(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬くかつ機械的強度を有してパネル状に形成され外周部が厚み方向に自由振動するように非拘束状態で支持された第１の振動板と、
ボイスコイル部と再生入力信号に基づいて上記ボイスコイル部を振動させる磁気回路部とからなり、上記第１の振動板の主面に上記磁気回路部の構成部材を介して固定される少なくとも１個以上のドライバユニットと、
軽くかつ薄厚に形成され上記ボイスコイル部の振動動作によって直接振動される第２の振動板とを備え、
上記ドライバユニットは、上記ボイスコイル部の振動動作による上記磁気回路部の構成部材に作用する反作用力によって上記第１の振動板の全面に分割振動を生じさせて低音域の再生出力を放音させるとともに、上記第２の振動板を駆動して高音域の再生出力を放音させることを特徴とするスピーカ装置。
【請求項２】
上記第１の振動板に固定される上記磁気回路部の構成部材は、ヨークであることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
上記第１の振動板は、外周部の少なくとも半分が厚み方向に自由振動するように非拘束状態で支持されたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
上記第１の振動板には、少なくとも厚み方向に自由振動する部位に、重量密度を大きくする質量部材が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ装置に関し、さらに詳しくは低音域の再生出力を放音する放音部と高音域の再生出力を放音する放音部とを備えたスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ機器やビデオ装置等には、再生出力を放音するスピーカ装置が接続される。スピーカ装置は、低音域から高音域までの広い周波数帯域で良好な周波数応答特性と音質の再生出力を充分な音量で放音するために、一般に再生周波数帯域に適合した複数種のスピーカ装置を組み合わせた複合型スピーカ装置として構成されている。一般ユーザ向けの複合型スピーカ装置としては、例えば再生周波数帯域を低音域と高音域とに分割した２ウェイ型或いは低音域と中音域及び高音域とに分割した３ウェイ型とが提供されている。複合型スピーカ装置は、上述した仕様に適合する個別スピーカ装置がエンクロジャ内に組み込まれて構成されている。
【０００３】
例えば２ウェイ型スピーカ装置は、低音域に良好な再生特性を有する大口径のウーハと、高音域に良好な再生特性を有する小口径のツィータとにより構成される。２ウェイ型スピーカ装置においては、低音域の再生特性をより向上させるために大口径のウーハが用いられるために内容量の大きな大型のエンクロジャやバフル板を必要とし、大型化かつ大重量化する。エンクロジャは、面取りの処理等によって多少の変化はあるものの、直方体形状を基本形として形成されている。
【０００４】
一方、本体機器を構成するオーディオ機器やビデオ装置等においては、パーソナルユース化とも相俟って小型化、軽量化或いはデザインの差別化が図られている。したがって、接続機器であるスピーカ装置は、上述した構成から限られた室内スペースにおいて極めて大きな占有スペースを占めるとともに本体機器との調和が困難で差別性を得ることが困難となっている。また、スピーカ装置は、大型で重量も大きいために室内における設置位置の自由度が少なく、必ずしも音響特性を最適とする位置に設置されていないのが現状である。そして、スピーカ装置は、一度設置されるとそのまま固定され、好みの位置に自由に移動するといったことがほとんど行われていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スピーカ装置は、上述した事情から、小型化、薄型化そして軽量化が強く望まれており、また本体機器の外観と調和したより細長い形状のニーズも大きい。しかしながら、スピーカ装置は、その特性上、小口径のユニットによっては低音域の良好な再生特性を得ることが難しいためにかかる要求の対応は実現されていない。
【０００６】
スピーカ装置においては、エンクロジャ等を必要とせず薄型であり、自由な位置に設置することができるいわゆるパネル型スピーカ装置の実現について多くの試みが図られてきた。これらの試みは、その多くが上述したコーン型ダイナミックスピーカやホーン型ダイナミックスピーカを基本としたものであった。しかしながら、これらの多くの試みは、いずれも技術上の限界や音響性能の限界等により理想的なパネル型スピーカ装置を実現するまでには至っていない。
【０００７】
スピーカ装置は、一般に再生入力信号が供給されるとドライバユニットによって振動板がピストンのように動作して再生出力の放音が行われると考えられている。したがって、パネル型スピーカ装置においても、振動板を電磁駆動方式や静電駆動方式により上述した従来型のスピーカ装置の振動板と同様に動作する高精度の平面ダイヤフラムを製作する試みがなされていた。例えば静電駆動方式の振動板においては、所定のテンションを以って外周部が支持されており、ドライバユニットからの駆動力が与えられるとその駆動位置から波動が同心円状に連続して発生する。かかる振動板は、大きな単一位相の振動板として動作することによって、音の集中と制御が不可能な振動とを生じる大面積ピストン動作に起因する種々の問題を解決しなければならない。
