JP3788946B2 - Piezoelectric speaker device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を用いた圧電型スピーカ装置に関し、とくに低域まで再生可能で音圧を向上させることができる圧電型スピーカ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、スピーカ装置として、ダイナミック型スピーカや圧電型スピーカが知られている。ダイナミック型スピーカは、例えばコーン形状を有する振動板に固定された駆動コイルを磁気回路の磁気空隙内に配し、磁気空隙内の直流磁界によって得られるコイルの電磁駆動力を機械振動として振動板に伝えることにより、振動板がこの機械振動を音響変換して放音することができる。
【0003】
一方、圧電型スピーカはロッシェル塩やチタン酸バリウムなどの圧電物質による圧電効果を利用したものであり、例えば、特開2000−354297号公報には、圧電素子の中央部にコーン振動板が固着されたスピーカ装置が開示されている。圧電型スピーカはダイナミック型スピーカと異なり磁気回路が不要であるため、軽量なスピーカ装置を得ることができる。上記公報に開示されているように、圧電スピーカ装置はとくにトゥイータ(高音用スピーカ)として適した性能を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、車載用オーディオ装置に対する軽量化の要請が強くなっており、スピーカ装置の軽量化を図ることができる圧電型スピーカは、このような要請に応えうる特性を備えるものとして車載用オーディオ装置に適したものと考えられる。しかし、圧電型スピーカは大きな振幅を確保しにくいという性質があり、低音再生や大音量の再生に難がある。
【0005】
本発明は、低域まで再生可能で、しかも高い音圧を得ることができる圧電型スピーカ装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による圧電型スピーカ装置は、第1の圧電素子(11)および第2の圧電素子(12)と、前記第2の圧電素子に取り付けられる振動板(13)と、を備える圧電型スピーカ装置であって、前記第2の圧電素子の振幅が、実質的に前記第1の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅と、前記第2の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅とを重畳したものとなるように、前記第2の圧電素子が接続体(14)を介して前記第1の圧電素子に対向して取り付けられ、前記第1の圧電素子には低音の信号を、前記第2の圧電素子には高音の信号を、それぞれ入力することを特徴とする。
【0007】
この圧電型スピーカ装置によれば、第2の圧電素子の振幅が、実質的に第1の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅と、第2の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅とを重畳したものとなるので、低域まで再生可能であるとともに音圧を向上させることができる。さらに、第2の圧電素子から高音が効率的に放音できるとともに、第1の圧電素子として大振幅が得られるものを使用できる。
【0010】
本発明による圧電型スピーカ装置は、第1の圧電素子(11)および第2の圧電素子(12)を備える圧電型スピーカ装置であって、前記第2の圧電素子の振幅が、実質的に前記第1の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅と、前記第2の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅とを重畳したものとなるように、前記第2の圧電素子が接続体(14)を介して前記第1の圧電素子に対向して取り付けられ、前記接続体は特定周波数帯域の振動のみを伝達する機械的フィルタとして機能することを特徴とする。
【0011】
接続体(14等)は実質的に低域の振動のみを伝達する機械的フィルタとして機能するものでもよい。
【0012】
この場合には、第2の圧電素子から高音が効率的に放音できるとともに、第1の圧電素子として大振幅が得られるものを使用できる。
【0013】
接続体(14等)は第2の圧電素子(12等)に向かって広がるコーン形状を有してもよい。
【0014】
第1の圧電素子(51)および第2の圧電素子(52)はそれぞれの周縁部において接続体(54)を介して接合されていてもよい。
【0015】
接続体(54)は弾性部材からなっていてもよい。
【0016】
第1の圧電素子(11等)は支持部材(15等)に対し取り付けられてもよい。
【0017】
第1の圧電素子(11等)は機械的クッション材を介して支持部材(15等)に取り付けられてもよい。
【0018】
支持部材として重量物を用いてもよい。
【0019】
第2の圧電素子(12等)に振動板(13等)が取り付けられていてもよい。
【0020】
この場合には、第2の圧電素子の振動が振動板によって効率的に音響エネルギーに変換される。
【0021】
第1の圧電素子(11等)を駆動する電気回路を備え、電気回路は特定の周波数帯域の信号のみを第1の圧電素子に与えるフィルタ手段を備えてもよい。
【0022】
この場合には、第1の圧電素子に与えられる帯域に応じて、第1の圧電素子の構成を適切に選択できる。
【0023】
電気回路のフィルタ手段は実質的に低域の信号のみを第1の圧電素子(11等)に与えてもよい。
【0024】
この場合には、第1の圧電素子の構成として低域専用として適した構成を採用できる。
【0025】
第2の圧電素子(12等)を駆動する電気回路を備え、電気回路は特定の周波数帯域の信号のみを第2の圧電素子(12等)に与えるフィルタ手段を備えてもよい。
【0026】
この場合には、第2の圧電素子に与えられる帯域に応じて、第2の圧電素子の構成を適切に選択できる。
【0027】
電気回路のフィルタ手段は実質的に高域の信号のみを第2の圧電素子(12等)に与えてもよい。
【0028】
この場合には、第1の圧電素子の構成として高域専用として適した構成を採用できる。
【0029】
本発明による圧電型スピーカ装置は、第1の圧電素子(32)と、第2の圧電素子(33)と、前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子が取り付けられた連結部材(34)と、前記連結部材に取り付けられた振動板(35)と、を備え、前記第1の圧電素子、前記第2の圧電素子および前記振動板は、前記第1の圧電素子、前記第2の圧電素子および前記振動板の順に配列するように前記連結部材に取り付けられ、前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子の振幅方向が互いに反転するように前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子に駆動電圧を印加して前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子の振幅を前記連結部材を介して前記振動板に伝達し、前記連結部材に対する前記第1の圧電素子の取付位置から前記連結部材に対する前記第2の圧電素子の取付位置までの距離(L1)は、前記第2の圧電素子の取付位置から前記振動板の取付位置までの距離(L2)よりも大きいことを特徴とする。
