(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピエゾフィルムスピーカを装備した二輪車ライダー用スピーカ内蔵ヘルメットにおいて、
平板状のピエゾフィルムを湾曲状に支持してピエゾフィルムスピーカを構成する手段と、
前記ピエゾフィルムスピーカをヘルメットシェルの内側にマジックテープで固定する手段とを具備し、
前記ピエゾフィルムの湾曲部の曲率半径Ｒが、２１０≦Ｒ＜３６０（ｍｍ）であり、かつ前記ピエゾフィルム主面の面積Ｓが、５０＜Ｓ≦１００（ｃｍ2）であり、
音声帯域内での周波数特性がフラット化されたことを特徴とする二輪車ライダー用スピーカ内蔵ヘルメット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピエゾフィルムスピーカおよびそれを装備したスピーカ内蔵ヘルメットに係り、特に、ピエゾフィルムスピーカのサイズ、湾曲形状を規定することにより、高音質、高効率での音響再生を可能にしたピエゾフィルムスピーカおよびそれを装備したスピーカ内蔵ヘルメットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘルメットに内蔵されるスピーカとしては、従来から、円錐台状のコーンにボイスコイルを設けたマグネット（ボイスコイル）スピーカが多く採用されていたが、小型化、軽量化には限界があり、その改善が望まれていた。そこで、ヘルメット内のスペースおよびヘルメットの装着感を考慮して、ピエゾ（圧電素子）フィルムスピーカを採用することが、例えば特開昭６３−１７５１０６号公報、実開昭６３−４４５８４号のマイクロフィルム等に開示されている。
【０００３】
しかしながら、ピエゾフィルムスピーカは、平板状の圧電材料をそのまま振動板として用いるため、一般的に出力（音圧）が低いという欠点があった。これに対して、例えば特開平７−３２７２９８号公報では、ピエゾフィルムスピーカを湾曲させた際の曲率半径を小さくするほど高い出力効率を得られることが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、一般論としてピエゾフィルムスピーカを高出力化するための技術が開示されるのみで、音響用スピーカとして用いる場合に特に重要となる音質、二輪車ライダー用のヘルメットに採用した場合の最適な音圧については一切考慮されていなかった。
【０００５】
たとえば、ピエゾフィルムスピーカの出力は、前記特開平７−３２７２９８号公報に記載されている通り、曲率半径が小さいほど高くなるが、出力特性のピークが音声信号の帯域よりも高音域側に移行してしまうので、特に音声を再生した場合に高音質が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、二輪車ライダー用のヘルメットに装備した際に、走行中でも確実に聞き取れる十分な音圧と高音質での音響再生が可能なピエゾフィルムスピーカおよびそれを装備したスピーカ内蔵ヘルメットを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、平板状のピエゾフィルムを湾曲状に支持したピエゾフィルムスピーカにおいて、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【０００８】
(1) 湾曲部の曲率半径Ｒを、Ｒ＞２００ｍｍとした。
【０００９】
(2) 湾曲部の曲率半径Ｒを、２１０≦Ｒ＜３６０ｍｍとした。
【００１０】
(3) ピエゾフィルム主面の面積Ｓを、Ｓ＞４０ｃｍ２  とした。
【００１１】
(4) ピエゾフィルム主面の面積Ｓを、４０＜Ｓ≦１００ｃｍ２  とした。
【００１２】
上記した特徴(1) によれば、音声帯域内での音圧の周波数特性をフラットにすることができ、音声を高音質で再生できる。
【００１３】
上記した特徴(2) によれば、音声帯域内での音圧の周波数特性をフラットにできるのみならず、音圧レベルを相対的に高くできるので、音声を高音質かつ十分な音量で再生できる。
【００１４】
上記した特徴(3) によれば、音声帯域内での音圧の周波数特性をフラットにできるのみならず、音圧レベルを相対的に高くできるので、音声を高音質かつ十分な音量で再生できる。
【００１５】
上記した特徴(4) によれば、ヘルメット内への設置容易性と、音声の高音質かつ十分な音量での再生とを両立できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明を適用したスピーカ内蔵ヘルメットの正面断面図であり、図２は、その側面図である。
