JP2004147077A - 複合型スピーカ - Google Patents
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Abstract
【課題】広い周波数帯域にわたって良好な特性を確保すると共に、より一層の省スペース化、並びに製造コストおよび製品コストの低コスト化を図り得る複合型スピーカを提供する。
【解決手段】ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせた複合型スピーカであって、ダイナミックスピーカの振動板１３の前面に音孔５を備えた金属製のスピーカプロテクタ２を有し、当該スピーカプロテクタ２の前面に圧電体１１を貼り付けて、スピーカプロテクタ２および圧電体１１により圧電スピーカを構成し、スピーカプロテクタ２を圧電スピーカの振動板として機能させる。
【選択図】 図２
【解決手段】ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせた複合型スピーカであって、ダイナミックスピーカの振動板１３の前面に音孔５を備えた金属製のスピーカプロテクタ２を有し、当該スピーカプロテクタ２の前面に圧電体１１を貼り付けて、スピーカプロテクタ２および圧電体１１により圧電スピーカを構成し、スピーカプロテクタ２を圧電スピーカの振動板として機能させる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせてなる複合型スピーカに係り、特に、広い周波数帯域に渡って良好な再生特性を確保できると共に、より一層の省スペース化、並びに製造コストおよび製品コストの低下を図ることができる複合型スピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−７８６９１号公報
【特許文献２】
特許第２０１０４１５号明細書
【特許文献３】
特開平１１−３３１９７６号公報
従来のダイナミックスピーカの一例として、コーンスピーカの構造を図４および図５に示す。図４（ａ）は本従来例のコーンスピーカを背面から見た外観図、図４（ｂ）はそれを正面から見た外観図、図５は図４（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【０００３】
スピーカ本体１０１の基本的構造は、駆動力を発生するためのボイスコイル１１５、磁気回路（マグネット１１４）およびヨーク１０３と、ボイスコイル１１５の先端に連結されたコーン（円錐）状の振動板１１３と、これら各部品を連結するフレーム１１２とを備えたものである。フレーム１１２に取り付けられた端子台１０６には、金属製のスピーカプラス端子１０７とスピーカマイナス端子１０８が組み込まれている。これらの端子１０７と１０８は、それぞれ、ボイスコイルリード線１１６によってボイスコイル１１５と電気的に接続されている。
【０００４】
フレーム１１２の前端面には、振動板１１３を保護するために、円板状のスピーカプロテクタ１０２が取り付けられている。このスピーカプロテクタ１０２は、薄い金属板（例えば、ＳＵＳ）で構成されており、スピーカ本体１０１の内部で振動板１１３が生成する音波を外部に放出するために、複数の前面音孔１０５が設けられている。フレーム１１２の背面には、スピーカ本体１０１の内部で振動板１１３が生成する音波を外部に放出するために、複数の背面音孔１０４が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構造を持つダイナミックスピーカでは、音圧の周波数特性が、振動板１１３の速度特性に密接に関係していて、振動板１１３の口径や質量に依存して変化することから、１つの振動板１１３で所望周波数帯域の全体にわたって良好な音圧特性を確保することは困難である。このため、従来より、口径の異なる複数のスピーカ・ユニットを組み合わせることにより、所望の周波数帯域の全体にわたって良好な周波数特性を確保するようにした「マルチウェイ・スピーカ」が提案されている。
【０００６】
しかしながら、携帯機器等のスペースの限られた機器に搭載する場合には、複数のスピーカ・ユニットを搭載するスペースを確保することが困難である。そこで、ダイナミックスピーカと圧電型スピーカとを組み合わせることにより、省スペース化を図ると共に、広い周波数帯域にわたって良好な周波数特性を確保するものが提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１（特開２０００−７８６９１号公報）では、超高域までの良好な音響特性を持ち、放熱条件の悪い場所でも耐入力性を持たせることを目的として、コーン振動板を備えたダイナミックスピーカと、そのダイナミックスピーカのセンターキャップ部に配置された圧電スピーカを備えた構造の複合型スピーカが開示されている。圧電スピーカは、その内部に振動体を有している。したがって、ダイナミックスピーカは、それ自身のコーン振動板を持ち、圧電スピーカもそれ自身の振動体を持っている。
【０００８】
特許文献２（特許第２０１０４１５号明細書）には、ダイナミックスピーカの可動コイルに過大な負荷をかけることなしに、コーン振動板を反射面として用いて、圧電スピーカのセラミック円板およびそれぞれの円錐形ダイヤフラムにより放射された後方からの音波を十分に利用することを可能にする、支持体により保持された圧電スピーカを備えた構造の複合型スピーカが開示されている。
【０００９】
特許文献３（特開平１１−３３１９７６号公報）には、圧電スピーカの音色を改善する観点から、バッフル（振動板の前面および背面から放射される音が混じり合わないようにお互いを遮断する障壁）にダイナミックスピーカを取り付け、該ダイナミックスピーカの前方領域に音響振動板を配設し、その音響振動板に圧電振動体を取り付けた構造の複合型スピーカが開示されている。
