JP2013150075A - Oscillation apparatus and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電素子を発信源として有する発振装置及び電子機器に関する。 The present invention relates to an oscillation device and an electronic apparatus having a piezoelectric element as a transmission source.
圧電素子を利用した発振装置は、例えばパラメトリックスピーカや、超音波センサの発振源として使用されている。この発振装置は、磁石を用いて振動板を振動させる動電型のスピーカと比較して、小型化しやすい、という利点がある。 An oscillating device using a piezoelectric element is used as an oscillation source of, for example, a parametric speaker or an ultrasonic sensor. This oscillation device has an advantage that it is easy to miniaturize compared to an electrodynamic speaker that vibrates a diaphragm using a magnet.
特許文献1、特許文献2、及び特許文献3には、圧電素子を、台座に搭載し、さらに台座を振動膜に搭載することが記載されている。振動膜の剛性は、台座の合成よりも低くなっている。さらに特許文献1及び2において、台座は、複数の梁を有している。これらの梁は、互いに同一の形状を有している。 Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 describe mounting a piezoelectric element on a pedestal and further mounting the pedestal on a vibrating membrane. The rigidity of the diaphragm is lower than that of the pedestal composition. Further, in Patent Documents 1 and 2, the pedestal has a plurality of beams. These beams have the same shape.
圧電素子は機械品質係数Qが高い。このため、圧電素子を発振装置の発振源として利用すると、この発振装置は、基本共振周波数付近では出力が高くなるが、基本共振周波数から外れると出力が小さくなる。すなわち、発振装置の出力の周波数依存性が大きくなってしまう。 The piezoelectric element has a high mechanical quality factor Q. For this reason, when the piezoelectric element is used as an oscillation source of the oscillation device, the output of the oscillation device increases near the fundamental resonance frequency, but the output decreases when the oscillation frequency deviates from the fundamental resonance frequency. That is, the frequency dependency of the output of the oscillation device becomes large.
本発明の目的は、圧電素子を有する発振装置において、出力の周波数依存性を小さくすることにある。 An object of the present invention is to reduce the frequency dependence of output in an oscillation device having a piezoelectric element.
本発明によれば、圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第1振動部材と、
前記第1振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第1振動部材が取り付けられた第2振動部材と、
前記第2振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第2振動部材はシート形状を有しており、
前記第1振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している発振装置が提供される。
According to the present invention, a piezoelectric element;
A first vibrating member to which the piezoelectric element is attached;
A second vibrating member that is located on the opposite side of the piezoelectric element via the first vibrating member, and to which the first vibrating member is attached;
A holding member for holding an edge of the second vibrating member;
Have
The second vibrating member has a sheet shape,
An oscillation device is provided in which the first vibrating member has a shape in which a plurality of types of beams having different fundamental resonance frequencies are directed in different directions.
本発明によれば、発振装置と、
前記発振装置を制御する制御手段と、
を有し、
前記発振装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第1振動部材と、
前記第1振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第1振動部材が取り付けられた第2振動部材と、
前記第2振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第2振動部材はシート形状を有しており、
前記第1振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している電子機器が提供される。
According to the present invention, an oscillation device;
Control means for controlling the oscillation device;
Have
The oscillator is
A piezoelectric element;
A first vibrating member to which the piezoelectric element is attached;
A second vibrating member that is located on the opposite side of the piezoelectric element via the first vibrating member, and to which the first vibrating member is attached;
A holding member for holding an edge of the second vibrating member;
Have
The second vibrating member has a sheet shape,
The first vibration member is provided with an electronic device having a shape in which a plurality of types of beams having different fundamental resonance frequencies are directed in different directions.
本発明によれば、圧電素子を有する発振装置において、出力の周波数依存性を小さくすることができる。 According to the present invention, the frequency dependence of the output can be reduced in the oscillation device having the piezoelectric element.
