JP6399390B2 - スピーカおよびａｖ機器 - Google Patents

Description

本開示は、スピーカおよびＡＶ機器に関する。

近年、分割サスペンションと磁性流体を使用し、小型であっても低音再生が可能な広帯域スピーカ（以下、磁性流体スピーカと呼ぶ）が実現している。

図１０Ａは、特許文献１に記載されている従来のスピーカにおいて、磁性流体と分割サスペンションを利用したスピーカの断面図を表す図であり、図１０Ｂは、図１０Ａのスピーカにおける１０Ｂ−１０Ｂ断面図である。図１０Ａ、図１０Ｂに示すスピーカは、ヨーク２０と、マグネット２１と、プレート２２と、振動板３０と、サスペンション２４ａ、２４ｂと、ボイスコイル２６と、音導管Ｈ２と、リブＬ１と、磁性流体２７とを備える。

以上の構成によれば、振動板３０を振動可能に支持するサスペンション２４ａ、２４ｂは、振動板３０の外周部であって互いに異なる位置に設けられ構成される。これにより、スピーカを小型化しても、サスペンション２４ａ、２４ｂの幅や厚さを調整することによってスティフネスを小さくしスピーカの最低共振周波数を低下させることができる。さらに磁性流体２７を封入することによって、振動板３０の各面で発生する音波間での干渉やローリングを抑制することもできる。以上のように、磁性流体２７と分割サスペンション２４ａ、２４ｂを利用したスピーカを用いることによって、小型であっても低音再生が可能な広帯域スピーカを実現することができる。
また、特許文献２には、音導管にダンパを設けた補聴器の例が記載されている。

国際公開第２００９／０６６４１５号 特開２００８−１６０６４４号公報

しかしながら、特許文献１の技術は更なる改善が望まれる。

本開示に係るスピーカは、振動板と、磁気回路とを備えたスピーカであって、前記磁気回路には、前記振動板の前記磁気回路側に形成される空間と前記スピーカ外部の空間とをつなぐ複数の音響経路が形成され、前記複数の音響経路は、第１の音響経路と、前記第１の音響経路とは音響インピーダンスが異なる第２の音響経路とを含む。

本開示のスピーカによれば、音圧特性の共振によるピークの緩和と最低共振周波数以下の音圧特性の保持を両立し、音導管から低音再生に優れ、周波数特性が平坦な音波を放射することができる。

図１Ａは、本開示の実施の形態１に係るスピーカの一例を示す断面図である。 図１Ｂは、本開示の実施の形態１に係るスピーカの一例を示す断面図である。 図２は、図１１に示すスピーカにおける制動材と音導管に関わる音圧周波数特性の一例を示す図である。 図３は、本開示の実施の形態１における制動材と音導管に関わる音圧周波数特性の一例を示す図である。 図４Ａは、本開示のスピーカに対応する等価回路の一例を示す図である。 図４Ｂは、本開示のスピーカに対応する等価回路の一例を示す図である。 図５は、本開示の実施の形態１に関わる音響インピーダンス特性（Ｂ＝１０^１〜１０^４）の実部を示す図である。 図６は、音導管の全てに制動板を配置したスピーカにおける音響インピーダンス特性の実部と、本開示のスピーカに対応する音響インピーダンス特性の実部を示す図である。 図７は、本開示のスピーカに関わる音響インピーダンス特性（Ｂ＝１０^４〜１０^７）の実部を示す図である。 図８は、本開示の実施の形態１に係るスピーカを搭載した薄型テレビ一例を示す正面外観図である。 図９Ａは、本開示の実施の形態２に係るスピーカの一例を示す断面図である。 図９Ｂは、本開示の実施の形態２に係るスピーカの一例を示す断面図である。 図１０Ａは、従来のスピーカの断面図である。 図１０Ｂは、従来のスピーカの断面図である。 図１１は、従来の音導管の断面図である。

まず、本発明者らが本開示に係る各態様の発明をするにあたって、検討した事項を説明する。
（本発明の基礎となった知見）

特許文献１に記載の従来のスピーカでは、磁性流体２７と分割サスペンション２４ａ、２４ｂとを利用したスピーカを用いることによって、小型であっても低音再生が可能な広帯域スピーカを実現することができる。
図１０に示した従来の磁性流体を用いたスピーカ方式の一つの特徴は、音導管Ｈ２を通じて外部空間に音波を放射することである。この方式によれば、振動板３０の背面に位置する音導管Ｈ２から音波を放射するので、振動板３０をユーザから見えない装置内部に配置することができる。従って、装置が備えるスピーカの存在を感じさせることなく音波をユーザに提供できるという利点がある。

また、一般的なスピーカでは、振動板３０とプレート２２との間に形成される背面容積４１１と音導管Ｈ２が低域通過フィルタとして機能するため、高域の周波数の再生が難しい。一方で、磁性流体スピーカでは、磁性流体によって振動板３０とプレート２２との間に形成される背面容積４１１が大幅に縮小される。これにより、低域通過フィルタの遮断周波数を増大させることができるため、一般的なスピーカに比べ、より高域の周波数を再生することができるという利点もある。

