(57)【要約】【課題】音響管の長さ方向全体にわたり特性インピーダンスの連続性を維持しながら、必要にして十分な音声信号出力あるいは音圧を得ることができる電気音響変換器を得る。【解決手段】音響管２に振動体を取り付けてなる電気音響変換器。音響管２は、長さ方向全体にわたり内周側の横断面積が均一で、振動体は、音響管２の内周面と同じ径で部分円筒形に形成されたリボン型振動板１１，１２であり、音響管２は一部が切除されて窓孔２１，２２が形成されてこの窓孔にリボン型振動板１１，１２が配置され、リボン型振動板の１１，１２周囲に磁界を形成するための磁気回路を備えている。音響管２の内周側の横断面積はリボン型振動板１１，１２の配置部分においても変わりがないように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響管に振動体を取り付けてなる電気音響変換器であって、
音響管は、長さ方向全体にわたり内周側の横断面積が均一であり、
振動体は、上記音響管の内周面と同じ径で部分円筒形に形成されたリボン型振動板であり、
上記音響管は一部が切除されて窓孔が形成されてこの窓孔に上記リボン型振動板が配置され、
リボン型振動板の周囲に磁界を形成するための磁気回路を備えていることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
音響管の内周側の横断面積はリボン型振動板の配置部分においても変わりがない請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項３】
音響管の一端部はリボン型振動板の取り付け部付近で塞がれている請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項４】
音響管は相対向する位置に二つの窓孔を有し、各窓孔にリボン型振動板が配置されている請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項５】
音響管は一つの窓孔を有していて、この窓孔の対向面は塞がっていて、上記窓孔にリボン型振動板が配置されている請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項６】
リボン型マイクロホンとして動作する電気音響変換器であって、二つの窓孔に配置されているリボン型振動板の接続を変えることによって指向性を変えることができる請求項４記載の電気音響変換器。
【請求項７】
リボン型振動板の両端に音声信号を入力することによりヘッドホン用スピーカユニットとして動作する請求項１記載の電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体としてリボン型振動板を用い、かつ、音響管を用いた電気音響変換器に関するもので、マイクロホンとして、あるいは、例えばヘッドホン用スピーカとして利用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
音響管を用いた電気音響変換器の例として、特許文献１に記載されているヘッドホン装置が知られている。このヘッドホン装置は、音響管にヘッドホンユニットを取り付けるに当たり、ヘッドホンユニットの放音面を音響管内方に臨ませて取り付けることにより、無反射ヘッドホンを形成するものである。特許文献１記載のヘッドホン装置はノイズキャンセル動作を行うことができるように、集音面を音響管内方に臨ませて取り付けられたマイクロホンを備えているが、ノイズキャンセル機能は本願発明と直接的な関係はないから、その説明は省略する。
【０００３】
特許文献１に記載されているような音響管を用いると、音響管は自由空間と同じであることから、特性インピーダンスに起伏を生じにくい。その理由は、音響管が分布定数回路として動作し、進行波のみとなり、反射波が生じないからである。しかし、音響管の長さ方向において横断面積が変わると、特性インピーダンスの連続性が損なわれ、反射波が発生して周波数応答に起伏を生じる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７９８７８号公報
【０００５】
特許文献１に記載されている発明では、無反射ヘッドホンを得るために、耳穴の径とほぼ同じ径で、かつ、長さ方向において横断面積が同じで変化のない音響管を用いている。かかる構成のヘッドホン装置においては、音響管内に向かって音波を放出するスピーカユニットと音響管との音響的接続が問題となる。ヘッドホンに一般的に使用されているダイナミック型スピーカユニットを用いる場合、スピーカユニットの直径が耳穴の径程度の小径のものであれば特性インピーダンスを劣化させることがない。しかし、振動板の有効振動面積が小さくなるため、ヘッドホンとして必要とされる十分な音圧を得ることができなくなる。特許文献１記載のヘッドホン装置では、音響管の両端が開放しているので、耳側とは反対側にも音波が伝播していき、耳に到達する音圧が低下することも十分な音圧を得ることができない一因となっている。
【０００６】
