JP2009159551A - Device for sound output - Google Patents
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Description
本発明は、机などを振動体として利用する音出力用の装置に関するものである。 The present invention relates to a sound output device using a desk or the like as a vibrating body.
特許文献1には、スピーカコアおよびそれを用いたスピーカユニットにおいて、振動素子の一端側に、受信回路、電池、およびケースの質量を利用したカウンタマスを設け、駆動コイルにより振動素子が伸縮駆動されることで発生する振動を、他端側の振動板に効率良く伝達するようにしたことが記載されている。スピーカユニットに用いる振動素子の典型的なものは、応答性の速い超磁歪材料を用いたスピーカコアである。このタイプのスピーカコアは、超磁歪材料からなる細長い棒状の振動素子の先端部を振動板に接続し、磁界発生コイルで発生させた振動素子軸方向の磁界によりこの振動素子を軸方向に伸縮駆動させることで振動板を振動させる。
In
特許文献1には、さらに、カウンタマスは、振動素子の一端側に設けられた伝達ロッドとは反対側に位置しており、ハウジングに固定することが記載されている。特許文献1には、さらに、カウンタマスは、振動素子が伸縮駆動された時に、その伸縮による変位が伝達ロッド側にのみ生じるようにするためのもので、振動素子が伸縮駆動されて振動が生じてもこれによってカウンタマスがほとんど振動しない質量、例えば、少なくとも振動素子の100〜200倍程度の質量を有しているのが好ましく、他の言い方をすれば、カウンタマスは、振動素子が伸縮する時に発生する力に対し、数百倍の慣性力を発揮できるだけの質量を有しているのが好ましいことが記載されている。また、発揮する慣性力を振動素子(の振動)に対して有効に寄与させるため、カウンタマスは、振動素子の径方向に張り出す寸法をなるべく小さくして、振動素子の中心軸線上に集中して設けるのが好ましいことが記載されている。
特許文献2には、水平面上に載置使用する場合に音響特性の良い超磁歪スピーカを提供することが記載されている。この超磁歪スピーカは、有底有蓋筒状で磁気経路を構成するヨークと、ヨークの蓋部に一端が固定され、他端が自由端に構成され、ヨークの筒状方向に配置され、磁界の変動に応じた変位を発生させる超磁歪素子と、ヨーク内で超磁歪素子周囲に配置され外部から供給される信号に応じた磁界を発生させるコイルと、一端が超磁歪素子の自由端に接すると共に、ヨークの底部の中心穴を貫通した他端が、超磁歪素子の変位を外部物体に伝達するように配置され、中間部に鍔部を有する振動ロッドと、振動ロッドに設けられた鍔部とヨークの底部とに挟まれて配置されるゴム弾性体と、該超磁歪スピーカが自立するように振動ロッドの他端が外部物体上に載置された状態で、ヨークを介して超磁歪素子に荷重をかけ、該質量によって超磁歪素子の変位が外部物体に有効に伝達させるボディ部とを有する。 Patent Document 2 describes providing a giant magnetostrictive speaker having good acoustic characteristics when mounted on a horizontal plane. This super magnetostrictive speaker has a bottomed and covered cylinder that constitutes a magnetic path, one end fixed to the lid of the yoke, the other end configured as a free end, and arranged in the cylindrical direction of the yoke. A giant magnetostrictive element that generates a displacement according to fluctuations, a coil that is arranged around the giant magnetostrictive element in the yoke and that generates a magnetic field according to a signal supplied from the outside, and one end is in contact with the free end of the giant magnetostrictive element The other end of the yoke passing through the central hole at the bottom is disposed so as to transmit the displacement of the giant magnetostrictive element to an external object, and a vibrating rod having a flange in the middle, and a flange provided on the vibrating rod, A rubber elastic body sandwiched between the bottom of the yoke and a super magnetostrictive element via the yoke with the other end of the vibrating rod placed on an external object so that the super magnetostrictive speaker is self-supporting. A magnetostrictive element is applied by applying a load to the mass. Displacement and a body portion to effectively transmitted to the external object.
