JP2006033635A

JP2006033635A - 音響機器

Info

Publication number: JP2006033635A
Application number: JP2004212205A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Hagiwara; 大建萩原
Original assignee: ARISTO ENGINEERING Pte Ltd
Current assignee: ARISTO ENGINEERING Pte Ltd
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】音質および音圧の向上を図った上で、更に防水効果を十分に図ることのできる音響機器を提供する。
【解決手段】筐体４１の前面側に開孔４５を形成し、そこに音響変換機５１（いわゆるスピーカ）を設置し、背面側にも同様に開孔４６を形成し、そこに音響放射器５６を設置する。増幅器５５からの出力信号がスピーカ５１に供給されると、スピーカ５１は筐体４１外部の前面側へ空気を振動させながら押し出したり、引いたりして音を発生させる。背面側に配置された非駆動のコーン紙５６（音響放射器）は、内部音響空間４２の空気振動に追随し、前面コーン紙５２の空気移動方向、空気移動量がそのまま同じ物理特性の背面側のコーン紙５６で発生し、前面側のコーン紙５２の背圧を補償する。これにより、背面に大きな開孔を設けたと同様に能率良く音が発生し、スピーカ５１とコーン紙５６の沿面距離の短絡を防いで、低音の相殺を改善する。
【選択図】図２

Description

本発明は、筐体の内部の前面側に音響変換機（スピーカ）を備え、背面側に音響放射器を配置して前面側の音響変換機と相互に協動して動作するようにした音響機器に係り、例えばＣＤラジオカセットレコーダー、ラジオ受信機等に用いて好適な音響機器に関する。

一般に、音響機器としては音響変換機（所謂、以下スピーカ）を備え、音響機器の内部または外部に存在する音源からの出力信号を音響機器内部に配置した増幅器を用いて増幅するとともにその出力や音質を調整してスピーカに出力し、スピーカに取り付けられている振動シートを震わせることによって、音を再現している。
音響機器はコンパクトディスクなどの音楽メディアやＡＭ、ＦＭラジオ放送などの発達に伴って、人に音楽や放送を楽しむ機会を提供している。
また、音響機器の小型化により、使用場所及び用途に応じて持ち運びが可能になり、防水などの対策が施された音響機器も存在する。音響機器は小型化の一方で様々な条件化で自然に近い音場を再現する試み、及び低音を強調して再現する工夫が試みられている。

このような従来の音響装置としては例えば、以下の特許文献１に記載されたものがある。

特開平５−０４９０８１号公報

特許文献１はスピーカシステムについて開示したものである。このスピーカシステムでは、筐体の前面側にスピーカを設けるとともに、スピーカの下部に筐体内部から空気を外方に逃がすための気道であるバスレフダクトを設け、バスレフトダクトの略中間部位にサブレフダクトを設けている。そして、筐体内の音をバスレフダクトを通し、スピーカの前面からの音と位相をそろえて放射させ、低音特性を増強する構成となっている。

また、これとは別の従来例として、例えば図７で示すような原理に基づくものが知られている。
図７において、筐体１の前面側（前面側とは、ユーザ（リスナー）に向いている方向の面を指す。詳細は後述）で中央よりやや下部にスピーカ２を配置し、スピーカ２の上部には振動可能な補正用のコーン紙３を配置し、更に筐体１の背面側には開孔４を設けている。スピーカ２は音響駆動装置としての磁石５、ボイスコイル６、コーン紙７を備え、一方、コーン紙３は単に空気振動が可能な構造（つまり音響駆動装置を備えていない）である。
筐体１内部に配設された増幅器８は、所定の音源からの信号を増幅してスピーカ２のボイスコイル６に出力し、それに応じてボイスコイル６が磁石５の吸引力と増幅器８からの出力信号とに作動してコーン紙７を振動させる。このとき、コーン紙７により筐体１内部の空洞９（いわゆる内部音響空間）に貯められている空気が筐体１外部の前面側（矢印方向）へ振動させながら移動し、コーン紙７の前面外部の空気が押し出されることで音が発生する。一方、コーン紙７の背部（すなわち、空洞９）に背圧が発生して気圧が変化しようとするため、筐体１の背面に設けられた開孔４から空洞９へと空気が送り込まれて、内部の音圧が調整される。
また、コーン紙３はスピーカ２のコーン紙７が振動することに追随して矢印で示すように前面側に向けて空気を振動させ、特別な音を補正する。特別な音の帯域はコーン紙７の大きさや材質等によって決定する。

ところで、音響機器は利用形態の発展に伴い、例えば、水周りや浴室などでの利用を想定されているものもあり、その場合には防水対策や防滴対策を考慮する必要がある。そのようなものとしては、従来、以下の特許文献２に開示されたものがある。

特開２００２−２７１４６５公報

特許文献２は電子機器の防水構造について開示したものである。この文献に開示の電子機器は、特に携帯電話などの小型電子機器に適用されるもので、その構造としては、例えば音響用のために筐体に貫通孔（音を外部に放音するため）を形成するとともに、この貫通孔に防水膜を貼り、防水膜の中に通気性を有する保護部材を設けてスピーカから発生する音質を向上させながら、電子機器内部に水の浸入を防止する構成となっている。

また、これとは別の従来例として、例えば図８に示すような原理に基づくものが知られている。
図８において、筐体１１の前面側にスピーカ１２を配置し、筐体１１の背面には防水性の素材でできた防水シート１３を設けた構造で、筐体１１の外部から水が内部に浸入しないようにしている。
筐体１１の内部に配設された増幅器１４からの信号がスピーカ１２のボイスコイル１５に供給されると、ボイスコイル１５が磁石１６の吸引力と増幅器１４からの出力信号とに作動してコーン紙１７を振動させ、筐体１１内部の空洞９の空気が筐体１１外部の前面側（矢印方向）へ振動を伴って移動することで、コーン紙１７の前面外部の空気が押し出されて音が発生する。
一方、筐体１１の背面側には防水シート１３が設けているので、筐体１１内部の空洞９の空気の振動（つまり、コーン紙１７の振動）に応じて薄い防水シート１３が若干動くことで、空洞９の空気の振動を幾分でも助けている。
なお、図８とは別の構造で、筐体１１の背面側に防水シート１３を設けずに、例えば筐体１１と同じ素材で全く密閉して外部から水の浸入を防止するようにした例もある。

