JP2022184499A - 音響デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】幅広い周波数帯域で音圧特性を向上する音響デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】基材Ｂに配置される音響デバイス１であって、振動ユニット２と、複数の支持部材４ａ，４ｂとを備えている。振動ユニット２は、圧電素子１０と、圧電素子１０が接合されている振動板３０とを有しており、圧電素子１０の伸縮によって振動する。複数の支持部材４ａ，４ｂは、振動ユニット２を基材Ｂに支持し、振動ユニット２の振動によって振動する。振動板３０は、圧電素子１０が接合されている第一領域３１と、第一領域３１の両側に位置している一対の第二領域３２，３３とを含む。支持部材４ａは、一対の第二領域３２，３３のうち対応する第二領域３２に配置されている。複数の支持部材４ｂは、一対の第二領域３２，３３のうち対応する第二領域３３に配置されている。振動ユニット２の共振周波数は、複数の支持部材４ａ，４ｂの共振周波数と異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、音響デバイスに関する。

知られている音響デバイスは、圧電素子と、圧電素子が接合されている振動板と、を備えている。（たとえば、特許文献１参照）。音響デバイスは、たとえば、基材に配置される。振動板は、圧電素子の伸縮によって振動する。

特開平４－７０１００号公報

本発明の一つの態様は、幅広い周波数帯域で音圧特性を向上する音響デバイスを提供することを目的とする。

本発明の一つの態様に係る音響デバイスは、基材に配置される音響デバイスであって、振動ユニットと、複数の支持部材とを備えている。振動ユニットは、圧電素子と、圧電素子が接合されている振動板とを有しており、圧電素子の伸縮によって振動する。複数の支持部材は、振動ユニットを基材に支持し、振動ユニットの振動によって振動する。振動板は、圧電素子が接合されている第一領域と、第一領域の両側に位置している一対の第二領域とを含む。複数の支持部材は、一対の第二領域のうち対応する第二領域にそれぞれ配置されている。振動ユニットの共振周波数は、複数の支持部材の共振周波数と異なる。

上記一つの態様では、振動ユニットの共振周波数と、複数の支持部材の共振周波数とが、異なっている。したがって、振動ユニットの共振周波数と、複数の支持部材の共振周波数とにおいて、音圧が増大する。この結果、上記一つの態様は、幅広い周波数帯域で、音圧特性を向上する。

上記一つの態様では、各支持部材は、振動板に連結されている第一部分と、基材に連結される第二部分と、第一部分と第二部分との間に位置している第三部分とを有していてもよい。第三部分では、断面積が部分的に小さくてもよい。
各支持部材が、断面積が部分的に小さい第三部分を有している構成では、各支持部材の共振周波数は、第三部分の形状、すなわち断面積に応じて変化する。したがって、本構成では、各支持部材の共振周波数が所望の周波数に容易かつ確実に調整され得る。

上記一つの態様では、各支持部材は、第四部分を有していてもよい。第四部分は、第一部分と第二部分との間に位置していると共に断面積が部分的に小さくてもよい。
各支持部材が、断面積が部分的に小さい第四部分を有している構成では、各支持部材の共振周波数は、第三部分の形状のほか、第四部分の形状、すなわち断面積に応じても変化する。したがって、本構成では、各支持部材の共振周波数が所望の周波数により一層容易かつ確実に調整され得る。

上記一つの態様では、振動板は、各支持部材が連結されている主面を含んでいてもよい。各支持部材は、主面を含む仮想平面と交差する方向に延在していてもよい。
各支持部材が主面を含む仮想平面と交差する方向に延在している構成は、主面と直交する方向から見たときの音響デバイスのサイズを低減し得る。

上記一つの態様では、振動板は、各支持部材が連結されている主面を含んでいてもよい。各支持部材は、主面を含む仮想平面と平行な方向に延在していてもよい。
各支持部材が主面を含む仮想平面と平行な方向に延在している構成は、主面と直交する方向での、音響デバイスのサイズを低減し得る。

上記一つの態様では、振動板及び各支持部材は、金属からなってもよい。

本発明の一つの態様は、幅広い周波数帯域で音圧特性を向上する音響デバイスを提供する。

図１は、第一実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係る圧電素子の断面構成を示す図である。 図３は、第一実施形態に係る音響デバイスの周波数特性を示す図である。 図４は、第二実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図５は、第二実施形態に係る音響デバイスの周波数特性を示す図である。 図６は、第三実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図７は、第四実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図８は、変形例に係る各支持部材を示す拡大図である。

以下では、図面を参照しながら本発明に係る実施形態について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（第一実施形態）
図１～図３を参照して、第一実施形態に係る音響デバイス１の構成を説明する。図１は、第一実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る圧電素子１０の断面構成を示す図である。図３は、第一実施形態に係る音響デバイス１の周波数特性を示す図である。音響デバイス１の周波数特性とは、音響デバイス１における、周波数と振幅の関係を意味する。