しかし、従来の磁性流体を用いたスピーカのように、磁気回路に設けられた音導管Ｈ２経由で音波を放射する場合、背面容積４１１と音導管Ｈ２とによって生じるヘルムホルツ共鳴や音導管内で発生する定在波共振が発生し、大きなピークが形成され、音質が劣化するといった問題が発生してしまう。また、従来の磁性流体を用いたスピーカでは、スピーカの中央位置における磁気回路に音導管Ｈ２が一つ設けられているのみであるため、振動板３０の中央と端から放射された音波がそれぞれの経路差によって干渉してしまう。

ここで、例えばスピーカの振動板３０の前面（磁気回路を設けた側とは反対側）に共鳴が起こらないように音導管（図示せず）を配置することも考えられる。しかしこの方法では、振動板３０と振動板３０の前面に配置した音導管との間に形成される容積が磁気回路に音導管Ｈ２を設けるモデルに対して増大する。これにより、上記空間と音導管とによって形成される音響的な低域通過フィルタの遮断周波数が低下するため、高域の再生帯域が狭帯域化してしまう。
また、スピーカの振動板３０の前面（磁気回路とは反対側）に空間を形成するための新たな部材を配置しなければならないので、部品コストも上がってしまう。よって、特に図１０に示す磁性流体を配置しているスピーカにおいては、磁気回路に音導管を設けつつ、上記した共鳴や定在波共振を抑制する構造が求められる。

ここで、この問題に対し、特許文献２のように、音導管にダンパを設けダンパの制動効果によって高域のピークを抑制する方式も考えられる。図１１は、特許文献２における従来の音導管において、制動材により高域のピークを抑制する音導管５００の断面図を表す図である。音導管５００は、チューブ５０１と、通路５０２と、ジョイント５０３と、ダンパ５０４と、シール部材５０５、耳せん５０６とを備える。以上の構成によれば、ジョイント５０３にダンパ５０４を設けるだけで、チューブ５０１とジョイント５０３とを連結して形成される通路の周波数特性に生じる高域のピークを、ダンパ５０４の制動効果によって抑える効果が得られる。

ここで、特許文献２では、外耳道を耳せんなどで塞いで使用する密閉型の補聴器またはイヤホンなどを想定している。密閉型の補聴器またはイヤホンでは、最低共振周波数以下の音圧特性がダンパ５０４の制動効果に関係なく一定となるため、ダンパ５０４を設けても低域特性に影響を与えない。

しかし、図１０に示すスピーカの音導管Ｈ２に図１１に示すダンパ５０４を設けたとしても、図１０に示すスピーカは、自由空間に音波を放射する開放型のスピーカであるため、最低共振周波数以下の音圧特性が一定にならず、ダンパ５０４を設けることによって最低共振周波数以下の音圧特性にも制動効果が作用し、高域のピークだけでなく、最低共振周波数以下の音圧特性を低減させ、音圧特性を劣化させるという課題を有していた。

本開示は、音圧特性の共振によるピークの緩和と最低共振周波数以下の音圧特性の保持とを両立するスピーカを提供する。

本開示のスピーカは、振動板と、磁気回路とを備え、磁気回路には、振動板の磁気回路側に形成される空間とスピーカ外部の空間とをつなぐ複数の音響経路が形成され、複数の音響経路は、第１の音響経路と、第１の音響経路とは音響インピーダンスが異なる第２の音響経路とを含む。

これによって、音圧特性の共振によるピークの緩和と最低共振周波数以下の音圧特性の保持とを両立し、音導管から低音再生に優れ、周波数特性が平坦な音波を放射することができる。

また、本開示のスピーカは、磁気回路は、マグネットとプレートとヨークとで構成され、音響経路は、マグネットとプレートとヨークとにそれぞれ配置された音導管によって形成される、としてもよい。
このように構成することにより、音導管は、スピーカの外部空間とつながっているため、振動板が上下振動しても、振動板と磁気回路との間に形成される空間内での圧力は変化しなくなる。

また、本開示のスピーカは、音導管は複数配置され、複数の音導管には、第１の音響経路を形成する第１の音導管と、第２の音響経路を形成する第２の音導管と、が含まれ、第１の音導管には、第１の音導管を覆う制動材が配置され、第２の音導管には、第１の音導管を覆う制動材が配置されない、としてもよい。
このように構成することにより、スピーカの低域における周波数特性を劣化させることなく、共振によるピークを抑制することができる。

また、本開示のスピーカは、複数の音導管には、第１の音響経路を形成する第３の音導管が更に含まれ、第３の音導管には、第３の音導管を覆う制動材が配置される、としてもよい。
このように構成することにより、スピーカの低域における周波数特性を劣化させることなく共振によるピークを抑制することができる。

また、本開示のスピーカは、第２の音導管は、マグネットまたはプレートまたはヨークの略中心位置に配置され、第１の音導管と第３の音導管とは、第２の音導管を中心にしたとき、対称となる位置に配置される、としてもよい。
このように構成することにより、スピーカの駆動時に振動板にかかる圧力が対称となり不安定振動の発生を抑制することができる。

また、本開示のスピーカは、スピーカの上面視形状は矩形であり、音導管はスピーカの長辺方向に一列に配置される、としてもよい。
このように構成することにより、振動板の中央と端から放射された音波が経路差によって干渉することを防止できる。これにより、スピーカが細長い形状であっても経路差による干渉の影響を受けやすい高域の特性を損なうことなく、音波を放射することができる。

