(57)【要約】【課題】円形および外接円を持つ多角形の圧電素子から生じる周波数グラフのピークやディップを軽減し、その結果それ単独で広帯域かつフラットな音響特性など市場で要求のある音圧や周波数特性を発生させることができる圧電振動素子を提供することを課題とする。【解決手段】外接円を持たない多角形の圧電素子および振動板から成る圧電振動素子を作成することにより、圧電振動素子の中心点から周縁までの距離が多様になる結果周波数グラフ上のピークやディップの音圧差が小さくなり、広帯域でフラットに近い周波数特性を得ることができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板の片面あるいは両面に圧電素子を貼り付けた圧電振動素子であり、前記振動板は前記圧電素子と同一形状であり、圧電素子と同じ面積もしくは圧電素子より大きな面積を有する外接円を持たない多角形であることを特徴とした圧電振動素子。
【請求項２】
前記圧電振動素子は少なくとも対向する２つ以上の角を持ち、角と角の間を曲線で結んだ形状であることを特徴とした請求項１記載の圧電振動素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板および圧電素子を用いた圧電振動素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を金属板あるいは樹脂などの振動板に貼り付けた圧電振動素子は、小型かつ軽量であるという特徴から、マグネットに変わりスピーカやレシーバ、マイクなどの材料として電子機器や携帯機器類などに搭載され始めており、そこに使用されている圧電素子の形状は円形または長方形など外接円を持つ多角形がほとんどである。
【０００３】
ただし従来のような形状の圧電素子では、再生音質の低下や低い周波数帯域の音が再生困難であるといった理由から、電極の形状を圧電素子の形状と変えたり（例えば、特許文献１参照）、振動板の形状を圧電素子の形状と変えて分割させたり（例えば、特許文献２参照）することによって、音響特性の向上を図るための発明がなされている。
【特許文献１】特願平８−０１９０９５号公開特許公報
【特許文献２】特願２００１−０１６６９２号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上のような先行技術においても圧電素子そのものの形状は従来と変わらないため、圧電素子自体が有する周波数特性は変わらない。即ち、円形の圧電素子の場合は円形内部の中心点から周縁までの振動エネルギーの到達距離が半径であり、距離が一定であるため、振動エネルギーの複合として現れる周波数特性のグラフにおいて、ある一定の周波数帯域に一つのピークを持つという特徴が現れる。従って、円形の圧電素子を使用する場合は警報ブザーなど、音圧の大きな一つのピークを持つことが優位になるアプリケーションに使用されているのである。
【０００５】
また長方形など外接円を持つ多角形の圧電素子の場合は、中心点から周縁までの距離が一定では無いため、距離の違いに応じて複合される振動エネルギーも円形に比べて多様になるが、中心点から周縁までの距離は外接円の半径に近いため、周波数特性のグラフにおいてもいくつかの周波数帯域に音圧のピークとディップが生じることになる。
【０００６】
以上のことから、円形および外接円を持つ多角形の圧電素子の場合は、一つまたは複数の音圧のピークおよびディップが生じ、その結果として再生音質が悪く、特にスピーカとして利用される際に要求される広帯域でかつフラットな音響特性が得られない。
【０００７】
また、先行技術のように音質の向上を図るために周辺部位の形状や筐体構造を工夫することは歩留まり、手間やコストの問題など新たな製作上の課題を生じることになる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、円形および外接円を持つ多角形の圧電素子から生じる周波数グラフのピークやディップを軽減し、その結果それ単独で広帯域かつフラットな音響特性など市場で要求のある音圧や周波数特性を発生させることができる圧電振動素子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】
【０００９】
本発明では、外接円を持たない多角形であり、少なくとも対向する２つ以上の角を持ち
