(57)【要約】【課題】ハイブリッド型スピーカーの新規な構成を提供する。【解決手段】導電振動スピーカユニット１１を収容する第１エンクロージャー１２と、圧電振動スピーカー１３を収容する第２エンクロージャー１４とが仕切板１７で仕切られている。導電振動スピーカユニットからの疎密波は、第１エンクロージャーの内部から仕切板の貫通穴１８を通って第２エンクロージャーの内部空間に入り込み、ここで圧電振動スピーカーからの疎密波と干渉して合成疎密波を生成する。第２エンクロージャー１４内に太鼓状の張皮３０および木管楽器状の管部材３５が設けられ、張皮の張り具合を操作つまみ３２で調節可能であると共に管部材の音孔３６を操作つまみ３７で開閉可能であり、これらによりオーケストラにおいて楽器を自ら演奏し、あるいは指揮するかのような楽しみ方をユーザに与え、且つ、ユーザの好みの音を創出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電振動スピーカーユニットと圧電振動スピーカーユニットとを組み合わせてなるハイブリッド型スピーカーにおいて、導電振動スピーカーユニットを収容する第１エンクロージャーと、圧電振動スピーカーを収容する第２エンクロージャーと、第１エンクロージャーと第２エンクロージャーとを仕切る仕切板に設けられて第１エンクロージャーと第２エンクロージャーとを連通させる放音孔とを備え、導電振動スピーカーユニットの振動によって生ずる第１の粗密波は直接外部に出力されると共に第１エンクロージャーから放音孔を通って第２エンクロージャーに入り込み、圧電振動スピーカーの振動によって生ずる第２の粗密波は直接外部に出力されると共に第２エンクロージャーの内部に向けて出力され、第２エンクロージャーにおいてこれら第１および第２の粗密波が干渉して合成粗密波を生成することを特徴とするハイブリッド型スピーカーシステム。
【請求項２】
下端が放音孔に固定されると共に上端が第２エンクロージャーにおいて開口する管部材が第２エンクロージャー内に設けられ、該管部材に設けられる音孔を第２エンクロージャーの外部から開閉操作可能な第１の調音手段を備えることを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド型スピーカーシステム。
【請求項３】
圧電振動スピーカーを実質的に覆う太鼓状の張皮が第２エンクロージャー内に設けられ、該張皮の張り具合を第２エンクロージャーの外部から調節可能な第２の調音手段を備えることを特徴とする、請求項１または２記載のハイブリッド型スピーカーシステム。
【請求項４】
圧電振動スピーカーユニットが、第２エンクロージャーの少なくとも一面に形成された開口部に対して振動可能に取着された第１振動板と、第１振動板に中心支持された一または複数の内側圧電素子と、第１振動板の外側に適当間隔をおいて連結された第２振動板と、第２振動板に中心支持された一または複数の外側圧電素子とを備えて構成されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド型スピーカーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電振動スピーカーユニットと圧電振動スピーカーユニットとを組み合わせて用いたハイブリッド型スピーカーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカーシステムとしては古くから導電型振動体を用いたダイナミックスピーカーが普及しているが、その機構・原理上、原音を忠実に再現することがほとんど不可能であるという致命的な欠陥を抱えている。
【０００３】
また、バイモルフなどの圧電型振動体を用いたスピーカー（セラミックスピーカーなどとも呼ばれる）も開発されているが、中高音の再現性には優れているものの、振幅が小さいことから迫力ある低音を出すことが困難である。
【０００４】
そこで、圧電型振動体と導電型振動体の両方を具備したハイブリッド型スピーカーが提案されるに至っている。たとえば、下記特許文献１には、音響振動板に高音用一次振動板と低音用一次振動体を介して取着された圧電型振動体と導電型振動体を具備するスピーカーシステムが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２３８２８５号公報
【０００５】
