CN101536539B - 扬声器系统 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是，提供低音喇叭与高音喇叭的全部大致同轴配置的扬声器系统，该系统至少在一个方向上，从低音喇叭发射的声波与从高音喇叭发射的声波不容易发生干涉，而且也容易使声压频率特性稳定。本发明的扬声器系统(1)具备低音喇叭(2)和3个以上的高音喇叭(3)，高音喇叭(3)在低音喇叭(2)的前方配置为圆弧状。

Description

扬声器系统

技术领域

本发明涉及扬声器系统，特别是涉及低音喇叭和全部高音喇叭大致同轴配置的扬声器系统。 

背景技术

为了提高扬声器音质，扬声器往往采用在低音区域从低音喇叭发射声波，在高音区域从高音喇叭发射声波的两通道方式的扬声器系统。一般的两通道方式的扬声器系统，高音喇叭和低音喇叭在纵向上或横向上并排，因此有必要确保比只有一个圆锥形喇叭的单个圆锥形扬声器有更大的正面(反射板)面积。 

此外还有将高音喇叭与低音喇叭前后配置的扬声器系统的技术方案提出。这些方案的大部分是将高音喇叭和低音喇叭在同一轴上配设，被称为“同轴型扬声器”(例如参照专利文献1)。一般的同轴型扬声器，其高音喇叭比低音喇叭小，高音喇叭配置于低音喇叭的前方或低音喇叭的锥体的内侧。因此可以减小正面侧的面积，可以谋求整个扬声器系统的小型化。 

专利文献1：特开2004-165917号公报 

发明内容

图8是一般的同轴型扬声器21的的纵剖面示意图。如图8所示，一般的同轴型扬声器21高音喇叭23比低音喇叭22的底部配置于更前方，而且高音喇叭23的开口面积比低音喇叭22的开口面积小得多。图8(a)表示高音喇叭23的声波的传播，图8(b)表示低音喇叭22的声波的传播。 

在这里，2通道方式的扬声器系统在低音区域从低音喇叭发射声波，在高音区域从高音喇叭发射声波的情况如上所述，但是也存在低音喇叭和高音喇叭都发射声波的频率区域。也就是包含交叉频率(crossover frequence)以及其附近的频率的频率区域。图8(c)表示在该交叉频率来自低音喇叭22的声波与来自高音喇叭23的声波的重叠。在该图中，表示出在正面位置两声波的相位重叠的状态。如图8(c)所示，在低音喇叭22和高音喇叭23，由于锥体的开口部的大小不同等的原因，声波扩展的圆弧的中心位置不同。因此，虽然低音喇叭22的声波与高音喇叭23的声波在同轴型扬声器21的正面重叠，但是在正面以外的地方两声波的相位有偏离。因此，在正面以外的方向上，也有两声波相互偏离半个波长发生相互干涉相互抵消的方向。因此这样的频率的极性图是不平滑的。

又，图8(d)是低音喇叭22的指向角的范围(一定的声压的声音能够听见的范围)与高音喇叭23的指向角的范围的重叠图。如图8(d)所示，高音喇叭23的指向角由于通常比低音喇叭22的指向角大，因此声压频率特性因方向的不同而有极大的变化。另一方面，因使用的条件不同，有时候只要能够向纵向或横向一个方向发射稳定的声波即足够了。 

因此，本发明提供低音喇叭和全部高音喇叭大致同轴配置的扬声器系统，该扬声器系统具有如下所述特征，即至少在一个方向上，从低音喇叭发射的声波与从高音喇叭发射的声波不容易发生干涉，而且也容易使声压频率特性稳定。 

为了解决上述课题，本发明的扬声器系统具备低音喇叭和3个以上的高音喇叭，该高音喇叭在低音喇叭的前方配置为向该低音喇叭的声音辐射方向为凸出的圆弧状(权利要求1)。 

如果采用这样的结构，则高音喇叭排列为列状，因此，由于线状排列的效果，3个以上的全部高音喇叭作为一个声源起作用，可以看作一个开口部大的扬声器，而且从高音喇叭圆弧状传播开来的声波的中心位置可以接近从低音喇叭圆弧状传播开来的声波的中心位置。而且由于线状排列的效果，指向角小，但是由于配置为圆弧状，作为高音喇叭全体的指向角可以接近低音喇叭的指向角。在这里，所谓线状排列效果，是指多个扬声器排列为线状时，来自该多个扬声器的声源变成单个声源，同时形成线声源，声波线状传播的特性，如果利用这样的效果，与作为点声源，声音球面状态传播的单一扬声器相比，能量的衰减小，能够高效率发出声音。 

