JP5677639B2 - 音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents
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Description
開示の実施形態は、音響発生器、音響発生装置および電子機器に関する。
従来、圧電素子を用いた音響発生器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。かかる音響発生器は、振動板に取り付けた圧電素子に電圧を印加して振動させることによって振動板を振動させ、かかる振動の共振を積極的に利用することで音響を出力するものである。
また、かかる音響発生器は、振動板に樹脂フィルムなどの薄膜を用いることができるため、一般的な電磁式スピーカなどに比べて薄型かつ軽量に構成することが可能である。
なお、振動板に薄膜を用いる場合、薄膜は、優れた音響変換効率を得られるように、たとえば一対の枠部材によって厚み方向から挟持されることによって均一に張力をかけられた状態で支持されることが求められる。
しかしながら、上記した従来の音響発生器は、均一に張力がかけられた振動板の共振を積極的に利用するが故に、音圧の周波数特性においてピーク（周囲よりも音圧が高い部分）およびディップ（周囲よりも音圧が低い部分）が生じやすく、良質な音質を得にくいという問題があった。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、良好な音圧の周波数特性を得ることができる音響発生器、音響発生装置および電子機器を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る音響発生器は、励振器と、振動体と、ダンピング材と、を備える。前記励振器は、電気信号が入力されて振動する。前記振動体は、前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する。ダンピング材は、前記振動体および前記励振器とともに振動するように取り付けられ、前記振動体の振動面と直交する方向の厚みが不均一であって、振動面に対して傾斜する傾斜面を有しているかまたは断面視した表面が弧状とされている。
また、実施形態の一態様に係る音響発生装置は、上記の音響発生器と、音響発生器を収容する筐体とを備えている。
また、実施形態の一態様に係る電子機器は、上記の音響発生器と、音響発生器に接続された電子回路と、電子回路および音響発生器を収容する筐体とを備え、音響発生器から音響を発生させる機能を有する。
実施形態の一態様によれば、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する音響発生器、音響発生装置および電子機器の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
まず、実施形態に係る音響発生器１の説明に先立って、基本的な音響発生器１’の概略構成について、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、音響発生器１’の概略構成を示す模式的な平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’線断面図である。
なお、説明を分かりやすくするために、図１Ａおよび図１Ｂには、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。
また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。
また、図１Ａにおいては、樹脂層７（後述）の図示を省略している。また、説明を分かりやすくするために、図１Ｂは、音響発生器１’を厚み方向（Ｚ軸方向）に大きく誇張して示している。
図１Ａに示すように、音響発生器１’は、枠体２と、振動板３と、励振器の一例である圧電素子５とを備える。
枠体２は、矩形の枠状で同一形状を有する２枚の枠部材によって構成されており、振動板３の周縁部を挟み込んで振動板３を支持する支持体として機能する。振動板３は、板状やフィルム状の形状を有しており、その周縁部が枠体２を構成する２枚の枠部材に挟み込まれて固定され、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持される。
なお、振動板３のうち枠体２の内周よりも内側の部分、すなわち、振動板３のうち枠体２に挟み込まれておらず自由に振動することができる部分を振動体３ａとする。すなわち、振動体３ａは、枠体２の枠内において略矩形状をなす部分である。
また、振動板３は、樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができる。たとえば、厚さ１０〜２００μｍのポリエチレン、ポリイミド等の樹脂フィルムで振動板３を構成することができる。
