JP2014053836A - スーパーツィーターを付けたスピーカーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
キャビネットにダクトやホーンを付けるスピーカーシステムにすると、低域の特定周波数領域の音圧が上昇して低音の拡大に寄与する。しかし、キャビネットやダクトやホーンで発生する共鳴や共振などで、低音がこもって不明瞭になる問題がある。
【解決手段】
スーパーツィーターをキャビネットの内部に配置し、キャビネットの外側に設置されているスピーカーユニットとパラレルに電気的に接続する。スーパーツィーターからキャビネットの内側に放射される音波で、キャビネット内部から放射する低音の音質を改善する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、開口部を有するキャビネットによって、低音を拡大するスピーカーシステムの音質改善に関する技術である。

従来、スピーカーのキャビネットは、スピーカーユニットの低音を拡大するための手段である。すなわち密閉型キャビネットでは、スピーカーユニットの前面と後面で放射する音波がキャンセルしないように分離するバッフル板の役目をしている。さらに、キャビネットに開口部を設けて、開口部にホーンやダクトを付けて、低域の特定周波数領域の音圧を上げる技術がある。従来から一般的なバスレフスピーカーシステムでは、キャビネットの開口部にダクトを付けて、キャビネット内部で起こる低域の共振を反転させて外部に放射する。すると、キャビネットの前面に付けたスピーカーユニットから前面に放射する音波をキャンセルしないように位相を整える事ができるので、低音領域を拡大できる。また、バックロードホーンスピーカーシステムでは、スピーカーユニットの背後にホーンを付ける。ホーンの共鳴で低音領域を拡大してホーンの開口部から音波を放射する。同じように、キャビネット内部をガイド板で仕切りながら折れ曲がったホーン状にすると、キャビネット自体がホーンになる。さらに、低音が不足したスピーカーシステムに追加する形で接続するいわゆるサブウーハーやスーパーウーハーでは、ケルトン型と呼ばれる構造が採用されている。ケルトン型では、低音を再生するスピーカーユニットを密閉したキャビネットに設置し、さらにその前面をキャビネットで覆い、前面キャビネットの一部を開口し、開口部にダクトを付けている。前面キャビネットで圧縮された音波がダクトから外部に放射される時に、特定低域周波数領域の音圧が上がって、低音専用のスピーカーシステムになる。このように従来、低域を拡大するスピーカーシステムは、共振や共鳴を利用する構造なので、良い音質を得るために、キャビネットやダクトやホーンの剛性を高め、吸音材などを使用して、ビリ音を機械的に抑える工夫がなされている。

一方、キャビネットの外部に超高音領域を再生するスピーカーであるスーパーツィーターを従来のスピーカーシステムに追加すると、音の広がり感や、クリアで臨場感のある音場が得られる事が知られている。ただ、スーパーツィーターの明確な定義がないので、本発明では、主に１５ｋＨｚから４０ｋＨｚ以上の周波数領域を再生するスピーカーであって、いわゆるツィーターが再生する周波数領域より上の可聴帯域外の領域を再生する目的で使用するスピーカーを指す。すなわち１５ｋＨｚ以下の大部分の周波数の放射能率より、１５ｋＨｚから４０ｋＨｚの大部分の周波数における放射能率が大きいスピーカーである。もちろん再生周波数領域が４０ｋＨｚよりも高ければ高い程、スーパーツィーターとしての性能は高い。

従来のスーパーツィーターはダイナミック型、リボン型、セラミック圧電型、高分子圧電型などさまざまな種類が存在する。本発明者は、これまでに、特願２００３−１１３９５６にてフリーエッジにしたアコーディオン形状電気音響変換器を特許出願し特許登録されている。また、ＰＣＴ出願２００８−０４４０６２にて電気音響変換器を出願している。いずれも高分子圧電フィルムの表と裏に電極を形成して、波状の形状になるように構成した圧電スピーカーである、この波の山谷の深さを浅くし、ピッチを小さくする事で、主に高周波を再生するスーパーツィーターを作成している。本発明者提案の、波状にした高分子圧電フィルムで構成するスーパーツィーター以外のスーパーツィーターは１５ｋＨｚ以下の周波数でもかなり大きな能率がある。そこで、一般にはコンデンサーやコイルなどで構成するハイパスフィルターを通して、主に１５ｋＨｚ以下をカットしている。そして、これらのスーパーツィーターは、他のスピーカーユニットと同じようにキャビネットの外側に向かって配置されている。その目的は、スピーカーシステムに配置したスピーカーユニットの表放射面から直接放射する高音の音質を改善する事にある。

