電子機器
【課題】音孔に起因して防水性が低下することを防止する。
【解決手段】この電子機器は、発振装置及び筐体６０を備えている。発振装置は、振動部材１０及び圧電素子２０を有している。圧電素子２０は振動部材１０上に設けられている。筐体６０は、発振装置を収容しており、内壁に、発振装置を保持する保持部（凸部６２）を有している。そして筐体６０は、少なくとも保持部及び発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている。この多孔質材は、周波数が２０ｋＨｚ以上の音波は通すが、水は通さないように形成されている。
【解決手段】この電子機器は、発振装置及び筐体６０を備えている。発振装置は、振動部材１０及び圧電素子２０を有している。圧電素子２０は振動部材１０上に設けられている。筐体６０は、発振装置を収容しており、内壁に、発振装置を保持する保持部（凸部６２）を有している。そして筐体６０は、少なくとも保持部及び発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている。この多孔質材は、周波数が２０ｋＨｚ以上の音波は通すが、水は通さないように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を発振源とした発振装置を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を利用した発振装置は、例えばスピーカや、超音波センサの発振源として使用されている。この発振装置は、磁石を用いて振動板を振動させる動電型のスピーカと比較して、小型化しやすい、という利点がある。
【０００３】
特許文献１には、動電型のスピーカをフィルム状の防水膜で密閉することが記載されている。この防水膜には、孔径０．１ｍｍ以下の孔が設けられている、と記載されている。
【０００４】
特許文献２には、圧電素子を金属製の筐体内に配置すること、及び、筐体に薄肉部を設けてこの薄肉部に圧電素子の振動面を密着させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１９９９９８号公報
【特許文献２】特開平８−２３７７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器は、様々な環境で使用される。このため、電子機器には防水性が要求される。一方で、電子機器に音声を出力する機能を持たせる場合、電子機器の筐体には音孔を設ける必要がある。筐体に音孔を設けた場合、音孔に起因して電子機器の防水性が低下してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、音孔に起因して防水性が低下することを防止できる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、振動部材、及び前記振動部材上に設けられた圧電素子を有する発振装置と、
前記発振装置を収容し、かつ前記発振装置を保持する保持部を内壁に有する筐体と、
を備え、
前記筐体は、少なくとも前記保持部及び前記発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電子機器の防水性が音孔に起因して低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図５】薄肉部を経由して出力される音波の音圧の、薄肉部の厚さ依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、発振装置及び筐体６０を備えている。発振装置は、振動部材１０及び圧電素子２０を有している。圧電素子２０は振動部材１０上に設けられている。筐体６０は、発振装置を収容しており、内壁に、発振装置を保持する保持部（凸部６２）を有している。そして筐体６０は、少なくとも保持部及び発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている。以下、詳細に説明する。
【００１３】
振動部材１０はシート状であり、圧電素子２０から発生した振動によって振動する。また振動部材１０は、圧電素子２０の基本共振周波数を調整する。機械振動子の基本共振周波数は、負荷重量と、コンプライアンスに依存する。コンプライアンスは振動子の機械剛性であるため、振動部材１０の剛性を制御することで、圧電素子２０の基本共振周波数を制御できる。なお、振動部材１０の厚みは５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。また、振動部材１０は、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。振動部材１０の剛性が低すぎる場合や、高すぎる場合は、機械振動子として特性や信頼性を損なう可能性が出てくる。なお、振動部材１０を構成する材料は、金属や樹脂など、脆性材料である圧電素子２０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が好ましい。
【００１４】
圧電素子２０は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスにより形成されている。ただし、圧電素子２０は、圧電特性を示す高分子材料、例えばポリフッ化ビニリデンにより形成されていてもよい。
【００１５】
筐体６０は、発振装置を保持する保持部として凸部６２を有している。凸部６２の内壁には、発振装置が固定されている。平面視において、凸部６２は、発振装置の外形（例えば後述する支持部材４０）に沿うように形成されている。
【００１６】
筐体６０は、上記したように、少なくとも保持部及び発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている。筐体６０のうち多孔質材で形成されている部分は、筐体６０の全体であっても良いし、筐体６０のうち保持部及び発振装置に面する部分のみであってもよい。なお筐体６０には、音孔が形成されていない。
【００１７】
