專利名稱：振蕩設(shè)備和便攜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作揚(yáng)聲器的振蕩設(shè)備，并且涉及一種便攜設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，對(duì)于諸如蜂窩電話或膝上型計(jì)算機(jī)之類的便攜終端的需求增長(zhǎng)。具體地，已經(jīng)開發(fā)了具有商業(yè)價(jià)值的諸如視頻電話、電影播放器和自動(dòng)電話功能之類的聲音功能的薄便攜終端。在研發(fā)期間，對(duì)于小尺寸和高輸出的電動(dòng)換能器的要求增加。在諸如蜂窩電話之類的電子設(shè)備中，已經(jīng)將電動(dòng)電聲換能器用作電聲換能器。電動(dòng)電聲換能器由永磁體、音圈和振動(dòng)膜組成。然而由于電動(dòng)電聲換能器的操作原理和結(jié)構(gòu)，電動(dòng)電聲換能器在厚度減小方面存在限制。因此，期待使用壓電振子作為參量揚(yáng)聲器。另一方面，專利文件1、2和3公開了在相同的聲學(xué)設(shè)備中使用參量揚(yáng)聲器和電動(dòng)揚(yáng)聲器。相關(guān)文件專利文件[專利文件I]日本未審專利申請(qǐng)公布N0.2002-027586[專利文件2]日本未審專利申請(qǐng)公布(PCT申請(qǐng)的翻譯)N0.2004-527968[專利文件3]日本未審專利申請(qǐng)公布N0.2009-010619

發(fā)明內(nèi)容
導(dǎo)電型揚(yáng)聲器比參量揚(yáng)聲器更厚。為此原因，當(dāng)將電動(dòng)揚(yáng)聲器和參量揚(yáng)聲器安裝到一個(gè)電子設(shè)備上時(shí)，電子設(shè)備的厚度由導(dǎo)電型揚(yáng)聲器的厚度確定。因此，當(dāng)使用導(dǎo)電型揚(yáng)聲器時(shí)，在電子設(shè)備的厚度減小方面存在限制。另一方面，便攜設(shè)備本質(zhì)上要減小厚度以便改進(jìn)便攜性。本發(fā)明的目的是提供一種振蕩設(shè)備和便攜設(shè)備，所述振蕩設(shè)備和便攜設(shè)備包括原樣再現(xiàn)可聽聲的揚(yáng)聲器和參量揚(yáng)聲器，并且能夠減小厚度。根據(jù)本發(fā)明，提出了一種振蕩設(shè)備，包括:第一振蕩器，包括第一壓電振子；第二振蕩器，包括第二壓電振子；以及控制單元，所述控制單元向所述第一振蕩器輸入可聽聲的音頻信號(hào)，并且向所述第二振蕩器輸入?yún)⒘繐P(yáng)聲器的調(diào)制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，提出了一種便攜設(shè)備，包括:第一振蕩器，包括第一壓電振子；第二振蕩器，包括第二壓電振子；以及控制單元，所述控制單元向所述第一振蕩器輸入可聽聲的音頻信號(hào)，并且向所述第二振蕩器輸入?yún)⒘繐P(yáng)聲器的調(diào)制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，可以在包括原樣再現(xiàn)可聽聲的揚(yáng)聲器和參量揚(yáng)聲器兩者在內(nèi)的振蕩設(shè)備中實(shí)現(xiàn)厚度減小。


