JP2016208163A - 電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】１本のユニットで低音域から高音域までの広い周波数の帯域に亘って広い指向性を有する安価な電気音響変換器を提供する。【解決手段】振動体１と、振動体１を往復駆動するアクチュエータと、振動体１を往復駆動方向に沿って振動可能に支持する支持部とを備え、振動体１は、一対の縦割り筒状部の各々の凸面からなる一対の凸面５を備え、一対の凸面５の各々の一方の側部どうしの間で谷部６を形成した翼状振動部７と、谷部６の両端で一対の凸面５の外周縁間を連結して谷部６の両端を塞ぐ谷部塞ぎ部８と、谷部塞ぎ部８の外周縁部及び一対の凸面５の他方の側部に接合され、谷部塞ぎ部８及び翼状振動部７を囲って錐形状に形成されたコーン状振動部９とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、凸面を振動させて音を再生するスピーカ又は音を収集するマイクロホンに好適な電気音響機器に関する。

一般的なダイナミックスピーカは、振動板をボイスコイルモータで往復駆動するピストンモーションにより音を発するスピーカであり、低い周波数ではほぼ点音源として機能し、広い指向特性を有するが、コーン状の振動板の場合、振動板の口径と再生音の半波長がほぼ同等になる周波数以上の帯域では、指向性が鋭くなる。このため、高音域の再生には、小口径の振動板を使用した小型のスピーカが用いられる。
また、ダイナミックスピーカの動作原理と逆の動作原理を有するダイナミックマイクロホンでも、上記と同様のことが言える。即ち、広い指向性で高音域を収集するには、小口径の振動板を使用した小型のマイクロホンが用いられる。

これに対してリッフェル型スピーカは、一対の長方形の湾曲板により振動板が構成され、中高音域での指向性が広く、また、振動板の湾曲方向に沿う横方向に音が広がり、縦方向にはほとんど広がらないという特性を有するため、ラインアレイスピーカとして縦方向に連続させることにより、理想的な音空間を提供することができると考えられる。

このようなリッフェル型スピーカとして、従来、例えば特許文献１又は特許文献２に開示されたものがある。
特許文献１には、高分子樹脂フィルムの中央部分にボイスコイルとしての導電体パターンをプリント形成し、その中央部分を折り返し加工して接着することによって、導電体パターンを有する平板状の部分と、湾曲形状の第１，第２の振動部とを一体化して備える振動板が形成されており、この振動板の平板状の部分は磁気回路内の磁気ギャップ内に配置され、両振動部の先端は支持部材に固定された構造のスピーカが開示されている。
特許文献２には、振動板中央部が凹部を形成した状態で折り返され、その凹部内に、長円の環状に巻回された偏平なボイスコイルが配置され、そのボイスコイルを上下に離間した二つの磁気ギャップ内に配置した構造のスピーカが開示されている。このスピーカにおいても、振動板の外周部は、環状のフレーム上に固定されている。

特開２００２−７８０７９号公報 特開２００７−１７４２３３号公報

しかしながら、この種のリッフェル型スピーカは、低音域での再生には適さないため、可聴帯域の全域を再生するためには、別途、低音域用のスピーカ（ウーハー）を用いたマルチスピーカシステムとする必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、１本のユニットで低音域から高音域までの広い周波数の帯域に亘って広い指向性を有する安価な電気音響変換器を提供することを目的とする。

本発明の電気音響変換器は、振動体と、該振動体の振動と該振動に対応する電気信号との変換を行う変換部と、前記振動体を前記振動の方向に沿って振動可能に支持する支持部とを備えるとともに、前記振動体は、一対の縦割り筒状部の各々の凸面からなる一対の凸面を備え、前記一対の凸面の各々の一方の側部どうしの間で谷部を形成した翼状振動部と、前記谷部の両端で前記一対の凸面の外周縁間を連結して前記谷部の両端を塞ぐ谷部塞ぎ部と、前記谷部塞ぎ部の外周縁部及び前記一対の凸面の他方の側部に接合され、前記谷部塞ぎ部及び前記翼状振動部を囲って延びる錐形状に形成されたコーン状振動部とを備える。

この電気音響変換器は、一対の縦割り筒状部の各々の凸面を有する翼状振動部と、その外側に設けられたコーン状振動部との二種類の振動部を有しており、本発明をスピーカに適用する場合、翼状振動部によりリッフェル型スピーカと同様に中高音域で広い指向性を有し、かつ、翼状振動部の外側に配置されるコーン状振動部により低音域において広い指向特性を有している。しかも、変換部により振動させられる振動体は、その全体がピストンモーションするので、ダイナミックスピーカと同様に低音域においても高い音圧を有する。したがって、１本のスピーカユニットにより低音域から中高音域までの可聴帯域の全域で広い指向性で再生可能なフルレンジスピーカユニットを実現することができる。