【0030】
この圧電型スピーカ装置によれば、第1の圧電素子および第2の圧電素子の振幅を連結部材を介して振動板に伝達するので、振動板の振幅を、実質的に第1の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅と、第2の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅とを重畳したものとすることができるので、低域まで再生可能であるとともに音圧を向上させることができる。
また、第1の圧電素子の振幅および第2の圧電素子の振幅が増幅されて振動板の振幅として重畳されるので、振動板をより大きな振幅で駆動することができる。なお、「有効距離」は連結部材の運動に対する第1の圧電素子、第2の圧電素子および振動板の取付位置における振幅比を決める距離を意味する。
さらに、第1の圧電素子および第2の圧電素子の振幅が加算された角度で連結部材が運動するため振動板の振幅を拡大でき、より一層、低域まで再生可能な広帯域の再生が可能となるとともに、音圧を高めることができる。
【0033】
本発明による圧電型スピーカ装置は、第1の圧電素子(42)と、第2の圧電素子(43)と、前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子が取り付けられた連結部材(44)と、前記連結部材に取り付けられた高音用振動板(45)と、前記連結部材に取り付けられた低音用振動板(46)と、を備え、前記第1の圧電素子、前記第2の圧電素子、前記高音用振動板および前記低音用振動板は、前記第1の圧電素子、前記第2の圧電素子、前記高音用振動板および前記低音用振動板の順に配列するように前記連結部材に取り付けられ、前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子の振幅方向が互いに反転するように前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子に駆動電圧を印加して、前記連結部材を介して前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子の振幅を前記高音用振動板および前記低音用振動板に伝達することを特徴とする。
【0034】
この圧電型スピーカ装置によれば、第1の圧電素子および第2の圧電素子の振幅を連結部材によって増幅して高音用振動板および低音用振動板に伝達することができるので、低域まで再生可能な広帯域の再生が可能となるとともに、音圧を高めることができる。
【0036】
また、第1の圧電素子および第2の圧電素子の振幅が加算された角度で連結部材が運動するため振動板の振幅を拡大でき、より一層、低域まで再生可能な広帯域の再生が可能となるとともに、音圧を高めることができる。
【0037】
第1の圧電素子(42)および第2の圧電素子(43)のいずれかに所定帯域の駆動信号を供給してもよい。
【0038】
この場合、所定の帯域に応じて、第1の圧電素子または第2の圧電素子の構成を適切に選択できる。
【0039】
第1の圧電素子(42)および第2の圧電素子(43)のいずれか一方に低域の駆動信号を供給し、他方に高域の駆動信号を供給してもよい。
【0040】
この場合、駆動信号の帯域に応じて、第1の圧電素子および第2の圧電素子の構成をそれぞれ適切に選択できる。
【0041】
なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0042】
【発明の実施の形態】
−第1の実施形態−
以下、図1および図2を参照して、本発明による圧電型スピーカ装置の第1の実施形態について説明する。図1(a)は第1の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す断面図、図1(b)は圧電素子の構成を示す断面図、図2は第1の実施形態の圧電型スピーカ装置を駆動する際に使用するネットワーク回路を示す回路図である。
【0043】
図1(a)に示すように、第1の実施形態の圧電型スピーカ装置は円板状の第1の圧電素子11と、第1の圧電素子11よりも径の小さな円板状の第2の圧電素子12と、第2の圧電素子12の図1において上面中央部に取り付けられたコーン形状の振動板13とを備える。振動板13は紙あるいは薄い樹脂シート等により構成することができる。
【0044】
第1の圧電素子11および第2の圧電素子12はロッシェル塩やチタン酸バリウムなどの圧電物質による圧電効果を利用した容量性のインピーダンスを有する圧電振動子である。図1(b)に示すように、第1の圧電素子11は素子片11a、素子片11bおよび電極(正電極および負電極)を積層したバイモルフ型の構造を有する。第2の圧電素子12も第1の圧電素子11と同様の構造をとる。第1の圧電素子11あるいは第2の圧電素子12の入力端にオーディオ信号に応じた電圧を印加することにより、円板状の圧電素子の周縁を基準として圧電物質全体が半径方向に伸び縮みすることにより円板の中心軸に沿って振動する。
【0045】
第1の圧電素子11および第2の圧電素子12は第2の圧電素子12に向かって広がるコーン形状の接続体14を介して接続されている。先細り形状に形成された接続体14の下端部は第1の圧電素子11の中央部に、広がって形成された上端部は第2の圧電素子12の周辺部にそれぞれ接着されている。接続体14は紙あるいは樹脂等により構成することができる。
【0046】
また、圧電素子11の周辺部および振動板13の周辺部は、それぞれフレーム部材15に取り付けられ固定されている。なお、振動板13は柔軟なエッジ13aを介してフレーム部材15に取り付けられているため、とくにエッジ13aが容易に弾性変形する。このため振動板13の振動が阻害されることはない。
【0047】
第1の圧電素子11および第2の圧電素子12は図2に示すネットワーク回路を介して駆動される。第1の圧電素子11の電極にはインダクタンスL1が直列に接続されたローパスフィルタを介して音声信号が加えられる。また、第1の圧電素子12の電極にはキャパシタンスC1が直列に接続されたハイパスフィルタを介して音声信号が加えられる。このため、第1の圧電素子11の電極間には低域の音声信号が、第2の圧電素子12の電極間には高域の音声信号がそれぞれ印加される。
【0048】
次に、第1の実施形態の圧電型スピーカ装置の動作について説明する。第1の圧電素子11および第2の圧電素子12に音声信号を供給すると、フレーム部材15により支持された第1の圧電素子11は中央部が図1において上下方向に振動するように撓み変形する。また、接続体14により支持された第2の圧電素子12は中央部が図1において上下方向に振動するように撓み変形する。振動板13は第2の圧電素子12の振幅によって駆動され、振動板13から効率的に再生音が放出される。
【0049】
