JP2012029103A - Oscillation device and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small size oscillation device which enables high volume playback.SOLUTION: Multiple vibration members 110 are spaced apart from each other in a direction perpendicular to a plane and parts of the vibration members 110 are overlapped in the arrangement direction. Centers of multiple piezoelectric elements 120 are arranged so as not to overlap the adjacent vibration members 110 in the arrangement direction. Thus, sound waves generated by the multiple piezoelectric elements 120 are output from clearances formed by the multiple vibration members 110. Therefore, the device enables high volume playback while reducing the size of the entire shape.

Description

本発明は、圧電素子を備えた発振装置に関し、特に、振動部材に圧電素子が装着されている発振装置、この発振装置を有する電子機器、に関する。   The present invention relates to an oscillation device including a piezoelectric element, and more particularly, to an oscillation device in which a piezoelectric element is mounted on a vibration member, and an electronic apparatus having the oscillation device.

近年、携帯電話機やノート型コンピュータなどの携帯型の電子機器の需要が拡大している。このような電子機器では、テレビ電話や動画再生、ハンズフリー電話などの音響機能を商品価値とした薄型の携帯端末の開発が進められている。このような開発の中、音響部品である電気音響変換器(スピーカ装置)に対して、高音質でかつ小型・薄型化への要求が高まっている。   In recent years, demand for portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers has been increasing. In such an electronic device, development of a thin portable terminal whose commercial value is an acoustic function such as a videophone, a video playback, and a hands-free phone is being promoted. Under such development, there is an increasing demand for high-quality sound, small size, and thinness for electroacoustic transducers (speaker devices) that are acoustic components.

現在、携帯電話機等の電子機器には、電気音響変換器として動電型の電気音響変換器が利用されてきた。この動電型の電気音響変換器は、永久磁石とボイスコイルと振動膜から構成されている。   At present, electrodynamic electroacoustic transducers have been used as electroacoustic transducers in electronic devices such as mobile phones. This electrodynamic electroacoustic transducer is composed of a permanent magnet, a voice coil, and a diaphragm.

しかし、動電型の電気音響変換器は、その動作原理および構造から、薄型化には限界がある。一方、特許文献1、2には、圧電素子を電気音響変換器として使用することが記載されている。   However, there is a limit to reducing the thickness of electrodynamic electroacoustic transducers due to their operating principle and structure. On the other hand, Patent Documents 1 and 2 describe using a piezoelectric element as an electroacoustic transducer.

また、圧電素子を用いた発振装置の他の例としては、スピーカ装置のほか、圧電素子から発振された音波を用いて対象物までの距離などを検出する音波センサ(特許文献3)など、種々の電子機器や発振装置が知られている。   As other examples of an oscillation device using a piezoelectric element, there are various types of devices such as a speaker device and a sound wave sensor (Patent Document 3) that detects a distance to an object using a sound wave oscillated from a piezoelectric element. There are known electronic devices and oscillation devices.

再表2007−026736号公報No. 2007-026736 再表2007−083497号公報Table 2007-083497 特開平03−270282号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-270282

圧電素子を用いた発振装置は、圧電素子の圧電効果を利用して、電気信号の入力による電歪作用により、振動振幅を発生させるものである。そして、動電型の電気音響変換器がピストン型の進退運動によって振動を発生させるのに対して、圧電素子を用いた発振装置は屈曲型の振動姿態をとるために振幅が小さくなる。このため、上記した動電型の電気音響変換器に対して薄型化に優位である。   An oscillating device using a piezoelectric element uses a piezoelectric effect of the piezoelectric element to generate a vibration amplitude by an electrostrictive action by inputting an electric signal. An electrodynamic electroacoustic transducer generates vibration by a piston-type advance / retreat movement, whereas an oscillation device using a piezoelectric element has a bending-type vibration state and thus has a small amplitude. For this reason, it is superior in reducing the thickness of the electrodynamic electroacoustic transducer described above.

しかしながら、電気音響変換器の音響性能において、音量を示す音圧レベルは、振動膜の空気に対する体積排除量によって決定される。すなわち、振動の放射面積と振幅量に依存するため、小型化にする場合、放射面積が減少することから、原理上は小型化と大音量化との両立は困難である。   However, in the acoustic performance of the electroacoustic transducer, the sound pressure level indicating the sound volume is determined by the volume exclusion amount of the diaphragm with respect to the air. In other words, since it depends on the radiation area and amplitude of vibration, the radiation area decreases when downsizing, so it is difficult in principle to achieve both miniaturization and high volume.

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、小型でありながら、大音量の再生が可能な発振装置を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an oscillation device capable of reproducing a large volume while being small.

本発明の発振装置は、弾性を有する複数の振動部材と、複数の振動部材の各々の表面と裏面との少なくとも一方に個々に接合されていて電界の印加により伸縮振動する複数の圧電素子と、複数の振動部材を所定方向の両端で支持する支持部材と、を有し、複数の振動部材は、面直方向に離間するとともに配列方向で側部が重複し、配列方向で圧電素子の中心が隣接する振動部材に重複しない位置に配列されている。   An oscillation device according to the present invention includes a plurality of elastic vibration members, a plurality of piezoelectric elements that are individually bonded to at least one of the front and back surfaces of each of the plurality of vibration members, and that contract and vibrate by application of an electric field; And supporting members that support the plurality of vibration members at both ends in a predetermined direction, and the plurality of vibration members are spaced apart in a direction perpendicular to each other and have overlapping side portions in the arrangement direction, and the center of the piezoelectric element is arranged in the arrangement direction. They are arranged at positions that do not overlap with adjacent vibrating members.

本発明の第一の電子機器は、本発明の発振装置と、発振装置に可聴域の音波を出力させる発振駆動手段と、を有する。   A first electronic device of the present invention includes the oscillation device of the present invention and oscillation drive means for causing the oscillation device to output an audible sound wave.

本発明の第二の電子機器は、本発明の発振装置と、発振装置に超音波を出力させる発振駆動手段と、発振装置から発振されて測定対象物で反射した超音波を検知する超音波検知手段と、検知された超音波から測定対象物までの距離を検出する距離算出手段と、を有する。   The second electronic device according to the present invention includes an oscillation device according to the present invention, an oscillation drive unit that outputs an ultrasonic wave to the oscillation device, and an ultrasonic detection that detects an ultrasonic wave oscillated from the oscillation device and reflected from an object to be measured. Means, and distance calculation means for detecting the distance from the detected ultrasonic wave to the measurement object.

本発明の発振装置では、複数の振動部材が、面直方向に離間するとともに配列方向で一部が重複し、複数の圧電素子の中心が配列方向で隣接する振動部材に重複しない位置に配列されているので、複数の圧電素子が発生する音波を複数の振動部材の間隙から出力することができるので、全体形状を小型化しながらも、大音量の再生が可能である。   In the oscillation device of the present invention, the plurality of vibration members are spaced apart in the perpendicular direction and partially overlap in the arrangement direction, and the centers of the plurality of piezoelectric elements are arranged in positions that do not overlap with adjacent vibration members in the arrangement direction. As a result, sound waves generated by the plurality of piezoelectric elements can be output from the gaps between the plurality of vibration members, so that a large volume can be reproduced while reducing the overall shape.

