[go: up one dir, main page]

JP2008048312A - Speaker system - Google Patents

Speaker system Download PDF

Info

Publication number
JP2008048312A
JP2008048312A JP2006223872A JP2006223872A JP2008048312A JP 2008048312 A JP2008048312 A JP 2008048312A JP 2006223872 A JP2006223872 A JP 2006223872A JP 2006223872 A JP2006223872 A JP 2006223872A JP 2008048312 A JP2008048312 A JP 2008048312A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
panel
signal
speaker device
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006223872A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Watanabe
真 渡邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Holdings Co Ltd filed Critical Citizen Holdings Co Ltd
Priority to JP2006223872A priority Critical patent/JP2008048312A/en
Publication of JP2008048312A publication Critical patent/JP2008048312A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a speaker system which can output sounds of sound quality higher than heretofore, by making a panel vibrate of a compact and thin actuator. <P>SOLUTION: The actuator 10 is structured, by fixing a piezoelectric element 13 in which a piezoelectric body 12 is stuck onto a diaphragm 11, by pressing the piezoelectric element 13 onto a panel 16 by using a projecting portion 15 provided at the center of a lid 14a. The piezoelectric element 13 is pressed against the panel 16 by the projecting portion 15 of the lid 14a, so that the vibration generated by the piezoelectric element 13 can be communicated to the panel 16 and a great sound can be emitted to the outside by the vibration of the panel 16. Furthermore, a signal, resulting from frequency-modulating a carrier signal of a frequency in an ultrasonic range by using audible sound signal desired to be reproduced, is used for a driving signal, so that outputting can be performed from the sounds of low frequency band; and a speaker system can be provided which has the compact and thin actuator. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、パソコン、PDA、または携帯電話機等や小型端末機器用の平面スピーカーに用いられる、あるいは小型端末機器の筐体を機械的に励振させ音を出力するスピーカー装置に関する。   The present invention relates to a speaker device that is used for a flat speaker for a personal computer, a PDA, a cellular phone, or a small terminal device, or that mechanically excites a housing of the small terminal device to output sound.

従来の小型端末機器等に適した音響変換器として、小型端末機器の筐体を直接圧電型アクチュエータで励振してパネルを介して音を放出するスピーカー装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional acoustic transducer suitable for a small terminal device or the like, there has been proposed a speaker device that emits sound through a panel by directly exciting a housing of the small terminal device with a piezoelectric actuator (for example, Patent Document 1). reference).

この特許文献1に開示されているスピーカー装置の構造例を、図5に基づいて説明する。図5は、従来のスピーカー装置を示す断面図である。   A structural example of the speaker device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional speaker device.

図5に示すように、従来のスピーカー装置におけるアクチュエータは、振動源として振動板50の両面に圧電体51を貼付けた圧電素子52を用いる構造になっている。この圧電素子52の中央部をホルダ53で固定し、さらにホルダ53の下面をパネル16に貼り付けることでスピーカー装置を構成している。この従来例では、この圧電素子52を2つ使用して振動力を上げて、出力する音圧を大きくなるようにしている。   As shown in FIG. 5, the actuator in the conventional speaker device has a structure using a piezoelectric element 52 in which a piezoelectric body 51 is pasted on both surfaces of a diaphragm 50 as a vibration source. The center part of the piezoelectric element 52 is fixed by a holder 53, and the lower surface of the holder 53 is attached to the panel 16 to constitute a speaker device. In this conventional example, two piezoelectric elements 52 are used to increase the vibration force so as to increase the output sound pressure.

次にこのスピーカー装置の駆動方法を以下に説明する。
この装置を駆動するための信号は、図示しないが各圧電素子52の圧電体51に接続しているリード線を通して供給される。具体的には、駆動信号として再生する音声信号を入力し、入力された信号によって圧電体51が伸縮運動を行い、圧電素子52が振動する構成になっている。そして、この圧電素子52の振動が、ホルダ53を介してパネル16の固定部を通してパネル16に伝えてパネル全面を振動させることで、パネルから音を出力するスピーカー装置として機能する。
Next, a method for driving the speaker device will be described below.
A signal for driving this device is supplied through a lead wire connected to the piezoelectric body 51 of each piezoelectric element 52 (not shown). Specifically, an audio signal to be reproduced is input as a drive signal, and the piezoelectric body 51 is expanded and contracted by the input signal, so that the piezoelectric element 52 vibrates. The vibration of the piezoelectric element 52 is transmitted to the panel 16 through the holder 53 through the fixing portion of the panel 16 to vibrate the entire panel surface, thereby functioning as a speaker device that outputs sound from the panel.

特開2004−104327号(第6頁、第1−4図)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-104327 (page 6, FIG. 1-4)

一般的にパソコン、PDA、または携帯電話機等の小型端末機器に用いる平面スピーカー装置、あるいは小型端末機器の筐体を機械的に励振するアクチュエータは、所定の音圧を発振でき、かつ小型薄型であることが望まれている。   In general, a flat speaker device used in a small terminal device such as a personal computer, a PDA, or a mobile phone, or an actuator that mechanically excites a housing of the small terminal device can oscillate a predetermined sound pressure and is small and thin. It is hoped that.

しかしながら、特許文献1に記載のアクチュエータは、図5に示す圧電素子52をパネル16に固定するためのホルダ53や、駆動力を上げる為に圧電素子52を2つ用いるなどの制約があるため、アクチュエータの厚みを薄くすること、ひいてはスピーカー装置自体を小型化することが難しい。   However, the actuator described in Patent Document 1 has restrictions such as using a holder 53 for fixing the piezoelectric element 52 shown in FIG. 5 to the panel 16 and two piezoelectric elements 52 for increasing the driving force. It is difficult to reduce the thickness of the actuator, and thus to downsize the speaker device itself.

