JPS61158299A - 圧電スピ−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〕 本発明は振動体として断面波形状に折曲形成されたバイ
モルフ振動板を用いた圧電型スピーカに関する。

〔従来技術〕

従来から、分極処理された２枚の圧電フィルムを互いに
積層貼着し、これらフィルムを所定の間隔をもって交互
に逆方向に折曲げ波形状に形成されたバイモルフ振動板
を振動体として用いた圧電スピーカが知られている。

この種スピーカは、例えば実公昭５４−１０９１８号公
報に開示されており、上記振動体を面方向に伸縮させる
ことによシ振動体の前面側及び後面側に疎密波を発生さ
せて信号電圧を音圧に変換するようになっている。

すなわち、この種圧電スピーカは第８図及び第９図に示
すように分極方向ｐ、　、　ｐ２の異々る二枚の圧電フ
ィルム２１．２２を積層貼着し、これ等フィルム２１．
２２を波形状に折曲形成するととも　　　゛に上記各折
曲部２３ａ、２３ｂに圧電フィルム２１゜２２を介して
対向する対向電極２４．２５・・・を設けることによシ
形成されたバイモルフ振動板を振動体３０として用いて
いる。

また、第９図に示すように−の折曲部２３ａ。

２３ｂに設けられた一対の対向電極２４．２５と他の折
曲部２３ａ、２３ｂ・・・に設けられた一対の対向電極
２４．２５・・・は信号源２６に対して各々並列に接続
されており、各対向電極２４．２５・・・間には信号源
２６から印加される交流の信号電圧Ｖｏに応じた電位差
が生ずるようになっている。

そして、このような圧電スピーカにおいては各折曲部２
３ａ、２３ｂ・・・の曲率を上記信号電圧■。

の信号レベル及びその向きに応じて変化させることによ
シ隣シ合う各壁面部２７，２７．２７・・・を互いに相
反する方向に駆動させて、振動体３０の前面側、及び後
面側に疎密波を発生させるための空気体積排除動作を行
なう。なお、この空気体積排除動作は吸気動作、すなわ
ち第１０図〔Ｃ〕に示す状態から第１０図ＣＢ）に移行
する動作と排気動作、すなわち第１０図ＣＢ、）に示す
状態から第１０図［Ｃ１）に示す状態に移行する動作、
とから成り、このような吸気動作と排気動作を繰シ返す
ことによって疎密波を発生させる。

このようにして上記交流の信号Ｖ。は音圧に変換される
。

ところで、上述のような圧電スピーカは各折曲部２３ａ
　、２３ｂ・・・において誘電体である圧電フィルム２
−１．２２を対向電極２４．２５によって挟んだ構造と
なっている。従って上記対向電極２４゜２５間はキャパ
シタを形成し、−上記対向電極２４゜２５間には静電容
量が生じる。この静電容量により上記圧電スピーカに印
加される信号の高周波成分に対しては、該圧電スピーカ
のインピーダンスが低下し、能率が悪くなる。また上記
インピーダンスの低下は出力段の増幅器に多大な負荷を
生じ、上記圧電スピーカに過大な電流が流れ電極破壊を
生じる可能性もある。

例えば上記静電容量が３０ｎＦの場合上記増幅器の出力
をトランスで３０倍に昇圧した信号電圧を上記圧電スピ
ーカに印加するとこのトランスの１次側から見たインピ
ーダンスは周波数が１．５　ＫＨｚでは約４Ωとなり、
上記増幅器にとってはほぼ限界となる。従って周波数が
１．５　Ｋ’Ｈｚより高い信号では、上記インピーダン
スが４Ωより小さくなり上記増幅器及び上記圧電スピー
カに過大な電流が流れるため、上記圧電スピーカに１．
５　ＫＨｚよシ高い周波数の信号を加えてはならない。

ここで上記トランスの昇圧比を下げると上記インピーダ
ンスは上がるが、現在得られる圧電フィルム、たとえば
ポリフッ化ビニリデンでは上記昇圧比の低下により出力
音圧レベルも低下してしまうために上記昇圧比は３０倍
は必要である。

