JP2003339091A - スピーカシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成により実現することができ、ま
た、音響特性を容易に改善することができる音響駆動方
式のスピーカシステムを提供する。 【解決手段】 本発明は、電気機械音響変換器によって
振動パネルを駆動させることによって音を放射するスピ
ーカシステムである。スピーカシステムは、基板と、基
板との間に空間を形成するように周囲を固定して配置さ
れ、かつ、基板よりも剛性が小さい振動パネルと、空間
に対して音を放射する電気機械音響変換器とを備える。
これによって、振動パネルは、機械音響変換器によって
放射される音によって屈曲して振動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピーカシステム
に関し、より特定的には、振動パネルを電気機械音響変
換器によって駆動させるスピーカシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、振動パネルを電気機械音響変換器
によって駆動させるスピーカシステムが提案されてい
る。例えば、トランスデューサを振動パネルに直接取り
付ける方式のスピーカシステム（例えば、特許文献１参
照。）や、空間を介して振動パネルを音響的に振動させ
る方式（以下、「音響駆動方式」と呼ぶ。）のスピーカ
システム（例えば、特許文献２参照。）がある。ここ
で、トランスデューサを振動パネルに直接取り付ける方
式では、必要な音響特性を得るためには振動パネルのト
ランスデューサへの取付け位置が制限される、という問
題がある。従って、スピーカシステムの設計の自由度と
いう点では音響駆動方式が有効である。

【０００３】図１４は、音響駆動方式を用いた従来のス
ピーカシステムの基本構成図である。図１４において、
１００は板状の振動パネル、１０１は振動パネル１００
の外周を支持するサスペンション、１０２はサスペンシ
ョン１０１の外周部を固定するフレーム、１０３はフレ
ーム１０２の底面に設けられた音響孔、１０４は音響孔
１０３に取り付けられた電気機械音響変換器、１０５は
振動パネル１００と電気機械音響変換器１０４との間に
構成される密閉空間である。このスピーカシステムは、
外周を支持するサスペンション１０１によって振動パネ
ル１００全体をピストン運動させることによって、音を
放射するものである。つまり、音源となる電気機械音響
変換器１０４から放射された音は、密閉空間１０５に導
かれ、密閉空間１０５中の空気が加圧された結果、振動
パネル１００が振動し音を放射する。

【０００４】ここで、全ての周波数帯域において振動パ
ネル１００がピストン運動すると仮定すると、図１４に
示すスピーカシステムの等価回路は、図１５のように表
すことができる。なお、図１５に示す等価回路におい
て、Ｆは電気機械音響変換器１０４（ドライバ）の駆動
力、Ｒmeはドライバの電磁制動抵抗、Ｃmsはドライバの
支持系のコンプライアンス、Ｍmsはドライバの振動系の
質量、Ｒmsはドライバの支持系の機械抵抗、Ｓd はドラ
イバの振動板有効面積である。また、Ｃabは密閉空間１
０５の音響コンプライアンス、Ｒabは密閉空間１０５の
音響抵抗、Ｃmpはサスペンション１０１のコンプライア
ンス、Ｒmpはサスペンション１０１の機械抵抗、Ｍmpは
振動パネル１００の質量、Ｓp は振動パネル１００とサ
スペンション１０１によって構成される振動部の有効振
動面積である。

【０００５】図１５に示す等価回路から、電気機械音響
変換器１０４の振動板の有効面積Ｓd と、振動パネル１
００とサスペンション１０１によって構成される振動部
の有効振動面積Ｓp との面積比（Ｓd ／Ｓp ）によって
音響変成器が構成されることがわかる。従って、スピー
カシステムの動作時において、電気機械音響変換器１０
４から見た振動部の等価質量は、面積比（Ｓd ／Ｓp ）
の２乗で作用する。このため、振動パネル１００に対し
て振動板面積の小さな電気機械音響変換器を用いれば、
振動パネル１００の等価質量が小さくなるので、質量の
大きな振動パネル１００を用いてもスピーカシステムと
しての能率は低下しない。

【０００６】なお、図１４に示すスピーカシステムで
は、密閉空間１０５の高さＴg を小さくすることによっ
て、高域の再生限界周波数を高くすることができる。こ
こで、高域の再生限界周波数は、振動パネル１００の質
量Ｍmpおよび密閉空間１０５の音響コンプライアンスＣ
abによって決定される。また、音響コンプライアンスＣ
abは、密閉空間１０５の容積や高さＴg によって決定さ
れる。従って、高域の再生限界周波数をより高くするに
は、Ｔg を小さくすることによって音響コンプライアン
スＣabを小さくすればよい。

【０００７】図１６は、図１５に示す等価回路により予
測されるスピーカシステムの音圧周波数特性のグラフを
示す図である。図１６には、密閉空間１０５の高さＴg
を、それぞれ０．２、０．４、０．８（mm）とした場合
の特性が示されている。なお、このモデルの計算条件を
以下に示す。すなわち、電気機械音響変換器１０４とし
て、口径がφ１６（mm）相当の有効振動板面積を有する
動電型スピーカを用いる。また、振動パネル１００とし
て、材質がポリカーボネート、形状が縦７２（mm）×横
５１（mm）、厚さ１（mm）の板を用い、サスペンション
１０１として、幅５（mm）、厚さ５０（μm）のＳＢＲ
（スチレン・ブタジエンゴム）を用いる。図１６から明
らかなように、密閉空間１０５の高さＴg によって高域
再生限界周波数が決定され、高域再生限界周波数を高く
するにはＴg を小さくする必要があることがわかる。

