JP6125404B2 - Sound generator - Google Patents
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Description
本発明は、音発生器が載置される載置面を振動させて載置面から音を発生させる自立可能な音発生器に関するものである。 The present invention relates to a self-supporting sound generator that generates a sound from a mounting surface by vibrating a mounting surface on which the sound generator is mounted.
従来の電子機器、例えば携帯電話機等は、電子機器に備えられたスピーカから音を発生する。従来の電子機器に使用されるスピーカは、ダイナミックスピーカが主流となっており、例えば、特許文献1には、マグネット、ボイスコイル、ダイアフラム及びこれらを収納するケースを備えたダイナミックスピーカ構造を有する振動発生装置が記載されている。
Conventional electronic devices such as mobile phones generate sound from speakers provided in the electronic devices. As a speaker used in a conventional electronic device, a dynamic speaker is mainly used. For example,
しかしながら、特許文献1に記載の振動発生装置は、ダイナミックスピーカ構造を有し、マグネット、ボイスコイル、ダイアフラム及びそれらを収納するケース等様々な部材を使用しているため、部品点数の増加が避けられない。また、ダイナミックスピーカの出力は、内部で音を発生させるための振動板の大きさによる制約を受けるため、スピーカが小さい程、出力が弱くなる。
However, the vibration generating device described in
かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、簡便に構成され、かつ良好な音を発生可能な音発生器を提供することにある。 The objective of this invention made | formed in view of this viewpoint is providing the sound generator which can be comprised simply and can generate | occur | produce a favorable sound.
上記目的を達成する本発明に係る音発生器は、
主面と該主面よりも小さい側面とを少なくとも有する筺体と、
圧電素子を有し、前記筐体の前記側面に配置される圧電振動部と、
該圧電振動部に荷重を与える錘と、を備える音発生器であって、
当該音発生器を水平な載置面に載置すると、
前記側面は、前記載置面と対向するとともに、当該音発生器の重心を通り前記載置面に垂直をなす線と交差し、
前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、音信号に応じて前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形により前記載置面を振動させて該載置面から音を発生させる。
前記音発生器の重心を通り前記載置面に垂直をなす線は、前記筐体の前記側面及び前記圧電振動部と交差してもよい。
The sound generator according to the present invention that achieves the above object is as follows.
A housing having at least a main surface and a side surface smaller than the main surface ;
Have a piezoelectric element, a piezoelectric vibrating portion disposed on the side surface of the housing,
A sound generator comprising a weight for applying a load to the piezoelectric vibrating portion,
When the sound generator is placed on a horizontal placement surface,
The side is configured to face the placing surface intersects a line perpendicular as the mounting surface of the center of gravity of the sound generator,
In a state where a load from the weight is applied to the piezoelectric vibrating portion, the piezoelectric vibrating portion is deformed in accordance with a sound signal, and the placement surface is vibrated by the deformation of the piezoelectric vibrating portion, thereby Generate sound.
A line passing through the center of gravity of the sound generator and perpendicular to the placement surface may intersect the side surface of the housing and the piezoelectric vibrating portion.
前記音発生器の重心は、前記下面と前記下面の逆側に位置する上面との中間位置より下面側に位置するものであってもよい。 The center of gravity of the sound generator may be located on the lower surface side from an intermediate position between the lower surface and the upper surface located on the opposite side of the lower surface.
前記筺体は内部に電池を備え、
該電池の重心は、前記下面と前記上面との中間位置より下面側に位置するものであってもよい。
The housing includes a battery inside,
The center of gravity of the battery may be located on the lower surface side from an intermediate position between the lower surface and the upper surface.
前記電池を複数備え、
前記圧電振動部は、該複数の電池間に配置されるものであってもよい。
A plurality of the batteries,
The piezoelectric vibration unit may be disposed between the plurality of batteries.
前記筺体は表示部を備え、
当該音発生器を前記載置面に載置すると、前記表示部が斜め上を向いているものであってもよい。
The housing includes a display unit,
When the sound generator is placed on the placement surface, the display unit may face obliquely upward.
前記下面の厚みは、前記下面の逆側に位置する上面の厚みより厚くてもよい。 The thickness of the lower surface may be greater than the thickness of the upper surface located on the opposite side of the lower surface.
前記筺体は、前記下面側の第1の領域が所定の厚みを有し、前記下面とは逆側の上面側の第2の領域が前記所定の厚みよりも薄い厚みを有するものであってもよい。 In the case, the first region on the lower surface side has a predetermined thickness, and the second region on the upper surface side opposite to the lower surface has a thickness smaller than the predetermined thickness. Good.
前記所定の厚みは、50mm以下であってもよい。 The predetermined thickness may be 50 mm or less.
前記第1の領域の幅は、150mm以下であってもよい。 The width of the first region may be 150 mm or less.
前記圧電素子は、積層型圧電素子であり、積層方向に沿って伸縮変形するものであってもよい。 The piezoelectric element is a multilayer piezoelectric element, and may be elastically deformed along the stacking direction.
