JP2016171556A5 - - Google Patents

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音響装置Sound equipment

本件発明は,スピーカーとそれを駆動する電気回路で構成される音響装置に関わり,相対的に小型のスピーカーユニットとエンクロージャーでより低い音を再生するいわゆる低音再生技術に係る。 The present invention relates to an acoustic device composed of a speaker and an electric circuit for driving the speaker, and relates to so-called bass reproduction technology for reproducing lower sound with a relatively small speaker unit and an enclosure.

現在の一般的音響装置は,電磁駆動装置に直結する振動板を弾性的にフレームに支持したスピーカーユニットと該スピーカーユニットを取り付けるエンクロージャーとからなるスピーカーシステムと,スピーカーユニットの電磁駆動装置に接続される電気駆動回路で構成される。 The current general audio device is connected to a speaker system including a speaker unit elastically supporting a diaphragm directly connected to an electromagnetic drive on a frame and an enclosure to which the speaker unit is attached, and an electromagnetic drive of the speaker unit It consists of an electric drive circuit.

図1は,筐体201と内部空間202を有する密閉型エンクロージャー2に,フレーム102と該フレームに図示しない弾性支持系で弾性的に支持された振動板101と該振動板を振復駆動する電磁駆動装置103から成るスピーカーユニット1を取り付けたごく一般的なスピーカーシステムで,図2はその低音域における機械共振を表す機械系等価回路である。 FIG. 1 shows a sealed enclosure 2 having a housing 201 and an internal space 202, a diaphragm 102 elastically supported by a frame 102 and an elastic support system (not shown) in the frame, and an electromagnetic drive for oscillating the diaphragm. FIG. 2 is a mechanical system equivalent circuit showing mechanical resonance in the low range of the speaker system 1 to which the speaker unit 1 including the driving device 103 is attached.

図2において,Fo,Mo,Co,Roはスピーカーユニットの機械系等価要素であり,Foは電磁駆動装置の駆動力,Moは振動板を含む振動系の等価機械質量,Coは同じく等価機械スチフネス,Roは等価機械抵抗で,Ceはエンクロージャー内部空間の等価機械スチフネスである。 In FIG. 2, Fo, Mo, Co, Ro are mechanical equivalent elements of the speaker unit, Fo is the driving force of the electromagnetic drive, Mo is the equivalent mechanical mass of the vibration system including the diaphragm, and Co is the equivalent mechanical stiffness , Ro are equivalent mechanical resistances and Ce is equivalent mechanical stiffness of the enclosure interior space.

この機械系等価回路は,MoとCoとCeの直列共振回路を構成しているが,エンクロージャーに取り付けられていない自由空間では図2のCeが無限大となり,その場合の共振周波数はMoとCoで定まり一般的にそのスピーカーユニット固有の最低共振周波数foと呼ばれる。その共振の強さはRoで制限され一般的にQoと呼ばれる。Roが大きければ共振の強さQoは小さく,Roが小さければQoは大きくなる。 Although this mechanical equivalent circuit constitutes a series resonance circuit of Mo, Co and Ce, Ce in FIG. 2 becomes infinite in free space not attached to the enclosure, and the resonance frequency in that case is Mo and Co In general, it is called the lowest resonance frequency fo specific to the speaker unit. The strength of the resonance is restricted by Ro and is generally called Qo. If Ro is large, the resonance strength Qo is small, and if Ro is small, Qo is large.

ここで図1のように密閉型エンクロージャーにスピーカーユニットを取り付けた場合は,Ceが有限になるからCoとCeの直列合成スチフネスをCsとすると,CsはCoより小さくなるのでその共振周波数をfsとすればfsはfoより高くなる。 Here, when the speaker unit is attached to the closed enclosure as shown in FIG. 1, since Ce is finite, if Cs is a series composite stiffness of Co and Ce, then Cs becomes smaller than Co, so its resonance frequency is fs Then fs is higher than fo.

ところで,この等価回路は,その共振現象によって共振周波数を中心とした周波数領域では駆動力Foによるよりも大きく振動板が振動することを表している。図3はこの低域共振と音圧の関係を示しており,一般的に周波数−音圧特性(f特)と呼ばれるものである。 By the way, this equivalent circuit shows that the vibration plate vibrates more in the frequency range centered on the resonance frequency than in the driving force Fo due to the resonance phenomenon. FIG. 3 shows the relationship between the low frequency resonance and the sound pressure, which is generally called frequency-sound pressure characteristic (f characteristic).

図3において,(イ)は共振がある場合の特性で,従来のスピーカーシステムは前述の共振を利用し,十分に低い出力インピーダンスの電力増幅器により周波数に対し一定の電圧でスピーカーユニットの電磁駆動装置を駆動した場合に,周波数毎の音圧がほぼ一定になるよう設計・製造される。従って,前述のシステムで再生可能な最低周波数は低域の共振周波数fsに制約され,それより低い周波数では周波数が低くなるに従って音圧が急に小さくなる現象を生じる。 In FIG. 3, (a) is the characteristic when there is resonance, and the conventional speaker system utilizes the above-mentioned resonance, and the electromagnetic drive device of the speaker unit at a constant voltage with respect to frequency by the power amplifier with sufficiently low output impedance. Is designed and manufactured so that the sound pressure for each frequency is almost constant. Therefore, the lowest frequency that can be reproduced by the above-mentioned system is limited to the low resonance frequency fs, and at lower frequencies, the sound pressure suddenly decreases as the frequency decreases.

図3(ロ)は前述の共振がない場合の特性を示した図で,理論的にはスピーカーの口径で定まる周波数fhから低い周波数に向けて6dB/octでなだらかに音圧が低下する特性となることが知られている。またfhはスピーカーユニットの口径が大きい方が低く,小さい方が高くなる。 Fig. 3 (b) shows the characteristics without the above-mentioned resonance, and theoretically the sound pressure drops gently at 6 dB / oct from the frequency fh determined by the aperture of the speaker to a lower frequency, It is known to be. The larger the aperture of the speaker unit, the higher the fh.

このような関係は,鼓膜とスピーカーユニットの振動板が含まれる空間が十分に大きい場合,すなわち部屋で音楽を聴くような場合に成り立つもので,該空間が極端に小さい例えばヘッドホンやイヤホンのような場合は成り立たず本件発明の対象から除かれる。 Such a relationship holds when the space including the tympanic membrane and the diaphragm of the speaker unit is sufficiently large, ie, when listening to music in a room, and such space is extremely small, such as headphones and earphones. The case does not hold and is excluded from the subject matter of the present invention.

以上のような原理原則に基づき,発明者は,通気性のある音響抵抗物質を使用した機械的な手段でスピーカーの低音域の共振を抑制しスピーカーシステムの低音域での周波数−音圧特性を図3(ロ)に近づけて,それにより不足する低音の音圧を電気駆動回路系で補うことを考えた。(特許文献1,特許文献2) Based on the above principle, the inventor suppressed the resonance of the bass region of the speaker by mechanical means using a breathable acoustic resistance material, and determined the frequency-sound pressure characteristics in the bass region of the speaker system. As shown in Fig. 3 (b), it was considered that the electric drive circuit system could compensate for the sound pressure of the insufficient bass. (Patent Document 1, Patent Document 2)

特願2004−102435号公報Japanese Patent Application No. 2004-102435 特願2005−244036号公報Japanese Patent Application No. 2005-244036

図4にその電気駆動回路系の構成を,図5にその周波数特性の関係を示す。図4において3は再生しようとする音の電気信号源,4は周波数補正回路,5は電力増幅器,1はスピーカーユニットで電力増幅器5の出力はスピーカーユニット1の電磁駆動装置に接続される。 FIG. 4 shows the configuration of the electric drive circuit system, and FIG. 5 shows the relationship of the frequency characteristics. In FIG. 4, 3 is an electric signal source of sound to be reproduced, 4 is a frequency correction circuit, 5 is a power amplifier, 1 is a speaker unit, and the output of the power amplifier 5 is connected to the electromagnetic drive device of the speaker unit 1.

図4の周波数補正回路4の特性は,図5の周波数補正回路の周波数特性に示すように,前述の図3の(ロ)に示す周波数fhからスピーカーユニットの最低共振周波数foより低い周波数flにかけて6dB/octで上昇するようなものとしている。このような特性は電気回路素子CとRおよび適当なバッファアンプを組み合わせることで容易に実現可能で俗にイコライザーとも呼ばれる。 The characteristic of the frequency correction circuit 4 of FIG. 4 is, as shown by the frequency characteristic of the frequency correction circuit of FIG. 5, from the frequency fh shown in FIG. 3 (b) to the frequency f lower than the lowest resonance frequency fo of the speaker unit. It is supposed to rise at 6 dB / oct. Such characteristics can be easily realized by combining the electric circuit elements C and R and an appropriate buffer amplifier, and are also commonly called an equalizer.

周波数補正回路4の特性は図3の(ロ)に示す特性と真逆の関係になっているから,このような電気回路で図3の(ロ)の特性のスピーカーシステムを駆動した場合,その周波数−音圧特性は図5の(ハ)のようにスピーカーユニット固有の最低共振周波数foより低い周波数まで再生可能となる。 Since the characteristic of the frequency correction circuit 4 is in a relationship reverse to the characteristic shown in (b) of FIG. 3, when the speaker system of the characteristic of (b) in FIG. 3 is driven by such an electric circuit, The frequency-sound pressure characteristic can be reproduced to a frequency lower than the lowest resonance frequency fo specific to the speaker unit as shown in FIG.

このようにすることで,相対的に小さな口径のスピーカーユニットや小型のエンクロージャーを用いてもスピーカーユニット固有のfoより低い周波数の音まで再生することが可能になることは自明である。すなわち一般的なスピーカーユニットのfoはその口径が大きい方が低く,小さい方が高いので,再生できる最低周波数はほぼスピーカーユニットの口径に依存する限界が生じるが,最低共振周波数foの影響を排除あるいは制限できればその限界から解き放たれるからである。 It is self-evident that this makes it possible to reproduce even lower-frequency sounds than the speaker unit's inherent fo, even with a relatively small aperture speaker unit or small enclosure. That is, since the larger the aperture diameter and the smaller the diameter of the ordinary speaker unit is, the lower the maximum frequency that can be reproduced is limited depending on the aperture of the speaker unit, but the effect of the lowest resonance frequency fo is eliminated or It is because it will be released from the limit if it can be restricted.

エンクロージャーもまた,そのスチフネスCeが最低共振周波数を高くする働きをするので十分な低音を再生しようとすれば大型化することが自明であり,共振そのものを抑制できれば共振周波数を気にすることなく小型化することが可能である。 The enclosure also has a function of raising the lowest resonance frequency, so it is obvious that the enclosure should be enlarged if it is intended to reproduce sufficient bass, and if the resonance itself can be suppressed, it is compact without regard to the resonance frequency. It is possible to

それを実現するために,前述の発明者による特願では,基本的にスピーカーユニットの振動板とエンクロージャー内部の主空間の間を通気性のある音響抵抗物質で仕切って機械的に低域の共振を抑制している。通気性のある音響抵抗物質としては通気性の発泡ウレタンや綿やグラスウールなど繊維質材料の密度を高く配して用いることができる。 In order to realize that, in the above-mentioned inventor's patent application, the resonance of the mechanically low band is basically divided between the diaphragm of the speaker unit and the main space inside the enclosure by a breathable acoustic resistance material. To suppress. As the air-permeable acoustic resistance material, the density of the air-permeable urethane foam, and fibrous materials such as cotton and glass wool can be used with high density.

そのような音響抵抗物質を使用することは図2の等価回路でRoとCeの間に新たに等価機械抵抗を挿入し結果的にRoを大きくしたことと等価となるから,スピーカーユニットとエンクロージャーの組み合わせによる共振度合いQoが小さくなり,システムとして周波数−音圧特性を図3(ロ)の特性に近づけることが可能となる。 The use of such an acoustic resistance material is equivalent to the insertion of a new equivalent mechanical resistance between Ro and Ce in the equivalent circuit of FIG. The degree of resonance Qo due to the combination is reduced, and the frequency-sound pressure characteristic of the system can be made close to the characteristic of FIG.

このような理論に基づき,発明者は図6のようなスピーカーシステムを考案した。図6のスピーカーシステムはスピーカーユニット1を筒状のエンクロージャー6に取り付け,エンクロージャー内の主空間602とスピーカーユニットの振動板101の間は振動板101の近傍で通気性のある音響抵抗物質8により仕切られ,主空間602の内部には吸音材9を適当な密度で,より具体的には発泡ウレタンを1〜数センチ角に切断したものや真綿,グラスウールなどを適当な密度で連続的に配してある。そしてスピーカーユニットから最も遠い端部は鼓膜と振動板を含む空間に接する開口端603としている。 Based on such a theory, the inventor devised a speaker system as shown in FIG. In the speaker system of FIG. 6, the speaker unit 1 is attached to the cylindrical enclosure 6 and the main space 602 in the enclosure and the diaphragm 101 of the speaker unit are partitioned by the air-permeable acoustic resistance material 8 in the vicinity of the diaphragm 101 Inside the main space 602, the sound absorbing material 9 is appropriately disposed at an appropriate density, more specifically, one obtained by cutting urethane foam into pieces of 1 to several centimeters square, cotton, glass wool, etc. continuously at an appropriate density. It is The end farthest from the speaker unit is an open end 603 in contact with the space including the tympanic membrane and the diaphragm.

ここで,音響抵抗物質8と吸音材9の機能を説明すれば,音響抵抗物質8は主にスピーカーユニットとエンクロージャー内部の主空間の相互作用による低音域の機械的共振の抑制が目的であり,吸音材9は主に振動板101の背面から音響抵抗物質8を通じて漏れ出た音の消音が目的であるが,副次的に前述の低音域の機械的共振の抑制にも寄与している。 Here, to explain the functions of the acoustic resistance material 8 and the sound absorbing material 9, the purpose of the acoustic resistance material 8 is mainly to suppress the mechanical resonance of the bass region due to the interaction between the speaker unit and the main space inside the enclosure, The purpose of the sound absorbing material 9 is mainly to mute the sound leaked from the back surface of the diaphragm 101 through the acoustic resistance material 8, but also contributes to the suppression of the above-mentioned mechanical resonance in the low frequency range.

