JPWO2005015945A1 - スピーカグリル - Google Patents
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Abstract
Description
このように、スピーカグリルはスピーカの振動を妨げないよう、かなり大きな高開口率を必要とし、音圧レベルの高い振動板中央に対向する部分に主として音孔を有する。具体的には5kHz以上を−6dB程度の特性に抑えるために、その音孔面の面積が60%以上必要である。特に小型のスピーカになるほど高開口率部の開口面積が必要である。
図28は、開口面積を28%まで落とした場合の音響特性を示す。実線で示すスピーカグリルをつける前の特性95に比べ、破線で示すスピーカグリルをつけた特性96は5kHz付近と10kHz付近での音圧レベルが低い。一方、3kHz付近では共振により音圧レベルが高くなっている。このようにスピーカグリルの音孔設計は取り付けたスピーカの音響特性に大きく影響する。
一方、スピーカグリル本来の目的であるスピーカの保護のためには強度が必要なため、開口の大きさには限界がある。図27のような形状のスピーカグリルでは、振動板中央に対向する部分に加え、エッジ対向部にも矩形の音孔を設けて開口率を確保しているが、強度を確保するためにある程度の厚みが必要であり、特に小型のスピーカには不向きである。
図1Bは図1Aのスピーカの要部断面図である。
図1Cは図1Aのスピーカグリルと組み合わせる他のスピーカの要部断面図である。
図2は図1Aのスピーカグリルとスピーカとを組み合わせた場合の音響特性図である。
図3は中央に音孔を設けたスピーカグリルを図1Aのスピーカと組み合わせた場合の音響特性図である。
図4は図1Aのスピーカの長径方向を半分遮断した場合の音響特性図である。
図5は図1Aのスピーカの短径方向を半分遮断した場合の音響特性図である。
図6は図1Aのスピーカグリルとスピーカとを組み合わせた場合の音響特性図である。
図7〜図9は図1Aのスピーカグリルにおいて開口率を変えた場合の音響特性図である。
図10は本発明の実施の形態2におけるスピーカグリルとそれと組み合わせるスピーカとの斜視図である。
図11は図10のスピーカグリルとスピーカとを組み合わせた場合の音響特性図である。
図12は中央に音孔を設けたスピーカグリルを図10のスピーカと組み合わせた場合の音響特性図である。
図13は本発明の実施の形態3におけるスピーカグリルとそれと組み合わせるスピーカとの斜視図である。
図14は図13のスピーカの長径方向を半分遮断した場合の音響特性図である。
図15は図13のスピーカの短径方向を半分遮断した場合の音響特性図である。
図16は図13のスピーカグリルとスピーカとを組み合わせた場合の音響特性図である。
図17〜図19は図13のスピーカグリルにおいて開口率を変えた場合の音響特性図である。
図20〜図22は本発明の実施の形態3における他のスピーカグリルの構成図である。
図23は図20のスピーカグリルと図13のスピーカとを組み合わせた場合の音響特性図である。
図24は図21のスピーカグリルと図13のスピーカとを組み合わせた場合の音響特性図である。
図25は図22のスピーカグリルと図13のスピーカとを組み合わせた場合の音響特性図である。
図26は図13のスピーカと図20〜図22のスピーカグリルのいずれかとを組み合わせた状態の断面図である。
図27は従来のスピーカグリルの構成図である。
図28は従来の構成で開口面積を落とした場合の音響特性図である。
図面の参照符号の一覧表
1 スピーカ
2 音孔
2A 幅
3 スピーカグリル
4 外周固定部
4A エッジ部
4B エッジ部外周面
5、5B 補強リブ
5A 閉塞部
6 振動板
7 フレーム
8 エッジに対向する線
9 弧状の曲線部
11、20、23、31、95 スピーカグリルなしの特性
12 特性
13 特性
14 特性
15 特性
16 特性
17 特性
18 特性
19 特性
21 特性
22 特性
24 特性
25 特性
26 特性
27 特性
28 特性
29 特性
33 特性
34 特性
35 特性
41,43 マグネット
