薄型両面スピーカ
【課題】両面から出力される高帯域の音をともに所望方向に傾けることができる薄型両面スピーカを提供する。
【解決手段】２枚の永久磁石板間に配置された振動板上に、永久磁石板のニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターン１２が形成され、互いに反対方向へ放音する２つの放音面を有する薄型両面スピーカを構成している。上記振動板は、２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂに区分され、各振動エリア１５ａ，１５ｂごとに直線パターン１２を連結した配線パターン１１ａ，１１ｂが形成されている。このため、各配線パターン１１ａ，１１ｂに対し、遅延時間の異なる駆動信号を供給すれば、２つの放音面の指向方向を正面方向に対し同じ方向へ傾けることができる。
【解決手段】２枚の永久磁石板間に配置された振動板上に、永久磁石板のニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターン１２が形成され、互いに反対方向へ放音する２つの放音面を有する薄型両面スピーカを構成している。上記振動板は、２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂに区分され、各振動エリア１５ａ，１５ｂごとに直線パターン１２を連結した配線パターン１１ａ，１１ｂが形成されている。このため、各配線パターン１１ａ，１１ｂに対し、遅延時間の異なる駆動信号を供給すれば、２つの放音面の指向方向を正面方向に対し同じ方向へ傾けることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型両面スピーカに係り、更に詳しくは、平板状の薄型筐体の両面から放音することができる薄型両面スピーカの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
２枚の永久磁石板間のギャップ（隙間）に振動板が配置され、当該振動板に形成された配線パターンに駆動電流を供給することにより、上記ギャップ内で振動板を振動させ、永久磁石板にそれぞれ形成された放音孔を介して、両面から放音することができる薄型両面スピーカが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種の薄型両面スピーカは、正反対の方向に向けられた２つの放音面を有し、互いに逆位相となる音波を放出することができる。また、各放音面からは、直進性の高い平面波が放出され、放音面の正面方向への指向性が高い。このため、細長いエリア内において一定の音圧を確保することが求められる用途、例えば、駅のプラットホームに設置されている駅構内放送用のスピーカに好適であると考えられる。
【０００４】
図１５は、従来の薄型両面スピーカ２００の設置例を示した図である。図中では、放音面の正面がプラットホームの長手方向に一致するように、薄型両面スピーカ２００がプラットホームの天井に設置されている。薄型両面スピーカ２００は、２つの放音面が互いに反対方向を向いていることから、薄型両面スピーカ２００を挟んでプラットホーム上の両方向に音場を形成することができる。また、平面波の直進性により、プラットホーム上の比較的遠い位置でも一定の音圧を確保することができる。その一方で、薄型両面スピーカの斜め下方付近では音を聞き取りにくいという問題があり、特に、低音に比べて高音はより指向性が高いため、高音が聞き取りにくいという問題があった。
【０００５】
このような場合、両面タイプではない一般的なスピーカであれば、放音面を水平方向よりも下側に向けて設置することにより、遠方における音圧及び音質と、斜め下方向の音圧及び音質とをバランスさせることができる。ところが、薄型両面スピーカの場合、一方の放音面を下側に向けると他方の放音面が上側を向くことになるため、両側に音場を形成することができるという薄型両面スピーカ２００のメリットを生かすことができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３３１５９６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、上記の事情に鑑みてなされたものであり、薄型両面スピーカの両面から出力される音の帯域のうち高帯域の音を、ともに所望の方向に届くよう制御することが可能な薄型両面スピーカ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】
第１の本発明による薄型両面スピーカは、互いに平行となる帯状のＮ極及びＳ極が交互に現れる多極着磁パターンが形成され、異極間のニュートラルゾーンに多数の放音孔が形成された２枚の永久磁石板と、同極を対向させた２枚の上記永久磁石板間に配置され、上記ニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターンが形成された振動板とを備え、上記振動板が、それぞれが隣接する２以上の直線パターンからなる２以上の振動エリアに区分され、上記振動エリアごとに上記直線パターンが連結され、遅延時間を異ならせた同一の駆動信号が供給可能な２以上の配線パターンが形成されている。
【０００９】
ニュートラルゾーンは、永久磁石板に垂直な磁界が弱く、永久磁石板に平行な磁界が強い。このため、２枚の永久磁石板間に振動板を配置し、ニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターンを振動板上に形成すれば、直線パターンに駆動信号を供給することにより振動板を厚さ方向に振動させ、その振動音を永久磁石板の放音孔から放出することができる。
【００１０】
このような薄型両面スピーカにおいて、振動板を互いに隣接する２以上の振動エリアに区分し、各振動エリアごとに直線パターンを連結した配線パターンを形成し、各配線パターンに対し、遅延時間を異ならせた同一の駆動信号を供給すれば、遅延時間を調整することで、両面から出力される音の帯域うち高帯域の音を、共に所望の方向に届くよう制御することができる。
【００１１】
第２の本発明による薄型両面スピーカは、上記構成に加えて、上記振動エリアは矩形からなりであり、それぞれの一辺を対向させて互いに隣接するように構成される。
【００１２】
このような構成により、遅延時間を異ならせた同一駆動信号がそれぞれ供給される振動エリアを近接させることが可能となり、高帯域の指向性制御を実現することができる。
【００１３】
第３の本発明による薄型両面スピーカは、上記構成に加えて、上記振動板を貫通し、上記永久磁石板間のギャップを規制するギャップ規制部材が、上記振動エリア内又は上記振動エリア間に配置されている。
【００１４】
このような構成により、永久磁石板間の距離を均一にすることができ、スピーカ特性を向上させることができる。特に、振動板を２以上の振動エリアに区分するために、永久磁石板の面積が増大したとしても、磁石同士の排斥力により永久磁石板が撓み、永久磁石間の距離が不均一になるのを防止することができる。
【００１５】
第４の本発明による薄型両面スピーカは、上記構成に加えて、上記直線パターンが、上記ギャップ規制部材を迂回する迂回パターンを有する。このような構成により、直線パターンを配置すれば振動板の貫通孔と干渉してしまう領域に対しても、直線パターンを配置することができ、同じ面積の振動板上において、より広い振動エリアを確保することができる。
【００１６】
第５の本発明による薄型両面スピーカは、上記構成に加えて、上記永久磁石板は、上記迂回パターンに対向する貫通孔を有する。このような構成により、永久磁石板と迂回パターンとの相互作用により発生する逆位相方向や面内方向に振動させる電磁力を抑えることができ、スピーカ特性の劣化を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、指向方向を制御可能な小型の薄型両面スピーカを提供することができる。特に、２つの放音面の指向方向を同じ方向に傾けることができる小型の薄型両面スピーカを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１による薄型両面スピーカ１００の外観図である。
【図２】図１の薄型両面スピーカ１００の展開斜視図である。
【図３】図１の薄型両面スピーカ１００のＡ−Ａ切断線による断面図である。
【図４】図２の振動板１の平面図である。
【図５】図２の永久磁石板２の平面図である。
【図６】図１の薄型両面スピーカ１００を用いた拡声システムの一例を示した図である。
【図７】薄型両面スピーカ１００の指向特性を模式的に示した説明図である。
【図８】図７の拡声システムの指向特性について、正面方向（０°方向）の音圧レベルの周波数特性を示した図である。
【図９】図７の拡声システムの指向特性について、５°下向きの方向（−５°方向）の音圧レベルの周波数特性を示した図である。
