特開 2024-152359 音響装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024152359

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】音響装置

(51)【国際特許分類】

   H04R 1/34 20060101AFI20241018BHJP

   H04R 1/02 20060101ALI20241018BHJP

   G10K 11/175 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

H04R1/34 310

H04R1/02 101B

G10K11/175

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023066506

(22)【出願日】2023-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 亮

【テーマコード（参考）】

5D017

5D018

5D061

【Ｆターム（参考）】

5D017AD12

5D018AF30

5D061FF01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】周囲への音漏れを抑止でき、中高音域の音圧を鮮明に聴取できる音響装置を提供する。
【解決手段】内部に音響装置１０が収納されているヘッドレスト２であって、音響装置１０は、エンクロージャ１１を有し、エンクロージャ１１の発音側壁部１１ａにスピーカ２０が設置され、スピーカ２０よりも前方に開口部３０が形成されている。開口部３０の開口面積は、スピーカ２０の有効振動面積よりも大きい。スピーカ２０からの中高音域の音圧（ｉ）は耳Ｅに効果的に与えられ、スピーカ２０からの低音域の音圧（ｉｉ）は、大きな面積の開口部３０からの逆位相の音圧（ｉｉｉ）で打ち消される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

その発音方向が聴取者の左右それぞれの耳に向けられた少なくとも２つのスピーカと、それぞれの前記スピーカの背部を覆うエンクロージャと、を有する音響装置において、
それぞれの前記スピーカよりも耳から離れた位置に、前記エンクロージャを開放する開口部が設けられ、
前記開口部の開口面積が、それぞれの前記スピーカの有効振動面積と同じがそれよりも大きい、ことを特徴とする音響装置。

【請求項2】

その発音方向が聴取者の左右それぞれの耳に向けられた少なくとも２つのスピーカと、それぞれの前記スピーカの背部を覆うエンクロージャと、を有する音響装置において、
それぞれの前記スピーカよりも耳から離れた位置に、前記エンクロージャを開放する開口部が設けられ、
前記開口部を閉鎖できる開閉部材が設けられている、ことを特徴とする音響装置。

【請求項3】

聴取者の顔の向く方向を前方としたときに、それぞれの前記開口部が、前記スピーカよりも前方に位置している請求項１または２記載の音響装置。

【請求項4】

前記開口部を閉鎖できる開閉部材が設けられている請求項１記載の音響装置。

【請求項5】

前記開口部よりも開口面積の小さいパスレフポートが設けられている請求項２または４記載の音響装置。

【請求項6】

前記バスレフポートが、前記スピーカユニットと前記開口部との間に設けられている請求項５記載の音響装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車などの座席に着席した聴取者に向けて音圧を与える音響装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、スピーカ装置が組み込まれた車両シート用ヘッドレストに関する発明が記載されている。図４と図５に記載されたスピーカ装置は、筐体の両サイドアームに形成された空洞のそれぞれにスピーカが設けられている。筐体には、それぞれの空洞に連通して後方に延びる通路と、それぞれの通路を開放する出口とが設けられている。段落[００２５]には、各通路と出口とで、ヘルムホルツ共鳴器原理を実施することができ、スピーカのカットオフ周波数よりも低い周波数において、より大きな音量で音を発することが可能である、と記載されている。

【0003】

特許文献２にもヘッドレストに組み込まれたスピーカ装置に関する発明が記載されている。このスピーカ装置は、ヘッドレストの左右の側部にスピーカが収納されている。スピーカは使用者の耳に近接した箇所に配置されている。スピーカは、ウーファー用スピーカユニットとツイータ用スピーカユニットとを含んでいる。図４ないし図７に、ウーファー用スピーカユニットを収納するスピーカボックスが示されている。スピーカボックスは後壁と側壁および前壁を含んでいる。図８に示されるように、スピーカボックスの側壁には全周に沿って複数の開口が形成されている。それぞれの開口は幅が２ｍｍないし４ｍｍ程度の細長形状である。段落[００１５]には、スピーカボックスの前方に出力される音声と、側壁の開口部から出力される音声とが互いに打ち消し合うことにより、ヘッドレストから発生する音声の一部が側方や後方に伝わるのが防止され、スピーカの周辺への音漏れが防止できること、が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－２０３６７３号公報