また、上記の音響機器とは別の小型の携帯可能な電子機器（特に携帯電話など）にスピーカを備えた場合の防滴の例として、例えば図９に示すようなものがある。
図９において、この電子機器は筐体２１の前面部に筐体２１と同じ素材であるスピーカカバー２２（筐体２１よりも薄い）によって外面を覆われたスピーカ２３を備え、筐体２１の下部に開孔２４を備えている。そして、所定の音源（例えば、携帯電話の受信部）から信号を受ける増幅器２５は筐体２１の内部に配設され、増幅器２５からの信号がスピーカ２３のボイスコイル２６に供給されると、ボイスコイル２６が磁石２７の吸引力と増幅器２５からの出力信号とに作動してコーン紙２８を振動させ、筐体２１内部の空気が筐体２１下部の開孔２４を通して振動を伴って排出されることで音が発生する。また、筐体２１の内部に溜まる水は下部の開孔２４から排出される。

しかしながら、従来の音響機器にあっては、以下に示すような欠点があった。
まず、特許文献１に開示の従来の音響機器にあっては、低音を強調するためにバスレフダクトを筐体前面に配設した構成になっていたため、不要な振動を防止して音を補正するという一応の効果はあるものの、音圧および音質を向上させるという点で、改善の余地があった。つまり、バスレフダクトを設けただけでは、より一層の低音等の向上が十分とはいえなかった。

次に、図７に示す従来の音響機器にあっては、主たるスピーカとそれに追随する補正用のコーン紙を設けて特別な音を補正する構成であるため、補正用のコーン紙の振動によりそれなりの補正効果はあるものの、音圧および音質の改善という点で十分とはいえなかった。また、補正用のコーン紙は主たるスピーカよりも実際上、小型で小さく空気振動の効果も弱かった。したがって、高音域はそれなりに補正されるが、特に低音域における補正が弱いものであった。
例えば、低音の場合には、筐体内部の空気を多く使って、広がった振動範囲で音の低音特性を高めることが要求されるが、十分な低音特性が得られるものではなかった。

一方、上記は音の特性向上という面から考察した問題点であるが、これとは別に音の特性を向上させながらも、なおかつ、近時は防水効果も図りたいという要求がある。
そのような背景下、上述した特許文献２に示す従来の防水構造の音響電子機器にあっては、音圧をあげるために設けられた筐体外部から内部へ空気の流動を促す貫通孔に防水膜を配置するという構成になっていたため、防水膜が無く、単に貫通孔があるだけの筐体と比較すると、外部からの空気を十分に取り込めず、その結果、音圧および高低音の不足という問題点があった。
すなわち、防水対策はそれなりになされているものの、音の特性という点で十分ではないという欠点があった。

次に、図８に示す従来の音響機器にあっては、筐体の背面部の開孔を防水膜や筐体の一部で覆い密閉するという構造であったため、上記の特許文献２が抱える問題点（音圧および高低音の不足という問題点）に加えて、筐体内部にコンパクトディスク読み取り機構やラジオチューナー及び高周波回路構成部品などを配置したような場合においては、内部で各機構や部品が発する不要音の干渉があったり、不本意な共振が起こったり、あるいはコンパクトディスクのトラックジャンプ（レコードの針飛び現象に相当する）やラジオのハウリング、雑音の発生などの不具合が生じる可能性が高いという特有の問題点があった。
したがって、防水効果を図りつつ、音圧および音質を高めることのできる音響機器が望まれているが、図８に示す従来の音響機器では、これを解決できなかった。

次に、図９に示す携帯電話に代表される従来の小型の音響電子機器にあっては、筐体内部に溜まる水を下部の開孔から排出することはできるものの、開孔があるから防水対策が十分とはいえず、また、スピーカを覆うカバーによってスピーカの音質が劣化するという問題点があった。したがって、音圧および音質を十分に高めることができなかった。

そこで本発明は、第１に高音や低音の不足、音圧の不足などを解消し、音質および音圧の向上を図ることのできる音響機器を提供することを目的としている。
また、第２に、音質および音圧の向上を図った上で、更に防水効果を十分に図ることのできる音響機器を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、少なくとも前面側及び背面側の区画面を有し、内部が音響空間となる筐体と、
筐体の内部に配設され、所定の音源からの信号を増幅する増幅器と、
筐体の内部であって前面側の区画面に配置され、前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を振動させて音を出力する音響変換機と、
筐体の内部であって背面側の区画面に配置されるとともに空気の振動に関して前記音響変換機と同じ物理特性を有し、前記音響変換機による空気振動に追随して同位相で空気を振動させる音響放射器と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、少なくとも前面側及び背面側の区画面を有し、内部が音響空間となる筐体と、
筐体の内部に配設され、所定の音源からの信号を増幅する増幅器と、
筐体の内部であって前面側の区画面に配置され、前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を振動させて音を出力する第１の音響変換機と、
筐体の内部であって背面側の区画面に配置されるとともに、前記第１の音響変換機と同じ構造を有し、前記増幅器からの信号が第１の音響変換機とは逆位相で供給され、この逆位相で供給される前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を前記第１の音響変換機と同じ位相で振動させて音を出力する第２の音響変換機と、
を備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、少なくとも前面側及び背面側の区画面を有し、内部が音響空間となるとともに防水構造の筐体と、
筐体の内部に配設され、所定の音源からの信号を増幅する増幅器と、
筐体の内部であって前面側の区画面に配置され、前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を振動させて音を出力する音響変換機と、
筐体の内部であって背面側の区画面に配置されるとともに空気の振動に関して前記音響変換機と同じ物理特性を有し、前記音響変換機による空気振動に追随して同位相で空気を振動させる音響放射器と、を備え、
前記音響変換機が配置される筐体の前面側の区画面には空気の振動を外部に出すための開口があるとともに、前記音響放射器が配置される筐体の背面側の区画面にも開口があり、
前記音響変換機はコーン紙を有し、
該コーン紙は防水加工された素材からなり、コーン紙を前記音響変換機が配置される筐体の前面側の区画面に形成された開口を覆うように配置し、
一方、前記音響放射器はコーン紙を有し、
該コーン紙は防水加工された素材からなり、コーン紙を前記音響放射器が配置される筐体の背面側の区画面に形成された開口を覆うように配置したことを特徴とする