より詳しく説明すれば,音響抵抗物質8による共振の抑制は,振動板101から主空間602に向けた通気断面積の制限による空気の粘性を利用した流動抑制である。したがって音響抵抗物質8は体積よりその密度が重要であり,振動板101と主空間602の間に隙間を作ることなく配する必要がある。具体的には通気性のある発泡ウレタンや真綿など柔らかい繊維質の吸音材料を圧縮気味にして用いている。 More specifically, the suppression of the resonance by the acoustic resistance material 8 is a flow suppression using the viscosity of air by the restriction of the ventilation cross-sectional area from the diaphragm 101 to the main space 602. Therefore, the density of the acoustically resistant material 8 is more important than the volume, and it is necessary to arrange the acoustically resistant material 8 without forming a gap between the diaphragm 101 and the main space 602. Specifically, a soft fibrous sound absorbing material such as breathable urethane foam or cotton is used in a compressed state.

一方で吸音材9は消音が目的であり,一般的に発泡ウレタンやグラスウールなどの繊維質材料が用いられるが,低い周波数まで十分な消音を行うには全体としてのボリュームや空気振動が通過する厚みが必要で,前述の音響抵抗物質8より密度は低くてよい。 On the other hand, the purpose of the sound absorbing material 9 is to muffling, and generally a fibrous material such as urethane foam or glass wool is used, but the volume as a whole and the thickness through which air vibration passes are sufficient to muffle sufficiently to low frequencies. And the density may be lower than that of the aforementioned acoustically resistant material 8.

このような吸音材の吸音率は,一般的に約300Hz以上では1に近く,約100Hz以下の低い周波数では0.1以下に近い。これは吸音材の吸音効果が物質同志の振動摩擦による音響エネルギーから熱エネルギーへの転換昇華に起因しているものと考えられ,高い周波数では時間当たりの摩擦頻度が高いが低い周波数では摩擦頻度が低いことに起因していると考えられる。 The sound absorption coefficient of such a sound absorbing material is generally close to 1 at about 300 Hz or more and to about 0.1 or less at low frequencies of about 100 Hz or less. It is considered that the sound absorption effect of the sound absorbing material is caused by the conversion sublimation from the acoustic energy to the thermal energy due to the vibration friction of the substances, and the friction frequency per hour is high at high frequencies but the friction frequency is low at low frequencies. It is considered to be due to low.

図6においてエンクロージャーを長い筒状としたのは,この吸音材の吸音率が100Hz程度以下の低い周波数では非常に小さいので,振動板101から開口端603までの吸音材の厚みを確保して低い周波数の音のエネルギーを十分に吸収できるようにするためである。 In FIG. 6, the enclosure has a long cylindrical shape, because the sound absorption coefficient of this sound absorbing material is very small at a low frequency of about 100 Hz or less, so the thickness of the sound absorbing material from the diaphragm 101 to the opening end 603 is secured and low This is to allow sufficient absorption of sound energy of frequency.

このようなシステムの低音域の機械系等価回路を図7に示す。図においてRtは音響抵抗物質8の等価機械抵抗,Ctは振動板101と音響抵抗物質8の間の空間の等価機械スチフネス,Ce1,Re1,Ce2,Re2・・・Renはエンクロージャー6内部の主空間602に吸音材9を適当な密度で連続的に配したことによる等価機械スチフネスと等価機械抵抗を模擬している。C∞は振動板と鼓膜を含む空間の等価機械スチフネスで,その他のCoやCt,Cenに比べ十分に大きいものとする。 The mechanical equivalent circuit of the low frequency range of such a system is shown in FIG. In the figure, Rt is the equivalent mechanical resistance of the acoustic resistance material 8, Ct is the equivalent mechanical stiffness of the space between the diaphragm 101 and the acoustic resistance material 8, Ce1, Re1, Ce2, Re2, ... Ren is the main space inside the enclosure 6. The equivalent mechanical stiffness and the equivalent mechanical resistance are simulated by sequentially arranging the sound absorbing material 9 at an appropriate density at 602. C∞ is the equivalent mechanical stiffness of the space including the diaphragm and tympanic membrane, which is sufficiently larger than other Co, Ct, and Cen.

このようなシステムの低音域の機械共振の特性は,等価機械抵抗Ro,Rt,Re1〜Renとその間に存在するCoとCt,Ce1〜Cen,C∞の直並列の合成等価機械スチフネスに依存し,最低はCoとC∞,最高はCoとCtの直列スチフネスで決まる周波数領域で連続的に分散した形になると考えられ,その連続的に分散する共振峰の形はRt,Re1〜RenおよびCt,Ce1〜Cenの個々の大きさに関係すると考えられる The characteristics of the mechanical resonance in the low-pitch range of such a system depend on the equivalent mechanical resistance Ro, Rt, Re1 to Ren, and the combined equivalent mechanical stiffness of Co and Ct, Ce1 to Cen, C .. Is considered to be continuously dispersed in the frequency range determined by the series stiffness of Co and C∞ at the lowest and Co and Ct at the highest, and the forms of the continuously dispersed resonance peaks are Rt, Re1 to Ren and Ct. , Ce1 to Cen are considered to be related to the individual size

しかしCtについてその容積は,スピーカーユニットが例えば16cmの口径であるとき,振動板から音響抵抗物質8までの距離を3cmとすれば約0.5リットルほどであると考えられ,スピーカーユニットのfoを40Hzと仮定してMoとCoとCtの直列共振周波数を別途シミュレーションすれば400Hz以上と推定される。 However, the volume of Ct is considered to be about 0.5 liter if the distance from the diaphragm to the acoustic resistance material 8 is 3 cm when the speaker unit has a diameter of, for example, 16 cm, and the speaker unit fo Assuming that it is 40 Hz, the series resonance frequency of Mo, Co and Ct can be estimated to be 400 Hz or more if separately simulated.

一方,音響抵抗物質8は前述のとおり通気性のある発泡ウレタンや布や真綿などの繊維質の材料であって一般的な吸音材と同一であり,その吸音率は300Hz以上であれば1に近く,また振動板背面のほぼ全面を覆っていることから共振エネルギーは十分に吸収抑制されると考えられる。 On the other hand, as mentioned above, the sound resistant substance 8 is a breathable urethane foam, a cloth material such as cloth or cotton and is the same as a general sound absorbing material, and its sound absorption coefficient is 1 if it is 300 Hz or more. The resonance energy is considered to be sufficiently suppressed by the fact that it covers nearly the entire surface of the rear surface of the diaphragm close to it.

従って,図6のようなスピーカーシステムにおける図7の等価回路においてはCtの影響は無視でき,Ce1,Ce2・・・CenとC∞のみ考慮すればよいものと考えられる。その場合,CoとCe1の間に入る音響抵抗Ro+RtよりCoとC∞の間に入る音響抵抗Ro+Rt+Re1+・・・+Renの方が大きいので,共振の強さは連続的に分散する共振峰の内,CoとCe1の直列スチフネスで決まる周波数の共振が強く表れる。 Therefore, in the equivalent circuit of FIG. 7 in the speaker system as shown in FIG. 6, the influence of Ct can be neglected, and only Ce1, Ce2,... Cen and CC should be considered. In that case, since the acoustic resistance Ro + Rt + Re1 +... + Ren entering between Co and C∞ is larger than the acoustic resistance Ro + Rt entering between Co and Ce1, the strength of resonance is within the continuously dispersed resonance peaks, The resonance of the frequency determined by the series stiffness of Co and Ce1 appears strongly.

図6に示すエンクロージャーにおいて開口端603の意義について説明する。開口端603が閉端状の場合は図7に示す機械共振の等価回路においてC∞はゼロとなり前述の連続した共振峰のうちCoとCe1で決まる高い周波数の共振がより強くなるとともに,CoとC∞の直列のスチフネスで決まる低い周波数の共振が欠けてしまい低い周波数での振動板振幅に制約を与えると考えられるから,開口端603の存在はそのことに配慮したものである。 The meaning of the open end 603 in the enclosure shown in FIG. 6 will be described. When the open end 603 is closed, C∞ becomes zero in the equivalent circuit of mechanical resonance shown in FIG. 7 and the high frequency resonance determined by Co and Ce1 in the above-mentioned continuous resonance peaks becomes stronger, and The presence of the open end 603 takes account of that, since it is thought that the low frequency resonance determined by the series stiffness of C 欠 け is lost and the diaphragm amplitude at the low frequency is restricted.

音響抵抗物質8の音響抵抗を可能な限り大きくし,対して吸音材9の等価機械抵抗を無視し得る程度に小さくして,且つ筒6の長さを無限大とすれば,共振は極限まで抑制され,且つ鼓膜が接する空間に音が届くまでには音のエネルギーも吸収されて理想的な図3の(ロ)に近い周波数−音圧特性が得られると考えられるが,本件の目的がスピーカーユニットの大きさのみならずエンクロージャーも小型に構成することであるから,筒の長さは有限で且つ可能な限り短いことが望ましく現実的には数十cmから1m程度までと考えられる。 If the acoustic resistance of the acoustic resistance material 8 is made as large as possible, while the equivalent mechanical resistance of the sound absorbing material 9 is as small as negligible, and the length of the tube 6 is infinite, the resonance is at its limit It is considered that the frequency-sound pressure characteristics close to the ideal (b) in Fig. 3 can be obtained by suppressing the energy of the sound until the sound reaches the space where the tympanic membrane contacts and is suppressed. Since not only the size of the speaker unit but also the enclosure is to be compact, the length of the tube is preferably limited and as short as possible, and practically it is considered to be several tens cm to about 1 m.

発明者は図6に示すスピーカーシステムの次にさらに図8のような構造のスピーカーシステムを考案し試作した。図8に示すスピーカーシステムは,図6に示す基本的な構想をさらに小型化できるようにしたものである。図8のスピーカーシステムではスピーカーユニット1をエンクロージャー10に取り付け,エンクロージャーはユニット1側から鼓膜が接する空間への開口端部1004までを内部で折り曲げて先細りとした空間1001〜1003を有するように構成したもので,スピーカーユニット1の振動板101とエンクロージャー内部の主空間1001の間は通気性のある音響抵抗物質8で仕切り,空間1001〜1003には吸音材9を配置している。 The inventor devised and prototyped a speaker system having a structure as shown in FIG. 8 after the speaker system shown in FIG. The speaker system shown in FIG. 8 is designed to further miniaturize the basic concept shown in FIG. In the speaker system of FIG. 8, the speaker unit 1 is attached to the enclosure 10, and the enclosure is configured to have tapered spaces 1001 to 1003 by internally bending from the unit 1 side to the opening end 1004 from the unit 1 to the space in contact with the tympanic membrane. The air gap between the diaphragm 101 of the speaker unit 1 and the main space 1001 inside the enclosure is divided by the air-permeable acoustic resistance material 8, and the sound absorbing material 9 is arranged in the spaces 1001 to 1003.

吸音材9の配置密度は基本的に同一としているが,エンクロージャー内部を折り曲げた空間として振動板101から鼓膜が接する空間までの通路の長さを確保するとともに,エンクロージャーの開口端部1004に向けて空間を先細りとし,さらに吸音材9の密度も図6のものよりは高く,すなわち等価機械抵抗を高くなるようにして外部空間に漏れ出す音を吸収,消音できるよう配慮している。 Although the arrangement density of the sound absorbing material 9 is basically the same, the length of the passage from the diaphragm 101 to the space in contact with the tympanic membrane is secured as a space obtained by bending the inside of the enclosure and toward the opening end 1004 of the enclosure The space is tapered, and the density of the sound absorbing material 9 is higher than that of FIG. 6, that is, the equivalent mechanical resistance is increased to absorb and eliminate the sound leaking to the external space.

図8に示すものの試作では,スピーカーユニット1には16cm口径でfoが40Hzのものを用い,エンクロージャー10は六面体の1辺が約20cmとして,低音再生までを考慮した16cm口径のスピーカーのためのエンクロージャーとしては破格に小さいものとしている。 In the prototype of the one shown in FIG. 8, the speaker unit 1 uses a 16 cm aperture and a 40 Hz fo, and the enclosure 10 is about 20 cm on a side of a hexahedron, and an enclosure for a 16 cm aperture speaker considering bass reproduction. As an exceptionally small one.

このようなスピーカーシステムを図4のような電気駆動回路,すなわち周波数補正回路4と周波数対電圧利得が一定の電力増幅器5を含む回路で駆動した。 Such a speaker system was driven by an electric drive circuit as shown in FIG. 4, that is, a circuit including a frequency correction circuit 4 and a power amplifier 5 having a constant frequency to voltage gain.

しかしこのような音響装置により二つの課題が発生した。一つ目の課題は図8に示すスピーカーシステムの試作では16cm口径のスピーカーユニットを用いたことを説明したが,より小型で口径が10cm程度以下のスピーカーユニットを用いると,低い周波数の再生音圧を振動板の振動のみに依存するこの方式では振動板面積が小さすぎてスピーカーユニットのfoより低い周波数領域で十分な音圧が出せなかったことである。 However, such an acoustic device has caused two problems. The first problem was explained that the speaker unit of 16 cm in diameter was used in the trial production of the speaker system shown in FIG. 8, but when using a smaller speaker unit having a diameter of about 10 cm or less, the reproduced sound pressure at low frequency In this method, which depends only on the vibration of the diaphragm, the area of the diaphragm is too small to provide sufficient sound pressure in a frequency range lower than the fo of the speaker unit.

ここで,このような方式のスピーカーシステムに小型のスピーカーユニットを用いた場合にfoより低い周波数で十分な音圧が出せないことについて説明する。もともとスピーカーユニットにはその振動板の振動可能な最大振幅があり,周波数に対して一定の電圧で駆動した場合には振動板振幅は最低共振周波数foで最大になると考えられるから,foより高い周波数の音圧が均一であるとすれば,そのスピーカーユニットで出せる最大音圧はfo周波数で出せる音圧に制約されると言える。その最大音圧を基にそのスピーカーユニットの用途,例えばスピーカーユニットから耳までの距離が1m程度というような使い方を想定されている。そのような使い方を基準にした場合,振動板の振幅だけでfoより低い周波数をfoの周波数と同じ音圧で再生しようとすれば振動板の必要な振幅はfoの周波数で可能な振幅を超えてしまい無理があるということである。 Here, it will be described that sufficient sound pressure can not be output at a frequency lower than fo when using a small speaker unit in such a speaker system. Originally, the speaker unit has the maximum swingable amplitude of its diaphragm, and the diaphragm amplitude is considered to be maximum at the lowest resonance frequency fo when driven with a constant voltage with respect to the frequency, so a frequency higher than fo If the sound pressure of the speaker unit is uniform, it can be said that the maximum sound pressure that can be output by the speaker unit is restricted by the sound pressure that can be output at the fo frequency. Based on the maximum sound pressure, the application of the speaker unit, for example, the usage such that the distance from the speaker unit to the ear is about 1 m is assumed. Based on such usage, if it is attempted to reproduce a frequency lower than fo by the amplitude of the diaphragm alone with the same sound pressure as the frequency of fo, the necessary amplitude of the diaphragm exceeds the amplitude that is possible at the frequency of fo And it is impossible.

