(57)【要約】【課題】逆起電力、共振現象及び群遅延現象の発生を回避できるとともに、入力された音声波形通りに振動板を駆動して原音を忠実に再生できるスピーカ装置を提供する。【解決手段】このスピーカ装置は、先端部に振動板１０を有し、軸方向の往復運動により振動板に振動を伝達する軸方向振動部材６と、軸方向振動部材６の軸線と直交する方向に延びる支持軸３ａを介して軸方向振動部材６に回転可能に支持されたローラ８ａと、支持軸３ａに対して平行に配置された出力軸４ａを有する回転型の振動波モータ１ａと、出力軸４ａとローラ８ａとを連結するとともに、ローラ８ａが回転可能に内接する内カム面１４ａを有するリンク部材２ａとを備え、振動波モータ１ａの出力軸４ａの回転運動をリンク部材２ａ及びローラ８ａを介して軸方向振動部材６の往復運動に変換する。【選択図】図３
2007336201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に振動板を有し、軸方向の往復運動により前記振動板に振動を伝達する軸方向振動部材と、
該軸方向振動部材の軸線と直交する方向に延びる支持軸を介して前記軸方向振動部材に回転可能に支持されたローラと、
該ローラの前記支持軸に対して平行に配置された出力軸を有する回転型の振動波モータと、
該振動波モータの前記出力軸と前記ローラとを連結するとともに、該ローラが回転可能に内接する内カム面を有し、前記出力軸の回転運動を前記ローラと共働して前記軸方向振動部材の往復運動に変換するするリンク部材と、を備えた
ことを特徴とする振動発生装置。
【請求項２】
前記軸方向振動部材の軸方向の往復運動をガイドするガイド部材を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の振動発生装置。
【請求項３】
前記振動波モータ、前記ローラ及び前記リンク部材を組として二組設けるとともに、各組の前記振動波モータの前記出力軸を互いに同心に対向配置して、各組の前記振動波モータを同期駆動する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動発生装置。
【請求項４】
前記二組の前記振動波モータ、前記ローラ及び前記リンク部材を前記軸方向振動部材の軸方向に離間して複数箇所配置した、
ことを特徴とする請求項３に記載の振動発生装置。
【請求項５】
前記振動板を、スピーカ装置のコーン紙及び該コーン紙を振動板筐体に結合するためのエッジ部材により構成した、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動波モータを用いた振動発生装置に関し、特に、スピーカ装置に好適な振動発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカ装置は、ダイナミック型と呼ばれる電磁誘導型のものがほとんどである（例えば、特許文献１参照）。このダイナミック型スピーカ装置の基本駆動原理は電磁現象に基づくものであり、磁界の中に電流が生じると電流量に応じて磁界が発生し、その結果として生じた力によってスピーカ装置の振動板を駆動する。換言すれば、フレミングの左手の法則に基づいて、一定磁界中でボイスコイルに音声電力が流れるとダイナミックモータが駆動される。
【０００３】
しかし、従来のダイナミック型スピーカ装置においては、次の（１）〜（３）の欠点がある。
【０００４】
（１）まず、ダイナミックモータの逆起電力である。磁界中にボイスコイルという導体が移動するとフレミングの右手の法則に従う逆起電力という反作用が発生し、アンプリファイヤーのインピーダンスとの複雑な関連性によってモータの線形性を損ない、様々な悪影響を及ぼす。
【０００５】
（２）次に、共振現象である。スピーカ装置の可動部分の質量及びその周囲の空気が動かされるときの等価質量により、通称Ｆ０と呼ばれるスピーカ固有の最低共振周波数が定まる。この最低共振周波数はスピーカ装置の再生可能な最低周波数を示し、最低共振周波数未満の周波数を音として出力することはできない。
【０００６】
（３）更に、郡遅延現象である。アンプリファイヤーは音声信号をスピーカ装置で出力するために入力信号を電力（電圧×電流）で増幅するが、このとき郡遅延現象と呼ばれる低域の遅れ現象が発生してしまう。
