JP2009538022A - ロッキング傾向を減少させたスピーカ - Google Patents

Abstract

スピーカ(１３, １６) が、エレクトロダイナミック変換器(１) 及びこの変換器を収納したバスレフ型エンクロージャ(１４, １７)を有する。変換器のダイヤフラム(２) は、駆動時にロッキング振動数のロッキングモードで振動し、バスレフ型エンクロージャ(１４,１７) は、ロッキング振動数に同調される。

Description

開示の内容

〔発明の分野〕
本発明は、ダイヤフラムが駆動時にロッキング振動数のロッキングモードで振動するエレクトロダイナミック変換器と、エレクトロダイナミック変換器が収納されているバスレフ型（Bass Reflex）エンクロージャとを有するスピーカに関する。

本発明は、更に、本発明のスピーカを有するモバイル型装置、特に、携帯電話、P D A、モバイルコンピュータ又は玩具に関する。

〔発明の背景］
本発明に係るスピーカは、エンクロージャ内に収納されたエレクトロダイナミック変換器を有する。エレクトロダイナミック変換器は、電気信号を音に変換する。キャビネットとも呼ばれるエンクロージャの目的は、変換器の後部で生じた位相のずれた音波と変換器の前部で生じた正位相音波が組み合わさり、その結果としてスピーカの効率を損なわせる干渉縞及び打ち消し合いが生じるようになるのを阻止することにある。

図１及び図２は、エレクトロダイナミック変換器１の一例を示している。図１は、変換器１を平面図で示し、図２は、変換器１を断面図で示している。変換器１は、ダイヤフラム２と、ダイヤフラム２に取り付けられたコイル３と、コイル３と相互作用する磁石４と、フレーム５とを有している。フレーム５は、磁石４を保持すると共に周囲部６を介してダイヤフラム２を保持している。電気信号をコイル３に印加した場合、コイル３は、ダイヤフラム２を速度ベクトル７により指示されているようにピストン運動の状態で振動させる。理想的には、ダイヤフラム２の全ての箇所は、図３に指示されているように速度ベクトル７に対して一様に動く。しかしながら、或る状況では、ダイヤフラム２は、矢印８で指示されているように動くことがあり、その結果、軸線９回りの振動回転運動が生じる。

この種の非ピストン運動は、図４に示されており、「ロッキングモード」とも呼ばれ、かかるロッキングモードは、図示の変換器１についてそうであるように変換器がスパイダを備えていない場合に特に生じることがある。

ロッキングモードの振動は、それにより結果として、音響効率が低下する場合があり、またはそれにより変換器１ により生じる音響信号が歪む場合があるので望ましくない。

欧州特許出願公開第１５５５８４９(A２)号明細書は、ロッキングモードを減少させた音響パッシブラジエータを開示している。パッシブラジエータは、「ドローン」と呼ばれることがあり、かかるパッシブラジエータは、音響エネルギーを放射するダイヤフラム及びサスペンションを有している。ダイヤフラムは、周辺部分及び周辺部分よりも薄い中央部分を有している。サスペンションは、ダイヤフラムを納めた表皮要素を有している。

表皮要素は、パッシブラジエータをエンクロージャに物理的に結合し、ダイヤフラム及びエンクロージャを空気圧の作用で密閉する周囲部を有している。周囲部を備えておらず且つスパイダを備えていないサスペンション要素は、周囲部と協働して運動を制御すると共にダイヤフラムの重量を支える。