【００１０】
しかしながら、これら特許文献１〜３に開示された従来の複合型スピーカは、いずれも、異なる口径の振動板（振動体）を含む複合振動板を持っているため、スピーカ単体の大きさが増大すると共に、スピーカの厚みも増えてしまうという問題がある。また、構造が複雑で部品点数も増えることから、製造コストおよび製品コストが上昇するという難点もある。
【００１１】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、広い周波数帯域にわたって良好な音響特性を確保できると共に、より一層の省スペース化を図ることができる複合型スピーカを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、より簡単な構造によってダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせた複合型スピーカを提供することである。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、部品点数が少ないと共に、製造が容易で低コスト化を図り得る複合型スピーカを提供することである。
【００１４】
ここに明記しない本発明のさらに他の目的は、以下の説明および添付図面から明らかになる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
（１） 本発明の第１の観点による複合型スピーカは、
ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせてなる複合型スピーカであって、
前記ダイナミックスピーカの振動板の前方に設けられた当該振動板保護用のプロテクタと、
前記プロテクタの前面または背面に取り付けられた圧電体とを備え、
前記プロテクタを前記圧電スピーカの振動体として動作させ、もって前記圧電スピーカを高音域音声信号の再生用として機能させることを特徴とするものである。
【００１６】
（２） 本発明の第１の観点による複合型スピーカでは、前記ダイナミックスピーカが備えている（振動板保護用の）前記プロテクタの前面または背面に前記圧電体を取り付けることによって、前記プロテクタと前記圧電体により前記圧電スピーカを構成し、前記プロテクタを前記圧電スピーカの振動板として機能させるものである。このため、前記圧電スピーカを高音域音声信号用として使用することにより、高域周波数特性の改善が期待でき、よって広い周波数帯域にわたって良好な音響特性を確保することができる。
【００１７】
また、当該複合型スピーカの厚みは、前記圧電体を前記プロテクタの背面に取り付けた場合には、前記ダイナミックスピーカと同じであり、前記圧電体を前記プロテクタの前面に取り付けた場合でも、前記圧電体の厚みに相当する厚みが加わるだけであるので、従来の複合型スピーカに比べてより一層の薄型化および省スペース化を図ることができる。
【００１８】
さらに、前記プロテクタを前記圧電スピーカの振動板として使用するので、前記ダイナミックスピーカと前記圧電スピーカの部品の共通化により、製品コストを抑えることができる。また、従来の複合型スピーカに比べてより簡単な構造であるので、部品点数を格段に削減することができ、よって製品の低コスト化を図ることができる。そして、従来のダイナミックスピーカの構成に対して前記圧電体を取り付けるだけで構成できるので、具体的な製造工程についても、圧電体の貼り付け工程およびリード線の接続工程を追加するだけでよく、その結果、製造が容易で製造コストを抑えることができる。
【００１９】
（３） 本発明の第１の観点による複合型スピーカでは、前記圧電体を前記プロテクタの中心部に取り付けるのが望ましい。こうすることにより、前記ダイナミックスピーカと前記圧電スピーカが同軸に配置されることとなり、それらのスピーカの指向特性の中心軸が同軸に揃えられるので、音響再生による音像の中心位置や音像の大きさが高音域に至るまであまり変化することがなく、正確な音像定位が得られることとなり、高音域までの音響特性が良好となる。
【００２０】
（４） 本発明の第２の観点による複合型スピーカは、
ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせてなる複合型スピーカであって、
前記ダイナミックスピーカの振動板の前方に設けられた当該振動板保護用のプロテクタと、
前記プロテクタの前面および背面にそれぞれ取り付けられた第１および第２の圧電体とを備え、
前記プロテクタを前記圧電スピーカのバイモルフ振動体として動作させることを特徴とするものである。
【００２１】
（５） 本発明の第２の観点による複合型スピーカでは、前記プロテクタの前面および背面に第１および第２の圧電体を取り付けて前記プロテクタを前記圧電スピーカのバイモルフ振動体として動作させるので、前記プロテクタとその前面および背面に取り付けられた前記第１および第２の圧電体とによりバイモルフ型の圧電スピーカが構成される。よって、本発明の第１の観点による複合型スピーカと同様の効果、すなわち、広い周波数帯域にわたる良好な音響特性の確保、薄型化および省スペース化、製品コストおよび製造コストの抑制、並びに、部品点数の削減による製品の低コスト化を実現できる。また、本発明の第１の観点による複合型スピーカよりも、圧電スピーカの音圧を増大させることができる、という利点もある。
【００２２】
（６） 本発明の第２の観点による複合型スピーカでは、好ましくは、前記第１および第２の圧電体がそれらの分極方向が互いに逆になるように取り付けられる場合には、前記第１および第２の圧電体に同極性の信号を印加するようにする。前記第１および第２の圧電体がそれらの分極方向が互いに同一になるように取り付けられる場合には、前記第１および第２の圧電体に逆極性の信号を印加するようにする。こうすることにより、バイモルフ型の圧電スピーカが得られるからである。