音響デバイス１は、図１に示されるように、基材Ｂに配置される。音響デバイス１は、基材Ｂに対して振動することで、音圧を出力する。音響デバイス１は、たとえば、スピーカ又はブザーに用いられる。音響デバイス１は、振動ユニット２と、振動ユニット２を基材Ｂに支持する複数の支持部材４ａ，４ｂと、を備えている。本実施形態では、音響デバイス１は、一対の支持部材４ａ，４ｂを備えている。

振動ユニット２は、圧電素子１０と、圧電素子１０が接合されている振動板３０と、を有している。圧電素子１０は、たとえば、バイモルフ型の圧電素子である。圧電素子１０は、図２に示されるように、圧電素体１１と、複数の外部電極１３，１４，１５と、を有している。本実施形態では、圧電素子１０は、三つの外部電極１３，１４，１５を有している。

圧電素体１１は、直方体形状を呈している。直方体形状には、たとえば、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。圧電素体１１は、互いに対向している一対の主面１１ａ，１１ｂと、一対の主面１１ａ，１１ｂを互いに接続している四つの側面１１ｃと、を有している。

各主面１１ａ，１１ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。主面１１ａの長辺方向での圧電素体１１の長さは、たとえば、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下である。主面１１ａの短辺方向での圧電素体１１の長さは、たとえば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向での圧電素体１１の長さは、たとえば、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。

圧電素体１１は、積層された複数の圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを含んでいる。複数の圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、この順に積層されている。複数の圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの積層方向は、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向と一致している。以下では、複数の圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの積層方向を、積層方向と称する。圧電体層１２ａは、主面１１ａを有している。圧電体層１２ｄは、主面１１ｂを有している。圧電体層１２ｂ，１２ｃは、圧電体層１２ａと圧電体層１２ｄとの間に位置している。本実施形態では、各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの厚みは同等である。同等には、製造誤差の範囲が含まれている。

各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、圧電材料からなる。本実施形態では、各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料には、たとえば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）が用いられる。各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、たとえば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の圧電素体１１では、各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの間の境界が認識できない程度に一体化されている。

圧電素子１０において、各外部電極１３，１４，１５は、主面１１ａ上に配置されている。外部電極１３，１４，１５は、主面１１ａの一方の短辺側において、外部電極１３、外部電極１４、外部電極１５の順で当該一方の短辺に沿って並んでいる。外部電極１３と外部電極１４とは、主面１１ａの短辺方向で隣り合っている。外部電極１４と外部電極１５とは、主面１１ａの短辺方向で隣り合っている。主面１１ａの短辺方向において、外部電極１４と外部電極１５との間の距離は、外部電極１３と外部電極１４との間の距離よりも長い。各外部電極１３，１４，１５は、積層方向から見て、主面１１ａの全ての縁から離間している。

各外部電極１３，１４は、積層方向から見て、長方形状を呈している。本実施形態では、長方形状の各角が丸められている。外部電極１５は、積層方向から見て、正方形状を呈している。正方形状には、たとえば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状が含まれる。本実施形態では、正方形状の各角が丸められている。各外部電極１３，１４，１５は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各外部電極１３，１４，１５は、たとえば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。

圧電素子１０は、圧電素体１１内に配置されている複数の内部電極１６，１７，１８を備えている。各内部電極１６，１７，１８は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各内部電極１６，１７，１８は、たとえば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。本実施形態では、各内部電極１６，１７，１８の外形形状は、長方形状を呈している。

各内部電極１６，１７，１８は、この順に積層されている。すなわち、各内部電極１６，１７，１８は、積層方向において、異なる層に配置されている。内部電極１６，１７，１８は、互いに積層方向に間隔を有して対向している。各内部電極１６，１７，１８は、圧電素体１１の表面には露出していない。すなわち、各内部電極１６，１７，１８は、各側面１１ｃには露出していない。各内部電極１６，１７，１８は、積層方向から見て、主面１１ａ，１１ｂの全ての縁から離間している。

内部電極１６は、圧電体層１２ａと圧電体層１２ｂとの間に位置している。内部電極１７は、圧電体層１２ｂと圧電体層１２ｃとの間に位置している。内部電極１８は、圧電体層１２ｃと圧電体層１２ｄとの間に位置している。

外部電極１３は、内部電極１６と複数の接続導体２１とに複数のビア導体２４を通して電気的に接続されている。複数の接続導体２１は、それぞれ、内部電極１７，１８と同じ層に位置している。具体的には、各接続導体２１は、各内部電極１７，１８に形成された開口内に位置している。各開口は、積層方向から見て、外部電極１３に対応する位置に形成されている。すなわち、各接続導体２１は、積層方向から見て、各内部電極１７，１８に囲まれている。各接続導体２１は、各内部電極１７，１８から離間している。

各接続導体２１は、積層方向において外部電極１３と対向しており、積層方向から見て外部電極１３と重なる位置に配置されている。各接続導体２１は、積層方向において内部電極１６と対向しており、積層方向から見て内部電極１６と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２４は、それぞれ、外部電極１３と内部電極１６と複数の接続導体２１との間に位置しており、積層方向から見て外部電極１３と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２４は、それぞれ、積層方向において、対応する圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃを貫通している。

