(57)【要約】【課題】音源音声信号の再生と同時に音源音声信号を基音とする倍音の創生が可能な倍音スピーカーを提供する。【解決手段】第１パネルを枠体に固定し、第１パネルの片側領域に棒状のバスバーを固定したことによって、第１パネルの棒状のバスバー固定側領域の音響特性をより低周波数帯域に拡大し、第１パネルの棒状のバスバーなしの他側領域を棒状のサウンドポストを介して全周縁部を自由端とした第２パネルに固定的に連結した構成に基づき、第１、第２パネルにそれぞれの分割振動を起こすことにより、音源音声信号の再生と同時に音源音声信号を基音とする倍音の創生を可能とした倍音スピーカー。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横長形状の第１パネルと、第１パネルと相似形の第２パネルとを、単数あるいは複数の棒状サウンドポストによって相互に対面する姿勢で結合し、
前記第１パネルの全周縁部に枠体が固定され、
棒状バスバーが、前記第１パネル内面の、長軸に沿う上下二等分線によって分割された片側領域に、長軸に平行する姿勢で固定され、
前記第１パネルを励振（強制振動）するために十分な質量を有する振動部材が音声信号に応じて振動する駆動装置が、前記第１パネルの外面あるいは内面に固定され、
前記第２パネルの全周縁部が、いかなる力学的拘束も受けることのない自由端を備えた
構造的発音構成において、
前記駆動装置の部材が、音声信号に応じて振動して前記第１パネルを励振し、
励振された前記第１パネルが、分割共振して発音すると同時に、サウンドポストを介して第２パネルを励振し、
励振された前記第２パネルも同時に、分割共振して発音し、
前記第２パネルが、その質量と、第１パネルから伝達された振動を自らの振動によって音波に変換することによって、第１パネルの暴走を防止し、
前記第１パネルと前記第２パネルが統合して音声信号に応じた音波を発生すると共に、その音波に重畳して、音声信号を基音とした倍音を発生することを特徴とする倍音スピーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてデジタル録音音声信号を再生して発する音波の上に、デジタル録音音声信号を基音とし発する倍音を重畳する、倍音スピーカー技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音楽のデジタル録音技術において、サンプリング周波数とカットオフ周波数によって音源に含まれる音声信号の周波数成分が一定の範囲に限定されたことにより、とくに音楽ＣＤを利用した再生音楽の魅力が著しく減殺し、ＬＰレコード時代に大勢存在したステレオ愛好家が激減する事態を招いている。
音楽ＣＤの録音帯域は、人の可聴域を基準として決定されたので、高周波数帯域では、およそ２０ｋＨｚ以上が切り捨てられた。
しかし米国生理学会の専門誌では、可聴域外の音波が可聴域の音波に重畳した場合に、後頭部のα波と脳幹及び視床の局所血流が増大し、聴者が喜ばしい気分になるという、精密な脳生理学的実験に基づく報告がなされている（非特許文献５）。
【０００３】
音声信号の再生装置としては、特に小型スピーカーにおいて、これまで一般的に、コーン型の振動板を備えた動電変換型装置が、ダイナミックスピーカーとして、永年実用に供されてきている。
コーン型振動板を備えたダイナミックスピーカーは、振動板自体の分割共振を起さないように設計されている（非特許文献１、２）ので、音楽ＣＤを再生したとき、音楽ＣＤに録音された周波数帯域の音だけを発生し、それ以外の音は当然発生しない。
図１３Ａに、４４０Ｈｚの音声信号によって駆動した市販のダイナミックスピーカー（型QriomSP-250、山善）が発した音波の対周波数パワースペクトルを示した。この図を一見すれば、供給された４４０Ｈｚの音声信号に対して、ダイナミックスピーカーが、忠実に４４０Ｈｚの音波のみを発していることが了解されよう。
【０００４】
これに対して、１９８０年代以降、フラットパネルを振動板としたスピーカー技術が提案された（特許文献１、２）。
フラットパネル型スピーカー技術は、平面振動板自体の分割共振によって音波を発生する点において、コーン型スピーカーとは発音原理がまったく異なる。発明者らは、フラットパネル型スピーカーが、録音された音声信号に応じて固有振動する際、録音された音声信号を基音とした倍音をも発生する点に注目した。
