WO2016088459A1 - スピーカー装置 - Google Patents

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鈴木　伸和
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Definitions

  • This technology relates to the technical field of a speaker device in which a magnetic circuit and a piezoelectric element are provided in a drive unit that vibrates a diaphragm.
  • a speaker device that outputs the sound amplified by the amplifier.
  • a speaker device for example, an apparatus configured such that a diaphragm is vibrated by a magnetic circuit constituted by a magnet, a yoke, and a coil, and the diaphragm is vibrated by expansion and contraction of a piezoelectric element. Yes (see, for example, Patent Document 1).
  • the yoke is disposed so as to pass through the center of the annular magnet, and a cylindrical coil bobbin is disposed between the magnet and the yoke.
  • a coil is wound around the outer peripheral surface of the coil bobbin, and the coil is disposed in a magnetic gap formed between the yoke and the magnet.
  • the piezoelectric element is formed in a disk shape and is coupled to one end in the axial direction, which is the direction of fluctuation of the coil bobbin.
  • the diaphragm is coupled to the center of the piezoelectric element.
  • a drive current is supplied to the coil based on the audio signal output from the amplifier, the coil is changed integrally with the coil bobbin, and the diaphragm is changed along with the change of the coil bobbin. Vibrated.
  • a current is supplied to the piezoelectric element based on the audio signal output from the amplifier, the piezoelectric element is expanded and contracted, and the diaphragm is vibrated even when the piezoelectric element varies. Therefore, the diaphragm is vibrated with fluctuations of both the coil bobbin and the piezoelectric element, and sound is output according to the vibration of the diaphragm.
  • the diaphragm is connected to the coil bobbin via the piezoelectric element, and the driving force generated by the magnetic circuit is generated from the coil bobbin. It is transmitted to the diaphragm via the piezoelectric element.
  • the speaker device may not be able to obtain a large amplitude and may not output a good sound. It is desired that the driving force generated by the circuit is transmitted to the diaphragm via the piezoelectric element without loss.
  • the speaker device outputs a voice in a wide band without becoming a single-peak characteristic.
  • a speaker device includes an annular coil bobbin that is at least partially disposed between a yoke and a magnet, a coil that is wound around the coil bobbin and supplied with a drive current and fluctuates with the coil bobbin, One end portion is coupled to one end portion in the fluctuation direction of the coil bobbin, and a piezoelectric element that is expanded and contracted by current supply and is changed in the same direction as the fluctuation direction, and an inner peripheral portion is coupled to the other end portion of the piezoelectric element.
  • the coupling portion of the diaphragm with respect to the piezoelectric element and the coupling portion of the piezoelectric element with respect to the coil bobbin are positioned on a straight line in the variation direction.
  • the driving force generated by the magnetic circuit is transmitted to the diaphragm through two coupling portions positioned on a straight line.
  • the piezoelectric element is coupled to a part of the coil bobbin in the circumferential direction.
  • the piezoelectric elements are provided, and the plurality of piezoelectric elements are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the coil bobbin.
  • the piezoelectric element is formed in an annular shape, and the piezoelectric element is coupled to the entire circumferential direction of the coil bobbin and the entire circumferential direction of the diaphragm.
  • the initial movement time of the diaphragm when the drive current is supplied to the coil and the initial movement time of the diaphragm when a current is supplied to the piezoelectric element are approximately. It is desirable that time correction is performed so as to match.
  • phase of the diaphragm when the drive current is supplied to the coil and the phase of the diaphragm when the current is supplied to the piezoelectric element are the same. It is desirable that phase correction is performed so that
  • the driving force generated by the magnetic circuit is transmitted to the diaphragm via two coupling portions positioned on a straight line, the driving loss for the diaphragm is reduced and the sound in a wide band is reduced. A good output state can be ensured.
  • FIG. 2 to 9 show an embodiment of the speaker device of the present technology, which is an enlarged cross-sectional view of the speaker device. It is a graph which shows an impulse response characteristic when driving for every coil drive part and a piezoelectric drive part. It is a graph which shows the phase characteristic for every coil drive part and a piezoelectric drive part. It is a block diagram which shows an example of the circuit provided with the correction control apparatus. It is a block diagram which shows another example of the circuit provided with the correction control apparatus. It is a graph which shows the characteristic before and after performing time correction and phase correction, and shows an impulse response characteristic. It is a graph which shows the characteristic before and after performing time correction and phase correction, and shows a frequency response characteristic.
  • the direction in which the speaker device faces is the front, and the directions of up, down, front, back, left and right are shown.
  • the speaker device 1 includes a frame 2 and each part attached to the frame 2 (see FIG. 1).
  • the frame 2 includes a bottom surface portion 3 formed in an annular shape facing the front-rear direction, a peripheral surface portion 4 continuous to the outer peripheral portion of the bottom surface portion 3, and a flange-shaped mounting portion projecting outward from the front end portion of the peripheral surface portion 4. 5.
  • a central hole of the bottom surface portion 3 is formed as an insertion hole 3a.
  • the peripheral surface portion 4 is inclined so as to be displaced outward as it goes forward.
  • a terminal (not shown) is attached to the outer surface of the peripheral surface portion 4 or the attachment portion 5.
  • the terminal is provided as a terminal portion for connection with an amplifier (not shown).
  • An annular magnet 6 is attached to the rear surface of the bottom surface portion 3.
  • the magnet 6 has a center hole 6a smaller than the insertion hole 3a of the bottom surface portion 3, and the center axis of the center hole 6a and the insertion hole 3a are aligned.
  • the yoke 7 is attached to the rear surface of the magnet 6.
  • the yoke 7 is constituted by a main body yoke 8 and a connecting yoke 9.
  • the main body yoke 8 is formed by integrally forming a disc-shaped base surface portion 10 facing in the front-rear direction and a round shaft-shaped insertion protrusion 11 protruding forward from the center portion of the base surface portion 10.
