(57)【要約】  従来よりも低域の音圧を高くすることができる圧電型平板スピーカ及びその形成方法を提供する。圧電型平板スピーカは、周囲が支持された平板ディスプレイ等の平板１０１と、平板１０１の第１の領域Ｒ１に対して振動伝達可能に複数の圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを設置し、第２の領域Ｒ２中の横方向中心線ＹＬ上で中心Ｃに対して点対称となる２つの選択腹重畳位置に２つの圧電アクチュエータ１０３ａ及び１０３ｂを設置した。複数の圧電アクチュエータを電気的に駆動して圧電振動を発生させる駆動回路とを備えている。平板１０１が励振されたときに平板に発生する複数の撓み振動の腹の位置が一致する複数の腹重畳位置から選択された複数の選択腹重畳位置に対して振動伝達可能に複数の圧電アクチュエータをそれぞれ設置する。
2018216711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板に励振される複数の撓み振動の腹の位置が一致する腹重畳位置を複数選択し、
選択した複数の前記腹重畳位置に複数の圧電アクチュエータを設置し、
前記複数の圧電アクチュエータを電気的に駆動して圧電振動を励振し、前記圧電振動を前記平板に伝達することにより前記平板に振動を励振する圧電型平板スピーカの形成方法であって、
前記選択した複数の腹重畳位置は、前記平板の横方向対称位置および平板の前記縦方向対称位置であり、
前記選択した複数の腹重畳位置は、前記平板の横方向寸法Ｘの中心から±０．３Ｘの位置と、前記平板の縦方向寸法Ｙの中心から±０．４Ｙの位置とによって囲まれる第１の領域と、該第１の領域を囲む第２の領域にある前記複数の腹重畳位置から選択することを特徴とする圧電型平板スピーカの形成方法。
【請求項２】
少なくとも一つの前記腹重畳位置における前記複数の撓み振動の着目の共振周波数と、
前記選択した複数の腹重畳位置に設置された前記複数の圧電アクチュエータの最低次の共振周波数を一致させることを特徴とする請求項１に記載の圧電型平板スピーカの形成方法。
【請求項３】
周囲が支持された平板ディスプレイ等の平板と、
前記平板に対して振動伝達可能に設置された複数の圧電アクチュエータと、
前記複数の圧電アクチュエータを電気的に駆動して圧電振動を発生させる駆動回路とを備え、
前記平板が励振されたときに前記平板に発生する複数の撓み振動の腹の位置が一致する複数の腹重畳位置から選択された複数の選択腹重畳位置に対して振動伝達可能に前記複数の圧電アクチュエータがそれぞれ設置されており、
前記複数の選択腹重畳位置は、前記平板の横方向対称位置および前記平板の縦方向対称位置であり、
前記選択した複数の腹重畳位置は、前記平板の横方向寸法Ｘの中心から±０．３Ｘの位置と、前記平板の縦方向寸法Ｙの中心から±０．４Ｙの位置とによって囲まれる第１の領域と、該第１の領域を囲む第２の領域にあることを特徴とする圧電型平板スピーカ。
【請求項４】
少なくとも一つの前記選択腹重畳位置の前記複数撓み振動の着目の共振周波数と、
前記複数の選択腹重畳位置に設置された前記複数の圧電アクチュエータの最低次の共振周波数を一致していることを特徴とする請求項３に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項５】
前記第２の領域中の前記横方向寸法の中心を通る横方向中心線上で前記中心に対して点対称となる２つの位置に２つの前記選択腹重畳位置がある請求項３に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項６】
前記第２の領域中の前記横方向寸法の中心を通る横方向中心線に対して線対称となり且つ前記縦方向寸法の中心を通る縦方向中心線に対して線対称となる４つの位置に４つの前記選択腹重畳位置がある請求項３に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項７】
前記複数の選択腹重畳位置に設置された前記圧電アクチュエータの外形寸法よりも小さい外形寸法を有する２つの小形圧電アクチュエータが、前記第２の領域中の前記縦方向中心線に対して線対称となり且つ前記４つの選択腹重畳位置よりも外側の位置に設置されている請求項６に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項８】
前記複数の選択腹重畳位置に設置された前記圧電アクチュエータの外形寸法よりも小さい外形寸法を有する４つの小形圧電アクチュエータが、前記第２の領域中の前記縦方向中心線に対して線対称となり且つ前記４つの選択腹重畳位置よりも外側の位置に２つずつ設置されている請求項６に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項９】
前記複数の圧電アクチュエータ及び前記小形圧電アクチュエータは、外形が円形、楕円形、小判形、矩形であり、撓み振動を励振することを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項１０】
前記平板には、前記第１の領域と前記第２の領域との境界線のうち前記縦方向中心線と平行延びる第１及び第２の縦方向仮想線境界線上に位置して、前記平板を前記縦方向に完全に横断するように第１及び第２の縦方向線状リブが接合されている請求項５に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項１１】
