JP2011119913A - ハイブリッド型スピーカーユニットおよびハイブリッド型スピーカー - Google Patents

Abstract

【課題】振動板を一枚にして、複雑な構造を簡素化させ、振動板の選択を簡単にしてコストダウンを図ることができるハイブリッド型スピーカーユニットおよびハイブリッド型スピーカーを提供する。
【解決手段】 ハイブリッド型スピーカーユニット１は、マグネット２およびヨーク３を有する磁気回路１３と、磁気回路１３との電磁力の作用で振動を起こすためのコイル１１と、振動によって音声を発生させる振動板１２と、スピーカーユニットの構成要素を内在する筐体５と、を有し、コイル１１は筐体５に固定され、磁気回路１３は、振動板１２および筐体５を振動させるように、振動板１２および筐体５と連結して構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、骨伝導によって音を伝達することもできるハイブリッド型スピーカーユニットおよびハイブリッド型スピーカーの構成に関するものである。

ヘッドホン、携帯電話、イヤホンなどのスピーカーを利用した製品において、音声に応じた振動を発生する骨伝導音を使用すると、単なる空気から伝わる音声すなわち音波のみでなく、いわゆる伝音性難聴の人でも音楽を楽しんだり、騒音がある環境においても、耳をふさぎ鼓膜を保護した状態で音を聞いたりすることが可能となる。近年、一つのユニットで、振動すなわち骨伝導音と、音声すなわち気道音の両方を発生させるハイブリッド型スピーカーユニットが開発され、実用化されている。

このハイブリッド型スピーカーユニットを使用すると、個人差があるものの高音が聞きにくくなるといわれる老人性難聴の人や、外耳や中耳に障害のある伝音性難聴の人や、特定の周波数を気道音では聞くことができない難聴者でも、音楽を楽しむことができ、また補聴器としても機能させることが可能である。また、双方の音を聞くことによる臨場感を使用者が楽しむことを想定することができる。

このハイブリッド型スピーカーユニットの基本構造は、音声電流を受けて振動する振動板と、その反作用で磁気回路部を振動させるように磁気回路を支持するサスペンションなどを有してなるものである。こうしたハイブリッド型スピーカーユニットは、いずれも振動と音波を発生させることができるが、その構成上の問題から発生させる周波数に制限があるといった問題を有している。

そこで、特許文献１に記載の発明では、ボイスコイルとの磁気干渉作用によって音声を再生させる第１の振動板と、磁気回路全体をケーシングに対して揺動自在に支持する第２の振動板とを有し、第２の振動板にも磁気回路の一部と干渉するボイスコイルを設けたハイブリッド型スピーカーユニットが開示されている。このことにより、第１の振動板と、第２の振動板それぞれに固有の周波数の音声電流を流すことが可能になり、発生する振動周波数を自由に選択できる。

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、振動板を２つ用いる必要があるため原価が高くなり、その構造も複雑なものとなる。また、第１の振動板と、第２の振動板の材質の硬さを変えて、異なる周波数で、気道音が主体になるか骨伝導音が主体になるかを振り分けているため、振動板の選択が難しい。

特許４０３２３６９号公報

本発明は、ハイブリッド型スピーカーユニットおよびハイブリッド型スピーカーにおいて、以上説明した従来技術の問題点を解消するためになされたもので、従来２枚必要であったハイブリッド型スピーカーユニットの振動板を一枚にし、複雑な構造を簡素化させ、振動板の選択を簡単にすることにより、コストダウンを図ることを目的とする。

本発明にかかるハイブリッド型スピーカーユニットは、マグネットおよびヨークを含む磁気回路構成部材と、上記磁気回路構成部材との間に作用する電磁力で振動を起こすためのコイルと、上記振動によって音声を発生させる振動板と、上記磁気回路構成部材、コイル、振動板を含むスピーカーユニットの構成要素を内在する筐体と、を有し、上記コイルは上記筐体に固定され、上記磁気回路構成部材は、上記振動板および上記筐体を振動させるように、上記振動板の外周縁部が上記筐体に連結されていることを最も主要な特徴とする。

本発明にかかるハイブリッド型スピーカーユニットおよびハイブリッド型スピーカーによると、コイルを筐体に固定し、磁気回路構成部材を振動板および筐体を振動させるように振動板および筐体と連結して構成させることで、従来２枚必要であったハイブリッド型スピーカーユニットの振動板を一枚にすることができるため、複雑であった構造を簡素なものにしてコストダウンを図ることができ、また、振動板の材質などの選択を容易なものにすることができる。

