JP2008258794A - 多機能型音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バイブレータとスピーカの同時駆動が可能で小型薄型化ができる多機能型音響装置を構成する。
【解決手段】
スピーカとバイブレータに共用される中空円板状の外磁型永久磁石１４３による磁気回路を永久磁石１４３の内周側と外周側にヨークを経由して２組の磁束が集中する厚み方向の断面が円周状または長円状の空隙を設けて磁場を形成して内周側の磁場Ａ１４６には、ボイスコイル１４２を磁気的に係合させ、外周側の磁場Ｂ１４７には前記バイブレータの振動板１５０の中心部に配設された駆動コイル１４８を磁気的に係合するように配設し、前記駆動コイル１４８の外側に複数個の錘１４９ａ、１４９ｂを前記振動板に配設固定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、携帯機器に用いられている多機能型音響装置を形成するスピーカとバイブレータの構成に関するもので、特にスピーカとバイブレータの同時駆動が可能で優れた音響特性が期待できて小型薄型化が実現できる全体構成に関するものである。

従来からＰＨＳや携帯電話等の携帯機器には、コンサート会場や病院等の受信時の静粛な環境を乱さないように、受信音による発音によらず、振動モータの振動によって受信を携帯機器の利用者に感知させる振動モータが搭載されている場合が多い。一方では、携帯機器には受信音の受音が必要なだけではなく、更に音響特性の優れたスピーカが要求されている。このため、従来は振動モータとスピーカが２個携帯機器に装着される場合が多く、スペース効率が悪くなって、携帯機器の小型化と軽量化及びコストダウンを図ることが困難であった。これを改善するために、最近では、スピーカ振動板の振動の外に、スピーカの振動板上のボイスコイルと磁気的に係合する永久磁石体をフレームにバネで固定して、１００〜１５０Ｈｚの低周波で独立に駆動し、振動方向はスピーカ振動板と同一方向にバイブレーシヨンを可能とするいわゆるマルチファンクションデバイスが発表されている。以下では所謂マルチファンクションデバイスの代表的な従来例について開示されている技術を説明する。

特許 第２９２９５７９号公報 特許 第２９３００７０号公報 特開２００５−３１８１３３号公報

特許文献１には、明細書の図１以下に基づく説明で主要構成が開示されている。（１）振動板２と対向配置された磁気回路部材１２，磁気回路部材１２に取り付けられた磁気回路部材より比重の大きい錘７を含む可動部材、可動部材を支持する少なくとも一つのサスペンション１、振動板２とサスペンション１を支持する支持部材、振動板と磁気回路部材との間に働く磁気駆動力を発生する駆動手段を具備すること、また（２）前記錘７を磁気回路部材１２の外側に配置すること、等々の構成と作用が開示されている。

特許文献２には、明細書の図１以下に基づく説明で主要構成が開示されている。（１）振動板８と対向配置された磁気回路部材２０，磁気回路部材２０に取り付けられた磁気回路部材と実質的に磁路を形成しない錘部１３とを含む可動部材１７、可動部材１７を支持する少なくとも一つのサスペンション２２、振動板８とサスペンション２２を支持する支持部材９、振動板８と磁気回路部材２０との間に働く磁気駆動力を発生する駆動手段を具備する電気―機械―音響変換器と、錘部１３を磁気回路の外側に配置すること、前記錘部１３が前記磁気回路部２０に対して水平方向に配置されること、磁気ギャップの外周から所定間隔離れたヨーク上に磁気漏洩防止溝を設けること、磁気ギャップの外周にヨークに比べて高透磁率部材を装着すること等々の構成と作用が開示されている。
特許文献３には、スピーカの振動板２３と同一方向に振動する永久磁石回路が所謂外磁型の可動部材からなる磁気回路部１６で構成される多機能型スピーカ１が開示されている。

特許文献１，２及び３について共通に言えることは、スピーカのダイヤフラムに固定されたボイスコイルと係合する磁気回路部材が前記ボイスコイルに対して相対的に振動可能なことである。即ち、振動を発生させる可動磁石部材の振動と音響を発生させるダイヤフラムの振動との間に連成振動が生じ易くバイブレータが振動しているときはスピーカの音質を向上させることに限界があった。また、携帯電話等の多機能型音響装置の収納部部材、特に磁性部材によっては磁気回路部材からなる可動部材は磁気的な影響を受けて振動論で言う所の負のバネ定数が生じて、本来持っているバイブレータのバネ定数が実質的に減少してその結果バイブレータの共振周波数が低下するので品質の維持が困難で生産管理上解決を要する課題であった。

