JP2016036070A - 電気音響変換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】1本のスピーカユニットで低音域から高音域までの広い周波数の帯域に亘って広い指向性を有するとともに、スピーカユニットが縦方向又は横方向等のいずれの方向であっても、ほぼ同一の指向性を有する安価な電気音響変換器を提供する。【解決手段】二つの対の縦割り筒状面5を有する振動体1と、振動体1の振動と該振動に対応する電気信号との変換を行う変換部と、振動体1を振動方向に沿って移動可能に支持する支持部とを備え、振動体1は、各対の縦割り筒状面5において当該縦割り筒状面5の一方の側部どうしが谷部6を形成するとともに、異なる対の縦割り筒状面5の他方の側部どうしが山部12を形成しており、二つの対の縦割り筒状面5が谷部6どうし又は山部12どうしの少なくともいずれかを直交させて配置されている。【選択図】 図3
Description
本発明は、縦割り筒状面を振動させて音を再生するスピーカ又は音を収集するマイクロホンに好適な電気音響変換器に関する。
一般的なダイナミックスピーカは、振動板をボイスコイルモータで往復駆動するピストンモーションにより音を発するスピーカであり、低い周波数ではほぼ点音源として機能し、広い指向特性を有するが、振動板の口径と再生音の半波長がほぼ同等になる周波数以上の帯域では、指向性が鋭くなる。このため、高音域の再生には、小口径の振動板を使用した小型のスピーカが用いられる。
また、ダイナミックスピーカの動作原理と逆の動作原理を有するダイナミックマイクロホンでも、上記と同様のことが言える。即ち、広い指向性で高音域を収集するには、小口径の振動板を使用した小型のマイクロホンが用いられる。
また、ダイナミックスピーカの動作原理と逆の動作原理を有するダイナミックマイクロホンでも、上記と同様のことが言える。即ち、広い指向性で高音域を収集するには、小口径の振動板を使用した小型のマイクロホンが用いられる。
これに対してリッフェル型スピーカは、一対の長方形の湾曲板により振動板が構成され、中高音域での指向性が広く、また、振動板の湾曲方向に沿う横方向に音が広がり、縦方向にはほとんど広がらないという特性を有するため、ラインアレイスピーカとして縦方向に連続させることにより、理想的な音空間を提供することができると考えられる。
このようなリッフェル型スピーカとして、従来、例えば特許文献1又は特許文献2に開示されたものがある。
特許文献1には、高分子樹脂フィルムの中央部分にボイスコイルとしての導電体パターンをプリント形成し、その中央部分を折り返し加工して接着することによって、導電体パターンを有する平板状の部分と、湾曲形状の第1,第2の振動部とを一体化して備える振動板が形成されており、この振動板の平板状の部分は磁気回路内の磁気ギャップ内に配置され、両振動部の先端は支持部材に固定された構造のスピーカが開示されている。
特許文献2には、振動板中央部が凹部を形成した状態で折り返され、その凹部内に、長円の環状に巻回された偏平なボイスコイルが配置され、そのボイスコイルを上下に離間した二つの磁気ギャップ内に配置した構造のスピーカが開示されている。このスピーカにおいても、振動板の外周部は、環状のフレーム上に固定されている。
特許文献1には、高分子樹脂フィルムの中央部分にボイスコイルとしての導電体パターンをプリント形成し、その中央部分を折り返し加工して接着することによって、導電体パターンを有する平板状の部分と、湾曲形状の第1,第2の振動部とを一体化して備える振動板が形成されており、この振動板の平板状の部分は磁気回路内の磁気ギャップ内に配置され、両振動部の先端は支持部材に固定された構造のスピーカが開示されている。
特許文献2には、振動板中央部が凹部を形成した状態で折り返され、その凹部内に、長円の環状に巻回された偏平なボイスコイルが配置され、そのボイスコイルを上下に離間した二つの磁気ギャップ内に配置した構造のスピーカが開示されている。このスピーカにおいても、振動板の外周部は、環状のフレーム上に固定されている。
しかしながら、この種のリッフェル型スピーカは、低音域での再生には適さないため、可聴帯域の全域を再生するためには、別途、低音域用のスピーカ(ウーハー)を用いたマルチスピーカシステムとする必要がある。
また、例えばブックシェルフ型と呼ばれる、棚上等に置くタイプのスピーカシステムは、縦方向又は横方向のどちらの方向にも使われるが、リッフェル型スピーカを用いた場合には、前述したように振動板の湾曲方向に沿う横方向に音が広がり、これと直交する縦方向にはほとんど広がらないという特性を有するため、棚上等に置いたときの方向によって指向性が大きく変わってしまう。
また、例えばブックシェルフ型と呼ばれる、棚上等に置くタイプのスピーカシステムは、縦方向又は横方向のどちらの方向にも使われるが、リッフェル型スピーカを用いた場合には、前述したように振動板の湾曲方向に沿う横方向に音が広がり、これと直交する縦方向にはほとんど広がらないという特性を有するため、棚上等に置いたときの方向によって指向性が大きく変わってしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、1本のスピーカユニットで低音域から高音域までの広い周波数の帯域に亘って広い指向性を有するとともに、スピーカユニットが縦方向又は横方向等のいずれの方向であっても、ほぼ同一の指向性を有する安価な電気音響変換器を提供することを目的とする。
今回発明者らがリッフェル型スピーカのような一対の湾曲形成された振動面を有するスピーカの動作原理の解析を行うにあたり、その指向性の広さが、高域での振動領域が線音源に集中することに起因するのではなく、振動板の形状そのものに依るものであることを見出した。そこで、この形状の振動板を保持したまま、ピストンモーションさせれば高域の指向性を保ったまま、低域までの再生が可能なスピーカユニットが実現可能であるとの結論に到達した。更に、そのようなスピーカの縦方向と横方向との指向性の差については、振動面の向きを変えて組み合わせることにより解決できることを見出し、以下の解決手段とした。
本発明の電気音響変換器は、二つの対の縦割り筒状面を有する振動体と、前記振動体の振動と該振動に対応する電気信号との変換を行う変換部と、前記振動体を前記振動方向に沿って移動可能に支持する支持部とを備え、前記振動体は、各対の縦割り筒状面において当該縦割り筒状面の一方の側部どうしが谷部を形成するとともに、異なる対の縦割り筒状面の他方の側部どうしが山部を形成しており、前記二つの対の縦割り筒状面が前記谷部どうし又は山部どうしの少なくともいずれかを直交させて配置されていることを特徴とする。
この電気音響変換器は、縦割り筒状面が振動面となるので、本発明をスピーカに適用した場合、リッフェル型スピーカと同様に中高音域で広い指向性を有しており、しかも、変換部により振動させられる振動体は、その全体がピストンモーションするので、ダイナミックスピーカと同様に低音域においても高い音圧を有する。したがって、1本のスピーカユニットにより低音域から中高音域までの可聴帯域の全域で広い指向性で再生可能なフルレンジスピーカユニットを実現することができる。
また、この電気音響変換器においては、各対の縦割り筒状面は、それぞれ、縦割り筒状面の周方向には音が広がり、これと直交する方向にはほとんど広がらないという指向特性を有している。本発明では、二つの対の縦割り筒状面の谷部又は山部どうしで直交して配置したので、その交差部を通る法線方向(正面方向)の聴取位置では、各対の縦割り筒状面の振動による音が均等に伝搬する。他方、この法線方向からずれた聴取位置では、そのずれた方向と縦割り筒状面の周方向とが最も近い対の縦割り筒状面からの音が相対的に大きくなるとともに、他の対の縦割り筒状面からの音が相対的に小さくなる。そして、この縦割り筒状面の対が互いに方向を変えて二対で設けられているので、各対の縦割り筒状面からの音が互いに補完し合って合成される結果、どの方向にも広い指向性を有することとなる。したがって、この電気音響変換器は、縦方向又は横方向などの設置の方向にかかわらず、優れた指向性を発揮することができる。
