JP2004320207A

JP2004320207A - スピーカ・システム

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Publication number: JP2004320207A
Application number: JP2003108938A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Otsuka; 和仁大塚
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: JP4235803B2

Abstract

【目的】低音再生限界を下げ音圧特性を改善したカスケード・バスレフ方式のスピーカ・システムを提供する。
【構成】スピーカ・システム２０は、離間して配設された左右チャンネルの各キャビネット２Ｌ、（２Ｒ）が、スピーカ１Ｌ（１Ｒ）を収納する第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）と、第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）と障壁６Ｌ（６Ｒ）によって隔てられた第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）と、第１のキャビティーに設けられた第１のキャビティーと第２のキャビティーとを連通させるための第１ダクト１１Ｌ（１１Ｒ）と、第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）に設けられた外部空間と連通させるための第２ダクト１２Ｌ（１２Ｒ）と、を備えるカスケード・バス・リフレックス方式のスピーカ・システムであって、各キャビネット２Ｌ（２Ｒ）の第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）同士を連通させるための接続ダクト１３が設けられている構造。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ機器におけるスピーカ・システムの分野に関し、特に、カスケード・バス・リフレックス方式のスピーカ・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来（１９２０年頃）より、スピーカ・システムの再生低音周波数を低くする手段として、所謂カスケード・バスレフ（カスケード・バス・リフレックス）方式がある。図５にそのスピーカ・システム３０の構造を示し、その等価回路を図６に示す。また、図５及び図６に表記された各パラメータの詳細を下記［表１］に示す。
【０００３】
【表１】

【０００４】
このカスケード・バスレフ方式のスピーカ・システム３０は、図５に示されるように、スピーカ・ユニット１のある部屋（第１のキャビティー２１）に設けたバスレフダクトである第１ダクト２２の外側に、もう１つの部屋である第２のキャビティー２３を作り、この第２のキャビティー２３に外部空間と連通する第２ダクト２４を設けることで、結果的にスピーカ・ユニット１の背面放射音が２つの共鳴系となり、再生低音周波数の限界を下げるというものである。
【０００５】
上記スピーカ・システム３０において、支持系のステフィネスＳ_０は、Ｓ_０＝１／Ｃ_０、第１のキャビティー２１のステフィネスＳ_１は、Ｓ_１＝１／Ｃ_１、第２のキャビティー２３のステフィネスＳ_２は、Ｓ_２＝１／Ｃ_２で表され、スピーカ・ユニット１の低音再生限界周波数ｆ_０と、バスレフ型のキャビネットを使用した場合の低音再生限界周波数ｆ_ｒと、同体積の密閉型キャビネットにスピーカを入れた場合の低音再生周波数ｆ_ｃと、は以下の関係式［数１］で表される。
【０００６】
【数１】

【０００７】
上記、カスケード・バスレフ方式のスピーカ・システム３０において、そのキャビネットの内部容積比を、（第１のキャビティー２１の容積）：（第２のキャビティー２３の容積）＝１：３と設定すると、最低共振周波数は［数１］及び総合的ステフィネス計算より以下の値となる。
【０００８】
【数２】