また、枠体２を構成する２枚の枠部材の厚みや材質などについても、特に限定されるものではなく、金属や樹脂など種々の材料を用いて形成することができる。たとえば、機械的強度および耐食性に優れるという理由から、厚さ１００〜５０００μｍのステンレス製のものなどを枠体２を構成する２枚の枠部材として好適に用いることができる。
なお、図１Ａには、その内側の領域の形状が略矩形状である枠体２を示しているが、平行四辺形、台形および正ｎ角形といった多角形であってもよい。本実施形態では、図１Ａに示すように、略矩形状であるものとする。
また、上述の説明では、枠体２を２枚の枠部材によって構成し、かかる２枚の枠部材で振動板３の周縁部を挟み込んで支持する場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、枠体２を１枚の枠部材で構成し、かかる枠体２へ振動板３の周縁部を接着固定して支持することとしてもよい。
圧電素子５は、振動体３ａの表面に貼り付けられるなどして設けられ、電圧の印加を受けて振動することによって振動体３ａを励振する励振器である。
かかる圧電素子５は、図１Ｂに示すように、たとえば、４層のセラミックスからなる圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、３層の内部電極層５ｅが交互に積層された積層体と、かかる積層体の上面および下面に形成された表面電極層５ｆ、５ｇと、内部電極層５ｅが露出した側面に形成された外部電極５ｈ、５ｊとを備える。また、外部電極５ｈ、５ｊには、リード端子６ａ、６ｂが接続される。
なお、圧電素子５は板状であり、上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった多角形をなしている。また、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、図１Ｂに矢印で示すように分極されている。すなわち、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが厚み方向（図のＺ軸方向）における一方側と他方側とで逆転するように分極されている。
そして、リード端子６ａ、６ｂを介して圧電素子５に電圧が印加されると、たとえば、ある瞬間において、振動体３ａに接着された側の圧電体層５ｃ、５ｄは縮み、圧電素子５の上面側の圧電体層５ａ、５ｂは伸びるように変形する。よって、圧電素子５に交流信号を与えることにより、圧電素子５が屈曲振動し、振動体３ａに屈曲振動を与えることができる。
また、圧電素子５は、その主面が、振動体３ａの主面と、エポキシ系樹脂等の接着剤により接合されている。
なお、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄを構成する材料には、チタン酸ジルコン酸鉛（lead zirconate titanate）、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、従来から用いられている圧電セラミックスを用いることができる。
また、内部電極層５ｅの材料は、金属、例えば銀とパラジウムを主成分とする。なお、内部電極層５ｅには圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを構成するセラミック成分を含有しても良く、これにより、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと内部電極層５ｅとの熱膨張差による応力を低減した圧電素子５を得ることができる。
また、表面電極層５ｆ、５ｇと外部電極５ｈ、５ｊは、金属、例えば銀などを主成分とする。また、ガラス成分を含有しても良い。ガラス成分を含有させることによって、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄや内部電極層５ｅと、表面電極層５ｆ、５ｇまたは外部電極５ｈ、５ｊとの間に強固な密着力を得ることができる。ガラス成分の含有量は、たとえば２０体積％以下とすればよい。
また、リード端子６ａ、６ｂは、種々の金属材料を用いて形成することができる。たとえば、銅またはアルミニウムなどの金属箔を樹脂フィルムで挟んだフレキシブル配線を用いてリード端子６ａ、６ｂを構成すると、圧電素子５の低背化を図ることができる。
また、図１Ｂに示すように、音響発生器１’は、枠体２の枠内において圧電素子５および振動体３ａの表面の少なくとも一部を覆うように配置されて、振動体３ａおよび圧電素子５と一体化された樹脂層７をさらに備える。すなわち、圧電素子５が樹脂層７に埋設されている。
樹脂層７は、たとえば、アクリル系樹脂を用いてヤング率が１ＭＰａ〜１ＧＰａの範囲程度となるように形成されることが好ましい。なお、かかる樹脂層７に圧電素子５を埋設することで適度なダンピング効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑えることができる。
また、図１Ｂには、樹脂層７が、枠体２と同じ高さとなるように形成された状態を示しているが、圧電素子５が埋設されていればよく、たとえば、樹脂層７が枠体２の高さよりも高くなるように形成されてもよい。
