JP4925892B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカボックスにスピーカユニットを収納させて構成される、ハイファイオーディオ再生用のスピーカ装置に関する。

従来、ハイファイオーディオ再生用のスピーカ装置としては、例えば図１１に示す構成である。即ち、角型のスピーカボックス１の前面のバッフル板２に、スピーカユニット３，４を配置して構成される。各スピーカユニット３，４としては、例えばスピーカユニット３は中低域音を再生するユニットであり、スピーカユニット４は高域音を再生するユニットである。中低域音を再生するスピーカユニット３が備える振動板は、例えばコーン型の振動板である。高域音を再生するスピーカユニット４は、例えばドーム型の振動板である。

スピーカボックス１は、例えば木材を組み合わせて作成してあり、使用するスピーカユニット３，４に合わせたサイズのボックスが使用される。バッフル板２についても、通常は平面板である。特許文献１には、この種のスピーカ装置の一例についての記載がある。
特開２００６−１７４０７７号公報

ところで、広く普及している角型のスピーカボックスにコーン型のスピーカユニットを収納させたスピーカ装置については、音質改善のために各種改良が行われているが、振動板そのものがコーン型でバッフルからボックス内に窪んだ形状であり、その窪んだ形状のために、スピーカ装置から出力される音の広がり状態が必ずしも自然な状態とは言えず、そのために特性の劣化があった。具体的には、コーン型振動板によるバッフル面からの窪みがあるために、回析効果による軸上特性、指向特性の劣化がある。
また、スピーカボックスそのものの形状についても、角型であるために、ボックス内での音の伝わり状態が均一とは言えず、そのための特性劣化がある問題があった。即ち、バッフル端部からの音の反射、キャビネット内部での反射音が不要な音をもたらし、音を劣化させていた。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、特性の優れた新規な形状のスピーカ装置を提供することを目的とする。

本発明は、キャビネットにスピーカユニットを収納させて構成されるスピーカ装置において、キャビネットのバッフル面を所定の曲率で外側に突出した曲面とする。そして、スピーカユニットが備える振動板を、バッフル面の曲率とほぼ同一の曲率で外側に突出した形状とし、振動板をバッフル面から露出させて、ほぼ連続した曲率の曲面形状となるように配置したものである。

本発明によると、スピーカ装置のバッフル面と振動板の双方が、ほぼ同一の曲率の曲面形状としたことで、振動板の振動による音の出力を効率良く行うことができ、周波数特性を改善することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図７を参照して説明する。
図１及び図２は、本実施の形態の例によるスピーカ装置の外観形状を示した斜視図である。図１は正面側の斜視図であり、図２は背面側の斜視図である。図３は、本実施の形態の例によるスピーカ装置の縦断面図である。図４は、本実施の形態の例によるスピーカ装置が備えるスピーカユニット単体で示した斜視図である。

これらの各図を参照して構成を順に説明すると、本実施の形態においては、図１及び図２に示すように、スピーカ装置１００として、卵型形状の球形のスピーカボックス１０１をキャビネットとして使用して構成させる。卵型形状は一例であり、その他の球形としてもよい。例えば完全な球形としてもよい。

卵型形状の球形のスピーカボックス１０１は、例えば木材、合成樹脂などで構成させる。図１，図２の例では、卵型に楕円形状となったスピーカボックス１０１を、縦長に直立させた状態としてある。スピーカボックス１０１のサイズとしては、種々のサイズが適用可能であるが、例えば一例としては高さ２０ｃｍ程度とする。図１，図２の例では、スピーカボックス１０１の底部についても円形としてあり、そのままでは直立させることが困難であるが、図示しない脚部を底面に取り付けたり、或いは、スピーカボックス１０１の底面の外側を平面状として、容易に直立状態で設置できる形状としてもよい。

