JP6548931B2 - ダイナミックスピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明は、骨伝導式又は気導式スピーカ等の用途に使用されるダイナミックスピーカ装置に関する。

ダイナミックスピーカ装置は、磁界中に配したコイルに音声電流を流してコイルを振動させ、音声を出力する装置であり、この構造は骨伝導スピーカや気導スピーカ等の用途に広く使用されている。

従来、例えば特許文献１に開示されていように、磁界を発生させるヨーク及び磁石等と、筒状のボビンの外周にコイルが巻回されたボイスコイルと、ボビンに固定された振動部カバーとを備えた骨伝導スピーカがあった。この骨伝導スピーカは、ボイスコイルと一体に振動する振動部カバーを通じて、骨導音を外部出力する。ボイスコイルを振動可能に支持する部分は、ベース体の内側にボイスコイルを配し、ボビンの外周面にダンパをフランジ状に取り付け、ダンパの外側端部をベース体の側壁に連結した構造になっている。

また、骨伝導式なので、外部から振動部カバー又は電動パッドが強く押圧されることが想定されるため、これらの部材の移動限界位置を規定することで故障を回避する工夫がされている。具体的には、スピーカ全体を収容するケース本体（筐体）を設け、振動部カバーをケース本体の開口端から突出させた構造になっており、振動部カバーが強く押圧されてケース本体の開口端まで沈むと、開口端がストッパとなってそれ以上は移動しない。

同じく骨伝導式のスピーカ装置として、特許文献２に開示されているように、磁界を発生させるヨーク及び磁石等と、筒状のボビンの外周にコイルが巻回されたボイスコイルと、ボビンに固定された伝導パッドとを備えた骨伝導スピーカがあった。この骨伝導スピーカは、ボイスコイルと一体に振動する伝導パッドを通じて、骨導音を外部出力する。ボイスコイルを振動可能に支持する部分は、大型のハウジングの内側にボイスコイルを配し、ボビンの一端部にサスペンションをフランジ状に取り付け、サスペンションの外側端部をハウジングの側壁に連結した構造になっている。

電動パッドの移動限界位置を規定して故障を回避する部分は、スピーカ全体を収容するカバーを設け、伝導パッドをカバーの開口端から突出させた構造になっており、電動パッドが押圧されてカバーの開口端まで沈むと、開口端がストッパになってそれ以上は移動しない。

また、特許文献３に開示されているように、磁界を発生させるヨーク及び磁石等と、筒状のボビンの外周にコイルが巻回されたボイスコイルと、ボビンに取り付けられたコーン型振動板とを備えた気導スピーカがあった。この気導スピーカは、コーン型振動板を通じて、気導音を外部出力する。ボイスコイルを振動可能に支持する部分は、大型のフレームの内側にボイスコイルを配し、ボビンの外周面にダンパをフランジ状に取り付け、ダンパの外側端部をフレームの側壁に連結した構造になっている。

さらに、特許文献４に開示されているように、磁界を発生させるヨーク及び磁石等と、筒状のボビンの外周にコイルが巻回されたボイスコイルと、ボビンに取り付けられたドーム型振動板とを備えた気導スピーカがあった。この気導スピーカは、ドーム型振動板を通じて、気導音を外部出力する。ボイスコイルを振動可能に支持する部分は、大型のフレームの内側にボイスコイルが配され、ボビンの一端部に所定のマグネシウムエッジがフランジ状に取り付けられ、マグネシウムエッジの外側端部がフレームの側壁に連結された構造になっている。

特開２００９−２９０７２７号公報 特開２００６−３３２７１５号公報 特開平２−２６８５９７号公報 特開２００５−３３３３２１号公報

特許文献１，２の骨伝導式スピーカは、振動部カバー又は電動パッド移動限界位置を制限する構造が、複数の部材を精度よく組み合わせることによって実現されており、複雑で製作しにくいものである。また、ダンパやサスペンションが、ボイスコイルの直径よりも外側に大きく突出する構造なので、装置全体を小型化しにくいものである。