しかしながらフラットパネル型スピーカーにおいては、平面振動板は駆動装置によって励起されて自己振動するので、特に低音域での振動の制御が困難である。その困難を打開するために、例えば特許文献３においては、平面振動板の外周部に枠状の立上り周壁を形成することにより、低音域への対応を図っている。また特許文献４においては、平面振動板の振動が大きい「暴れる」箇所に結合部材を取り付けて振動板の暴走を押さえ込み、低音域への適応を図っている。
【０００５】
いっぽう発明者らは、音声信号によって励起する自動ヴァイオリン技術を開発し、その技術を公示した（特許文献５，６）。この自動ヴァイオリンは、音声信号によってヴァイオリンの駒を励起し、駒の振動を通して楽器全体を振動させることにより、人が弓で弦を弾いた場合と同様のプロセスを通じて楽器を自動演奏するものである。
自動ヴァイオリンは、標準仕様の音楽ＣＤの音声信号で励起した場合、録音された可聴域の音波を発生するのみならず、録音された可聴域の音声信号を基音とした倍音を創生する。当然ながら、この新生倍音には可聴域を超えた帯域の高周波音波も含まれている。従って、２０ｋＨｚ以上の帯域がカットされた音楽ＣＤを音源とした場合でも、録音された２０ｋＨｚ以下の音声信号を基音として、２０ｋＨｚ以上の周波数の倍音を発音する。
この作用により、市販の音楽ＣＤの音声信号によって自動ヴァイオリンを演奏すると、音楽ＣＤにおいて捨象された高周波数倍音を創生し、音楽ＣＤに含まれていた音声信号の再生音波に重畳するので、実際の演奏に接しているかのような、極めてリアリティの高い音を聴取することができる。
図１３Ｂに、４４０Ｈｚの音声信号によって駆動した自動ヴァイオリンが発した音波の対周波数パワースペクトルを示した。この図を一見すれば、供給された４４０Ｈｚの音声信号に対して、自動ヴァイオリンが、対応する４４０Ｈｚの音波のみならず、４４０Ｈｚを基音とする倍音を発していることが了解されよう。
２０ｋＨｚ以上の帯域の倍音は、録音されていなかった音であり、自動ヴァイオリンの自己振動によって創生された音である。
【０００６】
しかしながらこの自動ヴァイオリンは、ヴァイオリン音楽の再生には最適であるが、音楽一般の音声信号の再生には、以下のような難点があった。
（１）再生音には、ヴァイオリンの音色が重畳する。このため、ヴァイオリン以外の音源信号を再生すると、僅かではあるが音色が混合する。
（２）ヴァイオリン属楽器は、弦、駒をはじめとして、常時メンテナンスと調節を必要とする多くの部材を具備しており、一般ユーザがスピーカーとして取り扱うには、必ずしも単純ではなかった。
（３）適用するヴァイオリン属楽器は、楽器としての価値が高いものほど良好な再生音を発生するので、スピーカーとしてのコストは必ずしも一般的な普及に適するものとは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ  ９７／０９８４２号
【特許文献２】特許第３７６３８４８号
【特許文献３】特許第４４４７６７６号
【特許文献４】特開２０１０−１９９８１８号公報
【特許文献５】特許第４７７６４６５号
【特許文献６】実用新案第３１５９５７６号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】特許庁著  「平成１８年度特許出願技術動向調査報告書  最新スピーカ技術−小型スピーカを中心に−（要約版）」平成１９年５月
【非特許文献２】特許庁著  「特許検索ガイドブック  〜小型スピーカ技術〜」平成２０年３月
【非特許文献３】Ｃ．Ｍ．ハッチンス著  「バイオリンの音響学」、日経サイエンス、１９８１年１２月
【非特許文献４】カーリーン  Ｍ．ハッチンス著  「バイオリンの音響学」、日本音響学会誌、３９巻３号２０４〜２１３ページ、１９８３年
【非特許文献５】T.Oohashi et al, "Inaudible high-frequency sounds affect brain activity: Hypersonic effect", Journal of Neurophysiology, vol.83, pp.3548-3558, 2000
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、音楽ＣＤで喪失された可聴帯域外の倍音を創生して、可聴域基音信号の再生音波に重畳することにより、高度なリアリティを具備した再生音楽を創出する倍音スピーカーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、発明者らは、ヴァイオリン属楽器の音響理論に基づく構成を備えた発音装置を新たに考案した。
