JP4835138B2 - スピーカ装置 - Google Patents

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Description

この発明は、音声信号に基づいて駆動されるアクチュエータで音響振動板を加振して音声出力を得るスピーカ装置および音声出力方法に関する。詳しくは、この発明は、アクチュエータの変位出力を伝達する伝達部を音響振動板に当接し、この音響振動板を少なくとも面方向の振動成分をもって加振する構成とすることによって、広がり感のある音像を得るようにしたスピーカ装置等に係るものである。
従来、例えば特許文献１等に記載されているように、磁歪アクチュエータで振動板を駆動して音声出力を得る音声出力装置が知られている。磁歪アクチュエータとは、外部磁界を与えると形状が変化する磁歪素子を使用したアクチュエータである。
図３９は、この種の音声出力装置３００の構成例を示している。この音声出力装置３００は、プレーヤ３０１、アンプ３０２、磁歪アクチュエータ３０３および振動板３０４からなっている。ここで、磁歪アクチュエータ３０３および振動板３０４は、スピーカ装置３０５を構成している。
プレーヤ３０１は、例えばＣＤ(Compact Disc)、ＭＤ(Mini Disc)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等を再生して音声信号を出力する。このプレーヤ３０１から出力される音声信号はアンプ３０２で増幅された後に磁歪アクチュエータ３０３に供給される。磁歪アクチュエータ３０３は、変位出力を伝達する駆動ロッド３０３ａを有しており、この駆動ロッド３０３ａの先端が振動板３０４に当接されている。
磁歪アクチュエータ３０３は、音声信号に基づいて、振動板３０４を駆動する。すなわち、磁歪アクチュエータ３０３の駆動ロッド３０３ａが音声信号波形に対応して変位し、その変位が振動板３０４に伝達される。これにより、振動板３０４からは、音声信号に対応した音声が出力される。
特開平０４−３１３９９９号公報
上述した音声出力装置３００におけるスピーカ装置３０５では、振動板３０４の板面に磁歪アクチュエータ３０３の駆動ロッド３０３ａを当接させ、この振動板３０４にその板面に対して直交する方向の振動成分をもって加振することで、音声出力を得るようにしている。
この場合、振動板３０４はその加振点で大きく励振されることから、視聴者にとってみると加振点からの音波が他の位置に比べて非常に大きな音として聴こる。その結果、音像がその加振点に定位し、広がり感のある音像を得ることができなかった。
この発明の目的は、広がり感のある音像を得ることにある。
この発明の概念は、
端面を有する音響振動板と、
上記音響振動板に変位出力を伝達するための伝達部が上記音響振動板の一方の端部側の端面に当接された状態で配設され、音声信号に基づいて駆動されるアクチュエータと、
上記音響振動版の上記端部側で上記音響振動板を保持するためのベース筐体と
を備え、
上記アクチュエータは、上記ベース筐体に固定され、上記音響振動板の上記端部側の端面に少なくとも直交する方向の振動成分で上記音響振動板を加振する
ことを特徴とするスピーカ装置にある。
この発明のスピーカ装置は、音響振動板とアクチュエータとを備えている。例えば、音響振動板の形状としては、筒型、平板型、棒型、球殻型、球型、錘殻型、錘型、ワイングラス型等が考えられる。例えば、筒型振動板は、平板部材を丸めて製造したものでもよく、その場合には製造が容易となる。この音響振動板が、音声信号に基づいて駆動されるアクチュエータによって加振される。このアクチュエータとしては、例えば磁歪アクチュエータあるいはスピーカユニットが使用される。
この場合、アクチュエータの変位出力を伝達する伝達部が音響振動板に当接され、この音響振動板は少なくとも面方向の振動成分をもって加振される。この場合、アクチュエータの伝達部の変位方向が面方向に近づくにつれ、当該面方向の振動成分は多くなる。例えば、音響振動板が端面を持った振動板であるとき、この音響振動板は、その端面に少なくとも直交する方向の振動成分をもって加振される。
音響振動板が面方向（面に平行な方向）の振動成分をもってアクチュエータで加振されることで、この音響振動板を、音声信号に基づいた弾性波が面方向に伝播していく。そして、この弾性波が音響振動板を伝播する際に縦波、横波、縦波・・・のモード変換を繰り返し、縦波と横波との混在波となり、この横波によって音響振動板の面内方向（面に垂直な方向）の振動が励振される。これにより、音響振動板の面から音波が外部に放射され、音声出力が得られる。
このように音響振動板をその面方向の振動成分をもって加振することで、加振点に大きな横波は発生せず、この加振点から放射される音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるということがなく、音響振動板の全体に渡って音像が定位するようになり、広がり感のある音像を得ることが可能となる。
音響振動板として有底の筒型振動板を使用してもよい。アクチュエータの伝達部はこの筒型振動板の開口部側の端面に当接される。この場合、筒型振動板を開口部側から伝播していく弾性波は上部位置の底部分にも伝播する。そのため、この底部分からも音波が外部に放射され、音像の広がり感をさらに高めることが可能となる。
例えば、アクチュエータはベース筐体に固定され、音響振動板はベース筐体にダンピング材を介して固定されている。このように音響振動板をダンピング材を介してベース筐体に固定することで、アクチュエータによる振動（弾性波）がベース筐体に伝播することが阻止され、ベース筐体側に音像が定位することが防止される。
上述したように音響振動板をベース筐体に固定する際に、着脱自在に固定するようにしてもよい。これにより、材料、サイズ、形状が異なる複数種類の音響振動板から選択された任意の音響振動板を取り付け、種々の音色、景観等を得ることが可能となる。
例えば、複数個のアクチュエータが備えられる。そして、これら複数個のアクチュエータの伝達部は、それぞれ、音響振動板の互いに異なる位置に当接される。例えば、複数個のアクチュエータを例えば同一の音声信号に基づいて駆動することで、無指向性を得ることが可能となる。また例えば、複数個のアクチュエータをそれぞれ独立した音声信号、例えば複数チャネルの音声信号、あるいは同一の音声信号に対してレベル、遅延時間、周波数特性等を独立して調整して得られた複数の音声信号等に基づいて駆動することで、音の広がり感を高める音場処理が可能となる。
例えば、音響振動板は、互いが完全にあるいは部分的に離間した複数個の分割音響振動板からなるようにしてもよい。この場合、複数個のアクチュエータの伝達部がそれぞれ対応する分割音響振動板に当接されることで、各アクチュエータの励振の独立性を確保でき、例えば上述した音場処理を効果的に行うことができる。
例えば、音響振動板は一方の端部を下端側として配置され、アクチュエータは、この音響振動板の他方の端部に伝達部が当接した状態で、この音響振動板の他方の端部に載置された構成としてもよい。この場合、アクチュエータは固定点を持たずに慣性力で音響振動板に振動を伝えるものであり、アクチュエータが拘束されないため、歪みを少なくできる。
この発明によれば、アクチュエータの変位出力を伝達する伝達部を、端面を有する音響振動板の一方の端部側の端面に当接し、音響振動板の当該端部側の端面に少なくとも直交する方向の振動成分で音響振動板を加振する構成とするものであり、広がり感のある音像を得ることができる。
この発明の実施の形態について説明する。図１〜図４は、実施の形態としてのスピーカ装置１００Ａの構成を示している。図１はスピーカ装置１００Ａの斜視図、図２はスピーカ装置１００Ａの縦断面図、図３はスピーカ装置１００Ａの上面図、図４はスピーカ装置１００Ａの底面図である。
このスピーカ装置１００Ａは、ベース筐体１０１と、パイプ１０２と、アクチュエータとしての磁歪アクチュエータ１０３と、スピーカユニット１０４とを有している。パイプ１０２は、音響振動板としての筒型振動板を構成している。磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａは、変位出力を伝達する伝達部を構成している。
ベース筐体１０１は、例えば合成樹脂で形成されている。このベース筐体１０１は、全体として円板状に形成されているが、その中央部に円柱状に貫通した開口部１０５が設けられている。このベース筐体１０１の下面外周側に沿って所定本、この実施の形態では３本の脚部１０６が等角間隔で植立されている。
脚部１０６を３本とするとき、これら３本の脚部１０６は設置面に必ず接するため、例えば４本の脚部を設ける場合に比べて、安定した設置が可能となる。また、ベース筐体１０１の下面に脚部１０６を設けることで、ベース筐体１０１の下面を設置面から離間させることができ、このベース筐体１０１の下面側に取り付けられるスピーカユニット１０４からの音波が外部に放射することを可能としている。
