JPH02113798A - 圧電スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、圧電スピーカに関し、特に、ＰＣＭ信号のよ
うなデジタル化された音声信号により直接駆動すること
が可能なデジタル・スピーカに関する。

〔従来の技術〕

第２図に示すように、デジタル・オーディオ・システム
では、アナログ信号の形態の音声信号を、ＰＣＭ変調変
調器液調してデジタル信号とし、伝送・記録・再生系を
経て、再度ＰＣＭ復調器２によりアナログ信号とし、ス
ピーカ３に入力していた。スピーカ３としては、電磁型
、静電型あるいは圧電型等の種々の電気−音響変換形式
のものが用いられている。

デジタル・オーディオ・システムでは、アナログの音声
信号をデジタル信号に変換して伝送・記録・再生するも
のであるため、非常に高いＳ　／　Ｎ比及び大きなダイ
ナミックレンジを実現することが可能である。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕従来のデジタル
・オーディオ　システムにおいては、スピーカ３ｔこは
アナログの音声信号を入力しなければ、原音を再生する
ことができなかった。

従って、ＰＣＭ復調器２のようなり／Ａ変換能を有する
復調器を、伝送・記録・再生系とスピーカ３との間に接
続する必要があった。その結果、非常に高価なＰＣＭ復
調器を要するため、システム全体のコストがかなり高い
ものとなり、またシステムの小型化、軽量化及び低消費
電力化を妨げる要因となっていた。

本発明の目的は、デジタル化された音声信号を直接入力
して原音を再生し得るデジタル・スピーカを提供するこ
とにある。

〔技術的ｌｌ！題を解決するための手段）本発明は、圧
電効果による屈曲振動を利用したスピーカであって、弾
性体に、両主面に電極が設けられた圧電振動板が貼付け
られた構成を有する。

この圧電振動板の一方主面上の電極は、デジタル入力信
号の各ビット毎に駆動される複数の圧電振動部を構成す
るために、複数の分割電極よりなる。

各圧電振動部がデジタル入力信号の各ビット桁の重みに
対応じた音圧を発生ずるように、上記各分割電極は、圧
電振動板の屈曲振動モードを構成する各振動姿態に応じ
た位置において所定の面積を有するように形成されてい
る。

〔作用〕

デジタル化された音声信号は、バイナリ−コードの形態
とされており、本発明では、圧電振動板に分割電極によ
り構成された各圧電振動部に、このバイナリ−コードの
各ピノ）・信号を入ノ〕することにより、各圧電振動部
がビア）桁毎に駆動される。

そして、各圧電振動部が、デジタル入ノｊ信号の各ビ／
ト桁の重みに対応じた音圧を発生ずるように、分割電極
の形成位置及び大きざにより各圧電振動部の重み付けが
成されている。すなわぢ、本発明においては、重み付け
された複数の圧電振動部を構成するだめの電極分割が、
単純に各ピント桁の重みに対応じた面積比により行われ
ているのではなく、屈曲振動モードを構成する幾つかの
振動姿態に応じた位置に所定の面積を有するように分割
電極を形成することにより行われている。

上記の構成を有するため、複数の圧電振動部がデジタル
入力信号により直接駆動され、その結果、各圧電振動部
により発生された音波が合成されてＰＡＭ波ひいては原
音波形が再生される。

〔実施例の説明〕

第１図は、本発明の一実施例の圧電スピーカの平面図で
あり、第３図は第１図の■−■線に沿う断面図である。

本実施例は、５ビン（・のＰＣＭ信号を入力して直接駆
動することを可能とする圧電スピーカに適用したもので
ある。

この圧電スピーカでは、真鍮等の金属材料よりなる板状
の弾性体１１上に、圧電振動板１２を貼付けた構造を存
する。圧電振動板１２の下面には共通電極１３が全面に
形成されており、導電性接着剤を用いて弾性体１１に貼
付けられている。

