JP2014027634A - 放音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドロンコーンを有する放音装置の再生音のパワーを広い帯域に渡って強めることを可能にする。
【解決手段】中空の正十二面体状の筐体２０の１つの面ＳＡ０の中心にスピーカユニットＳＰを配置し、面ＳＡｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の中心にはドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）を各々１つずつ配置する。そして、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の共振周波数ｆｎが互いに異なり、かつ共振特性の合成結果がフラットになるように、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板の重さ（質量）を調整しておく。
【選択図】図１

Description

この発明は、ドロンコーンを有する放音装置に関する。

ドロンコーンとは、スピーカユニットからボイスコイルなどの駆動部を取り除いたものであり、パッシブラジエータとも呼ばれる。スピーカユニットを有する放音装置の筐体（エンクロージャ）にドロンコーンを設けると、バスレフポートを筐体に設けた場合と同様な効果が得られる。スピーカユニットから筐体内に放射された音波にドロンコーンの共振周波数に相当する周波数成分が含まれているとドロンコーンの振動板が共振し、当該周波数成分の音波がドロンコーンから筐体外部へ向けて放射されるからである。なお、ドロンコーンを有する放音装置に関する従来技術を開示した文献としては特許文献１が挙げられる。特許文献１には、中空の半球体のエンクロージャの球面部分に複数のドロンコーンを設置する一方、同エンクロージャの底面の中心にスピーカユニットを設置することで、濁りの少ない音を再生することを可能にする技術が開示されている。

特開２０１０−２５８８００号公報

このようにドロンコーンを用いることによってバスレフポートを筐体に設けた場合と同様の効果（すなわち、特定の周波数成分の増強）が得られるのであるが、広い帯域に渡って再生音のパワーを持ち上げる技術は従来提案されていなかった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、ドロンコーンを有する放音装置の再生音のパワーを広い帯域に渡って強めることを可能にする技術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は、少なくとも１つのスピーカユニットと、共振周波数が異なる複数のドロンコーンと、を有する放音装置、を提供する。各ドロンコーンの共振特性の合成結果がフラットになるように各ドロンコーンの共振周波数を定めておけば、それら共振周波数のうちの最低周波数から最高周波数に至る周波数帯域全体に渡って再生音の強度が均等に増強される。また、複数のドロンコーンの共振周波数が周波数軸上で等間隔に並び、かつ各共振周波数の間隔が十分に狭くなるように各ドロンコーンの共振周波数を定めておいても同様の効果が得られる。なお、各ドロンコーンの共振特性の合成結果がフラットになるように各ドロンコーンの共振周波数を定める場合、或いは複数のドロンコーンの共振周波数が周波数軸上で等間隔に並び、かつ各共振周波数の間隔が十分に狭くなるように各ドロンコーンの共振周波数を定める場合の何れにおいても、各ドロンコーンの共振周波数については適宜実験等を行って定めるようにすれば良い。このように、本発明によれば、ドロンコーンを有する放音装置の再生音のパワーを広い帯域（すなわち、複数のドロンコーンの共振周波数のうちの最低周波数から最高周波数に至る周波数帯域）に渡って強めることができる。

ここで、各ドロンコーンの共振周波数を異ならせる具体的な方法としては、複数のドロンコーンの各々の振動板の重さ（質量）を異ならせる方法や、複数のドロンコーンの各々の振動板を支持するエッジ部分の剛性を異ならせる（例えば、ドロンコーン毎に異なる剛性の素材でエッジ部を形成する）方法、または両方法の組み合わせが考えられる。ドロンコーンの共振周波数は、振動板の質量とエッジ部分の剛性とに応じて定まるからである。また、複数のドロンコーンの各々の振動板の重さを異ならせる方法の具体例としては、各ドロンコーンの振動板を同じ素材で同じ寸法に形成しておき（すなわち、振動板そのものは同じ重さに形成しておき）、それら振動板の各々に重さの異なる錘を張り付ける態様が考えられる。このような態様によれば、本発明の放音装置の構成要素となるドロンコーンとして複数種のものを製造する必要がなく、放音装置全体の生産性を向上させることが可能になる。

