JP3230459B2

JP3230459B2 - スピーカ

Info

Publication number: JP3230459B2
Application number: JP11105897A
Authority: JP
Inventors: 武中村; 義昭幣之内
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 2001-11-19
Anticipated expiration: 2017-04-28
Also published as: JPH10304491A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピーカに関し、
特に、セラミックスからなる圧電体が用いられ、ステレ
オ再生方式の一つである３Ｄセンタチャンネルウーハ用
に好適なスピーカに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧電体からなるスピーカは、発
音体にセラミックスからなる圧電体が用いられるため、
発音体から発生する音波の振幅があまりとれない。よっ
て、低音域を再生するウーハ用のスピーカとして、圧電
体からなるスピーカは用いられていなかった。

【０００３】そこで、本発明者は、特願平８−１６３８
５４号として、圧電体からなる低音を再生することがで
きるウーハ用のスピーカを出願している。

【０００４】このスピーカを図３を用いて説明する。ス
ピーカ１は、両端に開放部を有する円筒状の本体２を含
む。本体２の両端の開放部には、それぞれ、リング状の
ダンパ６が設けられ、ダンパ６には発音体３が取り付け
られるもので、本体２の内部が気密状態となるように発
音体３は固着される。本体２の側面中央部分には、円形
の第１の開口部２ａが形成される。また、２つの発音体
３の外側には、有底円筒状の蓋体４が、本体３の両端の
開放部を覆うように設けられ、蓋体４の内部が気密状態
となるように固着される。蓋体４の底面中央付近には、
円形の第２の開口部４ａが形成される。本体２の内部お
よび蓋体４の内部には、音波の高音域成分を吸収し減衰
するための吸音材５が設けられる。

【０００５】ここで、発音体３は、金属からなる円板状
の振動板３ａを含み、振動板３ａの両主面の中央部には
振動源として円板状の圧電素子３ｂが振動板３ａの同心
円上にバイモルフ構成でそれぞれ固着される。圧電素子
３ｂは特に図示はしないが、円板状の圧電体の両主面に
電極膜が形成されて構成されている。

【０００６】また、第１の開口部２ａおよび第２の開口
部４ａは、ともに、発音体３の振動板３ａの面積より小
さくなるように形成されている。

【０００７】そして、２つの発音体３の一方は、リード
線（図示せず）を介して、本体２の外部に設けられる一
方の入力端子（図示せず）に接続され、２つの発音体３
の他方は、別のリード線（図示せず）を介して、本体２
の外部に設けられる他方の入力端子（図示せず）に接続
される。この場合、一方の入力端子に、アンプ（図示せ
ず）からの電気信号が入力されると、２つの発音体３の
一方が振動し、他方の入力端子に、アンプ（図示せず）
からの電気信号が入力されると、２つの発音体３の他方
が振動する。

【０００８】そして、本体２の内部の圧力を２つの発音
体３で同時に増減させるように発音体３が駆動されれば
よい。つまり、一方の入力端子にステレオ信号の一方の
チャンネル信号、たとえば、右側のチャンネル信号を入
力するならば、他方の入力端子にステレオ信号の他方の
チャンネル信号、すなわち、左側チャンネル信号を入力
すればよい。このように信号を入力することにより、２
つの発音体３から本体２の内部に音波が発生し、本体２
の第１の開口部２ａから音波が放射されるとともに、２
つの発音体３から蓋体４の内部に音波が発生し、蓋体４
の第２の開口部４ａから音波が放射される。このとき、
本体２の第１の開口部２ａの面積が発音体３の振動板３
ａの面積より小さいので、本体２の第１の開口部２ａか
ら放射される音波の振幅は、２つの発音体３から本体２
に発生する音波の振幅より大きくなり、低音域が強調さ
れて放射される。また、本体２の内部では、２つの発音
体３から発生する中高音域の音波はそれぞれ位相が逆位
相であるためキャンセルされ、第１の開口部２ａから
は、低音域のみが強調されて放射される。

【０００９】これにより、このスピーカ１では、圧電体
を用いることにより、大きな振動板、大きな筐体、大き
なバッフル板などを用いることなく低音域を再生するこ
とができる。また、吸音材５が、２つの発音体３から本
体２の内部および蓋体４の発生する音波の高音域成分を
吸収し、減衰するので、結果として、再生される音波の
低音域がさらに強調される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電体からなる発音体を用いたスピーカにおいて、発音
体は、板状の圧電体からなるため、発音体に入力される
信号の周波数によって、発音体における振動領域が、ピ
ストン振動領域と、分割振動領域に分かれる性質を有し
ている。

