JP2016051558A - 導光体およびスピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型のスピーカ装置に用いて線発光または面発光を実現できる導光体、および、この導光体を用いたスピーカ装置を提供する。【解決手段】外周面、内周面、第１端面および第２端面を有するリング状の透明樹脂であって、リングの周回方向と異なる方向から光が導入される入射部と、入射部から入射した光を周回方向に反射する第１反射部と、が形成されている。また、第１端面に所定の間隔で三角形状の切欠きである第２反射部を形成してもよい。入射部から入射した光は、外周面、内周面、第１端面、第２端面で反射を繰り返しながら導光体内部を伝搬し、反射時に少しずつ外部に光が漏れる。また、第２反射部で反射した光は、第２端面へ小さい角度で入射し、第２端面から外部へ出射する。【選択図】図１

Description

この発明は、少ない光源で広い範囲を均一に明るくする導光体、および、この導光体を用いた縦型のスピーカ装置に関する。

特許文献１には、屋外用のスピーカ装置で、照明機器が一体となったものが提案されている。この装置は、スピーカキャビネットとは別に発光源とレンズを収納した上方キャビネットを有しており大型のものである。

特開平０５−２０７５８０号公報

一方、テーブルなどに設置されるスピーカ装置で照明機能を兼ね備えたものも望まれている。しかし、テーブルに設置されるスピーカ装置は、小型であることが要求されるうえに、消費電力や発熱も制限される。したがって、大きい発光体を備えることは困難である。しかしながら、ＬＥＤを直接露出させた点光源では不均一な照明となるうえ、装飾性に欠けるという問題点がある。

そこで、この発明は、小型のスピーカ装置に用いて線発光または面発光を実現できる導光体、および、この導光体を用いたスピーカ装置を提供することを目的とする。

本発明の導光体は、反射面としての外周面、内周面、第１端面（下面）および第２端面（上面）を有するリング状の透明樹脂であって、リングの周回方向と異なる方向から光が導入される入射部と、入射部から入射した光を周回方向に反射する第１反射部と、が形成されていることを特徴とする。

入射部から入射した光は、外周面、内周面、第１端面、第２端面で反射を繰り返しながら導光体内部を伝搬し、反射時に少しずつ外部に光が漏れる。これにより、導光体が全周にわたって光っているように見える（発光する）。

また、第１端面と第２端面の幅を異ならせ、リングの断面を台形にしても（テーパーを持たせても）よい。これにより、外周面からの光の漏れが多くなり、外周面の発光量を大きくすることができる。

また、第１端面に所定の間隔で三角形状の切欠きである第２反射部を形成してもよい。第２反射部で反射した光は、第２端面へ小さい入射角で入射し、第２端面から外部へ出射する。これにより、第２端面を明るく発光させることができる。

上記発明において、リングを外周面および内周面の幅が第１、第２端面の幅よりも大きい円筒形状とし、入射部を第１端面に形成し、第１反射部を外周面から内周面へ貫通する第１端面方向に頂点を有する三角形の開口部とし、さらに、第２反射部を、その切欠きの幅よりも長い間隔をあけて複数形成してもよい。

上記発明において、リングを外周面および内周面の幅が前記第１、第２端面の幅よりも狭い円板形状とし、入射部を第１端面に形成し、第１反射部を第２端面から第１端面側に向けて形成された三角形の屈曲部とし、さらに、第２反射部を、その切欠きの幅よりも短い間隔で繰り返し形成してもよい。

上記発明において、リングを外周面および内周面の幅が前記第１、第２端面の幅よりも狭い円板形状とし、入射部を内周面に形成し、第１反射部を外周面から内周面側に向けて形成された三角形の屈曲部とし、さらに、第２反射部を、その切欠きの幅よりも短い間隔で繰り返し形成してもよい。

本発明のスピーカ装置は、上面にスピーカユニットが設けられた円筒形の上部筐体と、上部筐体よりも大径の円筒形の下部筐体と、カバーを有する。カバーは、音および光を通過させる網状または多孔状に形成され、下部筐体と略同径の円筒形であり、上部筐体の上面および側面を所定の間隔をあけて覆い、その下端で下部筐体に係合している。スピーカ装置は、さらに、スピーカユニットの周囲に設けられた第１の導光体と、上部筐体の下端を周回するように設けられた第２の導光体と、第１、第２の導光体に光を入射させる発光体とを備える。

