JP2005175867A - 音響再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低周波領域の音を十分な音圧で出力できる音響再生装置を提供する。
【解決手段】 細長形状の振動板２に振動発生手段３が固定され、前記振動板２に伝達部材４が固定されている。この伝達部材４を介してパネル２０などの発音部材に固定される。振動板２の両端には振動発生手段３に設けられた支持部材５の両端が固定されており、コイルＣが通電されて支持部材５が振動させられると、振動板２のパネル２０に固定されていない非連結部２ｂ，２ｂによって前記振動が増幅させられる。これにより振動板２は低い周波数で振動させられて、パネル２０からは低音を出力できるようになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示部の透明パネルや電子機器の筐体など発音部材を振動させて発音させる音響再生装置に係り、特に広い帯域において発音を大きくできる音響再生装置に関する。

パネルを振動させて発音させるパネル型の音響再生装置は、例えば以下の特許文献１に記載されている。

前記特許文献１に記載のものは、大型パネルに、それよりも小さい面積の小型パネルが重ねられて設置され、この小型パネルに駆動手段が取り付けられている。この音響再生装置は、前記駆動手段が駆動させられると小型パネルが振動し、前記小型パネルの振動が大型パネルに伝達され、大型パネルと小型パネルとから発音されることで広帯域の出力が得られるというものである。
特表２００２−５０５８１４号公報

しかし、大型パネルは剛性が高く共振周波数が１ｋＨｚ以上の比較的高い帯域であるため、高い周波数の音域で音量を確保できても、数百Ｈｚの低い周波数の音域に対しては大型パネルの振幅を大きくできず十分な音量を得ることができない。よって、大型パネルで発音させると、高い音域が支配的になり、一般的なスピーカのような音質を得ることが難しい。

特に、大型パネルの中央部分ではなく側縁部に近い位置に駆動手段が設けられたものでは、大型パネルの周囲が固定されているような場合に、この駆動手段が設けられている部分でのパネルの共振周波数が高いため、低音での音量を大きくすることが困難である。

また大型パネルを薄く軟質なものにすると、柔らかすぎて機器の表面に配置することができず、また振動の伝搬特性が悪いため、やはり音量を大きく確保できなくなる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、表示手段に設けられる透明パネルや電子機器の筐体などの発音部材に装着して、高音から低音まで幅広い帯域にわたって高音量の出力が可能な音響再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、発音部材と、この発音部材に振動を与えて発音させる振動発生手段とが設けられた音響再生装置において、
前記振動発生手段は、振動板と、少なくとも２箇所の連結部において前記振動板と連結された支持部材と、前記振動板と前記支持部材の一方に設けられたコイルおよび他方に設けられて前記コイルに磁界を与える磁界発生手段とを有し、
前記振動板の一部分が、前記発音部材に直接にまたは他の部材を介して支持されていることを特徴とするものである。

本発明の音響再生装置の振動発生手段は、発音部材との連結部以外の部分が実質的に自由状態であるため、振動発生手段が大きな振幅で振動するようになる。この振動発生手段の振動により発音部材が強制的に振動させられ、発音部材から大きな音量の発音を得ることができる。また、振動発生手段は低い周波数帯域でも大きな振幅で振動してその振動が発音部材に作用するため、低い音域においても従来よりも大きな音量を得ることができる。

本発明は、前記振動板は、縦方向の長さ寸法が横方向の幅寸法よりも大きい細長形状で、縦方向に間隔を開けた少なくとも２箇所の連結部で前記支持部材に連結されており、前記振動板の前記連結部と連結部との中間部分が前記発音部材に支持されていることが好ましい。

上記構成では、振動板は縦方向へ向けて大きな振幅で振動できるため、発音部材に大きな振幅を与えることができる。

また本発明は、前記発音部材は長方形状または正方形のパネルであり、前記振動発生手段は前記パネルの側縁部の近傍に配置され、前記振動板の縦方向が前記側縁部と平行となるように配置されているものであってもよい。

このように、振動発生装置がパネルの側縁部の近傍に配置されていても、パネルから広い周波数帯域で大きな音量の発音を得ることができ、パネルの中央部分を表示画面などとして有効活用できる。

