JP2013219728A - メビウスリング状響胴を有する響胴放射型スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】 再生音波の放射方向を響胴の前後左右，上下及びねじれた三次元空間とし、更に特定周波数に共鳴する共振点を分散させることにより、臨場感に溢れた音響場で良質の音波を放射する響胴放射型スピーカを提供する。
【解決手段】 箱型響胴２の上部両側にメビウスリング状響胴１の両下端を接続し、箱型響胴２の空洞５をメビウスリング状響胴１の空洞４に連通させる。メビウスリング状響胴１の矩形断面はリング周方向に沿ってねじれ、箱型響胴２の一側に接続された下端の矩形Ａ_４Ｂ_４Ｃ_４Ｄ_４は他側の矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０に対して１８０度反転している。ボイスコイル１１１，磁気回路１１２で箱型響胴２に加えられた振動がメビウスリング状響胴１にも伝達され、前後左右，上下，ねじれた三次元空間に向けて再生音波が放射される。
【選択図】図２

Description

本発明は、前後左右及びねじれた三次元の空間全体に音波を放射し極めて自然音に近い音響を再生する響胴放射型スピーカに関する。

音響機器に通常使用されているスピーカは、コーン等の振動板の振動を導電型等の駆動方式によって直接放射或いはホーン式で放射し、電気エネルギを音響エネルギに変換している。そのため、スピーカから放射される音波に指向性が強く、スピーカとの関連で聴く位置が特定される。しかも、振動板から得られる音波は空気音であり、依然として自然音に比較すると違和感がある。このようなことから、特に音質に敏感な音楽愛好家や音楽専門家の要求を十分に満足するまでに至っていない。

本発明者は、従来の振動板による音波放射の問題を解決した響胴放射型スピーカを開発し、特許第４２１０７１８号明細書で紹介した。紹介した響胴放射型スピーカは、図１に示すように響胴１０の一部を形成する響板５２にボイスコイル４１を固定し、基台１１に起立させたフレーム１３に磁気回路４０を固定している。磁気回路４０とボイスコイル４１により電気エネルギを音響エネルギに変換して響板５２、ひいては響胴１０全体を振動させ、音波を放射させている。その結果、指向性が広められ、聴き心地の良い自然な音響が得られる。

特許第４２１０７１８号明細書

先の響胴放射型スピーカでは、響胴１０の形状が単純な箱型のため、箱共鳴による特定周波数の振動強度が大きい部分があり、周波数特性に改善の余地がある。音波の放射方向も従来のスピーカと同様に専ら前後左右となり、単純な音波放射に起因して臨場感に欠ける嫌いがある。

箱共鳴による特定周波数の振動強度が大きい部分は、共鳴箱の大きさの変化、形状の変化、共鳴箱を形成する板の厚さ、大きさ、形状に変化をもたらし特定周波数共鳴部分を分散させることにより小さくできる。また臨場感を高める為には、音の放射を多方向に広げる事で可能である。

本発明に従った響胴放射スピーカは、特定周波数共振部分を分散させ、さらに音の放射方向を広げる為に、メビウスリング状響胴を箱型響胴の上部に連結している。

メビウスリング状響胴は、前面視でほぼ逆Ｕ字状の形状になっており、リング周方向に垂直な断面が空洞のある矩形になっている。両下端が箱型響胴の右側及び左側それぞれに接続されるが、左右接続部位での矩形は互いに１８０度反転している。

ボイスコイルは箱型響胴の一部を形成する響板に固定され、磁気回路は箱型響胴の基台から起立した柱に固定される。磁気回路とボイスコイルにより電気エネルギを音響エネルギに変換し、響板ひいては箱型響胴全体を振動させる。箱型響胴の振動が更にメビウスリング状響胴に伝達され、箱型響胴とメビウスリング状響胴の全体が振動する。音波振動は、箱型響胴から前後左右に放射され、メビウスリング状響胴から前後左右上下に加えねじれた三次元空間に放射される。

本発明では、三次元にねじられたメビウスリング状響胴を箱響胴に繋げているので、箱型響胴の振動がメビウスリング状響胴に伝達され、メビウスリング状響胴からも音波が放射される。箱型響胴及びメビウスリング状の響胴の同時振動により特定周波数の共鳴が分散されるので、周波数特性が向上する。また、箱型響胴から前後左右に放射される音波に、メビウスリング状響胴から前後左右上下に加えねじれた三次元空間に放射される音波が重畳することで、臨場感に富む音響場が三次元空間に広がる。

以上に説明したように、本発明の響胴放射型スピーカは、箱型響胴及びメビウスリング状響胴を同時振動させているので、共振点の分散が図られ、周波数特性が向上する。また、前後左右上下、更にはねじられた三次元空間全体に音波が放射され指向性が広がる。したがって、臨場感に溢れる音響場で極めて良質な音楽を楽しむことができる。

