CN103155590B - 振荡设备和便携设备 - Google Patents
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Abstract
一种振荡设备包括第一振荡器(120)、第二振荡器(112)和控制单元(50)。所述第一振荡器(120)包括第一压电振子，并且所述第二振荡器(112)包括第二压电振子。所述控制单元(50)向在所述第一振荡器(120)中包括的第一压电振子输入可听声的音频信号，并且向在所述第二振荡器(112)中包括的第二压电振子输入参量扬声器的调制信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种用作扬声器的振荡设备，并且涉及一种便携设备。
背景技术
近年来，对于诸如蜂窝电话或膝上型计算机之类的便携终端的需求增长。具体地，已经开发了具有商业价值的诸如视频电话、电影播放器和自动电话功能之类的声音功能的薄便携终端。在研发期间，对于小尺寸和高输出的电动换能器的要求增加。在诸如蜂窝电话之类的电子设备中，已经将电动电声换能器用作电声换能器。电动电声换能器由永磁体、音圈和振动膜组成。然而由于电动电声换能器的操作原理和结构，电动电声换能器在厚度减小方面存在限制。因此，期待使用压电振子作为参量扬声器。
另一方面，专利文件1、2和3公开了在相同的声学设备中使用参量扬声器和电动扬声器。
相关文件
专利文件
[专利文件1]日本未审专利申请公布No.2002-027586
[专利文件2]日本未审专利申请公布(PCT申请的翻译)No.2004-527968
[专利文件3]日本未审专利申请公布No.2009-010619
发明内容
导电型扬声器比参量扬声器更厚。为此原因，当将电动扬声器和参量扬声器安装到一个电子设备上时，电子设备的厚度由导电型扬声器的厚度确定。因此，当使用导电型扬声器时，在电子设备的厚度减小方面存在限制。另一方面，便携设备本质上要减小厚度以便改进便携性。
本发明的目的是提供一种振荡设备和便携设备，所述振荡设备和便携设备包括原样再现可听声的扬声器和参量扬声器，并且能够减小厚度。
根据本发明，提出了一种振荡设备，包括：第一振荡器，包括第一压电振子；第二振荡器，包括第二压电振子；以及控制单元，所述控制单元向所述第一振荡器输入可听声的音频信号，并且向所述第二振荡器输入参量扬声器的调制信号。
根据本发明，提出了一种便携设备，包括：第一振荡器，包括第一压电振子；第二振荡器，包括第二压电振子；以及控制单元，所述控制单元向所述第一振荡器输入可听声的音频信号，并且向所述第二振荡器输入参量扬声器的调制信号。
根据本发明，可以在包括原样再现可听声的扬声器和参量扬声器两者在内的振荡设备中实现厚度减小。
附图说明
根据以下描述的优选实施例和以下附图，将使得上述目的、其他目的、特征和优点更加清楚。
图1是演示了根据第一实施例的振荡设备的配置的图。
图2是演示了具有图1所示振荡设备的便携设备的配置的平面图。
图3是演示了第二振荡设备的布局的平面图。
图4是演示了压电振子沿厚度方向的配置的截面图。
图5是演示了根据第二实施例的振荡设备的压电振子的配置的分解透视图。
图6是演示了根据第三实施例的振荡设备的配置的图。
图7是演示了根据第四实施例的振荡设备的配置的图。
具体实施方式
下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在所有附图中，相似的元件用相似的参考数字表示，并且将不再重复其描述。
(第一实施例)
图1是演示了根据第一实施例的振荡设备的配置的图。图2是演示了具有图1所示振荡设备的便携设备300的配置的平面图。例如，便携设备300是便携通信终端或便携游戏控制台。图1所示的振荡设备包括第一振荡器120、第二振荡器112和控制单元50。第一振荡器120包括第一压电振子，而第二振荡器112包括第二压电振子。控制单元50向在第一振荡器120中包括的第一压电振子输入可听声的音频信号，并且向第二振荡器112的第二压电振子输入参量扬声器的调制信号。
