JP4447676B2 - パネル型スピーカ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ装置に関し、さらに詳しくは再生入力信号に基づいてドライバユニットによりパネル状の振動体に曲げ動作を生じさせて再生出力を放音するようにしたパネル型スピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカ装置としては、一般にコーン型ダイナミックスピーカやホーン型ダイナミックスピーカ等が知られている。例えばコーン型ダイナミックスピーカは、円錐形状を呈して形成された振動板と、この振動板を駆動するドライバユニットと、振動板の外周縁部を支持するフレームと、これら各部材を収納したキャビネット等の部材によって構成される。ドライバユニットは、ボイスコイルと、ポールと、プレートと、マグネットと、ダンパー及びセンタキャップ等の部材によって構成されている。
【０００３】
振動板は、軽量で内部損失が大きい素材によって上述した円錐形を基本形状に形成され、その中心部にドライバユニットが配置される。振動板は、一般に内周部から外周部に向かって次第にその厚みが薄くされるとともに、その外周縁部が全周に亘って矢紙を介してフレームに支持されている。フレームは、振動板とドライバユニットとを結合するとともに、振動板を囲ってその保護作用も奏する部材である。フレームには、振動板に対してその振動動作による反作用の影響を及ぼさないように、一般に切欠き窓が形成されている。矢紙は、振動板の外周縁部の押さえと、この振動板が振動動作した際にキャビネットの取付部と接触しないように作用する。
【０００４】
一方、ホーン型ダイナミックスピーカは、ボイスコイルによって駆動される振動板の振動音をホーンによって拡大して放出するようにしたものであり、ホーンを有する以外の基本的な構成については上述したコーン型ダイナミックスピーカと同等とされる。すなわち、ホーン型ダイナミックスピーカにおいても、マグネットと、その先端部に一体に組み付けられたポールと、ポールの周囲を取り囲むヨークと、ポールと対向する開口部を有してヨークに組み付けられたプレートとによってドライバユニットを構成し、このドライバユニットによって振動板が振動動作される。
【０００５】
振動板は、アルミニウム等の軽金属や合成樹脂等によって球面形状を呈して形成されている。振動板は、開口部を閉塞することによってポールと対向するようにしてその外周縁部がプレートに結合されている。振動板は、上述したコーン型ダイナミックスピーカの振動板よりも小さくかつ振動系の共振が再生帯域のほぼ中央領域でよいために機械的剛性が大きい。したがって、振動板は、ダンパーを介すること無くプレートに結合されるとともに、その周辺部をドライバユニットによって振動動作される。換言すれば、ホーン型ダイナミックスピーカにおいても、その振動板が、コーン型ダイナミックスピーカの振動板と同様に外周縁部を固定されて支持されている。
【０００６】
ところで、スピーカ装置においては、ボックス等を必要とせず薄型であり、自由な位置に設置することができるいわゆるパネル型スピーカ装置の実現について多くの試みが図られてきた。しかしながら、これらの多くの試みは、いずれも技術上の限界や音響性能の限界等によって理想的なパネル型スピーカ装置を実現するまでには至っていない。これらの試みは、その多くが上述したコーン型ダイナミックスピーカやホーン型ダイナミックスピーカを基本としたものであった。
【０００７】
薄型スピーカ装置としては、例えばパネル状の振動板を固定極に対して微小な間隔を以って対向配置してなるコンデンサ型スピーカが知られている。コンデンサ型スピーカは、一般に振動板に金属薄膜が成膜形成されるとともにこの振動板と固定極との間に数１００ボルトの直流偏倚電圧が印加されてなる。振動板は、固定極に再生信号が入力されると、この固定極との間の磁気的吸引力の変化によって振動する。また、コンデンサ型スピーカとしては、振動板を挟んで固定極を配置することによって、全帯域用に対応するようにしたプッシュプル型スピーカも提供されている。
【０００８】
コンデンサ型スピーカは、上述したように放音部に数１００ボルトの電圧を印加する必要があることから、いかなる場所にでも自由に設置することが困難であるとともに、温度や湿度条件の変化による安定性が低いといった問題点を有している。また、コンデンサ型スピーカは、入力電圧が直流偏倚電圧に規定されることによって、入力電圧に対して得られる最大無歪み出力音圧レベルが上述したダイナミックスピーカ装置に比較して小さいといった問題もある。さらに、コンデンサ型スピーカは、全帯域で安定した周波数特性を確保するためには振動板が大型化するといったように種々の問題点を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
スピーカ装置は、一般に再生入力信号が供給されるとドライバユニットによって振動板がピストンのように動作して出力再生が行われると考えられている。したがって、パネル型スピーカ装置においても、振動板を電磁駆動方式や静電駆動方式により上述した従来型のスピーカ装置の振動板と同様に動作する高精度の平面ダイヤフラムを製作する試みがなされていた。例えば静電駆動方式の振動板においては、所定のテンションを以って外周部が支持されており、ドライバユニットからの駆動力が与えられるとその駆動位置から波動が同心円状に連続して発生する。かかる振動板は、大きな単一位相の振動板として動作することによって、音の集中と制御が不可能な振動を生じる大面積ピストン動作に起因する種々の問題を解決しなければならない。
【００１０】
一方、パネル型スピーカ装置として、曲げ波動理論に基づいてドライバユニットにより振動板を駆動するようにした新規なパネル構造を有するスピーカ装置が提案されている。この新規なパネル型スピーカ装置は、機械的剛性が比較的大きな堅いパネル構造によって振動板が構成されており、ドライバユニットから駆動力が与えられるとこの振動板の表面全体に複雑な振動モードが生成される。振動モードは、平面パネル（振動板）の動作周波数の範囲に均一に分布された最も複雑で密集した波形の構造となる。新規なパネル型スピーカ装置は、有限サイズの振動板に関する曲げ波動の物理的特性と、波動の速度対周波数特性と、駆動点インピーダンス特性との解析により特徴付けられる。
【００１１】
新規なパネル型スピーカ装置は、想定される用途に応じてパラメータが最適化された曲げ剛性の振動板が用いられ、一致周波数の下方周波数帯域までの動作が可能とされる。新規なパネル型スピーカ装置は、一般に振動板から最大密度の曲げモードを確保するために、この振動板の中心点付近がドライバユニットによって駆動される。振動板は、有限要素解析によって均一なモード密度を与える特定の縦横比が数学的なモデリングツールによって実証されている。また、振動板は、フーリェ型の分析によって、最良のモードの均一性を実現する駆動力の供給位置が求められる。
【００１２】
そして、新規なパネル型スピーカ装置においては、フーリェ型分析の拡張によって高周波数帯域において多少の損失が生じるものの、より大きな面積の振動板を駆動することも可能とされる。振動板は、波動関数のゼロ周波数限界をとることにより、より一般的な静的梁の曲げ方程式に近似した曲げ剛性の式によって表現される。
【００１３】
新規なパネル型スピーカ装置は、振動板の曲げ動作を規定する要因、すなわち面密度、曲げ剛性、幾何学的寸法（外形寸法）、表面積、駆動点の位置、及びドライブユニットのパラメータ、コアのシェアモジュール、内部損失、或いは振動板の支持方法のパラメータが最適に設定されることによって製作される。一般的なスピーカ装置においては、ダイポールと称される後方の音が前方の音と逆相を呈することから、中周波数帯域から低周波数帯域の音響エネルギーの打ち消しを防ぐ大きなバッフル板やエンクロジャを必要とする。一方、新規なパネル型スピーカ装置においては、バイポーラと称される後方の音の輻射が前方の音と加算されることから、効率の改善が図られるとともにバッフル板やエンクロージャを不要としている。
【００１４】
新規なパネル型スピーカ装置は、単一素子のトランスデューサで駆動される１枚の振動板によってフルレンジの出力再生を可能とする。新規なパネル型スピーカ装置は、平面パネルの適切な材質の選択とトランスデューサに適合した構成とによって従来のスピーカ装置と同等のフラットな周波数特性を得ることが可能となる。
【００１５】