  • the front end portion of the insertion protrusion 11 is inserted through the center hole 6 a of the magnet 6. Therefore, a space is formed between the inner peripheral surface of the magnet 6 and the outer peripheral surface of the insertion protrusion 11, and this space is formed as a magnetic gap.
  • the connecting yoke 9 is formed in an annular shape, and its thickness is made smaller than the length of the insertion protrusion 11 in the axial direction.
  • the connecting yoke 9 has a rear surface attached to an outer peripheral portion of the front surface of the base surface portion 10 and a front surface attached to an outer peripheral portion of the rear surface of the magnet 6.
  • a part of the cylindrical coil bobbin 12 is disposed in the magnetic gap.
  • the coil bobbin 12 is movable (movable) in the axial direction (front-rear direction) with respect to the insertion protrusion 11.
  • a coil 13 is wound around the outer peripheral surface of the coil bobbin 12. The ends of both sides of the coil 13 are led out from the wound portion and connected to the terminal. A part of the coil 13 is disposed in the magnetic gap.
  • the coil 13 By arranging the coil 13 in the magnetic gap, the coil 13, the magnet 6 and the yoke 7 constitute a magnetic circuit.
  • the speaker device 1 may be provided with a damper that suppresses excessive fluctuation in the axial direction of the coil bobbin 12.
  • the rear end portions of, for example, three piezoelectric elements 14, 14, 14 are coupled to the front end portion of the coil bobbin 12.
  • the piezoelectric elements 14, 14, 14 are arranged, for example, at equal intervals in the circumferential direction of the coil bobbin 12 (in FIG. 1, the piezoelectric elements 14, 14 and 14).
  • the number of piezoelectric elements 14 is arbitrary, and at least one piezoelectric element 14 may be provided. However, when a plurality of piezoelectric elements 14, 14,... Are provided, it is desirable that the piezoelectric elements 14, 14,.
  • the piezoelectric element 14 is, for example, a stacked piezoelectric element formed in a shape extending in the front-rear direction and stacked in the front-rear direction.
  • the piezoelectric element 14 may be a single layer, but it is desirable to use a laminated type in order to increase the amount of displacement (driving force).
  • the fluctuation amount of the piezoelectric element 14 is increased even at a low voltage, and in particular, the high frequency characteristics can be improved.
  • D33 type is used as the piezoelectric element 14.
  • the d33 type As the piezoelectric element 14, a large driving force can be obtained in the fluctuation direction (front-rear direction), and the sound quality can be improved.
  • the d33 type used as the piezoelectric element 14 has a characteristic that the displacement amount is the same regardless of the thickness in a single layer, and therefore, the miniaturization is ensured by forming a thin thickness and stacking. In addition, a large driving force can be secured. However, since the withstand voltage decreases when the thickness is reduced, it is desirable to set the thickness of the piezoelectric element 14 in consideration of the driving force and the withstand voltage.
  • the d33 type since the d33 type generates a larger stress than the d31 type and does not easily have a single-peak characteristic, the use of the d33 type as the piezoelectric element 14 can secure a necessary sound pressure and improve a wide range characteristic. it can.
  • the piezoelectric element 14 since the piezoelectric element 14 only needs to be formed in a simple shape such as a rectangular shape or a circular shape, the piezoelectric element 14 can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced.
  • An electric wire (not shown) is connected to the piezoelectric elements 14, 14, and 14, and the electric wire is connected to a terminal. A current is supplied to the piezoelectric elements 14, 14, 14 via electric wires.
  • the outer peripheral part of the diaphragm 15 is attached to the attachment part 5 of the frame 2.
  • the front end portions of the piezoelectric elements 14, 14, 14 are coupled to the inner peripheral portion of the vibration plate 15 at equal intervals in the circumferential direction. Therefore, each coupling portion of the diaphragm 15 with respect to the piezoelectric elements 14, 14, and 14 and each coupling portion of the piezoelectric elements 14, 14, and 14 with respect to the coil bobbin 12 are positioned on a straight line in the variation direction.
  • the diaphragm 15 is vibrated so that the front end is a fulcrum with the fluctuation in the longitudinal direction of the coil bobbin 12 and the fluctuation in the longitudinal direction of the piezoelectric elements 14, 14, 14.
  • the diaphragm 15 is vibrated with the fluctuation of the coil bobbin 12 by driving the magnetic circuit and is vibrated with the fluctuation accompanying expansion and contraction of the piezoelectric elements 14, 14, 14. Accordingly, the piezoelectric elements 14, 14, and 14 function as a part of the magnetic circuit and function as a drive unit that vibrates the diaphragm 15.
  • a dome-shaped cap 16 is attached to the inner periphery of the diaphragm 15.
  • the piezoelectric elements 14, 14, 14 are coupled to each part in the circumferential direction of the coil bobbin 12, the weight of the drive unit in the speaker device 1 is excessively large.
  • the transient characteristics are improved and wide-band reproduction can be ensured, and good sound quality and sound pressure can be ensured.
  • the piezoelectric elements 14, 14, 14 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the coil bobbin 12. Therefore, a good balance is ensured in the position of the piezoelectric elements 14, 14, 14 with respect to the coil bobbin 12, and driving force (driving energy) is transmitted from the coil bobbin 12 to the diaphragm 15 via the piezoelectric elements 14, 14, 14. Transmission of driving force (driving energy) from the piezoelectric elements 14, 14, and 14 to the diaphragm 15 is performed in a stable state, and driving loss can be reduced.
  • FIG. 2 is a result showing an impulse response characteristic when driving is performed for each driving unit in the speaker device 1. Specifically, when the drive current is supplied to the coil 13 and the drive unit (coil drive unit) is operated, the drive unit (piezoelectric drive unit) is supplied with current supplied to the piezoelectric elements 14, 14, 14. It is a result shown by comparing with the state when operating. The drive current supplied to the coil 13 and the current supplied to the piezoelectric elements 14, 14, 14 are currents based on the same input signal.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates gain (sound pressure).
