JP2865306B2 - スピーカシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一端側にスピーカの放射面が配置され且つ
他端側に放音用の開口が形成された管状の音導路によっ
て、前記スピーカから前記開口まで音波を導くスピーカ
システムに関する。

〔従来の技術〕

従来、スピーカの音導路は、いわゆるホーンスピーカ
の場合のように音導路の断面積が徐々に拡大するように
して音響インピーダンスを調整し電気音響変換能率を向
上させ、また正確な再生音を得ることを目的とするもの
であった。

しかし最近視聴覚装置の発達にともない各種のスピー
カシステムが要求される中で必ずしも音響的に合理的と
いえない音導路が用いられることもでてきた。

例えば、大型テレビジョンセット用に開発されたスピ
ーカシステムの例では、ブラウン管側面後方の空間を活
用してスピーカを据え、側面に設けた音導管で音波を前
面に導くようにしてテレビジョンセットの大型化を防ぎ
かつ設置場所によらず音質を確保する工夫がなされてい
る。ところがこうした方法によると収納スペースの制約
から音導管の断面積が単調増加するように設計すること
ができず、長いスリット状に形成され音響的にはストレ
ートな音響管に近いものとなる。

こうした音導路では、一端が解放された音響管を形成
することになるので、実効的な管路長ｌで決まる特定周
波数fn fn＝｛C/（４＊１）｝（2n＋１） （ｎ＝0,1,2…） で共振現象が生じるため、再生音に共鳴音が含まれて音
質が悪くなることはよく知られている（ただしＣは音速
である）。こうした場合に該共鳴を抑えて音質を向上さ
せる為、音導路内面に吸音材を用い、例えば吸音材がホ
ーンを形成する状態に取付けて解決せんとしたものが公
知である。該公知方法によって耳ざわりな周波数特性上
のピークをある程度抑制することが可能になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記公知方法による場合、音導路に生ずる
共振が実効的な音導路長さで定まる鋭いピークを有する
のに対し、吸音体は周波数選択性の弱い吸音特性を呈す
るという原理的理由から、共鳴音の抑制は十分とはいえ
ず音質に敏感な聴者を完全に満足させることができない
上、再生音を全般的に吸音して出力音圧レベルを低下さ
せるという欠点があった。上記従来技術の欠点に鑑み、
本願発明は音導路に起因する共振周波数成分を選択的に
抑制するスピーカシステムを提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本願発明は、一端側にスピーカの放射面が配置され且
つ他端側に放音用の開口が形成された管状の音導路によ
って、前記スピーカから前記開口まで音波を導くスピー
カシステムにおいて、前記音導路が、前記開口へ向かっ
て拡大する拡大管部分を有するように形成され、前記共
鳴器吸音体が、前記音導路に作用するように前記音導路
の外側に配設され、前記共鳴器吸音体は、前記開口が開
放されている使用状態において、前記スピーカの放射面
から前記開口に至る前記音導路の長さに応じて発生する
前記音導路の共振周波数成分を吸収するように構成され
ていることを特徴とする。該共鳴器吸音体の共振周波数
は前記音導路の共振周波数の十分近傍になるように、あ
るいは該共振周波数を挟んで低周波側と高周波側それぞ
れの近傍周波数を共鳴周波数とする部分を含んで構成さ
れることが好ましい。

また、本願のスピーカシステムは、上記共鳴器吸音体
を音導路の基本共振周波数成分を吸収する部分と高次共
振周波数成分を吸収する部分とにより構成することが好
ましい。

本願発明スピーカシステムにおいては、共鳴器吸音体
の開口部が音導路に作用するように設けられるものであ
るが、音導路中間部位に設けられてよく、特に該開口部
が前記音導路のスピーカ側端部に設けられることが好ま
しい。

さらに、本願発明スピーカシステムの共鳴器吸音体を
音導路の壁を隔てた外側に一体的に設けるようにした
時、あるいはスピーカ背面に配設した背面キャビネット
内に一体的に設ける時に製作上の利益が大きい。また、
音導路に備えられる拡大管部分の外側に共鳴器吸音体を
配設することができる。

