JP2003047093A - 薄型機器・器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型が要求される機器・器具に圧電素子によ
る発音体を適用する。 【解決手段】 通行人１０６がポスター１００の前を通
ると、それが赤外線センサ１０４によって検知され、検
知信号がデータ読出部１１０に供給される。すると、デ
ータ読出部１１０では、音声信号データメモリ１１２か
ら予め格納されている音声信号データが読み出され、こ
れがＤＡＣ１１６でデジタル信号からアナログ信号に変
換されて圧電スピーカ１０２に供給されて圧電スピーカ
１０２から音声が出力される。音声による呼びかけによ
って通行人１０６の注意を引くことができ、効果的なプ
ロモーションが可能となる

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、各種の機器・器具
に関し、特に薄型であることが要求される機器・器具の
改良に関するものである。 【０００２】 【背景技術】圧電駆動体は、簡易な電気音響変換器やア
クチュエータとして広く利用されている。特に最近は、
携帯電話や携帯情報端末などへの応用が期待されてい
る。圧電駆動体は、基本的には、図８（Ａ）に断面を示
すようなユニモルフ構造と、同図（Ｂ）に断面を示すよ
うなバイモルフ構造がある。まず、ユニモルフ構造の圧
電駆動体は、圧電素子９００をシム板９１０に貼り合わ
せた構成となっている。圧電素子９００は、圧電性セラ
ミックス｛ジルコン酸チタン酸鉛（略してＰＺＴ），チ
タン酸バリウム，ジルコン酸鉛，チタン酸鉛などを主成
分とするセラミックス｝などによる圧電層９０２の表面
に電極９０４，９０６を形成した積層構造となってい
る。圧電層９０２に対しては、電極９０４，９０６を利
用して電圧を印加し、所定の分極が施される。一方、シ
ム板９１０は、金属などによって構成されている。圧電
素子９００は、例えば接着剤によってシム板９１０に接
合される。 【０００３】このようにして得られた圧電素子９００の
電極９０４と電極９０６（あるいはシム板９１０）との
間に、別言すれば圧電層９０２の表裏面に駆動信号が印
加される。なお、シム板９１０側は通常共通端子となっ
ている。すると、圧電素子９００は、矢印ＦＡで示す方
向に伸縮する。ところが、シム板９１０があるために全
体が湾曲するようになり、結果として矢印ＦＢで示す方
向に駆動されるようになる。 【０００４】一方、図８（Ｂ）に示すバイモルフ構造の
圧電駆動体は、同図（Ａ）のシム板９１０の裏面側に圧
電素子９２０を設けた構造となっている。圧電素子９２
０は、圧電層９２２の表面に電極９２４，９２６を形成
した積層構造となっている。圧電層９２２に対しては、
電極９２４，９２６を利用して電圧を印加し、所定の分
極が施される。なお、電極９２６は電極９０６と同電位
であり、通常アースされている。 【０００５】このバイモルフ構造の場合、圧電素子９０
０と圧電素子９２０は、圧電層９０２，９２２の分極方
向が逆方向となっているため、矢印ＦＡ，ＦＣで示す伸
縮が互いに逆となる。すなわち、圧電素子９００が矢印
ＦＡ方向に伸びたときは圧電素子９２０が矢印ＦＣ方向
に縮み、逆に、圧電素子９００が矢印ＦＡ方向に縮んだ
ときは圧電素子９２０が矢印ＦＣ方向に伸びる。すなわ
ち、シム板９１０の一方の面が縮んだときは他方の面が
伸びる関係となり、全体として矢印ＦＢ方向に駆動され
るようになる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、スピーカと
してはダイナミック型のものが一般的であるが、これを
圧電素子で薄型化できれば、各種の用途に適用可能であ
る。特に、その性質上薄型であることが要求される機器
・器具に適用することで、従来にない斬新な機能を付加
することができる。 【０００７】本発明は、以上の点に着目したもので、圧
電素子による発音体を利用した斬新な各種の機器・器具
を提供することを、その目的とするものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、圧電層と電極層を交互に複数積層した圧
電素子を使用した圧電スピーカ；該圧電スピーカから出
力される音声の信号データを得るための音声信号生成手
