JP3193281U

JP3193281U - 圧電型スピーカ

Info

Publication number: JP3193281U
Application number: JP2014003722U
Authority: JP
Inventors: ▲黄▼拓騰; 洪明芳
Original assignee: Jetvox Acoustic Corp
Current assignee: Jetvox Acoustic Corp
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: US20150373460A1; EP2958338A1; TWM492586U; US9467784B2; KR101578612B1

Abstract

【課題】圧電型スピーカを提供する。
【解決手段】電気信号を人の耳に聞こえる音に変換するための圧電型スピーカ１０であって、筐体１００と、筐体１００に位置し、筐体１００の内部空間を仕切るために用いられる仕切り部１００ａと、筐体１００に位置し、一端が仕切り部１００ａに固定される支持台１２１と、圧電素子からなり、支持台１２１の他端に支持される高音スピーカ１２２と、筐体１００内に設けられて仕切り部１００ａの高音スピーカ１２２に対向する他側に位置するダイナミック型の低音スピーカ（低音スピーカユニット１６０）と、を含む。
【選択図】図２Ａ

Description

本考案は、スピーカに関し、特に、圧電型スピーカに関する。

スピーカは、電気音響変換器で、物理的影響を通じて電気エネルギーを音響エネルギーに変換するものである。異なる電気音響変換の物理的影響から考えると、スピーカを電磁型スピーカ、圧電型スピーカ、静電型スピーカ或いは動電型スピーカ等に分類できる。科学技術の急速な発展に伴い、電子機器の発展は徐々に軽量化と小型化に向かっている。よって、人々がいつでもどこでも電子機器及びその関連のポータブル小型ステレオイヤホンを使用できる。電子機器はイヤホンを利用して音声を再生する時、音声変換器を通じて可聴周波数を利用者が聞こえる可聴周波数範囲に変換する。

現在のイヤホンは、高音域の周波数を再生するための圧電素子を備える。且つ、イヤホンも低音域中の周波数を再現できる低音スピーカ構造を備える。このようなイヤホンは、圧電素子のコストを削減でき、且つ価格が一般的なスピーカ（平衡電機子で、可動鉄片ともよばれ、略称：ＢＡ）より安価という利点があり、平衡電機子が使用された高音スピーカが比較的安価で、且つ属する技術分野においても知られている。しかしながら、一般的な圧電素子は低音リング状構造上に取り付けられているので、圧電素子を備えた高音スピーカが所要の共振周波数の音声を得ることができない。これ以外に、低音と高音を再生する時、低音スピーカと高音スピーカの交わる点（周波数分割点）近傍が再生している音声と重なることにより、音質の低下問題が起きてしまう。

そこで、本考案は上記従来の問題点を鑑みて、電気信号を人の耳に聞こえる音に変換するための圧電型スピーカを提供する。圧電型スピーカは、筐体と、筐体に位置し、筐体の内部空間を仕切るために用いられる仕切り部と、筐体に位置し、一端が仕切り部に固定される支持台と、圧電素子からなり、支持台の他端に支持される高音スピーカと、筐体内に設けられて仕切り部の高音スピーカに対向する他側に位置するダイナミック型の低音スピーカと、を含む。

上記をまとめ、本考案は支持台の一端が筐体に固定され、支持台の他端で高音スピーカを支持することを利用し、高音スピーカが圧電素子を含むため、所要の共振周波数を調整できると共に所要の高音質の音声を提供できる。高音スピーカは、密閉状態であるが、音圧も下がらず、圧電素子も良好な音圧効果を確保できる。これ以外に、低音域の音が仕切り部上にある低音調節ホールを通過して出力され、低音と高音の交わる点近傍における音量が低下し、これにより一つの比較的広域の周波数帯内において鮮明な音を出力できる。

以下に、実施形態において本考案の詳細な特徴及び利点を詳述し、その内容は当業者に本考案の技術内容を十分理解させると共にこれをもって実施させることができる。且つ本明細書で開示される内容、実用新案登録請求の範囲及び図面に基づくと、当業者も簡単に本考案に係わる目的及び利点を理解できる。

