JP2020155917A - スピーカ、および楽器ケース - Google Patents

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Abstract

【課題】大音量の出力を必要とされる場合でも運搬性や携帯性に影響を与えることなく、低域から高域に亙る使用帯域全体での音圧の確保が可能なスピーカを提供する。【解決手段】第1平面振動板100Aと、第1平面振動板100Aに接続され、音信号に応じた振動を第1平面振動板100Aに与えるアクチュエータ110−1および110−2と、第2平面振動板130Aと、アクチュエータ110−1および110−2と第2平面振動板130Aとに接続され、第1平面振動板100Aに与えられる振動とは逆相の振動をアクチュエータ110−1および110−2から与えられる連結部材140と、を有するスピーカ10A、を提供する。【選択図】図4

Description

本発明は、スピーカ、および楽器ケースに関する。
スピーカの一例として、平面振動板をアクチュエータで加振するアクチュエータ駆動型スピーカと、円錐状の振動板を有するダイナミック型スピーカとが挙げられる。アクチュエータ駆動型スピーカの場合、振動板は高剛性、高重量体であることが多く、特に低音域での音圧の確保が難しい等、低域から高域に亙る使用帯域全体での音圧の確保が難しいといった問題がある。一方、ダイナミック型スピーカでは、大音量を出力するにはスピーカユニットの大口径化が必要となり、スピーカの厚みが大きくなる。このため、ダイナミック型スピーカは運搬性や携帯性を求められる製品には適さない、といった問題がある。低音域の増強を行うスピーカの一例としては、位相反転型エンクロージャを用いたバスレフ型スピーカが挙げられる(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−48176号公報
バスレフ型スピーカでは、バスレフポートおよびエンクロージャが必要となるため、大出力が必要で、かつ運搬性や携帯性を求められる製品には適さない。
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、大音量の出力を必要とされる場合でも運搬性や携帯性に影響を与えることなく、低域から高域に亙る使用帯域全体での音圧の確保が可能なスピーカを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、第1平面振動板と、前記第1平面振動板に接続され、音信号に応じた振動を前記第1平面振動板に与えるアクチュエータと、第2平面振動板と、前記アクチュエータと前記第2平面振動板とを接続する弾性体と、を有することを特徴とするスピーカ、を提供する。
より好ましい態様のスピーカにおいては、前記第1平面振動板の面積は前記第2平面振動板の面積よりも小さいことを特徴とする。
より好ましい態様のスピーカにおいては、前記弾性体と前記第2平面振動板とが一体成型されていることを特徴とする。
より好ましい態様のスピーカにおいては、前記第1平面振動板と前記第2平面振動板とが対向して配置されていることを特徴とする。
より好ましい態様のスピーカにおいては、前記第1平面振動板と前記第2平面振動板とが同一平面上に配置されていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために本発明は、楽器を収納するケース本体と、蓋体と、上記各態様の何れかのスピーカと、を有し、前記蓋体を前記第2平面振動板としたことを特徴とする楽器ケース、を提供する。
本発明の一実施形態による楽器ケース1の構成例を示す図である。 楽器ケース1の蓋体3に設けられるスピーカ10Aの正面図である。 スピーカ10Aの背面図である。 スピーカ10Aの断面図である。 スピーカ10Aの周波数応答のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の第2実施形態によるスピーカ10Bの正面図である。 本発明の第2実施形態によるスピーカ10Bの背面図である。 スピーカ10Bの断面図である。 本発明の第3実施形態によるスピーカ10Cの正面図である。 スピーカ10Cの背面図である。 スピーカ10C断面図である。 変形例(2)のスピーカ10Dの正面図である。 スピーカ10Dの背面図である。 スピーカ10Dの断面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