本発明にかかるハイブリッド型スピーカーユニットの実施例を示す断面図である。 本発明にかかるハイブリッド型スピーカーの着用時の一態様を示す模式図である。 本発明にかかるハイブリッド型スピーカーの着用時の他の態様を示す模式図である。 本発明にかかるハイブリッド型スピーカーの着用時の他の態様を示す模式図である。 本発明にかかるハイブリッド型スピーカーの着用時の他の態様を示す模式図である。 本発明にかかるハイブリッド型スピーカーのサスペンションの態様を示す上面図である。 本発明にかかるハイブリッド型スピーカーのサスペンションの他の態様を示す上面図である。

以下、本発明にかかるハイブリッド型スピーカーユニットおよびハイブリッド型スピーカーの実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明にかかるハイブリッド型スピーカーユニットは、特にこの実施例の構成に限定されるものではない。

図１において、ハイブリッド型スピーカーユニット１は、リング状のマグネット２およびヨーク３を含む磁気回路構成部材１３と、磁気回路構成部材１３との間に作用する電磁力で振動を起こすリング状のコイル１１と、その振動によって音声を発生させる振動板１２と、上記磁気回路構成部材１３、コイル１１、振動板１２を含むスピーカーユニット１の構成要素を内在する扁平で有底円筒状かつその底に孔を有する筐体５で主に構成される。コイル１１は筐体５に固定され、磁気回路構成部材１３は、後述するマグネットホルダー４の下面側に固着され、マグネットホルダー４の上面にはサスペンション７が固着され、サスペンション７の外周縁部は筐体５の上端内周部に固着されている。マグネットホルダー４およびサスペンション７と振動板１２は連結部材１０によって連結されている。このようにして、振動板１２の外周縁部、連結部材１０、磁気回路構成部材１３、サスペンション７、筐体５、スペーサー６は、振動板１２および筐体５を振動させることができるように、互いに連結されている。振動板１２の上方には、カバー８が、その底部の周縁部がスペーサー６の上に固着されることによって設けられている。また、筐体５の底面には回路基板９が備えられている。

上記磁気回路構成部材１３は、リング状の平面形状をしたマグネット２とヨーク３で構成されている。ヨーク３は、そのリング状の形状に沿って図１における下方向に開口するＵ字状の窪みを有し、マグネット２は、その窪みの中に組み込まれている。より具体的には、マグネット２はヨーク３の外側の周壁の内面側に固着されている。磁気回路構成部材１３は、平面形状が円形をしたマグネットホルダー４の下面に適宜の方法で、例えば接着によって固着されている。これによりマグネットホルダー４と磁気回路構成部材１３は、可動部１４を形成している。振動板１２と可動部１４との間には、薄い円盤状のサスペンション７が設けられている。サスペンション７は、その外周縁部が筐体５の内周側上端部に設けられた肩状の部分に載せられて固着され、サスペンション７の内周側は、マグネットホルダー４の上面に固着されている。サスペンション７の平面形状の中心には、孔７Ａが設けられ、そこに連結部材１０の挿入部１０Ａが挿通されている。

サスペンション７の平面形状は、目的に応じて適宜のものが選択できる。図６、図７はそれぞれサスペンション７の例を示す。図６に示すサスペンション７は、円板の中心に円形の孔７Ａを、その周囲の同心円に沿って等間隔に４つの円形の孔７Ｂを、さらにその外側に４つの三日月状の孔７Ｃを周方向に等間隔に形成することによって、円形の外周縁部と中心部とを結ぶ渦形の連結部７Ｄを有してなるものである。上記連結部７Ｄが弾性を発揮して、振動板１２および可動部１４の振動を許容する。

図７に示すサスペンションは、円板の中心に円形の孔７Ａを、その周囲４つの円形の孔７Ｂを形成している点は図６の例と同じであるが、上記４つの孔７Ｂ形成部の外側に３つの半月状の孔７Ｅを形成することによって、円形の外周縁部の内周側に三角形状の部分が残っている点が異なっている。さらに、上記三角形状の部分の各頂点に対応する部分に、２辺が上記各頂点を形成する三角形の２辺と平行をなす三角形状の孔７Ｆが形成され、これら三角形状の孔７Ｆの２辺と平行に、円形の外周縁部と中心部とを結ぶ幅の狭い連結部７Ｇを有してなるものである。上記連結部７Ｇが弾性を発揮して、振動板１２および可動部１４の振動を許容する。

