JP2005333304A - スピーカおよびこのスピーカを用いた電子機器および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高域再生限界を伸長しながらも最低共振周波数の伸長を図り、広帯域にわたって平坦な特性を実現するスピーカを提供すること。
【解決手段】本発明のスピーカは、振動板の形状に関し、ボイスコイル３との接合部の半頂角が４５度以下であり、内径、外径取り付け部１Ａ、１Ｂより前方に頂部１Ｃをもつ弓なりに屈曲した振動板１と、前記振動板１の外径部が振動板と異なる材料で構成されたエッジ６をもつものであり、かかる構成とすることにより、前室効果を抑制することが可能になり、振動板１の強度が向上し、高域限界周波数を伸長でき、かつ、振動板１の外径部が振動板と異なる材料で構成されたエッジ６をもつことにより柔軟度が向上し、最低共振周波数を伸長でき、広帯域にわたって特性の平坦化が実現できるという特有の効果を奏するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は各種音響機器や映像機器に使用されるスピーカおよびステレオセットやテレビセット等の電子機器および装置に関するものである。

従来、スピーカにおいて高域限界周波数の伸長を図るための手段としては、スピーカシステム／山本武夫編著（ラジオ技術社）のＰ．１５７〜１５８に記載された方法が知られている。すなわち、１．振動系質量を軽量化する、２．剛性の高い振動板を使用する、３．振動板とボイスコイルの接合部の振動板の半頂角を小さくする、ことが有効である。

尚、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１０−１１８３３８号公報

しかしながら、従来の方法では以下に示す問題点があった。まず、振動系質量を軽量化すれば、振動板の強度が低下するため、振動板の分割共振が発生しやすくなり、特性に大きなピーク・ディップが多数発生し、さらには、耐入力が高くできない。

また、一般的に高剛性材料は内部損失が小さく、特性に大きなピーク・ディップが発生する。さらに、振動板とボイスコイルの接合部の振動板半頂角を小さくすれば、振動板の前室効果の特性に緩やかで大きなディップが発生する、等の問題があった。

さらに、振動板を単一材料で構成すると、やわらかい材料であると振動板剛性が足りず、高域再生が困難であり、固い材料であると柔軟度が足りず低域再生が困難であり、低域から高域への広帯域再生は困難であった。

本発明は従来のこれらの問題を解決し、高域再生限界を伸長しながらも、低域から高域に渡り、平坦な特性を実現するスピーカを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のスピーカは、振動板の形状に関し、ボイスコイルとの接合部の半頂角が４５度以下であり、内径、外径取り付け部より前方に頂部をもつ弓なりに屈曲した振動板と、前記振動板の外径部が振動板と異なる材料で構成されたエッジをもつものであり、かかる構成とすることにより、前室効果を抑制することが可能になり、振動板の強度が向上し、高域限界周波数を伸長でき、かつ、振動板の外径部が振動板と異なる材料で構成されたエッジをもつことにより柔軟度が向上し、最低共振周波数を伸長でき、広帯域にわたって特性の平坦化が実現できるという特有の効果を奏するものである。

以上のように本発明におけるスピーカによれば、振動板のボイスコイル接合部の半頂角を小さくしながらも、弓なり形状により、振動板が薄型化できるので、前室効果を抑制することが可能になる。さらに、弓なり形状により、振動板の強度が向上し、分割振動が発生しがたくなる。その結果、スピーカ自体の薄型化が可能になるばかりでなく、高域限界周波数を伸長でき、かつ、特性の平坦化が実現できる。また、振動板外径部にやわらかい材料で構成されたエッジをつけることで、スピーカの最低共振周波数を伸長することができ、広帯域にわたって、特性の平坦化が図れる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
以下、本発明のスピーカの実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態のスピーカの構成を示す断面図である。

図１において、１は材質がクラフトパルプでなり、内径取り付け部１Ａからも外径取り付け部１Ｂからも前方に頂部１Ｃをもつ弓なりに屈曲した形状の振動板であり、内径取り付け部１Ａから外径取り付け部１Ｂまで曲面で構成されている。また、１Ｃの位置が振動
板頂部であり、この頂部１Ｃは振動板取り付け部１Ａおよび１Ｂより前方に位置している。また、内径の半頂角θは４５度以下である。

