JP2011029897A - スピーカユニット及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デザイン的な要求から音響的に不利な位置関係にスピーカが配置された場合でも、良好な音響再生性能が得られるようにする。
【解決手段】ダクト４０は、スピーカ２０の振動板２１に対向する対向壁４１を有している。対向壁４１は、振動板２１に対して空間Ｑを介して設置される。また、スピーカ２０の前面側から視たときに、対向壁４１はスピーカ２０の振動面２１の一部の領域を覆うように構成される。そしてダクト４０の対向壁４１の振動板側の面は、振動板２１に沿った形状を有している。また、ダクト４０は、振動板２１が前面側に開口する領域に、振動板２１の周囲に沿って配置される壁部４２を有している。さらに振動板２１から発生した音波をダクト４０の外部に放出させるための開口部Ｈが設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、スピーカユニット及び表示装置に関し、より詳細には、スピーカの前面にダクトを備えて所望の方向に対して出力音声を導くようにしたスピーカユニットと、該スピーカユニットを備えた表示装置とに関する。

薄型テレビなどの表示装置には、通常、音声出力を行うためのスピーカが付設されるが、表示装置のなかには、「スピーカ部の存在を強調しない」デザインが求められるものがある。
例えば、薄型液晶テレビの前面キャビネットには、音声出力の音波が放出される開口部が存在するが、このような開口部は、液晶テレビの下端部や側端部に設けられ、開口部自体が目立たないようなデザインとなっている。このようなデザインの場合、スピーカの振動面は、液晶パネルの後側に開口部から離れて配置させる必要が生じる。また、液晶テレビの狭額縁などのデザイン的な要求から、開口部の幅が振動板の幅より狭くなっているものもある。スピーカは、このような制約の中でキャビネットの内部に配置されることになる。

この場合、スピーカの振動板からの放出される音波は、キャビネットの開口部に到達する前にキャビネット内部の複雑な構造によって乱反射が生じたり、あるいは、中途半端に囲まれた空間の空気層で共振強調／反共振減衰等が生じることがある。さらに、ＢＯＸ構造を持たないスピーカにおいては、振動板背面からの逆位相音波による打消し等により音質が劣化し、本来のスピーカが有する音響再生性能を大きく損なう、という課題が生じる。
特に、薄型テレビなどのスピーカに比して狭い開口を持つキャビネットから音声出力させる場合に、音圧周波数特性において高周波数域の音圧低下が発生する、という課題がある。

このように、スピーカから放出される音波をキャビネットの開口部などから放出させるときに、その音響再生性能を劣化させることなく、品質を保った状態で効果的に音波を導く必要がある。
このような音波を導くための構成に関し、例えば、特許文献１には、スピーカから放出される音を予め所望する方向に誘導可能なマルチウェイのスピーカユニットが開示されている。このスピーカニットは、メインスピーカユニットのセンターポールにツイータユニットが固定されたコアキシャルタイプのもので、ツイータユニットの前方に傾斜して設けられ、ツイータユニットから放音される音を所望する方向に反射させる反射板が、メインスピーカユニットの振動板の内周部近傍に固定されている。

特開２００２−２０９２９３号公報

上記のように、表示装置等に内蔵されるスピーカユニットは、表示装置のデザイン的な要求から音響的に不利な位置関係に配置されることがあるが、その場合であっても、スピーカの音響再生性能を劣化させることなく、音波を出力させる必要がある。特に従来みられた高周波数域における音圧低下による音響再生性能の低下を改善したい、という課題がある。
特許文献１のスピーカユニットは、スピーカユニットの振動板と一体的に専用の反射板を形成する必要があり、スピーカの構成自体が複雑となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、デザイン的な要求から音響的に不利な位置関係にスピーカが配置された場合でも、良好な音響再生性能が得られるようにしたスピーカユニットと、そのスピーカユニットを備えた表示装置とを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、スピーカと、該スピーカの振動板の前面に対向壁を有するダクトとを備えたスピーカユニットであって、対向壁が、振動板との間の空間を介して配置され、対向壁の振動板側の面は、振動板に沿った形状を有していることを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、スピーカの前方側からダクトを介してスピーカをみたときに、対向壁が、振動板の少なくとも一部の領域を覆い、振動板の他の領域が対向壁で遮蔽されることなく、前面側に開口していることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第２の技術手段において、上記のダクトが、振動板が前面側に開口する領域に、振動板の周囲に沿って配置される壁部を備えることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、ダクトの対向壁が前記振動板を覆う領域の少なくとも一部に、振動板から発生した音波をダクトの外部に放出するための開口部を有することを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１〜第４のいずれか１の技術手段のスピーカユニットを備えた表示装置である。