パイプ１０２は、所定材料、例えば透明なアクリルで形成されている。このパイプ１０２はベース筐体１０１に固定されている。すなわち、このパイプ１０２の下端部が、複数箇所、この実施の形態では４箇所で、金属製のＬ字アングル１０７を用いて、ベース筐体１０１の上面に固定されている。パイプ１０２のサイズは、一例として、例えば、長さが１０００ｍｍ、直径が１００ｍｍ、厚さが２ｍｍである。
この場合、Ｌ字アングル１０７の一端および他端には、図示せずも、ネジ止め用の丸孔が形成されている。このＬ字アングル１０７の一端はビス１０９を用いてベース筐体１０１の上面にネジ止めされる。ベース筐体１０１には、ビス１０９のネジ部と螺合するネジ溝（図示せず）が形成されている。この場合、Ｌ字アングル１０７の一端とベース筐体１０１の上面との間には、リング状のゴム材等で構成されるダンピング材１０８が介在される。
また、Ｌ字アングル１０７の他端は、ビス１１０およびナット１１１を用いて、パイプ１０２の下端部にネジ止めされる。パイプ１０２の下端部には、ビス１１０のネジ部を通すための丸穴（図示せず）が形成されている。このＬ字アングル１０７の他端とパイプ１０２の外面との間、およびナット１１１とパイプ１０２の内面との間には、それぞれ、リング状のゴム材等で構成されるダンピング材１１２，１１３が介在される。
このように、ダンピング材１０８，１１２，１１３を介在させることで、磁歪アクチュエータ１０３による振動（弾性波）がパイプ１０２およびＬ字アングル１０７を通じてベース筐体１０１に伝播することを阻止でき、ベース筐体１０１側への音像定位が防止される。
複数個、本実施の形態では４個の磁歪アクチュエータ１０３がベース筐体１０１に固定されている。４個の磁歪アクチュエータ１０３は、パイプ１０２の下端部側の円形端面に沿って等間隔に配置されている。この場合、ベース筐体１０１には磁歪アクチュエータ１０３を収納するための収納穴１１４が形成されている。磁歪アクチュエータ１０３はこの収納穴１１４に収納されることで、ベース筐体１０１に固定される。
収納穴１１４の底面と磁歪アクチュエータ１０３との間には、ゴム材等で構成されるダンピング材１１５が介在される。このようにダンピング材１１５を介在させることで、磁歪アクチュエータ１０３による振動がベース筐体１０１に伝播することを阻止でき、ベース筐体１０１側への音像定位が防止される。
磁歪アクチュエータ１０３がベース筐体１０１の収納穴１１４に収納固定された状態では、この磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａはパイプ１０２の下端部側の端面に当接した状態となる。この場合、駆動ロッド１０３ａの変位方向は、この端面に直交する方向、従ってパイプ１０２の軸方向とされる。この軸方向は、パイプ１０２の面方向（面に平行な方向）でもある。このような配置状態とすることで、磁歪アクチュエータ１０３は、パイプ１０２の下端部側の端面から、この端面に直交した方向の振動成分をもって、パイプ１０２を加振できるようになる。
図５は、磁歪アクチュエータ１０３の構成例を示している。磁歪アクチュエータ１０３は、伸長方向に変位を生ずる棒状の磁歪素子１５１、この磁歪素子１５１に制御磁界を印加するために、この磁歪素子１５１の周囲に配置された磁界発生部としてのソレノイドコイル１５２、磁歪素子１５１の一端に連結されて磁歪アクチュエータ１０３の変位出力を伝達する可動部材たる駆動ロッド１０３ａ、および磁歪素子１５１とソレノイドコイル１５２を収納する収納部１５４によって構成されている。
収納部１５４は、固定盤１６１、永久磁石１６２および筒状ケース１６３で構成されている。固定盤１６１には、磁歪素子１５１の他端が連結されており、この固定盤１６１によって磁歪素子１５１が支持されている。磁歪素子１５１に静的バイアス磁界を印加する永久磁石１６２と磁気回路構成部材である筒状ケース１６３は、収納される磁歪素子１５１の周囲に配されている。筒状ケース１６３は、永久磁石１６２の駆動ロッド１０３ａ側と固定盤１６１側に取り付けられており、強磁性体を用いて構成することで、効率よく磁歪素子１５１に静的バイアス磁界を印加できる。また、固定盤１６１も強磁性体を用いて構成することで、さらに効率よく磁歪素子１５１に静的バイアス磁界を印加できる。
駆動ロッド１０３ａと収納部１５４との間には間隙１５５が設けられ、駆動ロッド１０３ａは永久磁石１６２によって吸引されるように強磁性体を用いて形成される。これにより、駆動ロッド１０３ａと収納部１５４との間で磁気的な吸引力を発生させ、この磁気的な吸引力により駆動ロッド１０３ａに取り付けられた磁歪素子１５１に予荷重が加えられる。
図６は、図５に示す磁歪アクチュエータ１０３における磁束線図を示している。永久磁石１６２から生じた磁束線は、筒状ケース１６３を通過したのち、間隙１５５、駆動ロッド１０３ａ、固定盤１６１を介して永久磁石１６２へ向かうことになる。このため、駆動ロッド１０３ａと収納部１５４との間で磁気的な吸引力が生じ、この磁気的な吸引力により磁歪素子１５１に予荷重を印加させることができる。また、磁束線の一部は、筒状ケース１６３を通過したのち、間隙１５５、駆動ロッド１０３ａ、磁歪素子１５１、固定盤１６１を介して永久磁石１６２へ向かうことになる。このため、磁歪素子１５１に静的バイアス磁界を印加できる。
この磁歪アクチュエータ１０３では、駆動ロッド１０３ａが軸受によって支持されていないことから、駆動ロッド１０３ａと軸受との摩擦の問題がないため、変位出力の損失を大幅に低減できる。
また、この磁歪アクチュエータ１０３では、磁気的吸引力によって磁歪素子１５１に予荷重を加えるものであることから、磁歪素子１５１の変位の周期が短くても予荷重を安定して加え続けることができ、ソレノイドコイル１５２に供給される制御電流に応じた変位出力を正しく得ることができる。
そのため、この磁歪アクチュエータ１０３では、ソレノイドコイル１５２に流れる制御電流と駆動ロッド１０３ａの変位との関係がリニアな関係に近づくことから、この磁歪アクチュエータ１０３の特性により発生する歪みが軽減され、従ってフィードバック補正の負担を軽減できる。
また、この磁歪アクチュエータ１０３では、永久磁石１６２は、２つの筒状ケース１６３の間に介在されることから、磁歪素子１５１に印加される静的バイアス磁界を、固定盤１６１の位置に永久磁石を設ける場合に比べて均一にできる。さらに、駆動ロッド１０３ａを支持する軸受や、駆動ロッド１０３ａと収納部１５４を接続するための連結部材、磁歪素子１５１に予荷重を加えるためのばね等を設ける必要がなく、小型化が容易であるとともに安価に構成できる。
上述のパイプ１０２および磁歪アクチュエータ１０３は、可聴周波数帯域の高域側を受け持つスピーカを構成し、ツィータとして機能する。これに対して、スピーカユニット１０４は、可聴周波数帯域の低域側を受け持つスピーカを構成し、ウーハとして機能する。
スピーカユニット１０４は、ベース筐体１０１の下面側の開口部１０５に対応した位置に、下方に前面を向けた状態で、例えばビス（図示せず）を用いて取り付けられている。
この場合、スピーカユニット１０４は、パイプ１０２と同軸的に配置された状態となっている。このスピーカユニット１０４の前面から出力される正相の音波は、ベース筐体１０１の下面側から外部に放射される。また、このスピーカユニット１０４の背面から出力される逆相の音波は、開口部１０５およびパイプ１０２を通って、パイプ１０２の上端部側から外部に放射される。この場合、パイプ１０２は共鳴管として機能する。
なお、パイプ１０２の下端部側の端面とベース筐体１０１との間には、例えばゴム材からなるダンピング材１１６が配設されている。これにより、磁歪アクチュエータ１０３による振動がパイプ１０２を通じてベース筐体１０１に伝播することを阻止しながら、パイプ１０２が共鳴管として良好に機能するように密閉度を高めることができる。
図７は、４個の磁歪アクチュエータ１０３およびスピーカユニット１０４の駆動系の構成を示している。
ステレオ音声信号を構成する左音声信号ＡＬおよび右音声信号ＡＲは加算器１２１に供給され、この加算器１２１ではそれらの音声信号ＡＬ，ＡＲが合成されてモノラル音声信号ＳＡが生成される。このモノラル音声信号ＳＡからハイパスフィルタ１２２で高域成分ＳＡHが抽出される。この高域成分ＳＡHは、イコライザ１２３で磁歪アクチュエータ１０３に対応した周波数特性の補正が行われ、さらにアンプ１２４-1〜１２４-4で増幅された後に、４個の磁歪アクチュエータ１０３に駆動信号として供給される。これにより、４個の磁歪アクチュエータ１０３は同一の高域成分ＳＡHで駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。