又，在上述扬声器系统中，也可以在包含该3个以上的高音喇叭中配置于两端的高音喇叭的轴的平面上，该3个以上的高音喇叭全体的交叉频率的指向角大致等于该低音喇叭的交叉频率的指向角(权利要求2)。如果采用这样的结构，则在交叉频率上，高音喇叭全体的指向角与低音喇叭的指向角大致相等，因此在发生从低音喇叭向高音喇叭的输出转移时，指向角没有大的变化。从而，即使是在交叉频率附近，也容易使声压频率特性稳定。 

又，在上述扬声器系统中，也可以该3个以上的高音喇叭全体的交叉频率的指向角大致为该低音喇叭的交叉频率的指向角的90％～110％(权利要求3)。如果采用这样范围，则能够充分发挥交叉频率的上述效果。 

又，在上述扬声器系统中，也可以该高音喇叭随着其配置位置越是往外侧，其轴也越是向外侧倾斜(权利要求4)。如果采用这样的结构，则像高音喇叭的声波辐射传播那样，随着位置向外侧移动，高音喇叭的轴形成扇状倾斜，因此高音喇叭能够以更接近低音喇叭的声波的传播状态发射声波。 

又，在上述扬声器系统中，也可以该3个以上的高音喇叭中配置于两端的高音喇叭的轴形成的角度为该低音喇叭的交叉频率的指向角的70％～90％(权利要求5)。即使是使3个以上的高音喇叭中配置于两端的高音喇叭的轴形成的角度只与低音喇叭的交叉频率的指向角一致，在交叉频率上低音喇叭与高音喇叭两者的指向角也不一致。另一方面，如果采用上述结构，则能够使全部3个以上的高音喇叭的交叉频率的指向角大致等于低音喇叭的交叉频率的指向角。 

又，在上述扬声器系统中，也可以还具备在该低音喇叭的周边附近相对的两个位置之间架设的高音喇叭框架，在该高音喇叭框架上安装有该3个以上的高音喇叭，该高音喇叭框架具有张开成喇叭状的侧壁，起着定向喇叭的作用(权利要求6)。如果采用这样的结构，则对于高音喇叭排列的方向的垂直方向，也能够利用定向喇叭的效果调整指向角。 

又，在上述扬声器系统中，也可以还具备覆盖该3个以上的高音喇叭的背后部分的后盖，在安装于该高音喇叭上的状态下，该后盖的形状是靠该低音喇叭一侧为锐角的山形(权利要求7)。如果采用这样的结构，则能够抑制从低音喇叭发射的声波在高音喇叭的背后部分受到的反射。 

又，在上述扬声器系统中，也可以还具备安装该低音喇叭的音箱，该音箱在后方具有倾斜面，以该倾斜面为底面将该音箱设置于水平面上时，该低音喇叭的轴指向斜上方，同时该3个以上的高音喇叭在横向上排列(权利要求8)。如果采用这样的结构，则在例如放置于地板上的状态下横向的声波的发出只要狭窄的范围就足够的情况下，在该范围内能量不容易衰减能够高效率发出声波。 

如果采用本申请的发明，在包含3个以上的高音喇叭中配置于两端的高音喇叭的轴的平面上，可以使从高音喇叭圆弧状传播开来的声波的中心位置接近从低音喇叭圆弧状传播开来的声波的中心位置。又，可以使作为高音喇叭全体的指向角接近该低音喇叭的指向角。因此，如果采用本发明，则能够提供低音喇叭与高音喇叭的全部大致同轴配置的扬声器系统，而且该系统至少在一个方向上，从低音喇叭发射的声波与从高音喇叭发射的声波不容易发生干涉，而且也容易使声压频率特性稳定。 

