JP2011109336A - 線音源スピーカおよび音声画像ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】効果的に円筒波を発生させることのできる線音源スピーカ、および前記線音源スピーカを備える音声画像ディスプレイの提供。
【解決手段】一列に配列された３個以上の磁石と、前記磁石の配列方向に沿って延在するとともに、前記磁石の一方の磁極に対向するように配設された振動板と、夫々の磁石毎に設けられ、前記磁石の他方の磁極に当接するとともに、前記振動板に向かって前記磁石を取り囲むように屈曲されたヨークと、前記磁石およびヨークを保持するとともに、前記振動板を周縁部において支持するフレームと、前記磁石の夫々に対応して設けられ、前記振動板における磁石に対向する側の面に、前記磁石とヨークとによって形成される磁束と鎖交するように固定された３個以上のボイスコイルと、を備える線音源スピーカに関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、線音源スピーカおよび音声画像ディスプレイにかかり、特に、薄型の音声画像ディスプレイや車両用音響システムに好適に使用できる線音源スピーカ、および前記線音源スピーカを有する音声画像ディスプレイに関する。

近年、液晶テレビ受像機やプラズマディスプレイテレビ受像機、有機エレクトロルミネッセンステレビ受像機など、種々の薄型テレビ受像機が実用化されている。

これらの薄型テレビ受像機において筐体の厚さが２０ｍｍのとき、薄型テレビ受像機に使用するスピーカは、厚さが１４．５ｍｍ以下と従来のスピーカに比較して遥かに薄いことが求められる。

しかしながら、通常のコーン型スピーカを只単に小型化したのでは、低音再生の際に音圧が不足するという問題がある。

そこで、複数個の小型のコーン型スピーカを面上に配列する所謂マルチスピーカ方式が検討された。

しかし、マルチスピーカ方式においては一度に多数の小型スピーカを鳴動させるため、大出力のアンプが必要になり、電力消費が増大するという問題がある。

また、別の方法として、コーン型スピーカに代えて平板型スピーカや平面スピーカを使用することが検討された。

平板型スピーカとしては、たとえば、磁気回路とボイスコイルとこのボイスコイルを保持するボビンとを有し、薄型表示装置の左右または上下の両端部分に配置されるエキサイタと、この薄型表示装置の全面に配置され、前記エキサイタにより振動されて撓み振動を発生させる振動板を兼ねた透光性の平板とを備えるものがある（特許文献１、特許文献２）。

平板型スピーカとしては、他に、可視表示スクリーンと、前記表示スクリーンに隣接して配置され、少なくとも部分的に透明であり、その部分を通して前記表示スクリーンを見ることができる共振パネル形状部材と、前記パネル部材を駆動して共振させて音響ラジエータとして作用させる振動励振手段とを備えるラウドスピーカ駆動ユニット（特許文献３）、および薄い板状の本体と、前記本体の一面側に取り付けられ、前記本体に振動を与えて前記本体を前記振動の振動数に対応する撓みを発生させる振動体と、前記本体を地球に対して固定されている固定物体に支持する支持器具とを構成し、前記支持器具は前記固定物体に対して振動絶縁性を有する振動絶縁体を形成し、前記本体は前記本体の一面側にコネクタを形成し、前記コネクタには前記振動体に音声信号を送信する電気ケーブルの端部のコネクタが接続されるディスプレイ（特許文献４）がある。

また、平面スピーカとしては、扁平で且つ四角形状に形成された永久磁石の夫々が、異なる極性の磁極面が交互に位置するようにヨークに配置され、振動板の両面には永久磁石の夫々に対応するように渦巻状のコイル対が配置された平面型音響変換装置（特許文献５）もある。

特開２００４−２８９７７２号公報 特開２００４−３１２６４３号公報 特表２００２−５３３９５７号公報 特開２００５−９４３７７号公報 ＷＯ２０００／０７８０９５号パンフレット