【０００８】
これに対して、パネル型スピーカ装置として、曲げ波動理論に基づいてドライバユニットにより振動板を駆動するようにした新規なパネル構造を有するスピーカ装置が提案されている。この新規なパネル型スピーカ装置は、機械的剛性が比較的大きな堅いパネル構造によって振動板が構成されており、ドライバユニットから駆動力が与えられるとこの振動板の表面全体に複雑な振動モードが生成される。振動モードは、平面パネル（振動板）の動作周波数の範囲に均一に分布された最も複雑で密集した波形の構造となる。新規なパネル型スピーカ装置は、有限サイズの振動板に関する曲げ波動の物理的特性と、波動の速度対周波数特性と、駆動点インピーダンス特性との解析により特徴付けられる。
【０００９】
新規なパネル型スピーカ装置は、想定される用途に応じてパラメータが最適化された曲げ剛性の振動板が用いられる。新規なパネル型スピーカ装置は、一般に振動板から最大密度の曲げモードを確保するために、この振動板の中心点付近がドライバユニットによって駆動される。振動板は、有限要素解析によって均一なモード密度を与える特定の縦横比が数学的なモデリングツールによって実証されている。また、振動板は、フーリェ型の分析によって、最良のモードの均一性を実現する駆動力の供給位置が求められる。そして、振動板においては、フーリェ型分析の拡張によって高周波数帯域において多少の損失が生じるものの、より大きな面積の振動板を駆動することが可能とされる。振動板は、波動関数のゼロ周波数限界をとることにより、より一般的な静的梁の曲げ方程式に近似した曲げ剛性の式によって表現される。
【００１０】
新規なパネル型スピーカ装置は、振動板の曲げ動作を規定する要因、すなわち面密度、曲げ剛性、幾何学的寸法（外形寸法）、表面積、駆動点の位置、及びドライブユニットのパラメータ、コアのシェアモジュール、内部損失、或いは振動板の支持方法のパラメータが最適に設定されることによって製作される。一般的なスピーカ装置においては、ダイポールと称される後方の音が前方の音と逆相を呈することから、中周波数帯域から低周波数帯域の音響エネルギーの打ち消しを防ぐ大きなバッフル板やエンクロジャを必要とする。一方、新規なパネル型スピーカ装置においては、バイポーラと称される後方の音の輻射が前方の音と加算されることから、音響効率の改善が図られるとともに大型で大重量のバッフル板やエンクロージャを不要としている。
【００１１】
新規なパネル型スピーカ装置は、単一素子のトランスデューサで駆動される１枚の振動板によってフルレンジの出力再生を可能とする。新規なパネル型スピーカ装置は、振動板の適切な材質の選択とトランスデューサに適合した構成とによって、従来のスピーカ装置と同等のフラットな周波数特性を得ることが可能とされている。
【００１２】
新規なパネル型スピーカ装置は、感度と電気的負荷とが従来のスピーカ装置と同等とされることにより既存のアンプとの互換性が図られるばかりでなく、これらに一般的に用いられているダイナミックドライバユニットや圧電型ドライバユニットの適用が可能とされ、非常に広い音場の放射パターン並びに双指向性の放射パターンが得られる。新規なパネル型スピーカ装置は、機械的エネルギから音響的エネルギへの変換効率がほぼ１００％であるとともに入力周波数に独立した無指向性放射の特性、すなわち各入力周波数に関してサウンドパワーの大きな均一性を保有している。新規なパネル型スピーカ装置は、距離の条件によるサウンドパワーの減衰が小さいといった特徴を有するとともに、その新規な構成によりその他種々の特徴を有している。
【００１３】
一方、新規なパネル型スピーカ装置は、上述したように種々の特徴を有しているが、高音域では振動板の全面で独立した振動モードが発生することから明確な音像定位が得難いといった特性を有している。
【００１４】
したがって、本発明は、上述した新規なパネル型スピーカ装置の特徴を踏襲して小型、薄型かつ軽量に構成され低音域から高音域までの幅広い音域で良好な周波数応答特性と指向性とを有する再生出力を明確な音像定位を以って放音するようにしたスピーカ装置を提供することを目的に提案されたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明にかかるスピーカ装置は、硬くかつ機械的強度を有してパネル状に形成され外周部が厚み方向に自由振動するように非拘束状態で支持された第１の振動板と、ボイスコイル部と再生入力信号に基づいてこのボイスコイル部を振動させる磁気回路部とからなり磁気回路部の構成部材を介して固定される少なくとも１個以上のドライバユニットと、このドライバユニットのボイスコイル部の振動動作によって直接振動される第２の振動板とを備えて構成される。
【００１６】
以上のように構成された本発明にかかるスピーカ装置によれば、再生入力信号に基づいて振動するドライバユニットのボイスコイル部の反作用力が作用される磁気回路部の構成部材を介して第１の振動板が駆動され、この第１の振動板の全面に部分的な振動が生じて低音域の再生出力を放音させる。スピーカ装置は、ボイスコイル部の振動動作によって第２の振動板を直接駆動して高音域の再生出力を放音させる。したがって、スピーカ装置は、低音域放音部と高音域放音部とを備えることから、低音域から高音域までの幅広い音域で良好な周波数応答特性と指向特性とを有しかつ明確な音像定位感を以って再生出力が放音される。
【００１７】