〔発明の目的及び概要〕
本発明の目的は、エンクロージャが少なくともスピーカの変換器を支持し、変換器のロッキングモードを減少させたスピーカを提供することにある。

本発明の目的は、ダイヤフラムが駆動時にロッキング振動数のロッキングモードで振動するエレクトロダイナミック変換器と、エレクトロダイナミック変換器が収納されているバスレフ型エンクロージャとを有するスピーカによって達成される。バスレフ型エンクロージャは、ロッキング周波数に同調される。ポート付き又はベント付きエンクロージャとも呼ばれるバスレフ型エンクロージャは、変換器のダイヤフラムの後側からの音を利用するスピーカ用エンクロージャの一形式である。実質的に気密である密閉形(密閉箱形)スピーカとは対照的に、バスレフ型エンクロージャは、通常、ポート又はベントと呼ばれる開口部を有し、この開口部は、通常は断面が長方形又は円形のパイプ又はダクトを有する場合がある。開口部は、エンクロージャの内部の空気と共振する。バスレフ型エンクロージャが共振する振動数は、ヘルムホルツ共振と呼ばれることがあり、かかる振動数は、エンクロージャのサイズ及びポートの寸法形状で決まる。従来型スピーカの場合、バスレフ型エンクロージャは、スピーカの周波数応答を変換器が密閉エンクロージャ内で再現できる範囲よりも下まで拡張するために用いられる。かくして、従来型バスレフ型エンクロージャは、或る特定の低音振動数に同調される。

しかしながら、本発明のスピーカのバスレフ型エンクロージャは、エレクトロダイナミック変換器のロッキング振動数に同調される。この本発明の同調方式により、ロッキング振動数における変換器のダイヤフラムの行程は、完全には抑制されないとしても少なくとも減少する。したがって、バスレフ型エンクロージャが変換器のロッキング振動数に同調される場合、変換器は、この振動数での励振傾向が低くなり、その結果、ダイヤフラムのロッキングが減少する。

エレクトロダイナミック変換器は、ダイヤフラムの安定性を向上させるスパイダシステムを有するのが良い。かかるスパイダシステムは、変換器のロッキングを減少させることができる。特に低コスト用途に関し、かかるスパイダシステムを備えていない変換器、例えば本明細書の導入部に記載された変換器１ が用いられる。バスレフ型エンクロージャの本発明による同調方式は、スパイダを備えていない変換器が用いられる場合に特に有用である。

本発明のスピーカのエンクロージャは、バスレフ型エンクロージャなので、かかるエンクロージャは、ポート又はベントと通称されている開口部を有する。ポートは、任意形状の断面( 断面積)Ｓ_Ｒ及び長さＬ_Ｒを有する。具体的に言えば、断面Ｓ_Ｒは、円形又は長方形であるのが良く、エンクロージャは、容積Ｖ_Ｂを有する。すると、バスレフ型エンクロージャを変換器のロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋに同調させるために、次の方程式、即ち、

に従ってポートの長さＬ_Ｒを求めることができ、上式において、c は、空気中の音速である。

本発明のスピーカは、特に、モバイル型装置、例えば携帯電話、P D A 、モバイルコンピュータ又は玩具に用いられるのが良い。

また、本発明の目的は、本発明によれば、ダイヤフラムが駆動時に自由空気中の共振振動数で振動するエレクトロダイナミック変換器と、エレクトロダイナミック変換器が収納されているバスレフ型エンクロージャとを有するスピーカによって達成される。バスレフ型エンクロージャは、自由空気中の共振振動数の１. ５倍に等しい振動数に同調される。スバイダ心出しシステムを備えていないエレクトロダイナミック変換器、例えば、本明細書の導入部に記載された変換器１は、変換器の自由空気共振振動数ｆ_ｒｅｓの約１. ５倍のロッキング振動数を有する場合が多い。これは、特に、ダイヤフラムが内部ダンピングが比較的低い材料で作られている変換器について当てはまる。かかる変換器は、特に、低コスト用途又はモバイル型装置、例えば携帯電話、モバイルコンピュータ、P D A 又は玩具に用いられる。それ故に、バスレフ型エンクロージャが自由空気中の共振振動数ｆ_ｒｅｓの約１. ５倍の振動数に同調される場合、対応のバスレフ型スピーカは、用いられているエレクトロダイナミック変換器のロッキング周波数に同調されるものと思われる。

