JP3665178B2 - ノートブック・コンピュータ・スピーカ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的には、可聴音声を放出する１つまたは複数のラウドスピーカーを有するポータブル・コンピュータに関し、詳細には、低周波数での可聴音の音質を向上させるノートブック型コンピュータのラウドスピーカー構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来型の典型的なノートブック・コンピュータは、ほぼ標準用紙の寸法（たとえば、２１．６ｃｍ×２７．９ｃｍ、ヤード・ポンド法では８．５インチ×１１．０インチ）である。このようなノートブック・コンピュータの厚みは、通常５．０〜８．０ｃｍである。可搬性および使い勝手を向上させるために、より小型で軽量のポータブル・コンピュータが開発されている。通常のノートブック・コンピュータは、キーボード・ハウジングにヒンジ止めされたディスプレイ・スクリーン・ハウジングを含む。ディスプレイ・スクリーン・ハウジングはキーボードに対して折り畳まれ、そこで２つのハウジングが互いにラッチされる。多くの場合、キーボード・ハウジング内にプロセッサ・ボード、キーボード、ディスク・ドライブが取り付けられる。他の機能には、入出力ポートと、ＰＣカード（すなわち、パーソナル・コンピュータ・ベースの周辺機器用のＰｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＰＣＭＣＩＡ）規格を満たす周辺装置）を受容する１つまたは複数のコンパートメントとが含まれる。マルチメディア・アプリケーションをノートブック・コンピュータに導入するために、ラウドスピーカーおよびサウンド・カードを含めることもできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ノートブック・コンピュータと共に使用されるラウドスピーカーの欠点は一般に、従来型のステレオ・シェルフトップ・スピーカ、あるいは場合によってはデスクトップ・コンピュータと共に使用される内部スピーカまたは外部スピーカと比べて達成される音質が劣ることである。音質が劣る１つの理由は、スピーカの寸法が比較的小さいことである。スピーカの寸法が小さいと、広い周波数範囲にわたり、特に低周波数で高品質の音声を生成することが困難になる。ラウドスピーカーが収納されるスピーカ・ボックス容量も制限されるので、低周波数で高品質の音声を達成することは困難である。より大型のスピーカ・ボックスでは、所与の波長の音波に適応する空間が与えられる。しかし、ノートブック・コンピュータの寸法を増加させ大きなスピーカボックス寸法に適応させることは望ましくない。そうした場合、コンピュータの可搬性が犠牲になる。したがって、コンピュータ・ハウジングの寸法要件を増大させずに音質を向上させる、ノートブック・コンピュータにおけるスピーカ構成が必要である。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
ラウドスピーカーは基本的に、音響的には高域装置である。音質を向上させるには、通常ノートブック・コンピュータと共に使用される小型スピーカの周波数範囲を拡大することが望ましい。本発明によれば、ノートブック・コンピュータ用のラウドスピーカー構成は、１つまたは複数の高周波数「上部」スピーカと低周波数「下部」スピーカとを含む。下部スピーカは、上部スピーカから聞こえる音声を改善する点音源として働く。少なくとも上部スピーカ周波数帯域の一部にわたって、上部スピーカは、非点音源として見ることができる。スピーカは、その半径が、放出される音声の波長の６分の１よりも短いときに点音源として見ることができる。スピーカ半径の６分の１よりも短い波長を有する音声は、点音源として認識されない（たとえば、指向性源である）。
【０００５】
