JP4671755B2 - 偏心スピーカ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ボイスコイルの中心に対して中心軸が偏心している偏心振動板を有する偏心スピーカ装置に関するものである。

振動板の分割共振に起因して特性が劣化する問題に関しては、従来、振動板の形状を、ボイスコイルに対して同軸ではない形状としたり、直円錐を軸と直交しない斜めの平面で切断した形状としたりする、いわゆる偏心振動板（偏心コーン）を装備した偏心スピーカ装置が提案されている。このような特徴を有する偏心スピーカ装置は、ボイスコイルから振動板の周辺までの距離が不均一であるため、固有周波数での分割共振が発生せず、再生音質の劣化の解消を図ることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３５４２８９号公報

そして、上記のような偏心振動板を有する偏心スピーカ装置においては、分割共振による再生音質の劣化の改善がされる他に、特定な方向において高域特性が改善される。すなわち、上記偏心スピーカ装置においては、振動板前方の高域特性が軸回りで均等なものでなくなる。そして、所定の方向の高域特性が良くなる。すなわち、ボイスコイルの中心軸に直交する面に対して傾斜角度を大とする面を大傾斜面部、傾斜角度を小とする面を小傾斜面部とすると、大傾斜面部が向いている方向、つまり大傾斜面部から放射される音響が向かう方向の高域指向特性が改善される。

この発明は上述のような偏心振動板の特徴をさらに改善して良いものとするためになされたもので、高域指向特性が改善される方向において高域特性をさらに改善するとともに、高域指向特性が改善されない方向の音圧を減衰させて、総合的な高域指向特性をさらに改善することができるスピーカ装置を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明にかかるスピーカ装置は、ボイスコイルの中心に対して偏心して設けられ、ボイスコイルから振動を伝達されて音響を再生する偏心振動板を有する偏心スピーカ装置において、偏心振動板のうち、ボイスコイルの中心軸に直交する面に対して傾斜角度が大となる大傾斜面部のヤング率が、傾斜角度が小となる小傾斜面部のヤング率よりも大きくなるようにされている。

ここで、ボイスコイルの中心に対して偏心している偏心振動板とは、振動板の形状を、ボイスコイルに対して同軸ではない形状としたり、直円錐を軸と直交しない斜めの平面で切断した形状としたりした、いわゆる偏心振動板のことを指し、振動板の外周縁部が形成する円或いは楕円の中心に対して中心軸がずれている振動板を全て含む。なお、本明細書では、振動板の大傾斜面部及び小傾斜面部は円錐状の部分の一部から構成され、一般にこの円錐状の部分の周縁に設けられているエッジ部は含まない。

以下に、本発明にかかる偏心スピーカ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下では、本発明の偏心スピーカ装置の概略と特徴を実施の形態として説明し、その後に偏心スピーカ装置に関する実施例を説明する。

［実施の形態］
本実施の形態の偏心スピーカ装置は、磁気回路によって駆動されるボイスコイルに接続され、このボイスコイルから振動を伝達されて音響を再生する偏心振動板を有している。偏心振動板は、ボイスコイルの中心に対して偏心している。そして、偏心振動板は、ボイスコイルの中心軸に直交する面に対して傾斜角度が大きい（ボイスコイルの中心軸に直交する面に対して立っている）大傾斜面部と、傾斜角度が小さい（寝ている）小傾斜面部との２つの部分から構成されている。大傾斜面部は、最大傾斜位置を中心とする中心角度約１８０度の領域に設けられており、小傾斜面部は、残りの部分である最小傾斜位置を中心とする中心角度約１８０度の領域に設けられている。そして、本実施の形態の偏心振動板においては、大傾斜面部のヤング率が、傾斜角度を小とする小傾斜面部のヤング率よりも大きくなるようにされている。

偏心振動板は、課題を解決するための手段の項にて述べたように傾斜角度が大きい（立っている）面が向かっている方向において高域の指向性特性が良く、傾斜角度が小さい（寝ている）面が向かっている方向において高域の指向性特性が悪い。一方、一般に振動板のヤング率を大きくするほど、高域の指向性特性を良くすることができる。そこで、本実施の形態においては、この２つの特性を利用して、傾斜角度が大きい大傾斜面部のヤング率を大きくして大傾斜面部が向かう方向の高域の指向性特性をさらに向上させるとともに、傾斜角度が小さい小傾斜面部のヤング率を小さくして小傾斜面部が向かう方向の指向性特性を減衰させる。これにより、総合的に高域の指向性特性が向上したスピーカ装置とすることができる。

このような構成の偏心振動板は、射出発泡成形により作製する際に、大傾斜面部の発泡倍率を小傾斜面部よりも小さくすることにより作製することができる。この方法により、比較的容易に本実施の形態の偏心振動板を作製することができる。