附图说明

图1是本发明的扬声器系统的立体图。 

图2是表示图1的低音喇叭的指向角与频率的关系的曲线图。 

图3是表示图1的高音喇叭的指向角与频率的关系的曲线图。 

图4是表示图1的低音喇叭和高音喇叭的频率与声压电平的关系的曲线图。 

图5表示图1的音箱，(a)是正视图，(b)是俯视图，(c)是右侧面图。 

图6表示本发明的扬声器系统的使用例。 

图7是安装有图1的后盖的状态下的高音喇叭的横剖面图。 

图8是低音喇叭与高音喇叭配置为同轴关系的已有的扬声器系统的大概剖面图。 

具体实施方式

下面参照图1～图7对本申请的发明的扬声器系统1的最佳实施形态进行说明。 

图1是本实施形态的扬声器系统1的立体图。如图1所示，扬声器系统1具备低音喇叭2、高音喇叭3、音箱4、高音喇叭框架5、以及后盖6。本实施形态采用2通道方式。 

低音喇叭2是圆锥形扬声器，具有发射低音区域的声波的作用。如图1所示，低音喇叭2被安装于音箱4的正面(反射板)中央。在本实施形态中，低音喇叭2的直径约为30cm。图2是表示本实施形态的低音喇叭2的指向角与频率的关系的曲线图。图中横轴表示频率，纵轴表示指向角。如图2所示，从低音喇叭2的频率为250Hz左右开始，指向角慢慢变小。这样，低音喇叭2的指向角有随着频率的变高而变小的倾向。 

高音喇叭3是圆锥形扬声器，具有在高音区域发射声波的作用。如图1所示，本实施形态1的扬声器系统1具有6个高音喇叭3，这些高音喇叭3全部安装于高音喇叭框架5上。在本实施形态中，各高音喇叭3的直径大约为3.5cm。又，6个高音喇叭3在低音喇叭2的前方列状配置，而且配置为圆弧状。提高将6个高音喇叭3列状配置，借助于线状排列的效果，各高音喇叭3不是分别球状传播声波，而是6个高音喇叭3作为一个整体线状传播声波。因此发出声音的部分可以看作一个大的声源，而且可以使从全部高音喇叭3圆弧状发射的声波的中心位置向后方移动。也就是说，可以使从全部高音喇叭3圆弧状发射的声波的中心位置与从低音喇叭2圆弧状发射的声波的中心位置靠近。借助于此，如果在例如扬声器系统1的正面使从低音喇叭2发射的声波的相位与从高音喇叭3发射的声波的相位一致，则在包含配置于两端的高音喇 叭3的轴的平面内，不仅在正面方向，而且即使是在正面以外的方向上，也能够使来自高音喇叭3的声波与来自低音喇叭2的声波不容易发生干涉。而且通过改变配置高音喇叭3的圆弧的曲率半径，能够调整全体高音喇叭3的指向角。如果借助于此使全部高音喇叭3的指向角与低音喇叭2的指向角一致，则容易使声压频率特性稳定。还有，6个高音喇叭3随着其配置位置往外侧偏移，高音喇叭3的轴也向外侧倾斜。还有，在本实施形态中，6个高音喇叭3中，配置于两端的高音喇叭3的轴构成的角采用40°。 

图3是表示本实施形态的高音喇叭3的指向角与频率的关系的曲线图。图中横轴表示频率，纵轴表示指向角。又，指向角的值是包含配置于两端的高音喇叭3的轴的平面上的指向角的值。如图3所示，高音喇叭3也与低音喇叭2一样，随着频率的变高指向角有变小的倾向。 

图4是表示高音喇叭3和低音喇叭2的频率与声压电平的关系的曲线图。图中，横轴表示频率，纵轴表示声压电平。又，实线表示低音喇叭2，虚线表示高音喇叭3。如图4所示，在频率3kHz附近低音喇叭2的曲线与高音喇叭3的曲线相交。也就是说，3kHz附近是交叉频率。还有，来自音频音响装置等的声音信号通过分配网络发送到低音喇叭和高音喇叭。而且交叉频率由该分配网络设定。 