特許文献2には、特許文献1のスピーカコア内において、ハウジング端部のプラグと、伝達ロッドのフランジ部との間に配置されるコイルスプリング等の弾性部材からなるプリロード部材を、ゴム弾性体(低弾性ゴムまたはブチルゴム)とすることにより磁界変化に応じた忠実な振動が得られることが記載されている。
磁界発生コイルで発生させた軸方向の磁界により、磁歪(超磁歪)素子を軸方向に伸縮駆動させることで振動板を振動させるアクチュエータにおいて、その伸縮による変位をロッド側に効率良く伝達させるには、軸方向にカウンタマスを設けることが重要である。しかしながら、そのようなアレンジのデバイスでは、重心が高くなりすぎて不安定になり、机の上などに自立させることが難しい。さらに、カウンタマスは重い方が良いとしても、数kgといった重量になると簡単に持ち歩くことはできず、机の上において簡単に使えるようなデバイスを実現できない。現状、卓上に設置できる超磁歪素子を用いた振動スピーカの試作機は、2kg程度と重い。そのような重量を金属などによる錘を設けて実現するとコストアップの要因にもなる。 In an actuator that vibrates a diaphragm by driving a magnetostrictive (super-magnetostrictive) element to expand and contract in the axial direction by an axial magnetic field generated by a magnetic field generating coil, to efficiently transmit displacement due to the expansion and contraction to the rod side It is important to provide a counter mass in the axial direction. However, in such an arrangement device, the center of gravity becomes too high and becomes unstable, and it is difficult to stand on a desk or the like. Furthermore, even if the counter mass is heavier, it cannot be easily carried when it reaches a weight of several kilograms, and a device that can be easily used on a desk cannot be realized. Currently, a prototype of a vibration speaker using a giant magnetostrictive element that can be installed on a desktop is as heavy as about 2 kg. If such a weight is realized by providing a weight made of metal or the like, it also causes a cost increase.
磁歪アクチュエータなどの音源となる振動アクチュエータを備え、机などを振動体として利用できる出力装置において、軽量で、使い勝手が良く、低コストで提供できるものが要望されている。すなわち、比較的軽量で、持ち運びが容易であり、安定して簡単に机の上に設置でき、さらに、音質も良好な出力装置が要望されている。 There is a demand for an output device that is provided with a vibration actuator that serves as a sound source such as a magnetostrictive actuator and that can be used as a vibrating body, and that can be provided at a low weight, is easy to use, and is low in cost. That is, there is a demand for an output device that is relatively lightweight, easy to carry, can be stably and easily installed on a desk, and has good sound quality.
本発明の一態様は、上下に長いハウジングから第1の軸に沿ってロッドが下方に延び、ロッドの先に繋がった振動伝達板を上下に変位させるアクチュエータと、アクチュエータの外部を覆う外装ユニットとを有し、振動伝達板を振動体の上にセットし、アクチュエータの出力を伝達することにより音出力を得ることが可能な出力装置である。外装ユニットは、ハウジングの回りに、第1の軸を中心に対称に配置された複数のカウンターウェイトセクションと、振動伝達板が振動体の上にセットされたときに、複数のカウンターウェイトセクションに加わる重量を、第1の軸に沿って、ハウジングの上から印加する弾性部材と、外部からアクチュエータを駆動するための制御信号を受信するコントローラとを含む。 One aspect of the present invention is an actuator in which a rod extends downward from a vertically long housing along a first axis, and a vibration transmission plate connected to the tip of the rod is vertically displaced; an exterior unit that covers the outside of the actuator; The output device can obtain sound output by setting the vibration transmission plate on the vibrating body and transmitting the output of the actuator. The exterior unit is added to the plurality of counterweight sections around the housing when the plurality of counterweight sections arranged symmetrically about the first axis and the vibration transmission plate are set on the vibrating body. An elastic member that applies weight from the top of the housing along a first axis and a controller that receives a control signal for driving the actuator from the outside are included.
このような外装ユニットを備えた出力装置は、カウンターウェイトセクションが、アクチュエータのハウジングの回りに配置されているので、重心を低くできる。したがって、机などの振動体の上に自立させ易い。また、カウンターウェイトセクションを、ハウジングの第1の軸を中心に対称に配置することにより、第1の軸に沿ったハウジングの上に配置された弾性部材を中心として、カウンターウェイトを含む外装ユニットの重量分布がバランスし易い。このため、振動伝達板が振動体の上にセットされたときに、複数のカウンターウェイトセクションに加わる重量を含めた外装ユニットの重量を、弾性部材を介して第1の軸に沿ってハウジングの上部に加えることができる。したがって、複数のカウンターウェイトセクションに加わる重量を、振動伝達板を上下に変位させるアクチュエータのカウンターマスとして効率良く利用できる。 In the output device including such an exterior unit, since the counterweight section is disposed around the housing of the actuator, the center of gravity can be lowered. Therefore, it is easy to stand on a vibrating body such as a desk. In addition, by arranging the counterweight section symmetrically about the first axis of the housing, the exterior unit including the counterweight is centered on the elastic member arranged on the housing along the first axis. The weight distribution is easy to balance. For this reason, when the vibration transmission plate is set on the vibrating body, the weight of the exterior unit including the weight applied to the plurality of counterweight sections is set along the first axis via the elastic member. Can be added to. Therefore, the weight applied to the plurality of counterweight sections can be efficiently used as an actuator countermass that displaces the vibration transmission plate up and down.
