(57)【要約】  平面型音響変換装置（１００）は、所定の間隔をもって互いに隣接して配置された永久磁石（１０）および磁性部材（２０）と、永久磁石（１０）および磁性部材（２０）に対向して設けられた平坦な振動膜（３０）と、振動膜（３０）に固定された複数のコイル（４０）と、を備え、複数のコイル（４０）に電気信号を印加することにより、永久磁石（１０）の磁極面（１２）と磁性部材（２０）との間に形成された磁束Φによって振動膜（３０）に振動力（Ｆ）を得る。そして、平面型音響変換装置（１００）は、磁極面（１２）と、磁性部材（２０）の上面（２２）との間に段差（５０）を有するとともに、電気信号の無印加時におけるコイル（４０）の巻線（４２）の少なくとも一部が、段差（５０）の内部に配置されている。
2010067531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔をもって互いに隣接して配置された永久磁石および磁性部材と、前記永久磁石および磁性部材に対向して設けられた平坦な振動膜と、前記振動膜に固定されたコイルと、を備え、
前記コイルに電気信号を印加することにより、前記永久磁石の磁極面と前記磁性部材との間に形成された磁束によって前記振動膜に振動力を得る平面型音響変換装置であって、
前記磁極面と、前記磁性部材の上面との間に段差を有するとともに、
前記電気信号の無印加時における前記コイルの巻線の少なくとも一部が、前記段差の内部に配置されていることを特徴とする平面型音響変換装置。
【請求項２】
前記電気信号の無印加時における前記コイルの巻線の少なくとも一部が、
前記磁束のうち、前記コイルのコイル面に平行な磁束成分の密度が極大となる高さ位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型音響変換装置。
【請求項３】
前記電気信号の無印加時における前記コイルの巻線の少なくとも一部が、
前記磁極面と前記上面の中間の高さ位置であって、かつ前記磁極面と前記上面の近接縁同士を結ぶ線分よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の平面型音響変換装置。
【請求項４】
前記磁性部材が、隣接する前記永久磁石と磁極面の極性を反転させた他の永久磁石である請求項１に記載の平面型音響変換装置。
【請求項５】
前記コイルが、前記振動膜から前記永久磁石または前記磁性部材に向けて突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面型音響変換装置。
【請求項６】
前記コイルの巻軸が、前記磁極面または前記上面の中心軸と一致していることを特徴とする請求項１に記載の平面型音響変換装置。
【請求項７】
磁性材料からなり、前記永久磁石または前記磁性部材を装着するための段部が設けられたヨークを更に備える請求項１に記載の平面型音響変換装置。
【請求項８】
前記ヨークが、前記永久磁石および前記磁性部材の並び方向に対する側方に延在する側壁部を有することを特徴とする請求項７に記載の平面型音響変換装置。
【請求項９】
それぞれ複数の前記永久磁石および前記磁性部材が、一次元方向または二次元方向に繰り返しパターン配置されている請求項１に記載の平面型音響変換装置。
【請求項１０】
前記永久磁石または前記磁性部材の少なくとも一方がリング状をなすとともに、
前記永久磁石および前記磁性部材が同心状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型音響変換装置。
【請求項１１】
電気信号がそれぞれ印加されるコイルが固定された平坦な振動膜を有する平面型音響変換装置の駆動方法であって、
前記コイルのコイル面に平行な磁束成分の密度が前記振動膜の振動方向に変化する静磁場を形成するとともに、
前記磁束成分の密度が極大となる位置に配置した前記コイルに前記電気信号を印加して前記振動膜を振動させることを特徴とする平面型音響変換装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面型音響変換装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の平面型音響変換装置（平面スピーカー）としては、平板状のヨークの基面に複数の永久磁石を隣同士で極性が反対になるように取り付け、永久磁石に対向する平坦な振動膜に複数の渦巻き状のコイルを配列して設けたものが知られている（特許文献１、２を参照）。そして、コイルに電気信号を印加することにより、コイルは永久磁石の磁極面から磁力をうけて、永久磁石の上方で振動する。
これらの平面型音響変換装置では、複数の永久磁石の上面（磁極面）は互いに面一に構成され、かかる磁極面とコイルとは所定の間隔をもって離間している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３３４９３号公報
【特許文献２】特開２００８−１４１５７０号公報
【発明の開示】
