(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路と、この磁気回路により形成される磁気ギャップにはまり込むボイスコイルと、前記磁気回路に結合された第１のフレームと、内周部を前記ボイスコイルと結合し外周部を前記第１のフレームに取付けられた第１の振動板からなるドライバーユニット部と、このドライバーユニット部の背面側に設けられた音圧遮蔽体と、この音圧遮蔽体によって導かれてドライバーユニット部の背面側に発生する音圧に基づいて動作する音圧受体と、この音圧受体と結合される第２の振動板と、この第２の振動板の周縁部を保持する第２のフレームからなるパッシブラジエータ部で構成され、前記ドライバーユニット部と前記パッシブラジエータ部が同一ユニット内に設けられたスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高品質音楽再生を行うために低域から高域までの広い周波数範囲を低歪みで再生可能にするためのスピーカに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高品質な音楽０００ソースが開発され、従来以上に重低音や超高音が歪みなく録音され、これらを高品位に再生することが求められている。一方、音響機器の全体の大きさはより小さなものが要求され、小さな口径のスピーカで広い周波数範囲の再生が求められている。
【０００３】
重低音の再生に関しては様々な方式が提案されているが、重低音再生に関して有利な通称ケルトン型スピーカ装置に関して、スピーカの構造の中でこれを実現する方法として特開２０００−２５３４８０号公報による方法がある。これはパッシブラジエータとスピーカユニットをスピーカ構造の中で密閉空間で連結し、重低音のみを再生するためのケルトン構造をキャビネットに仕切板を設けることなく実現できる方法として提案されているもので、キャビネットを含めたスピーカ装置全体の構造が非常に簡単になるというメリットがある。
【０００４】
しかし、低域専用再生のスピーカ装置としては、上記特開２０００−２５３４８０号公報に提案の方法は非常にメリットがあるが、あくまで低域再生専用ということであり、一つのユニットで低域から高域まで再生できるスピーカ装置にはなっていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように特開２０００−２５３４８０号公報に提案された方法において、低域再生については非常に有利であるが、中高域については再生不可能である。このため全帯域を再生するためには、上記ユニットのほかに中高域の別のユニットが必要となり、全体構成の複雑化による全体サイズの増加とコストのアップがあった。
【０００６】
本発明は従来のスピーカの課題を解決し、１つのスピーカで重低音から高音まで再生可能なスピーカおよびそれを用いたスピーカ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のスピーカは、磁気回路と、この磁気回路により形成される磁気ギャップにはまり込むボイスコイルと、前記磁気回路に結合された第１のフレームと、内周部を前記ボイスコイルと結合し外周部を前記第１のフレームに取付けられた第１の振動板からなるドライバーユニット部と、このドライバーユニット部の背面側に設けられた音圧遮蔽体と、この音圧遮蔽体によって導かれてドライバーユニット部の背面側に発生する音圧に基づいて動作する音圧受体と、この音圧受体と結合される第２の振動板と、この第２の振動板の周縁部を保持する第２のフレームからなるパッシブラジエータ部で構成され、前記ドライバーユニット部と前記パッシブラジエータ部が同一ユニット内に設けられたスピーカとすることにより、このスピーカをスピーカボックスに取付けたときにはドライバーユニット部からの中高音の音響放射とパッシブラジエータ部からの低域音響放射が加わり、重低音から高音までの全帯域の再生を簡単な構造で実現することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるスピーカの構成を示す断面図である。１はドライバーユニット部であり、通常のスピーカの構成をしている。２は第１の振動板であり、３はボイスコイル、４はボイスコイル３がはまり込む磁気ギャップ５に磁気エネルギーを供給する磁気回路である。６はボイスコイル３を正確に磁気ギャップ５で前後に動かすためにボイスコイル３を保持するサスペンションである。
【０００９】
また７は磁気回路４に結合された第１のフレームである。８はパッシブラジエータ部であり、大きな振動面積をもつ第２の振動板９、それよりも小さな振動面積をもつ音圧受体１０を備えている。これら第２の振動板９と音圧受体１０は第２の振動板９の中央部の立上り部１１で接合されている。１２は第２の振動板９の周縁部を保持する第２のフレームである。１３はドライバーユニット部１の背面側に発生する音圧を音圧受体１０に導く音圧遮蔽体である。１４はドライバーユニット部１とパッシブラジエータ部８とを連結するための支持体であり、パッシブラジエータ部８からの音波がスムーズに前方へ放射されるようにドライバーユニット部１の第１のフレーム７とパッシブラジエータ部８の第２のフレーム１２の一部がこれによって連結されている。