本考案の圧電型スピーカ実施例の外観図である。本考案の圧電型スピーカ実施例の断面図である。本考案の圧電型スピーカ実施例の上面図である。本考案の低音スピーカユニットの外観図である。本考案の低音スピーカユニットの断面図である。本考案の貼り合わされた圧電素子を示す模式図（一）である。本考案の貼り合わされた圧電素子を示す模式図（二）である。本考案の貼り合わされた圧電素子を示す模式図（三）である。本考案の圧電素子を支持する様子を示す模式図（一）である。本考案の圧電素子を支持する様子を示す模式図（二）である。本考案の圧電素子を支持する様子を示す模式図（三）である。本考案のイヤホンに使用された実施例の外観図である。本考案のイヤホンに使用された実施例の断面図である。本考案の別のイヤホンに使用された実施例の断面図である。本考案の更なる別のイヤホンに使用された実施例の外観図である。本考案の更なる別のイヤホンに使用された実施例の断面図である。

図１は、本考案の圧電型スピーカ実施例の外観図で、図２Ａが本考案の圧電型スピーカ実施例の断面図で、図２Ｂが本考案の圧電型スピーカ実施例の上面図である。図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明する。圧電型スピーカ１０は、メディアプレイヤー或いは受信機が出力した電気信号を人の耳に聞こえる音に変換するために用いられる。圧電型スピーカ１０は、変換器の音声駆動方式を使用し、振動板１５０（可動コイル形、Ｄｙｎａｍｉｃ）と高音スピーカ１２２（圧電型）とを備える。圧電型スピーカ１０は、カナル型イヤホン、ヘッドバンド型イヤホン或いはその他の音声再生装置（例えば音響）に運用できる。圧電型スピーカ１０は、筐体１００と仕切り部１００ａと支持台１２１と高音スピーカ１２２とダイナミック型の低音スピーカと、を含む。

筐体１００は、ケース構造の外型で、下部筐体１１０と上部筐体１２０とを含む。筐体１００の内表面に仕切り部１００ａが固定されており、仕切り部１００ａは筐体１００の内部空間に位置し、水平形状であるため筐体１００の底表面に平行し、且つ筐体１００の内部空間を上下部空間に仕切る。また仕切り部１００ａの両側に複数の低音調節ホール１１１／１１２が穿孔される。そこで、筐体１１０の直径寸法は、約３０ｍｍとする。このほかに、筐体１００は、下部筐体１１０の内壁面に固定されるフレーム１４０を含む。フレーム１４０が仕切り部１００ａの下方に設けられると共に仕切り部１００ａに平行する。フレーム１４０の両側に複数のスルーホール１４１／１４２が穿孔され、複数のスルーホール１４１／１４２は低音調節ホール１１１／１１２に各々対向する。

支持台１２１は、円筒状構造の外形とし、支持台１２１の一端は仕切り部１００ａに固定され、複数の低音調節ホール１１１／１１２が支持台１２１の左右両側に位置を合わせる。そこで、支持台１２１の直径寸法は、約１０ｍｍとする。

高音スピーカ１２２は、円盤状構造の外形とし、高音域（５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚ）を出力ために用いられる。そこで、高音スピーカ１２２は、圧電素子からなり、支持台１２１の他端に支持して密閉状態を形成する。高音スピーカ１２２は密閉状態であるが、音圧が下がることはない。このほかに、共振周波数が５ｋＨｚ〜７ｋＨｚとすることが好ましい。そこで、高音スピーカ１２２の直径寸法は、約９ｍｍとし、支持台１２１が高音スピーカ１２２よりやや大きい。図５Ａを参照しながら説明する。本実施例において高音スピーカ１２２は、支持部２８０／２８１を通じて支持台１２１の他端を支持でき、且つ支持部２８０／２８１の圧電素子２６０に支持する距離を調整することで再生時の可聴周波数帯域（共振周波数）を変更できる。

