JP5608667B2 - スピーカ、補聴器、インナーイヤーヘッドホン、携帯型情報処理装置、およびav機器 - Google Patents

スピーカ、補聴器、インナーイヤーヘッドホン、携帯型情報処理装置、およびav機器 Download PDF

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Description

本発明は、小型スピーカの小径化に関する。
近年、デジタル補聴器の発展に伴い、使用者の難聴の程度に応じて、聴きやすさを最適に補正して、より高音質な受聴ができる補聴器が実現されてきている。
一方、補聴器は日常生活を営む上の必需品であり、長時間に渡って連続的に装着し使用される。そのため、長時間の装着でも使用者が疲れない補聴器とするために、補聴器はより小型化が求められている。
具体的には、耳孔に挿入され、補聴器用レシーバとして使用されている小型スピーカの更なる小型化が求められている。
特に、オープンフィッティングタイプの補聴器では、外耳道内に気道を確保する必要があるため、レシーバの小型化は重要である。
オープンフィッティングタイプの補聴器では、レシーバと耳孔との間に通気路が設けられており、これにより、装着時にレシーバが耳孔を完全に塞ぐことが無い。その結果、自声の響きおよび耳孔装着時の閉塞感が少ない、という装着感の改善が図られる。
またオープンフィッティングタイプの場合、スピーカの最低共振周波数以下では音圧レベルが周波数の低下に伴い減少するため、低音域の再生が困難となる。したがって、小型でありながら最低共振周波数の低いスピーカが求められている。
現在、一般的な補聴器では、電磁型スピーカの一方式であるバランスドアーマチュア型のスピーカが用いられている。バランスドアーマチュア型は、振動板が連結されたアーマチュア(可動鉄片)を、2組のコイルと磁石で挟み込んだ構造である。
バランスドアーマチュア型のスピーカでは、それぞれのコイルに電流を流しアーマチュア内の磁界を変化させる。これにより、2つの磁石の磁気吸引力がバランスする磁気空隙の中央部に保持されたアーマチュアが振動し、その結果、音波が発生する。
バランスドアーマチュア型のスピーカは、構造上、小型化が可能であるが、上記磁石とアーマチュアとの間の磁気空隙幅が狭く、大振幅が必要な低音域の再生は困難であった。そこで、低音域の再生を実現するための方式として動電型方式がある。
図11は、特許文献1に記載された従来の動電型方式の小型スピーカの構造を示す断面図である。
図11に示す、従来の動電型方式の小型スピーカは、ヨーク1、マグネット2、プレート3、ボイスコイル4、振動板5、磁性流体6、および、サスペンション7を備える。
この構造において、サスペンション7を振動板5よりも柔らかな材料、或いは厚みの薄い材料とすることで、スティフネスを小さくできる。その結果、最低共振周波数が低下し、これにより、低音域の再生が可能となる。
特表2005−522919号公報
前記従来の構成では、振動板5とサスペンション7とが略同一の平面上に配置されている。そのため、スピーカの外径を小さくするためには、振動板面積を縮小する必要、またはサスペンションの長さ(図11における左右方向の長さ)を短くする必要がある。
しかし、振動板面積を縮小させることは音圧レベルの低下を招き、サスペンションの長さを短くすることは、支持力の非線形性増大による歪成分の増加、およびスティフネスの増大による最低共振周波数の上昇を招く。そのため、従来の小型スピーカでは、更なる小型化と低音域の再生とを両立させることは困難であった。
本発明は、上記従来の課題を考慮し、低音域の再生が可能であって、かつ、従来よりも小型化が可能なスピーカを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るスピーカは、内部にマグネットを有する筐体と、前記マグネットの上面に取り付けられたプレートと、前記プレートの外周に形成された磁気空隙に、上下方向に振動可能に配置されたボイスコイルと、周縁部が前記ボイスコイルの上端と接合された振動板と、前記振動板と前記筐体とを接続するサスペンションとを備え、前記サスペンションは、前記振動板に固着された部分である第一固着部と、前記筐体と固着された部分である第二固着部とを有し、前記第二固着部は、前記第一固着部よりも上方に位置し、前記第一固着部および前記第二固着部の少なくとも一方は、上面視において、前記振動板の前記周縁部より内側に相当する領域である内側領域に配置されている。
この構成によれば、第一固着部と第二固着部とは上下方向(振動板の振動方向)の互いに異なる位置に配置される。また、第一固着部および第二固着部の少なくとも一方は、上面視において、内側領域に配置される。
つまり、振動板とサスペンションとが立体的に配置されるため、例えば振動板の面積を小さくすることなく、かつ、サスペンションの長さを短くすることなく、スピーカの外径を小さくすることができる。
つまり、本態様のスピーカによれば、例えば、所定の音圧を実現するための振動板面積を維持しつつ、スピーカの外径を小さくすることができる。
また、本態様のスピーカによれば、例えば、サスペンションによる支持力の非線形性の増大、および、サスペンションのスティフネスの増大等の問題を生じさせることなく、スピーカの外径を小さくすることができる。
このように、本態様のスピーカは、歪の抑制および最低共振周波数の低減を実現することができ、かつ、従来よりも小型化が可能である。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記第一固着部は、前記振動板における前記内側領域を囲む領域である外側領域に配置され、前記第二固着部は、前記筐体における前記内側領域に配置されているとしてもよい。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記第一固着部は、前記振動板における前記内側領域に配置され、前記第二固着部は、前記筐体における前記内側領域を囲む領域である外側領域に配置されているとしてもよい。
つまり、第一固着部と第二固着部との上面視における位置関係は、いずれが内側であってもよく、例えば、音質等の特性、スピーカの組み立ての容易さ、または、サスペンション等の部品の生産効率に応じて柔軟に決定することができる。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記筐体は、前記マグネット、前記プレート、および前記ボイスコイルを囲うように設けられた側壁部を有するヨークを有し、前記第二固着部は、前記側壁部に接する位置に配置されているとしてもよい。
