JP2012217030A - Electronic device, output control method of the electronic apparatus, and oscillation device - Google Patents

Electronic device, output control method of the electronic apparatus, and oscillation device Download PDF

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Yasuharu Onishi
康晴 大西
Atsushi Kuroda
淳 黒田
Motoyoshi Komoda
元喜 菰田
Yuichiro Kishinami
雄一郎 岸波
Shigeo Sato
重夫 佐藤
Yukio Murata
行雄 村田
Nobuhiro Kawashima
信弘 川嶋
Tatsuya Uchikawa
達也 内川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smooth out frequency characteristics of a sound pressure level in an electronic device using an oscillation device having a piezoelectric vibrator.SOLUTION: An electronic device 100 includes: a piezoelectric vibrator 10; a vibration member 20 for restricting the piezoelectric vibrator 10 on one surface; a support member 30 for holding the vibration member 20; and a housing 32 for holding the support member 30 through an attenuation material 40. When the resonance frequency of a vibration system composed of the piezoelectric vibrator 10 and the vibration member 20 is indicated as f, the frequency that the internal loss of the attenuation material 40 reaches its maximum ranges from f×0.75 (Hz) or higher to f×1.25 (Hz) or lower.

Description

本発明は、圧電振動子を有する電子機器、電子機器の出力制御方法、および発振装置に関する。   The present invention relates to an electronic device having a piezoelectric vibrator, an output control method for the electronic device, and an oscillation device.

音波を発振する発振装置に関する技術としては、様々な検討がなされている。例えば特許文献1に記載の技術は、超音波センサに関する技術であり、振動減衰部材を備えた超音波センサにより超音波の検出感度を向上させると記載されている。また、例えば特許文献2〜5に記載の技術は、電気音響変換器に関する技術である。   Various studies have been made on technologies relating to an oscillation device that oscillates sound waves. For example, the technique described in Patent Document 1 is a technique related to an ultrasonic sensor, and describes that ultrasonic detection sensitivity is improved by an ultrasonic sensor including a vibration damping member. Moreover, for example, the techniques described in Patent Documents 2 to 5 are techniques related to electroacoustic transducers.

特許文献2に記載の技術は、ボイスコイル等を用いた動電型電気音響変換器に関するものである。また、特許文献3〜8に記載の技術は、圧電振動子を用いた圧電型電気音響変換器に関するものである。特許文献9に記載の技術は、超指向性スピーカにおける搬送波信号の周波数を、復調距離に応じて制御するというものである。さらに、特許文献10に記載の技術は、支柱の上端において支承される天秤部材に、一つまたは複数のスピーカを固定するというものである。   The technique described in Patent Document 2 relates to an electrodynamic electroacoustic transducer using a voice coil or the like. The techniques described in Patent Documents 3 to 8 relate to a piezoelectric electroacoustic transducer using a piezoelectric vibrator. The technique described in Patent Document 9 is to control the frequency of a carrier wave signal in a super-directional speaker according to a demodulation distance. Furthermore, the technique described in Patent Document 10 is to fix one or a plurality of speakers to a balance member supported at the upper end of a support column.

特開2009−20086号公報JP 2009-20086 特開2003−163981号公報JP 2003-163981 A 国際公開第2007/083497号パンフレットInternational Publication No. 2007/083497 Pamphlet 特開2006−303675号公報JP 2006-303675 A 特開平9−271096号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-271096 特開2004−96629号公報JP 2004-96629 A 特開2001−160999号公報JP 2001-160999 A 実開昭63−165999号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-165999 特開2006−81117号公報JP 2006-81117 A 特開2006−261909号公報JP 2006-261909 A

圧電振動子を有する発振装置では、圧電振動子の機械品質係数の高さから、共振周波数近傍に振動エネルギーが集中する。このため、特定の周波数において振動変位量が大きくなり、音圧レベルの周波数特性において山谷が生じてしまう。
従って、圧電振動子を有する発振装置を用いた電子機器において、平坦な音圧レベルの周波数特性を実現することは難しい。
In an oscillation device having a piezoelectric vibrator, vibration energy concentrates in the vicinity of the resonance frequency due to the high mechanical quality factor of the piezoelectric vibrator. For this reason, the vibration displacement amount becomes large at a specific frequency, and a valley occurs in the frequency characteristics of the sound pressure level.
Therefore, it is difficult to realize a frequency characteristic of a flat sound pressure level in an electronic device using an oscillation device having a piezoelectric vibrator.

本発明の目的は、圧電振動子を有する発振装置を用いた電子機器において、音圧レベルの周波数特性を平坦化することにある。   An object of the present invention is to flatten the frequency characteristic of sound pressure level in an electronic apparatus using an oscillation device having a piezoelectric vibrator.