他方、圧電振動板１２の上面には、第１〜第４の分割電
極１４〜１７が第１図に示されているような形状に形成
されている。従って、この圧電振動板１２には、共通電
極１３と、各分割電極１４〜１７とにより、複数の圧電
振動部が構成されている。後述するように、各分割電極
１４〜１７にデジタル入力信号の各ビット信号を入力す
ることにより、この複数の圧電振動部が、それぞれ独立
駆動されるように構成されている。

ＰＣＭ信号の各ピッ］・信号毎に各圧電振動部を駆動し
て、原音を再生するには、各圧電振動部が各ビット桁の
重みに対応じた音圧を発生ずるように構成されているこ
とが必要である。これを実現するために、本実施例では
、第】〜第４の分割電極１４〜１７が図示のような形状
及び位置に形成されている。これを次に詳述する。

円板状の圧電振動板の屈曲振動モードは、第４図（ａ）
〜（ｃ）に示すように、種々の振動姿態をとるモードが
重なり合って構成されている。なお、第４図において、
部分的にハンチングを付しであるのは、ハンチングの付
された領域が、ハンチングの付されていない領域と交互
に逆方向に振動することを示している。

従って、屈曲振動モードを構成する各振動姿態に応して
、駆動用の分割電極を形成すれば、複数の圧電振動部を
、より効率よく駆動さゼ得ることがわかる。本実施例で
は、このような屈曲振動モードの各振動姿態を考慮し、
この振動姿態に応じた位置に上記分割電極１４〜１７を
形成することにより、各圧電振動部における電気−音響
変換効率が高められている。

すなわち、第１〜第４の分割電極１４〜１７は、第４図
に示した各振動姿態に応じた位置に形成されており、か
つ各圧電振動部を、単独で駆動した場合の音圧比が２’
　：２’　　：２”　　：２３となるように、振動姿態
に応じた位置においてその面積が選ばれている。

本実施例では、振動姿態に応じた位置に第１〜第４の分
割電極１４〜１７を形成しているものであるため、上記
音圧比を達成するために単に各分割電極１４〜１７の面
積比を２°　ｌ’：２２２３としたものとは異なる。す
なわち、上記の位置に形成したため、第１〜第４の分割
電極１４〜１７の面積比を２°　ｌ’　　：２”　　：
２３とする必要はないのである。

駆動に際しては、弾性体１１にリード綿２１を接続する
。リード線２１は、導電性接着剤を介して圧電振動板１
２の下面に形成された共通電極１３に電気的に接続され
ている。もっとも、弾性体１１を絶縁性イイ料で構成す
る場合や、圧電振動板１２を弾性体１１に貼付けるに際
し、絶縁性接着剤を用いた場合には、共通電極１３から
直接リード線２１を引出す必要がある。他方、各分割電
極１４〜１７には、それぞれ、リード線２２〜２５を電
気的に接続する。

次に、」１記実施例の動作を説明する。第５図に示すよ
うに、５ビツトのＰＣＭ化されたデジタル信号のうち、
ＭＳＢ　（符号ビット）をインバータ２６により反転さ
せ、リード線２１より圧電振動板１２の下面の共通電極
１３に入力する。他方、各分割電極１４〜１７には、リ
ード線２２〜２５より各ビット桁のビット信号（下位か
ら順にＬＳＢ、ピント２、ビンｌ−３、ピノ］・４の各
信号）を入力する。

各分割電極１４〜１７で構成された各圧電振動部は、単
独で駆動した場合の音圧比が２°　：２：２”＋２’　
となるように重み付けられているので、各ビット信号を
各圧電振動部に入力することにより、圧電振動部はビン
ｌ−桁の重み付けに対応じた音圧を発生ずる。

よって、第１〜第４の分割電極１４〜１７の部分で構成
した各圧電振動部で発生される音圧が合成されることに
より、デジタル化された音声信郵が音波に変換される。

もっとも、そのままでは、再生された音の波形はＰＡＭ
波となる。従って、音質を向上させるためには、ＰＣＭ
変調に際してのサンプリング周波数の１／２以下の帯域
を通過させるローパスフィルタを組合わせたり、あるい
は圧電スピーカの前面に音響ローパスフィルタを配置す
ればよく、それによって連続音圧波形を得ることができ
る。ずなわぢ、このようなローパスフィルタまたは音響
ローパスフィルタを組合ねセ・ることにより、ＰＡＭ波
を原音の波形に、より近づけることができる。