  • a solid line indicates a state when the coil driving unit is driven, and a dotted line indicates a state when the piezoelectric driving unit is driven.
  • FIG. 3 shows the phase characteristics of the diaphragm 15 for each drive unit in the speaker device 1. Specifically, it is a result of measuring the acceleration and the phase for each of the coil driving unit and the piezoelectric driving unit with a cross frequency of 7 KHz.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents acceleration or phase.
  • the upper two graphs show the acceleration and phase of the coil drive unit, and the lower two graphs show the acceleration and phase of the piezoelectric drive unit.
  • the speaker device 1 Based on the results of T time delay and phase inversion as described above, the speaker device 1 performs the following time correction and phase inversion control.
  • the correction control device 30 is an arithmetic processing device such as a DSP (Digital Signal Processor), and controls to delay the operation time of the coil drive unit by T time with respect to the input signal and to invert the phase of the piezoelectric drive unit by 180 °. Execute.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the input signal P is input to an amplifier 31 that sends a signal to the coil 13 and an amplifier 32 that sends a signal to the piezoelectric elements 14, 14, and 14.
  • the input to the amplifier 32 is corrected in operation time and phase by the correction control device 30. It is done in the processed state. Therefore, a signal corrected by the correction control device 30 is input from the amplifier 32 to the piezoelectric elements 14, 14, 14.
  • an LPF (low-pass filter) circuit 33 is incorporated in an input circuit for the amplifier 31 to extract a low frequency component and suppress a high frequency component.
  • an HPF (High Pass Filter) circuit 34 may be incorporated in the input circuit to extract a high frequency component and suppress a low frequency component.
  • FIG. 6 and 7 show the results of the characteristics before and after the time correction and the phase correction described above, FIG. 6 shows the impulse response characteristics, and FIG. 7 shows the frequency response characteristics.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates gain (sound pressure).
  • the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents gain (sound pressure). 6 and 7, the solid line shows the state after correction, and the dotted line shows the state before correction.
  • the gain is particularly high at the peak time, and a good sound pressure is obtained. Also, as shown in FIG. 7, in the state where time correction and phase correction are performed, the gain is increased particularly in a high frequency region, and a good sound pressure is obtained.
  • the coil driving unit and the piezoelectric driving unit are operated as one driving unit, and the quality of the output sound can be improved.
  • phase correction is performed so that the phase of the diaphragm 15 when the drive current is supplied to the coil 13 and the phase of the diaphragm 15 when the current is supplied to the piezoelectric elements 14, 14, 14 are the same. It has been broken.
  • FIG. 8 is a result showing frequency response characteristics in a high band for a conventional speaker device provided with only a coil drive unit and the speaker device 1 according to the present technology.
  • the conventional speaker device has the same configuration as the speaker device 1 except for the piezoelectric elements 14, 14, and 14 as compared with the speaker device 1, and is formed of the same members and materials as the speaker device 1.
  • the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain (sound pressure).
  • the solid line indicates the state of the speaker device 1
  • the dotted line indicates the state of the conventional speaker device.
  • the speaker device 1 has a higher gain in a high band and a good sound pressure, and a good gain in a wide reproduction band as compared with a conventional speaker device. .
  • one end portion is coupled to one end portion (front end portion) in the fluctuation direction (front-rear direction) of the coil bobbin 12, in the same direction as the fluctuation direction of the coil bobbin 12.
  • bond part with respect to the coil bobbin 12 of the piezoelectric elements 14, 14, and 14 are located on the straight line in the fluctuation
  • the driving force generated by the magnetic circuit is transmitted to the diaphragm 15 through the two joint portions positioned on a straight line, the driving loss for the diaphragm 15 is reduced and the sound in a wide band is excellent.
  • the output state can be secured.
  • the coupling portion of the piezoelectric elements 14, 14, 14 is positioned outside the central portion of the diaphragm 15, and the piezoelectric element having a configuration in which the frequency response characteristic is likely to be a single peak characteristic is the central portion of the diaphragm. Since it is not configured to be coupled, it is possible to ensure a good output state of sound in a wide band.
  • the transient response characteristic is improved as compared with the case where only the coil bobbin 12 is used as the driving unit. Is possible.
  • piezoelectric elements 14, 14, 14 extending in the front-rear direction (variation direction) and spaced apart in the circumferential direction are shown as an example.
  • annular piezoelectric element 14A for example, may be used (see FIG. 9).
  • the piezoelectric element 14 is formed in a single layer, for example.
  • the piezoelectric element 14 ⁇ / b> A may be a stacked type that is stacked in the front-rear direction as in the piezoelectric element 14.
  • the piezoelectric element 14 ⁇ / b> A has a rear surface that is one end coupled to the entire circumference of the front end of the coil bobbin 12, and a front surface that is the other end coupled to the entire circumference of the inner circumferential portion of the diaphragm 15. Accordingly, the coupling portion of the diaphragm 15 to the piezoelectric element 14A and the coupling portion of the piezoelectric element 14A to the coil bobbin 12 are positioned on a straight line in the variation direction.
  • the d33 type is used as in the piezoelectric element 14.
  • the annularly formed piezoelectric element 14A is coupled to the entirety of the coil bobbin 12 in the circumferential direction, a good balance of the position of the piezoelectric element 14A with respect to the coil bobbin 12 and the diaphragm 15 is ensured.
  • the Accordingly, the transmission of the driving force (driving energy) from the coil bobbin 12 to the diaphragm 15 via the piezoelectric element 14A and the transmission of the driving force (driving energy) from the piezoelectric element 14A to the diaphragm 15 are stable. As a result, the drive loss can be reduced.
