(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される電圧に応じて振動することにより、音波を放射する圧電スピーカであって、
振動の方向に垂直な面の曲げに対して第１曲げ剛性を有する第１領域と、前記垂直な面の曲げに対して前記第１曲げ剛性とは異なる第２曲げ剛性を有する第２領域とを含む基板と、
前記第１領域に装着され、第１周波数帯域の電圧が印加される第１圧電素子と、
前記第２領域に装着され、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の電圧が印加される第２圧電素子とを備え、
前記基板は、前記第１領域における前記基板の厚みと前記第２領域における前記基板の厚みとが異なるように、積層された複数の板材で構成され、
前記第１周波数帯域の電圧が印加される前記第１圧電素子が装着される前記第１領域における前記基板の厚みは、前記第２周波数帯域の電圧が印加される前記第２圧電素子が装着される前記第２領域における前記基板の厚みより薄い、
圧電スピーカ。
【請求項２】
前記第１領域は、前記基板の中心を含む中心部に配置され、
前記第２領域は、前記第１領域の周囲の領域であって、前記中心部より外側に配置される、
請求項１に記載の圧電スピーカ。
【請求項３】
前記第１領域における前記基板における板材の積層の数と、前記第２領域における前記基板における板材の積層の数とがそれぞれ異なる、
請求項１に記載の圧電スピーカ。
【請求項４】
前記基板は、前記垂直な面の曲げに対して前記第１曲げ剛性よりも大きい前記第２曲げ剛性を有する前記第２領域を含み、
前記第２圧電素子には、前記第１周波数帯域よりも高い前記第２周波数帯域の電圧が印加される
請求項２または３に記載の圧電スピーカ。
【請求項５】
前記基板は、前記垂直な面における前記第１領域の面積よりも前記垂直な面における前記第２領域の面積が小さい、前記第１領域と前記第２領域とを含む
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
【請求項６】
前記圧電スピーカは、それぞれが前記第２圧電素子で構成される複数の第２圧電素子を備え、
前記基板は、それぞれが前記第２領域で構成される複数の第２領域を含み、
前記複数の第２領域には、前記複数の第２圧電素子が装着され、
前記複数の第２圧電素子のそれぞれには、前記第２周波数帯域の電圧が印加される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
【請求項７】
前記基板、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は、所定の共振周波数に従って特定される基準比率よりも、前記第１領域および前記第１圧電素子において、単位長さあたりの質量に対する曲げ剛性の比率が小さく、前記第２領域および前記第２圧電素子において、単位長さあたりの質量に対する曲げ剛性の比率が大きくなるように、構成される
請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
【請求項８】
前記圧電スピーカは、さらに、前記第１圧電素子に前記第１周波数帯域の電圧を印加し、前記第２圧電素子に前記第２周波数帯域の電圧を印加する回路を備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
【請求項９】
前記回路の一部は、前記積層された複数の板材の間に配置されている
請求項８に記載の圧電スピーカ。
【請求項１０】
前記積層された複数の板材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートまたはポリイミドで構成される
請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
【請求項１１】
前記基板は、前記第１領域と前記第２領域との間に、伸縮性を有するエッジ領域を含む
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
【請求項１２】
前記基板は、前記第１領域または前記第２領域の周縁部の少なくとも一部に、伸縮性を有するエッジ領域を含む
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
【請求項１３】
前記エッジ領域は、ポリエーテルスルホンまたはスチレンブタジエンゴムで構成される
請求項１１または１２に記載の圧電スピーカ。
【請求項１４】
それぞれが請求項１〜１３に記載の圧電スピーカで構成される複数の圧電スピーカを備える
圧電スピーカアレイ。
【請求項１５】
それぞれが請求項６に記載の圧電スピーカで構成される複数の圧電スピーカを備え、
前記複数の圧電スピーカは、前記複数の圧電スピーカに含まれる複数の第１領域の間隔よりも前記複数の圧電スピーカに含まれる複数の第２領域の間隔が短くなるように、配列されている
圧電スピーカアレイ。
【請求項１６】
前記複数の圧電スピーカは、所定の間隔で配列されている
請求項１４または１５に記載の圧電スピーカアレイ。
【請求項１７】
前記複数の圧電スピーカは、直線上、凸状の曲線上、凹状の曲線上、平面上、凸面上、または、凹面上に配列されている
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の圧電スピーカアレイ。
【請求項１８】
前記複数の圧電スピーカは、前記平面において互いに垂直な２つの軸に沿って行列を形成するように、配列されている
請求項１７に記載の圧電スピーカアレイ。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の圧電スピーカアレイと、
映像音響コンテンツに含まれる映像を表示する表示部とを備え、
前記圧電スピーカアレイは、前記映像音響コンテンツに含まれる音響を前記音波として放射する
映像音響機器。
【請求項２０】
請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の圧電スピーカアレイと、
前記圧電スピーカアレイを内部に収納している筐体とを備える
音響再生パネル。
【請求項２１】
印加される電圧に応じて振動することにより、音波を放射する圧電音響変換器であって、
振動の方向に垂直な面の曲げに対して第１曲げ剛性を有する第１領域と、前記垂直な面の曲げに対して前記第１曲げ剛性とは異なる第２曲げ剛性を有する第２領域とを含む基板と、
前記第１領域に装着され、第１周波数帯域の電圧が印加される第１圧電素子と、
前記第２領域に装着され、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の電圧が印加される第２圧電素子とを備え、
前記基板は、前記第１領域における前記基板の厚みと前記第２領域における前記基板の厚みとが異なるように、積層された複数の板材で構成され、
前記第１周波数帯域の電圧が印加される前記第１圧電素子が装着される前記第１領域における前記基板の厚みは、前記第２周波数帯域の電圧が印加される前記第２圧電素子が装着される前記第２領域における前記基板の厚みより薄い、
圧電音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加される電圧に応じて振動することにより、音波を放射する圧電スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多数の小型のスピーカを配列したスピーカアレイが用いられている。このようなスピーカアレイは、音波の指向性を制御し、複数の聴取位置で同時に最適な音声（音響）を聴取可能な音源を実現する。そして、スピーカアレイを構成するスピーカの駆動方式として、主に動電方式が採用されていた。
【０００３】
近年、ＡＶ機器および情報機器の小型化を背景に、動電方式よりも薄型かつ軽量な圧電方式を採用したスピーカアレイが提案されている。非特許文献１に記載のスピーカアレイでは、複数の圧電マイクロスピーカ（圧電スピーカ）が配列されている。これにより、スピーカアレイは、薄型化と所望の指向性制御とを両立する。
【０００４】
また、前述の背景とは別に、圧電スピーカ自体の小型化と、周波数特性の平坦化とを両立するスピーカとして、特許文献１に記載の圧電スピーカがある。この圧電スピーカには、圧電体で形成された振動体上に複数の電極領域が設けられている。そして、インダクタを含む回路網により、周波数帯域ごとに振動面積が変化する。
【０００５】
図１５は、特許文献１に記載された圧電スピーカを示す図である。図１５に記載された圧電スピーカ９１０は、圧電体で形成された平板状の振動体９１２を含む。
【０００６】
振動体９１２には、電極９１６、および、５つの電極部分９１４ａ〜９１４ｅが形成されている。回路網９１８によって、電極９１６と、５つの電極部分９１４ａ〜９１４ｅとの間に、信号が入力される。この時、回路網９１８のインダクタ９２２を介して２つの電極部分９１４ａ、９１４ｅに信号が入力される。また、回路網９１８のインダクタ９２０を介して２つの電極部分９１４ｂ、９１４ｄに信号が入力される。電極部分９１４ｃには、これらのインダクタ９２０、９２２を介さず、直接、信号が入力される。
【０００７】
通常、周波数が高くなると、圧電スピーカのインピーダンスは小さくなる。一方、特許文献１に記載の圧電スピーカ９１０では、信号の周波数が高くなるにしたがって、インダクタ９２０、９２２のインピーダンスが大きくなる。そのため、信号の周波数が高くなるにしたがって、振動面積が小さくなる。これにより、周波数の変化による音圧の変化が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３２７０９４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｐｅａｋｅｒｓ  ａｎｄ  Ｔｈｉｎ  Ｓｐｅａｋｅｒ  Ａｒｒａｙ  Ｓｙｓｔｅｍ”，  ＥＴＲＩ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  Ｖｏｌ．３１，  Ｎｏ．６，  Ｄｅｃ  ２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献１に記載のスピーカアレイでは、指向性を制御するため、複数の圧電スピーカの配列間隔を狭くすることが必要である。そのため、圧電スピーカの小型化が必要である。一方、圧電スピーカの小型化により、低音域の再生能力が低下する。
【００１１】
つまり、スピーカアレイでは、複数の聴取位置での音質を確保するため、多数個のスピーカを狭い間隔で配列することが必要である。そのため、個々のスピーカの小型化が必要である。しかし、スピーカが小型になるほど、低音域の再生が困難になる。特に圧電方式では動電方式と比べてこの課題が顕著になる。
【００１２】
