(57)【要約】【課題】振動板が平板状の薄膜であり、再生音質のばらつきがなく、時間経過や再生音量の影響を受けずに再生音質が安定して長期間維持される電気音響変換器を提供する。【解決手段】固定部（３ｋ）に一端部が固定されたフィルム状の振動膜（１）と、固定部と対向して設けられ振動膜（１）に当接してこれを支持する支持部（２ｂ）と、固定部と支持部との間に設けられ、音声信号に基づいて振動膜を振動させる振動付与手段（ＳＦ）と、支持部に対して固定部の反対側に設けられ、振動膜を固定部に対して引っ張る方向の付勢力で付勢して振動膜に張力（Ｔ）を付与する張力付与手段（ＴＦ）と、張力を検出する張力検出部（１１，１６）と、この張力検出部により検出された張力に基づいて付勢力を制御する制御部（１３）とを備える。【選択図】図１
2007282015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシと、
音声信号入力部と、
前記シャーシに設けられた固定部に一端部が固定されたフィルム状の振動膜と、
前記固定部と対向して設けられ、前記振動膜に当接して該振動膜を支持する支持部と、
前記固定部と前記支持部との間に設けられ、前記音声信号入力部から入力された音声信号に基づいて前記振動膜を振動させる振動付与手段と、
前記支持部に対して前記固定部の反対側に設けられ、前記振動膜を前記固定部に対して引っ張る方向の付勢力で付勢して前記振動膜に張力を付与する張力付与手段と、
前記張力を検出する張力検出部と、
該張力検出部により検出された張力に基づいて前記付勢力を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記張力に対応する値が入力される入力部を備え、
前記制御部は、
前記張力検出部により検出された張力が、前記入力部に入力された値に対応する張力と一致するように前記付勢力を制御することを特徴とする請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記音声信号が前記張力と対応する張力情報を含む場合に、前記音声信号から前記張力情報を検出する張力情報検出部を備え、
前記制御部は、
前記張力検出部により検出された張力が、前記張力情報検出部で検出された張力情報に対応する張力と一致するように前記付勢力を制御することを特徴とする請求項１記載の電気音響変換器。
【請求項４】
シャーシと、
音声信号入力部と、
前記シャーシに設けられた固定部に一端部が固定されたフィルム状の振動膜と、
前記固定部と対向して設けられ、前記振動膜に当接して該振動膜を支持する支持部と、
前記固定部と前記支持部との間に設けられ、前記音声信号入力部から入力された音声信号に基づいて前記振動膜を振動させる振動付与手段と、
前記支持部に対して前記固定部の反対側に設けられ、前記振動膜を前記固定部に対して引っ張る方向の付勢力で付勢して前記振動膜に張力を付与する張力付与手段と、
前記音声信号の振幅に基づいて前記付勢力を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器。
【請求項５】
前記張力付与手段は、当該電気音響変換器への電源投入により前記振動膜を付勢し、電源切断により前記振動膜への付勢を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気音響変換器に係り、特に、平面状態に張設した振動膜に対する張力付与構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルなどを用いた薄型表示装置の普及に伴い、この薄型の装置に搭載する電気音響変換器（以下、単にスピーカとも称する）も薄型化が要求されている。
一方、スピーカ自体も、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、壁掛け用途などへの適用のため振動板を主流のコーン形状ではなく平板状にすることが検討されてきており、近年、薄型表示装置への適用要望が特に望まれる状況である。
【特許文献１】実開平２−２１８９５号公報
【特許文献２】特開２００１−１１９７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述したような、平板状振動板を有する従来の平板スピーカにおいては、コーン形状の振動板を駆動するための磁気回路を流用して振動板を平板のものに置き換えただけでは、高音域の再生出力が低下するという不具合を生じることが知られている。