外部電極１４は、内部電極１８と複数の接続導体２２とに複数のビア導体２５を通して電気的に接続されている。複数の接続導体２２は、それぞれ、内部電極１６，１７と同じ層に位置している。具体的には、各接続導体２２は、各内部電極１６，１７に形成された開口内に位置している。各開口は、積層方向から見て、外部電極１４に対応する位置に形成されている。すなわち、各接続導体２２は、積層方向から見て、各内部電極１６，１７に囲まれている。各接続導体２２は、各内部電極１６，１７から離間している。内部電極１７と同じ層に位置している接続導体２１と接続導体２２は、同じ開口内に隣り合って配置され、互いに離間している。

各接続導体２２は、積層方向において外部電極１４と対向しており、積層方向から見て外部電極１４と重なる位置に配置されている。各接続導体２２は、積層方向において内部電極１８と対向しており、積層方向から見て内部電極１８と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２５は、それぞれ、外部電極１４と内部電極１８と複数の接続導体２２との間に位置しており、積層方向から見て外部電極１４と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２５は、それぞれ、積層方向において、対応する圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃを貫通している。

外部電極１５は、内部電極１７と複数の接続導体２３とに複数のビア導体２６を通して電気的に接続されている。複数の接続導体２３は、それぞれ、内部電極１６，１８と同じ層に位置している。具体的には、各接続導体２３は、各内部電極１６，１８に形成された開口内に位置している。各開口は、積層方向から見て、外部電極１５に対応する位置に形成されている。すなわち、各接続導体２３の全縁は、積層方向から見て、各内部電極１６，１８に囲まれている。各開口は、積層方向から見て、外部電極１５に対応する位置に形成されている。

各接続導体２３は、積層方向において外部電極１５と対向しており、積層方向から見て外部電極１５と重なる位置に配置されている。各接続導体２３は、積層方向において内部電極１７と対向しており、積層方向から見て内部電極１７と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２６は、それぞれ、外部電極１５と内部電極１７と複数の接続導体２３との間に位置しており、積層方向から見て外部電極１５と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２６は、それぞれ、積層方向において、対応する圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃを貫通している。

各接続導体２１，２２は、積層方向から見て、長方形状を呈している。本実施形態では、長方形状の各角が丸められている。各接続導体２３は、積層方向から見て、正方形状を呈している。本実施形態では、正方形状の各角が丸められている。

接続導体２１，２２，２３及びビア導体２４，２５，２６は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。接続導体２１，２２，２３及びビア導体２４，２５，２６は、たとえば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。ビア導体２４，２５，２６は、対応する圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成するためのセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に充填された導電性ペーストが焼結することにより形成される。

圧電素体１１の主面１１ｂには、内部電極１６，１７，１８と電気的に接続されている導体は、配置されていない。本実施形態では、主面１１ｂを積層方向から見たとき、主面１１ｂの全体が露出している。主面１１ａ，１１ｂは、自然面である。自然面とは、焼成により成長した結晶粒の表面により構成される面である。

圧電素体１１の各側面１１ｃにも、内部電極１６，１７，１８と電気的に接続されている導体は、配置されていない。本実施形態では、各側面１１ｃを積層方向に交差する方向から見たとき、各側面１１ｃの全体が露出している。本実施形態では、各側面１１ｃも、自然面である。

圧電体層１２ｂにおいて、外部電極１３に接続されている内部電極１６と外部電極１５に接続されている内部電極１７とに挟まれている領域は、圧電的に活性な第一活性領域１９を構成する。圧電体層１２ｃにおいて、外部電極１４に接続されている内部電極１８と外部電極１５に接続されている内部電極１７とに挟まれている領域は、圧電的に活性な第二活性領域２０を構成する。

第一活性領域１９及び第二活性領域２０は、たとえば、外部電極１５をグラウンドに接続した状態で、外部電極１３及び外部電極１４に互いに極性が異なる電圧を印加することにより、互いに同じ向きに分極されている。第一活性領域１９は、たとえば内部電極１６から内部電極１７に向かう方向に分極され、第二活性領域２０は、たとえば内部電極１７から内部電極１８に向かう方向に分極されている。

圧電素子１０の駆動時には、たとえば、外部電極１３，１４には互いに極性が同じ電圧が印加され、外部電極１５には外部電極１３，１４とは互いに極性が異なる電圧が印加される。これにより、第一活性領域１９及び第二活性領域２０のうちの一方には、分極方向と同じ向きの電圧が印加されて、積層方向と交差する方向に伸長し、他方には分極方向と逆向きの電圧が印加されて、積層方向と交差する方向に収縮する。圧電素子１０は、第一活性領域１９及び第二活性領域２０のうちの一方の伸長と、他方の収縮と、によって、積層方向にたわみ振動する。外部電極１３，１４と、外部電極１５とに交流電圧が印加されると、外部電極１３，１４に印加される電圧の極性と、外部電極１５に印加される電圧の極性とが交互に反転するため、圧電素子１０は、積層方向にたわみ振動する。

