態の発振装置１００では、圧電素子１１０の図中下方に吸音部材１５０が対向している。このため、圧電素子１１０の下方の主面から発振される逆位相の超音波は吸音部材１５０により減衰されるので、上方の主面から発振される超音波が阻害されない。このため、圧電素子１１０の上面から放射される音波への干渉を防止でき、高効率で音響再生が可能となる。
【００２０】
さらに、上述のように圧電素子１１０が発振するときに剛体からなる支持部材１４０が振動してノイズを発生することがある。しかし、本実施の形態の発振装置１００では、支持部材１４０が吸音部材１５０で支持されているので、支持部材１４０が発生するノイズが吸音部材１５０により減衰される。
【００２１】
また、吸音部材１５０は無数の空孔を有するため、圧電素子１１０の背面の空間に対して空気を供給することが可能である。音響容量が小さい場合、空気が振動子に負荷を与えてしまうため、基本共振周波数の増加や、振動量減衰の要因となり、音響特性を大きく劣化させてしまう。従来の振動子の背面を完全に遮蔽し音漏れを防ぐ従来の構成に比べて、本構成では空気を背面空間に供給することができ、音響特性上優位となる。
【００２２】
本実施の形態の発振装置１００では、上述のように圧電素子１１０を弾性部材１２０と振動部材１３０とで支持する枠状の支持部材１４０の一端に吸音部材１５０が接合されているので、圧電素子１１０が裏側に発生する逆位相の音声を吸音部材１５０に吸音させることができ、支持部材１４０の振動によるノイズも吸音部材１５０により減衰させることができる。
【００２３】
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、上記形態では圧電素子１１０と弾性部材１２０と振動部材１３０からなる発振素子の下面全体と対向する形状に吸音部材１５０が形成されていることを例示した。
【００２４】
しかし、図２に例示する発振装置２００のように、支持部材１４０の下端周辺のみに吸音部材２１０が位置してもよい。このような吸音部材２１０は、電子機器(図示せず)の基板２２０の上面に設置することができる。ここでは、吸音部材２１０が発振装置１００の振動を防止する制振部材として作用すると同時に、音波の吸音も可能となる。
【００２５】
また、上記形態では支持部材１４０の下端のみに吸音部材１５０が配置されていることを例示した。しかし、図３に例示する発振装置３００のように、支持部材１４０の外側面にも吸音部材３１０が装着されていてもよい。この場合、より良好に支持部材１４０のノイズを吸音部材３１０で減衰させることができる。
【００２６】
さらに、上記形態では一個の圧電素子１１０で弾性部材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、図４に示すように、二個の圧電素子１１０で弾性部材１２０の上面と下面とを拘束したバイモルフ構造の発振装置４００なども実施可能である。
【００２７】
また、上記形態では圧電素子１１０が一個の圧電層からなることを想定した。しかし、圧電素子が、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)。
【００２８】
さらに、上記形態では発振装置１００にドライバ回路１６０が接続されている電子機器を例示した。しかし、このような発振装置１００と、発振装置１００に超音波を出力させる発振駆動部と、発振装置１００から発振されて測定対象物で反射した超音波を検知する超音波検知部と、検知された超音波から測定対象物までの距離を算出する測距部と、を有するソナーなどの電子機器(図示せず)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。
【符号の説明】
【００３０】
１００    発振装置
１１０    圧電素子
１２０    弾性部材
１３０    振動部材
１４０    支持部材
１５０    吸音部材
１６０    ドライバ回路
２００    発振装置
２１０    吸音部材
２２０    基板
３００    発振装置
３１０    吸音部材
４００    発振装置
【図１】
2012100050.tif 000003
【図２】
2012100050.tif 000004
【図３】
2012100050.tif 000005
【図４】
2012100050.tif 000006