JP6595390B2 - 自立型平面スピーカ - Google Patents

Description

本発明は、平面スピーカに関し、特に、設置面上にそれ自体で立っていられる自立型の平面スピーカに関する。

平板状の振動板に振動発生装置を取り付けて成る平面スピーカは従来から様々な形態のものが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。このような平面スピーカでは、例えば、外部から入力されて微弱な電流に変換された音声信号がアンプで増幅されて振動発生装置に送られる。そして、前記電流に基づいて振動発生装置により発生される振動が振動板に与えられることにより音響が発生される。

また、振動発生装置は、例えば、磁石と該磁石に対向して設けられるコイルとから成り、磁石により発生される磁界と直交する方向でコイルに電流（前述した外部入力微弱電流）を流してコイルと磁界との間でフレミングの左手の法則に従った力を発生させて例えば振動ロッドを振動させることにより、振動ロッドを振動板に当接させて振動板を振動させる（したがって、電気信号を振動（音響信号）に変換する）ようになっている。

また、このような平面スピーカでは、振動を制御して音質を調整（所望の周波数特性を得るなど）するとともに振動板を補強するためにリブを振動板に設置する構造も知られている（例えば、特許文献３参照）。

国際公開２００３／０７３７８７号 特開２００３−１７４６９４号 特開２００８−０２８８１２号

ところで、平面スピーカでは、特許文献３に開示されるように振動板にリブを取り付けると、取り付け部で振動板の振動を阻害しないように振動吸収性の粘着剤を用いてリブを個々に接着するなど、特別な配慮が必要になり、製造時の作業も煩雑となる。また、リブがスピーカの外面に露出する場合には見栄えが悪くなる場合もある。更に、リブは、振動板の背面に設けられることが多いが、該背面にリブを設けると、振動板の背面が嵩張り、振動発生装置等の他のスピーカ構成要素の設置スペースが制限される。

また、大音量を要するスピーカは、一般に、大型化して大きな設置スペースを必要とすることから、大きなスペースを確保できない環境での設置には不向きであるが、省スペースで大音量のスピーカを設置したいニーズもある。また、近年のように多様化する音響環境では、過酷な環境下でも制限なくスピーカを設置できることが望まれるが、高温多湿の環境下などでは、振動板等の素材の耐久性を維持できない場合がある。

更に、ディスプレイなどでプロモーション用に使用する音響設備などでは、平面スピーカを支える環境が整っていない場合もあり、そうした場合には、設置面上にそれ自体で立っていられるスピーカが求められる。

本発明は、前述した問題に着目してなされたものであり、リブを設けることなく振動板の振動を簡単に制御して所望の音質および強度を確保できるとともに、高温多湿の過酷な環境を含む様々な環境下でほぼ制限無く使用できる、耐久性の優れた設置が容易な自立型平面スピーカを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の自立型平面スピーカは、繊維強化プラスチックにより形成される略平面状の振動板と、前記振動板に取り付けられるとともに、入力される電気信号を振動に変換して前記振動板に伝える振動発生装置とを備え、前記振動板は、それが設置されるべき設置面上に載置される載置部と、前記載置部からこれに対して所定の角度を成して上方へ立ち上がる本体部と、前記本体部から屈曲形成されるとともに前記振動板を伝搬する振動の減衰率を制御する屈曲部とを有し、前記屈曲部は、その幅が前記本体部と前記載置部との接続部から上方へ向かって次第に広がるように形成されることを特徴とする。

上記構成によれば、本体部から屈曲形成される屈曲部によって振動板を伝搬する振動の減衰率を制御するようになっているため、従来のように振動板にリブを取り付けないで済む。したがって、外観上も見栄えが良く、また、リブの存在によって振動板が嵩張ることもなく、振動発生装置等の他のスピーカ構成要素の設置の自由度が大きく確保される。特に、このような屈曲部は、例えば振動板（本体部）を折り曲げたり或いは一体成形によって振動板（本体部）に設けることができるため、製造が容易である（従来のように振動吸収性の粘着剤を用いてリブを個々に接着するなどといった製造時の煩雑な作業を回避できる）。また、このような屈曲部は、振動板の剛性を高める補強効果も奏する。

また、上記構成によれば、振動板が載置部を有するため、平面スピーカを支える環境が整っていない場合でも、設置面上にそれ自体で立っていられる。したがって、どのような場所でも（例えば、何もない平坦な場所や更には机上であっても）自在に移動させて設置できる。

