JP2008017461A - 動電型エキサイタ - Google Patents

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Abstract

【課題】中高音域において低音域と同等の音圧レベルが得られる動電型エキサイタを提供することである。
【解決手段】
この動電型エキサイタは、筒状のフレーム12と、磁気回路部20と、ボイスコイル28と、磁気回路部とボイスコイルをフレーム内で、それぞれ、軸線方向に振動可能に支持する第1及び第2サスペンション14とを有し、筒状のフレーム12の一端が振動板16に固着された状態で、第2サスペンションと振動板との間に空気室32が形成されるようにする。ボイスコイル28の振動は、第2サスペンションからフレームを通して振動板に伝達されるほか、第2サスペンション14から空気室32を介して伝達される。空気室はエアスプリング若しくはエアダンパとして作用し、それにより、中高音域でのボイスコイルの振動をより効率良く振動板に伝え、中高音域での振動板の音圧レベルを増大する。
【選択図】 図1

Description

本発明は動電型エキサイタに関し、特に、携帯電話機などにおける液晶表示パネルの表示面を保護するための透明板や筐体に取り付け、これらの透明板や筐体を振動させて音響出力を生じる動電型エキサイタに関する。
携帯情報機器用の音響出力を行うための動電型エキサイタとしては、たとえば特開2005−354297号公報に開示の動電型エキサイタがある。
この公報に記載された動電型エキサイタは、カップ状のヨークと、該ヨークの内部底面上に積層された磁石及びトッププレートとからなる磁気回路部と、該磁気回路部のヨーク内周面とトッププレートの間に形成された環状の磁気ギャップに同心状に挿入されたボイスコイルとを有する。磁気回路部及びボイスコイルは、上記ヨークとは逆向きにされたカップ状のフレーム内に該フレームと同心状にして配置され、磁気回路部はヨークの底面とフレームの開口縁との間に延びる環状の第1サスペンションによって、フレームに対して当該フレームの軸線方向で振動可能に支持され、ボイスコイルは、ボイスコイルとフレーム内面との間に延びる環状の第2サスペンションによって支持され、フレームに対して軸線方向で振動可能に支持される。
この動電型エキサイタは、振動板に対し、そのフレームの端部壁を該振動板に固着して設定される。
ボイスコイルに、音声帯域の周波数を有する電気信号が印加されると、該ボイスコイル及び磁気回路部は、相互に磁気的に作用してそれぞれ軸線方向で励振され、これにより振動板が振動されて音を発する。
低音域の振動は、主に、質量のある磁気回路部及び第1サスペンションからなる振動系を介して振動板に伝えられ、主に、中高音域の振動は軽量のボイスコイル及び第2サスペンションの振動系を介して振動板に伝えられる。
特開2005−354297号公報
しかしながら、上記の如き動電型エキサイタにおいては、中高音域側の振動は振動板に十分には伝えられず、その音域での音の発生は主に第2サスペンションにおいて行なわれていたが十分な音圧レベルが得られず、再生周波数における再生帯域が狭くなるという不都合があった。
本発明の目的は、このような不都合を解消して、再生周波数特性における中高音域での十分な音圧レベルが得られ、広い再生周波数帯域が得られるようにする動電型エキサイタを提供することである。
すなわち、本発明は、
筒状のフレーム(以下に述べる実施例においては参照番号12で示す)と、
該フレーム内に配置される磁気回路部(20)と、
該磁気回路部を該フレームの軸線方向で振動可能に支持する第1サスペンション(18)と、
該フレーム内に、該軸線方向で延びるように配置されて、該磁気回路部(20)に作用的に連結されるボイスコイル(28)と、
該フレーム内で該フレームの軸線方向を横断するように取り付けられた薄板状の第2サスペンション(14)であって、該フレームの一端の開口に面する第1面と、該第1面と反対側で該磁気コイルに面する第2面とを有し、該第2面上に該ボイスコイル(28)を支持し、該ボイスコイルが該フレームの軸線方向に軸線方向で振動可能とする第2サスペンション(14)と、
を有し、