本発明によれば、圧電振動子と、
一面において前記圧電振動子を拘束する振動部材と、
前記振動部材を保持する支持部材と、
減衰材料を介して前記支持部材を保持する筐体と、
を備え、
前記圧電振動子と前記振動部材によって構成される振動系の共振周波数をfとしたとき、前記減衰材料の内部損失が最大となる周波数は、f×0.75(Hz)以上f×1.25(Hz)以下である電子機器が提供される。
According to the present invention, a piezoelectric vibrator;
A vibration member that restrains the piezoelectric vibrator on one surface;
A support member for holding the vibration member;
A housing holding the support member via a damping material;
With
When the resonance frequency of a vibration system constituted by the piezoelectric vibrator and the vibration member is f n , the frequency at which the internal loss of the damping material is maximized is f n × 0.75 (Hz) or more and f n ×. An electronic device having a frequency of 1.25 (Hz) or less is provided.

本発明によれば、上述した電子機器の出力制御方法であって、前記電子機器が出力する音波の周波数を制御することによって、前記音波の指向性を制御する電子機器の出力制御方法が提供される。   According to the present invention, there is provided the output control method for an electronic device described above, wherein the output control method for the electronic device controls the directivity of the sound wave by controlling the frequency of the sound wave output by the electronic device. The

本発明によれば、圧電振動子と、一面において前記圧電振動子を拘束する振動部材と、前記振動部材の前記一面または前記一面とは反対の他面のいずれか一方の縁を保持する弾性部材と、前記弾性部材を保持する支持部材と、を備える発振装置が提供される。   According to the present invention, a piezoelectric vibrator, a vibration member that restrains the piezoelectric vibrator on one surface, and an elastic member that holds one edge of the one surface of the vibration member or the other surface opposite to the one surface. And a support member that holds the elastic member.

本発明によれば、上述した発振装置を搭載する、電子機器が提供される。   According to the present invention, an electronic device equipped with the above-described oscillation device is provided.

本発明によれば、圧電振動子を有する発振装置を用いた電子機器において、音圧レベルの周波数特性を平坦化することができる。   According to the present invention, the frequency characteristic of the sound pressure level can be flattened in an electronic device using an oscillation device having a piezoelectric vibrator.

第1の実施形態に係る電子機器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electronic device which concerns on 1st Embodiment. 図1に示す圧電振動子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric vibrator shown in FIG. 図1に示す減衰材料における、誘電正接の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of a dielectric loss tangent in the damping material shown in FIG. 第1の実施形態および比較例に係る電子機器の、音圧レベルの周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the sound pressure level of the electronic device which concerns on 1st Embodiment and a comparative example. 図1に示す電子機器の出力制御方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the output control method of the electronic device shown in FIG. 第2の実施形態に係る電子機器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electronic device which concerns on 2nd Embodiment. 図6に示す電子機器の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the electronic device shown in FIG.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

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、圧電振動子10と、振動部材20と、支持部材30と、筐体32と、を備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electronic device 100 according to the first embodiment. The electronic device 100 includes a piezoelectric vibrator 10, a vibration member 20, a support member 30, and a housing 32.

振動部材20は、一面において圧電振動子10を拘束している。支持部材30は、振動部材20を保持している。筐体32は、減衰材料40を介して支持部材30を保持している。圧電振動子10と振動部材20によって構成される振動系の共振周波数をfnとしたとき、減衰材料40の内部損失が最大となる周波数は、f×0.75(Hz)以上f×1.25(Hz)以下である。以下、電子機器100の構成について詳細に説明する。 The vibration member 20 restrains the piezoelectric vibrator 10 on one surface. The support member 30 holds the vibration member 20. The housing 32 holds the support member 30 via the damping material 40. When the resonance frequency of the vibration system composed of the piezoelectric vibrator 10 and the vibration member 20 is fn, the frequency at which the internal loss of the damping material 40 is maximized is f n × 0.75 (Hz) or more and f n × 1. .25 (Hz) or less. Hereinafter, the configuration of the electronic device 100 will be described in detail.

電子機器100は、発振装置200と筐体32により構成されている。発振装置200は、圧電振動子10と、振動部材20と、支持部材30により構成されている。電子機器100は、例えば携帯電話機等の携帯端末装置である。   The electronic device 100 includes an oscillation device 200 and a housing 32. The oscillation device 200 includes the piezoelectric vibrator 10, the vibration member 20, and the support member 30. The electronic device 100 is a mobile terminal device such as a mobile phone.

