JP2017208754A - 平板スピーカ及びその周波数特性を改善させる方法 - Google Patents

平板スピーカ及びその周波数特性を改善させる方法 Download PDF

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Abstract

【課題】平板スピーカ及びその周波数特性を改善する方法を提供する。【解決手段】平面振動板10は、ベースフィルム10b、ベースフィルム10b上に形成された銅箔パターン、銅箔パターンを被覆するカバーレイ10cよりなるFPCであり、振動板本体部である矩形部10A及び矩形部10Aから引き出された引き出し部10Bを有している。磁気回路(ボイスコイル10aa)を構成する銅箔パターン上に形成されたカバーレイの厚みが領域毎に異なる。【選択図】図3

Description

本発明は、振動板を振動させることにより音源を再生する平板スピーカ及びその周波数特性を改善させる方法に関する。
平面振動板を振動させることにより音源を再生する平板スピーカが知られている。平板スピーカは、概略的には、平板状フレーム、永久磁石板、不織布シート、平面振動板、不織布シート、永久磁石板、平板状フレームを順に重ねた構成となっている。平面振動板は、所定のパターン(ボイスコイル)がプリント配線されたFPC(Flexible Printed Circuits)であり、ボイスコイルに通電されると、フレミングの左手の法則に従う電磁力により、不織布シートを挟んで対向配置された一対の永久磁石板の間で板厚方向に振動する。振動によって生じた音波(すなわち、音源を再生した再生音)は外部に放射されて、聴取者によって聴取される。例えば特許文献1に、この種の平板スピーカの具体的構成が記載されている。
一般的なコーンスピーカは、高域ほどインピーダンス特性が増加するため、高域における音圧レベルの低下が大きい。これに対し、平板スピーカは、高域におけるインピーダンス特性の増加がないため、コーンスピーカと比べて音圧レベルが低下しない。この点において、平板スピーカは、ハイレゾリューションオーディオ等の高音域を含む音源の再生に有利である。
特許第3192372号公報
しかし、平板スピーカであっても高域における音圧レベルの低下は避けられない。高音域を含む音源に対して高い再生能力を発揮するためには、平板スピーカにおいても、高域における音圧レベルの低下をより一層抑える(高域における音圧レベルを従来よりも改善させる)ことが望まれる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、周波数特性(特に、高域における音圧レベル)を改善させる方法及び改善した周波数特性を持つ平板スピーカを提供することである。
本発明の一実施形態に係る平板スピーカは、磁気回路を構成する配線パターンが形成された扁平な振動板を備えており、振動板の厚みが領域毎に異なる。
また、本発明の一実施形態において、振動板は、基準の厚みを持つ第一領域と、第一領域よりも薄い厚みを持つ少なくとも1つの第二領域とを有する構成としてもよい。
また、本発明の一実施形態において、振動板は、配線パターンを被覆するカバー材の厚みが領域毎に異なる構成としてもよい。
また、本発明の一実施形態において、カバー材は、第一領域で配線パターンを被覆し、第二領域が開口部となっていることにより、該第二領域で配線パターンを被覆していないものとしてもよい。
また、本発明の一実施形態において、配線パターンは、カバー材で被覆されていない第二領域でメッキ処理されていてもよい。
また、本発明の一実施形態に係る平板スピーカは、振動板から引き出された形状を持ち、配線パターンと外部回路とを接続する端子が形成された引き出し部を備えるものとしてもよい。この場合、振動板と引き出し部の共通のベース材上に配線パターンと端子が形成されており、配線パターン及び端子を挟んだベース材の反対側では、振動板の開口部において該配線パターンがカバー材で被覆されていないと共に、引き出し部において該端子がカバー材で被覆されておらず露出している。
また、本発明の一実施形態において、カバー材は、第一領域で配線パターンを被覆する第一の厚みを持つ第一のカバー材と、第二領域で配線パターンを被覆する、第一の厚みよりも薄い、第二の厚みを持つ第二のカバー材とを有する構成としてもよい。