前記平板には、前記第１の領域と前記第２の領域との境界線のうち前記横方向中心線と平行延びる第１及び第２の横方向仮想線境界線上に位置して、前記第１及び第２の縦方向線状リブを連結するように第１及び第２の横方向線状リブが接合されている請求項１０に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項１２】
前記平板には、前記第１の領域と前記第２の領域との境界線のうち前記縦方向中心線と平行延びる第１及び第２の縦方向仮想線境界線上に位置して、前記平板を前記縦方向に完全に横断するように第１及び第２の縦方向線状リブが接合されており、
前記平板には、前記第１の領域と前記第２の領域との境界線のうち前記横方向中心線と平行延びる第１及び第２の横方向仮想線境界線上に位置して、前記第１及び第２の縦方向線状リブを連結するように第１及び第２の横方向線状リブが接合されており、
前記平板には、前記横方向中心に沿い前記第１及び第２の縦方向線状リブから前記平板の縁部まで延びる第３及び第４の横方向線状リブが接合されている請求項６に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項１３】
前記圧電アクチュエータの外周を囲むように環状リブが前記平板に接合されている請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項１４】
前記縦方向線状リブ、前記横方向線状リブ及び前記環状リブは、前記平板の可撓性と同程度または平板よりも高い可撓性を有している請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項１５】
前記縦方向線状リブ、前記横方向線状リブ及び前記環状リブは、平板よりも硬いプラスチックまたは金属によって形成されている請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項１６】
平板に励振される複数の撓み振動の腹の位置が一致する腹重畳位置を複数選択し、
選択した複数の前記腹重畳位置に複数の圧電アクチュエータを設置し、
前記複数の圧電アクチュエータを電気的に駆動して圧電振動を励振し、前記圧電振動を前記平板に伝達することにより前記平板に振動を励振する圧電型平板スピーカの形成方法。
【請求項１７】
前記選択した複数の腹重畳位置は、前記平板の対称位置であることを特徴とする請求項１６に記載の圧電型平板スピーカの形成方法。
【請求項１８】
前記選択した複数の腹重畳位置は、前記平板の横方向対称位置および平板の前記縦方向対称位置であることを特徴とする請求項１６に記載の圧電型平板スピーカの形成方法。
【請求項１９】
前記選択した複数の腹重畳位置は、前記平板の横方向寸法Ｘの中心から±０．３Ｘの位置と、前記平板の縦方向寸法Ｙの中心から±０．４Ｙの位置とによって囲まれる領域にある前記複数の腹重畳位置から選択することを特徴とする請求項１６に記載の圧電型平板スピーカの形成方法。
【請求項２０】
少なくとも一つの前記腹重畳位置における前記複数の撓み振動の着目の共振周波数と、
前記選択した複数の腹重畳位置に設置された前記複数の圧電アクチュエータの最低次の共振周波数を一致させることを特徴とする請求項１６に記載の圧電型平板スピーカの形成方法。
【請求項２１】
周囲が支持された平板ディスプレイ等の平板と、
前記平板に対して振動伝達可能に設置された複数の圧電アクチュエータと、
前記複数の圧電アクチュエータを電気的に駆動して圧電振動を発生させる駆動回路とを備え、
前記平板が励振されたときに前記平板に発生する複数の撓み振動の腹の位置が一致する複数の腹重畳位置から選択された複数の選択腹重畳位置に対して振動伝達可能に前記複数の圧電アクチュエータがそれぞれ設置されていることを特徴とする圧電型平板スピーカ。
【請求項２２】
前記複数の選択腹重畳位置は、前記平板の対称位置であることを特徴とする請求項２１に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項２３】
前記複数の選択腹重畳位置は、前記平板の横方向対称位置および前記平板の縦方向対称位置であることを特徴とする請求項２１に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項２４】
前記複数の選択腹重畳位置は、前記平板の横方向寸法Ｘの中心から±０．３Ｘの位置と、前記平板の縦方向寸法Ｙの中心から±０．４Ｙの位置に囲まれた領域にあることを特徴とする請求項２１に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項２５】
少なくとも一つの前記選択腹重畳位置の前記複数撓み振動の着目の共振周波数と、
前記複数の選択腹重畳位置に設置された前記複数の圧電アクチュエータの最低次の共振周波数を一致していることを特徴とする請求項２１に記載の圧電型平板スピーカ。
【請求項２６】
