JP2006180155A

JP2006180155A - 薄型表示装置用バスレフ型スピーカシステム

Info

Publication number: JP2006180155A
Application number: JP2004370559A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Katayama; 和弘片山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】液晶テレビなどの薄型表示装置のオーディオ出力の低周波数音域での再生能力を改善するためにのバスレフ型スピーカシステムを構成するダクトや放音用のバスレフ開口部を具備する手段を提供する。
【解決手段】薄型表示装置の背面に転倒防止用として配設したスタンド内部にダクト状の空間を設け、ダクトの一端をスピーカ振動板の背面の空間部に開放し、他端をキャビネット外部の空間に開放したバスレフ開口部とし、ヘルムホルツ共鳴を利用したバスレフ型スピーカシステムを構成することにより、スピーカの前面、およびバスレフ開口部から放射される低周波数音域の音圧出力を同位相となるよう放音させ、低周波数音域でのオーディオ出力を強調する。
【選択図】図３

Description

本発明は、薄型表示装置に搭載されるオーディオ再生装置からの低周波数音域の再生能力改善のため、前記の薄型表示装置の背面に設けられた転倒防止用スタンドの内部空間をバスレフ型スピーカボックス装置の構成要素であるダクト部、および低周波数音域の放音用バスレフ開口部として兼用したことを特徴とする音響技術に関するものである。

オーディオ再生装置からのオーディオ出力の低周波数音域での再生能力を改善する手段としては、スピーカ振動板の口径、スピーカ振動板の剛性、スピーカ振動板の振動板支持部材の柔軟性、スピーカ振動板支持構造、およびスピーカ振動板を駆動するための通電用ボイスコイルを含む振動系全体の質量などの要素により決まる最低共振周波数を低く維持した大口径のスピーカを大容積のスピーカボックスに収容することにより実現可能であるが、ヘルムホルツ共鳴を利用したバスレフ型スピーカシステムが考案され、スピーカの最低共振周波数が充分に低くない小口径のスピーカ、および小容積のスピーカボックスとの組み合わせによっても良好な低周波数音域再生特性を得ることが可能となった。従って、該バスレフ型スピーカシステムは省スペース環境用に設計された小型のブックシェルフタイプのコンポーネントオーディオ製品に広く利用されている。

スピーカの前面から外部に放出される音圧、およびスピーカ振動板の背面からスピーカボックス内に放出され、スピーカボックスの一部に設けられたバスレフ開口部から外部に放出される音圧の位相は互いに逆位相の関係にあり、相殺されるために、特に低周波数音域での音圧が低下する。バスレフ型スピーカシステムでは、ダクトの一端がスピーカボックス内のスピーカ振動板の背面空間を共有し、他端のバスレフ開口部から外部に放出される音圧、およびスピーカの前面から外部に放出される音圧は、ヘルムホルツ共鳴周波数においては互いに同位相となり、重畳され強調される。前記のヘルムホルツ共鳴周波数は、スピーカ背面の空間容積、ダクトの断面積、ダクトの長さなどの要素により決定される。しかしながら、薄型テレビに搭載されるオーディオ出力装置においては、スピーカの背面空間として十分な空間容積を確保することが困難であった。

バスレフ型スピーカシステムの一形態として、特開２０００−１６５９７３が考案されている。前記考案はスピーカボックスを支持する支柱内にダクトを形成し、支柱下部の台座の前面にダクト開口部を設け放音させるものである。ヘルムホルツ共鳴周波数は、スピーカ振動板背面の空間部容積、ダクトの断面積、ダクトの長さなどの要素により決定されるが、上記考案の場合ではスピーカボックスの内容積、ダクト長さなどの要素について必要な寸法を満たすことに困難はない。

しかしながら、液晶テレビなどの薄型表示装置に、低周波数音域の再生能力を改善するためのバスレフ型スピーカシステムを適用するには、スピーカ振動板の背面に大容積の空間を確保することが困難であり、バスレフ型スピーカシステムの構成要素であるダクトを形成することは、なおさら困難であった。また、液晶テレビのキャビネット前面の大部分は大型の画像表示パネルが占有し、したがって、液晶テレビの前面に大型スピーカを配置すること、または、バスレフ開口部を設けることは、意匠面の制約からも実際的ではなかった。
特開２０００−１６５９７３「スピーカ装置」