また、硬化用貼付材料として、振動板よりヤング率が大きく且つ軽い材料を大傾斜面部に貼り付け、これにより大傾斜面部のヤング率を大きくしてもよい。このとき、硬化用貼付材料を貼り付けた後の振動板の重量が、振動板の振幅動作に影響しない程度の軽い材料を選択することが重要である。この方法によっても、比較的容易に本実施の形態の振動板を作製することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
（実施例）
図１は本実施例の偏心スピーカ装置の横断面図である。図２は本実施例の偏心スピーカ装置の偏心振動板のみの形状を示す図である。図３は本実施例の偏心スピーカ装置の偏心振動板の斜視図である。スピーカ装置の音響の放射方向を前方として説明する。図１において、本実施例の偏心スピーカ装置３０は、偏心振動板１、ボイスコイルボビン１７およびボイスコイル１５から成る振動構造と、ヨーク１３、マグネット１１、トッププレート１２から成る磁気回路２０とを有している。

リング状のマグネット１１の前面側および背面側に、鉄などの磁性材料からなるトッププレート１２とヨーク１３とが取り付けられている。ヨーク１３の前面中央部に、ヨーク１３と一体化されたセンターポール１４が配設されている。そして、センターポール１４の外周面とトッププレート１２の内周面との間に、磁気ギャップｇが形成されている。すなわち、マグネット１１、トッププレート１２、ヨーク１３およびセンターポール１４は、センターポール１４の外周面とトッププレート１２の内周面との間に磁気ギャップｇを形成する磁気回路２０を構成している。トッププレート１２の前面には、フレーム１６が取り付けられている。

トッププレート１２の前方であるマグネット１１と反対側には、概略偏心したラッパ型の偏心振動板１が、大径部を前方に向けて配設されている。偏心振動板１の中心軸は、磁気回路２０およびボイスコイル１５の中心Ｏに対して距離Ｅだけ偏心している。そして、本実施例の特徴ある構造として、本実施例の偏心振動板１は、傾斜角の大きい大傾斜面部１ａと傾斜角の小さい小傾斜面部１ｂとエッジ部１ｃから構成され、大傾斜面部１ａのヤング率は、小傾斜面部１ｂのヤング率よりも大きくされている。尚、エッジ部１ｃのヤング率は、全周にわたって一定とされている。

円筒形のボイスコイルボビン１７が、磁気回路２０と中心軸を一致させて配置されている。このボイスコイルボビン１７は、弾性を有するスパイダ１８によってフレーム１６から支持されて、中心軸に沿って前後方向に進退動可能とされている。偏心振動板１は円錐形の大径部の円周縁部１ｃをフレーム１６の外周縁部１６ａに固定されて、円錐形の小径部１ｄをボイスコイルボビン１７の外周面に接合されて支持されている。ボイスコイルボビン１７の外周面にはボイスコイル１５が巻装されている。そして、このボイスコイルボビン１７は、ボイスコイル１５がギャップｇ内の所定位置に位置するように配設されている。

図２に示されるように、偏心振動板１は、磁気回路２０およびボイスコイル１５の中心軸に対して距離Ｅだけ偏心している。そのため、ボイスコイル１５の中心軸から偏心振動板１の外周縁部（エッジ部１ｃを除く）までの距離は一定でない。図２及び図３に示されるように、偏心振動板１は、エッジ部１ｃを除く部分が、ヤング率の違いによって２つの部分に分かれている。すなわち、ボイスコイル１５の中心軸に直交する面Ｈに対して傾斜角度が大きい（立っている）大傾斜面部１ａと、傾斜角度が小さい（寝ている）小傾斜面部１ｂとの２つの部分から構成されている。ボイスコイル１５の中心軸から最も近い位置にある外周縁部を通る斜面が、最も傾斜角度が大きい（角度θ１）最大傾斜位置Ｄｍａｘとなっている。一方、ボイスコイル１５の中心軸から最も遠い位置にある外周縁部を通る斜面が、最も傾斜角度が小さい（角度θ２）最小傾斜位置Ｄｍｉｎとなっている。

大傾斜面部１ａは、最大傾斜位置Ｄｍａｘを中心とする中心角度約１８０度の領域に設けられており、小傾斜面部１ｂは、残りの部分である最小傾斜位置Ｄｍｉｎを中心とする中心角度約１８０度の領域に設けられている。そして、本実施の形態の偏心振動板１においては、大傾斜面部１ａのヤング率が、小傾斜面部１ｂのヤング率よりも大きくなるようにされている。

偏心振動板１は、傾斜角度θ１が大きい大傾斜面部１ａが向う方向、つまり大傾斜面部１ａから放射された音響が進む方向（図中矢印Ａ方向）において高域の指向性特性が良く、傾斜角度が小さい小傾斜面部１ｂ、つまり小傾斜面部１ｂから放射された音響が進む方向（図中矢印Ｂ方向）において高域の指向性特性が悪い。そして、振動板のヤング率を大きくするほど、高域の指向性特性を良くすることができるので、本実施例においては、この２つの特性を利用して、大傾斜面部１ａのヤング率を大きくして大傾斜面部１ａが向かうＡ方向の高域の指向性をさらに向上させている。これとともに、小傾斜面部１ｂのヤング率を小さくして小傾斜面部１ｂが向かうＢ方向の指向性を減衰させている。これにより、総合的に高域の指向性が向上したスピーカ装置３０となっている。本実施例においては、大傾斜面部１ａのヤング率は、小傾斜面部１ｂのヤング率の約３倍大きな値とされている。

