JPH02113799A

JPH02113799A - 圧電スピーカ

Info

Publication number: JPH02113799A
Application number: JP26779988A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Wakino; 喜久男脇野; Toshihiko Kikko; 橘高　敏彦; Hiroshi Iwatsubo; 岩坪　浩; Katsuhiro Uemura; 植村　克博; Hiroshi Tamura; 博田村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1990-04-25

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、ＰＣＭ１８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に入ツノしていた。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比及び大きなグイナミ
ン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、Ｐ　ＣＭ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いる。この圧
電振動素子は、両主面に電極の形成された圧電セラミッ
クスよりなり、かつ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する。また、複数の
圧電振動部は、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、複数の圧電振動部の圧
電定数ｄが相互に異ならされていることを特徴とする。

〔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、各圧電振動部に、このバイナ
リコードの各ビット信号を入力するごとにより、複数の
圧電振動部がビット術毎に駆動される。そして、各圧電
振動部の圧電定数ｄが相互に異ならされており、それに
よって圧電振動部が各ビットの重のに対応した音圧を発
生ずる。

従って、デジタル入力信号により複数の圧電振動部が直
接駆動され、その結果、ＰＡＭ波ひいては原音の波形が
再生される。

〔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ＩＩＩ−Ｉ［Ｉ線に沿う断面図である。

本実施例は、５ビットの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弾性振動板１＝４１上に、導電性接着剤（図示せず）を用いて、円板状の
圧電振動素子１２が貼付けられている。この圧電振動素
子１２は、円板状の圧電セラミ、り板１３の下面に共通
電極１４を、上面に扇形の第１〜第４の分割電極１５〜
１８を形成した構造を有する。この第１〜第４の分割電
極１５〜１８が形成されている領域において、共通電極
１４と、各分割電極１５〜１８と、共通電極１４との間
に介在された圧電セラミック層とにより、第１〜第４の
圧電振動部２１〜２４が構成されている。

第１〜第４の圧電振動部２１〜２４は後述するように、
ＰＣＭ信号の各ピント信号により個別に駆動されるよう
に構成されている。

さらに、各圧電振動部２１〜２４における分割電極１５
，１６．１７または１８と共通電極１４との間に介在さ
れる圧電セラミック層の分極度合が異ならされて、圧電
定数ｄが異ならされている。

圧電定数ｄが異ならされているのは、後述するように、
デジタル入力信号の各ピント桁毎に各圧電振動部２１〜
２４を駆動した場合、そのビット桁の重みに応じた音圧
を発生することを可能とするためである。すなわち、ビ
ット桁の重みに応じた音圧を発生することを可能とする
程度に、複数の圧電振動部２１〜２４の圧電定数ｄが異
ならされている。

本実施例では、具体的には、各圧電振動部２１〜２４に
おける圧電セラミンク層の分極は下記の条件で行われて
いる。

但し、」１記分極は、６０°Ｃの温度で３０分間処理す
ることにより行った。

上記のように、本実施例では、第１〜第４の圧電振動部
２１〜２４の圧電定数ｄ３１の比が、３８　：　７５　
：１５０　：　３００＝２°　＋２’　　＋２２　：２
３とされている。

駆動に際しては、第１図に示すように、弾性振動板１１
に、リード線３１が接続される。リード線３１は、弾性
振動板１１及び導電性接着剤（図示ゼず）を介して、共
通電極１４に電気的に接続されている。また、リード線
３２〜３５は、それぞれ、第１〜第４の圧電振動部２１
〜２４の上面の電極１５〜１８に電気的に接続される。

なお、弾性振動板１１を絶縁性材料で構成してもよく、
あるいはエポキシ樹脂等の絶縁性接着剤を用いて圧電振
動素子１２を弾性振動板１１に貼付けてもよく、その場
合には、共通電極１４から直接に電気的な引出しを行え
ばよい。

