JP2019041359A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクを備えたスピーカ装置において、スピーカユニットから筐体を介してマイクロフォンに伝搬する音を効果的に抑止することで、マイクロフォンが拾うノイズを低減させる。
【解決手段】スピーカ装置１は、スピーカユニット２を支持する筐体３と、マイクロフォン４を支持する膜状の弾性体５とを備える。筐体は、マイクロフォンから離間して弾性体を保持する保持部１０を備える。弾性体は、貫通孔５Ａを有し、片面側の貫通孔の周囲にマイクロフォンが支持される支持部が設けられ、支持部から離間した外周部にて保持部に保持されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、マイクを備えたスピーカ装置に関するものである。

一つの筐体（キャビネット或いはケーシング）にスピーカユニットとマイクロフォンを備えた装置（スピーカ装置）が、ネットワークに接続される会議装置や音声アシスタントデバイスなどとして普及している（例えば、下記特許文献１，２参照）。

特開２０１２−２３５２６４号公報 米国特許第９３９０７２４号明細書

前述したスピーカ装置は、スピーカユニットから発せられる音が、意図せずマイクロフォンで集音されることにより、ノイズになることが問題になっている。スピーカユニットから発せられる音のうち、筐体内外の空間を介してマイクロフォンに伝搬する音は、遮音壁などでスピーカユニットとマイクロフォンとを空間的に区画することである程度抑止することが可能である。これに対して、スピーカユニットから筐体を介してマイクロフォンに伝搬する音は、スピーカユニットとマイクロフォンが共に筐体に支持されることから、筐体の内部振動としてマイクロフォン或いはマイクロフォンが実装された基板（以下、マイク基板という）に伝搬することになり、抑止し難い問題がある。

前述した特許文献１に記載される従来技術では、スピーカユニットからマイクロフォンに伝搬する音を抑止するために、筐体に対して緩衝部材を介在させてマイクロフォンを支持することが開示されている。ここで用いられる緩衝部材は、ある程度の厚みを有するものであり、この厚さ方向の弾性変形で筐体を介して伝搬してくる音の縦波（疎密波）を吸収している。しかしながら、このようにある程度の厚みを有する緩衝部材を介在させてマイクロフォンを筐体に支持した場合には、筐体を介して伝搬してくる横波に対して緩衝部材は変形し難く、効果的に横波の伝搬を吸収することができない。このため、スピーカユニットから発せられる音のうち、筐体を介して横波として伝搬する音は、前述した緩衝部材を介在したとしても、その多くがマイクロフォンまで伝搬してしまう問題があった。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、マイクを備えたスピーカ装置において、スピーカユニットから筐体を介してマイクロフォンに伝搬する音を効果的に抑止することで、マイクロフォンが拾うノイズを低減させること、などを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
スピーカユニットを支持する筐体と、マイクロフォンを支持する膜状の弾性体とを備え、前記筐体は、前記マイクロフォンから離間して前記弾性体を保持する保持部を備えることを特徴とするスピーカ装置。

本発明の実施形態に係るスピーカ装置の外観斜視図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の要部構成を示す部分断面図である。 スピーカ装置におけるマイクロフォンの支持構造を具体的に示した断面図である。 スピーカ装置における弾性体の外周部を示した断面図である（（ａ）が弾性体を保持部に保持する前の状態を示しており、（ｂ）が弾性体を保持部に保持した状態を示している。）。 弾性体に設けた貫通孔とマイク基板に設けた開口を示した説明図である（（ａ）が放物線状の貫通孔を備える例であり、（ｂ）がＣ面取された開口を備える例である。）。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１及び図２に示すように、スピーカ装置１は、スピーカユニット２（第１スピーカユニット２Ａと第２スピーカユニット２Ｂ）を支持する筐体（キャビネット）３と、マイクロフォン４を支持する膜状（或いは薄板状）の弾性体５を備えている。なお、図２においては、筐体３の内部構造或いは内部部品を一部省略して示している。

図示のスピーカユニット２は、第１スピーカユニット２Ａが、例えばツイーターであり、第２スピーカユニット２Ｂが、例えばウーファーである。図示の例では、ツイーターとウーファなどの２ウエイのスピーカユニット２を例示しているが、特にこれに限定されるものではなく、スコーカーを加えた３ウエイのスピーカユニット２であってもよいし、それ以外のスピーカユニット２であってもよい。