【図１０】図７の拡声システムの指向特性について、１０°下向きの方向（−１０°方向）の音圧レベルの周波数特性を示した図である。
【図１１】図７の拡声システムの指向特性について、１５°下向きの方向（−１５°方向）の音圧レベルの周波数特性を示した図である。
【図１２】本発明の形態２による薄型両面スピーカ１００について振動板１の一構成例を示した平面図である。
【図１３】本発明の形態３による薄型両面スピーカ１００について振動板１の一構成例を示した平面図である。
【図１４】本発明の形態４による薄型両面スピーカ１００について振動板１の一構成例を示した平面図である。
【図１５】従来の薄型両面スピーカ２００の設置例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１〜図３は、本発明の実施の形態１による薄型両面スピーカ１００の一構成例を示した図であり、図１は薄型両面スピーカ１００の外観図、図２は薄型両面スピーカ１００の一部を展開した展開斜視図、図３は、図１のＡ−Ａ切断線による断面図である。この薄型両面スピーカ１００は、２つの筐体パネル３で挟まれた薄い矩形平板形状からなり、２つの筐体パネル３から、平面波をそれぞれ放音することができる。つまり、筐体パネル３が放音面となり、２つの放音面から互いに反対方向に向けてそれぞれ放音する。
【００２０】
薄型両面スピーカ１００は、１枚の振動板１、２枚の永久磁石板２、２枚の筐体パネル３、２つの筐体フレーム４、２枚の緩衝シートｂｓ及び２枚のフィルタｆｔを備えている。２枚の永久磁石板２は、振動板１を挟むように互いに対向して配置され、振動板１の配線パターン１１に駆動信号を供給することにより、永久磁石板２間のギャップ内において振動板１を厚さ方向に振動させることができる。また、２枚の筐体パネル３は、２枚の永久磁石板２を挟み込むように互いに対向して配置され、筐体フレーム４は、永久磁石板２の端面を覆うように配置されている。さらに、２枚の緩衝シートｂｓが、振動板１及び永久磁石板２の間にそれぞれ配置され、２枚のフィルタｆｔが、永久磁石板２及び筐体パネル３の間にそれぞれ配置されている。
【００２１】
振動板１は、配線パターン１１が形成された可撓性フィルムであり、例えば、銅からなる配線パターン１１がポリイミドからなる樹脂フィルム上に形成されている。配線パターン１１は、互いに平行な多数の直線パターン１２を連結した蛇行パターンからなり、振動板１のコーナー部に立設された給電端子１ｔに接続されている。給電端子１ｔは、筐体フレーム４の端子孔４ｔと、筐体パネル３の端子孔３ｔを通って、外部端子ｅｔに接続されている。このため、給電端子１ｔを介して、外部端子ｅｔから配線パターン１１へ駆動信号を供給することができる。また、配線パターン１１は、振動板１の両面に形成されており、直線パターン１２は、振動板１を挟んで重複するように、同じ位置に同じパターンが形成されている。
【００２２】
永久磁石板２は、板状の永久磁石であり、振動板１と対向する内側の主面に多極着磁パターンが形成されている。この多極着磁パターンは、帯状のＮ極及びＳ極が交互に現れるように、多数のＮ極及びＳ極を互いに平行に配列させたパターンである。隣接するＮ極及びＳ極間には、永久磁石板２に垂直な磁界が最小となる帯状のニュートラルゾーンが形成されている。このニュートラルゾーン上に永久磁石板２を貫通する多数の放音孔２ｈが形成されている。
【００２３】
２枚の永久磁石板２は、同極同士を対向させた状態で、対向するニュートラルゾーン間に振動板１の直線パターン１２を挟み込むように配置されている。一般に、永久磁石板２に平行な磁界はニュートラルゾーンにおいて最大となるが、永久磁石板２の同極同士を対向させることによって、上記磁界における磁束密度を更に高めることができる。このようなニュートラルゾーンに対応する位置に振動板１の直線パターン１２を配置すれば、振動板１を厚み方向に振動させるための電磁力を最も効率よく発生させることができる。
【００２４】
筐体パネル３及び筐体フレーム４は、永久磁石板２を収容する筐体を構成している。振動板１は、その周縁部が２枚の筐体フレーム４で挟み込まれ、これらの筐体フレーム４が２枚の筐体パネル３で挟み込まれることにより、振動板１が、薄型両面スピーカ１００の厚さ方向の中央で支持されている。また、板状の筐体パネル３が、永久磁石板２の外側の主面を覆い、枠状の筐体フレーム４が、永久磁石板２の側面を覆うことにより、永久磁石板２からの磁束漏洩を防止している。さらに、筐体パネル３には、筐体パネル３を貫通する多数の放音孔３ｈが設けられている。これらの放音孔３ｈは、永久磁石板２の放音孔２ｈに対応する位置に形成され、振動板１の振動により発生した音は、永久磁石の放音孔２ｈと、筐体パネル３の放音孔３ｈとを介して、筐体パネル３から自由空間に放出される。
【００２５】
緩衝シートｂｓは、振動板１と永久磁石板２との衝突による異音発生を防止するための緩衝材であり、通気性が良好な素材、例えば不織布が用いられる。緩衝シートｂｓの厚さは、振動板１及び永久磁石板２の間隔よりも薄く、振動板１及び緩衝シートｂｓの間には、振動板１が振動可能な空間が形成されている。フィルタｆｔは、外部から粉塵の侵入を防止するための防塵材であり、通気性の良好な素材が用いられる。
【００２６】
３組のボルト２０、スペーサ２１及びナット２２は、２枚の筐体パネル３を互いに締結し、その間隔を規制する締結手段であり、筐体パネル３上の周縁部よりも内側に設けられている。スペーサ２１は、締結孔１ｊ，２ｊを通って、振動板１及び永久磁石板２を貫通し、その両端を筐体パネル３の内側主面に当接させた筒状体であり、ボルト２０は、当該スペーサ２１内を通って、２枚の筐体パネル３を横断した後、ナット２２と螺合させている。つまり、上記締結手段が筐体パネル３の間隔を規制することにより、筐体パネル３に挟まれている永久磁石板２のギャップ幅も規制することができる。つまり、上記締結手段は、永久磁石板２のギャップ規制手段として機能している。
【００２７】
永久磁石板２の同極同士を対向させた場合、永久磁石板２間に排斥力が作用する。このため、永久磁石板２の周縁部のみを支持した場合、永久磁石板２が排斥力により撓み、主面中央付近のギャップが周縁部よりも増大し、スピーカ特性が劣化する。このため、筐体パネル３の主面の中央付近において、永久磁石板２のギャップ幅を規制し、永久磁石板２間のギャップを均一にすれば、スピーカ特性を向上させ、製品ごとの品質のバラツキを抑えることができる。
【００２８】
ここでは、２枚の筐体パネル３を互いに締結する締結手段により、永久磁石板２間のギャップ幅を規制する例について説明したが、例えば、永久磁石板２間にスペーサを配置し、永久磁石板２を互いに締結することにより、そのギャップ幅を規制してもよいことは言うまでもない。また、永久磁石板２のギャップ規制は、その主面の中央付近で行うことが望ましいが、２以上のギャップ規制手段を備える場合には、主面中央に関し対称となる位置に配置してもよい。
【００２９】
図４は、図１の薄型両面スピーカ１００の詳細な構成例を示した図であり、振動板１の平面図が示されている。この振動板１は、２つの振動エリア１５ａ，１５ｂに区分され、互いに独立した２つの配線パターン１１ａ，１１ｂが、振動エリア１５ａ，１５ｂに対応づけて形成されている。振動板１上で互いに平行となるように形成された多数の直線パターン１２は、それぞれのグループが互いに隣接する直線パターン１２で構成されるように、２つのグループに区分され、振動エリア１５ａ，１５ｂは、各グループに属する直線パターン１２の配置領域として定義される。つまり、各振動エリア１５ａ，１５ｂは、振動板１を直線パターン１２に平行な直線で分割することによって得られる領域であり、それぞれの一辺を対向させて互いに隣接する矩形領域となる。
【００３０】
配線パターン１１ａは、振動エリア１５ａ内に形成された２以上の直線パターン１２を連結した蛇行パターンとして形成される。同様にして、配線パターン１１ｂは、振動エリア１５ｂ内に形成された２以上の直線パターン１２を連結した蛇行パターンとして形成される。また、これらの配線パターン１１ａ，１１ｂは、互いに異なる給電端子１ｔに接続されており、これらの給電端子１ｔに異なる駆動信号を供給することにより、振動エリア１５ａ，１５ｂを互いに独立して起振させることができる。図中では、３つの締結孔１ｊが、いずれも振動エリア１５ａ，１５ｂ間に形成され、振動板１の周縁部以外の位置においても永久磁石板２のギャップを規制しているので、永久磁石板２のギャップを均一にすることができる。
【００３１】
ここで、振動エリア１５ａ，１５ｂ間に締結孔１ｊを設けると、締結孔１ｊの直径よりも大きな幅を有する非振動エリアが振動エリア１５ａ，１５ｂ間に形成され、各振動エリア１５ａ，１５ｂの面積を狭くしてしまうという問題が生じる。そこで、締結孔１ｊを迂回する迂回パターン１２ｎを有する迂回直線パターン１２ｍを用いることにより、非振動エリアを最小化している。
【００３２】