該ボイスコイル(28)に電気信号を印加することにより該磁気回路部(20)との磁気的相互作用により、該ボイスコイル(28)及び該磁気回路部(20)が該フレームの軸線方向で励振されるようにした動電型エキサイタを提供する。
この動電型エキサイタ(10)は、該フレーム(12)の開口を閉じるように振動板(16)に固着して、該振動板(16)と該第2サスペンション(14)との間に空気室(32)が形成されるように取り付けられる。このようにすることにより、磁気回路部(20)の振動は、第1サスペンション(18)及びフレーム(12)を介して振動板(16)に伝達される。また、 ボイスコイル(28)の振動は、第2サスペンション(14)及びフレーム(12)を介して振動板(16)に伝達されるとともに、第2サスペンション(14)及び空気室(32)を介して振動板(16)に伝達される。前述した従来の動電型エキサイタにおいては、第2サスペンション(14)と振動板(16)との間に形成される空気室(32)がなかったため、上記した空気室32を介しての振動伝達系はなく、この点で、動電型エキサイタ(10)は特徴を有する。磁気回路部(20)は、ボイスコイル(28)に比べて質量が大きいために、磁気回路部(20)から振動板(16)への振動系の固有振動数は、ボイスコイル(28)から振動板(16)への振動系よりも低い。このため、ボイスコイルに低音域の周波数をもつ電気信号が印加されるときは、振動板(16)は、主に、磁気回路部(20)からの振動によって加振される。これに対して、ボイスコイルに中高音の周波数をもつ電気信号が印加されるときには、振動板(16)は、主に、ボイスコイル(28)からの振動によって加振される。この場合、第2サスペンション(14)及びフレーム(12)を含む第1の振動伝達系と、第2サスペンション(14)及び空気室(32)を含む第2の振動伝達系は、振動板(16)に対して並列の関係にある。第2振動伝達系の空気室(32)はエアダンパ又はエアスプリングとして作用する。このため、このような要素がない前述の従来の動電型エキサイタに比べて、ボイスコイル(28)の振動周波数が高くなるほど、振動伝達率が高くなり、より大きい振幅で振動板(16)を加振することになる。これにより、従来の動電型エキサイタの周波数特性曲線(44)に比べて、動電型エキサイタ(10)の周波数特性曲線(46)が、1000ヘルツ以上の周波数帯域で、高い音圧レベルとなり、これにより上述した従来の動電型エキサイタの問題を解消することができる。また、空気室があるために、第2サスペンションが振動するときに、該第2サスペンションに該空気室内の空気圧がかかり、その振幅を抑制する作用が働く。これはボイスコイルへ印加される電気信号が大きい場合に、該ボイスコイル及び第2サスペンションが過大な振幅で振動するのを防止し、該ボイスコイルに損傷が生じたり、振動に歪が生じたりするのを防止することが可能となる。
本発明はまた、
筒状のフレーム(12)と、
該フレーム(12)内に配置され、磁界を発生する磁気回路部(20)と、
該磁気回路部(20)を該フレーム(12)の軸線方向で振動可能に支持する第1サスペンション(14)と、
該フレーム(12)内に、該軸線方向で延びるように配置されて、該磁気回路部(20)に作用的に連結されるボイスコイル(28)と、
該フレーム(12)の一端の開口の周縁に沿って固着された周縁部を有し、該開口を閉じるように設定され、該フレームの外側に面する第1面と、該第1面の反対側で該フレームの内側に面する第2面とを有し、該第2面上に該ボイスコイル(28)を支持し、該ボイスコイルが該フレームの軸線方向に軸線方向で振動可能とする薄板状の第2サスペンション(14)と、
該フレームの該一端の開口より外側位置で、該フレームの軸線を横断する方向に延びる振動板固着面部(35b)を有し、該振動板固着面部が該第2サスペンションに面する内側面と該内側面の反対側の外側面とを有し、該内側面は第2サスペンションの第1面との間に空気室(32)を形成し、該外側面は振動板に固着されるようになされた蓋状部材(35)と、
を有し、
該ボイスコイル(28)に電気信号を印加することにより該磁気回路部(20)との磁気的相互作用により、該ボイスコイル(28)及び該磁気回路(20)が該フレーム(12)の軸線方向で励振されて、該空気室(32)を含む振動伝達経路を介して該振動板(16)を振動するようにした動電型エキサイタ(100)を提供する。
