(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、該振動板周辺部に結合された線状加振装置とを備え、
該線状加振装置は、基板に導電線を配置した導体エレメントと、前記導電線に対向して配置されたマグネットとを有し、
前記導体エレメントは、前記導電線が振動板の周辺部に沿って波状に蛇行して延びるように前記基板の一方の側に配置されており、
前記導体エレメントは、波形の山部及び谷部により蛇行して一方向へ電流を導くように延びる導電線を備えた第１の導体エレメントと、該第１の導体エレメントにおける導電線に重ねられ前記山部及び谷部を逆に配置した蛇行で前記導電線と逆方向へ電流を導くように延びる導電線を備えた第２の導体エレメントとからなり、
前記マグネットは、前記振動板から分離され、前記導電線の波形の山部及び谷部の個々に囲まれる位置に接近して配置され、隣り合うマグネットが相互に異なる極性の磁極を前記導電線に接近配置されており、
前記振動板における前記導体エレメントとは反対側には、該導体エレメントの導電線に対向する位置に前記導電線と同じ極性の磁極を形成し前記導電線側のマグネットにより駆動されるように、補助導電線が振動板に沿って波状に蛇行して延びている
ことを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
振動板と、該振動板周辺部に結合された線状加振装置とを備え、
該線状加振装置は、基板に導電線を配置した導体エレメントと、前記導電線に対向して配置されたマグネットとを有し、
前記導体エレメントは、前記導電線が振動板の周辺部に沿って波状に蛇行して延びるように前記基板の一方の側に配置されており、
前記導体エレメントは、波形の山部及び谷部により蛇行して一方向へ電流を導くように延びる導電線を備えた第１の導体エレメントと、該第１の導体エレメントにおける導電線に重ねられ前記山部及び谷部を逆に配置した蛇行で前記導電線と逆方向へ電流を導くように延びる導電線を備えた第２の導体エレメントとからなり、
前記マグネットは、前記振動板から分離され、前記導電線の波形の山部及び谷部の個々に囲まれる位置に接近して配置され、隣り合うマグネットが相互に異なる極性の磁極を前記導電線に接近配置されており、
前記振動板における前記導体エレメントとは反対側には、該導体エレメントの導電線に対向する位置に前記導電線と同じ極性の磁極を形成し前記導電線側のマグネットにより駆動されるように、補助導電線が振動板に沿って波状に蛇行して延びている
ことを特徴とする線状加振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカの振動板を加振するための線状加振装置及び該線状加振装置を備えたスピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスピーカ用小型加振装置、特に平面スピーカに好適な加振装置として、以下のような種々の装置が知られている。導電型アクチュエータを用いた平面スピーカは、図１５に示すように振動板Ｐの中央部にアクチュエータＡを配置して駆動するものである。この導電型アクチュエータは、重量及び寸法が大きくスピーカの薄型化を困難にする。複数のアクチュエータを振動板に配置した場合は、位相遅れなく各アクチュエータを駆動することは困難であり、またコストを大きく増すことにもなる。
【０００３】
電話機のサウンダやブザー等、通信用小型アクチュエータは、小型であるが出力が小さく一般的な大きさの平面スピーカの振動板を駆動するのは困難である。
【０００４】
この他、圧電フィルムを加振源として使用したスピーカもあるが、製造コストが高く、また低周波帯域での加振力に欠ける結果、出力振動変位が小さい。
【０００５】
さらに、プリントコイルを使用した平面スピーカが知られている。これは、図１６及び図１７に示すように、振動板に導電材をプリントして複数のコイルＣを形成し、これらに対向してマグネットＭを配置し、鉄製のベースＢでこれらを囲んだものである。マグネットＭは、異なる磁極が交互に位置するように並べられており、プリントコイルはマグネットの交互配置の磁極に合わせて交互に逆磁極を示すように形成されている。このプリントコイルに駆動用音響信号を入力することにより、コイルから磁界が形成されマグネットとの吸引反発力により振動板が加振される。しかしながら、このスピーカは、振動板面積が小さく、しかも剛性の低い振動板を使用するので、大出力や低音域の出力が十分に得られない。振動板へのプリントコイルを使用するので薄型ではあるが、隣り合うコイル状配線をマグネットの交互配置の磁極に合わせて逆巻きにする必要があり、配線が複雑となる。また、隣り合うマグネット間に形成される磁界中、コイルに向かう漏れ磁束を利用して駆動力を得るので、駆動効率が低く、プリントコイルを重ね合わせたり対向するマグネット間に挿入することができず、これらによる出力向上が得られない。
【０００６】