本願発明のスピーカシステムは、さらに、前記音導路
が、音波の通路方向視で、直交する２方向のうちの一方
の通路幅が前記開口に向かうほど拡大する拡大管部分を
有する偏平状に形成され、その通路幅が拡大する側にお
ける前記音導路の外側に、前記音導路の共振周波数成分
を吸収する共鳴器吸音体を配設することができる。

本願発明は、さらに上記音導路に吸音材を備えるスピ
ーカシステムである。

〔作 用〕

一端側にスピーカの放射面が配置された管状の音導路
には、放音用の開口に向かって拡大する拡大管部分が形
成され、この拡大管部分の存在によって音圧の向上等の
管状の音導路の音響特性の改善に寄与し得る。

しかしながら、このように拡大管部分を備えても、管
状の音導路に対する種々の制約から存在する共振現象の
ために音響特性の改善は十分ではなく、このために共振
器吸音体が設けられる。

共鳴器吸音体は、放音用の開口が開放されている使用
状態において、スピーカの放射面から開口に至る音導路
の長さに応じて発生する音導路の共振周波数成分とほぼ
同じ周波数の共鳴を起こすように構成されているため、
スピーカが発する音波により管状の音導路の共振が励起
されると、共鳴器吸音体が該共振音波により共鳴を起こ
す。この時、該共鳴器吸音体の開口部分で盛んに空気が
出入りして該共鳴周波数の音波エネルギーが消耗し、該
共振周波数音波に対し吸音効果を示す。

すなわち、管状の音導路に拡大管部分を備えさせるこ
とで、音導路の音響特性を音導路自身によって改善しつ
つ、それによっては改善できない共振現象による共振周
波数成分を共鳴器吸音体による吸音効果によって選択的
に吸収させるものとし、拡大管部分と共鳴器吸音体との
協働により、管状の音導路の音響特性を改善しているの
である。

しかも、共鳴器吸音体を管状の音導路の外側に配設し
ているので、共鳴器吸音体の設計自由度を大きくできる
と共に、共鳴器吸音体の存在自体によって、音導路にお
ける音響特性に悪影響を及ぼすことを回避している。

共鳴器吸音体の共鳴周波数は該音導路の共振周波数と
十分重なるように構成してあれば、吸音効果は著しい。
なお、該共振周波数を挟んで低周波側と高周波側それぞ
れの近傍周波数を共鳴周波数とする部分を含んで構成さ
れる場合には、共鳴する周波数範囲に適当な幅ができる
ので、設計や製作上の精度が多少良くなくとも十分な吸
音効果が得られる。

さらに、上記共鳴器吸音体が音導路の基本共振周波数
成分を吸収する部分と高次共振周波数成分を吸収する部
分とから構成されるスピーカシステムでは、高次周波数
の成分までも共振雑音を吸音する効果を有するので、極
めて良好な再生音が得られる。

音導路は一端解放の音響管を形成するので、それに応
じた共振即ち定在波が音導路内部に発生するが、共鳴器
吸音体の開口部を音導路の中間に設けたときに、該定在
波のエネルギーによく作用して、吸音効果を得易い。さ
らに該定在波の音圧最大値は閉管側の端に当たるスピー
カ側端部に存在するから、共鳴器吸音体の開口部を該音
導路のスピーカ側端部に設ける場合には、吸音効果が特
に著しい。