本発明の実施の第一の形態の発振装置である電気音響変換器の内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the electroacoustic transducer which is an oscillation apparatus of the 1st embodiment of this invention. 電気音響変換器の構造を示す縦断正面図である。It is a vertical front view which shows the structure of an electroacoustic transducer. 電気音響変換器の構造を示す底面図である。It is a bottom view which shows the structure of an electroacoustic transducer. 電気音響変換器の要部の構造を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the structure of the principal part of an electroacoustic transducer. 圧電素子の分極方向を示す模式的な側面図である。It is a typical side view which shows the polarization direction of a piezoelectric element. 実施の第二の形態の電気音響変換器の動作原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation | movement principle of the electroacoustic transducer of 2nd Embodiment. 実施の第三の形態の電気音響変換器の要部の構造を示す模式的な縦断側面図である。It is a typical vertical side view which shows the structure of the principal part of the electroacoustic transducer of 3rd Embodiment. 実施の第三の形態の電気音響変換器の要部の動作原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principle of operation of the principal part of the electroacoustic transducer of 3rd Embodiment. 実施の第四の形態の電気音響変換器の圧電素子の構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the piezoelectric element of the electroacoustic transducer of 4th Embodiment. 実施の第五の形態の電気音響変換器の要部の構造を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the structure of the principal part of the electroacoustic transducer of 5th Embodiment. 実施の第六の形態の電気音響変換器の要部の構造を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the structure of the principal part of the electroacoustic transducer of 6th Embodiment. 本発明の電子機器の実施の形態である携帯電話機の外観を示す模式的な正面図である。It is a typical front view which shows the external appearance of the mobile telephone which is embodiment of the electronic device of this invention. 本発明の電子機器の実施の形態であるパーソナルコンピュータの外観を示す模式的な正面図である。It is a typical front view showing the appearance of a personal computer which is an embodiment of electronic equipment of the present invention. 一変形例の電気音響変換器の構造を示す縦断正面図である。It is a vertical front view which shows the structure of the electroacoustic transducer of one modification.

[実施の第一の形態]
本発明の実施の第一の形態に関して図1ないし図4を参照して説明する。本実施の形態の発振装置である電気音響変換器100は、図1ないし図3に示すように、弾性を有する複数の振動部材である弾性振動板110と、複数の弾性振動板110の各々の表面と裏面との少なくとも一方に個々に接合されていて電界の印加により伸縮振動する複数の圧電素子120と、複数の弾性振動板110を所定方向の両端で支持する支持部材である本体ハウジング130と、を有する。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 to 3, an electroacoustic transducer 100 that is an oscillation device according to the present embodiment includes an elastic diaphragm 110 that is a plurality of elastic members having elasticity, and a plurality of elastic diaphragms 110. A plurality of piezoelectric elements 120 that are individually bonded to at least one of the front surface and the back surface and vibrate in response to application of an electric field; and a main body housing 130 that is a support member that supports the plurality of elastic diaphragms 110 at both ends in a predetermined direction; Have.

そして、本実施の形態の電気音響変換器100では、図2に示すように、複数の弾性振動板110は、面直方向に離間するとともに配列方向で側部が重複し、配列方向で圧電素子120の中心が隣接する弾性振動板110に重複しない位置に配列されている。   In the electroacoustic transducer 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the plurality of elastic diaphragms 110 are separated in the direction perpendicular to each other, and the side portions overlap in the arrangement direction, and the piezoelectric elements are arranged in the arrangement direction. The centers of 120 are arranged at positions that do not overlap with the adjacent elastic diaphragm 110.

なお、本実施の形態の電気音響変換器100では、複数の弾性振動板110は、複数の圧電素子120より幅広の細長形状に各々形成されており、幅広の弾性振動板110の配列方向である短手方向での下面中央に細長形状の圧電素子120が各々配置されている。   In the electroacoustic transducer 100 of the present embodiment, the plurality of elastic diaphragms 110 are each formed in an elongated shape wider than the plurality of piezoelectric elements 120, and are in the arrangement direction of the wide elastic diaphragms 110. An elongated piezoelectric element 120 is disposed at the center of the lower surface in the short direction.

また、圧電素子120と他の圧電素子120が接合されている弾性振動板110とが短手方向で重複しない位置に複数の弾性振動板110が配列されているので、複数の弾性振動板110は、複数の圧電素子120が短手方向で重複しない位置に配列されている。   In addition, since the plurality of elastic diaphragms 110 are arranged at positions where the piezoelectric element 120 and the elastic diaphragm 110 to which the other piezoelectric elements 120 are joined do not overlap in the short direction, the plurality of elastic diaphragms 110 are The plurality of piezoelectric elements 120 are arranged at positions that do not overlap in the short direction.

より具体的には、本実施の形態の電気音響変換器100では、本体ハウジング130は、上下方向に開口した矩形の枠状に形成されている。弾性振動板110および圧電素子120は五個ずつ用意されており、図2に示すように、本体ハウジング130の内部にV字状の前面形状に配列されている。   More specifically, in the electroacoustic transducer 100 of the present embodiment, the main body housing 130 is formed in a rectangular frame shape that opens in the vertical direction. Five elastic diaphragms 110 and five piezoelectric elements 120 are prepared, and are arranged in a V-shaped front shape inside the main body housing 130 as shown in FIG.

本実施の形態の電気音響変換器100では、上述のような配列により、複数の圧電素子120が各々出力する音波が、複数の弾性振動板110の間隙から上下方向に放出される。   In the electroacoustic transducer 100 according to the present embodiment, the sound waves output from the plurality of piezoelectric elements 120 are emitted in the vertical direction from the gaps between the plurality of elastic diaphragms 110 by the arrangement as described above.

また、本構成では、圧電素子120が圧電素子120と弾性材料からなる簡便な構成であるため、厚みに対しても従来の動電型の電気音響変換器より優位である。すなわち、圧電素子120(例えば、0.2mm)と弾性材料(0.3mm)とを接合しても0.5mm程度であり、これが三段形成されても、厚みは2mm以下であり、3mm程度ある従来の動電型の電気音響変換器100に比べて、優位となる。   Further, in this configuration, since the piezoelectric element 120 is a simple configuration made of the piezoelectric element 120 and an elastic material, the thickness is superior to the conventional electrodynamic electroacoustic transducer. That is, even if the piezoelectric element 120 (for example, 0.2 mm) and the elastic material (0.3 mm) are joined, the thickness is about 0.5 mm. Even if the piezoelectric element 120 is formed in three stages, the thickness is 2 mm or less, and about 3 mm. This is superior to a certain conventional electrodynamic electroacoustic transducer 100.

また、本実施の形態の電気音響変換器100は超音波を利用して音響再生を行う(動作原理の詳細は別途記述する)。このため、複数の圧電素子120を並列に形成した本実施の形態でも、良好な音波の放射が可能となる。   In addition, the electroacoustic transducer 100 of the present embodiment performs sound reproduction using ultrasonic waves (details of the operation principle will be described separately). For this reason, even in this embodiment in which a plurality of piezoelectric elements 120 are formed in parallel, it is possible to radiate sound waves satisfactorily.

すなわち、超音波は指向性が狭く、放射面への方向へ音波が直進していく。これに対して、可聴帯域の音波を放射する従来の電気音響変換器100において、本構成のように並列に圧電素子120を配置した場合、音波の干渉やキャンセリングが生じ、音波の放射特性が劣化する。   That is, the directivity of the ultrasonic wave is narrow, and the sound wave goes straight in the direction toward the radiation surface. On the other hand, in the conventional electroacoustic transducer 100 that emits sound waves in the audible band, when the piezoelectric elements 120 are arranged in parallel as in this configuration, sound wave interference and canceling occur, and sound wave radiation characteristics are reduced. to degrade.

つまり、低周波数帯域、例えば500Hzに対して、超音波を発生する高周波数帯域、例えば100kHzに比べ、指向性が広いため、音波は上下左右に配置される他の圧電素子120へ伝播し、互いの圧電素子120から発生した音波が干渉やキャンセリングを生じさせてしまう問題がある。   That is, since the directivity is wider than that of a high frequency band that generates ultrasonic waves, such as 100 kHz, with respect to a low frequency band, such as 500 Hz, the sound waves propagate to other piezoelectric elements 120 that are arranged vertically and horizontally. There is a problem that sound waves generated from the piezoelectric element 120 cause interference and canceling.