ヴァイオリン属楽器は、図１１に示したように、表裏２枚のプレートの全周縁部を側板で結合し、駒の左足直下近辺の表板内面に長い棒状の力木を接着し、さらに駒の右足直下近辺の表板内面に魂柱を立てて裏板内面に連結した構成を備え、表板の駒と周縁の間に、ｆ字孔という開口を設けている。
中でも表板の左半分領域の音響特性は、力木接着によって力木のない右半分領域よりもより低音域側へシフトしているので、駒の左半トップに接する低音弦の振動を円滑に受容して振動する。いっぽう表板の右半分領域は、駒の右半トップに接する高音弦の振動を円滑に受けて振動し、直下近辺の魂柱を介して裏板に振動を伝達する。
裏板は、堅い材質のため、高周波数振動によって高音域の発音をするが、低音弦が力強く弾かれた場合には、低周波数振動にも対応して。響きの良い低音を遠距離まで届かせることができる。
以上のように、ヴァイオリン属楽器は、側板と魂柱で連結された表板と裏板とが、相互に拘束し合うのみならず、相互に作用し合うので、１枚のパネルの自由振動を基本とするフラットパネル型スピーカーとは、発音の動作原理がまったく異なる。ヴァイオリン属楽器の表板と裏板は、振動の周波数やエネルギーに応じて極めて巧妙に相互抑制作用と相乗作用と相補作用を発揮するように構成されており、フラットパネル型スピーカーのように低音域で暴走するなどということは勿論一切ない。
本発明は、このヴァイオリン属楽器の基本構成に基づき、新しい発音装置を提案している。
【００１１】
本発明請求項１の倍音スピーカーは、横長形状の第１パネルと、第１パネルと相似形の第２パネルとを、単数あるいは複数の棒状サウンドポストによって相互に対面する姿勢で結合し、前記第１パネルの全周縁部に枠体が固定され、棒状バスバーが、前記第１パネル内面の、長軸に沿う上下二等分線によって分割された片側領域に、長軸に平行する姿勢で固定され、前記第１パネルを励振（強制振動）するために十分な質量を有する振動部材が音声信号に応じて振動する駆動装置が、前記第１パネルの外面あるいは内面に固定され、前記第２パネルの全周縁部が、いかなる力学的拘束も受けることのない自由端を備えた構造的発音構成において、前記駆動装置の部材が、音声信号に応じて振動して前記第１パネルを励振し、励振された前記第１パネルが、分割共振して発音すると同時に、サウンドポストを介して第２パネルを励振し、励振された前記第２パネルも同時に、分割共振して発音し、前記第２パネルが、その質量と、第１パネルから伝達された振動を自らの振動によって音波に変換することによって、第１パネルの暴走を防止し、前記第１パネルと前記第２パネルが統合して音声信号に応じた音波を発生すると共に、その音波に重畳して、音声信号を基音とした倍音を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の倍音スピーカーは、横長形状の第１パネルと、第１パネルと相似形の第２パネルとを、単数あるいは複数の棒状サウンドポストによって第１パネルと第２パネルが対面する姿勢に結合し、第１パネルの全周縁部に枠体を固定し、棒状バスバーを、第１パネル長軸に沿う上下二等分線によって分割された第１パネル内面の片側領域に、第１パネルの長軸に平行する姿勢で固定し、音声信号に応じて振動する部材を備えた駆動装置を第１パネルの外面あるいは内面に固定した構成において、音声信号に応じて駆動装置の振動する部材が第１パネルを強制振動することによって、第１パネルが発音すると同時に、第１パネルの振動がサウンドポストを介して第２パネルに伝達され、第２パネルが分割共振を行うことにより、第１パネルと第２パネルが統合的に音声信号に応じた音波を発生すると共に、その音波に重畳して、音声信号を基音とした倍音を発生するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態としての倍音スピーカー１の構成を模式的に説明する図である。
【図２】図２は同倍音スピーカー１の前面観構成を模式的に説明する図である。
【図３】図３は同倍音スピーカー１に備える第１パネル内面の構成を模式的に説明する図である。
【図４】図４は同倍音スピーカー１が備える駆動装置の内部構成を模式的に説明する図である。
【図５】図５は本発明の第２の実施の形態としての倍音スピーカー２が備える第１パネル内面の構成を模式的に説明する図である。
【図６】図６は本発明の第３の実施の形態としての倍音スピーカー３の構成を模式的に説明する図である。
