JP6265421B2 - 重低音スピーカ - Google Patents

Description

本発明は、ピストン方式により重低音を発生する重低音スピーカに関する。

近年、薄型の大型テレビが広く普及し、画面の美しさは著しく進化している。一方、テレビの薄型化に伴い、音響面では低音域が貧弱なものになっている。従来の共振型スピーカでは、例えば、６０Ｈｚの低音を得るには直径３０ｃｍのスピーカと一辺が５０ｃｍ角の容積を有する筐体を必要とし、テレビの薄型化に逆行するものである。そこで、画面の美しさに伴う音響の向上が望まれている。すなわち、狭い設置場所でも利用できる小型の重低音スピーカが望まれている。

例えば、特許文献１には、アクチュエータによる加振型のスピーカに関する技術が開示されており、音響振動板１に対して所定長分接触するようにして振動伝達部材２を設け、この振動伝達部材２に対して、再生する音声に応じた振動を、アクチュエータ３によって加える。これにより、振動伝達部材２を通じて効率よく振動を音響振動板１に伝達し、音響振動板１を直接に加振する場合に比べて、振動の伝達効率（伝播効率）改善し、放音される音声について、より広い周波数帯域をカバーできるようにするものである。

また、発明者は、狭い設置でも利用可能な小型の重低音スピーカとして非特許文献１に示す技術を開発した。これは、厚さ１２ｍｍの前方、後方の木材板全体を均等にピストン振動させて分割振動を完全に無くしたものである。

特開２０１０−２６３５１２号公報

佐藤 寧、"製品情報（ウッドボード・スピーカ ＨＩＴ−ＦＰ１）"、［online］、２０１３年５月、インターネット＜http://www.kithit.com/ayumi/img/fp1.pdf＞

しかしながら、特許文献１に示す技術は、振動する面が広く、特に横幅については広い領域を確保する必要があるため小型化に向いていない。また、非常に薄い単一の音響振動板により音を発生するため、十分なゲインの低音域を得ることが困難であるという課題を有する。

また、非特許文献１に示す技術は、木材板のピストン動作により重低音を再生することが可能であるが、前方・後方の木材板の振動動作や、その振動動作をさせるための機構等については一切開示されていない。

本発明は、板状体のピストン動作を利用して非常に幅狭な形状で十分なゲインの低音域の音を発生することができる重低音スピーカを提供する。

本発明に係る重低音スピーカは、複数の板状体で構成される筐体と、前記筐体を構成する少なくとも一側面の板状体、及び、当該一側面の板状体に対向する位置の他側面の板状体に固定され、低音に対して共振特性を有する前記板状体を前記筐体の内側及び外側にピストン移動させる駆動手段と、前記筐体における前記一側面及び当該一側面に対向する前記他側面以外のいずれかの面に配設される空気孔とを備え、前記筐体の前記一側面及び前記他側面に固定されている前記各駆動手段が、それぞれ相反する方向に同期して前記各板状体をピストン移動させるものである。

このように、本発明に係る重低音スピーカにおいては、低音に対して共振特性を有する前記板状体を前記筐体の内側及び外側にピストン移動させることで、この板状体の共振特性に応じた低音域を高いゲインで得ることができ、ピストン方式の小型で高性能な重低音スピーカを実現することができるという効果を奏する。

また、筐体側面の対向する板状体に駆動手段がそれぞれ固定されており、各駆動手段は、それぞれ相反する方向に同期して前記各板状体をピストン移動させるため、対向する２つの板状体の振動により非常に大きなゲインを得ることができ、高性能な重低音スピーカを実現することができるという効果を奏する。

本発明に係る重低音スピーカは、前記駆動手段が、相反する方向に移動可能に配設された磁石と、当該磁石に任意の極性の磁力を与えるソレノイドとを有し、当該ソレノイドの極性を切り替えることで前記磁石を振動させて前記板状体をピストン移動するものである。

このように、本発明に係る重低音スピーカにおいては、前記駆動手段が、相反する方向に移動可能に配設された磁石と、当該磁石に任意の極性の磁力を与えるソレノイドとを有し、当該ソレノイドの極性を切り替えることで前記磁石を振動させて前記板状体をピストン移動するため、非常に簡単な構成で磁石を振動させることができ、その振動により板状体のピストン移動を容易に実現することができるという効果を奏する。

本発明に係る重低音スピーカは、前記磁石における各極性の夫々に対して任意の極性の磁力を与える一対のソレノイドを有し、各ソレノイドは前記磁石が同一方向に移動するように同期して極性を切り替えるものである。

このように、本発明に係る重低音スピーカにおいては、磁石のそれぞれの極性ごとにソレノイドによる電磁力を与えることで、磁石を強く振動させてより大きなゲインを得ることができるという効果を奏する。また、磁石の振動が強くなることで、厚みが大きい板面体であってもピストン移動させることが可能となり、頑丈なスピーカを実現することができるという効果を奏する。

