JP5467530B2 - Electroacoustic transducer - Google Patents
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Description
本発明は、電気音響変換器に係わり、詳しくは優れた周波数再生特性を得られる電気音響変換器に関する。 The present invention relates to an electroacoustic transducer, and more particularly to an electroacoustic transducer capable of obtaining excellent frequency reproduction characteristics.
従来、電気音響変換器として、アーマチュア(可動鉄片)の振動をドライブロッドと呼ばれる伝動部材を介して振動板へ間接的に伝達し、これによって振動板を振動させるようにしたバランスドアーマチュア(BA)型のものが知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, as an electroacoustic transducer, a balance armature (BA) that transmits the vibration of an armature (movable iron piece) indirectly to a diaphragm via a transmission member called a drive rod, thereby vibrating the diaphragm. The thing of a type | mold is known (for example, patent document 1).
ここに、BA型の電気音響変換器は、中高音域の解像度が高く、小型化が容易であることから、補聴器として一般に広く用いられている。 Here, the BA-type electroacoustic transducer is widely used as a hearing aid because it has a high resolution in the middle and high sound range and can be easily downsized.
しかしながら、BA型の電気音響変換器は、小型であることにより補聴器などとして有用であるものの、低音域の再生音圧が小さく、音楽鑑賞するためのヘッドホン用として改善の余地があった。 However, although the BA-type electroacoustic transducer is useful as a hearing aid due to its small size, the reproduced sound pressure in the low frequency range is small, and there is room for improvement for headphones for listening to music.
尚、特許文献1では、振動板としてアルミシートを用いているが、アルミのような金属材料では低音再生限界を拡大させることができないだけでなく、内部損失が0.002〜0.005と小さいために、共振の発生により振動板の表面で定在波が生じやすい。
In
一方、振動板の材料として、一般的な紙シートや樹脂フィルムを用いた場合には、それらの音波伝搬速度が小さいことに起因して、再生音の立ち上がり立ち下がり時の過渡特性、分解能が悪くなる。 On the other hand, when a general paper sheet or resin film is used as the material for the diaphragm, the transient characteristics and resolution at the rise and fall of the reproduced sound are poor due to the low sound wave propagation speed. Become.
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その主たる目的は電気音響変換器にして、中高音域の解像度を高めつつ、低音域の再生音質を向上させ、再生周波数帯域が広く高音質の再生音を得られるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its main purpose is an electroacoustic transducer, which improves the reproduction sound quality in the low frequency range while improving the resolution of the mid and high frequency ranges, and the reproduction frequency band. Is to obtain a wide and high-quality playback sound.
本発明は上記の目的を達成するため、以下に記載するような電気音響変換器を提供するものである。
(1)音波を外部に放射するための放音孔12aを有する筐体1と、
木材シート31からなる層を含む構造であって前記木材シート31の繊維方向を前記放音孔12aの軸線方向Lに向けて前記筐体1内に設けた振動板3と、
前記振動板3を振動させるための駆動部4と、を備え、
前記筐体1の内部は、前記振動板3により、前記放音孔12aを介して外部に連通する第1空間S1と、前記駆動部4が内蔵された第2空間S2とに仕切られており、
前記第1空間S1を形成する前記筐体1の内面部には、前記振動板3に対向してシート部材7が貼着されており、そのシート部材7も繊維方向が前記放音孔12aの軸線方向に向けられた木材シート71を有していることを特徴とする電気音響変換器。
(2)前記振動板3は、前記木材シート31を表層として、その木材シート31が前記第1空間S1側に向けられていることを特徴とする上記(1)記載の電気音響変換器。
(3)前記放音孔12aと連通し使用者の耳孔に挿入されるノズル2を有し、
前記ノズル2の内面部及び前記筐体1の外面部に前記木材シート71を有する前記シート部材7が貼着されていることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の電気音響変換器。
(4)前記振動板3は、前記木材シート31と紙シート32との積層物、又は前記木材シート31と紙シート32と樹脂フィルム33との積層物である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の電気音響変換器。
(5)前記シート部材7は、前記木材シート71と紙シート72との積層物、又は前記木材シート71と紙シート72と樹脂フィルム73との積層物である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の電気音響変換器。
In order to achieve the above object, the present invention provides an electroacoustic transducer as described below.
