(57)【要約】      （修正有）【課題】従来よりも大面積の領域に、均一な音量の音を到達させるスピーカ装置を提供する。【解決手段】スピーカ装置１００は、平面スピーカユニットを備えている。平面スピーカユニットは、一方向に曲げられて設置され、平面スピーカユニットの曲率は、一方向に曲げた中心側ほど大きく、かつ中心から外側ほど小さくなっている。平面スピーカユニットが曲げられると、平面状態に比べて、外周側（凸に反った外側）の音の出力範囲が広がる。したがって、同じ面積および同じ数のスピーカ装置１００であっても、従来よりも大面積の領域に音を到達させることができる。また、曲率が大きくなるほど音の出力範囲が広がるものの、音圧は低下する。一方で、曲率が小さいほど曲げられる前の平面状態に近くなり、音圧は大きくなる。そのため、所定の位置において到達する音の音量を均一にすることができる。【選択図】図１
2017069655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面スピーカユニットを備えたスピーカ装置であって、
前記平面スピーカユニットは、一方向に曲げられて設置され、
当該平面スピーカユニットの曲率は、前記一方向に曲げた中心側ほど大きく、かつ前記中心から外側ほど小さくなっていることを特徴とするスピーカ装置。
【請求項２】
前記平面スピーカユニットは、
振動膜と、
複数の固定電極板と、を備え、
前記複数の固定電極板は、最も曲率が大きくなる領域以外に設けられている請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記固定電極板のうち、前記中心側に配置される固定電極板の面積は、前記外側に配置される固定電極板の面積よりも小さくなっている請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記平面スピーカユニットは、
振動膜と、
複数の固定電極板と、を備え、
最も曲率が大きくなる領域に設けられた固定電極板の面積は、他の領域に設けられた固定電極板の面積より小さい請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項５】
前記平面スピーカユニットの一方の主面には、吸音材が配置される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項６】
前記平面スピーカユニットは、
少なくとも前記外側の一部が、前記一方向に直交する第二方向にさらに曲げられる請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項７】
前記平面スピーカユニットの前記一方向に直交する第二方向における長さは、前記外側ほど長く、かつ前記中心側ほど短くなっている請求項６に記載のスピーカ装置。
【請求項８】
前記平面スピーカユニットの前記一方向に直交する第二方向における長さは、前記外側ほど短く、かつ前記中心側ほど長くなっている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電方式または圧電方式等の平面型スピーカユニットを備えたスピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面型スピーカユニットを備えたスピーカ装置の一例として、例えば特許文献１には、固定極と可動極を備える静電方式の平面型スピーカ装置が開示されている。
【０００３】
このような平面型スピーカ装置は、平面状に強い指向性を有する音を出力するため、所定の領域にのみ音を到達させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９７５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、平面型スピーカ装置は、音を到達させたい領域と同じだけの面積を有する平面スピーカユニットが必要である。したがって、広い範囲に音を到達させるためには、大面積または多数の平面スピーカユニットが必要になる。
【０００６】
一方で、放射状に音が拡がるコーン型スピーカ装置は、音の到達領域を所定の領域に限定することが困難である。また、コーン型スピーカ装置は、真正面の音が大きく、外側ほど音が小さくなるため、音量の均一化が困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、従来よりも大面積の領域に、均一な音量の音を到達させるスピーカ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