【００１７】
ヘルメット１は、例えば繊維強化プラスティック材からなる硬質肉薄のヘルメットシェル１１と、ヘルメットシェル１１の内側に固定された発砲スチロール製のライナ（頭部ライナ）１２１Ａと、頭部ライナ１２１Ａを覆うように、マジックテープ（登録商標）等により着脱自在に分割して装着された頭部インナ１２Ａと、ヘルメットシェル１１の内側に、ライナ１２１と共に着脱自在に分割して装着されたイヤーインナ１２Ｂおよびチンインナ１２Ｃと、ヘルメットシェル１１に対して固定された顎紐１３とを含む。
【００１８】
前記イヤーインナ（ライナを含む）１２Ｂは、図２に示したように、ヘルメット１の装着時にライダーの耳を圧迫することなくその周囲および側頭部を保護できるように、耳の当接位置に所定の空間を確保した略Ｕ字状、あるいはリング状に形成され、頭部ライナ１２１Ａおよびそのインナ１２Ａにも、耳の当接位置を避けた形状に形成されている。左右のヘルメット用スピーカ１０（１０Ｌ，１０Ｒ）は、ライダーの耳を避けるように確保された各ライナー間の空間１４で露出したヘルメットシェル１１の内側に、マジックテープ等の固定部材により着脱自在に装着されている。
【００１９】
このように、本実施形態ではヘルメット用スピーカ１０を、ライナー１２１（あるいはインナ）のような、経年劣化の著しい弾性の内装材に固定するのではなく、経年劣化を実質的に無視できる硬質のヘルメットシェル１１に固定するようにしたので、ヘルメット用スピーカ１０を強固かつ所望の姿勢で安定的に固定できるようになる。
【００２０】
図３は、前記ピエゾフィルムスピーカの周波数（Ｈｚ）と音圧（ｄＢ）との関係を示した図であり、特に、ピエゾフィルムスピーカ１０１を、図４に示したように一方向へ湾曲させた際の、当該湾曲部の曲率半径（Ｒ）をパラメータとして示している。なお、ピエゾフィルムスピーカ１０１には発振器４２から５Ｖrms の正弦波を加え、マイク４１はピエゾフィルムスピーカ１０１から１メートル離して設置した。
【００２１】
なお、図４はピエゾフィルムスピーカ１０１を正確な円弧状に湾曲させることを示唆するものではなく、前記曲率半径（Ｒ）も湾曲部各部の実質的な曲率半径を代表するものである。また、ピエゾフィルムスピーカ１０１は、フィルム厚ｔが１１０μｍ、面積Ｓが５０ｃｍ２  であり、その形状は１００ｍｍ×５０ｍｍの長方形である。
【００２２】
ここで、ライダーの得たい情報が主に音声であることを考慮して、主要音声帯域である７００〜２ｋＨｚに着目すると、発明者らの実験結果によれば、曲率半径Ｒが、破線で示した３６０ｍｍ以上および２００ｍｍ以下の範囲内では、実線で示した２００ｍ＜Ｒ＜３６０ｍｍに比べて音圧が相対的に低く、また、音声帯域内での音圧の周波数特性がフラットではない。
【００２３】
さらに具体的に見れば、曲率半径Ｒが２００ｍｍ以下であると、音声帯域内での周波数特性がフラットではなく、周波数が低くなるほど音圧が低下しているので、音声の高音部分が強調されて音質が悪化する。また、低い周波数範囲（７００Ｈｚ近傍）では、他の周波数範囲に比べて音圧が低く、入力に対する出力効率が低くなってしまう。
【００２４】
このように、ピエゾフィルムスピーカを湾曲状態で支持する際の曲率半径Ｒが２００ｍｍ以下であると、音質および音圧のいずれもが不十分であり、曲率半径は、少なくとも２００ｍｍより大きくする必要があることが判る。
【００２５】
一方、曲率半径Ｒが３６０ｍｍ以上であると、音声帯域内での音圧のバランスこそ良好であるものの、音圧が相対的に低く（同様の正弦波をマグネットスピーカに供給した際に予測される６０ｄＢ未満）、十分な音圧を得ることができない。したがって、小さな音圧を許容できる環境下での使用であれば問題ないものの、二輪車のライダーが装着するヘルメット用のスピーカであることを考慮すれば、その曲率半径Ｒは３６０ｍｍ未満に制限することが望ましい。
【００２６】
このように、ピエゾフィルムスピーカを湾曲状態で支持する際の曲率半径Ｒが、２１０ｍ≦Ｒ＜３６０ｍｍの範囲外では、上記した音声帯域の全域にわたって十分な音圧が得られないがのみならず、特に、曲率半径Ｒが２００ｍｍ以下では、音声帯域内での周波数特性がフラットとならないので音質も原音とは異なる異質なものとなってしまう。
【００２７】
したがって、ピエゾフィルムスピーカを湾曲状態で支持する際の曲率半径Ｒは、少なくとも２００ｍｍより大きくすることが望ましく、理想的には、２１０ｍ≦Ｒ＜３６０ｍｍの範囲内に制限することが、音声を高音質かつ十分な音量で再生するために必要である。