前記複数の圧電アクチュエータは外形が円形、楕円形、小判形、矩形であり、撓み振動を励振することを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の圧電型平板スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板を複数の圧電アクチュエータにより振動させることにより音響再生を行う圧電型平板スピーカ及びその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイの縁部に複数の圧電振動素子を配置して表示プレートを振動させることにより音響を生じさせる圧電型平板スピーカが提案されている（特開２０１０−９３７６９公報)。しかしながら従来の平板スピーカでは、低域の音圧を上げることに限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９３７６９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、従来よりも低域の音圧を高くすることができる圧電型平板スピーカ及びその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の手段により上記課題を達成する。【０００６】
第１の発明の圧電型平板スピーカの形成方法では、平板に励振される複数の撓み振動の腹の位置が一致する腹重畳位置を複数選択し、選択した複数の腹重畳位置に複数の圧電アクチュエータを設置し、複数の圧電アクチュエータを電気的に駆動して圧電振動を励振し、圧電振動を平板に伝達することにより平板に振動を励振する。【０００７】
第２の発明の圧電型平板スピーカは、周囲が支持された平板ディスプレイ等の平板と、平板に対して振動伝達可能に設置された複数の圧電アクチュエータと、複数の圧電アクチュエータを電気的に駆動して圧電振動を発生させる駆動回路とを備えている。本発明では、平板が励振されたときに平板に発生する複数の撓み振動の腹の位置が一致する複数の腹重畳位置から選択された複数の選択腹重畳位置に対して振動伝達可能に複数の圧電アクチュエータがそれぞれ設置されている。【０００８】
選択した複数の腹重畳位置（選択腹重畳位置）は、平板の対称位置であるのが好ましい。【０００９】
選択した複数の腹重畳位置（選択腹重畳位置）は、平板の横方向対称位置および平板の縦方向対称位置であるのが好ましい。【００１０】
選択した複数の腹重畳位置（選択腹重畳位置）は、平板の横方向寸法Ｘの中心から±０．３Ｘの位置と、平板の縦方向寸法Ｙの中心から±０．４Ｙの位置とによって囲まれる領域にある複数の腹重畳位置から選択するのが好ましい。【００１１】
少なくとも一つの腹重畳位置における複数の撓み振動の着目の共振周波数と、選択した複数の腹重畳位置に設置された複数の圧電アクチュエータの最低次の共振周波数を一致させることが好ましい。【００１２】
また第３の発明では、特に選択した複数の腹重畳位置は、平板の横方向対称位置および平板の前記縦方向対称位置であり、選択した複数の腹重畳位置は、平板の横方向寸法Ｘの中心から±０．３Ｘの位置と、平板の縦方向寸法Ｙの中心から±０．４Ｙの位置とによって囲まれる第１の領域と、該第１の領域を囲む第２の領域にある前記複数の腹重畳位置から選択する。本発明のように第１の領域の他に第２の領域にある腹重畳位置からも選択をして、これらの選択腹重畳位置に対して振動伝達可能に複数の圧電アクチュエータをそれぞれ設置すると、従来よりも更に音圧を高めることができる。【００１３】
少なくとも一つの腹重畳位置における複数の撓み振動の着目の共振周波数と、選択した複数の腹重畳位置に設置された複数の圧電アクチュエータの最低次の共振周波数を一致させることが好ましい。【００１４】
第２の領域中の横方向寸法の中心を通る横方向中心線上で中心に対して点対称となる２つの位置に２つの選択腹重畳位置があってもよい。また第２の領域中の横方向寸法の中心を通る横方向中心線に対して線対称となり且つ縦方向寸法の中心を通る縦方向中心線に対して線対称となる４つの位置に４つの選択腹重畳位置があってもよい。このように選択腹重畳位を増やすと、更に音圧を高めることができる。【００１５】
また複数の選択腹重畳位置に設置された圧電アクチュエータの外形寸法よりも小さい外形寸法を有する２つの小形圧電アクチュエータを、第２の領域中の縦方向中心線に対して線対称となり且つ４つの選択腹重畳位置よりも外側の位置に設置してもよい。また複数の選択腹重畳位置に設置された圧電アクチュエータの外形寸法よりも小さい外形寸法を有する４つの小形圧電アクチュエータを、第２の領域中の縦方向中心線に対して線対称となり且つ４つの選択腹重畳位置よりも外側の位置に２つずつ設置してもよい。このようにすると高音域の音圧を高めることもできる。【００１６】
複数の圧電アクチュエータ及び小形圧電アクチュエータは、外形が円形、楕円形、小判形、矩形であり、撓み振動を励振する。【００１７】
第２の領域中の横方向寸法の中心を通る横方向中心線上で中心に対して点対称となる２つの位置に２つの選択腹重畳位置がある場合、平板には、第１の領域と第２の領域との境界線のうち縦方向中心線と平行に延びる第１及び第２の縦方向仮想線境界線上に位置して、平板を縦方向に完全に横断するように第１及び第２の縦方向線状リブが接合されても良い。このような縦方向線状リブを設けると、横方向の着目周波数の音圧を増強させることができる。また平板には、第１の領域と第２の領域との境界線のうち横方向中心線と平行に延びる第１及び第２の横方向仮想線境界線上に位置して、第１及び第２の縦方向線状リブを連結するように第１及び第２の横方向線状リブが接合されても良い。このような横方向線状リブを設けると、縦方向の着目周波数の音圧を増強させることができる。すなわち着目周波数の効果をより大きくすることができる。例えば平板の縦方向をある一定の周波数、横方向を別の一定の周波数で振動させるとして、それぞれの振動の節に当たるところにリブを設ける（振動しない部分を支持する）ことにより、支点ができ、より振動を増強することができる。【００１８】
