(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生手段と、励振部材と、この励振部材を弾性支持するパネルとを有し、前記振動発生手段で発生した振動が前記励振部材ならびに前記パネルに与えられる音響発生装置において、
前記振動発生手段は、第１コイルと、前記第１コイルに第１磁界を与えるマグネットと、前記第１の磁界が与えられたときにその磁束の変化を抑制する向きの第２磁界を誘導する第２コイルとを有しており、
前記励振部材と前記パネルのいずれか一方に前記第１のコイルが設けられ、他方に前記マグネットおよび前記第２コイルが設けられていることを特徴とする音響発生装置。
【請求項２】
前記第２コイルは、前記パネルと前記励振部材との間隔が広がったときに、前記第１磁界の磁束と同じ方向の磁束を有する前記第２磁界を誘導し、前記パネルと前記励振部材との間隔が狭まったときに、前記第１磁界の磁束と反対方向の磁束を有する前記第２磁界を誘導する請求項１記載の音響発生装置。
【請求項３】
前記第２コイルは、前記第１コイルの外側に位置する請求項１または２記載の音響発生装置。
【請求項４】
前記パネルの弾性係数は、前記励振部材の弾性係数よりも高い請求項１ないし３のいずれか１項に記載の音響発生装置。
【請求項５】
前記第２コイルは、周波数特性によってインピーダンスが変化する負荷に接続されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の音響発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネルから音を発生させる音響発生装置に係わり、特に残響を少なくし、音質の向上を図ることができる音響発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、薄型テレビ、コンピュータ、あるいは携帯電話機などに搭載されている液晶ディスプレイの表面を保護する透光性の保護パネルを振動させることにより、前記保護パネルを介して音を発生させるパネル型のスピーカが開発されている。
【０００３】
このようなパネル型のスピーカの先行技術としては、例えば以下の特許文献１が存在している。
【０００４】
前記特許文献１に開示されたスピーカ１０は、振動板として機能する表面保護板Ｓの下にサブパネル１５が固定され、このサブパネル１５の下にはボイスコイル１４が固定されている。ボイスコイル１４の下方にはヨーク１１が形成されており、このヨーク１１の上面にマグネット１２が形成されている。このマグネット１２の上にはインナーヨークとして機能するプレート１３が形成されており、前記サブパネル１５と前記プレート１３とがダンパー１６を介して接合されており、前記マグネット１２およびプレート１３が前記ボイスコイル１４の内側に位置するように構成されている。
【０００５】
この特許文献１に開示されたスピーカ１０では、前記ボイスコイル１４が発生する振動によってサブパネル１５を介して表面保護板Ｓを振動させることにより、音響を発生させる。
【特許文献１】特開２００３−１８６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に示すようなパネル型のスピーカ１０では、振動板である表面保護板Ｓが振動することで音響が発生するが、この際に共振周波数に近い周波数帯で前記スピーカ１０を駆動させた場合は振動板である表面保護板Ｓが余分な振動を起こすため残響が生じ易く、音質の低下が発生し易い。したがって、音質の低下を防止するためには、前記振動板である表面保護板Ｓの余分な振動を抑えることによって、残響を抑制することが必要である。
【０００７】
しかし、前記特許文献１に開示された前記スピーカ１０には、振動板として機能する表面保護板Ｓの余分な振動を抑制する思想は全く記載されていないため、残響を抑制することができず、音質の向上を図ることができない。
【０００８】
本発明は前記従来の課題を解決するためのものであり、振動板の余分な振動を抑制することにより残響を抑制し、音質の向上を図ることができる音響発生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、振動発生手段と、励振部材と、この励振部材を弾性支持するパネルとを有し、前記振動発生手段で発生した振動が前記励振部材ならびに前記パネルに与えられる音響発生装置において、
前記振動発生手段は、第１コイルと、前記第１コイルに第１磁界を与えるマグネットと、前記第１の磁界が与えられたときにその磁束の変化を抑制する向きの第２磁界を誘導する第２コイルとを有しており、
