(57)【要約】【課題】再生可能な周波数帯域を狭くすることなく、平坦な音圧周波数特性を得る。【解決手段】振動することにより音を放射する振動板を備えたスピーカ（９）と、スピーカの周囲全周に配置されたバッフル板（２７）とを備え、スピーカの振動板の中心軸とバッフル板の法線方向が平行となるように配置されたスピーカ装置において、バッフル板は、貫通する穴部（２９）を有しており、穴部は、スピーカの中心を相似の中心として、バッフル板の縁の形状に対して５：１から５：３の相似比の範囲となるように描いた相似形である第１図形の線上、または、第１図形をスピーカの中心を軸として軸回転させた第２図形の線上、または、第１図形をスピーカの中心を通る線分に対して反転させた第３図形の線上のいずれかに形成されている。【選択図】図１６
2016197833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動することにより音を放射する振動板を備えたスピーカと、
前記スピーカの周囲全周に配置されたバッフル板と
を備え、前記スピーカの振動板の中心軸と前記バッフル板の法線方向が平行となるように配置されたスピーカ装置において、
前記バッフル板は、貫通する穴部を有しており、
前記穴部は、
前記スピーカの中心を相似の中心として、前記バッフル板の縁の形状に対して５：１から５：３の相似比の範囲となるように描いた相似形である第１図形の線上、
または、前記第１図形を前記スピーカの中心を軸として軸回転させた第２図形の線上、
または、前記第１図形を前記スピーカの中心を通る線分に対して反転させた第３図形の線上
のいずれかに形成されている
スピーカ装置。
【請求項２】
前記第１図形は、前記スピーカの中心を相似の中心として、前記バッフル板の縁の形状に対して３：１から２：１の相似比の範囲となるように描いた相似形である
請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記穴部は、前記線上における幅が、前記スピーカの中心から前記バッフル板の縁までの距離の１００分の１から４０分の１の範囲となるように形成されている
請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
振動することにより音を放射する振動板を備えたスピーカと、
前記スピーカの周囲全周に配置されたバッフル板と
を備え、前記スピーカの振動板の中心軸と前記バッフル板の法線方向が平行となるように配置されたスピーカ装置の製造方法であって、
前記バッフル板に対して
前記スピーカの中心を相似の中心として、前記バッフル板の縁の形状に対して５：１から５：３の相似比の範囲となるように描いた相似形である第１図形の線上、
または、前記第１図形を前記スピーカの中心を軸として軸回転させた第２図形の線上、
または、前記第１図形を前記スピーカの中心を通る線分に対して反転させた第３図形の線上
のいずれかに、線上の一部または全周にわたって貫通穴を形成するステップ
を有するスピーカ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビやカーオーディオで音を放射するために使用されるスピーカ装置およびスピーカ装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスピーカ装置は、スピーカの裏表両面から正負逆の音圧で放射される音が干渉しないように、スピーカを取り付けるバッフル板の後ろ側を箱状に囲うキャビネットを有している。また、バッフル板の端部から回折する音が、スピーカから直接受音点に放射される音に干渉して音圧周波数特性にピーク（極大）やディップ（極小）が生じないように、バッフル板の外周部分に切り欠け部を設けている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２６０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１のようなスピーカ装置にあっては、囲われた箱の中の空気が空気ばねとなり、スピーカの最低共振周波数が高い周波数に移動する。その結果、再生可能な周波数帯域が狭くなる問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、再生可能な周波数帯域を狭くすることなく、平坦な音圧周波数特性のスピーカ装置およびスピーカ装置の製造方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るスピーカ装置は、振動することにより音を放射する振動板を備えたスピーカと、スピーカの周囲全周に配置されたバッフル板とを備え、スピーカの振動板の中心軸とバッフル板の法線方向が平行となるように配置されたスピーカ装置において、バッフル板は、貫通する穴部を有しており、穴部は、スピーカの中心を相似の中心として、バッフル板の縁の形状に対して５：１から５：３の相似比の範囲となるように描いた相似形である第１図形の線上、または、第１図形をスピーカの中心を軸として軸回転させた第２図形の線上、または、第１図形をスピーカの中心を通る線分に対して反転させた第３図形の線上のいずれかに形成されているものである。
【０００７】