前述の説明から明らかなように、いずれの従来例でも低周波信号と高周波信号を同時に励振させる場合、連成が生じて音声・音楽等の品質が劣化するのを防止することが事実上不可能であった。これは、バイブレータの低周波振動とスピーカの高周波振動がいずれもスピーカ振動板と同一方向に振動するように構成されているからである。

本発明の目的は、叙上の欠点を除去して簡単な構成で小型化薄型化を図る多機能型音響装置を実現することにあり、特にバイブレータの低周波振動を永久磁石回路で構成される可動部材とせずに、スピーカのボイスコイルと係合する永久磁石回路の一部をバイブレータの振動板を励振する磁気回路として利用して前記振動板に固定されている錘を同じく固定されている駆動コイルで振動させるものである。
課題を解決するためになされた請求項１に係る本発明の多機能型音響装置は、永久磁石回路と係合するボイスコイルを固着した円板状または長円状のダイヤフラムを有するスピーカと、前記永久磁石回路と係合する駆動コイルと錘を固着した円板状または長円状の振動板を有するバイブレータとが共通の厚み方向の円筒状または長円筒状のフレームに固定されて形成された多機能型音響装置において、
前記永久磁石による磁気回路を中空円板状の外磁型永久磁石の内周側と外周側に設けたヨークを経由して２組の磁束が集中する内周側磁場と外周側磁場を形成し、該磁場は厚み方向の断面が円周状または長円状の空隙を設けて構成され、前記内周側の磁場には、前記ボイスコイルを磁気的に係合させ、前記外周側の磁場には前記駆動コイルを磁気的に係合するように配設し、前記バイブレータの振動板の中心部に錘を固着したことを特徴とするものである。

また、課題を解決するためになされた請求項２に係る本発明の多機能型音響装置は、永久磁石回路と係合するボイスコイルを固着した円板状または長円状のダイヤフラムを有するスピーカと、前記永久磁石回路と係合する駆動コイルと錘を固着した円板状または長円状の振動板を有するバイブレータとが共通の厚み方向の円筒状または長円筒状のフレームに固定されて形成された多機能型音響装置において、前記永久磁石による磁気回路を中空円板状の外磁型永久磁石の内周側と外周側にヨークを経由して２組の磁束が集中する厚み方向の断面が円周状または長円状の空隙を設けて磁場を形成して前記内周側の磁場には、前記駆動コイルを磁気的に係合させ、前記外周側の磁場には前記ボイスコイルを磁気的に係合するように配設し、前記バイブレータの振動板の中心部に錘を固着したことを特徴とするものである。

また、課題を解決するためになされた請求項３に係る本発明の多機能型音響装置は、永久磁石回路と係合するボイスコイルを固着した円板状または長円状のダイヤフラムを有するスピーカと、前記永久磁石回路と係合する駆動コイルと錘を固着した円板状または長円状の振動板を有するバイブレータとが共通の厚み方向の円筒状または長円筒状のフレームに固定されて形成された多機能型音響装置において、
前記永久磁石による磁気回路を中空円板状の外磁型永久磁石の内周側と外周側に設けたヨークを経由して２組の磁束が集中する内周側磁場と外周側磁場を形成し、該磁場は厚み方向の断面が円周状または長円状の空隙を設けて構成され、前記内周側の磁場には、前記ボイスコイルを磁気的に係合させ、前記外周側の磁場には前記バイブレータの振動板の中心部に配設された前記駆動コイルを磁気的に係合するように配設し、前記駆動コイルの外側に複数個の錘を前記振動板に固着したことを特徴とするものである。

また、課題を解決するためになされた請求項４に係る本発明の多機能型音響装置の振動板は、該振動板の中央部に配設固定された前記ボイスコイルの内周部近傍に沿って円板状または長円状に穴抜きして中空孔を設け、長軸方向の外周部に沿って複数個の長溝を形成したことを特徴とするものである。

また、課題を解決するためになされた請求項５に係る本発明の多機能型音響装置の振動板に配設固定された錘は、断面形状がほぼ半月状で鉄以上の比重を有し複数個で構成されたことを特徴とするものである。

本発明の多機能型音響装置によれば、スピーカのダイヤフラムの振動とバイブレータの振動との間に連成振動は生じないので、簡単な構成で発音体の広帯域信号を忠実に再生することができる。