この構成によれば、サスペンションの筐体側の端部の固定をヨークに担わせることができるため、例えば、スピーカの構成が簡素となる。
また、プレートと、プレートの側方において上下方向に延設された側壁部との間に磁気空隙が形成されるため、当該磁気空隙では、磁気分布がプレートを中心として上下対称に近い分布となる。つまり、ボイスコイルを鎖交する磁束分布の対称性が改善される。その結果、磁束密度に起因する非線形性を軽減することができ、これにより、大振幅時でもボイスコイルに作用する駆動力歪が低減する。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記筐体はさらに、前記側壁部の上端縁により形成された開口を覆うヨークカバーを有し、前記第二固着部は、前記側壁部と前記ヨークカバーとの間に挟みこまれているとしてもよい。
この構成によれば、ヨークカバーをヨークに取り付けることにより、サスペンションの筐体側の端部(第二固着部)の固着が実現されるため、例えば、スピーカの組み立て工程を簡素化できる。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記振動板は、前記内側領域に、前記第一固着部に対応した形状の凹部を有するとしてもよい。
この構成によれば、例えば、第一固着部の振動板への取り付けが精度よくかつ容易に行われる。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記筐体は、前記マグネットが接合された底部と前記マグネットを囲うように設けられた側壁部とを有するヨークと、前記側壁部の上端縁により形成された開口を覆うヨークカバーとを備え、前記第二固着部は、前記ヨークカバーの内側の面と接する位置に配置されているとしてもよい。
この構成によれば、ヨークカバーを利用して第二固着部の筐体への取り付けを行うことができるため、例えば、スピーカの構成が簡素となる。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記サスペンションの、前記第一固着部と前記第二固着部との間における少なくとも一部は、前記上下方向に平行な方向に湾曲しているとしてもよい。
この構成によれば、例えば、サスペンションの振動板に対する支持力の非線形性に起因する歪が効果的に抑制される。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記サスペンションは、上面視において放射状に延設された複数の部分に分割されており、
(i)前記複数の部分のそれぞれは、前記第一固着部を有する、または、(ii)前記複数の部分のそれぞれは、前記第二固着部を有するとしてもよい。
この構成によれば、例えば、サスペンションのスティフネスが低下する。これにより、スピーカの最低共振周波数をより低減させることができ、その結果、より低域の音声の再生が可能となる。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記振動板の上面視における形状は長尺状であるとしてもよい。
この構成によれば、例えば、振動板の振動方向に直交する方向に長細い形状の小型スピーカを実現することができる。
このような形状の小型スピーカを例えば補聴器またはインナーイヤーヘッドホンのスピーカとして採用した場合、装着時に耳孔内に振動板が挿入されるように補聴器またはインナーイヤーヘッドホンを構成することが可能である。その結果、例えば、使用者に伝達される音声の明瞭化が可能となる。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記振動板の立体形状はドーム状であるとしてもよい。
この構成によれば、例えば、振動板全体としての剛性を向上させることができる。また、振動板の厚みを薄くした場合であっても、所定の剛性を維持させることができる。
また、本発明の一態様に係るスピーカは、さらに、前記ボイスコイルと前記プレートとの間に充填された磁性流体を備えるとしてもよい。
この構成によれば、磁性流体は、磁気空隙に発生している磁界によりプレートとボイスコイルとの間に保持される。これにより、振動板が大きく振動した場合でも、振動板は、磁性流体の粘性により筐体およびプレートに接触することなく安定的に振動することができる。
さらに、振動板についての磁性流体による支持部分と、第二固着部による支持部分とが、振動板の振動方向に比較的に長い距離だけ離れた構造となるため、振動板のローリングが効果的に防止される。
また、本発明の一態様に係るスピーカにおいて、前記スピーカは、前記筐体内に並んで配置された2つのスピーカユニットであって、それぞれが、前記マグネット、前記プレート、前記ボイスコイル、前記振動板、および前記サスペンションを有する2つのスピーカユニットを備え、隣接する2つの前記ボイスコイルそれぞれの一部は、前記磁気空隙の一部である共有磁気空隙であって、隣接する2つの前記プレートの間に形成された前記共有磁気空隙に配置されているとしてもよい。
この構成によれば、隣接するマグネットの磁気を有効的に活用して、隣接するボイスコイルを振動させることができる。また、2つのスピーカユニット間に、ヨークの壁面が不要なため、単位面積あたりの振動板の配置個数(言い換えると単位面積あたりの振動有効面積)を向上させることができ、その結果、高い音圧レベルが得られる。
また、本態様のスピーカによれば、スピーカユニットの個数が3以上であるスピーカも容易に実現できる。
つまり、3以上のスピーカユニットにおいて、隣接するマグネットが互いに逆磁極となるように、これらスピーカユニットを、格子状、直線状または曲線状に配置させる。これにより、これらスピーカユニット間で、磁束が有効的に活用され、その結果、マルチユニットによる振動板の総面積の増加とスピーカ全体としての小型化とが両立される。
また、本発明は、本発明のいずれかの態様に係るスピーカを備える、補聴器、インナーイヤーヘッドホン、携帯型情報処理装置、およびAV(Audio and Visual)機器のそれぞれとして実現することもできる。
本発明によれば、低音域の再生が可能であって、かつ、従来よりも小型化が可能なスピーカを提供することができる。