前記励振部材と前記パネルのいずれか一方に前記第１のコイルが設けられ、他方に前記マグネットおよび前記第２コイルが設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の音響発生装置は、マグネットによって第１磁界が発生し、この第１磁界によって振動発生手段に振動が発生する。そして、この振動発生手段の振動がパネルに伝達されて音響が発生する。前記第２コイルには、前記第１磁界の磁束と同じ方向、または反対方向の磁束を有する第２磁界が発生し、この第２磁界は前記第１磁界の変化を妨げるように作用する。したがって、励振部材の振動が抑制され、前記励振部材の大きな変形や変形の残存などに起因する余分な振動を抑えることができる。
【００１１】
この場合、前記第２コイルは、前記パネルと前記励振部材との間隔が広がったときに、前記第１磁界の磁束と同じ方向の磁束を有する前記第２磁界を誘導し、前記パネルと前記励振部材との間隔が狭まったときに、前記第１磁界の磁束と反対方向の磁束を有する前記第２磁界を誘導する。
【００１２】
この場合、前記第２コイルは、前記第１コイルの外側に位置するものとして構成することが好ましい。
【００１４】
また、前記パネルの弾性係数は、前記励振部材の弾性係数よりも高いものとして構成することが好ましい。
【００１５】
このように構成すると、前記パネルの振幅を大きく設定できるようになるため、音響の発生効率を向上させることが可能となる。
【００１６】
また、前記第２コイルは、周波数特性によってインピーダンスが変化する負荷に接続されているものとして構成することが好ましい。
【００１７】
このように構成すると、前記パネルの周波数特性の凹凸を打ち消すような負荷特性を付与することができるため、音響の周波数特性を平坦化したり、あるいは逆に特定のピークを作ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
前記第２コイルには、パネルを振動させる第１磁界の磁束と同じ方向、または反対方向の磁束を有する第２磁界が発生し、この第２磁界は第１コイルが発生する磁束の変化を妨げるように作用する。したがって、励振部材の振動が抑制され、前記励振部材の大きな変形や変形の残存などに起因する余分な振動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態の音響発生装置を発音側から見た平面図、図２は図１に示す音響発生装置の分解斜視図、図３は図１に示す音響発生装置に電流を流した状態を図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断して示す説明図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の音響発生装置１００は、透明なパネル１２０と、前記パネル１２０の下方に弾性部材１０４を介して設けられた励振部材１２１と、前記パネル１２０と前記励振部材１２１との間に位置する振動発生手段１３０を有して構成されている。
【００２１】
この実施の形態では前記パネル１２０が振動板であり発音部材として機能する。前記パネル１２０は、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成樹脂の板材で形成されている。
【００２２】
また、前記励振部材１２１は鋼板などの磁性材料で形成されている。
前記パネル１２０と前記励振部材１２１とを同じ面積で比較したときに、前記パネル１２０の弾性係数が前記励振部材１２１の弾性係数よりも高く設定されて、前記パネル１２０の方が前記励振部材１２１よりも撓み変形し難くなるように設定されている。
【００２３】
このように構成すると、前記パネル１２０の振幅を大きく設定できるようになるため、音響の発生効率を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、前記パネル１２０の共振周波数は、前記励振部材１２１の共振周波数よりも十分に高く、例えば前記パネル１２０の共振周波数は１ｋＨｚ以上で３ｋＨｚ以下であり、励振部材１２１の共振周波数は２００Ｈｚ以上で６００Ｈｚ以下である。
【００２５】
前記弾性部材１０４は、前記励振部材１２１の周縁、および前記パネル１２０の周縁１２０ａに沿った状態で枠状に形成されており、前記励振部材１２１に固定されるとともに、前記パネル１２０にも固定されている。したがって、前記パネル１２０は前記弾性部材１０４を介して前記励振部材１２１に弾性支持された状態となっている。前記弾性部材１０４は、例えばポリエチレン樹脂を発泡させたもので形成されるが、これに限定されるものではなく、合成ゴム、シリコンゴムなどのゴム系の部材であってもよく、あるいはその他の樹脂組成物からなる部材であってもよい。