また、本発明の一実施形態において、カバー材は、配線パターンの全域を被覆するカバー部と、カバー部上に貼り付けられた貼付部とを含む構成としてもよい。貼付部は、第一領域だけに貼り付けられたものとしてもよい。
また、本発明の一実施形態において、第二領域は、例えば、円形状又は配線パターンが延びる方向と直交する方向に長軸を持つ楕円形状である。
また、本発明の一実施形態において、第二領域は、例えば、振動板の略中央に位置する。
また、本発明の一実施形態において、第二領域は複数あり、第二領域のそれぞれは、振動板の周辺部に位置するものとしてもよい。
また、本発明の一実施形態に係る方法は、磁気回路を構成する配線パターンが形成された扁平な振動板を領域毎に異なる厚みで形成することにより、平板スピーカの周波数特性を改善させる方法である。
本発明の一実施形態によれば、周波数特性(特に、高域における音圧レベル)を改善させる方法及び改善した周波数特性を持つ平板スピーカが提供される。
本発明の一実施形態に係る平板スピーカの外観を示す外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係る平板スピーカの構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る平板スピーカに備えられる平面振動板の正面図及び側断面図である。 本発明の第一の変形例に係る平板スピーカに備えられる平面振動板の正面図及び側断面図である。 本発明の第二の変形例に係る平板スピーカに備えられる平面振動板の正面図及び側断面図である。 平面振動板を軽量化する方法について説明する図である。 平面振動板を軽量化する方法について説明する図である。 平面振動板を軽量化する方法について説明する図である。
以下、本発明の一実施形態に係る平板スピーカについて図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る平板スピーカ1の外観を示す外観斜視図である。図1に示されるように、平板スピーカ1は、外観的には扁平の概略直方体状の薄型スピーカである。平板スピーカ1は、Dnote(登録商標)等のデジタル信号処理技術によりデジタル音源で直接駆動されるフルデジタルスピーカであり、例えば、薄型テレビジョンやヘッドフォン等の電子機器に搭載される。
図2は、本発明の一実施形態に係る平板スピーカ1の構成を示す分解斜視図である。図2に示されるように、平板スピーカ1は、平面振動板10、平面振動板10を挟んで所定の間隔を空けて対向配置された一対の永久磁石板20、一対の永久磁石板20を挟んでその内部に収容し固定支持した金属製筐体(前面カバー30及び背面板40)、及び平面振動板10と各永久磁石板20との間に介在された不織布シート50を備えている。
平面振動板10は、少なくとも一面に、蛇行形状の銅箔パターンからなるボイスコイル10aaがプリント配線された概略矩形のFPCである。平面振動板10のベースフィルム、カバーレイは、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムや芳香族ポリイミドフィルム等の可撓性を有する絶縁性樹脂フィルムで形成されている。
平板スピーカ1は、低電圧駆動でありつつも音圧を確保すると共に高音質な再生を達成するため、マルチボイスコイル、すなわち、複数のボイスコイルで駆動する構成となっている。そのため、平面振動板1には、複数のボイスコイル(蛇行形状の銅箔パターン)10aaがプリント配線されている。なお、図面では、便宜上、蛇行形状に配線された複数のボイスコイル10aaを1本のパターンで示している。
永久磁石板20は、平面振動板10と同程度の大きさの概略平板形状を持ち、例えば、フェライトや希土類磁性粉を含んだ樹脂磁石、ゴム磁石等により形成されている。永久磁石板20は、帯状のN極とS極とが交互に現れる平行縞状の多極着磁パターンが平面振動板10との対向面の全面に亘って形成されている。一対の永久磁石板20の互いの多極着磁パターンは、平面振動板10(及び不織布シート50)を挟んで互いのN極同士及びS極同士が対向する。
多極着磁パターンが形成された永久磁石板20の多極着磁パターン面では、N極とS極との各境界付近がニュートラルゾーンと呼ばれており、ニュートラルゾーンを跨ぐように、互いに隣り合うN極からS極に向かう磁界が形成されている。すなわち、平面振動板10の表面に沿うように磁界が形成されている。