【図７】図７は同倍音スピーカー３の前面観構成を模式的に説明する図である。
【図８】図８は本発明の第４の実施の形態としての倍音スピーカー４が備える第１パネル内面の構成を模式的に説明する図である。
【図９】図９は本発明の第５の実施の形態としての倍音スピーカー５が備える第１パネル内面の構成を模式的に説明する図である。
【図１０】図１０は本発明の第６の実施の形態としての倍音スピーカー６の構成を模式的に説明する図である。
【図１１】図１１はヴァイオリンの構成を説明する図である。
【図１２】図１２は４４０Ｈｚの音声信号によって駆動されて発した音波の対周波数パワースペクトルを示す図であり、Ａは本発明の倍音スピーカー１が発した音波のパワースペクトル、Ｂは本発明の倍音スピーカー１から第２パネルを取り外して第１パネルのみとした場合に第１パネルが発した音波のパワースペクトルである。（実施例１）
【図１３】図１３は４４０Ｈｚの音声信号によって駆動されて発した音波の対周波数パワースペクトルを示す図であり、Ａは市販のダイナミックスピーカーが発した音波のパワースペクトル、Ｂは自動ヴァイオリンが発した音波のパワースペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１１はヴァイオリンの正面図（Ａ）と断面図（Ｂ）である。ヴァイオリンにおいは、弓により弦を擦弦して振動させ、表板に立てた駒を通じて振動を表板に伝える。
駒は音響理論的に独特の形状を備え、弦の張力によって弦と表板の間に挿入・固定されて、２本の足を表板に接触させている。表板の内面において、駒の片足（図で左足）直下近辺には、力木（バスバー）という木製の棒状体が縦方向に沿って接着・固定される。また駒の他の足（図で右足）直下近辺には、魂柱（サウンドポスト）という木製円柱を、直下の裏板内面との間に立てている。魂柱は、表板の振動を裏板に伝達する役割を演じる。
駒の振動は、２本の足を通して表板に伝達される。左足の上部には、ヴァイオリンであれば低音用のＧ線と中低音用のＤ線が張られている。また、右足の上部には、中高音用のＡ線と高音用のＥ線が張られている。
表板と裏板の全周縁部は、周縁を取り囲んで結合された側板によって相互に連結、固定されている。即ちヴァイオリンにおいは、表板と裏板の周縁部は、相互に固定されることによって振動の拘束端を構成している。このように、ヴァイオリン属楽器は、２枚の振動板が相互に固定されて、相互抑制作用と相乗作用と相補作用を発揮するようにしている。この発音機構は、周縁部を基本的に自由端としたフラットパネル型スピーカーが分割振動を基本とするのに対して、根本的に異なるものである。
低音弦を弾くと、低音弦が振動し、低周波域の振動が駒を介して表板に伝達される。表板周縁部が裏板と結合され、かつ表板内面の駒左足直下付近に力木が固定されているため、表板は強い低周波振動でも暴走することがなく、低周波振動は円滑に表板全体に伝播する。またその一部は、魂柱を通じて裏板に伝達され、裏板を振動させる。低周波振動による裏板の振動は、とくに低音弦が強い力で弾かれたとき、そのエネルギーが多くの比率で裏板に伝達され、堅い裏板が力強く鳴動する。しかしながらそれほど奏力が強くない場合は、低周波振動には比較的柔らかなスプルース材より成る表板が振動し、発音する。
中高音弦を弾くと、中高音弦が振動し、中高周波域の振動が駒を介して表板に伝達される。表板の振動は、表板内面の駒右足直下付近に立てられた魂柱を介して裏板に伝達される。裏板は非常に堅いメイプル材であり、通常は中高音および高音を発する。とくに高音の伸び（遠達性）は、裏板の振動によって実現される。質の高いヴァイオリンの音波は、大ホールの隅々にまで届く。この性能は主として堅く、組織が結晶化した裏板の材質と構成に負うところである。
ヴァイオリンは、奏者がどれだけ力を込めて弾いても壊れることはなく、ましてパネル型スピーカーで見られるような、低音帯域の振動暴走を起すことは絶対にない。この差異は偏に、ヴァイオリン属楽器の卓越した構成に負うものである。
発明者らは、このようなヴァイオリンの構成と機能の関係を参照し、まったく新規な発音装置技術を開発するに到った。
【００１５】
図１は本発明の第１の実施の形態としての倍音スピーカー１の構成を模式的に説明する平面図であり、Ａは後面観構成を示す図、Ｂは横断面図、またＣは縦断面図である。
図１において、駆動装置１１は、枠体１２に固定された第１パネル１０の外面に固定され、音声信号に応じて第１パネル１０を駆動して振動させる。