この電動型エキサイタ(100)における蓋状部材(35)は、当該動電型エキサイタの組立工程などにおいて、第2サスペンションが破損されるのを防止するものである。この蓋状部材を取り付けたという点を除けば、上述の動電型エキサイタ(10)と動作、機能、特性等において実質的に同じである。
好ましくは、該空気室内部を外気に通気する通気開口を設け、第2サスペンション(14)が振動する際に、該空気室内に過大な圧力が発生するのを防止するようにする。
具体的には、該通気開口は該第2サスペンションに形成することができる。
好ましくは、該通気開口は第2サスペンションの中央部分に形成される。
該第2サスペンションは、具体的には、フレームの上記一端の開口の周縁に固着された外周縁部を有し、蓋状部材の周縁部が、第2サスペンションの外周縁部上に固着された外周縁部を有するようにする。
上記蓋状部材は、薄板状の金属材料から形成することができる。
また、上記蓋状部材の該振動板固着部は、第2サスペンションの外周縁部より半径方向内側の部分とほぼ同じ大きさとされる。
振動板は、液晶表示パネルまたはエレクトロルミネセンス表示パネルの表示面を保護するための透明板とすることができる。
以下、添付図面を用いて本発明に係る動電型エキサイタの実施形態を詳細に説明する。
図1〜図5には、本発明の第1の実施形態に係る動電型エキサイタ10が示されている。
この動電型エキサイタ10は、筒状のフレーム12と、磁気回路部20と、該磁気回路部20を該フレーム12の軸線方向で振動可能に支持する第1サスペンション18と、 該磁気回路20に作用的に連結されるボイスコイル28と、該ボイスコイル28を支持し、該ボイスコイルが該フレームの軸線方向に軸線方向で振動可能に支持する第2サスペンション14とを有し、フレーム12の一端の開口を閉じるようにして振動板16に取り付けられるようになっている。
磁気回路部20は、環状の磁石24と、該磁石24を支持するヨーク部材22と、磁石24上に固着された環状のトッププレート26とを有する。
ヨーク部材22は、図1及び図4に示すように、円盤状部22dと、該円盤状部22dの上面中央に設けられた円柱状部22bと、円盤状部22dの直径方向で相互に対向する側から半径方向外側に延びる一対の突出部22aとを有している。突出部22aは、円盤状部22dよりも薄く、該突出部22aの下面と円盤状部22dの下面との間には、段部22cが形成されており、第1サスペンション18の内周縁部が該突出部22aの下面に固着されて、その内周面18bが該段部22cに溶接等により固着されるようになっている。
ヨーク部材22及びトッププレート26は、ともに透磁率の高い金属材料である、たとえば純鉄から構成することが好ましく、ヨーク部材上に積層されて相互に固着されている。
第1サスペンション18は、弾性を有する薄板状の金属材料、たとえばステンレス鋼(SUS304)から形成される。図3に示すように、第サスペンション18は、全体として環状に形成され、内周面18bから半径方向外側位置に、一対の第1円弧状スリット18aと一対の第2円弧状スリット18a´とが相互に半径方向で間隔をあけて設けられている。第1サスペンション18の外周縁部は、樹脂等により成形されるフレーム12の壁面に埋設され、当該第1サスペンション18が全体としてフレーム内部を横断する方向に延びるように設定され、周方向で第1円弧状スリット18a間にある部分18dがヨーク部材22の突出部22aの下面に固着され、該ヨーク部材22をフレーム12の軸線方向で振動可能に支持している。図示の例では、段部22cの高さは、サスペンション18の厚さとほぼ同じにされている。尚、第1サスペンション18は、金属材料だけでなく、樹脂材料で形成することができる。