例えば、ＡＶ機器にスピーカアレイとして搭載するための現実的なサイズを有する圧電スピーカの低音再生限界は、概ね１−２ｋＨｚ前後である。一方、人間の声、または、ＡＶコンテンツの音声信号には、１００−１０００Ｈｚの周波数成分が多く含まれている。したがって、再生音にこの周波数帯域の成分が欠けることは著しい音質劣化をもたらす。
【００１３】
ここで、このようなＡＶ機器に特許文献１の圧電スピーカ９１０が用いられた場合、次の２つの問題が生じる。
【００１４】
第一に、平板を用いた振動体９１２では、振動体９１２全体の共振周波数で低音再生限界が決定される。特許文献１の圧電スピーカ９１０は、複数の電極領域によって低音域と高音域の周波数バランスを調整する。しかし、圧電スピーカ９１０は、振動体９１２全体の共振周波数で決定される低音再生限界を改善できない。
【００１５】
第二に、特許文献１の圧電スピーカ９１０では、複数の電極領域に対応する振動体９１２が共通である。そのため、高音域の信号が印加されなかった領域にも、高音域の信号が印加された領域で発生した曲げ振動が伝わる。そのため、振動体９１２の分割振動による音質劣化は、依然として生じる。また、指向性を制御するため、複数の圧電スピーカに複数の高音域信号が印加される場合がある。このような場合にも、音質劣化により、複数の信号が互いに干渉し、指向性の制御性能が劣化する。
【００１６】
すなわち、特許文献１の圧電スピーカ９１０では、振動体９１２が１つであるため、広範な音域を扱うことが困難である。一方、圧電スピーカに複数の振動体を設けることは、圧電スピーカの小型化に支障をきたす。
【００１７】
そこで、本発明は、限られたスペースでも、広範な音域の再生能力を確保し、音質劣化を抑制することができる圧電スピーカを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧電スピーカは、印加される電圧に応じて振動することにより、音波を放射する圧電スピーカであって、振動の方向に垂直な面の曲げに対して第１曲げ剛性を有する第１領域と、前記垂直な面の曲げに対して前記第１曲げ剛性とは異なる第２曲げ剛性を有する第２領域とを含む基板と、前記第１領域に装着され、第１周波数帯域の電圧が印加される第１圧電素子と、前記第２領域に装着され、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の電圧が印加される第２圧電素子とを備え、前記基板は、前記第１領域における前記基板の厚みと前記第２領域における前記基板の厚みとが異なるように、積層された複数の板材で構成され、前記第１周波数帯域の電圧が印加される前記第１圧電素子が装着される前記第１領域における前記基板の厚みは、前記第２周波数帯域の電圧が印加される前記第２圧電素子が装着される前記第２領域における前記基板の厚みより薄い。
また、前記第１領域は、前記基板の中心を含む中心部に配置され、前記第２領域は、前記第１領域の周囲の領域であって、前記中心部より外側に配置されてもよい。
また、前記第１領域における前記基板における板材の積層の数と、前記第２領域における前記基板における板材の積層の数とがそれぞれ異なってもよい。
また、本発明に係る圧電スピーカは、印加される電圧に応じて振動することにより、音波を放射する圧電スピーカであって、振動の方向に垂直な面の曲げに対して第１曲げ剛性を有する第１領域と、前記垂直な面の曲げに対して前記第１曲げ剛性とは異なる第２曲げ剛性を有する第２領域とを含む基板と、前記第１領域に装着され、第１周波数帯域の電圧が印加される第１圧電素子と、前記第２領域に装着され、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の電圧が印加される第２圧電素子とを備える圧電スピーカでもよい。
【００１９】
これにより、互いに異なる２つの曲げ剛性に対応する２つの領域のそれぞれで、曲げ振動が発生する。そして、２つの曲げ剛性の違いにより、一方の領域で発生した曲げ振動が他方の領域に伝わり難くなる。また、これらの２つの領域は、１つの基板に含まれる。したがって、圧電スピーカは、限られたスペースでも、広範な音域の再生能力を確保し、音質劣化を抑制することができる。
【００２０】
また、前記基板は、前記垂直な面の曲げに対して前記第１曲げ剛性よりも大きい前記第２曲げ剛性を有する前記第２領域を含み、前記第２圧電素子には、前記第１周波数帯域よりも高い前記第２周波数帯域の電圧が印加されてもよい。
【００２１】
これにより、大きい曲げ剛性を有する領域が高音域再生用領域として用いられ、小さい曲げ剛性を有する領域が低音域再生用領域として用いられる。大きい曲げ剛性を有する領域の最低共振周波数は高く、小さい曲げ剛性を有する領域の最低共振周波数は低い。したがって、曲げ剛性の異なる２つの領域が高音域再生用領域および低音域再生用領域として適切に用いられる。
【００２２】
また、前記基板は、前記垂直な面における前記第１領域の面積よりも前記垂直な面における前記第２領域の面積が小さい、前記第１領域と前記第２領域とを含んでもよい。
【００２３】
これにより、小さい領域が高音域再生用領域として用いられ、大きい領域が低音域再生用領域として用いられる。小さい領域の最低共振周波数は高く、大きい領域の最低共振周波数は低い。したがって、大きさの異なる２つの領域が高音域再生用領域および低音域再生用領域として適切に用いられる。
【００２４】
また、前記圧電スピーカは、それぞれが前記第２圧電素子で構成される複数の第２圧電素子を備え、前記基板は、それぞれが前記第２領域で構成される複数の第２領域を含み、前記複数の第２領域には、前記複数の第２圧電素子が装着され、前記複数の第２圧電素子のそれぞれには、前記第２周波数帯域の電圧が印加されてもよい。
【００２５】
これにより、複数の高音域再生用領域のそれぞれが小さい場合でも、複数の高音域再生用領域の大きさが全体として確保される。したがって、高音域の音圧が確保される。また、指向性の制御には、特に高音域について、複数の音源をより狭い間隔で配置することが望ましい。したがって、複数の高音域再生用領域を有する圧電スピーカは、指向性を制御する圧電スピーカアレイに有用である。
【００２６】
また、前記基板、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は、所定の共振周波数に従って特定される基準比率よりも、前記第１領域および前記第１圧電素子において、単位長さあたりの質量に対する曲げ剛性の比率が小さく、前記第２領域および前記第２圧電素子において、単位長さあたりの質量に対する曲げ剛性の比率が大きくなるように、構成されてもよい。
【００２７】
これにより、所定の条件に従って特定される基準を満たす２つの領域が、高音域再生用領域および低音域再生用領域として適切に用いられる。
【００２８】
また、前記圧電スピーカは、さらに、前記第１圧電素子に前記第１周波数帯域の電圧を印加し、前記第２圧電素子に前記第２周波数帯域の電圧を印加する回路を備えてもよい。
【００２９】
これにより、曲げ剛性が互いに異なる２つの領域に装着された２つの圧電素子に、適切な電圧が印加される。
【００３０】
また、前記基板は、前記第１領域における前記基板の厚みと前記第２領域における前記基板の厚みとが異なるように、積層された複数の板材で構成されてもよい。
【００３１】
これにより、曲げ剛性の変化が、低コストで実現される。例えば、複数の板材は、同一の材料で構成されてもよい。そのような場合でも、積層の形態により、基板の厚みが変化する。そして、基板の厚みの変化により、曲げ剛性の変化が、低コストで実現される。
【００３２】
また、前記圧電スピーカは、さらに、前記第１圧電素子に前記第１周波数帯域の電圧を印加し、前記第２圧電素子に前記第２周波数帯域の電圧を印加する回路を備え、前記回路の一部は、前記積層された複数の板材の間に配置されていてもよい。
【００３３】
これにより、複数の板材で構成される基板に回路が組み込まれる。したがって、基板と回路とが一体化され、機器への組み込みが容易になる。また、基板の端で回路に接続することが可能になる。したがって、配線が容易になる。
【００３４】
また、前記積層された複数の板材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートまたはポリイミドで構成されてもよい。
【００３５】
これにより、複数の板材が、各用途に適した材料で構成される。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリカーボネートは、軽量性および低コスト性が要求される用途に有用である。ポリイミドは、高温下等、耐環境性が要求される用途に有用である。
【００３６】
また、前記基板は、前記第１領域と前記第２領域との間に、伸縮性を有するエッジ領域を含んでもよい。
【００３７】
これにより、一方の領域で発生した曲げ振動が他方の領域に伝わり難くなる。したがって、圧電スピーカは、音質劣化を抑制することができる。
【００３８】
また、前記基板は、前記第１領域または前記第２領域の周縁部の少なくとも一部に、伸縮性を有するエッジ領域を含んでもよい。
【００３９】
これにより、特定の領域で発生した曲げ振動が当該領域の外部に伝わり難くなる。したがって、圧電スピーカは、音質劣化を抑制することができる。
【００４０】
また、前記エッジ領域は、ポリエーテルスルホンまたはスチレンブタジエンゴムで構成されてもよい。
【００４１】
これにより、エッジ領域が、各用途に適した材料で構成される。ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）は、耐熱性および耐水性が要求される用途に有用である。スチレンブタジエンゴムは、平坦な出力特性が要求される用途に有用である。
【００４２】
また、本発明に係る圧電スピーカアレイは、それぞれが前記圧電スピーカで構成される複数の圧電スピーカを備える圧電スピーカアレイでもよい。
【００４３】
これにより、圧電スピーカアレイは、複数の圧電スピーカを用いて、音波の指向性を制御することができる。
【００４４】
また、本発明に係る圧電スピーカアレイは、それぞれが前記圧電スピーカで構成される複数の圧電スピーカを備え、前記複数の圧電スピーカは、前記複数の圧電スピーカに含まれる複数の第１領域の間隔よりも前記複数の圧電スピーカに含まれる複数の第２領域の間隔が短くなるように、配列されている圧電スピーカアレイでもよい。
【００４５】
これにより、複数の高音域再生用領域は、比較的狭い間隔で配列される。指向性の制御には、特に高音域について、複数の音源をより狭い間隔で配置することが望ましい。したがって、複数の高音域再生用領域が狭い間隔で配列されることで、指向性の制御についての性能が向上する。
【００４６】
また、前記複数の圧電スピーカは、所定の間隔で配列されていてもよい。
【００４７】
これにより、圧電スピーカアレイから放射される音波の乱れが抑制され、指向性の制御についての性能が向上する。すなわち、複雑な制御を用いることなく、所望の指向性が得られる。