筐体６０を構成する多孔質材は、超音波、例えば周波数が２０ｋＨｚ以上の音波は通すが、水は通さないように形成されている。多孔質材は、樹脂、例えばウレタンフォームにより形成されている。多孔質材が有する孔は、例えば独立気泡型であるが、連続気泡型であってもよい。後者の場合、多孔質材の表面につながっている孔の表面部分における径は、９５％以上が０．３ｍｍ以下であるのが好ましい。また多孔質材のうち筐体６０の表面側に位置する面は、撥水処理されているのが好ましい。なお筐体６０は、凸部６２，薄肉部６４、及びその周囲に位置する部分が一体形成されている。
【００１８】
また本実施形態において、筐体６０のうち発振装置に対向している領域、すなわち外部に向けて音波が伝播する領域は、薄肉部６４となっており、他の部分よりも薄くなっている。本図に示す例では、筐体６０は、凸部６２に囲まれている領域が薄肉部６４となっている。薄肉部６４の厚さは、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下である。図５に示すように、筐体６０を樹脂で形成した場合、筐体６０を金属で形成した場合と比較して、薄肉部６４を経由して放出される音波の音圧が低下することを抑制できる。
【００１９】
また発振装置は、支持部材４０及び制御部５０を備えている。支持部材４０は、筒形状を有しており、例えば樹脂または金属により形成されている。直筒の断面形状は、円形であってもよいし、多角形であっても良い。支持部材４０は、振動部材１０の縁を保持している。そして発振装置は、支持部材４０が凸部６２の内壁に固定されることにより、筐体６０に固定される。
【００２０】
制御部５０は、外部から入力された音声信号に基づいて駆動信号を生成し、生成した駆動信号を圧電素子２０に入力する。本実施形態において、発振装置はパラメトリックスピーカとして機能する。そして制御部５０は、外部から入力された音声データ（原信号）を変調してパラメトリックスピーカ用の変調データを生成し、このデータに基づいて駆動信号を生成する。この駆動信号の周波数は、振動部材１０及び圧電素子２０のｎ次の共振周波数であり、例えば２０ｋＨｚ以上である。
【００２１】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態において、発振装置はパラメトリックスピーカとして機能するため、超音波帯域の音波を出力する。上記したように、筐体６０のうち発振装置に対向している部分は多孔質材で形成されている。この多孔質材は、周波数が２０ｋＨｚ以上の音波は通すが、水は通さないように形成されている。従って、電子機器の防水性を確保しつつ、筐体６０の外部に音波を出力することができる。
【００２２】
特に本実施形態では、筐体６０のうち発振装置に対向している部分は、他より薄い薄肉部６４となっている。従って、効率よく筐体６０の外部に音波を出力することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、筐体６０のうち発振装置を保持する保持部の構造を除いて、第１の実施形態に係る電子機器と同様の構成を有している。
【００２４】
本実施形態において、保持部は凹部６６により形成されている。発振装置は凹部６６内に配置されており、凹部６６の内側壁に、支持部材４０が固定されている。そして凹部６６の底面が、薄肉部６４となっている。
【００２５】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
｛第３の実施形態｝
図３は、第３の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、複数の発振装置をアレイ状に有しており、かつ発振装置別に保持部が設けられている点を除いて、第１または第２の実施形態に係る電子機器と同様の構成である。本図は、第２の実施形態と同様の場合を示している。また複数の発振装置は、同一の制御部５０によって制御されている。
【００２７】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
図４は、第４の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、発振装置が第２振動部材３０を有している点を除いて、第１または第２の実施形態に係る電子機器と同様の構成である。本図は、第２の実施形態と同様の場合を示している。
【００２９】
圧電素子２０は振動部材１０上に設けられている。そして振動部材１０は、第２振動部材３０上に設けられている。第２振動部材３０の平面形状は、振動部材１０よりも大きい。そして第２振動部材３０の外周側の縁は支持部材４０に固定されている。
【００３０】
第２振動部材３０は、振動部材１０よりも弾性率が低い材料、例えばポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、またはウレタンにより形成されている。
【００３１】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態では、振動部材が、振動部材１０及び第２振動部材３０によって形成されている。第２振動部材３０は振動部材１０よりも弾性率が低い。従って、振動部材のうち支持部材４０に取り付けられている部分の振幅を大きくすることができる。これにより、発振装置の出力を大きくすることができる。
【００３２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 振動部材
２０ 圧電素子
３０ 第２振動部材
４０ 支持部材
５０ 制御部
６０ 筐体
６２ 凸部
６４ 薄肉部
６６ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を発振源とした発振装置を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を利用した発振装置は、例えばスピーカや、超音波センサの発振源として使用されている。この発振装置は、磁石を用いて振動板を振動させる動電型のスピーカと比較して、小型化しやすい、という利点がある。
【０００３】
特許文献１には、動電型のスピーカをフィルム状の防水膜で密閉することが記載されている。この防水膜には、孔径０．１ｍｍ以下の孔が設けられている、と記載されている。
【０００４】