本発明をマイクロホンに適用する場合も、縦割り筒状面が振動面であり、その振動体の全体が一様に振動することにより、感度を維持しながら指向性が良好となり、低音域から高音域まで広い周波数帯域に亘って広い指向性で収音することができる。また、スピーカの場合と同様に、縦・横の方向にかかわらずに優れた指向性を有する。
また、この電気音響変換器においては、各対の縦割り筒状面は、それぞれ、縦割り筒状面の周方向には音が広がり、これと直交する方向にはほとんど広がらないという指向特性を有している。本発明では、二つの対の縦割り筒状面の谷部又は山部どうしで直交して配置したので、その交差部を通る法線方向(正面方向)の聴取位置では、各対の縦割り筒状面の振動による音が均等に伝搬する。他方、この法線方向からずれた聴取位置では、そのずれた方向と縦割り筒状面の周方向とが最も近い対の縦割り筒状面からの音が相対的に大きくなるとともに、他の対の縦割り筒状面からの音が相対的に小さくなる。そして、この縦割り筒状面の対が互いに方向を変えて二対で設けられているので、各対の縦割り筒状面からの音が互いに補完し合って合成される結果、どの方向にも広い指向性を有することとなる。したがって、この電気音響変換器は、縦方向又は横方向などの設置の方向にかかわらず、優れた指向性を発揮することができる。
本発明をマイクロホンに適用する場合も、縦割り筒状面が振動面であり、その振動体の全体が一様に振動することにより、感度を維持しながら指向性が良好となり、低音域から高音域まで広い周波数帯域に亘って広い指向性で収音することができる。また、スピーカの場合と同様に、縦・横の方向にかかわらずに優れた指向性を有する。
本発明の電気音響変換器において、前記振動体は、前記各対の縦割り筒状面を有する翼状部と、該翼状部の外周部を囲むように設けられ錐形状に延びるコーン部とを備え、前記翼状部は、前記コーン部の小径側端部と大径側端部との間に配置され、前記変換部は、前記縦割り筒状面の谷部に固定されているものとしてもよい。
振動体が縦割り筒状面の翼状部のみで形成される場合は、直線状の谷部が延びているので、外周縁が複雑な形状となり、支持部の構造も複雑になるが、縦割り筒状面から円錐面状又は楕円錐面状等の錐形状に延在するコーン部を介在させることにより、支持部に円形リング状又は楕円形リング状の単純形状のものを用いることができ、安価に製造することが可能になる。
この場合、コーン部を翼状部の外周部だけでなく、コーン部の小径側端部と大径側端部との間に翼状部が配置されるように設けたことにより、支持部及び変換部の両方に通常のダイナミックスピーカ等と同様の構成のものを用いることが容易になり、より安価に製造することが可能である。
振動体が縦割り筒状面の翼状部のみで形成される場合は、直線状の谷部が延びているので、外周縁が複雑な形状となり、支持部の構造も複雑になるが、縦割り筒状面から円錐面状又は楕円錐面状等の錐形状に延在するコーン部を介在させることにより、支持部に円形リング状又は楕円形リング状の単純形状のものを用いることができ、安価に製造することが可能になる。
この場合、コーン部を翼状部の外周部だけでなく、コーン部の小径側端部と大径側端部との間に翼状部が配置されるように設けたことにより、支持部及び変換部の両方に通常のダイナミックスピーカ等と同様の構成のものを用いることが容易になり、より安価に製造することが可能である。
また、本発明の電気音響変換器において、前記翼状部は前記コーン部の表面に設けられるとよい。
翼状部以外は通常のダイナミックスピーカ等に用いられる部品を適用することができ、そのコーン部に翼状部を設けた単純構造であり、さらに安価に製造することができる。
翼状部以外は通常のダイナミックスピーカ等に用いられる部品を適用することができ、そのコーン部に翼状部を設けた単純構造であり、さらに安価に製造することができる。
この場合、前記コーン部に、該コーン部と前記翼状部との間の空間に開口する貫通孔が形成されているとよい。
コーン部と翼状部との間の空間が密閉されていると空洞共鳴の原因となるおそれがあり、また、振動板が2枚重なって存在することになるため、それぞれから放射される音が干渉して特性の乱れを生じるおそれがある。そこで、2重構造となっている部分のコーン部に貫通孔を形成することにより、コーン部と翼状部との間の空間を開放状態として空洞共鳴を防止するとともに、コーン部の面積を貫通孔により小さくして、振動板としての機能を低下させて干渉を抑えるようにしたものである。貫通孔は、コーン部が翼状部を支持し得る程度の強度を有する範囲内で1個又は複数個形成することができる。
コーン部と翼状部との間の空間が密閉されていると空洞共鳴の原因となるおそれがあり、また、振動板が2枚重なって存在することになるため、それぞれから放射される音が干渉して特性の乱れを生じるおそれがある。そこで、2重構造となっている部分のコーン部に貫通孔を形成することにより、コーン部と翼状部との間の空間を開放状態として空洞共鳴を防止するとともに、コーン部の面積を貫通孔により小さくして、振動板としての機能を低下させて干渉を抑えるようにしたものである。貫通孔は、コーン部が翼状部を支持し得る程度の強度を有する範囲内で1個又は複数個形成することができる。
また、本発明の電気音響変換器において、前記コーン部に、前記翼状部における各谷部の両端部を収容する切欠部が形成されていてもよい。
翼状部の縦割り筒状面において谷部はコーン部の小径側に配置されるため、単に円錐面状又は楕円錐面状等の錐形状のコーン部であると、翼状部の谷部の長さを小さくしないと配置できないが、コーン部の小径側部分に切欠部を形成して、その切欠部内に谷部の両端部を収容したことにより、谷部の長さを大きくすることができ、縦割り筒状面としての放射面を広く確保することができる。
翼状部の縦割り筒状面において谷部はコーン部の小径側に配置されるため、単に円錐面状又は楕円錐面状等の錐形状のコーン部であると、翼状部の谷部の長さを小さくしないと配置できないが、コーン部の小径側部分に切欠部を形成して、その切欠部内に谷部の両端部を収容したことにより、谷部の長さを大きくすることができ、縦割り筒状面としての放射面を広く確保することができる。
本発明の電気音響変換器において、前記翼状部と前記コーン部とは、前記翼状部の外周縁と前記コーン部の内周縁とが連続して一体成形されているとよい。
例えば、樹脂フィルムの真空成形等により、翼状部とコーン部とを一体に形成することができ、安定した品質のスピーカ又はマイクロホンを容易に製造することができる。
例えば、樹脂フィルムの真空成形等により、翼状部とコーン部とを一体に形成することができ、安定した品質のスピーカ又はマイクロホンを容易に製造することができる。
本発明の電気音響変換器をスピーカに適用した場合、このスピーカは、低音域においてはピストンモーションにより高い音圧を有し、中低音域においては縦割り筒状面からの再生音の放射により広い指向性を有しており、1本のスピーカユニットにより低音域から中高音域までの広い範囲で広い指向性を有するフルレンジスピーカユニットを実現することができる。また、二つの対の縦割り筒状面の谷部又は山部を直交させて配置したので、縦方向又は横方向等の設置の方向にかかわらず、優れた指向性を発揮することができる。しかも、通常のダイナミックスピーカの部品を適用することが可能で、安価に製造することができる。また、本発明の電気音響変換器をマイクロホンに適用した場合も、このマイクロホンは、低音域から高音域まで広い周波数帯域に亘って広い指向性で収音することができる。
以下、本発明の電気音響機器をスピーカに適用した実施形態について図面を参照して説明する。
図1〜図9は、本発明の第1実施形態のスピーカ(電気音響機器)を示す。
1.全体の構成
この実施形態のスピーカは、振動体1と、この振動体1を往復駆動するアクチュエータ(変換部)2と、これら振動体1及びアクチュエータ2を支持するための支持枠3と、振動体1を支持枠3に往復移動自在に支持するエッジ部4とを備えている。
