WO2006082642A1

WO2006082642A1 - スピーカー

Info

Publication number: WO2006082642A1
Application number: PCT/JP2005/001614
Authority: WO
Inventors: Bunkei Matsuoka; Shinichi Sakai
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-08-10

Abstract

　自由端を有する薄型スピーカーの振動板の振動をダンパーなどの外部部材を用いずに制動する。　多極着磁された永久磁石板に対向するように配置した振動板１上に駆動コイル２１を備え、駆動コイル２１に電気信号を入力して振動板１に音響振動を生じさせるスピーカーにおいて、回路を構成する導線の少なくとも一部３１を振動板１と一体に形成しておき、この導線の一部３１が振動板１とともに振動し駆動コイル２１の周囲に生ずる漏れ磁束を横切ることによって導線の一部３１に誘導起電力を発生させ、この誘導起電力に基づいてモーショナルフィードバックや振動の制動力を発生させるようにする。

Description

明細書

スピーカー

技術分野

[0001] この発明は、平板スピーカーをはじめとするスピーカーに係るものであり、特にスピ一力一の振動板の振動特性を制御する技術に関する。

背景技術

[0002] 近年、携帯オーディオ機器や携帯情報機器が普及し、これらの携帯機器にお！、て音声を出力することのできるスピーカーに対する需要が高まってきている。この結果として、従来のボイスコイル駆動型のスピーカ一力携帯機器への搭載が可能な薄型スピーカーへ需要の一部が移りつつある。力かる薄型スピーカーの構成例としては、帯状の多極着磁パターンが形成され、かつ音を通過させるための多くの排気用貫通孔を有する永久磁石板と、表面に蛇行形状のコイルパターンを有する導線を形成した膜状の振動板とを対向配置したものが知られている（例えば、特許文献 1)。

[0003] このような振動板を用いて良好な音質を得るためには、振動板の振動特性を適宜制御する必要が生じる。スピーカーの振動板の振動特性を積極的に制御する方法としては、例えば振動板の動作を検出して電気信号として取り出し、この電気信号を振動板の駆動アンプへフィードバックして特性補正を行うモーショナルフィードバック（ MFB)技術が一般に用いられている（例えば、非特許文献 1)。

[0004] さらに薄型スピーカーの構成ではないが、コーン型スピーカーのエッジ部分に検出コイルを形成しておき、ボイスコイル駆動用磁気回路からの漏れ磁束を利用して振動検出し、振動板の振動モードに基づく異常振動速度を検出して特性改善する方法も知られて!/ヽる（例えば、特許文献 2)。

[0005] 特許文献 1 :特開平 9 331596号公報

特許文献 2：特開平 2-117297号公報

非特許文献 1 : Harry F. Olson, ACOUSTIC ENGINEERING, D. VAN NOSTRAND COMPANY, INC. (1957) pp.168 section 6.17.

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0006] コーン型スピーカーをはじめとするボイスコイルを用いるスピーカーの構成と比較すると、平板スピーカーでは磁気回路の構造上磁界エネルギーの利用効率が低、ために、出力音圧感度が低くならざるを得ない。そこで例えば、特許文献 1では、振動板の振幅を増大させて出力音圧を稼ぐために、振動板エッジを厚み方向に自由に動くようにしておき、支持棒によって振動板平面内方向の移動を抑制する方法を用いている。このように端部を自由端とすることで、振動板の振幅を大きくすることができるので、出力音圧感度を向上したりや最低再生周波数限界を低下させることが期待できる。し力しながらこの方法では、大入力信号に伴う大振幅時、大きなピークファクタをもつ音声入力時などに、振動板の自由端が磁石に当ってしまうため、所謂ビビリ音が生じてしまう。

[0007] 一方、特許文献 2では不織布等を用いてこれを軽減する方法が記載されて、る。し力しこのような方法でも、振動板が不織布に接触することには変わりなぐビビリ音の発生原因の根本的な対策にはなって!/、な、。

[0008] 非特許文献 1によるモーショナルフィードバック技術は、これらの問題に対する別の解決策となりうるが、薄型スピーカーにおいては振動板の振動を捕捉するセンサを配置する余地が少なぐ実装が困難であるという問題があった。

[0009] この発明は、力かる問題を解決するためになされたものであって、薄型スピーカーにおいても実装可能な振動検出機構ならびに薄型スピーカーにおける振動を制御する方法を提供することを目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段

[0010] 力かる問題を解決するために、この発明に係るスピーカ一は、多極着磁された永久磁石板と、この永久磁石板に対向するように配置した振動板と、上記永久磁石板の

N極と S極との間に生ずる磁力線の磁束を横切る上記振動板上の位置に導線を配置した駆動コイルとを備え、この駆動コイルに電気信号を入力して上記振動板に音響振動を生じさせるスピーカーにおいて、