スピーカ装置は、大口径の低音域用スピーカを不要とすることで小型、薄型かつ軽量に構成されるから、限られた室内で大きなスペースを占有することなく好みの位置或いは音響特性を最適とする位置等に手軽に配置される。スピーカ装置は、第１の振動板が硬く機械的強度の大きなパネル材によって形成されることで、外部から衝撃等が加えられた場合にも破損したり変形したりすることが抑制されて信頼性が保持される。スピーカ装置は、第１の振動板とのインピーダンス・マッチングをとりやすい強度の大きな磁気回路構成部材を介してドライバユニットが取り付けられることから、この第１の振動板が効率的に駆動される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態として図１及び図２に示したスピーカ装置１は、後述するように一方の主面２ａが放音面とされて振動板として作用するバフル板２（以下、第１の振動板２と称する。）と、この第１の振動板２の放音面２ａのほぼ中央部に位置して取り付けられた１個のダイナミックドライバユニット３（以下、単にドライバユニット３と称する。）とを備えている。第１の振動板２は、全体が矩形パネル状に形成されており、その一端側がスタンド部材４に固定されて固定部２ｄを構成している。第１の振動板２は、このスタンド部材４との固定部２ｄを除く他の外周部２ｃが非拘束状態とされ、後述するようにドライバユニット３によって自由振動するように構成されている。
【００２２】
第１の振動板２は、従来のスピーカ装置に用いられる硬くて機械的強度の大きなパネル材によって形成されたバフル板や、例えばスチレン樹脂等のエンジニアリングプラスチックを素材として成形されている。すなわち、第１の振動板２は、従来のスピーカ装置の振動板とは異にして、上述したように硬くて機械的強度の大きなパネル材によって構成される。したがって、第１の振動板２は、表面に露呈された状態で用いられて外部から誤って衝撃等が加えられた場合にも、破損したり変形したりするといった事態の発生が低減される。なお、第１の振動板２は、一般的には矩形形状を呈して形成されるが、使用目的等に応じて例えば円形や楕円形等の適宜の形状に形成される。
【００２３】
ドライバユニット３には、その基本的な構成が従来の高音域用直接放射型のスピーカに備えられるダイナミックドライバユニットと同等のものが用いられる。図１に示したドライバユニット３は、いわゆる内磁型ドライバユニットであり、振動板５（以下、第２の振動板５と称する。）と、この第２の振動板５を振動動作させるボイスコイル部６と、再生入力信号に基づいてこのボイスコイル部６を駆動する磁気回路部７とから構成されている。ドライバユニット３は、低周波数帯域の再生入力信号に対する応答特性も有しているが、組み付けられた第２の振動板５からはもっぱら高音域の再生出力を放音する。
【００２４】
第２の振動板５は、例えばアルミニウム等の軽金属や、スチロール樹脂等の合成樹脂、コーン紙或いは布入りベークライト等を素材として形成される。第２の振動板５は、薄くて丈夫であり、温度や湿度変化に対して変形や変質を生じることはない。第２の振動板５は、ボイスコイル部６のボビン８にその外周縁部が全周に亘って取り付けられている。ボイスコイル部６は、ボビン８と、このボビン８の外周部に捲き線を施して構成したコイル９とからなる。ボイスコイル部６には、ボビン８の一端側を閉塞するようにして、上述した第２の振動板５が組み合わされている。
【００２５】
磁気回路部７は、ヨーク１０と、マグネット１１と、センタポール１２と、プレート１３と、ダンパ１４等の部材によって構成される。ヨーク１０は、底面部１０ａとその外周部に一体に立ち上がり形成された外周壁により構成された外極部１０ｂとからなる有底筒状を呈して形成される。マグネット１１は、その一方側面がヨーク１０の底面部１０ａの内面に取り付けられる。マグネット１１は、やや厚みのある円盤状を呈しており、ヨーク１０に取り付けられた状態において、他方側面がこのヨーク１０の外極部１０ｂの開口縁とほぼ同一面を構成する。
【００２６】
センタポール１２は、その外径がヨーク１０の外極部１０ｂの内径よりもやや小径とされた薄厚の円盤状を呈して形成され、マグネット１１の一方側面に磁気的に一体化されて取り付けられている。プレート１３は、その外径がヨーク１０の外極部１０ｂとほぼ同径とされるとともにその内径がセンタポール１２の外径よりもやや大径とされたリング状を呈している。また、プレート１３は、その厚みがセンタポール１２の厚みとほぼ同等とされ、ヨーク１０の外極部１０ｂの開口端部に磁気的に一体化されて取り付けられている。センタポール１２とプレート１３との間には、環状の磁気ギャップが構成されている。磁気回路部７は、上述した構成各部材によって、ヨーク１０の底面部１０ａ−マグネット１１−センタポール１２−（磁気ギャップ）−プレート１３−ヨーク１０の外極部１０ｂ−ヨーク１０の底面部１０ａの磁気回路が構成されてなる。
【００２７】
ドライバユニット３は、ボイスコイル部６が磁気回路部７に対して、そのコイル８をセンタポール１２とプレート１３とによって構成される磁気ギャップに位置されるようにして組み合わされてなる。ドライバユニット３は、ボビン８とプレート１３との間を弾性部材によって環状に形成されてなるダンパ１４によって連結することにより、ボイスコイル部６が軸方向（ヨーク１０の底面部１０ａと直交する方向）に対して振動自在に支持されてなる。
【００２８】
