JP2005175553A - Flat acoustic apparatus and composite information display apparatus mounted with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報表示機器における矩形形状の表示画面の視認側前面に離間して配設した透明振動板と、この透明振動板へ振動駆動体を載置した構成により、透明振動板を振動させて音を放射する平面型音響装置およびそれを搭載した複合情報表示装置に関する。 The present invention vibrates a transparent diaphragm with a configuration in which a vibration diaphragm is placed on the transparent diaphragm and a transparent diaphragm disposed on the front side of the viewing side of a rectangular display screen in an information display device. The present invention relates to a planar acoustic device that emits sound and a composite information display device equipped with the same.
近年では、情報表示機器における表示画面の技術や画像処理の技術が急速に高度化しており、これに伴い、情報表示機器に搭載される音響装置においても高機能化、多機能化が要求されている。とりわけ、娯楽向けの情報表示機器に対する上記の要求は著しい。このような背景において、音響装置が表示画面と別の箇所へ配置されていた従来の情報表示機器に代わり、表示画面の視認側前面に透明振動板を配設した構成の平面型音響装置が搭載された複合情報表示機器が注目されつつある。 In recent years, display screen technology and image processing technology in information display devices have been rapidly advanced, and as a result, higher functionality and multi-functionality have been demanded in acoustic devices mounted on information display devices. Yes. In particular, the above requirements for information display devices for entertainment are significant. In such a background, instead of the conventional information display device in which the acoustic device is arranged at a different location from the display screen, a planar acoustic device having a configuration in which a transparent diaphragm is disposed on the front side of the viewing side of the display screen is mounted. The composite information display device that has been used is attracting attention.
平面型音響装置とは、上段で述べたように表示画面の視聴側前面に配設された透明振動板へ振動駆動体を配する等の手段により、この透明振動板に振動を誘起させることで音響効果が得られる装置のことである。この平面型音響装置を搭載した複合情報表示機器では、映像の映し出される画面から直接音が聞こえるという特徴から、従来の情報表示機器では不可能であった映像と音響との密接な一体感を実現することができる(例えば特許文献1を参照。)。
更に、この平面型音響装置では、振動板を表示画面と同程度若しくはそれ以上の広い面積で振動させることができるため、特に低音領域の音圧特性を向上させることができる。
As described above, the flat acoustic device is a device that induces vibration in the transparent diaphragm by means such as arranging a vibration driver on the transparent diaphragm disposed in front of the viewing side of the display screen. It is a device that can produce acoustic effects. In the compound information display device equipped with this flat-type sound device, sound can be heard directly from the screen on which the image is projected, realizing a close sense of unity between image and sound that was impossible with conventional information display devices. (For example, refer to Patent Document 1).
Furthermore, in this flat acoustic device, the diaphragm can be vibrated over a wide area as large as or larger than that of the display screen, so that the sound pressure characteristics particularly in the low sound region can be improved.
