JP5037697B2 - スピーカ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、スピーカ装置に関するものである。
一般的なスピーカ装置として、ダイナミック型スピーカ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このダイナミック型スピーカ装置は、例えば図1に示すように、フレーム3Jと、コーン形状の振動板21Jと、振動板21Jをフレーム3Jに支持するエッジ4Jと、振動板21Jの内周部に接合されたボイスコイルボビン610Jと、ボイスコイルボビン610Jをフレーム3Jに支持するダンパ7Jと、ボイスコイルボビン610Jに巻き回されたボイスコイル611Jと、ヨーク51J,磁石52J,プレート53Jを備えると共に、ボイスコイル611Jが配置される磁気ギャップが形成された磁気回路とを有する。このスピーカ装置では、音声信号がボイスコイル611Jに入力されると、磁気ギャップ内のボイスコイル611Jに生じたローレンツ力によりボイスコイルボビン610Jが振動し、その振動によって振動板21Jが駆動される。
特開平8−149596号公報(第1図)
前述した一般的なダイナミック型スピーカ装置は、例えば図1に示すように、振動板21Jの音響放射側に対して反対側にボイスコイル611Jが配設され、ボイスコイル611J及びボイスコイルボビン610Jの振動方向と振動板21Jの振動方向が同じ方向になるように構成されている。そして、このようなスピーカ装置では、振動板21Jが振動するための領域、ボイスコイルボビン610Jが振動するための領域、磁気回路が配置される領域等が振動板21Jの振動方向(音響放射方向)に沿って形成されることになるので、スピーカ装置の全高が比較的大きく成らざるを得ない構造になっている。
詳細には、図1に示すように、スピーカ装置の振動板21Jの振動方向に沿った大きさは、コーン形状の振動板21Jの振動方向に沿った大きさ及び振動板21Jをフレーム3Jに支持するエッジ4Jの全高(a)、振動板21Jとボイスコイルボビン610Jとの接合部からボイスコイル611Jの上端までのボイスコイルボビン高さ(b)、ボイスコイル高さ(c)、磁気回路の主に磁石高さ(d)、磁気回路の主にヨーク51Jの厚さ(e)等からなる。このようなスピーカ装置においては、充分な振動板21Jの振動ストロークを確保するためには、前述したa,b,c,dの高さを充分に確保する必要があり、また充分な駆動力を得るためには前述したc,d,eの高さを充分に確保する必要があるので、特に、大音量対応型スピーカ装置では、スピーカ装置の全高が大きく成らざるを得ない。
このように、従来のスピーカ装置では、ボイスコイルボビン610Jの振動方向と振動板21Jの振動方向とが同方向になっているので、振動板21Jの振幅を大きくして大音量を得ようとすると、ボイスコイルボビン610Jの振動ストロークを確保するためにスピーカ装置の全高が大きくなってしまい、装置の薄型化を達成し難い。すなわち、装置の薄型化と大音量化を両立し難い問題がある。
しかしながら、ボイスコイル611Jの振動を効率よく振動板21Jに伝達させるためには、ボイスコイル611Jの振動を直接振動板21Jに伝えること、すなわち、ボイスコイル611Jの振動方向と振動板21Jの振動方向とを一致させることが好ましい。ボイスコイル611Jの振動方向と振動板21Jの振動方向が異なる場合には、ボイスコイル611Jの振動が確実に振動板21Jに伝えられないことがあり、これがスピーカ装置の再生効率の悪化に繋がる問題が生じる。特に、高音域の良好な再生特性を得るためには、ボイスコイル611Jの振動を確実に振動板に伝えることが必要になる。
一方、一般的なダイナミック型スピーカ装置では、コーン形状の振動板21Jの内周部にボイスコイルボビン610Jが接合されており、ボイスコイルボビン610Jから振動板21Jの内周部に駆動力が伝達されるので、振動板全体を略同位相にて駆動させることが比較的困難である。このため振動板全体を略同位相にて駆動することができるスピーカ装置が望まれている。
また、大音量の低音再生を行うには、大口径(大面積)の振動板が必要となる。この際、従来技術のように振動板の中心付近のみにボイスコイルボビン610Jを接続したものでは、ボイスコイル611Jによって発生する駆動力をある程度大きくせざるを得ず、駆動力を大きくするためには磁気回路の大型化が必要になって、スピーカ装置の薄型化を達成できない問題が生じる。更には、大面積の振動板では、振動板形状をコーン状にすることで振動板の剛性を高めることが可能ではあるものの、単一のボイスコイルボビン611Jによる駆動では、分割振動が生じやすくなり、高品位な広帯域での再生が得られない。さらに従来の技術では、磁気回路が振動系の反作用を受けて振動し、この振動がフレームを伝ってスピーカの取付部等から不要な音を出すことがあった。
ところで、複数の振動板を備えて、各振動板で異なる方向に音響放射することができるスピーカ装置が知られている。例えば、特開平7−203589号公報に記載されるようなスピーカ装置を得るために、図1に示したスピーカ装置を2つ組み合わせて、各振動板を互いに逆方向に向けて一体化したとすると、前述したスピーカ装置の全高のほぼ2倍の厚さが必要になる。また、この場合には、双方の振動板を駆動するための2つの磁気回路が近接配置されることになるので、双方の振動板を駆動する際にボイスコイルから発生した熱が磁気回路に伝わり、近接配置された磁気回路で互いに加熱し合うことになるので、ボイスコイルの熱損や、熱による磁気回路の減磁等の不具合が生じる問題がある。
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、比較的簡単な構造で大音量の再生音を放射することができる薄型のスピーカ装置を提供すること、ボイスコイルの振動を確実に振動板に伝えて再生効率の高いスピーカ装置を得ること、比較的簡単な構造で高音質な再生音を放射することができる薄型のスピーカ装置を提供すること、また、比較的簡単な構成で振動板が略同位相で振動する薄型のスピーカ装置を提供すること、大面積の振動板で高品位且つ大音量の低音再生を可能にしながら、薄型のスピーカ装置を提供でき、磁気回路が振動系からの反作用で振動し、それがフレームに伝わり、スピーカの取り付け部などから不要な音が発せられるのを防ぐことができ、双方向に音響放射する一対の振動板を駆動する駆動部を有するスピーカ装置において、各駆動部に熱による悪影響が生じないようにすること、等が本発明の目的である。
このような目的を達成するために、本発明によるスピーカ装置は、以下の独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
