JPWO2012011257A1 - 発振装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

発振装置（１００）では、振動子支持機構（１２０）で支持されている複数の圧電振動子（１１１〜１１３）が高指向性音波を個々に出力する。複数の圧電振動子（１１１〜１１３）は、弾性部材と圧電体の積層体を振動子支持機構（１２０）で区分することにより、形成されている。複数の圧電振動子をマトリクス状に配列する必要がないので、装置全体を小型化することができる。少なくとも一つの圧電振動子が出力した音波を偏向する音声偏向手段をさらに有していてもよい。

Description

本発明は、圧電素子を備えた発振装置に関し、特に、振動部材に圧電素子が装着されている発振装置、この発振装置を有する電子機器、に関する。
近年、携帯電話機やノート型コンピュータなどの携帯型の電子機器の需要が拡大している。このような電子機器では、テレビ電話や動画再生、ハンズフリー電話などの音響機能を商品価値とした薄型の携帯端末の開発が進められている。このような開発の中、音響部品である電気音響変換器（スピーカ装置）に対して、高音質でかつ小型・薄型化への要求が高まっている。
現在、携帯電話機等の電子機器には、電気音響変換器として動電型電気音響変換器が利用されている。この動電型電気音響変換器は、永久磁石とボイスコイルと振動膜から構成されている。
しかし、動電型電気音響変換器は、その動作原理および構造から、薄型化には限界がある。一方、特許文献１、２には、圧電素子を電気音響変換器として使用することが記載されている。
また、圧電素子を用いた発振装置の他の例としては、スピーカ装置のほか、圧電素子から発振された音波を用いて対象物までの距離などを検出する音波センサ（特許文献３）など、種々の電子機器や発振装置が知られている(特許文献４)。
再表２００７−０２６７３６号公報 再表２００７−０８３４９７号公報 特開平０３−２７０２８２号公報 特開平０４−０７４０９９号公報
圧電素子を用いた発振装置は、圧電素子の圧電効果を利用して振動振幅を発生させるものである。圧電素子を用いた発振装置は、上記した動電型の電気音響変換器に対して薄型化に優位である。しかしながら、発振装置は出力する音声が高指向性であるため、一方の方向しか音声を出力することができない。
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、複数の方向に高指向性の音波を出力することができる発振装置、及び電子機器を提供するものである。
本発明の発振装置は、それぞれが音波を出力する複数の圧電振動子と、前記複数の圧電振動子を、音波の出力方向が互いに異なるように支持する振動子支持機構と、
を有する。
本発明の第一の電子機器は、上記した発振装置と、前記発振装置に低周波の可聴域音を超音波に変調した高指向性音波を出力させる発振駆動手段と、を有する。
本発明の第二の電子機器は、上記した発振装置と、前記発振装置を駆動して超音波を出力させる発振駆動手段と、測定対象物で反射された前記超音波を検知する超音波検知手段と、超音波検知手段により検知された前記超音波に基づいて、前記測定対象物までの距離を算出する距離算出手段と、を有する。
本発明の発振装置によれば、高指向性の音波を複数方向に出力することができる。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本発明の実施の第一の形態の発振装置である電気音響変換器の構造を示す模式的な縦断正面図である。 一変形例の発振装置である電気音響変換器の構造を示す模式的な縦断正面図である。 他の変形例の発振装置である電気音響変換器の構造を示す模式的な縦断正面図である。 さらに他の変形例の発振装置である電気音響変換器の構造を示す模式的な縦断正面図である。
本発明の実施の第一の形態に関して図１を参照して説明する。本実施の形態の発振装置である電気音響変換器１００は、図１に示すように、高指向性音波を各々出力する複数の圧電振動子１１１〜１１３と、複数の圧電振動子１１１〜１１３を、音波の出力方向が互いに異なるように支持する振動子支持機構１２０と、を有する。
この電気音響変換器１００において、複数の圧電振動子１１１〜１１３は、低周波の可聴域音を超音波で変調した高指向性音波を出力する。振動子支持機構１２０は、複数の圧電振動子１１１〜１１３を、焦点位置が互いに相違するように支持する。ここで焦点位置は、高指向性音波が可聴域音波に復調される位置である。
さらに、本実施の形態の電気音響変換器１００では、一個の圧電体１１４と一個の弾性部材１１５との積層体が形成されており、振動子支持機構１２０は、この積層体を部分的に拘束することにより、複数の圧電振動子１１１〜１１３に区分している。
