(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナミックスピーカと、
圧電スピーカと、
前記ダイナミックスピーカ及び前記圧電スピーカの双方を駆動する１の電流アンプを備え、
出力音の周波数をωとし、前記ダイナミックスピーカの定格インピーダンスをＺｄとし、前記圧電スピーカに用いられる圧電素子のインピーダンスをＺｐ（ω）とするとき、Ｚｄ＝Ｚｐ（ω）となるωの値が、２０〜５０ｋＨｚであることを特徴とする、スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
イヤホン等に用いられるスピーカには、例えば特許文献１に開示されたように、ダイナミック型のスピーカと、圧電素子型のスピーカとを用いるものが知られている。
【０００３】
ダイナミック型のスピーカについては、ボイスコイルを電流で駆動するために、電流アンプが必要となる。一方、圧電素子はその変位量が電圧に比例するため、駆動するためには電圧アンプが必要となる。このため、２つのアンプを備えねばならず、特にイヤホンのような小型の機器に用いることは必ずしも容易ではなかった。
【０００４】
圧電素子を電流駆動することは可能ではあるが、以下の問題が残ってしまう。すなわち、圧電素子のインピーダンスは周波数に依存して変動する。そうすると、同じだけの電流を供給しても、周波数に依存して圧電素子に印加される電圧が変化し、圧電素子の変位量が変化する。平坦な周波数特性を得ることが難しい。そのため、一般的には電圧駆動型のアンプで駆動されているが、昇圧回路等を必要とするため高価であり、かつ昇圧用のインダクタなど相当の実装面積を必要とした。
逆にダイナミック型のスピーカを当該の圧電駆動用のアンプで駆動した場合、電圧が高すぎてコイルが断線する。仮にコイルの耐圧特性を上げるために、コイル径を太くした場合、インピーダンスが低すぎて十分な電圧を印加できない。また同じくコイルの巻き数を増やしてインピーダンスを上げた場合には、ダイナミックスピーカの大型化と高コスト化が余儀なくされてしまう。
このため、ダイナミック型のスピーカと圧電素子型のスピーカとを１のアンプで駆動するスピーカは実現されていなかった。２のアンプを用いるため、実装面積がさらに大きなものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４７０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを１のアンプで駆動するスピーカで、周波数特性の優れたものを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスピーカは、
ダイナミックスピーカと、
圧電スピーカと、
前記ダイナミックスピーカ及び前記圧電スピーカの双方を駆動する１の電流アンプを備えることを特徴とする。
【０００８】
この特徴によれば、１の電流アンプによってダイナミックスピーカと圧電スピーカを駆動することができる。
【０００９】
本発明のスピーカは、
出力音の周波数をωとし、前記ダイナミックスピーカの定格インピーダンスをＺｄとし、前記圧電スピーカに用いられる圧電素子のインピーダンスをＺｐ（ω）とするとき、Ｚｄ＝Ｚｐ（ω）となるωの値が、２０〜５０ｋＨｚであることを特徴とする。
【００１０】
この特徴によれば、クロスポイント（Ｚｄ＝Ｚｐ（ω）となるωの値）辺りよりも高音の部分を圧電スピーカから出力することができる。ダイナミックスピーカに高音を出力させない。
【００１１】
本発明のスピーカは、
前記圧電素子の静電容量が２００ｎＦ以上であることを特徴とする。
【００１２】
この特徴によれば、クロスポイントを低周波数にすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ダイナミック型のスピーカと圧電素子型のスピーカとを１のアンプで駆動するスピーカで、周波数特性の優れたものを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明のスピーカを示す図である。
【図２】図２は、ダイナミックスピーカと圧電素子のインピーダンスを示す図である。
【図３】図３は、周波数特性を示す図である。
【図４】図４は、周波数特性及び歪率を示す図である。
【図５】図５は、周波数特性及び歪率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の動作原理を示す実施例１、具体的な実装例を示す実施例２について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明のスピーカを示す図である。スピーカ１は、ダイナミックスピーカ２と、圧電スピーカ３と、ダイナミックスピーカ２及び圧電スピーカ３の双方を駆動する１の電流アンプを備える。圧電スピーカ３は、金属板に圧電素子３１が貼付されている。
【００１７】
図２は、ダイナミックスピーカと圧電素子のインピーダンスを示す図である。周波数を横軸に、インピーダンスを縦軸に表示している。周波数、インピーダンス共にログスケール（対数目盛）である。ダイナミックスピーカ２の定格インピーダンスＺｄは、１６〜３２Ωの定数である。１６Ωを実線、３２Ωを点線で示す。ダイナミック型スピーカのインピーダンスは、中心的な周波数帯域において定格インピーダンスの一定値である。低音域及び高音域の周波数においてインピーダンスが上昇するが、高音域を圧電スピーカに出力させる本発明においては定格インピーダンスの一定値であると考えて問題ない。
【００１８】
圧電素子３１のインピーダンスＺｐ（ω）は、図のように右下がりの直線状となる。圧電素子３１の静電容量に依存して、Ｚｐ（ω）は図の上下方向に変動する。静電容量が２５０μＦのものを実線、２００μＦのものを破線、１５０μＦのものを一点鎖線、１００μＦのものを二点鎖線で示す。
【００１９】