  • the present technology can be configured as follows.
  • An annular coil bobbin at least partially disposed between the yoke and the magnet; A coil wound around the coil bobbin and supplied with a drive current and fluctuated with the coil bobbin; One end is coupled to one end in the fluctuation direction of the coil bobbin and a current is supplied to expand and contract the piezoelectric element to be changed in the same direction as the fluctuation direction.
  • a vibration plate having an inner peripheral portion coupled to the other end of the piezoelectric element;
  • a speaker device in which a coupling portion of the diaphragm to the piezoelectric element and a coupling portion of the piezoelectric element to the coil bobbin are positioned on a straight line in the variation direction.
  • a plurality of the piezoelectric elements are provided, The speaker device according to (2), wherein the plurality of piezoelectric elements are arranged at regular intervals in a circumferential direction of the coil bobbin.
  • the piezoelectric element is formed in an annular shape, The speaker device according to any one of (1) to (3), wherein the piezoelectric element is coupled to the entire circumferential direction of the coil bobbin and the entire circumferential direction of the diaphragm.
  • Time correction is performed so that the initial movement time of the diaphragm when the drive current is supplied to the coil and the initial movement time of the diaphragm when a current is supplied to the piezoelectric element are substantially the same.
  • the speaker device according to any one of (1) to (5).
  • Phase correction is performed so that the phase of the diaphragm when the drive current is supplied to the coil and the phase of the diaphragm when the current is supplied to the piezoelectric element are the same (1
  • the speaker device according to any one of (6) to (6).

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Abstract

　振動板に対する駆動ロスを低減した上で広帯域における音声の良好な出力状態を確保する。　少なくとも一部がヨークとマグネットの間に配置された環状のコイルボビンと、コイルボビンに巻き付けられ駆動電流が供給されてコイルボビンとともに変動されるコイルと、一端部がコイルボビンの変動方向における一端部に結合されると共に電流が供給されて伸縮され変動方向と同じ方向へ変動される圧電素子と、内周部が圧電素子の他端部に結合された振動板とを備え、振動板の圧電素子に対する結合部分と圧電素子のコイルボビンに対する結合部分とが変動方向において一直線上に位置された。

Description

スピーカー装置
　本技術は振動板を振動させる駆動部に磁気回路と圧電素子が設けられたスピーカー装置についての技術分野に関する。
実用新案公報Ｈ１－１７９１７号
　アンプによって増幅された音声を出力するスピーカー装置がある。このようなスピーカー装置には、例えば、マグネットとヨークとコイルによって構成された磁気回路により振動板が振動されると共に圧電素子が伸縮されることにより振動板が振動されるように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載されたスピーカー装置にあっては、ヨークが環状のマグネットの中心部を貫通する状態で配置され、マグネットとヨークの間に筒状のコイルボビンが配置されている。コイルボビンの外周面にはコイルが巻き付けられ、コイルはヨークとマグネットの間に形成された磁気ギャップに配置されている。圧電素子は円板状に形成されコイルボビンの変動方向である軸方向における一端部に結合されている。振動板は圧電素子の中心部に結合されている。
