(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のボイスコイル用ギャップおよび前記第一のボイスコイル用ギャップより大径の第二のボイスコイル用ギャップを同一板面内で同心円状に有するスピーカ磁気回路と、
前記第一のボイスコイル用ギャップの中に配置された第一のボイスコイルと、
前記第二のボイスコイル用ギャップの中に配置された第二のボイスコイルと、
前方に凸のドーム形状に形成され外周縁が前記第一のボイスコイルの前縁に接続された第一の振動板と、
前方に凸のドーム形状に形成され外周縁が前記第二のボイスコイルの前縁に接続されて前記第一の振動板の前方に配置された第二の振動板と
を備えてなり、
前記第二の振動板は、前記第一の振動板に対向する位置に第一の振動板の大きさに相当する範囲の領域に音波が通過する透孔が設けられるとともに、当該透孔の周りの領域に複数の小孔の集合が設けられてなる
ことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のスピーカシステムにおいて、
前記複数の小孔は、当該領域の中で、中心部に近いほど密に分布し、中心部から遠いほど粗に分布している
ことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のスピーカシステムにおいて、
前記音波が通過する透孔および前記複数の小孔の集合が設けられた前記第二の振動板の領域の裏面に、前記小孔の径より小さい網目を有する通気性の網目シートを添着してなる
ことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピーカシステムにおいて、
前記第一の振動板は、ベリリウムを主構成要素として形成された振動板であって、厚さが３０〜１００μｍの板状部材であり、前記第二の振動板は、マグネシウムを主構成要素として形成された厚さが２０〜１００μｍの中間層の前面および背面に、それぞれベリリウムを主構成要素として形成された厚さが５〜５０μｍの前面層および背面層を積層した３層構造の板状部材である
ことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のスピーカシステムにおいて、
前記第一の振動板は、前方に凸のドーム形状の直径が２０〜３５ｍｍであり、前記第二の振動板は、前方に凸のドーム形状の直径が１４０〜１８０ｍｍである
ことを特徴とするスピーカシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オーディオ再生装置におけるスピーカシステムに関し、より具体的には、再生音域を複数のスピーカで各音域ごとに分担して受け持たせて再生する形式のスピーカシステムにおいて、複数の音域のスピーカ振動板を同軸にかつ前後方向に接近させて配設したことにより音像の位置が周波数によってずれないように工夫するとともに、再生音の歪みが少ない構造として実現したものである。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ再生装置では、低音から高音までの広い周波数帯域の音を再生するために、再生音域を複数のスピーカで各音域ごとに分担して受け持たせて再生するスピーカシステムがある。最も一般的なものは、低音域を再生するウーファ、中音域を再生するスコーカ、高音域を再生するツイータからなる３ウエイスピーカシステムであり、通常は、一つの縦長のスピーカボックス（エンクロージャ）に下からウーファ、スコーカ、ツイータの順で配置されている。
【０００３】
音は、周波数が高いほど指向性が鋭いので、スコーカとツイータが上下の異なる箇所に配置されていることにより聴者から見て中音域の音と高音域の音が上下にずれた位置から発しているように感じられる欠点を有することが否めない。つまり、周波数帯域に応じて聴者から見た音像の定位が上下に揺れ動くことになる。また、振動板が上下に異なる箇所に配置されることに応じて、その分だけスピーカボックスの高さが高くなり、大型とならざるを得ない。なお、低音域の音は指向性が鋭くないので、発音源の位置はあまり問題にならない。
【０００４】