【００４８】
また、前記複数の圧電スピーカは、直線上、凸状の曲線上、凹状の曲線上、平面上、凸面上、または、凹面上に配列されていてもよい。
【００４９】
これにより、圧電スピーカアレイから放射される音波の乱れが抑制され、指向性の制御についての性能が向上する。すなわち、複雑な制御を用いることなく、所望の指向性が得られる。
【００５０】
また、前記複数の圧電スピーカは、前記平面において互いに垂直な２つの軸に沿って行列を形成するように、配列されていてもよい。
【００５１】
これにより、整頓された複数の圧電スピーカから、音波が放射される。したがって、音波の乱れが抑制され、所望の指向性が得られる。
【００５２】
また、本発明に係る映像音響機器は、前記圧電スピーカアレイと、映像音響コンテンツに含まれる映像を表示する表示部とを備え、前記圧電スピーカアレイは、前記映像音響コンテンツに含まれる音響を前記音波として放射する映像音響機器でもよい。
【００５３】
これにより、映像音響コンテンツに含まれる映像および音響が適切に再生される。
【００５４】
また、本発明に係る音響再生パネルは、前記圧電スピーカアレイと、前記圧電スピーカアレイを内部に収納している筐体とを備える音響再生パネルでもよい。
【００５５】
これにより、圧電スピーカアレイが、音響再生パネルに組み込まれ、様々な用途に適用される。
【００５６】
また、本発明に係る圧電音響変換器は、印加される電圧に応じて振動することにより、音波を放射する圧電音響変換器であって、振動の方向に垂直な面の曲げに対して第１曲げ剛性を有する第１領域と、前記垂直な面の曲げに対して前記第１曲げ剛性とは異なる第２曲げ剛性を有する第２領域とを含む基板と、前記第１領域に装着され、第１周波数帯域の電圧が印加される第１圧電素子と、前記第２領域に装着され、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の電圧が印加される第２圧電素子とを備え、前記基板は、前記第１領域における前記基板の厚みと前記第２領域における前記基板の厚みとが異なるように、積層された複数の板材で構成され、前記第１周波数帯域の電圧が印加される前記第１圧電素子が装着される前記第１領域における前記基板の厚みは、前記第２周波数帯域の電圧が印加される前記第２圧電素子が装着される前記第２領域における前記基板の厚みより薄い、圧電音響変換器でもよい。
また、本発明に係る圧電音響変換器は、印加される電圧に応じて振動することにより、音波を放射する圧電音響変換器であって、振動の方向に垂直な面の曲げに対して第１曲げ剛性を有する第１領域と、前記垂直な面の曲げに対して前記第１曲げ剛性とは異なる第２曲げ剛性を有する第２領域とを含む基板と、前記第１領域に装着され、第１周波数帯域の電圧が印加される第１圧電素子と、前記第２領域に装着され、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の電圧が印加される第２圧電素子とを備える圧電音響変換器でもよい。
【００５７】
これにより、圧電素子に印加された電圧が音波に変換され、音波が様々な媒質に放射される。
【発明の効果】
【００５８】
本発明により、限られたスペースでも、広範な音域の再生能力が確保される。また、音質劣化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る圧電スピーカを示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る複数の構成要素の接続形態を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る低周波帯域通過部および高周波帯域通過部の出力特性を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２に係る圧電スピーカアレイを示す図である。
【図５】図５は、１つの音源から放射される音波を示す図である。
【図６】図６は、複数の音源から放射される音波を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係る圧電スピーカを示す図である。
【図８】図８は、実施の形態４に係る圧電スピーカを示す図である。
【図９】図９は、実施の形態５に係る映像音響機器を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態６に係る音響再生パネルを示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態７に係る圧電スピーカの設計手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態７に係る圧電スピーカの第１例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態７に係る圧電スピーカの第２例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態８に係る圧電スピーカを示す図である。
【図１５】図１５は、従来技術に係る圧電スピーカを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００６１】
また、以下の説明および図面において、同様の構成要素には、同じ符号を用いて、重複した説明を省略する。
【００６２】
まず、複数の実施の形態を説明する前に、複数の実施の形態に係る複数の構成要素のうち、共通の構成要素について一括して説明する。
【００６３】
圧電素子は、薄板状の圧電体と、圧電体の２つの主面上に設けられた電極層とを有する。圧電素子は、複数枚の圧電体と、それぞれの圧電体の間に挟まれた電極層を有していてもよい。
【００６４】
基板は、１枚の平板で構成される板状の部材、または、積層された複数の平板で構成される板状の部材である。基板は、絶縁性材料で構成される基材層と、圧電素子が装着される回路電極層とを備える。回路電極層の露出面は、導電性材料で構成される。基材層は、典型的には、等方性材料とみなされる材料で構成される。
【００６５】
エッジは、可とう性材料で構成される。例えば、エッジは、柔軟なプラスチック素材（ポリエーテルスルホン等）、および、ゴム系高分子素材（ＳＢＲ、ＮＢＲおよびアクリロニトリル等）等のいずれで構成されていてもよい。また、エッジは、膜状に構成されていてもよい。
【００６６】
外部接続端子は、導電性材料を含む部材で構成される。例えば、外部接続端子は、金属ばね端子、フレキシブル基板、コネクタ、および、基板用部材のうち、いずれか１つまたは複数の組み合わせで構成されていてもよい。
【００６７】
なお、上記の共通の構成要素も一例であって、上記の構成とは異なっていてもよい。また、上記の共通の構成要素は、必須の構成要素であるとは限らない。
【００６８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る圧電スピーカを示す図である。図１には、音波を放射する圧電スピーカ１０１が示されている。図１の（ａ）は、圧電スピーカ１０１の上面を示し、圧電スピーカ１０１から音波が放射される側の正面を示す。図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示された１Ａ−１Ａ’の断面を示す。図１の（ｃ）は、図１の（ｂ）に示された１Ｂの部分の拡大イメージを示し、電極構造の断面を示す。
【００６９】
図１のように、圧電スピーカ１０１は、圧電振動板１０２、および、フレーム１０３を備える。また、圧電スピーカ１０１は、４つの外部接続端子１０４ａ〜１０４ｄ（図１では図示せず）を備える。
【００７０】
圧電振動板１０２は、略矩形の形状であり、基板１０５、および、圧電素子１０６ａ〜１０６ｆを含む。また、圧電振動板１０２は、振動する部分であり、音波を放射する部分である。なお、振動の方向は、図１の（ｂ）における上下の方向である。
【００７１】
フレーム１０３は、圧電振動板１０２の周縁に沿う枠状の形状を有し、基板１０５の上面に固着される。
【００７２】
基板１０５は、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂと、回路電極層１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂとを備える。回路電極層１１１ａ、１１１ｂは、基材層１０９の２つの主面上に設けられている。回路電極層１１２ａは、基材層１１０ａの主面（基材層１０９とは反対側の主面）上に設けられている。回路電極層１１２ｂは、基材層１１０ｂの主面（基材層１０９とは反対側の主面）上に設けられている。基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂは、同一材料で形成されている。
【００７３】
圧電振動板１０２は、低音域再生用領域１０７と、２つの高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂとの３つの領域に分けられている。
【００７４】
低音域再生用領域１０７において、圧電素子１０６ａ、１０６ｂが、回路電極層１１１ａ、１１１ｂを介して基材層１０９に固着される。高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂにおいて、圧電素子１０６ｃ〜１０６ｆが、回路電極層１１２ａ、１１２ｂを介して基材層１１０ａ、１１０ｂに固着される。
【００７５】
図２は、図１に示された複数の構成要素の電気的な接続形態を示す図である。圧電素子１０６ａは、回路電極層１１１ａを介して、外部接続端子１０４ａに接続される。圧電素子１０６ｂは、回路電極層１１１ｂを介して、外部接続端子１０４ｂに接続される。圧電素子１０６ｃ、１０６ｄは、回路電極層１１２ａを介して、外部接続端子１０４ｃに接続される。圧電素子１０６ｅ、１０６ｆは、回路電極層１１２ｂを介して、外部接続端子１０４ｄに接続される。
【００７６】
外部接続端子１０４ａ、１０４ｂには、低周波帯域通過部１３１を介して、交流電圧が印加される。外部接続端子１０４ｃ、１０４ｄには、高周波帯域通過部１３２を介して、交流電圧が印加される。これにより、圧電素子１０６ａ〜１０６ｆに、交流電圧が印加される。なお、外部接続端子１０４ａ〜１０４ｄは、基板１０５の外周部に設けられている。
【００７７】
図３は、図２に示された低周波帯域通過部１３１および高周波帯域通過部１３２の出力特性を示す図である。低周波帯域通過部１３１は、比較的低い周波数帯域（ｆLL〜ｆLH）の交流電圧を出力する。高周波帯域通過部１３２は、比較的高い周波数帯域（ｆHL〜ｆHH）の交流電圧を出力する。なお、低周波帯域通過部１３１の出力周波数帯域の上限（ｆLH）と高周波帯域通過部１３２の出力周波数帯域の下限（ｆHL）とは、出力の円滑な切換を実現するため、同一になるように設定されることが望ましい。
