(57)【要約】【課題】スピーカの振動の制御を精度よく行うことが可能なスピーカを提供する。【解決手段】このスピーカ１は、マグネット１９と、マグネット１９の中央部に配置されるとともに、ボイスコイル１７が巻回されているボビン１４と、ボビン１４の側部に一方端が接合されているとともに、他方端が圧電フィルム支持部材２１に固定されている圧電フィルム２３とを備え、ボイスコイル１７に流れる電流とマグネット１９との間に働く力によりボビン１４を振動させるとともに、ボビン１４の振動により圧電フィルム２３の一方端を移動させて圧電フィルム２３の形状を変化させることによって生じる電圧に基づいて、ボビン１４の振動を制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、
前記磁石の中央部に配置されるとともに、コイルが巻回されているボビンと、
前記ボビンの側部に一方端が接合されているとともに、他方端が支持部に固定されている圧電素子とを備え、
前記コイルに流れる電流と前記磁石との間に働く力により前記ボビンを振動させるとともに、前記ボビンの振動により前記圧電素子の一方端を移動させて前記圧電素子の形状を変化させることによって生じる電圧に基づいて、前記ボビンの振動を制御する、スピーカ。
【請求項２】
前記圧電素子は、フィルム状である、請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記フィルム状の圧電素子の一方面には、前記フィルム状の圧電素子の共振を抑制するための弾性部材からなる膜が形成されている、請求項２に記載のスピーカ。
【請求項４】
前記フィルム状の圧電素子は、前記ボビンの側部と前記支持部との間に撓んだ状態で接合されている、請求項２または３のいずれか１項に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記フィルム状の圧電素子は、前記ボビンの側部の前記コイルが巻回されている領域と、振動板が取り付けられる前記ボビンの上端との間に接合される、請求項２〜４のいずれか１項に記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピーカに関し、特に、スピーカの振動を検出する圧電素子を備えるスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スピーカの振動を検出する圧電素子を備えるスピーカが知られている（たとえば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、スピーカのボイスコイルが取り付けられるボビンの上面にプリント基板を配置し、このプリント基板上に圧電素子が設けられているスピーカが開示されている。このスピーカでは、圧電素子は、プリント基板上に設けられた導電性ゴムの上面上に配置され、音響信号によって駆動されるボビンの振動が導電性ゴムを介して圧電素子に伝えられる。これにより、圧電素子には起電力が発生し、この起電力を増幅器にフィードバックすることによってスピーカの振動を制御している。
【０００４】
また、上記特許文献２には、スピーカの振動板の上面上にネジにより一方端が固定された圧電素子が設けられたスピーカが開示されている。このスピーカでは、音響信号によって駆動されるボビンに接合された振動板の上面上に設けられた圧電素子の他方端が振動板の振動によって振動して変形することにより圧電素子に起電力が発生し、この起電力を増幅器にフィードバックすることによってスピーカの振動を制御している。
【０００５】
また、上記特許文献３には、スピーカのコーンの上面上に接着材により固定された圧電セラミック素子が設けられているスピーカが開示されている。このスピーカでは、音響信号によって駆動されるボビンに接合されたコーンの上面上に設けられた圧電セラミック素子にコーンの振動によって起電力が発生し、この起電力を増幅器にフィードバックすることによってスピーカの振動を制御している。
【０００６】
また、上記特許文献４には、スピーカのボビンと嵌合するとともに、貫通孔を有するポール部を含むポールピースを備え、ポール部の貫通孔の外側開口部に圧電素子が設けられているスピーカが開示されている。このスピーカでは、音響信号によって駆動されるボビンに接合されたコーンの振動によって振動する空気が貫通孔の外側開口部を出入りする。この空気の出入りによって外側開口部に設けられる圧電素子が変形することにより、圧電素子に起電力が発生し、この起電力を増幅器にフィードバックすることによってスピーカの振動を制御している。
【０００７】
【特許文献１】実公平７―３１６６４号公報
【特許文献２】実開昭６２−８４２９４号公報
【特許文献３】特開平４―１０５４９９号公報