本発明の一態様によれば、各上部スピーカは、ノートブック・コンピュータのディスプレイ・キャビネット内に取り付けられ、下部スピーカは、ノートブック・コンピュータのキーボード・ハウジング内に取り付けられる。そのような下部スピーカは、下向きに、ノートブック・コンピュータを支持する卓上面（デスクトップ）またはその他の表面上に配向される。一実施例では、下部スピーカは、上部スピーカよりもかなり大きなスピーカ直径を有する。また、（キーボード・ハウジング内の）プロセッサ・ボードとキーボード・ハウジングのベース部との間に形成される開放空間は、下部スピーカ用のスピーカ・ボックス・チャンバを画定する。ベース表面の格子（グリル）開口部は、下部スピーカの音波がキーボード・ハウジングから出られるようにするいくつかの開口部を画定する。テーブルやデスクなど平坦な支持表面は、ハウジング下面と組み合わされ、キーボード・ハウジングの外部のスピーカ用の他のサウンド・チャンバおよびポート開口部を形成する。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、外部サウンド・チャンバは、下部スピーカから放出できる高周波数音波の振幅（音量）を制限する音響低域フィルタを形成する。下部スピーカの内部スピーカ・ボックスの高域通過機能だけでなく、２つのサウンド・ボックスは音響帯域通過構造も画定する。さらに、周波数帯域内の音波は、スピーカ直径の３分の１よりもずっと大きい。したがって、リスナは、下部スピーカから放出される音声の特定の音源位置を検知することはできない。
【０００７】
本発明の１つの利点は、上部スピーカから放出される音声が、下部スピーカの非指向性低周波数音声によって改善され、それによって音質が向上することである。本発明の他の利点は、ノートブック・コンピュータの寸法を増加させずに音質を向上させることである。本発明のこれらおよびその他の態様および利点は、下記の詳細な説明を添付の図面と共に参照すればより良く理解されよう。
【０００８】
【実施例】
概要
図１は、本発明の実施例によるノートブック・コンピュータ１０を示す。コンピュータ１０は、キーボード・ハウジング１６にヒンジ止めされたディスプレイ・スクリーン・ハウジング１４を含む。メイン・プロセッサ・ボード（図示せず）は、キーボード１８およびポインティング・デバイス２０からの入力を受け取る。プロセッサ・ボードは、ディスプレイ・スクリーン２２への出力を生成する。ハード・ディスク・ドライブ、フロッピー・ディスク・ドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブなど他の構成要素が、様々な実施例に含まれ、プロセッサ・ボードに電気的に接続される。また、ある種の実施例には、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＰＣＭＣＩＡ）規格を満たすモデムまたはその他の周辺装置を具体化する１つまたは複数のＰＣカードが含められる。たとえば、マルチメディア・アプリケーションに適応する実施例には、サウンド・カードおよび１つまたは複数のラウドスピーカー（すなわち、電磁スピーカ）が含まれる。ディスプレイ・ハウジング１４内に１つまたは複数の上部スピーカ２４（図１参照）が取り付けられ、キーボード・ハウジング１６内に下部スピーカ２６（図２参照）が取り付けられる。
【０００９】
スピーカの取り付け
図３は、上部スピーカ２４を含むディスプレイ・ハウジング１４の部分分解図を示す。上部スピーカ２４は、フォーム・シール３０を介してディスプレイ・ケース１４のそれぞれのスピーカ・グリル２８に取り付けられる。フォーム・シール３０は、位相のずれた音波をスピーカ２４の前部および背部から音響的に分離し、「密閉ボックス(Sealed box)」取り付け部を画定する。通常、スピーカ・ボックスのスピーカの後方にはほとんど空間がない。それぞれのスピーカ２４に隣接する局所領域にある、ディスプレイ・ハウジングのいくつかの開口部によってスピーカ・グリル２８が画定される。スピーカ２４は、音波をスピーカ・グリル２８を通じて外側に、ノートブック・コンピュータ１０で作業するコンピュータ・ユーザの方へ放出するように配向される。