また、本開示のスピーカは、音導管は複数配置され、複数の音導管には、第１の音響経路を形成する第１の音導管と、第２の音響経路を形成する第２の音導管と、が含まれ、第１の音導管と第２の音導管は、それぞれ半径が異なる、としてもよい。
このように構成することにより、第１の音導管の抵抗成分と前記第２の音導管の抵抗成分とを調整することができる。

また、本開示のスピーカは、第１の音響経路の抵抗成分比と第２の音響経路の抵抗成分比とが１０^２以上１０^５以下としてもよい。
このように構成することにより、音圧特性の共振によるピークの緩和と最低共振周波数以下の音圧特性の保持とを両立する。

また、本開示のスピーカは、音導管は一つのみであり、一の音導管に、第１の音響経路および第２の音響経路が形成される、としてもよい。
このように構成することにより、磁気回路に複数の音導管を設けることなく、音圧特性の共振によるピークの緩和と最低共振周波数以下の音圧特性の保持とを両立し、音導管から低音再生に優れ、周波数特性が平坦な音波を放射することができる。

また、本開示のスピーカは、音導管には一部を覆う制動材が配置され、第１の音響経路は制動材を通リ抜ける音響経路であり、第２の音響経路は制動材を通リ抜けない音響経路である、としてもよい。
このように構成することにより、磁気回路に配置した一の音導管に第１の音響経路および第２の音響経路を形成することができる。

また、本開示のスピーカは、磁気回路の一部に磁性流体を備える、としてもよい。

本開示の一態様に係るＡＶ機器は、スピーカで構成されるテレビ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、イヤホン、補聴器、車両を含む。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本開示の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることもできるものとする。

（実施の形態１）
図１Ａは、本実施の形態１に係るスピーカ１００の一例を示す断面図である。図１Ｂは、図１Ａのスピーカ１００における１Ｂ−１Ｂ断面図である。
スピーカ１００は、ヨーク１０１と、マグネット１０２と、プレート１０３と、振動板１０４と、サスペンション１０５ａ、１０５ｂと、ボイスコイル１０６と、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃと、制動材１０９と、磁性流体１１０とを備える。
また、ヨーク１０１と、マグネット１０２と、プレート１０３とによって磁気空隙１０７を形成する磁気回路を構成する。プレート１０３と、振動板１０４と、ボイスコイル１０６と、磁性流体１１０とによって背面容積１１１（振動板１０４の磁気回路側の空間）が形成される。
また、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、それぞれ、振動板１０４の磁気回路側の空間とスピーカ１００の外側の空間とをつなぐ空間である。
また、ボイスコイル１０６と、磁性流体１１０とは、この磁気空隙１０７内に配置される。また、図１では振動板１０４にリブ１１２が配置されている例を示しているが、このリブ１１２は必須の構成ではない。以下各構成について説明する。

ヨーク１０１は、上面が開放された箱形状であり、上面視における形状は矩形形状である。ヨーク１０１は、底面に開口部を有しており、音導管１０８の一部を形成している。また、ヨーク１０１の内部の開放面は、長辺が直線形状であり短辺が曲線形状（トラック形状）である。さらに、ヨーク１０１は、内部の開放面から外側に延伸した延伸部を含み、延伸部はサスペンション１０５ａ、１０５ｂを支持している（後述する）。また、ヨーク１０１は、磁性材料で構成される。

マグネット１０２は、水平断面形状がトラック形状である。すなわち、マグネット１０２は、ヨーク１０１の内部の開放面の形状と略同形状であり、ヨーク１０１の内部の開放面の形状より小さい。マグネット１０２は、内部に開口部を有しており、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの一部を形成している。マグネット１０２の開口部の形状は、ヨーク１０１に設けられている開口部の形状と同様の形状である。また、マグネット１０２は、その開口部の位置とヨーク１０１の開口部の位置とが合わさるように、ヨーク１０１の内部底面に接着される。マグネット１０２の着磁方向は、振動板１０４の振動方向と同様の方向となるよう着磁されている。

図１Ｂに示すように、プレート１０３は、水平断面形状がトラック形状である。すなわち、プレート１０３は、ヨーク１０１の内部の開放面の形状と略同形状であり、ヨーク１０１の内部の開放面の形状より小さい。プレート１０３は、ヨーク１０１およびマグネット１０２と同様に、内部に開口部を有しており、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの一部を形成している。プレート１０３の開口部の形状もまた、ヨーク１０１に設けられている開口部の形状と同様の形状である。また、プレート１０３は、その開口部の位置とマグネット１０２の開口部の位置とが合わさるように、マグネット１０２の上面に接着される。プレート１０３の外周には磁性流体１１０が接触している。プレート１０３は、磁性材料で構成される。

振動板１０４は、水平断面形状がトラック形状である。すなわち、振動板１０４は、長辺が直線形状であり、短辺が曲線形状である。すなわち、振動板１０４は、ヨーク１０１の内部の開放面の形状と略同形状である。振動板１０４の水平断面形状とヨーク１０１の内部の開放面の形状とを比較した際の大小は、特に限定しない。また、振動板１０４は、サスペンション１０５ａ、１０５ｂと同じ材料にて構成され、サスペンション１０５ａ、１０５ｂにその曲線部が一体形成されて接着される。なお、振動板１０４は、サスペンション１０５ａ、１０５ｂと一体形成されていなくてもよいし、同じ材料で構成されていなくてもよい。また、振動板１０４の底面外周部にはボイスコイル１０６が接着される。また、図１Ａのように、振動板１０４の短辺と平行な複数個のリブ１１２が形成されたものであってもよい。リブ１１２があることで、可聴帯域内での共振を抑制することができる。

