JP2018113638A - 音響発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可聴帯域の音波と超音波の両方を発生可能な音響発生装置を提供すること。
【解決手段】音響発生装置１０は、振動体２０を備えている。振動体２０の長手方向（Ｘ方向）におけるサイズは、幅方向（Ｙ方向）におけるサイズよりも大きい。振動体２０は、圧電素子３０を備えている。圧電素子３０には、複数の主端子３１０と、複数の副端子３２０とが設けられている。主端子３１０は、圧電素子３０に主駆動信号を入力するためのものである。圧電素子３０に主駆動信号を入力すると、振動体２０は、所定方向（Ｚ方向）において波打つように振動する。副端子３２０は、圧電素子３０に副駆動信号を入力するためのものである。圧電素子３０に副駆動信号を入力すると、振動体２０は、長手方向において伸縮振動して、長手方向の端部から超音波を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電体板を振動させることで音響を発生させる音響発生装置に関する。

特許文献１には、このタイプの音響発生装置が開示されている。特許文献１に開示された音響発生装置は、例えば、携帯電話の内部に装着され、携帯電話の表示面を振動させて可聴帯域の音波を発生させる。

特許文献２には、圧電体板を振動させることで超音波を発生させる超音波発生装置が開示されている。超音波発生装置が生成した超音波は、距離を測定するために使用される。

特許第５６７６０４３号公報 特許第５５５６８９３号公報

携帯電話を使用して通話する場合、通話者の顔が携帯電話の表示面に触れる可能性がある。表示面に表示されたボタン等へのタッチを防止するため、通話の際に画面を消去する必要がある。この場合、超音波を使用して通話者の顔とパネルとの間の距離を測定することで、測定した距離に基づいて画面を消去できる。しかしながら、携帯電話の内部空間が小さいことを考慮すると、可聴帯域の音波を発生させる装置に加えて超音波を発生させる装置を携帯電話の内部に組み込むことは好ましくない。携帯電話に限らず、可聴帯域の音波を発生させる装置と超音波を発生させる装置とを、限られた内部空間を有する機器に組み込むことは好ましくない。

そこで、本発明は、可聴帯域の音波と超音波の両方を発生可能な音響発生装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１の音響発生装置として、
振動体を備える音響発生装置であって、
前記振動体の長手方向におけるサイズは、前記長手方向と直交する幅方向におけるサイズよりも大きく、
前記振動体は、圧電素子を備えており、
前記圧電素子には、複数の主端子と、複数の副端子とが設けられており、
前記主端子は、前記圧電素子に主駆動信号を入力するためのものであり、
前記圧電素子に前記主駆動信号を入力すると、前記振動体は、前記長手方向及び前記幅方向の双方と直交する所定方向において波打つように振動し、
前記副端子は、前記圧電素子に副駆動信号を入力するためのものであり、
前記圧電素子に前記副駆動信号を入力すると、前記振動体は、前記長手方向において伸縮振動して、前記長手方向の端部から超音波を出力する
音響発生装置を提供する。

また、本発明は、第２の音響発生装置として、第１の音響発生装置であって、
筐体に取り付け可能な音響発生装置であり、支持体を備えており、
前記支持体は、支持部と、被固定部とを有しており、
前記支持部は、前記長手方向及び前記幅方向によって規定される平面上を、前記長手方向において前記被固定部よりも長く延びており、
前記被固定部は、前記支持部から、前記幅方向に延びており、
前記圧電素子は、前記支持部に支持されており、且つ、前記支持部と共に前記振動体を構成しており、
前記音響発生装置が前記筐体に取り付けられた取付状態において、前記被固定部は、前記筐体に固定されており、且つ、前記支持部は、前記筐体から離れている
音響発生装置を提供する。

また、本発明は、第３の音響発生装置として、第１又は第２の音響発生装置であって、
前記圧電素子は、平板形状を有しており、
前記圧電素子の前記長手方向におけるサイズは、前記幅方向におけるサイズよりも大きい
音響発生装置を提供する。

また、本発明は、第４の音響発生装置として、第１から第３までのいずれかの音響発生装置であって、
前記圧電素子は、バイモルフ構造を有している
音響発生装置を提供する。

本発明による音響発生装置の振動体は、主駆動信号により、波打つように振動する。この振動により、可聴帯域の音波を出力できる。加えて、本発明による音響発生装置の振動体は、副駆動信号により、伸縮振動して超音波を出力する。即ち、本発明による音響発生装置は、可聴帯域の音波と超音波の両方を発生可能である。