新規なパネル型スピーカ装置は、感度と電気的負荷とが従来のスピーカ装置と同等とされることにより既存のアンプとの互換性が図られるばかりでなく動電型ドライバユニットや圧電型ドライバユニットの適用が可能とされ、非常に広い音場の放射パターン並びに双指向性の放射パターンが得られる。新規なパネル型スピーカ装置は、機械的エネルギから音響的エネルギへの変換効率がほぼ１００％であるとともに周波数に独立した無指向性放射の特性、すなわち各周波数に関してサウンドパワーの大きな均一性を保有している。新規なパネル型スピーカ装置は、距離の条件によるサウンドパワーの減衰が小さいといった特徴を有するとともに、その新規な構成によりその他種々の特徴を有している。
【００１６】
本発明は、ドライバユニットにより再生入力信号に基づいて振動板に曲げ動作を生じさせて駆動し出力再生を行う上述した曲げ波動理論に基づく新規なパネル型スピーカ装置を基本とする。本発明は、高周波数帯域における再生出力の有効帯域の拡張と周波数応答特性の向上とを図るとともに、種々のニーズに合わせた機能拡張が容易に可能とされたパネル型スピーカ装置を提供することを目的に提案されたものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述したような目的を達成するために提案される本発明は、振動体と、少なくとも１個以上のドライバユニットと、保護枠部材と、複数のスプリングを有する。振動体は、合成樹脂材により全体が剛性を有するパネル状に形成されるとともに外周部に全域に亘り枠状の立上り周壁が一体に形成され、一方の主面が放音面とされるとともに他方の主面が被駆動面とされてなる。ドライバユニットは、上記振動体と対向配置された支持部材に固定されるとともに振動体駆動部が上記振動体に対して所定の周波数応答特性を付与する取付手段を介して上記被駆動面に固定され、再生入力信号に基づいて上記振動体駆動部により上記被駆動面の取付部を駆動点として上記振動体に厚み方向の部分的な曲げ動作による振動動作を生じさせて再生出力を放音させる。保護枠部材は、全体枠状に形成され、前面が上記放音面よりも前方に延在しかつ上記立上り周壁を全周に亘って取り囲んだ状態で、内部に上記振動体を収納して保護する。コイルスプリングは、上記保護枠部材の内周側壁面と上記振動体の立上り周壁の外周面との間に圧縮状態で介挿配置され、上記振動体に対してその振動動作を妨げない弾性力を作用させて上記振動体を上記保護枠部材に弾性的に保持させる。
【００１８】
以上のように構成された本発明にかかるパネル型スピーカ装置は、振動体の立上り周壁が形成された外周部における曲げ強度が増すことにより低周波数帯域の再生入力信号に対する分割振動が抑制されることから、全体として一様にフラットな周波数応答特性が得られるようになり、小型で薄型にもかかわらず低周波数帯域から高周波数帯域まで幅広い周波数帯域について良好な音質と充分な音量によって再生出力を放音する。パネル型スピーカ装置は、外部から加えられる衝撃や荷重に対して保護枠部材により振動体を保護し、スプリングが振動板の質量による荷重を吸収して保護部材に分散することにより振動板とドライバユニットとの接合部の負荷を軽減する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態として図１乃至図３に示したパネル型スピーカ装置１は、一方の主面を放音面２ａとしかつ他方主面を被駆動面２ｂとして矩形パネル状に形成された振動板２と、この振動板２の被駆動面２ｂの略中心部に位置して固定された１個のドライバユニット３及び支持ブラケット４等によって構成されている。
【００２０】
振動板２は、充分な機械的強度と所定の寸法精度とを有する成形体が得られる例えばスチレン樹脂やＡＢＳ樹脂等のエンジニアリングプラスチックによって成形される。振動板２には、図１及び図２に示すように、放音面２ａの外周部２ｃに放音面２ａと直交する立上り周壁５が全周に亘って一体に突設されている。振動板２は、具体的にはスチレン樹脂を材料として、一辺が１２．５ｍｍ、厚みが３ｍｍの正方形を呈して成形されてなる。振動板２は、詳細を後述するが、図２に示すようにドライバユニット３を介して被駆動面２ｂの中心部を支持ブラケット４に支持されるとともに、被駆動面２ｂがドライバユニット３によって駆動される。
【００２１】
換言すれば、振動板２は、その被駆動面２ｂの略中央部をドライバユニット３によって支持された構成であり、従来のスピーカ装置の振動板とは異にして外周部２ｃが固定支持されない非拘束状態とされた堅いパネル状部材として構成されている。勿論、振動板２については、上述した正方形状に限定されるものではなく、例えば縦横寸法を異にする矩形或いは円形や楕円形であってもよいが、その外周部が非拘束状態に保持される構成が採用される。
【００２２】
ドライバユニット３には、従来のダイナミック型スピーカに備えられるダイナミックドライバユニットが用いられている。ドライバユニット３は、ボイスコイル６と、再生入力信号に基づいてこのボイスコイル６を駆動する磁気回路７とから構成されている。ボイスコイル６は、例えば図３に示すように、ボビン８と、このボビン８の外周部に捲き線を施して構成したコイル部９とからなる。磁気回路７は、センタポール１０と、このセンタポール１０を中心孔に貫通させて組み合わされたリング状のマグネット１１と、センタポール１０を中心孔に臨ませてマグネット１１に積層状態で組み合わされたリング状のプレート１２と、このプレート１２の外周部に嵌合された補助リング１３及びダンパ１４等の部材によって構成される。
【００２３】
ドライバユニット３は、ボイスコイル６が図３に示すように取付リング１５を介してそのボビン８の先端部を振動板２の被駆動面２ｂに接合固定されるとともに、センタポール１０がそのフランジ部１０ａを止めねじ１６を介して支持ブラケット４に固定されている。ドライバユニット３は、ボイスコイル６がそのコイル部９をセンタポール１０とプレート１２とによって構成される磁気空間部に位置されるようにしてダンパ１４によって支持されている。ダンパ１４は、ボイスコイル６のボビン８と補助リング１３との間を連結している。
【００２４】
ドライバユニット３は、最大径の補助リング１３の外径寸法が約３５ｍｍ、ボビン８の先端部とセンタポール１０の底面部との高さ寸法が約２０ｍｍである。なお、ドライバユニット３は、上述したようにボビン８の先端部を取付リング１５を介して振動板２の被駆動面２ｂに固定するようにしたが、かかる構成に限定されるものでは無い。ドライバユニット３は、例えばボビン８の先端部を直接振動板２の被駆動面２ｂに接合固定するように構成してもよい。
【００２５】
以上のように構成されたパネル型スピーカ装置１は、図示しない再生入力信号回路部から再生入力信号（音声電流）がドライバユニット３に供給されると、振動板２が駆動されてその放音面２ａから再生出力の放音が行われる。ドライバユニット３は、磁気回路７の磁気空間部中に位置されたボイスコイル６に音声電流が供給されると、このボイスコイル６が振動板２に対して直交する方向に振動する。パネル型スピーカ装置１は、ドライバユニット３との接合部位８ａを駆動点として振動板２に部分的な曲げ動作が生じて再生出力の放音が行われる。
【００２６】
図４は、上述したパネル型スピーカ装置１について、ドライバユニット３により駆動される振動板２の動作状態を示した図である。同図（Ａ）は、入力周波数が６２Ｈｚの再生入力信号を供給した場合の振動板２の動作状態を示した図である。また、同図（Ｂ）は、入力周波数が１５０Ｈｚの再生入力信号を供給した場合の振動板２の動作状態を示した図である。さらに、同図（Ｃ）は、入力周波数が５０１Ｈｚの再生入力信号を供給した場合の振動板２の動作状態を示した図である。振動板２は、これらの図から明らかなように、ドライバユニット３から再生入力信号が印加されることにより曲げ動作が生じて複雑な振動モードが生成される。また、振動板２は、再生入力信号の周波数が高くなるにしたがってより大きなピークを有する曲げ動作が生じる。
【００２７】
図５は、横軸を周波数（Ｈｚ）、縦軸を音圧（１０ｄＢ）としてピンクノイズを再生した場合の振動板２に対して正面５０ｃｍ位置での１／３オクターブ特性を測定した図である。同図において、実線は、上述したパネル型スピーカ装置１の１／３オクターブ特性の測定値である。また、破線は、比較例として外周部に立上り周壁が形成されていない平板状の振動板を備えたパネル型スピーカ装置の１／３オクターブ特性の測定値である。パネル型スピーカ装置１は、同図から明らかなように、１００Ｈｚ乃至５００Ｈｚの低周波数帯域Ａ及び５ＫＨｚ以上の高周波数帯域Ｂにおいて、平板状の振動板を備えたパネル型スピーカ装置に対して音圧レベルが増加している。
【００２８】
パネル型スピーカ装置１は、入力周波数が２００Ｈｚ以下の低周波数帯域においても高感度の再生出力を可能としている。また、パネル型スピーカ装置１においては、従来のコーン型スピーカ装置が高周波数帯域になるほどその指向性が狭くなるのに対して、この高周波数帯域での指向性の改善が図られる。かかる特性は、外周部を非拘束状態とされた剛性を有するパネル状の振動板を備えることによって達成される。
