(57)【要約】【課題】小形スピーカの；デザイン面から要求される形状と設置場所と性能確保の相矛盾する課題。低音再生能力に関して、設計の自由度が極めて窮屈。応用される商品への、低音再生時の機械的振動の影響が大きい。【解決手段】スピーカの、ドライバ側とパッシブラジエータ側を切り離して、それぞれに別々のエンクロージャを設け、取り付けやすい場所に設置。双方のエンクロージャをチューブで連結することで、スピーカシステムの組込先商品のデザイン面での自由度を改善する。パッシブラジエータの振動膜には低音再生特性を調整するための重りを設ける。低音再生時の機械的振動を小さくするために、２個の振動膜を対面構造配置とする。【選択図】図１
2010178323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカシステムのドライバユニットが入った箱をドライバエンクロージャとし、
スピーカシステムのパッシブラジエータが入った箱をラジエータエンクロージャとし、
パッシブラジエータの振動膜を振動膜とし、
ドライバエンクロージャとラジエータエンクロージャを音響的に連結する管をチューブとし、
｛ドライバエンクロージャ｝に、｛チューブを接続する穴｝を設けたことを第１の特徴とし、
｛ラジエータエンクロージャ｝に｛チューブを接続する穴｝を設けたことを第２の特徴とし、
１個のラジエータエンクロージャに、｛２個の振動膜が、双方の低音振動を相互に打ち消し合うべく対称に設けられている｝ことを第３の特徴とし、
上記｛ドライバエンクロージャの穴｝と｛ラジエータエンクロージャの穴｝をチューブで連結したことを第４の特徴とし、
｛ドライバユニットの属性｝と｛ドライバエンクロージャの容積｝とチューブで連結された｛ラジエータエンクロージャの容積｝と｛振動膜の音波放射面積｝と｛振動膜の質量｝と｛チューブの内径と長さ｝を主要因として、スピーカシステムの低音再生特性を決定することを第５の特徴とし、
｛ボイスコイルの低音再生における振動振幅｝が、｛｛ラジエータエンクロージャの容積｝と｛振動膜の質量｝を主要因とする物理的性質｝によって、｛そのドライバユニット単体の振動振幅｝を、｛再生しようとする低音領域において、そのドライバユニット単体の振動振幅よりも小さくする｝ことを第６の特徴とし、
上記、第１と第２と第３と第４と｛第５または第６｝の特徴を有するスピーカシステム。
【請求項２】
上記、請求項１に説明する｛ラジエータエンクロージャ｝１個に、２個の穴を設け、請求項１に説明するドライバエンクロージャを２個設け、２個のドライバエンクロージャの一方を左側再生用とし、他の一方を右側再生用とし、｛ラジエータエンクロージャ｝の２個の穴の内、｛一方の穴を｛左側再生用のドライバエンクロージャの穴｝に｛チューブ｝で連結｝し、｛他方の穴を｛右側再生用のドライバエンクロージャの穴｝に｛チューブ｝で連結｝したことを第７の特徴とするスピーカシステム。
【発明の詳細な説明】
【用語の定義】
【０００１】請求項を含む全文を通じ、文中の｛｝内の記述は｛｝外の記述に優先する。
【技術分野】
【０００２】第１に、小型スピーカシステムや小形音響商品の低音再生能力の改善技術。
第２に、小型スピーカの低音再生能力を上げようとするとき、外観デザインの制約による｛実現できる性能｝と｛期待する性能｝と｛バランスまたは妥協｝。
第３に、特に液晶テレビジョンのケースが典型例であるが、スピーカの低音再生時の機械振動が｛スピーカが使われている商品の構造物を振動させることで発生するビビリ音｝や｛液晶テレビの液晶パネルの振動により発生する画像への悪影響｝などの｛問題の改善技術｝。
【背景技術】
【０００３】スピーカ構造と振動解析
エンクロージャ構造と音響解析
音響振動系の共振モードと各部の振動モードの解析
【発明が解決しようとしている課題】
