JP2022113864A - スピーカ - Google Patents
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Abstract
Description
この振動板を備えたスピーカを動作させると、凹部の直近前方空間において、センターキャップからの出力音と振動板からの出力音とが干渉して特定の周波数にピークやディップが発生し周波数特性が乱れる、いわゆる前室効果(キャビティ効果とも称される)の生じることが知られており、この前室効果を抑制する技術が特許文献1に記載されている。
一方、上述のセンターキャップが取り付けられた振動板を備えたスピーカにおいて、センターキャップの前方側に出力音の周波数特性など調整するためのイコライザを配置する技術が知られており、特許文献2に記載されている。
特許文献2に記載されたスピーカのイコライザは、出力音の周波数特性などを調整して音質改善するものとして、センターキャップを覆うようにその前方に近接配置されている。
しかしながら、このイコライザは前室効果を抑制するものではなく、前室効果によって再生周波数特性にピークディップによる乱れが生じている状態では、イコライザによる音質改善には限界があるため、改善が望まれていた。
振動板と、振動板の内周側に位置するセンターキャップと、センターキャップの直径よりも大きい内径の中央孔を有し、振動板の内周側の領域を覆うように配置されたイコライザと、を備え、イコライザは、中央孔内に、センターキャップの一部を覆うキャップ対向部をさらに有し、キャップ対向部の外周端部とイコライザの内周端部との間に音の放出口を有する、スピーカ。
実施例のスピーカは、2ウエイのコアキシャルスピーカ53におけるツイータ51である。
図1は、2ウエイのコアキシャルスピーカ53を示す外観斜視図である。コアキシャルスピーカ53は、高音域を再生するツイータ51及び低音域を再生するウーハ52となるスピーカが、それぞれの軸線CL51,CL52を同軸となる軸線CL53上に位置し、前方側に放音するよう配置構成されている。ここで、軸線CL51及び軸線CL52は、ツイータ51及びウーハ52のそれぞれの振動板の放音軸となり、軸線CL53は、コアキシャルスピーカ53の放音軸である。
図2は、図1におけるS2-S2位置での断面図であり、ツイータ51の縦断面図である。
図1及び図2において、説明の便宜上、前後方向を矢印で規定する。前方は、軸線CL53に沿い、振動板5に対し磁気回路Mとは反対側である。言い換えると、前方はコアキシャルスピーカ53の放音方向である。
ツイータ51は、例えば前方に向かって径が拡大するコーン状の振動板を有する一般的なダイナミック型のスピーカである。振動板の形状は、軸線を含む断面が直線状になるコーン状に限らず、曲線状になる朝顔の花弁状などであってもよい。以下の説明では便宜的にコーン状として説明する。
プレート3の前面には、フレーム4が固定されている。
フレーム4は、前方側に向け拡径する形状を呈し最前部には環状の枠部4aを有する。 枠部4aには、コーン状又は朝顔の花弁状の振動板5の外周部位が、エッジ6を介して取り付けられている。
中央孔5cには、円筒状のボイスコイルボビン7が、その軸線CL7(不図示)を軸線CL53と同軸として後方側に延びるよう接着されている。
また、振動板5の中央部には、前方凸で球面形状に形成されたセンターキャップ8が、ボイスコイルボビン7の前端部を覆うように、接着されている。このときセンターキャップ8と振動板5とは、谷部85を形成し、この谷部85において近接する。このときの谷部85を近接部とする。センターキャップ8と振動板5の構成は限定されない。またセンターキャップ8がボイスコイルボビン7と接着され、振動板5との間に距離を有している場合、センターキャップ8と振動板5の最接近部を近接部とする。センターキャップ8が振動板5と接着されている場合は、接着部が近接部となる。
