JPH02141098A

JPH02141098A - 圧電スピーカ

Info

Publication number: JPH02141098A
Application number: JP29421388A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Wakino; 喜久男脇野; Yoshifumi Ogino; 荻野　吉史; Kotaro Hatake; 宏太郎畠; Toshihiko Kikko; 橘高　敏彦; Hiroshi Tamura; 博田村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1990-05-30

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変調器
１で変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３にはア
ナログの音声信号を人力しなければ、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人力
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。

〔技術的課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
であり、デジタル化された音声信号により直接駆動する
ことを可能とするものである。本発明のスピーカでは、
弾性振動板に、圧電振動素子が貼付けられており、この
圧電振動素子は、デジタル入力信号の各ビット桁毎に駆
動される複数の圧電振動部を有する。また、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、複数の圧電振動部が重み付けさ
れている。

さらに、隣接する圧電振動部間において、隣合う圧電振
動部を分離するための溝または切欠が、弾性振動板に至
る深さに形成されている。

（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、各圧電振動部に、このバイナリコードの各
ビット信号が人力されて、各圧電振動部がビット桁毎に
駆動される。各圧電振動部は、ビット桁の重みに対応し
た音圧を発生するように重み付けられている。よって、
デジタル人力信号により複数の圧電振動部が直接駆動さ
れ、ＰＡＭ波ひいては原音の波形が再生される。

また、弾性振動板に至る深さの溝または切欠が隣合う圧
電振動部間に形成されているので、隣接する圧電振動部
間の干渉やクロストークが抑制される。

（実施例の説明］第１図及び第３図は、本発明の一実施例の圧電スピーカ
の平面図及び第１図の■−■線に沿う断面図である。本
実施例は、５ビツトのＰＣＭ信号により直接駆動するた
めのデジタル・スピーカに適用したものである。

真鍮等の金属材料よりなる円板状の弾性振動板１１上に
、導電性接着剤（図示せず）を用いて、圧電振動素子１
２が貼付けられている。圧電振動素子１２は、略円板状
の圧電セラミック板１３を用いて構成されている。

圧電セラミック板１３及び弾性振動Ｆｉｉｌを打ち抜く
ように、複数個の切欠２０ａ〜２０ｄが中心から外周縁
に向かって開いた形状に形成されている。この切欠２０
ａ〜２０ｄは、後述する各圧電振動部間の相互干渉やク
ロストークを低減するために設けられている。

圧電セラミック板１２の下面には、共通電極１４が形成
されている。上面には、複数個の第１〜第４の分割電極
１５〜１８が形成されている。各分割電極１５〜１日は
、それぞれ、共通電極１４と、間に介在する圧電セラミ
ック層とにより第１〜第４の圧電振動部を構成している
。すなわち、複数の圧電振動部が、デジタル入力信号の
各ピント信号毎に駆動されるように構成されている。

さらに、第１〜第４の圧電振動部が、入力される各ビッ
ト桁の重みに対応した音圧を発生するように、本実施例
では、分割電極１５〜Ｉ８の面積比が、２°　：２’　
　：２”　　ｌ’　となるような大きさに形成されてい
る。すなわち、第１〜第４の圧電振動部は、この面積比
に従って、単独で駆動した場合に２°　、２１　．２！
　　、２！の比となる音圧を発生するように構成されて
いる。

次に、上記実施例の駆動方法につき説明する。

第１図に示すように、弾性振動板１工に、リード線２１
を、第１〜第４の分割電極１５〜１日に、リード線２２
〜２５を接続する。そして、第４図に示すように、５ビ
ツトのＰＣＭ化された入力信号のうち、最上位桁のＭＳ
Ｂ（符号ビット）をインバータ２６により反転させて、
リードｗＡ２１から弾性振動板１１を介して共通電極１
４に入力する。他方、第１〜第４の分割電極１５〜１８
には、リード線２２〜２５より、各ビット桁のビット信
号（下位のビット桁から順に、ＬＳＢ、ビット２、ビッ
ト３、ビット４の各ビット信号）を入力する。

第１〜第４の圧電振動部は、単独で駆動した場合の音圧
比が２°　：２’　　、２１　：２３となるように、重
み付けされているので、上記のような各ビット信号を入
力することにより、圧電振動部はそのビット桁の重みに
対応した音圧を発生する。よって、第１〜第４の圧電振
動部で発生される音圧が合成されることにより、デジタ
ル化された音声信号が音波に変換される。

しかも、本実施例では、第１〜第４の圧電振動部間にお
いて、切欠２０ａ〜２０ｄが圧電セラミック板１３及び
弾性振動板１１を打抜いて形成されているので、第１〜
第４の圧電振動部間の相互干渉やクロストークが効果的
に低減されている。

よって、デジタル化された音声信号をより正確に再生す
ることが可能である。

もっとも、そのままで再生された音の波形はＰＡＭ波と
なる。従って、原音に近づけるために、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、あるいは音響ローパスフィルタをスピ
ーカ前面に配置することが好ましい。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わせるこ
とにより、ＰＡＭ波を連続音圧波形とすることができる
。