この場合、振動体が翼状振動部のみで形成される場合は、振動体が大径化すると、凸面の剛性が低下し、局所的な分割振動が生じ易くなるなど、振動の挙動が安定しなくなり、可聴帯域内で均一な再生音圧の周波数特性を得難くなる。本発明は、振動体の中央部に翼状振動部を配置して、翼状振動部を適切な外径に抑え、その外側にコーン状振動部を配置することにより、中高音域の再生を翼状振動部が担いつつ、低音域の再生をコーン状振動部が担う構成とし、種々の口径のスピーカユニットにおいても全可聴帯域で広い指向性を確保している。

また、翼状振動部のみで振動体を形成する場合は、その外周縁が複雑な形状となるため、支持部の構造も複雑になるが、振動体の外周部はコーン状振動部により形成されているので、通常の円錐形振動体と同様に、支持部に円形リング状又は楕円形リング状等の単純形状のものを用いることができ、安価に製造することが可能になる。
本発明をマイクロホンに適用する場合も、一対の縦割り筒状部の各々の凸面が振動面であり、その振動体の全体が一様に振動することにより、感度を維持しながら指向性が良好となり、低音域から高音域まで広い周波数帯域に亘って広い指向性で収音することができる。

本発明の電気音響変換器において、前記翼状振動部には前記凸面が二対設けられ、これら二対の凸面は、各対の凸面間における谷部どうしが交差するとともに、該谷部を形成している側部とは反対側の側部どうしが山部を形成しており、前記谷部どうし又は山部どうしの少なくともいずれかが直交して配置されているものとしてもよい。

中高音域の再生、収音を担う翼状振動部は、一対の凸面の周方向に沿う横方向への音の指向性が広く、縦方向には狭いという特性を有する。この電気音響変換器では、このような特性の翼状振動部が、二対の凸面における谷部どうし又は山部どうしのいずれかを直交して配置したものである。
この谷部又は山部どうしの直交している交差部をコーン状振動部の軸心上に配置することにより、特に中高音域の音に関して、その交差部を通る法線方向（正面方向）の聴取位置では、各対の凸面の振動による音が均等に伝搬する。他方、この法線方向からずれた聴取位置では、そのずれた方向と凸面の周方向とが最も近い対の凸面からの音が相対的に大きくなるとともに、他の対の凸面からの音が相対的に小さくなる。そして、この凸面の対が互いに方向を変えて二対で設けられているので、各対の凸面からの音が互いに補完し合って合成される結果、どの方向にも広い指向性を有することとなる。したがって、この電気音響変換器は、縦方向又は横方向などの設置の方向にかかわらず、優れた指向性を発揮することができる。
交差部をコーン状振動部の軸心からずらして配置することも可能であり、その場合は、コーン状振動部の軸心方向に対して偏った指向特性を有し、聴取位置や各凸面の面積比率を適宜に設定することにより、所望の指向性に制御することができる。

本発明の電気音響変換器において、前記翼状振動部及び前記谷部塞ぎ部は、前記コーン状振動部の小径側端部の内周縁に連続して一体成形されているとよい。
例えば、樹脂フィルムの真空成形、射出成形、プレス成形等により、翼状振動部、谷部塞ぎ部及びコーン状振動部を一体に形成することができ、安定した品質のスピーカ又はマイクロホンを容易に製造することができる。

本発明の電気音響変換器をスピーカに適用した場合、このスピーカは、低音域の再生をコーン状振動部が担いつつ、中高音域においては縦割り筒状部の凸面からの再生音の放射により広い指向性を有している。しかも、低音域では全体がピストンモーションすることにより高い音圧を有しており、１本のスピーカユニットにより低音域から中高音域までの広い範囲で広い指向性を有するフルレンジスピーカユニットを実現することができる。また、通常のダイナミックスピーカの部品を適用することが可能で、安価に製造することができる。また、本発明の電気音響変換器をマイクロホンに適用した場合も、このマイクロホンは、低音域から高音域まで広い周波数帯域に亘って広い指向性で収音することができる。

本発明の第１実施形態のスピーカを示す分解斜視図である。 図１のスピーカの組立状態を示す斜視図である。 図２のスピーカの正面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。 図２の半分を断面にした斜視図である。 図１のスピーカに用いられている振動体の斜視図である。 図６の振動体の正面図である。 図７の側面図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿う矢視拡大断面図である。 第１実施形態のスピーカ及びこれと形状、口径の異なるスピーカの周波数特性を比較したグラフである。 本発明の第２実施形態のスピーカにおける縦断面図であり、第１実施形態の図４の断面図に相当する。 第２実施形態のスピーカの半分を断面にした斜視図である。 本発明の第３実施形態における振動体の斜視図である。 図１４の振動体の正面図である。 図１４のＣ−Ｃ線に沿う矢視拡大断面図である。 二つの対の縦割り筒状部の組合せ構成を模式化して示す分解斜視図である。

