CN103181195B - 振荡装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

振荡装置(100)包括：压电元件(121)；振动部件(122)，约束压电元件(121)的一个表面，并由金属材料形成；树脂部件(123)，保持振动部件(122)的外周部；压电元件(111)；振动部件(122)，约束所述压电元件(111)的一个表面、当在平面图中看时与振动部件(121)和树脂部件(123)重叠、并且由金属材料形成；以及支撑部件(140)，支撑树脂部件(123)和振动部件(112)，其中在振动部件(121)、树脂部件(123)和振动部件(112)的至少一个中设置至少一个开口(150)，所述开口将位于振动部件(121)和树脂部件(123)与振动部件(122)之间的空间(170)连接至空间(170)的外部。

Description

振荡装置和电子设备
技术领域
本发明涉及一种包括压电元件的振荡装置以及一种电子设备。
背景技术
近来，已经积极地开发了具有商业价值的轻薄时尚的移动电话，具有诸如视频电话、运动图像再现或者或免提电话功能之类的声音功能。因此，也要求在诸如移动电话之类的电子设备中安装的电声换能器小且薄，并且再现非常响亮音量的声音。此外从隐私保护的观点出发，要求超定向扬声器的开发，其中只能在特定的位置形成声音场。作为超定向扬声器，已经开发了按照空气中的非线性状态来对调制的超声波解调制的参量扬声器。
参量扬声器通过单一频率对超声波振荡器进行振荡。因此，优选地通过具有高机械品质因子的结构来配置扬声器。因此，能量集中于谐振频率附近，并且可以高效率地再现声音。
目前，已经建议了各种类型的移动电话作为上述的移动电话(专利文献1)。
相关文献
专利文献
[专利文献1]国际公布小册子WO2007/026736
发明内容
如上所述，当振荡装置的机械品质因子较高时，可以高效率地再现声音。
另一方面，当振荡装置的机械品质因子较高时，发生以下问题。在振荡装置的机械品质因子较高的情况下，如果振荡装置的谐振频率在制造阶段略微分散，则显著地改变振荡装置可以再现的声压级别。因此，为了制造具有稳定特性的振荡装置，要求大量工时来调节制造条件、检查等等。相应地，当振荡装置的机械品质因子较高时，会降低振荡装置的生产率。
考虑到上述问题实现了本发明，并且本发明的目的是提供一种能够根据用途调节机械品质因子Q的振荡装置。
根据本发明，提出了一种振荡装置，包括：
第一压电元件；
第一振动部件，所述第一振动部件约束所述第一压电元件的一个表面，并且由金属材料形成；
树脂部件，所述树脂部件保持所述第一振动部件的外周部；
第二压电元件；
第二振动部件，所述第二振动部件约束所述第二压电元件的一个表面，当在平面图中看时与所述第一振动部件和所述树脂部件重叠，并且由金属材料形成；以及
支撑部件，所述支撑部件支撑所述树脂部件和所述第二振动部件，
其中在所述第一振动部件、所述树脂部件和所述第二振动部件中的至少一个中设置至少一个开口，所述开口将位于所述第一振动部件和所述树脂部件与所述第二振动部件之间的空间连接至所述空间的外部。
根据本发明，提出了一种电子设备，所述电子设备包括：上述振荡装置；以及振荡驱动单元，所述振荡驱动单元使得所述振荡装置输出声波。
根据本发明，可以提供一种能够根据用途调节机械品质因子Q的振荡装置。
附图说明
根据下面描述的优选实施例和附图，上述目的、其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。
图1是示出了根据本实施例的振荡装置的示意性纵向截面前视图。
图2是示出了图1所示的振荡装置的平面图。
图3是示出了图1所示的振荡装置的底视图。
图4是示出了图1所示的振荡装置的机械品质因子的特性图。
图5是示出了图1所示的振荡装置的第一改进示例的平面图。
图6是示出了图1所示的振荡装置的第一改进示例的底视图。
图7是示出了图1所示的振荡装置的第二改进示例的底视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。图1是示出了根据本实施例的振荡装置100的示意性纵向截面前视图。
