JP2018137503A

JP2018137503A - 浮上スピーカー

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Publication number: JP2018137503A
Application number: JP2017028655A
Authority: JP
Inventors: 幸男長沼; Yukio Naganuma
Original assignee: Ultima Co Ltd
Current assignee: Ultima Co Ltd
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2037-02-20
Also published as: JP6271055B1; WO2018151106A1

Abstract

【課題】エネルギーロスを生じないで周囲のあらゆる方向に向けて音を発振することができ、しかも従来にない新奇なデザインの浮上スピーカーを提供する。【解決手段】電気的な信号を物理的な振動に変換して音楽や音声等の音を発生させるスピーカーにおいて、内部が中空で外殻状のスピーカーを振動部材１として磁気の作用で空中に浮上させ、振動部材１の内側に設けた超磁歪素子６のロッド６ａを振動部材１に直接連結し、音声信号を超磁歪素子６の電磁コイルに供給することで振動部材１を振動させる。【選択図】図２

Description

本発明は、音に変換する際にエネルギーロスを生じないで、またあらゆる方向に向けて音を発振することのできる新奇なデザインの浮上スピーカーに関する。

従来、全方向に向けて音を発するような装置として、円筒内の上部に配置したスピーカーから、下方に設けた凹型の曲面反射板に向けて音を放射し、曲面反射板によって四周に音を反射させることで、全方向に音を発振させるような技術が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
一方、屋外に設置されるスピーカー内蔵柱として、耐久性に優れたものとするため、中空材から構成される柱本体を振動板とし、柱本体の密封空間部内に超磁歪アクチュエータを取り付けるような技術も知られている。（例えば、特許文献２参照。）

特開２００２−３３０４８７号公報。特開２００５−１６７７２２号公報。

ところで、前記特許文献１の技術の場合、音の指向範囲は広がるものの、音が届く方向等には限度があり、完全にあらゆる方向に向けて音を発振するという点で限界があった。また、曲面反射板を使用して音を反射させているため、周囲のあらゆる方向に向けて均質な音を発することは困難であった。
一方、前記特許文献２の技術の場合、振動板としての中空の柱本体の下端部が地上等に立設されているため、音のエネルギーロスが生じてエネルギーを効率的に音に変換するという点に難点があり、また、音の歪みや濁り振動等が混在して綺麗な音を発することができなかった。

そこで本発明は、音に変換する際にエネルギーロスを生じないで周囲のあらゆる方向に向けて音を発振することができ、しかも従来にない新奇なデザインの浮上スピーカーを提供することを目的とする。
なお、本明細書では、「音」という場合、人間の可聴範囲以外の超音波や低周波数のものも含まれるものとする。

上記目的を達成するため本発明は、電気的な信号を物理的な振動に変換して音楽や音声等の音を発生させるスピーカーにおいて、振動手段によって振動する振動部材と、この振動部材を空中に浮上させる浮上機構を設けた。

このように、振動部材を空中に浮上させ、この振動部材を振動手段によって振動させれば、振動部材は周囲の物と接触していないため、エネルギーが無駄に消費されることなく、しかも周囲のあらゆる方向に向けて音を発することができる。この際、振動部材としては、単純な平板状の振動板でもよく、複数の振動板を複雑な形状に組み合わせたものでもよく、一枚の振動板を湾曲させた形状のものでもよく、その他の形状のものでもよい。
また、振動手段としては、磁界によって形状変化する超磁歪素子や、電圧の変化によって歪を生じさせるピエゾ素子等の圧電素子を振動部材に直接取り付けるようにしてもよく、電磁石によって振動板を振動させるいわゆる電磁ブザー方式によって振動部材を振動させるようにしてもよい。