以下、従来の平面型音響装置およびそれを搭載した複合情報表示機器について、図5及び図6を用いて説明する。図5は一般的な情報表示機器10に、着脱可能な平面型音響装置18を備えた、従来の複合情報表示機器の一実施例を示す斜視図である。
この平面型音響装置18は、透明振動板11、振動駆動体12a〜d、外枠13、情報表示機器への取り付け金具14、接続器15、そして音響信号入力用の被覆電線16を具備している。透明振動板11は外枠13に固定されているとともに、情報表示機器10の表示画面17と重ならない部分へ符号12a〜dで示された振動駆動体が外枠に内蔵される形態で取り付けられている。この振動駆動体12a〜dに電気音響信号が入力されることにより、透明振動板11の振動が誘起され、前方へ所望の音を放射することができる。この動作の詳細は後段で詳細に述べる。なお、この平面型音響装置18は、通常においては情報表示機器10へ取り付けた形態で使用される。
Hereinafter, a conventional flat acoustic device and a composite information display device equipped with the same will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a perspective view showing an example of a conventional composite information display device in which a general
The planar
振動駆動体12aはその断面を図6に示すように、磁石20、コイル21、コイルが巻き付けられた可動内部ヨーク22、外部ヨーク23などの磁気回路部と副振動板24から構成されており、通常の電磁型音響装置と同様の動作原理を有している。この可動内部ヨーク22は、副振動板24を介して透明振動板11へ固定されているため、電気音響信号の入力によって生じる可動内部ヨーク22の音響振動は、副振動板24を介してそのまま透明振動板11へ伝搬される。
As shown in FIG. 6, the vibration driver 12 a includes a
また、透明振動板11は、その周辺部位が外枠13の内部側壁へ弾性接着剤25を介して嵌合されるように支持固定されているため、副振動板24から伝搬された音響振動により、透明振動板11全体の撓み振動が誘起される。この撓み振動から生じた音場振動が空間中へ放射することで、画面から直接音が放射されるという音響効果が得られる。
Further, since the transparent diaphragm 11 is supported and fixed so that the peripheral portion thereof is fitted to the inner side wall of the
しかしながら、図5で示したような従来の平面型音響装置においては、図7で示すような矩形形状の透明振動板11が使用されるのが一般的であり、矩形形状に起因する多数の分割振動が現れることによって、音響特性の低下が問題となる。 However, in the conventional planar acoustic device as shown in FIG. 5, the rectangular transparent diaphragm 11 as shown in FIG. 7 is generally used, and a large number of divisions resulting from the rectangular shape are used. The appearance of vibration causes a problem of deterioration in acoustic characteristics.
この分割振動とは、弾性体である振動板が振動する際に、ある特定の固有周波数において、振動板の各部が不均一な位相で分割して振動してしまう現象のことであり、特に高音域でよく見られる現象のことである。この分割振動を誘起する周波数の前後では、振動板における電気音響信号からの音響振動への変換効率が大きく変化してしまい、結果的に前述したある特定の固有周波数の近辺で音圧周波数特性の著しい起伏をもたらす。 This divided vibration is a phenomenon in which each part of the diaphragm oscillates with a non-uniform phase at a specific natural frequency when the diaphragm, which is an elastic body, vibrates. It is a phenomenon often seen in the sound range. Before and after the frequency that induces this divided vibration, the conversion efficiency from the electroacoustic signal to the acoustic vibration in the diaphragm changes greatly, and as a result, the sound pressure frequency characteristic is changed in the vicinity of the specific natural frequency described above. It brings about significant undulations.
図8(a)は、背景技術で示した平面型音響装置における、矩形形状の振動板が有する音圧周波数特性を示す図面であり、本図面では、横軸に周波数を、縦軸に音圧レベルを示している。
一般的に、背景技術で示した平面型音響装置で使用している矩形形状の透明振動板11においては、上記分割振動を誘起する固有周波数を多数持ち易いことから、例えば図8(a)に示すように、とりわけ高音域における音圧周波数特性の平坦性が失われ、音響特性が著しく悪化してしまう。
FIG. 8A is a diagram showing the sound pressure frequency characteristics of a rectangular diaphragm in the planar acoustic device shown in the background art. In this drawing, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents sound pressure. Indicates the level.
In general, the rectangular transparent diaphragm 11 used in the flat acoustic device shown in the background art has a large number of natural frequencies that induce the divided vibration. For example, FIG. As shown, the flatness of the sound pressure frequency characteristic particularly in the high sound range is lost, and the acoustic characteristic is significantly deteriorated.