本発明の実施の形態による音響発生装置を内蔵した電子機器を示す斜視図である。 図１の電子機器をＩＩ−ＩＩ線に沿って示す一部切り欠き斜視図である。 図２の音響発生装置の圧電素子の構造を模式的に示す側面図である。 図２の圧電素子の構造を示す別の側面図である。 図２の圧電素子の構造を更に詳細に示す正面図である。 図２の音響発生装置において発生する音波の音圧の周波数特性を示す図である。 第１変形例による音響発生装置を内蔵した電子機器を示す一部切り欠き斜視図である。 図７の音響発生装置を示す斜視図である。音響発生装置のうちの圧電素子及び支持体のみを描画している。 第２変形例による音響発生装置を内蔵した電子機器を示す一部切り欠き斜視図である。 第３変形例による音響発生装置を内蔵した電子機器を示す一部切り欠き斜視図である。 第４変形例による音響発生装置を示す斜視図である。音響発生装置のうちの圧電素子及び支持体のみを描画している。 図１４の音響発生装置をＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って示す断面図である。音響発生装置は、電子機器の筐体に固定されている。

図１及び図２を参照すると、本発明の実施の形態による音響発生装置１０は、音響（音波）を発生させるための装置であり、電子機器８０の内部に組み込まれて使用される。本実施の形態において、電子機器８０は、携帯電話であり、音響発生装置１０は、通話相手の音声を再生するために使用される。但し、本発明は、これに限られない。例えば、電子機器８０は、タブレットやＰＣであってもよい。また、音響発生装置１０は、通話時の音声再生以外の用途に使用してもよい。

図１及び図２に示されるように、電子機器８０は、筐体８２と、筐体８２と別体の主面部材８８とを備えている。主面部材８８は、矩形形状のガラス板からなり、電子機器８０の画面を表示する部位である。主面部材８８は、長手方向（Ｘ方向）及び幅方向（Ｙ方向）によって規定される水平面（ＸＹ平面）上を延びている。筐体８２は、樹脂や金属等の材料からなり、概ね箱形状を有している。詳しくは、筐体８２は、側部（側板）８２２と、底部（底板）８２４とを有している。底部８２４は、矩形形状を有しており、水平面上を延びている。底部８２４は、長手方向及び幅方向の双方と直交する所定方向（Ｚ方向）において、主面部材８８の反対側に位置している。側部８２２は、底部８２４の水平面における四辺に設けられており、所定方向に延びている。

主面部材８８は、筐体８２の側部８２２の上縁（＋Ｚ側の縁）に固定されており、これにより筐体８２に支持されている。筐体８２の一部が振動すると、振動は、底部８２４や側部８２２を経由して主面部材８８に伝達され、これにより主面部材８８が振動する。即ち、主面部材８８は、振動板として機能する。

図２を参照すると、音響発生装置１０は、主として圧電体からなる圧電素子３０と、接続部材４０と、弾性変形可能な材料からなる支持体５０とを備えている。圧電素子３０は、電圧を加えると逆圧電効果に起因して変形し、これにより振動する。音響発生装置１０は、圧電素子３０の振動を利用して、音波を発生させる。

図２に示されるように、圧電素子３０は、接続部材４０に接続された状態で、支持体５０に支持されている。支持体５０は、電子機器８０の筐体８２に取り付けられている。即ち、音響発生装置１０は、支持体５０を介して筐体８２に取り付け可能である。

詳しくは、支持体５０は、支持部５２と、被固定部５４とを有している。支持部５２は、平板形状を有しており、長手方向（Ｘ方向）及び幅方向（Ｙ方向）によって規定される水平面（ＸＹ平面）上を延びている。被固定部５４は、平板形状を有しており、支持部５２の長手方向における端部から、幅方向に延びている。即ち、被固定部５４も、水平面上を延びている。支持部５２は、長手方向において被固定部５４よりも長く延びている。被固定部５４には、複数のネジ孔５６が形成されている。ネジ孔５６の夫々は、被固定部５４を、長手方向及び幅方向の双方と直交する所定方向（Ｚ方向）に貫通している。

圧電素子３０は、平板形状を有しており、水平面（ＸＹ平面）上を延びている。圧電素子３０の水平面におけるサイズは、支持体５０の支持部５２の水平面におけるサイズよりも小さい。圧電素子３０は、所定方向（Ｚ方向）において、支持部５２上に搭載されている。圧電素子３０は、支持部５２に固定されて支持されており、支持部５２は、圧電素子３０の振動に伴って振動する。即ち、圧電素子３０は、支持部５２と共に振動体２０を構成している。

支持体５０の被固定部５４は、ネジ孔５６に通したネジ（図示せず）によって、電子機器８０の固定部８４に固定されている。本実施の形態における固定部８４は、電子機器８０の筐体８２の底部８２４に設けられている。即ち、音響発生装置１０が筐体８２に取り付けられた取付状態において、被固定部５４は、筐体８２に固定されている。また、取付状態において、支持部５２は、筐体８２及び主面部材８８のいずれからも離れている。

図３を参照すると、圧電素子３０は、圧電体からなる第１圧電体３４０と、導電体からなる第１電極３４４と、圧電体からなる第２圧電体３５０と、導電体からなる第２電極３５４と、導電体からなる第３電極３６４とを有している。第１圧電体３４０と第２圧電体３５０とは、所定方向（Ｚ方向）において、第３電極３６４を間に挟んで積み重ねられている。第１電極３４４は、第１圧電体３４０の所定方向における表面に設けられており、第２電極３５４は、第２圧電体３５０の所定方向における表面に設けられている。

