WO2014091834A1 - 音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents
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Definitions
- the disclosed embodiment relates to a sound generator, a sound generation device, and an electronic apparatus.
- an acoustic generator using a piezoelectric element is known (see, for example, Patent Document 1).
- Such an acoustic generator is configured to vibrate a diaphragm by applying a voltage to a piezoelectric element attached to the diaphragm to vibrate, and to output sound by actively utilizing resonance of the vibration.
- such a sound generator can use a thin film such as a resin film for the diaphragm, it can be configured to be thinner and lighter than a general electromagnetic speaker.
- the thin film when using a thin film for a diaphragm, the thin film is supported in a state in which a uniform tension is applied, for example, by being sandwiched from a thickness direction by a pair of frame members so as to obtain excellent acoustic conversion efficiency. Is required.
- the conventional acoustic generator described above actively uses the resonance of the diaphragm that is uniformly tensioned, and therefore, in the frequency characteristics of the sound pressure, the peak (the portion where the sound pressure is higher than the surroundings) and the dip There is a problem that high quality sound quality is difficult to obtain due to the fact that the sound pressure is lower than the surrounding area.
- One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic apparatus that can obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
- the acoustic generator includes an exciter, a vibrating body, and a support.
- the exciter vibrates upon receiving an electrical signal.
- the vibrator is attached with the exciter, and vibrates with the exciter due to vibration of the exciter.
- the support supports the vibrating body substantially flat.
- the support is provided with at least one hole or groove.
- a sound generation device includes the sound generator described above and a housing that houses the sound generator.
- An electronic apparatus includes the above-described acoustic generator, an electronic circuit connected to the acoustic generator, and a housing that houses the electronic circuit and the acoustic generator. It has a function of generating sound from the sound generator.
- a favorable sound pressure frequency characteristic can be obtained.
- FIG. 1A is a schematic plan view showing a schematic configuration of a basic sound generator.
- 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1A.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of sound pressure.
- FIG. 3A is a schematic plan view showing the configuration of the sound generator according to the embodiment.
- 3B is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 3A.
- FIG. 3C is an enlarged view (part 1) of a corner C1 shown in FIG. 3B.
- FIG. 3D is an enlarged view (part 2) of the corner C1 shown in FIG. 3B.
- FIG. 3E is an enlarged view (part 1) of a corner C2 shown in FIG. 3B.
- FIG. 1A is a schematic plan view showing a schematic configuration of a basic sound generator.
- 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1A.
- FIG. 2 is
- FIG. 3F is an enlarged view (No. 2) of the corner C2 shown in FIG. 3B.
- FIG. 3G is a schematic cross-sectional view showing a modification of the “hole” in the axial direction.
- FIG. 3H (a) is a schematic plan view showing the configuration of an acoustic generator according to another embodiment
- FIG. 3H (b) is a cross-sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 3H (a).
- FIG. 4A is a schematic plan view showing a configuration of an acoustic generator according to a first modification.
- FIG. 4B is a schematic plan view showing the configuration of the sound generator according to the second modification.
- FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of the sound generator according to the third modification.
- FIG. 6A is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device according to the embodiment.
- FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of the electronic device according to the embodiment.
- FIG. 1A is a schematic plan view showing a schematic configuration of the acoustic generator 1 '
- FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1A.
- FIGS. 1A and 1B show a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z-axis having a vertically upward direction as a positive direction and a vertically downward direction as a negative direction. Such an orthogonal coordinate system may also be shown in other drawings used in the following description.
- FIG. 1A the resin layer 7 (described later) is not shown.
- FIG. 1B greatly exaggerates the sound generator 1 ′ in the thickness direction (Z-axis direction).
- the sound generator 1 ′ includes a frame body 2, a diaphragm 3, and a piezoelectric element 5. As shown in FIG. 1A, in the following description, the case where there is one piezoelectric element 5 is illustrated, but the number of piezoelectric elements 5 is not limited.
- the frame body 2 is composed of two frame members having the same shape in a rectangular frame shape, and as a support body that supports the diaphragm 3 with the outer peripheral portion (peripheral portion) of the main surface of the diaphragm 3 sandwiched therebetween. Function.
- the diaphragm 3 has a plate-like shape or a film-like shape, and its outer peripheral portion (peripheral portion) is sandwiched and fixed by the frame body 2 and is uniformly tensioned in the frame of the frame body 2. It is supported in a substantially flat state.
- the vibrating body 3 a is a portion that has a substantially rectangular shape within the frame of the frame body 2.
- the diaphragm 3 can be formed using various materials such as resin and metal.
- the diaphragm 3 can be made of a resin film such as polyethylene or polyimide having a thickness of 10 to 200 ⁇ m.
- the thickness and material of the frame member constituting the frame body 2 are not particularly limited, and can be formed using various materials such as metal and resin.
- a stainless steel member having a thickness of 100 to 5000 ⁇ m can be suitably used as the frame member constituting the frame body 2 because of its excellent mechanical strength and corrosion resistance.
- FIG. 1A shows the frame 2 in which the shape of the inner region is substantially rectangular, but it may be a polygon such as a parallelogram, trapezoid, or regular n-gon. In the present embodiment, as shown in FIG.
- the frame body 2 is formed of two frame members as a laminate, and the outer peripheral portion (peripheral portion) of the diaphragm 3 is sandwiched and supported by the two frame members as an example.
- the frame body 2 may be constituted by a single frame member, and the outer peripheral portion (peripheral portion) of the diaphragm 3 may be bonded and supported to the frame body 2.
- the frame body 2 may be configured by laminating three or more frame members.