本発明に係る重低音スピーカは、前記駆動手段が、前記磁石を中心部分に貫通させて固定する円盤体を有し、当該円盤体は、中心部分近傍から円周方向に向かって所定の角度で放射状に延びる複数の切欠部が形成されているものである。

このように、本発明に係る重低音スピーカにおいては、前記駆動手段が、前記磁石を中心部分に貫通させて固定する円盤体を有し、当該円盤体は、中心部分近傍から円周方向に向かって所定の角度で放射状に延びる複数の切欠部が形成されているため、非常に簡単な構成で磁石を相反する方向に移動可能に固定することが可能になるという効果を奏する。

本発明に係る重低音スピーカは、前記空気孔が配設される面に対向する面に他の空気孔が配設され、当該他の空気孔に連通し、中高音域以上の周波数特性を有する中高音域スピーカを備え、前記中高音域スピーカが、入力された音信号の周波数特性に応じた中高音域の音を放音すると共に、前記板状体のピストン移動により生じる前記筐体内の空気の排出に応じて、低音域の音を放音するものである。

このように、本発明に係る重低音スピーカにおいては、前記空気孔が配設される面に対向する面に他の空気孔が配設され、当該他の空気孔に連通し、中高音域以上の周波数特性を有する中高音域スピーカを備え、前記中高音域スピーカが、入力された音信号の周波数特性に応じた中高音域の音を放音すると共に、前記板状体のピストン移動により生じる前記筐体内の空気の排出に応じて、低音域の音を放音するため、板状体から出力される低音と中高音域スピーカにより広い範囲の音域をカバーすることができ、また、空気圧を利用して中高音域スピーカの振動面を駆動させてそこからも低音域の音を出力することが可能になるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る重低音スピーカの外観を示す図である。 第１の実施形態に係る重低音スピーカの側面投影図である。 第１の実施形態に係る重低音スピーカにおけるアクチュエータの断面模式図である。 図３に示すアクチュエータの円盤体の正面図である。 図３に示すアクチュエータの等価回路図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る重低音スピーカについて、図１ないし図５を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る重低音スピーカの外観を示す図である。図１（Ａ）は、本実施形態に係る重低音スピーカ１の正面図、図１（Ｂ）は、本実施形態に係る重低音スピーカ１の側面図である。重低音スピーカ１は、側面を構成する対向して配設される板状体２ａ，２ｂ及び板状体２ｃ，２ｄ、上面を構成する板状体７、並びに、下面を構成する板状体８（図１には図示しない）を有する縦長の略直方体の筐体１０と、上面の板状体７に備えられた中高音域スピーカ４（図１には図示しない）と、これらを地面に支持するための基台３とを備える。基台３と筐体１０とは側面の板状体２ｃ，２ｄにより接合されており、安定して直立することができる。また、板状体２ａ，２ｂと板状体２ｃ，２ｄを接合する部分には、吸音材９ａ，９ｂが介在されており、板状体２ａ，２ｂの振動による摩耗等を防止できる構成となっている。

筐体の素材は、例えば共振周波数が低くて幅広い木材を用い、出力したい重低音の周波数に合わせて共振周波数を調整した素材を用いる。例えば、１０Ｈｚ〜５０Ｈｚの重低音を効果的に出力したい場合は、高さ１５００ｍｍ×幅２００ｍｍ×厚さ１２ｍｍ程度の集成材を板状体２ａ，２ｂの素材に利用することで上記の出力が可能となる。このサイズは、近年各家庭に広く普及している薄型の大型テレビの両サイドに配置すると、美観がよく非常に狭い領域で収めることが可能となるサイズである。

図２は、本実施形態に係る重低音スピーカの側面投影図である。図２に示すように、筐体１０の内部には、板状体２ａ，２ｂのそれぞれに固着して配設されたアクチュエータ５ａ，５ｂが配設されている。アクチュエータ５ａ，５ｂの構造及び駆動原理については、詳細を後述するが、このアクチュエータ５ａ，５ｂの動作により板状体２ａ，２ｂが筐体１０の内側方向と外側方向とに共振周波数に合わせてピストン移動することで、重低音を高いゲインで出力することが可能となっている。

また、筐体１０の下面の板状体８には空気孔６が設けられており、板状体２ａ，２ｂのピストン動作により圧縮・伸張された筐体内の空気は、この空気孔６から排出・吸入される。筐体１０の上面の板状体７には中高音の周波数特性を有する中高音域スピーカ４が配設されている。この中高音域スピーカ４には音声信号が直接入力され、通常のスピーカと同様に機能する。つまり、低音域の音は板状体２ａ，２ｂのピストン動作により放音することができ、中高音域の音は中高音域スピーカ４から放音することができるため、広い周波数領域の音をカバーすることができる。

