JP2021013150A

JP2021013150A - スピーカシステム

Info

Publication number: JP2021013150A
Application number: JP2019137286A
Authority: JP
Inventors: 勝瓜生; Masaru Uryu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-02-04

Abstract

【課題】テーブル、机等の中央部に置かれ使用されることが多く、再生される音に無指向性音場とインテリア商品としてのデザイン性が求められるスマートスピーカシステム（ＡＩ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）スピーカ等）において、振動アクチュエータを使用し、無指向性音場の再生を容易にすることとデザインの自由度を高めるる。【解決手段】スピーカシステム筐体１の頭頂部近傍内部に加振源として振動アクチュエータ１２を吊り下げる構造で設置し、筐体を加振し、筐体表面から音を放射することで無指向性特性を得る。【選択図】図４

Description

ＡＩスピーカ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈスピーカ等のスマートスピーカと称されるスピーカシステムの普及が拡大してきている。これらのスピーカシステムはテーブル等の中央に設置されて用いられるため、周囲に均一な音圧特性、いわゆる無指向性の音場（以下、無指向性スピーカシステム）が求められる。

また、スマートスピーカはこれまでのスピーカシステムとは異なり、リビングルーム等での音楽鑑賞だけではなく、情報端末機器であることから種々の場所で使用されるので使用環境に合わせたデザインが重要である。

本発明は音場とインテリアデザインの自由度の向上を図る技術分野に関するものである。

スマートスピーカでは無指向性を実現するために２個以上のスピーカユニットを水平方向に配置（図１、２）する手法が一般的あるが、スピーカシステムの周囲３６０℃の音圧分布を表すポーラパターン（図１２）から明らかなように配置されたスピーカの正面部の音圧が高くなる特性的課題と、複数個のスピーカユニットが必要でコストアップに繋がる経済的課題がある。

また、振動アクチュエータを使用した無指向性スピーカシステムの例として発明者の先願（特許文献１）がある。これはスピーカシステム筐体内部壁面に振動アクチュエータの振動部を接合する構造（図５）で無指向性が実現されるが、筐体の壁面の形状が複雑化してくると接合構造もまた複雑化し、制作面より、加工コストがアップする課題がある。

特願２０１７−２２１３２７

背景技術で述べたスピーカユニットを使用したスマートスピーカシステムの再生音場の改善と複数個のスピーカユニットを必要とするコスト的問題の解決を図ることが本発明の課題である。

また、振動アクチュエータを用いた、発明者の先願技術の制作コストの削減を図ることが課題である。

従来の無指向性スピーカシステムは複数個のスピーカユニットを必要としたが、本発明はスピーカシステム筐体の上部頭頂部近傍内部に振動アクチュエータを吊り下げ、取り付け（図４）、一個の振動アクチュエータから筐体に振動を伝達し、筐体全表面から音を放射するものであり、無指向性音場が得られる。

また、複数個のスピーカユニットを必要とした従来技術に対して、一個の振動アクチュエータで無指向性の音場が創られるので、部品数と制作コストの削減を図ることが出来る。

本発明は、筐体上部頭頂部が、一点駆動であることから筐体に同一の振動が伝達されることから筐体全表面から同一の音圧特性、いわゆる無指向性音場が容易に実現できる。

また、複数個のスピーカユニットを使用した従来技術と異なり一個の振動アクチュエータで無指向性音場を作り出すことが出来るので部品の削減と制作コスト低下も期待できる。

本発明の技術的特徴を最も効果的に発現する実施例１の無指向性スピーカシステムを用いて説明をしているが、無指向性スピーカシステムを目的にしない例えば、図６、７、８、９に示した異形の中空オブジェ筐体内部に振動アクチュエータを取り付けることでデザイン性を重要視したスピーカシステムに用いることも可能である。

円周、１８０°スピーカユニット２個配置システム（比較例１）円周、１８０°スピーカユニット４個配置システム（比較例２）動電型振動アクチュエータ本発明スピーカシステム（実施例１）従来の振動アクチュエータの取り付け方球状筐体スピーカシステム横型円筒筐体スピーカシステム三つ葉様筒筐体スピーカシステム山状筐体スピーカシステム曲面筐体へのアクチュエータの取り付け再生音圧指向特性の測定測定結果ポーラパターン

本発明の効果を実証するために、図３に示した動電型アクチュエータを用い、図４に示したスピーカシステムを試作し、図１、図２に示したしスピーカシステムとのポーラパターンの比較を行い、本発明の効果を確認した。

また、種々の形状の異なる筐体（図６、７、８、９）に動電型アクチュエータを取り付け、異形筐体スピーカを試作し、筐体表面から発音される音の試聴を行い、筐体デザインの多様性を確認した。

