JP2002252895A

JP2002252895A - 透明フラット・スピーカ

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Publication number: JP2002252895A
Application number: JP2001399416A
Authority: JP
Inventors: Daijin Kin; 大仁金
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2002-09-06
Also published as: US7110561B2; US20050276427A1; US20020118847A1; TW507465B

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】平板エッジの励振により特定な周波数範囲内に
おいて効果的に振動波形を発生させる。【解決手段】フラット・スピーカはエッジを励振するこ
とにより、拡声の機能を生ずる透明平板４０と、透明平
板４０の特定位置上に位置する励振器５０と、平板エッ
ジと互いに連接して平板を支持する吊し系統３０と、こ
れを固定するための枠１８とを備えてなる。透明平板４
０の特性については、その弾性係数と密度との比は３と
１８０ＧＰａとの間に介し、そして平板の長さと厚さの
比は８０と６００との間に介する。透明平板４０を支持
する吊し系統３０は一連続支持ユニットと複数の離散支
持ユニットとにより組成され、透明平板４０の剛度を調
整することで、該平板に振動時拡声に寄与する自然周波
数及び振動波形を発生させる機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平板エッジの励振
（ｅｘｃｉｔｅ）により特定な周波数範囲内において効
果的に振動変形を発生させ、高効率の拡声機能を得るこ
とができるフラット・スピーカに関する。

【０００２】

【従来の技術】伝統スピーカの多くは円錐形フィルムを
スピーカの発声機構としたものである。この円錐形スピ
ーカは比較的小さな一端で電磁コイル式励振器に接続さ
れ、該円錐形フィルムが励振器の駆動下で前後回動を行
い、これにより空気を駆動して拡声の目的を達成してい
る。このようなスピーカは通常スピーカ前方の音波が後
方からの反対方向の音波の干渉を受けるのを防止するボ
イス・ボックスを必要としているが、このボイス・ボッ
クスの存在のためにスピーカが重たくなり、且つ音声伝
達の死角が発生していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように伝統のスピ
ーカが上記欠点を有し、且つ最近では例えば液晶表示
器、プラズマ・テレビジョン等のフラット表示器の開発
に相俟って、フラット・スピーカへの需要及び研究が深
く重要視され、近年多くのこの分野の発明が案出されて
いる。例えばＷａｔｔｅｒｓは同期周波数の概念、すな
わち同期周波数下の空気中の音速と平板上での撓性波伝
ぱの速度が同一であるとの概念を利用して、軽量且つ強
靭度の長条形拡声用サンドイッチ・プレートを設計し、
これにより該拡声板が撓性波を伝ぱすると共に特定周波
数範囲内においてハイ方向性の音声を発する方法を提案
した。またＨｅｒｏｎは拡声板を励振する自然振動モー
ド法を利用してフラット・スピーカを設計し、ビーハイ
ブ形サンドイッチ板を拡声板として使用すると共に板の
隅角に励振器を置いて板を励振することにより撓性振動
を発生させ、以って周波数が拡声板基本自然周波数及び
同期周波数よりも高い音声を出力し、同時に複数の自然
振動モードを励振することにより拡声効率を向上させる
方法を提案した。しかしながら、これら方法により設計
された平板には極めて大きな剛性を有しているので、大
型かつ重い励振器を用いて該拡声器を駆動する必要があ
り、電力需要の観点から見れば、その効率はその実伝統
のスピーカよりも低い。最近Ａｚｉｍａらは同様に拡声
板を励振する自然振動モードの方法を利用して特定アス
ペクト比を有するフラット・スピーカを設計し、使用さ
れる励振機を板面中央付近の特定位置に置いて、できる
だけ板の前２０〜２５個自然モードの節点線と重なるの
を回避することにより、板の大部分のモードを励振し、
空気を駆動して拡声の目的を達成する方法を提案した。
ところが、このような拡声板を励振する方法は比較的幅
の広い音声周波数範囲を得ることができるが、その模写
電送効果は余り理想的でない。それは、平板に対して言
えば、５０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの間に数千個の自然振動周
波数及びモードを有する可能性があり、もし前の２０個
余りのモードのみに基づいて励振器の位置を決定すれ
ば、中・高周波数の範囲内のある自然モードが過度に励
振されて音圧が突然増加又は別のある自然モードの節点
線及び励振位置が重なって音圧の突然下降を来すので、
該方法に基ずいて設計されたフラット・スピーカに高低
起伏した音圧感度周波数スペクトルが発生し、その結果
模写電送効果に影響を及ぼすからである。他方、当該設
計は励振位置を前の２０余りのモード節点線からずれさ
せて、これらモードがいずれも激発されるようにした
が、逆対稱のモードに対して言えば、その前後への運動
領域には相互反対の位相があり、これら領域により発生
した音圧が互いに干渉するために厳重に音圧感度の大き
さに影響を及ぼしている。これから分るように、現在常
用のフラット・スピーカには改善すべき欠点がすくなか
らず存在している。

