(57)【要約】【課題】  圧電素子を用いたスピーカシステムにおいて、所望幅の周波数領域の各々で音響特性を変更可能にすること。【解決手段】  圧電素子を用いたスピーカシステムにおいて、複数の圧電振動体３０、４０、５０の各々を異なる寸法の複数の音響振動板１２ａ、１４ａ、１５ａの各々に取着した。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電振動体の各々を異なる寸法の複数の音響振動板の各々に取着して成るスピーカシステム。
【請求項２】
前記複数の音響振動板を平行に配置し、前記音響振動板および圧電振動体を貫通するボルトと、前記ボルトに螺合するナットにより、前記圧電振動体の各々を対応の音響振動板に固定すると共に、前記ボルトにより前記音響振動板を互いに連結した請求項１に記載のスピーカシステム。
【請求項３】
前記複数の音響振動板は、入れ子式に組み合わせた複数のエンクロージャのうち少なくとも最も外側のエンクロージャを除いた複数のエンクロージャの側壁により形成される請求項１または２に記載のスピーカシステム。
【請求項４】
前記複数のエンクロージャの各々は、断面が相似形の中空柱状部材から成る請求項３に記載のスピーカシステム。
【請求項５】
前記複数のエンクロージャの各々は、三角柱状のエンクロージャである請求項３または４に記載のスピーカシステム。
【請求項６】
前記複数のエンクロージャの各々は、四角柱状のエンクロージャである請求項３または４に記載のスピーカシステム。
【請求項７】
前記複数のエンクロージャは、少なくとも１つの六角柱状のエンクロージャを含む請求項３に記載のスピーカシステム。
【請求項８】
前記複数のエンクロージャの側壁のうち少なくとも前記圧電振動体が取付けられる側壁は、弾性材料を介して隣接する側壁に連結されている請求項３から５の何れか１項に記載のスピーカシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いたスピーカシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカシステムの音源として圧電振動板を備えたスピーカが知られている。例えば、本願出願人による特開平１１−２１５５８４号公報には、スピーカシステムの音源としてバイモルフ等の圧電素子を用いたスピーカ構造が開示されている。このスピーカは、炭素繊維等の繊維強化プラスチックから成る音響振動板に圧電振動板を取り付けてスピーカの音源としている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１５５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電振動板は特に高音特性に優れているが、音質が単調になる問題がある。また、圧電振動板の振幅は小さく、従って圧電振動板を用いて低音の音圧を十分に高くすることは困難である。
【０００５】
従って、本発明は、圧電素子を用いたスピーカシステムにおいて、所望幅の周波数領域の各々で音響特性を変更可能にしたスピーカシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明は、複数の圧電振動体の各々を異なる寸法の複数の音響振動板の各々に取着して成るスピーカシステムを要旨とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図３を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本実施形態によるスピーカシステム１０は、中空三角柱状のエンクロージャを具備しており、該エンクロージャは、最も外側の第１のエンクロージャ１２と、第１のエンクロージャ１２内に配設された第２のエンクロージャ１４と、第２のエンクロージャ１４内に配設され最も小さな第３のエンクロージャ１６とを具備している。第１から第３のエンクロージャ１２、１４、１６の各々は、正三角形の断面を有し、各々の側壁の１つに圧電素子または圧電振動体３０、４０、５０が取着されている。
【０００８】