前記圧電振動部は、前記圧電素子の変形に起因する振動を前記載置面に伝えて前記載置面を振動させる被覆部材を含んでいてもよい。
また、本発明に係る音発生器は、
筺体と、
圧電素子を有し、前記筐体の下面に配置される圧電振動部と、
前記筐体の下面に配置され、当該筐体を支持する支持部材と、
該圧電振動部に荷重を与える錘と、を備える音発生器であって、
当該音発生器を水平な載置面に載置すると、
前記下面は、前記載置面と対向するとともに、当該音発生器の重心を通り前記載置面に垂直をなす線と交差し、
前記圧電振動部は、前記支持部材よりも、前記線に近い位置に配置され、
前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、音信号に応じて前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形により前記載置面を振動させて該載置面から音を発生させる。
The piezoelectric vibration unit may include a covering member that transmits vibration due to deformation of the piezoelectric element to the mounting surface to vibrate the mounting surface.
Moreover, the sound generator according to the present invention is
The body,
A piezoelectric vibration part having a piezoelectric element and disposed on the lower surface of the housing;
A support member disposed on the lower surface of the housing and supporting the housing;
A sound generator comprising a weight for applying a load to the piezoelectric vibrating portion,
When the sound generator is placed on a horizontal placement surface,
The lower surface faces the mounting surface and intersects with a line passing through the center of gravity of the sound generator and perpendicular to the mounting surface.
The piezoelectric vibration unit is disposed closer to the line than the support member,
In a state where a load from the weight is applied to the piezoelectric vibrating portion, the piezoelectric vibrating portion is deformed in accordance with a sound signal, and the placement surface is vibrated by the deformation of the piezoelectric vibrating portion, thereby Generate sound.
上記のように構成された本発明によれば、簡便に構成され、かつ良好な音を発生可能な音発生器を提供することができる。 According to the present invention configured as described above, it is possible to provide a sound generator that is simply configured and capable of generating good sound.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る音発生器の概略構成を示す外観斜視図である。本実施の形態に係る音発生器は、スマートフォン等の携帯電話機10と、圧電振動部60と、2つの弾性部材70とを有する。後述するように、携帯電話機10は、圧電振動部60に荷重を与える錘(音発生器の錘)として作用するものである。携帯電話機10は、筺体20を備える。筺体20には、携帯電話機10の前面側にパネル30及び入力部40が配置されており、パネル30の下側に図1にパネル30の一部を切り欠いて示すように、表示部50が保持されている。本実施の形態では、説明の便宜上、携帯電話機10は、大型(例えば、パネル30のサイズが5インチ〜7インチ)のスマートフォンであるファブレットであるとする。
FIG. 1 is an external perspective view showing a schematic configuration of a sound generator according to an embodiment of the present invention. The sound generator according to the present embodiment includes a
筺体20は、概観形状が概略長方形状であり、横置きする場合に下側に位置する下面20aから、下面20aの逆側に位置する上面20bにわたる幅方向において、下面20a側の筺体の厚みが、上面20b側の筺体の厚みよりも厚くなっている。筺体20の裏面の下面20a側には、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池、燃料電池等の電池が搭載されており、バッテリリッド21で覆われている。
The
パネル30は、接触を検出するタッチパネル、または表示部50を保護するカバーパネル等からなり、例えばガラス、又はアクリル等の合成樹脂により形成される。パネル30は、例えば長方形状である。パネル30は、平板であってもよいし、表面が滑らかに傾斜する曲面パネルであってもよい。パネル30は、タッチパネルである場合、利用者の指、ペン、又はスタイラスペン等の接触を検出する。タッチパネルの検出方式は、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式(又は超音波方式)、赤外線方式、電磁誘導方式、及び荷重検出方式等の任意の方式を用いることができる。本実施の形態では、説明の便宜上、パネル30は、タッチパネルとする。
The
入力部40は、利用者からの操作入力を受け付けるものであり、例えば、操作ボタン(操作キー)から構成される。なお、パネル30も表示部50に表示されるソフトキー等への利用者からの接触を検出することにより、利用者からの操作入力を受け付けることができる。
The
表示部50は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、又は無機ELディスプレイ等の表示デバイスである。
The