、角と角の間が曲線で結ばれている形状をなす振動板に同一形状の圧電素子を貼り付けた圧電振動素子を提供することで上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、外接円を持たない多角形である振動板に同一形状の圧電素子を貼り付けた圧電振動素子を提供することにより、従来の円形や外接円を持つ多角形の圧電素子に比べて中心点と周縁の距離の違いにより生ずる複合された振動エネルギーの種類が多く、その結果として広帯域にわたってフラットな音響特性を得ることができる。また以上の音響特性は圧電振動素子単独で実現することができるため、周辺部位や筐体構造の工夫も不要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の圧電振動素子を利用したスピーカを製作した場合とその音響特性を、従来の形状の圧電素子を利用したスピーカの場合と比較することにより発明を実施するための最良の形態を示す。
【００１２】
図１は、従来の圧電素子を使用したスピーカであり、長方形の圧電素子１をそれと同一形状かつより大きな面積を有する振動板２に貼り付けた圧電振動素子５が樹脂３の上に接着剤で接着され、樹脂３の外縁は枠４で固定されている。尚この時、振動板２と枠４は接点を有していない。
【００１３】
図１のスピーカにおいて、圧電振動素子５からそれぞれプラスとマイナス電極を取り出し、アンプおよび音源に接続させる（アンプ、音源は図示せず）。アンプおよび音源を通じて圧電振動素子５に音声信号が入力されると、圧電振動素子５が振動することにより、音声が再生される。
【００１４】
圧電振動素子５に６Ｖの電圧を入力し、マイクから１０ｃｍ離れた位置で再生された音声を測定した時の周波数特性を表したのが図２のグラフになる。グラフの縦軸は音圧を表し、７５ｄBの場合を基準値にして上限が９５ｄＢ、下限が５５ｄBになっている。またグラフの横軸は周波数を表し、周波数帯の範囲は２０Hｚから２０ＫＨｚになっている。図２を見てわかるように、従来の長方形の圧電素子１を用いたスピーカにおける周波数特性は、複数の大きなピークと大きなディップを有するため再生音質が均一ではなく、特に５ＫＨｚ周辺および１０ＫＨｚ周辺の周波数の音声が突出して聞こえることになる。
【００１５】
図３は、本発明の圧電振動素子を使用したスピーカであり、外接円を持たない多角形の圧電素子１をそれと同一形状かつより大きな面積を有する振動板２に貼り付けた圧電振動素子５が樹脂３の上に接着され、樹脂３の外縁は枠４で固定されている。尚この時、振動板２と枠４は接点を有していない。
また図４は、図１における圧電振動素子５のみを抽出した図である。
【００１６】
図３のスピーカにおいても図１のスピーカと同様に、圧電振動素子５からそれぞれプラスとマイナス電極を取り出し、アンプおよび音源に接続させる（アンプ、音源は図示せず
）。アンプおよび音源を通じて圧電振動素子５に音声信号が入力されると、圧電振動素子
５が振動することにより、音声が再生される。
【００１７】
この時図３の圧電振動素子５に６Ｖの電圧を入力し、マイクから１０ｃｍ離れた位置で再生された音声を測定した時の周波数特性を表したのが図５のグラフになる。グラフの縦軸および横軸の数値のとり方は、図２のグラフと同じである。図５を見てわかるように、本発明の圧電振動素子を利用したスピーカの場合は、図２と比べて２５０Ｈｚ以上の周波数帯においてはピークとディップの音圧の差が小さくなっているため、全体的に見てより広帯域でフラットに近い周波数特性が得られている。
【００１８】
以上のように本発明の圧電振動素子を用いることにより、従来の形状の圧電素子より広帯域でフラットに近い周波数特性が得られるが、その理由は圧電素子の中心点から周縁までの距離の違いにより生じる振動エネルギーが、本発明の圧電振動素子の方が多種類発生することで周波数特性グラフのピークやディップが補正されるからである。
【００１９】
実施例では図４のように外接円を持たない八角形の圧電振動素子を用いて実験したが、この形状に限らず、レモンの形状のように少なくとも対向する２つ以上の角を持ち、角と角の間を曲線で結んだ形状外接円を持たない多角形であっても圧電素子の中心点から周縁までの距離が多様になるため、図４と同様に図５のような広帯域でフラットに近い周波数特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、従来の形状の圧電素子を使用したスピーカの図である。
【図２】図２は図１のスピーカを用いた時に得られた音圧および周波数特性を示したグラフである。
【図３】図３は本発明の圧電振動素子を使用したスピーカの図である。
【図４】図４は本発明の圧電振動素子の一形状を示す図である。
【図５】図５は図３のスピーカを用いた時に得られた音圧および周波数特性を示したグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１  圧電素子
２  振動板
３  樹脂
４  枠
５  圧電振動素子
【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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