[請求項1]対向配置された一対の振動板と、前記各振動板の外周を振動方向に沿って振動自在に支持するフレームと、前記各振動板の背面を支持し、音声信号によって前記振動板に振動を与える複数の駆動部とを備え、前記複数の駆動部は、前記振動板の振動方向とは異なる方向に沿って磁気ギャップを形成する一対の磁気回路と、前記磁気ギャップ内に一軸方向に沿って振動自在に配置されて、前記音声信号によって近接又は離間するように振動する一対のボイスコイルと、前記ボイスコイルの振動を方向変換して前記振動板に伝える剛性の振動方向変換部とを備え、前記振動方向変換部は、前記振動板側と前記一対のボイスコイルの対向端側のそれぞれに関節部を形成し前記ボイスコイルの振動方向に対して斜設されたリンク部分を有することを特徴とするスピーカ装置。
従来技術の説明図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の全体構成を示した説明図である(同図(a)がA−A断面図、同図(b)が平面図)。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の全体構成を示した説明図である(同図(a)がA−A断面図、同図(b)が平面図)。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の磁気回路及びボイスコイルを説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の磁気回路及びボイスコイルを説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の磁気回路及びボイスコイルを説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の磁気回路及びボイスコイルを説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置における振動方向変換部の構成例と動作を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置における振動方向変換部の形成例を示す説明図である(同図(a)は側面図、同図(b)は斜視図)。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置における振動方向変換部の形成例を示す説明図である。 保持部によるボイスコイル支持部の保持機構の具体例を示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係るスピーカ装置を示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係るスピーカ装置を示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係るスピーカ装置を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置を備える電子機器を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るスピーカを備えた自動車を示した説明図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むがこれのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。
[スピーカ装置の全体構成;図2,図3]
図2及び図3は、本発明の実施形態に係るスピーカ装置の全体構成を示した説明図である(同図(a)がA−A断面図、同図(b)が平面図)。スピーカ装置1は、対向配置された一対の振動板10(101,102)と、各振動板10(101,102)の外周を振動方向に沿って振動自在に支持するフレーム12と、各振動板10(101,102)の背面を支持し、音声信号によって振動板10(101,102)に振動を与える複数の駆動部14とを備え、駆動部14は、振動板10(101,102)の振動方向とは異なる方向に沿って磁気ギャップを形成する一対の磁気回路20(201,202)と、磁気ギャップ内に一軸方向に沿って振動自在に配置されて、音声信号によって近接又は離間するように振動する一対のボイスコイル30(301,302)と、ボイスコイル30(301,302)の振動を方向変換して振動板10(101,102)に伝える剛性の振動方向変換部50とを備え、振動方向変換部50は、振動板側と一対のボイスコイルの対向端側のそれぞれに関節部52を形成しボイスコイル30(301,302)の振動方向に対して斜設されたリンク部分51を有し、リンク部分51をボイスコイル30(301,302)の振動方向と振動板10(101,102)の振動方向の2軸に対称となるように複数配置したことを特徴とする。
振動板10(101,102)は、対向配置され、互いに異なる音響放射方向SDの双方に音を放射するものである。図2に示した例では、平面視が矩形状であるが、図3に示すように平面視円形状や楕円形状、或いはその他の形状のものであってもよい。また、図示の例は、振動板10の断面形状が略V字形状(図2に示した例では中央部にある2つの屈折部で折り曲げられた形状を有しており、図3に示した例では逆台形状になっている)であるが、これに限らず、1つの屈曲部で折り曲げられた断面形状や、U字状に屈曲した断面形状であってもよい。
フレーム12は、振動板10及び駆動部14等の振動を支持する部位であって、振動板10の外周を振動方向(例えばZ軸方向)に振動自在に支持し、駆動部14をフレーム12の側壁から振動板10の中心側に向けて延設された装着部12Pで支持している。振動板10(101,102)の外周部はエッジ11(111,112)を介してフレーム12に支持されている。装着部12Pには磁気回路20(201,202)が装着されている。図2に示した例ではフレーム12の側壁に保持部15を介してボイスコイル30(301,302)が保持されている。図3に示した例では装着部12Pの側面に保持部15を介してボイスコイル30(301,302)が保持されている。
駆動部14は、磁気回路20、ボイスコイル30、振動方向変換部50を備えており、ボイスコイル30が磁気回路20の磁気ギャップ20Gに沿って一軸方向に振動し、その振動を振動方向変換部50が方向変換して振動板10に伝える。図示の例では、X軸方向に沿ってボイスコイル30が互いに近接又は離間するように振動し、それと直交するZ軸方向に振動板10が振動可能に配置されており、振動方向変換部50は、ボイスコイル30(301,302)のX軸方向の互いに近接又は離間する振動を自身の斜設角度の変化に変換して、振動板10(101,102)をZ軸方向に振動させている。