【０００４】表示器の表面化及びビデオ器具、例えば携
帯電話、個人ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）等の
快速発展につれて、フラット・スピーカの研究と需要が
日毎に重要になってきた。明らかに、関連のフラット・
スピーカの設計方法は平板構造又は励振点位置の制限に
より不透明フラット・スピーカの設計にしか用いられな
いので、もし音声及びビデオをより効果的に結合しよう
とすれば、その他の方法を開発して全透明、部分透明及
び不透明のフラット・スピーカに適用されるように設計
しなければならない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記従来のフラット・ス
ピーカが発声及び透視方面において遭遇した困難及び制
限を克服するために、本出願人によりハイ・ファクシミ
リのフラット・スピーカを設計した。本発明のフラット
・スピーカは主として拡声に用いられる平板と、少なく
とも一枚が平板エッジの特定位置上に位置する励振器
と、平板を固定するためのフレームと、平板エッジを支
持し且つフレーム上に固定された吊し系統とを備えてな
る。拡声平板の製造に用いられる材料は全透明、部分透
明又は不透明のいずれでもよい。この透視可能な透明材
料は例えばガラス、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタク
リル酸エステル（ＰＭＭＡ）、ポリカルボナート（Ｐ
Ｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビ
ニルクロライド（ＰＶＣ）等から選択される。また、励
振器及び支持点がいずれも拡声平板のエッジ上に位置し
ているので、拡声板は全面的な透視領域を提供すること
が出来る。又他に、励振器及び吊し系統の平板エッジ上
の位置を特殊設計することにより、平板をして振動時に
必要な振動波形及び振動量を発生せしめ、拡声時に必要
な周波数範囲内で適当な音圧感度の大きさ及び分布を発
生せしめることができる。

【０００６】本発明の次の目的は拡声平板の振動モード
分析及び音圧感度周波数スペクトル分析によりフラット
・スピーカに必要な有効振動モード・パラメータの識別
法を設計し、これにより拡声平板の構造を設計、及び平
板の振動及び吊し方式を決定する、フラット・スピーカ
の設計方法及びプログラムを提供することにある。

【０００７】本発明により提供された拡声平板の設計方
法及びプログラムは有効振動モード・パラメータ識別法
により建立され、拡声板の振動モード分析及び感度周波
数スペクトル分析から演繹して得られたものであり、そ
の原理を以下に説明する。

【０００８】平板を発生源とした原理は撓性振動を発生
させて板面と接触している空気を駆動することにより、
空気が圧縮及び振盪された後、音波の伝播により拡声の
目的を達成できることに基づく。平板により発生した音
圧の大きさは音声学の理論及び力学の方法に基づいて得
られる。例えば無限に延伸した平板又は大きさが有限且
つ周囲が密封された平板について言えば、平板の振動が
空間の如何なる点に対して発生した音圧はＲａｙｌｅｉ
ｑｈの第１の積分式により得られる。即ち

【０００９】

【数１】

【００１０】式中Ｐ（ｒ，ｔ）は板面とｒ離れた所の瞬
時音圧、ｒは測点と板面の参考座標原点との距離、Ｒは
測点と板面の１振動点との間の距離、ｒ_ｓは振動点と座
標原点との間の距離、ρ₀は空気密度、ｔは時間、ｓは
板の面積、ωは平板の振動周波数、Ｖ_ｎ（ｒ_ｓ，ｔ）平
板上における振動点の正方向速度、ｉ＝√-１である。
また、音圧の感度は次の式により定義される。

【００１１】

【数２】

【００１２】式中、Ｌ_ｐは音圧感度、Ｐ_ｒｍｓは音圧の
平方根、Ｐ_ｒｅｆは参考圧力定数である。不同振動周波
数を分析したところ、音圧感度が拡声平板の音圧感度周
波数スペクトルを得ることができ、人の耳が聞こえる周
波数範囲内において比較的均一な音圧感度分布を得るこ
とは、高模写電送度を有するフラット・スピーカの設計
に不可欠な要件であることが明らかになった。

【００１３】式（１）から分るように、固定測点に対し
て言えば、瞬時音圧の大きさは板が励振された時の振動
周波数ω及び板の励振速度Ｖ_ｎと密接な関係がある。ま
た音圧感度周波数スペクトルを特定の周波数範囲内にお
いて比較的均一な分布を有するように設計する場合は、
平板表面に不同振動周波数の作用下で適宜な速度分布を
発生させなければならない。ここに、参考座標Ｘ−Ｙの
原点は平板の中心に位置し、水平軸Ｘ及び垂直軸Ｙはそ
れぞれ平板の長辺及び短辺に平行するとする。式（１）
の積分項に示すように、速度の正負は最後に得られた音
圧値に影響するので、平板表面上の速度が参考座標に対
して逆対稱の場合、つまり平板が逆対稱の振動波形を有
している時、平板上の各点が発生する音圧は相互に干渉
又は相殺され、嚴重に測量して得られた音圧値を低減す
ることが分る。また、平板表面の速度分布はその振動モ
ードに関連するので、拡声平板を設計する時に、拡声の
邪魔となる振動モードを識別すると共に、適度の調整を
行い、以って拡声の振動に寄与し、効果的に振動できる
ようにしなければらならい。なお、式（１）の速度項の
平板表面上における分布は理論方法例えば有限ユニット
方法及びモード分析を結合することにより求められる。
モード分析から、板の側方向シフト・リスポンスは各モ
ードの側方向シフト・リスポンスの総和であることが分
る。すなわち

【００１４】

【数３】

【００１５】式中、Ｄはシフト、ｎは考慮すべき自然モ
ード数。θ_ｉ、Ａ_ｉ及びΦはそれぞれ第１個の自然モー
ドの位相角、振幅及び振動波形である。式（３）のＤ対
時間微分の取得可能速度は次の式（４）で表される。