(A:第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態による楽器ケース1の構成例を示す図である。図1に示す楽器ケース1は、例えばギター等の楽器4を収納するための楽器ケースである。図1に示すように楽器ケース1は、楽器を収納するケース本体2と、ケース本体2に対して開閉自在に設けられた蓋体3と、蓋体3に設けられたスピーカ10Aとを有する。本実施形態の楽器ケース1の特徴は、第1平面振動板100Aと第2平面振動板130Aとを有するスピーカ10Aを蓋体3に設けた点にある。以下、スピーカ10Aを中心に説明する。
図2〜図4は、スピーカ10Aの構成例を示す図である。より詳細に説明すると、図2はスピーカ10Aの正面図であり、図3はスピーカ10Aの背面図である。そして、図4は、図2および図3におけるXX´線に沿った平面によるスピーカ10Aの断面図である。図2〜図4に示すように、スピーカ10Aは、第1平面振動板100Aおよび第2平面振動板130Aの他に、アクチュエータ110−1および110−2と、弾性部材120−1および120−2と、連結部材140Aと、エッジ150Aとを有する。
第2平面振動板130Aは、蓋体3が閉じられたときにケース本体2に対向する平面部全体からなる。第2平面振動板130Aは、ポリスチレン等の樹脂、またはアルミニウム等の金属により形成されている。蓋体3は第2平面振動板130Aの周囲4辺で略直角に曲げられ、蓋体3を閉じたときに直角に曲がった部分の先端がケース本体2と接するように形成されている。つまり、本実施形態の楽器ケース1の特徴は、蓋体3をスピーカ10Aの第2平面振動板130Aとした点にある。第1平面振動板100Aも、ポリスチレン等の樹脂、またはアルミニウム等の金属により平らな板状に形成された部材である。第1平面振動板100Aは、第2平面振動板130Aよりも面積の小さい矩形状に形成されている。本実施形態のスピーカ10Aでは、第1平面振動板100Aは、第2平面振動板130Aと対向するように設けられる。第2平面振動板130Aにおいて第1平面振動板100Aと対向する部分には、扁平な楕円形状の開口132が複数設けられている。図2に示す例では、Z方向に4個ずつ、X方向に3個ずつの合計12個の開口132が第2平面振動板130Aにマトリクス状に設けられているが、開口132の数は1〜11個であっても良いし、13個以上であってもよい。図2に示すように、本実施形態のスピーカ10Aを正面側から見ると、第1平面振動板100Aが開口132越しに見える。
図3および図4に示すように、連結部材140Aは、第1部材142と、第2部材144とにより構成されている。第1部材142及び第2部材144は、例えば樹脂、金属または木材等で構成され、弾性を有する弾性体である。第1部材142は、くり抜かれた直方体状に形成された部材である。第1部材142は、内周が第1平面振動板100Aの外周よりも大きい形状に形成されている。第1部材142は、その内周の内側に全ての開口132が収まるように、接着剤等を用いて第2平面振動板130Aに固定されている。図3及び図4に示すように、第1部材142の内周面には、布、紙、ウレタンまたはゴム等で形成されたエッジ150Aを介して、第1平面振動板100Aの外周部分が接続されている。
図3及び図4に示すように、第2部材144は、帯状部材であり、例えば接着剤等を用いて第1部材142に固定されている。本実施形態では、第2部材144は、第1部材142における2つの短辺間に設けられるが、2つの長辺間に設けられてもよく、第1部材142の対角を結ぶように設けられてもよい。また、本実施形態では第1部材142に第2部材144を接着して連結部材140Aが構成されるが、連結部材140Aは、第1部材142と第2部材144との一体成型により構成されてもよい。
