JP7069715B2 - スピーカ - Google Patents
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Description
この振動板を備えたスピーカを動作させると、凹部の直近前方空間において、センターキャップからの出力音と振動板からの出力音とが干渉して特定の周波数にピークやディップが発生し音圧周波数特性が乱れる、いわゆる前室効果(キャビティ効果)の生じることが知られている。この前室効果は抑制されるべきであり、抑制技術の例が特許文献1に記載されている。
一方、上述のセンターキャップが取り付けられた振動板を備えたスピーカにおいて、センターキャップの前方側に出力音の指向特性を調整するためのディフューザを配置する技術が知られており、特許文献2に記載されている。
1) 後方に凹む環状の谷部を有する振動体と、
環状又は弧状の基部を有し、前記基部の前記振動体側の端部が前記谷部に対向するように位置するディフューザと、を備え、
前記振動体側の端部は、一部に、前記振動体との距離が、他部より大きく、かつ周方向に滑らかに変化する抉り部を有しているスピーカ。
2) 後方に凹む環状の谷部を有する振動体と、
連続して閉じた環状の基部を有し、前記基部の前記振動体側の端部が前記谷部に対向するように位置するディフューザと、を備え、
前記振動体側の端部は、一部に、前記振動体との距離が他部より大きい抉り部を有しているスピーカ。
図1は、ツイータ51を搭載したコアキシャルスピーカ53を示す斜視図である。
コアキシャルスピーカ53は、ウーハ52と、ウーハ52と同軸に取り付けられたツイータ51と、を有する、いわゆる同軸2ウエイのスピーカである。
ウーハ52は、フレーム52aとフレーム52aにエッジ52bを介して支持されたコーン状の振動板52cとを有する。ここで、コーン状とは、円錐台状の他に朝顔の花弁状など、根本側から先端側へ連続的に拡径する形状を意味する。
以下の説明の便宜のため、前後方向を、図1に示されるように、コアキシャルスピーカ53の軸線CL53に沿って規定する。
コアキシャルスピーカ53において、ウーハ52の軸線CL52及びツイータの軸線CL51と、軸線CL53とは一致している。
ツイータ51は、本体フレーム1、並びに、ヨーク2,マグネット3,及びトッププレート4を含む磁気回路Mを有する。
ヨーク2は、丸鍋状を呈し、本体フレーム1の中央孔1aに、周壁の外周部が係合することで本体フレーム1に取り付けられている。
マグネット3は、円盤状であって、ヨーク2の周壁との間に径方向の所定間隙を形成するよう、底壁の前面に固定されている。
トッププレート4は、円盤状であって、マグネット3の前面に取り付けられている。
振動板6は、中央に嵌合部6bを有する。また、振動板6には、嵌合部6bを塞ぐように前方凸なる球殻状のセンターキャップ7が取り付けられ、いわゆるバランスドーム状とされている。振動板6とセンターキャップ7は、振動することにより放音する。またセンターキャップ7が前方に凸形状である場合、センターキャップ7と振動板6は環状谷部Qaを形成する。言い換えれば、振動板6とセンターキャップ7は谷部Qaを挟み、放音のための振動体67を形成する。センターキャップ7は、振動板6と一体構造となっていてもよい。またセンターキャップ7がボイスコイルボビン5と接着され、振動板6との間に距離を有してもよい。センターキャップ7は、前方凸状に限らず、後方に向かって凸状であってもよい。
また、振動板6における嵌合部6bには、筒状のボイスコイルボビン5の前端部が差し込まれて、後方へ延びるように取り付けられている。ボイスコイルボビン5の後端側には、ボイスコイル5aが巻回されている。
ボイスコイル5aが巻回されたボイスコイルボビン5は、マグネット3及びトッププレート4とヨーク2との径方向間隙内に前後移動可能に配置される。
ボイスコイルに音声信号が供給されると、磁気回路Mとの電磁誘導によってボイスコイルボビン5及びそれが取り付けられた振動板6が前後に振動して音が出力される。
図3は、ディフューザベース8を斜め前方から見た斜視図であり、図4は、斜め後方からみた斜視図である。
図2~図4に示されるように、ディフューザベース8は、おおよそ環状の板形状で、振動板6の外径D5bよりも大きい内径D8bの放音孔8aと、放音孔8a内に配置され、放音孔8aの内周部に対し支持腕10で連結支持されたディフューザ9と、を有する。また、ディフューザベース8は、後方側に折り返されてフランジを形成する外周端8bを有し、放音孔8aから外周端8bまでは、斜面で接続されている。ここで、斜面は縦断面形状において直線でもよいし、曲率を有してもよい。
