JP2004221880A

JP2004221880A - スピーカ装置

Info

Publication number: JP2004221880A
Application number: JP2003006018A
Authority: JP
Inventors: Koji Maekawa; 孝治前川; Tetsuya Onuma; 哲也大沼; Takeshi Ito; 剛井藤
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】共振周波数を超える周波数帯域において不要振動が増加してしまうことを解決する。
【解決手段】第１の磁気回路ＭＡによりボイスコイルＶＣが駆動されて振動板２を振動させる第１の振動系１６と、第２の磁気回路ＭＢによりアクチュエータコイルＣＡが第１の振動系１６と反対方向に駆動される振動板２を含まない第２の振動系１５と、所定の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタ１３と、を有し、アクチュエータコイルＣＡに、ローパスフィルタ１３の出力が電気的に接続される。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ装置に関し、特に磁気回路によって振動する振動系を備えたスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用や車載用のスピーカ装置として、磁気回路によって振動する振動系を備えたスピーカ装置、例えば、ムービングコイル方式のダイナミックスピーカが知られている。このようなスピーカ装置は、磁気回路内でボイスコイルに電磁駆動を与えることにより、ボイスコイルが振動板と一体となって振動し、音響エネルギを放射するものである。
【０００３】
このようなスピーカ装置では、振動板の駆動時の反作用として磁気回路の周囲に不要な振動が生じるため、図１に示すように、ムービングコイル方式によるスピーカ装置が備える磁気回路１０１により生じる磁束と逆の磁束を生じる逆磁気回路１０２と、この逆磁気回路１０２により生じる磁束で駆動される副ボイスコイル１０３と、を磁気回路１０１の後方に設け、不要振動をキャンセルするようにする構成のスピーカ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２１７３９１号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、不要振動をキャンセルするための逆磁気回路１０２は、磁気回路１０１と同一に構成したとしても、磁気回路１０１により駆動される振動板１０４（コーン）側にはフレーム１０５が有り、逆磁気回路１０２側には、これと同じフレームが無いため、スピーカの磁気回路１０１からフレーム１０５側を見た場合の機械インピーダンスと、逆磁気回路１０２からフレーム１０５側を見た場合の機械インピーダンスとが異なる。
また、振動板１０４の分割周波数以上では、磁気回路１０１のボイスコイルから見た機械インピーダンスと、逆磁気回路１０２の副ボイスコイル１０３から見た振動系の機械インピーダンスとは異なる。
【０００６】
このため、不要振動をキャンセルするための逆磁気回路１０２の振動系は、スピーカユニットの構造とその取り付けの構造上から生じる共振周波数以下では、磁気回路１０１による振動の反作用を打ち消すことができるが、この共振周波数を超える周波数以上の周波数では、上記の反作用を打ち消すことができず、逆に不要振動を増加させてしまう周波数帯域もある。
【０００７】
このように、不要振動をキャンセルする磁気回路（逆磁気回路１０２に相当）を設けた場合の効果を測定した一例を図２のグラフに示す。図２は、スピーカ装置のフレームの振動加速度を音声信号の周波数を変えて測定した結果をキャンセル磁気回路有り、無しのそれぞれの場合で測定したものである。
【０００８】
なお、測定したスピーカ装置におけるスピーカユニットの構造とその取り付けの構造上から生じる共振周波数は約５５０Ｈｚである。
【０００９】
図２のグラフにおいて、音声信号の周波数が５５Ｈｚから、共振周波数（約５５０Ｈｚ）までの周波数帯域では、キャンセル磁気回路によるフレームの振動加速度の抑制効果が見られるが、共振周波数（約５５０Ｈｚ）以上の周波数帯域では、フレームの振動加速度の抑制効果が見られず、逆にキャンセル磁気回路無しの場合よりもフレームの振動加速度が大きくなる周波数帯域があるのがわかる。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題としては、上述した従来技術において生じている共振周波数を超える周波数帯域において不要振動が増加してしまうことを解決するなどが一例として挙げられる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、第１の磁気回路によりボイスコイルが駆動されて振動板を振動させる第１の振動系と、第２の磁気回路によりアクチュエータコイルが前記第１の振動系と反対方向に駆動される振動板を含まない第２の振動系と、所定の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタと、を有し、前記アクチュエータコイルに、前記ローパスフィルタの出力が電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各実施の形態において同一又は相当する構成には同一の符号を付してある。
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図であり、図４は、スピーカユニット１４の一例を示す断面図である。
第１の実施の形態に係るスピーカ装置１０は、図３及び図４に示すように、第１の磁気回路ＭＡによりボイスコイルＶＣが駆動されて振動板２を振動させる第１の振動系１６と、第２の磁気回路ＭＢによりアクチュエータコイルＣＡが第１の振動系１６と反対方向に駆動される振動板２を含まない第２の振動系１５と、所定の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタ１３と、を有する。
そして、ボイスコイルＶＣには、アンプ１１（第１のアンプ）によって増幅された音声信号の出力が電気的に接続され、アクチュエータコイルＣＡには、アンプ１２（第２のアンプ）によって増幅された音声信号の出力がローパスフィルタ１３を介して電気的に接続される。
【００１３】
第１の実施形態ではアクチュエータコイルＣＡを駆動するアンプ１２（第２のアンプ）は、ボイスコイルＶＣを駆動するアンプ１１（第１のアンプ）と別になっているので、増幅率はそれぞれのアンプで設定することができる。
【００１４】
スピーカユニット１４は、第１振動系１６を構成する構成要素として、磁石ＭＧａとプレート９ａとヨーク１ａとからなる第１の磁気回路ＭＡ、ボイスコイルＶＣ、振動板２を有し、第２振動系１５を構成する構成要素として、磁石ＭＧｂとプレート９ｂとヨーク１ｂとからなる第２の磁気回路ＭＢ、アクチュエータコイルＣＡ、アクチュエータコイルＣＡのボビン６ｂの後部に付けられた重り４を有する。
【００１５】
また、ボイスコイルＶＣのボビン６ａはダンパー７ａを介してフレーム３に接続され、振動板２はそのエッジ８を介してフレーム外周３ａとパネル（スピーカーユニットの取り付け板）５とに接続されている。
【００１６】
また、アクチュエータコイルＣＡのボビン６ｂは、ダンパー７ｂを介して磁気回路ＭＢのプレートに接続されている。
【００１７】
次に、スピーカ装置１０の作用及び動作について説明する。図５は、スピーカユニット１４と力学的に等価な機械回路の説明図である。
【００１８】
