JP2002320292A - 球体型スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中低音域特性に優れ、フレームレス構造で、
軽量の圧電振動子を駆動源とする球体型スピーカを提供
する。 【構成】 球体型スピーカ２０は、気体を内部に入れて
膨らませた軟質シート素材の中空の球体型振動体５と、
その一部を穿孔してそこに一体になるように周縁を図示
しない接着剤で貼着して取り付けられた薄板状の圧電振
動子７と、内面側の圧電振動子７の周囲に付設されたド
ーナツ状の発泡樹脂の補強板１５と、表面側の圧電振動
子７の周囲に貼設されたドーナツ状の合成樹脂シート１
６と、圧電振動子７の中心に取り付けられた重り１７
と、を備えており、圧電振動子７を駆動することにより
球体型振動体５の全体を呼吸振動させて音を発生させる
構造であって、フルレンジ対応で指向性が殆ど表れず軽
量且つ萎ませることで容積を小さくすることができ、運
搬・収納が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電振動子を駆動
源とする球体型スピーカに関し、特に、フレームレス構
造で持ち運びに便利な周波数特性に優れる球体型スピー
カに関する。

【０００２】

【従来の技術】オーディオのスピーカとして用いられる
圧電スピーカは、圧電素子（主にＰＺＴなどの一群の圧
電セラミックス）と金属振動板と電極からなる圧電振動
子を音源とし、その音圧−周波数特性からツウィータ用
としてスピーカユニットに組み込まれている場合が殆ど
である。

【０００３】一方、球形の振動板ないし振動体で球面全
体をあたかも肺胞が呼吸するように振動させて（呼吸振
動と云う）無指向性の音を発生する所謂“呼吸球スピー
カ”と称される球体型スピーカがある。

【０００４】この点、図６に示されるような球殻体の圧
電素子を駆動源とする呼吸球の球体型圧電スピーカが特
開平９−１６３４９８号公報に提示されている。即ち、
球体型圧電スピーカ６０は、内部が中空の球殻型の圧電
セラミックス６１と、この圧電セラミックス６１を駆動
する駆動手段として、圧電セラミックス６１の外面に外
部電極６２、及び内面に内部電極６３が形成されてお
り、圧電セラミックス６１の中空部には吸音材６４が設
けられ、圧電セラミックス６１の外表面には圧電セラミ
ックス６１を保持するためのフレーム６５が外部の振動
の影響を軽減するダンパー６６を介して配設されている
構成である。なお、符号６７、６８は図示されない駆動
装置と接続するリード端子である。

【０００５】上記構成の球体型圧電スピーカ６０は、球
殻体の圧電素子を構成要素とする点に構造上の特徴があ
り、圧電セラミックス６１外表面から出力される音は全
て位相が同じになり、内側に出力される音は吸音材６４
に吸収されるので前記外表面から出力される音と打ち消
し合うことがないという。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の球体型圧電スピーカ６０は、その構成要素とする球
殻体の圧電セラミックス６１自体が極めて特異な構造で
あって、その外面の外部電極６２と内面の内部電極６３
の形成とを合わせて製造コストの面で問題がある。

【０００７】音圧−周波数特性の面でも未だ不足の感は
否めない。即ち、オーディオスピーカとして最も主要な
中低音域の１００〜１０００Ｈｚの周波数領域で相対的
に低い音圧しか得られておらず、フルレンジ対応にはほ
ど遠い。

【０００８】取扱面では、球体型であるためにその運搬
容易性、設置容易性が考慮されなければならないが、形
状が定まった上記球体型スピーカ６０では大型化が困難
であり、壊れやすく、大型なものは総重量が無視できな
くなる。結果的にツウィータ用として用いる場合に限定
されることになる。

【０００９】また、保持用のフレーム６５が圧電セラミ
ックス６１を囲んでいて、無骨であって外見的にも見栄
えの良いものではない。

【００１０】以上のように従来の圧電素子を用いた球体
型スピーカでは、コスト面、取扱面、外観のアイキャッ
チで優れるフルレンジ対応のスピーカが実現されていな
かった。