迂回直線パターン１２ｍは、直線パターン１２のうち、締結孔１ｊと干渉する部分を非直線形状からなる迂回パターン１２ｎに置き換えたパターンであり、締結孔１ｊによって２以上に分断された直線パターンを迂回パターン１２ｎを介在させて連結したパターンである。さらに、隣接する迂回直線パターン１２ｍと干渉する部分がある直線パターン１２についても、同様にして、当該部分を迂回パターン１２ｎに置き換えて、迂回直線パターン１２ｍにすることができる。つまり、一方の振動エリア１５ａ（１５ｂ）内であって、他方の振動エリア１５ｂ（１５ａ）との境界付近に迂回直線パターン１２ｍを配置することにより、非振動エリアを狭小化し、振動エリア１５ａ，１５ｂの面積を広げることができる。
【００３３】
図５は、図１の薄型両面スピーカ１００の詳細な構成例を示した図であり、永久磁石板２の平面図が示されている。図中に破線で示されているのは、振動板１上の配線パターン１１及び締結孔１ｊに対応する永久磁石板２上の位置である。
【００３４】
放音孔２ｈは、互いに平行に形成された多数の帯状のニュートラルゾーン上に形成されている。永久磁石板２は、その主面に多数のＮ極及びＳ極が交互かつ等間隔に配置されているため、異極間の中央に形成される多数のニュートラルゾーンも、それぞれが帯状となり、互いに等間隔かつ平行となるように形成される。このため、永久磁石板２のニュートラルゾーンのパターンを振動板１の直線パターン１２と対応づけることは容易であるが、迂回パターン１２ｎに対応づけることはできない。しかも、迂回パターン１２ｎにも対応づけられる変則的なニュートラルゾーンのパターンを形成することは困難である。
【００３５】
しかしながら、迂回パターン１２ｎが、ニュートラルゾーン以外のＮ極又はＳ極の領域と対向している場合、振動板１を逆位相方向や面内方向に振動させる電磁力が発生し、スピーカ特性を劣化させてしまう。このため、永久磁石板２の締結孔２ｊが、振動板１の締結孔１ｊだけでなく、振動板１の迂回パターン１２ｎにも対向するように、締結孔２ｊを広げることによって、迂回パターン１２ｎが、ニュートラルゾーン以外の永久磁石板２と対向するのを防止している。
【００３６】
図６は、図１の薄型両面スピーカ１００を用いた拡声システムの一例を示した図である。この拡声システムでは、振動エリア１５ａ，１５ｂの一方に対し、遅延させた駆動信号を供給することにより、指向方向を正面方向に対し傾けることができる。
【００３７】
この薄型両面スピーカ１００は、天井に取り付けられ、筐体パネル３の正面方向が水平方向となるように、天井から垂下させている。例えば、駅の構内放送設備として、各筐体パネル３の正面方向をプラットホームの長手方向に一致させて、プラットホームの天井に取り付けられる。振動板１は、上側の振動エリア１５ａと下側の振動エリア１５ｂとに区分され、これらの振動エリア１５ａ，１５ｂに対応する２つの配線パターン１１ａ，１１ｂが形成されており、下側の配線パターン１１ｂに対し、上側の配線パターン１１ａよりも遅延させた駆動信号を供給することにより、指向方向を水平方向よりも下側に向けている。
【００３８】
音源装置５０から出力された駆動信号は、遅延回路５１及び上側の配線パターン１１ａに供給される一方、遅延回路５１で遅延させた駆動信号は、下側の配線パターン１１ｂに供給される。遅延回路５１は、少なくとも音声帯域について、駆動信号を一定時間だけ遅延させる回路である。例えば、ＬＣ素子からなるローパスフィルタ回路は、通過帯域内では、振幅がほぼ一定で、位相の遅れ角が周波数に比例して大きくなる特性を有している。このため、このようなローパスフィルタ回路を利用することにより、音声帯域内の各周波数帯域について、遅延時間が一定となる遅延回路を実現することができる。
【００３９】
図中の遅延距離Ｄは、遅延回路５１における遅延時間の間に音波が進む距離を示しており、上側の振動エリア１５ａ（配線パターン１１ａ）からの音波と、下側の振動エリア１５ｂ（配線パターン１１ｂ）からの音波の位相が揃う波面は、水平方向よりも下方向に傾いている。このため、指向方向を正面方向よりも下方向に向けることができる。しかも、２つの筐体パネル３の指向方向を同時に下方向に傾けることができるため、２つの放音面の指向方向をともに下側に向け、薄型両面スピーカ１００の両側において、それぞれ遠方における音圧及び音質と、スピーカ斜め下方向における音圧及び音質とをバランスさせることができる。
【００４０】
図７は、薄型両面スピーカ１００の指向特性を模式的に示した説明図である。図中の５３Ｈ、５３Ｌは、いずれも音声帯域内の周波数における指向特性であり、指向特性５３Ｈは、指向特性５３Ｌよりも高い周波数に関するものである。図７に示した通り、薄型両面スピーカ１００は、周波数が高くなるほど指向性も高くなる。このため、薄型両面スピーカ１００を天井に取り付けた場合、その斜め下方付近では、低音は聞き取れるが、高音は聞き取りにくくなる。しかしながら、図６の拡声システムを用いて、指向方向を下側へ傾けることにより、薄型両面スピーカ１００の斜め下方付近でも、低音及び高音をともに聞き取り易くすることができる。
【００４１】
図８〜図１１は、図６の拡声システムの指向特性についての測定結果を示した図であり、薄型両面スピーカ１００から一定距離を隔てた位置における音圧レベルに関し、３方向についての測定結果が示されている。図８は、筐体パネル３の正面方向（０°方向）、図９は、正面方向よりも５°下向きの方向（−５°方向）、図１０は、正面方向よりも１０°下向きの方向（−１０°方向）、図１１は、正面方向よりも１５°下向きの方向（−１５°方向）について、それぞれ音圧レベルの周波数特性が示されている。また、図中の実線５５は、下側の配線パターン１１ｂの駆動信号を遅延させた場合における周波数特性であり、破線５６は、遅延させなかった場合における周波数特性である。
【００４２】
この測定結果によれば、指向性の低い５ｋＨｚ以下の帯域では、いずれの方向を比較しても、また、同一方向における特性５５，５６を比較しても、音圧レベルにほとんど差は生じていない。しかしながら、５ｋＨｚよりも高い帯域に注目すれば、特性５５，５６の音圧レベルの大小関係が、方向によって逆転していることがわかる。すなわち、０度方向では、遅延させない特性５６の音圧レベルの方が大きいが、−５°方向では、特性５５，５６の音圧レベルがほぼ等しくなり、−１０°方向では、遅延させた特性５５の音圧レベルの方が大きくなっている。また、−１５°方向では、遅延させない特性５６において発生している７ｋＨｚ付近のディップ（落ち込み）が、遅延させた特性５５では発生しておらず、７ｋＨｚ付近の音が聞こえ易くなっていることがわかる。つまり、配線パターン１１ａへの駆動信号に比べて、配線パターン１１ｂへの駆動信号を遅延させることによって、５〜１５ｋＨｚの周波数帯域について、指向方向を下側に向けることができ、斜め下方向において聞き取り易くなっていることがわかる。
【００４３】
本実施の形態による薄型両面スピーカ１００は、２枚の永久磁石板２間に振動板１を配置し、ニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターン１２を振動板１上に形成している。このため、直線パターン１２に駆動信号を供給することにより、振動板１を厚さ方向に振動させ、その振動音を永久磁石板２の放音孔２ｈから放出することができる。
【００４４】
このような薄型両面スピーカ１００において、振動板１を２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂに区分し、各振動エリア１５ａ，１５ｂごとに直線パターン１２を連結した配線パターン１１ａ，１１ｂが形成されている。このため、各配線パターン１１ａ，１１ｂに対し、異なる駆動信号を供給すれば、振動エリアごとに異なる音を生成させることができる。従って同一の振動板１を２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂごとに振動させ、２以上のスピーカとして用いることができる。しかも、１つの振動板を２以上の振動エリアに区分して使用するため、２以上のスピーカを備えた従来のスピーカアレイ装置に比べ、装置サイズを大幅に小型化することができる。
【００４５】
また、本実施の形態による薄型両面スピーカ１００は、振動エリア１５ａ，１５ｂに対応する２以上の給電端子１ｔを備え、配線パターン１１ａ，１１ｂが、異なる給電端子１ｔにそれぞれ接続されている。このため、各給電端子１ｔに対し、遅延時間の異なる駆動信号を供給すれば、薄型両面スピーカの指向方向を制御することができる。従って、薄型両面スピーカの指向方向を放音面の正面方向に対し傾けることができる。しかも、２つの放音面の指向方向を同じ方向に同時に傾けることができる。さらに、遅延時間を調整することにより、正面方向と指向方向のなす角度を調整することもできる。つまり、従来のスピーカアレイ装置と同様に使用することができる。
【００４６】
