JP2002354588A - 圧電スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高域まで高い音圧を維持することの出来るス
ピーカを提供する。 【解決手段】 開口を有するドーム状で厚み方向に分極
されている圧電体１と、前記圧電体の内面に形成された
第一の電極１２と、外面に形成された第二の電極３を備
え、前記圧電体の内面および外面の少なくとも一方に、
前記第一または第二の電極の非形成部を有するととも
に、前記第一および第二の電極が、前記圧電体の内面お
よび外面に、少なくとも対向部分を有するように形成さ
れる。 【効果】 外部信号が印加されることにより圧電体は部
分駆動し、高域の周波数において音圧を高めることが出
来る。また対向する電極面積が狭く容量が小さくなった
ためインピーダンスが高く、整合トランスによる十分な
信号の昇圧がされるようになり、高域を伸ばすことが出
来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電スピーカに関
し、詳しくは、圧電体が用いられ、周波数特性が改善さ
れた圧電スピーカに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４に従来の圧電スピーカの断面図を
示す。

【０００３】図１４において、圧電スピーカ１４０は開
口を有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１
の内面に形成された第一の電極２、同じく外面に形成さ
れた第二の電極３から構成されている。第一の電極２は
圧電体１の内面のほぼ全面に形成されており、第二の電
極３は圧電体１の外面のほぼ全面に形成されている。圧
電体１は厚み方向に分極されている。

【０００４】このように構成された圧電スピーカ１４０
において第一の電極２と第二の電極３の間に外部信号源
４から信号が印加されると、それに応じて圧電体１の全
面が伸び縮みする。このような圧電体１の全面が伸び縮
みする駆動を全面駆動という。圧電体１の全面が伸び縮
みすることによって、ドーム状の圧電体１が全体として
呼吸振動し、それによって音が発生する。

【０００５】図１４の圧電スピーカ１４０にホーンが付
けられた構成の圧電スピーカの破砕断面図を図１５に示
す。ここで外部信号源４は使用されるが省略して示して
いる。圧電スピーカ１５０は圧電スピーカ１４０にホー
ン１５６が付けられた構成となっている。

【０００６】図１５において、ドーム状圧電スピーカ１
４０はホーン１５６の突出し部分１５８が覆われるよう
にしてその開口部が数カ所で固着されている。ホーン１
５６は中心軸上で間隔を隔てて多重に配置される複数の
筒１５１ないし１５５で構成され、その中央から外側に
従って広がりかつ折り返される音道１５７を有する。こ
のホーンの詳細は特開平９−３２２２８３号公報に示さ
れている。

【０００７】図１５の圧電スピーカ１５０において、圧
電体１の外面から主として高音が発生し、ホーン１５６
によって主として低音が発生し、全体として広帯域の音
圧周波数特性が得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の圧
電スピーカでは、圧電体の全面が駆動される構造の為に
音圧周波数特性において高域、すなわち約２ＫＨｚない
し約１５ＫＨｚの周波数帯域で音圧が低かった。また第
一および第二の電極２、３の面積が広く、その間の容量
が大きい為に、特に高域でインピーダンスが低くなり、
整合トランスによる十分な信号の昇圧がされず、音圧周
波数特性において高域が延びないという問題があった。

【０００９】図３に、従来の圧電スピーカ１５０の音圧
周波数特性を示している。図３にはまた、本発明の圧電
スピーカ２０の特性も示しているが、それについては後
で詳述する。ここで従来の圧電スピーカの特性は細線で
示しており、本発明の圧電スピーカの特性は太線で示し
ている。

【００１０】図３より解るように従来の圧電スピーカ１
５０の場合、約２ＫＨｚないし約１５ＫＨｚの周波数帯
域の音圧が低くなっている。

【００１１】本発明は上記の問題点を解決することを目
的とするもので、高域まで高い音圧を維持することの出
来る圧電スピーカを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の圧電スピーカは開口を有するドーム状で厚
み方向に分極されている圧電体と、前記圧電体の内面に
形成された第一の電極と、外面に形成された第二の電極
を備え、前記圧電体の内面および外面の少なくとも一方
に、前記第一または第二の電極の非形成部を有するとと
もに、前記第一および第二の電極が、前記圧電体の内面
および外面に、少なくとも対向部分を有するように形成
されたことを特徴とする。

