複合スピーカ、音声画像表示装置、および車両用音響システム
【課題】同一の強度の音声信号を入力したときに、従来の平板型スピーカや平面スピーカと比較してより大きな音声出力が得られる複合スピーカの提供。
【解決手段】1個または所定の間隔で配置された複数の磁石と、前記磁石との間に磁気ギャップを有する磁気回路を形成するヨークと、前記磁石とヨークとの間のギャップに、前記磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、前記振動板の周縁部において前記振動板を支持するとともに、前記磁石およびヨークを収容するフレームと、前記フレームにおける前記振動板を支持する側とは反対の側において前記フレームが固定されるスピーカ基板と、前記スピーカ基板と前記ヨークとの間に設けられた弾性部材からなる位相回転部材と、を備え、振動板とスピーカ基板との双方から音声を発するようにした複合スピーカ。
【解決手段】1個または所定の間隔で配置された複数の磁石と、前記磁石との間に磁気ギャップを有する磁気回路を形成するヨークと、前記磁石とヨークとの間のギャップに、前記磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、前記振動板の周縁部において前記振動板を支持するとともに、前記磁石およびヨークを収容するフレームと、前記フレームにおける前記振動板を支持する側とは反対の側において前記フレームが固定されるスピーカ基板と、前記スピーカ基板と前記ヨークとの間に設けられた弾性部材からなる位相回転部材と、を備え、振動板とスピーカ基板との双方から音声を発するようにした複合スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合スピーカおよび車両用音響システムにかかり、特に、薄型の音声画像表示装置や車両用音響システムに好適に使用できる複合スピーカ、前記複合スピーカを有する音声画像表示装置、および車両用音響システムに関する。
【背景技術】
【0002】
平板型スピーカとしては、たとえば、磁気回路とボイスコイルとこのボイスコイルを保持するボビンとを有し、薄型表示装置の左右または上下の両端部分に配置されるエキサイタと、この薄型表示装置の全面に配置され、前記エキサイタにより振動されて撓み振動を発生させる振動板を兼ねた透光性の平板とを備えるものがある(特許文献1、特許文献2)。
【0003】
平板型スピーカとしては、他に、可視表示スクリーンと、前記表示スクリーンに隣接して配置され、少なくとも部分的に透明であり、その部分を通して前記表示スクリーンを見ることができる共振パネル形状部材と、前記パネル部材を駆動して共振させて音響ラジエータとして作用させる振動励振手段とを備えるラウドスピーカ駆動ユニット(特許文献3)、および薄い板状の本体と、前記本体の一面側に取り付けられ、前記本体に振動を与えて前記本体を前記振動の振動数に対応する撓みを発生させる振動体と、前記本体を地球に対して固定されている固定物体に支持する支持器具とで構成され、前記支持器具は前記固定物体に対して振動絶縁性を有する振動絶縁体を形成し、前記本体は前記本体の一面側にコネクタを形成し、前記コネクタには前記振動体に音声信号を送信する電気ケーブルの端部のコネクタが接続されるディスプレイ(特許文献4)がある。
【0004】
また、平面スピーカとしては、扁平で且つ四角形状に形成された永久磁石の夫々が、異なる極性の磁極面が交互に位置するようにヨークに配置され、振動板の両面には永久磁石の夫々に対応するように渦巻状のコイル対が配置された平面型音響変換装置(特許文献5)もある。
【0005】
更に、内壁面に空間部を有するケースと、前記ケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板と、円筒形に巻き取られて前記振動板の下端に固定されるボイスコイルと、前記ケースの下端部が外側端部に固定されるプレートと、上下方向に着磁されたマグネット、前記マグネットに付着されて磁界を形成するアッパープレートおよびヨークから構成され、ボイスコイルの低部に設けられる磁気回路と、前記ヨークの外周面に固定される円筒形ウェイトと、前記ケースの内周面に固定され、前記磁気回路およびウェイトを支持するサスペンションスプリングと、前記サスペンションスプリングの上下変位の際に、ダンピング部材として機能し、前記磁気回路とプレートとの間に配置された所定粘性の磁性流体とを含む振動音響変換装置(特許文献6)がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2004−289772号公報
【特許文献2】特開2004−312643号公報
【特許文献3】特表2002−533957号公報
【特許文献4】特開2005−94377号公報
【特許文献5】WO2000/078095号パンフレット
【特許文献6】特開2002−263578号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、従来、小型で薄型のスピーカでは困難であった低音の再生と、平面スピーカでは困難であった音像定位とを改善する複合スピーカ、並びにこのような複合スピーカを備える音声画像表示装置および車両用音響システム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】
請求項1に記載の発明は、所定の間隔で配置された複数の磁石と、前記磁石との間に磁気ギャップを有する磁気回路を形成するヨークと、前記磁石とヨークとの間のギャップに、前記磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、前記振動板の周縁部において前記振動板を支持するとともに、前記磁石およびヨークを収容するフレームと、前記フレームにおける前記振動板を支持する側とは反対の側において前記フレームが固定されるスピーカ基板と、前記スピーカ基板と前記ヨークとの間に設けられた弾性部材と、を備える振動板とスピーカ基板との双方から音声を発生するようにした複合スピーカに関する。
【0009】
請求項1の複合スピーカにおいては、ボイスコイルに音声電流が入力されると振動板と磁石との双方が振動する。振動板からはその形状から中高音が放射され、低温部分はフレームを介してスピーカ基板に伝達される。磁石の振動の位相は、振動板の振動位相と逆であるが、弾性部材により位相が回転されてスピーカ基板に伝達される。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の複合スピーカにおいて、前記フレームおよび弾性部材と前記スピーカ基板との間に裏板が設けられているものに関する。
