JP6052718B2 - スピーカ装置 - Google Patents
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Description
一方、ホームシアターなどに使用されるスピーカ装置は、ディスプレイの薄型化に伴って、薄型で小型のものが普及している。このような用途に使用される薄型のスピーカ装置は、低域音が不足する傾向にあるが、従来から提案されているバックロードフォーン型スピーカ装置をそのまま薄型のスピーカ装置に適用するのは困難である。
そして、キャビネットの密閉空間と導音空間との間に、300Hzよりも高い周波数の音波では振動しないように厚さのある板で形成される振動板を配置し、その振動板にアクチュエータを取り付ける。そして、振動板そのものにより密閉空間と導音空間とが区切られた状態を確保した上で、アクチュエータにはスピーカユニットと共通のオーディオ信号を供給し、振動板の振動状態をアクチュエータで増強する。
本例のスピーカ装置は、バックロードフォーン型のスピーカ装置として構成する。すなわち、スピーカ装置は、キャビネットの前面に取り付けたスピーカユニットから音波を前面に出力すると共に、スピーカユニットの後方から出力される低域の音波をキャビネット内部の空間を介してキャビネット前面の出口から出力する。このスピーカユニットの後方から出力される音波は、キャビネット内部に配置した振動板により増強した上で、キャビネット前面の出口から出力する。
スピーカユニット120は、1個のユニットで可聴帯域全域の再生が可能なフルレンジ型スピーカユニットである。例えばスピーカユニット120は、20Hzから20kHzの周波数範囲で再生可能な特性を持つ。但し、20Hzから20kHzの周波数範囲でフラットな周波数特性を持つとは限らず、特に20Hz近傍の低域の出力レベルは高域よりも低下している。
キャビネット110の前面板111は、図1に示したユニット取付孔112と導音空間出口113を有する。図2に示すように、ユニット取付孔112には、スピーカユニット120が取り付けられる。
振動板131は、ほぼ中央部にアクチュエータ140を備える。アクチュエータ140については後述する。上側の支持部材132は、キャビネット110の上面板114に接続される。下側の支持部材133は、キャビネット内部の隔壁135に接続される。
ここで、振動板131は、比較的厚さのある板で形成されるため、スピーカユニット120の背面から密閉空間C1を介して伝わる音波の内、低域の音波に対してのみ振動する。このとき、振動板131に取り付けたアクチュエータ140は、振動板131の振動を増強するように作用する。
オーディオ信号源90からオーディオ信号が供給される信号線は、スピーカユニット120のボイスコイル121に接続される。そして、オーディオ信号源90からオーディオ信号がボイスコイル121に供給されることで、スピーカユニット120が備える振動板が振動する。
アクチュエータ140は、入力信号によって直線的な往復運動を行う駆動機構である。図4に示すように、アクチュエータ140は、2組のコイル142,143を備え、その2組のコイル142,143は直列に接続される。そして、コイル142,143に供給される信号波形の極性変化が発生すると、磁石141が直線方向Vaに往復動する。磁石141は、バネ144,145により揺動可能につり下げてある。磁石141が往復動する方向Vaは、アクチュエータ140が取り付けられる振動板131が振動する方向V1(図2,図3)と等しい方向に設定する。
なお、アクチュエータ140は、共振周波数を比較的低い周波数に設定する。例えば、アクチュエータ140は、共振周波数を約40Hzとし、約20Hzから約300Hzの信号が入力したとき振動するように設定される。なお、アクチュエータ140の共振周波数は、磁石141をつり下げたバネ144,145の剛性と磁石141の質量などで決まる。
スピーカユニット120は、ボイスコイル121に供給されるオーディオ信号波形に応じた音波を、キャビネット110の前面から出力する。また、スピーカユニット120の後方から、キャビネット110の密閉空間C1に、前面側に出力される音波とは逆位相の音波を出力する。
ここで、密閉空間C1内の音波の遅延時間は、音波が振動板131に到達する際に、音波の位相が反転するように設定することが重要である。
このように遅延時間を設定すると、振動板131に到達したときの音波の位相が振動板131に取り付けたアクチュエータ140の振動と同位相となるので、振動板131の振動が増強される。すなわち、図4に示したように、スピーカユニット120とアクチュエータ140には、共通のオーディオ信号が入力し、スピーカユニット120により発生した低域音による振動板131の振動を、アクチュエータ140が増強するように作用する。
図5(a)に示すように、スピーカユニット120の前面から音波を出力したとき、スピーカユニット120の背面から、図5(a)に示す波形と逆位相の波形が密閉空間C1に出力される。
図6に示した特性f1,f2を比較すると判るように、約60Hzよりも下の周波数帯域で、アクチュエータ140をオーディオ信号で駆動した特性f1の方が高いゲインとなる。したがって、アクチュエータ140をオーディオ信号で駆動することで、低域の再生特性が良好なスピーカ装置が得られることが判る。また、60Hzよりも上の周波数帯域での特性については、比較的平坦な周波数特性であるが、スピーカ装置として優れた低域の周波数特性を持つことが判る。
もし、導音空間出口113から出力される音波の位相とスピーカユニット120の前面から出力される音波の位相が逆相である場合には、双方の音波が打ち消しあうように作用する。このような場合には、アクチュエータ140の共振周波数である40Hzの近傍で、スピーカ装置100の出力レベルが低下する。スピーカ装置100は、このようなレベルの低下がなく、かつアクチュエータ140を駆動しない場合よりも高いレベルの周波数特性f1が得られることで、各空間C1,C2の形成状態と振動板131の配置状態が正しいことが判る。
なお、図6に示した特性は、周波数特性の一例を示したものであり、アクチュエータ140の共振周波数などにより、低域が増強される状態などは変化する。
Claims (3)
- 入力したオーディオ信号による音波を出力するスピーカユニットと、
前記スピーカユニットが取り付けられ、前記スピーカユニットの背面から出力される音波が伝わる密閉空間と、前記密閉空間と仕切られた導音空間と、前記導音空間を伝わる音波の出口を有するキャビネットと、
前記キャビネットの前記密閉空間と前記導音空間との間に配置され、300Hzよりも高い周波数の音波では振動しないように厚さのある板で形成される振動板と、
前記オーディオ信号が供給され、供給されるオーディオ信号に基づいて前記振動板の振動状態を増強するアクチュエータと、
を備え、
前記振動板そのものにより前記密閉空間と前記導音空間とが区切られた状態を確保した上で、前記アクチュエータを前記振動板に取り付けて、前記振動板の振動を増強するようにした
スピーカ装置。 - 前記密閉空間内を前記スピーカユニットの背面から前記振動板に伝わる音波の位相と、前記導音空間内を前記振動板から前記出口に伝わる音波の位相とを同じ位相とし、
前記スピーカユニットの前面から出力される音波の位相と前記出口から出力される音波の位相を等しくした
請求項1記載のスピーカ装置。 - 前記アクチュエータの共振周波数を数十Hzとし、この共振周波数の近傍の周波数の音波を増強する
請求項2記載のスピーカ装置。
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