本実施形態では、振動板３０は、板形状を呈している。振動板３０は、図１に示されるように、互いに対向している一対の主面３０ａ，３０ｂと、一対の主面３０ａ，３０ｂを連結している一対の側面３０ｃとを含んでいる。本実施形態では、主面１１ｂが主面３０ｂに対向するように、圧電素子１０が振動板３０に接合されている。たとえば、圧電素子１０は、接着層を挟んで振動板３０に対向していてもよい。接着層は、圧電素子１０と振動板３０とを互いに接合している。振動板３０は、金属又は樹脂からなる。振動板３０は、たとえば、アルミニウムからなる。振動板３０は、たとえば、ステンレス鋼（一例として、ＳＵＳ３０４）、又は、Ｎｉ－Ｆｅ合金（一例として、４２アロイ）からなってもよい。振動板３０は、たとえば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体樹脂）、ポリカーボネイト樹脂、ポリアセタール樹脂、又は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂からなってもよい。

振動ユニット２は、圧電素子１０のたわみ振動に応じて振動する。振動板３０は、圧電素子１０のたわみ振動によって、主面３０ｂと直交する方向にたわみ振動する。振動ユニット２は、圧電素子１０のたわみ振動によって、主面３０ｂと直交する方向にたわみ振動する。以下では、主面３０ｂと直交している方向を第一方向Ｄ１と称する。本実施形態では、第一方向Ｄ１は、積層方向と一致している。

一対の支持部材４ａ，４ｂは、振動ユニット２を基材Ｂに支持している。一対の支持部材４ａ，４ｂは、互いに離間している。各支持部材４ａ，４ｂが振動ユニット２を基材Ｂに支持している状態では、主面３０ｂが基材Ｂと対向している。以下では、一対の支持部材４ａ，４ｂが離間している方向を、第二方向Ｄ２と称する。各支持部材４ａ，４ｂは、たとえば、金属又は樹脂からなる。各支持部材４ａ，４ｂは、たとえば、アルミニウムからなる。各支持部材４ａ，４ｂは、たとえば、ステンレス鋼（一例として、ＳＵＳ３０４）、又は、Ｎｉ－Ｆｅ合金（一例として、４２アロイ）からなってもよい。各支持部材４ａ，４ｂは、たとえば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体樹脂）、ポリカーボネイト樹脂、ポリアセタール樹脂、又は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂からなってもよい。

第一方向Ｄ１における主面３０ａと主面３０ｂとの間の距離は、たとえば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。当該距離は、振動板３０の厚みである。第二方向Ｄ２における、一対の側面３０ｃの間の距離は、たとえば、３０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。第一方向Ｄ１から見て、第二方向Ｄ２と直交する方向における、一対の主面３０ａ，３０ｂの一方の縁と一対の主面３０ａ，３０ｂの他方の縁との間の距離は、たとえば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。以下では、第一方向Ｄ１から見て、第二方向Ｄ２と直交する方向を、第三方向Ｄ３と称する。

振動板３０は、圧電素子１０が接合されている第一領域３１と、第一領域の両側に位置している一対の第二領域３２，３３と、を含んでいる。第二領域３２は、たとえば、振動板３０の、第二方向Ｄ２での一方の端を含んでいる。第二領域３３は、たとえば、振動板３０の、第二方向Ｄ２での他方の端を含んでいる。支持部材４ａは、一対の第二領域３２，３３のうち対応する第二領域３２に配置されている。支持部材４ｂは、一対の第二領域３２，３３のうち対応する第二領域３３に配置されている。

各支持部材４ａ，４ｂは、振動板３０に連結されている第一部分４１と、基材Ｂに連結されている第二部分４２と、第一部分４１と第二部分４２との間に位置している第三部分４３と、を有している。第一部分４１は、第三部分４３を挟んで第二部分４２と互いに対向している。

本実施形態では、主面３０ｂに各支持部材４ａ，４ｂが連結されている。各支持部材４ａ，４ｂは、主面３０ｂを含む仮想平面Ｐ１と交差する方向に延在している。たとえば、各支持部材４ａ，４ｂは、板状を呈しており、第一方向Ｄ１に延在している。各支持部材４ａ，４ｂは、第二方向Ｄ２で互いに対向している一対の主面４０ａと、第一方向Ｄ１で互いに対向している一対の側面４０ｂとを含んでいる。

第一部分４１は、一方の側面４０ｂにおいて振動板３０に連結されている。第二部分４２は、他方の側面４０ｂにおいて基材Ｂに連結されている。第二方向Ｄ２における一方の主面４０ａと他方の主面４０ａとの間の距離は、たとえば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。当該距離は、各支持部材４ａ，４ｂの第一部分４１及び第二部分４２での厚みである。第一方向Ｄ１における、一方の側面４０ｂと他方の側面４０ｂとの間の距離は、たとえば、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。第三方向Ｄ３における、主面４０ａの一方の縁と主面４０ａの他方の縁との間の距離は、たとえば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。

