(57)【要約】【課題】  呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現し、かつ出力音圧を大きくする。【解決手段】  振動板１００は、球の表面を１２個の５角形のセグメント１０１に分割し、各セグメントの境界を可撓性のエッジ部１０２により結合して構成され、各セグメントが独立して磁気回路により駆動される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略球体の表面を複数の多角形セグメントに分割して各セグメントの境界を弾性材料で連結した略球面形状の振動板と、
前記複数のセグメントの各々の内側の中央部にそれぞれ取り付けられた複数のボイスコイルと、
前記複数のボイスコイルの各々にそれぞれ対向して配置されたマグネットを含む複数の磁気回路構造体と、
前記複数の磁気回路構造体の各々をそれぞれ支持する複数の支持体と、
前記複数のボイスコイルの各々をコイル軸方向に振動可能なように前記複数の支持体の各々にそれぞれ連結する複数のサスペンションとを、
備えた電気音響変換器。
【請求項２】
前記サスペンションは、各ボイスコイルごとに複数備えることを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記略球面形状の振動板は、ｎ角形（ｎ：４以上の整数）と（ｎ＋１）角形の重心から各頂点へ引いた線分によりなる各３角形が、重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られた形状の組み合わせであって、各多角形の重心が半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、各辺に引いた垂線の足が半径の小さくなる方向に折られており、かつ、隣り合う多角形の共通の辺に引かれた双方の垂線の足が連続するように構成されており、
この構成を前記複数の多角形セグメントに分割して各セグメントの境界を前記弾性材料で連結したことを特徴とする請求項１又は２に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、略球体の形状を有する電気音響変換器、いわゆる球形スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は先に、下記の特許文献１において図１０に示すような球形スピーカを提案した。図１０において、球形スピーカＳは２つの半球体１にて構成され、この２つの半球体１同士が組み付けられて構成されている。各半球体１は偏平円環状のベース部材２と、中心から外側に向かって半球状の内側電極板３と、半球状の振動板４と、半球状の外側電極板５と半球状のカバー６とを有する。
【０００３】
ベース部材２はポリカーボネートなどの樹脂にて構成され、一方の面には１８０度対向位置に位置決めピン２ｂが突出して設けられるとともに、ベース部材２の他方の面が他の半球体と接合される接合面２ａとして構成されている。また、ベース部材２には適当な間隔にネジ挿通孔（図示せず）が設けられている。
【０００４】
内側電極板３は銅、真鍮などにクロムメッキした金属にて構成され、半球状の半球形状部３ａと、この半球形状部３ａの外周で、かつ、半径方向に延設された円環状の鍔部３ｂとから構成されている。鍔部３ｂには位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。これによって内側電極３はその半球形状部３ａの中心がベース部材２の中心と一致するようにベース部材２上に位置決めされて配置されている。
【０００５】
振動板４は、内側電極板３より若干大きめであり、同様に、半球状の半球形状部４ａとこの半球形状部４ａの外周で、かつ、半径方向に延設された円環状の鍔部４ｂとから構成されている。また、同様に、鍔部４ｂには図示しないが位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。振動板４の鍔部４ｂと内側電極板３の鍔部３ｂとの間には円環状のスペーサ７が配置されている。スペーサ７は確保したい間隔によって適宜１又は２以上の部材にて構成される。また、振動板４の断面構成は、半径方向に伸縮自在な樹脂にて形成された樹脂基層と、この樹脂基層の一方の面に導電性の金属を蒸着して形成された導電層と、前記樹脂基層の他方の面に配置された強度補強層とを積層して構成されている。
【０００６】
外側電極板５は、振動板４よりさらに若干大きめで内側電極板３と同様な材質で形成され、同様に半球状の半球形状部５ａとこの半球形状部５ａの外周で、かつ、半径方向に延設された円環状の鍔部５ｂとから構成されている。また、同様に、鍔部５ｂには位置決め孔（特に符号を付さず）とネジ挿通孔（図示せず）が設けられ、この位置決め孔にベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。外側電極板５の鍔部５ｂと振動板４の鍔部４ｂとの間には円環状のスペーサ８が配置されている。スペーサ８は確保したい間隔によって適宜１又は２以上の部材にて構成される。