42 平面ボイスコイル
44 ヨーク
91 スピーカグリル
92 スピーカ
93 音孔
96 特性
(実施の形態1)
図1Aは本発明の実施の形態1におけるスピーカグリルとそれと組み合わせるスピーカとの斜視図である。図1Bは図1Aのスピーカの断面図である。スピーカ1は、長径12cm、短径8cmの楕円形の振動面を形成する振動板6を有する。振動板6の周辺部はフレーム7とガスケット100とに固定されている。スピーカグリル3はスピーカ1の前面に配置され、フレーム7に固定されて振動板6を覆う。スピーカグリル3はアクリル等の樹脂やアルミ等の金属を切削や金型成形により作製される。その厚みは0.1〜10mm程度である。スピーカグリル3はテレビやラジオ等の音響製品の筐体と一体でもよいので、木材を切削して形成してもよく、特に材質は限定されない。
スピーカグリル3は、スピーカグリル3全体の強度を確保する補強リブ5によって区切られた音孔2を有している。各音孔2は振動板6のエッジ部4Aから振動板6の外周固定部4に至る領域に対向する線8を含む。音孔2は振動板6の外周固定部4に平行な弧状の曲線部9を有する。このように外周固定部4に沿った曲線部9を有して音孔2を形成することにより極力、エッジ部4Aに対向する部分に音孔2を設けている。図1Aでは一例として曲線部8が外周固定部4に合致する構成を示しているのでエッジ部4Aから振動板6の外周固定部4に至る領域に対向する線が線8のように明示されている。しかし、音孔2の開口部分にそのような明示されない線を含んでいてもよい。
ここで、振動板6の外周固定部4とは、エッジ部4Aの外側に設けられたガスケット100の内周線を意味する。図1Cのようにガスケットがないスピーカの場合は、エッジ部4Aの外側にあるフレーム7の内周線を意味する。いずれにしても、外周固定部4とは振動面においてスピーカ1が音を発生するときに振動する部分の最外周を意味する。ただし、振動する主な部分は、エッジ部4Aの外周面より内側であるので、音孔2はエッジ部4Aの外周面4Bに対向する線を含むことが好ましい。
このように構成されたスピーカグリル3とスピーカ1とを組み合わせた場合の音響特性を図2に示す。一方、音孔2の代わりに音孔2と同じ面積の丸孔を振動板6の中心に合わせて設けたスピーカグリルとスピーカ1とを組み合わせた場合の音響特性を図3に示す。いずれの場合も1kHz未満の領域では、スピーカグリルをつける前の特性11と、スピーカグリルをつけた特性12,13とは大きな違いはない。しかしながら特性13では、1〜2kHz付近と4kHz付近に共振現象が生じ、その反動で倍音の特性が低下している。これに対し、特性12ではこれらの特性変動がかなり改善されている。このように、同じ面積の音孔を設けていても、エッジ部4Aに対向する部分が塞がっていると共振現象が起こり、さらに9kHz以上の高音での特性も低下する。そのため図1Aに示すような構造にスピーカグリルを形成することが望ましい。このようにスピーカグリル3は1kHz以上の音を再生するスピーカに対して有効である。
次に、開口率を50%として、スピーカ1の長径方向を半分遮断した場合と、短径方向を半分遮断した場合の音響特性とをそれぞれ、図4の特性14と図5の特性15に示す。ここで開口率とは、振動板6による投影面積に対する音孔2により形成される有効開口面積である。図1Aのように音孔2の一部が外周固定部4と一致するか、または音孔2が外周固定部4より内側にある場合には、有効開口面積は音孔2の面積そのものである。一方、外周固定部4の対向する部分が音孔2に含まれるような場合には、有効開口面積は音孔2の面積から、ガスケット100やフレーム7によって塞がれた部分を減じた面積になる。
また同じ開口率で図1Aに示す形状のスピーカグリル3をスピーカ1に組み合わせた場合の音響特性を図6の特性16に示す。図4、図5のいずれも共振現象が起こっている。これは前述のように、エッジ部4Aの対向面に塞がれた部分が大きいためである。これに対し、特性16は共振現象が抑えられ、特性14,15に比べ良好である。