特願２００３−１１３９５６号公報

スピーカーユニットからキャビネット内に放射された音波を、ダクトやホーンを通してキャビネットの外に放出すると、低域の特定周波数領域の音圧が上昇して低域の拡大に寄与する。しかし、キャビネットやダクトあるいはホーンで発生する共鳴や共振などで、低域がこもって不明瞭になる問題がある。結果的にスピーカーシステムの音質低下をもたらすので、音の明瞭さを求める人は、キャビネット内の音を外に放出しない密閉型のスピーカーシステムを好む。

上記課題を解決するため請求項１の発明は、キャビネットに開口部を設けて低域拡大を図るスピーカーシステムにおいて、主に１５ｋＨｚから４０ｋＨｚ以上の周波数領域を再生するスピーカーであるスーパーツィーターをキャビネットの内部に配置し、キャビネットに設置されているスピーカーユニットとパラレルに電気的に接続する。すなわち、スピーカーシステムを駆動する同じ電気信号をキャビネットの内部に付けたスーパーツィーターに入力し、スーパーツィーターから放射される音波をキャビネット内側に放射する特徴がある。

また、請求項２の発明は、キャビネットの開口部にダクトの付いたスピーカーシステムにおいて、ダクトの内側にスーパーツィーターを配置する事で、請求項１の発明による効果をさらに上げる特徴がある。

本発明によって得られる音質改善の効果は、まだ測定手段がないために、試聴結果に基づいている。

先ず、請求項１の発明の効果を説明する。本発明で定義したスーパーツィーターをキャビネットの内部に付けて、キャビネット外側に付けたスピーカーユニットに入力する音楽信号と同じ信号をスーパーツィーターにも入力して試聴した。すると、キャビネットにダクトを付けたバスレフスピーカーシステムにおいては、ダクトによって位相が反転して持ち上げられる低音領域の音が明瞭になり、しかも中音域の音が前方に張り出す効果が得られた。また、バックロードホーンスピーカーシステムにおいては、ふくらみ過ぎる低音に締りが出て明瞭度が良くなった。その効果で、豊かな低音感に加えて、中低域の楽器の分離感が改善された。またケルトン型のサブウーハーでは、低音の拡大がより明確になった。

また、請求項２の発明は、ダクトの付いたバスレフスピーカーシステムやケルトン型スピーカーシステムにおいて、ダクトの内部にスーパーツィーターを付けると、請求項１の効果がもっとも高まる発見に基づいている。

本発明の実施例１の側面断面図である。 本発明の実施例２の側面断面図である。 本発明の実施例３の側面断面図である。 本発明の実施例４の側面断面図である。 本発明の実施例５の側面断面図である。

開口部のあるキャビネットの内側に本発明で定義したスーパーツィーターを付けて、キャビネットの外に向けたスピーカーユニットとスーパーツィーターを電気的にパラレルに接続する。すなわち、スーパーツィーターの音波をキャビネット内側に放射する。

実施例１の側面断面図を図１に示す。図１は、キャビネット１に、中域と低域を再生するフルレンジスピーカーユニット２と高域を再生するツィーター３およびネットワーク回路４からなる一般的な２ウェイスピーカーシステムである。そして低域の拡大を図るために、キャビネット１に開口部５を開け、ダクト６を付けている。その他スピーカー端子７とスピーカー端子８も設けている。フルレンジスピーカーユニット２とツィーター３はネットワーク回路４を通してスピーカー端子７，８に電気的に接続する。すなわち、フルレンジスピーカーユニット２とネットワーク回路４はケーブル９，１０で接続し、ツィーター３とネットワーク回路４とはケーブル１１，１２で接続し、ネットワーク回路４とスピーカー端子７、８とはケーブル１３，１４で接続する。ここまでは、従来のバスレフスピーカーシステムであるが、さらにテイクティ社の高分子圧電波型のスーパーツィーター１５を追加する。本実施例では、フルレンジスピーカーユニット２のマグネット部１６の後ろに、スーパーツィーター１５を両面テープで貼り付けている。その時、音波放射面１７は密閉さえしなければ、内部空間１８のどの方向を向いていても良い。また、スーパーツィーター１５の設置場所は、マグネット部１６の後でなくとも、キャビネット１の内側、すなわち内部空間１８であれば、発明の趣旨は同じである。高分子圧電波型のスーパーツィーター１５は、市販されている。またスーパーツィーター端子１９、２０とスピーカー端子７、８はケーブル２１、２２を使用して電気的に接続する。従って、図１に示すように、フルレンジスピーカーユニット２とツィーター３とスーパーツィーター１５は電気的にパラレルに接続している。本発明で複数のスピーカーユニットを電気的にパラレル接続する場合、それぞれのスピーカーユニットが逆相で接続されていても、本発明の趣旨は同じである。ところで、図面には示さないが、高分子圧電波型のスーパーツィーター１５は、スピーカー端子７，８に入力される電気信号をトランスで昇圧して、スーパーツィーター端子１９．２０に入力する場合もある。また、他のダイナミック型スーパーツィーターやリボン型スーパーツィーターでは、電気信号をハイパスフィルターで高域だけ通して、スーパーツィーターに入力する場合もある。そこで本発明では、スピーカーユニット本体にトランスやフィルターも含めて、スーパーツィーターとして説明する。また、本実施例では、バスレフスピーカーシステムの一例として、２ウェイスピーカーシステムを使用して説明している。しかし、１ウェイあるいは他の複数ユニットを搭載するマルチウェイスピーカーシステムであっても、本実施例の趣旨は同じである。