【００２３】
また、本発明の第２の観点の複合型スピーカでは、前記圧電体を金属製プロテクタの中心部に取り付けるのが望ましい。こうすることにより、前記ダイナミックスピーカと前記圧電スピーカが同軸に配置されることとなり、それらのスピーカの指向特性の中心軸が同軸に揃えられるので、音響再生による音像の中心位置や音像の大きさが高音域に至るまであまり変化することがなく、正確な音像定位が得られることとなり、高音域までの音響特性が良好となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、〔第１実施形態〕、〔第２実施形態〕の順に添付図面を参照して説明する。
【００２５】
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態に係る複合型スピーカを図１および図２を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態の複合型スピーカを背面から見た外観図、図１（ｂ）は正面から見た外観図、図２は本実施形態の複合型スピーカについて図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００２６】
本実施形態の複合型スピーカにおいて、スピーカ本体１の基本的構造はダイナミックスピーカとしてのものであり、駆動力を発生するためのボイスコイル１５と磁気回路（マグネット１４）とヨーク３、ボイスコイル１５の先端に連結された振動板１３、そしてこれら各部品を連結するフレーム１２とを備えている。フレーム１２は、前端面を開口した略円筒形である。ヨーク３は、フレーム１２の背面に固着されており、ヨーク３の内部にマグネット１４とボイスコイル１５が配置されている。ボイスコイル１５の前端は、振動板１３に接続されている。ボイスコイル１５は前後に変位可能であって、その変位によって振動板１３が振動せしめられて音波が生成される。
【００２７】
フレーム１２の一端に固着された端子台６には、金属製のスピーカプラス端子７とスピーカマイナス端子８が組み込まれており、これら端子はそれぞれボイスコイルリード線１６によってボイスコイル１５と電気的に接続されている。
【００２８】
フレーム１２の前端面の開口には、振動板１３を保護するための円板状のスピーカプロテクタ２が取り付けられている。このスピーカプロテクタ２は、薄い金属板（例えばＳＵＳ）で構成されており、振動板１３により生成される音波を外部に送出するための前面音孔５が複数個（図１では４個）、周縁の近傍に設けられている。フレーム１２の背面にも、振動板１３からの音波を放出するための背面音孔４が複数個（図１では４個）、設けられている。
【００２９】
スピーカプロテクタ２の中心部には、円形平板状の圧電体１１が貼り付けられている。つまり、金属製のスピーカプロテクタ２の前面に圧電体１１を貼り付けて「圧電スピーカ」を構成している。圧電体１１は、プラス端子リード線９によってスピーカプラス端子７と電気的に接続されている。スピーカプロテクタ２は、マイナス端子リード線１０によってスピーカマイナス端子８と電気的に接続されている。
【００３０】
次に、以上の構成も持つ第１実施形態の複合型スピーカの動作について説明する。
【００３１】
まず、スビーカプラス端子７およびスピーカマイナス端子８に所定の信号電圧を印加すると、ダイナミックスピーカでは、ボイスコイル１５に信号電流が流れてマグネット１４との間の磁気的吸引力が生じ、それによって振動板１３が前後に振動して音波が生成される。その音波は前面音孔５から外部に放射される。
【００３２】
一方、圧電スピーカでは、プラス端子リード線９とマイナス端子リード線１０を介して圧電体１１に同じ電圧が印加され、圧電体１１の振動部（図示せず）が前後に伸縮運動を行う。この圧電体１１の伸縮運動によって、スピーカプロテクタ２は小さく屈曲（振動）せしめられ、それに応じた音波が発生する。すなわち、ダイナミックスピーカの動作に加え、スピーカプロテクタ２を振動板として圧電スピーカが動作し、複合型スピーカとして機能するのである。
【００３３】
このように、第１実施形態の複合型スピーカでは、ダイナミックスピーカが元々備えている振動板保護用の金属製のスピーカプロテクタ２に圧電体１１を貼り付けることにより、スピーカプロテクタ２および圧電体１１によって圧電スピーカを構成していて、ダイナミックスピーカに圧電スピーカを加えた複合型スピーカとして動作する。その結果、圧電スピーカにより高域周波数特性の改善が期待でき、広い周波数帯域に渡って良好な特性を確保することができる。
【００３４】
また、圧電体１１を円形のスピーカプロテクタ２の中心部に貼り付けているので、ダイナミックスピーカと圧電スピーカは同軸に配置されることとなり、各スピーカの指向特性の中心軸が同軸に揃えられるので、音響再生による音像の中心位置や音像の大きさが高音域に至るまであまり変化することがなく、正確な音像定位が得られる。よって高音域までの音響特性が良好となる。
【００３５】
第１実施形態の複合型スピーカの厚み（全厚）は、ダイナミックスピーカの厚みに対して、スピーカプロテクタ２の前面に貼り付けられた圧電体１１分の厚みが加わるだけであるので、従来の複合型スピーカに比べて一層の薄型化および省スペース化を図ることができる。
【００３６】
さらに、振動板１３の保護用のスピーカプロテクタ２を圧電スピーカの振動板として利用しているので、ダイナミックスピーカと圧電スピーカの部品の共通化により製品コストを抑えることができる。また、従来の複合型スピーカに比べてより簡単な構造であるので、部品点数を格段に削減することができ、製品の低コスト化を図ることができる。
