JP6924962B2

JP6924962B2 - スピーカ装置

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Publication number: JP6924962B2
Application number: JP2017061924A
Authority: JP
Inventors: 松村　俊之; 俊之松村; 明久川村; 佐伯　周二; 周二佐伯
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-03-27
Also published as: JP2018164243A; EP3383060B1; EP3383060A1; US10462553B2; US20180279039A1

Description

本発明は、スピーカ装置に関し、特に、第一スピーカーユニットの前方に第二スピーカーユニットが配置されるスピーカ装置に関する。

従来、一対のスピーカーユニットを前後方向に配置することで、点音源に近づけたいわゆる同軸型のスピーカ装置が開示されている（例えば特許文献１参照）

実開昭５５−７２３８４号公報

特許文献１に記載のスピーカ装置のように、低音域用のスピーカーユニットのフレームの中心に高音域用のスピーカーユニットを配置し、一対のスピーカーユニットのフレーム同士が接続された同軸型のスピーカ装置は、高音域用のスピーカーユニットから放射される音が低音域用のスピーカユニットの音で煽られ、全体として歪（混変調歪）を含む音が放射され、スピーカ装置としての音質が低下するという課題を有する。

本発明は、上記課題に基づきなされたものであり、一対のスピーカーユニットを前後方向に配置したスピーカ装置が発生する歪を抑制し音質が向上するスピーカ装置の提供を目的としている。

本発明の１つであるスピーカ装置は、第一スピーカーユニットと、前記第一スピーカーユニットを収容する第一キャビネットと、前記第一スピーカーユニットの音の放射側に前記第一スピーカーユニットの振動板を囲むように配置され、前記第一スピーカーユニットが放射する音を前記第一キャビネット外に導く音道を形成する環状部と、前記環状部の内側に配置される筒状の前記音道を隔てて配置される第二キャビネットと、前記第一スピーカーユニットと同じ方向に音を放射し、前記第二キャビネットに収容される第二スピーカーユニットと、前記音道と連通する開口を有し、共鳴空間を形成する共鳴部とを備える。

また、本発明の他の１つであるスピーカ装置は、第一スピーカーユニットと、前記第一スピーカーユニットを収容する第一キャビネットと、前記第一スピーカーユニットの音の放射側に前記第一スピーカーユニットの振動板を囲むように配置され、前記第一スピーカーユニットが放射する音を前記第一キャビネット外に導く音道を形成する環状部と、前記環状部の内側に配置される筒状の前記音道を隔てて配置される第二キャビネットと、前記第一スピーカーユニットと同じ方向に音を放射し、前記第二キャビネットに収容される第二スピーカーユニットとを備え、前記第二キャビネットは、前記第一スピーカーユニットの振動板に対向する面に、前記振動板の形状に沿う裏面部を備える。

本発明によれば、第一スピーカーユニットと第二スピーカーユニットとを前後方向に配置することで、試聴位置による音質の変化が少ない音を放射し、かつ、歪の少ない高音質な音を放射することが可能となる。

図１は、本実施の形態におけるスピーカ装置の外観を示す斜視図である。図２は、本実施の形態におけるスピーカ装置の内部を示す断面斜視図である。図３は、本実施の形態におけるスピーカ装置のスピーカーユニット部分を示す断面図である。図４は、本実施の形態における環状部、共鳴部、および、スピーカーユニットを示す斜視図である。図５は、低域再生限界周波数を説明するための図である。図６は、スピーカ装置のスピーカーユニット部分の別例を示す断面図である。図７は、スピーカ装置のスピーカーユニット部分の別例を示す断面図である。

次に、本発明に係るスピーカ装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明に係るスピーカ装置の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明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、本発明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。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるスピーカ装置の外観を示す斜視図である。

図２は、本実施の形態におけるスピーカ装置の内部を示す断面斜視図である。

図３は、本実施の形態におけるスピーカ装置のスピーカーユニット部分を示す断面図である。

これらの図に示すように、スピーカ装置１００は、２つのスピーカーユニットが前後方向（図中Ｘ軸方向）に並んで配置されるスピーカであって、第一スピーカーユニット１０１と、第二スピーカーユニット１０２と、第一キャビネット１１１と、第二キャビネット１２１と、環状部１０３と、共鳴部１０４とを備えている。

第一スピーカーユニット１０１は、第二スピーカーユニット１０２ユニットよりも低音域の音の放射を担当するように設計されたスピーカであり、振動板１１２、ボイスコイル１１３、および、フレーム１１４を有する振動系と、ヨーク１１５、マグネット１１６及びプレート１１７を有する界磁部とで構成されている。