なお、図2において、エッジ部4が設けられている側を上、アクチュエータ2が設けられている側を下とするように上下方向を設定し、この上下方向と直交し、後述するように90°の角度で交差する振動体1の谷部6のうちの一つの谷部6の延在方向をx方向、このx方向と直交する方向をy方向とする。このx方向及びy方向に対して、上下方向をz方向と称する場合もある。また、上方を向く面を表面、下方を向く面を裏面とする。表面を正面という場合もある。
図1〜図9は、本発明の第1実施形態のスピーカ(電気音響機器)を示す。
1.全体の構成
この実施形態のスピーカは、振動体1と、この振動体1を往復駆動するアクチュエータ(変換部)2と、これら振動体1及びアクチュエータ2を支持するための支持枠3と、振動体1を支持枠3に往復移動自在に支持するエッジ部4とを備えている。
なお、図2において、エッジ部4が設けられている側を上、アクチュエータ2が設けられている側を下とするように上下方向を設定し、この上下方向と直交し、後述するように90°の角度で交差する振動体1の谷部6のうちの一つの谷部6の延在方向をx方向、このx方向と直交する方向をy方向とする。このx方向及びy方向に対して、上下方向をz方向と称する場合もある。また、上方を向く面を表面、下方を向く面を裏面とする。表面を正面という場合もある。
2.各部の構成
(1)振動体の構成
振動体1は、図2及び図3等に示すように、翼状部7とこの翼状部7の外周部を囲むように円錐面状に延びるコーン部8とを備える。翼状部7は、二つの対の縦割り筒状面5をxy平面で互いに直交するように配置させて、両者を合体した形状で構成される。
具体的には、縦割り筒状面5の二つの対を図9(a)に模式的に分離して示すように、各対において、それぞれ、一対の縦割り筒状面5が並列に形成されるとともに、隣接する縦割り筒状面5の一方の側部どうしの間で谷部6を形成している。
なお、上述の縦割り筒状面5とは、筒状の面の一部を縦割りにして切り取った面のことである。また、上述の縦割り筒状面5の側部とは、縦割り筒状面5において、前記筒状の面の湾曲する方向の側の部位のことである。そして、図9(b) に示すように、二つの対の縦割り筒状面5をxy平面で互いに直交するように配置させて、両者を合体した形状である振動体1を形成する。この合体した形状については、後段で詳述する。
(1)振動体の構成
振動体1は、図2及び図3等に示すように、翼状部7とこの翼状部7の外周部を囲むように円錐面状に延びるコーン部8とを備える。翼状部7は、二つの対の縦割り筒状面5をxy平面で互いに直交するように配置させて、両者を合体した形状で構成される。
具体的には、縦割り筒状面5の二つの対を図9(a)に模式的に分離して示すように、各対において、それぞれ、一対の縦割り筒状面5が並列に形成されるとともに、隣接する縦割り筒状面5の一方の側部どうしの間で谷部6を形成している。
なお、上述の縦割り筒状面5とは、筒状の面の一部を縦割りにして切り取った面のことである。また、上述の縦割り筒状面5の側部とは、縦割り筒状面5において、前記筒状の面の湾曲する方向の側の部位のことである。そして、図9(b) に示すように、二つの対の縦割り筒状面5をxy平面で互いに直交するように配置させて、両者を合体した形状である振動体1を形成する。この合体した形状については、後段で詳述する。
これら縦割り筒状面5は、必ずしも単一円弧面でなくてもよく、複数の曲率を連続させたもの、縦割り筒状面5の周方向(横方向)に沿う断面が放物線形状やスプライン曲線など曲率が一定ないし連続的に変化するもの、角筒状面としたもの、階段状に複数の段差部を有する形状としたものなどを採用することができ、一方向(縦割り筒状面5の周方向である横方向)に湾曲し、その一方向と直交する方向(縦割り筒状面5の縦方向)へは直線状となっている。
また、均一な音響特性(周波数特性、指向特性)を得るために、各縦割り筒状面5は、その谷部6の底部における接線L1,L2の間の中心で谷部6に沿う平行な面Mを中心として面対称に形成することが好ましい。ただし、本発明においては、必ずしも面対称でなくてもよい。
また、均一な音響特性(周波数特性、指向特性)を得るために、各縦割り筒状面5は、その谷部6の底部における接線L1,L2の間の中心で谷部6に沿う平行な面Mを中心として面対称に形成することが好ましい。ただし、本発明においては、必ずしも面対称でなくてもよい。
図示例では、各縦割り筒状面5の横方向の断面は、谷部6から高さ方向の途中位置までは円弧面状に形成され、高さ方向の途中位置から曲率半径を大きくしあるいはほぼ平面状に形成されている。前者を円弧面部5a、後者を傾斜面部5bとする(図2、図5等参照)。
そして、各対の縦割り筒状面5は、図4及び図6に示すように、その凸となる方向を同じ表面側に向けて並列に配置されるとともに、隣接する側部どうしが、縦割り筒状面5の周方向に沿う断面における接線方向をほぼ平行にした状態で接合されている。その接合部13では、両縦割り筒状面5がわずかに間隔をあけて接合されており、その接合部13における接線L1,L2が平行に配置される(図6参照)。そして、この接合部13に沿って、両縦割り筒状面5の間に、縦割り筒状面5の縦方向に沿う直線状に谷部6が形成されている。
そして、各対の縦割り筒状面5は、図4及び図6に示すように、その凸となる方向を同じ表面側に向けて並列に配置されるとともに、隣接する側部どうしが、縦割り筒状面5の周方向に沿う断面における接線方向をほぼ平行にした状態で接合されている。その接合部13では、両縦割り筒状面5がわずかに間隔をあけて接合されており、その接合部13における接線L1,L2が平行に配置される(図6参照)。そして、この接合部13に沿って、両縦割り筒状面5の間に、縦割り筒状面5の縦方向に沿う直線状に谷部6が形成されている。
このような形状とされる二つの対の縦割り筒状面5は、図9の(a)(b)に示すように直交して組み合わされることにより形成される。即ち、それぞれの対の縦割り筒状面5において、図9(a)に示すように谷部6の長手方向の中央部から両端部に向かうにしたがって漸次周方向長さが大きくなる二つの対の扇状の部分F1,F2を残して、これら扇状の部分に挟まれた部分G1,G2は取り除かれている。そして、これら二つの対の扇状の部分F1の縦割り筒状面5が、他の二つの対の扇状の部分F2の縦割り筒状面5と、その谷部6の中心部で直交して、取り除かれた部分G1,G2を互いに埋め合わせるように合体して形成されている。図9(a)には便宜上、二つの対の縦割り筒状面5において、上述の取り除かれた部分を二点鎖線で示している。
そして、前述の翼状部7は、上記のような形状の縦割り筒状面5が谷部6を直交させて配置されることにより、図3に示すように、表面側から視て(正面視で)十字状をなして互いに中央で直交する二つの谷部6と、これら谷部6によって分割されて表面側に隆起する四つの隆起部11とで構成される。各隆起部11においては、xy平面で谷部6に対して45°回転した位置に、異なる対の縦割り筒状面5の他方の側部(谷部6を形成している一方の側部に対して他方の側部)どうし(傾斜面部5bどうし及び円弧面部5aどうし)を滑らかな曲面で連結した山部12が形成されており、四つの隆起部11により、四つの山部12が形成されている。これらの山部12も、xy平面視で、互いに直交するように配置される。
なお、谷部6の交差部9には、四つの隆起部11の角部が接近して配置されており、これにより、図3に示すように、交差部9は、隆起部11の角部に囲まれ、谷部6の直線部分の幅より広い平面状に形成されている。この谷部6の底部において各縦割り筒状面5どうし及び隆起部11の角部どうしを接合している部分を接合部13とする。この接合部13は谷部6と同じ正面視(又は裏面視)が十字状をなしており、翼状部7の下端を形成している。
一方、コーン部8は、翼状部7の各隆起部11の外側(交差部9とは反対側の先端)から延びるとともに、各縦割り筒状面5の間の2本の谷部6の両端を閉塞しており、全体として円錐面状に形成されている。
つまり、この振動体1は、図4及び図6に断面を示したように、接合部13を下側に配置すると、この接合部13から高さ方向の大部分が翼状部7とされ、各隆起部11の外側からコーン部8が円錐面の一部をなすように配置された形状とされる。この振動体1の下端は、90°に交差した接合部13の下面により構成され、振動体1の上端は、コーン部8の上縁により円形に形成される。