上記問題点の改善策として、大きな口径のスピーカユニットを用いると、ヘッドホン装置として必要とされるのに十分な音圧を得ることができる。しかし、音響管の径よりもスピーカユニットの径が大きくなると、音響管とスピーカユニットとの接続部における音響管の横断面積が他の部分の横断面積に対して大きく異なり、音響管の特性インピーダンスの連続性が損なわれて反射波が発生し、音質を劣化させる要因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上述べたような音響管を用いた電気音響変換器における技術的な課題を解決し、音響管の長さ方向全体にわたり特性インピーダンスの連続性を維持しながら、必要にして十分な音声信号出力あるいは音圧を得ることができる電気音響変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、音響管に振動体を取り付けてなる電気音響変換器であって、音響管は、長さ方向全体にわたり内周側の横断面積が均一であり、振動体は、上記音響管の内周面と同じ径で部分円筒形に形成されたリボン型振動板であり、上記音響管は一部が切除されて窓孔が形成されてこの窓孔に上記リボン型振動板が配置され、リボン型振動板の周囲に磁界を形成するための磁気回路を備えていることを最も主要な特徴とする。
音響管の内周側の横断面積はリボン型振動板の配置部分においても変わりがないように構成するとよい。
【発明の効果】
【０００９】
リボン型振動板が音波を受けて振動するように構成することにより、リボン型振動板に音波に応じた電気信号が流れ、これを出力することにより、マイクロホンとして機能させることができる。
リボン型振動板に音声信号を流すと、リボン型振動板が音声信号に応じて電磁力により振動し、音声が生成され、スピーカユニットとして機能させることができる。
【００１０】
リボン型振動板が音波を受けて振動し、あるいは、音声信号が入力されることによって振動すると、音響管内において進行波が発生する。リボン型振動板は音響管の内周面と同じ径で部分円筒形に形成され、このリボン型振動板が、音響管の一部を切除することによって形成されている窓孔に配置されている。したがって、音響管の内周面とリボン型振動板とがほぼ同一の径で連続しており、音響管の内周側の横断面積は、リボン型振動板の配置部分を含めて、長さ方向全体にわたってほぼ均一になっている。そのため、音響管内で反射波が生じることがなく、音響管の長さ方向全体にわたり特性インピーダンスの連続性を維持することができ、高性能の電気音響変換器を得ることができる。
【００１１】
リボン型振動板は、これを部分円筒状に形成することにより、上記のように音響管内での反射波の発生を回避しながら、振動面の面積を大きくすることができるため、本発明にかかる電気音響変換器を例えばヘッドホン用スピーカユニットとして動作させる場合に、十分大きな音圧を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる電気音響変換器の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１ないし図３において、符号２は音響管を示している。音響管２は円筒形状の細長い部材で、長さ方向全体にわたり内周側の横断面積が均一になっている。音響管２は、両端が開放されていてもよいが、図示の例では一端部が蓋２３によって塞がれている。音響管２を形成する周壁には、蓋２３によって塞がれている端部近傍において、相対向する位置に、上記周壁の一部が切除されることによって、音響管２の中心軸線方向に長い二つの窓孔２１，２２が形成されている。これらの窓孔２１，２２にはそれぞれ振動体としてのリボン型振動板１１，１２が配置されている。したがって、音響管２の一端部はリボン型振動板１１，１２の取り付け部付近で蓋２３によって塞がれていることになる。
【００１４】
上記リボン型振動板１１，１２は、アルミニウム箔のような導体薄板で形成され、共振周波数を低くして低音域まで対応できるように、一般的にはリボン状に形成された導体薄板をギア状の成形部材に押し付けて、短手方向（幅方向）に沿って蛇腹状に折り曲げ加工を施し、実質的な長さを長くしている。ところが、このような構造のリボン形振動板では、強い衝撃や風圧が加わると、リボン形振動板が伸びて塑性変形してしまい好ましくない。特に、リボン形振動板の主要部である中央部が伸び易い。そこで、図１、図２に示すように、リボン型振動板１１，１２の長さ方向の両端部に、幅方向に沿って蛇腹状に折り曲げ加工を施し、主要部である中央部には、長さ方向に沿って蛇腹状に折り曲げ加工を施している。符号１１１，１１２は、リボン型振動板１１の両端部の蛇腹状折り曲げ部を、符号１１３は、リボン型振動板１１の中央部の長さ方向に沿った折り曲げ部を、符号１２１，１２２は、リボン型振動板１２の両端部の蛇腹状折り曲げ部を、符号１２３は、リボン型振動板１２の中央部の長さ方向に沿った折り曲げ部を、それぞれ示している。リボン型振動板１１，１２は、主に両端部の蛇腹状折り曲げ部１１１，１１２，１２１，１２２が撓むことによって振動する。
【００１５】