これにより、上向き（縦型）のスピーカ装置で横方から音声を鑑賞するとともに、装飾照明として用いることができ、テーブルなどに設置するのに好適となる。また、上述の導光体を用いたことにより、ほぼ面一な側面とすることができ、デザインが向上し、かつ、取り扱いが容易になる。

以上のように、この発明の導光体を用いれば、点光源を用いて線発光または面発光を実現することができる。

この発明の実施形態である導光リングの外観図 導光リング内での光の伝搬を説明する図であり、導光リングの一部を展開して側面から見た図 導光リングの断面形状の他の実施形態を示す図 導光リングの他の実施形態を示す図 導光リングの他の実施形態を示す図 導光リングの他の実施形態を示す図 導光リングが用いられたスピーカ装置の正面図および内部構造図 スピーカ装置の斜視図 スピーカ装置の分解斜視図 暗所でＬＥＤを点灯させたスピーカ装置の外観を示す図 スピーカ装置の回路のブロック図

図面を参照してこの発明の実施形態である導光リングについて説明する。図１は、導光リング２０１の外観図である。図２は、導光リング２０１内での光の伝搬を説明する図であり、導光リング２０１の一部を展開して側面から見た図である。

導光リング２０１は、円筒を短く切断したような形状のリング状の透明体である。素材は、透明度の高い樹脂が好適であり、たとえばアクリルやポリカーボネートなどが用いられる。導光リング２０１は、円筒形状の外周面２１２、内周面２１３、および、その切断面にあたる第１端面（下面）２１０、第２端面（上面）２１１を有する。

第１端面２１０の一部は、下方に突出しており、その突出部の先端は平坦になっている。この平坦部が入射部２１５である。この入射部２１５に対向するように、発光体であるＬＥＤ２２０が設けられる。入射部２１５は、導光リング２０１に１８０度の間隔で２箇所設けられ、これらに対向してＬＥＤ２２０も２つ設けられる。

各入射部２１５に対応して、２つの第１反射部２１６が形成されている。第１反射部２１６は、入射部２１５から上面２１１方向に入射したＬＥＤ２２０の光を導光リング２０１の周方向に反射する。この実施形態では、第１反射部２１６は、逆三角形の開口部として形成されている。第１反射部２１６は、頂点を入射部２１５に向けた直角二等辺三角形の形状をしており、入射部２１５から入射されたＬＥＤ２２０の光を斜辺で反射して、周方向に向きを変える。周方向に向けて反射された光は、図２（Ａ）に示すように、上面２１１、下面２１０および外周面２１２、内周面２１３で繰り返し反射しながら導光リング２０１を周回するように伝搬する。なお、図２は展開図であるため、外周面２１２、内周面２１３での全反射は描かれていないが、導光リング２０１はリング状にカーブしているため、外周面２１２、内周面２１３でも反射してリングの形状に沿って向きを変えてゆく。

アクリル樹脂の屈折率は約１．５であり、ポリカーボネート樹脂の屈折率は約１．６である。したがって、導光体２０１内部から境界面（表面）への入射角が約４０度よりも大きければ、光は全反射して、再度導光体２０１の内部を伝搬する。ただし、導光体２０１の表面の粗さに応じて、わずかに光が外部に漏れ出る。これにより、ＬＥＤ２２０から入射した光は、入射部２１５近傍で外に出射してしまうことなく、全周に伝搬しながらわずかずつ外に漏れだし、導光体２０１は、均等に発光する。