【０００９】
更に、理想的なバスレフ型方式の条件式、
【００１０】
【数３】

【００１１】
を前記［数２］の式に代入して、
【００１２】
【数４】

【００１３】
を得る。即ち、カスケード・バスレフ方式は、スピーカ・ユニット１のオリジナルの低音再生限界周波数ｆ_０の低音再生周波数の帯域を０．５６２倍まで拡げられることを表わしている（これは代表的な数値解析事例である）。
【００１４】
次に、上記事例のカスケード・バスレフ方式のスピーカ・システム３０のインピーダンス特性（実線ω）と音圧特性（点線θ）及び比較としての同等の密閉型スピーカ・システムの音圧特性（点線φ）を図７に示す。図７から判るように、インピーダンス特性は第１ポールＰ１、第２ポールＰ２、第３ポールＰ３の３つのポールが現れる。そして、音圧特性は低周波数側にできる共振ポイントの第２の谷Ｖ２まで低音再生限界周波数が拡大されていることが判る。
【００１５】
尤も、現在のオーディオ機器の高性能化に伴って、上記のような古典的なカスケード・バスレフ方式を含むバスレフ型スピーカ・システムの更なる低音再生能率の向上が要請されている。特に、左右のスピーカとＭＤ、ＣＤ、ＤＶＤ等をソースとする録音再生装置が一体となった所謂ラジカセタイプの一体型オーディオシステムでは、限られたスペースにおけるバスレフ型スピーカ・システムの低音再生能率の向上が重要なセールスポイントとなっている。
【００１６】
この点、バスレフ型スピーカ・システムの低音再生能率の向上を図った公知技術として、下記［特許文献１］には、音響装置の左右キャビネットの左キャビネットと右キャビネットの空気の容積を非対称にして、一方をバスレフ方式のキャビネットとして、キャビネット内で左右スピーカの低域共振周波数を低域側に遷移させて低域を増強させる構造の音響装置及びキャビネットが開示されている。
【００１７】
また、下記［特許文献２］には、スピーカ・システムの上下又は／及び左右の揺動を防止することを目的として、位相反転型（バス・リフレックス）のスピーカ・システムにおいて、スピーカボックスのバッフル板及び後面板間に架張した第１のダクトと該第１のダクトと直交するように垂直又は／及び水平に第２〜第５のダクトを上下又は／及び左右方向に配設し、スピーカボックスの内圧バランスを上下又は／及び左右に配設した第２〜第５のダクトによって調整し、スピーカの背圧は壁によって吸収させる構造のスピーカ・システムが開示されている。
【００１８】
【特許文献１】特開２０００−１３４６８３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５０７７９号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記［特許文献１］は左右チャンネルのスピーカボックスの容積が非対称である点に特徴があるバスレフ型スピーカ・システムであり、［特許文献２］は内部に配されたダクトの構造に特徴があるバスレフ型スピーカ・システムであるが、双方ともカスケード・バスレフ方式の低音再生能率の改善に示唆を与えるものではない。
【００１９】
本発明は、古典的でありながら優れた低音再生能率が得られるカスケード・バスレフ方式を見直して、更なる低音再生能率の向上及び総合的音質の特徴づけを図ることを目的として、シンプルでありながら低音再生能率の向上が著しい新規な構造のカスケード・バスレフ方式のスピーカ・システムを提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、離間して配設された左右チャンネルの各キャビネット２Ｌ、（２Ｒ）が、スピーカ１Ｌ（１Ｒ）を収納する第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）と、前記第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）と障壁６Ｌ（６Ｒ）によって隔てられた第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）と、前記第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）に設けられた前記第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）と前記第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）とを連通させるための第１ダクト１１Ｌ（１１Ｒ）と、前記第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）に設けられた前記第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）と外部空間とを連通させるための第２ダクト１２Ｌ（１２Ｒ）と、を備えるカスケード・バス・リフレックス方式のスピーカ・システムにおいて、前記左右チャンネルＬ／Ｒの各キャビネット２Ｌ（２Ｒ）の第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）同士を連通させるための接続ダクト１３が設けられていることを特徴とするスピーカ・システム２０を提供することにより、上記課題を達成する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスピーカ・システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明に係るスピーカ・システムの構造を示す斜視図である。