また、本実施の形態による薄型両面スピーカ１００は、ボルト２０、スペーサ２１及びナット２２からなる筐体パネル３の締結手段が、永久磁石板２間のギャップ幅を規制しているため、永久磁石板２が撓み、中央部のギャップが周縁部よりも広くなるのを防止している。このため、永久磁石板２間のギャップを均一にすることができ、スピーカ特性を向上させ、製品ごとの品質のバラツキを抑えることができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、２以上の配線パターン１１ａ，１１ｂに対し、遅延時間の異なる同一の駆動信号を供給することにより、指向方向を傾ける場合の例について説明したが、例えば、各配線パターン１１ａ，１１ｂに対し、異なる音源装置から供給された駆動信号をそれぞれ供給し、振動エリア１５ａ，１５ｂごとに異なる音声を出力させることもできる。
【００４８】
実施の形態２．
実施の形態１では、振動板１を２つの振動エリア１５ａ，１５ｂに区分し、これらの振動エリア１５ａ，１５ｂに対応づけて、互いに独立した２つの配線パターン１１ａ，１１ｂを形成する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、振動板１'を３つの振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分し、これらの振動エリア１５ａ〜１５ｃに対応づけて、互いに独立した３つの配線パターン１１ａ〜１１ｃを形成する場合について説明する。
【００４９】
図１２は、本発明の形態２による薄型両面スピーカ１００の要部について一構成例を示した図であり、振動板１'の一構成例が示されている。この振動板１'は、３つの振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分されている。各振動エリア１５ａ〜１５ｃは、それぞれ２以上の直線パターン１２を内包している。配線パターン１１ａ〜１１ｃは、対応する振動エリア１５ａ〜１５ｃ内の直線パターン１２を連結した蛇行パターンであり、それぞれ異なる給電端子１ｔに接続されている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００５０】
本実施の形態によれば、振動板１'を３以上の振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分し、各振動エリア１５ａ〜１５ｃを異なる駆動信号によって独立して駆動することができる。このため、独立した振動板をそれぞれ有する３つのスピーカを備えた複合スピーカに比べて小型の複合スピーカを実現することができる。また、振動板１'を３つの振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分し、遅延時間の異なる駆動信号を供給することにより、指向特性についてより自由度の高い制御を行うことができる。
【００５１】
また、振動板１'を区分する振動エリア１５ａ，１５ｂ，…の数が多くなれば、駆動エリアの数に応じて振動板１の面積も大きくなる。その結果、永久磁石板２が撓み易くなり、永久磁石板２間のギャップのばらつきも大きくなる傾向にある。このため、振動板１を３以上の駆動エリアに区分する場合、永久磁石板２のギャップを規制するギャップ規制手段を設けることが特に好適である。
【００５２】
実施の形態３．
上記実施の形態では、ギャップ規制手段を駆動エリア１５ａ〜１５ｃ間に配置する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、駆動エリア１５ｂ内にギャップ規制手段を設ける場合について説明する。
【００５３】
図１３は、本発明の形態３による薄型両面スピーカ１００の要部について一構成例を示した図であり、振動板１の一構成例が示されている。この振動板１''も、３つの振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分されているが、３つの締結孔１ｊが振動エリア５ｂ内に形成されている点で図１２の振動板１'とは異なる。つまり、３組のボルト２０、スペーサ２１及びナット２２からなる締結手段が、振動エリア５ｂ内に配置されている。
【００５４】
一般に、薄型両面スピーカは、永久磁石板２間のギャップ幅が所定範囲から外れると、スピーカ特性が著しく劣化する。このため、駆動エリア１５ａ〜１５ｃ間にギャップ規制手段を設ける構成に代えて、駆動エリア１５ｂ内にギャップ規制手段を設ける構成を採用し、永久磁石板２間ギャップを均一化してもよい。
【００５５】
この場合、振動エリア１５ｂ内において、締結孔１ｊと干渉する直線パターン１２を間引くと、振動エリア５ｂ内に非振動エリアが形成され、各振動エリア１５ｂの面積が実質的に狭くなり、スピーカ特性を劣化させてしまうという問題が生じる。そこで、締結孔１ｊを迂回する迂回パターン１２ｎを有する迂回直線パターン１２ｍを用いることにより、締結孔１ｊを配置することによって生じる振動エリア１５ｂ内に非振動エリアを最小化している。
【００５６】
なお、永久磁石板２の締結孔２ｊを広げて、振動板１''の締結孔１ｊ及び迂回パターン１２ｎに対向させることにより、迂回パターン１２ｎが、ニュートラルゾーン以外の永久磁石板２と対向するのを防止することができる点は、上記実施の形態１，２の場合と同様である。
【００５７】
実施の形態４．
上記実施の形態では、直線パターン１２が振動板１の長手方向と平行に延び、２以上の振動エリア１５ａ〜１５ｃの互いに対向する辺、つまり、振動エリア１５ａ〜１５ｃの境界線が、直線パターン１２と平行となる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、直線パターン１２が振動板１の短手方向と平行に延び、振動エリア１５ａ，１５ｂの境界線が、直線パターン１２の延伸方向と交差している場合について説明する。
【００５８】
図１４は、本発明の形態４による薄型両面スピーカ１００の要部について一構成例を示した図であり、振動板１の一構成例が示されている。この振動板１'''は、２つの振動エリア１５ａ，１５ｂに区分されている。図４の振動板１（実施の形態１）の場合と比較すれば、直線パターン１２が略中央で分割され、その一方が振動エリア１５ａに属し、他方が振動エリア１５ｂに属している点で異なる。
【００５９】
直線パターン１２は、振動板１'''の短手方向と平行となるように配置され、図示しない多極着磁パターンも上記短手方向と平行となるように配置されている。そして、振動エリア１５ａ，１５ｂの境界線は、直線パターン１２及び図示しない多極着磁パターンの延伸方向と直交している。つまり、振動板１を２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂに分割する際、２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂの対向する辺は、実施の形態１〜３で示したように、直線パターン１２及び着磁パターンの延伸方向と一致するように分割することもできるし、本実施の形態で示したように、交差するように分割することもできる。
【００６０】
なお、上記実施の形態では、同一の振動エリア１５ａ〜１５ｃに属する直線パターン１２を連結して蛇行パターンを形成する場合の例について説明したが、本発明は、このような場合のみに限定されない。すなわち、互いに隣接する直線パターン１２に逆方向に電流が流れるように、多数の直線パターン１２が連結されていればよく、蛇行パターンのみに限定されない。
【符号の説明】
【００６１】
１，１'，１''，１''' 振動板
１ｊ 締結孔
１ｔ 給電端子
２ 永久磁石板
２ｈ 放音孔
２ｊ 締結孔
３ 筐体パネル
３ｈ 放音孔
３ｔ 端子孔
４ 筐体フレーム
４ｔ 端子孔
１０ 樹脂フィルム
１１，１１ａ〜１１ｃ 配線パターン
１２ 直線パターン
１２ｍ 迂回直線パターン
１２ｎ 迂回パターン
１４ 保護膜
１５ａ〜１５ｃ 振動エリア
５０ 音源装置
５１ 遅延回路
１００ 薄型両面スピーカ
ｂｓ 緩衝シート
ｅｔ 外部端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型両面スピーカに係り、更に詳しくは、平板状の薄型筐体の両面から放音することができる薄型両面スピーカの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
２枚の永久磁石板間のギャップ（隙間）に振動板が配置され、当該振動板に形成された配線パターンに駆動電流を供給することにより、上記ギャップ内で振動板を振動させ、永久磁石板にそれぞれ形成された放音孔を介して、両面から放音することができる薄型両面スピーカが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種の薄型両面スピーカは、正反対の方向に向けられた２つの放音面を有し、互いに逆位相となる音波を放出することができる。また、各放音面からは、直進性の高い平面波が放出され、放音面の正面方向への指向性が高い。このため、細長いエリア内において一定の音圧を確保することが求められる用途、例えば、駅のプラットホームに設置されている駅構内放送用のスピーカに好適であると考えられる。
