(57)【要約】【課題】電子機器の小型化を図る。【解決手段】発振装置１００は、圧電振動子１０と、圧電振動子１０の一面に設けられ、かつ圧電振動子１０を支持する複数の支柱３０と、を備えている。複数の支柱３０は、第１方向および第１方向と直角な第２方向において、互いに分離するように配列されている。このため、複数の発振装置を配列せずとも、一の圧電振動子１０から複数の音波を出力することができる。従って、電子機器の小型化を図ることが可能となる。【選択図】図１
2012217031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子と、
前記圧電振動子の一面に設けられ、かつ前記圧電振動子を支持する複数の支柱と、
を備え、
前記複数の支柱は、第１方向および前記第１方向と直角な第２方向において、互いに離間するように配列されている発振装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発振装置において、
前記圧電振動子から出力される音波の波長をλとしたとき、前記第１方向および前記第２方向において、隣接する前記支柱間の中心点と、これに隣接する前記中心点との間隔が、１／２λ以下である発振装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発振装置において、
前記支柱は、前記圧電振動子の前記一面と水平な面方向における幅が０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である発振装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の発振装置において、
前記複数の支柱は、前記第１方向および前記第２方向において、等間隔に配列されている発振装置。
【請求項５】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の発振装置において、
前記複数の支柱は、前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方向において、一組の支柱間の間隔と、他の一組の支柱間の間隔が異なるように配列されている発振装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１項に記載の発振装置において、
前記圧電振動子と接続する信号生成部と、
前記信号生成部による信号の生成を制御することにより、前記圧電振動子の出力を制御する制御部と、
を備える発振装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１項に記載の発振装置を搭載した、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子を有する発振装置、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に搭載する電気音響変換器として、圧電型電気音響変換器がある。圧電型電気音響変換器は、圧電振動子に電界を印加することにより発生する伸縮運動を利用して、振動振幅を発生させるものである。圧電型電気音響変換器は、振動振幅を発生させるために多数の部材を必要とせず、薄型化に有利である。
圧電型電気音響変換器に関する技術としては、例えば特許文献１〜５に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１〜３に記載の技術は、エミッタとして圧電フィルムを使用したパラメトリックスピーカに関するものである。特許文献４に記載の技術は、可ぎょう性を有する圧電フィルム振動板とスピーカユニットを備え、これらを同時に振動させるというものである。特許文献５に、音響再生スクリーンに圧電フィルムを使用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５２６００４号公報
【特許文献２】特表２００７−５０３７４２号公報
【特許文献３】特表２００３−５２０００２号公報
【特許文献４】特開２０１０−６２８１９号公報
【特許文献５】特開２００６−１８０５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発振装置を搭載する電子機器においては、その小型化が求められる。
【０００６】
本発明の目的は、電子機器の小型化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、圧電振動子と、
前記圧電振動子の一面に設けられ、かつ前記圧電振動子を支持する複数の支柱と、
を備え、
前記複数の支柱は、第１方向および前記第１方向と直角な第２方向おいて、互いに離間するように配列されている発振装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、上述した発振装置を搭載した、電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発振装置の小型化を図ることができる。
【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を示す平面図である。
【図２】図１に示す発振装置を示す断面図である。
【図３】図１に示す発振装置の構成を説明するための斜視図である。
【図４】図１に示す圧電振動子を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る発振装置を示す平面図である。
【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】
図１は、第１の実施形態に係る発振装置１００を示す平面図である。本実施形態に係る発振装置１００は、圧電振動子１０と、複数の支柱３０と、を備えている。発振装置１００は、例えば携帯電話機等の電子機器に搭載される。
【００１３】
複数の支柱３０は、圧電振動子１０の一面に設けられ、かつ圧電振動子１０を支持する。また、複数の支柱３０は、第１方向および第１方向と直角な第２方向において、互いに離間するように配列されている。以下、発振装置１００の構成について、詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、複数の支柱３０は、例えば圧電振動子１０の一面上にアレイ状に配列されている。この場合、複数の支柱３０は、第１方向および第２方向において、等間隔に配列される。支柱３０は、圧電振動子１０の一面と水平な面方向における幅が、例えば０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００１５】
図２は、図１に示す発振装置１００を示す断面図である。図２における矢印は、発振装置１００から出力される音波を示している。圧電振動子１０は、一面上に設けられた複数の支柱３０によって拘束されている。このため、図１および図２に示すように、支柱３０によって囲われた領域を放射面２０として、各放射面２０からそれぞれ音波を出力する。
【００１６】
図３は、図１に示す発振装置１００の構成を説明するための斜視図である。図３に示す圧電振動子１０および複数の支柱３０を接合して、発振装置１００が設けられる。図３に示すように支柱３０の形状は、例えば円柱状であるが、これに限られない。