また、上記構成によれば、スピーカの用途や、必要とされる音響効果、あるいは、振動板の寸法などに応じて、本体部に対する屈曲部の形成位置を適切に選択するだけで、振動板の振動を簡単に制御して（例えば、音響強度のピークが生じないように振動板の全体にわたって振動の振幅を平滑化することにより）所望の音質および音量を確保できる。また、例えば振動板の載置部に振動伝達材を接続すれば（あるいは、載置部を既存設備の振動伝達材に接続すれば）、振動板の振動がそのような振動伝達材にも伝達され、より大きな音量を低出力の音響アンプでも実現できる。また、振動板が繊維強化プラスチックにより形成されるため、軽量で持ち運びし易いとともに、耐久性に優れ、高温多湿の過酷な環境を含む様々な環境下でほぼ制限無く使用できる。

本発明によれば、リブを設けることなく振動板の振動を簡単に制御して所望の音質および強度を確保できるとともに、高温多湿の過酷な環境を含む様々な環境下でほぼ制限無く使用できる、耐久性の優れた設置が容易な自立型平面スピーカが得られるようになる。

本発明の一実施形態に係る自立型平面スピーカを正面から見た概略斜視図である。 図１の自立型平面スピーカを側方から見た概略斜視図である。 振動板に取り付けられる振動発生装置の構成を示す側面図である。 振動板の積層構造を形成するプリプレグシートの一例であり、（ａ）は、強化繊維を軸長方向に引き揃えたプリプレグシートの概略平面図、（ｂ）は、強化繊維を三軸方向に編成したプリプレグシートの概略平面図である。 振動板の積層構造の一例の概略断面図である。 図１の自立型平面スピーカの振動板を成形するための金型を背面側から見た概略斜視図である。 図１の自立型平面スピーカの振動板を成形するための金型を側方から見た概略斜視図である。 同じ周波数特性を有する振動発生装置を図１に示される中心位置Ａに取り付けた場合の所定の時点での実験結果を示す周波数特性グラフである。 同じ周波数特性を有する振動発生装置を図１に示される上方位置Ｃに取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。 同じ周波数特性を有する振動発生装置を図１に示される下方位置Ｂに取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。 同じ周波数特性を有する振動発生装置を図１に示される右位置Ｄまたは左位置Ｅに取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。 振動発生装置を図１に示される中心位置Ａ（高音用の振動発生装置）および上方位置Ｃ（低音用の振動発生装置）の２箇所に取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。 本体部と載置部との接続部である支軸付近で振動板を構成する繊維を低弾性にした場合の実験結果であって、図１に示される中心位置Ａに振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音の強さ（Ｐａ））。 本体部と載置部との接続部である支軸付近で振動板を構成する繊維を低弾性にした場合の実験結果であって、図１に示される中心位置Ａに振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位はデシベル（ｄＢ））。 本体部と載置部との接続部である支軸付近で振動板を構成する繊維を低弾性にした場合の実験結果であって、図１に示される左右位置Ｄ，Ｅにそれぞれに振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音の強さ（Ｐａ））。 本体部と載置部との接続部である支軸付近で振動板を構成する繊維を低弾性にした場合の実験結果であって、図１に示される左右位置Ｄ，Ｅにそれぞれに振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位はデシベル（ｄＢ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される上方位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音の強さ（Ｐａ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される上方位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位はデシベル（ｄＢ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される上方位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフであって、音楽を再生した場合のグラフである（横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位がデシベル（ｄＢ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置に高音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音の強さ（Ｐａ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置に高音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位はデシベル（ｄＢ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置に高音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフであって、音楽を再生した場合のグラフである（横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位がデシベル（ｄＢ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される上方位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置を取り付けるとともに、位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置に高音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音の強さ（Ｐａ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される上方位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置を取り付けるとともに、位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置に高音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである（横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位はデシベル（ｄＢ））。 中間剛性の振動板において、図１に示される上方位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置を取り付けるとともに、位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置に高音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフであって、音楽を再生した場合のグラフである（横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位がデシベル（ｄＢ））。 中間剛性の振動板において、図１７〜図２５とは異なる他の音楽を再生し、上方位置Ｃに低音特性の振動発生装置、位置Ｅ，Ｄに高音特性の振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。 中間剛性の振動板において、図１に示される位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置と、位置Ｅから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置とにそれぞれ高音特性に優れる振動発生装置を取り付けるとともに、位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る自立型平面スピーカ１は、繊維強化プラスチックにより形成される略平面状の振動板２と、振動板２に取り付けられるとともに、入力される電気信号を振動に変換して振動板２に伝える振動発生装置２０とを備える。また、振動板２は、それが設置されるべき設置面５０上に載置される載置部２ｂと、載置部２ｂからこれに対して所定の角度θ（例えば、約７４°）を成して上方へ立ち上がる本体部２ａと、本体部２ａから屈曲形成されるとともに振動板２を伝搬する振動の減衰率を制御する屈曲部３０とを有する。