【０００８】

【特許文献１】特表平１１−５１２２６０号公報

【特許文献２】米国特許第３１６４２２１号明細書

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記に示した従来の音
響駆動方式のスピーカシステムでは、振動パネルの外周
部を支持するサスペンションが必須の構成であるので、
スピーカシステムの構成が複雑なものとなっていた。さ
らに、構成が複雑化することから、スピーカシステムの
小型化が困難であった。特に、携帯電話等の携帯端末に
用いる場合には、スピーカシステムを小型化、省スペー
ス化することが重要であるが、従来のスピーカシステム
を携帯端末に用いることは困難であった。

【００１０】また、従来の音響駆動方式のスピーカシス
テムでは、低音域および高音域における音響特性を同時
に改善することが困難であった。つまり、従来のように
振動パネルをピストン運動させる駆動方法では、振動パ
ネルには高剛性かつ軽量であることが要求されるが、音
響特性の改善のためにこれらを同時に満たすには限界で
あった。以下、詳細を説明する。

【００１１】まず、振動パネルの剛性を小さくすると、
低音域での音圧レベルが低下しまうことについて説明す
る。図１７および図１８は、図１６における計算条件と
同じ条件で作製されたスピーカシステムの特性を実測し
た結果を示す図である。ここで、図１７は、周波数５０
０（Hz）における振動パネル１００の振動モードを示す
図であり、図１８は、音圧周波数特性のグラフを示す図
である。なお、図１７では、密閉空間１０５の高さＴg
は０．２（mm）である。

【００１２】図１７では、振動パネル１００とその外側
に取り付けられたサスペンション１０１の振動モードが
示されている。ここで、図中の白い部分が振動の大きい
部分を示す。図１７から、サスペンション１０１の部分
の大半が大きく振動しているが、振動パネル１００は外
周付近において大きく振動している部分があるものの、
中央部は振動が小さいことがわかる。従って、周波数が
５００（Hz）という低音域において、振動パネル１００
の周辺部が大きく振動するという振動モードを伴う分割
共振が生じていることがわかる。つまり、図１７におい
ては、振動パネル１００全体が一体になって振動すると
いうピストン運動をしているわけではない。これは、振
動パネル１００の剛性が小さいからである。また、この
ことは、図１５に示した等価回路が成り立たたないこと
を意味する。図１８にも示されるように、実際には、低
音域において、振動パネル１００の分割共振の影響によ
って、音響インピーダンス、すなわち、振動板に加わる
音響負荷が増大する結果、振動板の振動速度が低下し、
音圧レベルが低下している。なお、図１８において、実
線は音圧周波数特性の実測値であり、点線は図１５に示
す等価回路による予測値である。図１８では、等価回路
によるモデルよりも１０（dB）程度、実測値の音圧レベ
ルが低くなっていることがわかる。

【００１３】以上のように、振動パネルの剛性が小さい
場合、低音域における音圧レベルが低下してしまうの
で、これを解決するために、振動パネルにはある程度の
剛性が必要となることがわかる。ここで、振動パネルの
剛性を上げようとすると、振動パネルの質量を大きくし
なければならない。例えば、振動パネル１００を、サン
ドイッチ構造、すなわち、心材とその両面に貼り付けら
れた表面材とからなる構造にすることによって、剛性を
向上することができる（特許文献２参照）。しかし、表
面材を用いる分だけ振動パネルの質量が大きくなってし
まうので、高音域の音圧レベルが低下してしまう。ま
た、上記例のように振動パネル１００をサンドイッチ構
造にする場合には、振動パネル１００の構造が複雑化す
るといった欠点や、振動パネル１００が厚くなるという
欠点もある。

【００１４】以上のように、振動パネル１００全体をピ
ストン運動させるという従来の音響駆動方式では、低音
域の音圧レベルを改善するために振動パネル１００の剛
性を向上する必要があり、高音域の音圧レベルを改善す
るために軽量化することが必要があった。しかし、高剛
性化および軽量化を同時に実現するような振動パネルの
構成、材質には、実際上限界がある。従って、従来の音
響駆動方式では、低音域および高音域における音響特性
を同時に改善することが困難であった。

【００１５】それ故、本発明の目的は、簡易な構成によ
り実現することができる音響駆動方式のスピーカシステ
ムを提供することである。

【００１６】また、本発明の他の目的は、音響特性を容
易に改善することができる音響駆動方式のスピーカシス
テムを提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
ような目的を達成するために、本発明は、以下に示すよ
うな特徴を有している。すなわち、本発明は、基板と、
電気機械音響変換器と、振動パネルとを備えるスピーカ
システムである。基板は、音放射用の空間を形成するた
めのものである。電気機械音響変換器は、基板に接続さ
れ、音放射用の空間に音を放射する。振動パネルは、基
板との間に空間を形成するように外周部が当該基板と固
定され、当該基板よりも剛性が小さい。また、振動パネ
ルは、電気機械音響変換器から空間内に音が放射された
とき、当該放射された音のエネルギによって屈曲振動す
ることによって外部へ音を出力する。

【００１８】上記によれば、振動パネルは基板よりも剛
性が小さいので、空間に音が放射されると、振動パネル
が屈曲することによって振動し、音が放射される。この
ように、振動パネルを屈曲によって振動させる場合、振
動パネルを基板に固定して直接接合することが可能であ
り、振動パネルの周囲をサスペンション等で支持する必
要がない。従って、スピーカシステムの構成を簡易にす
ることができる。これによって、スピーカシステムを容
易に小型化、省スペース化することができる。

