JP4177249B2 - 音響再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示部の透明パネルなどの発音パネルを振動させて発音させる音響再生装置に係り、特に音圧の向上が可能な音響再生装置に関する。

パネルを振動させて発音させるパネル型の音響再生装置としては、例えば下記特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に示すものは、携帯電話のケースに形成された開口部に透明パネルが固定され、前記パネルの内側に液晶表示素子が設けられ、前記パネルを通して前記液晶表示素子に表示された画像が視認できるようになっている。さらに前記パネルの内側には圧電振動素子が前記液晶表示素子と重ならない位置に固定され、前記圧電振動素子が電圧印加されることで振動して、この振動が前記パネルに伝達されて前記パネルが発音する。
特開２００２−２３２５４２号公報

しかし、上記特許文献１に示すような携帯電話などの比較的小型の機器では、それに搭載するパネルも小さなものとなって、その結果、パネルの振動面積が小さくなり、高い音圧で出力させ難くなる。

また上記特許文献１に記載のものでは、パネルと圧電振動素子との間に空間を形成することにより、パネルの共振周波数を下げて高周波帯域を抑制することが提案されている。しかし、高音側の出力を抑え過ぎると音質が低下する場合がある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、音質を損なうことなく、広い周波数帯域にかけて音圧を向上できる音響再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、ベースに弾性支持された発音パネルと、この発音パネルに振動を与えて発音させる振動発生手段とが設けられた音響再生装置において、
前記振動発生手段は、その両端が前記発音パネルに連結された長尺形状の励振部材と、その中央部分で前記発音パネルとの間に設けられた駆動手段を有しており、
前記駆動手段を通り、前記励振部材の長手方向と直交する方向に延びる励振基準線上で、前記発音パネルの一部が、前記ベースに直接的にまたは間接的に固定されて拘束されていることを特徴とするものである。

この音響再生装置では、前記振動発生手段が設けられている場所以外において、発音パネルが拘束されているため、振動発生手段と発音パネルが拘束されている固定部とを結ぶ線が節となって発音パネルが大きな振幅で振動するようになる。

例えば、前記励振基準線上に、前記ベースと前記発音パネルとを固定する固定部が設けられているものである。

このように構成すると、励振基準線を挟んだ両側において、励振部材と発音パネルとの連結部に振動が与えられるため、前記発音パネルは、励振基準線を節として大きな振動が作用するようになる。

この場合に、前記発音パネルは長方形であり、前記駆動手段と前記固定部は互いに対向する長辺の内側において、長辺の中央部に配置されているものとして構成できる。

あるいは、前記発音パネルは縦方向の寸法が横方向の寸法よりも長い長尺形状であり、前記駆動手段と前記固定部は、共に縦方向を二分する中央部において横方向に間隔を空けて配置されているものとして構成できる。

また、本発明は、ベースに弾性支持された発音パネルと、この発音パネルに振動を与えて発音させる振動発生手段とが設けられた音響再生装置において、
前記振動発生手段は、その両端が前記発音パネルに連結された長尺形状の励振部材と、その中央部分で前記発音パネルとの間に設けられた駆動手段を有しており、
前記駆動手段を通り、前記励振部材の長手方向と直交する方向に延びる励振基準線上を挟むその両側で、前記発音パネルの一部が、前記ベースに直接的にまたは間接的に固定されて拘束されていることを特徴とするものである。

この場合には、前記駆動手段と一方の固定部を結ぶ線上、および駆動手段と他方の固定部を結ぶ線上に振動の節が形成され、発音パネルが効果的に振動できるようになる。

本発明は、小型の機器に搭載したとしても、音質を損なうことなく、広い周波数帯域にわたって音圧を向上できる。

図１は本発明の第１の実施の形態の音響再生装置を示す平面図、図２は図１の２矢視図、図３は図１の３−３線での切断断面図、図４は図１の４−４線での切断断面図である。

図１と図２に示すように、この音響再生装置１は発音パネルとしての透明なパネル２を有し、前記パネル２の長辺および短辺が合成ゴムなどの弾性材料で形成されたダンパー３を介してベース４上に弾性支持されている。前記パネル２は、ポリカーボネート、アクリル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの合成樹脂の板材で四角形状に形成されている。前記ベース４は合成樹脂製や金属製であり、前記パネル２よりも一回り大きい寸法で形成されている。またこのベース４が携帯電話などの電子機器の筐体であってもよい。前記パネル２の外周縁部に前記ダンパー３の一面側が固定され、他面側が前記ベース３上に固定されている。