さらに特許文献1に記載のアクチュエータは、圧電素子52を中央で支持して振動する構造になっている。そのため、基本的な構造は片持ち梁構造の圧電素子が左右に2つある構造となる。一般的に、梁構造の振動体の共振周波数は以下のような式で表され、長さ成分が分母にあるため、長さが長いほど共振周波数が低くなる傾向にある。   Furthermore, the actuator described in Patent Document 1 has a structure in which the piezoelectric element 52 is supported at the center and vibrates. Therefore, the basic structure is a structure having two cantilever piezoelectric elements on the left and right. Generally, the resonance frequency of a vibrating body having a beam structure is expressed by the following equation, and since the length component is in the denominator, the resonance frequency tends to be lower as the length is longer.

Figure 2008048312
Figure 2008048312

このような梁構造の振動体を駆動するスピーカー装置は、梁の長さが短い場合、共振周波数が高くなる傾向にある。つまり、従来例の場合では圧電素子52の長さを短くすることになる。その場合には共振周波数が高くなり、低音域の出力が弱くなるため、周波数の高い音しか出力できないスピーカー装置となってしまう。そのため、低音から高音まで出力できるスピーカー装置とするためには、圧電素子52の長さを長くし共振周波数を下げなければならず、全体としてアクチュエータのサイズが大きくなってしまう。   Such a speaker device for driving a vibrating body having a beam structure tends to have a high resonance frequency when the length of the beam is short. That is, in the case of the conventional example, the length of the piezoelectric element 52 is shortened. In this case, the resonance frequency becomes high and the output in the low sound range becomes weak, so that the speaker device can output only sound having a high frequency. For this reason, in order to obtain a speaker device that can output from low to high sounds, the length of the piezoelectric element 52 must be increased and the resonance frequency must be decreased, resulting in an increase in the size of the actuator as a whole.

以上のことから明らかなように、特許文献1に記載のアクチュエータは、厚みや長さのサイズを小さくすることが困難であることから、この従来のアクチュエータや、それを備えたスピーカー装置を小型化することは難しいとされていた。   As is clear from the above, the actuator described in Patent Document 1 is difficult to reduce the thickness and length, so the conventional actuator and the speaker device including the actuator are downsized. It was difficult to do.

そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、小型薄型でも低音から高音までの音の出力ができるアクチュエータを備えるスピーカー装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a speaker device including an actuator that can output a sound from a low sound to a high sound even if it is small and thin.

上記改題を解決するために、本発明のスピーカー装置は、基本的に下記記載の構成要件を採用する。   In order to solve the above problem, the speaker device of the present invention basically adopts the following constituent elements.

本発明のスピーカー装置は、圧電体を貼り付けた振動板を含む圧電素子と、圧電素子を駆動するための駆動手段と、少なくとも圧電素子を内包する蓋体とを有するアクチュエータ装置と、圧電素子で生成された音圧を外部に放出するパネルとを備え、このアクチュエータ装置が、駆動手段により圧電素子を駆動したときに圧電体が伸縮するバランス中心を、蓋体に設けた凸部にてパネル方向に押圧して、パネルに固定配置されていることを特徴とするものである。   A speaker device according to the present invention includes a piezoelectric element including a diaphragm with a piezoelectric body attached thereto, a driving unit for driving the piezoelectric element, an actuator device including at least a lid body containing the piezoelectric element, and a piezoelectric element. A panel that discharges the generated sound pressure to the outside, and this actuator device has a balance center in which the piezoelectric body expands and contracts when the piezoelectric element is driven by the driving means, with the convex portion provided on the lid body in the panel direction. And is fixedly arranged on the panel.

また、本発明のスピーカー装置は、上記圧電素子が、振動板の一方の面のみに圧電体が貼り付けて構成されており、振動板の他方の面が、パネルの表面に当接して固定配置されてなることを特徴とするものである。   Further, in the speaker device according to the present invention, the piezoelectric element is configured such that a piezoelectric body is attached to only one surface of the diaphragm, and the other surface of the diaphragm is in contact with the surface of the panel and fixedly disposed. It is characterized by being made.

また、本発明のスピーカー装置は、上記蓋体が、アクチュエータ装置を囲繞する枠部と、当該枠部の開口部を覆う蓋部とで構成されており、枠部がパネルに固定されて、蓋部に設けた凸部で圧電素子を押圧する構成としたことを特徴とするものである。   Further, in the speaker device according to the present invention, the lid body includes a frame portion that surrounds the actuator device, and a lid portion that covers the opening portion of the frame portion. In this configuration, the piezoelectric element is pressed by a convex portion provided in the portion.

また、本発明のスピーカー装置は、上記蓋部の質量が、圧電素子の質量よりも大きくなるように構成されていることを特徴とするものである。   Further, the speaker device of the present invention is characterized in that the mass of the lid is larger than the mass of the piezoelectric element.

また、本発明のスピーカー装置は、上記駆動手段が、再生可聴音信号を出力する再生信号発生手段と、超音波帯域の周波数の搬送波信号を出力する超音波信号発生手段と、再生可聴音信号により搬送波信号を周波数変調させて変調搬送波信号を得る搬送波変調手段と、変調搬送波信号の粗密周期に基づき振動板を振動させる振動板駆動手段と、を有することを特徴とするものである。   In the speaker device of the present invention, the driving means includes a reproduction signal generating means for outputting a reproduction audible sound signal, an ultrasonic signal generation means for outputting a carrier wave signal having a frequency in the ultrasonic band, and a reproduction audible sound signal. It comprises carrier modulation means for obtaining a modulated carrier wave signal by frequency-modulating the carrier wave signal, and diaphragm driving means for vibrating the diaphragm based on the density period of the modulated carrier wave signal.