【００７８】
圧電素子１０６ａ、１０６ｂに与えられる交流電圧の極性は、圧電素子１０６ａが主面に沿って伸びるときに、圧電素子１０６ｂが主面に沿って縮むように、回路側の極性と、圧電素子１０６ａ、１０６ｂの分極方向とによって設定される。圧電素子１０６ｃ〜１０６ｆに与えられる交流電圧の極性も同様に、基板１０５を介して向き合う１対の圧電素子が主面に沿って互いに逆向きに伸縮するように設定される。
【００７９】
さらに、基板１０５の厚みは、圧電素子１０６ｃ〜１０６ｆが固着される部分の方が、圧電素子１０６ａ、１０６ｂが固着される部分よりも厚くなるように、設計される。
【００８０】
また、低音域再生用領域１０７の面積が、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれの面積よりも大きく、かつ、低音域再生用領域１０７に対応する平面形状（幅および長さ等）が、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれに対応する平面形状を包含するように、各領域が設計される。
【００８１】
以下に、このような構造を備えた圧電スピーカ１０１に交流信号を印加した時の動作を説明する。典型的には、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂには、指向性を制御するための異なる信号が入力される。しかし、ここでは、理解を容易にするため、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂに、同一の信号が入力されると仮定して説明する。
【００８２】
図示されない信号源から出力された交流の原信号は、図３に示す出力特性を有する低周波帯域通過部１３１により低音域再生用信号に変換される。その後、低音域再生用信号は、交流電圧ＶＬとして外部接続端子１０４ａ、１０４ｂに印加される。また、同一の原信号が、図３に示す出力特性を有する高周波帯域通過部１３２により高音域再生用信号に変換される。その後、高音域再生用信号は、交流電圧ＶＨとして外部接続端子１０４ｃ、１０４ｄに印加される。
【００８３】
この結果、低音域再生用領域１０７の圧電素子１０６ａ、１０６ｂには、交流電圧ＶＬが印加される。そして、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの圧電素子１０６ｃ〜１０６ｆには、交流電圧ＶＨが印加される。
【００８４】
ここで、圧電スピーカ１０１の低音再生限界は、圧電振動板１０２の曲げ振動の最低共振周波数に依存する。圧電振動板１０２の曲げ振動の最低共振周波数は、圧電振動板１０２の曲げ剛性および寸法によって変化する。
【００８５】
例えば、低音域再生用領域１０７のうち、圧電素子１０６ａ、１０６ｂが固着されている部分における基板１０５の中性面の曲げに対する曲げ剛性がＥＩ１であると仮定する。また、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのうち、圧電素子１０６ｃ〜１０６ｆが固着されている部分における基板１０５の中性面の曲げに対する曲げ剛性がＥＩ２であると仮定する。
【００８６】
そして、図１のように、基板１０５の厚みは、圧電素子１０６ｃ〜１０６ｆが固着されている部分の方が圧電素子１０６ａ、１０６ｂが固着されている部分よりも厚くなるように、設計されている。この場合、Ｅｌ１とＥｌ２は、式１の関係を満たす。
【００８７】
ＥＩ１＜ＥＩ２    ・・・（式１）
【００８８】
ここで、仮に、低音域再生用領域１０７、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの平面形状がそれぞれ同一であった場合、曲げ剛性の関係（式１）より、低音域再生用領域１０７の最低共振周波数は、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの最低共振周波数よりも低くなる。
【００８９】
このように、圧電スピーカ１０１は、低音域再生用領域１０７の面積が高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれの面積よりも大きく、かつ、低音域再生用領域１０７の平面形状が高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれの平面形状を包含するように、設計される。この構成により、低音域再生用領域１０７の最低共振周波数は、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの最低共振周波数よりも低くなる。
【００９０】
また、低音域再生用領域１０７は、最低共振周波数が低周波帯域通過部１３１の出力特性に適合するように、設計される。具体的には、低音域再生用領域１０７の最低共振周波数が低周波帯域通過部１３１の出力周波数帯域の下限（ｆLL）に適合するように、低音域再生用領域１０７が設計される。
【００９１】
同様に、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂは、最低共振周波数が高周波帯域通過部１３２の出力特性に適合するように、設計される。具体的には、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの最低共振周波数が高周波帯域通過部１３２の出力周波数帯域の下限（ｆHL）に適合するように、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂが設計される。
【００９２】
逆に、低音域再生用領域１０７の最低共振周波数、および、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの最低共振周波数に適合するように、低周波帯域通過部１３１の出力周波数帯域、および、高周波帯域通過部１３２の出力周波数帯域が決定されてもよい。
【００９３】
上述の設計により、低音域再生用領域１０７と高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの低音再生限界と交流電圧ＶＬ、ＶＨの周波数帯域の下限とが適合する。したがって、圧電スピーカ１０１は、交流電圧ＶＬ、ＶＨの周波数帯域に応じて、広範な音域の再生性能を確保できる。
【００９４】
次に、音質劣化の抑制について説明する。圧電振動板１０２の変位は、周波数に反比例して減少する。したがって、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの変位は、低音域再生用領域１０７の変位に対して十分小さい。そのため、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの動作は、低音域再生用領域１０７の動作にほとんど影響しない。また、隔たりがあるため、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの一方の動作が他方の動作に与える影響も小さい。
【００９５】
さらに、圧電振動板１０２の厚みは、図１の（ｂ）に示すように、設計される。すなわち、低音域再生用領域１０７の厚みと高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの厚みとが異なり、かつ、厚みの変化が不連続である。そのため、厚みの変化が連続である一様材料の板と比較して、曲げ波の透過が抑制される。したがって、各領域における動作が、他の領域における動作に影響しにくい。
【００９６】
上記のように構成された圧電スピーカ１０１は、圧電振動板１０２が１つであっても、低音域再生用領域１０７の動作と高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの動作との干渉を抑制することができる。したがって、圧電スピーカ１０１は、互いに独立した複数の信号を再生しても、音質を維持できる。
【００９７】
次に、圧電スピーカ１０１の薄型化または小型化について説明する。圧電スピーカ１０１は、圧電振動板１０２が１つであるため、複数の圧電振動板を用いるよりも、圧電スピーカ１０１自体が小さい。例えば、複数の圧電振動板が用いられる場合、複数の圧電振動板を支えるための支持部材等の部品数も多くなる。そのため、複数の圧電振動板は、より大きなスペースを必要とする。一方、１つの圧電振動板１０２で構成される圧電スピーカ１０１は、限られたスペースにも、適用可能である。
【００９８】
また、図１の（ｃ）のように、回路電極層１１１ａは、基材層１０９と基材層１１０ａとの間に形成される。そして、回路電極層１１１ｂは、基材層１０９と基材層１１０ｂとの間に形成される。回路電極層１１１ａ、１１１ｂは、低音域再生用領域１０７に電圧を供給する。一方、回路電極層１１２ａは、基材層１１０ａ上に形成される。そして、回路電極層１１２ｂは、基材層１１０ｂ上に形成される。回路電極層１１２ａ、１１２ｂは、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂに電圧を供給する。
【００９９】
具体的には、例えば、回路電極層１１１ａは、互いに異なる２つの極性で圧電素子１０６ａの両面に電圧を印加する。これにより、圧電素子１０６ａは伸縮する。回路電極層１１１ａは、基材層１０９と基材層１１０ａとの間を通っているため、回路電極層１１２ａに電気的に接続していない。そして、回路電極層１１１ａは、回路電極層１１２ａに電気的に接続することなく、圧電素子１０６ａに電圧を印加できる。
【０１００】
この構成により、複数層の電極パターン上に形成された回路によって、独立した複数の信号のそれぞれが、対応する圧電素子に供給される。そして、基板１０５の端で、各圧電素子に電圧を印加する回路への接続が可能になる。したがって、高音域用の電気回路、および、低音域用の電気回路の配線が簡素化される。そのため、スペースが削減され、圧電スピーカ１０１の薄型化が可能になり、かつ、圧電スピーカ１０１の低コスト化も可能になる。
【０１０１】
以上により、圧電スピーカ１０１は、限られたスペースで、広範な音域の再生能力を確保することができ、音質劣化を抑制することができる。また、複数の音源が実装されるため、指向性効果が得られる。
【０１０２】
なお、上記では、低音域再生用領域１０７の一組の対辺に高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂが隣接する構成が示されている。しかし、各領域の配置は、これに限られない。例えば、低音域再生用領域１０７のいずれかの一辺に高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの両方が隣接するように、各領域が配置されてもよい。
【０１０３】