本実施の形態に係る音発生器は、筺体20の下面20a側に、音発生器用の圧電振動部60と、シート状の弾性部材70とを備える。弾性部材70は、例えばゴム、シリコーン、ポリウレタン等から成る。携帯電話機10は、下面20aを下方にして机等の水平な載置面上に載置された際、すなわち携帯電話機10が横置きに立てられた際に、圧電振動部60及び2つの弾性部材70によって載置面上に3点で支持される。圧電振動部60及び弾性部材70の配置については、後に詳述する。
The sound generator according to the present embodiment includes a
図2は、図1の音発生器の概略側面図である。携帯電話機10を載置面に載置したとき、表示部50が斜め上を向くように、下面20aは、図2に示すように筺体20の厚み方向に対して斜めになっている。下面20aにおける筺体20の厚みT1は、上面20bにおける筺体20の厚みT2よりも厚くなっている。また、筺体20は、所定の厚みT1を有する下面20a側の第1の領域W1と、厚みT1よりも薄い厚みを有する上面20b側の第2の領域W2とを有する。筺体20は、領域W2において、厚みT1からT2への移行部分となる傾斜部90を有する。
FIG. 2 is a schematic side view of the sound generator of FIG. When the
第1の領域W1は、携帯電話機10のユーザが、携帯電話機10を左手に保持した状態で操作する際の保持部(グリップ)としての機能を有する。例えば、ユーザは、バッテリリッド21を左手の掌に乗せ、左手の親指の腹で下面20aの付近においてパネル30を抑え、左手の中指の先を傾斜部90に添えることにより、携帯電話機10を保持することができる。
The first area W1 has a function as a holding portion (grip) when the user of the
このように、ユーザが携帯電話機10を左手で保持したとき、ユーザの左手の親指の付け根は、下面20a付近においてバッテリリッド21に添えられ、左手の親指の第1関節は、筺体20の下面20aと前面との接線上に添えられることとなる。従って、ユーザが安定して携帯電話機10を保持できるようにするため、厚みT1は、親指の付け根から親指の第1関節までの長さ以下であることが好ましく、例えば、50mm以下とすることができる。また、第1の領域W1の幅は、親指の付け根から中指の指先までの長さ以下とすることが好ましく、例えば、150mm以下とすることができる。
Thus, when the user holds the
図3は、図1の携帯電話機10の裏面側を分解して示す要部の概略斜視図である。筺体20の裏面側には、複数(図では2個)の電池80が搭載される。携帯電話機10は、筺体20の下面20a側に、圧電振動部60を収納保持する保持部100を備える。保持部100は、下面20aを下方にして載置面上に載置したときに、ほぼ鉛直方向に延在し、下面20aに開口する一様な幅を有するスリット101を有する。すなわち、本実施の形態においては、圧電振動部60は、複数の電池80間に配置される。
FIG. 3 is a schematic perspective view of an essential part of the
圧電振動部60は、圧電素子61と、Oリング62と、被覆部材である絶縁性のキャップ63とを備える。圧電素子は、電気信号(電圧)を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮または屈曲する素子である。これらの素子は、例えばセラミックや水晶からなるものが用いられる。圧電素子は、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、バイモルフを積層した(例えば8層から40層程度積層した)積層型バイモルフ素子や、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成されるスタックタイプのものがある。ユニモルフは電気信号が印加されると伸縮し、バイモルフは電気信号が印加されると屈曲し、スタックタイプの積層型圧電素子は電気信号が印加されると積層方向に沿って伸縮する。
The
本実施の形態では、圧電素子61がスタックタイプの積層型圧電素子からなる。積層型圧電素子61は、例えば、図4(a)及び(b)に拡大した断面図及び平面図を示すように、例えばPZT等のセラミックスからなる誘電体61aと、断面櫛歯状の内部電極61bとが交互に積層されて構成される。内部電極61bは、第1側面電極61cと接続されるものと、第2側面電極61dに接続されるものとが交互に積層されて、それぞれ第1側面電極61c又は第2側面電極61dに電気的に接続される。
In the present embodiment, the
図4(a)及び(b)に示した積層型圧電素子61は、一方の端面に、第1側面電極61cに電気的に接続された第1リード接続部61eと、第2側面電極61dに電気的に接続された第2リード接続部61fとが形成されている。第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fには、それぞれ第1リード線61g及び第2リード線61hが接続される。また、第1側面電極61c、第2側面電極61d、第1リード接続部61e、及び第2リード接続部61fは、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fに、それぞれ第1リード線61g及び第2リード線61hが接続された状態で、絶縁層61iで覆われている。
The laminated
積層型圧電素子61は、積層方向の長さが例えば5mm〜120mmである。また、積層型圧電素子61の積層方向と直交する方向の断面形状は、例えば2mm角〜10mm角の略正方形状や、正方形状以外の任意の形状とすることができる。なお、積層型圧電素子61の積層数や断面積は、錘となる携帯電話機10の重量(携帯電子機器の場合は、例えば80g〜800g)に応じて、圧電振動部60が接触する机等の載置面から発生する音の音圧あるいは音質が十分確保できるように、適宜決定される。
The stacked
積層型圧電素子61には、図7において後述するように、圧電素子駆動部120を介して、制御部130から音信号(再生音信号)が供給される。換言すれば、積層型圧電素子61には、圧電素子駆動部120を介して、制御部130から音信号に応じた電圧が印加される。制御部130から印加される電圧が交流電圧の場合には、第1側面電極61cに正の電圧が印加されるときには、第2側面電極61dには負の電圧が印加される。反対に、第1側面電極61cに負の電圧が印加されるときには、第2側面電極61dには正の電圧が印加される。第1側面電極61c及び第2側面電極61dに電圧が印加されると、誘電体61aに分極が起こり、積層型圧電素子61は電圧が印加されない状態から伸縮する。積層型圧電素子61の伸縮の方向は、誘電体61aと内部電極61bの積層方向にほぼ沿っている。あるいは、積層型圧電素子61の伸縮方向は、誘電体61aと内部電極61bの積層方向とほぼ一致している。積層型圧電素子61は、積層方向にほぼ沿って伸縮するため、伸縮方向の振動伝達効率がよいという利点がある。