本発明者が先に提案した響胴放射型スピーカの内部構造を示す側断面図 本発明実施例のスピーカを示す全体図 図２にＰＱＲＳ断面で切り取った同スピーカの断面図 同スピーカの正断面図 二対のボイスコイル，磁気回路を備えたスピーカの正断面図 メビウスリング状響胴の作成に使用した細い棒材の接着状態を示す図 メビウスリング状響胴の滑らかな曲げねじれ面を示す図

本発明に従ったスピーカは、基台３上の箱型響胴２にメビウスリング状の響胴１が接続されている（図２）。メビウスリング状響胴１及び箱型響胴２の材料としては、従来からギター，ヴァイオリン等の弦楽器に使用されている音響特性の良好な桐，メイプル、スプルース，マホガニー等の木材を使用する。メビウスリング状響胴１は、６ｍｍ×６ｍｍ〜１０ｍｍ×１０ｍｍの角材を互いにずらしながら張り合わせることにより作成できる。或いは、メビウスリング状響胴１を形成する各辺の板材をメビウスリング状熱板に押し当て、所定のねじり，曲げを有する形状に熱変形させることによっても作成できる。箱型響胴２には、厚みは２〜２０ｍｍ程度の板材が好ましい。

響板１０１，上板１０２，下板１０４，裏板１０３，左右の側板１０５の縁部を互いに接合することにより、空洞５をもつ箱型響胴２が組み立てられる（図３）。箱型響胴２は、接着により、基台３に接続される。メビウスリング状響胴１との接続や全体的なデザインを考慮すると、上広がりした台形状の箱型響胴２が好ましい。メビウスリング状響胴１は、前面視でほぼ逆Ｕ字状の形状になっており、リング周方向に垂直な断面が矩形で、箱型響胴２の空洞５に連通する空洞４を有する。メビウスリング状響胴１の両下端が箱型響胴２の右側及び左側それぞれに接続されるが、左右接続部位の矩形は互いに１８０度反転している。

具体的には、メビウスリング状響胴１のリング周方向に垂直な断面を図２で箱型響胴２の左側との接続部位で矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０とするとき、矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０はメビウスリング状響胴１のリング周方向に沿ってＡ_１Ｂ_１Ｃ_１Ｄ_１→Ａ_２Ｂ_２Ｃ_２Ｄ_２→Ａ_３Ｂ_３Ｃ_３Ｄ_３→Ａ_４Ｂ_４Ｃ_４Ｄ_４となり、箱型響胴２の右側との接続部位にある矩形Ａ_４Ｂ_４Ｃ_４Ｄ_４は当初の矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０に対して１８０度反転している。各矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０、Ａ_１Ｂ_１Ｃ_１Ｄ_１，Ａ_２Ｂ_２Ｃ_２Ｄ_２，Ａ_３Ｂ_３Ｃ_３Ｄ_３，Ａ_４Ｂ_４Ｃ_４Ｄ_４は同一面積であっても良いが、共振点を分散させる上で箱型響胴２との接続部位でメビウスリング状響胴１の矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０，Ａ_４Ｂ_４Ｃ_４Ｄ_４を大きく、接続部位から遠いメビウスリング状響胴１の中央にある矩形Ａ_２Ｂ_２Ｃ_２Ｄ_２を小さくすることが好ましい。

響板１０１にボイスコイル１１１が接合され、箱型響胴２の下板１０４から起立した柱１１３に磁気回路１１２が固定されている。右チャンネル，左チャンネル用の振動源と働かせて立体音を放射するため、二対のボイスコイル１１１，磁気回路１１２を設けることも可能である（図５）。音域それぞれに対応するよう更に多くのボイスコイル１１１，磁気回路１１２を設けることも可能である

ターミナル１１４から電線１１５を経て送られる音信号の電流がボイスコイル１１１に流れ、磁気回路１１２との作用によりボイスコイル１１１が前後に駆動され、ボイスコイル１１１に接している箱型響胴２の響板１０１が振動する。響板１０１の振動は箱型響胴２の全体に伝達し振動し、音波を放射する。箱型響胴２の振動は、箱型響胴２に繋がっているメビウスリング状響胴１にも伝達され、メビウスリング状響胴１の全体が振動し音波を放射する。

箱型響胴２からの音波は、響板１０１，上板１０２，下板１０４，裏板１０３，左右の側板１０５の振動に起因するので専ら前後左右、場合によっては更に上下方向に指向する。メビウスリング状響胴１からの音波は、メビウスリング状響胴１の断面がリング周方向に沿って矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０→Ａ_１Ｂ_１Ｃ_１Ｄ_１→Ａ_２Ｂ_２Ｃ_２Ｄ_２→Ａ_３Ｂ_３Ｃ_３Ｄ_３→Ａ_４Ｂ_４Ｃ_４Ｄ_４とねじれているので、それぞれの位置でねじれた方向に指向する。前後左右に放射される箱型響胴２からの音波に、メビウスリング状響胴から三次元的にねじれた方向に指向する音波が重畳することで、従来のスピーカでは期待できない音響場が奏せられる。