【００２９】
パネル型スピーカ装置１は、外周部２ｃが非拘束状態とされて自由振動を行うことから低周波数帯域においても良好な音質の再生出力を共鳴箱や音響管を不要として充分な音量で放音する。また、パネル型スピーカ装置１は、上述したように外周部２ｃに全周に亘って立上り周壁５を一体に形成した振動板２を備えることから、その外周部２ｃにおける曲げ強度が増すように構成されている。振動板２は、これによって低周波数帯域の再生入力信号に対する分割振動が抑制されて全体として一様にフラットな周波数応答特性が得られるようになる。したがって、パネル型スピーカ装置１は、小型かつ薄型にもかかわらず低周波数帯域から高周波数帯域まで幅広い周波数帯域についてその感度特性が向上されてより音量感のある再生出力を良好な音質で放音する。パネル型スピーカ装置１は、外周部２ｃに立上り周壁５が形成されているが全体として放音面２ａがパネル状であることから、その外形形状或いは表面デザインを比較的自由に展開することが可能である。
【００３０】
パネル型スピーカ装置１は、振動板２が大きな振動面積を有することから、同一仕様のドライバユニット３を有する従来のスピーカ装置と比較して、より大きな低音出力を可能とする。また、パネル型スピーカ装置１は、従来のスピーカ装置のように振動板２の外周部２ｃを支持するための矢紙やフレーム等の支持部材を不要とすることから、部品点数も少なく組立工程が合理化されてコストの低減も図られる。
【００３１】
ところで、パネル型スピーカ装置１においては、上述したようにドライバユニット３がそのボビン８のリング状を呈する接合端部８ａを介して振動板２の被駆動面２ｂに接合固定されてなり、この接合端部８ａにおいて振動板２に対する駆動部を構成している。したがって、パネル型スピーカ装置１は、高周波数帯域の入力周波数が印加された場合において、接合端部８ａの外側に大きな振動が伝達され難いといった特徴を有している。パネル型スピーカ装置１においては、高周波数帯域の入力周波数に関して放射される音圧のエネルギーの多くが振動板２の全体からではなく、ドライバユニット３の接合端部から放出される。
【００３２】
図６は、本発明の第２の実施の態様として示したパネル型スピーカ装置２０であり、振動板２１に形成した立上り周壁２２の構成に特徴を有している。パネル型スピーカ装置２０は、振動板２１に取り付けられたドライバユニット３やその他の構成を上述したパネル型スピーカ装置１と同様とすることから、同一符号を付すことによってその詳細な説明を省略する。
【００３３】
すなわち、パネル型スピーカ装置２０は、同図に示すように、振動板２１に形成する立上り周壁２２が被駆動面２１ｂ側の外周部２１ｃに沿って全周に亘って一体に突設されてなる。したがって、パネル型スピーカ装置２０は、同図に示すように、立上り周壁２２がドライバユニット３の周囲に延在してこれを保護する作用を奏する。また、パネル型スピーカ装置２０は、振動板２１の放音面２１ａが平坦面として構成されることから、例えばこの放音面２１ａに絵を書いたり、写真や絵を挟んだり或いは適宜の写真や図形を投影するといった応用が可能となる。
【００３４】
ところで、パネル型スピーカ装置１、２０は、上述したようにドライバユニット３が取付リング１５を介して振動板２、２１の被駆動面２ｂ、２１ｂにリング状の接合部位を以って固定されるようにしたが、この接合部位の構成を変えることにより周波数応答特性等を変えることが可能となる。パネル型スピーカ装置１、２０は、適宜の接合部位を有するドライバユニット３を備えることにより、振動板２、２１に対して高周波数帯域で共振状態となる周波数帯域や振幅が調整されて低周波数帯域及び中周波数帯域の特性とつなぎ合わせることで高周波数帯域における周波数応答特性をより広くとり得るようになる。
【００３５】
すなわち、図７に示したドライバユニット２５は、取付リング２６が円錐台状に形成されるとともに、振動板２、２１の被駆動面２ｂ、２１ｂとの接合部を構成する開口部２６ａが楕円形を呈して形成されてなる。ドライバユニット２５は、かかる構成によって振動板２との接合面積が変えられて高周波数帯域の特性を変化させる。また、図８に示したドライバユニット２７は、取付リング２８が角錘台に形成されるとともに、振動板２、２１の被駆動面２ｂ、２１ｂとの接合部を構成する開口部２８ａが矩形を呈して形成されてなる。ドライバユニット２７は、かかる構成によって振動板２との接合面積が変えられて高周波数帯域の特性を変化させる。
【００３６】
図９は、本発明の第３の実施の形態として示すパネル型スピーカ装置３０であり、上述した高周波数帯域における周波数応答特性の改善がさらに図られるように構成されている。なお、パネル型スピーカ装置３０は、振動板３１に取り付けられたドライバユニット３やその他の構成を上述したパネル型スピーカ装置１と同様とすることから、同一符号を付すことによってその詳細な説明を省略する。すなわち、パネル型スピーカ装置３０は、ドライバユニット３が接合固定される振動板３１の構成に特徴を有しており、ドライバユニット３の接合領域が材質を異にする取付板３２によって構成されてなる。
【００３７】
振動板３１は、基本的な構成を上述した振動板２と同様にしており、剛性を有する全体パネル状を呈して成形されるとともに、放音面３１ａの外周部３１ｃに立上り周壁３３が全周に亘って一体に突設されてなる。また、振動板３１には、被駆動面３１ｂの略中央部に位置してドライバユニット３が取付板３２を介して取り付けられている。取付板３２は、例えば振動板３１を成形する際に、インサート成形法によって一体化されてなり、特定の入力周波数に対する応答特性を改善する材質のものが選定される。したがって、パネル型スピーカ装置３０は、振動板３１と取付板３２とで振動特性を異にするために、機械的にいわゆる２ウェイスピーカ装置と同等の機能を有する。
【００３８】
図１０は、本発明の第４の実施の形態として示すパネル型スピーカ装置４０であり、上述した高周波数帯域における周波数応答特性の改善がさらに他の構成によって図られている。すなわち、パネル型スピーカ装置４０も、ドライバユニット３が接合固定される振動板４１の構成に特徴を有しており、この振動板４１に対してドライバユニット３の接合領域のみならずその周辺領域を含む大きさを有する取付板４２が一体化された構成に特徴を有している。この取付板４２も、例えば振動板４１を成形する際に、インサート成形法によって一体化されてなり、特定の入力周波数に対する応答特性を改善する材質のものが選定される。勿論、取付板４２は、その材質ばかりでなくその大きさや形状を適宜選択することによって、高周波数帯域における振動モードを変更することも可能である。
【００３９】
ところで、本発明にかかるパネル型スピーカ装置は、上述したように振動板がその外周部を固定支持されない非拘束状態とされた堅いパネル状の部材によって構成されてなる。このため、パネル型スピーカ装置は、外部から衝撃や荷重が加えられた場合に振動板が破損しやすいといった問題があり、実用上この振動板を保護する何らかの保護機構を付設する必要がある。
【００４０】
図１１及び図１２は、本発明の第５の実施の形態として示したパネル型スピーカ装置５０であり、上述したように振動板２を保護する保護部材５１を備える構成に特徴を有している。なお、パネル型スピーカ装置５０は、上述したパネル型スピーカ装置１に対して保護部材５１を付設したものであることから、振動板２やドライバユニット３等の各部材がほぼ同一の構成であり、対応部材に同一符号を付すことによってその説明を省略する。
【００４１】
保護部材５１は、例えば機械的剛性を有する適宜の合成樹脂材料によって、振動板２の外周部２ｃの全周を取り囲むに足る全体矩形枠状を呈して一体成形されてなる。保護部材５１には、図１１に示すように左右の柱部５２ａ、５２ｂ（なお、以下の説明において、複数からなる部材、部位等については、最初にこのように表記し、以降の説明では特に個別に説明する以外は柱部５２のように総称して表記する。）の内面にそれぞれ内方へと突出された多数個の片持ち梁状の保持片５３ａ、５３ｂがそれぞれ一体に突設されている。また、保護部材５１には、図１２に示すように左右の柱部５２の背面に複数個の支持片５４が一体に突設されている。保護部材５１は、その内部に振動板２を収納するとともに、各支持片５４が支持ブラケット部材４に取り付けられる。保護部材５１は、保持片５３によって振動板２の放音面２ａを係止保持する。
【００４２】