サスペンション１０５ａとサスペンション１０５ｂとは、振動板１０４およびヨーク１０１に接着される。サスペンション１０５ａ、１０５ｂが振動板１０４と接着される辺は、曲線形状である。また、サスペンション１０５ａ、１０５ｂがヨーク１０１（の延伸部）に接着される辺は、直線形状である。振動板１０４の全周囲を覆わずに、一部（短辺・曲線部）のみに複数接着されていることから、サスペンション１０５ａとサスペンション１０５ｂとを合わせて分割サスペンションと呼ぶ。また、サスペンション１０５ａとサスペンション１０５ｂとの垂直断面形状は、図１Ａに示すように非直線となる。この形状によって、振動板１０４を振動可能に保持している。また、サスペンション１０５ａとサスペンション１０５ｂとの垂直断面形状は、図１Ａに示すように、振動方向において下に凸の形状でもよいし、上に凸の形状でもよい。なお、サスペンション１０５ａ、１０５ｂの形状は、これらに限られない。例えば、ヨーク１０１に接着される辺が曲線形状でもよい。この際には当然、ヨーク１０１のサスペンション１０５ａ、１０５ｂと接着される辺は、曲線形状となる。

ボイスコイル１０６は、水平断面形状がトラック形状である。すなわち、ボイスコイル１０６は、ヨーク１０１の内部の開放面の形状と略同形状であり、ヨーク１０１の内部の開放面の形状より小さい。また、ボイスコイル１０６の立体形状は、筒状である。図１Ａに示すように、ボイスコイル１０６の垂直方向上端が振動板１０４の底面外周部に接着される。また、ボイスコイル１０６の垂直方向下端は、図１Ａに示すように磁気空隙１０７内に配置される。また、ボイスコイル１０６の垂直方向下端の内周には、磁性流体１１０が接触している。

音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、ヨーク１０１と、マグネット１０２と、プレート１０３とにそれぞれに設けられた同一形状の開口部によって構成される。音導管１０８の形状は、図１Ｂのように円筒形状である。また、図１Ａ、図１Ｂに示すように、音導管１０８ｂは、例えばスピーカ１００の中央位置（または中心位置ともいう）に配置されていることが好ましい。スピーカ１００の中央位置とは、マグネット１０２の中央位置である。また、スピーカ１００の中央位置とは、プレート１０３の中央位置である。また、スピーカ１００の中央位置とは、ヨーク１０１の中央位置である。
音導管１０８ｂは、例えばスピーカ１００の中央位置に配置される必要は必ずしもない。例えば音導管１０８ｂは、スピーカ１００、マグネット１０２、プレート１０３またはヨーク１０１の中央位置と見なる位置（略中央位置、または略中心位置ともいう）に配置されていればよい。
また、音導管１０８ａと音導管１０８ｃとは、音導管１０８ｂ（または、スピーカ１００の中央位置）を中心としたとき、互いに対称となる位置に配置されていることが好ましい。図１Ｂでは、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、長辺方向に沿って配置されており、音導管１０８ａ、１０８ｃは、音導管１０８ｂ（または、スピーカ１００の中央位置）に対して、長辺方向における対称位置に配置されている例を示している。ただし、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの配置位置に関しては、これに限られない。

制動材１０９は、音導管１０８ａ、１０８ｃの下部開口面を覆う位置に配置される。図１のスピーカでは、制動材１０９は、音導管１０８ｂの下部開口面には設けない。なお、制動材１０９を音導管１０８ａ、１０８ｃの上部開口面に設けてもよい。また、音導管１０８ａ、１０８ｃの内部に設けてもよい。なお、制動材１０９は、音導管１０８ａ、１０８ｃの下部開口面に設けずに、音導管１０８ｂの下部開口面を覆う位置に設けてもよい。すなわち、制動材１０９は、複数ある音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのうちの少なくとも一つには設けられ、残りには設けられない構成であればよい。

磁性流体１１０は、プレート１０３の外周およびボイスコイル１０６の内周の空間に隙間無く充填される。

以上のように構成されたスピーカ１００の動作について説明する。ボイスコイル１０６に電気信号が入力されると、フレミングの左手の法則に従ってボイスコイル１０６が振動する。ボイスコイル１０６は振動板１０４と接着されているため、振動板１０４から音波が発生する。振動板１０４から発生した音波は、音導管１０８ａ、音導管１０８ａに配置した制動材を通過してスピーカ１００の外部へ出力される。また、振動板１０４から発生した音波は、音導管１０８ｃおよび音導管１０８ｃに配置した制動材を通過してスピーカ１００の外部へ出力される。また、振動板１０４から発生した音波は、音導管１０８ｂを通過してスピーカ１００の外部へ出力される。
この時、サスペンション１０５ａ、１０５ｂは、振動板１０４全周を囲うことなく部分的に振動板と接着しているため、サスペンション１０５ａ、１０５ｂのスティフネスは、一般的な振動板全周を囲うサスペンションのスティフネスに比べ十分低くなる。それにより、最低共振周波数を低減させることができ、再生帯域幅の縮小を抑制することができる。また、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃにより、振動板１０４が振動した場合でも背面容積１１１の内部の圧力は一定に保たれるため、最低共振周波数の増大を抑制することができる。