振動部材20は、例えば平板形状を有している。振動部材20は、金属や樹脂等、脆性材料であるセラミック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、又はステンレス等の汎用材料によって構成される。振動部材20の厚みは、5〜500μmであることが好ましい。また、振動部材20の縦弾性係数は、1〜500GPaであることが好ましい。振動部材20の縦弾性係数が過度に低い、または高い場合、発振装置の振動特性や信頼性を損なうおそれがある。   The vibration member 20 has, for example, a flat plate shape. The vibration member 20 is made of a material having a high elastic modulus with respect to a ceramic that is a brittle material, such as metal or resin, and is made of a general-purpose material such as phosphor bronze or stainless steel. The thickness of the vibration member 20 is preferably 5 to 500 μm. The longitudinal elastic modulus of the vibration member 20 is preferably 1 to 500 GPa. When the longitudinal elastic modulus of the vibration member 20 is excessively low or high, the vibration characteristics and reliability of the oscillation device may be impaired.

減衰材料40は、例えばウレタン材、またはポリエステル不織布等により構成される。発振装置200の駆動時において、減衰材料40の内部損失が最大となる周波数は、f×0.75(Hz)以上f×1.25(Hz)以下であり、好ましくはf×0.95(Hz)以上f×1.05(Hz)以下である。発振装置200の駆動時、すなわち発振装置200の振動系が振動しているとき、減衰材料40の温度は、例えば40(℃)以下である。 The damping material 40 is made of, for example, a urethane material or a polyester nonwoven fabric. In the drive oscillator 200, the frequency of internal loss is maximum damping material 40, f n × 0.75 (Hz) or f n × is at 1.25 (Hz) or less, preferably f n × 0 .95 (Hz) or more and f n × 1.05 (Hz) or less. When the oscillation device 200 is driven, that is, when the vibration system of the oscillation device 200 is oscillating, the temperature of the damping material 40 is, for example, 40 (° C.) or less.

図1に示すように、筐体32は、例えば内部損失が最大となる周波数が発振装置200の駆動時において互いに異なる複数の減衰材料42、44、46を介して、支持部材30を保持している。減衰材料42、減衰材料44および減衰材料46における内部損失が最大となる周波数は、例えば発振装置200の振動系が有する複数の共振周波数のそれぞれに対応している。
なお、内部損失が最大となる周波数が互いに異なる複数の減衰材料の数は、共振周波数の数等によって適宜決定することができる。
As shown in FIG. 1, the housing 32 holds the support member 30 via a plurality of attenuation materials 42, 44, 46 that are different from each other when the oscillation device 200 is driven, for example, at the frequency at which the internal loss is maximum. Yes. The frequency at which the internal loss in the damping material 42, the damping material 44, and the damping material 46 is maximized corresponds to each of a plurality of resonance frequencies of the vibration system of the oscillation device 200, for example.
Note that the number of the plurality of attenuation materials having different frequencies at which the internal loss is maximized can be appropriately determined depending on the number of resonance frequencies and the like.

図1に示すように、減衰材料42、減衰材料44および減衰材料46は、例えば筐体32上に積層されている。
また、筐体32は、例えば振動部材20の一面から出力される音波を出力するための音孔50を有している。音孔50は、図1に示すように、例えば支持部材30に設けられた互いに分離した複数の開口からなる。
As shown in FIG. 1, the damping material 42, the damping material 44, and the damping material 46 are laminated on the housing 32, for example.
Moreover, the housing | casing 32 has the sound hole 50 for outputting the sound wave output from one surface of the vibration member 20, for example. As shown in FIG. 1, the sound hole 50 is composed of, for example, a plurality of openings provided in the support member 30 and separated from each other.

図1に示すように、電子機器100は、樹脂材料22を備えている。支持部材30は、樹脂材料22を介して振動部材20を保持している。このとき、発振装置200の振動系は、圧電振動子10、振動部材20、および樹脂材料22によって構成されることとなる。
樹脂材料22は、例えば振動部材20の縁に設けられている。樹脂材料22は、振動部材20の全周において一体として設けられていてもよく、また互いに分離した複数により構成されていてもよい。樹脂材料22は、例えばウレタン、PET、又はポリエチレン等の樹脂材料等によって構成される。
As shown in FIG. 1, the electronic device 100 includes a resin material 22. The support member 30 holds the vibration member 20 via the resin material 22. At this time, the vibration system of the oscillation device 200 is configured by the piezoelectric vibrator 10, the vibration member 20, and the resin material 22.
The resin material 22 is provided at the edge of the vibration member 20, for example. The resin material 22 may be integrally provided on the entire circumference of the vibration member 20 or may be constituted by a plurality separated from each other. The resin material 22 is made of, for example, a resin material such as urethane, PET, or polyethylene.

図1に示すように、電子機器100は、例えば圧電振動子10を振動部材20の両面に備えている。この場合、発振装置200は、バイモルフ構造を有することとなる。従って、発振装置の振動振幅を増大させることができる。   As shown in FIG. 1, the electronic device 100 includes, for example, the piezoelectric vibrator 10 on both surfaces of the vibration member 20. In this case, the oscillation device 200 has a bimorph structure. Therefore, the vibration amplitude of the oscillation device can be increased.