【０００４】
図１５は、従来の薄型両面スピーカ２００の設置例を示した図である。図中では、放音面の正面がプラットホームの長手方向に一致するように、薄型両面スピーカ２００がプラットホームの天井に設置されている。薄型両面スピーカ２００は、２つの放音面が互いに反対方向を向いていることから、薄型両面スピーカ２００を挟んでプラットホーム上の両方向に音場を形成することができる。また、平面波の直進性により、プラットホーム上の比較的遠い位置でも一定の音圧を確保することができる。その一方で、薄型両面スピーカの斜め下方付近では音を聞き取りにくいという問題があり、特に、低音に比べて高音はより指向性が高いため、高音が聞き取りにくいという問題があった。
【０００５】
このような場合、両面タイプではない一般的なスピーカであれば、放音面を水平方向よりも下側に向けて設置することにより、遠方における音圧及び音質と、斜め下方向の音圧及び音質とをバランスさせることができる。ところが、薄型両面スピーカの場合、一方の放音面を下側に向けると他方の放音面が上側を向くことになるため、両側に音場を形成することができるという薄型両面スピーカ２００のメリットを生かすことができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３３１５９６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、上記の事情に鑑みてなされたものであり、薄型両面スピーカの両面から出力される音の帯域のうち高帯域の音を、ともに所望の方向に届くよう制御することが可能な薄型両面スピーカ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】
第１の本発明による薄型両面スピーカは、互いに平行となる帯状のＮ極及びＳ極が交互に現れる多極着磁パターンが形成され、異極間のニュートラルゾーンに多数の放音孔が形成された２枚の永久磁石板と、同極を対向させた２枚の上記永久磁石板間に配置され、上記ニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターンが形成された振動板とを備え、上記振動板が、それぞれが隣接する２以上の直線パターンからなる２以上の振動エリアに区分され、上記振動エリアごとに上記直線パターンが連結され、遅延時間を異ならせた同一の駆動信号が供給可能な２以上の配線パターンが形成されている。
【０００９】
ニュートラルゾーンは、永久磁石板に垂直な磁界が弱く、永久磁石板に平行な磁界が強い。このため、２枚の永久磁石板間に振動板を配置し、ニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターンを振動板上に形成すれば、直線パターンに駆動信号を供給することにより振動板を厚さ方向に振動させ、その振動音を永久磁石板の放音孔から放出することができる。
【００１０】
このような薄型両面スピーカにおいて、振動板を互いに隣接する２以上の振動エリアに区分し、各振動エリアごとに直線パターンを連結した配線パターンを形成し、各配線パターンに対し、遅延時間を異ならせた同一の駆動信号を供給すれば、遅延時間を調整することで、両面から出力される音の帯域うち高帯域の音を、共に所望の方向に届くよう制御することができる。
【００１１】
第２の本発明による薄型両面スピーカは、上記構成に加えて、上記振動エリアは矩形からなりであり、それぞれの一辺を対向させて互いに隣接するように構成される。
【００１２】
このような構成により、遅延時間を異ならせた同一駆動信号がそれぞれ供給される振動エリアを近接させることが可能となり、高帯域の指向性制御を実現することができる。
【００１３】
第３の本発明による薄型両面スピーカは、上記構成に加えて、上記振動板を貫通し、上記永久磁石板間のギャップを規制するギャップ規制部材が、上記振動エリア内又は上記振動エリア間に配置されている。
【００１４】
このような構成により、永久磁石板間の距離を均一にすることができ、スピーカ特性を向上させることができる。特に、振動板を２以上の振動エリアに区分するために、永久磁石板の面積が増大したとしても、磁石同士の排斥力により永久磁石板が撓み、永久磁石間の距離が不均一になるのを防止することができる。
【００１５】
第４の本発明による薄型両面スピーカは、上記構成に加えて、上記直線パターンが、上記ギャップ規制部材を迂回する迂回パターンを有する。このような構成により、直線パターンを配置すれば振動板の貫通孔と干渉してしまう領域に対しても、直線パターンを配置することができ、同じ面積の振動板上において、より広い振動エリアを確保することができる。
【００１６】
第５の本発明による薄型両面スピーカは、上記構成に加えて、上記永久磁石板は、上記迂回パターンに対向する貫通孔を有する。このような構成により、永久磁石板と迂回パターンとの相互作用により発生する逆位相方向や面内方向に振動させる電磁力を抑えることができ、スピーカ特性の劣化を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、指向方向を制御可能な小型の薄型両面スピーカを提供することができる。特に、２つの放音面の指向方向を同じ方向に傾けることができる小型の薄型両面スピーカを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１による薄型両面スピーカ１００の外観図である。
【図２】図１の薄型両面スピーカ１００の展開斜視図である。
【図３】図１の薄型両面スピーカ１００のＡ−Ａ切断線による断面図である。
【図４】図２の振動板１の平面図である。
【図５】図２の永久磁石板２の平面図である。
【図６】図１の薄型両面スピーカ１００を用いた拡声システムの一例を示した図である。
【図７】薄型両面スピーカ１００の指向特性を模式的に示した説明図である。
【図８】図７の拡声システムの指向特性について、正面方向（０°方向）の音圧レベルの周波数特性を示した図である。
【図９】図７の拡声システムの指向特性について、５°下向きの方向（−５°方向）の音圧レベルの周波数特性を示した図である。
【図１０】図７の拡声システムの指向特性について、１０°下向きの方向（−１０°方向）の音圧レベルの周波数特性を示した図である。
【図１１】図７の拡声システムの指向特性について、１５°下向きの方向（−１５°方向）の音圧レベルの周波数特性を示した図である。
【図１２】本発明の形態２による薄型両面スピーカ１００について振動板１の一構成例を示した平面図である。
【図１３】本発明の形態３による薄型両面スピーカ１００について振動板１の一構成例を示した平面図である。
【図１４】本発明の形態４による薄型両面スピーカ１００について振動板１の一構成例を示した平面図である。
【図１５】従来の薄型両面スピーカ２００の設置例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１〜図３は、本発明の実施の形態１による薄型両面スピーカ１００の一構成例を示した図であり、図１は薄型両面スピーカ１００の外観図、図２は薄型両面スピーカ１００の一部を展開した展開斜視図、図３は、図１のＡ−Ａ切断線による断面図である。この薄型両面スピーカ１００は、２つの筐体パネル３で挟まれた薄い矩形平板形状からなり、２つの筐体パネル３から、平面波をそれぞれ放音することができる。つまり、筐体パネル３が放音面となり、２つの放音面から互いに反対方向に向けてそれぞれ放音する。
【００２０】
薄型両面スピーカ１００は、１枚の振動板１、２枚の永久磁石板２、２枚の筐体パネル３、２つの筐体フレーム４、２枚の緩衝シートｂｓ及び２枚のフィルタｆｔを備えている。２枚の永久磁石板２は、振動板１を挟むように互いに対向して配置され、振動板１の配線パターン１１に駆動信号を供給することにより、永久磁石板２間のギャップ内において振動板１を厚さ方向に振動させることができる。また、２枚の筐体パネル３は、２枚の永久磁石板２を挟み込むように互いに対向して配置され、筐体フレーム４は、永久磁石板２の端面を覆うように配置されている。さらに、２枚の緩衝シートｂｓが、振動板１及び永久磁石板２の間にそれぞれ配置され、２枚のフィルタｆｔが、永久磁石板２及び筐体パネル３の間にそれぞれ配置されている。
【００２１】
振動板１は、配線パターン１１が形成された可撓性フィルムであり、例えば、銅からなる配線パターン１１がポリイミドからなる樹脂フィルム上に形成されている。配線パターン１１は、互いに平行な多数の直線パターン１２を連結した蛇行パターンからなり、振動板１のコーナー部に立設された給電端子１ｔに接続されている。給電端子１ｔは、筐体フレーム４の端子孔４ｔと、筐体パネル３の端子孔３ｔを通って、外部端子ｅｔに接続されている。このため、給電端子１ｔを介して、外部端子ｅｔから配線パターン１１へ駆動信号を供給することができる。また、配線パターン１１は、振動板１の両面に形成されており、直線パターン１２は、振動板１を挟んで重複するように、同じ位置に同じパターンが形成されている。