- the piezoelectric element 5 is an exciter that is provided on the surface of the vibration plate 3 (vibration body 3a) or the like and excites the vibration plate 3 (vibration body 3a) by oscillating upon application of a voltage. .
- the piezoelectric element 5 includes, for example, a laminate in which piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d made of four ceramic layers and three internal electrode layers 5e are alternately laminated, Surface electrode layers 5f and 5g formed on the upper and lower surfaces of the laminate, and external electrodes 5h and 5j formed on the side surfaces where the internal electrode layer 5e is exposed.
- the lead terminals 6a and 6b are connected to the external electrodes 5h and 5j.
- the piezoelectric element 5 has a plate shape, and the main surface on the upper surface side and the lower surface side has a polygonal shape such as a rectangular shape or a square shape.
- the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d are polarized as shown by arrows in FIG. 1B. In other words, polarization is performed such that the direction of polarization with respect to the direction of the electric field applied at a certain moment is reversed between one side and the other side in the thickness direction (Z-axis direction in the figure).
- the piezoelectric elements 5 When a voltage is applied to the piezoelectric element 5 via the lead terminals 6a and 6b, for example, at a certain moment, the piezoelectric layers 5c and 5d on the side bonded to the diaphragm 3 (vibrating body 3a) contract, The piezoelectric layers 5a and 5b on the upper surface side of the piezoelectric element 5 are deformed so as to extend. Therefore, by applying an AC signal to the piezoelectric element 5, the piezoelectric element 5 can bend and vibrate, and the vibrating plate 3 (the vibrating body 3a) can be bent.
- the main surface of the piezoelectric element 5 is bonded to the main surface of the diaphragm 3 (vibrating body 3a) with an adhesive such as an epoxy resin.
- the materials constituting the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c and 5d have conventionally been lead-free piezoelectric materials such as lead zirconate titanate, Bi layered compounds and tungsten bronze structure compounds.
- the used piezoelectric ceramics can be used.
- various metal materials can be used as the material of the internal electrode layer 5e.
- the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d are contained, the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d and the internal electrode layer 5e Since the stress due to the difference in thermal expansion can be reduced, the piezoelectric element 5 free from stacking faults can be obtained.
- the lead terminals 6a and 6b can be formed using various metal materials. For example, if the lead terminals 6a and 6b are configured using flexible wiring in which a metal foil such as copper or aluminum is sandwiched between resin films, the height of the piezoelectric element 5 can be reduced.
- the sound generator 1 ′ is disposed so as to cover the surfaces of the piezoelectric element 5 and the diaphragm 3 (vibrating body 3a) in the frame 2 and the diaphragm 3 (vibration).
- the resin layer 7 integrated with the body 3a) and the piezoelectric element 5 is further provided.
- the resin layer 7 is preferably formed using, for example, an acrylic resin so that the Young's modulus is about 1 MPa to 1 GPa.
- the moderate damping effect can be induced by embedding the piezoelectric element 5 in the resin layer 7, the resonance phenomenon can be suppressed, and the peak and dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be suppressed small.
- FIG. 1B shows a state in which the resin layer 7 is formed so as to be the same height as the frame 2, but it is sufficient that the piezoelectric element 5 is embedded, for example, the resin layer 7 has a frame. It may be formed to be higher than the height of the body 2.
- the diaphragm 3 (vibrating body 3a), the piezoelectric element 5 and the resin layer 7 are integrated to form a so-called composite vibrating body that vibrates integrally.
- the piezoelectric element 5 a bimorph-type laminated piezoelectric element is taken as an example.
- the piezoelectric element 5 is not limited to this.
- the expanding and contracting piezoelectric element 5 is attached to the diaphragm 3 (vibrating body 3a). It may be a pasted unimorph type.
- the diaphragm 3 (vibrating body 3 a) is supported substantially flat in a state where tension is uniformly applied in the frame of the frame body 2.
- the sound pressure changes rapidly at a specific frequency, and it is difficult to flatten the frequency characteristics of the sound pressure. .
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of sound pressure.
- the diaphragm 3 (vibrating body 3 a) is supported substantially flat in a state where tension is uniformly applied within the frame of the frame body 2.
- the height of the peak P is lowered (see the arrow 201 in the figure), the peak width is widened (see the arrow 202 in the figure), and the peak P or dip (not shown) is reduced. It is effective to take measures to make it smaller.
- the frame body 2 is a support body that supports the vibrating body 3a while applying a uniform tension.
- the frame body 2a is also induced by resonance of the vibrating body 3a.
- the body 2 itself is also vibrating.
- the frame 2 returns a reflected wave to the vibrating body 3a. Therefore, the frame body 2 can be regarded as one of the components of the above-described composite vibration body that vibrates integrally.
- At least one “hole” or “groove” is intentionally provided to the frame 2 as a support, thereby disturbing vibration waves around the “hole” or “groove”.
- the reflected wave returning from the frame body 2 to the vibrating body 3a is disturbed.
- the resonance frequency is made partially ununiform so that the resonance mode degeneracy is solved and dispersed, and the height of the peak P is lowered and the peak width is widened.
- FIG. 3A is a schematic plan view showing the configuration of the sound generator 1 according to the embodiment.
- 3B is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 3A.
- the sound generator 1 includes a “hole” in the frame 2 as a support in addition to the sound generator 1 ′ shown in FIGS. 1A and 1B.
- Such “holes” are provided as holes H1 to H4 at the corners of the frame 2 as shown in FIG. 3A, for example.
- the resonance frequencies can be partially unbalanced, the sound pressure peak P at the resonance point can be varied, and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
- the “hole” is provided at a diagonal position (see the alternate long and short dash line d1 in the drawing), in other words, at a longer distance, like the holes H1 and H4 in FIG. 3A.