本発明の放音装置におけるスピーカユニットおよび複数のドロンコーンの具体的な配置態様としては種々の態様が考えられる。例えば、１つのスピーカユニットと複数のドロンコーンにより本発明の放音装置を構成する場合には、中空の正多面体状の筐体の１つの面の中心にスピーカユニットを配置し、他の面にはその中心にドロンコーンを１つずつ配置する態様が考えられる。このような態様によれば、複数のドロンコーンは１または複数のグループにグループ分けされ、グループ毎にそのグループに属するドロンコーンとスピーカユニットとの距離が等しくなる。その結果、ドロンコーンの動作条件をグループ毎に揃えることができ、濁りの少ない音を再生することが可能になる。

また、２つのスピーカユニットと複数のドロンコーンにより本発明の放音装置を構成する場合には、それらスピーカユニットを、中空の柱状体（例えば、円柱など）の筐体の平面と底面に互いに背中合わせに配置し、複数のドロンコーンの各々を上記筐体の側面に配置する態様が考えられる。このような態様によれば、複数のドロンコーンは１または複数のグループにグループ分けされ、同一のグループに属するドロンコーンは前記２つのスピーカユニットの各々からの距離が等しくなるように配置される。したがって、このような態様によっても、ドロンコーンの動作条件をグループ毎に揃えることが可能になる。

この発明の一実施形態の放音装置の構成例を示す図である。 同放音装置の変形例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の放音装置１の外観を示す図である。図１（ａ）は、放音装置１を正面側から見た図であり、図１（ｂ）は放音装置１を背面側から見た図である。本実施形態の放音装置１は中空の十二面体状の筐体を有する。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、放音装置１は、中空の十二面体状の筐体の正五角形状の各面ＳＡｉ（ｉ＝０〜１１）の各々の中心（当該正五角形の外接円の中心）にスピーカユニットＳＰとドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）を各々１つずつはめ込んで形成されている。

図１（ａ）および図１（ｂ）では、詳細な図示を省略したが、放音装置１では筐体の頂点の１つから、スピーカユニットＳＰに接続された信号線が引き出されており、この信号線を介してスピーカユニットＳＰを駆動するためのオーディオ信号が与えられる。スピーカユニットＳＰの駆動部は当該信号線を介して与えられるオーディオ信号に応じて当該スピーカユニットＳＰの振動板を振動させ、筐体の内側および外側の各々に向けて互いに逆相の音波を放射する。

ドロンコーンＤＣ−ｎは、スピーカユニットＳＰから駆動部を除外した構成を有している。ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板は、スピーカユニットＳＰから筐体内に放射された音波に当該ドロンコーンＤＣ−ｎの共振周波数の周波数成分が含まれていると、その周波数成分よって共振する。これにより、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々からは、スピーカユニットＳＰから放射される音波と同相で、かつ当該ドロンコーンＤＣ−ｎに固有の共振周波数を有する音波が筐体の外側へ放射される。つまり、放音装置１に音を再生させるユーザは、スピーカユニットＳＰおよびドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）から放射された音の合成音を放音装置１による再生音として聴き取ることになる。

ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々において振動板を支えるエッジ部分は、スピーカユニットＳＰにおけるエッジ部分と同じ素材で構成されており、それらエッジ部分の剛性は同一である。また、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板は、スピーカユニットＳＰの振動板と同一の素材でスピーカユニットＳＰの振動板と同じ寸法（すなわち、同じ径、かつ同じ厚み）に形成されているが、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板には重さの異なる錘（例えば、ゴム板など）が張り付けられている。このため、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の上記錘を含む振動板の重さ（質量）は互いに異なっている。一般に、ドロンコーンＤＣ−ｎの共振周波数は、振動板の質量（重さ）、および振動板を支えるエッジ部分の剛性に応じて定まり、エッジ部分の剛性が同じであれば質量の平方根に反比例する。このため、本実施形態の放音装置１では、振動板に張り付けられている錘が重いドロンコーンＤＣ−ｎほど共振周波数が低くなる。つまり、本実施形態の放音装置では、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の共振周波数ｆｎ（ｎ＝１〜１１）は、各々の振動板に張り付けられている錘の重さに応じて互いに異なっているのである。