【００１９】また、上記によれば、振動パネル全体をピ
ストン運動によって振動させるのではなく、振動パネル
を屈曲させることによって振動させる。この振動方法で
は、音圧レベルの向上のためには、振動パネルの剛性を
小さくしたり、振動パネルを軽量化すればよい。従っ
て、低音域における音圧レベルを容易に向上することが
できる。つまり、本発明に係るスピーカシステムの構成
によって、低音域における音圧レベルを容易に向上する
ことができる。

【００２０】また、振動パネルは、可視透過する材質に
よって構成されてもよい。さらに、基板についても振動
パネルと同様に、可視透過する材質によって構成されて
もよい。これによって、振動パネルの存在が視覚上、強
調されないようにすることができる。特に、本発明に係
るスピーカシステムはサスペンションを用いない簡易な
構成によって実現可能であるので、振動パネルおよび基
板を透明にすることによって容易に透明なスピーカシス
テムを実現することができる。

【００２１】また、発光手段をさらに備える構成として
もよい。発光手段は、基板および／または振動パネルに
取り付けられ、電気機械音響変換器に入力される入力信
号に応じて発光する。なお、発光手段とは、例えば発光
ダイオードであるが、電気信号を入力して光を発するも
のであればどのようなものであってもよい。これによっ
て、視覚的にユーザを楽しませることができるスピーカ
を提供することができる。

【００２２】また、振動パネルは、その外周部において
前記基板とスペーサによって固定されてもよい。ここ
で、基板は、スピーカシステムに専用の部材であっても
よいし、スピーカシステムとは異なる構造体の一部また
は全部であってもよい。つまり、基板は、スピーカシス
テム以外の構造体を兼ねるものであってもよい。構造体
とは、例えば、建造物の壁面や、ショーウインドウのガ
ラス面、車両のボディ等を含む概念である。これによっ
て、例えば、壁面に貼られたポスターを振動パネルとし
て利用すれば、壁面のポスターから音を出すスピーカシ
ステムを実現することができる。また、振動パネルが透
明である場合には、壁面に絵画を貼り、その上に振動パ
ネルを配置することによって、あたかも壁面の絵画から
音が出ているような感覚をユーザに与えることができる
スピーカシステムを実現することができる。さらに、振
動パネルおよび基板が透明である場合には、例えば車の
窓ガラスを基板として用いることによって、振動パネル
および基板を通過して外の景色を見ることができるスピ
ーカシステムを実現することができる。

【００２３】また、基板は、音響孔を有するようにして
もよい。このとき、電気機械音響変換器は、振動パネル
とは反対側に設置され、音響孔から空間に対して音を放
射する。これによって、電気機械音響変換器から放射さ
れる音を振動パネル背面の空間に導く構成を容易に実現
することができる。

【００２４】また、基板と電気機械音響変換器とを連結
する音響管をさらに備えるようにしてもよい。このと
き、基板は、音響管との連結部分に音響孔を有する。ま
た、電気機械音響変換器は、音響管を介して空間に対し
て音を放射する。これによって、電気機械音響変換器を
基板や振動パネルから離して自由に配置することが可能
となる。従って、電気機械音響変換器の配置位置に制限
されることがないので、スピーカシステムの設計の自由
度が増す。特に、振動パネルおよび基板が透明である場
合、透明にすることが非常に困難である電気機械音響変
換器を振動パネルおよび基板から離して配置することに
よって、基板や振動パネルをほとんど視覚的に意識させ
ないスピーカシステムを実現することができる。

【００２５】また、電気機械音響変換器の背面側に密閉
空室を形成するためのキャビネットをさらに備えてもよ
い。これによれば、電気機械音響変換器の背面から放射
される逆相音が遮蔽されるので、低音域の再生に優れた
スピーカシステムを実現することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明における
実施の形態１に係るスピーカシステムの構成を、図１お
よび図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係
るスピーカシステムの構成を示す図である。ここで、図
１（ａ）はスピーカシステムの正面図であり、図１
（ｂ）は図１（ａ）のスピーカシステムのＡ−Ｂ断面の
断面図である。図１（ａ）において、１０は基板、１１
は基板１０に設けられた長方形の音響孔、１２は音響孔
１１に取り付けられた電気機械音響変換器、１３は基板
１０の外周部に設けられたスペーサ、１４はスペーサ１
３によって周囲を固定された振動パネル、１５は基板１
０を支持する台座である。

【００２７】実施の形態１において、基板１０および振
動パネル１４は、可視透過する材質よりなる。基板１０
およびスペーサ１３は、例えば、ガラス、ポリカーボネ
ートまたはアクリル等の透明材料により構成される。振
動パネル１４は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフ
タレート）等の透明材料により構成される。ここで、振
動パネル１４は基板１０よりも剛性が小さいものが選ば
れる。実施の形態１においては、振動パネル１４はフィ
ルム状に構成されるものとする。また、スペーサ１３
は、基板１０と振動パネル１４の外周部とを接合する接
合部としての役割を果たすものである。このように、基
板１０と振動パネル１４の外周部とをスペーサ１３によ
って固定することによって、振動パネル１４の中央部に
おいて基板１０との間に空隙１６が形成される。空隙１
６は、電気機械音響変換器１２からの音を放射するため
の空間であり、密閉空間であることが好ましいが、必ず
しも密閉されている必要はない。

