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Die vorliegende Erfindung enthält als Hauptgegenstand die dazu verwandte japanische Patentanmeldung
JP 2004-36 35 69 , die im japanischen Patentamt am 15. Dezember 2004 angemeldet wurde.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lautsprechervorrichtung, welche Audiosignale reproduziert, insbesondere auf ein Verfahren, welches geeignet bei einer HIFI-Wiedergabelautsprechervorrichtung angewandt werden kann, welche zu einer hochqualitativen Tonwiedergabe in der Lage ist.
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Eine Vielzahl von Konstruktionen wurde für praktische Verwendung als HIFI-Wiedergabelautsprechervorrichtungen eingeführt, welche zu einer hochqualitativen Tonwiedergabe in der Lage sind. Beispielsweise gibt eine Lautsprechervorrichtung einer Dreiwegestruktur, bei der das Wiedergabeband eines Audiosignals in drei Bänder unterteilt ist, und zwar in ein niedriges Band, ein mittleres Band und ein hohes Band, und eine Lautsprechereinheit individuell für jedes Band bereitgestellt wird. Diese Lautsprechervorrichtung mit einem Dreiwegeaufbau ist in der Lage, zugeführte Audiosignale vom niedrigen Band zum hohen Band genau wiederzugeben, wenn als oben beschriebener Lautsprecher für jedes Band Lautsprechereinheiten mit günstigen Wiedergabekenndaten in den entsprechenden Bändern verwendet werden; und sie hat üblicherweise eine Wiedergabecharakteristik, die weiter verbessert ist als die, die als Vollbereichs-Lautsprechereinheit bezeichnet wird, die Audiosignale in allen Bändern von einer Lautsprechereinheit ausgibt.
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Anders als bei dem oben beschriebenen Aufbau, bei dem Ton, der von einer Lautsprechervorrichtung reproduziert wird, mit einem Dreiwegeaufbau oder einem Zweiwegeaufbau hochqualitativ gemacht wird, wird die Charakteristik eines Audiosignals selbst, welches zur Lautsprechervorrichtung geliefert wird, auf Seiten eines Verstärkers korrigiert, und als Ergebnis wird die Charakteristik des Audioausgangssignals von der Lautsprechervorrichtung verbessert. Beispielsweise wird in einigen Fällen eine Korrektur, die als Lautstärkesteuerung bezeichnet wird, in einem Audioverstärker ausgeführt, der Verarbeitung ausführt, beispielsweise Verstärkung eines Audiosignals, der eine Lautsprechervorrichtung ansteuert. Bei der Lautstärkesteuerung wird eine Korrekturverarbeitung so durchgeführt, dass der Ausgangspegel des Niedrigtonbereichs und des Hochtonbereichs im Vergleich zum mittleren Tonbereich verstärkt und der Fehler im Niedrigtonbereich und im Hochtonbereich, der hauptsächlich wahrgenommen wird, wenn die Tonlautstärke klein ist, korrigiert wird.
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In der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung mit der Nummer 2002-17 15 89 wird ein Beispiel eines Wiedergabeaufbaus zum Ausführen einer Lautstärkekorrektur beschrieben.
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Im Hinblick jedoch auf den Wiedergabeton, für den die Lautstärkesteuerung durchgeführt wird, wird, da Signale in einem bestimmten Frequenzband einfach fast gleichförmig unabhängig von einem Pegel verstärkt werden, genauer ausgedrückt, die Wiedergabe im Hinblick auf die zugeführten Audiosignale nicht genau durchgeführt, und daher wurde die Entwicklung einer Lautsprechervorrichtung, die in der Lage ist, zugeführte Audiosignale genauer zu reproduzieren, gewünscht. Insbesondere kann man im Hinblick auf den Wiedergabeton, für den eine Lautstärkesteuerung nach dem Stand der Technik durchgeführt wird, da Ton, dem schwierig zuzuhören ist, wenn die Tonlautstärke klein ist, verstärkt und reproduziert wird, dem Wiedergabeton leicht zuhören, und die Tonqualität wird bis zu einem Ausmaß im niedrigen Tonbereich und im hohen Tonbereich im Vergleich zum Wiedergabeton verbessert, für den keine Lautstärkesteuerung durchgeführt wird; da jedoch Signale in einem bestimmten Frequenzband gleichförmig verstärkt werden, können Signalkomponenten, die keine Verstärkung erforderlich machen, ebenfalls verstärkt werden, wodurch als Ergebnis der Ton unnatürlich reproduziert werden kann.
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Hier wird ein Problem, wenn Ton in einer Lautsprechervorrichtung nach dem Stand der Technik reproduziert wird, erläutert; als ein Beispiel eines Falls, bei dem Ton nicht in Bezug auf ein zugeführtes Audiosignal exakt reproduziert wird, gibt es eine Schwierigkeit eines Signals, welches eine kleine Amplitude aufweist. Insbesondere wird, wie beispielsweise in 1A gezeigt ist, ein Fall angenommen, bei dem ein zugeführtes Audiosignal S1, dessen Schwingungsform eine Fortsetzung einer Schwingungsform einer relativ großen Amplitude ist und eine Schwingungsform mit einer relativ kleinen Amplitude einem Lautsprecher zugeführt wurde. In dieser Lage ist in Bezug auf die Schwingungsform eines Ausgangsaudiosignals S2 vom Lautsprecher eine Schwingungsform der relativ großen Amplitude fast die gleiche wie die des zugeführten Eingangssignals S1, wobei jedoch eine Schwingungsform mit einer relativ kleinen Amplitude dazu neigt, bezüglich der Amplitude kleiner zu sein als die des zugeführten Signals S1. Der Grund dafür liegt darin, dass in einer Lautsprechereinheit, die eine übliche Membran aufweist, die in der Lage ist, einen relativ starken Ton auszugeben, die Wiedergabecharakteristik eines Signals mit einer relativ kleinen Tonlautstärke, welches eine kleine Amplitude hat, nicht ausgezeichnet ist und so Linearität in der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik eines Signals, welches eine kleine Tonlautstärke aufweist, nicht sichergestellt ist.