この例において、支持腕10は、軸線CL51まわりに120°ピッチで3つ設けられている。
中央孔9aの軸線CL9(図3参照)は、ディフューザ9を本体フレーム1に取り付けた状態で、ツイータ51の軸線CL51と一致している。
なお、中央孔9aの軸線CL9とツイータ51の軸線CL51とは一致しなくともよい。一致しない場合は、軸線CL51の軸上の任意の点から中央孔9aの稜線までの距離が軸線CL51周りで変化するため、軸上において経路の異なる音が到来することにより、音圧周波数特性のピークやディップを平滑化する効果が得られる。
基部9bの内面9b1は、円板状の前端部9dと傘状に形成された基部9bとの間に角部を有し、円弧状に形成されるセンターキャップ7との間に空間を持つように構成される。センターキャップ7に概ね沿う曲面として形成されてもよい。また基部9bが傘状の広がりを持たず、筒状である場合、内面9b1は軸線CL91と略平行な面となる。外面9b2は、内面9b1に対し板厚がほぼ同じになるように設定された曲面として形成される。
ディフューザ9は、軸線CL91まわりに連続して閉じた環状でなく一部にスリットが入った不連続の略環状であってもよい。また、周方向に大きく開口したC型状を含む弧状に形成されていてもよい。以下の説明では、閉じた環状のものとして説明する。
前方空間Vaは、振動板6の外周縁及びセンターキャップ7の頂点のうちの、いずれか後方側にある方(低い方)の部位を含んで軸線CL51に直交する平面を基準平面LNbとしたときに、振動板6及びセンターキャップ7よりも前方側であって、かつ、基準平面LNbよりも後方側の空間として規定する。図2においては、基準平面LNbは鎖線で示してあり、基準平面LNbと振動体67との間の領域で前方空間Vaの断面が示される。
そして、ディフューザ9の基部9bの一部が、基準平面LNbよりも後方側に進入している。すなわち、前方空間Va内にある。
この例において、抉り部Eは、図3及び図4に示されるように、凹部9c1~9c3として3箇所に形成されている。
図5は、底端部9cの前後方向位置を、図3における周方向位置Paを0°とする一周360°で平面展開した図である。周方向位置Paは、抉り部Eではない位置とする。
すなわち、横軸が軸線CL9まわりの周方向位置Paを基点とする周方向位置であり、縦軸が周方向位置Paの底端部9cを基準高さLNa(図2参照)とした前方向への凹み量である抉り高さHである。図5に示されるように、凹部9c1~9c3の抉り高さHは、最大でHaとされる。
縦軸の抉り高さHが大きいほど、抉り度合いが強いことを意味する。抉り高さHが基部9bの軸線方向の幅を超える場合には基部9bが分割され、スリットが形成される。抉り部Eによって形成されたスリットが複数ある場合は、スリットによって分割された複数の基部9bを支持するように支持腕10が配置される。
また、抉り部Eにおいて、抉り高さHが正値となる周方向距離を抉り幅Wとする。
これにより、ディフューザ9の基部9bは、前方空間Vaを、センターキャップ7側と振動板6のコーン状側とに区分けする分離壁として機能する。
そのため、センターキャップ7からの出力音と、振動板6のコーン状部分からの出力音と、の干渉が抑制されることにより、特定の周波数のピーク・ディップ発生が軽減され、出力音の音圧周波数特性の乱れが生じにくくなっている。すなわち、前室効果が抑制される。
このためディフューザ9に抉り部Eをひとつまたは複数設けることで、筒状の基部9bの前後方向の高さや径に起因する共振周波数が分散し、出力音のピークを抑制することが可能となる。複数の抉り部Eを有する場合、筒状の基部9bの共振周波数が分散するため、指向特性が向上する。
抉り部Eの配置は、ディフューザ9の後端部に限定されず、前端部であってもよい。後端部に配置される場合と同様に音響管効果による共振周波数を分散させることができ、またセンターキャップ7と振動板6の出力音の干渉を防ぐ防御壁としての効果は、谷部Qaとの距離が短いことから、より多くの効果を得ることができる。
これにより、基部9bの分離壁としての機能が最大限に発揮され、前室効果がより抑制される。
図6において、実線がツイータ51の指向特性、すなわちディフューザ9を有する場合の指向特性を示し、破線がディフューザ9のない場合のスピーカの指向特性を示している。正面となる軸線CL51の前方を0°としている。