また本発明では、前記浮上スピーカーに、音声信号を無線で送り込むための無線通信手段を組み込むか又は音声信号を記憶するメモリー媒体を装着或いは装着可能にした。
ここで、無線通信手段としては、周波数等は任意である。
また、音声信号を記憶したメモリー媒体としては、なるべく小型で軽量なことが望ましく、ＳＤカードやマイクロＳＤカード等が適用可能であるが、特にマイクロＳＤカードが好適である。
そして、無線通信手段を組み込むか又はメモリー媒体を装着或いは装着可能にするかいずれか一方でよいが、両方設けるようにしてもよい。

また、本発明では、前記浮上スピーカーに、非接触で電力を受けることのできる非接触式電力受給機構を設けた。
このように、非接触式電力受給機構を設ければ、外部から非接触式に送給される電力を受けることができ、また、例えば、内部にバッテリー等を組み込んでいる場合、バッテリー等に非接触で充電することができるため便利である。
なお、非接触で電力を受ける非接触式電力受給機構としては、例えば電磁波に変換された電力をアンテナを介して受給する電波方式でもよく、または２つのコイルを隣接させ、片方のコイルに無線で流される電流によって他方側のコイルに電磁誘導により起電力を発生させる電磁誘導方式でもよく、または２つのコイルを隣接させ、電磁界の共鳴現象を利用して電力を受ける電磁界共鳴方式によるものでもよく、その他の方式によるものでもよい。

また本発明では、前記浮上スピーカーとして、全体として周囲を取り囲むことにより、内部に密閉された空間が形成されるような外殻体とした。
すなわち、振動部材だけで、単独に内部が密閉された空間が形成されるような形態の外殻体としてもよいが、例えば振動部材に浮上機構が結合されて一体化されているような場合には、全体として内部が密閉された空間が形成されるような形態にしてもよい。
このように、スピーカー全体として、内部に密閉された空間が形成されるようにすれば内部の密閉空間部に向けて発振される音が外部に向けて発振される音と干渉し合って悪影響を与えるような不具合がなく、綺麗な音にすることができる。
この際、外殻体の形状等は任意であり、球状でもよく、多角形等の形状でもよく、その他の形状でもよい。

また、本発明では、前記外殻体の所定箇所に、外殻体の裏側に向けて発振される空気の振動を外殻体の表側に導出させるための開口部を形成するようにした。
このように、外殻体の裏側に向けて発振される空気の振動を外殻体の表側に導出させるための開口部を形成すれば、外殻体の表側に向けて発振させる空気の振動と、外殻体の裏側に向けて発振される空気の振動とが干渉し、特に低音域の音を増幅して迫力のある音質にすることができる。なお、これに類似した技術として、従来ではスピーカーのエンクロージャーの設計において、スピーカーの後面から発生する音の低音域を、ヘルムホルツ共鳴によって増幅させるいわゆるバスレフ型のスピーカーが知られている。

また、本発明では、前記浮上機構として、磁気を利用するようにした。
ここで、磁気による浮上機構にあっては、浮上物の上方に延出するアームの先端に取り付けた磁石等の磁力の作用で、磁石等を取り付けた浮上物をアーム先端下方の一定距離に吊り下げるような浮上方式でもよく、磁界発生源を備えたベース体の上方の一定距離に浮上物を浮上させるような方式でもよく、その他の方式でもよい。

また、本発明では、前記浮上スピーカーが、内部に密閉された空間を取り囲む外殻体である場合、前記浮上機構として、周囲の雰囲気より軽いガスを利用するようにした。
このように、周囲の雰囲気より軽いガスを使用することでスピーカーを浮上させる。なお、周囲の雰囲気が空気である場合、例えば、ヘリウムガスや水素ガスや窒素ガス等が適用可能であり、特にヘリウムガスが取り扱いに安全であり好適である。