より具体的には、本実施の形態の電気音響変換器１００では、弾性部材１１５と圧電体１１４との積層体は、長手方向に四個の振動子支持機構１２０によって支持されている。振動子支持機構１２０のうち２つは、積層体の両端を支持している。このため、積層体は、振動子支持機構１２０によって三個の圧電振動子１１１〜１１３に分割されている。
本実施の形態では、これら三個の圧電振動子１１１〜１１３は、同一の全長に形成されている。振動子支持機構１２０は、圧電体１１４の表面を拘束している。
積層体の両端を支持している二個の振動子支持機構１２０は、残りの二個の振動子支持機構１２０より高く形成されている。このため、三個の圧電振動子１１１〜１１３は、中央の一個の表面が水平に位置しており、両側の二個は表面が相対するように傾斜している。
本実施の形態の電気音響変換器１００は、ボックス状の本体ハウジング１３０を有しており、その内側の底面に複数の振動子支持機構１２０が固定されている。本体ハウジング１３０の上面には、３つの音孔１３１が形成されている。３つの音孔１３１は、三個の圧電振動子１１１〜１１３に対応しおり、圧電振動子１１１〜１１３が出力した３つの高指向性音波を個別に通過させる。本体ハウジング１３０は固定端の役割を果たす。本体ハウジング１３０は、弾性部材１１５に対して高い剛性の材料、例えば、ステンレスや真鍮などによって形成されている。
圧電体１１４は、圧電層の上下両面に上部電極層及び下部電極層が個々に形成されている(図示せず)。上部電極層及び下部電極層には、リード線を介して発振駆動手段１４０が接続されている。発振駆動手段１４０から上部電極層及び下部電極層に電圧が印加されることにより、圧電体１１４は可聴領域の音波や超音波を出力する。
本実施の形態の圧電体１１４を構成する材料は、圧電効果を有する材料であれば、無機材料、有機材料ともに特に限定されない。この材料は、例えば、電気機械変換効率が高い材料、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ：lead Zirco-titanate）や、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などである。
また、圧電体１１４の圧電層の厚みは、特に限定されないが、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。例えば、圧電体１１４として脆性材料であるセラミック材料であり厚み１０μｍ未満の薄膜を使用した場合、取り扱い時に機械強度の弱さから、圧電体１１４に欠けや破損などが生じる可能性があるため、圧電体１１４の取り扱いが困難となる。
また、圧電体１１４として厚みが５００μｍを超えるセラミックを使用した場合は電気エネルギから機械エネルギに変換する変換効率が著しく低下し、電気音響変換器１００として十分な性能が得られない。
一般的に、電気信号の入力により電歪効果を発生させる圧電セラミックにおいては、その変換効率は電界強度に依存する。この電界強度は（入力電圧）／（分極方向に対する厚み）で表されることから、厚みの増加は必然的に変換効率の低下を招いてしまう。
本実施の形態の圧電体１１４には、電界を発生させるために前述のように主面に上部電極層及び下部電極層が形成されている。上部電極層及び下部電極層は、電気伝導性を有する材料であれば特に限定されないが、銀や銀／パラジウムを使用することが好ましい。銀は低抵抗な汎用的な電極層として使用されており、製造プロセスやコストなどに利点がある。
また、銀／パラジウムは耐酸化に優れた低抵抗材料であるため、信頼性の観点から利点がある。また、上部／下部電極層の厚みについては、特に限定されないが、その厚みが１μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましい。
例えば、上部電極層及び下部電極層の厚み１μｍ未満では、膜厚が薄いため、均一に成形できず、変換効率が低下する可能性がある。なお、薄膜状の上部電極層及び下部電極層を形成する技術として、導電体をペースト状にして塗布する方法もある。
しかし、圧電体１１４がセラミックのような多結晶である場合、圧電体１１４の表面状態が梨地面であるため、塗布時の濡れ状態が悪くなり、電極層がある程度の厚みがないと電極層を均一に形成できない。
一方、上部電極層及び下部電極層の膜厚が１００μｍを超える場合は、製造上は特に問題はないが、上部電極層及び下部電極層が圧電層である圧電セラミック材料に対して拘束面となり、エネルギ変換効率を低下させてしまう。