将图1所示的振荡设备用作例如图2所示的便携设备300的音频输出源。第一振荡器120用作输出可听声的扬声器，而第二振荡器112用作参量扬声器110。例如，便携设备300是便携通信终端或便携声学设备，并且包括显示屏幕200。将第一振荡器120和参量扬声器110相对于显示屏幕200横向地设置。具体地，在便携设备300的外壳上，将第一振荡器120和参量扬声器110设置在其上提供了显示屏幕的表面上，并且位于显示屏幕和外壳的侧边之间。因为便携设备300的外壳的这一区域较窄，第一振荡器120和参量扬声器110的平面形状是矩形。第一振荡器120和参量扬声器110的长边沿着便携设备300的外壳的边缘方向导引。同时，参量扬声器110和第一振荡器120的布局不局限于图2所示的示例。
如图1所示，参量扬声器110包括多个第二振荡器112。在该图所示的示例中，第二振荡器112和参量扬声器110两者都包括振动构件10、压电振子20和支撑构件40。
压电振子20由表现出压电效应的材料构成，例如压电陶瓷。在第一振荡器120中包括的压电振子20以及在参量扬声器110中包括的压电振子20尺寸上彼此不同。具体地，在第二振荡器112中包括的压电振子20比在第一振荡器120中包括的压电振子20小。这是因为第二振荡器112振荡超声波，而第一振荡器120振荡波长比超声波长的可听声。
通过由压电振子20产生的振动来使得振动构件10振动。此外，振动构件10调节压电振子20的基频谐振频率。机械振子的基频谐振频率依赖于负载重量和柔量。因为柔量是振子的机械硬度，可以通过控制振动构件10的硬度来控制压电振子20的基频谐振频率。同时，优选地是振动构件10的厚度等于或大于5μm并且等于或小于500μm。此外，优选地是作为硬度指数的振动构件10的纵向弹性模量等于或大于1GPa并且等于或小于500GPa。当振动构件10的硬度非常低或者非常高时，可能损坏作为机械振子的特性和可靠性。同时，组成振动构件10的材料没有特别地限制，只要所述材料是相对于由易碎材料构成的压电振子20具有较高弹性模量的材料即可，例如金属或树脂，但是从可使用性或成本的观点来看，磷青铜、不锈钢等是优选的。
压电振子20配置为使得通过粘合剂将压电振子20的面对振动构件10的整个表面固定到振动构件10。因此，通过振动构件10约束了压电振子20的整个表面。
此外，振荡设备包括控制单元50和作为振荡电路的信号发生单元52。信号发生单元52产生输入至第二振荡器112的压电振子20的电信号，例如参量扬声器中的调制信号。调制信号输运波是具有等于或大于20kHz的频率的超声波，例如100kHz的超声波。此外，信号发生单元52产生可听声的音频信号，并且将所述信号输入至第一振荡器120。控制单元50基于从外部输入的音频信息来控制信号发生单元52。
图3是演示了在参量扬声器110中包括的第二振荡器112的布局的平面图。在该图所示的示例中，支撑构件40具有格子形状，并且具有设置为阵列形式的多个开口。将组成第二振荡器112的振动构件10和压电振子20装配到在支撑构件40中包括的多个开口的每一个中。图1所示的控制单元50使用相控阵列方法控制参量扬声器的指向性。具体地，控制单元50通过调节输入至多个第二振荡器112的每一个中的调制信号，来控制执行参量扬声器的解调制的空间。同时在图3所示的示例中，振动构件10和压电振子20的平面形状是直角四边形，例如矩形。然而，振动构件10和20的平面形状不局限于此。
图4是演示了压电振子20沿厚度方向的配置的截面图。所述压电振子20包括压电物质22、上电极24和下电极26。
压电物质22沿厚度方向极化。组成压电物质22的材料可以是无机材料和有机材料的任一种，只要所述材料是具有压电效应的材料即可。然而，具有高电机转换效率的材料是优选的，例如压电锆钛酸铅(PZT)或钛酸钡(BaTiO3)。例如，压电物质22的厚度h1等于或大于10μm并且等于或小于1mm。当厚度h1小于10μm时，在振荡设备的制造期间可能会损坏压电振子20。此外，当厚度h1超过1mm时，过度地降低了电机转换效率，从而不能够获得足够大的振动。原因在于当压电振子20的厚度增加时，压电振子内的电场强度与厚度成反比，并且因此降低。
尽管组成上电极24和下电极26的材料没有特别地限制，例如可以使用银或银/钯。因为银用作具有低电阻的通用电极材料，在制造工艺或成本等方面存在优势。因为银/钯是在抗氧化性方面优秀的低电阻材料，从可靠性的观点来看存在优势。此外，上电极24和下电极26的厚度h2没有特别地限制，但是优选地是厚度h2等于或大于1μm并且等于或小于100μm。当厚度h2小于1μm时，难以均匀地形成上电极24和下电极26。结果，电机转换效率可能会下降。此外，当上电极24和下电极26的膜厚度超过100μm时，上电极24和下电极26用作相对于压电物质22的约束表面，从而可以引起能量转换效率的下降。
