JP6693844B2

JP6693844B2 - スピーカ装置およびマイクロホン装置

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Publication number: JP6693844B2
Application number: JP2016177712A
Authority: JP
Inventors: 好一前田
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2036-09-12
Also published as: US10149059B2; US20180077496A1; JP2018046331A

Description

本発明は、磁気ギャップ内にリボン状の振動板が配置された振動ユニットを備えたスピーカ装置およびマイクロホン装置に関する。

スピーカ装置やマイクロホン装置等に備えられる振動ユニットの従来例として、特許文献１に記載されているように、磁気ギャップ内に配置される振動板上に複数本の平行導体を形成すると共に、振動板の両端部をフレームに振動可能に支持し、このフレーム上に形成した接続端子を複数の平行導体に接続することにより、これらが協働して磁気ギャップ内においてコイルとして機能するように構成したものが提案されている。

振動板はナイロン等の合成樹脂材料からなるリボン状の薄膜体であり、この振動板上にアルミニウム等からなる複数本の平行導体が形成されている。フレームは剛性の高い絶縁材料からなり、振動板はフレームの中央部に設けられた切欠き内にジグザグ状に折曲げた状態で配置されている。フレームには切欠きを囲むように一対の接続導体と複数の端子が設けられており、振動板とフレームを互いの導体形成面が向かい合うように重ね合わせることにより、複数本の平行導体がそれぞれ接続導体の端部と端子に接続されてコイルを形成するようになっている。

このように構成された振動ユニットをマイクロホン装置に適用した場合、振動板が音圧を受けて磁気ギャップ内で振動すると、振動板上に形成された複数本の平行導体が磁束をきるため、電磁誘導作用によってフレームの端子間に起電力が発生する。また、上記構成の振動ユニットをスピーカ装置に適用した場合、フレームの端子間に音声信号を入力すると、振動板上に形成された複数本の平行導体に同じ方向の電流が流れるため、振動板が板面と直交する方向へ振動して音圧が発生する。

特開昭５５−２５２３１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来の振動ユニットでは、磁気ギャップ内に複数の平行導体と接続導体が配置されており、振動板上の各平行導体に同じ方向の電流が流れるとき、振動板を挟んでフレーム上に形成された一対の接続導体に逆向きの電流が流れるため、接続導体が形成されたフレームも音声信号に応じて振動してしまうことになる。この場合、周波数が低ければ僅かな振幅で振動しても不要音は発生しにくいが、周波数が高くなると小さい振幅の振動であっても大きな不要音（逆相音）が発生してしまい、音量の低下や音質の劣化を招来するという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、不要音の発生を抑えて音質を向上させることができるスピーカ装置を提供することにあり、第２の目的は、不要音の検出を抑えることができるマイクロホン装置を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明のスピーカ装置は、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップにおける磁界中に配置されたリボン状の振動板と、前記振動板に設けられて前記磁界の方向と直交する方向へ延び、且つ磁界の方向に沿って並ぶ複数の平行導体と、前記複数の平行導体に駆動電流を供給する駆動手段と、複数の前記平行導体に同じ方向の駆動電流が流れるように一の前記平行導体の一端と他の前記平行導体の他端を電気的に接続し、前記磁気ギャップを迂回するように配置された接続導体と、前記磁気ギャップを迂回するように配置されて前記振動板の両端部を連続する旋回基板と、を備え、前記接続導体は前記旋回基板に前記複数の平行導体を螺旋状に繋ぐように設けられており、前記旋回基板は前記振動板の一端部から前記磁気回路の底面を通って前記振動板の他端部に至るように延設されていることを特徴としている。

このように構成されたスピーカ装置では、振動板上の複数の平行導体に同じ方向の電流を流すように設けられた接続導体が磁気ギャップ内に配置されておらず、接続導体が磁気ギャップにおける磁界の影響を受けないため、接続導体や旋回基板は振動しなくなり、不要音（逆相音）の発生を抑えて音質を向上させることができる。しかも、旋回基板が振動板の一端部から磁気回路の底面を通って振動板の他端部に至るように延設されており、振動板と旋回基板が立体的（３次元）に繋がる筒状体となるため、この筒状体を磁気ギャップと磁気回路の底面との間に配置することにより、スピーカ装置の小型化を図ることができる。