【0011】
請求項2の複合スピーカにおいては、磁石およびヨークは、前記フレームと前記裏板との形成する閉空間中に収容されているから、磁石およびヨークが内部に収容された状態でフレームをスピーカ基板から脱着することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の複合スピーカにおいて、前記弾性部材が、熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、および軟質樹脂から選択される弾性材料を成形した弾性材料成形体、前記弾性材料を発泡させた弾性材料発泡体から選択されたものに関する。
【0013】
前記複合スピーカにおいては、弾性部材として弾性材料を成形した弾性材料成形体または弾性材料発泡体を使用しているから、磁石に生じた振動は、これらの弾性部材によって高音は吸収され、低音は位相が回転されてスピーカ基板に伝播される。
【0014】
請求項4に記載の発明は、画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部の周縁に設けられた請求項1〜3の何れか1項に記載の平面スピーカと、を備える音声画像表示装置に関する。
【0015】
前記音声画像表示装置においては、画像表示部に画像を表示すると共に、前記複合スピーカから音声を出力することができる。
【0016】
請求項5に記載の発明は、音声信号を発生させる音声信号発生手段と、前記音声信号発生手段で発生した音声信号によって鳴動する請求項1〜3の何れか1項に記載の複合スピーカと、を備える車両用音響システムに関する。
【発明の効果】
【0017】
請求項1の発明によれば、振動板とスピーカ基板とは夫々中高音と低音とを放射するので、音像定位が可能で豊かな低音成分を有する複合スピーカが提供される。
【0018】
請求項2の発明によれば、前述のように スピーカ基板からフレームを脱着したときに磁石およびヨークがスピーカ基板上に残存することがないから、裏板を有しないものと比較して取り扱いのより容易な複合スピーカが提供される。
【0019】
請求項3の発明によれば、弾性部材として弾性材料成形体および弾性材料発泡体以外のものを用いた複合スピーカと比較して効率よく磁石およびヨークの振動をスピーカ基板に伝えることのできる複合スピーカが提供される。
【0020】
請求項4の発明によれば、画像を表示しつつ、音声も再現できる音声画像表示装置が提供される。
【0021】
請求項5の発明によれば、スピーカ基板から低音が、振動板からは高音が放射されるから、車両用の内装材の一部をスピーカ基板とすることにより、低音用スピーカを省略でき、車両のドアの内側や天井に容易に装着できる車両用音響システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】図1は、実施形態1に係る複合スピーカの構成を示す分解斜視図である。
【図2】図2は、実施形態1に係る複合スピーカの幅方向の断面を示す断面図である。
【図3】図3は、実施形態1に係る複合スピーカの長手方向の断面を示す断面図である。
【図4】図4は、実施形態1に係る複合スピーカにおけるヨークとボイスコイルと磁石のN極に装着されたポールピースとの相対的な位置関係を示す斜視図である。
【図5】図5は、実施形態2に係る複合スピーカの幅方向の断面を示す断面図である。
【図6】図6は、実施形態2に係る複合スピーカの長手方向の断面を示す断面図である。
【図7】図7は、実施形態3に係る複合スピーカの幅方向の断面を示す断面図である。
【図8】図8は、実施形態1に係る複合スピーカの作用を説明する説明図である。
【図9】図9は、実施形態4に係るカーオーディオシステムを側方から見たところを示す概略断面図である。
【図10】図10は、実施形態4に係るカーオーディオシステムを車両の床面から見たところを示す概略平面図である。
【図11】図11は、実施形態4に係るカーオーディオシステムに使用される複合スピーカの構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
1.実施形態1
1−1 構成
以下、本発明に係る複合スピーカの一例について説明する。
実施形態1に係る複合スピーカ100は、図1〜図3に示すように、一定の間隔で一列に配設された一群の磁石2と、長辺が磁石2の配列方向に沿った長方形の平面形状を有するシート状の振動板1と、振動板1の磁石2に相対する側の面に設けられたボイスコイル3と、磁石2の磁極2Sに当接するヨーク4と、振動板1の周縁部において振動板1を支持するとともに、磁石2およびヨーク4を収容するフレーム5と、フレーム5が固定されているスピーカ基板6と、ヨーク4とスピーカ基板6との間に介装されたヨーク4を支持する弾性部材7と、を有する。
【0024】
磁石2は略正方形の板状に形成され、一方の面がN極である磁極2Nとされ、他方の面がS極である磁極2Sとなるように着磁されている。磁石2は、図1〜図3に示すように磁極2Nが振動板1に相対するように、言い換えれば図1〜図3における上方を向くようにヨーク4に取り付けられている。なお、磁石2の配置は図1〜図3に示すようなN極2Nが上方を向く構成には限定されず、N極2NとS極2Sとが交互に上方を向いてもよく、また、N極2NとS極2Sとがアトランダムに配置されていてもよい。また、磁石2の形状は略正方形の板状には限定されず、矩形状の板状であってもよい。
【0025】
磁石2の磁極2Nには、強磁性体から形成され、磁石2と合同な平面形状を有するポールピース8が取り付けられている。ポールピース8は少なくとも一部がボイスコイル3内部に貫入している。
【0026】
ヨーク4は、強磁性体から形成されているとともに、図1〜図4に示すように、長手方向に沿った1対の側縁が振動板1に向かって磁石2の互いに平行な2面を取り囲むように上方に屈曲され、第1屈曲部4Aを形成する。また、ヨーク4の底部も磁石2の他の2面を挟むように上方に屈曲され、第2屈曲部4Bを形成する。磁石2は、第1屈曲部4Aと第2屈曲部4Bとによって周囲を取り囲まれている。なお、第1屈曲部4Aおよび第2屈曲部4Bは、何れも上端がポールピース8に相対する高さとされている。
【0027】
フレーム5は全体としてハット型に形成された部材であり、ハット型部材の開口側にスピーカ基板6に固定するためのフランジ部5Aが記載され、底面側に開口部5Bが設けられ、開口部5Bに振動板1が固定されている。
【0028】