請求項４記載の発明は、少なくとも前面側及び背面側の区画面を有し、内部が音響空間となるとともに防水構造の筐体と、
筐体の内部に配設され、所定の音源からの信号を増幅する増幅器と、
筐体の内部であって前面側の区画面に配置され、前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を振動させて音を出力する第１の音響変換機と、
筐体の内部であって背面側の区画面に配置されるとともに、前記第１の音響変換機と同じ構造を有し、前記増幅器からの信号が第１の音響変換機とは逆位相で供給され、この逆位相で供給される前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を前記第１の音響変換機と同じ位相で振動させて音を出力する第２の音響変換機と、を備え、
前記第１の音響変換機が配置される筐体の前面側の区画面には空気の振動を外部に出すための開口があるとともに、前記第２の音響変換機が配置される筐体の背面側の区画面にも開口があり、
前記第１の音響変換機はコーン紙を有し、
該コーン紙は防水加工された素材からなり、コーン紙を前記第１の音響変換機が配置される筐体の前面側の区画面に形成された開口を覆うように配置し、
一方、前記第２の音響変換機はコーン紙を有し、
該コーン紙は防水加工された素材からなり、コーン紙を前記第２の音響変換機が配置される筐体の背面側の区画面に形成された開口を覆うように配置したことを特徴とする

請求項１記載の発明によれば、筐体の内部の前面側に音響変換機を配置し、背面側に音響放射器を配置して前面側の音響変換機と相互に協動して動作するようにしたので、前面の音響変換機と背面の音響放射器とが同相で空気を振動させて筐体の前面側に音（音声や音楽などを含む広い概念）を放出することができ、周波数特性の乱れを最小限に抑え、かつ再生音の音質および音圧向上を図ることができる。特に、背面側に音響放射器の容量が前面側に音響変換機と同じ程度の大きさであり、振動特性に優れ、格段に音質の面で低音特性を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、筐体の内部の前面側に第１の音響変換機を配置し、背面側に前面側に配置した音響変換機と同じ構造の第２の音響変換機を配置し、筐体内に配置した増幅器から発せられる信号を、第１の音響変換機とは逆位相で供給するようにしたので、前面の第１の音響変換機が駆動されて前面側へと音を放出する際に、背面の第２の音響変換機は逆位相で駆動される。
このとき、第１の音響変換機が駆動されて前面側へと音を放出するタイミングでは、第１の音響変換機は筐体の内部の空気を前面部に押し出すように振動する一方で、第２の音響変換機は背面から空気を筐体の内部に吸い込むよう振動し、結果として両者は同相として協働して筐体内の空気を振動させて音として筐体の前面側に放出することになる。したがって、従来に比べて格段に音響機器の音圧および音質を向上することができる。
特に、背面に大きな開孔を設けたかのように能率よく音を発し、従来避けられなかった前面スピーカと背面開孔との沿面距離の短縮を防いで、低音の相殺を改善し、かつ筐体内部は気圧の変化がなく音波のみを伝道するので、音圧および音質の面で低音特性を著しく向上させることができる。

請求項３記載の発明によれば、防水構造の筐体の内部の前面側に防水加工された素材からなるコーン紙を備えた音響変換機を配置し、背面側に防水加工された素材からなるコーン紙を備えた音響放射器を配置して前面側の音響変換機と相互に協動して動作させ、筐体の開孔部を覆っているコーン紙をともに水を弾く特性の素材で構成しているので、上記効果（音質および音圧の向上）を図りつつ、筐体内部への水の浸入を防止することができる。
すなわち、各コーン紙自体は筐体の外部と接しており、振動することによって筐体外部の空気に対しても直接的に振動を伝達（伝達の理論は請求項１と同様）するから、従来のように筐体が密閉構造（防水構造）の故に音質および音圧が不足するという点を解決しながら、かつ各コーン紙自体が防水機構を有するから、結局、音質および音圧の向上と、防止という両者の要求を両立させることができる。

また、防水の目的で密閉された筐体内部の音響空間においては、増幅器の出力が大きくても筐体内部の空気が振動しにくければその出力を活かしきれないが、本発明では前面および背面に協働して空気を同相で動かせる柔軟性をもっているので、効率よく増幅器の出力を音に変換することができる。
その結果、筐体内部に配設される増幅器や音源などの耐水性がない電子部品を水から完全に遮断でき、蒸気に覆われた状態や水が飛散する場所においても音響機器を正常に作動させることができる。
特に、水を使用する場所および状況において、今までの防水構造を持った音響機器に比べて、格段に音圧および音質が向上し、音響機器を幅広く活用できる可能性を広げることができる。

