JPH11234785A - パネル型スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｄ／Ａ変換装置やフィルタ装置を必要とする
ことなく、デジタルオーディオ信号によりドライバユニ
ットを直接駆動して音響出力を得ることができるパネル
型スピーカ装置を提供する。 【解決手段】 デジタルオーディオ信号が供給される信
号入力端子２と、この信号入力端子２に供給されたデジ
タルオーディオ信号により直接駆動されるドライバユニ
ット３と、剛性を有するパネル状に形成されるとともに
外周部位がほぼ非拘束状態で支持され、上記ドライバユ
ニット３が主面４ｂに取り付けられたパネル状の振動板
４とを備える。デジタルオーディオ信号でドライバユニ
ット３を直接駆動することにより、振動板４に生じる部
分的な曲げ動作により音響出力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、オーディオ信号
を音響出力に変換するスピーカ装置に関し、特に、デジ
タルオーディオ信号によりドライバユニットを直接駆動
して、パネル状の振動体に曲げ動作を生じさせて再生出
力を放音するようにしたパネル型スピーカ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、オーディオ信号を音響出力に変換
するスピーカ装置としては、一般にコーン型ダイナミッ
クスピーカやホーン型ダイナミックスピーカ等が知られ
ている。

【０００３】例えばコーン型ダイナミックスピーカは、
円錐形状を呈して形成された振動板と、この振動板を駆
動するドライバユニットと、振動板の外周縁部を支持す
るフレームと、これら各部材を収納したキャビネット等
の部材によって構成される。ドライバユニットは、ボイ
スコイルと、ポールと、プレートと、マグネットと、ダ
ンパー及びセンタキャップ等の部材によって構成されて
いる。

【０００４】振動板は、軽量で内部損失が大きい素材に
よって上述した円錐形を基本形状に形成され、その中心
部にドライバユニットが配置される。振動板は、一般に
内周部から外周部に向かって次第にその厚みが薄くされ
るとともに、その外周縁部が全周に亘って矢紙を介して
フレームに支持されている。フレームは、振動板とドラ
イバユニットとを結合するとともに、振動板を囲ってそ
の保護作用も奏する部材である。フレームには、振動板
に対してその振動動作による反作用の影響を及ぼさない
ように、一般に切欠き窓が形成されている。矢紙は、振
動板の外周縁部の押さえと、この振動板が振動動作した
際にキャビネットの取付部と接触しないように作用す
る。

【０００５】一方、ホーン型ダイナミックスピーカは、
ボイスコイルによって駆動される振動板の振動音をホー
ンによって拡大して放出するようにしたものであり、ホ
ーンを有する以外の基本的な構成については上述したコ
ーン型ダイナミックスピーカと同等とされる。すなわ
ち、ホーン型ダイナミックスピーカにおいても、マグネ
ットと、その先端部に一体に組み付けられたポールと、
ポールの周囲を取り囲むヨークと、ポールと対向する開
口部を有してヨークに組み付けられたプレートとによっ
てドライバユニットを構成し、このドライバユニットに
よって振動板が振動動作される。

【０００６】振動板は、アルミニウム等の軽金属や合成
樹脂等によって球面形状を呈して形成されている。振動
板は、開口部を閉塞することによってポールと対向する
ようにしてその外周縁部がプレートに結合されている。
振動板は、上述したコーン型ダイナミックスピーカの振
動板よりも小さくかつ振動系の共振が再生帯域のほぼ中
央領域でよいために機械的剛性が大きい。したがって、
振動板は、ダンパーを介することなくプレートに結合さ
れるとともに、その周辺部をドライバユニットによって
振動動作される。換言すれば、ホーン型ダイナミックス
ピーカにおいても、その振動板が、コーン型ダイナミッ
クスピーカの振動板と同様に外周縁部を固定されて支持
されている。

【０００７】上述の如き各種構造の従来のスピーカ装置
は、何れもアナログオーディオ信号を入力信号としてド
ライバユニットに供給して、信号板を駆動することによ
り、アナログオーディオ信号を音響出力に変換するもの
であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スピーカ装
置においては、ボックス等を必要とせず薄型であり、自
由な位置に設置することができるいわゆるパネル型スピ
ーカ装置の実現について多くの試みが図られてきた。し
かしながら、これらの多くの試みは、いずれも技術上の
限界や音響性能の限界等によって理想的なパネル型スピ
ーカ装置を実現するまでには至っていない。