ヘルムホルツ共鳴を利用したバスレフ型スピーカシステムでは、小口径のスピーカ、および小容積のスピーカボックスによる構成でもオーディオ出力の低周波数音域での再生能力を改善することが可能であるが、再生可能な下限周波数はスピーカ振動板の背面の空間の容積、ダクトの断面積、ダクトの長さなどにより決定される。本発明は、液晶テレビなどの薄型表示装置に搭載されるスピーカ振動板の背面に必要な空間容積を確保し、バスレフ型スピーカシステムの構成要素であるダクトやバスレフ開口部を具備する手段を提供する。

薄型表示装置の背面に配設した転倒防止用スタンド内部にダクトを設け、前記のダクトの一端がスピーカ振動板背面の空間部を共有し、他端を大気に開放したバスレフ開口部を成し、スピーカの前面から放射される低周波数音域の出力音圧、およびバスレフ開口部から放射される音圧を同位相とするバスレフ型スピーカシステムを構成する。

薄型表示装置の背面に配設した転倒防止用スタンド内部の左右に独立した複数のダクトを設け、前記のダクトの一端が左右に独立し配設されたスピーカ振動板背面の空間部を共有し、他端を大気に開放したバスレフ開口部を成し、スピーカの前面から放射される低周波数音域の出力音圧、および複数のバスレフ開口部から放射される音圧を同位相とするバスレフ型スピーカシステムを構成する。

前記の転倒防止用スタンドの内部の左右に独立した複数のダクト形状を直線状に限定せず、複数回折り返し、ダクトの総延長距離を長くすることにより、バスレフ型スピーカシステムにおけるヘルムホルツ共鳴周波数を低く設定する。

薄型表示装置では構成することが困難なバスレフ型スピーカシステムの構成要素であるダクトを、薄型表示装置の背面に取り付けられた転倒防止用スタンド内部に設けた空間を兼用することにより、薄型表示装置においても、低周波数音域でのオーディオ再生能力を改善するためのバスレフ型スピーカシステムを構成することが可能となる。また、ダクトを折り返し、ダクトの総延長距離を長くすることにより、バスレフ型スピーカシステムにおけるヘルムホルツ共鳴周波数を低く設定することが可能となり、低周波数音域での再生能力を改善することが出来る。

図に基づいて本発明の実施形態を液晶テレビに適用した場合に関し、以下に説明する。図１は第１の実施例としての液晶テレビの外観図で、図1（ａ）は前面図を、図1（ｂ）は背面図を示す。図1（ａ）中の１は画像表示を行う液晶パネル、２は前キャビネット、１１はスピーカ開口部、５はスピーカで前キャビネット２のスピーカ開口部１１に取り付けられている。４はダクト兼用スタンドで前面下部の左右にはバスレフ開口部６が設けられている。

図1（ｂ）中の３は後ろキャビネットで、中央上部にはキャリングハンドル７が、下部にはダクト兼用スタンド４が取り付けられ、ダクト兼用スタンド４の内部には左右に独立したダクト９、および左右に独立したバスレフ開口部６が設けられている。左右のスピーカ５からの音圧がスピーカ振動板の背面空間で干渉し、特にステレオプログラムを再生時に左右のスピーカ５からの音の分離度特性が劣化し、立体感が損なわれることを防止するために、後ろキャビネット３の内部下方には左右に配設されたスピーカ５のスピーカ背面空間１２を互いに隔てるためのスピーカ隔壁１３が設けられている。

次に、図２（ａ）に示す液晶テレビの縦断面図に基づき液晶テレビ内部の構成を説明する。前キャビネット２の下部にはスピーカ５が取り付けられ、スピーカ開口部１１から前面に放音される。スピーカ背面空間１２の後部には小さな穿孔が配設されている。ダクト兼用スタンド４内に設けられたダクト空間９の上部開口部は、前記のスピーカ背面空間１２の後部の穿孔に当接され、ダクト空間９の下部に配設されたバスレフ開口部６は大気に開放されている。前記のダクト兼用スタンド４はスタンド回動軸１０を中心に回動自在とし、液晶表示パネルの仰角を調整可能としている。図２（ｂ）はダクト兼用スタンドの開脚角度を調節し、液晶表示パネル１の仰角を大きくした場合を示している。後ろキャビネット３にはキャリングハンドル７が取り付けられている。