【特許文献４】特開２００４−２３５９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載のスピーカでは、音響信号によって駆動されるボビンの振動が導電性のゴムを介して圧電素子に伝えられるので、振動が導電性のゴムに吸収されることによりボビンの振動が正確に圧電素子に伝えられないという不都合がある。これにより、スピーカの振動の制御を精度よく行えないという問題点がある。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載のスピーカでは、振動板の上面上に圧電素子が設けられているので、振動板の振動が圧電素子の重みによって変化するという不都合がある。これにより、音響信号による振動が正確に振動板に伝えられないので、スピーカの振動の制御を精度よく行えないという問題点がある。
【００１０】
また、上記特許文献３に記載のスピーカでは、振動板の上面上に圧電セラミック素子が設けられているので、振動板の振動が圧電セラミック素子の重みによって変化するという不都合がある。これにより、音響信号による振動が正確に振動板に伝えられないので、スピーカの振動の制御を精度よく行えないという問題点がある。
【００１１】
また、上記特許文献４に記載のスピーカでは、音響信号によって駆動されるボビンに接合されたコーンの振動が貫通孔の外側開口部を出入りする空気を介して圧電素子に伝えられるので、振動が空気に吸収されることにより音響信号による振動が正確に圧電素子に伝えられないという不都合がある。これにより、スピーカの振動の制御を精度よく行えないという問題点がある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、スピーカの振動の制御を精度よく行うことが可能なスピーカを提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１３】
この発明の一の局面によるスピーカは、磁石と、磁石の中央部に配置されるとともに、コイルが巻回されているボビンと、ボビンの側部に一方端が接合されているとともに、他方端が支持部に固定されている圧電素子とを備え、コイルに流れる電流と磁石との間に働く力によりボビンを振動させるとともに、ボビンの振動により圧電素子の一方端を移動させて圧電素子の形状を変化させることによって生じる電圧に基づいて、ボビンの振動を制御する。
【００１４】
この一の局面によるスピーカでは、上記のように、ボビンの側部に一方端が接合されているとともに、他方端が支持部に固定されている圧電素子を備えることによって、音響信号によって駆動されるボビンの振動を圧電素子に直接伝えることができるので、ボビンの振動に応じた起電力を圧電素子に発生させることができる。これにより、ボビンの振動の制御を精度よく行うことができるので、スピーカの振動の制御を精度よく行うことができる。また、ボビンの側部と支持部との間に圧電素子を備えることによって、たとえば振動板の表面上に圧電素子を備える場合と異なり、振動板の振動が変化するのを抑制することができる。
【００１５】
上記一の局面によるスピーカにおいて、好ましくは、圧電素子は、フィルム状である。このように構成すれば、圧電素子がフィルム状であることにより圧電素子に柔軟性があるので、圧電素子の一方端が接合されるボビンの振動を圧電素子が妨げることを抑制することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、フィルム状の圧電素子の一方面には、フィルム状の圧電素子の共振を抑制するための弾性部材からなる膜が形成されている。このように構成すれば、フィルム状の圧電素子が共振することを抑制することができるので、圧電素子に発生する起電力が圧電素子の共振によって変化するのを抑制することができる。
【００１７】
上記圧電素子がフィルム状であるスピーカにおいて、好ましくは、フィルム状の圧電素子は、ボビンの側部と支持部との間に撓んだ状態で接合されている。このように構成すれば、フィルム状の圧電素子がボビンと支持部とに撓まない状態で接合されている場合と異なり、容易に、フィルム状の圧電素子によってボビンの振動が妨げられるのを抑制することができる。また、たとえばフィルム状の圧電素子の撓み量を調節することによって、スピーカの振動の制御を行うのに適した起電力をフィルム状の圧電素子に発生させることができる。
【００１８】