図５に示すように、スピーカユニット１４の機械回路において、フレーム外周３ａ＋パネル５の等価質量ｍ_１はパネルコンプライアンスＣ_ｐが接続され、第１振動系１６の負荷となる等価質量ｍ_０（振動系等価静止質量＋空気負荷質量）と等価質量ｍ_１の間にスピーカエッジコンプライアンスＣ_ｅが、磁気回路ＭＡ＋磁気回路ＭＢ＋フレーム外周３ａの等価質量ｍ_２と等価質量ｍ_１との間にフレームコンプライアンスＣ_ｆが、等価質量ｍ_２と等価質量ｍ_０との間にダンパーコンプライアンスＣ_ｄａが、等価質量ｍ_２と重り４の質量Ｍ_０との間にダンパーコンプライアンスＣ_ｄｂが存在する。ここで、重り４の質量Ｍ０は、第１振動系１６の振動の負荷となる等価質量ｍ０（振動系等価静止質量＋空気負荷質量）に加わる力Ｆ_ａと質量Ｍ０に加わる力Ｆ_ｂが均衡するように設定される。
【００１９】
そして、図３に示したスピーカ装置１０の動作は以下のようになる。
図３において、音声信号を増幅しスピーカ装置１０に出力する外部のアンプ１１は、音声信号を増幅し、その出力をスピーカユニット１４のボイスコイルＶＣに送出する。一方、内部アンプ１２は音声信号を増幅し、その出力をローパスフィルタ１３に送出する。
【００２０】
ローパスフィルタ１３は、フレーム３に生じる等価コンプライアンスであるフレームコンプライアンスＣ_ｆと、このフレームコンプライアンスＣ_ｆの前後の等価質量である等価質量ｍ_２及び等価質量ｍ_１と、が共振する最も低い共振周波数（例えば、約５５０Ｈｚ）を超える周波数帯域の音声信号をカットし、この共振周波数以下の周波数帯域の音声信号のみを通過させる。
【００２１】
すなわち、音声信号の周波数が、共振周波数を超える場合は、スピーカユニット１４の反作用をキャンセルするための第２の振動系１５は、前述の図２のグラフに示したように、反作用をキャンセルする効果が無くなり、逆に不要振動を増加させてしまうこともあるので、共振周波数を超える音声信号はカットし、共振周波数以下の周波数の音声信号のみを通過させるようにする。
【００２２】
このようにして、スピーカユニット１４の第１の振動系を構成するボイスコイルＶＣはアンプ１１（第１のアンプ）の出力により駆動され、かつスピーカユニット１４の第２の振動系１５はローパスフィルタ１３の出力により駆動される。
【００２３】
（第２の実施の形態）
また、図６は、第２の実施の形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
第２の実施の形態に係るスピーカ装置２０は、図６及び図４に示すように、第１の磁気回路ＭＡによりボイスコイルＶＣが駆動されて振動板２を振動させる第１の振動系１６と、第２の磁気回路ＭＢによりアクチュエータコイルＣＡが第１の振動系１６と反対方向に駆動される振動板２を含まない第２の振動系１５と、所定の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタ１３と、を有する。
【００２４】
そして、ボイスコイルＶＣ及びローパスフィルタ１３には、によって増幅された音声信号の出力が電気的に接続され、アクチュエータコイルＣＡには、ローパスフィルタ１３の出力が電気的に接続される。
このように、第２の実施の形態は、音声信号を増幅するアンプが１つで済むので、コストを低減できる。
【００２５】
この第２の実施の形態におけるスピーカユニット１４は、第１の実施の形態と同様に構成され、その作用及び動作についても、前述の図５を用いて説明されたものと同様である。
【００２６】
（第３の実施の形態）
また、図７は、第３の実施の形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
第３の実施の形態に係るスピーカ装置３０は、図７及び図４に示すように、第１の磁気回路ＭＡによりボイスコイルＶＣが駆動されて振動板２を振動させる第１の振動系１６と、第２の磁気回路ＭＢによりアクチュエータコイルＣＡが第１の振動系１６と反対方向に駆動される振動板２を含まない第２の振動系１５と、所定の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタを内蔵したローパスフィルタ内蔵アンプ３２と、を有する。
【００２７】
そして、ボイスコイルＶＣには、アンプ１１によって増幅された音声信号の出力が電気的に接続され、アクチュエータコイルＣＡには、ローパスフィルタ内蔵アンプ３２によって増幅された音声信号の出力が電気的に接続される。
このように、第３の実施の形態は、アンプとローパスフィルタとを一体に構成したので、装置を小さくすることができる。
【００２８】
この第３の実施の形態におけるスピーカユニット１４は、第１の実施の形態と同様に構成され、その作用及び動作についても、前述の図５を用いて説明されたものと同様である。
【００２９】
なお、各実施の形態におけるスピーカユニット１４の構造は図４に示したものに限定されるものではなく、例えば、第１の振動系の磁気回路ＭＡと第２の振動系の磁気回路ＭＢとを共通にした構造などでもよい。
【００３０】
各実施の形態におけるローパスフィルタ１３は、チョークコイル、抵抗、コンデンサなどを組み合わせた回路、すなわち、チョークコイルを含んで構成されたアナログ回路であってもよく、あるいは、デジタル回路で構成されたものであってもよい。
【００３１】
また、図４で説明したスピーカユニット１４はコーン型振動板を備えたものであるが、本発明の構成は磁気回路を使用したダイナミック型のスピーカユニットであるならば、ドーム型等のスピーカーユニットなどにも適用可能である。
【００３２】
なお、アンプ１１、１２、ローパスフィルタ内蔵アンプ３２及びスピーカユニット１４はこれら全てを同一の筐体内に収容しなくてもよい。
【００３３】
以上詳述したように、本発明に係る第１の実施の形態によれば、第１の磁気回路ＭＡによりボイスコイルＶＣが駆動されて振動板２を振動させる第１の振動系１６と、第２の磁気回路ＭＢによりアクチュエータコイルＣＡが第１の振動系１６と反対方向に駆動される振動板２を含まない第２の振動系１５と、所定の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタ１３と、を有し、アクチュエータコイルＣＡに、ローパスフィルタ１３の出力が電気的に接続されている。
【００３４】
これにより、第１の振動系１６によって生じるスピーカユニット１４の反作用を第２の振動系１５を用いてキャンセルする構成において、等価質量ｍ_２及び等価質量ｍ_１と、が共振する最も低い共振周波数（例えば、約５５０Ｈｚ）を超える音声信号の周波数帯域は、不要振動を増加させてしまう虞があるので、これをカットしてこのような周波数帯域では、第２の振動系１５を動作させないようにして、逆に不要振動を増加させてしまうことを防ぐことができる。
なお、第２の実施の形態及び第３の実施の形態も同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の不要振動をキャンセルするように構成されたスピーカ装置を示す図である。
【図２】不要振動をキャンセルする磁気回路を設けた場合の効果を測定した結果を示すグラフ。
【図３】第１の実施の形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】スピーカユニットの一例を示す断面図である。
【図５】スピーカユニットと力学的に等価な機械回路の説明図である。
【図６】第２の実施の形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施の形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０スピーカ装置
１１アンプ（第１のアンプ）
１２アンプ（第２のアンプ）
１３ローパスフィルタ
１４スピーカユニット
１５第１の振動系
１６第２の振動系
３２ローパスフィルタ内蔵アンプ