また、特許文献１，２の骨伝導式スピーカと特許文献３，４の気導式スピーカを比べると構造上の共通点が少なく、それぞれに独特の部材が多く使用されている。したがって、骨伝導式スピーカと気導式スピーカの両方を生産する工場においては、使用部材の共通化や生産工程の共通化を進めることが難しく、特に生産量の少ない骨伝導スピーカは、コストがかかる原因ともなっていた。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、シンプルな構造で音響性能の優れた骨伝導スピーカを実現することができ、気導スピーカにも容易に応用できる構造のダイナミックスピーカ装置を提供することを目的とする。

本発明は、筒状のボビンの外周にコイルが巻回されたボイスコイルと、板状の弾性体であって、その一方の面に前記ボビンの一端部が固定された振動板と、前記ボビンの内側に配設され、前記振動板の中央部を支持固定する振動板支持部材とを備え、前記コイルに音声電流が供給されることによって前記ボイスコイルが振動し、この振動を受けて前記振動板が振動するダイナミックスピーカ装置である。前記振動板は、中央に設けられた基部と、この基部の側端から放射状に延設された複数の延設部とで構成され、前記基部が前記振動板支持部材により支持固定され、前記複数の延設部における前記基部から離れた位置に前記ボビンの前記一端部が取り付けられている構成にすることができる。

例えば、ヨークとなる有底筒状のベース体と、前記ベース体の内側の底面中央部に固定された磁石とを備え、前記ベース体の側壁と前記磁石との間に、前記磁石のバイアス磁束が通過する空間であるギャップが形成され、前記振動板支持部材は、前記磁石に重ねて固定され、前記振動板を前記ベース体の底面に対向する向きに支持し、この状態で、前記ボイスコイルの前記コイルが前記ギャップに配置され、前記振動板を通じて骨導音を外部出力する構成であることが好ましい。この場合、前記ボビンの外周面を前記ベース体に連結し、前記ボビンを振動可能に支持するダンパ部材を備える構成にしてもよい。

あるいは、ヨークとなる有底筒状のベース体と、前記ベース体の内側の底面中央部に固定された磁石とを備え、前記ベース体の側壁と前記磁石との間に、前記磁石のバイアス磁束が通過する空間であるギャップが形成され、前記振動板支持部材は、前記磁石に重ねて固定され、前記振動板を前記ベース体の底面に対向する向きに支持し、この状態で、前記ボイスコイルの前記コイルが前記ギャップに配置され、さらに、中央部が開口した円盤状又は円錐台側面状の外形を有し、その外側周縁部にダンパ用エッジが設けられ、内側周縁部が前記振動板の周縁部に固定されたコーン型振動膜と、前記ベース体と一体に設けられ、前記コーン型振動膜の前記ダンパ用エッジの外周部を支持固定する振動膜支持部材とを備え前記コーン型振動膜を通じて気導音を外部出力する構成であることが好ましい。

あるいは、ヨークとなる有底筒状のベース体と、前記ベース体の内側の底面中央部に固定された磁石とを備え、前記ベース体の側壁と前記磁石との間に、前記磁石のバイアス磁束が通過する空間であるギャップが形成され、前記振動板支持部材は、前記ヨーク部材に重ねて固定され、前記振動板を前記ベース体の底面に対向する向きに支持し、この状態で、前記ボイスコイルの前記コイルが前記ギャップに配置され、さらに、中央部が膨出した丸屋根状の外形を有し、丸屋根状の開口周縁部にダンパ用エッジが設けられ、前記ダンパ用エッジの内周部が前記振動板の周縁部に固定されたドーム型振動膜と、前記ベース体と一体に設けられ、前記ドーム型振動膜の前記ダンパ用エッジの外周部を支持固定する振動膜支持部材とを備え、前記ドーム型振動膜を通じて気導音を外部出力する構成であることが好ましい。

