JP2008312088A - スピーカ - Google Patents

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Isao Koyama
伊三雄 小山
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Abstract

【課題】スピーカの振動を検出する装置の構造が複雑になるのを抑制するとともに、スピーカの振動が小さい場合にでもスピーカの振動を制御することが可能なスピーカを提供する。
【解決手段】このスピーカ1は、出射される光の方向がボビン14が振動する方向と交差する方向にボビン14の側部に接合されるLED21と、LED21と対向するようにLED21の光の出射方向側に配置され、LED21から出射される光を直接受光するフォトトランジスタ23と、LED21とフォトトランジスタ23との間に設けられ、LED21から出射される光を遮るための遮蔽部22eとを備え、ボビン14が振動することによりLED21の位置が変化するとともに、LED21の位置により遮蔽部22eによって遮られる光量が変化するように構成されている。
【選択図】図4

Description

この発明は、スピーカに関し、特に、スピーカの振動を検出するための発光素子と受光素子とを備えるスピーカに関する。
従来、スピーカの振動を検出するための発光素子と受光素子とを備えるスピーカが知られている(たとえば、特許文献1〜4参照)。
上記特許文献1には、発光素子が、発光素子から出射される光の光路がスピーカの振動する方向に対して垂直になるようにボイスコイルの側部に配置されるスピーカが開示されている。このスピーカでは、発光素子と対向するように複数の受光素子が配置されており、ボイスコイルとともに振動する発光素子から出射される光を受光素子が受光することによりボイスコイルの振動変位量を検出している。このボイスコイルの振動変位量を基にしてスピーカの振動を制御している。
また、上記特許文献2には、発光素子が、発光素子から出射される光の光路がスピーカの振動する方向に対して垂直になるようにボイスコイルと振動板とが接合される部分に配置されるスピーカが開示されている。このスピーカでは、発光素子と対向するように光検出器(受光素子)が配置されており、ボイスコイルおよび振動板とともに振動する発光素子から出射される光を光検出器が受光するとともに、光検出器に接続されている位置検出回路により、ボイスコイルおよび振動板の変位を求めている。なお、光検出器は、発光素子が振動しても、発光素子の発光位置の中心を捕らえられるように、ボイスコイルおよび振動板が振動する方向に所定の長さを有するように構成されている。このボイスコイルおよび振動板の変位を基にしてスピーカの振動を制御している。
また、上記特許文献3には、フォトリフレクタ(発光素子と受光素子とが1つの筐体に収められたもの)が、フォトリフレクタから出射される光の光路がスピーカの振動する方向に対して垂直になるように配置されるスピーカが開示されている。このスピーカでは、ボビンの側部上に、ボビンが振動する方向に所定の間隔を隔てて一対の光反射部が形成されている。また、ボビン(スピーカ)が振動しない状態では、フォトリフレクタから出射される光が、ボビンの側部上の一方の光反射部と他方の光反射部との中間の位置に当たるようにフォトリフレクタの位置が調節されている。スピーカの振動が小さい場合には、フォトリフレクタから出射される光が光反射板に当たらないので、フォトリフレクタに収められる受光素子は、光を受光しない。一方、スピーカが所定の幅以上に振動する場合、光反射部によってフォトリフレクタから出射される光が反射するため、受光素子によって光が検出される。これにより、スピーカが所定の幅以上に振動する場合に、スピーカの振動が制御される。