つまり、この振動体1は、図4及び図6に断面を示したように、接合部13を下側に配置すると、この接合部13から高さ方向の大部分が翼状部7とされ、各隆起部11の外側からコーン部8が円錐面の一部をなすように配置された形状とされる。この振動体1の下端は、90°に交差した接合部13の下面により構成され、振動体1の上端は、コーン部8の上縁により円形に形成される。
この振動体1は、その材質が限定されるものではなく、スピーカの振動板として一般的に用いられる合成樹脂、紙、金属等の材料を用いることができ、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成樹脂からなるフィルムを真空成形することにより、比較的容易に成形することができる。
この実施形態の振動体1は合成樹脂からなる1枚のフィルムを一体成形しており、その接合部13は、フィルムを断面U字状に折り返すように成形して形成されている。
この実施形態の振動体1は合成樹脂からなる1枚のフィルムを一体成形しており、その接合部13は、フィルムを断面U字状に折り返すように成形して形成されている。
(2)振動体以外の各部の構成
アクチュエータ2は、例えばボイスコイルモータが用いられ、翼状部7の接合部13が交差している部分に設けられたボイスコイル20と、支持枠3に固定された磁石機構21とにより構成される。
ボイスコイル20は、図1に示すように円筒状のボビン20aの回りにコイル20bが巻回されたものであり、図5に示すように、その軸上に翼状部7の交差部9の中心が配置され、ボイスコイル20の上端と接合部13の下縁とが接着剤等を介して固着されている。そして、このボイスコイル20の外周部がダンパー22を介して支持枠3に支持されており、ボイスコイル20は支持枠3に対してボイスコイル20の軸方向に沿って往復移動自在であるとともに、ダンパー22によりボイスコイル20の振動は、適宜制動される。ダンパー22は一般的なダイナミックスピーカに用いられる材料のものを適用することができる。
磁石機構21は、環状の磁石23と、この磁石23の一方の極に固定されたリング状のアウターヨーク24と、他方の極に固定されたインナーヨーク25とを備えており、インナーヨーク25の中心のポール部25aの先端部がアウターヨーク24内に配置される。これにより、アウターヨーク24とインナーヨーク25との間に、環状に磁気ギャップ26が形成される。この磁気ギャップ26内に、ボイスコイル20のコイル20bが巻回された部分が挿入された状態で配置される。
アクチュエータ2は、例えばボイスコイルモータが用いられ、翼状部7の接合部13が交差している部分に設けられたボイスコイル20と、支持枠3に固定された磁石機構21とにより構成される。
ボイスコイル20は、図1に示すように円筒状のボビン20aの回りにコイル20bが巻回されたものであり、図5に示すように、その軸上に翼状部7の交差部9の中心が配置され、ボイスコイル20の上端と接合部13の下縁とが接着剤等を介して固着されている。そして、このボイスコイル20の外周部がダンパー22を介して支持枠3に支持されており、ボイスコイル20は支持枠3に対してボイスコイル20の軸方向に沿って往復移動自在であるとともに、ダンパー22によりボイスコイル20の振動は、適宜制動される。ダンパー22は一般的なダイナミックスピーカに用いられる材料のものを適用することができる。
磁石機構21は、環状の磁石23と、この磁石23の一方の極に固定されたリング状のアウターヨーク24と、他方の極に固定されたインナーヨーク25とを備えており、インナーヨーク25の中心のポール部25aの先端部がアウターヨーク24内に配置される。これにより、アウターヨーク24とインナーヨーク25との間に、環状に磁気ギャップ26が形成される。この磁気ギャップ26内に、ボイスコイル20のコイル20bが巻回された部分が挿入された状態で配置される。
支持枠3は、例えば金属材により成形され、図示例では、矩形の枠状に形成されたフランジ部30と、フランジ部30の下方に延びる複数のアーム部31と、これらアーム部31の下端に形成された環状フレーム部32とを備えている。そして、そのフランジ部30の内周面は円周面に形成されており、その内側に、接合部13を下方に向けて振動体1が配置され、振動体1のコーン部8の上端縁がエッジ部4を介してフランジ部30の上面に支持されている。したがって、エッジ部4は、振動体1のコーン部8に対応して円形リング状に形成される。このエッジ部4も、一般的なダイナミックスピーカに用いられている材料のものを適用することができる。
本発明において、振動体1を振動の方向(谷部6の深さ方向であるz方向)に振動可能に支持する支持部35は、この実施形態では、支持枠3とエッジ部4によって構成されている。
また、支持枠3の環状フレーム部32に、磁石機構21のアウターヨーク24が取り付けられることにより、磁石機構21と支持枠3とが一体に固定される。
本発明において、振動体1を振動の方向(谷部6の深さ方向であるz方向)に振動可能に支持する支持部35は、この実施形態では、支持枠3とエッジ部4によって構成されている。
また、支持枠3の環状フレーム部32に、磁石機構21のアウターヨーク24が取り付けられることにより、磁石機構21と支持枠3とが一体に固定される。
この支持枠3に振動体1を取り付けた状態において、縦割り筒状面5の断面形状は、図7に示すように、谷部6を介して対向している両縦割り筒状面5の周方向に沿う断面(横方向の断面)において、これら縦割り筒状面5の湾曲方向に沿って最も外側(谷部6からの距離が最も大きくなる位置)の先端(この実施形態の場合は傾斜面部5bの先端)どうしを結ぶ線を境界線Hとするとき、先端から谷部6に向かうにしたがって境界線Hから漸次離間する方向に湾曲する。
前述したように、縦割り筒状面5は、単一円弧面だけでなく、複数の曲率を連続させたもの、断面が放物線形状やスプライン曲線など曲率が一定ないし連続的に変化するもの、角筒状面としたもの、階段状に複数の段差部を有する形状としたものなどを採用することができるが、その先端どうしを結ぶ境界線Hを超えない形状の凸面とするのが好ましい。
なお、図1及び図2において符号33は、ボイスコイル20を外部に接続するための端子を示している。
前述したように、縦割り筒状面5は、単一円弧面だけでなく、複数の曲率を連続させたもの、断面が放物線形状やスプライン曲線など曲率が一定ないし連続的に変化するもの、角筒状面としたもの、階段状に複数の段差部を有する形状としたものなどを採用することができるが、その先端どうしを結ぶ境界線Hを超えない形状の凸面とするのが好ましい。
なお、図1及び図2において符号33は、ボイスコイル20を外部に接続するための端子を示している。
3.動作
このように構成されたスピーカは、振動体1に固定されたアクチュエータ2のボイスコイル20に音声信号に応じた駆動電流が流れると、その駆動電流によって生じる磁束変化と、磁気ギャップ26内の磁界とにより、ボイスコイル20に駆動電流に応じた駆動力が作用し、磁界と直交する方向(ボイスコイル20の軸方向、図4では矢印で示す上下方向であるz方向)にボイスコイル20を振動させる。これにより、このボイスコイル20に接続されている振動体1が、谷部6の深さ方向に沿って振動し、表面から再生音が放射される。
このように構成されたスピーカは、振動体1に固定されたアクチュエータ2のボイスコイル20に音声信号に応じた駆動電流が流れると、その駆動電流によって生じる磁束変化と、磁気ギャップ26内の磁界とにより、ボイスコイル20に駆動電流に応じた駆動力が作用し、磁界と直交する方向(ボイスコイル20の軸方向、図4では矢印で示す上下方向であるz方向)にボイスコイル20を振動させる。これにより、このボイスコイル20に接続されている振動体1が、谷部6の深さ方向に沿って振動し、表面から再生音が放射される。
この場合、振動体1は、音波の主要な放射面となるように、振動体1の大部分の面積を占めるように構成された翼状部7と、振動体1の一部分の面積となるように、翼状部7の上端部に配置されたコーン部8とからなっている。
このため、広帯域に亘って広い指向性を有している。