特に、本実施形態では、振動発生装置２０が本体部２ａの裏面２ａＢの中央位置に１つ設けられるとともに、本体部２ａの両側面１４，１４にそれぞれ屈曲部３０が裏側（本体部２ａの裏面２ａＢ側）に向けて（例えば本体部２ａの主面に対して４０°の角度を成して）屈曲するように延在して設けられる。しかしながら、振動発生装置２０および屈曲部３０の数はこれらに限らず、用途等に応じて任意に設定できる。

なお、この自立型平面スピーカ１では、例えば、外部から入力されて微弱な電流に変換された音声信号がアンプ（図示せず）で増幅されて振動発生装置２０に送られる。そして、前記電流に基づいて振動発生装置２０により発生される振動が振動板２に与えられることにより音響が発生される。

以下、このような自立型平面スピーカ１の個々の構成要素について詳しく説明する。
まず、振動板２の本体部２ａは、音響発生に伴うその振動時に載置部２ｂとの接続部である支軸（ここでは、本体部２ａの下端（下面）１２）を中心に載置部２ｂに対して弾性的に揺動できるよう形成されている。本実施形態において、本体部２ａは、載置部２ｂの端部（端縁）から立ち上がるように延びているが、載置部２ｂの中央から立ち上がってもよい。要は、本体部２ａは、載置部２ｂに対して弾性的に揺動できる状態で載置部２ｂによって立ち上がった状態で支持される（それ自体が自立できる）ようになっていればよい。

ここで、本体部２ａと載置部２ｂとが分離可能であってもよい（本体部２ａと載置部２ｂとが着脱自在に取り付けられてもよい）。その場合、本体部２ａと載置部２ｂとの接続は、振動の伝達を阻害しないような形態で行なわれる。また、本体部２ａの表面２ａＡが滑らかな表面として形成され（例えば、表面コーティングが施されてもよい）、本体部の裏面２ａＢが粗面に形成されてもよい。

また、振動板２は、前述したように、マトリックス樹脂が繊維により強化されて成る繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）によって形成される。マトリックス樹脂としは、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂などを挙げることができるが、環境変化に対する耐久性を考慮すると、エポキシ樹脂がポリエステル樹脂よりも好ましい。また、強化繊維としては、炭素繊維が挙げられるが、他の種類の繊維であっても構わない。なお、本実施形態では、振動板２が２つの平行または非平行な側面１４，１４と２つの平行な上下面１１，１２とを有する矩形状に形成されるが、円形、楕円形など、他の形状の平板であっても構わない。

また、振動板２は、発生する音の周波数特性を考慮して形成される。例えば、振動板２は、炭素繊維補強の場合、炭素繊維の引張弾性率が２３．５ｔｆ／ｍｍ^２以上で且つ樹脂の含有率が３７％よりも少ないことが好ましい。強化繊維は、振動板２の縦方向および横方向を含めてこれらの方向に対して角度を成す多方向に配向されてもよい。特に、本実施形態では、繊維方向が互いに異なる複数の樹脂層を積層することにより振動板２が形成される。その場合、積層数は４層以上であることが望ましい。

具体的には、例えば、振動板２は、図５に示されるように、強化繊維の配向方向がそれぞれ異なる複数の繊維強化プラスチック層を例えば１４〜１５層にわたって積層することによって形成される積層構造を成す。一例として、この積層構造では、外側から順に、強化繊維を縦方向（０°）に引き揃えた第１の層４２、強化繊維を斜め（例えば±４５°）に引き揃えた第２および第３の層４３，４４、強化繊維を横方向（９０°）に引き揃えた第４の層４５などが繰り返し多層にわたって積み重ねられ、それにより、強化繊維が少なくとも４方向以上に配向されて成る。