如图1所示，根据本实施例的振荡装置100包括：压电元件121；振动部件122，所述振动部件约束所述压电元件121的一个表面并且由金属材料形成；树脂部件123，所述树脂部件保持所述振动部件122的外周部；压电元件111；振动部件112，振动部件112约束压电元件111的一个表面，当在平面图中看时与振动部件122和树脂部件123重叠并且由金属材料形成；以及支撑部件140，支撑部件140支撑树脂部件123和第二振动部件112。在振动部件122、树脂部件123和振动部件112的至少一个中设置至少一个开口150，开口150将位于振动部件122和树脂部件123与振动部件112之间的空间170和空间170的外部相连。
下文中，将详细描述根据本实施例的振荡装置100的配置。
图3是示出了图1所示的振荡装置100的底视图。图3示出了振荡器120的平面结构，振荡器120包括压电元件121、振动部件122和树脂部件123。
如图3所示，例如压电元件121的平面形状是矩形。此外，压电元件121的平面形状不局限于此，并且例如可以是圆形等。振动部件122约束压电元件121的一个表面。振动部件122由金属材料形成。例如，振动部件122的平面形状是矩形。此外，振动部件122的平面形状不局限于此，并且例如可以是圆形等。
树脂部件123保持振动部件122的外周部。例如，树脂部件123的平面形状是矩形环形状，所述矩形环形状在包括中心在内的区域中具有开口。由树脂部件123保持振动部件122以便封闭在树脂部件123的中心中设置的开口。树脂部件123由树脂材料配置。
支撑部件140固定树脂部件123的外周部，并且因而支撑树脂部件123。例如，将支撑部件140设置为管状形状，当在平面图中看时所述管状形状形成为矩形。此外例如，支撑部件140由具有高硬度的金属来配置。
图2是示出了图1所示的振荡装置100的平面图。图2示出了包括压电元件111和振动部件112在内的振荡器110的平面结构。
如图2所示，例如压电元件111的平面形状是矩形。此外，压电元件111的平面形状不局限于此，并且例如可以是圆形等。
如图2所示，振动部件112包括约束压电元件111的底座部113以及将底座部113与支撑部件140相连的梁部114。此外，振动部件112包括开口150。例如，底座部113的平面形状是矩形。此外，底座部113的平面形状不局限于此，并且例如平面形状可以是圆形等。梁114将底座部113的外周的一部分与支撑部件140相连。因此，将底座部113支撑到支撑部件140。此外，在底座部113和支撑部件140之间的区域中没有设置梁部114的那部分成为开口150。
如图2所示，底座部113的平面形状是矩形。例如，将支撑部140设置为管状形状，当在平面图中看时所述管状形状形成为矩形。此外，将梁部114形成为X形状，所述X形状将底座部113的四个角与支撑部140的四个角相连。因此，在振动部件112中形成了当在平面图中看时为梯形的四个开口150。
根据本实施例的振荡装置100用作诸如移动电话(图中未示出)之类的电子设备的一部分。因此，在包括振荡装置100的电子设备中设置作为振荡驱动单元的驱动器电路160，所述振荡驱动单元使振荡装置100输出声波。驱动器电路160通过导线等与振荡装置100中包括的压电元件111和压电元件121相连。
在本实施例中，例如振荡器110和振荡器120的振荡频率等于或大于20kHz。例如，振荡器110和振荡器120输出针对参量扬声器而调制的超声波。此外例如，振荡器110和振荡器120可以配置为输出具有可听范围频率的声波。
在根据本实施例的振荡装置100中，振荡器110和振荡器120由驱动器电路160驱动，并输出针对参量扬声器而调制的超声波。
此时，通过开口150将振荡器120向振荡器110侧输出的超声波从空间170输出至空间170的外部(图1中的上侧)。相应地，将从振荡器120朝着振荡器110一侧(图1中的上侧)输出的超声波所解调的声音、以及从振荡器110朝着与振荡器120相反一侧(图1中的上侧)输出的超声波所解调的声音彼此合成。
如图2所示，振荡器110由压电元件111和振动部件112配置，所述振动部件112约束压电元件111的一个表面并且由金属材料形成。