この不具合は、振動板をより軽量化することで改善方向にあり、具体的には、特許文献２にも記載されているようなＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの合成樹脂の薄膜を振動板（膜）とすることで高音域の再生出力低下が抑制される。
【０００４】
しかしながら、振動板を軽量化のために厚さが数μｍ程度の薄膜とすると、特に高音域の再生出力がその膜に付与される張力に極めて敏感になり、わずかな張力の差や変動によって再生音質が変わってしまうという新たな課題が生じる。
そのため、平板の振動板に付与される張力は、変動のない安定した張力であることが望まれるが、従来の平板スピーカは、張力を安定して付与することが難しく、また、一定の張力を長期間維持することが難しく、特に薄膜振動板を用いた場合には再生音質が不安定になるという課題を有していた。
具体的には、個々の平板スピーカで張力がばらついたり、時間の経過と共に張力が変化したり、大音量での出力によって振動膜支持部が緩んで張力が低下する虞があり、これらの場合には、再生音質を個体毎に揃えることが難しく、また、再生音質が時間と共に、また、再生する音量によって変化してしまうという問題があった。
また、振動板の周囲が固定されているので、特に低音域で大きな入力があると振幅を線形で維持することが難しく、歪みが発生するという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、振動板が平板状の薄膜であり、再生音質のばらつきがなく、時間経過や再生音量の影響を受けずに再生音質が安定して長期間維持される電気音響変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の１）〜５）の構成を有する。
１）  シャーシ（３）と、音声信号入力部（１８）と、前記シャーシ（３）に設けられた固定部（３ｋ）に一端部が固定されたフィルム状の振動膜（１）と、前記固定部（３ｋ）と対向して設けられ、前記振動膜（１）に当接して該振動膜（１）を支持する支持部（２ｂ）と、前記固定部（３ｋ）と前記支持部（２ｂ）との間に設けられ、前記音声信号入力部（１８）から入力された音声信号に基づいて前記振動膜（１）を振動させる振動付与手段（ＳＦ）と、前記支持部（２ｂ）に対して前記固定部（３ｋ）の反対側に設けられ、前記振動膜（１）を前記固定部（３ｋ）に対して引っ張る方向の付勢力で付勢して前記振動膜（１）に張力（Ｔ）を付与する張力付与手段（ＴＦ）と、前記張力（Ｔ）を検出する張力検出部（１１，１６）と、該張力検出部（１１，１６）により検出された張力に基づいて前記付勢力を制御する制御部（１３）と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器（５０）である。
２）  前記張力（Ｔ）に対応する値が入力される入力部（１２）を備え、
前記制御部（１３）は、前記張力検出部（１１，１６）により検出された張力が、前記入力部（１２）に入力された値に対応する張力と一致するように前記付勢力を制御することを特徴とする請求項１記載の電気音響変換器（５０）である。
３）  前記音声信号が前記張力（Ｔ）と対応する張力情報を含む場合に、前記音声信号から前記張力情報を検出する張力情報検出部（２０）を備え、
前記制御部（１３）は、前記張力検出部（１１，１６）により検出された張力が、前記張力情報検出部（２０）で検出された張力情報に対応する張力と一致するように前記付勢力を制御することを特徴とする１）に記載の電気音響変換器（５０）である。
４）  シャーシ（３）と、音声信号入力部（１８）と、前記シャーシ（３）に設けられた固定部（３ｋ）に一端部が固定されたフィルム状の振動膜（１）と、前記固定部（３ｋ）と対向して設けられ、前記振動膜（１）に当接して該振動膜を支持する支持部（２ｂ）と、前記固定部（３ｋ）と前記支持部（２ｂ）との間に設けられ、前記音声信号入力部（１８）から入力された音声信号に基づいて前記振動膜（１）を振動させる振動付与手段（ＳＦ）と、前記支持部（２ｂ）に対して前記固定部（３ｋ）の反対側に設けられ、前記振動膜（１）を前記固定部（３ｋ）に対して引っ張る方向の付勢力で付勢して前記振動膜（１）に張力を付与する張力付与手段（ＴＦ）と、前記音声信号の振幅に基づいて前記付勢力を制御する制御部（１３）と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器（５０）である。