段；を備えたことを特徴とする。本発明の前記及び他の
目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面か
ら明瞭になろう。 【０００９】 【発明の実施の形態】＜実施形態１＞……最初に、図１
及び図２を参照しながら、本発明の実施形態１について
説明する。本形態は、図１（Ａ）に示すように、本発明
をポスター１００に適用したもので、ポスター１００に
圧電スピーカ１０２と赤外線センサ１０４が設けられて
いる。これら圧電スピーカ１０２及び赤外線センサ１０
４は、ちょうど通行人１０６の位置となるように、ポス
ター下側に設けられている。 【００１０】圧電スピーカ１０２は、図２に示すような
積層構造の圧電駆動体を使用している。まず、同図
（Ａ）はユニモルフ構造の例で、圧電素子１０をシム板
２０に貼り合わせた構成となっている。圧電素子１０
は、ＰＺＴなどによる圧電層１２Ａ〜１２Ｃと、電極層
１４Ａ〜１４Ｄを交互に積層した構造となっている。こ
れら圧電層１２Ａ〜１２Ｃと電極層１４Ａ〜１４Ｄは、
所定数の積層の後、全体が同時に焼成され、その後接着
剤によってシム板２０の略中央に接着される。 【００１１】そして更に、圧電層１２Ａ〜１２Ｃに対し
ては、電極層１４Ａ〜１４Ｄを利用して分極用の電圧を
印加し、所定の分極が施される。分極は、隣接する圧電
層間で互いに逆となる方向に施される。例えば、圧電層
１２Ａと圧電層１２Ｃが矢印Ｆ１方向に分極されるとす
ると、圧電層１２Ｂは矢印Ｆ１と逆の矢印Ｆ２方向に分
極されるという具合である。例えば、電極層１４Ａ，１
４Ｃはマイナス，電極層１４Ｂ，１４Ｄはプラスという
具合に電圧を印加すると、前記矢印Ｆ１及び矢印Ｆ２方
向に分極が行われる。一方、シム板２０は、金属などに
よって構成されている。圧電素子１０は、例えば接着剤
によってシム板２０に接合される。シム板２０の周囲
は、適宜の手段で固定支持される。 【００１２】音声信号などの駆動電圧は、例えば電極層
１４Ｂ，１４Ｄと、電極層１４Ａ，１４Ｃとの間に印加
される。すると、圧電層１２Ａ〜１２Ｃは、電圧方向と
分極方向が一致するため、矢印ＦＡ方向に同時に伸縮す
る。ところが、シム板２０があるために全体が湾曲する
ようになり、結果として矢印ＦＢで示す方向に駆動され
るようになる。この場合において、圧電層の厚さを上述
した背景技術と比較すると、本実施形態のほうが薄く、
かつ積層構造となっているため、低い駆動電圧で駆動可
能となる。 【００１３】図２（Ｂ）は、バイモルフ型の圧電駆動体
の例であり、シム板２０の一方の面に圧電素子１０が設
けられており、他方の面に圧電素子３０が設けられてい
る。圧電素子３０は、圧電層３２Ａ〜３２Ｃと電極層３
４Ａ〜３４Ｄを交互に積層した構造となっており、接着
剤によってシム板２０に接合されている。圧電層３２Ａ
〜３２Ｃの分極方向は、圧電層１２Ａ〜１２Ｃと逆の方
向となっている。 【００１４】音声信号などの駆動電圧は、電極層１４
Ｂ，１４Ｄ，３４Ｂ，３４Ｄと、他の電極層１４Ａ，１
４Ｃ，３４Ａ，３４Ｃとの間に印加される。このため、
圧電素子１０の矢印ＦＡ方向の伸縮と圧電素子３０の矢
印ＦＣ方向の伸縮は互いに逆方向となる。すなわち、圧
電素子１０が矢印ＦＡ方向に伸びたときは圧電素子３０
は矢印ＦＣ方向に縮む。逆に、圧電素子１０が矢印ＦＡ
方向に縮んだときは圧電素子３０は矢印ＦＣ方向に伸び
る。このため、全体として、矢印ＦＢ方向に振動するよ
うになる。 【００１５】次に、図１に戻って、同図（Ｂ）には圧電
スピーカ１０２の駆動装置が示されている。同図に示す
ように、上述した赤外線センサ１０４の検知出力側は、
データ読出部１１０に接続されている。データ読出部１
１０には、音声信号データが格納された音声信号データ
メモリ１１２が接続されている。なお、計時部１１４に
ついては後述する。データ読出部１１０のデータ出力側
は、ＤＡＣ（デジタル・アナログ変換器）１１６を介し
て圧電スピーカ１０２に接続されている。以上の各部に
は、電源１１８から電力が供給されている。電源１１８
としては、例えば太陽電池が使用される。なお、信号増
幅用のアンプなど、公知の回路が必要に応じて接続され
る（以下の実施形態においても同様）。 【００１６】次に、本実施形態の作用を説明すると、通