また、本発明に係るスピーカ装置の製造方法は、振動することにより音を放射する振動板を備えたスピーカと、スピーカの周囲全周に配置されたバッフル板とを備え、スピーカの振動板の中心軸とバッフル板の法線方向が平行となるように配置されたスピーカ装置の製造方法であって、バッフル板に対して、スピーカの中心を相似の中心として、バッフル板の縁の形状に対して５：１から５：３の相似比の範囲となるように描いた相似形である第１図形の線上、または、第１図形をスピーカの中心を軸として軸回転させた第２図形の線上、または、第１図形をスピーカの中心を通る線分に対して反転させた第３図形の線上のいずれかに、線上の一部または全周にわたって貫通穴を形成するステップを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バッフル板の適切な位置に穴を設け、スピーカの裏側から穴部を経由してスピーカの表側の受聴点に到達する追加回折音を発生させることで、スピーカの裏側からバッフル板の縁を経由して受聴点に到達する回折音を追加回折音により打ち消す構成を備えている。この結果、バッフル板の縁の形状によらず、再生可能な周波数帯域を狭くすることなく、平坦な音圧周波数特性のスピーカ装置およびスピーカ装置の製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】スピーカから音が発生する仕組みを示す説明図である。
【図２】振動板から音が発生している様子を示す説明図である。
【図３】バッフル板を用いた従来のスピーカ装置の模式図である。
【図４】従来のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図５】従来のスピーカ装置の正面図である。
【図６】図５のスピーカ装置を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図７】従来のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図８】従来のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図９】従来のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図１０】従来のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態１によるスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態１のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態１のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態１における追加回折音の効果を示したグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態２におけるスピーカ装置の正面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における図１６のスピーカ装置を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図１８】本発明の実施の形態２によるスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図１９】本発明の実施の形態２によるスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図２０】本発明の実施の形態２によるスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図２１】本発明の実施の形態２によるスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。
【図２２】本発明の実施の形態２における、先の図１６とは異なる構成を備えたスピーカ装置の正面図である。
【図２３】正方形のバッフル板を備えた従来のスピーカ装置の正面図である。
【図２４】図２３に示した従来のスピーカ装置の音圧周波数特性のグラフである。
【図２５】本発明の実施の形態３におけるバッフル板を備えたスピーカ装置の正面図である。
【図２６】本発明の実施の形態３におけるスピーカ装置において、図２５に示したバッフル板を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図２７】本発明の実施の形態４におけるスピーカ装置の正面図である。
【図２８】本発明の実施の形態４における図２７のスピーカ装置を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図２９】本発明の実施の形態４における、先の図２７とは異なるスピーカ装置の正面図である。
【図３０】本発明の実施の形態４における図２９のスピーカ装置を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図３１】本発明の実施の形態５におけるスピーカ装置の正面図である。
【図３２】本発明の実施の形態５における、幅Ｘを１００分の１Ｌとしたバッフル板を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図３３】本発明の実施の形態５における、幅Ｘを２００分の１Ｌとしたバッフル板を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図３４】本発明の実施の形態５における、幅Ｘを４０分の１Ｌとしたバッフル板を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図３５】本発明の実施の形態５における、幅Ｘを３０分の１Ｌとしたバッフル板を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図３６】本発明の実施の形態５における、幅Ｘを１５分の１Ｌとしたバッフル板を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。