次に実施例１の作用を説明する。音楽信号などの電気信号をアンプからスピーカー端子７，８に入力する。すると、ネットワーク回路４で中低域、高域の重なり具合を調整する。ネットワーク回路４を通った電気信号は、フルレンジスピーカーユニット２とツィーター３を駆動してキャビネット１の前方２３に音波を放射する。一方、フルレンジスピーカーユニット２の後方２４へは、前方２３に放射された音波と逆相の音波をキャビネット１の内部に放射する。但し、ツィーター３の後方は密閉されているので、ツィーター３からはキャビネット１の内部には音波は放射されない。キャビネット１の内部では、空気が圧縮されてスティッフネスが高まり、低音領域の音圧が上がる。その圧縮された空気がダクト６を通して開口部５からキャビネット１の外に放射される。ダクト６の中では放射する音波の位相が反転して、前方２３に放射した音波と同じ位相になるので、低音が拡大強調される。この時、スーパーツィーター１５から放射された音波はフルレンジスピーカーユニット２の後方２４からキャビネット１内部に放射された音波と一体となり、開口部５から放射する。このスーパーツィーター１５から放射された音波は、フルレンジスピーカーユニット２の後ろから放射された音波の立上り時点を明確にする作用がある。スーパーツィーター１５が付いていない場合は、低音域は拡大するけれどもぼやけた低音であるが、スーパーツィーター１５を付けると、低音域の輪郭が整い、分解能の良い締まった低音が得られる。

次に、実施例２について、図２を用いて説明する。キャビネット２５の内部に複数のガイド板２６を固定する。キャビネット２５内の空間は、フルレンジスピーカーユニット２７の後方の空間２８がもっとも狭く空間２９、空間３０、空間３１と次第に広くなって行く。もっとも広い空間３１には広い開口部３２が開いていて全体でホーンを形成する。フルレンジスピーカーユニット２７はケーブル３３、３４でスピーカー端子３５，３６に電気的に接続する。すなわち、ここまでは一般に広く知られているバックロードホーンシステムである。さらに、本実施例では、フルレンジスピーカーユニット２７のマグネット部３７の後ろに、高分子圧電波型のスーパーツィーター１５を両面テープで貼り付けている。その時、音波放射面１７はキャビネット２５の空間２８に向くようにする。但し、スーパーツィーター１５の設置場所は、マグネット部３７の後でなくとも、キャビネット２５の内側であれば、発明の趣旨は同じである。次に、スーパーツィーター１５のスーパーツィーター端子１９、２０をケーブル３８、３９でスピーカー端子３５、３６に電気的に接続する。

この実施例２の作用では、フルレンジスピーカーユニット２７の後方に放射された音波は、キャビネット２５の内部の空間２８、２９、３０，３１が形成するホーンで拡声され、豊かな低音を創出する。しかし、ややぼやけた中音と低音になる上、フルレンジスピーカーユニット２７の前方に直接放射される音と性質が異なるので、中低域と高音の音質につながりがない違和感を生じる難点がある。ところが、キャビネット２５の内部にスーパーツィーター１５を付けると、スーパーツィーター１５から放射された音波は、フルレンジスピーカーユニット２７の後ろに放射された音波と一体となり、開口部３２から放射する。この時、実施例１と同じように、スーパーツィーター１５から放射された音波は、低域が拡大する過程の音波の立上りを明確にする。すると、ふくらみ過ぎる低域に締りが出て明瞭度が良くなるので、豊かな低音感に加えて、中低域の楽器の分離感が改善された。高音と中低域のつながりの違和感も解消された。