より安直に考えれば振動板面積が小さい場合でも振幅を大きくすれば音圧は確保できるが,現実的な小型スピーカーでは,振動板面積とともに最大振幅も小さい。 Though sound pressure can be secured if the amplitude is increased even if the diaphragm area is small considering the simplicity, the maximum amplitude is small with the diaphragm area in a realistic small speaker.

次に第二の課題は,図4の電気駆動回路,すなわち図5の周波数補正回路の補正特性で図8のスピーカーシステムを駆動した場合,前述の図7のCoとCe1の直列スチフネスの影響と思われる共振で意図しない周波数,具体的には150Hz近傍で音圧の山が生じること,その音圧の山を避けようと補正の開始周波数(前述のfh)を下げると低い周波数帯域で十分な音圧が得られなくなることである。 Next, the second problem is that when the loudspeaker system of FIG. 8 is driven by the correction characteristic of the electric drive circuit of FIG. 4, that is, the frequency correction circuit of FIG. Sound pressure peaks occur at unintended frequencies at the expected resonance, specifically 150 Hz, and it is sufficient to lower the start frequency of correction (fh above) to avoid the sound pressure peaks Sound pressure can not be obtained.

その様子を図9と図10で説明する。図9は,周波数補正特性のfhを図5で説明した理想に近いものとほぼ同一の関係とした場合で,図9の(二’)に示すよう周波数fpで音圧の山ができてしまっている。これは前述の図7のCoとCe1の直列スチフネスの影響と考えられる。前述の図8で説明したスピーカーシステムではfpの周波数が約150Hzであった。 This will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows the case where the frequency correction characteristic fh has almost the same relationship as the one close to the ideal described in FIG. 5, and a peak of sound pressure is formed at the frequency fp as shown in FIG. ing. This is considered to be the influence of the series stiffness of Co and Ce1 in FIG. 7 described above. In the speaker system described above with reference to FIG. 8, the frequency of fp was about 150 Hz.

図10は,その音圧の山が現れないようfhの周波数をfpに近いfh’にずらせた場合の特性で,fp近傍の音圧の山は小さくなるものの,今度は(ハ”)のように周波数fpより低い周波数で音圧が一段下がってしまう。 FIG. 10 shows the characteristic when the frequency of fh is shifted to fh 'close to fp so that the peak of the sound pressure does not appear, and although the peak of the sound pressure near fp is smaller, this time is as shown in (HA) The sound pressure drops by one step at a frequency lower than the frequency fp.

そこで本件の発明は,フレームに弾性的に支持された振動板と,振動板を振幅駆動する電磁駆動装置からなるスピーカーユニットを,振動板の背面側の音と前面側の音の干渉を阻害するエンクロージャーに取り付け,且つスピーカーユニットとエンクロージャーの内部空間による低音域の機械共振を抑制する手段を備えるとともに,電気駆動回路には該低音域の機械共振を抑制したことによる低音の不足を補う周波数補正回路を備えた音響装置において,振動板振幅のみで所望の低音を再生するよりも相対的に小さな口径のスピーカーユニットやエンクロージャーを使用しても十分な音圧を得られることを課題としている。さらにはより均一な周波数−音圧特性を得ることを課題としている。 Therefore, the present invention inhibits the interference between the sound on the back side of the diaphragm and the sound on the front side of the speaker unit including the diaphragm elastically supported by the frame and the electromagnetic drive device for driving the diaphragm in amplitude. A frequency correction circuit which is attached to the enclosure and includes means for suppressing mechanical resonance in the low frequency range due to the speaker unit and the internal space of the enclosure, and compensates for the lack of low frequency due to suppression of mechanical resonance in the low frequency range in the electric drive circuit. It is an object of the present invention to obtain sufficient sound pressure by using a speaker unit or an enclosure with a relatively small aperture rather than reproducing a desired bass only with the diaphragm amplitude in the acoustic device provided with the. Another object is to obtain more uniform frequency-sound pressure characteristics.

前述の課題を解決するために,請求項1では,フレームに弾性的に支持された振動板と該振動板を振復駆動する電磁駆動装置からなり低音域に固有の機械共振を有するスピーカーユニットと,該スピーカーユニットを取り付けてスピーカーユニットの振動板の背面側の音と前面側の音の干渉を阻害するエンクロージャーと,スピーカーユニットの電磁駆動装置に接続される電気駆動回路からなる音響装置において,前記スピーカーユニットの機械共振の抑制手段と,電気駆動回路には前記機械共振の抑制手段によって抑制された低音域の音圧不足を補う周波数−音圧補正回路を備え,該周波数−音圧補正回路の補正特性は,所定の周波数より低い周波数では振動板振幅が所定の周波数における振幅を超えることがないよう利得を制限したものであって,それにより不足する所定の周波数より低い周波数の音圧をエンクロージャーの共振手段で補うようにしたことを特徴とする音響装置を提供した。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a speaker unit comprising a diaphragm elastically supported by a frame and an electromagnetic drive device for driving the diaphragm in a vibrating manner and having a mechanical resonance inherent to a bass range An acoustic device comprising an enclosure mounted with the speaker unit to block interference between the sound on the back side and the sound on the front side of the diaphragm of the speaker unit and the electric drive circuit connected to the electromagnetic drive device of the speaker unit; The apparatus includes: a suppression unit for mechanical resonance of the speaker unit; and a frequency-sound pressure correction circuit for compensating for the lack of sound pressure in the low range suppressed by the suppression unit for mechanical resonance in the electric drive circuit. The correction characteristic is that the gain is limited so that the diaphragm amplitude does not exceed the amplitude at the predetermined frequency at frequencies lower than the predetermined frequency. There are provided a sound device, characterized in that the sound pressure of a frequency lower than a predetermined frequency of missing and to compensate in the enclosure of the resonant means thereby.

請求項2では,前記機械的共振の抑制手段は,前記スピーカーユニットの振動板の背面と該振動板背面から所定の距離を置く開口を含み,該開口を介してのみ前記振動板の振動による空気振動が前記エンクロージャー内部の主空間に伝搬するようにした小空間内の,前記振動板と開口間に通気性と吸音性のある音響抵抗物質を配したものであることを特徴とする請求項1の音響装置を提供した。 In the second aspect of the present invention, the mechanical resonance suppressing means includes the back surface of the diaphragm of the speaker unit and an opening at a predetermined distance from the back surface of the diaphragm. The air-conditioning and sound-absorbing material is disposed between the diaphragm and the opening in a small space where vibration is transmitted to the main space inside the enclosure. Provided an acoustic device.

請求項3では,前記不足する所定の周波数以下の音圧を補うエンクロージャーの共振手段はエンクロージャーの主空間の等価機械スチフネスと別に設けた等価機械質量の組み合わせによるものであることを特徴とする請求項1または請求項2の音響装置を提供した。 According to a third aspect of the present invention, the resonance means of the enclosure for compensating for the sound pressure below the predetermined frequency which is insufficient is a combination of equivalent mechanical stiffness provided separately from the equivalent mechanical stiffness of the main space of the enclosure. The acoustic device according to claim 1 or claim 2 is provided.

それにより,請求項1によれば,スピーカーユニットの振動板の機械共振を抑制して,それによる低音の音圧不足を電気的に補正する音響装置の所望の使用環境下において,そのスピーカーユニットの振動板の振幅のみで必要な音圧を発生しようとした場合に振動板の最大振幅を超えてしまうような低い周波数の低音はエンクロージャーの共振手段により音圧を補えるので,スピーカーユニットに口径が例えば10cm以下の小型のものを用いても所望の使用環境下で従来は考えられない低い周波数で十分な音圧の低音を得られる。 Therefore, according to claim 1, under the desired use environment of the acoustic device, the mechanical resonance of the diaphragm of the speaker unit is suppressed, and the sound pressure shortage of the bass thereby electrically corrected. Low-frequency bass that exceeds the maximum amplitude of the diaphragm when generating the required sound pressure only by the amplitude of the diaphragm compensates for the sound pressure by the resonance means of the enclosure, so the diameter of the speaker unit is, for example, Even with a compact one having a size of 10 cm or less, it is possible to obtain a bass of sufficient sound pressure at a low frequency which can not be considered conventionally under a desired use environment.

請求項2によれば,請求項1の発明に用いることができる機械共振の抑制手段を容易に且つ安価に提供できる。 According to the second aspect, the means for suppressing the machine resonance that can be used in the invention of the first aspect can be provided easily and inexpensively.

請求項3によれば,請求項1または請求項2において適用可能なエンクロージャーの共振手段を提供でき,特に小型のものを提供できる。 According to the third aspect of the present invention, the resonance means of the enclosure applicable in the first or second aspect can be provided, and in particular, a compact one can be provided.

従来の密閉型エンクロージャーによるスピーカーシステムの略図Schematic of a speaker system with a conventional enclosed enclosure 図1に示すスピーカーシステムの低域機械共振の機械系等価回路の図Diagram of mechanical equivalent circuit of low frequency mechanical resonance of the speaker system shown in FIG. 1 図1に示すスピーカーシステムの周波数−音圧特性の説明図Explanatory view of frequency-sound pressure characteristics of the speaker system shown in FIG. 1 図3の(ロ)の周波数−音圧特性のスピーカーシステムに用いる電気駆動回路の図Diagram of the electric drive circuit used for the speaker system of the frequency-sound pressure characteristic of (b) of FIG. 3 図4の電気駆動回路を用いて図3(ロ)の周波数−音圧特性のスピーカーシステムを駆動した場合の周波数−音圧特性の説明図Explanatory drawing of the frequency-sound pressure characteristic at the time of driving the speaker system of the frequency-sound pressure characteristic of FIG. 3 (b) using the electric drive circuit of FIG. 図3(ロ)の特性を得るためのスピーカーシステムの一例の図A diagram of an example of a speaker system for obtaining the characteristics of FIG. 3 (b) 図6に示すスピーカーシステムの低音域の機械共振の機械系等価回路Mechanical equivalent circuit of low frequency mechanical resonance of the speaker system shown in FIG. 6 図6を基礎にして試作した現実的なスピーカーシステムの図A diagram of a realistic speaker system prototyped based on Figure 6 図8に示すスピーカーシステムを図4の電気駆動回路で駆動した場合の周波数−音圧特性を説明する第一の図First diagram illustrating frequency-sound pressure characteristics when the speaker system shown in FIG. 8 is driven by the electric drive circuit of FIG. 4 図8に示すスピーカーシステムを図4の電気駆動回路で駆動した場合の周波数−音圧特性を説明する第ニの図The 2nd figure explaining the frequency-sound pressure characteristic at the time of driving the speaker system shown in FIG. 8 by the electric drive circuit of FIG. 本件の発明による音響装置の第一の実施例を用いたスピーカーシステムと電気駆動回路を示す図The figure which shows the speaker system and electric drive circuit which used the 1st Example of the audio equipment by this invention. 第一の実施例を用いた音響装置の音圧特性と周波数補正特性の関係を示す図Diagram showing the relationship between sound pressure characteristics and frequency correction characteristics of an acoustic device using the first embodiment 図11の(a)に示すスピーカーシステムの周波数補正回路を用いずに測定した周波数−音圧特性を示す図The figure which shows the frequency-sound pressure characteristic measured without using the frequency correction circuit of the speaker system shown to (a) of FIG. 図12とは別の周波数補正回路を使用した場合の音圧特性と周波数補正特性の関係を示す図The figure which shows the relationship between the sound pressure characteristic at the time of using the frequency correction circuit different from FIG. 12, and a frequency correction characteristic 図14に示す周波数補正特性を得るための周波数補正回路の一例を示す図FIG. 15 shows an example of a frequency correction circuit for obtaining the frequency correction characteristic shown in FIG. 図15とは別の周波数補正回路を示す図The figure which shows the frequency correction circuit different from FIG. 15 図16に示す周波数補正回路を使用した場合の音圧特性と周波数補正特性の関係を示す一例の図A diagram of an example showing the relationship between sound pressure characteristics and frequency correction characteristics when the frequency correction circuit shown in FIG. 16 is used 本件の発明による音響装置の第二の実施例を用いたスピーカーシステムを示す図The figure which shows the speaker system using 2nd Example of the audio equipment by this invention. 図14に示すスピーカーシステムを周波数補正回路がない電気駆動回路で駆動し測定した周波数−音圧特性を示す図The figure which shows the frequency-sound pressure characteristic which driven and measured the speaker system shown in FIG. 14 by the electric drive circuit which does not have a frequency correction circuit. 本件の発明による音響装置の第三の実施例を用いたスピーカーシステムを示す図The figure which shows the speaker system using 3rd Example of the audio equipment by this invention 本件の発明による音響装置の第三の実施例を用いた別のスピーカーシステムを示す図Figure showing another speaker system using the third embodiment of the acoustic device according to the invention of the present invention 本件の発明による音響装置の第四の実施例の電気駆動回路を示す図Figure showing an electric drive circuit of a fourth embodiment of an acoustic device according to the invention of the present application 図18の電気駆動回路の帯域減衰フィルターに用いる基本回路の例Example of basic circuit used for the band attenuation filter of the electric drive circuit of FIG. 18 本件の発明による音響装置の第五の実施例を用いたスピーカーシステムを示す図The figure which shows the speaker system using 5th Example of the audio equipment by this invention. 図20の第五の実施例を用いたスピーカーシステムの低域機械共振の機械系等価回路Low frequency mechanical resonance mechanical equivalent circuit of a speaker system using the fifth embodiment shown in FIG. 図20に示すスピーカーシステムを周波数補正回路がない電気駆動回路で駆動し測定した周波数−音圧特性を示す図The figure which shows the frequency-sound pressure characteristic which driven and measured the speaker system shown in FIG. 20 by the electric drive circuit which does not have a frequency correction circuit. 本件の発明による音響装置の第六の実施例を用いたスピーカーシステムを示す図The figure which shows the speaker system using 6th Example of the audio equipment by this invention 本件発明の第二の実施例を用いたスピーカーシステムと第四の実施例に示す電気駆動回路で周波数補正回路を用いずに組み合わせて使用し測定した周波数−音圧特性を示す図The figure which shows the frequency-sound pressure characteristic which used and measured combining the speaker system using the 2nd Example of this invention, and the electric drive circuit shown in the 4th Example, without using a frequency correction circuit.