ドライバユニット３は、第１の振動板２に形成した取付孔２ｅにヨーク１０の底面部１０ａに設けた取付孔１０ｃを連通させて、この第１の振動板２の放音面２ａに当てがわれる。ドライバユニット３は、背面２ｂ側から取付孔２ｅにねじ込んだ取付ねじ１５ａ、１５ｂがそれぞれ取付孔１０ｃまでねじ込まれることによって第１の振動板２の放音面２ａにしっかりと取り付けられる。ドライバユニット３は、このように硬くて機械的強度の大きなパネル材によって形成された第１の振動板２に対して、同様に硬くて機械的強度が大きく機械的インピーダンスが近似したヨーク１０を介して取り付けられる。そして、ドライバユニット３は、接合部位であるヨーク１０の底面部１０ａが、第１の振動板２に対する駆動部位を構成している。
【００２９】
以上のように構成されたスピーカ装置１には、図示しない再生入力信号供給回路部からドライバユニット３に再生入力信号が供給される。スピーカ装置１は、ドライバユニット３によって第１の振動板２及び第２の振動板５が駆動されて再生出力が放音される。スピーカ装置１は、第１の振動板２から低音域の再生出力を放音するとともに第２の振動板５から高音域の再生出力を放音する。第２の振動板５の動作による高音域の再生出力の放音動作は、従来の高音域用直接放射型スピーカと同様であり、ボイスコイル部６の振動動作によって第２の振動板５が直接駆動されて再生出力が放音される。
【００３０】
また、スピーカ装置１は、ドライバユニット３の振動動作によって、接合部位であるヨーク１０の底面部１０ａを駆動点として第１の振動板２の全面に部分的な曲げ動作が生じて、再生出力の放音が行われる。すなわち、スピーカ装置１においては、ボイスコイル部６が振動動作することにより、その反作用力が磁気回路部７に作用し、この磁気回路部７を介して第１の振動板２が振動される。
【００３１】
例えば従来のコーン型ダイナミックスピーカにおいては、ドライバユニットの磁気回路部を構成する各部材やフレーム等の筐体部を機械的強度が大きな材料によって形成することにより、ボイスコイル部の振動動作に伴う反作用力で筐体部が振動することを防止するように構成している。したがって、ドライバユニット３は、例えば磁気回路部７のヨーク１０やプレート１３が機械的強度が大きな材料により形成されている。また、第１の振動板２は、上述したように硬くて機械的強度の大きなパネル材によって形成されているために、第２の振動板５と比較して重量が大きな構成となっている。かかる第１の振動板２は、ボイスコイル部６によって直接駆動するようにした場合には、その大きな重量によって効率よく振動動作することができない。
【００３２】
スピーカ装置１は、再生入力信号によって駆動されるボイスコイル部６の反作用力が第１の振動板２と機械的インピーダンスが近似する磁気回路部７のヨーク１０に作用される。スピーカ装置１においては、このヨーク１０から振動エネルギーが縦波となって第１の振動板２に伝達されて、この第１の振動板２が振動動作されるようになる。スピーカ装置１は、第１の振動板２においてヨーク１０との接合部位から全面に亘って部分的な曲げ動作が伝わり再生出力が放音される。スピーカ装置１は、かかる構成によって駆動点における伝達損失が低減されて第１の振動板２が効率よく振動動作されることにより、高感度の再生出力が行われる。
【００３３】
低音域の再生出力は、本来音像定位感が乏しく、直接放射型スピーカ装置においても高音域を担当するスピーカ装置側に定位する特性がある。スピーカ装置１は、低音域の再生出力が上述したように第１の振動板２の全面に部分的な曲げ動作を生じさせて放音させる構成であることから、この第１の振動板２が単独で動作する場合に明確な音像定位感がより得にくい特性を有している。スピーカ装置１においては、ドライバユニット３によって第２の振動板５を直接駆動して高音域の再生出力を放音するように構成したことにより、再生入力信号に基づく再生出力について明確な音像定位感が得られるようになる。したがって、スピーカ装置１は、低音域から高音域の幅広い音域で明確な音像定位感が得られるスピーカシステムを構成する。
【００３４】
スピーカ装置１は、上述したように比較的大きな振動面積を有する第１の振動板２が効率的に振動動作されるとともに固定部２ｄを除く外周部２ｃが非拘束状態とされていることから、低周波数帯域の再生入力信号に対しても良好な周波数応答特性を以って再生出力が放音される。また、スピーカ装置１は、従来汎用されているドライバユニット３が用いられかつ振動板２の外周部２ｃを支持するための矢紙やフレーム等の支持部材を不要とすることから、部品点数も少なく組立工程が合理化されてコストの低減も図られる。さらに、スピーカ装置１は、同一仕様のドライバユニット３を有する従来のスピーカ装置と比較してより大きな音量の低音出力を可能とする。
【００３５】
スピーカ装置１は、上述したように従来のスピーカ装置のように共鳴箱や音響管等を不要とすることから小型で薄型に構成される。また、スピーカ装置１は、第１の振動板２がその放音面２ａをパネル状とされることから、その外形形状或いは表面デザインを比較的自由に展開することが可能であり、例えばこの放音面２ａに絵を書いたり、写真や絵を挟んだり或いは適宜の写真や図形を投影するといった応用が可能となる。
【００３６】