図2は、図1に示す圧電振動子10を示す断面図である。図2に示すように、圧電振動子10は、圧電体70、上部電極72および下部電極74を有している。圧電体70は、上部電極72および下部電極74に挟まれている。また、圧電体70は、その厚さ方向(図2中上下方向)に分極している。圧電振動子10は、振動部材20の一面と水平な面方向において、例えば円形または楕円形を有する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the piezoelectric vibrator 10 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the piezoelectric vibrator 10 includes a piezoelectric body 70, an upper electrode 72, and a lower electrode 74. The piezoelectric body 70 is sandwiched between the upper electrode 72 and the lower electrode 74. The piezoelectric body 70 is polarized in the thickness direction (vertical direction in FIG. 2). The piezoelectric vibrator 10 has, for example, a circle or an ellipse in a plane direction parallel to one surface of the vibration member 20.

圧電体70は、圧電効果を有する材料により構成され、例えば電気機械変換効率が高い材料としてジルコン酸チタン酸鉛(PZT)またはチタン酸バリウム(BaTiO)等により構成される。また、圧電体70の厚みは、10μm〜1mmであることが好ましい。厚みが10μm未満である場合、圧電体70は脆性材料により構成されるため、取り扱い時において破損等が生じやすい。一方、厚みが1mmを超える場合、圧電体70の電界強度が低減する。このため、エネルギー変換効率の低下を招く。 The piezoelectric body 70 is made of a material having a piezoelectric effect, for example, lead zirconate titanate (PZT) or barium titanate (BaTiO 3 ) as a material having high electromechanical conversion efficiency. The thickness of the piezoelectric body 70 is preferably 10 μm to 1 mm. When the thickness is less than 10 μm, the piezoelectric body 70 is made of a brittle material, and thus is easily damaged during handling. On the other hand, when the thickness exceeds 1 mm, the electric field strength of the piezoelectric body 70 is reduced. For this reason, the energy conversion efficiency is reduced.

上部電極72および下部電極74は、電気伝導性を有する材料によって構成され、例えば銀または銀/パラジウム合金等によって構成される。銀は、低抵抗な汎用材料であり、製造コストや製造プロセスの観点から優位である。また、銀/パラジウム合金は、耐酸化性に優れた低抵抗材料であり、信頼性に優れる。上部電極72および下部電極74の厚みは、1〜50μmであることが好ましい。厚みが1μm未満の場合、均一に成形することが難しくなる。一方、50μmを超える場合、上部電極72または下部電極74が圧電体70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。   The upper electrode 72 and the lower electrode 74 are made of a material having electrical conductivity, for example, silver or a silver / palladium alloy. Silver is a low-resistance general-purpose material and is advantageous from the viewpoint of manufacturing cost and manufacturing process. Further, the silver / palladium alloy is a low resistance material excellent in oxidation resistance and excellent in reliability. The thickness of the upper electrode 72 and the lower electrode 74 is preferably 1 to 50 μm. When the thickness is less than 1 μm, it becomes difficult to form the film uniformly. On the other hand, when the thickness exceeds 50 μm, the upper electrode 72 or the lower electrode 74 serves as a restraint surface with respect to the piezoelectric body 70 and causes a decrease in energy conversion efficiency.

電子機器100は、制御部90と、信号生成部92と、を備えている。信号生成部92は、圧電振動子10と接続し、圧電振動子10に入力する電気信号を生成する。制御部90は、信号生成部92に接続し、信号生成部92による信号の生成を制御する。外部から入力された情報に基づいて制御部90が信号生成部92の信号の生成を制御することにより、発振装置200の出力を制御することができる。   The electronic device 100 includes a control unit 90 and a signal generation unit 92. The signal generator 92 is connected to the piezoelectric vibrator 10 and generates an electric signal input to the piezoelectric vibrator 10. The control unit 90 is connected to the signal generation unit 92 and controls signal generation by the signal generation unit 92. The control unit 90 controls the generation of the signal of the signal generation unit 92 based on information input from the outside, whereby the output of the oscillation device 200 can be controlled.