請求項４記載の発明によれば、防水構造の筐体の内部の前面側に防水加工された素材からなるコーン紙を備えた第１の音響変換機を配置し、背面側には前面側に配置した音響変換機と同じ構造の防水加工された素材からなるコーン紙を備えた第２の音響変換機を配置し、第２の音響変換機を第１の音響変換機とは逆位相で駆動し、筐体の開孔部を覆っているコーン紙をともに水を弾く特性の素材で構成しているので、上記効果（音質および音圧の向上）を図りつつ、筐体内部への水の浸入を防止することができる。
すなわち、各コーン紙自体は筐体の外部と接しており、振動することによって筐体外部の空気に対しても直接的に振動を伝達（伝達の理論は請求項２と同様）するから、従来の問題点として述べたように筐体が密閉構造（防水構造）の故に音質および音圧が不足するという点を解決しながら、かつ各コーン紙自体が防水機構を有するから、結局、音質および音圧の向上と、防止という両者の要求を両立させることができる。

また、防水の目的で密閉された筐体内部の音響空間においては、増幅器の出力が大きくても筐体内部の空気が振動しにくければその出力を活かしきれないが、本発明では増幅器から発せられる信号が、前面の音響変換機と逆位相の信号を背面の音響変換機に供給され、結果として、協働して駆動して、筐体内部の空気を同相で動かすため、効率よく増幅器の出力を音に変換できるという特性がある。
その結果、請求項３と同様に、音響機器の正常な作動、音響機器の幅広い活用という点で同様の効果を得ることができる。

（本発明の原理）
最初に、本発明の原理について説明する。
一般的に、音響機器について物理的な考察をした場合、音響機器そのものは筐体にスピーカを配置するという機構である。そして、筐体に配置されたスピーカのコーン紙が振動し、空気を前面に押し出したり、後面に押し出したりして（つまり空気振動を起こして）、音響が発生する。この場合、効率良く自然の音質で音響変換するためには、無限大のバッフル板に仕切られたスピーカの前面、後面が独立した自由な音響空間となるのが理想的である。ここで、バッフル板とはスピーカを固定する部材で、スピーカの前面と後面を区画するものを指す。
なお、音響機器あるいはバッフル板において、前面側とはユーザ（リスナー）に向いている方向の面を指し、図１の例では紙面左側にユーザが位置しており、ユーザは前面側で音を聞くから、前面側とは紙面左側を指す。

しかしながら、劇場などとは違い、個々の音響機器にあっては、製品の筐体外形以上のバッフル板を設けることは不可能である。一部の音響機器においては筐体のスピーカ設置面の側壁がその役割をする場合がある。
なおかつ、スピーカのコーン紙の前面と後面が分離された空間とするためには、スピーカ前面開口部を除き、できるだけ筐体を密閉することが必要であるという第１の要求と、スピーカの前面の空気が能率良く振動するためにスピーカの背面側にできるだけ自由に空気が供給されるように筐体の背面を開口することが必要であるという第２の要求とがあり、これらは相反するものである。
したがって、第１の要求と第２の要求を満たすためには、全く相反して矛盾する手段を構築することが必要となる。
一方、これとは別の観点であるが、音響機器を防水・防滴の構造とするためには、音響機器自体を密閉すればよいことになり、そうすると、必然的に機器の内部そのものの気密を保つことになる。ところが、気密を保つとなると、前述したような音抜き用の背面開口などを設けることは理論的にできないことになる。

また、この他にも別の理由で、機器内部の空気振動の影響を極小にする手段を必要とする。それは、以下の理由である。
音響機器の内部には、コンパクトディスク読み取り機構、ラジオ受信部、高周波回路構成部品などが設けられており、これらの部品が筐体内部で作動し、スピーカに信号を送り、スピーカが駆動される。しかしながら、これらの精密な部品への悪影響を避けるためには、不要音響共振などの機器内部の空気振動の影響を極小にする必要がある。
具体的には、音響機器ではコンパクトディスクのトラックジャンプ（レコードの針飛び現象に相当）、ラジオのハウリング、ビビリ雑音（ある特定の音であるが音響セットごとに不定である）などに起因する空気振動の影響を抑える必要がある。また、低音の不足、鼻づまり音（高音の不足）、音圧の不足（中音の不足）などがあると、音質が十分でなくなる。このような悪影響（弊害）の除去と、性能の向上とのバランスを取ることが要求されるが、それを解決するには、費用と時間を要し、最難度の技術の１つであるといえる。

そこで、本発明者は鋭意研究の結果、図１に示す構造の音響機器を発明した。
それは、筐体を防水構造としつつ、筐体の前面側にスピーカを配置し、背面側にはスピーカの空気振動に応じて背圧を補償する機構を配置して、あたかも背面に大量の開孔を設けたと同じような特性の構造とすることで、防水要求と、音質要求の２つを低コストで同時に達成できるというものである。
図１に示す構造を説明すると、符号３１は筐体であり、筐体３１は防水構造でその前面側には開孔３２が形成され、同じく背面側には開孔３３が形成されている。各開孔３２、３３は同じ大きさであり、これらの開孔３２、３３に対してコーン紙（スピーカの振動部分）３４、３５がそれぞれ配置されている。ここで、３４を前面スピーカコーン紙、３５を背面スピーカコーン紙と呼ぶことにする。
さて、このような構造において、音響機器の内部は筐体３１、前面スピーカコーン紙３４及び背面スピーカコーン紙３５によって密閉され、内部音響空間３６となる。内部音響空間３６は気密が保たれ、各スピーカコーン紙３４、３５が振動しないときには気圧の変化はない。なお、前面スピーカコーン紙３４及び背面スピーカコーン紙３５は空気・水を通さない素材とする。