ここで、本発明の電気音響変換器100の製造方法を以下に説明する。まず、圧電素子120は、外径=10×5mm、厚み=200μm(0.02mm)の圧電板121を有し、その両面に、図4に示すように、それぞれ厚み8μmの上部電極層122および下部電極層123が形成されている。   Here, the manufacturing method of the electroacoustic transducer 100 of this invention is demonstrated below. First, the piezoelectric element 120 has a piezoelectric plate 121 having an outer diameter = 10 × 5 mm and a thickness = 200 μm (0.02 mm), and an upper electrode layer 122 having a thickness of 8 μm on each of both surfaces as shown in FIG. A lower electrode layer 123 is formed.

圧電素子120の圧電板121には、ジルコン酸チタン酸鉛系セラミックを用い、電極層122,123には銀/パラジウム合金(重量比70%:30%)を使用した。この圧電セラミックの製造はグリーンシート法で行い、大気中で1100℃−2時間にわたって焼成し、その後、圧電素子120層に分極処理を施した。   The piezoelectric plate 121 of the piezoelectric element 120 was made of lead zirconate titanate ceramic, and the electrode layers 122 and 123 were made of silver / palladium alloy (70% by weight: 30%). The piezoelectric ceramic was manufactured by a green sheet method, fired in the atmosphere at 1100 ° C. for 2 hours, and then the piezoelectric element 120 layer was subjected to polarization treatment.

弾性振動板110は、外径=12×6mm、厚み=300μm(0.3mm)のリン青銅で形成する。本体ハウジング130は、SUS304で形成しており、圧電素子120は弾性振動板110を介して本体ハウジング130に接合されている。   The elastic diaphragm 110 is formed of phosphor bronze having an outer diameter = 12 × 6 mm and a thickness = 300 μm (0.3 mm). The main body housing 130 is formed of SUS304, and the piezoelectric element 120 is joined to the main body housing 130 via the elastic diaphragm 110.

本体ハウジング130は、縦×横×幅=20×14×2mmの直方体形状であり、厚さ0.5mmのSUS304で形成する。圧電素子120と弾性振動板110の接着、および本体ハウジング130との接着は、何れもエポキシ系接着剤を用いて行った。   The main body housing 130 has a rectangular parallelepiped shape of length × width × width = 20 × 14 × 2 mm, and is formed of SUS304 having a thickness of 0.5 mm. Bonding of the piezoelectric element 120 and the elastic diaphragm 110 and bonding of the main body housing 130 were both performed using an epoxy adhesive.

以下に本発明の電気音響変換器100の動作原理を説明する。本発明の電気音響変換器100は、並列に配置された複数の圧電素子120から放射面に向かった音波を発生させる。その周波数は特に限定されないが、音波を変調波の輸送体として利用するため、可聴帯域外が好ましく、例えば、100KHzなどが適している。   The operation principle of the electroacoustic transducer 100 of the present invention will be described below. The electroacoustic transducer 100 according to the present invention generates sound waves from a plurality of piezoelectric elements 120 arranged in parallel toward a radiation surface. Although the frequency is not particularly limited, it is preferably outside the audible band, for example, 100 KHz or the like is suitable for using a sound wave as a modulated wave transporter.

本実施の形態の電気音響変換器100の圧電素子120は、その片側の主面が弾性振動板110によって拘束されている。また、同時に弾性振動板110は、圧電素子120の基本共振周波数を調整する機能を持つ。機械的な弾性振動板110の基本共振周波数fは、以下の式で示されるように、負荷重量と、コンプライアンスに依存する。   The piezoelectric element 120 of the electroacoustic transducer 100 according to the present embodiment has a principal surface on one side constrained by the elastic diaphragm 110. At the same time, the elastic diaphragm 110 has a function of adjusting the fundamental resonance frequency of the piezoelectric element 120. The fundamental resonance frequency f of the mechanical elastic diaphragm 110 depends on the load weight and compliance, as shown by the following equation.

[数1]
f=1/(2πL√(mC))
なお、"m"は質量、"C"はコンプライアンス、である。
[Equation 1]
f = 1 / (2πL√ (mC))
“M” is mass and “C” is compliance.

言い換えれば、コンプライアンスは弾性振動板110の機械剛性であるため、このことは圧電素子120の剛性を制御することで基本共振周波数を制御できることを意味する。   In other words, since the compliance is the mechanical rigidity of the elastic diaphragm 110, this means that the fundamental resonance frequency can be controlled by controlling the rigidity of the piezoelectric element 120.

例えば、弾性率の高い材料の選択や、弾性振動板110の厚みを低減することで、基本共振周波数を低域にシフトさせることが可能となる。この一方で、弾性率の高い材料を選択することや、弾性振動板110の厚みを増加させることで基本共振周波数を高域にシフトさせることができる。   For example, the fundamental resonance frequency can be shifted to a low range by selecting a material having a high elastic modulus and reducing the thickness of the elastic diaphragm 110. On the other hand, the fundamental resonance frequency can be shifted to a high range by selecting a material having a high elastic modulus or increasing the thickness of the elastic diaphragm 110.

従来は、圧電素子120の形状や材質により基本共振周波数を制御していたところから設計上の制約やコスト、信頼性に問題があったが、本発明のように、構成部材である弾性振動板110を変更することで所望の基本共振周波数に容易に調整できることから、工業上の価値は大きい。   Conventionally, since the basic resonance frequency was controlled by the shape and material of the piezoelectric element 120, there were problems in design constraints, cost, and reliability. As in the present invention, the elastic diaphragm as a constituent member Since it can be easily adjusted to a desired fundamental resonance frequency by changing 110, the industrial value is great.

なお、本構成では五個の圧電素子120が音波を放射するため、一個の圧電素子で構成される電気音響変換器に比べて、五倍の音響エネルギを放射できる。次に、音響再生方法を述べる。本構成では、パラメトリックスピーカの動作原理を利用する。   In this configuration, since the five piezoelectric elements 120 emit sound waves, five times as much acoustic energy can be radiated as compared with an electroacoustic transducer composed of one piezoelectric element. Next, a sound reproduction method will be described. In this configuration, the operating principle of a parametric speaker is used.

ここでは、AM(Amplitude Modulation)変調やDSB(Double Sideband modulation)変調、SSB(Single-Sideband modulation)変調、FM(Frequency Modulation)変調をかけた超音波を空気中に放射し、超音波が空気中に伝播する際の非線形特性により、可聴音が出現する原理で音響再生を行う。   Here, AM (Amplitude Modulation) modulation, DSB (Double Sideband modulation) modulation, SSB (Single-Sideband modulation) modulation, FM (Frequency Modulation) modulated ultrasonic waves are emitted into the air, and the ultrasonic waves are in the air. Sound reproduction is performed on the principle that an audible sound appears due to nonlinear characteristics when propagating to the sound.

ここで、非線形としては、、流れの慣性作用と粘性作用の比で示されるレイノルズ数が大きくなると、層流から乱流に推移する現象が挙げられる。すなわち、音波は流体内で微少に、じょう乱しているため、音波は非線形で伝播している。   Here, non-linearity includes a phenomenon in which laminar flow transitions to turbulent flow when the Reynolds number indicated by the ratio between the inertial action and the viscous action of the flow increases. That is, since the sound wave is slightly disturbed in the fluid, the sound wave propagates in a non-linear manner.

しかしながら、低周波数帯域での音波の振幅は非線形でありがら、振幅差が非常に小さく、通常、線形理論の現象として取り扱っている。これに対して、超音波では非線形性が容易に観察でき、空気中に放射した場合、非線形性に伴う高調波が顕著に発生する。   However, the amplitude of the sound wave in the low frequency band is non-linear, but the amplitude difference is very small, and is usually handled as a phenomenon of linear theory. On the other hand, nonlinearity can be easily observed with ultrasonic waves, and when radiated into the air, harmonics accompanying the nonlinearity are remarkably generated.