【００１１】本発明は上記事情を考察してなされたもの
であり、軽量で取り扱い易く、圧電振動子を音源としな
がらフルレンジに対応する新規な構造の球体型スピーカ
を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、 （１） 気体を内部に入れて膨らませた軟質シート素材
の球体型振動体５と、前記球体型振動体５の一部を穿孔
して球体型振動体５と一体になるようにその周縁を貼着
して取り付けられた薄板状の圧電振動子７と、を備え、
前記圧電振動子７に駆動信号を入力して振動させること
により前記球体型振動体５全体を振動させて音を発生さ
せることを特徴とする球体型スピーカ２０を提供するこ
とにより上記課題を解決する。 （２） また、前記球体型振動体５の内面側の圧電振動
子３の周囲に付設されたドーナツ状の発泡樹脂の補強板
１５と、前記球体型振動体５の表面側の圧電振動子７の
周囲に貼設されたドーナツ状の合成樹脂シート１６と、
前記圧電振動子７の中心に取り付けられた重り１７と、
を備えることを特徴とする上記（１）に記載の球体型ス
ピーカ２０を提供することにより上記課題を解決する。 （３） さらに、光透過性を備える球体型振動体２１
と、該球体型振動体２１の内部に配設されるとともに圧
電振動子７の駆動信号に対応して発光する発光ダイオー
ド２３と、前記球体型振動体２１の外表面若しくは内面
に描かれた絵柄模様２５または球体型振動体２１の内部
に配設された飾り物２６と、を備え、前記発光ダイオー
ド２３で前記絵柄模様２５または前記飾り物２６が球体
型振動体２１の外部に照らされることを特徴とする上記
（１）または（２）に記載の球体型スピーカ３０を提供
することにより上記課題を解決する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明する。

【００１４】図１は本発明に係る球体型スピーカの斜視
図であり、図２は本発明に係る球体型スピーカに取り付
けられた圧電振動子の断面構造図である。図３は本発明
に係る球体型スピーカの音圧−周波数特性図である。図
４は本発明に係る球体型スピーカの他の実施の形態を示
す断面図である。図５は発光ダイオードの駆動回路の例
である。

【００１５】図１または図２において、球体型スピーカ
２０は、図示されない開閉栓（例えばビーチボールの空
気栓構造）から気体（通常は空気であるが、その他の気
体、例えばヘリウムや窒素が想定される。）を内部に入
れてビーチボールのように膨らませた塩化ビニルやポリ
プロピレン等の厚さ０．３〜１．５ｍｍの軟質シート素
材の球体型振動体５と、前記球体型振動体５の一部を丸
く穿孔してその穴を塞いで球体型振動体５と一体になる
ようにその周縁を図示しない接着剤で貼着して取り付け
られた薄板状の圧電振動子７（円盤状）と、を備え、前
記圧電振動子７に外部の図示しない駆動装置からの増幅
された音声入力信号をリード端子８、９を通して入力し
て振動させることにより、前記球体型振動体５の全体を
あたかも呼吸するように振動させて音を発生させる基本
構造となっている。

【００１６】上記球体型振動体５は中空であって、直径
２０〜５０ｃｍのビーチボールそのものに該当する大き
さと材質である。

【００１７】上記圧電振動子７はバイモルフ型若しくは
モノモルフ型何れでもよいが、十分な音圧を得るために
は大型のバイモルフ型が好ましい。

【００１８】本実施の形態の発明者の試作品では、上記
圧電振動子７として、直径６０ｍｍ程の金属振動板１１
の両面に直径５０ｍｍ程の圧電セラミックス１２、１３
（ＰＺＴ）を銀ペースト等で貼り付けてその表面に電極
を形成した構造のバイモルフ型を用いている。圧電セラ
ミックスの代わりに圧電効果を有するポリフッ化ビニリ
デン（ＰＶＤＦ）でもよい。