【００２８】以上のように、図１に示すスピーカシステ
ムは、振動パネル１４を振動させるために従来用いられ
ていたサスペンションを用いない構成である。従って、
従来のスピーカシステムと比べて構造を簡略化すること
ができる。

【００２９】図２は、図１に示す電気機械音響変換器１
２の一例である動電型スピーカの構造断面図である。図
２において、２０は壺型のヨーク、２１はヨーク２０の
中央部に設けられたマグネット、２２はマグネット２１
の上面に配置されたプレート、２３はヨークの内周面と
プレート２２の外周面との間に形成される磁気空隙、２
６は中央部がヨーク２０の外周下面と固着されるスピー
カフレーム、２５は外周部がスピーカフレーム２６に固
着された振動板、２４は振動板２５の中央部に接合され
たボイスコイル２４である。ここで、ボイスコイル２４
は、磁気空隙２２中に配置されるように振動板２５に接
合される。また、スピーカフレーム２６の上面は、電気
機械音響変換器１２が音響孔１１をふさぐように、基板
１０に取り付けられる。なお、電気機械音響変換器１２
は、基板１０に対して振動パネル１４とは反対側に設置
される。また、実施の形態１においては、電気機械音響
変換器１２は、基板１０に直接接続されるが、後述する
音響管によって間接的に接続されてもよい。

【００３０】以上のように構成されたスピーカシステム
について、その動作を説明する。電気機械音響変換器１
２の磁気空隙２３に配置されたボイスコイル２４に電気
信号が印加されると、ボイスコイル２４に駆動力が発生
し、ボイスコイル２４に接合された振動板２５が振動す
ることによって音が発生する。電気機械音響変換器１２
は、発生した音を空隙１６に対して放射する。具体的に
は、電気機械音響変換器１２の振動板２５から放射され
た音は、音響孔１１から空隙１６に伝播する。ここで、
空隙１６を形成する基板１０および振動パネル１４のう
ち、剛性が小さいのは振動パネル１４である。従って、
電気機械音響変換器１２から空隙１６に対して放射され
た音のエネルギ（音圧）によって振動するのは、振動パ
ネル１４である。つまり、振動パネル１４は、電気機械
音響変換器１２によって音響的に駆動されて振動する。
振動パネル１４の外周部は、スペーサ１３によって基板
１０と固定されているので、振動パネル１４の外周部に
おける基板１０との接着部分は、振動パネル１４の中央
部よりも構造的に強度が高くなっている。従って、振動
パネル１４の中央部が振動し、それによって音が発生す
る。スピーカシステムは、この振動によってスピーカシ
ステムの外部に音を放射し、音響再生を行う。

【００３１】次に、実施の形態１に係るスピーカシステ
ムの特性を図３および図４を用いて説明する。図３は、
実施の形態１に係るスピーカシステムの振動パネルの振
動モードを示す図である。ここで、図３は、周波数５０
０（Hz）における振動モードを示す。図３に示す振動モ
ードは、図１７に示す振動モードと比べて複雑になって
おり、面状の振動パネル１４が波打つように屈曲してい
ることがわかる。このように、本発明では、振動パネル
１４の周囲が固定されているため、振動パネル１４は、
振動パネル１４全体がピストン運動することによって振
動するのではなく、振動パネル１４が屈曲することによ
って振動する。振動パネル１４は、音圧によって屈曲し
やすいものが好ましいので、軽量であるものや剛性の小
さいものが好ましい。ただし、振動パネル１４が振動す
る条件は基板１０よりも剛性が小さいことであるので、
振動パネル１４は、基板１０よりも剛性が小さいもので
あればよい。

【００３２】図４は、実施の形態１に係るスピーカシス
テムの音圧周波数特性を示す図である。図４において、
実線は実施の形態１に係るスピーカシステムの音圧周波
数特性を示し、点線は図１５に示す等価回路による予測
値（図１８示す点線と同じ）を示す。また、図４では、
振動パネル１４の面積は、図１８における条件と同様、
縦７２（mm）×横５１（mm）とする。また、本発明では
振動パネル１４は屈曲しやすいものが好ましいため、厚
さが１２５（μm）の振動パネル１４を用いる。図４に
示すように、実施の形態１に係るスピーカシステムの特
性は、図１８に示した従来のスピーカシステムにおける
特性と比べて、低音域での音圧レベルが大きくなってい
ることがわかる。このように、本発明に係るスピーカシ
ステムは、振動パネル１４として剛性の小さいものを選
択することによって、低音域での音圧レベルを容易に改
善することができる。

【００３３】次に、基板１０における音響孔１１の位置
と音圧周波数特性との関係について図５および図６を用
いて説明する。図５は、複数の音響孔を設けた基板を示
す図である。図５に示す基板１７は、音響孔１１ａから
１１ｅのうちいずれか１つのみに電気機械音響変換器１
２が配置され、その他は閉じた状態で使用される。図６
は、異なる位置に音響孔を設けた場合におけるスピーカ
システムの音圧周波数特性を示す図である。なお、図５
および図６の説明においては、電気機械音響変換器１２
として、口径φ１６（mm）の動電型スピーカを使用し、
振動パネル１４として、縦８７×横６６×材厚０．１８
８（mm）の透明ＰＥＴ材料を使用するものとする。ま
た、音響孔１１は、縦３×横１２（mm）の長方形である
とする。また、図６は、振動パネル１４の中央から０．
１（ｍ）離れた位置にマイクを設置し、電気機械音響変
換器１２に電気入力を０．１（Ｗ）印加して測定した音
圧周波数特性の測定結果を示す。