また、本発明のスピーカー装置は、上記搬送波信号が、アクチュエータ装置をパネルに
載置したときのスピーカー全体の共振周波数に略一致するように設定されていることを特徴とするものである。
The speaker device of the present invention is characterized in that the carrier wave signal is set so as to substantially match the resonance frequency of the entire speaker when the actuator device is placed on the panel.

本発明のスピーカー装置の構成を採用することにより、小型薄型のアクチュエータでも低音域の音声の出力が弱くならずパネルを振動させることができる。したがって、小型薄型の圧電型アクチュエータを持つ高音質なスピーカー装置を提供することができる。   By adopting the configuration of the speaker device of the present invention, even a small and thin actuator can vibrate the panel without weakening the sound output in the low frequency range. Therefore, a high-quality speaker device having a small and thin piezoelectric actuator can be provided.

以下に、本発明のスピーカー装置の構成について、以下に図面を用いて説明する。
まず、本実施例におけるスピーカー装置の構造について説明する。図1は、本発明のスピーカー装置の構造を示す図面である。
Below, the structure of the speaker apparatus of this invention is demonstrated using drawing below.
First, the structure of the speaker device in the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing a structure of a speaker device of the present invention.

図1に示すように、本発明のスピーカー装置は、振動源となるアクチュエータ10として振動板11に圧電体12を貼り付けた圧電素子13を、蓋体14の中央部に設けた凸部15にてパネル16方向に押圧して固定した構造になっている。また、蓋体14は、凸部15を持つ蓋部14aと、圧電素子13を囲むように配置し、蓋部14aを支える枠部14bとで構成されている。   As shown in FIG. 1, the speaker device according to the present invention has a piezoelectric element 13 having a piezoelectric body 12 attached to a diaphragm 11 as an actuator 10 serving as a vibration source on a convex portion 15 provided at the center of a lid body 14. The panel 16 is pressed and fixed in the direction of the panel 16. The lid body 14 includes a lid portion 14a having a convex portion 15 and a frame portion 14b that surrounds the piezoelectric element 13 and supports the lid portion 14a.

なお、本実施例で用いる圧電素子13は、振動板11のパネル16面とは反対面に単個の圧電材料で構成する圧電体12を貼り付けた単純なユニモルフ構造として説明するが、圧電体12の構造を、圧電材料を複数個重ねた多層構造や、板体の両面に圧電材料を貼り付けたバイモルフ構造としてもよい。このいずれの構造においても、振動板11の片側がパネル16と面接触となるように平坦にすることが肝要である。このように圧電体12に複数個の圧電材料を用いれば、発生する振動力をより強くすることが可能となる。   The piezoelectric element 13 used in this embodiment is described as a simple unimorph structure in which a piezoelectric body 12 made of a single piezoelectric material is attached to the surface opposite to the panel 16 surface of the diaphragm 11. The twelve structures may be a multilayer structure in which a plurality of piezoelectric materials are stacked, or a bimorph structure in which piezoelectric materials are attached to both surfaces of a plate. In any of these structures, it is important to flatten the diaphragm 11 so that one side thereof is in surface contact with the panel 16. If a plurality of piezoelectric materials are used for the piezoelectric body 12 in this way, the generated vibration force can be made stronger.

そして、上述したように蓋体14の凸部15によって圧電素子13をパネル16方向に押しつけることで、圧電素子13で発生する振動をパネル16に効率よく伝えることができ、パネル16の振動により外部に大きな音を放出することが可能になる。   As described above, the piezoelectric element 13 is pressed in the direction of the panel 16 by the convex portion 15 of the lid body 14, so that vibration generated in the piezoelectric element 13 can be efficiently transmitted to the panel 16. It is possible to emit a loud sound.

ここで、圧電素子13がスピーカー装置の蓋体14の中央部に設けた凸部15でパネル16側に押さえつけて固定されている理由について説明する。   Here, the reason why the piezoelectric element 13 is pressed and fixed to the panel 16 side by the convex portion 15 provided in the central portion of the lid 14 of the speaker device will be described.

圧電素子13は、図示しない駆動手段で生成される外部からの駆動信号で圧電体12が伸縮運動し振動が発生する。そして、蓋体14における凸部15で圧電素子13を押さえることで発生した振動は、効率良くパネル16に伝わり、外部に音を放出することとなる。なお、本発明のスピーカー装置では、圧電体12が伸縮するバランス中心を凸部15により押さえているが、仮に圧電体12が伸縮するバランス中心ではない部分を、この凸部15により押さえてしまうと、圧電素子13の振動が対称ではなってしまう。ここで上述したバランス中心とは、圧電体12が伸縮運動する際の、圧電素子13における最も伸縮をしない箇所のことを意味する。このように振動が対称でなくなると、圧電素子13の振動のバランスが乱れ、駆動信号による振動以外の振動が発生して雑音の原因となってしまうので好ましくない。   In the piezoelectric element 13, the piezoelectric body 12 is expanded and contracted by an external driving signal generated by a driving means (not shown), and vibration is generated. And the vibration which generate | occur | produced by pressing down the piezoelectric element 13 with the convex part 15 in the cover body 14 will be efficiently transmitted to the panel 16, and will emit a sound outside. In the speaker device of the present invention, the balance center where the piezoelectric body 12 expands and contracts is pressed by the convex portion 15, but if the portion that is not the balance center where the piezoelectric body 12 expands and contracts is pressed by the convex portion 15. The vibration of the piezoelectric element 13 becomes symmetric. The balance center mentioned above means a portion of the piezoelectric element 13 that does not expand and contract most when the piezoelectric body 12 expands and contracts. If the vibration is not symmetrical in this way, the balance of the vibration of the piezoelectric element 13 is disturbed, and vibration other than the vibration due to the drive signal is generated and causes noise, which is not preferable.