第2サスペンション14は、紙や樹脂や金属の薄板状部材から形成される。図1及び図2に示すように、該第2サスペンション14は、全体として円形とされ、その外周縁部がフレーム12の(図1で見て)上端内周に形成された段部12aに固着され、更に、樹脂材料または金属材料からなる環状の固定部材34によって、該フレームに固定されている。該第2サスペンション14は、ボイスコイル28を、円柱状部22bに対して同心状になるように支持し、磁気回路部20の円柱状部22bの外周面とトッププレート26の内周面との間に環状の磁気ギャップ30が形成されるようにしている。該第2サスペンション14のボイスコイル28よりも半径方向内側部分は(図1で見て)下方に湾曲しており、半径方向外側部分は、上方に湾曲しており、中央部分には、1対の矩形状の微小な開口が14aが貫通して形成されている。
本実施例に係る動電型エキサイタは、以上のように構成されるものであり、振動板16に対し、フレーム12の(図1で見て)上端縁を振動板16に固着するようにして設定し、該振動板16と第2サスペンション18との間に空気室32が形成されるようにする。
振動板16は、例えば、携帯電話機やパーソナルコンピュータや電子辞書などの情報を表示する液晶表示パネルを保護するために液晶表示パネルの表示面に設けられる透明板とされ、図5は、そのような透明板に動電型エキサイタ10を取り付けた状態を示している。
図6は、本発明に係る動電型エキサイタの第2の実施形態を示す。
この動電型エキサイタ100は、上述の第1の実施形態に係る動電型エキサイタ10と基本的には同じ構造とされており、動電型エキサイタ10と同じ構成要素は、同じ参照番号を付して示し、その詳細は省略する。
この動電型エキサイタ100は、第2サスペンション14を保護するための、薄板の金属材料、たとえばステンレス鋼(SUS304)により形成した蓋状部材35を設けた点で、動電型エキサイタ10と相違している。
すなわち、この動電型エキサイタ100においては、第2サスペンション14の外周縁部がフレーム12の上端面に固着されており、蓋状部材35は、第2サスペンション14の外周縁部上に固着された周縁部35aと、フレーム12の上端面より上方位置で、該フレームの軸線を横断する方向に延び、振動板16に固着される振動板固着面部35bとを有する、全体として浅い鍋状に形成されている。該蓋状部材は、第2サスペンションとの間に空気室32を形成している。
この動電型エキサイタ100においては、蓋状部材35を設けることにより、動電型エキサイタ100の組立工程等での第2サスペンション14の破損を防止することができる。
次に、上述した動電型エキサイタの動作につき説明する。
動電型エキサイタ10と、動電型エキサイタ100との動作は、基本的に同じであり、以下においては、動電型エキサイタ10の動作を中心に説明する。
本発明の動電型エキサイタ10において、ボイスコイル28に例えば音声帯域の周波数を有する電気信号が印加されると、該ボイスコイル28と磁気回路部20とは、磁気的相互作用により、それぞれ、フレーム12の軸線方向で励振される。
磁気回路部20の振動は、第1サスペンション18及びフレーム12を介して振動板16に伝達される。
ボイスコイル28の振動は、第2サスペンション14及びフレーム12を介して振動板16に伝達されるとともに、第2サスペンション14及び空気室32を介して振動板16に伝達される。前述した従来の動電型エキサイタにおいては、第2サスペンションと振動板との間に形成される空気室がなかったため、上記した空気室32を介しての振動伝達系はなく、この点で、動電型エキサイタ10は特徴を有する。 磁気回路部20は、ボイスコイル28に比べて質量が大きいために、磁気回路部20から振動板16への振動系の固有振動数は、ボイスコイル28から振動板16への振動系よりも固有振動数が低い。
このため、ボイスコイルに低音域の周波数をもつ電気信号が印加されるときは、振動板16は、主に、磁気回路部20からの振動によって加振される。
これに対して、ボイスコイルに中高音の周波数をもつ電気信号が印加されるときには、振動板16は、主に、ボイスコイルからの振動によって加振される。この場合、第2サスペンション14及びフレーム12を含む第1の振動伝達系と、第2サスペンション14及び空気室32を含む第2の振動伝達系は、振動板16に対して並列の関係にある。第2振動伝達系の空気室32は(第2サスペンション14の中央に開口14aが設けられているので)エアダンパとして作用する。このため、このような要素がない前述の従来の動電型エキサイタに比べて、ボイスコイルの振動周波数が高くなるほど、振動伝達率が高くなり、より大きい振幅で振動板16を加振することになる。図7は、そのような周波数特性を示すものであり、従来の動電型エキサイタの周波数特性曲線44に比べて、動電型エキサイタ10の周波数特性曲線46が、1000ヘルツ以上の周波数帯域で、高い音圧レベルとなることが分かる。