- the resonance frequency of the long low-frequency sound pressure can be partially not aligned.
- the sound pressure peak P at the resonance point can also be varied, and the frequency characteristic of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
- 3A illustrates the case where one hole portion H1 to H4 is provided in each of the four corners of the frame 2, but the number of “hole portions” is not limited.
- the “hole” may be a shallow hole such as a so-called depression, or may be a clear hole formed with a predetermined depth.
- the frame body 2 as the support body is composed of two frame members having substantially the same shape arranged so as to sandwich the outer peripheral portion of the diaphragm 3, and when a hole is provided in this, the hole portion shown in FIG. 3B Like H1, it may be formed as a through hole penetrating the two frame members, or may be formed as a non-through hole like the hole H2.
- FIG. 3H a configuration in which a groove J is provided instead of the “hole” may be adopted.
- 3H (a) is a schematic plan view showing the configuration of an acoustic generator according to another embodiment
- FIG. 3H (b) is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 3H (a). .
- the shape of the groove portion J itself is deformed so that the opening portion opens and closes with the bottom portion of the groove portion J as a fulcrum.
- the frequency can be flattened. Furthermore, by arranging a plurality of such groove portions J, the region sandwiched between the groove portions J can be easily deformed and the resonance frequency can be flattened.
- 3C and 3D are enlarged views (No. 1) and (No. 2) of the corner C1 shown in FIG. 3B.
- 3E and 3F are enlarged views (No. 1) and (No. 2) of the corner C2 shown in FIG. 3B.
- FIG. 3G is a schematic cross-sectional view showing a modification of the “hole” in the axial direction.
- 3G is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1A.
- the frame 2 as a support body is composed of two frames 2 having substantially the same shape arranged so as to sandwich the outer periphery of the diaphragm 3, "May be formed as a through-hole penetrating the two frames 2.
- the vibration wave can be disturbed around the hole H1 in both the upper frame member and the lower frame member, and the vibration wave is also formed in the cavity inside the hole H1 in response to the vibration.
- the reflected wave from the body 2 to the vibrating body 3a can be further disturbed.
- the resonance frequencies can be partially unbalanced, the sound pressure peak P at the resonance point can be varied, and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
- the hole H1 is a through hole
- the surrounding frame body 2 is easily deformed. For this reason, when the sound pressure is high, the shape of the through hole itself is deformed by the frame 2 being deformed around the hole H1.
- the resonance frequencies can be made partially ununiform, the sound pressure peak P at the resonance point can be varied, and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
- the diaphragm 3 is affixed on the frame 2, and a part re of the diaphragm 3 is provided in the hole H1.
- a part re of the diaphragm 3 is provided in the hole H1.
- the two frame bodies 2 sandwiching the peripheral edge portion of the diaphragm 3 are provided with a through hole by a drill or the like to form a hole H1, and the diaphragm 3 is provided inside the hole H1.
- the part re can be formed (see the part surrounded by a closed closed line in the figure).
- the resonance frequency can be partially unbalanced. This is because, when a vibration wave propagates through a hole H1 in which a part re of the diaphragm 3 is provided, a part re of the diaphragm 3 is freely deformed by the propagation to attenuate the vibration wave. Because.
- the through-hole is provided in the diaphragm 3 provided in the hole H1 in FIG. 3C, the through-hole does not necessarily have to be provided.
- the hole H1 may be a through hole having a deviation T.
- the range of tolerance is determined by the force applied by the drill or the like. In this case, a deviation T can occur.
- the hole H1 is originally a through hole, and in addition to forming a vibration wave in the cavity inside, the vibration in the cavity is further disturbed by the seam. be able to.
- the resonance frequencies can be partially unbalanced, the sound pressure peak P at the resonance point can be varied, and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
- the vibration concentrates near the hole H1 that is most fixed in the frame 2.
- the vibration concentrates near the hole H1 that is most fixed in the frame 2.
- the frequency characteristic of sound pressure can be flattened.
- the “hole” may be a non-through hole.
- the hole H2 can disturb the vibration wave around it, the reflected wave from the frame body 2 to the vibration body 3a can also be disturbed, and the resonance frequency is partially increased. It can be made not to align. That is, the sound pressure peak P at the resonance point can be varied to obtain a favorable sound pressure frequency characteristic.
- the “hole” is formed as a non-through hole, as shown as holes H2 and H5 in FIG. 3F, for example, the directions of the holes face each other from the main surfaces of the two frames 2. It is good also as forming.
- the frame 2 can be thinned by the holes H2 and H5, the frame 2 can be easily deformed, and the vibration wave is disturbed so that the resonance frequencies are not partially aligned. Can help.
- the bottoms of the holes H2 and H5 may have different shapes.
- the shape of each bottom can be made different.
- FIG. 3F illustrates the case where the holes H2 and H5 are formed so as to face each other. However, even if the holes H2 and H5 do not face each other, it is possible to obtain an effect that the resonance frequencies are not partially aligned. Needless to say.
- the above-mentioned effect is the same effect that is obtained even when a groove is used instead of the hole.
- the propagating vibration wave is likely to be disturbed around the “hole”, and accordingly, the resonance frequencies can be partially not aligned. That is, the sound pressure peak P at the resonance point can be varied to obtain a favorable sound pressure frequency characteristic.
- the axial direction of the “hole” is not limited to this. That is, as shown as holes H6 and H7 in FIG. 3G, the diaphragm 3 may be formed along the plane direction (refer to the XY plane direction in the drawing).
- it may be formed as a through hole like the hole H6, or may be formed as a non-through hole like the hole H7.