另一方面如图3所示，振荡器120由压电元件121、振动部件122和树脂部件123来配置，所述振动部件122约束压电元件121的一个表面并且由金属材料形成，所述树脂部件保持所述振动部件122。
因此如图4所示，在振荡器110和振荡器120中，机械品质因子Q彼此不同。如上所述，振荡器110由金属和压电材料配置。因此，振荡器110的机械品质因子Q较高。另一方面在振荡器120中，将具有较大内部损耗的树脂部件123设置在振动时应力集中的端部中。因此，由树脂部件123衰减了振荡器120的振动。相应地，与振荡器110相比，振荡器120的机械品质因子Q较低。
按照这种方式，在本实施例中，将具有彼此明显不同的机械品质因子Q的振荡器110和振荡器120设置在单一的振荡装置100中。也就是说如图4所示，根据本实施例的振荡装置100包括其中声压级别的频率特性彼此不同的振荡器110和振荡器120。
相应地，在本实施例中，将从具有彼此不同的机械品质因子Q的振荡器110和振荡器120输出的声音彼此合成。因此，可以明显地调节振荡装置100的机械品质因子Q。
更具体地，如图4所示，在具有高机械品质因子Q的振荡器110中，在声压级别的频率特性中观察到陡峭尖峰。另一方面如图4所示，在具有低机械品质因子Q的振荡器120中，与振荡器110相比，声压级别的频率特性是平坦的。
如果将振荡器110和振荡器120的声音进行合成，则将声音的声压级别的频率特性进行了平均。也就是说，明显地，振荡器装置100的机械品质因子的值在振荡器110和振荡器120的机械品质因子之间。
按照这种方式，可以根据用途调节根据本实施例的振荡装置100的机械品质因子Q。
此外在本实施例中，在输出声音的阶段，可以通过调节振荡器110和振荡器120之间的输出比率来调节振荡装置的机械品质因子Q。也就是说，通过调节振荡器110和振荡器120之间的输出比率，可以调节从振荡器装置100输出的声音的声压级别的频率特性。因此，可以明显地调节振荡器装置100的机械品质因子Q。
接下来将描述本实施例的效果。
根据本实施例，振荡装置100包括当在平面图中看时彼此重叠、并且机械品质因子彼此不同的振荡器110和振荡器120。此外，在配置了振荡器110的振动部件112中设置了开口150，所述开口150将在振荡器110和振荡器120之间插入的空间170连接至空间170的外部。
因此，可以将从机械品质因子Q彼此不同的两个振荡器输出的声音彼此合成。因此，可以明显地调节振荡装置100的机械品质因子。相应地，可以提供根据用途调节机械品质因子的振荡装置。
通过调节振荡装置的机械品质因子Q，抑制了振荡装置生产率的降低，并且可以高效率地实现声音再现。
此外，本实施例不局限于上述方面，并且可以在不脱离要点的范围内允许各种改进。在上述方面中，例示了在配置振荡器110的振动部件112中形成开口150的结构。
图5是示出了图1所示的振荡装置100的第一改进示例的平面图。此外，图6是示出了图1所示的振荡装置100的第一改进示例的底视图。在本实施例中，可以提供在第一改进示例中示出的结构。
在根据第一改进示例的振荡装置100中，在振动部件122中形成开口150。在第一改进示例中，如图6所示，振动部件122包括约束压电元件121的底座部132以及将底座部132与树脂部件123相连的梁部130。
梁部130将底座部132的外周的一部分与树脂部件123相连。因此，将底座部132保持到树脂部件123。此外，在底座部132和树脂部件123之间的区域中没有设置梁部130的那部分成为开口150。
另一方面，在第一改进示例中，如图5所示，在振动部件112中没有设置开口150。
在第一改进示例中，将振荡器110向振荡器120一侧输出的超声波通过开口150从空间170输出至空间170的外部。相应地，将从振荡器120朝着与振荡器110相反的一侧输出的超声波所解调的声音和由从振荡器110朝着振荡器120一侧输出的超声波所解调的声音彼此合成。
相应地，与上述形状类似，可以调节振荡装置的机械品质因子。
图7是示出了图1所示的振荡装置100的第二改进示例的底视图。在本实施例中，可以提供第二改进示例中所示的结构。
在根据第二改进示例的振荡装置100中，在树脂部件123中形成开口150。在第二改进示例中，如图7所示，树脂部件123包括保持振动部件122的底座部136和将底座部136与支撑部件140相连的梁部134。