回路を構成する導線の少なくとも一部が上記振動板と一体に形成された動作検出回路であって、上記導線の一部が上記振動板とともに振動し上記駆動コイルの周囲に生ずる漏れ磁束を横切ることによって上記導線の一部に誘導起電力を発生させ、この誘導起電力に基づく電流を電気信号として出力する動作検出回路を備えた。

[0011] また同じくかかる問題を解決するために、この発明に係る別のスピーカ一は、多極着磁された永久磁石板と、この永久磁石板に対向するように配置した振動板と、上記永久磁石板の N極と S極との間に生ずる磁力線の磁束を横切る上記振動板上の位置に導線を配置した駆動コイルとを備え、この駆動コイルに電気信号を入力して上記振動板に音響振動を生じさせるスピーカーにおいて、

回路を構成する導線の少なくとも一部が上記振動板と一体に形成された制動回路であって、上記導線の一部が上記振動板とともに振動し上記駆動コイルの周囲に生ずる漏れ磁束を横切ることによって上記制動回路に誘導起電力を発生させ、この誘導起電力による電流によって、上記振動板を振動させる磁力とは逆方向の磁力が上記導線の一部に作用して上記振動板の振動を制動する制動回路を備えた。

発明の効果

[0012] この発明に係るスピーカーの動作検出回路では、駆動コイルの周囲に生ずる漏れ磁束を振動板上に形成した導線が横切ることで誘導起電力が発生し、この誘導起電力に基づヽて振動板の振動を電気信号に変換してこの電気信号を出力することとした。これによつて、薄型スピーカーの構成においても振動板の振動を検知してモーショナルフィードバックを行うことが可能となるのである。

[0013] さらに、この発明に係るスピーカーの制動回路では、駆動コイルの周囲に生ずる漏れ磁束を振動板上に形成した導線が横切ることで誘導起電力が発生し、発生した誘導起電力に基づく電流が導線を流れることで、振動板を振動させる磁力とは逆方向の磁力が導線に作用する。この磁力を振動板の制動力として利用すればモーショナルフィードバックを行う回路や素子が不要となる。すなわちモーショナルフィードバックに対応して、な、アンプと組み合わせて音響信号を再生する回路を簡易に構成したにも関わらず、スピーカーの振動を制動しうるという極めて優れた効果を奏するのである。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]この発明の実施の形態 1によるスピーカーの振動板の正面図である。 [図 2]この発明の実施の形態 1によるスピーカーの振動板の背面図である。

[図 3]この発明の実施の形態 1によるスピーカーの振動板の部分的な断面図である。

[図 4]この発明の実施の形態 1によるスピーカーの磁束と導線との位置関係を示す図である。

[図 5]この発明の実施の形態 2によるスピーカーの振動板と回路構成を示した図である。

[図 6]この発明の実施の形態 2によるスピーカーの周波数対音圧感度特性と起電力の関係を示した図である。

[図 7]この発明の実施の形態 2による制動回路の周波数対音圧感度特性を示した図である。

符号の説明

[0015] 1 振動板、

21 駆動コイル、

31 導線、

4 永久磁石。

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、この発明の実施の形態について図を用いて説明する。

実施の形態 1.

図 1は、この発明の実施の形態 1に係るスピーカーの振動板の構造を示す正面図である。図において、振動板 1は、自由端を有する平板スピーカーの振動板であって、オーディオ信号などの電気信号によって振動し、その振動を空気に伝達することで音を発生するようになっており、例えばコーン紙や各種の榭脂などを用いて形成されたものである。

[0017] 振動板 1上には駆動コイル 21がー体に形成されている。駆動コイル 21は蛇行形状のコイルパターンを有する導線であって、例えばエッチングなどの技法を用いて振動板 1上に形成されたものである。駆動コイル 21は端子 22を一方の端子としている。また、駆動コイル 21のもう一方の端子は、端部 23において振動板 1を貫通して裏面に回っており、裏面において図 2に示すように端部 23と端子 24とが導体 25と半田などの方法で結線されることにより、端子 24と導通している。この結果、駆動コイル 21は端子 22と端子 24とにおいて、増幅器などの外部機器と接続され閉ループによる回路を構成することになる。

[0018] 動作検出用回路の導線 31は、駆動コイル 21と同じく振動板 1上に一体に形成されており、端子 32と端子 33とを介して図示せぬ素子などの外部の抵抗負荷と接続されて閉ループを形成して!/、る。導線 31は駆動コイル 21の周囲に形成される漏れ磁束を捕捉する位置に配置されていることが特徴である。このような配置方法について別の図面を用いて説明することとする。