ボイスコイル30は、音声信号が入力される導線を巻き回して形成され、それ自身がフレーム12に振動自在に配置されるか、或いはボイスコイル支持部40を介してフレーム12に振動自在に配置される。ボイスコイル支持部40は、例えば平板状の絶縁部材で形成することができ、その表面上又は内部にボイスコイル30が支持される。
保持部15は、ボイスコイル30又はボイスコイル支持部40を振動方向(例えばX軸方向)に沿って振動自在に保持すると共に、それ以外の方向へは移動しないように移動を規制する構成を有する。例えば、保持部15は、ボイスコイル30の振動方向(例えば、X軸方向)に沿って変形可能であり、この振動方向に交差する方向には剛性を有する湾曲板部材によって形成することができる。
振動方向変換部50は、複数のリンク部分51(第1のリンク部分51A、第2のリンク部分51B、第3のリンク部分51C、第4のリンク部分51D)と複数の関節部52(52A,52B,52C,52D,52E,52F)とを備えている。このリンク部分51と関節部52は、所謂パンタグラフ構造をなしており、リンク部分51がボイスコイル301,302の振動方向(X軸方向)と振動板101,102の振動方向(Z軸方向)の2軸に対称となるように複数配置されている。振動方向変換部50は、一端がボイスコイル30に角度変更自在に直接又は他の部材を介して連結されるとともに、他端部が振動板101,102に直接又は他の部材を介して連結され、振動板101,102の振動方向およびボイスコイル30の振動方向それぞれに対して斜設されて配置される。
この振動方向変換部50は、近接又は離間するボイスコイル301,302の振動によって各リンク部分51の傾斜角度が変化し、振動板101,102を互いに逆方向に振動させる。図示のように、リンク部分51が振動板側の関節部52B,52C,52E,52Fによって振動板101,102に直接連結されている場合は、振動板101,102自体が剛性を有することが必要になる。リンク部分51が振動板101,102に直接連結されない場合は、振動板側の関節部52B,52C間及び関節部52E,52D間に剛性の連結部分が介在され、その連結部分がそれぞれ振動板101,102に連結される。
このようなスピーカ装置1は、複数の駆動部14のボイスコイル30に同じ音声信号を入力することで、各ボイスコイル301,302は同一平面方向(例えば図示X軸方向又はY軸方向)に沿って互いに近接又は離間するように振動する。この振動によって各駆動部14の振動方向変換部50を介して対向配置された一対の振動板101,102がボイスコイル30の振動方向とは異なる方向(例えば図示Z軸方向)に互いに近接又は離間するように振動し、同時に異なる音響放射方向SDの双方に音が放射されることになる。
このようなスピーカ装置1によると、振動板10の背面を複数の異なる箇所で支持し、音声信号によって振動を与える駆動部14が複数設けられるので、比較的大きな面積の振動板10であっても、振動板10を一体的に振動させることが可能になる。これによって振動板10の分割振動の発生を抑制して、高音質の再生を実現することが可能になる。また、振動板10の面積を大きくして、低音再生時の高音圧を小さな振幅で得ることが可能になり、高品位な低音再生が可能になる。
また、振動方向変換部50によって、ボイスコイル30の振動方向と振動板10の振動方向を異なる方向にしているので、振動板10の振動方向に沿ってボイスコイル30を振動させる場合と比較して、振動板10の背面側を薄型化することが可能になる。これによって、低音域を高音圧で再生できる薄型のスピーカ装置を得ることができる。
また、ボイスコイル30の振動を振動方向変換部50によって方向変換して振動板10に伝えるので、ボイスコイル30の振幅を大きくすることで、振動板10の振幅を大きくしても、スピーカ装置1の音響放射方向の厚さ(スピーカ装置の全高)は厚くならない。これによって、大音量の再生音を放射することができる薄型のスピーカ装置を得ることができる。
そして、対向した一対の振動板101,102から異なる方向に音を放射するに際して、振動板101,102を駆動する駆動部14の磁気回路201,202を離間して配置できるので、ボイスコイル301,302から発生する熱によるボイスコイル30の熱損や磁気回路20の減磁等を抑止することができる。また、フレーム12の側壁の近くに磁気回路201,202を配置できるので、フレーム12を介してボイスコイル301,302から発生した熱を速やかに放熱することができ、駆動時の熱が双方の駆動部14に悪影響を及ぼすことを回避できる。
一対の振動板が互いに反対方向に振動するとともに、一対のボイスコイルが互いに反対方向に振動するので、これらの振動による反作用は互いに作用して打ち消し合う。これによって、磁気回路などが振動系の反作用を受けて振動し、この振動が異音発生を起こす不具合が生じない。また、リンク部分の反作用が互いに打ち消し合うので、振動板の振動が安定し高品位の再生音を発生することができる。
[磁気回路/ボイスコイル;図4〜図7]
図4〜図7は、磁気回路及びボイスコイルを説明する説明図である。
ボイスコイル30を振動させるための磁気回路20は、ボイスコイル30の振動方向に沿った磁気ギャップ20Gを形成しているだけでなく、ボイスコイル30に電流(音声信号に伴う音声電流)を流すことで、ボイスコイル30にローレンツ力を作用させるために、磁気ギャップ20Gが逆向きで一対の磁場を形成している。これによって、ボイスコイル30に音声電流が流れると、ボイスコイル30は一対の磁場が形成された磁気ギャップ20Gの配置方向に沿って振動する。
磁気回路20は、磁石21とヨーク部22によって形成されており、Z軸方向で互いに逆向きの磁場を形成する一対の磁気ギャップ20GをX軸方向に所定間隔で並べて形成し、各磁気ギャップ20Gを流れる電流がY軸方向で互いに逆方向になるようにボイスコイル30を巻き回すことで、ボイスコイル30にX軸方向に沿ったローレンツ力が働くようにしている。磁石21とヨーク部22の配置はいくつかの異なる形態にして前述と同様な機能を有する磁気回路20を形成することができる。
図4及び図5に示した例では、磁気回路20は、複数の磁石21(21A〜21D)を有する。この磁気回路20では、磁石21が、磁気ギャップ20Gの磁場の方向に沿った両側に設けられている。図示の例では、ヨーク部22は、下側のヨーク部22A、上側のヨーク部22B、および支柱部22Cを有する。ヨーク部22A,22Bは規定間隔をあけて略平行に配置されており、中央部には、支柱部22Cがヨーク部22A,22Bに対して略直交する方向へ延在するように形成されている。