【００１６】

【数４】

【００１７】式（４）に示すように平板上の速度分布は
振動モードの関係パラメータθ_ｉ、Ａ_ｉ及Φ_ｉ等と密接
な関係にある。他方、振動理論から分るように、どんな
モードの振幅も振動力の大きさ及びその作用の位置、該
モードの自然周波数と振動力の周波数との比、平板の撓
曲剛度、減衰値及び支持方式等の因子と関係がある。そ
の中励振力の周波数と該モードの自然周波数が同一であ
る場合は共振現象が発生し、モードの振幅が最大値に接
近する。そして励振点が丁度該共振モード振動波形の最
大シフト点上に位置すると、該モードの振幅が倍に増幅
して、当該周波数の音圧感度が突然上昇する。他方、励
振点が当該共振モード振動波形の節点線上に位置する
と、該共振モード振動波形は却って励振されるのが不可
能となり、平板の速度を低減するおそれがあるために嚴
重に該振動周波数の音圧値に影響を及ぼす原因となる。

【００１８】しかしならが式（４）に示すように、その
他モードの振幅がこの周波数下の速度に対してまだ一定
程度の寄与が存在していると、この周波数はやはり必要
な音圧を生ずる。したがって、適宜な振動モードの振動
は平板の拡声効果に対して重要な影響を及ぼすことが分
る。減衰の大きさもモード振幅値に対して影響があり、
通常減衰が小さければ小さい程拡声に寄与する。また、
拡声平板の材料はその減衰比の値が０．１以下のが好適
である。平板の撓曲剛度はその弾性定数と密度との比、
長さと厚さの比、及び支持方式の影響を受けるほか、平
板のモード振幅に反比例する。一方、平板の自然周波数
は板の剛度に正比例し、剛度が大きければ大きい程発生
した周波数が高くなる。また式（４）にはモードの自然
周波数が直接表わされていないが、上記に説明されたよ
うに、自然周波数と振動周波数との比に影響するので、
モードの振幅量に影響する。したがって、これから自然
周波数も速度と密接な関係にあることが分る。

【００１９】一般に、不同周波数の振動を受けた時該周
波数付近の自然周波数に拡声寄与できるシフト・リスポ
ンスを発生させるように、平板の自然振動周波数は各音
階（ｓａｌｅ）の周波数範囲内にそれぞれ適当な分布が
存在することが好ましい。したがって、たとえ励振点が
ある振動モードの節点線上に位置しても、これにより音
圧の突然変化が生ずるということがない。平板のエッジ
における支持方式はその振動モードに対して直接影響す
る。特に吊し系統中の離散支持素子にあっては、不同の
支持位置を選択することにより平板のモード振動波形を
変えることができる。上記に説明されたように、あるモ
ード振動波形、例えば反対稱振動波形は例えば拡声平板
が比較的均一な分布の音圧感度周波数スペクトルの発生
を妨害するが、平板エッジで適宜な支持方式及び支持点
位置を選択すれば、これら不良なモード振動波形の発生
を回避することができる。式（４）の位相角は平板の減
衰、自然周波数及び振動周波数に関係し、平板の減衰値
が既定の場合、平板の剛度を変えてその位相角を調整す
ることができる。要するに既知形状及び面積の拡声板に
ついて言えば、平板の振動モード・パラメータはその拡
声効果と密接な関係があり、設計時効果的な振動モード
を識別する必要があると共にモード・パラメータに対し
て適当な調整を行い、拡声のモード振動波形の発生に邪
魔が入らないようにする。平板の振動モード・パラメー
タに対して最大影響力を有する基本パラメータは励振点
の平板エッジにおける位置、平板の長さと厚さの比、材
料の弾性係数と密度の比、及び平板エッジ上の支持方式
及び支持点の位置であり、平板に特定周波数範囲内で比
較的均一な分布の音圧感度周波数スペクトルを発生させ
るように、適宜な基本パラメータを選択して効果的に振
動モードを励振することで音圧感度の急激な変化を防止
する。しかしながら、基本パラメータ値を決定する過程
において、上記の有効振動モード・パラメータの識別法
により平板の振動モード及び発生した音圧感度周波数ス
ペクトルを分析する必要があり、これにより拡声に寄与
するモード・パラメータを識別する。

【００２０】近年最適化設計方法は既に広く工程設計に
応用されている。この最適化設計方法によれば、迅速か
つ効果的に適宜な設計パラメータを選択することにより
所定の目標に達することができるので、この最適化方法
も拡声平板の設計に応用されている。長さ、幅が既定の
フラット・スピーカを設計する時、設計過程を２段階に
分けて進行する。その中第１の段階の設計目標は拡声平
板に、既知の振動及び支持状況下で設計周波数範囲内に
おいて最大なる拡声効率を得させるようにすることであ
るが、この場合、選択の設計変数は材料の弾性係数と密
度の比、及び平板の長さと幅の比を主とする。他方、第
２の段階の設計目標は特定周波数範囲内の音圧感度によ
り均一な分布を有するようにさせることである。その目
標関数εは次の式（５）にて表される。

【００２１】である。この時の設計問題はεを最小にすることであ
り、そして設計変数は励振点及び支持点の位置である。
上記各段階の設計目標は最適化方法例えばジーン遺伝又
はランダム最適化方法により達成される。

【００２２】上記分析及び設計によれば、聴覚周波数範
囲５０Ｈｚないし２０ＫＨｚ内において適宜な音圧感度
周波数スペクトルを発生させようとする場合は、材料の
弾性係数と密度の比は式（６）の範囲であることが好適
である。