以下、本発明の電気音響機器をスピーカに適用した実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１〜図１０は、本発明の第１実施形態のスピーカ（電気音響機器の一例）を示す。
１．全体の構成
この実施形態のスピーカ１００は、振動体１と、この振動体１を往復駆動するアクチュエータ（変換部の一例）２と、これら振動体１及びアクチュエータ２を支持するための支持枠３と、振動体１を支持枠３に往復移動自在に支持するエッジ部４とを備えている。
なお、図２において、エッジ部４が設けられている側を上、アクチュエータ２が設けられている側を下とするように上下方向を設定し、後述する振動体１の翼状振動部における谷部の延在方向を縦方向、これと直交する方向を横方向とする。また、上方を向く面を表面、下方を向く面を裏面とし、さらに、図示したように、縦方向をｘ方向、横方向をｙ方向、上下方向をｚ方向と称する場合もあるものとする。

２．各部の構成
（１）振動体の構成
振動体１は、図６〜図９に拡大して示したように、一対の縦割り筒状部（凸状部）の凸面５が並列に形成されるとともに、隣接する凸面５の一方の側部どうしの間（又は一対の縦割り筒状部の凸面５どうしの間）で谷部６を形成した表面形状を有する翼状振動部７と、この翼状振動部７の谷部６の両端で一対の凸面５の外周縁間を連結して谷部６の両端を塞ぐ谷部塞ぎ部８と、谷部塞ぎ部８の外周縁部及び凸面５の他方の側部に接合され、これら谷部塞ぎ部８及び翼状振動部７を囲って外側に延びる円錐面状に形成されたコーン状振動部９とを備えている。なお、一対の縦割り筒状部は、筒形状の部材を、縦方向（筒部の軸方向）に分割して得られる複数の部材のうちの２つの部材によって構成されるものである。
図示例の翼状振動部７は、各々が凸面５を有する一対の縦割り筒状部としての一対の湾曲板１１により構成されており、両湾曲板１１の谷部６を形成している側部どうしが接合された状態とされている。
また、一対の湾曲板１１によって形成される一対の凸面５は、その凸となる方向を同じ表面側に向けて並列にかつ互いに向き合うように配置されている。言い換えれば、一対の湾曲板１１は、一対の湾曲板１１の一方の湾曲板の凸面５と他方の湾曲板の凹面が互いに向き合うように配置されておらず、また、一対の湾曲板１１の一対の凹面どうしが互いに向き合うように配置されていない。一対の凸面５の各々の一方の側部どうしが、一対の凸面５の他方の側部どうしよりも互いに近接して配置されるか、または、一対の凸面５の各々の他方の側部どうしが離間して配置され、一方の側部どうしが互いに接触して配置されることにより、一対の凸面５の間に一方の側部近傍を底部とする谷部６が形成される。

また、湾曲板１１の凸面５は、必ずしも単一円弧面でなくてもよく、複数の曲率を連続させたもの、凸面５の周方向（横方向）に沿う断面が放物線形状やスプライン曲線など曲率が一定ないし連続的に変化するもの、角筒状面としたもの、階段状に複数の段差部を有する形状としたものなどを採用することができる。また本実施形態の凸面５は、一方向（凸面５の周方向：横方向）に湾曲し、その一方向と直交する方向（凸面５の縦方向であり、縦割り筒状部の筒部の軸方向）へは直線状となっているが、凸面５は、縦方向に沿う断面の曲率が横方向に沿う断面の曲率（一定の曲率又は連続的に変化する複数の曲率）よりも小さい曲面（凸面）であっても良い。図９に示すように、その接合部１３では、両湾曲板１１がわずかに間隔をあけて接合されており、この接合部１３に沿って、両湾曲板１１の間に、凸面５の縦方向に沿う直線状に谷部６が形成されている。
また、図６及び図７に示すように、翼状振動部７の谷部６（あるいは接合部１３）がコーン状振動部９の直径方向に沿う直線状に配置され、コーン状振動部９の軸心上に谷部６の長さ方向の中心位置が配置された同軸状に一体化されている。この谷部６の長さ方向の中心を翼状振動部７の中心Ｍとする。
また、均一な再生音を得るために、図９に示すように、両湾曲板１１を、その凸面５の周方向（ｙ方向）に沿う断面が翼状振動部７の中心Ｍに対して線対称になるように形成することが好ましい。ただし、本発明においては、両湾曲板１１の各々の断面は、必ずしも線対称でなくてもよい。