ヨーク部22A,22Bには磁石21A〜21Dが配置され、磁石21Aと磁石21Cとで一つの磁気ギャップ20G2が形成され、磁石21Bと磁石21Dとでもう一つの磁気ギャップ20G1が形成されている。この一対の磁気ギャップ20G1と磁気ギャップ20G2は、平面的に並べて形成され、互いに逆方向の磁場が形成されるようになっている。
一方、ボイスコイル30は、平面形状が略矩形状に形成されており、Y軸方向に沿って形成された直線部30A,30Cと、X軸方向に沿って形成された直線部30B,30Dにより構成されている。ボイスコイル30の直線部30A,30Cは、磁気回路20の各磁気ギャップ20G内に配置され、磁場の方向がZ軸方向に沿うように規定されている。ボイスコイル30の直線部30B,30Dには磁場を印加しないほうが好ましい。また、直線部30B,30Dに磁場が印加されている場合でも、その直線部30B,30Dに生じるローレンツ力が互いに相殺するように構成されている。ボイスコイル30は、巻き数を比較的多くすることで、磁気ギャップ20G内に配置されるボイスコイル30の一部分を比較的大きくすることができ、スピーカ駆動時、比較的大きな駆動力を得ることができる。
なお、図示の例では、ボイスコイル30を絶縁平面板41からなるボイスコイル支持部40で支持している例を示しており、この絶縁平面板41に開孔部41bを形成した例を示しているが、ボイスコイル30に剛性を付与して全体を板状に形成することもできる。ボイスコイル30が剛性を有する場合にはボイスコイル支持部40を用いなくても構わない。
磁気回路20は、図4に示す例では、ボイスコイル30の直線部30Aにかかる磁場の向きが、直線部30Cに係る磁場の向きに対して逆向きとなるように、複数の磁石21A〜21Dに対して、磁石21Aと磁石21Cが同方向に着磁され、磁石21Bと磁石21Dがそれとは逆の同方向に着磁されている。磁石21の着磁は磁石21とヨーク部22とを組み付けた後に行うことができるが、図4,図5に示した例ではその際の着磁工程を2回行うことが必要になる。
これに対して、図6及び図7に示す例では、磁気ギャップ20G2を同方向に着磁された磁石21A,21Cによって形成し、磁気ギャップ20G1はヨーク部22A,22Bのそれぞれに形成したヨーク凸部22a,22b間に形成している。これによると、磁石21とヨーク部22とを組み付けた後に行う着磁工程を1回で済ませることができ、工程の簡略化が可能になる。
また、図示の例では、ヨーク部22を装着部12P等に位置決め支持するための支持部22A1,22B1が、ヨーク部22自身に形成されている。これによると、前述した支柱部22Cを省くことができ、装着部12Pに対するヨーク部22の位置決めによって磁気ギャップ20Gの間隔が規定される。
[振動方向変換部;図8〜図10]
図8は、振動方向変換部50の構成例と動作を説明する説明図である。ボイスコイル30の振動を方向変換して振動板10に伝える剛性の振動方向変換部50は、振動板10側とボイスコイル30側のそれぞれに関節部52を形成してボイスコイル30の振動方向に対して斜設されたリンク部分51を有する。ここで、関節部52とは、2つの剛性を有する部材を回転自在に接合する部分、又は一体化された剛性を有する2つの部分を屈折又は屈曲自在にする部分であり、リンク部分51とは、関節部52が端部に形成された剛性を有する部分である。ここで、剛性とは容易に変形しないことを指し、全く変形しないことのみを指しているわけではない。リンク部分51は、板状又は棒状に形成することができる。
図8に示した実施形態では、複数のリンク部分51は、第1のリンク部分51A、第2のリンク部分51B、第3のリンク部分51C、第4のリンク部分51Dを備えている。第1のリンク部分51Aは、一対のボイスコイル301,302の対向側端部の一方側の関節部52Aと一対の振動板101,102の一方側の関節部52B間に形成される。第2のリンク部分51Bは一対のボイスコイル301,302の対向側端部の他方側の関節部52Dと一対の振動板101,102の一方側の関節部52C間に形成される。第3のリンク部分51Cは、一対のボイスコイル301,302の対向側端部の一方側の関節部52Aと一対の振動板101,102の他方側の関節部52E間に形成される。第4のリンク部分51Dは、一対のボイスコイル301,302の対向側端部の他方側の関節部52Dと一対の振動板101,102の他方側の関節部52F間に形成される。
そして、第1のリンク部分51Aと第4のリンク部分51Dが互いに平行に配置され、第2のリンク51Bと第3のリンク51Cが互いに平行に配置され、全てのリンク部分51A〜51Dが同じ長さを有する。ここでは、振動板側の関節部52B,52C間に剛性の連結部分53が形成され、関節部52E,52F間にも剛性の連結部分53が形成されている。
図8(a)は、リンク部分51(51A,51B,51C,51D)が振動の中間位置にある場合を示している。リンク部分51は、ボイスコイル301,302(又はボイスコイル支持部401,402)と振動板101,102(図示省略)との間に角度θ0で斜設されている。このとき、ボイスコイル301,302から振動板101,102の振動方向に沿って距離H0だけ離れた位置Z0に振動板側の関節部52B,52C及び関節部52E,52Fが配置されている。ボイスコイル301,302(又はボイスコイル支持部401,402)は、一軸方向(例えば、X軸方向)に振動するように振動方向が規制されており、振動板101,102はボイスコイル301,302の振動方向とは異なる方向(例えばZ軸方向)に振動するように振動方向が規制されている。
同図(b)に示すように、ボイスコイル301,302の対向側端部に形成された関節部52A,52Dが当初の位置X0から振動方向(X軸方向又は−X軸方向)にΔX1だけ移動して位置X1に達すると、リンク部分51(51A,51B,51C,51D)の傾斜角度がθ1(θ0>θ1)に変換されて、振動板側の関節部52B,52C及び関節部52E,52Fの位置が振動板101,102の振動方向(Z軸方向又は−Z軸方向)にΔZ1だけ移動して位置Z1に達することになる。
同図(c)に示すように、ボイスコイル301,302の対向側端部に形成された関節部52A,52Dが当初の位置X0から振動方向(−X軸方向又はX軸方向)にΔX2だけ移動して位置X2に達すると、リンク部分51(51A,51B,51C,51D)の傾斜角度がθ2(θ0<θ2)に変換されて、振動板側の関節部52B,52C及び関節部52E,52Fの位置が振動板101,102の振動方向(Z軸方向又は−Z軸方向)の振動方向(−Z軸方向)にΔZ2だけ移動して位置Z2に達することになる。