概略すれば、音波は空気中で分子集団が濃淡に混在する疎密状態であり、空気分子が圧縮よりも復元するのに時間が生じた場合、圧縮後に復元できない空気が、連続的に伝播する空気分子と衝突し、衝撃波が生じて可聴音が発生する原理である。   In summary, sound waves are a dense state where molecular groups are mixed in the air, and if it takes time for air molecules to recover rather than compress, air that cannot be recovered after compression will continue to propagate through the air. This is the principle that an audible sound is generated by colliding with a molecule and generating a shock wave.

続いて、圧電素子120の動作原理を説明する。図5で示されるように、圧電素子120は、上述のように二つの主面を有する圧電板121(圧電セラミック)からなり、圧電板121の主面のそれぞれに、上部電極層122および下部電極層123が形成されている。   Next, the operation principle of the piezoelectric element 120 will be described. As shown in FIG. 5, the piezoelectric element 120 is composed of the piezoelectric plate 121 (piezoelectric ceramic) having two main surfaces as described above, and the upper electrode layer 122 and the lower electrode are respectively formed on the main surfaces of the piezoelectric plate 121. A layer 123 is formed.

圧電板121の分極方向は特に限定されるものではないが、本実施の形態では、図中上下方向(圧電素子120の厚み方向)で上向きとなっている。このように構成された圧電素子120は、上部電極層122および下部電極層123に交流電圧が印加され、交番的な電界が付与されると、その両主面が同時に拡大または縮小するような、半径方向の伸縮運動(径拡がり運動)を行う。   The polarization direction of the piezoelectric plate 121 is not particularly limited, but in the present embodiment, it is upward in the vertical direction (thickness direction of the piezoelectric element 120) in the figure. In the piezoelectric element 120 configured in this manner, when an alternating voltage is applied to the upper electrode layer 122 and the lower electrode layer 123 and an alternating electric field is applied, both main surfaces are expanded or contracted simultaneously. Performs radial expansion and contraction (diameter expansion).

換言すれば、圧電素子120は、主面が拡大するような第一の変形モードと、主面が縮小するような第二の変形モードとを繰り返すような運動を行う。このような運動を繰り返すことで、振動を発生し、音波を発生することが本発明の電気音響変換器100の基本原理である。   In other words, the piezoelectric element 120 performs a motion that repeats a first deformation mode in which the main surface expands and a second deformation mode in which the main surface contracts. The basic principle of the electroacoustic transducer 100 of the present invention is to generate vibration and sound by repeating such movement.

以上のように、本実施の形態の電気音響変換器100では、複数の弾性振動板110は、面直方向である上下方向に離間するとともに短手方向である左右方向で一部が重複し、複数の圧電素子120の中心が左右方向で重複しない位置に配列されている。   As described above, in the electroacoustic transducer 100 according to the present embodiment, the plurality of elastic diaphragms 110 are separated in the vertical direction that is the perpendicular direction and partially overlaps in the horizontal direction that is the short direction, The centers of the plurality of piezoelectric elements 120 are arranged at positions that do not overlap in the left-right direction.

このため、複数の圧電素子120が各々出力する音波が、複数の弾性振動板110の間隙から上下方向に放出される。それでいて、複数の弾性振動板110は、短手方向で一部が重複するように配置されているので、本実施の形態の電気音響変換器100は、全体構造を小型化しながら、大音量の再生が可能である。   For this reason, the sound waves output from the plurality of piezoelectric elements 120 are emitted in the vertical direction from the gaps between the plurality of elastic diaphragms 110. Nevertheless, since the plurality of elastic diaphragms 110 are arranged so as to partially overlap in the short direction, the electroacoustic transducer 100 of the present embodiment can reproduce a large volume while reducing the overall structure. Is possible.

また、本実施の形態の電気音響変換器100では、超音波を利用しているため、指向性が狭く、ユーザのプライバシー保護などの点で、工業的な価値は大きい。すなわち、本実施の形態の電気音響変換器100は既存の電気音響変換器に比べ、音波の直進性が高く、ユーザに伝えたい位置へ選択的に音波を伝播できる。   Moreover, in the electroacoustic transducer 100 of this Embodiment, since the ultrasonic wave is utilized, directivity is narrow and industrial value is large at points, such as a user's privacy protection. That is, the electroacoustic transducer 100 according to the present embodiment has higher rectilinearity of the sound wave than the existing electroacoustic transducer, and can selectively propagate the sound wave to a position to be transmitted to the user.

以上をまとめると、本発明の電気音響変換器100は、電子機器(例えば、図12に示すように、携帯電話機、図13に示すように、ノート型パーソナルコンピュータ、小型ゲーム機器など)の音源としても利用可能である。電気音響変換器100の大型化を防止することができ、音響特性が向上することから、携帯型の電子機器に対しても好適に利用することが可能である。   In summary, the electroacoustic transducer 100 of the present invention is used as a sound source of an electronic device (for example, a mobile phone as shown in FIG. 12, a notebook personal computer, a small game device as shown in FIG. 13, etc.). Is also available. Since the electroacoustic transducer 100 can be prevented from increasing in size and the acoustic characteristics are improved, the electroacoustic transducer 100 can be suitably used for portable electronic devices.

[実施の第二の形態]
次に、本発明の実施の第二の形態を説明する。本実施の形態では、実施の第一の形態と異なる音響再生方法をとる。本実施の形態の発振装置である電気音響変換器は、二個の電気音響変換器100を並列に配置した構造からなる(図示せず)。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a sound reproduction method different from that of the first embodiment is adopted. The electroacoustic transducer that is the oscillation device of the present embodiment has a structure in which two electroacoustic transducers 100 are arranged in parallel (not shown).

これらの電気音響変換器は、変調をかけた超音波と、変調をかけない基調波の二つの音波を同時に発生させ、両者の周波数ずれにより可聴音を再生する。図6に示すように、二つの超音波が内部空間内で干渉することで、ヘテロダイン検波を発生し、AM変調もしくはFM変調のみ可聴波として生成される。   These electroacoustic transducers simultaneously generate two sound waves, a modulated ultrasonic wave and a non-modulated fundamental wave, and reproduce an audible sound due to a frequency shift between them. As shown in FIG. 6, when two ultrasonic waves interfere in the internal space, heterodyne detection is generated, and only AM modulation or FM modulation is generated as an audible wave.

本実施の形態の電気音響変換器(図示せず)では、複数の圧電素子120を有することから、容易に二つの種類の超音波を発生させることができる。また、超音波を発生する周波数は可聴帯域以外の20KHz以上であれば、特に限定されない。   Since the electroacoustic transducer (not shown) of the present embodiment has a plurality of piezoelectric elements 120, two types of ultrasonic waves can be easily generated. Moreover, the frequency which generate | occur | produces an ultrasonic wave will not be specifically limited if it is 20 KHz or more other than an audible band.

[実施の第三の形態]
本発明の実施の第三の形態を、図7を参照し説明する。本実施の形態の電気音響変換器(図示せず)では、実施の第一の形態に対して、複数の弾性振動板110の各々を二個の圧電素子120で拘束している。すなわち、二個の圧電素子120を利用したバイモルフ構造である。
[Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the electroacoustic transducer (not shown) of the present embodiment, each of the plurality of elastic diaphragms 110 is constrained by two piezoelectric elements 120 as compared to the first embodiment. That is, a bimorph structure using two piezoelectric elements 120.