- the direction (axial direction) in which the “hole” extends does not have to follow each axis of XYZ in the drawing.
- the direction may be oblique with respect to each axis of XYZ.
- the axial direction itself may change the direction in the middle.
- a groove portion may be used instead of the hole portion.
- FIG. 4A is a schematic plan view showing the configuration of the acoustic generator 1AA according to the first modification
- FIG. 4B is a schematic plan view showing the configuration of the acoustic generator 1AB according to the second modification.
- FIG. 4A is a schematic plan view showing the configuration of the acoustic generator 1AA according to the first modification
- FIG. 4B is a schematic plan view showing the configuration of the acoustic generator 1AB according to the second modification.
- the sound generator 1AA according to the first modification includes a hole H8 in addition to the sound generator 1 according to the above-described embodiment (see FIG. 3A).
- the hole H8 is provided at a portion that is not a corner of the frame 2 as shown in FIG. 4A.
- the hole H8 is provided at a substantially central portion of the frame on the long side of the frame 2, but may be any part that is not a corner of the frame 2.
- the hole H8 the symmetry as a composite vibrator can be reduced. Therefore, it is possible to contribute to making the resonance frequencies partially unbalanced. Therefore, it is possible to vary the sound pressure peak P at the resonance point and to easily obtain good sound pressure frequency characteristics.
- the presence of the holes H8 can facilitate positioning. That is, it is possible to easily attach the sound generator 1AA.
- the frame 2 as a support body has a plurality of holes extending in one direction, and the diameter of at least one of the plurality of holes may be different from the diameter of the other holes.
- the diameter of the hole H8 differs from that of the corner holes H1 to H4. May be provided.
- the natural frequency of the hole H8 can be made different from that of the holes H1 to H4, so that the resonance frequencies can be easily made partially unaligned. That is, the sound pressure peak P at the resonance point can also be varied to make it easy to obtain a favorable frequency characteristic of the sound pressure.
- the hole H8 may be provided with a difference in depth from the corner holes H1 to H4 when the hole diameter is the same as that of the corner holes H1 to H4, for example.
- any one of the corner holes H1 to H4 has the same depth as the other holes (for example, the holes H2 to H4) and has a different diameter. Also good. Further, any one of the corner holes H1 to H4 (for example, the hole H1) may have the same diameter and different depth as the other holes (for example, the holes H2 to H4).
- the natural vibration caused by the volume of the hole can be made uneven by making only the depth or the diameter different, so that the sound pressure peak P at the resonance point is It is possible to make it easy to obtain a frequency characteristic with good sound pressure.
- the natural vibration due to the volume of the hole uneven it is possible to suppress the generation of harmonic components by preventing the ratio of the depth and the aperture from becoming an integral multiple, which is favorable. The frequency characteristics of sound pressure can be easily obtained.
- the above-described effect is the same effect that is obtained when the width, depth, length, shape, and the like are changed even when a plurality of groove portions are used instead of the plurality of hole portions.
- the outline of the “hole” may not be substantially perfect when viewed in plan.
- the acoustic generator 1AB includes holes H2 'and H3' whose outlines when viewed in plan are substantially elliptical.
- the hole extends in one direction, and includes a “hole” so that the outline of the hole when it is cut in a direction perpendicular to one direction, including a substantially perfect circle and a substantially elliptic shape, forms a closed curve. Since the opening of the “hole” is easily deformed freely in response to the vibration wave propagating around the “hole”, it is possible to easily make the resonance frequency partially unaligned. . That is, also in such a case, the sound pressure peak P at the resonance point can be varied to make it easy to obtain good sound pressure frequency characteristics.
- the case where the “hole” is viewed in plan includes the case where the “hole” is viewed in a cross section with respect to the axial direction.
- the shape may be formed to form a closed curve.
- the frame 2 has a rectangular frame shape, and the inner region has a substantially rectangular shape as an example, and may be a polygon such as a regular n-gon.
- required may be comprised.
- FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of an acoustic generator 1AC according to the third modification.
- the frame 2 may be formed such that the inner region has a shape with an R added to the corner. Moreover, the outer periphery of the frame 2 may be provided such that the corners protrude outward, and the hole H9 may be formed in the protruding corners.
- the “hole” is provided in the frame 2 in the same manner as described above.
- FIG. 6A is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device 20 according to the embodiment
- FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment.
- FIG. 6A is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device 20 according to the embodiment
- FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment.
- only the component required for description is shown and description about a general component is abbreviate
- the sound generator 20 is a sounding device such as a so-called speaker, and includes, for example, a sound generator 1 and a housing 30 that houses the sound generator 1 as shown in FIG. 6A.
- the housing 30 resonates the sound generated by the sound generator 1 and radiates the sound to the outside through an opening (not shown) formed in the housing 30.
- the sound pressure in a low frequency band can be increased.
- the sound generator 1 can be mounted on various electronic devices 50.
- the electronic device 50 is a mobile terminal device such as a mobile phone or a tablet terminal.
- the electronic device 50 includes an electronic circuit 60.
- the electronic circuit 60 includes, for example, a controller 50a, a transmission / reception unit 50b, a key input unit 50c, and a microphone input unit 50d.
- the electronic circuit 60 is connected to the sound generator 1 and has a function of outputting an audio signal to the sound generator 1.
- the sound generator 1 generates sound based on the sound signal input from the electronic circuit 60.
- the electronic device 50 includes a display unit 50e, an antenna 50f, and the sound generator 1. Further, the electronic device 50 includes a housing 40 that accommodates these devices.
- each device including the controller 50a is accommodated in one housing 40, but the accommodation form of each device is not limited. In the present embodiment, it is sufficient that at least the electronic circuit 60 and the sound generator 1 are accommodated in one housing 40.
