JP2010258942A - 低音再生スピーカ装置，テレビジョン受像機 - Google Patents

Abstract

【課題】バスレフポートを有する低音再生スピーカ装置において，該バスレフポートによる低音領域の音圧改善効果を更に高めること。
【解決手段】スピーカユニット１が設けられるスピーカキャビネット２に，該スピーカキャビネット２の前面２ａに形成されたポート３１と該ポート３１から内部に向けて形成されたダクト３２とを有するバスレフポート３が設けられてなる低音再生スピーカ装置Ｘであって，一端４１が前記スピーカキャビネット２内に開放され，他端４２が閉塞された共鳴管４を備えており，該共鳴管４の管長Ｌｒが前記バスレフポート３の共振周波数の波長の１／４であることを特徴として構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は，スピーカキャビネットにバスレフポートが設けられた低音再生スピーカ装置に関し，特に，低音領域の音圧改善を図る技術に関するものである。

一般に，スピーカ装置はそのスピーカキャビネットの容積が大きいほど低音領域の再生性能が向上するが，周知のバス・レフレックス(Bass Reflex)型の低音再生スピーカ装置（以下，低音再生スピーカ装置という）は，スピーカキャビネットの奥行きサイズが小さくその容積が比較的小さくても，低音領域の高い再生性能を確保することができる。例えば，このような低音再生スピーカ装置は，液晶型の映像表示部のようなパネル型の映像表示部を備えたテレビジョン受像機などのＡＶ装置に用いられる。
具体的に，低音再生スピーカ装置は，そのスピーカキャビネットの前面にポート（開口部）が設けられ，スピーカユニットの振動板（コーン）からその背面側へ出力された音響（前面側へ出力された音響と逆位相の音響）を，前記ポートに繋がるダクトに通過させることによってその低音域の位相を反転させて前記ポートから放出するものである。これにより，振動板の前面側へ出力される音響と前記ポートから放出される音響とが，低音再生スピーカ装置のスピーカキャビネットの共振周波数以下の帯域において同位相となるため，低音域の音響が増強される。
一方，例えば特許文献１では，バスレフポートのダクト内面に閉管共鳴管を設けることにより，該バスレフポートにおける不要共鳴音を吸収することが提案されている。なお，例えば特許文献２にはスピーカキャビネット内に閉管共鳴管を配置することにより音質を改善する発明が開示されている。

特開平１−２４１２９６号公報 特開昭５８−１７２０９９号公報

しかしながら，特許文献１に係る発明は，バスレフポートにおける不要共鳴音の吸収を目的としているため，閉管共鳴管をそのバスレフポートのダクト内に配置している。即ち，この閉管共鳴管は，ホルムヘルツ共鳴器からバスレフポートに入力される音響について該バスレフポートの共振周波数の音圧増強を図るものではなく，該バスレフポートによる低音領域の音圧改善効果を更に高めるものではない。なお，特許文献２には，バスレフポートとの関係についての記載や示唆はなされていない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，バスレフポートを有する低音再生スピーカ装置において，該バスレフポートによる低音領域の音圧改善効果を更に高めることにある。

上記目的を達成するために本発明は，スピーカユニットが設けられるスピーカキャビネットに，該スピーカキャビネットに形成された開口部と該開口部から内部に向けて形成されたダクトとを有するバスレフポートが設けられてなる低音再生スピーカ装置に適用されるものであって，一端が前記スピーカキャビネット内に開放され，他端が閉塞された共鳴管を備えており，該共鳴管の管長が前記バスレフポートの共振周波数の波長の１／４であることを特徴として構成される。ここに，前記共鳴管は，例えば前記スピーカキャビネットの内面を構成の一部に含むものであることが考えられる。
前記共鳴管は，一端が開放され他端が閉塞された閉管共鳴管であるため，その管長の４倍の波長に対応する周波数帯域の音響に共鳴し，該周波数帯域の音圧を増強する。従って，本発明のように前記共鳴管の共振周波数と前記バスレフポートの共振周波数とが一致する構成では，該バスレフポートの共振周波数における再生音圧を前記共鳴管によって増強することができ，該バスレフポートによる低音領域の音圧改善効果を更に高めることができる。
また，当該低音再生スピーカ装置は，近年薄型化や大型化が急速に進むテレビジョン受像機などに好適であり，本発明は，前記低音再生スピーカ装置を備えてなるテレビジョン受像機の発明として捉えてもよい。

