JP2007243851A - 平面スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの取付け位置に制約が生ぜず、周波数特性の平坦化と、表示装置の大型化、薄型化に対応可能な平面スピーカを提供する。
【解決手段】本発明の平面スピーカは、大きな縦長比を有する振動板(10)と、この振動板(10)を開口の周縁部分で支持する箱体(30)と、振動板(10)の裏面に取付けられて異なる音域や異なる左右のチャンネルの音を発生する１個又は複数個のアクチュエータ(21,22,23 ・・) とを備えている。この平面スピーカは、振動板(10)の裏面に取付けられてその長手方向に延長される補強部材(11,12) を更に備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、パソコンやテレビなどの表示装置と組合せて使用される縦長比の大きな平面スピーカに関するものである。

従来、パソコンやテレビなどの表示装置と組合せて使用されるスピーカとして、表示画面の左右や上下の周縁部分に形成される細長い空間を利用して配置したり、意匠上の美観を高めたりするために、縦長比の大きな平面型のものが必要とされる場合がある。その縦長比は典型的には１０倍以上にもなる。このような縦長比の大きなスピーカでは、小型のものを多数配列する場合よりも製造費用が安価になると共に、振動板の面積が増大するため低音の特性も良好になるなどの利点がある。

この縦長比の大きな平面スピーカの典型的な構造としては、縦長比の大きな振動板を箱体の開口の周縁部に支持し、この振動板の裏面に複数のアクチュエータを取付けたものや（特許文献１，２）、振動板の裏面に単一のアクチュエータを取付けたものなどがある（特許文献３）。

この縦長比の大きな平面スピーカにおいても、他のスピーカと同様、振動板が平板状態を保ったまま前後方向に振動するのが理想的である。しかしながら、振動板の長さの増大につれて、振動板の長手方向にそって撓み振動が発生しやすくなる。この撓み振動は、振動板の固有振動として、振動の周波数特性に大きな山と谷とを出現させ、理想的な平坦特性からの乖離が顕著になる。この周波数特性中に山と谷が出現することを防止する、いわゆる平坦化（スタビライズ）が必要になる。特許文献１では、複数のアクチュエータの取付け位置を調整することにより、この周波数特性の平坦化を図っている。
特開昭６３−１５５９９７号公報 特公平８−４３５５号公報 特公平３−２５９９９号公報

特許文献１に開示されたような周波数特性の平坦化の構造では、複数のアクチュエータの取付け位置に制約が生じ、また、平坦化の効果も必ずしも十分とは言えない。また、この種の平面スピーカでは、組み合わせられる表示装置の薄型化にともない、音響特性が表示装置の背面の状況に影響され易くなるという問題もある。さらに、そのような表示装置の大型化に伴って、一層大きな縦長比が要求されるという問題もある。

従って、本発明の一つの目的は、アクチュエータの取付け位置に制約を設けることなく周波数特性の平坦化が可能な平面スピーカを提供することにある。本発明の他の目的は、表示装置の薄型化や大型化に十分に対応できる平面スピーカを提供することにある。

上記従来技術の課題を解決する本発明の平面スピーカは、大きな縦長比を有する振動板と、この振動板を開口の周縁部分で支持する箱体と、前記振動板の裏面に取付けられた１又は複数個のアクチュエータとを備えている。そして、この平面スピーカは、振動板の裏面に取付けられその長手方向に沿って延長される補強部材を更に備えている。

本発明の平面スピーカでは、大きな縦長比の振動板の長手方向に沿って延長される補強部材がこの振動板に取付けられる。このため、補強部材内部で生じる振動エネルギーの散逸量の増加に伴って共振のＱ値が低下せしめられると共に、振動板全体としての長手方向への撓みに対する剛性の増大に伴って撓み振動の共振振動板が高域に押し上げられ、周波数特性の平坦化が実現される。

また、アクチュエータを箱体の内部に収容することにより、音響特性が薄型化した表示装置の背面の影響が受けにくくなるという効果も奏される。

本発明の一つの好適な実施の形態によれば、補強部材が振動板の幅方向の中心線を挟んで長手方向に互いに離間して平行に延長される２枚の板状体と、これら板状体の幅方向に沿って互いに平行に延長され各板状体を連結する板状の連結部とを備えることにより、補強部材の重量の増加を抑えつつ、振動板の長手方向への撓み振動に対する剛性が高められる。

