JP2005027020A

JP2005027020A - スピーカモジュール、及びｓｒスピーカシステム

Info

Publication number: JP2005027020A
Application number: JP2003190203A
Authority: JP
Inventors: Junichi Isono; 順一磯野
Original assignee: FPS KK; FPS Inc
Current assignee: FPS KK; FPS Inc
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】スピーカの数の増加を抑えつつ、音の到達距離を伸ばすことのできるスピーカモジュールを提供すること。
【解決手段】一方（矢印Ｌ方向）の平面スピーカユニット１０と、他方（矢印Ｒ方向）の平面スピーカユニット１０とを、略同一方向（矢印Ｆ方向）で、かつ若干内向きに配置し、両者の間にイコライザー１０４を取り付ける。両方のダイヤフラム１６からは垂直方向に向かって平面波が放射され、両方のダイヤフラム１６から放射される平面波が両者の中間の軸線上で合成され、遠方まで音を到達させることが出来る。イコライザー１０４は、ダイヤフラム近傍においてユニット内の一方のダイヤフラム１６から放射される平面波と他方のダイヤフラム１６から放射される平面波との干渉（打ち消し）を抑えるので、両方のダイヤフラム１６の中間の軸線上において音圧レベルを確実に増加させることが出来る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカモジュール、及び複数のスピーカモジュールを連結したＳＲスピーカシステムにかかり、音の到達距離を長くさせることのできるスピーカモジュール、及びＳＲスピーカシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンサート会場等の広い場所では、遠方へ音を到達させるためにＳＲ（ｓｏｕｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ）スピーカが使用されている。
【０００３】
現在、ＳＲスピーカの市場の大半がラインアレースピーカシステムで占められている。
【０００４】
従来のラインアレースピーカシステムでは、例えば、複数のエンクロージャーを縦にスタックしたタイプ、または、複数のエンクロージャーを数度の角度をつけてわずかにカーブするように縦にスタックしたタイプ等がある（例えば、Ｖ−ＤＯＳＣシステム：非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
株式会社日本エムエスアイのインターネットホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｍｓｉ−ｊａｐａｎ．ｃｏｍ。２００３年６月２６日現在）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のラインアレースピーカシステムを用いて、さらに遠方に音を到達させようとした場合、スピーカの数を増やしたり、アンプの出力を上げたりする等の方法が考えられるが、スピーカの数を増やすにはコストがかかり、アンプの出力を上げるにもスピーカの耐入力の関係で限界がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、スピーカの数の増加を抑えつつ、音の到達距離を伸ばすことのできるスピーカモジュール、及びＳＲスピーカシステムを提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者が種々、実験検討を重ねた結果、コーンスピーカを用いた場合よりも、平面波を放射するスピーカを用いた方が音の到達距離を伸ばせることを見出し、さらに、複数のスピーカを最適に組み合わせることで、更に音の到達距離を伸ばせることを見出した。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、平面波を放射する平面状の第１の振動板を備えた第１のスピーカと、平面波を放射する平面状の第２の振動板を備えた第２のスピーカと、を備えたスピーカモジュールであって、前記第１の振動板と前記第２の振動板とが、互いに側方に隣接して略同一方向を向き、かつ平面波の放射方向側に対して内向きになるように前記第１のスピーカと前記第２のスピーカが配置され、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に、前記第１の振動板から放射される平面波と前記第２の振動板から放射される平面波との干渉を抑える干渉防止手段を配置した、ことを特徴としている。