あるいは、図４に示されるように、強化繊維を縦方向（０°）に引き揃えたプリプレグシート２０と、強化繊維を三軸方向に指向させて編成したプリプレグシート２２（９０°方向に指向された強化繊維２２ａ、＋４５°方向に指向された強化繊維２２ｂ、および、−４５°方向に指向された強化繊維２２ｃが編み込まれて成る三軸プリプレグシート２２）とが使用されてもよい。このような三軸プリプレグシート２２を使用することにより、重量を大きく増加させることなく、高い剛性およびねじれ強度を効率的に確保できる。

このように、振動板２が強化繊維を少なくとも４方向以上に配向して成る積層構造により形成されれば、疑似等方性に近い積層形態を実現でき、良好な振動特性を確保できるとともに、振動の伝わる方向に淀みがなくなる。なお、強化繊維の指向方向、強化繊維の種類、樹脂含浸量、肉厚等は、用途や望まれる音質に応じて適宜選択される。また、プリプレグシート（繊維）の剥離を防止するために、積層構造の外表面（振動板２の表面および裏面）が織布４０によって覆われてもよい（図５参照）。

なお、このような屈曲部３０を有する振動板２は、例えば図６および図７に示される金型１００を用いて一体成形することが可能である。この場合、金型１００は、例えば、振動板２の形態を成すとともに振動板２の本体部２ａ、載置部２ｂ、および、屈曲部３０に対応する部位２０２ａ，２０２ｂ，２３０を有する金型本体部２０２が基体枠部１０２によって支持された構造を成し、基体枠部１０２は、該基体枠部１０２にボルト１５０により締結される補強板１０５およびリブ１１５によって補強される。このような金型１００を用いて振動板２を成形する場合には、例えば、振動板２を構成する前述したプリプレグシートを積層状態で金型１００に貼り付け、その状態で真空引きによってプリプレグシートを金型１００に吸着させて成形する。

ここで、振動板２の縦横寸法は、特に本実施形態のように矩形の場合、例えば８００ｍｍ×４２０ｍｍに設定され、また、振動板２の厚さは１．５ｍｍ以上であることが好ましく、本実施形態では例えば３ｍｍに設定される。なお、音量（音の大きさ）は振動板２の面積に比例するが、屈曲部３０を用いて振動板２の少なくとも一部をボックス型にするなどして面積を大きくすれば、全体の縦横寸法を大きくすることなく大きな音量を得ることもできる。

なお、振動板２は、それが円形の場合には、その中心から振動発生装置２０をずらすことにより、振動発生装置２０から発生した振動に対して様々な共振周波数を有する部位を作ることができる。そのため、長方形や楕円形の振動板２を使用することで、より変化に富んだ振動周波数に対応することができる。

また、ＦＲＰ製の振動板２は、その外周縁で繊維の端縁が露出するため、破損や怪我を防止するために、図３および図５に示されるように振動板２の外周縁の少なくとも一部に合成樹脂やゴム等から成る保護部材を取着することが好ましい。この場合、保護部材は、振動板２に対して嵌合及び／又は接着により取り付けられる。

振動板２の本体部２ａから屈曲形成される前述した屈曲部３０は、その幅が本体部２ａと載置部２ｂとの接続部（下面１２）から上方へ向かって次第に広がるようにほぼ逆三角形状に形成されている。具体的には、本体部２ａの上面１１側に位置する屈曲部３０の上側部位３０ａの幅寸法（本体部２ａの側面１４から裏面２ａＢ側へ向けて延びる長さ）は、本体部２ａの下面１２側に位置する屈曲部３０の下側部位３０ｂの幅寸法よりも大きく設定される。例えば、上側部位３０ａの最上端の幅寸法が４０ｍｍに設定され、下側部位３０ｂの最下端の幅寸法が３ｍｍに設定される。このような幅設定を行なう理由は、屈曲部３０の下方を広くして下方に剛性をもたせてしまうと、本体部２ａの振動（揺動）を阻害してしまうからである。

なお、各屈曲部３０の寸法は、全て同じであってもよく或いは異なっていてもよく、振動板２の寸法や振動減衰量に応じて、あるいは、屈曲部３０が設けられる振動板２の位置に応じて、適宜に設定される。すなわち、これらの屈曲部は、その素材や寸法によって及び／又は屈曲部３０が設けられる振動板２の位置によって、振動板２を伝搬する振動の減衰率を制御する。例えば、屈曲部３０の存在によって振動板２の剛性が高くなり、振動板２の撓みが所望の度合いに抑制されることで、振動板２の振動が制御され、例えばエコーのかからない滑らかな音を実現できる。