従来技術の中にも、互いに異なる周波数帯域の音の再生を受け持つ複数のスピーカを同軸上に配置して発音源の音像の定位がずれないようにしようという発明が見受けられ、例えば、特許文献１〜４に開示されているが、いずれの技術も、振動板・ボイスコイル・磁気回路を備えてなる一つのスピーカの前方の空いた箇所に、同様に振動板・ボイスコイル・磁気回路を備えてなり大きさの異なる別のスピーカを配置する構成を採用しており、いわゆる別々のスピーカを前後方向に並べたに過ぎない。そのため、構成上嵩張らざるを得ない。また、同軸上に配置されているものの、前後方向には無視できない程度に位置がずれていることになり、特に中高音領域では、再生音の位相の面でやはり音像定位を阻害する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７７８７４号公報
【特許文献２】特開２００５−３０３４８４号公報
【特許文献３】特開２００９−    ５１８０号公報
【特許文献４】特開２０１２−１８２７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の音域をそれぞれ分担する複数の振動板からの音を同じ位置から発生させることができ、かつ、歪みの少ない音として再生できるスピーカシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明によるスピーカシステムは、第一のボイスコイル用ギャップおよび前記第一のボイスコイル用ギャップより大径の第二のボイスコイル用ギャップを同一面内で同心円状に有するスピーカ磁気回路と、前記第一のボイスコイル用ギャップの中に配置された第一のボイスコイルと、前記第二のボイスコイル用ギャップの中に配置された第二のボイスコイルと、前方に凸のドーム形状に形成され外周縁が前記第一のボイスコイルの前縁に接続された第一の振動板と、前方に凸のドーム形状に形成され外周縁が前記第二のボイスコイルの前縁に接続されて前記第一の振動板の前方に配置された第二の振動板とを備えてなり、前記第二の振動板は、前記第一の振動板に対向する位置に第一の振動板の大きさに相当する範囲の領域に音波が通過する透孔が設けられてなる、ことを特徴とする。
【０００８】
この発明のスピーカシステムでは、第二の振動板に設けられた音波が通過する透孔の周りの領域に複数の小孔の集合を設けると、第一の振動板からの発音を遮蔽する程度が減じるので、好適である。また、小孔の周りに残って連続している部分でドーム形状の全体としての曲げこわさの低下が抑えられるので、振動板のピストン運動を確保する意味でも好適である。その場合、複数の小孔の集合は、その領域の中心部に近いほど密に分布し、中心部から遠いほど粗に分布していると、第一の振動板からの音波の通過および第二の振動板の曲げこわさを維持する点で、より好適である。さらに、当該透孔および複数の小孔が設けられた第二の振動板の領域裏面に、当該小孔の径より小さい網目を有する通気性の網目シートを添着すると、ドーム形状全体としての曲げこわさを確保する意味でより好適である。
【０００９】
さらに、この発明のスピーカシステムでは、前記第一の振動板を、ベリリウムを主構成要素として形成された厚さが３０〜１００μｍの板状部材とし、前記第二の振動板を、マグネシウムを主構成要素として形成された厚さが２０〜１００μｍの中間層の前面および背面に、それぞれベリリウムを主構成要素として形成された厚さが５〜５０μｍの前面層および背面層を積層した３層構造の板状部材として構成すると、振動板のピストン運動が確保できるので、スピーカシステムとして好適なものが実現できる。その場合、前方に凸のドーム形状である第一の振動板の直径は、２０〜３５ｍｍの範囲が好適であり、前方に凸のドーム形状である第二の振動板の直径は、１４０〜１８０ｍｍの範囲が好適である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、スピーカシステムにおいて異なる周波数帯域を受け持つ振動板を前方に凸のドーム形状として同軸にかつ前後方向に接近させて配設したので、それら異なる帯域の音像がずれた位置から聞こえてくることがなく、再生音の音像の揺れ動きをなくすことができる。