このように圧電スピーカは静電容量を持つために１個の
圧電スピーカにより低域信号から高域信号までを再生す
ることは困難である。そこで信号帯域ごとに静電容量の
異なる圧電スピーカを用いていわゆる２ウエイシステム
、３ウエイシステム等のマルチウェイスピーカシステム
にして上記信号の全帯域を再生することが行なわれてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように従来は１個の圧電スピーカにより信号の
全帯域を再生することは困難であるため、信号帯域ごと
に別個の圧電スピーカを用いたいわゆるマルチウェイス
ピーカシステムを構成して上記全帯域を再生するように
している。このように別個の圧電スピーカを用いている
ために、全帯域を再生するスピーカシステムを限られた
スペースに突成するには製造上及びコストの点で問題が
あった。本発明はこのような問題点を解消することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は２枚の圧電フィルムを貼着してバイモルフ振動
板を構成するとともにこのバイモルフ振動板を２以上の
領域に分割し、各領域ともそれぞれ異なる間隔で断面が
波形状になるよう折り曲げ、この折シ曲げ部の表裏に対
向電極を設けて成るものである。

〔作用〕

本発明の圧電スピーカは１枚のバイモルフ振動板に、そ
れぞれ異なる間隔で、断面が波形状となる領域が複数形
成されているので、それぞれの領域を特定の信号帯域に
対応させることができる。

従って１枚のバイモルフ振動板でマルチウェイスピーカ
を構成することができ、信号の全帯域の再生が可能とな
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る圧電スピーカについ
て説明する。

第１図は本発明に係る圧電スピーカの一実施例の構造を
示す外観斜視図である。この図において圧電スピーカ１
はフレーム２内に１枚のバイモルフ振動板３がいわゆる
アコーディオンプリーツ状に形成され配置されている。

このバイモルフ振動板３はその断面の波形状の繰シ返し
の間隔が大きい領域３Ａと小さい領域３Ｂからなり、そ
の波形状の山谷の部分には表裏に電極パターン１２Ａ。

１２Ｂが蒸着形成されている。また上記バイモルフ振動
板３の下端部８は上記フレーム２に接着されている。

この実施例では、音声帯域を低域と高域に分割し、低域
を上記領域３Ａで再生し、高域を上記領域３Ｂで再生す
るようにしている。

すなわち音声等の信号は端子４に供給され、上記領域３
Ａの上記電極パターン１２Ａには低域通過型フィルタ５
、トランス６、電極導入部９を介して低域信号が印加さ
れ、上記領域３Ｂの上記電極パターン１２Ｂにはトラン
ス７、電極導入部１０を介して上記信号が印加される。

グラウンドラインは上記領域３Ａ、３Ｂの電極とも共通
であり電極導入部１１へ接続されている。

ところで、このように１枚のバイモルフ振動板３に断面
の波状の繰り返し間隔の異なる領域を複数形成するため
には、その電極パターン１２Ａ。

１２Ｂは第２図に示すようにＴ字型が連結したくし状に
間隔ｌｌ、１２を変えて蒸着形成される。この電極パタ
ーン１２Ａ、１２Ｂは上記バイモルフ振動板３の表裏に
上記くし状の向きが逆方向になるように形成される。上
記電極パターンは上記領域３Ａの電極パターン１２Ａと
、上記領域３Ｂの電極パターン１２Ｂに分かれるが、グ
ラウンドラインは共通に接続される。

本実施例では上記領域３Ｂの電極パターン１２Ｂの面積
は上記領域３Ａの電極パターン１２Ａの面積の１１５に
設定してあり、上記電極パターン１２Ａの静電容量が３
０　ｎＦに対し上記電極パターン１２Ｂの静電容量は６
　ｎＦである。

上記領域３Ｂは低音信号の再生に用いられるが上述した
ようにトランス６で３０倍に昇圧した信号を印加する場
合、周波数が１．５　ＫＨｚよシ高い信号を上記領域３
Ｂの電極間に印加してはならない。

そこで低域通過型フィルタ５によシ高域が減衰した信号
が、上記トランス６を介して上記電極パターン１２Ａ間
に印加されるようにしている。

高域再生用の上記領域３Ｂの上記電極パターン１２Ｂは
静電容量が小さいため信号の全帯域を印加しても問題は
々く、本実施例ではトランス７により１５倍に昇圧した
信号を上記電極パターン１２Ｂ間に印加している。

このように構成された本実施例の圧電スピーカ１の周波
数特性は第３図に示す特性図のように、低域における上
記領域３Ａによる再生の周波数特性りと高域における上
記領域３Ｂによる再生の周波数特性Ｈが合成され、信号
の全帯域にわたってほぼ平坦となる。