さらに、第1の軸を中心として、ハウジングの周囲にバランスするように配置された重量を、ハウジングの上部に弾性部材を介して伝達することにより、アクチュエータの上方への動きを、質量の慣性力および重力加速度(重量)で抑えるだけではなく、弾性部材によりアクチュエータの上方への動きに対する抵抗力を得ることができ、および/または、弾性部材によりアクチュエータの上方への動きを減衰させることができる。これらにより、アクチュエータの上方への動きをより効果的に抑えることができる。したがって、カウンターウェイトセクションに加わる重量がより小さくても、振動伝達板を介して振動板へ振動を効率良く伝達でき、音質が良好で、音量も大きな音を出力できる。このため、比較的軽量で、持ち運びが容易であり、安定して簡単に机の上に設置でき、さらに、音質も良好な出力装置を提供できる。 Further, by transmitting the weight, which is arranged to balance around the housing around the first axis, to the upper portion of the housing via the elastic member, the upward movement of the actuator is caused to be the inertial force of the mass. In addition to being suppressed by the gravitational acceleration (weight), the elastic member can provide resistance to the upward movement of the actuator, and / or the elastic member can attenuate the upward movement of the actuator. As a result, the upward movement of the actuator can be more effectively suppressed. Therefore, even if the weight applied to the counterweight section is smaller, vibration can be efficiently transmitted to the diaphragm via the vibration transmission plate, sound with good sound quality and high volume can be output. For this reason, it is relatively light-weight, easy to carry, can be stably and easily installed on a desk, and can provide an output device with good sound quality.
外装ユニットは、さらに、振動伝達板が振動体から離れると、アクチュエータのハウジングとの機械的接続によりアクチュエータを外装ユニットにより支持し、振動伝達板が振動体の上にセットされると、アクチュエータとの機械的接続を解除する、接続機構を含むことが望ましい。出力装置が振動体の上にセットされたときに、外装ユニットとアクチュエータとの接点は、ハウジングの上方に配置された弾性部材に限定されるので、より効果的に外装ユニットにおいて利用できる重量をアクチュエータの上部に加えることができる。 The exterior unit further supports the actuator by the exterior unit by mechanical connection with the actuator housing when the vibration transmission plate is separated from the vibration body, and when the vibration transmission plate is set on the vibration body, It is desirable to include a connection mechanism that releases the mechanical connection. When the output device is set on the vibrating body, the contact between the exterior unit and the actuator is limited to the elastic member disposed above the housing, so that the weight that can be used more effectively in the exterior unit is more effective. Can be added to the top of the.
複数のカウンターウェイトセクションは、アクチュエータを駆動するための少なくとも1つの電池ケースまたは電池を含むことが望ましい。カウンターウェイトセクションの典型的なものは、金属などからなる錘である。カウンターウェイトセクションは、乾電池を着脱できる電池ケースまたは電池(充電可能な電池)であっても良く、電池を錘として利用できるとともに、モバイルタイプの出力装置を提供できる。 The plurality of counterweight sections preferably include at least one battery case or battery for driving the actuator. A typical counterweight section is a weight made of metal or the like. The counterweight section may be a battery case or a battery (a rechargeable battery) to which a dry battery can be attached and detached. The battery can be used as a weight and can provide a mobile type output device.
コントローラは、外装ユニットのアクチュエータのハウジングの上部に配置されていることが望ましい。コントローラを上部に配置することにより操作性を向上できる。また、コントローラを外装ユニットの周囲に配置するより、上部に配置することにより、アクチュエータを中心とした外装ユニットの重量のバランスが取りやすい。 It is desirable that the controller is disposed on the upper part of the housing of the actuator of the exterior unit. The operability can be improved by arranging the controller in the upper part. In addition, it is easier to balance the weight of the exterior unit centering on the actuator by arranging the controller in the upper part than arranging the controller around the exterior unit.