スピーカユニット２を支持する筐体３は、図示の例では、前面部３Ａ、上面部３Ｂ、側面部３Ｃ、背面部３Ｄ、底面部３Ｅを備える箱形状（直方体形状）を有しており、前面部３Ａにスピーカユニット２が支持されている。筐体３の形態は図示の例に限定されるものでは無く、円筒形状、円錐台形状、角錐台形状、球形状など、どのような形状であっても良い。

マイクロフォン４を支持する弾性体５は、膜状（或いは薄板状）の部材であり、例えば、天然ゴムや合成ゴムからなるラバー材などで構成することができる。ここで言う膜状は、図示のような平面状に限定されるものではなく、湾曲状や波形状などであってもよい。弾性体５に支持されるマイクロフォン４は、図示のように、筐体３には接触しないように、弾性体５に片面側に吊り下げ支持されており、弾性体５の外周部が筐体３の保持部１０に保持されている。

筐体３に設けられる保持部１０は、図示の例では、筐体３の上面部３Ｂに設けられている。また、保持部１０は、筐体３の上面部３Ｂにおける外面側に設けられることで、筐体３の内部空間３Ｓとは隔離された状態になっている。保持部３０は、マイクロフォン４から筐体３が離間した状態になるように弾性体５を保持している。

弾性体５は、マイクロフォン４に音を入力するための貫通孔５Ａを有している。そして、弾性体５の片面側の貫通孔５Ａの周囲にマイクロフォン４が支持され、そこから離間した外周部にて、弾性体５は保持部１０に保持されている。弾性体５に対するマイクロフォン４の支持は、接着剤や両面接着材を介して、直接或いは後述するようにマイク基板を介して行われる。

このようなスピーカ装置１は、図示省略した筐体３内の信号処理ユニットなどからスピーカユニット２に送られる音声信号に基づいて、スピーカユニット２から外部に音が発せられる。また、スピーカ装置１に対する入力音が、弾性体５の貫通孔５Ａからマイクロフォン４に届き、マイクロフォン４によって変換された信号が図示省略した信号処理ユニットなどに送信される。この際、スピーカユニット２から発せられる音は、マイクロフォン４が拾うべき入力音とは異なる音であるため、マイクロフォン４にとってはノイズになる。スピーカ装置１は、マイクロフォン４がこのようなノイズを拾わないように、マイクロフォン４の配置を工夫している。

先ず、スピーカユニット２は、筐体３に支持されているため、スピーカユニット２から発せられる音は、筐体３の内部振動として伝搬する。この内部振動がマイクロフォン４に到達しないように、マイクロフォン４を膜状の弾性体５にて支持し、マイクロフォン４を筐体３から離間させた状態で、弾性体５の外周部を筐体３の保持部１０が保持している。この保持部１０は、膜状の弾性体５を膜の垂直方向に振動可能に支持している。

このようなマイクロフォン４の支持構造によると、スピーカユニット２から筐体３を介して伝搬する内部振動は、音の横波成分が膜状の弾性体５を膜面に対して垂直方向に振動させることで弾性体５を変形させる。このように弾性体５が変形する際の内部損失は、筐体３を介して伝搬する音の横波成分を減衰させることになる。なお、音の縦波成分は弾性体５を介して伝搬するが、弾性体５が薄い膜状であることで伝搬しにくくなる。このように弾性体５の内部損失によって、マイクロフォン４が拾うノイズを効果的に抑止することができる。このような弾性体５の膜厚は、一例として、２ｍｍに設定することができる。

また、スピーカ装置１は、スピーカユニット２から発せられる音のうち、筐体３の内外の空間を伝搬してマイクロフォン４に向かう音を効果的に遮断している。具体的には、筐体３の内部空間３Ｓを伝搬する直接音に対しては、弾性体５を保持する保持部１０を筐体３の上面部３Ｂの外側に設けることで、上面部３Ｂの内側壁３Ｂ２を遮音壁にしている。この直接音は、上面部３Ｂの内側や外側に吸音材を配備することで、更に効果的に遮断することが可能になる。