谷部塞ぎ部８は、翼状振動部７の谷部６の長さ方向の両端を閉塞している。翼状振動部７の湾曲板１１の外周縁は、図７に示すように、正面視では、谷部６を形成している側部とは反対側の側部が円弧状に形成されている。この場合、湾曲板１１は、谷部６の延在方向の直径よりも、谷部６と直交する方向の直径の方が若干長いが、正面視でほぼ半円状に形成されており、この湾曲板１１の円弧状の外周縁間を連結するように谷部塞ぎ部８が形成される。また、この谷部塞ぎ部８の外周縁部にはコーン状振動部９に対する繋ぎ部８ａが形成され、この繋ぎ部８ａは、谷部塞ぎ部８の外周縁において、谷部６の延在方向と直交する方向の湾曲板１１の頂点付近まで延びて形成されていることから、翼状振動部７の全周をほぼ囲むように設けられ、その外周縁が正面視で円形に形成される。

一方、コーン状振動部９は、小径側端部９ｂから大径側端部９ａへと漸次広がる円錐面状に形成され、その小径側端部９ｂが、谷部塞ぎ部８の繋ぎ部８ａの外周縁に接合され、大径側端部９ａの外側に連続して形成した環状接続部９ｃがエッジ部４の内周縁に接続されている。この場合、翼状振動部７とコーン状振動部９とは、図７に示す正面視で、翼状振動部７の直径（湾曲板１１の外周縁部における谷部６の延在方向と直交する方向の頂点間の距離）Ｄ１が、コーン状振動部９の大径側端部９ａの直径Ｄ２のほぼ半分の大きさとなるように設定されている。したがって、この実施形態では、コーン状振動部９の面積は翼状振動部７の面積より大きく設定される。
コーン状振動部９の軸心を通る断面では、この振動体１は、図４及び図８に示すように、湾曲板１１の接合部１３を下側に配置すると、この接合部１３から高さ方向の半分程度が翼状振動部７とされ、この翼状振動部７の上端にコーン状振動部９が配置された形状とされる。
なお、必ずしも、翼状振動部７の直径Ｄ１が、コーン状振動部９の大径側端部９ａの直径Ｄ２のほぼ半分の大きさでなくともよく、翼状振動部７の凸面５及びコーン状振動部９がそれぞれ振動面として機能し、所定の周波数帯域を放射し得る大きさの範囲で適宜に設定することができる。

この振動体１は、その材質が限定されるものではなく、スピーカの振動板として一般的に用いられる合成樹脂、紙、金属等の材料を用いることができ、また、その成形方法も、樹脂フィルムの真空成形、射出成形、プレス成形等を採用することができ、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成樹脂からなるフィルムを真空成形することにより、比較的容易に成形することができる。
この実施形態の振動体１は合成樹脂からなる１枚のフィルムを一体成形しており、その接合部１３は、フィルムの中央部を断面Ｕ字状に折り返す形状に成形して形成されている。

（２）振動体以外の各部の構成
アクチュエータ２は、例えばボイスコイルモータが用いられ、湾曲板１１の接合部１３に設けられたボイスコイル２０と、支持枠３に固定された磁石機構２１とにより構成される。
ボイスコイル２０は、円筒状のボビン２０ａの回りにコイル２０ｂが巻回されたものであり、その直径方向に湾曲板１１の接合部１３が配置されるように、ボイスコイル２０の上端と接合部１３の下縁とが接着剤等を介して固着されている。そして、このボイスコイル２０の外周部がダンパー２２を介して支持枠３に支持されており、ボイスコイル２０は支持枠３に対してボイスコイル２０の軸方向に沿って往復移動自在である。ダンパー２２は一般的なダイナミックスピーカに用いられる材料のものを適用することができる。
磁石機構２１は、環状の磁石２３と、この磁石２３の一方の極に固定されたリング状のアウターヨーク２４と、他方の極に固定されたインナーヨーク２５とを備えており、インナーヨーク２５の中心のポール部２５ａの先端部がアウターヨーク２４内に配置されることにより、これらアウターヨーク２４とインナーヨーク２５との間に、環状に磁気ギャップ２６が形成され、この磁気ギャップ２６内にボイスコイル２０の端部が挿入状態に配置されている。

支持枠３は、例えば金属材により成形され、図示例では、矩形の枠状に形成されたフランジ部３０と、フランジ部３０の下方に延びる複数のアーム部３１と、これらアーム部３１の下端に形成された環状フレーム部３２とを備えている。そして、そのフランジ部３０の内周面は円周面に形成されており、その内側に、接合部１３を下方に向けて振動体１が配置され、振動体１のコーン状振動部９の環状接続部９ｃがエッジ部４を介してフランジ部３０の上面に支持されている。したがって、エッジ部４は、振動体１のコーン状振動部９に対応して円形リング状に形成される。このエッジ部４も、一般的なダイナミックスピーカに用いられている材料のものを適用することができる。
なお、谷部６の深さ方向における振動体１の変形し難さの度合い（剛性）が、谷部６の深さ方向におけるエッジ部４の変形し難さの度合い（剛性）よりも大きくなるように、振動体1及びエッジ部４が形成される。言い換えれば、振動体１及びエッジ部４は、振動体１が谷部６の深さ方向に振動する際に、振動体１の振動によって引き起こされる振動体１の変形量が、振動体１の振動によって引き起こされるエッジ部４の変形量よりも小さくなるように構成される。
本発明において、振動体１を振動可能に支持する支持部３５は、この実施形態では、支持枠３とエッジ部４によって構成されている。
なお、エッジ部４は、コーン状振動部９の環状接続部９ｃにエッジ部４の一端が固定され、支持枠３にエッジ部４の他端が固定されている。従って、コーン状振動部９の大径側端部９ａは、エッジ部４が変形することにより、支持枠３に対して上下方向に相対的に振動することができ、エッジ部４は、振動体１の全体が上下方向へ振動することを許容しつつ、振動体１を支持している。