- the controller 50 a is a control unit of the electronic device 50.
- the transmission / reception unit 50b transmits / receives data via the antenna 50f based on the control of the controller 50a.
- the key input unit 50c is an input device of the electronic device 50 and accepts a key input operation by an operator.
- the microphone input unit 50d is also an input device of the electronic device 50, and accepts a voice input operation by an operator.
- the display unit 50e is a display output device of the electronic device 50, and outputs display information based on the control of the controller 50a.
- the sound generator 1 operates as a sound output device in the electronic device 50.
- the sound generator 1 is connected to the controller 50a of the electronic circuit 60, and emits sound upon application of a voltage controlled by the controller 50a.
- the electronic device 50 is described as a portable terminal device.
- the electronic device 50 is not limited to the type of the electronic device 50, and may be applied to various consumer devices having a function of emitting sound.
- flat-screen TVs and car audio devices can of course be used for products having a function of emitting sound such as "speak", for example, various products such as vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, etc. .
- the sound generator includes an exciter (piezoelectric element), a vibrating body, and a support body (frame body).
- the exciter vibrates when an electric signal is input thereto.
- the vibrator is provided with the exciter, and vibrates with the exciter by the vibration of the exciter.
- the support body supports the vibration body substantially flat.
- the support is provided with at least one hole.
- the sound generator according to the embodiment it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
- the piezoelectric element is provided on one main surface of the vibrating body as an example.
- the present invention is not limited to this, and the piezoelectric element is provided on both surfaces of the vibrating body. It may be provided.
- the shape of the inner region of the frame is substantially rectangular has been described as an example.
- the shape is not limited to this, and may be a circle or an ellipse.
- the diaphragm is configured by a thin film such as a resin film
- the present invention is not limited to this.
- the diaphragm may be configured by a plate-like member.
- the support body that supports the vibrating body is a frame body and supports the periphery of the vibrating body has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, it is good also as supporting only the both ends of the longitudinal direction or a transversal direction of a vibrating body.
- the exciter is a piezoelectric element
- the exciter is not limited to the piezoelectric element, and has a function of vibrating when an electric signal is input. What is necessary is just to have.
- an electrodynamic exciter for vibrating a speaker
- an electrostatic exciter for vibrating a speaker
- an electromagnetic exciter well known as an exciter for vibrating a speaker
- the electrodynamic exciter is such that an electric current is passed through a coil disposed between the magnetic poles of a permanent magnet to vibrate the coil.
- the electrostatic exciter is composed of two metals facing each other. A bias and an electric signal are passed through the plate to vibrate the metal plate, and an electromagnetic exciter is an electric signal that is passed through the coil to vibrate a thin iron plate.
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Abstract
【課題】良好な音圧の周波数特性を得ること。 【解決手段】実施形態に係る音響発生器は、励振器と、振動体と、支持体とを備える。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。上記支持体は、上記振動体を略扁平に支持する。また、上記支持体には、少なくとも1つの穴部または溝部が設けられる。
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、支持体とを備える。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。前記支持体は、前記振動体を略扁平に支持する。また、前記支持体には、少なくとも1つの穴部または溝部が設けられている。
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、該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、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している。
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1個にのみ符号を付し、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1個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、圧電素子5とを備える。なお、図1Aに示すように、以下の説明では、圧電素子5が1個である場合を例示するが、圧電素子5の個数を限定するものではない。