本発明の他の好適な実施の形態によれば、高音専用のアクチュエータの先端部が振動板の幅方向の中心部の裏面に取付けられると共に後端部が金属製の放熱板を介して連結部に取付けられる。このアクチュエータの取付け構造により、振動板に撓み振動に対する大きな剛性が付加され、周波数特性の一層の平坦化が図られる。

本発明の他の好適な実施の形態によれば、高音専用のアクチュエータが取付けられた振動板に、中・低音専用のアクチュエータも一緒に取付けるられるという振動板の共用化により、スピーカシステム全体としての製造費用の低廉化を実現している。そして、中・低音専用のアクチュエータについては、その先端部を振動板の幅方向の中心部の裏面に取付けると共に、後端部を前記箱体の内壁面に取付けることにより、振動板の軽量化による励振の効率化が図られる。

本発明の他の好適な実施の形態によれば、箱体の裏面に形成された空気抜きと兼ねたバスレフを兼ねたポートを更に備えることにより、低音域の特性の改善が図られる。

図１は、本発明の一実施例の平面スピーカの構成を示す図である。図１中、図（Ａ）はこの平面スピーカの部分平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のｂ−ｂ’断面図、図（Ｃ）は一部のみを破断して示す底面図、図（Ｄ）は図（Ｂ）のｄ−ｄ’断面図である。

振動板１０は、大きな縦長比を有する矩形状を呈しており、その長手方向と幅方向とにわたって均一な厚みを有する樹脂製の平板から構成されている。振動板１０の縦長比は、昨今の表示装置の大型化に伴って１０以上の大きな値の範囲が想定されている。振動板１０の周縁部分は、樹脂の射出成形などによって一体に製造される箱体３０の開口の内周部分に、布やゴムを素材とするエッジ１３を介して取付けられている。

振動板１０の裏面には、その幅方向の中心線を挟んで互いに平行に対向しながら長手方向に延長される薄板状の２枚の補強部材１１，１２が取付けられている。補強部材１１，１２は、振動板１０の長手方向への曲げに対する剛性を高める機能を果たす。この補強部材の追加に伴って振動板１０全体としての重量が増加すると、この振動板１０の励振に必要な電力が増大して励振能率が低下するという問題が生じる。この点を考慮して、補強部材１１，１２の剛性を一定値に保持しながら極力軽量化を図るために、直径の異なる多数の丸穴が長手方向に形成されている。２枚の補強部材は、長手方向の適宜な箇所に形成される連結部材によって互いに連結されることにより、剛性が一層高められる。

振動板１０の裏面には、低・中音域のアクチュエータ２１，２２（図示せず）と、高音域のアクチュエータ（ツイーター）２３が取付けられている。各アクチュエータは、駆動線輪型のアクチュエータであり、ボイスコイルが巻回された円筒形状のボビンの先端面が円板形状のサブパネルを介在させながら振動板１０の裏面に接着固定される。低・中音域のアクチュエータ２１，２２は振動板１０の両端部と中心部との中間部分の裏面に取付けられ、ツイーター２３は振動板の中心部分の裏面に取付けられている。

低・中音域のアクチュエータ２１の磁気回路を収容する後部は、箱体３０の内面に形成された円筒形状の保持部３３の円環状の先端面に、円環形状の緩衝体４４を介在させながら保持されている。一方、高音域のアクチュエータ２３の磁気回路を収容する後部は、補強部材１１と１２を連結する平板状の連結部１４，１５の上に、放熱板を兼ねた金属製の矩形状の保持板４１と矩形状の緩衝体４２，４３とを介在させながら保持されている。

箱体３０の内部には、その底面から突出するように、空気抜きとバスレフとを兼ねたポート３１，３２（図示せず）と、４本の細い円柱形状のストッパ３５，３６，３７，３８（図示せず）が形成されている。各ストッパは、振動板１０が作業者やユーザーの手の接触などによって下方に大きく撓んで破壊するのを回避するために、振動板１０の下方への撓みを制限するためのものものである。

図１の平面スピーカは、パソコンやテレビジョンの液晶パネルなどの表示装置の左右の周辺部分に形成された細長い空間に設置される。アクチュエータ２１，２２，２３に信号線（図示せず）を通して右側又は左側の音声信号を発生するための信号電流が供給される。この信号電流が各アクチュエータの磁気回路の磁気ギャップに設置されたボイスコイルに流れると、このボイスコイルに信号電流の極性と強さに応じた前後方向への駆動力が発生し、このボイスコイルが巻回されたボビンが前後に振動する。このボビンの前後動が振動板１０に伝達され、振動板１０が前後に振動し、音が発生する。