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.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る発振装置100の構成を示す平面図である。図2は図1のA−A´断面図である。発振装置100は、圧電素子10、第1振動部材20、第2振動部材30、及び保持部材40を有している。圧電素子10は、第1振動部材20に取り付けられている。第2振動部材30は、第1振動部材20を介して圧電素子10とは反対側に位置し、第1振動部材20が取り付けられている。保持部材40は、第2振動部材30の縁を保持している。第2振動部材30はシート形状を有している。そして第1振動部材20は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the
本図に示す例において、圧電素子10及び第2振動部材30は円形を有している。圧電素子10及び第2振動部材30は、互いの中心が重なっている。そして保持部材40は枠形状を有している。ただし圧電素子10及び第2振動部材30は他の形状、例えば矩形や六角形などの多角形であってもよい。
In the example shown in this figure, the
圧電素子10は、PZTなどの圧電セラミックスにより形成されている。ただし、圧電素子10は、圧電特性を示す高分子材料、例えばポリフッ化ビニリデンにより形成されていてもよい。いずれの場合においても、圧電素子10の平面形状は、第2振動部材30の平面形状よりも小さい。
The
制御部50は、圧電素子10に駆動信号を同時に入力する。例えば制御部50は、発振装置100を通常のスピーカとして使用する場合、外部から入力された音声データを増幅することにより駆動信号を生成する。また制御部50は、発振装置をパラメトリックスピーカとして使用する場合、外部から入力された音声データを変調してパラメトリックスピーカ用の変調データを生成し、このデータを増幅して駆動信号を生成する。この場合のキャリア周波数は、例えば20kHz以上である。
The
第1振動部材20は、第2振動部材30よりも剛性が高い材料により形成されている。このため、第1振動部材20の剛性は第2振動部材30よりも高い。第1振動部材20は、例えばアルミニウム合金、リン青銅、チタン、チタン合金、又はステンレスなどの金属により形成されている。また第2振動部材30は、ウレタン、PET(Polyethylene terephthalate)、ポリエチレンなどの樹脂材料により形成されている。ただし第1振動部材20は、第2振動部材30よりも剛性が高い樹脂材料、例えばエポキシ樹脂、アクリル、ポリイミド、又はポリカーボネートにより形成されても良い。
The first vibrating
図3は、第1振動部材20の形状を示す平面図である。上記したように、第1振動部材20は複数の梁を有している。本図に示す例では、第1振動部材20は、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26を有している。第1梁22、第2梁24、及び第3梁26は一体的に形成されているが、互いに長さが異なる。詳細には、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26は、互いの中心が重なっている。この中心は、図1に示すように、圧電素子10の中心及び第2振動部材30の中心にも重なっている。そして第1梁22の長さをL1、第2梁24の長さをL2、第3梁26の長さをL3とした場合、L1<2×L2<3×L3である。
FIG. 3 is a plan view showing the shape of the first vibrating
また本図に示す例において、最も長い第1梁22と、その次に長い第2梁24はそれぞれ一つずつ設けられており、互いに直交している。そして最も短い第3梁26は複数、例えば2本設けられている。これらの2本の第3梁26は互いに直交しており、かつ第1梁22及び第2梁24に対して45°の角度で交わっている。
In the example shown in this figure, the longest
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態によれば、第1振動部材20は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁(22,24,26)を、互いに異なる方向に向けた形状を有している。従って、第1振動部材20は、複数の基本共振周波数を有する。このため、圧電素子10、第1振動部材20、及び第2振動部材30を一つの振動部材としてみた場合、この振動部材は複数の基本共振周波数を有することになる。従って、発振装置100の出力の周波数依存性は低くなる。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described. According to this embodiment, the first vibrating
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る発振装置100の構成を示す平面図であり、第1の実施形態における図1に対応している。本実施形態に係る発振装置100は、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26の形状を除いて、第1の実施形態に係る発振装置100と同様の構成である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the
本実施形態において、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26は、断面形状が互いに異なる。詳細には、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26は長さが互いに等しい。そして、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26は、断面形状が互いに異なる。本図に示す例では、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26の順に、断面形状が小さく(細く)なっている。そして第1梁22、第2梁24、及び第3梁26の長さは、全て圧電素子10の直径よりも大きい。
In the present embodiment, the
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26の長さを異ならせる必要がない。このため、第1梁22、第2梁24、及び第3梁26の全ての長さを、圧電素子10の直径よりも大きくすることができる。従って、圧電素子10を第1振動部材20の上に安定させることができる。
Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, it is not necessary to make the lengths of the
(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態に係る電子機器200の構成を示す平面図である。本実施形態に係る電子機器200は、携帯型の電子機器、例えば携帯通信端末、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型ゲーム機器、携帯型音声再生装置、又は携帯型映像再生装置である。ただし、電子機器200はこれら以外の機器であっても良い。電子機器200は、ディスプレイ202及び発振装置100を有している。発振装置100はスピーカとして使用される。発振装置100の構成は、第1の実施形態又は第2の実施形態に示した通りである。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a plan view illustrating a configuration of an
本実施形態によっても、第1又は第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to this embodiment, the same effect as that of the first or second embodiment can be obtained.