本発明は、従来の平板型スピーカや平面スピーカと比較してより効果的に円筒波を発生させることのできる線音源スピーカ、およびこのような線音源スピーカを備える音声画像ディスプレイを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、一列に配列された３個以上の磁石と、前記磁石の配列方向に沿って延在するとともに、前記磁石の一方の磁極に対向するように配設された振動板と、夫々の磁石毎に設けられ、前記磁石の他方の磁極に当接するとともに、前記振動板に向かって前記磁石を取り囲むように屈曲されたヨークと、前記磁石およびヨークを保持するとともに、前記振動板を周縁部において支持するフレームと、前記磁石の夫々に対応して設けられ、前記振動板における磁石に対向する側の面に、前記磁石とヨークとによって形成される磁束と鎖交するように固定された３個以上のボイスコイルと、を備える線音源スピーカに関する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の線音源スピーカにおいて、前記振動板が、周縁部において、弾性材料から形成されたエッジ部を介してフレームに保持されている保持されているものに関する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の線音源スピーカにおいて、前記磁石における前記振動板に対向する側の面には磁性材料からなるポールピースが装着され、前記ボイスコイルは、前記ポールピースの少なくとも一部が内側に貫入されるボビンと前記ボビンに巻回される巻き線とを備えるものに関する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の線音源スピーカにおいて、前記振動板に前記ボビンが挿通される開口部が形成され、前記ボイスコイルにおいては、前記巻線が前記振動板における磁石に対向する側の面に位置するように前記ボビンが前記開口部に挿通された状態で前記振動板に固定されているとともに、前記ボビンの開口部が前記ボビンの振動板から突出した側の端部においてキャップで覆蓋されているものに関する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の線音源スピーカにおいて、前記磁石のＮ極とＳ極とが交互に並ぶように前記磁石が配列されているものに関する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の線音源スピーカにおいて、前記ボイスコイルが２以上の群に分けられ、夫々のボイスコイルの群には異なる音声信号が入力されるものに関する。

請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか１項に記載の線音源スピーカにおいて、前記振動板の近傍に設けられ、前記振動板に対して所定の角度で傾斜した反射板を有するものに関する。

請求項８に記載の発明は、画像信号と音声信号とが同時に入力されると前記画像信号に対応する画像を表示させるとともに、前記音声信号に対応する音声を発生させる音声画像ディスプレイであって、前記画像信号が入力され、対応する画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部の周縁に設けられ、前記音声信号によって鳴動する請求項１〜７の何れか１項に記載の線音源スピーカと、を備える音声画像ディスプレイに関する。

請求項１の線音源スピーカにおいては、磁石は所定の方向に一列に配列され、振動板は、磁石の配列方向に沿って磁石に対向するように設けられているから、より効率的に円筒波を発生させることができ、故に、より高い指向性を有する音声を発生させることができる。

請求項２の線音源スピーカにおいては、振動板は、弾性材料から形成されたエッジ部によってフレームに弾性支持されているから、振動板がフレームに固定されている形態の線音源スピーカとは異なり、フィルムのような柔軟な部材だけでなく、金属板や繊維補強フェノール樹脂版、ポリカーボネート樹脂版、カーボン繊維補強樹脂（ＣＦＲＰ）のように剛性の高い部材も振動板として使用できる。

請求項３の線音源スピーカにおいては、前記磁石における前記振動板に対向する側の面にポールピースが装着されているから、磁力線は、磁石→ヨーク→ポールピース→磁石という流れをとるか、または磁石→ポールピース→ヨーク→磁石という流れをとる。したがって、ポールピースとヨークの先端との間には磁力線が存在する。そして、ボイスコイルは、ボビンと巻き線とから構成されているとともに、前記ボビンの内側にポールピースが貫入された状態で駆動される。

したがって、プリント基板の銅箔をエッチングして巻線を形成したフィルム状のボイスコイルとは異なり、ボイスコイルの巻線はポールピースとヨークの先端との間の磁力線に鎖交するように配置されるから、より高い駆動効率を達成できる。

請求項４の線音源スピーカにおいては、ボイスコイルのボビンは振動板の開口部に挿通された状態で固定されるから、ボイスコイルの端縁を振動板に接着した形態の線音源スピーカと比較して、振動板へのボイスコイルの固定がより確実に行われる。また、ボビンの開口部は、前記ボビンの振動板から突出した側の端部において、キャップで覆蓋されているから、前記ボビンの開口部からの音漏れを防止できる。また、前記ボイスコイルが振動することにより、振動板とキャップとが一体となって振動する。

請求項６の線音源スピーカにおいては、前記ボイスコイルが２以上の群に分けられ、夫々のボイスコイルの群に異なる回路から音声信号が入力されるから、例えば１台の線音源スピーカにおける一の群のスピーカには右チャンネルの音声信号を入力し、他の群のスピーカには左チャンネルの音声を入力してステレオ再生を行うなど、１台の線音源スピーカでマルチチャンネル再生を行うことが可能になる。

請求項７に記載の線音源スピーカにおいては、前記振動板に対して所定の角度で傾斜した反射板を振動板の近傍に設けることにより、前記反射板の反射方向に音声を伝搬させることができる。また、前記反射板の振動板に対する角度を可変とすることにより、音声の伝搬方向を可変とすることができる。