【０００４】
平面スピーカーでは、振動膜を振動させるべくコイルに電流を印加すると、振動膜とともにコイルも振動する。その振幅距離は、最大で例えば１．０ｍｍ程度に達する。
このとき、ヨーク上に配列された複数の永久磁石の上面高さは一様に揃えられていることから、コイルが振動の最下点に位置する場合と、最上点に位置する場合とでは、コイルに対する磁力の作用度合いが異なることとなる。ここで、コイルに作用する磁力は永久磁石の磁極面とコイルとの距離の２乗に反比例して弱くなるため、コイルへの印加電流が一定の場合には、振動するコイルの位置に応じて振動膜に生じる駆動力が変動する。その結果、平面スピーカーから発せられる音には歪が生じ、原音の再現性が著しく損なわれるという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、原音を忠実に再現することが可能な平面型音響変換装置、および平面型音響変換装置の駆動方法を提供するものである。
【０００６】
本発明の平面型音響変換装置は、所定の間隔をもって互いに隣接して配置された永久磁石および磁性部材と、前記永久磁石および磁性部材に対向して設けられた平坦な振動膜と、前記振動膜に固定されたコイルと、を備え、
前記コイルに電気信号を印加することにより、前記永久磁石の磁極面と前記磁性部材との間に形成された磁束によって前記振動膜に振動力を得る平面型音響変換装置であって、
前記磁極面と、前記磁性部材の上面との間に段差を有するとともに、
前記電気信号の無印加時における前記コイルの巻線の少なくとも一部が、前記段差の内部に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、永久磁石が形成する静磁場は、永久磁石の磁極面から、隣接して配置された磁性部材の稜線である上面に向かう領域において磁束密度が最も高くなる。よって、永久磁石の磁極面と磁性部材の上面との間に段差を設けることにより、かかる段差の内部に磁束密度の極大領域が形成されることとなる。したがって、上記発明のように、電気信号の無印加時におけるコイルを当該段差の内部に配置することにより、振動膜が下方に振動した場合と上方に振動した場合とでコイルがうける磁力を均等化することができる。
【０００８】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、前記電気信号の無印加時における前記コイルの巻線の少なくとも一部が、
前記磁束のうち、前記コイルのコイル面に平行な磁束成分の密度が極大となる高さ位置に配置されていてもよい。
【０００９】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、前記電気信号の無印加時における前記コイルの巻線の少なくとも一部が、
前記磁極面と前記上面の中間の高さ位置であって、かつ前記磁極面と前記上面の近接縁同士を結ぶ線分よりも上方に配置されていてもよい。
【００１０】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、前記磁性部材が、隣接する前記永久磁石と磁極面の極性を反転させた他の永久磁石であってもよい。
【００１１】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、前記コイルが、前記振動膜から前記永久磁石または前記磁性部材に向けて突出して設けられていてもよい。
【００１２】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、前記コイルの巻軸が、前記磁極面または前記上面の中心軸と一致していてもよい。
【００１３】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、磁性材料からなり、前記永久磁石または前記磁性部材を装着するための段部が設けられたヨークを更に備えてもよい。
【００１４】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、前記ヨークが、前記永久磁石および前記磁性部材の並び方向に対する側方に延在する側壁部を有してもよい。
【００１５】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、それぞれ複数の前記永久磁石および前記磁性部材が、一次元方向または二次元方向に繰り返しパターン配置されていてもよい。
【００１６】
また本発明の平面型音響変換装置においては、より具体的な実施の態様として、前記永久磁石または前記磁性部材の少なくとも一方がリング状をなすとともに、
前記永久磁石および前記磁性部材が同心状に配置されていてもよい。
【００１７】
本発明の平面型音響変換装置の駆動方法は、電気信号がそれぞれ印加されるコイルが固定された平坦な振動膜を有する平面型音響変換装置の駆動方法であって、
前記コイルのコイル面に平行な磁束成分の密度が前記振動膜の振動方向に変化する静磁場を形成するとともに、
