JPH047999A - 薄形スピーカ装置 - 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］ 本発明は振動板に圧電セラミック素子が貼着された圧電
セラミックエレメントを利用した薄形スピーカ装置にお
ける、特に低音域再生能力に秀れた薄形スピーカ装置に
関する。

［従来の技術］ 従来より、圧電セラミック素子を利用した薄形スピーカ
装置（平面スピーカ装置）は、第７図（ａ）（ｂ）及び
（ｃ）に示すように、例えば第７図（ａ）に示す如く音
源１３（カセットレコーダーＣＤプレーヤー等）からの
楽音信号をコード１２を介して圧電セラミック素子８に
て再生し、ホテルのロビーや見本市会場等に設置したり
、あるいは第７図（ｂ）の如く、予め一定のメロディを
ＩＣ１４に記憶させセンサ１５と組合せて、人が近付く
と同じ曲や宣伝を繰返すといった床置きタイプや、ある
いは壁等に掛けられてメロディや音声合成音を流す第７
図（Ｃ）といった壁掛はタイプ管種々のものが提供され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の用途に用いられている薄形スピーカ装置は第６図
（ａ）、　（ｂ）に図示のとおり、圧電セラミック素子
８を２枚のパネル板内１，２に埋没させ、圧電セラミッ
ク素子８の振動で直接パネル板１゜２を振動させる方式
であった。

この方式の場合、圧電セラミック素子８の振動が直接パ
ネル板１，２に伝わるため、圧電セラミック素子８がパ
ネル板１，２を駆動できる程度の大きな振動の時はパネ
ル板１，２により、さらに増幅されて大きな振動（大き
な音圧）を取り出すことができる。

すなわち、圧電セラミック素子８の共振点である２〜５
ＫＨ２帯の音圧レベルが向上し、またこの周波数帯域は
人間の聴覚上置も良く聞こえることもあり、見かけ上聞
いた感覚としては大きな音圧レベルで発音されているか
の如く聞こえる。

しかしながら、上記構造における音圧レベルの周波数特
性は第３図（１）の如くであり、２ＫＨ２以下の帯域が
貧弱であることと、共振点及び反共振点の存在（共振点
が大きければ大きい程、すぐその後の反共振点も一般的
に大きい）により、音圧レベルのピーク点（周波数）と
隣りあって大きな谷（反共振点）が混在してしまうとい
った欠点があった。

上述の欠点は聴覚上、具体的にどのように現われるかと
いうと、 （イ）音楽ソースを発音させても２ＫＨ２以下の帯域の
出力レベルが低い為に低音が不充分で、例えばドラムや
ベースの音が奥にひっこんだようにしか聞こえず、音に
重みがない。

（ロ）第３図（１）の如く全帯域にわたってまんべんな
く出ているわけではなく共振２反共振が繰返し数多く存
在するため、共振点付近の音ばかりが異常に誇張される
。そのためキンキンした音ばかりが耳につくように感じ
られ数分間開いているだけで疲れてくる。

（ハ）音声合成音で必要な帯域は約３００〜４ＫＨｚで
あるが（ロ）と同様の理由でキンキンした音しか得られ
ない。また、サンプリング周波数（８〜１２ＫＨ２）も
再生してしまうため、この帯域の音が「ノイズ」となり
易く、フィルター等で除去する手間が生じる。

等の多くの難点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の課題を解決するために提案するものであ
る。

すなわち、共振９反共振を極力抑え、周波数特性を平坦
化することと、従来の圧電セラミック素子では困難であ
った低域へ再生帯域をシフトさせることである。

従来の薄形スピーカ装置の構造上の最大の欠点は、第６
図（ａ）、（ｂ）に示すように圧電セラミック素子８を
２枚のパネル板１，２内に埋設した点であり、このよう
な構造のもとでは圧電セラミック素子８の自由振動を阻
害することは明らかである。

本発明では、第５図（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電
セラミックエレメント１１を弾性板３　ａ　ｒ３ｂに貼
り合わせて、この弾性板３ｂの周縁３ｂｍをパネル板２
の放音孔の周縁に貼着し取付けたことを特徴とし、振動
部である圧電セラミックエレメント１１を可能な限り自
由振動させることを目的とし、第１図のこの発明の一実
施例を示す要部分解斜視図に示す構造を提案するもので
ある。