また、本実施の形態１におけるスピーカ１００では、磁気回路に音導管１０８を設けているので、振動板１０４の上部に音導管を設ける場合に比べ、背面容積１１１を縮小することができ、それにより低域通過フィルタの遮断周波数が高域側にシフトされ、広帯域の音波を放射することができる。
また、音導管１０８が外部空間につながっているため、振動板１０４が上下振動しても、背面容積１１１内での圧力は変化しないため、背面容積１１１内の圧力変動に伴う磁性流体の飛散を抑制することができる。
さらに、制動材１０９に布などの吸油性のある素材を用いれば、スピーカ１００に大きな衝撃が加わり磁性流体１１０がスピーカ１００の内部で飛散し、毛細管現象によって音導管１０８に到達した場合でも、制動材１０９が磁性流体１１０を吸い込むことで、磁性流体が外部空間に流出することを抑制することができる。

さらに、本実施の形態１においては、矩形状のスピーカ１００の長辺方向に沿って三つの音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃが設けられている。そのため、振動板１０４の中央と端から放射された音波が経路差によって干渉することを防止できる。それにより、スピーカ１００が細長い形状であっても経路差による干渉の影響を受けやすい高域の特性を損なうことなく、音波を放射することができる。

さらに、本実施の形態１におけるスピーカ１００では、制動材１０９を音導管１０８ａ、１０８ｃのみに配置している。すなわち、音導管１０８ｂ（または、スピーカ１００の中央位置）に対して、振動板１０４の長辺方向の対称となる位置にある音導管１０８ａ、１０８ｃに制動材１０９を配置している。これにより、スピーカ１００の駆動時に振動板１０４にかかる圧力が対称となり、不安定振動の発生を抑制することができる。

さらに、本実施の形態１におけるスピーカ１００では、制動材１０９を適切な音響インピーダンスに設計（配置）することで、最低共振周波数以下の音圧特性を低減することなく、共振によるピークを抑制している。ここでは上述のように、制動材１０９を音導管１０８ａ、１０８ｃの下部開口面を覆う位置に配置し、音導管１０８ｂの下部開口面には配置していない。以下にこの構成による効果を説明する。
まず、図１に示したスピーカ１００において、音導管１０８ａ、１０８ｃに制動材１０９を取り付けていない構成を制動材無しのスピーカ構成と呼ぶことにする。
また、図１に示したスピーカ１００において、音導管１０８ｂにも制動材１０９を取り付けた構成（音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの全てに制動材１０９を取り付けた構成）を制動材有（三箇所）のスピーカ構成と呼ぶことにする。

図２に、制動材無しのスピーカ構成と、制動材有のスピーカ構成とにおける音圧特性を比較した結果を示す。
図２は、横軸が周波数を縦軸が音圧レベルを示す。制動材無しのスピーカ構成における音圧特性は、背面容積１１１と音導管１０８とによって生じるヘルムホルツ共鳴の影響で、８ｋＨｚ付近にピークが形成されている。これに対し、制動材有（三箇所）のスピーカ構成では、制動材１０９の制動効果によって、８ｋＨｚ付近のピークが抑制されている。しかしながら同時に、制動材１０９の制動効果によって、最低共振周波数以下（１ｋＨｚ以下）の音圧特性も低下してしまっている。

それに対し、図３に、制動材無しのスピーカ構成と、図１に示すスピーカ１００（音導管１０８ａ、１０８ｃの下部開口面を覆う位置に制動材１０９を配置）の構成における音圧特性とを、比較した結果を示す。図３は、横軸が周波数を縦軸が音圧レベルを示す。図２における制動材有（三箇所）のスピーカ構成における音圧特性は、制動材１０９の影響で、８ｋＨｚ付近のピークと、最低共振周波数以下の音圧特性とが共に低下していたのに対し、本実施の形態１のスピーカ１００においては、８ｋＨｚ付近のピークのみ低下し、最低共振周波数以下の音圧特性は制動材無しのスピーカ構成における音圧特性と同等となっている。すなわち、本実施の形態１におけるスピーカ１００の音圧特性は、低域特性を劣化させることなく共振によるピークを抑制できていることが確認できる。

ここで、本実施の形態１で示すように、二つの制動材１０９を、三つある音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのうち二つ（音導管１０８ａ、１０８ｃ）に設けることで、最低共振周波数以下の音圧特性が低下することなく共振によるピークが抑制される理由を説明する。

図４Ａは、制動材有（三箇所）のスピーカ構成における音導管１０８と制動材１０９を音響インピーダンスとして考えたときの等価回路の一例を示した図である。また、図４Ｂは、本実施の形態１のスピーカ１００の構成における音導管１０８と制動材１０９を音響インピーダンスとして考えたときの等価回路の一例を示した図である。