特許文献２には、圧電素子を金属製の筐体内に配置すること、及び、筐体に薄肉部を設けてこの薄肉部に圧電素子の振動面を密着させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１９９９９８号公報
【特許文献２】特開平８−２３７７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器は、様々な環境で使用される。このため、電子機器には防水性が要求される。一方で、電子機器に音声を出力する機能を持たせる場合、電子機器の筐体には音孔を設ける必要がある。筐体に音孔を設けた場合、音孔に起因して電子機器の防水性が低下してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、音孔に起因して防水性が低下することを防止できる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、振動部材、及び前記振動部材上に設けられた圧電素子を有する発振装置と、
前記発振装置を収容し、かつ前記発振装置を保持する保持部を内壁に有する筐体と、
を備え、
前記筐体は、少なくとも前記保持部及び前記発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電子機器の防水性が音孔に起因して低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
【図５】薄肉部を経由して出力される音波の音圧の、薄肉部の厚さ依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、発振装置及び筐体６０を備えている。発振装置は、振動部材１０及び圧電素子２０を有している。圧電素子２０は振動部材１０上に設けられている。筐体６０は、発振装置を収容しており、内壁に、発振装置を保持する保持部（凸部６２）を有している。そして筐体６０は、少なくとも保持部及び発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている。以下、詳細に説明する。
【００１３】
振動部材１０はシート状であり、圧電素子２０から発生した振動によって振動する。また振動部材１０は、圧電素子２０の基本共振周波数を調整する。機械振動子の基本共振周波数は、負荷重量と、コンプライアンスに依存する。コンプライアンスは振動子の機械剛性であるため、振動部材１０の剛性を制御することで、圧電素子２０の基本共振周波数を制御できる。なお、振動部材１０の厚みは５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。また、振動部材１０は、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。振動部材１０の剛性が低すぎる場合や、高すぎる場合は、機械振動子として特性や信頼性を損なう可能性が出てくる。なお、振動部材１０を構成する材料は、金属や樹脂など、脆性材料である圧電素子２０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が好ましい。
【００１４】
圧電素子２０は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスにより形成されている。ただし、圧電素子２０は、圧電特性を示す高分子材料、例えばポリフッ化ビニリデンにより形成されていてもよい。
【００１５】
筐体６０は、発振装置を保持する保持部として凸部６２を有している。凸部６２の内壁には、発振装置が固定されている。平面視において、凸部６２は、発振装置の外形（例えば後述する支持部材４０）に沿うように形成されている。
【００１６】
筐体６０は、上記したように、少なくとも保持部及び発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている。筐体６０のうち多孔質材で形成されている部分は、筐体６０の全体であっても良いし、筐体６０のうち保持部及び発振装置に面する部分のみであってもよい。なお筐体６０には、音孔が形成されていない。
【００１７】
筐体６０を構成する多孔質材は、超音波、例えば周波数が２０ｋＨｚ以上の音波は通すが、水は通さないように形成されている。多孔質材は、樹脂、例えばウレタンフォームにより形成されている。多孔質材が有する孔は、例えば独立気泡型であるが、連続気泡型であってもよい。後者の場合、多孔質材の表面につながっている孔の表面部分における径は、９５％以上が０．３ｍｍ以下であるのが好ましい。また多孔質材のうち筐体６０の表面側に位置する面は、撥水処理されているのが好ましい。なお筐体６０は、凸部６２，薄肉部６４、及びその周囲に位置する部分が一体形成されている。
【００１８】
また本実施形態において、筐体６０のうち発振装置に対向している領域、すなわち外部に向けて音波が伝播する領域は、薄肉部６４となっており、他の部分よりも薄くなっている。本図に示す例では、筐体６０は、凸部６２に囲まれている領域が薄肉部６４となっている。薄肉部６４の厚さは、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下である。図５に示すように、筐体６０を樹脂で形成した場合、筐体６０を金属で形成した場合と比較して、薄肉部６４を経由して放出される音波の音圧が低下することを抑制できる。
【００１９】
また発振装置は、支持部材４０及び制御部５０を備えている。支持部材４０は、筒形状を有しており、例えば樹脂または金属により形成されている。直筒の断面形状は、円形であってもよいし、多角形であっても良い。支持部材４０は、振動部材１０の縁を保持している。そして発振装置は、支持部材４０が凸部６２の内壁に固定されることにより、筐体６０に固定される。
【００２０】
制御部５０は、外部から入力された音声信号に基づいて駆動信号を生成し、生成した駆動信号を圧電素子２０に入力する。本実施形態において、発振装置はパラメトリックスピーカとして機能する。そして制御部５０は、外部から入力された音声データ（原信号）を変調してパラメトリックスピーカ用の変調データを生成し、このデータに基づいて駆動信号を生成する。この駆動信号の周波数は、振動部材１０及び圧電素子２０のｎ次の共振周波数であり、例えば２０ｋＨｚ以上である。