図4に示すように、第2部材144において第2平面振動板130Aと対向する面には、アクチュエータ110−1とアクチュエータ110−2とが設けられている。なお、第1部材142の対角を結ぶように第2部材144を設けて連結部材140Aを構成する場合には、アクチュエータ110−1および110−2が第1振動板100Aの対角線上の2点にそれぞれ接続されるように、アクチュエータ110−1および110−2が配置されればよい。アクチュエータ110−1および110−2の各々は、扁平な円柱状に形成されている。以下では、アクチュエータ110−1とアクチュエータ110−2とを区別する必要がない場合には、「アクチュエータ110」と表記する。また、以下では、アクチュエータ110において円形に形成された2つの面のうちの一方を「第1面」と呼び、他方を「第2面」と呼ぶ。また、以下では、アクチュエータ110の第1面の中心と第2面の中心とを結ぶ線をアクチュエータ110の「軸」と呼ぶ。
図4では詳細な図示を省略したが、アクチュエータ110は、円盤状に形成された第1電極と、圧電材料と、第1電極と同じ円盤状に形成された第2電極とを軸方向に積層して構成されている。第1電極および第2電極の一方は接地されており、他方にはスピーカ10Aに与えられる音信号に応じた電圧が印加される。第1電極および第2電極間の圧電材料は、第1電極および第2電極間に与えられる電圧に応じてアクチュエータ110の軸方向に伸縮する。つまり、アクチュエータ110は、与えられる音信号に応じて伸縮する。
アクチュエータ110−1の第1面および第2面のうちの一方の面は、例えばゴム等で形成された弾性部材120−1を介して第1平面振動板100Aに接続されている。アクチュエータ110−2における一方の面も、例えばゴム等で形成された弾性部材120−2を介して第1平面振動板100Aに接続されている。以下では、弾性部材120−1と120−2とを区別する必要がない場合には「弾性部材120」と表記する。与えられた音信号に応じてアクチュエータ110が軸方向に伸縮すると、第1平面振動板100Aはアクチュエータ110の軸方向に振動し、上記音信号に応じた音波が第1平面振動板100Aの両面から放射される。第1平面振動板100Aの両面から放射される音波のうち、第2平面振動板130A側の面から放射される音波は、開口132を通って蓋体3の外部空間へ放射される。
アクチュエータ110の第1面および第2面のうちの他方は、例えば接着剤等を用いて第2部材144に固定されている。このため、連結部材140Aには、第1平面振動板100Aに与えられる振動とは逆相の振動がアクチュエータ110から与えられ、当該振動に応じて第2平面振動板130Aがアクチュエータ110の軸方向に振動する。これにより、第2平面振動板130Aからも蓋体3の外部空間へ向けて、アクチュエータ110に与えられた音信号に応じた音波が放射される。
スピーカ10Aでは、第1平面振動板100Aから外部空間へ放射される音波と第2平面振動板130Aから外部空間へ放射される音波とが互いに逆相になり、打消し合うかのように見える。しかし、スピーカ10Aでは、第2平面振動板130Aの質量と連結部材140Aの弾性の何れか一方または両方を調整することで、第1平面振動板100Aからの音波の特定周波数帯域の音圧を第2平面振動板130Aからの音波により増強し、低域から高域に亙る使用帯域全体での音圧を確保することができる。その理由は次の通りである。
スピーカ10Aでは、第1平面振動板100Aと弾性部材120とアクチュエータ110とで第1の振動系が形成され、第2平面振動板130Aと連結部材140Aとアクチュエータ110とで第2の振動系が形成される。第2の振動系は、第2平面振動板130Aの質量と、連結部材140Aの弾性とを振動系のパラメータとするバネマス系であり、これらパラメータを調整することで当該第2の振動系の周波数応答を調整することができる。このため、スピーカ10Aでは、第2平面振動板130Aの質量と連結部材140Aの弾性の何れか一方または両方を調整することで、第1平面振動板100Aからの音波の特定周波数帯域の音圧を第2平面振動板130Aからの音波により増強し、音圧−周波数特性として均一な特性や特定帯域を増強する特性を任意に実現可能になる。