また、更に、本発明の多機能型音響装置によれば、簡単な構成で低域信号による体感加震力の大きい低周波振動を確実に得ることができる。

また、更に、本発明の多機能型音響装置によれば、高周波信号と低周波信号を同時駆動がすることができて音質の劣化のないコスト／パフォーマンスの優れた発音体を実現することができる。

更に、本発明の多機能型音響装置によれば、磁気回路の磁場形成部を永久磁石の内周側と外周側に分けて設けるのでそれら磁場と係合するボイスコイルと振動板駆動コイルを２個配設しても小型薄型化が容易に実現することができる。

以下では、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明多機能型音響装置の実施例１の主要部断面図である。図２は、図１の振動板の説明図である。図３は、本発明多機能型音響装置の実施例２の主要部断面図である。図４は、本発明多機能型音響装置の実施例３の主要部断面図である。図５は、図４の振動板の説明図である。

図１、図２において、本発明の多機能型音響装置１００は、音響出力を出すスピーカ部分と振動のみを発生させるバイブレータ部分とで構成される。スピーカ部分は、ダイヤフラム１０１に同心状に固定され円筒状に導体が複数回巻回されたボイスコイル１０２と係合する永久磁石１０３による磁気回路とで構成される。磁気回路は、中空円板状で厚み方向に着磁された所謂外磁型の永久磁石１０３と中央に凸状平坦部があり周辺は円板状に形成されたヨークＡ１０４と、伏せたカップ状のヨークＢ１０５によって永久磁石１０３が上下に挟持されるように固定されて形成され支持体１１１によってフレーム１１２に固定される。永久磁石１０３の内周側と外周側に夫々ヨークＡ１０４の凸状外周とヨークＢ１０５の内周間で円筒状の空隙による矢印表示の磁場Ａ１０６及びヨークＡ１０４の円板状の外周とヨークＢ１０５の円筒状側壁の内周間で円筒状の空隙による矢印表示の磁場Ｂ１０７が形成されている。そして、ボイスコイル１０２は、磁場Ａ１０６の磁束と係合しスピーカ駆動力を得ており、円筒状で複数導体が巻回して形成された駆動コイル１０８は磁場Ｂ１０７の磁束と係合して錘１０９を搭載したサスペンションである振動板１１０の駆動力を得る。そして、バイブレータの振動中に錘１０９とヨークＡの中央平坦部の接触または衝突を避けるためにヨークＡの中央の平坦部に窓抜き加工を施してもよい。

図２において、円板状の振動板１１０は、１８０°対向位置に実質的なバネ長が一対形成されているがこの形状に限定する必要はなく、中央部に望ましくは鉄材より比重の大きく円柱状の錘１０９が固定され、それを取り囲むように駆動コイル１０８が固定される。また、錘１０９のサスペンションである振動板１１０は、円板状に限定される必要もなくユーザの仕様に応じて長円状であっても方形状でもよい。ここで、長円状とは短軸に対する長軸を円形状の長手方向に引き伸ばした形状のことである。

実施例１によれば、永久磁石１０３に基づく磁気回路は振動しないのでスピーカのダイヤフラム１０１とバイブレータの振動板１１０は夫々ボイスコイル１０２と駆動コイル１０８によって独立に振動させることができるので両者間の連成振動は生じることはなく、高品質の音響を楽しむことができる。また、バイブレータの振動は５感例えばスイッチ類を操作するときにバイブレータを同時に振動させればスイッチ操作遂行の感覚的な確認や福祉機器の各種機能の感覚的な確認としても活用することができる。

図３において、本発明の多機能型音響装置１２０は、音響出力を出すスピーカ部分と振動のみを発生させるバイブレータ部分とで構成される。スピーカ部分は、ダイヤフラム１２１に同心状に固定され円筒状に導体が複数回巻回されたボイスコイル１２２と係合する永久磁石１２３による磁気回路とで構成される。磁気回路は、中空円板状で厚み方向に着磁された永久磁石１２３と該永久磁石１２３の内周側に側壁があり外周側に兵站部を有する中空カップ状に形成されたヨークＡ１２４と、前記永久磁石１２３の外周側に側壁があり内周側と外周側に高さの異なる平坦部を有する中空カップ状のヨークＢ１２５によって永久磁石１２３が上下に挟持されるように形成されてフレーム１２１に固定される。永久磁石１２３の内周側と外周側に夫々ヨークＡ１２４の側壁の内周とヨークＢ１２５の平坦部の外周間で円筒状の空隙による矢印表示の磁場Ｂ１２７及びヨークＢ１２５の側壁の内周とヨークＡ１２４の平坦部の外周間で円筒状の空隙による磁場Ａ１２６が形成されている。そして、ボイスコイル１２２は、矢印表示の磁場Ａ１２６の磁束と係合しスピーカ駆動力を得ており、円筒状で複数導体が巻回して形成された駆動コイル１２８は磁場Ｂ１２７の磁束と係合して振動板１３０の駆動力を得る。