第１のエンクロージャ１２は、第１の音響振動板を形成する底壁１２ａと、該底壁１２ａに連結された２つの斜面壁１２ｂ、１２ｃとを具備しており、その一方の端部は開口し、他方の端部が端壁（図示せず）により閉じられた有底状の中空部材から形成されている。第２のエンクロージャ１４は、第２の音響振動板を形成する底壁１４ａと、該底壁１４ａに連結された２つの斜面壁１４ｂ、１４ｃおよび第１のエンクロージャ１２と共通の端壁（図示せず）を具備して、一端が閉じられた有底状の中空部材から形成されている。第２のエンクロージャ１４の底壁１４ａは、第１のエンクロージャ１２の底壁１２ａよりも小さな幅寸法（図１の紙面に沿って左右方向）を有し、表面積が小さくなっている。
【０００９】
更に、第３のエンクロージャ１６は、第３の音響振動板を形成する底壁１６ａと、該底壁１６ａに連結された２つの斜面壁１６ｂ、１６ｃおよび第１のエンクロージャ１２および第２のエンクロージャ１４と共通の端壁（図示せず）を具備して、一端が閉じられた有底状の中空部材から形成されている。第３のエンクロージャ１６の底壁１６ａは、第２のエンクロージャ１４の底壁１４ａよりも小さな幅寸法（図１の紙面に沿って左右方向）を有し、表面積が小さくなっている。
【００１０】
第２のエンクロージャ１４は、連結部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃにより、第１のエンクロージャ１２に対して所定の間隔を以て離間して固定されている。連結部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、好ましくは図１に示すように、第１のエンクロージャ１２の長手方向の３つの辺の各々の内面から、第２のエンクロージャ１４の長手方向の３つの辺の各々の外面へ延設されている。また、連結部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃの各々は、第１のエンクロージャ１２および第２のエンクロージャ１４の長手方向の全長に渡って延びる１つの部材から形成しても、或いは、第１のエンクロージャ１２および第２のエンクロージャ１４の各々の辺に沿って離散的に配置した複数の部材から形成しても良い。
【００１１】
第３のエンクロージャ１６は、連結部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより、第２のエンクロージャ１４に対して所定の間隔を以て離間して固定されている。連結部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、好ましくは図１に示すように、第２のエンクロージャ１４の長手方向の３つの辺の各々の内面から、第３のエンクロージャ１６の長手方向の３つの辺の各々の外面へ延設されている。また、連結部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃの各々は、第２のエンクロージャ１４および第３のエンクロージャ１６の長手方向の全長に渡って延びる１つの部材から形成しても、或いは、第２のエンクロージャ１４および第３のエンクロージャ１６の各々の辺に沿って離散的に配置した複数の部材から形成しても良い。
【００１２】
このように、第１〜第３のエンクロージャ１２、１４、１６は、断面が相似形の中空状の部材より成り、第３のエンクロージャ１６は、最も大きな第１のエンクロージャ１２内に配置された第２のエンクロージャ１４内に配置されており、従って、第１〜第３のエンクロージャ１２、１４、１６は、大きなエンクロージャから小さなエンクロージャへ順次に重ねて組み入れ入れ子を形成するようになっている。更に、第１〜第３のエンクロージャ１２、１４、１６は、各々の中心軸線が互いに一致するように配置することが好ましい。
【００１３】
圧電振動体３０、４０、５０が、第１のエンクロージャ１２、第２のエンクロージャ１４、第３のエンクロージャ１６の各々の音響振動板としての底壁１２ａ、１４ａ、１６ａに座２４を介して取着されている。図２を特に参照すると、圧電振動体３０、４０、５０は、例えば黄銅等の金属製薄板から成る円形の金属板３２、４２、５２と、該金属板３２、４２、５２の両側面に適当な接着剤により貼付された円形のセラミックス層３４、４４、５４；３６、４６、５６とから成る圧電振動板またはバイモルフを具備している。セラミックス層３４、４４、５４；３６、４６、５６は、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電性セラミックス材料にて円形の薄板状に形成することができる。また、圧電振動体３０、４０、５０の各々の一側面には振動制御片としてのゴム製環状部材３８、４８、５０が取着されている。