なお、図1に示した実施例では、凸部15を中心として左右対称な圧電素子13を用いているため、バランス中心となる、圧電素子13の中央部を押圧した構成を示したが、左右非対称な圧電素子の場合は、必ずしも中央部を押圧するものではなく、圧電体が伸縮するバランス中心を押圧するようにする。この場合は、蓋体14に設ける凸部15は中央部にないこととなる。   In the embodiment shown in FIG. 1, the piezoelectric element 13 that is symmetric with respect to the convex portion 15 is used. Therefore, the center portion of the piezoelectric element 13 that is the center of balance is pressed. In the case of an asymmetric piezoelectric element, the center portion is not necessarily pressed, but the balance center where the piezoelectric body expands and contracts is pressed. In this case, the convex part 15 provided in the cover body 14 is not in the center part.

また、圧電素子13をパネル16方向に押圧する蓋部14aの質量を、圧電素子13の振動を効率良くパネル16に伝えるために、圧電素子13の質量よりも大きくなるように設定することが好ましい。それは、蓋部14aの質量が圧電素子13の質量よりも小さいと、圧電素子13の振動がパネル16側のみに伝わらずに蓋部14a側も振動してしまい、パネル16側の振動が小さくなってしまうからである。   In addition, the mass of the lid portion 14a that presses the piezoelectric element 13 toward the panel 16 is preferably set to be larger than the mass of the piezoelectric element 13 in order to efficiently transmit the vibration of the piezoelectric element 13 to the panel 16. . That is, if the mass of the lid portion 14a is smaller than the mass of the piezoelectric element 13, the vibration of the piezoelectric element 13 is not transmitted only to the panel 16 side but also vibrates on the lid portion 14a side, and the vibration on the panel 16 side is reduced. Because it will end up.

それに対して、蓋部14aの質量を圧電素子13の質量よりも大きくすれば、圧電素子13の振動が、質量が大きい蓋部14aを振動させるよりもパネル16側を振動させ易くなる。そのため、圧電素子13で発生した振動は、パネル16側により強く振れるようになり、圧電素子13の振動を効率良くパネル16に伝達することが可能になる。   On the other hand, if the mass of the lid portion 14a is made larger than the mass of the piezoelectric element 13, the vibration of the piezoelectric element 13 is more likely to vibrate the panel 16 side than the lid portion 14a having a large mass. For this reason, the vibration generated in the piezoelectric element 13 comes to vibrate more strongly on the panel 16 side, and the vibration of the piezoelectric element 13 can be efficiently transmitted to the panel 16.

次に、このスピーカー装置を駆動する駆動信号について図面を用いて以下に説明する。
図2は、本発明のスピーカー装置に用いる具体的な信号処理方法について説明するための図面であり、図3は、駆動信号の各波形を示す図であり、図4は圧電素子の振幅−周波数特性を示す図である。
Next, drive signals for driving the speaker device will be described below with reference to the drawings.
2 is a diagram for explaining a specific signal processing method used in the speaker device of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing each waveform of the drive signal, and FIG. 4 is an amplitude-frequency of the piezoelectric element. It is a figure which shows a characteristic.

本発明のスピーカー装置で用いる駆動手段における信号処理の方法は、まず図2に示すように、再生したい可聴音の音源として可聴音信号を再生する再生信号発生手段20と、少なくとの2つ以上の超音波の搬送波信号を選択する搬送波選択手段21と、その選択された周波数の搬送波信号を発振させる超音波発振手段22と、再生信号発生手段20により生成される可聴音信号で搬送波信号を周波数変調もしくは位相変調して、変調搬送波信号を得る搬送波変調手段23とを有する構成になっている。そして、搬送波変調手段23で発生した変調搬送波信号をアクチュエータ10の圧電素子13に入力し圧電素子13を振動させる構成となっている。   As shown in FIG. 2, the signal processing method in the driving means used in the speaker device of the present invention is as follows. First, as shown in FIG. The carrier wave selecting means 21 for selecting the ultrasonic carrier signal, the ultrasonic wave oscillating means 22 for oscillating the carrier wave signal of the selected frequency, and the audible sound signal generated by the reproduction signal generating means 20 are used to frequency the carrier signal. It is configured to have carrier modulation means 23 that obtains a modulated carrier signal by modulation or phase modulation. Then, the modulated carrier wave signal generated by the carrier wave modulation means 23 is inputted to the piezoelectric element 13 of the actuator 10 to vibrate the piezoelectric element 13.

また、搬送波の超音波信号の周波数は、最終的に振動させるパネルの形状によって振動させやすい周波数が異なるため、2つ以上の超音波の搬送波を選択できる搬送波選択手段21によって、超音波発振手段22で発生する超音波の周波数を設定出来るようにしてあり、本発明のスピーカー装置を搭載した電子機器のパネル部分の形状によって搬送波の周波数を任意に調整できるようになっている。   Further, since the frequency of the ultrasonic wave signal of the carrier wave differs depending on the shape of the panel to be finally vibrated, the ultrasonic wave oscillating means 22 is selected by the carrier wave selecting means 21 that can select two or more ultrasonic wave carrier waves. The frequency of the ultrasonic wave generated in the electronic device can be set, and the frequency of the carrier wave can be arbitrarily adjusted according to the shape of the panel portion of the electronic device equipped with the speaker device of the present invention.

なお、この圧電素子13の振動が足りない場合は、搬送波変調手段23と圧電素子13との間に、変調搬送波信号を増幅させるアンプをさらに備えて、電気信号を増幅させた形態としても良い。   If the vibration of the piezoelectric element 13 is insufficient, an amplifier for amplifying the modulated carrier wave signal may be further provided between the carrier wave modulation means 23 and the piezoelectric element 13 to amplify the electric signal.