上記圧電素子がフィルム状であるスピーカにおいて、好ましくは、フィルム状の圧電素子は、ボビンの側部のコイルが巻回されている領域と、振動板が取り付けられるボビンの上端との間に接合される。このように構成すれば、ボビンの側部のコイルが巻回されている領域と対向する位置に配置される磁石とフィルム状の圧電素子とが接触するのを抑制することができるので、フィルム状の圧電素子によってボビンの振動が妨げられるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態によるスピーカ装置の全体構成を示したブロック図である。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態によるスピーカ装置１００の全体構成について説明する。
【００２１】
本発明の一実施形態によるスピーカ装置１００では、スピーカ１と、パワーアンプ２と、ＭＦＢ（モーショナルフィードバック）帰還アンプ３とから構成されている。また、入力信号（音響信号）は、ＭＦＢ帰還アンプ３に入力されるように構成されている。
【００２２】
また、図２〜図４は、本発明の一実施形態によるスピーカの構造を説明するための図である。図５は、本発明の一実施形態による圧電フィルム支持部材の斜視図である。図６および図７は、本発明の一実施形態による圧電フィルムの平面図および断面図である。また、図８は、本発明の一実施形態による圧電フィルムの圧電フィルム支持部材への取り付け動作を説明するための図である。まず、図１〜図８を参照して本発明の一実施形態によるスピーカ１の構造について説明する。
【００２３】
本発明の一実施形態によるスピーカ１では、図２〜図４に示すように、凹状のフレーム１１の内側に、上端部が切断された中空の円錐状のコーン紙１２が切断面を下向きにして配置されている。なお、コーン紙１２は、本発明の「振動板」の一例である。また、フレーム１１の側面には、後述する圧電フィルム２３を貫通させるための孔部１１ａが設けられている。また、フレーム１１の上端部とコーン紙１２の下端部（切断された上端部と反対の端部）とは、コーンエッジ１３を介して接続されている。また、コーン紙１２の下方には、円筒状のボビン１４が配置されており、コーン紙１２の上端が切断された切断面とボビン１４とが接合されている。また、ボビン１４の上面には、コーン紙１２の上端が切断された切断面を覆うように、上に凸状のキャップ部１５が接合されている。また、フレーム１１の内側面とボビン１４の側部との間には、切断面が波状のダンパ１６が設けられている。なお、ダンパ１６は、フレーム１１の内側面とボビン１４の側部との間を平面的に見て覆うように設けられている。
【００２４】
また、図４に示すように、ボビン１４の側部にはボイスコイル１７が巻回されている。なお、ボイスコイル１７は、本発明の「コイル」の一例である。また、フレーム１１の下面には、リング状のヨーク１８と、リング状のマグネット１９とが配置されている。なお、マグネット１９は、本発明の「磁石」の一例である。また、マグネット１９は、ヨーク２０によって支持されている。なお、マグネット１９の一方側面は、ボイスコイル１７と対向する位置に配置されている。また、マグネット１９は、マグネット１９の他方側面が、ヨーク１８および２０の側面よりも外側に突出するように構成されている。また、ヨーク２０の中央部には、円筒状のボビン１４の内周面に嵌め込まれる凸部２０ａが形成されている。
【００２５】
また、図２〜図４に示すように、リング状のマグネット１９のヨーク１８および２０の側面よりも外側に突出している部分には、圧電フィルム支持部材２１が嵌め込まれている。なお、圧電フィルム支持部材２１は、本発明の「支持部」の一例である。圧電フィルム支持部材２１は、図５に示すように、圧電フィルム支持部２１ａ、マグネット取付部２１ｂ、先端部２１ｃおよび保持部２１ｄにより構成されている。圧電フィルム支持部材２１は、マグネット取付部２１ｂを、マグネット１９のヨーク１８および２０の側面よりも外側に突出した部分に嵌め込むように固定されている。なお、圧電フィルム支持部材２１の先端部２１ｃは、マグネット１９にマグネット取付部２１ｂが容易に嵌め込むことができるように、テーパ状に形成されている。
【００２６】
また、図８に示すように、圧電フィルム支持部２１ａには、ネジ孔２１１ａを有する凹部２１２ａが形成されている。また、保持部２１ｄには、圧電フィルム支持部２１ａに形成される凹部２１２ａに係合するとともに、ネジ２２が貫通するための貫通孔２１１ｄを有する凸部２１２ｄが形成されている。
【００２７】