前記磁束成分の密度が極大となる位置に配置した前記コイルに前記電気信号を印加して前記振動膜を振動させることを特徴とする。
【００１８】
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【００１９】
また、本発明では上下の方向を規定しているが、これは本発明の構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
【００２０】
本発明の平面型音響変換装置およびその駆動方法によれば、振動中心に位置するコイルが下方に振動した場合と上方に振動した場合とで永久磁石からうける磁力が均等化されるため、コイルの振動位置によらず原音を忠実に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００２２】
【図１】第一実施形態にかかる平面型音響変換装置を示す上方斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のII−II断面図、（ｂ）は（ａ）の破線領域Ｘの拡大図、（ｃ）は平面型音響変換装置の作用説明図である。
【図３】（ａ）はヨークの側面図、（ｂ）はヨークの変形例を示す側面図である。
【図４】第二実施形態にかかる平面型音響変換装置を示す上方斜視図である。
【図５】第三実施形態にかかる平面型音響変換装置を示す上方斜視図である。
【図６】第三実施形態の変形例にかかる平面型音響変換装置を示す上方斜視図である。
【図７】（ａ）は第四実施形態にかかる平面型音響変換装置の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）の破線領域Ｙの拡大図である。
【図８】第五実施形態の平面型音響変換装置の分解斜視図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２４】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる平面型音響変換装置１００を示す上方斜視図である。ただし同図では、説明のため、ヨーク６０に取り付けられた状態の振動膜３０を二点鎖線で示すとともに、振動膜３０の下面側の状態を実線で図示している。
図２（ａ）は、図１のII−II断面図である。同図（ｂ）は同図（ａ）の破線領域Ｘの拡大図である。同図（ｃ）は、本実施形態の平面型音響変換装置１００の作用説明図である。また、図２各図に示すコイル４０は、電気信号の無印加時における位置を表している。
【００２５】
はじめに、本実施形態の平面型音響変換装置１００の概要について説明する。
平面型音響変換装置１００は、所定の間隔をもって互いに隣接して配置された永久磁石１０および磁性部材２０と、永久磁石１０および磁性部材２０に対向して設けられた平坦な振動膜３０と、振動膜３０に固定されたコイル４０と、を備え、コイル４０に電気信号を印加することにより、永久磁石１０の磁極面１２と磁性部材２０との間に形成された磁束Φによって振動膜３０に振動力Ｆ（図２（ｂ）を参照）を得る。
そして、平面型音響変換装置１００は、磁極面１２と、磁性部材２０の上面２２との間に段差５０を有するとともに、電気信号の無印加時におけるコイル４０の巻線４２の少なくとも一部が、段差５０の内部に配置されている。
【００２６】
次に、本実施形態の平面型音響変換装置１００について詳細に説明する。
本発明に用いる磁性部材２０は磁性体からなる部材であり、磁化された磁性体である永久磁石、または磁化されていない磁性体を用いることができる。
このうち、本実施形態では、磁性部材２０として、隣接する永久磁石１０と磁極面１２の極性を反転させた他の永久磁石を用いる。すなわち、磁性部材２０の上面２２は、永久磁石１０の磁極面１２とは極性がＮ極またはＳ極で反転した磁極面である。
以下、永久磁石１０を第一磁石、磁性部材２０を第二磁石と呼称し、共通の符号を付して説明する。
【００２７】
本実施形態の平面型音響変換装置１００は、磁性材料からなり、第一磁石（永久磁石）１０または第二磁石（磁性部材）２０を装着するための段部６２が設けられたヨーク６０を更に備えている。
図１では、ヨーク６０として、同図の上面にあたる基面６４より段部６２が突出して形成されたものを図示している。ただし、段部６２の凹凸を逆転して、段部６２を基面６４より陥没して形成してもよい。
【００２８】
第一磁石１０は、ヨーク６０の基面６４に搭載されている。そして、第二磁石２０は、ヨーク６０の段部６２の上に搭載されている。ヨーク６０は磁性材料からなるため、第一磁石１０および第二磁石２０は磁力によりヨーク６０に吸着させて装着することができる。第一磁石１０および第二磁石２０は、接着剤等の接合手段を用いてヨーク６０に接着固定してもよく、または磁力による吸着と接着固定を併用してもよい。
第一磁石１０の上側の磁極面１２と、これに隣接する第二磁石２０の上面（磁極面）２２とは、極性を反転させてヨーク６０に搭載されている。
なお、第一磁石１０に関して、断りなく「磁極面１２」と呼称した場合は、その上面側の磁極面を意味する。
