2014年02月07日09:56
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上图是京瓷开发的厚度仅为1mm的扬声器。厚度是普通扬声器的1/20～1/30。韩国LG电子已经在平板电视中采用了这种扬声器，其性能也得到了验证。除了电视之外，这种扬声器还有望应用于平板电脑、智能手机和汽车。实现薄型化的最大重点在于不使用磁铁。那么，替代磁铁使空气发生振动的物件究竟是什么？
答案：利用压电元件振动空气
压电元件是加载电压后变形的元件。京瓷开发的超薄型扬声器“Smart Sonic Sound”的原理是将压电元件的变形传递到树脂薄膜，通过振动空气发出声音（图1）。
“过去虽然也曾经出现过使用压电元件的扬声器，但是由于能够播放的音域狭窄等原因，主要用途大都是蜂鸣器”（京瓷汽车部件业务本部）。Smart Sonic Sound虽然不擅长低音，但基本可以覆盖播放人声、音乐需要的音域（频率）。在表现雨声、鼓掌等细致的声音时，也具有良好的再现性。
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| 图1：新开发的压电薄膜扬声器“Smart Sonic Sound”。京瓷推出了大型、中型、小型三种产品。大型的尺寸（宽×长×厚）为70×110×1.5mm，频响范围为200～20kHz。中型为35×65×1.0mm和500～20kHz。小型为19.6×27.5×0.7mm和800～20kHz。重量依次为23g、7g、1g。在投入量产后，成本有望降低，因此具备价格竞争力。 |
播放音域骤增的理由在于精挑细选的压电元件和薄膜的材质，以及装配材质的构造和工艺。
构造和工艺如下（图2）。首先，在外框上夹入“柔软的薄膜”（京瓷汽车部件业务本部）。此时，薄膜要处于一定的拉伸状态。张力的大小与薄膜的材质严重影响着扬声器的性能，也就是可以播放的音域。
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| 图2：Smart Sonic Sound（中型）的构造。压电元件与树脂薄膜的中央略微错开。上面覆盖树脂涂层。 |
然后，在薄膜上配置压电元件。压电元件的材料估计是以锆钛酸铅（PZT）为基础，并按照扬声器的需求调整了成分。压电元件的位置与薄膜的中央略微错开。在这种状态下，薄膜容易与不同的频率发生共振。
重点是共振频率有所增加。过去使用压电元件的扬声器绝大多数只有一个共振频率（单共振）。因此，扬声器在共振频率下会大声鸣响，但在其他频率下很难发出声音。而新开发的扬声器发生共振的频率有多个，能够播放大范围的音域，鸣响接近于原声的声音。
而且，薄膜整体是通过面振动的方式发声，声音的传播方式也有别于传统的扬声器。传统的扬声器是利用前后运动的音圈敲击振动板，借此产生振动，因此声音的指向性强，在正面听到的声音大，一旦偏离正面，声音就会急速减弱。而通过整个面的振动发出声音的新型扬声器接近于无指向性（图3）。比方说，在观看立体声电视节目时，观众无论在任何位置，都能感受到良好的立体声场。（作者：高田，日经技术在线！供稿）
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| 图3：声音基本向前方180°均匀扩散。播放的声音几乎没有指向性，即使改变聆听的位置，听到的声音也完全一样。因为树脂薄膜轻，所以响应速度快，对雨声和鼓掌等细致的声音具有良好的再现性。在消声室播放10kHz的声音，利用麦克风检测声压级。 |