本発明によれば、デザイン的な要求から音響的に不利な位置関係にスピーカが配置された場合でも、良好な音響再生性能が得られるようにしたスピーカユニットと、そのスピーカユニットを備えた表示装置とを提供することができる。

本発明のスピーカユニットを備える表示装置の一例を示す図である。 図１の液晶テレビのスピーカの設置部周辺の要部の構成を説明するための図である。 本発明のスピーカユニットの実施形態であるスピーカボックスの構成例を示す図である。 図３に示すダクトの構成例を示す図である。 図３に示すダクトの斜視図である。 ダクトを用いたスピーカボックスをキャビネットの内部の配置した状態を示す図である。 音圧特性の測定方法について説明するための図である。 ダクトの有無、及びダクトの構成の相違に応じたスピーカの音圧特性変化を測定した結果を示す図である。 ダクトの開口部の有無によるスピーカの音圧特性変化を測定した結果を示す図である。

図１は、本発明のスピーカユニットを備える表示装置の一例を示す図で、図１は表示装置の一例である液晶テレビの正面概略図を示す図である。液晶テレビ１は、所定の位置にスピーカユニットが備えられている。本例では液晶テレビの画面の下部の左右２カ所に備えられているが、画面の両側に備えられているものもあり、その両方備えているものもあるが、本例では、液晶テレビの画面の下部にスピーカユニットが備えられている例を示す。

図２は、図１の液晶テレビのスピーカの設置部周辺の要部の構成を説明するための図で、図１のＰに示す部分の構成を示すものである。ここで図２（Ａ）は、液晶テレビのキャビネットとその内部の構成を説明する構成図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示される２つのスピーカのうちの大口径のスピーカ部の側断面構成を説明する図となっている。

この例では、液晶テレビ１のキャビネット２の内部にスピーカボックス１０が設けられ、そのスピーカボックス１０には、大口径と小口径の２つのスピーカ２０，３０が取り付けられている。スピーカボックス１０は、本発明に係るスピーカユニットの一実施形態に相当するもので、少なくとも１つのスピーカと、そのスピーカの振動板の前面に対向壁を有するダクトとを備えたユニットとして構成される。図２では、本発明の特徴であるスピーカ前面のダクトを省略した構成を示している。ダクト構成の詳細については、後述する。

図２（Ｂ）に示すように、スピーカボックス１０は、キャビネット２の内部後方の位置に空間Ｓを介して設置される。これはキャビネット２のデザイン的な要請による制約により、決められるものである。
キャビネット２には、それぞれのスピーカ２０，３０の前面側の位置に、各スピーカ２０，３０から放出される音波を液晶テレビ１の前面側に放出するための開口３，４がそれぞれ設けられている。

ここで小口径のスピーカ３０に関しては、キャビネット２の正面から見た開口４は、スピーカ３０の振動板の領域にほぼ一致する開口領域を持っている。しかしながら、大口径のスピーカ２０の関しては、キャビネット２の正面から見た開口３は、スピーカ２０の振動板のほぼ下半分の領域でしか開口していない。つまり、図２に示すような構成のままでは、特に大口径のスピーカ２０から放出された音波が開口３から効果的に放出されず、開口３に到達する前に乱反射が生じたり、空間Ｓの空気層で共振強調／反共振減衰等が発生して高周波数領域を主とする音響特性の劣化が生じる。

このような音響特性の劣化を防ぐために、スピーカ２０の振動板の前面側に、振動板の前面とキャビネット２の開口３との間の空間を接続するためのダクトを設け、スピーカ２０から放出された音波を効率的にキャビネット下部の開口３に導くようにする。
図３は、本発明のスピーカユニットの実施形態であるスピーカボックスの構成例を示す図で、図３（Ａ）はスピーカボックスの正面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のスピーカボックスの上面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のスピーカボックスのＣ−Ｃ部における側断面構成を示す図である。

