(57)【要約】【課題】高音および低音の再現性に優れた平面スピーカの提供。【解決手段】中心点を原点とするｘｙ座標上において下記の式：ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ（ｒは半径、ｉは５〜７の数である。）で表される高次数曲線形の平面形状を有する基板と、前記基板の一方の面に設けられ、前記基板を振動させる加振手段と、を有する平面スピーカ。【選択図】図１
2010288088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心点を原点とするｘｙ座標上において下記の式：
ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ
（ｒは半径、ｉは５〜７の数である。）
で表される高次数曲線形の平面形状を有する基板と、
前記基板の一方の面に設けられ、前記基板を振動させる加振手段と、
を有する平面スピーカ。
【請求項２】
中心点を原点とするｘｙ座標上において下記の式：
ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ
（ｒは半径、ｉは５〜７である。）
で表される高次数曲線形の平面形状を有する板状部材と等価な振動性状を有する基板と、
前記基板の一方の面に設けられ、前記基板を振動させる加振手段と、
を有する平面スピーカ。
【請求項３】
前記加振手段は線状である請求項１または２に記載の平面スピーカ。
【請求項４】
前記加振手段は環状である請求項１または２に記載の平面スピーカ。
【請求項５】
前記加振手段は、前記基板の中心点に対して点対称に１対または２対設けられている請求項３または４に記載の平面スピーカ。
【請求項６】
前記加振手段は基板の中央部に設けられている請求項４に記載の平面スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面スピーカに係り、特に、低音および高音の何れも忠実に再生できる平面スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
平板型スピーカとしては、たとえば、磁気回路とボイスコイルとこのボイスコイルを保持するボビンとを有し、薄型表示装置の左右または上下の両端部分に配置されるエキサイタと、この薄型表示装置の全面に配置され、前記エキサイタにより振動されて撓み振動を発生させる振動板を兼ねた透光性の平板とを備えるものがある（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
平板型スピーカとしては、他に、可視表示スクリーンと、前記表示スクリーンに隣接して配置され、少なくとも部分的に透明であり、その部分を通して前記表示スクリーンを見ることができる共振パネル形状部材と、前記パネル部材を駆動して共振させて音響ラジエータとして作用させる振動励振手段とを備えるラウドスピーカ駆動ユニット（特許文献３）、および薄い板状の本体と、前記本体の一面側に取り付けられ、前記本体に振動を与えて前記本体を前記振動の振動数に対応する撓みを発生させる振動体と、前記本体を地球に対して固定されている固定物体に支持する支持器具とを構成し、前記支持器具は前記固定物体に対して振動絶縁性を有する振動絶縁体を形成し、前記本体は前記本体の一面側にコネクタを形成し、前記コネクタには前記振動体に音声信号を送信する電気ケーブルの端部のコネクタが接続されるディスプレイ（特許文献４）がある。
【０００４】
また、平面スピーカとしては、扁平で且つ四角形状に形成された永久磁石の夫々が、異なる極性の磁極面が交互に位置するようにヨークに配置され、振動板の両面には永久磁石の夫々に対応するように渦巻状のコイル対が配置された平面型音響変換装置（特許文献５）もある。
【特許文献１】特開２００４−２８９７７２号公報
【特許文献２】特開２００４−３１２６４３号公報
【特許文献３】特表２００２−５３３９５７号公報
【特許文献４】特開２００５−９４３７７号公報
【特許文献５】ＷＯ２０００／０７８０９５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および２に記載の薄型表示装置のように可視表示スクリーンの全面に配置された透光性の平板をエキサイタで振動させて鳴動させる形態の平板型スピーカにおいては、例えば可視表示スクリーンの左側から音声が聞こえてくるべきなのに実際は中央部から聞こえてくるというように、音源と画像とが一致しないという問題が生じることがある。
【０００６】
また、特許文献３に記載のラウドスピーカユニットや、特許文献４に記載のディスプレイのように、１枚の振動板を同一平面上で分割して夫々の部分を振動励振手段で振動させる平板型スピーカは、薄型テレビ受像機の画面の周囲に例えば狭幅の額縁状に配設することが極めて困難である。
【０００７】
更に、特許文献５に記載の平面型音響変換装置のように、四角形板状の永久磁石を二次元状に配置し、前記永久磁石に相対向するように配設された振動板の両面に永久磁石の夫々に対応するように渦巻状のコイル対を配置した形態の平面スピーカは、薄型テレビ受像機に使用するには発熱が大きすぎるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、低音および高音の何れも忠実に再生できる平面スピーカの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、基板の中心点を原点とするｘｙ座標上において下記の式：
ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ
（ｒは半径、ｉは５〜７の数である。）
で表される高次数曲線形の平面形状を有する基板と、前記基板の一方の面に設けられ、前記基板を振動させる加振手段と、を有する平面スピーカに関する。
【００１０】
前記平面スピーカにおいては、基板は、５〜７次曲線状の輪郭を有するセミスタジアム状の平面形状を有するから、加振手段によって加振されるとカオス性の強い不規則な振動をするから、縮退が存在せず、固有周波数分布はウィグナー分布に従う。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、中心点を原点とするｘｙ座標上において下記の式：
ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ
（ｒは半径、ｉは５〜７である。）
で表される高次数曲線形の平面形状を有する板状部材と等価な振動性状を有する基板と、前記基板の一方の面に設けられ、前記基板を振動させる加振手段と、を有する平面スピーカに関する。
【００１２】
前記平面スピーカにおいては、基板の厚さ分布や密度分布を制御したり、基板の所定箇所に付加質量を付したりして前記高次数曲線形の平面形状を有する板状部材と等価な振動性状を有するようにすることができるから、基板の平面形状は前記高次数曲線形には限定されない。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の平面スピーカにおいて、前記加振手段が線状であるものに関する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の平面スピーカにおいて前記加振手段が環状であるものに関する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の平面スピーカにおいて、前記加振手段が前記基板の中心点に対して点対称に１対または２対設けられているものに関する。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の平面スピーカにおいて前記加振手段は基板の中央部に設けられているものに関する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、基板が振動したときに縮退が存在せず、固有周波数分布がウィグナー分布に従うから、低音だけでなく高音も忠実に再生できる平面スピーカが提供される。
【００１８】
請求項２の発明によれば、基板の平面形状を請求項１における高次数曲線形とすることができない場合においても、基板が振動したときに縮退が存在せず、固有周波数分布がウィグナー分布に従うから、低音だけでなく高音も忠実に再生できる平面スピーカが提供される。
【００１９】
請求項３および４の発明によれば、加振手段が点状である平面スピーカと比較して基板全体を効果的に振動させることのできる平面スピーカが提供される。
【００２０】
請求項５および６の発明によれば、例えば線状の加振手段を基板の中央部に１個配設した平面スピーカと比較して基板全体を効果的に振動させることのできる平面スピーカが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、加振手段として線状の加振装置を１対用いるとともに、前記加振装置を基板の相対向する２辺に沿って配設した平面スピーカの一例を示す平面図である。
【図２】図２は、加振手段として線状の加振装置を２対用いるとともに、前記加振装置を基板の各辺に沿って配設した平面スピーカの一例を示す平面図である。
【図３】図３は、加振手段として線状の加振装置を用いるとともに、前記加振装置を基板の対角線上に１対または２対配設した平面スピーカの一例を示す平面図である。
【図４】図４は、加振手段として環状の加振装置を１個用いるとともに、前記加振装置を基板の中央部に配設した平面スピーカの一例を示す平面図である。
【図５】図５は、加振手段として環状の加振装置を用いるとともに、前記加振装置を基板の対角線上に１対または２対配設した平面スピーカの一例を示す平面図である。
【図６】図６は、加振手段として使用される線状の加振装置の全体的な構成を示す平面図である。
【図７】図７は、加振手段として使用される環状の加振装置の全体的な構成を示す平面図である。
【図８】図８は、図６または図７に示す加振装置の内部の構成を示す断面図である。
【図９】図９は、実施形態１に係る平面スピーカの備える基板について、次数ｉを２から５まで変化させたときの２００次から５００次までの固有周波数を用いた固有周波数間隔分布の変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施形態１に係る平面スピーカの備える基板について、次数ｉを６から３０まで変化させたときの２００次から５００次までの固有周波数を用いた固有周波数間隔分布の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．実施形態１
本発明の平面スピーカの一例について以下に説明する。