【００１０】
次に、請求項１に記載のスピーカモジュールの作用を説明する。
【００１１】
第１のスピーカの第１の振動板からは、第１の振動板の垂直方向に向かって平面波が放射され、第２のスピーカの第２の振動板からは、第２の振動板の垂直方向に向かって平面波が放射される。
【００１２】
ここで、第１の振動板と第２の振動板とは、互いに隣接して略同一方向を向き、かつ平面波の放射方向側に対して内向きになるので、第１の振動板から放射される平面波と第２の振動板から放射される平面波とが第１の振動板と第２の振動板との間の軸線上で合成されて音圧レベルが上昇し、内向きにしない場合に比較してより遠方まで音を到達させることが出来る。
【００１３】
なお、単に第１の振動板と第２の振動板とを、互いに隣接させて略同一方向を向かせ、かつ平面波の放射方向側に対して内向きにしたのでは、第１の振動板から放射される平面波の内で第２の振動板側の端部付近から放射される平面波と、第２の振動板から放射される平面波の内で第１の振動板側の端部付近から放射される平面波とが両振動板の中間部分の振動板近傍で干渉（ここでは、打ち消しあう）し、第１の振動板と第２の振動板との間の軸線上において音圧レベルの増加が阻害される場合があるが、本発明では、干渉防止手段が第１の振動板から放射される平面波と第２の振動板から放射される平面波との干渉を抑えるので、第１の振動板と第２の振動板との間の軸線上において音圧レベルを確実に増加させることが出来る。
【００１４】
請求項２に記載のＳＲスピーカシステムは、前記干渉防止手段が一直線上に並ぶように、請求項１に記載の前記スピーカモジュールを複数連結した、ことを特徴としている。
【００１５】
次に、請求項２に記載のＳＲスピーカシステムの作用を説明する。
【００１６】
請求項２に記載のＳＲスピーカシステムでは、複数のスピーカモジュールを一直線状に配置したので、より遠方に音を到達させることが出来る。
【００１７】
請求項３に記載のＳＲスピーカシステムは、請求項１に記載のスピーカモジュールを同一平面上にマトリクス状に複数配置した、ことを特徴としている。
【００１８】
請求項３に記載のＳＲスピーカシステムでは、複数のスピーカモジュールをマトリクス状に配置したので、より遠方に、かつ広範囲音を到達させることが出来ると共に、低域を伸ばすことが出来る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図１１にしたがって、本発明の一実施形態を説明する。
【００２０】
図１０に示すように、本実施形態のＭＰＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｕｒｐｏｓｅ− Ａｒｒａｙ）ＳＲスピーカシステム１０２は、図１１に示すスピーカモジュール１００を縦横にマトリクス状に複数連結したものである。
【００２１】
図１１に示すように、スピーカモジュール１００は、一対の平面スピーカユニット１０と、後述するフェイズプラグ１０４を備えている。
（平面スピーカユニットの構成）
図１に示すように、本実施形態の平面スピーカユニット１０は、第１のヨーク１２、スペーサ１４、ダイヤフラム１６、スペーサ１８、第２のヨーク２０を順に備えている。
【００２２】
図２に示すように、第１のヨーク１２は磁性体からなり、図面のＹ方向に長い矩形の平板状に形成されている。
【００２３】
図２及び図３に示すように、第１のヨーク１２のダイヤフラム側の面には、Ｓ極をダイヤフラム側に向けた４角形の永久磁石Ｍと、Ｎ極をダイヤフラム側に向けた永久磁石ＭとがＹ方向と直交する方向であるＸ方向に一定の間隔で交互に配置された第１の磁石列２２及び第２の磁石列２４の２列の磁石列からなる第１の磁石群２６が、Ｙ方向に一定の間隔を開けて複数列（本実施形態では８列）設けられている。
【００２４】
図２に示すように、第１の磁石列２２の永久磁石Ｍのダイヤフラム側の磁極面と、これに隣接する第２の磁石列２４の永久磁石Ｍのダイヤフラム側の磁極面とは、極性（図中Ｓ，Ｎ）が異なっている。
【００２５】
図４に示すように、第２のヨーク２０は磁性体からなり、図面のＹ方向に長い矩形の平板状に形成されている。
【００２６】