【００２６】
前記振動発生手段１３０は、前記パネル１２０前記励振部材１２１の間に形成されており、パネル１２０の右側縁部１２０ｃおよび前記励振部材１２１の右側縁部１２１ｃの内側に振動発生手段１３０が配置されている。なお、この振動発生手段１３０が、前記パネル１２０の左側縁部１２０ｄおよび前記励振部材１２１の左側縁部１２１ｄの内側に配置されていても良く、または前記右側縁部１２０ｃおよび１２１ｃの内側と、前記左側縁部１２０ｄおよび１２１ｄの内側の双方に配置されているなど、任意の位置に任意の数の振動発生手段１３０を配置することができる。
【００２７】
図２に示すように、前記振動発生手段１３０は、マグネット１０８と、このマグネット１０８に固定されたヨーク１０９と、第１コイル１１０を有して構成されている。
【００２８】
図３に示すように、前記マグネット１０８は希土類などの永久磁石で形成され、前記励振部材１２１の前記パネル１２０に対面する上面１２１ｂに固定されている。また、このマグネット１０８の上面に、例えば鉄やフェライトなどの磁性材料で形成されたヨーク１０９が重ねて形成されている。なお、前記上面１２１ｂに前記マグネット１０８とヨーク１０９を重ねたときに、前記ヨーク１０９の上面が前記パネル１２０に当たらない寸法に設定されている。
【００２９】
図３に示すように、前記第１コイル１１０は、前記パネル１２０の前記励振部材１２１と対面する下面１２０ｂ側に第１コイル１１０が設けられている。この第１コイル１１０は、被覆銅線などをコイル状に巻回して形成されたものであり、前記励振部材１２１が前記パネル１２０に固定されたときに、前記マグネット１０８及びヨーク１０９が、前記第１コイル１１０の内側に微小間隔のギャップＧを形成した状態で挿入される。
【００３０】
図３に示すように、例えば前記マグネット１０８において、図示Ｚ１側がＮ極に着磁され、図示Ｚ２側がＳ極に着磁されていると、マグネット１０８、ヨーク１０９、励振部材１２１による第１磁界１５０ａ，１５０ｂが形成される。マグネット１０８とヨーク１０９と第１コイル１１０とで構成される前記振動発生手段１３０、および前記励振部材１２１とで磁界発生手段１３１が構成される。
【００３１】
図２および図３に示すように、前記音響発生装置１００は、前記振動発生手段１３０の外側に第２コイル１１１が形成されている。この第２コイル１１１は、前記励振部材１２１の前記上面１２１ｂに形成され、前記第１コイル１１０の外側に位置しており、前記第１コイル１１０の周囲を囲むように、前記第１コイル１１０の外側をコイル状に巻回して形成されている。また、図３に示すように、この第２コイル１１１と前記第１コイル１１０との間に、前記マグネット１０８が位置するように形成されている。この第２コイル１１１も前記第１コイル１１０と同様に、被覆銅線などにより形成できる。
【００３２】
図３に示すように、前記磁界発生手段１３１では、前記励振部材１２１と前記マグネット１０８と前記ヨーク１０９との間のギャップＧに縦方向通電路１０５ａ，１０５ｂが形成される。励振部材１２１、マグネット１０８、ヨーク１０９及び第１コイル１１０による磁気回路には、前記第１磁界１５０ａ，１５０ｂが発生する。
【００３３】
このとき、音声信号に基づく電流が前記縦方向通電路１０５ａ側の第１コイル１１０に図３の紙面手前側（図示Ｙ２側）から奥側（図示Ｙ１側）に与えられると、前記第１コイル１１０には、図示矢印で示すような方向の磁束φ１が発生する。また前記振動発生手段１３０を構成する前記第１コイル１１０にＺ２方向の駆動力Ｆ１が作用する。
【００３４】
もう一方の前記縦方向通電路１０５ｂ側の第１コイル１１０では、図３の紙面奥側（図示Ｙ１側）から手前側（図示Ｙ２側）に電流が流れて、前記第１コイル１１０は、図示矢印で示すような方向の磁束φ２を発生する。また前記振動発生手段１３０を構成する前記第１コイル１１０に同様の駆動力Ｆ１が作用する。
【００３５】
このように、前記振動発生手段１３０を構成する前記第１コイル１１０の移動に基く前記各駆動力Ｆ１，Ｆ１が前記励振部材１２１に伝達されることによって、前記励振部材１２１が相対的に図示Ｚ１方向へ突出するように変形させられる。また、前記第１コイル１１０の縦方向通電路１０５ａに対して、第１磁界１５０ａはＸ２側からＸ１側に向けて横断し、縦方向通電路１０５ｂに対して、第１磁界１５０ｂはＸ１側からＸ２側に向けて横断する。
