(57)【要約】【課題】小型の圧電素子を用いても、大きな振幅を得ることができる音響トランスデューサ、スピーカ、電子機器を提供する。【解決手段】スピーカ１００は、筐体１０１と、一端が筐体１０１に支持された振動子１０２と、筐体１０１によって支持された振動板１０３と、を備えた音響トランスデューサであって、振動子１０２の振動振幅を拡大して振動板１０３へ伝える梃子部材１０４を振幅拡大機構として、振動子１０２と振動板１０３との間に備える。【選択図】図２
2013090309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
一端が前記筐体に支持された振動子と、
前記筐体によって支持された振動板と、
を備えた音響トランスデューサであって、
前記振動子の振動振幅を拡大して前記振動板へ伝える振幅拡大機構を前記振動子と前記振動板との間に備えること、
を特徴とする音響トランスデューサ。
【請求項２】
請求項１に記載の音響トランスデューサにおいて、
前記振幅拡大機構は、
前記筐体に対して揺動可能に支持される支点と、
前記振動子の他端に接続された力点と、
前記振動板に接続された作用点と、
を有し、
前記作用点と前記支点との間の長さよりも前記力点と前記支点との間の長さが短い梃子であること、
を特徴とする音響トランスデューサ。
【請求項３】
請求項２に記載の音響トランスデューサにおいて、
前記梃子の作用点は、前記振動板の中央に接続されていること、
を特徴とする音響トランスデューサ。
【請求項４】
請求項１に記載の音響トランスデューサにおいて、
前記振幅拡大機構は、パンタグラフ機構であること、
を特徴とする音響トランスデューサ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の音響トランスデューサにおいて、
前記振動子は、短冊形状の積層型セラミック圧電素子により形成されていること、
を特徴とする音響トランスデューサ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の音響トランスデューサを用いたスピーカ。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の音響トランスデューサを備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を音声に変換する音響トランスデューサ、スピーカ、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の電子機器では、小型の電磁式スピーカが用いられてきた。
また、矩形形状の圧電素子を用いたスピーカが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７００５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、圧電素子が屈曲（撓み）振動するアクチュエータにおいては、駆動原理上、ストローク（変位量）はアクチュエータの長さ寸法に比例する。したがって、大きな屈曲変位ストロークを得るためにはアクチュエータの長さが長くなってしまい、小型化が難しかった。
【０００５】
本発明の課題は、小型の圧電素子を用いても、大きな振幅を得ることができる音響トランスデューサ、スピーカ、電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
（１）本発明は、筐体（１０１，２０１，３０１）と、一端（１０２ａ，２０２ａ，３０２ａ）が前記筐体に支持された振動子（１０２，２０２，３０２）と、前記筐体によって支持された振動板（１０３，２０３，３０３）と、を備えた音響トランスデューサであって、前記振動子の振動振幅を拡大して前記振動板へ伝える振幅拡大機構（１０４，２０４，３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃ，３０４Ｄ）を前記振動子と前記振動板との間に備えること、を特徴とする音響トランスデューサ（１００，２００，３００）を提案している。
【０００８】
この発明によれば、音響トランスデューサは、筐体と、一端が筐体に支持された振動子と、筐体によって支持された振動板と、を備える。さらに、音響トランスデューサは、振動子の振動振幅を拡大して振動板へ伝える振幅拡大機構を振動子と振動板との間に備える。したがって、音響トランスデューサは、小型の圧電素子を用いても、大きな振幅を得ることができる。また、圧電素子の小型化により製造コストを低減できる。