また、加算器１２１で生成されるモノラル音声信号ＳＡからローパスフィルタ１２５で低域成分ＳＡLが抽出される。この低域成分ＳＡLは、イコライザ１２６でパイプ１０２からなる共鳴管に対応した周波数特性の補正が行われ、数ミリ秒の遅延時間を持つ遅延回路１２７で遅延され、さらにアンプ１２８で増幅された後に、スピーカユニット１０４に駆動信号として供給される。これにより、スピーカユニット１０４は、低域成分ＳＡLで駆動される。
スピーカユニット１０４への低域成分ＳＡLの供給経路に遅延回路１２７を挿入することで、パイプ１０２から高域の音波が放射される時点より、スピーカユニット１０４から低域の音波が放射される時点が遅くなる。そのため、音像は高域に引っぱられるという人間の聴覚上の特徴から、視聴者は高域の音波が放射されるパイプ１０２の部分に音像を感じ易くなる。
図１〜図４に示すスピーカ装置１００Ａの動作を説明する。
ベース筐体１０１に収容固定された４個の磁歪アクチュエータ１０３は、モノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動され、それらの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。そして、この駆動ロッド１０３ａの変位により、パイプ１０２は、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振される。
この場合、パイプ１０２の下端部側の端面は縦波で励振され、このパイプ１０２を、弾性波（振動）が面方向に伝播していく。そして、この弾性波がパイプ１０２を伝播する際に縦波、横波、縦波・・・のモード変換を繰り返し、縦波と横波との混在波となり、横波によってパイプ１０２の面内方向（面に垂直な方向）の振動が励振される。これにより、パイプ１０２からは音波が放射される。すなわち、このパイプ１０２の外面から、高域成分ＳＡHに対応した高域の音声出力が得られる。
なおこの場合、パイプ１０２の下端部側の円形端面に沿って等間隔に配置された４個の磁歪アクチュエータ１０３は同一の高域成分ＳＡHで駆動されていることから、パイプ１０２の全周から無指向性で高域の音声出力が得られる。
また、ベース筐体１０１の下面側に取り付けられたスピーカユニット１０４は、モノラル音声信号ＳＡの低域成分ＳＡLで駆動される。そして、このスピーカユニット１０４の前面から低域の音声出力（正相）が得られ、この音声出力はベース筐体１０１の下面側から外部に放射され、またこのスピーカユニット１０４の背面から低域の音声出力（逆相）が得られ、この音声出力は、開口部１０５およびパイプ１０２を通って、パイプ１０２の上端部側から外部に放射される。
図１〜図４に示すスピーカ装置１００Ａによれば、モノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動される磁歪アクチュエータ１０３は、パイプ１０２を、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振するものである。そのため、加振点に大きな横波は発生せず、この加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるということがなく、パイプ１０２の長手方向の全体に渡って音像を定位させることができ、広がり感のある音像を得ることができる。
ここで、（１）パイプに下端部側の端面から軸方向に加振した場合と、（２）パイプに下端部側の側面から径方向に加振した場合とで、加速度一定の入力を入れて、出力も加速度で見た、シミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、長さが１０００ｍｍ、直径が１００ｍｍ、厚さが２ｍｍのアクリル製のパイプを想定している。
図８は、図９に矢印で示すように、径方向に加振した場合におけるシミュレーション結果を示している。曲線ａは下端から２．８３６７ｃｍの「bottom」位置における周波数応答を、曲線ｂは下端から５０ｃｍの「center」位置における周波数応答を、曲線ｃは下端から９５．３３７ｃｍの「top」位置における周波数応答を示している。
径方向に加振した場合、加振点に大きな横波が発生し、加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されることから、図８に示すように、各位置にける加速度（音圧）の差は比較的大きくなり、パイプの長手方向の各位置で均一な音圧を感じることができず、従って広がり感のある音像を得ることはできない。
図１０は、図１１に矢印で示すように、軸方向に加振した場合におけるシミュレーション結果を示している。曲線ａは下端から２．８３６７ｃｍの「bottom」位置における周波数応答を、曲線ｂは下端から５０ｃｍの「center」位置における周波数応答を、曲線ｃは下端から９５．３３７ｃｍの「top」位置における周波数応答を示している。
軸方向（端面に直交する方向）に加振した場合、加振点に大きな横波が発生せず、加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるとがないことから、図１０に示すように、各位置にける加速度（音圧）の差は比較的小さくなり、パイプの長手方向の各位置で均一な音圧を感じることができ、従って広がり感のある音像を得ることができる。
また、図１〜図４に示すスピーカ装置１００Ａによれば、パイプ１０２をその下端部側の端面から磁歪アクチュエータ１０３で加振し、このパイプ１０２の長手方向の各位置から音波を放射させ、このパイプ１０２の外面から高域成分ＳＡHに対応した高域の音声出力を得るものである。したがって、パイプ１０２が存在する音像定位場所に磁歪アクチュエータ等の駆動デバイスが存在しないことから、パイプ１０２を完全に透明にしても、駆動デバイスが見えるということがなく、例えば音に合わせた視覚的な情報を駆動デバイスに邪魔されずにパイプ１０２部分に表示することも可能となる。
また、図１〜図４に示すスピーカ装置１００Ａによれば、ベース筐体１０１の下面側に取り付けられたスピーカユニット１０４の前面から得られる低域の音声出力（正相）はベース筐体１０１の下面側から外部に放射され、またこのスピーカユニット１０４の背面から得られる低域の音声出力（逆相）は、開口部１０５およびパイプ１０２を通って、パイプ１０２の上端部側から外部に放射されるものである。そのため、低域の音声出力に関しても、パイプ１０２の長手方向の各位置で均一な音圧を感じることができ、パイプ１０２の長手方向の全体に渡って音像を定位させることができ、従って広がり感のある音像を得ることができる。
ここで、（１）パイプ１０２の上部側からのみ音波を放射した場合と、（２）パイプ１０２の上部側および下部側の双方から音波を放射した場合とで、マイクロホンを用いて、パイプ１０２の上部および下部からそれぞれ１ｍの距離にある「top」位置および「bottom」位置におけるＳＰＬ(Sound Pressure Level)を測定して見た。
図１２は、図１３に矢印で示すように、パイプ１０２の上部側からのみ音波を放射した場合における測定結果を示している。曲線ａは「top」位置におけるＳＰＬを、曲線ｂは「bottom」位置におけるＳＰＬを示している。図１２に示すように、パイプ１０２の上部側からのみ音波を放射した場合には、「bottom」位置のレベルは「top」位置のレベルに比べて低く、低域の音声出力に関して、パイプ１０２の長手方向の各位置で均一な音圧を感じることができない。
図１４は、図１５に矢印で示すように、パイプ１０２の上部側および下部側の双方から音波を放射した場合における測定結果を示している。曲線ａは「top」位置におけるＳＰＬを、曲線ｂは「bottom」位置におけるＳＰＬを示している。図１４に示すように、パイプ１０２の上部側および下部側の双方から音波を放射した場合には、「bottom」位置のレベルと「top」位置のレベルとはほとんど差がなく、低域の音声出力に関して、パイプ１０２の長手方向の各位置で均一な音圧を感じることができる。
なお、上述では、磁歪アクチュエータ１０３およびスピーカユニット１０４の駆動系は図７に示すように構成され、４個の磁歪アクチュエータ１０３が同一の高域成分ＳＡHで駆動されるものを示した。しかし、これら４個の磁歪アクチュエータ１０３が独立した高域成分ＳＡHで駆動されるようにすることもできる。
図１６は、４個の磁歪アクチュエータ１０３およびスピーカユニット１０４の駆動系の他の構成を示している。この図１６において、図７と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