図1Aは、本発明の実施の形態1におけるスピーカの平面図である。 図1Bは、図1AにおけるA−A断面を示す図である。 図2は、本発明の実施の形態1における、第一固着部および第二固着部の配置位置を説明するための概要図である。 図3Aは、本発明の実施の形態2におけるスピーカの平面図である。 図3Bは、図3AにおけるA−A断面を示す図である。 図4Aは、本発明の実施の形態3におけるスピーカの平面図である。 図4Bは、図4AにおけるA−A断面を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態4における補聴器の外観の一例を示す図である。 図6は、図5に示す補聴器におけるレシーバ部の断面拡大図である。 図7は、本発明の実施の形態5における携帯電話機の外観の一例を示す図である。 図8は、本発明の実施の形態6における薄型テレビの外観の一例を示す図である。 図9Aは、本発明の実施の形態6におけるスピーカの平面図である。 図9Bは、図9AにおけるA−A断面を示す図である。 図10は、図9Bに示す断面の一部を拡大した部分拡大図である。 図11は、従来の動電型方式の小型スピーカの構造を示す断面図である。
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1におけるスピーカの構成概要を図1Aおよび図1Bに示す。
図1Aは、実施の形態1におけるスピーカ110の平面図であり、図1Bは、図1AにおけるA−A断面を示す図である。
実施の形態1におけるスピーカ110は、筐体111、マグネット11、プレート12、ボイスコイル15、振動板16、およびサスペンション17を備える。なお、スピーカ110の外径は、例えば5mm〜10mm程度である。
より具体的には、実施の形態1におけるスピーカ110は、以下のように構成されている。
筐体111は、ヨーク10と、ヨーク10の側壁部の上端縁により形成された開口を塞ぐヨークカバー19とで構成されており、ヨークカバー19には音孔20が設けられている。
プレート12は、マグネット11の上面に取り付けられている。また、ヨーク10、マグネット11およびプレート12のそれぞれに形成された孔により音孔13が形成されている。
ボイスコイル15は、プレート12の外周に形成された磁気空隙14に、上下方向に振動可能に配置されている。また、磁気空隙14において、プレート12とボイスコイル15との間には磁性流体18が充填されている。
振動板16は、周縁部16bがボイスコイル15の上端と接合されており、ボイスコイル15の振動に伴って振動する。
サスペンション17は、振動板16と筐体111とを接続するように設置されている。サスペンション17は、振動板16に固着された部分である第一固着部21と、筐体111と固着された部分である第二固着部22とを有する。また、図1Bに示すように、第二固着部22は、第一固着部21よりも上方に位置する。
また、振動板16には、第一固着部21に対応した形状の凹部16aが設けられており、第一固着部21は、凹部16aに固着されている。第二固着部22は、ヨーク10の側壁部とヨークカバー19との間に挟みこまれている。
これら第一固着部21および第二固着部22の少なくとも一方は、上面視において、振動板16の周縁部16bより内側に相当する領域である内側領域に配置されている。
本実施の形態における第一固着部21および第二固着部22の配置位置について、図2を用いて説明する。
図2は、実施の形態1における、第一固着部21および第二固着部22の配置位置を説明するための概要図である。
図2に示すように、サスペンション17は、上面視において放射状に延設された複数の部分に分割されている。本実施の形態では、サスペンション17は、[1]〜[4]の4つの部分に分割され、それぞれの部分は、第二固着部22を有している。
また、第一固着部21は、周縁部16bより内側に相当する領域である内側領域D1に配置されており、第二固着部22は、内側領域D1を囲む領域である外側領域D2に配置されている。
なお、実施の形態1におけるスピーカ110について、便宜上、マグネット11に対して振動板16が配置された側を“上”とした場合について図示し説明を行っている。この場合、振動板16の振動方向は上下方向となる。しかし、スピーカ110がどのような方向を向いている場合であっても、スピーカ110にが有する効果等に実質的な変化はない。このことは、他の実施の形態においても同じである。
以上のように構成されたスピーカ110について、その動作を説明する。ボイスコイル15に電気信号が入力されると、フレミング左手の法則に従ってボイスコイル15が振動する。ボイスコイル15は振動板16と接合されているため、振動板16から音波が発生する。
本発明の実施の形態1におけるスピーカ110によれば、上面視におけるサスペンション17の振動板16より外方の長さを、従来よりも短くすることができる。
これにより、振動板16の面積を小さくすることなく、またサスペンション17の長さ(第一固着部21から第二固着部22にかけての方向の長さ、以下同じ)を短くさせることなく、スピーカ110の外径を小さくすることができる。
すなわち、本実施の形態のスピーカ110によれば、従来のスピーカの構造に比べ、サスペンション17の長さを長くできる。その結果、サスペンション17のスティフネスが小さくなることで最低共振周波数を低減され、これにより、小型スピーカであるスピーカ110での低域再生が実現される。
また、サスペンションの長さが長くなることで、サスペンション17による振動板16に対する支持力の非線形性に起因する歪増加を抑制できる。
また、サスペンション17の、第一固着部21と第二固着部22との間における少なくとも一部は、上下方向に平行な方向に湾曲している。このことによっても、サスペンション17の振動板16に対する支持力の非線形性に起因する歪が効果的に抑制される。
また、サスペンション17は、上面視において放射状に延設された複数の部分に分割されており、これら部分はそれぞれ、第二固着部22を有している。
このことによっても、サスペンション17のスティフネスが低下するため、スピーカの最低共振周波数を低減させることができる。その結果、低音域の再生が可能となる。
また、磁性流体18が、磁気空隙14に発生している磁界によりプレート12とボイスコイル15との間に保持されている。そのため、振動板16が大きく振動した場合でも、振動板16は、磁性流体18の粘性によりヨーク10およびプレート12に接触することなく安定的に振動することができる。