【０００９】
（２）本発明は、（１）に記載の音響トランスデューサにおいて、前記振幅拡大機構は、前記筐体（１０１，２０１）に対して揺動可能に支持される支点（１０５，２０５）と、前記振動子（１０２，２０２）の他端（１０２ｂ，２０２ｂ）に接続された力点（１０４ａ，２０４ａ）と、前記振動板（１０３，２０３）に接続された作用点（１０４ｂ，２０４ｂ）と、を有し、前記作用点と前記支点との間の長さ（Ｌ２）よりも前記力点と前記支点との間の長さ（Ｌ１）が短い梃子（１０４，２０４）であること、を特徴とする音響トランスデューサ（１００，２００）を提案している。
【００１０】
この発明によれば、振幅拡大機構は、筐体に対して揺動可能に支持される支点と、振動子の他端に接続された力点と、振動板に接続された作用点と、を有し、作用点と支点との間の長さよりも力点と支点との間の長さが短い梃子である。したがって、音響トランスデューサは、簡単な構成で振動子の振動振幅を拡大して振動板へ伝えることができる。
【００１１】
（３）本発明は、（２）に記載の音響トランスデューサにおいて、前記梃子（１０４，２０４）の作用点（１０４ｂ，２０４ｂ）は、前記振動板（１０３，２０３）の中央に接続されていること、を特徴とする音響トランスデューサを提案している。
【００１２】
この発明によれば、梃子の作用点は、振動板の中央に接続されている。したがって、音響トランスデューサは、作用点から振動板に伝わる振動により、振動板が振動しやすくなり、振動子の振動を効率よく音声に変換できる。
【００１３】
（４）本発明は、（１）に記載の音響トランスデューサにおいて、前記振幅拡大機構は、パンタグラフ機構（３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃ，３０４Ｄ）であること、を特徴とする音響トランスデューサ（３００）を提案している。
【００１４】
この発明によれば、振幅拡大機構は、パンタグラフ機構である。したがって、音響トランスデューサは、より柔軟な形状の実装が可能となり、より多くの機器への採用が可能となる。
【００１５】
（５）本発明は、（１）から（４）までのいずれか１項に記載の音響トランスデューサにおいて、前記振動子（１０２，２０２，３０２）は、短冊形状の積層型セラミック圧電素子により形成されていること、を特徴とする音響トランスデューサ（１００，２００，３００）を提案している。
【００１６】
この発明によれば、振動子は、短冊形状の積層型セラミック圧電素子により形成されている。したがって、音響トランスデューサは、全体を小型化できる。
【００１７】
（６）本発明は、（１）から（５）までのいずれか１項に記載の音響トランスデューサを用いたスピーカ（１００，２００，３００）を提案している。
【００１８】
この発明によれば、スピーカは、（１）から（５）までのいずれか１項に記載の音響トランスデューサを用いている。したがって、スピーカは、小型の圧電素子を用いても、大きな振幅を得ることができる。また、圧電素子の小型化により製造コストを低減できる。
【００１９】
（７）本発明は、（１）から（５）までのいずれか１項に記載の音響トランスデューサを備える電子機器（１）を提案している。
【００２０】
この発明によれば、電子機器は、（１）から（５）までのいずれか１項に記載の音響トランスデューサを備える。したがって、電子機器は、小型の圧電素子を用いても、大きな振幅を得ることができる。また、圧電素子の小型化により製造コストを低減できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、小型の圧電素子を用いても、大きな振幅を得ることができる。また、圧電素子の小型化により製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による携帯電話機１の第１実施形態を示す図である。
【図２】スピーカ１００を拡大して示した模式図である。
【図３】図２中の一点鎖線で示した円内をさらに拡大した図である。
【図４】第２実施形態のスピーカ２００を拡大して示した模式図である。
【図５】図４中の一点鎖線で示した円内をさらに拡大した図である。
【図６】第２実施形態のスピーカ２００の梃子部材２０４まわりを示す斜視図である。