より詳細に説明すると、本実施形態では、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板に張り付ける錘の重さは、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の共振特性の合成結果がフラットになるように調整されている。このため、本実施形態の放音装置１によれば、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の共振周波数のうちも最も低い周波数から最も高い周波数に渡る周波数帯域における再生音のパワーが均等に増強される。つまり、本実施形態によれば、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の振動板に錘を張り付けない場合（すなわち、単一の共振周波数のみの増強を行う場合）に比較して、広い帯域に渡って再生音のパワーを持ち上げることができる。なお、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板に張り付ける錘の重さについては、実験等により好適な値に定めるようにすれば良い。また、共振周波数ｆｎ（ｎ＝１〜Ｎ）が周波数軸上で等間隔に並び、かつ各共振周波数の間隔が十分に狭くなるように、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板に張り付ける錘の重さを定めても、本実施形態と同様な効果が得られる。

加えて、本実施形態の放音装置１によれば、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の共振周波数が同一である場合に比較して少ない電力で上記周波数帯域のパワーを強めることができる。その理由は以下の通りである。仮にドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板に錘を張り付けなかった場合の共振周波数がｆ０であったとする。この場合、スピーカユニットＳＰから周波数ｆｎ（ｎ＝１〜１１）の周波数成分を含む音波が放音装置１の筐体内に向けて放射されたとしても、それらの音波によるドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の共振は発生せず、それらの音波は筐体の壁面に吸収され、最終的には熱として放射される。つまり、本実施形態の放音装置では、従来、熱として捨てられていた音響エネルギーを利用してドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）を共振させ、これにより、ユーザの聴き取る音における上記周波数帯域（すなわち、共振周波数ｆｎのうちも最も低い周波数から最も高い周波数に渡る周波数帯域）のパワーが引き上げられている。このため、本実施形態の放音装置１によれば、スピーカユニットＳＰに供給する電力を増加させて上記周波数帯域のパワーを引き上げる場合に比較して、少ない電力で上記周波数帯域のパワーを引き上げることができる。

また、本実施形態では、中空の正十二面状の筐体の１つの面の中心にスピーカユニットＳＰを設置し、他の面にはその中心に各々１つずつドロンコーンを設置したため、それらドロンコーンは、スピーカユニットＳＰからの距離が同じもの同士で３つのグループに分類される。具体的には、面ＳＡ０に隣接する面ＳＡｎ（ｎ＝１〜５）の各々に設置されるドロンコーンのグループ（すなわち、ドロンコーンＤＣ−１〜ＤＣ−５のグループ：以下、第１グループ）と、面ＳＡｎ（ｎ＝１〜５）のうちの２つと接する面（すなわち、面ＳＡ６〜ＳＡ１０）に各々設置されるドロンコーンのグループ（すなわち、ドロンコーンＤＣ−６〜ＤＣ−１０のグループ：以下、第２グループ）と、面ＳＡ６〜ＳＡ１０の各々に接する面（すなわち、面ＳＡ１１）に設置されるドロンコーン（すなわち、ドロンコーンＤＣ−１１）のグループ（以下、第３グループ）に分類される。第１および第２グループの各々においては、当該グループに属するドロンコーンとスピーカユニットＳＰとの距離は等しくなっており、それらドロンコーンを全て同じ動作条件で動作させることができる。このように、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の動作条件をグループ毎に揃えることができるため、本実施形態の放音装置１によれば、濁りの少ない音を再生することができる。

このように、本実施形態によれば、消費電力の増加を抑えつつ、複数のドロンコーンを有する放音装置の再生音のパワーを広い帯域に渡って強めることが可能になる。

以上本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上記実施形態では、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板に重さの異なる錘を張り付けることでドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の共振周波数ｆｎを異ならせた。しかし、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）のうちの何れか１つの振動板には錘を張り付けず、他のドロンコーンの振動板には重さの異なる錘を張り付けて共振周波数ｆｎ（ｎ＝１〜１１）を互いに異ならせるようにしても良い。また、共振周波数ｆｎ（ｎ＝１〜１１）の全てが互いに異なっていることは必須ではなく、それらのうちに幾つかは重複していても良い。

また、上記実施形態のように、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板に錘を張り付けることで共振周波数を調整する態様には、多様なドロンコーンを製造する必要がないといった利点がある。しかし、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板そのものの重さを異ならせることによって共振周波数を調整しても勿論良い。具体的には、各ドロンコーンの振動板を同一の素材で形成するものの厚みを異ならせるといった態様や、或いは厚みを同じにするものの比重の異なる素材で形成する態様などが考えられる。

（２）上記実施形態では、ドロンコーンＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）の各々の振動板の重さ（質量）を異ならせることで各ドロンコーンの共振周波数を異ならせた。しかし、振動板の質量の調整ではなく、振動板を支えるエッジ部の剛性の調整により共振周波数を異ならせても良く、また、振動板の質量の調整と振動板を支えるエッジ部の剛性の調整とを併用しても良い。