また、下記特許文献２には、スピーカーボックス内に、ダイナミックスピーカーを備える大容積部と、複数の圧電振動板によって駆動する音響振動板を備える小容積部とが隔壁によって分離された実質的密閉空間として設けられた構成のスピーカーシステムが開示されている。このスピーカーシステムでは、ダイナミックスピーカーが低音を担当し、音響振動板を高音を担当する。
【特許文献２】実用新案登録第３０３７１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１，２に開示されるようなハイブリッド型スピーカーは、圧電型振動体を単独で用いた場合に比べてある程度は低音特性の改善効果が認められるものの、必ずしも満足できる性能を発揮できるものではなかった。
【０００７】
すなわち、特許文献１記載のスピーカーシステムでは圧電型振動体と導電型振動体とが隣接して配置されているため、導電型振動体から発せられる音圧の影響により圧電型振動体が必要以上に振動してしまい、高音域ではクリアな音を発生させることができるが、中音域において所望音圧を再現することができない。
【０００８】
また、特許文献２記載のスピーカーシステムにおいては、ダイナミックスピーカーからの低音と圧電振動板スピーカーからの高音とが別個の容積部からそれぞれ発生するため、融合性を欠いた不自然な音として聴取されやすいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記従来技術の課題を解決するべく、導電型振動体（ダイナミックスピーカー）と圧電型振動体（セラミックスピーカー）とを組み合わせたハイブリッド型スピーカーシステムについてさらに研究と開発を重ねた結果、これら各振動体から放出される疎密波をスピーカーボックス内で干渉させて新たな疎密波を合成し、この合成した疎密波を外部に出力することによって、従来では得ることのできなかった「いい音」として人間の耳に聴取されることを知見して、本発明完成の契機を得た。
【００１０】
本発明は、従来のスピーカーが原音の忠実再現性を追及していたのとは全く異なる音響理念に準拠している。スピーカーの音響再現メカニズムが、空気の粗密波という物理的現象である原音を電気信号に変換して増幅し、それを再度粗密波に変換して音として再生するというものである限り、原音を忠実に再現するという命題にはそもそも本質的に限界があり、これを追求しても満足のいく結果を得ることは不可能である。これに対し、本発明のハイブリッド型スピーカーシステムは、導電振動スピーカーと圧電振動スピーカーを単に組み合わせて別途に外部に出力させるのではなく、各々から放出される粗密波を単一の実質的密閉空間内で混合することにより新たな粗密波を生成し、言い換えれば新たな音を生成し、これを出力することを提案するものである。
【００１１】
さらに、本発明では、導電振動スピーカーと圧電振動スピーカーから放出される粗密波を混合する実質的密閉空間を、オーケストラのような様々な楽器演奏による音の生成空間として捉え、且つ、各楽器を自ら演奏するかのような手段を設けてユーザの遊び心を満足させると共に、ユーザの好みの音を創出できるようにしたスピーカーシステムを提案するものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に係る本発明は、導電振動スピーカーユニットと圧電振動スピーカーユニットとを組み合わせてなるハイブリッド型スピーカーにおいて、導電振動スピーカーユニットを収容する第１エンクロージャーと、圧電振動スピーカーを収容する第２エンクロージャーと、第１エンクロージャーと第２エンクロージャーとを仕切る仕切板に設けられて第１エンクロージャーと第２エンクロージャーとを連通させる放音孔とを備え、導電振動スピーカーユニットの振動によって生ずる第１の粗密波は直接外部に出力されると共に第１エンクロージャーから放音孔を通って第２エンクロージャーに入り込み、圧電振動スピーカーの振動によって生ずる第２の粗密波は直接外部に出力されると共に第２エンクロージャーの内部に向けて出力され、第２エンクロージャーにおいてこれら第１および第２の粗密波が干渉して合成粗密波を生成することを特徴とするハイブリッド型スピーカーシステムである。
【００１３】