振動の減衰率を制御する一例として、所定の幾つかの周波数で音響強度にピークが生じないようにする、言い換えると、振動板２の全体にわたって振動の振幅を平滑化することが挙げられる。しかしながら、振動板２の振動の減衰率を制御する制御形態はこれに限らず、屈曲部３０によって様々な音響制御形態を実現できる。例えば、先の制御形態とは逆に、エコーを発生させるような位置に屈曲部を設けてもよい。また、振動発生装置２０から距離が近い位置に屈曲部３０を設けると、周波数が高くなり（高音となり）、一方、振動発生装置２０から距離が遠い位置に屈曲部３０を設けると、周波数が低くなる（低音となる）ことを利用して、求められる音質および音量に応じて屈曲部３０の形成位置を任意に選択し、所望の音響状態を実現することができる。また、減衰率の制御とは異なるが、例えば振動板２の載置部２ｂに振動伝達材を接続すれば（あるいは、載置部２ｂを既存設備の振動伝達材（例えば床面）に接続すれば）、振動板２の振動がそのような振動伝達材にも伝達され、より大きな音量を低出力の音響アンプでも実現できる。

また、振動を発生して振動板２に伝える振動発生装置２０は、前述したように振動板２の本体部２ａの裏面２ａＢの中央に取り付けられるが、特に本実施形態では、厚みが０．５ｍｍ〜２．５ｍｍのアクリルフォームを基材とした接着力が２０Ｎ／ｃｍ以上のアクリル樹脂粘着剤を用いて、振動板２の本体部２ａの背面２ａＢに取り付けられる。しかしながら、振動発生装置２０は、粘着剤以外の取り付け手段により、振動板２の本体部２ａの表面２ａＡに取り付けられても構わない。

また、振動発生装置２０は、例えば、磁石（図示せず）と該磁石に対向して設けられるコイル（図示せず）とから成り、磁石により発生される磁界と直交する方向でコイルに電流（前述した外部入力微弱電流）を流してコイルと磁界との間でフレミングの左手の法則に従った力を発生させて例えば振動ロッドを振動させることにより、振動ロッドを振動板に当接させて振動板を振動させる（したがって、電気信号を振動（音響信号）に変換する）ようになっている。

この場合、振動ロッドと振動板２との間に介在する前述したアクリルフォームの厚さや硬度を調整パラメータとして、発生する音域を調整してもよい。アクリルフォームの硬度を低くし或いはアクリルフォームの厚さを大きくすると、低周波域が強調され、一方、薄く高硬度にすると、高周波域が強調される。これを利用して、様々な種類の音域を強調する振動発生装置２０を振動板２に取り付けることにより、再生する音質を所望の音質に調整できる。

また、再生する音質に歪音が生じないようにするためには、図示しない前述したアンプと振動発生装置２０とを繋ぐリード線２４（図３参照）が振動板２に直接に接触しないようにしなければならない。そのため、例えば、リード線２４を厚さが５ｍｍ以上のウレタンまたはアクリルフォームを基材とした粘着性テープにより振動板２に固定してもよく、あるいは、図３に示されるように振動発生装置２０に隣接して振動板２に取り付けられる合成樹脂発泡体２３の上にリード線２４を載置してもよい。

なお、振動発生装置２０を保護する目的、および、リード線２４を浮かせる目的で、左右の各振動発生装置２０を個別にそれと対応して隣接する合成樹脂発泡体２３と共に外側から覆うカバー体２５が振動板２に取り付けられてもよい（図３参照）。この場合、カバー体２５は、振動板２の振動に伴ってカバー体２５が共振して異音を発生させないように、基材に発泡材を用いた両面テープ等を用いて振動板２に取り付けられる。

以上説明したように、本実施形態の自立型平面スピーカ１によれば、本体部２ａから屈曲形成される屈曲部３０によって振動板２を伝搬する振動の減衰率を制御するようになっているため、従来のように振動板２にリブを取り付けないで済む。したがって、外観上も見栄えが良く、また、リブの存在によって振動板２が嵩張ることもなく、振動発生装置２０等の他のスピーカ構成要素の設置の自由度が大きく確保される。特に、このような屈曲部３０は、例えば振動板２（本体部２ａ）を折り曲げたり或いは一体成形によって振動板２（本体部２ａ）に設けることができるため、製造が容易である（従来のように振動吸収性の粘着剤を用いてリブを個々に接着するなどといった製造時の煩雑な作業を回避できる）。また、このような屈曲部３０は、振動板２の剛性を高める補強効果も奏する。