卵型形状のスピーカボックス１０１の前面側は、スピーカユニット１１０（図４）を配置するためのバッフル部１０１ａとして構成され、バッフル部１０１ａにスピーカユニット配置用の透孔１０１ｂが設けてある。但し、本例の場合にはスピーカボックス１０１が一体に卵型形状をしているので、バッフル部１０１ａは、スピーカボックス１０１の他の部分（背面側）と一体に接続された状態となっており、スピーカボックス１０１の背面側とバッフル部１０１ａとがほぼ同一の曲率の曲面で連続している。バッフル部１０１ａをスピーカボックス１０１の他の部分と別体で構成させてもよい。図１の例では、透孔１０１ｂは中央から若干下の位置に配置してある。

バッフル部１０１ａの透孔１０１ｂには、図１に示すように、スピーカユニット１１０の振動板１２０が配置してある。振動板１２０は、透孔１０１ｂより若干小さいサイズとしてある。
本例の場合には、バッフル部１０１ａそのものが卵形形状に立体的な曲面となっているが、振動板１２０の表面についても、バッフル部１０１ａと連続した曲面となるように、バッフル部１０１ａとほぼ同一の曲率の立体的な曲面に形成させてある。従って、図１に示すように組み立てられた状態では、バッフル部１０１ａと振動板１２０とで連続した曲面が構成され、振動板１２０の周囲とバッフル部１０１ａとの間に、環状に溝が配置された状態となっている。

スピーカ装置１００の背面側については、図２に示すように、スピーカボックス１０１に角型の背面孔１０１ｃを設けてあり、その背面孔１０１ｃを蓋部材１０２で塞ぐ構成としてある。蓋部材１０２は、ネジ止めなどでスピーカボックス１０１に固定させる。背面孔１０１ｃと蓋部材１０２の縁部１０２ａとの間には、制振材１０３を挟む構成としてある。制振材１０３は、蓋部材１０２の振動を防ぐと共に、スピーカボックス１０１の内部の機密性を保つシール材としても機能するものである。また、蓋部材１０２には少なくとも２つの端子１０４を設けてあり、この端子１０４を介して内部のスピーカユニット１１０にオーディオ信号を供給する。

次に、図３を参照して本実施の形態のスピーカ装置１００の内部構成例について説明する。スピーカボックス１０１のバッフル部１０１ａの透孔１０１ｂには、スピーカユニット１１０を配置する。スピーカユニット１１０は、図４に示すように、金属製の円形のフレーム１１１の内部に各部材を配置して構成される。
図３の断面図に示したように、スピーカユニット１１０は、フレーム１１１の中央部にマグネットなどで構成される磁気回路１１２が配置してあり、その磁気回路１１２に、コイルボビン１１３に巻回されたボイスコイル（図示せず）を近接して配置してある。ボイスコイルには、端子１０４から信号線１０５を介してオーディオ信号が供給される構成としてあり、その供給されるオーディオ信号に応じて、コイルボビン１１３が振動する。

コイルボビン１１３の先端には、振動板１２０が取り付けてある。図３の例では、コイルボビン１１３と振動板１２０との接続部に、補強材１１５が取り付けてある。振動板１２０は、既に説明したように、スピーカボックス１０１の形状と連続する曲面形状としてあり、振動板１２０のエッジ部１２１が、接続部材１１６を介してフレーム１１１の外周部１１１ａに接続してある。コイルボビン１１３は、ダンパ１１４を介してフレーム１１１に接続してある。

図４に示したように、スピーカユニット１１０に取り付けられた振動板１２０は、側面部１２２がエッジ部１２１から若干立ち上がって、その立ち上がった位置から、バッフル部１０１ａと同一曲率の曲面状となるように、若干弓なりに湾曲して突出した状態としてある。このような形状の振動板１２０は、例えば木材を削りだして構成させるか、或いは、樹脂成型により構成させる等、種々の素材により構成させることが可能である。この図４に示したスピーカユニット１１０は、低域音から高域音までを再生する、いわゆるフルレンジ型のスピーカユニットとして構成してある。但し、後述する変形例では、高域音を別のユニットから再生させる構成としてある。