　特許文献１に記載されたスピーカー装置においては、アンプから出力された音声信号に基づいてコイルに駆動電流が供給されてコイルがコイルボビンと一体になって変動され、コイルボビンの変動に伴って振動板が振動される。また、同時に、圧電素子にもアンプから出力された音声信号に基づいて電流が供給され、圧電素子が伸縮されて変動され圧電素子の変動に伴っても振動板が振動される。従って、振動板はコイルボビンと圧電素子の双方の変動に伴って振動され、振動板の振動に応じた音声の出力が行われる。
　このような磁気回路と圧電素子が振動板を振動させる駆動部として用いられたスピーカー装置においては、磁気回路を用いたダイナミック駆動による大振幅と圧電素子を用いた大きな駆動力とを得ることが可能になり、良好な音声の出力状態を確保することが可能である。
　上記のような磁気回路と圧電素子が用いられた２種類の駆動部を有するスピーカー装置においては、振動板が圧電素子を介してコイルボビンに連結されており、磁気回路によって発生する駆動力がコイルボビンから圧電素子を介して振動板に伝達される。
　従って、圧電素子の存在が磁気回路によって発生する駆動力の振動板への伝達の妨げになってしまうと、スピーカー装置において大振幅を得られず良好な音声が出力されなくなるおそれがあるため、磁気回路によって発生する駆動力が圧電素子を介して振動板に対してロスなく伝達されることが望まれる。
　また、スピーカー装置においては、単峰特性になることなく広帯域における音声の出力が行われることも望まれる。
　そこで、本技術スピーカー装置は、上記した問題点を克服し、振動板に対する駆動ロスを低減した上で広帯域における音声の良好な出力状態を確保することを課題とする。
　第１に、本技術に係るスピーカー装置は、少なくとも一部がヨークとマグネットの間に配置された環状のコイルボビンと、前記コイルボビンに巻き付けられ駆動電流が供給されて前記コイルボビンとともに変動されるコイルと、一端部が前記コイルボビンの変動方向における一端部に結合されると共に電流が供給されて伸縮され前記変動方向と同じ方向へ変動される圧電素子と、内周部が前記圧電素子の他端部に結合された振動板とを備え、前記振動板の前記圧電素子に対する結合部分と前記圧電素子の前記コイルボビンに対する結合部分とが前記変動方向において一直線上に位置されたものである。
　これにより、磁気回路によって発生する駆動力が一直線上に位置された２箇所の結合部分を介して振動板に伝達される。
　第２に、上記したスピーカー装置においては、前記圧電素子が前記コイルボビンの周方向における一部に結合されることが望ましい。
　これにより、スピーカー装置における駆動部の重量が過度に大きくならない。
　第３に、上記したスピーカー装置においては、前記圧電素子が複数設けられ、前記複数の圧電素子が前記コイルボビンの周方向において等間隔に離隔して配置されることが望ましい。
　これにより、圧電素子のコイルボビンに対する位置における良好なバランスが確保される。
　第４に、上記したスピーカー装置においては、前記圧電素子が環状に形成され、前記圧電素子が前記コイルボビンの周方向における全体と前記振動板の周方向における全体とに結合されることが望ましい。
　これにより、圧電素子のコイルボビン及び振動板に対する位置における良好なバランスが確保される。
　第５に、上記したスピーカー装置においては、前記圧電素子として前記変動方向において積層された積層型の圧電素子が用いられることが望ましい。
　これにより、低電圧でも圧電素子の変動量が大きくなる。
　第６に、上記したスピーカー装置においては、前記コイルに前記駆動電流が供給されたときの前記振動板の初動時間と前記圧電素子に電流が供給されたときの前記振動板の初動時間とが略一致されるように時間補正が行われることが望ましい。
　これにより、コイルに駆動電流が供給されたときの振動板の初動時間と圧電素子に電流が供給されたときの振動板の初動時間とのずれが解消される。
　第７に、上記したスピーカー装置においては、前記コイルに前記駆動電流が供給されたときの前記振動板における位相と前記圧電素子に前記電流が供給されたときの前記振動板における位相とが同じになるように位相補正が行われることが望ましい。
　これにより、コイルに駆動電流が供給されたときの振動板における位相と圧電素子に電流が供給されたときの振動板における位相とのずれが解消される。
　第８に、上記したスピーカー装置においては、前記圧電素子としてｄ３３型の圧電素子が用いられることが望ましい。
　これにより、変動方向において圧電素子の大きな駆動力が得られる。
　本技術によれば、磁気回路によって発生する駆動力が一直線上に位置された２箇所の結合部分を介して振動板に伝達されるため、振動板に対する駆動ロスを低減した上で広帯域における音声の良好な出力状態を確保することができる。
　尚、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
図２乃至図９と共に本技術スピーカー装置の実施の形態を示すものであり、本図は、スピーカー装置の拡大断面図である。 コイル駆動部と圧電駆動部ごとに駆動を行ったときのインパルス応答特性を示すグラフ図である。 コイル駆動部と圧電駆動部ごとの位相特性を示すグラフ図である。 補正制御装置が設けられた回路の一例を示すブロック図である。 補正制御装置が設けられた回路の別の例を示すブロック図である。 時間補正及び位相補正を行う前と行った後の特性を示すものであり、インパルス応答特性を示すグラフ図である。 時間補正及び位相補正を行う前と行った後の特性を示すものであり、周波数応答特性を示すグラフ図である。 コイル駆動部のみが設けられた従来のスピーカー装置と本技術に係るスピーカー装置とについての高帯域における周波数応答特性を示すグラフ図である。 変形例に係る圧電素子が用いられたスピーカー装置を示す拡大断面図である。
　以下に、本技術スピーカー装置を実施するための形態を添付図面に従って説明する。
　以下の説明においては、スピーカー装置が向く方向を前方として上下前後左右の方向を示す。
　尚、以下に示す上下前後左右の方向は、説明の便宜上示すものであり、本技術はこれらの方向に限定して適用されることはない。
　＜スピーカー装置の構成＞
　スピーカー装置１はフレーム２とフレーム２に取り付けられた各部とを有する（図１参照）。
　フレーム２は前後方向を向く円環状に形成された底面部３と底面部３の外周部に連続された周面部４と周面部４の前端部から外方に張り出されたフランジ状の取付部５とを有している。底面部３の中心孔は挿通孔３ａとして形成されている。周面部４は前方へ行くに従って外方へ変位するように傾斜されている。
　周面部４の外面又は取付部５には図示しないターミナルが取り付けられている。ターミナルは図示しないアンプとの接続が行われる端子部として設けられている。
