(57)【要約】本発明は、オルゴールが発する振動音を増幅する拡音板に関するもので、素材固有の方向に沿って曲面に形成した二枚の第一、第二拡音板（１４、１６）が並列に配設され、オルゴールムーブメント（１２）を装着した上縁を除く全周縁が支持部材（１８、１９）及び基台（２０）に固定される。拡音板（１４、１６）曲面の縦断面が画く曲線の接線に沿って振動が伝達されるようにムーブメント振動板（３２）の面は拡音板（１４、１６）上縁を含む接平面（Ｐ）に対して垂直に配置される。ムーブメント（１２）で発生する振動音は、拡音板（１４、１６）の上側端部せつ断面の木口およびその近傍から入力される波動の励振が拡音されるからエネルギーロスが少ない。
2004017300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発音体が発する振動を拡音板に伝達して可聴振動音を拡大する音響装置であって、前記拡音板は一つの端部を残してそれ以外の端部を支持部材で固定して前記拡音板の変位を阻止すると共に、前記拡音板を曲面に形成して前記支持部材に支持させ、前記拡音板に残された前記一つの端部に前記発音体を取付部材で固定して前記一つの端部の端およびその付近から前記振動を前記拡音板に入力する音響装置。
【請求項２】
前記拡音板は剛性に異方性を有する素材で曲面に形成し、前記曲面の湾曲方向を前記剛性の大きな方向に整合させたことを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
【請求項３】
前記拡音板の曲面は、片面が一つ以上の凸面を有することを特徴とする請求項２に記載の音響装置。
【請求項４】
前記拡音板の相対する長辺および短辺の少なくとも一方を互いに非平行にしたことを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
【請求項５】
前記拡音板は前記支持部材の少なくとも一支持部材に対して、一箇所以上の接合点を有しているかまたは連続して接合することを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
【請求項６】
前記拡音板を構成する板材固有の方向性に沿って直交する格子状リブあるいは前記拡音板の対角線に沿った傾斜状リブを固設したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の音響装置。
【請求項７】
前記拡音板を２枚以上設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の音響装置。
【請求項８】
前記拡音板のそれぞれは、材質、板厚、面積、凸面の数および曲面の曲率のうちの少なくとも一つが異なることを特徴とする請求項７に記載の音響装置。
【請求項９】
前記拡音板の材質は、厚紙、不織布、木材、合成樹脂板、ＦＲＰ、金属板およびこれらを複合した板材のうちのいずれかによることを特徴とする請求項８に記載の音響装置。
【請求項１０】
前記発音体はオルゴールのムーブメントであって、このムーブメントのフレームを前記拡音板に前記取付部材を介して装着したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の音響装置。
【請求項１１】
前記拡音板に装着した前記オルゴールのムーブメントに前記拡音板に固設した前記リブを直接接触させ、または連結部材を介して間接的に接触させたことを特徴とする請求項９に記載の音響装置。
【請求項１２】
前記オルゴールの振動弁の振動方向に対して前記拡音板を概ね平行となるように支持したことを特徴とする請求項９に記載の音響装置。
【請求項１３】
前記拡音板は、前記オルゴールの振動弁の振動方向に対して直角方向に湾曲する曲面に形成したことを特徴とする請求項９に記載の音響装置。
【請求項１４】
前記拡音板の面積を前記オルゴールの振動弁を一体に形成した振動板の面積の２〜２００倍としたことを特徴とする請求項１０に記載の音響装置。
【請求項１５】
前記拡音板の曲面は、この曲面における断面の曲線の端点ａ、ｂ、および、この曲線の頂点ｃを通る半径ｒの仮想円を描いたとき、上記曲線の上記頂点ｃを通る円弧長ａｂと上記半径ｒとの倍率ｘを０．０５≦ｘ≦２πとしたことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、発音体を有する音響装置に係わり、より具体的には、オルゴールの振動弁による発音を物理的に拡音する音響装置に関する。
【背景技術】  発音体としてのオルゴールムーブメント（以下、単に「ムーブメント」という）は、音階に沿って配列した複数の振動弁を所定の楽曲に対応する順番で弾くことにより楽曲を演奏する構成である。このムーブメントには、所定の楽曲に対応する穴又は突起によって、対応する爪車を回動させ爪車の爪で振動弁を弾く特定の爪車を回動させるディスク式、および回転シリンダ上に所定の楽曲に対応するように設けられた複数のピンにより直接振動弁を弾くシリンダ式とがある。いずれの方式でもゼンマイ機構または電動モータ等を駆動源とする回転伝達機構により、ディスクあるいはシリンダを回転させる構造で、フレームに振動弁、振動弁を弾く手段（爪車とディスクまたは回転シリンダ等をいう）、回転伝達機構および駆動源等が配設されている。
従来のオルゴールは、前述のようなムーブメントを発音体として、共鳴箱、宝石箱や玩具等の筐体に組み込んで筐体の共鳴および筐体内空間の空気振動を利用して拡音する構成であった。
一方、特開平８−２５４９７７号に示すように、リード（振動弁）にて発生する振動を湾曲状態に設置した薄板状の拡音板に伝達し、拡音板を湾曲形状に強制する保持機構を備えたオルゴールの拡音装置は開示されている。