さらに、本願発明スピーカシステムの共鳴器吸音体を
音導路の壁を隔てた外側に一体的に設けるようにした時
には、共鳴器吸音体が十分機能するための形状とそれに
対応する開口部形状と位置が比較的自由に設計でき、か
つ全体の形状をコンパクトにすることができるのみか、
合成樹脂等で成型することも極めて容易になる。なお特
に音導路に拡大管部分を形成する場合には、その外側部
分にデッドスペースが生ずるため、これを共振器吸音体
の収納スペースに転用すれば特にスピーカシステム全体
がコンパクトに形成できる。また、スピーカシステムが
他の機器に取り付けられるような場合等において音導路
を偏平状に形成するのが好適な場合があるが、このよう
な場合に、音導路を、音波の通路方向視で、直交する２
方向のうちの一方の通路幅が開口に向かうほど拡大する
拡大管部分を有する偏平状に形成し、その通路幅が拡大
する側における音導路の外側に共鳴器吸音体を配設する
ことで、音導路の共振周波数成分を効果的に吸収すべく
共鳴器吸音体を配設しても、拡大管部分の外側部分のデ
ッドスペースを利用して、音導路を偏平状とするのを維
持できるのである。また、スピーカ背面に配設した背面
キャビネット内に一体的に設ける時にも設計製作上の自
由度が大きく製作も容易になる。

音導路に作用する共鳴器吸音体を備えた上に該音導路
内に吸音材を備えるスピーカシステムにおいては、音導
路に発生する共振周波数成分のうち特定の成分を選択的
に吸音すると共に、設計上選択されなかった共振周波数
成分およびそれ以外の雑音成分を平滑化することができ
る。

〔発明の効果〕

本願発明によれば、管状の音導路に拡大管部分を形成
し且つ共鳴器吸音体を音導路の外側に備えて音響特性の
悪化を防止して、正確な再生音を高能率で得るスピーカ
システムを提供することができる。また、設計や製造上
の誤差を容易に吸収でき、樹脂成型品で形成すると他の
材料を組み合わせる必要が無いから製造工数も節約で
き、産業上利用価値の高いスピーカシステムを提供する
ことができる。

〔実施例１〕 以下、図面を参照して本願発明を詳細に説明する。図
は本願発明をテレビジョンのスピーカシステムに実施し
た例を示すものである。

第６図に示すように、テレビジョンにおいて、スピー
カ（３）をブラウン管（２）側面後方の空間に収納し、
音波を音導路（４）によりブラウン管側面前方に導くよ
うに構成することによって、テレビジョンセット（１）
の据付け幅を縮小し、しかも設置場所による音場の乱れ
がなく、音像が画面に接近した良好位置に定位するもの
になる。この目的に使用するスピーカシステムは、第１
図に示すように、スピーカ（３）と、バスレフポート
（12）を有する背面キャビネット（11）と、一端側にス
ピーカ（３）の放射面が配置され且つ他端側に放音用の
開口が形成された管状の音導路（４）とから構成される
スピーカシステム（10）であるが、収納部分と開口部の
形状的制約があるため、図に示すような音導路（４）が
偏平状の特殊な形状にならざるを得ない。スピーカ前面
の音をブラウン管側面のスリット状開口部まで導く前記
音導路（４）は、合成樹脂で成型された内側部材と外側
部材を接合して一体にして製造される。該音導路（４）
は、上述の制約から、スピーカ前面からブラウン管側部
中間までのホーン状に拡大する、すなわち、音波の通路
方向視で、直交する２方向のうちの一方の通路幅が開口
に向かうほど拡大する拡大管部分（41）とブラウン管側
部に沿って前面に達するまでの断面積が余り変化しない
平行管部分（42）とから構成される。従って、音源から
開口にかけての音導路の断面積変化は単調増加させるこ
とができず、音導路は音響学的見地からは８ストレート
な音響管に近いものにならざるを得ない。このため、音
導路には周波数fn＝Ｃ（2n＋１）／（４＊ｌ）の共振が
生ずる。すなわち、前記開口が開放されている使用状態
において、スピーカ（３）の放射面からから開口に至る
音導路（４）の長さに応じて供振が生ずる。ここで、Ｃ
は音速、ｌは音導路の有効長さ、ｎは整数である。実際
に適用するスピーカシステムの寸法から、上式中のｎが
０の時に350−400Hz付近、ｎが１の時に1050−1200Hz付
近に共振が起こり、聴者の聴覚に与える影響が大きい。
さらに高次の共振も音楽鑑賞の場合など影響が免れな
い。