【０００７】
以上のように、ダイナミック型スピーカ装置から出力される低域または超低域の音声波形は原信号波形と異なり、原音を忠実に再生することが困難である。
【０００８】
これに対し、ダイナミックモータに代えて振動波モータにより振動板を駆動するスピーカ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。振動波モータは、電磁誘導型でないため逆起電力は発生せず、また、接触駆動する原理のため静止摩擦係数が大きくなり、共振現象も発生せず、更に、電圧駆動であるため群遅延現象も見られない。
【０００９】
図６に、回転型の振動波モータにより振動板を駆動する従来のスピーカ装置を示す。
【００１０】
このスピーカ装置は、音声信号を発生するソースとしてのオーデイオアンプ１１０を備え、該アンプ１１０から出力された音声信号は駆動回路１１１に供給される。駆動回路１１１は、音声信号の振幅情報を振動波モータ１１２を駆動するための進行波の周波数や振幅情報に変換する。この周波数及び振幅情報により発生した互いに位相が（例えば９０°）異なる駆動信号が振動波モータ１１２の一対のトランスに供給される。
【００１１】
振動波モータ１１２は、その回転位相（回転角度）の絶対値を示す位相情報を出力するアブソリュートロータリーエンコーダを搭載している。このエンコーダの出力する位相情報は駆動回路１１１にフィードバックされ、上記周波数及び振幅情報の決定に寄与する。これにより、振動波モータ１１２は、オーデイオアンプ１１０から出力される音声信号の振幅に対応した回転位相となるように駆動される。
【００１２】
また、振動波モータ１１２の回転子に結合された円板部材の中心には、リンク部材１１６が回動可能に結合されている。このリンク部材１１６の先端には振動波モータ１１２の回転運動を直線運動に変換するための板ばね１１３が結合されており、この板ばね１１３は振動板のコーン紙１１５に結合されている。尚、図中１１４はこのコーン紙１１５を不図示のスピーカハウジングに結合、固定するためのエッジ部材であり、コーン紙１１５及びエッジ部材１１４によって振動板を構成している。
【特許文献１】特開平７−３８９９５号公報
【特許文献２】特開平８−７９８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献２に記載のモータ装置においては、振動波モータ１１２により振動板を駆動するため、上述したように、逆起電力、共振現象及び群遅延現象の発生を回避することができる。
【００１４】
しかし、振動波モータ１１２の回転運動をリンク部材１１６を介して板ばね１１３の直線運動に変換して振動板に振動を伝達しているため、伝達機構の剛性が十分ではない。このため、振動波モータ１１２の回転運動をリンク部材１１６を介して板ばね１１３の直線運動に変換して振動板に振動を伝達するに際して、歪や時間遅れ、伝達力のロスが生じ、入力された音声波形通りに振動板を駆動することが難しい。
【００１５】
そこで、本発明は、逆起電力、共振現象及び群遅延現象の発生を回避することができるとともに、入力された音声波形通りに振動板を駆動して原音を忠実に再生することができる振動発生装置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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の振動発生装置は、先端部に振動板を有し、軸方向の往復運動により前記振動板に振動を伝達する軸方向振動部材と、該軸方向振動部材の軸線と直交する方向に延びる支持軸を介して前記軸方向振動部材に回転可能に支持されたローラと、該ローラの前記支持軸に対して平行に配置された出力軸を有する回転型の振動波モータと、該振動波モータの前記出力軸と前記ローラとを連結するとともに、該ローラが回転可能に内接する内カム面を有し、前記出力軸の回転運動を前記ローラと共働して前記軸方向振動部材の往復運動に変換するリンク部材と、を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、振動波モータを用いて振動板を駆動するので、逆起電力、共振現象及び群遅延現象の発生を回避することができる。