本件発明の第一の実施例を用いたスピーカーシステムを図11の(a)に示す。図11の(a)に示すスピーカーシステムのエンクロージャー12は基本的に内部の主空間1201とダクト1202により構成されるバスレフ型である。 A speaker system using the first embodiment of the present invention is shown in FIG. The enclosure 12 of the speaker system shown in (a) of FIG. 11 is basically of a bass reflex type constituted by an internal main space 1201 and a duct 1202.

一般的なバスレフ型エンクロージャーは,スピーカーユニット11と主空間1201による共振周波数に対し,主空間1201とダクト1202による共振周波数を約70%に設定する。これはスピーカーユニット11と主空間1201の共振でその共振周波数以上の周波数の音圧を平坦化し,それより低い周波数の音圧をバスレフダクトと主空間の共振で補う構成とした場合に,スピーカーユニット11と主空間1201による共振周波数とバスレフダクトによる共振周波数の間に音圧の谷を生じさせることなく,全体として周波数−音圧特性を平坦化するための一般的な目安である。 The general bass reflex type enclosure sets the resonance frequency of the main space 1201 and the duct 1202 to about 70% of the resonance frequency of the speaker unit 11 and the main space 1201. This is a speaker unit in the case where the sound pressure of frequencies higher than the resonance frequency is flattened by the resonance of the speaker unit 11 and the main space 1201, and the sound pressure of a lower frequency is compensated by the resonance of the bass reflex duct and the main space. This is a general standard for flattening the frequency-sound pressure characteristic as a whole without generating a valley of sound pressure between the resonance frequency by the main space 1201 and the resonance frequency by the main space 1201 and the resonance frequency by the bass reflex duct.

従ってこのような共振1段のバスレフ型エンクロージャーの場合では,主空間の大きさを十分大きくして,スピーカーユニットと主空間の共振周波数をスピーカーユニットのfo共振の周波数に近づけたとしても,fo周波数の約70%程度の周波数までしか音圧を確保できなかった。しかも前提条件として主空間の大きさを十分に大きくとらなければならないのでエンクロージャーも小型にできなかった。 Therefore, in the case of such a single-stage bass reflex type enclosure, even if the size of the main space is made sufficiently large and the resonance frequency of the speaker unit and the main space approaches the frequency of the fo resonance of the speaker unit, the fo frequency The sound pressure can only be secured up to about 70% of the frequency of In addition, the enclosure can not be made small because the size of the main space must be taken sufficiently large as a precondition.

また,さらなる低音域の再生を可能とする技術として,ダブルバスレフという方式も存在する。これはバスレフ共振を2段構成にしたもので,第一段目と第二段目の共振をうまく設定した場合にはスピーカーユニット固有のfo共振の約50%程度までの周波数の再生が可能であると言われている。 There is also a double bass reflex system as a technology that enables further reproduction of the low tone range. This is a two-stage bass reflex resonance, and if the first stage and second stage resonances are set well, it is possible to reproduce frequencies up to about 50% of the fo resonance unique to the speaker unit. It is said that there is.

このような一般的なバスレフボックスに対し,図11に示す本件発明のスピーカーシステムに用いるバスレフエンクロージャーは,試作した実際の例ではスピーカーユニットに8cm口径,foが125Hz程度のものを使用し,該スピーカーユニットと主空間の共振周波数が160Hz〜200Hz程度となるよう主空間1201の大きさを1.5リットル程度としてある。 In contrast to such a general bass reflex box, the bass reflex enclosure used in the speaker system of the present invention shown in FIG. 11 uses a loudspeaker unit having a diameter of 8 cm and an fo of about 125 Hz in the actual example produced. The size of the main space 1201 is about 1.5 liters so that the resonance frequency of the unit and the main space is about 160 Hz to 200 Hz.

またその主空間1201とバスレフダクトの共振周波数は約50Hzとし,スピーカーユニットのfo周波数対比では40%と低く,従来の一般的な1段バスレフ型エンクロージャーとは考え方を異にしている。 Also, the resonance frequency of the main space 1201 and the bass reflex duct is about 50 Hz, and it is as low as 40% in contrast to the fo frequency of the speaker unit, and the concept is different from the conventional general one-stage bass reflex type enclosure.

そのようなスピーカーシステムを図11の(b)のような電気駆動回路で駆動する。図11の(b)に示す回路は,図4に示す回路にいわゆるMFB(モーショナルフィードバック)を加えたもので,スピーカーユニット11の振動板の動きを14のセンサーで検出して電圧信号に変換し,その電圧信号を13に示す加算回路で元の再生信号に加算する。加算するセンサーの信号位相を選択し図示しない回路でその利得を調整すれば,再生しようとする電気信号に対し振動板の過剰な動きすなわち共振による余分な振動は抑制されるので,共振抑制手段として機能する。 Such a speaker system is driven by an electric drive circuit as shown in FIG. 11 (b). The circuit shown in FIG. 11B is obtained by adding so-called MFB (motional feedback) to the circuit shown in FIG. 4 and detects the movement of the diaphragm of the speaker unit 11 with 14 sensors and converts it into a voltage signal Then, the voltage signal is added to the original reproduction signal by the addition circuit shown at 13. If the signal phase of the sensor to be added is selected and the gain is adjusted with a circuit not shown, excessive movement of the diaphragm with respect to the electric signal to be reproduced, that is, excessive vibration due to resonance is suppressed. Function.

図11に示す音響システムの周波数音圧特性について図12を用いて説明する。図12の周波数−音圧特性において,(ロ”)で表した特性が,図11の(a)のスピーカーシステムを図4において周波数補正回路がない一般的な電気駆動回路で駆動した場合の周波数−音圧特性である。fpはスピーカーユニット11とエンクロージャー12の主空間1201による共振峰の中心周波数で前述の実際の試作例ではfpは約160Hzであった。図13にその試作例の実測の周波数−音圧特性を示す。 The frequency sound pressure characteristics of the acoustic system shown in FIG. 11 will be described with reference to FIG. In the frequency-sound pressure characteristic of FIG. 12, the characteristic represented by (b) is the frequency when the speaker system of (a) of FIG. 11 is driven by a general electric drive circuit without the frequency correction circuit in FIG. Sound pressure characteristics, fp is the center frequency of the resonance peak due to the main space 1201 of the speaker unit 11 and the enclosure 12 and fp was about 160 Hz in the above-mentioned actual prototype example. It shows frequency-sound pressure characteristics.

また図12の(ホ)は図11の(a)に示すエンクロージャー12の主空間1201とダクト1202による中心周波数fdの共振峰の音圧であり,スピーカーユニット11が周波数fdの成分を含んで振動したとき共振しより大きな音圧を発生する。 FIG. 12 (e) shows the sound pressure of the resonance peak of the center frequency fd by the main space 1201 and the duct 1202 of the enclosure 12 shown in FIG. 11 (a), and the speaker unit 11 vibrates including the component of the frequency fd. When it does, it resonates and generates larger sound pressure.

このようなスピーカーシステムを図11の(b)に示す電気駆動回路で駆動する。図11の(b)に示す周波数補正回路4は図12の周波数補正回路の特性で示す音圧補正を行う。周波数補正回路の特性は周波数fhからfl’に向けて6dB/octで利得が上昇するように構成するが,fl’はスピーカーユニットのfoと振幅を考慮し無理がない周波数とする。具体的には使用するスピーカーユニット固有の最低共振周波数foを基本としてその約50%〜200%程度の範囲に選定する。 Such a speaker system is driven by an electric drive circuit shown in FIG. The frequency correction circuit 4 shown in (b) of FIG. 11 performs sound pressure correction shown by the characteristics of the frequency correction circuit of FIG. The characteristic of the frequency correction circuit is configured to increase the gain at 6 dB / oct from frequency fh to fl ', where fl' is a reasonable frequency considering the fo and amplitude of the speaker unit. Specifically, based on the lowest resonance frequency fo specific to the speaker unit to be used, it is selected in the range of about 50% to about 200%.

fl’の基本をfoとするのは,前述のとおりスピーカーユニットにおける振動板の最大振幅がfoの周波数で可能となるという前提からであり,本件発明の基礎となる前述の理論から最も妥当であると考えられる。 The reason that the basic of fl 'is fo is based on the premise that the maximum amplitude of the diaphragm in the speaker unit is possible at the frequency of fo as described above, and it is most appropriate from the above theory which is the basis of the present invention it is conceivable that.

fl’をfo周波数の50%に設定した場合は,周波数補正回路の補正特性は6dB/octであるからfl’の周波数時に当該スピーカーユニットで可能な振動板の最大振幅まで振動させるとすれば,fo周波数時の可能な振動板の振幅は最大振幅の1/2となるが,スピーカーユニットと耳の距離を前述の基準となる使用環境の1/2にすれば,つまりそのような使用環境を設定すれば実用的には耐え得る。 If fl 'is set to 50% of the fo frequency, the correction characteristic of the frequency correction circuit is 6 dB / oct, so if it is vibrated to the maximum amplitude of the diaphragm in the speaker unit at the frequency of fl', The amplitude of the possible diaphragm at the fo frequency is 1/2 of the maximum amplitude, but if the distance between the speaker unit and the ear is 1/2 of the reference usage environment, that is, such a usage environment It is practically acceptable if set.

逆にfl’をfo周波数の200%に設定した場合は,fo周波数の2倍の周波数での振動板振幅を当該スピーカーユニットで可能な振動板の最大振幅とできるから前述の基準となる使用環境の2倍の距離でも実用的に耐え得る音圧が得られる。 Conversely, when fl 'is set to 200% of the fo frequency, the diaphragm amplitude at a frequency twice the fo frequency can be made the maximum amplitude of the diaphragm that can be used by the speaker unit, so the above-mentioned reference operating environment A sound pressure that can withstand practically can be obtained even at a distance twice that of

また,fl’としてfoの約50%から約200%の範囲を設定するほかの理由は,使用するスピーカーユニットによっては最低共振周波数foと可能な振動板の最大振幅の関係にずれがある場合も想定されるからである。なお,fl’の周波数設定によってバスレフダクトの共振周波数fdも調整する。 Also, another reason for setting the range of about 50% to about 200% of fo as fl 'is that the relationship between the lowest resonance frequency fo and the maximum amplitude of the possible diaphragm may differ depending on the speaker unit used. It is because it is assumed. The resonance frequency fd of the bass reflex duct is also adjusted by the frequency setting of fl '.

実際の試作例ではfl’をfo周波数と同じ125Hzとしてある。そのような周波数補正回路で音圧を補正したとき図11の(a)のスピーカーシステムは図12の周波数−音圧特性の(ハ)のように周波数fl’まで中高音と同じ音圧で再生可能となるがfl’より低い周波数は音圧が不足する。(ホ’)は図11の(a)のエンクロージャー12の主空間1201とダクト1202の共振による音圧であり,前述のfl’より低い周波数の音圧を補うものである。 In an actual prototype, fl 'is 125 Hz which is the same as the fo frequency. When the sound pressure is corrected by such a frequency correction circuit, the speaker system of (a) of FIG. 11 reproduces at the same sound pressure as middle and high sound up to the frequency fl ′ as in (f) of the frequency-sound pressure characteristic of FIG. Although this is possible, frequencies lower than fl 'are insufficient in sound pressure. (Ho ') is the sound pressure due to the resonance of the main space 1201 and the duct 1202 of the enclosure 12 of (a) of FIG. 11 and compensates for the sound pressure of a frequency lower than that of fl' described above.

ここで改めてスピーカーユニットの振動板で中高音と同一な音圧で再生可能な周波数とバスレフダクトの共振周波数の関係を,従来のバスレフ型エンクロージャーによる場合と本件の発明で比較すれば,図11の(a)の試作例のスピーカーユニット11とエンクロージャー12の主空間1201を基準にして従来のバスレフ型エンクロージャーを構成する場合,スピーカーユニット11と主空間1201の共振周波数は前述のとおり約160Hzであるので,バスレフダクトの共振周波数は160Hzの70%である112Hzより大幅には低くできなかった。これはスピーカーユニットと主空間の共振のため160Hz以下の周波数では急に音圧が減少し,もし112Hzより極端に低い共振周波数のダクトを組み合わせれば,ダクトの共振周波数と160Hzの共振の間に音圧の谷が発生するからである。 Here, if the relationship between the frequency that can be reproduced with the same sound pressure as middle-high tone and the resonance frequency of the bass reflex duct in the diaphragm of the speaker unit is compared with the case of the conventional bass reflex type enclosure and the present invention, When the conventional bass reflex type enclosure is configured on the basis of the speaker unit 11 of the prototype example of (a) and the main space 1201 of the enclosure 12, the resonance frequency of the speaker unit 11 and the main space 1201 is about 160 Hz as described above Therefore, the resonant frequency of bass reflex duct could not be significantly lower than 112 Hz which is 70% of 160 Hz. This is due to the resonance of the speaker unit and the main space, the sound pressure decreases sharply at frequencies below 160 Hz, and if the duct with a resonant frequency extremely lower than 112 Hz is combined, between the resonant frequency of the duct and the resonance at 160 Hz This is because valleys of sound pressure occur.