センターキャップ8と振動板5とが別部品である場合、センターキャップ8と振動板5とを接続する接続箇所は、センターキャップ8と振動板5との高周波数領域における振動態様が変化する境界となる。この点が近接部である。
一方、センターキャップ8と振動板5とが一体物である場合、ボイスコイルボビン7との接合部が、高周波数領域における振動態様が変化する境界であり、近接部となる。 センターキャップ8の形状は、前方に凸形状に限定されず、後方に凸形状であってもよい。
センターキャップ8の曲率中心C8(図2)は、軸線CL53上に位置している。
イコライザパネル9は、例えば樹脂製であり、軸線CL53を中心とする環状フレーム9aを有する。
イコライザ91は、概略、朝顔の花弁の一部に類似する形状に形成されている。イコライザ91は、イコライザパネル9に対し、直径方向に延びる二つの支持腕9b,9bにより連結支持されている。
イコライザ91は、スリットなどを有して周方向に完全に連結していなくてもよいが、以下の説明では完全に連結した環状部材として説明する。
図3は、センターキャップ8及び振動板5とイコライザ91とを模式的に示した前面図である。図3にも示されるように、センターキャップの外径D8b<イコライザ91の内径D91a、かつ、イコライザ91の外径D91b<センターキャップ8の外径D8bである。
図4は、スピーカ51のセンターキャップ8,振動板5,及びイコライザ91のみを抽出して記載した模式的断面図である。
また、イコライザ91の外径D91bは、振動板5の外径D5bよりも小さく設定されている。
また、イコライザ91の外径D91bは、中央孔91aの内径D91aの2倍以下であることが望ましい。
内径D91aと外径D8bとの最大径差は、例えば直径で外径D8bの概ね1/10であることが望ましい。
具体的には、前面91bは、センターキャップ8から放音された音に対してホーンの役割を果たすホーン面として形成されている。
一方、後面91cは、対向する振動板5の前面5aに沿った面であって、振動板5の前面5aと距離Laをもつように形成されている。
後面91cの全体が、振動板5の前面5aとの面直方向の距離Laが一定となる定距離対向部Taを形成することが好ましい。
距離Laは、ツイータ51に許容される最大振幅の音声信号が入力した際の振動板5の振動に干渉しない範囲で、できるだけ小さい値が設定される。
これにより、一般的に、高音域において振動板5のコーン状の部分よりも大きな音圧が得られるセンターキャップ8からの高音域の出力音を、塞ぎ妨げることなく外部に放出することができ、高音域の出力音圧の低下が防止される。
さらに、イコライザ91の前面91bがホーン面となっているので、センターキャップ8からホーン効果による音が前方に放出される。
ホーン面である前面91bの形状は、例えば、いわゆる指数関数ホーンとされるが、これに限定されず、双曲線ホーン、直円錐形ホーンなど適宜採用できる。
また、後述する振動板5を覆う外周端となるイコライザ91の外径D91bと、ホーンの前端となるイコライザ91の前端91eの径と、は一致しなくともよい。本実施例において、前端91eの径は、外径D91bよりも小さい場合であるが、外径D91bよりも大きくてもよい。
これにより、イコライザ91の厚さtを、軸線CL53に平行な方向の厚さとすると、イコライザ91の厚さtは、中央孔91aの縁部から径方向外側に向かうに従って連続的に増加する形状に形成されている。
また、センターキャップ8が後方に凸状(前方から見て凹状)である場合には、振動板5において、外径D5bに対し1/2~2/3程度の径となる前後方向位置より後方側の、振動板5及びセンターキャップ8との間の空間を前室とする。
ここでは、これらの前室において、センターキャップ8からの出力音と振動板5からの出力音が干渉して特定の周波数にピークやディップが発生し周波数特性が乱れる現象を前室効果と呼ぶ。
センターキャップ8の凹凸形状及び曲面形状に関わらず、センターキャップ8からの音の出力方向は全方位に渡っており、振動板5からの出力音との干渉が発生する。