図３は図２中のバスレフ型スピーカシステムの構成要素部分のみを抽出した拡大図を示している。スピーカ５を構成するスピーカ振動板８が前面に押し出されるように駆動された場合、スピーカ振動板８の前面の空気は圧縮され密になり、スピーカ開口部１１を通じ大気中に放出される。一方、スピーカ振動板８の背面空間部１２の空気はスピーカ振動板８により引き出され疎になる。その結果、スピーカ背面部空間１２を共有するダクト兼用スタンド４内のダクト空間９内の空気も疎となり、バスレフ開口部６を通じ大気をダクト空間９内に吸引することになる。反対に、スピーカ振動板８が背面方向に引き込まれるように駆動された場合、スピーカ振動板８の前面の空気は疎になり、スピーカ開口部１１を通じ大気を吸引し、バスレフ開口部６からは大気中に圧縮された空気を放出する。すなわち、スピーカ開口部１１から大気中に放出される空気圧の変化、およびバスレフ開口部６から放出される空気圧の変化が逆位相関係となり、互いに打ち消しあい、液晶テレビの前面に位置する視聴者には音圧の低下として感じる。

しかしながら、スピーカ振動板８の振動によりスピーカ背面空間部１２に放出される逆位相関係の気圧の変化が伝導するダクト空間９、およびバスレフ開口部６の経路をヘルムホルツ共鳴の原理に沿って設計し、バスレフ型スピーカシステムを構成することによりバスレフ開口部６から放出される音圧はスピーカ振動板８の前面から放出される音圧と同位相で出力することが可能となり、スピーカ振動板の背面の空間の容積、ダクトの断面積、ダクトの長さなどにより決定されるヘルムホルツ共鳴周波数における低周波数音域のオーディオ出力を強調することが可能となる。

ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数fH は、fH = (V/2π) √{S/V0(l+r)｝の算式で与えられる。ここで、V は音速、S はダクトの断面積、V0 はスピーカ振動板の背面空間部の容積、lはダクトの長さ、r はダクトの半径である。

本発明の実施例としての液晶表示画面サイズが２０インチ型の液晶テレビにおける上式の各変数の概数は以下のとおりとし、ヘルムホルツ共鳴周波数fH を算出する。ここで、音速V を３４０００cｍ、ダクトの断面積S を３cm²、スピーカ振動板の背面の空間容積V0 を１０００cm³、ダクトの長さl を１０ｃｍ、ダクトの半径r を１ｃｍとして算出している。上記の諸条件での算出結果として、ヘルムホルツ共鳴周波数として約９０Hzが得られる。従って、前記のヘルムホルツ共鳴周波数において、バスレフ型スピーカシステムの特徴である低周波数音域を強調する効果を発揮することが出来る

図４は本発明の第２の実施例を説明するための液晶テレビの背面図である。ヘルムホルツ共鳴の原理に基づく共鳴周波数を引き下げ、より低いオーディオ周波数での再生能力を改善することを目的に、制約のある製品寸法の中でバスレフ型スピーカシステム部分を構成するダクトとして充分な長さを確保するため、図４中に示すごとくダクト兼用スタンド１４内部に形成されたダクトを折り返し用隔壁１６により仕切り、折り返し形状ダクト１７としている。折り返し形状ダクト１７の一端はスピーカ背面空間１２を共有し、スピーカ背面空間１２の音圧の変化は、折り返し形状ダクト１７の空間を図４中の矢印で示す経路を経て、折り返し形状ダクト１７の他端に配設されたバスレフ開口部１５から放出される音圧は、スピーカ５によりスピーカ５の前面へ放出される音圧と同位相となり、液晶テレビの前面に向かって放出され、ヘルムホルツ共鳴周波数の低周波数音域が強調される。