一方で,本件発明によれば,試作例のように主空間1201とダクト1202の共振周波数をスピーカーユニット11と主空間1201の共振周波数160Hzの約30%の50Hzに選定してもなお周波数−音圧特性を均一にできる。これは,図11に示す実施例では,第一にスピーカーユニット11と主空間1201の共振をMFBによって抑制し,周波数補正回路で共振より低い周波数fl’まで音圧が均一になるよう音圧を補正したこと,第二に,fl’より低い周波数の音圧の減衰が理論的に6dB/octと緩やかであるため,前述のようにfl’を125Hzとしてダクトの共振周波数fdを50Hzに設定してもfdとfl’の間に谷を生じにくいためである。 On the other hand, according to the present invention, even if the resonance frequency of the main space 1201 and the duct 1202 is selected to 50 Hz, which is about 30% of the resonance frequency 160 Hz of the speaker unit 11 and the main space 1201, as in the prototype example Pressure characteristics can be made uniform. In the embodiment shown in FIG. 11, first, the resonance of the speaker unit 11 and the main space 1201 is suppressed by the MFB, and the sound pressure is made uniform by the frequency correction circuit to a frequency fl ′ lower than the resonance. Second, since the attenuation of the sound pressure at frequencies lower than fl 'is theoretically as slow as 6 dB / oct, the resonant frequency fd of the duct is set to 50 Hz with fl' set to 125 Hz as described above. Even if, it is because it is hard to produce a valley between fd and fl '.

なお,周波数補正回路がないバスレフ共振による音圧は図12の(ホ)のように,共振のないスピーカーユニットの振動板振幅による低音の再生音圧(ロ”)に沿って低い音圧しか得られないが,周波数補正を行うことにより(ホ’)のように音圧が上昇する。 Note that the sound pressure due to bass reflex resonance without a frequency correction circuit can only obtain a low sound pressure along with the reproduced sound pressure (lo) of the bass due to the diaphragm amplitude of the speaker unit without resonance as shown in FIG. Although the frequency correction does not work, the sound pressure increases as in (E ').

図11の第一の実施例を前述のように8cm口径のスピーカーユニットを用いて,バスレフエンクロージャーの主空間の容積を1.5リットルとし且つバスレフダクトと主空間の共振周波数を50Hzとして試作した音響システムでは,50Hzという低い周波数の音圧を十分に再生でき,このような小型のスピーカーシステムとしては従来にない低い周波数を再生できていることが検証できた。 The sound of the first embodiment of FIG. 11 was manufactured using the 8 cm aperture speaker unit as described above, and the volume of the main space of the bass reflex enclosure was 1.5 liters, and the resonance frequency of the bass reflex duct and the main space was 50 Hz. The system was able to reproduce sufficiently low sound pressure of 50 Hz, and it was verified that such a small speaker system could reproduce a low frequency which has not been achieved before.

ちなみに同口径のスピーカーユニットを用いてダブルバスレフタイプのエンクロージャーを設計すればエンクロージャーの内容積はダクトと空間を含めると5〜6リットルとなりそれでも再生可能な低音周波数は60〜70Hz止まりと想像される。 By the way, if a double bass reflex type enclosure is designed using a speaker unit of the same diameter, the inner volume of the enclosure is 5 to 6 liters including the duct and space, and it can be imagined that the reproducible bass frequency is still 60 to 70 Hz.

以上において,周波数補正回路4は,図12に示すようfl’以下の周波数において利得を同一として説明した。それによれば理論的にはfl’以下の周波数では周波数fl’を起点としてそれより低い側の周波数に向かって−6dB/octの傾きでスピーカーの振動板から発生する音圧は減少するが,それによる低い周波数での音圧不足をエンクロージャーの共振によって補い周波数特性を平坦化するという考え方に基づいている。 In the above, the frequency correction circuit 4 has been described as having the same gain at frequencies lower than fl 'as shown in FIG. According to it, theoretically, at frequencies lower than fl ', the sound pressure generated from the diaphragm of the speaker decreases at a slope of -6 dB / oct toward lower frequencies starting from frequency fl'. Based on the idea of compensating for the lack of sound pressure at low frequencies by the resonance of the enclosure and flattening the frequency characteristics.

しかしながら再生しようとする音源によってはfl’の周波数における最大振幅での音圧を基準にした場合,fl’より低い周波数において更なる音圧を必要とするような場合が存在する。例えばバスドラムや大型の和太鼓の音を強調したような音源である。その場合,音楽全体として人が感じる音圧レベルはfl’以上の周波数すなわち中音域が基準となるので,所望の音圧を中音域で設定した場合には,前述のバスドラムや大型の和太鼓が鼓動する時間領域でスピーカーの振動板の振幅がfl’での最大振幅を超えてしまう場合がある。 However, depending on the sound pressure at the maximum amplitude at the frequency of fl ', depending on the sound source to be reproduced, there are cases where additional sound pressure is required at frequencies lower than fl'. For example, it is a sound source that emphasizes the sound of a bass drum or a large-sized Japanese drum. In that case, the sound pressure level felt by people as a whole music is at a frequency of fl 'or higher, ie, the midrange, so when the desired sound pressure is set in the midrange, the bass drum and the large-sized Japanese drum as described above The amplitude of the diaphragm of the speaker may exceed the maximum amplitude at fl 'in the time domain where the heart beats.

そのような場合を想定し,周波数補正回路4の特性を図14のようにfl”以下の周波数から低い周波数に向かって利得を小さくなるよう設定し,それによって不足する音圧をエンクロージャーの共振で補うよう構成することも可能である。fl”の周波数としてはfl’と同一またはそれより低い周波数を設定するが,fl’より高い周波数を設定した場合には,図14のfl”が図12のfl’,図12のfl’が図14のfl”に設定した場合と同一となる。 Assuming such a case, the characteristic of the frequency correction circuit 4 is set so that the gain is decreased from the frequency lower than fl '' to a lower frequency as shown in FIG. It is also possible to configure to compensate. The frequency of fl "is set to a frequency equal to or lower than that of fl ', but when a frequency higher than fl' is set, fl" in FIG. , And fl 'of FIG. 12 are the same as when they are set to fl "of FIG.

図14の補正特性を得る周波数補正回路の一例を図15に示す。図はCR素子によるフィルターa,フィルターbとバッファアンプを組み合わせたものであるが,ファイルターaとフィルターbは場所を入れ変えてもよく,またCRをバッファアンプのNFループ内に組んでも差し支えない。このような構成とした場合,エンクロージャーの共振周波数fdにおけるスピーカーユニットの振動板の振動板振幅は図12によるよりも図14の(ヘ)分小さくなるから,周波数−音圧特性を平坦化することを前提とした場合は,エンクロージャーの共振強さはその共振周波数においてその分強く調整する必要がある。また周波数−音圧特性の谷の発生状況によって共振周波数も調整する必要がある。このような調整はバスレフボックスの場合ダクトの開口面積と長さを調整することで可能である。 An example of the frequency correction circuit for obtaining the correction characteristic of FIG. 14 is shown in FIG. The figure shows a combination of filter a and filter b by CR element and buffer amplifier, but the filer a and filter b may be changed places, and CR may be combined in the NF loop of the buffer amplifier. . In such a configuration, since the diaphragm amplitude of the diaphragm of the speaker unit at the resonance frequency fd of the enclosure is smaller than that of FIG. 12 by (f) in FIG. 14, the frequency-sound pressure characteristics should be flattened. Assuming that, the resonance strength of the enclosure needs to be strongly adjusted at that resonance frequency. In addition, it is also necessary to adjust the resonance frequency according to the occurrence of valleys of the frequency-sound pressure characteristics. Such adjustment is possible in the case of a bass reflex box by adjusting the opening area and length of the duct.

また,別の方法として周波数補正回路を図16に示すような構成とする方法がある。フィルター1からフィルター3は,例えば図23に示すようなバンドエリミネーションフィルター(BEF)としてその中心周波数や減衰量を何種類かに変化させたもので,音源によってスピーカーユニットの振動板振幅が固有の最大振幅を超えないよう切り替えるものである。0図16に示す回路でSWをs0からs3に切り替えた場合,s0において補正特性はfl’以下で利得が同一となり,s1〜s3では,それぞれのフィルターで設定した中心周波数と周波数帯域で利得が減少するようになっている。通常はSWをs0としておき,前述のバスドラムや大型の和太鼓があるような音源の場合は必要に応じs1〜s3に切り替えて音楽性は損なわない程度に特定の周波数におけるスピーカーユニットの振動板の振幅を抑制する。 As another method, there is a method in which the frequency correction circuit is configured as shown in FIG. The filter 1 to the filter 3 are, for example, a band elimination filter (BEF) as shown in FIG. 23, in which the center frequency and the amount of attenuation are changed to several types, and the diaphragm amplitude of the speaker unit is unique depending on the sound source It is switched so as not to exceed the maximum amplitude. 0 When SW is switched from s0 to s3 in the circuit shown in FIG. 16, the correction characteristic is less than fl 'at s0 and the gain is the same, and at s1 to s3, the gain is in the center frequency and frequency band set by each filter It is supposed to decrease. Normally, SW is set to s0, and in the case of a sound source such as the bass drum described above or a large-sized Japanese drum, it is switched to s1 to s3 as needed, and the diaphragm of the speaker unit at a specific frequency is not impaired Suppress the amplitude of

また別の方法ではより簡素化してs1〜s3は単一のフィルターのみとしてs0とs1を切り替える。あるいはs0を省略して常にs1に接続されるようにして予め特定の周波数帯域で利得が減少するようにしておくなど自由である。実験ではfl’以上の音圧に対し,fl’より低い周波数約30Hz〜70Hzの音圧が約6dB高いような音源に対し,中心周波数を50Hzとした帯域減衰フィルターを用いて50Hzでの利得を−6dBとした際に約30Hz〜70Hzの音圧が減少し音楽性も損なわずまたスピーカーユニットの振動板の最大振幅も抑制できて最大音圧も高く音楽全体としてのバランスもよいという結果を得た。図17はその場合の周波数補正特性と音圧特性の関係を示す図である。図17ではバスレフダクトの共振中心周波数fdが50Hzであって帯域減衰フィルターの中心周波数も50Hzである場合を想定して表したが,fdと帯域減衰フィルターの中心周波数はずれていてもよい。さらには図16に示すフィルター1〜フィルター3のいずれかまたは全部に図15のフィルターaのようなものを使用することも自由である。 Yet another way is simpler: s1-s3 switch s0 and s1 as a single filter only. Alternatively, it is free to omit s0 and always connect to s1 so as to reduce the gain in a specific frequency band in advance. In the experiment, for a sound source whose frequency is about 30 Hz to 70 Hz lower than fl 'and about 6 dB higher than the sound pressure of fl' or more, gain at 50 Hz using a band attenuation filter with a center frequency of 50 Hz Sound pressure of about 30Hz-70Hz decreases when it is set to -6dB, musicability is not impaired, the maximum amplitude of the diaphragm of the speaker unit can be suppressed, and the result is that the maximum sound pressure is high and the balance as the whole music is good The FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the frequency correction characteristic and the sound pressure characteristic in that case. Although FIG. 17 shows the case where the resonance center frequency fd of the bass reflex duct is 50 Hz and the center frequency of the band attenuation filter is also 50 Hz, the center frequency of fd and the band attenuation filter may be shifted. Furthermore, it is also free to use one such as the filter a of FIG. 15 for any or all of the filters 1 to 3 shown in FIG.

なお,以上において周波数補正回路の特性を得るにあたり増幅器等における超低域たとえば20Hz以下の利得低下は無視しているが,このような利得低下は増幅器特に入出力回路にコデンサやアウトプットトランスを用いた真空管アンプ等では一般的な特性であり図14のfl”以下の利得の低下特性を得るにあたり増幅器の低域の利得低下特性を利用することが可能である。 In the above, gain reduction in ultra-low frequency band such as 20 Hz or less in amplifier etc. is neglected in obtaining characteristics of frequency correction circuit, but such gain reduction is caused by using capacitor or output transformer for amplifier especially input / output circuit This is a general characteristic of the vacuum tube amplifier and the like, and it is possible to utilize the gain reduction characteristic of the low band of the amplifier in obtaining the gain reduction characteristic of fl ′ ′ or less shown in FIG.

以上のように周波数補正回路の特性は周波数fl’以下において利得を同一とすることもできるし,一部あるいはfl’より低い周波数のほぼ全域においてfl’における利得を超えないよう低くすることが可能である。本件特許の基本思想は,低音域に固有の機械的共振を有するスピーカーユニットと,該スピーカーユニットを取り付けるエンクロージャーと,スピーカーユニットの電磁駆動装置に接続される電気駆動回路からなる音響装置において,前記スピーカーユニットの機械的共振の抑制手段と,電気駆動回路には低音域の音圧不足を補う周波数−音圧補正回路を備え,該周波数−音圧補正回路の補正特性は,使用環境すなわちスピーカーとの距離や空間の大きさ,必要最大音圧等を考慮した所望の音圧でスピーカーユニットの振動板振幅が当該スピーカーユニット固有の最大値を超えることが無いよう設定し,それにより不足する所定の周波数以下の音圧をエンクロージャーの共振手段で補うようにしたことである。 As described above, the characteristics of the frequency correction circuit can make the gain equal to or lower than the frequency fl ', or lower than the gain of fl' in a part or almost the entire frequency range lower than fl '. It is. The basic idea of the present patent is an audio device comprising a speaker unit having mechanical resonance specific to a low frequency range, an enclosure to which the speaker unit is attached, and an electric drive circuit connected to an electromagnetic drive device of the speaker unit. Means for suppressing mechanical resonance of the unit and the electric drive circuit are provided with a frequency-sound pressure correction circuit that compensates for the lack of sound pressure in the bass region, and the correction characteristics of the frequency-sound pressure correction circuit The amplitude of the diaphragm of the speaker unit is set so that it does not exceed the maximum value inherent to the speaker unit at a desired sound pressure taking into account the distance, the size of the space, the required maximum sound pressure, etc. The following sound pressure is to be compensated by the resonance means of the enclosure.

なお図12の周波数補正特性においてfl’における利得は,便宜上特性を直性で表したため,fl’においてそれ以下の周波数と全く同一として表している。CR素子で図4のような周波数補正回路を構成した場合,周波数fl’において利得は最大値の−3dBとなるが説明では無視している。 In the frequency correction characteristic of FIG. 12, the gain at fl 'represents the characteristic as linearity for convenience, and therefore, is indicated as completely the same frequency as fl' in fl '. When the frequency correction circuit as shown in FIG. 4 is configured by the CR element, the gain is -3 dB at the maximum value at the frequency fl ', but is ignored in the description.