また、図１Ｂでは、圧電素子５として、バイモルフ型の積層型圧電素子を例に挙げたが、これに限られるものではなく、たとえば、伸縮する圧電素子５を振動体３ａに貼り付けたユニモルフ型であっても構わない。
ところで、図１Ａおよび図１Ｂに示したように、振動体３ａは、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持されている。このような場合、圧電素子５の振動に誘導された共振に起因するピークディップや歪みが生じるために、特定の周波数において音圧が急激に変化し、音圧の周波数特性が平坦化しづらい。
かかる点を、図２に図示する。図２は、音圧の周波数特性の一例を示す図である。図１Ａの説明で既に述べたように、振動体３ａは、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持されている。したがって、振動体３ａは、全体として均一なヤング率を有しているといえる。
しかしながら、このような場合、振動体３ａの共振によって特定の周波数にピークが集中して縮退するため、図２に示すように、周波数領域全体にわたって急峻なピークやディップが散在して生じやすい。
一例として、図２において破線の閉曲線ＰＤで囲んで示した部分に着目する。このようなピークが生じる場合、周波数によって音圧にばらつきが生じることとなるため、良好な音質を得にくくなる。
こうした場合、図２に示すように、ピークＰの高さを下げ（図中の矢印２０１参照）、かつ、ピーク幅を広げ（図中の矢印２０２参照）、ピークＰやディップ（図示略）を小さくするような方策をとることが有効である。
そこで、本実施形態では、まず、樹脂層７の表面にダンピング材８（後述）を取り付け、ダンピング材８自体の内部摩擦損失によって振動を減衰させることによって、ピークＰの高さを下げることとした。
さらに、本実施形態では、ダンピング材８の、振動体３ａの振動面（図３Ａに示すＸ−Ｙ平面）と直交する方向（Ｚ軸方向）の厚みを不均一とする。すなわち、ダンピング材８の少なくとも一部をＺ軸方向に関して異なる厚みとすることによって、共振周波数が部分的に揃わなくなるようにした。そして、これにより、共振モードの縮退を解いて分散させ、ピークＰの高さを下げるとともに、ピーク幅を広げることとした。
以下、実施形態に係る音響発生器１について、図３Ａ〜図１０を用いて説明する。まず、図３Ａは、実施形態に係る音響発生器１の構成を示す模式的な断面図、図３Ｂは、図３Ａの拡大図である。
なお、説明を分かりやすくするため、図３Ａ、図３Ｂでは、ダンピング材８のＺ軸方向の大きさを誇張して示している。
図３Ａに示すように、音響発生器１は、図１Ａおよび図１Ｂに示した音響発生器１’に加えて、ダンピング材８を備える。
ダンピング材８は、機械的損失を有するものであればよいが、機械的損失係数が高い、言い換えれば、機械的品質係数（いわゆる、メカニカルＱ）が低い部材であることが望ましい。
このようなダンピング材８は、たとえば、種々の弾性体を用いて形成することができる。例えば、ダンピング材８の素材としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム等のゴム類や、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂等の樹脂類や、ポリイミドゲル、ポリフッ化ビニリデンゲル、ポリメチルメタクリレートゲル、ポリビニルアルコールゲル、ポリエチレンテレフタレートゲル等の高分子ゲル類が挙げられる。中でも、柔らかくて変形しやすく、長期間弾性変形が安定なウレタンゴムは、ダンピング効果が大きい点で好ましい。また、ゴム類、樹脂類、高分子ゲル類の中でも内部に一様（厚み方向に垂直な面方向に一様）にボイドがあると、さらにダンピング効果が生じるので好ましい。
また、たとえば、ダンピング材８は、図３Ａに示すように、樹脂層７の表面に取り付けられて、振動体３ａ、圧電素子５および樹脂層７と一体化され、一体的に振動する複合振動体を構成する。
また、図３Ａに示すように、本実施形態では、振動体３ａの振動面と直交する方向の厚みが不均一となるように形成されたダンピング材８を樹脂層７の表面に取り付けている。かかる構成により、その厚みに応じた共振周波数を減衰させることができる。
すなわち、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。言い換えれば、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
また、図３Ｂに示すように、ダンピング材８を樹脂層７へ取り付けるにあたり、たとえば、ダンピング材８に接着剤層ａｄを介して、取り付けることができる。ここで、接着剤層ａｄには、たとえば、エポキシ樹脂系の２液混合型の接着剤を用いることができる。
また、接着剤層ａｄを適用したかかる構成に代えて、樹脂層７の接着力を利用して、ダンピング材８を樹脂層７の表面に直接取り付けても良く、さらに、流動性を有するダンピング材８の材料を樹脂層７の表面に塗布し、その後硬化および／または乾燥させることでダンピング材８を形成しても良い。