ここで、本実施形態では、図２および図４に示すように、ボビン１４の側部と圧電フィルム支持部材２１との間には、約７ｍｍ〜約８ｍｍの幅Ｗ（図６参照）を有するとともに、約４０μｍの厚みｔ（図７参照）を有するポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなるフィルム状の圧電フィルム２３が上に凸状に撓んだ状態で取り付けられている。なお、圧電フィルム２３は、本発明の「圧電素子」の一例である。また、圧電フィルム２３としては、たとえば、株式会社クレハ社製のＫＦピエゾフィルムを使用することが可能である。また、本実施形態では、圧電フィルム２３は、一方端がボビン１４の側部のボイスコイル１７が巻回されている領域とコーン紙１２とが取り付けられているボビン１４の上端との間に接着剤により接合されているとともに、他方端が圧電フィルム支持部材２１に固定されている。
【００２８】
また、本実施形態では、図７に示すように、圧電フィルム２３の一方面には、圧電フィルム２３が共振するのを抑制するための約０．５ｍｍの厚みを有するゴムなどの弾性部材からなるゴム膜２４が形成されている。なお、ゴム膜２４は、本発明の「弾性部材からなる膜」の一例である。
【００２９】
また、図２〜図５に示すように、圧電フィルム２３の他方端には、リード線２５ａと２５ｂとが電気的に接続されている。なお、リード線２５ａは、図１に示すように、ＭＦＢ帰還アンプ３に接続されているとともに、リード線２５ｂは、接地されている。
【００３０】
次に、図８を参照して、本発明の一実施形態による圧電フィルム２３の圧電フィルム支持部材２１への取り付け動作について説明する。
【００３１】
まず、図８に示すように、ゴム膜２４が形成される圧電フィルム２３を、圧電フィルム支持部２１ａの上面上に設置する。このとき、図２〜図５に示すように、ゴム膜２４が形成される圧電フィルム２３の他方端が圧電フィルム支持部２１ａの上面上の外側にはみ出すように配置される。これにより、ゴム膜２４が形成される圧電フィルム２３に容易にリード線２５ａと２５ｂとを接続することが可能となる。この後、圧電フィルム支持部２１ａの上面上と保持部２１ｄとによって、ゴム膜２４が形成される圧電フィルム２３を挟み込むとともに、ネジ２２とネジ孔２１１ａとによって、圧電フィルム支持部２１ａと保持部２１ｄとをネジ止めする。これにより、ゴム膜２４が形成される圧電フィルム２３が圧電フィルム支持部材２１に取り付けられる。
【００３２】
次に、図１および図４を参照して、本発明の一実施形態によるスピーカ１のＭＦＢ（モーショナルフィードバック）の動作について説明する。
【００３３】
図１に示すように、入力信号（音響信号）がＭＦＢ帰還アンプ３を介してパワーアンプ２に入力される。パワーアンプ２に入力された信号は、パワーアンプ２によって増幅された後、スピーカ１に入力される。なお、パワーアンプ２とボイスコイル１７とは、電気的に接続されており、図４に示すように、ボイスコイル１７に流れる電流（入力信号）とマグネット１９との間に働く力によって、ボイスコイル１７が巻回されているボビン１４が約±２ｍｍＺ方向に振動する。これにより、コーン紙１２が振動するので、スピーカ１から音波が発せられる。
【００３４】
次に、図４に示すように、ボビン１４がＺ方向に振動することにより、ボビン１４に一方端が接続されている圧電フィルム２３が変形する。圧電フィルム２３には、変形が生じないときにでも圧電フィルム２３内に分極が残っているが、圧電フィルム２３が変形することにより、圧電フィルム２３内の分極が変化する。これにより、圧電フィルム２３の表裏に起電力が発生する。この起電力は、リード線２５ａを介して、ＭＦＢ帰還アンプ３（図１参照）に入力される。この圧電フィルム２３に発生する起電力の大きさに基づいて、入力信号をＭＦＢ帰還アンプ３によって増幅させることにより、ボビン１４の振動が入力信号に対応するようにスピーカ１の振動が制御される。
【００３５】
本実施形態では、上記のように、ボビン１４の側部に一方端が接合されているとともに、他方端が圧電フィルム支持部材２１に固定されている圧電フィルム２３を備えることによって、音響信号によって駆動されるボビン１４の振動を圧電フィルム２３に直接伝えることができるので、ボビン１４の振動に応じた起電力を圧電フィルム２３に発生させることができる。これにより、ボビン１４の振動の制御を精度よく行うことができるので、スピーカ１の振動の制御を精度よく行うことができる。また、ボビン１４の側部と圧電フィルム支持部材２１との間に圧電フィルム２３を備えることによって、たとえばコーン紙１２の表面上に圧電フィルム２３を備える場合と異なり、コーン紙１２の振動が変化するのを抑制することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、圧電フィルム２３がフィルム状であることによって、圧電フィルム２３に柔軟性があるので、圧電フィルム２３の一方端が接合されるボビン１４の振動を圧電フィルム２３が妨げることを抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、圧電フィルム２３の一方面に、圧電フィルム２３の共振を抑制するためのゴムなどの弾性部材からなるゴム膜２４を形成することによって、圧電フィルム２３が共振することを抑制することができるので、圧電フィルム２３に発生する起電力が圧電フィルム２３の共振によって変化するのを抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、圧電フィルム２３をボビン１４の側部と圧電フィルム支持部材２１との間に撓んだ状態で接合することによって、圧電フィルム２３がボビン１４と圧電フィルム支持部材２１とに撓まない状態で接合されている場合と異なり、容易に、圧電フィルム２３によってボビン１４の振動が妨げられるのを抑制することができる。