【００１４】
また、金属板３２、４２、５２およびセラミック層３４、４４、５４；３６、４６、５６には各々電線（図示せず）が接続されており、圧電振動体３０、４０、５０は該電線を介してアンプその他の音源装置（図示せず）に接続されている。なお、セラミック層３４、４４、５４；３６、４６、５６を金属板３２、４２、５２および前記電線に電気的に接続するために、セラミック層３４、４４、５４；３６、４６、５６の両側面に銀メッキ等の方法により導電層（図示せず）が形成されている。
【００１５】
こうして形成された圧電振動板は、底壁１２ａ、１４ａ、１６ａ、座２４および前記圧電振動板を貫通し頭部２２ａを有した貫通ボルト２２、ワッシャ２６およびナット２８により、底壁１２ａ、１４ａ、１６ａに固定される。その際、貫通ボルト２２に沿ってナット２８の各々の位置を調節することにより、底壁１２ａ、１４ａ、１６ａに張力を付与することが可能となる。
【００１６】
以下、第１の実施形態の作用を説明する。
圧電振動体３０、４０、５０をアンプ（図示せず）に接続して音声信号を印加することにより、該音声信号に従って前記圧電振動板が屈曲し、その振動が座２４を介して各エンクロージャの底壁１２ａ、１４ａ、１６ａに伝達される。これにより、底壁１２ａ、１４ａ、１６ａが振動し、その振動が底壁１２ａ、１４ａ、１６ａに接する空気に伝達され、エンクロージャ１２、１４、１６の開口した端部からエンクロージャの外部空間に向けて放出される。
【００１７】
その際、圧電振動体３０、４０、５０は、各々異なる幅寸法の音響振動板（底壁１２ａ、１４ａ、１６ａ）に取着されているので、その寸法に応じて各々の音響振動板における振動特性を相違し、第１の音響振動板１２ａでは低音領域における音圧が高くなり、第２の音響振動板１４ａでは中音領域における音圧が高くなり、第３の音響振動板１６ａでは高音領域における音圧が高くなる。また、第１から第３の音響振動板１２ａ、１４ａ、１６ａの各々の寸法を調節することにより、低音、中音、高音領域の各々で特性を自由に調節することが可能となる。
【００１８】
また、複数の音響振動板を形成する底壁１２ａ、１４ａ、１６ａは互いに平行に配置されており、該底壁１２ａ、１４ａ、１６ａは圧電振動体３０、４０、５０を貫通する貫通ボルト２２および該ボルトに螺合するナット２８により互いに連結されると共に、圧電振動体３０、４０、５０の各々は、対応する音響振動板としての底壁１２ａ、１４ａ、１６ａに固定される。ナット２８を調節することにより、音響振動板としての底壁１２ａ、１４ａ、１６ａに付与される張力を調節することが可能となり、底壁１２ａ、１４ａ、１６ａの各々の音響特性を変更することが可能となる。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明がこの実施形態に限定されず、種々の変更と修正とが可能であることは当業者の当然とするとことろである。
例えば、図３では、エンクロージャ１２、１４、１６は、長手方向に同じ長さを有しているように図示されているが、エンクロージャ１２、１４、１６の各々の長さ（図１の紙面に垂直な方向の長さ）を、第１のエンクロージャ１２から第３のエンクロージャ１６へ次第に短くなるように形成してもよい。これは後述する図４、５の実施形態でも同様である。つまり、異なる寸法は幅寸法のみならず、長手寸法であってもよい。音響振動板が矩形ではない形状、例えば円形の場合には半径を異にするようにできる。
【００２０】
また、既述の実施形態では、スピーカシステム１０は断面が正三角の中空柱状のエンクロージャを具備していたが、他の形状であってもよい。例えば、２つの斜面壁が同じ長さの二等辺三角形その他の三角形であってもよい。例えば、図４に示す実施形態では、スピーカシステム１００は四角柱状、直方体形状または立方体形状のエンクロージャを具備している。すなわち、スピーカシステム１００は、外側の四角柱状の第１のエンクロージャ１１０と、第１のエンクロージャ１１０内に配設された四角柱状の第２のエンクロージャ１２０と、第２のエンクロージャ１２０内に配設された四角柱状の第３のエンクロージャ１３０とを具備し、第１から第３のエンクロージャ１１０、１２０、１３０の各々の一側面に圧電振動体３０、４０、５０が取り付けられている。