図２は同上のスピーカ・システムの原理・構造を説明するための模式図である。図３は同上のスピーカ・システムの等価回路図である。図４は同上のスピーカ・システムの低周波数領域の音圧特性とインピーダンス特性を示す図である。
【００２３】
図１の斜視図又は図２の模式図に示されるように、本発明のスピーカ・システム２０は、離間して配設された左右チャンネルの各キャビネット２Ｌとキャビネット２Ｒ（以下、この文でキャビネット２Ｒに関する部材の符号を括弧書きで表記する。）が、スピーカ１Ｌ（１Ｒ）を収納する第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）と、前記第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）と障壁６Ｌ（６Ｒ）によって隔てられた第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）と、前記第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）に設けられた前記第１のキャビティー５Ｌ（５Ｒ）と前記第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）とを連通させるための第１ダクト１１Ｌ（１１Ｒ）と、前記第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）に設けられた前記第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）と外部空間とを連通させるための第２ダクト１２Ｌ（１２Ｒ）と、を備えるカスケード・バス・リフレックス方式のスピーカ・システムであって、特に、前記左右チャンネルＬ／Ｒの各キャビネット２Ｌ（２Ｒ）の第２のキャビティー７Ｌ（７Ｒ）同士を連通させるための接続ダクト１３が設けられている構造であることを特徴とする。
【００２４】
図１における２点鎖線で示される部分は適用されたオーディオシステムのＣＤ、ＭＤ等の再生録音装置が収納されているケーシング１５であり、前記接続ダクト１３は前記ケーシング１５の後方領域を貫通して設けられるか、或いは背面側に設けられる。
【００２５】
上記のように左右チャンネルのキャビネット２Ｌ、２Ｒの第２のキャビティー７Ｌ、７Ｒ同士が接続ダクト１３によって連結されている「直結型カスケード・バスレフ方式」とも称すべき構造では、接続ダクト１３による接続は、左右チャンネルのステレオ音源のクロストーク悪化を考慮すること及び最大限の共通キャビティー効果を引き出すようにすることが肝要である。
【００２６】
ここで左右キャビネット２Ｌ、２Ｒの第１のキャビティー５Ｌ、５Ｒと第２のキャビティー７Ｌ、７Ｒの各部屋同士は、左右チャンネルのバランスを確保するために同体積且つ同寸法比率であることが望ましい。また、前記接続ダクト１３は可及的に第１ダクト１１Ｌ、１１Ｒと第２ダクト１２Ｌ、１２Ｒの影響を受けない位置に設置することが好ましい。なぜならば、左右キャビネット２Ｌ、２Ｒの第２キャビティー１２Ｌ、１２Ｒ同士は基本的には同一のキャビネットとして動作させることが本発明の主旨のためである。なお、出力１０Ｗ＋１０Ｗ程度且つ１０ｃｍフルレンジスピーカユニット搭載のスピーカ一体型オーディオシステムにおいては、接続ダクト１３の断面積は望ましくは７ｃｍ^２程度、長さは１０〜１５ｃｍ程度とする。
【００２７】
次に、上記スピーカ・システム２０の数値解析を行う。先述の古典的カスケード・バス・リフレックス方式の原理説明に基づき、本発明のスピーカ・システム２０の等価回路は図３のように表わすことができる。
【００２８】
図３において、図６と対比して追加されているパラメータＭ３は接続ダクトの等価質量、Ｒ３は接続ダクトの放射抵抗、Ｒ４は接続ダクトの反発抵抗である。
【００２９】
本発明のスピーカ・システム２０では、左右の第２のキャビティー７Ｌ、７Ｒ同士が接続ダクト１３で直結されているために、図３のＡのように互いのコンプライアンスが並列接続されると考えられる。また、Ｂで表わした部分は接続ダクトの等価質量Ｍ３と放射抵抗Ｒ３がバスレフダクトとして動作していることを示している。つまり接続ダクト１３は第２ダクト１２Ｌ、１２Ｒと直並列共振をしていることを表わしている。
【００３０】
ここで式［数２］より、本発明のカスケード・バスレフ方式の低音再生限界を求める。左右キャビネットは同体積であるため、以下の関係が成立する。但し、ここでは簡単のためＲ４は無視している。
【００３１】
【数５】