在这里，再度参考图2和图3时，在频率3kHz附近，低音喇叭2的指向角和高音喇叭3的指向角都是大约50°。这样，在本实施形态中，设定各高音喇叭3的轴的倾斜角，使6个高音喇叭3全体的指向角大致等于低音喇叭2的指向角。通过这样设定，从来自低音喇叭2的声波发射为主的频率区域转移到来自高音喇叭3的声波发射为主的频率区域时，或与此相反时，指向角没有急剧变化。因此即使是在这样的交叉频率附近，声压频率特性也容易保持稳定。 

还有，6个高音喇叭3全体的指向角不必一定与在交叉频率的低音喇叭2的指向角一致。也就是说，6个高音喇叭3全体的指向角只要是在交叉频率的低音喇叭2的指向角的90％～110％范围内，就能够充分发挥上述效果。这样的指向角的设定可以通过将配置于两端的高音喇叭3的轴构成的角选定在低音喇叭2的交叉频率上的指向角的70％～90％实现。还有，在本实施形态中，将配置于两端的高音喇叭3的轴构成的角选定为低音喇叭2的交叉频率上的指向角50°的80％即40°，实现了上述设定。 

音箱4主要具有对低音喇叭2和安装高音喇叭3的高音喇叭框架5进行固定的作用。图5表示音箱4，(a)是正视图，(b)是俯视图，(c)是右侧面图。如图5 所示，音箱4在后方具有倾斜面9。将该倾斜面9作为底面，将音箱4设置于水平面上时，低音喇叭2的轴指向斜上方，同时6个高音喇叭3在横向上排列。由于音箱4具有这样的形状，以倾斜面9作为底面设置于水平面上时，横向的范围受到限制，但是在该范围能够发射稳定的声波。例如，如图6所示，作为MC(司仪)用的前监控器等使用的情况下，能够高效率地发射声波。也就是说，MC在前后方向上移动较多，而在左右方向上移动较少，因此左右的指向角较小也不成问题，反之，由于在该范围发射不容易衰减的声波，效率非常高。 

高音喇叭框架5具有固定高音喇叭3的作用。如图1所示，高音喇叭框架5与低音喇叭2的周边附近的音箱4接合。而且该接合的地方是低音喇叭2的上下位置。也就是说，高音喇叭框架5设置于低音喇叭2的周边附近的相对的两个位置之间。 

高音喇叭框架5主要由基部7与侧壁8构成。基部7上安装高音喇叭3。基部7的宽度总体上与高音喇叭3的开口部的直径大致相同，但是在与音箱4连接的两端部，以提高强度，加大宽度。而且基部7形成圆弧状，该圆弧的中心位置大约等于从低音喇叭2圆弧状传播的声波的中心位置。而且高音喇叭3的轴与基部7垂直相交。借助于这样的结构，高音喇叭3能够在沿着来自低音喇叭2的声波的分布的状态下发射声波。 

侧壁8沿着基部7的侧端部延伸，形成向外扩展的喇叭形状。借助于此，高音喇叭框架5可以起定向喇叭的作用。因此，不仅高音喇叭3排列的方向的指向性，而且与其垂直的方向的指向性也能够控制，能够使其高效率地发射声波。还有，基部7与侧壁8的厚度大致相等，其厚度大约为7mm。 

后盖6是覆盖高音喇叭3的背后部分的构件。而且后盖6用螺丝夹着高音喇叭3固定在高音喇叭框架5上。图7是安装有后盖6的状态下的高音喇叭3的横剖面图。如图7所示，后盖6的形状形成低音喇叭一侧为锐角的山形。这样，山形的后盖6覆盖高音喇叭3的背后，因此可以使来自低音喇叭2的声波不容易被高音喇叭3的背后反射。因此能够抑制来自低音喇叭2的直接辐射的声波与反射的声波的干涉。 

以上所述是本实施形态的扬声器系统1的结构。还有，在一般的2通道方式的扬声器系统(低音喇叭与高音喇叭不处于同一轴上的系统)中，对附近的位置上的听众放音的情况下，听众往往发觉高音喇叭和低音喇叭的声源位置不同，声音给人留下不自然的感觉。而在采用同轴方式的2通道方式或3通道方式的扬声器系统的情况下，即使是对于附近位置的听众放音的情况下，也没有给人如上所述的不自然的感觉。而且，像本发明这样的低音喇叭与3个以上的高音喇叭全体同轴配置的2通道的扬声器 系统，对附近位置的听众的放音没有给人以不自然的感觉，不仅有这一优点，而且能够通过控制指向性只对特定的听众放音。因此如果采用本发明，能够实现对图6那样的用途特别合适的扬声器系统。 