【００３６】
図４は、前記縦方向通電路１０５ａ，１０５ｂに対して、図３に示す状態とは逆向きに電流を流した場合の前記音響発生装置１００の状態を示す説明図である。図４に示すように、音声信号に基づく電流が前記縦方向通電路１０５ａ側の第１コイル１１０に図４の紙面奥側（図示Ｙ１側）から手前側（図示Ｙ２側）に与えられると、前記第１コイル１１０は、図示矢印で示すような方向の磁束φ３を発生する。また前記振動発生手段１３０を構成する前記第１コイル１１０に図示Ｚ１方向の駆動力Ｆ２が作用する。
【００３７】
もう一方の前記縦方向通電路１０５ｂ側の第１コイル１１０では、図４の紙面手前側（図示Ｙ２側）から奥側（図示Ｙ１側）に電流が流れて、前記第１コイル１１０は、図示矢印で示すような方向の磁束φ４を発生する。また前記振動発生手段１３０を構成する前記第１コイル１１０に同様の駆動力Ｆ２が作用する。
【００３８】
このように、前記振動発生手段１３０を構成する前記第１コイル１１０の移動に基く前記各駆動力Ｆ２，Ｆ２が前記励振部材１２１に伝達されることによって、前記励振部材１２１が相対的に図示Ｚ２方向へ突出するように変形させられる。また、前記第１コイル１１０の縦方向通電路１０５ａに対して、第１磁界１５０ａがＸ２側からＸ１側に向けて横断し、縦方向通電路１０５ｂに対して、第１磁界１５０ｂがＸ１側からＸ２側に向けて横断する。
【００３９】
図３および図４に示すように、前記パネル１２０は前記弾性部材１０４を介して前記励振部材１２１に連結され、前記パネル１２０と前記励振部材１２１との間に前記振動発生手段１３０が設けられている。よって、パネル１２０が、図示Ｚ１方向およびＺ２方向の双方に移動することによって振動が生じて、前記パネル１２０から音声や音楽などの音響が発生される。
【００４０】
このように、前記パネル１２０が図３及び図４に示すＺ２方向からＺ１方向、またはＺ２方向からＺ１方向へと変形して振動する過程において、前記励振部材１２１の振動が増幅したり、前記励振部材１２１の振動がいつまでも残存してしまうといった問題が発生する場合がある。特に、共振周波数付近で前記磁界発生手段１３１を駆動した場合に、これらの問題が生じやすい。
【００４１】
本発明の前記音響発生装置１００は、前記励振部材１２１の前記振動の増幅や残存を、前記第２コイル１１１を用いて適切に抑制する。この抑制機構は、「電磁誘導によって生じる誘導起電力は、磁束の変化を妨げる方向に生じる」という、いわゆる「レンツの法則」を利用したものであり、その機構を以下に述べる。
【００４２】
図３において、前記励振部材１２１の図示Ｚ１方向への変形が大きくなって前記パネル１２０と前記励振部材１２１との間隔が狭まると、前記第１コイル１１０と前記第２コイル１１１の相対距離が近づき、第２コイル１１１内を鎖交する前記磁束φ１およびφ２が増大する。すると図３に示すように、前記第２コイル１１１には、レンツの法則により前記磁束φ１およびφ２を減少させる方向の磁束φ５およびφ６を有する第２磁界１６０ａ，１６０ｂが発生する。
【００４３】
すなわち、前記縦方向通電路１０５ａ側の第２コイル１１１には、前記縦方向通電路１０５ａ側の第１コイル１１０と反対方向（図示Ｙ２方向）の電流が流れ、前記縦方向通電路１０５ａには、前記磁束φ１を減少させる方向の前記磁束φ５が誘導される。
【００４４】
また、前記縦方向通電路１０５ｂ側の第２コイル１１１には、前記縦方向通電路１０５ｂ側の第１コイル１１０と反対方向（図示Ｙ１方向）の電流が流れ、前記縦方向通電路１０５ｂには、前記磁束φ２を減少させる方向の前記磁束φ６が誘導される。
【００４５】
これら磁束φ５およびφ６により、前記励振部材１２１の図示Ｚ１方向への振動が抑制され、前記励振部材１２１の図示Ｚ１方向への大きな変形や変形の残存などに起因する前記励振部材１２１の余分な振動を抑えることができる。
【００４６】
一方、図４において、前記励振部材１２１が図示Ｚ２方向に大きく変形して前記パネル１２０と前記励振部材１２１との間隔が広がると、前記第１コイル１１０と前記第２コイル１１１の相対距離が離れて、第２コイル１１１内を鎖交する前記磁束φ３およびφ４が減少する。すると図４に示すように、前記第２コイル１１１には、レンツの法則により前記磁束φ３およびφ４を減少させる磁束φ７およびφ８を有する第２磁界１６０ａ，１６０ｂが発生する。
【００４７】
すなわち、前記縦方向通電路１０５ａ側の第２コイル１１１には、前記縦方向通電路１０５ａ側の第１コイル１１０と同じ方向（図示Ｙ２方向）の電流が流れ、前記縦方向通電路１０５ａには、前記磁束φ３を増加させる方向の磁束φ７が誘導される。