図１と図２に示すように、前記パネル２の内側にはそれぞれ振動発生手段５と固定部材６とが間隔を空けて設けられている。

前記振動発生手段５は、図４に示すようにＸ方向の寸法がＹ方向の寸法よりも十分に長い細長形状（長尺形状）の励振部材７を有している。励振部材７は、鋼板などの磁性材料で形成されたものであり、そのＸ方向の両端部にＬ字状に折り曲げられた連結部７ａ，７ａが形成され、前記連結部７ａ，７ａがパネル２の内側に接着剤などで固定されている。なお、図示していないが前記励振部材７のＹ方向に延びる両側部に折曲部が前記パネル２に当たらない寸法で形成されていてもよい。

前記励振部材７にはパネル２に対面する底部７ｂにフェライトや希土類などの永久磁石で形成されたマグネット８が固定され、さらにマグネット８の上面に磁性材料で形成されたヨーク９が重ねて形成されている。なお、前記底部７ｂに前記マグネット８とヨーク９を重ねたときに前記ヨーク９の上面が前記パネル２に当たらない寸法に設定されている。

一方、前記パネル２には、前記励振部材７と対面する側にコイル１０が設けられている。このコイル１０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７が前記パネル２に固定されたときに、前記マグネット８及びヨーク９が、前記コイル１０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。

例えば、前記マグネット８において、Ｚ１側がＮ極に着磁され、Ｚ２側がＳ極に着磁されていると、マグネット８、ヨーク９、ギャップＧ、励振部材７によってコイル１０に磁界を与える磁界発生手段が形成される。なお、励振部材７に前記折曲部が形成されている場合には、前記コイル１０のＸ方向に延びる電流路を、前記マグネット８及びヨーク９と前記折曲部との間に位置させることで前記折曲部が対向ヨークとして機能させることができる。

前記コイル１０が通電されると、フレミング左手の法則に基づいてパネル２と励振部材７とが互いに接近する方向と互いに離れる方向へ変形させられる。この実施の形態では、前記磁界発生手段と前記コイル１０とで、磁気駆動手段が構成されている。

図４に示すように、励振部材７は、その長手方向の両端部の連結部７ａ，７ａを介してパネル２に連結され、前記連結部７ａと７ａの中央部に前記磁気駆動手段が設けられている。よって前記磁気駆動手段の駆動力により、連結部７ａと連結部７ａとの間で励振部材７とパネル２との間に振動が発生し、この振動は前記連結部７ａと７ａとからパネル２に与えられる。

図１に示すように、前記磁気駆動手段を通り、すなわち励振部材７を長手方向に二分する中心部を通り、励振部材７の長手方向と直交する方向に延びる仮想線を励振基準線Ｏとすると、前記固定部材６はこの励振基準線Ｏ上に位置している。前記パネル２は長方形状であり、その長辺を二分する位置に前記励振基準線Ｏが位置している。よって、この実施の形態では、前記励振基準線Ｏが、パネル２の振動の節となる。

なお、前記振動発生手段５において、励振部材７とパネル２間に振動を発生させる駆動手段としては、磁気駆動手段だけではなく、励振部材７とパネル２に直接または他の部材を介して間接的に固定した圧電素子であってもよい。

図７は、図４に示す振動発生手段の変形例を示す断面図である。この振動発生手段５Ａでは、ＰＥＴやポリカーボネートなどの合成樹脂製のシート１１に、コイル１０が設けられてこのシート１１がパネル２に接着固定されている。また励振部材７の連結部７ａ，７ａが前記シート１１に固定され、励振部材７は、前記シート１１を介して前記パネル２の内側に連結されている。この実施の形態では、コイル１０をシート１１の表面に形成すればよいため、コイル１０の形成が容易である。また、シート１１にコイル１０を形成し、シート１１に励振部材７を接着固定しておき、その後にシート１１をパネル２に接着することにより、製造工程を簡略化できる。

図１に示した音響再生装置１では、図３に示すようにベース４に四角形状の開口部４ａが形成されており、この開口部４ａの裏側に例えば液晶表示素子を、振動発生手段５及び固定部材６と重ならないように配置することで、前記液晶表示素子から出力される画像や映像がパネル２を通して視認できる。よって液晶表示素子の前面からの発音が可能になる。

図１に示すように、前記音響再生装置１では、パネル２のＹ方向の一方の縁部に前記振動発生手段５が、他方の縁部に固定部材６がそれぞれ設けられている。前記パネル２は、Ｘ方向の寸法がＹ方向の寸法よりも長い長方形であり、このパネル２の長辺側の縁部近傍にＸ方向に励振部材７の長手方向が一致するように平行に配置されている。また、前記励振部材７はパネル２の長辺の中央部に位置し、よって前記磁気駆動手段も長辺の中心に位置している。