しかしながら、上記従来のオルゴールにおいては、筐体内の共鳴を利用して拡音しているため、筐体内に複数の周波数の振動が入り交じり、振動弁から出る原音をそのままの状態に近い純粋な音として取り出し拡大することは難しい。
一方、特開平８−２５４９７７号に開示された拡音装置では、振動板が拡音板と平行となるようにムーブメントを設置する構成で、湾曲形状を画定する自由端は拘束せず、振動入力に対向する端部近傍に屈折部を設けて振動の伝播を遮断しているだけであるから、拡音板内部振動の端面におけるエネルギー損失が大きく非効率的である等、音響装置として実用化するには問題がある。
そこで本発明の目的は、振動を拡音板の一つの端部の端およびその付近から入力して音を拡大すると共に保持機構で拡音板の湾曲形状を画定して固定することにより、上記不具合を克服して良質の音響を得ることができる音響装置を提供することである。
【発明の開示】
上記の目的を達成するために、本発明に係わる音響装置は、発音体が発する振動を拡音板に伝達して可聴振動音を拡大する音響装置であって、前記拡音板は一つの端部を残してそれ以外の端部を支持部材で固定して前記拡音板の変位を阻止すると共に、前記拡音板を曲面に形成して前記支持部材に支持させ、前記拡音板に残された前記一つの端部に前記発音体を取付部材で固定して前記一つの端部の端およびその付近から前記振動を前記拡音板に入力する。
そして、前記拡音板は剛性に異方性を有する素材で曲面に形成し、前記曲面の湾曲方向を前記剛性の大きな方向に整合させた。なお、前記拡音板の曲面は、片面が一つ以上の凸面を有する。さらに、前記拡音板の相対する長辺および短辺の少なくとも一方を互いに非平行にした。また、前記拡音板は前記支持部材の少なくとも一支持部材に対して、一箇所以上の接合点を有しているかまたは連続して接合する。さらに、前記拡音板を構成する板材固有の方向性に沿って直交する格子状リブあるいは前記拡音板の対角線に沿った傾斜状リブを固設した。
その上、前記拡音板を２枚以上設け、前記拡音板のそれぞれは、材質、板厚、面積、凸面の数および曲面の曲率のうちの少なくとも一つが異なる構成とし、前記拡音板の材質は、厚紙、不織布、木材、合成樹脂板、ＦＲＰ、金属板およびこれらを複合した板材のうちのいずれかによる。
しかも、前記発音体はオルゴールのムーブメントであって、このムーブメントのフレームを前記拡音板に前記取付部材を介して装着した。さらに、前記拡音板に装着した前記オルゴールのムーブメントに前記拡音板に固設した前記リブを直接接触させ、または連結部材を介して間接的に接触させた。好適には前記オルゴールの振動弁の振動方向に対して前記拡音板を概ね平行となるように支持し、かつ前記拡音板は、前記オルゴールの振動弁の振動方向に対して直角方向に湾曲する曲面に形成し、前記拡音板の面積を前記オルゴールの振動弁を一体に形成した振動板の面積の２〜２００倍とした。また、前記拡音板の曲面は、曲線の端点ａ、ｂ、および、この曲線の頂点ｃによって描かれる半径ｒの仮想円としたとき、上記曲線の上記頂点ｃを通る円弧長ａｂと上記半径ｒとの倍率ｘを０．０５≦ｘ≦２πとした。
本発明に係わる音響装置は、発音体が発する振動を拡音板に伝達して可聴振動音を拡大する音響装置が、前記拡音板は一つの端部を残してそれ以外の端部を支持部材で固定して前記拡音板の変位を阻止すると共に、前記拡音板を曲面に形成して前記支持部材に支持させ、前記拡音板に残された前記一つの端部に前記発音体を取付部材で固定して前記一つの端部の端およびその付近から前記振動を前記拡音板に入力し、前記拡音板は剛性に異方性を有する素材で曲面に形成し、湾曲方向を前記剛性の大きな方向に整合させ、片面が一つ以上の凸面を有する曲面としたので、音響エネルギーを拡散させることなく特定方向に伝達することができる。前記拡音板の発音体入力側の端部を除く支持部材で固定されたその他の端部からは音響エネルギーの損失が抑制できる。
第二には、オルゴールから入力された振動方向の拡音板端部に設けた支持部材が透過波を抑制すると共に拡音板内部での反射を促進し、拡音板による拡音効果を向上することができる。しかも、拡音板内に生じる定在波によって大音量の拡音が可能になり、拡音板の面積を拡大して装置を大型化することにより、インテリアとしての装飾的機能を付加価値として付与することができる。
そして、本発明に係わる音響装置は、前記拡音板の相対する長辺および短辺の少なくとも一方を互いに非平行にしたので、拡音板内部に特定周波数の定在波の発生が抑制され、特定の周波数成分の音だけが拡大されることはなく、偏った音響特性になることが防止できる。
また、本発明に係わる音響装置は、前記拡音板は前記支持部材の少なくとも一支持部材に対して、一箇所以上の接合点を有しているかまたは連続して接合するので、密閉性が向上し、音響エネルギーの損失を減少させることができる。
その上、本発明に係わる音響装置は、前記拡音板に前記板材固有の方向性に沿って直交する格子状リブあるいは前記拡音板の対角線に沿った傾斜状リブを固設したので、曲面形状の安定性が向上し、入力された振動を湾曲拡音板全体に効率よく伝播させることができる。またリブにより拡音板の剛性が増加するため、拡音板自体の振動を抑制し、拡音板内部からの振動をより効率よく放射させることができる。
なお、拡音板表面上のリブは、格子状に設置することにより、剛性を一層効果的に向上させることができる。また、リブを湾曲拡音板表面上で拡音板の板対角線上に設置することにより、拡音板全体に効率的かつ均一に振動を伝えることができる。さらに、リブで拡音板にマスキングを施すことによって、拡音板の任意の場所から音を放射することができる。さらには、リブを適正に構成することによって支持部材を省略しても同様の効果を発揮することができる。
