(57)【要約】【課題】圧電素子を発振源として使用している発振装置において、大型化することを抑制しつつ、出力を大きくする【解決手段】第１振動子１０は平面視で第２振動子２０と重なっており、かつ開口２６を有している。第２圧電素子２４に入力される駆動信号を基準にしたときの第１圧電素子１４に入力される駆動信号の位相差をθ、第１振動子１０と第２振動子２０の距離をＬ、駆動信号と同一周波数の音波の空気中における波長をλとした場合、以下の式（１）が満たされる。ただし、ｎは正数または０である。  Ｌ＝（ｎ＋θ／（２π））×λ・・・（１）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１振動部材と、前記第１振動部材上に設けられた第１圧電素子とを有する第１振動子と、
第２振動部材と、前記第２振動部材上に設けられた第２圧電素子とを有する第２振動子と、
前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子に同一周波数の駆動信号を入力する制御手段と、
を備え、
前記第２振動部材は、平面視で前記第１振動子と重なっており、かつ開口を有しており、
前記第２圧電素子に入力される前記駆動信号を基準にしたときの前記第１圧電素子に入力される前記駆動信号の位相差をθ、前記第１振動子と前記第２振動子の距離をＬ、前記駆動信号と同一周波数の音波の波長をλとした場合、以下の式（１）が満たされる発振装置。ただし、ｎは正数または０である。
Ｌ＝（ｎ＋θ／（２π））×λ・・・（１）
【請求項２】
請求項１に記載の発振装置において、
前記θ＝πである発振装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発振装置において、
前記θ＝２πである発振装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発振装置において、
前記第１振動子は、前記第１振動部材に前記開口を有する発振装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発振装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカの一つに、圧電素子を振動部材上に固定した発振源として利用するものがある。このタイプのスピーカは、ボイスコイル及び磁石を用いた動電型のスピーカと比較して、小型化しやすい、という特徴がある。
【０００３】
なお、特許文献１には、超音波診断装置に用いられる発振装置において、複数の圧電体と電極とを交互に積層させ、かつ電極間の距離が、圧電体の基本共振振動の波長の１／４倍とすることが記載されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１３００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電素子を用いた発振装置は、出力を大きくしにくい。このため、発振装置を大型化することなく、発振装置の出力を大きくすることが望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、圧電素子を発振源として使用しており、大型化することを抑制しつつ、出力を大きくすることができる発振装置及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、第１振動部材と、前記第１振動部材上に設けられた第１圧電素子を有する第１振動子と、
第２振動部材と、前記第２振動部材上に設けられた第２圧電素子を有する第２振動子と、
前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子に同一周波数の駆動信号を入力する制御手段と、
を備え、
前記第２振動部材は、平面視で前記第１振動子と重なっており、かつ開口を有しており、
前記第２圧電素子に入力される前記駆動信号を基準にしたときの前記第１圧電素子に入力される前記駆動信号の位相差をθ、前記第１振動子と前記第２振動子の距離をＬ、前記駆動信号と同一周波数の音波の波長をλとした場合、以下の式（１）が満たされる発振装置。
Ｌ＝（ｎ＋θ／（２π））×λ・・・（１）
【０００８】
本発明によれば、上記した発振装置を有する電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧電素子を発振源として使用している発振装置において、大型化することを抑制しつつ、出力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る発振装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した第１振動子の構成を示す平面図である。
【図３】図１に示した第２振動子の構成を示す平面図である。
【図４】図１の変形例を示す図である。
【図５】図１に示した発振装置を電子機器に取り付けた状態を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る発振装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発振装置の構成を示す図である。図２は、図１に示した第１振動子１０の構成を示す平面図である。図３は、図１に示した第２振動子２０の構成を示す平面図である。
【００１３】
この発振装置は、第１振動子１０、第２振動子２０、及び制御部５０を備えている。第１振動子１０は、第１振動部材１２及び第１圧電素子１４を備えている。第１圧電素子１４は、第１振動部材１２上に設けられている。第２振動子２０は、第２振動部材２２及び第２圧電素子２４を備えている。第２圧電素子２４は、第２振動部材２２上に設けられている。制御部５０は、第１圧電素子１４及び第２圧電素子２４に、同一周波数の駆動信号を入力する。
【００１４】
第２振動子２０は平面視で第１振動子１０と重なっており、かつ開口２６を有している。そして第２圧電素子２４に入力される駆動信号を基準にしたときの第１圧電素子１４に入力される駆動信号の位相差をθ、第１振動子１０と第２振動子２０の距離をＬ、駆動信号と同一周波数の音波の空気中における波長をλとした場合、以下の式（１）が満たされる。ただし、ｎは正数または０である。
Ｌ＝（ｎ＋θ／（２π））×λ・・・（１）
なお、位相差θは、第１圧電素子１４に入力される駆動信号が、第２圧電素子２４に入力される駆動信号に対して位相がどれだけ進んでいるかを示している。以下、詳細に説明する。
【００１５】