ハイパスフィルタ１２２で抽出された高域成分ＳＡHは、４個のＤＳＰ(Digital Signal Processor)１２９-1〜１２９-4に供給される。これらＤＳＰ１２９-1〜１２９-4では、それぞれ独立して、高域成分ＳＡHに対して、レベル、遅延時間、周波数特性等が調整される。これらＤＳＰ１２９-1〜１２９-4から出力される高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4は、それぞれアンプ１２４-1〜１２４-4で増幅された後に、４個の磁歪アクチュエータ１０３に駆動信号として供給される。これにより、４個の磁歪アクチュエータ１０３はそれぞれ独立した高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4で駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4に対応して変位する。
また、ローパスフィルタ１２５で抽出された低域成分ＳＡLはＤＳＰ１３０に供給される。このＤＳＰ１３０では、例えば上述した図７のイコライザ１２６、遅延回路１２７に相当する処理が行われる。このＤＳＰ１３０から出力される低域成分は、アンプ１２８で増幅された後に、スピーカユニット１０４に駆動信号として供給される。これにより、スピーカユニット１０４は、低域成分で駆動される。
この図１６に示す駆動系の構成では、４個の磁歪アクチュエータ１０３がそれぞれＤＳＰ１２９-1〜１２９-4で独立して処理された高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4で駆動されるので、音の広がり感を高める音場処理が可能となる。
なお、図１６においては、４個の磁歪アクチュエータ１０３を駆動する高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4をモノラル音声信号ＳＡから得るものを示したが、ステレオ音声信号を構成する左音声信号ＡＬおよび右音声信号ＡＲ、あるいはマルチチャネルの音声信号から得るようにしてもよい。
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図１７〜図１９は、実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｂの構成を示している。図１７はスピーカ装置１００Ｂの縦断面図、図１８は図１７のＡ−Ａ線から下方を見たスピーカ装置１００Ｂの横断面図、図１９はスピーカ装置１００Ｂの上面図（ただし、図１７のＡ−Ａ線から下方は省略）である。これら図１７〜図１９において、図１〜図４と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は量略する。
このスピーカ装置１００Ｂは、図１〜図４に示すスピーカ装置１００Ａに、さらにパイプ１０２の支持具１３１を付加したものである。この支持具１３１は、ベース筐体１０１の上面に固定される下部十字部材１３２と、パイプ１０２の上部に固定される上部十字部材１３３と、一端が下部十字部材１３２の中心部に接続され、他端が上部十字部材１３３に接続された棒材１３４で構成されている。
下部十字部材１３２の４つの端部には図示せずもネジ止め用の丸孔が形成されている。そして、この４つの端部は、それぞれ、ビス１３５でベース筐体１０１の上面にネジ止めされる。ベース筐体１０１には、ビス１３５のネジ部と螺合するネジ溝（図示せず）が形成されている。
また、上部十字部材１３３の４つの端部１３３ｅは、幅広に形成されていると共に、下方に直角に折り曲げられている。この４つの端部１３３ｅには図示せずもネジ止め用の丸孔が形成されている。この上部十時部材１３３の４つの端部１３３ｅは、ビス１３６およびナット１３７を用いて、パイプ１０２の上端部にネジ止めされる。パイプ１０２の上端部には、ビス１３６のネジ部を通すための丸穴（図示せず）が形成されている。
この上部十字部材１３３の４つの端部１３３ｅとパイプ１０２の外面との間、およびナット１３７とパイプ１０２の内面との間には、それぞれ、リング状のゴム材等で構成されるダンピング材１３８，１３９が介在される。これにより、磁歪アクチュエータ１０３による振動（弾性波）がパイプ１０２および支持具１３１を通じてベース筐体１０１に伝播することを阻止している。
図１７〜図１９に示すスピーカ装置１００Ｂのその他は、上述の図１〜図４に示すスピーカ装置１００Ａと同様に構成されている。この図１７〜図１９に示すスピーカ装置１００Ｂは、上述の図１〜図４に示すスピーカ装置１００Ａと同様に動作する。
このスピーカ装置１００Ｂによれば、上述のスピーカ装置１００Ａと同様の効果を得ることができ、さらに支持具１３１によってパイプ１０２を支持するようにしているので、パイプ１０２を長くした場合の安定性を増す効果がある。また、この支持具１３１は、上述したように棒材１３４等で構成され、パイプ１０２内の占有容積を少なくしているので、パイプ１０２の共鳴管としての機能への影響はほとんどない。
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図２０は、実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｃの構成を示している。図２０はスピーカ装置１００Ｃの斜視図である。この図２０において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
このスピーカ装置１００Ｃにおいては、図１に示すスピーカ装置１００Ａにおけるパイプ１０２の代わりに、有底の筒型振動板であるパイプ１０２Ｃが使用される。このパイプ１０２Ｃは、上端部側が底部分１０２ｄで閉塞された閉塞面、下端部側が開放面とされて、ベース筐体１０１の上面に固定されている。詳細説明は省略するが、このパイプ１０２Ｃの固定の仕方は、上述したパイプ１０２の固定の仕方と同様である。
ベース筐体１０１に固定された磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａは、このパイプ１０２Ｃの下端部側の端面に当接されている。これにより、パイプ１０２Ｃも、上述したパイプ１０２と同様に、磁歪アクチュエータ１０３により、下端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振される。
なお、このスピーカ装置１００Ｃにおいては、パイプ１０２Ｃの下端部側の端面とベース筐体１０１との間には、図１に示すスピーカ装置１００Ａにおけるようなダンピング材１１６は配設されていない。これは、パイプ１０２Ｃは、その上端部側が底部分１０２ｄで閉塞されているため共鳴管としては機能せず、従って共鳴管としての密閉度を高める必要がないからである。
図２０に示すスピーカ装置１００Ｃのその他は、上述の図１に示すスピーカ装置１００Ａと同様に構成されている。この図２０に示すスピーカ装置１００Ｃは、パイプ１０２Ｃが共鳴管として機能しないことを除き、図１に示すスピーカ装置１００Ａと同様に動作する。
このスピーカ装置１００Ｃによれば、上述の図１に示すスピーカ装置１００Ａと同様に、モノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動される磁歪アクチュエータ１０３は、パイプ１０２Ｃを、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向の振動成分をもって、加振するものである。そのため、加振点に大きな横波は発生せず、この加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるということがなく、パイプ１０２Ｃ長手方向の全体に渡って音像を定位させることができ、広がり感のある音像を得ることができる。
また、このスピーカ装置１００Ｃによれば、パイプ１０２Ｃの上端部側が底部分１０２ｄで閉塞されているので、この底部分１０２ｄにも磁歪アクチュエータ１０３による振動（弾性波）が伝播し、この底部分１０２ｄからも音波を外部に放射させることができ、音像の広がり感をさらに高めることができる。
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図２１、図２２は、実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｄの構成を示している。図２１はスピーカ装置１００Ｄの斜視図、図２２は図２１のＢ−Ｂ線上の縦断面図である。これら図２１、図２２において、図１、図２と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
上述の図１、図２に示すスピーカ装置１００Ａでは、音響振動板が筒型振動板としてのパイプ１０２であるものを示したが、スピーカ装置１００Ｄにおいては、音響振動板が平板型振動板としての長方形状のアクリル板１０２Ｄが使用される。
このアクリル板１０２Ｄは、ベース筐体１０１に固定されている。すなわち、このアクリル板１０２Ｄの下端部が、複数箇所、この実施の形態では２箇所で、それぞれ、２個の金属製のＬ字アングル１４１ａ，１４１ｂを用いて、ベース筐体１０１の上面に固定されている。