振動板１０４の振動により発生した音波が音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのそれぞれを通過するときの現象の解析手法は、電流がコイルと抵抗とを直列に接続したものを流れるときに生じる現象の解析手法を適用できる。音波が音導管を通過したときに生じる現象と、電流がコイルと抵抗とを直列に接続したものを流れるときに生じる現象に類似性があるからである。この場合、音波を電流と考え、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのそれぞれをコイルと抵抗とを直列に接続したものと考えればよい。
また、音波が制動材を通過するときの現象の解析手法は、電流が抵抗を流れるときに生じる現象の解析手法を適用できる。音波が制動材を通過するときに生じる現象と、電流が抵抗を流れるときに生じる現象に類似性があるからである。この場合、音波を電流と考え、制動材を抵抗と考えればよい。
よって、振動板１０４の磁気回路側の空間（振動板側）とスピーカの外部空間（外部空間側）との間に位置する音導管および制動材を、図４に示すような等価回路で示すことができる。

図１に示すスピーカ１００において、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのそれぞれの半径および長さは、同じであるとする。また、音導管１０８に配置する制動材の材料は同じ材料を用い、かつ制動材の厚さは同じであるとする。
図１に示すスピーカ１００の構成において、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのそれぞれの半径および長さは同じであるため、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのそれぞれに対応する音響インピーダンスを同じと見なすことができる。また、音導管１０８に配置する制動材の材料は同じ材料を用い、かつ制動材の厚さは同じとしたので、制動材有（三箇所）のスピーカ構成において、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのそれぞれに配置した制動材１０９の音響インピーダンスを同じと見なすことができる。
図４Ａに示すように、制動材有（三箇所）のスピーカ構成では、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃのそれぞれに対して制動材１０９による抵抗成分Ｒ_２が付加されるため、振動板側とスピーカの外部空間との間に位置する、音導管と制動材とで構成される音響インピーダンスＺ_１の実部は、以下の（１）式に示すように
となり、周波数の値に関係なく一定の値を取る。ここで、制動効果の強弱は音響インピーダンスの実部に比例するため、制動材１０９を音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの全てに配置した構成では、共振によるピークと最低共振周波数以下の音圧特性とが同時に低下してしまう。

一方で、図４Ｂに示す本実施の形態１のスピーカ１００のように、複数ある音導管の一部（音導管１０８ａ、１０８ｃの下部開口面を覆う位置）に制動材を設け、残りの音導管（音導管１０８ｂ）には制動材を設けない構成において、振動板側とスピーカの外部空間との間の音響インピーダンスＺ_２の実部は、以下の（２）式に示すように
となり、周波数ｆに依存する。ここで、音導管自身の抵抗成分Ｒ_１と制動材が付加された音導管の抵抗成分Ｒ_１＋Ｒ_２との比をＢとすると、比Ｂは、以下の（３）式に示すように
となる。抵抗成分の比Ｂが１０^１（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．５３ｅ＋０５）、１０^２（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．７８ｅ＋０６）、１０^３（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．８１ｅ＋０７）、１０^４（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．８１ｅ＋０８）となる場合の音響インピーダンスＺ_２の実部の周波数特性を図５に示す。また、音響インピーダンスＺ_２の実部の算出において、（２）式のＭを６．６８ｅ＋０２としている。

図５において、横軸は周波数を縦軸は音響インピーダンスＺ_２の実部の値を示す。
図５より、抵抗成分の比Ｂの増大に伴い、主に１ｋＨｚ以上の音響インピーダンスＺ_２の実部の値が増大することがわかる。
ここで、制動材有（三箇所）のスピーカ構成において、振動板側とスピーカの外部空間との間の音響インピーダンスＺ_１の実部の周波数特性と、比Ｂが１０^４（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．８１ｅ＋０８）の場合における本実施の形態１のスピーカ１００の音響インピーダンスＺ_２の実部の周波数特性との比較を図６に示す。
また、音響インピーダンスＺ_２の実部の算出において、（２）式のＭを６．６８ｅ＋０２としている。

図６において、横軸は周波数を縦軸は音響インピーダンスの実部の値を示す。
図６より、制動材有（三箇所）のスピーカ構成における音響インピーダンスＺ_１の実部の値は、周波数に関係なく一定であるのに対し、本実施の形態１のスピーカ１００の構成では、抵抗成分の比Ｂを１０^４とすることで１ｋＨｚ以下の音響インピーダンスＺ_２の実部の値を８ｋＨｚの音響インピーダンスの実部の値の４０分の１以下とすることができる。

これにより、本実施の形態１のように、複数ある音導管のうちの少なくとも一つに制動材を設け、残りの音導管には制動材を設けないスピーカ１００では、低域特性を劣化させることなく共振によるピークを抑制することができる。

さらに、抵抗成分の比Ｂが１０^４（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．８１ｅ＋０８）、１０^５（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．８１ｅ＋０９）、１０^６（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．８１ｅ＋１０）、１０^７（Ｒ_１＝２．８１ｅ＋０４、Ｒ_２＝２．８１ｅ＋１１）となる場合の音響インピーダンスＺ_２の実部の周波数特性を図７に示す。
また、音響インピーダンスＺ_２の実部の算出において、（２）式のＭを６．６８ｅ＋０２としている。
図７において、横軸は周波数を縦軸は音響インピーダンスＺ_２の実部の値を示す。図７より、抵抗成分の比Ｂが１０^４よりも大きくなると、高域周波数においては音響インピーダンスＺ_２の実部の値が減少することがわかる。そのため、本実施の形態１の効果を得るためには、抵抗成分の比Ｂを１０^２以上１０^５以下に設計することが好ましい。