ダイナミック型の低音スピーカは、振動板１５０と低音スピーカユニット１６０とを含む。振動板１５０は、筐体１００内に設けられ、仕切り部１００ａに位置し、高音スピーカ１２２の他側に対応する。そこで、振動板１５０は、低音域（２０Ｈｚ〜５ｋＨｚ）を出力するために用いられる。低音スピーカユニット１６０は、支持台１２１の内部に位置して支持台１２１の一端に隣接する。低音スピーカユニット１６０は、仕切り部１００ａに位置し、振動板１５０に対応する。

低音スピーカユニット１６０の作動により振動板１５０を振動させ、振動板１５０が振動している時、低音は低音スピーカユニット１６０とフレーム１４０下方のチャンバー空間内を通過することで、低音域の音を出力する。且つ、低音域の音がフレーム１４０の複数のスルーホール１４１／１４２を通過してから低音調節ホール１１１／１１２を経由して上部筐体１２０に入り、上部筐体１２０に入った音が更に外部に出力する。そこで、低音調節ホール１１１／１１２のサイズ或いは数量によって低音量を調整でき、且つ低音調節ホール１１１／１１２の直径の大きさを増加して低音量を増加できる。低音を出力する時、基本周波数（Ｆ０）を低くして所要の低音周波数範囲とすることができる。また、下部筐体１１０と上部筐体１２０の結合を介して低音スピーカユニット１６０と振動板１５０を筐体１００内に密閉させ、且つ密閉方式を通じて比較的低周波数の音の範囲を再現できる。

振動板１５０の可聴周波数と高音スピーカ１２２の可聴周波数は交わるところがあり、振動板１５０と高音スピーカ１２２の交わる点（周波数分割点）が約３ｋＨｚ〜５ｋＨｚにあり、１つの３ｋＨｚ〜５ｋＨｚの信号を入力すると、振動板１５０と高音スピーカ１２２が同時に発音できる。低音調節ホール１１１／１１２及びスルーホール１４１／１４２を通過して出力する低音は、容易に中高周波（５ｋＨｚ以上）の音を遮断するので、振動板１５０が出力して複数のスルーホール１４１／１４２及び複数の低音調節ホール１１１／１１２を通過した音は、交わる点近傍にある音量を下げ、これを介して１つの比較的広域の周波数帯内において鮮明な音を出力できる。

図３Ａは、本考案の低音スピーカユニットの外観図で、図３Ｂが本考案の低音スピーカユニットの断面図である。図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、低音スピーカユニット１６０は、ボイスコイル１６１とダンパー１６２と磁石１６３とを含む。ボイスコイル１６１は銅線構造で、ボイスコイルボビンを中心としてボイスコイルボビンに巻き付けられる。振動板１５０の振動に伴ってボイスコイル１６１が上下に往復する伸縮運動を行う。本実施例においてダンパー１６２は波形で、一端がフレーム１４０に連結し、他端がボイスコイル１６１に連結し、且つフレームが漏斗状構造とすることができる。磁石１６３は、環状磁性体で、コバルト磁性体或いはフェライトとすることができる。磁石１６３は、振動板１５０の上方に設けられ、振動板１５０上から突起するセンターポールに嵌装する。

図４Ａは、本考案の貼り合わされた圧電素子を示す模式図（一）である。図４Ａを参照しながら図２Ａ内の高音スピーカ１２２及びその圧電素子の拡大図を説明する。本実施例において高音スピーカ１２２は、振動子２７０と圧電素子２６０とを含み、圧電単チップを形成する。図４Ａは振動子２７０上の他の電子部品、抵抗器又は結晶或いは発振回路等を省略した。振動子２７０は、樹脂或いは金属からなり、その上に圧電素子２６０を貼り合せる。且つ圧電素子２６０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる。圧電素子２６０が振動子２７０の表面に貼り合わされるが、これに限るものではない。振動子２７０の裏に圧電素子２６０が貼り合わせることもできる。また、振動子２７０の表面に更に２層の圧電素子２６０が貼り合わせることができ、且つ振動子２７０の裏にも更に２層の圧電素子２６０が貼り合わせることができ、計４層の構造となるが、これに限るものではない。