前記固定部材６は、合成樹脂や金属などの剛体で形成されており、前記パネル２とベース４との間に設けられている。本実施の形態での固定部材６は、Ｘ方向の寸法がＹ方向の寸法よりも長く且つ前記振動発生手段５の励振部材７のＸ方向の寸法よりも短く形成されている。本実施の形態での固定部材６は、枠状に形成された前記ダンパー３の一部に切欠部３ａが形成されて、この切欠部３ａに固定部材６が設けられている。また、前記固定部材６は、パネル２の長辺の近傍において長辺の中央部に設けられている。

なお、前記固定部材６はブロック状に形成された剛体に限られるものではなく、例えば、ベース４が金属板で形成されているものであれば、前記ベース４をパネル２側にＬ字状に折り曲げて、その先端面をパネル２に固定するものであってもよい。

なお、前記固定部材６の長さ寸法、幅寸法及び厚み寸法、そして振動発生手段５の長さ寸法などは適宜変更できる。

次に前記音響再生装置１の動作について説明する。
この音響再生装置１では、音声信号や音楽信号に基づいてコイル１０が通電されると、磁気駆動力によって振動発生手段５がＺ方向への自己振動を発生する。パネル２はその周囲がダンパー３を介して支持されているため、パネル２自体が振動する。

図４と図７に示すように振動発生手段５（５Ａ）では、マグネット８とコイル１０とを有する磁気駆動手段において、励振部材７とパネル２との間に振動力が作用すると、励振部材７はマグネット８が設けられた中央部を支点として曲げ変形する。例えば、マグネット８がパネル２にＺ１方向へ引き付けられているときには、励振部材７の両端部の連結部７ａ，７ａによって、パネル２がＺ２方向へ引かれ、マグネット８がＺ２方向へ反発するときには、連結部７ａ，７ａによってパネル２がＺ１方向へ押される。

ここで、振動発生手段５の前記磁気駆動手段にはＹ方向に間隔を空けて前記励振基準線Ｏ上に前記固定部材６が位置し、この固定部材６においてパネル２が部分的に拘束されている。そして、前記励振基準線Ｏを挟んで両側に前記連結部７ａ，７ａが位置している。したがって、パネル２は前記励振基準線Ｏを節として振動するようになる。そのため、パネル２の面積が小さくても、振動が大きくなり、広い周波数帯において発音量を大きくできる。

図８は、比較例と、前記実施の形態を、それぞれ周波数（ヘルツ）と音圧レベル（ＳＰＬ：sound pressure level）（デシベル）との関係で比較したグラフである。図８では、点線で示すグラフが比較例で、実線で示すグラフが本実施の形態である。

比較例は、第１の実施の形態の音響再生装置１に示すものにおいて、固定部材６を設けずに、パネル２の周縁部全体にダンパー３を設けてベース４に固定したものである。

図８に示すように、比較例では低周波領域から高周波領域にかけて音圧が低く出力されているが、これは振動発生手段５を駆動してパネル２を振動させたときに互いに逆向きの振動が相殺されてしまうためと考えられる。これに対して、本実施の形態のように固定部材６が設けられたものでは、低周波領域から高周波領域までの広い帯域にかけて音圧を向上できる。

図５は第２の実施の形態の音響再生装置１Ａを示す平面図であり、図６は図５の変形例である。いずれの音響再生装置１Ａ，１Ｂも、楕円形状のパネル２Ａ，２Ｂを有し、このパネル２Ａ，２Ｂの周縁部にダンパー３Ａ，３Ｂが設けられて、前記パネル２Ａ，２Ｂがベース（図示せず）上にそれぞれ弾性支持されている。なお、振動発生手段は前記振動発生手段５と同じ構成のものである。

なお、本発明は前記実施の形態に限られるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、図１に示す実施の形態では、パネル２がＸ方向に延びる長辺を有する長方形状であるが、パネル２がＸ方向の縦寸法がＹ方向の横寸法よりも長い、長円形状、楕円形状、あるいは多角形であってもよい。この場合に、振動発生手段５と固定部材６は、Ｙ方向に間隔を開け、縦方向を二分する中央にそれぞれ設けられる。よって励振基準線Ｏも縦方向（Ｘ方向）を二分する位置においてＹ方向に延びるものとなる。