根據(jù)以下描述的優(yōu)選實(shí)施例和以下附圖，將使得上述目的、其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚。圖1是演示了根據(jù)第一實(shí)施例的振蕩設(shè)備的配置的圖。圖2是演示了具有圖1所示振蕩設(shè)備的便攜設(shè)備的配置的平面圖。圖3是演示了第二振蕩設(shè)備的布局的平面圖。圖4是演示了壓電振子沿厚度方向的配置的截面圖。圖5是演示了根據(jù)第二實(shí)施例的振蕩設(shè)備的壓電振子的配置的分解透視圖。圖6是演示了根據(jù)第三實(shí)施例的振蕩設(shè)備的配置的圖。圖7是演示了根據(jù)第四實(shí)施例的振蕩設(shè)備的配置的圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在所有附圖中，相似的元件用相似的參考數(shù)字表示，并且將不再重復(fù)其描述。(第一實(shí)施例)圖1是演示了根據(jù)第一實(shí)施例的振蕩設(shè)備的配置的圖。圖2是演示了具有圖1所示振蕩設(shè)備的便攜設(shè)備300的配置的平面圖。例如，便攜設(shè)備300是便攜通信終端或便攜游戲控制臺(tái)。圖1所示的振蕩設(shè)備包括第一振蕩器120、第二振蕩器112和控制單元50。第一振蕩器120包括第一壓電振子，而第二振蕩器112包括第二壓電振子?？刂茊卧?0向在第一振蕩器120中包括的第一壓電振子輸入可聽聲的音頻信號(hào),并且向第二振蕩器112的第二壓電振子輸入?yún)⒘繐P(yáng)聲器的調(diào)制信號(hào)。將圖1所示的振蕩設(shè)備用作例如圖2所示的便攜設(shè)備300的音頻輸出源。第一振蕩器120用作輸出可聽聲的揚(yáng)聲器,而第二振蕩器112用作參量揚(yáng)聲器110。例如，便攜設(shè)備300是便攜通信終端或便攜聲學(xué)設(shè)備，并且包括顯示屏幕200。將第一振蕩器120和參量揚(yáng)聲器110相對(duì)于顯不屏幕200橫向地設(shè)置。具體地，在便攜設(shè)備300的外殼上,將第一振蕩器120和參量揚(yáng)聲器110設(shè)置在其上提供了顯示屏幕的表面上，并且位于顯示屏幕和外殼的側(cè)邊之間。因?yàn)楸銛y設(shè)備300的外殼的這一區(qū)域較窄,第一振蕩器120和參量揚(yáng)聲器110的平面形狀是矩形。第一振蕩器120和參量揚(yáng)聲器110的長(zhǎng)邊沿著便攜設(shè)備300的外殼的邊緣方向?qū)бＭ瑫r(shí)，參量揚(yáng)聲器Iio和第一振蕩器120的布局不局限于圖2所不的示例。如圖1所示，參量揚(yáng)聲器110包括多個(gè)第二振蕩器112。在該圖所示的示例中，第二振蕩器112和參量揚(yáng)聲器110兩者都包括振動(dòng)構(gòu)件10、壓電振子20和支撐構(gòu)件40。壓電振子20由表現(xiàn)出壓電效應(yīng)的材料構(gòu)成，例如壓電陶瓷。在第一振蕩器120中包括的壓電振子20以及在參量揚(yáng)聲器110中包括的壓電振子20尺寸上彼此不同。具體地，在第二振蕩器112中包括的壓電振子20比在第一振蕩器120中包括的壓電振子20小。這是因?yàn)榈诙袷幤?12振蕩超聲波，而第一振蕩器120振蕩波長(zhǎng)比超聲波長(zhǎng)的可聽聲。通過(guò)由壓電振子20產(chǎn)生的振動(dòng)來(lái)使得振動(dòng)構(gòu)件10振動(dòng)。此外，振動(dòng)構(gòu)件10調(diào)節(jié)壓電振子20的基頻諧振頻率。機(jī)械振子的基頻諧振頻率依賴于負(fù)載重量和柔量。因?yàn)槿崃渴钦褡拥臋C(jī)械硬度，可以通過(guò)控制振動(dòng)構(gòu)件10的硬度來(lái)控制壓電振子20的基頻諧振頻率。同時(shí)，優(yōu)選地是振動(dòng)構(gòu)件10的厚度等于或大于5μπι并且等于或小于500μπι。此外，優(yōu)選地是作為硬度指數(shù)的振動(dòng)構(gòu)件10的縱向彈性模量等于或大于IGPa并且等于或小于500GPa。