この場合、低音域再生用領域１０７の対辺に高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂが隣接する構成と比べ、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの一方の動作が他方の動作に与える影響は大きくなる。一方、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの間隔が、より狭くなる。したがって、間隔の縮小による指向性制御の性能の向上が、動作干渉による指向性制御の性能の劣化を上回る場合、この構成が有効である。
【０１０４】
また、低周波帯域通過部１３１および高周波帯域通過部１３２の出力特性は、図３に示すような線形の減衰特性に限られない。例えば、低周波帯域通過部１３１および高周波帯域通過部１３２は、低音域再生用領域１０７、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれに原信号を入力したときの周波数応答特性に基づいて、再生周波数帯域全体で音圧が平坦になるような出力特性を有していてもよい。
【０１０５】
これにより、低音域再生用領域１０７、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂから出力される信号の音圧が再生周波数帯域全体で平坦化される。したがって、指向性制御に用いられる外部回路または外部演算手段における調整が容易になる。したがって、指向性制御手段のコスト削減が可能になる。
【０１０６】
また、上記では、低周波帯域通過部１３１および高周波帯域通過部１３２を通過した信号は、交流電圧ＶＬ、ＶＨとして、低音域再生用領域１０７および高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの両面の圧電素子に与えられている。しかし、交流電圧ＶＬ、ＶＨの少なくとも一方にオフセット電圧を加えることにより得られる電圧が、圧電素子のいずれかに印加されても構わない。
【０１０７】
例えば、低周波帯域通過部１３１は、オフセット電圧（Ｖｄ）に基づいて、交流電圧ＶＬから２つの交流電圧（ＶＬ＋Ｖｄ、−ＶＬ＋Ｖｄ）を生成する。そして、２つの交流電圧は、それぞれ圧電素子１０６ａ、１０６ｂに印加される。これにより、圧電素子１０６ａ、１０６ｂの脱分極が回避され、電圧の入力範囲が拡大される。
【０１０８】
また、圧電素子１０６ａ、１０６ｂの両面に接続された回路電極層１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂは、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂによって、互いに絶縁されている。そのため、別途の配線手段を用いることなく、独立した信号を印加することが容易である。
【０１０９】
また、上記では、基板１０５の曲げ剛性が、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂの積層による厚みの違いで変化している。しかし、曲げ剛性の変化は、厚み以外で実装されていてもよい。例えば、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂが、それぞれ曲げヤング率の異なる材料で構成されてもよい。これにより、曲げ剛性の変化が実装される。
【０１１０】
また、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂは、表面の平坦な一様材料で構成される必要はない。例えば、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂの内部に空洞を設けたり、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂの表面に凹凸を設けたりすることで、曲げ剛性の変化が実装されてもよい。
【０１１１】
そして、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂについての適切な材料および適切な構造の選択等により、低音域再生用領域１０７および高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの低音再生限界を所望の周波数に設定することが容易になる。
【０１１２】
なお、電圧効率の向上のため、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂに軽量な材料が用いられてもよい。特に、低音域の電圧効率の向上のため、基材層１０９のみに軽量な材料が用いられてもよい。また、周波数応答特性が平坦になるように、基材層１１０ａ、１１０ｂに内部損失の高い材料が用いられてもよい。また、基材層１１０ａ、１１０ｂの露出面の一部に付加質量が与えられてもよい。
【０１１３】
また、上記では、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂが回路電極層１１２ａ、１１２ｂを介してフレーム１０３の外周部で外部接続端子１０４ｃ、１０４ｄに接続されている例が示されている。しかし、電圧を供給する回路は、この構成に限られない。例えば、基材層１０９、１１０ａ、１１０ｂの一部にスルーホールが設けられてもよい。そして、電圧を供給する回路が、回路電極層１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂに、任意の位置で電気的に接続してもよい。
【０１１４】
また、低音域再生用領域１０７、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの全てが、回路電極層１１１ａ、１１１ｂを介して、外部接続端子１０４ａ〜１０４ｄに接続してもよい。
【０１１５】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１に係る圧電スピーカ１０１を圧電スピーカアレイに適用した例を示す。
【０１１６】
図４は、実施の形態２に係る圧電スピーカアレイを示す図である。図４の（ａ）は、圧電スピーカアレイ２０１の上面を示す。図４の（ｂ）は、圧電スピーカアレイ２０１の断面を示す。圧電スピーカアレイ２０１は、直線状に配列された複数の圧電スピーカ２０２ａ〜２０２ｃを備える。圧電スピーカ２０２ａ〜２０２ｃは、それぞれ、実施の形態１に係る圧電スピーカ１０１と同様の構成を有する。
【０１１７】
圧電スピーカ２０２ａ〜２０２ｃは、圧電スピーカアレイ２０１を音波の放射方向から見たときに高音域再生用領域２０４ａ〜２０４ｆのそれぞれの中心間が等間隔となるように配列されている。高音域再生用領域２０４ａ〜２０４ｆにはそれぞれ異なる制御信号が入力される。低音域再生用領域２０３ａ〜２０３ｃには同一の低音域再生用信号が入力される。
【０１１８】
また、圧電スピーカアレイ２０１において、高音域再生用領域２０４ａ〜２０４ｆのそれぞれの中心間の間隔は、低音域再生用領域２０３ａ〜２０３ｃのそれぞれの中心間の間隔の約半分である。これにより、指向性についての有効な効果が得られる。以下、指向性について、具体的に説明する。
【０１１９】
図５は、１つの音源から放射される音波を示す図である。図５には、１つの音源２１０が示されている。図５のように、１つの音源２１０による音波は拡散する。したがって、有効な指向性が得られない。
【０１２０】
図６は、複数の音源から放射される音波を示す図である。図６には、複数の音源２２１〜２２３が示されている。図６のように、複数の音源２２１〜２２３による音波は、所定の方向に放射される。したがって、有効な指向性が得られる。また、複数の音源２２１〜２２３の間隔が狭いほど、より安定した指向性が得られる。したがって、間隔を狭くするため、複数の音源２２１〜２２３に対応する圧電スピーカ２０２ａ〜２０２ｃのそれぞれを小型化することが必要である。
【０１２１】
また、指向性についての有効な効果を得るための必要な音源間隔は、音波の波長（周波数）に依存する。具体的には、必要な音源間隔は、周波数が高いほど、狭い。したがって、高音域の音源間隔が低音域の音源間隔よりも狭くなるように、各音源が配置されることが望ましい。これにより、指向性制御性能の劣化が抑制される。また、音源間隔は等間隔であることが望ましい。これにより、音波の乱れが抑制され、より有効な指向性が得られる。
【０１２２】
実施の形態２では、低音域再生用領域２０３ａ〜２０３ｃ、高音域再生用領域２０４ａ〜２０４ｆは、等間隔に配置される。また、高音域再生用領域２０４ａ〜２０４ｆの間隔は、低音域再生用領域２０３ａ〜２０３ｃの間隔よりも狭い。したがって、指向性についての有効な効果が得られる。
【０１２３】
また、実施の形態１と同様に、圧電スピーカ２０２ａ〜２０２ｃは、基板上の曲げ剛性の変化によって、低音域再生用領域２０３ａ〜２０３ｃと高音域再生用領域２０４ａ〜２０４ｆの動作の干渉を抑制する。そして、圧電スピーカ２０２ａ〜２０２ｃは、低音再生性能を確保している。
【０１２４】
したがって、高音域について、狭い音源間隔と、動作干渉の抑制とによって、指向性制御の性能が確保される。また、低音域について、配列された複数の低音域再生用領域２０３ａ〜２０３ｃにより、別途の低音用スピーカを設けることなく、音声コンテンツの高音質再生に必要な音圧が確保される。
【０１２５】
なお、上記では、高音域再生用領域２０４ａ〜２０４ｆのみに異なる制御信号が入力されている。しかし、低音域再生用領域２０３ａ〜２０３ｃに異なる制御信号が入力されてもよい。例えば、低域通過フィルタを通したステレオ信号が入力されてもよい。また、高音域再生用領域の数に合わせて生成された制御信号が、低音域再生用領域の数に合わせて加算されてもよいし、分配されてもよい。そして、加算または分配により得られた制御信号が入力されてもよい。
【０１２６】
また、圧電スピーカ２０２ａ〜２０２ｃは、構造的に独立していなくてもよい。例えば、圧電スピーカ２０２ａ〜２０２ｃは、同一のフレームまたは電源回路を共有してもよい。
【０１２７】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１に係るフレーム１０３の内部における長辺部、および、低音域再生用領域１０７における周辺部に柔軟な材料のエッジ（エッジ領域）が設けられている。その他の構成要素は、実施の形態１と同様である。
【０１２８】
図７は、実施の形態３に係る圧電スピーカを示す。図７の（ａ）は、圧電スピーカ３０１の上面を示す。図７の（ｂ）は、図７の（ａ）に示された３Ａ−３Ａ’の断面を示す。図７の（ｃ）は、図７の（ｂ）に示された３Ｂの部分の拡大イメージを示す。
【０１２９】
基板１０５において、フレーム１０３の内部における長辺部、および、低音域再生用領域１０７における周辺部に打ち抜き加工がされている。そして、打ち抜き部分に柔軟な材料が充填されることで、エッジ３０６ａ〜３０６ｄが形成されている。
【０１３０】