【０００９】従来のスピーカ装置では、一般に再生入力
信号が供給されるとドライバユニットによって振動板が
ピストンのように動作して出力再生が行われると考えら
れている。したがって、パネル型スピーカ装置において
も、振動板を電磁駆動方式や静電駆動方式により上述し
た従来型のスピーカ装置の振動板と同様に動作する高精
度の平面ダイヤフラムを製作する試みがなされていた。
例えば静電駆動方式の振動板においては、所定のテンシ
ョンをもって外周部が支持されており、ドライバユニッ
トからの駆動力が与えられるとその駆動位置から波動が
同心円状に連続して発生する。かかる振動板は、大きな
単一位相の振動板として動作することによって、音の集
中と制御が不可能な振動とを生じる大面積ピストン動作
に起因する種々の問題を解決しなければならない。

【００１０】一方、パネル型スピーカ装置として、曲げ
波動理論に基づいてドライバユニットにより振動板を駆
動するようにしたパネル構造を有するスピーカ装置が提
案されている。

【００１１】曲げ波動理論に基づくパネル型スピーカ装
置では、機械的剛性が比較的大きな堅いパネル構造の振
動板が用いられる。振動板は、ドライバユニットから駆
動力が与えられると その表面全体に複雑な振動モード
が生成される。振動モードは、平面パネル（振動板）の
動作周波数の範囲に均一に分布された最も複雑で密集し
た波形の構造となる。このパネル型スピーカ装置は、有
限サイズの平面パネル（振動板）に関する曲げ波動の物
理的特性と、波動の速度対周波数特性と、駆動点インピ
ーダンス特性との解析により特徴付けられる。

【００１２】この曲げ波動理論に基づくパネル型スピー
カ装置では、想定される用途に応じてパラメータが最適
化された曲げ剛性の平面パネルが用いられ、また、一般
に平面パネルから最大密度の曲げモードを確保するため
に、この平面パネルの中心点付近がドライバユニットに
よって駆動される。平面パネルは、有限要素解析によっ
て均一なモード密度を与える特定の縦横比が数学的なモ
デリングツールによって実証されている。また、平面パ
ネルは、フーリェ型の分析によって、最良のモードの均
一性を実現する駆動力の供給位置が求められる。そし
て、平面パネルにおいては、フーリェ型分析の拡張によ
って高周波数帯域において多少の損失が生じるものの、
より大きな面積のパネルを駆動することも可能とされ
る。平面パネルは、波動関数のゼロ周波数限界をとるこ
とにより、より一般的な静的梁の曲げ方程式に近似した
曲げ剛性の式によって表現される。

【００１３】このような曲げ波動理論に基づくパネル型
スピーカ装置は、平面パネルの曲げ動作を規定する要
因、すなわち面密度、曲げ剛性、幾何学的寸法（外形寸
法）、表面積、駆動点の位置、及びドライブユニットの
パラメータ、コアのシェアモジュール、内部損失、或い
はパネルの支持方法のパラメータが最適に設定されるこ
とによって製作される。

【００１４】ところで、近年のオーディオ／ビデオ再生
システムでは、いわゆるコンパクトディスク（ＣＤ）や
ミニディスク（ＭＤ）等のデジタルオーディオディスク
やデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）が提供されるよう
になって、音源としてデジタルソースが主流になりつつ
ある。また、従来のＣＤ等のマルチビット・デジタルオ
ーディオ信号に比べ、より高品位なデジタル録音を可能
にする１ビット・デジタルオーディオ信号を用いたデジ
タル機器の開発が進められている。

【００１５】しかしながら、アナログオーディオ信号を
音響出力に変換するスピーカ装置を用いたオーディオ再
生システムでは、デジタル音源を再生する場合、デジタ
ルオーディオ信号をＤ／Ａ変換装置によりアナログオー
ディオ信号に変換する必要があり、このＤ／Ａ変換装置
の性能によって音質が左右されてしまう。

【００１６】また、１ビット・デジタルオーディオ信号
は、従来のＤ／Ａ変換装置を必要とすることなく、ロー
パスフィルタ処理によって元のアナログオーディオ信号
に戻すことができるのであるが、この場合にもローパス
フィルタ処理を行うフィルタ装置を必要とする。