図5に示す例では、動電型エキサイタは、液晶表示パネル38の保護用透明板16の一部に取り付けられているが、該動電型エキサイタは、液晶パネル36の保護用透明板16全体を振動させることになる。
図示の動電型エキサイタ10では、ボイスコイルが過大な振幅で振動して、空気室内に高い圧力が生じ、第2サスペンションや振動板が破損することがないように、第2サスペンションに通気のための開口14aを設けており、従って、上述の第2の振動系において、空気室はエアダンパとして機能する。この開口14aを設けずに、空気室を完全に密封されたものとした場合には、該空気室はエアスプリングとして機能することになるが、この場合も、前述の従来の動電型エキサイタのように、空気室がないものに比べて、ボイスコイルから振動板への振動伝達効率は上がり、その場合には、中高音領域だけではなく、低音域でも振幅(音圧)の増大が生じるものと考えられる。
空気室32は、上記のような機能を奏するほかに、ボイスコイル及び第2サスペンションの過大な振幅の振動を抑える作用をも奏する。このため、歪みの発生を抑えた高品位の再生音を得ることができる。また大きな音量の出力時に、ボイスコイルが磁気ギャップ30の適正範囲から逸脱することによって生じる雑音の発生、および磁気回路部20に接触することによって生じるボイスコイルの損傷の発生等を防止することができる。
第1実施形態に係る動電型エキサイタ10の動作、機能、特性は概ね以上の通りである。第2実施形態に係る動電型エキサイタ100においては、フレーム12と振動板16との間に蓋状部材35が介在しているが、動作、機能、特性は動電型エキサイタ10と同様になることは、詳述するまでもなく明らかであろう。
以上、本発明に係る実施形態につき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、第2サスペンション14に形成した開口14aは、空気室内に過大な圧力が生じるのを防止するためのものであり、その形状や数は任意に決めることができる。ただし、その開口面積は、空気室32が上述したエアダンパやエアスプリングとして機能する範囲のものとされる。また、開口14aは上記機能のためであり、必ずしも第2サスペンションに設ける必要はない。例えば、振動板16や蓋状部材35に設けたり、第1の実施形態においては第2サスペンション14と振動板16とのあいだのフレーム12や固定部材34に設けても良い。さらに、例えば発泡性の樹脂などの部材を第1の振動板14に貼り付けても、高音域側での振幅レベルを増大すること可能である。また以上の説明では、振動板16として、液晶表示パネルの表示面の保護用透明板を適用する実施形態で説明したが、エレクトロルミネセンス表示パネルの表示面の保護用透明板を第2の振動板16として適用しても良い。エレクトロルミネセンス表示パネルは、ガラスや樹脂などからなる透明絶縁性基板のおもて面側に、酸化インジウムスズ(ITO)からなる透明電極と、トリフェニルジアミン誘導体からなるホール輸送層と、アルミキノリノール錯体からなる発光層と、アルミニウムからなる金属電極を順次形成し、これらの透明電極とホール輸送層と発光層と金属電極を被覆するように電気絶縁性高分子化合物からなる保護層を形成して構成している。そして、透明絶縁性基板のうら面側から発光し、エレクトロルミネセンス表示パネルとする。動電型エキサイタは表示パネルの表示面を保護する透明板の裏面側に取り付ける。さらに本発明の動電型エキサイタは、携帯電話機以外にもPDA(Personal Digital Assistants)やパーソナルコンピュータや電子辞書などの携帯情報機器に適用することができる。そしてこれらの携帯情報機器の表示パネルや筐体を振動板16として適用することもできる。