このバイモルフ型の圧電素子120,120は、図8に示すように、分極方向を逆にした二枚の圧電セラミックを張り合わせ、一方を長手方向に伸ばし、もう一方を縮めることにより屈曲させることで、実施の第一の形態の一個の圧電素子120からなるユニモルフ構造に比べて、より大きな変位を得ることが可能となる。   As shown in FIG. 8, the bimorph type piezoelectric elements 120 and 120 are formed by bonding two piezoelectric ceramics whose polarization directions are opposite to each other, bending one by extending in the longitudinal direction, and shrinking the other. Compared to a unimorph structure composed of a single piezoelectric element 120 in the first embodiment, a larger displacement can be obtained.

なお、二個の圧電素子120については、実施の第一の形態と同様の圧電性材料を使用することができる。また、二個の圧電素子120が互いに同一形状であっても、互いに異なる形状であってもよい。   For the two piezoelectric elements 120, the same piezoelectric material as in the first embodiment can be used. Further, the two piezoelectric elements 120 may have the same shape or different shapes.

[実施の第四の形態]
本発明の実施の第五の形態について図9を参照して説明する。本実施の形態では、圧電素子12が、圧電材料からなる圧電板13a〜13eが五層に積層された多層構造からなる。
[Fourth embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the piezoelectric element 12 has a multilayer structure in which piezoelectric plates 13a to 13e made of a piezoelectric material are stacked in five layers.

圧電板13a〜13e同士の間には電極層(導体層)14a〜14dが一層ずつ形成されている。各圧電板13a〜13eの分極方向は一層ごとに逆向きとなっており、また、電界の向きも交互に逆向きとなるように構成されている。   Between the piezoelectric plates 13a to 13e, electrode layers (conductor layers) 14a to 14d are formed one by one. The polarization directions of the piezoelectric plates 13a to 13e are opposite to each other, and the direction of the electric field is also alternately opposite.

このような積層構造の圧電素子12によれば、電極層14a〜14d間に生じる電界強度が高いため、圧電板13a〜13eの積層数に応じた分だけ、圧電素子12の全体としての駆動力が向上する。   According to the piezoelectric element 12 having such a laminated structure, since the electric field strength generated between the electrode layers 14a to 14d is high, the driving force of the piezoelectric element 12 as a whole according to the number of laminated piezoelectric plates 13a to 13e. Will improve.

[実施の第五の形態]
本発明の実施の第五の形態について図10を参照して説明する。本実施の形態では、低剛性の樹脂材料140を介在して、弾性振動板110が本体ハウジング130に接合されている。
[Fifth embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, elastic diaphragm 110 is bonded to main body housing 130 with low-rigidity resin material 140 interposed.

このように樹脂材料140を介在させることで、弾性振動板110と本体ハウジング130との固定状態をより自由端に近づけることができ、振動可動範囲が拡大し、振幅量も増加する。   By interposing the resin material 140 in this manner, the fixed state of the elastic diaphragm 110 and the main body housing 130 can be brought closer to the free end, the vibration movable range is expanded, and the amount of amplitude is also increased.

また、落下時の衝撃も柔軟性に富む樹脂材料140で吸収することができ、衝撃安定性も向上する。なお、樹脂材料140については、有機高分子材料であれば特に限定されないが、ウレタン、PET、ポリエチレンなどが好ましい。   Further, the impact at the time of dropping can be absorbed by the resin material 140 having a high flexibility, and the impact stability is also improved. The resin material 140 is not particularly limited as long as it is an organic polymer material, but urethane, PET, polyethylene and the like are preferable.

[実施の第六の形態]
本発明の実施の第六の形態を説明する。本実施の形態の電気音響変換器(図示せず)では、圧電素子120にMEMSアクチュエータ(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を使用しており、圧電素子120以外の構成は実施の第一の形態と同様である。
[Sixth embodiment]
A sixth embodiment of the present invention will be described. In the electroacoustic transducer (not shown) of the present embodiment, a MEMS actuator (micro electro mechanical system) is used for the piezoelectric element 120, and the configuration other than the piezoelectric element 120 is the first embodiment. It is the same.

MEMSアクチュエータは図11に示される構成からなる。MEMSアクチュエータについては、静電力、電磁力、圧電効果、熱歪みを用いた方式があり、何れの方式も利用できるが、本実施例では圧電効果を用いた方式を利用する。   The MEMS actuator has the configuration shown in FIG. As for the MEMS actuator, there are methods using electrostatic force, electromagnetic force, piezoelectric effect, and thermal strain, and any method can be used, but in this embodiment, a method using the piezoelectric effect is used.

図中、MEMSアクチュエータは圧電薄膜層125と、上部可動電極層126、下部可動電極層127から構成される。実施の第一の形態と同様に、圧電効果による振動振幅を発生させる機構であり、電極層への交流信号を入力することで、振動振幅を発生させる機構である。   In the figure, the MEMS actuator includes a piezoelectric thin film layer 125, an upper movable electrode layer 126, and a lower movable electrode layer 127. Similar to the first embodiment, this is a mechanism for generating vibration amplitude due to the piezoelectric effect, and is a mechanism for generating vibration amplitude by inputting an AC signal to the electrode layer.

なお、MEMSアクチュエータの製造には、電極層126,127にエアロゾルデポシション法を用いて、固体溶融粒子を吹きける方法など挙げられるが、特に製造方法は限定されない。   In addition, although the method of blowing a solid molten particle to the electrode layers 126 and 127 using the aerosol deposition method etc. is mentioned for manufacture of a MEMS actuator, a manufacturing method in particular is not limited.

なお、エアロゾルデポジション法を用いた場合、曲面などの基材に容易に圧電膜を吸着できることから、圧電素子120の形状の自由度が高まり、電気音響変換器の特性向上に有用である。   When the aerosol deposition method is used, since the piezoelectric film can be easily adsorbed to a substrate such as a curved surface, the degree of freedom of the shape of the piezoelectric element 120 is increased, which is useful for improving the characteristics of the electroacoustic transducer.

[実施例]
本発明の電気音響変換器の特性評価を、以下、評価1〜評価3の評価項目で行った。
[Example]
The characteristic evaluation of the electroacoustic transducer of the present invention was performed using evaluation items 1 to 3 below.

(評価1)音圧レベルの周波数特性の測定:交流電圧1V入力時の音圧レベルを、素子から所定距離だけ離れた位置に配置したマイクロホンにより測定した。なお、この所定距離は、特に明記しない限り10cmであり、周波数の測定範囲は10Hz〜10kHzとした。   (Evaluation 1) Measurement of frequency characteristics of sound pressure level: The sound pressure level when an AC voltage of 1 V was input was measured with a microphone placed at a position away from the element by a predetermined distance. The predetermined distance is 10 cm unless otherwise specified, and the frequency measurement range is 10 Hz to 10 kHz.

(評価2)落下衝撃試験:電気音響変換器を搭載した携帯電話を50cm直上から、5回自然落下させ、落下衝撃安定性試験を行った。具体的には、落下衝撃試験後の割れ等の破壊を目視で確認し、さらに、試験後の音圧特性を測定した。その結果、音圧レベル差(試験前の音圧レベルと試験後の音圧レベルとの差のことを指す)が3dB未満を○とし、3dB以上を×とした。   (Evaluation 2) Drop impact test: A mobile phone equipped with an electroacoustic transducer was naturally dropped 5 times from directly above 50 cm, and a drop impact stability test was performed. Specifically, breakage such as cracks after the drop impact test was visually confirmed, and the sound pressure characteristics after the test were further measured. As a result, the sound pressure level difference (referring to the difference between the sound pressure level before the test and the sound pressure level after the test) was less than 3 dB, and 3 dB or more was rated as x.