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Ähnlich werden, wie beispielsweise in 1B gezeigt ist, wenn ein zugeführtes Audiosignal S3, dessen Schwingungsform bezüglich der Amplitude relativ groß ist, und ein zugeführtes Audiosignal S4, dessen Schwingungsform bezüglich der Amplitude relativ klein ist, sich zeitlich überlappen, hauptsächlich beide Signale S3 und S4 kombiniert werden, um als ein Audiosignal S5 ausgegeben zu werden, wobei in Wirklichkeit ein Audioausgangssignal S6, welches eine Schwingungsform hat, die einen Pegel hat, der niedriger ist als der des kombinierten Signals S5, von einem Lautsprecher ausgegeben wird. Wenn beispielsweise als Audiosignal, welches von einem Lautsprecher reproduziert wird, Töne verschiedener Musikinstrumente simultan wie im Fall eines Symphonieorchesters reproduziert werden, kann der obige Ausgangssignalzustand auftreten.
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Wie außerdem beispielsweise in 1C gezeigt ist, wenn ein Impulssignal einer speziellen einzelnen Frequenz, bei dem die Amplitude des Signals allmählich abnimmt, als ein zugeführtes Audiosignal S7 zugeführt wird, verschlechtert sich in Bezug auf die Schwingungsform eines Audiosignals S8, welches von einem Lautsprecher ausgegeben wird, die nachfolgende Tauglichkeit, wenn der Pegel absinkt.
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In jedem Beispiel von 1A bis 1C wird hinsichtlich des Ausgangssignals von einem Lautsprecher der Ausgangspegel eines Signals, welches eine kleine Tonlautstärke aufweist, welches eine kleine Amplitude hat, kleiner als der Eingangssignalpegel, da die Linearität eines kleinen Signals in diesem Zustand nicht gehalten wird. Beim Analysieren einer Frequenz in dem in 1A bis 1C gezeigten Zustand wird ein Zustand, der beispielsweise in 2 gezeigt ist, erlangt. Ein Beispiel von 2 ist das Beispiel, bei dem die Empfindlichkeit eines Grundschwingungstons f1 und der Oberschwingungstöne f2 und f3, welche Harmonische der Grundschwingung sind, analysiert wird. Die Grundschwingung f1, deren Pegel hoch ist, wird ausgegeben, wobei deren Pegel unverändert ist, während die harmonischen Töne f2 und f3, deren Pegel kleiner sind als die der Grundschwingung, Ausgangsempfindlichkeiten, welche durch die durchgezogenen Linien gezeigt sind, unterhalb dem Ursprungspegel haben, welche durch die unterbrochenen Linien gezeigt sind.
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3A und 3B sind Figuren, die eine Ausgangscharakteristik vom niedrigen Band zum hohen Band bei Signalpegeln von mehreren Stufen zeigen: 3A ist eine Figur, welche eine Ideal-Charakteristik zeigt, und 3B ist eine Figur, welche eine Ausgangscharakteristik eines Lautsprechers in der Realität zeigt. Wie in 3A gezeigt ist, sind in einem Idealzustand vier Pegel L1, L2, L3 und L4 in regelmäßigen Intervallen angeordnet und besitzen eine flache Charakteristik vom niedrigen Band zum hohen Band. Bei dieser Gelegenheit ist eine Ausgangscharakteristik eines aktuellen Lautsprechers, die in 3B gezeigt ist, wie folgt: in Bezug auf die Pegel L1, L2 und L3, die bezüglich des Ausgangspegels hoch sind, werden fast die gleiche Ausgangscharakteristiken wie die Idealcharakteristik gesichert. In Bezug jedoch auf die Charakteristik des Pegels L4, der der niedrigste ist, erkennt man jedoch, dass der Pegel niedriger ist als ein ursprünglicher erforderlicher Pegel, und zwar um eine Empfindlichkeit α in jedem Frequenzband.
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4 ist ein Kennliniendiagramm einer Eingangs-Ausgangs-Charakteristik, in welchem diese Abnahme bezüglich der Empfindlichkeit als eine Kennlinie bei einer spezifischen Frequenz dargestellt ist. Wie in 4 gezeigt ist, besteht hauptsächlich die Notwendigkeit, eine Charakteristik x zu haben, die durch die unterbrochene Linie gezeigt ist, bei der ein Ausgangspegel linear ansteigt, wenn ein Signalpegel, der einem Lautsprecher zugeführt wird, ansteigt, wobei in Wirklichkeit es eine Charakteristik y gibt, die durch die gekrümmte Linie dargestellt ist, bei dem oben ein bestimmter Pegel des Pegels sich fast linear ändert, jedoch die Ausgangsempfindlichkeit in Bezug auf das Eingangssignal unterhalb eines bestimmten Pegels sich stark ungünstig ändert, aufgrund davon, dass eine Membran schlechter in Bezug auf den Eingangssignalpegel funktioniert.
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Wenn insbesondere der maximale Zuhörpegel durch einen typischen Lautsprecher so angenommen wird, dass dieser beispielsweise 70 bis 100 dBspl (sound pressure level) ist, wird ein Signal 30 bis 60 dB, welches niedriger ist als der Maximalpegel, nicht zu einer Tonlautstärke werden (nicht proportional zu einer Tonlautstärke werden), die genau um 30 bis 60 dB niedriger ist als der Maximalpegel. Wenn angenommen wird, dass die Wiedergabe eine Ausgangstonlautstärke eines Verstärkers um 50 dBspl niedriger ist als 100 dBspl, kann eine Tonlautstärke mit 50 dBspl oder so hauptsächlich erhalten werden, wobei jedoch in Wirklichkeit lediglich ein Ausgangssignal von 40 dBspl, welche um 10 dBspl niedriger ist als das beispielsweise erhalten werden. Anders ausgedrückt wird analysiert und durch den Erfinder nach der vorliegenden Erfindung studiert, dass Linearität eine Hauptursache des Problems ist, mit der unzufriedenstellende Tonqualität erreicht wird.