また、この透明振動板11の撓み振動により音響効果を得る音響装置の場合、音響特性を向上させるために、振動板の中心部において最大の振幅となるような振動様態を有することが求められる。しかし、背景技術のような電磁型の振動駆動体12では、取り付け位置や個数などを最適化などして、透明振動板11の各部位における振幅の程度を制御する必要があり、上記振動様態を得るのに非常に煩雑な作業を要してしまう。
Further, in the case of an acoustic device that obtains an acoustic effect by bending vibration of the transparent diaphragm 11, in order to improve acoustic characteristics, it is required to have a vibration mode in which the maximum amplitude is obtained at the center of the diaphragm. However, in the electromagnetic
更に、電磁型振動駆動体においては、透明振動板11の充分な振幅を得るために、コイル21の巻き数を増やしたり、磁石20を大きくしたりなど、振動駆動体12自体の大型化が避けることができなくなり、この大型化によって生じる電磁雑音の増加は情報表示機器への悪影響をもたらす。
Further, in the electromagnetic vibration driving body, in order to obtain a sufficient amplitude of the transparent diaphragm 11, avoiding an increase in the size of the
本発明の目的は上記課題を解決し、良好な音響特性が得られるとともに、電磁雑音を減少させることができる平面型音響装置を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a flat acoustic device capable of obtaining good acoustic characteristics and reducing electromagnetic noise.
上記目的を達成するために、本発明の音響装置は、下記記載の構成を採用する。 In order to achieve the above object, the acoustic device of the present invention employs the following configuration.
本発明による平面型音響装置は、情報表示機器における矩形形状の表示画面の視認側前面に離間して配設するための、振動駆動体を備えた透明振動板を有する平面型音響装置において、透明振動板の形状を、表示画面の矩形形状の長辺よりも、少なくとも長軸径を大きくした略楕円形状、または直径を大きくした略円形状として、振動駆動体を、表示画面と重ならない半月形状の切片領域に載置してなることを特徴とする。 A planar acoustic device according to the present invention is a planar acoustic device having a transparent diaphragm provided with a vibration driver for disposing separately on the front side of the viewing side of a rectangular display screen in an information display device. The shape of the diaphragm is at least an elliptical shape with a major axis diameter larger than the long side of the rectangular shape of the display screen, or a substantially circular shape with a larger diameter, so that the vibration drive body does not overlap the display screen. It is characterized by being placed in the section area of
本発明による平面型音響装置は、透明振動板の形状を、表示画面の矩形形状の長辺よりも、少なくとも長軸径を大きくした略楕円形状、または直径を大きくした略円形状として、振動駆動体を、表示画面と重ならない半月形状の切片領域に載置してなることを特徴とする。 The planar acoustic device according to the present invention is configured to vibrate and drive the transparent diaphragm as a substantially elliptical shape having a larger major axis diameter or a substantially circular shape having a larger diameter than the long side of the rectangular shape of the display screen. It is characterized in that the body is placed on a half-moon shaped segment area that does not overlap the display screen.
本発明による平面型音響装置は、透明振動板の形状が、略楕円形状、または略円形状の
基板から対向する2辺を直線状に切落とした太鼓形状であることを特徴とする。
The planar acoustic device according to the present invention is characterized in that the shape of the transparent diaphragm is a substantially elliptical shape or a drum shape in which two opposite sides from a substantially circular substrate are cut out in a straight line.
本発明による平面型音響装置は、振動駆動体が、透明振動板の片面、または両面に圧電材を配した圧電振動子であることを特徴とする。 The planar acoustic device according to the present invention is characterized in that the vibration driver is a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric material is disposed on one side or both sides of a transparent diaphragm.
本発明による平面型音響装置は、圧電振動子の形状が、切辺領域と同じ半月形状であることを特徴とする。 The planar acoustic device according to the present invention is characterized in that the shape of the piezoelectric vibrator is the same half-moon shape as that of the cut edge region.
本発明による平面型音響装置を搭載した複合情報表示装置は、平面型音響装置と、表示画面を有する情報表示機器を備え、平面型音響装置の透明振動板の周辺部分に、表示画面が視認できるように開口部を設けた外枠に取り付けられており、この外枠が、情報表示機器から着脱自在となっていることを特徴とする。 A composite information display device equipped with a planar acoustic device according to the present invention includes a planar acoustic device and an information display device having a display screen, and the display screen can be visually recognized in the peripheral portion of the transparent diaphragm of the planar acoustic device. Thus, the outer frame is attached to an outer frame provided with an opening, and the outer frame is detachable from the information display device.