図5は、スピーカ10Aの周波数応答についてのシミュレーション結果を示す図である。図5において点線で描画されたグラフ曲線G01は第1の振動系の周波数応答のグラフ曲線であり、一点鎖線で描画されたグラフ曲線G02は第2の振動系の周波数応答のグラフ曲線である。そして、図5において実線で描画されたグラフ曲線G03はスピーカ10A全体の周波数応答のグラフ曲線である。図5に示すように、第1の振動系の周波数応答には、80Hz付近に大きなディップが現れている。これに対して、スピーカ10A全体の周波数応答では、第1の振動系の周波数応答と第2の振動系の周波数応答との合成により、上記ディップは70Hzよりも下の周波数にシフトし、当該周波数以上の周波数帯域では略平坦になっている。このため、例えばスピーカ10Aの使用帯域の下限が拡張されており、より低域から、高域に亙る使用帯域全体での音圧の確保が可能になる。
ここで注目すべき点は、本実施形態によるスピーカ10Aは、バスレフポートおよびエンクロージャを有しないという点である。バスレフポートおよびエンクロージャを有しないので、スピーカ10Aを薄型にすることが可能であり、スピーカ10Aを蓋体3に設けても、楽器ケース1の運搬性や携帯性が損なわれることはない。つまり、本実施形態のスピーカ10Aによれば、大音量の低音を必要とされる場合でも運搬性や携帯性に影響を与えることなく、低域から高域に亙る使用帯域全体での音圧の確保が可能になる。
なお、本実施形態のスピーカ10Aによる効果は、低域から高域に亙る使用帯域全体での音圧の確保に限定される訳ではない。例えば、楽器4の演奏音をピックアップ等で検出し、オーディオアンプにより増幅してスピーカ10Aで放射する場合には、第2の振動系により楽器4の胴共鳴に応じた周波数成分を増強することで、胴共鳴を再現した忠実な演奏音をスピーカ10Aに放射させることも可能になる。
(B:第2実施形態)
次いで、本発明の第2実施形態によるスピーカ10Bについて説明する。スピーカ10Bもスピーカ10Aと同様に楽器ケース1の蓋体3に設けられるスピーカである。図6から図8は、スピーカ10Bの構成例を示す図である。より詳細に説明すると、図6はスピーカ10Bの正面図であり、図7は、スピーカ10Bの背面図であり、図8は、図7におけるXX´線に沿った平面によるスピーカ10Bの断面図である。図6から図8では、図2から図4におけるものと同じ構成要素には同じ符号が付されている。図6と図2とを対比すれば明らかなように、スピーカ10Bはスピーカ10Aと同様に第1平面振動板100Aと第2平面振動板130Aとを有する。図8に示すように、本実施形態のスピーカ10Bにおいても第1実施形態におけるスピーカ10Aと同様に、第1平面振動板100Aと第2平面振動板130とが対向して配置されている。また、図6に示すように、スピーカ10Bの第2平面振動板130Aにも、第1平面振動板100Aと対向する部分に複数の開口132が設けられている。図7と図3の対比、および図8と図4の対比から明らかなように、スピーカ10Bの構成とスピーカ10Aの構成の相違点は、以下の3つの点である。
第1に、連結部材140Aに代えて、第1部材142のみで構成された連結部材140Bを設けた点である。第2に、第1平面振動板100Aと第2平面振動板130Aとの間の空間にアクチュエータ110と弾性部材120とが設けられる点である。そして、第3に、アクチュエータ110の第1面および第2面のうちの一方が第2平面振動板130Aに接続され、他方が弾性部材120を介して第1平面振動板100Aに接続されている点である。本実施形態のスピーカ10Bでは、第2平面振動板130Aの一部がスピーカ10Aにおける第2部材144の役割を兼ねる。本実施形態のスピーカ10Bでは、第2平面振動板130Aと連結部材140Bとが一体成型されていてもよい。
本実施形態のスピーカ10Bにおいても、第1平面振動板100Aと弾性部材120とアクチュエータ110とによって第1の振動系が形成され、第2平面振動板130Aとアクチュエータ110とによって第2の振動系が形成される。このため、本実施形態のスピーカ10Bによっても、第1実施形態のスピーカ10Aと同じ効果が得られる。
(C:第3実施形態)