また、上記特許文献4には、振動板に向かって光を出射する発光素子と、発光素子と振動板との間に設けられたレンズと、発光素子から出射され、振動板によって反射される光を受光する受光素子とを備えた光マイクロホンが開示されている。この光マイクロホンでは、受光素子は、発光素子の光が出射される側とは反対の側に配置されている。また、受光素子は、発光素子が配置される位置よりも高い位置の光を検出する領域と、低い位置の光を検出する領域とを含んでいる。また、発光素子の下側には、振動板によって反射され、受光素子によって受光される光の一部を遮るための遮蔽板が設けられている。この光マイクロホンでは、振動板によって反射される光が、振動板と発光素子との間に配置されたレンズによって収束されるとともに、この光が収束される焦点が、振動板が振動することにより移動するように構成されている。また、光の焦点が移動することによって、反射光の上部または下部が遮蔽板によって遮蔽される場合と、反射光が遮蔽されない場合とを有するように遮蔽板の位置が調節されている。これにより、振動板の位置が変化することによって、受光素子の発光素子が配置される位置よりも高い位置の光を検出する領域と、低い位置の光を検出する領域とにおいて検出される反射光の光量に差が生じる。この検出される光量の差から振動板の振動を検出している。
特許第2940587号公報 特開平4−40199号公報 特開平5−95597号公報 特開2001−238293号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載のスピーカでは、ボイスコイルの振動変位量を検出するのに、発光素子から出射される光を検出するための複数の受光素子が必要であるので、スピーカの振動を検出する装置の構造が複雑になるという問題点がある。
また、上記特許文献2に記載のスピーカでは、光検出器は、発光素子が振動しても、発光素子の発光位置の中心を捕らえられるように、ボイスコイルおよび振動板が振動する方向に所定の長さを有するように構成されていることにより、光検出器に複数の受光素子を配置する必要があると考えられる。これにより、スピーカの振動を検出する装置の構造が複雑になるという問題点がある。
また、上記特許文献3に記載のスピーカでは、ボビンが振動する方向に所定の間隔を隔てて形成された一対の光反射部により反射される光を検出することによりスピーカの振動を制御しているので、スピーカの振動が小さい場合には発光素子から出射される光が反射されないことによりスピーカの振動を制御することができないという問題点がある。
また、上記特許文献4に記載の光マイクロホンでは、受光素子の発光素子が配置される位置よりも高い位置の光を検出する領域と、低い位置の光を検出する領域とに入射する光を検出するように構成されているので、複数の受光素子を配置する必要があると考えられる。これにより、振動板の位置を検出する装置の構造が複雑になるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、スピーカの振動を検出する装置の構造が複雑になるのを抑制するとともに、スピーカの振動が小さい場合にでもスピーカの振動を制御することが可能なスピーカを提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
この発明の一の局面によるスピーカは、磁石と、磁石の中央部に配置されるとともに、コイルが巻回されているボビンと、出射される光の方向がボビンが振動する方向と交差する方向にボビンの側部に接合される発光素子と、発光素子と対向するように発光素子の光の出射方向側に配置され、発光素子から出射される光を直接受光する受光素子と、発光素子と受光素子との間に設けられ、発光素子から出射される光を遮るための遮蔽部とを備え、ボビンが振動することにより発光素子の位置が変化するとともに、発光素子の位置により遮蔽部によって遮られる光量が変化するように構成されている。
この一の局面によるスピーカでは、上記のように、発光素子と、受光素子と、発光素子と受光素子との間に設けられ、発光素子から出射される光を遮るための遮蔽部とを備え、発光素子の位置により遮蔽部によって遮られる光量が変化するように構成されていることによって、受光素子に受光される光量に基づいて発光素子の位置を検出することができるので、発光素子が接合されているボビン(スピーカ)の振動を検出することができる。また、発光素子と発光素子の振動する方向に並べられた複数の受光素子とにより発光素子の位置を検出する場合と異なり、発光素子から出射される光の光量を受光するための1つの受光素子によって発光素子の位置を検出することができるので、スピーカの振動を検出する装置の構造が複雑になるのを抑制することができる。また、発光素子の位置により遮蔽部によって遮られる光量が変化するように構成されていることにより、ボビンの振動の大小に関わらず遮蔽部によって遮られる光量が変化するので、ボビンの振動が小さい場合にでもボビンの振動を検出することができる。