(1) a
A
E Bei a, a
The inside of the
A
(2) pre-Symbol
(3) having a
The electroacoustic conversion according to (1) or (2), wherein the
(4) The
(5) The
本発明の電気音響変換器によれば、中高音域の解像度を高めつつ、低音域の再生音質を向上させ、再生周波数帯域が広く高音質の再生音を得ることができる。 According to the electroacoustic transducer of the present invention, it is possible to improve the reproduction sound quality in the low sound range while increasing the resolution in the middle and high sound range, and obtain a reproduction sound having a wide reproduction frequency band and high sound quality.
以下、図面に基づいて本発明の電気音響変換器をヘッドホンに用いた実施形態について詳しく説明する。先ず、図1〜図6に基づき本発明の実施形態の一つの基本形態を説明する。図1〜図3において、1は本発明に係る電気音響変換器の外装をなす筐体であり、この筐体1は、箱型のケース本体11と、ケース本体11の上端開口部に嵌合装着した蓋12とにより構成されている。又、筐体1の一端面には、ケース本体11と蓋12との接合部分を跨いでノズル2が固着されている。ノズル2は、使用者の耳孔に対して直接もしくは図示せぬ耳栓を介して挿入される部分であり、このノズル2を通じて外耳道内に音波(可聴音)が放射される構成とされている。
Hereinafter, an embodiment in which the electroacoustic transducer of the present invention is used for headphones will be described in detail with reference to the drawings. First, one basic form of embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS. In FIG. 1 to FIG. 3,
図2および図3から明らかなように、筐体1内にはケース本体11と蓋12との間で平面型の振動板3が設けられており、その振動板3により筐体1の内部が蓋12側に位置する第1空間S1と、ケース本体11側に位置する第2空間S2とに仕切られている。蓋12には、ノズル2で覆われた部分において放音孔12aが形成され、その放音孔12aを介して第1空間S1と外部が連通されている。音波は、この放音孔12aによって、筐体1の外部へと放射されることとなる。尚、第1空間S1と第2空間S2とは完全に仕切られていなくてもよい。
As apparent from FIGS. 2 and 3, a
一方、筐体1内の第2空間S2には、振動板3を振動させるための駆動部4が内蔵されている。駆動部4は、磁気回路を構成する一対の磁石41とこれを保持する磁石ハウジング42(ヨーク)、ならびにコイル43、及びアーマチュア44を具備して構成されている。
On the other hand, in the second space S <b> 2 in the
このうち、磁石ハウジング42は磁性体からなる角筒状であり、その相対向する内壁面に一対の磁石41が固定されている。一対の磁石41は偏平板状の永久磁石で、互いに異なる磁極を向き合わせて固定されており、その両者間は直流磁界を発生する磁気ギャップGとされている。
Among these, the
コイル43は、合成樹脂などから形成されるボビン43aの外周に音声信号電流が流される巻線43bを設けた構成であり、その巻線43aの両端は筐体1の外部に引き出されて信号入力端子5に接続されている。又、コイル43は、ボビン43aの内部が磁気ギャップGに連続する状態でケース本体11に固定され、磁気ギャップG内に置かれるアーマチュア44の一端部の磁性を変化させるような交流磁界を発生する。
The
上記アーマチュア44は、軟磁性材料の金属板を図3に示す例のようにU字状に屈曲したものであり、その一端側は固定端部44aとして磁石ハウジング42の外壁面に固定され、他の一端側は起振部44bとしてコイルボビン43aの内部と磁気ギャップGを貫通している。特に、起振部44bの先端は磁気ギャップGより突出し、ドライブロッド45を介して振動板3に連結されている。
The
ドライブロッド45は、アーマチュア44(起振部44b)の振動を振動板3に伝達する硬質の伝動部材であり、その一端はアーマチュアの起振部44bに直交してその先端部に固着され、ドライブロッド45の他の一端部は接着剤などにより振動板3に固着されている。
The