図１において、筐体３１では、気密が保たれ気圧の変化がない状態の各スピーカコーン紙３４、３５（静止状態）の位置は破線で示されている。
各スピーカコーン紙３４、３５が破線の位置にあるとき、背面スピーカコーン紙３５に対して矢印で示すようにほぼ垂直に交わる方向から筐体３１の前面方向（ユーザが位置する方向）に向けて音を放射すると、背面スピーカコーン紙３５は、音の振動（つまり空気の振動）によって図示の実線の位置まで移動する。これにより、外部の空気を破線と実線で囲まれた容積分だけ、あたかも内部音響空間３６側に取り込むようになる。そうすると、内部音響空間３６に密閉されていた空気は、背面スピーカコーン紙３５に起こる振動を空気を介して前面スピーカコーン紙３２に伝達し（つまり内部音響空間３６内で伝達する）、また背面開孔３３から上記容積分だけ内部音響空間３６側に押し込まれた空気の量に相当する容積分だけ、前面スピーカコーン紙３２を前面に押し出す。したがって、前面スピーカコーン紙３２は破線の位置から実線の位置まで前面に押し出されて移動する。

このとき、同様に前面スピーカコーン紙３２は、背面開孔３３から背面スピーカコーン紙３５によって内部音響空間３６側に押し込まれた空気の容積分だけ、前面スピーカコーン紙３２の前面側に位置していた空気を押し出すように移動させる。
前面スピーカコーン紙３４は背面スピーカコーン紙３５と同じ素材であり、各スピーカコーン紙３４、３５は同じ物理特性を持つために、音による振動および、空気の伝達特性も同じである。このような前提において、各スピーカコーン紙３４、３５が破線の位置から実線の位置へと推移していく過程では、筐体３１の背面スピーカコーン紙３５に放射された音が内部音響空間３６の空気を介して前面スピーカコーン紙３４を振動させ、結果として、筐体３１の前面側に背面側から放射した音が伝わるということになる。

因みに、従来の音響機器で高音や低音の不足および音圧の不足が課題となっていた。これに対して、本願の原理では背面スピーカコーン紙３５が同相で前面スピーカコーン紙３４と協働し、内部音響空間３６の気密性を保ちながら、背面側から前面側へと高い伝達効率で音を伝えることができる。
これは、逆にいうと、前面スピーカコーン紙３４が動けば、内部音響空間３６の伝達特性で気密性を保ちながら、背面スピーカコーン紙３５も同相で動くということである。
したがって、本願の原理は、あたかも大きな開孔を設けて大量の空気が内部音響空間３６に入るかのような高い音圧・音質特性を確保することができ、また内部音響空間３６では圧力が一定であり、音波のみを伝えるため音質の低下を防止できることを示している。更に、気密性も保たれる。

図１においては、筐体の前面および背面に開孔を設け、各開孔にそれぞれコーン紙を配することによって、筐体の内部が密閉されかつ、一例として背面側から放射された音が筐体内部の音響空間をとおり前面側のコーン紙を振動させて、結果として音を前面から出力するという物理的特性について述べた。前面側のコーン紙が振動して背面側のコーン紙を振動させる場合も同様の原理に基づく。そして、このような原理により、本願は従来の課題を解決できることに到達した。

では、次に上記図１の概念を踏まえて、実際にスピーカコーン紙を電気的に駆動する場合の原理的構成について、具体的に説明する。
図２は、筐体の前面側に開孔を形成し、そこに音響変換機（いわゆるスピーカ）を設置し、背面側にも同様に開孔を形成し、そこに音響放射器を設置した音響機器の原理図である。
図２において、４１は筐体であり、筐体４１は断面を図示するごとく、直方体の構造をなし、４つの区画面で囲まれて内部に音響空間４２を形成している。そして、筐体４１の区画面のうち、前面側の区画面４３及び背面側の区画面４４はバッフル板を兼ねる機能を有し、それぞれの区画面４３、４４には同じ大きさの対になる開孔４５および開孔４６が形成されている。また、筐体４１は防水性の素材で形成されている。

前面側の区画面４３に形成された開孔４５部分は、スピーカ５１のコーン紙５２によって覆われており、スピーカ５１はコーン紙５２の他に磁石５３及びボイスコイル５４を備えている。コーン紙５２は防水加工された素材からなり、開孔４５部分から水が音響空間４２に侵入するのを阻止する。スピーカ５１は音響変換機を構成する。
筐体４１の内部（音響空間４２）には所定の音源からの信号を増幅する増幅器５５が設けられている。所定の音源としては、ラジオ受信機、ＣＤプレーヤ、電子楽器等の低周波信号（音信号）を提供するものがあり、用途は限定されない。
増幅器５５は所定の音源からの信号を増幅してスピーカ５１に出力し、スピーカ５１は増幅器５５からの信号に基づいて駆動されて音を発生する。
一方、筐体４１の背面側の区画面４４に形成された開孔４６部分は、非駆動のコーン紙５２によって覆われており、コーン紙５２も同様に防水加工された素材からなり、開孔４６部分から水が音響空間４２に侵入するのを阻止する。コーン紙５２は音響放射器を構成する。
コーン紙５２は、筐体４１の内部であって背面側の区画面４４に配置され、空気の振動に関して音響変換機であるスピーカ５１のコーン紙５２と同じ物理特性を有し、コーン紙５２による空気振動に追随して同位相で空気を振動させるものである。

以上の構成において、増幅器５５からの出力信号がスピーカ５１に供給されると、スピーカ５１のボイスコイル５４が磁石５３の吸引力と増幅器５５からの出力信号とに作動してコーン紙５２を振動させる。このとき、コーン紙５２により筐体４１内部の内部音響空間４２に貯められている空気が共鳴し、また、コーン紙５２は筐体４１外部の前面側（矢印方向）へ空気を振動させながら押し出したり、引いたりして音を発生させる。
一方、筐体４１の背面側に配置された非駆動のコーン紙５６（音響放射器）は、内部音響空間４２の空気振動に追随し、図１において示された原理と同様に、前面コーン紙の空気移動方向、空気移動量がそのまま同じ物理特性の背面側のコーン紙５６で発生し、前面側のコーン紙５２の背圧を補償する。したがって、あたかも背面に大きな開孔を設けたと同じように能率良く音が発生し、スピーカ５１とコーン紙５６の沿面距離の短絡を防いで、低音の相殺を改善する。
また、筐体４１内部の空気は波の中の水中のようにプラスマイナスゼロの圧力で音波のみを伝導するので、内部に配設される増幅器５５などに音圧の影響を与えることなく、安定した音を放出できる。
さらに、各コーン紙は防水性の素材で各開孔４５、４６を覆っているから、防水性に優れた音響機器を提供できる。