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Es sei angemerkt, dass die Charakteristiken, die oben erläutert wurden, diejenigen im Fall einer Lautsprechereinheit mit einer relativ großen Membran sind, die in der Lage ist, eine relativ große Tonlautstärke auszugeben; im Gegensatz dazu gibt es jedoch bei einer Lautsprechereinheit, deren Membran klein ist und ein geringes Gewicht aufweist und die zur Ausgabe einer kleinen Tonlautstärke, beispielsweise einer Lautstärkespeichereinheit für einen Kopfhörer hergestellt ist, auch eine Vorrichtung, die einen Aufbau hat, bei dem die Linearität der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik in Betreff einer kleinen Tonlautstärke relativ günstig ist, doch nicht als günstig in Bezug auf eine große Tonlautstärke bewahrt wird.
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Eine Lautsprechervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1 ist in der
JP H09 55 995A beschrieben.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Lautsprechervorrichtung zu schaffen, bei der eine Wiedergabecharakteristik von Signalen mit kleinen und hohen Tonlautstärken verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine Lautsprechervorrichtung einen Aufbau, die zumindest zwei Lautsprechereinheiten aufweist, welche eine Lautsprechereinheit für ein schwaches Signal sind, die hauptsächlich zur Erregung von Signalen mit kleiner Amplitude geeignet sind, und eine Lautsprechereinheit für ein starkes Signal, welches hauptsächlich zur Erregung von Signalen mit großer Amplitude geeignet ist, wobei jede Lautsprechereinheit eine Charakteristik hat, bei der Linearität virtuell in entsprechenden Bereichen des Signalpegels gesichert ist, für den jede Lautsprechereinheit arbeitet, und somit Signale jeglichen Pegels von schwachen Signalen zu starken Signalen mit einer konstanten Eingangs-Ausgangs-Charakteristik ausgegeben werden und somit die Reproduktionstonqualität stark verbessert werden kann. Insbesondere wird die Wiedergabecharakteristik von Signalen mit schwachen Pegeln verbessert.
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Da in diesem Fall die Lautsprechereinheit für das schwache Signal einen Unterdrückungsmechanismus hat, um eine Erregung einer Membran zu unterdrücken, welche durch Signale über einem vorher festgelegten Pegel verursacht werden, wird eine Erregung mit großer Amplitude, welche durch Signale über einem vorher festgelegten Pegel verursacht wird, automatisch durch den Unterdrückungsmechanismus unterdrückt, und es werden lediglich Signale unterhalb einem vorher festgelegten Pegel ausgegeben, wodurch ermöglicht wird, dass die Lautsprechereinheit für das schwache Signal als eine Lautsprechereinheit für ein schwaches Signal wirksam arbeitet.
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Außerdem wird eine Frequenzteilung in Bezug auf ein zugeführtes Audiosignal durchgeführt, welches in Signale in mehreren Frequenzbändern unterteilt wird, eine Lautsprechereinheit ist für jedes Band vorbereitet, welches als Ergebnis der Frequenzteilung gebildet wird, und als Lautsprechereinheiten, von denen jedes Signale in zumindest einem Band ausgibt, sind zumindest eine Lautsprechereinheit mit einem kleinen Signal, welches Signale unterhalb eines vorher festgelegten Pegels ausgibt, und eine Lautsprechereinheit für ein starkes Signal, welches Signale über einem vorher festgelegten Pegel ausgibt, vorgesehen; daher kann Linearität von Signalen von schwachen Signalen zu starken Signalen in jedem Band in dem Fall verbessert werden, wo eine separate Lautsprechereinheit für jedes Frequenzband vorgesehen ist.
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In dem Fall weiter, wo eine Lautsprechereinheit somit für jedes der Bänder vorbereitet ist, die als Ergebnis der Frequenzteilung gebildet sind, werden drei Bänder, und zwar eines mit einem niedrigen Band, eines mit einem mittleren Band und eines mit einem hohen Band als Ergebnis der Frequenzteilung gebildet, und es werden Signale im hohen Band von einer Lautsprechereinheit ausgegeben, und Signale im niedrigen und mittleren Band werden unterteilt, um von einer Lautsprechereinheit für ein kleines Signal und von einer Lautsprechereinheit für ein großes Signal ausgegeben zu werden, und es ist somit möglich, eine Lautsprechervorrichtung in einer Multiwegestruktur zu erlangen, bei der ein Band, welches eine relativ ungünstige Linearität hat, von kleinen Signalen zu großen Signalen, wenn lediglich eine Lautsprechereinheit vorgesehen ist, wirksam verbessert werden kann.
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1A bis 1C sind erläuternde Diagramme, welche Beispiele einer Ausgangsschwingungsform eines Lautsprechers beim Stand der Technik zeigen;
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2 ist ein erläuterndes Diagramm, welches ein Beispiel eines Signalpegels eines Lautsprechers beim Stand der Technik zeigt;
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3A und 3B sind erläuternde Diagramme, wobei 3A ein Beispiel einer idealen Ausgangscharakteristik eines Lautsprechers zeigt und 3B ein Beispiel einer Ausgangscharakteristik eines Lautsprechers beim Stand der Technik zeigt; und
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4 ist ein erläuterndes Diagramm, welches ein Beispiel einer Eingangs-Ausgangs-Charakteristik eines Lautsprechers beim Stand der Technik zeigt;
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5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel eines Systemaufbaus nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel eines Aufbaus einer Lautsprechervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein Beispiel eines Aufbaus einer Schwingungsunterdrückungsschaltung einer Lautsprechervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8A und 8B sind erläuternde Diagramme (Beispiel 1), welche ein Beispiel eines Aufbaus eines schwingenden Teils einer Lautsprechereinheit nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist ein erläuterndes Diagramm (Beispiel 2), welches ein Beispiel eines Aufbaus eines schwingenden Teils einer Lautsprechereinheit nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist ein erläuterndes Diagramm, welches ein Beispiel einer Charakteristik einer Lautsprechereinheit nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel zeigt, bei der Einheiten einer Lautsprechervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung koaxial angeordnet sind;
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12 ist ein Aufbaudiagramm, welches ein Beispiel eines Falls zeigt, bei dem eine Lautsprechervorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Dreiwegeaufbau hat; und
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13A bis 13C sind erläuternde Diagramme, die ein Beispiel einer Charakteristik in dem Fall zeigen, wo das Beispiel von 12 zu dem Dreiwegeaufbau gemacht ist.