本発明に係るスピーカユニットの実施形態であるスピーカボックス１０は、スピーカ２０と、スピーカ２０から放出される音波を所望の方向に導くためのダクト４０とを備えたものである。この場合、所望の方向とは、液晶テレビ１の下部に設けられた開口３の方向を指すが、スピーカ２０の設置形態に応じて所望の方向は適宜設定され得る。
本実施形態のダクト４０は、スピーカ２０の振動板２１に対向する対向壁４１を有している。スピーカ２０の前方側から視たときに、対向壁４１は、スピーカ２０の振動板２１の上側半分を隠すように設置され、下側半分は、振動板２１が前面に向かって開放される。振動板２１が開放されている下側半分の領域は、キャビネット２の開口３の領域に対応するようになっている。従って、振動板２１が前面に開放される領域の形状および大きさは、音波を導くための領域（この例ではキャビネット２の開口３）に応じて、適宜変化させることができる。つまり本発明に係るスピーカユニットの実施形態は、スピーカ２０の前方側からダクト４０を介してスピーカ２０をみたときに、対向壁４１が、振動板２１の少なくとも一部の領域を覆い、振動板２１の他の領域は対向壁４１で遮蔽されることなく前面側に開口している構成をもっている。

図３（Ｃ）に示すように、対向壁４１は、スピーカ２０の振動板２１との間の空間Ｑを介して配置されている。そして本実施形態の特徴として、対向壁４１の振動板側の面は、振動板２１に沿った形状を有している。この対向壁４１の壁面形状によって、従来では得られなかった良好な音響特性を得ることが可能となった。

図４は、図３に示すダクト４０の構成例を示す図で、図４（Ａ）はダクト４０の正面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の側面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の上面図、図４（Ｄ）はダクト４０の裏面図、図４（Ｅ）は図４（Ｄ）のＥ−Ｅ断面図である。ダクト４０は、図４（Ｄ）の裏面側がスピーカ２０の振動板２１に対向する側となる。また、図５は、ダクト４０の斜視図である。

ダクト４０は、図３（Ａ）に示すように、スピーカボックス１０のスピーカ２０の前面側に取り付けられる。ここでは、ダクト４０を構成するための成型品をスピーカボックス１０の所定箇所に固定することで、図３に示すようなユニット構造が得られる。
ダクト４０は、スピーカ２０の振動板２１に対向する対向壁４１を有している。上述したように、対向壁４１は、振動板２１に対して空間Ｑを介して設置される。また、スピーカ２０の前面側から視たときに、対向壁４１はスピーカ２０の振動板２１の一部の領域を覆うように構成される。そしてダクト４０の対向壁４１の振動板側の面は、振動板２１に沿った形状を有している。

また、ダクト４０は、振動板２１が前面側に開口する領域に、振動板２１の周囲に沿って配置される壁部４２を有している。この例では、壁部４２は、振動板２１の径方向に対してほぼ垂直な壁面を有して構成されているが、このような形状に限定されるものではなく、例えば、壁部４２の前面側（キャビネット側）に、内側に曲折する裾を付けるようにしてもよい。この壁部４２を備えるようにすることで、スピーカから放出される音波の音響特性をさらに向上させることができる。

さらにダクト４０には、その裏面側の上部に溝形状部４３が設けられる。溝形状部４３は、振動板２１と対向壁４１とに挟まれる空間Ｑと、ダクト４０の外部とを連結する形状で設けられている。図３（Ｂ）に示すように、上記の形状のダクト４０をスピーカ２０の前面側に取り付けることにより、振動板２１と対向壁４１とに挟まれる空間Ｑと、ダクト４０の外部とを連通させる間隙形状の開口部Ｈが形成される。この開口部Ｈは、振動板２１から発生した音波をダクト４０の外部に放出させるためのものとなる。

また、上記の溝形状部４３は、ダクト４０の上側位置に設けられているが、本例では、同様の溝形状部４４，４５を、ダクト４０の左右両側にもそれぞれ設けている。これらの溝形状部４４，４５についてもその作用は溝形状部４３と同様であり、振動板２１から発生した音波をダクト４０の外部に放出させる機能を有する。

上記のような開口部Ｈを形成しない場合、振動板２１とダクト４０の対向壁４１との間の空間に放出された音波が上方（または側方）へ逃げることができず、音響的に不利となる。これに対して、開口部Ｈを適宜設けることにより、キャビネットの開口３からの放出音圧は若干低下するものの、上記空間の密閉度が緩和されて音響特性が向上する。