本実施形態では、各支持部材４ａ，４ｂは、それぞれ振動板３０の第二方向Ｄ２での端に位置している。各側面３０ｃ、及び、各主面４０ａは、それぞれ同一の仮想平面（不図示）に含まれている。

本実施形態では、振動板３０の第三方向Ｄ３の長さと、各支持部材４ａ，４ｂの第三方向Ｄ３の長さとは、等しい。振動板３０は、第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面（不図示）を含んでいる。各支持部材４ａ，４ｂは、第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面（不図示）を含んでいる。振動板３０の各当該側面、及び、各支持部材４ａ，４ｂの各当該側面は、それぞれ同一の仮想平面（不図示）に含まれている。

第三部分４３は、第三方向Ｄ３での各支持部材４ａ，４ｂの両端を含む一対の溝４３ａを有している。各主面４０ａは、溝４３ａを構成している面を含んでいる。溝４３ａは、各支持部材４ａ，４ｂの第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面の一方から他方まで延在している。一対の溝４３ａは、一方の主面４０ａ及び他方の主面４０ａから等距離に位置している仮想平面Ｐ２に対して、それぞれ面対称に位置している。支持部材４ａにおいて、一対の溝４３ａは、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向でのそれぞれの位置が一致するように形成されている。支持部材４ｂにおいても、一対の溝４３ａは、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向でのそれぞれの位置が一致するように形成されている。

本実施形態では、一対の溝４３ａを画成している面は、仮想平面Ｐ２に対して、それぞれ面対称に位置している。各溝４３ａは、各支持部材４ａ，４ｂの厚さ方向に形成されている。各主面４０ａは、各溝４３ａを画成する湾曲面４３ｂを含んでいる。湾曲面４３ｂは、たとえば、第三方向Ｄ３から見て、半円状の円弧を呈している。

第三部分４３は、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向と直交する断面の断面積が部分的に小さい。以下では、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向と直交する断面を、断面と称する。当該断面の断面積を、断面積と称する。本実施形態では、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向は、第一方向Ｄ１と一致している。第三部分４３は、一対の溝４３ａの位置において、部分的に断面積が小さい。第三部分４３の断面積は、溝４３ａの形状に応じて変化する。第三部分４３の断面積は、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向における断面の位置に応じて変化する。具体的には、第三部分４３の断面積は、第二方向Ｄ２において、一方の湾曲面４３ｂと他方の湾曲面４３ｂとの間の距離に応じて変化する。当該距離は、第三部分４３の厚みである。第三部分４３の厚みの最小値は、たとえば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。第二方向Ｄ２における、第三部分４３の厚みが最小になる位置は、たとえば、主面３０ｂを基準に、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、離間している。各支持部材４ａ，４ｂは、第三部分４３においてたわみ変形する。

一対の支持部材４ａ，４ｂは、振動ユニット２の振動によって振動する。本実施形態では、振動ユニット２のたわみ振動によって、一対の支持部材４ａ，４ｂは、第二方向Ｄ２でたわみ振動する。振動ユニット２が第一方向Ｄ１においてたわみ変形するとき、一対の支持部材４ａ，４ｂが、第二方向Ｄ２において互いに内側に向かってたわみ変形するように、音響デバイス１は、たわみ振動する。

図３を参照して、第一実施形態に係る音響デバイス１の周波数特性について説明する。図３の横軸は振動の周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸は振動の振幅（μｍ）を示している。図３は、音響デバイス１の周波数特性と、音響デバイス１を構成している振動ユニット２及び一対の支持部材４ａ，４ｂのそれぞれの周波数特性と、を示している。

振動ユニット２の共振周波数は、一対の支持部材４ａ，４ｂの共振周波数と異なる。振動ユニット２の共振周波数と、一対の支持部材４ａ，４ｂの共振周波数とは、それぞれの最低共振周波数によって比較される。振動ユニット２の最低共振周波数は、たとえば、１ｋＨｚである。Ｗ１は、振動ユニット２の最低共振周波数を中心とする周波数帯域における振幅のピークを示している。Ｗ１の周波数帯域において、振動ユニット２の音圧特性が向上する。一対の支持部材４ａ，４ｂの最低共振周波数は、たとえば、１．５ｋＨｚである。Ｗ２は、一対の支持部材４ａ，４ｂの最低共振周波数を中心とする周波数帯域における振幅のピークを示している。Ｗ２の周波数帯域において、一対の支持部材４ａ，４ｂの音圧特性が向上する。

図３に示されるように、音響デバイス１の周波数特性は、振動ユニット２の周波数特性と、一対の支持部材４ａ，４ｂの周波数特性とが合成されたものである。したがって、音響デバイス１では、振動ユニット２の最低共振周波数を中心とする周波数帯域と、一対の支持部材４ａ，４ｂの最低共振周波数を中心とする周波数帯域とにおいて音圧特性が向上する。