しかも、本発明に係わる音響装置は、前記拡音板を２枚以上設け、前記拡音板のそれぞれは、材質、板厚、面積、凸面の数および曲面の曲率のうちの少なくとも一つが異なるようにし、かつ前記拡音板の材質は、厚紙、不織布、木材、合成樹脂板、ＦＲＰ、金属板およびこれらを複合した板材のうちのいずれかによるので、それぞれの拡音板より、違った音質・音量が発生し、一層深みのある音色を確保することができる。また、低音から高音まで幅広い拡音に対応することができ、音質の硬さや軟らかさの表現を好みや環境に合わせて拡音板の材質を選択することができる。
さらに、本発明に係わる音響装置は、前記発音体はオルゴールのムーブメントであって、このムーブメントのフレームを前記拡音板に前記取付部材を介して装着したので、レトロ的感覚が助長され視覚的にもヒーリング効果が期待できる。
また、本発明に係わる音響装置は、請求項１１の記載によれば、拡音板に装着したムーブメントに前記拡音板に固設したリブを直接接触させ、または連結部材を介して間接的に接触させたので、拡音板の強度および拡音機能を損なうことなく、オルゴール装置の外観に関してデザインの幅を広げることができ、連結部材の形状を工夫することにより、視覚的に魅力のあるオルゴールの構造を実現することができる。
そして、本発明に係わる音響装置は、振動弁の振動方向に対して前記拡音板を概ね平行となるように支持すると共に、前記拡音板は、前記オルゴールの振動弁の振動方向に対して直角方向に湾曲する曲面に形成したので、ムーブメントからの入力振動を拡音板全体に効率よく伝達し、かつ前記拡音板は、前記オルゴールの振動弁の振動方向に対して直角方向に湾曲する曲面に形成したので、拡音板自体の振動によるエネルギー損失が抑制され、拡音板内部振動をより効率的に放射させることができる。
さらに、本発明に係わる音響装置は、前記拡音板の面積を前記オルゴールの振動弁を一体に形成した振動板の面積の２〜２００倍としたので、オルゴール装置として最適の大きさを設定することができ、振動エネルギーの損失が少ない状態で、良質の可聴音を大音量で得ることができる。
さらにまた、本発明に係わる音響装置は、曲線の端点ａ、ｂ、および、この曲線の頂点ｃによって描かれる半径ｒの仮想円としたとき、上記曲線の上記頂点ｃを通る円弧長ａｂと上記半径ｒとの倍率ｘを０．０５≦ｘ≦２πとしたので、拡音板として最適な相対拡音効果を得ることができ、前記オルゴールの振動弁から発生する音圧レベルを拡音板によって最大に拡音することにより、大きな音圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は本発明に係わる音響装置の第一実施例の外観を示す概略の斜視図である。第２図は本発明に係わる音響装置の構成と拡音板内部の振動状態を説明する模式図である。第３図は本発明に係わる音響装置における拡音板の外形に関する実施例を説明する模式図である。第４図は本発明に係わる音響装置における拡音板のリブに関する実施例を示す模式図である。第５図は本発明に係わる音響装置の第一実施例の平面図である。第６図は第５図の６−６線に沿って示した断面図である。第７図は第５図の７−７線に沿って示した正面図である。第８図は第６図において円Ｅで囲んだ部分の拡大部分断面図である。第９図は本発明に係わる音響装置におけるムーブメントと拡音板の結合に関する実施例の説明図である。第１０図は本発明に係わる音響装置における拡音板機構の構成を示す側面図で、第１０図（ａ）〜第１０図（ｄ）は分解図、第１０図（ｅ）は組立図である。第１１図は本発明に係わる音響装置におけるオルゴールムーブメント取付部分を拡大図示した分解図と組立図の側面図である。第１２図は本発明に係わる音響装置の第二実施例の正面図である。第１３図は第１２図の１３−１３線に沿って示した側面の断面図である。第１４図は第１０図の１４−１４線に沿って示した拡大断面図である。第１５図は本発明に係わる音響装置における振動板と拡音板の面積比率に関する相対拡音効果の実験例で、第１５図（ａ）はムーブメントの振動弁の本数をパラメータとした図表、第１５図（ｂ）は実験に使用したシリンダ式オルゴールの一例を示す平面図である。第１６図は本発明に係わる音響装置における拡音板の曲げ寸法と周波数特性の関係を確認するための実験装置を示す概要図である。第１７図は本発明に係わる音響装置における拡音板の曲げ寸法と周波数特性の関係を示す特性図である。第１８図は本発明に係わる音響装置における拡音板の曲げ寸法と音圧レベルの関係を示す特性図である。第１９図は本発明に係わる音響装置における箱型の筐体と拡音板を備えた筐体の周波数特性を示す特性図である。第２０図は本発明に係わる音響装置における箱型の筐体を備えた場合の聴取位置による周波数特性を示す特性図である。第２１図は本発明に係わる音響装置における拡音板を備えた筐体を備えた場合の聴取位置による周波数特性を示す特性図である。第２２図は本発明に係わる音響装置における拡音板の相対拡音効果を示す特性図である。第２３図（ａ）、第２３図（ｂ）、第２３図（ｃ）は、拡音板における円弧長および半径の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、本発明に係わる音響装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。第１図は本発明に係わる音響装置１０の外観を示す概略の斜視図で、実施例において、発音体は、所定の楽譜に対応させて突起を配列したディスクを回転させて、突起が係合して回転する爪車で振動弁を弾く発音機構をフレーム上に構成したディスク式オルゴールであり、そのムーブメント１２と、その振動弁２２を振動させて、発生した音を拡大する第一、第二拡音板１４，１６とが一体に構成されて音響装置１０を形成している。