振動板1およびフレーム5はアルミニウム合金から形成されている。使用できるアルミニウム合金としては、例えば1000系、2000系、3000系、5000系、6000系、および7000系がある。これにより、複合スピーカ100で生じた熱は、振動板1およびフレーム5を介して外界に効率的に放散される。なお、図1以下においては省略されているが、フレーム5の表面にフィンを設ければ、冷却効率を更に向上させることができる。
【0029】
弾性部材7としては、熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、および軟質樹脂から選択される弾性材料をブロック状、シート状、または板状に成形した弾性材料成形体、および前記弾性材料を発泡させたブロック状、シート状、または板状の弾性材料発泡体が使用される。
【0030】
熱可塑性エラストマとしては、EPDMのようなポリオレフィン系エラストマ、ポリウレタン系エラストマ、ポリアミド系エラストマ、ポリエステル系エラストマ、エポキシ樹脂系エラストマなどが挙げられる。また、ジエン系ゴムとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどが挙げられる。また、軟質樹脂としては低密度ポリエチレン樹脂および軟質塩化ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
【0031】
なお、前記弾性材料成形体および弾性材料発泡体は、図1および図3に示すように複合スピーカ100の全長に亘って一体に形成された部材であってもよく、ブロック状に形成されたものを分散配置してもよい。
【0032】
更に、弾性部材7の弾性率および体積は、ヨーク4に作用する力に応じて決定される。
【0033】
ボイスコイル3としては、図1〜図3に示すように巻線をボビン3Aに巻回したものが使用されるが、ボビンのない空芯コイルであってもよい。
【0034】
これらのボイスコイル3は、振動板1の磁石2に相対向する側の面に固定される。
【0035】
1−2 作用
実施形態1に係る複合スピーカ100の作用について以下に説明する。
【0036】
複合スピーカ100においては、磁石2はN極である磁極2Nが振動板1に相対するように配置されているから、磁力線は個々の磁石2毎に形成される。
【0037】
前述のように、ヨーク4の第1屈曲部4Aおよび第2屈曲部4Bは、何れも上端が強磁性体からなるポールピース8の側面に相対するように屈曲されており、ボイルコイル3は、第1屈曲部4Aおよび第2屈曲部4Bとポールピース8との間に位置する。したがって、図8において矢印Aに示すように、磁石2の磁極2Nから送出された磁力線は、ポールピース8を通ってボイスコイル3を横切り、第1屈曲部4Aおよび第2屈曲部4Bを通って磁石2の磁極2Sに達する。したがって、ボイスコイル3の巻線は、磁石2によって形成される磁力線と錯交する。
【0038】
ここで、磁石2もスピーカ基板6に直接固定されてなく、弾性部材7を介して取り付けられている。したがって、ボイスコイル3に音声電流が入力されると、ボイスコイル3に変動磁界が発生し、この変動磁界が磁石2の磁界と相互作用して振動板1が振動する。同様に、磁石2は振動板1とは逆位相の振動をする。即ち、例えば振動板1およびボイスコイル3が図8に示すように矢印aの方向(上方)に向かって変形すると、磁石2は同図において矢印bで示すように矢印aとは反対の下方に向かって移動する。
【0039】
しかしながら、磁石2の振動は弾性部材7によって高音成分は吸収されるものの、低音の位相は回転されるので、弾性部材7の弾性率と体積とを調整することにより、位相を反転させることが可能である。
【0040】
このように、磁石2の矢印b方向の動きは弾性部材7で反転され、スピーカ基板6には矢印cで示すように矢印aと同方向の動きとして伝達されるので、スピーカ基板6は振動板1からフレーム5を介して伝達された振動と相まって豊かな低音を放射する。
【0041】
2.実施形態2
以下、本発明に係る複合スピーカの別の一例について説明する。実施形態2に係る複合スピーカ102においては、図5に示すように、フレーム5のフランジ部5Aに薄い金属板からなる裏板9が固定され、振動板1とフレーム5と裏板9とによって閉断面を形成されている。磁石2、ヨーク4、および弾性部材7は前記閉断面の内側に収容されている。
【0042】
複合スピーカ102においては、フレーム5のフランジ部5Aをスピーカ基板6から脱着したときに、磁石2、ヨーク4、および弾性部材7もフレーム5の内部に収容された状態で脱着される。したがって、スピーカ基板6がオーディオ機器の筐体を兼ねている場合においても、複合スピーカ102は、これらのオーディオ機器に容易に装着、脱着できる。
【0043】
上記の点を除いて、複合スピーカ102は、実施形態1に係る複合スピーカと構成、機能共に同一である。
【0044】
3.実施形態3
以下、本発明に係る複合スピーカの更に別の一例について説明する。図7に示すように、実施形態3の複合スピーカ104においては、振動板1はフレーム5のフランジ部5Aに固定されている。
【0045】
フレーム5は、底面側において直接にスピーカ基板6に固定されている。そして、ヨーク4とフレーム5の底面との間に弾性部材7が介装されている。
【0046】
磁石2、ボイスコイル3、ヨーク4、および弾性部材7については実施形態1のところで説明したとおりである。
【0047】
複合スピーカ104においても、また、フレーム5をスピーカ基板6から脱着したときに、磁石2、ヨーク4、および弾性部材7もフレーム5の内部に収容された状態で脱着される。したがって、スピーカ基板6がオーディオ機器や薄型テレビ受像機などのAV機器の筐体を兼ねている場合においても、複合スピーカ104は、これらのAV機器に容易に装着、脱着できる。
【0048】
4.実施形態4
【0049】
以下、本発明の車両用音響システムの一例であるカーオーディオシステムについて説明する。図10以下の図面において、「F」は、前記カーオーディオシステムが装着された車両の前方を、「R」は前記車両の後方を、「UP」は前記車両上方を、「DOWN」は前記車両の下方を示す。そして、「Right」および「Left」は、夫々前記車両の乗員から見て右側および左側を示す。
【0050】
図9および図10に示すように、実施形態4に係るカーオーディオシステム300は、車両400においてフロントガラス408、リアウィンド410、フロントドア412、リアドア414、およびルーフパネル406で囲まれた車室402の天井404の右側および左側に車両前後方向に沿って4個装着された複合スピーカ150と、車両400のダッシュボード416に設けられた前記車両用音響システムにおける音声信号発生手段としてのカーオーディオコンポーネント30とを備える。各複合スピーカ150は、カーオーディオコンポーネント30と電気的に接続され、カーオーディオコンポーネント30からの音声信号によって鳴動する。