パネル型スピーカ装置５０は、以上のように構成されることによって振動板２がその外周部２ｃを全周に亘って保護部材５１によって囲われるために外部から加えられる衝撃や荷重に対して振動板２が保護される。なお、パネル型スピーカ装置５０は、振動板２がその放音面２ａを保持片５３によって係止保持されるようにしたが、この振動板２の振動動作が妨げられることは無い。
【００４３】
図１３は、本発明の第６の実施の形態として示したパネル型スピーカ装置６０であり、上述したように振動板２を他の機構によって保護するように構成したことを特徴としている。パネル型スピーカ装置６０は、保護部材６１と、多数個のコイルスプリング６２とによって振動板２の保護機構を構成しており、その他の基本的な構成については上述したパネル型スピーカ装置５０と同様とされる。
【００４４】
保護部材６１も、例えば機械的剛性を有する適宜の合成樹脂材料によって、振動体２の外周部２ｃの全周を取り囲むに足る全体矩形枠状を呈して一体成形されてなり、左右の柱部６３ａ、６３ｂの背面に複数個の支持片６４が一体に突設されている。したがって、保護部材６０は、上述したパネル型スピーカ装置２５の保護部材２６から保持片５３を削除した構成とされている。
【００４５】
パネル型スピーカ装置６０は、保護部材６１の内部に振動板２を収納するとともに、各支持片６４が支持ブラケット４に取り付けられてなる。パネル型スピーカ装置６０は、この状態で保護部材６１の上下梁部６３ｃ、６３ｄの内面と振動板２の外周部２ｃとの間に適宜の間隔を以って組み付けられた多数個の圧縮状態のコイルスプリング６２の弾性力によって振動板２を保持する。勿論、パネル型スピーカ装置６０は、各コイルスプリング６２が、振動動作に支障の無い範囲で弾性力を振動板２に作用させてこれを保持する。パネル型スピーカ装置６０は、保護部材６１によって外部から加えられる衝撃や荷重に対して振動板２を保護する。また、パネル型スピーカ装置６０は、各コイルスプリング６２が振動板２の質量による荷重を吸収して保護部材６１に分散することから、振動板２とドライバユニット３との接合部の負荷が軽減される作用も奏せられる。
【００４６】
図１４は、本発明の第７の実施の形態として示したパネル型スピーカ装置７０であり、上述したように振動板２をさらに他の機構によって保護するように構成している。パネル型スピーカ装置７０は、保護部材７１と、この保護部材７１の前面に接合されたネット７２とによって振動板２の保護機構を構成しており、その他の基本的な構成については上述したパネル型スピーカ装置５０、６０と同様とされる。
【００４７】
保護部材７１も、例えば機械的剛性を有する適宜の合成樹脂材料によって、振動板２の外周部２ｃの全周を取り囲むに足る全体矩形枠状を呈して一体成形されてなり、左右の柱部７３ａ、７３ｂの背面に複数個の支持片７４が一体に突設されている。したがって、保護部材７１は、上述したパネル型スピーカ装置６０の保護部材６１と同様に構成されてなる。ネット７２は、振動板２の振動動作に支障の無い柔軟性を有するとともに振動板２の放音面２ａからの放音を減衰させることは無い。
【００４８】
パネル型スピーカ装置７０は、保護部材７１の内部に振動板２を収納するとともに、各支持片７４が支持ブラケット４に取り付けられてなる。パネル型スピーカ装置７０は、ネット７２によって振動板２を保持する。パネル型スピーカ装置７０は、保護部材７１によって外部から加えられる衝撃や荷重に対して振動板２を保護する。
【００４９】
上述した各パネル型スピーカ装置においては、振動板２を１個のドライバユニット３によって駆動するようにしたが、振動板２を複数個のドライバユニットによって構成するようにしてもよい。かかるパネル型スピーカ装置は、振動板２が多数個のドライバユニットによって多点箇所において支持されることになるが、その外周部２ｃに立上り周壁５が一体に突設されるとともに非拘束状態として剛性を有するパネル状に形成される基本構成を共通とする。また、かかるパネル型スピーカ装置には、各ドライバユニット３として上述した図７及び図８に示したドライバユニット２５、２７のように振動板２に対する接合部が楕円形状や矩形形状を有するものを用いてもよい。また、パネル型スピーカ装置は、各ドライバユニット３を取り付けるために、上述した取付板３２、４２を振動板２に一体化して構成してもよい。さらに、パネル型スピーカ装置は、振動板２を保護するために上述した各保護機構を付設するように構成してもよい。
【００５０】
図１５及び図１６は、本発明の第８の実施の形態として示したパネル型スピーカ装置８０であり、振動板２を駆動するために３個のドライバユニット３ａ乃至３ｃを備えた構成に特徴を有している。なお、振動板２及び各ドライバユニット３等の部材は、その構成を上述したパネル型スピーカ装置１の振動板２及びドライバユニット３と同様とすることから同一符号を付すことによってその説明を省略する。
【００５１】
パネル型スピーカ装置８０は、各ドライバユニット３がそのボイスコイル８を振動板２の被駆動面２ｂに接合固定されるとともに支持ブラケット４によって高さ方向に並べられた状態で支持されて構成されてなる。パネル型スピーカ装置８０には、各ドライバユニット３に対して図示しない再生信号入力回路部から例えば同相の再生入力信号が入力される。
【００５２】
ところで、上述した１個のドライバユニット３を有するパネル型スピーカ装置１においては、振動板２の振動モードが、この振動板２の形状及び材質特性によって発生する振動モードの周波数、次数が決定されるとともにドライバユニット３の設置位置によって振動モードの発現の大きさが決定されて鋭いピーク・ディップが生じる。パネル型スピーカ装置１においては、ある入力周波数ｆにおいて節となる位置にドライバユニット３を設置した場合に振動が伝達されないことから周波数応答特性の測定においてディップが観察される。また、パネル型スピーカ装置１においては、振動板２の加振動部以外の部位においてこの振動板２の材料特性に反映した曲げ動作が生じることから、再生出力が材料の固有モードに従うことになる。パネル型スピーカ装置１は、これによりピーク・ディップを含めて振動板２の材料特有の出力音を放音するようになる。
【００５３】
一方、パネル型スピーカ装置８０においては、３個のドライバユニット３ａ乃至３ｃを備えることによって、これらドライバユニット３により振動板２にそれぞれ独立の曲げ動作が生じることになる。したがって、パネル型スピーカ装置８０は、各ドライバユニット３について意図的に節位置を振動板２に対する加振動位置としない限り、各ドライバユニット３が各周波数帯で節位置を駆動することは無い。パネル型スピーカ装置８０においては、各ドライバユニット３が各周波数帯において相互に節位置での振動板２の駆動を補完することによって、その周波数応答特性に鋭いピークやディップの発生が抑制されるようになる。
【００５４】
パネル型スピーカ装置８０は、上述した特徴から、パネル型スピーカ装置１と比較して中周波数帯域及び高周波数帯域においてピークやディップの減少が図られる。また、パネル型スピーカ装置８０は、各ドライバユニット３によって３箇所を駆動されることから、振動板２の大きさとその材料特性に応じた固有の再生出力が薄められていわゆるくせの無い音質の再生出力がなされる。したがって、パネル型スピーカ装置８０は、良好な特性、音質の再生出力を得ることが可能とされる。
【００５５】
パネル型スピーカ装置８０は、振動板２を３個のドライバユニット３により駆動することで、機械的強度の向上とともに再生出力の音質向上が図られている。すなわち、上述したパネル型スピーカ装置１においては、振動板２もそれ自体質量を有しているために、これを駆動する１個のドライバユニット３との接合部位における機械的負荷が大きくなる。パネル型スピーカ装置１は、このために振動板２の材質によっては接合部位にかかる大きな荷重により振動板２の振動形態が線形運動から外れて再生挙動や音質に影響が生じることがある。
【００５６】
これに対して、パネル型スピーカ装置８０においては、３個のドライバユニット３に振動板２の質量による荷重が配分されることによりその軽減が図られる。したがって、パネル型スピーカ装置８０は、振動板２とドライバユニット３との接合部位における機械的強度や耐久性の向上が図られかつ結果的に音質の向上も図られる。また、パネル型スピーカ装置８０は、振動板２の材質によって決定される発生しやすい振動モードを意図的に変更することによって、振動板２内に発生する過度に大きな振動モードを抑制して必要な振動モードの生成が可能とされる。
【００５７】