[実施例1]
本発明の実施の第一の形態で記載した電気音響変換器の特性評価を実施した。評価結果は以下の通りである。
音圧レベル(1kHz) :93dB
音圧レベル(3kHz) :90dB
音圧レベル(5kHz) :90dB
音圧レベル(10kHz) :88dB
落下衝撃安定 :○
[Example 1]
The characteristics of the electroacoustic transducer described in the first embodiment of the present invention were evaluated. The evaluation results are as follows.
Sound pressure level (1 kHz): 93 dB
Sound pressure level (3 kHz): 90 dB
Sound pressure level (5 kHz): 90 dB
Sound pressure level (10 kHz): 88 dB
Drop impact stability: ○

上記の結果より明らかのように、本実施例の電気音響変換器によれば、音圧レベルの周波数特性は平坦であり、大音量である。また、基本共振周波数が1kHz以下で、振動振幅が大きく、1〜10kHzの広い周波数帯域で80dBを超える音圧レベルを有することが実証された。   As is clear from the above results, according to the electroacoustic transducer of this embodiment, the frequency characteristics of the sound pressure level are flat and the sound volume is high. Further, it was demonstrated that the fundamental resonance frequency is 1 kHz or less, the vibration amplitude is large, and the sound pressure level exceeds 80 dB in a wide frequency band of 1 to 10 kHz.

[比較例1]
比較例1として、既存の動電型の電気音響変換器を作製した(図示せず)。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :77dB
音圧レベル(3kHz) :75dB
音圧レベル(5kHz) :76dB
音圧レベル(10kHz) :97dB
音圧レベルの周波数特性の平坦性:×
落下衝撃安定 :×
[Comparative Example 1]
As Comparative Example 1, an existing electrodynamic electroacoustic transducer was manufactured (not shown).
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 77 dB
Sound pressure level (3 kHz): 75 dB
Sound pressure level (5 kHz): 76 dB
Sound pressure level (10 kHz): 97 dB
Flatness of frequency characteristics of sound pressure level: ×
Drop impact stability: ×

上記の結果より明らかのように、本比較例の電気音響変換器によれば、音圧レベルの周波数特性は平坦でなく、小音量である。また、振動振幅が小さく、1〜10kHzの広い周波数帯域で80dBを超える音圧レベルを実現できないことが実証された。   As is clear from the above results, according to the electroacoustic transducer of this comparative example, the frequency characteristics of the sound pressure level are not flat and the sound volume is low. In addition, it was proved that the vibration amplitude is small and a sound pressure level exceeding 80 dB cannot be realized in a wide frequency band of 1 to 10 kHz.

[実施例2]
実施例2として、実施の第二の形態の電気音響変換器を作成した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :94dB
音圧レベル(3kHz) :95dB
音圧レベル(5kHz) :93dB
音圧レベル(10kHz) :90dB
落下衝撃安定 :○
[Example 2]
As Example 2, the electroacoustic transducer of the second embodiment was created.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 94 dB
Sound pressure level (3 kHz): 95 dB
Sound pressure level (5 kHz): 93 dB
Sound pressure level (10 kHz): 90 dB
Drop impact stability: ○

上記の結果より明らかのように、本実施例の電気音響変換器によれば、実施例1と同等の特性を有しており、音圧レベルの周波数特性は平坦である。   As is apparent from the above results, according to the electroacoustic transducer of the present embodiment, it has the same characteristics as those of the first embodiment, and the frequency characteristics of the sound pressure level are flat.

[実施例3]
実施例3として、実施の第三の形態の電気音響変換器を作成した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :90dB
音圧レベル(3kHz) :91dB
音圧レベル(5kHz) :88dB
音圧レベル(10kHz) :87dB
落下衝撃安定 :○
上記の結果より明らかのように、本実施例の電気音響変換器によれば、実施例1と同等の特性を有しており、音圧レベルの周波数特性は平坦である。
[Example 3]
As Example 3, the electroacoustic transducer of the third embodiment was created.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 90 dB
Sound pressure level (3 kHz): 91 dB
Sound pressure level (5 kHz): 88 dB
Sound pressure level (10 kHz): 87 dB
Drop impact stability: ○
As is apparent from the above results, according to the electroacoustic transducer of the present embodiment, it has the same characteristics as those of the first embodiment, and the frequency characteristics of the sound pressure level are flat.

[実施例4]
実施例4として、実施の第五の形態の電気音響変換器を作成した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :92dB
音圧レベル(3kHz) :90dB
音圧レベル(5kHz) :88dB
音圧レベル(10kHz) :91dB
落下衝撃安定 :○
上記の結果より明らかのように、本実施例の電気音響変換器によれば、実施例1と同等の特性を有しており、音圧レベルの周波数特性は平坦である。
[Example 4]
As Example 4, an electroacoustic transducer according to the fifth embodiment was created.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 92 dB
Sound pressure level (3 kHz): 90 dB
Sound pressure level (5 kHz): 88 dB
Sound pressure level (10 kHz): 91 dB
Drop impact stability: ○
As is apparent from the above results, according to the electroacoustic transducer of the present embodiment, it has the same characteristics as those of the first embodiment, and the frequency characteristics of the sound pressure level are flat.

[実施例5]
実施例5として、実施の第六の形態の電気音響変換器を作成した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :94dB
音圧レベル(3kHz) :91dB
音圧レベル(5kHz) :90dB
音圧レベル(10kHz) :8dB
上記の結果より明らかのように、本実施例の電気音響変換器によれば、実施例1と同等の特性を有しており、音圧レベルの周波数特性は平坦である。
[Example 5]
As Example 5, an electroacoustic transducer according to the sixth embodiment was produced.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 94 dB
Sound pressure level (3 kHz): 91 dB
Sound pressure level (5 kHz): 90 dB
Sound pressure level (10 kHz): 8 dB
As is apparent from the above results, according to the electroacoustic transducer of the present embodiment, it has the same characteristics as those of the first embodiment, and the frequency characteristics of the sound pressure level are flat.

[実施例6]
実施例6として、図12に示すような携帯電話機を用意し、この筐体内に実施例1の電気音響変換器100を搭載した。具体的には、携帯電話機の筐体内側面に、電気音響変換器100を貼り付ける構成とした。
[Example 6]
As Example 6, a mobile phone as shown in FIG. 12 was prepared, and the electroacoustic transducer 100 of Example 1 was mounted in this casing. Specifically, the electroacoustic transducer 100 is attached to the inner surface of the casing of the mobile phone.

(評価):素子から10cm離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。また、落下衝撃試験も行った。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :88dB
音圧レベル(3kHz) :86dB
音圧レベル(5kHz) :87dB
音圧レベル(10kHz) :85dB
落下衝撃試験 :5回落下後においても圧電素子の割れは見られず、試験後、音圧レベル(1kHz)を測定したところ84dBであった。
(Evaluation): The sound pressure level and the frequency characteristics were measured with a microphone placed at a position 10 cm away from the element. A drop impact test was also conducted.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 88 dB
Sound pressure level (3 kHz): 86 dB
Sound pressure level (5 kHz): 87 dB
Sound pressure level (10 kHz): 85 dB
Drop impact test: No cracks were observed in the piezoelectric element even after 5 drops, and the sound pressure level (1 kHz) measured after the test was 84 dB.

[実施例7]
実施例7として、図12に示すような携帯電話機を用意し、この筐体内に実施例2の電気音響変換器を搭載した。具体的には、携帯電話機の筐体内側面に、電気音響変換器を貼り付ける構成とした。
[Example 7]
As Example 7, a mobile phone as shown in FIG. 12 was prepared, and the electroacoustic transducer of Example 2 was mounted in this casing. Specifically, an electroacoustic transducer is attached to the inner surface of the casing of the mobile phone.