【００１０】
図２には図１に示した本発明の実施の形態１のスピーカを実際のキャビネット１５に装着した状態を示す。
【００１１】
図３は図２で示したスピーカ装置の電気音響等価回路を示す。ここで、この電気音響等価回路を参照しながらその動作について説明する。
【００１２】
図３においてＦｄはドライバーユニット部１の磁気回路４が振動系に与える駆動力、Ｍｄはドライバーユニット部１の振動系の実効質量、Ｃｄはドライバーユニット部１の支持系（エッジ部、サスペンション）のコンプライアンス、Ｒｄｍはドライバーユニット部１の振動系の機械抵抗、Ｒｄｅはドライバーユニット部１のボイスコイル３が磁気回路４中を振動することによって生ずる逆起電力に基づく電磁制動抵抗である。
【００１３】
Ｃｆはドライバーユニット部１とパッシブラジエータ部８の音圧受体１０が音圧遮蔽体１３によって密閉された空間で結合されているが、この密閉された空間の空気のコンプライアンス、Ｒｆはこの空間の空気の機械抵抗である。
【００１４】
Ｍｐはパッシブラジエータ部８の振動系実効質量であり、Ｃｐはパッシブラジエータ部８の支持系（振動板のエッジ部、音圧受体のエッジ部）のコンプライアンス、Ｒｐはパッシブラジエータ部８の振動系の機械抵抗である。
【００１５】
Ｃｂはキャビネット１５の空気のコンプライアンスである。
【００１６】
Ｓｄはドライバーユニット部１の実効振動面積、Ｓｐはパッシブラジエータ部８の音圧受体１０の実効振動面積であり、巻線比  Ｓｄ：Ｓｐの音響変成器を構成している。
【００１７】
Ｖｄは図３に示す電気音響等価回路の一次側に流れる電流であり、ドライバーユニット部１の振動系の速度に相当する。Ｖｐは二次側に流れる電流であり、パッシブラジエータ部８の振動系速度に相当する。
【００１８】
このような電気音響等価回路を計算し、Ｖｄ，Ｖｐを求めることによって放射される音圧周波数特性が次式によって求められる。
【００１９】
音圧  ＳＰＬは
ＳＰＬ＝９４＋２０Ｌｏｇ（π×ｆ×ρo×（ａd2×Ｖｄ＋ａp2×Ｖｐ））…（１）
ここでｆは周波数、ρoは空気の密度、ａdはドライバーユニット部１の第１の振動板２の実効振動半径、ａpはパッシブラジエータ部８の第２の振動板９の実効振動半径である。
【００２０】
ここで、図３の電気音響等価回路で示されたスピーカ装置の動作について定性的に説明する。Ｆｄ側より見た図３の電気音響等価回路は図４に示した等価回路になる。即ち、ドライバーユニット部１側の諸定数にパッシブラジエータ部８側の定数が（Ｓｄ／Ｓｐ）2Ｍｐ、（Ｓｄ／Ｓｐ）2Ｒｐ、の（Ｓｄ／Ｓｐ）2Ｃｐ、（Ｓｄ／Ｓｐ）2Ｃｂとなって接続されたものになる。
【００２１】
図４の等価回路において、Ｃｆで示したコンプライアンスのインピーダンスが非常に大きくなる低域においては、Ｃｆの分岐された部分がオープンの状態になったものと考えられ、実効的にドライバーユニット部１にパッシブラジエータ部８の変換後質量（Ｓｄ／Ｓｐ）2Ｍｐが加わった形になって振動し難くなり、ドライバーユニット部１は振幅が小さく音圧も発生し難くなることがわかる。一方パッシブラジエータ部８の速度は図４に示されたＶｐの速度のＳｄ／Ｓｐ倍となり、もしＳｄ即ちドライバーユニット部１の振動系実効面積よりＳｐ即ちパッシブラジエータ部８の音圧受体１０の実効面積を小さく選ぶと、非常に低い周波数ではドライバーユニット部１の速度より、パッシブラジエータ部８の速度を大きくすることができる。また、パッシブラジエータ部８の第２の振動板９の実効面積をドライバーユニット部１の第１の振動板２の面積よりも大きく選ぶことによってパッシブラジエータ部８からの低域の音圧は大きくすることができる。
【００２２】
即ち、非常に低い周波数においてはドライバーユニット部１はほとんど振幅せず、パッシブラジエータ部８からの音が主体となる。
【００２３】
次にＣｆが小さくなるような高い周波数では図４におけるＣｆがショートされた状態に相当し、パッシブラジエータ部８の定数に相当する部分が除かれた形、即ちドライバーユニット部１のみの時の等価回路と同様になり、パッシブラジエータ部８からの音の発生はなく、ドライバーユニット部１からの音の発生のみとなる。
【００２４】
このように、低域においてはドライバーユニット部１は大きく振幅せず、パッシブラジエータ部８のみが大きく振幅して音圧を発生し、中高域についてはドライバーユニット部１からの音が主体となって全帯域を再生できることとなる。一般的に１つのスピーカで低域から高域にわたる広い範囲の再生では、低域の大きな振幅による混変調歪みが課題とされるが、上記の定性的な説明からもわかるように、本スピーカではドライバーユニット部１の低域での振幅が非常に少なくなり、混変調歪みの発生が抑えられることがわかる。
【００２５】
図５は図３に示す電気音響等価回路に各パラメータに適当な値を入れ、式（１）によって計算した音圧周波数特性である。