図３の説明に戻ると、スピーカユニット１１０のフレーム１１１の外周部１１１ａは、制振材１１７を介して、スピーカボックス１０１のバッフル部１０１ａの背面に取り付けてある。また、スピーカボックス１０１の内部で、スピーカユニット１１０のフレーム１１１の中央部を、筒状の支え部材１０６で、蓋部材１０２と接続させてあり、蓋部材１０２でもスピーカユニット１１０を支える構造としてある。この場合、支え部材１０６とフレーム１１１との間には制振材１０７が配置してあり、支え部材１０６と蓋部材１０２との間には制振材１０８が配置してある。制振材１０７，１０８としては、ウレタン樹脂などが適用可能である。
また図３に示すように、卵形のスピーカボックス１０１の内側のほぼ中央となる位置には、吸音材１０９を配置してある。この吸音材１０９は、例えば支え部材１０６に取り付けて保持させる。吸音材１０９は設けない構成としてもよい。

このように配置されることで、スピーカユニット１１０の前面に配置された振動板１２０は、図１及び図３に示すように、スピーカボックス１０１全体の曲面と一体化した曲面として配置されるようになる。また、振動板１２０は、図４に示すように側面部１２２がエッジ部１２１から若干立ち上がる形状としてあるため、バッフル部１０１ａでは振動板１２０だけが見えた状態となり、フレーム外周部１１１ａなどは隠された形状となる。

このように構成される本実施の形態によるスピーカ装置１００は、特性として優れたものが得られる。即ち、以下に示す効果を有する。
１）回折効果が少ない。
２）窪みによる特性劣化が無い。
３）指向特性にピークディップが少なくなり良好になる。
４）回折、窪み効果による２次音源が発生しない為、音の解像度が向上する。
５）キャビネット内に定在波がたちにくいので音質が向上する。
６）特に音源（振動板）とキャビネットの形状が、人間における口と頭部形状の関係に似てくるため、音声の再現に優れたシステムになる。
７）キャビネット形状が形状的に強い構造となる為、キャビネット振動が減少し、音質が向上する。
８）定在波、キャビネット振動共に特定の振動が発生しにくい構造となるので、音質が向上する。

回折効果が少ない効果は、スピーカユニット１１０と振動板１２０とが卵型で連続した球形であり、従来の角型のバッフルとした場合に、そのバッフルの端部（角部）で発生していた回折効果が減少するためである。窪みによる特性劣化が無い点は、従来のコーン型振動板と異なり、バッフルからの窪みが全くないと共に、振動板とバッフルとがほぼ同一曲率で連続した曲面形状のためである。指向特性の改善についても同様である。音源（振動板）とキャビネットの形状が、人間における口と頭部形状の関係に似てくるため、音声の再現に優れたシステムになる点は、例えば高さ２０ｃｍ程度の卵型のスピーカボックスとして構成させた場合、そのスピーカボックス（キャビネット）が、人間の頭部に近似した形状となり、人間における口と頭部形状の関係に似た状態となって、人間が話す場合と類似した音声出力状態となるためである。

なお、本実施の形態のように卵型として構成した場合、内部定在波の替わりに、キャビネット内のほぼ中心に焦点を結ぶが（卵型は完全な球ではないので焦点は若干分散するが）、図３に示すように、その中心位置に吸音材１０９を配置してあることで、効果的に内部音を吸音することが出来る。従来の角型のスピーカボックスの場合には、定在波などを防止するために吸音材を配置する場合には、キャビネットの背面などに沿って比較的多量の吸音材を配置する必要があったが、本例の場合には、ほぼ焦点位置に相当する中心位置の近傍に比較的少ない量の吸音材を配置するだけで、キャビネット内の中心位置に集まった音が効果的に吸音され、少ない量の吸音材で高い効果が得られる。