上記一の局面によるスピーカにおいて、好ましくは、遮蔽部は、受光素子の光を受光する受光部を発光素子の出射方向側から見て、受光部の下側半分および上側半分のうちのいずれか一方を覆うように配置されている。このように構成すれば、たとえば遮蔽部が受光部の下側半分を覆うように配置されている場合、発光素子が受光素子よりも高い位置にあるときは遮蔽部によって光が遮られないことにより受光素子の受光量は大きくなり、発光素子が受光素子よりも低い位置にあるときは遮蔽部によって光が遮られることにより受光素子の受光量は小さくなるので、発光素子の位置によって受光素子の受光する光量を変化させることができる。
上記一の局面によるスピーカにおいて、好ましくは、受光素子を支持する支持部をさらに備え、遮蔽部は、支持部に一体的に形成されている。このように構成すれば、遮蔽部を設けたとしても部品点数が増加するのを抑制するとともに、遮蔽部を支持部と異なる部材により形成する場合に比べて、構造を簡素化することができる。
上記一の局面によるスピーカにおいて、好ましくは、受光素子は、ボビンが振動していない状態では、発光素子が出射する光の光路上に位置するように配置されている。このように構成すれば、ボビンが振動していない状態に受光素子が受光する受光量を基準とすることにより、容易に、ボビンが振動した場合、基準となる受光量と、ボビンが振動したときの受光量との差から発光素子(ボビン)の振動量を検出することができる。
上記一の局面によるスピーカにおいて、好ましくは、受光素子は、ボビンがボビンの振動の振幅の一方端に位置するときに最大光量を受光し、ボビンがボビンの振動の振幅の他方端に位置するときに最小光量を受光するように配置されている。このように構成すれば、ボビンの位置によって受光素子が受光する受光量が変化するので、受光素子の受光量からボビンの振動を検出することができる。
上記一の局面によるスピーカにおいて、好ましくは、遮蔽部は、受光素子と発光素子の出射方向側に所定の間隔を隔てて配置されている。このように構成すれば、遮蔽部が受光素子に接するように配置されている場合と異なり、受光素子の遮蔽部と接する部分が光を受光できなくなるのを抑制することができるので、受光素子の感度が悪くなるのを抑制することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるスピーカ装置の全体構成を示したブロック図である。まず、図1を参照して、本発明の一実施形態によるスピーカ装置100の全体構成について説明する。
本発明の一実施形態によるスピーカ装置100では、スピーカ1と、パワーアンプ2と、MFB(モーショナルフィードバック)帰還アンプ3とから構成されている。また、入力信号(音響信号)は、MFB帰還アンプ3に入力されるように構成されている。また、スピーカ1には、後述するLED21が設けられているとともに、LED21と対向する位置には、フォトトランジスタ23が設けられている。また、フォトトランジスタ23とMFB帰還アンプ3とは電気的に接続されている。
また、図2〜図4は、本発明の一実施形態によるスピーカの構造を説明するための図である。図5は、本発明の一実施形態によるフォトトランジスタ支持部材の斜視図である。図6は、本発明の一実施形態によるフォトトランジスタに入射する光量を説明するための図である。また、図7は、本発明の一実施形態による遮蔽部とフォトトランジスタとをLEDの出射方向側から見た図である。まず、図1〜図7を参照して本発明の一実施形態によるスピーカ1の構造について説明する。
本発明の一実施形態によるスピーカ1では、図2〜図4に示すように、凹状のフレーム11の内側に、上端部が切断された中空の円錐状のコーン紙12が切断面を下向きにして配置されている。また、フレーム11の側面には、後述するLED21から出射される光が通るための孔部11aが設けられている。また、フレーム11の上端部とコーン紙12の下端部(切断された上端部と反対の端部)とは、コーンエッジ13を介して接続されている。また、コーン紙12の下方には、円筒状のボビン14が配置されており、コーン紙12の上端が切断された切断面とボビン14とが接合されている。また、ボビン14の上面には、コーン紙12の上端が切断された切断面を覆うように、上に凸状のキャップ部15が接合されている。また、フレーム11の内側面とボビン14の側部との間には、切断面が波状のダンパ16が設けられている。なお、ダンパ16は、フレーム11の内側面とボビン14の側部との間を平面的に見て覆うように設けられている。