さらに、振動板16についての支持位置が、磁性流体18によるボイスコイル15の支持部分と、サスペンション17の第二固着部22による支持部分の2点となり、かつ、この2点間の、振動板16の振動方向の間隔は比較的に長くなる。そのため、例えば、低音再生時に振動板16が大振幅する際でも、振動板16は安定的に支持され、これにより、振動板16がローリング現象等により、異常振動することを防止することが可能となる。
また、プレート12の側方においてヨーク10の側壁部が上下方向に延設されている。そのため、ボイスコイル15を鎖交する磁束分布の対称性が改善される。その結果、磁束密度分布の非線形性に起因するボイスコイル15に作用する駆動力の歪の発生を軽減することができる。
また、ヨーク10、マグネット11およびプレート12の中央に設けられた音孔13により、振動板16の背面(下側の面)の空室が磁性流体18により密閉されることが防止される。つまり、当該空室における空気スティフネスによりスピーカの最低共振周波数が上昇することが避けられる。また、音孔13からの音はスピーカの再生音として利用することができる。
また、第二固着部22は、ヨーク10の側壁部とヨークカバー19との間に挟みこまれている。つまり、ヨークカバーをヨークに取り付けることで、サスペンション17の筐体111側の端部(第二固着部22)の固着が実現されるため、例えば、スピーカの組み立て工程を簡素化できる。
また、振動板16の立体形状は、図1Bに示すようにドーム状であるため、例えば、振動板16全体としての剛性を向上させることができる。また、振動板16の厚みを薄くした場合であっても、所定の剛性を維持させることができる。
ここで、ドーム状の振動板16の中央部には、第一固着部21に対応した形状の凹部16aが設けられている。この凹部16aにより、例えば、第一固着部21の振動板16への取り付けが精度よくかつ容易に行われる。
なお、振動板16は凹部16aを有していなくてもよい。この場合、サスペンション17の第一固着部21は、振動板16のドーム形状に沿う曲面形状に成形することが好ましい。
また、本実施の形態ではサスペンション17の断面形状は、図1Bに示すように、全体としてロール状とした。しかし、第一固着部21と第二固着部22との間の少なくとも一部が湾曲することで、振幅方向に対して伸縮できる余裕を持たせた形状であれば、どのような形状であってもよい。例えば、サスペンション17の断面形状が全体として波型であってもよい。
なお、本実施の形態では第一固着部21は振動板16の中央部分に配置されているが、振動板16における内側領域D1(図2参照)のいずれかに配置されればよい。
また、第二固着部22は、外側領域D2ではなく、内側領域D1に配置されてもよい。例えば、図1Bにおいて、ヨークカバー19の内側の面における、磁性流体18の直上付近に第二固着部22が配置されてもよい。
この場合、例えば接着剤等により、第二固着部22を、ヨークカバー19の内側の面の当該位置に固着すればよい。
つまり、第一固着部21および第二固着部22の少なくとも一方が、上面視において内側領域D1に配置されていれば、図1Bに示すような、サスペンション17と振動板16との立体的な配置を実現することができる。
また、第二固着部22は、ヨークカバー19の内側の面に接している必要はなく、例えば、第二固着部22は、ヨーク10の側壁部に埋め込まれるようにして筐体111と固着されてもよい。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2におけるスピーカの構成概要を図3Aおよび図3Bに示す。これら3Aおよび図3Bにおいて、図1Aおよび図1Bと同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
図3Aは、実施の形態2におけるスピーカ120の平面図であり、図3Bは、図3AにおけるA−A断面を示す図である。
なお、図3Aでは、内部のサスペンション26の一部が表されるように、ヨークカバー19の一部の図示が省略されている。
実施の形態2におけるスピーカ120は、サスペンション26、サスペンション26の、振動板23と固着される部分である第一固着部24、サスペンション26の、ヨークカバー19と固着される部分である第二固着部25を備える。
また、サスペンション26は、実施の形態1におけるサスペンション17と同様に、上面視において放射状に延設された複数の部分に分割されている。また、実施の形態2では、これら複数の部分のそれぞれが、第一固着部24を有している。
以上のように構成されたスピーカ120について、その動作を説明する。ボイスコイル15に電気信号が印加されると振動板23から音が発生されるメカニズムについては実施の形態1と同様である。
実施の形態2のスピーカ120が、実施の形態1のスピーカ110と大きく異なるのは、第二固着部25がヨークカバー19に固着されている点である。
スピーカ120は、具体的には、サスペンション26の第二固着部25が、振動板23の周縁部23aよりも内側に設けられている。より詳細には、第二固着部25は、上面視において、振動板23の周縁部23aよりも内側の領域である内側領域に配置されている。さらに詳細には、第二固着部25は、ヨークカバー19の内側の面の中央部分と接する位置に配置されている。
また、第一固着部24は、上面視において、当該内側領域を囲む外側領域に配置されている。
これにより、例えばスピーカ120の外径が、実施の形態1のスピーカ110と同じ外径である場合であっても、スピーカ120の外径に対する振動板面積の割合を、実施の形態1における割合よりもさらに大きくすることができる。
そのため、比較的に小口径のスピーカ120であっても音声の出力についての能率の向上が図られる。或いは、実施の形態1と同じ振動板面積でああっても、スピーカ120の外径をスピーカ110よりも小さくできるため、さらに小型化されたスピーカ120が実現される。
なお、本実施の形態では第一固着部24は、振動板の周縁部23aに配置されている。しかし、第一固着部24は、振動板上のいずれかに配置されればよい。つまり、第一固着部24は、振動板23における内側領域に配置されてもよい。
また、振動板23がドーム状であることによる効果、および、磁性流体18による効果等の他の効果は、実施の形態1と同じであり、詳細な説明は省略する。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3におけるスピーカの構成概要を図4Aおよび図4Bに示す。