【００２９】
本実施形態の第一磁石１０と第二磁石２０とは、互いに同一形状および同一寸法に形成されている。
これにより、基面６４に搭載される第一磁石１０に対して、段部６２の上に搭載される第二磁石２０は、より高位に位置することとなる。そして、第一磁石１０の上面側の磁極面１２に対して、第二磁石２０の上面２２は、段部６２の突出高さ（図２（ｂ）に示す距離Ｌ３）の分だけ高位に位置する。
なお、本実施形態においては、ヨーク６０の基面６４を基準として上下方向および高低を定義する。これは、重力方向に対する上下とは必ずしも一致しない。
【００３０】
ヨーク６０の段部６２は、第一磁石１０の磁極面１２と第二磁石２０の上面（磁極面）２２との間に高低差をつけるために設けられている。したがって、第一磁石１０と第二磁石２０の高さ寸法を相違させた場合には、段部６２は不要となり、ヨーク６０を平坦な平板状に形成することができる。言い換えると、ヨーク６０に対して段部６２を凹凸形成することにより、第一磁石１０と第二磁石２０を同一寸法とすることができ、部品点数の削減に寄与する。
【００３１】
なお、磁性部材２０として本実施形態のような永久磁石ではなく、未磁化の磁性体を用いる場合、ヨーク６０と磁性部材２０とを別部材として構成してもよく、または一体に構成してもよい。ヨーク６０と磁性部材２０とを一体に構成する場合には、離散配置された永久磁石１０同士の間に、磁性部材２０に相当する突起部を基面６４より突出させて形成するとよい。
【００３２】
ヨーク６０の基面６４には、所定の間隔で複数個の段部６２が形成されている。
そして、本実施形態の平面型音響変換装置１００は、それぞれ複数の第一磁石（永久磁石）１０および第二磁石（磁性部材）２０が、一次元方向に繰り返しパターン配置されている。図２（ｃ）に示すように、第一磁石１０と第二磁石２０とは繰り返し方向（同図の左右方向）に互いに間隔をもって配置されている。
【００３３】
本実施形態の平面型音響変換装置１００において、第一磁石（永久磁石）１０と、これに隣接する第二磁石（磁性部材）２０との間隔とは、基面６４の面内方向（図２の左右方向）に関する両者の距離を意味する。
また、本実施形態では、第一磁石１０と第二磁石２０との間隔は、繰り返しパターンごとに互いに同一としている。ただし、後述のように、基面６４の中央近傍における磁石同士の間隔と、周辺近傍における磁石同士の間隔とを互いに相違させてもよい。
また、第一磁石１０の磁極面１２と第二磁石２０の上面２２との間の段差５０の高さに関しても、隣接する磁石の対ごとに共通としても、互いに相違させてもよい。
【００３４】
ヨーク６０には、第一磁石１０および第二磁石２０の繰り返し方向（長手方向）の両端に、立壁６６が基面６４より上方に起立して設けられている。立壁６６の上端面６７には、振動膜３０が揺動可能に取り付けられる。
【００３５】
振動膜３０はポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）または液晶ポリマーなどの高分子材料からなる薄肉の可撓性シートからなる。また、上記に限定されるものではなく非磁性の金属板、例えば、アルミニウム等を用いることも可能である。特に、非磁性の金属板を用いる場合には、軽量かつ適当な硬度を有していることから原音の再現性が更に向上するという利点を得ることが可能である。
【００３６】
振動膜３０の片面または両面には、コイル４０が形成されている。本実施形態のコイル４０は、電気信号の印加時に第一磁石１０および第二磁石２０からの磁束Φをうけて振動膜３０の面直方向に磁力をうけるものであれば、その線材料や巻線のパターンは特に限定されるものではない。本実施形態にいう電気信号とは、振動膜３０を振動させて音声出力をするための入力信号をいう。
【００３７】
コイル４０には、一例として、ワイヤを巻回した巻線コイルや、フレキシブル基板に金属材料を塗工もしくは被着したパターンニングコイル（フィルムコイル）が好適に用いられる。巻線コイルの場合は、有芯コイルとしても、空芯コイルとしてもよい。
本実施形態では、コイル４０を構成するワイヤやパターンを総称して巻線という。
【００３８】
また、コイル４０の巻回パターンについても特に限定されるものではなく、第一磁石１０と第二磁石２０との間に形成される磁束Φの向きを横切る方向に延在する線領域を含むものであればよい。具体的な巻回パターンとしては、巻線を同一径にて多層に巻回しても、巻径を変化させて同一層内に渦巻き状に巻回しても、もしくは巻線を周回させずに蛇行して巻回しても、またはこれらを組み合わせてもよい。
【００３９】
コイル４０を巻線コイルとした場合、パターンニングコイルに比してワイヤの断面積を大きくすることが可能であることから、抵抗成分を低くすることができ、平面型音響変換装置１００の高い出力が得られる。
一方、コイル４０をパターンニングコイルとした場合、コイルの重量を軽く抑えることができるため、振動膜３０は振動応答性に優れ、また平面型音響変換装置１００全体の軽量化を図ることができる。