第１図に示す本発明の一実施例において、１゜２は発泡
スチロール等でできたパネル板であり、７はプラス等の
金属でできた振動板、８は圧電セラミック素子、１０は
リード線を弾性を有する薄い２枚の弾性板３ａ、３ｂに
て挾持し、この外径の大なる弾性板３ｂの外周縁３ｂｍ
で、パネル板２に圧電セラミックエレメント１１を貼着
固定する。また少なくとも一方の上記弾性板に付加質量
４を接着部５を介して取付けることにより本発明の趣旨
は達成される。

［作用］ 圧電セラミックエレメント１１がパネル板１゜２内に埋
設されておらず、弾性板の３ａ、３ｂの外周３ｂｍ（圧
電セラミックエレメント１１の外周７ａから弾性板８ｂ
外周３ｂｍの間）が比較的に自由になったため弾性板３
ａ＋３ｂ自身の適度な内部損失と相まって共振９反共振
が起こりにくい。

従って、ある特定の周波数で音が異常に大きくなったり
、逆に急に小さくなったりといった欠点が克服される。

パネル板１．２への振動の伝播は弾性板３ｂの周縁３ｂ
ｍにより行なわれるため、音圧レベルの低下は殆どおこ
らない。

さらに付加質量４により、周波数帯域を低音域側にシフ
トさせることができる。

この付加質量４には以下の２つの利点がある。

（イ）周波数特性を低域側にシフトさせる。

（ロ）４〜８ＫＨ２以上の音圧レベルを大幅にカットで
きる。

第２図（ａ、）〜（「）は本発明による薄形スピーカ装
置の実施例であり、第２図（ａ）は圧電セラミックエレ
メント１１は８個である。（付加質量はなし。） 第２図（ｂ）は圧電セラミックエレメント１１は８個で
あり、付加質量を２個弾性板の下方の２個に装着し、第
２図（ｃ）（ｄ）は付加質量４個を弾性板の下方の４個
または中央の４個に装着し、第２図（ｅ）（ｆ）は同様
に圧電セラミックエレメント１１は８個であるが、第２
図（ｅ　）（ｆ　）では６個でそれぞれ図示の座標のス
ピーカに付加質量が装着されている。

以上の第２図（ａ）の周波数特性は第３図（２）であり
、第２図（ｂ）の周波数特性は第８図（３）の周波数特
性及び第２図（ｃ）の周波数特性は第３図（４）の周波
数特性、第２図（ｅ）の周波数特性はそれぞれ第３図（
５）に示す周波数特性図の通りである。

第２図（ａ）の圧電セラミックエレメント１１は８個で
あり、各圧電セラミックエレメント１１は両面ダンパー
構造であり、付加質量は無い場合の周波数特性図第３図
（２）は周波数特性図第３図（１）と比較して凸凹（山
谷）の削れた周波数特性であるが、周波数特性の立上り
が５００〜ｌＫＨ２間であり、低音域にまだもの足りな
い特性である。

これに対し付加質量が第２図（ｂ）に示すように２個、
第２図（ｃ）、　（ｄ）に示すように４個と増やしてゆ
くと、４個あたりで第３図（４）の周波数特性図に示す
ように周波数特性が低音域側へ（左側へ）シフトされる
ことが確認された。

さらに、第２図（ｅ）に示すような付加質量が６個では
第３図（５）に示すように４ＫＨ２以上の音圧レベルが
大幅にカットされ、かつ周波数特性は低音域側ヘシフト
されている。

この場合、第３図（１）の周波数特性図に示す第６図（
ａ）の構造と第３図（２）の周波数特性図に示す第２図
（ａ）の構造とでは音楽ソース及び音声合成音共に、第
３図（２）の周波数特性図に示す第２図（＆）の構造の
方が山谷がなくなったため秀れている。

第３図（２）に示す周波数特性と第８図（３）または（
４）に示す周波数特性では、第３図（８）または（４）
に示す周波数特性の方が低音域側にシフトされている分
、音楽ソース及び音声合成音共に秀れた再生音が得られ
る。

従って、第３図（１）の周波数特性から第３図（２）、
（３）に示す周波数特性へと音域の山谷が移動されて平
坦化され、耳ぎわすな共振９反共振点が除去され、さら
に第３図（４）に示す周波数特性へと改善するに従い周
波数帯域が低音域側にシフトされ、第３図（２）に示す
周波数特性よりも第３図（４）に示す周波数特性の方が
ずっと聴き易い音が得られる。