【図３７】本発明の実施の形態５における平坦化量と穴の幅との関係を示すグラフである。
【図３８】本発明の実施の形態６におけるスピーカ装置の正面図である。
【図３９】本発明の実施の形態６における、図３８とは異なるスピーカ装置の正面図である。
【図４０】本発明の実施の形態７におけるスピーカ装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のスピーカ装置およびスピーカ装置の製造方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、まず始めに、図１〜図１０を用いて、従来技術の内容および問題点について説明し、その後、図１１以降を用いて本願の特徴を詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、スピーカから音が発生する仕組みを示す説明図である。フレーム５に対して、ロールエッジ４をバネとして、振動板１、ボビン２、ボイスコイル３が順に取り付けられている。ボイスコイル３は、永久磁石７から発生する磁界６の中に位置するように位置調整されている。
【００１２】
そして、ボイスコイル３に電流を流すことで力が発生し、その力がボビン２を通して振動板１に伝わることで、振動板１が振動し、振動板１近辺の空気に圧力差が生じる。この圧力差が、空気中を伝播し、音となる。
【００１３】
図２は、振動板１から音が発生している様子を示す説明図である。ここで、振動板１に力が加わり、振動板１が上向きに移動した場合について考える。このとき、振動板の上側の空気は、圧縮されて、圧力が周りの空気よりも高くなる。一方、振動板１の下側の空気は、膨張して、圧力が周りの空気よりも低くなる。
【００１４】
逆に、振動板１が下向きに移動した場合について考えてみると、振動板１の上側の空気は、膨張して、圧力が周りの空気よりも低くなる。一方、振動板１の下側の空気は、圧縮されて、圧力が周りの空気よりも高くなる。
【００１５】
ここで、周りの空気よりも圧力の高い状態の相対圧力を正と表現し、周りの空気よりも圧力が低い状態の相対圧力を負と表現する。この場合、振動板１の上側と下側、すなわち、振動板１の表側と裏側とでは、相対圧力の符号が逆の音Ｐ１、Ｐ２が発生することを意味している。
【００１６】
また、音は、縦波であり、この圧力の符号正負は、時間の経過とともに入れ替わる。ここで、圧力が正と負を一度ずつ繰り返すサイクルを１周期と呼ぶ。また、この周期を１秒間に繰り返す回数を周波数と呼び、例えば、１００Ｈｚの音では、１秒間に１００回、相対圧力の符号正負のサイクルを繰り返すこととなる。
【００１７】
また、音は、周波数に依らず、同じ媒体、同じ温度、圧力のもとでは、一定の速さである。例えば、２０℃、大気圧の乾燥空気中では、音は、１秒間で約３４３ｍ進む。そして、１００Ｈｚの音は、この中で１００回相対圧力の符号正負を繰り返す。このため、１回のサイクルを繰り返す間に、音は、約３．４３ｍ進む。この長さを、波長λと呼ぶ。
【００１８】
周波数が高くなるほど、波長λは短くなり、周波数が低くなるほど、波長λは長くなる。スピーカ単体から音を発生させるとき、スピーカの表側と裏側の両方から発生する音が干渉し合い、受聴点における相対圧力の符号正負が等しい音同士では、音の音圧は、大きくなり、また、受聴点における相対圧力の符号正負が逆の音同士では、音の音圧は、小さくなる。
【００１９】
音の干渉の仕方は、波長λの長さが大きく関係するため、周波数によって、音の音圧は異なる。これを、スピーカの音圧周波数特性と呼ぶ。これは、音の干渉が生じることによって、スピーカ装置を使って再生したい通りの音が再生できないことを示している。この干渉が生じることを防ぐために、一般的に、バッフル板を使用する方法が取られている。
【００２０】
図３は、バッフル板８を用いた従来のスピーカ装置の模式図である。なお、スピーカ９は、実際には立体的な形状をしているが、図３以降の中では、簡易的に平面の円盤、および点としてスピーカ９を表現している。
【００２１】
バッフル板８の面内にスピーカ９が取り付けられており、スピーカ９の表側から経路１１を通って受聴点１３に到達する音（直接音）と、スピーカ９の裏側からバッフル板８の縁の任意の点１０を経由し、経路１２を通って受聴点１３に到達する音（回折音）がある。経路１２は、バッフル板８の縁の全周の中での任意の一点１０を通る経路であり、回折音は、全ての外周から受聴点１３に届く。
【００２２】
直接音の経路１１の長さは、スピーカ９から受聴点１３までの経路長さＲ１である。一方、回折音の経路１２の長さは、スピーカ９からバッフル板８の縁の任意の点１０までの経路長さＬと、バッフル板８の縁の任意の点１０から受聴点１３までの経路長さＲ２との合計である。
【００２３】
図４は、従来のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフであり、縦軸に相対圧力、横軸に音波の経路長さをとったものである。実線１１は、経路１１を経由する直接音（以下、直接音１１と称す）、破線１２は、経路１２を経由する回折音（以下、回折音１２と称す）を示している。また、経路長さが０となるときの相対圧力の符号正負は、直接音１１と回折音１２の、スピーカの表と裏の音の発生時の相対圧力を示しており、互いに符号正負が逆となる。
【００２４】
