JP4141853B2

JP4141853B2 - スピーカ

Info

Publication number: JP4141853B2
Application number: JP2003022417A
Authority: JP
Inventors: 大輔新井; 奨藤原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: US7006640B2; US20040151339A1; DE10360272B4; DE10360272A1; JP2004235998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、振動系の振動を検出して駆動系にフィードバックする特にモーショナル・フィードバック型のスピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のスピーカの低音再生能力は、スピーカ固有の最低共振周波数に大きく依存する。例えば、振動板の面積が増大すると、最低共振周波数が低下し、低音再生能力が向上する。しかし、振動板の面積が増大した場合には、スピーカ全体が大型化するばかりでなく、振動板の重量が増大し、スピーカの能率が低下する。このような問題を解決するため、振動板の振幅を検出して入力信号にフィードバックする、いわゆるモーショナル・フィードバック（ＭＦＢ）方式を用いたスピーカが開発された。
【０００３】
このモーショナル・フィードバックを用いたスピーカでは、ボイスコイルボビンの上端部に板状圧電素子が支持体を介して取り付けられている。この場合、ボイスコイルに入力された信号によってボイスコイルボビンが駆動され、その駆動振動によって振動板が振動し、音を発するが、それと同時に板状圧電素子も支持体を介して振動し、その振動量に応じた検出出力が得られる。あるいは、ボイルコイルボビンの上端に上板を取り付け、該上板の中心部に支柱を植立し、該支柱の上端に板状圧電素子の中心を接合固着している。そして、この板状圧電素子は支柱を唯一の支持体としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５７−１１９５９６号公報（第２頁上左欄第５行−同第１１行、および第２頁上右欄第１７行−同下左欄第１行、並びに第２図および第５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のモーショナル・フィードバックを用いたスピーカでは、振動板を大型化することなく最低共振周波数を電気的に補正して、低音再生能力を改善することができるという利点が存在する半面で、振動板に上板、支持体（支柱）および板状圧電素子の重量が加わって振動系の重量が増大し、スピーカの能率が低下するという問題点があった。また、板状圧電素子を振動板に上板および支持体（支柱）を介して取り付けるので、製造作業性が悪いという欠点があった。さらに、板状圧電素子が振動板と一体になっているので、板状圧電素子が故障した場合には振動板も交換しなければならず、保守性が悪いという欠点も生じていた。
【０００６】
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、その目的は、振動系の重量を軽減することができるとともに、製造作業性や保守性を向上させることができるモーショナル・フィードバックを用いたスピーカを得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るスピーカは、振動板の背後のボビン内に嵌合するポール部を有するポールピースと、ポール部を軸線方向に貫通する貫通穴と、この貫通穴内の圧力変化によって振動板の振動を検出するように該貫通穴の外側開口部に設けた薄膜圧電素子とを備え、貫通穴の外側開口部を外拡がりに大きくしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるスピーカのブロック構成図である。図１において、スピーカ本体１には第１の増幅器２を介して混合器３が接続され、この混合器３には駆動信号が入力されるようになっている。そして、スピーカ本体１には薄型または薄膜状の薄膜圧電素子４が設けられており、この薄膜圧電素子４からの検出信号は第２の増幅器５を介して制御装置６に入力され、制御装置６からの制御信号は混合器３に入力されるようになっている。
【０００９】
図２はスピーカ本体１の断面図である。図２において、スピーカ本体１のフレーム１１の内側に振動板１２が配置されており、この振動板１２の上端はフレーム１１の上端にエッジ１３を介して接続されている。振動板１２の背面にはボビン１４が垂設され、フレーム１１とボビン１４の間にはスパイダ１５が介在されている。これらの振動板１２、エッジ１３、およびボビン１４によって振動系が構成されている。
【００１０】