【特許文献2】特開２００９－２６０５２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたスピーカ装置は、スピーカの後方に位置する通路と開口とによるヘルムホルツ共鳴管原理により、そのスピーカ装置が設けられた車両シートに着座した聴取者には低音を強調した音を届けることができる。しかしながら、スピーカ装置から低い周波数の音圧が周囲に漏れやすく、隣のシートや後ろのシートに着座している搭乗者にも低音の音圧が届くようになる。そのため、シート毎に個別のソース再生を行うシステムには不向きであり、シート毎の個別のソース再生を実現するためには、クロストークをキャンセリングするための特別なソフトウエアなどが必要になり、非常に高価なシステムを構成しなくてはならなくなる。

【0006】

特許文献２に記載されたスピーカ装置は、ウファー用スピーカユニットを収納するスピーカボックスの側壁に形成された開口部から出力される音声でスピーカから発せられる音声を打ち消そうとしているが、開口部は幅が２ｍｍないし４ｍｍ程度の小さいものであるため、ウーファーからの低い周波数の音声を十分に打ち消すことはできず、低い周波数の音声がヘッドレストから周囲に回り込んで拡散するのを十分に防ぐことが難しい。

【0007】

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、着座している聴取者に音圧を与えることができ、しかも比較的低い周波数帯域の音圧の周囲への音漏れを防止する効果を高めることができる音響装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、その発音方向が聴取者の左右それぞれの耳に向けられた少なくとも２つのスピーカと、それぞれの前記スピーカの背部を覆うエンクロージャと、を有する音響装置において、
それぞれの前記スピーカよりも耳から離れた位置に、前記エンクロージャを開放する開口部が設けられ、
前記開口部の開口面積が、それぞれの前記スピーカの有効振動面積と同じがそれよりも大きい、ことを特徴とするものである。

【0009】

また本発明は、その発音方向が聴取者の左右それぞれの耳に向けられた少なくとも２つのスピーカと、それぞれの前記スピーカの背部を覆うエンクロージャと、を有する音響装置において、
それぞれの前記スピーカよりも耳から離れた位置に、前記エンクロージャを開放する開口部が設けられ、
前記開口部を閉鎖できる開閉部材が設けられている、ことを特徴とするものである。

【0010】

本発明の音響装置は、聴取者の顔の向く方向を前方としたときに、それぞれの前記開口部が、前記スピーカよりも前方に位置していることが好ましい。

【0011】

本発明の音響装置は、前記開口部よりも開口面積の小さいパスレフポートが設けられているものとして構成できる。

【0012】

本発明の音響装置は、前記バスレフポートが、前記スピーカユニットと前記開口部との間に設けられているものとして構成できる。

【発明の効果】

【0013】

第１の本発明の音響装置は、スピーカから耳までの距離が短いため、中音域から高音域の音圧が耳に届きやすい。また、スピーカから出力される比較的低音域の音圧は、スピーカの有効振動面積よりも大きな開口面積の開口部から出力される反転した位相の音圧により打ち消されるため、周囲や他のシートへの音漏れを防止しやすい。第２の本発明の音響装置は、開口部を閉鎖できる開閉部材が設けられているため、周囲への音漏れの心配がないときは、開口部を閉鎖して、開口部によるキャンセリング効果を低減させて、より高音質の音声を聴取できるようになる。

【0014】

さらに、開口部をスピーカよりも前方へ位置させておくと、聴取者は、頭を前方へ移動させると開口部によるキャンセリング効果により聴取する音量が低下するなるため、なるべく頭を後方に位置させるようになる。その結果、車両のシートに着座している聴取者は、頭をヘッドレストに付ける姿勢を維持するようになり、走行中の安全性を確保しやすくなる。特に聴取者が幼児などの場合に安全性を確保しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】聴取者の頭部と本発明の音響装置の第１実施形態である音響装置を斜め前方から見た斜視図、