【００３４】図６（ａ）は、音響孔１１ａの位置に電気
機械音響変換器を配置し、他の音響孔は閉じた状態で測
定した場合の音圧周波数特性を示す図である。同様に、
図６（ｂ）は音響孔１１ｂの位置、図６（ｃ）は音響孔
１１ｅの位置に電気機械音響変換器をそれぞれ配置し、
他の音響孔は閉じた状態で測定した場合の音圧周波数特
性を示す図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）から、音響
孔および電気機械音響変換器１２の配置は、スピーカシ
ステムの音圧周波数特性にほとんど影響を与えないこと
がわかる。なお、ここでは示していないが音響孔１１ｃ
の場合および音響孔１１ｄを用いる場合でも、同様な作
用が得られる。このように、本発明のような音響駆動方
式では、音の圧力によって振動パネル１４を音響的に駆
動させるので、音響孔の位置が基板１０のどの位置にあ
っても、振動パネル１４を同じように振動させることが
可能である。一方、振動パネルに直接トランスデューサ
を取り付けて駆動する方式（特許文献１参照）では、ト
ランスデューサの取り付け位置によって音圧周波数特性
が大きく変化するので、トランスデューサの取り付け位
置が限定されてしまうという問題があった。これに対し
て、本発明に係るスピーカシステムでは、電気機械音響
変換器１２を任意の位置に取り付けることができるの
で、設計の自由度が増し、スピーカシステムを様々な用
途に用いることが可能となる。

【００３５】また、実施の形態１によれば、振動パネル
１４および基板１０は透明な材質であるので、スピーカ
システムの背景を遮ることがない。このように、スピー
カシステムの存在を強調しないことによって、スピーカ
システムの用途を拡大することができる。なお、透明な
スピーカシステムを用いた具体的な応用例については、
後述する実施の形態３および４にて説明する。

【００３６】また、従来のスピーカシステムのような、
サスペンションを用いてフレーム（基板）と振動パネル
とを接合する構造では、構造が非常に複雑となるので、
スピーカシステムを透明にすることが困難になる。すな
わち、複数の材料が重なり、また、それらを接着するた
めの接着剤も必要となることから、特にサスペンション
を要する基板および振動パネルの周部分を透明にするこ
とが困難であった。これに対して、本発明のように、サ
スペンションを用いない構成とすることによってスピー
カシステムの構成を簡略化すれば、透明なスピーカシス
テムを容易に実現することができる。

【００３７】（実施の形態２）次に、実施の形態２に係
るスピーカシステムを、図７を用いて説明する。図７
は、実施の形態２に係るスピーカシステムの構成を示す
図である。ここで、図７（ａ）はスピーカシステムの背
面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のスピーカシステ
ムのＣ−Ｄ断面の断面図である。図７において、３０は
基板、３１は基板３０に設けられた音響孔、３２は音響
孔３１に取り付けられた電気機械音響変換器、３３は基
板３０の外周部に設けられたスペーサ、３４はスペーサ
３３に固着された振動パネル、３５は基板３０を支持す
る台座、３６は電気機械音響変換器３２の背面に設けら
れたキャビネットである。

【００３８】実施の形態２において、スピーカシステム
の構成に関して実施の形態１と異なる点は、基板３０お
よび振動パネル３４の形状が円形である点、および、キ
ャビネット３６が設けられる点である。キャビネット３
６によって、電気機械音響変換器３２の背面側（音響孔
３１の反対側）に密閉された空室３７が形成される。以
上の点以外は、実施の形態２の構成は実施の形態１と同
様である。従って、実施の形態２においても、従来のス
ピーカシステムと比べて構造を簡略化することができ
る。

【００３９】実施の形態２において、電気機械音響変換
器３２に電気信号が印加されることによって振動パネル
３４が振動する動作は、実施の形態１において説明した
動作と同様である。実施の形態２においては、基板３０
および振動パネル３４の形状が円形であるが、上記動作
には影響がない。本発明において、基板３０および振動
パネル３４の形状はどのようなものであってもよい。つ
まり、本発明は、電気機械音響変換器３２から放射され
る音圧によって振動パネル３４を駆動させる方式である
ので、基板３０および振動パネル３４の形状を半円、楕
円、多角形等、任意の形状としても一定の音響再生を行
うことができる。従って、トランスデューサによって振
動パネルを直接駆動させる方式に比べて、スピーカシス
テムの設計の自由度が増す。

【００４０】実施の形態２において、実施の形態１と異
なる動作は、キャビネット３６に起因する動作である。
電気機械音響変換器３２の背面側（音響孔３１の反対
側）からの音は、キャビネット３６で構成される空室３
７内に放射される。従って、電気機械音響変換器３２の
背面側からの音が空室３７の外に出ないので、振動パネ
ル３４から放射される音と、電気機械音響変換器３２の
背面から放射される逆相音との打ち消しを防止すること
ができる。これによって、特に低音域での音圧レベルを
改善することができる。

【００４１】なお、実施の形態２においては、キャビネ
ット３６をつけない構成であってもよい。また、実施の
形態１や後述する実施の形態５において、キャビネット
を備える構成としてもよい。