図4Aは、実施の形態3におけるスピーカ130の平面図であり、図4Bは、図4AにおけるA−A断面を示す図である。
なお、図4Aでは、内部のサスペンション37bの一部が表されるように、ヨークカバー39の一部の図示が省略されている。
実施の形態3におけるスピーカ130は、ヨーク30とヨークカバー39とから構成される筐体131、マグネット31、プレート32、音孔33、プレート32の外周に形成された磁気空隙34、磁気空隙34に上下方向に振動可能に配置されたボイスコイル35、長方形の振動板36、長方形の振動板36の両短辺に対向して直線状に設けられた、断面形状がロール状のサスペンション37aおよび37b、および、磁気空隙34内においてプレート32とボイスコイル35との間に充填された磁性流体38を備える。ヨークカバー39にはた音孔100が設けられている。
また、サスペンション37aおよび37bのそれぞれは、振動板36と固着される部分である第一固着部101と、筐体131と固着される部分である第二固着部102とを有する。
また、第一固着部101は、上面視において、振動板36の周縁部36aよりも内側の領域である内側領域に配置され、第二固着部102は、上面視において、当該内側領域の外側の領域であるに配置されている。
第二固着部102は、具体的には、ヨーク30の側壁部と、ヨークカバー39との間に挟み込まれている。
以上のように構成されたスピーカ130について、その動作を説明する。ボイスコイル35に電気信号が印加されると振動板36から音が発生されるメカニズムについては実施の形態1と同様である。
実施の形態3のスピーカ130が、実施の形態1のスピーカ110と大きく異なるのは、振動板36の上面視における形状が長尺状である点である。
本実施の形態では、具体的には、振動板36の上面視における形状は長方形である。振動板36のこの形状に合わせて、振動板36を支持するサスペンションは、振動板36の両短辺に分割されて配置されたサスペンション37aおよび37bとして設けられている。
つまり、サスペンション37aおよび37bは、1つのサスペンションを放射状に延設された複数の部分に分割することで得られた2つの部材の一例である。
ここで、サスペンション37aおよび37bは振動板36上に立体的に配置されている。そのため、例えば、振動板36の短辺側の外縁に沿って配置される分割サスペンションを利用した従来のスピーカと比較すると、振動板36の長辺方向の大きさを縮めることが可能である。
また、従来の構造に比べサスペンション37aおよび37bの長さ(X軸方向の長さ)を長くできる。そのため、サスペンション37aおよび37bの振動板36に対する支持力の非線形性およびスティフネスの増大を抑えることが可能となる。その結果、歪の抑制、および、最低共振周波数の低減を実現することができる。
なお、本実施の形態ではサスペンション37aおよび37bは振動板36の短辺側に対向して分割され配置されていたが、長辺側に対向して配置してもよい。この場合、短辺側に配置したものより振動板36の有効面積は小さくなるが、サスペンション37aおよび37bが振動板36を支持する長さが長くなるため、より安定的に振動板を支持することができる。
また、サスペンション37aおよび37bのそれぞれを、実施の形態2と同じように、配置してもよい。すなわち、上面視において、第一固着部101が外側領域に配置され、第二固着部102が内側領域に配置されてもよい。
また、第一固着部101および第二固着部102がともに上面視において内側領域に配置されてもよい。
いずれの場合であっても、低音域の再生と小型化との両立が可能なスピーカ130を実現することができる。
また、振動板36は上面視において長尺状であればよく、長方形以外の形状であってもよい。振動板36の上面視における形状は、例えば、長方形の角が丸められた形状であってもよく、楕円であってもよい。
また、筐体131の立体形状も、図4Aおよび図4Bに示すような直方体である必要はなく、全体として長細い形状であればよい。
このように、振動板36が長尺状であることにより、例えば、振動板36の振動方向に直交する方向に長細い形状の小型のスピーカ130を実現することができる。
このスピーカ130を、例えば、補聴器またはインナーイヤーヘッドホンの音声出力デバイスとして採用した場合、装着時に耳孔内に振動板36が挿入されるように補聴器またはインナーイヤーヘッドホンを構成することが可能である。その結果、耳孔の内部における振動有効面積が向上するため、例えば、使用者に伝達される音声の明瞭化が可能となる。
また、サスペンション37aおよび37bの少なくとも一部が湾曲していることの効果、および、磁性流体38による効果等の他の効果は、実施の形態1と同じであり、詳細な説明は省略する。
(実施の形態4:補聴器)
次に、本発明のいずれかの態様に係るスピーカを搭載した機器の例を説明する。
まず実施の形態4として、実施の形態1におけるスピーカ110を搭載した補聴器150について説明する。
図5は、実施の形態4における補聴器150の外観の一例を示す図である。
なお、図5では、補聴器150が使用者の耳介42に装着された状態の外観が示されている。
図5に示す補聴器150は、レシーバ部40、リードチューブ41、および、補聴器本体43を備える。
図6は、図5に示す補聴器150におけるレシーバ部40の断面拡大図である。
レシーバ部40は、イヤーチップ45、通気孔44、イヤーチップ結合部46、レシーバ47、および、リードチューブ結合部48を有する。
なお、本実施の形態では、レシーバ47として、実施の形態1におけるスピーカ110が採用されているが、スピーカ110の詳細は実施の形態1で説明した通りであり、ここでの説明は省略する。
また、インナーイヤーヘッドホンにおける音声出力デバイスとして、スピーカ110が採用された場合の断面も、例えば、図6に示す断面構造と同様であり、使用者に装着するためのイヤーチップ等がインナーイヤーヘッドホンに備えられる。
スピーカ110を利用した補聴器150は、構成要素として大きく2つに分けることができる。一つは、耳介42上部でかつ耳介42裏側に位置するように耳に装着される補聴器本体43であり、もう一つは、外耳道内部および外耳道開口部の少なくとも一方に位置するレシーバ部40である。
以上のように構成された補聴器150について、その動作を説明する。補聴器本体43に配置されたマイクが入力音を入力音響信号に変換し、補聴器本体43が備える信号処理部に伝達する。信号処理部では、入力音響信号が加工され出力音響信号が生成される。