【００１９】上記のような球体型スピーカ２０では、内
部圧力で膨張して適度の張力で球形となっている球体型
振動体５全体に圧電振動子７の振動が直接伝導して振動
するので指向性が殆ど表れず、フレームレス構造で非常
に軽量にできている。したがって、使用形態としては支
柱に載置してもよいが、図１のように吸盤２に吸着して
天井から吊るして使用することもできる。また、球体型
振動体５自体はビーチボールのようなものなので、中の
気体を抜いて萎ませることで容積を小さくすることがで
き、運搬・収納が容易である。

【００２０】次に、図２の（ａ）及び（ｂ）に示される
球体型スピーカ２０では、上記構造に加えて前記球体型
振動体５の内面側の圧電振動子７の周囲にドーナツ状の
発泡樹脂の補強板１５が接着剤で付設されており、且つ
前記球体型振動体５の表面側の圧電振動子７の周囲には
ドーナツ状の合成樹脂シート１６が同じく接着剤で貼設
されている構造となっている。前記圧電振動子７の中心
に取り付けられた重り１７と、を備える構成である。

【００２１】前記補強板１５は分割振動制御の作用を有
し、低音・中音域の音圧の改善効果が得られるもので、
例えば高倍率発泡素材である発泡スチロールを外径１３
０ｍｍ、内径７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ程度のドーナツ状
に加工したものである。

【００２２】また、前記合成樹脂シート１６は圧電振動
子特有の金属的な音を軽減する効果を得るためのもの
で、例えば外径１３０ｍｍ、内径７０ｍｍ、厚さ０．３
〜２ｍｍ程度のＰＥＴ系発泡シートである。

【００２３】重り１７は１０〜５０ｇ程度（本実施の形
態の試作品では２０ｇがベストモードである。）の金属
片等であり、高音域の急激な音圧変化を吸収して安定し
たフラットな音圧特性を得る効果がある。

【００２４】図３は上記構造の球体型スピーカ２０（直
径４００ｍｍ）の駆動入力電圧５Ｖｒｍｓ／１ｍにおけ
る音圧−周波数特性図である。１８０Ｈｚ付近に特異点
があるものの中低音域で比較的高い音圧が得られ、且つ
２ＫＨｚ以上の高音域でも比較的安定した音圧が得られ
ている。このように本球体型スピーカ２０は極めて軽量
且つ中低音域特性に優れるフルレンジ対応のスピーカと
なっている。

【００２５】次に、上記球体型スピーカ２０の構成に加
えて、図４に示される球体型スピーカ３０では、特に球
体型振動体２１が光透過性を備えた透明乃至半透明の所
謂スケルトンの球体型振動体であり、該球体型振動体２
１の内部に圧電振動子７の駆動信号に対応して発光する
発光ダイオード２３（図４では３個）が配設されてお
り、さらに前記球体型振動体２１の外表面若しくは内面
に描かれた絵柄模様２５または球体型振動体２１の内部
に配設された飾り物２６（例えば花、鳥、蝶等を象って
彩色したプラスチック小物）と、を備え、前記発光ダイ
オード２３で音とともに前記絵柄模様２５または前記飾
り物２６がスケルトンの球体型振動体２１の外部に照ら
されるという音と光による聴覚的・視覚的合成による演
出効果が得られる構成となっている。

【００２６】なお、発光ダイオード２３は図４のように
前記重り１７の箇所に取り付けるようにすれば、配設箇
所を新たに設ける手間が省け、且つ外部からは発光源が
何処か察知されず演出効果として望ましい。また、発光
ダイオード２３として特に紫外線発光ダイオードを用
い、且つ前記絵柄模様２５または飾り物２６に蛍光塗料
を塗布しておくことで薄暗い中に音楽とともに絵柄模様
２５や飾り物２６が浮かび上がる幻想的イメージの演出
効果が得られる。