第１圧電体３４０及び第２圧電体３５０は、所定方向（Ｚ方向）において互いに逆方向に分極されている。詳しくは、第１圧電体３４０は、第３電極３６４をグランドさせつつ第１電極３４４に電圧をかけることによって分極されている。第２圧電体３５０は、第３電極３６４をグランドさせつつ第２電極３５４に電圧をかけることによって分極されている。第１圧電体３４０の分極方向は、ＰＤ１であり、第２圧電体３５０の分極方向は、ＰＤ１と逆方向のＰＤ２である。この構造から理解されるように、本実施の形態の圧電素子３０は、バイモルフ構造を有している。但し、本発明は、これに限られない。例えば、圧電素子３０は、ユニモルフ構造を有していてもよい。

図５を参照して圧電素子３０の構造を更に具体的に説明すると、第１圧電体３４０は、複数の第１圧電体層３４２からなり、第２圧電体３５０は、複数の第２圧電体層３５２からなる。所定方向（Ｚ方向）において、第１圧電体層３４２と第２圧電体層３５２とは、不活性層３６０を間に挟んで積層されている。第１電極３４４は、第１圧電体層３４２に対応する複数の第１電極層３４６からなり、第２電極３５４は、第２圧電体層３５２に対応する複数の第２電極層３５６からなる。第１電極層３４６の夫々は、導電体からなる第１端子３２２に接続されており、第２電極層３５６の夫々は、導電体からなる第２端子３２４に接続されている。

第３電極３６４は、複数の第３電極層３６６からなる。第３電極層３６６の一部は、第１圧電体層３４２に対応して設けられており、導電体からなる第１グランド端子３３２に接続されている。第３電極層３６６の他の一部は、第２圧電体層３５２に対応して設けられており、導電体からなる第２グランド端子３３４に接続されている。第１グランド端子３３２と第２グランド端子３３４とは、導電体からなる連結部３３８によって互いに連結されており、これにより第３端子３３０が形成されている。

図２を参照すると、圧電素子３０は、接続部材４０に接続されている。接続部材４０には、導体４１，４２，４３が形成されている。接続部材４０の一端において、導体４１、導体４２及び導体４３は、半田付け等によって、第１端子３２２、第２端子３２４及び第３端子３３０に夫々接続されている。

接続部材４０の他端において、導体４１、導体４２及び導体４３は、駆動装置７０に接続されている。駆動装置７０は、電子機器８０の筐体８２の内部に取り付けられており、圧電素子３０を振動させるための電気信号（駆動信号）を、圧電素子３０に供給する。本実施の形態において、接続部材４０は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）である。但し、本発明は、これに限られない。接続部材４０及び駆動装置７０は、圧電素子３０に所定の駆動信号を供給できる限り、どのように構成されていてもよい。例えば、駆動装置７０は、圧電素子３０に駆動信号を供給するための専用装置であってもよい。一方、電子機器８０を制御する制御装置が駆動装置７０として機能してもよい。

図３及び図４を参照すると、駆動装置７０は、圧電素子３０に対して、駆動信号の一つである主駆動信号ＤＳＰ及び駆動信号の他の一つである副駆動信号ＤＳＳを、互いに独立に供給可能である。

図３を参照すると、駆動装置７０は、圧電素子３０に設けられた第１端子３２２及び第２端子３２４に対して、第３端子３３０を基準電位とする主駆動信号ＤＳＰを供給する。主駆動信号ＤＳＰは、音声（即ち、可聴帯域の音波）に対応する周波数を有する交流信号である。第１端子３２２には、主駆動信号ＤＳＰ１が主駆動信号ＤＳＰとして供給される。第２端子３２４には、主駆動信号ＤＳＰ１の位相を逆転させた主駆動信号ＤＳＰ２が主駆動信号ＤＳＰとして供給される。主駆動信号ＤＳＰ１は、第１圧電体３４０を水平面（ＸＹ平面）において伸縮させる。主駆動信号ＤＳＰ２は、第２圧電体３５０を水平面において伸縮させる。本実施の形態における第１圧電体３４０の長手方向（Ｘ方向）におけるサイズは、幅方向（Ｙ方向）におけるサイズよりも大きいため、第１圧電体３４０は、主として長手方向において伸縮する。同様に、第２圧電体３５０は、主として長手方向において伸縮する。

前述したように、第１圧電体３４０の分極方向ＰＤ１と第２圧電体３５０の分極方向ＰＤ２とは、互いに逆向きである。一方、主駆動信号ＤＳＰ１と主駆動信号ＤＳＰ２とは、位相が互いに逆であり、且つ、振幅及び波長が一致している。このため、第１圧電体３４０及び第２圧電体３５０は、長手方向において互いに反対側に伸縮する。詳しくは、第１圧電体３４０が長手方向に伸びるとき、第２圧電体３５０は、長手方向に縮む。第１圧電体３４０が長手方向に縮むとき、第２圧電体３５０は、長手方向に伸びる。この結果、圧電素子３０の各部位は、所定方向（Ｚ方向）において振動する。