【０００７】
カバー６は、例えば空気の通りが良いウレタン樹脂にて形成され、外側電極板５よりさらに大きめであり、半球状の半球形状部６ａとこの半球形状部６ａの外周で、かつ、半径方向に延設された円環状の鍔部６ｂとから構成されている。この鍔部６ｂの下面には位置決め凹部６ｃが形成され、この位置決め凹部６ｃにベース部材２の位置決めピン２ｂが挿入されている。また、カバー６の鍔部６ｂにはネジ挿通孔（図示せず）が設けられている。また、振動板４と内側電極板３と外側電極板５とにはスペーサ７、８の電極部（図示せず）を介してそれぞれ電源を供給できるように構成されている。
【０００８】
以上のように構成された半球体１が２つ設けられ、この２つの半球体１、１が互いの接合面２ａ同士を接合された状態でネジ挿通孔を用いてネジ締結によって固定され、図１０に示す球形スピーカＳが構成されている。
【０００９】
上記構成において、各半球体１の振動板４にバイアス電圧を印加すると、このバイアス電圧によって各半球体１の振動板４と内側電極板３及び外側電極板５との間にそれぞれコンデンサが形成され、静電効果が生じる状況が構成される。この状態で、各半球体１に音声信号である駆動電流を供給すると、この駆動電流に応じて伸縮自在な各半球体１の振動板４が同期して半径方向に変動して呼吸運動を行い、この結果、球面波音場が実現される。
【００１０】
しかしながら、前記の球形スピーカ（静電型電気音響変換器）Ｓでは、振動板４の鍔部４ｂの箇所で半径方向の変動が制限されるため、ほぼ完全な呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができない。
【００１１】
そこで、下記の特許文献２は図８、図９に示すように、前記した課題を解決すべくなされたものであり、呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現す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して提案された。この電気音響変換器は、導電層を有する略球面形状の振動体１０と、この振動体１０の内周側と外周側の少なくともいずれか一方に間隔をおいて配置された略球面形状の電極板１１、１２と、振動体１０と電極板１１、１２とを間隔を置いた状態で支持すると共に振動体１０及び電極板１１、１２に電圧を供給する球体支持構造体１３と、球体支持構造体１３を支持する台座体１４を備え、球体支持構造体１３は、振動体１０の略球面形状の中心点を中心として略点対称の２箇所の頂点部分のみを支持することを特徴とする。
【特許文献１】特開２０００−７８６８６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００１−９５０８８号公報（図２）
【００１２】
振動体１０は図９に詳しく示すように、ｎ角形（ｎ：４以上の整数）と（ｎ＋１）角形の重心から各頂点へ引いた線分によりなる各３角形が、重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られた形状の組み合わせであって、各多角形の重心が半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、各辺に引いた垂線の足が半径の小さくなる方向に折られており、かつ、隣り合う多角形の共通の辺に引かれた双方の垂線の足が連続するように構成され、振動体１０の２箇所の頂点位置に位置する１つの各多角形に対して球体支持構造体１３にて支持されていることを特徴とする。振動体１０は組立て前の段階では縦方向に３分割部材として構成され、各分割部材の頂点箇所には軸挿入孔が形成されている。
【００１３】
内側電極板１１及び外側電極板１２は、銅、真鍮などにクロムメッキした金属にて構成され、それぞれ上下２つの半球体１１ａ、１２ａにて構成され、この２つの半球体１１ａ、１２ａ同士が組み付けられて球状に構成される。各分割部材である半球体１１ａ、１２ａには多数の空気流通孔（図示せず）が形成されているとともに、各半球体１１ａ、１２ａの頂点箇所には軸挿入孔が形成されている。
【００１４】
球体支持構造体１３は、内側電極板１１の内側空間に配置されて垂直方向に対してやや傾斜して配置された中心支持部材２０と、内側電極板１１の内側空間に配置されて中心支持部材２０に固定され、内側電極板１１を支持する内側電極支持部材２１と、外側電極板１２の外周空間に配置されて中心支持部材２０の上端と台座体１４とに両端が固定された一対の経度支持部材２２、２２と、この各経度支持部材２２に固定されて外側電極板１２を固定する外側電極支持部材２３と、中心支持部材２０の上端部と下端部で振動体１０と内側電極板１１及び外側電極板１２をそれぞれ支持するとともに、電圧を供給するための上極側支持部２４及び下極側支持部２５とから構成されている。つまり、振動体１０と内側電極板１１と外側電極板１２は、その球面形状の中心点を中心として略点対称の２箇所の頂点箇所部分で支持されている。そして、振動体１０自体はこの２箇所の頂点部分でのみ支持されており、他の部分では他部材によって何ら拘束を受けないように構成されている。