スピーカ装置は、平面スピーカユニットを備えたスピーカ装置であって、前記平面スピーカユニットは、一方向に曲げられて設置され、当該平面スピーカユニットの曲率は、一方向に曲げた中心側ほど大きく、かつ前記中心から外側ほど小さくなっていることを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明のスピーカ装置は、平面スピーカユニットが一方向に曲がって反った状態で設置される。平面スピーカユニットが曲げられると、平面状態に比べて、外周側（凸に反った外側）の音の出力範囲が広がる。したがって、同じ面積および同じ数のスピーカ装置であっても、従来よりも大面積の領域に音を到達させることができる。
【００１０】
また、曲率が大きくなるほど音の出力範囲が広がるものの、音圧は低下する。一方で、曲率が小さいほど曲げられる前の平面状態に近くなり、音圧は大きくなる（平面状態と同一となる）。本発明の平面スピーカユニットの曲率は、外側ほど小さく、かつ中心側ほど大きくなっていることで、コーン型スピーカとは逆に、中心側の音が小さく、外側ほど音が大きくなる。すなわち、聴取者が、均一な音量として聞くことができる位置は、中心側では平面スピーカユニットに近くなり、外側では平面スピーカユニットから遠くなる。
【００１１】
よって、例えば平面スピーカユニットの内周側（凹んだ側）を天井側に、外周側を床面側に向けて設置すると、床面からの高さ（天井からの距離）が同じ位置において、均一な音量となる。これにより、例えば、一方向に長い通路内の天井に、本発明のスピーカを設置すると、通路内を歩行する者は、上記一方向に沿った所定範囲（平面スピーカユニットの幅内）で、どの位置においても同じ音量で音を聴くことができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、従来よりも大面積の領域に、均一な音量の音を到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】平面型スピーカ装置の設置態様を示す図である。
【図２】平面型スピーカ装置の斜視図である。
【図３】平面型スピーカ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】固定電極板の変形例を示す図である。
【図５】固定電極板の変形例を示す図である。
【図６】固定電極板の変形例を示す図である。
【図７】吸音材を設置する場合の平面型スピーカの断面図である。
【図８】変形例に係る平面型スピーカの斜視図である。
【図９】変形例に係る平面型スピーカの斜視図である。
【図１０】変形例に係る平面型スピーカの斜視図である。
【図１１】変形例に係る平面型スピーカの斜視図である。
【図１２】振動膜と固定電極板の長さの関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１（Ａ）は、平面型スピーカ装置１００の設置態様を示す図（平面図）であり、図１（Ｂ）は、平面型スピーカ装置１００の設置態様を示す断面図（横断面図）である。図２（Ａ）は、平面スピーカユニット１０の斜視図であり、図２（Ｂ）は、平面スピーカユニット１０の平面図である。図３は、平面型スピーカ装置１００の構成を示すブロック図である。
【００１５】
平面型スピーカ装置１００は、通路７０の天井面７５に設定されている。この例では、２つの平面型スピーカ装置１００を設置する態様を示しているが、１つだけ設置する態様であってもよいし、３つ以上設ける態様であってもよい。
【００１６】
平面型スピーカ装置１００は、図３に示すように、平面スピーカユニット１０、入力部２１、アンプ２２、およびバイアス電源回路２３を備えている。
【００１７】
入力部１１は、外部の音源からコンテンツに係るオーディオ信号を入力する。コンテンツは、例えば、ＢＧＭ等のオーディオ音および音声が含まれるコマーシャル用のコンテンツ等である。なお、平面型スピーカ装置１００の内部に、コンテンツデータをデコードする構成（デコーダ）を設けてもよい。この場合、デコーダは、入力部２１からコンテンツデータを入力して、オーディオ信号にデコードする。また、コンテンツデータを記憶する記憶部を平面型スピーカ装置１００の内部に設けてもよい。
【００１８】
アンプ２２は、入力部２１から入力されたオーディオ信号を増幅し、平面スピーカユニット１０に供給する。
【００１９】