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の主面の外周部(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、その外周部(周縁部)が枠体2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が枠体2を構成する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を積層体として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の外周部(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の外周部(周縁部)を接着固定して支持することとしてもよい。また、枠体2を3枚以上の枠部材を積層させて構成してもよい。
圧電素子5は、振動板3(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板3(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、振動板3(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は延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、振動板3(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、振動板3(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の材料としては、種々の金属材料を用いることができる。たとえば、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層5a、5b、5c、5dを構成するセラミック成分とを含有した場合、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することができるので、積層不良のない圧電素子5を得ることができる。
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および振動板3(振動体3a)の表面に被せるように配置されて、振動板3(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。
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。
このように、振動板3(振動体3a)、圧電素子5および樹脂層7は一体化されており、一体的に振動するいわば複合振動体を構成している。
なお、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を振動板3(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、振動板3(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やディップ、または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、振動板3(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。
ここで、枠体2に着目する。枠体2は、上述のように、振動体3aへ均一に張力をかけつつ支持する支持体であるが、振動体3aが振動する際には、その振動体3aの共振に誘導されてやはり枠体2自体も振動している。また、枠体2は、振動体3aに対して反射波を返している。したがって、枠体2は、上述の、一体的に振動する複合振動体の構成要素の一つとみなすことができる。
そこで、本実施形態では、支持体としての枠体2に対して、少なくとも1つの「穴部」または「溝部」をあえて設けることによってかかる「穴部」または「溝部」の周囲で振動波を乱すことで、枠体2から振動体3aへ返る反射波を乱すこととした。そして、これにより、共振周波数を部分的に揃わなくさせることで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、具体的に図3A~図5を用いて順次説明する。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平面図である。また、図3Bは、図3AのB-B’線断面図である。
なお、図3Aの模式的な平面図を含め、以下に示す各図面では、説明の便宜上、図1Aと同様に樹脂層7の図示を省略する場合がある。また、以下では、穴部それぞれに対して「H+数値」の符号を付与するが、これらをまとめて総称する場合には、符号を付さずに「」付けで「穴部」と記載する。
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、支持体としての枠体2に「穴部」を備える。かかる「穴部」は、たとえば、図3Aに示すように、枠体2の角部に穴部H1~H4として設けられる。
このように、枠体2の角部に穴部H1~H4を設けた場合、枠体2を伝播し、角部を形成している枠体2のフレームの両辺からぶつかり合う振動波を、さらにかかる穴部H1~H4の周囲で激しく乱れさせることができる。
その結果、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、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。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
また、「穴部」は、図3Aの穴部H1およびH4のように、対角線上となる位置(図中の一点鎖線d1参照)に、言い換えればより長い距離をおいて設けられることによって、波長の長い低周波の音圧の共振周波数を部分的に揃わなくすることができる。
これにより、やはり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。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
なお、図3Aでは、枠体2の4つの角部に穴部H1~H4をそれぞれ1つずつ設ける場合を例示したが、「穴部」の個数を限定するものではない。
ここで、「穴部」は、いわゆる窪みのように浅いものであってもよいし、所定の深さをもって形成される明らかな穴であってもよい。また、支持体としての枠体2は振動板3の外周部を挟み込むように配置された略同一形状の2つの枠部材からなり、これに穴が設けられている場合、図3Bに示す穴部H1のように、2枚の枠部材を貫通する貫通孔として形成されてもよいし、穴部H2のように非貫通孔として形成されてもよい。
さらに、図3Hに示すように、「穴部」に代えて溝部Jを設けた構成としてもよい。なお、図3H(a)は、他の実施形態に係る音響発生器の構成を示す模式的な平面図、図3H(b)は、図3H(a)のC-C’線断面図である。
「穴部」に代えて、図3Hに示すような枠体2の幅方向に延びる溝部Jを設けた場合、「穴部」の効果に加えて以下の効果も奏する。
すなわち、枠体2の幅方向の内側から外側にかけて溝部Jが設けられている場合、溝部Jの底の部分を支点にして開口部が開閉するように溝部J自体の形状の変形が生じ、共振周波数を平坦化させることができる。さらに、このような溝部Jを複数配置することで、溝部Jと溝部Jとで挟まれた領域も自在に変形しやすくなり、さらに共振周波数を平坦化させることができる。
次に、「穴部」の詳細について説明する。図3Cおよび図3Dは、図3Bに示す角部C1の拡大図(その1)および(その2)である。また、図3Eおよび図3Fは、図3Bに示す角部C2の拡大図(その1)および(その2)である。
また、図3Gは、「穴部」の軸方向の変形例を示す模式的な断面図である。なお、図3Gは、図1AのA-A’線で切った模式的な断面図であるものとする。
図3Cに穴部H1として示すように、支持体としての枠体2が振動板3の外周部を挟み込むように配置された略同一形状の2枚の枠体2からなる場合において、「穴部」は、2枚の枠体2を貫通する貫通孔として形成されてもよい。かかる場合、上側の枠部材と下側の枠部材の双方において穴部H1の周囲で振動波を乱すことができるうえ、振動に応じて穴部H1内部の空洞でも振動波を形成して、枠体2から振動体3aへの反射波をさらに乱すことができる。
その結果、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、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。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
また、穴部H1は貫通孔であるが故に、その周囲の枠体2は変形しやすい。このため、音圧が高い場合には、枠体2が穴部H1の周囲で変形することによって貫通孔自体の形状を変形させる。
したがって、さらに共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、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。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
なお、枠体2にドリル等で貫通孔を設けて穴部H1を形成した後、振動板3を枠体2に貼り付けることで、穴部H1内部に振動板3の一部reを設けることができる。さらに、枠体2の貫通孔よりも径の小さいドリル等で穴部H1内部の振動板3に貫通孔を設けることで、穴部H1内部に貫通孔を設けた振動板3の一部reを形成することができる。
また、図3Cに示すように、振動板3の周縁部を挟み込む2枚の枠体2をドリル等で貫通孔を設けて穴部H1を形成して、穴部H1内部に振動板3の一部reを形成することができる(図中の破線の閉曲線で囲まれた部分参照)。
そして、このように振動板3の一部reを穴部H1の内部に設けることによっても、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。これは、振動板3の一部reを内部に設けた穴部H1に振動波が伝播した場合、かかる伝播によって振動板3の一部reが自在に変形して振動波を減衰する役割を果たすためである。