すなわち、パネル型スピーカ装置１においては、上述したように振動板２の縦横寸法に応じて図４に示したような振動モードが連続して発生する。一方、パネル型スピーカ装置８０においては、低周波数帯域或いは中周波数帯域において横方向が節として分割されるような振動モードの発生が抑制されるようになる。パネル型スピーカ装置８０においては、ドライバユニット３を適宜に配置することによって、特定方向に関する特定周波数の振動モードが抑制され、音質の安定化とその向上が図られる。また、パネル型スピーカ装置８０は、ドライバユニット３を適宜に配置することによって、特定方向に関する特定周波数の振動モードを助長するように構成することも可能とされる。
【００５８】
ところで、上述したパネル型スピーカ装置８０においては、低周波数の再生入力信号が供給された場合に、ドライバユニット３を結ぶ中央部の縦領域に対して両側の領域が同相で大きく振動する現象を呈する。パネル型スピーカ装置８０は、上述したように振動板２がドライバユニット３の設置領域に対する周辺の振動領域の面積を大きく構成されることによって低周波数帯域での感度の向上が図られる。また、パネル型スピーカ装置８０は、振動板２が周辺領域においてドライバユニット３の設置領域と逆相で動作することによって、より低い動作周波数が確保されるように構成されている。
【００５９】
本発明の第９の実施の形態として図１７に示したパネル型スピーカ装置９０は、振動板２を駆動するために３個のドライバユニット３ａ乃至３ｃを備えた構成について上述したパネル型スピーカ装置８０と同様とするが、振動板２に振動を吸収しやすい材質によって形成された質量成分材９１が設けられた構成に特徴を有している。質量成分材８１は、例えばテープ状とされた鉛材からなり、同図に示すように振動板２に対してその放音面２ａの外周部２ｃに沿って一体に突設された立上り周壁５の表面に貼着されてなる。パネル型スピーカ装置９０は、上述したように振動板２がその外周部２ｃを非拘束状態とされることにより低周波数帯域でも外周部２ｃで振動が生じ易くなるようにして低周波数帯域での安定した再生出力を得ることができるように構成されている。パネル型スピーカ装置９０は、この外周部２ｃに質量成分材９１を設けて低周波数帯域での振動モードの発生周波数を下げることで、再生有効周波数帯域の拡張が図られている。
【００６０】
この低周波数帯域での感度向上の原理は、図１８に示した片持ち梁９２における振動モデルによって解説することができる。すなわち、片持ち梁９２は、自由端部に質量Ｍを有し、長さをＬ、曲げ剛性をＥＬ、質量をＭｂとすると、その共振周波数Ｗｎを次の式
Ｗｎ∧２＝ｋ／（Ｍ＋０．２５Ｍｂ）
但し、ｋ＝３ＥＬ／１∧３
によって表すことができる。振動板２は、２次元振動モードであるが、上述したように外周部２ｃに質量成分材９１を設けることにより振動モデルの片持ち梁９２の共振周波数Ｗｎ式において質量をＭｂを大きくすることと同等である。したがって、パネル型スピーカ装置９０は、上述した片持ち梁９２の共振周波数式において右辺の分母が大きくなって共振周波数Ｗｎが小さくなるために、低周波数帯域での感度向上が図られることが理解される。
【００６１】
本発明は、図示しないが上述した質量成分材９１を振動板２の放音面２ａの他の部位に貼着してなるパネル型スピーカ装置にも展開される。かかるパネル型スピーカ装置においては、振動板２の放音面２ａに質量成分材９１が貼着されることで、この質量成分材９１によって振動板２における振動伝達が妨げられる状態となる。パネル型スピーカ装置は、これによってピークが立ちにくくなって入力周波数に応じた応答特性が緩やかになるために自然な音質の再生出力を得ることができるようになる。
【００６２】
なお、質量成分材９１については、上述したテープ状の鉛材に限定されるものではなく、その他の振動損失の大きな材料或いは防振効果の大きな材料等によって形成してもよいことは勿論である。また、この質量成分材９１の作用については、例えば一部にこれらの材料を組み合わせて振動板２を構成するようにしてもよい。
【００６３】
複数個のドライバユニット３は、振動板２に対して適宜の状態で配置して構成してもよい。すなわち、本発明の第１０の実施の形態として図１９に示したパネル型スピーカ装置１００は、振動板２に対して３個のドライバユニット３ａ乃至３ｃが対角線に沿って斜めに配置されて構成されてなる。パネル型スピーカ装置１００は、上述したパネル型スピーカ装置９０と同様に、振動板２が各ドライバユニット３の設置領域に対して周辺の振動領域１０１ａ、１０１ｂの面積を大きく構成されてなる。
【００６４】
パネル型スピーカ装置１００は、上述したように振動板２に対してその中央領域に位置して各ドライバユニット３が適宜の形状或いは大きさの図形からなる領域内に配置されるとともに、この配置領域が振動板２の放音面２ａに対する面積割合を振動領域９１の面積割合よりも小さい領域とするように構成されている。したがって、パネル型スピーカ装置１００は、振動領域９１を自由振動させることで低周波数帯域での感度の向上が図られるようになる。また、パネル型スピーカ装置１００は、振動板２が振動領域９１においてドライバユニット３の設置領域と逆相で動作することにより、より低い動作周波数が確保されるようになる。
【００６５】
本発明の第１１の実施の形態として図２０に示したパネル型スピーカ装置１１０は、振動板２が逆三角形状を呈して形成されるとともに、その中央領域に位置して３個のドライバユニット３ａ乃至３ｃが互いに三角形の設置領域１１１を構成するようにして配置されて構成されてなる。このパネル型スピーカ装置１１０においても、ドライバユニット３の設置領域１１１に対して周辺の振動領域１１２ａ乃至１１２ｃが全体としてその面積を大きくなるように構成される。したがって、パネル型スピーカ装置１１０は、上述したパネル型スピーカ装置１００と同様に低周波数帯域での感度の向上が図られるとともに、振動板２が周辺領域においてドライバユニット３の設置領域と逆相で動作することによって、より低い動作周波数が確保されるようなる。
【００６６】
本発明の第１２の実施の形態として図２１に示したパネル型スピーカ装置１２０は、振動板２を駆動するために３個のドライバユニット３ａ乃至３ｃを備えた構成を上述したパネル型スピーカ装置８０と同様とするが、各ドライバユニット３が接合固定される振動板２の構成に特徴を有している。すなわち、パネル型スピーカ装置１２０は、同図に示すように振動板２に対して各ドライバユニット３がそれぞれ材質を異にする取付板１２１ａ乃至１２１ｃを介して取り付けられた構成に特徴を有している。各取付板１２１は、例えば振動板２を成形する際に、各ドライバユニット３の取付部位に対応した位置にインサート成形法によって一体化されてなり、特定の入力周波数に対する応答特性を改善する材質のものが選定される。
【００６７】
パネル型スピーカ装置１２０においては、上述したように材質を異にする各取付板１２１を介して各ドライバユニット３が振動板２に取り付けられた構成であることから、図２２に示すように各取付板１２１ａ乃至１２１ｃに対応するそれぞれの部位Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３において高周波数帯域の共振周波数がそれぞれずれた状態となる。したがって、パネル型スピーカ装置１２０は、各取付板１２１によって各ドライバユニット３の共振点が相互に補完されることで高周波数帯域での周波数特性の改善がさらに図られる。また、パネル型スピーカ装置１２０は、各取付板１２１を適宜調整することによって不要な高周波数帯域でのピーク調整を図ることが可能とされる。
【００６８】
本発明の第１３の実施の形態として図２３に示したパネル型スピーカ装置１３０は、振動板２を駆動するために３個のドライバユニット３ａ乃至３ｃを備えた構成を上述したパネル型スピーカ装置８０と同様としているが、各ドライバユニット３に対してそれぞれ再生入力信号を供給する入力部１３１の構成に特徴を有している。すなわち、パネル型スピーカ装置１３０は、各ドライバユニット３に対して入力部１３１を介してそれぞれ独立に再生入力信号の供給或いは位相の切換等を行って振動板２を駆動するように構成されている。
【００６９】
入力部１３１は、音源１３２から供給される再生入力信号を増幅するアンプ１３３と、このアンプ１３３と各ドライバユニット３ａ乃至３ｃとの間に互いに独立してそれぞれ接続された切換スイッチ１３４ａ乃至１３４ｃとボリューム１３５ａ乃至１３５ｃとからなる直列回路とから構成される。各切換スイッチ１３４は、例えば各ドライバユニット３に対するそれぞれ再生入力信号の入力のオン／オフの切換操作とともに、入力オン状態で再生入力信号の位相の切換操作とを行う。各ボリューム１３５は、各ドライバユニット３に対してそれぞれ入力される再生入力信号のレベル調整を行ってこれら各ドライバユニット３の感度を個々に調整するようにする。
【００７０】