第１図実施例では、第１〜第４の圧電振動部の重み付け
に際し、重み付けに対応した面積の分割電極１５〜１８
を形成していた。しかしながら、第５図に示すように、
多数の分割電極３１〜４０を圧電振動板の上面に形成し
、各分割電極３１〜４０を図示のように適宜結線するこ
とにより、各ビット信号により駆動される第１〜第４の
圧電振動部を構成してもよい。すなわち、１つのビット
信号が入力される圧電振動部を複数の分割電極を用いて
構成してもよい。なお、３０ａ〜３０ｊは切欠を示す。

第６図は、本発明のさらに他の実施例を説明するための
平面図である。ここでも、第１〜第４の分割電極４１〜
４４の面積比を２°　、２１．２２＝２３とすることに
より、第１〜第４の圧電振動部の重み付けが行われてい
る。もっとも、本実施例では、各分割電極４１〜４４の
平面形状は、台形あるいは三角形等の種々の形状とされ
ている。

本実施例から明らかなように、本発明における分割電極
の形状は、第１図実施例のように扇形のものである必要
は必ずしもなく、またすべての分割電極の形状を等しく
する必要もない。

第７図は、本発明の第４の実施例を示す平面図である。

本実施例では、矩形の分割電極５１〜５８が圧電セラミ
ック板５９の中心から外側に向かって放射状に形成され
ている。そして、各分割電極５１〜５８で構成された圧
電振動部間においては、弾性振動板６０に至る切欠６１
ａ〜６１ｈが形成されている。従って、分割電極５１〜
５８を適宜結線して、２°　、２１　．２Ｋ　　、２３
となる面積比の第１〜第４の圧電振動部を構成すること
により、第１図実施例と同様に機能させることができる
。

なお、上述してきた各実施例では、第１〜第４の圧電振
動部を重み付けするに際し、圧電振動板の上面に形成さ
れた複数の分割電極の面積比を２０　．２′　、２ｍ　
　、２：ｌとしたが、他の方法によって重み付けを行っ
てもよい。すなわち、第１〜第４の圧電振動部の厚みを
変更したり、圧電定数ｄを変化させたり、あるいは各圧
電振動部を積層型圧電振動子として構成し、内部電極数
を異ならせることにより、ビット桁の重みに応じて第１
〜第４の圧電振動部を重み付けしてもよい。このような
他の重み付けが施された圧電スピーカにおいても、上記
のような切欠または溝を各圧＠Ｂ動部間に形成すること
により、圧電振動部間の干渉やクロストークを低減し得
ることは言うまでもない。

また、図示例では、圧電セラミック板及び弾性振動板の
外周縁において開いた形状の切欠を形成していたが、外
周縁に至らない溝を各圧電振動部間に形成しても、同様
の効果を得ることができる。

さらに、５ビツト以外の８ピント、１６ビツト等の他の
ビッ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、ビット数に応じ
て、圧電振動部の数及び重み付けを変更するだけで、上
記と同様にデジタル化された音声信号を直接音声に変換
することができる。

なお、ＰＣＭ変調以外の他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。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、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重み付
けられた複数の圧電振動部に、デジタル化された音声信
号の各ビット信号を直接入力することにより、音声を再
生することができる。

しかも、各圧電振動部間において、溝または切欠が弾性
振動板に至るように形成されているので、圧電振動部間
の相互干渉やクロストークの発生をも効果的に低減する
ことができる。

よって、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ＰＣ
Ｍ復調器を省略することができる。

従って、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、かつシステムの小型化、軽量
化及び低消費電力化を果たすことができる。

さらに、弾性振動板上に複数の圧電振動部を配し、その
圧電振動部を上記のように重み付けし、さらに切欠また
は溝を形成した簡単な構造からなるため、量産性にも優
れており、よって低価格であり、かつ信顛性に優れたデ
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図は従来のデ
ジタル・オーディオ・システムを説明するための概略ブ
ロック図、第３図は第１図の■−■線に沿う断面図、第
４図は第１図実施例を駆動する方法を説明するためのブ
ロック図、第５図は本発明の他の実施例を説明するため
の平面図、第６図は本発明のさらに他の実施例を説明す
るための平面図、第７図は本発明の第４の実施例を説明
するための平面図である。図において、１１は弾性振動板、１２は圧電振動素子、
１４は共通電極、１５〜１８は第１〜第４の分割電極、
２０ａ〜２０ｄは切欠を示す。第２図第４図

Claims

【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、弾性振動板と、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
圧電振動部を有し、かつ前記弾性振動板上に貼付けられ
た圧電振動素子とを備え、前記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重み付けられており
、かつ隣接する前記圧電振動部間において、隣合う圧電振動部
を分離するための溝または切欠が前記弾性振動板に至る
深さに形成されていることを特徴とする、圧電スピーカ
。