【００１７】そこで、本発明の目的は、Ｄ／Ａ変換装置
やフィルタ装置を必要とすることなく、デジタルオーデ
ィオ信号によりドライバユニットを直接駆動して音響出
力を得ることができるパネル型スピーカ装置を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の曲げ波
動理論に基づくパネル型スピーカ装置を基本とする。

【００１９】本発明に係るパネル型スピーカ装置は、デ
ジタルオーディオ信号が供給される信号入力端子と、こ
の信号入力端子に供給されたデジタルオーディオ信号に
より直接駆動される少なくとも１個以上のドライバユニ
ットと、剛性を有するパネル状に形成されるとともに外
周部位がほぼ非拘束状態で支持され、上記ドライバユニ
ットが主面に取り付けられたパネル状の振動体とを備
え、上記デジタルオーディオ信号によって直接駆動され
るドライバユニットから加えられる振動によって上記振
動体に生じる部分的な曲げ動作により再生出力の放音が
行われることを特徴とする。このパネル型スピーカ装置
では、デジタルオーディオ信号に基づいてドライバユニ
ットから加えられる振動によって振動体に部分的な曲げ
動作が生じ、これにより再生出力の放音が行われる。そ
して、このパネル型スピーカ装置では、電気音響変換系
自体が音響的なローパスフィルタ特性を呈し、デジタル
オーディオ信号にあたかもローパスフィルタ処理を施し
たかのような音響出力が得られる。

【００２０】本発明に係るパネル型スピーカ装置は、例
えば、上記信号入力端子と上記ドライバユニットの間に
デジタルフィルタを設けて、上記デジタルフィルタによ
るフィルタリング処理が施されたデジタルオーディオ信
号により上記ドライバユニットを駆動するようにしても
よい。上記デジタルフィルタとして、マルチビット・デ
ジタルオーディオ信号を１ビット・デジタルオーディオ
信号に変換する変換フィルタを用いることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】本発明に係るパネル型スピーカ装置は、例
えば図１の側面図及び図２の正面図に示すように、１ビ
ット・デジタルオーディオ信号が供給される信号入力端
子２と、この信号入力端子２に接続されたドライバユニ
ット３と、このドライバユニット３が取り付けられた振
動板４とを備える。

【００２３】このパネル型スピーカ装置１において、信
号入力端子２には、例えば図３に示すような構成の１ビ
ットＡ／Ｄ変換器１０により生成される１ビット・デジ
タルオーディオ信号が供給される。

【００２４】この図３に示した１ビットＡ／Ｄ変換器１
０は、一般的な高速サンプリング１ビットデデルタシグ
マ変調器であって、信号入力端子１１を介してアナログ
オーディオ信号が入力される減算器１２と、この減算器
１２の減算出力が供給される積分器１３と、この積分器
１３の積分出力が供給される１ビット量子化器１４と、
この１ビット量子化器１４の量子化出力が供給される遅
延器１５とを備え、上記１ビット量子化器１４の量子化
出力を遅延器１５を介して上記減算器１２に供給するよ
うになっている。このような構成の１ビットＡ／Ｄ変換
器１０では、上記１ビット量子化器１４の量子化出力と
してデルタシグマ変調出力が得られ、図４に波形の一例
を示すような１ビット・デジタルオーディオ信号を信号
出力端子１１から出力することができる。

【００２５】また、このパネル型スピーカ装置１におい
て、ドライバユニット３は、円盤状に形成された高分子
圧電体３１の電歪特性により電気機械変換を行う圧電型
ドライバユニットであって、アダプタ３２を介して振動
板４の主面４ｂの略中心部に接合固定されている。そし
て、このドライバユニット３は、信号入力端子２に供給
される１ビット・デジタルオーディオ信号により直接駆
動されるようになっている。

【００２６】さらに、このパネル型スピーカ装置１にお
いて、振動板４は、主面４ａを放音面として矩形パネル
状に形成されたもので、スチレン樹脂によって外形寸法
がほぼＢ４サイズ（縦２５．７ｍｍ×横３６．４ｍ
ｍ）、厚みが２ｍｍに形成されてなる。そして、振動板
４は、ドライバユニット３を介して主面４ｂの中心部が
図示しない指示部材に支持されている。すなわち、振動
板４は、従来のスピーカ装置の振動板とは異にしてその
外周部４ｃを固定支持されない非拘束状態とされた堅い
パネル状部材として構成され、主面４ａが放音面とされ
るとともに主面４ｂが被駆動面として構成されてなる。
勿論、振動板４については、上述した矩形形状が好まし
いがこれに限定されるものではなく、例えば円形や楕円
形であってもよい。