請求項８の音声画像ディスプレイにおいては、前記線音源スピーカに音声信号が入力されると、前記音声信号は音声に変換されるが、前記線音源スピーカは前記音声画像ディスプレイの前方に向かって円筒波を放射する。また、線音源スピーカに反射板を設けることにより、前記音声画像ディスプレイの側方、上方、または下方に向かって放射された円筒波を前方に放射させることもできる。

したがって、前記音声画像ディスプレイは所定方向に向かって非常に強い指向性を以って音声を出力することができるから、比較的小さな音量でも、前記音声画像ディスプレイに対して前記所定方向に位置する視聴者には音声が明瞭に聞き取れるという特長がある。

図１は、実施形態１に係る線音源スピーカの構成を示す平面図および縦断面図である。 図２は、実施形態１に係る線音源スピーカの構成を示す横断面図である。 図３は、実施形態１に係る線音源スピーカが備える磁石、ヨーク、およびボイスコイルの対向的な位置関係を示す斜視図である。 図４は、実施形態１に係る線音源スピーカの作用を示す説明図である。 図５は、実施形態１に係る線音源スピーカを備える薄型テレビの一例を示す斜視図である。 図６は、図５に示す薄型テレビにおいて線音源スピーカの前方に反射板を設けた例を示す部分概略部である。

１．実施形態１
１−１ 構成
以下、本発明に係る線音源スピーカの一例について説明する。

実施形態１に係る線音源スピーカ１００の平面図を図１の（Ａ）に、線音源スピーカ１００を図１の（Ａ）における長手方向の平面Ａ−Ａで切断した縦断面を図１の（Ｂ）に、線音源スピーカ１００を図１の（Ａ）における平面Ｂ−Ｂで切断した横断面を図２に示す。

図１の（Ａ）、図１の（Ｂ）、および図２に示すように、線音源スピーカ１００は、一定の間隔で一列に配設された４個の磁石２と、磁石２に対向するように配設された振動板１と、振動板１の磁石２に対向する側の面における磁石２の磁極２Ｎに対向する位置に設けられたボイスコイル３と、磁石２の磁極２Ｓに当接するヨーク４と、振動板１の周縁部において振動板１を支持するとともに、磁石２およびヨーク４が固定された「ロ」の字型の平面形状を有するフレーム５と、振動板１の周縁部において振動板１をフレーム５に弾性的に保持するエッジ部６と、を備える。

磁石２は矩形の板状に形成され、一方の面がＮ極である磁極２Ｎとされ、他方の面がＳ極である磁極２Ｓとなるように着磁されている。磁石２は、図１および図２に示すように磁極２Ｎが振動板１に対向するように、言い換えれば図１および図２における上方を向くようにヨーク４に取り付けられている。但し、磁石２は、Ｎ極２ＮとＳ極２Ｓとが交互に配列されるように配置してもよい。また、例えば、Ｎ極２ＮとＳ極２Ｓとは２個、または３個ずつ交互に配列されるように配置してもよい。更に、Ｎ極２ＮとＳ極２Ｓとをランダムに配列してもよい。

磁石２の夫々に対してボイスコイル３が設けられている。

磁石２の磁極２Ｎには、鉄板から形成され、磁石２と合同な平面形状を有するポールピース７が取り付けられている。ポールピース７は少なくとも一部がボイスコイル３内部に貫入している。

ヨーク４は、強磁性体から形成されているとともに、図２及び図３に示すように、長手方向に沿った１対の側縁が振動板１に向かって磁石２の互いに平行な２面を取り囲むように上方に屈曲され、第１屈曲部４Ａを形成する。また、ヨーク４の底部も磁石２の他の２面を挟むように上方に屈曲され、第２屈曲部４Ｂを形成する。磁石２は、第１屈曲部４Ａと第２屈曲部４Ｂとによって周囲を取り囲まれている。なお、第１屈曲部４Ａおよび第２屈曲部４Ｂは、何れも上端がポールピース７に対向する高さとされている。

フレーム５は全体として長手方向が磁石２の配列方向に沿った形態であって「ロ」の字型の平面形状を有する部材であり、フレーム５の底部近傍にヨーク４の底部が嵌めこまれて固定されている。

振動板１は、長辺が磁石２の配列方向に沿った長方形の平面形状を有するシート状の部材であり、ボイスコイル３の後述するボビン３Ａが挿入され、固定される開口部１Ａが所定の間隔で開口している。

振動板１は繊維強化フェノール樹脂板、ポリカーボネート樹脂板、ポリイミド樹脂板、カーボン繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）板、およびアルミニウム合金板などの材料から形成されている。