また、永久磁石板20は、各ニュートラルゾーン上の適宜の位置(例えば千鳥格子状)に、永久磁石板20を貫通する円形の音波放出孔20aが複数穿設されている。
平面振動板10は、ボイスコイル10aaの直線部分(図中、Y軸方向に延伸する直線部分)が各永久磁石板20のニュートラルゾーンに対応するように(具体的には、ボイスコイル10aaの直線部分が磁界を横切る方向に延伸するように)、一対の永久磁石板20との位置関係が設定されている。
前面カバー30は、鉄板等の高透磁率の金属部品であり、一面が開口された概略直方体形状を有している。前面カバー30の内側面には、永久磁石板20が自身の磁気吸着力により密着固定されている。前面カバー30にも、永久磁石板20の各音波放出孔20aに対応する位置に同様の音波放出孔30aが穿設されている。なお、永久磁石板20は、自身の磁気吸着力に加えて接着剤により前面カバー30の内側面に固定されてもよい。
背面板40も鉄板等の高透磁率の金属部品であり、一面が開口された概略直方体形状を有している。背面板40の内側面にも、永久磁石板20が自身の磁気吸着力により密着固定されている。背面板40にも、永久磁石板20の各音波放出孔20aに対応する位置に同様の音波放出孔40aが穿設されている。なお、永久磁石板20は、自身の磁気吸着力に加えて接着剤により背面板40の内側面に固定されてもよい。
前面カバー30には、複数の係止爪30bが形成されている。また、背面板40には、各係止爪30bに対応する位置に切り込み40bが形成されている。各係止爪30bが切り込み40bに係止されることにより、前面カバー30と背面板40とが固定されて、扁平の概略直方体状の金属製筐体が完成する。
図3(a)、図3(b)は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る平面振動板10の正面図、側断面図(図3(a)のA−A断面図)である。図3に示されるように、平面振動板10は、ベースフィルム10b、ベースフィルム10b上に形成された銅箔パターン(ボイスコイル10aa及び後述の端子10ab)、銅箔パターンを被覆するカバーレイ10cよりなるFPCであり、振動板本体部である概略矩形部10A、及び概略矩形部10Aから引き出された引き出し部10Bを有している。
概略矩形部10Aには、磁気回路を構成する蛇行形状の配線パターン(ボイスコイル10aa)がベースフィルム10b上に形成されている。概略矩形部10Aは、前面カバー30と背面板40とによる金属製筐体内であって、一対の永久磁石板20(より正確には、一対の不織布シート50)の間の位置に収容されている。平面振動板10は、金属製筐体の内壁面によってXY方向(平面振動板10の板面方向)の移動が実質的に規制されている。
金属製筐体から引き出された引き出し部10Bの先端には、端子(銅箔パターン)10abがカバーレイ10cから露出した状態でベースフィルム10b上に形成されている。なお、ベースフィルム10bには、引き出し部10Bの先端(端子10abが形成されている部分)の裏側面に補強フィルムが貼り付けられていてもよい。
ボイスコイル10aaは、その入出力端が引き出し部10Bに形成された引き出しパターンを介して端子10abと接続されており、端子10abと接続された通電回路より通電される。
平面振動板10は、ボイスコイル10aaに通電されると、フレミングの左手の法則に従う電磁力により一対の永久磁石板20(より正確には、一対の不織布シート50)の間でZ軸方向(平面振動板10の板厚方向)に振動する。振動によって生じた音波(すなわち、音源を再生した再生音)は、永久磁石板20及び前面カバー30の各音波放出孔並びに永久磁石板20及び背面板40の各音波放出孔より外部に放射されて、聴取者によって聴取される。平板スピーカ1では、従来のアナログ変換等に伴う音質の劣化が無いため、デジタル音源を高音質で再生することができる。
本実施形態では、カバーレイ10cの一部の形状を削減してその重量を軽くすることにより、振動板本体部である概略矩形部10Aが軽量化されている。言い換えると、概略矩形部10Aの一部の領域の厚みを基準の厚みに対して薄くすることにより、概略矩形部10Aが軽量化されている。具体的には、図3に示されるように、カバーレイ10cについて概略矩形部10Aの中央領域に穴を空ける(円形状の開口部10caを形成する)ことにより、概略矩形部10Aが軽量化されている。概略矩形部10Aが軽量化されることにより、概略矩形部10Aを振動させるのに必要な電磁力が小さく抑えられて、高域における利得が改善する。