本発明の第1の実施形態に係る動電型エキサイタの断面図である。 同動電型エキサイタの振動板の平面図である。 同動電型エキサイタのサスペンションの平面図である。 同動電型エキサイタのヨークを示す平面図である。 同動電型エキサイタを取り付ける液晶表示パネルの保護用透明板を示す平面図である。 本発明の第2の実施形態に係る動電型エキサイタイの断面図である。 第1の実施形態に係る動電型エキサイタと従来の動電型エキサイタとの周波数と音圧との関係を示すグラフである。
符号の説明
10 動電型エキサイタ
12 フレーム
14 第2サスペンション
16 振動板
18 第1サスペンション
20 磁気回路部
28 ボイスコイル
30 磁気ギャップ
32 空気室
35 蓋状部材
38 液晶表示パネル

Claims (10)

  1. 筒状のフレームと、
    該フレーム内に配置される磁気回路部と、
    該磁気回路部を該フレームの軸線方向で振動可能に支持する第1サスペンションと、
    該フレーム内に、該軸線方向で延びるように配置されて、該磁気回路部に作用的に連結されるボイスコイルと、
    該フレーム内で該フレームの軸線方向を横断するように取り付けられた薄板状の第2サスペンションであって、該フレームの一端の開口に面する第1面と、該第1面と反対側で該磁気コイルに面する第2面とを有し、該第2面上に該ボイスコイルを支持し、該ボイスコイルが該フレームの軸線方向に軸線方向で振動可能とする第2サスペンションと、
    を有し、
    該ボイスコイルに電気信号を印加することにより該磁気回路部との磁気的相互作用により、該ボイスコイル及び該磁気回路部が該フレームの軸線方向で励振されるようにした動電型エキサイタ。
  2. 筒状のフレームと、
    該フレーム内に配置される磁気回路部と、
    該磁気回路部を該フレームの軸線方向で振動可能に支持する第1サスペンションと、
    該フレーム内に、該軸線方向で延びるように配置されて、該磁気回路部に作用的に連結されるボイスコイルと、
    該フレームの一端の開口の周縁に沿って固着された周縁部を有し、該開口を閉じるように設定され、該フレームの外側に面する第1面と、該第1面の反対側で該フレームの内側に面する第2面とを有し、該第2面上に該ボイスコイルを支持し、該ボイスコイルが該フレームの軸線方向に軸線方向で振動可能とする薄板状の第2サスペンションと、
    該フレームの該一端の開口より外側位置で、該フレームの軸線を横断する方向に延びる振動板固着面部を有し、該振動板固着面部が該第2サスペンションに面する内側面と該内側面の反対側の外側面とを有し、該内側面は第2サスペンションの第1面との間に空気室を形成し、該外側面は振動板に固着されるようになされた蓋状部材と、
    を有し、
    該ボイスコイルに電気信号を印加することにより該磁気回路部との磁気的相互作用により、該ボイスコイル及び該磁気回路が該フレームの軸線方向で励振されて、該空気室を含む振動伝達経路を介して該振動板を振動するようにした動電型エキサイタ。
  3. 該フレームの一端の開口を閉じるように固着された振動板を備え、該振動板と該第2サスペンションとの間に空気室が形成されるようにした請求項1に記載の動電型エキサイタ。
  4. 該空気室内部を外気に通気する通気開口を有し、第2サスペンションが振動する際に、該空気室内に過大な圧力が発生するのを防止するようにした請求項2又は3に記載の動電型エキサイタ。
  5. 該通気開口が該第2サスペンションに形成されている請求項4に記載の動電方エキサイタ。
  6. 該通気開口が該第2サスペンションの中央部分に形成されている請求項5に記載の動電型エキサイタ。
  7. 該第2サスペンションは、該フレームの該一端の開口の周縁に固着された外周縁部を有しており、
    該蓋状部材が、該第2サスペンションの該外周縁部上に固着された外周縁部を有する請求項2に記載の動電型エキサイタ。
  8. 該蓋状部材が、薄板状の金属材料からなる請求項7に記載の動電型エキサイタ。
  9. 該蓋状部材の該振動板固着部が、該第2サスペンションの該外周縁部の半径方向内側部分とほぼ同じ大きさである請求項8に記載の動電型エキサイタ。
  10. 振動板は、液晶表示パネルまたはエレクトロルミネセンス表示パネルの表示面を保護するための透明板である請求項2又は3に記載の動電型エキサイタ。
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