JP2008125005A - 音声発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低音域の出力を上げ、かつ低音域の出力と中高音域の出力のバランスを良好にする音声発生装置を提供する。
【解決手段】圧電素子３を装着した基板２を複数備える音声発生装置１Ａであって、基板２の長さ方向の所定位置にて基板２同士を固定する固定部４と、複数の基板２における固定部４に固定されていない自由端２ａ，２ｂ側に配置され、基板２の振動を抑制する抑制手段（錘７ａ，７ｂ）と、一つの基板２の自由端２ａ，２ｂ側に配置される抑制手段（錘７ａ，７ｂ）の抑制力より、他の基板２の自由端２ａ，２ｂ側に配置される抑制手段（錘７ａ，７ｂ）の抑制力の方を大きくした。
【選択図】図１

Description

本発明は、音声発生装置に関する。

一般的に、圧電素子の音響的用途としては、高音域のツイーターまたはブザー等がある。また、板状の圧電素子の一端を固定する状態で、他端に錘を装着することで、低音域の感度を向上させる技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００６−１５７２２６号公報

しかしながら、上記従来技術を採用した場合、低音域の出力を上げることはできるが、低音域の出力と中高音域の出力のバランスを良好にすることはできない。低音域の出力と中高音域の出力のバランスは、音声発生装置として重要である。

そこで、本発明の目的は、低音域の出力を上げ、かつ低音域の出力と中高音域の出力のバランスを良好にする音声発生装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の音声発生装置は、圧電素子を装着した基板を複数備える音声発生装置であって、基板の長さ方向の所定位置にて基板同士を固定する固定部と、複数の基板における固定部に固定されていない自由端側に配置され、基板の振動を抑制する抑制手段と、一つの基板の自由端側に配置される抑制手段の抑制力より、他の基板の自由端側に配置される抑制手段の抑制力の方を大きくしたことを特徴とする。

上記課題を解決するため、他の本発明の音声発生装置は、圧電素子を装着した基板を複数備える音声発生装置であって、基板の長さ方向の所定位置にて基板同士を固定する固定部と、複数の基板の内、一つの基板における固定部に固定されていない自由端側に配置され、一つの基板の振動を抑制する抑制手段と、を備えることを特徴とする。

他の発明は、上述の発明に加え、固定部に、基板を２枚固定したことを特徴とする。

他の発明は、上述の発明に加え、固定部から遠い側にある基板の自由端に配置される抑制手段の抑制力を、固定部から近い側にある基板の自由端に配置される抑制手段の抑制力よりも大きくしたことを特徴とする。

本発明によれば、低音域の出力を上げ、かつ低音域の出力と中高音域の出力のバランスを良好にする音声発生装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る音声発生装置について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る音声発生装置１Ａの斜視図である。なお、以後の説明では、図１に示す矢印Ｙ１およびＹ２の方向を、それぞれ「上」および「下」と定義する。

音声発生装置１Ａは、２枚の長方形の基板２と、基板２の長さ方向の一端を固定する固定部４とを備えている。各基板２の片面または両面には、セラミック製の圧電素子３が貼付されている。固定部４は、３分割されており、固定部４、基板２、固定部４、基板２、固定部４の順に積層することを可能としている。また、各固定部４の上下方向の端面と各基板２の一端側には、ネジ溝を有する穴（不図示）が互いに同軸となるように２つ形成されている。各固定部と各基板２の一部は、ネジ５によって固定され、各基板２の他端は固定されない自由端２ａ，２ｂとなっている。

上方の基板２および下方の基板２の隙間には、自由端２ａ，２ｂの側よりも固定部４の側に近い位置に、２枚の基板２間の隙間を維持するために、発泡ゴムからなるクッション材６が設置されている。

各基板２の自由端２ａ，２ｂの側には、それぞれ、抑制手段の一例としての錘７ａおよび錘７ｂが固定されている。音声発生装置１Ａの上方の基板２に固定される錘７ａの重量（例えば、０．５ｇ）は、音声発生装置１Ａの下方の基板２に固定される錘７ｂの重量（例えば、０．２５ｇ）よりも大きい。各基板２に貼付された圧電素子３が振動すると、その振動は、各基板２から固定部４の底面４ａに伝播する。

