JP2012029082A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】指向性の高い音響再生を可能とする電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器１００は、第１の振動面から超音波４０を発振する発振装置１０と、発振装置１０を内部に有する筐体２０と、第１の振動面に対向して設けられ、筐体２０の表面に開口端５０を有する導波路３０と、導波路３０の内壁であって、少なくとも開口端５０に接する領域に設けられた吸音部材８０と、を備える。これにより、超音波４０が放射される角度のばらつきを抑えることができ、指向性の高い音響再生が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を利用した電子機器に関する。

携帯機器などの電気音響変換器として、圧電型電気音響変換器がある。圧電型電気音響変換器は、圧電振動子に電界を印加することにより発生する伸縮運動を利用して、振動振幅を発生させるものである。また圧電型電気音響変換器は、振動振幅を発生させるために多数の部材を必要とせず、薄型化に有利である。その他にも、スピーカに関する技術については、例えば特許文献１〜５に記載されるものがあり、音質や音圧の向上等を図ることができると記載されている。

圧電型電気音響変換器は、超音波を利用したパラメトリックスピーカとして用いられる場合がある。パラメトリックスピーカは、変調した超音波から、空気の疎密現象を利用して可聴音を復調するというものである。超音波を利用しているため、通常のスピーカと比べて高い指向性を実現できる。

特開２０００−１２５３８７号公報 特開２００３−１１１１９４号公報 特開２００７−０６０５２９号公報 特開平０８−３３１６８５号公報 特開平１１−１３６７８１号公報

スピーカを搭載した電子機器には、その利便性を向上させることが望まれる。例えば、ユーザーのみに音を伝播することできれば、プライバシーの保護等を図ることができる。そのためには、指向性の高い音響再生を可能とする電子機器を開発することが求められる。

本発明の目的は、指向性の高い音響再生を可能とする電子機器を提供することにある。

本発明によれば、第１の振動面から超音波を発振する発振装置と、
前記第１の振動面に対向して設けられ、前記筐体の表面に第１の開口端を有する第１の導波路と、
前記第１の導波路の内壁であって、少なくとも前記第１の開口端に接する領域に設けられた第１の吸音部材と、
を備える電子機器が提供される。

本発明によれば、指向性の高い音響再生を可能とする電子機器を提供することができる。

第１の実施形態に係る電子機器を示す断面図である。 図１に示す発振装置を示す断面図である。 図２に示す圧電振動子を示す断面図である。 第２の実施形態に係る電子機器を示す断面図である。

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。

図１は、第１の実施形態に係る電子機器１００を示す断面図である。電子機器１００は、発振装置１０と、筐体２０と、導波路３０と、吸音部材８０と、を備えている。電子機器１００は、例えば携帯通信端末、ラップトップ型コンピュータ、又は小型ゲーム機器等である。

発振装置１０は、第１の振動面から超音波４０を発振する。筐体２０は、発振装置１０を内部に有している。導波路３０は、第１の振動面と対向して設けられている。また導波路３０は、筐体２０の表面に開口端５０を有している。吸音部材８０は、導波路３０の内壁であって、少なくとも開口端５０に接する領域に設けられている。以下図１〜図３を用いて、電子機器１００の構成について詳細に説明する。

図１に示すように、電子機器１００は、導波路３５と、吸音部材８５と、をさらに備えている。発振装置１０は、第１の振動面とは逆の面により構成されている第２の振動面から超音波４５を発振する。導波路３５は、第２の振動面に対向して設けられている。また導波路３５は、筐体２０の表面に開口端５５を有している。吸音部材８５は、導波路３５の内壁であって、少なくとも開口端５５に接する領域に設けられている。