本発明によれば，スピーカキャビネット内に一端が開放された共鳴管の共振周波数とバスレフポートの共振周波数とが一致しており，該バスレフポートの共振周波数における再生音圧が前記共鳴管によって増強されるため，該バスレフポートによる低音領域の音圧改善効果を更に高めることができる。

本発明に係る低音再生スピーカ装置の一例である低音再生スピーカ装置Ｘの概略構成を示す模式図。 低音再生スピーカ装置Ｘの具体的設計事例における周波数特性の一例を説明するための図。 本発明に係る低音再生スピーカ装置の他の例である低音再生スピーカ装置Ｙの概略構成を示す模式図。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
本発明の実施の形態に係る低音再生スピーカ装置Ｘは，一般にバスレフスピーカと称されるバス・レフレックス(Bass Reflex)型のスピーカ装置であって，テレビジョン受像機やその他のＡＶ装置に用いられるものである。
なお，本発明は，当該低音再生スピーカ装置Ｘが搭載されたテレビジョン受像機やＡＶ装置の発明として捉えることも可能である。例えば，当該低音再生スピーカ装置Ｘを搭載したテレビジョン受像機では，入力された放送信号やＡＶ信号に基づいて，映像信号が液晶表示パネルなどに供給されることによって映像が表示され，音響信号が前記低音再生スピーカ装置Ｘに供給されることにより音響が出力される。

ここに，図１は前記低音再生スピーカ装置Ｘの概略構成を示す模式図であって，（ａ）は正面図，（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
図１に示すように，前記低音再生スピーカ装置Ｘは，低音再生用のウーファーとして機能するスピーカユニット１が設けられるスピーカキャビネット２と，中音再生用のスコーカーや高音再生用のツィータ等として機能するスピーカユニット５１及びそのバスレフポート５２などが設けられた二つのスピーカキャビネット５とを有している。前記スピーカキャビネット２と前記スピーカキャビネット５各々とは隔壁５０によって仕切られている。なお，前記スピーカキャビネット５と分離構成された前記スピーカキャビネット２のみを本発明に係る低音再生スピーカ装置として捉えてもよい。

前記スピーカキャビネット２には，その前面２ａに形成された円形状の開口部であるポート３１と，該ポート３１から内部に向けて形成された断面円形状のダクト３２とを有するバスレフポート３が設けられている。なお，前記ポート３１の形状は円形状に限らず，矩形状や楕円形状などであってもよい。同様に，前記ダクト３２の形状も断面矩形状や断面楕円形状などであってよい。また，前記ポート３１は，前記スピーカキャビネット２の前面２ａに限らず，その他の面に形成されたものであってもよい。
前記バスレフポート３を有する低音再生スピーカ装置Ｘでは，前記スピーカユニット１の振動板（コーン）からその背面側（スピーカキャビネット２の内側）へ出力された音響（スピーカキャビネット２の前面側へ出力された音響と逆位相の音響）が，前記ポート３１に繋がるダクト３２を通過することによってその低音域の位相が反転されて該ポート３１から放出される。これにより，前記スピーカユニット１の前面側へ出力される音響と前記ポート３１から放出される音響とが，前記低音再生スピーカ装置Ｘのスピーカキャビネット２の共振周波数以下の帯域（低音域）において同位相となり，低音域の音響が増強される。

さらに，前記低音再生スピーカ装置Ｘは，一端４１がスピーカキャビネット２内に開放され，他端４２が閉塞された共鳴管４を備えている。前記共鳴管４は，一端４１が開放され，他端４２が閉塞された閉管共鳴管であるため，その管長の４倍の波長に対応する周波数帯域の音響に共鳴することとなる。
具体的に，前記共鳴管４は，前記スピーカキャビネット２内の背面下端の隅部にＬ字状の部材が対向配置されることによって該スピーカキャビネット２の内面をその構成の一部に含んで形成された断面矩形状の管である。なお，前記共鳴管４は，前記スピーカキャビネット２の内面を構成の一部に含むものに限らず，該スピーカキャビネット２内に独立して設けられる管部材であってもよい。また，前記共鳴管４は断面矩形状に限らず断面円形状や楕円形状などであってもよい。