さらに第２の領域中の横方向寸法の中心を通る横方向中心線に対して線対称となり且つ縦方向寸法の中心を通る縦方向中心線に対して線対称となる４つの位置に４つの選択腹重畳位置がある場合には、第１の領域と前記第２の領域との境界線のうち縦方向中心線と平行延びる第１及び第２の縦方向仮想線境界線上に位置して、平板を縦方向に完全に横断するように第１及び第２の縦方向線状リブが接合されており、また平板には、第１の領域と第２の領域との境界線のうち横方向中心線と平行延びる第１及び第２の横方向仮想線境界線上に位置して、第１及び第２の縦方向線状リブを連結するように第１及び第２の横方向線状リブが接合されており、さらに平板には、横方向中心に沿い第１及び第２の縦方向線状リブから平板の縁部まで延びる第３及び第４の横方向線状リブが接合されているのが好ましい。このような第３及び第４の横方向線状リブを設ける、高音域の音圧を増強させることができる。【００１９】
さらに圧電アクチュエータの外周を囲むように環状リブが前記平板に接合されていてもよい。このような環状リブを設けると、圧電アクチュエータからの振動が周辺に拡散することを抑制して、ステレオ感を高めることができる。環状リブを高音域用の圧電アクチュエータの周りに形成すると、高周波の振動を拡散させないため、ステレオ感が高められる（左側の振動を左側のみ、右側の振動を右側のみにとどめられる）。【００２０】
なお縦方向線状リブ、横方向線状リブ及び環状リブは、平板の可撓性と同程度または平板よりも高い可撓性を有している（硬い）のが好ましい。このようにすると、振動させたくない部分を支持固定することができる。なお縦方向線状リブ、横方向線状リブ及び環状リブは、平板よりも硬いプラスチックまたは金属によって形成されているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の発明の方法を適用した第２の発明の圧電型平板スピーカの一実施の形態の背面図である。
【図２】圧電振動板（円形）の図である。
【図３（Ａ）】平板に励振される複数の撓み振動モードの各共振周波数の振動を重畳して示した図である。
【図３（Ｂ）】平板に設定した選択腹重畳位置を示す図である。
【図４】横方向対称位置にある圧電アクチュエータを一定電圧で周波数範囲１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した時の平板スピーカの出力音響特性を示した図である。
【図５】縦方向対称位置にある圧電アクチュエータを一定電圧で周波数範囲１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した時の出力音響特性を示した図である。
【図６】全ての圧電アクチュエータを同時に一定電圧で周波数範囲１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した時の出力音響特性を示した図である。
【図７】図４乃至図６の特性を重ねて示した図である。
【図８】選択腹重畳位置の設定領域を説明するために用いる図である。
【図９】圧電振動板（楕円形、小判形、矩形）の他の形状を示す図である。
【図１０】第３の発明の第１の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。
【図１１】横方向対称位置にある追加の圧電アクチュエータを一定電圧で周波数範囲１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した時の平板スピーカの出力音響特性を示した図である。
【図１２】第３の発明の第２の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。
【図１３】第３の発明の第３の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。
【図１４】第３の発明の第４の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。
【図１５】第３の発明の第５の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。
【図１６】第３の発明の第６の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。
【図１７】第３の発明の第７の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。
【図１８】第３の発明の第８の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の圧電型平板スピーカ及びその形成方法の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２３】
図１は本願第１の発明の方法を適用した基本となる本願第２の発明の圧電型平板スピーカの一実施の形態で、再生帯域３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの圧電型平板スピーカの平面図である。１０１は液晶や有機ＥＬなどのディスプレイ、ポスターなどの周囲が支持された平板であり、この平板は縦８１０ｍｍ×横１４５０ｍｍ×厚さ０．７ｍｍのガラス板である。１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは圧電アクチュエータであり、図２に示すように、直径８０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの金属円板に同心円状に直径７５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの圧電セラミックを接着した円形の圧電振動板からなる圧電アクチュエータを用いている。圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄはいずれも平板１０１の裏面に粘着剤で固着されている。