しかも、振動体1は、コーン部8の外周部がエッジ部4により支持枠3に往復振動が可能なように支持されているので、接合部13から外周部までの全体がアクチュエータ2によって一様に振動し、いわゆるピストンモーションによる振動が生じる。このため、ダイナミックスピーカと同様に、低音域においても高い音圧を有する。この場合、谷部6の両端が開放状態であると、振動体により放射された音波の一部が、その開放された空間を通って振動体の裏面側に抜けていくが、コーン部8により谷部6の両端が塞がれているので、音波の振動体1の裏面側への抜けを防止し、振動体1の前面の全体から効率的に放音することができる。
したがって、1本のスピーカユニットにより、低音域から高音域までの可聴帯域の全域で広い指向性で再生可能なフルレンジスピーカユニットを実現することができる。
このため、広帯域に亘って広い指向性を有している。
しかも、振動体1は、コーン部8の外周部がエッジ部4により支持枠3に往復振動が可能なように支持されているので、接合部13から外周部までの全体がアクチュエータ2によって一様に振動し、いわゆるピストンモーションによる振動が生じる。このため、ダイナミックスピーカと同様に、低音域においても高い音圧を有する。この場合、谷部6の両端が開放状態であると、振動体により放射された音波の一部が、その開放された空間を通って振動体の裏面側に抜けていくが、コーン部8により谷部6の両端が塞がれているので、音波の振動体1の裏面側への抜けを防止し、振動体1の前面の全体から効率的に放音することができる。
したがって、1本のスピーカユニットにより、低音域から高音域までの可聴帯域の全域で広い指向性で再生可能なフルレンジスピーカユニットを実現することができる。
また、この振動体1の縦割り筒状面5は、その周方向に沿う方向への音の指向性が広く、これと直交する方向には狭いという特性を有する。そして、この振動体の縦割り筒状面5は、複数対の縦割り筒状面5により構成され、各対が90°の角度で交差しているので、その交差部9を通る法線方向(正面方向)の聴取位置では、各対の縦割り筒状面5の振動による音が均等に伝搬する。他方、この交差部9の法線方向からずれた聴取位置では、そのずれた方向と縦割り筒状面5の周方向とが最も近い対の縦割り筒状面5からの音が相対的に大きくなるとともに、他の対の縦割り筒状面5からの音が相対的に小さくなる。
例えば、交差部9の正面からx方向に聴取位置をずらすと、このx方向に直交するy方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5(図3に示す例では図の上下方向に延びる谷部6を介して対向している縦割り筒状面5)からの音が大きくなり、x方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5(図3に示す例では図の左右方向に延びる谷部6を介して対向している縦割り筒状面5)からの音は小さくなる。逆に、交差部9の正面からy方向に聴取位置をずらすと、x方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5からの音が大きくなり、y方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5からの音は小さくなる。
交差部9の正面からx方向とy方向との間の方向に聴取位置が移動する場合は、その移動方向と縦割り筒状面5の周方向とが最も近くなる対の縦割り筒状面5(言い換えると、聴取位置の移動方向に直交する方向が谷部6の延在方向に最も近くなる対の縦割り筒状面5)からの音が相対的に大きくなり、他の対の縦割り筒状面5からの音は相対的に小さくなる。
例えば、交差部9の正面からx方向に聴取位置をずらすと、このx方向に直交するy方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5(図3に示す例では図の上下方向に延びる谷部6を介して対向している縦割り筒状面5)からの音が大きくなり、x方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5(図3に示す例では図の左右方向に延びる谷部6を介して対向している縦割り筒状面5)からの音は小さくなる。逆に、交差部9の正面からy方向に聴取位置をずらすと、x方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5からの音が大きくなり、y方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5からの音は小さくなる。
交差部9の正面からx方向とy方向との間の方向に聴取位置が移動する場合は、その移動方向と縦割り筒状面5の周方向とが最も近くなる対の縦割り筒状面5(言い換えると、聴取位置の移動方向に直交する方向が谷部6の延在方向に最も近くなる対の縦割り筒状面5)からの音が相対的に大きくなり、他の対の縦割り筒状面5からの音は相対的に小さくなる。
このように、この振動体1は、縦割り筒状面5の対が90°向きを変え直交して二対が設けられているので、聴取位置を正面からx方向、y方向のいずれに移動する場合でも、移動した方向に直交する方向と近い方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5からの音が大きくなり、移動した方向と近い方向に沿って谷部6を有する対の縦割り筒状面5からの音は小さくなるとともに、各対の縦割り筒状面5からの音が互いに干渉することも少なく、各対の縦割り筒状面5からの音が互いに補完し合って合成される結果、どの方向にも広い指向性を有することとなる。したがって、この電気音響変換器は、縦方向又は横方向などの設置の方向にかかわらず、優れた指向性を発揮することができる。
なお、このスピーカを振動体1のいずれかの谷部6を連続させるように複数並べることにより、ラインアレイスピーカシステムを構築することも可能であり、理想的な線音源による音空間を提供することができる。
また、この実施形態では、振動体1の外周部が円錐面状のコーン部8により形成されているので、エッジ部4を円形リング状の単純な形状とすることができる。さらに、アクチュエータ2のボイスコイル20も円筒状に形成して、その上端部と振動体1とを固着したので、このアクチュエータ2としても、通常のダイナミックスピーカに用いられているものを適用することができ、したがって、エッジ部4、支持枠3、アクチュエータ2等として、通常のコーン状振動板を有するダイナミックスピーカと共通の部品を適用することができ、安価に製造することができる。
また、この実施形態では、振動体1の外周部が円錐面状のコーン部8により形成されているので、エッジ部4を円形リング状の単純な形状とすることができる。さらに、アクチュエータ2のボイスコイル20も円筒状に形成して、その上端部と振動体1とを固着したので、このアクチュエータ2としても、通常のダイナミックスピーカに用いられているものを適用することができ、したがって、エッジ部4、支持枠3、アクチュエータ2等として、通常のコーン状振動板を有するダイナミックスピーカと共通の部品を適用することができ、安価に製造することができる。
なお、翼状部7とコーン部8は、1枚のフィルムから一体成形した例を示したが、個々の隆起部を成形して、これら隆起部を隣接する縦割り筒状面が対をなすように接合部を介して接着して形成してもよい。また、帯板状の補強板あるいは補強ワイヤ等の補強部材を接合部13に沿って固着して接合部13を直線状に補強した形態等としてもよい。
いずれの形態の場合も、縦割り筒状面5は、接合部13とは反対側の先端どうしを結ぶ境界線Hを超えない凸面とするのが好ましい。
いずれの形態の場合も、縦割り筒状面5は、接合部13とは反対側の先端どうしを結ぶ境界線Hを超えない凸面とするのが好ましい。
図10〜図16は、他の実施形態に用いられる振動体を示している。これらの実施形態において、振動体以外の構成要素(アクチュエータ、支持体、エッジ部)は第1実施形態と同じものが用いられるので、図示を省略し、また、各図において、第1実施形態と共通要素には同一符号を付して説明を簡略化する。