５）  前記張力付与手段（ＴＦ）は、当該電気音響変換器（５０）への電源投入により前記振動膜（１）を付勢し、電源切断により前記振動膜（１）への付勢を停止することを特徴とする１）乃至４）のいずれかに記載の電気音響変換器（５０）である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、薄膜状の振動板であっても、再生音質がばらつかず、時間経過や再生する音量の影響を受けずに再生音質が安定して長期間維持される、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本発明の電気音響変換器の実施例を説明する構造図である。
図２は、本発明の電気音響変換器の実施例を説明する平面図である。
図３は、本発明の電気音響変換器の実施例を説明するブロック図である。
図４は、本発明の電気音響変換器の実施例を説明する外観斜視図である。
図５は、本発明の電気音響変換器の実施例を説明する断面図である。
【０００９】
実施例の電気音響変換器５０の外観を図４に示す。
この電気音響変換器５０は、外観上、四角形状に開口した窓部３ｍを有する枠状のシャーシ３と、その窓部３ｍ内で外部に露出した、振動膜１，この振動膜１とシャーシ３とを連結する支持部材１０及びシャーシ３と振動膜１との隙間を略封止するシーリング部材１７と、シャーシ３の側面に設けられた音声信号の入力端子１８及び電源端子１９と、を備えている。
また、内部には張力付与手段ＴＦや制御部１３などが収納されており、以下に詳述する。
【００１０】
実施例の電気音響変換器５０の概略構造を、図１及び図２を用いて説明する。
図１において、振動膜１は、例えば厚さが６μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂のフィルムである。
この振動膜１は、一対のガイドシャフト２ａ，２ｂに支持されてその間に張架されており、一端側がガイドシャフト２ａにより延伸方向が変えられてシャーシ３の固定部３ｋに固定され、他端側がガイドシャフト２ｂにより延伸方向が変えられて巻き取りリール４に巻き取られている。
巻き取りリール４の軸はモータＭに連結されており、このモータにより所定の張力（詳細は後述する）が振動膜１に付与されるよう構成されている。
振動膜１を支持する一対のガイドシャフト２ａ，２ｂは、振動膜１に当接してこれを支持する各外周部が軟らかく損失が大きいダンピング材（例えば綿）で形成されている。
これにより、振動膜を剛体で支持した場合に振動膜の大きさに応じて生じる固有振動モードの発生を、効果的に防止することができ、広い帯域で振動膜１のピストン運動を可能にしつつ張力付与手段ＴＦによる張力付加が可能となっている。
【００１１】
また、図２に示すように、この振動膜１の対向する側辺１ｓ１，１ｓ２は、支持部材１０を介してそれぞれシャーシ３に接続されている。
この支持部材１０は柔らかく粘弾性を有しており、振動膜１を、その振動や後述する張力付与手段で付与される張力に影響を及ぼさない程度に拘束してシャーシ３により支持させるものである。
また、この支持部材１０は、振動膜１の両面側の空気流通を阻止するような非通気性を有している。
シャーシ３には、図示しないシーリング部材が設けられており、この電気音響変換器５０の内部において、シーリング部材と支持部材１０とにより振動膜１の両面側の空気流通が阻止される構成となっている。
【００１２】
次に、この振動膜１を振動させる振動付与手段ＳＦについて説明する。この振動付与手段ＳＦは、ボイスコイル５とマグネット６とを含んで構成されている。
図２に示すように、振動膜１の一面側には、電線を平たく巻回してなる複数のボイスコイル５が、振動膜１の張架方向に直交する方向を長手として所定の間隙を有して配設されている。
このボイスコイル５は図示しない駆動回路と接続されており、この駆動回路により再生する音声信号に対応する駆動電流が通電される。
【００１３】
また、シャーシ３側にはこの振動膜１と対向する磁気回路ベース３ａが形成され、この磁気回路ベース３ａにおけるボイスコイル５の間隙に対応する位置に、角柱状のマグネット６が、Ｎ極とＳ極とが交互にボイスコイル５側に向くよう複数配設されている。
図２のＳＡ−ＳＡ断面である図５に示すように、このマグネット６によりボイスコイル５を貫くように水平方向の磁界が発生している。