スピーカユニット２から発せられる音のうち、筐体３の外側空間を伝搬してマイクロフォン４に向かう回折音に対しては、スピーカユニット２が支持される前面部３Ａを、上面部３Ｂの上面端部３Ｂ１に対して内側に凹ませることで、上面端部３Ｂ１を遮音壁にしており、これによって、上面部３Ｂの上に回り込む音を遮蔽している。この際、スピーカユニット２における振動板の振動方向に対して、弾性体５に設けた貫通孔５Ａの孔方向を略直交させていることにより、マイクロフォン４が拾う前述した回折音のノイズを効果的に抑止している。

図３は、マイクロフォン４の支持構造を更に具体的に示している。この例では、膜状の弾性体５は、２つの貫通孔５Ａを有しており、弾性体５の片面側の貫通孔５Ａの周囲に支持部５Ｂが設けられている。そして、弾性体５は支持部５Ｂから離間した外周部にて筐体３の保持部１０に保持されている。ここで、支持部５Ｂは、弾性体５の片面側に設けた凹部であり、貫通孔５Ａを含めた弾性体５の薄厚部に設けられている。このように弾性体５の薄厚部を支持部５Ｂにすることで、マイクロフォン４を弾性体５の外側に近づけることができ、入力音がマイクロフォン４に届き易くなる。この際の膜厚部の厚さは、一例として１．５ｍｍに設定することができる。

弾性体５の支持部５Ｂには、マイク基板６を介してマイクロフォン４が支持されている。具体的には、マイク基板６の一面側が支持部５Ｂの内面に接着剤又は両面接着材などで固定されており、マイク基板６の他面側にマイクロフォン４が実装されている。マイク基板６には開口６Ａが形成されている。開口６Ａは、マイクロフォン４に対向すると共に弾性体５の貫通孔５Ａに重なるように形成されている。貫通孔５Ａは、外側の孔径を支持部５Ｂが設けられる側の孔径より大きくしている。このように貫通孔５Ａの外側の孔径を大きくすることで、入力音がマイクロフォン４に向けて入り込み易くなる。

筐体３に設けられる保持部１０は、弾性体５を収容する凹部に形成されている。これにより、弾性体５が、筐体３の外表面の一部になっている。また、保持部１０には、弾性体５の弾性凹みを制限する当たり部１１が設けられている。当たり部１１は、弾性体５が押圧力を受けて凹んだ場合であってもマイクロフォン４が筐体３に接触しないように、或いは過剰な弾性体５の変形で弾性体５に接着されているマイク基板６が剥がれないように、凹みを制限する機械的なストッパである。図示の例では、当たり部１１は、２つのマイクロフォン４に干渉しない位置（２つのマイクロフォン４の間）に配置され、弾性体５が凹んだ場合に、マイク基板６に当接するようになっているが、当たり部１１は、マイクロフォン４に接触しなければ、マイクロフォン４に対向する位置に配置してもよい。ここでは、筐体３側（保持部１０側）にマイク基板６に向けて突出する当たり部１１を設けているが、それとは逆に、マイク基板６側にマイクロフォン４の高さより筐体３側に突出する当たり部を設けても良い。

筐体３の保持部１０における弾性体５の保持は、弾性体５の外周部にてマイクロフォン４を囲むように保持している。弾性体５の外周部は、保持部１０の内面に直接保持されても良いし、保持部１０内に配置される保持部材１２を介して保持されても良い。弾性体５は、その外周部が保持されることで、マイクロフォン４が支持される外周部の内側が変形し易くなる。この変形による内部損失によって、効果的にマイクロフォン４に向かう音の横波成分を吸収することができる。なお、保持部１０における弾性体５の保持には気密性は不要であり、弾性体５が膜状に振動可能（変形可能）であれば良い。

弾性体５は、図３及び図４に示すように、外周縁に保持部１０の内面１０Ａに向けて突出する凸部５Ｃを備え、外周縁近傍の外周部に凸部５Ｃの位置より深い溝部５Ｄを備えている。凸部５Ｃと溝部５Ｄは、弾性体５の外周部の全周に亘って形成されている。そして、図４（ａ）に示すように、弾性体５の内面から凸部５Ｃの中心位置までの距離ｔ１に対して、溝部５Ｄの溝深さ（弾性体５の内面から溝部５Ｄの溝端までの距離）ｔ２を大きく設定している。