パネル型スピーカ装置１３０は、以上のように構成されることにより、入力部１３１から必要とされる位相成分を有する再生入力信号が各ドライバユニット３にそれぞれ供給される。パネル型スピーカ装置１３０は、これによって各ドライバユニット３がそれぞれ独立に動作されて振動板２を駆動して再生出力を放音する。したがって、パネル型スピーカ装置１３０は、特別な回路素子や切換装置等を不要とするとともに使用者による極めて簡単な操作によって、音場や音質等を適宜変えた再生出力を得ることを可能とする。
【００７１】
本発明の第１４の実施の形態として図２４に示したパネル型スピーカ装置１４０は、上述したパネル型スピーカ装置１３０と同様に各ドライバユニット３に対して再生入力信号を供給する入力部１４１の構成に特徴を有している。すなわち、パネル型スピーカ装置１４０は、入力部１４１において音源１４２から供給される再生入力信号を３つの周波数帯域に分割して位相調整を行うとともに、これを合成した後各ドライバユニット３に供給することによって各ドライバユニット３を駆動するように構成されてなる。
【００７２】
入力部１４１は、音源１４２から再生入力信号が供給されるバンドパスフィルタ１４３ａ乃至１４３ｃと、これらバンドパスフィルタ１４３にそれぞれ接続された切換スイッチユニット１４４乃至１４６と、これら切換スイッチユニット１４４乃至１４６を介してそれぞれ再生入力信号が供給されるミキサ１４７ａ乃至１４７ｃと、各ミキサ１４７と各ドライバユニット３との間にそれぞれ介挿されたアンプ１４８ａ乃至１４８ｃ等によって構成されている。バンドパスフィルタ１４３は、音源１４２から供給される再生入力信号をそれぞれ所定の周波数帯域に分割する。
【００７３】
各切換スイッチユニット１４４乃至１４６は、それぞれミキサ１４７に接続された各３個の切換スイッチ１４４ａ乃至１４４ｃ、１４５ａ乃至１４５ｃ、１４６ａ乃至１４６ｃによって構成されている。これら切換スイッチ１４４ａ乃至１４４ｃ、１４５ａ乃至１４５ｃ、１４６ａ乃至１４６ｃは、例えば各ミキサ１４７に対するそれぞれ再生入力信号の入力のオン／オフの切換操作とともに、入力オン状態で再生入力信号の位相の切換操作とを行う。各ミキサ１４７は、各切換スイッチユニット１４４乃至１４６からそれぞれ供給される所定の周波数帯域の再生入力信号を合成して各アンプ１４８へと入力する。各アンプ１４８は、この合成再生入力信号を増幅して各ドライバユニット３にそれぞれ供給する。
【００７４】
パネル型スピーカ装置１４０は、以上のように構成されることにより、入力部１４１から３つの周波数帯域に分割されるとともに必要とされる位相成分に調整された再生入力信号が各ドライバユニット３に供給される。パネル型スピーカ装置１４０は、各ドライバユニット３がそれぞれ独立に動作されて振動板２を駆動して再生音を放出する。パネル型スピーカ装置１４０は、例えば低周波数帯域では各ドライバユニット３に全て同相成分の再生入力信号を入力するとともに中周波数帯域及び高周波数帯域では逆相成分の再生入力信号を入力するように構成する。具体的には、パネル型スピーカ装置１４０には、中周波数帯域及び高周波数帯域において例えば上下のドライバユニット３ａ、３ｃに正相成分の再生入力信号が入力されるとともに、中央部のドライバユニット３ｂに逆相成分の再生入力信号が入力される。
【００７５】
パネル型スピーカ装置１４０は、低周波数帯域で同相成分の再生入力信号を各ドライバユニット３に供給することにより、振動板２により大きな曲げ動作が生じるようになる。したがって、パネル型スピーカ装置１４０においては、上述した図１７に示した質量成分材９１を貼着してなる第９の実施の形態のパネル型スピーカ装置９０の周波数応答特性と同様に低周波数帯域でピークが生成されて応答特性の向上、すなわち感度の向上が図られるようになる。また、パネル型スピーカ装置１４０は、中周波数帯域及び高周波数帯域で逆相成分の再生入力信号を各ドライバユニット３に供給することによって、互いに相殺される周波数帯域が生じて全体の感度が低下することから、パネル型スピーカ装置９０と比較して全体的に感度が平坦化が図られた再生出力が出力されるようになる。
【００７６】
なお、パネル型スピーカ装置１４０は、上述したように中央部のドライバユニット３ｂに逆相成分の再生入力信号を入力することで振動板２に大きな曲げ動作が生じ、この振動板２の材質特有の再生音が出力されるようになる。したがって、パネル型スピーカ装置１４０は、特定の周波数帯域において入力部１４１の切換スイッチユニット１４４乃至１４６の切換操作によってドライバユニット３ｂに逆相入力を行い、独特な再生音を生成することが可能となる。
【００７７】
本発明の第１５の実施の形態として図２５に示したパネル型スピーカ装置１５０は、ディップ部分や過度のピークの発生を抑制して周波数応答特性の平坦化を図るために入力部１５１に３個のデジタルフィルタ１５３ａ乃至１５３ｃが備えられて構成されてなる。入力部１５１は、音源１５２から供給される再生入力信号に対して適当な信号処理を施す３個のフィルタ１５３ａ乃至１５３ｃと、これら各フィルタ１５３を通過した再生入力信号を増幅して各ドライバユニット３をそれぞれ駆動するアンプ１５４ａ乃至１５４ｃとから構成される。
【００７８】
パネル型スピーカ装置１５０においては、音源１５２から供給される再生入力信号が、例えばインパルス応答の逆フィルタ作用を奏する各フィルタ１５３によって上述したディップ部分や過度のピークを発生させる特定の周波数帯域を分離する等の信号処理を施されて各ドライバユニット３に供給される。パネル型スピーカ装置１５０は、これによって再生周波数特性の平坦化が図られた再生出力が放音されるようになる。なお、パネル型スピーカ装置１５０は、各フィルタ１５３を適宜選択することによって、特定の周波数帯域のみを強調させた再生出力を放音することも可能となる。また、各フィルタ１５３には、適宜のデジタルフィルタ或いはアナログフィルタが用いられ、再生入力信号に対して特定の周波数帯域の分離処理ばかりでなく振幅や位相等の適宜の信号処理を行うものが用いられる。
【００７９】
ところで、上述したパネル型スピーカ装置１５０においては、信号処理を施して各ドライバユニット３に再生入力信号を供給してこれらを駆動する各フィルタ１５３について、それぞれのフィルタ係数に適当な遅れ成分を付与して構成するようにしてもよい。パネル型スピーカ装置１５０は、かかる構成によって振動板２から放音される再生出力の音波波面が制御されてその主軸を正面から適宜ずらすことが可能となることから拡声化が図られる。
【００８０】
また、パネル型スピーカ装置１５０においては、信号処理を施して各ドライバユニット３に再生入力信号を供給してこれらを駆動する各フィルタ１５３について、それぞれのフィルタ係数に適宜の振幅成分を付与して構成するようにしてもよい。パネル型スピーカ装置１５０は、かかる構成によってスピーカアレィと同様に指向性を付与することが可能となる。したがって、パネル型スピーカ装置１５０は、放音部が１枚の振動板２によって構成されるが、複数の入力音源に対しても指向性の制御が可能なスピーカ装置システムを構成する。
【００８１】
本発明の第１６の実施の形態として図２６に示したパネル型スピーカ装置１６０は、上述したパネル型スピーカ装置１５０を基本として、目標とする最適な特性を得るフィルタ１６４を入力部１６１に備える展開例を示したものである。このパネル型スピーカ装置１６０も、振動板２を駆動する３個のドライバユニット３と、これらドライバユニット３に対して再生入力信号を供給する入力部１６１とから構成される。入力部１６１は、音源１６２から再生入力信号がそれぞれ供給される第１のアンプ１６３と、フィルタ１６４及びこのフィルタ１６４に接続された第２のアンプ１６５とを備える。
【００８２】
パネル型スピーカ装置１６０は、入力部１６１の第１のアンプ１６３を介して音源１６２から供給される再生入力信号によって振動板２の被駆動面２ｂに上下に配置された第１のドライバユニット３ａと第３のドライバユニット３ｃとが駆動される。また、パネル型スピーカ装置１６０は、入力部１６１のフィルタ１６４によって所定の信号処理を施された再生入力信号が第２のアンプ１６５を介して供給されることによって振動板２の中央部に配置された第２のドライバユニット３ｂが駆動される。パネル型スピーカ装置１６０は、このように第２のドライバユニット３ｂに所定の信号処理を施した再生入力信号を供給することで、振動板２に発生する振動モードを制御する。
【００８３】
パネル型スピーカ装置１６０は、例えばフィルタ１６４において再生入力信号の逆相処理を行うことによって、第２のドライバユニット３ｂを第１のドライバユニット３ａと第３のドライバユニット３ｃに対して異なる位相で駆動するようにする。パネル型スピーカ装置１６０は、かかる構成によって通常の材料解析では予測し得ない振動モードで振動板２の駆動が可能となり、結果的にディップ部分や過度のピークの発生が抑制される。