本実施形態に係る音響デバイス１は、振動ユニット２の共振周波数と、一対の支持部材４ａ，４ｂの共振周波数とが、異なっている。したがって、振動ユニット２の共振周波数と、一対の支持部材４ａ，４ｂの共振周波数とにおいて、音圧が増大する。この結果、音響デバイス１は、幅広い周波数帯域で、音圧特性を向上する。

本実施形態に係る音響デバイス１では、各支持部材４ａ，４ｂは、振動板３０に連結されている第一部分４１と、基材に連結される第二部分４２と、第一部分４１と第二部分４２との間に位置している第三部分４３とを有している。第三部分４３では、断面積が部分的に小さい。
各支持部材４ａ，４ｂが、断面積が部分的に小さい第三部分４３を有している構成では、各支持部材４ａ，４ｂの共振周波数は、第三部分４３の形状、すなわち断面積に応じて変化する。したがって、音響デバイス１では、各支持部材４ａ，４ｂの共振周波数が所望の周波数に容易かつ確実に調整され得る。

本実施形態に係る音響デバイス１では、振動板３０は、各支持部材４ａ，４ｂが連結されている主面３０ｂを含んでいる。各支持部材４ａ，４ｂは、主面３０ｂを含む仮想平面Ｐ１と交差する方向に延在している。
各支持部材４ａ，４ｂが主面３０ｂを含む仮想平面Ｐ１と交差する方向に延在している構成は、第一方向Ｄ１から見たときの、音響デバイス１のサイズを低減し得る。

本実施形態に係る音響デバイス１では、各溝４３ａは、湾曲面４３ｂによって画成されている。
各溝４３ａが湾曲面４３ｂによって画成されているため、各支持部材４ａ，４ｂが第三部分４３においてたわみ変形するとき、第三部分４３に発生する応力が分散される。よって、音響デバイス１では、第三部分４３は、塑性変形し難い。

（第二実施形態）
図４及び図５を参照して、第二実施形態に係る音響デバイス１の構成を説明する。図４は、第二実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。図５は、第二実施形態に係る音響デバイス１の周波数特性を示す図である。第二実施形態は、概ね、第一実施形態と類似又は同じである。第二実施形態は、各支持部材４ａ，４ｂが第四部分４４を有している点において、第一実施形態と相違する。

本実施形態では、各支持部材４ａ，４ｂは、第一部分４１と第二部分４２との間に位置していると共に断面積が部分的に小さい第三部分４３と、第一部分４１と第二部分４２との間に位置している第四部分４４と、を有している。

第四部分４４は、第三方向Ｄ３での各支持部材４ａ，４ｂの両端を含む一対の溝４４ａを有している。各主面４０ａは、溝４４ａを構成している面を含んでいる。溝４４ａは、各支持部材４ａ，４ｂの第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面の一方から他方まで延在している。一対の溝４４ａは、仮想平面Ｐ２に対してそれぞれ面対称に位置している。支持部材４ａにおいて、一対の溝４４ａは、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向でのそれぞれの位置が一致するように形成されている。支持部材４ｂにおいても、一対の溝４４ａは、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向でのそれぞれの位置が一致するように形成されている。

本実施形態では、一対の溝４４ａを画成する面は、仮想平面Ｐ２に対して、それぞれ面対称に位置している。各溝４４ａは、各支持部材４ａ，４ｂの厚さ方向に形成されている。各主面４０ａは、各溝４４ａを画成する湾曲面４４ｂを含んでいる。湾曲面４４ｂは、たとえば、第三方向Ｄ３から見て、半円状の円弧を呈している。

第四部分４４は、一対の溝４４ａの位置において、部分的に断面積が小さい。本実施形態では、第四部分４４の断面積は、第三部分４３の断面積とは異なる。第四部分４４の断面積は、第三部分４３の断面積より大きい。第四部分４４の断面積は、溝４４ａの形状に応じて変化する。第四部分４４の断面積は、断面の位置に応じて変化する。具体的には、第四部分４４の断面積は、第二方向Ｄ２において、一方の湾曲面４３ｂと他方の湾曲面４３ｂとの間の距離に応じて変化する。当該距離は、第四部分４４の厚みである。第四部分４４の厚みの最小値は、たとえば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。第二方向Ｄ２における、第四部分４４の厚みが最小になる位置は、たとえば、第三部分４３の厚みが最小になる位置を基準に、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下、離間している。各支持部材４ａ，４ｂは、第三部分４３と、第四部分４４とにおいて、たわみ変形する。

図５を参照して、第二実施形態に係る音響デバイス１の周波数特性について説明する。図５は、第二実施形態に係る音響デバイス１における、周波数と振幅の関係を示している。一対の支持部材４ａ，４ｂは、複数の部分においてたわみ変形するため、複数の振幅のピークを示す。Ｗ３は、一対の支持部材４ａ，４ｂの最低共振周波数とは異なる共振周波数を中心とする周波数帯域における振幅のピークを示している。一対の支持部材４ａ，４ｂの最低共振周波数とは異なる共振周波数は、たとえば、１ｋＨｚである。Ｗ３の周波数帯域において、一対の支持部材４ａ，４ｂの周波数特性が向上する。