なお、スピーカ装置１は、第１の振動板２がもっぱら低音域の再生出力の放音を担当することから、ドライバユニット３の振動系をその低音域限界周波数を低めに設定して構成したり必要以上の高音域の振動を抑制するように構成したりすることを独立して行うことが可能となる。また、スピーカ装置１は、第２の振動板５がもっぱら高音域の再生出力の放音を担当することから、これを駆動するドライバユニット３が第２の振動板５の担当する高音域用の応答帯域に限定した小型で安価な特性を有するものとによって構成することができる。
【００３７】
スピーカ装置１は、上述した構成を基本態様として種々の展開が可能である。スピーカ装置１は、例えば第１の振動板２が、ドライバユニット３が接合される接合部位を材質を異にする取付板によって構成されるようにしてもよい。取付板は、例えば第１の振動板２を成形する際に、インサート成形法によって一体化されてなり、特定の入力周波数に対する応答特性を改善する材質のものが選定される。スピーカ装置１は、かかる構成を採用することで、第１の振動板２と取付板とで振動特性が異なって機械的にいわゆる２ウェイスピーカ装置と同等の機能を有するようになる。
【００３８】
スピーカ装置１は、第１の振動板２がその固定部２ｄをスタンド４によって支持されるようにしたが、ドライバユニット３をスタンド４に支持しかつドライバユニット３によってこの第１の振動板２を支持することによりその外周部２ｃを全周に亘って非拘束状態とするようにしてもよい。なお、スピーカ装置１は、ドライバユニット３が、上述した内磁型ドライバユニットに限定されるものでは無く、ヨークの外周領域にマグネットが配置されたいわゆる外磁型ドライバユニットが用いられてもよい。
【００３９】
スピーカ装置１は、第１の振動板２の支持姿勢によって上述した特徴が何ら損なわれるものではない。したがって、スピーカ装置１は、例えば天井面や壁面等に配設することによって限られた室内スペースが有効に活用されるようにする。スピーカ装置１は、良好な低音域の再生出力を放音するにもかかわらず小型で薄型かつ軽量に構成されることから、小型軽量に構成されるオーディオ機器等に最適に組み合わされ限られた室内の床面スペースを大きく占有することもない。
【００４０】
図３は、第２の実施の形態として示したスピーカ装置２０であり、詳細を後述するようにバフル板２１が振動板として機能するとともに、このバフル板２１に第２の振動板５を有する第１のドライバユニット３０と、バフル板２１を振動動作させるための第２のドライバユニット３１とを取り付けた構成に特徴を有している。なお、バフル板２１は、上述したスピーカ装置１における第１の振動板２と同等の作用を奏することから、以下の説明では第１の振動板２１と称する。また、第１のドライバユニット３０及び第２のドライバユニット３１は、その基本的な構成を上述したスピーカ装置１のドライバユニット３と同等とすることから、対応する部材に同一符号を付すことによってその説明を省略する。
【００４１】
第１の振動板２１は、材質や形状を上述した振動板２とほぼ同等に形成され、一方の主面が放音面２１ａとされるとともに他方の主面が後述するように取り付けた第２のドライバユニット３１から駆動力を受ける被駆動面２１ｂとして構成されてなる。第１の振動板２１は、図示を省略するが上述したスピーカ装置１の第１の振動板２と同様に一端部をスタンドに固定してその他の外周部が非拘束状態に支持される。なお、第１の振動板２１は、例えば第２のドライバユニット３１をスタンドに取り付けることによりこの第２のドライバユニット３１を介して外周部が全周に亘って非拘束状態に支持するようにしてもよい。
【００４２】
第１の振動板２１には、第１のドライバユニット３０を取り付けるための取付孔２１ｃが設けられるとともに、第２のドライバユニット３１を取り付けるための取付孔２１ｄとが設けられている。取付孔２１ｃは、その内径が第１のドライバユニット３０の最外径部位を構成するヨーク１０の外極部１０ｂの外径よりもやや大径とされている。取付孔２１ｃには、ゴムやフェルト等の振動吸収材からなるアイソレータ２２が組み付けられている。アイソレータ２２は、第２のドライバユニット３１によって駆動される第１の振動板２１の振動動作の影響が第１のドライバユニット３０に直接影響を及ぼさないように作用する。
【００４３】
第１のドライバユニット３０は、第１の振動板２１に対してその被駆動面２１ｂ側に位置されて、第２の振動板５が設けられた側から取付孔２１ｃ内へと嵌合される。第１のドライバユニット３０は、ヨーク１０の外極部１０ｂがその外周部をアイソレータ２２に保持されることにより、第２の振動板５を放音面２１ａに露呈させた状態で第１の振動板２１に組み合わされる。なお、第１のドライバユニット３０は、アイソレータ２２を介すること無く、例えば第１の振動板２１の放音面２１ａにヨーク１０の底面部１０ａを固定するようにしてもよい。
【００４４】
第２のドライバユニット３１は、上述した第１のドライバユニット３１から第２の振動板５を取り外した構成のものが用いられるている。第２のドライバユニット３１は、詳細を省略するがヨーク１０の底面部１０ａに取付孔が設けられている。第２のドライバユニット３１は、ヨーク１０の底面部１０ａが被駆動面１０ｂに当てがわれた状態で取付孔２１ｄにねじ込まれた取付ねじ１５によって第１の振動板２１にしっかりと取り付けられる。
【００４５】
なお、第２のドライバユニット３１には、第２の振動板５を有する上述した第１のドライバユニット３１と同等品を用いてもよいことは勿論である。第２のドライバユニット３１としては、ボイスコイル部６等の振動系の質量を有る程度大きくすることで高音域での振動を抑制する効果が期待されることから、第２の振動板５に代えて質量部材を組み合わせるように構成してもよい。第２のドライバユニット３１は、上述したスピーカ装置１のドライバユニット３と同様に、第１の振動板２の放音面２ａ側に取り付けるようにしてもよい。