ここで、本例のスピーカ装置の特性が優れていることを、従来のスピーカ装置と比較した周波数特性図として示す。
図５は、振動板の形状の違いによる周波数特性を示したものである。図５の特性ａは、本例の如き卵型のスピーカボックスに、曲面の振動板（即ち図４に示した振動板１２０）を備えた同じサイズのスピーカユニットを取り付けた例である。特性ｂは、同じ卵型のスピーカボックスに、平板状の振動板を備えた同じサイズのスピーカユニットを取り付けた例である。

図５の特性ａと特性ｂを比較すると判るように、特に約２ｋＨｚ以上の高域において、曲面の振動板を取り付けた場合の特性の方が優れていることが判る。

図６は、コーン型のスピーカユニットを使用して、バッフル形状の違いによる周波数特性を示したものである。特性ｃは、角型のスピーカボックスを使用した場合の特性であり、特性ｄは、本例の如き卵型のスピーカボックスを使用した場合の特性である。両特性ｃ，ｄを比較すると判るように、卵型のスピーカボックスを使用した場合の特性ｄの方が、比較的レベルが高いと共にフラットであり、卵型のスピーカボックスの方が優れている。

この図５の特性と図６の特性から判るように、卵型のキャビネット形状であることが優れていると共に、振動板についてもそのキャビネットと一体化した曲面形状であることで、より優れた特性となることが判り、本実施の形態の構成によるスピーカ装置が非常に優れた特性であることが判る。

図７（ａ）は、本例の図１に示した卵型形状のキャビネットで曲面形状の振動板１２０を備えたスピーカ装置１００の指向特性例を示したものであり、特性ｅはスピーカユニット１１０の中心軸に沿った軸上の周波数特性であり、特性ｆは、中心軸から３０°ずれた位置での周波数特性であり、特性ｇは、中心軸から６０°ずれた位置での周波数特性である。
図７（ｂ）は、卵型形状のキャビネットに、従来のコーン型の振動板を備えたスピーカ装置の指向特性例であり、特性ｈはスピーカユニット１１０の中心軸に沿った軸上の周波数特性であり、特性ｉは、中心軸から３０°ずれた位置での周波数特性であり、特性ｊは、中心軸から６０°ずれた位置での周波数特性である。
この図７（ａ），（ｂ）を比較すれば判るように、本例の振動板１２０を備えたスピーカ装置１００の指向特性の方が、コーン型の振動板よりも、位置のずれによる特性の劣化が（特に高域において）少なく、指向特性が優れていることがわかる。

なお、図１に示した構成例では、スピーカボックス１０１に取り付けるスピーカユニットとして、フルレンジ型のスピーカユニット１１０としたが、２ウェイ構成としてもよい。即ち、例えば図８に示すように、スピーカ装置１００′として、スピーカユニット１１０の他に、上側にツィータ用スピーカユニット１３０を配置する構成とする。スピーカユニット１１０からは低域音を出力させ、スピーカユニット１３０からは高域音を出力させる。スピーカユニット１３０についても、振動板は、スピーカユニット１１０と同様の曲率の曲面形状として、バッフルと連続する形状としてもよい。但し、ツィータ用スピーカユニット１３０については、比較的径が小さなスピーカユニットであるので、低域音を出力するスピーカユニット１１０に比べると振動板の形状による特性の改善効果が少なく、例えば振動板がドーム型に突出した従来のツィータ用スピーカユニットをそのまま使用してもよい。この図８に示す２ウェイ構成とした場合には、スピーカボックス１０１が球形（卵形）であるために、正面から見ると、ツィータ用スピーカユニット１３０については、スピーカユニット１１０よりも若干後退した位置に配置されることになり、タイムアライメントが取れることになり、音場再生能力が向上する。