そこで本願発明の第１の実施例として、第１図及び第
２図に示すような、音導路（４）の外側、具体的には、
その通路幅が拡大する側である音導路拡大管部分（41）
の上下の外側にそれぞれ１個ずつの共鳴器吸音体（5
1），（52）を備えて、共振を吸収させたものがある。
それそれの共鳴器吸音体（51），（52）は音導路（４）
の中程、特に、拡大管部分（41）と平行管部分（42）の
境界部分に向けて開口する開口すなわちポート（61），
（62）を有して、いわゆるヘルムホルツの共鳴器を形成
する。ヘルムホルツの共振器における共振周波数frは、 fr＝（C/2π）｛S/V（ｌ＋0.8）｝^1/2 で求められる。ただし、Ｖは共鳴器の容積、Ｓは開口面
積、ｄはポートの径、ｌはポートの長さである。上側の
共鳴器（51）の共鳴周波数fr1は該音導路（４）の０次
共振周波数f0より若干高く、一方、下側の共鳴器（52）
の共鳴周波数fr2を該共振周波数f0より若干低くなるよ
うに設計してある。

本願発明のスピーカシステムを作動させて音圧周波数
特性を測定した結果を第９図から第12図に示した。

図は、音圧検出用マイクロフォンを上記音導路の開口
前方にセットして測定した結果を、1m距離換算して表示
するもので、各図中、下グラフは出力音圧レベルをスピ
ーカ駆動周波数に対してdB単位でプロットしたもの、上
のグラフは、インピーダンス特性図である。第９図が、
共鳴記吸音体を付与しない音導路の共振状態である。第
10図が上記実施例１の測定結果で、０次共振周波数f0を
はさんだ２ケの共鳴周波数fr1,fr2を用いる共鳴体吸音
体を付加したスピーカシステムについてのものである。
400Hz付近で7dBほどのピークを示した共振（第９図Ａ）
が、300Hzと400Hz付近に共鳴を有する上記２個の共鳴器
吸音体を付加したために約4dB減衰した（第10図Ｃ）こ
とが読み取れ、極めて顕著な効果を証明している。共振
周波数を挟んで２個の共鳴周波数を用意したのは、設計
上あるいは製作上生ずることのある共振周波数の差を吸
収して確実な吸音効果を得る為であるが、本図により対
象とする共振周波数からかなり離れた共振周波数を選ぶ
場合にもその目的が十分達成されることが示された。

〔実施例２〕 第３図と第４図は、本願スピーカシステムの別の実施
例を説明する図面である。共鳴器吸音体（53），（54）
の開口（63），（64）がスピーカ前面の脇部分に設けら
れる。一端解放の音響管に発生する定在波は閉管側の端
に音圧の最大値が存在するため、本実施例の共鳴器吸音
体（53），（54）は吸音効果が著しい。また共振周波数
に対応する共鳴器吸音体（55）が音導路の外側、テレビ
ジョンセット外枠壁との間に設けられ、開口（65），
（66）が音導路拡大管部分（41）の外壁に適当数設けら
れた例を点線で示した。共鳴周波数は各開口毎に開口の
形状とその後背部分が等価的に形成する空間によって定
まるので、これらが音導路の共振周波数に合致するよう
に設計される。

第11図に共鳴器吸音体の開口が音導路の拡大管部分に
設けられたスピーカシステムの測定結果を示した。共鳴
周波数は０次共振周波数に適合するよう設けられてい
る。第９図Ａに示された7dBのピークが、すっかり吸収
されて平坦になっており（第11図Ｄ）、著しい吸音効果
が証明された。

また第12図には、共鳴器吸音体の開口がスピーカ側端
部に設けられたもので、高次共振周波数（第９図Ｂ）に
対応する共鳴周波数を有する共鳴器吸音体を付加した場
合の測定結果を示した。図中Ｅに示すように、約4dBの
改善が図れた。