弾性部材は、ダンパー機能を備えていることが望ましい。アクチュエータの上部の動きをより積極的に減衰させることができる。典型的な弾性部材は、ゴムシートまたはゴムブロックである。 It is desirable that the elastic member has a damper function. The movement of the upper part of the actuator can be more actively damped. A typical elastic member is a rubber sheet or a rubber block.
アクチュエータの典型的なものは、超磁歪素子と、その周囲に磁界を発生させるコイルとを含み、磁界により超磁歪素子が第1の軸に沿って伸縮し、その変位がロッドを介して出力される磁歪(超磁歪)アクチュエータである。 A typical actuator includes a giant magnetostrictive element and a coil that generates a magnetic field around the actuator. The giant magnetostrictive element expands and contracts along the first axis by the magnetic field, and the displacement is output via a rod. This is a magnetostrictive (super magnetostrictive) actuator.
図1に、持ち歩きが可能な程度の小型軽量で、机などの振動体に乗せるだけで音を出力することが可能な卓上型のデバイス(出力デバイス、出力装置、卓上スピーカ)の概要を示している。図2に、出力装置1を側面から見た様子を示している。また、図3に出力装置1の内部の概略構成を、断面を用いて示している。この出力装置1は、外周が円形と正八角形との中間の外観をなすようにデザインされた縦長で筒状のケース(匡体)11に覆われた外装ユニット10を備えている。出力装置1の下側には、アクリル製の振動伝達板29が下方に突き出ており、振動伝達板29を介して出力装置1を机5に乗せると、机5の天板5aを振動体として用い、音を出力することができる。
Fig. 1 shows the outline of a desktop device (output device, output device, desktop speaker) that is small and light enough to be carried and can output sound simply by placing it on a vibrating body such as a desk. Yes. FIG. 2 shows the
この出力装置1の典型的なサイズは、ケース11の高さ(長さ)が約80mm、幅が約50mmであり、振動伝達板29を入れても、全体の高さが90mm程度と、非常にコンパクトである。後述するように、出力装置1には、4本の単三タイプの電池(重量約35g/本)を収納することができ、これらの電池および後述のアクチュエータ20を含めた重量が300g程度である。軽量化された出力装置においては、4本の単四タイプの電池(重量約15g/本)を収納し、アクチュエータ20(重量約75g)を含めた全重量が200g程度と非常に軽い。
The typical size of the
本発明の実施形態に係る出力装置1は、従来、この種の卓上設置型のスピーカが2kg前後であったのに対し、非常に軽量化されている。この出力装置1は、だれでもが、片手で簡単に掴めるサイズと重量に纏められており、コーンなどの音を発生する振動板は含まないが、床、棚、ボックス、天井、机5などに搭載するだけで、それらを振動体として音を出力できる。
The
この出力装置1は、上下に長いハウジング22から第1の軸21に沿ってロッド23が下方に延び、ロッド23の先に繋がった振動伝達板29を上下に変位させるアクチュエータ20と、アクチュエータ20の外部を覆う外装ユニット10とを有する。典型的なアクチュエータ20は、第1の軸21に沿って配置された超磁歪素子24と、その周囲に配置された磁界発生用のコイル25とを含む超磁歪アクチュエータであり、例えば、TDK株式会社製のGMM(Giant magnetostrictive Material)エキサイタを採用することができる。超磁歪アクチュエータ20は、入力端子28から入力される駆動信号によりコイル25で磁界が生成され、それにより超磁歪素子24が伸縮する。ロッド(アクチュエータロッド)23は、プレストレススプリング26によりハウジング22に対し素子24に押し付けられており(プリロードされており)、素子24の変位がロッド23を介して出力される。ハウジング22は、ヨークとも称される。
The
外装ユニット10はABS製のケース11により囲われたユニットであり、第1の軸(中心軸)21を中心とするほぼ円筒状の形状のユニットである。外装ユニット10は、中心にアクチュエータ20を収納するセクション(アクチュエータ収納セクション)12と、その周囲に配置された電池を収納するセクション(電池収納セクション)13と、アクチュエータ収納セクション12の上方に配置されたコントロールユニット40を収納するセクション14とを備えている。
The