【００２３】
実施形態１に係る平面スピーカ１００は、図１〜図５に示すように、基板５２と、基板５２の一方の面に設けられ、本発明の加振手段に相当する加振装置５０と、を備える。
【００２４】
基板５２は、基板５２の中心点ｏを原点とするｘｙ座標上において下記の式：
ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ
（ｒは半径、ｉは５〜７の数である。）
で表される高次数曲線形の平面形状を有する板状の部材である。
【００２５】
基板５２が上記の平面形状を有することにより、図１３に示すように、隣接固有周波数間隔分布に適合するΓ分布の自由度ｎが１．２（ｉ＝５のとき）〜１．９（ｉ＝６のとき）と、ｉが２のとき（円形）およびｉが無限大のとき（正方形）の自由度ｎ＝１と比較して大きくなる故に、高音と低音など、異なる周波数の音、言い換えれば異なるピッチの音の分離が良好になる故に好ましい。なお、最も好ましい次数ｉは６である。
【００２６】
基板５２の密度および厚さは一定とすることができ、剛性と基板５２の振動のしやすさとの兼ね合いの点から、１〜１０ｍｍ程度が好ましく、中でも１〜５ｍｍが好ましく、特に１〜３ｍｍが好ましい。しかしながら、基板５２の好ましい厚さの範囲は材質によっても変化するから、必ずしも上記範囲には限定されない。
【００２７】
なお、基板５２の密度や厚み分布を一定とする代わりに、基板５２の密度や厚みの分布を制御したり、錘を装着するなどの手段によって部分的に付加質量を付加したりすることによって基板５２が高次数曲線形の平面形状を有する場合と等価な振動性状を付与してもよい。このような基板５２においては、平面形状は、必ずしも前記高次数曲線形状である必要はない。
【００２８】
加振装置５０は、電気信号を電磁的手段によって物理的振動に変換する電磁的加振手段であって図１〜図３および図６に示すように線状であってもよく、また、図４、図５、および図７に示すように環状であってもよい。
【００２９】
加振装置５０として線状のものを用いる場合は、加振装置５０は、図１に示すように、基板５２の相対する２辺に沿って配置してもよく、図２に示すように、基板５２の各辺に沿って配置してもよく、また、図３に示すように、１対または２対の加振装置５０を基板５２の対角線上に配置してもよい。但し、何れも場合においても、加振装置５０は基板５２の中心点に対して点対称になるように配置することが好ましい。
【００３０】
加振装置５０として環状のものを用いる場合は、加振装置５０は、図４に示すように、基板５２の中央部に１個のみ配置してもよく、図５に示すように、１対または２対の加振装置５０を基板５２の対角線上に配置してもよい。但し、図５に示す配置とする場合には、加振装置５０は基板５２の中心点に対して点対称になるように配置することが好ましい。
【００３１】
以下、加振装置５０について説明する。
【００３２】
加振装置５０は、図８に示すように、シート状の振動板１と、磁極２Ｓ、２Ｎが振動板１の一方の面に相対するとともに、隣り合う２つの磁極２Ｓ、２Ｎが互いに反対になるように、一列に配設された一群の磁石２と、磁石２の配列方向に沿って配列されているとともに、Ｓ極の磁極２Ｓが振動板１側を向いている磁石２に相対向するように、換言すれば１個おきの磁石２に相対向するように、振動板１の磁極２Ｓに相対する側の面に設けられたボイスコイル３と、磁石２における振動板１に相対向していない側の磁極２Ｎ（２Ｓ）に当接するように配設されたヨーク４と、振動板１の周縁部において振動板１を支持し、内部に磁石２およびヨーク４を収容するとともに、基板５２に固定されているフレーム５とを有する。
【００３３】
ヨーク４と基板５２との間には、弾性部材７が介装されている。
【００３４】
また、磁石２のうち、磁極２Ｓが振動板１に相対向しているもの、換言すればボイスコイル３に相対向しているものについては、ヨーク４との間に鉄板６が挿入されて嵩上げされている。
【００３５】
フレーム５は、図８に示すようにハット型の断面を有する部材であってハット型の断面の開いた側において基板５２に固定されている。フレーム５におけるてハット型の断面の閉じた側には開口部５１が設けられている。振動板１は、フレーム５の内側から開口部５１を覆うように固定されている。
【００３６】
加振装置５０が線状である場合は、図６に示すようにフレーム５もまた線状に形成され、開口部５１もフレーム５の長手方向に沿って延在する長円形の形状を有している。一方、加振装置５０が環状の場合は、図７に示すようにフレーム５もまた円環状に形成されている。開口部５１は連続した円環状としてもよいが、板金をプレス加工してフレーム５を形成する際の作業性などの観点からは複数の部分に等分されていることが好ましい。図７に示す例では開口部５１は６等分されている。
【００３７】
ヨーク４は、強磁性体から形成されているとともに、両側縁４Ａが振動板１に向かって屈曲し、磁石２を収容する樋状の形態を有する。また、ヨーク４および磁石２とボイスコイル３との間には、磁石２および振動板１が振動したときに磁石２の磁極２Ｓ（２Ｎ）がボイスコイル３に直接当たらないように、不織布１０が挿入されている。
【００３８】