第1の実施形態の圧電型スピーカ装置では、第1の圧電素子11の振幅が接続体14によって第2の圧電素子12の周辺部に伝達される。このため、第2の圧電素子12の中央部における振幅は、第1の圧電素子11の振幅に第2の圧電素子12の振幅を加算したものとなる。第2の圧電素子12の中央部における振幅は第1の圧電素子11に供給された低域の信号に基づく振幅および第2の圧電素子12に供給された高域の信号に基づく振幅を合成したものとなり、全域にわたり平坦な振幅が得られる。したがって、第1の実施形態の圧電型スピーカ装置では、従来の圧電型スピーカ装置よりも低域まで再生可能な広帯域の再生が可能となる。また、複数の圧電素子による振幅が重畳されるため、能率を高めることができる。なお、第1の実施形態では、第1の圧電素子11を低域専用の素子として使用するため、振動系の重量が大きくても不都合はない。このため第1の圧電素子11として充分な振幅のとれる圧電素子を使用することができる。
【0050】
第1の実施形態では、第1の圧電素子11を直接フレーム部材15に取り付けているが、機械的クッション材(例えば、ゴムや樹脂)を介してフレーム部材15等の支持部材に取り付けられてもよい。また、第1の圧電素子11を支持する支持部材として重量物を用いてもよい。さらに、支持部材に振動板を取り付ける構成を採用しなくてもよい。
【0051】
第1の実施形態では、ネットワーク回路を用いて第1の圧電素子11に低域を、第2の圧電素子12に高域をそれぞれ受け持たせるようにしているが、このようなネットワーク回路を用いることなく、両方の圧電素子に全帯域の駆動信号を同時に供給してもよい。また、いずれか一方の圧電素子に全帯域の信号を与え、他方に所定帯域の信号を与えてもよい。ただし、第1の圧電素子11の振動系には第2の圧電素子12および接続体14の重量が付加されており、振動系全体の重量が大きくなっている。このため、第1の圧電素子11に高域の信号を与えた場合であっても減衰が大きく、高域における効率は低くなる。したがって、高域まで充分な効率を獲得したい場合には、高域の信号を第2の圧電素子12に供給することが必要となる。
【0052】
また、図3に示すように機械的なフィルタを用いて、圧電素子の受け持ち帯域を制限するようにしてもよい。図3では、弾性体16を介して第1の圧電素子11および接続体14を接着している。この場合には、弾性体16が機械的フィルタとして機能し、第1の圧電素子11の高域の振動が第2の圧電素子12に伝達されなくなるため、ネットワーク回路等の電気回路によるフィルタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【0053】
さらに、弾性体を用いる代わりに、接続体14の硬さや形状を選択して接続体14に弾性を与え、機械的フィルタとして機能させるようにしてもよい。
【0054】
図4に示すように、3つ以上の圧電素子を用いてもよい。図4の例では、圧電素子21、圧電素子22および圧電素子23が、接続体24および接続体25を介して順次接着されている。圧電素子21はその周辺部においてフレーム26に取り付けられ、圧電素子23の中央部には振動板27が接着されている。このように、3つ以上の圧電素子を用いる場合には、最も放音側の圧電素子に振動板を取り付ければよい。
【0055】
図4に示す構成では、圧電素子23の中央部の振幅は、圧電素子21〜23に基づく振幅を加算したものとなるため、振動板27を大振幅で駆動することができる。したがって、低域まで再生可能な広帯域の再生が可能となるとともに、音圧を高めることができる。図4に示す構成においても、各圧電素子に適当な帯域の信号を供給する電気回路によるフィルタを用いることができる。また、電気的フィルタに代えて、機械的フィルタを設けるようにしてもよい。
【0056】
−第2の実施形態−
以下、図5を参照して、本発明による圧電型スピーカ装置の第2の実施形態について説明する。図5は第2の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す断面図である。
【0057】
図5に示すように、第2の実施形態の圧電型スピーカ装置は、支持部材31にその両端が取り付けられた第1の圧電素子32および第2の圧電素子33と、第1の圧電素子32および第2の圧電素子33が取り付けられた直線状の連結部材34と、連結部材34の一端部に取り付けられた振動板35とを備える。
【0058】
図5に示すように、第1の圧電素子32および第2の圧電素子33は互いにほぼ同一平面上に取り付けられる。第1の圧電素子32の中央部および第2の圧電素子33の中央部にはそれぞれ接合部材32aおよび接合部材33aが取り付けられ、第1の圧電素子32および第2の圧電素子33はそれぞれ接合部材32aおよび接合部材33aを介して連結部材34に取り付けられている。
【0059】
振動板35は紙あるいはプラスチック等により構成することができる。振動板35は周辺部において取り付けられているが、振動板35は柔軟に弾性変形可能なエッジ35aを介して取り付けられているため、振動板35の振動が阻害されることはない。
【0060】
次に、第2の実施形態の圧電型スピーカ装置の動作について説明する。
【0061】
第2の実施形態では、第1の圧電素子32および第2の圧電素子33の振幅方向が互いに逆になるように、第1の圧電素子32および第2の圧電素子33に音声信号が与えられる。すなわち、図5において第1の圧電素子32の中央部が上方向に移動するように第1の圧電素子32が撓むとき、第2の圧電素子33の中央部が下方向に移動するように第2の圧素子33が撓む。連結部材34の角度は第1の圧電素子32および第2の圧電素子33に基づく振幅の差分に対応して変化するため、第2の実施形態では、この角度が第1の圧電素子32および第2の圧電素子33に与えられた信号を加算したものとなる。したがって、振動板35の振幅は、ほぼ第1の圧電素子32および第2の圧電素子33に与えられた信号を加算した信号に対応することになる。
【0062】
図5に示すように、連結部材34における第1の圧電素子32および第2の圧電素子33に対する取付位置間の距離(有効距離)をL1、連結部材34における第2の圧電素子33および振動板35に対する取付位置間の距離(有効距離)をL2とするとき、L2>L1とすることが望ましい。L1に対しL2を大きな値とすることにより、第1の圧電素子32および第2の圧電素子33の振幅に対する振動板35の振幅比が大きくなる。このため、低域まで再生可能な広帯域の再生が可能となるとともに、音圧を高めることができる。
【0063】
第2の実施形態における第1の圧電素子32あるいは第2の圧電素子33に対し、電気回路によるフィルタによって所定の帯域の信号のみを与えるようにしてもよい。例えば、第1の圧電素子32に低域の信号を、第2の圧電素子33に高域の信号をそれぞれ与えてもよい。
【0064】
−第3の実施形態−
以下、図6を参照して、本発明による圧電型スピーカ装置の第3の実施形態について説明する。図6は第3の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す断面図である。
【0065】
図6に示すように、第3の実施形態の圧電型スピーカ装置は、支持部材41にその両端が取り付けられた第1の圧電素子42および第2の圧電素子43と、第1の圧電素子42および第2の圧電素子43が取り付けられた直線状の連結部材44と、連結部材44の端部に取り付けられた高音用振動板45と、連結部材44の端部に取り付けられた低音用振動板46とを備える。