次に、上記実施例の動作を説明する。第４図に示すよう
に、５ヒントのＰＣＭ化された入力信号のうち、最上位
ビット桁のＭＳＢ　（符号ピント）をインハーク３６に
より反転さセ、リード線３１から共通電極１４に入力す
る。他方、各圧電振動部２１〜２４の」二面側の電極１
５〜１８には、リード線３２〜３５より各ビット桁のビ
ット信号（下位のビット桁から順に、Ｌ　Ｓ　Ｂ、ビッ
ト２、ビット３及びビット４の各ピント信号）を入力す
る。

第１〜第４の圧電振動部２１〜２４は、単独で駆動した
場合の音圧比が２°　＋２’　　：２２　：２’となる
ように、その圧電定数（１３１が異ならされているので
、上記のように各ピント信号を入力することにより、圧
電振動部２１〜２４が、そのビット桁の重みに対応した
音圧を発生する。

従って、第１〜第４の圧電振動部２１〜２４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、音波に変換されることになる。

もっとも、そのままでは、再生された音の波形はＰ　Ａ
　Ｍ波となる。従、って、原音に近づけるために、ザン
ブリング周波数の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
ルタをスピーカの前面に配置することが好ましい。すな
わち、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５図（ａ）〜・（ｄ）は、分割電極の変形例を示す各
平面図である。第５図（ａ）に示すように、形状及び大
きさが異なる分割電極１５ａ〜１８ａを形成して、面積
の異なる第１〜第４の圧電振動部を形成してもよい。

また、第５図（ｂ）に示すように、角板状の弾性振動板
１１．　ａ上に、矩形の分割電極１５ｂ〜１８ｂを形成
して第１〜第４の圧電振動部を構成してもよい。

さらに、第５図（ｃ）に示すように、複数個の圧電セラ
ミック板１３ａ〜１３ｄ」二に、それぞれ、分割電極１
．５　ｃ〜１８ｃを形成することにより、第１〜第４の
圧電振動部を形成してもよい。すなわち、本発明の圧電
振動素子は、第１図実施例のように一体的に構成する必
要は必ずしもなく、複数の圧電振動素子を個別に弾性振
動板に貼付けて構成してもよい。

また、第５図（ｄ）に示すように、弾性振動板１１に貼
付けられた円板状圧電セラミンク板の中心に円板状分割
電極１．５６を形成し、その周囲に同心に円環状の分割
電極１６ｄ〜１８ｄを形成することにより、同心に第１
〜第４の圧電振動部を配置した構成としてもよい。

第６図は、第１図実施例の変形例を示す断面図である。

ここでは、弾性振動板１１の下面側にも、第１図実施例
の圧電振動素子■２と等しい構造の圧電振動素子１２が
貼付けられている。すなわち、弾性振動板の両側に圧電
振動素子を貼付けたバイモルフ構造とされている。この
構造では、上面及び下面側の各対応する分割電極同士を
結線し、第４図に示したように各圧電振動部に対応のビ
ット信号を入力することにより、同様に動作させること
ができる。

また、上記実施例では、５ビツトのＰＣＭ信号を電気−
音響変換する場合につき説明したが、８ビット、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、」二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−Ｌのよ・うに、本発明によれば、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の圧電
定数ｄが異ならされて、各ビット桁の重みに対応した音
圧を発生ずるように重、１７．４＝Ｊけられているので
、複数の圧電振動部に各ビア）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。従って、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
の再生音を得るごとができ、高価なＰＣＭ復調器を省略
することが可能となる。よって、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、軽量化及び低消費ミノｊ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
圧電定数を相互に異ならせた比較的節弔な構造からなる
ため、量産性に優れており、従って低価格であり、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（Ｊ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ＩＩ−ＩＩＩ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（ａ）〜（ｄ）は分割電極の変形例を示す各平
面図、第６図は本発明の他の実施例を説明するだめの断
面図である。図において、１］は弾性振動板、１２は圧電振動素子、
１４は共通電極、１５〜１８は分割電極、２１〜２４は
第１〜第４の圧電振動部を示す。

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、両主面に電極が形成された圧電セラミックスよりなり、
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、複数の圧電振動部の圧電定数ｄが相互に異なら
されていることを特徴とする、圧電スピーカ。