図４を参照すると、駆動装置７０は、圧電素子３０に設けられた第１端子３２２、第２端子３２４及び第３端子３３０に対して副駆動信号ＤＳＳを供給する。副駆動信号ＤＳＳは、超音波に対応する周波数を有する交流信号である。第１端子３２２及び第２端子３２４の夫々には、副駆動信号ＤＳＳ１が副駆動信号ＤＳＳとして供給される。第３端子３３０には、副駆動信号ＤＳＳ１の位相を逆転させた副駆動信号ＤＳＳ２が副駆動信号ＤＳＳとして供給される。副駆動信号ＤＳＳ１は、第１圧電体３４０及び第２圧電体３５０の夫々を主として長手方向（Ｘ方向）において伸縮させる。

前述したように、第１圧電体３４０の分極方向ＰＤ１と第２圧電体３５０の分極方向ＰＤ２とは、互いに逆向きである。このため、第１圧電体３４０と第２圧電体３５０とは、長手方向において互いに同じ方向に同じ大きさだけ伸縮する。この結果、圧電素子３０の各部位は、長手方向において振動する。

長手方向における振動を得る方法は、上述した方法に限られない。例えば、第３端子３３０に対して基準電位の電圧を供給しつつ、第１端子３２２及び第２端子３２４の夫々に対して、第３端子３３０を基準電位とする副駆動信号ＤＳＳ１を供給してもよい。この方法によっても、圧電素子３０の各部位は、上述した方法と同様に長手方向において振動する。

上述したように、本実施の形態の副駆動信号ＤＳＳは、第１端子３２２、第２端子３２４及び第３端子３３０に対して供給される。即ち、圧電素子３０には、第１端子３２２と第２端子３２４と第３端子３３０とを含む複数の副端子３２０が設けられている。副端子３２０は、圧電素子３０に副駆動信号ＤＳＳを入力するための端子である。

図３を参照すると、本実施の形態の主駆動信号ＤＳＰは、第１端子３２２及び第２端子３２４に対して供給される。即ち、圧電素子３０には、第１端子３２２と第２端子３２４とを含む複数の主端子３１０が設けられている。主端子３１０は、圧電素子３０に主駆動信号ＤＳＰを入力するための端子である。

図３及び図４を参照すると、本実施の形態において、主端子３１０は、副端子３２０のサブセットである。詳しくは、主端子３１０の第１端子３２２は、副端子３２０の第１端子３２２と共通の端子であり、主端子３１０の第２端子３２４は、副端子３２０の第２端子３２４と共通の端子である。但し、本発明は、これに限られず、主端子３１０は、副端子３２０と別体に設けられていてもよい。

図２を参照すると、支持体５０の被固定部５４は、支持部５２の長手方向（Ｘ方向）の一端近傍において支持部５２と接続されている。このように接続された被固定部５４は、支持部５２の振動を殆ど制約しない。加えて、圧電素子３０は、その底面全体において支持部５２に固定されている。このため、圧電素子３０の振動に伴って、圧電素子３０及び支持部５２からなる振動体２０全体が振動する。振動体２０の長手方向（Ｘ方向）におけるサイズは、幅方向（Ｙ方向）におけるサイズよりも大きい。このため、振動体２０は、幅方向に比べて、長手方向において波打つように振動し易く、且つ、長手方向において伸縮振動し易い。

図２及び図３を参照すると、圧電素子３０に主駆動信号ＤＳＰを入力すると、振動体２０は、長手方向（Ｘ方向）を進行方向とする定在波であって長手方向の両端において振幅が最大となるような屈曲運動を行う。換言すれば、圧電素子３０に主駆動信号ＤＳＰを入力すると、振動体２０は、所定方向（Ｚ方向）において波打つように振動する。図２を参照すると、筐体８２の固定部８４は、振動体２０の振動に応じて振動する。固定部８４の振動は、主面部材８８に伝達され、主面部材８８が振動して可聴帯域の音波を発生させる。即ち、本実施の形態においては、圧電素子３０の振動は、支持体５０、固定部８４、底部８２４及び側部８２２を介して主面部材８８に伝達され、これにより主面部材８８が振動して可聴帯域の音波を発生させる。

図２及び図６を参照すると、本実施の形態の振動体２０は、所定方向（Ｚ方向）における波打つような振動について、長手方向（Ｘ方向）におけるサイズに起因する共振点、幅方向（Ｙ方向）におけるサイズに起因する共振点、所定方向（Ｚ方向）におけるサイズに起因する共振点等の複数の共振点を有している。このため、２００Ｈｚ〜２０ＫＨｚの広い可聴帯域において、十分に高い音圧を有する音波を発生できる。