外径８０ｍｍ（肉厚：２ｍｍ）、長さ１５０ｍｍのアクリル樹脂円筒管の片方の先端に外径８０ｍｍ、厚さ２ｍｍの中央部に径５ｍｍの孔を設けた円形アクリル樹脂板を接着した筐体を制作、その筐体に図３に示した動電型アクチュエータを本発明の取り付け方法である吊り下げる構造で設置し、本発明スピーカシステム（図４）の試作を行い、図１１示した測定法に基づき、周波数―再生音圧特性（以下、ｆ特と記述）を測定した結果から周波数、１０００Ｈｚにおけるポーラパターン（図１２）を作成し、比較例１（図１）、２（図２）との特性比較を行い本発明の効果を確認した。

なお、実施例１と比較１、２の筐体の条件を同じにするためにアクリル樹脂円筒管、上下のアクリル樹脂円形板は同一寸法とした。

試作動電型アクチュエータ（図３）の仕様を表１に示す。

比較例１

実施例１と同一サイズのアクリル樹脂円筒管に表２に示した特性を有するスピーカユニットを円周方向１８０°に２個を取り付けたスピーカシステム（図１）を試作し実施例１と同様にｆ特を測定し、ポーラパターンを作成、比較対象とした。

比較例２

比較例１に更に２個のスピーカユニットを追加、円周方向９０°に４個を取り付けたスピーカシステム（図２）を試作し、実施例１、比較例１と同様にｆ特を測定し、ポーラパターンを作成、比較対象とした。

比較例１及び２に使用したスピーカユニットの仕様を表２に示す。

異形筐体への適用の可能性を確認するために、図６、７、８及び図９に示したスピーカシステムを制作し、試聴を行い、音の放射と音場状況から異形筐体への適用の可能性を確認した。

なお、各スピーカシステムの筐体の仕様を表３に示すとともに外寸等については図６、７、８及び図９に記載。

また、各筐体への電磁アクチュエータの取り付けに付いては図１０に記載。

測定方法

実施例、比較例のｆ特の測定は、ＴＳＰ（Ｔｉｍｅ−Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ−Ｐｕｌｅｓ）信号による測定方法を用いた。

スピーカとの測定マイクの距離を１５ｃｍ、高さ５ｃｍに設置し（図１１）、スピーカ正面を基準（０°）にし、円周方向３０°間隔で全周３６０°のｆ特を測定し、周波数１０００Ｈｚの音圧を用いて、ポーラパターンを作成した。

なお、測定の信号入力レベルは、９０°の位置に配置したスピーカの出力レベルが同じレベルになるように調節をした。

実施例１、比較例１および２のｆ特測定から得られたポーラパターン結果を図１２に示す。

図１２から明らかなように、９０°と２７０°にスピーカユニットを配置した比較例１の再生音圧は、正面の左右（９０°と２７０°）の音圧が高く、無指向性の音場が実現されていない。

比較例１の０°（正面）と１８０°（背面）の位置にスピーカユニットを追加した比較例２において、ようやく無指向性音場の実現が確認された。

これに対して本発明の振動アクチュエータの取り付け方をした実施例１は、ポーラパターン（図１２）から明らかなように、無指向性音場が確認された。

また、複数個のスピーカユニットを必要とした従来のスピーカシステムに対し、一個の振動アクチュエータで無指向性が実現される本発明の経済的効果の優位性が確認された。

実施例２の種々の異形筐体スピーカシステムにおいて、聴感上全く問題ない音が筐体表面から放射されることが確認され、色々な使用環境から要求される筐体デザインに対応可能な技術であることが分かった。

なお、実施例では振動アクチュエータとして動電型アクチュエータを使用して本発明の確認を行ったが、特に動電型アクチュエータに限定するものではない。例えば圧電アクチュエータ等の伸縮振動でピストン運動をするアクチュエータでも良く、アクチュエータの種類、形状および大きさは目的とするスピーカシステムに合わせ、適用すれば良い。

産業上の利用の可能性

音楽鑑賞とともに情報端末として普及が拡大されるスマートスピーカシステム等の機能性スピーカに対して、無指向性音場技術、経済的にメリットのある本発明の利用が期待できる。

また、無指向性を要求されるシステムだけでなく、異形筐体表面からの発音が可能であることから生活環境の多様性、変化から要求されるデザイン性の高いシステムへの適応性も高く、新たなスピーカシステムが期待できる。

１システム筐体２開口部３スピーカユニット４音の放射方向
５磁気回路部６振動端子７振動方向８ダンパー９コイル
１０磁石／ポール１１ヨーク１２動電型アクチュエータ１３ネジ
１４筐体側取り付け板１５動電型アクチュエータ側取り付け板
１６マイク１７実施例１特性１８比較例１特性１９比較例２特性

Claims

スピーカシステム筐体の上部頭頂近傍内部から振動アクチュエータを吊り下げる構造で配置し、該アクチュエータにより該筐体を加振し、筐体表面から音を放射することを特徴とするスピーカシステム。
請求項１の振動アクチュエータは動電型アクチュエータであること。
請求項１の振動アクチュエータは動電型アクチュエータと同様なピストン振動をするアクチュエータであること。