浮上スピーカーとして、振動手段によって振動する振動部材と、この振動部材を空中に浮上させる浮上機構を設けることにより、振動部材は周囲の物と接触しないため、エネルギーロスを生じることがなく、効率的な音への変換が可能になるとともに、周囲のあらゆる方向に向けて音を発振することができる。この際、浮上スピーカーに、音声信号を無線で送り込むための無線通信手段を組み込むか又は音声信号を記憶するメモリー媒体を装着或いは装着可能にすれば、浮上状態の振動手段に音声信号を送り込むことができ、また、浮上スピーカーに、非接触で電力を受給することのできる非接触式電力受給機構を設ければ、非接触で振動手段に電力を供給することができ、しかも例えば、内部にバッテリーを組み込んでいる場合などでも、非接触でバッテリーに充電することができる。また、スピーカー全体として内部に密閉された空間部が形成されるような外殻体とすれば、内部の密閉空間部に向けて発振される音が外部に向けて発振される音と干渉し合って悪影響を与えるような不具合がなく、綺麗な音にすることができる。この際、外殻体の所定箇所に、外殻体の裏側に向けて放射される空気の振動を外殻体の表側に導出させるための開口部を形成すれば、低音域の音を増幅して迫力のある音質にすることができる。
また、浮上機構としては、磁気を利用する方式か周囲の雰囲気より軽いガスを利用する方式を採用することができるが、このような構成により、従来技術を利用した簡易な構成にすることができる。

本発明に係る浮上スピーカーの具体的構成の一例を示す全体図である。浮上機構を説明するための内部構造図である。ベース体の内部構造を示す水平断面図である。浮上スピーカーの振動手段の電源等の構成例図である。浮上スピーカーに開口部としての穴を形成した一例を示す説明図である。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
本発明は、エネルギーロスを生じないであらゆる方向に向けて音を発振することができ、しかも従来にない新奇なデザインの浮上スピーカーを提供することを目的とし、振動部材を浮上機構により浮上させ、振動部材を振動手段によって振動させることを特徴としている。

そこで、本発明に係る浮上スピーカーについて、振動部材や浮上機構や振動手段について順次説明する。

振動部材は、振動によって音を発生する部材であり、その材質や形状等は任意である。ただし、後述する浮上機構により空中に浮上させるため、軽量で且つ振動しやすい薄肉の材料を使用することが好ましく、例えば、プラスチック板や軽量金属や木材等の一枚の平板状の振動板や、複数の平板状の振動板を複雑な形状に組み合わせたものや、一枚の板を湾曲させた形状のもの等が適用可能である。

本実施例では、振動部材１として、特表２００９−５２７２０７号に示されるような空中浮揚装置の浮揚体を利用するようにしている。この浮揚体は、図１に示すような内部が中空の地球儀であり、樹脂素材によって成型された上部半球１ａ（図２）と下部半球１ｂ（図２）が接合されて一体化され、内部に密閉された空間部が形成されている。

浮上機構は、磁気を利用するか、または、本実施例のように、振動部材１が密閉された内部空間部を有する場合、周囲の雰囲気より軽いガスを利用することができる。
ここで、周囲の雰囲気が空気である場合、空気より軽いガスとしては、例えばヘリウムガスや水素ガスや窒素ガス等が適用可能であるが、特にヘリウムガスが取り扱いに安全である。

また、磁気による浮上機構にあっては、浮上物の上方に延出するアームの先端に取り付けた磁石等の磁力の作用で、磁石等を取り付けた浮上物をアーム先端下方の一定距離に吊り下げるような浮上方式でもよく、磁界発生源を備えたベース体の上方の一定距離に浮上物を浮上させるような方式でもよく、その他の方式でもよいが本実施例では、磁界発生源を備えたベース体の上方の一定距離に浮上物を浮上させる前述の特表２００９−５２７２０７号の技術を利用しているため、以下、この浮上機構について簡単に説明する。

この浮上機構は、図１〜図３に示すように、ベース体２を備えており、このベース体２の内部には、垂直方向に磁化された円環状の環状磁石３が配置されている。この環状磁石３は、振動部材１の中空内部に配設される磁石４を浮上させるためのものであり、この環状磁石３の内側には、複数の電磁石５が配置されている。
この電磁石５は、浮上する振動部材１の位置に応じて環状磁石３の磁界を修正することで、振動部材１の位置を一定に保持できるようにされている。すなわち、不図示のセンサにより、振動部材１の位置の変位を測定し、その測定結果から電磁石５を制御するようにされている。