図２及び図４を参照すると、圧電素子３０に副駆動信号ＤＳＳを入力すると、振動体２０は、長手方向（Ｘ方向）において伸縮振動して、長手方向の両端部から超音波を出力する。図２を参照すると、振動体２０が出力した超音波は、可聴帯域の音波と同様に、主面部材８８を経由して電子機器８０の外部に放射される。図６を参照すると、３０〜４０ＫＨｚの帯域において、十分に高い音圧を有する超音波を発生できる。

圧電素子３０が生成した超音波は、筐体８２を経由して主面部材８８に伝達されるだけでなく、主として振動体２０の長手方向（Ｘ方向）に沿って伝達される。本実施の形態の電子機器８０は、超音波の長手方向に沿った伝達を遮るような部材を有していない。このため、距離測定などの目的に応じて電子機器８０の内部構造を調整することで、超音波の伝達経路を様々に調整できる。例えば、振動体２０の長手方向に沿った延長線上に、超音波を所望の方向に反射させる部材を設けることで、超音波の伝達経路を変更できる。

図２を参照すると、上述したように、本実施の形態による音響発生装置１０の振動体２０は、主駆動信号ＤＳＰ（図３参照）により、波打つように振動する。この振動により、可聴帯域の音波を出力できる。加えて、振動体２０は、副駆動信号ＤＳＳ（図４参照）により、伸縮振動して超音波を出力する。即ち、音響発生装置１０は、可聴帯域の音波と超音波の両方を発生可能である。

本実施の形態の振動体２０は、長手方向（Ｘ方向）に長いため、超音波としては比較的低い周波数帯である３０〜４０ＫＨｚの帯域の超音波を発生する。この帯域の超音波は、電子機器８０が一般的に備えているマイクロホン（図示せず）によって検出できる。従って、電子機器８０（携帯電話）を使用して通話する際、この超音波を使用して通話者の顔と主面部材８８との間の距離を測定することで、測定した距離に基づいて主面部材８８の画面を消去できる。

図３及び図４を参照すると、圧電素子３０に主駆動信号ＤＳＰ及び副駆動信号ＤＳＳを重畳入力することで、可聴帯域の音波と超音波とを同時に生成できる。図２を参照すると、可聴帯域の音波を使用して通話を許容しつつ、超音波を使用して測定した距離に応じて主面部材８８の画面を消去及び表示できる。例えば、主面部材８８が一時的に通話者の顔から離れたときに、主面部材８８に画面を表示できる。

図２を参照すると、本実施の形態の支持体５０は、ステンレス板等の金属板から形成されており、圧電素子３０の振動に応じて振動し易い。換言すれば、本実施の形態の振動体２０は、主駆動信号ＤＳＰ（図３参照）や副駆動信号ＤＳＳ（図４参照）に応じて良好に振動する。

本実施の形態において、圧電素子３０は、筐体８２の固定部８４に直接固定された支持体５０のみによって支持されており、電子機器８０の内部に圧電素子３０を収容するための収容部材を設ける必要がない。従って、圧電素子３０は、電子機器８０の僅かな内部空間に収容できる。加えて、収容部材による音圧の減衰が防止できる。即ち、本実施の形態の音響発生装置１０は、電子機器８０が小型化且つ薄型化された場合であっても、十分な音圧を確保できる。

本実施の形態によれば、支持体５０は、片持ち梁に近い状態で固定部８４に固定されている。従って、落下等により電子機器８０に衝撃が加わった場合でも、圧電素子３０に伝わる衝撃を軽減できる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、支持体５０は、両持ち梁状に固定部８４に固定されていてもよい。

本実施の形態の音響発生装置１０は、既に述べた変形例に加えて、以下に説明するように、更に様々に変形可能である。

例えば、上述したように、本実施の形態の音響発生装置１０は、圧電素子３０及び支持体５０の支持部５２を含む振動体２０を備えている。但し、音響発生装置１０の振動体２０は、圧電素子３０を備えている限り、支持部５２を備えていなくてもよい。一方、振動体２０は、音圧の周波数特性を調整するための錘等の部材を更に備えていてもよい。また、支持部５２は、支持体５０の被固定部５４と別体の部材であってもよい。圧電素子３０の水平面（ＸＹ平面）におけるサイズは、支持部５２の水平面におけるサイズ以上であってもよい。

図７及び図８を参照すると、第１変形例による音響発生装置１０Ａは、本実施の形態と同じ圧電素子３０及び接続部材４０を備えており、且つ、本実施の形態と異なる支持体５０Ａを備えている。支持体５０Ａは、支持部５２Ａと、被固定部５４Ａとを有している。圧電素子３０は、本実施の形態と同様に、支持部５２Ａに支持されており、且つ、支持部５２Ａと共に振動体２０Ａを構成している。即ち、音響発生装置１０Ａは、圧電素子３０及び支持部５２Ａを含む振動体２０Ａを備えている。

図８に示されるように、支持体５０Ａの支持部５２Ａは、平板形状を有しており、長手方向（Ｘ方向）及び幅方向（Ｙ方向）によって規定される水平面（ＸＹ平面）上を延びている。被固定部５４Ａは、平板形状を有しており、支持部５２Ａから、支持部５２Ａと直交する所定方向（Ｚ方向、上下方向）に延びている。即ち、被固定部５４Ａは、長手方向及び所定方向によって規定される垂直面（ＸＺ平面）上を延びている。支持部５２Ａは、長手方向において被固定部５４Ａよりも長く延びている。