【００１７】
図４は、図１に示す圧電振動子１０を示す断面図である。図４に示すように、圧電振動子１０は、圧電体７０、上部電極７２および下部電極７４を有している。圧電体７０は、上部電極７２および下部電極７４に挟まれている。また、圧電体７０は、その厚さ方向（図４中上下方向）に分極している。圧電振動子１０の平面形状は、例えば四角形、円形、または楕円形である。
【００１８】
圧電体７０は、圧電効果を有する材料により構成され、例えば電気機械変換効率が高い材料としてジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等により構成される。また、圧電体７０の厚みは、１０μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。厚みが１０μｍ未満である場合、圧電体７０は脆性材料により構成されるため、取り扱い時において破損等が生じやすい。一方、厚みが１ｍｍを超える場合、圧電体７０の電界強度が低減する。このため、エネルギー変換効率の低下を招く。
【００１９】
上部電極７２および下部電極７４は、電気伝導性を有する材料によって構成され、例えば銀または銀／パラジウム合金等によって構成される。銀は、低抵抗な汎用材料であり、製造コストや製造プロセスの観点から優位である。また、銀／パラジウム合金は、耐酸化性に優れた低抵抗材料であり、信頼性に優れる。上部電極７２および下部電極７４の厚みは、１〜５０μｍであることが好ましい。厚みが１μｍ未満の場合、均一に成形することが難しくなる。一方、５０μｍを超える場合、上部電極７２または下部電極７４が圧電体７０に対して拘束面となり、エネルギー変換効率の低下を招く。
【００２０】
発振装置１００は、制御部９０と、信号生成部９２と、を備えている。信号生成部９２は、圧電振動子１０と接続し、圧電振動子１０に入力する電気信号を生成する。制御部９０は、信号生成部９２に接続し、信号生成部９２による信号の生成を制御する。外部から入力された情報に基づいて制御部９０が信号生成部９２の信号の生成を制御することにより、発振装置１００の出力を制御することができる。
【００２１】
本実施形態において、発振装置１００は、パラメトリックスピーカとして使用される。発振装置１００をパラメトリックスピーカとして使用する場合、制御部９０は信号生成部９２を介して、パラメトリックスピーカとしての変調信号を入力する。この場合、圧電振動子１０は、２０ｋＨｚ以上、例えば１００ｋＨｚの音波を信号の輸送波として用いる。
【００２２】
なお、発振装置１００は、通常のスピーカとして使用することもできる。発振装置１００を通常のスピーカとして使用する場合には、制御部９０は信号生成部９２を介して、音声信号をそのまま圧電振動子１０へ入力する。
さらに、発振装置１００は、超音波センサとして使用することもできる。発振装置１００を超音波センサとして使用する場合、制御部９０に入力される信号は、音波を発振する旨の指令信号である。そして、発振装置１００を音波センサとして使用する場合、信号生成部９２は圧電振動子１０に圧電振動子１０の共振周波数の音波を発生させる。
【００２３】
図１におけるｘは、隣接する支柱３０間の中心点と、これに隣接する中心点との間隔を示している。圧電振動子１０から出力される音波の波長をλとしたとき、第１方向および第２方向において、ｘは、例えば１／２λ以下であることが好ましい。この場合、第１方向および第２方向における、互いに隣接する放射面２０の中心間距離が、１／２λ以下となる。
本実施形態において、第１方向および第２方向における、互いに隣接する放射面２０の中心間距離が１／２λ以下である場合、互いに隣接しあう放射面２０から出力される音波が干渉してしまうことを抑制することができる。これにより、高効率な音波の出力を実現することが可能となる。
【００２４】
次に、本実施形態の効果を説明する。圧電型電気音響変換器は、例えば圧電振動子を有する複数の発振装置をアレイ状に配列することにより構成し、高い指向性を実現している。しかし、複数の発振装置を配列した場合、電子機器の小型化を図ることは困難となる。
【００２５】
本実施形態において、複数の支柱３０は、第１方向および第２方向おいて、互いに分離するように配列されている。このため、支柱３０によって囲われた放射面２０を複数有することとなる。これにより、圧電振動子１０は、複数の放射面２０それぞれから音波を出力することできる。
このように、本実施形態によれば、複数の発振装置を配列せずとも、一の圧電振動子１０から複数の音波を出力することができる。従って、電子機器の小型化を図ることが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態における発振装置１００は、一の圧電振動子１０を複数の支柱３０により拘束して形成される。このように、本実施形態によれば、複数の部材を必要とせずに発振装置１００を形成することが可能となる。従って、低コストで電子機器を製造することが可能となる。
【００２７】
図５は、第２の実施形態に係る発振装置１０２を示す平面図であって、第１の実施形態における図１に対応している。本実施形態に係る発振装置１０２は、支柱３０の構成を除いて、第１の実施形態に係る発振装置１００と同様の構成を有する。
【００２８】
複数の支柱３０は、第１方向および第２方向の少なくとも一方向において、一組の支柱３０間の間隔と、他の一組の支柱３０間の間隔が異なるように配列されている。本実施形態においては、図５に示すように、第１方向および第２方向において、一組の支柱３０間の間隔と、他の一組の間隔が異なる。
【００２９】
複数の支柱３０が、第１方向および第２方向の少なくとも一方向において一組の支柱３０間の間隔と他の一組の支柱３０間の間隔が異なるように配列されていることにより、発振装置１０２が有する放射面２０の面積は異なることとなる。例えば、図５に示すように、発振装置１０２は、圧電振動子１０の一面と同一面内における面積が互いに異なる放射面２２、放射面２４、および放射面２６を有することとなる。
【００３０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、面積の異なる複数の放射面２０を有する発振装置１００を実現することができる。圧電振動子の基本共振周波数は振動面の輪郭形状の長さに依存する。このため、面積の異なる複数の放射面２０を有する場合には、発振装置１００は複数の共振周波数を有することとなる。従って、広い周波数帯域において、高い音圧レベルの出力を実現することができる。
【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  圧電振動子
２０  放射面
２２  放射面
２４  放射面
２６  放射面
３０  支柱
７０  圧電体
７２  上部電極
７４  下部電極
１００  発振装置
１０２  発振装置
【図１】
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【図２】
2012217031.tif 000004
【図３】
2012217031.tif 000005
【図４】
2012217031.tif 000006
【図５】
2012217031.tif 000007