この支持枠３に振動体１を取り付けた状態において、凸面５は、図９に示すように、凸面５の湾曲方向に沿って最も外側の先端どうしを結ぶ線（図示例では、湾曲板１１の接合部１３とは反対側の側部の先端とコーン状振動部９との接続点における接線となる）を境界線Ｈとするとき、先端から谷部６に向かうにしたがって境界線Ｈから漸次離間する方向に湾曲する。
前述したように、凸面５は、単一円弧面だけでなく、複数の曲率を連続させたもの、断面が放物線形状やスプライン曲線など曲率が一定ないし連続的に変化するもの、角筒状面としたもの、階段状に複数の段差部を有する形状としたものなどを採用することができるが、その先端どうしを結ぶ境界線Ｈを超えない形状の凸面とするのが好ましい。
なお、図１及び図２において符号３３は、ボイスコイル２０を外部に接続するための端子を示している。

３．動作
このように構成されたスピーカは、振動体１に固定されたアクチュエータ２のボイスコイル２０に音声信号に応じた駆動電流が流れると、その駆動電流によって生じる磁束変化と、磁気ギャップ２６内の磁界とにより、ボイスコイル２０に駆動電流に応じた駆動力が作用し、磁界と直交する方向（ボイスコイル２０の軸方向、図４では矢印で示す上下方向）にボイスコイル２０を振動させる。これにより、このボイスコイル２０に接続されている振動体１が、翼状振動部７の谷部６の深さ方向（コーン状振動部９の軸心方向）に沿って振動し、表面から再生音が放射される。

この場合、振動体１は、その高さ方向のほぼ半分を構成するように配置された翼状振動部７と、その上側で外方に広がるように配置されたコーン状振動部９とからなっており、二つの異なる形状の振動部によって構成されている。
このため、翼状振動部７においては、凸面５の周方向に沿う横方向への音の指向性が広く、縦方向には狭いという特性を有する。また、リッフェル型スピーカに用いられている振動板と同様に中高音域で広い指向性を有している。この場合、谷部６の両端が開放状態であると、振動体１により放射された音波の一部が、その開放された空間を通って湾曲板１１の裏面側に抜けていくが、谷部塞ぎ部８により谷部６の両端が塞がれた状態となっているので、音波の湾曲板１１の裏面側への抜けを防止し、振動体１の前面の全体から効率的に放音することができる。
しかも、振動体１は、コーン状振動部９の外周縁部がエッジ部４により支持枠３に往復振動が可能なように支持されているので、接合部１３から外周縁部までの全体がアクチュエータ２によって一様に振動し、いわゆるピストンモーションによる振動が生じる。このため、ダイナミックスピーカと同様に、低音域においても高い音圧を有する。
すなわち、このスピーカは、低い周波数域においては、コーン状振動部９及び翼状振動部７が一体となったピストンモーションにより音が放射されると共に、再生周波数が高くなって振動体の振幅が小さくなるにしたがって、翼状振動部７からの放射音が支配的になり、高い周波数域でも広い指向性の音を再生する。
以上により、１本のスピーカユニットにより低音域から中高音域までの可聴帯域の全域で広い指向性で再生可能なフルレンジスピーカユニットを実現することができる。

図１０は、この第１実施形態の振動体１及びこれと形状、口径が異なる振動体の周波数特性を比較したもので、第１実施形態の振動体からコーン状振動部を削除して翼状振動部及び谷部塞ぎ部のみによって構成した振動体（Ａ）と、その翼状振動部及び谷部塞ぎ部を第１実施形態のコーン状振動部の外径まで大口径化した振動体（Ｂ）と、本実施形態のコーン状振動部、翼状振動部、谷部塞ぎ部を有する振動体（Ｃ）との周波数特性を比較している。
一点鎖線で示す振動体（Ａ）は、翼状振動部により中高域での指向性は広いが、コーン状振動部を有しないことから口径が小さく、このため、低域の音圧が不足している。破線で示す振動体（Ｂ）は、振動体（Ａ）より口径が大きいため、低域での音圧は増大するが、振動体全体が均一に振動するように、振動体全体の剛性を確保することが難しく、周波数特性にピークやディップが発生し易くなる。このため、振動体（Ｂ）は、広い周波数特性は得られても、平坦な周波数特性が得にくい。
これら振動体（Ａ），（Ｂ）に対して、実線で示す本実施形態の振動体（Ｃ）は、コーン状振動部により大きい口径が確保されるため、低域での音圧も確保され、コーン状であるから振動板全体の剛性も確保でき、低域でも平坦な周波数特性が得られる。更に、中高音域においては、前述したように、主として翼状振動部により音の放射が行われ、その翼状振動部が適切な外径で剛性を確保できるため、平坦な周波数特性も確保される。