第６図は、本発明の他の実施例を説明するための平面図
である。ここでは、圧電振動板１２の上面に、複数の分
割電極３１〜４０が形成されている。各分割電極３１〜
４０は、前述の実施例の場合と同様に、円板状圧電振動
板の屈曲振動モードの各振動姿態に応じた位置に形成さ
れている。本実施例は、第１図の同一ビットの分割電極
１４１５．１６またば１７を、さらに複数個に分割した
構造に相当する。従って、各分割電極３１〜４０を図示
のように結線することにより、第１図の分割電極と同様
に各圧電振動部を構成することができ、第１図に示した
実施例と同様に機能さゼることかできる。

上記実施例では、５ビットのＰＣＭ信号が音響変換され
る場合につき説明したが、５ピノｌ−以外の８ピント、
１６ビノト等の他のピント数のデジタル信号を再生する
場合にも、本発明を適用することができる。その場合に
は、ピノ］・数に応して、圧電振動部の数及び重み付け
を変更するだけで、■−記と同様にデジタル化された音
声信号を、音声に変換することができる。

また、Ｐ　ＣＭ変調以外の変調方式のデジタル信号を音
声に変換する場合にも本発明を適用することができる。

さらに、上記実施例では、円板状の圧電振動板の屈曲振
動モードを利用した場合につき説明しまたが、矩形の圧
電振動板の屈曲振動モードを利用した場合にも本発明を
適用す゛ることができ、その場合には、矩形の圧電振動
板の屈曲振動モー　ドを構成している各振動姿態に応し
て分割電極を形成すればよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明では、圧電振動板の屈曲振動モー
ドを構成する振動姿態に応じた位置に所定の大きさの分
割電極が形成されており、それによって複数の圧電振動
部がデジタル信号の各ビア・ｌ・桁の重めに対応じた音
圧を発生ずるように重みイｑげられているので、デジタ
ル化された音声信号の各ピント信号を各圧電振動部に直
接入力することにより、音声を再生することができる。

。４、って、デジタル信号を出力する増幅器と直接結線
するだけで、高品位の再生音を得ることができ、高価な
ＰＣＭ復調器を省略することが可能となる。（ｄ、。

て、デジタル・オーディオ　システムの価格を効果的に
低減することができ、かつシステｌ、の小型化、軽量化
及び低消費電力化を果たすことができる。

さらに、圧電振動板の一方主面に複数の分割電極を形成
し、他方に共通電極を形成して妙圧電振動板を弾性体に
貼付けた比較的簡単な構造からなるために、量産性にお
いても優れでおり、従って低価格かつ信頼性に優れたデ
ジタルスピーカを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図はデジタル
・オーディオ・システムの概略を示すブロック図、第３
図は第１図の■−■綿に沿う断面図、第４図（ａ）〜（
ｃ）は円板状圧電振動板の屈曲振動モー（′の振動姿態
を説明するだめの各略図的平面図、第５図は第１図実施
例を駆動する方法を説明するだめのブロック図、第６図
は本発明の他の実施例の平面図である。 図において、１１は弾性体、１２は圧電振動板、Ｉ３は
共通電極、１４〜１７は第１〜第４の分割電極を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧電効果による屈曲振動を利用したスピーカであって、 弾性体と、 前記弾性体上に貼付けられており、かつ両主面に電極が
   設けられた圧電振動板とを備え、 前記圧電振動板の一方主面上の電極が、デジタル入力信
   号の各ビット信号毎に駆動される複数の圧電振動部を構
   成するために、複数個の分割電極よりなり、 各圧電振動部がデジタル入力信号の各ビット桁の重みに
   対応した音圧を発生するように、各分割電極は、圧電振
   動板の屈曲振動モードを構成する各振動姿態に応じた位
   置において所定の面積を有するように形成されているこ
   とを特徴とする、圧電スピーカ。