【００１６】
枠体１２は、第１パネル１０を固定するための剛体であって、その後面を、外方に向かって縦横の中央部が前突する湾曲面としている（図１Ｂ、図１Ｃ）。
【００１７】
第１パネル１０は、縦横の長さが異なる基本形状を有し、枠体１２の後面に固定されたことによって、上下方向、左右方向共に、中央部が湾曲して外方に突出した形状に保持される（図１Ｂ、図１Ｃ）。
第１パネル１０の素材には、再生する音声信号の種類に応じて、種々の材質の部材を適用する。その材質や組織構成は、特定の範囲に限定されることはない。即ち、不均質な組織のコア材両面をスキン材で挟持して成る構造を有する部材でもよいし、発泡部材でもよいし、均質な組織を有する木材、あるいは合成繊維素材などが適用できる。
中央部が突出し、周縁を固定した第１パネル１０の形状は、ヴァイオリンと同様の分割振動を実現するために、ヴァイオリンの表板を模した形状である。中央部が突出するヴァイオリンの湾曲プレートは、フラットパネルとは異なる独自の分割振動を示し（非特許文献３）、周縁部が拘束されることにより更にその共振モードが変化する。
【００１８】
駆動装置１１は、第１パネル１０の後面（外面）に固定される（図１）。第１パネル１０は、固定された駆動装置１１を挟むように、第１パネル１０の長手方向に沿って、上下端辺内側に内外面を貫く開口１３、１４を備える（図１）。
【００１９】
第１パネル１０は、中央部が外方に向けて盛り上がる形状に湾曲して枠体１２に固定され、貫通する開口１３、１４を備え、開口１３、１４間に駆動装置１１を固定している（図１Ａ，図１Ｂ）。
ヴァイオリンにおけるｆ字孔は、一般的には、内部の音波の流出孔として認識されているが、より大なる作用は表板の分割振動領域を「交通整理」する役割を有している。表板は、振動の周波数に応じた分割振動を示し、ｆ字孔は各振動領域の波動が干渉し合い、原音にない不協和音を発することを防止する役割がある。
本発明の開口１３、１４は、このｆ字孔と同様の作用を有し、分割振動における領域同士の干渉排除に極めて有効である。
なお、本発明の実施の形態としての倍音スピーカー１では、貫通する開口を１３、１４の２個１対としているが、この開口の数及び形状は、再生すべき音声信号の種類に応じて、変更することが好ましく、この図に示された数と形状に限定されるものではない。
【００２０】
この実施の形態においては、図１に示すように、駆動装置１１を、上下２個の固定治具１５，１６を介し、駆動装置１１の筐体底面が第１パネル１０の表面と平面的に密着しない姿勢において第１パネル１０に固定したことによって、駆動装置１１の振動が、両側に備えた固定治具１５，１６のみを介して第１パネル１０に伝達され、かつ、駆動装置１１の筐体自体の振動が第１パネル１０に伝わらないようにしている。
駆動装置１１は、両側に備えた固定治具１５，１６を介することによって駆動装置１１の筐体底面が第１パネル１０の表面と平面的に密着しない姿勢において固定する。この実施の形態においては、図１に示すように、駆動装置１１を、上下２個の固定治具１５，１６を介して第１パネル１０に固定している。
駆動装置１１は、駆動装置１１の筐体を、両側の固定治具１５，１６がパネルの上下二等分線をまたぐ位置で固定する。これは、それぞれの側の固定治具１５あるいは１６を、第１パネル１０の上下いずれかの半分領域に連結することにより、それぞれの振動特性に応じた振動を誘発するためである。
このため、固定治具の数は第一義的問題ではなく、一般的に、駆動装置の両側固定治具がパネルの半分領域にそれぞれ連結することが重要である。
【００２１】
図３は、この実施の形態になる倍音スピーカー１が備える第１パネル内面の構成を模式的に説明する図である。図３において、棒状バスバー１７を、第１パネル１０の上方固定治具１５固定位置直下近辺の内面位置に固定している。棒状のバスバー１７は、第１パネル１０の長手方向に沿って伸長する剛体棒状体であり、その形状が湾曲した第１パネル１０内面に密着するように成形されて、第１パネル１０内面に密着して固定される。
棒状のバスバー１７を固定したことにより、図３における第１パネル１０の上半部領域の固有振動は、より低音側にシフトしている。これにより、第１パネル１０の下半部領域の固有振動は、相対的により高音側に留まったことになる。また、棒状のバスバー１７は、低音域における第１パネル１０の暴走を打ち消す作用を持っている。