低音域再生用領域１０７の周縁部（四辺）の大部分は、伸縮しやすいエッジ３０６ａ〜３０６ｄによって、支持されている。そして、低音域再生用領域１０７は、低音域再生用領域１０７の角部を介して、他の領域に接続している。そのため、周縁部を含む低音域再生用領域１０７の全体が、より大きい振幅で振動しやすくなる。よって、低音域の再生音圧がより大きくなる。
【０１３１】
したがって、圧電スピーカ３０１では、圧電スピーカ１０１の効果に加えて、低音再生性能がさらに向上する。
【０１３２】
なお、上述では、エッジ３０６ａ〜３０６ｄは、基板１０５の打ち抜き部分に柔軟な材料を充填することで形成されている。しかし、エッジ３０６ａ〜３０６ｄの形成方法は、これに限られない。
【０１３３】
例えば、柔軟なラミネート材等の被覆材で、圧電スピーカ３０１の上面と下面の一方もしくは両方が覆われてもよい。また、打ち抜き加工された２枚の基材層が１枚の柔軟なラミネート基材層を挟むように、設計されてもよい。これにより、中間基材層が形成される。そして、ラミネート基材層の露出した部分がエッジ３０６ａ〜３０６ｄとしての機能を有してもよい。
【０１３４】
（実施の形態４）
実施の形態４では、実施の形態１と比較して、高音域再生用領域が、２次元平面上に配置されている。
【０１３５】
図８は、実施の形態４に係る圧電スピーカを示す。図８の（ａ）は、圧電スピーカ４０１の上面を示す。図８の（ｂ）は、図８の（ａ）に示された４Ａ−４Ａ’の断面を示す。図８の（ｃ）は、図８の（ａ）に示された４Ｂ−４Ｂ’の断面を示す。圧電スピーカ４０１は、音波の放射方向から見て略正方形の形状であり、低音域再生用領域４０２と、高音域再生用領域４０３ａ〜４０３ｄとを備える。
【０１３６】
高音域再生用領域４０３ａ〜４０３ｄは、図８の（ａ）の垂直方向および水平方向に各２列で配置されている。そして、独立の音源信号が高音域再生用領域４０３ａ〜４０３ｄに与えられる。これにより、垂直な２つの軸方向についての指向性が制御される。したがって、圧電スピーカ４０１は、圧電スピーカ１０１によって得られる効果を有し、さらに、水平方向および高さ方向の聴取位置に応じて、適切な音声を提供できる。
【０１３７】
なお、上記において、圧電スピーカ４０１は、略正方形の形状として示されている。これにより、圧電スピーカ４０１の設置が容易になる。しかし、圧電スピーカ４０１は、略正方形でなくても構わない。また、各領域の配置は、上記の例に限られない。
【０１３８】
（実施の形態５）
実施の形態５は、圧電スピーカアレイを映像音響機器のスピーカに適用した例を示す。
【０１３９】
図９は、実施の形態５に係る映像音響機器を示す図である。図９の（ａ）は、映像音響機器５０１の正面を示す。図９の（ｂ）は、映像音響機器５０１の断面を示す。
【０１４０】
映像音響機器５０１は、筐体５０３の内部に圧電スピーカアレイ５０２を備える。圧電スピーカアレイ５０２は、表示部５０４の下部に設けられた開口部５０５より音を放射する。圧電スピーカアレイ５０２は、圧電スピーカアレイ２０１と同様に構成される。また、圧電スピーカアレイ５０２は、圧電スピーカ１０１に限らず、圧電スピーカ３０１、４０１を直線状に配列したスピーカアレイであってもよいし、複数の圧電スピーカ１０１、３０１、４０１を組み合わせて構成されてもよい。
【０１４１】
圧電スピーカアレイ５０２は、小さいスペースでも、同一基板上に低音用スピーカと中高音用スピーカとが形成された場合と同様の効果を有する。そのため、映像音響機器５０１は、筐体５０３の厚みを増加させることなく映像音響コンテンツの再生に必要な低音域の音量を確保することができる。
【０１４２】
また、圧電スピーカアレイ５０２は、低音域再生用領域と高音域再生用領域とを合わせ持つ圧電スピーカを配列した構成である。そのため、圧電スピーカアレイ５０２は、複数の低音用スピーカおよび複数の中高音用スピーカをアレイ状に配置する構成と同様の効果も有する。
【０１４３】
さらに、圧電スピーカアレイ５０２は、複数の低音用スピーカおよび複数の中高音用スピーカを配置する構成と比較して、少ない部品数で、同様の効果が得られる。そのため、映像音響機器５０１におけるスピーカ部分のコストが削減される。そして、低コストで特定方向の聴取者に必要な音声を届ける機能が実現される。
【０１４４】
なお、実施の形態５に係る映像音響機器５０１では、圧電スピーカアレイ５０２が表示部５０４の下部に設けられている。しかし、圧電スピーカアレイ５０２の位置は、これに限られない。例えば、圧電スピーカアレイ５０２は、表示部５０４の上部に設けられてもよい。あるいは、圧電スピーカアレイ５０２は、表示部５０４の上部および下部の両方に設けられてもよい。これにより、音像の上下の方向感覚が制御される。
【０１４５】
さらに、圧電スピーカアレイ５０２は、筐体５０３以外の部分に設けられてもよい。例えば、圧電スピーカアレイ５０２は、筐体５０３を水平面上に固定するための台座部に設けられてもよい。あるいは、圧電スピーカアレイ５０２は、筐体５０３を静止体に保持するためのアーム等のような固定手段の内部に設けられてもよい。
【０１４６】
（実施の形態６）
実施の形態６は、圧電スピーカアレイを音響再生パネルのスピーカに適用した例を示す。ここで、音響再生パネルとは、音響再生専用に用いられる板状の構造体、視覚情報表示機能と音声再生機能とを有する板状の構造体、家具の一部としての機能を有する再生器、あるいは、再生機能を有するパーティション、壁、または、天井等の建材モジュール等を指す。
【０１４７】
図１０は、実施の形態６に係る音響再生パネルを示す図である。図１０に示された音響再生パネル６０１は、複数の圧電スピーカ６０２、および、筐体６０３を備える。図１０の（ａ）は、音響再生パネル６０１の外観を示す。図１０の（ｂ）は、音響再生パネル６０１の内部を示す。
【０１４８】
筐体６０３の形状は、略正方形の薄い箱状である。筐体６０３の内部には、複数の圧電スピーカ６０２が、水平方向に３列、垂直方向に３列で配列されている。筐体６０３の正面側は、主に、複数の圧電スピーカ６０２から放射する音波を透過しやすい材料で構成される。他の面は、複数の圧電スピーカ６０２のパネル内への固定、および、音響再生パネル６０１の設置場所への取り付けに必要な強度を満たす材料および構造を備える。
【０１４９】
複数の圧電スピーカ６０２は、圧電スピーカアレイを形成している。複数の圧電スピーカ６０２のそれぞれは、例えば、圧電スピーカ４０１と同様の構成である。また、複数の圧電スピーカ６０２のそれぞれは、圧電スピーカ４０１に限らず、圧電スピーカ１０１または圧電スピーカ３０１と同様の構成であってもよい。
【０１５０】
音響再生パネル６０１では、複数の圧電スピーカ６０２が、水平方向および垂直方向に沿って行列を形成するように、構成される。これにより、音響再生パネル６０１は、複数の低音用スピーカおよび複数の中高音用スピーカが２次元的に配置された構成と、同様の効果を有する。したがって、音波の指向性の制御が容易になる。また、指向性の制御によって、低音域騒音が低減される。
【０１５１】
また、複数の圧電スピーカ６０２のそれぞれに圧電スピーカ４０１が用いられた場合、複数の高音域再生用領域が、パネル上で２次元方向に、より密に配置される。これらの複数の高音域再生用領域のそれぞれに、独立した制御信号が印加される。これにより、パネルの前面から放射される音波について、２次元方向の指向性の制御が実現される。
【０１５２】
したがって、音響再生パネル６０１は、所望の空間範囲で、受聴者に適した音声情報およびコンテンツを提供できる。また、騒音を低減することが容易になる。
【０１５３】
なお、筐体６０３の形状は、略正方形の薄い箱状に限られない。例えば、筐体６０３の形状は、設置場所に応じて、設計されてもよい。
【０１５４】
（実施の形態７）
実施の形態７は、圧電スピーカの設計方法を示す。実施の形態７では、実施の形態１に係る圧電スピーカ１０１、および、圧電スピーカ１０１の複数の構成要素に基づいて、設計方法が示されている。実施の形態７に示された設計方法が、その他の実施の形態に係る圧電スピーカの設計方法に適用されてもよい。
【０１５５】
図１１は、実施の形態７に係る圧電スピーカ１０１の設計手順を示すフローチャートである。まず、基板１０５の条件が設定される（Ｓ１０１）。例えば、圧電振動板１０２の外寸法、圧電振動板１０２の周辺固定条件（境界条件）、圧電素子１０６ａ〜１０６ｆの物性（密度およびヤング率）、圧電素子１０６ａ〜１０６ｆの厚み、および、圧電スピーカ１０１の最低共振周波数等が設定される。これらは、圧電スピーカ１０１に対する要件に基づいて、決定されてもよい。
【０１５６】
具体例として、矩形である圧電振動板１０２の外寸法が、幅２２ｍｍ×長さ６２ｍｍに設定される。また、圧電振動板１０２の周辺固定条件が、短辺固定および長辺自由として、設定される。つまり、圧電振動板１０２の２つの短辺が、振動しないように固定されるとして設定される。そして、圧電振動板１０２の２つの長辺が、固定されないとして、設定される。
【０１５７】
また、具体例として、圧電素子１０６ａ〜１０６ｆの密度（ρp）は、圧電素子１０６ａ〜１０６ｆの材質に基づいて、７９００ｋｇ／ｍ3に設定される。また、圧電素子１０６ａ〜１０６ｆのヤング率（Ｅp）は、７１ＧＰａに設定される。また、圧電素子１０６ａ〜１０６ｆの厚み（ｔp）は、５０μｍに設定される。また、圧電スピーカ１０１の最低共振周波数（ｆ1）は、２６０Ｈｚに設定される。
【０１５８】
次に、基板１０５が一様であると仮定して、圧電振動板１０２における単位長さあたりの質量（ρＡ）に対する曲げ剛性（ＥＩ）の比率（ＥＩ／ρＡ）が算出される（Ｓ１０２）。
【０１５９】
図１２は、一様な基板を有する圧電スピーカを示す図である。図１２に示された圧電スピーカ７０１は、圧電振動板７０２に、一様な基板７０５、および、圧電素子７０６ａ、７０６ｂを備える。圧電振動板７０２の長さは、Ｌであり、圧電振動板７０２の幅は、Ｗである。また、基板７０５の厚みは、ｔbである。圧電素子７０６ａ、７０６ｂの厚みは、それぞれ、ｔpである。この場合、圧電振動板７０２の基準面における曲げ剛性（ＥＩ）は、式２を満たす。
【０１６０】
【数１】
0005884048.tif 000002
【０１６１】
ここで、Ｅは、圧電振動板７０２のヤング率を示す。Ｉは、圧電振動板７０２の断面２次モーメントを示す。Ｅbは、基板７０５のヤング率を示す。Ｉbは、基板７０５の断面２次モーメントを示す。Ｅpは、圧電素子７０６ａ、７０６ｂのヤング率を示す。Ｉpは、圧電素子７０６ａ、７０６ｂの断面２次モーメントを示す。
【０１６２】
また、圧電振動板７０２の単位長さあたりの質量（ρＡ）は、式３を満たす。
【０１６３】
ρＡ＝Ｗ（ρbｔb＋２ρpｔp）    ・・・（式３）
【０１６４】
ここで、ρは、圧電振動板７０２の密度を示す。Ａは、圧電振動板７０２の断面積を示す。ρbは、基板７０５の密度を示す。ρpは、圧電素子７０６ａ、７０６ｂの密度を示す。
【０１６５】