振動板3は、例えば断面半円状に成形したロール形のエッジ部3aを介して枠体6に周縁が固着され、その枠体6がケース本体11と蓋12との間に挟み込まれることによって振動可能に保持されている。又、図3および図4に示すように、振動板3には、第1空間S1と第2空間S2との内部空気圧の差圧調整用として貫通孔3bが形成されている。尚、図4に示すハッチングは、振動板3のエッジ部3aとその内側の領域(輻射部)を明示するためのものであり、断面をあらわすものではない。
The
本発明において、係る振動板3は、木材シート31を基材として用いた積層構造とされている。例えば、図5(a)のように、振動板3は、木材シート31と紙シート32を張り合わせた二層構造とされている。
In the present invention, the
木材は繊維方向とその直交方向とで物理特性が異なるという異方性を有しており、繊維方向での音波の伝搬速度(音速)は金属に匹敵する4〜6km/秒という高い値を示し、しかも内部損失が紙や樹脂に匹敵する0.02〜0.04という高い値を示す。このため、木材シート31を基材とした振動板3によれば、定在波の発生に起因する変調歪みのない高解像度の再生音を得ることが可能となる。加えて、木材シート31を基材とする振動板3では、金属製振動板よりも柔軟、軽量(低比重)で最低共振周波数を低くできるので、金属製振動板に比べて低音再生能力が上がり、再生周波数帯域を拡大することが可能となる。
Wood has anisotropy that physical properties differ between the fiber direction and its orthogonal direction, and the propagation velocity (sound speed) of sound waves in the fiber direction is as high as 4 to 6 km / sec, comparable to metal. Moreover, the internal loss is as high as 0.02 to 0.04, which is comparable to paper and resin. For this reason, according to the
木材シート31の原料としては、木材の中でも音波の伝搬速度が高く、内部損失の大きい樹種として、カバ、チェリー、ナシ、ブナ、オーク、ウォールナット、カエデ、メイプル、スプルース、マホガニー、あるいはローズウッドなどが好適に用いられる。逆に、ラワンなどの熱帯系樹種は、強度が弱く異方性も少ないことから、木材シート31の原料としては適さない。
The raw material of the
ここに、振動板3は振動性能に関して全体重量が非常に重要な要素であり、ヘッドホンのような駆動力の小さい磁気回路しか持たない電気音響変換器、特に図示例のようなバランスドアーマチュア(BA)型の振動板3として木材シート31を用いる場合には、これを薄くして軽量化することが求められる。このため、木材シート31は、極薄加工が可能な木目の細かい木材の辺材部分を用いて厚さ0.1mm以下、好ましくは、10〜80μmの厚さとされる。これには、木材の極薄平滑加工が可能な超仕上げ鉋装置が好適に用いられる。
Here, the overall weight of the
尚、厚さ10〜80μmの木材シート31では、繊維方向と直交する方向に僅かな力が作用しただけで、繊維方向に裂け目が生じ易いため、慎重な取り扱いが必要となる。このため、本発明に係る振動板3は、木材シート31の単層構造でなく、木材シート31の補強用として例えば上記のような紙シート32を張り合わせた積層構造とすることが好ましい。紙シート32には、薄手にして高い強度を有する和紙、それも細い繊維でありながら高強度を有するガンピ紙が好適に用いられる。更に、紙シート32の厚さは5〜20μmであることが好ましい。
In the
又、紙シート32は、木材シート31の削り出し加工と同時に木材シート31と積層しても良いし、木材シート31の削り出し加工後に、これを慎重にハンドリングして紙シート32と積層するようにしても良い。その木材シート31と紙シート32は、積層後に例えば熱間プレスにより接合一体化するが、この際には振動板3の保形性を確保するべく紙シート32に予め熱硬化性樹脂を含浸させておくと良い。その熱硬化性樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂のほか、アクリル樹脂などを用いることができる。フェノール樹脂の硬化温度は、150℃〜180℃程度であるため、熱間プレスの温度はそれ以上とされ、プレス圧力は木材シート31の細胞空隙及び細胞壁が圧縮される5〜40kg/mm2に設定される。このとき、熱硬化性樹脂が木材シート31側へも浸透し、積層体が一体化される。
因みに、厚さ20μmの木材シート31を厚さ10μmの紙シート32上に重ね、20kg/mm2の圧力で熱間プレスしたところ、これによって得られた振動板3の厚さは10μmであった。
The
Incidentally, a
ここで、振動板3の周縁部は、上記輻射部の振幅を大きくすることのできるエッジ部3aとされるが、そのエッジ部3aは上記のような半円状の断面をもつロール形に限らず、コルゲーション形でも良いし、あるいは肉薄の平板形でも良い。但し、その種のエッジ部3aは木材シート31を除く積層部材に形成することが望ましい。
Here, the peripheral edge portion of the