このようにリンク部分51(51A,51B,51C,51D)及び関節部52(52A,52B,52C,52D,52E,52F)からなる振動方向変換部50の機能は、ボイスコイル301,302の近接又は離間する振動をリンク部分51(51A,51B,51C,51D)の角度変化に変換して振動板101,102に伝え、振動板101,102をボイスコイル301,302の振動方向とは異なる方向に同時に振動させることである。
図9及び図10は、振動方向変換部50の形成例を示す説明図である(図9(a)は側面図、図9(b)は斜視図)。振動方向変換部50は、前述したようにリンク部分51(51A,51B,51C,51D)とその両端に形成される関節部52(52A,52B,52C,52D,52E,52F)を備える。図示の例では、リンク部分51(51A,51B,51C,51D)の一方側には関節部52を介して連結部分53(53A)が形成され、リンク部分51(51A,51B,51C,51D)の他方側には関節部52を介して連結部分53(53B)が形成されている。ここで、連結部分53Aはボイスコイル301,302又はボイスコイル支持部401,402に連結されてボイスコイル301,302と一体に振動する部分であり、連結部分53Bは振動板101,102に連結されて振動板101,102と一体に振動する部分である。
この振動方向変換部50は、リンク部分51と関節部52と連結部分53が一体に形成されており、連結部分53A(ボイスコイル301側),関節部52A,リンク部分51A,関節部52B,連結部分53B(振動板101側),関節部52C,リンク部分51B,関節部52D,連結部分53A(ボイスコイル302側)が1つの部材で形成され、連結部分53A(ボイスコイル301側),関節部52A,リンク部分51C,関節部52E,連結部分53B(振動板102側),関節部52F,リンク部分51D,関節部52D,連結部分53A(ボイスコイル302側)が1つの部材で形成されている。
関節部52(52A,52B,52C,52D,52E,52F)は、当該関節部52を跨いだ両側の部分で連続する屈折自在な連続部材で形成されている。ここでの連続部材は、リンク部分51と連結部分53の全体を形成する部材であっても良いし、リンク部分51と連結部分53の一部を形成する部材であってもよい。
振動方向変換部50を板状部材で形成した場合には、関節部52は図9(b)に示すように幅方向に延びる線状に形成されることになる。また、リンク部分51は剛性であることが要求され、関節部52は屈折自在であることが要求されるので、リンク部分51或いは連結部分53の厚さに対して関節部52の厚さを薄肉状に形成することで、一体の部材に異なる性質を持たせている。
また、関節部52とリンク部分51との厚さの変化を傾斜面状に形成し、関節部52を跨いだ両側の部分の端部に面が対面する傾斜面51t,53tを形成する。これによって、リンク部分51が角度変更される際にリンク部分51の厚みが角度変更に対して干渉するのを防ぐことができる。
図10に示した例は、屈折自在の連続部材に剛性の部材を一体化してリンク部分51或いは連結部分53を形成しており、関節部52を連続部材のみの部分としている。同図(a)に示す例では、屈折自在なシート状部材である連続部材50Pの表面に剛性部材50Qを貼り付けて、リンク部分51或いは連結部分53を形成している。これによると、連続部材50Pは関節部52を跨いだ両側の部分で連続的に延在しており、関節部52はこの連続部材50Pのみで屈折自在に形成されている。一方、連続部材50Pに剛性部材50Qが貼り付けられたリンク部分51或いは連結部分53は剛性を有する部分に形成されることになる。
同図(b)に示す例では、連続部材50Pを挟持するように剛性部材50Qを貼り付けてリンク部分51或いは連結部分53を形成している。ここでも剛性部材50Qが貼り付けられていない部分が関節部52になる。同図(c)に示す例では、リンク部分51を形成する剛性部材が多層の剛性部材50Q1,50Q2を積層して形成されている。なお、同図(c)において、多層の剛性部材50Q1と剛性部材50Q2と実質的に同じ層にしても構わない。このように屈折自在な連続部材50Pに剛性部材50Qを部分的に貼り付けることで、屈折自在な関節部52と剛性を有するリンク部分51,連結部分53を一体に形成することができる。
連続部材50Pは、スピーカ装置の駆動時に繰り返される関節部52の屈折に耐え得るだけの強度と耐久性を有し、屈折動作の繰り返し時に音を発しない柔軟性を有するものが好ましい。具体例としては、連続部材50Pは高強度繊維の織物又は不織物によって形成することができる。織物の例としては、均一素材の平織り、縦糸と横糸が異なる材質の平織り、1本交互に糸材質を変えた平織り、交撚糸による平織り、引き揃えの平織り等にすることができ、平織り以外には、三軸,四軸織り、三軸,四軸組布、編み物、一方向引き揃えの繊維等にすることができる。
高強度繊維を全部又は一部に用いる場合には、高強度繊維をボイスコイル30の振動方向に沿って配置することで、ボイスコイル30の振動に対して十分な強度を得ることができる。縦糸と横糸を共に高強度繊維にした場合には、繊維方向をボイスコイル30の振動方向に対して共に約45°傾斜させることで、縦糸と横糸に均等な張力がかかり耐久性を向上させることができる。高強度繊維としては、アラミド繊維,カーボン繊維,ガラス繊維等を用いることができる。また、連続部材の曲げ応力や剛性等の物性を調整するために、ダンプ剤(ダンピング剤、制動材)を塗布(付与)しても構わない。
剛性部材50Qとしては、軽量で成形し易く硬化後に剛性を有するものがよく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属、紙等を用いることができる。剛性部材50Qは板状に成形後、連続部材50Pの関節部52を除く部分の表面に接着剤で貼り付けることによって振動方向変換部50を形成することができる。また、剛性部材50Qとして熱硬化性樹脂を用いる場合には、繊維質の連続部材50Pにおけるリンク部分51や連結部分53に部分的に樹脂を含浸させた後硬化させて振動方向変換部50を形成することができる。また、剛性部材50Qとして樹脂や金属を用いる場合には、インサート成形によってリンク部分51と連結部分53において連続部材50Pと剛性部材50Qを一体化することができる。
[保持部(ダンパ);図11]