このように、本実施形態によれば、概略矩形部10Aを軽量化しない構成と比べて、高域における音圧レベルが高い周波数特性が得られる。
なお、開口部10caを形成したことにより、概略矩形部10Aの剛性が局所的に変化するため、共振が抑制されて、よりフラットに近い周波数特性が得られる。
また、開口部10caを形成したことにより、開口部10ca辺りから高音域成分が集中して出力されるようになる。そのため、聴感上、高音域が際立つという効果が得られる。開口部10caを小さく形成するほど高音域成分が開口部10ca辺りから集中して出力されるため、高音域が際立つ一方、開口部10caを大きく形成するほど高音域成分が集中せず分散して出力されるため、音の広がり感が増加する。
また、開口部10caを形成したことにより、開口部10ca内では、ボイスコイル10aaがカバーレイ10cによって被覆されておらず露出している。そのため、ボイスコイル10aaの錆が懸念される。そこで、開口部10ca内のボイスコイル10aaは、防錆のため、メッキ処理(例えば金メッキ)が施されている。
なお、上記のメッキ処理を施したことにより、開口部10ca内のボイスコイル10aaの強度が補強されるため、メッキ処理を施さない場合と比べて、概略矩形部10A全体の剛性が高くなる。これにより、概略矩形部10Aが微細振動しやすくなり、高域における利得の改善に有利となる。すなわち、上記のメッキ処理を施したことによる副次的な効果として、高域における音圧レベルがより一層高い周波数特性を得ることが可能となる。
開口部10caを大きく形成するほど概略矩形部10Aを軽量化できる一方、概略矩形部10Aが低剛性化することによる、高域における音圧レベルの低下が懸念される。そこで、開口部10caの大きさは、高音域の伸び(高域における音圧レベル)と音の広がり感とのバランスを考慮して決定してもよい。
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施例等又は自明な実施例等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。
なお、以降においては、上記の実施形態に係る平板スピーカ1と同一の又は同様の構成には同一の又は同様の符号を付して説明を適宜簡略又は省略する。
図4(a)、図4(b)は、それぞれ、本発明の第一の変形例に係る平面振動板10M1の正面図、側断面図(図4(a)のB−B断面図)である。
図4に示されるように、第一の変形例では、概略矩形部10Aの周辺部(四隅)に合計で4つの開口部101caが形成されている。第一の変形例によれば、比較的小さい開口部101caを複数形成することにより、概略矩形部10Aの低剛性化を適度に抑えつつ高音域成分の出力も適度に分散されるため、高音域の伸び(高域における音圧レベル)と音の広がり感とを高いレベルで両立させることができる。また、概略矩形部10Aの局所的な剛性の変化が複雑になるため、より一層、共振が抑制されてフラットな周波数特性を得ることが可能となる。
図5(a)、図5(b)は、それぞれ、本発明の第二の変形例に係る平面振動板10M2の正面図、側断面図(図5(a)のC−C断面図)である。
図5に示されるように、第二の変形例では、概略矩形部10Aの中央部に開口部101caが形成されている。第二の変形例に係る開口部101caは、ボイスコイル10aaが延びる方向と直交する方向に長軸を持つ楕円形状となっている。このような向きで楕円状の開口部101caを形成することにより、カバーレイ10cから露出するボイスコイル10aaの本数を(例えば開口部101caを円形状とする場合やボイスコイル10aaが延びる方向と平行な方向に長軸を持つ楕円形状とする場合と比べて)多くすることができるため、開口部101caを形成したことによる略矩形部10Aの低剛性化が好適に抑えられる。そのため、高域における音圧レベルがより一層高い周波数特性を得ることが可能となる。
なお、開口部101caの形状は、円形状や楕円形状に限らず、例えばI字状やL字状、多角形状等であってもよい。