【００１３】また、本発明の圧電スピーカは、前記第一
の電極が前記圧電体の頂部を中心とする略同心帯状に形
成されたことを特徴とする。

【００１４】また、本発明の圧電スピーカは、前記第二
の電極が前記圧電体の頂部を中心とする略同心帯状に形
成されたことを特徴とする。

【００１５】また、本発明の圧電スピーカは、前記第一
の電極が前記圧電体の頂部を中心とする略円形に形成さ
れたことを特徴とする。

【００１６】また、本発明の圧電スピーカは、前記第二
の電極が前記圧電体の頂部を中心とする略円形に形成さ
れたことを特徴とする。

【００１７】また、本発明の圧電スピーカは、前記圧電
体の開口部にホーンが設けられたことを特徴とする。

【００１８】このように構成することにより、本発明の
圧電スピーカにおいては、高域まで高い音圧を維持する
ことが出来る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の圧電スピーカの
一実施例の断面図を示す。図１において、図１４と同一
もしくは同等の部分には同じ記号を符し、その説明を省
略する。

【００２０】図１において、圧電スピーカ１０は開口を
有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１の内
面に形成された第一の電極１２、同じく外面に形成され
た第二の電極３から構成されている。第一の電極１２は
圧電体１の内面に開口面中心より仰角４５度の範囲で全
周に渡って形成される。言い換えると、第一の電極１２
が、圧電体１の内面にその頂部を中心とする略同心帯状
に形成されたものであり、その結果圧電体１の内面が第
一の電極の非形成部を有することになる。また第一の電
極１２および第二の電極３は対向部分を有する。圧電体
１は厚み方向に分極されている。

【００２１】このように構成された圧電スピーカ１０に
おいて第一の電極１２と第二の電極３の間に外部信号源
４から信号が印加されると、それに応じて圧電体１の第
一の電極１２と第二の電極３が対向する部分が伸び縮み
し、音が発生する。このような、圧電体１の一部が部分
的に伸び縮みする駆動を部分駆動といい、特に圧電体１
の側面のみが伸び縮みする駆動を側面駆動という。

【００２２】図２に、図１の圧電スピーカ１０にホーン
が付けられた構成の圧電スピーカの破砕断面図を示す。
ここで外部信号源４は使用されるが省略して示してい
る。本発明の圧電スピーカ２０は圧電スピーカ１０にホ
ーン２６が付けられた構成となっている。

【００２３】図２においてドーム状圧電スピーカ１０は
ホーン２６の突出し部分２８が覆われるようにしてその
開口部が数カ所で固着されている。ホーン２６は中心軸
上で間隔を隔てて多重に配置される複数の筒２１ないし
２５で構成され、その中央から外側に従って広がりかつ
折り返される音道２７を有する。

【００２４】図２の圧電スピーカ２０において、圧電体
１の外面から主として高音が発生し、ホーン２６によっ
て主として低音が発生し、全体として広帯域の音圧周波
数特性が得られる。

【００２５】図３に、本発明の圧電スピーカ２０の音圧
周波数特性を示している。

【００２６】図３にはまた、既に発明が解決しようとす
る課題で説明したように、従来の圧電スピーカ１５０の
特性も示している。なお繰り返しになるが本発明の圧電
スピーカ２０の特性は太線で示しており、従来の圧電ス
ピーカ１５０の特性は細線で示している。

【００２７】図３より解るように、従来の圧電スピーカ
１５０のような全面駆動の場合と比べて、本発明のよう
な部分駆動の実施例である圧電スピーカ２０のような側
面駆動の場合、約２ＫＨｚないし約１５ＫＨｚの周波数
帯域の音圧を高めることが出来、平坦な特性が得られ
る。

【００２８】また、図１４に示した従来の圧電スピーカ
１４０に比べて、図１に示した本発明の圧電スピーカ１
０は、第一および第二の電極１２、３の対向面積が狭
く、その間の容量が小さくなったため特に高域でインピ
ーダンスが高くなり、整合トランスによる十分な信号の
昇圧がなされ、音圧周波数特性において高域を延ばすこ
とが出来る。

【００２９】なお、ここで言うドーム状とは、垂直断面
が略楕円弧、または略円弧を持ち、水平断面が略楕円、
または略円を持つ丸屋根状の形状を表し、半球や部分球
を含む。また部分的に曲率が変わっていても構わない。
さらには厚みが一定でなくても構わないものである。

【００３０】また、ドーム状の圧電体の頂点に位置する
部分を頂部と表現している。

【００３１】さらに、図１の圧電スピーカ１０におい
て、内面の第一電極１２が開口面中心より仰角４５度の
範囲で全周に渡って形成されているが、一つの実施例で
あってこれに限定されるものではない。