この結果は、14kHz~20kHzにおいて同様の傾向で得られる。
実線は抉り部E有りのツイータ51での特性であり、破線はツイータ51のディフューザ9を基部9bの形状に抉り部Eのないディフューザに交換した場合の特性である。
これは、ディフューザ9の基部9bによって、ディフューザ9近傍においてセンターキャップ7からの放出音と振動板6からの放出音の干渉を低減することで前室効果が抑制され、抉り部Eによる軸線CL53上における到達音の変化により、センターキャップ7からの高音域の音圧が増加する。
一般に、スピーカをエンクロージャに取り付けたスピーカシステムの正面(前面)側で出力音の聴取を行う場合、高音域の指向特性が、上方側(頭頂側)に指向性が広いと聴取音場が上方に広がり、特に音楽鑑賞において良好であることが知られている。
そこで、スピーカシステムに、ディフューザ9を備えたスピーカを採用し、そのスピーカを、使用状態で抉り部Eが上側(天側)となるようにエンクロージャに取り付けることが好ましい。
ツイータ51Aは、ツイータ51と同様の構造を有し、エンクロージャ61aに対し、ディフューザ9の抉り部Eのひとつが使用姿勢における上方(矢印で図示)を向く姿勢で取り付けられている。
これにより、正面(前面)で出力音を聴取するリスナーは、音像が明瞭で上方に定位することで空間的な広がりのある良好な音場を感じることができる。
ステレオ音の再生用として、実施例2のスピーカシステム61を一対を組として、ステレオスピーカシステムとすることができる。
また、ひとつのエンクロージャに、一対のスピーカを備えてステレオスピーカシステムとしてもよい。
図9は、その一例のステレオスピーカシステム62を示す前面図である。
ステレオスピーカシステム62は、エンクロージャ62aに、左右一対のスピーカ51Aを備えている。そして、各スピーカ51Aは、ディフューザ9の抉り部Eのひとつが、ステレオスピーカシステム62の使用姿勢において上方(矢印で図示)に位置するようにエンクロージャ62aに対する取り付け姿勢が決められている。
これらのステレオスピーカシステムにおいて、リスナーは、上方に高音域の音圧が高くなっていることによる立体的な広がりのあるステレオ音場を感じることができる。
抉り部Eの形成位置によって指向特性を調整したスピーカの組であるステレオスピーカシステムは、車載用としても有用である。これについて図10及び図11を参照して説明する。
図10は、自動車の運転席近傍を示す模式的上面図である。
図11は、車載用のステレオスピーカシステム51BSを説明する図である。
スピーカ51BL及びスピーカ51BRは、抉り部Eの周方向位置のみが異なり、他は同じ構造を有する。
車室内にいる運転者Dが、抉り部Eによる指向性拡大の効果を得られるスピーカ51BL,51BRの設置態様の一例は、次の通りである。もちろん、設置態様は下記例に限定されるものではない。
運転者の体軸(車両の天地軸と平行)をA軸、A軸に垂直で、運転者Dの耳の高さを通る軸をB軸、B軸に垂直な軸をC軸としたときに。車室内でスピーカ51BLまたは51BRの抉り部Eを運転者Dの耳に向けるために、スピーカ51BL,51BRの放音軸線をC軸とする。例えば、スピーカ51BLまたはスピーカ51BRを、車両のダッシュボードに鉛直上向きに配置した場合、放音方向はA軸と平行となる。ここで、A軸に垂直なB軸を車両の前後方向とすれば、B軸と垂直であるC軸が車両の天地軸として放音軸線と一致する。この関係においてスピーカ51BLまたは51BRの抉り部Eを運転者Dの耳に向けることで指向性拡大の効果が得られる。
前述の通り、抉り部Eの効果は抉り部Eの方向の立体角に指向性が広がるので、運転者Dの耳の高さに対してスピーカ51BLまたは51BRの高さが異なる場合においても、音像の広がり感を得ることができる。
図10及び図11に示されるように、車両において、運転者Dに対する左側の被装着部材(この例においてはダッシュボードDB左側)に上向きに装着される左用のスピーカ51BLは、出力音が、運転者Dの左耳De1に向かう角度θLに対応した角度θLaに抉り部Eが設けられ、角度θLa方向に高域の音圧が増強されるように調整されている。
一方、運転者Dに対する右側の被装着部材(この例においてはダッシュボードDB右側)に上向き装着される右用のスピーカ51BRは、リスナーとなる運転者Dの右耳De2に向かう角度θRに対応した角度θRaに抉り部Eが設けられ、角度θRaの方向に高音の音圧が増強されるように調整されている。