生成された出力音響信号は、リードチューブ41を通じてレシーバ47に伝達される。レシーバ47が出力音響信号を出力音に変換し、振動板16から音孔13、および、イヤーチップ45を経由し、使用者に対して出力音を再生する。
このように、本実施の形態におけるレシーバ47は、補聴器150において出力音響信号を再生するスピーカとして動作する。
ここで、一般的な補聴器の持つ問題として自声の響きと装着時の閉塞感とがあり、これは、補聴器が外耳道を密閉することに起因するものである。
本実施の形態では、レシーバ47(スピーカ110)において振動板16とサスペンション17が立体的に配置されていることで(例えば、図1B参照)、レシーバ47の外径が従来よりも小さくされる。
その結果、外耳道の壁面とレシーバ47との間に通気孔44による通気路を確保することが可能となり、外耳道を密閉しないオープンフィッティングタイプの補聴器150が実現される。
さらに、従来の構造に比べサスペンション17の長さを長くできる。そのため、サスペンション17のスティフネスを小さくでき、その結果、最低共振周波数が低くなる。すなわち、オープンフィッティングタイプであっても、十分な低音域の再生が可能な、高音質な補聴器150が実現される。
なお、補聴器150は、レシーバ47として実施の形態1のスピーカ110ではなく、実施の形態2のスピーカ120、または実施の形態3のスピーカ130を備えてもよい。
例えば、補聴器150がレシーバ47として実施の形態3のスピーカ130を備える場合、上述のように、装着時に耳孔内に振動板36が挿入されるように補聴器150を構成することが可能である。
インナーイヤーヘッドホンについても同様であり、インナーイヤーヘッドホンにおける音声出力デバイスとして、スピーカ110、120、および130のいずれが採用されてもよい。
(実施の形態5:携帯端末装置)
次に、実施の形態5として、本発明のいずれの態様に係るスピーカを搭載した携帯端末装置の一例を説明する。
図7は、実施の形態5における携帯電話機160の外観の一例を示す図である。なお、図5に示す携帯電話機160は、本発明の携帯型情報処理装置の一例である。
図7に示す携帯電話機160は、上部筐体50、下部筐体51、液晶画面52、ヒンジ部53、スピーカ54、および音孔55を備えている。
図7に示す携帯電話機160は、本体が上部筐体50および下部筐体51からなる折りたたみ式である。上部筐体50と下部筐体51とはヒンジ部53を中心に回転可能に接続されている。
上部筐体50には、正面に液晶画面52が設けられる。スピーカ54は上部筐体50の内部であって液晶画面52の上端に配置される。
なお、スピーカ54としては、ここでは説明が重複するので詳細には記載しないが、例えば図1Aおよび図1Bを用いて説明した実施の形態1のスピーカ110が採用される。
具体的には、スピーカ110は、図1Bで示した音孔13、或いは音孔20が、図7の上部筐体50の音孔55と接続するように搭載される。
なお、スピーカ54として、実施の形態2のスピーカ120または実施の形態3のスピーカ130が採用されてもよい。
以上のように構成された携帯電話機160について、その動作を説明する。携帯電話機160において、アンテナによって受信された信号は、信号処理部で処理され、受話信号としてスピーカ54に入力され、スピーカ54により受話音が再生される。
なお、図7には図示していないが、アンテナおよび信号処理部は、基本的な構成要素として携帯電話機160に備えられている。
このように、本実施の形態ではスピーカ54は、携帯電話機160で受話音を再生するスピーカであり、レシーバと呼ばれる音響変換器として動作させるものである。
近年の一般的な携帯電話機では液晶画面が大きくなっているため、レシーバの取り付け位置が筐体の上部外枠近くとなっている。その結果、レシーバから放射される音が外部に漏れないように筐体で耳を塞ぎ、密閉に近い状態で使用することは困難となってきている。
そのため、レシーバの最低共振周波数以下では音圧レベルが低下し、低域再生が困難となっている。
本実施の形態における携帯電話機160によれば、レシーバ(例えば、スピーカ110)の最低共振周波数を低下させることが可能である。
そのため、携帯電話機160と耳との間の密閉状態が保てない状態であっても、最低共振周波数までは音圧レベルの低下は少なく、例えば最低共振周波数を300Hz付近に設定するならば、この周波数帯域までは平坦な音圧特性が実現される。
このように、携帯電話機160では、従来の携帯電話機と比べて受話音の受話音質が大幅に改善される。
つまり、本実施の形態の携帯電話機160は、液晶画面の拡大によりレシーバの取り付け位置が筐体の上面に寄せられた、最近の携帯電話機としての高い実用性を有する。また、携帯電話機160は、通話信号の低域の再生帯域が大幅に拡大される予定の第4世代の携帯電話機としての高い実用性も有する。
(実施の形態6:薄型テレビ)
次に、実施の形態6として、本発明のいずれの態様に係るスピーカを搭載した薄型テレビの一例を説明する。
図8は、実施の形態6における薄型テレビ170の外観の一例を示す図である。
図8に示す薄型テレビ170は、本発明のAV機器の一例であり、テレビ筐体60、ディスプレイ部61、スピーカユニットが格子状に複数配置されたスピーカ200を備える。
ディスプレイ部61は、例えば、PDP(Plasma Display Panel)、液晶ディスプレイパネル、或いは有機ELディスプレイパネルによって実現される。
また、スピーカ200は、テレビ筐体60の内部であって、例えばディスプレイ部61の両サイドに設けられる。
図9Aは、実施の形態6におけるスピーカ200の平面図であり、図9Bは、図9AにおけるA−A断面を示す図である。また、図10は、図9Bに示す断面の一部を拡大した部分拡大図である。
スピーカ200は、平面部が拡大されたヨーク63とヨークカバー72とで構成される筐体201と、筐体201内に並んで配置された複数のスピーカユニット210とを備える。ヨークカバー72には音孔73が設けられている。
複数のスピーカユニット210のそれぞれは、マグネット64、プレート65、音孔66、プレート65の外周に形成された磁気空隙67、磁気空隙67内に保持されるボイスコイル68、振動板69、サスペンション70、および、プレート65とボイスコイル68との間に充填された磁性流体71を有する。