オルゴールのムーブメント１２は、振動弁２２の振動を伝達するフレーム１２ａがスペーサ３７を介してアルミ合金製Ｌ字型取付部材１３に載置され、第一、第二拡音板１４，１６の端部Ａに固定される（第１１図参照）。また、第一拡音板１４、第二拡音板１６は、音響装置１０の前面と後面側に配置されており、これら拡音板１４，１６はその側端部Ｂ，Ｄを、応力がかかった状態、すなわち湾曲した状態で支持部材１８に固定されている。なお、例えば一箇所の接合部１５ａ以上の固定手段によって、あるいは連続接合１５によって固定される（第２図参照）。
第２図に模式的に図示したように、本実施例では、第一拡音板１４は全周縁のうち端部Ａ（図示上側）にムーブメント１２が設置され、相対する両側端部Ｂ，Ｄを支持する支持部材１８は基台２０に固設される。さらに、第一拡音板１４のムーブメント１２を装着した端部Ａに対向する端部Ｃ（図示下側）は、支持部材１８間に跨設されたアルミ合金製Ｌ字型支持部材１９に固定される。一方、第二拡音板１６の端部Ａも第一拡音板１４と同様にムーブメント１２に結合されている。そして、第二拡音板１６の両側端部Ｂ，Ｄも、第一拡音板１４と同様に、湾曲され、基台２０に固設した支持部材１８に固定される。本実施例では、第一、第二拡音板１４，１６および基台２０は全て木製で、Ｌ字型の金属製型材には振動伝達効率の良いアルミ合金を使用する。
第一、第二拡音板１４，１６を構成する素材は特定の方向性を有しており、例えば、天然あるいは製造過程で生じる繊維方向またはマシン方向として内在する。これを素材方向として矢印Ｍで示す。実施例では、第一、第二拡音板１４，１６は素材方向Ｍを長辺し、素材方向Ｍに垂直な方向を短辺Ｓとして、長辺Ｌの長さが短辺Ｓの長さの２倍以下に形成されている。また、実施例では、短辺Ｓと長辺Ｌの長さの比率がＳ：Ｌ＝１：１．１〜１．２となるように形成されている。
このように構成された第一、第二拡音板１４，１６内部では、ムーブメント１２が発生する振動は、ムーブメント１２を装着した第一、第二拡音板１４，１６の端部Ａから第２図に破線の矢印Ｗで示したように、第一、第二拡音板１４，１６全域に伝播され、支持部材１８によって固定された第一、第二拡音板１４，１６の固定周縁で反射する振動（波動）が反射を繰り返し拡音に寄与するといわれる。
このため、ムーブメント１２の振動弁２２が発生する振動は単一ではないから、種々の振動に対応できるように拡音板１４−１は振動を入力する素材方向Ｍに垂直な端部Ｓ（Ａ）に対向する端部Ｃおよび素材方向Ｍに整合する長辺Ｄに対向する端部Ｃを非平行にする（第３図（ａ）参照）。また第３図（ｂ）に別の実施例として図示した、素材方向Ｍに沿って対向する長辺Ｄ，Ｂを非平行に形成した拡音板１４−２も可能である。両辺の距離は上方に拡大しても下方に拡大してもよい。
このように、相対する端部を非平行にすることにより、偏りのない音響特性を得ることができる。第一、第二拡音板１４，１６における振動入力される短辺Ｓ（Ａ）とそれに向い合う端部Ｃに対してそれ以外の端部Ｂ，Ｄの長さの比率を１オクターブに相当する２倍程度以下とすることにより、オクターブ内での音の干渉を減少して効率のよい音を放射することができる。
さらに、第一、第二拡音板１４，１６の面に垂直方向の振動運動で失われるエネルギー損失を極力抑制するために、第一拡音板１４には第４図（ａ），（ｂ）に示すようにリブ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを固着してもよい。リブ１４ａは素材方向Ｍに整合させ、リブ１４ｂは素材方向Ｍに対して垂直に設ける。またリブ１４ｃは素材方向Ｍを斜めに横断する構成で、四辺形の拡音板に対しては対角線上に設けると好適である。第一拡音板１４のみ図示したが、第二拡音板１６についても同様にリブを設けることができる（図示省略）。
第４図（ａ）のように格子状に固設するとムーブメント１２からの振動を第一、第二拡音板１４，１６全体に効率よく伝播させ、かつこれら拡音板１４，１６の剛性を強化することができる。また、第４図（ｂ）に示したリブ１４ｃのように素材方向Ｍに対して斜傾させて設置すると、これら拡音板１４，１６全体に一層効率よくかつ均一にムーブメント１２からの振動を伝えることができる。リブ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの材質、形状および設置位置の様々な選択により、リブ部分からの音のリークを抑制し、第一拡音板１４（第二拡音板１６）表面上の任意の場所からのみ音を放射するマスキング効果を得ることが可能である。
拡音板に振動板を接続した場合に拡音作用があることは、特開平８−２５４９７号に開示されている。この拡音板を湾曲させると、剛性が強化されて質量移動が抑制され、エネルギーの損失が少なくなるため、さらに拡音作用が増大することも同様に公知である。これは拡音板の表裏を高い音速で反射しながら、全面に振動の伝播が拡散し拡音板の表面に接する空気が高い効率で波動エネルギーとして音波を伝達するからとされている。
ただし、この拡音効果は、発音エネルギーと拡音板面積との相対関係によって支配され、発音エネルギーを表す代用特性として、振動弁を形成している振動板の面積を設定した実験結果を第１５図（ａ）に示す。第１５図（ａ）は、横軸に拡音板面積（Ｆａ）／振動板面積（Ｖａ）を対数目盛で示し、縦軸に一定の距離に設置したマイクロホンによる相対拡音効果を示す座標で、振動弁の本数（Ｒ１〜Ｒ４）をパラメータとして描いたものである。便宜上、第一拡音板１４の１枚だけを対象とし、材質、板厚および湾曲形状の曲率は同じにして実験に供した。