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。例えば第1振動部材20を構成する複数種類の梁の基本共振周波数を異ならせる方法は、上記した実施形態に限定されない。例えば、梁の種類によって材料を変えることにより、梁の基本共振周波数を異ならせてもよい。また、第1振動部材20を構成する梁の一部に錘を設ける(例えば部分的に太くする)ことによっても、梁の基本共振周波数を異ならせることができる。
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. For example, the method of making the fundamental resonance frequencies of the plurality of types of beams constituting the first vibrating
なお、上記実施形態によれば、以下の発明が開示されている。
(付記1)
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第1振動部材と、
前記第1振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第1振動部材が取り付けられた第2振動部材と、
前記第2振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第2振動部材はシート形状を有しており、
前記第1振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している発振装置。
(付記2)
付記1に記載の発振装置において、
前記複数種類の梁は、長さが互いに異なる発振装置。
(付記3)
付記2に記載の発振装置において、
前記複数種類の梁として、長さL1である第1の梁、長さL2である第2の梁、及び長さL3である第3の梁を有しており、
L1<2×L2<3×L3である発振装置。
(付記4)
付記2又は3に記載の発振装置において、
平面視において、前記複数種類の梁は、中心が互いに重なっており、かつ当該中心が、前記圧電素子及び前記第2振動部材の中心と重なっている発振装置。
(付記5)
付記1〜4のいずれか一つに記載の発振装置において、
前記複数種類の梁は、断面形状が互いに異なる発振装置。
(付記6)
付記1〜5のいずれか一つに記載の発振装置において、
前記第1振動部材は、前記複数種類の梁の少なくとも一つを、複数有している発振装置。
(付記7)
付記1〜6のいずれか一つに記載の発振装置において、
前記第1振動部材は、前記第2振動部材よりも剛性が高い発振装置。
(付記8)
発振装置と、
前記発振装置を制御する制御手段と、
を有し、
前記発振装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第1振動部材と、
前記第1振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第1振動部材が取り付けられた第2振動部材と、
前記第2振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第2振動部材はシート形状を有しており、
前記第1振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している電子機器。
(付記9)
付記8に記載の電子機器において、
前記複数種類の梁は、長さが互いに異なる電子機器。
(付記10)
付記9に記載の電子機器において、
前記複数種類の梁として、長さL1である第1の梁、長さL2である第2の梁、及び長さL3である第3の梁を有しており、
L1<2×L2<3×L3である電子機器。
(付記11)
付記9又は10に記載の電子機器において、
平面視において、前記複数種類の梁は、中心が互いに重なっており、かつ当該中心が、前記圧電素子及び前記第2振動部材の中心と重なっている電子機器。
(付記12)
付記8〜11のいずれか一つに記載の電子機器において、
前記複数種類の梁は、断面形状が互いに異なる電子機器。
(付記13)
付記8〜12のいずれか一つに記載の電子機器において、
前記第1振動部材は、前記複数種類の梁の少なくとも一つを、複数有している電子機器。
(付記14)
付記8〜13のいずれか一つに記載の電子機器において、
前記第1振動部材は、前記第2振動部材よりも剛性が高い電子機器。
In addition, according to the said embodiment, the following invention is disclosed.
(Appendix 1)
A piezoelectric element;
A first vibrating member to which the piezoelectric element is attached;
A second vibrating member that is located on the opposite side of the piezoelectric element via the first vibrating member, and to which the first vibrating member is attached;
A holding member for holding an edge of the second vibrating member;
Have
The second vibrating member has a sheet shape,
The oscillation device in which the first vibration member has a shape in which a plurality of types of beams having different fundamental resonance frequencies are directed in different directions.
(Appendix 2)
In the oscillation device according to attachment 1,
The plurality of types of beams are oscillation devices having different lengths.
(Appendix 3)
In the oscillation device according to attachment 2,
Examples plurality of beams has a first beam, the third beam is the second beam, and the length L 3 is the length L 2 is a length L 1,
Oscillator with L 1 <2 × L 2 <3 × L 3 .
(Appendix 4)
In the oscillator according to appendix 2 or 3,
In plan view, the plurality of types of beams have centers overlapping each other, and the centers overlap the centers of the piezoelectric element and the second vibrating member.
(Appendix 5)
In the oscillation device according to any one of appendices 1 to 4,
The plurality of types of beams are oscillation devices having different cross-sectional shapes.
(Appendix 6)
In the oscillation device according to any one of appendices 1 to 5,
The oscillation device in which the first vibration member has a plurality of at least one of the plurality of types of beams.
(Appendix 7)
In the oscillation device according to any one of appendices 1 to 6,
The first vibration member is an oscillation device having higher rigidity than the second vibration member.
(Appendix 8)
An oscillation device;
Control means for controlling the oscillation device;
Have
The oscillator is
A piezoelectric element;
A first vibrating member to which the piezoelectric element is attached;
A second vibrating member that is located on the opposite side of the piezoelectric element via the first vibrating member, and to which the first vibrating member is attached;
A holding member for holding an edge of the second vibrating member;
Have
The second vibrating member has a sheet shape,
The first vibration member is an electronic device having a shape in which a plurality of types of beams having different fundamental resonance frequencies are directed in different directions.