【００４６】
以上のように構成されたスピーカ装置２０は、詳細を後述する再生入力信号供給回路部から第１のドライバユニット３０及び第２のドライバユニット３１にそれぞれ再生入力信号が供給される。スピーカ装置２０は、第１のドライバユニット３０によって第２の振動板５が駆動され、この第２の振動板５の振動動作により高音域の再生出力が直接放音される。
【００４７】
スピーカ装置２０は、第２のドライバユニット３１によって第１の振動板２１が駆動されて低音域の再生出力が放音される。スピーカ装置２０は、再生入力信号に基づいて駆動される第２のドライバユニット３１のボイスコイル部６の反作用力が第１の振動板２１と機械的インピーダンスが近似する磁気回路部７のヨーク１０に作用される。スピーカ装置２０は、このヨーク１０から振動エネルギーが縦波となって第１の振動板２１に伝達されて、この第１の振動板２１の全面に部分的な曲げ動作が生じて再生出力が放音される。スピーカ装置２０は、駆動点における伝達損失が低減されて第１の振動板２１が効率よく振動動作されることにより、高感度の再生出力が行われる。
【００４８】
図４は、上述したスピーカ装置２０に対して再生入力信号を供給する再生入力信号供給回路部の構成例を示した図である。スピーカ装置２０は、音源４０から供給される再生入力信号が、再生入力信号供給回路部において周波数帯域を分割するフィルタ処理が施されて第１のドライバユニット３０及び第２のドライバユニット３１にそれぞれ供給される。第１のドライバユニット３０には、音源４０から、再生出力の音量を調整するボリューム４１と、アンプ４２と、低音域成分をカットするコンデンサ４３の直列回路を介して再生入力信号が供給される。第２のドライバユニット３１には、音源４０から、ローパスフィルタ４４とアンプ４５を介して再生入力信号が供給される。
【００４９】
スピーカ装置２０は、第１のドライバユニット３０によって駆動される第２の振動板５から高音域の再生出力が放音されることから、明確な音像定位感が得られるようになる。スピーカ装置２０は、ローパスフィルタ４４によって第２のドライバユニット３１に対して高周波数帯域の再生入力信号の供給がカットされることから、その音像定位感がさらに明確になる。なお、ローパスフィルタ４４には、第２の振動板５を備える第１のドライバユニット３０側の低域限界周波数に近い入力周波数を遮断するフィルタ係数を有するものが用いられる。
【００５０】
スピーカ装置２０は、ボリューム４１によって第２の振動板５から放音される高音域の再生出力の音量が調整されることから、第１の振動板２１から放音される低音域の再生出力とのバランスが図られて良好な音質の再生出力が放音されるようになる。また、スピーカ装置２０は、ボリューム４１を調整することによって、第１の振動板２１から放音される再生出力と第２の振動板５から放音される再生出力との音量バランスを変化させて、使用者の音質的な嗜好やソースの音場表現の嗜好を得ることが可能となる。なお、スピーカ装置２０は、例えば第１のドライバユニット３０側に減衰器（アッテネータ）を取り付けたり、第１のドライバユニット３０と第２のドライバユニット３１とに独立した増幅器を設ける等することにより、同等の特性を得ることがことが可能となる。
【００５１】
再生入力信号供給回路部は、上述した構成に限定されるものではないことは勿論であり、例えばボリューム４１をアンプ４２或いはコンデンサ４３の後段に配置して構成してもよい。また、再生入力信号供給回路部には、第１のドライバユニット３０及び第２のドライバユニット３１をそれぞれ独立に駆動するアンプ４２、４５を設けるようにしたが、例えば前段において上述したフィルタ処理を施した再生入力信号をアンプに供給して第１のドライバユニット３０及び第２のドライバユニット３１を駆動するように構成してもよい。
【００５２】
スピーカ装置１、２０においては、第１の振動板２、２１が全体的に均一な面密度を有するバフル板であることを不要とする。すなわち、図５に示したスピーカ装置５０は、第１の振動板５１の放音面５１ａの外周部に例えば鉛テープ等からなる質量材５３が取り付けられることにより、第１の振動板５１がその外周部の質量を増加された構成とされている。第１の振動板５１には、その中央部に位置して第２の振動板５４を露呈させた状態でドライバユニット５２が取り付けられている。なお、スピーカ装置５０は、第１の振動板５１に質量材５３を取り付けた以外の他の構成を上述したスピーカ装置１と同様とすることから、その構成の説明を省略する。第１の振動板５１は、外周部が全域に亘って非拘束状態とされるように図示されているが、スピーカ装置１と同様に一端部を固定するように構成してもよいことは勿論である。
【００５３】
スピーカ装置５０は、第１の振動板５１がその外周部を非拘束状態で支持されるとともに質量材５３が取り付けられたことにより、この質量材５３の作用によって低周波数帯域でも外周部で振動が生じ易くなる。したがって、スピーカ装置５０は、低周波数帯域での振動モードの発生周波数が下げられ、換言すれば最低共振周波数が低減される。スピーカ装置５０は、これによって低周波数帯域での安定した再生出力が得られるようになって再生有効周波数帯域の拡張が図られるようになる。