行人１０６がポスター１００の前を通ると、それが赤外
線センサ１０４によって検知され、検知信号がデータ読
出部１１０に供給される。すると、データ読出部１１０
では、音声信号データメモリ１１２から予め格納されて
いる音声信号データが読み出され、これがＤＡＣ１１６
でデジタル信号からアナログ信号に変換されて圧電スピ
ーカ１０２に供給される。これにより、圧電スピーカ１
０２から音声が出力されるようになる。 【００１７】例えば、新製品のプロモーション用のポス
ターの場合は、図示のように「新発売です」と出力され
るという具合である。このような音声による呼びかけに
よって通行人１０６の注意を引くことができ、効果的な
プロモーションが可能となる。また、圧電スピーカ１０
２は、ダイナミック型のスピーカと比較して防水構造と
することが容易であり、ポスター１００を屋外に設置す
ることも可能である。 【００１８】他の動作として、計時部１１４を利用して
時刻に応じた呼びかけを行うこともできる。すなわち、
データ読出部１１０が赤外線センサ１０４の検知出力に
基づいて音声信号データメモリ１１２から音声信号デー
タを読み込む際に計時部１１４を参照する。そして、例
えば午前中であれば「おはようございます」，午後であ
れば「こんにちは」というような音声をプロモーション
用の音声に付加するという具合である。 【００１９】このように、本実施形態によれば、薄型の
圧電スピーカ１０２を使用しているので、ポスター１０
０の厚みに与える影響を低減しつつ、音声による呼びか
け機能を付与することができ、従来にない斬新な宣伝効
果を得ることができる。 【００２０】＜実施形態２＞……次に、図３を参照しな
がら実施形態２について説明する。まず、図３（Ａ）の
例は、壁面（あるいは天井，床など）２００に圧電スピ
ーカ２０２を埋め込んだ構造となっている。圧電スピー
カ２０２の埋め込み部分の＃３−＃３線に沿った矢印方
向の断面を見ると、図３（Ｂ）のようになり、壁面２０
０のわずかな隙間もしくは断熱材充填空間２０４に圧電
スピーカ２０２が埋め込まれており、壁面２００の該当
部分に複数の放音孔２０６を設けた構成となっている。 【００２１】一方、音源としては、例えばラジオカセッ
トプレーヤ２１０があり、これから出力された信号に基
づいて圧電スピーカ２０２から音が出力される。すなわ
ち、図３（Ｃ）に示すように、音源２１２から出力され
た音声信号は、発信部２１４により電波や赤外線として
出力される。この信号は、受信部２１６で受信され、受
信信号は圧電スピーカ２０２に供給される。ワイヤレス
ないし無線による信号の送信には、ＩｒＤＡ（Infrared
Data Association）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどを適用
することができる。 【００２２】図３（Ｄ）の例は、卓上型の圧電スピーカ
パネル２５０の例である。この場合は、ノートパソコン
２５２からＩｒＤＡやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどによって
音声信号をワイヤレス出力し、これを圧電スピーカパネ
ル２５０側で受信して音声再生する。圧電スピーカパネ
ル２５０は、圧電素子を利用することで薄型，軽量に構
成することができ、任意の場所でＤＶＤやゲームの音声
などを楽しむなどが可能となる。図示の例では、圧電ス
ピーカパネル２５０は、二つ折りの構成となっている。
また、フック２５４を取り付けることで、圧電スピーカ
パネル２５０を適宜のものに引掛けて使用するというこ
とも可能となる。 【００２３】図４は、プロジェクタ２８０でスクリーン
２８２に映画などを投影する例で、圧電スピーカ２８４
がスクリーン２８２の下部に設けられている。この圧電
スピーカ２８４からＩｒＤＡやＢｌｕｅｔｏｏｔｈを利
用して映画の音声が出力される。この実施形態によれ
ば、スクリーン２８２の他に別途スピーカを用意して設
置する手間がかからず、非常に便利である。また、圧電
スピーカ２８４の駆動回路や電源などの駆動装置２８６
を、スクリーン２８２の裏側下端に設けることで、駆動
装置２８６の重さによるスクリーン２８２の張設効果も
期待できる。 【００２４】図５は、圧電スピーカ２９０をドア２９２
に設けた例である。同図（Ｂ）に示すように、ドア２９