本発明による平面型音響装置では、情報表示機器における表示画面の視認側前面に離間して配設した透明振動板の形状を改良することによって、分割振動に起因して生じる音圧周波数特性の著しい起伏を抑制し、音響特性を向上させることができるだけでなく、振動駆動体の形状及び構成部材を改良することで、より音響特性の向上が図れるとともに、電磁雑音の影響の無効化や、装置構造の単純化を実現することができる。 In the flat acoustic device according to the present invention, the sound pressure frequency characteristics generated due to the divided vibrations are remarkably improved by improving the shape of the transparent diaphragm spaced apart on the front side of the display screen in the information display device. Not only can undulations be suppressed and the acoustic characteristics can be improved, but the acoustic characteristics can be further improved by improving the shape and components of the vibration driver, and the effects of electromagnetic noise can be nullified and the structure of the device The simplification of can be realized.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。尚、背景技術で示した各部材と同じ部材については同符号を用いて説明をする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same member as each member shown by background art, it demonstrates using a same sign.
図1に示すように、本発明による平面型音響装置は、外枠13に固定された透明振動板1と、この透明振動板1の表示画面と重ならない部分に振動駆動体12a〜dを載置して成るもので、装置構成と音響発生の原理は背景技術に示した図5と基本的に変わらないが、本発明の平面型音響装置では、透明振動板1の形状が略楕円形状である点に特徴を持つ。
As shown in FIG. 1, the flat acoustic device according to the present invention has a
この透明振動板1は、四角破線で示すように、情報表示機器の表示画面を充分覆うだけの面積を有するとともに、その周辺部分が外枠13の内部側壁に弾性接着剤(図示せず)を介して支持されるように固定されている。また、表示画面と重ならない半月形状の切片領域2における所定の箇所に振動駆動体12a〜dが取り付けられている。
The
この振動駆動体12により振動が誘起される透明振動体として、このような周辺部分が支持固定された略楕円形状の透明振動板1を用いることにより、振動が駆動される際に、透明振動板が円形状の振動板に近い振動様態を有することができる。
When the vibration is driven by using the substantially elliptical
一般に円形状の振動板においては、矩形形状の振動板と比較して、その振動様態の単純さから、分割振動を惹き起こす固有周波数が少なくなるとともに、その周波数の近辺における電気音響信号から音響振動への変換効率の起伏が少なくなり、良好な音響特性が得られる。更に、この効果は完全な円形状のみに現れるのではなく、振動板の形状を矩形形状から円形状へより近付けた形状、例えば略楕円形状においても同様に現れ、図8(b)に示すような起伏の少ない音圧周波数特性にすることができる。 In general, in the case of a circular diaphragm, compared to a rectangular diaphragm, due to the simplicity of its vibration mode, the natural frequency that causes split vibration is reduced, and the acoustic vibration from the electroacoustic signal in the vicinity of the frequency is reduced. The undulation of the conversion efficiency is reduced, and good acoustic characteristics can be obtained. Further, this effect does not appear only in a perfect circular shape, but also appears in a shape in which the shape of the diaphragm is closer to a circular shape, for example, a substantially elliptical shape, as shown in FIG. 8B. Sound pressure frequency characteristics with less undulations can be obtained.
図8(a)は、背景技術で示した平面型音響装置に用いた矩形形状の振動板が有する音響特性を示す図面であり、図8(b)は、本発明の平面型音響装置に用いた略楕円形状の振動板が有する音響特性を示す図面である。両図面における横軸は周波数を、縦軸は音圧
レベルを示している。
この図面から明らかなように、矩形形状の振動板を用いた平面型音響装置では、図8(a)で示すように、高音域における音圧周波数特性の平坦性が失われている。それに比べ、略楕円形状の振動板を用いた本発明の平面型音響装置では、背景技術に比べ高音域において明らかに特性が改善されていることが判る。
尚、振動板の形状と音圧周波数特性との相関は、振動の駆動方法や振動板の材質によって微妙に変化するものであり、必ずしも図8に示した限りではない。
FIG. 8A is a diagram showing the acoustic characteristics of the rectangular diaphragm used in the planar acoustic device shown in the background art, and FIG. 8B is used for the planar acoustic device of the present invention. It is drawing which shows the acoustic characteristic which the substantially ellipse-shaped diaphragm which had it has. The horizontal axis in both drawings indicates the frequency, and the vertical axis indicates the sound pressure level.