図10〜図13に示す第2実施形態における振動体41は、図10に分解して示したように、翼状部42とコーン部43とが2枚の振動体として別々に製作され、コーン部43の表面に翼状部42が重ねられて、貼り付けられた構成である。翼状部42は、四つの隆起部44が4弁の花びら状の形状をなし、正面視で十字状をなす谷部6を介して配置され、谷部6の底部で接合部13によって縦割り筒状面5の一側部どうしが接合された形状とされているが、谷部6の正面視の十字の長さが第1実施形態のものより短く形成されている(図3と図12を比較参照)。縦割り筒状面5は、第1実施形態のように円弧面部5aと傾斜面部5bとからなる形状ではなく、その全体がほぼ同じ曲率の円弧面状に形成されている。各隆起部44においては、正面視で十字状の谷部6に対して45°回転してずらした位置に、隣接する対の縦割り筒状面5どうしを滑らかに繋げる、十字状に配置された山部12を有している。このため、隆起部44は、十字状の谷部6の間に、45°回転してずれた方向に沿って十字状に山部12が延びるように形成されている。
コーン部43は、円錐面状に形成され、その大径側端部43aと小径側端部43bとの間の中央部分に翼状部42が接着されている。この翼状部42が貼り付けられる領域には複数の貫通孔45がコーン部43に形成されている。したがって、コーン部43の貫通孔45が形成された領域を覆うように、翼状部42がコーン部43の表面に接着されている。コーン部43と翼状部42との間には図13に示すように空洞部46が形成されており、その空洞部46は貫通孔45によりコーン部43の裏側に開口している。
このように構成される振動体41は、図13に示すように、翼状部42の接合部13はコーン部43の小径側端部43bの下端の位置に配置される。そして、図13の二点鎖線で示されるアクチュエータのボイスコイル20は、翼状部42の接合部13に接合され、コーン部43の小径側端部43bには接合されない。
この振動体41を備えたスピーカは、アクチュエータによって翼状部42の谷部6の深さ方向に駆動されることにより、振動体41全体にピストンモーションによる振動が生じて、翼状部42の縦割り筒状面5から音が放射される。このとき、コーン部43と翼状部42との間に形成された空洞部46が密閉した空間であると、この空洞部46で共鳴が発生するおそれがあるとともに、2枚の重なった振動板が放射する音が互いに干渉するおそれがある。しかし、本実施形態の振動体41においては、貫通孔45を設けることにより、空洞部46を密閉しない空間とするとともに、コーン部43の翼状部42と重なる部分において、振動板としての面積が小さくなるようにした。
したがって、翼状部42の背面側のコーン部43に影響されることなく、縦割り筒状面5から有効に再生音を放射することができる。
なお、貫通孔45は、コーン部43が翼状部42を支持し得る程度の強度を有する範囲内で1個又は複数個形成することができる。貫通孔45の形状も、図10に例示する丸型に限定されない。
したがって、翼状部42の背面側のコーン部43に影響されることなく、縦割り筒状面5から有効に再生音を放射することができる。
なお、貫通孔45は、コーン部43が翼状部42を支持し得る程度の強度を有する範囲内で1個又は複数個形成することができる。貫通孔45の形状も、図10に例示する丸型に限定されない。
また、この第2実施形態の振動体41では、翼状部42がコーン部43に重なる部分に、内部の空洞部46をコーン部43の裏側に開口する貫通孔45を形成したが、本発明においては、貫通孔45を有さないものも含むものとする。図14は、そのような振動体として第3実施形態における振動体を分解して示した斜視図であり、この振動体47は、貫通孔を有しないコーン部48の大径側端部48aと小径側端部48bとの間の表面に、第2実施形態の翼状部と同様の翼状部42が貼り付けられている。この第3実施形態は、翼状部42とコーン部48とを合体させて剛性を上げる場合に、有効な構成となる。なお、コーン部48の表面に翼状部42を貼り付けたが、他の固定手段でもよく、コーン部48の表面に翼状部42が設けられていればよい。
図15及び図16は第4実施形態における振動体を示している。この振動体51は、第2実施形態のものと同様に翼状部52とコーン部53とが別々に製作され、2枚の振動板(翼状部52とコーン部53)が合体して構成される。詳述すると、コーン部53の大径側端部53aと小径側端部53bとの間に翼状部52が貼り付けられた構成とされており、翼状部52は、四つの隆起部54が十文字状の直交した谷部6を介して相互の縦割り筒状面5どうしを対向させるように配置されている。そして、この実施形態においては、コーン部53に、接合部13の四つの両端部をそれぞれ収容する四つの切欠部55が形成される。この切欠部55内に接合部13の両端部を収容して、翼状部52がコーン部53に貼り付けられて固定される。
この場合、切欠部55は、図15に示すように、コーン部53の一部にV字状の切り込みを入れて三角形状の舌片55aを形成し、この舌片55aを上方から下方へ押し込むことにより、形成されている。更に、図16に示すように、切欠部55に接合部13の両端部を収容して配置すると、翼状部52の谷部6の開口している両端が舌片55aによって閉塞され、振動体51から放射される音波がコーン部53の裏側へ抜けることが防止され、振動体51の前面の全面から放音することができる。
この場合、切欠部55は、図15に示すように、コーン部53の一部にV字状の切り込みを入れて三角形状の舌片55aを形成し、この舌片55aを上方から下方へ押し込むことにより、形成されている。更に、図16に示すように、切欠部55に接合部13の両端部を収容して配置すると、翼状部52の谷部6の開口している両端が舌片55aによって閉塞され、振動体51から放射される音波がコーン部53の裏側へ抜けることが防止され、振動体51の前面の全面から放音することができる。
翼状部52の接合部13は、正面視で十字状に形成され、第2実施形態のものより長く形成されており、また、谷部6の端部は、接合部13を頂点として徐々に広がるほぼ三角形状をなしている。この翼状部52を第2実施形態のように円錐面状のコーン部の表面に貼り付ける場合は、コーン部の円錐面に整合させるために、翼状部を接合部に向かうにしたがって徐々に小さく形成する必要があるため、接合部の長さが短くなる。しかし、本実施形態のように、コーン部53に切欠部55を形成して、その切欠部55に接合部13の両端部を収容して配置することにより、接合部13を長い状態のままコーン部53に貼り付けることが可能となる。したがって、円錐面状のコーン部53と縦割り筒状面5を有する翼状部42とを合体させた振動体において、コーン部53の円錐面形状による制約の少ない合体構造となっており、広い振動面積を有する縦割り筒状面5で構成される振動体を実現することができる。
なお、図示例では、コーン部53に貫通孔は設けられていないが、第2実施形態の場合と同様に、コーン部53の翼状部52と重なる部分に貫通孔を設けてもよい。
なお、図示例では、コーン部53に貫通孔は設けられていないが、第2実施形態の場合と同様に、コーン部53の翼状部52と重なる部分に貫通孔を設けてもよい。
上記の各実施形態においては、xy平面上で、振動体のコーン部の中心部にボイスコイルの中心軸を一致させるとともに、振動体の翼状部の谷部の交差部をコーン部の中心部(すなわち、ボイルコイルの中心軸)に一致させて配置した。しかし、以下の第5実施形態及び第6実施形態に示すように、谷部の交差部をコーン部の中心部からxy平面上で偏心した位置に配置してもよい。
図17〜図20に示す第5実施形態の振動体61では、二対の縦割り筒状面5のうち、一方の対の縦割り筒状面5の谷部(x軸方向に延びる谷部)6はコーン部8の中心部を通る(すなわち、直径の位置)に配置され、他方の対の縦割り筒状面5の谷部(y方向に延びる谷部)6はコーン部8の中心部から図18におけるx方向の右手側に偏心した位置(すなわち、コーン部8の中央部を通らない弦の位置)に配置される。したがって、翼状部62の谷部6の交差部9の位置は、コーン部8の中央部とは一致せず、xy平面でx軸の右手側に偏心している。隆起部63A,63Bも、大きな面積の縦割り筒状面5で形成される隆起部63Aと、これに対して小さい面積の縦割り筒状面5で形成される隆起部63Bとの二種類が二つずつ形成される。この場合、変換部のボイスコイル20の位置は、谷部6の交差部9が偏心した距離が小さい場合には、コーン部8の中央部上に配置してもよいが、偏心した距離が大きい場合には、図18〜図20に示すように偏心した谷部6の交差部9に配置してもよい。