上記の構成に基づいて、単位長さあたりの質量（ρＡ）に対する曲げ剛性（ＥＩ）の比率（ＥＩ／ρＡ）が算出される。
【０１６６】
例えば、上述の具体例のように、圧電振動板１０２の長さ（Ｌ）が６２ｍｍであり、圧電振動板１０２の周辺固定条件が、短辺固定および長辺自由であるとして設定されている場合、圧電振動板１０２は、６２ｍｍの長さ（Ｌ）を有する両端固定梁とみなされる。両端固定梁の曲げ固有振動数（ｆ1）は、式４を満たす。
【０１６７】
【数２】
0005884048.tif 000003
【０１６８】
圧電スピーカ１０１が圧電スピーカ７０１のように構成される場合、すなわち、基板１０５が一様である場合、圧電振動板１０２における単位長さあたりの質量（ρＡ）に対する曲げ剛性（ＥＩ）の比率（ＥＩ／ρＡ）は、式４から算出される。
【０１６９】
例えば、上述の具体例ように、ｆ1が２６０Ｈｚであり、Ｌが６２ｍｍである場合、ＥＩ／ρＡは、約０．０７９（Ｎ・ｍ3／ｋｇ）である。なお、基板１０５が一様であり、基板１０５の密度（ρb）が１４００ｋｇ／ｍ3であり、基板１０５のヤング率（Ｅb）が４．９ＧＰａである場合、基板１０５の厚み（ｔb）は１５８μｍであることが算出される。
【０１７０】
次に、各領域の大きさおよび物性が決定される（Ｓ１０３）。具体的には、算出された比率（ＥＩ／ρＡ）に基づいて、式５を満たすように、低音域再生用領域１０７および高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれにおける基板１０５の厚みおよび物性が決定される。
【０１７１】
【数３】
0005884048.tif 000004
【０１７２】
ここで、ＥLは、低音域再生用領域１０７のヤング率を示す。ＩLは、低音域再生用領域１０７の断面２次モーメントを示す。ＥLＩLは、低音域再生用領域１０７の曲げ剛性を示す。ρLは、低音域再生用領域１０７の密度を示す。ＡLは、低音域再生用領域１０７の断面積を示す。ρLＡLは、低音域再生用領域１０７の単位長さあたりの質量を示す。
【０１７３】
同様に、ＥHは、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのヤング率を示す。ＩHは、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの断面２次モーメントを示す。ＥHＩHは、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの曲げ剛性を示す。ρHは、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの密度を示す。ＡHは、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの断面積を示す。ρHＡHは、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの単位長さあたりの質量を示す。
【０１７４】
図１３は、設計される圧電スピーカを模式的に示す図である。図１３に示された圧電スピーカ１０１は、実施の形態１の圧電スピーカ１０１に対応する。図１２の例と同様に、圧電振動板１０２の長さは、Ｌであり、圧電振動板１０２の幅は、Ｗである。また、低音域再生用領域１０７における基板１０５の厚みは、ｔbLである。また、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂにおける基板１０５の厚みは、ｔbHである。圧電素子１０６ａ〜１０６ｆの厚みは、それぞれ、ｔpである。
【０１７５】
この場合、低音域再生用領域１０７の基準面における曲げ剛性（ＥLＩL）についての関係式は、式２のｔbをｔbLに置き換えることによって得られる。そして、低音域再生用領域１０７の単位長さあたりの質量（ρLＡL）についての関係式は、式３のｔbをｔbLに置き換えることによって得られる。
【０１７６】
同様に、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの基準面における曲げ剛性（ＥHＩH）についての関係式は、式２のｔbをｔbHに置き換えることによって得られる。そして、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの単位長さあたりの質量（ρHＡH）についての関係式は、式３のｔbをｔbHに置き換えることによって得られる。
【０１７７】
上記の置き換えによって得られた関係式、算出された比率（ＥＩ／ρＡ）、および、式５に基づいて、低音域再生用領域１０７、および、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれの長さと厚みとが決定される。
【０１７８】
例えば、上述の具体例に基づいて、低音域再生用領域１０７の長さは、３０ｍｍに決定される。低音域再生用領域１０７における基板１０５の厚みは、７５μｍに決定される。高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれの長さは、１５．５ｍｍに決定される。高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂにおける基板１０５の厚みは、２２５μｍに決定される。これらは、式５を満たすように、任意に決定される。
【０１７９】
より好ましくは、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂ、および、低音域再生用領域１０７の長さは、上述のように、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂのそれぞれの長さが低音域再生用領域１０７の長さよりも短くなるように決定される。
【０１８０】
また、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂ、および、低音域再生用領域１０７における梁の曲げ固有振動数が所望の周波数に対応するように、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂ、および、低音域再生用領域１０７の長さと厚みとが決定されてもよい。この場合、高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂ、および、低音域再生用領域１０７の周辺固定条件に基づいて、梁の曲げ固有振動数の関係式から、長さと厚みとが決定される。
【０１８１】
上述の設計方法に基づいて、圧電スピーカ１０１の低音域再生用領域１０７および高音域再生用領域１０８ａ、１０８ｂの構成が具体的に決定される。そして、基板１０５が一様である場合よりも、広範な音域の再生能力が確保される。
【０１８２】
なお、上記の設計方法の全部または一部は、コンピュータによって実行されてもよい。また、コンピュータに実行させるためのプログラムとして、設計方法の全部または一部が実現されてもよい。そして、コンピュータに実行させるためのプログラムが、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録されてもよい。
【０１８３】
（実施の形態８）
実施の形態８は、上述の複数の実施の形態で示された特徴的な構成要素を備える圧電スピーカを示す。
【０１８４】
図１４は、実施の形態８に係る圧電スピーカを示す図である。図１４に示された圧電スピーカ８０１は、印加される電圧に応じて振動することにより、音波を放射する。
【０１８５】
基板８１０は、第１領域８３１と第２領域８３２とを含む。第１領域８３１は、振動の方向に垂直な面の曲げに対して第１曲げ剛性を有する。第２領域８３２は、振動の方向に垂直な面の曲げに対して第２曲げ剛性を有する。第１曲げ剛性と第２曲げ剛性とは互いに異なる。
【０１８６】
第１領域８３１には、第１圧電素子８２１が装着される。第１圧電素子８２１は、第１周波数帯域の電圧が印加される。第２領域８３２には、第２圧電素子８２２が装着される。第２圧電素子８２２は、第２周波数帯域の電圧が印加される。第１周波数帯域と第２周波数帯域とは互いに異なる。
【０１８７】
これにより、互いに異なる２つの曲げ剛性に対応する２つの領域のそれぞれで、曲げ振動が発生する。そして、２つの曲げ剛性の違いにより、一方の領域で発生した曲げ振動が他方の領域に伝わり難くなる。また、これらの２つの領域は、１つの基板８１０に含まれる。したがって、圧電スピーカ８０１は、限られたスペースでも、広範な音域の再生能力を確保し、音質劣化を抑制することができる。
【０１８８】
なお、上述の構成において、第２周波数帯域は第１周波数帯域よりも高く、第２曲げ剛性は第１曲げ剛性よりも大きくてもよい。この場合、比較的大きい第２曲げ剛性を有する第２領域８３２の最低共振周波数は高く、比較的小さい第１曲げ剛性を有する第１領域８３１の最低共振周波数は低い。したがって、曲げ剛性の異なる２つの領域が高音域再生用領域および低音域再生用領域として適切に用いられる。
【０１８９】
また、第２周波数帯域は第１周波数帯域よりも高く、振動の方向に垂直な面において、第１領域８３１の面積よりも、第２領域８３２の面積が小さくてもよい。この場合、比較的小さい第２領域８３２の最低共振周波数は高く、比較的大きい第１領域８３１の最低共振周波数は低い。したがって、大きさの異なる２つの領域が高音域再生用領域および低音域再生用領域として適切に用いられる。
【０１９０】
また、圧電スピーカ８０１は、それぞれが第２圧電素子８２２で構成される複数の第２圧電素子を備えてもよい。基板８１０は、それぞれが第２領域８３２である複数の第２領域を含んでもよい。複数の第２領域には、複数の第２圧電素子が装着されてもよい。複数の第２圧電素子のそれぞれには、第１周波数帯域よりも高い第２周波数帯域の電圧が印加されてもよい。これにより、複数の高音域再生用領域のそれぞれが小さい場合でも、複数の高音域再生用領域の大きさが全体として確保される。したがって、高音域の音圧が確保される。
【０１９１】
また、第１領域８３１および第１圧電素子８２１において、単位長さあたりの質量に対する曲げ剛性の比率が、基準比率よりも小さいことが望ましい。そして、第２領域８３２および第２圧電素子８２２において、単位長さあたりの質量に対する曲げ剛性の比率が、基準比率よりも大きいことが望ましい。基準比率は、所定の共振周波数に従って特定される。これにより、所定の条件に従って特定される基準を満たす２つの領域が、高音域再生用領域および低音域再生用領域として適切に用いられる。
【０１９２】
また、圧電スピーカ８０１は、さらに、第１圧電素子８２１に第１周波数帯域の電圧を印加し、第２圧電素子８２２に第２周波数帯域の電圧を印加する回路を備えてもよい。これにより、第１圧電素子８２１および第２圧電素子８２２に、適切な電圧が印加される。
【０１９３】