【００１１】そして、共鳴現象を用いたスピーカでは、
ピストン振動により発生する音波に対しては共鳴現象が
生じるが、分割振動により発生する音波に対しては、分
割振動の性質上、歪みが多く、共鳴現象は起こらない。
共鳴現象が起こらない場合は、低音域は強調されること
はなく、結果として中高音域の音波が強調されることと
なり、ウーハ用としてのスピーカの機能を奏さない。

【００１２】これに対し、上記従来の圧電体からなる発
音体を用いたスピーカは、本体の体積と第１の開口部の
形状とで決まる共鳴現象、および、蓋体の体積と第２の
開口部の形状とで決まる共鳴現象を利用したウーハ用の
スピーカの機能を奏する。

【００１３】そして、従来のスピーカでは、本体内部
に、２つの発音体から発生する分割振動に起因する音波
が存在する場合、２つの発音体のそれぞれから発生する
中高音域の音波の位相が逆位相であるため、中高音域の
音波は本体内部でキャンセルされ、第１の開口部から
は、分割振動に起因する中高音域の音波は放射されな
い。しかし、蓋体内部には、２つの発音体のうち、一方
の発音体から発生する分割振動に起因する音波のみが存
在し、本体内部とは異なり、分割振動に起因する音波の
中高音域の音波はキャンセルされない。

【００１４】よって、蓋体の第２の開口部からは分割振
動に起因する中高音域の音波がそのまま放射されてしま
っていた。この高音域は、吸音材によっても十分に吸収
・減衰できるものではなく、その結果、第２の開口部か
ら、高音域と低音域の両方の音波が放射されていた。ま
た、分割振動に起因する音波は共鳴現象を起こさないた
め、ウーハ用のスピーカの音として、濁りが多く、か
つ、低音レベルの小さな音が放射されていた。

【００１５】したがって、本発明の目的は、上述の問題
点を解消するためになされたもので、小型で低音域を再
生することができるとともに、低音域のみを再生するこ
とによりクリアな低音レベルが得られるスピーカを提供
することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスピーカにおいては、両端に開放部を有す
る筒状の本体と、本体の両端の開放部に設けられ電気信
号によって振動する圧電体からなる２つの発音体と、２
つの発音体を覆うように設けられ有底筒状からなる２つ
の蓋体と、本体の側面部に設けられた第１の開口部およ
び蓋体の底面部に設けられた第２の開口部を有し、本体
の内部圧力および蓋体の内部圧力が増減する方向に２つ
の発音体を駆動してなるスピーカであって、蓋体の内部
で発音体と第２の開口部との間に膜体を設けたことを特
徴としている。

【００１７】これにより、蓋体内部において、一方の発
音体から発生する分割振動に起因する音波は、膜体が壁
の役割をすることによって、音波の放射が減衰されると
ともに、音波が膜体に当たることによって、分割振動に
起因する音波の変位が平均化され、歪みのない音波に変
換された上で、蓋体に第２の開口部から外部に放射され
る。よって、ウーハ用のスピーカとして耳障りな不快な
音が抑制でき、クリアな音となって再生される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１，図２に、本発明の第
１の実施の形態に係るスピーカを示す。スピーカ１０
は、両端に開放部を有する円筒状の本体１２を含む。本
体１２の両端の開放部にはリング状の第１のダンパ１
４，１４が設けられ、そして、発音体１６が、第１のダ
ンパ１４，１４に挟持されて、本体１２の内部が気密状
態となるように固着されている。そして、本体１２の側
面中央部分には、円形の第１の開口部１８が形成され
る。また、発音体１６より本体１２の開放部に近づく方
向にしたがって、第１のダンパ１４にリング状の第２の
ダンパ２４が固着され、第２のダンパ２４に円板状の膜
体２６が固着され、さらに、膜体２６に有底円筒状の蓋
体２０が設けられる。この蓋体２０は、本体１２の開放
部を覆うように、かつ、蓋体２０の内部が気密状態とな
るように固着される。蓋体２０の底面中央付近には、円
形の第２の開口部２２が形成される。このように、膜体
２６は、蓋体２０の第２の開口部２２と、発音体１６と
の間に位置される。