次に図2に示す信号処理で発生する駆動信号波形について図3を用いて説明する。
図3(a)は、再生信号発生手段20(図2参照)にて生成する可聴音信号30を示す図であり、図3(b)は、超音波発振手段22にて生成される搬送波信号31を示す図であり、図3(c)は、搬送波変調手段23にて生成される変調搬送波信号32を示す図である。
Next, drive signal waveforms generated in the signal processing shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
3A is a diagram showing an audible sound signal 30 generated by the reproduction signal generating means 20 (see FIG. 2), and FIG. 3B is a carrier wave signal generated by the ultrasonic oscillating means 22. FIG. 3C is a diagram showing a modulated carrier wave signal 32 generated by the carrier wave modulation means 23.

図2に示す搬送波変調手段23において、図3(a)に示す可聴音信号30を用いて、図3(b)に示す搬送波信号31は、周波数変調もしくは位相変調により変調され、図3(c)に示すような波形の振幅が一定で部分的に周波数が異なる粗密周期を持つ変調搬送波信号32となる。   2, the audible sound signal 30 shown in FIG. 3A is used to modulate the carrier signal 31 shown in FIG. 3B by frequency modulation or phase modulation. A modulated carrier wave signal 32 having a coarse / fine period with a constant waveform amplitude and a partially different frequency as shown in FIG.

本発明のスピーカー装置では、搬送波変調手段23で行う変調方法として周波数変調法もしくは位相変調法を採用する。以下に各変調方法について説明する。   In the speaker device of the present invention, a frequency modulation method or a phase modulation method is employed as a modulation method performed by the carrier wave modulation means 23. Each modulation method will be described below.

ここで用いる周波数変調法は、図3(a)の可聴音信号30の交流信号の振幅に比例さ
せることで、搬送波信号31の角周波数を変化させて、搬送波を伸縮させた変調搬送波信号32を作成する方法である。
The frequency modulation method used here is obtained by changing the angular frequency of the carrier wave signal 31 by changing the angular frequency of the carrier wave signal 31 in proportion to the amplitude of the AC signal of the audible sound signal 30 in FIG. How to create.

また、位相変調法は、図3(a)の可聴音信号30の交流信号の振幅に比例して搬送波信号31の位相を変化させることで、搬送波を伸縮させた変調搬送波信号32を作成する方法である。   The phase modulation method is a method of creating a modulated carrier signal 32 in which the carrier wave is expanded and contracted by changing the phase of the carrier wave signal 31 in proportion to the amplitude of the AC signal of the audible sound signal 30 in FIG. It is.

この周波数変調法と位相変調法の両者いずれの方法であっても、搬送波信号31は、振幅が一定で部分的に周波数が異なる粗密周期を持つ変調搬送波信号32に変換することができる。この粗密周期は、可聴音信号30の変化と同じ周期になっているので、変調搬送波信号32は、可聴音信号30の変化に応じた周波数の粗密周期を含むことになる。   In both the frequency modulation method and the phase modulation method, the carrier wave signal 31 can be converted into a modulated carrier wave signal 32 having a constant amplitude and a coarse / fine period with a partially different frequency. Since this coarse / fine cycle has the same cycle as the change of the audible sound signal 30, the modulated carrier wave signal 32 includes a coarse / fine cycle having a frequency corresponding to the change of the audible sound signal 30.

次に、本発明のスピーカー装置におけるパネルから可聴音が出力される原理について図4を用いて説明する。図4は、本発明の圧電素子の振幅−周波数特性を示している。   Next, the principle of outputting audible sound from the panel in the speaker device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the amplitude-frequency characteristics of the piezoelectric element of the present invention.

振動の発生源は圧電材料であるため、図4のように、ある周波数で急激に振動が大きくなる共振周波数40を持っている。したがって、図3(b)に示した搬送波信号31の周波数を、この共振周波数40の周波数付近に設定する。本実施例では共振周波数は超音波域の周波数としている。そして、図3に示す信号処理で作成した変調搬送波信号32を図2に示す圧電素子13に入力すると、変調搬送波信号32の周波数は、図4に示す周波数変化域41の範囲の中で変化することになる。   Since the vibration source is a piezoelectric material, it has a resonance frequency 40 at which the vibration suddenly increases at a certain frequency as shown in FIG. Therefore, the frequency of the carrier wave signal 31 shown in FIG. 3B is set in the vicinity of the resonance frequency 40. In this embodiment, the resonance frequency is a frequency in the ultrasonic range. When the modulated carrier signal 32 created by the signal processing shown in FIG. 3 is input to the piezoelectric element 13 shown in FIG. 2, the frequency of the modulated carrier signal 32 changes within the range of the frequency change region 41 shown in FIG. It will be.

このような共振周波数40を持つ圧電素子13は、共振周波数40付近では急激に振動が大きくなるが、それ以外の周波数では小さな振動しか起きなくなる。そのため、図4に示すように縦軸の振幅変化域42は大きく変化することになり、周波数が共振周波数40付近になると大きな振動が起こり、共振周波数40から離れると振動が極端に小さくなる。この大きな振動の周期は、変調搬送波信号32の周波数の粗密周期であり、結果として可聴音信号30の信号に応じた振動が発生していることになる。   The piezoelectric element 13 having such a resonance frequency 40 rapidly increases in the vicinity of the resonance frequency 40, but only small vibrations occur at other frequencies. Therefore, as shown in FIG. 4, the amplitude change region 42 on the vertical axis changes greatly, and a large vibration occurs when the frequency is close to the resonance frequency 40, and the vibration is extremely small when the frequency is away from the resonance frequency 40. The period of this large vibration is a coarse / fine period of the frequency of the modulated carrier signal 32, and as a result, vibration corresponding to the signal of the audible sound signal 30 is generated.