【0066】
図6に示すように、第1の圧電素子42および第2の圧電素子43は互いにほぼ同一平面上に取り付けられる。第1の圧電素子42の中央部および第2の圧電素子43の中央部にはそれぞれ接合部材42aおよび接合部材43aが取り付けられ、第1の圧電素子42および第2の圧電素子43はそれぞれ接合部材42aおよび接合部材43aを介して連結部材44に取り付けられている。
【0067】
高音用振動板45および低音用振動板46は紙あるいはプラスチック等により構成することができる。高音用振動板45および低音用振動板46はそれぞれ周辺部において取り付けられているが、高音用振動板45は柔軟なエッジ45aを介して、低音用振動板46は柔軟なエッジ46aを介して、それぞれ取り付けられているため、高音用振動板45および低音用振動板46の振動が阻害されることはない。
【0068】
次に、第3の実施形態の圧電型スピーカ装置の動作について説明する。
【0069】
第3の実施形態では、第2の実施形態と同様、第1の圧電素子42および第2の圧電素子43の振幅方向が互いに逆になるように、第1の圧電素子42および第2の圧電素子43に音声信号が与えられる。連結部材44の角度は第1の圧電素子42および第2の圧電素子43に基づく振幅の差分に対応して変化するため、第3の実施形態では、この角度が第1の圧電素子42および第2の圧電素子43に与えられた信号を加算したものとなる。
【0070】
第3の実施形態では、連結部材44の振動に応じて高音用振動板45および低音用振動板46の両者から再生音が放出されるが、高音用振動板45からは主として高音が、低音用振動板46からは主として低音が、それぞれ放出される。すなわち、第1の圧電素子42および第2の圧電素子43の振幅は連結部材44を介して低音用振動板46に伝達されるが、連結部材44中を長距離にわたり伝達する間に高音の振幅は減衰する。このため、第1の圧電素子42および第2の圧電素子43に比較的接近して取り付けられた高音用振動板45からは高音が効率的に放出される。一方、第1の圧電素子42および第2の圧電素子43から比較的離れて取り付けられた低音用振動板46からは低音が効率的に放出されるが、高音は減衰してほとんど放出されない。
【0071】
第3の実施形態では、2つの圧電素子の振幅が合成されるとともに、その振幅が連結部材44によって拡大されて高音用振動板45および低音用振動板46に伝達されるため、低域まで再生可能な広帯域の再生が可能となるとともに、音圧を高めることができる。
【0072】
第3の実施形態における第1の圧電素子42あるいは第2の圧電素子43に対し、電気回路によるフィルタによって所定の帯域の信号のみを与えるようにしてもよい。例えば、第1の圧電素子42に低域の信号を、第2の圧電素子43に高域の信号をそれぞれ与えてもよい。
【0073】
−第4の実施形態−
以下、図7を参照して、本発明による圧電型スピーカ装置の第4の実施形態について説明する。図7(a)は第4の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す断面図、図7(b)は図7(a)の圧電型スピーカ装置の動作を模式的に示す断面図である。
【0074】
図7(a)に示すように、第1の実施形態の圧電型スピーカ装置は円板状の第1の圧電素子51と、第1の圧電素子51とほぼ同径の円板状の第2の圧電素子52と、第2の圧電素子52の図1(a)において上面中央部に取り付けられたコーン形状の振動板53とを備える。振動板53は紙あるいは薄い樹脂シート等により構成することができる。
【0075】
図7(a)に示すように、第1の圧電素子51および第2の圧電素子52は、それぞれの周縁部においてゴム等の弾性部材からなる接続体54を介して接合されている。また、図7(a)における第1の圧電素子51の下面中央部および振動板53の周縁部は、それぞれフレーム部材55に取り付けられる。
【0076】
次に、第4の実施形態の圧電型スピーカ装置の動作について説明する。第1の圧電素子51および第2の圧電素子52に音声信号を供給すると、図7(b)に示すように、第1の圧電素子51および第2の圧電素子52は互いに反対方向にに振動するように撓み変形する。このため、第2の圧電素子52の中央部は、第1の圧電素子51および第2の圧電素子52の両者に基づく振幅を重畳した振幅で振動する。振動板13は第2の圧電素子12の振幅によって駆動され、振動板13から効率的に再生音が放出される。
【0077】
このように、第4の実施形態の圧電型スピーカ装置では、第1の圧電素子51および第2の圧電素子52に基づく振幅を重畳した振幅にて振動板53を駆動できるため、低音まで再生が可能となるとともに、再生音圧を向上させることができる。なお、接続体54を機械的なフィルタとして機能させるようにしてもよい。
【0078】
第4の実施形態において、第1の圧電素子51に低域の信号を入力し、第2の圧電素子52に高域の信号を入力するようにしてもよい。この場合には、第1の圧電素子51の振動系の重量が大きくても問題がないため、第1の圧電素子51として充分な振幅のとれる圧電素子を使用することができる。
【0079】
【発明の効果】
本発明による圧電型スピーカ装置によれば、第2の圧電素子の振幅が、実質的に第1の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅と、第2の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅とを重畳したものとなるので、低域まで再生可能であるとともに音圧を向上させることができる。
【0080】
また、本発明による圧電型スピーカ装置によれば、第1の圧電素子および第2の圧電素子の振幅を連結部材を介して振動板に伝達するので、振動板の振幅を、実質的に第1の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅と、第2の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅とを重畳したものとすることができるので、低域まで再生可能であるとともに音圧を向上させることができる。
【0081】
さらに、本発明による圧電型スピーカ装置によれば、第1の圧電素子および第2の圧電素子の振幅を連結部材によって増幅して高音用振動板および低音用振動板に伝達することができるので、低域まで再生可能な広帯域の再生が可能となるとともに、音圧を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す図であり、(a)は第1の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す断面図、(b)は圧電素子の構成を示す断面図。
【図2】第1の実施形態の圧電型スピーカ装置を駆動する際に使用するネットワーク回路を示す回路図。
【図3】機械的なフィルタを用いて圧電素子の受け持ち帯域を制限する例を示す図。
【図4】3つ以上の圧電素子を用いた例を示す図。
【図5】第2の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す断面図。