本実験では、第１５図（ｂ）に図示したシリンダ式オルゴールのムーブメント６０を使用し、振動板６５の長辺の長さの最大値（Ｘ）と短辺の長さの最大値（Ｙ）の積を振動板６５の面積（Ｖａ）とし、これを発音エネルギーの大きさを表す特性値として代用し、概略の傾向を把握することにした。一方、拡音板１４の面積には、平面図形における幾何学的実面積を適用して、拡音エネルギーの特性値に代用した。シリンダ式オルゴールのムーブメント６０は、駆動部６１の動力がガバナ６２で制御され、ほぼ等速でシリンダ６３を回転させる。
シリンダ６３の外周には楽曲に従う配列でピン６４が植設され、シリンダ６３の回転によってピン６４は対向して並列配置された振動板６５に一体に形成されて対応する振動弁６６を順次弾いて振動させる。振動板６５は、フレーム６７に固設されて、振動を確実にフレーム６７に伝達する。フレーム６７は拡音板１４の端部に、振動板６５の面が板材の切口面と平行になる態様で固定される。符号６８は始動／停止レバーで、引張スプリング６９の弾性力により、先端７０をシリンダ６３に直結する速度制御歯車７１の側面に圧接して摩擦による制動力を作用させている。
第１５図（ａ）によれば、振動弁６６の本数（Ｒ１〜Ｒ４）が増すに従って曲線はＲ１からＲ４へ移行して当然音量は増大する。本図を見ると拡音板１４の面積を増大させていくと、明らかに拡音効果が増大している。しかしながら、拡音効果が有効に機能するのは、振動弁の本数（Ｒ１〜Ｒ４）の本数に関係なく、拡音板面積／振動板面積（Ｆａ／Ｖａ）が２〜２００の間で、面積比が２００以上では拡音効果が飽和することが分る。
前述したように、第１、第２の拡音板１４、１６の拡音作用は湾曲させることによって増大する。この拡音作用について、実験によって確認したところ、第１７図に示すような結果となった。この確認実験は、第１６図に示す簡易的な装置によって行われた。９００ｍｍ×６４０ｍｍの拡音板１４の端部Ａには取付部材１３が固定され、この取付部材１３にオルゴールのムーブメント１２（図示しない）が載置固定されている。拡音板１４は、第１６図に破線で示す平坦な自由状態を基準として、湾曲させた状態の曲げ寸法ｂを変化させながら周波数特性と音圧レベルの変化を測定した。なお、この実験に使用した拡音板１４は、木製の薄板を８枚貼り合わせた合板であった。
その結果、第１７図に示すように、１５０〜２２０Ｈｚ付近では、曲げ寸法ｂが３０ｍｍ以上では，周波数特性が１５０Ｈｚ付近を中心とするピークと、２２０Ｈｚ付近を中心とするディップを持った特性を示すようになる。曲げ寸法ｂが３０ｍｍより小さい場合にはこのようなピークまたはディップが見られない。このように、曲げ寸法ｂが３０ｍｍ以上では周波数特性すなわち音量バランスが安定するようになる。
次に、曲げ寸法ｂと平均音圧レベルの関係を実験によって確認した結果、第１８図に示すように、拡音効果が大きいのは曲げ寸法ｂが３０ｍｍまでであり、それ以上曲げ寸法ｂを大きくしても湾曲による拡音効果が徐々に飽和することが分かった。
上述したように、拡音板１４の拡音効果は、曲げ寸法ｂによって変化することが明かである。そこで、拡音板１４の湾曲と拡音効果についてさらに確認した結果、第２２図に示す特性図のように、拡音板１４の曲面の大きさと拡音効果には、相対的な関係があることが判明した。すなわち、第２３図に示すように、拡音板１４を湾曲させたとき、任意の切断面においては曲線が描かれる。この曲線は、第２３図（ａ）に示すような半径ｒを有する真円と同じ曲率の円弧曲線、第２３図（ｂ）に示すような略放物曲線、或いは、第２３図（ｃ）に示すような例えばＳ字曲線のような連続曲線の一部の曲線等が存在する。これらの各種の曲線においては、その曲線の端点ａ、ｂと頂点ｃとを通るような円を描くことができる。
そこで、各種の曲線における円弧長と半径における相対的な拡音効果を実験によって確認したところ、第２２図に示すような結果が得られた。すなわち、拡音板１４を湾曲させたときの上記曲線の頂点ｃを通る端点ａ、ｂ間の円弧長をａｂとし、端点ａ、ｂと頂点ｃとを通る円の半径をｒとし、さらに、円弧長ａｂと円の半径ｒとの比率をｘとして、ｘ＝円弧長ａｂ／半径ｒを求めた結果、０．０５≦ｘ≧２πの関係があることが判明した。つまり、拡音板１４を湾曲させたときの円弧長ａｂをパラメータとして相対拡音効果を実測したところ、円弧長ａｂが大きくなるに従って相対拡音効果が増加し始めるｘの値が小さくなり、第２２図において二点鎖線で示すように、ｘの値がほぼ０．０５に収束した。また、第２２図の特性図から明かなように、ｘの値がほぼ０．０５以下のときは、相対拡音効果が小さくなることから、０．０５が下限値と認められた。なお、ｘの値が２πの場合は、拡音板１４を円形に湾曲することになるので、上限値と認められる。ここで、上記相対的拡音効果とは、例えばオルゴールのムーブメント１２から発生する発音源の音圧レベルに対し、拡音板１４から発生する拡音された音圧レベルの比率であり、相対的拡音効果が大きいほど拡音板１４から大きな音圧を得ることができる。
第５図〜第７図は、本発明に係わる音響装置に用いたディスク式オルゴールによる第一実施例の構成図で、第５図は平面図、第６図は第５図の６−６線に沿って示した断面図、第７図は第５図の７−７線に沿った正面図である。第５図は、構成を明確にするため外周縁に複数の透孔２１ａを等間隔で配列し、図示しない突起を楽曲に対応させて切り起したディスク２１を透視で示し、図が複雑化するのを避けて振動弁２２を弾く爪車列２３、ディスク２１の半径線上に横設した押え軸２４（第７図参照）および押え軸２４に沿って等間隔に同心で並列に配列され、ディスク２１を爪車列２３との間に挟持して突起と爪車の係合を確保する押えローラ２５は図示を省略してある。以下の図示にも透視と省略が適宜に行われる。