直接音１１の経路長さがＲ１での圧力の符号正負、すなわち、点１４における相対圧力、および、回折音１２の経路長さがＬとＲ２の和の位置での圧力の符号正負、すなわち、点１５における相対圧力は、受聴点１３でのそれぞれの経路での圧力の符号正負を示している。受音点１３が、スピーカ９の正面から十分に遠い地点（例えば、２０Ｌ＜Ｒ１）では、Ｒ１＝Ｒ２と近似することができる。このため、スピーカ９の正面から十分に遠い地点における直接音１１と回折音１２の経路差は、Ｌとなる。
【００２５】
図５は、従来のスピーカ装置の正面図である。具体的には、スピーカ９からバッフル板１７の縁の任意の点までの経路長さが全て等しくＬとなるように、バッフル板１７の縁の形状を、スピーカ９を中心とした半径Ｌの真円としたスピーカ装置の模式図である。また、図６は、図５のスピーカ装置を用いたときの、音圧周波数特性のグラフであり、縦軸は、相対音圧、横軸は、周波数である。
【００２６】
この解析は、市販の解析ソフトＶｉｒｔｕａｌ．ｌａｂ（ＬＭＳ社製）を用いて行った。今回の解析では、スピーカ９は、点音源とし、厚さ１ｍｍのバッフルの裏表の両面に配置した。また、２つの点音源は、互いに相対圧力の符号正負を逆にした。さらに、スピーカ装置のバッフル板１７の半径Ｌは、３０ｍｍ、スピーカ９の表面から受音点までの距離Ｒ１は、１０００ｍｍとして解析した。
【００２７】
相対音圧が極大となる点（ピーク）と極小になる点（ディップ）を、周波数の低いものから順にピーク１８、ディップ１９、ピーク２０とする。ピーク１８よりも低い周波数では、周波数が低くなるに従って、音圧が小さくなっている。
【００２８】
図７〜図１０は、従来のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。具体的には、図７は、図６のピーク１８の周波数よりも低い周波数における、受聴点１３での相対圧力を示したグラフのうち、図４の領域１６を拡大したグラフである。また、図８は、図６のピーク１８の周波数での、受聴点１３での相対圧力を示したグラフのうち、図４の領域１６を拡大したグラフである。
【００２９】
また、図９は、図６のディップ１９の周波数での、受聴点１３での相対圧力を示したグラフのうち、図４の領域１６を拡大したグラフである。さらに、図１０は、図６のピーク２０の周波数での、受聴点１３での相対圧力を示したグラフのうち、図４の領域１６を拡大したグラフである。
【００３０】
受聴点１３における直接音１１の相対圧力の符号正負が、正の最大値になるように時間を調整した。図７に示すように、波長λの４分の１がＬよりも大きくなるような低い周波数においては、受聴点１３における直接音１１の相対圧力１４と、受聴点１３における回折音１２の相対圧力１５の符号正負が逆になり、周波数が低くなり、波長λが長くなるほど、回折音１２の相対圧力の符号正負１５は、負の最大に近づく。このため、ピーク１８の周波数以下の低い周波数になるほど、音圧は低くなる。
【００３１】
また、図９に示すように、Ｌが丁度波長λと同じ長さとなる周波数の場合においても、直接音１１の相対音圧１４と回折音１２の相対圧力１５の符号正負は、逆になる。このため、音圧周波数特性は、ディップとなる。
【００３２】
一方、図８、図１０に示すように、Ｌが丁度波長λの２分の１や、２分の３となる周波数では、回折音１２の相対圧力１５の符号正負は、直接音１１の相対圧力１４と同じ符号正負となる。このため、音圧周波数特性は、ピークとなる。
【００３３】
周波数が高くなるに従って、ピークとディップの音圧差が小さくなっている理由は、高い周波数になるほど回折が生じにくくなり、直接音１１と回折音１２の干渉も生じにくくなったためである。
【００３４】
図６における、ピークとディップの最大音圧差２１は、１０ｄＢである。このように、従来のバッフル板１７では、回折音１２の相対圧力１５の符号正負の関係が、直接音１１にそのまま影響を与えてしまう。特に、低い周波数から１つ目のピーク１８とディップ１９の音圧差２１が大きくなってしまう問題があった。
【００３５】
そこで、このような問題を解消するための本発明に係るスピーカ装置について、図１１以降を参照しながら、詳細に説明する。
図１１は、本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の模式図である。スピーカ９からバッフル板２２の縁の任意の点１０までの間で、スピーカ９からＬ１離れた位置に穴２３を空け、経路２４を通る新しい回折音を発生させる構造となっている。以下の説明では、この経路２４を通る新しい回折音のことを、追加回折音と呼ぶこととする。
【００３６】
穴２３を設けたこの図１１に示す構造は、従来の形状において問題となっていたＬが２分の１λとなる周波数でのピークや、Ｌがλとなる周波数でのディップを抑制し、音圧周波数特性を平坦化させることを目的とする。
【００３７】
図１２は、本発明の実施の形態１によるスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。具体的には、先の図４と同様にして、縦軸に相対圧力、横軸に音波の経路長さをとったグラフである。実線１１は、直接音１１、破線１２は、バッフル板２２の裏側から回折し、バッフル板２２の縁の任意の点１０を経由した回折音１２、破線２４は、バッフル板２２の裏側から回折し、穴２３を経由した追加回折音２４、をそれぞれ示している。
【００３８】
経路長さが０となるときの相対圧力の符号正負は、直接音１１と回折音１２と追加回折音２４の、スピーカの裏と表の音の発生時の相対圧力の符号正負を示しており、直接音１１の相対圧力と回折音１２の相対圧力、および直接音１１の相対圧力と追加回折音２４の相対圧力のそれぞれが、互いに逆となる。
【００３９】