【００１９】ここで、本体１２や蓋体２０は、たとえ
ば、プラスチックなどの合成樹脂材料や、木材を円筒形
に切り出したものなどから構成される。

【００２０】また、発音体１６は、たとえば、金属から
なる円板状の振動板１６ａを含み、振動板１６ａの両主
面の中央部には振動源として円板状の圧電素子１６ｂが
振動板１６ａの同心円上にバイモルフ構成でそれぞれ固
着される。圧電素子１６ｂは特に図示はしないが、円板
状の圧電体の両主面に電極膜が形成されて構成されてい
る。

【００２１】また、第１のダンパ１４および第２のダン
パ２４は、質量の大きい材料から構成されるのが好まし
い。

【００２２】また、膜体２６としては、シリコンゴムシ
ートなどの弾力性のある材料から構成されるのが好まし
い。

【００２３】また、特に図示はしないが、スピーカ１０
は、本体１０の第１の開口部１８が下側に向くように、
載置台（図示せず）に載置される。

【００２４】そして、２つの発音体１６の一方は、リー
ド線（図示せず）を介して、本体１２の外部に設けられ
る一方の入力端子（図示せず）に接続され、２つの発音
体１６の他方は、別のリード線（図示せず）を介して、
本体１２の外部に設けられる他方の入力端子（図示せ
ず）に接続される。この場合、一方の入力端子に、アン
プ（図示せず）からの電気信号が入力されると、発音体
１６の一方が振動し、他方の入力端子に、アンプ（図示
せず）からの電気信号が入力されると、発音体１６の他
方が振動する。

【００２５】このように構成されたスピーカ１０では、
本体１２の内部の圧力を２つの発音体１６で同時に増減
させるように発音体１６が駆動されればよい。つまり、
一方の入力端子にステレオ信号の一方のチャンネル信
号、たとえば、右側のチャンネル信号を入力するなら
ば、他方の入力端子にステレオ信号の他方のチャンネル
信号、すなわち、左側チャンネル信号を入力すればよ
い。このように信号を入力することにより、２つの発音
体１６から本体１２の内部に音波が発生し、本体１２と
第１の開口部１８とで共鳴が起こる。この共鳴により発
生する共鳴音のみが、第１の開口部１８から本体１２の
外に放射される。ここで、本体１２の第１の開口部１８
からは、右側のチャンネル信号および左側のチャンネル
信号の位相差が無い低音域が、右側のチャンネル信号お
よび左側のチャンネル信号の合成された倍圧の共鳴音と
して本体１２の外に放射されており、本体１２を小さく
しても充分な音圧が得られるため、小型でも充分な低音
レベルを放射するスピーカ１０が得られる。なお、右側
のチャンネル信号および左側のチャンネル信号とで位相
差を有する中高音域は、右側のチャンネル信号および左
側のチャンネル信号が合成されてキャンセルされるた
め、放射される音波の低音域がさらに強調される。

【００２６】また、２つの発音体１６から蓋体２０の内
部にも音波が発生し、蓋体２０と第２の開口部２２とで
共鳴が起こり、この共鳴により発生する共鳴音のみが、
第２の開口部２２から蓋体２０の外に放射される。

【００２７】本発明のスピーカ１０において、発音体１
６は、板状の圧電体からなるため、発音体１６に入力さ
れる信号の周波数によって、発音体１６における振動領
域が、ピストン振動領域と、分割振動領域に分かれる性
質を有している。そして、発音体１６のピストン振動領
域から発生する音波に対しては共鳴現象が生じるが、分
割振動領域から発生する音波に対しては、分割振動の性
質上、歪みが多く、共鳴現象は起こらない。

【００２８】ここで、本体１２の内部に、２つの発音体
１６から発生する分割振動に起因する音波が存在する場
合、２つの発音体１６のそれぞれから発生する中高音域
の音波の位相が逆位相であるため、中高音域の音波は本
体１２の内部でキャンセルされ、第１の開口部１８から
は、分割振動に起因する中高音域の音波は放射されな
い。また、蓋体２０の内部には、２つの発音体１６のう
ち、一方の発音体１６から発生する分割振動に起因する
音波のみが存在し、本体１２の内部とは異なり、分割振
動に起因する音波の中高音域の音波はキャンセルされな
い。しかし、蓋体２０と第２の開口部２２との間に設け
られている膜体２６により、蓋体２０の内部における、
一方の発音体１６から発生する分割振動に起因する音波
は、膜体２６が壁の役割をすることによって、音波の放
射が減衰されるとともに、音波が膜体２６に当たること
によって、分割振動に起因する音波の変位が平均化さ
れ、歪みのない音波に変換された上で、蓋体２０の第２
の開口部２２から外部に放射される。よって、スピーカ
１０として耳障りな不快な音が抑制でき、クリアな音と
なって再生される。