発振装置200をパラメトリックスピーカとして使用する場合、制御部90は信号生成部92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。この場合、圧電振動子10は、20kHz以上、例えば100kHzの音波を信号の輸送波として用いる。
また、発振装置200を通常のスピーカとして使用する場合には、制御部90は信号生成部92を介して、音声信号をそのまま圧電振動子10へ入力してもよい。
また、発振装置200を音波センサとして使用する場合、制御部90に入力される信号は、音波を発振する旨の指令信号である。そして、発振装置200を音波センサとして使用する場合、信号生成部92は圧電振動子10に圧電振動子10の共振周波数の音波を発生させる。
When the oscillation device 200 is used as a parametric speaker, the control unit 90 inputs a modulation signal as a parametric speaker via the signal generation unit 92. In this case, the piezoelectric vibrator 10 uses a sound wave of 20 kHz or more, for example, 100 kHz, as a signal transport wave.
When the oscillation device 200 is used as a normal speaker, the control unit 90 may input the audio signal as it is to the piezoelectric vibrator 10 via the signal generation unit 92.
When the oscillation device 200 is used as a sound wave sensor, the signal input to the control unit 90 is a command signal for oscillating sound waves. When the oscillation device 200 is used as a sound wave sensor, the signal generation unit 92 causes the piezoelectric vibrator 10 to generate a sound wave having a resonance frequency of the piezoelectric vibrator 10.

パラメトリックスピーカの動作原理は次のようである。パラメトリックスピーカの動作原理は、AM変調やDSB変調、SSB変調、FM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というものである。ここでいう非線形とは、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ことをいう。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。特に超音波を空気中に放射した場合に、非線形性に伴う高調波が顕著に発生する。また音波は、空気中の分子集団が濃淡に混在する疎密状態である。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。   The principle of operation of the parametric speaker is as follows. The principle of operation of a parametric speaker is the principle that audible sound appears due to the non-linear characteristics when ultrasonic waves that have been subjected to AM modulation, DSB modulation, SSB modulation, and FM modulation are emitted into the air and the ultrasonic waves propagate into the air. The sound reproduction is performed with Non-linear here means transition from laminar flow to turbulent flow when the Reynolds number indicated by the ratio of the inertial action and viscous action of the flow increases. That is, since the sound wave is slightly disturbed in the fluid, the sound wave propagates nonlinearly. In particular, when ultrasonic waves are radiated into the air, harmonics accompanying non-linearity are prominently generated. The sound wave is a dense state in which molecular groups in the air are mixed. When it takes time for air molecules to recover from compression, air that cannot be recovered after compression collides with continuously propagating air molecules, generating shock waves and producing audible sound.

図5は、図1に示す電子機器100の出力制御方法を示す模式図である。本実施形態に係る発振装置200をパラメトリックスピーカとして使用する場合には、図5に示すように、ユーザが任意に音波の指向角を制御することができる。すなわち、音声信号を搬送する超音波の周波数を変更することで、超音波の指向性を変化させることができる。
例えば、超音波の周波数を高くすることにより、超音波の指向角は狭くなる。図5においては、領域60、領域62、領域64の順に、超音波の指向角は狭い。このとき、領域60、領域62、領域64の順に、発振装置200が出力する超音波の周波数は高くなる。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an output control method of the electronic device 100 illustrated in FIG. 1. When the oscillation device 200 according to the present embodiment is used as a parametric speaker, the user can arbitrarily control the directivity angle of sound waves as shown in FIG. That is, the directivity of the ultrasonic wave can be changed by changing the frequency of the ultrasonic wave that carries the audio signal.
For example, by increasing the ultrasonic frequency, the ultrasonic directivity angle becomes narrower. In FIG. 5, the directivity angle of the ultrasonic wave is narrow in the order of the region 60, the region 62, and the region 64. At this time, the frequency of the ultrasonic wave output from the oscillation device 200 increases in the order of the region 60, the region 62, and the region 64.

次に、本実施形態の作用および効果を説明する。本実施形態に係る電子機器100において、筐体32は、減衰材料40を介して支持部材30を保持している。また、支持部材30は、発振装置200の振動系を保持している。さらに、圧電振動子10と振動部材20によって構成される振動系の共振周波数をfとしたとき、減衰材料40の内部損失が最大となる周波数は、f×0.75(Hz)以上f×1.25(Hz)以下である。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described. In the electronic device 100 according to the present embodiment, the housing 32 holds the support member 30 via the damping material 40. The support member 30 holds the vibration system of the oscillation device 200. Furthermore, when the resonance frequency of the vibration system constituted by the piezoelectric vibrator 10 and the vibration member 20 is f n , the frequency at which the internal loss of the damping material 40 is maximum is f n × 0.75 (Hz) or more f n × 1.25 (Hz) or less.

圧電振動子を用いた発振装置では、圧電振動子の機械品質係数の高さから、音圧レベルの周波数特性において山谷が生じてしまう。また、振動エネルギーが集中する共振周波数近傍では、発振装置の振動系からの振動が、振動系を保持している筐体に伝達してしまう場合がある。この場合、共振周波数近傍では、振動系および筐体から音響放射が生じ、音圧レベルが増大する。従って、音圧レベルの周波数特性に表れる山谷は、さらに大きくなる。   In an oscillating device using a piezoelectric vibrator, due to the high mechanical quality factor of the piezoelectric vibrator, a valley occurs in the frequency characteristics of the sound pressure level. In addition, in the vicinity of the resonance frequency where the vibration energy is concentrated, vibration from the vibration system of the oscillation device may be transmitted to the housing holding the vibration system. In this case, in the vicinity of the resonance frequency, acoustic radiation is generated from the vibration system and the casing, and the sound pressure level increases. Therefore, the peaks and valleys appearing in the frequency characteristics of the sound pressure level are further increased.