また、この実施形態では、振動体１の外周縁部が円錐面状のコーン状振動部９により形成されているので、エッジ部４を円形リング状の単純な形状とすることができる。さらに、アクチュエータ２のボイスコイル２０も円筒状に形成して、その上端部と振動体１とを固着したので、このアクチュエータ２としても、通常のダイナミックスピーカに用いられているものを適用することができ、したがって、エッジ部４、支持枠３、アクチュエータ２等として、通常のコーン状振動板を有するダイナミックスピーカと共通の部品を適用することができ、安価に製造することができる。

＜第２実施形態＞
図１１及び図１２は第２実施形態のスピーカを示している。
第１実施形態のスピーカ１００では、ボイスコイル２０の上端と翼状振動部７の接合部１３の下縁とを接着剤等を介して固着したので、振動体１とボイスコイル２０との固着位置は、ボイスコイル２０の周方向の２箇所のみとなるが、この第２実施形態のスピーカ２００は、ボイスコイル２０のボビン２０ａの上端の全周を翼状振動部７の裏面に固着したものである。すなわち、ボイスコイル２０のボビン２０ａの上端は、翼状振動部７の裏面まで延びているとともに、翼状振動部７の湾曲板１１の裏面形状及び接合部１３の裏面形状に合わせた先端形状とされ、これら湾曲板１１の裏面及び接合部１３の裏面に密接して接合されている。
このような接続構造とすることにより、ボイスコイル２０のボビン２０ａによって振動体１をより強固に駆動することができ、安定した振動を行わせることができる。

＜第３実施形態＞
図１３〜図１６は、第３実施形態に用いられる振動体を示している。この第３実施形態のスピーカにおいて、振動体以外の構成要素（アクチュエータ、支持体、エッジ部）は第１実施形態と同じものが用いられるので、図示を省略し、また、各図において、第１実施形態と共通要素には同一符号を付して説明を簡略化する。また、振動体も、コーン状振動部については、第１実施形態と同様の構成である。
この第３実施形態の振動体５１は、コーン状振動部９の内側に配置される翼状振動部５２が、二つの対の縦割り筒状部の凸面５及び谷部６をｘｙ平面で互いに直交するように配置させて、両者を合体した形状とされている点が第１実施形態の振動体１と異なる構成である。

図１６は、二つの対の縦割り筒状部を合体させた形状を模式化して示したものであり、この図１６により振動体５１の形状を詳述すると、図１６の（ａ）では、それぞれの対の凸面５において、谷部６の長手方向の中央部から両端部に向かうにしたがって漸次周方向長さが大きくなる二つの対の扇状の部分Ｆ１，Ｆ２を残して、これら扇状の部分に挟まれた部分Ｇ１，Ｇ２は取り除かれている。この図１６の（ａ）には便宜上、二つの対の凸面５において、上述の取り除かれた部分を二点鎖線で示している。
そして、これら二つの対の扇状の部分Ｆ１の凸面５が、図１６の（ｂ）に示すように、他の二つの対の扇状の部分Ｆ２の凸面５と、その谷部６の中心部で直交して、取り除かれた部分Ｇ１，Ｇ２を互いに埋め合わせるように合体して形成されて翼状振動部５２が形成されている。

図１３及び図１４に示す例では、各凸面５の横方向の断面は、谷部６から高さ方向の途中位置までは円弧面状に形成され、高さ方向の途中位置から曲率半径を大きくしあるいはほぼ平面状に形成されている。前者を円弧面部５ａ、後者を傾斜面部５ｂとする。
そして、各対の凸面５は、第１実施形態の場合と同様に、その凸となる方向を同じ表面側に向けて並列に配置されるとともに、隣接する側部どうしが接合されている。その接合部１３では、両凸面５がわずかに間隔をあけて接合されており、この接合部１３に沿って、両凸面５の間に、凸面５の縦方向に沿う直線状に谷部６が形成されている。