保持部15は、ボイスコイル30が磁気回路20に接触しないように、ボイスコイル30又はボイスコイル支持部40を磁気ギャップ20G内の規定位置に保持するとともに、ボイスコイル30又はボイスコイル支持部40を振動方向(X軸方向)に沿って直線的に振動するように支持している。この保持部15は、ボイスコイル支持部40の振動方向と異なる方向、例えばZ軸方向やY軸方向には、ボイスコイル支持部40が移動しないように規制している。保持部15は、ボイスコイル30の振動方向に沿って変形可能であり、該振動方向に交差する方向に剛性を有する湾曲板部材によって形成することができる。
図11は、保持部15によるボイスコイル支持部40の保持機構の具体例を示した説明図である。ここではボイスコイル支持部40を保持しているが、ボイスコイル30を直接保持することも可能である。保持部15は、例えば、導電性金属で形成され、ボイスコイル支持部40側の端部でボイスコイル30の端部又は該端部からのボイスコイル引き出し線43と電気的に接続され、フレーム側の端部で音声信号入力端子と電気的に接続されている。前述したように保持部15自体を導電性金属からなる振動配線にしても良いし、保持部15が配線基板(基板上に例えば線状の配線が形成されているもの)になっていてもよい。ボイスコイル30は、前述したように、平面形状が略矩形状に形成されており、Y軸方向に沿って形成された直線部30A,30Cと、X軸方向に沿って形成された直線部30B,30Dにより構成されている。ボイスコイル30の直線部30A,30Cは、磁気回路20の磁気ギャップ20G内に配置され、磁場の方向がZ軸方向に沿うように規定されている。
図示の例では、保持部15は、ボイスコイル支持部40の振動方向に沿った一方向の変形を許容して他の方向への変形を規制した湾曲板状部材であり、ボイスコイル支持部40を略左右対称に保持している。また、図示の例では、保持部15の両端部は、一端が接続部15Xによってボイスコイル支持部40側に取り付けられており、他端が接続部15Yでフレーム側に取り付けられている。接続部15X,15Yは樹脂等の絶縁体で構成されており、ボイスコイル30から引き出されたボイスコイル引き出し線43は、保持部15と半田等を用いて電気的に接続されており、保持部15は音声信号入力端子と電気的に接続されている。
また、この接続部15X,15Yが電気的な接続端子を形成していてもよく、接続部15Xがボイスコイル30の端部又はその端部から引き出されたボイスコイル引き出し線43に接続され、接続部15Yが音声信号入力端子と電気的に接続されていてもよい。
従来のスピーカ装置に使用されるリード線は、スピーカ装置を駆動する際、振動するので、リード線がスピーカ装置を構成する部材、例えばフレームに接触することを抑止すべく、所定の空間内にてリード線を引き回す必要があり、スピーカ装置の薄型化を阻害する一つの要因となっている。しかし、図11の例のように、ボイスコイル支持部40上にボイスコイル引き出し線43が形成されることで、ボイスコイル引き出し線43を引き回すための所定の空間を設ける必要がなく、スピーカ装置を薄型化することが可能となる。
接続部15Yには、保持部15の他端が取り付けられており、ボイスコイル支持部40が基本的にX軸方向に振動するよう、接続部15Yは保持部15をフレームに支持している。また、ボイスコイル引き出し線43が導電性の保持部15まで延びて、電気的に接続されることで、ボイスコイル引き出し線43と保持部15とが断線することを抑止でき、スピーカ装置の信頼性を向上させることができる。
湾曲板状部材である導電性金属からなる保持部51は、保持部15の変形によってX軸に沿った方向にボイスコイル支持部6の移動を許容し、Z軸に沿った方向に関しては湾曲板状部材の高い剛性によって移動を規制している。したがって、ボイスコイル支持部40はZ軸方向にはフレームに対して常に所定の高さが保持されている。また略左右対称に保持部5を設けることで、ボイスコイル支持部40のY方向の動きに対しては保持部15の弾性力による釣り合い状態にあり、これもフレームに対して所定の位置に保持されている。
[スピーカ装置の他の形態]
図12及び図13は、本発明の他の実施形態に係るスピーカ装置を示した説明図(図12は断面図、図13は平面図を示している)である。前述の実施形態と共通する部位は同じ符号を付して先に示した説明を引用する。
図12(a)に示したスピーカ装置1(1A)は、一対の振動板101,102を略平板形状の断面にしたものである。図12(b)は、一対の振動板101,102の一方を略平板形状の断面にし、他方を略V字形状の断面にしてたものである。図12(c)は、一対の振動板101,102を共に略V字形状にしており、一対の磁気回路201,202の一方から振動方向変換部50までの距離L2が一対の磁気回路201,202の他方から振動方向変換部50までの距離L1より長いものである。このように距離L1と距離L2とを異なる寸法にすることで振動板101,102を非対称にすることができ、これにより分割共振の発生を抑制でき、再生周波数特性を平滑化することが可能になる。
図13に示したスピーカ装置1(1D,1E)は、振動板10にボイスコイル30の振動方向に沿ったリブ(補強突起)203が形成されている。同図(a)に示すような平面視矩形状の振動板10の場合、或いは同図(b)に示すような平面視略円形状の振動板10の場合、何れの場合であって、駆動部14の支持部付近にボイスコイル30の振動方向に沿ってリブ203を形成することができる。リブ203を形成することによって、ボイスコイル30の振動に対して振動板10の剛性を高めることができ、大面積の振動板10であっても駆動部14によって一体的に振動させることが可能になる。
なお、前述した各スピーカ装置1において、振動板101,102を駆動する複数の駆動部14にはそれぞれに同じ音声信号が入力される。その際、各ボイスコイル30には、個別の音声発生源からの入力コードをそれぞれに接続してもよいし、共通の音声発生源からの入力コードを分岐してそれぞれに接続してもよい。
図14は、本発明の実施形態に係るスピーカ装置1の他の実施形態を示した説明図である。この例では、振動方向変換部50が、前述したリンク部分51(51A〜51D)の内側に更にリンク部分51(51E〜51I)を備えたリンク機構を備えている。リンク部分51E〜51Hは、リンク部分51A〜51Dの略半分の長さを有し、一端がリンク部分51A〜51Dのそれぞれの中間部分に関節部を形成し、リンク部分51Eとリンク部分51Gの他端が関節部で結合され、リンク部分51Fとリンク部分51Gの他端が関節部で連結され、リンク部分51Eとリンク部分51Gの他端に形成される関節部とリンク部分51Fとリンク部分51Gの他端に形成される関節部の間にリンク部分51Iが設けられている。前述したリンク機構は、リンク部分51が振動板101,102とは逆側からの反力を受けて角度変換する。