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Anschließend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Hilfe von 5 bis 11 erläutert. 5 ist eine Figur, welche ein Beispiel eines Systemaufbaus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Lautsprechervorrichtung mit einem Audiowiedergabesystem verbunden, und 5 ist eine Figur, welche ein Beispiel dessen gesamten Systemaufbaus zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Audiosignalquelle 10 mit einem Verstärker verbunden, ein Audiosignal, welches auf einem Träger aufgezeichnet (gespeichert) ist, beispielsweise einer CD (Platte) oder einem Speicher, wird in der Audiosignalquelle 10 reproduziert, und das Audiosignal, welches reproduziert und ausgegeben wird, wird zum Verstärker 20 geliefert, wo eine Verarbeitung zum Bilden des Audiosignals zu einem Audiosignal, welches die Lautsprechervorrichtungen ansteuert, ausgeführt wird.
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Im Fall dieser Ausführungsform werden Signale von zwei Kanälen, die ein Audiosignal für den linken Kanal und ein Audiosignal für den rechten Kanal sind, von der Audiosignalquelle 10 ausgegeben. Ein Audiosignal für den linken Kanal, welches vom Verstärker 20 ausgegeben wird, wird zu einer Linkskanal-Lautsprechervorrichtung 30L geliefert, wo es ausgegeben wird; und ein Audiosignal für den rechten Kanal, welches vom Verstärker 20 ausgegeben wird, wird zur Rechtskanal-Lautsprechervorrichtung 30R geliefert, wo ausgegeben wird.
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Die Linkskanal-Lautsprechervorrichtung 30L und die Rechtskanal-Lautsprechervorrichtung 30R haben grundsätzlich den gleichen Aufbau (jedoch könnten die Außenformen symmetrisch sein). Es sei angemerkt, dass in den Erläuterungen unten sowohl die Linkskanal- als auch die Rechtskanal-Lautsprechervorrichtung 30L und 30R in einigen Fällen als Lautsprechervorrichtung 30 ohne die Symbole R und L bezeichnet werden, wenn Erläuterungen angegeben werden, wenn die Kanäle nicht unterschieden werden. Eine ähnliche Erläuterung wird für Komponenten in der Lautsprechervorrichtung 30 angewandt.
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Wie bei dem Aufbau der Lautsprechervorrichtungen 30L und 30R weist die Linkskanal-Lautsprechervorrichtung 30L eine Lautsprechereinheit 31L für ein starkes Signal und eine Lautsprechereinheit 32L für ein schwaches Signal von Lautsprechereinheiten als akustische Ausgabeeinrichtung auf, die Audio ausgeben. Die Rechtskanal-Lautsprechervorrichtung 30R weist eine Lautsprechereinheit 31R für ein starkes Signal und eine Lautsprechereinheit 32R für ein schwaches Signal von Lautsprechereinheiten als akustische Ausgabeeinrichtung auf, die Audio ausgeben. Jede der Lautsprechereinheiten 31L, 31R, 32L und 32R ist derart, was als Vollbereichs-Lautsprechereinheit bezeichnet wird, welche – als Charakteristik in Bezug auf das Frequenzband zur Ausgabe – eine derartige Charakteristik hat, dass die Ausgabe vom niedrigen Band zum hohen Band mit einer virtuell-flachen Frequenzcharakteristik innerhalb des hörbaren Bands durchgeführt wird. Außerdem sind die Lautsprechereinheiten 31L und 31R für ein starkes Signal große Lautsprechereinheiten, welche relativ große Membrane beherbergen, und die Lautsprechereinheiten 32L und 32R für ein schwaches Signal sind Lautsprechereinheiten, welche relativ kleine Membrane beherbergen.
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Spezielle Beispiele von Charakteristiken von jeweiligen Lautsprechereinheiten werden später beschrieben; bezüglich einer Lautsprechereinheit für ein starkes Signal wird, da deren Membran relativ groß ist, eine, bei der Linearität der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik eines großen Signals über einen vorher festgelegten Pegel virtuell bewahrt wird, verwendet; und bezüglich einer Lautsprechereinheit für ein schwaches Signal wird, da deren Membran relativ klein ist, eine, bei der die Linearität der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik eines schwachen Signals unterhalb eines vorher festgelegten Pegels virtuell bewahrt wird, verwendet.
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Da die Lautsprechervorrichtungen 30L und 30R jeweils zwei Lautsprechereinheiten aufweisen, nämlich die Lautsprechereinheiten 31L und 31R für ein starkes Signal und die Lautsprechereinheiten 32L und 32R für das schwache Signal, wie oben beschrieben, werden, wenn die Audiosignale von den Lautsprechervorrichtungen 30L und 30R ausgegeben werden, Signale, die eine starke Amplitude haben, die einen starken Signalpegel hat, von den Lautsprechereinheiten 31L und 31R für das starke Signal ausgegeben, und Signale, die eine schwache Amplitude haben, die einen schwachen Signalpegel hat, werden von den Lautsprechereinheiten 32L und 32R für das schwache Signal ausgegeben. Die Pegel, bei denen Signale von den beiden Lautsprechereinheiten ausgegeben werden, werden auf der Basis einer vorher festgelegten Methode unterteilt, die vorher festgelegt ist. Die Pegel der Ausgangssignale werden jedoch strikt mit einem vorher festgelegten Pegel wie die Unterteilungsmethode unterteilt, jedoch Töne, welche von den beiden Lautsprechereinheiten ausgegeben werden, können sich beispielsweise bis zu einem gewissen Ausmaß in der Nähe des vorher festgelegten Pegels überlappen.