実施例２では、駆動コイル１２８と錘１２９が振動板１３０の中央部に近く配設されているのでバイブレータの駆動効率は向上する。図２において、円板状の振動板１１０は、１８０°対向位置に実質的なバネ長が一対形成されているがこの形状に限定する必要はない。

実施例２によれば、永久磁石１２３に基づく磁気回路は振動しないのでスピーカのダイヤフラム１２１とバイブレータの振動板１３０は夫々ボイスコイル１２２と駆動コイル１２８によって独立に振動させることができるので両者間の連成振動は生じることはなく、高品質の音響を楽しむことができる。また、バイブレータの振動は５感例えばスイッチ類を操作するときにバイブレータを同時に振動させればスイッチ操作遂行の感覚的な確認や福祉機器の各種機能の感覚的な確認としても活用することができる。

図４、図５において、本発明の多機能型音響装置１４０は、音響出力を出すスピーカ部分と振動のみを発生させるバイブレータ部分とで構成される。スピーカ部分は、ダイヤフラム１４１に同心状に固定され円筒状に導体が複数回巻回されたボイスコイル１４２と係合する永久磁石１４３による磁気回路とで構成される。磁気回路は、中空円板状で厚み方向に着磁された永久磁石１４３と中央に凸状平坦部があり内周と外周の側壁間に底部のあるカップ状に形成されたヨークＡ１４４と中空円板状のヨークＢ１４５とで構成される。永久磁石１４３の下面は、ヨーク支持体１６０でフレーム１４１に固定されたヨークＡ１４４の底部に固定されその上面にはヨークＢ１４５が固定され，ヨークＢ１４５の内周とヨークＡ１４４の内周側の側壁とで矢印表示の円筒状の磁場Ａ１４６が形成される。ヨークＢ１４５の外周とヨークＡ１４４の外周の側壁とで矢印表示の円筒状の磁場Ｂ１４７が形成される。ボイスコイル１４２は、磁場Ａ１４６の磁束と係合しスピーカ駆動力を得ており、円筒状で複数導体が巻回して形成された駆動コイル１４８は磁場Ｂ１４７の磁束と係合して振動板１５０の駆動力を得る。また、ダイヤフラム１４１、振動板１５０は円形状に限定されることはなく、仕様に応じて長円形状、方形状等々適宜選択してよい。そして、それに合わせてボイスコイル１４２、駆動コイル１４８、永久磁石１４３の形状も円形状に限定されることはなく、仕様に応じて長円形状、方形状等々適宜選択してよい。

図５は図４の下面から見た概念図で、図５において長円状の振動板１５０の中央部には円形状に窓抜きされた中空孔１５２の外縁に駆動コイル１４８が配設固定される。そして、振動板１５０のバネ定数を低減するために外周部の長軸方向１５５にほぼ平行に一対の長溝１５１ａ、１５１ｂ、短軸１５６の線対称に一対の変形コ字型状の長溝１５３ａ、１５３ｂが形成される。一対の鉄材より比重の大きい半月状の錘１４９ａ、１４９ｂは、駆動コイル１４８の外側に、更にヨークＡ１４４の外周側壁の外側に配設されて振動板１５０に固定される。また、振動板１５０は、円形状に限定される必要もなくユーザの仕様に応じて長円形状、方形状であってもよい。そして、前記長溝及び錘の個数は一対に限定される必要はなく２個以上の複数個でよいことは明らかである。

実施例３によれば、永久磁石１４３に基づく磁気回路は振動しないのでスピーカのダイヤフラム１４１とバイブレータの振動板１５０は夫々ボイスコイル１４２と駆動コイル１４８によって独立に振動させることができるので両者間の連成振動は生じることはなく、高品質の音響を楽しむことができる。また、バイブレータの振動は５感例えばスイッチ類を操作するときにバイブレータを同時に振動させればスイッチ操作遂行の感覚的な確認や福祉機器の各種機能の感覚的な確認としても活用することができる。