また、ドーム形状に形成したことにより、両振動板のピストン運動が確保されて、歪みの少ない音を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施形態によるスピーカシステムの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線（中心軸の箇所で屈曲）における断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】この発明の実施形態によるスピーカシステムを利用した３ウエイスピーカシステムの周波数特性の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態として、中音域の音を再生するためのスコーカと高音域の音を再生するためのツイータの組合せとして実現したスピーカシステムについて説明する。図１は、スコーカとツイータを組み合わせたスピーカシステムの正面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線（中心軸の箇所で屈曲）における断面図である。
【００１３】
まず、この実施形態のスピーカシステムの磁気回路について説明する。中央磁極部材１１は、前端部分（図２では左端部分）にツイータ用のボイスコイルギャップを形成するための円柱状の磁極部１１ａを有するとともに、それの後方に徐々に大径になりながら一体に続く外周が円柱状である大径部１１ｂを有し、大径部１１ｂの周囲には、磁気回路の磁束を発生させるための励磁コイル１９が巻回されている。磁極部１１ａの半径方向外方には、円環状で板状の中間磁極部材１２が支持部材１５により中央磁極部材１１に対して支持されていて、中間磁極部材１２の内側の円環部１２ａと中央磁極部材１１の磁極部１１ａとの間に、ツイータ用のボイスコイルギャップ２５を形成している。中間磁極部材１２の外側の円環部１２ｂの半径方向外方には、外周ヨーク部材１３の円環状で板状の内側の円環部１３ａが対向して設けられていて、外周ヨーク部材１３の内側の円環部１３ａと中間磁極部材１２の外側の円環部１２ｂとの間に、ツイータ用のボイスコイルギャップ２５より大径のスコーカ用のボイスコイルギャップ３５を形成している。外周ヨーク部材１３の外側後方部分１３ｂは、円筒状を呈しており、その後方（図２では右方）には、円板状の背面ヨーク部材１４が接続して設けられていて、背面ヨーク部材１４の中央部分は、中央磁極部材１１の大径部１１ｂの背面に接続されている。これにより、中央磁極部材１１、中間磁極部材１２、外周ヨーク部材１３および背面ヨーク部材１４が、途中にツイータ用のボイスコイルギャップ２５およびスコーカ用のボイスコイルギャップ３５を直列に同一板面内に同心円状に有するスピーカ磁気回路を形成している。
【００１４】
図示の実施形態では、磁気回路の磁束を発生させるための起磁力源として中央磁極部材１１に励磁コイル１９を巻回した電磁石による構成を採用したが、これに代えて、中央磁極部材１１自体を永久磁石で構成することも当然に可能である。ただ、電磁石による構成は、設計に際しての実験段階で磁束密度を種々に変えてみながら最適設計をするには、好都合であると思われ、また、オーディオセットとしてスピーカシステムを使用する場合にも、励磁電流に応じてスピーカの特性を意図的な特性に設定しようとするには、便利であると思われる。
【００１５】
ツイータ用のボイスコイルギャップ２５の中には、ツイータ用のボイスコイル２３が巻回されたツイータ用のボイスコイルボビン２２が、ツイータ用のダンパ２４により中間磁極部材１２に対して位置決め支持されて、ギャップ２５内で宙吊り状態で前後方向（図２では左右方向）に移動可能に配置されている。ツイータ用のボイスコイルボビン２２の前縁には、前方に凸のドーム形状に形成されたツイータの振動板２１の外周縁２１ｃが接続されている。ツイータ用のボイスコイル２３に流れる音声電流に応じてツイータの振動板２１が振動して、前方（図２では左方）に放音する。ツイータの振動板２１は、厚さが６５μｍのＢｅの薄膜で、直径２６ｍｍの前方に凸のドーム形状に形成されている。なお、発明者らの実験では、Ｂｅの板厚は、３０〜１００μｍの範囲で、また、ドーム形状の直径は、２０〜３５ｍｍの範囲で、実用的であった。