【００２２】
永久磁石板２は、板状の永久磁石であり、振動板１と対向する内側の主面に多極着磁パターンが形成されている。この多極着磁パターンは、帯状のＮ極及びＳ極が交互に現れるように、多数のＮ極及びＳ極を互いに平行に配列させたパターンである。隣接するＮ極及びＳ極間には、永久磁石板２に垂直な磁界が最小となる帯状のニュートラルゾーンが形成されている。このニュートラルゾーン上に永久磁石板２を貫通する多数の放音孔２ｈが形成されている。
【００２３】
２枚の永久磁石板２は、同極同士を対向させた状態で、対向するニュートラルゾーン間に振動板１の直線パターン１２を挟み込むように配置されている。一般に、永久磁石板２に平行な磁界はニュートラルゾーンにおいて最大となるが、永久磁石板２の同極同士を対向させることによって、上記磁界における磁束密度を更に高めることができる。このようなニュートラルゾーンに対応する位置に振動板１の直線パターン１２を配置すれば、振動板１を厚み方向に振動させるための電磁力を最も効率よく発生させることができる。
【００２４】
筐体パネル３及び筐体フレーム４は、永久磁石板２を収容する筐体を構成している。振動板１は、その周縁部が２枚の筐体フレーム４で挟み込まれ、これらの筐体フレーム４が２枚の筐体パネル３で挟み込まれることにより、振動板１が、薄型両面スピーカ１００の厚さ方向の中央で支持されている。また、板状の筐体パネル３が、永久磁石板２の外側の主面を覆い、枠状の筐体フレーム４が、永久磁石板２の側面を覆うことにより、永久磁石板２からの磁束漏洩を防止している。さらに、筐体パネル３には、筐体パネル３を貫通する多数の放音孔３ｈが設けられている。これらの放音孔３ｈは、永久磁石板２の放音孔２ｈに対応する位置に形成され、振動板１の振動により発生した音は、永久磁石の放音孔２ｈと、筐体パネル３の放音孔３ｈとを介して、筐体パネル３から自由空間に放出される。
【００２５】
緩衝シートｂｓは、振動板１と永久磁石板２との衝突による異音発生を防止するための緩衝材であり、通気性が良好な素材、例えば不織布が用いられる。緩衝シートｂｓの厚さは、振動板１及び永久磁石板２の間隔よりも薄く、振動板１及び緩衝シートｂｓの間には、振動板１が振動可能な空間が形成されている。フィルタｆｔは、外部から粉塵の侵入を防止するための防塵材であり、通気性の良好な素材が用いられる。
【００２６】
３組のボルト２０、スペーサ２１及びナット２２は、２枚の筐体パネル３を互いに締結し、その間隔を規制する締結手段であり、筐体パネル３上の周縁部よりも内側に設けられている。スペーサ２１は、締結孔１ｊ，２ｊを通って、振動板１及び永久磁石板２を貫通し、その両端を筐体パネル３の内側主面に当接させた筒状体であり、ボルト２０は、当該スペーサ２１内を通って、２枚の筐体パネル３を横断した後、ナット２２と螺合させている。つまり、上記締結手段が筐体パネル３の間隔を規制することにより、筐体パネル３に挟まれている永久磁石板２のギャップ幅も規制することができる。つまり、上記締結手段は、永久磁石板２のギャップ規制手段として機能している。
【００２７】
永久磁石板２の同極同士を対向させた場合、永久磁石板２間に排斥力が作用する。このため、永久磁石板２の周縁部のみを支持した場合、永久磁石板２が排斥力により撓み、主面中央付近のギャップが周縁部よりも増大し、スピーカ特性が劣化する。このため、筐体パネル３の主面の中央付近において、永久磁石板２のギャップ幅を規制し、永久磁石板２間のギャップを均一にすれば、スピーカ特性を向上させ、製品ごとの品質のバラツキを抑えることができる。
【００２８】
ここでは、２枚の筐体パネル３を互いに締結する締結手段により、永久磁石板２間のギャップ幅を規制する例について説明したが、例えば、永久磁石板２間にスペーサを配置し、永久磁石板２を互いに締結することにより、そのギャップ幅を規制してもよいことは言うまでもない。また、永久磁石板２のギャップ規制は、その主面の中央付近で行うことが望ましいが、２以上のギャップ規制手段を備える場合には、主面中央に関し対称となる位置に配置してもよい。
【００２９】
図４は、図１の薄型両面スピーカ１００の詳細な構成例を示した図であり、振動板１の平面図が示されている。この振動板１は、２つの振動エリア１５ａ，１５ｂに区分され、互いに独立した２つの配線パターン１１ａ，１１ｂが、振動エリア１５ａ，１５ｂに対応づけて形成されている。振動板１上で互いに平行となるように形成された多数の直線パターン１２は、それぞれのグループが互いに隣接する直線パターン１２で構成されるように、２つのグループに区分され、振動エリア１５ａ，１５ｂは、各グループに属する直線パターン１２の配置領域として定義される。つまり、各振動エリア１５ａ，１５ｂは、振動板１を直線パターン１２に平行な直線で分割することによって得られる領域であり、それぞれの一辺を対向させて互いに隣接する矩形領域となる。
【００３０】
配線パターン１１ａは、振動エリア１５ａ内に形成された２以上の直線パターン１２を連結した蛇行パターンとして形成される。同様にして、配線パターン１１ｂは、振動エリア１５ｂ内に形成された２以上の直線パターン１２を連結した蛇行パターンとして形成される。また、これらの配線パターン１１ａ，１１ｂは、互いに異なる給電端子１ｔに接続されており、これらの給電端子１ｔに異なる駆動信号を供給することにより、振動エリア１５ａ，１５ｂを互いに独立して起振させることができる。図中では、３つの締結孔１ｊが、いずれも振動エリア１５ａ，１５ｂ間に形成され、振動板１の周縁部以外の位置においても永久磁石板２のギャップを規制しているので、永久磁石板２のギャップを均一にすることができる。
【００３１】
ここで、振動エリア１５ａ，１５ｂ間に締結孔１ｊを設けると、締結孔１ｊの直径よりも大きな幅を有する非振動エリアが振動エリア１５ａ，１５ｂ間に形成され、各振動エリア１５ａ，１５ｂの面積を狭くしてしまうという問題が生じる。そこで、締結孔１ｊを迂回する迂回パターン１２ｎを有する迂回直線パターン１２ｍを用いることにより、非振動エリアを最小化している。
【００３２】
迂回直線パターン１２ｍは、直線パターン１２のうち、締結孔１ｊと干渉する部分を非直線形状からなる迂回パターン１２ｎに置き換えたパターンであり、締結孔１ｊによって２以上に分断された直線パターンを迂回パターン１２ｎを介在させて連結したパターンである。さらに、隣接する迂回直線パターン１２ｍと干渉する部分がある直線パターン１２についても、同様にして、当該部分を迂回パターン１２ｎに置き換えて、迂回直線パターン１２ｍにすることができる。つまり、一方の振動エリア１５ａ（１５ｂ）内であって、他方の振動エリア１５ｂ（１５ａ）との境界付近に迂回直線パターン１２ｍを配置することにより、非振動エリアを狭小化し、振動エリア１５ａ，１５ｂの面積を広げることができる。
【００３３】
図５は、図１の薄型両面スピーカ１００の詳細な構成例を示した図であり、永久磁石板２の平面図が示されている。図中に破線で示されているのは、振動板１上の配線パターン１１及び締結孔１ｊに対応する永久磁石板２上の位置である。
【００３４】
放音孔２ｈは、互いに平行に形成された多数の帯状のニュートラルゾーン上に形成されている。永久磁石板２は、その主面に多数のＮ極及びＳ極が交互かつ等間隔に配置されているため、異極間の中央に形成される多数のニュートラルゾーンも、それぞれが帯状となり、互いに等間隔かつ平行となるように形成される。このため、永久磁石板２のニュートラルゾーンのパターンを振動板１の直線パターン１２と対応づけることは容易であるが、迂回パターン１２ｎに対応づけることはできない。しかも、迂回パターン１２ｎにも対応づけられる変則的なニュートラルゾーンのパターンを形成することは困難である。
【００３５】
しかしながら、迂回パターン１２ｎが、ニュートラルゾーン以外のＮ極又はＳ極の領域と対向している場合、振動板１を逆位相方向や面内方向に振動させる電磁力が発生し、スピーカ特性を劣化させてしまう。このため、永久磁石板２の締結孔２ｊが、振動板１の締結孔１ｊだけでなく、振動板１の迂回パターン１２ｎにも対向するように、締結孔２ｊを広げることによって、迂回パターン１２ｎが、ニュートラルゾーン以外の永久磁石板２と対向するのを防止している。
【００３６】
図６は、図１の薄型両面スピーカ１００を用いた拡声システムの一例を示した図である。この拡声システムでは、振動エリア１５ａ，１５ｂの一方に対し、遅延させた駆動信号を供給することにより、指向方向を正面方向に対し傾けることができる。
【００３７】