【図2】第１実施形態の音響装置を図１に示されるＩＩ－ＩＩ線で切断した部分平断面図、

【図3】本発明の第２実施形態の音響装置を示す部分平断面図、

【図4】本発明の第３実施形態の音響装置を示す部分平断面図、

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１に、自動車の車室内に設けられた座席の一部を構成するシートバック１と、シートバック１の上に設置されたヘッドレスト２が示されている。ヘッドレスト２の内部に本発明の第１実施形態である音響装置１０が２か所に設置されている。なお、本発明の音響装置は、自動車以外の列車などの乗り物に装備された座席のヘッドレストに設置されるものであってもよいし、家庭や劇場などに装備された座席のヘッドレストに設置されるものであってもよい。

【0017】

図１と図２に、自動車の乗員である聴取者の頭部Ｈが図示されている。音響装置１０は、Ｚ１―Ｚ２方向が前後方向であり、Ｚ１方向が前方で、Ｚ２方向が後方である。前方（Ｚ１方向）は、聴取者の頭部Ｈの一部である顔Ｆが向く方向である。Ｘ１－Ｘ２方向は横方向であり、聴取者の左右の耳Ｅ，Ｅの並ぶ方向が横方向である。Ｘ１方向が左方向で、Ｘ２方向が右方向である。Ｙ１－Ｙ２方向は上下方向であり、Ｙ１方向が上方で、Ｙ２方向が下方である。Ｙ１－Ｙ２方向は、前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）と横方向（Ｘ１－Ｘ２方向）の双方に直交している。

【0018】

それぞれの音響装置１０は、エンクロージャ１１を有している。図１に示されるように、エンクロージャ１１は、発音側壁部１１ａと背部側壁部１１ｂおよび前側壁部１１ｃと後側壁部１１ｄを有し、さらに上側壁部１１ｅと下側壁部１１ｆを有している。発音側壁部１１ａは、上下方向（Ｙ１－Ｙ２方向）と平行で垂直に延びている。背部側壁部１１ｂは発音側壁部１１ａと平行である。前側壁部１１ｃと後側壁部１１ｄは前後方向に向けられ、上側壁部１１ｅと下側壁部１１ｆは上下方向に向けられている。エンクロージャ１１は、発音側壁部１１ａと背部側壁部１１ｂ、前側壁部１１ｃと後側壁部１１ｄ、および上側壁部１１ｅと下側壁部１１ｆで囲まれた音響空間を形成している。

【0019】

ヘッドレスト２は、後方に位置する頭部受け部２ａと、頭部受け部２ａの左右両側部から斜め前方に延びる側方対向部２ｂとが一体化されている。２つの側方対向部２ｂ，２ｂは、前方（Ｚ１方向）に向かうにしたがって左右方向へ互いに開くように傾いている。音響装置１０を構成するエンクロージャ１１は、それぞれの側方対向部２ｂ内に収納されている。図２に示されるように、エンクロージャ１１の発音側壁部１１ａは側方対向部２ｂの表面に現れており、発音側壁部１１ａも前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に対して傾いている。発音側壁部１１ａが前後方向に対して傾いている角度θは、０度以上で９０度未満である。好ましくは０度以上で６０度以下、さらに好ましくは０度以上で３０度以下である。

【0020】

エンクロージャ１１の発音側壁部１１ａに保持穴１１ｇが形成されており、この保持穴１１ｇにスピーカ２０が保持されている。図２に示されるα方向がスピーカ２０の発音方向であり、β方向が背部方向である。エンクロージャ１１はスピーカ２０を背部から覆う音響空間を形成している。図２に示されるように、スピーカ２０は保持穴１１ｇに固定されるフレーム２１を有している。フレーム２１には磁気回路２２と振動板２３とが支持されている。振動板２３の中心部はダンパーを介してフレーム２１に支持され、振動板２３の外周部はエッジ部材を介してフレーム２１に支持されている。ダンパーとエッジ部材によって振動板２３が発音方向αへ向けて振動可能である。振動板２３にはボビンとボビンに巻かれたボイスコイルが設けられており、ボイスコイルが磁気回路２２に形成された磁気ギャップ内に位置している。ボイスコイルにボイス電流が流れると、ボイスコイルに作用する電磁力により振動板２３が振動し音圧が生成される。発音方向αへ向けて聴取すべき音圧が与えられ、背部方向βには発音方向αと位相が逆の音圧が与えられる。振動板２３および振動板２３の外周部に接続されているエッジ部材を、α―β方向と直交する平面に投影した投影像の面積がスピーカの有効振動面積である。