次に,図11の(b)に示す,MFBの働きについて図12を用いて説明する。図11の(b)において14のセンサーと13の加算回路がなく,周波数補正回路のみが電気駆動回路にある場合は,周波数−音圧特性の(ハ)に対し点線のような中心周波数fpの共振峰が現れる。これに対し14のセンサーと13の加算回路を加えてMFBを構成した場合,信号源3の源信号に対する中心周波数fpの共振による振動板の過剰振動はセンサー14で検出され13の加算器で源信号を相殺し,丁度図12のMFBによる共振抑制特性のように源信号から共振による過剰振動分を減衰させるフィルターのような働きをする。その結果,周波数−音圧特性に示す点線の共振峰を抑制して周波数に対して均一な音圧特性を得ることができる。 Next, the function of the MFB shown in (b) of FIG. 11 will be described with reference to FIG. In FIG. 11 (b), when there is no addition circuit of 14 sensors and 13 and only the frequency correction circuit is in the electric drive circuit, the center frequency fp as shown by dotted line with respect to (c) of frequency-sound pressure characteristics. A resonance peak appears. On the other hand, when 14 sensors and 13 addition circuits are added to constitute an MFB, excessive vibration of the diaphragm due to the resonance of the center frequency fp with respect to the source signal of the signal source 3 is detected by the sensor 14 and sourced by the 13 adders. It acts as a filter that cancels out the signal and attenuates the excess vibration due to the resonance from the source signal, just like the resonance suppression characteristic by the MFB in FIG. As a result, it is possible to obtain a sound pressure characteristic that is uniform with respect to the frequency by suppressing the resonance peak of the dotted line shown in the frequency-sound pressure characteristic.

共振抑制手段として図11の(b)よるMFBを利用した音響システムの更なる利点は,スピーカーユニットの振動板振幅の入出力の非線形性に基づく歪も改善されることである。すなわちスピーカーユニット自体の振動板の振幅が電磁駆動装置から出力される電圧に対し比例関係になくともそれが改善されることは周知である。 A further advantage of the acoustic system using the MFB according to FIG. 11 b as resonance suppression means is that the distortion based on the nonlinearity of the input and output of the diaphragm amplitude of the speaker unit is also improved. That is, it is well known that the amplitude of the diaphragm of the speaker unit itself is improved even if it is not proportional to the voltage output from the electromagnetic drive.

図11〜図17の実施例は共振抑制手段にMFBを用いた例で説明したが,次に別の方法を用いた実施例について説明する。図18は本件発明の第二の実施例を用いたスピーカーシステムを示す図である。図において11と12は図11の(a)と同一のものであり説明を省略する。図18において15は通気性のある音響抵抗物質でスピーカーユニット11の振動板1101の背面側に主空間1201との間を仕切るように配されている。これは図6と図8の8と同様に振動板の共振抑制手段として機能する。 Although the embodiment shown in FIGS. 11 to 17 has been described as an example using MFB as the resonance suppressing means, an embodiment using another method will be described next. FIG. 18 is a view showing a speaker system using a second embodiment of the present invention. In the figure, 11 and 12 are the same as (a) of FIG. In FIG. 18, 15 is an air-permeable acoustic resistance material and is disposed on the back side of the diaphragm 1101 of the speaker unit 11 so as to partition it from the main space 1201. This functions as a resonance suppression means of the diaphragm as well as 8 in FIG. 6 and FIG.

ここで,通気性のある音響抵抗物質15を用いて周波数−音圧特性を測定したところ,図19のようになり,音響抵抗物質15がない図13の特性と比較すれば前述のfpの山の高さが低いことから音響抵抗物質15は共振抑制手段として機能していることが分かる。 Here, when the frequency-sound pressure characteristic was measured using the air-permeable acoustic resistance material 15, it becomes as shown in FIG. 19, and compared with the characteristics of FIG. It can be seen that the acoustic resistance material 15 functions as a resonance suppression means because the height of

このようなスピーカーシステムを図4の電気駆動回路で駆動し,且つ図9のflを図12のfl’のような周波数に設定した音響システムでは,音響抵抗物質15を用いてなお図8と図9で説明した共振峰(ニ’)は残るものの図13に示すよりは改善され,小型のスピーカーユニットを用いて共振を抑制し,共振を抑制したことによる低音の音圧不足を周波数補正回路で補正する音響システムにおいて振動板振幅の不足による低音の音圧不足を,エンクロージャーによる共振で補いより大きな音圧を得ることができる。 In an acoustic system in which such a speaker system is driven by the electric drive circuit shown in FIG. 4 and fl in FIG. 9 is set to a frequency such as fl 'in FIG. Although the resonance peak (d ') described in 9 remains, it is improved over that shown in FIG. 13, and the resonance is suppressed using a small speaker unit, and the sound pressure shortage of the bass due to the suppression is suppressed by the frequency correction circuit. In the sound system to be corrected, the sound pressure shortage of the bass due to the shortage of the diaphragm amplitude can be compensated by the resonance by the enclosure to obtain a larger sound pressure.

図14に示すバスレフタイプのエンクロージャーでバスレフダクトによる共振を十分に引き出すためには,エンクロージャー内の主空間にスピーカーユニットの振動板の振動による空気の振動が十分に伝わらなければならないが,音響抵抗物質に一般的な吸音材を用いた場合は前述のように100Hz以下の周波数では吸音率が非常に低く,実際に試してみた感触では音響抵抗物質として一般的な通気性のある発泡ウレタンを圧縮気味にして用いても振動板の振動は音響抵抗物質を通じて主空間に伝わった。 In the bass reflex type enclosure shown in FIG. 14, in order to bring out the resonance by the bass reflex duct sufficiently, the air vibration due to the vibration of the diaphragm of the speaker unit must be sufficiently transmitted to the main space in the enclosure. When a general sound absorbing material is used, the sound absorption coefficient is very low at a frequency of 100 Hz or less as described above, and in the actually tried feel the compressed urethane foam which is generally air-permeable as an acoustic resistance substance The vibration of the diaphragm was transmitted to the main space through the acoustic resistance material.

共振抑制手段としては,図18による方法のほか機械的共振器を用いることが可能である。図20は,第三の実施例であるホルムヘルツ共振器16を用いたスピーカーシステムである。図20において11と12は図11(a)と同一のものである。図において共振器16は空間1602と開口筒1601を備え,開口筒1601の開口は,エンクロージャー12の主空間1201に接している。 In addition to the method according to FIG. 18, it is possible to use a mechanical resonator as the resonance suppression means. FIG. 20 shows a speaker system using the Holm Hertz resonator 16 according to the third embodiment. In FIG. 20, 11 and 12 are the same as in FIG. 11 (a). In the figure, the resonator 16 includes a space 1602 and an opening cylinder 1601, and the opening of the opening cylinder 1601 is in contact with the main space 1201 of the enclosure 12.

ホルムヘルツ共振器16の共振周波数はその空間1602の容積と開口筒1601の開口面積と筒の長さで求められるが,前述の試作による事例ではスピーカーユニット11と主空間1201による共振周波数fpは約160Hzであり,ホルムヘルツ共振器16の共振周波数をほぼfpと同一にすることで,主空間内1201内の共振エネルギーを共振器16が吸収し,共振を抑制できる。 The resonance frequency of the Holm Hertz resonator 16 is determined by the volume of the space 1602, the opening area of the opening cylinder 1601 and the length of the cylinder, but in the case of the above-mentioned trial manufacture, the resonance frequency fp by the speaker unit 11 and the main space 1201 is about 160 Hz. By making the resonance frequency of the Holm Hertz resonator 16 approximately the same as fp, the resonator 16 can absorb the resonance energy in the main space 1201 to suppress the resonance.

試算では,空間1602の容積を約1リットル,開口筒1601の開口面積を1.9cm,長さを2cmとすれば共振周波数を約160Hzとできる。なお共振器の共振の強さは空間1602の容積や開口筒1601の開口面積や長さおよび空間1602や開口筒1601内に吸音材を配する,開口筒の開口に音響抵抗を設けるなどで調整するものとする。このようなスピーカーシステムには図18のスピーカーシステムの場合と同様の電気駆動回路を用い,その場合の周波数−音圧特性は図12においてMFBによる共振抑制特性がほぼホルムヘルツ共振器16による共振抑制特性に取って替わられる。 According to trial calculations, if the volume of the space 1602 is about 1 liter, the opening area of the opening cylinder 1601 is 1.9 cm 2 , and the length is 2 cm, the resonance frequency can be about 160 Hz. The strength of resonance of the resonator is adjusted by arranging the sound absorbing material in the volume of the space 1602, the opening area and length of the opening cylinder 1601, the space 1602 and the opening cylinder 1601, providing an acoustic resistance in the opening of the opening cylinder, etc. It shall be. The electric drive circuit similar to that of the speaker system of FIG. 18 is used for such a speaker system, and the frequency-sound pressure characteristic in that case is the resonance suppression characteristic by MFB in FIG. Will be replaced by

ホルムヘルツ共振器16の共振筒1601は,質量を有しその周囲を弾性支持された振動板としても効果は同一である。 The resonance cylinder 1601 of the Holm Hertz resonator 16 has the same effect as a diaphragm having a mass and elastically supported around the periphery.

機械的共振器を用いた別の方法では,図21のような方法も考えられる。図21において17は主空間1201内に設置された共振器で,弾性板1702の自由端側に錘1701が取り付けてあり,基端は台1703に固定されている。振動板1702の弾性と錘1701の質量により共振周波数が定まり,振動板に弾性が高く機械損失の大きいプラスチック板のようなものを用いて共振周波数を前述のfpに合わせれば,主空間1201の空気振動で共振し,主空間の共振エネルギーを吸収する。 In another method using a mechanical resonator, a method as shown in FIG. 21 can also be considered. In FIG. 21, reference numeral 17 denotes a resonator installed in the main space 1201. A weight 1701 is attached to the free end side of the elastic plate 1702, and a base end is fixed to a base 1703. The resonance frequency is determined by the elasticity of the diaphragm 1702 and the mass of the weight 1701. If the resonance frequency is adjusted to the above fp by using a plastic plate with high elasticity and large mechanical loss as the diaphragm, air in the main space 1201 It resonates with vibration and absorbs resonance energy in the main space.

共振抑制手段は,電気駆動回路内に設けられた帯域減衰フィルターでもよい。図22は本件発明の第4の実施例に用いる電気駆動回路で,図4に示す電気駆動回路に18の帯域減衰フィルター(BEF:バンドエリミネーションフィルター)を追加したものである。18の帯域減衰フィルター(BEF)の具体回路例を図23の(a)と(b)に示す。図23の(a)はLとCの直列共振回路で共振周波数ではインピーダンスが最小となる特性を利用したもの,同じく(b)は一般的にTノッチフィルターと呼ばれる回路で,いずれも図12のMFBによる共振抑制特性に類似の周波数−利得特性を得ることができる。また近年はデジタル技術(コンピュータとソフトウエア)でもこのような特性を容易に得ることができる。 The resonance suppression means may be a band attenuation filter provided in the electric drive circuit. FIG. 22 shows an electric drive circuit used in the fourth embodiment of the present invention, in which 18 band attenuation filters (BEF: band elimination filter) are added to the electric drive circuit shown in FIG. Specific circuit examples of the 18 band attenuation filters (BEF) are shown in (a) and (b) of FIG. FIG. 23 (a) shows a series resonant circuit of L and C, which utilizes the characteristic that the impedance is minimized at the resonance frequency, and FIG. 23 (b) shows a circuit generally called a T notch filter. Frequency-gain characteristics similar to resonance suppression characteristics by MFB can be obtained. In recent years, such characteristics can be easily obtained by digital technology (computer and software).

従って,フィルターの中心周波数を図12のfpと同一に設定すれば,図11の(a)のスピーカーシステムと組み合わせて使用することで図11と類似の音響システムを構成することができる。 Therefore, if the center frequency of the filter is set to be the same as fp in FIG. 12, an acoustic system similar to that of FIG. 11 can be configured by using it in combination with the speaker system of FIG.

なお,図20と図21の機械的共振器および図22の帯域減衰フィルターは単一のもので説明したが,共振周波数をfp近傍でずらせた複数のものを組み合わせて減衰帯域幅を広げてもよい。 Although the mechanical resonators shown in FIGS. 20 and 21 and the band attenuation filter shown in FIG. 22 have been described as single ones, the attenuation bandwidth can be broadened by combining a plurality of resonators whose resonance frequency is shifted near fp. Good.

図24は本件発明の第五の実施例による機械共振抑制手段を用いたスピーカーシステムを示す図である。図24に示すスピーカーシステムのエンクロージャー19は基本的に図18に示す12と同じバスレフ型エンクロージャーであり,主空間1901とダクト1902で共振し,共振周波数は図14に示す第二の実施例と同様に低い周波数の音圧を補うことを意図している。 FIG. 24 is a view showing a speaker system using mechanical resonance suppressing means according to the fifth embodiment of the present invention. The enclosure 19 of the speaker system shown in FIG. 24 is basically the same bass reflex type enclosure as 12 shown in FIG. 18, resonates in the main space 1901 and the duct 1902, and the resonance frequency is the same as in the second embodiment shown in FIG. It is intended to compensate for the low frequency sound pressure.

図24と図18との違いは図18に示すスピーカーシステムではスピーカーユニット11と通気性を有する音響抵抗物質15が主空間1201内に直接配置してあるのに対し,図24の実施例では,エンクロージャー19と壁部20で覆われる小空間21内に配置され,スピーカーユニット11の振動板1101の振動によって生じる空気の振動は小空間21の開口2101を通じて主空間1901に伝搬することおよび,小空間内には振動板1101の背面側に通気性を有する音響抵抗物質22と,音響抵抗物質22と開口2101側に吸音材24が配されていることである。なお,試作では,図11に示したエンクロージャーを改造したので,図11のエンクロージャーの主空間1201は容積が1.5リットルであったが,図24の実施例では小空間21の容積は0.2リットル,主空間1901の容積は壁部20の体積を含めて1.3リットルほどである。 The difference between FIG. 24 and FIG. 18 is that the speaker system shown in FIG. 18 directly arranges the speaker unit 11 and the breathable acoustic resistance material 15 in the main space 1201, while the embodiment of FIG. The vibration of the air generated by the vibration of the diaphragm 1101 of the speaker unit 11 disposed in the small space 21 covered by the enclosure 19 and the wall 20 propagates to the main space 1901 through the opening 2101 of the small space 21 and the small space Inside, the sound resistance material 22 having air permeability on the back side of the diaphragm 1101, and the sound absorbing material 24 on the side of the sound resistance material 22 and the opening 2101 are disposed. In the trial production, the enclosure shown in FIG. 11 was modified, so the main space 1201 of the enclosure in FIG. 11 had a volume of 1.5 liters, but in the embodiment of FIG. The volume of the two-liter main space 1901 is about 1.3 liters including the volume of the wall portion 20.