【００１５】
中心支持部材２０はロッド状に構成され、この内部には電線挿通孔２０ａが形成されており、この電線挿通孔２０ａを介して電圧供給用の電線（図示せず）が導かれている。中心支持部材２０の下端は台座体１４の電線挿通孔４２ａに圧入されることによって台座体１４に固定されている。
【００１６】
内側電極支持部材２１は、円板状に構成され、この中心にはロッド挿入孔（不図示）が形成されている。このロッド挿入孔に中心支持部材２０が挿入され、中心支持部材２０の段差と抜止め防止部材（不図示）とで挟持されることによって中心支持部材２０に固定されている。一対の経度支持部材２２、２２は、それぞれ略円弧状を有し、各経度支持部材２２の両端の鍔部は、各ネジ孔（不図示）に挿入されたネジ（図示せず）によって後述する極部キャップ部材（不図示）と台座体１４にそれぞれ締結されている。
【００１７】
外側電極支持部材２３は、リング状を有し、この１８０度対向位置に凹部がそれぞれ形成されている。この凹部に上述したように経度支持部材２２が嵌合されている。また、外側電極支持部材２３の上下両面の内周縁部には電極支持溝が形成され、この両側の電極支持溝に外側電極板１２の各半球体１２ａの円周縁部分が挿入されることによって固定されている。
【００１８】
上極側支持部２４は、図８に示すように、それぞれ略偏平リング状を有する内側電極電圧供給部材と、複数のスペーサと、振動板電圧供給部材、外側電極電圧供給部材と、極部キャップ部材３８とから構成され、この順序で中心支持部材２０の上端部に圧入されている。そして電圧供給部材とスペーサとの間に内側電極板１１が、振動板電圧供給部材間に振動体１０が、スペーサと外側電極電圧供給部材との間に外側電極板１２がそれぞれ介在することによって支持されている。下極側支持部２５も同様な構成で、中心支持部材２０の下端部に圧入されている。また、各振動板電圧供給部材は振動体１０の多角形形状に対応するような放射状波形状を有する。
【００１９】
上下極側の電極電圧供給部材、振動板電圧供給部材には、図８に示すように、電圧が供給されるように配線され、この配線は台座体１４の電線挿通孔４０ａ、４２ａ及び中心支持部材２０の電線挿通孔２０ａを通って導かれている。
【００２０】
次に、振動体１０の構成について説明する。振動体１０は、上述したように組付け前の段階では縦方向の３分割部材として構成されているが、組付け過程でこの３分割部材が接合され、この接合された状態では、ほぼ図９（ａ）に示すような形状を有する（なお、図９（ａ）において、振動体１０を構成する３分割部材の各接合部分（分割位置）を太線にて示してあるが、組立て後の各分割部材の接合部分はほとんど判らないようになっている）。つまり、図９（ｂ）に示すように点線の５角形（ｎ角形、ただし、ｎは４以上の整数）と点線の６角形（ｎ＋１角形）の重心Ｏ1、Ｏ2から各頂点ｔ１、ｔ２へ引いた線分Ｌ１、Ｌ２によりなる各３角形が、重心Ｏ1、Ｏ2から各辺ｍ１、ｍ２へと引いた垂線ｖ１、ｖ２によってＶ字形に折られた形状の組み合わせであって、各多角形の重心Ｏ1、Ｏ2が半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、各辺ｍ１、ｍ２に引いた垂線ｖ１、ｖ２の足が半径の小さくなる方向に折られており、かつ、隣り合う多角形の共通の辺ｍ１、ｍ２に引かれた双方の垂線ｖ１、ｖ２の足が連続するように構成されている。この構造物は半径方向に外力が作用すると、垂線ｖ１、ｖ２の足を中心として容易に変位可能なものとなっている。垂線ｖ１、ｖ２の足の交点Ｎが最大振幅のポイントとなる。
【００２１】
また、振動体１０の断面構成は、半径方向に伸縮自在な樹脂にて形成された樹脂基層と、この樹脂基層の一方の面に導電性の金属を蒸着して形成された導電層と、前記樹脂基層の他方の面に配置された強度補強層と、強度補強層の一方の面に等電性の金属を蒸着して形成された導電層とを積層して構成されている。この強度補強層は、この実施の形態では多孔質層である発泡ポリプロピレンシート（発泡材）にて構成されているが、樹脂基層の半径方向の伸縮を阻害せずに強度を補強できる部材であればよい。
【００２２】
上記構成において、振動体１０に４０００Ｖ以上（例えば４３００Ｖ）の直流バイアス電圧を印加すると、この直流バイアス電圧によって振動体１０と内側電極板１１及び外側電極板１２との間にそれぞれコンデンサが形成され、静電効果が生じる状態が構成される。この状態で、音声信号である駆動電流を供給すると、この駆動電流に応じて振動体１０が同期して半径方向の外力を受けることによって上述したような呼吸運動を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、特許文献２によれば呼吸球に近い音源を実現できるが、その形状の制約により振動体１０の内側と外側に配置される電極１１、１２間の距離が必然的に大きくなってしまい、実用に耐えるに充分な駆動力が得られず、出力音圧を大きく取れないという課題が残っていた。