【0021】

エンクロージャ１１の発音側壁部１１ａには、保持穴１１ｇよりも前方に開口部３０が形成されている。図１に示されるように開口部３０は円形の領域を占めており、この領域内に、上下方向（Ｙ１－Ｙ２方向）に細長いスリット３１とスリット３１を区分する複数のリブ３２が形成されている。開口部３０に位置するスリットの面積の総和が開口部３０の開口面積である。開口部３０の開口面積は、スピーカ２０の有効振動面積と同じ、または有効振動面積よりも大きい。

【0022】

本明細書での開口部は、複数の小穴の集合体であってもよい。スリットや小穴が形成されている領域は円形に限られず、長円形や四角形であってもよい。開口部は、その領域内で、スリットや穴の面積の総和が、スリットや小穴が形成されていない部分（リブ３２など）の面積の総和と同じか、またはそれ以上であることが必要である。また、開口部は円形や四角形の範囲全体が開放された大きな穴であってもよい。

【0023】

図２に示されるように、スピーカ２０の有効振動面積の中心から聴取者の耳Ｅまでの距離をＬ１、開口部３０の領域の中心（図心）から聴取者の耳Ｅまでの距離をＬ２とすると、Ｌ２はＬ１よりも長く、Ｌ２はＬ１の２倍以上である。スピーカ２０は発音方向αが耳Ｅに向けられている。開口部３０は、耳Ｅよりも前方に位置している。スピーカ２０と開口部３０は、エンクロージャ１１の同じ発音側壁部１１ａに設けられ、発音側壁部１１ａは、前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に対して開き角度θを有している。そのため、スピーカ２０が耳Ｅの近くに位置し、開口部３０は、耳Ｅよりも前方で耳Ｅから遠い位置となる。

【0024】

次に、前記音響装置１０の動作を説明する。
図１に示されるように、一対の音響装置１０は、ヘッドレスト２のそれぞれの側方対向部２ｂに設けられており、音響装置１０が、左右の耳Ｅのそれぞれに対向し、２つの音響装置１０からそれぞれの耳Ｅに音圧が与えられる。図２には、左側の音響装置１０から左の耳Ｅに与えられる音圧の伝搬状態が模式的に示されている。スピーカ２０から発音方向αへ与えられる音圧と、スピーカ２０から背部方向βに与えられる音圧とは移動が逆であるため、スピーカ２０から耳Ｅに直接に与えられる音圧と、開口部３０から斜め前方に与えられる音圧とが逆位相になる。

【0025】

スピーカ２０から発音方向αへ出力される音圧のうち、中高音域の音圧（ｉ）は直進性にすぐれ、しかもスピーカ２０から耳Ｅまでの距離が短いので、中高音域の音声を耳で十分な音量で鮮明に聴き取ることができる。スピーカ２０から発音方向αへ出力される低音域の音圧（ｉｉ）は、波長が長いために広い範囲に及び、この音圧（ｉｉ）が、開口部３０から出力される逆位相の音圧（ｉｉｉ）で打ち消される。開口部３０の開口面積がスピーカ２０の振動有効面積よりも大きいため、逆位相の音圧（ｉｉｉ）が広い範囲に及び、スピーカ２０から発せられる低音域の音圧が効果的に打ち消される。

【0026】

実施形態の音響装置１０では、以下の効果を期待できる。
（１）開口部３０の開口面積がスピーカ２０の有効振動面積よりも大きく、開口部３０は耳Ｅから前方に離れた位置にあるため、耳Ｅよりも前方において、開口部３０によるキャンセリングがより有効に働くことになる。聴取者は頭部Ｈを後方に移動させ頭部受け部２ａに密着しているときにスピーカ２０からの音圧を鮮明に聴くことができるが、頭部Ｈを頭部受け部２ａから離して前方（Ｚ１方向）へ移動させると、耳Ｅがスピーカ２０から遠ざかって中高音域の音圧（ｉ）が耳Ｅに届きにくくなり、さらに開口部３０からの逆位相の音圧（ｉｉｉ）のキャンセリング効果により、耳Ｅに届く音量が低減する。そのため、聴取者は頭部受け部２ａに頭部Ｈを密着させた姿勢を維持するようになる。よって、車両の座席に音響装置１０を設置すると、搭乗者の安全性を確保しやすくなる。特に聴取者が幼児の場合には、頭部Ｈをヘッドレスト２から浮かせるのを抑制でき、走行中の安全性を確保しやすい。中高音域の音圧は直進性に優れ、スピーカ２０から耳Ｅまでの距離が短いので、幼児向けの中高音域の多い音声を耳Ｅで鮮明に聴くことができる。また、大人の聴取者の場合には、頭部Ｈをヘッドレスト２に密着させた姿勢としていると、高音域であるカーナビゲーションの案内音声や、各種警告音などを確実に聴くことができるようになる。