〔実施例３〕 第３、４図に示したように、前記共鳴器吸音体（5
3），（54）を備える音導路（４）の内壁に、さらに
布、ジュウタン、グラスウールなどの繊維や発泡樹脂な
どによって作られた多孔質吸音材（13）を取り付ける
と、共振成分を選択的に除去する共鳴器吸音体（53），
（54）と、全般的に音響特性を平滑化する吸音材（13）
それぞれの特性が生かされて、スピーカシステムは極め
て望ましい再生特性を呈するようになる。

第13図が上記吸音材（13）を第１図第２図に示した音
導路に付属せしめたときの測定結果である。第10図から
第12図の高周波域に見られるように、共振周波数を吸収
する共鳴記吸音体（53），（54）のみを使用したスピー
カシステムでは、音響特性が鋭いピークを多数有するの
に対して、吸音材（13）を併用するものではこれらがか
なり平滑化されることがわかる。

〔実施例４〕 第７図と第８図は、ウーファを組み込んだ本願発明の
スピーカシステム（10）と、別途ツィータ（９）とを取
り付けて、音質の向上を図ったテレビジョンセットを示
した図面である。高温再生用ツィータ（９）か、テレビ
ジョンセット前面キャビネット（１）の左右上側に、裏
側からネジで取り付けられ、前方に向けて音を放射する
ようにされている。さらに、ウーファを組み込んだメイ
ンのスピーカシステム（10）が、その開口、部をセット
前面、ブラウン管（２）の左右に隣接して配置するよう
に、キャビネット（１）側面部にネジ止め固定されてい
る。このように、音導路の共振が特に問題になるメイン
スピーカについてのみ本願を適用し、左程問題がないツ
ィータについては適用しないで全体の音響システムを構
築しても、音響上の効果を減滅しないことは当然であ
る。

第７図には、上記音響システムに追加して、サラウン
ド用スピーカ（８）が、キャビネット（１）の左右の後
側面に裏側から直接に取り付けられた場合が示されてい
る。

〔その他の実施例〕

上記の実施例に、共振周波数を挟んで２個の共鳴周波
数を使用するものを示したが、ある程度以上の製作精度
が得られる場合、あるいは許容度がある場合などには、
音導路の各共振周波数それぞれに対して１個ずつの共鳴
記吸音体を用いることで十分であることは言うまでもな
い。

各共振周波数に対応する吸音体の配置は上述したもの
に限定するものでなく、開口を音導路に設ければ音導路
に作用するから本願の目的は達成される。また例えば、
音導路のスピーカ側端部付近と、中央部とに分けて開口
を設けても効果は変らない。

第５図に略示するように音導路（４）に開口する共鳴
器吸音体（７）に背面キャビネット部分（１）に設ける
と、部材の配置設計上の自由度を拡げることができる。

上述の実施例においては、スピーカ前面を放射面と
し、音導路がスピーカの前方に配置された場合を示した
が、スピーカ後面を放射面とし、音導路がスピーカ後方
にある場合でも共鳴器吸音体の吸音効果は変わることが
ない。

また、スピーカはどの様な形式のものであってもよい
ことは言うまでもない。

以上、本願発明をテレビジョンに用いるスピーカシス
テムに実施した例について説明したが、本願の技術思想
は例えばコックピットチュア形視聴装置や自動車内の音
楽鑑賞装置など、音導路を利用して利益がある場合に広
く活用されるものである。

なお、特許請求の範囲の記載中に図面を参照する番号
を添えているが、これは理解を助ける目的で添付したも
のであって、これによって本願発明の技術的思想を制約
するものではないことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明スピーカシステムの１実施例を示す立
面断面図、第２図は同平面断面図、第３図は本願発明ピ
ーカシステムの別の実施例を示す立面断面図、第４図は
同平面断面図、第５図は本願発明のさらに別の実施例を
示す立面断面図、第６図は本願発明のスピーカシステム
の使用状況を示す平面断面図、第７図は本願発明のさら
に別の実施例を示す斜視図、第８図は同断面図、第９図
から第13図は音導路の音圧周波数特性図である。 （３）……スピーカ、（４）……音導路、（11）……背
面キャビネット、（13）……吸音材、（41）……拡大管
部分、（51）‥（55）……共鳴器吸音体、（61）‥（6
6）……開口。