図５に示されるように、音響デバイス１の周波数特性は、振動ユニット２の周波数特性と、一対の支持部材４ａ，４ｂの周波数特性とが合成されたものである。したがって、音響デバイス１では、振動ユニット２の最低共振周波数を中心とする周波数帯域と、一対の支持部材４ａ，４ｂの最低共振周波数を中心とする周波数帯域と、一対の支持部材４ａ，４ｂの最低共振周波数とは異なる共振周波数を中心とする周波数帯域とにおいて音圧特性が向上する。

本実施形態に係る音響デバイス１は、各支持部材４ａ，４ｂは、第四部分４４を有している。第四部分４４は、第一部分４１と第二部分４２との間に位置していると共に断面積が部分的に小さい。
各支持部材４ａ，４ｂが、断面積が部分的に小さい第四部分４４を有している構成では、各支持部材４ａ，４ｂの共振周波数は、第三部分４３の形状のほか、第四部分４４の形状、すなわち断面積に応じても変化する。したがって、音響デバイス１では、各支持部材４ａ，４ｂの共振周波数が所望の周波数により一層容易かつ確実に調整され得る。

（第三実施形態）
図６を参照して、第三実施形態に係る音響デバイス１の構成を説明する。図６は、第三実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。第三実施形態は、概ね、第一実施形態と類似又は同じである。第三実施形態は、各支持部材４ａ，４ｂが主面３０ｂを含む仮想平面Ｐ１と平行な方向に延在している点において、第一実施形態と相違する。

本実施形態では、振動板３０は、各支持部材４ａ，４ｂが連結されている主面３０ｂを含んでおり、各支持部材４ａ，４ｂは、主面３０ｂを含む仮想平面Ｐ１と平行な方向に延在している。たとえば、各支持部材４ａ，４ｂは、板状を呈しており、第二方向Ｄ２に延在している。各支持部材４ａ，４ｂは、第一方向Ｄ１で互いに対向している一対の主面４０ａと、第二方向Ｄ２で互いに対向している一対の側面４０ｂとを含んでいる。第一部分４１は、一方の主面４０ａにおいて振動板３０に連結されている。一方の側面４０ｂは、第二部分４２において基材Ｂに連結されている。

一対の支持部材４ａ，４ｂは、振動ユニット２の振動によって振動する。本実施形態では、振動ユニット２のたわみ振動によって、一対の支持部材４ａ，４ｂは、第一方向Ｄ１でたわみ振動する。本実施形態では、振動ユニット２のたわみ振動によって、一対の支持部材４ａ，４ｂは、第一方向Ｄ１でたわみ振動する。振動ユニット２が第一方向Ｄ１の一方に向かってたわみ変形するとき、一対の支持部材４ａ，４ｂが、第一方向Ｄ１の一方に向かってたわみ変形するように、音響デバイス１は、たわみ振動する。

本実施形態に係る音響デバイス１では、振動板３０は、各支持部材４ａ，４ｂが連結されている主面３０ｂを含んでいる。各支持部材４ａ，４ｂは、主面３０ｂを含む仮想平面Ｐ１と平行な方向に延在している。
各支持部材４ａ，４ｂが主面３０ｂを含む仮想平面Ｐ１と平行な方向に延在している構成は、第一方向Ｄ１での、音響デバイス１のサイズを低減し得る。

（第四実施形態）
図７は、第四実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。第四実施形態は、概ね、第二実施形態及び第三実施形態と類似又は同じである。第四実施形態は、各支持部材４ａ，４ｂが主面３０ｂを含む仮想平面Ｐ１と平行な方向に延在している点において、第二実施形態と相違する。第四実施形態は、各支持部材４ａ，４ｂが第四部分４４を有している点において、第三実施形態と相違する。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態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様々な変更が可能である。