As will be described later with reference to FIG. 7, the laminated
なお、図4(a)及び(b)において、第1側面電極61c及び第2側面電極61dは、内部電極61bに交互に接続され、かつ第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fにそれぞれ接続されたスルーホールとすることもできる。また、図4(a)及び(b)において、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fは、図5に示すように、積層型圧電素子61の一端部において第1側面電極61c及び第2側面電極61dに形成してもよい。
4A and 4B, the
積層型圧電素子61は、図6に部分拡大断面図を示すように、第1リード接続部61e及び第2リード接続部61fを有する一端部側面が、筺体20の保持部100のスリット101に接着剤102(例えば、エポキシ樹脂)を介して固定される。また、積層型圧電素子61の他端部には、キャップ63が挿入されて、接着剤102により固定される。
As shown in the partial enlarged cross-sectional view of FIG. 6, the laminated
キャップ63は、積層型圧電素子61による伸縮振動を、机等の載置面に確実に伝達できる材質、例えば硬質プラスチック等により形成される。なお、載置面の傷つきを抑制したい場合には、キャップ63は、硬質プラスチックではなく、比較的軟らかいプラスチックであっても良い。キャップ63には、積層型圧電素子61に装着された状態で、スリット101内に位置する進入部63aと、筺体20から突出する突出部63bとが形成されており、スリット101内に位置する進入部63aの外周にOリング62が配置される。Oリング62は、例えばシリコーンゴムによって形成される。Oリング62は、積層型圧電素子61の可動保持用であると同時に、スリット101の内部に水分又は塵が侵入しにくくなる。また、突出部63bは、先端部が半球形状に形成されている。なお、突出部63bの先端部は、半球形状に限らず、机等の載置面に確実に点接触又は面接触して、積層型圧電素子61による伸縮振動を伝達できる形状であれば任意の形状とすることができる。また、図6において、Oリング62と、積層型圧電素子61のスリット101への接着部との間の隙間に、ゲル等を充填して防塵防水効果をより高めることもできる。圧電振動部60は、保持部100に装着され、筺体20にバッテリリッド21が装着された状態で、キャップ63の突出部63bが筺体20の下面20aから突出する。また、キャップ63の突出部63bは、筺体20の下面20aと対向する面である対向面63cを有する。図6に示すように、積層型圧電素子61に電圧が印加されておらず積層型圧電素子61が伸縮しない状態で、対向面63cは、下面20aから長さdだけ離間している。
The
図7は、図1の携帯電話機10の要部の機能ブロック図である。携帯電話機10は、上述したパネル30、入力部40、表示部50及び積層型圧電素子61の他に、無線通信部110、圧電素子駆動部120及び制御部130を備える。パネル30、入力部40、表示部50及び無線通信部110は、制御部130に接続される。積層型圧電素子61は、圧電素子駆動部120を介して制御部130に接続される。
FIG. 7 is a functional block diagram of the main part of the
無線通信部110は、公知の構成からなり、基地局等を介して通信ネットワークに無線接続される。制御部130は、携帯電話機10の全体の動作を制御するプロセッサである。制御部130は、圧電素子駆動部120を介して積層型圧電素子61に再生音信号(通話相手の音声または着信メロディもしくは音楽を含む楽曲等の再生音信号に応じた電圧)を印加する。なお、再生音信号は、内部メモリに記憶された音楽データに基づくものでもよいし、外部サーバ等に記憶されている音楽データがネットワークを介して再生されるものであってもよい。
The
圧電素子駆動部120は、例えば図8に示すように、信号処理回路121、昇圧回路122及びローパスフィルタ(LPF)123を備える。信号処理回路121は、例えばイコライザやA/D変換回路等を有するデジタルシグナルプロセッサ(DSP)等で構成され、制御部130からのデジタル信号に対して、イコライジング処理やD/A変換処理等の所要の信号処理を行って、アナログの再生音信号を生成し、昇圧回路122に出力する。なお、信号処理回路121の機能は、制御部130に内蔵させてもよい。
The piezoelectric
昇圧回路122は、入力されたアナログの再生音信号の電圧を昇圧して、LPF123を介して積層型圧電素子61に印加する。ここで、昇圧回路122により積層型圧電素子61に印加する再生音信号の最大電圧は、例えば10Vpp〜50Vppとすることができるが、かかる範囲に限定されず、携帯電話機10の重量や積層型圧電素子61の性能に応じて適宜調整可能である。なお、積層型圧電素子61に印加される再生音信号は、直流電圧がバイアスされてもよく、そのバイアス電圧を中心に最大電圧が設定されてもよい。
The
また、積層型圧電素子61に限らず、圧電素子は、一般に高周波ほど電力損失が大きいため、LPF123は、10kHz〜50kHz程度以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰又はカットする周波数特性、あるいは漸次に又は段階的に減衰率が高くなる周波数特性を有するように設定される。図9は、一例として、カットオフ周波数を約20kHzとした場合のLPF123の周波数特性を示す。このように高周波成分を減衰又はカットすることにより、消費電力を抑制できる。
In addition to the multilayer
次に、図10を用いて、圧電振動部60及び弾性部材70の配置について説明する。図10は、携帯電話機10が、下面20aを下方にして机等の水平な載置面150上に載置された様子を示す。ここで、机は、被接触部材の一例であり、載置面150は、音発生器が載置される載置面の一例である。図10に示すように、携帯電話機10は、圧電振動部60及び2つの弾性部材70によって載置面150上に3点で支持される。また、携帯電話機10を載置面150上に載置した状態において、表示部50は斜め上を向いている。点Gは、携帯電話機10の重心である。すなわち、点Gは、音発生器の錘の重心である。
Next, the arrangement of the piezoelectric vibrating
図10において、携帯電話機10は、載置面150上に載置した状態で、重心Gを下面20aと上面20bとの中間位置より下面20a側に存在するように構成することができる。携帯電話機10の重心Gを中間位置より下面20a側にするために、筺体20が備える電池80の重心を中間位置より下面20a側に位置するように構成してもよい。電池80の重心を下げることにより、携帯電話機10の重心Gを下げやすくなり、その結果、携帯電話機10を安定して、載置面150上に載置することができる。
In FIG. 10, the
図10において、弾性部材70は、最下端部701を有する。最下端部701は、弾性部材70のうち、携帯電話機10が下面20aを下方にして机等の水平な載置面150上に載置されたとき載置面150と当接する箇所である。