【0051】
天井404は成形天井であって、図11に示すように、車室412側から表皮404C、パッド材404B、および基材404Aとされている。
【0052】
パッド材404Bおよび基材404Aには、複合スピーカ150を装着するための開口部405が設けられている。そして表皮404Cの開口部405に対応する部分は孔開きとされている。なお、表皮404Cにも開口部405に合わせて開口部を設け、この開口部をパンチメタル板などの塞ぎ板で塞ぐようにしてもよい。
【0053】
複合スピーカ150は、天井404の車両外側の面、即ちルーフパネル406側の面における開口部405を形成した部分に、後述するフレーム5における振動板1が固定されている側が車室412の内側を向くように装着される。
【0054】
以下、複合スピーカ150の構成について説明する。
【0055】
図11に示すように、複合スピーカ150は、フレーム5と、フレーム5に固定された振動板1と、フレーム5および振動板1で形成される閉断面中に収容された磁石2およびヨーク4と、振動板1の磁石2に対向する側の面に固定されたボイスコイル3と、を備える。
【0056】
フレーム5は全体としてハット型の断面を有し、外側に開いたフランジ部5Aと底面5Bとが形成されている。振動板1は、フレーム5のフランジ部5Aに固定されている。そして、フランジ部5Aが天井404の基材404Aに固定されている。
【0057】
振動板1におけるフレーム5ニ固定された側の面にはボイスコイル3が固定され、ボイスコイル3に相対するように磁石2が配設されている。
【0058】
磁石2におけるボイスコイル3に相対する側とは反対側に当接するようにヨーク4が配設され、ヨーク4とフレーム5の底面5Bとの間に弾性部材7が介装されている。そして、磁石2のボイスコイル3に相対する側にはポールピース8が設けられている。
【0059】
磁石2、ボイスコイル3、ヨーク4、弾性部材7、およびポールピース8については実施形態1のところで説明したとおりである。
【0060】
複合スピーカ150においては、天井404はスピーカ基板6として機能する。
【0061】
以下、実施形態3に係るカーオーディオシステム300の作用について説明する。
【0062】
カーオーディオコンポーネント30から複合スピーカ150のボイスコイル3に音声信号が入力されると、ボイスコイル3に変動磁界が発生し、この変動磁界が磁石2とポールピース8との間の磁界と相互作用して振動板1が振動する。ここで、磁石2は弾性部材7を介してフレームに取り付けられているから、振動板1が振動すると同時に磁石2が逆位相で振動し、この逆位相の振動が弾性部材7で位相変換されて振動板1の振動と同位相になる。
【0063】
振動板1で発生した音声のうち、高音の音声は下方、言い換えれば車室412に直接伝搬されるが、低音の音声はフレーム5を通して天井404に伝搬され、天井404が振動することによって車室412に伝搬される。一方、磁石2の振動のうち、高周波のものは弾性部材7で吸収されて天井404には伝わらないが、低周波のものは、弾性部材7およびフレーム12を介して天井404に伝搬され、天井404が振動することによって低音の音声が再生される。
【0064】
このように、実施形態3のカーオーディオシステム300においては、4個の複合スピーカ150によって高音も低音も忠実に再生できるから、ウーハなどの低音再生用のスピーカを別に設ける必要がない。また、振動板1は平板状であってコーン状ではないから、複合スピーカ150はコーン型スピーカと比較して遥かに薄くできる。したがって、車両400のルーフパネル406と天井404との隙間などのように厚さの小さい空間にも無理なく収容できる。
【0065】
また、複合スピーカ150は天井404の左側および右側に配置されているから、音声は乗員の左上方および右上方から聞こえてくる。したがって、左右のフロントドア412及びリアドア414にスピーカを装着していた従来のカーオーディオシステムと比較して遥かに高い臨況感を得ることができる。
【0066】
なお、実施形態3のカーオーディオシステム300においては、複合スピーカ150の装着個数は4個には限定されない。バスのように大型の車両に適用する場合には、複合スピーカ150を天井の車幅方向左右に1列ずつ合計2列に配列してもよく、また、天井の車幅方向左右および中央に1列ずつ合計3列に配列してもよい。
【0067】
以上、本発明の複合スピーカを車両用の音響システムに応用した例について説明したが、実施形態1〜4で述べた複合スピーカを白板やスクリーン、広告板に装着して音響画像表示装置としてもよい。
【符号の説明】
【0068】
1 振動板
2 磁石
2N 磁極
2S 磁極
3 ボイスコイル
3A ボビン
4 ヨーク
4A 第1屈曲部
4B 第2屈曲部
5 フレーム
6 スピーカ基板
7 弾性部材
8 ポールピース
100 複合スピーカ
102 複合スピーカ
104 複合スピーカ
150 複合スピーカ
300 カーオーディオシステム
400 車両
404 天井
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合スピーカおよび車両用音響システムにかかり、特に、薄型の音声画像表示装置や車両用音響システムに好適に使用できる複合スピーカ、前記複合スピーカを有する音声画像表示装置、および車両用音響システムに関する。
【背景技術】
【0002】
平板型スピーカとしては、たとえば、磁気回路とボイスコイルとこのボイスコイルを保持するボビンとを有し、薄型表示装置の左右または上下の両端部分に配置されるエキサイタと、この薄型表示装置の全面に配置され、前記エキサイタにより振動されて撓み振動を発生させる振動板を兼ねた透光性の平板とを備えるものがある(特許文献1、特許文献2)。
【0003】
平板型スピーカとしては、他に、可視表示スクリーンと、前記表示スクリーンに隣接して配置され、少なくとも部分的に透明であり、その部分を通して前記表示スクリーンを見ることができる共振パネル形状部材と、前記パネル部材を駆動して共振させて音響ラジエータとして作用させる振動励振手段とを備えるラウドスピーカ駆動ユニット(特許文献3)、および薄い板状の本体と、前記本体の一面側に取り付けられ、前記本体に振動を与えて前記本体を前記振動の振動数に対応する撓みを発生させる振動体と、前記本体を地球に対して固定されている固定物体に支持する支持器具とで構成され、前記支持器具は前記固定物体に対して振動絶縁性を有する振動絶縁体を形成し、前記本体は前記本体の一面側にコネクタを形成し、前記コネクタには前記振動体に音声信号を送信する電気ケーブルの端部のコネクタが接続されるディスプレイ(特許文献4)がある。