図７を参照すると、支持体５０Ａの被固定部５４Ａは、接着や溶接等によって、電子機器８０の固定部８４Ａに固定されている。本変形例における固定部８４Ａは、筐体８２の側部８２２の一部である。換言すれば、音響発生装置１０が筐体８２に取り付けられた取付状態において、支持体５０Ａは、筐体８２に固定されている。取付状態において、支持体５０Ａの支持部５２Ａは、筐体８２及び主面部材８８のいずれからも離れている。

本変形例による音響発生装置１０Ａの振動体２０Ａは、主駆動信号ＤＳＰ（図３参照）により、波打つように振動する。この振動により、可聴帯域の音波を出力できる。加えて、振動体２０Ａは、副駆動信号ＤＳＳ（図４参照）により、伸縮振動して超音波を出力する。即ち、音響発生装置１０Ａは、可聴帯域の音波と超音波の両方を発生可能である。

図８を参照すると、本変形例の支持体５０Ａは、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂等の繊維強化プラスチックからなり、圧電素子３０の振動に応じて振動し易い。換言すれば、本実施の形態の振動体２０Ａは、主駆動信号ＤＳＰ（図３参照）や副駆動信号ＤＳＳ（図４参照）に応じて良好に振動する。

支持体５０Ａは、上述した材料に限定されず、様々な材料から形成できる。例えば、支持体５０Ａは、前述した実施形態の支持体５０（図２参照）と同様に金属を折り曲げて形成してもよい。但し、支持体５０Ａの形状設計の自由度を高めるという観点から、支持体５０Ａの材料は、金属よりも樹脂の方が好ましい。この場合、圧電素子３０の振動を良好に伝達するという観点から、支持体５０Ａは、ＩＳＯ１７８に規定された弾性率が７．６ＧＰａ以上１２．４ＧＰａ以下の絶縁体からなることが好ましく、支持部５２Ａの所定方向（Ｚ方向）のサイズ（厚さ）は、０．２ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下であることが好ましい。

支持体５０Ａにおいて、被固定部５４Ａは、支持部５２Ａから、支持部５２Ａと斜交する方向に延びていてもよい。換言すれば、被固定部５４Ａは、支持部５２Ａと交差する方向に延びていてもよい。

図９を参照すると、第２変形例による音響発生装置１０Ｂは、本実施の形態と同じ圧電素子３０及び接続部材４０を備えており、且つ、本実施の形態と異なる支持体５０Ｂを備えている。支持体５０Ｂは、長手方向（Ｘ方向）及び幅方向（Ｙ方向）によって規定される水平面（ＸＹ平面）上を延びている。本変形例によれば、支持体５０Ｂ全体が支持部５２Ｂとして機能し、支持体５０Ｂの底面が被固定部５４Ｂとして機能する。支持体５０Ｂは、様々な材料から形成できる。例えば、支持体５０Ｂは、弾性体からなる平板であってもよいし、両面接着テープであってもよい。

圧電素子３０は、所定方向（Ｚ方向）において支持体５０Ｂ（支持部５２Ｂ）の上に固定されており、支持部５２Ｂに支持されている。圧電素子３０は、支持部５２Ｂと共に振動体２０Ｂを構成している。即ち、本変形例における振動体２０Ｂは、圧電素子３０と、支持部５２Ｂとを備えている。支持体５０Ｂの底面（被固定部５４Ｂ）は、電子機器８０の固定部８４Ｂに接着されて固定されている。本変形例における固定部８４Ｂは、電子機器８０の主面部材８８の一部である。即ち、音響発生装置１０Ｂが電子機器８０に取り付けられた取付状態において、被固定部５４Ｂは、主面部材８８に固定されている。また、取付状態において、支持部５２Ｂは、筐体８２から離れている。

本変形例による音響発生装置１０Ｂの振動体２０Ｂは、主駆動信号ＤＳＰ（図３参照）により、波打つように振動する。この振動により、可聴帯域の音波を出力できる。加えて、振動体２０Ｂは、副駆動信号ＤＳＳ（図４参照）により、伸縮振動して超音波を出力する。即ち、音響発生装置１０Ｂは、可聴帯域の音波と超音波の両方を発生可能である。特に、圧電素子３０がバイモルフ構造を有しているため、支持体５０Ｂ（支持部５２Ｂ）は、圧電素子３０の振動を主面部材８８に良好に伝達できる。

図１０を参照すると、第３変形例による音響発生装置１０Ｃは、第２変形例と同じ支持体５０Ｂを備えており、且つ、第２変形例と異なる圧電素子３０Ｃ及び接続部材４０Ｃを備えている。圧電素子３０Ｃは、主圧電体３８２と、副圧電体３８４とを有している。音響発生装置１０Ｃは、圧電素子３０Ｃ及び支持体５０Ｂ（支持部５２Ｂ）を含む振動体２０Ｃを備えている。