上記の実施形態では、概略矩形部10Aを軽量化するため、概略矩形部10Aの一部の領域を開口形状としているが、概略矩形部10Aを軽量化する方法はこれに限らない。図6〜図8に、概略矩形部10Aを軽量化する他の方法について例示する。
図6の例では、ボイスコイル10aaは、原則、基準の厚みを持つカバーレイ10cで被覆されているが、一部の領域(例えば上記の実施形態の開口部101caに対応する領域)のみ、これよりも薄い別のカバーレイ10c1で被覆されている。
図7の例では、基準よりも薄い厚みを持つカバーレイ10c2によりボイスコイル10aaの全域が被覆されており、一部の領域(例えば上記の実施形態の開口部101ca以外の領域)のみ、カバーレイ10c2上にシート10c3が接着等で貼り付けられている。シート10c3は、例示的には、カバーレイ10c2と同素材である。例えば、カバーレイ10c2とシート10c3の合計で基準の厚みとなる。
図8の例では、カバーレイ10c4によりボイスコイル10aaの全域が被覆されている。カバーレイ10c4は、原則、基準の厚みを持つが、一部の領域(例えば上記の実施形態の開口部101caに対応する領域)のみ、これよりも薄くなっている(図8中、矢印で指された領域を参照)。
図6〜図8の何れの例においても、カバーレイの一部の領域の厚みが基準よりも薄く形成されていることにより、概略矩形部10Aが軽量化されている。そのため、高域における音圧レベルが高い周波数特性が得られる。また、概略矩形部10Aの全域に亘ってカバーレイが形成されているため、概略矩形部10Aの低剛性化が好適に抑えられると共にボイスコイル10aaへのメッキ処理が不要となる。
1 平板スピーカ
10 平面振動板
10aa ボイスコイル
10ab 端子
10b ベースフィルム
10c カバーレイ
10ca 開口部
10A 概略矩形部
10B 引き出し部
20 永久磁石板
20a 音波放出孔
30 前面カバー
30a 音波放出孔
30b 係止爪
40 背面板
40a 音波放出孔
40b 切り込み
50 不織布シート

Claims (22)

  1. 磁気回路を構成する配線パターンが形成された扁平な振動板
    を備え、
    前記振動板の厚みが領域毎に異なる、
    平板スピーカ。
  2. 前記振動板は、
    基準の厚みを持つ第一領域と、
    前記第一領域よりも薄い厚みを持つ少なくとも1つの第二領域と、
    を有する、
    請求項1に記載の平板スピーカ。
  3. 前記振動板は、
    前記配線パターンを被覆するカバー材の厚みが領域毎に異なる、
    請求項1又は請求項2に記載の平板スピーカ。
  4. 前記カバー材は、
    前記第一領域で前記配線パターンを被覆し、
    前記第二領域が開口部となっていることにより、該第二領域で前記配線パターンを被覆していない、
    請求項2を引用する請求項3に記載の平板スピーカ。
  5. 前記配線パターンは、
    前記カバー材で被覆されていない第二領域でメッキ処理されている、
    請求項4に記載の平板スピーカ。
  6. 前記振動板から引き出された形状を持ち、前記配線パターンと外部回路とを接続する端子が形成された引き出し部
    を備え、
    前記振動板と前記引き出し部の共通のベース材上に前記配線パターンと前記端子が形成されており、
    前記配線パターン及び前記端子を挟んだ前記ベース材の反対側では、前記振動板の開口部において該配線パターンが前記カバー材で被覆されていないと共に、前記引き出し部において該端子が前記カバー材で被覆されておらず露出している、
    請求項4又は請求項5に記載の平板スピーカ。
  7. 前記カバー材は、
    前記第一領域で前記配線パターンを被覆する第一の厚みを持つ第一のカバー材と、
    前記第二領域で前記配線パターンを被覆する、前記第一の厚みよりも薄い、第二の厚みを持つ第二のカバー材と、
    を有する、
    請求項2を引用する請求項3に記載の平板スピーカ。
  8. 前記カバー材は、
    前記配線パターンの全域を被覆するカバー部と、
    前記カバー部上に貼り付けられた貼付部と、
    を含み、
    前記貼付部は、
    前記第一領域だけに貼り付けられている、
    請求項2を引用する請求項3に記載の平板スピーカ。
  9. 前記第二領域は、