振動板１は、図１Ａおよび図２に示すように、周縁部１Ｂにおいて、弾性材料から形成されたエッジ部６を介してフレーム５に弾性的に支持されている。

エッジ部６における振動板１の周縁部１Ｂとフレーム５との間の部分には、振動板１の幅方向に沿った断面がフレーム５の外側に向かってドーム状に突出する形状とされたドーム部６Ａが形成されている。なお、振動板１に形成された開口部１Ａから突出したボビン３Ａの開口部はキャップ８で覆蓋されている。なお、キャップ８は、振動板１と同様の材料から形成できる。

エッジ部６に使用される弾性材料としては、熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、および軟質樹脂が挙げられる。

熱可塑性エラストマとしては、ＥＰＤＭのようなポリオレフィン系エラストマ、ポリウレタン系エラストマ、ポリアミド系エラストマ、ポリエステル系エラストマ、エポキシ樹脂系エラストマなどが挙げられる。また、ジエン系ゴムとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、にトリルゴムなどが挙げられる。また、軟質樹脂としては低密度ポリエチレン樹脂および軟質塩化ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。

ボイスコイル３としては、図１〜図３に示すように巻線３Ｂをボビン３Ａに巻回したものが使用されるが、ボビンのない空芯コイルであってもよい。

ボイスコイル３としてボビン３Ａと巻き線３Ｂを備えるものを使用する場合は、振動板１に開口部１Ａを設け、巻線３Ｂが振動板１に対して磁石２およびヨーク４の側に位置するように、且つ磁石２及びポールピース７がボビン３Ａに貫入されるようにボビン３Ａを開口部１Ａに貫入させて接着等により固定すればよい。

また、ボイスコイル３として空芯コイルを使用する場合は、ボイスコイル３は、振動板１の磁石２に対向する側の面に固定される。この場合には、振動板１には開口部１Ａを形成する必要はない。
１−２ 作用
実施形態１に係る線音源スピーカ１００の作用について以下に説明する。

線音源スピーカ１００においては、前述のように、ヨーク４の第１屈曲部４Ａおよび第２屈曲部４Ｂは、何れも上端が鉄板からなるポールピース７の側面に対向するように屈曲されており、ボイルコイル３は、第１屈曲部４Ａおよび第２屈曲部４Ｂとポールピース７との間に位置する。したがって、図４において矢印ａに示すように、磁石２の磁極２Ｎから送出された磁力線は、ポールピース７を通ってボイスコイル３を横切り、第１屈曲部４Ａおよび第２屈曲部４Ｂを通って磁石２の磁極２Ｓに達する。したがって、ボイスコイル３の巻線３Ｂは、磁石２によって形成される磁力線と錯交する。

ボイスコイル３に音声電流が入力されると、フレミングの左手の法則に従って磁束に対して垂直な力が生じる。ここで、ボイスコイル３のボビン３Ａは、振動板１の開口部１Ａに挿入された状態で固定されているから、ボイスコイルの動きは振動板１に伝達され、振動板１も矢印ｂおよび矢印ｃで示すように磁石２に近接する方向及び遠ざかる方向に振動する。

したがって、線音源スピーカ１００においては、振動板１全体が振動することにより、線音源スピーカ１００からは円筒波が発生するから、所定の方向に向かって高い指向性で音声を出力できる。

また、ボイスコイル３のボビン３Ａの開口部もキャップ８によって覆蓋されているから、前記開口部も実質的に振動板として機能する。したがって、ボビン３Ａが振動板１に挿通されていることによる音声出力の低下が効果的に防止される。

更に、４個のボイスコイル３を２つまたは４つの群にわけ、夫々の群に異なる回路から音声信号を入力することもできる。たとえば、４個のボイスコイル３をＡ、Ｂの２つの群に分け、Ａ群のボイスコイル３には右チャンネルの音声信号を入力し、Ｂ群のボイスコイルには左チャンネルの音声信号を入力することにより、１台の線音源スピーカ１００においてステレオ再生が可能になる。また、ボイスコイル３を更に多くの群に分け、夫々の群に異なる音声信号を入力することにより、マルチチャンネル再生が可能になる。
２．実施形態２
以下、本発明の音声画像ディスプレイの一例である薄型テレビ受像機について説明する。

実施形態４に係る薄型テレビ受像機２００は、図５に示すように、画像表示部としての画面２０と、画面２０の左右および下方に配設された実施形態１に係る線音源スピーカ１００とを備える。線音源スピーカ１００は、振動板１が前方を向くように薄型テレビ受像機２００の筐体２１に装着されている。