コントロールユニット40は、無線によりデータを送受信するための無線送受信ユニット41と、音出力に関する各種制御を行うコントローラ43とを含む。典型的な無線送受信ユニット41は、ブルーツース(Bluetooth)通信モジュールや800MHz帯無線モジュールである。通信用のアンテナを内蔵していても良く、外部アンテナを接続できるようにしておいても良い。コントローラ43が提供する機能は、ボリューム調整、ミュート、複数チャンネルで提供される音データの選択機能などである。これらの機能は、ケース11の上面に設けられたコントロールパネル45から操作できる。コントロールユニット40は、マイクと、エコーキャンセルなどの集音に伴うサービスを提供する集音モジュールを含んでいても良い。コントロールユニット40は、MP3プレーヤーなどの音源を提供するモジュールを含んでいても良い。コントロールユニット40は、さらに、無線LAN、有線LANなどの他のインターフェイスを含んでいても良い。
The
図4に、外装ユニット10の電池収納セクション13を含む部分を水平方向に切った断面を示している。電池収納セクション13には、軸21を中心にした対称な、正方形の各頂点の位置に4つの電池31を収納できるようになっている。電池収納セクション13は、図5に示すように、ケース11の下半部を外すことにより露出した状態となり、4つの電池31を着脱できる。電池31の着脱構造はこれに限定されない。これらの電池31は充電タイプのものであっても良く、コントロールパネル45に電源アダプターとのインターフェイスを用意することも可能である。
In FIG. 4, the cross section which cut the part containing the
図6に、外装ユニット10のアクチュエータ収納セクション12にアクチュエータ20が収納される状態を示している。アクチュエータ20は、ハウジング22の上の厚さ約1mmのシリコンゴムシート(シリコンダンパー)35がセットされた状態で、アクチュエータ収納セクション12に収納される。そして、アクチュエータ20から下方に突き出たロッド23の下端にアクリル製の振動伝達板29がセットされる。振動伝達板29は、直径が約30mmで円盤状の接地部29aと、接地部29aの上に設けられたロッド収納部29bとを備えている。シリコンダンパー35は直径が約20−25mm程度の円盤状で、アクチュエータ20のハウジング22の上部22aから上方に突き出た入力端子28を通すためのスリット36が設けられている。
FIG. 6 shows a state where the
アクチュエータ20が、外装ユニット10のアクチュエータ収納セクション12に収納されると、入力端子28は、シリコンダンパー35を通して、コントロールユニット収納セクション14の下側に配置されたインターフェイス部(端子台)15に入り、アクチュエータ20がコントロールユニット収納セクション14に収納されたコントローラと電気的に繋がる。また、振動伝達板29が机5の上にセットされる(搭載される)と、アクチュエータ20のハウジング22の上端22aは、シリコンダンパー35を介してアクチュエータ収納セクション12の天井部分12aに当たる(接する)。
When the
外装ユニット10のケース11の形状および各セクション13および14の内部の配置は、軸21を中心として対称な荷重分布になるようにアレンジされている。また、アクチュエータ20も軸(第1の軸)21を中心として対称な荷重分布になるように構成されている。したがって、出力装置1は、中心軸21から下側に、アクチュエータ20から突き出た振動伝達板29を机5の上にセットすると自立する。さらに、電池収納セクション13がアクチュエータ収納セクション12の周囲に設けられており、電池収納セクション13にセットされた電池31の重量が外装ユニット10の主要な重量あるいはバランスを維持するために影響の大きな重量となるので、出力装置1の全体のアクチュエータ20自身の重心に近い低い位置になる。したがって、出力装置1は、振動伝達板29を机5の上にセットすることにより安定して自立する。
The shape of the
外装ユニット10のアクチュエータ収納部12は、アクチュエータ20のハウジング22の外径よりも若干大きな内径を備えており、ケース11のアクチュエータ収納部12の側壁部分12bと、アクチュエータ20との間には若干の隙間39が開くようになっている。また、アクチュエータ収納部12の長さ(高さ)は、アクチュエータ20のハウジング22にシリコンダンパー35を加えた長さ(高さ)よりも若干長く設定されている。すなわち、ケース11のアクチュエータ収納部12の下端部分12cは、ロッド23が通過する空間は十分に確保されるように内側へ張り出しており、アクチュエータ20のハウジング22の下側22bを支えられるようになっている。この下端の張り出し部分12cの内側と、天井部分12aとの間の長さは、アクチュエータ20のハウジング22の長さにシリコンダンパー35の厚みを加えた長さより若干長く設定されている。このため、振動伝達板29を下にして出力装置1を自立させると、アクチュエータ20のハウジング22の上端22aは、シリコンダンパー35を介して天井部分12aに当たり、ハウジング22の下端22bと張り出し部分12cとの間には隙間39が開く。
The