そして、さらに、全周での漏れをより均等にし、且つ、上面２１１からの出射光を多くするため、図２（Ｂ）に示すような、下面２１０に三角形の切欠きである第２反射部２１７を形成する。第２反射部２１７は、図１および図２（Ｃ）に示すように、下面２１０に適当な間隔で全周にわたって設けられる。第１反射部２１６および上面２１１、下面２１０で反射して伝搬している光が、第２反射部２１７に到達すると、その反射によって上面２１１方向に向きを変えられる。これにより、光は、上面２１１に小さい角度で入射し、全反射せず屈折されて上面２１１から出射する。この第２反射部２１７における反射、上面２１１からの出射が、各第２反射面２１７において生じ、上面２１１からの出射（発光）が、導光リング２０１の全周でほぼ均等に発生する。

以上の導光リング２０１の構造により、２つのＬＥＤ２２０（点光源）を用いてほぼ均等に発光するリング状の発光部を形成することができる。

図１、図２の導光リング２０１は、上面２１１，下面２１０ともに同じ厚さの円筒状であったが、図３の形状を示す図に示すように、上面と下面の厚さを変えてもよい。すなわち、下面２１０の厚さを上面２１１よりも厚くし、断面を図３（Ｂ）のように台形にしてもよい。これにより、外周面２１２からも光が出射するようになり、上面２１１とともに、外周面２１２も発光面とすることができる。また、このような形状にすることにより、製造時に金型からの抜きが楽になるという利点も生じる。

なお、図３はリングの形状のみを示しているが、この形状のリングに、図１に示したように、入射部２１５、第１反射部２１６、第２反射部２１７を設けて導光リングとすればよいのは当然である。また、この場合において、図３に示したように、下面の切欠きである第２反射部２１７を設けずに、主として外周面２１２からの光の出射のみで発光させるようにしてもよい。

図４−図６は、導光リングの他の実施形態を示す図である。これらの実施形態は、図１に示した第１の実施形態、すなわち、筒状の導光リング２０１と異なり、上下が薄く、内外周の厚みが大きい略円板状の形状をしている。各図において、（Ａ）の図面は、下方向から見た斜視図であり、（Ｂ）の図面は、上方向から見た斜視図である。

図４に示す導光リング２０２は、図１の実施形態と同様に、下面２１０に２つの入射部２１５を有する。第１反射部２１５は、三角形の開口部ではなく、入射部２１５と一体にＹ字型の屈曲部が第１反射部２１５として機能する。Ｙ字の縦棒の先端が入射部２１５である。また、上面２１１と下面２１０との距離が短く反射の回数も多いため、第２反射部２１７は、短い間隔で、すなわち、第２反射部２１７の切欠きの幅よりも短い間隔で、連続して設けられている。

図５に示す導光リング２０３は、入射部２１５を内周面２１３側に有する例である。すなわち、Ｙ字形の突出部が内周面２１３側に設けられ、そのＹ字の縦棒の先端が入射部２１５になっている。そして、Ｙ字形の上側の三角形の屈曲部が外周面２１２側に設けられ、その凹部が第１反射部２１６になっている。したがって、発光体であるＬＥＤ２２０（本図で不図示）は、導光リング２０３の内側に設けられ、内周面２１３向きに（外向きに）発光する。この形状でも、上面２１１から光を出射させるため、第２反射部２１７は下面に形成されている。本実施形態でも、上面２１１と下面２１０との距離が短く反射の回数も多いため、第２反射部２１７は、短い間隔で連続して形成されている。

図６に示す導光リング２０４は、図４に示した導光リング２０２とほぼ同じ構造であるが、入射部２１５を３つ有している。入射部２１５は、１２０度間隔で均等な位置に設けられている。導光リングが大きい場合、または、光源の設置スペースがある場合、電源、放熱に余裕がある場合には、このような形状にすればよい。なお、本願発明において、入射部２１５の数に制限はない。

以上、図１−図６に本発明の導光体の実施形態を示したが、本発明において、入射部２１５の位置は、下面２１０側または内周面２１３側に限定されない、上面２１１側または外周面２１２側であってもよく、斜め方向に形成されていてもよい。また、入射部２１５から入射される光が、リングの周回方向（接線方向）に直角でなくてもよい。いずれにしても、入射部２１５から入射された光をリングの周回方向に反射するように、第１反射部２１６が形成されていればよい。

