JP2010049139A - 発音ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では構成する発音ユニットでは、小スペースで高い音圧を確保できる。
【解決手段】本発明の発音ユニット１００は、発音手段１０４、基板１０２およびユニットケース１０１で共鳴スペース１０６を構成することで、小型化をはかり、共鳴スペース１０６の共鳴スペース１０６の共鳴周波数と、発音手段１０４の共振手段とを近づけてやることで、高い音圧を確保できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯用ブザーやパーソナルコンピュータ、個人用情報端末、移動体通信機器、および上記機器に接続する機器に搭載する発音部品の実装方法に関するものである。

パーソナルコンピュータ、移動体通信機器、個人用携帯情報端末、ページャー、携帯ゲーム機器等の小型化は、技術の進歩とともに進んでいる。またハードウェアの低価格化が進んでいる一方で、その機器の使い方、使うシーンは多様化している。そのため、次々と新しい機能を搭載した機器が開発されている。

また一方で、コスト等の問題で、はじめから機能を内蔵搭載できないものは、はいじめに外付け構成をとることが一般的となっている。一部の機能を外付けする手段は、様々なものがある。たとえばＰＣカード形状のハードディスク、インターフェイスカード、通信モデム、ＳＤカードやＳＤＩＯカードの通信方式則ったフラッシュメモリや、通信カードなど様々なものがある。

これらの後付形状のユニットで音を出すことは、形状が小型化する必要があり非常に難しくなっている。従来、後付の発音ユニットとしては、筐体内に発音部を付け、発音部から出力される音を外部へ出すための経路を専用部品で確保したり（例えば、特許文献１参照）、発音部を非常に小さく実装する技術（例えば、特許文献２参照）などが開発されてきた。
特開平７−２９５６００号公報 特開平５−８０７７４号公報

しかしながら、上記方法だと後付けユニット内の発音部分から音が抜ける経路を確保するための専用部品が必要になること、またその専用部品が筐体内に占める割合が比較的大きくなり、後付けユニット内に実装できる部品を制限されることがある。つまり、専用部品を必要とするため、部品コスト、組立て工数を下げることが難しい。また、発音部自体を小さく実装し、発音部自体で音を共鳴させる空間を構成した場合は、筐体に収めて調整を取ることが出来ず、効率的な音圧を大きくすることが難しい。

そこで、本発明では上記の課題を解決し、外付けユニット内に、効率的に発音部を配置し、より効率的なエネルギーで音圧を確保する手段を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の発音ユニットでは、発音ユニット内に収められる電装基板と、発音手段と、発音ユニットの筐体とで発音手段から出力される音を共鳴させる空間を構成することができ、専用部品を使わず、かつ発音ユニットとして効率的に音圧を出すように構成することができる。

本発明の発音ユニットでは、専用部品を使用せず、かつ発音ユニット全体で高い音圧を確保できるような公正を取っているため、効率的、かつ低コスト、低工数で構成することが可能となる。

第１の発明は、電子部品を搭載する基板と、前記基板上に配置された振動発生手段と、前記基板を覆うケース体とを備え、前記基板の一部に前記基板を貫く開口部を設け、前記開口部の一方を前記振動発生手段で、他方を前記ケース体で覆うことで共鳴スペースを形成し、前記ケース体には前記共鳴スペースと連通する空気孔を形成することで、小型化、薄型で共鳴スペースが構成でき、かつ専用部品を使わないため低コスト、低工数で構成することが可能になる。

第２の発明は、開口部を覆うケース体の厚み幅は、基板の厚み幅よりも大きくすることで、振動発生手段の共振周波数とケース体、振動発生手段、開口部で構成する共鳴スペースの共振周波数を合わせやすくでき、より、効率的に発音することが可能となる。

第３の発明は、開口部の形状は円形であることを特徴とすることで、振動板の一般的な形状に合わせることができ、小型化が可能になり、かつ基板の加工を容易に行なうことができ、低コスト化が図れる。

第４の発明は、共鳴スペースにおける空気孔は、開口部の略中心箇所に形成されることで、効率的に音圧を上げることが可能となる。

第５の発明は、開口部を覆う振動発生手段と基板の隙間を埋める固定手段を設ける発音ユニットであり、固定手段を持つことで、振動発生手段の振動を共鳴スペースへ確実に伝達できるとともに、共鳴スペースの気密性を保て、効率的に発音することが可能となる。

第６の発明は、開口部を覆うケース体と基板の隙間を埋めるスペーサーを設けることで、基板に実装される部品の高さによらず、共鳴スペースを構成することができるとともに、共鳴スペースの機密性を保て、効率的に発音することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成図である。図１は発音ユニット１００であり、発音ユニット１００は樹脂や金属で成型されたユニットケース１０１で覆われている。

