JP2007065482A - スクリーン一体型スピーカ - Google Patents

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幸乙綾 黒田
Hitoshi Yano
均 矢野
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Mikihiko Tsuchida
三喜彦 土田
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Abstract

【課題】マルチチャンネル構成のもとでチャンネル間の相互干渉が生じにくく、高音質・広音域で、柔軟性に富み軽量で、巻取りや展開が容易なため収納時の小型化や持ち運びが容易なスクリーン一体型スピーカを提供する。
【解決手段】本発明のスクリーン一体型スピーカは、シート状基材を主体とするスクリーン(S) と、このスクリーン(S) の裏面に取付けられたエキサイタ(EX)とを備えている。好適には、エキサイタ(EX)とスクリーン(S) との間に励振板(EP)が介在せしめられる。
【選択図】図1

Description

本発明は、会議や講演会、あるいはホームシアターなどに利用されるスクリーン一体型スピーカに関するものである。
従来、映画用などのスクリーンを兼ねたスピーカ一体式のパネル型スピーカが本出願人によって開示されている(特許文献1)。このパネル型スピーカは、スクリーンを兼ねたパネルの裏面に可動線輪型などのエキサイタ(励振器)を取付けることにより、パネルに高品質の撓み振動を励振するように構成されている。このような構成のスクリーン一体式のパネル型スピーカを、可撓性のシートで複数個連結することにより折り畳み可能とし、収納時の小型化や運搬を容易にした、折り畳み構造のスクリーン一体式パネル型スピーカも本出願人によって開示されている(特許文献2)。
また、電磁型スピーカのコーンなどの振動板の素材として、熱硬化性樹脂を含浸させたポリエチレンナフタレート(PEN)の織物を利用する技術も開示されている(特許文献3など)。
特開2000−125391号公報 特開2000−236595号公報 特開2005−101889号公報
上記特許文献1に開示されたスクリーン一体式のパネル型スピーカでは、スクリーンを兼ねたパネル(振動板)が、大きな剛性を有することから音の減衰が生じにくいハネカム構造などとなっている。このため、異なる周波数帯域の励振器を共通のパネルに複数取付けるマルチチャンネル型のパネル型スピーカを構成する場合、チャンネル相互の干渉が生じやすい。このチャンネル間の相互干渉を避けるため、励振器が取付けられる各領域の境界のパネルに切り込みをなどを形成することにより音響的に分離するという複雑な構造が必要となる。このパネル型スピーカでは、スピーカが固定型となっているので、収納や運搬が困難であるという問題がある。
また、特許文献2に開示された折り畳み型のスクリーン一体式パネル型スピーカでは、収納時の小型化や運搬の便はかなりの程度改善されるが、まだ十分とはいえない。
さらに、特許文献3に開示された熱硬化性樹脂を含浸させたポリエチレンナフタレートの素材は、比較的小型の電磁型スピーカのコーンなどへの応用に際しては、十分大きな剛性の振動板が形成できる。しかしながら、表示用のスクリーンを兼ねた振動板に応用する場合、スクリーンの寸法が大きいため、剛性が不足気味となる。スクリーンの剛性を高めるうえで熱硬化性樹脂の含浸比率を高めと、スクリーン全体としての重量が増加するだけでなく、その剛性の増加に伴って柔軟性が失われ、展開や巻取りに大きな力が必要になるなどの問題が生ずる。
従って、本発明の目的は、チャンネル間の相互干渉が生じ難く、高音質のマルチチャンネルのスピーカの構成に適したスクリーン一体型スピーカを提供することにある。
本発明の他の目的は、収納時の小型化や持ち運びの容易なスクリーン一体型スピーカを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、全体として軽量で、柔軟性に富み、展開や巻取りが容易な、スクリーン一体型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スクリーン一体型スピーカは、シート状基材を主体とするスクリーンと、このスクリーンの裏面に取付けられたエキサイタとを備えている。
本発明のスクリーン一体型スピーカによれば、振動による発音体として、剛性が小さく伝播減衰量の大きなシート状基材のスクリーンが使用される。このため、各チャンネルのエキサイタを複数個スクリーンの裏面に取付けることにより、チャンネル間の分離のための格別な構造をスクリーン上に形成することなく、チャンネル間の相互干渉を有効に防止することができ、高音質のマルチチャンネルのスピーカを実現することができる。
また、本発明によれば、振動による発音体として、剛性が小さく巻取りが容易なシート状基材のスクリーンを利用する構成であるから、収納時の寸法が小さく、運搬が容易で、設置や回収作業が容易なスクリーン一体型スピーカを実現できる。
本発明を実施するための一つの最良の形態によれば、剛性の小さなシート状基材のスクリーンを直接励振するのではなく、シート状基材と励振器との間にシート状基材に比べて大きな剛性を有する励振板を介在させる構成であるから、高音域の高能率の励振と、広帯域かつ高品質の音の発生が可能になる。
本発明を実施するための他の最良の形態によれば、シート状基材が繊維の織物、編物、不織布のいずれか一つを含む繊維構造体または膜状体から構成されている。