【００２３】

【００２４】式中、Ｅは弾性係数、ρは密度である。平
板の長さと厚さの比は次の式（７）の範囲内であること
が好適である。

【００２５】

【００２６】式中ａは平板長辺の長さ、ｈは厚さであ
る。平板エッジ上の励振器と該エッジの隅との距離は該
辺長の１０分の１であり、平板の各辺には一連続性支持
ユニットを有する外、なお２個以下の離散した支持点を
有することができる。

【００２７】上記の設計方法及び得られた設計準則は全
透明、部分透明及び不透明のフラット・スピーカのいず
れの設計にも適用される。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明のフラット・スピー
カ１０の構造を示す。本発明のフラット・スピーカ構造
は透明・部分透明及び不透明等のフラット・スピーカに
適用され、以下透明フラット・スピーカを例に挙げて本
発明の最適な実施の形態を説明する。

【００２９】図１ａは透明フラット・スピーカの正面
図、図１ｂはその背面図である。透明フラット・スピー
カ１０は矩形透明拡声板１５、変形しにくい枠１８、及
び透明拡声板１５を枠１８に固定するための吊し系統３
０を備えてなる。透明拡声板１５は透明平板４０と少く
とも一枚の励振器５０とにより組成され、この透明平板
の長さ、幅、厚さはそれぞれａ、ｂ、及びｂより小さい
か又はａに等しいｈで表わされている。透明平板に用い
られる材料は材質が透明の材料例えばガラス、ＰＭＭ
Ａ、ＰＶＣ、ＰＣ、ＰＳ、ＰＥＴ等であって、特にその
弾性（ヤング係数）と密度との比が３ないし１８０ＧＰ
ａ／（ｇ／ｃｍ^３）の間にあるものが好適である。ま
た、透明平板の長さと厚さの比は８０〜６００である。
他に該透明拡声板１５はその周辺を軟性吊し系統３０に
連結することにより枠に固定されている。この吊し系統
３０は軟性連続支持ユニット３０ｃ及び一組みの離散支
持ユニットにより組成されている。その中、連続支持ユ
ニット３０ｃは波形の含ゴム綿布で製作され、そして離
散支持ユニットは高減衰発泡ゴム粒塊３０ａ又は張力線
３０ｂで製作され、透明平板４０エッジの複数特定点３
９（Ｘ_ｉ又はＹ_ｉでその位置を示す）のみ支持する。一
般に、平板の各辺には多くとも２個の離散支持点しかな
い。透明平板４０エッジにおける励振器５０は透明平板
を駆動して振動を発生させることにより発声するための
ものであり、励振器及び吊し支持点の平板エッジ上における位置は、
本発明により提案された有効振動モード・パラメータ識
別法により決定される。励振器は２本の電線５１を電流
増幅器と接続することにより、電流増幅倍数を制御して
励振器の推力の大きさを調整し、これによりスピーカが
発生した音圧を制御することができる。

【００３０】また、図２に示すように、本発明の透明フ
ラット・スピーカ１０は２枚の励振器５０を用いて透明
平板４０を駆動することにより拡声の目的を達成してい
る。図２における２枚の励振器５０はそれぞれ透明平板
の長辺及び短辺上に置かれているが、そしてそれが平板エッジ上に置かれる位置は本発明によ
り提案された振動モード・パラメータ識別法により決定
される。また他の辺上に励振器を置く方式に至っては上
記の方式に類推することができる。また各辺毎にも、１
枚以上の励振器を置くことができるが、何枚置くかは透
明平板辺長の大きさ如何により決定される。

【００３１】図３ａ及び図３ｂは軟性連続支持ユニット
３０ｃ及び複数発泡ゴム粒塊３０ａを備えた弾性吊し系
統３０により拡声板１５を支持する例を示す図であり、
図３ａは図１におけるスピーカ１０の長さ方向の断面
図、図３ｂはスピーカ１０の幅方向の断面図である。発
泡ゴム粒塊３０ａは高減衰の弾性粒子体であり、拡声板
１５を枠１８のエッジ上に固定するためのものである。
発泡ゴム粒塊３０ａの各粒子は単点支持体として作用す
る。透明拡声板の各辺には多くとも２個の発泡ゴム粒塊
が置かれており、この発泡ゴム粒塊が拡声板１５のエッ
ジに位置する位置（Ｘ_ｉ又はＹ_ｉ）は本発明の有効振動
モード・パラメータ識別法により決定される。

【００３２】図４に示されている吊し系統３０はそれが
含む軟性連続支持ユニット３０ｃ及び複数の張力線組３
０ｂにより拡声板１５を枠１８のエッジ上に固定するも
のであり、各張が線組３０ｂは一本の張力線引と、張力
線の一端を透明平板エッジに固定する一個の固定ピン３
２と、張力線の他端を枠エッジ上に固定する回転ボタン
３３とを備えてなる。この軟性連続支持ユニット３０ｃ
は防水、防塵及び防砂の機能を有する。また、回転ボタ
ン３３を回転することにより張力線の張力を調整でき、
これにより透明平板の剛性を調整することができる。長
さ／厚さ比が１００以上の透明平板にあっては、張力線
の張力を高く上げると明らかに平板の剛性を向上できる
ので、拡声板が生じた音圧感度周波数スペクトル分布を
調整できる。