振動板１０が、その剛性が十分に大きくて変形がまったく生じない理想的な剛体であれば、振動板１０の前後方向への振動に基づき音声信号が忠実に再生される。実際には、振動板１０の剛性を十分大きくすることが困難であるから、その変形が生じる。もっとも発生しやすい振動板１０の変形は、各アクチュエータの固定箇所の前後方向への振動よりも遅れて、そこからはなれた箇所が前後方向に振動することによって生ずる長手方向への撓み振動である。この長手方向への撓み振動は、振動板１０の剛性と分布質量などから決定される固有振動数（共振周波数）を有する。振動板１０の理想的な前後振動に振動板の固有撓み振動が合成されると、再生される音声信号に歪みが生ずる。これはまた、周波数特性中に山と谷とを出現させ、その平坦性を損なうことになる。

この撓み振動を防止するには、振動板１０の剛性を十分に大きくすればよい。最も簡単には、振動板１０の厚みを一様に増加すればよい。しかしながら、これに伴って振動板１０の重量も増加する。その結果、大きな励振電力が必要になり、励振能率が低下するという問題がある。そこで、図１の平面スピーカでは、補強部材１１，１２を含めた振動板全体の重量の増加を抑制しながら、振動板１０の長手方向への撓みに対する剛性を増加させる構造となっている。すなわち、振動板１０と直交する方向に最大の寸法を有する薄い平板状の補強部材１１，１２が振動板の裏面に取付けられる。さらに、高音域のアクチュエータ２３の後部の取付け構造に関して前述したように、補強部材１１，１２をその長手方向の適宜な箇所において、連結部１４，１５で連結することにより、振動板１０の剛性が更に高められる。

この補強部材１１，１２と、連結部１４，１５の追加により、補強部材や連結部の内部で生じる振動エネルギーの散逸量が増加する。すなわち、補強部材の内部では、振動エネルギーが素材内部の摩擦によって熱に変換され、周辺に散逸される。これに適した素材として、金属に比べて大きな内部摩擦の生ずる樹脂などが優れている。その結果、撓み振動の共振のＱ値が低下し、音響特性の平坦化が実現される。これと同時に、補強部材１１，１２を加えた振動板１０全体としての重量に比べて剛性が高まったことから、撓み振動の共振周波数が高域に押し上げられる。

さらに、高音域のアクチュエータ２３の取付け箇所では、放熱板を兼ねた金属製の矩形状の保持板４１や、緩衝体４２、４３の内部において生ずる振動エネルギーの熱への変換と散逸も撓み振動のＱ値の低下に寄与する。すなわち、高音域のアクチュエータ２３の振動板１０への取付け構造そのものによって、Ｑ値の低減が図られ、周波数特性の一層の平坦化が図られる。

図１の平面スピーカでは、一枚の振動板に対して、低・中音域再生用や高音域再生用などの異なる種類のアクチュエータが複数取付けられる。これは共通の振動板が音域など異なる性質の音の再生と混合とを兼ねることになる。この結果、再生する音の種類ごとに振動板を設ける構成のスピーカに比べて、システム全体の製造費用を大幅に低減できる。

図２は、本発明の他の実施例の平面スピーカの構成を示す図である。図２中、図（Ａ）はこの実施例の平面スピーカの部分平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のｂ−ｂ’断面図、図（Ｃ）は一部を破断して示す底面図、図（Ｄ）は図（Ｂ）のｄ−ｄ’断面図である。図２において、図１と同一の参照符合を付した構成要素は、図１で既に説明したものと同一の構成要素であり、これらについては重複する説明を省略する。

この実施例の平面スピーカが図１に示した平面スピーカと異なる点は、低・中音域の２個のアクチュエータ２１，２２が、振動板１０の長手方向の中心線を挟んで配置され、高音域のアクチュエータ２３が１個だけ、振動板１０の長手方向の中心よりもその端部に寄った箇所に取付けられている点である。

低・中音域のアクチュエータ２１，２２の振動板１０と箱体３０の底面への取付け構造は図１のものと同一である。また、単一の高音域のアクチュエータ２３の振動板１０と補強部材１１，１２とを連結する連結部１４，１５への取付け構造も図１のものと同一である。従って、各アクチュエータの具体的な取付け構造については、重複する説明を省略する。