また、この振動板１の外周部は材質が布のエッジ６に固着され、さらにそのエッジ６はフレーム５に固着されている。また、振動板１の内周部はボイスコイル３に固着され、ボイスコイル３は外周部がフレーム５に固着されたダンパー４により中心支持されている。さらに、ボイスコイル３の頂部にセンターキャップ２が固着されている。

また、フレーム５の下部には、プレート、マグネット、およびヨークにより構成された界磁部７が配置されている。さらに、プレートとヨークにより構成される磁気ギャップ部には、ボイスコイル３の下部に巻かれたボイスコイル線輪が挿入されている。

上記構成においてその動作を説明する。高域限界周波数（ｆｈ）と前記半頂角θとの関係は、前述した「スピーカ・システム 上／山本武夫編著」のＰ．１５７〜１５８中の式（５．１４）、および、図５．１９に示されている関係にあり、すなわち、高域限界周波数を伸長するには、半頂角を小さくすることが有効である。しかしながら、一般的に半頂角を小さくすると振動板全高が高くなり、振動板の前面から振動板取り付け部までの前方空間の前室効果により、特性に緩やかで大きなピークディップが発生する。したがって、半頂角は４５度以上が一般的であった。

これに対し、本実施の形態では、振動板が弓なりに湾曲しているため、半頂角を４５度以下にするとともに振動板の前面から振動板頂部までの前方空間を小さくすることができる。さらに、振動板の屈曲状態により振動板強度を向上させることができ、その結果、スピーカ自体の薄型化が可能になるばかりでなく、振動板の分割共振の発生を抑制することが可能になる。

さらに、振動板外周部に振動板と異種材料のエッジを固着することにより、低域再生のための振幅を確保することができ、高域再生限界を伸長しながらも、低域から高域に渡り、平坦な特性を実現することが可能となる。

以下、その結果について実測特性を参照しながら説明する。図２は本実施の形態のスピーカと、従来のスピーカにおいて図６に示した高域限界周波数の伸長を図るため振動板の半頂角と振動板重量を本実施の形態のスピーカと同等にしたものについて、音圧周波数特性を対比して示したものである。図２において、従来のスピーカは特性Ｂで示すように３〜１２ｋＨｚ付近の前室効果によるピークディップが発生している。さらに、振動板強度の低下により、１５ｋＨｚ以上には振動板の分割共振による大きなピークディップが多数発生している。また、振動板外周部を直接フレームに固着しているため、最低共振周波数（ｆ０）も、１．５ｋＨｚとなっている。

これに対し、本実施の形態１のスピーカでは、特性Ａに示すように、高域限界周波数３０ｋＨｚと可聴帯域を超え、十分高くすることができるとともに、前室効果および振動板の分割共振によるピークディップが大幅に低減できているのが確認できる。さらに最低共振周波数も２００Ｈｚと従来のスピーカに比べて十分低くすることができていることが確認できる。

なお、本実施の形態では振動板材料としてクラフトパルプを使用したが、他にサルファイトパルプの単独、またはクラフトパルプとの組み合せを含む木材繊維、これらの木材繊維に動物繊維を混入したり、他に強化材を混入しても良く、他にフィルム等の材料を使用しても同様の効果が得られることは言うまでも無いことである。さらに、本実施の形態では振動板外周部のエッジ材料に布を使用したが、ゴム、ウレタン等の材料を用いても同様の効果が得られることは言うまでも無いことである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項９に記載の発明について説明する。

図３は、本発明の一実施の形態のスピーカモジュールの断面図である。

図３に示すように、請求項１から請求項８記載のいずれか１つのスピーカ３０と電子回路４０とを一体化してスピーカモジュール５０を構成している。

ここで、このスピーカモジュール５０の構成としては、回路基板４１に電子部品４２を固定して配線し、電子回路４０を構成している。そして、この電子回路４０と、前記請求項１から請求項８記載のいずれか１つのスピーカ３０とを一体化結合してスピーカモジュール５０を構成している。