第１振動部材１２は、シート状であり、第１圧電素子１４から発生した振動によって振動する。また第１振動部材１２は、第１圧電素子１４の基本共振周波数を調整する。機械振動子の基本共振周波数は、負荷重量と、コンプラインスに依存する。コンプラインスは振動子の機械剛性であるため、第１振動部材１２の剛性を制御することで、第１圧電素子１４の基本共振周波数を制御できる。なお、第１振動部材１２の厚みは５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。また、第１振動部材１２は、剛性を示す指標である縦弾性係数が１Ｇｐａ以上５００ＧＰａ以下であることが好ましい。第１振動部材１２の剛性が低すぎる場合や、高すぎる場合は、機械振動子として特性や信頼性を損なう可能性が出てくる。なお、第１振動部材１２を構成する材料は、金属や樹脂など、脆性材料である第１圧電素子１４に対して高い弾性率を持つ材料であれば特に限定されないが、加工性やコストの観点からリン青銅やステンレスなどが好ましい。
【００１６】
第１圧電素子１４は、例えばＰＺＴなどの圧電セラミックスにより形成されている。ただし、第１圧電素子１４は、ポリフッ化ビニリデンなど、圧電性を示す高分子材料により形成されても良い。
【００１７】
なお、第２振動部材２２は第１振動部材１２と同様の考え方で形成されており、第２圧電素子２４は第１圧電素子１４と同様の考え方で形成されている。
【００１８】
また、第１振動子１０と第２振動子２０の基本共振周波数は、互いに等しいのが好ましい。例えば図１では、第１圧電素子１４と第２圧電素子２４の平面形状を同一にしているが、図４に示すように、第２圧電素子２４を第１圧電素子１４よりも大きくしても良い。また逆に、第２圧電素子２４を第１圧電素子１４よりも小さくしても良い。
【００１９】
また上記したように、第２振動子２０には開口が設けられている。本実施形態では、第２振動部材２２に開口２６が設けられている。具体的には、第２振動部材２２は、第２圧電素子２４の中心から放射状に伸びる複数の梁を有している。これらの梁は、等間隔に配置されている。そして各梁の相互間に位置する部分が、開口２６となっている。ただし、第２振動部材２２を構成する梁は第２圧電素子２４と重なっていれば良く、第２圧電素子２４の中心まで延伸している必要はない。
【００２０】
制御部５０は、上記したように第１圧電素子１４及び第２圧電素子２４に駆動信号を入力する。発振装置をパラメトリックスピーカとして機能させる場合、制御部５０は、外部から入力された音声データ（原信号）を変調してパラメトリックスピーカ用の変調データを生成し、このデータに基づいて駆動信号を生成する。すなわち第１圧電素子１４及び第２圧電素子２４には、同一の原信号から生成された同一周波数の駆動信号が入力される。ここで制御部５０は、変調信号の周波数として、第１振動子１０及び第２振動子２０の共振周波数を用いる。ここで用いられる共振周波数は、基本共振周波数であるのが好ましい。
【００２１】
本実施形態において、第１振動子１０及び第２振動子２０は、いずれも同一の支持部材４０に支持されている。支持部材４０は筒形状を有しており、第１振動部材１２の外周部及び第１圧電素子１４の外周部が、支持部材４０の内側壁に固定されている。
【００２２】
図５は、図１に示した発振装置を電子機器に取り付けた状態を示す図である。この図に示す例において、発振装置は、電子機器の筐体６０の内壁に取り付けられる。詳細には、支持部材４０の上端面が、筐体６０の内壁に取り付けられる。筐体６０には、音孔６２が設けられている。そして支持部材４０は、平面視で音孔６２を内側に含んでいる。このため、音孔６２は第１振動子１０及び第２振動子２０と対向し、第１振動子１０および第２振動子２０が発振した音波は、音孔６２を介して筐体６０の外部に放射される。
【００２３】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態によれば、第２振動子２０は開口２６を有しているため、第１振動子１０から発振された音波は、開口２６を介して第２振動子２０の上方に放射され、第２振動子２０が発振した音波を重なる。ここで本実施形態では、上記した（１）式を満たしている。このため、第１振動子１０が発振した音波は、第２振動子２０が発振した音波と重なるタイミングにおいて、第２振動子２０が発振した音波と同位相になる。この場合、２つの音波は互いに強めあうことになる。従って、発振装置の出力を大きくすることができる。
【００２４】
また、第１振動子１０及び第２振動子２０を重ねているため、これらを同一面に配置する場合と比較して、発振装置を小型化できる。
【００２５】
従って、発振装置が大型化することを抑制しつつ、発振装置の出力を大きくすることができる。
【００２６】
なお、（１）式において、θ＝π、またはθ＝２πとすると、発振装置の設計は容易になる。
【００２７】
また、第２振動子２０の上に、第３の振動子が設けられても良い。この場合、第３の振動子と第２振動子２０の関係は、第２振動子２０と第１振動子１０の関係と同様となる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る発振装置の構成を示す断面図である。この発振装置は、第１振動子１０が第２振動部材１６を有している点を除いて、第１の実施形態に係る発振装置と同様の構成である。
【００２９】
本実施形態において、第１振動子１０の振動部材は、第１振動部材１２及び第２振動部材１６によって構成されている。第１圧電素子１４は第１振動部材１２上に設けられている。第２振動部材１６は、平面視で中空形状を有しており、この中空部分を塞ぐように、第１振動部材１２が位置している。すなわち第２振動部材１６の内周側の縁は第１振動部材１２の縁に固定されており、第２振動部材１６の外周側の縁は支持部材４０に固定されている。
【００３０】
第２振動部材１６は、第１振動部材１２よりも剛性が低い材料、例えばポリエチレンやウレタンなどの樹脂材料により形成されている。このため、第２振動部材１６を設けることにより、第１振動子１０の縁は、大きく振動できるようになる。従って、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるほか、発振装置の出力をさらに大きくすることができる。
【００３１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 第１振動子
１２ 第１振動部材
１４ 第１圧電素子
１６ 第２振動部材
２０ 第２振動子
２２ 第２振動部材
２４ 第２圧電素子
２６ 開口
４０ 支持部材
５０ 制御部
６０ 筐体
６２ 音孔
【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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