例えば、底面４ａをオートバイ用のヘルメット等の剛体に接触させることで、そのヘルメットを介して、そのヘルメットを装着する者の聴覚を刺激する。すなわち、音声発生装置１Ａは、いわゆるヘッドホンの役割を果たす。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る音声発生装置１Ｂの斜視図である。本発明の第２、および後述する第３、第４および第５の実施の形態に係る音声発生装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの構成は、本発明の第１の実施の形態に係る音声発生装置１Ａと略同様の部材によって構成されている。よって、以下、本発明の第１の実施の形態に係る音声発生装置１Ａと同一の部分には、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化することとする。

音声発生装置１Ｂでは、音声発生装置１Ａにおける錘７ｂに相当する錘が固定されていない。それ以外の構成は、音声発生装置１Ａと同じ構成である。音声発生装置１Ｂのような構成を採用すると、一つの基板２の自由端２ａが受ける振動の抑制力（荷重）を、他の基板２の自由端２ｂが受ける振動の抑制力（この場合の抑制力は零）と異なるものとできる。

（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る音声発生装置１Ｃの斜視図である。音声発生装置１Ｃは、３枚の長方形の基板２と、基板２の長さ方向の一端を固定する固定部４とを備えている。各基板２の両面には、セラミック製の圧電素子３が貼付されている。固定部４は、４分割されており、固定部４、基板２、固定部４、基板２、固定部４、基板２、固定部４の順に積層することを可能としている。また、各固定部４の上下方向の端面と各基板２の一端側には、ネジ溝を有する穴（不図示）が互いに同軸となるように２つ形成されている。各固定部と各基板２の一部は、ネジ５によって固定され、各基板２の他端は固定されない自由端２ａ，２ｂ，２ｃとなっている。

最も上方にある基板２および最も下方にある基板２には、それぞれ自由端２ａ，２ｂがあり、それらには、それぞれ、抑制手段の一例としての錘７ａおよび錘７ｂが固定されている。３枚の基板２のうち、中間に位置する基板２の自由端２ｃには、錘が固定されていない。錘７ａの重量（例えば、０．５ｇ）は、錘７ｂの重量（例えば、０．２５ｇ）よりも大きい。各基板２に貼付された圧電素子３が振動すると、その振動は、各基板２から固定部４の底面４ａに伝播する。

（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る音声発生装置１Ｄの斜視図である。音声発生装置１Ｄは、２枚の長方形の基板２と、基板２の長さ方向の中央部を固定する固定部４とを備えている。各基板２の片面または両面には、セラミック製の圧電素子３が貼付されている。固定部４は、３分割されており、固定部４、基板２、固定部４、基板２、固定部４の順に積層することを可能としている。また、各固定部４の上下方向の端面と各基板２の中央部には、ネジ溝を有する穴（不図示）が互いに同軸となるように２つ形成されている。各固定部と各基板２の中央部は、ネジ５によって固定され、各基板２の合計４つの短辺は固定されない自由端２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとなっている。

各基板２の自由端２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの側には、それぞれ、抑制手段の一例としての錘７ａ，７ｂ，７ｃおよび錘７ｄが固定されている。音声発生装置１Ｄの上方および下方の一方の基板２の自由端２ａ，２ｄに、それぞれ固定される錘７ａ，７ｄの重量（例えば、０．５ｇ）は、当該一方の基板２とそれぞれ一体化し、かつ固定部４の反対側にある他方の基板２の自由端２ｂ，２ｃに、それぞれ固定される錘７ｂ，７ｃの重量（例えば、０．２５ｇ）よりも大きい。各基板２に貼付された圧電素子３が振動すると、その振動は、各基板２から固定部４の底面４ａに伝播する。