ここで、ＺｄとＺｐ（ω）が交差する周波数ωの値を見ると、静電容量が２５０μＦのものは、Ｚｄ＝３２Ωと約２０ｋＨｚで、Ｚｄ＝１６Ωと約４０ｋＨｚで、交差する。静電容量が２００μＦのものは、Ｚｄ＝３２Ωと約２５ｋＨｚで、Ｚｄ＝１６Ωと約５０ｋＨｚで、交差する。静電容量が１５０μＦのものは、Ｚｄ＝３２Ωと約３３ｋＨｚで、Ｚｄ＝１６Ωと約６６ｋＨｚで、交差する（図中には交差が描かれていない）。静電容量が１００μＦのものは、Ｚｄ＝３２Ωと約５０ｋＨｚで、Ｚｄ＝１６Ωと約１００ｋＨｚで、交差する（図中には交差が描かれていない）。静電容量の大きいものほど低い周波数で交差する。静電容量を２００μＦ以上とすれば、Ｚｄ＝１６Ωと交差する周波数が約５０ｋＨｚ以下となる。
【００２０】
クロスポイントを低周波数にするためには、圧電素子３１の静電容量が大きいことが望ましい。圧電素子３１を積層圧電素子とすること、ＭＥＭＳ素子を使用すること等によって静電容量を大きくすることができる。
【００２１】
図３は、周波数特性を示す図である。符号２でダイナミックスピーカ２の周波数特性を示す。ダイナミックスピーカ２のみでは１０ｋＨｚ以上の高域の音圧が不十分である。特に、ハイレゾリューションと呼ばれる高音質に必須の４０ｋＨｚ以上の音圧が極めて小さい。
【００２２】
符号３１で、ダイナミックスピーカ２と圧電スピーカ３とを総合した周波数特性を示す。クロスポイントに依存して周波数特性が変動するので、クロスポイントが１０ｋＨｚのものを一点鎖線で、２０ｋＨｚのものを実線で、５０ｋＨｚのものを破線で、７０ｋＨｚのものを二点鎖線で示す。
【００２３】
クロスポイントが２０ｋＨｚのもの及び５０ｋＨｚのものは、４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの音域において十分な音圧となる周波数特性である。これに対し、１０ｋＨｚのもの及び７０ｋＨｚのものは十分な音圧が得られない。
【００２４】
周波数特性はクロスポイントに対して連続的に変化するので、クロスポイントの周波数を２０〜５０ｋＨｚとすれば４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの音域において十分な音圧となる周波数特性を得られることとなる。
【００２５】
以上詳細に説明したように、本実施例のスピーカは、１の電流アンプ４のみによって駆動され、小型化に適している。また、クロスポイントの周波数を２０〜５０ｋＨｚとすることにより、４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの音域において十分な音圧を得ることができ、ハイレゾリューションの再生音を得ることができる。
【実施例２】
【００２６】
以下のようにスピーカを構成した。ダイナミックスピーカ２としては、６μｍ厚み、１０ｍｍ径、ＰＥＴ製の円形振動板を用いた。ダイナミックスピーカ２の定格インピーダンスＺｄは３２Ωである。圧電スピーカ３としては、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製で１０ｍｍ径の円形振動板に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）製の圧電素子３１を５層に積層したものを用いた。圧電素子３１の静電容量は１５０ｎＦである。クロスポイントの周波数は約３３ｋＨｚである（図２参照）。
【００２７】
図４は、周波数特性及び歪率を示す図である。図４（Ａ）はダイナミックスピーカ２のものである。１０ｋＨｚ以上の高音では音圧が低下している。また、２０ｋＨｚ以上の高音では歪が大きく発生している。
【００２８】
図４（Ｂ）は圧電スピーカ３のものである。２ｋＨｚ以下の低音では音圧が低下している。また、４００Ｈｚ以下の低音では歪が大きく発生している。
【００２９】
ダイナミックスピーカ２と圧電スピーカ３とを、１の電流アンプ（ダイナミックスピーカ２と圧電スピーカ３とで同一の出力強度）で駆動した。図５は、周波数特性及び歪率を示す図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）と比較して平坦な周波数特性となっている。特に、４０ｋＨｚ以上（図には４０〜５０ｋＨｚが示されている）において、音圧が低下していない点が重要である。
【００３０】
また、歪率について見ると、低音域ではダイナミックスピーカ２の音圧が大きく、高音域では圧電スピーカ３の音圧が大きくなるため、いずれの音域においても低歪率となっている。
【００３１】
以上詳細に説明したように、本実施例のスピーカは、４０ｋＨｚ以上の高音域の音圧が十分に得られ、低歪率を実現している。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
小型化が容易で、かつ高音質のスピーカであり、多くの音響機器製造業者による利用が考えられる。
【符号の説明】
【００３３】
１    金属板
２    ダイナミックスピーカ
３    圧電スピーカ
３１  圧電素子
４    電流アンプ
【要約】
【課題】ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを１のアンプで駆動するスピーカで、周波数特性の優れたものを提供すること。
【解決手段】ダイナミックスピーカ２と、圧電スピーカ３と、ダイナミックスピーカ２及び圧電スピーカ３の双方を駆動する１の電流アンプ４を備えるスピーカ１を提供する。ダイナミックスピーカ２の定格インピーダンスをＺｄとし圧電素子３１のインピーダンスをＺｐ（ω）とするとき、Ｚｄ＝Ｚｐ（ω）となる周波数ωの値が、２０〜５０ｋＨｚであるようにすると、高域の周波数特性が優れたものとなる。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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