この場合、かかる本発明のエンクロージャのポートのパラメータを次の方程式、即ち、

に従って求めることができる。

以下において、図面に示された実施形態を参照して本発明を非限定的な例により詳細に説明する。

〔実施形態の発明〕
図１〜図４の内容は、本明細書の導入部において説明されている。

図５は、スパイダ心出しシステムを備えておらず、自由空気中における、即ち、変換器がエンクロージャに取り付けられていない場合における代表的なエレクトロダイナミック変換器のダイヤフラム行程と振動数の関係を示すプロット１０を示している。例示の実施形態に関し、この変換器は、図１〜図４の変換器１である。プロット１０は、７５０H zのところに第１のピーク１１を示すと共に約１k H z のところに第２のピーク１２を示している。第１のピーク１１は、約７５０H z における自由空気中の変換器１の共振振動数ｆ_ｒｅｓに対応し、第２のピーク１２は、変換器１のロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋに対応している。ロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋは、例示の実施形態の場合、約１０００k H z である。

かくして、この変換器１のロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋは、自由空気中における変換器１の共振振動数の約１. ５倍である。これは、内部ダンピングが比較的低いダイヤフラムを備えたエレクトロダイナミック変換器について比較的よくあることである。かかる変換器は、例えば、モバイル型装置、例えば携帯電話、P D A 、ラップトップ又は玩具に用いられる。

図６は、エンクロージャ１４及び例示の実施形態に関して図１〜図４の変換器１を有する本発明のスピーカ１３の第１の例示の実施形態を示している。エンクロージャ１４は、容積Ｖ _Ｂ，１を有し、かかるエンクロージャは、開ロ部１５を備えたバスレフ型エンクロージャである。開口部１５は、断面積Ｓ_Ｒ，１及びエンクロージャ１４の壁の厚さｄに対応した長さを有している。

変換器１は、図５に示されているように約１ k H z のロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋを有する。スピーカ１３のエンクロージャ１４は、このロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋに同調され、即ち、エンクロージャ１４の容積Ｖ_Ｂ，１、エンクロージャ１４の断面積Ｓ_Ｒ，２及びエンクロージャ１４の壁の厚さは、変換器１及びエンクロージャ１４で構成されたシステムがロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋで共振するように選択されている。例示の実施形態に関し、開□部１５の断面Ｓ_Ｒ，１、長方形であり、この断面は、次の方程式、即ち、

を満足するよう選択されており、上式において、c は、空気中の音速である。

変形例として、エンクロージャ１４は、自由空気中における変換器１の共振振動数の１．５倍に等しい振動数に同調される。この場合、開口部１５の断面Ｓ_Ｒ，１は、例示の実施形態に関し、次の方程式、即ち、

を満足するよう選択されている。

図７は、変換器１及びバスレフ型エンクロージャ１７を有する本発明のスピーカ１６の第２の例示の実施形態を示している。エンクロージャ１７は、容積Ｖ_Ｂ，２を有し、このエンクロージャは、反射ポート１８を有している。ポート１８は、長さＬ及び断面積Ｓ_Ｒ，２を有している。断面Ｓ_Ｒ，２は、例示の実施形態に関しては円形である。

ポート１８の長さＬは、変換器１及びエンクロージャ１６で構成されたシステムがロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋで共振するよう寸法決めされている。例示の実施形態に関し、ポート１８の長さＬは、次の方程式、即ち、

が満足されるよう寸法決めされている。

変形例として、エンクロージャ１７は、自由空気中における変換器１ の共振振動数ｆ_ｒｅｓの１.５倍に等しい振動数に同調される。この場合、ポート１８の長さＬは、例示の実施形態に関し、次の方程式、即ち、

を満足するよう選択されている。

図８は、変換器１のダイヤフラム２の音圧レベルＬ_ｐｉと正規化振動数ωｎの関係を表すプロット１９及びポート１８のところにおける音圧レベルと正規化振動数ωｎの関係を表すプロット２０を示している。振動数軸線は、振動数ωn = １が変換器１のロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋに一致するよう正規化されている。プロット１ ９ から明らかなこととして、変換器１のダイヤフラム２は、音を全く又は少なくとも殆ど発生させていない。このことは、ダイヤフラム２がロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋまで全く動かず、或いは少なくともほんの僅かしか動いていないということを意味している。