【００１８】
また、振動波モータの回転運動をリンク部材及び該リンク部材の内カム面に内接するローラを介して軸方向振動部材の直線運動に変換して振動板に振動を伝達するので、入力された音声波形通りに振動板を駆動して原音を忠実に再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。なお、この実施の形態では、振動発生装置として低音用スピーカ装置を例に採る。
【００２０】
本発明の実施の形態の一例であるスピーカ装置は、図１及び図２に示すように、軸方向振動部材６、ローラ８ａ，８ｂ、回転型の振動波モータ１ａ，１ｂ、及びリンク部材２ａ，２ｂを備えている。
【００２１】
軸方向振動部材６は、図２に示すように、ステージ１３に立設された支持台５に、両端部がガイド部材であるスピンドルガイド７ａ，７ｂを介して支持されて、軸方向に往復運動可能とされている。軸方向振動部材６の支持台５のスピンドルガイド７ａから突出する端部には、接続部材９を介して振動板１０のコーン紙１０ａが取り付けられている。コーン紙１０ａは、エッジ部材１１を介して振動板筐体１２に結合されている。ここで、この実施の形態では、コーン紙１０ａ及びエッジ部材１１によって本発明の振動板１０を構成している。
【００２２】
また、図２及び図３に示すように、軸方向振動部材６のスピンドルガイド７ａ，７ｂ間に位置する軸方向中央部には、支持軸取付板６ａが配置されている。支持軸取付板６ａには、一対の支持軸３ａ，３ｂが、軸方向振動部材６の軸線を挟むようにして、該軸方向振動部材６の軸線と直交する方向に、且つ互いに離反する方向に突設されている。一対の支持軸３ａ，３ｂには、それぞれローラ８ａ，８ｂが回転可能に取り付けられている。
【００２３】
振動波モータ１ａ，１ｂは共に同一の構成であり、それぞれローラ８ａ，８ｂの支持軸３ａ，３ｂに対して平行に配置された出力軸４ａ，４ｂを有して、互いに同期して駆動されるようになっている。
【００２４】
振動波モータ１ａ，１ｂの出力軸４ａ，４ｂは、軸方向振動部材６を間に挟むようにして、互いに同心に対向配置されており、出力軸４ａ，４ｂの軸線は、一対の支持軸３ａ，３ｂの軸心間を結ぶ線の中央部と交差するようになっている。したがって、振動波モータ１ａの出力軸４ａと支持軸３ａとの距離と、振動波モータ１ｂの出力軸４ｂと支持軸３ｂとの距離とは、同一に設定されている。
【００２５】
なお、振動波モータ１ａ，１ｂとしては、公知のものを採用することができ、その一例（特開昭５９−１５６１６９号公報参照）を図４に示す。
【００２６】
図４に示すように、ステータ１２１は圧電セラミック１２３及び金属リング（弾性体）１２４よりなり、この金属リング１２４はロータ１２２側のフランジ状バネ１２５を介して回転子本体（振動体）１２６を駆動する。
【００２７】
圧電セラミック１２３は、例えば長さが１／２波長に相当する電極と１／４波長に相当する電極とを異なる極性の電極が交互に配置される様に多数配列して構成される。この圧電セラミック１２３の２種類の電極に結合されるトランスに対して互いに９０°の位相差を有する進行波を供給することによって該圧電セラミック１２３が駆動される。この圧電セラミック１２３の駆動に伴い上記金属リング１２４も同様に振動され、この金属リング１２４上に多数設けられた突起の頂点に楕円運動を生起させる。
【００２８】
この楕円運動はフランジ状バネ１２５を結果として所定方向に回動させることになり、この回動が回転子本体１２６に伝達されて、回転子本体１２６が回転し、該回転力が振動波モータ１ａ，１ｂの出力軸４ａ，４ｂの駆動力となる。
【００２９】
図３に示すように、リンク部材２ａ，２ｂのうちのリンク部材２ａは、振動波モータ１ａの出力軸４ａとローラ８ａとを連結し、リンク部材２ｂは、振動モータ１ｂの出力軸４ｂとローラ８ｂとを連結する。リンク部材２ａのローラ８ａ側の連結部分には、内周面が内カム面１４ａとされた長穴１５が形成されており、該長穴１５にローラ８ａが挿入されて、該ローラ８ａの外周面が内カム面１４ａに回転可能に内接している。同様に、リンク部材２ｂのローラ８ｂ側の連結部分には、内周面が内カム面１４ｂとされた長穴１５が形成されており、該長穴１５にローラ８ｂが挿入されて、該ローラ８ｂの外周面が内カム面１４ｂに回転可能に内接している。
