JP3678173B2 - 圧電スピーカ - Google Patents
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Description
【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、圧電体を用い、音圧特性を改善したツイータ用圧電スピーカに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4に従来の圧電スピーカの断面図を示す。
【0003】
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2、圧電体2の内面に形成された第一の電極3、同じく外面に形成された第二の電極4から構成される圧電振動子1で構成されている。圧電体2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40において、第一の電極3と第二の電極4の間に外部信号源5から信号を印加すると、それに応じて圧電体2の全面が伸び縮みする。圧電体2の全面が伸び縮みすることによって、ドーム状の圧電体2が全体として呼吸振動し、それによって音が発生する。
【0005】
【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40では、ドーム状圧電振動子1の内面から発生する音6a、6bは内側すなわち反対側に放出され、圧電スピーカ40から放出される音の音圧レベルに貢献していなかった。すなわち外面から発生する音8による音圧しか無く、音圧レベルの向上が必要であった。
【0006】
図3に、従来の圧電スピーカ40の音圧周波数特性を示している。ここではφ20mmのドーム状圧電振動子を使用した場合の特性を示している。音圧レベル、すなわちS.P.L.(Sound Pressure Level)を縦軸で表し、周波数を横軸で表している。図3にはまた、本発明の圧電スピーカ10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点線で示しており、本発明の圧電スピーカの特性は実線で示している。
【0007】
圧電スピーカ40の再生帯域は約15kHzないし約100kHzである。そして圧電振動子1は再生帯域より高い約103kHzの固有振動周波数を持つ。
【0008】
なお、図3には再生帯域のうち特に重要な20kHzないし50kHzの周波数帯域の音圧特性を示している。
【0009】
図3において、20kHzないし50kHzの周波数帯域の平均音圧レベルは必ずしも十分ではない。再生帯域全体あるいは特定の周波数帯域の音圧レベルをさらに高くしたい場合がある。
【0010】
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、音圧レベルを向上させることの出来る圧電スピーカを提供することである。
【0011】
【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とを有する圧電振動子を備え、前記圧電振動子に穴が設けられるとともに、前記圧電振動子の開口部に反射板が備えられたことを特徴とする。
【0012】
また、本発明の圧電スピーカは、前記穴は前記圧電振動子の頂部近傍に設けられたことを特徴とする。
【0013】
また、本発明の圧電スピーカは、再生帯域より高い固有振動周波数を有する前記圧電振動子に穴が設けられることによって前記圧電振動子の固有振動周波数が下げられたことを特徴とする。
【0014】
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、音圧レベルを向上させることが出来る。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1および図2に、本発明の圧電スピーカの一実施例の斜視図および断面図を示す。
【0016】
図1および図2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22、圧電体22の内面に形成された第一の電極23、同じく外面に形成された第二の電極24から構成され、その頂部に丸穴18が設けられている圧電振動子11と、前記圧電振動子11の開口部ほぼ全面を塞ぐように設けられている金属製の反射板19で構成されている。圧電体22は厚み方向に分極されている。
【0017】
なお、ここでいう頂部とはドーム状の圧電振動子11の開口部を下にしたときに頂点に位置する部分のことである。
【0018】
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23と第二の電極24の間に外部信号源5から信号を印加すると、それに応じて圧電体22の第一の電極23と第二の電極24が対向する部分が伸び縮みし、ドーム状の圧電体22が全体として呼吸振動し、それによって音が発生する。
【0019】
本発明の圧電スピーカ10では、ドーム状圧電振動子11の外面から発生する音28に加えて、内面から発生する音26a、26bを金属製の反射板19で反射させ、ドーム状圧電振動子11の頂部の丸穴18を通して、音27として取出すことが出来る為、再生帯域の音圧レベルは向上する。
【0020】
また、約15kHzないし約100kHzの再生帯域より高い固有振動周波数を持った圧電振動子に穴を設けることにより、固有振動周波数を下げることが出来る。実施例では、約103kHzの固有振動周波数を持つφ20mmのドーム状圧電振動子の頂部にφ3mmの穴を設けた場合、固有振動周波数は約80kHzに下がり、この時約40kHzの派生振動周波数が発生する為、再生帯域での音圧レベルは約80kHと約40kHzの周波数で向上する。
【0021】
図3に、本発明の圧電スピーカ10の音圧周波数特性を示している。
【0022】
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40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の特性は実線で示しており、従来の圧電スピーカの特性は点線で示している。また、図3には再生帯域のうち特に重要な20kHzないし50kHzの周波数帯域の音圧特性を示している。
【0023】
図3より解るように本発明の圧電スピーカ10の場合、周波数40kHzにおいて音圧レベルは従来の圧電スピーカ40の84dBから104dBへと大幅に向上する。また、20kHzないし50kHzの周波数帯域の平均音圧レベルにおいても4dB向上する。
【0024】
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。
【0025】
さらに、図3の音圧周波数特性は、φ20mmのドーム状圧電振動子の頂部にφ3mmの穴を設けた場合を示しているが、これは一つの実施例であって、ドーム状圧電振動子と穴の大きさ、穴の数、穴の位置および穴の形状はこれに限定されるものではない。
【0026】
【発明の効果】
本発明の圧電スピーカでは、頂部に穴が設けられているドーム状圧電振動子と、ドーム状圧電振動子の開口部ほぼ全面を塞ぐように設けられている反射板からなる構成で、外部信号を印加した場合、圧電スピーカは、外面から発生する音に加えて、内面から発生する音を反射板で反射させ、圧電振動子の頂部の穴を通して、音として取出すことが出来る為、再生帯域での音圧レベルを高めることが出来る。
【0027】
また、再生帯域より高い固有振動周波数を持った圧電振動子に穴を設けることにより、固有振動周波数を下げたり、派生振動周波数を発生させ、それを再生帯域に位置させることが出来る為、特定の再生帯域での音圧レベルを高めることが出来る。
【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斜視図である。
【図2】図1の圧電スピーカの断面図である。
【図3】本発明の圧電スピーカおよび従来の圧電スピーカの音圧周波数特性を示す特性図である。
【図4】従来の圧電スピーカを示す断面図である。
【符号の説明】
1、11…圧電振動子
2、22…圧電体
3、23…第一の電極
4、24…第二の電極
5…信号源
10、40…圧電スピーカ
18…丸穴
19…反射板
Claims (3)
- 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とを有する圧電振動子を備え、前記第一および第二の電極間に外部より信号を加えて音を発生させる圧電スピーカにおいて、
前記圧電振動子に穴が設けられるとともに、
前記圧電振動子の開口部に反射板が備えられたことを特徴とする圧電スピーカ。 - 前記穴は前記圧電振動子の頂部近傍に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の圧電スピーカ。
- 再生帯域より高い固有振動周波数を有する前記圧電振動子に穴が設けられることによって前記圧電振動子の固有振動周波数が下げられたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧電スピーカ。
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