この翼状振動部５２は、上記のような形状の凸面５が谷部６を直交させて配置されることにより、図１４に示すように、表面側から視て（正面視で）十字状をなして互いに中央で直交する二つの谷部６と、これら谷部６によって分割されて表面側に***する四つの***部５３とで構成される。各***部５３においては、ｘｙ平面で谷部６に対して４５°回転した位置に、異なる対の凸面５の他方の側部（谷部６を形成している一方の側部に対して他方の側部）どうし（傾斜面部５ｂどうし及び円弧面部５ａどうし）を連結した山部５４が形成されており、四つの***部５３により、四つの山部５４が形成されている。これらの山部５４も、ｘｙ平面視で、互いに直交するように配置される。
なお、谷部６の交差部１５には、四つの***部５３の角部が接近して配置されており、これにより、図１４に示すように、交差部１５は、***部５３の角部に囲まれ、谷部６の直線部分の幅より広い平面状に形成されている。この谷部６の底部において各凸面５どうし及び***部５３の角部どうしを接合している部分を接合部１３とする。この接合部１３は谷部６と同じ正面視（又は裏面視）が十字状をなしており、翼状振動部５２の下端を形成している。

谷部塞ぎ部８は、翼状振動部５２の各***部５３の交差部１５とは反対側の先端）から延びるとともに、各***部５３の間の２本の谷部６の両端をそれぞれ閉塞しており、これら谷部繋ぎ部８を連結するように環状繋ぎ部８ａが形成され、この環状繋ぎ部８ａの外周縁にコーン状振動部９の小径側端部９ｂが接続されている。
したがって、この振動体５１は、その高さ方向の下半分が翼状振動部５２及び谷部塞ぎ部８により形成されるとともに、その下端は、９０°に交差した接合部１３の下面により構成され、高さ方向の上半分がコーン状振動部９により形成され、振動体１の上端は、コーン状振動部９の上縁により円形に形成される。このため、ボイスコイル２０の周方向の４か所が振動体５１の接合部１３に固着される。

この第３実施形態の振動体１において、縦割り筒状部の凸面５は、前述したように、その周方向に沿う方向への音の指向性が広く、これと直交する方向には狭いという特性を有する。そして、この振動体５１は、二つの対の凸面５により構成され、各対が９０°の角度で交差しているので、その交差部１５を通る法線方向（正面方向）の聴取位置では、各対の凸面５の振動による音が均等に伝搬する。他方、この交差部１５の法線方向からずれた聴取位置では、そのずれた方向と凸面５の周方向とが最も近い対の凸面５からの音が相対的に大きくなるとともに、他の対の凸面５からの音が相対的に小さくなる。

例えば、図１４において交差部１５の正面からｘ方向に聴取位置をずらすと、このｘ方向に直交するｙ方向に沿って谷部６を有する対の凸面５（図１４に示す例では図の左右方向に延びる谷部６を介して対向している凸面５）からの音が相対的に大きくなり、ｘ方向に沿って谷部６を有する対の凸面５（図１４に示す例では図の上下方向に延びる谷部６を介して対向している凸面５）からの音は相対的に小さくなる。逆に、交差部１５の正面からｙ方向に聴取位置をずらすと、ｘ方向に沿って谷部６を有する対の凸面５からの音が大きくなり、ｙ方向に沿って谷部６を有する対の凸面５からの音は小さくなる。

交差部１５の正面からｘ方向とｙ方向との間の方向に聴取位置が移動する場合は、その移動方向と凸面５の周方向とが最も近くなる対の凸面５（言い換えると、聴取位置の移動方向に直交する方向が谷部６の延在方向に最も近くなる対の凸面５）からの音が相対的に大きくなり、他の対の凸面５からの音は相対的に小さくなる。

以上より、この振動体５１は、凸面５の対が９０°向きを変え直交して二対が設けられているので、聴取位置を正面からｘ方向、ｙ方向のいずれに移動する場合でも、移動した方向に直交する方向と近い方向に沿って谷部６を有する対の凸面５からの音が相対的に大きくなり、移動した方向と近い方向に沿って谷部６を有する対の凸面５からの音は相対的に小さくなるとともに、各対の凸面５からの音が互いに干渉することも少なく、各対の凸面５からの音が互いに補完し合って合成される結果、どの方向にも広い指向性を有することとなる。したがって、この電気音響変換器は、縦方向又は横方向などの設置の方向にかかわらず、低音域から中高音域までの全域で広い指向性を発揮することができる。

この第３実施形態では、二つの対の縦割り筒状部の谷部を直交させ、その交差部をコーン状振動部の軸心上に配置したが、谷部の交差部をコーン状振動部の軸心からずらして配置することも可能である。その場合、コーン状振動部の軸心方向に対して偏った指向特性を有し、聴取位置や各凸面の面積比率を適宜に設定することにより、所望の指向性に制御することができる。
また、第３実施形態では谷部及び山部の両方が直交する形状としたが、少なくともいずれか一方が直交する形状であればよい。