【００４０】
本実施形態のコイル４０としては、ワイヤを巻回した空芯コイルを用いるものとする。図２各図に示すように、巻径方向、巻厚方向ともに複数巻きにワイヤが巻回されている。
本実施形態では、第一磁石（永久磁石）１０および第二磁石（磁性部材）２０の繰り返し方向に、複数のコイル４０が互いに離間して設けられている。複数のコイル４０は電気的に互いに接続されている。
本実施形態の平面型音響変換装置１００では、巻線４２の巻回数および巻厚はコイル４０ごとに共通としている。ただし、後述のように、振動膜３０の中央近傍に配置されたコイル４０の巻回数や巻厚と、周辺近傍に配置されたコイル４０の巻回数や巻厚とを、互いに相違させてもよい。
【００４１】
コイル４０は、振動膜３０の面内において、第一磁石１０または第二磁石２０の少なくとも一方に対応する領域に配置される。換言すると、コイル４０は、第一磁石１０または第二磁石２０に対向する領域の少なくとも一部を囲んで形成されている。
なお、本実施形態では振動膜３０の主面の片側（下面側）にのみコイル４０が設けられているが、振動膜３０の反対側の主面上に、または振動膜３０の膜厚の内部に、追加的なコイル４０を積層して配置してもよい。
【００４２】
本実施形態のコイル４０は、振動膜３０から第一磁石（永久磁石）１０または第二磁石（磁性部材）２０に向けて突出して設けられている。
【００４３】
コイル４０の巻軸ＡＸは、第一磁石（永久磁石）１０の磁極面１２、または第二磁石（磁性部材）２０の上面（磁極面）２２の中心軸と一致している。
より具体的には、本実施形態の平面型音響変換装置１００では、第二磁石２０よりも低位にある第一磁石１０に対してコイル４０の巻軸ＡＸを一致させている。
本実施形態のコイル４０の内径は第一磁石１０の磁極面１２の外形寸法よりも小さく、一方、コイル４０の外径は第一磁石１０の磁極面１２の外形寸法よりも大きい。
ただし、コイル４０の外径は、第一磁石１０の中心から第二磁石２０までの距離よりも小さい。換言すると、コイル４０の最外周の巻線４２は、第一磁石１０と第二磁石２０との間隙Ｖの内部領域に存在している。このため、振動するコイル４０が第二磁石２０と干渉することはない。なお、本実施形態において巻線４２とは、ワイヤが巻回された各ターンを意味する場合がある。
【００４４】
図２（ｂ）に示すように、磁極面１２と、第二磁石２０の上面２２の近接縁２４との距離Ｌ１は、磁極面１２とヨーク６０の基面６４との距離Ｌ２よりも短い。また、図１に示すように、第一磁石１０の上面側の磁極面１２はＮ極である。
これにより、第一磁石１０の磁極面１２が形成する静磁場Ｈは、その縦断面（図２（ｂ）、（ｃ）を参照）内において、互いに隣接するエッジである磁極面１２の周縁１８と上面２２の近接縁２４とを結ぶ線分Ｌ上または僅かにその上方で、磁束Φの密度が極大となる。そして、磁束密度の水平方向成分、すなわちコイル４０の巻径方向（同図の左右方向）成分も、ほぼ線分Ｌ上の位置において最大となる。
【００４５】
そして、電気信号の無印加時におけるコイル４０の巻線４２の少なくとも一部は、磁束Φのうち、コイル４０のコイル面４４に平行な磁束成分の密度が極大となる高さ位置に配置されている。
【００４６】
これにより、当該巻線４２が第一磁石１０および第二磁石２０から受ける磁力は、振動の中心（腹）において極大となる。
図２（ｃ）に、線分Ｌ上に生じる磁束Φの水平成分（Ｂ‖）と垂直成分（Ｂ⊥）を示す。水平成分Ｂ‖は巻線４２の巻回面であるコイル面４４と一致する磁束成分であり、垂直成分Ｂ⊥は巻線４２の巻軸ＡＸに一致する磁束成分である。すなわち、水平成分Ｂ‖および垂直成分Ｂ⊥は、磁束Φのベクトル成分である。そして、水平成分Ｂ‖は、巻線４２を流れる電気信号に対して直交する。
したがって、水平成分Ｂ‖が極大となる磁束Φの内部に振動の中心を有する巻線４２は、振動の中心からコイル４０が下方に移動する場合も、上方に移動する場合も、受ける磁力はいずれも減少する。
このため、コイル４０が振幅の下死点に至った場合も、上死点に至った場合も、コイル４０から振動膜３０が受ける駆動力が均等化され、平面型音響変換装置１００の原音の再現性、特に、コイル４０が上側に振動した場合における再現性が向上する。
【００４７】
また、電気信号の無印加時におけるコイル４０の巻線４２の少なくとも一部は、磁極面１２と上面２２の中間の高さ位置であって、かつ磁極面１２と上面２２の近接縁同士（周縁１８および近接縁２４）を結ぶ線分Ｌよりも上方に配置されている。
より具体的には、電気信号の無印加時において、コイル４０のうち、巻厚方向の中央かつ最外周にあたる巻線４２ａ（図２（ｂ）を参照）が、線分Ｌ上または線分Ｌよりも上方に位置することが好ましい。また、電気信号の無印加時において、コイル４０の巻線の一部が線分Ｌよりも下方にあり、他の一部が線分Ｌよりも上方にあるとよい。
【００４８】