本発明の第２の実施例である折り返し形状ダクト１７を適用し、ダクトの総延長を２５cmとしたとき、ヘルムホルツ共鳴周波数fH’ を算出すると、ヘルムホルツ共鳴周波数として約６０Ｈｚが算出結果として得られ、本発明の第１の実施例である直管形状のダクト９を適用時の９０Ｈｚに比較し、共鳴周波数を大幅に引き下げることが可能となる。前記の算出結果を導出する条件として、音速V を３４０００cｍ、ダクトの断面積S を３cm²、スピーカ振動板の背面の空間容積V0 を１０００cm³、ダクトの長さl を２５ｃｍ、ダクトの半径r を１ｃｍとしている。

なお、図1（ａ）に示すごとくダクト兼用スタンド４の内部のダクト空間９の一端が左右のスピーカ背面空間部１２を共有し、他端のダクト兼用スタンド４の前方下部で大気に開放されるバスレフ開口部６の相互の位置関係が接近しているが、元来、低周波数音域における音の指向性は緩慢で、ステレオプログラム再生時においても左右の音源の分離度特性を劣化させ、ステレオ感を損なう原因にはならない。また、本発明の実施形態を説明する各図面では、スタンド端部に設けられた放音用開口位置をスタンド前面としているが、該開口から放音される低周波数音域における音の指向性は緩慢であるため、放音用開口位置はスタンド端部前面に限定されず、側面、または背面を含むスタンド端部周辺の何れの位置に配設しても同様に好適である。

本発明は、薄型表示装置としての液晶テレビ背面に設けられた転倒防止用スタンド内部の空間をバスレフ型スピーカシステムの構成要素であるダクト部、およびバスレフ開口部として兼用し、オーディオ再生装置からの低周波数音域の再生能力を改善するものであるが、コンポーネントオーディオシステム装置などにおいて、同様にスタンドを有する薄型スピーカボックスにも適用可能である。

（ａ）は本発明の実施例である液晶テレビの外観の前面図、（ｂ）は背面図である。本発明の実施例である液晶テレビの縦断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）の表示画面の仰角が調節可能であることを示している。バスレフ型スピーカシステム部分を拡大した縦断面図である。第２の実施例を説明するためのバスレフ型スピーカシステム部分を示す背面図である。

符号の説明

１：液晶表示パネル
２：前キャビネット
３：後ろキャビネット
４：ダクト兼用スタンド
５：スピーカ
６：バスレフ開口部
７：キャリングハンドル
８：スピーカ振動板
９：ダクト
１０：スタンド回動軸
１１：スピーカ開口部
１２：スピーカ背面空間部
１３：スピーカ隔壁
１４：ダクト兼用スタンド
１５：バスレフ開口部
１６：折り返し用隔壁
１７：折り返し形状ダクト

Claims

背面に転倒防止用スタンドを有する薄型表示装置において、該スタンド内部に貫通するダクトを有し、該ダクトの一端がスピーカの振動板背面の空間に通じ、他端に放音用開口を具備したことを特徴とする薄型表示装置。
請求項１に記載の薄型表示装置において、スタンド内部の左右に独立した複数のダクトを有し、前記各ダクトの一端が、仕切られた左右の各スピーカの振動板背面の空間に通じ、他端に放音用開口を具備したことを特徴とする薄型表示装置。
請求項１乃至２に記載の薄型表示装置において、スタンド内部のダクトを折り返し形状としたことを特徴とする薄型表示装置。
請求項１乃至３に記載の薄型表示装置において、スタンド内部を貫通するダクトの放音用開口が表示画面観視位置から視認可能な位置に配設されたことを特徴とする薄型表示装置。
請求項１乃至４に記載の薄型表示装置において、スタンドを開脚せず、折り畳んだ状態で、放音用開口が表示画面の観視位置から視認可能な位置に配設されたことを特徴とする薄型表示装置。
請求項１乃至５に記載の薄型表示装置において、スピーカ背面の空間に通じるスタンド内のダクト開口部の面積、および形状が、所定範囲内でのスタンド角度調節に依存しないことを特徴とする薄型表示装置。