これにより、コーン状の振動板5からの出力音とセンターキャップ8からの出力音との干渉が、内縁部91dが遮蔽壁として機能することによって防止され、ツイータ51の出力音の周波数特性の乱れが生じ難くなっている。
これにより、振動板5におけるセンターキャップ8に近い内径側から前方に放出される音が、イコライザ91によって塞がれる。イコライザ91が無い場合における振動板5から放出された音が進むべき方向の音が、イコライザ91により塞がれ放出方向が変化し、イコライザ91に覆われた範囲の領域の端から音が放出される。
このように放出位置および方向がずれ、またホーン外周から距離がある位置での放音となるため、前方空間Vaの外側でセンターキャップ8からの出力音との干渉が仮に起きたとしても、その程度は無視できる程度となり、ツイータ51の出力音の周波数特性の乱れは、より生じ難くなっている。
一方で、コーン状の振動板5の径方向外側の部分は、イコライザ91には覆われず開放されている。この開放された部分からの出力音圧は十分確保されるため、振動板5全体として出力音の音圧が過度に低下することはない。
すなわち、ツイータ52は、イコライザ91を備えたことで、振動板5におけるコーン状の振動板5からの出力音の音圧を確保しつつ、センターキャップ8からの出力音と干渉するコーン状の振動板5の内周側からの出力音を抑制し、またひずみ成分を減少させて、高音質を得ることができる。
その結果、振動板の振動にとって抵抗となり、振幅が制限される。また、振動板と遮蔽物の間隙は開口が小さいためパスカルの原理を近似的に適用できるので、振動板の遮蔽領域に掛かる圧力が均一となり、その結果、遮蔽領域全体で振動の位相が揃うようになり、かつ、振幅が平滑化される。
ここで振動板上の振幅や位相の平滑化によって、一般にピストン振動と呼ばれる振動に近くなるため、ボイスコイルボビン7の振動との位相が揃うようになる。
さらに、イコライザ91は、振動板5のコーン状部分からの出力音とセンターキャップ8からの出力音との干渉を効果的に防止するので、ツイータ51の周波数特性においてピークやディップが生じにくく、出力音の周波数の乱れを抑制して高音質が得られる。
出力音の音圧維持の観点で好適なのは、既述のように、
外径D91b ≦ 0.5×外径D5b
外径D91b ≦ 2×内径D9a
(内径D91a-外径D8b)の最大径差 ≒ 0.1×外径D8bである。
これは、イコライザ91の内縁部91dによるコーン状の振動板5からの出力音とセンターキャップ8からの出力音との干渉防止、及び、イコライザ91とそれが覆う部分の振動板5との近接空間の振動時の空気膨縮による不要な共振の抑制と、の結果であることが推察される。
このように、ツイータ51は、前室効果を抑制し高音質が得られる。
図6は、振動板5Aと、それに対応して設けられたイコライザ92と、を示す模式的断面図であり、図4に対応する図である。
環状部93は、イコライザ91に相当する。すなわち、中央孔93aを有し、前面93bがホーン面とされ、後面93cが振動板5Aの前面5Aaに対しその面直方向の距離LAaが一定の面とされている。
キャップ対向部94の前面94bは、軸線CL51Aに平行な方向での厚さtがほぼ一定になるように形成されている。
この構造は、コーン状の振動板5Aの表面積に対しセンターキャップ8Aが大型でその表面積が比較的大きい場合に有効である。より詳しくは、センターキャップ8Aからの出力音が十分に大きいため、センターキャップ8Aの一部を覆ってその出力音圧を抑制する
ことで、センターキャップ8Aの過剰な振動に伴い生じる不要な共振を低減し、コーン状の振動板5Aからの出力音圧とのバランスが取れる場合である。このように、ツイータ51Aは、イコライザ92が環状部93を備えることで、ツイータ51と同様の効果が得られ、さらにキャップ対向部94を備えることで、センターキャップ8Aの出力音質の改善を図ることができる。