【図6】第3の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す断面図。
【図7】第4の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す図であり、(a)は第4の実施形態の圧電型スピーカ装置を示す断面図、(b)は第4の実施形態の圧電型スピーカ装置の動作を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
11,21,32,42 第1の圧電素子
12,22,23,33,43 第2の圧電素子
13,27,35,46,53 振動板
14,24,25,54 接続体
15 フレーム部材(支持部材)
34,44 連結部材
45 高音用振動板
46 低音用振動板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric speaker device using a piezoelectric element, and more particularly to a piezoelectric speaker device that can be reproduced to a low frequency range and can improve sound pressure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, dynamic speakers and piezoelectric speakers are known as speaker devices. In a dynamic speaker, for example, a driving coil fixed to a diaphragm having a cone shape is arranged in a magnetic gap of a magnetic circuit, and an electromagnetic driving force of a coil obtained by a DC magnetic field in the magnetic gap is used as a mechanical vibration to the diaphragm. By transmitting, the diaphragm can convert this mechanical vibration into sound and emit sound.
[0003]
On the other hand, a piezoelectric speaker uses a piezoelectric effect by a piezoelectric material such as Rochelle salt or barium titanate. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-354297, a cone diaphragm is fixed to a central portion of a piezoelectric element. A speaker device is disclosed. Unlike a dynamic speaker, a piezoelectric speaker does not require a magnetic circuit, so that a lightweight speaker device can be obtained. As disclosed in the above publication, the piezoelectric speaker device has a performance particularly suitable as a tweeter (sound speaker).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, there has been a strong demand for reducing the weight of the in-vehicle audio device, and the piezoelectric speaker capable of reducing the weight of the speaker device has a characteristic capable of meeting such a request. It is thought that it is suitable for. However, the piezoelectric speaker has a property that it is difficult to ensure a large amplitude, and it is difficult to reproduce low-frequency sound and high-volume sound.
[0005]
An object of the present invention is to provide a piezoelectric speaker device that can be reproduced to a low frequency range and that can obtain a high sound pressure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The piezoelectric speaker device according to the present invention includes a first piezoelectric element (11) and a second piezoelectric element (12).And a diaphragm (13) attached to the second piezoelectric element,A piezoelectric speaker device comprising: an amplitude of the second piezoelectric element substantially based on a signal given to the first piezoelectric element; and a signal given to the second piezoelectric element The second piezoelectric element is connected to the first piezoelectric element via the connection body (14) so that the amplitude based onOppositeAttached,A bass signal is input to the first piezoelectric element, and a treble signal is input to the second piezoelectric element.It is characterized byRu.