このような開口部Ｈの配設位置、形状、大きさ等は、上記の例に限定されることなく、適宜最適な形態で設定することができる。つまり、本発明に係る実施形態では、開口部Ｈは、ダクト４０の対向壁４１が振動板２１を覆う領域の少なくとも一部に有するものであり、この開口部を持った構成により、より優れた音響再生特性を付与することができる。

図６は、上記の各構成を備えたダクトを用いたスピーカボックスをキャビネットの内部の配置した状態を示す図である。
上記のように本実施形態では、スピーカボックス１０に備えられるスピーカ２０の前面側に、ダクト４０が取り付けられている。ダクト４０の対向壁４１は、スピーカの振動板２１のほぼ上半分を覆う形状となっている。また、振動板２１のほぼ下半分は、前方に向かって開放され、その開放領域に相当する部分に、キャビネット２の開口３が設けられる。これにより、振動板２１から放出された音波は、ダクトの対向壁４１によって効果的にキャビネット２の開口３に導かれる。このときに、対向壁４１の振動板２１側の面が、振動板２１に沿った形状を有していることで、良好な音響再生特性で音声を出力させることができる。また、音響再生特性は、振動板２１の周囲に沿って配置されるダクト４０の壁部４２によっても向上させることができ、かつ、振動板２１から発生した音波をダクト４０の外部に放出するための開口部Ｈによっても向上させることができる。

（音圧特性の測定結果）
上記構成のダクトの有無、及びダクトの構成の相違に応じたスピーカの音圧特性変化を測定した結果を以下に示す。
図７は、音圧特性の測定方法について説明するための図である。ここではスピーカを備えた液晶テレビ（ＴＶ）をＴＶ台の上に設定した。ＴＶのキャビネットは、上記の実施形態のようにその下部にスピーカ用の開口を有するもので、正面からみたときにスピーカの振動面の一部がキャビネットに覆われてしまう構成を備えるものである。

ＴＶ台は４００×９００ｍｍの天板を有し、床面から天板面までの高さは５００ｍｍとした。また、ＴＶの前面からＴＶ台の前側端縁までの長さは０.１５ｍとした。このＴＶのスピーカに対して、外部アンプ（ＡＭＰ）から１Ｗの電力を印加してこのときの音圧を測定した。ＴＶにはＬｃｈとＲｃｈのスピーカが備えられているが、Ｌｃｈのみを使用して音圧測定を行った。音圧測定のマイク（ＭＩＣ）の位置は、ＴＶ台の前側端縁から１.８５ｍとした。なお、音圧測定した全ての条件において、ＴＶを設置した部屋とその設置場所は同じである。

図８は、ダクトの有無、及びダクトの構成の相違に応じたスピーカの音圧特性変化を測定した結果を示す図である。ここでは、図７の条件で測定した音圧特性（周波数と測定音圧（ｄｂ）との関係）を示している。各測定条件は、以下の通りである。

（条件１） ダクトを設けることなく、キャビネット後方にスピーカボックスを設置した構成（図２（Ｂ）に示す構成）。
（条件２） 条件１に対してダクトを追加した構成であるが、そのダクトの対向壁は、図３〜図６に示すような振動板形状に沿った対向壁４１ではなく、平板の対向壁としたもの。ここでは開口領域の振動板周囲に沿って設けられる壁部４２、及び開口部Ｈはともに設けられていない。
（条件３） 条件１に対して図３〜図７に示す振動板の形状に沿った対向壁４１を追加した構成。開口領域の振動板周囲に沿って設けられる壁部４２、及び開口部Ｈはともに設けられていない。
（条件４） 条件３に対して、振動板周囲に沿って設けられる壁部４２を追加した構成。

図８の音圧特性において、条件１のダクトがない構成では、約１.７ｋＨｚより高周波数域になると、音圧が落ち込んでしまう。各条件の中では、条件１の特性が最も悪い。
条件２の平板のダクトを持った構成では、音圧低下の周波数が約３.２ｋＨｚとなり、音圧レベルが平坦な再生周波数帯域が条件１に比較して高域に向かって拡張する。つまり、条件１に比較して、約１.５ｋＨｚ高域の音圧特性が改善する。しかしながら、約３.２ｋＨｚより高い周波数領域では、急減に音圧レベルが低下する。