【００３７】
具体的な製造工程について見ると、従来のダイナミックスピーカの構成に対して圧電体１１を貼り付けるだけで複合型スピーカが構成されるので、圧電体１１を貼り付ける工程と、スピーカプラス端子７と圧電体１１間およびスピーカマイナス端子８とスピーカプロテクタ２間をそれぞれプラス端子リード線９およびマイナス端子リード線１０によって半田接続する工程とを追加するだけでよく、製造が容易で製造コストを抑えることができる。
【００３８】
なお、第１実施形態の複合型スピーカでは、圧電体１１をスピーカプロテクタ２の前面に貼り付けた構造としたが、圧電体１１をスピーカプロテクタ２の背面に貼り付けた構造としても良い。この場合、複合型スピーカの厚みは元のダイナミックスピーカと同じ厚みであり、より一層の薄型化および省スペース化を図ることができる。
【００３９】
圧電スピーカに供給する音声信号については、高音域用のフィルタを介した高音域の音声信号を供給するようにしても良い。これにより、高音域の音声信号が低インピーダンス素子である圧電スピーカによって音響変換されるので、高音域で音声信号の周波数に比例した音圧感度を得ることができ、高音域までの音響特性が良好となる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態に係る複合型スピーカの図２と同様の断面図である。
【００４１】
第１実施形態の複合型スピーカが、圧電体１１をスピーカプロテクタ２の前面に貼り付けた構造であったのに対し、本実施形態の複合型スピーカは、スピーカプロテクタ２の前面に圧電体１１を、背面に第２圧電体１７をそれぞれ貼り付けたものである。なお、前面および背面にそれぞれ貼り付けられた圧電体１１および第２圧電体１７は、双方の分極方向が同一となるように貼り付けられている。
【００４２】
第１実施形態と同様に、圧電体１１はプラス端子リード線９によってスピーカプラス端子７と電気的に接続され、スピーカプロテクタ２は、マイナス端子リード線１０によってスピーカマイナス端子８と電気的に接続されている。第２圧電体１７は、第２プラス端子リード線１８によってスピーカマイナス端子８と電気的に接続されている。つまり、圧電体１１と第２圧電体１７の分極方向が同じであるので、それぞれに対し互いに逆極性の電圧を印加することにより、一方が伸長すれば、他方が収縮する伸縮運動を行う。この圧電体１１および第２圧電体１７の伸縮運動によって、スピーカプロテクタ２は「バイモルフ振動板」として屈曲運動を行うこととなり、音波が発生する。
【００４３】
このように、第２実施形態の複合型スピーカは、スピーカプロテクタ２の前面および背面の両面にそれぞれ圧電体１１および第２圧電体１７を貼り付けて「バイモルフ型の圧電スピーカ」を構成したものであり、第１実施形態の複合型スピーカと同様の効果、すなわち、広い周波数帯域に渡る良好な特性の確保、薄型化および省スペース化、製品コストおよび製造コストの抑制、並びに、部品点数の削減による製品の低コスト化を実現できると共に、第１実施形態の複合型スピーカよりも圧電スピーカの音圧を増大させることができる。
【００４４】
具体的な製造工程については、スピーカプロテクタ２の両面にそれぞれ圧電体１１および第２圧電体１７を貼り付け、プラス端子リード線９、第２プラス端子リード線１８およびマイナス端子リード線１０をアセンブリする工程と、各リード線とスピーカプラス端子７およびスピーカマイナス端子８とを、スピーカプロテクタ２をフレーム１２組み込み時に圧着する工程とが追加されることになり、製造が容易で製造コストを抑えることができる。
【００４５】
なお、第２実施形態の複合型スピーカにおいては、圧電体１１および第２圧電体１７の双方の分極方向が同一となるように、これらをスピーカプロテクタ２の前面および背面に貼り付け、圧電体１１および第２圧電体１７に対して互いに逆極性の信号を印加することにより、バイモルフ型の圧電スピーカを構成したが、圧電体１１および第２圧電体１７の互いの分極方向が異なるように、スピーカプロテクタ２の前面および背面にそれぞれ貼り付け、双方に対して同極性の信号を印加するようにしても良い。
【００４６】
（変形例）
上記の第１〜第２の実施形態は、本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複合型スピーカによれば、広い周波数帯域にわたって良好な音響特性を確保すると共に、より一層の省スペース化、並びに製造コストおよび製品コストの低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る複合型スピーカを背面から見た外観図、（ｂ）は正面から見た外観図である。
【図２】第１実施形態の複合型スピーカについて図１（ａ）におけるＡ−Ａ’に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る複合型スピーカの図１（ａ）におけるＡ−Ａ’に沿った断面図である。
【図４】（ａ）は従来のコーンスピーカを背面から見た外観図、（ｂ）は正面から見た外観図である。
【図５】従来のコーンスピーカについて図４（ａ）におけるＢ−Ｂ’でカットした断面図である。
【符号の説明】
１，１０１ スピーカ本体
２，１０２ スピーカプロテクタ
３，１０３ ヨーク
４，１０４ 背面音孔
５，１０５ 前面音孔
６，１０６ 端子台
７，１０７ スピーカプラス端子
８，１０８ スピーカマイナス端子
９ プラス端子リード線
１０ マイナス端子リード線
１１ 圧電体
１２，１１２ フレーム
１３，１１３ マグネット
１５，１１５ ボイスコイル
１６，１１６ ボイスコイルリード線
１７ 第２圧電体
１８ 第２プラス端子リード線