前記共鳴管４の一端４１は，前記スピーカキャビネット２内における前記バスレフポート３のダクト３２から離間した場所に位置しており，前記共鳴管４の他端４２は，前記スピーカキャビネット５の端部で閉塞されている。即ち，前記共鳴管４は，前記スピーカキャビネット２から前記隔壁５０を貫通して前記スピーカキャビネット５の端部に至っている。
なお，前記共鳴管４は，その構造を簡素化するために前記スピーカキャビネット２から前記スピーカキャビネット５に亘って直線状に形成されたものであるが，これに限らず前記スピーカキャビネット２内に収まるように一又は複数の曲折部を有するものであってもよい。
また，前記ダクト３２のスピーカキャビネット２内の開口端部と前記共鳴管４の一端４１との間隔は，例えば前記ダクト３２の半径の１／４以上であることが考えられる。一方，前記ダクト３２のスピーカキャビネット２内の開口端部と該スピーカキャビネット２内の背面との間隔は，例えばスピーカユニット１の直径の１／４以上であることが考えられる。

そして，本発明の実施の形態に係る前記低音再生スピーカ装置Ｘでは，前記バスレフポート３及び前記共鳴管４の寸法が，以下の（１）式〜（３）式によって定められている。なお，ここでは説明の便宜上，バスレフポート３や共鳴管４の開口端補正を考慮しないものとする。

上記（１）〜（３）式を満たす前記バスレフポート３及び前記共鳴管４を備えた前記低音再生スピーカ装置Ｘでは，前記共鳴管４の管長Ｌｒが前記バスレフポート３の共振周波数Ｆｂの波長λの１／４に設定されることになる。これにより，前記共鳴管４の管長の４倍の波長に対応する周波数，即ち前記共鳴管４の共振周波数が，前記バスレフポート３の共振周波数Ｆｂと同一となる。
従って，前記低音再生スピーカ装置Ｘでは，前記共鳴管４が前記バスレフポート３の共振周波数Ｆｂの音響に共鳴して該共振周波数Ｆｂの音圧が増強されるため，前記バスレフポート３による共振周波数Ｆｂの低音領域の音圧改善効果を更に高めることができる。

ここで，前記低音再生スピーカ装置Ｘにおけるバスレフポート３及び共鳴管４の設計事例について説明する。なお，ここで説明する設計事例は単なる一例に過ぎず適宜設計変更してもよい。
具体的に，前記低音再生スピーカ装置Ｘのスピーカキャビネット２の寸法は，高さ０．０５［ｍ］×奥行き０．０５［ｍ］×横幅０．８［ｍ］であり，その体積Ｖが２×１０^-3［ｍ³］であるとする。また，前記バスレフポート３のポート３１は，半径０．０１［ｍ］であり，その開口面積Ｓがπ×１０^-4［ｍ²］であるとする。そして，前記バスレフポート３の共振周波数Ｆｂを１００［Ｈｚ］に設定するものとする。なお，音速ｃには，１気圧，２０℃に対応する３４４［ｍ／ｓｅｃ］を用いる。
この場合，これらの数値を上記（１）〜（３）式に代入すると，前記バスレフポート３のダクト３２の長さＬｄが約０．０４７１［ｍ］，前記共鳴管４の長さＬｒが約０．８６［ｍ］となる。
ここに，図２（ａ）は当該設計事例に係る低音再生スピーカ装置Ｘの低音域周波数特性を示すものであって，図２（ｂ）は前記共鳴管４を有さない従来の低音再生スピーカ装置における低音域周波数特性を示すものである。なお，図２のグラフにおける横軸は再生音波の周波数（Ｈｚ），縦軸は測定された音圧レベル（ｄＢ）を表す。
図２（ａ）に示すように，当該設計事例に係る低音再生スピーカ装置Ｘでは，図２（ｂ）に示す共鳴管４を有さない従来の低音再生スピーカ装置に比べて，バスレフポート３の共振周波数Ｆｂである１００Ｈｚ近傍の低音域（図２の一点鎖線の囲繞領域Ｒ１）における音圧レベルＤ１が改善されていることがわかる。