【００２７】以上のように構成されたパネル型スピーカ
装置１では、１ビット・デジタルオーディオ信号が信号
入力端子２を介してドライバユニット３に供給される
と、上記高分子圧電体３１の電歪特性により振動板４が
駆動され、振動板４の放音面４ａから再生出力の放音が
行われる。すなわち、上記高分子圧電体３１がアダプタ
３２を介して接合固定された振動板４の主面４ｂの略中
心部を駆動点として、振動板２に部分的な曲げ動作が生
じることにより、再生出力の放音が行われる電気音響変
換系が構成されている。

【００２８】このパネル型スピーカ装置１では、電気音
響変換系自体が音響的なローパスフィルタ特性を呈し、
１ビット・デジタルオーディオ信号にあたかもローパス
フィルタ処理を施したかのような音響出力が得られる。

【００２９】また、このパネル型スピーカ装置１は、高
周波数帯域における指向性が広く、ドライバユニット３
として高周波数帯域まで電気機械変換を行うことのでき
る圧電型ドライバユニットを用いることにより、高周波
数帯域の信号の再生に対しても広い指向性を有するもの
となる。

【００３０】なお、上記ドライバユニット３には、ダイ
ナミック型ドライバユニットを用いるようにしてもよ
い。

【００３１】また、本発明に係るパネル型スピーカ装置
は、例えば図５に示すように構成される。

【００３２】この図５に示したパネル型スピーカ装置２
１は、１ビット・デジタルオーディオ信号が供給される
信号入力端子２２と、この信号入力端子２２にデジタル
フィルタ２３を介して接続されたドライバユニット２４
と、このドライバユニット２４が取り付けられた振動板
２５とを備える。上記ドライバユニット２４及び振動板
２５には、例えば、上述の図１及び図２に示したパネル
型スピーカ装置１におけるドライバユニット３及び振動
板４と同様のものが用いられる。

【００３３】すなわち、このパネル型スピーカ装置２１
は、信号入力端子２２とドライバユニット２４の間にデ
ジタルフィルタ２３を設け、信号入力端子２２を介して
入力される１ビット・デジタルオーディオ信号にデジタ
ルフィルタ２３によりデジタルフィルタ処理を施して、
デジタルフィルタ処理済みのオーディオ信号によりドラ
イバユニット２４を駆動するようにしたものである。

【００３４】このパネル型スピーカ装置２１では、上記
デジタルフィルタ２３を設けることにより、デジタルオ
ーディオ信号をそのまま直接フィルタリングすることが
でき、処理信号をそのまま再生できるので、いわゆるア
ナログ的な波形劣化を伴うことなく、スピーカ再生する
ことができる。

【００３５】さらに、本発明に係るパネル型スピーカ装
置は、例えば図６に示すように構成される。

【００３６】この図６に示したパネル型スピーカ装置３
１は、マルチビット・デジタルオーディオ信号が供給さ
れる信号入力端子３２と、この信号入力端子３２にデジ
タルフィルタ３３を介して接続されたドライバユニット
３４と、このドライバユニット３４が取り付けられた振
動板３５とを備える。上記ドライバユニット２４及び振
動板３５には、例えば、上述の図１及び図２に示したパ
ネル型スピーカ装置１におけるドライバユニット３及び
振動板４と同様のものが用いられる。

【００３７】このパネル型スピーカ装置３１では、信号
入力端子３２には、ＣＤやＤＡＴ等のデジタルオーディ
オ信号であるマルチビット・デジタルオーディオ信号が
供給される。また、デジタルフィルタ３３として、マル
チビット・デジタルオーディオ信号を１ビット・デジタ
ルオーディオ信号に変換する変換フィルタが、信号入力
端子３２とドライバユニット３４の間に設けられてい
る。

【００３８】このような構成のパネル型スピーカ装置３
１では、信号入力端子３２に供給されるマルチビット・
デジタルオーディオ信号をデジタルフィルタ３３により
１ビット・デジタルオーディオ信号に変換して、１ビッ
ト・デジタルオーディオ信号でドライバユニット３４を
駆動するようにしたものである。