２外側のインターホン２９４による話し声が、圧電スピ
ーカ２９０から出力される。もちろん、ドアチャイムな
どの呼び出し音を圧電スピーカ２９０から出力するよう
にしてもよい。 【００２５】＜実施形態３＞……次に、図６を参照しな
がら実施形態３について説明する。この例は、ペンケー
スに各種の機能を付加したものである。図６（Ａ）に示
すように、ペンケース３００には、電卓３１０，時計３
２０，ラジオ３３０，レコーダ３４０，太陽電池３５
０，圧電スピーカ３６０，スイッチ３７０が設けられて
いる。図６（Ａ）の＃６−＃６線に沿った断面は同図
（Ｂ）に示すようになり、圧電スピーカ３６０から出力
された音声がペンケース３００の内部で共鳴し、これに
よって大きな音が出力されるようになる。 【００２６】図６（Ｃ）には、音声出力に関係する回路
ブロックが示されている。電卓３１０は、入力用のキー
群３１２，表示用の表示部３１４，演算を行う計算部３
１６を備えている。時計３２０は、時刻表示を行う表示
部３２２，時刻を計時する時計部３２４を備えている。
ラジオ３３０は、時計３２０と共用する表示部３２２，
選局用などのスイッチ３３２，電波の受信処理を行うラ
ジオ部３３４を備えている。レコーダ３４０は、マイク
ロホン３４２，録音処理を行う録音部３４４を備えてい
る。 【００２７】上述したスイッチ３７０は、データ取込部
３８０に接続されている。このデータ取込部３８０に
は、計算部３１６，時計部３２４，ラジオ部３３４，録
音部３４４がそれぞれ接続されており、計算結果，時
刻，ラジオ放送，録音音声がスイッチ３７０の切換えに
応じてデータ取込部３８０に取り込まれるようになって
いる。データ取込部３８０の出力側のうち、計算結果，
時刻，録音音声は、音声合成部３８２を介して圧電スピ
ーカ３６０に出力され、ラジオ放送は直接圧電スピーカ
３６０に出力されるようになっている。 【００２８】例えば、スイッチ３７０によって時計３２
０が選択されると、表示部３２２に時刻表示が行われる
とともに、時計部３２４から時刻データがデータ取込部
３８０に取り込まれ、音声合成部３８２に供給される。
すると、音声合成部３８２では、入力された時刻データ
に対応する音声信号が合成される。合成された音声信号
が圧電スピーカ３６０に供給されると、例えば「午後○
時××分です」という具合に時刻が音声として出力され
る。 【００２９】スイッチ３７０によって電卓３１０が選択
されると、キー群３１２の操作に基づいて対応する演算
表示が表示部３１４に行われるとともに、計算部３１６
による演算データがデータ取込部３８０に取り込まれて
音声合成部３８２に供給される。音声合成部３８２で
は、入力された演算データに対応する音声信号が合成さ
れ、これが圧電スピーカ３６０に供給されて演算結果が
音声出力される。 【００３０】スイッチ３７０によってラジオ３３０が選
択されると、ラジオ放送の信号がデータ取込部３８０に
取り込まれて圧電スピーカ３６０に供給される。これに
より、圧電スピーカ３６０からラジオ放送が聞こえるよ
うになる。 【００３１】スイッチ３７０によってレコーダ３４０に
よる録音が選択されると、マイクロホン３４２によって
収録された音声信号が録音部３４４にデジタル記録され
る。一方、スイッチ３７０によってレコーダ３４０によ
る再生が選択されると、録音部３４４の音声信号がデー
タ取込部３８０に取り込まれ、更に音声合成部３８２に
よる音声合成を経て圧電スピーカ３６０に供給される。
これにより、録音した内容が再生される。 【００３２】＜実施形態４＞……次に、図７を参照して
実施形態４を説明する。この例は、ミラー５００に圧電
スピーカ５０２を取り付けた例である。ミラー５００に
は、同図（Ｂ）に示すように、温度センサ５０４，湿度
センサ５０６，天候判断部５０８，データ読出部５１
０，音声信号データメモリ５１２，計時部５１４，ＤＡ
Ｃ５１６がそれぞれ内蔵されている。また、動作指示用
のスイッチ５１８も設けられている。ミラー５００は、
壁に設置されるような大きなものであってもよいし、ハ
ンドバックに入るような小さなものであってもよい。 【００３３】これらのうち、天候判断部５０８は、温度
センサ５０４や湿度センサ５０６による温度及び湿度の
検知結果から、「乾燥」，「日焼け」などの天候状況を