【００２１】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態において、発振装置はパラメトリックスピーカとして機能するため、超音波帯域の音波を出力する。上記したように、筐体６０のうち発振装置に対向している部分は多孔質材で形成されている。この多孔質材は、周波数が２０ｋＨｚ以上の音波は通すが、水は通さないように形成されている。従って、電子機器の防水性を確保しつつ、筐体６０の外部に音波を出力することができる。
【００２２】
特に本実施形態では、筐体６０のうち発振装置に対向している部分は、他より薄い薄肉部６４となっている。従って、効率よく筐体６０の外部に音波を出力することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、筐体６０のうち発振装置を保持する保持部の構造を除いて、第１の実施形態に係る電子機器と同様の構成を有している。
【００２４】
本実施形態において、保持部は凹部６６により形成されている。発振装置は凹部６６内に配置されており、凹部６６の内側壁に、支持部材４０が固定されている。そして凹部６６の底面が、薄肉部６４となっている。
【００２５】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
｛第３の実施形態｝
図３は、第３の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、複数の発振装置をアレイ状に有しており、かつ発振装置別に保持部が設けられている点を除いて、第１または第２の実施形態に係る電子機器と同様の構成である。本図は、第２の実施形態と同様の場合を示している。また複数の発振装置は、同一の制御部５０によって制御されている。
【００２７】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
図４は、第４の実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、発振装置が第２振動部材３０を有している点を除いて、第１または第２の実施形態に係る電子機器と同様の構成である。本図は、第２の実施形態と同様の場合を示している。
【００２９】
圧電素子２０は振動部材１０上に設けられている。そして振動部材１０は、第２振動部材３０上に設けられている。第２振動部材３０の平面形状は、振動部材１０よりも大きい。そして第２振動部材３０の外周側の縁は支持部材４０に固定されている。
【００３０】
第２振動部材３０は、振動部材１０よりも弾性率が低い材料、例えばポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、またはウレタンにより形成されている。
【００３１】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態では、振動部材が、振動部材１０及び第２振動部材３０によって形成されている。第２振動部材３０は振動部材１０よりも弾性率が低い。従って、振動部材のうち支持部材４０に取り付けられている部分の振幅を大きくすることができる。これにより、発振装置の出力を大きくすることができる。
【００３２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 振動部材
２０ 圧電素子
３０ 第２振動部材
４０ 支持部材
５０ 制御部
６０ 筐体
６２ 凸部
６４ 薄肉部
６６ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部材、及び前記振動部材上に設けられた圧電素子を有する発振装置と、
前記発振装置を収容し、かつ前記発振装置を保持する保持部を内壁に有する筐体と、
を備え、
前記筐体は、少なくとも前記保持部及び前記発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記保持部は、前記内壁から突出しており、前記発振装置を挟む凸部を有しており、
前記筐体のうち前記多孔質材で形成されている部分は、前記発振装置に対向している領域が、他の部分よりも薄くなっている電子機器。
【請求項３】
請求項１に記載の電子機器において、
前記保持部は、前記内壁に設けられた凹部であり、前記凹部の内側壁に前記発振装置が取り付けられている電子機器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器において、
前記発振装置に、パラメトリックスピーカとしての変調信号を入力する制御部をさらに備える電子機器。
【請求項１】
振動部材、及び前記振動部材上に設けられた圧電素子を有する発振装置と、
前記発振装置を収容し、かつ前記発振装置を保持する保持部を内壁に有する筐体と、
を備え、
前記筐体は、少なくとも前記保持部及び前記発振装置に面する部分が、多孔質材で形成されている電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記保持部は、前記内壁から突出しており、前記発振装置を挟む凸部を有しており、
前記筐体のうち前記多孔質材で形成されている部分は、前記発振装置に対向している領域が、他の部分よりも薄くなっている電子機器。
【請求項３】
請求項１に記載の電子機器において、
前記保持部は、前記内壁に設けられた凹部であり、前記凹部の内側壁に前記発振装置が取り付けられている電子機器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器において、
前記発振装置に、パラメトリックスピーカとしての変調信号を入力する制御部をさらに備える電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１７０２０（Ｐ２０１２−２１７０２０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８０９９４（Ｐ２０１１−８０９９４）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]