JP3555505B2 - スピーカ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はスピーカに関し、特にたとえば、半球面状の振動体を用いたスピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明者は、半球面状の振動体を用いたスピーカを発明し、特願平７−３４７８８４号（特開平９−１６８１９４号公報）として特許出願を行っている。このスピーカ１は、図９に示すように、圧電体材料で形成された半球面状の振動体２の両面に電極３ａ，３ｂを形成し、これらの電極３ａ，３ｂ間に信号を入力することによって振動体２を振動させて音波を放射するものである。振動体２の端縁部は、ベース４に取り付けられる。
【０００３】
ベース４には、振動体２の内面側から外側に向かって徐々に広がる孔（音道）を有するホーン部５が形成されている。このホーン部５によって、振動体２の振動により振動体２の内面側から放射された音波がホーン部５を通って外部に導き出される。振動体２の外面側から放射される音波と内面側から放射される音波とは、１８０°の位相差があるが、ホーン部５によって、スピーカ１の設置面に平行する方向においてほぼ同じ位相となるように揃えられる。
【０００４】
このように、このスピーカ１では、振動体２が半球面状に形成されていることにより、振動体２の湾曲した外面側からは、全方位にわたって音波が放射される。また、振動体２の内面側から放射された音波はホーン部５の音道を通り、スピーカ１の設置面に平行する方向において全方位にわたって放射される。したがって、このスピーカ１は、無指向性のスピーカとすることができる。しかも、振動体２の外面側から放射される音波と内面側から放射される音波を利用することにより、電気信号から音波への変換効率のよいスピーカとすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のスピーカでは、振動体の内面側から放射される音波を利用しているため、ベースとホーン部とを一体的に形成する必要がある。ここで、ホーン部に形成された孔の形状は、振動体の内面側から外側に向かって徐々に広がる形状に形成されており、形状が複雑であるため、ベースおよびホーン部の製造が困難である。また、振動体の内面側から放射される音波を有効に利用するには、ベースと振動体との間の空隙の精度が重要であり、高い組立精度を必要としていた。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、半球面状の振動体を用いたスピーカであって、簡単に製造することができ、かつ高い音圧レベルを得ることができるスピーカを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、圧電体材料で形成された半球面状の振動体と、振動体を振動させるために振動体の内面および外面に形成される電極で構成される駆動手段と、振動体の端縁部を固定するための平板ベースと、平板ベースに固定されて振動体の外面側に配置され、振動体の近傍から遠ざかるにしたがって徐々に広がる孔を有するホーンとを含み、ホーンは、振動体の振動によって生じる音を反射するとともに、振動体の振動に伴って振動することを特徴とする、スピーカである。
【０００８】
この発明のスピーカでは、半球面状の振動体の外面側から放射される音波のみを利用することにより、内面側から放射される音波を利用する必要がなく、ベースと一体的にホーン部を形成する必要がない。そのため、半球面状の振動体の端縁部を固定するためのベースを平板状にすることができ、スピーカの製造が容易である。
半球面状の振動体としては、圧電体材料を用いたものを使用することができ、この場合、振動体を振動させるために、振動体の両面に電極が形成される。
さらに、振動体の外面側に、外側に向かって徐々に広がるホーンを取り付けることにより、振動体の外面側から放出されてホーンの内面に達した音波が反射し、スピーカから放射される音波の向きが揃えられ、放射方向の音圧レベルを上げることができる。
このとき、振動体の振動に伴ってホーンが振動するように構成することにより、低音部の音圧レベルを上げることができる。
【０００９】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明のスピーカを形成するための前段階のスピーカを示す斜視図であり、図２はその断面図である。スピーカ１０は、平板状のベース１２を含む。ベース１２は、たとえばアルミニウムなどを用いて円板状に形成される。ベース１２の中央部には、小さい孔１４が形成されている。さらに、ベース１２の一方面上には、ベース１２の外周に沿って、円形の溝１６が形成される。また、ベース１２の対向端部には、それぞれ端子用溝１８，２０が形成される。端子用溝１８，２０は、ベース１２の一方面から端縁部にかけて、へこむように形成される。これらの端子用溝１８，２０は、後述の端子をベース１２の他方面側に引き出すために用いられる。