また、前記磁石に重ねて固定されたヨーク部材を備え、前記振動板支持部材は、前記ヨーク部材を介して前記磁石に固定されている構成にしてもよい。

請求項１〜４記載のダイナミックスピーカ装置は、骨伝導式のスピーカ装置に好適な構造であり、優れた音響性能を容易に実現することができる。また、外部から押圧された振動板及びボイスコイルの移動限界位置を制限する構造を含め、全体として構造がシンプルであり、非常に製作しやすいものである。

請求項５，６記載のダイナミックスピーカ装置は、気導式のスピーカ装置であり、上記の骨伝導式のスピーカ装置と構造上の共通点が多いので、骨伝導式と気導式の両方のスピーカ装置を生産する工場において、使用部材の共通化や生産工程の共通化を容易に進めることができ、生産性を格段に向上させることができる。

また、請求項７記載の各ダイナミックスピーカ装置のように、所定のヨーク部材を設けることによって、ギャップ内に配されたコイルに対し、磁石のバイアス磁束を効果的に集中させることができる。

本発明のダイナミックスピーカ装置の第一の実施形態（骨伝導式）の内部構造を示す縦断面図（ａ）、分解斜視図（ｂ）である。 振動板の構造の例を示す図（ａ）、（ｂ）である。 本発明のダイナミックスピーカ装置の第二の実施形態（骨伝導式）の内部構造を示す縦断面図（ａ）、分解斜視図（ｂ）である。 本発明のダイナミックスピーカ装置の第三の実施形態（気導式）の内部構造を示す縦断面図である。 本発明のダイナミックスピーカ装置の第四の実施形態（気導式）の内部構造を示す縦断面図である。

以下、本発明のダイナミックスピーカ装置の第一の実施形態について、図１に基づいて説明する。この実施形態のダイナミックスピーカ装置１０は、骨伝導式のスピーカ装置であり、ベース体１２、磁石１４、ヨーク部材１６、ボイスコイル１８、振動板２０、及び振動板支持部材２２で構成され、振動板２０を通じて骨導音を外部出力する。

ベース体１２は、有底円筒状の構造物であり、ここでは、磁気回路を形成するためのヨークの働きもする。磁石１４は、ベース体１２より小さい低背円柱状に形成され、ベース体１２内側の底面１２ａ中央部に接着固定されている。ヨーク部材１６は、磁石１４よりも直径が僅かに大きい円盤状に形成され、磁石１４に重ねて接着固定されている。したがって、磁石１４によるバイアス磁束は、ヨーク部材１６内を半径方向に通過し、ヨーク部材１６の側端面とベース体１２の側壁１２ｂ先端部とで挟まれた空間であるギャップ２４を通過し、側壁１２ｂ内を高さ方向に通過し、底面１２ａ内を半径方向に通過して磁石１４に戻る。

ボイスコイル１８は、円筒状のボビン２６の外周にコイル２８が巻回されたものであり、コイル２８が、ボビン２６の２つの端部２６ａ，２６ｂのうちの端部２６ａ寄りの位置に設けられている。ボイスコイル１８の直径は、円筒状の空間であるギャップ２４の直径とほぼ等しい。ボイスコイル１８は、図示しない駆動装置が出力する音声電流がコイル２８に流れることによって駆動される。

振動板２０は、シリコーンゴム等で形成された板状の弾性体であり、中央に設けられた基部２０ａと、基部２０ａの側端から放射状に延設された４つの延設部２０ｂとで構成されている。振動板２０の大きさは、ボイスコイル１８のボビン２６よりも僅かに大きく、４つの延設部２０ｂの先端部（基部２０ａから離れた位置）の一方の面に、ボビン２６の端部２６ｂが接着固定されている。

振動板支持部材２２は、硬質ゴム等で形成された低背円柱状の構造物であり、大きさは振動板２０の基部２０ａと同程度である。振動板支持部材２２は、ボビン２６の内側に配され、一端面に振動板２０の基部２０ａが接着固定され、他端面がヨーク部材１６に重ねて接着固定されて、振動板２０をベース体１２の底面１２ａと対向する向きに支持固定する。これによって、ボイスコイル１８のコイル２８が、ギャップ２４に配置される。