また、図4に示すように、ボビン14の側部にはボイスコイル17が巻回されている。なお、ボイスコイル17は、本発明の「コイル」の一例である。また、フレーム11の下面には、リング状のヨーク18と、リング状のマグネット19とが配置されている。なお、マグネット19は、本発明の「磁石」の一例である。また、マグネット19は、ヨーク20によって支持されている。なお、マグネット19の一方側面は、ボイスコイル17と対向する位置に配置されている。また、マグネット19は、マグネット19の他方側面が、ヨーク18および20の側面よりも外側に突出するように構成されている。また、ヨーク20の中央部には、円筒状のボビン14の内周面に嵌め込まれる凸部20aが形成されている。ここで、本実施形態では、ボビン14の側部には、出射される光の方向がボビン14が振動する方向(Z方向)と交差するようにLED21が接合されている。なお、LED21は、本発明の「発光素子」の一例である。
また、図2〜図4に示すように、リング状のマグネット19のヨーク18および20の側面よりも外側に突出している部分には、フォトトランジスタ支持部材22が嵌め込まれている。なお、フォトトランジスタ支持部材22は、本発明の「支持部」の一例である。また、フォトトランジスタ支持部材22は、図5および図6に示すように、柱部22a、フォトトランジスタ支持部22b、マグネット取付部22c、先端部22d、遮蔽部22eおよび突出部22fにより構成されている。
また、本実施形態では、図5および図6に示すように、フォトトランジスタ支持部22bと突出部22fとは、それぞれ、平板状であるとともに、柱部22aが延びる方向に対して垂直な方向にフォトトランジスタ支持部材22に一体的に形成されている。また、本実施形態では、フォトトランジスタ支持部22bの上面上と突出部22fの下面上との間に、LED21から出射される光を直接受光するフォトトランジスタ23が配置されている。なお、フォトトランジスタ23は、本発明の「受光素子」の一例である。また、本実施形態では、図4に示すように、フォトトランジスタ23は、ボビン14が振動していない状態では、LED21が出射する光の光路上に位置するように配置されている。また、フォトトランジスタ23は、図1に示すように、MFB帰還アンプ3に電気的に接続されている。
また、本実施形態では、図4〜図6に示すように、フォトトランジスタ支持部材22の遮蔽部22eは、フォトトランジスタ23とLED21との間に位置するように、フォトトランジスタ支持部22bの端部に設けられている。また、遮蔽部22eは、平板状であるとともに、フォトトランジスタ支持部22bがLED21側に延びる方向に対して(LED21が出射する光の光路に対して)垂直になるように形成されている。また、本実施形態では、遮蔽部22eは、フォトトランジスタ23とLED21の出射方向側に所定の間隔を隔てて配置されている。また、本実施形態では、図7に示すように、フォトトランジスタ支持部材22の遮蔽部22eは、フォトトランジスタ23の光を受光する受光部23aをLED21の出射方向側から見て、受光部23aの下側半分を覆うように配置されている。
また、図6に示すように、フォトトランジスタ支持部材22の突出部22fがフォトトランジスタ23の上方から入射する光を遮らないように、突出部22fの端部221fは、フォトトランジスタ23の受光部23aの前面よりも突出しないように形成されている。
また、図2〜図5に示すように、フォトトランジスタ支持部材22のマグネット取付部22cは、C字形状を有しており、マグネット取付部22cを、マグネット19のヨーク18および20の側面よりも外側に突出した部分に嵌め込むように固定されている。なお、フォトトランジスタ支持部材22の先端部22dは、図5に示すように、マグネット19にマグネット取付部22cが容易に嵌め込むことができるように、テーパ状に形成されている。
次に、図1、図4および図6を参照して、本発明の一実施形態によるスピーカ1のMFB(モーショナルフィードバック)の動作について説明する。
図1に示すように、入力信号(音響信号)がMFB帰還アンプ3を介してパワーアンプ2に入力される。パワーアンプ2に入力された信号は、パワーアンプ2によって増幅された後、スピーカ1に入力される。なお、パワーアンプ2とボイスコイル17とは、電気的に接続されており、図4に示すように、ボイスコイル17に流れる電流(入力信号)とマグネット19との間に働く力によって、ボイスコイル17が巻回されているボビン14が約±2mmZ方向に振動する。これにより、コーン紙12が振動するので、スピーカ1から音波が発せられる。