薄形スピーカ装置から発音されるソースが音楽であって
も音声合成音であっても改善されてきたのである。音楽
ソースについてはどの帯域もまんべんなく発音させるた
め第３図（４）の特性で問題ないのであるが、音声合成
音の発音の場合は人間の声（約３００〜４ＫＨ２）の帯
域をサンプリング周波数８〜１２ＫＨ２で記録するため
、第３図（４）の特性ではサンプリング周波数付近の高
調波成分が混入するためノイズが多く聞き取りにくいと
いった問題については依然解決されていない。

ところが、本発明の場合第２図（ｆ）もしくは（ｅ）の
如く、さらに付加質量を増加することで第３図（５）に
示すような周波数特性を得ることができる。

第８図（５）に示す周波数特性からも明らかであるが、
第３図（３）（４）に示す周波数特性をさらに低音域側
にシフトさせた特性であり、その結果５００Ｈ２以下の
発音が可能となったこと、その分高音域側がカットされ
ることとなり、下記の二重の効果が得られた。

（イ）低音域側へのシフトにより、低音域側の帯域が広
がったことにより聴きやすい音声合成音が得られる。

（ロ）高音域側が削られたが、逆にノイズの再生となる
８〜１２ＫＨ２の音圧レベルが低下したために、サンプ
リングノイズが殆ど聞えなくなった。

上記の効果により音声合成音の再生には第２図（ｆ）も
しくは（ｅ）の構造が好適といえる。

以上の結果をまとめると、本発明の前提条件である両面
ダンパー構造において付加質量を適宜に選択することで
音乗ソースに適した薄形スピーカ装置を提供することが
できる。

本発明の第２図における実施例の説明では、例えば第２
図（ｃ）（ｄ）では弾性体８ａ側に付加質量４を４個取
着したが第５図（ａ）、（ｂ）でも明らかな通り、径の
大きな弾性体３ｂの外周は、パネル板への固定のために
使われているためで、基本的には付加質量４は弾性体８
ａ側あるいは径の大きな弾性体３ｂ側のどちらであって
も良い。

また、第２図における（ｃ）と（ｄ）のスピーカの配列
に対する付加質量装着の配列の相異、あるいは第２図（
ｅ）と（ｆ）に示す付加質量の配列の相異等、同じ付加
質量の個数でも種々の配列法が考られるが、パネル板自
体もタテ置きとして使用するわけでなく横置き等の場合
もあったり、あるいは逆方向にする場合も考えられるた
め、特に規定しないし、また周波数特性においても、そ
う大きく傾向からはずれる配置方法もなかった。

しかし、推薦するのは付加質量４個の場合は第２図（ｃ
）と（ｄ）、６個の場合は第２図（ｅ）、　（ｆ）であ
る。

本発明の説明では、圧電セラミックエレメント１１の数
は８個で構成してきたが、第４図（ａ）の如くスピーカ
の数は４個の場合もそのうち半分（２個）に付加質量を
装着すること、あるいは３個に付加質量を装着すること
で、同様の周波数特性を得ることができた。

また、第４図（ｂ）に示す如く、付加質量４を弾性板３
ａ側に装着したり、第４図（ｃ）に示す如く、付加質量
４を弾性板３ｂ側に装着したり、第４図（ｄ）に示す如
く、付加質量４を両方の弾性板３　ａ　＋８ｂ側へ装着
してもよい。

第２図（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ）、　（ｅ）、　（ｆ
）に図示した通りパネルの形状あるいは厚み、材質等に
よりそれぞれの付加質量の１個あたりの重さや径を変え
るとよい。

例えば、第２図（ｃ）に図示するパネル板形状の場合、
作業性、量産性の制約から、付加質量は４個共重さＣ１
ｆａ）、径はＣ２（ｍｍｌφのものを選択したとすると
、第２図（ｄ）の形状の場合はまた別の４個、すなわち
重さｄｌｌｌ）、径はｄ２（＋ｒ＋＋ｎｌφを選択すれ
ばよい。

第２図（Ｃ）、（ｄ）のパネル板形状に装着する４個の
付加質量は、もちろん１個１個変えて周波数特性の最適
条件を探すのが最良であるが、多数の組合せがあること
、また量産特性を考え４個共同じ重さや径でも構わない
が、少なくとも全て（４個）装着した時に最適の周波数
特性となるよう重さｃｌ。１、径はＣ２（ｌＴｌｌＴ１
．φを決定する必要がある。