なお、制動材１０９の設置位置や形状は、音導管１０８の経路を遮る構成であれば、どのような設置位置・形状であってもよい。

なお、図１に示すスピーカ１００では、音導管１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの半径を同じとしていたが、これに限定されるものではない。例えば、音導管１０８ｂの半径と、音導管１０８ａ、１０８ｃの半径とを異なる値としてもよい。音導管１０８の半径を変化させることで抵抗成分（Ｒ_１）を調整し、抵抗成分の比Ｂを調整してもよい。音導管の半径を小さくすると抵抗成分の比Ｂが小さくなる。よって、抵抗成分の比Ｂを小さくしたいときは、音導管の半径を小さく設計すればよい。
ただし、図１に示す、制動材１０９が付加されない音導管１０８ｂは、主に低周波数の音が通過するため、音導管１０８ｂの半径は、音導管１０８ａ、１０８ｂの半径よりも大きく設定した方が、音導管１０８ｂでの風切り音を防止することができる。

また、制動材１０９を使用せずに抵抗成分の比Ｂを調整する場合は、音導管１０８ａ、１０８ｃの半径（または口径）を音導管１０８ｂの半径よりも小さくすることで、抵抗成分の比Ｂを大きくすることができる。この時、音導管１０８ｂに対する音導管１０８ａ、１０８ｃの半径の比をＣとすると、比Ｃは、以下の（４）式に示す音響インピーダンスの実部を用いて以下の（５）式に示すようになる。さらに抵抗成分の比Ｂの条件を加味すると、半径の比Ｃは、１０^{−１．２５}以上１０^−０．５以下になることが望ましい。
ここで、μ：粘性係数（空気１．８６×１０^−５）、ρ：密度（空気１．１８ｋｇ／ｍ^３）である。

次に、本開示の実施の形態１のスピーカ１００を薄型テレビに搭載した例を説明する。図８は、本開示の実施の形態１のスピーカ１００を搭載した薄型テレビの一例を示す正面外観図である。同図において、２０１はセット筐体、２０２は液晶あるいは有機ＥＬなどのディスプレイ部、２０３はスピーカである。スピーカ２０３は、ディスプレイ部２０２の両サイドのセット筐体２０１の内部に設けられる。

以上のように構成された薄型テレビについて、その動作を説明する。ここでは図示しないが、信号処理部で処理された音響信号が左右のスピーカ２０３に入力されることによって、スピーカ２０３から音が再生される。スピーカ２０３から放射される音波は、本実施の形態１における制動材の制動効果により、低域特性を劣化させることなく共振によるピークを抑制することができ、低音再生に優れ、周波数特性が平坦な音声を再生することができる。

さらに、音導管から放射することによって、スピーカ１００の存在を感じさせることなく音をユーザに提供することができる。

なお、本実施例においては、スピーカ１００をディスプレイ部の両端に配置したが、スピーカの個数や設置位置を限定するものではない。

また、本実施の形態１におけるスピーカ１００は、必ずしも図８の例のように薄型テレビに配置することに限らない。携帯端末、タブレット端末、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、イヤホン、補聴器、車両など、スピーカを備える様々な装置に採用が可能である。

（実施の形態２）
以下に、実施の形態２におけるスピーカ３００の説明をする。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と同様の構成は一部説明を省略している。

図９Ａは、本実施の形態２に係るスピーカ３００の一例を示す断面図である。図９Ｂは、図９Ａのスピーカ３００における９Ｂ−９Ｂ断面図である。
スピーカ３００は、ヨーク３０１と、マグネット３０２と、プレート３０３と、振動板３０４と、サスペンション３０５ａ、３０５ｂと、ボイスコイル３０６と、音導管３０８と、制動材３０９と磁性流体３１０とを備える。
また、ヨーク３０１と、マグネット３０２と、プレート３０３とによって磁気空隙３０７が形成され、プレート３０３と、振動板３０４と、ボイスコイル３０６と、磁性流体３１０とによって背面容積３１１が形成される。
ボイスコイル３０６と、磁性流体３１０とは、この磁気空隙３０７内に配置される。
また、実施の形態１と同様、リブ３１２を振動板３０４に備えてもよい。

以下、スピーカ３００の動作について、実施の形態１のスピーカ１００と異なる構成について説明する。

実施の形態１と異なる構成の一つは、音導管３０８が一つである点である。音導管３０８は、スピーカの中心部に一つ設けられる。

また、実施の形態１と異なる構成の一つは、制動材３０９が音導管断面を完全に塞いでいない点である。図９Ａに示すとおり、制動材３０９の中心には孔が配置されている（円環上の制動材３０９を用いている）。

ボイスコイル３０６が振動し、振動板３０４から音波が発生する点は、実施の形態１と同様である。上述したように実施の形態１と異なる点は、一つの音導管３０８に対して円環上の制動材３０９が付加されている点である。