【００５４】
また、スピーカ装置５０は、質量材５３を第１の振動板５１の放音面５１ａの他の部位に貼着することにより、この第１の振動板５１における振動伝達を妨げる作用を奏するように構成してもよい。スピーカ装置５０は、これによってピークが立ちにくくなって入力周波数に応じた応答特性が緩やかになるために自然な音質の再生出力を得ることができるようになる。なお、質量材５３は、上述したテープ状の鉛材に限定されるものではなく、その他の振動損失の大きな材料或いは防振効果の大きな材料等によって形成してもよいことは勿論である。
【００５５】
なお、上述した各スピーカ装置においては、第１の振動板を１個のドライバユニットによって駆動するようにしたが、複数個のドライバユニット３によって駆動するように構成してもよい。かかるスピーカ装置は、複数個のドライバユニットによって第１の振動板の各部にそれぞれ独立の曲げ動作が生じられる。スピーカ装置は、各ドライバユニットについて意図的に節位置を第１の振動板に対する加振動位置としない限り、各ドライバユニットが各周波数帯で節位置を駆動することは無い。スピーカ装置は、かかる構成によって各ドライバユニットが各周波数帯において相互に節位置での第１の振動板の駆動を補完することによって、その周波数応答特性に鋭いピークやディップの発生が抑制されるようになる。スピーカ装置は、各ドライバユニットによって複数箇所を駆動されることから、第１の振動板の大きさとその材料特性に応じた固有の再生出力が薄められていわゆるくせの無い音質の再生出力がなされるようになる。
【００５６】
また、スピーカ装置は、第１の振動板に対して各ドライバユニットを適宜に配置することによって、その材質に起因する発生しやすい振動モードを意図的に変更してこの第１の振動板内に発生する過度に大きな振動モードを抑制し必要な振動モードを生成することが可能となる。したがって、スピーカ装置は、ある特定方向に関する特定周波数の振動モードが抑制されて音質の安定化とその向上が図られるようになる。
【００５７】
スピーカ装置は、例えば各ドライバユニットに対してそれぞれ独立に再生入力信号の供給或いは位相の切換等を行って第１の振動板を駆動するように構成してもよい。このため、再生入力信号供給回路部は、例えば音源から供給される再生入力信号を増幅するアンプと、このアンプと各ドライバユニットとの間に互いに独立してそれぞれ接続された切換スイッチ及びボリュームとからなる直列回路とから構成される。各切換スイッチは、各ドライバユニットに対するそれぞれ再生入力信号の入力のオン／オフ切換操作とともに、入力オン状態で再生入力信号の位相の切換操作とを行う。各ボリュームは、各ドライバユニットに対してそれぞれ入力される再生入力信号のレベル調整を行ってこれら各ドライバユニットの感度を個々に調整するようにする。
【００５８】
スピーカ装置は、供給回路部から必要とされる位相成分を有する再生入力信号が各ドライバユニットに供給され、これら各ドライバユニットがそれぞれ独立に動作されて第１の振動板を駆動して再生出力を放音する。したがって、スピーカ装置は、特別な回路素子や切換装置等を不要とするとともに使用者による極めて簡単な操作によって、音場や音質等を適宜変えた再生出力を得ることが可能となる。
【００５９】
スピーカ装置は、上述した再生入力信号の周波数分割のフィルタ処理を各ドライバユニット３に対応してそれぞれ行って第１の振動板を駆動するように構成してもよい。このため、スピーカ装置には、音源から再生入力信号が供給されるバンドパスフィルタと、これらバンドパスフィルタにそれぞれ接続された切換スイッチユニットと、これら切換スイッチユニットを介してそれぞれ再生入力信号が供給されるミキサと、各ミキサと各ドライバユニットとの間にそれぞれ介挿されたアンプ等によって構成される再生入力信号供給回路部が備えられる。
【００６０】
バンドパスフィルタは、音源から供給される再生入力信号をそれぞれ所定の周波数帯域に分割する。各切換スイッチユニットは、それぞれミキサに接続された複数個の切換スイッチによって構成され、例えば各ミキサに対するそれぞれ再生入力信号の入力のオン／オフの切換操作とともに、入力オン状態で再生入力信号の位相の切換操作とを行う。各ミキサは、各切換スイッチユニットからそれぞれ供給される所定の周波数帯域の再生入力信号を合成して各アンプへと入力する。各アンプは、合成再生入力信号を増幅してドライバユニットに供給する。
【００６１】
スピーカ装置は、かかる構成により、再生入力信号供給回路部から複数の周波数帯域に分割されるとともに必要とされる位相成分に調整された再生入力信号が各ドライバユニットにそれぞれ供給され、これら各ドライバユニットがそれぞれ独立に動作されて第１の振動板を駆動して再生音を放出する。スピーカ装置は、例えば低周波数帯域では各ドライバユニットに全て同相成分の再生入力信号が入力されるとともに、中周波数帯域及び高周波数帯域では逆相成分の再生入力信号が入力されるように構成される。
【００６２】
スピーカ装置は、低周波数帯域で同相成分の再生入力信号が各ドライバユニットに供給されることにより、第１の振動板により大きな曲げ動作が生じるようになる。したがって、スピーカ装置においては、低周波数帯域でのが生成されて応答特性の向上、すなわち感度の向上が図られるようになる。また、スピーカ装置は、中周波数帯域及び高周波数帯域で逆相成分の再生入力信号が各ドライバユニットに供給されて第１の振動板が駆動されることで、互いに相殺される周波数帯域が生じて全体の感度が低下することで全体的に感度が平坦化が図られた再生出力が出力されるようになる。