本発明を実施するための他の最良の形態によれば、エキサイタが励振板に分散して取付けられた複数のものから構成される。この構成によって、電磁型などのエキサイタの厚みが減少すると共に、励振の効率が向上すると共に広帯域化も可能になる。
本発明を実施するための他の最良の形態によれば、励振板とエキサイタがスクリーンの裏面の左右および中央に分散して取付けられ、左右および中央の音を励振する励振板およびエキサイタから構成される。この構成において、従来のパネル(振動板)に比べて剛性が小さく伝播減衰量の大きな基布のスクリーンを発音体として利用するため、複数の励振板とエキサイタどうしを離間させて取付けることにより、エキサイタどうしの干渉が軽減される。
本発明を実施するためのさらに他の最良の形態によれば、シート状基材のスクリーンの下方端部には、スクリーンに最適の張力を付与する錘体が取付けられ、この錘体がサブウーハとしての円筒型スピーカシステムを兼ねている。
図1は、本発明の一実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図(A)、側面図(B)および部分拡大側面図(C)である。150インチの矩形状のスクリーンSの下方に表示領域Saが形成され、その周辺部に非表示領域Sbが形成されている。スクリーンSの上端部には巻取り用のパイプPaが形成され、下端部にはパイプ形状の錘体Pbが取付けられている。
スクリーンSは、図2の部分分解斜視図に示すように、全体的には、ポリエチレンナフタレート(PEN)の繊維の織物から成る厚み190 μmの繊維構造体で構成されるシート状基材S0の表面に、厚み90μmの遮光層S1が形成され、この遮光層S1の上に、厚み130 μmの光反射層S2が形成されている。非表示領域Sbについては、光反射層S2の上に黒色の印刷層S3が形成されている。シート状基材S0の目付けは175 g/m2 、カバーフアクターは1075、繊維の見掛けヤング率は30000 N/m2 である。このシート状基材の上に遮光層S1や光反射層S2が形成されたスクリーンの目付けは 530g/m2 である。
本実施例では、シート状基材S0の厚みを190 μmとしたが、使用周波数帯などに応じて、その厚みを50乃至2000μmの範囲に設定できる。このシート状基材S0を構成する繊維の見掛けのヤング率の好適な範囲としては3000N/mm2 乃至150000N/mm2 に設定される。繊維構造体が不織布の場合やマルチフィラメントから成る織編物の場合、単糸繊度は1〜15dtexの範囲が、また、繊維構造体がモノフィラメントから成る織編物の場合、単糸繊度は好50乃至20000 dtexの範囲が好適に選択される。好適には、シート状基材S0を構成する繊維構造体のカバーファクターとして1000乃至3000の範囲、目付けとして50乃至400 g/m2 の範囲、織物密度として、15本/インチ以上の範囲に選択される。繊維構造体には、そのヤング率や密度など音響特性に影響を与える機械的な物性値を調整するなどの目的で、必要に応じて、重量比で0.1 〜30%の範囲(より好適には0.1 〜20%の範囲)で、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂が含浸される。
シート状基材S0を構成するポリエチレンナフタレートの繊維構造体には、好適には、その表面を平滑にする目的でカレンダー加工が施される。このカレンダー加工として、金属ローラ、ゴムローラ、ペーパーローラなど適宜なものを選択して、ローラ接圧、温度を適宜な範囲に調整して行えばよい。例えば、金属ローラどうしを組合せたり、金属ローラとペーパーローラの組合せたりし、接圧を高めに設定し、ローラー温度を150 °C 乃至220 °C の範囲に設定して行う。
上記範囲を満たす繊維構造体としては、以下のようなものがある。
(1) 帝人テクノプロダクツ(株) 製のポリエチレンナフタレート繊維(商品名「テオネッ クス」1100dtex/250フィラメント、見掛けヤング率31500N/mm2 )を、経糸および緯糸に配した経緯織物密度20本/インチの平織物
(2) 帝人テクノプロダクツ(株) 製のパラ系アラミド繊維(商品名「テクノーラ」110 0dtex/ 1000フィラメント、比重1.38、見掛けヤング率100000N/ mm2 )を経糸および緯糸に配した経緯織物密度20本/インチの平織物
(3) 帝人テクノプロダクツ(株) 製のパラ系アラミド繊維(商品名「トワロン」110 0dtex/ 1000フィラメント、比重1.38、見掛けヤング率100000N/ mm2 )を経糸および緯糸に配した経緯織物密度20本/インチの平織物
(4) 帝人テクノプロダクツ(株) 製のポリエステル繊維(商品名「テトロン」1100d tex/ 250フィラメント、比重1.38、見掛けヤング率17000N/mm2 ) を経糸および緯糸に配した経緯織物密度20本/インチの平織物
シート状基材S0の上に形成される遮光層S1は、重量比30%のカーボンブラックを含有する厚み90μmの黒色のポリ塩化ビニールの層で構成されている。実測した遮光率は99.99 %であった。この遮光層S1の上に形成される光反射層S2は、重量比30%の2酸化チタンを含有する厚み130 μmの白色のポリ塩化ビニル層で構成されている。実測した光反射率は93%であった。また、スクリーン全体に占めるシート状基材の重量比は、30%であった。なお、上記織物には、メラミン樹脂が織物の重量を基準として15%含浸したものを用いた。