図４Ｂは、本考案の貼り合わされた圧電素子を示す模式図（二）である。図４Ｂを参照すると、高音スピーカ１２２は、２個の圧電素子２６１／２６２を備え、圧電双チップを形成する。圧電素子２６１と圧電素子２６２が互に貼り合わされる。本実施例と上記図４Ａの実施例を比較すると、感度が倍の効果を持つ。且つ、圧電素子２６１／２６２の厚さは５０μｍとする。

図４Ｃは、本考案の貼り合わされた圧電素子を示す模式図（三）である。図４Ｃを参照すると、高音スピーカ１２２は、４個の圧電素子２６３〜２６６を備え、４個の圧電素子２６３〜２６６が互いに貼り合わせる。４個の圧電素子２６３〜２６６の間に３個の電極２６７が設けられる。本実施例と上記図４Ａの実施例を比較すると、感度は４倍の効果を持つ。

特に、イヤホン用の圧電型スピーカ１０の直径は、約８ｍｍ〜１６ｍｍの範囲にあるため、高音スピーカ１２２のサイズも相対的に制限される。そこで、高音スピーカ１２２の圧電素子２６０の感度（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）をアップするため、抵抗を低下しなければならない。且つ感度が高いほど抵抗が小さくなるため、得られる音圧効果が比較的良好で、音圧が大きいほど再生する音量が大きくなる。ここで、低抵抗を備えるイヤホンで、低抵抗イヤホンに発音と駆動しやすい作用を提供する。本実施例において、抵抗Ｘは、式１の通りとする。抵抗を下げる時、高周波数を上げると共に静電容量も増加しなければならない。言い換えると、所要の好ましい感度を得るため、静電容量が１００ｎＦの場合、抵抗３２Ωの音圧に相当する。例えば、約１００ｎＦの静電容量を確保する場合、９ｍｍの振動子２７０の直径寸法を例とすると、振動子２７０の表面に２層の圧電素子２６０を設け、且つ振動子２７０の裏にも２層の圧電素子２６０を設けることによって、４層の圧電素子２６０構造を形成して所要の音圧を達成できる。また、振動子２７０を増幅器に接続して音圧を上げることができる。

式中、fが周波数、Ｃが静電容量

図５Ａは、本考案の圧電素子を支持する様子を示す模式図（一）である。図５Ａを参照すると、振動子２７０の下方に支持部２８０／２８１を有し、圧電素子２６０が振動子２７０の上方に設けられ、共振周波数は支持部２８０／２８１の距離に基づいて決定する。支持部２８０／２８１の間隔幅は、圧電素子２６０の長手方向の幅に略等しい。支持部２８０／２８１の間隔幅が大きくなるほど、共振周波数が低くなる。ここの支持部２８０／２８１の間隔が短いため、共振周波数が最も高くなる。このほかに、圧電素子２６０の面積と静電容量が比例関係となり、圧電素子２６０の面積が広いほど、音圧の性能が高くなる。且つ、圧電素子２６０の形状は、音圧の性能に影響を及ぼさない。本実施例において高音スピーカ１２２は、比較的大きい面積の圧電素子２６０を使用し、良好で且つ高レベルの音圧効果を確保する。

図５Ｂは、本考案の圧電素子を支持する様子を示す模式図（二）である。図５Ｂを参照すると、振動子２７０上に圧電素子２６０が設けられており、共振周波数は支持部２８２／２８３の間隔に基づいて決定する。本実施例と図５Ａの実施例を比較すると、支持部２８２／２８３の間隔は、圧電素子２６０の長手方向の幅より大きい。支持部２８２／２８３の間隔が拡大したため、本実施例の共振周波数は図５Ａが有する共振周波数より低くなる。