【図７】第３実施形態のスピーカ３００を拡大して示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明による携帯電話機１の第１実施形態を示す図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
第１実施形態の携帯電話機１は、マイク２と、スピーカ１００とを備えている。
【００２５】
マイク２は、通話時の音声を集音する小型の集音器である。
【００２６】
図２は、スピーカ１００を拡大して示した模式図である。
図３は、図２中の一点鎖線で示した円内をさらに拡大した図である。
スピーカ１００は、通話時の音声信号を音声に変換する音響トランスデューサである。スピーカ１００は、筐体１０１と、振動子１０２と、振動板１０３と、梃子部材１０４と、振動板接続部材１０６と、振動子接続部材１０７とを備えている。
【００２７】
筐体１０１は、スピーカ１００の各部材を支持する構造体である。
【００２８】
振動子１０２は、短冊形状の積層型セラミック圧電素子である。振動子１０２は、一端である固定端１０２ａが筐体１０１に固定されており、他端の可動端１０２ｂが振動子接続部材１０７を介して梃子部材１０４に接続されている。したがって、振動子１０２が振動すると、固定端１０２ａを屈曲振動の支点として、可動端１０２ｂが上下振動し、振動が梃子部材１０４へ伝わる。
【００２９】
振動板１０３は、外周が筐体１０１に支持されており、梃子部材１０４を介して振動子１０２から振動が伝わると、この支持されている部分を支点として湾曲振動を行い、音声を発生する。振動板１０３は、軽く、ある程度の硬さをもつ部材により形成されるのが望ましい。振動板１０３としては、糊付けされた加工不織紙、不織布、エラストマ板、プラスチック板、セラミック板、薄い金属板等、通常の電磁スピーカで使用されている材料から適宜選択して用いることができる。
【００３０】
梃子部材１０４は、軸１０５を支点として筐体に対して揺動可能に支持されており、振動子１０２の振動振幅を拡大して振動板１０３へ伝える振幅拡大機構である。梃子部材１０４は、力点１０４ａが振動子１０２に接続され、作用点１０４ｂが振動板１０３の中央に振動板接続部材１０６を介して接続されている。振動板１０３は、外周が筐体１０１に支持されているので、中央の方が周囲よりも撓むことができる。よって、振動板１０３の中央に作用点１０４ｂを接続することにより振動板１０３が振動しやすくなり、効率よく音声を発生できる。力点１０４ａの部分は、振動子１０２の可動端１０２ｂを上下（図中における上下、以下、同様）から挟む形状に形成されている。梃子部材１０４は、支点となる軸１０５から力点１０４ａまでの長さＬ１より、軸１０５から作用点１０４ｂまでの長さＬ２の方が長くなっている。
【００３１】
振動板接続部材１０６は、梃子部材１０４の作用点１０４ｂと振動板１０３との間に設けられており、梃子部材１０４と振動板１０３との接続を変位可能なようにする部材である。振動板接続部材１０６は、例えば、エラストマ等の弾性部材を用いるとよい。振動板接続部材１０６を設けることにより、梃子部材１０４と振動板１０３とがお互いを拘束せず、振動動作を行える。
【００３２】
振動子接続部材１０７は、梃子部材１０４の力点１０４ａに上下を挟まれるように接着固定されて設けられている。また、振動子接続部材１０７は、振動子１０２の可動端１０２ｂを上下から挟むように設けられている。振動子接続部材１０７は、エラストマの薄い緩衝材により形成されている。この振動子接続部材１０７を振動子１０２と梃子部材１０４との間に設けることにより、振動子１０２と梃子部材１０４とが互いに滑りながらお互いを拘束することなく、振動動作を行うことが可能となる。また、振動子１０２が過度な変位によって破損することも防止できる。
【００３３】
上述したように、支点となる軸１０５から力点１０４ａまでの長さＬ１より、軸１０５から作用点１０４ｂまでの長さＬ２の方が長くなっている。したがって、梃子の作用により、力点１０４ａにおける上下振幅が、作用点１０４ｂでは拡大される。これにより、振動子１０２の振動振幅が比較的小さくても、振動板１０３には、大きな振幅の振動が伝わる。よって、振動子１０２を大きなものとしなくても、必要な振幅を振動板１０３へ伝えることができる。また、振動子１０２を小型にできるので、振動子１０２の価格を低く抑えることができ、梃子部材１０４を設けたとしても、携帯電話機１の価格を低く抑えることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態のスピーカ２００を拡大して示した模式図である。