【００１１】
ベース１２の一方面側には、半球面状の振動子２２が取り付けられる。振動子２２は、図３に示すように、たとえば圧電セラミックなどで形成される半球面状の振動体２４を含む。振動体２４は、その厚み方向に分極処理が施される。そして、この振動体２４を振動させるための駆動手段として、振動体２２の両面に電極２６，２８が形成される。この場合、たとえば金，銀，ニッケルなどの導電材料を、めっき，蒸着，スパッタリングなどの方法によって振動体２２上に形成することにより、電極２６，２８が形成される。
【００１２】
振動子２２は、ベース１２に形成された円形の溝１６に嵌め込まれる。そして、振動子２２の端縁部が、絶縁性の接着剤などによって、溝１６内でベース１２に接着される。このとき、接着時の加熱によって内部の空気が膨張し、振動子２２とベース１２との間に浮きを生じ接着が不安定になることを防ぐために、ベース１２に形成された小さい孔１４が空気抜きの役割を果たす。さらに、振動体２４の両面に形成された電極２６，２８には、端子３０，３２が取り付けられる。端子３０，３２は、図４および図５に示すように、クランク状に形成され、その先端部が２つに分割されている。端子の先端部が分割されていない場合、振動子２２の球面上に端子が半田付けされるため、端子の周辺部と振動子の電極との間に大きい隙間が生じ、半田付けしにくい。また、端子の折り曲げ部分に半田が付着しやすく、電極と端子との接続に寄与しない半田が端子に残ってしまう。それに対して、端子３０，３２は、その先端部が２つに分割されているため、球面上に端子３０，３２の先端部を近接して接触させることができる。さらに、分割された端子３０，３２の先端部の間に半田が入り込み、電極２６，２８と端子３０，３２との接続を確実なものにすることができる。
【００１３】
端子３０は振動体２４の外面に形成された電極２６に接続され、端子３２は振動体２４の内面に形成された電極２８に接続される。そして、端子３０，３２は、ベース１２に形成された端子用溝１８，２０を通して、ベース１２の面に直交する向きに引き出される。このとき、端子３０，３２とベース１２とが短絡しないように、端子用溝１８，２０の内側と端子３０，３２との間に間隔が設けられる。なお、ベース１２をアルミニウムで形成する場合、その表面にアルマイト処理を施すことにより絶縁皮膜を形成したり、絶縁性樹脂膜などを形成すれば、ベース１２と端子３０，３２とが接触していてもよい。また、ベース１２を絶縁性樹脂などの絶縁材で形成すれば、端子３０，３２とベース１２との間に間隔を設ける必要はない。
【００１４】
このスピーカ１０では、端子３０，３２に信号を入力することにより、振動体２４が振動し、振動子２２の湾曲した外面から音波が放射される。しかしながら、振動子２２の内面から放射される音波は、ベース１２があることによって、外部には放射されない。なお、ベース１２の中央部に形成された小さい孔１４は、振動子２２をベース１２に接着する際に、内部の空気を逃がすためのものであり、音波の放射には関与していない。
【００１５】
このスピーカ１０では、従来のスピーカのように、振動子２２の内面から放射される音波を利用していないため、ベース１２にホーン部を形成する必要がない。そのため、ベース１２に複雑な形状のホーン部を加工する必要がなく、スピーカ１０の製造が簡単である。そのため、スピーカ１０の製造コストを下げることができる。
【００１６】
このスピーカ１０では、振動子２２の直径を約２０ｍｍに設定することにより、高音用のツィータとして用いることができる。この場合、他の中低音用のスピーカと組み合わせてスピーカシステムが構成される。このスピーカ１０を組み込んだスピーカシステムでは、高音域の全域にわたって必要とされる９０ｄＢ程度の音圧レベルを得ることが難しい。そのため、図６および図７に示すように、スピーカ１０にホーン４０を組み合わせたスピーカ５０を発明した。このスピーカ５０におけるホーン４０には、音波が通るための音道４２として、一方側から他方側に向かうにしたがって徐々に広がる孔が形成される。音道４２の狭い側において、ホーン４０の内面側に鍔状部４４が形成される。この鍔状部４４に、ベース１２の一方面の端部が接着される。このとき、振動子２２は、音道４２側に配置される。
【００１７】