したがって、これら従来の加振装置を用いたスピーカは、小型化と大出力及び良好な周波数特性とを兼ね備えることが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術のこれらの問題を解決し、小型であって大出力及び良好な周波数特性を兼ね備えたスピーカ及びそのようなスピーカのための加振装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、振動板と、該振動板周辺部に結合された線状加振装置とを備え、該線状加振装置は、振動板に沿って波状に蛇行して延びる導電線と、該導電線に対向して配置されたマグネットとを有し、該マグネットは前記導電線の波形の山部及び谷部の個々に囲まれる位置に接近して配置されており、隣り合うマグネットが相互に異なる極性の磁極を前記導電線に接近配置されていることを特徴とするスピーカを提供するものである。
【０００９】
前記線状加振装置は、前記振動板の周辺部に沿って複数配置することができる。
【００１０】
前記スピーカは、前記振動板における前記線状加振装置とは反対側において、該線状加振装置に対向する位置に前記導電線と同じ極性の磁極を形成するように補助導電線が振動板に沿って波状に蛇行して延びているものとすることができる。
【００１１】
前記スピーカは、前記振動板における前記線状加振装置とは反対側において、該線状加振装置の各マグネットと異なる極性の磁極を対向させるようにして補助マグネットが配置されているものとすることができる。
【００１２】
前記スピーカは、前記振動板の表裏両側において前記線状加振装置が相互に対向するように配置されているものとすることができる。
【００１３】
前記スピーカは、前記振動板における前記導電線の山部及び谷部の個々に囲まれた部分に孔を形成し、該孔は、開放状態とし又は透磁率の高い材料を挿入したものとすることができる。
【００１４】
前記スピーカは、前記振動板における前記導電線の山部及び谷部の個々に囲まれた部分に孔を形成し、前記マグネットの磁極又は該マグネットに結合されたヨークの先端部を該孔内又はその近傍に位置させたものとすることができる。
【００１５】
前記導電線は、前記振動板にメッキ又は印刷により設けることができる。
【００１６】
前記スピーカは、前記線状加振装置に加えて圧電型加振装置をさらに前記振動板に結合したものとすることができる。
【００１７】
本発明はまた、前記目的を達成するため、振動板に沿って波状に蛇行して延びるように結合される導電線と、該導電線に対し振動板と反対側において対向配置されたマグネットとを備え、該マグネットは前記導電線の波形の山部及び谷部の個々に囲まれる位置に接近して配置されており、隣り合うマグネットが相互に異なる極性の磁極を前記導電線に接近配置されていることを特徴とする線状加振装置を提供するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図面全図を通じて、同一又は同種の部材には同一の番号を付す。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るスピーカを示している。このスピーカは、矩形平板状の振動板１の両側部に縦方向に延びる線状加振装置２を備えている。スピーカは、振動板１の周縁部をバネ、ソフトエッジ、吊り下げ用線条等で所望の箇所に支持することができる。
【００２０】
振動板１は、図示のような矩形以外の多角形、円形、楕円形等、種々の平面形状とすることができる。また、平坦な平板状のものの他、曲面状としてもよい。振動板１の材質は、透明なガラス、プラスチック等とすることによりスピーカを通して背後のＣＲＴや液晶などの画像を見ることができるという利点を得ることができるが、不透明な木材、金属、プラスチック等の板体とすることもできる。
【００２１】
線状加振装置２は、図２に断面を示すように、振動板１に沿って波状に蛇行して延びる導電線２０と、該導電線に対向して配置されたマグネット２１とを有し、該マグネットは、以下に詳述するように、導電線２０の波形の山部及び谷部の個々に囲まれる位置に接近して配置されており、隣り合うマグネットが相互に異なる極性の磁極を前記導電線に接近配置されている。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、導電線２０は基板２２上で波形に蛇行しており、該導電線及び基板が導体エレメント２３を形成している。図３（ａ）において、導電線２０の右側への凸部を山、左側への凸部を谷とする。マグネット２１は、導電線２０の波形の山部及び谷部の個々に囲まれる位置（図において×で示す）の真下（図３では紙面の裏側）に接近して配置されている。また、マグネット２１は、図３（ａ）に示すように、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように配置される。図３（ｂ）は、蛇行の山と谷が逆になった導電線２０が基板２２に配置された導体エレメント２３’を示している。図３における導電線先端部の矢印は電流の流れの一形態を例示している。図４は、導体エレメント２３及び導体エレメント２３’を重ねた状態を示している。これにより、一方の導電線２０の山と他方の導電線２０の谷とに囲まれた部分が各々矩形の導電線部分を形成する。この状態で、各導電線２０に矢印で示すように相互に逆方向に電流を流すと、図５に模式的に示すように、マグネット２１の磁界と作用し電磁力を生じる。すなわち、一方の導電線２０に流れる電流Ｉと他方の導電線２０に流れる電流Ｉ’とは、矩形の重なり合う部分で向きが同じとなる。矩形の各辺はマグネット２１のＮ極からＳ極へ流れる磁力線Ｈが横切っている。したがって、電流と磁力線との作用によりフレミングの左手の法則に従う方向の電磁力Ｆが発生する。図示の電流の向きでは電磁力Ｆは上向きであるが、電流の向きが逆になると電磁力は下向きとなる。したがって、導電線に送る音響信号の電流値が変化することにより電磁力が変化して振動板の駆動力が発生する。