いっぽう第１パネル１０の下半部領域は、棒状のバスバー１７がまったくない場合には受容できなかった、固有振動よりも低い周波数の振動がもたらされた場合でも、その主たるエネルギーが上半部領域に誘導されるため、暴走することがない。
【００２２】
本発明の第１の実施の形態としての倍音スピーカー１は、第１パネル１０に固定した駆動装置１１の下方固定治具１６の直下近辺にあたる内面に、棒状体のサウンドポスト１８を固定している（図３）。棒状のサウンドポスト１８は、剛体より成る振動伝達部材であって、その１端が第１パネル１０内面に固定され、他端が第２パネル１９内面（図２参照）に、それぞれほぼ垂直に固定される。第１パネル１０内面に固定される端部は、第１パネル１０の振動が円滑に伝達されるように、湾曲した第１パネル１０内面に適合する形状に成形されている。
【００２３】
次に、図２により、第２パネル１９を説明する。図２は、この実施形態の倍音スピーカー１の前面観構成を模式的に説明する図であって、棒状のサウンドポスト１８によって第１パネル１０に連結された第２パネル１９が示されている（図２は前面観のため、枠体１２に固定された第１パネル１０は遮蔽により図示されず）。
第２パネル１９の外縁部は、基本的には自由端であるが、本発明のその他の実施の形態について後述するように、再生すべき音声信号の種類に応じて一定の拘束をしてもよい。
【００２４】
本発明の第１の実施の形態としての倍音スピーカー１においては、第２パネル１９として、基本的に一様な組織の素材を用いているが、不均質な組織の素材を用いることも可能である。第２パネル１９の外形は、音響特性上、第１パネル１０と相似形であることが技術上好ましい形状であるが、相似形以外の形状でも特に不都合であることはない。
【００２５】
この実施形態の倍音スピーカー１における第２パネル１９の役割は、まず第１に、その質量によって、低音帯域における第１パネル１０の暴走を抑制する作用である。しかし第２の、より重要な役割は、第２パネル１９自体の振動による発音である。
【００２６】
駆動装置１１の下方の固定治具１６の直下近辺は、バスバーが固定された上半部とは異なり、第１パネル１０が展開しているだけなので、駆動装置１１の振動に対しては、第１パネル１０は、枠体１２による拘束下で振動し、その振動が直下近辺に固定された棒状のサウンドポスト１８を介して第２パネル１９に伝達される。
第２パネル１９は、その周縁部が基本的に自由端の性質を有するため、棒状のサウンドポスト１８に駆動されて、分割共振を行う。即ち、駆動音声信号を基音として、倍音を発生する。その倍音発生作用は、多くの力学的拘束下にある第１パネル１０の倍音発生作用よりも当然優れており、実際、４４０Ｈｚの音声信号に応じて生成する音波の対周波数パワースペクトル・データによって、その差異が明確に示される（図１２）。
図１２は、第２パネル１９の作用を示すパワースペクトルである。即ち、Ａは４４０Ｈｚの音声信号によって駆動されて、本発明の倍音スピーカー１が発する音波のパワースペクトルであり、Ｂは４４０Ｈｚの音声信号によって駆動されて、本発明の倍音スピーカー１から第２パネル１９を取り外し、第１パネル１０のみが発する音波のパワースペクトルである。この図により、倍音創生における第２パネル１９の役割が容易に理解される。
【００２７】
この実施の形態としての倍音スピーカー１の駆動装置１１としては、図４に示すように、動電型スピーカーが利用でき、磁気回路４０と、磁気間隙４１に挿入され、かつダンパー４２を介して磁気回路４０と弾力的に連結されたボイスコイル・ボビン４３との間に、電気音声信号に応じた力を発生するように構成し、ボイスコイル・ボビンが駆動装置の両側固定治具１５，１６に固定的に連結されたことにより、ボイスコイル・ボビンよりも相対的に大きな質量を有する磁気回路が振動して、両側固定治具を介して第１パネルを強制振動するようにしている。
しかしながら、本発明の倍音スピーカー１の駆動装置１１が、この形態のスピーカーに限定されるものではないこと勿論である。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施の形態としての倍音スピーカー２について説明する。上述のとおり、固定治具１５、１６それぞれに接する第１パネル領域の構造は、相互に異なる。そのため、固定治具１５、１６から同時に同じ音声信号による振動が伝えられても、固定治具１５、１６それぞれに接する第１パネル領域で励起される振動は、相互にわずかな相違を示す。この異なる振動が固定治具１５、１６が固定された中間域で衝突すると、オリジナルな信号に含まれていない振動が合成され、異音を発する。