図１において、連結部材１０の縦断面形状はＴ字型となっており、上部は円盤状で、下部は円盤状の下面から突き出た円筒状の挿入部１０Ａが一体に設けられている。サスペンション７を挿通した上記挿入部１０Ａは、マグネットホルダー４の平面の中心に設けられた孔に挿入され、サスペンション７とマグネットホルダー４が固着されている。連結部材１０の上には振動板１２が乗せられている。

振動板１２は、平面形状が円形状になっていて、その平面の中心に、ドーム状をしたメインドーム１２Ａと、メインドーム１２Ａをリング状に囲むサブドーム１２Ｂを有している。したがってその断面には、図１のように中心に円弧状の１つの突部と、その左右に円弧上の２つ突部が現れている。メインドーム１２Ａの直径は、連結部材１０の円盤状の上面の直径とほぼ同じになるように設計され、上述のように連結部材１０の上には振動板１２が乗せられている。筐体５の上端には、筐体５とその円周が略同じ大きさである円筒状のスペーサー６が連結されている。スペーサー６は、その内周に向かって伸びた突縁部６Ａを有している。突縁部６Ａは、振動板１２のサブドーム１２Ｂの外周縁部の位置まで、この外周縁部の上面を覆うようにして伸びていて、振動板１２は上記突縁部６Ａに固着されている。スペーサー６の外周縁部上面には、扁平な皿形のカバー８が伏せられた態様で固着され、振動板１２がカバー８で保護されている。カバー８は、メッシュ状の部材、あるいはパンチングメタルなどで製作するとよい。

磁気回路構成部材１３によって形成されている磁場にコイル１１が配置されているため、コイル１１に音声信号を入力すると、コイル１１を横切っている磁束と、コイル１１に流れる電流とによって生じる電磁力で、磁気回路構成部材１３などからなる可動部１４が音声信号に従って振動する。この振動はサスペンション７、連結部材１０を介して振動板１２に伝達され、振動板１２から音波を発することができる、この音波を耳で聞くことができる。また、磁気回路構成部材１３、振動板１２などからなる可動部１４が上記のように振動することにより、この振動の反力で筐体５が振動し、筐体５の振動を骨伝導として使用者に伝達することができる。

このように、本発明にかかるハイブリッド型スピーカーユニット１は、コイル１１を筐体５に固定し、磁気回路構成部材１３を振動板１２および筐体５を振動させるように振動板１２および筐体５と連結して構成させることで、従来２枚必要であったハイブリッド型スピーカーユニット１の振動板を一枚にすることができる。したがってハイブリッド型スピーカーユニット１の複雑であった構造を簡素なものにして原価を下げることができ、振動板の材質などの選択を容易なものにすることができる。なお、上述の可動部を構成する各部材の連結の方法および可動部と筐体５の連結の方法としては、上記のものに限らず、コイル１１を筐体５に固定し、磁気回路構成部材１３を振動板１２および筐体５を振動させるように振動板１２および筐体５と連結して構成されていれば、適宜の構造を選択できる。例えば、スペーサー６と筐体５は一体にすることも可能である。また、連結部材１０とマグネットホルダー４は一体にすることができる。さらに全体的な平面形状の設計を適宜の変更することも可能であり、四角状や三角状にすることもできる。

次に、上に説明したような本発明にかかるハイブリッド型スピーカーユニットを使用したハイブリッド型スピーカーの実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明にかかるハイブリッド型スピーカーは、特にこの実施例に限定されるものではない。

図２乃至図４において、ハイブリッド型スピーカー１５は、ハイブリッド型スピーカーユニット１を一般的なイヤホンの適宜の構成要素とともに組み込んでいる。また、ハイブリッド型スピーカーユニット１は、その底面を使用者の頭部１９のこめかみ１８に当て、使用者の外耳道１７に挿入できるように、ハイブリッド型スピーカーユニット１の上面に円弧上に伸び出た放音管１６を有している。使用者は、こめかみ１８と外耳道１７に上述のようにハイブリッド型スピーカー１５が当接するように着用する。このように構成することにより、放音管１６によって気道音Ａが外耳道１７方向に進行し、ハイブリッド型スピーカー１５本体の振動によって、骨伝導音Ｂが使用者のこめかみ１８から使用者の図示しない聴細胞へ伝わる。そして使用者は、骨伝導音と音波である気道音の双方を聞くことができ、例えば特定の周波数を気道音では聞くことができない難聴者でも、ハイブリッド型スピーカー１５によって音楽を楽しむことができ、このスピーカーを補聴器として機能させることも可能となる。また、双方の音を聞くことによる臨場感を使用者は楽しむことができる。なお、図２乃至図４のハイブリッド型スピーカー１５は、使用者の一部と、使用者の外耳道に放音管が挿入できるように構成されていれば適宜の形状にすることができ、例えば耳掛けを有していてもよい。