ディスク式オルゴールのムーブメント機構は公知であるので詳細な説明は省略するが、要約すると、２６はモータで、適当な減速機構２６ａを介して駆動スプロケット２７を回転する。第５図において、モータ２６は駆動軸線をディスク２１の半径線上に整合させて配置してあるが、図示しない適当な歯車機構（例えば傘歯車あるいはウォーム歯車等）や伝達軸のジョイント機構によって、ディスク２１の半径線に対して直交方向に配置し、あるいは図示しない適当な回転伝達機構（例えばチェーンあるいはタイミングベルト等）によってディスク２１半径線と並列な離間位置に配置することによってデッドスペースを削減し音響装置をコンパクトに構成することができる。
ディスク２１は、押え軸２４と直交する直径線上の中心を挟む外周縁の対向位置を支持して案内するローラ２９と押えローラ２５との協働で下向きに凸状に湾曲支持された構造体を形成するので、半径線上で面方向の湾曲に対する剛性が強化され、爪車を介して弾く振動弁からの反作用に抗してディスク上の突起と対応する爪車との係合を確保する。
このため、スプロケット２７の外縁に等間隔で突設された複数の歯列２８がディスク２１外周縁の透孔２１ａと遊隙を生じることなく噛合し、ディスク２１は、駆動スプロケット２７の回転に連動して垂直軸３０の周りに等速回転する。押えローラ２５は、ディスク２１の突起が爪車列２３の対応する爪と係合して爪車を回転する回転力の反作用を受けてディスク２１が上方に変位するのを抑制し、モータ２６による回転力で確実に爪車に伝達し、爪車は回転して爪先で対応する振動弁２２を弾く。
上記したように、ディスク２１の突起と爪車との確実な係合を維持させるために、押えローラ２５がディスク２１の上面に当接する相対位置関係は重要で、押えローラ２５を軸線上に等間隔で並列配置した押え軸２４をディスク２１面との着脱のために回動する基端４２における支点軸２５ｂの高さ方向の位置が調整可能に構成されている。すなわち、第８図に示すように、押え軸２４の基端４２を支持する支点軸２５ｂは、押え軸基端４２が回動する胴部２５ｂ１の両端から胴部２５ｂ１より直径の大きな固定軸２５ｂ２および胴部２５ｂ１より直径の小さい固定軸２５ｂ３が同一の中心Ｃ１で延在し、胴部２５ｂ１の中心Ｃ２は固定軸２５ｂ２，２５ｂ３の中心Ｃ１に対して偏心させてある。
従って、ブラケット２５ｃを貫通する軸孔４３に嵌合する支点軸２５ｂの中心Ｃ１に対して、回動軸中心Ｃ２が偏心して装着される。支点軸２５ｂの頭部２５ｂ４のすり割溝４４にドライバを係合して、ブラケット２５ｃの軸孔４３ａ，４３ｂ内で支点軸２５ｂを回動させることにより、支点軸２５ｂの中心Ｃ１に対する基端４２の回動軸中心Ｃ２をブラケット２５ｃの長手方向（図中高さ方向）に移動させることができる。押えローラ２５とディスク２１上面との位置関係が適正に設定された回動位置で支点軸２５ｂをピンまたはセットネジ等の適当な手段で回り止めする。
フレーム１２ａは、このような機構を搭載すると共に、振動弁２２を一体に形成した振動板３２が最もよく振動を伝達できる構成で直結されて、ムーブメント１２を形成している。ムーブメント１２は、第一、第二拡音板１４，１６と合体して音響装置を構成する。
以下にムーブメントと拡音板とを結合する実施例を第９図に基づいて説明する。便宜上、第９図は、ムーブメント５０としてシリンダ式オルゴールが図示されているが、ディスク式オルゴールのムーブメントについても同様の結合態様が適用できる。また一般的拡音板の参照符号として１４ｘを使用し、その他の符号で共通する部材には同一の符号を使用して説明を省略する。
シリンダ式オルゴールのムーブメント５０は、ピン５１を植設したシリンダ５２を駆動部５３で回転して振動板５４に一体に形成された振動弁５５を弾く機構で、フレーム５６に搭載され、振動板５３はフレーム５６に固着されて、振動弁５５が発生する振動を効率よくフレーム５６に伝達する。
第９図（ａ）は、ムーブメント５０と拡音板１４ｘとの基本的取付関係を示すもので、振動板５４の面の方向Ｌに対して拡音板１４ｘの湾曲面において端部Ａを含む接平面の方向Ｐが概ね直角となる取付態様である。ムーブメント５０は、フレーム５６が拡音板１４ｘを木片３６ａと共に挾装したアルミ合金製コ字型取付部材１３ａに適当な結合手段によって固着され、振動弁５５の振動方向（矢印Ｖ）に対して拡音板１４ｘの面はほぼ平行になる。端部Ａに対向する端部Ｃは、アルミ合金製Ｌ字型取付部材１９ａの内面側に木片３６ｂで挟着し固定される。図示しないが以下の実施例も同様に、拡音板１４ｘの両側端部Ｂ，Ｄは、上記したように支持部材１８に固定される（第７図参照）。
第９図（ｂ）は、ムーブメント５０のフレーム５６より幅の広い拡音板１４ｘに結合する実施例の図示で、アルミ合金製コ字型取付部材１３ａの長さを拡音板１４ｘ端部Ａの幅全体に一致させることにより、ムーブメント５０のフレーム５６以上の幅をもつ拡音板１４ｘに振動を伝達する場合にも、拡音板１４ｘ全体に効率良く振動を伝えることができる。振動板５４の面の方向Ｌと拡音板の端部Ａにおける曲面に対する取付に関する位置付けは第９図（ａ）と同じで、端部Ｃに対する固定も取付部材１９ａと木片３６ｂによって同様に行われる。
第９図（ｃ）は、離間位置に配設されたムーブメント５０と拡音板１４ｘとを接続する場合の実施例で、連結部材３８ａをフレーム５６とアルミ合金製Ｌ字型取付部材１３ｂの間に介在させることにより、ムーブメント５０からの振動を効率良く伝えることができる。拡音板１４ｘの端部Ａは取付部材１３ｂ内側の面と木片３６ｂで挟着して固定する。連結部材３８ａの材質は、振動伝播速度の速い金属等が好ましく、また連結部材３８ａを取付部材１３ｂと一体化すると一層効果的である。