以下に1[kHz]の音声を出力する場合について説明する。図2に示す信号処理で作成した変調搬送波信号32は、1秒間に1000回周波数の粗密周期が変化する信号になる。   A case where 1 [kHz] audio is output will be described below. The modulated carrier wave signal 32 created by the signal processing shown in FIG. 2 is a signal whose frequency of coarse / fine frequency changes 1000 times per second.

この変調搬送波信号32を圧電素子13へ入力すると、1秒間に1000回共振周波数40付近の周波数になる瞬間があり、その瞬間に大きな振動を発生し、それ以外の周波数の時にはごく小さな振動しか発生しない状態となる。   When this modulated carrier wave signal 32 is input to the piezoelectric element 13, there is a moment when the frequency becomes around the resonance frequency 40 1000 times per second, a large vibration is generated at that moment, and a very small vibration is generated at other frequencies. It will be in a state that does not.

したがって、圧電素子13は1秒間に1000回の大きな振動を起こし、その時だけ図1に示すパネル16を大きく振動させる。結果的に1秒間に1000回の振動がパネル16へ伝わり、パネル16は空気を1秒間に1000回振動させ1[kHz]の音声を放出することとなる。   Accordingly, the piezoelectric element 13 causes a large vibration 1000 times per second, and the panel 16 shown in FIG. As a result, vibration of 1000 times per second is transmitted to the panel 16, and the panel 16 vibrates air 1000 times per second and emits sound of 1 [kHz].

その際に変調搬送波信号32に含まれる超音波成分の振動も発生するが、振動するパネル16は比較的面積の大きなものであることから、超音波の振動は大きくは発生しない。このように、パネル16が高周波成分をカットするようなLPF(ローパスフィルタ)の役割をしていることになるため、可聴音域の振動である低周波の振動のみが発生し、スピーカー装置の使用者に音声として認識させることができる。なお、例えパネル16が超音波の振動成分を持って振動したとしても、使用者には超音波域の音波は聞こえないため、実質的には使用者には可聴音の音声のみを認識させることができる。   At this time, vibration of the ultrasonic component included in the modulated carrier wave signal 32 is also generated. However, since the vibrating panel 16 has a relatively large area, the vibration of the ultrasonic wave is not generated greatly. As described above, since the panel 16 functions as an LPF (low pass filter) that cuts high frequency components, only low frequency vibrations that are vibrations in the audible sound range are generated, and the user of the speaker device is used. Can be recognized as speech. Even if the panel 16 vibrates with an ultrasonic vibration component, since the user cannot hear sound waves in the ultrasonic range, the user is substantially allowed to recognize only audible sound. Can do.

以上1[kHz]の場合について説明したが、この原理で変調搬送波信号32の周波数を1秒間に1回変化させれば、1秒間に1回の振動である1[Hz]の音声であっても先に示した例と同様に、パネル16から発生させることができる。そのため、本発明のスピーカー装置によれば極低周波域の音声も出力することが可能になる。   Although the case of 1 [kHz] has been described above, if the frequency of the modulated carrier signal 32 is changed once per second based on this principle, the sound is 1 [Hz] which is vibration once per second. Can be generated from the panel 16 in the same manner as in the example described above. Therefore, according to the speaker device of the present invention, it is possible to output a very low frequency sound.

このように、従来のスピーカー装置では、低周波域の音声は、圧電素子52の長さを長くして共振周波数を低周波域にしないと出力できなかったが、本発明のスピーカー装置では、共振周波数を低周波域に設定する必要がなく、本実施例のように共振周波数が超音波域の高周波域であっても低音の可聴音音声を出力することが可能になる。そのためアクチュエータ10のサイズ、ひいてはスピーカー装置のサイズを小型にすることが可能になる。   As described above, in the conventional speaker device, the low frequency range sound cannot be output unless the length of the piezoelectric element 52 is increased and the resonance frequency is set to the low frequency range. There is no need to set the frequency to a low frequency range, and a low-frequency audible sound can be output even when the resonance frequency is in the high frequency range of the ultrasonic range as in this embodiment. Therefore, it is possible to reduce the size of the actuator 10 and thus the size of the speaker device.

同じ原理で10[kHz]や20[kHz]などの高い周波数域の振動もパネル16に発生させることができるため、極低周波から高い周波数まで出力できる高性能なスピーカー装置とすることができる。   Since vibrations in a high frequency range such as 10 [kHz] and 20 [kHz] can be generated in the panel 16 by the same principle, a high-performance speaker device capable of outputting from a very low frequency to a high frequency can be obtained.

また、ここで用いる超音波域の搬送波信号31の周波数は、基本的には圧電素子13の形状に基づく共振周波数40に設定するが、圧電素子13をパネル16に蓋体14で固定した場合には、パネル16の形状の影響で共振周波数40が変化する場合も考えられるが、本発明のスピーカー装置におけるアクチュエータ10は、圧電素子13と蓋体14とパネル16全体を含めた共振周波数に搬送波信号31の周波数を合わせて、スピーカー装置全体で最も振動しやすい周波数で振動を起こすことが出来る。そのため、パネル16の形状などが変わっても、図2に示す搬送波選択手段21で搬送波信号31の周波数を調整することで、音声出力を最適な状態に調整することができ、いろいろなパネル形状に対応することが可能になり、少ない圧電素子数でも効率良く振動を発生させることができる。したがって、アクチュエータを備えたスピーカー装置を小型化することができる。   The frequency of the ultrasonic wave carrier signal 31 used here is basically set to a resonance frequency 40 based on the shape of the piezoelectric element 13, but when the piezoelectric element 13 is fixed to the panel 16 with the lid 14. Although the resonance frequency 40 may change due to the shape of the panel 16, the actuator 10 in the speaker device of the present invention has a carrier wave signal at the resonance frequency including the piezoelectric element 13, the lid 14, and the entire panel 16. By combining the 31 frequencies, vibration can be generated at the frequency at which vibration is most likely to occur in the entire speaker device. Therefore, even if the shape of the panel 16 changes, the audio output can be adjusted to an optimum state by adjusting the frequency of the carrier signal 31 by the carrier wave selection means 21 shown in FIG. Therefore, vibration can be generated efficiently even with a small number of piezoelectric elements. Therefore, the speaker device provided with the actuator can be miniaturized.