【００２４】
平板１０１は、２点以上の箇所で固定する必要がある。具体的には、図１に示した点線Ｌ２上に位置する平板１０１の上端と下端の２点、または図１に示した点線Ｌ１の上に位置する平板１０１の左端と右端の２点、またはその両方で固定すればよい。これらの固定箇所は、振動の「基準点」となる。そして平板１０１の外周については、振動を妨げないような構造で支持をすれば、音圧を上げることができる。
【００２５】
また本例では、平板１０１が振動することにより、前面だけで無く平板１０１の裏面からも音が出る。裏面からの音が気になる場合には、平板１０１の裏側にケース部を作製し、平板１０１の振幅を制限しない程度のクリアランスを持たせて、吸音材を中に敷き、平板１０１の４辺をケースに固定すればよい。なおケース側に通気口が無い場合、裏面からの音圧は小さくなるが、クリアランスを持った空気室の空気がバネになり、前面からの低域側の音圧が下がる。ケース側に通気口を設けることで、クリアランス内の空気の出入りを許し、前面からの音圧を確保しつつ、吸音材で裏面からの音圧を下げるようにしてもよい。
【００２６】
図３（Ａ）は、平板１０１に励振される複数の撓み振動モードの各共振周波数の振動を重畳して示したものである。図３（Ａ）において、複数の色の薄いところは振動振幅が大きい各撓み振動の共振モード（ｍ，ｎ）の振動の腹の位置がほぼ同じ位置（腹重畳位置）であることを示している。ここで、ｍは横方向の振動モードの次数、ｎは縦方向の振動モードの次数である。例えば、図１の十字に記載された横の点線Ｌ１及びＬ２上に圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂが設置されている場所（選択腹重畳位置）では、横共振モードの（ｍ９，ｎ７）、（ｍ９，ｎ９）、・・・などの複数の振動モードの振動の腹位置がほぼ一致している。従って、圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂの共振周波数を図３（Ｂ）に示す平板１０１の振動の腹の位置［共振モード（ｍ９，ｎ９）の周波数３００Ｈｚの位置：選択腹重畳位置Ｐ１］にほぼ一致させて配置した圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂを駆動すれば、平板１０１に振動モード（ｍ９，ｎ７）、（ｍ９，ｎ９）、・・・を効率よく励振することができる。
【００２７】
図１の十字に記載された縦の点線Ｌ２上に圧電アクチュエータ１０２ｃ，１０２ｄが設置されている場所は、横共振モードの（ｍ９，ｎ９）、（ｍ１１，ｎ１１）、・・・などの振動モードの振動の腹位置がほぼ一致している位置（選択腹重畳位置Ｐ２）である。本実施例では、圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、同じ圧電アクチュエータを使用するために、選択腹重畳位置Ｐ２に配置する圧電アクチュエータ１０２ｃ，１０２ｄの共振周波数も３００Ｈｚに設定している。本実施の形態の平板スピーカは、図示していないが、複数の圧電アクチュエータを電気的に駆動して圧電振動を発生させる駆動回路を備えている。そして、圧電アクチュエータ１０２ｃ，１０２ｄを駆動すれば、平板１０１に振動モード（ｍ９，ｎ９）、（ｍ１１，ｎ１１）、・・・を効率よく励振することができる。
【００２８】
図４は、選択腹重畳位置Ｐ１に配置した圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂを一定電圧で周波数範囲１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した時の平板スピーカの出力音響特性を示したものである。図４から低音域である３００Ｈｚから高音域である２０ｋＨｚまで再生できているので通常のスピーカとして使用できることがわかる。しかし、再生周波数特性の平坦性は少し悪い。
【００２９】
図５は、選択腹重畳位置Ｐ２に配置した圧電アクチュエータ１０２ｃ，１０２ｄを一定電圧で周波数範囲１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した時の出力音響特性を示したものである。図５と同様に低音域である３００Ｈｚから高音域である２０ｋＨｚまで再生できていることがわかる。しかし、図４の特性と同様に再生特性の平坦性は少し劣っていることがわかる。ここで、図５の周波数特性を見ると、出力音圧のピークの周波数位置は図４の周波数特性のピークの周波数とは異なっている。
【００３０】
図６は選択腹重畳位置Ｐ１に配置した圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂおよび選択腹重畳位置Ｐ２に配置した圧電アクチュエータ１０２ｃ，１０２ｄを同時に一定電圧で周波数範囲１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した時の出力音響特性を示したものである。図６から低音域である３００Ｈｚから高音域である２０ｋＨｚまで再生できていることがわかる。しかも、選択腹重畳位置Ｐ１に配置した圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂのみを駆動した特性と、選択腹重畳位置Ｐ２に配置した圧電アクチュエータ１０２ｃ，１０２ｄのみを駆動した時の特性が重畳されているので、出力再生特性の平坦性が向上し、しかも音圧が向上していることがわかる（図７）。