次に、図７−図１１を参照して上述の導光リング２０１および２０２が用いられたスピーカ装置について説明する。図７は、この発明の実施形態であるスピーカ装置１の正面図および内部構造図である。図８は、スピーカ装置１の斜視図である。また、図９は、スピーカ装置１の分解斜視図である。

このスピーカ装置１は、縦向きの略筒状の筐体（ｈｏｕｓｉｎｇ）１０を有し、この筐体１０の上面および下面に配置された２つのスピーカユニット１０１、１０２を有する。上面に設置されたスピーカユニット１０１が高音用スピーカであり、以下ツイーター１０１と呼ぶ。下面に設置されたスピーカユニット１０２が低音用スピーカであり、以下ウーファ１０２と呼ぶ。このスピーカ装置１は、ツイーター１０１の周囲および後述の下部筐体１１の下端部に、先に説明した導光リング２０１、２０２を用いた発光部が設けられており、これによって、オーディオ機器として機能するとともに、テーブル用照明器具としても機能する。

筐体１０は、上部筐体１１、下部筐体１２および後述のバッフル板１４、１５などで構成される。下部筐体１２は、太径の短い筒状である。上部筐体１１は、下部筐体１２よりも小径で、下端にフランジ１１Ｃを有している。このフランジ１１Ｃが下部筐体１２に係合し、ネジにより気密に接合される。上部筐体１１の内部に、仕切板１１Ａが設けられており、仕切板１１Ａが筐体１１の内部空間を上下に分割する。

上部筐体１１の上面にはツイーター用バッフル板１４が上向きに取り付けられている。このツイーター用バッフル板１４にツイーター１０１が上向きに取り付けられている。ツイーター用バッフル板１４および仕切板１１Ａで区切られた上部筐体１１の上側の空間でツイーター用キャビネット１１１が構成される。また、下部筐体１２の下面にはウーファ用バッフル板１５が下向きに取り付けられている。このウーファ用バッフル板１５にウーファ１０２が下向きに取り付けられている。ウーファ用バッフル板１５および仕切板１１Ａで区切られた上部筐体１１の下側の空間および下部筐体１２でウーファ用キャビネット１１２が構成される。

上部筐体１１のウーファ用キャビネット１１２側の側面にはバスレフポート１６が開設されている。バスレフポート１６には、ウーファ用キャビネット１１２の内部に向けてバスレフダクト１７が接続されている。バスレフダクト１７は、ウーファ用キャビネット１１２内部で下向きに屈曲し、低い周波数に共振するための長さを得ている。

上部筐体１１は、上面および側面をカバー２０で覆われている。カバー２０は、パンチメッシュの金属製薄板からなる。パンチメッシュであるため、音や光は、カバー２０をほぼ通過するが、その一部は反射してカバー２０の内部で拡散する。カバー２０は、側面と上面を有し、伏せたタンブラー状の形状をしている。カバー２０の外径は、下部筐体１２とほぼ同じである。したがって、カバー２０が被せられたスピーカ装置１は、全体としてほぼ筒状の外観となっている。

カバー２０の上面内側にディフューザ２２が設けられている。ディフューザ２２は、下向きの略円錐形をしており、ツイーター１０１から放音された高音の音声を全方向に反射させる。また、ディフューザ２２は、樹脂製で表面は蒸着メッキ鏡面仕上げが施されている。これにより、音声のみならず光も全方向に反射する。

ウーファ用バッフル板１５は、下方向に所定高さのポール状に突設された３本のビス穴１５Ａを有している。このビス穴１５Ａに平頭ビス３０がディフューザ２３の裏面から螺合する。ビス３０およびビス穴１５Ａの高さにより、ディフューザ２３がウーファ１０２から所定の距離だけ離され設けられる。ディフューザ２３は、上向きの略円錐形をしており、ウーファ１０２から放音された中低音を全方向に反射若しくは回折させる。

スピーカ装置１は、図７に示すように、ディフューザ２３をベースとして縦向きに設置される。すなわち、ディフューザ２３は、スピーカ装置１のベースを兼ねている。このため、その底面にリング状にクッション材３１が貼付されている。これより、脚を別途設ける必要がなく構造を簡略化でき、設置面積を小さくすることもできる。