次いで、本発明の第3実施形態によるスピーカ10Cについて説明する。スピーカ10Cもスピーカ10Aと同様に楽器ケース1の蓋体3に設けられるスピーカである。図9から図11は、本発明の第3実施形態によるスピーカ10Cの構成例を示す図である。より詳細に説明すると、図9はスピーカ10Cの正面図であり、図10はスピーカ10Cの背面図であり、図11は図9におけるXX´線に沿った平面によるスピーカ10Cの断面図である。図9から図11では、図2から図4におけるものと同じ構成要素には同じ符号が付されている。図9と図2の対比、図10と図3の対比、および図11と図4の対比から明らかなように、スピーカ10Cの構成とスピーカ10Aの構成の相違点は、以下の3つの点である。
第1に、第2平面振動板130Aに代えて第2平面振動板130Bを設けた点である。第2平面振動板130Bは、複数の開口132に代えて、第1部材142の内周で囲まれた部分に対応する矩形状の開口134を1つだけ有する点が第2平面振動板130Aと異なる。第2に、連結部材140Aの第2部材144が第2平面振動板130Bと同一平面上に位置するように、第2平面振動板130Bに対して連結部材140Aが設けられている点である。そして、第3に、図11に示しように、第1部材142において第2平面振動板130Bに接する側とは反対側に弾性部材150Aおよび第1平面振動板100Aが設けられている点である。
本実施形態のスピーカ10Cにおいても、第1平面振動板100Aと弾性部材120とアクチュエータ110とによって第1の振動系が形成され、第2平面振動板130Bと連結部材140Aとアクチュエータ110とによって第2の振動系が形成される。このため、本実施形態のスピーカ10Cによっても、第1実施形態のスピーカ10Aと同じ効果が得られる。
(B:変形)
以上本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
(1)上記第1実施形態のスピーカ10Aでは、第1平面振動板100Aの面積が第2平面振動板130Aの面積よりも小さく構成されていたが、第1平面振動板100Aの面積が第2平面振動板130Aの面積と等しく構成されていてもよい。また、上記各実施形態のスピーカ10A、10Bおよび10Cにおけるアクチュエータ110の数は2個であったが、1個であってもよく、また3個以上であってもよい。
(2)上記各実施形態におけるアクチュエータ110は動電型であってもよい。動電型アクチュエータは、磁気回路等を含むベース部と、ダンパを介してベース部に接続される振動部とを有する。振動部はベース部に対して軸方向に振動可能に配置される。動電型アクチュエータを用いて本発明のスピーカを構成する場合、ベース部が第2平面振動板に固定され、振動部が第1平面振動板に固定されればよい。この場合、ダンパが弾性部材として機能する。
(3)上記各実施形態では、楽器ケース1に設けられるスピーカへの本発明の適用例を説明した。しかし、スマートフォンやタブレット端末、携帯型ゲーム、ノート型パソコンなどの携帯型情報端末に搭載されるスピーカに本発明を適用してもよい。携帯型情報端末に搭載されるスピーカについても、大音量の出力を必要とされる場合でも運搬性や携帯性に影響を与えることなく、低域から高域に亙る使用帯域全体での音圧の確保が可能であることが好ましいことには変わりはないからである。
また、コンサートなどのイベントにて使用されるPA用スピーカに本発明を適用してもよい。PA用スピーカについても、大音量の出力を必要とされる場合でも運搬性が高いことが好ましく、低域から高域に亙る使用帯域全体での音圧の確保が可能であることが好ましいからである。要は、第1平面振動板と、前記第1平面振動板に接続され、音信号に応じた振動を前記第1平面振動板に与えるアクチュエータと、第2平面振動板と、前記アクチュエータと前記第2平面振動板とを接続する弾性体と、を有することを特徴とするスピーカ、を提供する態様であればよい。