In FIG. 10, the
圧電振動部60は、最下端部601を有する。最下端部601は、圧電振動部60のうち、携帯電話機10が下面20aを下方にして机等の水平な載置面150上に載置されたとき載置面150と当接する箇所である。最下端部601は、例えばキャップ63の先端部である。
The
携帯電話機10は、最下端部201を有する。最下端部201は、携帯電話機10のうち、携帯電話機10が下面20aを下方にして机等の水平な載置面150上に載置されたときに、圧電振動部60が存在しないと仮定した場合に載置面150と当接する箇所である。携帯電話機10の最下端部201は、例えば筺体20の角部であるが、これに限られない。下面20aに、下面20aから突出する突出部が設けられている場合には、その突出部が携帯電話機10の最下端部201となってもよい。突出部は、例えばサイドキー又はコネクタキャップ等である。
The
図10において、点線Lは、携帯電話機10が下面20aを下方にして机等の水平な載置面150上に載置されたとき、携帯電話機10の重心Gを通り載置面150に垂直な線(仮想の線)である。点線Lは、筺体20の下面20aと交差する。これにより、図10のように表示部50が斜め上を向くように筺体20全体が傾いている場合であっても、スタンドを使用することなく携帯電話機10を自立させることができる。一点鎖線Iは、圧電振動部60が存在しないと仮定した場合に、弾性部材70の最下端部701と携帯電話機10の最下端部201とを結ぶ線(仮想の線)である。
In FIG. 10, a dotted line L is perpendicular to the
図10において、領域R1は、携帯電話機10において点線Lによって区切られる一方側の領域である。また、領域R2は、携帯電話機10において点線Lによって区切られる他方側の領域である。弾性部材70は、下面20aにおいて、領域R1側に設けられる。また、最下端部601は、下面20aにおいて、領域R2側に設けられる。
In FIG. 10, a region R <b> 1 is a region on one side delimited by the dotted line L in the
最下端部601は、下面20aの領域R2側において、点線Lにできるだけ近い位置に設けられることが好ましい。これにより、圧電振動部60にかかる荷重が、圧電振動部60が下面20aの領域R2側において点線Lから離間した位置に設けられる場合に比べて、大きくなる。これにより、携帯電話機10を音発生器の錘として有効に活用することができる。
The
弾性部材70は、下面20aの領域R1側において、点線Lからできるだけ遠い位置に設けられることが好ましい。これにより、圧電振動部60を点線Lにできるだけ近い位置に設けた場合にも、弾性部材70と圧電振動部60との間の距離が十分確保され、音発生器を安定して載置面150に載置することができる。
The
圧電振動部60の最下端部601は、積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から最も伸びたとき或いは積層型圧電素子61の最大振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面150側に位置するとよい。すなわち、最下端部601は、積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から最も伸びたとき或いは積層型圧電素子61の最大振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面150側に突出しているとよい。これにより、圧電振動部60により載置面150を適切に振動させることができる。
The
また、圧電振動部60の最下端部601は、積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から積層型圧電素子61が最も縮んだとき或いは積層型圧電素子61の最小振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面150側に位置するとよい。すなわち、最下端部601は、積層型圧電素子61に電圧が印加されず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から積層型圧電素子61が最も縮んだとき積層型圧電素子61の最小振幅時に、一点鎖線Iよりも載置面150側に突出しているとよい。これにより、携帯電話機10の最下端部201が載置面150に接触しにくくなり、例えば、筺体20の塗装の種類によっては、塗装が剥がれにくくなる。また、最下端部201と載置面150との間で異音が発生しにくくなる。
The
図11(a)、(b)及び(c)は、携帯電話機10による音発生器としての動作を説明するための概略図である。携帯電話機10を音発生器として機能させる場合、携帯電話機10は、図11(a)に示すように、筺体20の下面20aを下方にして、圧電振動部60のキャップ63及び弾性部材70が机等の載置面150に接触するように横置きに立てて載置される。これにより、圧電振動部60には、携帯電話機10の重量が荷重として与えられる。つまり、携帯電話機10は、本発明に係る音発生器の錘として作用する。なお、図11(a)に示す状態では、積層型圧電素子61は、電圧が印加されていないため、伸縮しない。
FIGS. 11A, 11 </ b> B, and 11 </ b> C are schematic diagrams for explaining the operation of the
その状態で、圧電振動部60の積層型圧電素子61が再生音信号により駆動されると、積層型圧電素子61は、図11(b)及び(c)に示すように、弾性部材70の載置面150への接触部分を支点として、キャップ63が載置面150から離間することなく、再生音信号に応じて伸縮振動する。なお、下端部201が載置面150に接触して異音が発生する等の不都合がなければ、多少離間してもよい。積層型圧電素子61の最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差は、例えば0.05μm〜50μmである。これにより、積層型圧電素子61の伸縮振動がキャップ63を通して載置面150に伝達されて載置面150が振動し、載置面150が振動スピーカとして機能して載置面150から音が発生する。なお、最も伸びたときの長さと最も縮んだときの長さとの差が0.05μm未満だと、載置面を適切に振動させられないおそれがあり、一方、50μmを超えると、振動が大きくなり音発生器ががたつくおそれがある。
In this state, when the multilayer
ここで、上述したように、キャップ63の先端部は、積層型圧電素子61が最も伸びたときに、圧電振動部60が存在しないと仮定した場合に、弾性部材70の最下端部701と携帯電話機10の最下端部201とを結ぶ線(図10の一点鎖線I)よりも載置面150側に位置するとよい。また、キャップ63の先端部は、積層型圧電素子61が最も縮んだときに、上記仮想線よりも載置面150側に位置するとよい。