ダイナミックスピーカ装置１０は、図示しない駆動装置が出力する音声電流を受けて動作し、コイル２８に音声電流が流れることによってボイスコイル２８が振動し、ボイスコイル２８の振動を受けて振動板２０の延設部２０ｂが振動し、振動板２０を通じて骨導音を外部出力する。

振動板２０の弾性特性は、骨導音の音響性能に大きく影響するので、延設部２０ｂの数、個々の延設部２０ｂの形状（長さや太さ等）は、所望の音響性能が得られるよう、自由に調節することができる。また、隣り合う延設部２０ｂ同士に挟まれた空間の形状を変更することで、空気の流れを変化させ、音響特性を変化させることもできる。例えば、図２（ａ）に示す振動板２０は、円盤の４カ所を扇形に切り欠いたような形状であるが、図２（ｂ）に示すように、円盤の４カ所を円弧状に切り欠くことによって、異なった音響性能を得ることができる。

また、ダイナミックスピーカ装置１０は骨伝導式なので、使用状態において、振動板２０がベース体１２の方向に強く押圧されることが想定されるが、振動板２０及びボイスコイル１８の移動量は、振動板支持部材２２がストッパとなって確実に制限されるので、シンプルで非常に故障しにくい構造ということができる。

以上説明したように、ダイナミックスピーカ装置１０は、外部からの荷重に対する強度を高く設定可能であるとともに、振動板２０の振動を良好に伝達可能であり、骨伝導式として優れた音響性能を実現することができる。また、外部から押圧された振動板２０及びボイスコイル１８の移動限界位置を制限する構造を含め、全体として構造がシンプルであり、非常に製作しやすいものである。また、ボイスコイル１８を振動可能に支持する部材（振動板２０、振動板支持部材２２）をコンパクトにできるので、装置の外形を容易に小型化することができる。

次に、本発明のダイナミックスピーカの第二の実施形態について、図３に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態のダイナミックスピーカ装置３０は、骨伝導式のスピーカ装置であり、上述したダイナミックスピーカ装置１０の構成に加え、ダンパ部材３２が付設されている。また、上記のベース体１２が、新規なベース体３４に置き換えられている。

ベース体３４は、有底円筒状の構造物であり、上記のベース体１２の底面１２ａ及び側壁１２ｂと同様の働きをする底面３４ａ及び側壁３４ｂを有し、さらに側壁３４ｂの先端部にフランジ面３４ｃが設けられている。フランジ面３４ｃは、後述するダンパ部材３２の取り付けを容易にするために設けられている。

ダンパ部材３２は、中央部が円形に開口した円盤状の可撓性部材であり、内側周縁部がボイスコイル１８のボビン２６の外周面（振動板２０から軸方向に離れた位置）に接着固定され、外側周縁部がベース体３４のフランジ面３４ｃに接着固定されている。つまり、ボイスコイル２８は、振動板２０及びダンパ部材３２によって振動可能に支持される。

ダイナミックスピーカで良好な音響性能を得るためには、コイル２８を磁気回路中の狭い空間であるギャップ２４に正確に保持すると共に、コイル２８を正確に振動させる（軸方向にストロークさせる）ことが重要である。この点、上記のダイナミックスピーカ１０の場合、振動板２０だけでボイスコイル１８を支持するが、ダイナミックスピーカ装置３０の場合は振動板２０とダンパ部材３２とが協働してボイスコイル１８を支持するので、構造設計の自由度が高くなり、コイル２８を正確に保持し振動させる構造を容易に実現することができる。

次に、本発明のダイナミックスピーカ装置の第三の実施形態について、図４に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態のダイナミックスピーカ装置３６は、気導式のスピーカ装置であり、上述したダイナミックスピーカ装置１０の構成に加え、コーン型振動膜３８と振動膜支持部材４０とが付設され、コーン型振動膜３８を通じて気導音を外部出力する。

コーン型振動膜３８は、中央部が開口した円錐台側面状（又は円盤状）の外形を有し、その外側周縁部にダンパ用エッジ３８ａが設けられ、内側周縁部が前記振動板２０の周縁部に固定されている。