[0007]
According to this piezoelectric speaker device, the amplitude of the second piezoelectric element is substantially based on the signal given to the first piezoelectric element and the amplitude based on the signal given to the second piezoelectric element. Therefore, it is possible to reproduce the sound up to a low frequency and improve the sound pressure.Furthermore, a high sound can be efficiently emitted from the second piezoelectric element, and a large amplitude can be obtained as the first piezoelectric element.
[0010]
The piezoelectric speaker device according to the present invention is a piezoelectric speaker device including a first piezoelectric element (11) and a second piezoelectric element (12), wherein the amplitude of the second piezoelectric element is substantially the same as that described above. The second piezoelectric element is connected to the connection body (14 so that the amplitude based on the signal applied to the first piezoelectric element and the amplitude based on the signal applied to the second piezoelectric element are superimposed. ), And is connected to the first piezoelectric element, and the connection body functions as a mechanical filter that transmits only vibration in a specific frequency band.
[0011]
The connection body (14 or the like) may function as a mechanical filter that transmits substantially only low-frequency vibrations.
[0012]
In this case, a high-frequency sound can be efficiently emitted from the second piezoelectric element, and a high-amplitude element can be used as the first piezoelectric element.
[0013]
The connection body (14 etc.) may have a cone shape which spreads toward the second piezoelectric element (12 etc.).
[0014]
The 1st piezoelectric element (51) and the 2nd piezoelectric element (52) may be joined via the connection body (54) in each peripheral part.
[0015]
The connecting body (54) may be made of an elastic member.
[0016]
The first piezoelectric element (11 etc.) may be attached to the support member (15 etc.).
[0017]
The first piezoelectric element (such as 11) may be attached to the support member (such as 15) via a mechanical cushion material.
[0018]
A heavy object may be used as the support member.
[0019]
A diaphragm (13, etc.) may be attached to the second piezoelectric element (12, etc.).
[0020]
In this case, the vibration of the second piezoelectric element is efficiently converted into acoustic energy by the diaphragm.
[0021]
An electric circuit that drives the first piezoelectric element (11 or the like) may be provided, and the electric circuit may include a filter unit that applies only a signal in a specific frequency band to the first piezoelectric element.
[0022]
In this case, the configuration of the first piezoelectric element can be appropriately selected according to the band given to the first piezoelectric element.
[0023]
The filter means of the electric circuit may provide only the low-frequency signal to the first piezoelectric element (11 etc.).
[0024]
In this case, a configuration suitable for the low range can be adopted as the configuration of the first piezoelectric element.
[0025]
An electric circuit for driving the second piezoelectric element (12 or the like) may be provided, and the electric circuit may include a filter unit that applies only a signal in a specific frequency band to the second piezoelectric element (12 or the like).
[0026]
In this case, the configuration of the second piezoelectric element can be appropriately selected according to the band given to the second piezoelectric element.
[0027]
The filter means of the electric circuit may provide only the high-frequency signal to the second piezoelectric element (12 etc.).
[0028]
In this case, a configuration suitable for exclusive use in the high range can be adopted as the configuration of the first piezoelectric element.
[0029]
The piezoelectric speaker device according to the present invention includes a first piezoelectric element (32), a second piezoelectric element (33), and a connecting member (34) to which the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are attached. ) And a diaphragm (35) attached to the connecting member, wherein the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the diaphragm are the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the second piezoelectric element. Attached to the connecting member so as to be arranged in the order of the piezoelectric element and the diaphragm,A drive voltage is applied to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element so that the amplitude directions of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are reversed to each other.Transmitting the amplitude of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to the diaphragm via the connecting member;The distance (L1) from the mounting position of the first piezoelectric element to the connecting member to the mounting position of the second piezoelectric element to the connecting member is the mounting position of the diaphragm from the mounting position of the second piezoelectric element. Greater than distance to position (L2)It is characterized by that.
[0030]
According to this piezoelectric speaker device, the amplitude of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element is transmitted to the diaphragm via the connecting member, so that the amplitude of the diaphragm is substantially transferred to the first piezoelectric element. Since the amplitude based on the given signal and the amplitude based on the signal given to the second piezoelectric element can be superimposed, it is possible to reproduce up to low frequencies and improve the sound pressure. .
In addition, since the amplitude of the first piezoelectric element and the amplitude of the second piezoelectric element are amplified and superimposed as the amplitude of the diaphragm, the diaphragm can be driven with a larger amplitude. The “effective distance” means a distance that determines an amplitude ratio at the mounting position of the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the diaphragm with respect to the movement of the connecting member.
Furthermore, since the connecting member moves at an angle obtained by adding the amplitudes of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, the amplitude of the diaphragm can be expanded, and a wide-band reproduction that can be reproduced to a lower range is possible. At the same time, the sound pressure can be increased.
[0033]
The piezoelectric speaker device according to the present invention includes a first piezoelectric element (42), a second piezoelectric element (43), and a connecting member (44) to which the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are attached. ), A treble diaphragm (45) attached to the coupling member, and a bass diaphragm (46) attached to the coupling member, the first piezoelectric element and the second piezoelectric element An element, the treble diaphragm, and the bass diaphragm are arranged on the connecting member so as to be arranged in the order of the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, the treble diaphragm, and the bass diaphragm. Attached,Applying a drive voltage to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element so that the amplitude directions of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are mutually inverted,Amplitudes of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are transmitted to the treble diaphragm and the bass diaphragm through the connecting member.