また、本実施形態によれば、振動板２が載置部２ｂを有するため、平面スピーカを支える環境が整っていない場合でも、設置面５０上にそれ自体で立っていられる。したがって、どのような場所でも（例えば、何もない平坦な場所や更には机上であっても）自在に移動させて設置できる。

また、本実施形態によれば、スピーカの用途や、必要とされる音響効果、あるいは、振動板の寸法などに応じて、本体部２ａに対する屈曲部３０の形成位置を適切に選択するだけで、振動板２の振動を簡単に制御して（例えば、音響強度のピークが生じないように振動板２の全体にわたって振動の振幅を平滑化することにより）所望の音質および音量を確保できる。また、例えば振動板２の載置部２ｂに振動伝達材を接続すれば（あるいは、載置部２ｂを既存設備の振動伝達材に接続すれば）、振動板２の振動がそのような振動伝達材にも伝達され、より大きな音量を低出力の音響アンプでも実現できる。また、振動板２が繊維強化プラスチックにより形成されるため、軽量で持ち運びし易いとともに、耐久性に優れ、高温多湿の過酷な環境を含む様々な環境下でほぼ制限無く使用できる。

また、以上説明してきた自立型平面スピーカ１は、前述したその特徴的な構成により、振動板２（本体部２ａ）に対する振動発生装置２０の取り付け位置を変えたり、あるいは、振動板２を構成する繊維強化プラスチックの繊維の弾性率を変えたりするだけで、発生される音を高音域から低音域まで様々に容易に変化させることが可能である。

具体的に、振動発生装置２０の取り付け位置に関して、前述した実施形態では振動発生装置２０が振動板２の本体部２ａの裏面２ａＢの中央に取り付けられたが、この中央取り付け位置を図１に示されるように本体部２ａの全体の中心位置Ａとし、前述した寸法設定において、この中心位置Ａから垂直下方に例えば２１０ｍｍ（＝Ｌ１）離れた位置をＢ、中心位置Ａから垂直上方に例えば２１０ｍｍ（＝Ｌ２）離れた位置をＣ、中心位置Ａから右側に載置部２ｂと平行に水平方向で例えば１５０ｍｍ（＝Ｌ３）離れた位置をＤ、中心位置Ａから左側に載置部２ｂと平行に水平方向で例えば１５０ｍｍ（＝Ｌ４）離れた位置をＥとすると、振動発生装置２０を上方位置Ｃに中心付けて取り付けた場合には、周波数特性が同じ振動発生装置２０を位置Ａに中心付けて取り付けた場合と比べて発生音が低音域側へ移動し、一方、振動発生装置２０を下方位置Ｂに中心付けて取り付けた場合には、周波数特性が同じ振動発生装置２０を位置Ａに中心付けて取り付けた場合と比べて発生音が高音域側へ移動する。一方、左右の位置Ｄ，Ｅでは発生音が位置Ａに対して高音域または低音域へ大きく振れない。

したがって、低音特性に優れる振動発生装置２０を位置Ｃに取り付け、また、高音特性に優れる振動発生装置２０を位置Ｂに取り付けると、振動発生装置２０のそれぞれの周波数特性を効果的に生かすこともできる。そのため、周波数特性が異なる振動発生装置２０を複数使用する場合には、例えばその周波数特性に対応する取り付け位置を選択することにより、その周波数特性を生かしたり補ったりすることができる。また、同じ周波数特性を有する振動発生装置２０を複数使用する場合には、位置Ｄ，Ｅに設置すると、大きな音を出すこともできる。

また、振動板２を構成する繊維強化プラスチックの繊維の弾性率に関しては、本体部２ａと載置部２ｂとの接続部である支軸（本体部２ａの下端（下面）１２）付近で、例えば位置Ｂ付近において繊維を高弾性にする（あるいは、この部位の本体部２ａの成形厚みを増大する）と、発生音の高音特性が優れたものとなる。一方、本体部２ａの上方側、例えば位置Ｃ付近において繊維を低弾性にする（あるいは、この部位の本体部２ａの積層構造中に含まれる樹脂（エポキシ樹脂等）の量を増大したり、この部位の本体部２ａの成形厚みを減少させる）と、発生音の低音特性が優れたものとなる。その場合、本体部２ａの積層構造中にガラス繊維を混入させてもよい。なお、支軸１２付近で縦方向の繊維を多くすることにより、高音が出やすくなり、また、本体部２ａの上部や屈曲部３０の上部で水平方向の繊維を多く使用することにより、剛性が上がるとともに、軽量化、薄肉化、および、高音特性の向上を図ることができる。