図５と図６は本発明のさらに他の実施の形態の前記音響再生装置１Ａおよび１Ｂを示している。

図５に示す音響再生装置１Ａでは、振動発生手段５がパネル２Ａの中心Ｏ１よりもＸ１側寄りにＹ方向に長手方向が一致するように配置されている。そして、前記中心Ｏ１を挟んで前記振動発生手段５と対向するＸ２側に固定部材６Ａ，６Ａが互いに所定間隔離れた状態で設けられている。前記固定部材６Ａ，６Ａは、前記ダンパー３Ａの一部が合成樹脂や金属などの剛体に置き換えられたものであり、前記パネル２Ａ上のＸ軸に対して対称に配置されている。

この実施の形態では、前記中心Ｏ１を通ってＸ方向に延びる線が励振基準線であり、前記固定部材６Ａ、６Ａは、前記励振基準線を挟んでＹ方向の両側に等距離の位置に配置されている。

前記音響再生装置１Ａでは、コイル１０が通電されて振動発生手段５が駆動させられると、そのときの振動はパネル２Ａの全体に伝達されるが、前記固定部材６Ａ，６Ａのそれぞれと振動発生手段５の中心とを結ぶ線がそれぞれ振動の節となって振動し、音圧を特に高周波帯域において向上できるようになる。

図６に示す前記音響再生装置１Ｂでは、振動発生手段５がパネル２Ｂの中央にＹ方向が長手方向と一致するように配置されており、前記中心Ｏ２（振動発生手段５）を挟んでＸ１側の端部とＸ２側の端部に前記と同様な剛体で形成された固定部材６Ｂ，６Ｂが設けられている。この場合も励振基準線は中心Ｏ２を通ってＸ方向に延びており、各固定部材６Ｂ，６Ｂが励振基準線上に位置している。よって、広い周波数帯域で音圧を向上できる。

なお、前記音響再生装置１Ａ，１Ｂについても、ベースが金属板で形成されたものである場合には、金属板の一部を切り起こしてこれを固定部材としてパネル２Ａ，２Ｂを固定してもよい。また図７に示すように、振動発生手段５をシート１１を用いて一体化して製造工程を簡略化するようにしてもよい。
また、固定部材６はパネル２，２Ａ，２Ｂの中心部に設けられたものでもよい。

本発明の第１の実施の形態の音響再生装置を示す平面図、 図１の２矢視図、 図１の３−３線での切断断面図、 図１の４−４線での切断断面図、 本発明の音響再生装置の他の実施の形態を示す平面図、 本発明の音響再生装置の他の実施の形態を示す平面図、 振動発生手段の変形例を示す断面図、 比較例と、前記実施の形態を、それぞれ周波数と音圧レベルとの関係で比較したグラフ、

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 音響再生装置
２，２Ａ，２Ｂ パネル
３，３Ａ，３Ｂ ダンパー
４ ベース
４ａ 開口部
５，５Ａ 振動発生手段
６，６Ａ，６Ｂ 固定部材
７ 励振部材
７ａ 連結部
８ マグネット
９ ヨーク
１０ コイル
１１ シート

Claims (6)

1. ベースに弾性支持された発音パネルと、この発音パネルに振動を与えて発音させる振動発生手段とが設けられた音響再生装置において、
   前記振動発生手段は、その両端が前記発音パネルに連結された長尺形状の励振部材と、その中央部分で前記発音パネルとの間に設けられた駆動手段を有しており、
   前記駆動手段を通り、前記励振部材の長手方向と直交する方向に延びる励振基準線上で、前記発音パネルの一部が、前記ベースに直接的にまたは間接的に固定されて拘束されていることを特徴とする音響再生装置。
2. 前記励振基準線上に、前記ベースと前記発音パネルとを固定する固定部が設けられている請求項１記載の音響再生装置。
3. 前記発音パネルは長方形であり、前記駆動手段と前記固定部は互いに対向する長辺の内側において、長辺の中央部に配置されている請求項２記載の音響再生装置。
4. 前記発音パネルは縦方向の寸法が横方向の寸法よりも長い長尺形状であり、前記駆動手段と前記固定部は、共に縦方向を二分する中央部において横方向に間隔を空けて配置されている請求項２記載の音響再生装置。
5. ベースに弾性支持された発音パネルと、この発音パネルに振動を与えて発音させる振動発生手段とが設けられた音響再生装置において、
   前記振動発生手段は、その両端が前記発音パネルに連結された長尺形状の励振部材と、その中央部分で前記発音パネルとの間に設けられた駆動手段を有しており、
   前記駆動手段を通り、前記励振部材の長手方向と直交する方向に延びる励振基準線上を挟むその両側で、前記発音パネルの一部が、前記ベースに直接的にまたは間接的に固定されて拘束されていることを特徴とする音響再生装置。
6. 励振基準線上を挟んでその両側にそれぞれ、前記ベースと前記発音パネルとを固定する固定部が設けられている請求項５記載の音響再生装置。

Images