【００８４】
パネル型スピーカ装置においては、振動板に幾何学的に対称位置に配置されたドライバユニットに互いに逆相の再生入力信号を供給して駆動することにより、ある特定の周波数帯域において振動板の材質にかかわらずこれらドライバユニットの等間隔位置で振動の節を強制的に生成することが可能となる。したがって、パネル型スピーカ装置システムでは、かかる現象を巧みに利用することにより上述した各周波数帯域の感度調整、再生周波数特性の改善或いは音場や音質の調整等が可能となる。勿論、再生入力信号の信号処理は、各ドライバユニットに対してフィルタを適宜に組合せることによって行うようにしてもよい。
【００８５】
本発明の第１７の実施の形態として図２７に示したパネル型スピーカ装置１７０は、１個の振動板２を５個のドライブユニット３ａ乃至３ｅによって駆動するとともに２つの音源１７２ａ、１７２ｂから供給される再生入力信号を処理して各ドライバユニット３に入力する入力部１７１とによって構成される。勿論、ドライバユニット３については、上述した各パネル型スピーカ装置と同様に、３個のドライブユニット３によって１個の振動板２を駆動するようにしてもよい。パネル型スピーカ装置１７０は、横長矩形の振動板２が用いられ、この振動板２に対して５個のドライブユニット３を横方向に等間隔で配列した横型に構成したが、上述した各パネル型スピーカ装置のように正方形或いは縦長、三角形の振動板２を用いてもよい。
【００８６】
入力部１７１は、第１の音源１７２ａから供給される第１の再生入力信号に対して順次大きな遅れ成分ｄａ１、ｄａ２、ｄａ３、ｄａ４を付与する遅れ成分供給回路１７３ａ１乃至１７３ａ４及び第２の音源１７２ｂから供給される第２の再生入力信号に対して順次大きな遅れ成分ｄｂ１、ｄｂ２、ｄｂ３、ｄｂ４を付与する遅れ成分供給回路１７３ｂ１乃至１７３ｂ４が備えられている。また、入力部１７１には、第１のミキサ１７４ａ乃至第５のミキサ１７４ｅと、これらミキサ１７４においてミキシングされた再生入力信号が供給されて各ドライバユニット３をそれぞれ駆動する第１のアンプ１７５ａ乃至第５のアンプ１７５ｅとが備えられている。
【００８７】
第１のミキサ１７４ａは、第１の音源１７２ａから供給された第１の再生入力信号と第２の音源１７２ｂから供給されて遅れ成分ｄｂ４が付与された第２の再生入力信号とをミキシングする。第２のミキサ１７４ｂは、第１の音源１７２ａから供給されて遅れ成分ｄａ１が付与された第１の再生入力信号と第２の音源１７２ｂから供給されて遅れ成分ｄｂ３が付与された第２の再生入力信号とをミキシングする。第３のミキサ１７４ｃは、第１の音源１７２ａから供給されて遅れ成分ｄａ２が付与された第１の再生入力信号と第２の音源１７２ｂから供給されて遅れ成分ｄｂ２が付与された第２の再生入力信号とをミキシングする。第４のミキサ１７４ｄは、第１の音源１７２ａから供給されて遅れ成分ｄａ３が付与された第１の再生入力信号と第２の音源１７２ｂから供給されて遅れ成分ｄｂ１が付与された第２の再生入力信号とをミキシングする。さらに、第５のミキサ１７４ｅは、第１の音源１７２ａから供給されて遅れ成分ｄａ４が付与された第１の再生入力信号と第２の音源１７２ｂから供給された第２の再生入力信号とをミキシングする。
【００８８】
パネル型スピーカ装置１７０は、第１の音源１７２ａと第２の音源１７２ｂとからそれぞれ供給される第１の再生入力信号と第２の再生入力信号とが、遅れ成分の重みを変えた信号処理を施されて各ドライバユニット３に供給される。したがって、パネル型スピーカ装置１７０においては、第１の音源１７２ａの第１の再生入力信号に基づいて、各遅れ成分ｄに応じて第１のドライバユニット３ａから第５のドライバユニット３ｅに向かって次第に駆動が行われる。また、パネル型スピーカ装置１７０においては、第２の音源１７２ｂの第２の再生入力信号に基づいて、各遅れ成分ｄに応じて第５のドライバユニット３ｅから第１のドライバユニット３ａに向かって次第に駆動が行われる。
【００８９】
パネル型スピーカ装置１７０においては、上述した動作によって、第１の音源１７２ａの第１の再生入力信号に基づく再生出力が振動板２の放音面２ａから図２７の矢印ＡＡで示す方向へと放音される。また、パネル型スピーカ装置１７０においては、第２の音源１７２ｂの第２の再生入力信号に基づく再生出力が振動板２の放音面２ａから同図ＢＢで示す方向へと放音される。したがって、パネル型スピーカ装置１７０においては、２チャンネルの音源に対してそれぞれ異にする指向性が付与されるようになる。
【００９０】
本発明の第１８の実施の形態として図２８に示したパネル型スピーカ装置１８０は、１個の振動板２を５個のドライブユニット３ａ乃至３ｅと、２つの音源１８２ａ、１８２ｂからそれぞれ再生入力信号を供給する構成について上述したパネル型スピーカ装置１７０と同様とするが、２つの音源１８２ａ、１８２ｂからそれぞれ供給される第１の再生入力信号と第２の再生入力信号とを信号処理してドライバユニット３に入力する入力部１８１の構成に特徴を有している。勿論、このパネル型スピーカ装置１８０についても、上述した各パネル型スピーカ装置と同様に、３個のドライブユニット３によって１個の振動板２を駆動するように構成してもよい。
【００９１】
すなわち、入力部１８１には、第１の音源１８２ａから供給される第１の再生入力信号を信号処理する５個のフィルタ１８３ａ１乃至１８３ａ５と、第２の音源１８２ｂから供給される第２の再生入力信号を信号処理する５個のフィルタ１８３ｂ１乃至１８３ｂ５からなる１０個のフィルタ１８３が備えられている。また、入力部１８１には、信号処理された第１の音源１８２ａから供給された第１の再生入力信号と第２の音源１８２ｂから供給された第２の再生入力信号とをミキシングする５個のミキサ１８４ａ乃至１８４ｅと、これらミキサ１８４においてそれぞれミキシングされた再生入力信号が入力されることによって各ドライバユニット３をそれぞれ駆動する５個のアンプ１８５ａ乃至１８５ｅとが備えられている。
【００９２】
第１のミキサ１８４ａは、第１の音源１８２ａから供給されて第１のフィルタ１８３ａ１において信号処理された第１の再生入力信号と第２の音源１８２ｂから供給されて第５のフィルタ１８３ｂ５において信号処理された第２の再生入力信号とが入力され、これらをチャンネル合成して第１のアンプ１８５ａに供給する。第２のミキサ１８４ｂは、第１の音源１８２ａから供給されて第２のフィルタ１８３ａ２において信号処理された第１の再生入力信号と第２の音源１８２ｂから供給されて第４のフィルタ１８３ｂ４において信号処理された第２の再生入力信号とが入力され、これらをチャンネル合成して第２のアンプ１８５ｂに供給する。第３のミキサ１８４ｃは、第１の音源１８２ａから供給されて第３のフィルタ１８３ａ３において信号処理された第１の再生入力信号と第２の音源１８２ｂから供給されて第３のフィルタ１８３ｂ３において信号処理された第２の再生入力信号とが入力され、これらをチャンネル合成して第３のアンプ１８５ｃに供給する。
【００９３】
さらに、第４のミキサ１８４ｄは、第１の音源１８２ａから供給されて第４のフィルタ１８３ａ４において信号処理された第１の再生入力信号と第２の音源１８２ｂから供給されて第２のフィルタ１８３ｂ２において信号処理された第２の再生入力信号とが入力され、これらをチャンネル合成して第４のアンプ１８５ｄに供給する。また、第５のミキサ１８４ｅは、第１の音源１８２ａから供給されて第５のフィルタ１８３ａ５において信号処理された第１の再生入力信号と第２の音源１８２ｂから供給されて第１のフィルタ１８３ｂ１において信号処理された第２の再生入力信号とが入力され、これらをチャンネル合成して第５のアンプ１８５ｅに供給する。
【００９４】
各フィルタ１８３ａ、１８３ｂには、上述した第１５の実施の形態のパネル型スピーカ装置１５０に用いたフィルタ１５３と同様に、例えば入力される再生入力信号に対して所定の周波数帯域の選択、任意の位相或いは振幅の信号処理を施すフィルタ係数を有するものが用いられる。パネル型スピーカ装置１８０は、最適なフィルタ１８３ａ、１８３ｂを用いることによって、上述した第１７の実施の形態のパネル型スピーカ装置１７０と比較してより効果的な指向特性をえることが可能となる。
【００９５】