図２において、アクチュエータ５ａ，５ｂは対向する板状体２ａ，２ｂにそれぞれ固定されているが、各アクチュエータ５ａ，５ｂの動作は、互いに相反する動作を行う。すなわち、例えば、アクチュエータ５ａが図面に向かって右方向となる筐体１０の内側方向に駆動する場合は、それに同期してアクチュエータ５ｂは図面に向かって左方向となる筐体１０の内側方向に駆動する。逆に、アクチュエータ５ａが図面に向かって左方向となる筐体１０の外側方向に駆動する場合は、それに同期してアクチュエータ５ｂは図面に向かって右方向となる筐体１０の外側方向に駆動する。アクチュエータ５ａ，５ｂの駆動に応じて板状体２ａ，２ｂが共振してピストン移動を行う。対向する板状体２ａ，２ｂが相反する方向にピストン運動することで、板状体２ａ，２ｂの共振周波数の音域を重低音スピーカ１の正面方向に効率的に放音することができる。

さらに、板状体２ａ，２ｂのピストン運動により排出される筐体１０内の空気の音圧により、中高音域スピーカ４が設置されている上面の板状体７が振動し、その振動により中高音域スピーカ４から低音を放音することも可能となる。すなわち、低音域から高音域に亘って多様な音域の音を高いゲインで出力することができる。

図３は、本実施形態に係る重低音スピーカにおけるアクチュエータの断面模式図である。アクチュエータ５ａ，５ｂは、板状体２ａ，２ｂを振動させるために相反する方向に移動可能に配設されている磁石３１と、当該磁石３１を移動可能に固定する円盤体３２ａ，３２ｂと、磁石３１に対して任意の極性の磁力を与える一対のソレノイド３３ａ，３３ｂとを備える。

磁石３１を固定している円盤体は図４に示すように、中心に磁石３１を貫通させて固着させて支持し、この磁石３１が貫通している中心部分の近傍から円周方向に向かって放射状に延びる複数の切欠部４１（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ）が形成されている。この切欠部４１は、図４に示すように磁石３１の周縁あたりから円盤体３２ａ，３２ｂの周縁に向かって、当該円盤体３２ａ，３２ｂの半径方向に対して所定の角度で（渦巻き状に）延びている。円盤体３２ａ，３２ｂがこの図４に示すように磁石３１を固定することで、磁石３１は相反する方向（図４の場合は紙面に対して手前方向と奥行方向、図３の場合は左右方向）に移動することができる。そして、磁石３１の最大移動量は切欠部４１の切り欠きの大きさに応じて決まる。

ソレノイド３３ａ，３３ｂは、入力された音声信号に応じてコイルに流れる電流の向きが可変することで電磁石の極性が変化する。図５にアクチュエータ５ａ，５ｂの等価回路を示す。上述したように、入力された音声信号に応じて電流制御部５１が電流の向きを制御する。図５においては、磁石３１の極性が左がＮ極、右がＳ極となっている。磁石３１は、図４において説明したように、円盤体３２ａ，３２ｂにより移動可能に固定されており、等価回路だとバネ５２ａ，５３ｂに相当する。図５の場合、ソレノイド３３ａは、左の配線がプラス、右の配線がマイナスに接続され、電磁石としては右がＮ極、左がＳ極となり、磁石３１を反発させて右方向に移動する力を与える。ソレノイド３３ｂは、右の配線がプラス、左の配線がマイナスに接続され、電磁石としては左がＮ極、右がＳ極となり、磁石３１を引き寄せて右方向に移動する力を与える。

電極制御部５１が電流の向きを逆にした場合は、ソレノイド３３ａは、左がＮ極、右がＳ極となり、磁石３１を引き寄せて左方向に移動する力を与える。ソレノイド３３ｂは、右がＮ極、左がＳ極となり、磁石３１を反発させて左方向に移動する力を与える。

すなわち、ソレノイド３３ａ，３３ｂが逆相に接続されているため電磁石の極性を同期して変化させることができ、図５に示すような接続及び配置状態とすることで、磁石３１に対して２つのソレノイド３３ａ，３３ｂで強力な磁力を与えることができる。磁石３１はソレノイド３３ａ，３３ｂから与えられた磁力により左右に振動し、その振動の力を受けて板状体２ａ，２ｂが共振し、共振周波数の音域の放音が可能となる。

また、図２において説明したように、板状体２ａ，２ｂは相互に逆方向にピストン運動をさせるため、アクチュエータ５ａ，５ｂの動作を相互に逆方向にする。つまり、アクチュエータ５ａの磁石３１が右方向に振動している場合には、その振動に同期して、アクチュエータ５ｂの磁石３１が左方向に振動するように電流制御を行う。