【００２４】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができるとともに、出力音圧を大きくす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】
【００２５】
請求項１の発明は上記目的を達成するために、略球体の表面を複数の多角形セグメントに分割して各セグメントの境界を弾性材料で連結した略球面形状の振動板と、
前記複数のセグメントの各々の内側の中央部にそれぞれ取り付けられた複数のボイスコイルと、
前記複数のボイスコイルの各々にそれぞれ対向して配置されたマグネットを含む複数の磁気回路構造体と、
前記複数の磁気回路構造体の各々をそれぞれ支持する複数の支持体と、
前記複数のボイスコイルの各々をコイル軸方向に振動可能なように前記複数の支持体の各々にそれぞれ連結する複数のサスペンションとを、
備えた構成とした。
この構成により、略球体の表面を複数の多角形セグメントに分割して各セグメントを独立に駆動するので、呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができるとともに、出力音圧を大きくすることができる。なお、このような構成を持つ電器音響変換器は、その略球面形状の径が小さい程、理想に近い球面波音場を実現することができる。
【００２６】
請求項２による発明は、請求項１に記載の電気音響変換器において、前記サスペンションが各ボイスコイルごとに複数備えることを特徴とする。
この構成により、ボイスコイルの中心支持能力が向上するので、このような振動板の外周部がフレームなどの部材に固定されることのない構造を持つ電器音響変換器では、ボイスコイルの軸方向運動がより正確に実現されることになり、耐入力特性が向上する。
【００２７】
請求項３による発明は、請求項１又は２に記載の電気音響変換器において、前記略球面形状の振動板が、ｎ角形（ｎ：４以上の整数）と（ｎ＋１）角形の重心から各頂点へ引いた線分によりなる各３角形が、重心から各辺へと引いた垂線によってＶ字形に折られた形状の組み合わせであって、各多角形の重心が半径の大きくなる方向に突出する位置に配置され、各辺に引いた垂線の足が半径の小さくなる方向に折られており、かつ、隣り合う多角形の共通の辺に引かれた双方の垂線の足が連続するように構成されており、
この構成を前記複数の多角形セグメントに分割して各セグメントの境界を前記弾性材料で連結したことを特徴とする。
この構成により、ボイスコイルの軸方向に振動して呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができ、また、その振幅を大きく取ることができることで大きな音声出力が得られる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、略球体の表面を複数の多角形セグメントに分割して各セグメントを独立に駆動するので、呼吸球に近い音源（球面波音場）を実現することができるとともに、出力音圧を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る球形スピーカ（静電型電気音響変換器）の一実施の形態を正面から見た構成図である。図１において、球形スピーカＳの振動板１００は、略球体の表面を１２個の５角形のセグメント１０１に分割し、各セグメント１０１の境界を可撓性のエッジ部１０２により結合して構成されている。
【００３０】
ここで、図２は特許文献２に示す従来の振動板１０を示し、その詳細な構成は前述した通りである。本発明の振動板１００は、その表面形状は特許文献２と同じであるが、圧電型ではなく、各セグメント１０１が独立して磁気回路により駆動される動電型である。この振動板１００を図３に示すように１２個の５角形のセグメント１０１に分割し、各セグメント１０１を外側にやや移動してこの各セグメント１０１の間に出現した隙間を図４に示すように可撓性のエッジ部１０２により結合して構成される。
【００３１】
各セグメント１０１の内側は、磁気回路により発生する駆動力を効率よく各セグメントに伝達することができるように、駆動コイルの接合に都合の良い形状に成形されているか、又は図５に示すボイスコイル接合用の構造物１０１ａのように、それと同等の機能を持つ部材が接合される形で設けられている。
【００３２】