請求項２に係る本発明は、請求項１記載のハイブリッド型スピーカーにおいて、下端が放音孔に固定されると共に上端が第２エンクロージャーにおいて開口する管部材が第２エンクロージャー内に設けられ、該管部材に設けられる音孔を第２エンクロージャーの外部から開閉操作可能な第１の調音手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る本発明は、請求項１または２記載のハイブリッド型スピーカーにおいて、圧電振動スピーカーを実質的に覆う太鼓状の張皮が第２エンクロージャー内に設けられ、該張皮の張り具合を第２エンクロージャーの外部から調節可能な第２の調音手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る本発明は、請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド型スピーカーにおいて、圧電振動スピーカーユニットが、第２エンクロージャーの少なくとも一面に形成された開口部に対して振動可能に取着された第１振動板と、第１振動板に中心支持された一または複数の内側圧電素子と、第１振動板の外側に適当間隔をおいて連結された第２振動板と、第２振動板に中心支持された一または複数の外側圧電素子とを備えて構成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る本発明は、請求項４記載のハイブリッド型スピーカーにおいて、第２振動板は第１振動板より大きく、且つ、第１振動板より低密度の材料で形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、導電振動スピーカーユニットと圧電振動スピーカーユニットとを組み合わせたハイブリッド型スピーカーシステムにおいて、第２エンクロージャー内で、導電振動スピーカーユニットの駆動によって生ずる疎密波と圧電振動スピーカーユニットの駆動によって生ずる疎密波とを干渉させて合成疎密波を生成するものであり、従来とは全く異なる発想に基づいて、新たな粗密波を生成し、言い換えれば新たな音を生成する。
【００１８】
さらに、第２エンクロージャーをオーケストラのような様々な楽器演奏による音の生成空間として捉え、ここに吹奏楽器状の管部材を設けてその音孔を外部から開閉操作可能とし、また、圧電振動スピーカーを実質的に覆うように太鼓状の張皮を設けてその張り具合を外部から調節可能に構成したので、オーケストラにおいて楽器を自ら演奏し、あるいは指揮するかのような楽しみ方をユーザに与え、且つ、ユーザの好みの音を創出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の好適な一実施形態によるハイブリッド型スピーカーシステム１０を示す。このハイブリッド型スピーカーシステム１０は、下方に導電振動スピーカー（ダイナミックスピーカー）ユニット１１を備えた第１エンクロージャー１２が設けられると共に、上方に圧電振動スピーカー（セラミックスピーカー）ユニット１３を備えた第２エンクロージャー１４が設けられている。
【００２０】
第１エンクロージャー１２は導電振動スピーカーユニット１１のためのスピーカーボックスであり、実質的に密閉空間を与えているが、コーン１５を前面に露出させてその振動によって前方外部に向けて疎密波を放出している。また、この実施形態では、第１エンクロージャー１２内の音圧を外部に放出して低音域を増強するためのバスレフポート１６が後面に開口している。さらに、第１エンクロージャー１２と第２エンクロージャー１４とを仕切る仕切板１７には貫通穴１８が形成されており、第１エンクロージャー１２の内部空間と第２エンクロージャー１４の内部空間とを連通させている。
【００２１】
第２エンクロージャー１４は圧電振動スピーカーユニット１３のためのスピーカーボックスであり、その前面に第１圧電素子１９、第２圧電素子２０および第３圧電素子２１を備えた圧電振動スピーカーユニット１３が取着されている。第１圧電素子１９と第２圧電素子２０は、第１振動板２２に固定された心棒２３に適当間隔をおいて同軸に中心支持された円盤状の圧電振動板１９ａ，２０ａと、該圧電振動板１９ａ，２０ａの外周に固着された環状部材１９ｂ，２０ｂとを有して構成されている。圧電振動板１９ａ，２０ａは、公知のように、黄銅などの金属製の薄円板の両側面にチタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛などの強誘電性セラミックス材料による薄円板を接合して形成することができる。環状部材１９ｂ，２０ｂはたとえばゴム製であり、振動制御片ないし慣性質量体として働く。
【００２２】