本実施の形態の電気音響変換器１００の圧電体１１４は、その片側の主面が弾性部材１１５によって拘束されている。また、同時に弾性部材１１５は、圧電体１１４の基本共振周波数を調整する機能を持つ。機械的な圧電振動子１１１〜１１３の基本共振周波数ｆは、以下の式で示されるように、負荷重量と、コンプライアンスに依存する。
[数１]
ｆ＝１／(２πＬ√(ｍＣ))
なお、"ｍ"は質量、"Ｃ"はコンプライアンス、である。
コンプライアンスは圧電振動子１１１〜１１３の機械剛性であるため、圧電体１１４の剛性を制御することで基本共振周波数を制御できる。
例えば、弾性率の高い材料を選択したり、弾性部材１１５の厚みを低減することで、基本共振周波数を低域にシフトさせることが可能となる。この一方で、弾性率の高い材料を選択することや、弾性部材１１５の厚みを増加させることで基本共振周波数を高域にシフトさせることができる。
従来は、圧電体１１４の形状や材質により基本共振周波数を制御していたところから設計上の制約やコスト、信頼性に問題があった。これに対し、本実施形態では、構成部材である弾性部材１１５を変更することにより、基本共振周波数を容易に所望の値に調整できる。
なお、弾性部材１１５を構成する材料は、金属や樹脂など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であれば特に限定されないが、加工性やコストの観点からリン青銅やステンレスなどの汎用材料が好適である。
また、弾性部材１１５の厚みについては、５μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。弾性部材１１５の厚みが５μｍ未満の場合、機械強度が弱く、拘束部材として機能を損なう可能性がある。また、弾性部材１１５の加工精度の低下により、製造ロット間で圧電体１１４の機械振動特性の誤差が生じてしまう。
また、弾性部材１１５の厚みが１０００μｍを超える場合は、剛性増による圧電体１１４への拘束が強まり、振動変位量の減衰を生じさせてしまう問題点がある。また、本実施の形態の弾性部材１１５は、材料の剛性を示す指標である縦弾性係数が、１ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下であることが好ましい。上述のように、弾性部材１１５の剛性が過度に低い場合や、過度に高い場合は、機械振動子として特性や信頼性を損なう可能性がある。
振動子支持機構１２０は、材質は特に限定されないが、弾性部材１１５や圧電体１１４に比べ高い剛性を持つ材料が好ましい。例えば、振動子支持機構１２０は、真鍮などにより形成される。また、本体ハウジング１３０と同一の材料であってもよいし、本体ハウジング１３０と一体となっていても構わない。
次に、本実施の形態の電気音響変換器１００の動作原理を説明する。本実施の形態の電気音響変換器１００は、複数の圧電振動子１１１〜１１３から高指向性音波を発生させる。
本発明の電気音響変換器１００は、振動子支持機構１２０で区分された複数の圧電振動子１１１〜１１３からなり、これら複数の圧電振動子１１１〜１１３は、弾性部材１１５および圧電体１１４で構成されており、かつ、両端が振動子支持機構１２０で固定されている。
複数の圧電振動子１１１〜１１３は、可聴音を変調した超音波（例えば、２０ｋＨｚ以下の周波数帯域）を発振する。この変調された超音波は、空気中で可聴音に復調される。ここで超音波は変調波の輸送体であり、その周波数は、例えば、１００ＫＨｚである。
複数の圧電振動子１１１〜１１３は、例えば、ＡＭ変調やＤＳＢ(Double Sideband modulation)変調、ＳＳＢ(Single-Sideband modulation)変調、ＦＭ(Frequency Modulation)変調をかけた超音波を空気中に放射する。すると、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。
非線形特性の一例としては、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現象が挙げられる。
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。低周波数帯域での音波の振幅は非線形でありながら、振幅差が非常に小さく、通常、線形理論の現象として取り扱っている。これに対して、超音波では非線形性が容易に観察でき、空気中に放射した場合、非線形性に伴う高調波が顕著に発生する。
音波は空気中で分子集団が濃淡に混在する疎密状態であり、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する。これにより、衝撃波が生じて可聴音が発生する。