As is apparent from this drawing, in the flat acoustic device using the rectangular diaphragm, the flatness of the sound pressure frequency characteristic in the high sound range is lost as shown in FIG. In contrast, it can be seen that the characteristics of the planar acoustic device of the present invention using the substantially elliptical diaphragm are clearly improved in the high sound range compared to the background art.
Note that the correlation between the shape of the diaphragm and the sound pressure frequency characteristic varies slightly depending on the vibration driving method and the material of the diaphragm, and is not necessarily shown in FIG.
上述した効果の根拠について厳密に議論する場合、弾性体振動の波動方程式を計算して振動解を求め、振動周波数と振動様態の相関を比較しながら議論する必要がある。このような振動解に関しては、単純な場合でさえかなり複雑な特殊関数になることから、上記根拠の明示は極めて困難となる。しかしながら、分割振動を抑制し音響特性を向上させるように設計された多くの音響装置において、矩形形状ではなく円形状乃至は円形により近い形状の振動板が使用されている点を考慮すれば、上述した根拠は容易に理解される。 When strictly discussing the grounds for the effects described above, it is necessary to calculate a wave equation of elastic body vibration to obtain a vibration solution, and to compare the correlation between the vibration frequency and the vibration mode. Regarding such a vibration solution, since it becomes a quite complicated special function even in a simple case, it is very difficult to clarify the above-mentioned basis. However, in consideration of the fact that many acoustic devices designed to suppress divided vibrations and improve acoustic characteristics use a diaphragm having a circular shape or a shape closer to a circular shape instead of a rectangular shape. The basis for this is easily understood.
従って、本発明による略楕円形状の透明振動板1においては、円形状の振動板に近い振動様態を有することから、背景技術における矩形形状の透明振動板11と比較して、分割振動を惹き起こす固有周波数が減少するとともに、その周波数の近辺における音圧周波数特性の起伏が抑制され、結果的に音響特性を向上させることができる。
Therefore, the substantially elliptical
尚、本実施例1では、透明振動板1の形状が略楕円形状であり、その少なくとも長軸が矩形形状の表示画面の長辺よりも大きくした例を示したが、上述した分割振動の作用を抑制するために、透明振動板1の形状を円形状として、上述した分割振動を抑制する形態としても構わない。
また、透明振動板1の形状を略楕円形状、または円形状として、その透明振動板1が表示画面の一部と重なる様に配して、表示画面のスペースを有効に活用する形態としても構わない。
In the first embodiment, the
Further, the
図2は本発明の第2実施例を示す斜視図であり、実施例1で説明した略楕円形状の透明振動板1に代えて、対向する2辺を湾曲形状とし、他の対向する2辺を直線形状とした、いわゆる太鼓形状の透明振動板3にしたものである。このように、振動板の周辺を部分的に円形の湾曲形状にした際にも、楕円形状や円形状ほどではないにしろ、上述した音響特性の向上はある程度現れるものである。更に、本構成は実施例1に示した構成に比べ、透明振動板の面積が減少することから、外枠13を含めた音響装置自体の小面積化に寄与することができる。
FIG. 2 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention. Instead of the substantially elliptical
図3は従来の電磁型振動駆動体に代えて、先に説明した切片領域と同じ半月形状を有する圧電振動子4a、bを振動駆動体として透明振動板1に貼り付けた実施例であり、その部材構成を斜視図で示したものである。また、図4はこの圧電振動子部分の断面図を示している。
FIG. 3 shows an embodiment in which the
圧電振動子4aは、圧電効果を持つセラミックス板の両主面に薄い電極が形成された圧電材5を、振動板6の片面或いは両面に接着して成るものである。この電極に電気音響信号を印加することで、圧電振動子全体に撓み振動を生じさせることができる。なお、本図面においては、この圧電材5を振動板6の片面に配した一例を示した。
The piezoelectric vibrator 4a is formed by adhering a