そこで、倍音スピーカー２の第１パネルは、図５の第１パネル内面図に示したように、駆動装置の上下固定治具１５、１６間の領域に、パネルの表裏を貫通する切込み部２０を備え、振動合成による異音の発生を防止している。
【００２９】
次に、本発明の第３の実施の形態としての倍音スピーカー３について説明する。倍音スピーカー３では、第２パネル１９を、固定部材２１によって枠体１２に固定的あるいは弾性的に結合させている（図６）。この結合は、再生すべき音声信号の種類に応じて、最適な弾性計数を有する固定部材２１によって行うことができる。図６では、枠体１２の４隅において第２パネル１９を固定しているが、第２パネル１９の全周縁部を囲むように固定してもよいし、スプリングによって枠体１２と第２パネル１９を連結してもよい。
図７は、この実施形態の倍音スピーカー３の前面観構成を模式的に説明する図である。
【００３０】
次に、本発明の第４の実施の形態としての倍音スピーカー４について図８を用いて説明する。倍音スピーカー４では、第１パネル１０の後面（外面）に固定された駆動装置（位置のみを円形点線で表示）を挟むように、第１パネル１０の長手方向に沿って、上下端辺内側に内外面を貫くＳ字形の開口２２、２３を備える。
これらの開口の作用は、ヴァイオリン属楽器におけるｆ字孔に相当するものである。すなわち、００１９節で既述したとおり、ｆ字孔はヴァイオリンの表板における分割共振を「交通整理」する大きな役割を持つ。したがって、その形状は、交通整理に大きな作用を持つ。このことは、本発明の倍音スピーカーにおいてもそのまま成立するから、Ｓ字形の開口２２，２３は、第１の実施の形態における単なる直線的な開口１３、１４（図１）とは異なり、更に優れた交通整理作用を発揮することができるのである。
【００３１】
次に、本発明の第５の実施の形態としての倍音スピーカー５について図９によって説明する。倍音スピーカー５の第１パネル１０内面には、外面に固定した駆動装置（位置のみを円形点線で表示）の下方固定治具１６の直下近辺にあたる内面に、棒状のサウンドポスト１８を固定したうえ、更に複数の棒状のサウンドポスト２４、２５を固定している。棒状のサウンドポスト２４、２５は、剛体より成る振動伝達部材であって、それぞれの１端が第１パネル１０内面に固定され、それぞれの他端が第２パネル内面（図示せず）に、それぞれほぼ垂直に固定される。
棒状のサウンドポスト２４、２５は、棒状のサウンドポスト１８と同様に、第１パネル１０の振動を第２パネル１９に伝達する機能を有するが、それらを固定する位置は、再生すべき音声信号の性質に応じて決定する。これらは、振動伝達機能のほかに、第１パネル１０と第２パネル１９との連結を安定化する効果をも有する。
【００３２】
次に、本発明の第６の実施の形態としての倍音スピーカー６について説明する。倍音スピーカー６は、駆動装置を内装したスピーカーである。
図１０に示すように、倍音スピーカー６は、駆動装置６１の筐体を、第１パネル６０の内面に、両側の固定治具がパネルの上下二等分線をまたぐ位置で、２個の固定治具６５、６６を介して第１パネル６０の内面から浮いた姿勢で固定し、駆動装置６１の一方の固定治具取付け位置近辺の内面に棒状のバスバー６７を固定し、駆動装置６１の他方の固定治具取付け位置近辺の内面に棒状のサウンドポストの１端をほぼ垂直姿勢で固定し、開口部６３、６４を備え、更に駆動装置の２個の固定治具６５、６６間に表裏貫通する切込み部６９を備え、第１パネル６０の全周縁部を枠体６２に固定している。
また棒状のサウンドポストの他端には、第２パネル７０の内面をほぼ垂直姿勢で固定することにより、第１パネル６０と第２パネル７０がほぼ平行的に相対する構成としている。
この実施の形態である倍音スピーカー６は、駆動装置６１の取付け位置姿勢以外の要素において、第１の実施形態である倍音スピーカー１と同様であるので、それらの要素についての説明を省略する。
【００３３】
以上説明したところを、この実施の形態について、第１の実施の形態である倍音スピーカー１を代表的形態として要約すると、倍音スピーカー１は、棒状のサウンドポスト１８によって音響的に連結された第１パネル１０と第２パネル１９がそれぞれ振動して発音する構成を備えたことにより、従来のコーン型スピーカーともフラットパネル型スピーカーとも異なる下記の特徴を具備することができた。