振動膜支持部材４０は、コーン型振動膜３８とほぼ同じ直径の有底円筒状の構造物であり、底面４０ａの中央部が円形に開口し、開口部の内側周縁が、ベース体１２の側壁１２ｂの先端部の外周面に固定されている。また、側壁４０ｂの先端部には、コーン型振動膜３８のダンパ用エッジ３８ａの外周部が支持固定されている。

ダイナミックスピーカ装置３６は、図示しない駆動装置が出力する音声電流を受けて動作し、コイル２８に音声電流が流れることによってボイスコイル１８が振動し、ボイスコイル１８の振動を受けて振動板２０の延設部２０ｂが振動し、延設部２０ｂの振動を受けてコーン型振動膜３８が振動し、コーン型振動膜３８を通じて気導音を外部出力する。

ダイナミックスピーカ装置３６は、以上の構成により、気導式として優れた音響性能を実現することができる。また、骨伝導式のダイナミックスピーカ装置１０と比較して構造の共通点が多いので、骨伝導式と気導式の両方のスピーカ装置を設計及び生産する場合に、使用部材の共通化や生産工程の共通化を容易に進めることができ、生産性を格段に向上させることができる。

次に、本発明のダイナミックスピーカ装置の第四の実施形態について、図５に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態のダイナミックスピーカ装置４２は、上述したダイナミックスピーカ装置３６のコーン型振動膜３８をドーム型振動膜４４に置き換えた気導式のスピーカ装置であり、ドーム型振動膜４４を通じて気導音を外部出力する。

ドーム型振動膜４４は、中央部が膨出した丸屋根状の外形を有し、丸屋根状の開口周縁部にダンパ用エッジ４４ａが設けられ、ダンパ用エッジ４４ａの内周部が振動板２０の周縁部に固定され、ダンパ用エッジ４４ａの外周部が振動膜支持部材４０の側壁４０ｂの先端部に支持固定されている。

ダイナミックスピーカ装置４２も同様に、気導式として優れた音響性能を実現することができる。また、骨伝導式ダイナミックスピーカ装置１０と比較して構造の共通点が多いので、骨伝導式と気導式の両方のスピーカ装置を設計及び生産する場合に、使用部材の共通化や生産工程の共通化を容易に進めることができ、生産性を格段に向上させることができる。

なお、本発明のダイナミックスピーカ装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した気導式のダイナミックスピーカ装置３６，４２は、ダンパ部材を有しない骨伝導式のダイナミックスピーカ装置１０の構成にコーン型又はドーム型振動膜３８，４４等を付設したものであるが、ダンパ部材３０を有する骨伝導式のダイナミックスピーカ装置３０の構成にコーン型又はドーム型振動膜３８，４４を付設した構成にしてもよく、同様の優れた作用効果を得ることができる。

振動板、振動板支持部材の形態（材質、形状等）は、音響性能に大きく影響するので、上述した作用効果が得られる範囲で適宜変更し、所望の音響性能が得られる最適な形態を選択するとよい。例えば、振動板の形状についてみると、骨伝導式のスピーカ装置の場合、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、円盤状の複数箇所を扇形又は円弧状に切り欠くことで良好な音響特性が得られることを説明したが、気導式のスピーカ装置の場合、振動板近傍の空気の流れが音響特性に大きく影響しないので、例えば、切り欠きのない円盤状にしてもよい。

磁界を発生するためのヨークや磁石の形態（数、形状、配置等）、ベース体及び振動膜支持部材の形態（材質、形状等）についても、上記の作用効果が得られる範囲で自由に変更することができる。例えば、上記実施形態ではベース体をヨークとして利用しているが、ベース体と専用ヨークを別々に設けてもよい。また、必要に応じてヨーク部材を省略してもよい。