ここで、音導管３０８を通過する音波は、制動材３０９の内部を通過する音波と、制動材３０９の中心（制動材３０９の中央に設けた孔）を通り制動効果を受けない音波とに、別れる。このように、一つの音導管３０８内に制動材３０９を通リ抜ける音響経路（第１の音響経路）と、制動材３０９を通り抜けない（または、制動材３０９により覆われていない部分、つまり制動材３０９の孔を通り抜ける）音響経路（第２の音響経路）とが、設けられることになる。一つの音導管３０８内に二つの音響経路を設けることによって、実施の形態１と同様に、低域特性を劣化させることなく共振によるピークを抑制することができる。従って、実施の形態１のように複数の音導管を設ける必要はなく、従来の音導管と同様の形状を用いても効果を実現することができる。

なお、制動材３０９の設置位置や形状は、音導管３０８の経路を部分的に遮る構成であれば、どのような設置位置・形状であってもよい。例えば、制動材３０９を、音導管３０８に対してずらして接着させることで、制動材内部を通過する音響経路と制動材を通過しない音響経路とを形成する構成などが考えられる。
なお、音導管の数や制動材を付加する音導管の数は、所望の音響特性が実現できれば、いくつであってもよい。
なお、音導管の形状は、背面容積３１１と外部空間の間をつなぐ形状であれば、トラック形状などの丸型形状以外の形状であってもよい。
なお、円環状の制動材３０９は、図１に示す複数の音導管を有するスピーカに適用することもできる。低周波数成分が多く含まれる信号を再生する場合、制動材３０９を使用することで、制動材を付加しない音導管にかかる圧力を弱めることができ、風切り音を抑制することができる。

本実施の形態２におけるスピーカ３００は、実施の形態１と同様、薄型テレビに配置することに限らない。携帯端末、タブレット端末、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、イヤホン、補聴器、車両など、スピーカを備える様々な装置に採用が可能である。

以上のように、本開示によれば、低域特性を劣化させることなく共振によるピークを抑制することができるため、狭額縁化が進み音導管を経由して外部に音波を放射するテレビ、タブレット端末、スマートフォンや、耳せんなどに通気孔を設けた開放型のイヤホンや補聴器であっても、低音再生に優れ、周波数特性が平坦なスピーカを実現する。

１００、２０３、３００ スピーカ
１０１、３０１ ヨーク
１０２、３０２ マグネット
１０３、３０３ プレート
１０４、３０４ 振動板
１０５ａ、１０５ｂ、３０５ａ、３０５ｂ サスペンション
１０６、３０６ ボイスコイル
１０７、３０７ 磁気空隙
１０８、３０８、５００ 音導管
１０９、３０９ 制動材
１１２、３１２ リブ
１１０、３１０ 磁性流体
１１１、３１１、４１１ 背面容積
２０１ 筐体
２０２ ディスプレイ部

Claims (11)

1. スピーカであって、
   振動板と、
   磁気回路とを備え、
   前記磁気回路には、前記振動板の前記磁気回路側に形成される空間と前記スピーカの外部の空間とをつなぐ複数の音響経路が形成され、
   前記複数の音響経路は、第１の音響経路と、前記第１の音響経路とは音響インピーダンスが異なる第２の音響経路とを含み、
   前記磁気回路は、マグネットとプレートとヨークとで構成され、
   前記音響経路は、前記マグネットと前記プレートと前記ヨークとにそれぞれ配置された音導管によって形成される、
   スピーカ。
2. 前記音導管は複数配置され、
   複数の前記音導管には、第１の音響経路を形成する第１の音導管と、第２の音響経路を形成する第２の音導管と、が含まれ、
   前記第１の音導管には、前記第１の音導管を覆う制動材が配置され、
   前記第２の音導管には、前記第１の音導管を覆う制動材が配置されない、
   請求項１に記載のスピーカ。
3. 複数の前記音導管には、第１の音響経路を形成する第３の音導管が更に含まれ、
   前記第３の音導管には、前記第３の音導管を覆う制動材が配置される、
   請求項２に記載のスピーカ。
4. 前記第２の音導管は、前記マグネットまたは前記プレートまたは前記ヨークの略中心位置に配置され、
   前記第１の音導管と前記第３の音導管とは、前記第２の音導管を中心にしたとき、対称となる位置に配置される、
   請求項３に記載のスピーカ。
5. 前記スピーカの上面視形状は矩形であり、
   前記音導管は前記スピーカの長辺方向に一列に配置される、
   請求項４に記載のスピーカ。
6. 前記音導管は複数配置され、
   複数の前記音導管には、第１の音響経路を形成する第１の音導管と、第２の音響経路を形成する第２の音導管と、が含まれ、
   前記第１の音導管と前記第２の音導管は、それぞれ半径が異なる、
   請求項１に記載のスピーカ。
7. 前記第１の音響経路の抵抗成分比と前記第２の音響経路の抵抗成分比とが１０^２以上１０^５以下となる、
   請求項２に記載のスピーカ。
8. 前記音導管は一つのみであり、
   一の前記音導管に、前記第１の音響経路および前記第２の音響経路が形成される、
   請求項１に記載のスピーカ。
9. 前記音導管には一部を覆う制動材が配置され、
   前記第１の音響経路は前記制動材を通リ抜ける音響経路であり、
   前記第２の音響経路は前記制動材を通リ抜けない音響経路である、
   請求項８に記載のスピーカ。
10. 前記磁気回路の一部に、磁性流体を備える、
    請求項１から９のいずれか１項に記載のスピーカ。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のスピーカで構成されるテレビ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、イヤホン、補聴器、車両を含む、ＡＶ機器。