【００３１】
本実施の形態では、横方向対称位置である選択腹重畳位置Ｐ１に配置した圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂの共振周波数と縦方向対称位置である選択腹重畳位置Ｐ２に配置した圧電アクチュエータ１０２ｃ，１０２ｄの共振周波数を同じに設定したが、選択腹重畳位置Ｐ２に配置した圧電アクチュエータ１０２ｃ，１０２ｄの共振周波数を、振動モード（ｍ９，ｎ９）の共振周波数にほぼ一致させればより効率よく駆動することができる。また、選択腹重畳位置Ｐ１及びＰ２に配置した圧電アクチュエータ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの共振周波数をそれぞれ別の周波数とすることも可能である。
【００３２】
なお前述のように、平板１０１の裏面側にケースを配置して、平板１０１をケースに固定する固定条件においても同様に、図３（Ａ）で示すような励振される複数の撓み振動モードの各共振周波数の振動を調べて重畳させ、その色の濃い部分から新たなＰ１、Ｐ２を求めることで効率の良い駆動をすることができる。
【００３３】
［圧電型平板スピーカの設計の手法］
図１の例の圧電型平板スピーカを形成する場合の設計手法を以下に列挙する。
【００３４】
（１）平板１０１の撓み振動の共振特性を解析する。
【００３５】
・着目周波数の変位を解析する。
【００３６】
・各周波数の変位分布を重畳して記載する。
【００３７】
・着目周波数の共通の腹の位置（Ｐ１）を見つける（図３（Ｂ））。
【００３８】
（２）低音域の着目周波数を共振周波数とする圧電アクチュエータ（Ａ１）を設計する。
【００３９】
・平板の対称位置である位置Ｐ１に圧電アクチュエータＡ１を設置する。
【００４０】
（３）圧電アクチュエータＡ１（第一群）を駆動し平板スピーカの音圧の周波数特性を計測する。
【００４１】
（４）望みの特性が得られたら終了、平坦性が悪い時は（１）に帰り、別の着目周波数共通の腹の位置（Ｐ２）を見つける。
【００４２】
（５）（２）の低音域の着目周波数を共振周波数とする圧電アクチュエータ（Ａ２）を設計するか、または圧電アクチュエータＡ１を用いる。
【００４３】
・平板の対称位置である位置Ｐ２に圧電アクチュエータＡ２または圧電アクチュエータＡ１を設置する。
【００４４】
（６）圧電アクチュエータＡ１（第一群）、圧電アクチュエータＡ２または圧電アクチュエータＡ１（第２群）を駆動し平板スピーカの音圧の周波数特性を計測する。
【００４５】
（７）望みの特性が得られたら終了、平坦性が悪い時は（１）に帰り、別の着目周波数共通の腹の位置（Ｐ３）を見つける。
【００４６】
以降、この手順を続ける。または、複数の圧電アクチュエータの位置の微調整を行う。
【００４７】
加えて、平板への圧電アクチュエータの支持状態が変化する場合には、上記の手順を続ける。
【００４８】
［本実施の形態で採用する構成の趣旨］
１．圧電アクチュエータ（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）を平板１０１に複数枚貼付ける理由は、以下の通りである。
【００４９】
（１）振動が重畳され音圧が上がる（図７）。
【００５０】
（２）平板１０１に励振する振動の周波数特性が異なることにより、再生音圧の周波数特性の平坦性が向上する。
【００５１】
２．平板１０１に対して、圧電アクチュエータ（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）を貼付ける場所と方法は、以下の通りである。
【００５２】
（１）平板１０１の持つ複数の着目振動モードの振動の腹が重なる場所である。
【００５３】
（２）振動アクチュエータ同士の間隔が広いと低周波側は音圧が上がるが中間域は音圧が低下、振動アクチュエータ同士の間隔が狭いと低周波側は音圧が下がるが中間域は音圧が上がる。
【００５４】
（３）特に低音域の振動アクチュエータは平板の中央部近傍が望ましく、±０．３ｘ、±０．４ｙの領域内に貼ることが励振効率を上げるために望ましい（図８）。すなわち複数の選択腹重畳位置は、平板の横方向寸法Ｘの中心から±０．３Ｘの位置と、平板の縦方向寸法Ｙの中心から±０．４Ｙの位置に囲まれた領域にあるのが好ましい。
【００５５】
（４）振動アクチュエータの平板の取付は、接着剤、ねじ止め、粘着剤を使用する。
【００５６】
３．圧電アクチュエータの設計
（１）第１群の振動アクチュエータの共振周波数と第２群の振動アクチュエータの共振周波数を異ならせる（音圧のフラット化）。
【００５７】
（２）着目周波数に合わせる。
【００５８】
（３）振動アクチュエータの振動板形状について（図２、図９）定める。低域強化と平坦性には、下記の関係がある。
【００５９】
低域強化＞円形、楕円形、小判形、矩形＜平坦性
４．本実施の形態において、複数枚の圧電アクチュエータを貼付ける理由は、以下の通りである。
【００６０】
（１）音圧を上げるためである。
【００６１】
