2014年02月07日09:56
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上圖是京瓷開發的厚度僅為1mm的揚聲器。厚度是普通揚聲器的1/20∼1/30。韓國LG電子已經在平板電視中採用了這種揚聲器，其性能也得到了驗証。除了電視之外，這種揚聲器還有望應用於平板電腦、智能手機和汽車。實現薄型化的最大重點在於不使用磁鐵。那麼，替代磁鐵使空氣發生振動的物件究竟是什麼？
答案：利用壓電元件振動空氣
壓電元件是加載電壓后變形的元件。京瓷開發的超薄型揚聲器“Smart Sonic Sound”的原理是將壓電元件的變形傳遞到樹脂薄膜，通過振動空氣發出聲音（圖1）。
“過去雖然也曾經出現過使用壓電元件的揚聲器，但是由於能夠播放的音域狹窄等原因，主要用途大都是蜂鳴器”（京瓷汽車部件業務本部）。Smart Sonic Sound雖然不擅長低音，但基本可以覆蓋播放人聲、音樂需要的音域（頻率）。在表現雨聲、鼓掌等細致的聲音時，也具有良好的再現性。
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| 圖1：新開發的壓電薄膜揚聲器“Smart Sonic Sound”。京瓷推出了大型、中型、小型三種產品。大型的尺寸（寬×長×厚）為70×110×1.5mm，頻響范圍為200∼20kHz。中型為35×65×1.0mm和500∼20kHz。小型為19.6×27.5×0.7mm和800∼20kHz。重量依次為23g、7g、1g。在投入量產后，成本有望降低，因此具備價格競爭力。 |
播放音域驟增的理由在於精挑細選的壓電元件和薄膜的材質，以及裝配材質的構造和工藝。
構造和工藝如下（圖2）。首先，在外框上夾入“柔軟的薄膜”（京瓷汽車部件業務本部）。此時，薄膜要處於一定的拉伸狀態。張力的大小與薄膜的材質嚴重影響著揚聲器的性能，也就是可以播放的音域。
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| 圖2：Smart Sonic Sound（中型）的構造。壓電元件與樹脂薄膜的中央略微錯開。上面覆蓋樹脂涂層。 |
然后，在薄膜上配置壓電元件。壓電元件的材料估計是以鋯鈦酸鉛（PZT）為基礎，並按照揚聲器的需求調整了成分。壓電元件的位置與薄膜的中央略微錯開。在這種狀態下，薄膜容易與不同的頻率發生共振。
重點是共振頻率有所增加。過去使用壓電元件的揚聲器絕大多數隻有一個共振頻率（單共振）。因此，揚聲器在共振頻率下會大聲鳴響，但在其他頻率下很難發出聲音。而新開發的揚聲器發生共振的頻率有多個，能夠播放大范圍的音域，鳴響接近於原聲的聲音。
而且，薄膜整體是通過面振動的方式發聲，聲音的傳播方式也有別於傳統的揚聲器。傳統的揚聲器是利用前后運動的音圈敲擊振動板，借此產生振動，因此聲音的指向性強，在正面聽到的聲音大，一旦偏離正面，聲音就會急速減弱。而通過整個面的振動發出聲音的新型揚聲器接近於無指向性（圖3）。比方說，在觀看立體聲電視節目時，觀眾無論在任何位置，都能感受到良好的立體聲場。（作者：高田，日經技術在線！供稿）
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| 圖3：聲音基本向前方180°均勻擴散。播放的聲音幾乎沒有指向性，即使改變聆聽的位置，聽到的聲音也完全一樣。因為樹脂薄膜輕，所以響應速度快，對雨聲和鼓掌等細致的聲音具有良好的再現性。在消聲室播放10kHz的聲音，利用麥克風檢測聲壓級。 |