一実施例では、直径２３ｍｍの１つまたは複数のスピーカ、たとえば韓国ソウルのケイリン・エレクトロニクス社（Ｋｅｙｒｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．）によって製造されている機種番号ＫＲ−２３１が使用される。これと対応する実施例では、シール３０は、オレゴン州ポートランドのボイド・ラバー社（Ｂｏｙｄ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏｒｐ．）によって製造されているヒューレット・パッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）部品番号Ｆ１０６５−２０００２である。
【００１０】
図４は、キーボード１８と、プロセッサ・ボード３２と、下部スピーカ２６とを含むキーボード・ハウジング１６の部分断面図である。実施例では、下部スピーカ２６は、フォーム・シールを介してキーボード・ハウジング１６のプラスチック製ベース表面３４に取り付けられる。フォーム・シールは、オレゴン州ポートランドのボイド・ラバー社によって製造されているヒューレット・パッカード部品番号Ｆ１０６７−２０００１である。フォーム・シールは、位相のずれた音波をスピーカ２６の前部および背部から音響的に分離し、密閉ボックス取り付け部を画定する。ベース表面３４の、下部スピーカ２６に隣接する位置にあるいくつかの開口部によってスピーカ・グリル３６が画定される。下部スピーカ２６は、音声をスピーカ・グリル３６から下向きに、コンピュータ１０が載せられた下方の支持表面の方へ放出するように配向される。キーボード・ハウジング１６内のスピーカ２６を囲む空気容量としてスピーカ・ボックス３８が画定される。そのようなスピーカ・ボックス３８は、１つの境界としてベース表面３４を含み、他の境界としてプロセッサ・ボード３２を含む。スピーカ２６は、ベース表面３４およびプロセッサ・ボード３２と共に、音響帯域通過フィルタの閉鎖ボックス部４２（図５参照）として働く音響チャンバを画定する。スピーカ２６は、ベース表面３４に対して密封される。実施例では、ベース表面３４は、厚さ約１．５ｍｍであり、ＰＣ／ＡＢＳプラスチックで構成される。実施例では、直径３６ｍｍのスピーカ、たとえば韓国ソウルのケイリン・エレクトロニクス社によって製造されている機種番号３６−８Ｂ−５１ＢＣが使用される。
【００１１】
多くの用途では、コンピュータ１０はテーブル、デスク、その他のほぼ平坦な表面３９上に置かれる。通常、コンピュータ１０は、コンピュータ１０自体を支持表面３９の上方へ上昇させるフッティング４１を含む。コンピュータ・ベース表面３４の下面は、平坦な支持表面またはその他の支持表面３９と共に、他のサウンド・チャンバ４４（図５参照）の境界を画定する。フッティング４１の高さおよびベース表面３４の面積は通常、この追加サウンド・チャンバ４４の体積を画定する。 実施例では、フッティングは高さ約２ｍｍである。ベース表面３４と支持表面３９との間の空間(volume)内の、フッティング４１間に形成された開口部は、音波が出られるようにする４つの音響ポート４６、４８、５０、５２（図５参照）を画定する。
【００１２】
図５を参照すると、密閉スピーカ・ボックス３８および追加サウンド・ボックス４４がスピーカ２６と共に示されている。スピーカ２６およびスピーカ・ボックス３８からの音波は、グリル・プレート３６を通過しサウンド・チャンバ４４に入る。音波は、スピーカ・ボックス３８を通過してポート４６、４８、５０、５２から出る。図５は、スピーカ・ボックス３８が音響高域構造として働き、外部サウンド・ボックス４４が音響低域構造として働く音響帯域構成図を示す。
【００１３】
スピーカの音響特性