このように、自立型平面スピーカ１は、音響発生に伴うその振動時に本体部２ａが載置部２ｂとの接続部である支軸１２を中心に載置部２ｂに対して弾性的に揺動できる特有の構造を有し、本体部２ｂの振動が大きいと発生音が低音域側へ移動することから、１つの観点から見れば、本体部２ａの上方側が発生音の低音域側に関与する領域になるとともに、本体部２ｂの下方側が発生音の高音域側に関与する領域になる、音域振り分け特性を有すると言える。

このような自立型平面スピーカ１の音域振り分け特性を示す実験結果の一例が図８〜図２７に示される。ここで、図８〜図１２は、同じ周波数特性を有する振動発生装置２０を図１に示される前述した各位置Ａ〜Ｅに取り付けた場合の実験結果、図１３〜図１６は、本体部２ａと載置部２ｂとの接続部である支軸１２付近で振動板２を構成する繊維を低弾性にした場合の実験結果、図１７〜図２７は、中間剛性の振動板において、振動発生装置２０の周波数特性を変えてその取り付け位置を調整した場合の実験結果を示す。

最初に、同じ周波数特性を有する振動発生装置２０を各位置Ａ〜Ｅに取り付けた場合の実験結果である図８〜図１２を参照する。
図８は、図１に示される中心位置Ａに振動発生装置２０を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフであり、横軸が周波数（単位はＨｚ）、縦軸が音の強さ（単位はパスカル（Ｐａ））である（横軸および縦軸については図９〜図１２も同様）。また、このデータは、振動板２に対して垂直の方向で加速度計を本体部２ａに直接取り付け設置した状態で、スピーカ１から出る音を加速度計により計測して得られた（図１３〜図２７も同様）。図示のように、左側の低音域で音が強く、右側の高音域で音が弱い振動発生装置２０の周波数特性が現れている。

これに対し、図９は、図１に示される上方位置Ｃ（上から５ｃｍ）に振動発生装置２０を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。図示のように、図８と比べて（中心位置Ａに対して）発生音が低音域側へ移動している（低音域で音の強さが増大している）のが分かる。また、図１０は、図１に示される下方位置Ｂ（下から５ｃｍ）に振動発生装置２０を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。図示のように、図８と比べて（中心位置Ａに対して）発生音が高音域側へ移動している（高音域で音の強さが増大している）のが分かる。

また、図１１は、図１に示される右位置Ｄまたは左位置Ｅに振動発生装置２０を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。図示のように、図８と比べて（中心位置Ａに対して）発生音の音域分布は大きく変わらない。また、図１２は、図１に示される中心位置Ａおよび上方位置Ｃの２箇所に振動発生装置２０を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。振動発生装置２０による重量増も伴って振動板２の振動が大きくなり、発生音が低音維持へシフトしている（高音域では音が弱くなっている）。特に、横軸の左端（低音側）で音が強くなっており、また、その振動波の幅も図８と比べて大きくなっている。

次に、本体部２ａと載置部２ｂとの接続部である支軸１２付近で振動板２を構成する繊維を低弾性にした場合の実験結果である図１３〜図１６を参照する。
図１３及び図１４は、図１に示される中心位置Ａに振動発生装置２０を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフであり、ここで、図１３の横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音の強さ（Ｐａ）である。また、図１４の横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位はデシベル（ｄＢ）である。前述したように、位置Ｂ付近において繊維を高弾性にすると、発生音の高音特性が優れたものとなるが、逆に、図１３（図１４）に示されるように位置Ｂ付近において繊維を低弾性にすると、発生音が（図８と比べて）低音域側へシフトし、また、音の強さも図８と比べて小さくなる。

一方、図１５及び図１６は、図１に示される左右位置Ｄ，Ｅにそれぞれに振動発生装置を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。具体的には、中心位置Ａを通る本体部２ａの幅寸法内の水平（載置部２ｂと平行）な線分を４等分し、その線分の左端または右端から１／４の位置、２／４の位置、３／４の位置にそれぞれ振動発生装置２０を取り付けた。ここで、図１５の横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音の強さ（Ｐａ）である。また、図１６の横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位はデシベル（ｄＢ）である。図示のように、振動発生装置２０の数の増加に伴って共振が起こり、音の強さが図１３の場合と比べて大きくなっている。