圧電体１１４は機械品質係数Ｑ（以下、機械Ｑと称す）が高い。このため、圧電振動子１１１〜１１３では、基本共振周波数近傍にエネルギが集中し、共振周波数近傍で出力は大きい。しかし、それ以外の帯域では、圧電振動子１１１〜１１３の出力は著しく減衰する。
ただし、圧電振動子１１１〜１１３は、単一の周波数で音波を発振する。このため、圧電体１１４の機械Ｑが高いほど、圧電振動子１１１〜１１３が出力する音波の音圧レベルは高くなる。従って、圧電振動子１１１〜１１３を使用すると、電気機械変換効率が高くなる。
なお、図示されるように、本実施の形態において、複数の圧電振動子１１１〜１１３は、互いに相違する方向に高指向性音波を出力する。これら複数の高指向性音波は本体ハウジング１３０の内部で交差しているが、可聴域音波に復調される焦点位置では交差しない。
このため、交差の干渉により意図せず復調されることがなく、所望の位置で超音波を可聴域音波に復調することができる。本実施の形態の電気音響変換器１００は、所望の位置で可聴域音波に復調される高指向性音波を、複数の方向に出力することができる。また、複数の圧電振動子をマトリクス状に配列した既存のパラメトリックスピーカよりも、広範囲に高指向性音声を出力することができる。
さらに、本実施の形態の電気音響変換器１００では、電気音響変換器１００の製造時に振動子支持機構１２０の位置を調節することにより、複数の圧電振動子１１１〜１１３の面積を変えて、圧電振動子１１１〜１１３それぞれの基本共振周波数を調整することもできる。
このため、複数の圧電振動子１１１〜１１３の各々に、容易に所望の基本共振周波数を付与することができる。そして、互いに異なる基本共振周波数を持つ圧電振動子１１１〜１１３を同時に駆動させることで、音圧レベルが低い帯域を互いに補完しあうことができる。
なお、本実施の形態の電気音響変換器１００では、複数の圧電振動子１１１〜１１３が出力する高指向性音波が交差する。この交差による干渉を利用することにより、復調される可聴域音波を増幅したり低減することもできる。また、可聴域音波が復調される位置を変動させることもできる。
また、超音波を利用した可聴音再生においても、複数の圧電振動子１１１〜１１３から音波を発生させるため、立体音響を実現することができる。
しかも、本実施の形態の電気音響変換器１００では、一枚の圧電体１１４と一枚の弾性部材１１５とを一体に接合した積層体を、複数の振動子支持機構１２０で拘束することで複数の圧電振動子１１１〜１１３を形成している。このため、圧電振動子１１１〜１１３の構造は簡単であり、生産性が高い。また、複数の圧電振動子１１１〜１１３の周波数特性を均等にすることが容易である。
本実施形態の電気音響変換器１００は、電子機器（例えば、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、小型ゲーム機器など）の音源としても利用可能である。この場合、電気音響変換器１００の大型化を抑制することができ、音響特性が向上する。電気音響変換器１００は、例えば携帯型の電子機器である。
なお、本発明は上記の実施の形態および実施例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各種の変形を行うことができる。例えば、上記形態の電気音響変換器１００では、複数の圧電振動子１１１〜１１３が同一サイズに区分されていることを想定した。しかし、このような複数の圧電振動子１１１〜１１３のサイズが相違していてもよい(図示せず)。
また、上記形態では方向が相違する複数の圧電振動子１１１〜１１３を有することを例示した。しかし、このような方向が相違する複数の圧電振動子の各々をマトリクスアレイからなるパラメトリックスピーカで形成し、その高指向性音波の出力方向を偏向してもよい(図示せず)。
また、上記形態の電気音響変換器１００では、複数の圧電振動子１１１〜１１３が複数の振動子支持機構１２０で固定されており、固定された複数の方向に高指向性音波が出力されることを例示した。
しかし、図２に発振装置として例示する電気音響変換器２００のように、複数の圧電振動子１１１〜１１３を振動子支持機構２１０(音声偏向手段)で支持してもよい。振動子支持機構２１０は、上下方向に伸縮自在であり、例えば圧電素子などからなる。この場合、複数の圧電振動子１１１〜１１３の偏向方向を変えることができる。