【００２９】また、この膜体２６は、第２の開口部２２
に侵入する塵埃などから発音体１６を保護するととも
に、スピーカ１０の周囲の湿度変化などの環境変化から
発音体を保護する機能を有する。

【００３０】なお、特に図示はしないが、本体１２の内
部や蓋体２０の内部に、グラスウールなどからなる吸音
材を設けてもよく、これにより、本体１２や蓋体２０の
内部に発生する音波の中高音域を吸収し減衰するので、
再生される音波の低音域がさらに強調される。

【００３１】また、本体１２の内部の圧力が２つの発音
体１６で増減するように発音体１６に電気信号を入力す
れば、発音体１６から本体１２の内部に音波が発生し、
本体１２の第１の開口部１８から外部に向かって音波が
放射される。この場合、第１の開口部１８の径は発音体
１８より小さく設定しており、よって、第１の開口部１
８から放射される音波の振幅は、発音体１６から発生す
る音波の振幅より大きくなる。このため、本発明のスピ
ーカ１０では発音体として板状の圧電体を用いるもの
で、従来のウーハ用のスピーカで用いられているコーン
板などを用いた発音体と比較して小さく薄いため、スピ
ーカ１０の小型化が達成されるのみならず、充分な低音
レベルが再生されるウーハ用のスピーカ１０となる。

【００３２】また、１個の本体１２に２つの発音体１６
を取り付けており、右側チャンネルの信号および左側チ
ャンネルの信号の和出力を取り出し、さらに、本体１２
および蓋体２０に設けられた開口部からの音圧のみを利
用することにより音響的なローパスフィルタを構成する
ため、簡単な構造で、安価に、且つ、十分な低音域レベ
ルが得られる、３Ｄ方式のセンタチャンネルウーハに好
適なスピーカ１０となる。

【００３３】なお、上述の発明の実施の形態では、本体
が円筒状に形成されているが、本体は円筒状以外のたと
えば角筒状などの筒状に形成されてもよい。同様に、蓋
体は、有底円筒状以外のたとえば有底角筒状などの有底
筒状に形成されてもよい。

【００３４】また、発音体を構成する振動板および圧電
素子も、円板状に限らず、角板状などの他の形状に形成
されてもよく、振動板の材質も、金属以外にたとえば、
ゴムや合成樹脂などで形成されてもよい。

【００３５】また、膜体と第２のダンパは別体で形成さ
れているが、特に別体に形成される必要はなく、膜体と
第２のダンパが一体成型されてもよい。

【００３６】さらに、バイモルフ構造の圧電素子を用い
た発音体に限らず、ユニモルフ構造の圧電素子を用いた
発音体、あるいは、セラミックスからなり３層以上の積
層された圧電体層を用いた積層構造の圧電素子を用いた
発音体などが用いられてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によるスピーカで
は、蓋体内部において、一方の発音体から発生する分割
振動に起因する音波は、膜体が壁の役割をすることによ
って、音波の放射が減衰されるとともに、音波が膜体に
当たることによって、分割振動に起因する音波の変位が
平均化され、歪みのない音波に変換された上で、蓋体に
設けられた第２の開口部から外部に放射される。よっ
て、ウーハ用のスピーカとして耳障りな不快な音が抑制
でき、クリアな音となって再生される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るスピーカの構造を示
す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るスピーカの構造を示
す断面図である。

【図３】従来のスピーカの構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１０スピーカ１２本体１６発音体１８第１の開口部２０蓋体２２第２の開口部２６膜体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04R 7/04 H04R 1/40 310 H04R 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】両端に開放部を有する筒状の本体、該本
体の両端の開放部に設けられ、電気信号によって振動す
る圧電体からなる２つの発音体、前記２つの発音体を覆
うように設けられた有底筒状からなる２つの蓋体、前記
本体の側面部に設けられた第１の開口部、および、前記
蓋体の底面部に設けられた第２の開口部、を有し、前記
本体の内部圧力および前記蓋体の内部圧力が増減する方
向に、前記２つの発音体を駆動してなるスピーカであっ
て、前記蓋体の内部で、前記発音体と前記第２の開口部
との間に、膜体を設けたことを特徴とするスピーカ。