ここで、駆動電流をボイスコイル５に供給すると、その一対の長手部５ａ，５ｂには逆方向の電流が流れ、また、各長手部５ａ，５ｂを貫く磁力線Ｊの向きも逆方向であるから、各長手部５ａ，５ｂに生じる駆動力Ｆａ，Ｆｂはは、それぞれ同じ強さで同じ向きとなる。
従って、この振動膜１は、膜面に直交する方向（図１のＤ方向）に同相で一様に振動する。
このボイスコイル５とマグネット６とは、複数振動膜１のほぼ全面にわたるように複数配設されているので、振動膜１はほぼ面音源として音声を放出する。
このような振動付与手段ＳＦによる駆動方式によれば、振動膜１はガイドシャフト２ａ，２ｂ間の振動部１ａが面駆動されるので、その振動面１ａが一様に振動して歪みの少ない極めて自然な再生音が放出される。
【００１４】
ここで、振動膜１には、以下に説明する張力付与手段ＴＦにより張力Ｔが付与されている。
ガイドシャフト２ｂと巻き取りリール４との間には、ガイドシャフト２ｂでの延伸方向の変換角度がより狭角になる方向に振動膜１を付勢する付勢シャフト７が設けられている。
この付勢シャフト７はアーム８の一端側に取り付けられており、アーム８は、その他端側に設けられた回動軸Ｐの廻りに回動可能とされている。
【００１５】
また、アーム８とシャーシ３との間には、コイルバネ９が掛け渡されており、このコイルバネ９により、アーム８は回動軸Ｐを中心として時計回り方向に付勢されている。
シャーシ３側には、このアーム８の回動位置を検出する回動センサー１１が設けられている。
【００１６】
また、上述した構成に加えて、この電気音響変換器５０は、図３に示すように、張力入力部１２と制御部１３とを備えている。
この図３において、回動センサー１１から出力された信号は、アーム８の回動位置情報として制御部１３に入力される。
一方、ユーザや製造者により設定された張力値が、入力部１２を介して制御部１３に入力される。
【００１７】
図１の構成から明らかなように、非振動時においては、アーム８の回動位置が振動膜１に付与される張力Ｔに対応している。
従って、このアーム８の回動位置がコイルスプリング９の付勢力と釣り合って所望の位置で維持されるように、制御部１３はトルクセンサ１６で検出されたトルク情報も参照してモータＭで発生させるトルクを制御する。
このモータＭによるトルクとコイルスプリング９の付勢力とで振動膜１への付勢力が設定されて張力Ｔが生じる。
【００１８】
このアーム８の慣性質量や、コイルスプリング９のばね定数及び配置などは、所望の張力制御応答周波数によって設定される。
また、アーム８にハンチング現象が生じるのを防ぐために、モータのトルク制御系にローパスフィルタが設けられ、入力される音声信号に対して、所定の周波数ｆｃを設定し、その周波数ｆｃ以下の音声信号に対しては振幅に応じた張力制御を行い、その周波数ｆｃを越える周波数帯域の音声信号に対しては振幅によらない一定張力制御を行うように構成されている。
この周波数ｆｃは、例えば数１０Ｈｚ程度に設定する。
振幅に応じた張力制御は、具体的には、モータＭが発生するトルクを一定にすると、振幅が大きいほどその波形の山及び谷の部分における振動膜１の変形が顕著になってより張力が増加するので、制御部１３が、この張力増加を相殺するように、あるいは、張力増加が所定値以下となるようにモータＭが発生するトルクを減少させるものである。
【００１９】
また、この実施例においては、振動膜１に付与する張力を任意に設定できるので、再生音質を所望の音質に調整できる。
例えば、再生する音源の種類に応じて再生音質を変えることができる。
一般に、振動膜１の張力が大きい程、再生音質は高音域が強調される。
従って、人の語りなどのように中域にエネルギ分布が集中している音源の場合には、張力を小さくすることで高音域の出力が抑制され、高域のノイズ成分が減少して聞き易い再生音質となる。
逆に、エネルギ分布が高音域に充分延びている音楽のような音源の場合には、張力を大きくして高音域の再生出力を上げ、より明瞭感のある再生音にすることができる。
【００２０】
実施例の電気音響変換器５０に対して、さらに入力音声信号（音源）のエネルギ分布を検出する検出部を設け、入力された音声信号のエネルギ分布に応じて振動膜１の張力を制御する構成にしてもよい。
振動膜１が薄いほど張力付与による素材の伸びの経時変化が顕著になるので、音源の内容に応じて、必要のない場合に付与する張力を下げることはこの電気音響変換器５０の寿命がより長くなる方向なので好ましい。