【００３９】このパネル型スピーカ装置３４では、上記
デジタルフィルタ３３を設けることにより、ＣＤやＤＡ
Ｔ等のデジタルオーディオ信号であるマルチビット・デ
ジタルオーディオ信号をそのまま信号入力端子３２に供
給して、スピーカ再生することができる。

【００４０】ところで、上述の各パネル型スピーカ装置
１，２１，３１においては、振動板４，２５，３５をそ
れぞれ１個のドライバユニット３，２４，３４で駆動す
るように構成されているが、本発明はかかる構成に限定
されるものではなく、複数個のドライバユニットを用い
て振動板を駆動するように構成してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るパネル型ス
ピーカ装置では、電気音響変換系自体が音響的なローパ
スフィルタ特性を呈し、１ビット・デジタルオーディオ
信号にあたかもローパスフィルタ処理を施したかのよう
な音響出力が得られる。

【００４２】従って、本発明によれば、Ｄ／Ａ変換装置
やフィルタ装置を必要とすることなく、デジタルオーデ
ィオ信号によりドライバユニットを直接駆動して音響出
力を得ることができるパネル型スピーカ装置を提供する
ことにある。

【００４３】また、本発明に係るパネル型スピーカ装置
では、信号入力端子とドライバユニットの間にデジタル
フィルタを設けて、上記デジタルフィルタによるフィル
タリング処理が施されたデジタルオーディオ信号で上記
ドライバユニットを駆動することにより、デジタルオー
ディオ信号をそのまま直接フィルタリングすることがで
き、処理信号をそのまま再生できるので、いわゆるアナ
ログ的な波形劣化を伴うことなく、スピーカ再生するこ
とができる。

【００４４】さらに、本発明に係るパネル型スピーカ装
置では、上記デジタルフィルタとして、マルチビット・
デジタルオーディオ信号を１ビット・デジタルオーディ
オ信号に変換する変換フィルタを用いることにより、Ｃ
ＤやＤＡＴ等のデジタルオーディオ信号であるマルチビ
ット・デジタルオーディオ信号をそのまま信号入力端子
に供給して、スピーカ再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すパネル型スピーカ装
置の側面図である。

【図２】上記パネル型スピーカ装置の正面図である。

【図３】上記パネル型スピーカ装置に供給する１ビット
・デジタルオーディオ信号を生成する１ビットＡ／Ｄ変
換器の構成例を示す図である。

【図４】上記１ビットＡ／Ｄ変換器で生成された１ビッ
ト・デジタルオーディオ信号を波形例を示す波形図であ
る。

【図５】本発明の他の実施の形態を示すパネル型スピー
カ装置の側面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態を示すパネル型スピー
カ装置の側面図である。

【符号の説明】

１，２１，３１ パネル型スピーカ装置、２，２２，３
２ 信号入力端子、３，２４，３４ ドライバユニッ
ト、４，２５，３５ 振動板、２３，３３ デジタルフ
ィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅田 宏平 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタルオーディオ信号が供給される信
   号入力端子と、 この信号入力端子に供給されたデジタルオーディオ信号
   により直接駆動される少なくとも１個以上のドライバユ
   ニットと、 剛性を有するパネル状に形成されるとともに外周部位が
   ほぼ非拘束状態で支持され、上記ドライバユニットが主
   面に取り付けられたパネル状の振動体とを備え、 上記デジタルオーディオ信号によって直接駆動されるド
   ライバユニットから加えられる振動によって上記振動体
   に生じる部分的な曲げ動作により再生出力の放音が行わ
   れることを特徴とするパネル型スピーカ装置。
2. 【請求項２】 上記信号入力端子と上記ドライバユニッ
   トの間にデジタルフィルタを備え、 上記デジタルフィルタによるフィルタリング処理が施さ
   れたデジタルオーディオ信号により上記ドライバユニッ
   トが駆動されることを特徴とする請求項１記載のパネル
   型スピーカ装置。
3. 【請求項３】 上記デジタルフィルタは、マルチビット
   ・デジタルオーディオ信号を１ビット・デジタルオーデ
   ィオ信号に変換する変換フィルタであることを特徴とす
   る請求項２記載のパネル型スピーカ装置。