【０００４】第１に、音響性能を犠牲にすることなく、自由な外観デザインを可能とする。
第２に、｛狭く複雑な空間｝に｛低音性能の良いスピーカシステム｝を構成する。
第３に、低音再生性能の設計自由度が極めて広く、強力な低音再生能力を持つ｛小形かつ軽量かつ安価｝であるスピーカシステム。
第４に、エンクロージャの振動が小さく、｛応用商品の構造物の振動への影響｝が極めて小さいスピーカシステム。
【０００５】一般的に、スピーカシステムにおいては、再生音が低音であるほど、ボイスコイルの振動振幅が大きくなる。その結果、ボイスコイルの｛磁束密度の非線形領域での動作｝、また、｛エッジやダンパ｝の非線形特性により、｛混在する周波数成分の信号｝が低音成分により振幅変調を受ける。極端な場合、ボイスコイルの振動振幅が大きくなり、機構部品にぶつかって、異音を発生する。
このような現象は、小さなスピーカでも低音を出したい、という要望と相まって、時には歪みが発生するような商品に仕上げることも少なくない。
このような制約条件下では、｛相矛盾するファクター相互間の妥協点｝を探らなければならず、｛設計の自由度｝は狭くなる。
【０００６】小形スピーカの低音再生能力改善の背景技術としては、
第１に｛ドライバの振動振幅の線形範囲を広げる｝
第２に｛エンクロージャを低音共振させる構造とし低音再生範囲を広げる｝
第３に｛電子回路の特性を利用して低音再生範囲を広げる｝
などがある。いずれの方法も決定的ではなく｛コスト、重量、歪み、大きさ、形状｝など、｛相矛盾する要因｝に阻まれて、｛決定的な改善策｝よりもいずれの問題も表面化しないよう、やむを得ず妥協が図られるのが現状である。特に、２００８年現在、近年はテレビジョンの薄型化が進んでおり、外観デザイン優先の下に設置場所や大きさの問題で音響性能が犠牲になっている商品が大多数である。
【０００７】一方、｛低音再生能力に優れた高価なドライバユニット｝を用いることで、音響再生性能を改善したととしても、｛そのドライバユニットを組み込んだ商品｝の｛構造物の振動｝による多様な問題が発生し、その対策にさらなるコストがかかる。商品設計の工程では、｛相矛盾する関係にある要因群｝について、｛主観的な方法｝での｛妥協点を探らなければならない業務｝が日常的に発生している。
特に２００８年現在の｛液晶テレビの設計行程｝では｛薄型化と資材のコストアップを回避｝する必要から、｛プラスティックやシャーシ｝の肉厚を薄する傾向が顕著である。
その結果、音響再生性能を犠牲にせざるを得なくなっているのが現状である。
さらに、その結果、｛音響再生性能を良くしたい｝という｛反動的ニーズ｝は、｛市場においても、設計業務においても｝強くなっていることも事実である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】本案発明は｛必要な低音再生領域でのボイスコイルの振動振幅｝が、｛｛スピーカユニット単体の場合｝に比べ大幅に小さくなるように｛振動膜とエンクロージャ｝を設計｝し、かつ、限られた空間で、形状や寸法の設計自由度を増すために、｛スピーカユニット側のエンクロージャ｝と｛パッシブラジエータ側のエンクロージャ｝を分離し、それらをチューブで連結することで、｛パッシブラジエータの効果｝と｛狭い空間での形状設計の自由度を広げること｝を両立させるものである。
チューブの｛内径と長さ｝は音響特性に影響を与えるが、全体の低音再生特性を、｛主として｛ラジエータエンクロージャの容積｝と｛パッシブラジエータの振動膜の質量｝｛パッシブラジエータの振動膜の音波放射面積｝｝で調整する。
ドライバエンクロージャを｛納めなければならない場所｝に納め、｛チューブで連結されたラジエータエンクロージャ｝を｛納めやすい場所｝に納める。
低音は｛指向性が極めて弱い｝ことから、音像の低位感に影響を与えにくい。