例えば、振動板3が図5(a)のように木材シート31と紙シート32の二層構造である場合、木材シート31よりも可撓性が良く成形が容易な紙シート32を木材シート31より一回り大きくし、木材シート31の周縁より張り出した紙シート32の周縁に図6の如くエッジ部3aを形成する。
For example, when the
又、振動板3は、木材シート31と紙シート32の二層構造に限らず、図5(b)のように樹脂フィルム33を加えた三層構造でもよく、この場合には樹脂フィルム33のみを一回り大きくして、その周縁にエッジ部3aを形成することができる。樹脂フィルム33としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂フィルムを用いることができ、その厚さは2〜10μmが良い。又、振動板3を三層以上とする場合、木材シート31を二層間に介在させず、表層とすること、すなわち振動板3の表裏いずれかの面に木材シート31が現れるようにすることが好ましい。
The
しかして、振動板3は、上述のようにケース本体11と蓋12との間に枠体6を挟み込むことにより筐体1内に振動可能に設けられるが、その配置に関し、木材シート31を前向き、すなわち第1空間S1側に向けて配置することが望ましい。特に、図4のように、木材シート31の繊維方向を放音孔12aの軸線方向L(放音孔12aの中心を通り、且つ放音孔12aの放音面に直交する直線に沿う方向)に向けて(沿うように)設ける。これによれば、木材シート31の繊維方向での音波の伝搬速度が高いことに起因し、放音孔12aからノズル2内を経て外部に放射される再生音の音質を向上させ得る。尚、木材シート31の繊維方向と放音孔12aの軸線方向Lを完全に合致させることが望ましいが、その完全合致は現実的に困難であり、音響特性上の観点からして10度程度のズレは許容範囲である。10度程度のズレであれば、音質向上効果を発揮することができる。
Thus, the
以上のように、本発明では振動板3に木材シート31を用いていることから、アルミなどからなる金属製振動板を用いた電気音響変換器に比べ、低音再生能力が向上し、再生周波数帯域を拡大することが可能となる。又、木材シート31は内部損失が大きいので、振動板3の表面での定在波の発生を抑制でき、しかも木材シート31の繊維方向が放音孔12aの軸線方向に向けられていることから、再生音の立ち上がり立ち下がり時の過渡特性、分解能が良く、音響特性に優れた高音質の再生音を引き出せる。更に、木材シート31を表層として、その木材シート31が放音孔12aを介して外部に連通する第1空間S1側に向けられた構成では、木材シート31による再生音への好影響を高め、より一層の音質向上を図れる。
As described above, since the
尚、上記の構成に加え、本発明に係る電気音響変換器の実施形態の一つでは、図7のように振動板3に対向して第1空間S1を形成する筐体1(蓋12)の内面部にシート部材7を貼着する。ここに、シート部材7は、基本的に振動板3と同様の構成とされている。すなわち、シート部材7も図8に示すように、木材シート71と紙シート72との積層物、又は木材シート71と紙シート72と樹脂フィルム73との積層物とされる。木材は、音速が高く、内部損失が大きいという音響用振動板として理想的な特性を有した素材であるため、音声再生能力が高く、再生周波数帯域の拡大に加えて、過渡特性、分解能に優れた音声を再生するため、シート部材7に木材シート71を含むことで、音質を良くすることができる。
Incidentally, in addition to the configuration described above, in one embodiment of the electroacoustic transducer according to the present invention, the housing 1 (the
なお、シート部材7も木材シート71を第1空間S1側に向け、且つその繊維方向を放音孔12aの軸線方向Lに向けて配置する。上述のように、最表面に音速が高く、内部損失が大きい、という音響用振動板として理想的な特性を有した木材シート71を第1空間S1側に向けることにより、第1空間S1へ通ずる放音孔12aさらにはノズル2へ優れた再生音を伝搬させるため、さらに音質を良くすることができる。
The
さらには、木材シート71の繊維方向を放音孔12aの軸線方向Lに向けて配置すれば、木材シートのうち、音速が高いという音響特性の優れた方位を利用し、周波数帯域再生能力に優れ、過渡特性に優れた再生音声を、取り出し孔である放音孔12aへ伝搬させるため、さらに音質を良くすることができる。
Furthermore, if the fiber direction of the
そして、図7に示すような電気音響変換器でも、再生周波数帯域が広く、音響特性に優れた再生音を引き出すことができる。 Even with an electroacoustic transducer as shown in FIG. 7, it is possible to extract reproduced sound having a wide reproduction frequency band and excellent acoustic characteristics.