また、図３Ａ、図３Ｂに示した音響発生器１では、ダンピング材８のＹ軸負方向側の端部が、Ｙ軸正方向側の端部よりもＺ軸方向の厚みが小さくなるように傾斜させることでダンピング材８のＺ軸方向の厚みを不均一としているが、これに限定されるものではなく、後述するようにさまざまな実施形態を適用しうる。また、音響発生器１に配置されるダンピング材８は一つとは限らず、複数でも良い。
また、図３Ａ、図３Ｂでは、圧電素子５が１個である場合を例示したが、圧電素子５の個数を限定するものではない。以下では、圧電素子５が２個である音響発生器における、ダンピング材の配置例について説明する。
図４Ａは、圧電素子５を２個配置した基本的な音響発生器１’におけるダンピング材の配置形態を示す模式的な平面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ’線拡大断面図である。
図４Ａに示す音響発生器１’は、Ｙ軸方向中央部分に、ダンピング材８４、８２、８５がＸ軸方向に沿うように、かつ、平面透視した場合の圧電素子５１、５２の輪郭に沿った部分領域にほぼ等間隔に順に並べられている。また、ダンピング材８１、８２、８３は、Ｘ軸方向中央部分に、Ｙ軸方向にほぼ等間隔に順に並べられている。また、ダンピング材８１、８３、８４、８５はいずれも、その長手方向が、枠体２の内側に沿うように配置されている。このように、ダンピング材８は、少なくともその一部を圧電素子５または枠体２の近傍に分布させることが好ましい。
また、図４Ｂに示すように、基本的な音響発生器１’では、ダンピング材８１、８２、８３はいずれも、Ｚ軸方向の厚みがほぼ均等であり、また、図４Ａに示すダンピング材８４、８２、８５のＺ軸方向の厚みも、互いにほぼ等しくなるように形成されている。これに対し、図５から図１０に示す音響発生器では、ダンピング材のＺ軸方向の厚みが不均一となっており、これにより、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
図５は、実施形態に係る音響発生器１におけるダンピング材の配置例を示す図４ＡのＡ−Ａ’線拡大断面図である。なお、説明を分かりやすくするため、図５をはじめ、以下に説明する音響発生器１の拡大断面図では、ダンピング材の形状を誇張して示している。
図５に示すように、ダンピング材８２は、第１部分としての中央部分８２１と、中央部分８２１よりも外側、より具体的には中央部分８２１よりもＹ軸負方向側およびＹ軸正方向側にそれぞれ設けられた、第２部分としての外側部分８２２とを含む。また中央部分８２１と外側部分８２２とでは、Ｚ軸方向の厚みが互いに異なり、中央部分８２１と、中央部分８２１よりもＺ軸方向の厚みが大きい外側部分８２２との間には、段差が形成されている。
このように、実施形態に係る音響発生器１では、ダンピング材８２が、中央部分８２１と外側部分８２２との間に段差を挟み、Ｚ軸方向の厚みを互いに異ならせるように形成されているため、この段差の部分で振動により生じるひずみが大きくなり、ダンピング効果が高まる。したがって、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減し、音質を向上させることができる。
なお、図５では、ダンピング材８２は、Ｙ軸負方向側の外側部分８２２と中央部分８２１との間、中央部分８２１とＹ軸正方向側の外側部分８２２との間にそれぞれ段差を有するように形成されているが、これに限定されるものではなく、一様な厚みの第１部分とこの第１部分とは厚みの異なる一様な厚みの第２部分とを有し、少なくとも一つの段差があれば良い。かかる構成によっても、Ｚ軸方向の厚みを異ならせるように形成された段差の部分で振動により生じるひずみが大きくなり、ダンピング効果が高まる。したがって、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減し、音質を向上させることができる。
図６は、実施形態に係る音響発生器１における他のダンピング材の配置例を示す図４ＡのＡ−Ａ’線拡大断面図である。
図６に示すように、ダンピング材８２は、振動体３ａの振動面に対して傾斜する傾斜面８２ａを含み、これにより、ダンピング材８２のＺ軸方向の厚みが不均一となっている。
このように、実施形態に係る音響発生器１では、ダンピング材８２に、Ｚ軸方向の厚みを緩やかに変化させる傾斜面８２ａを有するため、この傾斜面８２ａの傾きにより、ダンピング効果が最大となる周波数が変化し、ダンピング効果が高まる。したがって、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減し、音質を向上させることができる。
図５、図６に示した実施形態では、ダンピング材８２のＺ軸方向の厚みのみが不均一である例を示したが、ダンピング材８１、８２、８３のＺ軸方向の厚みがそれぞれ不均一であっても良い。図７は、実施形態に係る音響発生器１における他のダンピング材の配置例を示す図４ＡのＡ−Ａ’線拡大断面図である。
図７に示すように、ダンピング材８２は、Ｙ軸方向の負方向側の端部からＹ軸方向の中央部分に形成された谷部８２ｖに向けて、そのＺ軸方向の厚みが次第に小さくなるように傾斜する傾斜面８２ａと、谷部８２ｖからＹ軸方向の正方向側の端部に向けて、そのＺ軸方向の厚みが次第に大きくなるように傾斜する傾斜面８２ｂとを含む。