またこの圧電スピーカ１のインピーダンス特性は同図に
太線で示すような特性を呈するが、周波数が１．５　Ｋ
Ｈｚと２０ＫＨｚで約４Ωと々り出力段の増幅器に過負
荷とならない。

このようにして、１枚のバイモルフ振動板を用いた圧電
スピーカで、オーディオ信号の全帯域を再生できる、い
わゆるフルレンジスピーカが実現可能となる。

なお、本実施例では、バイモルフ振動板１に形成される
上記電極パターン１２Ａ、１２Ｂの間隔１１．１２を一
定値とし、アコーディオンプリーツ状に形成したときそ
の断面の波形状の周期と振幅が一定と々るようにしたが
、これ等に変化を与えても良い。

例えば上記バイモルフ振動板１の上記領域３Ｂにおいて
、その断面の波形状の振幅に特性を持たせ形成すること
によって、この圧電スピーカの高域における周波数特性
の指向性を変化させることができる。

すなわち第４図に示すように上記領域３Ｂの断面の波形
状の振幅を凸型特性となるように形成すると、第５図に
破線で示すように、この圧電スピーカのスピーカ中心軸
に対し４５°の位置での周波数特性が周期、振幅が一定
である場合（一点鎖線で示す。）に比べて向上する。す
なわち、指向性が向上する。

あるいは上記領域３Ｂの断面の波形状の振幅を第６図に
示すように凹型特性となるよう形成すれば第７図に破線
で示すように、この圧電スピーカの上記４５°の位置に
おける周波数特性は低下し、指向性が悪くなるが、逆に
卓上型スピーカ等狭い範囲で音楽を聞く場合では最適な
スピーカーとなる。

また上記領域３Ａ、３Ｂにおいて、その断面の波形状の
周期間隔あるいはコーナ一部の曲率を変化させることに
より周波数特性を平坦化する効果も生じる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は１枚のバイモルフ振動板を用
いて、その断面の波形状の繰シ返し間隔の異なる領域を
複数形成して圧電スピーカを構成し、信号帯域を各領域
に分割して再生するので外観上１個の圧電スピーカで全
帯域を再生するのと等価になる。

また１枚のバイモルフ振動板にそれぞれの領域の電極パ
ターンを同時に蒸着形成する事で、波形状にする成型、
フレームへの取付は等の処理が１回の工程で済みコスト
低減への効果が大きくなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る圧電スピーカの一実施例を示す外
観図であり、第２図は上記圧電スピーカを構成するバイ
モルフ振動板の電極パターンを示す模式図であり、第３
図は上記圧電スピーカの周波数特性及びインピーダンス
特性を示す特性図である。 第４図は上記実施例に適用可能なバイモルフ振動板の断
面形状の一例を示す模式図であり、第５図は第４図の形
状にバイモルフ振動板を形成した圧電スピーカの周波数
特性図であり、第６図は上記実施例に適用可能なバイモ
ルフ振動板の断面形状の他の例を示す模式図であり、第
７図は第６図の形状にバイモルフ振動板を形成した圧電
スピーカの周波数特性図である。 第８図は従来の圧電スピーカのバイモルフ振動板の外観
斜視図であり、第９図は上記ノくイモルフ振動体の構成
及び各電極と印加される信号電圧との関係を示す模式図
であり、第１０図はこの圧電スピーカの動作原理を説明
するための模式図である。 １・・・圧電スピーカ ２・・・フレーム ３．３０・・・バイモルフ振動板 ４・・・入力端子 ５・・・低域通過型フィルタ ６．７・・・トランス ９．１０．１１・・・電極導入部 １２Ａ、１２Ｂ・・・電極パターン ２１．２２・・・圧電フィルム ２３ａ、２３ｂ−・折曲部 ２４．２５・・・電極 ！許　出　願人　　ソニー株式会社 代理人　弁理士　　小　池　　晃 同　　　田村榮−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２枚の圧電フィルムを貼着してバイモルフ振動板を構成
   するとともにこのバイモルフ振動板を２以上の領域に分
   割し、各領域ともそれぞれ異なる間隔で断面が波形状と
   なるよう折り曲げ、この折り曲げ部の表裏に対向電極を
   設けて上記領域ごとに信号電圧を印加するようにしたこ
   とを特徴とする圧電スピーカ。