第１振動板２２は発泡スチロールやベニア（航空ベニアを含む）などで形成され、支持フレーム２４に対して振動可能に取り付けられている。詳しくは、スピーカーボックス１２の前面開口から若干後退した位置に支持フレーム２４が固定され、該支持フレーム２４の前面側にフレーム開口２４ａに突出するように接着剤などで四周枠状のゴムダンパー２５が固定され、このゴムダンパー２５に対して第１振動板２２が接着剤などで固定されている。
【００２３】
第１振動板２２には間座２６を介して第２振動板２７が連結されている。第２振動板２７も第１振動板２２と同様に発泡スチロール、ベニア（航空ベニアを含む）やバイオリン甲板のような木質板などで形成されるが、第１振動板２２より高密度の材料で形成されている。また、第２振動板３２は第１振動板２６と同等かそれよりも大きな寸法を有することが好ましく、任意形状に形成される。
【００２４】
第２振動板２７は間座２６を介して第１振動板２２と連結されているので、第１振動板２２と第２振動板２７との間には空隙部２８が形成される。そして、前述の第３圧電素子２１は、この空隙部２８に臨むように第２振動板２７に取着されており、第２振動板２７に固定された心棒２９に中心支持された円盤状の圧電振動板２１ａと、該圧電振動板の外周に固着された環状部材２１ｂとを有して構成されている。圧電振動板２１ａ及び環状部材２１ｂについては、前述の第１および第２圧電素子１９，２０における圧電振動板１９ａ，２０ａおよび環状部材１９ｂ，２０ｂについての記述を参照されたい。
【００２５】
第２エンクロージャー１４の内部において、圧電振動スピーカー１３を実質的に覆うように太鼓状の張皮３０が設けられている。張皮３０は第１圧電素子１９および第２圧電素子２０を第２エンクロージャー１４の内側から覆うように、その周縁が支持フレーム２４にネジなどで固定されている。そして、張皮３０の張り具合を調節するための調節手段３１が設けられている。調節手段３１は第２エンクロージャー１４の外側から操作可能であり、符号３２はこのための操作手段を示す。
【００２６】
図２は調節手段３１の一例を示す。張皮３０の中心にナット部材３３を固着し、このナット部材３３にネジ部３４ａを螺通させたシャフト３４を第２エンクロージャー１４の後壁１４ａに貫通させてその先端に操作つまみ３２を固着している。シャフト３４は、第１圧電素子１９と第２圧電素子２０を第１振動板２２に固定している心棒２３と整列しており、カラー３９の一端にシャフト３４の先端が挿入され、カラー３９の他端に心棒２３の先端が挿入されている。このように構成された調節手段３１において、操作つまみ３２を操作してシャフト３４を回転させると、そのネジ部３４ａに螺合しているナット部材３３がシャフト３４の軸方向に移動し、張皮３０の張り具合を調節することができる。
【００２７】
さらに、第２エンクロージャー１４の内部には管部材３５が設けられている。管部材３５の下端は仕切板１７の貫通穴１８に嵌着されており、その上端は第２エンクロージャー１４の内部で上方に向けて開口している。管部材３５の長さは限定的ではないが、実験によれば第２エンクロージャー１４の高さの２／３程度とすると好ましい音が聴取された。管部材３５はフルート、クラリネット、サキソフォンなどの吹奏楽器（特に木管楽器）を模したものであり、音色を調節するための音孔３６を備え、且つ、これら音孔３６を閉止栓３７で第２エンクロージャー１４の外側から塞ぐことができるようになっている。
【００２８】
以上のように構成されたハイブリッド型スピーカーシステム１０の作用について説明する。
【００２９】
導電振動スピーカーユニット１１と圧電振動スピーカーユニット１３にアンプ（図示せず）から同一のオーディオ信号が印加されると、該オーディオ信号の電圧レベルに応じて、導電振動スピーカーユニット１１のコーン１５および圧電振動スピーカーユニット１３の圧電振動板１９ａ，２０ａ，２１ａが振動して空気の疎密波を生成する。
【００３０】
導電振動スピーカーユニット１１からの疎密波はコーン１５から第１エンクロージャー１２の前方外部に放出されると共に、第１エンクロージャー１２の内部空間に向けて放出される。この疎密波の進行は比較的緩慢である。そして、第１エンクロージャー１２の内部空間を進行する疎密波は、仕切板１７の貫通穴１８および管部材３５を通って第２エンクロージャー１４の内部空間へと移動する。
【００３１】