【００３２】
更に、理想的なバスレフ型方式の条件式［数３］を上式［数４］に代入して、
【００３３】
【数６】

【００３４】
この結果、本発明のスピーカ・システム２０では、低音再生周波数を０．５１１倍まで帯域拡大が可能であることを示している。本方式の音圧特性（曲線α）と従来のカスケード・バスレフ方式の音圧特性（曲線β）及び本方式のインピーダンス特性（曲線γ）と従来のカスケード・バスレフ方式のインピーダンス特性（曲線δ）を図４に示す。
【００３５】
図４から判明する本発明のスピーカ・システム２０の特徴は下記の点である。
（ａ）各ダクトの調節によって、低音再生限界を第１の谷Ｖ１（第１共振と第２共振の谷間の意）を変えずに引き伸ばすことができる。
（ｂ）第３ポールＰ３が並列共振の結果上昇するため、第２の谷Ｖ２が上昇してインピーダンスがより平坦となる。
（ｃ）接続ダクト１３で左右キャビネットを直結していることで筺体強度が増す結果、不要振動の抑止及びダンピングの改善に寄与する。
【００３６】
これらの結果、本発明のスピーカ・システムは従来方式に比べて、低音再生限界を下げられるだけでなく、従来方式の課題であったインピーダンス特性（曲線δ）の第１の谷Ｖ１による１００Ｈｚ付近に発生する音圧低下（曲線β参照）を効率良く改善することが可能となる。
【００３７】
なお、本発明のスピーカ・システム２０は、その構造的な性格上、所謂ラジカセタイプのスピーカ一体型オーディオシステムへの適用が最もふさわしいものであることが判る。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係るスピーカ・システムは、上記のように構成されているため、
（１）カスケード・バスレフ方式の再生低音周波数の限界を下げることができる。
【００３９】
（２）インピーダンス特性の改善が図れる。
【００４０】
（３）筺体強度が増す結果、不要振動の抑止及びダンピングの改善に寄与する。
【００４１】
（４）低周波領域における音圧低下を効率良く改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスピーカ・システムの構造を示す斜視図である。
【図２】同上のスピーカ・システムの原理・構造を説明するための模式図である。
【図３】同上のスピーカ・システムの等価回路図である。
【図４】同上のスピーカ・システムの低周波数領域の音圧特性とインピーダンス特性を示す図である。
【図５】カスケード・バスレフ方式のスピーカ・システムの構造を示す図である。
【図６】同上の等価回路図である。
【図７】カスケード・バスレフ方式のスピーカ・システムのインピーダンス特性と音圧特性を示す図である。
【符号の説明】
１、１Ｌ、１Ｒスピーカ・ユニット
２ＬＬチャンネルのキャビネット
２ＲＲチャンネルのキャビネット
６Ｌ、６Ｒ障壁
５Ｌ、５Ｒ、２１第１のキャビティー
１１Ｌ、１１Ｒ、２２第１ダクト
７Ｌ、７Ｒ、２３第２のキャビティー
１２Ｌ、１２Ｒ、２４第２ダクト
１３接続ダクト
１５ケーシング
２０、３０スピーカ・システム
Ｓ_０支持系のステフィネス
Ｓ_１第１のキャビティーのステフィネス
Ｓ_２第２のキャビティーのステフィネス
ｆ_０スピーカ・ユニット固有の低音再生限界周波数
ｆ_ｒバスレフ型キャビネットの低音再生限界周波数
ｆ_ｃ密閉型キャビネットの低音再生周波数
Ｐ１インピーダンス特性の第１ポール
Ｐ２第２ポール
Ｐ３第３ポール
Ｖ１共振ポイントの第１の谷
Ｖ２共振ポイントの第２の谷

Claims

離間して配設された左右チャンネルの各キャビネットが、スピーカを収納する第１のキャビティーと、前記第１のキャビティーと障壁によって隔てられた第２のキャビティーと、前記第１のキャビティーに設けられた前記第１のキャビティーと前記第２のキャビティーとを連通させるための第１ダクトと、前記第２のキャビティーに設けられた前記第２のキャビティーと外部空間とを連通させるための第２ダクトと、を備えるカスケード・バス・リフレックス方式のスピーカ・システムにおいて、
前記左右チャンネルの各キャビネットの第２のキャビティー同士を連通させるための接続ダクトが設けられていることを特徴とするスピーカ・システム。