図２に示すように、発振装置１０は、圧電振動子６０と、振動部材７２と、支持部材７０とを有している。振動部材７２は、圧電振動子６０を拘束している。支持部材７０は、振動部材７２を支持している。また発振装置１０は、制御部７４と、信号生成部７６と、をさらに備えている。信号生成部７６は、圧電振動子６０と接続しており、圧電振動子６０に入力する電気信号を生成する。制御部７４は、信号生成部７６と接続しており、外部から入力された情報に基づいて、信号生成部７６による信号の生成を制御する。発振装置１０はスピーカとして使用されるため、制御部７４に入力される情報は音声信号である。

本実施形態において、発振装置１０は、パラメトリックスピーカとして使用される。このため、制御部７４は信号生成部７６を介してパラメトリックスピーカとしての変調信号を入力する。パラメトリックスピーカとして用いる場合、圧電振動子６０は、２０ｋＨｚ以上、例えば１００ｋＨｚの音波を信号の輸送波として用いる。発振装置１０において、例えば圧電振動子６０及び振動部材７２は、アレイ状に複数組設けられている。これにより、発振装置１０が発する超音波４０、４５の指向性を向上させることができる。また、圧電振動子６０及び振動部材７２は、それぞれ単数であってもよい。

図３は、図２に示す圧電振動子６０を示す断面図である。図３に示すように、圧電振動子６０は、圧電体６２、上部電極６４、下部電極６６からなる。また圧電振動子６０は、例えば円形、楕円形、又は矩形を有する。圧電体６２は、上部電極６４と下部電極６６に挟まれている。圧電体６２は、圧電効果を有する材料により構成され、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）等により構成される。また圧電体６２の厚みは、１０ｕｍ〜１ｍｍであることが好ましい。厚みが１０ｕｍ未満である場合、圧電体６２は脆性材料により構成されるため、破損等が生じやすい。一方、厚みが１ｍｍを超える場合、圧電体６２の電界強度が低減する。従ってエネルギー変換効率の低下を招く。

上部電極６４、及び下部電極６６は、例えば銀、又は銀／パラジウム合金等によって構成される。上部電極６４、及び下部電極６６の厚みは、１〜５０ｕｍであることが好ましい。厚みが１ｕｍ未満の場合、均一に成形することが難しくなる。一方、５０ｕｍを超える場合、上部電極６４、又は下部電極６６が圧電体６２に対して拘束面となり、エネルギー変換効率の低下を招く。

振動部材７２は、セラミック材料に対して高い弾性率を持つ材料によって構成され、例えばリン青銅、又はステンレス等によって構成される。振動部材７２の厚みは、５〜５００ｕｍであることが好ましい。また振動部材７２の縦弾性係数は、１〜５００ＧＰａであることが好ましい。振動部材７２の縦弾性係数が過度に低い、又は高い場合、機械振動子としての特性や信頼性を損なうおそれがある。

導波路３０は、第１の振動面と開口端５０をつなぐ導波管２２を設けることにより形成されている。導波路３５は、第２の振動面と開口端５５をつなぐ導波管２４を設けることにより形成されている。また導波路３０、３５は、第１の振動面及び第２の振動面と垂直に設けられている。

吸音部材８０は、導波路３０の内壁のうち、開口端５０付近にのみ形成されている。また吸音部材８５は、導波路３５の内壁のうち、開口端５５付近にのみ形成されている。吸音部材８０、８５は、例えばウレタン、又は繊維状にしたグラスウール等の吸音材料により構成されている。導波路３０、３５の半径方向における吸音部材８０、８５の厚さは、例えば１ｍｍ以下である。また導波路３０、３５の軸方向における吸音部材８０、８５の幅は、例えば１ｃｍである。