この実施例の平面スピーカは、振動板１０のほぼ中央に低・中音域のアクチュエータ２１，２２が取付けられると共に、単一の高音域のアクチュエータ２３が近傍の箇所に取付けられている。

この実施例の平面スピーカについても、図１の実施例のものと同様、表示装置の表示画面の左右に形成された縦長の空間のそれぞれに配置し、２個の低・中音域のアクチュエータ２１，２２と１個の高音域のアクチュエータ２３とに左側又は右側の音声信号を再生させるように使用することができる。

図３は、本発明の更に他の実施例の平面スピーカの構成を示す図である。図３中、図（Ａ）はこの実施例の平面スピーカの部分平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のｂ−ｂ’断面図、図（Ｃ）は左右両端の一部を破断して示す底面図、図（Ｄ）は図（Ｂ）のｄ−ｄ’断面図である。図３において、図１，図２と同一の参照符合を付した構成要素は、図１，図２で既に説明したものと同一の構成要素であり、これらについては重複する説明を省略する。

図３の実施例の平面スピーカが図２に示した平面スピーカと異なる第１の点は、低・中音域の２個のアクチュエータ２１，２２（図示せず）が、振動板１０の長手方向の左右の端部の近傍に配置されると共に、それぞれに隣接して振動板１０の長手方向の中心寄りに高音域のアクチュエータ２３，２４（図示せず）が配置されている点である。低・中音域のアクチュエータ２１，２２の振動板１０と箱体３０の底面への取付け構造は図１，図２のものと同一で、高音域のアクチュエータ２３，２４の振動板１０と補強部材１１，１２を連結する連結部１４，１５への取付け構造も図１，図２のものと同一である。従って、各アクチュエータの具体的な取付け構造については、重複する説明を省略する。

この実施例の平面スピーカは、振動板１０の左右のそれぞれの側に、低・中音域のアクチュエータ２１，２２（図示せず）と、高音域のアクチュエータ２３，２４（図示せず）とを備えている。このため、この実施例の平面スピーカを、表示装置の表示画面の上下に形成された横長の空間のそれぞれに配置し、低・中音域のアクチュエータ２１と高音域のアクチュエータ２３とに左側の音声信号を再生させ、低・中音域のアクチュエータ２２（図示せず）と高音域のアクチュエータ２４（図示せず）とに左側の音声信号を再生させるように使用することができる。

すなわち、図３の平面スピーカでは、一枚の振動板に対して、音域や左右のチャンネルの音など異なる性質の音を再生するための異なる種類のアクチュエータが複数取付けられる。これは共通の振動板１０が、音域や左右のチャンネルなど異なる性質の音の再生と、混合とを兼ねることを意味する。この結果、再生する音の種類ごとに振動板を設ける構成のスピーカに比べて、システム全体の製造費用を大幅に低減される。

図３の実施例の平面スピーカが図２に示した平面スピーカと異なる第２の点は、振動板１０の長手方向の中心に超低音域のアクチュエータ（ウーハ）２５が形成されると共に、ポート３１，３２が、箱体３０の端部ではなく、ウーハ２５に隣接して中心部分の形成されている点である。

ウーハ２５はその寸法が大きいことから、箱体３０の大型化を避ける目的、で箱体３０の外部の底面に取付けられる。このため、ウーハ２５の円筒形状のボビンの先端部が箱体３０の内部を延長されてその先端面が円板形状のサブパネルを介して振動板１０の裏面に接着固定される。ウーハ２５のコーンからも直接音が再生され、箱体３０の内部に放射される。

ウーハ２５の左右には、空気抜きとバスレフを兼ねた円筒形状のポート３１，３２が形成される。ウーハ２５で再生され、振動板１０の後方の箱体３０内部に放射された超低音成分がポート３１，３２を通過して振動板１０の正面に回り込んだ時に、振動板１０の前方に放射された超低音成分や、ウーハ２５のコーンからも直接音が再生されて箱体３０の前方に回り込んだ線分などと所定の位相関係を保って合成されるように、ポート３１，３２の長さが調整されている。