【００６３】
スピーカ装置は、再生入力信号供給回路部にディップ部分や過度のピークを発生させる特定の周波数帯域を分離する等のフィルタ処理を施すデジタルフィルタを設けてもよい。再生入力信号供給回路部は、例えば音源から供給される再生入力信号に対して適当なフィルタ処理を施す複数個のデジタルフィルタと、これら各デジタルフィルタを通過した再生入力信号を増幅して各ドライバユニットをそれぞれ駆動するアンプとから構成される。
【００６４】
スピーカ装置は、音源から供給される再生入力信号が、例えばインパルス応答の逆フィルタ作用を奏する各デジタルフィルタによってディップ部分や過度のピークを発生させる特定の周波数帯域を分離する等のフィルタ処理を施されて各ドライバユニットに供給されて第１の振動板が駆動されることで、再生周波数特性の平坦化が図られた再生出力が放音されるようになる。なお、スピーカ装置は、各デジタルフィルタを適宜選択することによって、特定の周波数帯域のみを強調させた再生出力を放音することも可能となる。また、スピーカ装置は、デジタルフィルタばかりでなく、適宜のアナログフィルタも用いられ、また再生入力信号に対して特定の周波数帯域のフィルタ処理ばかりでなく振幅や位相等の適宜の信号処理を行うようにしてもよい。
【００６５】
スピーカ装置においては、例えば上述した各フィルタにそのフィルタ係数を経時的に更新させるように制御する制御部を設けることによって指向特性を変化させるように構成してもよい。スピーカ装置は、かかる構成を採用することによって特殊な機械的構成を用いることなく放音軸の回転、移動等の特殊な音響効果の生成が可能となる。
【００６６】
スピーカ装置は、フィルタ処理を施して各ドライバユニットに再生入力信号を供給してこれらを駆動する各フィルタについて、フィルタ係数に適当な遅れ成分を付与して構成してもよい。スピーカ装置は、かかる構成によって第１の振動板から放音される再生出力の音波波面が制御されてその主軸を正面から適宜ずらすことが可能となり拡声化が図られる。
【００６７】
スピーカ装置は、第１の振動板に幾何学的に対称位置に配置されたドライバユニットに互いに逆相の再生入力信号を供給して駆動することにより、ある特定の周波数帯域において第１の振動板の材質にかかわらずこれらドライバユニットの等間隔位置で振動の節を強制的に生成することが可能となる。したがって、スピーカ装置は、かかる現象を巧みに利用することにより上述した各周波数帯域の感度調整、再生周波数特性の改善或いは音場や音質の調整等が可能となる。勿論、再生入力信号のフィルタ処理は、各ドライバユニットに対してフィルタを適宜に組合せることによって行うようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかるスピーカ装置によれば、再生入力信号に基づいて振動するドライバユニットの反作用力により駆動されるパネル状の第１の振動板とドライバユニットのボイスコイルにより直接駆動される第２の振動板とを備え、第１の振動板から低音域の再生出力を放音するとともに第２の振動板から高音域の再生出力を放音するようにしたことにより、大口径の低音域用スピーカを不要として小型、薄型かつ軽量に構成されるにもかかわらず低音域から高音域までの幅広い音域で良好な周波数応答特性と指向特性とを有しかつ明確な音像定位感を以った再生出力の放音が可能とされる。
【００６９】
また、本発明にかかるスピーカ装置によれば、放音再生入力信号に基づいて高音域用スピーカによって高音域の再生出力を放音するとともにドライバユニットの反作用力によりバフル板を振動させて低音域の再生出力を放音するようにしたことにより、大口径の低音域用スピーカを不要として小型、薄型かつ軽量に構成されるにもかかわらず低音域から高音域までの幅広い音域で良好な周波数応答特性と指向特性とを有しかつ明確な音像定位感を以った再生出力の放音が可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示すスピーカ装置の要部断面図である。
【図２】同スピーカ装置の斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態として示すスピーカ装置の要部縦断面図である。
【図４】同スピーカ装置に備えられる再生入力信号供給回路部の構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態として示すスピーカ装置の斜視図である。
【符号の説明】
１、２０、５０  スピーカ装置、２、２１、５１  第１の振動板、３  ドライバユニット、４  スタンド、５  第２の振動板、６  ボイスコイル部、７  磁気回路部、８  ボビン、９  コイル、１０  ヨーク、１１  マグネット、１２  センタポール、１３  プレート、１４  ダンパ、３０  第１のドライバユニット、３１  第２のドライバユニット、４０  音源、４１  ボリューム、４２、４５  アンプ、４３  コンデンサ、４４  ローパスフィルタ、５３  質量材
【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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