　底面部３の後面には円環状のマグネット６が取り付けられている。マグネット６は中心孔６ａが底面部３の挿通孔３ａより小さくされ、中心孔６ａと挿通孔３ａの中心軸が一致されている。
　マグネット６の後面にはヨーク７が取り付けられている。ヨーク７は本体ヨーク８と連結ヨーク９によって構成されている。
　本体ヨーク８は前後方向を向く円板状のベース面部１０とベース面部１０の中心部から前方に突出された丸軸状の挿通突部１１とが一体に形成されて成る。本体ヨーク８は挿通突部１１の前端部がマグネット６の中心孔６ａを挿通されている。従って、マグネット６の内周面と挿通突部１１の外周面との間に空間が形成され、この空間が磁気ギャップとして形成される。
　連結ヨーク９は円環状に形成され、厚みが挿通突部１１の軸方向における長さより稍小さくされている。連結ヨーク９は、後面がベース面部１０の前面における外周側の部分に取り付けられ、前面がマグネット６の後面における外周側の部分に取り付けられている。
　磁気ギャップには円筒状のコイルボビン１２の一部が配置されている。コイルボビン１２は挿通突部１１に対して軸方向（前後方向）へ変動可能（移動可能）とされている。
　コイルボビン１２の外周面にはコイル１３が巻き付けられている。コイル１３は両側の端部が、巻き付けられた部分から導出されてターミナルに接続されている。コイル１３は一部が磁気ギャップに配置されている。
　コイル１３が磁気ギャップに配置されることにより、コイル１３とマグネット６とヨーク７によって磁気回路が構成される。
　尚、スピーカー装置１にはコイルボビン１２の軸方向における過度の変動を抑制するダンパーが設けられていてもよい。
　コイルボビン１２の前端部には、例えば、三つの圧電素子１４、１４、１４の後端部が結合されている。圧電素子１４、１４、１４は、例えば、コイルボビン１２の周方向において等間隔に離隔して配置されている（図１には理解を容易にするために実際とは異なる位置関係で圧電素子１４、１４、１４を示している。）。尚、圧電素子１４の数は任意であり、圧電素子１４は少なくとも一つが設けられていればよい。但し、複数の圧電素子１４、１４、・・・が設けられる場合には、圧電素子１４、１４、・・・が周方向において等間隔に離隔して配置されることが望ましい。
　圧電素子１４は、例えば、前後に延びる形状に形成され、前後方向において積層された積層型の圧電素子である。圧電素子１４は単層であってもよいが、変位量（駆動力）を大きくするために積層型を用いることが望ましい。
　圧電素子１４として変動方向（前後方向）において積層された積層型が用いられることにより、低電圧でも圧電素子１４の変動量が大きくなり、特に、高域特性の改善を図ることができる。
　圧電素子１４としてはｄ３３型が用いられている。圧電素子１４としてｄ３３型が用いられることにより、変動方向（前後方向）において大きな駆動力が得られ、音質の向上を図ることができる。
　また、圧電素子１４として用いられたｄ３３型は単層において厚みに拘わらず変位量が同じであると言う特性を有しているため、厚みを薄く形成して積層することにより、小型化を確保した上で大きな駆動力を確保することができる。但し、厚みを薄くすると耐電圧が低下するため、駆動力と耐電圧を考慮して圧電素子１４の厚みを設定することが望ましい。
　さらに、ｄ３３型はｄ３１型と比較して発生応力が大きく単峰特性にもなり難いため、圧電素子１４としてｄ３３型を用いることにより必要な音圧を確保して広域特性の向上を図ることができる。
　さらにまた、圧電素子１４は単層の形状が矩形状や円形状等の簡素な形状に形成されていればよいため、製造が容易であり、製造コストの低減を図ることができる。
　圧電素子１４、１４、１４には図示しない電線が接続され、電線はターミナルに接続されている。圧電素子１４、１４、１４には電線を介して電流が供給される。
　フレーム２の取付部５には振動板１５の外周部が取り付けられている。振動板１５の内周部には圧電素子１４、１４、１４の前端部が周方向に等間隔に離隔した状態で結合されている。従って、振動板１５の圧電素子１４、１４、１４に対する各結合部分と圧電素子１４、１４、１４のコイルボビン１２に対する各結合部分とは変動方向においてそれぞれ一直線上に位置されている。
　振動板１５はコイルボビン１２の前後方向における変動及び圧電素子１４、１４、１４の前後方向における変動に伴って前端部を支点とするように振動される。
　振動板１５は磁気回路の駆動によるコイルボビン１２の変動に伴って振動されると共に圧電素子１４、１４、１４の伸縮に伴う変動に伴って振動される。従って、圧電素子１４、１４、１４は磁気回路の一部として機能すると共に振動板１５を振動させる駆動部として機能する。
　振動板１５の内周部にはドーム状のキャップ１６が取り付けられている。
　＜スピーカー装置の動作＞
　上記のように構成されたスピーカー装置１において、コイル１３に駆動電流が供給されると、磁気回路において推力が発生してコイルボビン１２が前後方向（軸方向）へ変動され、コイルボビン１２の駆動力（駆動エネルギー）が圧電素子１４、１４、１４を介して振動板１５に伝達されコイルボビン１２の変動に伴って振動板１５が振動する。このとき同時に圧電素子１４、１４、１４に電流が供給され、圧電素子１４、１４、１４がそれぞれ伸縮されて前後方向へ変動され圧電素子１４、１４、１４の変動に伴っても振動板１５が振動する。振動板１５が振動するとアンプによって増幅された音声の出力が行われる。
　スピーカー装置１にあっては、上記したように、圧電素子１４、１４、１４がコイルボビン１２の周方向における各一部に結合されているため、スピーカー装置１における駆動部の重量が過度に大きくならず、過渡特性が向上すると共に広帯域再生を確保することができ、良好な音質及び音圧を確保することができる。
　また、圧電素子１４、１４、１４がコイルボビン１２の周方向において等間隔に離隔して配置されている。従って、圧電素子１４、１４、１４のコイルボビン１２に対する位置における良好なバランスが確保され、コイルボビン１２から圧電素子１４、１４、１４を介しての振動板１５への駆動力（駆動エネルギー）の伝達と圧電素子１４、１４、１４からの振動板１５への駆動力（駆動エネルギー）の伝達とが安定した状態で行われ、駆動ロスの低減を図ることができる。
　＜スピーカー装置の動作時における制御＞
　以下に、スピーカー装置１の動作時における制御について説明する（図２乃至図７参照）。