ディフューザ２３の外周とウーファ用バッフル板１５の外周との間に、カバー３２が設けられている。カバー３２は、パンチメッシュの金属製薄板からなっており、ウーファ１０２から放音された音声を通過させるが、スピーカ装置１が、テーブル等に設置されたとき、ユーザの指や異物が侵入するのを防止している。

下部筐体１２の側面には操作パネル４０が設けられている。操作パネル４０には、このスピーカ装置１の電源をオン／オフする電源スイッチなどのスイッチ群４１、外部電源を接続するためのＤＣジャック４２、アナログオーディオ信号を入力するオーディオジャック４３等が設けられている。

操作パネル４０は樹脂製であるが、下部筐体１２の操作パネル４０以外の外周側面は合成皮革で外装されている。また、上部筐体１１は、樹脂製で外周側面はホットスタンプ箔による鏡面仕上げ、または蒸着メッキによる鏡面仕上げが施されている。

ツイーター用バッフル板１４上に乳白樹脂からなる拡散リング２７が設けられている。拡散リング２７は、ツイーター１０１に被らないようにツイーター用バッフル板１４を覆うようにリング状に形成されている。拡散リング２６の下方、ツイーター用バッフル板１４の周縁部に導光リング２０２および発光ダイオード（以下、ＬＥＤと呼ぶ）２５が設けられている。ＬＥＤ２５は、バッフル板１４の周縁部２箇所に上向きに設けられている。導光リング２０２は、ＬＥＤ２５の上方に被せるように設けられており、点発光のＬＥＤ２５の光をリング全周に伝搬させ面発光の効果を得ている。導光リング２０２は、ＬＥＤ２５に対向する位置に入射部２１５が位置するようにバッフル板１４上に載置される。ＬＥＤ２５が点灯すると、入射部２１５を介して導光リング２０２に光が導入され、導光リング２０２全周に光が伝搬して明るくなる。導光リング２０２のこの光は拡散リング２７にも到達し、拡散リング２７全体が発光しているように明るくなる。また、ディフューザ２２がカバー２０の上面に設けられているため、光が直接上に抜けず、天井を照らしてしまうようなことがない。

また、上部筐体１１の外周下端部にはフランジ１１Ｃに接するように腰巻き状の導光リング２０１が設けられている。また、下部筐体１２の上端周縁部の２箇所にＬＥＤ２８が設けられている。フランジ１１ＣのＬＥＤ２８に対向する位置には小孔が開設され、ＬＥＤ２８の光が導光リング２０１に導入されるようになっている。ＬＥＤ２８が点灯すると、小孔を介して導光リング２０１に光が導入され、導光リング２０１内を伝搬する。そして、導光リング２０１全周の上面２１１および外周面２１３から光が出射し、導光リング２０１全体が発光しているように明るくなる。

図１０は、ＬＥＤ２５および２８を点灯させたときのカバー２０の外観を示す図である。拡散リング２６および導光リング２０１のところが明るくひかり、カバー２０の裏面と上部筐体１１の側面による反射でカバー２０内部が全体に薄明るくなっている様子がカバー２０を透過して観察できる。また、ツイーター用のディフューザ２２も拡散リング２７の光を全周に反射している。これにより、このスピーカ装置１は、２ウェイのテーブル用スピーカとして機能するのみならず、テーブルの照明および装飾としても機能する。