【0004】
また、平面スピーカとしては、扁平で且つ四角形状に形成された永久磁石の夫々が、異なる極性の磁極面が交互に位置するようにヨークに配置され、振動板の両面には永久磁石の夫々に対応するように渦巻状のコイル対が配置された平面型音響変換装置(特許文献5)もある。
【0005】
更に、内壁面に空間部を有するケースと、前記ケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板と、円筒形に巻き取られて前記振動板の下端に固定されるボイスコイルと、前記ケースの下端部が外側端部に固定されるプレートと、上下方向に着磁されたマグネット、前記マグネットに付着されて磁界を形成するアッパープレートおよびヨークから構成され、ボイスコイルの低部に設けられる磁気回路と、前記ヨークの外周面に固定される円筒形ウェイトと、前記ケースの内周面に固定され、前記磁気回路およびウェイトを支持するサスペンションスプリングと、前記サスペンションスプリングの上下変位の際に、ダンピング部材として機能し、前記磁気回路とプレートとの間に配置された所定粘性の磁性流体とを含む振動音響変換装置(特許文献6)がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2004−289772号公報
【特許文献2】特開2004−312643号公報
【特許文献3】特表2002−533957号公報
【特許文献4】特開2005−94377号公報
【特許文献5】WO2000/078095号パンフレット
【特許文献6】特開2002−263578号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、従来、小型で薄型のスピーカでは困難であった低音の再生と、平面スピーカでは困難であった音像定位とを改善する複合スピーカ、並びにこのような複合スピーカを備える音声画像表示装置および車両用音響システム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】
請求項1に記載の発明は、所定の間隔で配置された複数の磁石と、前記磁石との間に磁気ギャップを有する磁気回路を形成するヨークと、前記磁石とヨークとの間のギャップに、前記磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、前記振動板の周縁部において前記振動板を支持するとともに、前記磁石およびヨークを収容するフレームと、前記フレームにおける前記振動板を支持する側とは反対の側において前記フレームが固定されるスピーカ基板と、前記スピーカ基板と前記ヨークとの間に設けられた弾性部材と、を備える振動板とスピーカ基板との双方から音声を発生するようにした複合スピーカに関する。
【0009】
請求項1の複合スピーカにおいては、ボイスコイルに音声電流が入力されると振動板と磁石との双方が振動する。振動板からはその形状から中高音が放射され、低温部分はフレームを介してスピーカ基板に伝達される。磁石の振動の位相は、振動板の振動位相と逆であるが、弾性部材により位相が回転されてスピーカ基板に伝達される。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の複合スピーカにおいて、前記フレームおよび弾性部材と前記スピーカ基板との間に裏板が設けられているものに関する。
【0011】
請求項2の複合スピーカにおいては、磁石およびヨークは、前記フレームと前記裏板との形成する閉空間中に収容されているから、磁石およびヨークが内部に収容された状態でフレームをスピーカ基板から脱着することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の複合スピーカにおいて、前記弾性部材が、熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、および軟質樹脂から選択される弾性材料を成形した弾性材料成形体、前記弾性材料を発泡させた弾性材料発泡体から選択されたものに関する。
【0013】
前記複合スピーカにおいては、弾性部材として弾性材料を成形した弾性材料成形体または弾性材料発泡体を使用しているから、磁石に生じた振動は、これらの弾性部材によって高音は吸収され、低音は位相が回転されてスピーカ基板に伝播される。
【0014】
請求項4に記載の発明は、画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部の周縁に設けられた請求項1〜3の何れか1項に記載の平面スピーカと、を備える音声画像表示装置に関する。
【0015】
前記音声画像表示装置においては、画像表示部に画像を表示すると共に、前記複合スピーカから音声を出力することができる。
【0016】
請求項5に記載の発明は、音声信号を発生させる音声信号発生手段と、前記音声信号発生手段で発生した音声信号によって鳴動する請求項1〜3の何れか1項に記載の複合スピーカと、を備える車両用音響システムに関する。
【発明の効果】
【0017】
請求項1の発明によれば、振動板とスピーカ基板とは夫々中高音と低音とを放射するので、音像定位が可能で豊かな低音成分を有する複合スピーカが提供される。
【0018】
請求項2の発明によれば、前述のように スピーカ基板からフレームを脱着したときに磁石およびヨークがスピーカ基板上に残存することがないから、裏板を有しないものと比較して取り扱いのより容易な複合スピーカが提供される。
【0019】
請求項3の発明によれば、弾性部材として弾性材料成形体および弾性材料発泡体以外のものを用いた複合スピーカと比較して効率よく磁石およびヨークの振動をスピーカ基板に伝えることのできる複合スピーカが提供される。
【0020】
請求項4の発明によれば、画像を表示しつつ、音声も再現できる音声画像表示装置が提供される。
【0021】
請求項5の発明によれば、スピーカ基板から低音が、振動板からは高音が放射されるから、車両用の内装材の一部をスピーカ基板とすることにより、低音用スピーカを省略でき、車両のドアの内側や天井に容易に装着できる車両用音響システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】図1は、実施形態1に係る複合スピーカの構成を示す分解斜視図である。