本実施形態によれば、振動系の共振周波数と、減衰材料40の内部損失が最大となる周波数とを整合させている。これにより、振動系の共振周波数近傍において、振動エネルギーが振動系から筐体32へ伝達することが抑制される。これと比較して、振動系の共振周波数近傍以外の周波数領域では、振動エネルギーが振動系から筐体32へ伝達することは抑制されない。従って、圧電振動子を有する発振装置を用いた電子機器において、平坦な音圧レベルの周波数特性を実現することができる。   According to the present embodiment, the resonance frequency of the vibration system is matched with the frequency at which the internal loss of the damping material 40 is maximized. This suppresses the transmission of vibration energy from the vibration system to the housing 32 in the vicinity of the resonance frequency of the vibration system. Compared with this, transmission of vibration energy from the vibration system to the housing 32 is not suppressed in a frequency region other than the vicinity of the resonance frequency of the vibration system. Therefore, in an electronic device using an oscillation device having a piezoelectric vibrator, it is possible to realize a flat sound pressure level frequency characteristic.

圧電振動子を有する発振装置では、例えば圧電振動子の形状に起因した複数の振動モードを有する。これらの振動モードは、その形状等によっては振動系と接続した筐体の振動を誘発させる場合がある。
本実施形態において、筐体32は、互いに内部損失が最大となる周波数が異なる減衰材料42、減衰材料44および減衰材料46を介して支持部材30を保持している。そして、支持部材30は、振動系を保持している。
このため、各振動モードが発生する複数の共振周波数と、減衰材料の内部損失が最大となる周波数とを整合させることができる。これにより、各振動モードが発生する複数の共振周波数近傍において、振動エネルギーが振動系から支持部材へ伝達することが抑制される。従って、圧電振動子を有する発振装置を用いた電子機器において、平坦な音圧レベルの周波数特性を実現することができる。
An oscillation device having a piezoelectric vibrator has a plurality of vibration modes due to, for example, the shape of the piezoelectric vibrator. These vibration modes may induce vibration of the casing connected to the vibration system depending on the shape and the like.
In the present embodiment, the housing 32 holds the support member 30 via the damping material 42, the damping material 44, and the damping material 46 having different frequencies at which the internal loss is maximized. The support member 30 holds the vibration system.
For this reason, it is possible to match a plurality of resonance frequencies at which each vibration mode is generated with a frequency at which the internal loss of the damping material is maximized. This suppresses the transmission of vibration energy from the vibration system to the support member in the vicinity of a plurality of resonance frequencies where each vibration mode occurs. Therefore, in an electronic device using an oscillation device having a piezoelectric vibrator, it is possible to realize a flat sound pressure level frequency characteristic.

図3は、第1の実施形態に係る減衰材料40の、誘電正接の周波数特性の一例を示すグラフである。図3に示す複数の減衰材料(材料A、材料B、および材料C)は、内部損失が最大となる周波数が互いに異なっている。なお、図3は、25(℃)における各減衰材料の周波数特性を示している。   FIG. 3 is a graph showing an example of frequency characteristics of dielectric loss tangent of the damping material 40 according to the first embodiment. The plurality of damping materials (material A, material B, and material C) shown in FIG. 3 are different from each other in frequency at which the internal loss is maximum. FIG. 3 shows the frequency characteristics of each attenuation material at 25 (° C.).

図4は、第1の実施形態および比較例に係る電子機器の、音圧レベルの周波数特性を示すグラフである。
比較例に係る電子機器は、減衰材料40を有さない点を除いて、本実施形態に係る電子機器100と同様の構成を有している(図示せず)。
図4に示される本実施形態に係る電子機器100は、図3に示される減衰材料40を用いている。このとき、図3に示される減衰材料40の内部損失が最大となる周波数は、図4に示される電子機器100の発振装置200が有する振動系の共振周波数をfとしたときに、f×0.75(Hz)以上f×1.25(Hz)以下である。
FIG. 4 is a graph illustrating frequency characteristics of sound pressure levels of the electronic devices according to the first embodiment and the comparative example.
The electronic device according to the comparative example has the same configuration as that of the electronic device 100 according to the present embodiment (not shown) except that the electronic device does not have the attenuation material 40.
The electronic device 100 according to this embodiment shown in FIG. 4 uses the damping material 40 shown in FIG. At this time, the frequency at which the internal loss is maximum damping material 40 shown in Figure 3, the resonance frequency of the vibration system having the oscillation device 200 of the electronic device 100 shown in FIG. 4 is taken as f n, f n × is 0.75 (Hz) or f n × 1.25 (Hz) or less.