この電子回路４０には、少なくともスピーカへ供給する音声信号の増幅回路が含まれている。すなわち、信号処理された音声信号をスピーカから出力させるために必要なレベルにまで増幅する回路を既にスピーカと一体化され、内部配線もされた状態で有しているため、このスピーカモジュールを結合するだけで容易に音声出力を得ることができる。

さらに、この電子回路４０には、前記の増幅回路以外に、携帯電話等の通信機器であれば、検波回路や変調回路、復調回路等の通信に必要な回路や、液晶等の表示手段のための駆動回路、さらには電源回路や充電回路等の各種回路を含めることもできる。

この構成とすることにより、従来別々で生産され、それぞれの検査工程や物流工程を経て、携帯電話等の電子機器の生産拠点に供給されていたスピーカと電子回路が一体化してモジュール化を実施することにより、生産工程、検査工程、物流工程の統合化を図ることができ、多大なコストダウンを実施することができる。

よって、スピーカ３０と電子回路４０とを結合したスピーカモジュール５０を安価に提供することができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項９に記載の発明について説明する。

図４は、本発明の一実施の形態の電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステムの外観図を示したものである。

図４に示すように、本発明の電気音響変換器であるスピーカ３０をエンクロージャー５１に組み込んでスピーカシステムを構成し、このスピーカに入力する電気信号の増幅手段であるアンプ５２と、このアンプ５２に入力されるソースを出力するプレーヤ５３とを備えて、電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステム５４を構成したものである。

この構成とすることにより、従来では実現できなかった本発明のスピーカのみで広帯域にわたる再生が可能な優れた電子機器を実現させることができる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項１０に記載の発明について説明する。

図５は、本発明の一実施の形態の装置である自動車６０の断面図を示したものである。図５に示すように、本発明のスピーカ３０をリアトレイやフロントパネルに組込んで、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用して自動車６０を構成したものである。

この構成とすることにより、スピーカ３０の薄型化、小型化を図ることで、このスピーカ３０を搭載した自動車等の装置の薄型化、小型化を図ることができる。

本発明にかかるスピーカ、スピーカモジュール、電子機器および装置は、薄型化や小型化が必要な映像音響機器や情報通信機器、ゲーム機器等の電子機器、さらには自動車等の装置に適用できる。

本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明におけるスピーカと従来のスピーカの音圧周波数特性を示す図 本発明の一実施の形態におけるスピーカモジュールの断面図 本発明の一実施の形態における電子機器の外観図 本発明の一実施の形態における装置の断面図 従来のスピーカの断面図

符号の説明

１ 振動板
１Ａ 内径取り付け部
１Ｂ 外径取り付け部
１Ｃ 頂部
２ センターキャップ
３ ボイスコイル
４ ダンパー
５ フレーム
６ エッジ
７ 界磁部
θ 半頂角
３０ スピーカ
４０ 電子回路
４１ 回路基板
４２ 電子部品
５０ スピーカモジュール
５１ エンクロージャー
５２ アンプ
５３ プレーヤ
５４ ミニコンポシステム
６０ 自動車

Claims (10)

1. 磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなり、このボイスコイルは略円筒形状であり、振動板の内径取り付け部と前記ボイスコイル端部とを接合し、前記ボイスコイルとの接合部の半頂角が４５度以下であり、内径、外径取り付け部より前方に頂部をもつ弓なりに屈曲した振動板と、前記振動板の外径部が振動板と異なる材料で構成されたエッジをもち、その外径部がフレームに取り付けられたことを特徴とするスピーカ。
2. 振動板材料は、木材繊維とした請求項１記載のスピーカ。
3. 木材繊維は、クラフトパルプ、サルファイトパルプのいずれか、またはこれらを組合わせて使用した請求項１記載のスピーカ。
4. エッジ材料は布とした請求項１記載のスピーカ。
5. エッジ材料はゴムとした請求項１記載のスピーカ。
6. エッジ材料はウレタンとした請求項１記載のスピーカ。
7. 振動板材料に動物繊維を混入した請求項１記載のスピーカ。
8. 振動板材料に強化材を混入した請求項１記載のスピーカ。
9. 請求項１記載のスピーカと、少なくともこのスピーカへの入力信号の増幅回路とを備えた電子機器。
10. 請求項１記載のスピーカを移動手段に搭載した装置。

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