Here, as described above, when it is assumed that the piezoelectric vibrating
また、図6に示す下面20aとキャップ63の対向面63cとの間の距離dは、積層型圧電素子61に電圧が印加されておらず積層型圧電素子61が伸縮しない状態から最も縮んだ状態となったときの変位量よりも長いとよい。これにより、積層型圧電素子61が最も縮んだ状態(図11(c)に示す状態)でも、筺体20の下面20aとキャップ63とが接触しにくくできる。したがって、キャップ63が圧電素子61から脱落しにくくなる。
Further, the distance d between the
圧電振動部60の下面20aにおける配置箇所、積層型圧電素子61の積層方向の長さ、キャップ63の寸法等は、上記の条件を満たすように適宜決定される。
The arrangement location on the
本実施の形態に係る音発生器は、圧電素子を振動源として利用しているので、ダイナミックスピーカ構造を有する従来の振動発生装置と比較して、部品点数を削減でき、少ない部品点数で簡便に構成できる。また、圧電素子として、スタックタイプの積層型圧電素子61を用いて、再生音信号により積層方向に沿って伸縮振動させ、その伸縮振動を載置面150に伝達するので、載置面150に対する伸縮方向(変形方向)の振動伝達効率が良く、載置面150を効率良く振動させることができる。しかも、キャップ63を介して積層型圧電素子61を載置面150に接触させるので、積層型圧電素子61の破損も防止できる。また、携帯電話機10を横置きに立てて、圧電振動部60のキャップ63を載置面150に接触させると、キャップ63に携帯電話機10の重量が荷重としてかかるので、キャップ63を載置面150に確実に接触させて、圧電振動部60の伸縮振動を載置面150に効率良く伝達することができる。その結果、携帯電話機10は、載置面150から良好な音を発生させることができる。
Since the sound generator according to the present embodiment uses a piezoelectric element as a vibration source, the number of parts can be reduced compared to a conventional vibration generator having a dynamic speaker structure, and the number of parts can be reduced. Can be configured. Further, the stack type stacked
また、本実施の形態に係る音発生器によると、携帯電話機10が下面20aを下方にして机等の水平な載置面150上に載置されると、携帯電話機10の下面20aが、重心Gを通り載置面150に垂直をなす線と交差する。これにより、携帯電話機10を傾けた状態でも、スタンドを使用せずに携帯電話機10を自立させることができる。そのため、携帯電話機10を自立させるために、キックスタンドを跳ね上げる等の操作が不要となる。また、携帯電話機10を自立させることができるため、携帯電話機10の荷重を、キックスタンド等で支持することなく効率的に圧電振動部60にかけることができるため、圧電素子61の振動を載置面150に効率良く伝えることができる。また、携帯電話機10の重心Gが下面20aと上面20bとの中間位置より下面20a側に位置することにより、安定して携帯電話機10を自立させることができる。特に、下面20a側の厚みが上面20b側の厚みよりも厚いため、重心Gは下面20a側に位置しやすくなる。更に、上述のように厚みを持たせた下面20a側に重心Gを位置させることにより、ユーザが携帯電話機10を保持して使用するときに、下面20a側が保持部(グリップ)となり、ユーザは携帯電話機10を保持しやすくなる。その結果、ユーザは、安定して携帯電話機10を保持しながら、操作することができる。
Further, according to the sound generator according to the present embodiment, when the
また、携帯電話機10が電池80を複数備える場合には、電池80が単数の場合と比較して重量が増すため、携帯電話機10から圧電振動部60に対してより強く圧力をかけることができる。その結果、圧電素子61の振動を載置面150に効率良く伝えることができ、発生する音の音質を向上させることができる。
Further, when the
また、本実施の形態に係る音発生器は、主として積層型圧電素子の振動を直接的に載置面に伝達させることができるため、積層型圧電素子の振動を他の弾性体に伝える場合と異なり、音を発生させる際に他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数に依存することがない。なお、他の弾性体が振動可能な高周波側の限界周波数は、他の弾性体が圧電素子により変形させられてから再度変形可能な状態に戻るまでの時間のうち最も短い時間の逆数となる。このことを考慮すると、本実施の形態に係る音発生器の錘は、圧電素子の変形により湾曲変形をしない程度の剛性(曲げ強度)を有するものであるとよい。 In addition, since the sound generator according to the present embodiment can mainly transmit the vibration of the multilayer piezoelectric element directly to the mounting surface, the vibration of the multilayer piezoelectric element is transmitted to another elastic body. In contrast, when generating sound, it does not depend on the limit frequency on the high frequency side where other elastic bodies can vibrate. The limit frequency on the high frequency side where the other elastic body can vibrate is the reciprocal of the shortest of the times from when the other elastic body is deformed by the piezoelectric element until it returns to the deformable state. In consideration of this, the weight of the sound generator according to the present embodiment may have rigidity (bending strength) that does not cause bending deformation due to deformation of the piezoelectric element.