なお,23は音響抵抗物質22と吸音材24の間の空間で,適当な吸音材を充填されていてもよく,場合によっては吸音材24と同一の材料で充填されていてもよい。さらには音響抵抗物質22から吸音材24までを同一材料で一体的に構成してもよい。 A space 23 between the acoustic resistance material 22 and the sound absorbing material 24 may be filled with a suitable sound absorbing material, and in some cases, may be filled with the same material as the sound absorbing material 24. Furthermore, the components from the acoustic resistance material 22 to the sound absorbing material 24 may be integrally formed of the same material.

ここで音響抵抗物質22は,振動板1101の振動による空気流量を制限して振動板を制動するこが目的であり,より具体的には通気面積を制限して空気の粘性を利用することで時間あたりの空気流量を制限するもので,試作では前述のように通気性の発泡ウレタンや木綿布などを圧縮気味にして使用した。このような材料では振動板の制動のみならず吸音効果も期待できる。 Here, the purpose of the acoustic resistance material 22 is to brake the diaphragm by limiting the air flow rate due to the vibration of the diaphragm 1101, and more specifically, by using the viscosity of air by limiting the ventilation area. In order to limit the air flow rate per hour, in the trial production, we used compressed urethane foam, cotton cloth, etc. as mentioned above. With such a material, not only damping of the diaphragm but also sound absorption effect can be expected.

吸音材24は吸音が目的であり,具体的には音響抵抗物質22と同様に繊維質材料や通気性の発泡ウレタンなどを用いることができる。このような構成により図18に示す第二の実施例に対しさらなる共振抑制効果を得ることができる。図25は図24に示すスピーカーシステムの低音域の機械共振の機械系等価回路であり,図26は図13と図19に示すものと同様に図24に示すスピーカーシステムの周波数−音圧特性である。 The purpose of the sound absorbing material 24 is to absorb sound, and specifically, as in the case of the acoustic resistance material 22, a fibrous material, air-permeable urethane foam, or the like can be used. With such a configuration, a further resonance suppressing effect can be obtained with respect to the second embodiment shown in FIG. FIG. 25 is a mechanical equivalent circuit of mechanical resonance of the bass region of the speaker system shown in FIG. 24, and FIG. 26 is a frequency-sound pressure characteristic of the speaker system shown in FIG. is there.

図25に示す機械系等価回路においてRt1は前記の音響抵抗物質22の等価機械抵抗で,Rt2は吸音材24の等価機械抵抗を示している。Ct1は振動板1101と音響抵抗物質22の間の空間のスチフネス,ResとCesは音響抵抗物質22と吸音材24の間の等価機械抵抗と等価機械スチフネスである。Cemはエンクロージャー19内の主空間1901のスチフネス,Mdはダクト1902内の空気の等価機械質量である。 In the mechanical equivalent circuit shown in FIG. 25, Rt 1 represents the equivalent mechanical resistance of the acoustic resistance material 22, and Rt 2 represents the equivalent mechanical resistance of the sound absorbing material 24. Ct1 is the stiffness of the space between the diaphragm 1101 and the acoustic resistance material 22, Res and Ces are the equivalent mechanical resistance between the acoustic resistance material 22 and the sound absorbing material 24 and the equivalent mechanical stiffness. Cem is the stiffness of the main space 1901 in the enclosure 19, and Md is the equivalent mechanical mass of air in the duct 1902.

ここで,スピーカーユニット11とエンクロージャー19内の空間の共振について図25を用いて説明する。まず一番低い周波数の共振は,スピーカーユニット11の等価機械質量Moと等価機械スチフネスCoとエンクロージャー19の主空間1901の等価機械スチフネスCemの直列回路で生じ,図24に示す主空間1901の容積を前述のとおり約1.3リットルとするとその共振周波数は約160Hz程度である。 Here, the resonance of the speaker unit 11 and the space in the enclosure 19 will be described with reference to FIG. First, the lowest frequency resonance occurs in a series circuit of the equivalent mechanical mass Mo of the speaker unit 11, the equivalent mechanical stiffness Co and the equivalent mechanical stiffness Cem of the main space 1901 of the enclosure 19, and the volume of the main space 1901 shown in FIG. As described above, if it is about 1.3 liters, the resonance frequency is about 160 Hz.

次に低い周波数の共振はスピーカーユニット11の等価機械質量Moと等価機械スチフネスCoと小空間20の等価機械スチフネスCesの直列回路で生じ,図24に示す小空間21の容積を前述のとおり0.2リットルとするとその共振周波数は300Hz以上である。一番高い周波数の共振はスピーカーユニット11の等価機械質量Moと等価機械スチフネスCoと振動板1101と音響抵抗物質22間の空間の等価機械スチフネスCt1の直列回路で生じ,Ct1は小空間21の容積よりさらに小さくなるから共振周波数は500Hz以上である。 The next lower frequency resonance occurs in the series circuit of the equivalent mechanical mass Mo of the speaker unit 11, the equivalent mechanical stiffness Co and the equivalent mechanical stiffness Ces of the small space 20, and the volume of the small space 21 shown in FIG. If it is 2 liters, the resonance frequency is 300 Hz or more. The highest frequency resonance occurs in a series circuit of equivalent mechanical mass Mo of speaker unit 11, equivalent mechanical stiffness Co, and equivalent mechanical stiffness Ct1 in the space between diaphragm 1101 and acoustic resistance material 22, and Ct1 is the volume of small space 21. The resonance frequency is 500 Hz or more because the frequency is further smaller.

ここで音響抵抗物質22は前述のとおり通気性の発泡ウレタンもしくは繊維質の布で構成し,また吸音材24も同様である。ここでこのような材料に共通するのはこれらの材料は前述のとおり一般的に吸音材として用いられ,その吸音率は周波数が高いほど高く,周波数が低いほど低くなり,約300Hz以上では1に近く,約100Hz以上では0.1以下,約100〜300Hzでは0.1〜1の間であることである。また吸音材を厚くすればそれに応じて吸音率は高くなるということである。 Here, the acoustic resistance material 22 is made of breathable urethane foam or fibrous cloth as described above, and the sound absorbing material 24 is also the same. Here, common to such materials, these materials are generally used as a sound absorbing material as described above, and the sound absorption coefficient is higher as the frequency is higher and lower as the frequency is lower. It is close to 0.1 or less at about 100 Hz or more, and between 0.1 and 1 at about 100 to 300 Hz. The thicker the sound absorbing material, the higher the sound absorption coefficient.

従って,前述のとおり振動板1101と第一の音響抵抗物質22の間の空間による共振は周波数300Hz以上500Hz程度となるが音響抵抗物質22の吸音特性により共振による音響エネルギーはそのほとんどが吸収されて共振は抑制される。また小空間21による共振も周波数が約300Hzであるから音響抵抗物質22と吸音材24の吸音特性により共振による音響エネルギーはそのほとんどが吸収されて共振は抑制される。 Therefore, as described above, the resonance due to the space between the diaphragm 1101 and the first acoustic resistance material 22 has a frequency of 300 Hz to 500 Hz, but most of the acoustic energy due to the resonance is absorbed by the sound absorption characteristics of the acoustic resistance material 22 Resonance is suppressed. Further, since the frequency of the resonance due to the small space 21 is also about 300 Hz, most of the acoustic energy due to the resonance is absorbed by the sound absorption characteristics of the acoustic resistance material 22 and the sound absorbing material 24, and the resonance is suppressed.

最後に主空間1901との共振であるが,共振周波数は約160Hz程度であり,音響抵抗物質22と吸音材24の吸音率としては0.1〜1の間の周波数領域である。しかし開口2101から振動板1101方向に距離を十分に確保し,すなわち空気振動が通過する吸音材の厚みを確保することで160Hzの音響エネルギーを吸収し共振を抑制できる。 Finally, the resonance with the main space 1901 is about 160 Hz, and the sound absorption coefficient of the acoustic resistance material 22 and the sound absorbing material 24 is in a frequency range of 0.1 to 1. However, by sufficiently securing a distance from the opening 2101 in the direction of the diaphragm 1101, that is, by securing the thickness of the sound absorbing material through which air vibration passes, acoustic energy of 160 Hz can be absorbed and resonance can be suppressed.

一方で,スピーカーユニット11と主空間1901の相互関係でおこる共振は,主空間1901内も音響エネルギーで満たすが,音響エネルギーは主空間1901を構成するエンクロージャーの内壁面と壁部20の主空間1901側の面及び開口2101の面積に応じて単位面積あたりで均等な圧力として伝搬しようとするが,開口2101の面積分だけが振動板1101方向に伝搬でき,その他は壁により反射され,次の瞬時ではまた同じことを繰り返し,壁部20と開口2101がない図18の場合に比べて主空間1901側から振動板1101に作用するエネルギーは相応に制限されさらに共振抑制効果を高くできる。開口2101から振動板1101に伝搬できなかったエネルギーは主空間1901内で時間をかけて減衰する。 On the other hand, although the resonance occurring in the mutual relationship between the speaker unit 11 and the main space 1901 fills the main space 1901 with acoustic energy, the acoustic energy is the main space 1901 of the inner wall surface of the enclosure constituting the main space 1901 and the wall portion 20 Although it tries to propagate as uniform pressure per unit area according to the area of the side surface and the opening 2101, only the area of the opening 2101 can propagate in the direction of the diaphragm 1101, and the others are reflected by the wall, and the next moment Then, the same thing is repeated, and the energy acting on the diaphragm 1101 from the main space 1901 side is appropriately limited as compared with the case of FIG. 18 without the wall portion 20 and the opening 2101, and the resonance suppression effect can be further enhanced. The energy that can not be transmitted from the opening 2101 to the diaphragm 1101 attenuates in the main space 1901 over time.

以上のように図24に示す第五の実施例の共振抑制手段を用いたスピーカーシステムでは,図18に示すものに比べて,振動板1101と主空間1901との共振を生じる相互関係において,吸音材24および吸音材24と音響抵抗物質22間の吸音材,開口2101と壁部20の作用により共振抑制効果を高めることができる。 As described above, in the speaker system using the resonance suppressing means of the fifth embodiment shown in FIG. 24, the sound absorption in the mutual relation that causes the resonance between the diaphragm 1101 and the main space 1901 compared to that shown in FIG. The resonance suppressing effect can be enhanced by the action of the sound absorbing material between the material 24 and the sound absorbing material 24 and the acoustic resistance material 22, and the opening 2101 and the wall portion 20.

また,主空間1901に露呈する吸音材24の面積は開口2101の部分に制限されることにより,主空間1901とダクト1902のバスレフ共振の強さにもほとんど影響することがない。 In addition, the area of the sound absorbing material 24 exposed to the main space 1901 is limited to the portion of the opening 2101, and thus hardly affects the strength of the bass reflex resonance of the main space 1901 and the duct 1902.

図26に図24に示すスピーカーシステムの周波数−音圧特性を示すが,図18に示す音響抵抗物質15だけの場合のスピーカーシステムの周波数−音圧特性図19に比べ,さらに共振の抑制がよく行われていることが分かる。 The frequency-sound pressure characteristics of the speaker system shown in FIG. 24 are shown in FIG. 26. The frequency-sound pressure characteristics of the speaker system with only the acoustic resistance material 15 shown in FIG. It is understood that it is done.

図24において,小空間21はエンクロージャー19と該エンクロージャー19に一体化された壁部20によって囲われて構成されているが,壁部をエンクロージャーやスピーカーユニットとは別の一部品として例えば樹脂成型品のようなもので構成し,スピーカーユニットの背面全周を該部品で覆って構成してもよい。すなわち小空間は該部品によってのみ囲われて構成されるようにしてもよい。また,スピーカーユニット11と該スピーカーユニットの振動板1101と音響抵抗物質22の間の空間の容積すなわち等価機械スチフネスCt1との関係で生じる共振の周波数において音響抵抗物質22と吸音材24の吸音率が1に近いこと,スピーカーユニット11とエンクロージャーの主空間1901の容積すなわち等価機械スチフネスCemとの関係で生じる共振の周波数において音響抵抗物質22と吸音材24の吸音率が0.1から1の範囲であること,さらには主空間1901とダクト1902の関係で生じる共振の周波数において音響抵抗物質22と吸音材24の吸音率が0.1に近い値以下であることという関係が成り立てば,用いる音響抵抗物質や吸音材の周波数対吸音率の特性に沿って,各空間の容積や各共振周波数は前述の値から調整可能である。 In FIG. 24, the small space 21 is constituted by the enclosure 19 and the wall portion 20 integrated with the enclosure 19. However, the wall portion may be, for example, a resin molded product as one component different from the enclosure or the speaker unit. It may be configured such that the entire back surface of the speaker unit is covered with the component. That is, the small space may be configured to be surrounded only by the component. In addition, the sound absorption coefficients of the acoustic resistance material 22 and the sound absorbing material 24 at the frequency of resonance occurring due to the volume of the space between the speaker unit 11 and the diaphragm 1101 of the speaker unit and the acoustic resistance material 22, ie the equivalent mechanical stiffness Ct1. 1 and the volume of the speaker unit 11 and the volume of the main space 1901 of the enclosure, that is, the equivalent mechanical stiffness Cem. If the relation that the sound absorption coefficient of the sound resistance material 22 and the sound absorbing material 24 is less than or equal to 0.1 at the frequency of resonance occurring due to the relation between the main space 1901 and the duct 1902 holds, the sound resistance used The volume of each space and each resonant frequency are It can be adjusted from the value of the predicate.