すなわち、第1空間S1を形成する筐体1の内面部に、振動板3に対向して木材シート71を含むシート部材7が貼着される構成では、筐体1の共振によるノイズの発生を抑制し、再生音質をより向上させ得る。加えて、振動板3およびシート部材7が、木材シート71と紙シート72との積層物、又は木材シート71と紙シート72と樹脂フィルム73の積層物とされる構成では、電気音響変換器の製造時や使用時に、木材シート71が破断してしまうことを防止できる。
That is, in the configuration in which the
尚、木材シート71の繊維方向と放音孔12aの軸線方向Lを完全に合致させることが望ましいが、その完全合致は現実的に困難であり、音響特性上の観点からして10度程度のズレは許容範囲である。10度程度のズレであれば、音質向上効果を発揮することができる。
Although it is desirable that the fiber direction of the
又、図9のように、シート部材7を蓋12の内面部のみならず、ノズル2の内面部、蓋12の外面部、ならびにケース本体11の外面部などに貼着してもよい。これによれば、筐体1の振動を抑制し、これによるノイズの発生を防止することが可能となる。
In addition, as shown in FIG. 9, the
以上、本発明の実施形態を説明したが、係る電気音響変換器は、ノズル2を耳孔内に挿入して使用するインナーイヤー型のヘッドホンとしてだけでなく、ヘッドバンドにより繋がれる左右一対の耳当て付きハウジング内に筐体1を固定して密閉型ヘッドホンとすることができるほか、信号入力端子5に図示せぬマイクを接続して補聴器として利用することもできる。又、その他の種々の機器に用いることができる。
As mentioned above, although the embodiment of the present invention has been described, the electroacoustic transducer has a pair of left and right ear pads connected not only as an inner ear type headphone that is used by inserting the
1 筐体
12a 放音孔
3 振動板
31 木材シート
32 紙シート
33 樹脂フィルム
4 駆動部
41 磁石
42 磁石ハウジング
43 コイル
44 アーマチュア
45 ドライブロッド
S1 第1空間
S2 第2空間
7 シート部材
71 木材シート
72 紙シート
73 樹脂フィルム
DESCRIPTION OF
Claims (5)
木材シートからなる層を含む構造であって前記木材シートの繊維方向を前記放音孔の軸線方向に向けて前記筐体内に設けた振動板と、
前記振動板を振動させるための駆動部と、を備え、
前記筐体の内部は、前記振動板により、前記放音孔を介して外部に連通する第1空間と、前記駆動部が内蔵された第2空間とに仕切られており、
前記第1空間を形成する前記筐体の内面部には、前記振動板に対向してシート部材が貼着されており、そのシート部材も繊維方向が前記放音孔の軸線方向に向けられた木材シートを有していることを特徴とする電気音響変換器。 A housing having a sound emitting hole for radiating sound waves to the outside;
A diaphragm including a layer made of a wood sheet, the diaphragm provided in the casing with the fiber direction of the wood sheet facing the axial direction of the sound emitting hole,
A drive unit for vibrating the diaphragm ,
The inside of the housing is partitioned by the diaphragm into a first space that communicates with the outside through the sound emission hole, and a second space in which the driving unit is incorporated,
A sheet member is attached to the inner surface portion of the casing forming the first space so as to face the diaphragm, and the fiber direction of the sheet member is also directed to the axial direction of the sound emitting hole. An electroacoustic transducer comprising a wood sheet .
前記ノズルの内面部及び前記筐体の外面部に前記木材シートを有する前記シート部材が貼着されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気音響変換器。 Having a nozzle in communication with the sound emitting hole and inserted into the ear hole of the user;
The electroacoustic transducer according to claim 1 or 2, wherein the sheet member having the wood sheet is attached to an inner surface portion of the nozzle and an outer surface portion of the housing .
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