以上の説明からも明白なように、本発明のスピーカー装置は、従来構成よりも小型のアクチュエータでも低音域の音声の再生が可能であり、より高音質な音声の出力を行うことができる。   As is clear from the above description, the speaker device of the present invention can reproduce low-frequency sound even with a smaller actuator than the conventional configuration, and can output higher-quality sound.

さらに、搬送波信号の周波数を圧電素子を蓋体で固定したパネルがもつ固有の共振周波数に合わせることで、パネルが最も振動しやすい周波数で振動を起こすことが出来るため、小型薄型のアクチュエータでも効率よく大きな音圧の音声を出力することができる。   Furthermore, by adjusting the frequency of the carrier wave signal to the natural resonance frequency of the panel with the piezoelectric element fixed by the lid, the panel can vibrate at the frequency at which it is most likely to vibrate. A sound with a large sound pressure can be output.

したがって、小型薄型のアクチュエータでも高音質のスピーカー装置を提供することが出来る。   Therefore, a high-quality speaker device can be provided even with a small and thin actuator.

本発明のスピーカー装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the speaker apparatus of this invention. 本発明のスピーカー装置で用いる駆動信号の処理工程を示す図である。It is a figure which shows the process of a drive signal used with the speaker apparatus of this invention. 本発明のスピーカー装置で用いる駆動信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the drive signal used with the speaker apparatus of this invention. 本発明のスピーカー装置で発生させる可聴音を出力する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to output the audible sound generated with the speaker apparatus of this invention. 従来のスピーカー装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional speaker apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 アクチュエータ
11 振動板
12 圧電体
13 圧電素子
14 蓋体
14a 蓋部
14b 枠部
15 凸部
16 パネル
20 再生信号発生手段
21 搬送波選択手段
22 超音波発振手段
23 搬送波変調手段
30 可聴音信号
31 搬送波信号
32 変調搬送波信号
40 共振周波数
41 周波数変化域
42 振幅変化域
50 振動板
51 圧電体
52 圧電素子
53 ホルダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Actuator 11 Diaphragm 12 Piezoelectric body 13 Piezoelectric element 14 Lid body 14a Lid part 14b Frame part 15 Convex part 16 Panel 20 Reproduction | regeneration signal generation means 21 Carrier wave selection means 22 Ultrasonic oscillation means 23 Carrier wave modulation means 30 Audible sound signal 31 Carrier wave signal 32 Modulation carrier signal 40 Resonance frequency 41 Frequency change region 42 Amplitude change region 50 Diaphragm 51 Piezoelectric body 52 Piezoelectric element 53 Holder

Claims (6)

圧電体を貼り付けた振動板を含む圧電素子と、前記圧電素子を駆動するための駆動手段と、少なくとも前記圧電素子を内包する蓋体とを有するアクチュエータ装置と、
前記圧電素子で生成された音圧を外部に放出するパネルと、を備え、
前記アクチュエータ装置は、前記駆動手段により前記圧電素子を駆動したときに前記圧電体が伸縮するバランス中心を、前記蓋体に設けた凸部にてパネル方向に押圧して、前記パネルに固定配置されている
ことを特徴とするスピーカー装置。
An actuator device having a piezoelectric element including a diaphragm with a piezoelectric body attached thereto, a driving means for driving the piezoelectric element, and a lid body including at least the piezoelectric element;
A panel for releasing the sound pressure generated by the piezoelectric element to the outside,
The actuator device is fixedly arranged on the panel by pressing a balance center where the piezoelectric body expands and contracts when the piezoelectric element is driven by the driving means in a panel direction with a convex portion provided on the lid body. A speaker device characterized by the above.
前記圧電素子は、前記振動板の一方の面のみに前記圧電体が貼り付けて構成されており、
前記振動板の他方の面が、前記パネルの表面に当接して固定配置されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載のスピーカー装置。
The piezoelectric element is configured by pasting the piezoelectric body only on one surface of the diaphragm,
The speaker device according to claim 1, wherein the other surface of the diaphragm is fixedly disposed in contact with the surface of the panel.
前記蓋体は、前記アクチュエータ装置を囲繞する枠部と、当該枠部の開口部を覆う蓋部とで構成されており、
前記枠部が前記パネルに固定されて、前記蓋部に設けた前記凸部で前記圧電素子を押圧する構成とした
ことを特徴とする請求項1または2に記載のスピーカー装置。
The lid body is composed of a frame portion that surrounds the actuator device, and a lid portion that covers an opening of the frame portion,
The speaker device according to claim 1, wherein the frame portion is fixed to the panel and the piezoelectric element is pressed by the convex portion provided on the lid portion.
前記蓋部の質量が、前記圧電素子の質量よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項3に記載のスピーカー装置。
The speaker device according to claim 3, wherein a mass of the lid portion is configured to be larger than a mass of the piezoelectric element.
前記駆動手段は、
再生可聴音信号を出力する再生信号発生手段と、
超音波帯域の周波数の搬送波信号を出力する超音波信号発生手段と、
前記再生可聴音信号により前記搬送波信号を周波数変調させて変調搬送波信号を得る搬送波変調手段と、
前記変調搬送波信号の粗密周期に基づき前記振動板を振動させる振動板駆動手段と、を有する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のスピーカー装置。
The driving means includes
Reproduction signal generating means for outputting a reproduction audible signal;
An ultrasonic signal generating means for outputting a carrier wave signal having a frequency in the ultrasonic band;
Carrier modulation means for modulating the carrier signal with the reproduced audible signal to obtain a modulated carrier signal;
The speaker device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a diaphragm driving unit that vibrates the diaphragm based on a density period of the modulated carrier wave signal.
前記搬送波信号は、前記アクチュエータ装置を前記パネルに載置したときのスピーカー全体の共振周波数に略一致するように設定されている
ことを特徴とする請求項5に記載のスピーカー装置。
The speaker device according to claim 5, wherein the carrier wave signal is set so as to substantially match a resonance frequency of the entire speaker when the actuator device is placed on the panel.
JP2006223872A 2006-08-21 2006-08-21 Speaker system Pending JP2008048312A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006223872A JP2008048312A (en) 2006-08-21 2006-08-21 Speaker system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006223872A JP2008048312A (en) 2006-08-21 2006-08-21 Speaker system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008048312A true JP2008048312A (en) 2008-02-28