次に、音孔2の幅2Aを変化させることにより開口率を変化させた場合の音響特性の変化について説明する。図7、図8はそれぞれ、幅2Aが5mmの場合の特性17、幅2Aが10mmの場合の特性18を示す。このように、幅2Aが大きくなるにつれて特性が良好になっている。そして図9に示すように、幅2Aが15mmの場合の特性19は、図6に示す特性16と同等であり、1kHz以上の帯域で−3dB程度の特性低下に抑えられている。この場合、開口率は31%である。すなわち、開口率は31%以上が好ましい。また、スピーカグリル3の強度の観点からは、開口率は60%未満が好ましい。
(実施の形態2)
図10は本発明の実施の形態2におけるスピーカグリルとそれと組み合わせるスピーカとの斜視図である。スピーカ1は、直径8cmの円形の振動面を形成する振動板6を有する。それ以外は実施の形態1と同様である。
このように構成されたスピーカグリル3とスピーカ1とを組み合わせた場合の音響特性を図11に示す。一方、音孔2の代わりに音孔2と同じ面積の丸孔を振動板6の中心に合わせて設けたスピーカグリルとスピーカ1とを組み合わせた場合の音響特性を図12に示す。いずれの場合も1kHz以下の領域では、スピーカグリルをつける前の特性20と、スピーカグリルをつけた特性21,22とは大きな違いはない。しかしながら特性22では、1〜2kHz付近と5kHz付近に共振現象が生じ、その反動で倍音の特性が低下している。これに対し、特性21ではこれらの特性変動がかなり改善されている。このように、同じ面積の音孔を設けていても、エッジ部4Aに対向する部分が塞がっていると共振現象が起こりスピーカ本来の特性からずれが大きくなる。そのため図10に示すような構造にスピーカグリルを形成することが望ましい。なお、詳細は省略するが、開口率はこの場合でも実施の形態1と同様に31%以上60%未満が好ましい。
(実施の形態3)
図13は本発明の実施の形態3におけるスピーカグリルとそれと組み合わせるスピーカとの斜視図である。スピーカ1は、長辺73mm、短辺17mmであり、長円形の振動面を形成する振動板6を有する。振動板6はポリイミドなどの樹脂フィルムからなり、その周辺部はフレーム7に固定されている。スピーカグリル3はスピーカ1の前面に配置され、フレーム7に固定されて振動板6を覆う。
スピーカグリル3は、スピーカグリル3全体の強度を確保する補強リブ5と、振動面の中央部を閉塞する閉塞部5Aによって区切られた音孔2を有している。閉塞部5Aは振動板6の中心部を保護する。各音孔2は振動板6のエッジ部4Aから振動板6の外周固定部4に至る領域に対向する線8を含む。両端の音孔2は振動板6の外周固定部4に平行な弧状の曲線部9を有する。このように外周固定部4に沿った曲線部9を有して音孔2を形成することにより極力、エッジ部4Aに対向する部分に音孔2を設けている。
このように構成されたスピーカグリル3とスピーカ1とを組み合わせた場合の音響特性を図16の特性26に示す。この場合、振動断面積に対する開口率を47%としている。一方、同じ開口率でスピーカ1の長辺方向を半分遮断した場合と、短辺方向を半分遮断した場合の音響特性とをそれぞれ、図14の特性24と図15の特性25に示す。各図において特性23はスピーカグリル3を装着しない場合の音響特性を示している。
特性24においては共振現象が起こっている。これは前述のように、エッジ部4Aの対向面に塞がれた部分が大きいためである。これに対し、特性25、26では共振現象が抑えられている。特性25で共振が抑えられているのはスピーカ1自体が実施の形態1,2に比べ小さいためであると考えられる。しかしながら5kHz〜10KHzの領域において、特性25に比べ特性26のほうが特性23に近いプロファイルを示しており、より好ましい。
次に、音孔2の幅2Aを変化させることにより開口率を変化させた場合の音響特性の変化について説明する。図17、図18はそれぞれ、幅2Aが2mmの場合の特性27、幅2Aが3mmの場合の特性28を示す。このように、幅2Aが大きくなるにつれて特性が良好になっている。図16に示した特性26は、幅2Aが4mmの場合であり、図19に示す、幅2Aが5mmの場合の特性29と同等であり、1kHz以上の帯域で−3dB程度の特性低下に抑えられている。この場合、開口率は前述のように47%である。すなわち、開口率は47%以上が好ましい。また、スピーカグリル3の強度の観点からは、開口率は60%未満が好ましい。