厚さ５ｍｍの桐板から、縦４００ｍｍ×横６００・９００ｍｍの響板１０１，縦２８０ｍｍ×横６００ｍｍの上板１０２，縦２８０ｍｍ×横６００ｍｍの下板１０４，縦４００ｍｍ×横６００・９００ｍｍの裏板１０３，縦４３０ｍｍ×横２８０ｍｍの左右側板１０５を切り出した。上板１０２の左右両側は、メビウスリング状響胴１の両下端が接続される部位で切り欠かれ、縦２７０ｍｍ×横１４５ｍｍの開口が設けられている。響板１０１，上板１０２，下板１０４，裏板１０３，左右側板１０５それぞれが空洞５に臨む面には、振動を調整し補強にも有効なリブ１０６が適宜施されている。響板１０１，上板１０２，下板１０４，裏板１０３，左右側板１０５の縁部を互いに接続して、正面視で上広がりになった台形状の箱型響胴２を組み立てた。

断面が６ｍｍ×６ｍｍの桐角材２０１を複数用意し、角度を持たせながら接着剤で桐角材２０１を張り合わせることにより（図６）、ねじりと曲げを有するメビウスリング状響胴１に組み立て、さらに余分な部分を削り表面を滑らかにした（図７）。メビウスリング状響胴１のリング周方向に沿って空洞４が断面積を変化するように、メビウスリング状響胴１の両下端を縦２８０ｍｍ×横１５０ｍｍの矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０，Ａ_４Ｂ_４Ｃ_４Ｄ_４とし、中央を縦１２５ｍｍ×横５０ｍｍの矩形Ａ_２Ｂ_２Ｃ_２Ｄ_２とした。桐角材２０１を張り合わせた後、はみ出ている部分を削り滑らかな曲面に仕上げた。
矩形Ａ_０Ｂ_０Ｃ_０Ｄ_０，Ａ_４Ｂ_４Ｃ_４Ｄ_４の部位で箱型響胴２の上板１０２と側板１０６の上部と響板１０１の一部と裏板１０３の一部に接続した。これにより、箱型響胴２の空洞５がメビウスリング状響胴１の空洞４に連通する。

下部の台形箱型響胴２と上部のメビウスリング状響胴１の同時振動により、前後左右に広がる音波にねじられた三次元空間に広がった音波が重畳する。また、メビウスリング状響胴１の空洞４が箱型響胴２から上方に向けて先細りになっているので、共鳴による特定共振周波数も共振点が分散されて周波数特性が向上する。その結果、オルガン，弦楽器，管楽器，人の声等あらゆる音が空間全体に広がり、自然に心地良く聞える。再生音楽は演奏者の息使いや弦楽器の指使いまで聞く事が出来、その場で生の演奏を聴いているような雰囲気を味わうことができる。

以上に説明したように、箱型響胴２とメビウスリング状響胴１を同時振動させるとき、空間全体に音波が広がり、周波数特性も向上するので、自然音に極めて近い音波が再生され、臨場感に溢れた雰囲気で極めて良質な音響を楽しむことができる。箱型響胴２とメビウスリング状響胴１の振動で放射される音波が癒し効果のある柔らかい音であるため、本発明の響胴放射型スピーカは、音楽鑑賞に留まらず音楽療法にも使用できる。更には、箱型響胴２とメビウスリング状響胴１の振動が触感でも感じられるので、聴覚障害者，盲聾者達も音楽を楽しむことが可能な音楽ツールとして提供できる。

１ メビウスリング状響胴
２ 箱型響胴
３ 基台
４ メビウスリング状響胴の空洞
５ 箱型響胴の空洞
１０１ 響板
１０２ 上板
１０３ 裏板
１０４ 下板
１０５ 側板
１０６ リブ
１１１ ボイスコイル
１１２ 磁気回路
１１３ 柱
１１４ ターミナル
１１５ 電線
２０１ 細い角材

Claims (3)

1. 基台上に配置された箱型響胴と、該箱型響胴の上板両側に両下端が接続されたメビウスリング状響胴と、前記箱型響胴の内面に固定されたボイスコイルと、箱型響胴の下板から起立する柱に固定され、前記ボイスコイルと対をなす磁気回路を備え、
   前記箱型響胴の上板両側に設けた開口を介して前記箱型響胴の空洞が前記メビウスリング状響胴の空洞に連通しており、
   前記メビウスリング状響胴は正面視でほぼ逆Ｕ字状の形状を有し、リング周方向に垂直な断面が矩形になっており、前記箱型響胴との一方の接続部位からリング周方向に沿って前記矩形がねじれ、前記箱型響胴との他方の接続部位では１８０度反転している
   ことを特徴とするメビウスリング状響胴を有する響胴放射型スピーカ。
2. メビウスリング状響胴のリング周方向に沿った矩形は、箱型響胴の上板両側に接続された両下端で大きく、中央上部で小さくなっている請求項１記載の響胴放射型スピーカ。
3. 複数対のボイスコイル及び磁気回路が箱型響胴の内面及び基台から起立する柱それぞれに固定されている請求項１記載の響胴放射型スピーカ。

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