[0034]
According to this piezoelectric speaker device, the amplitude of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element can be amplified by the connecting member and transmitted to the high-frequency diaphragm and the low-frequency diaphragm, so that the reproduction is performed up to a low frequency range. A possible wide-band reproduction is possible, and the sound pressure can be increased.
[0036]
Also,Since the connecting member moves at an angle obtained by adding the amplitudes of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, the amplitude of the diaphragm can be expanded, and a wide-band reproduction that can be reproduced to a lower range is possible. , Can increase the sound pressure.
[0037]
A drive signal of a predetermined band may be supplied to either the first piezoelectric element (42) or the second piezoelectric element (43).
[0038]
In this case, the configuration of the first piezoelectric element or the second piezoelectric element can be appropriately selected according to the predetermined band.
[0039]
A low-frequency drive signal may be supplied to one of the first piezoelectric element (42) and the second piezoelectric element (43), and a high-frequency drive signal may be supplied to the other.
[0040]
In this case, the configurations of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element can be appropriately selected according to the band of the drive signal.
[0041]
In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
-First embodiment-
Hereinafter, a first embodiment of a piezoelectric speaker device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1A is a cross-sectional view showing the piezoelectric speaker device of the first embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric element, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric speaker device of the first embodiment. It is a circuit diagram which shows the network circuit used when driving.
[0043]
As shown in FIG. 1A, the piezoelectric speaker device of the first embodiment includes a disk-shaped first
[0044]
The first
[0045]
The first
[0046]
Further, the peripheral portion of the
[0047]
The first
[0048]
Next, the operation of the piezoelectric speaker device of the first embodiment will be described. When an audio signal is supplied to the first
[0049]
In the piezoelectric speaker device of the first embodiment, the amplitude of the first
[0050]
In the first embodiment, the first
[0051]
In the first embodiment, a low frequency is assigned to the first
[0052]
In addition, as shown in FIG. 3, a mechanical filter may be used to limit the band of the piezoelectric element. In FIG. 3, the first
[0053]
Further, instead of using an elastic body, the hardness and shape of the
[0054]
As shown in FIG. 4, three or more piezoelectric elements may be used. In the example of FIG. 4, the piezoelectric element 21, the
[0055]
In the configuration shown in FIG. 4, the amplitude of the central portion of the
[0056]
-Second Embodiment-
A second embodiment of the piezoelectric speaker device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the piezoelectric speaker device of the second embodiment.
[0057]
As shown in FIG. 5, the piezoelectric speaker device according to the second embodiment includes a first
[0058]
As shown in FIG. 5, the first
[0059]
The
[0060]
Next, the operation of the piezoelectric speaker device according to the second embodiment will be described.
[0061]
In the second embodiment, an audio signal is given to the first
[0062]
As shown in FIG. 5, the distance (effective distance) between the attachment positions of the connecting
[0063]
Only a signal in a predetermined band may be given to the first
[0064]
-Third embodiment-
A third embodiment of the piezoelectric speaker device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional view showing the piezoelectric speaker device of the third embodiment.
[0065]
As shown in FIG. 6, the piezoelectric speaker device according to the third embodiment includes a first
[0066]
As shown in FIG. 6, the first
[0067]
The
[0068]
Next, the operation of the piezoelectric speaker device according to the third embodiment will be described.
[0069]
In the third embodiment, similarly to the second embodiment, the first
[0070]
In the third embodiment, the reproduction sound is emitted from both the high-
[0071]
In the third embodiment, the amplitudes of the two piezoelectric elements are combined, and the amplitude is expanded by the connecting
[0072]
You may make it give only the signal of a predetermined band with respect to the 1st
[0073]
-Fourth Embodiment-
Hereinafter, a fourth embodiment of the piezoelectric speaker device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a cross-sectional view showing the piezoelectric speaker device of the fourth embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional view schematically showing the operation of the piezoelectric speaker device of FIG.
[0074]
As shown in FIG. 7A, the piezoelectric speaker device according to the first embodiment includes a disk-shaped first
[0075]
As shown in FIG. 7A, the first
[0076]
Next, the operation of the piezoelectric speaker device according to the fourth embodiment will be described. When an audio signal is supplied to the first
[0077]
As described above, in the piezoelectric speaker device according to the fourth embodiment, the
[0078]
In the fourth embodiment, a low-frequency signal may be input to the first
[0079]
【The invention's effect】
According to the piezoelectric speaker device of the present invention, the amplitude of the second piezoelectric element is substantially based on the amplitude based on the signal given to the first piezoelectric element and the signal given to the second piezoelectric element. Since the amplitude is superimposed, it is possible to reproduce up to a low frequency and to improve the sound pressure.
[0080]
In addition, according to the piezoelectric speaker device of the present invention, the amplitude of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element is transmitted to the diaphragm via the connecting member, so that the amplitude of the diaphragm is substantially equal to the first amplitude. Since the amplitude based on the signal given to the piezoelectric element and the amplitude based on the signal given to the second piezoelectric element can be superimposed, it is possible to reproduce up to low frequencies and improve sound pressure Can be made.
[0081]
Furthermore, according to the piezoelectric speaker device of the present invention, the amplitude of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element can be amplified by the connecting member and transmitted to the high-frequency diaphragm and the low-frequency diaphragm. A wide-band reproduction capable of reproducing to a low frequency is possible, and a sound pressure can be increased.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams illustrating a piezoelectric speaker device according to a first embodiment, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating the piezoelectric speaker device according to the first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a configuration of a piezoelectric element. Figure.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a network circuit used when driving the piezoelectric speaker device of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing an example in which the band of a piezoelectric element is limited using a mechanical filter.