また、本発明では、前記振動板は、合成樹脂材料で形成された伝達部材を介して前記発音部材に支持されているものが好ましい。

前記伝達部材を設けると、振動板および支持部材が、発音部材に拘束されることなく大きな振幅で振動するようになり、その振幅が伝達部材を介して発音部材に効率的に伝達されるようになる。

また、本発明は、前記振動板の曲げ剛性が前記支持部材の曲げ剛性よりも低いことが好ましい。

この構成では、振動発生手段において振動板と支持部材が共に振動するが、振動板の振幅を大きく設定できるようになり、その振動板から発音部材に対して大きな振幅を与えやすくなる。

さらに本発明は、前記振動板の共振周波数が、前記発音部材の共振周波数よりも低く設定されていることが好ましい。

この構成によって、低い周波数帯域で振動板の振幅が大きくなり、発音部材から低音域の高音量を得ることができるようになる。

また、前記コイルおよび磁界発生手段の代わりに、前記振動板に固定された圧電振動子が設けられたものであってもよい。

本発明は、振動板を低い共振周波数で大きく振動させて、この振動を発音部材に伝達できるので、発音部材からは高周波な音だけでなく低周波数の音も大きな音量で出力できるようになる。

図１は本発明の一実施の形態の音響再生装置が備えられた電子機器を発音側から見た平面図、図２は音響再生装置の分解斜視図、図３は図１の３−３線での切断断面図、図４は図１の４−４線での切断断面図、図５は本実施の形態と従来の形態との周波数帯域の特性の比較を示すグラフである。

図１は本発明の音響再生装置が搭載された電子機器１０を示しており、筐体２１の前面に透明なパネル２０が設けられている。この実施の形態では前記パネル２０が発音部材として機能する。前記パネル２０の裏側では、パネルの左右両側縁部の内側に音響再生装置１，１が配置されている。左右の音響再生装置１，１の中間部分が表示透視領域となっており、この領域の裏側に図１の２点鎖線で示す形状のＦＰＤ（フラットディスプレイユニット）３０が配置されている。

左右両側に位置する前記音響再生装置１と音響再生装置１はいずれも同じ構成のものである。また以下の説明では、Ｘ方向が横方向で、Ｙ方向が縦方向である。パネル２０は、横方向の寸法が縦方向の寸法よりも長い長方形状である。

図２に示すように、前記音響再生装置１は、振動発生手段３を有している。振動発生手段３は、パネル２０の両側縁部の近傍においてパネル２０の側縁部と平行に配置されている。

前記振動発生手段３は、振動板２と支持部材５とが連結されて構成されている。振動板２は、縦方向（Ｙ方向）の長さ寸法が横方向（Ｘ方向）の幅寸法よりも十分に大きい細長い薄板形状である。この振動板２は、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成樹脂の板材で形成されている。

前記支持部材５は、鋼板などの磁性材料で形成されたものであり、その縦方向の両端部にＬ字状に折り曲げられた連結部５ａ，５ａが形成され、また縦方向に延びる両側部に折曲部５ｂ，５ｂが形成されている。この支持部材５の縦方向の寸法と前記振動板２の縦方向の寸法はほぼ同じに形成されており、前記支持部材５の連結部５ａ，５ａが前記振動板２の両端部に接着剤などで固定されている。また図３と図４に示すように前記支持部材５の折曲部５ｂ，５ｂは振動板２に当たらない寸法に設定されている。

前記振動板２の曲げ剛性は支持部材５の曲げ剛性よりも十分に小さい。また、振動板２の共振周波数は、パネル２０の共振周波数よりも十分に小さく、例えばパネル２０の共振周波数は１ｋＨｚ以上で３ｋＨｚ以下であり、振動板２の共振周波数は２００Ｈｚ以上で６００Ｈｚ以下である。

図３に示すように、前記支持部材５には振動板２に対面する底部５ｃに、磁界発生手段としてのフェライトや希土類などの永久磁石で形成されたマグネットＭが固定されている。このマグネットＭは縦方向に細長い形状で、前記支持部材５の縦方向の中央部に固定されている。また前記マグネットＭには磁性材料で形成されたヨーク６が重ねて固定されている。前記ヨーク６は、前記マグネットＭの上面と同じ面積で形成され、前記ヨーク６と前記マグネットＭとが互いに重ねられたときにヨーク６が振動板２に接触しない厚み寸法でそれぞれ形成されている。