一方、図21〜図23に示す第6実施形態の振動体65では、翼状部66を構成する二対の縦割り筒状面5の両方とも谷部6がコーン部8の中央部からxy平面上でずれた位置に配置され、その交差部9がコーン部8の中央部からx方向、y方向ともに偏心している。したがって、四つの隆起部67A〜67Cは、最も面積の大きい縦割り筒状面5によって形成される一つの隆起部67Aと、最も小さい縦割り筒状面5によって形成される一つの隆起部67Bとが谷部6の交差部9を介して180°反対側に配置され、これらに対して90°回転した位置で、異なる面積の縦割り筒状面5によって形成される二つの隆起部67Cが形成され、3種類の隆起部67A〜67Cを有する。
この場合、変換部のボイスコイル20は、各谷部6の長手方向の中央の位置にそれぞれ配置するとよい。したがって、変換部は2個配置される。
この場合、変換部のボイスコイル20は、各谷部6の長手方向の中央の位置にそれぞれ配置するとよい。したがって、変換部は2個配置される。
このような第5実施形態及び第6実施形態の形状の振動体61,65とすることにより、以下の作用、効果が得られる。
谷部6の交差部9が偏心する距離が小さく、第1実施形態から第4実施形態と同程度に、翼状部62,66の指向特性の主軸がコーン部8の中央部から大きく偏心しない場合には、振動体61,62の全体の指向特性を大きく変えることなく、振動体61,65(特に翼状部62,66)の振動モードを適切に分散させることができる。このため、このような振動体61,65の形状からは、滑らかで平坦な周波数特性が得られる。
一方、谷部6の交差部9が偏心する距離が大きく、縦割り筒状面5の面積が縦方向又は横方向で大きく異なる場合には、より大きな面積の縦割り筒状面5が指向する方向に指向特性を強めることが可能となる。このため、このような振動体61,65の形状からは、指向特性の主軸が法線方向から傾斜した特性を得ることができる。
したがって、その偏心距離、偏心方向を適宜に設定することにより、振動体61,65の周波数特性を制御したり、あるいは、任意の方向に指向特性を制御したりすることが可能となり、適切な音響特性を有するスピーカを得ることができる。
なお、上述の第5実施形態及び第6実施形態において、コーン部についても、翼状部62,66の偏心形状に合わせて、大径側から小径側に偏心させた偏心円錐面形状とし、小径側の中心が翼状部62,66の谷部6の交差部9の位置となるように形成してもよい。
谷部6の交差部9が偏心する距離が小さく、第1実施形態から第4実施形態と同程度に、翼状部62,66の指向特性の主軸がコーン部8の中央部から大きく偏心しない場合には、振動体61,62の全体の指向特性を大きく変えることなく、振動体61,65(特に翼状部62,66)の振動モードを適切に分散させることができる。このため、このような振動体61,65の形状からは、滑らかで平坦な周波数特性が得られる。
一方、谷部6の交差部9が偏心する距離が大きく、縦割り筒状面5の面積が縦方向又は横方向で大きく異なる場合には、より大きな面積の縦割り筒状面5が指向する方向に指向特性を強めることが可能となる。このため、このような振動体61,65の形状からは、指向特性の主軸が法線方向から傾斜した特性を得ることができる。
したがって、その偏心距離、偏心方向を適宜に設定することにより、振動体61,65の周波数特性を制御したり、あるいは、任意の方向に指向特性を制御したりすることが可能となり、適切な音響特性を有するスピーカを得ることができる。
なお、上述の第5実施形態及び第6実施形態において、コーン部についても、翼状部62,66の偏心形状に合わせて、大径側から小径側に偏心させた偏心円錐面形状とし、小径側の中心が翼状部62,66の谷部6の交差部9の位置となるように形成してもよい。
また、図24及び図27は第7実施形態の振動体を示している。
第1実施形態では、翼状部7の谷部6を直交させ、各隆起部11における縦割り筒状面5の山部12を谷部6に対して45°回転した位置に配置した。したがって、縦割り筒状面5の山部12も直交して配置される。これに対して、この第7実施形態の振動体71では、翼状部72の谷部6は直交して配置されるが、各隆起部73における縦割り筒状面5の山部12は直交しないで、90°とは異なる角度で交差している。このため、二つの対の縦割り筒状面5の一方の対の縦割り筒状面5が他方の対の縦割り筒状面5より大きい面積となり、各隆起部73において、面積の異なる二つの縦割り筒状面5によって山部12を形成している。
第1実施形態では、翼状部7の谷部6を直交させ、各隆起部11における縦割り筒状面5の山部12を谷部6に対して45°回転した位置に配置した。したがって、縦割り筒状面5の山部12も直交して配置される。これに対して、この第7実施形態の振動体71では、翼状部72の谷部6は直交して配置されるが、各隆起部73における縦割り筒状面5の山部12は直交しないで、90°とは異なる角度で交差している。このため、二つの対の縦割り筒状面5の一方の対の縦割り筒状面5が他方の対の縦割り筒状面5より大きい面積となり、各隆起部73において、面積の異なる二つの縦割り筒状面5によって山部12を形成している。
したがって、再生される音波の寄与がx方向、y方向で均等でなく、大きい面積の縦割り筒状面5の対の方向で指向特性が広く、小さい面積の縦割り筒状面5の対の方向で指向特性が狭いという特性となる。図25に示す例では、x方向に周方向を有する縦割り筒状面5の対の方が、y方向に周方向を有する縦割り筒状面5の対よりも大きい面積に形成されている。このため、この振動体71は、大きい面積の縦割り筒状面5の周方向(x方向)で指向特性が広く、小さい面積の縦割り筒状面5の周方向(y方向)で指向特性が狭いという特性となる。
さらに、図28〜図31は第8実施形態の振動体を示している。
前述した第1実施形態から第7実施形態の各振動体においては、翼状部は、いずれも、互いに直交する谷部6を介して縦割り筒状面5が対をなして配置したが、この第8実施形態の振動体75の翼状部76においては、各対の縦割り筒状面5は、その山部(隣接する対の縦割り筒状面5の側部どうしが繋がって形成される最も高い稜線部)12を互いに直交するように配置している。これに対して、谷部6は、互いに直交はしておらず、90°とは異なる角度で交差している。
このため、各対の縦割り筒状面5は、谷部6を介して異なる面積の縦割り筒状面5が対をなしているが、各隆起部77は、大きい面積の縦割り筒状面5どうし、小さい面積の縦割り筒状面どうしの側部によって山部12を形成している。
なお、図28、図29では、山部12に沿ってx方向、y方向を定めている。
前述した第1実施形態から第7実施形態の各振動体においては、翼状部は、いずれも、互いに直交する谷部6を介して縦割り筒状面5が対をなして配置したが、この第8実施形態の振動体75の翼状部76においては、各対の縦割り筒状面5は、その山部(隣接する対の縦割り筒状面5の側部どうしが繋がって形成される最も高い稜線部)12を互いに直交するように配置している。これに対して、谷部6は、互いに直交はしておらず、90°とは異なる角度で交差している。
このため、各対の縦割り筒状面5は、谷部6を介して異なる面積の縦割り筒状面5が対をなしているが、各隆起部77は、大きい面積の縦割り筒状面5どうし、小さい面積の縦割り筒状面どうしの側部によって山部12を形成している。
なお、図28、図29では、山部12に沿ってx方向、y方向を定めている。