【００３２】図４に、本発明の圧電スピーカの別の実施
例の断面図を示す。図４において、図１と同一もしくは
同等の部分には同じ記号を符し、その説明を省略する。

【００３３】図４において、圧電スピーカ４０は開口を
有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１の内
面に形成された第一の電極１２、同じく外面に形成され
た第二の電極４３から構成されている。第二の電極４３
は、圧電体１の外面で圧電体１の開口部と頂部の間に、
圧電体１の頂部を中心とする略同心帯状に形成されたも
のであり、その結果圧電体１の外面が第二の電極４３の
非形成部を有する。また第一の電極１２および第二の電
極４３は対向部分を有する。

【００３４】このように構成された圧電スピーカ４０に
おいても第一の電極１２と第二の電極４３の間に外部信
号源４から信号が印加されると、図１と同様の作用効果
が得られる。

【００３５】図５に、本発明の圧電スピーカのさらに別
の実施例の断面図を示す。図５において、図１と同一も
しくは同等の部分には同じ記号を符し、その説明を省略
する。

【００３６】図５において、圧電スピーカ５０は開口を
有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１の内
面に形成された第一の電極５２、同じく外面に形成され
た第二の電極３から構成されている。第一の電極５２
は、圧電体１の内面で圧電体１の開口部と頂部の間に、
圧電体１の頂部を中心とする略同心帯状に形成されたも
のであり、その結果圧電体１の内面が第一の電極５２の
非形成部を有する。また第一の電極５２および第二の電
極３は対向部分を有する。

【００３７】このように構成された圧電スピーカ５０に
おいても第一の電極５２と第二の電極３の間に外部信号
源４から信号が印加されると、図１と同様の作用効果が
得られる。

【００３８】図６に、本発明の圧電スピーカのさらに別
の実施例の断面図を示す。図６において、図５と同一も
しくは同等の部分には同じ記号を符し、その説明を省略
する。

【００３９】図６において、圧電スピーカ６０は開口を
有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１の内
面に形成された第一の電極５２、同じく外面に形成され
た第二の電極６３から構成されている。第二の電極６３
は、圧電体１の外面で圧電体１の開口部と頂部の間に、
圧電体１の頂部を中心とする略同心帯状に形成されたも
のであり、その結果圧電体１の外面が第二の電極６３の
非形成部を有する。また第一の電極５２および第二の電
極６３は対向部分を有する。

【００４０】このように構成された圧電スピーカ６０に
おいても第一の電極５２と第二の電極６３の間に外部信
号源４から信号が印加されると、図１と同様の作用効果
が得られる。

【００４１】図７に、本発明の圧電スピーカのさらに別
の実施例の断面図を示す。図７において、図１４と同一
もしくは同等の部分には同じ記号を符し、その説明を省
略する。

【００４２】図７において、圧電スピーカ７０は開口を
有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１の内
面に形成された第一の電極２、同じく外面に形成された
第二の電極７３から構成されている。第二の電極７３
は、圧電体１の外面で圧電体１の開口部端に、圧電体１
の頂部を中心とする略同心帯状に形成されたものであ
り、その結果圧電体１の外面が第二の電極７３の非形成
部を有する。また第一の電極２および第二の電極７３は
対向部分を有する。

【００４３】このように構成された圧電スピーカ７０に
おいても第一の電極２と第二の電極７３の間に外部信号
源４から信号が印加されると、図１と同様の作用効果が
得られる。

【００４４】図８に、本発明の圧電スピーカのさらに別
の実施例の断面図を示す。図８において、図７と同一も
しくは同等の部分には同じ記号を符し、その説明を省略
する。

【００４５】図８において、圧電スピーカ８０は開口を
有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１の内
面に形成された第一の電極２、同じく外面に形成された
第二の電極８３から構成されている。第二の電極８３
は、圧電体１の外面で圧電体１の開口部と頂部の間に、
圧電体１の頂部を中心とする略同心帯状に形成されたも
のであり、その結果圧電体１の外面が第二の電極８３の
非形成部を有する。また第一の電極２および第二の電極
８３は対向部分を有する。

【００４６】このように構成された圧電スピーカ８０に
おいても第一の電極２と第二の電極８３の間に外部信号
源４から信号が印加されると、図１と同様の作用効果が
得られる。

【００４７】図９に、本発明の圧電スピーカのさらに別
の実施例の断面図を示す。図９において、図１４と同一
もしくは同等の部分には同じ記号を符し、その説明を省
略する。