スピーカ１３, １６は、特に、モバイル型装置、例えば携帯電話、P D A 、モバイルコンピュータ又は玩具に用いられる。図９は、モバイル型装置の例示の実施形態として、スピーカ１３又はスピーカ１６を有する携帯電話２１を示している。

最後に、上述の実施形態は、本発明を説明するものであって本発明を限定するためのものではないこと及び当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく多くの変形実施形態を想到できることは注目されるべきである。原文の特許請求の範囲において、括弧に入れた参照符号は、特許請求の範囲に記載された本発明を限定するものと解釈されてはならない。原文明細書における“comprising" 及び“comprises" という用語( 翻訳文では、「〜を有する」又は「〜を含む」と訳出している場合が多い) は、請求項又は明細書全体に記載された要素又は段階以外の要素又は段階の存在を排除するものではない。要素が単数冠詞で示されていることをもってして要素が複数存在することが排除されているということにはならず、またこの逆の関係が成り立つ。幾つかの手段を列挙するいわゆる装置クレームでは、これら手段のうちの幾つかを同一のハードウェアで具体化できる。或る特定の手段が互いに異なる従属形式の請求項に列記されているということだけをもってしてこれら手段の組合せを有利には使用できないということが示されているほけではない。

エレクトロダイナミック変換器のロッキングモードを示す図である。 エレクトロダイナミック変換器のロッキングモードを示す図である。 エレクトロダイナミック変換器のロッキングモードを示す図である。 エレクトロダイナミック変換器のロッキングモードを示す図である。 エレクトロダイナミック変換器のダイヤフラム行程と振動数の関係を示すプロット図である。 エレクトロダイナミック変換器及びバスレフ型エンクロージャを有するスピーカを示す図である。 エレクトロダイナミック変換器及びバスレフ型エンクロージャを有するスビー力を示す図である。 図７のバスレフ型エンクロージャのポートのところにおける変換器の音圧しベルと振動数の関係を示すプロット図である。 図７のスピーカを有する携帯電話を示す図である。

Claims (8)

1. スピーカであって、
   ダイヤフラムが駆動時にロッキング振動数ｆ_ｒｏｃｋのロッキングモードで振動するエレクトロダイナミック変換器と、
   前記エレクトロダイナミック変換器が収納されているバスレフ型エンクロージャとを有し、前記バスレフ型エンクロージャは、前記ロッキング周波数ｆ_ｒｏｃｋに同調される、スピーカ。
2. 前記エレクトロダイナミック変換器は、スパイダレス形変換器である、請求項１に記載のスピーカ。
3. 前記バスレフ型エンクロージャは、次式、即ち、
   

   

   によって決定される断面積及び長さを備えたポートを有し、上式において、c は、空気中の音速、ｆ_ｒｏｃｋは、前記ロッキング振動数、Ｓ_Ｒ は、前記ポートの前記断面積、Ｖ_Ｂは、前記エンクロージャの容積である、請求項１に記載のスピーカ。
4. スピーカであって、
   ダイヤフラムが駆動時に自由空気中の共振振動数ｆ_ｒｅｓで振動するエレクトロダイナミック変換器と、
   前記エレクトロダイナミック変換器が収納されているバスレフ型エンクロージャとを有し、前記バスレフ型エンクロージャは、自由空気中の前記共振振動数ｆ_ｒｅｓの１. ５倍に等しい振動数に同調される、スピーカ。
5. 前記エレクトロダイナミック変換器は、スパイダレス形変換器である、請求項４に記載のスピーカ。
6. 前記バスレフ型エンクロージャは、次式、即ち、
   

   

   によって決定される断面積及び長さを備えたポートを有し、上式において、c は、空気中の音速、ｆ_ｒｏｃｋは、前記ロッキング振動数、Ｓ_Ｒは、前記ポートの前記断面積、Ｖ_Ｂは、前記エンクロージャの容積である、請求項４に記載のスピーカ。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一に記載のスピーカを有するモバイル型装置。
8. 前記モバイル型装置は、携帯電話、P D A 、モバイルコンピュータ又は玩具のうちの１つである、請求項７に記載のモバイル型装置。

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