この電気音響変換器２００では、三個の圧電振動子１１１〜１１３の方向と、四個の振動子支持機構２１０の伸縮状態との関連を示すデータが、発振駆動手段１４０に記憶されている。圧電振動子１１１〜１１３を偏向するときには、その登録データに基づいて、四個の振動子支持機構２１０の少なくとも一個が伸縮される。この電気音響変換器２００では、上述のように複数の圧電振動子１１１〜１１３の方向を変えることができるので、出力される高指向性音波の方向を変えることができる。
また、図３に発振装置として例示する電気音響変換器３００のように、音声偏向手段として、例えば、音声反射部材３１０と、音声反射部材３１０を偏向する反射可変機構３２０と、を有してもよい。音声反射部材３１０は、両側の圧電振動子１１１，１１３から出力される高指向性音波を反射する。
このような反射可変機構３２０は、例えば支持支柱３２１及び圧電素子３２２を有している。支持支柱３２１は、本体ハウジングの上面に取り付けられている。圧電素子３２２は、支持支柱３２１の上端とその下とに、横方向に伸縮可能に取り付けられている。音声反射部材３１０は、圧電素子３２２の開放端に取り付けられている。
この電気音響変換器３００では、上述のように複数の圧電振動子１１１〜１１３から出力された高指向性音波を反射する音声反射部材３１０の方向を変えることができるので、反射される高指向性音波の方向を変えることができる。
なお、当然ながら、上述のような音声反射部材３１０と反射可変機構３２０とは、高指向性音波が入射される位置に配置されていればよく、例えば、本体ハウジング１３０の内部に配置されていてもよい(図示せず)。
さらに、図４に発振装置として例示する電気音響変換器４００のように、音声偏向手段として、音声透過部材４１０を有していても良い。音声透過部材４１０は、複数の圧電振動子１１１〜１１３それぞれに対して設けられている。音声透過部材４１０は、圧電振動子１１１〜１１３から出力される高指向性音波を通過させる。音声透過部材４１０の向きは、通過可変機構によって調整される。
例えば、音声通過部材４１０は、円筒状であり、本体ハウジング１３０の天板に回転自在に軸支されている。円筒の中空部分は音孔４１１であり、テーパ状になっている。通過可変機構は、ソレノイドやステッピングモータなどからなり、音声通過部材４１０を回動させる。
この電気音響変換器４００では、高指向性音波の出力方向と音声通過部材４１０の回動角度との関連を示すデータが発振駆動手段１４０に登録されている。高指向性音波の出力方向を変更するときには、その登録データに基づいて三個の音声通過部材４１０の少なくとも一個が回動される。
この電気音響変換器４００では、音声通過部材４１０の方向を変えることができるので、その音孔４１１を通過する高指向性音波の方向を変えることができる。
しかも、音声通過部材４１０の音孔４１１は入射方向が拡開したテーパ状に形成されている。このため、上述のように音声通過部材４１０を回動させても高指向性音波を音孔に入射させることができる。
さらに、上記形態では圧電体１１４の上面と下面との全域に一様に電極層が形成されていることを例示した。しかし、複数の圧電振動子１１１〜１１３ごとに個別に電極層が形成されていてもよい(図示せず)。
また、上記形態では一個の圧電体１１４と一個の弾性部材１１５の積層体が振動子支持機構１２０で拘束されることにより、複数の圧電振動子１１１〜１１３が形成されていることを例示した。しかし、最初から個別に形成されている圧電振動子が振動子支持機構で支持されていてもよい(図示せず)。
さらに、上記形態では三個の圧電振動子１１１〜１１３が凹状に配置されていることを例示した。しかし、複数の圧電振動子１１１〜１１３が凸状に配置されていてもよく、その圧電振動子の個数も二個でも四個以上でもよい(図示せず)。
また、上記形態では、発振装置として電気音響変換器１００等を例示した。このような電気音響変換器１００等は、例えば、電気機器である携帯電話機に搭載することができる。
さらに、電子機器として、発振装置であり超音波を発振する電気音響変換器１００等と、この電気音響変換器１００等を駆動する発振駆動部と、測定対象物で反射した超音波を検知する超音波検知部と、超音波検知部の検出結果から測定対象物までの距離を算出する距離算出部と、を有するソナー(図示せず)なども実施可能である。
なお、当然ながら、上述した複数の実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
この出願は、２０１０年７月２３日に出願された日本出願特願２０１０−１６６５５０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (10)

  1. それぞれが音波を出力する複数の圧電振動子と、
    前記複数の圧電振動子を、音波の出力方向が互いに異なるように支持する振動子支持機構と、