【００４２】（実施の形態３）次に、実施の形態３に係
るスピーカシステムを、図８、図９を用いて説明する。
図８は、実施の形態３に係るスピーカシステムを車室内
に搭載した例を示す図である。図８において、４０は実
施の形態３に係るスピーカシステム、４１は車体、４２
はダッシュボード、４３はフロントガラス、４４はハン
ドルである。以下に、実施の形態３に係るスピーカシス
テムの構成を示す。

【００４３】図９は、図８に示すスピーカシステム４０
の車体への取り付け状態を示す断面図である。図９にお
いて、４５は基板、４６は基板４５に設けられた音響
孔、４７は音響孔４６に接合される音響管、４８は音響
管４７に取り付けられた電気機械音響変換器、４９は基
板４５の外周部に設けられたスペーサ、５０はスペーサ
４９に固着された振動パネルである。

【００４４】実施の形態３において、スピーカシステム
４０の構成上において実施の形態１と異なる点は、基板
４５の音響孔４６と電気機械音響変換器４８とを接続す
る音響管４７をさらに備える点である。すなわち、音響
管４７によって基板４５と電気機械音響変換器４８の本
体とが連結されることによって、電気機械音響変換器４
８の本体が基板４５や振動パネル５０と分離した位置に
配置される。以上の点以外は、実施の形態３の構成は実
施の形態１と同様である。また、スピーカシステム４０
は、音響管４７がダッシュボード４２を貫通するよう
に、ダッシュボード４２に取り付けられる。以上のよう
に構成されたスピーカシステム４０においては、電気機
械音響変換器４８から放射された音は、音響管４７によ
って音響孔４６へ導かれて、基板４５、スペーサ４９お
よび振動パネル５０によって形成される空隙５１に伝達
される。なお、実施の形態３に係るスピーカシステムの
動作は、電気機械音響変換器４８が音響管４７を介して
音響孔４６から空間５１に対して音を放射する点以外
は、実施の形態１と同様である。

【００４５】以上のように、実施の形態３によれば、透
明にすることが困難な電気機械音響変換器４８を車体内
部に隠すことができる。さらに、実施の形態１と同様、
基板４５、スペーサ４９および振動パネル５０は透明な
材質で構成されている。従って、音響管４７を例えばポ
リカーボネート、アクリル等の透明な材質で構成するこ
とによって、人の目に入る範囲ではほとんど透明なスピ
ーカシステムを実現することができる。従って、ユーザ
は、スピーカシステムによって視界を遮られることがな
い。実施の形態３のような透明なスピーカシステムは、
運転者の前方の視界を遮ることがないという安全性の観
点から、車載用には特に適している。

【００４６】なお、実施の形態３では、スピーカシステ
ム４０はダッシュボード４２の上面に１個のみ配置し
た。ここで、他の実施の形態では、スピーカシステム４
０をダッシュボード４２の左右両側にもさらに配置する
ことによって、中央はセンターチャンネル、両側はステ
レオ再生等のマルチチャネル再生用として用いることが
可能である。また、設置場所はダッシュボード４２に限
るものではなく、車体のどのような場所であっても、実
施の形態３と同様の効果を得ることができる。

【００４７】（実施の形態４）次に、実施の形態４に係
るスピーカシステムの構成を、図１０および図１１を用
いて説明する。図１０は、実施の形態４に係るスピーカ
システムの構成を示す図である。図１０において、６０
は建物の構造物である壁面（スピーカシステムの基
板）、６１は壁面６０に設けられた音響孔、６２は音響
孔６１に接合され、壁面６０を貫通して取り付けられた
音響管、６３は音響管６２に取り付けられた電気機械音
響変換器、６４は壁面６０に取り付けられたスペーサ、
６５はスペーサ６４に固着された振動パネルである。

【００４８】実施の形態４において、スピーカシステム
の構成上において実施の形態１と異なる点は、建物の室
内の壁面６０がスピーカシステムの基板の役割を果たす
点である。つまり、実施の形態４に係るスピーカシステ
ムの基板は、構造物を兼ねている。なお、スペーサ６４
および振動パネル６５は、実施の形態１と同様である。
また、上述した他の実施の形態と同様、基板である壁面
６０は、振動パネル６５よりも剛性が大きい必要があ
る。

【００４９】図１１は、図１０に示す電気機械音響変換
器６３の一例である圧電型スピーカの構造断面図であ
る。図１１において、７０および７１は圧電素子、７２
は圧電素子７０および７１を両面に貼り付けた中間電
極、７３は中間電極７２に接続された電気入力のリード
線、７４は圧電素子７１に接続されたリード線、７５は
圧電素子７０に接続されたリード線、７８は中間電極７
２の周辺部を固着したスピーカフレームである。中間電
極７２は、例えば、リン青銅、ステンレス等の導電材料
により構成される。リード線７３は入力端子７７に接続
され、リード線７４および７５は入力端子７６に接続さ
れる。スピーカフレーム７８は、音響管６２に接合され
ている。

【００５０】実施の形態４において、スピーカシステム
の動作に関して実施の形態３と異なる点は、圧電型の電
気機械音響変換器６３の動作である。電気機械音響変換
器６３においては、入力端子７６および７７に電気信号
が印加されると、中間電極７２の両面に接合された圧電
素子７０および７１が屈曲振動を行う。これによって、
中間電極７２および圧電素子７０および７１から音が放
射される。実施の形態４に係るスピーカシステムの動作
は、以上の動作以外は、実施の形態３と同様である。