一方、圧電振動スピーカーユニット１３が駆動されると、その第１圧電素子１９と第２圧電素子２０の圧電振動板１９ａ，２０ａの振動によって生ずる疎密波が、第２エンクロージャー１４の内部に向けて比較的速い速度で拡がっていく。したがって、第２エンクロージャー１４の内部空間において、導電振動スピーカーユニット１１からの疎密波（Ａ）と圧電振動スピーカーユニット１３の第１圧電素子１９と第２圧電素子２０からの疎密波（Ｂ）とが互いに山・谷を打ち消し合うように干渉し合って一次合成疎密波（Ａ＋Ｂ）を生成する。そして、ここで生成された一次合成疎密波（Ａ＋Ｂ）は、張皮３０および第１振動板２２の振動を介して、第１振動板２２と第２振動板２７との間の空隙部２８に放出される。なお、ゴムダンパー２５に複数の穴を開けたり、あるいは支持フレーム２４の四隅でゴムダンパーその他により第１振動板２２を取り付けることにより、一次合成疎密波（Ａ＋Ｂ）を放出するための放音開口を設けても良い。
【００３２】
また、圧電振動スピーカーユニット１３の第３圧電素子２１は第２振動板２７に連結されて空隙部２８内に位置している。したがって、第２エンクロージャー１４で生成されて空隙部２８に放出された一次合成疎密波（Ａ＋Ｂ）は、さらに、第３圧電素子２１の圧電振動板２１ａの振動によって生ずる疎密波（Ｃ）との間で互いに山・谷を打ち消し合うように干渉し合って二次合成疎密波（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を生成する。また、第２振動板２７は第１振動板２２に間座２６のみで連結されおり且つ第１振動板２２より低密度の材料で形成されているので、一次合成疎密波（Ａ＋Ｂ）を加勢するように働いて二次合成疎密波（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を生成する。この二次合成疎密波（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）が第２エンクロージャー１４の前面グリル３８から前方外部に放出され、第１エンクロージャー１２から前方外部に放出される導電振動スピーカーユニット１１からの疎密波と相俟ってハイブリッド音として人間の耳に聴取される。導電振動スピーカユニット１１からは主として中低音が出力され、圧電振動スピーカーユニット１３からは主として中高音が出力されて、広い音域に亘るバランスの良い音となる。
【００３３】
上記の作用に加えて、この実施形態のハイブリッド型スピーカーシステム１０は、第２エンクロージャー１４内に太鼓状の張皮３０および木管楽器状の管部材３５を設け、張皮３０についてはその張り具合を調節するための調節手段３１を第２エンクロージャー１４の外側から操作つまみ３２で調節可能とし、管部材３５についてはその音孔３６を第２エンクロージャー１４の外側から閉止栓３７で任意に塞ぐことができるようにしているので、これらによって第２エンクロージャー１４の内部空間に生成される一次合成疎密波（Ａ＋Ｂ）を微調整することができる。言い換えれば、オーケストラにおいて楽器を自ら演奏し、あるいは指揮するかのような楽しみ方をユーザに与え、且つ、ユーザの好みの音を創出することができる。従来は高価なイコライザーなどで音色の調節を行っても電子的で不自然な音になってしまい人間の聴覚を満足させることができなかったが、この実施形態のような構成によれば自然な音色の調節を無段階に行うことが可能であり、安価且つ簡単な構成でありながらも画期的な効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態によるハイブリッド型スピーカーの側断面図である。
【図２】図１における張皮の張り具合調節手段の一例を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ハイブリッド型スピーカーシステム
１１  導電振動スピーカユニット
１２  第１エンクロージャー
１３  圧電振動スピーカー
１４  第２エンクロージャー
１５  コーン
１６  バスレフポート
１７  仕切板
１８  貫通穴
１９  第１圧電素子
２０  第２圧電素子
２１  第３圧電素子
２２  第１振動板
２３  心棒
２４  支持フレーム
２５  ゴムダンパー
２６  間座
２７  第２振動板
２８  間隙部
２９  心棒
３０  張皮
３１  張り具合調節手段
３２  操作つまみ
３３  ナット部材
３４  シャフト
３５  管部材
３６  音孔
３７  閉止栓
３８  前面グリル
３９  カラー  
【図１】
2009010619.tif 000003
【図２】
2009010619.tif 000004