以上説明したように，本発明の実施の形態に係る低音再生スピーカ装置Ｘでは，前記スピーカキャビネット２内にその一端４１が開放された前記共鳴管４の共振周波数と前記バスレフポート３の共振周波数とを一致させているため，前記共鳴管４によって前記バスレフポート３の共振周波数における再生音圧を増強させることができ，前記バスレフポート３による低音領域の音圧改善効果を高めることができる。

なお，低周波数帯域である前記バスレフポート３の共振周波数の波長の１／４の長さは，上述したように例えば１００Ｈｚで約０．８６ｍと，非常に長くなる。そのため，画面サイズが小さい従来のテレビジョン受像機などにおいて，その長さの前記共鳴管４をスピーカキャビネット内に配置するには，該共鳴管４を多数の曲折部などを含む形状とする必要があることや，それによってスピーカキャビネット２内が圧迫されて容積が小さくなること，その他製造コストや生産効率などの各種問題を伴い，その実現性が低いようにも思える。しかしながら，近年の液晶テレビジョン受像機は，薄型化と共に画面サイズが大型化されつつあるため，該液晶テレビジョン受像機に内蔵（搭載）される前記低音再生スピーカ装置Ｘにおいて，管長が前記バスレフポート３の共振周波数の波長の１／４である前記共鳴管４を簡素な直線状に形成することも十分に可能となっている。
また，当該低音再生スピーカ装置Ｘの構造の簡素化の観点からすれば，前記共鳴管４は，図１に示したように直線状であることが望ましいが，前記低音再生スピーカ装置Ｘにおける低音領域の再生音圧を改善する目的からすれば，前記共鳴管４が一又は複数の曲折部を有するものであってもよい。以下，その一例を説明する。

ここに，図３は，本発明に係る低音再生スピーカ装置の他である低音再生スピーカ装置Ｙの概略構成を示すものであって，（ａ）は側断面図，（ｂ）は正面図である。なお，図１に示す低音再生スピーカ装置Ｘの構成要素と同様の構成については同じ符号を用いて説明を省略する。
図３（ａ），（ｂ）に示すように，直方体形状の低音再生スピーカ装置Ｙのスピーカキャビネット２には，多数の曲折部を有することによりバスレフポート３の共鳴周波数の波長の１／４の管長を成す共鳴管６が設けられている。
具体的に，前記共鳴管６は，スピーカキャビネット２内において，その一端６１が背面及び左側面の隅部に開放されており，該一端６１から右側面方向に向けて背面及び上面に沿って蛇行しながら形成され，その他端６２が閉塞されている。なお，前記共鳴管６の形状は，前記バスレフポート３の共鳴周波数の波長の１／４の管長を成すものであれば，他の形状に曲折したものであってもよい。
このように曲折部を有する共鳴管６が設けられた前記低音再生スピーカ装置Ｙにおいても，前記バスレフポート３の共振周波数と前記共鳴管６の共振周波数を一致させることができるため，該共振周波数の音圧改善を図ることができる。

本発明は，パネルディスプレイ方式のテレビジョン受像機や，壁掛けタイプのステレオ機器等，バス・レフレックス型のスピーカを備えたＡＶ装置への利用が可能である。

１…スピーカユニット
２…スピーカキャビネット
２ａ…前面
３…バスレフポート
３１…ポート（開口部）
３２…ダクト
４，６…共鳴管
４１，６１…共鳴管の一端
４２，６２…共鳴管の他端
５…スピーカキャビネット
５１…スピーカユニット
５２…バスレフポート
Ｘ，Ｙ…低音再生スピーカ装置（低音再生スピーカ装置の一例）

Claims (3)

1. 低音再生用のスピーカユニットが設けられるスピーカキャビネットに，該スピーカキャビネットに形成された開口部と該開口部から内部に向けて形成されたダクトとを有するバスレフポートが設けられてなる低音再生スピーカ装置であって，
   一端が前記スピーカキャビネット内に開放され，他端が閉塞されてなり，管長が前記バスレフポートの共振周波数の波長の１／４である共鳴管を備えてなることを特徴とする低音再生スピーカ装置。
2. 前記共鳴管が，前記スピーカキャビネットの内面を構成の一部に含むものである請求項１に記載の低音再生スピーカ装置。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の低音再生スピーカ装置を備えてなるテレビジョン受像機。

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