図4に示すように、比較例に係る電子機器は、1000Hz近傍、4000Hz近傍、および10000Hz近傍において、音圧レベルのピークを有している。一方で、本実施形態に係る電子機器100では、1000〜10000Hzにおいて、平坦な音圧レベルを示す。このように、本実施形態によれば、平坦な音圧レベルの周波数特性を実現できることがわかる。   As shown in FIG. 4, the electronic device according to the comparative example has a sound pressure level peak near 1000 Hz, around 4000 Hz, and around 10000 Hz. On the other hand, the electronic device 100 according to the present embodiment exhibits a flat sound pressure level at 1000 to 10,000 Hz. Thus, according to the present embodiment, it can be seen that a frequency characteristic of a flat sound pressure level can be realized.

また、本実施形態によれば、平坦な音圧レベルの周波数特性を有する発振装置200を実現することができる。このため、例えば図5に示すように、異なる指向角を有するように超音波の周波数を変化させた場合においても、任意の周波数において高い音圧レベルを得ることが可能となる。
従って、指向性の制御が容易な発振装置を有する電子機器を実現することができる。
Further, according to the present embodiment, it is possible to realize the oscillation device 200 having a frequency characteristic of a flat sound pressure level. For this reason, for example, as shown in FIG. 5, even when the frequency of the ultrasonic wave is changed so as to have different directivity angles, it is possible to obtain a high sound pressure level at an arbitrary frequency.
Accordingly, it is possible to realize an electronic apparatus having an oscillation device that can easily control directivity.

図6は、第2の実施形態に係る電子機器102を示す断面図であって、第1の実施形態における図1に対応している。本実施形態に係る電子機器102は、以下に記載する構成を除いて、第1の実施形態に係る電子機器100と同様の構成を有する。すなわち、電子機器102は、発振装置200を搭載する。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the electronic device 102 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. The electronic device 102 according to the present embodiment has the same configuration as the electronic device 100 according to the first embodiment except for the configuration described below. That is, the electronic device 102 includes the oscillation device 200.

図6に示すように、減衰材料40は、振動部材20の一面とは反対の他面の縁に設けられ、当該縁を保持している。そして、支持部材30は、減衰材料40を保持している。本実施形態において、減衰材料40は、弾性材料として機能する。
本実施形態において、発振装置200は、圧電振動子10と、振動部材20と、減衰材料40と、支持部材30によって構成される。
なお、減衰材料40は、振動部材20の一面に設けられていてもよい(図示せず)。
As shown in FIG. 6, the damping material 40 is provided on the edge of the other surface opposite to the one surface of the vibration member 20 and holds the edge. The support member 30 holds the damping material 40. In the present embodiment, the damping material 40 functions as an elastic material.
In the present embodiment, the oscillation device 200 includes the piezoelectric vibrator 10, the vibration member 20, the damping material 40, and the support member 30.
The damping material 40 may be provided on one surface of the vibration member 20 (not shown).

支持部材30は、筐体32によって直接的に固定されている。減衰材料40は、図6に示すように、例えば支持部材30から突出した突出部上に固定される。このとき、振動部材20は、支持部材30に固定された減衰材料40上に固定される。   The support member 30 is directly fixed by the housing 32. As shown in FIG. 6, the damping material 40 is fixed on a protruding portion that protrudes from the support member 30, for example. At this time, the vibration member 20 is fixed on the damping material 40 fixed to the support member 30.

図7は、図6に示す電子機器102の変形例を示す断面図である。図7に示すように、振動部材20の他面には樹脂材料22が設けられていてもよい。この場合、減衰材料40は、樹脂部材22を介して振動部材20を保持することとなる。
樹脂部材22は、例えば振動部材20の他面の全面に設けられている。また、樹脂部材22は、振動部材20の縁にのみ設けられていても良い(図示せず)。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a modified example of the electronic device 102 illustrated in FIG. 6. As shown in FIG. 7, a resin material 22 may be provided on the other surface of the vibration member 20. In this case, the damping material 40 holds the vibration member 20 via the resin member 22.
The resin member 22 is provided on the entire other surface of the vibration member 20, for example. Further, the resin member 22 may be provided only on the edge of the vibration member 20 (not shown).

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、振動部材20の他面を保持する減衰材料40は、弾性材料として機能する。すなわち、振動部材20の端部は自由端となる。このため、振動部材20は、ピストン型の振動姿態を有することとなる。これにより、振動部材20が振動する際の、振動部材20の体積排除量は増大する。従って、発振装置の音圧レベルを向上することができる。この効果は、電子機器が有する減衰材料の周波数特性に依存せずに得ることができる。
Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
Further, the damping material 40 that holds the other surface of the vibration member 20 functions as an elastic material. That is, the end portion of the vibration member 20 is a free end. For this reason, the vibration member 20 has a piston-type vibration state. Thereby, the volume exclusion amount of the vibration member 20 when the vibration member 20 vibrates increases. Therefore, the sound pressure level of the oscillation device can be improved. This effect can be obtained without depending on the frequency characteristics of the attenuation material included in the electronic device.

