(57)【要約】【課題】圧電素子を有する発振装置において、出力の周波数依存性を小さくする。【解決手段】圧電素子１０は、第１振動部材２０に取り付けられている。第２振動部材３０は、第１振動部材２０を介して圧電素子１０とは反対側に位置し、第１振動部材２０が取り付けられている。保持部材４０は、第２振動部材３０の縁を保持している。第２振動部材３０はシート形状を有している。そして第１振動部材２０は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している。【選択図】図１
2013150075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第１振動部材と、
前記第１振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第１振動部材が取り付けられた第２振動部材と、
前記第２振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第２振動部材はシート形状を有しており、
前記第１振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している発振装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発振装置において、
前記複数種類の梁は、長さが互いに異なる発振装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発振装置において、
前記複数種類の梁として、長さＬ１である第１の梁、長さＬ２である第２の梁、及び長さＬ３である第３の梁を有しており、
Ｌ１＜２×Ｌ２＜３×Ｌ３である発振装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の発振装置において、
平面視において、前記複数種類の梁は、中心が互いに重なっており、かつ当該中心が、前記圧電素子及び前記第２振動部材の中心と重なっている発振装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発振装置において、
前記複数種類の梁は、断面形状が互いに異なる発振装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の発振装置において、
前記第１振動部材は、前記複数種類の梁の少なくとも一つを、複数有している発振装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の発振装置において、
前記第１振動部材は、前記第２振動部材よりも剛性が高い発振装置。
【請求項８】
発振装置と、
前記発振装置を制御する制御手段と、
を有し、
前記発振装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第１振動部材と、
前記第１振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第１振動部材が取り付けられた第２振動部材と、
前記第２振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第２振動部材はシート形状を有しており、
前記第１振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を発信源として有する発振装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を利用した発振装置は、例えばパラメトリックスピーカや、超音波センサの発振源として使用されている。この発振装置は、磁石を用いて振動板を振動させる動電型のスピーカと比較して、小型化しやすい、という利点がある。
【０００３】
特許文献１、特許文献２、及び特許文献３には、圧電素子を、台座に搭載し、さらに台座を振動膜に搭載することが記載されている。振動膜の剛性は、台座の合成よりも低くなっている。さらに特許文献１及び２において、台座は、複数の梁を有している。これらの梁は、互いに同一の形状を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００７／８３４９７号パンフレット
【特許文献２】国際公開２００８／８４８０６号パンフレット
【特許文献３】特開２０１１−１１４５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電素子は機械品質係数Ｑが高い。このため、圧電素子を発振装置の発振源として利用すると、この発振装置は、基本共振周波数付近では出力が高くなるが、基本共振周波数から外れると出力が小さくなる。すなわち、発振装置の出力の周波数依存性が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、圧電素子を有する発振装置において、出力の周波数依存性を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第１振動部材と、
前記第１振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第１振動部材が取り付けられた第２振動部材と、
前記第２振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第２振動部材はシート形状を有しており、
前記第１振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している発振装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、発振装置と、
前記発振装置を制御する制御手段と、
を有し、
前記発振装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第１振動部材と、
前記第１振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第１振動部材が取り付けられた第２振動部材と、
前記第２振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第２振動部材はシート形状を有しており、