【００５１】以上のように、実施の形態４によれば、構
造物である壁面６０を基板として利用することによっ
て、電気機械音響変換器６３を壁面６０の内部に配置す
る。これによって、電気機械音響変換器６３は壁面６０
の表面から隠れることになる。また、実施の形態１にお
いて述べたように、スペーサ６４および振動パネル６５
は透明な材質で構成されている。以上より、実施の形態
４によれば、スピーカシステムの存在をユーザに意識さ
せることのないスピーカシステムを実現することができ
る。

【００５２】さらに、実施の形態４に係るスピーカシス
テムの応用例として以下の形態が考えられる。例えば、
スピーカシステムを部屋の壁に取り付けてＤＶＤのマル
チチャネル再生用のスピーカ等にすることができる。ま
た、透明な振動パネル６５の背面の壁面にポスターや絵
画を設けることによって、ポスターや絵画から音が再生
されているような感覚をユーザに与えることができる。
かかるスピーカシステムは、家庭のみならず展示場等に
おける利用にも適している。その他、実施の形態４に係
るスピーカシステムは、ショーウインドウのガラス面、
車両のボディ、家具、電気製品等を基板として用いる応
用が可能である。

【００５３】（実施の形態５）次に、実施の形態５に係
るスピーカシステムを、図１２を用いて説明する。図１
２は、実施の形態５に係るスピーカシステムの構成を示
す図である。ここで、図１２（ａ）はスピーカシステム
の正面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のスピー
カシステムのＥ−Ｆ断面の断面図である。図１２におい
て、８０は基板、８１は基板８０に設けられた音響孔、
８２は音響孔８１に取り付けられた電気機械音響変換
器、８３は基板８０の外周部に設けられたスペーサ、８
４はスペーサ８３に固着された振動パネル、８５、８
６、８７および８８は基板８０の四隅に取り付けられた
発光ダイオード、８９はＣＤプレーヤ、９０はＣＤプレ
ーヤ８９および電気機械音響変換器８２に接続されたア
ンプ、９１はＣＤプレーヤ８９および発光ダイオード８
５〜８８に接続された信号制御部である。

【００５４】以上のように構成されたスピーカシステム
について、その動作を説明する。ＣＤプレーヤ８９によ
って再生された音楽信号は、アンプ９０によって増幅さ
れた後、電気機械音響変換器８２に印加される。印加さ
れた音楽信号に基づいて電気機械音響変換器８２から放
射される音によって振動パネル８４が音響的に駆動され
て音を発生する動作は、実施の形態１と同様である。

【００５５】実施の形態５において、実施の形態１と異
なる点は、発光手段の一例である発光ダイオード８５〜
８８および信号制御部９１が設けられている点である。
信号制御部９１は、ＣＤプレーヤ８９からの音楽信号が
入力されると、音楽信号に応じた信号を発光ダイオード
８５〜８８に印加する。これによって、音楽信号に応じ
て光が点灯するスピーカシステムを実現することができ
る。かかるスピーカによれば、視覚的にユーザを楽しま
せることができる。なお、発光ダイオード８５〜８８の
発光パターンや明るさは、音楽信号の大きさや周波数に
応じて変化するものであればよい。また、信号制御部９
１は、発光ダイオード８５〜８８のそれぞれに対して異
なる信号を印加するようにしてもよい。これによって、
音楽信号に応じて光る位置や明るさが変化するスピーカ
システムを実現することができる。

【００５６】なお、振動パネル８４は半透明であっても
よい。振動パネル８４が透明であれば、発光ダイオード
８５〜８８の光はそのまま透過するが、半透明とすれば
光が乱反射してより効果的な照明効果が期待できる。ま
た、各発光ダイオードの色は単一の色である必要はな
く、それぞれ異なる色であってもよい。また、発光ダイ
オードの配置場所や個数を任意に選択することが可能で
あり、例えば、基板の内部に配置することによってあた
かも基板が発光しているかのように見せてもよい。

【００５７】以上のように本発明によれば、サスペンシ
ョンを用いる必要がないので、音響駆動方式のスピーカ
システムを簡易な構成で実現することができる。さら
に、振動パネルをピストン運動させるのではなく、振動
パネルの屈曲によって振動させることによって、容易に
低音域の音圧レベルを向上することができるスピーカシ
ステムを実現することができる。

【００５８】なお、実施の形態１では電気機械音響変換
器１２は動電型方式のスピーカを例とし、実施の形態４
では圧電型方式のスピーカを例として説明した。ここ
で、実施の形態１〜５において、電気機械音響変換器は
振動板から音を放射する機能を有するものであれば何で
もよく、電気機械音響変換器１２の変換方式は電磁型、
圧電型、静電型等どのような方式でもよい。

【００５９】なお、実施の形態１〜５では、基板と振動
パネルの外周部とをスペーサを介して固定することによ
って、振動パネルを音響的に駆動させるための空間（例
えば、図１に示す空隙１６）を形成した。ここで、他の
実施の形態では、基板と振動パネルとの間に上記空間を
形成する構成であれば、基板はどのような構成であって
もよい。基板の構成は、例えば、図１３に示す構成であ
ってもよい。図１３は、本発明に係るスピーカシステム
に用いられる基板の変形例を示す図である。なお、図１
３において、図１と同様の構成については同じ参照番号
を付す。図１３では、中央部分が窪んだ形状を有する板
状の基板１８が用いられ、振動パネル１４を基板１８の
周部分に直接接合する構成である。このように、基板と
振動パネルとをスペーサを介さず、直接固定する構成で
あってもよい。この構成においては、中央部分の窪みに
よって、振動パネル１４を音響的に駆動させるための空
間１９が形成される。また、平面な基板と平面な振動パ
ネルとを接着する接着層によって上記空間を形成するよ
うにしてもよい。