ここで、ヤング率とは、硬さを表す指数であり、ある物質を圧縮して、厚みを零（実際にはありえない）とするのに単位面積あたりどれだけ力を掛ければよいかを示す値である。圧縮弾性率とも呼ばれ、この値が大きいほど硬い物質である。

本実施例の偏心振動板１は、射出発泡成形により作製されている。偏心振動板１は、射出発泡成形時に、大傾斜面部１ａの発泡倍率を小傾斜面部１ｂよりも小さくすることにより作製することができる。この方法により、比較的容易に本実施例の偏心振動板１を得ることができる。

また、偏心振動板１を作製する他の例として、硬化用貼付材料である振動板よりヤング率の大きく且つ軽い材料を大傾斜面部１ａに貼り付け、これによりヤング率を大きくしてもよい。この方法によっても、比較的容易に本実施例の偏心振動板１を実現することができる。

尚、偏心振動板１のヤング率の分布は、本実施例の構成に限定されるものではなく、例えば、ヤング率を段階的に変化するようにしてもよい。一例として、ヤング率の大きい大傾斜面部１ａを、最大傾斜位置Ｄｍａｘを中心とする中心角度約９０度の領域に設け、一方ヤング率の小さい小傾斜面部１ｂを、最小傾斜位置Ｄｍｉｎを中心とする中心角度約９０度の領域に設け、残った２つの中心角度約９０度の領域のヤング率を、大傾斜面部１ａと小傾斜面部１ｂのヤング率の間の値とする。つまり、ヤング率の変化を、大、中、小と３段階的に変化をするようにする。これにより、ヤング率の変化が滑らかになるので、これに伴い指向性特性の変化を滑らかなものとすることができる。

また、この変化の滑らかさをさらに詳細なものとした例として、最大傾斜位置Ｄｍａｘをヤング率の最大の位置として、最小傾斜位置Ｄｍｉｎをヤング率の最小の位置として、この間の領域のヤング率を徐々に変化するようにしてもよい。これにより、指向性特性の変化をより滑らかなものとすることができる。

ボイスコイルの中心に対して中心軸が偏心している偏心振動板を設けることにより、分割共振による周波数特性劣化の抑制や、高域の指向性の改善を図ったスピーカ装置に適用されて好適なものであり、特に車輌の客室内に設置される車載用スピーカ装置に適用されて好適なものである。

本実施例の偏心スピーカ装置の横断面図である。 本実施例の偏心スピーカ装置の偏心振動板のみの形状を示す図である。 本実施例の偏心スピーカ装置の偏心振動板の斜視図である。

符号の説明

１ 偏心振動板
１ａ 大傾斜面部
１ｂ 小傾斜面部
１ｃ エッジ部
１１ マグネット
１２ トップトッププレート
１３ ヨーク
１４ センターポール
１５ ボイスコイル
１６ フレーム
１７ ボイスコイルボビン
１８ スパイダ
Ａ 大傾斜面部が向く方向
Ｂ 小傾斜面部が向く方向
Ｄｍａｘ 最大傾斜位置
Ｄｍｉｎ 最小傾斜位置
Ｅ 偏心の距離
ｇ 磁気ギャップ
Ｈ ボイスコイルの中心軸に直交する面
Ｏ ボイスコイルの中心

Claims (7)

1. ボイスコイルの中心に対して偏心して設けられ、前記ボイスコイルから振動を伝達されて音響を再生する偏心振動板を有する偏心スピーカ装置において、
   前記偏心振動板のうち、前記ボイスコイルの中心軸に直交する面に対して傾斜角度が大となる大傾斜面部のヤング率が、傾斜角度が小となる小傾斜面部のヤング率よりも大きくなるようにされている
   ことを特徴とする偏心スピーカ装置。
2. 前記大傾斜面部は、最大傾斜位置を中心とする所定の中心角度の領域に設けられており、前記小傾斜面部は、最小傾斜位置を中心とする所定の中心角度の領域に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の偏心スピーカ装置。
3. 前記大傾斜面部は、前記最大傾斜位置を中心とする全体の約半分の領域に設けられており、前記小傾斜面部は、前記最小傾斜位置を中心とする残り約半分の領域に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の偏心スピーカ装置。
4. 前記ヤング率は、最大傾斜位置を最大として、最小となる最小傾斜位置まで段階的に変化している
   ことを特徴とする請求項１に記載の偏心スピーカ装置。
5. 前記ヤング率は、最大傾斜位置を最大として、最小となる最小傾斜位置まで徐々に変化している
   ことを特徴とする請求項１に記載の偏心スピーカ装置。
6. 前記偏心振動板は、射出発泡成形により作製され、前記大傾斜面部は、成形時に前記小傾斜面部よりも発泡倍率を小さくすることにより前記小傾斜面部よりもヤング率が大きくされている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の偏心スピーカ装置。
7. 前記大傾斜面部は、硬化用貼付材料を貼り付けることによりヤング率が大きくされていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の偏心スピーカ装置。
   
   
   
   

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