次に、図２の概念では、背面開孔部に音響放射器を設置した音響機器の原理が示された。図２の概念を踏まえて、図３においては、スピーカを筐体の前面および背面に対として配した場合の駆動を含めた概念について説明する。
図３において、符号６１は筐体であり、筐体６１自体は図２に示すものと同様の構造を有している。すなわち、筐体６１は音響空間６２、前面側の区画面６３、背面側の区画面６４、開孔６５、開孔６６を有している。
前面側の区画面６３に形成された開孔６５部分は、同様にスピーカ７１のコーン紙７２によって覆われ、スピーカ７１はコーン紙７２の他に磁石７３及びボイスコイル７４を備えている。スピーカ７１は第１の音響変換機を構成する。
一方、筐体６１の背面側の区画面６４に形成された開孔６６部分は、スピーカ７５のコーン紙７６によって覆われ、スピーカ７５はコーン紙７６の他に磁石７７及びボイスコイル７８を備えている。コーン紙７６も同様に防水加工された素材からなり、開孔６６部分から水が音響空間６２に侵入するのを阻止する。スピーカ７５は第２の音響変換機を構成する。
背面側のスピーカ７５は、前面側のスピーカ７１（第１の音響変換機）と同じ構造を有し、増幅器（ここでは図示略）からの信号が第１の音響変換機とは逆位相で供給され、この逆位相で供給される増幅器からの信号に基づいて筐体６１内部の空気を第１の音響変換機と同じ位相で振動させて音を出力する。

以上の構成において、前面側のスピーカ７１が駆動されて矢印で示すように前面側へと音を放出する際に、背面側のスピーカ７５は逆位相で駆動される。
このとき、前面側のスピーカ７１が駆動されて前面側へと音を放出するタイミングでは、前面側のスピーカ７１は筐体６１の内部の空気を前面部に押し出すように振動する一方で、背面側のスピーカ７５は背面から空気を筐体６１の内部に吸い寄せるよう振動し、結果として両者は同相として協働して筐体６１内の空気を振動させて音として筐体６１の前面側に放出する。したがって、従来に比べて格段に音響機器の音圧および音質を向上させる。
特に、筐体６１の背面側に大きな開孔を設けたかのように能率よく音を発し、スピーカの沿面距離の短縮を防いで、低音の相殺を改善し、かつ筐体６１内部は気圧の変化がなく音波のみを伝道するので、音圧および音質の面で低音特性が著しく向上する。
また、振動の周期も同様のため図２で示されるような、内部に配設される増幅器５５などに音圧の影響を与えることなく、安定した音を放出できる。

次に、上述した図３の原理に基づき、筐体の前面、背面の開孔部にスピーカを設置し、スピーカを協働させて駆動することによって音質、音圧を上げるという方式の本発明の音響機器を実施するための最良の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
Ａ．外観構成
まず、図４から図５を用いて、本実施形態の音響機器の外観構成について説明する。
第１の実施の形態は、本発明の音響機器を小型で持ち運び可能な形で実施したコンパクトディスク（以下ＣＤ）ラジオプレイヤーに適用した場合の例である。
図４はコンパクトディスク（以下ＣＤ）ラジオプレイヤーの正面図、図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれＣＤラジオプレイヤーの背面図および背面図である。
図４において、８１はＣＤラジオプレイヤーであり、ＣＤラジオプレイヤー８１は筐体８２を備えている。筐体８２は、防水素材（例えば耐熱性を備えた強化プラスチックなど）から作られ、ＣＤラジオプレイヤー８１の外観を形成している。筐体８２の前面中央部には音源となるＣＤを格納するＣＤプレイヤーユニット８３を備える。
ＣＤプレイヤーユニット８３を挟んだ前面部の両側に２つの開孔部を筐体８２は備え、それぞれの開孔部には、筐体８２の前面区画面上に第１のスピーカ８４および８５が筐体８２の内部を密閉する形で設置され、筐体８２の前面区画面がスピーカのバッフル板の役割を果たす。
また、スピーカ８４および８５はそれぞれステレオスピーカとして協働して作動し、所定の音源がステレオ（左右独立した音声情報を持つもの）音源である場合、スピーカ８４は右の音信号、８５は左の音信号を発し、リスナーに対して音場の臨場感を再現する。
スピーカ８５の上部の前面部分には、ＣＤラジオプレイヤーをリスナーが操作するためのボタン類が集まっている操作パネル部８６が設置されている。操作パネル部は、電源のＯＮおよびＯＦＦ、音量および音質の調節、ラジオのチューニング、ＣＤの操作などができる。

図５（ａ）は、ＣＤラジオプレイヤー８１の背面図である。ＣＤラジオプレイヤー８１の筐体８２は背面部に前面部に設けられた開孔部と対をなすように、２つの開孔部を備え、それぞれの開孔部には、筐体８２の背面区画面上に第２のスピーカ９１および９２が筐体８２の内部を密閉する形で設置される。
筐体８２の前面および背面に密閉するように設置されている第1のスピーカ８４および８５、第２のスピーカ９１および９２のコーン紙はそれぞれ同一の物理特性を保持する防水の素材で構成されおり、筐体８２内部への水の浸入を防止する。したがって、ＣＤラジオプレイヤー８１は防水構造を備えていることになる。
スピーカ９１の下部の背面には、ラジオ電波を受信するためのラジオアンテナ９３を備えている。ラジオアンテナ９３は伸縮が可能であり、ラジオアンテナを伸ばすことによってラジオの受信感度を高める。