次に、ボビン14がZ方向に振動することにより、図6に示すように、ボビン14の側部に設けられているLED21もZ方向に振動する。ここで、本実施形態では、フォトトランジスタ23は、ボビン14がボビン14の振動の振幅の一方端であるBに位置するときに最大光量を受光し、ボビン14がボビン14の振動の振幅の他方端であるCに位置するときに最小光量を受光するように配置されている。また、フォトトランジスタ23は、ボビン14がボビン14の振動の振幅の中央であるAに位置するときに最大光量の半分を受光するように配置されている。また、フォトトランジスタ23には、入射される光量に応じて起電力が発生する。この起電力は、リード線24を介して、MFB帰還アンプ3(図1参照)に入力される。このフォトトランジスタ23に発生する起電力の大きさに基づいて、入力信号をMFB帰還アンプ3によって増幅させることにより、ボビン14の振動が入力信号に対応するようにスピーカ1の振動が制御される。
本実施形態では、上記のように、LED21と、フォトトランジスタ23と、LED21とフォトトランジスタ23との間に設けられ、LED21から出射される光を遮るための遮蔽部22eとを備え、LED21の位置により遮蔽部22eによって遮られる光量が変化するように構成することによって、フォトトランジスタ23に受光される光量に基づいてLED21の位置を検出することができるので、LED21が接合されているボビン14(スピーカ1)の振動を検出することができる。また、LED21とLED21の振動する方向に並べられた複数のフォトトランジスタ23とによりLED21の位置を検出する場合と異なり、LED21から出射される光の光量を受光するための1つのフォトトランジスタ23によってLED21の位置を検出することができるので、スピーカ1の振動を検出する装置の構造が複雑になるのを抑制することができる。また、LED21の位置により遮蔽部22eによって遮られる光量が変化するように構成することにより、ボビン14の振動の大小に関わらず遮蔽部22eによって遮られる光量が変化するので、ボビン14の振動が小さい場合にでもボビン14の振動を検出することができる。
また、本実施形態では、遮蔽部22eを、フォトトランジスタ23の光を受光する受光部23aをLED21の出射方向側から見て、受光部23aの下側半分を覆うように配置することによって、LED21がフォトトランジスタ23よりも高い位置にあるときは遮蔽部22eによって光が遮られないことによりフォトトランジスタ23の受光量は大きくなり、LED21がフォトトランジスタ23よりも低い位置にあるときは遮蔽部22eによって光が遮られることによりフォトトランジスタ23の受光量は小さくなるので、LED21の位置によってフォトトランジスタ23の受光する光量を変化させることができる。
また、本実施形態では、フォトトランジスタ23を支持するフォトトランジスタ支持部材22を備え、遮蔽部22eをフォトトランジスタ支持部材22に一体的に形成することによって、遮蔽部22eを設けたとしても部品点数が増加するのを抑制するとともに、遮蔽部22eをフォトトランジスタ支持部材22と異なる部材により形成する場合に比べて、構造を簡素化することができる。
また、本実施形態では、フォトトランジスタ23を、ボビン14が振動していない状態では、LED21が出射する光の光路上に位置するように配置することによって、ボビン14が振動していない状態にフォトトランジスタ23が受光する受光量を基準とすることにより、容易に、ボビン14が振動した場合、基準となる受光量と、ボビン14が振動したときの受光量との差からLED21(ボビン14)の振動量を検出することができる。
また、本実施形態では、フォトトランジスタ23を、ボビン14がボビン14の振動の振幅の一方端であるB(図6参照)に位置するときに最大光量を受光し、ボビン14がボビン14の振動の振幅の他方端であるC(図6参照)に位置するときに最小光量を受光するように配置することによって、ボビン14の位置によってフォトトランジスタ23が受光する受光量が変化するので、フォトトランジスタ23の受光量からボビン14の振動を検出することができる。