【００３０】
そして、オーデイオアンプからの出力音声信号の振幅に対応した回転位相となるように振動波モータ１ａ，１ｂが同期駆動されると、出力軸４ａ，４ｂの回転運動がリンク部材２ａ，２ｂ及びローラ８ａ，８ｂを介して軸方向振動部材６の往復運動に変換される。これにより、振動板１０に振動が伝達され、音響が出力される。
【００３１】
このとき、ローラ８ａ，８ｂがそれぞれリンク部材２ａ，２ｂの内カム面１４ａ，１４ｂに接触して回転することにより、振動伝達機構における摩擦抵抗が軽減される。また、軸方向振動部材６の往復運動がスピンドルガイド７ａ，７ｂにより案内されることにより、振動伝達機構における微振動が吸収される。
【００３２】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、振動板１０を駆動する振動波モータ１ａ，１ｂは電磁誘導型でないため、逆起電力の発生を回避することができる。また、振動波モータ１ａ，１ｂは、接触駆動する原理のため静止摩擦係数が大きくなり、共振現象も発生せず、更に、電圧駆動であるため群遅延現象も見られず、消費電力も格段に少なくすることができる。
【００３３】
また、対称配置された２組の振動波モータ１ａ，１ｂの回転運動をリンク部材２ａ，２ｂ及び該リンク部材２ａ，２ｂの内カム面１４ａ，１４ｂに内接するローラ８ａ，８ｂを介して軸方向振動部材６の直線運動に変換して振動板１０に振動を伝達している。このため、振動伝達機構の剛性が高まり、振動波モータ１ａ，１ｂの回転運動を振動板１０に伝達するに際して、歪や時間遅れ、伝達力のロスの発生がなく、入力された音声波形通りに振動板１０を駆動して原音を忠実に再生することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００３５】
例えば、上記実施の形態では、二組の振動波モータ１ａ，１ｂ、ローラ８ａ，８ｂ及びリンク部材２ａ，２ｂを対称配置した場合を例示している。これに代えて、図５に示すように、対称配置された二組の振動波モータ１ａ，１ｂ、ローラ８ａ，８ｂ及びリンク部材２ａ，２ｂを軸方向振動部材６の軸方向に離間して複数箇所（図では２箇所）配置するようにしてもよい。このようにすると、振動波モータの駆動力を増すことができるので、振動板１０が重く、大型の場合や、軸方向振動部材６のストロークが長い場合等に対応可能となる。
【００３６】
また、本発明の振動発生装置は、超低音域といわれる人間の聴感で聞こえる音の更に下の領域で超低音振動を発生する。したがって、スピーカ装置の他に、例えば、実際に出ている超低音振動のノイズとは逆位相の振動を発生してノイズを打ち消してしまうといった用途に使用することができる。更に、空気以外の流体の振動発生にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるスピーカ装置を上方から見た図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】振動波モータの一例を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例であるスピーカ装置を示す断面図である。
【図６】回転型の振動波モータにより振動板を駆動する従来のスピーカ装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ，１ｂ  振動波モータ
２ａ，２ｂ  リンク部材
３ａ，３ｂ  支持軸
４ａ，４ｂ  出力軸
６  軸方向振動部材
７ａ，７ｂ  スピンドルガイド（ガイド部材）
８ａ，８ｂ  ローラ
１０  振動板
１０ａ  コーン紙
１１  エッジ部材
１２  振動板筐体
１４ａ，１４ｂ  内カム面
【図１】
2007336201.tif 000003
【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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