図３及び図４に示すように、第２のヨーク２０のダイヤフラム側の面には、Ｓ極をダイヤフラム側に向けた４角形の永久磁石ＭとＮ極をダイヤフラム側に向けた永久磁石ＭとがＹ方向と直交する方向であるＸ方向に一定の間隔で交互に配置された第３の磁石列２８及び第４の磁石列３０の２列の磁石列からなる第２の磁石群３２が、Ｙ方向に一定の間隔を開けて複数列（本実施形態では７列）設けられている。
【００２７】
図４に示すように、第３の磁石列２８の永久磁石Ｍのダイヤフラム側の磁極面と、これに隣接する第４の磁石列３０の永久磁石Ｍのダイヤフラム側の磁極面とは、極性（図中Ｓ，Ｎ）が異なっている。
【００２８】
図３に示すように、第１の磁石群２６と、第２の磁石群３２とは、Ｙ方向に一定の間隔をおいて配置されており、第１の磁石群２６の永久磁石Ｍのダイヤフラム側の磁極面と、これに隣接する第２の磁石群３２の永久磁石Ｍのダイヤフラム側の磁極面とは、極性が異なっている。
【００２９】
また、第１の磁石群２６の各永久磁石Ｍの各磁極面は、第２のヨーク２０の永久磁石Ｍの配置されていない部分と対向しており、第２の磁石群３２の各永久磁石Ｍの各磁極面は、第１のヨーク１２の永久磁石Ｍの配置されていない部分と対向している。
【００３０】
なお、第１の磁石群２６の永久磁石Ｍと、第２の磁石群３２の永久磁石Ｍとは、矢印Ｙ方向及び矢印Ｘ方向に各々等間隔に配置されている。
【００３１】
図２及び図５に示すように、第１のヨーク１２のダイヤフラム側の面の中央付近には、第１の磁石群２６の間に、磁極面をダイヤフラム側に向けた４角形の反発用永久磁石ＲＭが各々４個づつ配置されている。
【００３２】
これらの反発用永久磁石ＲＭは、第２のヨーク２０の永久磁石Ｍと対向する位置に配置され、かつ、ダイヤフラム側の極性が、これと対向する第２のヨーク２０の永久磁石Ｍの磁極と同極に設定されており、反発用永久磁石ＲＭとこれに対向する第２のヨーク２０の永久磁石Ｍとが互いに反発し合うようになっている。
【００３３】
なお、図２及び図４に示すように、第１のヨーク１２及び第２のヨーク２０には、各々マトリックス状に多数の孔３３が形成されている。
【００３４】
図１，３，５に示すように、第１のヨーク１２と第２のヨーク２０との間には、スペーサ１４及びスペーサ１８を介して平面状のダイヤフラム１６が配置されている。
【００３５】
スペーサ１４及びスペーサ１８は、各々矩形の枠形状であり、スペーサ１４及びスペーサ１８によってダイヤフラム１６の外周付近が挟持されている。
【００３６】
図１，２，４，６に示すように、第１のヨーク１２には外周に沿って複数のネジ孔１２Ａ及び孔１２Ｂが、スペーサ１４には外周に沿って複数の孔１４Ａが、ダイヤフラム１６には外周に沿って複数の孔１６Ａが、スペーサ１８には外周に沿って複数の孔１８Ａが、第２のヨーク２０には外周に沿って孔２０Ａが形成されている。
【００３７】
図３及び図５に示すように、第２のヨーク２０、スペーサ１８、ダイヤフラム１６、スペーサ１４、及び第１のヨーク１２は、孔２０Ａ、孔１８Ａ、孔１６Ａ、及び孔１４Ａ（図３及び図５では孔は図示せず）を挿通したネジ３４がネジ孔１２Ａにねじ込まれることによって一体的に固定されている。
【００３８】
なお、第１のヨーク１２の孔１２Ｂは、取り付け用として用いられる。
【００３９】
ダイヤフラム１６は、スペーサ１４及びスペーサ１８によって、永久磁石Ｍ、及び反発用永久磁石ＲＭの各磁極面から一定寸法離間している。
【００４０】
ダイヤフラム１６は、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルム等で構成されている。
【００４１】
本実施形態の平面スピーカユニット１０の縦横寸法は、約３４０ｍｍ×約２４０ｍｍ、ダイヤフラム１６の縦横寸法は約３００ｍｍ×約２００ｍｍとなっている。
【００４２】
図６に示すように、このダイヤフラム１６の片面には、Ｘ方向の中央部を挟んで両側の領域に、各々第１の導体３６、及び第２の導体３８を備えている。
【００４３】
図７には、第１の導体３６、及び第２の導体３８のパターンが模式的に示されている。
【００４４】
図７，８に示すように、第１の導体３６、及び第２の導体３８は、互いに平行であり、図８に示すように、各々永久磁石Ｍの外周付近、及び永久磁石Ｍと永久磁石Ｍとの間に配置され、Ｙ方向の一方側から他方側に向けて磁石列の長手方向（矢印Ｙ方向）に沿ってジグザグ状に延びている。
【００４５】