（２）それぞれの振動アクチュエータの小さなズレ（共振周波数、振動量）が補償し合い、特性を平坦化するためである。なお振動板の枚数を増やすことで、均一の音圧を得ることができる。
【００６２】
５．圧電アクチュエータを貼付ける場所については、次のようにするのが好ましい。
【００６３】
（１）着目周波数に合わせた圧電アクチュエータと平板の持つ振動モードから、振動モードの腹となる場所に圧電アクチュエータを同位相で駆動することができる場所が好ましい。なお振動板同士の間隔が広いと低周波側の振動モードになり、振動板同士の間隔が狭いと高周波側の振動モードになる。
【００６４】
（２）第１群の共振周波数と第２群の共振周波数を異ならせることができる場所が好ましい（音圧のフラット化）。なおガラス板の振動モードに左右されるため、トータルでの最適化が必要である。この場合、圧電アクチュエータは対称に貼るのが好ましい。
【００６５】
（３）特に低域の圧電振動板はガラス板の中央部から±０．３ｘ、±０．４ｙの領域に貼るのが好ましい。
【００６６】
上記例の圧電型平板スピーカでは、一旦振動をはじめた平板１０１は圧電アクチュエータ１０２の駆動を止めたとしても、しばらく振動を続けるため、残響音として残る。そのため圧電アクチュエータ１０２の駆動を止めた後は、平板１０１の振動を急峻に減衰させる必要がある。そのためには、平板１０１に対して、粘着性制振材、ゲル等を貼付ければよい。このような対策を採ると、対策を採らない場合と比べて、残響時間を１／１０程度に抑えることができる。
【００６７】
（第３の発明の実施の形態）
図１０は、本願第３の発明の第１の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。図１０には、図１の第２の発明の実施の形態と同様の部分には、図１に付した符号と同じ符合を付して説明を省略する。図１の実施の形態と図１０の本願第３の発明の第１の実施の形態とが相違するのは、図１の例に追加して更に２つの圧電アクチュエータ１０３ａ及び１０３ｂを追加した点にある。本実施の形態では、特に選択した複数の腹重畳位置は、平板の横方向対称位置および平板の前記縦方向対称位置である。そして選択した複数の腹重畳位置は、平板の横方向寸法Ｘの中心から±０．３Ｘの位置と、平板の縦方向寸法Ｙの中心から±０．４Ｙの位置とによって囲まれる第１の領域Ｒ１と、この第１の領域Ｒ１を囲む第２の領域Ｒ２にある複数の腹重畳位置から選択した。具体的には、第２の領域Ｒ２中の横方向寸法の中心を通る横方向中心線ＹＬ上で中心Ｃに対して点対称となる２つの選択腹重畳位置に２つの圧電アクチュエータ１０３ａ及び１０３ｂを設置した。本実施の形態のように第１の領域Ｒ１の他に第２の領域Ｒ２にある腹重畳位置からも選択をして、これらの選択腹重畳位置に対して振動伝達可能に複数の圧電アクチュエータ１０３ａ及び１０３ｂをそれぞれ設置すると、従来よりも更に音圧を高めることができる。
【００６８】
図１１は圧電アクチュエータ１０３ａ，１０３ｂを同時に一定電圧で周波数範囲１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した時の出力音響特性を示したものである。図１１から低音域である３００Ｈｚから高音域である２０ｋＨｚまで再生できていることがわかる。この音圧特性が、図７の音圧特性に重なって、本実施の形態の音圧特性となる。
【００６９】
図１２は本発明の第２の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。図１２には、図１の実施の形態及び図１０の実施の形態と同様の部分には、図１及び図１０に付した符号と同じ符合を付して説明を省略する。図１０の実施の形態と図１２の第２の実施の形態とが相違するのは、図１の例に追加して更に４つの圧電アクチュエータ１０３ａ乃至１０３ｄを追加した点にある。この実施の形態では、第２の領域Ｒ２中の横方向寸法の中心Ｃを通る横方向中心線ＹＬに対して線対称となり且つ縦方向寸法の中心を通る縦方向中心線ＸＬに対して線対称となる４つの位置に４つの選択腹重畳位置があり、これら４つの選択腹重畳位置に圧電アクチュエータ１０３ａ乃至１０３ｄを設置している。このように選択腹重畳位を増やして圧電アクチュエータの数を増やすと、更に音圧を高めることができる。
【００７０】
図１３は本願第３の発明の第３の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。図１３には、図１の例及び図１２の実施の形態と同様の部分には、図１及び図１２に付した符号と同じ符合を付して説明を省略する。図１２の実施の形態と図１３の第３の実施の形態とが相違するのは、図１２の実施の形態に追加して、更に２つの小形圧電アクチュエータ１０４ａ及び１０４ｂを第２の領域Ｒ２に追加した点にある。この実施の形態では、圧電アクチュエータ１０２ａ〜１０３ｄの外形寸法よりも小さい外形寸法を有する２つの小形圧電アクチュエータ１０４ａ及び１０４ｂを、第２の領域Ｒ２中の縦方向中心線ＸＬに対して線対称となり且つ４つの選択腹重畳位置１０３ａ乃至１０３ｄよりも外側の位置に設置している。このようにすると高音域の音圧を高めることもできる。
【００７１】
図１４は、本願第３の発明の第４の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。図１４には、図１の例及び図１３の実施の形態と同様の部分には、図１及び図１３に付した符号と同じ符合を付して説明を省略する。図１３の実施の形態と図１４の第４の実施の形態とが相違するのは、図１３の実施の形態に追加して、更に２つの小形圧電アクチュエータ１０４ｃ及び１０４ｄを第２の領域Ｒ２に追加した点にある。このようにすると更に高音域の音圧を高めることもできる。