【００２６】
図５からわかるように低域部分はパッシブラジエータ部８よりの放射が主体であり、このときドライバーユニット部１はほとんど振動しておらず、低域の歪みは少ない。一方中高域の音はドライバーユニット部１からの放射音であり、低域と中高域の音が複雑に混じりあった実際の音楽の場合にも低域の大きな振幅による混変調歪みの発生も抑えられ、低域から高域まで高調波歪みや混変調歪みの少ない高品質の再生が実現できることがわかる。
【００２７】
図６は本発明の他の実施の形態におけるスピーカの構成を示す断面図である。１はドライバーユニット部であり、通常のスピーカの構成をしている。２は第１の振動板であり、３はボイスコイル、４はボイスコイル３がはまり込む磁気ギャップ５に磁気エネルギーを供給する磁気回路である。６はボイスコイル３が正確に磁気ギャップ５内を前後に動くためにセンターを保持するサスペンションである。また７は振動板２、磁気回路４などを支える第１のフレームである。
【００２８】
８はパッシブラジエータ部であり、第２の振動板９、音圧受体１０を備える。第２の振動板９と音圧受体１０は第２の振動板９の中央部で接合されている。１２は第２の振動板９を支える第２のフレームである。１３はドライバーユニット部１の背面に発生する音圧を音圧受体１０に導く音圧遮蔽体である。
【００２９】
図７には図６に示した本発明の他の実施の形態のスピーカを実際のキャビネット１５に装着した状態を示す。実際の使用ではドライバーユニット部１を聴取する側に向け、パッシブラジエータ部８を反対側に向いた状態にて聴取する。等価回路的には図３で示したものと同様になるが、ドライバーユニット部１の動きとパッシブラジエータ部８の動きが逆方向になるため音圧周波数特性は式（１）の（ａd2×Ｖｄ＋ａp2×Ｖｐ）を（ａd2×Ｖｄ−ａp2×Ｖｐ）に変え、
ＳＰＬ＝９４＋２０Ｌｏｇ（π×ｆ×ρo×（ａd2×Ｖｄ−ａp2×Ｖｐ））…（２）
のようになる。
【００３０】
図８には図５で示した音圧周波数特性を示す実施の形態１での各パラメータと同一のパラメータで（２）式で計算した音圧周波数特性を示す。図５と同様に、パッシブラジエータ部８からの低音放射とドライバーユニット部１からの中高音の放射という基本特性は同じであるが、パッシブラジエータ部８からの音とドライバーユニット部１からの音がちょうど交差する付近での総合音圧特性の乱れが図５に示した実施の形態１の音圧周波数特性よりも少なくなり、より高品位の再生音が実現できる。
【００３１】
このようにこの他の実施の形態においても低域から高域まで高調波歪みや混変調歪みの少ない高品位の再生が実現できる。またこの構造のスピーカは通常の構造を持つスピーカと、通常の構造のスピーカから磁気回路部分をなくした構造のパッシブラジエータ部を単純に接合したような形となっており比較的簡単に製造可能というメリットも有する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかるスピーカによれば、小口径のドライバーユニット部での中高域の再生とパッシブラジエータ部による低域再生を同一スピーカ構造のなかで実現し、低域から高域まで高調波歪みや混変調歪みの少ない再生を複雑なキャビネット構造にすることなく実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１にかかるスピーカの断面図
【図２】  本発明の実施の形態１にかかるスピーカをキャビネットに装着した状態を示す断面図
【図３】  本発明の実施の形態１にかかるスピーカをキャビネットに装着したシステムの電気音響等価回路図
【図４】  本発明の一実施の形態にかかるスピーカをキャビネットに装着したシステムの電気音響等価回路をドライバーユニット部側から見た時の電気音響等価回路図
【図５】  本発明の実施の形態１にかかるスピーカの音圧周波数特性図
【図６】  本発明の他の実施の形態にかかるスピーカの断面図
【図７】  本発明の他の実施の形態にかかるスピーカをキャビネットに装着した状態を示す断面図
【図８】  本発明の他の実施の形態にかかるスピーカの音圧周波数特性図
【符号の説明】
１  ドライバーユニット部
２  第１の振動板
３  ボイスコイル
４  磁気回路
５  磁気ギャップ
６  サスペンション
７  第１のフレーム
８  パッシブラジエータ部
９  第２の振動板
１０  音圧受体
１１  立上り部
１２  第２のフレーム
１３  音圧遮蔽体
１４  ドライバーユニット部とパッシブラジエータ部を連結するための支持体
１５  キャビネット
【図１】
0003906728.tif 000002
【図２】
0003906728.tif 000003
【図３】
0003906728.tif 000004
【図４】
0003906728.tif 000005
【図５】
0003906728.tif 000006
【図６】
0003906728.tif 000007
【図７】
0003906728.tif 000008
【図８】
0003906728.tif 000009