＜変形例＞
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、コーン状振動部は円錐面状に形成し、エッジ部を円形のリング状に形成したが、コーン状振動部を翼状振動部の谷部の長さ方向に沿って長い楕円錐面状に形成し、エッジ部も楕円形のリング状に形成してもよい。また、コーン状振動部は、一般的なダイナミックスピーカとして用いられる振動板であれば、円錐面状や楕円錘面状以外の形状でもよく、正面視で丸型や角型、あるいは角型に丸型を組み合わせた形状でもよく、全体として錐形状に形成されていればよい。翼状振動部の形状も、上記コーン状振動部の形状に合わせて、適宜変更可能である。

また、振動体は、コーン状振動部、翼状振動部及び谷部塞ぎ部を一体成形するのが好ましいが、これらを別々に成形して接合することも可能である。翼状振動部も１枚の板状材料として一体成形する場合以外に、２枚の湾曲板の一側部どうしを接着して形成してもよく、その接合部も、板状の材料をＵ字状に折り返して形成した形態以外に、板状の材料をＶ字状に折り返して形成した形態でもよいし、２枚の湾曲板の一側部どうしを所定幅で接着して帯板状に形成した形態としてもよい。また、帯板状の補強板あるいは補強ワイヤ等の補強部材を接合部に沿って固着して接合部を直線状に補強した形態等としてもよい。
また、振動体の裏面に振動面の剛性を補強するために、リブやブロック等を振動体の裏面に付加して固着してもよい。翼状振動部の放射面に対しては、凸面に横方向に沿って板状又は棒状のリブを設けることが可能である。この翼状振動部は、前述したように、凸面を再生音の放射面としているので、その凸面の周方向に沿う横方向への指向性は広いが、縦方向には狭いという特性を有しており、このため、凸面の放射面に横方向に沿って板状又は棒状のリブを設けたとしても、音響的な影響は少ない。
さらに、振動体を往復駆動する変換部として、ボイスコイルモータを適用したが、ボイスコイルモータに代えて、圧電素子等を用いてもよい。

また、上記実施形態ではいずれも本発明をスピーカに適用したが、本発明をマイクロホンに適用することも可能である。本発明をスピーカに適用する場合は、ボイスコイルモータ等の変換部が、音声信号に基づく電気信号を振動体の振動に変換するが、本発明をマイクロホンに適用する場合も、変換部としてボイスコイルモータ等を用いることができ、その場合の変換部は、音波を受けて振動する振動体の振動を電気信号に変換する。そして、本発明を適用したマイクロホンは、コーン状振動部と翼状振動部の凸面とが振動面であり、その振動体の全体が一様に振動することにより、感度を維持しながら指向性が良好となり、低音域から高音域まで広い周波数帯域に亘って広い指向性で収音することができる。

１…振動体、２…アクチュエータ（変換部）、３…支持枠、４…エッジ部、５…凸面、６…谷部、７…翼状振動部、８…谷部塞ぎ部、８ａ…繋ぎ部、９…コーン状振動部、９ａ…大径側端部、９ｂ…小径側端部、９ｃ…環状接続部、１１…湾曲板、１３…接合部、１５…補強板、１６…接合部、２０…ボイスコイル、２１…磁石機構、２２…ダンパー、２３…磁石、２４…アウターヨーク、２５…インナーヨーク、２５ａ…ポール部、２６…磁気ギャップ、３０…フランジ部、３１…アーム部、３２…環状フレーム部、３３…端子、５１…振動体、５２…翼状振動部、５３…***部、５４…山部

Claims (3)

1. 振動体と、
   該振動体の振動と該振動に対応する電気信号との変換を行う変換部と、
   前記振動体を前記振動の方向に沿って振動可能に支持する支持部と
   を備えるとともに、
   前記振動体は、
   一対の縦割り筒状部の各々の凸面からなる一対の凸面を備え、前記一対の凸面の各々の一方の側部どうしの間で谷部を形成した翼状振動部と、
   前記谷部の両端で前記一対の凸面の外周縁間を連結して前記谷部の両端を塞ぐ谷部塞ぎ部と、
   前記谷部塞ぎ部の外周縁部及び前記一対の凸面の他方の側部に接合され、前記谷部塞ぎ部及び前記翼状振動部を囲って錐形状に形成されたコーン状振動部と
   を備える電気音響変換器。
2. 前記翼状振動部には前記凸面が二対設けられ、これら二対の凸面は、各対の凸面間における谷部どうしが交差するとともに、該谷部を形成している側部とは反対側の側部どうしが山部を形成しており、前記谷部どうし又は山部どうしの少なくともいずれかが直交して配置されている請求項１記載の電気音響変換器。
3. 前記翼状振動部及び前記谷部塞ぎ部は、前記コーン状振動部の小径側端部の内周縁に連続して一体成形されている請求項１又は２記載の電気音響変換器。

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