本実施の形態の場合、第一スピーカーユニット１０１は、第一キャビネット１１１内に収容されており、第一キャビネット１１１の前面開口を塞ぐ第一バッフル板１１８に環状部１０３を介して取り付けられている。なお、第一スピーカーユニット１０１は、保持部材などを介して第一キャビネット１１１に保持されていてもかまわない。

本実施の形態において、第一スピーカーユニット１０１は、円錐形（コーン型）の振動板を備えた一般的なスピーカとして示しているが、第一スピーカーユニット１０１は特に限定されるものでは無く、周知の他のスピーカと置き換えることが可能である。

第二スピーカーユニット１０２は、第一スピーカーユニット１０１よりも小型のスピーカであり、第一スピーカーユニット１０１よりも高音域の音の放射を担当するように設計されたスピーカである。第二スピーカーユニット１０２も第一スピーカーユニット１０１と同様、振動板、ボイスコイル、および、フレーム、ヨーク、マグネット、プレートなどを有するがこれらの図示は省略する。

第二スピーカーユニット１０２は、第一スピーカーユニット１０１の振動板１１２の前方（図中Ｘ軸負の側）に、第一スピーカーユニット１０１と同じ方向に音を放射するように配置されている。また、第二スピーカーユニット１０２は、第二スピーカーユニット１０２と第一スピーカーユニット１０１の振動板１１２との間に配置される第二キャビネット１２１に収容され、保持されている。

本実施の形態の場合、第一スピーカーユニット１０１と第二スピーカーユニット１０２とは、それぞれのボイスコイルの軸が一致した状態で配置されており、いわゆる同軸型のスピーカ配置になっている。

本実施の形態において、第二スピーカーユニット１０２は、一般的なスピーカとして示しているが、第二スピーカーユニット１０２は、特に限定されるものでは無く、周知の他のスピーカと置き換えることが可能である。

図４は、環状部、共鳴部、および、スピーカーユニットを示す斜視図である。

同図に示すように、環状部１０３は、第一スピーカーユニット１０１の音の放射側（図中Ｘ軸負側）であって第二スピーカーユニット１０２の外側周囲に第一スピーカーユニット１０１の振動板１１２を囲むように配置され、第一スピーカーユニット１０１が放射する音を、第一キャビネット１１１を第二キャビネット１２１との間で形成される筒状の音道１１０を介して第一バッフル板１１８の外に導く環状（筒状）の部材である。

本実施の形態の場合、第一スピーカーユニット１０１の振動板１１２は、円錐形状（コーン型）であり、環状部１０３は、振動板１１２の底面の径とほぼ同じ内径の円筒形状となっている。また、環状部１０３は後述の共鳴部１０４の開口１４１として機能する孔（または切り欠き）が設けられている。

共鳴部１０４は、音道１１０と連通する開口１４１を有し、共鳴空間１４２を形成する部分である。本実施の形態の場合、共鳴空間１４２は、環状部１０３と、共鳴部１０４と第一バッフル板１１８の一部とで形成され、音道１１０と連通する開口１４１以外は閉鎖された空間となっている。

なお、共鳴部１０４は、他の部材と共に共鳴空間１４２を形成するものとして説明しているが、共鳴部１０４のみによって共鳴空間１４２を形成してもかまわない。

共鳴部１０４によって閉鎖状態で形成される共鳴空間１４２の大きさ、および、開口１４１の大きさは、音道１１０を通過する音が共振する周波数に合わせて任意に決定されるものであり、本実施の形態のように、環状部１０３を取り囲む円環状の共鳴空間１４２ばかりでなく、区画された複数の共鳴空間１４２を備えてもかまわない。

また、開口１４１の数も任意であるが、複数箇所に設けることが望ましく、複数箇所に設ける場合は周方向に均等に設けることが好ましい。

本実施の形態の場合、共鳴部１０４で形成される共鳴空間１４２には吸音材１４３（図面では細かいドットで示す）が配置されている。ここで吸音材１４３は、音響抵抗を増幅させる部材であり、多孔質の物質からなるものである。ここで多孔質とは、例えば樹脂製のスポンジのような気泡を分散状態で備える物質ばかりでなく、絡み合った繊維からなるグラスウールのような物質も含まれる。吸音材１４３を共鳴空間１４２に配置することにより、共鳴空間１４２による共振の抑制の程度をコントロールすることが可能となる。