また、ユニットケース１０１の内部には基板１０２がある。基板１０２上には、発音ユニット１００を外部機器に接続するための接続手段１０３と、音を発生する発音手段１０４がある。

発音ユニット１００と接続される外部機器とは、たとえばパーソナルコンピュータ、携帯電話、ページャー、携帯ゲーム機器、個人用情報端末、ディジタルミュージックプレーヤー、ディジタルカメラ、テレビ、画像記録機、映像撮影装置、玩具、電子楽器、電子レンジ、洗濯機、給湯システム、空調システム、調理機器、調理用ヒーター、電動自転車、カーナビゲーションシステム、オシロスコープ、データローガー、スペクトルアナライザ等の計測器、ガス、電気などのインフラの自動検針端末、自動検針用コントローラーなど、外部インターフェースを持っている機器を言う。

接続手段１０３は、たとえばＰＣカードやＣａｒｄＢｕｓカード、ＳＤ（登録商標）カードなどのカード状記憶媒体、ＵＳＢ等のインターフェース、あるいは相当のインターフェースに一致した樹脂、金属、あるいは、基板１０２の一部に端子処理を行ない構成され
ている。

発音手段１０４は、セラミックと黄銅またはステンレス等の金属とで構成された圧電振動板や、圧電振動板に発振回路と組み込んだ圧電振動ブザーや圧電スピーカー、電磁ブザー等で構成される。

次に、発音手段１０４の実装について図２の実装図を用いて説明を行なう。発音手段１０４は基板１０２に実装されている。また発音手段１０４が実装されている基板１０２は、発音手段１０４が実装されている部位の一部に開口部（貫通孔）が設けられており、基板１０２の一部と発音手段１０４が接している状態にある。また、発音手段１０４が実装されている基板１０２の面とは逆の面には、ユニットケース１０１が近接しており、その一部に空気孔１０５が設けられている。

基板１０２の開口部は、発音手段１０４の一般的な形状と同じ円で構成し構成する。このようにすることで、基板１０２自体の加工を容易にし、かつ、発音手段１０４と基板１０２だけで構成できることから、小型化が図れる。さらに、空気孔１０５は、基板１０２にあけられた開口部の中央に位置する部位に空けることで、効率的に共鳴スペース１０６からの振動を外へ放出することができる。

以上のような構成とすることで、発音手段１０４、基板１０２およびユニットケース１０１とで構成された空間である共鳴スペース１０６が形成される。ここで、共鳴スペース１０６は発音手段１０４の発音周波数と共鳴スペース１０６の共鳴周波数を一致、あるいは近づけることで大きな音圧を確保することができる。ここで言う、音圧とは発音手段１０４から出力される圧力変動のことであり、音圧が大きい程音が大きく鳴るものである。

なお、共鳴スペース１０６の共鳴周波数を調整するために、空気孔１０５は複数あけてもよい。また、基板１０２の厚みは、ユニットケース１０１の厚みよりも薄くすることで、発音ユニット自体の厚みを薄くでき、かつ共鳴スペース１０６の共振周波数を調整しやすくしている。

次に図３を用いて、発音手段１０４の駆動回路について説明する。図３は発音手段１０４の駆動回路のブロック図を示している。発音手段１０４には、電源１０９から供給される電圧に対して昇圧手段１１０を通すことで電圧を昇圧した上で、電圧を印加する。また、発音手段１０４には、発振させるための信号を発振手段１０７で発生させ、駆動スイッチ１０８を介して、発振信号を発音手段１０４へ伝える。

発振手段１０７は、マイクロコンピュータ等の演算手段に内蔵されている発振回路や、ディスクリートのコンデンサ、インダクター、コンデンサ、トランジスタ等で構成された発振回路、あるいは、水晶発振子、セラミック発振子などの発振素子を使用し生成させる。また発振手段１０７の発振周波数は、前記発振回路に供給される電圧、電流等により任意に変えることができ、発音手段１０２が持っている固有の共振周波数に一致させるか、近い周波数にあわせって信号を出力させる。

電源１０９は、発音ユニット１００の外部から接続手段１０３を介して入力しても良いが、発音ユニット１００内にコイン型のリチウム電池等を内蔵することで構成してもよい。昇圧手段１１０は、単にエネルギー蓄え昇圧するインダクターでだけで構成する手段や、トランジスタや出力電圧レベルを検知しフィードバックを行なうことができる汎用のＩＣ等加えてを構成しても良い。

以上のような構成にすることで、発音手段１０４は、発音手段１０４自体がもつ共振周
波数の信号を発振手段１０７より供給し、かつ、その周波数と共鳴スペース１０６の共鳴周波数を近づけてやることで、発音ユニット１００のような薄型の構成でも大きな音圧を効率的に出力することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における発音ユニット１００の実装図である。実施の形態１と同様の機能を有する構成に関しては説明を省略し、図２と相違する部分について説明する。