當(dāng)振動(dòng)構(gòu)件10的硬度非常低或者非常高時(shí)，可能損壞作為機(jī)械振子的特性和可靠性。同時(shí)，組成振動(dòng)構(gòu)件10的材料沒有特別地限制，只要所述材料是相對(duì)于由易碎材料構(gòu)成的壓電振子20具有較高彈性模量的材料即可，例如金屬或樹脂，但是從可使用性或成本的觀點(diǎn)來(lái)看，磷青銅、不銹鋼等是優(yōu)選的。壓電振子20配置為使得通過(guò)粘合劑將壓電振子20的面對(duì)振動(dòng)構(gòu)件10的整個(gè)表面固定到振動(dòng)構(gòu)件10。因此，通過(guò)振動(dòng)構(gòu)件10約束了壓電振子20的整個(gè)表面。此外，振蕩設(shè)備包括控制單元50和作為振蕩電路的信號(hào)發(fā)生單元52。信號(hào)發(fā)生單兀52產(chǎn)生輸入至第二振蕩器112的壓電振子20的電信號(hào),例如參量揚(yáng)聲器中的調(diào)制信號(hào)。調(diào)制信號(hào)輸運(yùn)波是具有等于或大于20kHz的頻率的超聲波，例如IOOkHz的超聲波。此外，信號(hào)發(fā)生單元52產(chǎn)生可聽聲的音頻信號(hào)，并且將所述信號(hào)輸入至第一振蕩器120。控制單元50基于從外部輸入的音頻信息來(lái)控制信號(hào)發(fā)生單元52。圖3是演示了在參量揚(yáng)聲器110中包括的第二振蕩器112的布局的平面圖。在該圖所示的示例中，支撐構(gòu)件40具有格子形狀，并且具有設(shè)置為陣列形式的多個(gè)開口。將組成第二振蕩器112的振動(dòng)構(gòu)件10和壓電振子20裝配到在支撐構(gòu)件40中包括的多個(gè)開口的每一個(gè)中。圖1所示的控制單元50使用相控陣列方法控制參量揚(yáng)聲器的指向性。具體地，控制單元50通過(guò)調(diào)節(jié)輸入至多個(gè)第二振蕩器112的每一個(gè)中的調(diào)制信號(hào)，來(lái)控制執(zhí)行參量揚(yáng)聲器的解調(diào)制的空間。同時(shí)在圖3所示的示例中，振動(dòng)構(gòu)件10和壓電振子20的平面形狀是直角四邊形，例如矩形。然而，振動(dòng)構(gòu)件10和20的平面形狀不局限于此。圖4是演示了壓電振子20沿厚度方向的配置的截面圖。所述壓電振子20包括壓電物質(zhì)22、上電極24和下電極26。壓電物質(zhì)22沿厚度方向極化。組成壓電物質(zhì)22的材料可以是無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的任一種，只要所述材料是具有壓電效應(yīng)的材料即可。然而，具有高電機(jī)轉(zhuǎn)換效率的材料是優(yōu)選的，例如壓電鋯鈦酸鉛(PZT)或鈦酸鋇(BaTiO3)。例如，壓電物質(zhì)22的厚度hi等于或大于10 μ m并且等于或小于1mm。當(dāng)厚度Ii1小于10 μ m時(shí)，在振蕩設(shè)備的制造期間可能會(huì)損壞壓電振子20。此外，當(dāng)厚度Ill超過(guò)Imm時(shí)，過(guò)度地降低了電機(jī)轉(zhuǎn)換效率，從而不能夠獲得足夠大的振動(dòng)。原因在于當(dāng)壓電振子20的厚度增加時(shí)，壓電振子內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度與厚度成反比，并且因此降低。盡管組成上電極24和下電極26的材料沒有特別地限制，例如可以使用銀或銀/鈀。因?yàn)殂y用作具有低電阻的通用電極材料，在制造工藝或成本等方面存在優(yōu)勢(shì)。因?yàn)殂y/鈀是在抗氧化性方面優(yōu)秀的低電阻材料，從可靠性的觀點(diǎn)來(lái)看存在優(yōu)勢(shì)。