この場合、Ｌ字アングル１４１ａ，１４１ｂの一端および他端には、図示せずも、ネジ止め用の丸孔が形成されている。Ｌ字アングル１４１ａ，１４１ｂの一端はビス１４２ａ，１４２ｂを用いてベース筐体１０１の上面にネジ止めされる。ベース筐体１０１には、ビス１４２ａ，１４２ｂのネジ部と螺合するネジ溝（図示せず）が形成されている。この場合、Ｌ字アングル１４１ａ，１４１ｂの一端とベース筐体１０１の上面との間には、リング状のゴム材等で構成されるダンピング材１４３ａ，１４３ｂが介在される。
また、Ｌ字アングル１４１ａ，１４１ａの他端は、ビス１４４およびナット１４５を用いて、アクリル板１０２Ｄの下端部にネジ止めされる。アクリル板１０２Ｄの下端部には、ビス１４４のネジ部を通すための丸穴（図示せず）が形成されている。ここで、Ｌ字アングル１４１ａはアクリル板１０２Ｄの一方の面側に配置され、Ｌ字アングル１４１ｂはアクリル板１０２Ｄの他方の面側に配置されている。Ｌ字アングル１４１ａの他端とアクリル板１０２Ｄの一の面との間、およびＬ字アングル１４１ｂの他端とアクリル板１０２Ｄの他の面との間には、それぞれ、リング状のゴム材等で構成されるダンピング材１４６ａ，１４６ｂが介在される。
このように、ダンピング材１４３ａ，１４３ｂ，１４６ａ，１４６ｂを介在させることで、磁歪アクチュエータ１０３による振動がアクリル板１０２ＤおよびＬ字アングル１４１ａ，１４１ａを通じてベース筐体１０１に伝播することを阻止でき、ベース筐体１０１側に音像が定位することが防止される。
複数個、本実施の形態では２個の磁歪アクチュエータ１０３がベース筐体１０１に固定されている。２個の磁歪アクチュエータ１０３は、アクリル板１０２Ｄの下端部側の端面に沿って配置されている。この場合、ベース筐体１０１には磁歪アクチュエータ１０３を収納するための収納穴１４７が形成されている。磁歪アクチュエータ１０３はこの収納穴１４７に収納されることで、ベース筐体１０１に固定される。
収納穴１４７の底面と磁歪アクチュエータ１０３との間には、ゴム材等で構成されるダンピング材１４８が介在される。このようにダンピング材１４８を介在させることで、磁歪アクチュエータ１０３による振動がベース筐体１０１に伝播することを阻止でき、ベース筐体１０１側に音像が定位することが防止される。
磁歪アクチュエータ１０３がベース筐体１０１の収納穴１４７に収納固定された状態では、この磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａはアクリル板１０２Ｄの下端部側の端面に当接した状態となる。この場合、駆動ロッド１０３ａの変位方向は、この端面に直交する方向、従ってアクリル板１０２Ｄの面方向とされる。このような配置状態とすることで、磁歪アクチュエータ１０３は、アクリル板１０２Ｄの下端部側の端面から、この端面に直交した方向の振動成分をもって、アクリル板１０２Ｄを加振できるようになる。
２個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えば上述の図７に示すような駆動系により、同一の高域成分ＳＡHで駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。あるいは、これらの２個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えば上述の図１６に示すような駆動系により、互いに独立した高域成分ＳＡH1，ＳＡH2で駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡH1，ＳＡH2に対応して変位する。
図２１、図２２に示すスピーカ装置１００Ｄの動作を説明する。
ベース筐体１０１に収容固定された２個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えばモノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動され、それらの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。そして、この駆動ロッド１０３ａの変位により、アクリル板１０２Ｄは、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向の振動成分をもって、加振される。
この場合、アクリル板１０２Ｄの下端部側の端面は縦波で励振され、このアクリル板１０２Ｄを、弾性波（振動）が面方向に伝播していく。そして、この弾性波がアクリル板１０２Ｄを伝播する際に縦波、横波、縦波・・・のモード変換を繰り返し、縦波と横波との混在波となり、横波によってアクリル板１０２Ｄの面内方向（面に垂直な方向）の振動が励振される。これにより、アクリル板１０２Ｄの一の面および他の面からは音波が放射される。すなわち、このアクリル板１０２Ｄの外面から、高域成分ＳＡHに対応した高域の音声出力が得られる。
また、ベース筐体１０１の下面側に取り付けられたスピーカユニット１０４は、モノラル音声信号ＳＡの低域成分ＳＡLで駆動される。そして、このスピーカユニット１０４の前面から低域の音声出力（正相）が得られ、この音声出力はベース筐体１０１の下面側から外部に放射され、またこのスピーカユニット１０４の背面から低域の音声出力（逆相）が得られ、この音声出力は、開口部１０５を通って、ベース筐体１０１の上面側から外部に放射される。
このスピーカ装置１００Ｄによれば、図１に示すスピーカ装置１００Ａと同様に、例えばモノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動される磁歪アクチュエータ１０３は、アクリル板１０２Ｄを、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振するものである。そのため、加振点に大きな横波は発生せず、この加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるということがなく、アクリル板１０２Ｄの全面に渡って音像を定位させることができ、広がり感のある音像を得ることができる。
また、このスピーカ装置１００Ｄによれば、アクリル板１０２Ｄをその下端部側の端面から磁歪アクチュエータ１０３で加振し、このアクリル板１０２Ｄの長手方向の各位置から音波を放射させ、このアクリル板１０２Ｄの外面から高域成分ＳＡHに対応した高域の音声出力を得るものである。したがって、アクリル板１０２Ｄが存在する音像定位場所に磁歪アクチュエータ等の駆動デバイスが存在しないことから、アクリル板１０２Ｄを完全に透明にしても、駆動デバイスが見えるということがなく、例えば音に合わせた視覚的な情報を駆動デバイスに邪魔されずにアクリル板１０２Ｄ部分に表示することも可能となる。
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図２３は、実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｅの構成を示している。図２３はスピーカ装置１００Ｅの斜視図である。この図２３において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
このスピーカ装置１００Ｅにおいては、図１のスピーカ装置１００Ａにおけるベース筐体１０１の代わりに、開口部を有しない、円板状のベース筐体１０１Ｅが使用される。このベース筐体１０１Ｅの上面に、パイプ１０２が固定されていると共に、４個の磁歪アクチュエータ１０３（２個のみ図示）が収納固定されている。詳細説明は省略するが、これらパイプ１０２および磁歪アクチュエータ１０３の固定の仕方は、上述の図１のスピーカ装置１００Ａの場合と同様である。
また、このスピーカ装置１００Ｅにおいては、ベース筐体１０１Ｅにスピーカユニットは取り付けられていない。
４個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えば上述の図７に示すような駆動系により、同一の高域成分ＳＡHで駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。あるいは、これらの４個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えば上述の図１６に示すような駆動系により、互いに独立した高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4で駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4に対応して変位する。
このスピーカ装置１００Ｅのその他は、図１に示すスピーカ装置１００Ａと同様に構成されている。そして、このスピーカ装置１００Ｅのパイプ１０２および磁歪アクチュエータ１０３の部分は図１に示すスピーカ装置１００Ａにおけると同様に動作し、パイプ１０２の外面から高域成分ＳＡHに対応した高域の音声出力が得られる。