また、たとえば圧電フィルム２３の撓み量を調節することによって、スピーカ１の振動の制御を行うのに適した起電力を圧電フィルム２３に発生させることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、圧電フィルム２３をボビン１４の側部のボイスコイル１７が巻回されている領域と、コーン紙１２が取り付けられるボビン１４の上端との間に接合することによって、ボビン１４の側部のボイスコイル１７が巻回されている領域と対向する位置に配置されるマグネット１９と圧電フィルム２３とが接触するのを抑制することができるので、圧電フィルム２３によってボビン１４の振動が妨げられるのを抑制することができる。
【００４０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４１】
たとえば、上記実施形態では、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなるフィルム状の圧電フィルムを用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）以外の圧電材料からなる圧電フィルムを用いてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、圧電フィルムの一方面にゴム膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、圧電フィルムの共振を抑制する機能を有する膜であれば、ゴム以外の弾性部材からなる膜を形成してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、圧電フィルムが上に凸状に撓んだ状態で取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限らず、圧電フィルムを下に凸状に撓んだ状態で取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態によるスピーカ装置の全体構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスピーカの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるスピーカの側面図である。
【図４】図２の２００−２００線に沿った断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による圧電フィルム支持部材の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による圧電フィルムの平面図である。
【図７】図６の２１０−２１０線に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による圧電フィルムの圧電フィルム支持部材への取り付け動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  スピーカ
１２  コーン紙（振動板）
１４  ボビン
１７  ボイスコイル（コイル）
１９  マグネット（磁石）
２１  圧電フィルム支持部材（支持部）
２３  圧電フィルム（圧電素子）
２４  ゴム膜（弾性部材からなる膜）
【図１】
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【図２】
2008306333.tif 000004
【図３】
2008306333.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008306333.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008306333.tif 000009
【図８】
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