Family

ID=39181587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006223872A Pending JP2008048312A (en) 2006-08-21 2006-08-21 Speaker system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008048312A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101998216A (en) * 2009-08-28 2011-03-30 友泰讯科(北京)科技有限公司 Loudspeaker and portable electronic device
JP2012100041A (en) * 2010-11-01 2012-05-24 Nec Corp Oscillator and electronic apparatus
JP2012100040A (en) * 2010-11-01 2012-05-24 Nec Corp Oscillator and electronic apparatus
JP2012169592A (en) * 2011-01-28 2012-09-06 Kyushu Institute Of Technology Spin device driven by elastic operation
JP2015050579A (en) * 2013-08-30 2015-03-16 京セラ株式会社 Electronic device
JP2015091069A (en) * 2013-11-07 2015-05-11 株式会社村田製作所 Piezoelectric speaker
WO2015119627A3 (en) * 2014-02-08 2015-11-19 Empire Technology Development Llc Mems-based audio speaker system with modulation element
US9866948B2 (en) 2011-08-16 2018-01-09 Empire Technology Development Llc Techniques for generating audio signals
US10123126B2 (en) 2014-02-08 2018-11-06 Empire Technology Development Llc MEMS-based audio speaker system using single sideband modulation
US10271146B2 (en) 2014-02-08 2019-04-23 Empire Technology Development Llc MEMS dual comb drive
US10284961B2 (en) 2014-02-08 2019-05-07 Empire Technology Development Llc MEMS-based structure for pico speaker
US10750275B2 (en) 2017-10-24 2020-08-18 Denso Ten Limited Speaker device and control method for a speaker device

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101998216A (en) * 2009-08-28 2011-03-30 友泰讯科(北京)科技有限公司 Loudspeaker and portable electronic device
JP2012100041A (en) * 2010-11-01 2012-05-24 Nec Corp Oscillator and electronic apparatus
JP2012100040A (en) * 2010-11-01 2012-05-24 Nec Corp Oscillator and electronic apparatus
JP2012169592A (en) * 2011-01-28 2012-09-06 Kyushu Institute Of Technology Spin device driven by elastic operation
US10448146B2 (en) 2011-08-16 2019-10-15 Empire Technology Development Llc Techniques for generating audio signals
US9866948B2 (en) 2011-08-16 2018-01-09 Empire Technology Development Llc Techniques for generating audio signals
JP2015050579A (en) * 2013-08-30 2015-03-16 京セラ株式会社 Electronic device
JP2015091069A (en) * 2013-11-07 2015-05-11 株式会社村田製作所 Piezoelectric speaker
WO2015119627A3 (en) * 2014-02-08 2015-11-19 Empire Technology Development Llc Mems-based audio speaker system with modulation element
US10123126B2 (en) 2014-02-08 2018-11-06 Empire Technology Development Llc MEMS-based audio speaker system using single sideband modulation
US10271146B2 (en) 2014-02-08 2019-04-23 Empire Technology Development Llc MEMS dual comb drive
US10284961B2 (en) 2014-02-08 2019-05-07 Empire Technology Development Llc MEMS-based structure for pico speaker
US9913048B2 (en) 2014-02-08 2018-03-06 Empire Technology Development Llc MEMS-based audio speaker system with modulation element
US10750275B2 (en) 2017-10-24 2020-08-18 Denso Ten Limited Speaker device and control method for a speaker device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102959991B (en) Oscillator
JP2005204288A (en) Method of driving directional speaker, and the directional speaker
JP2006500803A5 (en)
JP2008048312A (en) Speaker system
JP2013183384A (en) Electroacoustic transducer, electronic apparatus and method of manufacturing electroacoustic transducer
CN103262568B (en) Electroacoustic transducer
JP2007067514A (en) Speaker device
JPWO2012060042A1 (en) Electronics
CN118382045B (en) Loudspeaker
GB2335820A (en) Speaker device with hemispherical piezoelectric diaphragm operated below resonance
JP2004165895A (en) Electroacoustic transducer
JP5812009B2 (en) Oscillator and electronic device
JP2023116768A (en) display speaker
JP2000167486A (en) Vibration generator
JP6221135B2 (en) Ultrasonic sound generator, ultrasonic element, and parametric speaker using the same
JPH0332958B2 (en)
JP2005039437A (en) Ultrasonic speaker and signal reproduction method of ultrasonic speaker
JP5671945B2 (en) Oscillator and electronic device
JP6159984B2 (en) Ultrasonic sound generator and parametric speaker
JP2006121325A (en) Panel-type speaker
JP2012217038A (en) Oscillation device and portable terminal device
JP6186622B2 (en) Ultrasonic sound generator and parametric speaker
JP2013077992A (en) Ultrasonic sounding body and parametric speaker
JP3581343B2 (en) Sound reproduction method and sound reproduction device
JP2025153171A (en) Piezoelectric sounding body