図５Ｃは、本考案の圧電素子を支持する様子を示す模式図（三）である。図５Ｃを参照すると、振動子２７０上に圧電素子２６０が設けられており、共振周波数は支持部２８４／２８５の間隔に基づいて決定する。ここの支持部２８４／２８５は、圧電素子２６０及び振動子２７０を各々支持し、支持部２８４／２８５が同一線上に並ぶ方法とする。本実施例は上記図５Ａ及び図５Ｂの２例に比べて、本実施例内の共振周波数が最も低くなる。

図６Ａは、本考案のイヤホンに使用された実施例の外観図で、図６Ｂが本考案のイヤホンに使用された実施例の断面図である。図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、カナル型イヤホン２００であって、イヤホン２００は円筒状構造の筐体２１０を備え、筐体２１０の一側から円柱形の外筒２２０を突出し、外筒２２０の外径が筐体２１０の外径より小さく、外筒２２０の上にイヤーピース２３０を嵌装する。筐体２１０内に図２Ａ内に記載されている圧電型スピーカ１０を備え、圧電型スピーカ１０の高音スピーカ１２２が外筒２２０に隣接する。且つ圧電型スピーカ１０が筐体２１０内に設けられてイヤーピース２３０の一側に近く、筐体２１０とイヤーピース２３０内を被覆する。先に述べた通り、高音スピーカ１２２は密閉状態であるが、音圧が下がることがない。よってイヤーピース２３０内の空気漏れによって起きる音質低下問題を軽減できる。このほかに、低音調節ホール１１１／１１２及びスルーホール１４１／１４２を通過して低音を出力するため、イヤーピース２３０から漏れる低音量を減少できる。人の耳にカナル型イヤホン２００を入れた後、人の耳内の鼓膜が高音スピーカ１２２に隣接し、圧電型スピーカ１０の高音スピーカ１２２が出力する高音域の音は鼓膜に近く位置に出力できる。高音スピーカ１２２から鼓膜までの空間が非常に狭いので、高品質で且つ鮮明な高音域の音の出力を提供できる。

図７は、本考案の別のイヤホンに使用された実施例の断面図である。図７を参照すると、カナル型イヤホン２０１であって、イヤホン２０１は円筒状構造の筐体２１０を備え、筐体２１０が下部筐体１１５と上部筐体１２０とを含む。筐体２１０内に図２Ａ内に記載されている圧電型スピーカ１０を備える。フレーム１４５は下部筐体１１５の内壁面に設けられ、ダイナミック型の低音スピーカ１５５がフレーム１４５に設けられる。ダイナミック型の低音スピーカ１５５の設置方向は図６Ｂのダイナミック型の低音スピーカ１５５の設置方向と逆となる。

本実施例において、低音域の音は低音調節ホール１１１／１１２及びスルーホール１４１／１４２を通過して上部筐体１２０に入るため、比較的多い基本周波数（Ｆ０）を低くなり所要の低音周波数範囲の低音として提供できる。つまり、低音調節ホール１１１／１１２及びスルーホール１４１／１４２を通過して出力した低音は、更に容易に中高周波（５ｋＨｚ以上）音を遮断し、低音調節ホール１１１／１１２及びスルーホール１４１／１４２を通過した音は、ダイナミック型の低音スピーカ１５５から出力し、交わる点近傍における音量が下がり、これを介して一つの比較的広域の周波数帯内において鮮明な音が出力できる。

図８Ａは、本考案の更なる別のイヤホンに使用された実施例の外観図で、図８Ｂが本考案の更なる別のイヤホンに使用された実施例の断面図である。図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、ヘッドバンド型イヤホン４００であって、イヤホン４００はハウジング外形の筐体４１０を備え、筐体４１０の長手方向の長さが３０ｍｍとする。筐体４１０内に図２Ａ内に記載されている圧電型スピーカ１０を備える。このほかに、筐体４１０の一側はイヤーパッド４２０を有し、イヤーパッド４２０が略環状構造とし、支持台１２１に対向する他端に設けられる。筐体４１０とイヤーパッド４２０間にダイアフラム４３０が設けられ、ダイアフラム４３０の材質はポリウレタンとし、ダイアフラム４３０が筐体４１０の開口部に対応する。