これによると、リンク部分51Eとリンク部分51Gは他端側で互いに支持し合ってその反力でリンク部分51A,51Cを押し上げ又は引き下げる機能を有し、リンク部分51Fとリンク部分51Hは他端側で互いに支持し合ってその反力でリンク部分51B,51Dを押し上げ又は引き下げる機能を有する。したがって、一対のボイスコイル201,202が近接又は離間するように振動すると、リンク部分51E〜51Iが互いに作用し合う反力によって確実にリンク部分51A〜51Dが角度変換し、一対の振動板101,102を同振幅,同位相で近接・離間するように振動させる。このようなリンク機構を有する振動方向変換部50によると、振動板101,102に剛性が無くても、両振動板を同時且つ逆方向に振動させることができる。
[スピーカ装置の利点及び適用例]
本発明の実施形態に係るスピーカ装置1は、ボイスコイル30の振動を振動方向変換部50によって方向変換して振動板10に伝えるので、ボイスコイル30の振幅を大きくすることで、振動板10の振幅を大きくしても、スピーカ装置1の音響放射方向の厚さ(スピーカ装置の全高)は厚くならない。これによって、大音量の再生音を放射することができる薄型のスピーカ装置を得ることができる。
また、振動方向変換部50は、比較的構造が簡単な機械的なリンク機構によってボイスコイル30の振動を確実に振動板10に伝えるので、薄型化を実現しながら再生効率の高いスピーカ装置を得ることができ、比較的簡単な構造で高品位な再生音を放射することができる。
また、振動板10の背面が異なる位置で複数の駆動部14によって支持されているので、振動板10を大面積にしても振動板10を一体的に振動させることが可能になり、振動板10の分割振動を抑制した高品位な再生音を放射することができる。特に、振動板10の面積を大きくして低音再生を行う際に有効であり、スピーカ装置の薄型化を達成しながら、高品位な低音再生が可能であると共に、低音再生限界をより低くして再生帯域を拡大することが可能になる。
そして、対向した一対の振動板101,102から異なる方向に音を放射するに際して、振動板101,102を駆動する駆動部14の磁気回路201,202を離間して配置できるので、ボイスコイル301,302から発生する熱によるボイスコイル30の熱損や磁気回路20の減磁等を抑止することができる。また、フレーム12の側壁の近くに磁気回路201,202を配置できるので、フレーム12を介してボイスコイル301,302から発生した熱を速やかに放熱することができ、駆動時の熱が双方の駆動部14に悪影響を及ぼすことを回避できる。
一対の振動板が互いに反対方向に振動するとともに、一対のボイスコイルが互いに反対方向に振動するので、これらの振動による反作用は互いに作用して打ち消し合う。これによって、磁気回路などが振動系の反作用を受けて振動し、この振動が異音発生を起こす不具合が生じない。また、リンク部分の反作用が互いに打ち消し合うので、振動板の振動が安定し高品位の再生音を発生することができる。
以上のように、本発明の実施形態に係るスピーカ装置1は薄型化が可能であり、且つ大音量化の実現も可能である。このようなスピーカ装置は各種電子機器や車載用として効果的に用いることができる。図15は、本発明の実施形態に係るスピーカ装置を備える電子機器を示した説明図である。同図(a)に示した携帯電話或いは携帯情報端末のような電子機器2、或いは同図(b)に示したフラットパネルディスプレイのような電子機器3は、スピーカ装置1の設置に必要な厚さスペースを小さくできるので、電子機器全体の薄型化が可能になる。また、薄型化された電子機器においても充分な音声出力を得ることができる。図16は、本発明の実施形態に係るスピーカを備えた自動車を示した説明図である。同図に示した自動車4は、スピーカ装置1の薄型化によって車内スペースの拡大が可能になる。特にドアパネルに本発明の実施形態に係るスピーカ装置1を内装したものでは、ドアパネルの出っ張りを無くし運転者の操作スペースの拡大が可能になる。また、充分な音声出力が得られるので、雑音が多い高速走行時等でも車内で快適に音楽やラジオ放送を楽しむことができる。
また、スピーカ装置1を備える建築物として、人の居住を用途とする住宅(建築物)や会議、講演会、パーティー等、多数の人数を収容して催しを行うことができるホテル、旅館や研修施設等(建築物)にスピーカ装置1を設置した場合、スピーカ装置1の設置に必要な厚さスペースを小さくできるので、不要なスペースを削除でき、スペースを有効に活用することができる。また、近年、プロジェクターや大画面テレビ等の普及に伴い、音響・映像設備を備える居室を設ける例が見られるようになっており、一方で音響・映像設備を備える居室を設けずに、リビングルーム等をシアタールームとして使用するケースも見られる。このようなケースにおいても、スピーカ装置1を用いることで、簡易にリビングルーム等をシアタールーム化でき、さらにリビングルーム内の空間を有効に活用することが可能である。なお、スピーカ装置1の配置場所は、例えば、居室内の天井や壁等が挙げられる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用することができる。
また、上述の各実施形態における技術を、必要に応じ、平板状のボイスコイルを用いるダイナミック型のスピーカ装置(例:リッフェル型のスピーカ装置、リボン型スピーカ装置、平板状のボイスコイルの音響放射側及び音響放射側とは逆側に磁極部を配置するスピーカ装置)に適用することができ、スピーカ装置を薄型化することができる。
なお、2008年1月28日に国際出願したPCT/JP2008/051197、2008年10月14日に国際出願したPCT/JP2008/68580、2009年1月20日に国際出願したPCT/JP2009/050764、2008年10月27日に国際出願したPCT/JP2008/069480に記載される全ての内容は、本出願に組み込まれる。

Claims (30)

  1. 対向配置された一対の振動板と、
    前記各振動板の外周を振動方向に沿って振動自在に支持するフレームと、
    前記各振動板の背面を支持し、音声信号によって前記振動板に振動を与える複数の駆動部とを備え、
    前記複数の駆動部は、
    前記振動板の振動方向とは異なる方向に沿って磁気ギャップを形成する一対の磁気回路と、
    前記磁気ギャップ内に一軸方向に沿って振動自在に配置されて、前記音声信号によって近接又は離間するように振動する一対のボイスコイルと、
    前記ボイスコイルの振動を方向変換して前記振動板に伝える剛性の振動方向変換部とを備え、
    前記振動方向変換部は、前記振動板側と前記一対のボイスコイルの対向端側のそれぞれに関節部を形成し前記ボイスコイルの振動方向に対して斜設されたリンク部分を有することを特徴とするスピーカ装置。