【００２３】
図５では、導体エレメントが２枚重ねられた状態を示したが、さらに重ねる数を増やすことによって、より大きな駆動力が得られる。重ね合わせる導体エレメントは、蛇行の山と谷が逆になり合わさって矩形を形成するものが電磁力発生効率の点から望ましいが、山と谷とが同じ向きのものを重ね合わせてもよい。導電線は、図６に示すように、１枚の導体エレメントに複数本を相互間の絶縁の下に設けることもでき、これにより１枚の導体エレメントに発生する電磁力を高めることができる。十分な電磁力が得られるのであれば、１枚の導体エレメントを線状加振装置に用いてもよい。
【００２４】
振動板に導電線を固定するのに、前述のように導電線を基板に固定し、その基板を振動板に接着などにより固定することができるが、基板を用いず導電線を直接に振動板に固定してもよい。基板又は振動板への導電線の固定は、銅線等の金属線を振動板に接着すること、導電材料を線状にメッキ、プリント等で形成する事等で行なうことができる。
【００２５】
導電線に関し図には、方形波の波形蛇行の例を示したが、これに限らず、図７（ａ）に示すようなサイン波、図７（ｂ）に示すような重ね合わせにより円形に近い形状をなす曲線波形等、種々の波状蛇行形状を採用することができる。
【００２６】
この他、線状加振装置の電磁力発生効率を高めるために、以下のような種々の構成をとることができる。
【００２７】
図８は、振動板１の同じ側に線状加振装置２を平行に並べた例である。この場合、隣り合う線状加振装置のマグネット２１の極性を逆とすることにより両者間の磁界を連続させ、導電線２０への磁界の作用を高めることができる。
【００２８】
図９は、振動板１における線状加振装置２とは反対側において、該線状加振装置に対向する位置に補助導電線３を設けた例である。補助導電線３は、線状加振装置２の導電線と同じ極性の磁極を形成するように振動板１に沿って波状に蛇行させて設ける。これにより、導電線及び補助導電線の双方で高い電流密度が得られ。
【００２９】
図１０は、振動板１の表裏両側において線状加振装置２が相互に対向するように配置された例である。この例では、対向する線状加振装置を同相で駆動することにより、大きな加振力を得ることができる。また、線状加振装置のマグネット２１は逆磁極が対向するように配置することにより、両磁極間で平行磁界の磁束が整えられ、磁束密度も増加する。
【００３０】
図１１は、振動板１の側縁部に線状加振装置２の導電線２０を埋設した例である。このように埋設することにより、導電線２０とマグネット２１との距離が短くなり、導電線２０に作用する磁力線密度が高くなる。
【００３１】
図１２は、振動板１及び線状加振装置２を側方から見た断面を示している。この例では、振動板１における導電線２０の山部及び谷部の個々に囲まれた部分に孔１０を形成している。この孔を開放状態とし、マグネット２１をこの孔に臨むように配置すると、マグネット２１の磁界は振動板１に邪魔されることなく形成され、磁界密度が上昇する。孔１０により放熱効果を高めるという利点も得られる。また、孔１０に透磁率の高い材料を挿入することによっても磁界密度を上昇させることができる。
【００３２】
図１２の例ではさらに、マグネット２１に結合されたヨーク２４の先端部を孔１０の近傍に位置させている。図は簡略化されており、２本の導電線２０しか示されていないが、他の数の導電線を設けることも可能である。ヨーク２４は、マグネット２１に結合された鉄片であり、磁力線の出射及び入射をヨーク先端部に導く。このように振動板１に孔１０が形成されているので、ヨーク２４を振動板１への接触のおそれなく接近して配置することができる。これにより、隣り合うマグネット２１のヨーク２４の先端間を直線状に結ぶ方向の最も強い磁力線Ｈ0を導電線２０に作用させることができる。したがって、導電線２０における電磁力の発生効率を高めることができる。ヨーク２４は、導電線２０に接近させるために、先端部を孔１０の中に位置させてもよい。また、ヨークを用いず、マグネット２１自身の先端部を孔１０の中又はその近傍に位置させてもよい。図１３は、上記孔１０を設けない場合の例を示している。この場合は、マグネット２１を振動板１からある程度離して配置することになる。その結果、隣り合うマグネット２１の先端間を直線状に結ぶ最も強い磁力線Ｈ0は導電線２０から外れており、該磁力線から離れて弧状に流れ強度がやや劣る磁力線Ｈ1が作用することとなる。したがって、磁力線発生効率は、図１２の場合に比して低いものとなる。