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせてなる複合型スピーカに係り、特に、広い周波数帯域に渡って良好な再生特性を確保できると共に、より一層の省スペース化、並びに製造コストおよび製品コストの低下を図ることができる複合型スピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−７８６９１号公報
【特許文献２】
特許第２０１０４１５号明細書
【特許文献３】
特開平１１−３３１９７６号公報
従来のダイナミックスピーカの一例として、コーンスピーカの構造を図４および図５に示す。図４（ａ）は本従来例のコーンスピーカを背面から見た外観図、図４（ｂ）はそれを正面から見た外観図、図５は図４（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【０００３】
スピーカ本体１０１の基本的構造は、駆動力を発生するためのボイスコイル１１５、磁気回路（マグネット１１４）およびヨーク１０３と、ボイスコイル１１５の先端に連結されたコーン（円錐）状の振動板１１３と、これら各部品を連結するフレーム１１２とを備えたものである。フレーム１１２に取り付けられた端子台１０６には、金属製のスピーカプラス端子１０７とスピーカマイナス端子１０８が組み込まれている。これらの端子１０７と１０８は、それぞれ、ボイスコイルリード線１１６によってボイスコイル１１５と電気的に接続されている。
【０００４】
フレーム１１２の前端面には、振動板１１３を保護するために、円板状のスピーカプロテクタ１０２が取り付けられている。このスピーカプロテクタ１０２は、薄い金属板（例えば、ＳＵＳ）で構成されており、スピーカ本体１０１の内部で振動板１１３が生成する音波を外部に放出するために、複数の前面音孔１０５が設けられている。フレーム１１２の背面には、スピーカ本体１０１の内部で振動板１１３が生成する音波を外部に放出するために、複数の背面音孔１０４が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構造を持つダイナミックスピーカでは、音圧の周波数特性が、振動板１１３の速度特性に密接に関係していて、振動板１１３の口径や質量に依存して変化することから、１つの振動板１１３で所望周波数帯域の全体にわたって良好な音圧特性を確保することは困難である。このため、従来より、口径の異なる複数のスピーカ・ユニットを組み合わせることにより、所望の周波数帯域の全体にわたって良好な周波数特性を確保するようにした「マルチウェイ・スピーカ」が提案されている。
【０００６】
しかしながら、携帯機器等のスペースの限られた機器に搭載する場合には、複数のスピーカ・ユニットを搭載するスペースを確保することが困難である。そこで、ダイナミックスピーカと圧電型スピーカとを組み合わせることにより、省スペース化を図ると共に、広い周波数帯域にわたって良好な周波数特性を確保するものが提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１（特開２０００−７８６９１号公報）では、超高域までの良好な音響特性を持ち、放熱条件の悪い場所でも耐入力性を持たせることを目的として、コーン振動板を備えたダイナミックスピーカと、そのダイナミックスピーカのセンターキャップ部に配置された圧電スピーカを備えた構造の複合型スピーカが開示されている。圧電スピーカは、その内部に振動体を有している。したがって、ダイナミックスピーカは、それ自身のコーン振動板を持ち、圧電スピーカもそれ自身の振動体を持っている。
【０００８】
特許文献２（特許第２０１０４１５号明細書）には、ダイナミックスピーカの可動コイルに過大な負荷をかけることなしに、コーン振動板を反射面として用いて、圧電スピーカのセラミック円板およびそれぞれの円錐形ダイヤフラムにより放射された後方からの音波を十分に利用することを可能にする、支持体により保持された圧電スピーカを備えた構造の複合型スピーカが開示されている。
【０００９】
特許文献３（特開平１１−３３１９７６号公報）には、圧電スピーカの音色を改善する観点から、バッフル（振動板の前面および背面から放射される音が混じり合わないようにお互いを遮断する障壁）にダイナミックスピーカを取り付け、該ダイナミックスピーカの前方領域に音響振動板を配設し、その音響振動板に圧電振動体を取り付けた構造の複合型スピーカが開示されている。
【００１０】
しかしながら、これら特許文献１〜３に開示された従来の複合型スピーカは、いずれも、異なる口径の振動板（振動体）を含む複合振動板を持っているため、スピーカ単体の大きさが増大すると共に、スピーカの厚みも増えてしまうという問題がある。また、構造が複雑で部品点数も増えることから、製造コストおよび製品コストが上昇するという難点もある。
【００１１】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、広い周波数帯域にわたって良好な音響特性を確保できると共に、より一層の省スペース化を図ることができる複合型スピーカを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、より簡単な構造によってダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせた複合型スピーカを提供することである。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、部品点数が少ないと共に、製造が容易で低コスト化を図り得る複合型スピーカを提供することである。
【００１４】
ここに明記しない本発明のさらに他の目的は、以下の説明および添付図面から明らかになる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