上部スピーカ２４は、ある周波数範囲にわたる音波を放出する。実施例では、スピーカ２４は公称インピーダンス３２Ωで動作する。ディスプレイ・ハウジング１４に取り付けられたスピーカ２４の周波数範囲は、約４００Ｈｚないし１５０００Ｈｚである。第１のスピーカ２４の後方の面積が比較的小さいので、スピーカのローエンド周波数範囲は制限される。直径が２３ｍｍのスピーカ２４では、周波数が５０００Ｈｚよりもずっと高い音波が指向性音声として発生する。スピーカの直径１ｍｍに対して、波長が３ｍｍよりもずっと大きな音声は非指向性である。スピーカの直径が２３ｍｍである場合、波長が６９ｍｍよりもずっと大きな音声は非指向性である。音速を３４５ｍ／秒とみなすと、６９ｍｍの音波に対応する周波数は約５ｋＨｚである。したがって、直径が２３ｍｍのスピーカでは、周波数が５ｋＨｚよりもずっと低い音声は通常、非指向性である。
【００１４】
実施例では、３６ｍｍの下部スピーカ２６は、周波数範囲が約１５０Ｈｚないし７０００Ｈｚであり、公称インピーダンス８Ωで動作する。他の実施例では、スピーカ２６は、上部スピーカ２４のインピーダンスに合致する公称インピーダンスで動作する（たとえば、３２Ω）。下部スピーカ２６を上部スピーカ２４よりも低いインピーダンスで動作させると、下部スピーカ音波の振幅が上部スピーカ音波と比べて増大する。上部スピーカの直径が２３ｍｍである場合、波長が１０８ｍｍよりも短い、放出される音波は指向性である。これは、３．２ｋＨｚよりも高い周波数に対応する。周波数が３．２ｋＨｚよりも低い、下部スピーカから放出される音波は一般に非指向性であり、３．２ｋＨｚよりも高い音声は指向性である。
【００１５】
動作時には、下部スピーカ２６がベース表面３４の平面に対して上下に振動する。そのような振動はスピーカ・ボックス３８内の空気を圧縮する。コンピュータ１０が支持表面（たとえば、テーブル・デスク）上に静止している場合、ベース表面３４下面および支持表面によって追加サウンド・チャンバ４４が画定される。そのようなスピーカ・ボックス３８およびサウンド・チャンバ４４は、帯域通過フィルタ４０の一部として働く。
【００１６】
実施例では、３６ｍｍスピーカ２６が、ＰＣ／ＡＢＳプラスチックで構成された厚さが１．５ｍｍのベース表面３４に取り付けられる。ベース表面３４とプロセッサ・ボード３２との間に約４００，０００立方ｍｍの空気容量が画定される。プロセッサ・ボードは、ＦＲ４材料で構成され、厚さが約１．０ｍｍである（ただし、有効厚さは、構成要素がボード３２に取り付けられる領域では異なる）。通過する音声は、３６ｍｍスピーカでは通常、指向性遮断周波数よりも低い周波数である。したがって、スピーカ２６で発生しキーボード・ハウジング１６から放出される音声は非指向性であり、そのため、音声は、ディスプレイ・ハウジング１４内のより指向性のスピーカ・システム（スピーカ２４）で発生しているように認識される。音波の近似非指向性を決定するのはスピーカの半径または直径だけである。
【００１７】
フッティング４１によって上昇されたノートブック・コンピュータのベースは、支持表面３９上で静止しているときには、周波数が約５０００Ｈｚないし７０００Ｈｚよりも高い音声をかなり減衰させる低域フィルタを画定する。したがって、内部スピーカ・ボックス３８および外部サウンド・ボックス４４は帯域通過装置として働く。帯域通過構造、具体的には、スピーカ２６を下向きにベース表面３４内へ配向させ、かつコンピュータ１０用の支持表面に隣接するように配向させることによって形成される帯域通過構造の低域部分が、スピーカ２４、２６の全体的な音質を向上させることが判明している。特に、下部スピーカ２６および上部スピーカ２４の非指向性低周波数音声は、上部スピーカ２４の高周波数指向性音声を改善する。
【００１８】
本発明の実施態様を以下に示す。
（実施態様１）
上部ハウジング（１４）と、下部ハウジング（１６）と、ディスプレイ・スクリーン（２２）と、プロセッサ・ボード（３２）と、キーボード（１８）と、第１の電磁スピーカ（２４）と、第２の電磁スピーカ（２６）とを備えるポータブル・コンピュータ（１０）であって、
ディスプレイ・スクリーンおよび第１のスピーカが上部ハウジング内に存在し、プロセッサ・ボード、キーボード、第２のスピーカが下部ハウジング内に存在し、