また、本発明のダイナミックスピーカ装置の構造を応用して、マイクロホンを構成することも可能である。

１０，３０，３６，４２ ダイナミックスピーカ装置
１２，３４ ベース体
１２ａ，３４ａ 底面
１２ｂ，３４ｂ 側壁
１４ 磁石
１６ ヨーク部材
１８ ボイスコイル
２０ 振動板
２０ａ 基部
２０ｂ 延設部
２２ 振動板支持部材
２４ ギャップ
２６ ボビン
２６ａ，２６ｂ 端部
２８ コイル
３２ ダンパ部材
３４ｃ フランジ面
３８ コーン型振動膜
３８ａ ダンパ用エッジ
４０ 振動膜支持部材
４４ ドーム型振動膜
４４ａ ダンパ用エッジ

Claims (6)

1. 筒状のボビンの外周にコイルが巻回されたボイスコイルと、板状の弾性体であってその一方の面に前記ボビンの一端部が固定された振動板と、前記ボビンの内側に配設され前記振動板の中央部を支持固定する振動板支持部材とを備え、
   前記振動板は、中央に設けられた基部と、この基部の側端から放射状に延設された複数の延設部とで構成され、前記基部が前記振動板支持部材により支持固定され、前記複数の延設部における前記基部から離れた位置に前記ボビンの前記一端部が取り付けられ、
   前記コイルに音声電流が供給されることによって前記ボイスコイルが振動し、この振動を受けて前記振動板が振動することを特徴とするダイナミックスピーカ装置。
2. ヨークとなる有底筒状のベース体と、前記ベース体の内側の底面中央部に固定された磁石とを備え、前記ベース体の側壁と前記磁石との間に、前記磁石のバイアス磁束が通過する空間であるギャップが形成され、
   前記振動板支持部材は、前記磁石に重ねて固定され、前記振動板を前記ベース体の底面に対向する向きに支持し、この状態で、前記ボイスコイルの前記コイルが前記ギャップに配置され、
   前記振動板を通じて骨導音を外部出力する請求項１記載のダイナミックスピーカ装置。
3. 前記ボビンの外周面を前記ベース体に連結し、前記ボビンを振動可能に支持するダンパ部材を備える請求項２記載のダイナミックスピーカ装置。
4. ヨークとなる有底筒状のベース体と、前記ベース体の内側の底面中央部に固定された磁石とを備え、前記ベース体の側壁と前記磁石との間に、前記磁石のバイアス磁束が通過する空間であるギャップが形成され、
   前記振動板支持部材は、前記磁石に重ねて固定され、前記振動板を前記ベース体の底面に対向する向きに支持し、この状態で、前記ボイスコイルの前記コイルが前記ギャップに配置され、
   さらに、中央部が開口した円盤状又は円錐台側面状の外形を有し、その外側周縁部にダンパ用エッジが設けられ、内側周縁部が前記振動板の周縁部に固定されたコーン型振動膜と、前記ベース体と一体に設けられ、前記コーン型振動膜の前記ダンパ用エッジの外周部を支持固定する振動膜支持部材とを備え、
   前記コーン型振動膜を通じて気導音を外部出力する請求項１記載のダイナミックスピーカ装置。
5. ヨークとなる有底筒状のベース体と、前記ベース体の内側の底面中央部に固定された磁石とを備え、前記ベース体の側壁と前記磁石との間に、前記磁石のバイアス磁束が通過する空間であるギャップが形成され、
   前記振動板支持部材は、前記磁石に重ねて固定され、前記振動板を前記ベース体の底面に対向する向きに支持し、この状態で、前記ボイスコイルの前記コイルが前記ギャップに配置され、
   さらに、中央部が膨出した丸屋根状の外形を有し、丸屋根状の開口周縁部にダンパ用エッジが設けられ、前記ダンパ用エッジの内周部が前記振動板の周縁部に固定されたドーム型振動膜と、前記ベース体と一体に設けられ、前記ドーム型振動膜の前記ダンパ用エッジの外周部を支持固定する振動膜支持部材とを備え、
   前記ドーム型振動膜を通じて気導音を外部出力する請求項１記載のダイナミックスピーカ装置。
6. 前記磁石に重ねて固定されたヨーク部材を備え、
   前記振動板支持部材は、前記ヨーク部材を介して前記磁石に固定されている請求項２乃至５のいずれか記載のダイナミックスピーカ装置。

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