FIG. 4 is a diagram showing an example using three or more piezoelectric elements.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a piezoelectric speaker device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a piezoelectric speaker device according to a third embodiment.
7A and 7B are diagrams illustrating a piezoelectric speaker device according to a fourth embodiment, in which FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating the piezoelectric speaker device according to the fourth embodiment, and FIG. 7B is a piezoelectric diagram according to the fourth embodiment. Sectional drawing which shows typically operation | movement of a type | mold speaker apparatus.
[Explanation of symbols]
11, 21, 32, 42 First piezoelectric element
12, 22, 23, 33, 43 Second piezoelectric element
13, 27, 35, 46, 53 Diaphragm
14, 24, 25, 54 connector
15 Frame member (support member)
34,44 connecting member
45 Diaphragm for treble
46 Diaphragm for bass
Claims (18)
前記第2の圧電素子の振幅が、実質的に前記第1の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅と、前記第2の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅とを重畳したものとなるように、前記第2の圧電素子が接続体を介して前記第1の圧電素子に対向して取り付けられ、
前記第1の圧電素子には低音の信号を、前記第2の圧電素子には高音の信号を、それぞれ入力することを特徴とする圧電型スピーカ装置。A piezoelectric speaker device comprising: a first piezoelectric element and a second piezoelectric element; and a diaphragm attached to the second piezoelectric element ,
The amplitude of the second piezoelectric element is substantially a superposition of the amplitude based on the signal applied to the first piezoelectric element and the amplitude based on the signal applied to the second piezoelectric element. as such, the second piezoelectric element is mounted opposite to the first piezoelectric element via the connector,
Wherein the bass signal in the first piezoelectric element, the treble signal to the second piezoelectric element, pressure electrostatic speaker device characterized in that respectively input.
前記第2の圧電素子の振幅が、実質的に前記第1の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅と、前記第2の圧電素子に与えられた信号に基づく振幅とを重畳したものとなるように、前記第2の圧電素子が接続体を介して前記第1の圧電素子に対向して取り付けられ、 The amplitude of the second piezoelectric element substantially overlaps the amplitude based on the signal given to the first piezoelectric element and the amplitude based on the signal given to the second piezoelectric element. The second piezoelectric element is attached to face the first piezoelectric element via a connecting body,
前記接続体は特定周波数帯域の振動のみを伝達する機械的フィルタとして機能することを特徴とする圧電型スピーカ装置。 The connection body functions as a mechanical filter that transmits only vibrations in a specific frequency band.
第2の圧電素子と、
前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子が取り付けられた連結部材と、
前記連結部材に取り付けられた振動板と、を備え、
前記第1の圧電素子、前記第2の圧電素子および前記振動板は、前記第1の圧電素子、前記第2の圧電素子および前記振動板の順に配列するように前記連結部材に取り付けられ、
前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子の振幅方向が互いに反転するように前記 第1の圧電素子および前記第2の圧電素子に駆動電圧を印加して前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子の振幅を前記連結部材を介して前記振動板に伝達し、
前記連結部材に対する前記第1の圧電素子の取付位置から前記連結部材に対する前記第2の圧電素子の取付位置までの距離は、前記第2の圧電素子の取付位置から前記振動板の取付位置までの距離よりも大きいことを特徴とする圧電型スピーカ装置。A first piezoelectric element;
A second piezoelectric element;
A connecting member to which the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are attached;
A diaphragm attached to the connecting member,
The first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the diaphragm are attached to the connecting member so as to be arranged in the order of the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the diaphragm,
A drive voltage is applied to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element so that the amplitude directions of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are reversed to each other, and the first piezoelectric element and the second piezoelectric element Transmitting the amplitude of the second piezoelectric element to the diaphragm via the connecting member;
The distance from the mounting position of the first piezoelectric element to the connecting member to the mounting position of the second piezoelectric element to the connecting member is from the mounting position of the second piezoelectric element to the mounting position of the diaphragm. A piezoelectric speaker device characterized by being larger than the distance .
第2の圧電素子と、
前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子が取り付けられた連結部材と、
前記連結部材に取り付けられた高音用振動板と、
前記連結部材に取り付けられた低音用振動板と、を備え、
前記第1の圧電素子、前記第2の圧電素子、前記高音用振動板および前記低音用振動板は、前記第1の圧電素子、前記第2の圧電素子、前記高音用振動板および前記低音用振動板の順に配列するように前記連結部材に取り付けられ、
前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子の振幅方向が互いに反転するように前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子に駆動電圧を印加して、前記連結部材を介して前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子の振幅を前記高音用振動板および前記低音用振動板に伝達することを特徴とする圧電型スピーカ装置。A first piezoelectric element;
A second piezoelectric element;
A connecting member to which the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are attached;
A treble diaphragm attached to the connecting member;
A bass diaphragm attached to the connecting member,
The first piezoelectric element, the second piezoelectric element, the treble diaphragm and the bass diaphragm are the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, the treble diaphragm and the bass diaphragm. Attached to the connecting member so as to be arranged in the order of the diaphragm,
A drive voltage is applied to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element so that the amplitude directions of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are reversed to each other. A piezoelectric speaker device, wherein amplitudes of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are transmitted to the treble diaphragm and the bass diaphragm.
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