【００１６】
スコーカ用のボイスコイルギャップ３５の中には、スコーカ用のボイスコイル３３が巻回されたスコーカ用のボイスコイルボビン３２が、スコーカ用のダンパ３４により外周ヨーク部材１３に対して位置決め支持されて、ギャップ３５内で宙吊り状態で前後方向（図２では左右方向）に移動可能に配置されている。スコーカ用のボイスコイルボビン３２の前縁には、前方に凸のドーム形状に形成されたスコーカの振動板３１の外周縁３１ｃが接続されている。スコーカ用のボイスコイル３３に流れる音声電流に応じてスコーカの振動板３１が振動して、前方（図２では左方）に放音する。スコーカの振動板３１は、厚さが６０μｍのＭｇを主構成要素とする材料（Ａｌを９％含有する名称ＡＺ９１Ｄの材料）の薄膜からなる中間層の前面に厚さが１５μｍのＢｅの薄膜からなる前面層を積層し、同中間層の背面に厚さが１５μｍのＢｅの薄膜からなる背面層を積層した３層構造として、直径１６０ｍｍの前方に凸のドーム形状に型絞りで形成されている。Ａｌを９％含有するＭｇは、加工性が良好であることに加えて、内部摩擦が適度に大きいので、ダンピング効果があり、分割共振振動を押さえて振動板３１にピストン運動させることに寄与する。なお、発明者らの実験では、中間層の板厚は、２０〜１００μｍの範囲で、前面層および背面層の板厚は、各５〜５０μｍの範囲で、また、ドーム形状の直径は、１４０〜１８０ｍｍの範囲で、実用的であった。
【００１７】
他の実施形態として、この発明のスピーカシステムに利用できる適切な振動板の構造および製造方法を検索したところ、特許第５３２４８８６号の発明に係る製造方法により製造された３層構造の振動板が、上記実施形態で説明した３層構造の振動板の代わりに、スコーカの振動板として好適に利用できることが確認できた。
【００１８】
図１に示されたように、スコーカの振動板３１には、ツイータの振動板２１の大きさ（径）に相当する範囲の領域に音波が透過する透孔３１ｏが設けられている。図２では、スコーカの振動板３１は、端面図的に描かれており、透孔３１ｏの部分は、細線で描かれている。また、図１に示されるように、スコーカの振動板３１には、透孔３１ｏの周りの領域に複数の小孔３１ｈが設けられていて、ツイータの振動板２１からの放音に対するスコーカの振動板３１による遮蔽作用を僅かでも減じる配慮がされている。小孔３１ｈは、中心部に近いほど密に分布しており、中心部から遠いほど粗に分布している。さらに、図示されていないが、スコーカの振動板３１には、透孔３１ｏおよび複数の小孔３１ｈの存在する領域に、ガーゼ程度に粗い目の通気性の網目構造の布材（木綿、化学繊維など）で裏打ちすると、透孔３１ｏや小孔３１ｈの穿設による強度低下を補うとともに、適度のダンピングによる分割振動の抑制効果も期待でき、また、埃の侵入防止にも役立ち、好適である。
【００１９】
さらに、図２に示されるように、ツイータの振動板２１の後方において中央磁極部材１１の中心軸の周りに前面から長孔が穿設されているとともに、背面付近では広がった丸孔が設けられていて、ツイータのバックキャビティ１１ｖを形成している。バックキャビティ１１ｖの中にはグラスウールが詰められている。磁気回路全体を後方から覆うように取付フレーム４１が設けられていて、背面ヨーク部材１４と取付フレーム４１の間に空間４１ｖが形成されているとともに、中間磁極部材１２には磁気回路の内部の空間に向けて透孔１２ｈが穿設され、背面ヨーク部材１４には空間４１ｖに向けて透孔１４ｈが穿設されていて、磁気回路の内部の空間および取付フレーム４１の内部の空間４１ｖとが合わさって、スコーカのバックキャビティを形成している。空間４１ｖの中には、同様にグラスウールが詰められている。これらツイータのバックキャビティとスコーカのバックキャビティは、互いの振動による気圧変動の干渉を避けるために、互いに他方から独立して設けられている。
【００２０】