また、パネル型スピーカ装置システム１８０は、各フィルタ１８３ａ、１８３ｂによって、振動板２を駆動する各ドライバユニット３に供給する再生入力信号について特定の周波数帯域の制御を行うように構成してもよい。パネル型スピーカ装置１８０は、これによって振動板２中に多数の腹、節を有する振動モードを生成することが可能となり、振動モードの各腹の部位を発音源とみなすことができる。スピーカアレイにおいては、一般に高周波数帯域まで指向性を狭くする効果を得るために発音源の個数を多くとる必要があるため、コストがアップするとともに装置が大型化しかつ使用者に圧迫感を与えるといった問題がある。パネル型スピーカ装置１８０は、上述したようにより少数のドライバユニット３によって目的とする狭指向性を得ることが可能となり、かつ振動板２も１個であることから小型で廉価に構成されて上述した問題点を解決する。なお、このパネル型スピーカ装置システム１８０における狭指向性の向上は、上述した各パネル型スピーカ装置システムによっても達成されることは勿論である。
【００９６】
さらに、パネル型スピーカ装置システム１８０においては、例えば各フィルタ１８３ａ、１８３ｂにそのフィルタ係数を経時的に更新させるように制御する制御部を設けることによって指向特性を変化させるように構成してもよい。パネル型スピーカ装置１８０は、かかる構成を採用することによって特殊な機械的構成を用いることなく放音軸の回転、移動等の特殊な音響効果の生成が可能となる。勿論、かかる構成は、上述した各パネル型スピーカ装置システムにも採用することができる。
【００９７】
上述した各実施の形態のパネル型スピーカ装置には、図１の第１の実施の形態として示したパネル型スピーカ装置１に用いた放音面２ａ側に立上り周壁５を一体に突設した振動板２を用いたが、図６の第２の実施の形態として示した被駆動面２ｂ側に立上り周壁２２を一体に突設した振動板２１を用いてもよいことは勿論である。また、ドライバユニット３は、振動板２の大きさによってはさらに多数個のドライバユニットによってこれを駆動するように構成してもよいことは勿論である。
【００９８】
また、上述した各実施の形態においては、従来のダイナミック型スピーカ装置に備えられるダイナミックドライバユニットとほぼ同等に構成されたドライバユニット３を備えたパネル型スピーカ装置を示したが、本発明はかかるドライバユニットに限定されるものではないことは勿論である。ドライバユニットは、再生入力信号が供給されることによって振動板に曲げ動作を生じさせるものであればよく、例えば圧電素子からなる圧電型ドライバユニットを用いてもよい。
【００９９】
さらに、本発明においては、上述した各実施の形態で説明した個々の技術を適宜に組み合わせ、これらを電気的或いは機械的に切り換えて振動板を駆動するように構成してもよい。上述した各実施の形態のパネル型スピーカ装置は、例えば各種音響機器等のスピーカ装置として用いられるが、放音部がパネル状の振動板によって構成される特殊な構成であることから従来のスピーカ装置に期待されない種々の分野に幅広く展開が可能である。
【０１００】
【発明の効果】
上述したように、本発明にかかるパネル型スピーカ装置は、振動体の立上り周壁が形成された外周部における曲げ強度が増すことにより低周波数帯域の再生入力信号に対する分割振動が抑制されることから、全体として一様にフラットな周波数応答特性が得られるようになり、小型で薄型であっても低周波数帯域から高周波数帯域まで幅広い周波数帯域について良好な音質と充分な音量によって再生出力を放音することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示すパネル型スピーカ装置の要部縦断面図である。
【図２】同パネル型スピーカ装置の正面図である。
【図３】同パネル型スピーカ装置に備えられるドライバユニットの詳細を説明する要部縦断面図である。
【図４】同パネル型スピーカ装置における振動板の振動モードの状態を説明する図である。
【図５】同パネル型スピーカ装置について、ピンクノイズ再生の１／３オクターブ特性の測定図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態として示すパネル型スピーカ装置の要部縦断面図である。
【図７】同パネル型スピーカ装置に備えられる接合部が楕円形とされたドライバユニットの要部斜視図である。
【図８】同パネル型スピーカ装置に備えられる接合部が矩形とされたドライバユニットの要部斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態として示すパネル型スピーカ装置の斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態として示すパネル型スピーカ装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態として示す振動板の保護部材を備えたパネル型スピーカ装置の斜視図である。
【図１２】同パネル型スピーカ装置の側面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態として示す他の振動板の保護部材を備えたパネル型スピーカ装置の斜視図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態として示す他の振動板の保護部材を備えたパネル型スピーカ装置の斜視図である。
【図１５】本発明の第８の実施の形態として示す３個のドライバユニットを備えたパネル型スピーカ装置の斜視図である。
【図１６】同パネル型スピーカ装置の側面図である。
【図１７】本発明の第９の実施の形態として示す振動板に質量成分部材を貼着してなるパネル型スピーカ装置の斜視図である。
【図１８】同パネル型スピーカ装置における振動板の低周波数帯域での感度向上原理を説明する図である。
【図１９】本発明の第１０の実施の形態として示すドライバユニットを斜めに配置したパネル型スピーカ装置の要部斜視図である。
【図２０】本発明の第１１の実施の形態として示す三角形状の振動板を備えるパネル型スピーカ装置の要部斜視図である。
【図２１】本発明の第１２の実施の形態として示す３個のドライバユニットを材質を異にする取付部材を介して振動板に配置したパネル型スピーカ装置の要部斜視図である。
【図２２】同パネル型スピーカ装置における共振周波数の調整動作の説明図である。
【図２３】本発明の第１３の実施の形態として示す振動板を３個のドライバユニットによって駆動するパネル型スピーカ装置の要部構成図である。
【図２４】本発明の第１４の実施の形態として示す振動板を３個のドライバユニットによって駆動する他のパネル型スピーカ装置の要部構成図である。
【図２５】本発明の第１５の実施の形態として示す振動板を３個のドライバユニットによって駆動する他のパネル型スピーカ装置の要部構成図である。
【図２６】本発明の第１６の実施の形態として示す振動板を３個のドライバユニットによって駆動する他のパネル型スピーカ装置の要部構成図である。
【図２７】本発明の第１７の実施の形態として示す振動板を５個のドライバユニットによって駆動するパネル型スピーカ装置の要部構成図である。
【図２８】本発明の第１８の実施の形態として示す振動板を５個のドライバユニットによって駆動する他のパネル型スピーカ装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１ パネル型スピーカ装置、２ 振動板（振動体）、２ａ 放音面、２ｂ 被駆動面、２ｃ 外周部、３ ドライバユニット、４ 支持ブラケット、５ 立上り周壁、６ ボイスコイル、７ 磁気回路、８ ボビン、９ コイル部、１０ センタポール、１１ マグネット、１２ プレート、１３ 補助リング、１４ ダンパ、１５ 取付リング

Claims (1)

1. 合成樹脂材により全体が剛性を有するパネル状に形成されるとともに外周部に全域に亘り枠状の立上り周壁が一体に形成され、一方の主面が放音面とされるとともに他方の主面が被駆動面とされた振動体と、
   上記振動体と対向配置された支持部材に固定されるとともに振動体駆動部が上記振動体に対して所定の周波数応答特性を付与する取付手段を介して上記被駆動面に固定され、再生入力信号に基づいて上記振動体駆動部により上記被駆動面の取付部を駆動点として上記振動体に厚み方向の部分的な曲げ動作による振動動作を生じさせて再生出力を放音させる少なくとも１個以上のドライバユニットと、
   全体枠状に形成され、前面が上記放音面よりも前方に延在しかつ上記立上り周壁を全周に亘って取り囲んだ状態で、内部に上記振動体を収納して保護する保護枠部材と、
   上記保護枠部材の内周側壁面と上記振動体の立上り周壁の外周面との間に圧縮状態で介挿配置され、上記振動体に対してその振動動作を妨げない弾性力を作用させて上記振動体を上記保護枠部材に弾性的に保持させる複数のスプリングと
   を有するパネル型スピーカ装置。

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