人の耳にヘッドバンド型イヤホン４００を装着した後、人の耳内の鼓膜が高音スピーカ１２２に隣接し、圧電型スピーカ１０の高音スピーカ１２２が出力する高音域の音は鼓膜に近く位置に出力できる。高音スピーカ１２２から鼓膜までの空間が非常に狭いので、高品質で且つ鮮明な高音域の音の出力を提供できる。

本考案の技術的内容は、好ましい実施例で上記通り開示され、そのような実施例により本考案の保護範囲が限定されるべきものではなく、当業者が本考案の精神から離れることなく種々の変更及び改変を為し得ることは、当然に本考案の範囲に含められる。よって本考案の保護範囲は、本明細書に添付する実用新案登録請求の範囲で定義しているものを基準とする。

１０圧電型スピーカ
１００筐体
１００ａ仕切り部
１１０／１１５下部筐体
１１１／１１２低音調節ホール
１２０上部筐体
１２１支持台
１２２高音スピーカ
１４０／１４５フレーム
１４１／１４２スルーホール
１５０／１５５振動板
１６０低音スピーカユニット
１６１ボイスコイル
１６２ダンパー
１６３磁石
２００／２０１イヤホン
２１０筐体
２２０外筒
２３０イヤーピース
２６０〜２６６圧電素子
２６７電極
２７０振動子
２８０〜２８５支持部
４００ヘッドバンド型イヤホン
４１０筐体
４２０イヤーパッド
４３０ダイアフラム

Claims

電気信号を人の耳に聞こえる音に変換する圧電型スピーカであって、
筐体と、
前記筐体に設けられ、前記筐体の内部空間を仕切るために用いられる仕切り部と、
前記筐体に設けられ、一端が前記仕切り部に固定される支持台と、
少なくとも１個の圧電素子からなり、且つ、前記支持台の他端に支持される高音スピーカと、
前記筐体内に設けられて前記仕切り部の前記高音スピーカに対向する他側に位置するダイナミック型の低音スピーカと、
を含むことを特徴とする圧電型スピーカ。
前記仕切り部は、前記支持台の両側に位置する複数の低音調節ホールを含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電型スピーカ。
前記筐体は、前記仕切り部に平行するフレームを含むことを特徴とする請求項２に記載の圧電型スピーカ。
前記筐体は、互いに間隔を空けた下部筐体と上部筐体とを含み、前記フレームが前記下部筐体の内壁面に設けられることを特徴とする請求項３に記載の圧電型スピーカ。
前記フレームに複数のスルーホールを形成し、前記複数のスルーホールは前記低音調節ホールに対応することを特徴とする請求項３に記載の圧電型スピーカ。
該ダイナミック型の低音スピーカは、振動板と低音スピーカユニットとを含み、前記振動板と前記低音スピーカユニットが前記仕切り部に位置することを特徴とする請求項３に記載の圧電型スピーカ。
前記低音スピーカユニットは、ボイスコイルとダンパーと磁性体とを含み、前記磁性体が前記ダイナミック型の低音スピーカに隣接するよう設けられ、前記ダンパーの一端が前記フレームに連結し、前記ダンパーの他端が前記ボイスコイルに連結することを特徴とする請求項６に記載の圧電型スピーカ。
前記ダイナミック型の低音スピーカと前記高音スピーカが前記筐体に密閉されることを特徴とする請求項１に記載の圧電型スピーカ。
前記高音スピーカは、振動子を更に含み、前記振動子が前記少なくとも1個の圧電素子に貼り合わされることを特徴とする請求項１に記載の圧電型スピーカ。
前記高音スピーカは、前記振動子、前記少なくとも1個の圧電素子、或いは、その両者を支持する複数の支持部を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の圧電型スピーカ。