判断する。計時部５１４は時刻を計時するためのもので
ある。音声信号データメモリ５１２には、音声出力した
いメッセージの音声信号データが格納されている。例え
ば、使用者がスイッチ５１８をＯＮとすると、これがデ
ータ読出部５１０に通知される。すると、データ読出部
５１０では、まず計時部５１４が参照され、例えば午前
中であれば「おはよう」に対応する音声信号データを音
声信号データメモリ５１２から読み出す。午後以降も同
様である。 【００３４】次に、天候判断部５０８は、温度センサ５
０４，湿度センサ５０６の検知結果に基づいて天候状況
を判断する。例えば、湿度が低いときは乾燥していると
判断し、その旨をデータ読出部５１０に伝える。データ
読出部５１０は、音声信号データメモリ５１２から「乾
燥」という天候判断に対応する「乾燥しています」とい
う音声信号データを読み出し、圧電スピーカ５０２に出
力する。すると、圧電スピーカ５０２からは、「乾燥し
ています」という音声が出力される。これにより、使用
者は、状況に応じたスキンケアや化粧を行うことができ
る。 【００３５】＜他の実施形態＞……本発明は、何ら上記
実施形態に限定されるものではなく、各種の薄型の機器
・器具に適用可能である。 【００３６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
積層構造とした圧電素子による圧電スピーカを薄型であ
ることが要求される各種の機器・器具に適用することと
したので、斬新な機能を付加することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態１を示す図である。 【図２】前記実施形態にかかる圧電駆動体の積層構造を
示す主要断面図である。 【図３】本発明の実施形態２を示す図である。 【図４】前記実施形態２の他の例を示す図である。 【図５】前記実施形態２の他の例を示す図である。 【図６】本発明の実施形態３を示す図である。 【図７】本発明の実施形態４を示す図である。 【図８】従来の圧電駆動体の構造を示す図である。 【符号の説明】 １０…圧電素子 １２Ａ〜１２Ｃ…圧電層 １４Ａ〜１４Ｄ…電極層 ２０…シム板 ３０…圧電素子 ３２Ａ〜３２Ｃ…圧電層 ３４Ａ〜３４Ｄ…電極層 １００…ポスター １０２…圧電スピーカ １０４…赤外線センサ １０６…通行人 １１０…データ読出部 １１２…音声信号データメモリ １１４…計時部 １１６…ＤＡＣ １１８…電源 ２００…壁面 ２０２…圧電スピーカ ２０４…断熱材充填空間 ２０６…放音孔 ２１０…ラジオカセットプレーヤ ２１２…音源 ２１４…発信部 ２１６…受信部 ２５０…圧電スピーカパネル ２５２…ノートパソコン ２５４…フック ２８０…プロジェクタ ２８２…スクリーン ２８４…圧電スピーカ ２８６…駆動装置 ２９０…圧電スピーカ ２９２…ドア ２９４…インターホン ３００…ペンケース ３１０…電卓 ３１２…キー群 ３１４…表示部 ３１６…計算部 ３１６…計算部 ３２０…時計 ３２２…表示部 ３２４…時計部 ３３０…ラジオ ３３２…スイッチ ３３４…ラジオ部 ３４０…レコーダ ３４２…マイクロホン ３４４…録音部 ３５０…太陽電池 ３６０…圧電スピーカ ３６０…直接圧電スピーカ ３７０…スイッチ ３８０…データ取込部 ３８２…音声合成部 ５００…ミラー ５０２…圧電スピーカ ５０４…温度センサ ５０６…湿度センサ ５０８…天候判断部 ５１０…データ読出部 ５１２…音声信号データメモリ ５１４…計時部 ５１６…ＤＡＣ ５１８…スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 茂雄 東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内 Ｆターム(参考） 5D004 AA09 DD01 GG00 5D017 AA10 5D045 AB30 5D108 CA02 CA07 CA16 CA29

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 圧電層と電極層を交互に複数積層した圧
   電素子を使用した圧電スピーカ；該圧電スピーカから出
   力される音声の信号データを生成するための音声信号生
   成手段；を備えたことを特徴とする薄型機器・器具。