なお、本実施の形態におけるスピーカユニット210の構造は、実施の形態2におけるスピーカ120(図3B参照)の筐体111の内部構造と同様の構造であるが、実施の形態1におけるスピーカ110(図1B参照)の筐体111の内部構造と同様の構造であってもよい。
また、スピーカユニット210が備える振動板69は、実施の形態3における振動板36のように、上面視における形状が長尺状であってもよい。
このような構成を備えるスピーカ200において、ヨーク63の側壁部に面する部分ではプレート65、マグネット64、ヨーク63によって磁気回路が構成され、その他の部分では隣接する2組のプレート65およびマグネット64によって磁気回路が構成されている。
また、格子状に複数並べられたスピーカユニット210において、隣接するマグネット64は、互いが逆磁極となるように、それぞれ着磁されている。
また、プレート65の外周に形成された磁気空隙67のうち、隣接するプレート65の間に形成された磁気空隙67を、共有磁気空隙67aという。
つまり、スピーカ200では、図10に示すように、隣接する2つのボイスコイル68それぞれの一部は、隣接する2つのプレート65の間に形成された共有磁気空隙67aに配置されている。
スピーカ200は、このような構成を備えることにより、隣接するマグネット64の磁気を有効的に活用して、隣接するボイスコイル68を振動させることができる。
以上のように構成された薄型テレビ170について、その動作を説明する。薄型テレビ170において、信号処理部で処理された音響信号が左右のスピーカ200に入力されることによって、各スピーカユニット210から音が再生される。
その際、隣接するボイスコイル68に流れる電流の向きを逆方向にすることによって、各振動板69を同相で駆動することができる。
近年の一般的な薄型テレビでは、画面の大きさを際立たせるために、ディスプレイ部の外周をとりまく筐体を可能な限り狭くした狭額縁化が進んでいる。このため、スピーカの取り付けスペースは狭くなり、スピーカにはますますのスリム化が求められる。
また、スピーカをスリム化すると、振動板面積を縮小する必要、またはサスペンションの長さを短くする必要がある。
しかし、振動板面積を縮小させることは音圧レベルの低下を招き、サスペンションの長さを短くすることは、支持力の非線形性増大による歪成分の増加、およびスティフネスの増大による最低共振周波数の上昇を招く。
そのため、従来の薄型テレビに備えられたスピーカにおいて、小型化と低音再生を両立させることは困難であった。
さらに、振動板面積を縮小した場合、低域の音圧レベルが低下するため、大振幅が必要な低域で所望の音圧レベルを得るには、ボイスコイルに大入力を印加し、振動板を大振幅させる必要があった。
しかし、ボイスコイルに大入力が印加されると、ボイスコイルが温度上昇で損傷する可能性があった。
また、振動板を大入力で大振幅させると、サスペンションの破損、非線形振動による歪の発生、および、ボイスコイルが磁気空隙から外れて駆動力歪が増大する等の問題があった。
そこで、スピーカ200は、図9A〜図10に示す、複数のスピーカユニット210を格子状に配置した構造を採用することで、任意のスリムな形状を実現できる。
また、スピーカ200は、隣接するスピーカユニット210間のヨーク63の壁面が不要である。そのため、単位面積あたりの振動板の配置個数(言い換えると、単位面積あたりの振動有効面積)を拡大することが可能であり、その結果、スピーカ200の音声の出力についての能率を向上することができる。
さらに、一般に、音圧レベルは振動有効面積に比例するので、スピーカ200で所望の再生音量を得る場合、従来のスピーカで当該所望の再生音量を得る場合と比較すると、大幅に振動板69の振幅を抑えることが可能となる。
この結果、スピーカ200によれば、大振幅によるサスペンション70の破損、および、ボイスコイル68が磁気空隙67から逸脱することによる駆動力歪の増加等の問題が抑制される。
また、各サスペンション70は従来の構造のスピーカにおけるサスペンションよりも大きくすることができるため、スピーカ200の最低共振周波数を低下させることが可能である。
すなわち、本実施の形態のスピーカ200によれば、上記の最低共振周波数の低下効果と、磁気空隙67に充填した磁性流体71の粘性によるボイスコイル68に対する保持作用とを合わせて、低音域の再生に優れた薄型テレビ用スピーカが実現される。
さらに、薄型テレビ170において、各スピーカ200を制御することによって、指向性制御も可能である。
なお、複数のスピーカユニット210は、スピーカ200において格子状に配置されている必要はなく、例えば、直線状または曲線状に配置されていてもよい。
また、スピーカ200は、スピーカユニット210を少なくとも2つ備えていればよい。つまり、2つのスピーカユニット210を、互いに隣接するように配置することで、個々のスピーカユニット210が有する、低音再生などの各種効果が発揮されることに加え、共有磁気空隙67aにおける効率的なボイスコイル68の駆動等の、複数のスピーカユニット210による効果も発揮される。
以上、本発明のスピーカ、補聴器、インナーイヤーヘッドホン、携帯型情報処理装置、およびAV機器について、実施の形態1〜6に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、実施の形態6のスピーカ200において、複数のスピーカユニット210は同一の構成である必要はない。例えば、実施の形態1のスピーカ110と同じ構成を有するスピーカユニット210と、実施の形態2のスピーカ120と同じ構成を有するスピーカユニット210とが混在していてもよい。
また、例えば、実施の形態6の薄型テレビ170等のAV機器に、スピーカ110、120および130のいずれかが備えられてもよい。
また、例えば、実施の形態5の携帯電話機160等の携帯型情報処理装置に、スピーカ200が備えられてもよい。
また、スピーカ110は、ボイスコイル15がプレート12の外周において上下方向に振動可能に配置されるのであれば、磁性流体18を備えなくてもよい。磁性流体が必須ではないことは、他のスピーカ(120、130、および200)についても同様である。
また、実施の形態5では、本発明のいずれかの態様に係るスピーカを備える携帯型情報処理装置として携帯電話機160を例示した。しかし、本発明の携帯型情報処理装置は、携帯型のパーソナルコンピュータなど、携帯電話機以外の、各種の携帯型の装置として実現可能である。