平面スピーカユニット１０は、静電方式のスピーカであり、シート状の振動膜１１０を、２つの固定電極板１２１および固定電極板１２２の間に挟みこんだ構造になっている。振動膜１１０、固定電極板１２１、および固定電極板１２２は、図２（Ｂ）に示すように、略同じ面積を有するが、固定電極板１２１および固定電極板１２２の面積は、振動膜１１０の面積よりもわずかに小さくなっている。これにより、各電極の端部の位置が離れるため、電極間における放電を防止する。なお、図２（Ｂ）においては、平面スピーカユニット１０の平面形状は、一方向（Ｙ方向）に長い長方形である例を示しているが、正方形状、台形状等の他の形状とする態様も可能である。
【００２０】
振動膜１１０には、バイアス電源回路２３を介してバイアス電圧が印加される。平面スピーカユニット１０は、アンプ２２から入力されるオーディオ信号に応じて固定電極板１２１および固定電極板１２２に印加する電圧を変化させる。これにより、平面スピーカユニットは、振動膜１１０および固定電極板１２１と、振動膜１１０および固定電極板１２２と、の間に生じる静電力を変化させる。平面スピーカユニット１０は、この静電力の変化により振動膜１１０を振動させ、音を出力する。
【００２１】
平面スピーカユニット１０は、図１（Ｂ）および図２（Ａ）に示すように、一方向（Ｙ方向）に長い通路７０の天井面７５において、当該Ｙ方向に沿って曲げられた状態で設置される。
【００２２】
平面スピーカユニット１０は、振動膜１１０全体が振動するため、出力される音波が平面状の音波となる。したがって、平面スピーカユニット１０は、曲げられる前の状態においては、正面方向および背面方向（すなわち振動膜１１０の法線方向）に、強い指向性を有する音波を出力し、振動膜１１０と平行な面内から離れるに従って急激に音圧レベルが低下する。
【００２３】
これにより、図１（Ａ）に示すように、天井面７５側から平面視すると、平面型スピーカ装置１００の幅方向（Ｘ方向）の放音範囲は、平面スピーカユニット１０の幅（Ｘ方向の長さ）の範囲内に抑えられる。
【００２４】
一方、平面スピーカユニット１０は、一方向に曲げられた状態で天井面７５に設置されているため、曲げられる前の平面状態に比べて、外周側（凸に反った外側）の音の出力範囲が広がる。この例では、平面スピーカユニット１０は、床面７９に向かって凸に沿った状態で設置されている。そのため、図１（Ｂ）に示すように、平面型スピーカ装置１００のＹ方向の放音範囲は、平面スピーカユニット１０のＹ方向の長さ（Ｙ１）よりも広がる。したがって、大面積の領域に音を到達させることができる。
【００２５】
また、平面スピーカユニット１０は、Ｙ方向に曲げられて放音範囲が広がるが、音圧は低下する。音圧は、曲率が大きくなるほど（曲げが急であるほど）低下する。一方で、曲率が小さいほど曲げられる前の平面状態に近くなり、音圧は高くなり、平面状態に近づく。
【００２６】
平面スピーカユニット１０の曲率は、図１（Ｂ）に示すように、一方向に曲げた中心側ほど大きく、かつ外側ほど小さくなっている。すなわち、平面スピーカユニット１０の断面形状は、Ｖ字に近いＵ字となっていて、天井面７５から最も遠い位置において曲率が最も大きくなっていて、天井面７５に近い位置では、曲率が小さく、平面状態に近くなる。
【００２７】
そのため、平面スピーカユニット１０は、天井面７５から最も遠い位置において最も音圧が低くなり、天井面７５に近い位置ほど音圧が高くなる。平面スピーカユニット１０から出力される音のうち、天井面７５から遠い位置における部分から出力される音は、床面７９に向かって出力され、天井面７５に近い位置から出力される音は、より遠方側（平面スピーカユニット１０から離れた位置）に向かって出力される。
【００２８】
よって、図１（Ａ）に示すように、平面型スピーカ装置１００から出力される音は、所定の高さ位置５０において、Ｙ方向のどの位置においても、均一な音量で到達する。
【００２９】
以上の構成により、通路７０内を歩行する歩行者は、平面スピーカユニット１０の幅内で、Ｙ方向に沿ったどの位置においても同じ音量で音を聴くことができる。これにより、例えば公共交通機関等において動く歩道（オートウォーク）が並列に設置されている場合に、それぞれの歩道に、異なる内容のコンテンツを均一な音量で到達させることができる。
【００３０】