[0019] 図 3は振動板 1の断面を振動板の周囲の構造も含めて図示した断面図である。図に示すように、永久磁石板 4は振動板 1に対向する位置に配置されており、多極着磁されている。永久磁石板 4には、 N極と S極のそれぞれの磁極がストライプ状 (帯状）に配置されており、 N極と S極とが接触する位置にほぼ対向するように駆動コイル 21 の導線の束が配置されている。この結果、駆動コイル 21をオーディオ信号などの電気信号が流れると、磁界中を電流が流れることで、フレミングの法則により力が発生して駆動コイル 21と一体に形成された振動板 1が振動する。

[0020] 動作検出用回路の導線 31は、その一部が、振動板 1が振動した場合に、駆動コィル 21の導線の周囲に発生する漏れ磁束を横切るような位置に配置されている。図 4 は、駆動コイル 21と導線 31、及び永久磁石板 4と磁束 5との関係を示した図である。駆動コイル 21によって振動板 1が振動すると、振動板 1と一体に形成された導線 31も振動する。その結果、磁束 5の一部を導線 31が横切るので、導線 31には電磁誘導の原理により誘導起電力が生じる。

[0021] 導線 31は動作検出用回路の一部であって、閉ループを形成しているので、誘導起電力によって電流が流れることになる。この電流は、振動板 1の振動速度を電気信号に変換したものである。したがって、この電流を増幅器の入力端にフィードバックする、すなわちこの電気信号をモーショナルフィードバックに供することで振動板 1の振動を制動することが可能となる。モーショナルフィードバックの具体的な方法にっ、ては非特許文献 1に詳し、ので、ここでは説明を省略する。

[0022] 以上のように、この発明の実施の形態 1によれば、振動板 1上に駆動コイルとともに一体に形成された導線を一部に有する動作検出用回路を用いて、振動板 1の振動を電気信号に変換することが可能となる。この電気信号を処理すればモーショナルフイードバックが可能となる。つまり、この発明によれば、薄型スピーカーにおいてもモーショナルフィードバックを実現するのに必要となる振動センサを実装することが可能となるのである。

[0023] 実施の形態 2.

続いて、この発明の別の実施の形態について説明する。実施の形態 1においては、モーショナルフィードバック機能を有する増幅器などの外部装置に、振動板 1の振動を電気信号として出力する方法について述べた。これに対して、実施の形態 2では、モーショナルフィードバックに対応した増幅器を用いずにスピーカーの振動板の制動を実現する方法にっ、て説明する。

[0024] 図 5は、この発明の実施の形態 2に係るスピーカーの振動板と回路の導線との位置関係に加えて、回路の構成全体を示した図である。図 5において図 1との違いは、図 5が端子 22と端子 24に接続した増幅器 51、及び、端子 32と端子 33に接続した電流制御手段 52と導線 31とによって構成される制動回路全体を示して、る点にある。なお、端子 23と端子 24との接続方法や、多極着磁された永久磁石板と導線との位置関係は実施の形態 1と同様である。

[0025] 導線 31は、実施の形態 1と同様に駆動コイル 21の周囲に生ずるもれ磁束を横切るようになつている。その結果、導線 31には、永久磁石板 4の多極着磁パターンによつて生ずる磁界内を振動板 1の動作に合わせて振動することによって、起電力が生ずることになる。

[0026] ここで図 6は、この発明の実施の形態 2の周波数対音圧感度特性 (0. 2W入力、 10 mm離れた位置で測定）と、導線 31に生ずる起電力の関係を示した図である。図において、符号 101はスピーカーの周波数対音圧感度特性、 102は導線 31に生ずる起電力を示している。

[0027] 図 6から分力るように、この発明の実施の形態 2によるスピーカー振動板の最低共振周波数 fO近傍では、周波数対音圧感度特性 101が大きく盛り上がっており、また、導線 31に生ずる起電力 102のピークもこれに一致して、る。 [0028] 一般にスピーカーでは、振動板の最低共振周波数 fO近傍にて大きな共振を伴うことから、ダンパーなどの制動方法を別途用いて共振系の Qを抑え、特性を制御する必要がある。しかし携帯機器搭載用のスピーカーの場合は、スピーカーの厚みに制約があるため、ダンパーなどの制動用部材を別に設ける方法を採用することができない。その結果、この発明の実施の形態 2による振動板 1のように、周囲を固定せずに自由端としたままだと、永久磁石板などに接触することで、いわゆるビビリ音が生じ、音質が悪化する。