【００４８】図９において、圧電スピーカ９０は開口を
有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１の内
面に形成された第一の電極９２、同じく外面に形成され
た第二の電極３から構成されている。第一の電極９２
は、圧電体１の内面に、圧電体１の頂部を中心とする略
円形に形成されたものであり、その結果圧電体１の内面
が第一の電極９２の非形成部を有する。また第一の電極
９２および第二の電極３は対向部分を有する。

【００４９】このように構成された圧電スピーカ９０に
おいても第一の電極９２と第二の電極３の間に外部信号
源４から信号が印加されると、図１と同様の作用効果が
得られる。

【００５０】図１０に、本発明の圧電スピーカのさらに
別の実施例の断面図を示す。図１０において、図９と同
一もしくは同等の部分には同じ記号を符し、その説明を
省略する。

【００５１】図１０において、圧電スピーカ１００は開
口を有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１
の内面に形成された第一の電極９２、同じく外面に形成
された第二の電極１０３から構成されている。第二の電
極１０３は、圧電体１の外面に、圧電体１の頂部を中心
とする略円形に形成されたものであり、その結果圧電体
１の外面が第二の電極１０３の非形成部を有する。また
第一の電極９２および第二の電極１０３は少なくとも対
向部分を有する。

【００５２】このように構成された圧電スピーカ１００
においても第一の電極９２と第二の電極１０３の間に外
部信号源４から信号が印加されると、図１と同様の作用
効果が得られる。

【００５３】図１１に、本発明の圧電スピーカのさらに
別の実施例の断面図を示す。図１１において、図１４と
同一もしくは同等の部分には同じ記号を符し、その説明
を省略する。

【００５４】図１１において、圧電スピーカ１１０は開
口を有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１
の内面に形成された第一の電極２、同じく外面に形成さ
れた第二の電極１１３から構成されている。第二の電極
１１３は、圧電体１の外面に、圧電体１の頂部を中心と
する略円形に形成されたものであり、その結果圧電体１
の外面が第二の電極１１３の非形成部を有する。また第
一の電極２および第二の電極１１３は対向部分を有す
る。

【００５５】このように構成された圧電スピーカ１１０
においても第一の電極２と第二の電極１１３の間に外部
信号源４から信号が印加されると、図１と同様の作用効
果が得られる。

【００５６】図１２に、本発明の圧電スピーカのさらに
別の実施例であるドーム状圧電体の開口部側から見た底
面図を示す。図１２において、図５と同一もしくは同等
の部分には同じ記号を符し、その説明を省略する。

【００５７】図１２において、圧電スピーカ１２０は開
口を有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１
の内面に形成された第一の電極１２２ａないし１２２
ｄ、同じく外面に形成された第二の電極３で構成されて
いる。第二の電極３は外面のため図示されていないが圧
電体１の外面のほぼ全面に形成されている。第一の電極
１２２ａないし１２２ｄは、圧電体１の内面で圧電体１
の開口部と頂部の間に、全体として、圧電体１の頂部を
中心とする同心帯状に形成されたものであり、その結果
圧電体１の内面が第一の電極１２２ａないし１２２ｄの
非形成部を有する。また第一の電極１２２ａないし１２
２ｄおよび第二の電極３は対向部分を有する。さらに第
一の電極１２２ａないし１２２ｄは頂部を中心とした同
心帯状の電極が周方向で分割された形状をしており、全
体として略同心帯状になっている。

【００５８】このように構成された圧電スピーカ１２０
においても第一の電極１２２ａないし１２２ｄと第二の
電極３の間に外部信号源４から信号が印加されると、図
１と同様の作用効果が得られる。

【００５９】ここでは一例を示したが、第一の電極、第
二の電極にかかわらず、図１、図４ないし図８に記載の
略同心帯状の電極について周方向で分割された形状をと
ることができる。

【００６０】図１３に、本発明の圧電スピーカのさらに
別の実施例であるドーム状圧電体の開口部側から見た底
面図を示す。図１３において、図９と同一もしくは同等
の部分には同じ記号を符し、その説明を省略する。

【００６１】図１３において、圧電スピーカ１３０は開
口を有するドーム状で厚みの均一な圧電体１、圧電体１
の内面に形成された第一の電極１３２ａないし１３２
ｄ、同じく外面に形成された第二の電極３で構成されて
いる。第二の電極３は外面のため図示されていないが圧
電体１の外面のほぼ全面に形成されている。第一の電極
１３２ａないし１３２ｄは、圧電体１の内面に、全体と
して、圧電体１の頂部を中心とした円形に形成されたも
のであり、その結果圧電体１の内面が第一の電極１３２
ａないし１３２ｄの非形成部を有する。また第一の電極
１３２ａないし１３２ｄおよび第二の電極は対向部分を
有する。さらに第一の電極１３２ａないし１３２ｄは頂
部を中心とした円形の電極を周方向で分割された形状を
しており、全体として略円形になっている。