接下来将描述实施例的操作和效果。根据所述实施例，振荡设备包括参量扬声器110和第一振荡器120。第一振荡器120是原样输出可听声的扬声器。参量扬声器110和第一振荡器120都通过压电振子20的振动输出音频。为此原因，因为不要求使用电动扬声器，可以减小振荡设备的厚度。因为可以减小便携设备300的厚度，也改进了便携设备300的便携性。
此外，因为可以使用相同的控制单元50和信号发生单元52控制参量扬声器110和第一振荡器120，可以简化振荡设备的控制电路系统。
(第二实施例)
图5是演示了根据第二实施例的振荡设备的压电振子20的配置的分解透视图。根据所述实施例的振荡设备具有与根据第一实施例的振荡设备相同的配置，不同之处在于：所述压电振子20具有其中交替地层叠多个压电物质22和电极24的结构。针对每一个层切换压电物质22的极化方向，并且所述极化方向彼此交替。
在实施例中，也可以获得与第一实施例相同的效果。此外，因为压电振子20具有其中交替地层叠多个压电物质22和电极24的结构，压电振子20的膨胀和收缩量增加。因此，可以增加振荡设备的输出。
(第三实施例)
图6是与第一实施例的图1相对应地演示了根据第三实施例的振荡设备的配置的图。除了以下各点之外，根据所述实施例的振荡设备与第一实施例的相同。
首先，控制单元50可以基于便携设备300的用户的输入，从参量扬声器110的第二振荡器112输出用于超声波传感器的超声波。振荡设备包括检测单元54。检测单元54检测具有与从第二振荡器112输出的超声波传感器的超声波相同频率的超声波。控制单元50基于由检测单元54检测的超声波的强度、或者基于当票证信息存储单元112振荡超声波时和检测单元54检测超声波时之间的时间来检测物体，例如位于便携设备300附近的障碍物，并且计算便携设备300与物体的距离。
在实施例中，也可以获得与第一实施例相同的效果。此外，可以通过只增加检测单元54来向便携设备300增加传感器功能。
(第四实施例)
图7是演示了与第一实施例的图3相对应的、根据第四实施例的振荡设备的配置的图。根据所述实施例的振荡设备与第一实施例的振荡设备相同，不同之处在于使用一个支撑构件40形成参量扬声器110和第一振荡器120。
具体地，所述支撑构件40配置有相对较大的第一开口以及多个比第一开口小的第二开口。将用作第一振荡器120的振动构件10和压电振子20装配到第一开口中，并且将用作第二振荡器112的振动构件10和压电振子20装配到第二开口中。
在实施例中，也可以获得与第一实施例相同的效果。此外，因为可以将参量扬声器110和第一振荡器120形成为一个模块，可以容易地将振荡设备合并到便携设备300中。
如上所述，尽管已经参考附图阐述了本发明的实施例，这些实施例仅仅是本发明的说明，并且可以采用除了上述之外的各种配置。
该申请要求2010年11月1日递交的日本专利申请No.2010-245665的优先权，将其内容全部合并在此作为参考。
Claims (3)
1.一种振荡设备，包括：
第一振荡器，包括第一压电振子；
第二振荡器，包括第二压电振子；
控制单元，所述控制单元向所述第一振荡器输入可听声的音频信号，并且向所述第二振荡器输入参量扬声器的调制信号；以及
具有多个开口的支撑构件，
其中所述多个开口被设置为形成阵列，
其中将所述第一压电振子和所述第二压电振子装配到所述支撑构件的不同开口中，
其中所述第一压电振子比所述第二压电振子尺寸大，以及
其中所述第一压电振子布置在所述阵列的角落之一。
2.根据权利要求1所述的振荡设备，其中包括多个所述第二振荡器。
3.一种便携设备，包括：
第一振荡器，包括第一压电振子；
第二振荡器，包括第二压电振子；
控制单元，所述控制单元向所述第一振荡器输入可听声的音频信号，并且向所述第二振荡器输入参量扬声器的调制信号；以及
具有多个开口的支撑构件，
其中所述多个开口被设置为形成阵列，
其中将所述第一压电振子和所述第二压电振子装配到所述支撑构件的不同开口中，
其中所述第一压电振子比所述第二压电振子尺寸大，以及
其中所述第一压电振子布置在所述阵列的角落之一。
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