JP4235803B2 - Speaker system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ機器におけるスピーカ・システムの分野に関し、特に、カスケード・バス・リフレックス方式のスピーカ・システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来(1920年頃)より、スピーカ・システムの再生低音周波数を低くする手段として、所謂カスケード・バスレフ(カスケード・バス・リフレックス)方式がある。図5にそのスピーカ・システム30の構造を示し、その等価回路を図6に示す。また、図5及び図6に表記された各パラメータの詳細を下記[表1]に示す。
【0003】
【表1】
【0004】
このカスケード・バスレフ方式のスピーカ・システム30は、図5に示されるように、スピーカ・ユニット1のある部屋(第1のキャビティー21)に設けたバスレフダクトである第1ダクト22の外側に、もう1つの部屋である第2のキャビティー23を作り、この第2のキャビティー23に外部空間と連通する第2ダクト24を設けることで、結果的にスピーカ・ユニット1の背面放射音が2つの共鳴系となり、再生低音周波数の限界を下げるというものである。
【0005】
上記スピーカ・システム30において、支持系のステフィネスS0は、S0=1/C0、第1のキャビティー21のステフィネスS1は、S1=1/C1、第2のキャビティー23のステフィネスS2は、S2=1/C2で表され、スピーカ・ユニット1の低音再生限界周波数f0と、バスレフ型のキャビネットを使用した場合の低音再生限界周波数frと、同体積の密閉型キャビネットにスピーカを入れた場合の低音再生周波数fcと、は以下の関係式[数1]で表される。
【0006】
【数1】
【0007】
上記、カスケード・バスレフ方式のスピーカ・システム30において、そのキャビネットの内部容積比を、(第1のキャビティー21の容積):(第2のキャビティー23の容積)=1:3と設定すると、最低共振周波数は[数1]及び総合的ステフィネス計算より以下の値となる。
【0008】
【数2】
【0009】
更に、理想的なバスレフ型方式の条件式、
【0010】
【数3】
【0011】
を前記[数2]の式に代入して、
【0012】
【数4】
【0013】
を得る。即ち、カスケード・バスレフ方式は、スピーカ・ユニット1のオリジナルの低音再生限界周波数f0の低音再生周波数の帯域を0.562倍まで拡げられることを表わしている(これは代表的な数値解析事例である)。
【0014】
次に、上記事例のカスケード・バスレフ方式のスピーカ・システム30のインピーダンス特性(実線ω)と音圧特性(点線θ)及び比較としての同等の密閉型スピーカ・システムの音圧特性(点線φ)を図7に示す。図7から判るように、インピーダンス特性は第1ポールP1、第2ポールP2、第3ポールP3の3つのポールが現れる。そして、音圧特性は低周波数側にできる共振ポイントの第2の谷V2まで低音再生限界周波数が拡大されていることが判る。
【0015】
尤も、現在のオーディオ機器の高性能化に伴って、上記のような古典的なカスケード・バスレフ方式を含むバスレフ型スピーカ・システムの更なる低音再生能率の向上が要請されている。特に、左右のスピーカとMD、CD、DVD等をソースとする録音再生装置が一体となった所謂ラジカセタイプの一体型オーディオシステムでは、限られたスペースにおけるバスレフ型スピーカ・システムの低音再生能率の向上が重要なセールスポイントとなっている。
【0016】
この点、バスレフ型スピーカ・システムの低音再生能率の向上を図った公知技術として、下記[特許文献1]には、音響装置の左右キャビネットの左キャビネットと右キャビネットの空気の容積を非対称にして、一方をバスレフ方式のキャビネットとして、キャビネット内で左右スピーカの低域共振周波数を低域側に遷移させて低域を増強させる構造の音響装置及びキャビネットが開示されている。
【0017】