前記第１振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧電素子を有する発振装置において、出力の周波数依存性を小さ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平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´断面図である。
【図３】第１振動部材２０の形状を示す平面図である。
【図４】第２の実施形態に係る発振装置１００の構成を示す平面図である。
【図５】第３の実施形態に係る電子機器２００の構成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】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発振装置１００の構成を示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ´断面図である。発振装置１００は、圧電素子１０、第１振動部材２０、第２振動部材３０、及び保持部材４０を有している。圧電素子１０は、第１振動部材２０に取り付けられている。第２振動部材３０は、第１振動部材２０を介して圧電素子１０とは反対側に位置し、第１振動部材２０が取り付けられている。保持部材４０は、第２振動部材３０の縁を保持している。第２振動部材３０はシート形状を有している。そして第１振動部材２０は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している。
【００１３】
本図に示す例において、圧電素子１０及び第２振動部材３０は円形を有している。圧電素子１０及び第２振動部材３０は、互いの中心が重なっている。そして保持部材４０は枠形状を有している。ただし圧電素子１０及び第２振動部材３０は他の形状、例えば矩形や六角形などの多角形であってもよい。
【００１４】
圧電素子１０は、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、圧電素子１０は、圧電特性を示す高分子材料、例えばポリフッ化ビニリデンにより形成されていてもよい。いずれの場合においても、圧電素子１０の平面形状は、第２振動部材３０の平面形状よりも小さい。
【００１５】
制御部５０は、圧電素子１０に駆動信号を同時に入力する。例えば制御部５０は、発振装置１００を通常のスピーカとして使用する場合、外部から入力された音声データを増幅することにより駆動信号を生成する。また制御部５０は、発振装置をパラメトリックスピーカとして使用する場合、外部から入力された音声データ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、このデータを増幅して駆動信号を生成する。この場合のキャリア周波数は、例えば２０ｋＨｚ以上である。
【００１６】
第１振動部材２０は、第２振動部材３０よりも剛性が高い材料により形成されている。このため、第１振動部材２０の剛性は第２振動部材３０よりも高い。第１振動部材２０は、例えばアルミニウム合金、リン青銅、チタン、チタン合金、又はステンレスなどの金属により形成されている。また第２振動部材３０は、ウレタン、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ポリエチレンなどの樹脂材料により形成されている。ただし第１振動部材２０は、第２振動部材３０よりも剛性が高い樹脂材料、例えばエポキシ樹脂、アクリル、ポリイミド、又はポリカーボネートにより形成されても良い。
【００１７】
図３は、第１振動部材２０の形状を示す平面図である。上記したように、第１振動部材２０は複数の梁を有している。本図に示す例では、第１振動部材２０は、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６を有している。第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６は一体的に形成されているが、互いに長さが異なる。詳細には、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６は、互いの中心が重なっている。この中心は、図１に示すように、圧電素子１０の中心及び第２振動部材３０の中心にも重なっている。そして第１梁２２の長さをＬ１、第２梁２４の長さをＬ２、第３梁２６の長さをＬ３とした場合、Ｌ１＜２×Ｌ２＜３×Ｌ３である。
【００１８】
また本図に示す例において、最も長い第１梁２２と、その次に長い第２梁２４はそれぞれ一つずつ設けられており、互いに直交している。そして最も短い第３梁２６は複数、例えば２本設けられている。これらの２本の第３梁２６は互いに直交しており、かつ第１梁２２及び第２梁２４に対して４５°の角度で交わっている。
【００１９】
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１振動部材２０は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁（２２，２４，２６）を、互いに異なる方向に向けた形状を有している。従って、第１振動部材２０は、複数の基本共振周波数を有する。このため、圧電素子１０、第１振動部材２０、及び第２振動部材３０を一つの振動部材としてみた場合、この振動部材は複数の基本共振周波数を有することになる。従って、発振装置１００の出力の周波数依存性は低くなる。
【００２０】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る発振装置１００の構成を示す平面図であり、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１００は、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６の形状を除いて、第１の実施形態に係る発振装置１００と同様の構成である。
【００２１】
本実施形態において、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６は、断面形状が互いに異なる。詳細には、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６は長さが互いに等しい。そして、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６は、断面形状が互いに異なる。本図に示す例では、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６の順に、断面形状が小さく（細く）なっている。そして第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６の長さは、全て圧電素子１０の直径よりも大きい。