このスピーカ装置１００Ｅによれば、図１に示すスピーカ装置１００Ａと同様に、例えばモノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動される磁歪アクチュエータ１０３は、パイプ１０２を、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振するものである。そのため、加振点に大きな横波は発生せず、この加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるということがなく、パイプ１０２の長手方向の全体に渡って音像を定位させることができ、広がり感のある音像を得ることができる。
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図２４は、実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｆの構成を示している。図２４はスピーカ装置１００Ｆの斜視図である。この図２４において、図２１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
このスピーカ装置１００Ｆにおいては、図２１のスピーカ装置１００Ｄにおけるベース筐体１０１の代わりに、開口部を有しない、円板状のベース筐体１０１Ｅが使用される。このベース筐体１０１Ｅの上面に、アクリル板１０２Ｄが固定されていると共に、２個の磁歪アクチュエータ１０３が収納固定されている。詳細説明は省略するが、これらアクリル板１０２Ｄおよび磁歪アクチュエータ１０３の固定の仕方は、上述の図２１のスピーカ装置１００Ｄの場合と同様である。
また、このスピーカ装置１００Ｆにおいては、ベース筐体１０１Ｅにスピーカユニットは取り付けられていない。
２個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えば上述の図７に示すような駆動系により、同一の高域成分ＳＡHで駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。あるいは、これらの２個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えば上述の図１６に示すような駆動系により、互いに独立した高域成分ＳＡH1，ＳＡH2で駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡH1，ＳＡH2に対応して変位する。
このスピーカ装置１００Ｆのその他は、図２１に示すスピーカ装置１００Ｄと同様に構成されている。そして、このスピーカ装置１００Ｆのアクリル板１０２Ｄおよび磁歪アクチュエータ１０３の部分は図２１に示すスピーカ装置１００Ｄにおけると同様に動作し、アクリル板１０２Ｄの外面から高域成分ＳＡHに対応した高域の音声出力が得られる。
このスピーカ装置１００Ｆによれば、図２１に示すスピーカ装置１００Ｄと同様に、例えばモノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動される磁歪アクチュエータ１０３は、アクリル板１０２Ｄを、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振するものである。そのため、加振点に大きな横波は発生せず、この加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるということがなく、アクリル板１０２Ｄの全面に渡って音像を定位させることができ、広がり感のある音像を得ることができる。
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図２５、図２６は、実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｇの構成を示している。図２５はスピーカ装置１００Ｇの斜視図、図２６はスピーカ装置１００Ｇの上面図である。この図２５、図２６において、図１〜図４と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
このスピーカ装置１００Ｇは、筐体１７１と、音響振動板としてのパイプ１０２と、アクチュエータとしての磁歪アクチュエータ１０３とを有している。筐体１７１は、例えば合成樹脂で円板状に形成されている。この筐体１７１は、パイプ１０２の上端部側に配置されている。
複数個、本実施の形態では４個の磁歪アクチュエータ１０３が筐体１７１の下面側に固定されている。４個の磁歪アクチュエータ１０３は、パイプ１０２の上端部側の円形端面に沿って等間隔に配置されている。この場合、筐体１７１には磁歪アクチュエータ１０３を収納するための収納穴（図示せず）が形成されており、磁歪アクチュエータ１０３はこの収納穴に収納されることで筐体１７１に固定される。
筐体１７１に収納固定された４個の磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａの先端は、それぞれパイプ１０２の上端部側の端面に接着されている。この場合、駆動ロッド１０３ａの変位方向は、この端面に直交する方向、従ってパイプ１０２の軸方向とされる。この軸方向は、パイプ１０２の面方向（面に平行な方向）でもある。このような配置状態とすることで、磁歪アクチュエータ１０３は、パイプ１０２の上端部側の端面から、この端面に直交した方向の振動成分をもって、パイプ１０２を加振できるようになる。
４個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えば上述の図７に示すような駆動系により、同一の高域成分ＳＡHで駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。あるいは、これらの４個の磁歪アクチュエータ１０３は、例えば上述の図１６に示すような駆動系により、互いに独立した高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4で駆動され、それぞれの駆動ロッド１０３ａは当該高域成分ＳＡH1〜ＳＡH4に対応して変位する。
このスピーカ装置１００Ｇのパイプ１０２および磁歪アクチュエータ１０３の部分は図１に示すスピーカ装置１００Ａにおけるパイプ１０２および磁歪アクチュエータ１０３と同様に動作し、パイプ１０２の外面から高域成分ＳＡHに対応した高域の音声出力が得られる。
このスピーカ装置１００Ｇによれば、図１に示すスピーカ装置１００Ａと同様に、例えばモノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動される磁歪アクチュエータ１０３は、パイプ１０２を、その上端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振するものである。そのため、加振点に大きな横波は発生せず、この加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるということがなく、パイプ１０２の長手方向の全体に渡って音像を定位させることができ、広がり感のある音像を得ることができる。
さらに、このスピーカ装置１００Ｇによれば、磁歪アクチュエータ１０３はパイプ１０２の上端部側に配置された筐体１７１に固定されており、この磁歪アクチュエータ１０３は固定点を持たずに慣性力でパイプ１０２に振動を伝えるものであり、磁歪アクチュエータ１０３が拘束されないため、歪みを少なくできる。
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図２７、図２８は、実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｈの構成を示している。図２７はスピーカ装置１００Ｈの斜視図、図２８はスピーカ装置１００Ｈの縦断面図である。この図２７、図２８において、図１、図２と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
このスピーカ装置１００Ｈは、ベース筐体１０１と、音響振動板としてのパイプ１０２と、動電型アクチュエータとしてのスピーカユニット１７２とを有している。
ベース筐体１０１の開口部１０５にスピーカユニット１７２が上向きに取り付けられている。このスピーカユニット１７２は、図２８に示すように、ユニットフレーム１７２ａ、コーン１７２ｂ、エッジ１７２ｃ、ポール１７２ｄ、マグネット１７２ｅ、ヨーク１７２ｆおよびプレート１７２ｇを備えた構成となっている。
パイプ１０２の下端部は、複数箇所、この実施の形態では４箇所で、ユニットフレーム１７２ａに固定されている。ユニットフレーム１７２ａおよびパイプ１０２には、図示せずも、ネジ止め用の丸孔が形成されている。パイプ１０２の下端部は、ビス１７３およびナット１７４を用いて、ユニットフレーム１７２ａにネジ止めされる。