また、下記[特許文献2]には、スピーカ・システムの上下又は/及び左右の揺動を防止することを目的として、位相反転型(バス・リフレックス)のスピーカ・システムにおいて、スピーカボックスのバッフル板及び後面板間に架張した第1のダクトと該第1のダクトと直交するように垂直又は/及び水平に第2〜第5のダクトを上下又は/及び左右方向に配設し、スピーカボックスの内圧バランスを上下又は/及び左右に配設した第2〜第5のダクトによって調整し、スピーカの背圧は壁によって吸収させる構造のスピーカ・システムが開示されている。
【0018】
【特許文献1】
特開2000−134683号公報
【特許文献2】
特開平11−150779号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記[特許文献1]は左右チャンネルのスピーカボックスの容積が非対称である点に特徴があるバスレフ型スピーカ・システムであり、[特許文献2]は内部に配されたダクトの構造に特徴があるバスレフ型スピーカ・システムであるが、双方ともカスケード・バスレフ方式の低音再生能率の改善に示唆を与えるものではない。
【0019】
本発明は、古典的でありながら優れた低音再生能率が得られるカスケード・バスレフ方式を見直して、更なる低音再生能率の向上及び総合的音質の特徴づけを図ることを目的として、シンプルでありながら低音再生能率の向上が著しい新規な構造のカスケード・バスレフ方式のスピーカ・システムを提供するものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、離間して配設された左右チャンネルの各キャビネット2L、(2R)が、スピーカ1L(1R)を収納する第1のキャビティー5L(5R)と、前記第1のキャビティー5L(5R)と障壁6L(6R)によって隔てられた第2のキャビティー7L(7R)と、前記第1のキャビティー5L(5R)に設けられた前記第1のキャビティー5L(5R)と前記第2のキャビティー7L(7R)とを連通させるための第1ダクト11L(11R)と、前記第2のキャビティー7L(7R)に設けられた前記第2のキャビティー7L(7R)と外部空間とを連通させるための第2ダクト12L(12R)と、を備えるカスケード・バス・リフレックス方式のスピーカ・システムにおいて、前記左右チャンネルL/Rの各キャビネット2L(2R)の第2のキャビティー7L(7R)同士を連通させるための接続ダクト13が設けられていることを特徴とするスピーカ・システム20を提供することにより、上記課題を達成する。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスピーカ・システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0022】
図1は本発明に係るスピーカ・システムの構造を示す斜視図である。図2は同上のスピーカ・システムの原理・構造を説明するための模式図である。図3は同上のスピーカ・システムの等価回路図である。図4は同上のスピーカ・システムの低周波数領域の音圧特性とインピーダンス特性を示す図である。
【0023】
図1の斜視図又は図2の模式図に示されるように、本発明のスピーカ・システム20は、離間して配設された左右チャンネルの各キャビネット2Lとキャビネット2R(以下、この文でキャビネット2Rに関する部材の符号を括弧書きで表記する。)が、スピーカ1L(1R)を収納する第1のキャビティー5L(5R)と、前記第1のキャビティー5L(5R)と障壁6L(6R)によって隔てられた第2のキャビティー7L(7R)と、前記第1のキャビティー5L(5R)に設けられた前記第1のキャビティー5L(5R)と前記第2のキャビティー7L(7R)とを連通させるための第1ダクト11L(11R)と、前記第2のキャビティー7L(7R)に設けられた前記第2のキャビティー7L(7R)と外部空間とを連通させるための第2ダクト12L(12R)と、を備えるカスケード・バス・リフレックス方式のスピーカ・システムであって、特に、前記左右チャンネルL/Rの各キャビネット2L(2R)の第2のキャビティー7L(7R)同士を連通させるための接続ダクト13が設けられている構造であることを特徴とする。