この第8実施形態の振動体75の場合も、再生される音波の寄与がx方向、y方向で均等でなく、大きい面積の縦割り筒状面5の対の方向で指向特性が広く、小さい面積の縦割り筒状面5の対の方向で指向特性が狭いという特性となる。図29に示す例では、x方向に周方向を有する隆起部77方が、y方向に周方向を有する隆起部77よりも大きい面積に形成されている。このため、この振動体75は、大きい面積の隆起部77の周方向(x方向)で指向特性が広く、小さい面積の隆起部77の周方向(y方向)で指向特性が狭いという特性となる。
また、第7実施形態及び第8実施形態に、前述の第2実施形態から第6実施形態の構造を適用することも可能である。
すなわち、
(1)図24〜図31では、翼状部とコーン部とを一体に形成した例を図示したが、これら翼状部とコーン部とを別体に作製して、コーン部の表面に翼状部を固定した構造(第3実施形態)
(2)上記(1)のコーン部に貫通孔を形成した構造(第2実施形態)
(3)コーン部に切欠部を形成して、谷部の両端部を収容し、切欠部の舌片で谷部の両端を閉塞した構造(第4実施形態)
(4)山部の交差部をコーン部の軸上からx方向又はy方向のいずれか、あるいはx方向及びy方向の両方にずらして配置した構造(第5実施形態または第6実施形態)
などとすることができる。
すなわち、
(1)図24〜図31では、翼状部とコーン部とを一体に形成した例を図示したが、これら翼状部とコーン部とを別体に作製して、コーン部の表面に翼状部を固定した構造(第3実施形態)
(2)上記(1)のコーン部に貫通孔を形成した構造(第2実施形態)
(3)コーン部に切欠部を形成して、谷部の両端部を収容し、切欠部の舌片で谷部の両端を閉塞した構造(第4実施形態)
(4)山部の交差部をコーン部の軸上からx方向又はy方向のいずれか、あるいはx方向及びy方向の両方にずらして配置した構造(第5実施形態または第6実施形態)
などとすることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、各実施形態において、コーン部は円錐面状に形成し、エッジ部を円形のリング状に形成したが、コーン部を楕円錐面状に形成し、エッジ部も楕円形のリング状に形成してもよい。また、コーン部は、一般的なダイナミックスピーカとして用いられる振動板であれば、円錐面状や楕円錘面状以外の形状でもよく、 正面視で丸型や角型、あるいは角型に丸型を組み合わせた形状でもよく、全体として錐形状に形成されていればよい。翼状部の形状も、上記コーン部の形状に合わせて、適宜変更される。
また、振動体の裏面に補強用のリブやブロック等を固着してもよい。振動体の放射面に対しては、縦割り筒状面にその周方向に沿って板状又は棒状のリブを設けることが可能である。このスピーカは、前述したように、縦割り筒状面を再生音の放射面としているので、その縦割り筒状面の周方向に沿う方向への指向性は広いが、これと直交する方向には狭いという特性を有しており、このため、縦割り筒状面の放射面に周方向に沿って板状又は棒状のリブを設けたとしても、音響的な影響は少ない。
例えば、各実施形態において、コーン部は円錐面状に形成し、エッジ部を円形のリング状に形成したが、コーン部を楕円錐面状に形成し、エッジ部も楕円形のリング状に形成してもよい。また、コーン部は、一般的なダイナミックスピーカとして用いられる振動板であれば、円錐面状や楕円錘面状以外の形状でもよく、 正面視で丸型や角型、あるいは角型に丸型を組み合わせた形状でもよく、全体として錐形状に形成されていればよい。翼状部の形状も、上記コーン部の形状に合わせて、適宜変更される。
また、振動体の裏面に補強用のリブやブロック等を固着してもよい。振動体の放射面に対しては、縦割り筒状面にその周方向に沿って板状又は棒状のリブを設けることが可能である。このスピーカは、前述したように、縦割り筒状面を再生音の放射面としているので、その縦割り筒状面の周方向に沿う方向への指向性は広いが、これと直交する方向には狭いという特性を有しており、このため、縦割り筒状面の放射面に周方向に沿って板状又は棒状のリブを設けたとしても、音響的な影響は少ない。
さらに、振動体を往復駆動する変換部として、ボイスコイルモータを適用したが、ボイスコイルモータに代えて、圧電素子等を用いてもよい。
また、上記実施形態ではいずれも本発明をスピーカに適用したが、本発明をマイクロホンに適用することも可能である。本発明をスピーカに適用する場合は、ボイスコイルモータ等の変換部が、音声信号に基づく電気信号を振動体の振動に変換するが、本発明をマイクロホンに適用する場合も、変換部としてボイスコイルモータ等を用いることができ、その場合の変換部は、音波を受けて振動する振動体の振動を電気信号に変換する。そして、本発明を適用したマイクロホンは、縦割り筒状面が振動面であり、その振動体の全体が一様に振動することにより、感度を維持しながら指向性が良好となり、低音域から高音域まで広い周波数帯域に亘って広い指向性で収音することができる。
また、上記実施形態ではいずれも本発明をスピーカに適用したが、本発明をマイクロホンに適用することも可能である。本発明をスピーカに適用する場合は、ボイスコイルモータ等の変換部が、音声信号に基づく電気信号を振動体の振動に変換するが、本発明をマイクロホンに適用する場合も、変換部としてボイスコイルモータ等を用いることができ、その場合の変換部は、音波を受けて振動する振動体の振動を電気信号に変換する。そして、本発明を適用したマイクロホンは、縦割り筒状面が振動面であり、その振動体の全体が一様に振動することにより、感度を維持しながら指向性が良好となり、低音域から高音域まで広い周波数帯域に亘って広い指向性で収音することができる。
1…振動体、2…アクチュエータ(変換部)、3…支持枠、4…エッジ部、5…縦割り筒状面、5a…円弧面部、5b…傾斜面部、6…谷部、7…翼状部、8…コーン部、9…交差部、11…隆起部、12…山部、13…接合部、20…ボイスコイル、21…磁石機構、22…ダンパー、23…磁石、24…アウターヨーク、25…インナーヨーク、25a…ポール部、26…磁気ギャップ、30…フランジ部、31…アーム部、32…環状フレーム部、33…端子、41…振動体、42…翼状部、43…コーン部、43a…大径側端部、43b…小径側端部、44…隆起部、45…貫通孔、46…空洞部、47…振動体、48…コーン部、48a…大径側端部、48b…小径側端部、51…振動体、52…翼状部、53…コーン部、53a…大径側端部、53b…小径側端部、54…隆起部、55…切欠部、55a…舌片、61…振動体、62…翼状部、63A,63B…隆起部、65…振動体、66…翼状部、67A〜67C…隆起部、71…振動体、72…翼状部、73…隆起部、75…振動体、76…翼状部、77…隆起部
Claims (6)
- 二つの対の縦割り筒状面を有する振動体と、前記振動体の振動と該振動に対応する電気信号との変換を行う変換部と、前記振動体を前記振動方向に沿って移動可能に支持する支持部とを備え、前記振動体は、各対の縦割り筒状面において当該縦割り筒状面の一方の側部どうしが谷部を形成するとともに、異なる対の縦割り筒状面の他方の側部どうしが山部を形成しており、前記二つの対の縦割り筒状面が前記谷部どうし又は山部どうしの少なくともいずれかを直交させて配置されていることを特徴とする電気音響変換器。
- 前記振動体は、前記各対の縦割り筒状面を有する翼状部と、該翼状部の外周部を囲むように設けられ錐形状に延びるコーン部とを備え、前記翼状部は、前記コーン部の小径側端部と大径側端部との間に配置され、前記変換部は、前記縦割り筒状面の谷部に固定されていることを特徴とする請求項1記載の電気音響変換器。
- 前記翼状部は前記コーン部の表面に設けられることを特徴とする請求項2記載の電気音響変換器。
- 前記コーン部に、該コーン部と前記翼状部との間の空間に開口する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項3記載の電気音響変換器。
- 前記コーン部に、前記翼状部における各谷部の先端部を収容する切欠部が形成されていることを特徴とする請求項2又は3記載の電気音響変換器。
- 前記翼状部と前記コーン部とは、前記翼状部の外周縁と前記コーン部の内周縁とが連続して一体成形されていることを特徴とする請求項2記載の電気音響変換器。
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