（第５の実施の形態）
図５は本発明の第５の実施の形態に係る音声発生装置１Ｅの斜視図である。音声発生装置１Ｅの構成は、本発明の第１の実施の形態に係る音声発生装置１Ａにおいて、錘７ａの重量（例えば、０．２５ｇ）を、錘７ｂの重量（例えば、０．５ｇ）より小さくした以外は、音声発生装置１Ａと同じ構成である。

（実験１）
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る音声発生装置１Ａと、音声発生装置１Ａから錘７ａ，７ｂを除いた音声発生装置（比較装置Ａ）の周波数特性を示すグラフである。音圧は、ヘルメットに取り付けてダミーヘッドで無響室にて測定した。

図６に示すように、約１７０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下付近の低音の周波数帯域（図６の「Ａ」で示した周波数帯域」）に着目すると、音声発生装置１Ａの音圧の方が、比較装置Ａの音圧よりも大きくなっている。自由端２ａ，２ｂのそれぞれに錘７ａ，７ｂを装着することで、低音域の音圧が向上したものと考えられる。また、音声発生装置１Ａにおける、約３５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の周波数帯域の音圧は、比較装置Ａの音圧よりも小さい。しかし、試聴の結果、約１７０Ｈｚ以上３５０Ｈｚ以下の周波数帯域における音圧が高い音声発生装置１Ａの方が、音質に優れていた。

また、図６において、約１０ｋＨｚから１３ｋＨｚの中高音の周波数帯域（図６の「Ｂ」で示した周波数帯域」）に着目すると、比較装置Ａで発生している音圧のピークが、音声発生装置１Ａでは発生していないことが判明した。この中高音域の音圧のピークの存在によって、出力音声が耳障りなものとなる場合があり、音声発生装置１Ａの方が音質に優れていた。

以上の実験結果から、音声発生装置１Ａは、比較装置Ａと較べて低音域の出力が十分で、かつ低音域の出力と中高音域の出力のバランスの良好な音声発生装置であることがわかった。この理由は、音声発生装置１Ａは、共振の異なる複数の圧電素子３ａ，３ｂが存在することになり、特性の異なる出力の合成となるので、結果として広い周波数帯域に渡って音圧特性が良くなるためと考えられる。

（実験２）
図７は、本発明の実施の形態に係る音声発生装置１Ａ（上方の基板２に固定される錘７ａの重量が下方の基板２に固定される錘７ｂよりも大きい），１Ｂ（上方の基板２には錘７ａが固定されているが、下方の基板２には錘は固定されていない），１Ｅ（上方の基板２に固定される錘７ａの重量が下方の基板２に固定される錘７ｂよりも小さい）、比較装置Ａ（上方および下方の基板に錘が固定されていない）および音声発生装置１Ａの錘７ａを錘７ｂに変えた比較装置Ｂ（上方と下方の基板に固定される錘の重量が等しい）の周波数特性を示すグラフである。図７では、本実施の形態に係る各音声発生装置の周波数特性を示す曲線に対して、「１Ａ」、「１Ｂ」および「１Ｅ」を付している。音圧は、ヘルメットに取り付けてダミーヘッドで無響室にて測定した。

図７に示すように、約１００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の低音の周波数帯域では、約３５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の周波数帯域を除き、比較装置Ａの音圧が最も小さい音圧となっていることがわかる。よって、自由端２ａ，２ｂの少なくとも１つに装着した錘７ａ，７ｂによって、各音声発生装置の低音域の出力を大きくすることができることがわかる。

また、図７の２００Ｈｚ付近の周波数帯域に着目すると、音圧が最も大きいのは、音声発生装置１Ａであり、次いで音声発生装置１Ｅであることがわかる。このように、振動伝達部である固定部４の底面４ａから、音声振動の伝達経路が長い位置にある自由端２ａへの振動の抑制力（荷重）を、音声振動の伝達経路が自由端２ａよりも短い位置にある自由端２ｂへの荷重よりも大きくすることによって、より低音域の出力を大きくできることがわかる。この理由として、自由端２ａ，２ｂをてこの原理における力点、固定部４の底面４ａを支点かつ作用点と仮定すると、自由端２ａから底面４ａまでの距離が長いので、自由端２ａにより、重い錘７ａを固定することによって、低音域の共振が大きくなったものと考えられる。