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6 ist eine Figur, welche den Verbindungsaufbau der beiden Lautsprechereinheiten 31 und 32 in einer Lautsprechervorrichtung 30 zeigt. Ein Audiosignal wird von der Seite eines Verstärkers 20 zu einem Eingangsanschluss 33 geliefert, und das Audiosignal, welches am Eingangsanschluss 33 erhalten wird, wird dann zu einer Unterdrückungsschaltung 34 für eine kleine Amplitude und zu einer Unterdrückungsschaltung 35 für eine große Amplitude geliefert. In der Unterdrückungsschaltung 34 für die kleine Amplitude werden Amplitudenelemente, die klein sind, unter einem vorher festgelegten Pegel in einem Eingangsaudiosignal verringert; und in der Unterdrückungsschaltung 35 für die große Amplitude werden Elemente, die eine große Amplitude aufweisen, über einem vorher festgelegten Pegel im Eingangsaudiosignal verringert.
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Die Unterdrückungsschaltung 34 für die kleine Amplitude und die Unterdrückungsschaltung 35 die große Amplitude können als Analogschaltungen gebildet sein, die aus aktiven Elementen oder dgl. bestehen, oder sie können als Digitalschaltungen unter Verwendung von Digitalfiltern oder dgl. ausgebildet sein. Daraufhin ist es im Fall einer Digitalschaltung vorteilhaft, dass ein Signal, welches nicht verstärkt wurde, um einen Lautsprecher anzusteuern, als ein Eingangsaudiosignal zugeführt wird, und dass ein Ausgangssignal von der Amplitudenunterdrückungsschaltung innerhalb einer Lautsprechervorrichtung verstärkt wird, um einen Lautsprecher anzusteuern. Im Fall einer Analogschaltung kann eine Verstärkung ähnlich innerhalb einer Lautsprechervorrichtung ausgeführt werden.
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Ein Audiosignal, dessen Signal, welches eine kleine Amplitude aufweist, in der Unterdrückungsschaltung 34 für die kleine Amplitude unterdrückt (beseitigt) wurde, wird zur Lautsprechereinheit 31 für das starke Signal geliefert, wo es ausgegeben (wo Ton abgestrahlt wird) wird. Ein Audiosignal, dessen Signal mit großer Amplitude in der Unterdrückungsschaltung 35 für die große Amplitude unterdrückt (beseitigt) wurde, wird zur Lautsprechereinheit 32 für das schwache Signal geliefert, wo es ausgegeben (wo Ton abgestrahlt wird) wird.
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7 ist eine Figur, welche ein Beispiel eines Falls zeigt, bei dem die Unterdrückungsschaltung 34 für die kleine Amplitude aus einer Analogschaltung gebildet ist. Ein Eingangsanschluss 33a einer Polarität ist mit einem Anschluss ein Schwingspule 32a einer Lautsprechereinheit 32 über einen Widerstand 35a verbunden, und der andere Anschluss der Schwingspule 32a ist mit einem Eingangsanschluss 33b der anderen Polarität verbunden. Außerdem ist ein Widerstand 35b parallel zur Schwingspule 32a geschaltet. Die Widerstände 35a und 35b sind Elemente, die als Unterdrückungsschaltung 34 für die kleine Amplitude arbeiten. Durch Auswählen der Widerstandswerte der Widerstände 35a und 35b wird der Pegel, bei denn das Signal mit der kleinen Amplitude unterdrückt (beseitigt) wird, eingestellt.
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8A ist eine Figur, welche ein Beispiel eines Falls zeigt, bei dem eine Unterdrückungsschaltung 35 für eine große Amplitude integriert mit einer Lautsprechereinheit 32 für ein schwaches Signal ausgebildet ist, wobei ein Teil eines Magnetkreises der Lautsprechereinheit 32 im Querschnitt gezeigt ist. In diesem Beispiel ist eine vorher festgelegter Magnetkreis 101 in einer Lautsprechereinheit 32 für das kleine Signal enthalten, die als dynamische Lautsprechereinheit ausgebildet ist, und eine Schwingspule 104, welche auf einem Spulenkern gewickelt ist, mit dem eine Membran (in der Figur nicht gezeigt) verbunden ist, ist in einem Spalt 102 im Magnetkreis 101 angeordnet. Mit diesem Aufbau bewirkt ein Audiosignal, welches durch die Schwingspule 104 fließt, dass die Schwingspule 104 schwingt, die damit verbundene Membran schwingt und Ton ausgegeben wird.
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Hier ist bei dieser Ausführungsform die Windungsbreite der Schwingspule 104, welche um den Spulenkern gewickelt ist, schmaler ausgeführt als die Breite g des Spalts 102. Mit diesem Aufbau wirkt, wie in 8B gezeigt ist, wenn sich die Schwingspule 104 bewegt, um weg von der Breite g des Spalts 102 zu gehen, Kraft, mit der die Schwingspule 104 zurück in Richtung auf den Spalt 102 gezogen wird. Damit wird der Schwingungsbereich der Membran, die mit der Schwingspule 104 verbunden ist, virtuell durch die Breite des Spalts 102 reguliert, und, wenn somit ein Audiosignal mit großer Amplitude zugeführt wird, wird ein Ausgangssignal von der Lautsprechereinheit 32 für das schwache Signal lediglich ein Ausgangssignal sein, welches unterdrückt wird, um eine kleine Amplitude zu haben, welche durch die Breite des Spalts 102 als Folge davon bestimmt wird.