薄型テレビ受像機２００に画像信号とそれに対応する音声信号とが入力されると、画面２０においては入力された画像信号に対応する画像が表示され、線音源スピーカ１００からは音声信号に対応した音声が生じる。

ここで、線音源スピーカ１００においては、正面に向かって高い指向性で音声を出力できる。したがって、それほど音量を上げなくても、薄型テレビ受像機２００の前方にいる視聴者には音声が明瞭に聞き取れる。

さらに、画像の左側で音声が生じた場合には、線音源スピーカ１００のうち左側のものを、中央部で音声が生じた場合には線音源スピーカ１００のうち下方のものを、画像の右側で音声が生じた場合には線音源スピーカ１００のうち右側のものを鳴動させることにより、画像における音声の発生位置と実際に音声が聞こえてくる方向とを一致させることができるから、音源と画像との一致が良好である。

なお、薄型テレビ受像機２００における線音源スピーカ１００の位置は、図５に示す画面２０の左側、右側、および下方には限定されず、筐体２１の上面、下面、側面など、種々の位置が可能である。また、図６に示すように、筐体２１に、線音源スピーカ１００の振動板に相対するように、且つ振動板１に対して所定の角度θをなすように反射板２３を設けることにより、線音源スピーカ１００から出力された音声を反射板２３の反射方向に向けることができる。更に、反射板２３と筐体２１との間に蝶番２４を設けて筐体２１に対する反射板２３の角度を可変とすることにより、線音源スピーカ１００からの音声の出力方向を可変とすることができる。

１ 振動板
２ 磁石
２Ｎ 磁極
２Ｓ 磁極
３ ボイスコイル
３Ａ ボビン
４ ヨーク
４Ａ 第１屈曲部
４Ｂ 第２屈曲部
５ フレーム
６ エッジ部
７ ポールピース
８ キャップ
２０ 画面
２１ 筐体
２２ 裏板
１００ 線音源スピーカ
２００ 薄型テレビ

Claims (8)

1. 一列に配列された３個以上の磁石と、
   前記磁石の配列方向に沿って延在するとともに、前記磁石の一方の磁極に対向するように配設された振動板と、
   夫々の磁石毎に設けられ、前記磁石の他方の磁極に当接するとともに、前記振動板に向かって前記磁石を取り囲むように屈曲されたヨークと、
   前記磁石およびヨークを保持するとともに、前記振動板を周縁部において支持するフレームと、
   前記磁石の夫々に対応して設けられ、前記振動板における磁石に対向する側の面に、前記磁石とヨークとによって形成される磁束と鎖交するように固定された３個以上のボイスコイルと、
   を備える線音源スピーカ。
2. 前記振動板は、周縁部において、弾性材料から形成されたエッジ部を介してフレームに保持されている請求項１に記載の線音源スピーカ。
3. 前記磁石における前記振動板に対向する側の面には磁性材料からなるポールピースが装着され、
   前記ボイスコイルは、前記ポールピースの少なくとも一部が内側に貫入されるボビンと前記ボビンに巻回される巻き線とを備える
   請求項１または２に記載の線音源スピーカ。
4. 前記振動板には前記ボビンが挿通される開口部が形成され、
   前記ボイスコイルにおいては、前記巻線が前記振動板における磁石に対向する側の面に位置するように前記ボビンが前記開口部に挿通された状態で前記振動板に固定されているとともに、
   前記ボビンの開口部は、前記ボビンの振動板から突出した側の端部においてキャップで覆蓋されている請求項３に記載の線音源スピーカ。
5. 前記磁石のＮ極とＳ極とが交互に並ぶように前記磁石が配列されている請求項１〜４の何れか１項に記載の線音源スピーカ。
6. 前記ボイスコイルは２以上の群に分けられ、夫々のボイスコイルの群には異なる音声信号が入力される請求項１〜５の何れか１項に記載の線音源スピーカ。
7. 前記振動板の近傍に設けられ、前記振動板に対して所定の角度で傾斜した反射板を有する請求項１〜６の何れか１項に記載の線音源スピーカ。
8. 画像信号と音声信号とが同時に入力されると前記画像信号に対応する画像を表示させるとともに、前記音声信号に対応する音声を発生させる音声画像ディスプレイであって、
   前記画像信号が入力され、対応する画像を表示する画像表示部と、
   前記画像表示部の周縁に設けられ、前記音声信号によって鳴動する請求項１〜７の何れか１項に記載の線音源スピーカと、
   を備える音声画像ディスプレイ。

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