同様に、ダンピング材８１、８３は、Ｙ軸方向の負方向側の端部からＹ軸方向の中央部分に形成された谷部８１ｖ、８３ｖに向けて、そのＺ軸方向の厚みが次第に小さくなるように傾斜する傾斜面８１ａ、８３ａと、谷部８１ｖ、８３ｖからＹ軸方向の正方向側の端部に向けて、そのＺ軸方向の厚みが次第に大きくなるように傾斜する傾斜面８１ｂ、８３ｂをそれぞれ含む。
このように、実施形態に係る音響発生器１では、ダンピング材８１、８２、８３がいずれも、Ｚ軸方向の厚みが、Ｙ軸方向の内側部分よりも外側部分において大きい、いわゆる断面凹形状に形成されている。このため、ダンピング効果が最大となる周波数が変化し、特に長周期の振動モードに対しダンピング効果が高まる。したがって、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減し、特に低音側の音質を向上させることができる。
なお、図７では、ダンピング材８１、８２、８３はいずれも、断面Ｖ形状に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、断面Ｕまたは弧形状であっても良い。
図８は、実施形態に係る音響発生器１における他のダンピング材の配置例を示す図４ＡのＡ−Ａ’線拡大断面図である。
図８に示すように、ダンピング材８１、８２、８３はいずれも、Ｚ軸方向の厚みが、Ｙ軸方向の内側部分よりも外側部分において小さい、いわゆる断面凸形状に形成されている。このため、ダンピング効果が最大となる周波数が変化し、特に短周期の振動モードに対しダンピング効果が高まる。したがって、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減し、特に高音側の音質を向上させることができる。
なお、図８では、ダンピング材８１、８２、８３はいずれも、断面弧状又は椀形状に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、断面Λ形状（断面逆Ｖ形状）であっても良い。
図９は、実施形態に係る音響発生器１における他のダンピング材の配置例を示す図４ＡのＡ−Ａ’線拡大断面図である。
図９に示すように、ダンピング材８１、８３はいずれも、図８に示すダンピング材８１、８３とほぼ同じ形状を有している。一方、ダンピング材８２は、凸部８２３と、凸部８２３よりもＺ軸方向の厚みが小さい凹部８２４とを有し、凸部８２３と凹部８２４とがＹ軸方向（振動面に沿う方向）に交互に配置されている。
このように、実施形態に係る音響発生器１では、ダンピング材８２において、凸部８２３と凹部８２４とが混在し、その表面に、Ｙ軸方向に凹凸を有するように形成されている。このため、ダンピング効果が最大となる周波数が変化し、広い周波数領域において振動モードに対しダンピング効果が高まる。したがって、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減し、例えば、複雑な周波数が混在する音楽など、広い周波数範囲にわたって音質を向上させることができる。
なお、図９では、ダンピング材８２の断面形状は、図８に示すダンピング材８１および／または８３をＹ軸方向に並べたような形状を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図７に示すダンピング材８１および／または８３をＹ軸方向に並べたような形状であっても良い。
上述した各実施形態では、ダンピング材８１、８２、８３の少なくとも一つがＺ軸方向に異なる厚み分布を有する例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図４Ａに示すダンピング材８１、８２、８３、８４、８５の少なくとも一つが、Ｚ軸方向に異なる厚み分布を有すれば良い。また、例えば、図１０に示すように、複数のエリアに配置されたダンピング材のうち、少なくとも一つのＺ軸方向の厚みが、他のダンピング材のＺ軸方向の厚みと異なり、全体として不均一となる構成であっても良い。
図１０は、実施形態に係る音響発生器１における他のダンピング材の配置例を示す図４ＡのＡ−Ａ’線拡大断面図である。
図１０に示すように、ダンピング材８１、８２、８３はいずれも、Ｚ軸方向の厚みが互いに相違している。このため、実施形態に係る音響発生器１では、Ｚ軸方向の厚みが異なるダンピング材８１、８２、８３により、ダンピング効果が最大となる周波数が変化し、ダンピング効果が高まる。したがって、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減し、音質を向上させることができる。
上述した実施形態では、ダンピング材８１、８２、８３はいずれも、Ｚ軸方向の厚みが互いに相違している例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図４Ａに示すダンピング材８１、８２、８３、８４、８５のうち少なくとも一つが、Ｚ軸方向に異なる厚みを有すれば良い。