此外，上電極24和下電極26的厚度h2沒有特別地限制，但是優(yōu)選地是厚度h2等于或大于I μ m并且等于或小于100 μ m。當(dāng)厚度h2小于I μπι時(shí)，難以均勻地形成上電極24和下電極26。結(jié)果，電機(jī)轉(zhuǎn)換效率可能會(huì)下降。此外，當(dāng)上電極24和下電極26的膜厚度超過(guò)IOOym時(shí)，上電極24和下電極26用作相對(duì)于壓電物質(zhì)22的約束表面，從而可以引起能量轉(zhuǎn)換效率的下降。接下來(lái)將描述實(shí)施例的操作和效果。根據(jù)所述實(shí)施例，振蕩設(shè)備包括參量揚(yáng)聲器110和第一振蕩器120。第一振蕩器120是原樣輸出可聽聲的揚(yáng)聲器。參量揚(yáng)聲器110和第一振蕩器120都通過(guò)壓電振子20的振動(dòng)輸出音頻。為此原因，因?yàn)椴灰笫褂秒妱?dòng)揚(yáng)聲器，可以減小振蕩設(shè)備的厚度。因?yàn)榭梢詼p小便攜設(shè)備300的厚度，也改進(jìn)了便攜設(shè)備300的便攜性。
此外，因?yàn)榭梢允褂孟嗤目刂茊卧?0和信號(hào)發(fā)生單元52控制參量揚(yáng)聲器110和第一振蕩器120，可以簡(jiǎn)化振蕩設(shè)備的控制電路系統(tǒng)。(第二實(shí)施例)圖5是演示了根據(jù)第二實(shí)施例的振蕩設(shè)備的壓電振子20的配置的分解透視圖。根據(jù)所述實(shí)施例的振蕩設(shè)備具有與根據(jù)第一實(shí)施例的振蕩設(shè)備相同的配置，不同之處在于:所述壓電振子20具有其中交替地層疊多個(gè)壓電物質(zhì)22和電極24的結(jié)構(gòu)。針對(duì)每一個(gè)層切換壓電物質(zhì)22的極化方向，并且所述極化方向彼此交替。在實(shí)施例中，也可以獲得與第一實(shí)施例相同的效果。此外，因?yàn)閴弘娬褡?0具有其中交替地層疊多個(gè)壓電物質(zhì)22和電極24的結(jié)構(gòu)，壓電振子20的膨脹和收縮量增加。因此,可以增加振蕩設(shè)備的輸出。(第三實(shí)施例)圖6是與第一實(shí)施例的圖1相對(duì)應(yīng)地演示了根據(jù)第三實(shí)施例的振蕩設(shè)備的配置的圖。除了以下各點(diǎn)之外，根據(jù)所述實(shí)施例的振蕩設(shè)備與第一實(shí)施例的相同。首先，控制單元50可以基于便攜設(shè)備300的用戶的輸入，從參量揚(yáng)聲器110的第二振蕩器112輸出用于超聲波傳感器的超聲波。振蕩設(shè)備包括檢測(cè)單元54。檢測(cè)單元54檢測(cè)具有與從第二振蕩器112輸出的超聲波傳感器的超聲波相同頻率的超聲波?？刂茊卧?0基于由檢測(cè)單元54檢測(cè)的超聲波的強(qiáng)度、或者基于當(dāng)票證信息存儲(chǔ)單元112振蕩超聲波時(shí)和檢測(cè)單元54檢測(cè)超聲波時(shí)之間的時(shí)間來(lái)檢測(cè)物體，例如位于便攜設(shè)備300附近的障礙物，并且計(jì)算便攜設(shè)備300與物體的距離。在實(shí)施例中，也可以獲得與第一實(shí)施例相同的效果。此外，可以通過(guò)只增加檢測(cè)單元54來(lái)向便攜設(shè)備300增加傳感器功能。(第四實(shí)施例)圖7是演示了與第一實(shí)施例的圖3相對(duì)應(yīng)的、根據(jù)第四實(shí)施例的振蕩設(shè)備的配置的圖。根據(jù)所述實(shí)施例的振蕩設(shè)備與第一實(shí)施例的振蕩設(shè)備相同，不同之處在于使用一個(gè)支撐構(gòu)件40形成參量揚(yáng)聲器110和第一振蕩器120。