さらに、音道４２の広い側の端部において、ホーン４０の外側に鍔状部４６が形成される。鍔状部４６には、たとえば３つの取付け孔４８が形成される。この取付け孔４８は、他の音域のスピーカと組み合わせたスピーカシステムにおいて、バッフル板などにスピーカ５０を取り付けるために用いられる。ホーン４０は、たとえばＡＢＳ樹脂などの材料で薄肉となるように形成される。
【００１８】
このホーン４０を取り付けたスピーカ５０では、振動子２２の外面から放射された音波がホーン４０の内面で反射し、一方向に音波が揃えられる。そのため、高い音圧レベルを得ることができる。さらに、ホーン４０をＡＢＳ樹脂などの軽い材料で薄肉となるように形成することにより、振動子２２の振動に伴ってホーン４０も振動させることができる。このように、ホーン４０を振動させることにより、低音側の音圧レベルを上げることができる。
【００１９】
ここで、ホーン４０を取り付けていないスピーカ１０と、ホーンを用いるがホーンとベースとを接触させていないスピーカ（図示せず）と、ベース１２とホーン４０とを接着したスピーカ５０について、音圧レベルを測定し、その結果を図８に示す。このとき、ベースとホーンとを接触させていないスピーカ（図示せず）では、ホーンは反射用としてのみ使用されている。また、ベース１２とホーン４０とを接着したスピーカ５０では、ホーン４０は反射用および振動用の両方の役割を果している。
【００２０】
図８からわかるように、ホーンを反射用としてのみ用いたスピーカ（図示せず）では、ホーンを使用しないスピーカ１０に比べて、全体的に高い音圧レベルを得ることかできた。また、ホーン４０を反射用および振動用として用いたスピーカ５０では、ホーンを反射用としてのみ用いたスピーカ（図示せず）に比べて、さらに高い音圧レベルを得ることができる。しかも、ホーン４０を振動用として用いることにより、特に高音域における低音側の音圧レベルが高くなっていることがわかる。
【００２１】
このように、ホーン４０を用いることによって、高い音圧レベルを得ることができ、他のスピーカと組み合わせてスピーカシステムとするのに適している。なお、ホーン４０はベース１２と別の部材として形成されているため、従来のベースとホーン部とが一体となったものに比べて、成形が容易である。したがって、ホーン４０を含めても、従来のスピーカに比べて製造が容易であり、低コストでスピーカ１０を製造することができる。
【００２２】
なお、ホーン４０として、質量の大きい材料を用いると、反射用としての役割を果たすことはできるが、振動板としての役割を果たすことができない。そのため、ホーン４０の材料としては合成樹脂材や、薄肉の金属などを用いることが好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、ベースやホーンの構造が簡単であるため、これらの製造が容易であり、安価にスピーカを得ることができる。また、ホーンを用いて、振動子から放射された音波を反射するとともに、振動子の振動に伴ってホーン自身を振動させることにより、必要な音圧レベルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のスピーカを形成するための前段階のスピーカを示す斜視図である。
【図２】図１に示すスピーカの断面を示す図解図である。
【図３】図１に示すスピーカに用いられる振動子の断面図である。
【図４】図１に示すスピーカにおいて、振動子と端子との接続状態を示す図解図である。
【図５】図４に示す端子の側面図である。
【図６】この発明のスピーカを示す斜視図である。

【図７】図６に示すスピーカの断面を示す図解図である。
【図８】ホーンを使用しないスピーカと、ベースとホーンとを非接触の状態としたスピーカと、ベースとホーンとを接着したスピーカの音圧レベルの特性を示す特性図である。
【図９】従来のスピーカの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，５０ スピーカ
１２ ベース
１４ 孔
１６ 溝
１８，２０ 端子用溝
２２ 振動子
２４ 振動体
２６，２８ 電極
３０，３２ 端子
４０ ホーン
４２ 音道

Claims (1)

1. 圧電体材料で形成された半球面状の振動体、
   前記振動体を振動させるために前記振動体の内面および外面に形成される電極で構成される駆動手段、
   前記振動体の端縁部を固定するための平板ベース、および
   前記平板ベースに固定されて前記振動体の外面側に配置され、前記振動体の近傍から遠ざかるにしたがって徐々に広がる孔を有するホーンを含み、
   前記ホーンは、前記振動体の振動によって生じる音を反射するとともに、前記振動体の振動に伴って振動することを特徴とする、スピーカ。

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