最後に、中間剛性の振動板において、振動発生装置２０の周波数特性を変えてその取り付け位置を調整した場合の実験結果である図１７〜図２７を参照する。
図１７〜図１９は、図１に示される上方位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置２０を取り付けた場合の所定の時点での実験データの周波数特性グラフである。ここで、図１７の横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音の強さ（Ｐａ）であり、図１８の横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位はデシベル（ｄＢ）であり、また、図１９は、音楽を再生した場合のグラフであり、横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位がデシベル（ｄＢ）である（図２０〜図２５も同様）。図示のように、音域が低音側に偏るものの、音が出にくくなる。

図２０〜図２２は、図１に示される位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置に高音特性に優れる振動発生装置２０を取り付けた場合の所定の時点での実験データのグラフである。図示のように、図８よりも音が弱くなるが、特定の周波数のみが強くなりすぎることを防ぎ、図１３よりも音は強くなっている。また、図２３〜図２５は、図１７〜図１９と図２０〜図２２との組み合わせである。すなわち、上方位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置２０を取り付けるとともに、位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置に高音特性に優れる振動発生装置２０を取り付けた場合の結果である。図示のように、図２０〜図２２と比べて極低音部の音が強くなっている。

図２６は、図１７〜図２５とは異なる他の音楽を再生し、位置Ｃに低音特性の振動発生装置２０を、位置Ｅ，Ｄに高音特性の振動発生装置２０をそれぞれ取り付けた場合の実験結果である。また、図２７は、位置Ｄから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置と、位置Ｅから２０ｍｍ中心位置Ａに近い位置とにそれぞれ高音特性に優れる振動発生装置２０を取り付けるとともに、位置Ｃに低音特性に優れる振動発生装置２０を取り付けた場合の実験結果である。また、図２６および図２７のいずれも、横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸の単位がデシベル（ｄＢ）である。
このように、図２７では、全ての音域でデシベル（ｄＢ）がほぼ一定のフラットな音響特性が得られている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した構成に限定されることはなく、種々変形することが可能である。例えば、振動発生装置の振動発生形態は前述した実施形態のものに限らず、様々な振動発生形態を採用できる。また、屈曲部、形状、寸法、振動板２に対する形成位置等も任意に設定できる。更に、振動板に関しても、ＦＲＰにより形成されていさえすれば、その形状や寸法等を任意に設定できる。

１ 自立型平面スピーカ
２ 振動板
２ａ 本体部
２ｂ 載置部
１２ 下面（接続部；支軸）
２０ 振動発生装置
３０ 屈曲部

Claims (9)

1. 繊維強化プラスチックにより形成される略平面状の振動板と、
   前記振動板に取り付けられるとともに、入力される電気信号を振動に変換して前記振動板に伝える振動発生装置と、
   を備え、
   前記振動板は、それが設置されるべき設置面上に載置される載置部と、前記載置部からこれに対して所定の角度を成して上方へ立ち上がる本体部と、前記本体部から屈曲形成されるとともに前記振動板を伝搬する振動の減衰率を制御する屈曲部とを有し、
   前記屈曲部は、その幅が前記本体部と前記載置部との接続部から上方へ向かって次第に広がるように形成されることを特徴とする自立型平面スピーカ。
2. 前記本体部は、音響発生に伴うその振動時に前記載置部との接続部である支軸を中心に前記載置部に対して弾性的に揺動できるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の自立型平面スピーカ。
3. 前記振動板は、強化繊維の配向方向がそれぞれ異なる複数の繊維強化プラスチック層を積層することによって形成される積層構造を成すことを特徴とする請求項１又は２に記載の自立型平面スピーカ。
4. 繊維強化プラスチック層は、強化繊維を複数方向に編成して成るプリプレグシートを含むことを特徴とする請求項３に記載の自立型平面スピーカ。
5. 前記強化繊維が少なくとも４方向以上に配向されて成ることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の自立型平面スピーカ。
6. 前記積層構造の外表面が織布によって覆われることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の自立型平面スピーカ。
7. 前記屈曲部は、前記振動板の全体にわたって振動の振幅を平滑化することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の自立型平面スピーカ。
8. 前記振動板が炭素繊維を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の自立型平面スピーカ。
9. 前記本体部の上方側が発生音の低音域側に関与するとともに前記本体部の下方側が発生音の高音域側に関与する音域振り分け特性を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の自立型平面スピーカ。

Images