    円形状又は前記配線パターンが延びる方向と直交する方向に長軸を持つ楕円形状である、
    請求項2を引用する、請求項3から請求項8の何れか一項に記載の平板スピーカ。
  10. 前記第二領域は、
    前記振動板の略中央に位置する、
    請求項2を引用する、請求項3から請求項9の何れか一項に記載の平板スピーカ。
  11. 前記第二領域は複数あり、
    前記第二領域のそれぞれは、前記振動板の周辺部に位置する、
    請求項2を引用する、請求項3から請求項9の何れか一項に記載の平板スピーカ。
  12. 磁気回路を構成する配線パターンが形成された扁平な振動板を領域毎に異なる厚みで形成することにより、平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  13. 前記振動板を、基準の厚みを持つ第一領域と、該第一領域よりも薄い厚みを持つ少なくとも1つの第二領域とを有する構成とする、
    請求項12に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  14. 前記配線パターンを被覆するカバー材を領域毎に異なる厚みで形成することにより、前記振動板の厚みを領域毎で異ならせる、
    請求項12又は請求項13に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  15. 前記カバー材について前記第二領域を開口形状とする、
    請求項13を引用する請求項14に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  16. 前記カバー材で被覆されていない第二領域で前記配線パターンをメッキ処理する、
    請求項15に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  17. 前記振動板においてベース材上に形成された前記配線パターンが前記カバー材で被覆され、
    前記振動板から引き出された形状を持つ引き出し部において前記振動板と共通のベース材上に前記配線パターンと外部回路とを接続する端子が形成され、
    前記配線パターン及び前記端子を挟んだ前記ベース材の反対側で、前記振動板の開口形状部分において該配線パターンが前記カバー材で被覆されていないと共に、前記引き出し部において該端子が該カバー材で被覆されておらず露出している、
    請求項15又は請求項16に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  18. 前記カバー材を、前記第一領域で前記配線パターンを被覆する第一の厚みを持つ第一のカバー材と、前記第二領域で該配線パターンを被覆する該第一の厚みよりも薄い第二の厚みを持つ第二のカバー材とを有する構成とする、
    請求項13を引用する請求項14に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  19. 前記カバー材を、前記配線パターンの全域を被覆するカバー部と、該カバー部上に貼り付けられた貼付部とを含む構成とし、
    前記貼付部を、前記第一領域だけに貼り付ける、
    請求項13を引用する請求項14に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  20. 前記第二領域を、円状の領域又は前記配線パターンが延びる方向と直交する方向に長軸を持つ楕円状の領域とする、
    請求項13を引用する、請求項14から請求項19の何れか一項に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  21. 前記第二領域を、前記振動板の略中央に位置させる、
    請求項13を引用する、請求項14から請求項20の何れか一項に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
  22. 前記第二領域は複数あり、
    前記第二領域のそれぞれを、前記振動板の周辺部に位置させる、
    請求項13を引用する、請求項14から請求項20の何れか一項に記載の平板スピーカの周波数特性を改善させる方法。
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