次に、図13に示すスリムタイプのスピーカ1に適用するスピーカグリル3の形状のバリエーションについて述べる。図20はエッジ部4Aに対向する部分にのみ音孔2を設け、2つの音孔2を振動面の短辺方向に区切るように振動面の長辺方向に延びた補強リブ5Bを振動面の短辺方向中央に有するスピーカグリル3を示す。すなわち、センター振り分けで上下方向に約6mmの幅のリブ5Bが横方向に1本配置されている。
図21、図22は図20の構成に加え2つの音孔のそれぞれをさらに区切るように設けられた複数の補強リブ5を振動面の短辺方向に有するスピーカグリル3を示す。すなわち、センター振り分けで上下約6mmの幅のリブ5Bが横方向に配置されている。さらに図21では、センター振り分けで左右均等に幅約14mmの音孔2と幅約2mmのリブ5とが交互に横幅約50mm程度までのところに縦方向に配置されている。図22では、センター振り分けで幅約4mmの音孔2と幅約4mmのリブとが交互にセンター振り分けで横方向に配置されている。図20、図21、図22において開口率はそれぞれ48%、28%、22%である。これらのスピーカグリル3を図13に示すスピーカ1に組み合わせた場合の音響特性をそれぞれ図23、図24、図25に示す。いずれの図においても実線で示す特性はスピーカネットを取り付ける前の特性31であり、破線がスピーカネットを取り付けた後の特性33、34、35を示している。
図23に対応する構成では、スピーカ開口面積に対し、48%の開口率が確保されている。そのため、音響特性33は元の音響特性31とほとんど変わらない。図24に対応する構成では、スピーカ開口面積に対し、28%の開口率であるため、特性33に劣るものの、8kHz以上の帯域で−3dB程度の特性低下に抑えられている。図25に対応する構成では、スピーカ開口面積に対し、22%の開口率であるため、特性33に劣るものの、5kHz以上の帯域で−6dB程度の特性低下に抑えられている。
なお、図26の断面図に示すように、スピーカグリル3の、振動面6に対向する面にマグネット43を配置することが好ましい。スピーカ1はマグネット41に対向する位置の振動板6上に平面ボイスコイル42を有する。マグネット43は閉塞部5Aやリブ5Bに設けることができる。さらにマグネット43の磁束をヨーク44により集中させてもよい。
マグネット43はマグネット41に対向して設けられ、互いに反発しあうように磁極を配置されている。このように構成することにより、発生する磁束の向きが水平方向となりコイル42に流れる電流の方向と直交する。これにより、磁気効率が高まる。
なお、各実施の形態において、音孔2は弧状の曲線または直線によって囲まれた形状で説明しているが、音孔2の形状はこれに限定されない。スピーカ1のエッジ部4Aから振動板6の外周固定部4に至る領域に対向する線8を含んで線8の内側の領域に形成されていればよい。
なお、上記各実施の形態では、外周固定部4に対向する線を含む音孔2が設けられている例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、エッジ部4Aの内周面に対向する線を含み、かつ、この線の内側に音孔2が設けられてもよい。この場合でも本発明の効果はある程度奏することが可能である。特に口径の大きいスピーカについてはエッジ部4Aの内周面より内側に音孔を設けた場合であっても音響特性の確保が可能である。口径の小さいスピーカについては、エッジ部4Aの前面に音孔2がないことによる音響特性の低下が著しいため、少なくともエッジ部4Aの外周面から3mm内側に相当する線に対向する線を含む位置に音孔2を設ける方がよい。3mm程度であれば、本発明の実施の形態で説明したものと同様の効果を得ることが可能である。