図２（ｂ），（ｃ）に関し、第一磁石１０と第二磁石２０が形成する静磁場Ｈは、より詳細には、磁極面１２の周縁１８と上面２２の近接縁２４とを結ぶ線分Ｌに対して、その上方における磁束密度が、下方における磁束密度よりも高くなる。これは、一般に永久磁石が、その両端の磁極面よりも軸方向の外側に対してより強い静磁場Ｈを形成するためである。
したがって、コイル４０の巻線の少なくとも一部について、振動の中心高さを、上記線分Ｌよりも僅かに上方とするとよい。これにより、コイル４０の全体に関して、振幅の上死点と下死点において受ける磁力を均等化することができる。
【００４９】
コイル４０の振動の下死点は、第一磁石１０の磁極面１２よりも上方にあり、コイル４０の巻線４２と磁極面１２とが干渉することはない。すなわち、コイル４０の振動の下端位置は、第一磁石（永久磁石）１０と第二磁石（磁性部材）２０のうち、より低位にあたる上面よりも上方にある。そして、コイル４０は、段差５０の内部、およびその上方空間にて振動する。
【００５０】
振動膜３０には、その下面側に突出して、非磁性材料からなる台座部３２が設けられている。コイル４０は、台座部３２に装着されている。台座部３２は振動膜３０と一体に設けられていてもよく、所定厚のプレート状に作製されて振動膜３０の下面側に接合されてもよい。さらに、プレート状の台座部３２の一部を振動膜３０に対して垂直に立設して、コイル４０の巻線４２を巻回するためのボビン部としてもよい。すなわち、ボビン部に相当する柱状部と、その上端にフランジ状に形成されたプレート部とで台座部３２を構成してもよい。
台座部３２は、振動膜３０とコイル４０との厚み方向の距離を確保するためのスペーサである。かかる台座部３２を設けることにより、振動する振動膜３０と第二磁石２０との干渉を防止しつつ、第一磁石１０の磁極面１２とコイル４０との距離を上記所望に調整している。
【００５１】
上記本実施形態の平面型音響変換装置１００の作用効果について説明する。
本実施形態の平面型音響変換装置１００では、第一磁石１０と第二磁石２０との間に段差５０を設けることにより、永久磁石が形成する磁束密度が極大となる領域、すなわち近接縁同士を結ぶ線分Ｌが、当該永久磁石の磁極面の法線に対して斜めになる。そして、かかる線分Ｌ上では磁束Φの水平成分Ｂ‖の磁束密度が極大となる。このため、線分Ｌ上にコイル４０の巻線４２を配置した本実施形態の平面型音響変換装置１００では、巻線４２と磁極面とが干渉することがなく、かつ、巻線４２が振動中心において受ける磁力が極大化される。これにより、コイル４０の振動方向によらず、コイル４０が受ける磁力が略対称化され、平面型音響変換装置１００の原音の再現性が向上する。
【００５２】
また、図１に示すように第一磁石１０および第二磁石２０を一列に配置して構成した平面型音響変換装置１００は、幅寸法が狭小化できる。このため、例えば、薄型テレビの枠部のようにスペースが制限された空間への応用が可能となる。
【００５３】
また、本実施形態のコイル４０は、振動膜３０から第一磁石１０に向けて突出して設けられている。これにより、コイル４０を振動スペースとして段差５０の内部を活用しつつ、第一磁石１０や第二磁石２０と振動膜３０との干渉が防止されて、全体に薄型の平面型音響変換装置１００を得ることができる。
【００５４】
ここで、本実施形態の平面型音響変換装置１００の駆動方法（以下、本方法という場合がある。）の概略について説明する。
本方法は、電気信号がそれぞれ印加されるコイル４０が固定された平坦な振動膜３０を有する平面型音響変換装置１００の駆動方法に関する。
そして本方法は、コイル４０のコイル面４４に平行な磁束成分（水平成分Ｂ‖）の密度が振動膜３０の振動方向に変化する静磁場Ｈを形成するとともに、磁束密度が極大となる位置に配置したコイル４０に電気信号を印加して振動膜３０を振動させるものである。
【００５５】
本方法により、電気信号の印加により静磁場Ｈからコイル４０が受ける磁力が、コイル４０の配置位置において極大となる。したがって、かかる配置位置から振動方向のどちらに移動しても、振動膜３０に与えられる駆動力は対称化されるため、平面型音響変換装置１００における音の歪が低減されて原音の再現性が向上する。
【００５６】
なお本実施形態については種々の変形を許容する。
図３（ａ）は、図２各図に示した本実施形態のヨーク６０の側面図である。本実施形態のヨーク６０は、長手方向（図３（ａ）における左右方向）の両端に、振動膜３０（同図では図示せず）を固定するための立壁６６が設けられている。
一方、図３（ｂ）はヨーク６０の変形例を示す側面図である。変形例にかかるヨーク６０は立壁を備えず、段部６２を除いて全体に平坦に形成されている。本変形例のヨーク６０は枠体７０に装着して用いるとよい。枠体７０は磁性材料または非磁性材料からなり、ヨーク６０を搭載する平坦な底面７２と、底面７２の長手方向の両端に起立して設けられた立壁７４とを備えている。立壁７４の上端面７６には振動膜３０の縁部を固定して取り付けることができる。また、枠体７０には、コイルに電気信号を供給するための回路部（図示せず）を設けてもよい。かかる枠体７０をヨーク６０と別体とすることにより、ヨーク６０に対して第一磁石および第二磁石を高精度に位置決めする際の作業性を損なうことがない。