一方前記振動板２には、前記支持部材５と対面する側にコイルＣが設けられている。このコイルＣは、被覆銅線などで四角枠状に巻回されて縦方向に細長く形成されており、振動板２の縦方向の中央部に接着剤などで固定されている。前記コイルＣは、縦方向に延びる一対の縦方向電流路Ｃａ，ｃａと、横方向に延びる一対の横方向電流路Ｃｂ，Ｃｂを有している。

前記支持部材５が前記振動板２に固定されると、前記マグネットＭ及びヨーク６が前記コイルＣ内に位置するように挿入される。このとき支持部材５の折曲部５ｂ，５ｂと、前記マグネットＭ及びヨーク６との間には微小間隔のギャップＧ，Ｇが形成され、このギャップＧ，Ｇ内に前記コイルＣの縦方向電流路Ｃａ，Ｃａが位置している。すなわち、前記折曲部５ｂ，５ｂが対向ヨークとして機能している。

図３に示すようにマグネットＭのＺ１側がＮ極に着磁され、Ｚ２側がＳ極に着磁されていると、マグネットＭ、ヨーク６、ギャップＧ、支持部材５の折曲部５ｂ及び底部５ｃを通る磁路が形成される。したがって図３に示すように、コイルＣのＸ１側の縦方向電流路Ｃａに紙面裏側に向かって通電することで、逆のＸ２側の縦方向電流路Ｃａには前記とは逆向きの電流が流れることになり、この場合支持部材５にはＺ２方向へ撓み変形させる力が作用する。また前記とは逆向きに通電することで支持部材５にはＺ１方向へ撓み変形させる力が作用する。このように支持部材５をＺ１−Ｚ２方向へ振動させることで、振動板２も同時にＺ１−Ｚ２方向へ振動する。

なお、前記振動発生手段３としては、磁気を利用した駆動手段だけではなく、振動板２と支持部材５との間に圧電振動子が設けられ、この圧電振動子が振動板２と支持部材５に接着されて、振動板２が振動変形するものであってもよい。また、振動板２側にマグネットとヨークが設けられ、支持部材５側にコイルが設けられたものでもよい。

また、前記支持部材５の底部５ｃに一対の起立片を形成して、この起立片を、前記コイルＣの横方向電流路Ｃｂ，Ｃｂの外側に位置するように配置して、前記起立片とヨーク６とマグネットＭと前記底部５ｃとで磁路を形成してもよい。

この実施の形態の振動発生手段３は、コイルＣに通電されると、振動板２と支持部材５の双方に振動力が作用し、振動板２と支持部材５とが互いに接近するように、また互いに離れるように振動する。すなわち、振動発生手段３が単独で励振機能を有している。振動板２は曲げ剛性が低く、縦方向に延びる両端が支持部材５の連結部５ａ，５ａに連結されているため、振動板２は、連結部５ａ，５ａでの固定部を単純支持部として、その中央が撓むようにして振動する。また支持部材５も振動するが、その振幅は、振動板２の振幅よりも十分に小さい。

前記振動発生手段３は振動板２の一部がパネル２０に間接的に支持されている。すなわち、振動板２は、前記連結部５ａと連結部５ａとの中間部分が伝達部材４を介して前記パネル２０に支持されている。

図２に示すように、前記振動板２には縦方向（Ｙ方向）の長さ寸法が、横方向（Ｘ方向）の幅寸法よりも長い長尺形状であり、前記振動板２のＺ方向に向く振動面２ａよりも十分に小さい面積を有する形状である。すなわち、前記伝達部材４は、縦方向の寸法が前記マグネットＭやヨーク６の縦方向の寸法よりも長く形成され、横方向の寸法が前記振動板２の幅寸法よりも短い寸法で形成されて、前記振動板２の縦方向の中央部に接着剤などで固定されている。このように、前記伝達部材４は前記振動板２の振動面２ａの一部に固定されるものであり、前記伝達部材４のＹ方向の両側に伝達部材４が固定されていない非連結部２ｂ，２ｂがそれぞれ形成されている。