図１０と併せて図３から図５までを参照すると、主圧電体３８２及び副圧電体３８４の夫々は、圧電素子３０と同じ構造を有している。即ち、主圧電体３８２は、第１圧電体３４０、第１電極３４４、第２圧電体３５０、第２電極３５４及び第３電極３６４を有している。副圧電体３８４は、主圧電体３８２とは夫々異なる第１圧電体３４０、第１電極３４４、第２圧電体３５０、第２電極３５４及び第３電極３６４を有している。主圧電体３８２及び副圧電体３８４の夫々は、共通の圧電素子３０Ｃの一部であってもよい。一方、主圧電体３８２及び副圧電体３８４は、互いに別体に形成されて長手方向（Ｘ方向）に接続されていてもよい。この場合、主圧電体３８２及び副圧電体３８４の間には、連結部材が設けられていてもよい。

圧電素子３０Ｃには、２つの主端子３１０と、主端子３１０と別体の３つの副端子３２０とが設けられている。主端子３１０は、第１端子３１２と、第２端子３１４とを含んでいる。副端子３２０は、主端子３１０の第１端子３１２と別体に形成された第１端子３２２と、主端子３１０の第２端子３１４と別体に形成された第２端子３２４と、第３端子３３０とを含んでいる。主端子３１０において、第１端子３１２は、主圧電体３８２の第１電極３４４と接続されており、第２端子３１４は、主圧電体３８２の第２電極３５４と接続されている。副端子３２０において、第１端子３２２は、副圧電体３８４の第１電極３４４と接続されており、第２端子３２４は、副圧電体３８４の第２電極３５４と接続されており、第３端子３３０は、副圧電体３８４の第３電極３６４と接続されている。

図１０を参照すると、接続部材４０Ｃは、接続部材４０（図９参照）と同様なＦＰＣである。但し、接続部材４０Ｃには、導体４１，４２，４３に加えて導体４４，４５が形成されている。接続部材４０の一端において、導体４１及び導体４２は、主端子３１０の第１端子３１２及び第２端子３１４に夫々接続されており、導体４３、導体４４及び導体４５は、副端子３２０の第１端子３２２、第２端子３２４及び第３端子３３０に夫々接続されている。

本変形例による音響発生装置１０Ｃは、第２変形例による音響発生装置１０Ｂ（図９参照）と同様に、可聴帯域の音波と超音波の両方を発生可能である。詳しくは、音響発生装置１０Ｃの振動体２０Ｃは、主端子３１０及び副端子３２０の夫々に供給された主駆動信号ＤＳＰ（図３参照）により、波打つように振動する。加えて、振動体２０Ｃは、副端子３２０に供給された副駆動信号ＤＳＳ（図４参照）により、伸縮振動して超音波を出力する。

図１１を参照すると、第４変形例による音響発生装置１０Ｄは、前述した実施の形態と同じ圧電素子３０及び接続部材４０（図２参照）を備えており、且つ、前述した実施の形態と異なる支持体５０Ｄを備えている。支持体５０Ｄは、支持部５２Ｄと、被固定部５４Ｄとを有している。

支持体５０Ｄの支持部５２Ｄは、平板形状を有しており、長手方向（Ｘ方向）及び幅方向（Ｙ方向）によって規定される水平面（ＸＹ平面）上を延びている。被固定部５４Ｄは、平板形状を有しており、幅方向及び所定方向（Ｚ方向）によって規定される垂直面（ＸＺ平面）上を延びている。被固定部５４Ｄは、支持部５２Ｄの長手方向における端部から、所定方向（Ｚ方向）に延びている。

図１１及び図１２を参照すると、圧電素子３０は、所定方向（Ｚ方向）において支持体５０Ｄの支持部５２Ｄの上に固定されており、支持部５２Ｄに支持されている。圧電素子３０は、支持部５２Ｄと共に振動体２０Ｄを構成している。支持体５０Ｄの被固定部５４Ｄは、接着剤５８Ｄによって、電子機器８０（図２参照）の筐体８２の固定部８４Ｄに固定されている。本変形例による固定部８４Ｄは、筐体８２の側部８２２の一部である。支持部５２Ｄは、筐体８２及び主面部材８８（図２参照）のいずれからも離れている。

本変形例による音響発生装置１０Ｃは、前述した実施の形態による音響発生装置１０（図２参照）と同様に、可聴帯域の音波と超音波の両方を発生可能である。

本発明は、上述した実施の形態及び変形例に限られず、更に様々に変形可能である。

例えば、図３及び図４を参照すると、上述した実施の形態及び変形例において、第１圧電体３４０の分極方向ＰＤ１と第２圧電体３５０の分極方向ＰＤ２とは、互いに逆向きである。但し、本発明は、これに限られず、第２圧電体３５０は、第１圧電体３４０と同じ方向に分極されていてもよい。例えば、第１圧電体３４０及び第２圧電体３５０の夫々の分極方向は、ＰＤ１であってもよい。