第二キャビネット１２１は、環状部１０３の内側に配置され、環状部１０３と共に筒状の音道１１０を形成する部材である。また、第二キャビネット１２１は、第二スピーカーユニット１０２を収容し第二スピーカーユニット１０２における空気室を形成するための筐体としても機能している。

本実施の形態の場合、第二キャビネット１２１は、第一スピーカーユニット１０１の振動板１１２に対向する面に、前記振動板の形状に沿う裏面部１２２（図３参照）を備えている。

裏面部１２２は、第一スピーカーユニット１０１の振動板１１２が音を放射するために振動した場合でも干渉しないぎりぎりの位置に配置されている。これにより、振動板１１２から放射される音が効果的に音道１１０を介してバッフル板の外に放射される。

本実施の形態の場合、第一キャビネット１１１の前面に配置される第一バッフル板１１８と、第二キャビネット１２１の全面に配置される第二バッフル板１２８との間には、音道１１０と連通するスリット１３０が設けられており、スピーカ装置１００は、第一スピーカーユニット１０１からの音がスリット１３０を通して外部に放射されるものとなっている。

本実施の形態の場合、第二バッフル板１２８の径Ｄ（図３参照）は、第二スピーカーユニット１０２の低域再生限界周波数から算出される波長の半分以上に設定されている。このように設定することで、スリット１３０から放射される音と第二スピーカーユニット１０２から放射される音とによる全体の音圧特性を平坦にすることが可能となる。例えば、具体的一例を挙げると、低域再生限界周波数がｆＬ＝２０００Ｈｚとすると、２０００Ｈｚ波長は３４４／２０００＝１７０ｍｍ（３４４は音速）となる。従って、第二バッフル板１２８の径は波長の半分である８５ｍｍ以上とすることが望ましい。

ここで、低域再生限界周波数とは、スピーカーユニットが再生できる低音域の限界の周波数であり、図５に模式的に示すように、再生する周波数を下げていくと急に音圧が低下する際の周波数ｆＬが低域再生限界周波数である。

また、径とは、第二バッフル板１２８の前面を含む面において、第二スピーカーユニット１０２の軸と前記面とが交差する点から第二バッフル板１２８の周縁までの距離のうち最も短い距離の２倍であるとして本明細書、および、特許請求の範囲に記載している。

また、第一バッフル板１１８の前面と第二バッフル板１２８の前面とを面一にすることで、音響特性の向上を図っている。また、第二バッフル板１２８は、第一バッフル板１１８と一体である。つまり、一枚の板材に厚さ方向に貫通するスリット１３０を形成することにより、第一バッフル板１１８と第二バッフル板１２８とを形成している。従って、スリット１３０は、完全な環状にするのではなく、第一バッフル板１１８と第二バッフル板１２８とを接続する接続部１３１により分断されている。

第二キャビネット１２１、および、第二スピーカーユニット１０２は、第二バッフル板１２８を介してのみ第一キャビネット１１１に固定される第一バッフル板１１８に保持されており、第一スピーカーユニット１０１の前方の位置に配置されている。

以上のように、本実施の形態におけるスピーカ装置１００によれば、点音源から放射される音のように、試聴位置による音質変化が少ないという効果を発揮するとともに、混変調歪の発生を抑制して高音質の音を放射させることが可能である。具体的には、第一スピーカーユニット１０１と第二スピーカーユニット１０２とを同軸上に配置しながら、第一スピーカーユニット１０１から発生する音を第二スピーカーユニット１０２から所定距離離れた場所から放射させることで、混変調歪の発生を抑制している。また、第二キャビネット１２１を第一スピーカユニット１０１の前面に配置しながら、第二キャビネット１２１の振動板１１２に対向する面を振動板１１２の形状に沿うものとすることにより、第一スピーカユニット１０１の音を効率よく音道１１０にまで導き、スリットから高効率で第一スピーカユニット１０１の音を放射させることが可能となる。以上により、スピーカ装置１００から放射される全体としての音の高音質化を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、共鳴空間１４２は、音道１１０の外方、および、内方の少なくとも一方に存在すればよい。図６に示すように、音道１１０の内方に存在する共鳴空間１４２は、第二キャビネット１２１と第二バッフル板１２８とにより開口１４１以外閉塞状態で形成されてもかまわない。さらに、共鳴空間１４２は、バッフル板、および、キャビネットなどから独立した共鳴部１０４により形成されてもかまわない。