この伝達部材４はポリカーボネート、アクリル、ＰＥＴなどの合成樹脂材料で形成されている。

本実施の形態の音響再生装置１では、前記伝達部材４とパネル２０との間には空気層Ｑが設けられる。この空気層Ｑは板材８ａとスペーサ８ｂで構成されている。板材８ａは合成樹脂で形成され、前記伝達部材４の縦方向の寸法よりも長く且つ前記振動板２の縦方向の寸法よりも短く形成され、前記伝達部材４の縦方向の中央部と板材８ａの縦方向の中央部とが一致にするように重ねられて接着固定されている。前記スペーサ８ｂは一定の厚み寸法を有する両面テープなどで形成された接着層で、四角枠状に形成されて、前記板材８ａの周縁部全体に固定されている。そして、前記スペーサ８ｂの他面がパネル２０の表面に固定されている。これにより、パネル２０と板材８ａとの間には、密閉された前記空気層Ｑが形成される。
そして、前記振動板２は前記伝達部材４を介して前記板材８ａに接着固定されている。

なお、本実施の形態では空気層Ｑを設けた構成について図示して説明したが、この板材８ａとスペーサ８ｂからなる空気層Ｑを設けずに、前記伝達部材４をパネル２０に直接固定するものでもよい。

また、前記振動板２と前記伝達部材４は、別個の部材で形成されているが、前記振動板２と伝達部材４が一体に形成されたものでもよい。

本実施の形態の音響再生装置１は、図１に示すように前記パネル２０のＸ１方向の短辺側の縁部に同様のものがそれぞれ配置される。なお、前記パネル２０は、図３と図４に示すように底板２１ａと側板２１ｂで形成された筐体２１に形成された開口部２３に設けられる。筐体２１の側板２１ｂにはその内壁全体に内側方へ突出する支持部２１ｃが形成されており、この支持部２１ｃに沿ってダンパー２２が固定されて、このバンパー２２に前記パネル２０の周縁部が弾性支持されている。

次に、本発明の音響再生装置１の動作について説明する。
この音響再生装置１では、音声信号や音楽信号に基づいてコイルＣが通電されると、磁気駆動力によって、振動発生手段３がＺ１−Ｚ２方向への自己振動を発生し、特に前記振動板２がＺ１−Ｚ２方向へ振動させられる。振動発生手段３は、振動板２の中央部分のみが部分的にパネル２０に固定されているため、パネル２０に固定されていない振動板２のＹ方向の両端部分の非連結部２ｂ，２ｂでの振動が前記支持部材５の振動動作によって増幅させられて、振動板２が大きな振幅で振動させられる。また振動板２は合成樹脂製の伝達部材４を介して板材８ａに固定されているため、振動板２の振動が過剰に拘束されることがない。また振動板２の振幅が、前記伝達部材４を介して板材８ａおよびパネル２０に確実に伝達されるようになる。

前記のように、振動発生手段３は伝達部材４との接着部以外で自由状態であり、コイルＣへの通電により、支持部材５および振動板２が自由に振動し、特に振動板２が大きな振幅で動作するようになる。この振動板２の振幅により、板材８ａを介してパネル２０が強制的に振動させられることになって、パネル２０の振幅が大きくなり、パネル２０からの発音の音量が大きくなる。

振動板２の共振周波数が低いため、低い音域においても振動板２の振幅が大きくなる。この振幅がパネル２０に伝わることにより、パネル２０は低い音域において大きな音量を発揮できる。

このように、前記振動板２で生じた低周波領域の振動が前記パネル２０に伝達部材４を介して伝達されて、前記パネル２０からは低い周波数すなわち音声や音楽の低音部分が明確に出力されるようになる。しかも、振動が振動板２の両端で増幅されて大きな振幅で振動させられることでより大きな音圧の低音を出力できる。また、左右の音響再生装置１，１によりステレオ発音が可能になる。

図５は、比較例と、前記実施の形態を、それぞれ周波数（ヘルツ）と音圧レベル（デシベル）との関係で比較したグラフである。図５では、点線で示すグラフが比較例で、実線で示すグラフが本実施の形態である。