なお、このような実施例の磁気による浮上の構成例は一例であり、振動部材１をアーム等によって下方に吊り下げるような方式で浮上させたり、その他の方式で磁気によって浮上させるようにしてよいことは前記した通りである。

次に振動手段について説明する。
振動手段は、振動部材１を振動させるための手段であり、前述のように、磁界によって形状変化する超磁歪素子や電圧の変化によって歪を生じさせるピエゾ素子等の圧電素子を振動部材に直接取り付けるようにしてもよく、電磁石によって振動部材を振動させるいわゆる電磁ブザー方式を採用してもよいが、本実施例では、図４に示すように、超磁歪素子６を利用している。

この超磁歪素子６は、内部の電磁コイルに音声信号を供給することにより、中央の超磁歪ロッド６ａを伸縮させ、超磁歪ロッド６ａの先端を振動部材１に連結して振動部材１を振動させるものであり、本実施例では、球状の振動部材１の裏側の頂点に固着手段ｓで連結している。この際、固着手段ｓによる具体的な連結方法等は任意であり、直接ロッド６ａの先端部を振動部材１に接着等で固定してもよく、またはロッド６ａの先端に雄ネジを刻設しておき、振動部材１の裏側に雌ネジを有するプラスチック製ナットを接着固定し、これにロッド６ａの先端をねじ込んでもよく、その他の方法によってもよい。

この超磁歪素子６の内部の電磁コイルに音声のデータ信号を供給する手段としては、無線で送り込む方法や、ＳＤメモリーカードやマイクロＳＤメモリーカード等のメモリー媒体を浮上スピーカーに装着しておくか、又はこれらのメモリー媒体を装着するための差込口を形成しておくなどの方法が適用可能であるが、本実施例では、無線で供給する近距離無線通信手段を採用し、基板７にブルートゥースモジュール（商標登録名）を組み込んでいる。なお、近距離無線通信手段を使用する場合、ブルートゥースモジュール以外のものでもよい。また、近距離無線通信手段以外の無線通信手段でもよいことは前記した通りである。

電源としては、予め充電式バッテリー等を組み込んでおくか、または非接触式の電力伝送機構を使用する方式等が採用できるが、本実施例では、両者を併用するようにしている。すなわち、バッテリー８に非接触式の電力受給機構９を接続し、非接触式にバッテリー８に電力を供給し充電できるようにされている。
ここで、非接触式電力伝送機構としては、例えば電磁波に変換された電力をアンテナを介して伝送する電波方式にしてもよく、または２つのコイルを隣接させ、片方のコイルに無線で流される電流によって他方側のコイルに電磁誘導により起電力を発生させる電磁誘導方式にしてもよく、または２つのコイルを隣接させ、電磁界の共鳴現象を利用して電力を伝送する電磁界共鳴方式にしてもよい。

ところで、以上の実施例では、振動部材１の内部空間が密閉された実施例を例示したが、このような振動部材１の所定箇所に、図５に示すような開口部としての穴１０を形成し、スピーカーの裏側（内部空間）に向けて発振される空気の振動をスピーカーの表側（外部空間）に導出させるようにしてもよい。

そして、このように、スピーカーの裏側（内部空間）に向けて発振される空気の振動を、穴を通してスピーカーの表側に導出させることにより、外殻体の表側に発振される空気の振動と、外殻体の裏側に向けて発振される空気の振動とを干渉させ、特に低音域の音を増幅する。

なお、図５における穴１０の位置や形状や大きさや数等は例示である。

以上のような浮上スピーカーにおいて、空中に浮上する球状の振動部材１そのものがスピーカーとして音を発し、このスピーカーには、接触するものが全く存在しないため、エネルギーロスを生じないであらゆる方向に向けて音を発振することができる。