したがって、振動伝達板29を下にして出力装置1を自立させると、アクチュエータ20は、入力端子28の接続を除き、ハウジング22の上部(上端)22aだけが外装ユニット10に接続される。このため、ハウジング22の上部に、シリコンダンパー35を介して外装ユニット10のほぼ全重量が加わる。外装ユニット10の全重量の内、電池収納セクション13に、中心軸21を中心に対称に配置された電池31の重量が占める割合は大きい。したがって、まず、ハウジング22の回りに、第1の軸21を中心に対称に配置された電池31の重量(質量)が、シリコンダンパー35を介し、アクチュエータ20に対するカウンターウェイトとして、第1の軸21に沿って、ハウジング22の上部22aから作用する(印加される)。さらに、中心軸21を中心に主要な質量(重量)が対称的に配置されるので、外装ユニット10の電池31を除く他の重量(質量)も中心軸21の回りにバランスし、電池31の重量と共に、シリコンダンパー35を介し、アクチュエータ20に対するカウンターウェイトとして、第1の軸21に沿って、ハウジング22の上部22aから作用する。
Therefore, when the
一方、出力装置1を、ケース11の外側を持つなどして、振動伝達板29を机5から離すように持ち上げると、アクチュエータ20のハウジング22の上側22aは天井部分12aから離れ、ハウジング22の下側22bが張り出し部分12cに当たり、アクチュエータ20を支持する。したがって、この出力装置1においては、ケース11のアクチュエータ収納セクション12の下側の張り出し部分12cが、外装ユニット10とアクチュエータ20との機械的な接続機構となっている。すなわち、振動伝達板29が机5などの振動体から離れると、アクチュエータ20のハウジング22とは、張り出し部分12cにより機械的に接続されアクチュエータ20を外装ユニット10により支持できる。一方、振動伝達板29が机5の上にセットされると、アクチュエータ20と張り出し部分12cとの間には隙間39が開き、アクチュエータ20と張り出し部分12cとの間の機械的接続は解除される。
On the other hand, when the
このため、出力装置1を持ち運ぶ際は、外装ユニット10によりアクチュエータ20を支持でき、音を出すために机5の上に出力装置1をセットすると、外装ユニット10の質量をアクチュエータ20のカウンターマスとして利用できる。さらに、この使用形態では、アクチュエータ20は上下方向に振動するので、重力加速度による外装ユニット10の重量をアクチュエータ20のカウンターウェイトとしても利用できる。このため、アクチュエータ20の変位(超磁歪素子24の伸縮)を、ロッド23を介して振動伝達板29に効率良く伝達できる。したがって、出力装置1から、音響を発生するための振動を効率良く机5に伝達でき、机5(机5の天板5a)を介して、音量が大きく、音質の良い音を出力できる。
For this reason, when carrying the
さらに、外装ユニット10は、中心軸21の回りにシンメトリに配置される複数の電池31の重量を、天井部分12aを介してアクチュエータ20のハウジング22の上端22aに作用させる。電池31の重量が天井部分12aの両側にある、両持梁(天秤)のような構成は、出力装置1の重心を低くするために効果的であるとともに、天井部分12aがスプリング(板ばね、リーフスプリング、フラットスプリング)的に作用し、天井部分12aに加わる振動により電池31が振動するのを抑制あるいは振動を減衰させるのに効果的である。したがって、アクチュエータ20が出力する振動に外装ユニット10が共振(共鳴)するような事態を抑制でき、アクチュエータ20の上方への動きをさらに抑制できる。
Further, the
さらに、外装ユニット10の重量は、シリコンゴムシート35を介してアクチュエータ20に印加される。シリコンゴムシート(シリコンダンパー)35は弾性部材であり、さらに、振動を減衰させる機能(ダンパー機能、ダンピング作用)も含んでいる。シリコンダンパー35の弾性力は、アクチュエータ20の上方への動きに対する抵抗力となる。また、シリコンダンパー35により、アクチュエータの上方への動きを減衰させることができる。したがって、アクチュエータ20の上方への動きを効果的に抑え込むことができる。アクチュエータ20に含まれる振動素子自体の重量は明確ではないが、発明者らの試作によれば、振動素子24の数百倍の質量(重量)をカウンターマス(カウンターウェイト)として用意しなくても、数十倍、あるいはそれ以下の質量(重量)をカウンターマス(カウンターウェイト)として用意するだけで、振動素子24の伸縮による変位をアクチュエータ20の下側のロッド23から効率良く出力できていると想定される。このため、出力装置1の総重量を数100グラム程度に抑えることが可能となる。シリコンゴムシート35の代わりに、低弾性ゴムシート、ブチルゴムシートなどを用いることができる。また、シリコンゴムシート35の厚みは1mmに限定されないが、アクチュエータ20から出力される変位量は周波数等で変動するが最大で数μm程度なので1mm程度のシートにより十分な効果が得られる。シリコンゴムシートの代わりにゴムブロックのようなものであっても良い。
Further, the weight of the
このように、出力装置1は、電池31により動作できるムーバブルで、ワイヤレスのスピーカ装置であり、さらに、電池31を含めた状態で数100グラム程度と軽量なので持ち運びも容易である。そして、机、棚、床、天井などの出力装置1を搭載できるものであれば、ほとんどの物を振動体として音を出力させることができ、軽量でも十分な音量および優れた音質の音を出力できる。このため、出力装置1は多種多様な目的および場面で利用できる。例えば、この出力装置1を使えば、机毎に異なる音楽や音声を出力できる。このため、カフェ、レストランなどにおいて、テーブル毎に出力装置1を設置してユーザの好む音楽をBGMとして出力できる。また、会議場、イベントホール、セミナー会場などにおいて、出力装置1によりテーブル毎に音声を出力できるので、大音量で耳障りなスピーカは不要となる。イベント会場や展示場において各ブースの天井に出力装置1を設置して、各ブースの案内を流すことも可能である。出力装置1を家庭においてテレビのリモート音声出力として利用することも可能である。また、マイク機能を搭載した出力装置1をテレビ会議の音声端末として利用したり、ハンズフリーのコミュニケーション端末として利用することも可能である。これらの利用方法は、出力装置1の利用方法の一例に過ぎない。