このように、磁石３１の振動により厚みのある（例えば、１２ｍｍ程度）板状体２ａ，２ｂを共振させることで、内部の空気抵抗の影響等を全く気にすることなく、空気の粗密により低い音波を生成することが可能となる。また、図２に示すように、空気孔を上下方向に設けることで広い範囲に音波を発生させることができる。

なお、上記の実施形態においては、２つのアクチュエータ５ａ，５ｂで対向する２つの板状体２ａ，２ｂをピストン駆動させる場合を説明したが、単一のアクチュエータ５ａ又は５ｂを用いて単一の板状体２ａ又は２ｂをピストン駆動することで、重低音を出力するようにしてもよい。

また、図３及び図５に示すアクチュエータは、磁石３１のそれぞれの極性に対して２つのソレノイド３３ａ，３３ｂにより磁力を与えて磁石３１を振動させているが、単一のソレノイドで磁石３１を振動させるようにしてもよい。

さらに、図４に示すように、磁石３１を円盤体３２ａ，３２ｂにより移動可能に固定したが、例えば、図５の等価回路に示すように、バネにより複数方向から固定して移動可能に固定するようにしてもよい。

さらにまた、本実施形態に係る重低音スピーカにおいては、板状体２ａ，２ｂと板状体２ｃ，２ｄは、それぞれ上面の板状体７及び下面の板状体８に連結して固定された状態となっているが、図１に示すような吸音材を介して固定することで、板状体２ａ，２ｂがたわむことなく平行にピストン動作することができるため、より高音質な重低音を放音することができる。

さらにまた、筐体１０下面の空気孔６は、確実に空気の給排出を行うことができるサイズであって、逆相の音を最小限に抑える径とすることが望ましい。さらにまた、筐体１０の板状体２ａ，２ｂを矩形状としたが、他の形状であってもよく、例えば円形や楕円形であってもよい。さらにまた、板状体２ａ，２ｂに設置されるアクチュエータ５ａ，５ｂは、板状体２ａ，２ｂの中心（重心）の位置に設置されることが望ましい。

１ 重低音スピーカ
２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ） 板状体
３ 基台
４ 中高音域スピーカ
５（５ａ，５ｂ） アクチュエータ
６ 空気孔
７ 板状体（上面）
８ 板状体（下面）
１０ 筐体
３１ 磁石
３２（３２ａ，３２ｂ） 円盤体
３３（３３ａ，３３ｂ） ソレノイド
４１（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ） 切欠部
５１ 電流制御部
５２（５２ａ，５２ｂ） バネ

Claims (5)

1. 複数の板状体で構成される筐体と、
   前記筐体を構成する少なくとも一側面の板状体、及び、当該一側面の板状体に対向する位置の他側面の板状体に固定され、低音に対して共振特性を有する前記板状体を前記筐体の内側及び外側にピストン移動させる駆動手段と、
   前記筐体における前記一側面及び当該一側面に対向する前記他側面以外のいずれかの面に配設される空気孔とを備え、
   前記筐体の前記一側面及び前記他側面に固定されている前記各駆動手段が、それぞれ相反する方向に同期して前記各板状体をピストン移動させることを特徴とする重低音スピーカ。
2. 請求項１に記載の重低音スピーカにおいて、
   前記駆動手段が、相反する方向に移動可能に配設された磁石と、当該磁石に任意の極性の磁力を与えるソレノイドとを有し、当該ソレノイドの極性を切り替えることで前記磁石を振動させて前記板状体をピストン移動することを特徴とする重低音スピーカ。
3. 請求項２に記載の重低音スピーカにおいて、
   前記磁石における各極性の夫々に対して任意の極性の磁力を与える一対のソレノイドを有し、各ソレノイドは前記磁石が同一方向に移動するように同期して極性を切り替えることを特徴とする重低音スピーカ。
4. 請求項２又は３に記載の重低音スピーカにおいて、
   前記駆動手段が、前記磁石を中心部分に貫通させて固定する円盤体を有し、当該円盤体は、中心部分近傍から円周方向に向かって所定の角度で放射状に延びる複数の切欠部が形成されていることを特徴とする重低音スピーカ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の重低音スピーカにおいて、
   前記空気孔が配設される面に対向する面に他の空気孔が配設され、当該他の空気孔に連通し、中高音域以上の周波数特性を有する中高音域スピーカを備え、
   前記中高音域スピーカが、入力された音信号の周波数特性に応じた中高音域の音を放音すると共に、前記板状体のピストン移動により生じる前記筐体内の空気の排出に応じて、低音域の音を放音することを特徴とする重低音スピーカ。

Images