また、スピーカーが宙に浮くという全く新しい新奇なデザインで、ファンタスティックな雰囲気を醸し出すことができるため、音響業界のみならず、音に関係する娯楽業界や情報通信業界や各種イベント企画業者等を含めて広い分野での普及が期待される。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば、振動部材１の形態等は一例であり、空中に浮上するものであればその他の形状のものでもよく、必ずしも、内部に密閉された空間が形成されるような外殻体である必要はない。また、振動手段としての超磁歪素子６の種類や数等は例示であり、更に、浮上機構として周囲の雰囲気より軽いガスを利用するものでもよい。また、開口部として穴を形成することは一例である。

従来にないデザインで、しかも音に変換する際のエネルギーロスが少なくて、あらゆる方向に向けて音を発振することができるため、音響業界のみならず、音に関係する情報通信業界や娯楽業界等の広い分野での普及が期待される。

１…振動部材、６…超磁歪素子、７…基板、９…非接触式電力受給機構、１０…穴（開口部）。

上記目的を達成するため本発明は、電気的な信号を物理的な振動に変換して音楽や音声等の音を発生させるスピーカーにおいて、振動手段によって振動する振動部材を浮上機構によって空中に浮上させ、前記振動部材は周囲のあらゆる方向に面しており、前記振動部材を周囲の物と非接触の状態にすることで、周囲のあらゆる方向に振動を発振することができるようにした。

浮上スピーカーとして、振動手段によって振動する振動部材を浮上機構によって空中に浮上させ、前記振動部材は周囲のあらゆる方向に面しており、前記振動部材を周囲の物と非接触の状態にすることで、周囲のあらゆる方向に振動を発振することができるようにする。このことにより、エネルギーロスを生じることがなく、効率的な音への変換が可能になる。この際、浮上スピーカーに、音声信号を無線で送り込むための無線通信手段を組み込むか又は音声信号を記憶するメモリー媒体を装着或いは装着可能にすれば、浮上状態の振動手段に音声信号を送り込むことができ、また、浮上スピーカーに、非接触で電力を受給することのできる非接触式電力受給機構を設ければ、非接触で振動手段に電力を供給することができ、しかも例えば、内部にバッテリーを組み込んでいる場合などでも、非接触でバッテリーに充電することができる。また、スピーカー全体として内部に密閉された空間部が形成されるような外殻体とすれば、内部の密閉空間部に向けて発振される音が外部に向けて発振される音と干渉し合って悪影響を与えるような不具合がなく、綺麗な音にすることができる。この際、外殻体の所定箇所に、外殻体の裏側に向けて放射される空気の振動を外殻体の表側に導出させるための開口部を形成すれば、低音域の音を増幅して迫力のある音質にすることができる。
また、浮上機構としては、磁気を利用する方式か周囲の雰囲気より軽いガスを利用する方式を採用することができるが、このような構成により、従来技術を利用した簡易な構成にすることができる。

Claims

電気的な信号を物理的な振動に変換して音楽や音声等の音を発生させるスピーカーであって、振動手段によって振動する振動部材と、この振動部材を空中に浮上させる浮上機構を備えたことを特徴とする浮上スピーカー。
前記浮上スピーカーには、音声信号を無線で送り込むための無線通信手段が組み込まれるか又は音声信号を記憶するメモリー媒体が装着或いは装着可能にされることを特徴とする請求項１に記載の浮上スピーカー。
前記浮上スピーカーには、非接触で伝送される電力を受けることのできる非接触式電力受給機構が組み込まれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の浮上スピーカー。
前記浮上スピーカーは、全体として周囲を取り囲むことにより、内部に密閉された空間が形成されるような外殻体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の浮上スピーカー。
前記外殻体の所定箇所には、外殻体の裏側に向けて発振される空気の振動を外殻体の表側に導出させるための開口部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の浮上スピーカー。
前記浮上機構は、磁気を利用することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の浮上スピーカー。
前記浮上機構は、周囲の雰囲気より軽いガスを利用することを特徴とする請求項４に記載の浮上スピーカー。