図７、９に示すように、この第１の導体３６と第２の導体３８とは、同じ方向に電流が流れるように（電流の向きは図７中に図示）接続されている。
【００４６】
第１の導体３６と第２の導体３８とは、図７に示すように直列に接続しても良く、並列に接続しても良い。
【００４７】
このような第１の導体３６及び第２の導体３８は、ダイヤフラム１６に、銅やアルミニュームの金属薄膜をラミネート、蒸着、接着等の方法で形成し、この金属薄膜をエッチングすることにより構成することができる。
【００４８】
なお、図８に示すように、第１の導体３６及び第２の導体３８には、矢印Ｘ方向に直線状に延びる幅広部分と、矢印Ｙ方向に直線状に延びる幅広部分の各々の幅方向中央部分には、導体の延び方向（磁界の向きと直交する方向）に沿って金属薄膜の設けられていない細長領域４０が設けられて導体が並列に２分割されている。
【００４９】
これにより、周波数の高い電流が流れた際に発生する渦電流を抑えることが出来る。なお、上記導体の分割数は３分割以上であっても良い。
【００５０】
また、第１の導体３６及び第２の導体３８の矢印Ｘ方向に直線状に延びる幅広部分と、矢印Ｙ方向に直線状に延びる幅広部分は、各々永久磁石Ｍの辺に対して平行である。
【００５１】
また、矢印Ｘ方向に直線状に延びる幅広部分と、矢印Ｙ方向に直線状に延びる幅広部分とは、最短距離で接続されている。
（スピーカモジュールの構成）
図１０、１１に示すように、一対の平面スピーカユニット１０は、互いに近接させてフレーム１０６の左右に示せぬボルト等で取り付けられている。なお、図１０において、矢印Ａ方向は上下方向である。
【００５２】
ここで、一方（矢印Ｌ方向）の平面スピーカユニット１０と、他方（矢印Ｒ方向）の平面スピーカユニット１０とは、略同一方向（矢印Ｆ方向）で、かつ若干内向きに配置されている。
【００５３】
なお、本実施形態では、一方（矢印Ｌ方向）の平面スピーカユニット１０のダイヤフラム１６と他方（矢印Ｒ方向）の平面スピーカユニット１０のダイヤフラム１６とのなす角度（θ１）は、例えば、２〜５°程度である。
【００５４】
フレーム１０６には、一方の平面スピーカユニット１０と、他方の平面スピーカユニット１０との間に上下方向に延びるフェイズプラグ１０４が取り付けられている。
【００５５】
図１０、及び図１１に示すように、本実施形態のフェイズプラグ１０４は、二等辺三角柱状に形成されている。
【００５６】
フェイズプラグ１０４は、木材、金属、合成樹脂等の比較的硬質の材料から形成されている。
【００５７】
図１１に示すように、本実施形態のフェイズプラグ１０４は、高さＨが８０ｍｍ、角度（θ２）が３０°に設定されている。
（作用）
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５８】
平面スピーカユニット１０において、図７，９に示すように第１の導体３６及び第２の導体３８に電流Ｉ（向きは矢印で図示）を流すと、第１の導体３６及び第２の導体３８には、フレミングの左手の法則により磁界Ｈの方向及び電流Ｉと直交する方向の力（電磁力）Ｆ（この場合、力Ｆの方向は第２のヨーク２０側）が作用する。
【００５９】
また、第１の導体３６及び第２の導体３８に図７，９の場合とは反対向きに電流Ｉを流すと、第１の導体３６及び第２の導体３８には、第１のヨーク１２側へ変位する力Ｆが作用する。
【００６０】
したがって、第１の導体３６及び第２の導体３８に、発生させたい音響を表す電気信号を流すことにより、第１の導体３６及び第２の導体３８を設けたダイヤフラム１６は、流された電気信号に応じて振動する。
【００６１】
ダイヤフラム１６の振動により生じた音は、第１のヨーク１２及び第２のヨーク２０に形成された孔３３を通過して図１１の矢印Ｆ方向側へ放射される。
【００６２】
なお、ダイヤフラム１６は、平面状であり、膜面に対して垂直方向に振動するので、ダイヤフラム１６から放射される音は平面波である。
【００６３】
一方（矢印Ｌ方向）の平面スピーカユニット１０からはダイヤフラム１６の垂直方向に向かって平面波が放射され、他方（矢印Ｒ方向）の平面スピーカユニット１０からもダイヤフラム１６の垂直方向に向かって平面波が放射され、両方のダイヤフラム１６から放射される平面波が両者の中間の軸線上で合成され、遠方まで音を到達させることが出来る。
【００６４】
また、フェイズプラグ１０４が、ダイヤフラム近傍においてユニット内の一方のダイヤフラム１６から放射される平面波と他方のダイヤフラム１６から放射される平面波との干渉（打ち消し）を抑えるので、両方のダイヤフラム１６の中間の軸線上において音圧レベルを確実に増加させることが出来る。