　先ず、スピーカー装置１において行われる制御に関する測定結果について説明する。
　図２は、スピーカー装置１において各駆動部ごとに駆動を行ったときのインパルス応答特性を示す結果である。具体的には、コイル１３に駆動電流を供給して駆動部（コイル駆動部）を動作させたときの状態と圧電素子１４、１４、１４に電流を供給して駆動部（圧電駆動部）を動作させたときの状態とを比較して示す結果である。コイル１３に対して供給される駆動電流と圧電素子１４、１４、１４に対して供給される電流は、同一の入力信号に基づく電流である。
　図２において、横軸は時間を示し、縦軸はゲイン（音圧）を示す。実線はコイル駆動部の駆動時における状態を示し、点線は圧電駆動部の駆動時における状態を示す。
　図２に示すように、コイル駆動部と圧電駆動部をそれぞれ駆動させたときの動作においては、振動板１５の初動時間に差異が生じ、コイル駆動部の駆動時における動作が圧電駆動部の駆動時における動作に対してＴ時間遅延する結果が得られた。
　図３は、スピーカー装置１における各駆動部ごとの振動板１５における位相特性を示すものである。具体的には、クロス周波数を７ＫＨｚとして、コイル駆動部と圧電駆動部のそれぞれについて加速度と位相を測定した結果である。
　図３において、横軸は周波数を示し、縦軸は加速度又は位相を示す。上段の二つのグラフはコイル駆動部の加速度と位相を示し、下段の二つのグラフは圧電駆動部の加速度と位相を示す。
　図３に示すように、コイル駆動部と圧電駆動部においては、振動板１５における位相が反転する結果が得られた。
　以上のようなＴ時間の遅延及び位相の反転と言う結果に基づいて、スピーカー装置１においては、以下のような時間補正と位相反転の制御が行われている。
　これらの制御は、例えば、補正制御装置３０によって行われる（図４参照）。補正制御装置３０はＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の演算処理装置であり、入力された信号に対してコイル駆動部の動作時間をＴ時間遅延させると共に圧電駆動部の位相を１８０°反転させる制御を実行する。
　入力信号Ｐはコイル１３に信号を送出するアンプ３１と圧電素子１４、１４、１４に信号を送出するアンプ３２とに入力され、アンプ３２への入力は補正制御装置３０によって動作時間と位相が補正処理された状態で行われる。従って、圧電素子１４、１４、１４に対しては補正制御装置３０によって補正された信号がアンプ３２から入力される。
　尚、スピーカー装置１においては、図５に示すように、アンプ３１に対しての入力回路にＬＰＦ（ローパスフィルター）回路３３を組み込んで低い周波数成分を取り出すと共に高い周波数成分を抑制し、アンプ３２に対しての入力回路にＨＰＦ（ハイパスフィルター）回路３４を組み込んで高い周波数成分を取り出して低い周波数成分を抑制するように構成されていてもよい。
　図６及び図７は、上記した時間補正及び位相補正を行う前と行った後の特性を示す結果であり、図６はインパルス応答特性を示し、図７は周波数応答特性を示すものである。
　図６において、横軸は時間を示し、縦軸はゲイン（音圧）を示す。図７において、横軸は周波数を示し、縦軸はゲイン（音圧）を示す。図６及び図７において、実線は補正後の状態を示し、点線は補正前の状態を示す。
　図６に示すように、時間補正及び位相補正を行った状態においては、特に、ピーク時においてゲインが高くなり良好な音圧が得られている。また、図７に示すように、時間補正及び位相補正を行った状態においては、特に、高い周波数領域においてゲインが高くなり良好な音圧が得られている。
　上記のように、スピーカー装置１にあっては、コイル１３に駆動電流が供給されたときの振動板１５の初動時間と圧電素子１４、１４、１４に電流が供給されたときの振動板１５の初動時間とが略一致されるように時間補正が行われている。
　従って、コイル駆動部と圧電駆動部の各動作時における応答特性における時間のずれが解消され、良好な音質を確保することができる。
　また、コイル駆動部と圧電駆動部に関する時間補正を行うことにより、コイル駆動部と圧電駆動部が一つの駆動部として動作され、出力される音声の質の向上を図ることができる。
　さらに、コイル１３に駆動電流が供給されたときの振動板１５における位相と圧電素子１４、１４、１４に電流が供給されたときの振動板１５における位相とが同じになるように位相補正が行われている。
　従って、コイル駆動部と圧電駆動部にそれぞれ駆動電流が供給されたときの振動板１５における位相のずれが解消され、一層良好な音質を確保することができる。
　＜まとめ＞
　図８は、コイル駆動部のみが設けられた従来のスピーカー装置と本技術に係るスピーカー装置１とについての高帯域における周波数応答特性を示す結果である。尚、従来のスピーカー装置はスピーカー装置１と比較して、圧電素子１４、１４、１４以外の構成がスピーカー装置１と同様であり、スピーカー装置１と同一の部材や材料によって形成されている。
　図８において、横軸は周波数を示し、縦軸はゲイン（音圧）を示す。実線はスピーカー装置１の状態を示し、点線は従来のスピーカー装置の状態を示す。
　図８に示すように、スピーカー装置１は従来のスピーカー装置と比較して、高帯域におけるゲインが高くなり良好な音圧が得られていると共に再生帯域も広域において良好なゲインが得られている。
　以上に記載した通り、スピーカー装置１にあっては、一端部（後端部）がコイルボビン１２の変動方向（前後方向）における一端部（前端部）に結合されコイルボビン１２の変動方向と同じ方向へ変動される圧電素子１４、１４、１４と、内周部が圧電素子１４、１４、１４の他端部（前端部）に結合された振動板１５とを備え、振動板１５の圧電素子１４、１４、１４に対する結合部分と圧電素子１４、１４、１４のコイルボビン１２に対する結合部分とが変動方向において一直線上に位置されている。
　従って、磁気回路によって発生する駆動力が一直線上に位置された２箇所の結合部分を介して振動板１５に伝達されるため、振動板１５に対する駆動ロスを低減した上で広帯域における音声の良好な出力状態を確保することができる。
　また、圧電素子１４、１４、１４の結合部分が振動板１５の中心部より外側の位置にされており、周波数応答特性が単峰特性になり易い構成である圧電素子が振動板の中心部と結合される構成にはされていないため、広帯域において音声の良好な出力状態を確保することができる。