【0027】

（２）開口部３０は開口面積が大きく、スピーカ２０よりも前方に位置しているため、スピーカ２０からの音圧が前方において効果的に打ち消される。そのため、図２において（ａ）で示されるように、ヘッドレスト２の前方や上方へ回折して広がろうとする低音域の音圧（ｉｉ）を、開口部３０からの逆位相の音圧（ｉｉｉ）で効果的に打ち消すことができる。そのため、ヘッドレスト２から離れた周囲への音漏れを防止しやすくなり、他の座席で同様の音響装置を使用して個別に音楽を聴取しているときに、他の座席の搭乗者へ低音域の音漏れ及ぶのを防止しやすい。

【0028】

図３に本発明の第２実施形態の音響装置１１０が示されている。この音響装置１１０は、開口部３０のスリット３１を開閉する、言い換えると開口部３０を閉鎖し開放する開閉部材３３が設けられている。開閉部材３３は手動で動作させることができ、または電動で動作させることもできる。音響装置１１０は、開閉部材３３以外の構成が第１実施形態の音響装置１０と同じである。この音響装置１１０を使用する際に、他の座席に搭乗者が座っており、他の座席の搭乗者への音漏れを低減したい場合には、開口部３０を開放させた状態で音声の再生を行う。また、一人で搭乗しているときなど、周囲への音漏れの抑制が不要なときは、開閉部材３３を操作させて開口部３０を閉鎖する。その結果、スピーカ２０からの音声を、開口部３０からの音圧で打ち消すことなく聴取することができる。

【0029】

図４に本発明の第３実施形態の音響装置２１０が示されている。この音響装置２１０は、第２実施形態の音響装置１１０と同様に開口部３０を閉鎖し開放する開閉部材３３が設けられている。エンクロージャ１１の発音側壁部１１ａに、バスレフポート１５が開口している。バスレフポート１５には、エンクロージャ１１の内部に延びる共鳴管１６が一体化されている。バスレフポート１５は、スピーカ２０と開口部３０との間に位置している。バスレフポート１５の開口面積は、開口部３０の開口面積よりも小さく、スピーカ２０の振動有効面積よりも小さい。

【0030】

音響装置２１０を使用する際に、周囲への低音域の音漏れを抑制する必要があるときは、開閉部材３３を動作させて開口部３０を開放させる。このときの動作は、前記音響装置１０，１１０と同じであり、開口部３０から出力される逆位相の音圧で、スピーカ２０からの主に低音域の音圧を打ち消すことができる。開口部３０を開放させた状態では、エンクロージャ１１の内部空間が開口部３０を経て外気と連通しているため、バスレフポート１５を有していてもヘルムホルツ共鳴効果はほとんど発揮しない。他の座席に搭乗者が着座していないときなど、周囲への音漏れが気にならないときは、開閉部材３３を動作させて開口部３０を閉鎖状態とする。このとき、エンクロージャ１１の内部空間は実質的に密閉状態となり、バスレフポート１５の存在によりヘルムホルツ共鳴効果を発揮でき、低音を強調した音声を耳Ｅに与えることができる。

【0031】

前記各実施形態では、それぞれのエンクロージャ１１に１つのスピーカ２０が設置されているが、エンクロージャ１１に、前記スピーカ２０と併設してツイータ用など他のスピーカを設置してもよい。

【符号の説明】

【0032】

２ ヘッドレスト
１０，１１０，２１０ 音響装置
１１ エンクロージャ
１１ａ 発音側壁部
１１ｇ 保持穴
１５ バスレフポート
２０ スピーカ
２３ 振動板
３０ 開口部
３３ 開閉部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】