【００３３】
線状加振装置による振動板駆動力を高める構造の他、駆動形態をより多様化する構造をとることもできる。図１４は、線状加振装置２の導電線と振動板１との間に圧電型加振装置２５を介在させた例である。圧電型加振装置は、圧電フィルムを備え図外の導線により音響信号の発信源に接続されている。このように、線状加振装置に他の駆動部を重ねることにより、ハイブリッド２ウェイ駆動方式とすることができる。これを利用して、音楽と人の声等の多重音響信号を各駆動部に振り分けて振動板を駆動することができる。また、駆動信号の周波数帯域を分け、或いは分けないで入力することにより、線状加振装置と圧電型加振装置との音響特性を生かすようにして発音させることができる。
【００３４】
また、従来のプリントコイルとマグネットを使用したスピーカにおけるような振動板面に沿う多重渦巻きのコイル状配線に対し、本発明の線状加振装置の波状に蛇行する導電線を重ねるようにすることにより、配線の積層化を容易にすることができ、これにより電流密度を大幅に増加させることができる。
【００３５】
線状加振装置は、振動板に対して必要に応じて種々の位置に設けることができる。すなわち、図１に示すように振動板１の左右に縦方向に延びるように設ける他、これに代えて或いは加えて、図１に破線で示すように上下に設けてもよい。また、振動板の１つの辺縁に沿って１個の線状加振装置を設ける他、図１に破線で示すように、複数の線状加振装置を直列状に並べてもよい。この場合、複数の線状加振装置は、同相で駆動してもよいし、別個の信号により駆動してもよい。
【００３６】
振動板は、前述のようにガラス、プラスチック等の透明材料とすることにより、ＣＲＴや液晶等の画面の前に配置して画面を透視することが可能となる。そして、線状加振装置を振動板の左右、上下等に設け、各々を独立して駆動することにより、音像を所望の位置に調整することができる。したがって、画面の映像に合わせた位置に音像を定位することが可能となる。
【００３７】
振動板を透明とし、さらに導電線もシリコン系等の透明配線とすることができる。これにより導電線の配置面積を映像の邪魔をせずに大きくすることができ、電磁力発生効率を高めることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。振動板の周辺部に結合される線状加振装置は、振動板に沿って波状に蛇行して延びる導電線を備えている。導電線をこのように波状蛇行型とすることにより、スピーカ周辺部に沿って連続して延び且つ振動板駆動力を発生する形態を容易に実現することができる。また、導電線の重ね合わせも容易であるので、電流密度を高くし易く、低いコストで高い電磁力を得るのに極めて有利である。この導電線に対し、マグネットが前記導電線の波形の山部及び谷部の個々に囲まれる位置に接近して配置され、隣り合うマグネットが相互に異なる極性の磁極を前記導電線に接近配置されているので、導電線に流れる駆動電流に応じて振動板を面外方向へ駆動する力が得られる。
【００３９】
波状に蛇行する導電線は、スピーカ周辺部に沿って線状に延びているので、線状の長さに比例した出力が得られる。したがって、単に長さ当たりの電流密度、磁束密度が小さくても線状加振装置全体として大きな出力が得られる。これにより、高出力の薄型スピーカを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るスピーカの正面図である。
【図２】  図１に示すスピーカの一部を示す横断面図である。
【図３】  図１に示すスピーカに用いる線状加振装置の一例を分解して示す正面図である。
【図４】  図３の線状加振装置の組立状態を示す正面図である。
【図５】  図４に示す線状加振装置の作動状態を模式的に示す斜視図である。
【図６】  線状加振装置の他の例を示す正面図である。
【図７】  線状加振装置における導電線の波状蛇行の形態を示す説明図である。
【図８】  他の実施形態に係るスピーカの一部を示す横断面図である。
【図９】  さらに他の実施形態に係るスピーカの一部を示す横断面図である。
【図１０】  さらに他の実施形態に係るスピーカの一部を示す横断面図である。
【図１１】  さらに他の実施形態に係るスピーカの一部を示す横断面図である。
【図１２】  さらに他の実施形態に係るスピーカの一部を示す横断面図である。
【図１３】  磁界の作用をスピーカの断面と共に示す説明図である。
【図１４】  さらに他の実施形態に係るスピーカの一部を示す横断面図である。
【図１５】  従来のスピーカの一例を示す斜視図である。
【図１６】  従来のスピーカの他の例を示す縦断面図である。
【図１７】  図１６に示すスピーカの正面図である。
【符号の説明】
１…振動板、２…線状加振装置、３…補助導電線、１０…孔、２０…導電線、  ２１…マグネット、２４…ヨーク、２５…圧電型加振装置、
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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