図５に示すハイブリッド型スピーカーは、前記実施例について説明したようなハイブリッド型スピーカーユニット１が、使用者の外耳道１７に挿入するための放音管２３を有しているカナル型イヤホン２１に組み込まれている。カナル型イヤホン２１は、ハイブリッド型スピーカーユニットを、一般的なイヤホンの構成要素とともにカナル型イヤホン２１の適宜の形状にすることができる円筒状をした筐体２４の内部に組み込んでいる。カナル型イヤホン２１は、細長い円筒状の放音管２３にイヤーピース２２をはめ込んでいる。使用者は、その耳介２０の外耳道１７にカナル型イヤホン２１を装着することができる。このように構成することにより、放音管２３によって気道音Ａが外耳道１７方向に進行し、使用者の耳介２０に当接される筐体２４によって、骨伝導音Ｂが使用者の図示しない聴細胞へ伝わる。そして使用者は、上述の図２乃至図４の実施例と同様に、骨伝導音と気道音の双方を聞くことができ、例えば特定の周波数を気道音では聞くことができない難聴者でも、音楽を楽しむことができ、補聴器としても機能させることが可能である。また、双方の音を聞くことによる臨場感を使用者は楽しむことができる。

以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明はこの例に限るものではない。本発明におけるハイブリッド型スピーカーユニットは、イヤホンに使用すると好ましいが、ヘッドホンや補聴器などの医療機器に応用可能である。また、例えばスピーカーに小型マイクを内蔵させ、そのマイクを利用していわゆるノイズキャンセリング機能を備えるように構成してもよい。

１ ハイブリッド型スピーカーユニット
２ マグネット
３ ヨーク
４ マグネットホルダー
５ 筐体
６ スペーサー
７ サスペンション
８ カバー
９ 回路基板
１０ 連結部材
１１ コイル
１２ 振動板
１３ 磁気回路構成部材
１４ 可動部

Claims (9)

1. マグネットおよびヨークを含む磁気回路構成部材と、
   上記磁気回路構成部材との間に作用する電磁力で振動を起こすためのコイルと、
   上記振動によって音声を発生させる振動板と、
   上記磁気回路構成部材、コイル、振動板を含むスピーカーユニットの構成要素を内在する筐体と、を有し、
   上記コイルは上記筐体に固定され、
   上記磁気回路構成部材は、上記振動板および上記筐体を振動させるように、上記振動板の外周縁部が上記筐体に連結されていることを特徴とするハイブリッド型スピーカーユニット。
2. 磁気回路構成部材は、マグネットホルダーによって保持され、上記マグネットホルダーと上記磁気回路構成部材が可動部を形成している請求項１に記載のハイブリッド型スピーカーユニット。
3. 振動板と、可動部との間にサスペンションを有し、上記振動板と上記可動部は上記サスペンションの中央を挿通する連結部材を介して接合している請求項２に記載のハイブリッド型スピーカーユニット。
4. マグネットと、ヨークと、コイルは、リング状をしている請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド型スピーカーユニット。
5. ヨークは、リング状の形状に沿って窪みを有し、マグネットは、上記ヨークの窪みに組み込まれている請求項４に記載のハイブリッド型スピーカーユニット。
6. コイルは、ヨークの窪みに組み込まれているマグネットと、上記ヨークとの隙間に設置されている請求項５に記載のハイブリッド型スピーカーユニット。
7. コイルは、筐体の下部中央に固定されている請求項６に記載のハイブリッド型スピーカーユニット。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のハイブリッド型スピーカーユニットを使用したハイブリッド型スピーカーであって、
   上記ハイブリッド型スピーカーユニットの底面を使用者の一部にあて、上面に使用者の外耳道に挿入するための放音管を有するイヤホンを構成しているハイブリッド型スピーカー。
9. 請求項１乃至７のいずれかに記載のハイブリッド型スピーカーユニットを使用したハイブリッド型スピーカーであって、
   上面に使用者の外耳道に挿入するための放音管を有するカナル型イヤホンを構成しているハイブリッド型スピーカー。

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