スクリーンSの表示領域Saの裏面には、矩形状の励振板EPが取付けられる。この励振板EPは、スクリーンSを構成するシート状基材S0を4枚積み重ねた状態で重量比率で1.35倍のエポキシ樹脂を含浸させ、厚み1000μmの板状の構造を作成する。この励振板の縦横の寸法は120 mm×120 mmである。
再び図1を参照すると、スクリーンSの裏面にエポキシ樹脂系の接着剤層を介して取付けられた励振板EP上に、同じくエポキシ樹脂系の接着剤層を介してエキサイタ(励振器)EXが取付けられている。この実施例では、エキサイタEXは出力3Wの可動線輪型の電気/音響変換器であり、その構造は本出願人の先願に係わる特開平10−243491号公報や、特開平11−331969号公報に開示されたものと同様である。
このエキサイタEXの前端面を形成する円筒形状のボビンの先端面は、励振板EPに接着剤で固定されている。このエキサイタEXの後端部分を形成する磁器回路の後部端面は、弾性保持体hを介在させながら励振板EPに固定される防塵カバーと放熱器も兼ねる金属製の保持体Hによって保持されている。
図示しない信号線を介してエキサイタEXに音声周波数帯域(数十Hz〜数十kHz )の音声信号が供給されると、ボビンの外周面に巻かれたボイスコイルに電流が流れ、ボビンが前後方向に振動する。この振動がボビンの先端面を介して励振板EPに伝達され、励振板EPに、比較的低い周波数の前後方向の振動成分と、比較的高い周波数の撓み振動成分が励振される。低い周波数の前後方向の振動成分は励振板EPからスクリーンSに伝達され、スクリーンSに前後方向の振動を励振する。これに対して、高い周波数の撓み振動成分は僅かな部分だけが剛性の小さなスクリーンSに伝達され、スクリーンSに撓み振動を励振する。このように、低周波成分は主としてスクリーンSの前後振動によって発生され、高周波成分は主として励振板EPの撓み振動子によって発生する。
図3は、図1の実施例のスクリーン一体型スピーカの音響特性を示す実験データであり、横軸は周波数、縦軸は音響出力の振幅(音圧)である。太線で示す曲線が、図1の実施例のスクリーン一体型スピーカの音響特性である。細線で示す曲線は、比較のために、図1の構成から励振板EPを除去して、エキサイタEXを直接スクリーンSの裏面に取付けたものの音響特性である。両者の音響特性を比較すると、励振板EPを使用することによって、高音域の成分が助長され、低音域から高音域にわたる広い音域にわたって、良好な音響特性が実現されていることが判かる。励振板EPを使用しない構成では、巻取りや展開の容易さを阻害しない範囲内でスクリーンSの剛性をさらに高めることにより、高音域の特性を改善することもできる。
図4は、本発明の他の実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図である。この実施例では、スクリーンの表示領域の裏面に1枚の振動板EPが取付けられ、この振動板の裏面に計4個のエキサイタEXが取付けられている。4個のエキサイタEXは、それぞれをう励振板EPの中心に可能な限り接近させた状態で、中心の周りに回転対称な位置に取付けられる。
図5は、図1と図4に示した各実施例のスクリーン一体型スピーカの音響特性を比較して示す実験データであり、横軸は周波数、縦軸は音響出力の振幅(音圧)である。太線で示す曲線が、図4の実施例のスクリーン一体型スピーカの音響特性である。細線で示す曲線は、図1の実施例のスクリーン一体型スピーカの音響特性である。外部からエキサイタEXに供給する励振電力の合計は1個の場合と4個の場合で同一の値(1ワット)である。すなわち、図4の場合は、図1の場合の電力を4個のエキサイタEXに分けて供給している。
図5中の両者の音響特性を比較すると、エキサイタEXを複数使用することによって、100 Hz以上の周波数帯域の出力が増加すると共に、周波数特性が平坦な状態に近づくことが判る。特に、10kHz から20kHz までの高音域成分が増加する。
図6は、本発明のさらに他の実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図である。この実施例では、励振板EPとその上に取付けられた4個のエキサイタEXがスクリーンSの表示領域Saにではなく、上部の非表示領域Sbの裏面に形成されている。励振板EPと単一または複数のエキサイタEXをスクリーンSの表示領域Saに取付ける図1や図4の実施例では、低周波成分の前後方向への振動により、スクリーンの揺れが発生し、表示画面の画質がわずかながら劣化した。図6の実施例は、励振板ETとエキサイタEXとをスクリーンSの非表示領域Sbに取付けることにより、スクリーンの揺れに伴う表示画面の画質の劣化を回避したものである。
図7は、本発明の更に他の実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図である。この実施例によれば、それぞれ1枚の励振板EP上に4個のエキサイタEXを取付けた、右チャンネル用の励振部Er、左チャンネル用の励振部El、センターチャンネル用の励振Ecが、スクリーンSの非表示領域Sbの裏面の左側、右側および中央部分に等間隔で取付けられている。そして、スクリーンSに上下方向の張力を付与する錘体Pbが、サブウーハとしての円筒形状のスピーカシステムを兼ねている。円筒形状の錘体Pbの中は、サブウーハの他、関連のアンプや電源も内蔵されている。