図５は、図４中の一点鎖線で示した円内をさらに拡大した図である。
図６は、第２実施形態のスピーカ２００の梃子部材２０４まわりを示す斜視図である。
第２実施形態のスピーカ２００は、梃子部材２０４の構成が異なる他は、第１実施形態のスピーカ１００と同様である。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００３５】
スピーカ２００は、通話時の音声信号を音声に変換する音響トランスデューサである。スピーカ２００は、筐体２０１と、振動子２０２と、振動板２０３と、梃子部材２０４と、振動板接続部材２０６と、振動子接続部材２０７とを備えている。
【００３６】
筐体２０１は、スピーカ２００の各部材を支持する構造体である。
【００３７】
振動子２０２は、短冊形状の積層型セラミック圧電素子である。振動子２０２は、一端である固定端２０２ａが筐体２０１に固定されており、他端の可動端２０２ｂが振動子接続部材２０７を介して梃子部材２０４に接続されている。したがって、振動子２０２が振動すると、固定端２０２ａを屈曲振動の支点として、可動端２０２ｂが上下振動し、振動が梃子部材２０４へ伝わる。
【００３８】
振動板２０３は、外周が筐体２０１に支持されており、梃子部材２０４を介して振動子２０２から振動が伝わると、この支持されている部分を支点として湾曲振動を行い、音声を発生する。
【００３９】
梃子部材２０４は、軸２０５を支点として筐体に対して揺動可能に支持されており、振動子２０２の振動振幅を拡大して振動板２０３へ伝える振幅拡大機構である。梃子部材２０４は、力点２０４ａが振動子２０２に接続され、作用点２０４ｂが振動板２０３の中央に振動板接続部材２０６を介して接続されている。力点２０４ａの部分は、振動子２０２の可動端２０２ｂを上下から挟む形状に形成されている。梃子部材２０４は、支点となる軸２０５から力点２０４ａまでの長さＬ１より、軸２０５から作用点２０４ｂまでの長さＬ２の方が長くなっている。
【００４０】
ここで、先に説明した第１実施形態の梃子部材１０４では、支点（軸１０５）を挟むように力点１０４ａと作用点１０４ｂが配置されていた。これに対して、第２実施形態の梃子部材２０４では、支点（軸２０５）を基準として同じ側に力点２０４ａと作用点２０４ｂとが配置されている。このように配置することによって、第２実施形態の梃子部材２０４では、そのサイズが第１実施形態の梃子部材１０４と同等であっても、第１実施形態の梃子部材１０４よりも、振動子２０２の振動振幅を拡大する割合を高めることができる。また、振動子２０２の振動振幅を拡大する割合を第１実施形態の梃子部材１０４と同等とする場合には、梃子部材２０４のサイズを第１実施形態の梃子部材１０４よりも小型化できる。
【００４１】
振動板接続部材２０６は、梃子部材２０４の作用点２０４ｂと振動板２０３との間に設けられており、梃子部材２０４と振動板２０３との接続を変位可能なようにする部材である。
【００４２】
振動子接続部材２０７は、梃子部材２０４の力点２０４ａに上下を挟まれるように接着固定されて設けられている。また、振動子接続部材２０７は、振動子２０２の可動端２０２ｂを上下から挟むように設けられている。
【００４３】
以上説明したように、第２実施形態によれば、スピーカ２００は、第１実施形態よりも、全体を小型化したり、小型化しない場合には、振幅を拡大する割合を大きくしたりできる。
【００４４】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態のスピーカ３００を拡大して示した模式図である。
第３実施形態のスピーカ３００は、第１実施形態における梃子部材１０４に相当する部分の構成が異なる他は、第１実施形態のスピーカ１００と同様である。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００４５】
スピーカ３００は、通話時の音声信号を音声に変換する音響トランスデューサである。スピーカ３００は、筐体３０１と、振動子３０２と、振動板３０３と、第１アーム３０４Ａと、第２アーム３０４Ｂと、第３アーム３０４Ｃと、第４アーム３０４Ｄと、振動板接続部材３０６と、振動子接続部材３０７とを備えている。
【００４６】
筐体３０１は、スピーカ３００の各部材を支持する構造体である。
【００４７】