また、ラジオアンテナ９３は可動式の取り付け部９４を有し、この取り付け部９４を通して筐体８２背面部と設置している。可動式の取り付け部９４によって、ラジオアンテナ９３は背面区画面において背面方向に対して自由にラジオアンテナ９３の先を向けることができ、ラジオ放送の受信感度を高める。
ラジオアンテナ９３は、背面に設けられた筐体と同じ材質で作られた突起状のフック９５に縮めて引っ掛けることによって筐体８２の背面区画面と水平に固定でき、ＣＤラジオプレイヤー８１の収納および移動の際にラジオアンテナ９３が邪魔にならないようにしている。
筐体８２の上面には、筐体８２を持ち運ぶための取手９６が設置されており、底面部９７は筐体８２が安定して設置できるよう平たくなっている。

図３および４において、詳細は示されていないが、ＣＤラジオプレイヤー８１を駆動するためのＡＣアダプター結合部または乾電池および充電式バッテリー格納部を筐体８２に備えており、これらの接続部および格納部も筐体内部に水が入らないような防水構造を備えている。これによって、ＡＣアダプターで使用することも、乾電池やバッテリーで駆動させ自由に持ち運びながら好きな場所で使用することもできる。
また、同様に示されてはいないが、ラジオ放送局の周波数情報、ＣＤのディスク情報、時刻表示などができる液晶表示部を筐体８２の前面部に備え、リスナーに対して適切な情報を伝える手段を有する。

Ｂ．音響回路構成
次に、音響回路の構成について説明する。
図６は、本実施形態の音響回路に関するブロック図である。
図６において、１０１は音響回路であり、音響回路１０１はＣＤラジオプレイヤーの筐体内部に配設される。音響回路１０１は、増幅器１０２を有し、増幅器１０２は本実施例の音源となるラジオ受信部１０３およびＣＤデジタル信号プロセッサ１０４に接続される。
ラジオ受信部１０３はラジオ電波を受信するラジオアンテナ１０５と接続し、ＣＤデジタル信号プロセッサ１０４は、ＣＤプレイヤーユニット１０６と接続され、ＣＤプレイヤーユニット１０６内に挿入されるＣＤの情報を信号変換し増幅器１０２に情報を送信する。
また、増幅器１０２は、筐体８２の前面部の右側に配設される第１のスピーカ１０７と左側に配設される第１のスピーカ１０８および背面部の右側に配設される第２のスピーカ１０９と左側に配設される第２のスピーカ１１０と接続している。また、増幅器１０２はアース１１１を有し、それぞれのスピーカ同士が結びついている結線上にアース１１１が接続される。

またこれらのスピーカは、対になる前面側と背面側のコイルの電極を逆にして接続される。つまり、第１のスピーカ１０７と第２のスピーカ１０９および第１のスピーカ１０８と第２のスピーカ１１０がお互いのプラス極とマイナス極を接続し増幅器に繋がっている。これによって、背面側のスピーカは前面側のスピーカと逆位相で駆動され、筐体８２内部の空気を協働して同相に動かして、より迫力のある音質および音圧を確保できるような構成になっている。

Ｃ．作用
次に、本実施の形態の作用について説明する。
本実施の形態は、図３によって示されている原理、すなわち、筐体の前面、背面の開孔にスピーカを設け、各スピーカを協働して駆動することで、音圧、音質を上げるという原理に基づくものである。
従来の持ち運び可能な防水機能を備えたＣＤラジオプレイヤーは、防水膜や防水シートを備えているので、音質が犠牲になりやすかった。
そのため、例えば筐体内部の空気を増やすために筐体を大きくしたり、音圧を高めるために増幅器の電圧を上げたりしていた。しかし、筐体およびバッテリーなどが大きくなり、防水機能を備えた高音質かつ、持ち運びが容易な小型化を図ることは難しかった。

これに対して本願の実施の形態では、前面および背面にスピーカを設け、逆位相で駆動しているので、前面、背面のスピーカが協働して働き、筐体の容積が大きくなくても高音圧の効果を得られる。加えて、前面、背面が駆動することによって、増幅器によって大きな電圧をかけなくても音圧を確保できるので、駆動するためのバッテリー、電池の搭載なども小さく抑えることができる。すなわちＣＤラジオプレイヤーの小型化が図れる。
また、筐体内部の気圧を変化することなくスピーカを駆動できるため、筐体内部に配設された部品からのノイズ発生を抑えることができる。

本実施例１のＣＤラジオプレイヤーは、上記のような特徴を持っているので、浴室やプールサイド、屋外のキャンプ場など水の飛散が想定され、かつ電源確保が容易ではない場所において、手軽に持ち運べる上に、高音質の音楽、放送などを提供することができる。
またＡＣアダプターに繋いだ状態であっても、従来の同じ程度の筐体サイズのＣＤラジオプレイヤーと比較して著しい音質、音圧の向上が図られているため、リスナーに臨場感のある音場環境を提供することができる。

（その他の実施の形態）
前記実施形態においては、前面および背面に合計４つのスピーカを設けたＣＤラジオプレイヤーについて説明をしたが、このスピーカの数は４つ以上の個数があっても構わない。
広く一般にＣＤラジオプレイヤーといっているが、音源として、ＣＤ以外の音楽メディアを再生する装置（カセット、ＭＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、メモリーカードなど）、ラジオ受信部以外の放送電波受信装置（衛星チューナー、テレビチューナー、ビデオデッキ）でも構わない。また、これらの音源を外部に配して、ケーブル等を用いて接続し、スピーカから音を出力する音響装置であっても構わない。そのために音源を内部に持たないスピーカシステムとしての実施も可能である。
また小型化、省電力化を図るため、図２に示したように、背面に音響放射器を用いた形状の、スピーカを一つ以上備えた上記音響装置でも構わない。
防水加工がされていない上記音響装置であっても、著しい音質、音圧の向上が図られているので、本発明の有効な実施形態である。