【００６５】
また、球面波を放射するコーンスピーカユニットを用いたスピーカシステムでは、コーンの背面側へ出た音が前方へ回り込まないようにスピーカボックスを必要とし、特に大口径のスピーカユニットではスピーカボックスが大型化する問題がある。
【００６６】
一方、平面波を放射する平面スピーカユニット１０では、背面側へ出た音が殆ど前方へ回り込まないため、基本的にスピーカボックスを必要としない（なお、背面側へ音を放射させないためにスピーカボックスを設けても良いが、容量は必要としないため、スピーカボックスの厚みは薄くて済む。
【００６７】
したがって、本実施形態のスピーカモジュール１００を用いれば、コーンスピーカユニットを用いた従来のスピーカシステムに比較して大幅な軽量化が図れる。
【００６８】
なお、ダイヤフラム１６の寸法、一方の平面スピーカユニット１０のダイヤフラム１６と他方の平面スピーカユニット１０のダイヤフラム１６とのなす角度（θ１）、フェイズプラグ１０４の高さＨ、角度（θ２）は上記の実施形態のものに限るものではない。
【００６９】
また、上記実施形態では、スピーカモジュール１００を縦横にマトリクス状に複数連結したが、本発明はこれに限らず、スピーカモジュール１００を鉛直方向にのみ直線状に複数連結して用いても良く、スピーカモジュール１００を単体で用いても良い。
（試験例）
図１２には、フェイズプラグ１０４が有る場合と無い場合とを比較した測定結果が示されている。
【００７０】
測定は、図１２に示すように、スピーカモジュール１００から距離Ｌ離れた音圧測定ラインにて測定用マイクロフォン１０８を横方向に移動し、幅方向位置と音圧レベルとの関係をグラフ化した。
【００７１】
測定結果のグラフに示す様に、フェイズプラグ１０４の有る方が音圧レベルが高いことが分かる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のスピーカモジュール、及びＳＲスピーカシステムによれば、アンプの出力を増やしたり、スピーカの数を増加させずに、従来よりも音の到達距離を伸ばすことができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る平面スピーカの分解斜視図である。
【図２】第１のヨークの平面図である。
【図３】図１に示す平面スピーカの３−３線断面図である。
【図４】第２のヨークの平面図である。
【図５】図１に示す平面スピーカの５−５線断面図である。
【図６】ダイヤフラムの平面図である。
【図７】第１の導体及び第２の導体の模式図である。
【図８】第１の導体及び第２の導体の部分拡大図である。
【図９】平面スピーカの一部分を断面にした模式的図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るＳＲスピーカシステムの斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るスピーカモジュールの斜視図である。
【図１２】スピーカモジュールの測定方法、及び測定結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１０平面スピーカユニット
１６ダイヤフラム
１００スピーカモジュール
１０２ＭＰＡＳＲスピーカシステム
１０４フェイズプラグ

Claims

平面波を放射する平面状の第１の振動板を備えた第１のスピーカと、
平面波を放射する平面状の第２の振動板を備えた第２のスピーカと、
を備えたスピーカモジュールであって、
前記第１の振動板と前記第２の振動板とが、互いに側方に隣接して略同一方向を向き、かつ平面波の放射方向側に対して内向きになるように前記第１のスピーカと前記第２のスピーカが配置され、
前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に、前記第１の振動板から放射される平面波と前記第２の振動板から放射される平面波との干渉を抑える干渉防止手段を配置した、ことを特徴としたスピーカモジュール。
前記干渉防止手段が一直線上に並ぶように、請求項１に記載の前記スピーカモジュールを複数連結した、ことを特徴としたＳＲスピーカシステム。
請求項１に記載のスピーカモジュールを同一平面上にマトリクス状に複数配置した、ことを特徴としたＳＲスピーカシステム。