(評価):素子から10cm離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :84dB
音圧レベル(3kHz) :86dB
音圧レベル(5kHz) :87dB
音圧レベル(10kHz) :85dB
音圧レベルの周波数特性の平坦性:○
(Evaluation): The sound pressure level and the frequency characteristics were measured with a microphone placed at a position 10 cm away from the element.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 84 dB
Sound pressure level (3 kHz): 86 dB
Sound pressure level (5 kHz): 87 dB
Sound pressure level (10 kHz): 85 dB
Flatness of frequency characteristics of sound pressure level: ○

[実施例8]
実施例8として、図12に示すような携帯電話機を用意し、この筐体内に実施例3の電気音響変換器を搭載した。具体的には、携帯電話機の筐体内側面に、電気音響変換器を貼り付ける構成とした。
[Example 8]
As Example 8, a mobile phone as shown in FIG. 12 was prepared, and the electroacoustic transducer of Example 3 was mounted in this casing. Specifically, an electroacoustic transducer is attached to the inner surface of the casing of the mobile phone.

(評価):素子から10cm離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :86dB
音圧レベル(3kHz) :85dB
音圧レベル(5kHz) :87dB
音圧レベル(10kHz) :84dB
音圧レベルの周波数特性の平坦性:○
(Evaluation): The sound pressure level and the frequency characteristics were measured with a microphone placed at a position 10 cm away from the element.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 86 dB
Sound pressure level (3 kHz): 85 dB
Sound pressure level (5 kHz): 87 dB
Sound pressure level (10 kHz): 84 dB
Flatness of frequency characteristics of sound pressure level: ○

[実施例9]
実施例9として、図12に示すような携帯電話機を用意し、この筐体内に実施例4の電気音響変換器を搭載した。具体的には、携帯電話機の筐体内側面に、電気音響変換器を貼り付ける構成とした。
[Example 9]
As Example 9, a mobile phone as shown in FIG. 12 was prepared, and the electroacoustic transducer of Example 4 was mounted in this casing. Specifically, an electroacoustic transducer is attached to the inner surface of the casing of the mobile phone.

(評価):素子から10cm離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :86dB
音圧レベル(3kHz) :87dB
音圧レベル(5kHz) :85dB
音圧レベル(10kHz) :84dB
音圧レベルの周波数特性の平坦性:○
(Evaluation): The sound pressure level and the frequency characteristics were measured with a microphone placed at a position 10 cm away from the element.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 86 dB
Sound pressure level (3 kHz): 87 dB
Sound pressure level (5 kHz): 85 dB
Sound pressure level (10 kHz): 84 dB
Flatness of frequency characteristics of sound pressure level: ○

[実施例10]
実施例10として、図12に示すような携帯電話機を用意し、この筐体内に実施例5の電気音響変換器を搭載した。具体的には、携帯電話機の筐体内側面に、電気音響変換器を貼り付ける構成とした。
[Example 10]
As Example 10, a mobile phone as shown in FIG. 12 was prepared, and the electroacoustic transducer of Example 5 was mounted in this casing. Specifically, an electroacoustic transducer is attached to the inner surface of the casing of the mobile phone.

(評価):素子から10cm離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :85dB
音圧レベル(3kHz) :86dB
音圧レベル(5kHz) :83dB
音圧レベル(10kHz) :84dB
(Evaluation): The sound pressure level and the frequency characteristics were measured with a microphone placed at a position 10 cm away from the element.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 85 dB
Sound pressure level (3 kHz): 86 dB
Sound pressure level (5 kHz): 83 dB
Sound pressure level (10 kHz): 84 dB

[実施例11]
実施例11として、図13に示すようなラップトップPCを用意し、この筐体内に実施例1の電気音響変換器を搭載した。具体的には、携帯電話機の筐体内側面に、電気音響変換器を貼り付ける構成とした。
[Example 11]
As Example 11, a laptop PC as shown in FIG. 13 was prepared, and the electroacoustic transducer of Example 1 was mounted in this casing. Specifically, an electroacoustic transducer is attached to the inner surface of the casing of the mobile phone.

(評価):素子から10cm離れた位置に配置したマイクロホンにより、音圧レベルと周波数特性とを測定した。
〔結果〕
音圧レベル(1kHz) :84dB
音圧レベル(3kHz) :83dB
音圧レベル(5kHz) :86dB
音圧レベル(10kHz) :85dB
(Evaluation): The sound pressure level and the frequency characteristics were measured with a microphone placed at a position 10 cm away from the element.
〔result〕
Sound pressure level (1 kHz): 84 dB
Sound pressure level (3 kHz): 83 dB
Sound pressure level (5 kHz): 86 dB
Sound pressure level (10 kHz): 85 dB

なお、本発明は上記の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態の電気音響変換器100では、幅広の弾性振動板110の中央に幅狭の圧電素子120が接合されている構造を例示した。   In addition, this invention is not limited to said embodiment and Example, A various deformation | transformation is accept | permitted in the range which does not deviate from the summary. For example, in the electroacoustic transducer 100 of the above embodiment, a structure in which the narrow piezoelectric element 120 is joined to the center of the wide elastic diaphragm 110 is illustrated.

しかし、図14に発振装置として例示する電気音響変換器200のように、幅広の弾性振動板110の中央から一方に片寄った位置に幅狭の圧電素子120が接合されていてもよい。   However, like the electroacoustic transducer 200 illustrated as an oscillation device in FIG. 14, the narrow piezoelectric element 120 may be bonded to a position that is offset from the center of the wide elastic diaphragm 110 to one side.

また、上記形態では本体ハウジング130が上下方向に開口した枠状に形成されていることを例示した。しかし、この本体ハウジング130が上面開口のボックス状に形成されていてもよい(図示せず)。この場合、音波は上方のみに放出されるので、さらに音量を増加させることができる。   Moreover, in the said form, it illustrated that the main body housing 130 was formed in the frame shape opened to the up-down direction. However, the main body housing 130 may be formed in a box shape having an upper surface opening (not shown). In this case, since the sound wave is emitted only upward, the volume can be further increased.

さらに、上記形態では五個の弾性振動板110および圧電素子120がV字状に配列されていることを例示した。しかし、三個や七個以上の弾性振動板110および圧電素子120がV字状に配列されていてもよく、W字状やジクザグ状に配列されていてもよい(何れも図示せず)。   Furthermore, in the said form, it illustrated that the five elastic diaphragms 110 and the piezoelectric element 120 were arranged in V shape. However, three or seven or more elastic diaphragms 110 and piezoelectric elements 120 may be arranged in a V shape, or may be arranged in a W shape or a zigzag shape (none of which are shown).

また、上記形態では複数の弾性振動板110および圧電素子120が同一構造に形成されており、各々に同一の電界が一様に印加されることを想定した。しかし、複数の弾性振動板110および圧電素子120が完全に同一構造でなくともよく(図示せず)、各々に印加される電界が相違してもよい。   Moreover, in the said form, the some elastic diaphragm 110 and the piezoelectric element 120 were formed in the same structure, and it assumed that the same electric field was uniformly applied to each. However, the plurality of elastic diaphragms 110 and the piezoelectric elements 120 may not have the same structure (not shown), and the electric fields applied to each may be different.

また、上記形態では、図11に示すように、電気機器として電気音響変換器100等で音声を出力する携帯電話機やパーソナルコンピュータ等を例示した。しかし、電子機器として、発振装置である電気音響変換器100と、この電気音響変換器100を駆動して超音波を出力させる発振駆動部と、電気音響変換器100から発振されて測定対象物で反射した超音波を検知する超音波検知部と、検知された超音波から測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、を有するソナー(図示せず)なども実施可能である。   Moreover, in the said form, as shown in FIG. 11, the mobile phone, a personal computer, etc. which output an audio | voice with the electroacoustic transducer 100 etc. were illustrated as an electric equipment. However, as an electronic device, an electroacoustic transducer 100 that is an oscillation device, an oscillation drive unit that drives the electroacoustic transducer 100 to output ultrasonic waves, and an object to be measured that is oscillated from the electroacoustic transducer 100. A sonar (not shown) having an ultrasonic detection unit that detects reflected ultrasonic waves and a distance calculation unit that calculates a distance from the detected ultrasonic waves to the measurement object can also be implemented.