【００２１】
また、図１から図３に示した実施形態では、エンクロージャ１２、１４、１６は、長手方向の一方端部が開放されて、その方向に音が放出されるようになっていたが、本発明はこれに限定されず、図４に示すように、中空状のエンクロージャ１１０、１２０、１３０の全ての側面を側壁により閉じ、その１つの側壁に開口部１１０を形成したバスレフ式のエンクロージャとしてもよい。
【００２２】
また、図２には、圧電素子または圧電振動体として、金属板の両側面にセラミックス層を貼付した所謂バイモルフが示されているが、圧電振動体は金属板の一側面のみにセラミックス層を貼付した所謂モノモルフであってもよい。
【００２３】
既述した実施形態では、全てのエンクロージャに圧電振動体が取付けられていたが、本発明では、入れ子式に組み合わせた複数のエンクロージャのうち少なくとも最も外側のエンクロージャ以外の複数のエンクロージャの側壁に圧電振動体を取付ければ足りる。つまり、最も外側のエンクロージャには圧電振動体を必ずしも取付けなくともよく、この場合には、最も外側のエンクロージャはスピーカシステム全体を包囲するハウジングとして作用する。
【００２４】
ここで図５を参照すると、スピーカシステム２００は、四角柱状の外側エンクロージャ２０２の内部に入れ子式に配設された異なる大きさの第１〜第３の六角柱状のエンクロージャ２１０、２２０、２３０を具備しており、本実施形態では外側エンクロージャ２０２は第１〜第３の六角柱状のエンクロージャ２１０、２２０、２３０を包囲かつ支持するハウジングとして作用している。
【００２５】
本実施形態では、第１〜第３の六角柱状のエンクロージャ２１０、２２０、２３０の各々は、側壁２１０ａ〜２１０ｆ、２２０ａ〜２２０ｆ、２３０ａ〜２３０ｆから形成されている。第１〜第３のエンクロージャ２１０、２２０、２３０の各々の対向する側壁２１０ａ、２１０ｄ；２２０ａ、２２０ｄ；２３０ａ、２３０ｄには圧電振動体３０、４０、５０が取付けられている。
【００２６】
第１〜第３のエンクロージャ２１０、２２０、２３０は、外側のエンクロージャ２０２の内面から内側に延びる４つの支持部材２４０により支持されている。支持部材２４０の各々は、第１〜第３のエンクロージャ２１０、２２０、２３０を貫通するボルト２４２を具備しており、第１〜第３のエンクロージャ２１０、２２０、２３０は弾性部材、好ましくは発泡ウレタン等から形成された弾性部材２４４、２４６を介してボルト２４２に固定されており、ボルト２４２は適当な金属製支持部材２４８を介して、外側のエンクロージャ２０２の対向する側壁２０４の内面に固定されている。このように、少なくとも音響振動板を形成する側壁２１０ａ、２１０ｄ；２２０ａ、２２０ｄ；２３０ａ、２３０ｄを弾性材料により支持することにより、各側壁の音響特性を変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるスピーカシステムの正面図である。
【図２】図１のスピーカシステムの部分拡大図である。
【図３】図１のスピーカシステムの略示斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるスピーカシステムの正面図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態によるスピーカシステムの正面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…スピーカシステム
１２…第１のエンクロージャ
１２ａ…底壁（第１の音響振動板）
１４…第２のエンクロージャ
１４ａ…底壁（第２の音響振動板）
１６…第３のエンクロージャ
１６ａ…底壁（第３の音響振動板）
３０…圧電振動体
４０…圧電振動体
５０…圧電振動体
【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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