【００６０】また、実施の形態１〜５では、振動パネル
および基板は平面であったが、振動パネルおよび基板は
曲面であってもよい。振動パネルおよび基板が曲面であ
る場合であっても、基板と振動パネルとの間に空間が生
じるように形成すれば、振動パネルを振動させることが
できる。また、振動パネルおよび基板のいずれか一方の
みが曲面であっても振動パネルを振動させることができ
る。さらに、同様に、基板の形状が複雑なものであって
も本発明に係るスピーカシステムを実現することができ
る。

【００６１】また、実施の形態１〜５では、振動パネル
をＰＥＴフィルムによって構成されるものとしたが、振
動パネルは、基板よりも剛性が小さいものであればどの
ような材質であってもよい。例えば、振動パネルを紙に
よって構成してもよい。特に、実施の形態４において、
紙のポスターや写真を振動パネルとして用いることによ
って、ポスターや写真から音が放射されるスピーカシス
テムを実現することができる。さらに、ポスターを振動
パネルとして用いる場合、振動パネルと基板とを着脱可
能な構成にすることによって、ユーザが好みに応じてポ
スターや写真を取り替えることができる。なお、振動パ
ネルは、所定の張力が発生するように、基板に固定され
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係るスピーカシステムの構成を
示す図である。

【図２】図１に示す電気機械音響変換器１２の一例であ
る動電型スピーカの構造断面図である。

【図３】実施の形態１に係るスピーカシステムの振動パ
ネルの振動モードを示す図である。

【図４】実施の形態１に係るスピーカシステムの音圧周
波数特性を示す図である。

【図５】複数の音響孔を設けた基板を示す図である。

【図６】異なる位置に音響孔を設けた場合におけるスピ
ーカシステムの音圧周波数特性を示す図である。

【図７】実施の形態２に係るスピーカシステムの構成を
示す図である。

【図８】実施の形態３に係るスピーカシステムを車室内
に搭載した例を示す図である。

【図９】図８に示すスピーカシステム４０の車体への取
り付け状態を示す断面図である。

【図１０】実施の形態４に係るスピーカシステムの構成
を示す図である。

【図１１】図１０に示す電気機械音響変換器６３の一例
である圧電型スピーカの構造断面図である。

【図１２】実施の形態５に係るスピーカシステムの構成
を示す図である。

【図１３】本発明に係るスピーカシステムに用いられる
基板の変形例を示す図である。

【図１４】音響駆動方式を用いた従来のスピーカシステ
ムの基本構成図である。

【図１５】図１４に示すスピーカシステムの等価回路を
示す図である。

【図１６】図１５に示す等価回路により予測されるスピ
ーカシステムの音圧周波数特性のグラフを示す図であ
る。

【図１７】周波数５００（Hz）における従来のスピーカ
システムの振動パネル１００の振動モードを示す図であ
る。

【図１８】従来のスピーカシステムの音圧周波数特性の
グラフを示す図である。

【符号の説明】

１０，３０，４５，６０，８０ 基板 １１，３１，４６，６１，８１ 音響孔 １２，３２，４８，６３，８２ 電気機械音響変換器 １４，３４，５０，６５，８４ 振動パネル １６，５１，６６， 空隙 ４７，６２ 音響管

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 7/04 Ｈ０４Ｒ 7/04 Ｆターム(参考） 3D020 BA10 BC03 BD02 BD05 5D016 AA01 FA01 5D017 AE12 5D018 AD04 AD08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音放射用の空間を形成するための基板
   と、 前記基板に接続され、前記空間に音を放射する電気機械
   音響変換器と、 前記基板との間に前記空間を形成するように外周部が当
   該基板と固定され、かつ当該基板よりも剛性が小さく選
   ばれており、前記電気機械音響変換器から前記空間内に
   音が放射されたとき、当該放射された音のエネルギによ
   って屈曲振動することによって外部へ音を出力する振動
   パネルとを備える、スピーカシステム。
2. 【請求項２】 前記振動パネルは、可視透過する材質よ
   りなる、請求項１に記載のスピーカシステム。
3. 【請求項３】 前記基板は、可視透過する材質よりな
   る、請求項２に記載のスピーカシステム。
4. 【請求項４】 前記基板および／または前記振動パネル
   に取り付けられ、前記電気機械音響変換器に入力される
   入力信号に応じて発光する発光手段をさらに備える、請
   求項２または３のいずれかに記載のスピーカシステム。
5. 【請求項５】 前記振動パネルは、その外周部において
   前記基板とスペーサによって固定される、請求項１から
   ３のいずれかに記載のスピーカシステム。
6. 【請求項６】 前記基板は、音響孔を有しており、 前記電気機械音響変換器は、前記振動パネルとは反対側
   に設置され、前記音響孔から前記空間に対して音を放射
   する、請求項１に記載のスピーカシステム。
7. 【請求項７】 前記基板と前記電気機械音響変換器とを
   接続する音響管をさらに備え、 前記基板は、前記音響管との接続部分に音響孔を有して
   おり、 前記電気機械音響変換器は、前記音響管を介して前記音
   響孔から前記空間に対して音を放射する、請求項１から
   ３のいずれかに記載のスピーカシステム。
8. 【請求項８】 前記電気機械音響変換器の背面側に密閉
   空室を形成するためのキャビネットをさらに備える、請
   求項１に記載のスピーカシステム。