上記構成のスピーカ装置において、複数の平行導体は振動板の片面側だけに設けられていても良いが、複数の平行導体が振動板の表裏両面にそれぞれ設けられていると、限られた大きさの振動板に多くの平行導体を設けて駆動力を高めることができる。

この場合において、振動板のいずれか一方面に設けられた複数の平行導体の間に存する離間領域が、振動板のいずれか他方面に設けられた平行導体と平面的に重なっていると、離間領域によって生じる振動板の強度低下が互いに反対面側の平行導体で補完されるため、振動板の幅方向に沿った強度が均一化され、不要音の発生をより効果的に抑えることができる。

また、上記構成のスピーカ装置において、接続導体が旋回基板の表裏両面にそれぞれ設けられていると共に、これら接続導体がスルーホールを介して導通されていると、振動板の表裏両面に設けられた複数の平行導体に同じ方向の電流を簡単に供給することができる。

また、上記構成のスピーカ装置において、接続導体の少なくとも一部が平行導体よりも幅広に形成されていると、接続導体のインピーダンスを下げることができる。

また、上記構成のスピーカ装置において、接続導体の少なくとも一部が平行導体よりも肉厚に形成されていると、接続導体のインピーダンスを下げることができる。

また、上記構成のスピーカ装置において、旋回基板の少なくとも一部が振動板よりも幅広に形成されていると、接続導体の引き回しが容易になるだけでなく、接続導体の導体幅を広げてインピーダンスを下げることができる。

また、上記構成のスピーカ装置において、振動板と旋回基板が帯状に連続する樹脂フィルムからなり、平行導体と接続導体が樹脂フィルムに形成された金属パターンからなると、複数の平行導体と接続導体を樹脂フィルムに一括して形成することができて好ましい。

上記第２の目的を達成するために、本発明のマイクロホン装置は、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップにおける磁界中に配置されたリボン状の振動板と、前記振動板に設けられて前記磁界の方向と直交する方向へ延び、且つ磁界の方向に沿って並ぶ複数の平行導体と、前記振動板の振動によって複数の前記平行導体に発生する起電力を検出する検出手段と、複数の前記平行導体に同じ方向の検出電流が流れるように一の前記平行導体の一端と他の前記平行導体の他端を電気的に接続し、前記磁気ギャップを迂回するように配置された接続導体と、前記磁気ギャップを迂回するように配置されて前記振動板の両端部を連続する旋回基板と、を備え、前記接続導体は前記旋回基板に前記複数の平行導体を螺旋状に繋ぐように設けられており、前記旋回基板は前記振動板の一端部から前記磁気回路の底面を通って前記振動板の他端部に至るように延設されていることを特徴としている。

このように構成されたマイクロホン装置では、振動板が音圧を受けて磁気ギャップ内で振動すると、振動板上に形成された複数の平行導体に同じ方向の起電力が発生するが、その起電力を取り出す接続導体は磁気ギャップを迂回するように設けられているため、接続導体は振動しなくなり、不要音（逆相音）の検出を抑えて録音品質を向上させることができる。

本発明によれば、不要音の発生を抑えて音質を向上させることが可能なスピーカ装置およびマイクロホン装置を提供することができる。

本発明の実施形態例に係るスピーカ装置の外観斜視図である。図１のII−II線に沿う断面図である。図１のIII−III線に沿う断面図である。図１のスピーカ装置に備えられる振動板の要部を示し、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は断面図である。図１のスピーカ装置に備えられる振動板と旋回基板の斜視図である。図５の振動板と旋回基板を展開して示し、同図（ａ）は表面側から見た展開図、同図（ｂ）は裏面側から見た展開図である。

以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１〜図３に示すように、本発明の実施形態例に係るスピーカ装置は、磁気ギャップＧを有する磁気回路１と、磁気ギャップＧ内に配置されたリボン状の振動板２と、振動板２の長手方向の両端部に繋がって磁気ギャップＧを迂回するように連続する旋回基板３と、これら磁気回路１と振動板２および旋回基板３を支持するフレーム４とによって主に構成されている。

磁気回路１は、平板状のバックプレート５と、バックプレート５上に載置された一対のマグネット６と、マグネット６を挟んでバックプレート５上に積層された一対のトッププレート７とによって構成されている。一対のトッププレート７は図１のＸ方向に沿って対向配置されており、これらトッププレート７の間に磁気ギャップＧが形成されている。