（変形例）
図８は、変形例に係る各支持部材４ａ，４ｂの断面構成を示す拡大図である。図８は、第三部分４３の拡大図である。
第三部分４３は、一対の溝４３ａを有さなくてもよい。図８の（ａ）に示される変形例では、第三部分４３は、第三方向Ｄ３での両端を含む一つの溝４３ａを有している。図示は省略するが、第四部分４４も、第三部分４３と同様に、第三方向Ｄ３での両端を含む一つの溝４４ａを有していてもよい。
各主面４０ａは、第三部分４３において、各溝４３ａを構成する湾曲面４３ｂを含まなくてもよい。図８の（ｂ）に示される変形例では、各主面４０ａは、第三部分４３において、第三方向Ｄ３から見て、各溝４３ａを開口している一対の側面４３ｃと、各溝４３ａの第二方向Ｄ２における底面を構成している底面４３ｄと、一対の側面４３ｃと底面４３ｄとを互いに連結している一対の湾曲面４３ｅと、を含んでいる。図示は省略するが、各主面４０ａは、第四部分４４において、第三方向Ｄ３から見て、各溝４４ａを開口している一対の側面４４ｃと、各溝４４ａの第二方向Ｄ２における底面を構成している底面４４ｄと、一対の側面４４ｃと底面４４ｄとを互いに連結している一対の湾曲面４４ｅと、を含んでいてもよい。
各主面４０ａは、第三部分４３において、一対の側面４３ｃと底面４３ｄとを互いに連結している湾曲面４３ｅを含まなくてもよい。図８の（ｃ）に示される変形例では、各主面４０ａは、第三部分４３において、一対の側面４３ｃと底面４３ｄとを互いに連結している側面４３ｆを含んでいる。図示は省略するが、各主面４０ａは、第四部分４４において、一対の側面４４ｃと底面４４ｄとを互いに連結している側面４４ｆを含んでいてもよい。
一対の溝４３ａは、第三部分４３の第三方向Ｄ３での端に達していなくてもよい。一対の溝４４ａは、第三部分４３の第三方向Ｄ３での端に達していなくてもよい。
第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向における、一対の溝４３ａの幅は、互いに異なっていてもよい。各支持部材４ａ，４ｂの厚さ方向における、一対の溝４３ａの深さは、互いに異なっていてもよい。

圧電素子１０は、複数の内部電極１６，１７，１８を備えない単板の圧電素子であってもよい。複数の内部電極１６，１７，１８を備えない圧電素子１０では、一対の主面１１ａ，１１ｂに外部電極が電気的に接続されてもよい。すなわち、振動ユニット２は、ユニモルフ構造の振動子を構成してもよい。振動ユニット２は、当該圧電素子１０の伸縮によって、第一方向Ｄ１にたわみ振動してもよい。

第四部分４４の断面積は、第三部分４３の断面積より小さくてもよい。第四部分４４は、断面積が部分的に小さければよい。
第四部分４４の断面積は、第三部分４３の断面積と等しくてもよい。第四部分４４は、断面積が部分的に小さければよい。

各支持部材４ａ，４ｂは、第三部分４３及び第四部分４４以外に、さらに、断面積が部分的に小さい部分を有していてもよい。すなわち、各支持部材４ａ，４ｂは、三つ以上の断面積が部分的に小さい部分を有していてもよい。
各支持部材４ａ，４ｂが、三つ以上の断面積が部分的に小さい部分を有している構成では、各支持部材４ａ，４ｂの共振周波数は、三つ以上の断面積が部分的に小さい部分の形状、すなわち断面積に応じても変化する。したがって、本構成では、各支持部材４ａ，４ｂの共振周波数が所望の周波数により一層容易かつ確実に調整され得る。

各支持部材４ａ，４ｂは、第三方向Ｄ３で、複数の部分に分割されていてもよい。たとえば、各支持部材４ａ，４ｂは、第三方向Ｄ３で互いに離間している複数の柱形状の部分に分割されていてもよい。

１…音響デバイス、２…振動ユニット、４ａ，４ｂ…支持部材、１０…圧電素子、３０ａ，３０ｂ…主面、３０…振動板、３１…第一領域、３２，３３…第二領域、４１…第一部分、４２…第二部分、４３…第三部分、４４…第四部分、Ｂ…基材、Ｐ１，Ｐ２…仮想平面。

Claims (6)

1. 基材に配置される音響デバイスであって、
   圧電素子と、前記圧電素子が接合されている振動板とを有しており、前記圧電素子の伸縮によって振動する振動ユニットと、
   前記振動ユニットを前記基材に支持し、前記振動ユニットの振動によって振動する複数の支持部材と、を備え、
   前記振動板は、前記圧電素子が接合されている第一領域と、前記第一領域の両側に位置している一対の第二領域とを含み、
   前記複数の支持部材は、前記一対の第二領域のうち対応する第二領域にそれぞれ配置されており、
   前記振動ユニットの共振周波数は、前記複数の支持部材の共振周波数と異なる、音響デバイス。
2. 各前記支持部材は、
   前記振動板に連結されている第一部分と、
   前記基材に連結される第二部分と、
   前記第一部分と前記第二部分との間に位置していると共に断面積が部分的に小さい第三部分と、
   を有している、請求項１に記載の音響デバイス。
3. 各前記支持部材は、前記第一部分と前記第二部分との間に位置していると共に断面積が部分的に小さい第四部分を有している、請求項２に記載の音響デバイス。
4. 前記振動板は、各前記支持部材が連結されている主面を含んでおり、
   各前記支持部材は、前記主面を含む仮想平面と交差する方向に延在している、請求項１～３何れか一項に記載の音響デバイス。
5. 前記振動板は、各前記支持部材が連結されている主面を含んでおり、
   各前記支持部材は、前記主面を含む仮想平面と平行な方向に延在している、請求項１～３何れか一項に記載の音響デバイス。
6. 前記振動板及び各前記支持部材は、金属からなる、請求項１～５何れか一項に記載の音響デバイス。

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