条件３の振動板形状に沿った対向壁をもつダクトの場合、周波数が低域から４.５ｋＨｚ程度までは、条件２と同様の音圧特性で推移するが、４.５ｋＨｚを超えた付近から７ｋＨｚ付近の高周波数領域にかけて条件２よりも音圧特性が持ち上がっている。つまり、平板の対向壁に代えて振動板に沿った形状の対向壁を設けることにより、特に高周波領域の音圧特性が改善され、音響再生特性が向上することがわかる。

さらに条件４の壁部４２を追加した構成では、低周波数領域から３.５ｋＨｚ程度までは音圧特性が維持され、他の条件に比べて２〜３ｋＨｚ前後、平坦な再生周波数帯域が高域に向かって拡張し、高域の音圧特性が明らかに改善している。また、５ｋＨｚ以上の周波数帯域においても音圧特性が持ち上がった形状を示しており、改善がみられる。
上記のことから、振動板の形状に沿った対向壁を有し、かつ、振動板の周囲に沿って配置される壁部を有するダクトを設けることによって、音圧特性が改善され、音響再生特性を向上させることができる。

図９は、ダクトの開口部の有無によるスピーカの音圧特性変化を測定した結果を示す図である。各測定条件は、以下の通りである。
（条件５） 振動板に沿った形状の対向壁４１と、振動板周囲に沿って設けられる壁部４２を持ったダクトに対して、開口部Ｈを設けた構成。
（条件６） 条件５の開口部Ｈを塞いだ構成。

条件５と条件６とを比較すると、振動板から発生した音波をダクトの外部に放出するための開口部を備えた条件５の方が、音圧特性のピークが平坦になってブロードになり、かつ２.５ｋＨｚ〜４ｋＨｚ前後で条件４よりも音圧特性が向上し、音圧特性が平坦な再生周波数帯域が高域に向かって拡張していることがわかる。
このことから、開口部Ｈを備えたダクト構造によって、さらに音響再生特性が向上することがわかる。

以上の測定結果から、（１）ダクトの対向壁の振動板側の面が振動板に沿った形状を有していること、（２）振動板が前面側に開口する領域に、振動板の周囲に沿って配置される壁部を備えること、（３）ダクトの対向壁が振動板を覆う領域の少なくとも一部に、振動板から発生した音波をダクトの外部に放出するための開口部を有すること、のいずれによっても音響特性が改善すると考えられ、これら全ての特徴を全て有するスピーカユニットの構成とすることで、最も良好な音響特性が得られることがわかる。

本発明に係る表示装置の実施形態は、上記実施形態に示したようなダクト構成をもつスピーカユニットを備えた表示装置として構成される。表示装置の一例は、スピーカユニットを内蔵したテレビであり、表示画面の下部や側部のキャビネットにスピーカユニットから放出される音波を放出するための開口を備えるものである。
勿論、本発明の表示装置としては、上記のようなテレビに限定されることなく、スピーカユニットを備えた表示装置に適宜適用することができる。

１…液晶テレビ、２…キャビネット、３，４…開口、１０…スピーカボックス、２０，３０…スピーカ、２１…振動板、３０…スピーカ、４０…ダクト、４１…対向壁、４２…壁部、４３…溝形状部、４４，４５…溝形状部。

Claims (5)

1. スピーカと、該スピーカの振動板の前面に対向壁を有するダクトとを備えたスピーカユニットであって、
   前記対向壁は、前記振動板との間の空間を介して配置され、
   前記対向壁の前記振動板側の面は、前記振動板に沿った形状を有していることを特徴とするスピーカユニット。
2. 請求項１に記載のスピーカユニットにおいて、前記スピーカの前方側から前記ダクトを介して前記スピーカをみたときに、前記対向壁は、前記振動板の少なくとも一部の領域を覆い、前記振動板の他の領域は前記対向壁で覆われることなく、前面側に開口していることを特徴とするスピーカユニット。
3. 請求項２に記載のスピーカユニットにおいて、前記ダクトは、前記振動板が前記前面側に開口する領域に、該振動板の周囲に沿って配置される壁部を備えることを特徴とするスピーカユニット。
4. 請求項３に記載のスピーカユニットにおいて、前記ダクトの対向壁が前記振動板を覆う領域の少なくとも一部に、前記振動板から発生した音波を前記ダクトの外部に放出するための開口部を有することを特徴とするスピーカユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか１に記載のスピーカユニットを備えた表示装置。

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