前記音響管２が金属などの導電体で形成される場合、リボン型振動板１１，１２の長さ方向の両端部は絶縁材の介在のもとに音響管２に固定され、リボン型振動板１１，１２の長さ方向両端部が外部回路に接続するための電極となっている。図２において、リボン型振動板１１の上側の電極は出力端子１１５に、下側の電極は出力端子１１６に、リボン型振動板１２の上側の電極は出力端子１２５に、下側の電極は出力端子１２６に接続されている。リボン型振動板１１，１２は窓孔２１，２２に対して隙間をおいて配置され、振動板１１，１２が振動しても窓孔２１，２２の周縁部に接触することのないように構成されている。図３に示すように、リボン型振動板１１，１２はその横断面が音響管２の内周面と同じ径になるように、部分円筒形に形成されている。したがって、リボン型振動板１１、１２が存在する位置での横断面では、音響管２の内周面の延長上にリボン型振動板１１，１２の円弧面があり、音響管２は、リボン型振動板１１，１２の配置部分を含めて、長さ方向全体にわたり内周側の横断面積が均一になっている。
【００１６】
図１乃至図３には描かれていないが、リボン型振動板１１，１２は、磁石を磁束の源とする磁場に配置され、リボン型振動板１１，１２が音声を受けて磁場内で振動することによりリボン型振動板１１，１２に電流が流れ、音声信号が出力される。すなわち、マイクロホンとして機能する。また、磁場内にあるリボン型振動板１１，１２に音声信号を入力すると、リボン型振動板１１，１２が電磁的な駆動力によって振動し音声を生成する。すなわち、スピーカとして機能する。以下、リボン型振動板１１，１２の周囲に磁場を形成する磁気回路の構成例について説明する。
【００１７】
図９、図１０において、音響管２の外周側には、リボン型振動板１１，１２の中心を結ぶ線に対し直交する方向の線に沿って、音響管２を挟み込むように一対の磁石３１，３２が配置されている。換言すれば、音響管２の長さ方向の、リボン型振動板１１，１２を配置している部位において、窓孔２１，２２を除く残りの周壁外周面に磁石３１，３２が配置されている。磁石３１，３２の音響管２との対向面は音響管２の外周面と同じ径で部分円筒形に形成され、音響管２の外周面に密着している。音響管２を中心として磁石３１，３２の外側の面は平坦面になっていて、この平坦面にはヨーク４１，４２が固着されている。ヨーク４１，４２の幅方向一側面は浅いＵ字形の磁性体５で連結され、ヨーク４１，４２の幅方向他側面も浅いＵ字状の磁性体６で連結されている。磁石３１，３２は音響管２を挟んでその直径方向に同じ向きに着磁され、これら磁石３１，３２、ヨーク４１，４２、磁性体５，６で磁気回路が構成され、磁石３１，３２相互間に磁界が形成されている。この磁界内にリボン型振動板１１，１２があり、リボン型振動板１１，１２は磁界内の磁束を切る方向に振動するように構成されている。磁石３１，３２相互間に磁界を形成するために、音響管２の材質は非磁性材とすることが望ましい。
【００１８】
以上説明した実施例に係る電気音響変換器がリボン型マイクロホンユニットとして動作する場合について説明する。音源からの音波は一対のリボン型振動板１１，１２を図２、図３において互いに逆向きに振動させる。すなわち、音響管２の内方に向かって互いに押し、また、互いに引き合う向きに振動させる。リボン型振動板１１，１２が互いに逆向きに振動することによって音響管２内に進行波が生じ、音響管２内をその開放端に向かって進行していく。音響管２は、リボン型振動板１１，１２の配置部分を含めて長さ方向全体にわたり内周側の横断面積が均一であるため、音響管２の特性インピーダンスの連続性が保たれ、反射波が生じることはない。よって、周波数特性に起伏のない、特性の良好なリボン型マイクロホンユニットを得ることができる。
【００１９】
リボン型振動板１１，１２の振動によって得られる音声信号の指向特性を図４に示す。図４の左側に示す特性は振動板１１から得られる音声信号の指向特性であり、図４の右側に示す特性は振動板１２から得られる音声信号の指向特性である。リボン型振動板１１，１２から得られる音声信号を個別に出力すれば、図４に示すような、個々に単一指向性を持ったマイクロホンユニットとすることができる。
【００２０】
図１乃至図３に示す実施例は、リボン型振動板１１，１２から得られる音声信号の出力の仕方、すなわち、各振動板１１，１２の前記出力端子１１５，１１６，１２５，１２６の接続の仕方によって指向特性を異なったタイプのものに切り換えることができる。図５、図６はリボン型振動板１１，１２の互いに異なった接続例を示し、図７は図５の接続例における指向特性を、図８は図６の接続例における指向特性を示している。図５、図６の接続例はいずれもリボン型振動板１１，１２を直列に接続したものであるが、図５に示す接続例は、前記端子１１５，１２５を接続し、端子１１６，１２６から信号を出力するようにして、リボン型振動板１１，１２の出力を加算するようにしたものである。図６に示す例は、前記端子１１６，１２５を接続し、端子１１５，１２６から信号を出力するようにして、リボン型振動板１１，１２の出力の一方から他方を減算するようにしたものである。図５に示す接続例によれば、図７に示すような無指向性のマイクロホンユニットとすることができる。図６に示す接続例によれば、図８に示すような双指向性のマイクロホンユニットとすることができる。リボン型振動板１１，１２の出力を個別に出力するようにすれば、図４について説明したとおり、それぞれのリボン型振動板１１，１２に対応した単一指向性のマイクロホンユニットとすることができる。