【００２２】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６の長さを異ならせる必要がない。このため、第１梁２２、第２梁２４、及び第３梁２６の全ての長さを、圧電素子１０の直径よりも大きくすることができる。従って、圧電素子１０を第１振動部材２０の上に安定させることができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る電子機器２００の構成を示す平面図である。本実施形態に係る電子機器２００は、携帯型の電子機器、例えば携帯通信端末、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型ゲーム機器、携帯型音声再生装置、又は携帯型映像再生装置である。ただし、電子機器２００はこれら以外の機器であっても良い。電子機器２００は、ディスプレイ２０２及び発振装置１００を有している。発振装置１００はスピーカとして使用される。発振装置１００の構成は、第１の実施形態又は第２の実施形態に示した通りである。
【００２４】
本実施形態によっても、第１又は第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
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。例えば第１振動部材２０を構成する複数種類の梁の基本共振周波数を異ならせる方法は、上記した実施形態に限定されない。例えば、梁の種類によって材料を変えることにより、梁の基本共振周波数を異ならせてもよい。また、第１振動部材２０を構成する梁の一部に錘を設ける（例えば部分的に太くする）ことによっても、梁の基本共振周波数を異ならせることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態によれば、以下の発明が開示されている。
（付記１）
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第１振動部材と、
前記第１振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第１振動部材が取り付けられた第２振動部材と、
前記第２振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第２振動部材はシート形状を有しており、
前記第１振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している発振装置。
（付記２）
付記１に記載の発振装置において、
前記複数種類の梁は、長さが互いに異なる発振装置。
（付記３）
付記２に記載の発振装置において、
前記複数種類の梁として、長さＬ１である第１の梁、長さＬ２である第２の梁、及び長さＬ３である第３の梁を有しており、
Ｌ１＜２×Ｌ２＜３×Ｌ３である発振装置。
（付記４）
付記２又は３に記載の発振装置において、
平面視において、前記複数種類の梁は、中心が互いに重なっており、かつ当該中心が、前記圧電素子及び前記第２振動部材の中心と重なっている発振装置。
（付記５）
付記１〜４のいずれか一つに記載の発振装置において、
前記複数種類の梁は、断面形状が互いに異なる発振装置。
（付記６）
付記１〜５のいずれか一つに記載の発振装置において、
前記第１振動部材は、前記複数種類の梁の少なくとも一つを、複数有している発振装置。
（付記７）
付記１〜６のいずれか一つに記載の発振装置において、
前記第１振動部材は、前記第２振動部材よりも剛性が高い発振装置。
（付記８）
発振装置と、
前記発振装置を制御する制御手段と、
を有し、
前記発振装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第１振動部材と、
前記第１振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第１振動部材が取り付けられた第２振動部材と、
前記第２振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第２振動部材はシート形状を有しており、
前記第１振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している電子機器。
（付記９）
付記８に記載の電子機器において、
前記複数種類の梁は、長さが互いに異なる電子機器。
（付記１０）
付記９に記載の電子機器において、
前記複数種類の梁として、長さＬ１である第１の梁、長さＬ２である第２の梁、及び長さＬ３である第３の梁を有しており、
Ｌ１＜２×Ｌ２＜３×Ｌ３である電子機器。
（付記１１）
付記９又は１０に記載の電子機器において、
平面視において、前記複数種類の梁は、中心が互いに重なっており、かつ当該中心が、前記圧電素子及び前記第２振動部材の中心と重なっている電子機器。
（付記１２）
付記８〜１１のいずれか一つに記載の電子機器において、
前記複数種類の梁は、断面形状が互いに異なる電子機器。
（付記１３）
付記８〜１２のいずれか一つに記載の電子機器において、
前記第１振動部材は、前記複数種類の梁の少なくとも一つを、複数有している電子機器。
（付記１４）
付記８〜１３のいずれか一つに記載の電子機器において、
前記第１振動部材は、前記第２振動部材よりも剛性が高い電子機器。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 圧電素子
２０ 第１振動部材
２２ 第１梁
２４ 第２梁
２６ 第３梁
３０ 第２振動部材
４０ 保持部材
５０ 制御部
１００ 発振装置
２００ 電子機器
２０２ ディスプレイ
【図１】
2013150075.tif 000003
【図２】
2013150075.tif 000004
【図３】
2013150075.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013150075.tif 000007