直接音１１の経路長さがＲ１となる位置での相対圧力１４の符号正負、回折音１２の経路長さがＬとＲ２の和の位置での相対圧力１５の符号正負、および追加回折音２４の経路長さがＬ１とＲ３の和の位置での相対圧力２５の符号正負のそれぞれは、受聴点１３での相対圧力の符号正負を示している。
【００４０】
従って、互いに相対圧力の符号正負が同じになる周波数では、直接音１１、回折音１２、および追加回折音２４は、干渉し合うことで音圧が高くなり、互いに相対圧力の符号正負が逆となる周波数では、直接音１１、回折音１２、および追加回折音２４は、干渉し合うことで音圧が低くなる。
【００４１】
受聴点１３が、スピーカ９の正面から十分に遠い地点（例えば、２０Ｌ＜Ｒ１）では、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３と近似することができる。このため、直接音１１と回折音１２の経路差はＬ、直接音１１と追加回折音２４の経路差はＬ１となる。
【００４２】
図１３は、本発明の実施の形態１のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフであり、先の図８に対して、追加回折音２４を付加したグラフである。より具体的には、図６のピーク１８の周波数での相対圧力の符号正負のグラフのうち、図４の領域１６を拡大したグラフである図８に、追加回折音２４を付加したグラフである。
【００４３】
Ｌ１の値が２分の１Ｌとなるのを境に、Ｌ１が短い場合には、回折音１２の相対圧力１５と追加回折音２４の相対圧力２５の符号正負が逆となり、Ｌ１が長い場合には、回折音１２の相対圧力１５と追加回折音２４の相対圧力２５の符号正負が同じになる。
【００４４】
さらに、Ｌ１が０に近づくほど、回折音１２と追加回折音２４が打ち消し合う割合が大きくなり、逆に、Ｌ１がＬに近づくほど、回折音１２と追加回折音２４が強め合う割合が大きくなる。
【００４５】
追加回折音２４は、回折音１２と打ち消し合うことを目的としている。このため、打ち消し合うほど効果がプラスであり、強め合うほど効果がマイナスであると言える。ピーク１８への追加回折音２４の影響をΔＰａとすると、ΔＰａを示す関数は、
ΔＰａ＝Ａｃｏｓ（πＬ１／Ｌ）
と表わすことができる。Ａは、重み付け係数である。
【００４６】
次に、図１４は、本発明の実施の形態１のスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフであり、先の図９に対して、追加回折音２４を付加したグラフである。より具体的には、図６のディップ１９の周波数での相対圧力の符号正負のグラフのうち、図４の領域１６を拡大したグラフである図９に、追加回折音２４を付加したグラフである。
【００４７】
Ｌ１が４分の１Ｌと４分の３Ｌを境に、４分の１Ｌよりも長く、かつ４分の３Ｌよりも短い場合には、回折音１２の相対圧力１５と追加回折音２４の相対圧力２５の符号正負が逆となり、４分の１Ｌよりも短いか４分の３Ｌよりも長い場合には、回折音１２の相対圧力１５と追加回折音２４の相対圧力２５の符号正負が同じになる。
【００４８】
さらに、Ｌ１は２分の１Ｌに近づくほど、回折音１２を追加回折音２４で打ち消し合う割合が大きくなり、逆に、Ｌ１が０やＬに近づくほど、回折音１２と追加回折音２４が強め合う割合が大きくなる。
【００４９】
追加回折音２４は、回折音１２と打ち消し合うことを目的としている。このため、打ち消し合うほど効果がプラスであり、強め合うほど効果がマイナスであると言える。ディップ１９への追加回折音２４の影響をΔＰｂとすると、
ΔＰｂ＝−Ｂｃｏｓ（２πＬ１／Ｌ）
と表わすことができる。Ｂは、重み付け係数である。
【００５０】
図１５は、本発明の実施の形態１における追加回折音２４の効果を示したグラフであり、縦軸がΔＰａとΔＰｂの和、横軸がＬ１の長さを示している。ここでは、重み付け係数Ａ、Ｂをともに１として計算を行った。
【００５１】
ΔＰａとΔＰｂの和は、Ｌ１が５分の１Ｌから５分の３Ｌの間の長さのときに０．５以上となり、追加回折音２４の効果が大きいことが期待される。よって、バッフル板２２の穴２３の位置は、スピーカ９の中心を相似の中心として、バッフル板２２の縁の形状に対して、５：１から５：３の範囲内となるように描いた相似形の線上に穴を設けることによって、音圧特性のピーク１８とディップ１９を平坦化することができる。
【００５２】
さらに、ΔＰａとΔＰｂの和は、Ｌ１が３分の１Ｌから２分の１Ｌの間の長さのときに１．０以上となり、追加回折音２４の効果がさらに大きいことが期待される。よって、バッフル板２２の穴２３の位置は、スピーカ９の中心を相似の中心として、バッフル板２２の縁の形状に対して、３：１から２：１の範囲内となるように描いた相似形の線上に穴を設けることによって、音圧特性のピーク１８とディップ１９をさらに平坦化することができる。
【００５３】
以上のように、実施の形態１によれば、バッフル板に対して、スピーカから適切な距離だけ離れた位置に穴を設けることで、追加回折音を生成できる構成を備えている。この結果、低い周波数で音圧周波数特性に大きなピークとディップが生じてしまうという問題を、追加回折音によって回避することができ、平坦化された所望の音圧周波数特性を備えたスピーカ装置を実現できる。
【００５４】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、Ｌ１を、５分の１Ｌから５分の３Ｌの間の長さに選定することで、ΔＰａとΔＰｂの和が０．５以上となり、音圧周波数特性を平坦化できることを説明した。これに対して、本実施の形態２では、Ｌ１をさらに限定し、音圧周波数特性をより平坦化する場合について説明する。