この薄型両面スピーカ１００は、天井に取り付けられ、筐体パネル３の正面方向が水平方向となるように、天井から垂下させている。例えば、駅の構内放送設備として、各筐体パネル３の正面方向をプラットホームの長手方向に一致させて、プラットホームの天井に取り付けられる。振動板１は、上側の振動エリア１５ａと下側の振動エリア１５ｂとに区分され、これらの振動エリア１５ａ，１５ｂに対応する２つの配線パターン１１ａ，１１ｂが形成されており、下側の配線パターン１１ｂに対し、上側の配線パターン１１ａよりも遅延させた駆動信号を供給することにより、指向方向を水平方向よりも下側に向けている。
【００３８】
音源装置５０から出力された駆動信号は、遅延回路５１及び上側の配線パターン１１ａに供給される一方、遅延回路５１で遅延させた駆動信号は、下側の配線パターン１１ｂに供給される。遅延回路５１は、少なくとも音声帯域について、駆動信号を一定時間だけ遅延させる回路である。例えば、ＬＣ素子からなるローパスフィルタ回路は、通過帯域内では、振幅がほぼ一定で、位相の遅れ角が周波数に比例して大きくなる特性を有している。このため、このようなローパスフィルタ回路を利用することにより、音声帯域内の各周波数帯域について、遅延時間が一定となる遅延回路を実現することができる。
【００３９】
図中の遅延距離Ｄは、遅延回路５１における遅延時間の間に音波が進む距離を示しており、上側の振動エリア１５ａ（配線パターン１１ａ）からの音波と、下側の振動エリア１５ｂ（配線パターン１１ｂ）からの音波の位相が揃う波面は、水平方向よりも下方向に傾いている。このため、指向方向を正面方向よりも下方向に向けることができる。しかも、２つの筐体パネル３の指向方向を同時に下方向に傾けることができるため、２つの放音面の指向方向をともに下側に向け、薄型両面スピーカ１００の両側において、それぞれ遠方における音圧及び音質と、スピーカ斜め下方向における音圧及び音質とをバランスさせることができる。
【００４０】
図７は、薄型両面スピーカ１００の指向特性を模式的に示した説明図である。図中の５３Ｈ、５３Ｌは、いずれも音声帯域内の周波数における指向特性であり、指向特性５３Ｈは、指向特性５３Ｌよりも高い周波数に関するものである。図７に示した通り、薄型両面スピーカ１００は、周波数が高くなるほど指向性も高くなる。このため、薄型両面スピーカ１００を天井に取り付けた場合、その斜め下方付近では、低音は聞き取れるが、高音は聞き取りにくくなる。しかしながら、図６の拡声システムを用いて、指向方向を下側へ傾けることにより、薄型両面スピーカ１００の斜め下方付近でも、低音及び高音をともに聞き取り易くすることができる。
【００４１】
図８〜図１１は、図６の拡声システムの指向特性についての測定結果を示した図であり、薄型両面スピーカ１００から一定距離を隔てた位置における音圧レベルに関し、３方向についての測定結果が示されている。図８は、筐体パネル３の正面方向（０°方向）、図９は、正面方向よりも５°下向きの方向（−５°方向）、図１０は、正面方向よりも１０°下向きの方向（−１０°方向）、図１１は、正面方向よりも１５°下向きの方向（−１５°方向）について、それぞれ音圧レベルの周波数特性が示されている。また、図中の実線５５は、下側の配線パターン１１ｂの駆動信号を遅延させた場合における周波数特性であり、破線５６は、遅延させなかった場合における周波数特性である。
【００４２】
この測定結果によれば、指向性の低い５ｋＨｚ以下の帯域では、いずれの方向を比較しても、また、同一方向における特性５５，５６を比較しても、音圧レベルにほとんど差は生じていない。しかしながら、５ｋＨｚよりも高い帯域に注目すれば、特性５５，５６の音圧レベルの大小関係が、方向によって逆転していることがわかる。すなわち、０度方向では、遅延させない特性５６の音圧レベルの方が大きいが、−５°方向では、特性５５，５６の音圧レベルがほぼ等しくなり、−１０°方向では、遅延させた特性５５の音圧レベルの方が大きくなっている。また、−１５°方向では、遅延させない特性５６において発生している７ｋＨｚ付近のディップ（落ち込み）が、遅延させた特性５５では発生しておらず、７ｋＨｚ付近の音が聞こえ易くなっていることがわかる。つまり、配線パターン１１ａへの駆動信号に比べて、配線パターン１１ｂへの駆動信号を遅延させることによって、５〜１５ｋＨｚの周波数帯域について、指向方向を下側に向けることができ、斜め下方向において聞き取り易くなっていることがわかる。
【００４３】
本実施の形態による薄型両面スピーカ１００は、２枚の永久磁石板２間に振動板１を配置し、ニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターン１２を振動板１上に形成している。このため、直線パターン１２に駆動信号を供給することにより、振動板１を厚さ方向に振動させ、その振動音を永久磁石板２の放音孔２ｈから放出することができる。
【００４４】
このような薄型両面スピーカ１００において、振動板１を２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂに区分し、各振動エリア１５ａ，１５ｂごとに直線パターン１２を連結した配線パターン１１ａ，１１ｂが形成されている。このため、各配線パターン１１ａ，１１ｂに対し、異なる駆動信号を供給すれば、振動エリアごとに異なる音を生成させることができる。従って同一の振動板１を２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂごとに振動させ、２以上のスピーカとして用いることができる。しかも、１つの振動板を２以上の振動エリアに区分して使用するため、２以上のスピーカを備えた従来のスピーカアレイ装置に比べ、装置サイズを大幅に小型化することができる。
【００４５】
また、本実施の形態による薄型両面スピーカ１００は、振動エリア１５ａ，１５ｂに対応する２以上の給電端子１ｔを備え、配線パターン１１ａ，１１ｂが、異なる給電端子１ｔにそれぞれ接続されている。このため、各給電端子１ｔに対し、遅延時間の異なる駆動信号を供給すれば、薄型両面スピーカの指向方向を制御することができる。従って、薄型両面スピーカの指向方向を放音面の正面方向に対し傾けることができる。しかも、２つの放音面の指向方向を同じ方向に同時に傾けることができる。さらに、遅延時間を調整することにより、正面方向と指向方向のなす角度を調整することもできる。つまり、従来のスピーカアレイ装置と同様に使用することができる。
【００４６】
また、本実施の形態による薄型両面スピーカ１００は、ボルト２０、スペーサ２１及びナット２２からなる筐体パネル３の締結手段が、永久磁石板２間のギャップ幅を規制しているため、永久磁石板２が撓み、中央部のギャップが周縁部よりも広くなるのを防止している。このため、永久磁石板２間のギャップを均一にすることができ、スピーカ特性を向上させ、製品ごとの品質のバラツキを抑えることができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、２以上の配線パターン１１ａ，１１ｂに対し、遅延時間の異なる同一の駆動信号を供給することにより、指向方向を傾ける場合の例について説明したが、例えば、各配線パターン１１ａ，１１ｂに対し、異なる音源装置から供給された駆動信号をそれぞれ供給し、振動エリア１５ａ，１５ｂごとに異なる音声を出力させることもできる。
【００４８】
実施の形態２．
実施の形態１では、振動板１を２つの振動エリア１５ａ，１５ｂに区分し、これらの振動エリア１５ａ，１５ｂに対応づけて、互いに独立した２つの配線パターン１１ａ，１１ｂを形成する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、振動板１'を３つの振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分し、これらの振動エリア１５ａ〜１５ｃに対応づけて、互いに独立した３つの配線パターン１１ａ〜１１ｃを形成する場合について説明する。
【００４９】
図１２は、本発明の形態２による薄型両面スピーカ１００の要部について一構成例を示した図であり、振動板１'の一構成例が示されている。この振動板１'は、３つの振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分されている。各振動エリア１５ａ〜１５ｃは、それぞれ２以上の直線パターン１２を内包している。配線パターン１１ａ〜１１ｃは、対応する振動エリア１５ａ〜１５ｃ内の直線パターン１２を連結した蛇行パターンであり、それぞれ異なる給電端子１ｔに接続されている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００５０】
本実施の形態によれば、振動板１'を３以上の振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分し、各振動エリア１５ａ〜１５ｃを異なる駆動信号によって独立して駆動することができる。このため、独立した振動板をそれぞれ有する３つのスピーカを備えた複合スピーカに比べて小型の複合スピーカを実現することができる。また、振動板１'を３つの振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分し、遅延時間の異なる駆動信号を供給することにより、指向特性についてより自由度の高い制御を行うことができる。