図12から図14は、PA用スピーカへの本発明の適用例であるスピーカ10Dの構成例を示す図である。図12はスピーカ10Dの正面図であり、図13はスピーカ10Dの背面図である。そして、図14は、図12および図13におけるXX´線に沿った平面によるスピーカ10Dの断面図である。図12から図14に示すように、スピーカ10Dは、正面板160と、エッジ150B−1および150B−2と、連結部材140Cと、第2平面振動板130Cと、弾性部材120と、アクチュエータ110と、第1平面振動板100Bとを有する。
図12から図14に示すように、正面板160には円形の開口162が設けられており、円環状に形成されたエッジ150B−1が当該開口162の内周に沿って設けられている。エッジ150B−1の内周には円環状に形成された第2平面振動板130Cの外周が接続されており、第2平面振動板130Cの内周には、円環状に形成されたエッジ150B−2の外周が接続されている。そして、エッジ150B−2の内周には円盤状に形成された第1平面振動板100Bの外周が接続されている。図14に示すように、スピーカ10Dでは、第1平面振動板100Bと第2平面振動板130Cとは同一平面上に配置されている。
連結部材140Cは十字型に構成された第1部材146と、各々直方体状に形成された4つの第2部材148とにより構成されている。4つの第2部材148の各々は、第1部材146の4つの端部にそれぞれ1個ずつ設けられており、第1部材146の中心と第1平面振動板100Bの中心とが重なるように第2平面振動板130Cに固定されている。第1部材146において第1平面振動板100Bと対向する面にはアクチュエータ110の第1面および第2面のうちの一方の面が接続されており、アクチュエータ110の他方の面は弾性部材120を介して第1平面振動板100Bに接続されている。なお、第1部材146の形状は十字型には限定されず、三又形状または六又形状であってもよい。第1部材146として三又形状の部材を用いる場合には、第1部材146の3つの端部にそれぞれ1個ずつ第2部材148を設けて連結部材146Cを構成すればよい。また、第1部材146として六又形状の部材を用いる場合には、第1部材146の6つの端部にそれぞれ1個ずつ第2部材148を設けて連結部材146Cを構成すればよい。
図12から図14に示すスピーカ10Dでは、第1平面振動板100Bと弾性部材120とアクチュエータ110とにより第1の振動系が形成され、第2平面振動板130Cと連結部材140Cとアクチュエータ110とにより第2の振動系が形成される。したがって、本変形例のスピーカ10Dによっても、上記各実施形態のスピーカと同じ効果が得られる。
1…楽器ケース、2…ケース本体、3…蓋体、4…楽器、10A、10B、10C、10D…スピーカ、100A、100B…第1平面振動板、110,110−1,110−2…アクチュエータ、120,120−1,120−2…弾性部材、130A,130B、130C…第2平面振動板、140A、140B、140C…連結部材。

Claims (6)

  1. 第1平面振動板と、
    前記第1平面振動板に接続され、音信号に応じた振動を前記第1平面振動板に与えるアクチュエータと、
    第2平面振動板と、
    前記アクチュエータと前記第2平面振動板とを接続する弾性体と、
    を有することを特徴とするスピーカ。
  2. 前記第1平面振動板の面積は前記第2平面振動板の面積よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のスピーカ。
  3. 前記弾性体と前記第2平面振動板とが一体成型されていることを特徴とする請求項2に記載のスピーカ。
  4. 前記第1平面振動板と前記第2平面振動板とが対向して配置されていることを特徴とする請求項1〜3のうちの何れか1項に記載のスピーカ。
  5. 前記第1平面振動板と前記第2平面振動板とが同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のうちの何れか1項に記載のスピーカ。
  6. 楽器を収納するケース本体と、
    蓋体と、
    請求項1〜4の何れか1項に記載のスピーカと、を有し、
    前記蓋体を前記第2平面振動板とした
    ことを特徴とする楽器ケース。
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