図１１は、スピーカ装置１の電気回路のブロック図である。スピーカ装置１は、オーディオ信号を入力する回路として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部５２、および、アナログ入力部５３を有している。アナログ入力部５３は、図１に示したオーディオジャック４３を含む。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信部５２またはアナログ入力部５３から入力されたオーディオ信号は、信号処理部５１に入力される。信号処理部５１は、入力されたオーディオ信号に対してイコライズ等の処理を行うとともに、オーディオ信号を高音域成分および中低音域成分に分離する。分離された高音域成分の信号は増幅回路５４に入力される。中低音域成分の信号は増幅回路５５に入力される。増幅回路５４はツイーター１０１を駆動する増幅回路であり、高音域に適した調整がされている。また、増幅回路５５はウーファ１０２を駆動する増幅回路であり、中低音域に適した調整がされている。増幅回路５４は、増幅した高音域のオーディオ信号をツイーター１０１に入力する。ツイーター１０１はこの信号を音響として放音する。増幅回路５５は、増幅した中低音域のオーディオ信号をウーファ１０２に入力する。ウーファ１０２はこの信号を音響として放音する。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信部５２のペアリング動作、信号処理部５１のイコライズ動作、増幅回路５４，５５のゲインなどは制御部５０が制御する。制御部５０はマイコンで構成されている。制御部５０には、さらに操作部５６および点灯回路５７が接続されている。操作部５６は、操作パネル４０に設けられている各種スイッチ群４１を含み、ユーザによる電源のオン／オフ、ボリウム調整、オーディオ入力の選択等の操作を受け付ける。点灯回路５７は、ＬＥＤ２５，２８を点灯する回路である。制御部５０は、電源がオンされると、オーディオ回路に電源を供給するとともに、点灯回路５７にも電源を供給する。点灯回路５７は、ＬＥＤ２５，２８を点灯させる。なお、このスピーカ装置１は、図示しないバッテリを内蔵しており、このバッテリまたはＤＣジャック４２から供給される外部電源で動作する。

１０ 筐体
１１ 上部筐体
１２ 下部筐体
２０ カバー
２５，２８ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
２７ 拡散リング
１０１ ツイーター
１０２ ウーファ
２０１，２０２，２０３，２０４ 導光リング
２１０ 下面
２１１ 上面
２１２ 外周面
２１３ 内周面
２１５ 入射部
２１６ 第１反射部
２１７ 第２反射部

Claims (7)

1. 反射面としての外周面、内周面、第１端面および第２端面を有するリング状の透明樹脂であって、
   リングの周回方向と異なる方向から光が導入される入射部と、
   前記入射部から入射した光を周回方向に反射する第１反射部と、
   が形成されている導光体。
2. 前記第１端面と第２端面の幅が異なり、前記リングの断面が台形である請求項１に記載の導光体。
3. 前記第１端面に所定の間隔で三角形状の切欠きである第２反射部が形成された請求項１または請求項２に記載の導光体。
4. 前記リングは、前記外周面および内周面の幅が前記第１、第２端面の幅よりも大きい円筒形状であり、
   前記入射部が、前記第１端面に形成され、
   前記第１反射部は、前記外周面から内周面へ貫通し前記第１端面方向に頂点を有する三角形の開口部であり、
   前記第２反射部は、その切欠きの幅よりも長い間隔をあけて複数形成されている
   請求項３に記載の導光体。
5. 前記リングは、前記外周面および内周面の幅が前記第１、第２端面の幅よりも狭い円板形状であり、
   前記入射部が、前記第１端面に形成され、
   前記第１反射部は、前記第２端面から前記第１端面側に向けて形成された三角形の屈曲部であり、
   前記第２反射部は、その切欠きの幅よりも短い間隔で繰り返し形成されている
   請求項３に記載の導光体。
6. 前記リングは、前記外周面および内周面の幅が前記第１、第２端面の幅よりも狭い円板形状であり、
   前記入射部が、前記内周面に形成され、
   前記第１反射部は、前記外周面から内周面側に向けて形成された三角形の屈曲部であり、
   前記第２反射部は、その切欠きの幅よりも短い間隔で繰り返し形成されている
   請求項３に記載の導光体。
7. 上面にスピーカユニットが設けられた円筒形の上部筐体と、
   前記上部筐体よりも大径の円筒形の下部筐体と、
   音および光を通過させる網状または多孔状に形成され、前記下部筐体と略同径の円筒形であり、前記上部筐体の上面および側面を所定の間隔をあけて覆い、その下端で前記下部筐体に係合しているカバーと、
   前記スピーカユニットの周囲に設けられた請求項５に記載の第１の導光体と、
   前記上部筐体の下端を周回するように設けられた請求項４に記載の第２の導光体と、
   前記第１、第２の導光体に光を入射させる発光体と、
   を備えたスピーカ装置。

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