図1Aは本発明の実施の形態1におけるスピーカグリルとそれと組み合わせるスピーカとの斜視図である。図1Bは図1Aのスピーカの断面図である。スピーカ1は、長径12cm、短径8cmの楕円形の振動面を形成する振動板6を有する。振動板6の周辺部はフレーム7とガスケット100とに固定されている。スピーカグリル3はスピーカ1の前面に配置され、フレーム7に固定されて振動板6を覆う。スピーカグリル3はアクリル等の樹脂やアルミ等の金属を切削や金型成形により作製される。その厚みは0.1〜10mm程度である。スピーカグリル3はテレビやラジオ等の音響製品の筐体と一体でもよいので、木材を切削して形成してもよく、特に材質は限定されない。
図10は本発明の実施の形態2におけるスピーカグリルとそれと組み合わせるスピーカとの斜視図である。スピーカ1は、直径8cmの円形の振動面を形成する振動板6を有する。それ以外は実施の形態1と同様である。
図13は本発明の実施の形態3におけるスピーカグリルとそれと組み合わせるスピーカとの斜視図である。スピーカ1は、長辺73mm、短辺17mmであり、長円形の振動面を形成する振動板6を有する。振動板6はポリイミドなどの樹脂フィルムからなり、その周辺部はフレーム7に固定されている。スピーカグリル3はスピーカ1の前面に配置され、フレーム7に固定されて振動板6を覆う。
2 音孔
2A 幅
3 スピーカグリル
4 外周固定部
4A エッジ部
4B エッジ部外周面
5、5B 補強リブ
5A 閉塞部
6 振動板
7 フレーム
8 エッジに対向する線
9 弧状の曲線部
11、20、23、31、95 スピーカグリルなしの特性
12 特性
13 特性
14 特性
15 特性
16 特性
17 特性
18 特性
19 特性
21 特性
22 特性
24 特性
25 特性
26 特性
27 特性
28 特性
29 特性
33 特性
34 特性
35 特性
41,43 マグネット
42 平面ボイスコイル
44 ヨーク
91 スピーカグリル
92 スピーカ
93 音孔
96 特性
Claims (13)
- 外周固定部にて外周を固定され、エッジ部を含む振動板を有し、1kHz以上の音を再生するスピーカの前面に配置され、音孔を設けられたスピーカグリルであって、
前記音孔は、前記振動板の前記エッジ部から前記外周固定部に至る領域に対向する線を含む、
スピーカグリル。 - 前記音孔は、前記振動板の前記エッジ部の外周面に対向する線を含む、
請求項1記載のスピーカグリル。 - 前記スピーカは円形と楕円形のいずれかの振動面を有し、前記音孔は前記外周固定部に平行な弧状の曲線を有する、
請求項1記載のスピーカグリル。 - 前記音孔は複数の音孔の1つであり、前記複数の音孔を区切る補強リブを有する、
請求項1記載のスピーカグリル。 - 前記スピーカは円形と楕円形のいずれかの振動面を有し、前記音孔により形成される有効開口面積が、前記振動板による投影面積に対し、31%以上60%未満である、
請求項1記載のスピーカグリル。 - 前記スピーカは長円形の振動面を有し、前記音孔により形成される有効開口面積が、前記振動板による投影面積に対し、22%以上60%未満である、
請求項1記載のスピーカグリル。 - 前記音孔により形成される有効開口面積が、前記振動板による投影面積に対し、48%以上60%未満である、
請求項6記載のスピーカグリル。 - 前記スピーカは長円形の振動面を有し、前記音孔は複数の音孔の1つであり、前記複数の音孔を区切る複数の補強リブを前記振動面の短辺方向に備えた、
請求項1記載のスピーカグリル。 - 前記振動面の長辺方向中央に前記振動面の中央部を閉塞する閉塞部と、をさらに備えた、
請求項8記載のスピーカグリル。 - 前記閉塞部の、前記振動面に対向する面にマグネットと、をさらに備えた、
請求項9記載のスピーカグリル。 - 前記スピーカは長円形の振動面を有し、前記音孔は2つの音孔の1つであり、前記2つの音孔を前記振動面の短辺方向に区切るように前記振動面の長辺方向に延びた第1補強リブを前記振動面の短辺方向中央に有する、
請求項1記載のスピーカグリル。 - 前記2つの音孔のそれぞれをさらに区切るように設けられた複数の第2補強リブを前記振動面の短辺方向にさらに備えた、
請求項11記載のスピーカグリル。 - 前記第1補強リブの、前記振動面に対向する面にマグネットと、をさらに備えた、
請求項11記載のスピーカグリル。
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