振動板２はポリイミド等の樹脂フィルムからなる長方形状の薄膜体であり、この振動板２は図１のＸ−Ｙ平面に沿って延出するように磁気ギャップＧ内に配置されている。振動板２の表裏両面にはそれぞれ複数の平行導体８が形成されており、これら平行導体８は振動板２の長手方向（図１のＹ方向）に沿って延び、磁界の方向に沿って並んでいる。平行導体８はアルミニウム等の金属箔からなる導体パターンであり、本実施形態例では、振動板２の表面側に４本、振動板２の裏面側に５本、合計で９本の平行導体８が形成されている。

図４に示すように、平行導体８は振動板２の表面側と裏面側で短手方向（図１のＸ方向）にずれた位置に形成されており、表面側に形成された平行導体８は裏面側の各平行導体８の間に存する離間領域Ｓ２と平面的に重なり、裏面側に形成された平行導体８は表面側の各平行導体８の間に存する離間領域Ｓ１と平面的に重なっている。このように振動板２の片面側に形成された平行導体８の間に存する離間領域Ｓ１（またはＳ２）が、振動板２の他面側に形成された平行導体８と平面的に重なっているため、離間領域Ｓ１，Ｓ２によって低下する振動板２の強度がその反対面側に存する平行導体８で補完され、振動板２は幅方向に沿った強度が均一化されたものとなっている。

旋回基板３は振動板２の一端部から磁気回路１の底面（バックプレート５の下面）を通って振動板２の他端部に至るように延設されており、この旋回基板３の表裏両面には平行導体８に繋がる接続導体９が形成されている。旋回基板３と振動板２はポリイミド等の樹脂フィルムを用いてリング状に一体化されており、この樹脂フィルム上にアルミニウム等の金属箔からなる平行導体８と接続導体９がパターン形成されている。詳細については後述するが、複数の平行導体８と接続導体９は螺旋状に連続し、一の接続導体９は一の平行導体８の一端と他の平行導体８の他端を電気的に接続しているため、複数の平行導体８に同じ方向の電流が流れるようになっている。

フレーム４は上部ケース４ａと底板４ｂを組み合わせた筐体構造であり、上部ケース４ａと底板４ｂはネジ止めやスナップ結合等の固定手段を用いて一体化されている。これら上部ケース４ａと底板４ｂは合成樹脂材料からなる成形品であり、上部ケース４ａの上面には開口部４ｃが設けられている。フレーム４の内部には磁気回路１と振動板２および旋回基板３が収納・保持されており、振動板２とトッププレート７が開口部４ｃから露出するようになっている。

図５は振動板２と旋回基板３を一体化したリング状基板１０の外観を示す斜視図、図６（ａ），（ｂ）はこのリング状基板１０を展開した状態を示す説明図である。

図５に示すように、振動板２はリング状基板１０の上面に形成されており、旋回基板３はリング状基板１０の両側面から底面にかけて形成されている。振動板２と旋回基板３の底面は所定間隔を存して平行に対向しているが、旋回基板３の底面の幅寸法は振動板２の幅寸法に比べてかなり幅広に形成されており、それに伴って旋回基板３の両側面は台形状となっている。また、振動板２に形成された平行導体８は幅狭な微細パターンとなっているが、旋回基板３に形成された接続導体９は平行導体８に比べて幅寸法の大きな幅広パターンとなっており、全体のインピーダンスを低下させている。なお、接続導体９を平行導体８よりも肉厚にすることにより、全体のインピーダンスを低下させるようにしても良い。

図６（ａ）に示すように、リング状基板１０の表面側には複数の平行導体８と接続導体９および端子部１１が形成されており、図６（ｂ）に示すように、リング状基板１０の裏面側には複数の平行導体８と接続導体９が形成されている。便宜上、リング状基板１０の表面側に形成された接続導体９に左から順に符号９ａ〜９ｅを付し、リング状基板１０の裏面側に形成された接続導体９に左から順に符号９ｆ〜９ｋを付すと、表面側の接続導体９ｂの上端部と裏面側の接続導体９ｋの下端部がスルーホールを介して導通されていると共に、表面側の端子部１１と裏面側の接続導体９ｆの上端部がスルーホールを介して導通されており、端子部１１と接続導体９ｅとの間に音声信号が入力されるようになっている。