【００３３】図５ａに示されている円形励振器５０ａは
透明平板４０を励振してこれに拡声効果を発声させる励
振器であり、図５ｂは該円形励振器５０ａの断面図であ
る。この円形励振器５０ａは永久磁石５３と、それぞれ
永久磁石の両極に連接した２個の導磁鉄５２と、ボイル
・コイル組５５とにより組成されている。両導磁鉄５２
の末端には南北両極が形成され、そして両極間には水平
方向の磁界が形成されている。ボイス・コイル５５は中
空円柱状コイル５６と、コイル頂部に置かれた先端カバ
ー・プレート５７とを備え、その中該先端カバー・プレ
ート５７は励振器５０ａを透明平板４０のエッジ上に粘
着し、かつ、軟性支持ユニット５４と連接することによ
り同心円方式で円柱コイル５６を導磁鉄５２の南北両極
間に置くためのものである。そして電流が電線５１を流
れると、ボイス・コイル組５５は両導磁鉄５２の間で上
下運動を行い、透明平板４０を振動して発声させて拡声
させる。

【００３４】図６ａに示されている刀片形励振器５０ｂ
は透明平板４０を振動してこれに拡声効果を発生させる
励振器であり、図６ｂは該刀片形励振器の断面図であ
り、また図６ｃは刀片形励振器におけるボイス・コイル
組７０の構造を示す図である。刀片形励振器５０ｂは磁
石組６０と、この磁石組６０の間隙中に置かられている
平面ボイス・コイル組７０とにより組成され、電流が流
れるとボイス・コイル７０は磁石組７０で上下運動を行
い、透明平板４０を振動して発声の目的を達成する。磁
石組６０は一対の長条形永久磁石６１と、それぞれ永久
磁石６１の両磁極Ｎ及びＳと連接する４片の導磁鉄６２
とを備え、当該両磁石の両磁極は相互倒置していると共
に一小距離をおいて左右に対向し、そして他の両磁石の
上下面の導磁鉄片間にはそれぞれ、上下２個の磁気の流
れ方向が相互反対の磁界が形成されている。平面ボイス
・コイル組７０は硬質で薄い長条先端カバー・プレート
７６と、平面コイル７７と、４本の軟性支持ライン７４
とにより組成されている。その、中先端カバー・プレー
ト７６はボイス・コイル組を透明平板４０のエッジ上に
粘着するためのものであり、平面コイル７７は同一平面
上において中空の矩形ルートに沿って漸次外へ拡散する
方式で回旋している。この矩形コイル７７の上下両辺は
長辺であって、ボイス・コイル組７０が磁石組６０の間
隙中に置かられると、コイルの上下両長辺は丁度磁石組
６０の上下左右の２組の導磁鉄片により形成された磁界
中に落ち着く。また平面コイル７７の底部２隅にある各
２本の軟性支持ユニット７４の他端を磁石組６０底部の
導磁鉄片６２上に固定し、ボイス・コイルを上下運動時
に垂直の姿勢に保持できるようにする。

【００３５】図７の透明フラット・スピーカ１０は２枚
の刀片形電磁コイル式励振器５０ｂにより透明平板４０
を励振して拡声の目的を達成するものであり、当該２枚
の刀片形励振器５０ｂは透明平板４０のエッジ上の位置
において、

【００３６】図８は本発明の透明フラット・スピーカ１
０を計算機表示器８０の蛍光スクリーン８１の前に取付
けた態様を示す図である。図において、フラット・スピ
ーカの枠１８は複数のΠ字形曲げ鉤８２により表示器８
０のエッジ枠８４に吊り下げられており、そしてスピー
カの枠１８と表示器８０のエッジ枠８４との間にはスピ
ーカ枠に発生可能な揺動を防止するための複数片のソフ
ト・パッド８３が粘着されている。表示器蛍光スクリー
ン８１に表示された情報は透明板１０を透過して計算機
のユーザに伝送される。透明平板４０の拡声時に発生す
る振動量は極めて微小なので蛍光スクリーン上の情報を
歪めることがない。

【００３７】図９は本発明の透明フラット・スピーカ１
０をテレビジョン９０の蛍光スクリーン９１の前に取付
けた態様を示す図である。図において、フラット・スピ
ーカの枠１８は複数のΠ字形曲げ鉤８２によりテレビジ
ョンのエッジ枠９４に吊り下げられており、そしてスピ
ーカの枠１８とテレビジョン・スクリーン９１のエッジ
枠との間にはスピーカ枠に発生可能な揺動を防止するた
めの複数片のソフト・パッドが粘着されている。

【００３８】図１０は本発明の透明フラット・スピーカ
１０を投影銀幕１００の前に取付けた態様を示す図であ
る。図において、フラット・スピーカ１０のエッジ枠１
８は複数の曲げ鉤８２により投影銀幕１００の巻軸カバ
ー１０１に吊り下げられている。映写機１０２により投
映された動画は透明平板４０を透過した後、銀幕１０３
上に投影され、そして音声は直接銀幕１０３前の透明フ
ラット・スピーカにより放送される。

【００３９】図１１ａは本発明の透明フラット・スピー
カ１０を通信用携帯電話機１１０の液晶表示スクリーン
１１１に取付けた態様を示す図である。ユーザは本透明
フラット・スピーカ１０を介して伝送されて来た音声を
聞き、スクリーン１１１に表示された情報を見る。ユー
ザの音声は受信器９６を介して外部へ伝送される。透明
フラット・スピーカを液晶表示スクリーンに取付ける方
式には、図１１ｂに示されるようにフラット・スピーカ
のエッジ枠１８が粘合方式により液晶表示スクリーン周
囲のエッジ枠１１２に粘着される方式と、図１１ｃに示
されるように透明平板４０上の吊し系統３０が直接スク
リーンのエッジ枠１１２に粘着される方式との２種があ
る。