【００４８】
一方、前記縦方向通電路１０５ｂ側の第２コイル１１１には、前記縦方向通電路１０５ｂ側の第１コイル１１０と同じ方向（図示Ｙ２方向）の電流が流れ、前記縦方向通電路１０５ｂには、前記磁束φ４を増加させる方向の磁束φ８が生じる。
【００４９】
これら磁束φ７およびφ８により、前記励振部材１２１の図示Ｚ２方向への振動が抑制され、前記励振部材１２１の図示Ｚ２方向への大きな変形や変形の残存などに起因する前記励振部材１２１の余分な振動を抑えることができる。
【００５０】
このように、前記励振部材１２１が図３や図４に示すＺ１方向またはＺ２方向への大きな変形や残存した変形が発生した場合に、前記磁界発生手段１３１に生じる磁束の変化に基いて、この磁束の変化を妨げる方向に、前記第２コイル１１１が磁束を発生し、前記パネル１２０の余分な振動が抑制されて残響を抑制できるため、音質の向上を図ることができる。
【００５１】
図５は、前記第１コイル１１０を有する第１回路１７０と、前記第２コイル１１１を有する第２回路１７１を示した回路図である。図５に示すように、前記第１回路１７０に設けられた交流電源１８０によって、前記第１コイル１１０には電流が与えられる。また前記第２回路１７１には負荷１８１が設けられており、この負荷１８１が前記第２コイルに接続されている。前記負荷１８１は、周波数特性によってインピーダンスが変化するものであり、図５に示すように、例えばコンデンサ１８２および抵抗１８３とから構成されている。
【００５２】
このように、前記第２コイル１１１に接続されている前記負荷１８１は、周波数特性によってインピーダンスが変化することから、前記第２コイル１１１に、前記パネル１２０の周波数の大小（周波数特性の凹凸）を打ち消す負荷特性を付与することができるため、前記パネル１２０から発生する音響の周波数特性を平坦化したり、あるいは音響の周波数特性にピークを作ることができ、音響を適切に発生させることが可能となる。
【００５３】
また、図１ないし図４に示した実施形態では、前記第２コイル１１１が前記第１コイル１１０の外側に位置しているため、前記励振部材１２１および前記パネル１２０を振動させるための第１磁界の外側で前記第２磁界を発生させることができる。したがって、前記第２磁界が前記第１磁界の発生を妨げることがないため、前記励振部材１２１および前記パネル１２０を振動させるための第１磁界を適切に発生させることが可能となる。
【００５４】
なお、図１ないし図４に示す実施形態では、前記第１コイル１１０が前記パネル１２０に設けられ、前記マグネット１０８および前記第２コイル１１１が前記励振部材１２１に設けられた構造を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば前記マグネット１０８および前記第２コイル１１１が前記パネル１２０に設けられ、前記第１コイル１１０が前記励振部材１２１に設けられた構造としても良い。また、前記第２コイルが前記パネル１２０と前記励振部材１２１の双方に設けられていても良い。
【００５５】
また、前記パネル１２０の裏側にはフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が設けられていても良く、この場合、音響発生装置１００の前記振動発生手段１３０よりもさらに内側部分を表示透視領域とし、この領域の裏側にＦＰＤを配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態の音響発生装置を発音側から見た平面図、
【図２】図１に示す音響発生装置の分解斜視図、
【図３】図１に示す音響発生装置に電流を流した状態を図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断して示す説明図、
【図４】図３に示す状態とは逆向きに電流を流した状態を示す説明図、
【図５】図１に示す音響発生装置の部分回路図、
【符号の説明】
【００５７】
１００  音響発生装置
１０４  弾性部材
１０５ａ，１０５ｂ縦方向通電路
１０８  マグネット
１０９  ヨーク
１１０  第１コイル
１１１  第２コイル
１２０  パネル
１２１  励振部材
１３０  振動発生手段
１３１  磁界発生手段
【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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