ラジエータエンクロージャの役割は低音再生であることから、ラジエータエンクロージャの設置場所の自由度は高くなる。
パッシブラジエータの振動膜を双方の低音振再生による反作用を相殺するよう対面に配置することで、ラジエータエンクロージャの機械振動は皆無となる。
【０００９】［図１］は本案発明の一実施例を示す図である。
｛ドライバエンクロージャ１個｝と｛ラジエータのエンクロージャ１個｝がチューブで連結されている場合を示す。
１はスピーカユニットのエンクロージャ、２はスピーカユニット、３はスピーカユニットの｛ボイスコイルの低音再生時の振動振幅｝を示す。
４はパッシブラジエータ側のエンクロージャ、
５は｛２個のパッシブラジエータ｝の内の一方、６はパッシブラジエータに取り付けられた｛振動膜の質量調整用の重り｝、７は５のパッシブラジエータの｛低音再生時における振動振幅｝を示す。
８は｛２個のパッシブラジエータ｝の内の他方、９はパッシブラジエータに取り付けられた｛振動膜の質量調整用の重り｝、１０は８のパッシブラジエータの｛低音再生時における振動振幅｝を示す。
１１は｛スピーカ側のエンクロージャ｝と｛パッシブラジエータ側のエンクロージャ｝を音響的に連結するチューブである。
【００１０】［図２］は本案発明の一実施例を示す図である。
左右のスピーカユニット２個が、１個の｛パッシブラジエータのエンクロージャ｝にチューブで連結されている場合を示す。
１Ｌは左側スピーカユニットのエンクロージャ、２Ｌは左側スピーカユニット、３Ｌは左側スピーカユニットの｛ボイスコイルの低音再生時の振動振幅｝を示す。
１Ｒは右側スピーカユニットのエンクロージャ、２Ｒは右側スピーカユニット、３Ｒは右側スピーカユニットの｛ボイスコイルの低音再生時の振動振幅｝を示す。
４はパッシブラジエータ側のエンクロージャ、
【００１１】５は｛２個のパッシブラジエータの振動膜｝の内の一方、６はパッシブラジエータに取り付けられた｛振動膜の質量調整用の重り｝、７は５のパッシブラジエータの｛低音再生時における振動振幅｝を示す。
８は｛２個のパッシブラジエータの振動膜｝の内の他方、９はパッシブラジエータに取り付けられた｛振動膜の質量調整用の重り｝、１０は８のパッシブラジエータの｛低音再生時における振動振幅｝を示す。
１１は｛左側スピーカのエンクロージャ｝と｛パッシブラジエータのエンクロージャ｝を音響的に連結するチューブである。
１２は｛右側スピーカのエンクロージャ｝と｛パッシブラジエータのエンクロージャ｝を音響的に連結するチューブである。
【００１２】このスピーカシステムの設計において、パッシブレジエータの低音の共振周波数は重要である。例えば、再生周波数範囲を５０Ｈｚ以上とすると、大雑把にではあるが、パッシブレジエータの低音共振周波数を、５０Ｈｚの６０％から８０％に設定する。
目的の共振周波数は
｛定数  ５０．２  に、｛パッシブレジエータの振動膜｝の面積を乗じた値｝を｛｛｛振動膜の質量｝に｛エンクロージャの内容積を乗じた値｝の平方根｝で除した値を基準にして設計する。
上記設計計算式には｛計算が難しいところの微細要因を含まない｝ので、最終的には｛エンクロージャの容積｝や｛振動膜の質量｝などを修正することで、目的の周波数に合わせ込む。元々、設計自由度が著しく広くなっているので、修正による副産物問題に気配りの必要もなく、単純な修正作業により目標値に合わせることができる。
そして、｛ボイスコイルの振動振幅｝を｛振動膜の振動振幅｝に比べ、著しく小さくすることができる。実験的にではあるが、上記比率を１／６とした状態で、｛全帯域で良好な再生特性｝の実例を確認している。
【００１３】共振点における振動膜の振幅、即ちＱ値は、大雑把に２段階で決定される。