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。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

10 圧電振動子
20 振動部材
22 樹脂部材
30 支持部材
32 筐体
40 減衰材料
42 減衰材料
44 減衰材料
46 減衰材料
50 音孔
60 領域
62 領域
64 領域
70 圧電体
72 上部電極
74 下部電極
90 制御部
92 信号生成部
100 電子機器
102 電子機器
200 発振装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Piezoelectric vibrator 20 Vibrating member 22 Resin member 30 Support member 32 Case 40 Attenuating material 42 Attenuating material 44 Attenuating material 46 Attenuating material 50 Sound hole 60 Area 62 Area 64 Area 70 Piezoelectric body 72 Upper electrode 74 Lower electrode 90 Control part 92 Signal generator 100 Electronic device 102 Electronic device 200 Oscillator

Claims (9)

圧電振動子と、
一面において前記圧電振動子を拘束する振動部材と、
前記振動部材を保持する支持部材と、
減衰材料を介して前記支持部材を保持する筐体と、
を備え、
前記圧電振動子と前記振動部材によって構成される振動系の共振周波数をfとしたとき、前記減衰材料の内部損失が最大となる周波数は、f×0.75(Hz)以上f×1.25(Hz)以下である電子機器。
A piezoelectric vibrator;
A vibration member that restrains the piezoelectric vibrator on one surface;
A support member for holding the vibration member;
A housing holding the support member via a damping material;
With
When the resonance frequency of a vibration system constituted by the piezoelectric vibrator and the vibration member is f n , the frequency at which the internal loss of the damping material is maximized is f n × 0.75 (Hz) or more and f n ×. Electronic equipment that is 1.25 (Hz) or less.
請求項1に記載の電子機器において、
前記筐体は、互いに内部損失が最大となる周波数が異なる複数の前記減衰材料を介して前記支持部材を保持している電子機器。
The electronic device according to claim 1,
The electronic device in which the casing holds the support member via a plurality of the attenuation materials having different frequencies at which internal loss is maximized.
請求項2に記載の電子機器において、
前記複数の減衰材料は、前記筐体上に積層されている電子機器。
The electronic device according to claim 2,
The electronic device in which the plurality of damping materials are stacked on the casing.
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、
前記支持部材は、樹脂材料を介して前記振動部材を保持しており、
前記振動系は、前記樹脂材料を含む電子機器。
The electronic device according to any one of claims 1 to 3,
The support member holds the vibration member via a resin material,
The vibration system is an electronic device including the resin material.
請求項1ないし4いずれか1項に記載の電子機器の出力制御方法であって、
前記電子機器が出力する音波の周波数を制御することによって、前記音波の指向性を制御する電子機器の出力制御方法。
It is the output control method of the electronic device of any one of Claims 1 thru | or 4, Comprising:
An output control method for an electronic device that controls the directivity of the sound wave by controlling the frequency of the sound wave output by the electronic device.
圧電振動子と、
一面において前記圧電振動子を拘束する振動部材と、
前記振動部材の前記一面または前記一面とは反対の他面のいずれか一方の縁を保持する弾性部材と、
前記弾性部材を保持する支持部材と、
を備える発振装置。
A piezoelectric vibrator;
A vibration member that restrains the piezoelectric vibrator on one surface;
An elastic member that holds an edge of either one surface of the vibration member or the other surface opposite to the one surface;
A support member for holding the elastic member;
An oscillation device comprising:
請求項6に記載の発振装置において、
前記弾性部材は、樹脂材料を介して前記振動部材を保持している発振装置。
The oscillation device according to claim 6,
The oscillation device wherein the elastic member holds the vibration member via a resin material.
請求項6に記載の発振装置において、
前記圧電振動子と前記振動部材によって構成される振動系の共振周波数をfとしたとき、前記弾性部材の内部損失が最大となる周波数は、f×0.75(Hz)以上f×1.25(Hz)以下である発振装置。
The oscillation device according to claim 6,
When the resonance frequency of a vibration system constituted by the piezoelectric vibrator and the vibration member is f n , the frequency at which the internal loss of the elastic member is maximized is f n × 0.75 (Hz) or more and f n ×. An oscillation device that is 1.25 (Hz) or less.
請求項6ないし8いずれか1項に記載の発振装置を搭載する、電子機器。   An electronic device on which the oscillation device according to any one of claims 6 to 8 is mounted.
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