この圧電振動子4aは、透明振動板1に強く接着されており、半月形状の弧状辺側が透明振動板1の周辺部分とともに、外枠13に嵌合される形態で弾性接着剤25を介して支
持固定されている。このような部材構成において、圧電振動子4aに音響電気信号が印加されると、上記固定箇所を支点とした圧電振動子4aの図4における左右方向への撓み振動が誘起される。誘起された振動は、そのまま透明振動板1の撓み振動へと伝搬され、この撓み振動によって生じた音場振動が空間中へ放射することで、音響効果が得られる。
The piezoelectric vibrator 4 a is strongly bonded to the
この圧電振動子4aにおける左右方向への撓み振動の振幅は、図4における上下方向の圧電振動子の長さyに概ね比例するため、上段で述べた半月形状の圧電振動子4aを振動駆動体として用いれば、透明振動板1における撓み振動の振幅を、図3における一点鎖線7で示した端部から一点鎖線8で示した中心部へ向かうに従って大きくすることができる。この効果により、電磁型振動駆動体で必要とされていた取り付け位置や個数などの最適化といった煩雑な作業が不要となり、振動板の中心部において最大の振幅となるような振動様態が容易に得られ、音響特性を向上させることができる。
Since the amplitude of the bending vibration in the left-right direction in the piezoelectric vibrator 4a is substantially proportional to the length y of the piezoelectric vibrator in the up-down direction in FIG. 4, the half-moon shaped piezoelectric vibrator 4a described above is used as a vibration driver. As a result, the amplitude of the flexural vibration in the
更に、上述のような圧電振動子の振動駆動体を用いると、背景技術における電磁型振動駆動体と比較して、音響装置自体の構造を著しく単純化できるとともに、電磁雑音による情報表示機器本体への悪影響を無効化することができる。 Furthermore, when the piezoelectric vibrator vibration drive as described above is used, the structure of the acoustic device itself can be remarkably simplified as compared with the electromagnetic vibration drive body in the background art, and the information display device main body due to electromagnetic noise can be used. The negative effects of can be nullified.
1 透明振動板
2 切片領域
4 圧電振動子
5 圧電材
6 振動板
10 情報表示機器
12 振動駆動体
13 外枠
14 取り付け金具
15 接続器
16 被覆電線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記透明振動板の形状は、前記表示画面の矩形形状の長辺よりも、少なくとも長軸径を大きくした略楕円形状、または直径を大きくした略円形状として、前記振動駆動体を、前記表示画面と重ならない半月形状の切片領域に載置してなることを特徴とする平面型音響装置。 In a flat acoustic device having a transparent diaphragm provided with a vibration driver for disposing at a front side of the viewing side of a rectangular display screen in an information display device,
The shape of the transparent diaphragm is at least a substantially elliptical shape with a major axis diameter larger than a long side of the rectangular shape of the display screen, or a substantially circular shape with a larger diameter. A flat acoustic apparatus, which is placed on a half-moon-shaped section region that does not overlap with the flat-shaped acoustic device.
前記平面型音響装置の透明振動板の周辺部分に、前記表示画面が視認できるように開口部を設けた外枠に取り付けられており、この外枠が、前記情報表示機器から着脱自在となっていることを特徴とする複合情報表示機器。 A flat acoustic device according to any one of claims 1 to 4 and an information display device having a display screen,
An outer frame provided with an opening so that the display screen can be visually recognized is attached to a peripheral portion of the transparent diaphragm of the flat acoustic device, and the outer frame is detachable from the information display device. A composite information display device characterized by
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