弾性体５は、図４（ａ）に示すように、弾性体５の横幅Ｌ１を保持部１０の内幅Ｌ２に対して若干大きくすることで、保持部１０内に弾性体５を収容した際、図４（ｂ）に示すように、溝部５Ｄの押し潰れによって弾性体５の外周縁が傾斜して、弾性体５の外周部が保持部１０の内側に屈曲した状態で収容される。これによって、弾性体５の外周縁が保持部１０から外側に突出して剥がれ易くなる不具合を解消することができると共に、弾性体５を隙間無く保持部１０内に収容することができる。また、筐体３や弾性体５が熱膨張や吸湿・乾燥などで変形した場合であっても、その変形に追従して凸部５Ｃと溝部５Ｄが変形するので、弾性体５を隙間無く保持部１０内に収容し続けることができる。

図５は、弾性体５に設けた貫通孔５Ａとマイク基板６に設けた開口６Ａの形態例を示している。図５（ａ）に示した例は、貫通孔５Ａの縦断面が放物線形状になっている。このような例によると、貫通孔５Ａを通して入ってくる入力音を貫通孔５Ａの内面で集音して、マイクロフォン４上の一点に集中させることができると共に、貫通孔５Ａの内面での定在波を抑制することができる。これによって、入力音の集音効果を高めることができる。

図５（ｂ）に示す例は、貫通孔５Ａは、外側の孔径を内側の孔径より大きくし、マイク基板６に設けた開口６Ａに傾斜内面（Ｃ面取り）を設けている。このような開口６Ａの形状にすることで、マイク基板６に形成される開口６Ａの入口部を貫通孔５Ａに対して最大限大きくすることができ、これによっても、入力音の集音効果を高めることができる。なお、図示の例では、貫通孔５Ａを開口６Ａに沿って傾斜内面にしているが、貫通孔５Ａを開口６Ａより大きくして直孔にした場合にも、図示の例と同様に、集音効果を向上させることができる。このようにマイク基板６に傾斜内面を設けることで、集音効果の向上を低コストで実現することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：スピーカ装置，２：スピーカユニット，
３：筐体，３Ａ：前面部，３Ｂ：上面部，３Ｂ１：上面端部，３Ｂ２：内側壁，
３Ｃ：側面部，３Ｄ：背面部，３Ｅ：底面部，３Ｓ：内部空間，
４：マイクロフォン，５：弾性体，５Ａ：貫通孔，５Ｂ：支持部，
５Ｃ：凸部，５Ｄ：溝部，
６：マイク基板，６Ａ：開口，
１０：保持部，１０Ａ：内面，１１：当たり部，１２：保持部材

Claims (11)

1. スピーカユニットを支持する筐体と、
   マイクロフォンを支持する膜状の弾性体とを備え、
   前記筐体は、前記マイクロフォンから離間して前記弾性体を保持する保持部を備えることを特徴とするスピーカ装置。
2. 膜状の前記弾性体が、膜の垂直方向に振動可能であることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
3. 前記弾性体は、貫通孔を有し、片面側の前記貫通孔の周囲に前記マイクロフォンが支持される支持部が設けられ、該支持部から離間した外周部にて前記保持部に保持されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスピーカ装置。
4. 前記支持部は、前記弾性体の薄厚部に設けられることを特徴とする請求項３記載のスピーカ装置。
5. 前記貫通孔は、外側の孔径は前記支持部が設けられる側の孔径より大きいことを特徴とする請求項３又は４記載のスピーカ装置。
6. 前記マイクロフォンは基板を介して前記弾性体に支持されており、前記基板は前記マイクロフォンに対向すると共に前記貫通孔に重なる開口を有することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載のスピーカ装置。
7. 前記開口は、前記貫通孔側が広い径となる傾斜内面を有することを特徴とする請求項６記載のスピーカ装置。
8. 前記保持部は、前記弾性体を収容する凹部に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のスピーカ装置。
9. 前記弾性体は、前記筐体の外表面の一部になることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のスピーカ装置。
10. 前記弾性体は、外周縁に前記保持部の内面に向けて突出する凸部を備え、前記外周縁近傍の外周部に溝部を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のスピーカ装置。
11. 前記保持部には、前記弾性体の弾性凹みを制限する当たり部が設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のスピーカ装置。

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