これにより、穴部H1の周囲を伝播する振動波が小さくなる現象が生じるため、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。したがって、枠体2から振動体3aへの反射波も乱すことができることから、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。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
なお、図3Cでは穴部H1内部に設けた振動板3には貫通孔が設けられているが、必ずしも貫通孔はなくてもよい。
また、図3Dに示すように、穴部H1は、ずれTを有する貫通孔であってもよい。たとえば、図3Dではやや誇張して図示しているが、2枚の枠体2に対してZ軸方向からドリル等を用いて貫通孔を形成する場合、かかるドリル等によって加わる力によって公差の範囲でずれTが生じうる。
そして、かかるずれTによって継ぎ目が露わであれば、穴部H1は、もともと貫通孔であることによってその内部の空洞に振動波を形成するのに加えて、さらに継ぎ目によって空洞内の振動を乱すことができる。
その結果、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、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。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
なお、ずれTをほとんど生じることなく穴部H1が形成されていても、2枚の枠体2による継ぎ目自体は存在するので、やはり共振周波数を部分的に揃わなくさせる効果は得ることができる。
さらに、穴部H1を形成した後、穴部H1にねじやボルトを挿入して音響発生器を固定する場合、ねじと穴部H1との間に隙間を設けることで、隙間自身が穴部H1と同じ効果を生じさせることができる。
枠体2をねじやボルトで筐体に固定すると、枠体2の中で最も固定された穴部H1付近に振動は集中する。こことき、ねじと穴部H1との間に隙間を設けることで、集中した振動を隙間の空間内で共振させ、振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、共振周波数の音圧を低減させることができ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。
また、つづいて図3Eに穴部H2として示すように、「穴部」は非貫通孔であってもよい。このように非貫通孔であっても、穴部H2はその周囲で振動波を乱すことができるので、枠体2から振動体3aへの反射波もまた乱すことができ、共振周波数を部分的に揃わなく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、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
また、「穴部」を非貫通孔として形成する場合、図3Fに穴部H2およびH5として示すように、たとえば、2枚の枠体2のそれぞれの主面から穴の方向が互いに向き合うように形成することとしてもよい。
かかる場合、穴部H2およびH5によって枠体2を薄肉化することができるので、枠体2を変形しやすくすることができ、さらに振動波を乱して共振周波数を部分的に揃わなくさせるのに資することができる。
また、図3Fに示すように、このとき、穴部H2およびH5の底部が異なる形状となるようにしてもよい。これは、たとえば、図3Fの穴部H2の形成にはドリルを用い、穴部H5の形成にはエンドミルを用いることによって、それぞれの底部の形状に差異をつけることができる。
このように、「穴部」それぞれの形状に差異をつけることによって、「穴部」を含めた複合振動体全体の形状に非対称性をもたせることができるので、振動波を乱し、共振周波数を部分的に揃わなくさせるのに資することができる。
なお、図3Fでは、穴部H2およびH5が互いに向き合うように形成される場合を例示しているが、互いに向き合わない場合であっても共振周波数を部分的に揃わなくさせる効果を得られることは言うまでもない。
上述の効果は、穴部に代えて溝部とした場合であっても同様に得られる効果である。
ところで、これまでに挙げた例では、「穴部」が振動板3の主面に直交する方向に延びている(図中のZ軸方向参照)場合について説明してきたが、かかる場合、次のような効果を得ることができる。
すなわち、かかる場合、音響発生器1の発生させる音声の伝播方向と「穴部」の軸方向とが一致するので、「穴部」の内部に音声信号に誘導された振動波が入り込んで「穴部」を振動させやすくなる。
したがって、「穴部」の周囲では、伝播される振動波が乱されやすくなり、これにともなって共振周波数を部分的に揃わなく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、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
なお、「穴部」の軸方向は、無論これに限られない。すなわち、図3Gに穴部H6およびH7として示すように、振動板3の平面方向(図中のXY平面方向参照)に沿って形成されてもよい。
また、このとき、穴部H6のように貫通孔として形成されてもよいし、穴部H7のように非貫通孔として形成されてもよい。
また、図示しないが、「穴部」の延びている方向(軸方向)が、図中のXYZの各軸に沿わなくともよい。たとえば、XYZの各軸に対して斜め方向であってもよい。また、軸方向自体が、中途でその向きを変えていてもよい。
さらに、穴部に代えて溝部としてもよい。
ところで、これまでは、枠体2の4つの角部に1つずつ「穴部」が設けられる場合や、平面視した場合の「穴部」の輪郭が略真円状である場合を例に挙げて説明してきた(たとえば、図3A参照)。
しかし、「穴部」の個数や形状は、これまでの例に限られるものではない。そこで、それ以外の変形例について、図4Aおよび図4Bを用いて説明する。図4Aは、第1の変形例に係る音響発生器1AAの構成を示す模式的な平面図であり、図4Bは、第2の変形例に係る音響発生器1ABの構成を示す模式的な平面図である。
図4Aに示すように、第1の変形例に係る音響発生器1AAは、上述した実施形態に係る音響発生器1(図3A参照)に加えて、さらに穴部H8を備える。
かかる穴部H8は、図4Aに示すように、枠体2の角部ではない部位に設けられる。たとえば、図4Aでは、穴部H8は、枠体2の長辺側のフレームの略中央部に設けられているが、枠体2の角部でない任意の部位であればよい。
このように穴部H8を設けることで、複合振動体としての対称性を低下させることができる。したがって、共振周波数を部分的に揃わなくさせるのに資することができるので、共振点の音圧のピークPをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得やすくすることができる。
また、枠体2の角部にのみ穴部H1~H4を設ける場合と比べて、穴部H8があることによって位置決めをしやすくすることができる。すなわち、音響発生器1AAの取り付けをしやすくすることができる。
また、支持体としての枠体2は一方向に延びる複数の穴部を有し、複数の穴部のうちの少なくとも1つの穴部の口径は、他の穴部の口径と異なっていてもよい。具体的には、図4Aに示すように、穴部H8は、例えば角部の穴部H1~H4と同じ深さである場合に、角部の穴部H1~H4とは口径に差異をつけて設けられてよい。これにより、穴部H8の固有の振動数を、穴部H1~H4とは異なったものにすることができるので、共振周波数を部分的に揃わなくさせやすくすることができる。すなわち、やはり共振点の音圧のピークPをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得やすくすることができる。
なお、図示しないが、穴部H8は、例えば角部の穴部H1~H4と同じ口径である場合に、角部の穴部H1~H4とは深さに差異をつけて設けられてよい。また、図示しないが、角部の穴部H1~H4のうちのいずれか(例えば穴部H1)が他の穴部(例えば穴部H2~H4)と同じ深さであって異なる口径であってもよい。また、角部の穴部H1~H4のうちのいずれか(例えば穴部H1)が他の穴部(例えば穴部H2~H4)と同じ口径であって異なる深さであってもよい。
複数の穴部を設ける場合において、深さのみあるいは口径のみを異なる形状にすることで、穴部の容積に起因した固有振動を不揃いにすることができるので、共振点の音圧のピークPをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得やすくすることができる。また、穴部の容積に起因した固有振動を不揃いにするためには、深さや口径の比は整数倍にならないようにすることで、高調波成分の発生を抑止することができるので、良好な音圧の周波数特性を得やすくすることができる。
上述の効果は、複数の穴部に代えて複数の溝部とした場合であっても、幅、深さ、長さ、形状などを異ならせた場合に同様に得られる効果である。
また、つづいて図4Bに示す第2の変形例に係る音響発生器1ABのように、「穴部」は平面視した場合に、その輪郭が略真円状でなくともよい。たとえば、音響発生器1ABは、平面視した場合の輪郭が略楕円状である穴部H2’およびH3’を備える。
このように、穴部は一方向に延びており、略真円状および略楕円状を含め、一方向に直交する方向で切断したときの穴部の輪郭が閉曲線をなすように「穴部」を形成した場合、「穴部」の開口部が、「穴部」の周囲を伝播する振動波に応じて自在に変形しやすくなるので、共振周波数を部分的に揃わなくさせやすくすることができる。すなわち、かかる場合も、共振点の音圧のピークPをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得やすくすることができる。
なお、ここに言う「穴部」を平面視した場合とは、「穴部」を軸方向に対して横断面視した場合に含まれるため、「穴部」は、横断面視した場合の輪郭の形状が閉曲線をなすように形成されると言い換えてもよい。