【００２８】
図５は、ピエゾフィルムスピーカの周波数（Ｈｚ）と音圧（ｄＢ）との関係を、ピエゾフィルムスピーカの面積Ｓをパラメータとして示した図である。ピエゾフィルムスピーカは、フィルム厚が２８μｍの正方形であり、湾曲部の曲率半径は５００ｍｍである。
【００２９】
発明者らの実験結果によれば、破線で示した面積４０ｃｍ２  以下の場合と、実線で示した５０ｃｍ２  以上の場合とを比較すると、面積Ｓが４０ｃｍ２  以下では、音声帯域内の周波数特性がフラットではなく、周波数が低くなるほど音圧が低下するので、音声の高音部分が強調されて音質が悪化する。また、音圧レベルも相対的に低くなり、入力信号に対する効率が低くなっていることが判る。これに対して、面積Ｓが４０ｃｍ２  よりも大きく、特に５０ｃｍ２  以上であれば、フラットな周波数特性と十分な音圧が得られることが判る。
【００３０】
一方、ヘルメット内に収容可能なスピーカの面積は１００ｃｍ２  程度以下なので、ヘルメット用スピーカとしては、ピエゾフィルムの面積が４０ｃｍ２  より大きく（理想的には、５０ｃｍ２  以上）、１００ｃｍ２  以下の範囲であることが望ましい。すなわち、ピエゾフィルムの面積Ｓを４０＜Ｓ≦１００ｃｍ２  に制限すれば、ヘルメット内への設置容易性を損なうことなく高音質で十分な音圧を得ることができる。
【００３１】
なお、２輪車のライダーはＥＴＣ（自動料金収受システム）の料金収受の確認またはナビゲーションシステムによる情報を、従来は視覚を通じて得るしかなく、視線を下方へ移動させる必要があったが、本願発明を適用すれば、ヘルメットの重量を増加させたり、あるいは装着性を犠牲にすることなく、十分な特性のスピーカをヘルメットに内蔵させることができるので、上記した各種の情報を聴覚を通じて得られるようになる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
【００３３】
(1) 請求項１の発明によれば、ピエゾフィルムスピーカを湾曲させて支持する際の曲率半径ＲをＲ＞２００ｍｍとしたので、音声帯域内での音圧の周波数特性をフラットにすることができ、音声を高音質で再生できるようになる。
【００３４】
(2) 請求項２の発明によれば、ピエゾフィルムスピーカを湾曲させて支持する際の曲率半径Ｒを更に制限し、２１０≦Ｒ＜３６０ｍｍとしたので、音声帯域内での音圧の周波数特性をフラットにできるのみならず、音圧レベルを高くできるので、音声を高音質かつ十分な音量で再生できるようになる。
【００３５】
(3) 請求項３の発明によれば、ピエゾフィルムスピーカ主面の面積ＳをＳ＞４０ｃｍ２  としたので、音声帯域内での音圧の周波数特性をフラットにできるのみならず、音圧レベルを高くできるので、音声を高音質かつ十分な音量で再生できるようになる。
【００３６】
(4) 請求項４の発明によれば、ピエゾフィルムスピーカ主面の面積Ｓを更に制限し、４０＜Ｓ≦１００ｃｍ２  としたので、ヘルメット内への設置容易性と、音声の高音質かつ十分な音量での再生とを両立できるようになる。
【００３７】
(5) 請求項５の発明によれば、ヘルメット用のスピーカとして、ボイスコイルスピーカの代わりに薄型のピエゾフィルムスピーカを用いることができるので、ヘルメットの重量を増加させたり装着性を犠牲にすることなく、音声を高音質かつ十分な音量で再生できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピエゾフィルムスピーカを内蔵したヘルメットの断面図である。
【図２】図１のヘルメットの側面図である。
【図３】ピエゾフィルムスピーカを湾曲状に支持した場合の周波数−音圧特性を、湾曲状部の曲率半径をパラメータとして示した図である。
【図４】ピエゾフィルムスピーカの支持形状を示した斜視図である。
【図５】ピエゾフィルムスピーカを所定の湾曲状に支持した場合の周波数−音圧特性を、ピエゾフィルムスピーカ主面の面積をパラメータとして示した図である。
【符号の説明】
１…ヘルメット，１０…ヘルメット用スピーカ，１１…ヘルメットシェル，１２…ライナ，顎紐１３，１０１…ピエゾフィルムスピーカ
【図１】
0004363554.tif 000002
【図２】
0004363554.tif 000003
【図３】
0004363554.tif 000004
【図４】
0004363554.tif 000005
【図５】
0004363554.tif 000006