また、ここまで説明した例では、キャビネットを構成するスピーカボックス全体を卵型などの球形として構成させたが、スピーカユニットが取り付けられるバッフル部だけを立体的な曲面形状として、キャビネットのその他の部分は球形でない形状としてもよい。
例えば図９及び図１０に示すように、スピーカ装置２００として、半球形状のバッフル板２０２と、そのバッフル板２０２に接続される筒状のスピーカボックス２０１とでキャビネットを構成させる。そして、バッフル板２０２の中央に透孔２０３を設け、その透孔２０３に振動板１２０を配置する。振動板１２０はバッフル板２０２とほぼ同様の曲率の立体的な曲面としてある。振動板１２０を保持するスピーカユニット１１０については、図１０の断面図で示すように、図３の例のスピーカ装置と同様の構成としてある。スピーカユニット１１０の保持状態についても、スピーカユニット１１０の中央部を、支え部材１０６と制振材１０７，１０８を介して、スピーカボックス２０１の背面側と接続させて、保持させる構成としてある。

この図９及び図１０に示したスピーカ装置２００の場合にも、上述した図１例のスピーカ装置１００の場合と同様に、振動板１２０がバッフル板２０２とほぼ同様の曲率の立体的な曲面としてあるので、良好な特性のスピーカ装置となる。但し、バッフル板２０２に接続されたスピーカボックス２０１については球形ではないので、その点から回折効果が若干多くなるが、従来の角型のスピーカボックスを使用した場合よりは良好な特性となる。

本発明の一実施の形態によるスピーカ装置の例を示す正面側の斜視図である。 本発明の一実施の形態によるスピーカ装置の例を示す背面側の斜視図である。 本発明の一実施の形態によるスピーカ装置の例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態によるスピーカユニットの例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるスピーカ装置の特性の例を、振動板の形状の違いで比較した周波数特性図である。 本発明の一実施の形態によるスピーカ装置の特性の例を、スピーカボックスの形状の違いで比較した周波数特性図である。 本発明の一実施の形態によるスピーカ装置の指向特性の例を示した周波数特性図である。 本発明の一実施の形態によるスピーカ装置を２ウェイ構成とした例を示した正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明の他の実施の形態によるスピーカ装置の例を示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態によるスピーカ装置の例を示す断面図である。 従来のスピーカ装置の構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１００…スピーカ装置、１０１…スピーカボックス、１０１ａ…バッフル部、１０１ｂ…透孔、１０１ｃ…背面孔、１０２…蓋部材、１０２ａ…縁部、１０３…制振材、１０４…端子、１０５…信号線、１０６…支え部材、１０７，１０８…制振材、１０９…吸音材、１１０，１１０′…スピーカユニット、１１１…フレーム、１１１ａ…フレーム外周部、１１２…磁気回路、１１３…コイルボビン、１１４…ダンパ、１１５…補強材、１１６…接続部材、１１７…制振材、１２０…振動板、１２１…エッジ部、１２２…側面部、１３０…ツィータ用スピーカユニット、２００…スピーカ装置、２０１…スピーカボックス、２０２…バッフル板、２０３…透孔

Claims (3)

1. キャビネットにスピーカユニットを収納させて構成されるスピーカ装置において、
   前記キャビネットのバッフル面を所定の曲率で外側に突出した曲面とし、
   前記スピーカユニットが備える振動板を、前記所定の曲率とほぼ同一の曲率で外側に突出した形状とし、
   前記振動板を前記バッフル面から露出させて、ほぼ連続した曲率の曲面形状となるように配置したことを特徴とするスピーカ装置。
2. 請求項１記載のスピーカ装置において、
   前記バッフル面が取り付けられたスピーカボックス全体についても、バッフル面の曲面と連続する曲面として、スピーカボックスを球形としたことを特徴とするスピーカ装置。
3. 請求項１記載のスピーカ装置において、
   前記キャビネット内のほぼ中心に、吸音部材を配置したことを特徴とする
   スピーカ装置。

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