次に、指向性の高い音響再生を可能とする原理について説明する。図１に示すように、発振装置１０から発振された超音波４０のうち一部の成分は、導波路３０の内壁に設けられた吸音部材８０によって吸収される。このため、超音波４０のうち導波路３０の中心付近を通過する成分のみが、開口端５０から放射される。また発振装置１０から発振された超音波４５のうち一部の成分は導波路３５の内壁に設けられた吸音部材８５によって吸収される。このため、超音波４５のうち導波路３５の中心付近を通過する成分のみが、開口端５５から放射される。これにより、超音波４０、４５が放射される角度のばらつきを抑えることができる。従って指向性の高い音響再生が可能となる。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態に係る電子機器１００では、超音波４０、４５が通過する導波路３０、３５の内壁に吸音部材８０、８５を設けている。超音波は、可聴音波に比べて指向性が高い。また超音波は、可聴音波に比べて吸音部材によって容易に吸収される。このため、超音波が放射される角度のばらつきを抑え、高い指向性を実現することができる。よって指向性の高い音響再生を可能とする電子機器を提供することができる。

また、超音波は吸音部材によって容易に吸収されるため、吸音部材が薄くとも指向性の向上を図ることができる。よって、電子機器の小型化を図ることができる。さらに発振装置１０の第１の振動面及び第２の振動面には、それぞれ導波路３０、３５が設けられている。よって第１の振動面と第２の振動面の両面から発振された超音波４０、４５を使用することができ、高効率で音響再生が可能となる。さらに、導波路３０は第１の振動面と垂直であり、導波路３５は第２の振動面と垂直である。発振装置１０から発せられる超音波４０、４５は、第１の振動膜及び第２の振動膜と垂直な成分が多いため、さらに高効率で音響再生が可能となる。

図４は、第２の実施形態に係る電子機器１０２を示す断面図であり、第１の実施形態に係る図１に対応している。本実施形態に係る電子機器１０２は、吸音部材８０、８５の構成を除いて、第１の実施形態に係る電子機器１００と同様である。

図４に示すように、吸音部材８０は、導波路３０の内壁全面に設けられている。また吸音部材８５は、導波路３５の内壁全面に設けられている。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また超音波４０、４５を吸収することができる面積が大きくなるため、第１の実施形態と比較して、さらに指向性を高めることができる。

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。

１０ 発振装置
２０ 筐体
２２ 導波管
２４ 導波管
３０ 導波路
３５ 導波路
４０ 超音波
４５ 超音波
５０ 開口端
５５ 開口端
６０ 圧電振動子
６２ 圧電体
６４ 上部電極
６６ 下部電極
７０ 支持部材
７２ 振動部材
７４ 制御部
７６ 信号生成部
８０ 吸音部材
８５ 吸音部材
１００ 電子機器
１０２ 電子機器

Claims (7)

1. 第１の振動面から超音波を発振する発振装置と、
   前記発振装置を内部に有する筐体と、
   前記第１の振動面に対向して設けられ、前記筐体の表面に第１の開口端を有する第１の導波路と、
   前記第１の導波路の内壁であって、少なくとも前記第１の開口端に接する領域に設けられた第１の吸音部材と、
   を備える電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器において、
   前記発振装置と接続する信号生成部と、
   前記信号生成部と接続し、可聴音の音声データを変調した超音波を発振させる信号を生成するよう前記信号生成部を制御する制御部と、
   をさらに備える電子機器。
3. 請求項１または２に記載の電子機器において、
   前記第１の導波路の半径方向における前記第１の吸音部材の厚さは、１ｍｍ以下である電子機器。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の電子機器において、
   前記第１の吸音部材は、ウレタン、又は繊維状にしたグラスウールである電子機器。
5. 請求項１ないし４いずれか１項に記載の電子機器において、
   前記第１の吸音部材は、前記第１の導波路の前記内壁全面に設けられている電子機器。
6. 請求項１ないし５いずれか１項に記載の電子機器において、
   前記第１の振動面とは逆の面により構成されている第２の振動面に対向して設けられ、前記筐体の前記表面に第２の開口端を有する第２の導波路と、
   前記第２の導波路の内壁であって、少なくとも前記第２の開口端に接する領域に設けられた第２の吸音部材と、
   を備え、
   前記発振装置は、前記第２の振動面から超音波を発振する電子機器。
7. 請求項１ないし６いずれか１項に記載の電子機器において、
   前記電子機器は、携帯通信端末である電子機器。

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