Claims

第１の磁気回路によりボイスコイルが駆動されて振動板を振動させる第１の振動系と、第２の磁気回路によりアクチュエータコイルが前記第１の振動系と反対方向に駆動される振動板を含まない第２の振動系と、所定の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタと、を有し、
前記アクチュエータコイルに、前記ローパスフィルタの出力が電気的に接続されていることを特徴とするスピーカ装置。
前記所定の周波数は、スピーカ装置のフレームに生じる等価コンプライアンスと、該等価コンプライアンスの前後の等価質量と、が共振する最も低い共振周波数であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
前記ボイスコイルには、アンプの出力が電気的に接続され、前記アクチュエータコイルには、前記アンプの出力が前記ローパスフィルタを介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ装置。
前記ボイスコイルには、第１のアンプの出力が電気的に接続され、前記アクチュエータコイルには、第２のアンプの出力が前記ローパスフィルタを介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ装置。
前記ボイスコイルには、第１のアンプの出力が電気的に接続され、前記アクチュエータコイルには、前記ローパスフィルタを内蔵したローパスフィルタ内蔵アンプの出力が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ装置。
前記ローパスフィルタは、チョークコイルを含んで構成されたアナログ回路であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスピーカ装置。
前記ローパスフィルタは、デジタル回路で構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスピーカ装置。