【図2】図2は、実施形態1に係る複合スピーカの幅方向の断面を示す断面図である。
【図3】図3は、実施形態1に係る複合スピーカの長手方向の断面を示す断面図である。
【図4】図4は、実施形態1に係る複合スピーカにおけるヨークとボイスコイルと磁石のN極に装着されたポールピースとの相対的な位置関係を示す斜視図である。
【図5】図5は、実施形態2に係る複合スピーカの幅方向の断面を示す断面図である。
【図6】図6は、実施形態2に係る複合スピーカの長手方向の断面を示す断面図である。
【図7】図7は、実施形態3に係る複合スピーカの幅方向の断面を示す断面図である。
【図8】図8は、実施形態1に係る複合スピーカの作用を説明する説明図である。
【図9】図9は、実施形態4に係るカーオーディオシステムを側方から見たところを示す概略断面図である。
【図10】図10は、実施形態4に係るカーオーディオシステムを車両の床面から見たところを示す概略平面図である。
【図11】図11は、実施形態4に係るカーオーディオシステムに使用される複合スピーカの構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
1.実施形態1
1−1 構成
以下、本発明に係る複合スピーカの一例について説明する。
実施形態1に係る複合スピーカ100は、図1〜図3に示すように、一定の間隔で一列に配設された一群の磁石2と、長辺が磁石2の配列方向に沿った長方形の平面形状を有するシート状の振動板1と、振動板1の磁石2に相対する側の面に設けられたボイスコイル3と、磁石2の磁極2Sに当接するヨーク4と、振動板1の周縁部において振動板1を支持するとともに、磁石2およびヨーク4を収容するフレーム5と、フレーム5が固定されているスピーカ基板6と、ヨーク4とスピーカ基板6との間に介装されたヨーク4を支持する弾性部材7と、を有する。
【0024】
磁石2は略正方形の板状に形成され、一方の面がN極である磁極2Nとされ、他方の面がS極である磁極2Sとなるように着磁されている。磁石2は、図1〜図3に示すように磁極2Nが振動板1に相対するように、言い換えれば図1〜図3における上方を向くようにヨーク4に取り付けられている。なお、磁石2の配置は図1〜図3に示すようなN極2Nが上方を向く構成には限定されず、N極2NとS極2Sとが交互に上方を向いてもよく、また、N極2NとS極2Sとがアトランダムに配置されていてもよい。また、磁石2の形状は略正方形の板状には限定されず、矩形状の板状であってもよい。
【0025】
磁石2の磁極2Nには、強磁性体から形成され、磁石2と合同な平面形状を有するポールピース8が取り付けられている。ポールピース8は少なくとも一部がボイスコイル3内部に貫入している。
【0026】
ヨーク4は、強磁性体から形成されているとともに、図1〜図4に示すように、長手方向に沿った1対の側縁が振動板1に向かって磁石2の互いに平行な2面を取り囲むように上方に屈曲され、第1屈曲部4Aを形成する。また、ヨーク4の底部も磁石2の他の2面を挟むように上方に屈曲され、第2屈曲部4Bを形成する。磁石2は、第1屈曲部4Aと第2屈曲部4Bとによって周囲を取り囲まれている。なお、第1屈曲部4Aおよび第2屈曲部4Bは、何れも上端がポールピース8に相対する高さとされている。
【0027】
フレーム5は全体としてハット型に形成された部材であり、ハット型部材の開口側にスピーカ基板6に固定するためのフランジ部5Aが記載され、底面側に開口部5Bが設けられ、開口部5Bに振動板1が固定されている。
【0028】
振動板1およびフレーム5はアルミニウム合金から形成されている。使用できるアルミニウム合金としては、例えば1000系、2000系、3000系、5000系、6000系、および7000系がある。これにより、複合スピーカ100で生じた熱は、振動板1およびフレーム5を介して外界に効率的に放散される。なお、図1以下においては省略されているが、フレーム5の表面にフィンを設ければ、冷却効率を更に向上させることができる。
【0029】
弾性部材7としては、熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、および軟質樹脂から選択される弾性材料をブロック状、シート状、または板状に成形した弾性材料成形体、および前記弾性材料を発泡させたブロック状、シート状、または板状の弾性材料発泡体が使用される。
【0030】
熱可塑性エラストマとしては、EPDMのようなポリオレフィン系エラストマ、ポリウレタン系エラストマ、ポリアミド系エラストマ、ポリエステル系エラストマ、エポキシ樹脂系エラストマなどが挙げられる。また、ジエン系ゴムとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどが挙げられる。また、軟質樹脂としては低密度ポリエチレン樹脂および軟質塩化ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
【0031】
なお、前記弾性材料成形体および弾性材料発泡体は、図1および図3に示すように複合スピーカ100の全長に亘って一体に形成された部材であってもよく、ブロック状に形成されたものを分散配置してもよい。
【0032】
更に、弾性部材7の弾性率および体積は、ヨーク4に作用する力に応じて決定される。
【0033】
ボイスコイル3としては、図1〜図3に示すように巻線をボビン3Aに巻回したものが使用されるが、ボビンのない空芯コイルであってもよい。
【0034】
これらのボイスコイル3は、振動板1の磁石2に相対向する側の面に固定される。
【0035】
1−2 作用
実施形態1に係る複合スピーカ100の作用について以下に説明する。
【0036】
複合スピーカ100においては、磁石2はN極である磁極2Nが振動板1に相対するように配置されているから、磁力線は個々の磁石2毎に形成される。
【0037】
前述のように、ヨーク4の第1屈曲部4Aおよび第2屈曲部4Bは、何れも上端が強磁性体からなるポールピース8の側面に相対するように屈曲されており、ボイルコイル3は、第1屈曲部4Aおよび第2屈曲部4Bとポールピース8との間に位置する。したがって、図8において矢印Aに示すように、磁石2の磁極2Nから送出された磁力線は、ポールピース8を通ってボイスコイル3を横切り、第1屈曲部4Aおよび第2屈曲部4Bを通って磁石2の磁極2Sに達する。したがって、ボイスコイル3の巻線は、磁石2によって形成される磁力線と錯交する。
【0038】