【００５７】
＜第二実施形態＞
図４は、本実施形態にかかる平面型音響変換装置１００を示す上方斜視図である。ただし、振動膜およびコイルは図示を省略している。
本実施形態のヨーク６０は、第一磁石（永久磁石）１０および第二磁石（磁性部材）２０の並び方向に対する側方に延在する側壁部６８を有している。
側壁部６８は、ヨーク６０の上記並び方向の両端に設けられた立壁６６と接続されて、ヨーク６０の周囲を囲んでいる。
【００５８】
側壁部６８はヨーク６０と同種または異種の磁性材料からなる。これにより、振動膜の面内方向のうち、第一磁石１０および第二磁石２０の並び方向とは垂直な方向にも磁気回路が形成されることとなり、コイルを通過する磁界が強められるとともに全体的に均一化される。このため、本実施形態の平面型音響変換装置１００によれば、第一実施形態に比して出力効率が高く、原音の安定した再現が可能となる。なお、立壁６６，７４と側壁部６８とは、互いに組み合わされても、または個別に設けられてもよい。
【００５９】
＜第三実施形態＞
図５は、本実施形態の平面型音響変換装置１００を示す上方斜視図である。ただし同図では、説明のため、図１と同様に振動膜３０とヨーク６０とを離間させて、振動膜３０の下面側の状態を図示している。
本実施形態の平面型音響変換装置１００は、それぞれ複数の第一磁石（永久磁石）１０および第二磁石（磁性部材）２０が二次元方向に繰り返しパターン配置されている。
すなわち、本実施形態の平面型音響変換装置１００では、第一磁石１０および第二磁石２０が格子状または千鳥状に配置されている。
【００６０】
本実施形態のように第一磁石１０および第二磁石２０を複数列に構成した平面型音響変換装置１００は幅寸法が広大化できる。このため、本実施形態の平面型音響変換装置１００は、例えば、映画館やホール用、または家屋の壁面そのものをスピーカーにする場合等、大型の平面型音響変換装置としての用途として好適である。
【００６１】
また、本実施形態の変形例を図６に示す。振動膜３０は図示を省略している。
本変形例は、第一磁石１０および第二磁石２０を二次元方向に繰り返しパターン配列するヨーク６０の全周に亘って磁性材料からなる側壁部６８が形成されている。これにより、最外周に配置された第一磁石１０および第二磁石２０が側壁部６８との間で磁気回路を形成するため、振動膜３０の駆動力を向上するとともに面内に均一化することができる。
【００６２】
＜第四実施形態＞
図７（ａ）は、本実施形態の平面型音響変換装置１００を長手方向に切った縦断面図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）の破線領域Ｙの拡大図である。
本実施形態では、コイル４０の巻軸ＡＸが第二磁石（磁性部材）２０の上面２２の中心軸と一致しているとともに、巻線４２の少なくとも一部が第二磁石２０の周囲を囲んで設けられている。
コイル４０としては、第一実施形態と同様に空芯コイルを用い、その内径が第二磁石２０の外形寸法よりも大きく形成されている。
そして、振動膜３０とともに同図の上下方向にコイル４０が振動すると、第二磁石２０の上面２２はコイル４０の空芯の内部を、巻線４２と非接触に進退する。
これにより、本実施形態の第二磁石２０はコイル４０の芯材として作用する。したがって、第一実施形態に比べ、第一磁石１０および第二磁石２０からうける磁力が増大するため、振動膜３０の駆動力が向上する。
【００６３】
なお、コイル４０として、その厚みが半振幅よりも小さいパターンニングコイルを用いる場合は、コイル４０と振動膜３０の間に設ける台座部３２（図２を参照）をリング状に形成するとよい。すなわち、第二磁石２０の上面２２の外形寸法よりも大きな中空部を備えるリング状の台座部３２をコイル４０と振動膜３０との間に介装することにより、振動膜３０と上面２２との干渉を防止しつつ、パターンニングコイルであるコイル４０を、上面２２よりも下方位置に配置することができる。
【００６４】
＜第五実施形態＞
図８は、本実施形態の平面型音響変換装置１００の分解斜視図である。
本実施形態の平面型音響変換装置１００は、第一磁石（永久磁石）１０または第二磁石（磁性部材）２０の少なくとも一方がリング状をなしている。そして、第一磁石（永久磁石）１０および第二磁石（磁性部材）２０は同心状に配置されている。
ここで、リング状としては、円環状または矩形環状のいずれを選択してもよい。
【００６５】
より具体的には、本実施形態の第一磁石１０は、円柱状かつ外径が最も小さいコア磁石１４と、円環状かつ外径が最も大きいリング磁石１６とを組み合わせてなる。そして、第二磁石２０は、コア磁石１４とリング磁石１６の中間の外形寸法を有し、リング状をなす。コア磁石１４、第二磁石２０およびリング磁石１６は、内側からこの順に、かつ同心上に並んでいる。これらの磁石は、互いに径方向に所定の間隔をもって離間している。
【００６６】