ボビン１４の外周面にはボイスコイル１６が巻回され、このボイスコイル１６は上記第１の増幅器２に接続されている。フレーム１１の下面にはプレート１７およびマグネット１８が順次に配置され、これらのプレート１７およびマグネット１８はポールピース１９によって支持されている。これらのプレート１７、マグネット１８およびポールピース１９によって磁気回路が構成され、この磁気回路と上記ボイスコイル１６、第１の増幅器などによって駆動系が構成されている。
【００１１】
ポールピース１９は、ボビン１４の内側に嵌合されるポール部１９ａと、このポール部１９ａの基部から水平に延びてマグネット１８を支持するフランジ部１９ｂを有している。そして、ポール部１９ａには軸線方向に貫通する貫通穴１９ｃが形成されている。この貫通穴１９ｃの外側開口部を外拡がりに拡開するテーパ部１９ｄが設けられ、貫通穴１９ｃの外側開口部１９ｅの内径は該貫通穴径よりも大きく形成されている。
【００１２】
ここで、上記薄膜圧電素子４にはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などのピエゾセラミックが用いられ、その平面形状は矩形とされている。そして、薄膜圧電素子４はポールピース１９の開口部１９ｄに設けられている。すなわち、図３は薄膜圧電素子４が固着されたポールピース１９の部分拡大底面図であり、薄膜圧電素子４はポールピース１９の開口部１９ｄを覆うように配置され、薄膜圧電素子４の一端４ａがポールピース１９のフランジ部１９ｂの下面に固着されている。
【００１３】
このような構成のスピーカでは、駆動信号が混合器３を介して第１の増幅器２に入力し、そこで増幅されてボイスコイル１６に入力する。これにより、ボイスコイル１６と一体のボビン１４が振動するとともに、ボビン１４と一体の振動板１２が振動する。振動板１２が振動すると、相対的にはポールピース１９のポール部１９ａがボビン１４の内部をピストン運動することとなり、振動板１２の背圧がポールピース１９の貫通穴１９ｃを通って外側開口部１９ｄを出入りする。すなわち、音響信号成分が含まれた空気が外側開口部１９ｄを出入りする。
【００１４】
そして、図４および図５に示すように空気が矢印方向に流れると、薄膜圧電素子４が変形する。これにより、薄膜圧電素子４に電位差が生じ、薄膜圧電素子４は音響信号を電気信号として捉え、検出信号を出力する。この検出信号は第２の増幅器５によって増幅され、制御装置６に入力する。そして、制御装置６は制御信号を混合器３にフィードバックし、駆動信号を補正して低音の再生を有利にする。
【００１５】
この実施の形態１では、薄膜圧電素子４を振動板１２ではなくポールピース１９に設けたので、振動系の重量を軽減することができ、振動板１２自体の能率を向上させることができる。また、薄膜圧電素子４は例えば一端４ａをポールピース１９の外側に接着剤、ビス等の固着部材で固定して設けることができるので、従来のような上板や支持体（支柱）を設ける必要がなく、製造作業性を向上させることができる。さらに、薄膜圧電素子４が破損した場合にはそれ自体を交換することができるので、振動板１２も交換しなければならないという従来の煩わしさがなくなり、保守性を向上させることができる。
【００１６】
そして、振動板１２の振動を薄膜圧電素子４によって検出するので、周波数特性やリニアリティに優れた検出信号を得ることができる。また、ポールピース１９の外側開口部１９ｅの内径を内側開口部１９ｆの内径よりも大きくしたので、空気を薄膜圧電素子４に大きな面積で作用させることができ、良好な検出信号を得ることができる。
【００１７】
実施の形態２．
なお、実施の形態１ではポールピース１９の外側開口部１９ｄを覆うように薄膜圧電素子４を配置したため、振動板１２の背圧を外側開口部１９ｄから逃がすことが困難になる場合がある。そこで、この実施の形態２では図６に示すように、表裏を貫通する複数の穴２１ａを有する穴付き薄膜圧電素子２１を実施の形態１の薄膜圧電素子４の代りに設け、振動板１２の背圧が外側開口部１９ｄから逃げ易くしている。この際に、穴２１ａの形状、面積、位置などを調整し、薄膜圧電素子２１の感度を調整している。
【００１８】
この第２の実施の形態では、穴付き薄膜圧電素子２１が複数の穴２１ａを有するので、振動板１２の背圧をそれらの穴２１ａから逃がしながら音響信号を検出することができる。また、穴２１ａの形状、面積、位置などを調整して薄膜圧電素子２１の感度を調整することによって、振動板１２の背圧を変化させて音質を調整することが可能となり、性能の優れたスピーカを実現することができる。
【００１９】
実施の形態３．
図７に示すように、一般の薄膜圧電素子２２は結晶の配列に基づく方向性をもっている。したがって、この種の薄膜圧電素子２２は伸縮の方向によって検出信号のレベルが異なるので、ポールピース１９の外側開口部１９ｄを出入りする空気の流れを検出する素子として好ましくない。このような問題を解決するため、この実施の形態３では図８に示すように、長手方向に大きな感度を有する一方の薄膜圧電素子２３と、短手方向に大きな感度を有する他方の薄膜圧電素子２４を積層し、方向による感度の差を軽減している。したがって、この実施の形態３では積層した２枚の薄膜圧電素子２３，２４によって好ましい検出信号を得ることができる。