振動子３０２は、短冊形状の積層型セラミック圧電素子である。振動子３０２は、一端である固定端３０２ａが筐体３０１に固定されており、他端の可動端３０２ｂが振動子接続部材３０７を介して第１アーム３０４Ａに接続されている。したがって、振動子３０２が振動すると、固定端３０２ａを屈曲振動の支点として、可動端３０２ｂが上下振動し、振動が第１アーム３０４Ａへ伝わる。
【００４８】
振動板３０３は、外周が筐体３０１に支持されており、第１アーム３０４Ａと、第２アーム３０４Ｂと、第３アーム３０４Ｃと、第４アーム３０４Ｄとを介して振動子３０２から振動が伝わると、この支持されている部分を支点として湾曲振動を行い、音声を発生する。
【００４９】
第１アーム３０４Ａは、第２アーム３０４Ｂとともに軸３０５を支点として揺動可能に支持されている。なお、軸３０５は、筐体３０１に固定されている。第１アーム３０４Ａには、力点３０４Ａａに振動子３０２が接続されている。
【００５０】
第２アーム３０４Ｂは、第１アーム３０４Ａと交差するように配置されており、軸３０５を支点として第１アーム３０４Ａとともに揺動可能に支持されている。
【００５１】
第３アーム３０４Ｃは、一端が第１アーム３０４Ａの端部の軸３０８において回転移動可能に設けられており、他端が振動板接続部材３０６の軸３１０において回転移動可能に設けられている。
【００５２】
第４アーム３０４Ｄは、一端が第２アーム３０４Ｂの端部の軸３０９において回転移動可能に設けられており、他端が振動板接続部材３０６の軸３１０において回転移動可能に設けられている。
【００５３】
以上の第１アーム３０４Ａと、第２アーム３０４Ｂと、第３アーム３０４Ｃと、第４アーム３０４Ｄとにより、パンタグラフ機構が構成されている。このパンタグラフ機構は、振動子３０２の振動振幅を拡大して振動板３０３へ伝える振幅拡大機構として機能する。また、第１アーム３０４Ａにおいて、軸３０５から力点３０４Ａａまでの長さＬ１より、軸３０５から軸３０８までの長さＬ２の方が長くなっている。
【００５４】
振動板接続部材３０６は、軸３１０を有し、第３アーム３０４Ｃと、第４アーム３０４Ｄとが接続されている。また、振動板接続部材３０６は、振動板３０３に接続されている。
【００５５】
振動子接続部材３０７は、第１アーム３０４Ａの力点３０４Ａａに上下を挟まれるように接着固定されて設けられている。また、振動子接続部材３０７は、振動子３０２の可動端３０２ｂを上下から挟むように設けられている。
【００５６】
以上説明した構成により、第３実施形態では、スピーカ３００は、パンタグラフ機構によって振動子３０２の振動を拡大して振動板３０３へ伝える。スピーカ３００は、パンタグラフ機構を用いることにより、より柔軟な形状の実装が可能となり、より多くの機器への採用が可能となる。
【００５７】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００５８】
（変形形態）
例えば、各実施形態において、電子機器として携帯電話機のスピーカを例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、電子機器としては、ゲーム機であってもよいし、音楽再生機やＩＣレコーダ等、どのような機器であってもよい。
【００５９】
なお、第１実施形態から第３実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
【符号の説明】
【００６０】
１    携帯電話機
２    マイク
１００，２００，３００    スピーカ
１０１，２０１，３０１    筐体
１０２，２０２，３０２    振動子
１０２ａ，２０２ａ，３０２ａ    固定端
１０２ｂ，２０２ｂ，３０２ｂ    可動端
１０３，２０３，３０３    振動板
１０４，２０４    梃子部材
１０４ａ，２０４ａ    力点
１０４ｂ，２０４ｂ    作用点
１０５，２０５    軸
１０６，２０６，３０６    振動板接続部材
１０７，２０７，３０７    振動子接続部材
３０４Ａ    第１アーム
３０４Ａａ    力点
３０４Ｂ    第２アーム
３０４Ｃ    第３アーム
３０４Ｄ    第４アーム
３０５，３０８，３０９，３１０    軸
【図１】
2013090309.tif 000003
【図２】
2013090309.tif 000004
【図３】
2013090309.tif 000005
【図４】
2013090309.tif 000006
【図５】
2013090309.tif 000007
【図６】
2013090309.tif 000008
【図７】
2013090309.tif 000009