（１） 本発明の第１の観点による複合型スピーカは、
ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせてなる複合型スピーカであって、
前記ダイナミックスピーカの振動板の前方に設けられた当該振動板保護用のプロテクタと、
前記プロテクタの前面または背面に取り付けられた圧電体とを備え、
前記プロテクタを前記圧電スピーカの振動体として動作させ、もって前記圧電スピーカを高音域音声信号の再生用として機能させることを特徴とするものである。
【００１６】
（２） 本発明の第１の観点による複合型スピーカでは、前記ダイナミックスピーカが備えている（振動板保護用の）前記プロテクタの前面または背面に前記圧電体を取り付けることによって、前記プロテクタと前記圧電体により前記圧電スピーカを構成し、前記プロテクタを前記圧電スピーカの振動板として機能させるものである。このため、前記圧電スピーカを高音域音声信号用として使用することにより、高域周波数特性の改善が期待でき、よって広い周波数帯域にわたって良好な音響特性を確保することができる。
【００１７】
また、当該複合型スピーカの厚みは、前記圧電体を前記プロテクタの背面に取り付けた場合には、前記ダイナミックスピーカと同じであり、前記圧電体を前記プロテクタの前面に取り付けた場合でも、前記圧電体の厚みに相当する厚みが加わるだけであるので、従来の複合型スピーカに比べてより一層の薄型化および省スペース化を図ることができる。
【００１８】
さらに、前記プロテクタを前記圧電スピーカの振動板として使用するので、前記ダイナミックスピーカと前記圧電スピーカの部品の共通化により、製品コストを抑えることができる。また、従来の複合型スピーカに比べてより簡単な構造であるので、部品点数を格段に削減することができ、よって製品の低コスト化を図ることができる。そして、従来のダイナミックスピーカの構成に対して前記圧電体を取り付けるだけで構成できるので、具体的な製造工程についても、圧電体の貼り付け工程およびリード線の接続工程を追加するだけでよく、その結果、製造が容易で製造コストを抑えることができる。
【００１９】
（３） 本発明の第１の観点による複合型スピーカでは、前記圧電体を前記プロテクタの中心部に取り付けるのが望ましい。こうすることにより、前記ダイナミックスピーカと前記圧電スピーカが同軸に配置されることとなり、それらのスピーカの指向特性の中心軸が同軸に揃えられるので、音響再生による音像の中心位置や音像の大きさが高音域に至るまであまり変化することがなく、正確な音像定位が得られることとなり、高音域までの音響特性が良好となる。
【００２０】
（４） 本発明の第２の観点による複合型スピーカは、
ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせてなる複合型スピーカであって、
前記ダイナミックスピーカの振動板の前方に設けられた当該振動板保護用のプロテクタと、
前記プロテクタの前面および背面にそれぞれ取り付けられた第１および第２の圧電体とを備え、
前記プロテクタを前記圧電スピーカのバイモルフ振動体として動作させることを特徴とするものである。
【００２１】
（５） 本発明の第２の観点による複合型スピーカでは、前記プロテクタの前面および背面に第１および第２の圧電体を取り付けて前記プロテクタを前記圧電スピーカのバイモルフ振動体として動作させるので、前記プロテクタとその前面および背面に取り付けられた前記第１および第２の圧電体とによりバイモルフ型の圧電スピーカが構成される。よって、本発明の第１の観点による複合型スピーカと同様の効果、すなわち、広い周波数帯域にわたる良好な音響特性の確保、薄型化および省スペース化、製品コストおよび製造コストの抑制、並びに、部品点数の削減による製品の低コスト化を実現できる。また、本発明の第１の観点による複合型スピーカよりも、圧電スピーカの音圧を増大させることができる、という利点もある。
【００２２】
（６） 本発明の第２の観点による複合型スピーカでは、好ましくは、前記第１および第２の圧電体がそれらの分極方向が互いに逆になるように取り付けられる場合には、前記第１および第２の圧電体に同極性の信号を印加するようにする。前記第１および第２の圧電体がそれらの分極方向が互いに同一になるように取り付けられる場合には、前記第１および第２の圧電体に逆極性の信号を印加するようにする。こうすることにより、バイモルフ型の圧電スピーカが得られるからである。
【００２３】
また、本発明の第２の観点の複合型スピーカでは、前記圧電体を金属製プロテクタの中心部に取り付けるのが望ましい。こうすることにより、前記ダイナミックスピーカと前記圧電スピーカが同軸に配置されることとなり、それらのスピーカの指向特性の中心軸が同軸に揃えられるので、音響再生による音像の中心位置や音像の大きさが高音域に至るまであまり変化することがなく、正確な音像定位が得られることとなり、高音域までの音響特性が良好となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、〔第１実施形態〕、〔第２実施形態〕の順に添付図面を参照して説明する。
【００２５】
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態に係る複合型スピーカを図１および図２を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態の複合型スピーカを背面から見た外観図、図１（ｂ）は正面から見た外観図、図２は本実施形態の複合型スピーカについて図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００２６】