【００２０】
実施の形態４．
上記実施の形態１では薄膜圧電素子４にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などのピエゾセラミックを用いたが、ＰＺＴの検出信号のレベルは低いため、その検出信号を増幅するための第２の増幅器５が必要であった。そこで、この実施の形態４では図９に示すように、薄膜圧電素子２５には圧電高分子とも呼ばれて高い検出信号レベルをもつＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用い、実施の形態１では必要であった第２の増幅器５を省いている。したがって、この実施の形態４では全体の構成を簡素化することができる。
【００２１】
ところで、上記説明では、モーショナル・フィードバックを用いたスピーカをスピーカ本体１、第１の増幅器２、混合器３、第２の増幅器５、薄膜圧電素子４、および制御装置６によって構成したが、この構成に制約するものではない。また、薄膜圧電素子４，２１，２３，２４，２５の平面形状を長方形としたが、正方形、円形などとしてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ポールピースはポール部を軸線方向に貫通する貫通穴を有するとともに、その貫通穴の外側開口部に薄膜圧電素子を備え、貫通穴の外側開口部を外拡がりに大きくしたことにより、振動系の重量を軽減することが可能となり、スピーカの能率を向上させることができる効果がある。また、薄膜圧電素子をポールピースの外側に配置することができるので、製造作業性を向上させることができる効果がある。さらに、薄膜圧電素子を振動板に設けないので、薄膜圧電素子が故障した場合に振動板を交換する必要がなく、保守性を向上させることができる効果がある。さらに、空気を薄膜圧電素子に大きな面積で作用させることができ、良好な検出信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるスピーカのブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるスピーカのスピーカ本体の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるスピーカの薄膜圧電素子が配置されたポールピースの部分拡大底面図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるスピーカの薄膜圧電素子の作用説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるスピーカの薄膜圧電素子の作用説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２におけるスピーカの穴付き薄膜圧電素子の平面図である。
【図７】この発明の実施の形態３におけるスピーカの薄膜圧電素子の方向に対する感度の変化を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態３におけるスピーカの２枚の薄膜圧電素子を貼り合せる前の状態を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４におけるスピーカのブロック構成図である。
【符号の説明】
１スピーカ本体、４，２２〜２５薄膜圧電素子、１２振動板、１４ボビン、１９ポールピース、１９ａポール部、１９ｃ貫通穴、１９ｅ外側開口部、１９ｆ内側開口部、２１穴付き薄膜圧電素子、２１ａ穴。

Claims

振動板の背後のボビン内に嵌合するポール部を有するポールピースと、上記ポール部を軸線方向に貫通する貫通穴と、この貫通穴内の圧力変化によって上記振動板の振動を検出するように該貫通穴の外側開口部に設けた薄膜圧電素子とを備え、上記貫通穴の外側開口部を外拡がりに大きくしたことを特徴とするスピーカ。
振動板の背後のボビン内に嵌合するポール部を有するポールピースと、上記ポール部を軸線方向に貫通する貫通穴と、この貫通穴内の圧力変化によって上記振動板の振動を検出するように該貫通穴の外側開口部に設けた薄膜圧電素子とを備え、上記薄膜圧電素子は、表裏を貫通する１つ以上の穴を設けたことを特徴とするスピーカ。
薄膜圧電素子は、大きな感度の変化の方向が相互に交わる２枚の薄膜圧電素子で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカ。
薄膜圧電素子は、ポリフッ化ビニリデンを用いたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のスピーカ。