（３）上記実施形態の放音装置１の筐体は中空の正十二面体状であったが、他の正多面体（すなわち、正四面体、正六面体、正八面体或いは正二十面体）状であっても良い。また、放音装置１の筐体は中空の正多面体状に限定される訳ではなく、半正多面体状、ミラーの立体状などの凸多面体状、円錐や角錐などの錐体状或いは錐台状、双錐状、円柱や角柱の柱体状或いは反柱体状であっても良い。要は、何らかの対称性を有し、スピーカユニットと複数のドロンコーンの各々を配置可能な面を有する立体形状であれば、放音装置１の筐体の形状として採用することができる。例えば、放音装置の筐体として中空の正四面体を用いる場合には、図２（ａ）に示すように、当該筐体の１つの面の中心（例えば、当該面を形成する正三角形の重心）にスピーカユニットＳＰを配置し、他の３つの面の各々の中心にドロンコーンＤＣを１つずつ配置すれば良い。同様に、放音装置の筐体として中空の正六面体を用いる場合には、図２（ｂ）に示すように、当該筐体の１つの面の中心にスピーカユニットＳＰを配置し、他の５つの面の各々の中心にドロンコーンＤＣの各々を配置すれば良い。また、筐体として、中空の正八面体または中空の正二十面体を用いる場合も同様に、何れか１の面の中心にスピーカユニットを配置し、残りの面に共振周波数が互いに異なるドロンコーンを１つずつ配置するようにすれば良い。このように、中空の正多面体状の筐体の１つの面の中心にスピーカユニットを設置し、共振周波数が互いに異なるドロンコーンを他の面の中心に１つずつ設置すれば、それら複数のドロンコーンはスピーカユニットからの距離が同じもの同士でグループ分けされ、それらグループ内では各ドロンコーンの動作条件は自から等しくなる。また、中空の球体の中心に無指向性のスピーカユニットを配置し、共振周波数が互いに異なる複数のドロンコーンを球面に配置しても良く、中空の正多面体状の筐体の中心（正多面体の各頂点を通る球の中心）に無指向性のスピーカユニットを配置し、同筐体の各面の中心に共振周波数が異なるドロンコーンを１つずつ配置しても良い。

（４）上記実施形態では、１つのスピーカユニットと１１個のドロンコーンにより放音装置を構成したが、複数のスピーカユニットと複数のドロンコーンとにより放音装置を構成しても良い。例えば、２個のスピーカユニットと複数のドロンコーンとにより放音装置を構成する場合には、図２（ｃ）に示すように、中空の角柱状の筐体の互いに対向する面の中心に２つのスピーカユニットの各々を互いに背中合わせとなるように１つずつ設置し、それら２つのスピーカユニットの各々からの距離が等しくなるように４つのドロンコーンの各々を上記筐体の他の面に１つずつ設置すれば良い。また、中空の角柱状の筐体の互いに対向する面の中心に２つのスピーカユニットの各々を互いに背中合わせとなるように１つずつ設置し、同一のグループに属するドロンコーンはそれら２つのスピーカユニットの各々からの距離が等しくなるようにグループ分けしつつ複数のドロンコーンを当該筐体の周面に設置するようにしても良い。

ＳＡ−ｉ（ｉ＝０〜１１）…面、ＳＰ…スピーカユニット、ＤＣ−ｎ（ｎ＝１〜１１）…ドロンコーン。

Claims (4)

1. 少なくとも１つのスピーカユニットと、
   共振周波数が異なる複数のドロンコーンと、
   を有する放音装置。
2. 前記複数のドロンコーンの各々の共振周波数が周波数軸上において等間隔に並んでいること、または各ドロンコーンの共振特性の合成結果がフラットになることを特徴とする請求項１に記載の放音装置。
3. スピーカユニットを１つ有し、前記複数のドロンコーンは１または複数のグループにグループ分けされ、同一のグループに属するドロンコーンは当該スピーカユニットからの距離が等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放音装置。
4. 互いに背中合わせに配置される２つのスピーカユニットを有し、前記複数のドロンコーンは１または複数のグループにグループ分けされ、同一のグループに属するドロンコーンは前記２つのスピーカユニットの各々からの距離が等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放音装置。

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