図６に示す例では、各セグメント１０１の内側中心は円筒形のボイスコイルボビン１１０に結合され、ボイスコイルボビン１１０の回りにはボイスコイル１１１が取り付けられて振動系（１０１、１１０、１１１）を構成している。また、マグネット側の磁気回路支持用構造物１１２にはヨーク１１３が取り付けられ、ヨーク１１３にはマグネット１１４と、ポールピース１１５とプレート１１６がボイスコイル１１１に対向するように取り付けられてマグネット側の磁気回路構造体（１１３〜１１６）を構成している。また、プレート１１６にはセグメント支持用台座１１７、１１８が取り付けられ、ボイスコイルボビン１１０はコイル軸方向に移動可能なように、台座１１７、１１８に対して第１、第２のサスペンション１１９、１２０を介して支持されている。
【００３３】
各セグメント１０１を駆動するボイスコイル１１１は、図６に示すように磁気回路構造体（１１３〜１１６）の空隙内に適正に配置される。この磁気回路構造体（１１３〜１１６）は、振動板１００の内部に配置されるマグネット側の磁気回路支持用構造物１１２に固定されることによって、駆動力を充分に振動系（１０１、１１１、１１０）に伝えることができる。
【００３４】
ボイスコイルボビン１１０の途中には、振動系を軸方向の振動のみに拘束する目的で、中心保持のためのサスペンション１１９、１２０が設けられ、この数はより確かな中心保持を実現するために２個設置することが望ましい。サスペンション１１９、１２０は、片方をボイスコイル１１１を固定するためにセグメント１０１に設けられた部材に固定する構造をとってもよく、その構造により軸方向運動が確実に行われる。
【００３５】
この１２個の磁気回路構造体（１１３〜１１６）は、図７に示すように振動板１００を縮小したような形状をした１２面体の構造物１３０に取り付けられる。この各面には磁気回路構造体（１１３〜１１６）を固定するために有効なフレーム１３１が設けられており、そのフレーム１３１に設けられた支持台１３２が図６に示すマグネット側の磁気回路支持用構造物１１２の底面又は側面を固定する構造になっている。フレーム１３１はまた、図１に示すように支持柱１６に固定され、支持柱１６は支持台１８に固定される。
【００３６】
このマグネット側の磁気回路支持用構造物１１２の各面の外周に近い部位に、中心保持用のサスペンション１１９を固定する台座１１７が配置され、サスペンション１１９が固定された後、第２の台座１１８が配置され、その上に第２のサスペンション１２０が固定されることになる。
【００３７】
ここで、サスペンション固定用の台座１１７は、駆動用ボイスコイル１１１が磁気回路構造体（１１３〜１１６）の空隙内に適正に位置されるために、充分な精度を持った凸部又は凹部を持つようにし、プレート１１６に充分な精度を持って配置された凹部又は凸部に嵌合されてもよい。
【００３８】
振動板１００内部の磁気回路支持用構造物１１２は、図１に示すように中央に空気流通孔１６ａを持つロッド状の支持柱１６に固定され、ボイスコイル１１１の運動に伴う異常な振動はない。この支持柱１６は、同じく自由空間に繋がる空気流通孔（空気孔とも言う）１８ａを持つ支持台１８に固定される。このような構造を持つことにより、振動板１００の各セグメント１０１はその軸方向に並進運動が可能となり、全体として呼吸球に近い音源を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態を示す球形スピーカ（静電型電気音響変換器）を正面から見た構成図である。
【図２】従来の球形振動板を示す構成図である。
【図３】図１に示す振動板を１２個のセグメントに分けた構成図である。
【図４】図３に示すセグメントを連結した本発明の振動板の一実施の形態を示す構成図である。
【図５】図４のセグメントの駆動用ボイスコイルとの結合部を示す構成図である。
【図６】図４のセグメントの駆動部を示す構成図である。
【図７】図６の駆動部を固定する構造物を示す構成図である。
【図８】従来の球形スピーカの正面図である。
【図９】図１及び図８の振動板の形状を示す構成図である。
【図１０】他の従来の球形スピーカの断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１６  支持柱
１６ａ  空気流通孔
１８  支持台
１８ａ  空気孔
１００  振動板
１０１  セグメント（振動板セグメント）
１０１ａ  ボイスコイル接合用の構造物
１０２  エッジ部（弾性材料）
１１０  ボイスコイルボビン
１１１  ボイスコイル
１１２  マグネット側の磁気回路支持用構造物
１１３  ヨーク
１１４  マグネット
１１５  ポールピース
１１６  プレート
１１７、１１８  セグメント支持用台座（台座）
１１９、１２０  サスペンション
１３０  １２面体の構造物
１３１  フレーム
１３２  支持台
【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】
2005123893.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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