なお、当然ながら、上述した複数の実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。   Needless to say, the above-described plurality of embodiments and the plurality of modifications can be combined within a range in which the contents do not conflict with each other. In the above-described embodiment, the structure of each part has been specifically described. However, the structure and the like can be variously changed within a range that satisfies the present invention.

12 圧電素子
13a-13e 圧電板
14a-14d 電極層
100 電気音響変換器
110 弾性振動板
120 圧電素子
121 圧電板
122 上部電極層
123 下部電極層
125 圧電薄膜層
126 上部可動電極層
127 下部可動電極層
130 本体ハウジング
140 樹脂材料
200 電気音響変換器
CU 利用者
12 Piezoelectric elements 13a-13e Piezoelectric plates 14a-14d Electrode layer 100 Electroacoustic transducer 110 Elastic vibration plate 120 Piezoelectric element 121 Piezoelectric plate 122 Upper electrode layer 123 Lower electrode layer 125 Piezoelectric thin film layer 126 Upper movable electrode layer 127 Lower movable electrode layer 130 Main body housing 140 Resin material 200 Electroacoustic transducer CU User

Claims (10)

弾性を有する複数の振動部材と、
複数の前記振動部材の各々の表面と裏面との少なくとも一方に個々に接合されていて電界の印加により伸縮振動する複数の圧電素子と、
複数の前記振動部材を所定方向の両端で支持する支持部材と、を有し、
複数の前記振動部材は、面直方向に離間するとともに配列方向で側部が重複し、前記配列方向で前記圧電素子の中心が隣接する前記振動部材に重複しない位置に配列されている発振装置。
A plurality of elastic members having elasticity;
A plurality of piezoelectric elements that are individually bonded to at least one of the front surface and the back surface of each of the plurality of vibration members, and that vibrate in response to an electric field;
A support member that supports the plurality of vibration members at both ends in a predetermined direction,
The oscillation device in which the plurality of vibration members are spaced apart in a direction perpendicular to each other, side portions overlap in the arrangement direction, and the centers of the piezoelectric elements in the arrangement direction are arranged at positions that do not overlap adjacent vibration members.
前記振動部材は、前記圧電素子より幅広に形成されている請求項1に記載の発振装置。   The oscillation device according to claim 1, wherein the vibration member is formed wider than the piezoelectric element. 幅広の前記振動部材の配列方向の中央に前記圧電素子が配置されている請求項2に記載の発振装置。   The oscillation device according to claim 2, wherein the piezoelectric element is arranged in the center in the arrangement direction of the wide vibrating members. 複数の前記振動部材は、複数の前記圧電素子が前記配列方向で重複しない位置に配列されている請求項2または3に記載の発振装置。   The oscillation device according to claim 2, wherein the plurality of vibration members are arranged at positions where the plurality of piezoelectric elements do not overlap in the arrangement direction. 前記圧電素子と他の前記圧電素子が接合されている前記振動部材とが前記配列方向で重複しない位置に複数の前記振動部材が配列されている請求項2ないし4の何れか一項に記載の発振装置。   5. The plurality of vibration members are arranged at a position where the piezoelectric element and the vibration member to which the other piezoelectric element is bonded do not overlap in the arrangement direction. 6. Oscillator. 前記圧電素子が、複数のセラミック層と電極層とが交互に形成された積層構造を有する請求項1ないし5の何れか一項に記載の発振装置。   The oscillation device according to claim 1, wherein the piezoelectric element has a laminated structure in which a plurality of ceramic layers and electrode layers are alternately formed. 前記圧電素子が発振する超音波の周波数が20kHzを超える請求項1ないし6の何れか一項に記載の発振装置。   The oscillation device according to any one of claims 1 to 6, wherein a frequency of an ultrasonic wave oscillated by the piezoelectric element exceeds 20 kHz. 前記圧電素子が可聴波の超音波変調波を発振する請求項1ないし7の何れか一項に記載の発振装置。   The oscillation device according to any one of claims 1 to 7, wherein the piezoelectric element oscillates an ultrasonically modulated ultrasonic wave. 請求項1ないし8の何れか一項に記載の発振装置と、
前記発振装置に可聴域の音波を出力させる発振駆動手段と、
を有する電子機器。
An oscillation device according to any one of claims 1 to 8,
An oscillation driving means for outputting an audible sound wave to the oscillation device;
Electronic equipment having
請求項1ないし8の何れか一項に記載の発振装置と、
前記発振装置を駆動して超音波を出力させる発振駆動手段と、
前記発振装置から発振されて測定対象物で反射した前記超音波を検知する超音波検知手段と、
検知された前記超音波から前記測定対象物までの距離を検出する距離算出手段と、
を有する電子機器。
An oscillation device according to any one of claims 1 to 8,
Oscillation driving means for driving the oscillation device and outputting ultrasonic waves;
Ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave oscillated from the oscillation device and reflected by the measurement object;
Distance calculating means for detecting a distance from the detected ultrasonic wave to the measurement object;
Electronic equipment having
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015019341A (en) * 2013-07-12 2015-01-29 株式会社タムラ製作所 Sound adjustment console and acoustic system using the same
WO2021085392A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 株式会社Afur Speaker unit

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS626599A (en) * 1985-07-02 1987-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Composite type piezoelectric buzzer diaphragm
JPS62249600A (en) * 1986-04-22 1987-10-30 Matsushita Electric Works Ltd Piezoelectric element
WO1998018291A1 (en) * 1996-10-24 1998-04-30 Shinsei Corporation Acoustic piezoelectric vibrator and loudspeaker using the same
JP2002315096A (en) * 2001-04-09 2002-10-25 Nippon Soken Inc Ultrasonic sensor
JP2003153371A (en) * 2001-11-15 2003-05-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Ultrasonic wave reproducing method and apparatus thereof
JP2004328728A (en) * 2003-04-09 2004-11-18 ▲高▼橋 国夫 Speaker system
JP2006100898A (en) * 2004-09-28 2006-04-13 Seiko Epson Corp Electrooptical apparatus and electronic apparatus
JP2006109163A (en) * 2004-10-06 2006-04-20 Ensaa Kk Piezo-electric sheet and piezo-electric speaker
JP2008077045A (en) * 2006-08-25 2008-04-03 Railway Technical Res Inst Vibration noise reducing device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS626599A (en) * 1985-07-02 1987-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Composite type piezoelectric buzzer diaphragm
JPS62249600A (en) * 1986-04-22 1987-10-30 Matsushita Electric Works Ltd Piezoelectric element
WO1998018291A1 (en) * 1996-10-24 1998-04-30 Shinsei Corporation Acoustic piezoelectric vibrator and loudspeaker using the same
JP2002315096A (en) * 2001-04-09 2002-10-25 Nippon Soken Inc Ultrasonic sensor
JP2003153371A (en) * 2001-11-15 2003-05-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Ultrasonic wave reproducing method and apparatus thereof
JP2004328728A (en) * 2003-04-09 2004-11-18 ▲高▼橋 国夫 Speaker system
JP2006100898A (en) * 2004-09-28 2006-04-13 Seiko Epson Corp Electrooptical apparatus and electronic apparatus
JP2006109163A (en) * 2004-10-06 2006-04-20 Ensaa Kk Piezo-electric sheet and piezo-electric speaker
JP2008077045A (en) * 2006-08-25 2008-04-03 Railway Technical Res Inst Vibration noise reducing device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015019341A (en) * 2013-07-12 2015-01-29 株式会社タムラ製作所 Sound adjustment console and acoustic system using the same
WO2021085392A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 株式会社Afur Speaker unit

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