第９図（ｄ）は、連結部材３９ａの軸線が第９図（ｃ）に示すような直線でない場合を示す。この場合、ムーブメント５０から取付部材１３ｂに振動を効率的に伝達するため、振動板５４と拡音板１４ｘの直角方向関係が保てるように、連結部材３８ａのフレーム５６に対する取付面を通る軸線方向Ｓ１と振動板の面の方向Ｌ１を直角に取付け、さらに、連結部材３８ａの取付部材１３ｂに対する取付面を通る軸線方向Ｓ２に対して取付面を直角に設けて、拡音板１４ｘ端部Ａを含む曲面の接平面の方向線上Ｐに軸線方向Ｓ２を整合させる。
第９図（ｃ）および第９図（ｄ）において端部Ｃの図示が省略されているが、上記実施例と同様に固定され、両側端部Ｂ，Ｄについても同様である。このような結合手段を適用することによってデザインの自由度が広がり、視覚的に魅力のあるオルゴールの構造を実現することができる。拡音板１４ｘの湾曲形状は特定できないので、各実施例ごとに異なる形状で図示した。また図示は省略するが、拡音板１４ｘに固設したリブ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの端部は、取付部材１３ａ，１３ｂ、木片３６ａ，３６ｂあるいは連結部材３８ａ，３８ｂのいずれかに接続するか、ムーブメント５０のフレーム５６に直結する。
以下にムーブメント１２と第一、第二拡音板１４，１６からなる本発明に係わる音響装置の構成を説明する。第１０図は（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に第一、第二拡音板１４，１６を曲面に構成して支持する型枠３３，３４を第一、第二拡音板１４，１６と共に第一、第二拡音板１４，１６の両側の端部Ｂ，Ｄを支持する支持部材１８から分解して示した側面図で、第１０図（ｅ）に型枠３３，３４を接合して第一、第二拡音板１４，１６を支持する支持部材１８を基台２０に立設した組立図を示す。
第１０図（ａ）に示す型枠３３は、直線的に形成した後面側Ｒｒと第二拡音板１６の両側端部Ｂ，Ｄの曲面に沿って形成した前面側Ｆｒとを概ね鏡像対称に配置した型枠３３が左右二枚作成される。この左右二枚の型枠３３の前面側Ｆｒに形成され、第二拡音板１６の両側端部Ｂ，Ｄの後面に密着される曲線は、左右型枠３３の曲線は必ずしも一致しなくてよい。
第１０図（ｃ）に示す型枠３４は、第二拡音板１６の端部Ｂ，Ｄの前面に沿って密着するように形成した後面側Ｒｆ曲線と、第一拡音板１４の両側端部Ｂ，Ｄの後面に沿って密着するように形成した前面側Ｆｆ曲線とを概ね鏡像対称に配置した型枠３４が左右二枚作成される。左右の型枠３４で、後面側Ｒｆ曲線と前面側Ｆｆ曲線とは、それぞれ拡音板１４，１６の曲面に整合させて形成されるので、左右の型枠３４の曲線は必ずしも一致しない。また、第一拡音板１４で両側の端部Ｂ，Ｄの長さが異なる場合は型枠３４は左右の長さが異なってもよい。
振動入力を第一、第二拡音板１４，１６の固定されない端部Ａから入力する拡音機構で、第一、第二拡音板１４，１６を湾曲することが本発明に係わる音響装置の構成における主要課題である。第一、第二拡音板１４，１６を湾曲することによって生じる内部応力の増大が振動の物理的増幅をもたらすので拡音機能が最高に発揮される。湾曲は、曲面を画定する母線が第一、第二拡音板１４，１６を構成する素材特有の素材方向（自然に形成される特定の方向あるいは、素材形成の過程で生じる繊維方向、マシン方向、延伸方向、強化繊維の配向等）に対して垂直で、素材方向の断面が示す曲線に少なくとも一つの変曲点を有する曲面に形成することが、拡音機能にとって重要である。また、一つ以上の拡音板を持つ場合は、板厚、湾曲の曲率（曲げ量）、湾曲箇所の数をそれぞれの拡音板１４，１６で変えることにより、一層深みのある音質を確保することができる。
ちなみに、第１０図（ｂ）に示す後面拡音板１６は前面に一つ、後面に二つの合計三つの凸面Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を備え、二つの変曲点Ｔ１，Ｔ２を持つ。一方、第１０図（ｄ）に示す前面拡音板１４は、前面に一つの凸面を持つ。このことはまた、囲まれた一定の投影面の枠内では、拡音板１４，１６を曲面にすることによって、単調な平面よりも拡音板１４，１６の放射面積が増大されるので、さらに拡音に寄与することになる。
第一、第二拡音板１４，１６の端部の一箇所を振動入力の縁辺Ａとし、それ以外の周縁Ｂ，Ｃ，Ｄについて、両側の端部Ｂ，Ｄは支持部材１８に固着した型枠３３，３４が協働で固定する。第二拡音板１６は、振動を入力する一箇所の端部Ａに相対する図示下側の端部Ｃを基台２０まで延在させて、基台２０に固定される。一方、第一拡音板１４は振動を入力する一箇所の端部Ａに相対する端部Ｃが基台２０まで延在しないから、左右の支持部材１８間に跨設した支持部材１９に固定される。第一拡音板１４の支持部材１９には、取付部材１３と同様にＬ字型で振動伝播効率の良いアルミ合金製型材１３が使用される。
第１１図に拡大図示されるように、第一、第二拡音板１４，１６双方の端部Ａすなわち振動入力の端部に沿って左右の支持部材１８間に跨設した振動伝播効率の良いアルミ合金製Ｌ字型の取付部材１３と木片３６に挾装して固定する。そして、左右の木片３６にムーブメント１２のフレーム１２ａをスペーサ３７を介してボルト等の適当な手段で固定する。
各スペーサ３７の取付部材１３への接触面積をフレーム１２ａの面積より小さくし、発音体としてのオルゴールで発生する音（振動）を効率良く伝達することができる。また、スペーサ３７を用いることで、フレーム１２ａの平面度の精度を上げる必要もない。