【００６２】このように構成された圧電スピーカ１３０
においても第一の電極１３２ａないし１３２ｄと第二の
電極３の間に外部信号源４から信号が印加されると、図
１と同様の作用効果が得られる。

【００６３】ここでは一例を示したが、第一の電極、第
二の電極にかかわらず、図１、図５図７、図８、図９な
いし図１１に記載の略円形の電極について周方向で分割
された形状をとることができる。

【００６４】また、図１２、図１３において第一の電極
が周方向で分割された形状をとる例を示したが、第一の
電極、第二の電極にかかわらず、図１、図４ないし図１
１に記載の電極について径方向で分割された形状をと
り、それぞれの分割電極に外部信号源４から信号が印加
されても図１と同様の作用効果が得られる。

【００６５】電極の非形成部を有する状態とは、本当に
電極の形成されていない状態だけでなく、電極そのもの
は存在していても第一の電極および第二の電極と接続さ
れていない状態を含む。

【００６６】

【発明の効果】本発明の圧電スピーカでは、開口を有す
るドーム状圧電体と、圧電体の内面外面の少なくとも一
方に非形成部を有する電極を持ち、さらに少なくとも対
向部分を有するように形成された二つの電極からなる構
成で、外部信号が印加された場合、圧電スピーカは高域
の周波数において音圧を高めることが出来る。

【００６７】また対向する電極面積が狭く容量が小さく
なったためインピーダンスが高く、整合トランスによる
十分な信号の昇圧がされるようになり、高域を延ばすこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電スピーカの一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明の圧電スピーカとホーンを組合せた圧電
スピーカの破砕断面図である。

【図３】本発明の圧電スピーカおよび従来の圧電スピー
カとホーンを組合せた圧電スピーカの音圧周波数特性を
示す特性図である。

【図４】本発明の圧電スピーカの別の例を示す断面図で
ある。

【図５】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す断
面図である。

【図６】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す断
面図である。

【図７】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す断
面図である。

【図８】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す断
面図である。

【図９】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す断
面図である。

【図１０】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す
断面図である。

【図１１】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す
断面図である。

【図１２】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す
底面図である。

【図１３】本発明の圧電スピーカのさらに別の例を示す
底面図である。

【図１４】従来の圧電スピーカを示す断面図である。

【図１５】従来の圧電スピーカとホーンを組合せた圧電
スピーカの破砕断面図である。

【符号の説明】

１…圧電体 ２、１２、５２、９２、 １２２a 、１２２b 、１２２
c 、１２２d 、１３２a１３２b 、１３２c 、１３２d
…第一の電極 ３、４３、６３、７３、８３、１０３、１１３…第二の
電極 ４…信号源 １０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、
１１０、１２０、１３０、１４０…圧電スピーカ ２６、１５６…ホーン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口を有するドーム状で厚み方向に分極
   されている圧電体と、前記圧電体の内面に形成された第
   一の電極と、外面に形成された第二の電極を備え、前記
   第一および第二の電極間に外部より信号が加えられて音
   が発生する圧電スピーカにおいて、 前記圧電体の内面および外面の少なくとも一方に、前記
   第一または第二の電極の非形成部を有するとともに、 前記第一および第二の電極が、前記圧電体の内面および
   外面に、少なくとも対向部分を有するように形成された
   ことを特徴とする圧電スピーカ。
2. 【請求項２】 前記第一の電極が前記圧電体の頂部を中
   心とする略同心帯状に形成されたことを特徴とする請求
   項１に記載の圧電スピーカ。
3. 【請求項３】 前記第二の電極が前記圧電体の頂部を中
   心とする略同心帯状に形成されたことを特徴とする請求
   項１に記載の圧電スピーカ。
4. 【請求項４】 前記第一の電極が前記圧電体の頂部を中
   心とする略円形に形成されたことを特徴とする請求項１
   に記載の圧電スピーカ。
5. 【請求項５】 前記第二の電極が前記圧電体の頂部を中
   心とする略円形に形成されたことを特徴とする請求項１
   に記載の圧電スピーカ。
6. 【請求項６】 前記圧電体の開口部にホーンが設けられ
   たことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
   に記載の圧電スピーカ。