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Wie weiter in 8A und 8B gezeigt ist, werden in dem Fall, wo eine Spaltbreite und die Windungsbreite einer Schwingspule eine kleine Amplitude steuert, wie beispielsweise in 9 gezeigt ist, Magnetplatten 105 und 106 an einem Ende und am anderen Ende des Magnetkreises 101 angeordnet, um zu veranlassen, dass jede Schwingspule 104 im Spalt 102 ein Magnetfeld in der Richtung entgegengesetzt zu einem Magnetfeld erzeugt, welches in einem Magnetkreis 101 erzeugt wird. Mit diesem Aufbau wird in dem Fall, wo sich die Schwingspule 104 bewegt (schwingt), um sich weg vom Spalt 102 zu bewegen, die Schwingspule 104 zurück in Richtung auf den Spalt 102 mittels eines Magnetfeldes gezogen, welches durch die Magnetplatte 105 oder 106 benachbart zum Spalt 102 erzeugt wird, so dass der Schwingungsbereich einer Membran sicher so klein gemacht wird, um im Vergleich mit der Struktur in 8A und 8B unterdrückt zu werden.
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10 zeigt ein Beispiel der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik eines Audiosignals der Lautsprechervorrichtung 30, welche die Lautsprechereinheit 31 für das starke Signal und die Lautsprechereinheit 32 für das schwache Signal aufweist. 10 zeigt ein Messergebnis einer Eingangs-Ausgangs-Charakteristik einer speziellen Frequenz, wobei man jedoch diese fast grundsätzlich als die gleiche Charakteristik bei jeder Frequenz innerhalb der Ausgangsbänder der Lautsprechereinheiten 31 und 32 erkennt. Wie in 10 gezeigt ist, werden in Bezug auf die Ausgangscharakteristik S12 der Lautsprechereinheit 32 für das schwache Signal Signale mit einen Pegel, der niedriger ist als ein vorher festgelegter Pegel V1, ausgegeben, und es werden keine Signale bei einem Pegel ausgegeben, der höher ist als der vorher festgelegte Pegel V1. Wie für die Ausgangscharakteristik S11 der Lautsprechereinheit 31 für das starke Signal wird eine Eingangs-Ausgangs-Charakteristik in der Nähe einer idealen Eingangs-Ausgangs-Charakteristik x bei einem Pegel erlangt, der höher ist als der vorher festgelegte Pegel V1, und es wird fast kein Ausgangssignal bei einem Pegel ausgegeben, der niedriger ist als der vorher festgelegte Pegel V1.
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Da in diesem Fall die Lautsprechereinheit 32 für das schwache Signal einen Aufbau hat, der für eine Ausgabe mit einem kleinem Pegel geeignet ist, wird die Eingangs-Ausgangs-Charakteristik bei einem Pegel niedriger ist als ein vorher festgelegter Pegel V1 eng zur idealen Eingangs-Ausgangs-Charakteristik x, und, da die Lautsprechereinheit 31 für das starke Signal einen Aufbau hat, der für eine Ausgabe mit einem großen Pegel geeignet ist, wird die Eingangs-Ausgangs-Charakteristik bei Pegeln, die höher sind der vorher festgelegte Pegel V1, eng zur idealen Eingangs-Ausgangs-Charakteristik x.
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Daher ist die Gesamtcharakteristik einer Lautsprechervorrichtung einschließlich der beiden Lautsprechereinheiten 31 und 32, die für starke Signale und schwache Signale kombiniert sind, ungefähr gleich der idealen Eingangs-Ausgangs-Charakteristik x, bei der Beziehung zwischen dem Eingang und dem Ausgang sich linear ändert, in Bezug auf Signale bei jedem Pegel von Signalen mit einem kleinem Pegel bis zu Signalen mit einem großen Pegel, folglich eine ausgezeichnete Ausgangscharakteristik, bei der Linearität des Eingangs- und Ausgangssignals in Bezug auf Signale bei irgendeinem Pegel von Signalen mit kleinem Pegel zu Signalen mit großem Pegel bewahrt wird. Die obigen Charakteristik ist, bei der die Linearität des Eingangssignals und des Ausgangssignals bewahrt wird, was Signale bei einem Pegel von Signalen mit kleinem Pegel bis zu Signalen mit großem Pegel betrifft, extrem schwierig zu erhalten in dem Fall, wo Signale bei allen Pegeln von Signalen mit kleinem Pegel bis zu Signalen mit großem Pegel mit einer Lautsprechereinheit ausgegeben werden, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform eine ausgezeichnete Charakteristik sichergestellt wird. Die Ausgangscharakteristik der Lautsprechervorrichtung nach dieser Ausführungsform ist nahe an der Idealcharakteristik in 3A bezogen auf den erläuternden Stand der Technik.
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In Bezug auf die Ausführungsform der beiden Lautsprechereinheiten 31 und 32 für die starken und die schwachen Signale können außerdem die beiden Einheiten vertikal innerhalb eines Lautsprechergehäuses angeordnet sein, welches die Lautsprechervorrichtung 30 bildet, jedoch, wenn die beiden Lautsprechereinheiten 31 und 32 so nahe wie möglich angeordnet sind, wird die Position einer Tonquelle, wo Ton von der Lautsprechervorrichtung ausgegeben wird, gebündelt, was für einen Lautsprecher vorteilhaft ist.
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Wie beispielsweise in 11 gezeigt ist, kann eine Lautsprechervorrichtung 30', bei der eine Lautsprechereinheit 31 für ein starkes Signal und eine Lautsprechereinheit 32 für ein schwaches Signal koaxial angeordnet sind, vorgesehen sein. In diesem Fall können die Membrane der beiden Lautsprechereinheiten so angeordnet sein, dass sie sich nicht gegenseitig stören, wobei beispielsweise die Lautsprechereinheit 32 für das schwache Signal vor der Lautsprechereinheit 31 für das starke Signal angeordnet wird.
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Bei einer Lautsprechervorrichtung für ein Audiosystem, welches in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, können eine Lautsprechereinheit 31 für ein starkes Signal und eine Lautsprechereinheit 32 für ein schwaches Signal an verschiedenen Positionen angeordnet sein. Beispielsweise kann eine Lautsprechereinheit für ein relativ schwaches Signal in einer Spiegelzelle, einer Säule, einer Armatur oder dgl. in einem Fahrzeug in der Nähe eines Zuhörers (Fahrers) angeordnet sein, und eine relativ große Lautsprechereinheit 31 für ein starkes Signal kann an einer Position angeordnet sein, wo Raum zur Installation sichergestellt werden kann, beispielsweise in einer Tür.