梁部134将底座部136的外周的一部分与支撑部件140相连。因此，将底座部136支撑到支撑部件140。此外，在底座部136和支撑部件140之间的区域中没有设置梁部134的那部分成为开口150。
另一方面，与第一改进示例类似，在第二改进示例中，在振动部件112中没有设置开口150。
同样在第二改进示例中，与第一改进示例类似，可以调节振荡装置的机械品质因子Q。
此外在本实施例中，可以在从振动部件122、树脂部件123和振动部件112之中选择的两个或更多个部件中设置开口150。
同样按照这种方式，与上述方面类似，可以从振荡装置100再现声音，其中对从振荡器110输出的超声波所解调的声音和从振荡器120输出的超声波所解调的声音进行合成。
此外在上述方面中，例示了具有单压电结构的振荡装置100，其中在振荡器110和振荡器120中由一个压电元件只约束振动部件的一个表面。然而在振荡器110和振荡器120的至少一个中，也可以实现双压电结构的振荡器100等，其中由两个压电元件约束振动部件的上表面和下表面(图中未示出)。
此外，压电元件111和压电元件121可以由一个压电层配置，并且可以由层压结构配置，其中交替地层压压电层和电极层(图中未示出)。
此外在上述方面中，例示了电子设备，其中驱动器电路160与振荡装置100相连。然而，也可以实现诸如声纳等之类的电子设备，所述电子设备包括：振荡装置100；振荡驱动单元，使振荡装置100输出针对传感器的超声波；超声波检测单元，检测被测量对象反射的针对所述传感器的超声波；以及距离测量单元，根据从振荡装置100输出针对所述传感器的超声波之后、超声波检测单元检测到针对所述传感器的超声波的时间，计算振荡装置100和测量对象之间的距离(图中未示出)。
此外可以理解的是，在内容不相反的范围内可以对上述的实施例和多个改进示例进行组合。此外，在上述的实施例和多个改进示例中，具体地描述了每一个部分的结构等。然而，可以在满足本发明的范围内不同地改进所述结构等。
该申请要求基于2010年11月1日递交的日本专利申请No.2010-245681的优先权，将其内容合并在此作为参考。

Claims (9)

1.一种振荡装置，包括：
第一振荡器，包括：
第一压电元件；
第一振动部件，所述第一振动部件约束所述第一压电元件的一个表面，并且由金属材料形成；和
树脂部件，所述树脂部件保持所述第一振动部件的外周部；第二振荡器，包括：
第二压电元件；和
第二振动部件，所述第二振动部件约束所述第二压电元件的一个表面，当在俯视图中看时所述第二振动部件与所述第一振动部件和所述树脂部件重叠，并且所述第二振动部件由金属材料形成；以及支撑部件，所述支撑部件支撑所述树脂部件和所述第二振动部件，
其中在所述第一振动部件、所述树脂部件和所述第二振动部件中的至少一个中设置至少一个开口，所述开口将位于所述第一振动部件和所述树脂部件与所述第二振动部件之间的空间连接至所述空间的外部。
2.根据权利要求1所述的振荡装置，
其中第一振荡器和第二振荡器输出针对参量扬声器的调制波。
3.根据权利要求1或2所述的振荡装置，
其中所述第一振动部件包括所述开口。
4.根据权利要求3所述的振荡装置，
其中，所述第一振动部件包括约束所述第一压电元件的第一底座部以及将所述第一底座部连接至所述支撑部件的第一梁部。
5.根据权利要求1或2所述的振荡装置，其中所述第二振动部件包括所述开口。
6.根据权利要求5所述的振荡装置，
其中所述第二振动部件包括约束所述第二压电元件的第二底座部以及将所述第二底座部连接至所述树脂部件的第二梁部。
7.根据权利要求1或2所述的振荡装置，其中所述树脂部件包括所述开口。
8.根据权利要求7所述的振荡装置，
其中所述树脂部件包括保持所述第二振动部件的第三底座部以及将所述第三底座部连接至所述支撑部件的第三梁部。
9.一种电子设备，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的振荡装置；以及
振荡驱动单元，所述振荡驱动单元使所述振荡装置输出声波。
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