また、これまでは、枠体2が矩形の枠状であるとともに、その内側の領域の形状が略矩形状である場合を例に挙げ、正n角形といった多角形であってもよいこととしたが、音響発生器の搭載される箇所や求められるデザイン性に応じた形状をなしていてもよい。
かかる変形例について図5を用いて説明する。図5は、第3の変形例に係る音響発生器1ACの構成を示す模式的な平面図である。
図5に示すように、枠体2は、その内側の領域の形状が、角部にRを付けられて形成されていてもよい。また、枠体2の外周は、角部が外側に突出するように設けられ、穴部H9は、かかる突出した角部に形成されてもよい。
このように、枠体2が、搭載される箇所や求められるデザイン性に応じた特異な形状をなしている場合であっても、枠体2にこれまでの説明と同様に「穴部」を設けることによって、共振周波数を部分的に揃わなく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、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
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6Aおよび図6Bを用いて説明する。図6A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6B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6A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6B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6B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6B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6B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。
また、図6Aおよび図6Bに示した音響発生器1に代わり、図4A、図4Bおよび図5において示した音響発生器1AA、1ABおよび1ACを搭載できることは言うまでもない。
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、支持体(枠体)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。上記支持体は、上記振動体を略扁平に支持する。また、上記支持体には、少なくとも1つの穴部が設けられる。
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、振動体の一方の主面に圧電素子を設けた場合を主に例示して説明を行ったが、これに限られるものではなく、振動体の両面に圧電素子が設けられてもよい。
また、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、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。
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、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’、1AA、1AB、1AC 音響発生器
2 枠体
3 振動板
3a 振動体
5 圧電素子
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
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
C1、C2 角部
H1~H9 穴部
J 溝部
P ピーク
T ずれ
re 振動板の一
2 枠体
3 振動板
3a 振動体
5 圧電素子
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
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
C1、C2 角部
H1~H9 穴部
J 溝部
P ピーク
T ずれ
re 振動板の一
Claims (12)
- 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板と、
前記振動板を略扁平に支持する支持体とを備え、
前記支持体には、少なくとも1つの穴部または溝部が設けられていることを特徴とする音響発生器。 - 前記支持体は、前記振動板の主面の外周部に設けられ、少なくとも1つの角部を有する枠体であって、前記穴部または溝部は、前記枠体の前記角部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の音響発生器。
- 前記穴部は、前記支持体を貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項1または2に記載の音響発生器。
- 前記支持体は、前記振動板の外周部を挟み込むように配置された略同一形状の2つの枠部材からなり、前記穴部は、前記2つの枠部材を貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項1または2に記載の音響発生器。
- 前記穴部は、前記振動板の主面に直交する方向に延びていることを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 前記穴部は一方向に延びており、前記一方向に直交する方向で切断したときの前記穴部の輪郭が閉曲線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。
- 前記穴部の内部には、前記振動板の一部を有していることを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 前記支持体は、一方向に延びる複数の穴部を有し、該複数の穴部のうちの少なくとも1つの前記穴部の口径は、他の前記穴部の口径と異なっ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。
- 前記振動板は、樹脂フィルムからなることを特徴とする請求項1~8のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 前記励振器は、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1~9のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 請求項1~10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1~10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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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012270266 | 2012-12-11 | ||
JP2012-270266 | 2012-12-11 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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WO2014091834A1 true WO2014091834A1 (ja) | 2014-06-19 |
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---|---|---|---|
PCT/JP2013/079531 WO2014091834A1 (ja) | 2012-12-11 | 2013-10-31 | 音響発生器、音響発生装置および電子機器 |
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JP (1) | JP5952426B2 (ja) |
WO (1) | WO2014091834A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015088909A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 京セラ株式会社 | 電子機器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004260346A (ja) * | 2003-02-24 | 2004-09-16 | Alps Electric Co Ltd | 電気音響変換装置 |
JP2012110018A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-06-07 | Kyocera Corp | 音響発生器 |
-
2013
- 2013-10-31 WO PCT/JP2013/079531 patent/WO2014091834A1/ja active Application Filing
- 2013-10-31 JP JP2014551927A patent/JP5952426B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2015088909A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 京セラ株式会社 | 電子機器 |
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JPWO2014091834A1 (ja) | 2017-01-05 |
JP5952426B2 (ja) | 2016-07-13 |
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