また、音声発生装置１Ｂの音圧は、図７の２００Ｈｚ付近ではなく、それよりも若干高い周波数帯域（２５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下）において、比較装置Ａよりも大きい音圧となっていることがわかる。この理由は、音声発生装置１Ｂでは、軽い錘７ａ（０．２５ｇ）を自由端２ａのみに装着しており、共振周波数が高まり易い構成となっており、音声発生装置１Ｂの音圧を大きくできる低音域の周波数帯域が、若干高周波側へとシフトしたためと考えられる。

以上、本発明の各実施の形態に係る音声発生装置について説明したが、本発明の実施の形態に係る音声発生装置１（以下、音声発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅを総称して「音声発生装置１」と記す。）は、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々変更実施可能である。たとえば、音声発生装置１Ａにおいて、錘７ａを省略し、音声発生装置１の下方に位置する自由端２ｂにのみ、錘を装着する構成とすることができる。

また、音声発生装置１において、自由端２ａ，２ｂの振動の抑制力の付与を、錘７ａ，７ｂの装着等の荷重の付与以外の手段で実現することができる。たとえば、対向する２枚の基板２の同士を、それぞれ固定部４から異なる距離離れた位置において紐（抑制手段の一例）等によって結び付けて固定する等である。この構成を採用することで、自由端２ａ，２ｂの振動を、各々異なる振動の抑制力で抑制できる。

また、音声発生装置１において、基板２の枚数を４枚、５枚、６枚、または７枚以上等、増やすことができる。さらに、音声発生装置１において、錘７ａ，７ｂの重量差または装着位置は適宜変更できる。かかる変更によって、音質の調整が可能となる。

また、音声発生装置１において、基板２、圧電素子３、固定部４、ネジ５、クッション材６および錘７ａ，７ｂの材質、形状、大きさ、重量、構造等は適宜変更できる。たとえば、基板２の材質はアルミナ等のセラミックとすることができる。また、たとえば基板２の固定は、角材および、ネジ５によらず、ばね力等を利用した手段等によることもできる。さらに、振動の伝達部は、固定部４の底面４ａとせず、固定部４の背面または上面、または固定部４全体とすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る音声発生装置の斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る音声発生装置の斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る音声発生装置の斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る音声発生装置の斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係る音声発生装置の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る音声発生装置と、比較装置Ａに係る音声発生装置の音圧の周波数特性を示す図である。 本発明の第１，２および５の実施の形態に係る音声発生装置と、比較装置ＡおよびＢに係る音声発生装置の音圧の周波数特性を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 音声発生装置
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 自由端
３ 圧電素子
４ 固定部
４ａ 底面
５ ネジ
６ クッション材
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 錘

Claims (4)

1. 圧電素子を装着した基板を複数備える音声発生装置であって、
   当該基板の長さ方向の所定位置にて当該基板同士を固定する固定部と、
   複数の上記基板における上記固定部に固定されていない自由端側に配置され、上記基板の振動を抑制する抑制手段と、
   一つの上記基板の自由端側に配置される上記抑制手段の抑制力より、他の上記基板の自由端側に配置される上記抑制手段の抑制力の方を大きくしたことを特徴とする音声発生装置。
2. 圧電素子を装着した基板を複数備える音声発生装置であって、
   当該基板の長さ方向の所定位置にて当該基板同士を固定する固定部と、
   複数の上記基板の内、一つの上記基板における上記固定部に固定されていない自由端側に配置され、一つの上記基板の振動を抑制する抑制手段と、
   を備えることを特徴とする音声発生装置。
3. 前記固定部に、前記基板を２枚固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の音声発生装置。
4. 固定部から遠い側にある前記基板の前記自由端に配置される前記抑制手段の抑制力を、固定部から近い側にある前記基板の前記自由端に配置される前記抑制手段の抑制力よりも大きくしたことを特徴とする請求項１，２または３のいずれか１項に記載の音声発生装置。

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