また、基板８１０は、積層された複数の板材で構成されていてもよい。そして、第１領域８３１における基板８１０の厚みと第２領域８３２における基板８１０の厚みとが異なるように、基板８１０が構成されることが望ましい。例えば、同一材料の複数の板材を積層することにより、曲げ剛性の変化が、低コストで実現される。
【０１９４】
また、電圧を印加するための回路の一部が、積層された複数の板材の間に配置されていてもよい。これにより、基板８１０に回路が組み込まれる。したがって、基板８１０と回路とが一体化され、機器への組み込みが容易になる。また、基板８１０の端で回路に接続することが可能になる。したがって、配線が容易になる。
【０１９５】
また、積層された複数の板材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネートまたはポリイミドで構成されることが望ましい。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリカーボネートは、軽量性および低コスト性が要求される用途に有用である。ポリイミドは、高温下等、耐環境性が要求される用途に有用である。
【０１９６】
また、基板８１０は、第１領域８３１と第２領域８３２との間に、伸縮性を有するエッジ領域を含んでいてもよい。これにより、一方の領域で発生した曲げ振動が他方の領域に伝わり難くなる。したがって、圧電スピーカ８０１は、音質劣化を抑制することができる。
【０１９７】
また、基板８１０は、第１領域８３１または第２領域８３２の周縁部の少なくとも一部に、伸縮性を有するエッジ領域を含んでもよい。これにより、特定の領域で発生した曲げ振動が当該領域の外部に伝わり難くなる。したがって、圧電スピーカ８０１は、音質劣化を抑制することができる。
【０１９８】
また、エッジ領域は、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）またはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）で構成されることが望ましい。ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等の柔軟なプラスチック素材は、耐熱性および耐水性が要求される用途に有用である。スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系高分子素材は、材料の内部損失係数が高く、共振による周波数特性上のピークを抑えることができる。したがって、このようなゴム系高分子素材は、平坦な出力特性が要求される用途に有用である。
【０１９９】
また、第１領域８３１の少なくとも一部と、第２領域８３２の少なくとも一部とが、一体形成される板材で構成されていてもよい。これにより、第１領域８３１と第２領域８３２とを接合するためのコストが削減される。そして、例えば、複数の板材の積層のように、低コストの製造方法で、圧電スピーカ８０１の製造が可能になる。
【０２００】
また、それぞれが圧電スピーカ８０１で構成される複数の圧電スピーカで、圧電スピーカアレイが構成されてもよい。これにより、複数の圧電スピーカを用いて、音波の指向性が制御される。
【０２０１】
また、複数の第２領域のそれぞれが高音域再生用領域である場合、複数の第１領域の間隔よりも複数の第２領域の間隔が短くなるように、複数の圧電スピーカが配列されることが望ましい。指向性の制御には、特に高音域について、複数の音源がより狭い間隔で配置される必要がある。したがって、複数の高音域再生用領域が狭い間隔で配列されることで、指向性の制御についての性能が向上する。
【０２０２】
また、複数の圧電スピーカは所定の間隔で配列されることが望ましい。また、複数の圧電スピーカは、直線上、凸状の曲線上、凹状の曲線上、平面上、凸面上、または、凹面上に配列されることが望ましい。これにより、圧電スピーカアレイから放射される音波の乱れが抑制され、指向性の制御についての性能が向上する。すなわち、複雑な制御を用いることなく、所望の指向性が得られる。
【０２０３】
所定の間隔は、一定の間隔であることが望ましいが、必ずしも一定の間隔でなくてもよい。所定の間隔は、所定の規則に従って定められる間隔であればよい。凸状の曲線および凹状の曲線は、円弧または円錐曲線等のように滑らかな曲線が望ましい。凸面および凹面は、球面または楕円面等のように滑らかな曲面が望ましい。これにより、音波が所定の方向に放射され、有効な指向性が得られる。
【０２０４】
また、例えば、複数の圧電スピーカは、平面において互いに垂直な２つの軸に沿って行列を形成するように、配列されていてもよい。これにより、整頓された複数の圧電スピーカから、音波が放射される。したがって、音波の乱れが抑制され、所望の指向性が得られる。
【０２０５】
また、映像音響機器が、上記の圧電スピーカアレイと、表示部とで構成されてもよい。この場合、表示部は、映像音響コンテンツに含まれる映像を表示する。そして、圧電スピーカアレイは、映像音響コンテンツに含まれる音響を音波として放射する。これにより、映像音響コンテンツに含まれる映像および音響が適切に再生される。
【０２０６】
また、音響再生パネルが、上記の圧電スピーカアレイと、圧電スピーカアレイを内部に収納する筐体とで構成されてもよい。これにより、圧電スピーカアレイが、音響再生パネルに組み込まれ、様々な用途に適用される。
【０２０７】
（その他の変形例）
以上の複数の実施の形態では、低音域再生用領域および高音域再生用領域は全て同一平面上に振動の中性面を有し、音波を放射する面も同一平面上にあるとみなされている。しかし、これに限らず、例えば、低音域再生用領域は、振動源として動作してもよい。そして、別途、音波の放射面として動作する振動板が、基板の中性面とは異なる面上に位置していてもよい。
【０２０８】
また、上記の複数の実施の形態では、圧電スピーカの形状は、全て略矩形である。しかし、指向性の制御効果と、高音質再生とを両立できる範囲で、他の形状が採用されてもよい。例えば、圧電スピーカの形状は、円形または楕円形などであってもよい。あるいは、圧電スピーカの形状は、三角形または六角形などの矩形以外の多角形であってもよい。同様に、各領域の形状もどのような形状でもよい。
【０２０９】
また、上記の複数の実施の形態において、圧電素子は矩形として図示されている。しかし、圧電素子は他の形状であってもよい。
【０２１０】
また、１つの圧電スピーカアレイに含まれる複数の圧電スピーカの数、および、１つの圧電スピーカに含まれる複数の領域の数は、上記の複数の実施の形態で示された例に限られず、任意の数に変更可能である。
【０２１１】
また、上記の複数の実施の形態では、音波を空気中に放射する圧電スピーカについて示されている。しかし、複数の実施の形態で示された構成が、音波を空気以外の媒質中に放射する圧電音響変換器に適用されてもよい。例えば、上記の構成が、水中スピーカなど、液体中に音波を放射する圧電音響変換器に用いられてもよい。また、上記の構成が、固体中に音波を放射する圧電音響変換器に用いられてもよい。
【０２１２】
以上、本発明に係る圧電スピーカおよび圧電スピーカアレイについて、複数の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。上記の複数の実施の形態で示された複数の構成要素を任意に組み合わせることによって得られる形態も本発明に含まれる。例えば、圧電スピーカ３０１のようにエッジが存在し、かつ、圧電スピーカ４０１のように複数の高音域再生用領域が２次元平面上に配置されていてもよい。
【０２１３】
さらに、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記の複数の実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１４】
本発明は、スピーカ、ラジオ、オーディオプレーヤー、音響再生パネル、映像音響機器、圧電音響変換器、携帯電話機およびテレビジョン受像機等、音波を放射する様々な機器に適用可能である。
【符号の説明】
【０２１５】
１０１、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、３０１、４０１、６０２、７０１、８０１、９１０  圧電スピーカ
１０２、７０２  圧電振動板
１０３  フレーム
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ  外部接続端子
１０５、７０５、８１０  基板
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ、１０６ｆ、７０６ａ、７０６ｂ  圧電素子
１０７、２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、４０２  低音域再生用領域
１０８ａ、１０８ｂ、２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ、２０４ｅ、２０４ｆ、４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄ  高音域再生用領域
１０９、１１０ａ、１１０ｂ  基材層
１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ  回路電極層
１３１  低周波帯域通過部
１３２  高周波帯域通過部
２０１、５０２  圧電スピーカアレイ
２１０、２２１、２２２、２２３  音源
３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、３０６ｄ  エッジ
５０１  映像音響機器
５０３、６０３  筐体
５０４  表示部
５０５  開口部
６０１  音響再生パネル
８２１  第１圧電素子
８２２  第２圧電素子
８３１  第１領域
８３２  第２領域
９１２  振動体
９１４ａ、９１４ｂ、９１４ｃ、９１４ｄ、９１４ｅ  電極部分
９１６  電極
９１８  回路網
９２０、９２２  インダクタ
【図１】
0005884048.tif 000005
【図２】
0005884048.tif 000006
【図３】
0005884048.tif 000007
【図４】
0005884048.tif 000008
【図５】
0005884048.tif 000009
【図６】
0005884048.tif 000010
【図７】
0005884048.tif 000011
【図８】
0005884048.tif 000012
【図９】
0005884048.tif 000013
【図１０】
0005884048.tif 000014
【図１１】
0005884048.tif 000015
【図１２】
0005884048.tif 000016
【図１３】
0005884048.tif 000017
【図１４】
0005884048.tif 000018
【図１５】
0005884048.tif 000019