次に、図４は、固定電極板の変形例を示す図である。図２（Ｂ）においては、振動膜１１０、固定電極板１２１、および固定電極板１２２は、それぞれ１枚である態様であったが、図４の例では、それぞれの固定電極板が２つに分割されている。すなわち、この例における平面スピーカユニット１０は、１つの振動膜１１０に対して、固定電極板１２１Ａおよび固定電極板１２２Ａと、固定電極板１２１Ｂおよび固定電極板１２２Ｂと、が対向して配置されている。平面スピーカユニット１０の中心側には、固定電極板が設けられていない構造となっている。
【００３１】
平面スピーカユニット１０は、フレキシブル性を有するため、容易に曲げることが可能であるが、図１（Ｂ）に示したように、平面スピーカユニット１０の中心側は、曲率が非常に大きくなった状態で用いられる。したがって、平面スピーカユニット１０の中心側は、振動膜１１０と各固定電極板との間隔が狭くなり、振動膜１１０の動きが制約される可能性がある。
【００３２】
そこで図４の例では、固定電極板は、複数に分割され、最も曲率が大きくなる領域以外に設けられている態様となっている。これにより、平面スピーカユニット１０の中心側には、固定電極板が設けられていない構造となるため、振動膜１１０の動きが制約されることがない。
【００３３】
図５は、固定電極板の他の変形例を示す図である。図５に示す平面スピーカユニット１０は、固定電極板がより多数に分割されて配置されている。この例における平面スピーカユニット１０は、平面スピーカユニット１０の中心側に配置される固定電極板の面積が小さく、外側に配置される固定電極板の面積が大きくなっている。特に、平面視して、最も中心側に配置されている固定電極板１２１Ｃおよび固定電極板１２２Ｃは、最も面積が小さくなっている。すなわち、この例の平面スピーカユニット１０は、各固定電極板の面積が曲率に応じた面積となっている。
【００３４】
平面スピーカユニット１０は、固定電極板が配置された箇所においては相対的に曲率が小さくなり、固定電極板が配置されていない箇所において曲率が大きくなる。そのため、平面スピーカユニット１０の曲率は、外側ほど小さく、かつ中心側ほど大きくなっている態様を実現しながらも、固定電極板は大きく曲げられることがない。よって、振動膜１１０の動きが制約されることがない。
【００３５】
次に、図６は、固定電極板の他の変形例を示す図である。図６に示す平面スピーカユニット１０は、図４に示した態様と図５に示した態様との組み合わせに相当する。すなわち、固定電極板は、複数に分割され、最も曲率が大きくなる領域以外に設けられている態様であり、かつ、固定電極板は、より多数に分割されて配置されていて、平面スピーカユニット１０の中心側に配置される固定電極板の面積が小さく、外側に配置される固定電極板の面積が大きくなっている。
【００３６】
次に、図７は、吸音材を設置する場合の平面型スピーカの断面図である。この例では、平面スピーカユニット１０の内周側（凹んだ側）に、平面スピーカユニット１０の面積と同程度の面積を有する吸音材５０１が設けられている。
【００３７】
平面スピーカユニット１０の内周側（凹んだ側）には、外周側（凸に反った外側）の音と逆位相の音が出力される。したがって、当該逆位相の音が外周側に到達することで、音圧が低下する可能性がある。そこで、図７の例では、平面スピーカユニット１０の内周側に、平面スピーカユニット１０の面積と同程度の面積を有する吸音材５０１を設けることで、逆位相の音を吸音するようにしている。
【００３８】
次に、図８（Ａ）は、平面スピーカユニットの変形例１に係る斜視図であり、図８（Ｂ）は、平面図である。平面スピーカユニット１０Ｍは、平面視した形状は、図２（Ｂ）に示した形状と同一である。しかし、平面スピーカユニット１０Ｍは、Ｙ方向の端部側の一部が、第二方向（Ｘ方向）に沿って緩やかに曲げられて設置される。ただし、Ｙ方向の端部側の一部は、内周側が凸に反って、外周側が凹状に曲げられる。
【００３９】
平面スピーカユニット１０は、強い指向性を有する音波を出力するものの、当該平面スピーカユニット１０から離れるにしたがって指向性は低下し、幅方向（Ｘ方向）にも音が漏れ出すようになる。そこで、変形例１の平面スピーカユニット１０Ｍでは、Ｙ方向の端部側の一部が、Ｘ方向に沿って緩やかに凹状に曲げられる態様としている。これにより、平面スピーカユニット１０のＹ方向の端部付近では、出力される音波がＸ方向の中心側に向くようになる。したがって、遠方（例えば床面９７からの高さが１．５ｍとなる位置）においては、Ｘ方向の音の到達範囲は、ほぼ平面スピーカユニット１０の幅方向に一致するようになる。
【００４０】