下部ハウジングが、ポータブル・コンピュータのベース表面（３４）にスピーカ・グリル（３６）を画定し、第２のスピーカが、スピーカ・グリルに近接して取り付けられ、かつ音波をスピーカ・グリルを通じて放射するように下向きに配向され、第２のスピーカ用の内部スピーカ・ボックス（３８）が、下部ハウジング内のベース表面および隣接する表面によって画定され、第２のスピーカ用の高域音響フィルタを画定し、
外部スピーカ・ボックス（４４）が、ベース表面と、ポータブル・コンピュータ・ベース表面が載せられる支持表面（３９）によって画定され、外部スピーカが、第２のスピーカ用の低域音響フィルタを画定し、内部スピーカ・ボックスおよび外部スピーカ・ボックスが、第２のスピーカ用の帯域音響フィルタ（４０）を画定することを特徴とするポータブル・コンピュータ。
（実施態様２）
第１のスピーカが、ある範囲の音声を放出し、この範囲が、第１のスピーカの直径の３分の１よりも短い波長を有する指向性音声を含み、第１のスピーカの指向性音声が、第２のスピーカの帯域通過音響フィルタ内を伝搬する非指向性音声によって改善されることを特徴とする請求項１に記載のポータブル・コンピュータ。
（実施態様３）
さらに、第３のスピーカ（２４）を備え、第３のスピーカが、上部ハウジング内に存在し、第１のスピーカおよび第３のスピーカがステレオ・サウンドを生成することを特徴とする請求項１または２に記載のポータブル・コンピュータ。
（実施態様４）
低域音響フィルタが、第２のスピーカの指向性周波数の音波を減衰させることを特徴とする請求項１、２または３に記載のポータブル・コンピュータ。
（実施態様５）
第２のスピーカが、第１のスピーカよりも大きな空気容量を有し、低域音響フィルタが、第１のスピーカのみの音声周波数範囲よりも広い音声周波数範囲を与えるように第１のスピーカの周波数範囲の範囲外の周波数を含む音波を通過させることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のポータブル・コンピュータ。
（実施態様６）
さらに、第１のスピーカの一方の側からの音波を第１のスピーカの対向側の音波から音響的に分離するために第１のスピーカと上部ハウジングとの間にフォーム・シール（３０）を備えることを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載のポータブル・コンピュータ。
（実施態様７）
さらに、第２のスピーカの一方の側からの音波を第２のスピーカの対向側の音波から音響的に分離するために第２のスピーカと下部ハウジングとの間にフォーム・シール（３７）を備えることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記載のポータブル・コンピュータ。
（実施態様８）
低域音響フィルタが、７０００Ｈｚよりも高い周波数を備える音波を減衰させることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７に記載のポータブル・コンピュータ。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の１つの利点は、上部スピーカから放出される音声が、下部スピーカの非指向性低周波数音声によって改善され、それによって音質が向上することである。
本発明の他の利点は、ノートブック・コンピュータの寸法を増大させずに音質を向上させることである。したがって、下部スピーカは、上部スピーカのみによって生成される周波数範囲（下限）を拡張する。同様に、上部スピーカが存在することによって、下部スピーカのみによって生成される周波数範囲（上限）が拡張される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるノートブック・コンピュータの斜視図である。
【図２】図１のノートブック・コンピュータの外部ベース表面の平面図である。
【図３】図１のディスプレイ・ハウジングおよび上部スピーカの部分拡大図である。
【図４】図１のキーボード・ハウジングを、キーボード・ハウジング内に取り付けられた構成要素と共に示す部分断面図である。