【００４０】図１２は本発明の透明フラット・スピーカ
１０を、ビル又は家庭において使用される対話機１２０
の液晶表示スクリーン１２１の前に取付けた態様を示す
図である。図において、フラット・スピーカ１０のエッ
ジ枠１８は複数の曲げ鉤８２により対話機１２０におけ
る液晶表示スクリーン１２１頂部のエッジ枠１２２に吊
り下げられている。また、フラット・スピーカ１０のエ
ッジ枠１８と液晶表示スクリーン１２１周囲のエッジ枠
１２２との間にはフラット・スピーカ１０の揺動を防止
するための複数のソフト・パッド８３が置かれている。
ユーザは受信器１２３及びフラット・スピーカ１０を通
して相手と会話を交わすことができる。この場合押ボタ
ン１２４を使用して門を開く。

【００４１】図１３ａは本発明の透明フラット・スピー
カ１０を撮影機１３０の表示スクリーン１３１上に取付
けた態様を示す図である。ユーザは透明フラット・スピ
ーカ１０を介して表示スクリーン上に表示された撮影用
レンズ組１３３により撮影された景物を見、同時に録音
された音声を聞くことができる。フラット・スピーカ１
０を撮影機の表示スクリーン上に取付ける方式には、図
１３ｂに示されるように該フラット・スピーカの枠１８
が粘合方式により表示器周囲のエッジ枠１３２に粘着さ
れる方式と、図１３ｃに示されるように透明平板４０上
の吊し系統３０が直接表示スクリーン周囲のエッジ枠１
３２の背面に粘着される方式との２種がある。

【００４２】図１４ａは本発明の透明フラット・スピー
カ１０をＰＤＡ１４０の接触表示スクリーン１４１に取
付けた態様を示す図である。透明平板４０と表示スクリ
ーン１４１との間は、透明平板４０を拡声表示スクリー
ンに当接させないように適宜な距離に離されているが、
一方、データの入力時に透明平板４０が変形して表示ス
クリーン１４１に接触できるような距離に離されてい
る。透明フラット・スピーカ１０をＰＤＡ表示スクリー
ン上に取付ける方式には、図１４ｂに示されるように該
フラット・スピーカの枠１８が粘合方式によりＰＤＡ表
示スクリーン周囲のエッジ枠１４２に粘着される方式
と、図１４ｃに示されるように透明平板４０上の吊し系
統３０が直接表示スクリーン周囲のエッジ枠１４２の背
面に粘着される方式との２種がある。

【００４３】言うまでもなく、本発明に係る平板は透明
平板に限定されず、部分透明又は不透明の平板も上記の
構造及び方式に基づいて実施、使用される。

【００４４】本発明の技術的思想は上記の実施例に限定
されるべきでなく、特許請求の範囲を逸脱しない限り、
当業者による単純な設計変更、修飾、置換はいずれも本
発明の技術的範囲に属する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る透明フラット・スピーカの一励振
方式を示す図であり、ａは透明フラット・スピーカの正
面図、ｂはその背面図である。

【図２】は本発明に係る透明フラット・スピーカの別の
励振方式を示す図である。

【図３】ａ、ｂはそれぞれ図１の長辺及び短辺方向の断
面図であり、その中、フラット・スピーカ・エッジの吊
し系統は一連続柔軟支持ユニット及び数枚の発泡ゴム粒
塊で製作された離散支持ユニットにより組成されたもの
である。

【図４】透明平板を支持する別の吊し系統を示す図であ
り、その中、離散支持ユニットは張力線で製作されたも
のである。

【図５】ａは、円柱形電磁コイル式励振器を示す図であ
り、ｂは、その断面図である。

【図６】ａは、刀片形電磁コイル式励振器を示す図であ
り、ｂはその刀片形電磁コイル式励振器の断面図であり
ｃは刀片形励振器におけるボイス・コイル組７０の構造
を示す図である。