図４は、本発明の平面スピーカの実測データを比較して示す周波数特性である。曲線ａは図１に示した構造について得られた実測データである。図中の曲線ｂは、図１に示した構造から補強部材と連結部とを除去し、平板状の振動板の裏面に高音域のアクチュエータを宙づりで取付けた構造について得られた実測データである。補強部材と連結部の取付けによって周波数特性の平坦度が改善されている。

図５は、本発明の平面スピーカの実測データを比較して示す周波数特性である。図中の曲線ａは、図１に示す構造について得られた実測データである。図中の曲線ｂは、図１に示す構造から高音域のアクチュエータ２３が振動板に対して共振をダンプするスタビライザーとして機能するこめ、周波数特性の平坦化が実現されている。

図６は、図１の実施例の構造において、左右のポート３１，３２の長さを調整してバスレフ状態にした場合について得られた実測データ（曲線ａ）と、左右のポート３１，３２の長さを調整せずバスレフ状態にしない場合について得られた実測データ（曲線ｂ）である。ポート３１，３２の長さによってバスレフ状態に調整することにより、低音域の特性に改善が見られる。

以上、一枚の振動板に異なる音域や左又は右チャネルなどをカバーする異なる種類のアクチュエータを複数取付ける構成を例示した。しかしながら、複数のアクチュエータが同一の音域や左右の同一チャンネルの音を再生するための同一のアクチュエータである場合にも、本発明を適用することもできる。

また、振動エネルギーの散逸の効果に優れたゴムなどの膜を補強部材に張り付けたりすることにより、撓み振動の共振のＱの一層の低減を図る構成を採用することもできる。

本発明の一実施例の平面スピーカの構成を示す部分平面図（Ａ）、図（Ａ）のｂ−ｂ’断面図（Ｂ）一部を破断して示す底面図（Ｃ）、図（Ｂ）のｄ−ｄ’断面図図（Ｄ）である。

本発明の他の実施例の平面スピーカの構成を示す部分平面図（Ａ）、図（Ａ）のｂ−ｂ’断面図（Ｂ）、一部を破断して示す底面図（Ｃ）、図（Ｂ）のｄ−ｄ’断面図図（Ｄ）である。

本発明の更に他の実施例の平面スピーカの構成を示す部分平面図（Ａ）、図（Ａ）のｂ−ｂ’断面図（Ｂ）、一部を破断して示す底面図（Ｃ）、図（Ｂ）のｄ−ｄ’断面図図（Ｄ）である。

本発明の図１の平面スピーカの特性を他の構造の平面スピーカと比較して示す実測データである。

本発明の図１の平面スピーカの特性を他の構造の平面スピーカと比較して示す実測データである。

本発明の図１の平面スピーカの特性を他の構造の平面スピーカと比較して示す実測データである。

符号の説明

10 振動板
11,12 補強部材
13 エッジ
14,15 連結部
21〜23 駆動線輪型のアクチュエータ
30 箱体
31 空気抜きとバスレフを兼ねたポート
33〜35 低・中音域のアクチュエータを保持する保持部
35〜37 円柱形状のストッパ
41 放熱板を兼ねた保持板
42〜44 緩衝体

Claims (5)

1. 大きな縦長比を有する振動板と、この振動板を開口の周縁部分で支持する箱体と、前記振動板の裏面に取付けられた１又は複数個のアクチュエータとを備えた平面スピーカにおいて、
   前記振動板の裏面に取付けられその長手方向に沿って延長される補強部材を更に備えたことを特徴とする平面スピーカ。
2. 請求項１において、
   前記補強部材は、
   前記振動板の幅方向の中心線を挟んで長手方向に互いに離間して平行に延長される２枚の板状体と、
   これら板状体の幅方向に沿って互いに平行に延長され各板状体を連結する板状の連結部と
   を備えたことを特徴とする平面スピーカ。
3. 請求項２において、
   前記１又は複数個のアクチュエータの一つは、先端部が前記振動板の幅方向の中心部の裏面に取付けられると共に、後端部が金属製の放熱板を介して前記連結部に取付けられた高音専用のアクチュエータであることを特徴とする平面スピーカ。
4. 請求項２又は３のいずれかにおいて、
   前記１又は複数のアクチュエータの一つは、先端部が前記振動板の幅方向の中心部の裏面に取付けられると共に、後端部が前記箱体の内壁面に取付けられる中・低音専用のアクチュエータであることを特徴とする平面スピーカ。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記箱体の裏面に形成された空気抜きを兼ねたポートを更に備えたことを特徴とする平面スピーカ。
   
   
   

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