このように図１乃至図３に示す実施例をリボン型マイクロホンとして動作させる場合、音響管２はリボン型振動板１１，１２に対して音響的な制動部材として機能する。
【００２１】
図１乃至図３に示す実施例のリボン型振動板１１，１２に音声信号を入力すると、リボン型振動板１１，１２に流れる音声信号と磁束との電磁力によりリボン型振動板１１，１２が振動し、音声信号に対応した音波を発生する。音声信号は上記リボン型振動板１１，１２が互いに逆向きに振動するように入力する。これによって音響管２内に音声の進行波が発生し、音響管２の開放端から音波が放射される。音響管２の開放端を耳に当てることによって音声を聴くことができ、ヘッドホンの電気音響変換器すなわちスピーカユニットとして利用することができる。前述のとおり、音響管２は長さ方向全体にわたり内周側の横断面積が均一であるため、反射波が生じることはなく、周波数特性に起伏のない、特性の良好なヘッドホン用スピーカユニットを得ることができる。
【００２２】
図１１は、上記実施例にかかる電気音響変換器をヘッドホンに適用する場合の概念図である。図１１において、符号５３は左耳用ヘッドホン本体を、５４は右耳用ヘッドホン本体を示す。各ヘッドホン本体５３，５４からはそれぞれ音響管５１，５２が上方に円弧を描きながら伸び、上部で相互に物理的に結合されている。音響管５１，５２は、ヘッドホン本体５３，５４を連結するヘッドバンドに固着してもよいし、音響管５１，５２がヘッドバンドを兼ねていてもよい。音響管５１，５２のヘッドホン本体５３，５４側の端部は開放していて、ヘッドホン本体５３，５４をユーザーの側頭部に装着してヘッドホン本体５３，５４でユーザーの耳を覆ったとき、ユーザーの耳穴に音響管５１，５２の開放端が対向しまたはユーザーの耳穴に音響管５１，５２の開放端が進入するようにする。音響管５１，５２の長さ方向の中間部にはそれぞれ前述の構成のとおりリボン型振動板が配置されていて、それぞれのリボン型振動板に音声信号が入力され、リボン型振動板が音声信号によって駆動されるように構成されている。リボン型振動板がそれぞれの音声信号によって駆動されることにより、前述のとおり音波を発生し、この音波は音響管５１，５２内を進行してユーザーの耳に到達する。
【００２３】
次に、本発明に係る電気音響変換器の各種変形例について説明する。図１ないし図３に示す実施例では、音響管２の周壁の相対向する位置にそれぞれ窓孔が形成され、それぞれの窓孔にリボン型振動板が配置されていたが、音響管２の周壁に一つの窓孔のみを形成し、この窓孔にリボン型振動板を配置してもよい。リボン型振動板は、音響管の内周面と同じ径で部分円筒形に形成され、音響管の横断面積はその長さ方向全体にわたって均一にする。
かかる構成の電気音響変換器をマイクロホンユニットとして用いると、無指向性のマイクロホンユニットとすることができる。この電気音響変換器を、例えばヘッドホンのスピーカユニットとして用いることができる。
【００２４】
本発明に適用するリボン型振動板の形状は、図１、図２などに示されているような、長さ方向両端部がリボンの幅方向に沿った蛇腹状の折り曲げ加工がなされ、長さ方向中間部がリボンの長さ方向に沿った蛇腹状の折り曲げ加工がなされたものに限定されるものではない。リボンの長さ方向全体にわたりリボンの幅方向に沿った蛇腹状の折り曲げ加工が施されているものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る電気音響変換器の実施例の要部を示す斜視図である。
【図２】上記実施例の要部を示す縦断面図である。
【図３】上記実施例の要部を示す横断面図である。
【図４】上記実施例によって得られるマイクロホンの指向特性の一例を示すグラフである。
【図５】上記実施例をマイクロホンとして使用する場合におけるリボン型振動板の接続例を示す回路図である。
【図６】上記実施例をマイクロホンとして使用する場合におけるリボン型振動板の別の接続例を示す回路図である。
【図７】図５に示す接続例によって得られるマイクロホンの指向特性を示すグラフである。
【図８】図６に示す接続例によって得られるマイクロホンの指向特性を示すグラフである。
【図９】本発明に適用可能な磁気回路の例を示す横断面図である。
【図１０】上記磁気回路の縦断面図である。
【図１１】本発明に係る電気音響変換器をヘッドホンに適用した例を概略的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２    音響管
１１    リボン型振動板
１２    リボン型振動板
２１    窓孔
２２    窓孔
３１    磁石
３２    磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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