ここで、磁石2もスピーカ基板6に直接固定されてなく、弾性部材7を介して取り付けられている。したがって、ボイスコイル3に音声電流が入力されると、ボイスコイル3に変動磁界が発生し、この変動磁界が磁石2の磁界と相互作用して振動板1が振動する。同様に、磁石2は振動板1とは逆位相の振動をする。即ち、例えば振動板1およびボイスコイル3が図8に示すように矢印aの方向(上方)に向かって変形すると、磁石2は同図において矢印bで示すように矢印aとは反対の下方に向かって移動する。
【0039】
しかしながら、磁石2の振動は弾性部材7によって高音成分は吸収されるものの、低音の位相は回転されるので、弾性部材7の弾性率と体積とを調整することにより、位相を反転させることが可能である。
【0040】
このように、磁石2の矢印b方向の動きは弾性部材7で反転され、スピーカ基板6には矢印cで示すように矢印aと同方向の動きとして伝達されるので、スピーカ基板6は振動板1からフレーム5を介して伝達された振動と相まって豊かな低音を放射する。
【0041】
2.実施形態2
以下、本発明に係る複合スピーカの別の一例について説明する。実施形態2に係る複合スピーカ102においては、図5に示すように、フレーム5のフランジ部5Aに薄い金属板からなる裏板9が固定され、振動板1とフレーム5と裏板9とによって閉断面を形成されている。磁石2、ヨーク4、および弾性部材7は前記閉断面の内側に収容されている。
【0042】
複合スピーカ102においては、フレーム5のフランジ部5Aをスピーカ基板6から脱着したときに、磁石2、ヨーク4、および弾性部材7もフレーム5の内部に収容された状態で脱着される。したがって、スピーカ基板6がオーディオ機器の筐体を兼ねている場合においても、複合スピーカ102は、これらのオーディオ機器に容易に装着、脱着できる。
【0043】
上記の点を除いて、複合スピーカ102は、実施形態1に係る複合スピーカと構成、機能共に同一である。
【0044】
3.実施形態3
以下、本発明に係る複合スピーカの更に別の一例について説明する。図7に示すように、実施形態3の複合スピーカ104においては、振動板1はフレーム5のフランジ部5Aに固定されている。
【0045】
フレーム5は、底面側において直接にスピーカ基板6に固定されている。そして、ヨーク4とフレーム5の底面との間に弾性部材7が介装されている。
【0046】
磁石2、ボイスコイル3、ヨーク4、および弾性部材7については実施形態1のところで説明したとおりである。
【0047】
複合スピーカ104においても、また、フレーム5をスピーカ基板6から脱着したときに、磁石2、ヨーク4、および弾性部材7もフレーム5の内部に収容された状態で脱着される。したがって、スピーカ基板6がオーディオ機器や薄型テレビ受像機などのAV機器の筐体を兼ねている場合においても、複合スピーカ104は、これらのAV機器に容易に装着、脱着できる。
【0048】
4.実施形態4
【0049】
以下、本発明の車両用音響システムの一例であるカーオーディオシステムについて説明する。図10以下の図面において、「F」は、前記カーオーディオシステムが装着された車両の前方を、「R」は前記車両の後方を、「UP」は前記車両上方を、「DOWN」は前記車両の下方を示す。そして、「Right」および「Left」は、夫々前記車両の乗員から見て右側および左側を示す。
【0050】
図9および図10に示すように、実施形態4に係るカーオーディオシステム300は、車両400においてフロントガラス408、リアウィンド410、フロントドア412、リアドア414、およびルーフパネル406で囲まれた車室402の天井404の右側および左側に車両前後方向に沿って4個装着された複合スピーカ150と、車両400のダッシュボード416に設けられた前記車両用音響システムにおける音声信号発生手段としてのカーオーディオコンポーネント30とを備える。各複合スピーカ150は、カーオーディオコンポーネント30と電気的に接続され、カーオーディオコンポーネント30からの音声信号によって鳴動する。
【0051】
天井404は成形天井であって、図11に示すように、車室412側から表皮404C、パッド材404B、および基材404Aとされている。
【0052】
パッド材404Bおよび基材404Aには、複合スピーカ150を装着するための開口部405が設けられている。そして表皮404Cの開口部405に対応する部分は孔開きとされている。なお、表皮404Cにも開口部405に合わせて開口部を設け、この開口部をパンチメタル板などの塞ぎ板で塞ぐようにしてもよい。
【0053】
複合スピーカ150は、天井404の車両外側の面、即ちルーフパネル406側の面における開口部405を形成した部分に、後述するフレーム5における振動板1が固定されている側が車室412の内側を向くように装着される。
【0054】
以下、複合スピーカ150の構成について説明する。
【0055】
図11に示すように、複合スピーカ150は、フレーム5と、フレーム5に固定された振動板1と、フレーム5および振動板1で形成される閉断面中に収容された磁石2およびヨーク4と、振動板1の磁石2に対向する側の面に固定されたボイスコイル3と、を備える。
【0056】
フレーム5は全体としてハット型の断面を有し、外側に開いたフランジ部5Aと底面5Bとが形成されている。振動板1は、フレーム5のフランジ部5Aに固定されている。そして、フランジ部5Aが天井404の基材404Aに固定されている。
【0057】
振動板1におけるフレーム5ニ固定された側の面にはボイスコイル3が固定され、ボイスコイル3に相対するように磁石2が配設されている。
【0058】
磁石2におけるボイスコイル3に相対する側とは反対側に当接するようにヨーク4が配設され、ヨーク4とフレーム5の底面5Bとの間に弾性部材7が介装されている。そして、磁石2のボイスコイル3に相対する側にはポールピース8が設けられている。
【0059】
磁石2、ボイスコイル3、ヨーク4、弾性部材7、およびポールピース8については実施形態1のところで説明したとおりである。
【0060】
複合スピーカ150においては、天井404はスピーカ基板6として機能する。
【0061】
以下、実施形態3に係るカーオーディオシステム300の作用について説明する。
【0062】
カーオーディオコンポーネント30から複合スピーカ150のボイスコイル3に音声信号が入力されると、ボイスコイル3に変動磁界が発生し、この変動磁界が磁石2とポールピース8との間の磁界と相互作用して振動板1が振動する。ここで、磁石2は弾性部材7を介してフレームに取り付けられているから、振動板1が振動すると同時に磁石2が逆位相で振動し、この逆位相の振動が弾性部材7で位相変換されて振動板1の振動と同位相になる。