図９は、図８のIX−IX断面図であり、本実施形態の平面型音響変換装置１００を径方向に切った縦断面を示している。
第二磁石２０の高さ寸法は、第一磁石１０（コア磁石１４およびリング磁石１６）の高さ寸法よりも大きい。コア磁石１４とリング磁石１６の高さ寸法は、互いに一致していても相違していてもよい。
【００６７】
これらの磁石は、平坦な円盤状をなす磁性体からなるヨーク６０の上に搭載されている。
さらに、ヨーク６０は、有底円筒状の枠体７０に取り付けられる。枠体７０の円形の底面７２の周囲には、立壁７４が起立して設けられている。
【００６８】
本実施形態の振動膜３０は円盤状をなしている。振動膜３０の周縁は、立壁７４の上端面７６に固定される。
振動膜３０の上下の主面のうち、ヨーク６０に対向する下面にはコイル４０が取り付けられている。本実施形態のコイル４０には、同心上に配置された円環状の第一コイル４６および第二コイル４７を組み合わせて用いる。第一コイル４６および第二コイル４７は、振動膜３０より下方側に突出して設けられている。このとき、必要に応じて、第一コイル４６または第二コイル４７の少なくとも一方と、振動膜３０との間に、台座部３２（図２（ｂ）、（ｃ）を参照）を介在させてもよい。本実施形態で用いる台座部３２は、振動膜３０とともに台座部３２が振動する際に第二磁石２０の上面２２と干渉することを防ぐため、コイル４０（第一コイル４６、第二コイル４７）の形状にあわせてリング状とし、コイル４０の内径に相当する領域を凹形状にするとよい。
【００６９】
図９に示すように、コア磁石１４と第二磁石２０との間隙Ｖ１の上部領域に第一コイル４６が配置され、第二磁石２０とリング磁石１６との間隙Ｖ２の上部領域に第二コイル４７が配置されている。そして、第二磁石２０の上面２２よりも低位、かつコア磁石１４およびリング磁石１６の上面よりも高位の高さ位置に、第一コイル４６および第二コイル４７の巻線４２の少なくとも一部が配置されている。
かかる状態から第一コイル４６および第二コイル４７に電気信号を印加することにより、第一コイル４６は、コア磁石１４と第二磁石２０との間に形成される静磁場により磁力を受ける。また、第二コイル４７は、リング磁石１６と第二磁石２０との間に形成される静磁場により磁力を受ける。
【００７０】
また、本実施形態の平面型音響変換装置１００においても、振動の中間から上方または下方にコイル４０（第一コイル４６、第二コイル４７）が移動した場合に、第一磁石１０および第二磁石２０から受ける磁力は対称化されることとなる。
【００７１】
なお、本実施形態では、同心上に配置されるコア磁石１４、第二磁石２０およびリング磁石１６のうち、コア磁石１４とリング磁石１６（第一磁石１０）に未磁化の磁性体を用いてもよい。これにより、永久磁石として一個の第二磁石２０のみを用いて、複数個のコイル（第一コイル４６および第二コイル４７）を駆動することができることから、コスト面での利点を得ることができる。
【００７２】
上記各実施形態では、第一磁石１０と第二磁石２０との間隔、および段差５０の高さを、隣接する磁石の組ごとに共通としている。また、複数個のコイル４０に関し、その巻厚および巻回数を共通としている。ただし、本発明はこれに限られず、種々の変更が可能である。
例えば、複数個のコイル４０に電気信号がそれぞれ印加された場合に、振動膜３０の中央近傍に生じる振幅と、周辺近傍に生じる振幅とが略等しくなるよう、磁石同士の間隔、段差５０の高さ、巻線４２の巻厚または巻回数のいずれか一以上の要素を、平面型音響変換装置１００の面内領域ごとに相違させてもよい。
具体的には、図１に示した第一実施形態においては、基面６４の長手方向の周辺近傍における第一磁石１０と第二磁石２０との間隔を、中央近傍における間隔よりも小さくしてもよい。また、図９に示した第五実施形態においては、リング磁石１６と第二磁石２０との間の間隙Ｖ２を、コア磁石１４と第二磁石２０との間の間隙Ｖ１よりも小さくしてもよい。さらに、振動膜３０の周辺近傍に配置されたコイル４０の巻回数を、中央近傍に配置されたコイル４０の巻回数よりも多くしてもよい。これにより、複数個のコイル４０に対して共通の電気信号が印加された場合に、振動膜３０が周辺近傍において受ける磁力が、中央近傍において受ける磁力よりも強くなる。このため、振動膜３０の周縁をヨーク６０または枠体７０（図３（ａ）または（ｂ）を参照）に固定した場合に、かかる固定部に近接して揺動性に劣る周辺近傍の振幅と、揺動性に優れる中央近傍の振幅とを略等しくすることができる。
したがって、かかる平面型音響変換装置１００によれば、振動膜３０がより平坦を保ったまま面直方向に往復振動することが可能になるため、高い指向性の音声出力を得ることができる。
【００７３】
この出願は、２００８年１２月８日に出願された日本出願特願２００８−３１２６５６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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