【００７２】
図１５は、本願第３の発明の第５の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。図１５には、図１の例及び図１０の実施の形態と同様の部分には、図１及び図１０に付した符号と同じ符合を付して説明を省略する。図１５の実施の形態と図１０の実施の形態とが相違するのは、図１０の実施の形態に追加して、第１の領域と第２の領域との境界線のうち縦方向中心線ＸＬと平行に延びる第１及び第２の縦方向仮想線境界線ＰＸＬ１及びＰＸＬ２上に位置して、平板１０１を縦方向に完全に横断するように第１及び第２の縦方向線状リブＸＲ１及びＸＲ２を平板１０１に接合している点である。このような縦方向線状リブＸＲ１及びＸＲ２を設けると、横方向の着目周波数の音圧を増強させることができる。
【００７３】
図１６は、本願第３の発明の第６の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。図１６には、図１の例、図１０及び図１５の実施の形態と同様の部分には、図１、図１０及び図１５に付した符号と同じ符合を付して説明を省略する。図１６の実施の形態と図１５の実施の形態とが相違するのは、図１５の実施の形態に追加して、第１の領域と第２の領域との境界線のうち横方向中心線ＹＬと平行に延びる第１及び第２の横方向仮想線境界線ＰＹＬ１及びＰＹＬ２上に位置して、第１及び第２の縦方向線状リブＸＲ１及びＸＲ２を連結するように第１及び第２の横方向線状リブＹＲ１及びＹＲ２を平板に接合している。このような横方向線状リブＹＲ１及びＹＲ２を設けると、縦方向の着目周波数の音圧を増強させることができる。
【００７４】
図１７は、本願第３の発明の第７の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。図１７に示した実施の形態では、第２の領域中の横方向寸法の中心を通る横方向中心線ＹＬに対して線対称となり且つ縦方向寸法の中心を通る縦方向中心線ＸＬに対して線対称となる４つの位置に４つの選択腹重畳位置に４つの圧電アクチュエータ１０３ａ乃至１０３ｄがある。そこで図１７においては、図１の例、図１２及び図１６の実施の形態と同様の部分には、図１、図１２及び図１６に付した符号と同じ符合を付して説明を省略する。図１７の実施の形態と図１６の実施の形態とが相違するのは、図１６の実施の形態に追加して、横方向中心に沿い第１及び第２の縦方向線状リブＸＲ１及びＸＲ２から平板１０１の縁部まで延びる第３及び第４の横方向線状リブＹＲ３及びＹＲ４が接合されている。このような第３及び第４の横方向線状リブＹＲ３及びＹＲ４を設けると、高音域の音圧を増強させることができる。
【００７５】
図１８は、本願第３の発明の第８の実施の形態の圧電型平板スピーカの背面図である。図１８に示した実施の形態では、図１の例、図１２及び図１７の実施の形態と同様の部分には、図１、図１２及び図１７に付した符号と同じ符合を付して説明を省略する。本実施の形態では、圧電アクチュエータ１０３ａ及び１０３ｃ外周を囲むように環状リブＣＲが平板１０１に接合されている。このような環状リブＣＲを設けると、圧電アクチュエータ１０３ａ及び１０３ｃからの振動が周辺に拡散することを抑制して、ステレオ感を高めることができる。
【００７６】
なお縦方向線状リブＸＲ１及びＸＲ２、横方向線状リブＹＲ１〜ＹＲ４及び環状リブＣＲは、平板１０１の可撓性と同程度または平板よりも高い可撓性を有しているのが好ましい。このようにすると、各リブが平板の振動を著しく阻害することはない。なお縦方向線状リブ、横方向線状リブ及び環状リブは、平板よりも硬いプラスチックまたは金属によって形成されているのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明によれば、従来よりも低域の音圧を高くすることができる圧電型平板スピーカ及びその形成方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０１  平板
１０２ａ乃至１０２ｄ，１０３ａ乃至１０３ｄ  圧電アクチュエータ
１０４ａ乃至１０４ｄ  小形圧電アクチュエータ
Ｐ１，Ｐ２  選択腹重畳位置
【図１】
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【図２】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018216711.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018216711.tif 000013
【図１１】
2018216711.tif 000014
【図１２】
2018216711.tif 000015
【図１３】
2018216711.tif 000016
【図１４】
2018216711.tif 000017
【図１５】
2018216711.tif 000018
【図１６】
2018216711.tif 000019
【図１７】
2018216711.tif 000020
【図１８】
2018216711.tif 000021
【国際調査報告】
2018216711.tif 000022
2018216711.tif 000023
2018216711.tif 000024
2018216711.tif 000025