比較例は、板材８ａや振動板２を設けずに、コイルＣをパネル２０に直接固定し、マグネットＭとヨーク６を有する支持部材５の連結部５ａ，５ａをパネル２０に固定したものである。

図５に示すように、比較例では１ｋＨｚ未満の低い低周波数帯域では急激に音圧が低くなっているが、これはコイルＣとマグネットＭによる磁気発生手段によってパネル２０に対して直接に振動駆動力を与えているため、共振周波数の高いパネル２０が低い周波数帯域で大きな振幅で振動できないからである。

これに対して、本発明の実施の形態では、１ｋＨｚ未満の低い低周波領域であっても音圧の低下は大きくなく、十分な音圧の出力を得ることができる。

なお、本実施の形態では伝達部材４とパネル２０との間に板材８ａとスペーサ８ｂで形成された空気層Ｑを形成したことで、高周波領域での音圧の出力の低下を防止できるようになっている。

本発明の音響再生装置１では、パネル２０を透明色とし、パネル２０の中央に液晶などで形成されたＦＰＤを配置することで、このＦＰＤに表示された画面に基づいて前記音響再生装置１を駆動させて、パネル２０から発音されるようにしてもよい。

また、この音響再生装置１が搭載される発音部材は、上記したパネル２０に限られるものではなく、電子機器の筐体の内側などに配置された振動可能な部材や、電子機器の筐体そのものを発音部材として使用することが可能である。

また、前記パネル２０、振動板２及び伝達部材４は、いずれも同じ材質のものに限らず、別の材質のものを組み合わせて構成でき、これら組合せの変更により周波数特性を可変にできる。例えば振動板２は金属板によっても形成することができる。

本発明の実施の形態の音響再生装置が搭載された電子機器を示す平面図、 音響再生装置の分解斜視図、 図１の３−３線での切断断面図、 図１の４−４線での切断断面図、 周波数帯域の特性を示すグラフ、

符号の説明

Ｃ コイル
Ｍ マグネット
１ 音響再生装置
２ 振動板
２ａ 振動面
３ 振動発生手段
４ 伝達部材
５ 支持部材
５ａ 連結部
５ｂ 折曲部
６ ヨーク
１０ 電子機器
２０ パネル
２１ 筐体
２２ ダンパー
３０ ＦＰＤ

Claims (7)

1. 発音部材と、この発音部材に振動を与えて発音させる振動発生手段とが設けられた音響再生装置において、
   前記振動発生手段は、振動板と、少なくとも２箇所の連結部において前記振動板と連結された支持部材と、前記振動板と前記支持部材の一方に設けられたコイルおよび他方に設けられて前記コイルに磁界を与える磁界発生手段とを有し、
   前記振動板の一部分が、前記発音部材に直接にまたは他の部材を介して支持されていることを特徴とする音響再生装置。
2. 前記振動板は、縦方向の長さ寸法が横方向の幅寸法よりも大きい細長形状で、縦方向に間隔を開けた少なくとも２箇所の連結部で前記支持部材に連結されており、前記振動板の前記連結部と連結部との中間部分が前記発音部材に支持されている請求項１記載の音響再生装置。
3. 前記発音部材は長方形状または正方形のパネルであり、前記振動発生手段は前記パネルの側縁部の近傍に配置され、前記振動板の縦方向が前記側縁部と平行となるように配置されている請求項１または２記載の音響再生装置。
4. 前記振動板は、合成樹脂材料で形成された伝達部材を介して前記発音部材に支持されている請求項１ないし３のいずれかに記載の音響再生装置。
5. 前記振動板の曲げ剛性が前記支持部材の曲げ剛性よりも低い請求項１ないし４のいずれかに記載の音響再生装置。
6. 前記振動板の共振周波数が、前記発音部材の共振周波数よりも低く設定されている請求項１ないし５のいずれかに記載の音響再生装置。
7. 前記コイルおよび磁界発生手段の代わりに、前記振動板に固定された圧電振動子が設けられる請求項１ないし６のいずれかに記載の音響再生装置。

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