ユニットフレーム１７２ａとパイプ１０２の外面との間、およびナット１７４とパイプ１０２の内面との間には、それぞれ、リング状のゴム材等で構成されるダンピング材１７５，１７６が介在される。
上述したようにパイプ１０２の下端部をユニットフレーム１７２ａに固定した状態で、そのパイプ１０２の下端部側の端面はスピーカユニット１７２のコーン１７２ｂに当接するようにされる。この場合、コーン１７２ｂは、変位出力を伝達する伝達部を構成している。このような配置状態とすることで、スピーカユニット１７２のコーン１７２ｂは、パイプ１０２の下端部側の端面から、この端面に直交した方向の振動成分をもって、パイプ１０２を加振できるようになる。
上述したように、ダンピング材１７５，１７６を介在させることで、スピーカユニット１７２のコーン１７２ｂによる振動がパイプ１０２およびユニットフレーム１７２ａを通じてベース筐体１０１に伝播することを阻止でき、ベース筐体１０１側に音像が定位することが防止される。
スピーカユニット１７２は、例えばモノラル音声信号ＳＡから抽出された高域成分ＳＡHで駆動され、コーン１７２ｂは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。
図２７、図２８に示すスピーカ装置１００Ｈの動作を説明する。
ベース筐体１０１に取り付けられたスピーカユニット１７２は、モノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動され、そのコーン１７２ｂは当該高域成分ＳＡHに対応して変位する。そして、このコーン１７２ｂの変位により、パイプ１０２は、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振される。
この場合、パイプ１０２の下端部側の端面は縦波で励振され、このパイプ１０２を、弾性波（振動）が面方向に伝播していく。そして、この弾性波がパイプ１０２を伝播する際に縦波、横波、縦波・・・のモード変換を繰り返し、縦波と横波との混在波となり、横波によってパイプ１０２の面内方向（面に垂直な方向）の振動が励振される。これにより、パイプ１０２からは音波が放射される。すなわち、このパイプ１０２の外面から、高域成分ＳＡHに対応した高域の音声出力が得られる。
この図２７、図２８に示すスピーカ装置１００Ｈによれば、モノラル音声信号ＳＡの高域成分ＳＡHで駆動されるスピーカユニット１７２は、パイプ１０２を、その下端部側の端面から、この端面に直交した方向（面方向）の振動成分をもって、加振するものである。そのため、加振点に大きな横波は発生せず、この加振点からの音波が他の位置から放射される音波に比べて非常に大きな音として聴取されるということがなく、パイプ１０２の長手方向の全体に渡って音像を定位させることができ、広がり感のある音像を得ることができる。
なお、上述実施の形態においては、筒型振動板として円筒型のパイプ１０２を用いたものを示したが、同様に角筒型のパイプを使用することもできる。また、これらの筒型振動板として、平板部材を丸めることで製造されたものを使用するようにしてもよい。これにより、筒型振動板の製造が容易となる。例えば、図２９Ａに示すような平板部材１８１を丸めることで、図２９Ｂに示すようなパイプ１８２を得ることができる。この場合、端部（矢印Ｐで示す）は、接着剤等で接着される。なお、端部を接着せずに、図３０に示すように、断面がＣ型の構成のパイプ１８２′として、使用することもできる。
図３１は、平板部材を折ることで製造された角筒形状のパイプ１８３を示している。このパイプ１８３は端部（矢印Ｑで示す）が接着されておらずスリットが入った状態となっているが、完全に接着されるようにしてもよい。
また、上述実施の形態においては、複数個のアクチュエータ１０３で加振する音響振動板（パイプ、アクリル板）の各部分がつながっている例を示したが、例えば図３２に示すように、２分割以上に分割されたパイプ１８４を用いてもよい。図３２は２分割の例を示しており、スリット１８４ａ，１８４ｂで２分割されている。また、図３３は、スリット１８５ａ〜１８５ｄで４分割されたパイプ１８５を示している。
なお、図３２に示すパイプ１８４はスリット１８４ａ，１８４ｂで完全に離間された２つの分割部分からなるものを示したが、スリット１８４ａ，１８４ｂの長さをパイプ１８４の全長より短くして部分的に離間された２つの分割部分からなるものとしてもよい。また、逆に、図３３に示すパイプ１８５はスリット１８５ａ〜１８５ｄで部分的に離間された４つの分割部分からなるものを示したが、スリット１８５ａ〜１８５ｄの長さをパイプ１８５の全長と同じくして完全に離間された４つの部分からなるものとしてもよい。
パイプ１８４，１８５の下端部側の矢印は、振動を与える方向を示している。このように振動部材を２分割以上に分割した構成とすることで、各アクチュエータの励振の独立性を確保でき、例えば上述した音場処理を効果的に行うことができる。
また、上述実施の形態においては、音響振動板として筒型振動板であるパイプ１０２および平板型振動板であるアクリル板１０２Ｄを示したが、その他の形状の音響振動板を使用した構成とすることもできる。例えば、図３４Ａは棒型振動板１８６ａを示し、図３４Ｂは球殻型振動板１８６ｂを示し、図３４Ｃは球型振動板１８６ｃを示し、図３４Ｄは錘型振動板１８６ｄを示し、図３４Ｅ，Ｆは錘殻型振動板１８６ｅ，１８６ｆを示し、図３４Ｇはワイングラス型振動板１８６ｇを示し、図３４Ｈは径が徐々に大きくなっていく円筒型振動板１８６ｈを示している。なお、図３４Ｄおよび図３４Ｅに示すように、錘型振動板および錘殻型振動板の場合、円錐の頂点を一個の磁歪アクチュエータ１０３で加振することで無指向性を実現できるという効果がある。
これらの各振動板を用いる場合であっても、磁歪アクチュエータ１０３が、少なくとも面方向の振動成分をもって振動板を加振するような構成とすることで、加振点からの音波のレベルを軽減でき、広がり感のある音像を得ることが可能となる。
また、上述実施の形態においては、パイプ１０２およびアクリル板１０２Ｄはその下端部がベース筐体１０１の上面に固定されるものを示した（図１、図２１参照）。この場合、ビス１０９，１４２ａを締め付けたり、あるいはその締め付けを解くことで、これらパイプ１０２およびアクリル板１０２Ｄの着脱を自在に行うことができる。この際、例えば、図３５Ａに示すようなアクリル板１０２Ｄが固定された状態と、図３５Ｂに示すような木板１０２Ｄ′が固定された状態とを、任意に変更できる。
このように、音響振動板がベース筐体に着脱自在に固定されることで、材料、サイズ、形状が異なる複数種類の音響振動板から任意の音響振動板を選択して取り付け、種々の音色、景観等を得ることが可能となる。
また、上述の例えば図１にスピーカ装置１００Ａにおいては、パイプ１０２を、その下端部側の円形端面に沿って等間隔に配置された４個の磁歪アクチュエータ１０３で、端面に直交する方向の振動成分をもって加振することで、パイプ１０２の全周から無指向性で高域の音声出力を得るものである。しかし、図３６に示すように、一個の磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａをパイプ１９１の下端面全体に当接させ、パイプ１９１をこの一個の磁歪アクチュエータ１０３で加振してパイプ１９１の全周から無指向性で高域の音声出力を得るようにすることもできる。
また、上述の例えば図１に示すスピーカ装置１００Ａ、図２１に示すスピーカ装置１００Ｄにおいては、音響振動板としてのパイプ１０２、アクリル板１０２Ｄの端面に、磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａを直接的に当接した構成としたものである、この磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａを音響振動板に間接的に当接して加振する構成とすることもできる。
例えば、図３７Ａ，Ｂは、パイプ１９２の下端面全体に当接するように円板状のアクリル板１９３が当接され、このアクリル板１９３の下端面に磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａを当接させたものである。なお、図３７Ａは斜視図、図３７Ｂは縦断面図である。この場合、パイプ１９２として例えば厚さ０．５ｍｍの薄くて軽いポリーカーボネート製のパイプを使用できるため、アクリル板１９３を介して、パイプ１９２を、その端面に直交する方向の振動成分をもって加振でき、パイプ１９２の全周から無指向性で高域の音声出力を得ることが可能となる。図３７Ｂの矢印方向はパイプ１９２の加振方向を示している。この場合にも、一個の磁歪アクチュエータ１０３で安価に構成できる。