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、圧電振動部60を保持部100に対して固定する構造は、図6に示すものに限られない。図12(a)〜(c)に示すように、圧電振動部60を保持部100に保持してもよい。図12(a)に示す保持部100は、下面20aに開口する幅広のスリット101aと、該スリット101aに連続する幅狭のスリット101bとを有する。積層型圧電素子61は、一端部が幅狭のスリット101bに配置されて側面が接着剤102を介してスリット101bに固定される。また、幅広のスリット101aには、積層型圧電素子61との隙間に、積層型圧電素子61の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤103が充填される。このように圧電振動部60を保持部100に保持すれば、Oリング等の防水パッキンを用いることなく、携帯電話機10をより確実に防水することができる。また、積層型圧電素子61の下面20aから突出する部分に絶縁性のキャップを被せることにより、積層型圧電素子61の絶縁も確実に行うことができる。
In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible. For example, the structure for fixing the piezoelectric vibrating
図12(b)に示す保持部100は、下面20aに向けて拡開するテーパ状スリット101cと、該テーパ状スリット101cに連続する幅狭のスリット101dとを有する。積層型圧電素子61は、一端部が幅狭のスリット101dに配置されて側面が接着剤102を介してスリット101dに固定される。また、テーパ状スリット101cには、積層型圧電素子61との隙間に、積層型圧電素子61の伸縮動作の妨げとならないシリコーンゴムやゲル等の充填剤103が充填される。このように構成すれば、図12(a)の保持部100と同様の効果が得られる他、テーパ状スリット101cを有しているので、積層型圧電素子61の保持部100への組み付けが容易にできる利点がある。
The holding
図12(c)に示す保持部100は、上記実施の形態と同様に、一様な幅のスリット101を有するが、積層型圧電素子61は、一端部側の端面が接着剤102を介してスリット101に固定されている。また、スリット101内で積層型圧電素子61の適宜の箇所には、Oリング62が配置されている。このような積層型圧電素子61の保持態様は、特に、積層型圧電素子61が、図5に示したように、リード線の接続部が側面電極に形成されている場合に、リード線の引き回し等の点で有利となる。
The holding
また、上記実施の形態や図12(a)〜(c)の変形例において、圧電振動部60は、キャップ63を省略し、積層型圧電素子61の先端面を直接、あるいは絶縁部材等からなる振動伝達部材を介して載置面に接触させてもよい。また、圧電素子は、上述したスタックタイプの積層型圧電素子に限らず、ユニモルフ、バイモルフあるいは積層型バイモルフ素子を用いてもよい。図13は、バイモルフを用いた場合の要部の概略構成を示す図である。バイモルフ65は、長尺の矩形状をなし、筺体20の下面20aに一方の表面65aが露出して長尺の両端部が保持部100に保持される。保持部100は、バイモルフ65を保持する開口部101eを有し、開口部101eのバイモルフ65の裏面65b側の内面が湾曲して形成される。かかる構成によれば、バイモルフ65が載置面に接触するように筺体20を載置面に載置して、バイモルフ65を再生音信号により駆動すると、バイモルフ65が屈曲(湾曲)振動する。これにより、バイモルフ65の振動が載置面に伝達されて、載置面が振動スピーカとして機能して載置面から再生音が発生する。なお、バイモルフ65の表面65aには、ポリウレタン等の被覆層が形成されていてもよい。
Further, in the above embodiment and the modified examples of FIGS. 12A to 12C, the
更に、図8において、信号処理回路121と昇圧回路122との間に、LPF123と同様の特性を有するLPFを設けてもよい。また、図8において、LPF123の機能を信号処理回路121のイコライザ等に持たせて、LPF123を省略してもよい。
Further, in FIG. 8, an LPF having the same characteristics as the
また、上記の実施形態では、圧電振動部60が筺体20の下面20aに配置され下面20aから突出する例を示したが、本発明はこれに限定されない。筺体20の寸法及び圧電振動部60の寸法によっては、圧電振動部60は、例えば、バッテリリッド21から突出していてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
更に、圧電振動部60及び電池80の配置は、図3で示したものに限られない。図14(a)及び(b)は、携帯電話機における圧電振動部及び電池の配置の変形例の概略構成を示すバッテリリッドを除いた後面図である。例えば、携帯電話機10は、図14(a)に示すように、内部に1つの電池80を備え、下面20a側の一方の側面付近に圧電振動部60が設けられるように構成されていてもよい。また、携帯電話機10は、図14(b)に示すように、下面20a側の中央に圧電振動部60が設けられ、圧電振動部60に干渉しない形状の1つの電池80を備えていてもよい。また、携帯電話機10は、例えば内部に電池ホルダを備え、ユーザが電池ホルダに乾電池を設置して使用するように構成されていてもよい。
Furthermore, the arrangement of the piezoelectric vibrating
また、上記実施の形態では、音発生器を携帯電話機10に搭載して、携帯電話機10を錘として機能させたが、錘はこれに限られない。例えば、携帯型ミュージックプレイヤ、据え置き型テレビ、テレビ会議システム、ノートパソコン、目覚まし時計、フォトフレーム等の多岐にわたる任意の電子機器を錘として、これらの電子機器に音発生器を搭載することもできる。
Moreover, in the said embodiment, although the sound generator was mounted in the
10 携帯電話機
20 筺体
20a 下面
20b 上面
21 バッテリリッド
30 パネル
40 入力部
50 表示部
60 圧電振動部
61 積層型圧電素子(圧電素子)
62 Oリング
63 キャップ
70 弾性部材
80 電池
90 傾斜部
100 保持部
101 スリット
102 接着剤
103 充填剤
110 無線通信部
120 圧電素子駆動部
121 信号処理回路
122 昇圧回路
123 ローパスフィルタ(LPF)
130 制御部
150 載置面
DESCRIPTION OF
62 O-
130
Claims (13)
圧電素子を有し、前記筐体の前記側面に配置される圧電振動部と、
該圧電振動部に荷重を与える錘と、を備える音発生器であって、
当該音発生器を水平な載置面に載置すると、
前記側面は、前記載置面と対向するとともに、当該音発生器の重心を通り前記載置面に垂直をなす線と交差し、
前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、音信号に応じて前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形により前記載置面を振動させて該載置面から音を発生させる、
音発生器。 A housing having at least a main surface and a side surface smaller than the main surface ;
Have a piezoelectric element, a piezoelectric vibrating portion disposed on the side surface of the housing,