１段階目は｛エンクロージャの内容積｝と｛振動膜の質量｝と｛対向するパッシブラジエータの間隔｝が｛Ｑ値決定の大きな要因｝である。しかし、これらの要因は｛共振周波数の決定にも主要な役割をもっている｝ことから、変更は好ましくない。Ｑ値に影響を与えるファクターは他にもある。特にチューブ内の音の伝搬条件は｛共振周波数に与える影響｝が小さく、｛Ｑ値に与える影響｝が大きい。
このような理由から、Ｑ値の調整は｛チューブの｛長さや内径や内部の吸音材｝の調整によって行う｝のが便利である。はエンクロージャ内部の吸音係数によって決めることができる。Ｑ値は計算が複雑で設計が面倒であるが、上記の方法で調整することは簡単である。
【００１４】振動膜の上記の共振点において、｛ボイスコイルの電気インピーダンス｝は振動膜がない状態に比べ小さくなっている。このことは、ボイスコイルに流れる電流が増加し、結果、ボイスコイルの駆動力が増していることになる。ボイスコイルの振動振幅が小さくて済むことは、｛ボイスコイルと磁気回路の関係する諸元｝をより設計しやすく、また｛ダンパやエッジ｝の線形範囲をより小さく設計できる。
【００１５】例えば、ｆｏが１５０Ｈｚくらいの小形ドライバユニットを用いても、振動膜の共振周波数を４０Ｈｚに設計することは極めて容易である。もちろん、ボイスコイルの振動振幅が小さくなっているので｛歪みの問題、特に、強い低音再生時のドライバユニットの非線形特性による混変調歪み｝は極めて小さくなり、バスレフレックス構造では到底設計できない要求仕様を満足する。
【００１６】再生低音域全体で、｛ボイスコイルのインピーダンスが低くなることで、電流が増え、駆動力が大きくなる｝ことから、｛振動膜の振動との相互関係｝が良好になり、｛線形の範囲｝が大幅に広がる。結果、ドライバユニットの許容最大入力条件下でも、｛低歪みの強力な超低音｝を再生する。
【発明の効果】
【００１７】｛低音再生性能が極めて優れた小形スピーカ｝の設計の自由度を大幅に広げる。
設計の自由度とは、
第１に、ドライエンクロージャとパッシブエンクロージャを別の場所に設置できることから、商品全体のデザインの自由度が広くなる。
第２に、機械的振動が小さく、組み込まれた構造物や商品に与える振動の影響が小さく、組み込む商品の｛企画や設計｝の自由度を大幅に広げる。
第２に、低音再生周波数範囲がドライバユニットの性能に頼らなくて済む。
第３に、スピーカのドライバユニットに要求される低音再生のダイナミックレンジを大幅に小さくできる。
第４に、上記、｛第１と第２と第３｝の理由と関連して、ドライバユニットの軽量化低コスト化が可能。
第５に、小形高性能故に、｛形状選択や応用｝の範囲が広い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】第１に、小形で低音再生能力に優れ低価格の一般のスピーカシステムへの応用。
第２に、｛薄型で軽量｝が商品の最大の特徴であるにもかかわらず、その特徴が｛低音再生で異音を発生させ、良好な音質再生を妨げる｝、｛液晶パネルの振動で画質に悪影響を与える｝などの問題を持っている液晶テレビ用のスピーカシステム｝。
第３に、｛強力な低音再生性能が要求される｝にもかかわらず、｛｛小型化｝、｛厳しいコスト要求｝、｛窓ガラスやドア内部の構造物の振動によるビビリ音の回避｝｝などの問題を持っている｛乗用車のスピーカシステム｝。
【実施例】
【００１９】デスクトップスピーカシステム
液晶テレビ
乗用車用スピーカ
【産業上の利用可能性】
【００２０】第１に、｛小形のＡＶ商品や振動に弱いＡＶ商品のスピーカシステム｝の音響設計工程の短縮。
第２に、｛小形のＡＶ商品や振動に弱いＡＶ商品のスピーカシステム｝の品質と性能の向上。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施例の説明図
【図２】一実施例の説明図
【図１】
2010178323.tif 000003
【図２】
2010178323.tif 000004