(Appendix 9)
In the electronic device according to attachment 8,
The plurality of types of beams are electronic devices having different lengths.
(Appendix 10)
In the electronic device according to attachment 9,
Examples plurality of beams has a first beam, the third beam is the second beam, and the length L 3 is the length L 2 is a length L 1,
An electronic device satisfying L 1 <2 × L 2 <3 × L 3 .
(Appendix 11)
In the electronic device according to
In plan view, the plurality of types of beams have electronic centers in which the centers overlap each other, and the centers overlap the centers of the piezoelectric element and the second vibrating member.
(Appendix 12)
In the electronic device according to any one of appendices 8 to 11,
The plurality of types of beams are electronic devices having different cross-sectional shapes.
(Appendix 13)
In the electronic device according to any one of appendices 8 to 12,
The first vibration member is an electronic device having a plurality of at least one of the plurality of types of beams.
(Appendix 14)
In the electronic device according to any one of appendices 8 to 13,
The first vibration member is an electronic device having higher rigidity than the second vibration member.
10 圧電素子
20 第1振動部材
22 第1梁
24 第2梁
26 第3梁
30 第2振動部材
40 保持部材
50 制御部
100 発振装置
200 電子機器
202 ディスプレイ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記圧電素子が取り付けられた第1振動部材と、
前記第1振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第1振動部材が取り付けられた第2振動部材と、
前記第2振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第2振動部材はシート形状を有しており、
前記第1振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している発振装置。 A piezoelectric element;
A first vibrating member to which the piezoelectric element is attached;
A second vibrating member that is located on the opposite side of the piezoelectric element via the first vibrating member, and to which the first vibrating member is attached;
A holding member for holding an edge of the second vibrating member;
Have
The second vibrating member has a sheet shape,
The oscillation device in which the first vibration member has a shape in which a plurality of types of beams having different fundamental resonance frequencies are directed in different directions.
前記複数種類の梁は、長さが互いに異なる発振装置。 The oscillation device according to claim 1,
The plurality of types of beams are oscillation devices having different lengths.
前記複数種類の梁として、長さL1である第1の梁、長さL2である第2の梁、及び長さL3である第3の梁を有しており、
L1<2×L2<3×L3である発振装置。 The oscillation device according to claim 2,
Examples plurality of beams has a first beam, the third beam is the second beam, and the length L 3 is the length L 2 is a length L 1,
Oscillator with L 1 <2 × L 2 <3 × L 3 .
平面視において、前記複数種類の梁は、中心が互いに重なっており、かつ当該中心が、前記圧電素子及び前記第2振動部材の中心と重なっている発振装置。 The oscillation device according to claim 2 or 3,
In plan view, the plurality of types of beams have centers overlapping each other, and the centers overlap the centers of the piezoelectric element and the second vibrating member.
前記複数種類の梁は、断面形状が互いに異なる発振装置。 In the oscillating device according to any one of claims 1 to 4,
The plurality of types of beams are oscillation devices having different cross-sectional shapes.
前記第1振動部材は、前記複数種類の梁の少なくとも一つを、複数有している発振装置。 In the oscillation device according to any one of claims 1 to 5,
The oscillation device in which the first vibration member has a plurality of at least one of the plurality of types of beams.
前記第1振動部材は、前記第2振動部材よりも剛性が高い発振装置。 In the oscillation device according to any one of claims 1 to 6,
The first vibration member is an oscillation device having higher rigidity than the second vibration member.
前記発振装置を制御する制御手段と、
を有し、
前記発振装置は、
圧電素子と、
前記圧電素子が取り付けられた第1振動部材と、
前記第1振動部材を介して前記圧電素子とは反対側に位置し、前記第1振動部材が取り付けられた第2振動部材と、
前記第2振動部材の縁を保持する保持部材と、
を有し、
前記第2振動部材はシート形状を有しており、
前記第1振動部材は、互いに異なる基本共振周波数を有する複数種類の梁を、互いに異なる方向に向けた形状を有している電子機器。 An oscillation device;
Control means for controlling the oscillation device;
Have
The oscillator is
A piezoelectric element;
A first vibrating member to which the piezoelectric element is attached;
A second vibrating member that is located on the opposite side of the piezoelectric element via the first vibrating member, and to which the first vibrating member is attached;
A holding member for holding an edge of the second vibrating member;
Have
The second vibrating member has a sheet shape,
The first vibration member is an electronic device having a shape in which a plurality of types of beams having different fundamental resonance frequencies are directed in different directions.
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