【００５５】
本実施の形態２では、追加回折音２４の効果、すなわち、ΔＰａとΔＰｂの和が１以上となり、さらに、Ｌが波長λの４分の１から４分の５までとなる周波数の範囲において、回折音１２の相対圧力１４と追加回折音２４の相対圧力２５の符号正負が逆となる、Ｌ１が３分の１Ｌとなるように、バッフル板２２に穴２３を空ける場合について考える。
【００５６】
図１６は、本発明の実施の形態２におけるスピーカ装置の正面図である。この図１６では、スピーカ９からバッフル板２７の縁までの経路長さが全て等しくＬとなるように、バッフル板２７の縁の形状を、スピーカ９を中心とした半径Ｌの真円としている。さらに、スピーカ９を中心とした、半径３分の１Ｌとなるように描いた真円２８上に、幅が５０分の１Ｌとなるように穴２９を空けている。
【００５７】
図１７は、本発明の実施の形態２における図１６のスピーカ装置を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。音圧周波数特性上のピークとディップを、周波数の低いものから順にピーク３０、ディップ３１、ピーク３２とする。ピーク３０よりも低い周波数では、周波数が低くなるに従って、音圧が小さくなっている。
【００５８】
図１８〜図２１は、本発明の実施の形態２によるスピーカ装置における相対圧力の符号正負のグラフである。具体的には、図１８は、図１７のピーク３０の周波数よりも低い周波数における、受聴点１３での相対圧力を示したグラフのうち、図１２の領域２６を拡大したグラフである。また、図１９は、図１７のピーク３０の周波数での、受聴点１３での相対圧力を示したグラフのうち、図１２の領域２６を拡大したグラフである。
【００５９】
また、図２０は、図１７のディップ３１の周波数での、受聴点１３での相対圧力を示したグラフのうち、図１２の領域２６を拡大したグラフである。さらに、図２１は、図１７のピーク３２の周波数での、受聴点１３での相対圧力を示したグラフのうち、図１２の領域２６を拡大したグラフである。
【００６０】
図１８に示すように、Ｌが波長λの４分の１よりも短くなるような低い周波数においては、回折音１２の相対圧力１５も追加回折音２４の相対圧力２５も、直接音１１の相対圧力１４に対して、相対圧力の符号正負が逆になっている。このため、音圧は小さい。
【００６１】
しかしながら、図１９に示すように、Ｌが２分の１λとなる周波数においては、直接音１１の相対圧力１４と回折音１２の相対圧力１５の符号正負が等しいが、直接音１１の相対圧力１４と追加回折音２４の相対圧力２５の符号正負が逆になる。このため、追加回折音２４がない場合と比較すると、ピーク３０の音圧は、低くなる。
【００６２】
また、図２０に示すように、Ｌが波長λと等しい周波数においては、直接音１１の相対圧力１４と回折音１２の相対圧力１５の符号正負が逆であり、直接音１１の相対圧力１４と追加回折音２４の相対圧力２５の符号正負が等しい。このため、追加回折音２４がない場合と比較すると、ディップ３１の音圧は、高くなる。
【００６３】
図２１に示すように、Ｌが２分の３λとなる周波数においては、直接音１１の相対圧力１４に対して、回折音１２の相対圧力１５も追加回折音２４の相対圧力２５も符号正負が等しくなる。このため、ピーク３２の音圧は、高くなる。
【００６４】
結果として、最大音圧差３３は、６．５ｄＢであり、追加回折音２４がない場合の最大音圧差１０ｄＢよりも、３．５ｄＢだけ周波数特性が平坦化されている。
【００６５】
なお、図１６に示すバッフル板２７の穴２９は、全周にわたっている。このため、穴２９の内側にあるバッフル板２７とスピーカ９は、中に浮いた形になっている。しかしながら、実使用では、穴２９が連続しないようにして、内側を指示することが考えられる。
【００６６】
図２２は、本発明の実施の形態２における、先の図１６とは異なる構成を備えたスピーカ装置の正面図である。図２２に示すように、穴３４が連続せずに。支え３５やワイヤなどで内側を支持しており、このような構成を採用しても、先の図１６の構成と同様の効果が得られる。
【００６７】
以上のように、実施の形態２によれば、バッフル板に対して、追加回折音の効果を先の実施の形態１よりも高めるように、スピーカから適切な距離だけ離れた円周上の位置に穴を設けることで、追加回折音を生成できる構成を備えている。この結果、、低い周波数で音圧周波数特性に大きなピークとディップが生じてしまうという問題を、追加回折音によって回避することができ、先の実施の形態１よりもさらに平坦化された所望の音圧周波数特性を備えたスピーカ装置を実現できる。
【００６８】
実施の形態３．
先の実施の形態２では、縁の形状が真円のバッフル板２７に対して、真円２８の円周上に空けられた穴２９を設ける場合について説明した。これに対して、本実施の形態３では、従来の正方形のバッフル板に対して穴を設けることで、音圧周波数特性の平坦化を実現する場合について説明する。
【００６９】
図２３は、正方形のバッフル板３６を備えた従来のスピーカ装置の正面図である。また、図２４は、図２３に示した従来のスピーカ装置の音圧周波数特性のグラフである。図２４に示したように、従来のスピーカ装置は、最大音圧差３７が９ｄＢである。
【００７０】
これに対して、図２５は、本発明の実施の形態３におけるバッフル板３８を備えたスピーカ装置の正面図である。図２５に示したように、本実施の形態３におけるバッフル板３８は、スピーカ９の中心を相似の中心として、バッフル板３８の縁と相似比が３：１になるように描いた相似形３９を中心線とし、幅が５０分の１Ｌとなる穴４０を空けて形成されている。
【００７１】