本発明の実施例１，２及び３の説明では、ボイスコイルの形状及び駆動コイルの形状を円形としているが、長円形または超長円形状、方形状としてもよいことは明らかである。また、錘の形状も円柱状や半月状に限定されるものではない。

本発明多機能型音響装置の実施例１の主要部断面図である。 図１の振動板の説明図である。 本発明多機能型音響装置の実施例２の主要部断面図である。 本発明多機能型音響装置の実施例３の主要部断面図である。 図４の振動板の説明図である。

符号の説明

１００、１２０，１４０ 多機能型音響装置
１０１，１２１，１４１ ダイヤフラム
１０３，１２３，１４３ 永久磁石
１０４，１２４，１４４ ヨークＡ
１０５，１２５，１４５ ヨークＢ
１０６，１２６，１４６ 磁場Ａ
１０７，１２７，１４７ 磁場Ｂ
１０８，１２８，１４８ 駆動コイル
１０９，１２９，１４９ 錘
１１０，１３０，１５０ 振動板
１１１ 支持体
１１２，１２１，１４１ フレーム
１５１ａ、１５１ｂ、１５３ａ、１５３ｂ 長溝
１５２ 中空孔
１５５ 長軸
１５６ 短軸
１６０ ヨーク支持体

Claims (5)

1. 永久磁石回路と係合するボイスコイルを固着した円板状または長円状のダイヤフラムを有するスピーカと、前記永久磁石回路と係合する駆動コイルと錘を固着した円板状または長円状の振動板を有するバイブレータとが共通の厚み方向の円筒状または長円筒状のフレームに固定されて形成された多機能型音響装置において、
   前記永久磁石による磁気回路を中空円板状の外磁型永久磁石の内周側と外周側に設けたヨークを経由して２組の磁束が集中する内周側磁場と外周側磁場を形成し、該磁場は厚み方向の断面が円周状または長円状の空隙を設けて構成され、前記内周側の磁場には、前記ボイスコイルを磁気的に係合させ、前記外周側の磁場には前記駆動コイルを磁気的に係合するように配設し、前記バイブレータの振動板の中心部に錘を固着したことを特徴とする多機能型音響装置。
2. 永久磁石回路と係合するボイスコイルを固着した円板状または長円状のダイヤフラムを有するスピーカと、前記永久磁石回路と係合する駆動コイルと錘を固着した円板状または長円状の振動板を有するバイブレータとが共通の厚み方向の円筒状または長円筒状のフレームに固定されて形成された多機能型音響装置において、
   前記永久磁石による磁気回路を中空円板状の外磁型永久磁石の内周側と外周側にヨークを経由して２組の磁束が集中する厚み方向の断面が円周状または長円状の空隙を設けて磁場を形成して前記内周側の磁場には、前記駆動コイルを磁気的に係合させ、前記外周側の磁場には前記ボイスコイルイルを磁気的に係合するように配設し、前記バイブレータの振動板の中心部に錘を固着したことを特徴とする多機能型音響装置
3. 永久磁石回路と係合するボイスコイルを固着した円板状または長円状のダイヤフラムを有するスピーカと、前記永久磁石回路と係合する駆動コイルと錘を固着した円板状または長円状の振動板を有するバイブレータとが共通の厚み方向の円筒状または長円筒状のフレームに固定されて形成された多機能型音響装置において、
   前記永久磁石による磁気回路を中空円板状の外磁型永久磁石の内周側と外周側に設けたヨークを経由して２組の磁束が集中する内周側磁場と外周側磁場を形成し、該磁場は厚み方向の断面が円周状または長円状の空隙を設けて構成され、前記内周側の磁場には、前記ボイスコイルを磁気的に係合させ、前記外周側の磁場には前記バイブレータの振動板の中心部に配設された前記駆動コイルを磁気的に係合するように配設し、前記駆動コイルの外側に複数個の錘を前記振動板に固着したことを特徴とする多機能型音響装置。
4. 前記振動板は、該振動板の中央部に配設固定された前記ボイスコイルの内周部近傍に沿って円板状または長円状に穴抜きして中空孔を設け、長軸方向の外周部に沿って複数個の長溝を形成したことを特徴とする請求項３に記載の多機能型音響装置。
5. 前記振動板に配設固定された錘は、断面形状がほぼ半月状で鉄以上の比重を有し複数個で構成されたことを特徴とする請求項３または４に記載の多機能型音響装置。
   

Images