また、図７に示すように、音道１１０の第二スピーカーユニット側の径は、第一スピーカーユニット１０１側の径よりも大きいものでもよい。同様に音道１１０を形成する環状部１０３は、円筒形状に限定されるわけではなく、一部、または、全部が円錐形状などであってもかまわない。

このように、音道１１０の形状を第一スピーカーユニット１０１から第二スピーカーユニット１０２に向かうに従い、段階的、または、連続的に径が広がる形状とすることで、第二バッフル板１２８の径を長くとることがでる。従って、高音域を担当する第二スピーカーユニット１０２から放射される音が平坦となる低域再生限界周波数ｆLを下げることができ、スピーカ装置１００の設計の自由度を向上させることが可能となる。

また、第二バッフル板１２８の径は第一スピーカーユニット１０１の振動板１１２の径よりも小さくてもかまわない。

また、第一スピーカーユニット１０１の振動板１１２の形状をコーン型として説明したが、スピーカーユニットは振動板の形状は特に限定されるものでは無く、平板状の振動板を備えるものでもかまわない。また、振動板の形状も円形や楕円形ばかりでなく矩形であってもかまわない。

また、キャビネットとバッフル板に分けて説明したが、これらが一体であってもよく、また、第一バッフル板１１８と第二バッフル板１２８とは別部材であって接合部材などにより接合されるものでもかまわない。

また、第一キャビネット１１１を独立した筐体として説明したが、第一キャビネット１１１は、テレビやコンピュータ等の電子機器の筐体と共有してもよく、車や航空機などの移動体の構造物と共有してもかまわない。

本発明は、音楽などの音声信号を再生するスピーカ装置に適用することができる。

１００スピーカ装置
１０１第一スピーカーユニット
１０２第二スピーカーユニット
１０３環状部
１０４共鳴部
１１０音道
１１１第一キャビネット
１１２振動板
１１３ボイスコイル
１１４フレーム
１１５ヨーク
１１６マグネット
１１７プレート
１１８第一バッフル板
１２１第二キャビネット
１２２裏面部
１２８第二バッフル板
１３０スリット
１４１開口
１４２共鳴空間
１４３吸音材

Claims

第一スピーカーユニットと、
前記第一スピーカーユニットを収容する第一キャビネットと、
前記第一スピーカーユニットの音の放射側に前記第一スピーカーユニットの振動板を囲むように配置され、前記第一スピーカーユニットが放射する音を前記第一キャビネット外に導く音道を形成する環状部と、
前記環状部の内側に配置される筒状の前記音道を隔てて配置される第二キャビネットと、
前記第一スピーカーユニットと同じ方向に音を放射し、前記第二キャビネットに収容される第二スピーカーユニットと、
前記音道と連通する開口を有し、前記環状部を取り囲む円環状の共鳴空間を形成する共鳴部とを備え、
前記第一キャビネットは、前面に第一バッフル板を備え、
前記第二キャビネットは、前面に第二バッフル板を備え、
前記第一バッフル板と、前記第二バッフル板との間には、スリットが設けられており、
前記共鳴部は、前記第一スピーカーユニットから前記スリットを通して外部に放射される音の共振を抑制する
スピーカ装置。
前記共鳴空間に配置される吸音材をさらに備える
請求項１に記載のスピーカ装置。
前記音道の前記第二スピーカーユニット側の径は、前記第一スピーカーユニット側の径よりも大きい
請求項１または２に記載のスピーカ装置。
前記第二キャビネットは、
前記第一スピーカーユニットの振動板に対向する面に、前記振動板の形状に沿う裏面部を備える
請求項１から３のいずれかに記載のスピーカ装置。
前記第一キャビネットは、前面に第一バッフル板を備え、
前記第二キャビネットは、前面に第二バッフル板を備え、
前記第二バッフル板の径は、第二スピーカーユニットの低域再生限界周波数から算出される波長の半分以上である
請求項１から４のいずれかに記載のスピーカ装置。
前記第一キャビネットは、前面に第一バッフル板を備え、
前記第二キャビネットは、前面に第二バッフル板を備え、
前記第一バッフル板と前記第二バッフル板とは面一に配置される
請求項１から５のいずれかに記載のスピーカ装置。
前記第一キャビネットは、前面に第一バッフル板を備え、
前記第二キャビネットは、前面に第二バッフル板を備え、
前記第一バッフル板と前記第二バッフル板とは一体である
請求項１から６のいずれかに記載のスピーカ装置。