【図７】２板の刀片形電磁コイル式励振器を応用して拡
声する透明フラット・スピーカを示す図である。

【図８】本発明の透明フラット・スピーカが計算機表示
器に応用された例を示す図である。

【図９】本発明の透明フラット・スピーカがテレビジョ
ンに応用された例を示す図である。

【図１０】本発明の透明フラット・スピーカが投影銀幕
に応用された例を示す図である。

【図１１】本発明の透明フラット・スピーカが携帯電話
機に応用された例を示す図である。

【図１２】本発明の透明フラット・スピーカが対話機に
応用された例を示す図である。

【図１３】本発明の透明フラット・スピーカが撮影機に
応用された例を示す図である。

【図１４】本発明の透明フラット・スピーカがＰＤＡに
応用された例を示す図である。

【符号の説明】

１０：透明フラット・スピーカ１５：矩形透明
拡声板１８：枠３０：吊し系統３０ａ：発泡ゴム粒塊３０ｂ：張力線３０ｃ：軟性連続支持ユニット３１：張力線３２：固定ピン３３：回
転ボタン３９：特定点４０：透明平板５０：励振器５０ａ：円形発
振器５０ｂ：刀片形発振器５１：電線５２、６２：導磁鉄５３、６１：永
久磁石５３：軟性支持ユニット５５：ボイス・
コイル組５６：中空円柱コイル５７：カバー・
プレート６０：磁石組７０：ボイス・
コイル組７４：軟性支持ライン７６：カバー・
プレート７７：平面コイル８０：計算機表
示器８１：蛍光スクリーン８２：曲げ鉤８３：ソフト・パッド８４：サイド枠９０：テレビジョン９１：蛍光スク
リーン９４：サイド枠９６：受
信器１００：投影銀幕１０１：巻軸カ
バー１０２：映写機１０３：
銀幕１１０：携帯電話１１１：スクリ
ーン１１２：サイド枠１２０：対話機１２１：液晶表示器１２２：サイド
枠１２３：受信器１２４：
押ボタン１３０：撮影機１３１：
表示スクリーン１３２：サイド枠１４１：表示ス
クリーン１４０：ＰＤＡ１４２：
サイド枠