次に、これまで説明してきた実施形態に係る音響発生器１を搭載した音響発生装置および電子機器について、図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ａは、実施形態に係る音響発生装置２０の構成を示す図であり、図１１Ｂは、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、両図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
音響発生装置２０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図１１Ａに示すように、たとえば、音響発生器１と、音響発生器１を収容する筐体３０を備える。筐体３０は、音響発生器１の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体３０を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。
また、音響発生器１は、種々の電子機器５０に搭載することができる。たとえば、次に示す図１１Ｂでは、電子機器５０が、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末装置であるものとする。
図１１Ｂに示すように、電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１に接続されており、音響発生器１へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。
また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体４０を備える。
なお、図１１Ｂでは、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１とが、１つの筐体４０に収容されていればよい。
コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。
キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。
表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。
そして、音響発生器１は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。
ところで、図１１Ｂでは、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、「話す」といった音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。
上述してきたように、実施形態に係る音響発生器は、励振器（圧電素子）と、振動体と、ダンピング材とを備える。上記励振器は、電気信号が入力されて振動する。上記振動体は、上記励振器が取り付けられており、かかる励振器の振動によってこの励振器とともに振動する。上記ダンピング材は、振動体の振動面と直交する振動方向の厚みが不均一であるように形成される。
したがって、実施形態に係る音響発生器によれば、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
なお、上述した実施形態では、枠体の内側の領域の形状が略矩形状である場合を例に挙げ、多角形であればよいこととしたが、これに限られるものではなく、円形や楕円形であってもよい。
また、上述した実施形態では、樹脂層を形成した場合において樹脂層の表面にダンピング材を取り付けた例を挙げたが、樹脂層を形成した場合において樹脂層の形成されていない部分（例えば樹脂層の無い側の振動体の表面）にダンピング材を取り付けてもよい。
また、枠体の枠内において圧電素子および振動体を覆ってしまうように樹脂層を形成する場合を例に挙げたが、かかる樹脂層を必ずしも形成しなくともよい。かかる場合であっても、振動体および励振器と一体化するように取り付けられればダンピング材の配置に制限はなく、例えば、図３Ａに示す振動体３ａの下面３ｂ側に対して取り付けてもよい。
また、上述した実施形態では、樹脂フィルムなどの薄膜で振動板を構成する場合を例に挙げたが、これに限られるものではなく、たとえば、板状の部材で構成することとしてもよい。
また、上述した実施形態では、振動体を支持する支持体が枠体であり、振動体の周縁を支持する場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、振動体の長手方向あるいは短手方向の両端のみを支持することとしてもよい。
また、図４Ａ〜図１０では圧電素子５を振動体３ａの上面または下面の同一面上に配置したものを示したが、上面および下面の両面に配置してもよい。また、振動体３ａの振動面の略中央に圧電素子５を配置したものを例示したが、振動体３ａの振動面中心から偏倚した位置に圧電素子５を配置しても構わない。
また、上述した実施形態では、励振器が圧電素子である場合を例に挙げて説明したが、励振器としては、圧電素子に限定されるものではなく、電気信号が入力されて振動する機能を有しているものであればよい。