【0063】
振動板1で発生した音声のうち、高音の音声は下方、言い換えれば車室412に直接伝搬されるが、低音の音声はフレーム5を通して天井404に伝搬され、天井404が振動することによって車室412に伝搬される。一方、磁石2の振動のうち、高周波のものは弾性部材7で吸収されて天井404には伝わらないが、低周波のものは、弾性部材7およびフレーム12を介して天井404に伝搬され、天井404が振動することによって低音の音声が再生される。
【0064】
このように、実施形態3のカーオーディオシステム300においては、4個の複合スピーカ150によって高音も低音も忠実に再生できるから、ウーハなどの低音再生用のスピーカを別に設ける必要がない。また、振動板1は平板状であってコーン状ではないから、複合スピーカ150はコーン型スピーカと比較して遥かに薄くできる。したがって、車両400のルーフパネル406と天井404との隙間などのように厚さの小さい空間にも無理なく収容できる。
【0065】
また、複合スピーカ150は天井404の左側および右側に配置されているから、音声は乗員の左上方および右上方から聞こえてくる。したがって、左右のフロントドア412及びリアドア414にスピーカを装着していた従来のカーオーディオシステムと比較して遥かに高い臨況感を得ることができる。
【0066】
なお、実施形態3のカーオーディオシステム300においては、複合スピーカ150の装着個数は4個には限定されない。バスのように大型の車両に適用する場合には、複合スピーカ150を天井の車幅方向左右に1列ずつ合計2列に配列してもよく、また、天井の車幅方向左右および中央に1列ずつ合計3列に配列してもよい。
【0067】
以上、本発明の複合スピーカを車両用の音響システムに応用した例について説明したが、実施形態1〜4で述べた複合スピーカを白板やスクリーン、広告板に装着して音響画像表示装置としてもよい。
【符号の説明】
【0068】
1 振動板
2 磁石
2N 磁極
2S 磁極
3 ボイスコイル
3A ボビン
4 ヨーク
4A 第1屈曲部
4B 第2屈曲部
5 フレーム
6 スピーカ基板
7 弾性部材
8 ポールピース
100 複合スピーカ
102 複合スピーカ
104 複合スピーカ
150 複合スピーカ
300 カーオーディオシステム
400 車両
404 天井
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の間隔で配置された複数の磁石と、
前記磁石との間に磁気ギャップを有する磁気回路を形成するヨークと、
前記磁石とヨークとの間のギャップに、前記磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、
前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、
前記振動板の周縁部において前記振動板を支持するとともに、前記磁石およびヨークを収容するフレームと、
前記フレームにおける前記振動板を支持する側とは反対の側において前記フレームが固定されるスピーカ基板と、
前記スピーカ基板と前記ヨークとの間に設けられた弾性部材と、
を備える振動板とスピーカ基板との双方から音声を発生するようにした複合スピーカ。
【請求項2】
前記フレームおよび弾性部材と前記スピーカ基板との間に裏板が設けられている請求項1に記載の複合スピーカ。
【請求項3】
前記弾性部材は、熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、および軟質樹脂から選択される弾性材料を成形した弾性材料成形体、前記弾性材料を発泡させた弾性材料発泡体から選択される請求項1または2に記載の複合スピーカ。
【請求項4】
画像を表示する画像表示部と、
前記画像表示部の周縁に設けられた請求項1〜3の何れか1項に記載の平面スピーカと、
を備える音声画像表示装置。
【請求項5】
音声信号を発生させる音声信号発生手段と、
前記音声信号発生手段で発生した音声信号によって鳴動する請求項1〜3の何れか1項に記載の複合スピーカと、
を備える車両用音響システム。
【請求項1】
所定の間隔で配置された複数の磁石と、
前記磁石との間に磁気ギャップを有する磁気回路を形成するヨークと、
前記磁石とヨークとの間のギャップに、前記磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、
前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、
前記振動板の周縁部において前記振動板を支持するとともに、前記磁石およびヨークを収容するフレームと、
前記フレームにおける前記振動板を支持する側とは反対の側において前記フレームが固定されるスピーカ基板と、
前記スピーカ基板と前記ヨークとの間に設けられた弾性部材と、
を備える振動板とスピーカ基板との双方から音声を発生するようにした複合スピーカ。
【請求項2】
前記フレームおよび弾性部材と前記スピーカ基板との間に裏板が設けられている請求項1に記載の複合スピーカ。
【請求項3】
前記弾性部材は、熱可塑性エラストマ、加硫ゴム、および軟質樹脂から選択される弾性材料を成形した弾性材料成形体、前記弾性材料を発泡させた弾性材料発泡体から選択される請求項1または2に記載の複合スピーカ。
【請求項4】
画像を表示する画像表示部と、
前記画像表示部の周縁に設けられた請求項1〜3の何れか1項に記載の平面スピーカと、
を備える音声画像表示装置。
【請求項5】
音声信号を発生させる音声信号発生手段と、
前記音声信号発生手段で発生した音声信号によって鳴動する請求項1〜3の何れか1項に記載の複合スピーカと、
を備える車両用音響システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2011−130361(P2011−130361A)
【公開日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−289439(P2009−289439)
【出願日】平成21年12月21日(2009.12.21)
【出願人】(599081255)株式会社エフ・ピー・エス (13)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年12月21日(2009.12.21)
【出願人】(599081255)株式会社エフ・ピー・エス (13)
【Fターム(参考)】
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