本実施形態の複合型スピーカにおいて、スピーカ本体１の基本的構造はダイナミックスピーカとしてのものであり、駆動力を発生するためのボイスコイル１５と磁気回路（マグネット１４）とヨーク３、ボイスコイル１５の先端に連結された振動板１３、そしてこれら各部品を連結するフレーム１２とを備えている。フレーム１２は、前端面を開口した略円筒形である。ヨーク３は、フレーム１２の背面に固着されており、ヨーク３の内部にマグネット１４とボイスコイル１５が配置されている。ボイスコイル１５の前端は、振動板１３に接続されている。ボイスコイル１５は前後に変位可能であって、その変位によって振動板１３が振動せしめられて音波が生成される。
【００２７】
フレーム１２の一端に固着された端子台６には、金属製のスピーカプラス端子７とスピーカマイナス端子８が組み込まれており、これら端子はそれぞれボイスコイルリード線１６によってボイスコイル１５と電気的に接続されている。
【００２８】
フレーム１２の前端面の開口には、振動板１３を保護するための円板状のスピーカプロテクタ２が取り付けられている。このスピーカプロテクタ２は、薄い金属板（例えばＳＵＳ）で構成されており、振動板１３により生成される音波を外部に送出するための前面音孔５が複数個（図１では４個）、周縁の近傍に設けられている。フレーム１２の背面にも、振動板１３からの音波を放出するための背面音孔４が複数個（図１では４個）、設けられている。
【００２９】
スピーカプロテクタ２の中心部には、円形平板状の圧電体１１が貼り付けられている。つまり、金属製のスピーカプロテクタ２の前面に圧電体１１を貼り付けて「圧電スピーカ」を構成している。圧電体１１は、プラス端子リード線９によってスピーカプラス端子７と電気的に接続されている。スピーカプロテクタ２は、マイナス端子リード線１０によってスピーカマイナス端子８と電気的に接続されている。
【００３０】
次に、以上の構成も持つ第１実施形態の複合型スピーカの動作について説明する。
【００３１】
まず、スビーカプラス端子７およびスピーカマイナス端子８に所定の信号電圧を印加すると、ダイナミックスピーカでは、ボイスコイル１５に信号電流が流れてマグネット１４との間の磁気的吸引力が生じ、それによって振動板１３が前後に振動して音波が生成される。その音波は前面音孔５から外部に放射される。
【００３２】
一方、圧電スピーカでは、プラス端子リード線９とマイナス端子リード線１０を介して圧電体１１に同じ電圧が印加され、圧電体１１の振動部（図示せず）が前後に伸縮運動を行う。この圧電体１１の伸縮運動によって、スピーカプロテクタ２は小さく屈曲（振動）せしめられ、それに応じた音波が発生する。すなわち、ダイナミックスピーカの動作に加え、スピーカプロテクタ２を振動板として圧電スピーカが動作し、複合型スピーカとして機能するのである。
【００３３】
このように、第１実施形態の複合型スピーカでは、ダイナミックスピーカが元々備えている振動板保護用の金属製のスピーカプロテクタ２に圧電体１１を貼り付けることにより、スピーカプロテクタ２および圧電体１１によって圧電スピーカを構成していて、ダイナミックスピーカに圧電スピーカを加えた複合型スピーカとして動作する。その結果、圧電スピーカにより高域周波数特性の改善が期待でき、広い周波数帯域に渡って良好な特性を確保することができる。
【００３４】
また、圧電体１１を円形のスピーカプロテクタ２の中心部に貼り付けているので、ダイナミックスピーカと圧電スピーカは同軸に配置されることとなり、各スピーカの指向特性の中心軸が同軸に揃えられるので、音響再生による音像の中心位置や音像の大きさが高音域に至るまであまり変化することがなく、正確な音像定位が得られる。よって高音域までの音響特性が良好となる。
【００３５】
第１実施形態の複合型スピーカの厚み（全厚）は、ダイナミックスピーカの厚みに対して、スピーカプロテクタ２の前面に貼り付けられた圧電体１１分の厚みが加わるだけであるので、従来の複合型スピーカに比べて一層の薄型化および省スペース化を図ることができる。
【００３６】
さらに、振動板１３の保護用のスピーカプロテクタ２を圧電スピーカの振動板として利用しているので、ダイナミックスピーカと圧電スピーカの部品の共通化により製品コストを抑えることができる。また、従来の複合型スピーカに比べてより簡単な構造であるので、部品点数を格段に削減することができ、製品の低コスト化を図ることができる。
【００３７】
具体的な製造工程について見ると、従来のダイナミックスピーカの構成に対して圧電体１１を貼り付けるだけで複合型スピーカが構成されるので、圧電体１１を貼り付ける工程と、スピーカプラス端子７と圧電体１１間およびスピーカマイナス端子８とスピーカプロテクタ２間をそれぞれプラス端子リード線９およびマイナス端子リード線１０によって半田接続する工程とを追加するだけでよく、製造が容易で製造コストを抑えることができる。
【００３８】
なお、第１実施形態の複合型スピーカでは、圧電体１１をスピーカプロテクタ２の前面に貼り付けた構造としたが、圧電体１１をスピーカプロテクタ２の背面に貼り付けた構造としても良い。この場合、複合型スピーカの厚みは元のダイナミックスピーカと同じ厚みであり、より一層の薄型化および省スペース化を図ることができる。
【００３９】
圧電スピーカに供給する音声信号については、高音域用のフィルタを介した高音域の音声信号を供給するようにしても良い。これにより、高音域の音声信号が低インピーダンス素子である圧電スピーカによって音響変換されるので、高音域で音声信号の周波数に比例した音圧感度を得ることができ、高音域までの音響特性が良好となる。
【００４０】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態に係る複合型スピーカの図２と同様の断面図である。
【００４１】