図９（Ａ）は、平面スピーカユニットの変形例２に係る斜視図であり、図９（Ｂ）は、平面図である。平面スピーカユニット１０Ｎは、平面視した形状が図２（Ｂ）に示した形状と異なり、Ｙ方向の端部側の一部において、Ｘ方向の長さが短くなっている。そのため、Ｙ方向の端部側の一部では、放音範囲が狭くなる。よって、図８の例と同様に、遠方（例えば床面９７からの高さが１．５ｍとなる位置）においては、Ｘ方向の音の到達範囲は、ほぼ平面スピーカユニット１０の幅方向に一致するようになる。
【００４１】
図１０（Ａ）は、平面スピーカユニットの変形例３に係る斜視図であり、図１０（Ｂ）は、平面図である。平面スピーカユニット１０Ｐは、平面視した形状が図９の形状とは逆に、Ｙ方向の端部側の一部において、Ｘ方向の長さが長くなっている。
【００４２】
しかし、図１０（Ａ）に示すように、Ｘ方向の長さが長くなっている部分は、Ｘ方向に反って極端に折り曲げられて設置される。当該折り曲げられた箇所においては、平面スピーカユニット１０Ｐは、法線方向が真下（床面９７）に向かうように設置される。そのため、平面スピーカユニット１０Ｐが設置される位置の直下においては、平面スピーカユニット１０Ｐの幅方向（Ｘ方向）よりも広い範囲に音が到達するようになる。ここで、平面スピーカユニット１０Ｐが設置される位置の直下において、幅方向（Ｘ方向）に音が到達する範囲と、遠方で幅方向（Ｘ方向）に漏れ出す音の範囲と、を同程度に設定すると、どの位置においてもＸ方向の音の到達範囲が同程度となる。よって、図８および図９に示した例と同じ効果が得られる。
【００４３】
次に、図１１（Ａ）は、平面スピーカユニットの変形例４に係る斜視図であり、図１１（Ｂ）は、平面図である。平面スピーカユニット１０Ｑは、平面視した形状が図２（Ｂ）に示した形状と同一である。しかし、平面スピーカユニット１０Ｐは、Ｙ方向の端部側の一部が、Ｘ方向に沿って極端に折り曲げられて設置される。ただし、図１０に示した平面スピーカユニット１０Ｐよりも折り曲げられる角度は小さくなる。
【００４４】
図１１に示す平面スピーカユニット１０Ｑは、図９に示した例のように、Ｙ方向の端部側の一部では、放音範囲が狭くなる。かつ、平面スピーカユニット１０Ｑは、図１０に示した例のように、平面スピーカユニット１０Ｑが設置される位置の直下においては、平面スピーカユニット１０Ｑの幅方向（Ｘ方向）よりも広い範囲に音が到達するようになる。
【００４５】
よって、図１１の例においても、どの位置においてもＸ方向の音の到達範囲が同程度となるように設定することが可能となる。ただし、図１１の例では、平面スピーカユニット１０Ｑを平面視した形状は矩形状であり、図９および図１０に示した形状に比べて製造が容易である。
【００４６】
次に、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、振動膜と固定電極板の長さの関係を示す断面図である。本実施形態に示した平面スピーカユニットは、一方向に曲げられて設置される。そのため、この例では、図１２（Ｂ）に示すように、平面スピーカユニットの内周側（凹んだ側）に配置される固定電極板１２１のＹ方向の長さを相対的に短くし、外周側（凸に反った外側）に配置される固定電極板１２２のＹ方向の長さを相対的に長くしている。よって、図１２（Ａ）に示すように、一方向に曲げて設置した場合には、振動膜１１０、固定電極板１２１、および固定電極板１２２の端部の位置が揃うことになる。そのため、平面スピーカユニットのどの位置においても同じ音圧の音を出力させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、平面型スピーカ装置の一例として静電方式の例を示したが、圧電方式等の他の平面型スピーカ装置であっても、本発明の構成は適用可能である。
【００４８】
また、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の範囲は、本実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１０，１０Ｍ，１０Ｎ，１０Ｐ，１０Ｑ…平面スピーカユニット
１１…入力部
２１…入力部
２２…アンプ
２３…バイアス電源回路
５０…位置
７０…通路
７５…天井面
７９…床面
９７…床面
１００…平面型スピーカ装置
１１０…振動膜
１２１，１２２…固定電極板
５０１…吸音材
【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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