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】拡声平板を含んでなるフラット・スピー
カを設計、製作する方法であって、（１）拡声平板の撓性振動モードを分析すると共に、有
効モード・パラメータの分布を識別するステップと、（２）振動モード分析結果を利用してフラット・スピー
カの音圧感度周波数スペクトル分析を行い、音圧感度周
波スペクトル分布に影響する設計パラメータを認識する
ステップと、（３）特定周波数範囲内で必要な感度及び分布を生ずる
ように、適宜な設計パラメータ値を選択してフラット・
スピーカを設計するステップと、（４）選択された設計パラメータ値に基づいて、フラッ
ト・スピーカを製作するステップと、を備えてなるフラ
ット・スピーカの設計方法。
【請求項２】前記フラット・スピーカの前記拡声平板
は、透明拡声平板、部分透明拡声平板、及び不透明拡声
平板からなる群より一つ選ばれたものであることを特徴
とする請求項１記載のフラット・スピーカの設計方法。
【請求項３】前記フラット・スピーカは拡声平板と、
この拡声平板を固定するための、変形が容易でない枠
と、該拡声平板エッジ及び該エッジ上の複数の特定支持
点を該枠エッジ上に連接する軟性吊し系統とを備えてな
り、前記拡声平板は透明平板と、この透明平板のエッジ
に位置する少なくとも一枚の励振器とにより組成された
透明拡声平板であり、その中該透明平板は平板エッジ上
に置かれた該励振器の駆動により拡声の目的を達成す
る、ことを特徴とする請求項１記載のフラット・スピー
カの設計方法。
【請求項４】フラット・スピーカに必要な音圧感度周
波数スペクトルを発生させるパラメータは、前記透明平
板の弾性係数と密度との比、該透明平板の長さと厚さと
の比、及び前記拡声平板エッジ上の支持点及び励振器の
位置を含み、前記透明平板の４辺には少なくとも一枚の
励振器が取付けられてあると共に、各条の辺には２個以
下の支持点がある、ことを特徴とする請求項３記載のフ
ラット・スピーカの設計方法。
【請求項５】前記フラット・スピーカを設計するパラ
メータは２段階に分けて行なわれ、第１の段階は前記透
明拡声平板が一定の励振及び支持情況下において最大な
拡声効率を得るように、前記スピーカにおける前記透明
平板の弾性係数と密度との比及び長さと厚さとの比を設
計し、第２の段階は前記平面拡声器に特定周波数範囲内
において必要な音圧感度分布を得させるように、前段階
により確定された透明拡声平板の特性に基づいて励振器
及び支持点の該透明平板エッジ上における位置を設計
し、前記透明平板のヤング係数と密度との比は８０と１８０
Ｇｐａ／（ｇ／ｃｍ^３）との間に介し、長さと厚さの比
は８０と６００との間に介している、ことを特徴とする
請求項３記載のフラット・スピーカの設計方法。
【請求項６】たわみ振動を発生させて拡声するフラッ
ト・スピーカであって、（１）平板と、（２）前記平板のエッジ上に固定され、該平板を励振し
て撓性振動を発生させる少なくとも一個の励振器と、（３）前記平板を固定するための、変形が容易でない枠
と、（４）前記平板のエッジ及びこのエッジ上の複数の特定
点を、枠エッジに連接する軟性吊し系統と、を備えてな
ることを特徴とするフラット・スピーカ。
【請求項７】前記平板は透明平板、部分透明平板、及
び不透明平板からなる群より一つ選ばれたものであり、前記平板の製作材料は透明ガラス、ポリメタクリル酸エ
ステル（ＰＭＭＡ）、ポリビニルクロライド（ＰＶ
Ｃ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカルボナート（Ｐ
Ｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等から選
択され、かつ、そのヤング係数と密度との比は８０と１
８０Ｇｐａ／（ｇ／ｃｍ^３）との間に介し、そして該平
板の長さと厚さとの比は８０と６００との間に介する、ことを特徴とする請求項６記載のフラット・スピーカ。
【請求項８】前記フラット・スピーカにおける前記平
板は透明平板であり、この透明平板を励振する励振器は
電磁コイル式励振器であって、円管状コイルを備えた円
形励振器と、平面コイルを備えた刀片形励振器との２種
に分けられ、その中、該刀片形電磁コイル式励振器は、（１）一対磁極が相互反対していると共にやや離れてい
る長条形永久磁石と、（２）２鉄片がそれぞれ左右両永久磁石の頂部に付設さ
れ、これら２鉄片の間隙には、磁気が右へ流れる磁界が
形成されてある導磁鉄片と、（３）２鉄片がそれぞれ左右両永久磁石の頂部に付設さ
れ、これら２鉄片の間隙には磁気が左へ流れる磁界が形
成されてある導磁鉄片と、（４）上下両辺が長辺、左右両辺が短辺である中空長条
矩形形状を有する平面コイルと、（５）前記透明平板表面との粘合により前記平面コイル
が垂直の方式で該透明平板のエッジ上に固定されると共
に、該平面コイルの上下両辺の線路がそれぞれ両磁石に
より形成された上下両磁界中に置かれるようにした、扁
平状の先端カバー・プレートと、（６）前記上下導磁鉄片により形成された磁界中に置か
られた前記平面コイルを、垂直姿勢に維持させる複数本
の軟性支持線と、を備えてなる、請求項６記載のフラッ
ト・スピーカ。
【請求項９】前記平面コイルの製作方式は、直接線路
を一矩形ルートに沿って回り粘着する回旋法と、金属線
路をフィルム上に印刷する印刷回路版法との２種に分け
られ、前記フラット・スピーカにおける透明拡声平板エッジを
支持する軟性吊し系統は連続支持ユニット及び離散支持
ユニットにより組成され、該透明拡声平板の枠上への固
定に用いられる、請求項８に記載のフラット・スピー
カ。
【請求項１０】前記連続支持ユニットは、防水、防
砂、防塵用の波形含ゴム綿布により製作され；そして前
記離散支持ユニットは、粘性を有する複数片の発泡ゴム
式パッドにより組成され且つ透明拡声平板の各辺上に多
くとも２片の発泡ゴム式パッドを有するものと、回転ボ
タンの回転により張力を調整できる複数本の張力線によ
り該透明拡声平板を枠のエッジに吊し、該透明拡声平板
の各辺上に多くとも２本の張力線及びそれに付けられた
回転ボタンを有するものとの２種に分けられている、こ
とを特徴とする請求項８又は９に記載のフラット・スピ
ーカ。
【請求項１１】透視性及び拡声機能を兼備した透明フ
ラット・スピーカであって、（１）透視性を備え、撓性振動により拡声される透明平
板と、（２）少なくとも一枚が前記透明平板のエッジに粘着さ
れた励振器と、（３）透明平板を固定する枠と、（４）前記透明平板を枠のエッジ上に固定する軟性吊し
系統と、を備えてなることを特徴とする透明フラット・
スピーカ。
【請求項１２】透明フラット・スピーカをテレビジョ
ン蛍光スクリーンに応用する方式には、前記複数の曲げ
鉤により透明フラット・スピーカを表示器蛍光スクリー
ンの前に吊下げ、該フラット・スピーカの枠と該スクリ
ーン周囲のエッジとの間に複数片の含粘性ソフト・パッ
ドを置いて該フラット・スピーカの揺動を防止する方式
があり、前記透明フラット・スピーカをテレビジョン蛍光スクリ
ーンに応用する方式には、前記複数の曲げ鉤により該透
明フラット・スピーカをテレビジョン蛍光スクリーンの
前に吊下げ、該フラット・スピーカの枠と該スクリーン
周囲のエッジとの間に複数片の含粘性ソフト・パッドを
置いて該フラット・スピーカの揺動を防止する方式があ
り、前記透明フラット・スピーカを投影銀幕に応用する方式
には、前記複数の曲げ鉤により該透明フラット・スピー
カを銀幕の前に吊下げ、該フラット・スピーカの枠と該
銀幕周囲のエッジとの間に複数片の含粘性ソフト・パッ
ドを置いて該フラット・スピーカの揺動を防止する方式
があり、前記透明フラット・スピーカを通信用携帯電話機に応用
する方式には、前記透明フラット・スピーカを該携帯電
話機の液晶表示スクリーンの前に置いて、粘着剤を用い
て該フラット・スピーカの枠と液晶表示スクリーン周囲
のエッジ枠とを一体に粘着する方式と、該液晶表示スク
リーン周囲のエッジ枠を該フラット・スピーカの枠と
し、軟性吊し系統により該フラット・スピーカを表示ス
クリーンとその周囲のエッジ枠との間に吊下げる方式と
の２種があり、前記透明フラット・スピーカを対話機に応用する方式に
は、前記複数の曲げ鉤により該透明フラット・スピーカ
の枠を該対話機蛍光スクリーンの前に吊下げ、該フラッ
ト・スピーカの枠と該対話機蛍光スクリーン周囲のエッ
ジとの間に粘性を有するソフト・パッドを置いて該フラ
ット・スピーカの揺動を防止する方式があり、前記透明フラット・スピーカを撮影機上に応用する方式
には、前記フラット・スピーカの枠を直接該撮影機の液
晶表示スクリーン周囲のエッジ上に粘着する方式と、軟
性吊し系統により該透明平面拡声板を該液晶表示スクリ
ーンと表示スクリーンの周囲のエッジとの間に固定する
方式との２種があり、前記フラット・スピーカをＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ
ＤｉｇｉｔａｌＡｓｉｓｔａｎｔ）に応用する方式に
は、直接前記透明フラット・スピーカの枠を該ＰＤＡの
液晶表示スクリーンの枠に粘着する方式と、前記軟性吊
し系統により該透明フラット・スピーカを該液晶表示ス
クリーンと該表示スクリーン周囲のエッジとの間に固定
する方式との２種がある、ことを特徴とする請求項１１
記載の透明フラット・スピーカ。