フロントページの続き (72)発明者 嶋田 哲雄 大阪府寝屋川市日新町２番１号 オンキ ヨー株式会社内 (72)発明者 桜井 邦美 大阪府寝屋川市日新町２番１号 オンキ ヨー株式会社内 (72)発明者 工藤 紘一郎 大阪府寝屋川市日新町２番１号 オンキ ヨー株式会社内 (56)参考文献 特公 昭57−1196（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭54−18901（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端側にスピーカ（３）の放射面が配置さ
   れ且つ他端側に放音用の開口が形成された管状の音導路
   （４）によって、前記スピーカ（３）から前記開口まで
   音波を導くスピーカシステムであって、 前記音導路（４）が、前記開口へ向かって拡大する拡大
   管部分（41）を有するように形成され、 共鳴器吸音体（51）−−（55）が、前記音導路（４）に
   作用するように前記音導路（４）の外側に配設され、 前記共鳴器吸音体（51）−−（55）は、前記開口が開放
   されている使用状態において、前記スピーカ（３）の放
   射面から前記開口に至る前記音導路（４）の長さに応じ
   て発生する前記音導路（４）の共振周波数成分を吸収す
   るように構成されているスピーカシステム。
2. 【請求項２】前記共鳴器吸音体（51）−−（55）の共鳴
   周波数が前記音導路（４）の共振周波数の十分近傍であ
   る請求項１記載のスピーカシステム。
3. 【請求項３】前記共鳴器吸音体（51）−−（55）が、前
   記音導路（４）の共振周波数を挟んで低周波側の近傍周
   波数を共鳴周波数とする部分と高周波側の近傍周波数を
   共鳴周波数とする部分とから構成される請求項１記載の
   スピーカシステム。
4. 【請求項４】前記共鳴器吸音体（51）−−（55）が、前
   記音導路（４）の基本共振周波数を吸収する部分と高次
   共振周波数を吸収する部分とから構成される請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
5. 【請求項５】前記共鳴器吸音体（53），（54）の前記音
   導路（４）に作用する開口部（63），（64）が該音導路
   のスピーカ（３）側の端部に設けられる請求項１〜４の
   いずれか１項に記載のスピーカシステム。
6. 【請求項６】前記共鳴器吸音体（51），（52）の前記音
   導路（４）に作用する開口部（61），（62）が前記音導
   路の中間部位に設けられる請求項１〜４のいずれか１項
   に記載のスピーカシステム。
7. 【請求項７】前記共鳴器吸音体（51）−−（55）が前記
   音導路（４）の壁を隔てた外側に一体的に設けられる請
   求項１〜６のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
8. 【請求項８】前記共鳴器吸音体（51）−−（55）が前記
   拡大管部分（41）の外側に設けられる請求項１〜６のい
   ずれか１項に記載のスピーカシステム。
9. 【請求項９】前記音導路（４）が、音波の通路方向視
   で、直交する２方向のうちの一方の通路幅が前記開口に
   向かうほど拡大する拡大管部分（41）を有する偏平状に
   形成され、 その通路幅が拡大する側における前記音導路（４）の外
   側に、前記音導路（４）の共振周波数成分を吸収する共
   鳴器吸音体（51）−−（55）を配設する請求項８記載の
   スピーカシステム。
10. 【請求項１０】前記共鳴器吸音体（７）がスピーカ
    （３）の背面に配設した背面キャビネット（11）内に一
    体的に設けられる請求項１〜６のいずれか１項に記載の
    スピーカシステム。
11. 【請求項１１】前記音導路（４）にさらに吸音材（13）
    を備える請求項１〜10のいずれか１項に記載のスピーカ
    システム。