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Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Hilfe von 12 und 13 erläutert. Bei dieser Ausführungsform ist ähnlich wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform eine Lautsprechervorrichtung mit einem Audiowiedergabesystem verbunden und wird so verwendet, dass dieses einen Systemaufbau hat, wie dieser beispielsweise in 5 gezeigt ist.
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12 ist eine Figur, welche den Aufbau einer Lautsprechervorrichtung 200 dieser Ausführungsform zeigt. In dem Fall eines Aufbaus, der zwei Kanäle hat, wie in 5 gezeigt ist, werden zwei Lautsprechervorrichtungen 200 verwendet. Bei dieser Ausführungsform ist als Lautsprechervorrichtung 200 eine Lautsprechervorrichtung, welche als Dreiwegeaufbau bezeichnet wird, die eine Lautsprechereinheit für ein niedriges Band, eine Lautsprechereinheit für ein mittleres Band und eine Lautsprechereinheit für ein hohes Band aufweist, vorgesehen.
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Für die Lautsprechereinheit des niedrigen Bands sind eine Lautsprechereinheit 201 für das starke Signal eines niedrigen Bands und eine Lautsprechereinheit 202 für das schwache Signal eines niedrigen Bands vorbereitet, und für die Lautsprechereinheit für das mittlere Band sind eine Lautsprechereinheit 203 für das starke Signal eines mittleren Bands und eine Lautsprechereinheit 204 für das schwache Signal eines mittleren Bands vorbereitet. Die Lautsprechereinheit für das hohe Band besitzt einen Aufbau, bei dem Signale bei allen Pegeln von starken Signalen bis zu schwachen Signalen mit einer Lautsprechereinheit 205 für ein hohes Band ausgegeben werden. Bei einem Beispiel des in 12 gezeigten Aufbaus sind eine Lautsprechereinheit für das niedrige Band, eine Lautsprechereinheit für das mittlere Band und eine Lautsprechereinheit für das hohe Band in dieser Reihenfolge vom Boden aus angeordnet, und die Einheit für das starke Signal und die Einheit für das schwache Signal sind horizontal in entsprechenden Bändern angeordnet, wobei jedoch diese Einheitenanordnung lediglich ein Beispiel ist, und die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt ist. Außerdem brauchen alle Einheiten nicht integriert in einem Gehäuse angeordnet sein, welches die Lautsprechervorrichtung 200 bildet, und die Einheiten können in mehreren Gehäusen untergebracht sein. Im Fall eines Audiowiedergabesystems, welches in einem Fahrzeug eingebaut ist, können Lautsprechereinheiten an verschiedenen Positionen in einem Fahrzeug angeordnet sein, so dass ein Zuhörer, beispielsweise ein Fahrer optimal zuhören kann.
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Was einen Aufbau betrifft, bei dem ein zugeführtes Audiosignal in drei Bänder unterteilt ist, und zwar ein niedriges Band, ein mittleres Band und ein hohes Band, ist ein Aufbau, der üblicherweise bei einer Lautsprechervorrichtung eines Dreiwegeaufbaus angewandt wird, bei dem Bandunterteilung durchgeführt wird, beispielsweise mittels Filtern für entsprechende Bänder oder dgl., anwendbar. Bezüglich der drei Bänder sind das niedrige Band, das mittlere Band und das hohe Band sowohl Bänder, die üblicherweise verwendet werden, anwendbar.
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Betreffs eines Eingangsaudiosignals im niedrigen Band und eines Eingangsaudiosignals im mittleren Band, für die Bandunterteilung durchgeführt wird, wird der Aufbau in 6, der bei der oben erläuterten ersten Ausführungsform erläutert wurde, angewandt, und jedes Eingangsaudiosignal wird in ein starkes Signal über einem vorher festgelegten Pegel und in ein schwaches Signal unter einem vorher festgelegten Pegel geteilt, und dann werden diese Signale zu den jeweiligen Lautsprechereinheiten geliefert. Insbesondere wird ein starkes Signal im unteren Band zur Lautsprechereinheit 201 für das starke Signal des niedrigen Bands geliefert, um ausgegeben zu werden, und ein schwaches Signal im niedrigen Band wird zur Lautsprechereinheit 202 für das schwache Signal des niedrigen Bands geliefert, um ausgegeben zu werden. Ein starkes Signal im mittleren Band wird zur Lautsprechereinheit 203 für das starke Signal des mittleren Bands geliefert, um ausgegeben zu werden, und ein schwaches Signal im mittleren Band wird zur Lautsprechereinheit 204 für das schwache Signal des mittleren Bands geliefert, um ausgegeben zu werden.
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13A bis 13C sind Figuren, die ein Beispiel der Ausgangscharakteristik einer Lautsprechervorrichtung nach dieser Ausführungsform zeigen. Wie in 13A gezeigt ist, gibt es hinsichtlich der Empfindlichkeit gemäß der Frequenz drei unterteilte Bänder, und zwar ein niedriges Band L, ein mittleres Band M und ein hohes Band H. Signale des niedrigen Bands L werden von der Lautsprechereinheit 201 für das starke Signal des niedrigen Bands und von der Lautsprechereinheit 202 für das schwache Signal des niedrigen Bands ausgegeben. Die Signale des mittleren Bands M werden von der Lautsprechereinheit 203 für das starke Signal des mittleren Bands und von der Lautsprechereinheit 204 für das schwache Signal des mittleren Bands ausgegeben. Die Signale des hohen Bands H werden von der Lautsprechereinheit 205 für das hohe Band ausgegeben.
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Hier kann bezüglich des niedrigen Bands L, wie in 13B gezeigt ist, da die Lautsprechereinheit 201 für das starke Signal des niedrigen Bands mit einer Charakteristik S21, bei der Signale virtuell über einem vorher festgelegten Pegel V1 sind, ausgegeben werden, und eine Lautsprechereinheit 202 für ein schwaches Signal des niedrigen Bands mit einer Charakteristik S22, bei der Signale virtuell unterhalb eines vorher festgelegten Pegels V1 ausgegeben werden, separat bereitgestellt werden, eine Charakteristik in der Nähe einer idealen linearen Charakteristik x als eine gesamte Eingangs-Ausgangs-Charakteristik im niedrigen Band erhalten werden.