また、本実施形態では、遮蔽部22eを、フォトトランジスタ23とLED21の出射方向側に所定の間隔を隔てて配置することによって、遮蔽部22eがフォトトランジスタ23に接するように配置されている場合と異なり、フォトトランジスタ23の遮蔽部22eと接する部分が光を受光できなくなるのを抑制することができるので、フォトトランジスタ23の感度が悪くなるのを抑制することができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、遮蔽部22eを、フォトトランジスタ23の光を受光する受光部23aをLED21の出射方向側から見て、受光部23aの下側半分を覆うように配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、遮蔽部22eを受光部23aの上側半分を覆うように配置してもよい。
また、上記実施形態では、発光素子としてLED21を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、LED21以外の発光素子を用いてもよい。
本発明の一実施形態によるスピーカ装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるスピーカの斜視図である。 本発明の一実施形態によるスピーカの側面図である。 図2の200−200線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態によるフォトトランジスタ支持部材の斜視図である。 本発明の一実施形態によるフォトトランジスタに入射する光量を説明するための図である。 本発明の一実施形態による遮蔽部とフォトトランジスタとをLEDの出射方向側から見た図である。
符号の説明
1 スピーカ
14 ボビン
17 ボイスコイル(コイル)
19 マグネット(磁石)
21 LED(発光素子)
22 フォトトランジスタ支持部材(支持部)
22e 遮蔽部
23 フォトトランジスタ(受光素子)
23a 受光部

Claims (6)

  1. 磁石と、
    前記磁石の中央部に配置されるとともに、コイルが巻回されているボビンと、
    出射される光の方向が前記ボビンが振動する方向と交差する方向に前記ボビンの側部に接合される発光素子と、
    前記発光素子と対向するように前記発光素子の光の出射方向側に配置され、前記発光素子から出射される光を直接受光する受光素子と、
    前記発光素子と前記受光素子との間に設けられ、前記発光素子から出射される光を遮るための遮蔽部とを備え、
    前記ボビンが振動することにより前記発光素子の位置が変化するとともに、前記発光素子の位置により前記遮蔽部によって遮られる光量が変化するように構成されている、スピーカ。
  2. 前記遮蔽部は、前記受光素子の光を受光する受光部を前記発光素子の出射方向側から見て、前記受光部の下側半分および上側半分のうちのいずれか一方を覆うように配置されている、請求項1に記載のスピーカ。
  3. 前記受光素子を支持する支持部をさらに備え、
    前記遮蔽部は、前記支持部に一体的に形成されている、請求項1または2のいずれか1項に記載のスピーカ。
  4. 前記受光素子は、前記ボビンが振動していない状態では、前記発光素子が出射する光の光路上に位置するように配置されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のスピーカ。
  5. 前記受光素子は、前記ボビンが前記ボビンの振動の振幅の一方端に位置するときに最大光量を受光し、前記ボビンが前記ボビンの振動の振幅の他方端に位置するときに最小光量を受光するように配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスピーカ。
  6. 前記遮蔽部は、前記受光素子と前記発光素子の出射方向側に所定の間隔を隔てて配置されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスピーカ。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101108385B1 (ko) * 2010-01-19 2012-01-30 에스텍 주식회사 스피커
JP7360676B2 (ja) 2020-03-15 2023-10-13 静雄 足立 振動検出装置およびモーショナルフィードバック音響再生装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101108385B1 (ko) * 2010-01-19 2012-01-30 에스텍 주식회사 스피커
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