A sound generator comprising a weight for applying a load to the piezoelectric vibrating portion,
When the sound generator is placed on a horizontal placement surface,
The side is configured to face the placing surface intersects a line perpendicular as the mounting surface of the center of gravity of the sound generator,
In a state where a load from the weight is applied to the piezoelectric vibrating portion, the piezoelectric vibrating portion is deformed in accordance with a sound signal, and the placement surface is vibrated by the deformation of the piezoelectric vibrating portion, thereby Generating sound,
Sound generator.
請求項1に記載の音発生器。The sound generator according to claim 1.
請求項1又は2に記載の音発生器。 The center of gravity of the sound generator is located on the lower surface side from an intermediate position between the lower surface and the upper surface located on the opposite side of the lower surface.
The sound generator according to claim 1 or 2 .
該電池の重心は、前記下面と前記上面との中間位置より下面側に位置する、
請求項3に記載の音発生器。 The housing includes a battery inside,
The center of gravity of the battery is located on the lower surface side from an intermediate position between the lower surface and the upper surface.
The sound generator according to claim 3 .
前記圧電振動部は、該複数の電池間に配置される、
請求項4に記載の音発生器。 A plurality of the batteries,
The piezoelectric vibration unit is disposed between the plurality of batteries.
The sound generator according to claim 4 .
当該音発生器を前記載置面に載置すると、前記表示部が斜め上を向いている、
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の音発生器。 The housing includes a display unit,
When the sound generator is placed on the placement surface, the display unit is directed obliquely upward,
The sound generator according to any one of claims 1 to 5 .
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の音発生器。 The thickness of the lower surface is thicker than the thickness of the upper surface located on the opposite side of the lower surface,
The sound generator according to any one of claims 1 to 6 .
請求項1乃至請求項7に記載の音発生器。 In the case, the first region on the lower surface side has a predetermined thickness, and the second region on the upper surface side opposite to the lower surface has a thickness smaller than the predetermined thickness.
The sound generator according to claim 1 .
圧電素子を有し、前記筐体の下面に配置される圧電振動部と、A piezoelectric vibration part having a piezoelectric element and disposed on the lower surface of the housing;
前記筐体の下面に配置され、当該筐体を支持する支持部材と、A support member disposed on the lower surface of the housing and supporting the housing;
該圧電振動部に荷重を与える錘と、を備える音発生器であって、A sound generator comprising a weight for applying a load to the piezoelectric vibrating portion,
当該音発生器を水平な載置面に載置すると、When the sound generator is placed on a horizontal placement surface,
前記下面は、前記載置面と対向するとともに、当該音発生器の重心を通り前記載置面に垂直をなす線と交差し、The lower surface faces the mounting surface and intersects with a line passing through the center of gravity of the sound generator and perpendicular to the mounting surface.
前記圧電振動部は、前記支持部材よりも、前記線に近い位置に配置され、The piezoelectric vibration unit is disposed closer to the line than the support member,
前記圧電振動部に前記錘からの荷重が与えられた状態で、音信号に応じて前記圧電振動部が変形し、該圧電振動部の変形により前記載置面を振動させて該載置面から音を発生させる、In a state where a load from the weight is applied to the piezoelectric vibrating portion, the piezoelectric vibrating portion is deformed in accordance with a sound signal, and the placement surface is vibrated by the deformation of the piezoelectric vibrating portion, thereby Generating sound,
音発生器。Sound generator.
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