図２６は、本発明の実施の形態３におけるスピーカ装置において、図２５に示したバッフル板３８を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。図２６に示したように、バッフル板３８を用いることで、最大音圧差４１は、６ｄＢになり、追加回折音２４がない場合の最大音圧差９ｄＢよりも、３ｄＢだけ周波数特性が平坦化されている。
【００７２】
以上のように、実施の形態３によれば、従来と同様の正方形のバッフル板に対しても、相似形を中心線とした穴を設けることで、追加回折音を生成できる構成を備えている。この結果、先の実施の形態１、２と同様に、低い周波数で音圧周波数特性に大きなピークとディップが生じてしまうという問題を、追加回折音によって回避することができ、平坦化された所望の音圧周波数特性を備えたスピーカ装置を実現できる。
【００７３】
実施の形態４．
先の実施の形態２では、縁の形状が真円のバッフル板２７に対して、真円２８の円周上の全周に空けられた穴２９を設ける場合について説明した。これに対して、本実施の形態４では、穴を全周の一部分に設ける場合について説明する。
【００７４】
図２７は、本発明の実施の形態４におけるスピーカ装置の正面図である。図２７に示すように、バッフル板４２に対して、周長の半分を穴として、２カ所に分けた穴４３を部分的に形成している。
【００７５】
図２８は、本発明の実施の形態４における図２７のスピーカ装置を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。図２８に示すように、最大音圧差４４は、９ｄＢであり、追加回折音２４がない場合の最大音圧差１０ｄＢよりも、１ｄＢだけ周波数特性が平坦化されている。
【００７６】
また、図２９は、本発明の実施の形態４における、先の図２７とは異なるスピーカ装置の正面図である。図２９に示すように、バッフル板４５に対して、周長の半分を穴として、４カ所に分けた穴４６を部分的に形成している。
【００７７】
図３０は、本発明の実施の形態４における図２９のスピーカ装置を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。図３０に示すように、最大音圧差４７は、９ｄＢであり、追加回折音２４がない場合の最大音圧差１０ｄＢよりも、１ｄＢだけ周波数特性が平坦化されている。
【００７８】
以上のように、実施の形態４によれば、バッフル板に対して、スピーカから適切な距離だけ離れた円周上の一部分に穴を設けることで、追加回折音を生成できる構成を備えている。この結果、全周に穴を設けた先の実施の形態２と同様に、低い周波数で音圧周波数特性に大きなピークとディップが生じてしまうという問題を、追加回折音によって回避することができ、平坦化された所望の音圧周波数特性を備えたスピーカ装置を実現できる。
【００７９】
実施の形態５．
先の実施の形態２では、全周に設ける穴の幅を、５０分の１Ｌとする場合について説明した。これに対して、本実施の形態５では、穴の幅を種々の値に変更し、最大音圧差の抑制効果を検証する。
【００８０】
図３１は、本発明の実施の形態５におけるスピーカ装置の正面図である。図３１に示すように、本実施の形態５におけるバッフル板４８は、幅Ｘの穴４９が設けられている。そして、本実施の形態５では、Ｘを、１００分の１Ｌ、２００分の１Ｌ、４０分の１Ｌ、３０分の１Ｌ、１５分の１Ｌの５種類とした場合の、それぞれの最大音圧差を求めている。
【００８１】
図３２は、本発明の実施の形態５における、幅Ｘを１００分の１Ｌとしたバッフル板４８を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。図３２に示すように、最大音圧差５０は、７．５ｄＢであり、平坦化の効果は、２．５ｄＢであった。
【００８２】
図３３は、本発明の実施の形態５における、幅Ｘを２００分の１Ｌとしたバッフル板４８を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。図３３に示すように、最大音圧差５１は、９ｄＢであり、平坦化の効果は、１ｄＢであった。
【００８３】
図３４は、本発明の実施の形態５における、幅Ｘを４０分の１Ｌとしたバッフル板４８を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。図３４に示すように、最大音圧差５２は、６ｄＢであり、平坦化の効果は、４ｄＢであった。
【００８４】
図３５は、本発明の実施の形態５における、幅Ｘを３０分の１Ｌとしたバッフル板４８を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。図３５に示すように、最大音圧差５５は、６ｄＢであり、平坦化の効果は、４ｄＢであった。
【００８５】
しかしながら、穴２９の幅が３０分の１Ｌの場合には、図３５に示すように、ピーク５４が、ピーク５３よりも相対音圧が高くなっている。これは、低い周波数から１つ目のピーク５３の相対音圧が過剰に下げられていることを示しているため、好ましくない。
【００８６】
図３６は、本発明の実施の形態５における、幅Ｘを１５分の１Ｌとしたバッフル板４８を用いたときの音圧周波数特性のグラフである。図３６に示すように、最大音圧差５８は、６ｄＢであり、平坦化の効果は、４ｄＢであった。
【００８７】
しかしながら、穴２９の幅が１５分の１Ｌの場合には、穴２９の幅が３０分の１Ｌの場合と同様に、図３６に示すように、ピーク５７が、ピーク５６よりも相対音圧が高くなっている。これは、低い周波数から１つ目のピーク５６の相対音圧が過剰に下げられていることを示しているため、好ましくない。
【００８８】