また例えば、図３８Ａ，Ｂは、例えばアクリル製のパイプ１９４を、その下端部側の円形端面に沿って等間隔に配置された２個の磁歪アクチュエータ１０３で、端面に直交する方向の振動成分をもって加振するもので、磁歪アクチュエータ１０３の駆動ロッド１０３ａとパイプ１９４の端面との間に挿入板１９５を介在させたものである。なお、図３８Ａは斜視図、図３８Ｂは縦断面図である。この場合、挿入板１９５の材質としては、例えば木材、アルミニウム、ガラス等を使用でき、材質による固有振動モードが異なることから、材質によって異なる音色を得ることができる。
また、上述実施の形態においては、アクチュエータとして磁歪アクチュエータ、動電型アクチュエータを使用したものを示したが、アクチュエータとして、例えば圧電型アクチュエータ等のその他のアクチュエータを使用して同様のスピーカ装置を得ることができることは勿論である。
この発明は、広い範囲に渡って広がりのある音像を得ることができるものであり、オーディオビュジュアル装置におけるスピーカ装置等に適用できる。
実施の形態としてのスピーカ装置１００Ａの構成を示す斜視図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ａの構成を示す縦断面図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ａの構成を示す上面図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ａの構成を示す底面図である。 磁歪アクチュエータの断面概略図である。 磁歪アクチュエータの磁束線図である。 磁歪アクチュエータおよびスピーカユニットの駆動系の構成を示すブロック図である。 パイプを径方向に加振した場合における、「bottom」、「center」、「top」の各位置での周波数応答のシミュレーション結果を示す図である。 パイプを径方向に加振する場合の加振方向を示す図である。 パイプを軸方向に加振した場合における、「bottom」、「center」、「top」の各位置での周波数応答のシミュレーション結果を示す図である。 パイプを軸方向に加振する場合の加振方向を示す図である。 パイプの上部側からのみ音波を放射した場合における、「bottom」、「top」の各位置でのＳＰＬの測定結果を示す図である。 パイプの上部側からのみ音波を放射する場合の音波放射方向および各測定位置を示す図である。 パイプの上部側および下部側の双方から音波を放射した場合における、「bottom」、「top」の各位置でのＳＰＬの測定結果を示す図である。 パイプの上部側および下部側の双方から音波を放射する場合の音波放射方向および各測定位置を示す図である。 磁歪アクチュエータおよびスピーカユニットの駆動系の他の構成を示すブロック図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｂの構成を示す縦断面図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｂの構成を示す横断面図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｂの構成を示す一部を省略した上面図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｃの構成を示す斜視図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｄの構成を示す斜視図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｄの構成を示す縦断面図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｅの構成を示す斜視図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｆの構成を示す斜視図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｇの構成を示す斜視図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｇの構成を示す上面図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｈの構成を示す斜視図である。 実施の形態としてのスピーカ装置１００Ｈの構成を示す縦断面図である。 筒型振動板（パイプ）を平板部材から製造する製造方法を説明するための図である。 パイプの変形例を示す図である。 パイプの変形例を示す図である。 パイプの変形例（２分割）を示す図である。 パイプの変形例（４分割）を示す図である。 音響振動板の形状例を示す図である。 音響振動板の変更例を説明するための図である。 加振方法の他の例を説明するための図である。 加振方法の他の例を説明するための図である。 加振方法の他の例を説明するための図である。 磁歪アクチュエータを用いた音声出力装置の構成例を示すブロック図である。
符号の説明
１００Ａ〜１００Ｈ・・・スピーカ装置、１０１，１０１Ｅ・・・ベース筐体、１０２，１０２Ｃ，１８２〜１８５・・・パイプ、１０２ｄ・・・底部分、１０２Ｄ・・・アクリル板、１０２Ｄ′・・・木板、１０３・・・磁歪アクチュエータ、１０３ａ・・・駆動ロッド、１０４，１７２・・・スピーカユニット、１０５・・・開口部、１０６・・・脚部、１０７，１４１ａ，１４１ｂ・・・Ｌ字アングル、１０８，１１２，１１３，１１５，１１６，１３８，１３９，１４３ａ，１４３ｂ，１４６ａ，１４６ｂ，１４８，１７５，１７６・・・ダンピング材、１１４，１４７・・・収納穴、１２１・・・加算器、１２２・・・ハイパスフィルタ、１２３，１２６・・・イコライザ、１２４-1〜１２４-4，１２８・・・アンプ、１２７・・・遅延回路、１２９-1〜１２９-4，１３０・・・ＤＳＰ、１３１・・・支持具、１３２・・・下部十字部材、１３３・・・上部十字部材、１３４・・・棒材、１７１・・・筐体、１８１・・・平板部材、１８６ａ〜１８６ｈ・・・振動板、１９１，１９２，１９４・・・パイプ、１９３・・・アクリル板、１９５・・・挿入板

Claims (11)

  1. 端面を有する音響振動板と、
    上記音響振動板に変位出力を伝達するための伝達部が上記音響振動板の一方の端部側の端面に直接的または間接的に当接された状態で配設され、音声信号に基づいて駆動されるアクチュエータと、
    上記音響振動版の上記端部側で上記音響振動板を保持するためのベース筐体と
    を備え、
    上記アクチュエータは、上記ベース筐体に固定され、上記音響振動板の上記端部側の端面に少なくとも直交する方向の振動成分で上記音響振動板を加振する
    ことを特徴とするスピーカ装置。
  2. 上記音響振動板は、両端が開口した筒状の振動板である
    ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
  3. 上記音響振動板は有底の筒状振動板であり、
    上記アクチュエータの伝達部は、上記有底の筒状振動板の開口部側の端面に当接される
    ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
  4. 上記音響振動板は筒状振動板であり、平板部材を丸めることで製造された
    ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
  5. 上記音響振動板は、上記ベース筐体にダンピング材を介して固定されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
  6. 上記音響振動板は、上記ベース筐体に着脱自在に固定されている
    ことを特徴とする請求項５に記載のスピーカ装置。
  7. 上記アクチュエータを複数個備え、
    上記複数個のアクチュエータの伝達部は、それぞれ、上記音響振動板の互いに異なる位置に当接されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
  8. 上記複数個のアクチュエータは、同一の音声信号で駆動される
    ことを特徴とする請求項７に記載のスピーカ装置。
  9. 上記複数個のアクチュエータは、それぞれ、独立した音声信号で駆動される
    ことを特徴とする請求項７に記載のスピーカ装置。
  10. 上記アクチュエータは、磁歪アクチュエータまたは動電型アクチュエータである
    ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
  11. 上記音響振動板は、互いが完全にあるいは部分的に離間している複数個の分割音響振動板からなり、
    上記複数個のアクチュエータの伝達部は、それぞれ、対応する上記分割音響振動板に当接されている
    ことを特徴とする請求項７に記載のスピーカ装置。
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