（１）第１パネル１０内面に棒状のバスバー１７を備えたことにより、第１パネル１０は、より低音域の振動を主として駆動装置１１の左固定治具１５を介して円滑に受容できるようになり、低音域における第１パネル１０の暴走課題が解消した。
（２）低音域における第１パネル１０の暴走はさらに、振動エネルギーの一部が、棒状のサウンドポスト１８を介して第２パネル１９に伝達され、第２パネル１９の振動に費消されることにより、解消した。第１パネル１０と第２パネル１９の相乗的かつ相補的作用は、ヴァイオリン属楽器の表板と裏板における相互作用と同様である。
（３）第２パネル１９は、中位の振動エネルギー範囲においては、駆動装置１１の下方固定治具１６を介する第１パネル１０下半分領域の振動を受容して主として中高音帯域振動に応じて発音するが、より高位の振動エネルギー範囲においては、より低音域振動にも対応して振動することができ、底力のある音波を発生する。第２パネル１９のこの機能は、音響理論上、ヴァイオリン属楽器の裏板の機能と同等（アナロガス）である。
（４）第２パネル１９は特に、周縁部が基本的に自由端であることにより、原音を基音とした新生倍音の発生に有効である。
（５）この実施の形態としての倍音スピーカーは、振動理論上無指向性に音波を伝播するため、コーン型スピーカーのようなエンクロージャーを必要としない。従って、エンクロージャーに基づいて発生する位相ずれ等の副作用問題をすべて免れることができた。
（６）この実施の形態としての倍音スピーカーによる音波の伝播は、振動理論上無指向性であるため、ステレオ音声信号再生時に、ステレオ感覚可聴範囲が極めて広い。
（７）駆動装置１１として、既成のスピーカーが適用できるので、ソース再生装置、アンプとも、従来品をのまま適用することができる。
（８）この実施の形態としての倍音スピーカーは、供給された音声信号に含まれた周波数帯域の信号に対応した音波を発生するばかりでなく、供給された音声信号を基音とする倍音を創生する。従って、録音帯域が限定され、高音域がカットされた音源を使用した場合においても、原音と同時に倍音を発生することにより、生演奏をじかに聞くようなリアリティの高い音（再生音＋倍音）を聞くことができる。
【実施例１】
【００３４】
図１２Ａは、第１の実施の形態の本発明倍音スピーカーが、４４０Ｈｚの音声信号の入力に対して発生した音波の対周波数パワースペクトルである。４４０Ｈｚの基音に対して、スピーカーが倍音を発生していることが分かる。これらの倍音はすべて、第１の実施の形態の本発明倍音スピーカーが創生した音である。
また図１２Ｂは、第１の実施の形態の本発明倍音スピーカーから第２パネルを取り外して第１パネルのみとした場合に第１パネルが発した音波の対周波数パワースペクトルである。図１２Ａとの比較により、第１の実施の形態の本発明倍音スピーカーにおいて、第２パネルの倍音創生効果が明確に理解できる。
なおこれらのスペクトル収集は、SpeakerCheck tool（音楽研究所）によって４４０Ｈｚ音をPCより発生し、アンプ（型QriomSP-250、山善）で増幅し、第１の実施の形態の本発明倍音スピーカーに入力した。また、第１の実施の形態の本発明倍音スピーカーが発生した音波は、ボイスレコーダ（型S-20M、オリンパス）で収録し、FFT分析ソフト（wavespectra）によって対周波数パワースペクトルを得た。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
枠体に固定した第１パネルの片面に棒状のバスバーを備えて低周波数帯域音声信号への対応性を拡大し、第１パネルの棒状のバスバーなしの他側領域と第２パネルとを、両パネルが対面姿勢になるように棒状のサウンドポストを介して固定的に連結し、第１パネルを駆動すると同時に第２パネル振動させることによって、低音域を含む音声信号の高忠実度再生および音声信号を基音とする倍音創生の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１      倍音スピーカー１
１０    第１パネル
１１    駆動装置
１２    枠体
１３    開口
１４    開口
１５    駆動装置上方固定治具
１６    駆動装置下方固定治具
１７    棒状のバスバー
１８    棒状のサウンドポスト
１９    第２パネル
【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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