発音ユニット１００において、発音手段２０１が基板１０２に設置される際、固定手段２０２によって固定する。また、基板１０２が両面実装基板の場合、発音手段２０１が設置されている面と逆面にも部品を実装するため、スペーサー２０３を介してユニットケース１０１と接している。従って、発音手段２０１が出力する音を共鳴させる共鳴スペース１０６は、発音手段２０１、固定手段２０２、基板１０２、スペーサー２０３、およびユニットケース１０１で構成される。

発音手段２０１を基板１０２に固定するために用いる固定手段２０２は、発音手段２０１の金属部と基板１０２に設けられたランドパターンを接続する半田や、両面テープ、接着剤等で構成される。また、基板１０２に発音手段２０１を固定するための固定手段２０２として溝や、フックをつける構成でもよい。

スペーサー２０３は、基板１０２のユニットケース１０１側に実装された部品分をかさ上げすることや、基板１０２とユニットケース１０１の隙間を埋めるために用いるものであり、樹脂部品や熱溶着テープ、両面テープ、樹脂パッキン等で構成するものである。

続いて、図５を用いて発音ユニット１００の駆動方法について説明を行なう。発音ユニット１００内の発音手段２０１は、振動手段２０４と発振手段２０５で構成されており、外部より発振手段２０５へ電源が供給されれば、発振手段２０５があらかじめ決められた発振周波数で振動し、発振信号を振動手段２０４へ出力する。振動手段２０４は、入力された発振信号で振動し、入力された信号の周波数の音を出力する。

制御手段２０６は、発音手段２０１を駆動するときに制御信号を出力する。たとえば、発音手段２０１を駆動するときには、Ｈｉｇｈ信号、停止するときにはＬｏｗ信号を出力する。制御手段２０６から出された制御信号は、駆動スイッチ１０８を介して、発音ユニット２０１内の発振手段２０５の制御を行ない、発振ＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう。

発音ユニット１００内の電源構成は、外部より供給しても良いが、ここではリチウム電池等を使い電源１０９を構成し、発音手段２０１へは、電源１０９の電圧を昇圧回路１１０を経由し、電源電圧以上の電圧を生成し供給を行なうことでより大きな音を出すような構成となっている。

以上のような構成にすることで、限られたスペースでも、発音手段２０１の共振周波数と共鳴スペース１０６の共鳴周波数を一致するような構成をとれば効率的に、かつ小スペースで発音手段２０１から出力される音を共鳴させ、高い音圧を確保することができる。

なお、第１の実施の形態、第２の実施の形態に示す発音ユニット１００は外部機器と接続するために接続手段１０３を備えているが、発明の効果を達成する上で発音ユニット１００は必ずしも外部機器と接続しなければならないものではなく、一形態に過ぎない。

本発明の発音ユニットは、基板およびユニットケースで共鳴スペースをつくることで、高い音圧を効率的に、かつ非常に小型に実装することが可能となる。

本発明の実施の形態１の発音ユニット構成図 本発明の実施の形態１の発音手段の実装図 本発明の実施の形態１の発音手段駆動回路のブロック図 本発明の実施の形態２の発音手段の実装図 本発明の実施の形態２の発音手段駆動回路のブロック図

符号の説明

１００ 発音ユニット
１０１ ユニットケース
１０２ 基板
１０３ 接続手段
１０４ 発音手段
１０５ 空気孔
１０６ 共鳴スペース
１０７ 発振手段
１０８ 駆動スイッチ
１０９ 電源
１１０ 昇圧手段
２０１ 発音手段
２０２ 固定手段
２０３ スペーサー
２０４ 振動手段
２０５ 発振手段
２０６ 制御手段

Claims (6)

1. 電子部品を搭載する基板と、前記基板上に配置された振動発生手段と、前記基板を覆うケース体とを備え、前記基板の一部に前記基板を貫く開口部を設け、前記開口部の一方を前記振動発生手段で、他方を前記ケース体で覆うことで共鳴スペースを形成し、前記ケース体には前記共鳴スペースと連通する空気孔を形成する発音ユニット。
2. 開口部を覆うケース体の厚み幅は、基板の厚み幅よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の発音ユニット。
3. 開口部の形状は円形であることを特徴とする請求項２記載の発音ユニット。
4. 空気孔は、開口部の略中心箇所に形成される請求項３記載の発音ユニット。
5. 開口部を覆う振動発生手段と基板の隙間を埋める固定手段を設ける請求項１から４のいずれか１項に記載の発音ユニット。
6. 開口部を覆うケース体と基板の隙間を埋めるスペーサーを設ける請求項１から５のいずれか１項に記載の発音ユニット。

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