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Bezüglich des mittleren Bands M kann, wie in 13C gezeigt ist, da die Lautsprechereinheit 203 für das starke Signal des mittleren Bands mit einer Charakteristik S31, bei der Signale virtuell über einem vorher festgelegten Pegel V1 sind, ausgegeben werden, und die Lautsprechereinheit 204 für das schwache Signal des mittleren Bands mit einer Charakteristik S32, bei der Signale virtuell unterhalb des vorher festgelegten Pegels V1 sind, ausgegeben werden, separat bereitgestellt werden, eine Charakteristik in der Nähe einer idealen linearen Charakteristik x als eine gesamte Eingangs-Ausgangs-Charakteristik im mittleren Band erzielt werden.
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Gemäß der Lautsprechervorrichtung 200 mit einem Dreiwegeaufbau, die so aufgebaut ist, kann das Band, für welches jede Lautsprechereinheit arbeitet, eng sein im Vergleich mit einer Vollbereichs-Lautsprechervorrichtung, und es wird eine Lautsprechereinheit mit einer günstigen Charakteristik für jedes Band verwendet, womit somit eine günstige Charakteristik einer Lautsprechervorrichtung mit einem Dreiwegeaufbau sichergestellt werden kann; außerdem ist hinsichtlich dieser Ausführungsform der unteren und mittleren Bänder eine Lautsprechereinheit in ein starkes Signalband und ein schwaches Signalband unterteilt, so dass die Linearität der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik im unteren und mittleren Band gesichert ist und eine Lautsprechervorrichtung mit einer weiteren günstigen Charakteristik erzielt werden kann.
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Es sollte angemerkt sein, dass, obwohl Signale von schwachen Signalen zu starken Signalen von einer Lautsprechereinheit in Bezug auf das hohe Band in einem Beispiel des Aufbaus in 12 ausgegeben werden, eine Lautsprechereinheit für ein starkes Signal und eine Lautsprechereinheit für ein schwaches Signal separat hinsichtlich einer Lautsprechereinheit eines hohen Bands ähnlich für die anderen Bänder vorgesehen sein können. Hinsichtlich einer Lautsprechereinheit des hohen Bandes ist jedoch eine Membran relativ klein und besitzt ein geringes Gewicht, und die Eingangs-Ausgangs-Charakteristik ist relativ günstig, und somit, sogar wenn es lediglich eine Lautsprechereinheit für das hohe Band gibt, wie bei dem Aufbau, der in 12 gezeigt ist, kann eine relativ günstige Charakteristik gesichert werden.
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Es sei angemerkt, dass, wie in 13A bis 13C gezeigt ist, der vorher festgelegte Pegel V1 im niedrigen Band, bei dem ein Pegel einer Lautsprechereinheit in zwei Lautsprechereinheiten 201 und 202 unterteilt wird, und der vorher festgelegte Pegel V1 im mittleren Band, bei dem ein Pegel einer Lautsprechereinheit in zwei Lautsprechereinheiten 203 und 204 unterteilt wird, in Abhängigkeit von der Charakteristik der Lautsprechereinheit in jedem Band ausgewählt werden kann und nicht notwendigerweise gleich sein müssen.
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Es sei angemerkt, dass, obwohl bei der zweiten in 12 und 13 gezeigten Ausführungsform eine Dreiwegestruktur als Struktur einer Lautsprechervorrichtung verwendet wird, eine Lautsprechervorrichtung mit einem Zweiwegeaufbau, bei der Lautsprechereinheiten für das niedrige Band und das hohe Band separat vorgesehen sind, auch vorgesehen sein kann, wobei zwei Lautsprechereinheiten, bei denen der Tondruck in einem Pegel oberhalb eines vorher festgelegten Pegels und unterhalb des vorher festgelegten Pegels unterteilt ist, in Bezug auf lediglich eine Lautsprechereinheit des niedrigen Bands und beide Lautsprechereinheiten des niedrigen und hohen Bands vorgesehen sein können.
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Obwohl die Anwendung für das Audiowiedergabesystem, welches zwei Kanäle hat, wie in 5 gezeigt ist, bei den oben erläuterten Ausführungsformen angenommen wurde, kann eine Lautsprechervorrichtung für Multikanal-Audioreproduktion, beispielsweise den 5.1-Kanal ebenfalls aufgebaut sein. Im Fall der Multikanal-Wiedergabesystems, wenn die oben erläuterte Lautsprechervorrichtung eines Tondrucks-Unterteilungstypus beispielsweise für eine Lautsprechervorrichtung ausgewählt wird, welche als Mittenlautsprecher verwendet wird, kann die Wirkung auftreten, mit der Ton deutlich wird, mit einem Gefühl einer bleibenden Ausdehnung.
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Es wurde der spezielle Aufbau einer Lautsprechereinheit für ein starkes Signal und ein schwaches Signal nicht besonders bei den oben erläuterten Ausführungsformen erläutert; es sind Lautsprechereinheiten verschiedener Strukturen, welche zum Wiedergeben entsprechender Signalpegel geeignet sind, anwendbar. Insbesondere können sowohl Lautsprechereinheiten für ein starkes Signal als auch für ein schwaches Signal können dynamische Lautsprechereinheiten sein, welche Lautsprechereinheiten eines bestimmten Aufbaus sind, wobei jedoch auch eine Kondensatorlautsprechereinheit beispielsweise für eine Lautsprechereinheit für ein schwaches Signal verwendet werden kann.
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Es sei verstanden, dass dem Fachmann auf dem Gebiet verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Hilfskombinationen und Abänderungen in Abhängigkeit von konstruktiven Erfordernissen und anderen Faktoren erscheinen können, insoweit diese im Rahmen der beigefügten Patentansprüche oder deren Äquivalente liegen.