具體地，所述支撐構(gòu)件40配置有相對(duì)較大的第一開口以及多個(gè)比第一開口小的第二開口。將用作第一振蕩器120的振動(dòng)構(gòu)件10和壓電振子20裝配到第一開口中，并且將用作第二振蕩器112的振動(dòng)構(gòu)件10和壓電振子20裝配到第二開口中。在實(shí)施例中，也可以獲得與第一實(shí)施例相同的效果。此外，因?yàn)榭梢詫⒘繐P(yáng)聲器110和第一振蕩器120形成為一個(gè)模塊，可以容易地將振蕩設(shè)備合并到便攜設(shè)備300中。如上所述，盡管已經(jīng)參考附圖闡述了本發(fā)明的實(shí)施例，這些實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的說(shuō)明，并且可以采用除了上述之外的各種配置。該申請(qǐng)要求2010年11月I日遞交的日本專利申請(qǐng)N0.2010-245665的優(yōu)先權(quán)，將
其內(nèi)容全部合并在此作為參考。
權(quán)利要求
1.一種振蕩設(shè)備,包括: 第一振蕩器，包括第一壓電振子； 第二振蕩器，包括第二壓電振子；以及 控制單元，所述控制單元向所述第一振蕩器輸入可聽聲的音頻信號(hào)，并且向所述第二振蕩器輸入?yún)⒘繐P(yáng)聲器的調(diào)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩設(shè)備，其中包括多個(gè)所述第二振蕩器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩設(shè)備，其中所述第一壓電振子與所述第二壓電振子尺寸不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的振蕩設(shè)備，還包括具有多個(gè)開口的支撐構(gòu)件， 其中將所述第一壓電振子和所述第二壓電振子裝配到所述支撐構(gòu)件的不同開口中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的振蕩設(shè)備，還包括檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元檢測(cè)具有與從所述第二振蕩器振蕩的超聲波相同頻率的超聲波， 其中所述控制單元基于所述檢測(cè)單元檢測(cè)的超聲波來(lái)計(jì)算所述振蕩設(shè)備與物體的距離。
6.一種便攜設(shè)備，包括: 第一振蕩器，包括第一壓電振子； 第二振蕩器，包括第二壓電振子；以及 控制單元，所述控制單元向所述第一振蕩器輸入可聽聲的音頻信號(hào)，并且向所述第二振蕩器輸入?yún)⒘繐P(yáng)聲器的調(diào)制信號(hào)。
全文摘要
一種振蕩設(shè)備包括第一振蕩器(120)、第二振蕩器(112)和控制單元(50)。所述第一振蕩器(120)包括第一壓電振子，并且所述第二振蕩器(112)包括第二壓電振子。所述控制單元(50)向在所述第一振蕩器(120)中包括的第一壓電振子輸入可聽聲的音頻信號(hào)，并且向在所述第二振蕩器(112)中包括的第二壓電振子輸入?yún)⒘繐P(yáng)聲器的調(diào)制信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R1/02GK103155590SQ201180048648
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者大西康晴, 黑田淳, 菰田元喜, 岸波雄一郎, 佐藤重夫, 村田行雄, 內(nèi)川達(dá)也 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社