この場合、駆動装置７０は、可聴帯域の音波を生成する際に、第３端子３３０に対して基準電位の電圧を供給しつつ、第１端子３２２及び第２端子３２４の夫々に対して、第３端子３３０を基準電位とする主駆動信号ＤＳＰ１を供給すればよい。互いに同じ向きに分極された第１圧電体３４０及び第２圧電体３５０の夫々に対して同相の主駆動信号ＤＳＰを供給することで、圧電素子３０の各部位は、所定方向（Ｚ方向）において振動する。

また、駆動装置７０は、超音波を生成する際に、第３端子３３０に対して基準電位の電圧を供給しつつ、第１端子３２２に対して、第３端子３３０を基準電位とする副駆動信号ＤＳＳ１を供給すればよい。このとき、駆動装置７０は、第２端子３２４に対して、第３端子３３０を基準電位とする副駆動信号ＤＳＳ２であって副駆動信号ＤＳＳ１の位相を逆転させた副駆動信号ＤＳＳ２を供給すればよい。互いに同じ向きに分極された第１圧電体３４０及び第２圧電体３５０に対して、互いに逆の位相を有する副駆動信号ＤＳＳ１及び副駆動信号ＤＳＳ２を夫々供給することで、圧電素子３０の各部位は、長手方向（Ｘ方向）において振動する。

第１圧電体３４０及び第２圧電体３５０が互いに同じ向きに分極されている場合、主駆動信号ＤＳＰは、第１端子３２２、第２端子３２４及び第３端子３３０に対して供給してもよい。また、この場合、副駆動信号ＤＳＳは、第１端子３２２、第２端子３２４及び第３端子３３０に対して供給してもよい。即ち、この場合、圧電素子３０には、第１端子３２２、第２端子３２４及び第３端子３３０を含む複数の主端子が設けられており、且つ、第１端子３２２、第２端子３２４及び第３端子３３０を含む複数の副端子が設けられている。この場合、主端子全体が副端子として機能する。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 音響発生装置
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 振動体
３０，３０Ｃ 圧電素子
３１０ 主端子
３１２ 第１端子
３１４ 第２端子
３２０ 副端子
３２２ 第１端子
３２４ 第２端子
３３０ 第３端子
３３２ 第１グランド端子
３３４ 第２グランド端子
３３８ 連結部
３４０ 第１圧電体
３４２ 第１圧電体層
３４４ 第１電極
３４６ 第１電極層
３５０ 第２圧電体
３５２ 第２圧電体層
３５４ 第２電極
３５６ 第２電極層
３６０ 不活性層
３６４ 第３電極
３６６ 第３電極層
３８２ 主圧電体
３８４ 副圧電体
４０，４０Ｃ 接続部材
４１，４２，４３，４４，４５ 導体
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｄ 支持体
５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｄ 支持部
５４，５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｄ 被固定部
５６ ネジ孔
５８Ｄ 接着剤
７０ 駆動装置
８０ 電子機器
８２ 筐体
８２２ 側部（側板）
８２４ 底部（底板）
８４，８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｄ 固定部
８８ 主面部材

Claims (4)

1. 振動体を備える音響発生装置であって、
   前記振動体の長手方向におけるサイズは、前記長手方向と直交する幅方向におけるサイズよりも大きく、
   前記振動体は、圧電素子を備えており、
   前記圧電素子には、複数の主端子と、複数の副端子とが設けられており、
   前記主端子は、前記圧電素子に主駆動信号を入力するためのものであり、
   前記圧電素子に前記主駆動信号を入力すると、前記振動体は、前記長手方向及び前記幅方向の双方と直交する所定方向において波打つように振動し、
   前記副端子は、前記圧電素子に副駆動信号を入力するためのものであり、
   前記圧電素子に前記副駆動信号を入力すると、前記振動体は、前記長手方向において伸縮振動して、前記長手方向の端部から超音波を出力する
   音響発生装置。
2. 請求項１記載の音響発生装置であって、
   筐体に取り付け可能な音響発生装置であり、支持体を備えており、
   前記支持体は、支持部と、被固定部とを有しており、
   前記支持部は、前記長手方向及び前記幅方向によって規定される平面上を、前記長手方向において前記被固定部よりも長く延びており、
   前記被固定部は、前記支持部から、前記幅方向に延びており、
   前記圧電素子は、前記支持部に支持されており、且つ、前記支持部と共に前記振動体を構成しており、
   前記音響発生装置が前記筐体に取り付けられた取付状態において、前記被固定部は、前記筐体に固定されており、且つ、前記支持部は、前記筐体から離れている
   音響発生装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の音響発生装置であって、
   前記圧電素子は、平板形状を有しており、
   前記圧電素子の前記長手方向におけるサイズは、前記幅方向におけるサイズよりも大きい
   音響発生装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の音響発生装置であって、
   前記圧電素子は、バイモルフ構造を有している
   音響発生装置。

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