図３７は、本発明の実施の形態５における平坦化量と穴の幅との関係を示すグラフである。縦軸は、平坦化量、横軸は、穴の幅であり、図１７、図３２〜図３６の結果をまとめたものである。図３７に示すように、穴４９の幅は、１００分の１Ｌよりも大きい場合に２ｂＢ以上の平坦化の効果が得られている。
【００８９】
ただし、３０分の１Ｌよりも大きい穴の幅では、上述したように、１つ目のピークの相対音圧が過剰に下げられてしまうため、好ましくない。従って、実質的には、穴の幅が１００分の１Ｌから４０分の１Ｌの間の範囲内のときに、追加回折音２４による周波数特性の平坦化の効果が得られると考えることができる。
【００９０】
以上のように、実施の形態５によれば、バッフル板の穴の幅を、１００分の１Ｌから４０分の１Ｌの範囲とすることで、低い周波数で音圧周波数特性に大きなピークとディップが生じてしまうという問題を、追加回折音によって回避することができ、平坦化された所望の音圧周波数特性を備えたスピーカ装置を実現できる。
【００９１】
実施の形態６．
先の実施の形態１〜５では、スピーカ９をバッフル板の中央に配置する場合について説明した。しかしながら、スピーカ９の位置は、必ずしもバッフル板の中心である必要はなく、具体的な例について説明する。
【００９２】
図３８は、本発明の実施の形態６におけるスピーカ装置の正面図である。図３８に示すように、直方体のバッフル板５９の上部にスピーカ９を設け、スピーカ９の位置を相似の中心として、ＬとＬ’から穴６０の位置を決定してもよい。すなわち、図３８では、ＬとＬ’から定まるスピーカ９の中心を相似の中心として、バッフル板５９の縁の形状に対して３：１の相似比となるように描いた相似形により、穴６０の位置が決定される。
【００９３】
また、図３９は、本発明の実施の形態６における、図３８とは異なるスピーカ装置の正面図である。図３９に示すような歪んだ形状のバッフル板６１においても、スピーカ９の位置を相似の中心として、穴６２を決定することができる。すなわち、図３９では、Ｌから定まるスピーカ９の中心を相似の中心として、バッフル板６１の縁の形状に対して３：１の相似比となるように描いた相似形により、穴６２の位置が決定される。
【００９４】
以上のように、実施の形態６によれば、種々の外径形状のバッフル板に対しても、スピーカの位置を相似の中心として、一定の相似比を有する穴を設けることで、追加回折音を生成できる構成を備えている。この結果、先の実施の形態１〜５と同様に、低い周波数で音圧周波数特性に大きなピークとディップが生じてしまうという問題を、追加回折音によって回避することができ、平坦化された所望の音圧周波数特性を備えたスピーカ装置を実現できる。
【００９５】
実施の形態７．
本実施の形態７では、穴の位置を回転、あるいは反転させる場合について説明する。図４０は、本発明の実施の形態７におけるスピーカ装置の正面図である。スピーカ９から放射される音が、スピーカ９の振動板の中心軸に対して軸対称であるならば、穴あきバッフル板２２に空ける穴６４は、図４０のように、スピーカ９の中心を軸として回転させても問題ない。また、穴６４は、スピーカ９の中心を通る線分に対して反転させても問題ない。
【００９６】
ただし、回転の場合には、回転の軸をスピーカ９の振動板の中心軸と同一とすること、反転の場合には、反転の軸がバッフル板６３の面内に存在し、かつスピーカ９の振動板の中心軸と交わる必要がある。さらに、穴６４は、バッフル板６３の縁の外側に出ない必要がある。
【００９７】
以上のように、実施の形態７によれば、バッフル板に空ける穴を、回転あるいは反転させることによっても、低い周波数で音圧周波数特性に大きなピークとディップが生じてしまうという問題を、追加回折音によって回避することができ、平坦化された所望の音圧周波数特性を備えたスピーカ装置を実現できる。
【符号の説明】
【００９８】
１  振動板、２  ボビン、３  ボイスコイル、４  ロールエッジ、５  フレーム、６  磁場、７  永久磁石、８  バッフル板、９  スピーカ、１０  縁の任意の点、１１  直接音の経路、１２  回折音の経路、１３  受聴点、１４  直接音の相対圧力、１５  回折音の相対圧力、１６  直接音と回折音の経路差を示す領域、１７  バッフル板、１８  ピーク、１９  ディップ、２０  ピーク、２１  音圧差、２２  穴あきバッフル板、２３  穴、２４  追加回折音の経路、２５  追加回折音の相対圧力、２６  直接音と回折音と追加回折音の経路差を示す領域、２７  穴あきバッフル板、２８  縁の相似形、２９  穴、３０  ピーク、３１  ディップ、３２  ピーク、３３  音圧差、３４  穴、３５  支え、３６  バッフル板、３７  音圧差、３８  穴あきバッフル板、３９  縁の相似形、４０  穴、４１  音圧差、４２  穴あきバッフル板、４３  穴、４４  音圧差、４５  穴あきバッフル板、４６  穴、４７  音圧差、４８  穴あきバッフル板、４９  穴、５０  音圧差、５１  音圧差、５２  音圧差、５３  ピーク、５４  ピーク、５５  音圧差、５６  ピーク、５７  ピーク、５８  音圧差、５９  穴あきバッフル板、６０  穴、６１  穴あきバッフル板、６２  穴、６３  穴あきバッフル板、６４  穴。
【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】
2016197833.tif 000019
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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