Thus, the
図7に、出力装置の異なる例を示している。この出力装置1も、超磁歪アクチュエータ20と、その外部を覆う外装ユニット10とを備えている。外装ユニット10は、ケース11を備えており、ケース11は、アクチュエータ収納セクション12と、電池収納セクション13と、コントロールユニット収納セクション14とを備えている。アクチュエータ20のハウジング22の上端22aの第1の軸21の延長線上に半球状の突起27が設けられている。アクチュエータ20から下方に突き出た振動伝達板29を机5の上にセットすると、アクチュエータ20は突起27と、その上に配置されたシリコンゴム製のダンパー35とを介してアクチュエータ収納セクション12の天井部分12aに当たる。したがって、外装ユニット10のほとんど全重量が、半球状の突起27の上端であって、第1の軸21の線上に集中して作用する(加わる)。
FIG. 7 shows a different example of the output device. The
このようなアレンジは、電池収納セクション13に収納された電池31の加重が第1の軸21に沿って集中して伝達されるので軸21に沿って上下に伸縮する磁歪素子の上方への変位を抑え、磁歪素子の出力を下方に、さらに効率良く伝達できる。また、このようなアレンジは、特に、天井部分12aによる加重の伝達を考えると、天井部分12aを梁として、梁の両側に錘が配置され、さらに梁の中央がアクチュエータ20の上の半球状の突起27により支持されるので両持の梁あるいは天秤状にさらに近いアレンジになる。したがって、天井部分12aが板ばねのように機能することをいっそう期待できる。ケース11はABSなどの剛性の高い樹脂またはアルミニウムなどの軽量で剛性の高い金属により形成されるが、シリコンダンパー35の抵抗および減衰機能に加え、このような構造のケース11を採用することにより、外装ユニット10の共振を抑制できる。このため、アクチュエータ20の出力(振動力、振動エネルギー)を下方の机5などの振動体に伝達でき、効率良く音を出力できる。
In such an arrangement, since the weight of the
また、半球状に突き出た突起27が、シリコンゴム製のブロックあるいはシート35と接触し、シリコンゴムシート35の側は突起27の形状に馴染んで(形状に沿って)変形する。このため、外装ユニット10の重量バランス(質量バランス)が第1の軸(中心軸)21に対して完全に対称ではなく、微小な片寄り(偏り)があっても、中心軸21に対し上方から、中心軸21に沿った鉛直方向に外装ユニット10の重量が作用する状態でアクチュエータ20により外装ユニット10を支持させる状態を安定して実現することができる。すなわち、出力装置1を机5の上にセットすることにより、アクチュエータ20の重心20gを通る中心軸21の軸上に、外装ユニット10の重心10gが並ぶように、外装ユニット10の状態を自動的に設定できる。したがって、アクチュエータ20の中心軸21に沿って上下に伸縮する素子24の変位に対して、外装ユニット10の重量を集中させてカウンターウェイトとして作用させることができる。このため、比較的軽量で、持ち運びが容易であり、安定して簡単に机の上に設置でき、さらに、音質も良好な出力装置1を提供できる。
Further, the
また、図7に示した出力装置1では、アクチュエータ20のハウジング22の上部22aに専用パーツにより固定され、ハウジング22から上方に突き出たアーム37が設けられている。このアーム37はアクチュエータ収納セクション12の天井部分12aを貫通しており、アーム37の貫通した先37aが広がり、アーム37は天井部分12aに対して上下に動くが、アクチュエータ20が下に下がってもアーム37は天井部分12aから外れず、天井部分12aによりアクチュエータ20を支持できるようになっている。したがって、この出力装置1では、アーム37が接続機構として機能し、振動伝達板29が机5などの振動体から離れると、アーム37の上端37aが天井部分12aに係合してアクチュエータ20のハウジング22との機械的接続を実現しアクチュエータ20を外装ユニット10により支持する。振動伝達板29が振動体の上にセットされると、アーム37の上端37aが天井部分12aから外れ、アクチュエータ20と外装ユニット10との機械的接続を解除することができる。なお、図3に示した出力装置と共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。
Further, in the