【００５１】
また、振動板１'を区分する振動エリア１５ａ，１５ｂ，…の数が多くなれば、駆動エリアの数に応じて振動板１の面積も大きくなる。その結果、永久磁石板２が撓み易くなり、永久磁石板２間のギャップのばらつきも大きくなる傾向にある。このため、振動板１を３以上の駆動エリアに区分する場合、永久磁石板２のギャップを規制するギャップ規制手段を設けることが特に好適である。
【００５２】
実施の形態３．
上記実施の形態では、ギャップ規制手段を駆動エリア１５ａ〜１５ｃ間に配置する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、駆動エリア１５ｂ内にギャップ規制手段を設ける場合について説明する。
【００５３】
図１３は、本発明の形態３による薄型両面スピーカ１００の要部について一構成例を示した図であり、振動板１の一構成例が示されている。この振動板１''も、３つの振動エリア１５ａ〜１５ｃに区分されているが、３つの締結孔１ｊが振動エリア５ｂ内に形成されている点で図１２の振動板１'とは異なる。つまり、３組のボルト２０、スペーサ２１及びナット２２からなる締結手段が、振動エリア５ｂ内に配置されている。
【００５４】
一般に、薄型両面スピーカは、永久磁石板２間のギャップ幅が所定範囲から外れると、スピーカ特性が著しく劣化する。このため、駆動エリア１５ａ〜１５ｃ間にギャップ規制手段を設ける構成に代えて、駆動エリア１５ｂ内にギャップ規制手段を設ける構成を採用し、永久磁石板２間ギャップを均一化してもよい。
【００５５】
この場合、振動エリア１５ｂ内において、締結孔１ｊと干渉する直線パターン１２を間引くと、振動エリア５ｂ内に非振動エリアが形成され、各振動エリア１５ｂの面積が実質的に狭くなり、スピーカ特性を劣化させてしまうという問題が生じる。そこで、締結孔１ｊを迂回する迂回パターン１２ｎを有する迂回直線パターン１２ｍを用いることにより、締結孔１ｊを配置することによって生じる振動エリア１５ｂ内に非振動エリアを最小化している。
【００５６】
なお、永久磁石板２の締結孔２ｊを広げて、振動板１''の締結孔１ｊ及び迂回パターン１２ｎに対向させることにより、迂回パターン１２ｎが、ニュートラルゾーン以外の永久磁石板２と対向するのを防止することができる点は、上記実施の形態１，２の場合と同様である。
【００５７】
実施の形態４．
上記実施の形態では、直線パターン１２が振動板１の長手方向と平行に延び、２以上の振動エリア１５ａ〜１５ｃの互いに対向する辺、つまり、振動エリア１５ａ〜１５ｃの境界線が、直線パターン１２と平行となる場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、直線パターン１２が振動板１の短手方向と平行に延び、振動エリア１５ａ，１５ｂの境界線が、直線パターン１２の延伸方向と交差している場合について説明する。
【００５８】
図１４は、本発明の形態４による薄型両面スピーカ１００の要部について一構成例を示した図であり、振動板１の一構成例が示されている。この振動板１'''は、２つの振動エリア１５ａ，１５ｂに区分されている。図４の振動板１（実施の形態１）の場合と比較すれば、直線パターン１２が略中央で分割され、その一方が振動エリア１５ａに属し、他方が振動エリア１５ｂに属している点で異なる。
【００５９】
直線パターン１２は、振動板１'''の短手方向と平行となるように配置され、図示しない多極着磁パターンも上記短手方向と平行となるように配置されている。そして、振動エリア１５ａ，１５ｂの境界線は、直線パターン１２及び図示しない多極着磁パターンの延伸方向と直交している。つまり、振動板１を２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂに分割する際、２以上の振動エリア１５ａ，１５ｂの対向する辺は、実施の形態１〜３で示したように、直線パターン１２及び着磁パターンの延伸方向と一致するように分割することもできるし、本実施の形態で示したように、交差するように分割することもできる。
【００６０】
なお、上記実施の形態では、同一の振動エリア１５ａ〜１５ｃに属する直線パターン１２を連結して蛇行パターンを形成する場合の例について説明したが、本発明は、このような場合のみに限定されない。すなわち、互いに隣接する直線パターン１２に逆方向に電流が流れるように、多数の直線パターン１２が連結されていればよく、蛇行パターンのみに限定されない。
【符号の説明】
【００６１】
１，１'，１''，１''' 振動板
１ｊ 締結孔
１ｔ 給電端子
２ 永久磁石板
２ｈ 放音孔
２ｊ 締結孔
３ 筐体パネル
３ｈ 放音孔
３ｔ 端子孔
４ 筐体フレーム
４ｔ 端子孔
１０ 樹脂フィルム
１１，１１ａ〜１１ｃ 配線パターン
１２ 直線パターン
１２ｍ 迂回直線パターン
１２ｎ 迂回パターン
１４ 保護膜
１５ａ〜１５ｃ 振動エリア
５０ 音源装置
５１ 遅延回路
１００ 薄型両面スピーカ
ｂｓ 緩衝シート
ｅｔ 外部端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行となる帯状のＮ極及びＳ極が交互に現れる多極着磁パターンが形成され、異極間のニュートラルゾーンに多数の放音孔が形成された２枚の永久磁石板と、
同極を対向させた２枚の上記永久磁石板間に配置され、上記ニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターンが形成された振動板とを備え、
上記振動板は、それぞれが隣接する２以上の直線パターンからなる２以上の振動エリアに区分され、
上記振動エリアごとに上記直線パターンが連結され、遅延時間を異ならせた同一の駆動信号が供給可能な２以上の配線パターンが形成されていることを特徴とする薄型両面スピーカ。
【請求項２】
上記各振動エリアは矩形からなり、それぞれの一辺を対向させて互いに隣接していることを特徴とする請求項１に記載の薄型両面スピーカ。
【請求項３】
上記振動板を貫通し、上記永久磁石板間のギャップを規制するギャップ規制部材が、上記振動エリア内又は上記振動エリア間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の薄型両面スピーカ。
【請求項４】
上記直線パターンは、上記ギャップ規制部材を迂回する迂回パターンを有することを特徴とする請求項３に記載の薄型両面スピーカ。
【請求項５】
上記永久磁石板は、上記迂回パターンに対向する貫通孔を有することを特徴とする請求項４に記載の薄型両面スピーカ。
【請求項１】
互いに平行となる帯状のＮ極及びＳ極が交互に現れる多極着磁パターンが形成され、異極間のニュートラルゾーンに多数の放音孔が形成された２枚の永久磁石板と、
同極を対向させた２枚の上記永久磁石板間に配置され、上記ニュートラルゾーンに対応する多数の直線パターンが形成された振動板とを備え、
上記振動板は、それぞれが隣接する２以上の直線パターンからなる２以上の振動エリアに区分され、
上記振動エリアごとに上記直線パターンが連結され、遅延時間を異ならせた同一の駆動信号が供給可能な２以上の配線パターンが形成されていることを特徴とする薄型両面スピーカ。
【請求項２】
上記各振動エリアは矩形からなり、それぞれの一辺を対向させて互いに隣接していることを特徴とする請求項１に記載の薄型両面スピーカ。
【請求項３】
上記振動板を貫通し、上記永久磁石板間のギャップを規制するギャップ規制部材が、上記振動エリア内又は上記振動エリア間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の薄型両面スピーカ。
【請求項４】
上記直線パターンは、上記ギャップ規制部材を迂回する迂回パターンを有することを特徴とする請求項３に記載の薄型両面スピーカ。
【請求項５】
上記永久磁石板は、上記迂回パターンに対向する貫通孔を有することを特徴とする請求項４に記載の薄型両面スピーカ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１００２３３（Ｐ２０１２−１００２３３Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０１９１（Ｐ２０１０−２５０１９１）
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００２２３１８２）ティーオーエー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００２２３１８２）ティーオーエー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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