図６に示すリング状基板１０を図中の２点鎖線位置で直角に折り畳み、その上下両端部を重ね合わせて図５に示すリング形状にしたとき、接続導体９ａの下端を接続導体９ｂの上端に、接続導体９ｂの下端を接続導体９ｃの上端に、接続導体９ｃの下端を接続導体９ｄの上端に、接続導体９ｄの下端を接続導体９ｅの上端にそれぞれ接続することにより、振動板２の表面側に形成された４本の平行導体８が接続導体９ａ〜９ｅを介して螺旋状に繋がれた状態となる。また、リング状基板１０の裏面側では、接続導体９ｆの下端を接続導体９ｇの上端に、接続導体９ｇの下端を接続導体９ｈの上端に、接続導体９ｈの下端を接続導体９ｉの上端に、接続導体９ｉの下端を接続導体９ｊの上端に、接続導体９ｊの下端を接続導体９ｋの上端にそれぞれ接続することにより、振動板２の裏面側に形成された５本の平行導体８が接続導体９ｆ〜９ｋを介して螺旋状に繋がれた状態となる。

この状態において、端子部１１から裏面側の接続導体９ｆに例えば矢印ｐ方向の電流が流れると、振動板２の裏面側の５本の平行導体８に矢印ｐ方向の電流が流れると共に、接続導体９ｋから表面側の接続導体９ａに矢印ｐ方向の電流が流れ、振動板２の表面側の４本の平行導体８にも矢印ｐ方向の電流が流れるため、振動板２の表裏両面で計９本の平行導体８に同じ方向の流れることになる。

なお、図５に示す形状のリング状基板１０をフレーム４内に組み込むようにしても良いが、本実施形態例では、振動板２に対向する旋回基板３の底面部分をプリント基板によって構成し、このプリント基板の表裏両面に設けられた銅箔パターンからなる接続導体９にリング状基板１０の接続導体９をコネクタ等を介して接続させている。

このように構成されたスピーカ装置において、旋回基板３の底面に露出する端子部１１と接続導体９ｅの下端部との間に音声信号が入力されると、振動板２に形成された複数の平行導体８に同じ方向の電流が流れるため、振動板２が板面と直交する方向（図１のＺ方向）に振動して音圧を発生し、この音圧がフレーム４の開口部４ｃから外部に放射される。その際、旋回基板３に設けられた接続導体９は磁気ギャップＧ内に配置されておらず、接続導体９が磁気ギャップＧにおける磁界の影響を受けないため、旋回基板３と接続導体９は振動しなくなり、不要音（逆相音）の発生を抑えて音質を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態例に係るスピーカ装置では、振動板２上の複数の平行導体８に同じ方向の駆動電流を供給する駆動手段として、振動板２の両端部から導出して磁気ギャップＧを迂回する旋回基板３に接続導体９を形成するという構成が採用されており、接続導体９が磁気ギャップＧにおける磁界の影響を受けないため、旋回基板３と接続導体９は振動しなくなり、不要音（逆相音）の発生を抑えて音質を向上させることができる。

また、本実施形態例に係るスピーカ装置では、振動板２の表面と裏面の両方に複数の平行導体８が形成されているため、一般的なリボン型の振動板に比べて駆動力を大幅に高めることができる。しかも、振動板２の片面側に形成された平行導体８の間に存する離間領域Ｓ１（またはＳ２）が、振動板２の他面側に形成された平行導体８と平面的に重なっており、樹脂フィルムからなる振動板２の表裏で金属パターンからなる接続導体９が交互に配置された構成となっているため、離間領域Ｓ１，Ｓ２によって低下する振動板２の強度がその反対面側に存する平行導体８で補完され、振動板２の強度を幅方向に沿って均一化することができる。

また、本実施形態例に係るスピーカ装置では、旋回基板３の表裏両面にそれぞれ接続導体９を形成し、これら接続導体９をスルーホールを介して導通させているため、振動板２の表裏両面に形成された複数の平行導体８に同じ方向の駆動電流を簡単に供給することができる。

また、本実施形態例に係るスピーカ装置では、磁気ギャップＧを迂回して配置される旋回基板３が振動板２よりも幅広に設定されており、この旋回基板３上に形成された接続導体９が振動板２上の平行導体８よりも幅広に形成されているため、接続導体９のインピーダンスを下げることができる。しかも、振動板２に対向する旋回基板３の底面部分をプリント基板によって構成したため、プリント基板上の接続導体９の導体幅と厚みを大きくして電力損失を抑えることができる。ただし、振動板２と旋回基板３を一枚の樹脂フィルムによって構成することも可能であり、その場合、振動板２に対向する旋回基板３の底面部分に補強板等を貼着することが好ましい。