なお、これらの出力装置1においては、カウンターウェイト(カウンターマス)として電池31を利用しているが、金属などによる錘を配置しても良い。電池31をカウンターウェイトとして利用することにより、ケーブルレスなスピーカを実現でき、不要な重量の増加を抑制できるので、電池31をカウンターウェイトとして使用することがもっとも好ましい形態の1つである。また、電池収納セクション13における複数の電池31の配置は、上記のように中心軸21を中心とした正方形の各頂点に配置することに限られない。2つの乾電池31を中心軸21に対して対称な位置に配置しても良い。3つの乾電池31を、中心軸21を中心とした正三角形の各頂点に配置しても良い。4つの乾電池31を、中心軸21を中心とした長方形の各頂点に配置しても良い。さらに、複数の乾電池31を、中心軸21を中心とした正多角形の各頂点に配置しても良い。
In these
また、アクチュエータは、超磁歪タイプのアクチュエータの他に、信号により素子の伸縮を制御することができるものとして、電圧により素子が伸縮するピエゾタイプのアクチュエータを挙げることができる。 In addition to the giant magnetostrictive actuator, examples of the actuator that can control the expansion and contraction of the element by a signal include a piezo type actuator in which the element expands and contracts by a voltage.
1 出力装置(卓上スピーカ)、 5 机
10 外装ユニット、 11 ケース
20 アクチュエータ、 21 第1の軸(中心軸)、 22 ハウジング
23 ロッド、 29 振動伝達板
31 乾電池、 35 シリコンダンパー(シリコンゴムシート)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記アクチュエータの外部を覆う外装ユニットとを有し、
前記振動伝達板を振動体の上にセットし、前記アクチュエータの出力を伝達することにより音出力を得ることが可能な出力装置であって、
前記外装ユニットは、前記ハウジングの回りに、前記第1の軸を中心に対称に配置された複数のカウンターウェイトセクションと、
前記振動伝達板が前記振動体の上にセットされたときに、前記複数のカウンターウェイトセクションに加わる重量を、前記第1の軸に沿って、前記ハウジングの上から印加する弾性部材と、
外部から前記アクチュエータを駆動するための制御信号を受信するコントローラとを含む、出力装置。 An actuator that extends downward from a vertically long housing along a first axis, and that vertically displaces a vibration transmission plate connected to the tip of the rod;
An exterior unit that covers the outside of the actuator,
An output device capable of obtaining a sound output by setting the vibration transmission plate on a vibrating body and transmitting the output of the actuator,
The exterior unit includes a plurality of counterweight sections arranged around the housing and symmetrically about the first axis;
An elastic member for applying a weight applied to the plurality of counterweight sections from above the housing along the first axis when the vibration transmitting plate is set on the vibrating body;
A controller for receiving a control signal for driving the actuator from outside.
前記振動伝達板が前記振動体から離れると、前記アクチュエータの前記ハウジングとの機械的接続により前記アクチュエータを前記外装ユニットにより支持し、前記振動伝達板が前記振動体の上にセットされると、前記アクチュエータとの機械的接続を解除する、接続機構を含む、出力装置。 The exterior unit according to claim 1, further comprising:
When the vibration transmitting plate is separated from the vibrating body, the actuator is supported by the exterior unit by mechanical connection with the housing of the actuator, and when the vibration transmitting plate is set on the vibrating body, An output device including a connection mechanism for releasing a mechanical connection with an actuator.
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