[0029] 一方、この発明の実施の形態 2によるスピーカーでは、電流制御手段 52と導線 31 とによって構成される制動回路を設け、導線 31を振動板 1と一体に形成した。これによって、振動板 1の振動時の速度を Vとし、永久磁石板 4の多極着磁パターンによって生ずる磁界の平均磁束密度を B、導線 31が磁界内を垂直に横切る部分の長さを 1とすると、導線 31は振動板 1と一体で磁界内を振動するので、導線 31に発生する起電力は B X IX Vに比例する。

[0030] 電流制御手段 52は、 B X I X Vに比例する起電力によって導線 31に生ずる電流の量を調整する役割を担う。このような電流制御手段 52の最も単純な構成方法は、電流制御手段 52を固定抵抗 Rの抵抗素子を用いて構成することである。こうすると、導線 31の電流の大きさは B X I X vZRとなる。図 7は 0. 22 Ωの固定抵抗素子を電流制御手段 52として用いた場合、すなわち導線 31に生ずる逆起電力に伴い、固定抵抗素子によって生じる電流量に正比例する制動が力かった状態のスピーカーの周波数対音圧感度特性 103と，図 6に示した制動が力かっていない状態の周波数対音圧感度特性 101とを比較した図である。周波数対音圧感度特性の測定条件は図 6と同じである。この図が示すように、振動板 1の最低共振周波数 fO近傍の特性の盛り上がりが抑えられ、かつ中高域でもディップの少ない特性が得られたことが分かる。これは導線 31に生じる起電力に応じて、適切な制動力が与えられたことによる。

[0031] このように、この発明の実施の形態 2によるスピーカーでは、制動回路の導線の一部を振動板と一体に形成し、駆動コイルに周囲に生じる漏れ磁束を捕捉して逆起電力を生じるようにしたので、この導線の一部に制動力が発生することになる。これによつて振動板を制動することが可能となり、不必要なビビリ音を防止して音質を向上することがでさる。

[0032] また、この発明の実施の形態 2によるスピーカーによれば、制動回路の導線は振動板と一体ィ匕されているので、ダンパーなどの部材を用いずに振動を制動することができる。このため、厚みに制約がある携帯機器用のスピーカ一として用いることができる

[0033] なお、振動板 1を自由端として構成すると、端部の振動が最も激しくなるので、振動時の速度 Vは端部に最大となる。そこで導線 31を自由端近傍において振動板と一体に形成することで、導線 31に発生する起電力が最大となり制動力も最大となるのでビピリ音を防止する上で発揮させる上で効果的である。

産業上の利用可能性

[0034] この発明は、例えば携帯用機器に搭載する平板スピーカーに用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 多極着磁された永久磁石板と、この永久磁石板に対向するように配置した振動板と、上記永久磁石板の N極と S極との間に生ずる磁力線の磁束を横切る上記振動板上の位置に導線を配置した駆動コイルとを備え、この駆動コイルに電気信号を入力して上記振動板に音響振動を生じさせるスピーカーにおいて、

回路を構成する導線の少なくとも一部が上記振動板と一体に形成された動作検出回路であって、上記導線の一部が上記振動板とともに振動し上記駆動コイルの周囲に生ずる漏れ磁束を横切ることによって上記導線の一部に誘導起電力を発生させ、この誘導起電力に基づく電流を電気信号として出力する動作検出回路を備えたことを特徴とするスピーカー。

[2] 多極着磁された永久磁石板と、この永久磁石板に対向するように配置した振動板と、上記永久磁石板の N極と S極との間に生ずる磁力線の磁束を横切る上記振動板上の位置に導線を配置した駆動コイルとを備え、この駆動コイルに電気信号を入力して上記振動板に音響振動を生じさせるスピーカーにおいて、

回路を構成する導線の少なくとも一部が上記振動板と一体に形成された制動回路であって、上記導線の一部が上記振動板とともに振動し上記駆動コイルの周囲に生ずる漏れ磁束を横切ることによって上記導線の一部に誘導起電力を発生させ、この誘導起電力による電流によって、上記振動板を振動させる磁力とは逆方向の磁力が上記導線の一部に作用して上記振動板の振動を制動する制動回路を備えたことを特徴とするスピーカー。

[3] 請求の範囲第 2項に記載のスピーカーにおいて、

振動板は、厚み方向に自在に振動する自由端を有しており、

制動回路は、この回路を構成する導線の少なくとも一部が上記振動板の自由端近傍においてこの振動板と一体に形成され、この導線の一部に上記振動板を振動させる磁力とは逆方向の磁力が作用して自由端の振動を制動することを特徴とするスピ一力一。

[4] 請求の範囲第 2項に記載のスピーカーにおいて、

制動回路の負荷抵抗は、振動板の振動特性に基づいて、上記振動板と一体に形成された導線の一部に上記振動板の振動を制動する磁力を発生させる電流が流れるように決定されたことを特徴とするスピーカー。