図8は、本発明の更に他の実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図である。この実施例によれば、それぞれに4個のエキサイタEXを取付けた励振板EPを9枚隣接して配置することによって構成した、右チャンネル用の励振部Er、左チャンネル用の励振部El、センターチャンネル用の励振Ecが、スクリーンSの非表示領域Sbの裏面の左側、右側および中央部分に等間隔で取付けられている。
以上、シート状基材や励振板を形成する繊維構造体用の繊維としてポリエチレンナフタレート(PEN)繊維を使用する場合を例示した。しかしながら、ヤング率や密度や音響減衰率などの音響特性を決める機械的な物性値を上述した好適な範囲に調整可能なものでありさえすれば、必要に応じて、他の均等的な繊維の織物を使用することもできる。そのような繊維として、例えば、芳香族ポリアミド、カーボン、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール、ポリエチレン、ポリアリレート、ポリオレフィン、PBO、ビニロン繊維などが挙げられる。なお、本発明の目的を阻害しない範囲で、上記繊維には他の繊維を複合、混織、混紡してもよく、また、織物、編物、不織布といった繊維構造体には他の繊維を交織、交編、混合してもよい。上記の他の繊維は、綿、ウールなどの天然繊維であってもよい。
また、音響特性を最適値に微調整する目的などで、複数種類の繊維を交織した多重織物の構造や、異なる繊維の織物や編物を積層させる多層構造を採用することもできる。
さらに、励振板に含浸させる樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合を例示したが、必要に応じて、他の適宜な均等的な樹脂を使用することもできる。例えば、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などを使用できる。
また、適宜な繊維を織ることによってシート状基材を形成する構成を例示した。しかしながら、必要に応じて、繊維の代わりに、編物をシート状基材として使用することもできる。編み物の場合は、経緯編(丸編み、トリコネット)のいずれでもよく、また、多重編みでも良い。編物密度は、寸法安定性を確保するためには、20本/インチ以上の高密度とすることがが望ましいが、音響特性の向上を優先する場合には、これ未満の編物密度でもあってもよい。
シート状基材としては、編物や織物の他、不織布を使用することもできる。この場合、乾式不織布の方が湿式不織布よりも望ましい。その際、厚みは 100μm乃至 500μmの範囲が好適である。
シート状基材として、編物や織物や不織布などの繊維構造体の他に、樹脂フィルムなどの膜状体を使用することもできる。樹脂フィルムの場合、樹脂としては、ポリエチレンナフタレートが好適であるが、他に、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリオレフィンなども使用できる。これら樹脂フィルムの厚みの好適は範囲は、50μm乃至2000μm、より好ましくは、50μm乃至1000μmである。
本発明の一実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図(A)、側面図(B)および部分拡大側面図(C)。 図1のスクリーンの構成を示す部分分解斜視図。 図1の実施例のスクリーン一体型スピーカの音響特性を、励振板を使用しない場合と比較しながら示す実験データ。 本発明の他の実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図である。 図1と図4に示した各実施例のスクリーン一体型スピーカの音響特性を、両者を比較しながら示す実験データ。 本発明の更に他の実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図である。 本発明の更に他の実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図である。 本発明の更に他の実施例のスクリーン一体型スピーカの構成を示す正面図である。
符号の説明
S スクリーン
Sa 表示領域
Sb 非表示領域
S0 シート状基材
S1 遮光層
S2 光反射層
S3 黒色の印刷層
EP 励振板
EX エキサイタ H 保持体

Claims (23)

  1. シート状基材を主体とするスクリーンと、
    このスクリーンの裏面に取付けられたエキサイタと
    を備えたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  2. 請求項1において、
    前記エキサイタは、励振板を介在させながら前記スクリーンの裏面に取付けられたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  3. 請求項1または2のいずれかにおいて、
    前記シート状基材の表面に遮光層が形成され、この遮光層の表面に光反射層が形成されたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記シート状基材の重量が、前記スクリーンの重量の30乃至80%の範囲に設定されたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  5. 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
    前記シート状基材の厚みは50乃至2000μmの範囲に設定されたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  6. 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