右ハンドル車の場合、角度θL,θLaは、角度θR,θRaよりも小さくなる。左ハンドル車の場合は、その逆である。
これにより、左右のスピーカ51BL,51BRから、抉り部Eによって主に高音域の出力音圧が調整された音が、それぞれ運転者Dの左耳De1,右耳De2を狙うように出力される。
そのため、運転者Dは、左右に偏った位置に座っているにもかかわらず、左右で高音域のバランスの取れた良好な立体音像の音を聴取できる。ディフューザ9が、ユーザに向く抉り部Eとは別に、たとえば、実施例1のように3つの抉り部Eを有する場合は、他の抉り部Eからの放出音によって出力音に奥行き感を感じさせる効果がある。
また、抉り部Eの変形形状は三角状に限定されず、例えばサイン波状としてもよい。サイン波状の場合、周方向における音圧特性が滑らかに推移し、放音軸となる軸線CL91から等しい径方向距離における周方向の音圧特性の変化が、聴感上なめらかになる。
また、抉り部Eの形状を矩形にしてもよく、その場合、周方向の音圧特性を急峻に変化させることができる。
図13(c)は、複数の抉り部Eそれぞれの抉り高さH,抉り幅W,及び抉り形状がすべて異なる例を示す。もちろん、すべてではなく一部のみが異なるものであってもよい。
図12(a)~(c)に例示した形状等は、自由に組み合わせることができる。
前端部9dに抉り部を設けても、振動板6からの出力音とセンターキャップ7からの出力音との干渉具合をある程度調整可能であり、ツイータ91の出力音の音圧周波数特性において、放音軸となる軸線CL51上のピークディップを抑制できる。
ツイータ91の出力音質に応じて、基部9bの形状は、センターキャップ7の外周縁側を覆う傘状に限定されるものではなく、例えば同径の筒状又は前方に拡径するコーン状としてもよい。
ツイータ91の振動板6のコーン形状を、円形コーン形状として説明したが、円形に限定されない。楕円状であってもよい。
また、ディフューザ9は、高音域用のツイータに搭載することに限定されるものではなく、スコーカ、ウーハ、などのスピーカやフルレンジスピーカに搭載しても、前室効果の抑制及び出力音の指向特性の調整が可能になる、という効果が得られる。
振動体67として、環状谷部Qaを有して前室効果が生じるものであれば、ディフューザ9による効果が発揮されるので適用可能である。
2 ヨーク
3 マグネット
4 トッププレート
5 ボイスコイルボビン、 5a ボイスコイル、 5b 外径
6 振動板、 6a エッジ、 6b 嵌合部
7 センターキャップ
8 ディフューザベース、 8a 放音孔、8b 外周端
9 ディフューザ
9a 中央孔、 9b 基部、 9b1 内面
9b2 外面、 9c 底端部、 9c1~9c3 凹部
9d 前端部
10 支持腕
51,51A ツイータ(スピーカ)
51BL,51BR (車載用の)スピーカ
51BS (車載用の)ステレオスピーカシステム
52 ウーハ(スピーカ)
52a フレーム、 52b エッジ、 52c 振動板
52d 支柱
53 コアキシャルスピーカ
61 スピーカシステム、 61a エンクロージャ、 61b ウーハ
62 ステレオスピーカシステム、 62a エンクロージャ
67 振動体
CL51,CL52,CL53,CL9 軸線
D 運転者、 De1 左耳、 De2 右耳
D5b 外径、 D8b 内径
E 抉り部
H 抉り高さ、 Ha 高さ
M 磁気回路
LNa 基準高さ、 LNb 基準平面
Pa 周方向位置
Qa 環状谷部
TL,TR ドア
Va 前方空間
W 抉り幅
θL,θR,θLa,θRa 角度
Claims (3)
- 後方に凹む環状の谷部を有する振動体と、
環状又は弧状の基部を有し、前記基部の前記振動体側の端部が前記谷部に対向するように位置するディフューザと、を備え、
前記振動体側の端部は、一部に、前記振動体との距離が、他部より大きく、かつ周方向に滑らかに変化する抉り部を有しているスピーカ。 - 後方に凹む環状の谷部を有する振動体と、
連続して閉じた環状の基部を有し、前記基部の前記振動体側の端部が前記谷部に対向するように位置するディフューザと、を備え、
前記振動体側の端部は、一部に、前記振動体との距離が他部より大きい抉り部を有しているスピーカ。 - 前記抉り部の形状は、サイン波状及び円弧状のいずれかであり、前記端部は、前記抉り部を1つ以上有している請求項1又は請求項2記載のスピーカ。
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