携帯電話に代表される小型電子機器などへの本発明の利用も有効な実施形態である。
ちなみに、図８で示された従来の携帯電話の防滴加工は筐体内部の密閉性が図れなかったり、防水機能を持たせるために用いられた素材（防水膜やシート）が音響空間である筐体内部の空気的振動を抑制させる（すなわち音響特性を低減させる）ことになり、音質の悪化を招いたりしていたものが多かった。
これに対して、本発明の原理を応用して、携帯電話の背面側に前面部のスピーカに対応するコーン紙又はスピーカを設置することによって筐体内部を密閉し水などの浸入を防止し、音圧および音質を向上させることができる。
最近の携帯電話は小型軽量化、薄型化が進んでいるので、特に、図２で示された原理に基づいて、携帯電話の筐体背面部に開孔を設け、前面部のスピーカのコーン紙と同じ素材を開孔の内側に設置することは、薄型および小型軽量化を実現しながら、音質の向上を図ることができる。

本発明の原理を示す図である。本発明の一実施形態の原理１を示す図である。本発明の一実施形態の原理２を示す図である。本発明に関わる一実施形態であるＣＤラジオプレイヤーの正面図である。本発明に関わる一実施形態であるＣＤラジオプレイヤーの背面図（ａ）および側面図（ｂ）である。本発明に関わる一実施形態であるＣＤラジオプレイヤーの回路図である。従来のコンペンセータを備えた音響機器の原理を示す図である。従来の防水構造を備えた音響機器の原理を示す図である。従来の防滴構造を備えた音響機器（電話機）の原理を示す図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１、４１、８２筐体
２、１２、２３、５１スピーカ（音響変換器）
３、７、１７、２８、５２コーン紙
４、２４、３２、３３、４５，４６開孔（開口）
８、１４、２５、４４、５５，１０２増幅器
９空洞
３４前面スピーカコーン紙
３５背面スピーカコーン紙
３６、４２内部音響空間
４３、４４区画面
５６音響放射器（非駆動のコーン紙）
８４、８５、１０７、１０８第１の音響変換機（スピーカ）
９１、９２、１０９、１１０第２の音響変換機（スピーカ）
１０１音響回路

Claims

少なくとも前面側及び背面側の区画面を有し、内部が音響空間となる筐体と、
筐体の内部に配設され、所定の音源からの信号を増幅する増幅器と、
筐体の内部であって前面側の区画面に配置され、前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を振動させて音を出力する音響変換機と、
筐体の内部であって背面側の区画面に配置されるとともに空気の振動に関して前記音響変換機と同じ物理特性を有し、前記音響変換機による空気振動に追随して同位相で空気を振動させる音響放射器と、
を備えたことを特徴とする音響機器。
少なくとも前面側及び背面側の区画面を有し、内部が音響空間となる筐体と、
筐体の内部に配設され、所定の音源からの信号を増幅する増幅器と、
筐体の内部であって前面側の区画面に配置され、前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を振動させて音を出力する第１の音響変換機と、
筐体の内部であって背面側の区画面に配置されるとともに、前記第１の音響変換機と同じ構造を有し、前記増幅器からの信号が第１の音響変換機とは逆位相で供給され、この逆位相で供給される前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を前記第１の音響変換機と同じ位相で振動させて音を出力する第２の音響変換機と、
を備えたことを特徴とする音響機器。
少なくとも前面側及び背面側の区画面を有し、内部が音響空間となるとともに防水構造の筐体と、
筐体の内部に配設され、所定の音源からの信号を増幅する増幅器と、
筐体の内部であって前面側の区画面に配置され、前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を振動させて音を出力する音響変換機と、
筐体の内部であって背面側の区画面に配置されるとともに空気の振動に関して前記音響変換機と同じ物理特性を有し、前記音響変換機による空気振動に追随して同位相で空気を振動させる音響放射器と、を備え、
前記音響変換機が配置される筐体の前面側の区画面には空気の振動を外部に出すための開口があるとともに、前記音響放射器が配置される筐体の背面側の区画面にも開口があり、
前記音響変換機はコーン紙を有し、
該コーン紙は防水加工された素材からなり、コーン紙を前記音響変換機が配置される筐体の前面側の区画面に形成された開口を覆うように配置し、
一方、前記音響放射器はコーン紙を有し、
該コーン紙は防水加工された素材からなり、コーン紙を前記音響放射器が配置される筐体の背面側の区画面に形成された開口を覆うように配置したことを特徴とする音響機器。
少なくとも前面側及び背面側の区画面を有し、内部が音響空間となるとともに防水構造の筐体と、
筐体の内部に配設され、所定の音源からの信号を増幅する増幅器と、
筐体の内部であって前面側の区画面に配置され、前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を振動させて音を出力する第１の音響変換機と、
筐体の内部であって背面側の区画面に配置されるとともに、前記第１の音響変換機と同じ構造を有し、前記増幅器からの信号が第１の音響変換機とは逆位相で供給され、この逆位相で供給される前記増幅器からの信号に基づいて筐体内部の空気を前記第１の音響変換機と同じ位相で振動させて音を出力する第２の音響変換機と、を備え、
前記第１の音響変換機が配置される筐体の前面側の区画面には空気の振動を外部に出すための開口があるとともに、前記第２の音響変換機が配置される筐体の背面側の区画面にも開口があり、
前記第１の音響変換機はコーン紙を有し、
該コーン紙は防水加工された素材からなり、コーン紙を前記第１の音響変換機が配置される筐体の前面側の区画面に形成された開口を覆うように配置し、
一方、前記第２の音響変換機はコーン紙を有し、
該コーン紙は防水加工された素材からなり、コーン紙を前記第２の音響変換機が配置される筐体の背面側の区画面に形成された開口を覆うように配置したことを特徴とする音響機器。