パネル板形状を第４図（ｄ）の形状のように変えた時は
改めて重さや径を決定すればよい。

［実施例コ 本発明の一実施例を第１図に示す。

パネル板１，２は１０３０Ｘ７３０　　厚さ５■を二枚
貼合せる。（材質二発泡スチロール製）圧電セラミック
エレメント１１は径５Ｑｍｍφ、厚さ０．１ｍｍの真鍮
製の振動板７に径３８ｍｍφ、厚さ７０μｍの圧電セラ
ミック素子８が貼着されたもので、素子上の電極及び真
鍮板上にリード線１０が接続されている。

前記圧電セラミックエレメント１１をサンドイッチ状に
挟む円形の弾性体３ａ、３ｂは例えば材質が発泡ウレタ
ン製で、一方の径３ａが７Ｑｍｍφ、他方３ｂが９０ｍ
ｍφであり、厚さは１　ｍｍ　〜２　ｍｍ位が適当であ
る。

パネル板１，２には径が７１ｍｍφと９１ｍｍφの穴が
各々８ケ所おいている。

このパネル板１，２の穴に前記弾性体３ａ＋８ｂのエレ
メントを挟み込むように装着後、前記付加質量４を弾性
体３ａ＋３ｂの一方側または両側の面に装着する。

付加質量４は、例えば円柱状の鉛であり、その寸法は第
２図により説明すると厚みｔ１＝２．７ｍｍ、径Ｄｏ＝
２２ｍｍφ、重さ約１２ｇである。

厚み、径の太さ、重さ、形状等については各々のパネル
の形状により当然変わってくるため本発明では限定しな
いし、また付加質量４は鉛でもよいし、鉄でもよい。ま
た付加質量４の取付は位置は片面（（３ａ）または（３
ｂ））でもよいし両面でもよい。

［効果〕 以上述べたように、この実施例によれば、弾性体に圧電
セラミック素子を装着した圧電セラミックエレメントを
パネル板内に埋没させ、該圧電セラミックエレメントを
パネル板との振動によって発音させる薄形スピーカ装置
において、圧電セラミックエレメントの一面に共振２反
共振を抑圧し、周波数特性を低音域側ヘシフトし、かつ
平坦化する付加質量を装着したので、共振２反共振を極
力押えることができ、周波数特性も高音域側にあったも
のを低音域側へ移動させることができ、かつ、周波数特
性も平坦化することができたので、音声等の再生や音楽
等の再生時にも十分低音域の音声を再生することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄形スピーカ装置の一実施例を示
すパネル板を一部省略した要部の分解斜視図、第２図（
ａ）〜（ｆ）は本発明のスピーカを８個使用した実施例
図、第８図（１）〜（５）は本発明による薄形スピーカ
装置の周波数特性図、第４図（ａ）は本発明のスピーカ
を４個用いた他の実施例を示す外観図及び第４図（ｂ）
〜（ｄ）はその断面図、第５図（ａ）（ｂ）は本発明の
薄形スピーカ装置を示す一実施例を示す斜視図及びその
要部断面図、第６図（ａＨｂ）は従来の壁掛はタイプの
薄形スピーカ装置を示す外観斜視図及びその断面図、第
７図（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来の薄形スピーカ装置を示
し、第７図（ｃ）は壁掛はタイプである。 １．２　・・・・・・　パネル板、 ３ａ、３ｂ　　・・・・・・　弾性板、３ｂｍ　　・・
・・・・　　　弾性板の周縁、４　・・・・・・　付加
質量、　５　・・・・・・　接着部、６　・・・・・・
　放音用孔、　７　・・・・・・　振動板、８　・・・
・・・　圧電セラミック素子、９　・・・・・・　コー
ド、　　１０　・・・・・・　リード線、１１　・・・
・・・　圧電セラミックエレメント、１２　・・・・・
・　コード、　１３　・・・・・・　音源、１４　・・
・・・・　ＩＣ，１５・・・・・・　センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動板（７）に圧電セラミック素子（８）を貼着
   した圧電セラミックエレメント（１１）の両面に弾性板
   （３ａ，３ｂ）を貼り合せ、放音用孔を形成したパネル
   板（２）に前記弾性板（３ｂ）の周縁（３ｂｍ）を貼着
   して取付けたことを特徴とする薄形スピーカ装置。
2. （２）前記特許請求の範囲第１項記載の薄形スピーカ装
   置において、前記放音用孔を形成したパネル板は２枚と
   したことを特徴とする薄形スピーカ装置。
3. （３）前記特許請求の範囲第１項記載の薄形スピーカ装
   置において、前記弾性板の少なくとも一面に付加質量４
   を取付けたことを特徴とする薄形スピーカ装置。