以上は本件発明の音響システムを用いる共振抑制手段の違いにより第一から第五の実施例として個々に説明して来たが,第一から第五の実施例の共振抑制手段は,二つないし複数で組み合わせて使用してもよい。図27は,共振抑制手段としてまず通気性のある音響抵抗物質15でスピーカーユニット11の振動板1101の背面側を覆い,さらにホルムヘルツ共振器16をその開口筒1601の開口がエンクロージャー12の主空間1201に接するように設けている。このスピーカーシステムに組み合わせる電気駆動回路は図4の構成のものを,flだけを図12のfl’のように設定したものを用いる。 Although the above has been described individually as the first to fifth embodiments according to the difference in resonance suppression means using the acoustic system of the present invention, the resonance suppression means of the first to fifth embodiments are two or more. It may be used in combination of two or more. FIG. 27 first covers the back side of the diaphragm 1101 of the speaker unit 11 with a breathable acoustic resistance material 15 as a resonance suppressing means, and further, the Holm Hertz resonator 16 has its opening tube 1601 as the main space 1201 of the enclosure 12. It is provided in contact with the The electric drive circuit combined with this speaker system uses the thing of the structure of FIG. 4, and what set only fl like fl 'of FIG. 12 is used.

また,スピーカーシステムとしては,図18の構成のものを用い,図11の(b)に示すMFBを使用した電気駆動回路を組み合わせてもよい。また図22に示すBEFを加えた電気駆動回路を組み合わせてもよい。図28は図18のスピーカーシステムと図22に示す帯域制限減衰フィルター(BEF)を組み合わせて使用した場合の,周波数−音圧特性を示す。この例で帯域減衰フィルターは,フィルターの中心周波数を125Hzと250Hzとした二つのフィルターを組み合わせて使用したものである。一つの手段で共振抑制効果が不十分な場合は,他の手段と組み合わせることでより十分な効果を奏することができる。 Further, as the speaker system, one having the configuration of FIG. 18 may be used, and an electric drive circuit using the MFB shown in FIG. 11B may be combined. Further, an electric drive circuit to which BEF shown in FIG. 22 is added may be combined. FIG. 28 shows frequency-sound pressure characteristics when the speaker system of FIG. 18 and the band-limited attenuation filter (BEF) shown in FIG. 22 are used in combination. In this example, the band attenuation filter is a combination of two filters with center frequencies of 125 Hz and 250 Hz. When the resonance suppression effect is insufficient by one means, a more sufficient effect can be achieved by combining with other means.

さらに以上は本件発明の実施例のエンクロージャー方式として1段のバスレフ共振を用いたもので説明したが,スピーカーユニットの振動板振幅をスピーカーユニット固有の最低共振周波数を基本としてその約50%〜200%の範囲より低い周波数では増加しないようにし,それにより不足する低い周波数の音圧をエンクロージャーの機械共振で補うようにするという図12で説明した周波数−音圧特性の特徴的且つ基本的考えによれば,エンクロージャーの機械共振,すなわち図12の(ホ)の共振は,前述の1段のバスレフ共振以外の方式でもよいことは自明である。 Furthermore, although the above description was described using one-stage bass reflex resonance as the enclosure method of the embodiment of the present invention, the diaphragm amplitude of the speaker unit is about 50% to 200% based on the lowest resonance frequency unique to the speaker unit. By the characteristic and basic idea of the frequency-sound pressure characteristics described in FIG. 12 of not increasing at frequencies lower than the range of, thereby making it possible to compensate the insufficient low sound pressure by the mechanical resonance of the enclosure. For example, it is obvious that the mechanical resonance of the enclosure, that is, the resonance of (e) of FIG. 12 may be a method other than the one-stage bass reflex resonance described above.

ダブルバスレフ型にすればさらに低い周波数の再生が可能であり,バスレフ型と同様にエンクロージャー内の主空間の等価機械スチフネスと別に設けた等価機械質量による共振を利用したドロンコーン式でも同様の効果が得られる。これらの方式ではスピーカーユニットと直接作用する主空間が図25に示す等価機械スチフネスCemの略密閉空間となり,スピーカーユニットと主空間による機械共振が強く表れるので第一から第五の実施例は有効に作用する。さらに別の方式として共鳴管やTQWTと呼ばれるような方式,あるいはホーンを用いたような方式でもその外形寸法が大きくなるという側面を除けば十分に図12の(ホ)の特性は得られる。 The double bass reflex type enables regeneration of even lower frequencies, and similar to the bass reflex type, the same effect is obtained with the drone cone type utilizing resonance due to the equivalent mechanical stiffness of the main space in the enclosure separately from the equivalent mechanical stiffness. can get. In these methods, the main space directly acting on the speaker unit is a substantially enclosed space of the equivalent mechanical stiffness Cem shown in FIG. 25, and mechanical resonance due to the speaker unit and the main space appears strongly, so the first to fifth embodiments are effective. Works. Further, the characteristic of (e) of FIG. 12 can be obtained sufficiently except the aspect that the external dimensions become large even in a system called a resonance tube or TQWT as another system or a system using a horn.

改めて本件発明の効果を説明すれば,従来のスピーカーユニットの低音域の機械的共振の利用を前提としたスピーカーシステムでは,スピーカーユニットとエンクロージャー内部の空間の関係による低域共振周波数でその再生可能な周波数の下限が制限され,それより低い周波数の音域をエンクロージャーの共振で補う構成としても,最低共振周波数が比較的高い例えば8cm以下の口径の小型のスピーカーユニットでは50Hz程度の低い周波数を十分な音圧で再生することは難しく,またエンクロージャーも必然的に大型のものが必要になっていた。 The effects of the present invention will be described again. In the speaker system based on the utilization of the mechanical resonance of the low frequency band of the conventional speaker unit, the speaker system and the space inside the enclosure can reproduce the low frequency resonance frequency. Even if the lower limit of the frequency is limited and the lower frequency range is compensated by the resonance of the enclosure, a low frequency of about 50 Hz is sufficient for a small speaker unit with a minimum resonance frequency, for example, a diameter of 8 cm or less. It was difficult to regenerate with pressure, and the enclosure was inevitably required to be large.

また,スピーカーユニットの低音域の機械的共振を抑制して,それによる低音の不足を電気的に補正した音響システムでは,スピーカーユニットの最低共振周波数の制約から解放されてより低い周波数の再生が可能になるが,10cm程度以下の小口径のスピーカーユニットでは,スピーカーユニットの最低共振周波数より低い周波数では振動板の振幅の制約から十分な音圧を発生できなかった。 In addition, in an acoustic system in which the mechanical resonance in the low range of the speaker unit is suppressed and the lack of bass thereby is electrically corrected, the lower resonance frequency of the speaker unit can be released to lower frequency reproduction. However, with a small diameter speaker unit of about 10 cm or less, sufficient sound pressure could not be generated due to the restriction of the amplitude of the diaphragm at frequencies lower than the lowest resonance frequency of the speaker unit.

対して本件発明では,スピーカーユニットの低音域の機械共振を抑制して,それによる低音の不足を電気的に補正するとともに,電気的な振動板の振幅補正は,所望の音圧でスピーカーユニットの振動板の最大振幅を超えない範囲とし,さらに不足する低音域の音圧はエンクロージャーの共振で補うようにしたので,スピーカーの最低共振周波数の制約によらない低い周波数の再生が可能になるとともに,音圧も十分に確保される。さらにエンクロージャーの方式を選択すればその大きさも小型にできる。 In the present invention, on the other hand, the mechanical resonance of the bass region of the speaker unit is suppressed to electrically correct the shortage of the bass thereby, and the amplitude correction of the electrical diaphragm is performed at the desired sound pressure of the speaker unit. Since the sound pressure of the low range is compensated by the resonance of the enclosure without exceeding the maximum amplitude of the diaphragm, it is possible to reproduce low frequencies not restricted by the lowest resonance frequency of the speaker, Sound pressure is also secured sufficiently. Furthermore, if the method of an enclosure is chosen, the size can also be made small.

さらには,種類の異なる低音域の共振の抑制手段を組み合わせて使用することにより共振の抑制効果を十分にして,共振の影響による音圧の山を排除して周波数特性の平坦化を実現できる。 Furthermore, by combining and using the means for suppressing resonance of different types of bass regions, the suppression effect of the resonance can be made sufficient, and the peak of the sound pressure due to the influence of the resonance can be eliminated to realize flattening of the frequency characteristics.

音響装置の存在を外形寸法的に負担に感じさせない且つ高品位な音を再生するステレオ装置,あるいはTV装置,あるいはPCオーディオ装置,サブウーハーシステムなどに適用できる。 The present invention can be applied to a stereo device, a TV device, a PC audio device, a subwoofer system, etc. that reproduces high-quality sound without making the presence of an audio device appear in a burden in size.

1 ・・・スピーカーユニット
101 ・・・振動板
102 ・・・フレーム
103 ・・・電磁駆動装置
2 ・・・密閉型エンクロージャー
201 ・・・筐体
202 ・・・内部空間
3 ・・・信号源
4 ・・・周波数補正回路
5 ・・・電力増幅器
6 ・・・エンクロージャー
601 ・・・筐体
602 ・・・内部空間
603 ・・・開口
8 ・・・通気性のある音響抵抗物質
9 ・・・通気性のある音響抵抗物質
10 ・・・エンクロージャー
1001・・・主空間
1002・・・折れ曲がり空間
1003・・・折れ曲がり空間
1004・・・開口端部
11 ・・・スピーカーユニット
1101・・・振動板
12 ・・・バスレフ型エンクロージャー
1201・・・主空間
1202・・・バスレフダクト
13 ・・・加算回路
14 ・・・センサー
15 ・・・通気性のある音響抵抗物質
16 ・・・ホルムヘルツ共振器
1601・・・開口筒
1602・・・空間
17 ・・・共振器
1701・・・錘部
1702・・・板部
1703・・・台
18 ・・・帯域減衰フィルター(BEF)
19 ・・・エンクロージャー
1901・・・主空間
1902・・・ダクト
20 ・・・小空間を構成する壁
21 ・・・小空間
2101・・・小空間の開口
22 ・・・音響抵抗物質
23 ・・・吸音材
24 ・・・吸音材

1 ... speaker unit 101 ... diaphragm 102 ... frame 103 ... electromagnetic drive 2 ... sealed enclosure 201 ... housing 202 ... internal space 3 ... signal source 4 ... Frequency correction circuit 5 ... Power amplifier 6 ... Enclosure 601 ... Case 602 ... Internal space 603 ... Opening 8 ... Breathable acoustic resistance material 9 ... Venting Acoustic Resistive Material 10 · · · Enclosure 1001 · · · Main space 1002 · · · bending space 1003 · · · bending space 1004 · · · open end 11 · · · speaker unit 1101 · · · diaphragm 12 · · · Bass reflex type enclosure 1201 · · · Main space 1202 · · · Bus reflex duct 13 · · · Addition circuit 14 · · · Sir 15 ··· Air-permeable acoustic resistance material 16 ··· Holm Hertz resonator 1601 ··· Open cylinder 1602 ··· Space 17 ····························································································································································· Weight portion 1702 ··· plate portion 1703 ··· · · · 18 · · · Band attenuation filter (BEF)
19 enclosure 1901 main space 1902 duct 20 wall forming a small space 21 small space 2101 small space opening 22 acoustic resistance material 23.・ Sound absorbing material 24 ・ ・ ・ Sound absorbing material

Claims (3)

フレームに弾性的に支持された振動板と該振動板を振復駆動する電磁駆動装置からなり低周波数音域に固有の機械的共振を有するスピーカーユニットと,該スピーカーユニットを取り付けてスピーカーユニットの振動板の背面側の音と前面側の音の干渉を阻害するエンクロージャーと,スピーカーユニットの電磁駆動装置に接続される電気駆動回路からなる音響装置において,前記スピーカーユニットの機械的共振の抑制手段と,電気駆動回路には前記機械的共振の抑制手段によって抑制された振動板の振幅減少による音圧不足を補う周波数−音圧補正回路を備え,該周波数−音圧補正回路の補正特性は,所定の周波数より低い周波数では振動板振幅が所定の周波数における振幅を超えることがないよう利得を制限したものであって,それにより不足する所定の周波数より低い周波数の音圧をエンクロージャーの共振手段で補うようにしたことを特徴とする音響装置。 A speaker unit comprising a diaphragm elastically supported by a frame and an electromagnetic drive device for driving the diaphragm in oscillation and having mechanical resonance specific to a low frequency range, and the speaker unit attached to the diaphragm of the speaker unit Means for suppressing mechanical resonance of the speaker unit, and an acoustic device comprising an enclosure for blocking the interference between the sound on the back side of the speaker and the sound on the front side and an electric drive circuit connected to the electromagnetic drive of the speaker unit The drive circuit includes a frequency-sound pressure correction circuit that compensates for the lack of sound pressure due to the amplitude reduction of the diaphragm suppressed by the mechanical resonance suppression means, and the correction characteristic of the frequency-sound pressure correction circuit is a predetermined frequency At lower frequencies, the gain is limited so that the diaphragm amplitude does not exceed the amplitude at the given frequency, and Acoustic device being characterized in that as supplement in the resonant means of the sound pressure of a frequency lower than a predetermined frequency enclosure insufficient Ri. 前記機械的共振の抑制手段は,前記スピーカーユニットの振動板の背面と該振動板背面から所定の距離を置く開口を含み,該開口を介してのみ前記振動板の振動による空気振動が前記エンクロージャー内部の主空間に伝搬するようにした小空間内の,前記振動板と開口間に通気性と吸音性のある音響抵抗物質を配したものであることを特徴とする請求項1の音響装置。 The means for suppressing mechanical resonance includes a back surface of the diaphragm of the speaker unit and an opening for setting a predetermined distance from the back surface of the diaphragm, and air vibration due to the vibration of the diaphragm only through the opening is inside the enclosure 2. An acoustic device according to claim 1, wherein an air-permeable and sound-absorbing acoustic resistance material is disposed between the diaphragm and the opening in a small space which is made to propagate to the main space of. 前記不足する所定の周波数以下の音圧を補うエンクロージャーの共振手段はエンクロージャーの主空間の等価機械スチフネスと別に設けた等価機械質量の組み合わせによるものであることを特徴とする請求項1または請求項2の音響装置。
The resonance means of the enclosure that compensates for the sound pressure below the predetermined frequency that is lacking is a combination of equivalent mechanical stiffness separately provided in the main space of the enclosure and an equivalent mechanical mass provided separately. Sound equipment.
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