キャップ対向部94は、キャップ対向部94の外周とホーン内径との間に音の放出口となる狭い空間、いわゆるホーンのスロートを形成する。
キャップ中央から放出された音は、通常ホーン効果が得られにくいため、キャップ対向部94を配置してキャップ中央から放出される音の音圧を高め、キャップ対向部とホーン内径との間に形成された音の放出口であるスロートに導かれやすくする。この構造によって、センターキャップ8Aからの出力音を多くホーン面に導き、より高いホーン効果を得ることができる。
この窪み93c1が吸音構造を有することにより、振動板5Aの前面5Aaと環状部93の後面93cとの間で往復反射して定在する音のエネルギを吸収して減衰させることができる。吸音構造として、たとえばイコライザ92の前面方向に向かい孔径が小さくなる、くさび形状であってもよい。
窪み93c1の形状は限定されず、エネルギを吸収して減衰させることができれば、周状の溝でもよいし、ディンプルが多数配置された形状であってもよい。不規則な形状の孔であってもよい。
また、窪み93c1は、もちろん、実施例のツイータ51におけるイコライザ91の後面91cに設けてもよい。
また、エネルギを吸収して減衰させることができるグラスウールなどの多孔質材料による吸音材などを振動板に接触しないように貼付してもよい。
凸部91fは、周縁の全周に設けてもよいし、周方向に部分的に円弧状に設けてもよい。
凸部91fにより、イコライザ91の後面91cと振動板5の前面5aとの間の空気が、ツイータ51の動作時に外径側から外部に逃げ難くなる。
そのため、振動板5の振動に伴う空気の膨縮でより大きな抵抗が生じ、振動板5の振動がより抑制される。これにより、振動板5からの出力音圧も抑制されるが、振動板5に生じる不要な共振もさらに抑制され、ツイータ51の出力音の音質が向上する。
この凸部91fに相当する凸部を、変形例のイコライザ92の環状部93に設けてもよいことは言うまでもない。
この変形例の場合、後面91cにおける凸部91f以外の部分が、振動板5の前面5aとの面直方向の距離Laが一定となる定距離対向部Taとなる。
外周縁部側に凸部91fを設ける事により、凸部91f側からの音の出力が制限され、ホーン内側からの出力を増強させる。また、ホーン内側からの出力の増強により、凸部91fが無い状態の時と比べ、前面91bによって形成されたホーンロードを通過する出力が増え、より高いホーン効果を得る事ができる。
2 マグネット
3 プレート
4 フレーム、 4a 枠部
5,5A 振動板、 5a,5Aa 前面、 5c 中央孔
6 エッジ
7 ボイスコイルボビン
8,8A センターキャップ、 8a 頂点、 8Aa 前面
9 イコライザパネル、 9a 環状フレーム、 9b 支持腕
51,51A ツイータ(スピーカ)
52 ウーハ(スピーカ)、 52a ツイータブラケット
53 コアキシャルスピーカ
85 (近接部)谷部
91,92 イコライザ
91a 中央孔、 91b 前面、 91c 後面、 91d 内縁部
91e 前端、 91f 凸部
93 環状部
93a 中央孔、 93b 前面、 93c 後面、 93c1 窪み
94 キャップ対向部、 94a 中央孔、 94b 前面
C8 曲率中心
CL51,CL52,CL53,CL7,CL51A 軸線
D8b,D91b,D5b 外径、 D91a 内径
La,LAa 距離、 LNa 直線
M 磁気回路
t 厚さ
Ta 定距離対向部
Va 前方空間
Claims (1)
- 振動板と、
前記振動板の内周側に位置するセンターキャップと、
前記センターキャップの直径よりも大きい内径の中央孔を有し、前記振動板の内周側の領域を覆うように配置されたイコライザと、
を備え、
前記イコライザは、前記中央孔内に、前記センターキャップの一部を覆うキャップ対向部をさらに有し、
前記キャップ対向部の外周端部と前記イコライザの内周端部との間に音の放出口を有する
スピーカ。
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