对于本行业的普通技术人员来说，从如上所述的说明，是能够了解到本发明的许多改良和其他实施形态的。从而，上述说明只应该解释为示例，是以对本行业的普通技术人员教导执行本发明的最佳形态为目的而提供的。在不超出本发明的精神的情况下，其结构以及/或功能的细节可以有实质性的改变。 

工业应用性 

如果采用本发明，则能够提供低音喇叭与高音喇叭的全部大致同轴配置的扬声器系统，该系统至少在一个方向上，从低音喇叭发射的声波与从高音喇叭发射的声波不容易发生干涉，而且也容易使声压频率特性稳定。因此在扬声器系统的技术领域，特别是在低音喇叭与高音喇叭的全部大致同轴配置的扬声器系统的技术领域是有益的。 

Claims (10)

1.一种扬声器系统，其特征在于，具备

低音喇叭和3个以上的高音喇叭，

该高音喇叭在该低音喇叭的前方临近配置为向该低音喇叭的声音辐射方向为凸出的圆弧状，该高音喇叭随着其配置位置越是往外侧，其轴也越是向外侧倾斜；

形成从高音喇叭圆弧状传播开来的声波的中心位置接近从低音喇叭圆弧状传播开来的声波的中心位置的结构；且

在包含该3个以上的高音喇叭中配置于两端的高音喇叭的轴的平面上，该3个以上的高音喇叭全体的交叉频率的指向角大致等于该低音喇叭的交叉频率的指向角。

2.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征在于，该3个以上的高音喇叭全体的交叉频率的指向角大致为该低音喇叭的交叉频率的指向角的90％～110％。

3.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征在于，该3个以上的高音喇叭中配置于两端的高音喇叭的轴形成的角度为该低音喇叭的交叉频率的指向角的70％～90％。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的扬声器系统，其特征在于，

还具备在该低音喇叭的周边附近相对的两个位置之间架设的高音喇叭框架，

在该高音喇叭框架上安装有该3个以上的高音喇叭，

该高音喇叭框架具有张开成喇叭状的侧壁，起着定向喇叭的作用。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的扬声器系统，其特征在于，

还具备覆盖该3个以上的高音喇叭的背后部分的后盖，

在安装于该高音喇叭上的状态下该后盖的形状是靠该低音喇叭一侧为锐角的山形。

6.根据权利要求4所述的扬声器系统，其特征在于，

还具备覆盖该3个以上的高音喇叭的背后部分的后盖，

在安装于该高音喇叭上的状态下该后盖的形状是靠该低音喇叭一侧为锐角的山形。

7.根据权利要求1～3中的任一项所述的扬声器系统，其特征在于，

还具备安装该低音喇叭的音箱，

该音箱在后方具有倾斜面，以该倾斜面为底面将该音箱设置于水平面上时，该低音喇叭的轴指向斜上方，同时该3个以上的高音喇叭在横向上排列。

8.根据权利要求4所述的扬声器系统，其特征在于，

还具备安装该低音喇叭的音箱，

该音箱在后方具有倾斜面，以该倾斜面为底面将该音箱设置于水平面上时，该低音喇叭的轴指向斜上方，同时该3个以上的高音喇叭在横向上排列。

9.根据权利要求5所述的扬声器系统，其特征在于，

还具备安装该低音喇叭的音箱，

该音箱在后方具有倾斜面，以该倾斜面为底面将该音箱设置于水平面上时，该低音喇叭的轴指向斜上方，同时该3个以上的高音喇叭在横向上排列。

10.根据权利要求6所述的扬声器系统，其特征在于，

还具备安装该低音喇叭的音箱，

该音箱在后方具有倾斜面，以该倾斜面为底面将该音箱设置于水平面上时，该低音喇叭的轴指向斜上方，同时该3个以上的高音喇叭在横向上排列。

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