第１実施形態の複合型スピーカが、圧電体１１をスピーカプロテクタ２の前面に貼り付けた構造であったのに対し、本実施形態の複合型スピーカは、スピーカプロテクタ２の前面に圧電体１１を、背面に第２圧電体１７をそれぞれ貼り付けたものである。なお、前面および背面にそれぞれ貼り付けられた圧電体１１および第２圧電体１７は、双方の分極方向が同一となるように貼り付けられている。
【００４２】
第１実施形態と同様に、圧電体１１はプラス端子リード線９によってスピーカプラス端子７と電気的に接続され、スピーカプロテクタ２は、マイナス端子リード線１０によってスピーカマイナス端子８と電気的に接続されている。第２圧電体１７は、第２プラス端子リード線１８によってスピーカマイナス端子８と電気的に接続されている。つまり、圧電体１１と第２圧電体１７の分極方向が同じであるので、それぞれに対し互いに逆極性の電圧を印加することにより、一方が伸長すれば、他方が収縮する伸縮運動を行う。この圧電体１１および第２圧電体１７の伸縮運動によって、スピーカプロテクタ２は「バイモルフ振動板」として屈曲運動を行うこととなり、音波が発生する。
【００４３】
このように、第２実施形態の複合型スピーカは、スピーカプロテクタ２の前面および背面の両面にそれぞれ圧電体１１および第２圧電体１７を貼り付けて「バイモルフ型の圧電スピーカ」を構成したものであり、第１実施形態の複合型スピーカと同様の効果、すなわち、広い周波数帯域に渡る良好な特性の確保、薄型化および省スペース化、製品コストおよび製造コストの抑制、並びに、部品点数の削減による製品の低コスト化を実現できると共に、第１実施形態の複合型スピーカよりも圧電スピーカの音圧を増大させることができる。
【００４４】
具体的な製造工程については、スピーカプロテクタ２の両面にそれぞれ圧電体１１および第２圧電体１７を貼り付け、プラス端子リード線９、第２プラス端子リード線１８およびマイナス端子リード線１０をアセンブリする工程と、各リード線とスピーカプラス端子７およびスピーカマイナス端子８とを、スピーカプロテクタ２をフレーム１２組み込み時に圧着する工程とが追加されることになり、製造が容易で製造コストを抑えることができる。
【００４５】
なお、第２実施形態の複合型スピーカにおいては、圧電体１１および第２圧電体１７の双方の分極方向が同一となるように、これらをスピーカプロテクタ２の前面および背面に貼り付け、圧電体１１および第２圧電体１７に対して互いに逆極性の信号を印加することにより、バイモルフ型の圧電スピーカを構成したが、圧電体１１および第２圧電体１７の互いの分極方向が異なるように、スピーカプロテクタ２の前面および背面にそれぞれ貼り付け、双方に対して同極性の信号を印加するようにしても良い。
【００４６】
（変形例）
上記の第１〜第２の実施形態は、本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複合型スピーカによれば、広い周波数帯域にわたって良好な音響特性を確保すると共に、より一層の省スペース化、並びに製造コストおよび製品コストの低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る複合型スピーカを背面から見た外観図、（ｂ）は正面から見た外観図である。
【図２】第１実施形態の複合型スピーカについて図１（ａ）におけるＡ−Ａ’に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る複合型スピーカの図１（ａ）におけるＡ−Ａ’に沿った断面図である。
【図４】（ａ）は従来のコーンスピーカを背面から見た外観図、（ｂ）は正面から見た外観図である。
【図５】従来のコーンスピーカについて図４（ａ）におけるＢ−Ｂ’でカットした断面図である。
【符号の説明】
１，１０１ スピーカ本体
２，１０２ スピーカプロテクタ
３，１０３ ヨーク
４，１０４ 背面音孔
５，１０５ 前面音孔
６，１０６ 端子台
７，１０７ スピーカプラス端子
８，１０８ スピーカマイナス端子
９ プラス端子リード線
１０ マイナス端子リード線
１１ 圧電体
１２，１１２ フレーム
１３，１１３ マグネット
１５，１１５ ボイスコイル
１６，１１６ ボイスコイルリード線
１７ 第２圧電体
１８ 第２プラス端子リード線
Claims (6)
- ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせてなる複合型スピーカであって、
前記ダイナミックスピーカの振動板の前方に設けられた当該振動板保護用のプロテクタと、
前記プロテクタの前面または背面に取り付けられた圧電体とを備え、
前記プロテクタを前記圧電スピーカの振動体として動作させ、もって前記圧電スピーカを高音域音声信号の再生用として機能させることを特徴とする複合型スピーカ。 - 前記圧電体が、前記プロテクタの中心部に取り付けられている請求項１に記載の複合型スピーカ。
- ダイナミックスピーカと圧電スピーカとを組み合わせてなる複合型スピーカであって、
前記ダイナミックスピーカの振動板の前方に設けられた当該振動板保護用のプロテクタと、
前記プロテクタの前面および背面にそれぞれ取り付けられた第１および第２の圧電体とを備え、
前記プロテクタを前記圧電スピーカのバイモルフ振動体として動作させることを特徴とする複合型スピーカ。 - 前記第１および第２の圧電体がそれらの分極方向が互いに逆になるように取り付けられている請求項３に記載の複合型スピーカ。
- 前記第１および第２の圧電体がそれらの分極方向が互いに同一になるように取り付けられている請求項３に記載の複合型スピーカ。
- 前記第１および第２の圧電体が、前記プロテクタの中心部に取り付けられている請求項３〜５のいずれか１項に記載の複合型スピーカ。
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