【００２７】上記発光ダイオード２３の駆動回路は、例
えば球体型振動体２１の内部もしくは外部に別途設けら
れた図５のような簡単な駆動回路４０で実現できる。音
声入力信号Ｓはハイパスフィルタ４１（ｆｃ＝１００Ｈ
ｚ）とローパスフィルタ４２（ｆｃ＝３０Ｈｚ）オート
マチックレベルコントロールアンプ４３、検波回路４４
を通してドライブトランジスタ４５を低音のリズムに合
わせるようにオンさせて発光ダイオード２３を駆動させ
る。この点、本発明者の実験では、スピーカを駆動する
音声入力信号Ｓをそのまま単純にドライブトランジスタ
４５に入力するよりも、上記低音域の信号を抽出して発
光ダイオード２３を駆動する方が音楽のリズムと光の変
化がより調和し、最も良好な演出効果が得られることが
判った。

【００２８】以上詳述したように、本発明に係る球体型
スピーカ２０、３０は、極めてシンプル且つ低コストな
構成であり、軽量、斬新な外観、運搬・保管の容易性等
の特徴と相俟って各種用途に適用され得るフルレンジ対
応の球体型スピーカである。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る球体型スピーカは下記の優
れた効果を有する。 （１） 中低音域の音響特性に優れる圧電振動子を駆動
源とする呼吸球の球体型スピーカである。 （２）軽量で天井から吊設するのが容易であり、且つ中
の気体を抜いて萎ませて小さくできるので、運搬・保管
が容易である。 （３）音に合わせて球体型振動体の絵柄模様や飾り物が
光るという視覚的演出効果を併有する。 （４）低コストである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る球体型スピーカの斜視図である。

【図２】本発明に係る球体型スピーカに取り付けられた
圧電振動子の断面構造図である。

【図３】本発明に係る球体型スピーカの音圧−周波数特
性図である。

【図４】本発明に係る球体型スピーカの他の実施の形態
を示す断面図である。

【図５】本発明に係る発光ダイオードの駆動回路の例で
ある。

【図６】従来の球殻体の圧電素子を駆動源とする呼吸球
の球体型圧電スピーカの構造を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 吸盤 ５ 球体型振動体 ７ 圧電振動子 ８、９ リード端子 １１ 金属振動板 １２、１３ 圧電セラミックス １５ 補強板 １６ 合成樹脂シート １７ 重り ２０、３０ 球体型スピーカ ２１ 球体型振動体（スケルトン） ２３ 発光ダイオード ２５ 絵柄模様 ２６ 飾り物 ４０ 発光ダイオードの駆動回路 ４１ ハイパスフィルタ ４２ ローパスフィルタ ４３ オートマチックレベルコントロールアンプ ４４ 検波回路 ４５ ドライブトランジスタ ６０ 球体型圧電スピーカ ６１ 圧電セラミックス ６４ 吸音材 ６５ フレーム Ｓ 音声入力信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体を内部に入れて膨らませた軟質シー
   ト素材の球体型振動体と、前記球体型振動体の一部を穿
   孔して球体型振動体と一体になるようにその周縁を貼着
   して取り付けられた薄板状の圧電振動子と、を備え、前
   記圧電振動子に駆動信号を入力して振動させることによ
   り前記球体型振動体全体を振動させて音を発生させるこ
   とを特徴とする球体型スピーカ。
2. 【請求項２】 前記球体型振動体の内面側の圧電振動子
   の周囲に付設されたドーナツ状の発泡樹脂の補強板と、
   前記球体型振動体の表面側の圧電振動子の周囲に貼設さ
   れたドーナツ状の合成樹脂シートと、前記圧電振動子の
   中心に取り付けられた重りと、を備えることを特徴とす
   る請求項１に記載の球体型スピーカ。
3. 【請求項３】 光透過性を備える球体型振動体と、該球
   体型振動体の内部に配設されるとともに圧電振動子の駆
   動信号に対応して発光する発光ダイオードと、前記球体
   型振動体の外表面若しくは内面に描かれた絵柄模様また
   は球体型振動体の内部に配設された飾り物と、を備え、
   前記発光ダイオードで前記絵柄模様または前記飾り物が
   球体型振動体の外部に照らされることを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の球体型スピーカ。