    を有する発振装置。
  2. 圧電体と弾性部材によって積層体が形成されており、
    前記振動子支持機構は、前記積層体を前記複数の圧電振動子に区分している請求項１に記載の発振装置。
  3. 少なくとも一つの前記圧電振動子が出力した音波を偏向する音声偏向手段をさらに有する請求項１または２に記載の発振装置。
  4. 前記音声偏向手段は、変更すべき音波を反射する少なくとも一個の音声反射手段と、前記音声反射手段の向きを変える反射可変手段と、を有する請求項３に記載の発振装置。
  5. 前記音声偏向手段は、変更すべき音波を通過させる少なくとも一個の音声通過手段と、前記音声通過手段の向きを変える通過可変手段と、を有する請求項３に記載の発振装置。
  6. 前記音声偏向手段は、複数の前記圧電振動子の少なくとも一つの向きを変える音波変更手段を有する請求項１または２に記載の発振装置。
  7. 複数の前記圧電振動子は、低周波の可聴域音を超音波に変調した高指向性音波を出力し、
    前記振動子支持機構は、前記高指向性音波が前記可聴域音波に復調される位置が相違するように複数の前記圧電振動子を支持する請求項１ないし６の何れか一項に記載の発振装置。
  8. 複数の前記圧電振動子は、超音波からなる高指向性音波を出力し、
    前記振動子支持機構は、前記高指向性音波が反射される位置が互いに相違するように複数の前記圧電振動子を支持する請求項１ないし６の何れか一項に記載の発振装置。
  9. 請求項１ないし８の何れか一項に記載の発振装置と、
    前記発振装置に低周波の可聴域音を超音波に変調した高指向性音波を出力させる発振駆動手段と、
    を有する電子機器。
  10. 請求項１ないし８の何れか一項に記載の発振装置と、
    前記発振装置を駆動して超音波を出力させる発振駆動手段と、
    測定対象物で反射された前記超音波を検知する超音波検知手段と、
    超音波検知手段により検知された前記超音波に基づいて、前記測定対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
    を有する電子機器。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5803917B2 (ja) * 2010-07-23 2015-11-04 日本電気株式会社 発振装置および電子機器
WO2013114498A1 (ja) * 2012-02-02 2013-08-08 Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 電気音響変換器及び電子機器
EP2908552A4 (en) * 2012-10-15 2016-06-08 Nec Corp ELECTRIC ACOUSTIC CONVERTER, MANUFACTURING METHOD AND ELECTRONIC DEVICE THEREFOR
KR102335774B1 (ko) * 2017-09-01 2021-12-06 삼성전자주식회사 다중 공진기 어레이를 포함하는 소리 방향 탐지 센서
CN112769989B (zh) * 2021-01-05 2023-04-28 深圳市锐尔觅移动通信有限公司 发声装置及电子设备

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964013A (en) * 1974-10-22 1976-06-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Cavitating parametric underwater acoustic source
US4063214A (en) * 1975-12-15 1977-12-13 Sperry Rand Corporation Lens transducer for use in marine sonar doppler apparatus
JPS61264995A (ja) * 1985-05-20 1986-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd パラメトリツクスピ−カ
JPS61253996A (ja) * 1985-05-02 1986-11-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd パラメトリツクスピ−カ
WO1986001670A1 (en) 1984-08-28 1986-03-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Directional speaker system