次に実施例３を図３のケルトン型のスピーカーシステムを用いて説明する。キャビネット４０のフロント面４１にフルレンジスピーカーユニット４２を取り付ける。フルレンジスピーカーユニット４２は低音専用のスピーカーユニットの場合もある。そしてフルレンジスピーカーユニット４２の前に前部キャビネット４３を設置し、前部キャビネット４３には開口部４４を設けて、ダクト４５を付ける。さらにスーパーツィーター１５を音波放射面１７が前部キャビネット４３の内側に向くように、キャビネット４０のフロント面４１に両面テープで貼り付ける。フルレンジスピーカーユニット４２とスーパーツィーター１５はスピーカー端子４６，４７に電気的にパラレルに接続するのは、実施例１及び実施例２と同じである。

次に実施例３の作用を説明する。フルレンジスピーカーユニット４２が前部キャビネット４３の中に放射する音波は、前部キャビネット４３の容積に応じて低音領域の周波数で共振し、ダクト４５で位相が反転して、開口部４４から前部キャビネット４３の外部に放射される。フルレンジスピーカーユニット４２の後部に放射する音波は、キャビネット４０で密閉されるので外部に漏れない。従って、ケルトン型スピーカーシステムは、キャビネット４３の中で共振によって創出する低音領域の周波数が主に放射されるので、サブウーハーやスーパーウーハーとして広く利用されている。スーパーツィーター１５は共振を創出する前部キャビネット４３の内部に、音の立上り成分として必要な高周波領域の音波を放射する。すると、共振でこもりがちな低音を明瞭にして開口部４４から放射する。すなわち、スーパーツィーター１５はフルレンジスピーカーユニット４２が放射する直接音ではなく、前部キャビネット４３で作られた低音に効果を発揮する。

図４に示す実施例４は、実施例１と同じバスレフスピーカーシステムである。実施例４では、スーパーツィーター１５をキャビネット１の内部の中でも、特にダクト６の内側に設置する。その他は実施例１と同じである。

次に実施例４の作用を説明する。スーパーツィーター１５を実施例１のようにマグネット部１６に設置した場合、スーパーツィーター１５から放射した音波は、その多くがキャビネット１の内部で吸収される。それでも、音質改善に効果があるが、スーパーツィーター１５をダクト６の内側に設置すると、スーパーツィーター１５から放射した音波のほとんどが開口部５から放射される。実際試聴すると、スーパーツィーター１５をダクト６の内側に設置した時が、最も高い音質改善効果が得られた。

次に、図５に示す実施例５は、実施例３と同じケルトン型スピーカーシステムである。実施例５では、スーパーツィーター１５を前部キャビネット４３の内部の中でも、特にダクト４５の内側に設置する。その他は実施例３と同じである。

次に実施例５の作用を説明する。スーパーツィーター１５を実施例３のようにキャビネット４０のフロント面４１に設置した場合、スーパーツィーター１５から放射した音波は、その多くがキャビネット４０の内部で吸収される。それでも、音質改善に効果があるが、スーパーツィーター１５をダクト４５の内側に設置すると、スーパーツィーター１５から放射した音波のほとんどが開口部４４から放射される。実際試聴すると、スーパーツィーター１５をダクト４５の内側に設置した時が、最も高い音質改善効果が得られた。

キャビネットやホーンを付けて低音領域を拡大するスピーカーシステムの低音の音質を改善できる。

１ キャビネット
２ フルレンジスピーカーユニット
３ ツィーター
４ ネットワーク
６ ダクト
１５ スーパーツィーター
２６ ガイド板
３２ 開口部
４３ 前部キャビネット

Claims (2)

1. キャビネットにスピーカーユニットを取り付けると共に、該キャビネットに開口部を設け、該スピーカーユニットから放射する音波を該開口部から放射して低音領域を拡大するスピーカーシステムにおいて、該キャビネットの内部に、主に１５ｋＨｚから４０ｋＨｚ以上の周波数領域を再生するスピーカーであるスーパーツィーターを取り付け、該スピーカーユニットと該スーパーツィーターを電気的にパラレルに接続する構成で、該スピーカーユニットに交番電気信号を入力した時、該交番電気信号が該スーパーツィーターにも入力されることを特徴とするスーパーツィーターを付けたスピーカーシステム。
2. 該キャビネットの該開口部にダクトを付け、該スーパーツィーターを該ダクトの内側に取り付けた請求項１に記載のスーパーツィーターを付けたスピーカーシステム。

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