【図５】図４のスピーカおよび隣接するチャンバによって画定される音響体の図である。
【符号の説明】
１４：上部ハウジング
１６：下部ハウジング
２２：ディスプレイ・スクリーン
３２：プロセッサ・ボード
１８：キーボード
２４：第１の電磁スピーカ
２６：第２の電磁スピーカ
１０：ポータブル・コンピュータ
３４：ベース表面
３６：スピーカ・グリル
３８：第２のスピーカ用の内部スピーカ・ボックス
４４：外部スピーカ・ボックス
３９：支持表面３９
４０：第２のスピーカ用の帯域音響フィルタ

Claims (8)

1. 上部ハウジング（１４）と、下部ハウジング（１６）と、ディスプレイ・スクリーン（２２）と、プロセッサ・ボード（３２）と、キーボード（１８）と、第１の電磁スピーカ（２４）と、第２の電磁スピーカ（２６）とを備えるポータブル・コンピュータ（１０）であって、
   ディスプレイ・スクリーンおよび第１のスピーカが上部ハウジング内に存在し、プロセッサ・ボード、キーボード、第２のスピーカが下部ハウジング内に存在し、
   下部ハウジングがポータブル・コンピュータのベース表面（３４）にスピーカ・グリル（３６）を画定し、第２のスピーカがスピーカ・グリルに近接して取り付けられ、かつ音波をスピーカ・グリルを通じて放射するように下向きに配向され、第２のスピーカ用の内部スピーカ・ボックス（３８）がベース表面およびベース表面に隣接する表面によって下部ハウジング内に画定されて第２のスピーカ用の高域音響フィルタを画定し、
   外部スピーカ・ボックス（４４）がベース表面と、ポータブル・コンピュータ・ベース表面が載せられる支持表面（３９）とによって画定され、外部スピーカ・ボックスが第２のスピーカ用の低域音響フィルタを画定し、内部スピーカ・ボックスおよび外部スピーカ・ボックスが第２のスピーカ用の帯域音響フィルタ（４０）を画定することを特徴とするポータブル・コンピュータ。
2. 第１のスピーカがある範囲の音声を放出し、この範囲が第１のスピーカの直径の３分の１よりも短い波長を有する指向性音声を含み、第１のスピーカの指向性音声が第２のスピーカの帯域通過音響フィルタ内を伝搬する非指向性音声によって改善されることを特徴とする請求項１に記載のポータブル・コンピュータ。
3. 上部ハウジング内に存在する第３のスピーカ（２４）をさらに備え、第１のスピーカおよび第３のスピーカがステレオ・サウンドを生成することを特徴とする請求項１または２に記載のポータブル・コンピュータ。
4. 低域音響フィルタが第２のスピーカの指向性周波数の音波を減衰させることを特徴とする請求項１、２または３のいずれかひとつに記載のポータブル・コンピュータ。
5. 第２のスピーカが第１のスピーカよりも大きな空気容量を有し、低域音響フィルタが、第１のスピーカのみの音声周波数範囲よりも広い音声周波数範囲を与えるように第１のスピーカの周波数範囲の範囲外の周波数を含む音波を通過させることを特徴とする請求項１、２、３または４のいずれかひとつに記載のポータブル・コンピュータ。
6. 第１のスピーカの一方の側からの音波を第１のスピーカの反対側からの音波から音響的に分離するために、第１のスピーカと上部ハウジングとの間にフォーム・シール（３０）をさらに備えることを特徴とする請求項１、２、３、４または５のいずれかひとつに記載のポータブル・コンピュータ。
7. 第２のスピーカの一方の側からの音波を第２のスピーカの反対側からの音波から音響的に分離するために第２のスピーカと下部ハウジングとの間にフォーム・シール（３７）をさらに備えることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６のいずれかひとつに記載のポータブル・コンピュータ。
8. 低域音響フィルタが７０００Ｈｚよりも高い周波数の音波を減衰させることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれかひとつに記載のポータブル・コンピュータ。

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