  2. 複数の前記リンク部分を同じ長さにすることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  3. 前記各振動板側に形成される一対の関節部間に剛性の連結部分が形成され、該連結部分が前記振動板に連結されることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  4. 前記一対の振動板はその一方又は両方が略V字形状の断面を有することを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  5. 前記一対の振動板はその一方又は両方が略平板形状の断面を有することを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  6. 前記一対の振動板は、その一方が略V字形状の断面を有し、他方が略平板形状の断面を有することを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  7. 前記振動板は、平面形状が略円形又は略楕円形であることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  8. 前記振動板は、平面形状が略矩形状であることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  9. 前記磁気回路を互いに離間させて前記フレームの側壁の近傍に配置することを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  10. 前記磁気回路は、前記フレームの側壁から中心側に向けて延設された装着部に装着されることを特徴とする請求項9記載のスピーカ装置。
  11. 前記ボイスコイルは、前記支持部に振動自在に保持されることを特徴とする請求項10記載のスピーカ装置。
  12. 前記一対の磁気回路の一方から前記振動方向変換部までの距離が前記一対の磁気回路の他方から前記振動方向変換部までの距離より長いことを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  13. 前記各振動板には、前記ボイスコイルの振動方向に沿った補強部が形成されていることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  14. 前記振動板の外周部はエッジを介して前記フレームに支持されていることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  15. 一対の前記振動板の外周部に設けられる前記エッジを同じ硬さにすることを特徴とする請求項14記載のスピーカ装置。
  16. 前記磁気回路は、少なくとも磁石とヨーク部を備えていることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  17. 前記磁気回路は、互いに逆方向の磁場が形成される一対の磁気ギャップを前記ボイスコイルの振動方向に沿って配列し、
    前記ボイスコイルは、平面状に形成されて、前記一対の磁気ギャップで逆方向に電流が流れるように環状に形成されることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  18. 前記ボイスコイルは、前記一対の磁気ギャップ内のそれぞれに配置され、当該ボイスコイルの振動方向に交差する直線部を有することを特徴とする請求項16記載のスピーカ装置。
  19. 前記ボイスコイルを振動方向に沿って振動自在に前記フレームに保持すると共に、それ以外の方向へ移動しないように規制する保持部を備えることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  20. 前記保持部は、前記ボイスコイルの振動方向に沿って変形可能であり、該振動方向に交差する方向に剛性を有する湾曲板部材によって形成されることを特徴とする請求項19記載のスピーカ装置。
  21. 前記振動方向変換部は、線状の屈折部を有する板状部材によって形成され、前記屈折部を前記関節部とすることを特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  22. 前記リンク部分の一端には傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項20記載のスピーカ装置。
  23. 前記複数のリンク部分は、
    前記一対のボイスコイルの対向側端部の一方側と前記一対の振動板の一方側間に形成される第1のリンク部分と、
    前記一対のボイスコイルの対向側端部の他方側と前記一対の振動板の一方側間に形成された第2のリンク部分と、
    前記一対のボイスコイルの対向側端部の一方側と前記一対の振動板の他方側間に形成される第3のリンク部分と、
    前記一対のボイスコイルの対向側端部の他方側と前記一対の振動板の他方側間に形成された第4のリンク部分とを備え、
    前記第1のリンク部分と前記4のリンク部分が互いに平行に配置され、前記第2のリンク部分と前記第3のリンク部分が互いに平行に配置され、全ての前記リンク部分が同じ長さを有することをと特徴とする請求項1記載のスピーカ装置。
  24. 前記振動方向変換部は、一端が前記ボイスコイルに角度変更自在に直接又は他の部材を介して連結されるとともに、他端部が前記振動板に直接又は他の部材を介して連結され、
    前記振動板の振動方向および前記ボイスコイルの振動方向それぞれに対して斜設されて配置されることを特徴とする請求項1に記載されたスピーカ装置。
  25. 前記振動方向変換部は、前記ボイスコイルと前記振動板との間に形成されたリンク部分を角度変換させるリンク機構を備えることを特徴とする請求項1に記載されたスピーカ装置。
  26. 前記リンク機構は、前記リンク部分が前記振動板とは逆側からの反力を受けて角度変換することを特徴とする請求項1に記載されたスピーカ装置。
  27. 請求項1記載のスピーカ装置を備えることを特徴とする自動車。
  28. 請求項1記載のスピーカ装置を備えることを特徴とする電子機器。
  29. 請求項1記載のスピーカ装置を備えることを特徴とする建築物。
  30. 前記リンク部分を前記ボイスコイルの振動方向と前記振動板の振動方向の2軸に対称となるように複数配置したことを特徴とする請求項1に記載のスピーカ装置。
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