JPH03270282A (ja) 1990-03-20 1991-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複合圧電体
JPH0474099A (ja) 1990-07-14 1992-03-09 Matsushita Electric Works Ltd 電気音響変換装置
JP3106639B2 (ja) 1991-10-25 2000-11-06 宇部興産株式会社 圧電素子及びその製造方法
JPH05281975A (ja) * 1992-03-10 1993-10-29 Rohm Co Ltd 圧電発音体
WO1995032602A1 (fr) 1994-05-20 1995-11-30 Shinsei Corporation Dispositif de generation de son
JP3722827B2 (ja) 2003-04-28 2005-11-30 松下電器産業株式会社 超音波センサ
JP2007026736A (ja) 2005-07-13 2007-02-01 Hitachi Cable Ltd 耐屈曲ケーブル
US20090096326A1 (en) 2005-08-31 2009-04-16 Nec Corporation Piezoelectric actuator, acoustic component, and electronic device
JP2007083497A (ja) 2005-09-21 2007-04-05 Seiko Epson Corp インクパックトレイ
JP5012512B2 (ja) 2005-12-27 2012-08-29 日本電気株式会社 圧電アクチュエータおよび電子機器
JP2007237831A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd 車外警報装置および車両警報方法
GB2443228B (en) 2006-10-25 2010-02-10 Gary Paul Nicholson Piezo-electric loudspeaker
EP2117437A1 (en) 2007-01-11 2009-11-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Catheter for three-dimensional intracardiac echocardiography and system including the same
WO2010041394A1 (ja) 2008-10-06 2010-04-15 パナソニック株式会社 音響再生装置
JP5488266B2 (ja) * 2010-06-30 2014-05-14 日本電気株式会社 発振装置
EP2590435A4 (en) * 2010-06-30 2016-11-09 Nec Corp VIBRATION DEVICE
JP5803917B2 (ja) * 2010-07-23 2015-11-04 日本電気株式会社 発振装置および電子機器
CN103155590B (zh) * 2010-11-01 2016-05-04 日本电气株式会社 振荡设备和便携设备
CN103181194A (zh) * 2010-11-01 2013-06-26 Nec卡西欧移动通信株式会社 电子设备
WO2012060042A1 (ja) * 2010-11-01 2012-05-10 Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 電子機器
US8824708B2 (en) * 2010-11-01 2014-09-02 Nec Casio Mobile Communications, Ltd. Oscillation device and electronic apparatus
JP5954181B2 (ja) * 2010-12-20 2016-07-20 日本電気株式会社 発振装置および電子機器
CN103262575B (zh) * 2010-12-20 2017-05-31 日本电气株式会社 振荡器设备和电子仪器
US20130257552A1 (en) * 2010-12-20 2013-10-03 Yasuharu Onishi Oscillator device and electronic instrument

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