また、本発明のAV機器も、例えば、ラジオ受信機など、テレビ以外の各種の機器として実現可能である。
以上のように本発明によれば、振動板とサスペンションとを立体的に配置することで、振動板面積を小さくすることなく、またサスペンションの長さを短くさせることなくスピーカの外径を小さくすることができる。
また、従来の構造に比べサスペンションの長さを長くできるため、サスペンションによる支持力の非線形性およびスティフネスの増大を抑えることができ、その結果、歪の抑制おおよび最低共振周波数の低減を実現することができる。
本発明のスピーカは、その形状が小型、スリムであっても低音域の再生が可能であるため、オープンフィッティングタイプの補聴器およびインナーイヤーヘッドホン、ならびに、受話部の密閉を保つことができない携帯電話機等の携帯端末装置において、小型で低音域まで再生可能なレシーバとして実現することができる。
また薄型化が進む液晶ディスプレイパネル、PDP、または有機ELディスプレイパネル等を備える薄型テレビなどのオーディオ装置のスピーカとして、本発明のスピーカを採用することにより、高音質な低域再生が可能なオーディオ装置が実現できる。
1、10、30、63 ヨーク
2、11、31、64 マグネット
3、12、32、65 プレート
4、15、35、68 ボイスコイル
5、16、23、36、69 振動板
6、18、38、71 磁性流体
7、17、26、37a、37b、70 サスペンション
13、20、33、55、66、73、100 音孔
14、34、67 磁気空隙
16a 凹部
16b、23a、36a 周縁部
19、39、72 ヨークカバー
21、24、101 第一固着部
22、25、102 第二固着部
40 レシーバ部
41 リードチューブ
43 補聴器本体
44 通気孔
45 イヤーチップ
46 イヤーチップ結合部
47 レシーバ
48 リードチューブ結合部
50 上部筐体
51 下部筐体
52 液晶画面
53 ヒンジ部
54、110、120、130、200 スピーカ
60 テレビ筐体
61 ディスプレイ部
67a 共有磁気空隙
111、131、201 筐体
150 補聴器
160 携帯電話機
170 薄型テレビ
210 スピーカユニット

Claims (17)

  1. 内部にマグネットを有する筐体と、
    前記マグネットの上面に取り付けられたプレートと、
    前記プレートの外周に形成された磁気空隙に、上下方向に振動可能に配置されたボイスコイルと、
    周縁部が前記ボイスコイルの上端と接合された振動板と、
    前記振動板と前記筐体とを接続するサスペンションとを備え、
    前記サスペンションは、前記振動板に固着された部分である第一固着部と、前記筐体と固着された部分である第二固着部とを有し、
    前記第二固着部は、前記第一固着部よりも上方に位置し、
    前記第一固着部および前記第二固着部の一方は、上面視において、前記振動板の前記周縁部より内側に相当する領域である内側領域に配置されている
    スピーカ。
  2. 前記第一固着部は、前記振動板における前記内側領域を囲む領域である外側領域に配置され、前記第二固着部は、前記筐体における前記内側領域に配置されている
    請求項1記載のスピーカ。
  3. 前記第一固着部は、前記振動板における前記内側領域に配置され、前記第二固着部は、前記筐体における前記内側領域を囲む領域である外側領域に配置されている
    請求項1記載のスピーカ。
  4. 前記筐体は、前記マグネット、前記プレート、および前記ボイスコイルを囲うように設けられた側壁部を有するヨークを有し、
    前記第二固着部は、前記側壁部に接する位置に配置されている
    請求項3記載のスピーカ。
  5. 前記筐体はさらに、前記側壁部の上端縁により形成された開口を覆うヨークカバーを有し、
    前記第二固着部は、前記側壁部と前記ヨークカバーとの間に挟みこまれている
    請求項4記載のスピーカ。
  6. 前記振動板は、前記内側領域に、前記第一固着部に対応した形状の凹部を有する
    請求項3〜5のいずれか1項に記載のスピーカ。
  7. 前記筐体は、前記マグネットが接合された底部と前記マグネットを囲うように設けられた側壁部とを有するヨークと、前記側壁部の上端縁により形成された開口を覆うヨークカバーとを備え、
    前記第二固着部は、前記ヨークカバーの内側の面と接する位置に配置されている
    請求項2または3に記載のスピーカ。
  8. 前記サスペンションの、前記第一固着部と前記第二固着部との間における少なくとも一部は、前記上下方向に平行な方向に湾曲している
    請求項1〜7のいずれか1項に記載のスピーカ。
  9. 前記サスペンションは、上面視において放射状に延設された複数の部分に分割されており、
    (i)前記複数の部分のそれぞれは、前記第一固着部を有する、または、(ii)前記複数の部分のそれぞれは、前記第二固着部を有する
    請求項1〜8のいずれか1項に記載のスピーカ。
  10. 前記振動板の上面視における形状は長尺状である
    請求項1〜9のいずれか1項に記載のスピーカ。
  11. 前記振動板の立体形状はドーム状である
    請求項1〜10のいずれか1項に記載のスピーカ。
  12. さらに、前記ボイスコイルと前記プレートとの間に充填された磁性流体を備える
    請求項1〜11のいずれか1項に記載のスピーカ。
  13. 前記スピーカは、前記筐体内に並んで配置された2つのスピーカユニットであって、それぞれが、前記マグネット、前記プレート、前記ボイスコイル、前記振動板、および前記サスペンションを有する2つのスピーカユニットを備え、
    隣接する2つの前記ボイスコイルそれぞれの一部は、前記磁気空隙の一部である共有磁気空隙であって、隣接する2つの前記プレートの間に形成された前記共有磁気空隙に配置されている
    請求項1〜12のいずれか1項に記載のスピーカ。
  14. 請求項1〜12のいずれか1項に記載のスピーカを備える補聴器。
  15. 請求項1〜12のいずれか1項に記載のスピーカを備えるインナーイヤーヘッドホン。
  16. 請求項1〜13のいずれか1項に記載のスピーカを備える携帯型情報処理装置。
  17. 請求項1〜13のいずれか1項に記載のスピーカを備えるAV(Audio and Visual)機器。
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