また、本実施形態例に係るスピーカ装置では、旋回基板３が振動板２の一端部から磁気回路１の底面（バックプレート５の下面）を通って振動板２の他端部に至るように延設されており、振動板２と旋回基板３が立体的（３次元）に繋がるリング状基板１０となっているため、このリング状基板１０を磁気ギャップＧと磁気回路１の底面との間に配置することにより、スピーカ装置の小型化を図ることができる。ただし、振動板２と旋回基板３を図１のＸ−Ｙ平面（２次元）内で環状に繋げるという構成にしても良い。

なお、本実施形態例に係るスピーカ装置で用いられた上記構成の振動ユニットをマイクロホン装置に適用することも可能である。その場合、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップにおける磁界中に配置されたリボン状の振動板と、前記振動板に設けられて前記磁界の方向と直交方向へ延びる複数の平行導体と、前記振動板の振動によって前記複数の平行導体の両端間に発生する起電力を検出する検出手段とを備え、前記振動板の両端部は前記磁気ギャップを迂回するように配置された旋回基板を介して連続しており、前記旋回基板に前記複数の平行導体を螺旋状に繋ぐ接続導体が設けられているという構成にすれば良い。

１磁気回路
２振動板
３旋回基板
４フレーム
４ａ上部ケース
４ｂ底板
４ｃ開口部
５バックプレート
６マグネット
７トッププレート
８平行導体
９接続導体
１０リング状基板
１１端子部
Ｇ磁気ギャップ
Ｓ１，Ｓ２離間領域

Claims

磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップにおける磁界中に配置されたリボン状の振動板と、前記振動板に設けられて前記磁界の方向と直交する方向へ延び、且つ磁界の方向に沿って並ぶ複数の平行導体と、前記複数の平行導体に駆動電流を供給する駆動手段と、複数の前記平行導体に同じ方向の駆動電流が流れるように一の前記平行導体の一端と他の前記平行導体の他端を電気的に接続し、前記磁気ギャップを迂回するように配置された接続導体と、前記磁気ギャップを迂回するように配置されて前記振動板の両端部を連続する旋回基板と、を備え、
前記接続導体は前記旋回基板に前記複数の平行導体を螺旋状に繋ぐように設けられており、前記旋回基板は前記振動板の一端部から前記磁気回路の底面を通って前記振動板の他端部に至るように延設されていることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１の記載において、前記複数の平行導体が前記振動板の表裏両面にそれぞれ設けられていることを特徴とするスピーカ装置。
請求項２の記載において、前記振動板のいずれか一方面に設けられた前記複数の平行導体の間に存する離間領域が、前記振動板のいずれか他方面に設けられた前記平行導体と平面的に重なっていることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１の記載において、前記接続導体が前記旋回基板の表裏両面にそれぞれ設けられていると共に、これら接続導体がスルーホールを介して導通されていることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１の記載において、前記接続導体の少なくとも一部が前記平行導体よりも幅広に形成されていることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１の記載において、前記接続導体の少なくとも一部が前記平行導体よりも肉厚に形成されていることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１の記載において、前記旋回基板の少なくとも一部が前記振動板よりも幅広に形成されていることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１または７の記載において、前記振動板と前記旋回基板が帯状に連続する樹脂フィルムからなり、前記平行導体と前記接続導体が前記樹脂フィルムに形成された金属パターンからなることを特徴とするスピーカ装置。
磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップにおける磁界中に配置されたリボン状の振動板と、前記振動板に設けられて前記磁界の方向と直交する方向へ延び、且つ磁界の方向に沿って並ぶ複数の平行導体と、前記振動板の振動によって複数の前記平行導体に発生する起電力を検出する検出手段と、複数の前記平行導体に同じ方向の検出電流が流れるように一の前記平行導体の一端と他の前記平行導体の他端を電気的に接続し、前記磁気ギャップを迂回するように配置された接続導体と、前記磁気ギャップを迂回するように配置されて前記振動板の両端部を連続する旋回基板と、を備え、
前記接続導体は前記旋回基板に前記複数の平行導体を螺旋状に繋ぐように設けられており、前記旋回基板は前記振動板の一端部から前記磁気回路の底面を通って前記振動板の他端部に至るように延設されていることを特徴とするマイクロホン装置。