次に、ボイスコイル用ギャップの磁気シャント部材について説明する。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であり、この図は、ツイータのボイスコイル用ギャップ２５の磁気シャント部材１６ａおよびスコーカのボイスコイル用ギャップ３５の磁気シャント部材１６ｂを図解するものである。磁気シャント部材１６ａは、ツイータのボイスコイル用ギャップ２５を跨いで、中間磁極部材１２から中央磁極部材１１に架けて磁気回路を短絡するもので、この実施形態では円周方向に４箇所（図１参照）設けられ、ツイータのボイスコイル用ギャップ２５の磁界強度を適切な値に調整している。磁気シャント部材１６ｂは、スコーカのボイスコイル用ギャップ３５を跨いで、中間磁極部材１２から外周ヨーク部材１３に架けて磁気回路を短絡するもので、この実施形態では円周方向に８箇所（図１参照）設けられ、スコーカのボイスコイル用ギャップ３５の磁界強度を適切な値に調整している。なお、製品として仕上げる場合には、ツイータのボイスコイルギャップとスコーカのボイスコイルギャップのうちで、調整が必要な程度に磁束密度が強すぎる方にのみ磁気シャント部材を設けることでよい。
【００２１】
以上に説明した実施形態において、ツイータおよびスコーカともに、振動板が軽量で曲げこわさの高い材料により前方に凸のドーム形状に形成されていて、その外周縁がボイスコイルによって駆動されることにより、振動板がその形状を保ってピストン運動をするので、歪みの少ない音の再生ができる。さらに、ツイータとスコーカが同じ軸位置から、かつ、前後方向にもほぼ同じ位置から音を放射するので、聴者から見て音像が周波数帯に応じてずれることなく、良好な音再生が期待できる。また、ツイータとスコーカが１つのユニットとしてできているので、スピーカボックスに占める大きさが小さくて済む。
【００２２】
図４は、この発明の実施形態によるスピーカシステムに別途設計に係るウーファを組み合わせて構成した３ウエイスピーカシステムの一例についての周波数特性の概略を示す図である。この発明の実施形態に係るツイータとスコーカは、それぞれ、３ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲（Ｐｔ）と１５０Ｈｚ〜３ｋＨｚの範囲（Ｐｓ）の音の再生を受け持ち、別途のウーファに３０Ｈｚ〜１５０Ｈｚの範囲（Ｐｗ）の音の再生を受け持たせている。
【符号の説明】
【００２３】
１１…中央磁極部材、１１ａ…磁極部、１１ｂ…大径部、１１ｖ…バックキャビティ、１２…中間磁極部材、１２ａ…内側の円環部、１２ｂ…外側の円環部、１２ｈ…透孔、１３…外周ヨーク部材、１３ａ…内側の円環部、１３ｂ…外側後方部分、１４…背面ヨーク部材、１４ｈ…透孔、１５…支持部材、１６ａ、１６ｂ…磁気シャント部材、１９…励磁コイル、２１…ツイータの振動板、２２…ツイータのボイスコイルボビン、２３…ツイータのボイスコイル、２４…ツイータのダンパ、２５…ツイータのボイスコイル用ギャップ、３１…スコーカの振動板、３１ｏ…透孔、３１ｈ…小孔、３２…スコーカのボイスコイルボビン、３３…スコーカのボイスコイル、３４…スコーカのダンパ、３５…スコーカのボイスコイル用ギャップ、４１…取付フレーム。
【要約】
【課題】複数の音域をそれぞれ分担する複数の振動板からの音を同じ位置から発生させることができ、かつ、歪みの少ない音として再生できるスピーカシステムを提供する。
【解決手段】ツイータのボイスコイル用ギャップおよびそれより大径のスコーカのボイスコイル用ギャップを同一板面内で同心円状に有するスピーカ磁気回路と、ツイータのボイスコイル用ギャップの中に配置されたツイータのボイスコイルと、スコーカのボイスコイル用ギャップの中に配置されたスコーカのボイスコイルと、前方に凸のドーム形状に形成され外周縁がツイータのボイスコイルの前縁に接続されたツイータの振動板と、前方に凸のドーム形状に形成され外周縁がスコーカのボイスコイルの前縁に接続されてツイータの振動板の前方に配置されたスコーカの振動板とを備えてなり、スコーカの振動板は、ツイータの振動板に対向する位置にツイータの振動板の大きさに相当する範囲の領域に音波が通過する透孔が設けられている。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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