　さらに、駆動力が大きく応答性が速いｄ３３型の圧電素子１４、１４、１４が駆動部として用いられているため、駆動部としてコイルボビン１２のみを用いる場合に比し、過渡応答特性を改善することが可能である。
　＜圧電素子の変形例＞
　上記には、前後方向（変動方向）に延び周方向に離隔して配置された圧電素子１４、１４、１４を例として示したが、スピーカー装置１においては、圧電素子１４、１４、１４に代えて環状、例えば、円環状の圧電素子１４Ａが用いられていてもよい（図９参照）。
　圧電素子１４は、例えば、単層に形成されている。但し、圧電素子１４Ａにおいても圧電素子１４と同様に前後方向において積層された積層型が用いられていてもよい。
　圧電素子１４Ａは、一端部である後面がコイルボビン１２の前端部における全周に結合され、他端部である前面が振動板１５の内周部における全周に結合されている。従って、振動板１５の圧電素子１４Ａに対する結合部分と圧電素子１４Ａのコイルボビン１２に対する結合部分とは変動方向において一直線上に位置されている。
　圧電素子１４Ａとしても圧電素子１４と同様にｄ３３型が用いられている。
　上記のように、環状に形成された圧電素子１４Ａがコイルボビン１２の周方向における全体に結合される構成にすることにより、圧電素子１４Ａのコイルボビン１２及び振動板１５に対する位置における良好なバランスが確保される。従って、コイルボビン１２から圧電素子１４Ａを介しての振動板１５への駆動力（駆動エネルギー）の伝達と圧電素子１４Ａからの振動板１５への駆動力（駆動エネルギー）の伝達とが安定した状態で行われ、駆動ロスの低減を図ることができる。
　また、コイルボビン１２の全周と振動板１５の全周とに結合された圧電素子１４Ａが用いられることにより、音声が出力される周波数領域の全域において振動板１５の安定した振動状態を確保することができる。
　＜その他＞
　上記には、前側から順に振動板１５と圧電素子１４、１４Ａとコイルボビン１２が位置された例を示したが、振動板１５と圧電素子１４、１４Ａとコイルボビン１２の位置関係は、例えば、前側から順に振動板１５とコイルボビン１２と圧電素子１４、１４Ａが位置される構成であってもよい。
　＜本技術＞
　本技術は、以下のような構成にすることができる。
　（１）
　少なくとも一部がヨークとマグネットの間に配置された環状のコイルボビンと、
　前記コイルボビンに巻き付けられ駆動電流が供給されて前記コイルボビンとともに変動されるコイルと、
　一端部が前記コイルボビンの変動方向における一端部に結合されると共に電流が供給されて伸縮され前記変動方向と同じ方向へ変動される圧電素子と、
　内周部が前記圧電素子の他端部に結合された振動板とを備え、
　前記振動板の前記圧電素子に対する結合部分と前記圧電素子の前記コイルボビンに対する結合部分とが前記変動方向において一直線上に位置された
　スピーカー装置。
　（２）
　前記圧電素子が前記コイルボビンの周方向における一部に結合された
　前記（１）に記載のスピーカー装置。
　（３）
　前記圧電素子が複数設けられ、
　前記複数の圧電素子が前記コイルボビンの周方向において等間隔に離隔して配置された
　前記（２）に記載のスピーカー装置。
　（４）
　前記圧電素子が環状に形成され、
　前記圧電素子が前記コイルボビンの周方向における全体と前記振動板の周方向における全体とに結合された
　前記（１）から前記（３）の何れかに記載のスピーカー装置。
　（５）
　前記圧電素子として前記変動方向において積層された積層型の圧電素子が用いられた
　前記（１）から前記（４）の何れかに記載のスピーカー装置。
　（６）
　前記コイルに前記駆動電流が供給されたときの前記振動板の初動時間と前記圧電素子に電流が供給されたときの前記振動板の初動時間とが略一致されるように時間補正が行われる
　前記（１）から前記（５）の何れかに記載のスピーカー装置。
　（７）
　前記コイルに前記駆動電流が供給されたときの前記振動板における位相と前記圧電素子に前記電流が供給されたときの前記振動板における位相とが同じになるように位相補正が行われる
　前記（１）から前記（６）の何れかに記載のスピーカー装置。
　（８）
　前記圧電素子としてｄ３３型の圧電素子が用いられた
　前記（１）から前記（７）の何れかに記載のスピーカー装置。
　１…スピーカー装置、６…マグネット、７…ヨーク、１２…コイルボビン、１３…コイル、１４…圧電素子、１５…振動板、１４Ａ…圧電素子

Claims (8)

  1. 　少なくとも一部がヨークとマグネットの間に配置された環状のコイルボビンと、
    　前記コイルボビンに巻き付けられ駆動電流が供給されて前記コイルボビンとともに変動されるコイルと、
    　一端部が前記コイルボビンの変動方向における一端部に結合されると共に電流が供給されて伸縮され前記変動方向と同じ方向へ変動される圧電素子と、
    　内周部が前記圧電素子の他端部に結合された振動板とを備え、
    　前記振動板の前記圧電素子に対する結合部分と前記圧電素子の前記コイルボビンに対する結合部分とが前記変動方向において一直線上に位置された
    　スピーカー装置。
  2. 　前記圧電素子が前記コイルボビンの周方向における一部に結合された
    　請求項１に記載のスピーカー装置。
  3. 　前記圧電素子が複数設けられ、
    　前記複数の圧電素子が前記コイルボビンの周方向において等間隔に離隔して配置された
    　請求項２に記載のスピーカー装置。
  4. 　前記圧電素子が環状に形成され、
    　前記圧電素子が前記コイルボビンの周方向における全体と前記振動板の周方向における全体とに結合された
    　請求項１に記載のスピーカー装置。
  5. 　前記圧電素子として前記変動方向において積層された積層型の圧電素子が用いられた
    　請求項１に記載のスピーカー装置。
  6. 　前記コイルに前記駆動電流が供給されたときの振動板の初動時間と前記圧電素子に電流が供給されたときの前記振動板の初動時間とが略一致されるように時間補正が行われる
    　請求項１に記載のスピーカー装置。
  7. 　前記コイルに前記駆動電流が供給されたときの前記振動板における位相と前記圧電素子に前記電流が供給されたときの前記振動板における位相とが同じになるように位相補正が行われる
    　請求項１に記載のスピーカー装置。
  8. 　前記圧電素子としてｄ３３型の圧電素子が用いられた
    　請求項１に記載のスピーカー装置。
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