振動板１およびフレーム５はアルミニウム合金から形成されている。使用できるアルミニウム合金としては、例えば１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、および７０００系がある。これにより、平面スピーカ１００で生じた熱は、振動板１およびフレーム５を介して外界に効率的に放散される。なお、図１以下においては省略されているが、フレーム５の表面にフィンを設ければ、冷却効率を更に向上させることができる。
【００３９】
弾性部材７としては、熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、および軟質樹脂から選択される弾性材料をブロック状、シート状、または板状に成形した弾性材料成形体、前記弾性材料を発泡させたブロック状、シート状、または板状の弾性材料発泡体、および板バネが使用される。
【００４０】
熱可塑性エラストマとしては、ＥＰＤＭのようなポリオレフィン系エラストマ、ポリウレタン系エラストマ、ポリアミド系エラストマ、ポリエステル系エラストマ、エポキシ樹脂系エラストマなどが挙げられる。また、ジエン系ゴムとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、にトリルゴムなどが挙げられる。また、軟質樹脂としては低密度ポリエチレン樹脂および軟質塩化ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
【００４１】
ボイスコイル３としては、巻線をボビン３Ａに巻回したものが使用されるが、ボビンのない空芯コイルであってもよく、また、液晶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アラミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂などの耐熱性樹脂のフィルムの片面または両面にアルミニウムや銅、金などの金属層を形成し、この金属層をエッチングして巻線を形成したものもボイスコイル３として使用される。
【００４２】
これらのボイスコイル３は、振動板１の磁石２に相対向する側の面に接着して固定される。また、振動板１の磁石２に相対向する側の面に耐熱性樹脂の層を形成し、その上から金属層を形成し、この金属層をエッチングして巻線を形成することにより、振動板１の前記面にボイスコイル３を形成できる。
【００４３】
なお、加振手段は、電気信号を機械的な振動に変換できるものであれば、加振装置５０のような電磁的加振手段には限定されず、他に磁歪素子や圧電素子なども加振手段として使用される。
【００４４】
１−２  作用
実施形態１に係る平面スピーカ１００の作用について以下に説明する。
【００４５】
加振装置５０のボイスコイル３に音声信号が入力されると、ボイスコイル３に変動磁界が発生し、この変動磁界が磁石２の磁界と相互作用して振動板１が振動する。ここで、磁石２も基板５２に直接固定されてなく、弾性部材７を介して取り付けられているから、振動板１が振動すると同時に磁石２も振動する。これによって前記音声信号は音声に変換される。
【００４６】
振動板１で発生した音声のうち、高音の音声は前方に直接伝搬されるが、低音の音声はフレーム５を通して基板５２に伝搬され、基板５２が振動することによって外界に伝搬される。一方、磁石２の振動のうち、高周波のものは弾性部材７で吸収されて基板５２には伝わらないが、低周波のものは弾性部材７を介して基板５２に伝搬され、基板５２が振動することによって低音の音声が再生される。
【００４７】
ここで、基板５２について、次数ｉを２から３０まで変化させたときの２００次から５００次までの固有周波数を用いた固有周波数間隔分布を図１１および図１２に示す。なお、図９および図１０において横軸は固有周波数間隔ｓ＝（Δω／Δωの平均値）を、縦軸は分布を示す。
【００４８】
基板５２の次数ｉが２（円形）および次数ｉが３０（ほぼ正方形）の場合は、隣接固有周波数分布に適合するΓ分布の自由度ｎ＝１であるから、振動が規則的であり、図９および図１０から明らかなように高音の減衰が大きいことがわかる。
【００４９】
これに対して、基板５２の次数ｉが５〜７のときは、Γ分布の自由度ｎは１．２以上であり、次数ｉ＝６で自由度ｎは１．９で最大になる。このとき、図９および図１０に示すように、基板の次数ｉが４以下の場合および８以上の場合に比較して高音の減衰が小さいことが判る。
【００５０】
このように、実施形態１の平面スピーカ１００は、１台で高音も低音も忠実に再生できるから、ウーハなどの低音再生用のスピーカを別に設ける必要がない。また、振動板１は平板状であってコーン状ではないから、コーン型スピーカと比較して遥かに薄くできる。
【符号の説明】
【００５１】
１    振動板
２    磁石
２Ｓ  磁極
２Ｎ  磁極
３    ボイスコイル
３Ａ  ボビン
４    ヨーク
５    フレーム
６    鉄板
７    弾性部材
８    裏板
１０  不織布
５０  加振装置
５２  基板
【図１】
2010288088.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010288088.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010288088.tif 000011
【図１０】
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