また、各スペーサ３７の高さは、振動弁２２を一体に形成した振動板３２が最もよく振動を伝達できる構成で直結されるフレーム１２ａは、振動弁２２を含む平面が、第一、第二拡音板１４，１６の振動を入力する端部Ａを含む湾曲面の接平面Ｐに対して垂直となるように設定される。すなわち、スペーサ３７とアルミ合金製Ｌ字型の取付部材１３とにより、振動弁２２の振動方向と第一、第二拡音板１４，１６とは概ね平行となるように支持されている。
上記構成により、振動弁２２が発生する振動は、第一、第二拡音板１４，１６双方の端部Ａから入力されて、第一、第二拡音板１４，１６内部に伝播され、物理的に増幅された振動として、第一、第二拡音板１４，１６内に伝播された振動の波動が板面から放射され拡音機能を達成する。
第１２図は、本発明に係わる音響装置に適用するオルゴール１１の第二実施例を示す正面図、第１３図は第１２図の１３−１３線に沿った側面の断面図である。第一実施例と同様の部材は同一の符号で示し説明を省略する。第一、第二拡音板１４，１６に対する構成は第一実施例と同様である。第一実施例では、ディスク２１を水平に設置する構成であるのに対して、第二実施例のオルゴール１１では、ディスク２１を垂直に近い角度で立設した構成で、ムーブメント１２自体は第一実施例と同じであるので説明を省略する。
このため、第１２図の１４−１４線に沿って第１４図に拡大した断面図で示すように、振動弁２２が発生する振動を最もよく伝達できるように振動板（図示しない）を平行に設置したフレーム１２ａと、第一、第二拡音板１４，１６に接続する木片３６とは、連結部材３８，３９で連結される。連結部材３８，３９の連結部４０，４１の接続面４０ａ，４１ａは、第一、第二拡音板１４，１６の振動入力側の端部Ａを含む湾曲面の接平面Ｐに対して垂直となるように設定される。従って、第一実施例同様に、振動弁２２が発生する振動は、第一、第二拡音板１４，１６双方の端部Ａから入力されて、第一、第二拡音板１４，１６内部に伝播され、物理的に増幅された振動として、第一、第二拡音板１４，１６内に伝播された振動の波動が両拡音板の板面から放射され拡音機能を達成する。図中、Ｈはムーブメント１２を収納するハウジングで、ディスク交換や保守点検のために開閉可能な蓋ＦおよびグリルＧを備える。
前述したように、本発明による音響装置では、湾曲状態に設置した薄板状の拡音板を備えた筐体を使用した実施例について説明した。筐体としては、上記拡音板を備えた筐体の他に、筺体の共鳴および筺体内空間の空気振動を利用して拡音する箱型の筐体があり、これら筐体によっても音響特性が異なる。
第１９図は、拡音板を備えた筐体と箱型の筐体における周波数特性を測定した結果を示している。この特性図から分かるように、破線で示す箱型の筐体における周波数特性は、２００Ｈｚ付近にピークを持った周波数特性を示し、実線で示す拡音板を備えた筐体における周波数特性はピークが見られず、高い周波数域まで平坦な周波数特性を示している。この周波数特性の差は、拡音板を備えた筐体の構造から共鳴器として作用しないことであり、このことから、拡音板１４等による拡音作用は拡音板を備えた筐体の方が広い帯域に渡って安定していること判明した。
次に，拡音板を備えた筐体と、箱型の筐体の周波数特性における指向性の違いについて確認したところ、第２０図および第２１図に示すような結果が確認された。この確認は、測定用のマイクロフォンを正面、右側面、および背面に距離と高さを各々１ｍ離間させて設置して測定したものである。この測定によれば、箱型の筐体の低音付近の音圧レベルは、第２０図に示すように、実線で示す正面と小さな破線で示す背面とは同等であるが、大きな破線で示す右側面では１０〜２０ｄｂ低下する。また，高音域は背面と右側面の音圧レベルが正面よりも低く、特に右側面では４００Ｈｚ以上の中高音域の音圧レベルが正面より１０ｄｂ以上低下している。
これに対して、拡音板を備えた筐体は、第２１図に示すように、小さな破線で示す背面と大きな破線で示す右側面において低音域・高音域の音圧レベル低下が見られるものの、右側面における全体的な音圧レベル低下は、箱型の筐体に比べると小さい。
以上から明かなように、拡音板を備えた筐体を使用した場合の周波数特性の変化は相対的に小さく、聴く位置による音量バランス（周波数特性）の変動が箱型の筐体よりも小さいことが判明した。この結果、実際にオルゴールを演奏した場合には、聴く位置によらず良好な音量バランスでオルゴール音を聴くことができる。
以上、実施例について説明したが、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、その形状や構成について、本発明の構成要件から逸脱しない範囲で、細部に関する多様な変更や部品の再構成や実施例における組合せを交換する等の改変をなし得ることが予期される。例えば、本実施例はディスク式オルゴールのムーブメントに基づいて説明したが、シリンダ式オルゴールを用いても同様の機能および効果を発揮することが可能である。また、拡音板は木材の代わりに厚紙（板紙）、不織布、ガラス繊維強化合成樹脂板（ＦＲＰ）、硬質合成樹脂成形板、金属板およびこれらを複合した板材のうちのいずれかを構成素材として適用することができる。
また、実施例に示す音響装置では、第一、第二拡音板を用いているが、拡音板は２枚に限定されることはなく、１枚でもよいし、３枚以上であってもよい。また、上記の実施例では、第一、第二拡音板は、間隔をおいて配置されているが、第一、第二拡音板が接触することがない限り、その間隔は限定されるものではない。さらに、拡音板の形状は矩形以外の形状であってもよいし、拡音板の湾曲形状も実施例に限定されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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2004017300.tif 000027