たとえば、スピーカを振動させる励振器としてよく知られた、動電型の励振器や、静電型の励振器や、電磁型の励振器であっても構わない。
なお、動電型の励振器は、永久磁石の磁極の間に配置されたコイルに電流を流してコイルを振動させるようなものであり、静電型の励振器は、向き合わせた２つの金属板にバイアスと電気信号とを流して金属板を振動させるようなものであり、電磁型の励振器は、電気信号をコイルに流して薄い鉄板を振動させるようなものである。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１、１’ 音響発生器
２ 枠体
３ 振動板
３ａ 振動体
５ 圧電素子（励振器）
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 圧電体層
５ｅ 内部電極層
５ｆ、５ｇ 表面電極層
５ｈ、５ｊ 外部電極
６ａ、６ｂ リード端子
７ 樹脂層
８、８１、８２、８３、８４、８５ ダンピング材
２０ 音響発生装置
３０、４０ 筐体
５０ 電子機器
５０ａ コントローラ
５０ｂ 送受信部
５０ｃ キー入力部
５０ｄ マイク入力部
５０ｅ 表示部
５０ｆ アンテナ
６０ 電子回路
Ｐ ピーク
ａｄ 接着剤層
２ 枠体
３ 振動板
３ａ 振動体
５ 圧電素子（励振器）
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 圧電体層
５ｅ 内部電極層
５ｆ、５ｇ 表面電極層
５ｈ、５ｊ 外部電極
６ａ、６ｂ リード端子
７ 樹脂層
８、８１、８２、８３、８４、８５ ダンピング材
２０ 音響発生装置
３０、４０ 筐体
５０ 電子機器
５０ａ コントローラ
５０ｂ 送受信部
５０ｃ キー入力部
５０ｄ マイク入力部
５０ｅ 表示部
５０ｆ アンテナ
６０ 電子回路
Ｐ ピーク
ａｄ 接着剤層
Claims (10)
- 電気信号が入力されて振動する励振器と、
前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、
前記振動体および前記励振器とともに振動するように取り付けられ、前記振動体の振動面と直交する方向の厚みが不均一であって、前記振動面に対して傾斜する傾斜面を有しているダンピング材と、を備えることを特徴とする音響発生器。 - 電気信号が入力されて振動する励振器と、
前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、
前記振動体および前記励振器とともに振動するように取り付けられ、前記振動体の振動面と直交する方向の厚みが不均一であって、断面視した表面が弧状とされているダンピング材と、を備えることを特徴とする音響発生器。 - 前記ダンピング材は、
前記振動面に沿う方向の中央部分における前記振動面と直交する方向の厚みが、前記中央部分よりも外側の外側部分における前記振動面と直交する方向の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生器。 - 前記ダンピング材は、
前記振動面に沿う方向の中央部分における前記振動面と直交する方向の厚みが、前記中央部分よりも外側の外側部分における前記振動面と直交する方向の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生器。 - 前記ダンピング材は、
凸部と、該凸部よりも前記振動面と直交する方向の厚みが小さい凹部とを有し、前記凸部および前記凹部が前記振動面に沿う方向に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生器。 - 前記励振器が圧電素子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 前記励振器がバイモルフ型の積層型圧電素子であることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか一つに記載の音響発生器。 - 前記励振器および前記振動体の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた樹脂層を備え、前記ダンピング材が前記樹脂層の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 請求項１〜８のいずれか一つに記載の音響発生器と、
該音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする音響発生装置。 - 請求項１〜８のいずれか一つに記載の音響発生器と、
該音響発生器に接続された電子回路と、
該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、
前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。
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