【００２１】
この考えに基づき、非聴取時には振動膜１を張力付与から開放する構成にすると更に好ましい。
具体的には、電源投入により制御部１３により張力付与動作が開始して張力が付与され、電源切断指示あるいは切断動作により実際に電源を切断する前に張力付与動作を終了して振動膜１に張力が付与されないようにする構成である。張力付与の解除は、制御部１３の指示によるものでもよいし、例えばプランジャを用いて電源切断により固定部３ｋの固定が開放される構成にするなど機械的に行うようにしてもよい。
【００２２】
以上詳述した実施例の電気音響変換器５０は、以下のような効果を奏する。
すなわち、振動膜１の張力が設定された値になるように制御部１３により常に管理されるので、再生音質に個体のばらつきがなく高品質の電気音響変換器が得られる。これは、使用する振動膜１の膜厚によらず実現される。
また、電源切断に伴い張力を非付与とする構成にすれば、振動膜１の経時変化が抑制されて長期間にわたり品質が維持されて寿命が延長する。
このような電気音響変換器５０は、薄型形状であって歪みのない再生音が提供でき、適宜音質を調整でき、長期間にわたり性能が維持されるので、例えば博物館やホールなどの壁面や天井面などに設置して来館者に高品位な臨場感ある再生音を提供する用途に好適である。
また、面音源であるので、大きな振動面を形成することで大勢の聴取者に対してばらつきのない再生音を提供でき、ＰＡ用途にも好適である。
【００２３】
本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【００２４】
付与する張力の値は、入力部１２を介して入力するものに限らない。
例えば、再生信号に張力情報を重畳してこの電気音響変換器５０をドライブするアンプ側から送りこんでもよい。
その場合には、この電気音響変換器５０に入力された再生音声信号から張力情報を検出する張力情報検出部２０を設けておき、その検出情報に基づいて制御部１３が所定の張力を付与する制御を行う構成とする。
制御部１３により制御される張力の値の基になる情報は、上述したものに限らない。例えば、周囲の湿度，温度，光や他の外部環境因子を基の情報にすることができる。
また、振動膜１の材質は上述したＰＥＴフィルムに限るものではない。
張力を検知する方法として、実施例ではアーム８の位置を回動センサーで検出する構成について説明したが、これに限るものではない。
例えば、モータの軸に掛かるトルクをトルクセンサで検出する方法などを適用することができるが、実施例の構成は、検出感度が高く安価に構成できるというメリットを有する。
また、上述した実施例は、振動膜１の一端側がガイドシャフト２ｂを介してシャーシ３の固定部３ｋに固定され、他端側に張力付与手段ＴＦを設けて張力を振動膜１の片端側で制御するものであったが、もちろんこれに限るものではない。
振動膜１の他端側にも同様の張力付与手段ＴＦを設けて、張力を振動膜１の両端側で制御する構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電気音響変換器の実施例を説明する構造図である。
【図２】本発明の電気音響変換器の実施例を説明する平面図である。
【図３】本発明の電気音響変換器の実施例を説明するブロック図である。
【図４】本発明の電気音響変換器の実施例を説明する外観斜視図である。
【図５】本発明の電気音響変換器の実施例を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  振動膜
２ａ，２ｂ  ガイドシャフト
３  シャーシ
３ａ  磁気回路ベース
３ｋ  固定部
３ｍ  窓部
４  巻き取りリール
５  ボイスコイル
５ａ，５ｂ  長手部
６  マグネット
７  付勢シャフト
８  アーム
９  コイルスプリング
１０  支持部材
１１  回動センサー
１２  入力部
１３  制御部
１４  モータ駆動部
１５  センサアンプ
１７  シーリング部材
１８  入力端子（音声信号入力部）
１９  電源端子
２０  張力情報検出部
５０  電気音響変換器
Ｄ  振動方向
Ｆ  駆動力
Ｊ  磁力線
Ｍ  モータ
Ｐ  回動軸
ＳＦ  振動付与手段
ＴＦ  張力付与手段
【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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