    前記シート状基材は、繊維の織物、編物、不織布のいずれか一つを含む繊維構造体または膜状体であることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  7. 請求項6において、
    前記繊維構造体の目付けが、50乃至400 g/m2 の範囲に設定されたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  8. 請求項6または7のいずれかにおいて、
    前記繊維構造体を構成する前記繊維の見掛けヤング率が3000N/mm2 以上であることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  9. 請求項6乃至8のいずれかにおいて、
    前記繊維構造体のカバーファクターは1000〜3000の範囲に設定されたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  10. 請求項1乃至9のいずれかにおいて、
    前記励振板は、前記スクリーンを構成するシート状基材の積層体に樹脂を含浸させた構造を有することを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  11. 請求項1乃至10のいずれかにおいて、
    前記エキサイタは、前記励振板に分散して取付けられた複数のものから成ることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  12. 請求項1乃至11のいずかにおいて、
    前記励振板とエキサイタは、前記スクリーンの裏面の左右および中央に分散して取付けられて左右および中央の音を発生する励振板とエキサイタとから構成されることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  13. 請求項1乃至12のいずれかにおいて、
    前記励振板は、前記スクリーン上に形成された表示領域内の裏面に取付けられたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  14. 請求項1乃至12のいずれかにおいて、
    前記励振板は、前記スクリーン上に形成された非表示領域内の裏面に取付けられたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  15. 請求項1乃至14のいずれかにおいて、
    前記スクリーンの下端部には、前記スクリーンに張力を付与する錘体を兼ね、サブウーハとしての円筒型スピーカシステムが取付けられたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  16. 請求項1乃至15のいずれかにおいて、
    前記励振板の厚みは400 〜2000μmの範囲に設定されたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  17. 請求項6乃至16のいずれかにおいて、
    前記繊維構造体を構成する繊維が、芳香族ポリアミド、カーボン、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリパラフェニレンべンズオキサゾール、ポリエチレン、ポリアリレート、ポリオレフィン、PBO繊維のうちの少なくとも一つを含む繊維であることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  18. 請求項6乃至17のいずれかにおいて、
    前記繊維構造体には、重量比で0.1 〜30%の樹脂が含浸されることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  19. 請求項18において、
    前記繊維構造体に含浸される樹脂は、ウレタン、アクリル、メラミン、不飽和ポリエステルのいずれかであることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  20. 請求項6乃至19のいずれかにおいて、
    前記繊維構造体の織物密度は、15本/インチ以上であることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  21. 請求項6乃至20のいずれかにおいて、
    前記シート状基材を構成する前記膜状体は、50乃至2000μmの範囲の厚みを有することを特徴とするスピーカ一体型スピーカ。
  22. 請求項6乃至21のいずれかにおいて、
    前記シート状基材の膜状体は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリウレタン、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリオレフィンの一つを含む樹脂フィルムであることを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
  23. 請求項22において、
    前記樹脂フィルムの厚みが50μm乃至1000μmの範囲に設定されたことを特徴とするスクリーン一体型スピーカ。
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