【0024】
図1における2点鎖線で示される部分は適用されたオーディオシステムのCD、MD等の再生録音装置が収納されているケーシング15であり、前記接続ダクト13は前記ケーシング15の後方領域を貫通して設けられるか、或いは背面側に設けられる。
【0025】
上記のように左右チャンネルのキャビネット2L、2Rの第2のキャビティー7L、7R同士が接続ダクト13によって連結されている「直結型カスケード・バスレフ方式」とも称すべき構造では、接続ダクト13による接続は、左右チャンネルのステレオ音源のクロストーク悪化を考慮すること及び最大限の共通キャビティー効果を引き出すようにすることが肝要である。
【0026】
ここで左右キャビネット2L、2Rの第1のキャビティー5L、5Rと第2のキャビティー7L、7Rの各部屋同士は、左右チャンネルのバランスを確保するために同体積且つ同寸法比率であることが望ましい。また、前記接続ダクト13は可及的に第1ダクト11L、11Rと第2ダクト12L、12Rの影響を受けない位置に設置することが好ましい。なぜならば、左右キャビネット2L、2Rの第2キャビティー12L、12R同士は基本的には同一のキャビネットとして動作させることが本発明の主旨のためである。なお、出力10W+10W程度且つ10cmフルレンジスピーカユニット搭載のスピーカ一体型オーディオシステムにおいては、接続ダクト13の断面積は望ましくは7cm2程度、長さは10〜15cm程度とする。
【0027】
次に、上記スピーカ・システム20の数値解析を行う。先述の古典的カスケード・バス・リフレックス方式の原理説明に基づき、本発明のスピーカ・システム20の等価回路は図3のように表わすことができる。
【0028】
図3において、図6と対比して追加されているパラメータM3は接続ダクトの等価質量、R3は接続ダクトの放射抵抗、R4は接続ダクトの反発抵抗である。
【0029】
本発明のスピーカ・システム20では、左右の第2のキャビティー7L、7R同士が接続ダクト13で直結されているために、図3のAのように互いのコンプライアンスが並列接続されると考えられる。また、Bで表わした部分は接続ダクトの等価質量M3と放射抵抗R3がバスレフダクトとして動作していることを示している。つまり接続ダクト13は第2ダクト12L、12Rと直並列共振をしていることを表わしている。
【0030】
ここで式[数2]より、本発明のカスケード・バスレフ方式の低音再生限界を求める。左右キャビネットは同体積であるため、以下の関係が成立する。但し、ここでは簡単のためR4は無視している。
【0031】
【数5】
【0032】
更に、理想的なバスレフ型方式の条件式[数3]を上式[数4]に代入して、
【0033】
【数6】
【0034】
この結果、本発明のスピーカ・システム20では、低音再生周波数を0.511倍まで帯域拡大が可能であることを示している。本方式の音圧特性(曲線α)と従来のカスケード・バスレフ方式の音圧特性(曲線β)及び本方式のインピーダンス特性(曲線γ)と従来のカスケード・バスレフ方式のインピーダンス特性(曲線δ)を図4に示す。
【0035】
図4から判明する本発明のスピーカ・システム20の特徴は下記の点である。
(a)各ダクトの調節によって、低音再生限界を第1の谷V1(第1共振と第2共振の谷間の意)を変えずに引き伸ばすことができる。
(b)第3ポールP3が並列共振の結果上昇するため、第2の谷V2が上昇してインピーダンスがより平坦となる。
(c)接続ダクト13で左右キャビネットを直結していることで筺体強度が増す結果、不要振動の抑止及びダンピングの改善に寄与する。
【0036】
これらの結果、本発明のスピーカ・システムは従来方式に比べて、低音再生限界を下げられるだけでなく、従来方式の課題であったインピーダンス特性(曲線δ)の第1の谷V1による100Hz付近に発生する音圧低下(曲線β参照)を効率良く改善することが可能となる。
【0037】
なお、本発明のスピーカ・システム20は、その構造的な性格上、所謂ラジカセタイプのスピーカ一体型オーディオシステムへの適用が最もふさわしいものであることが判る。
【0038】
【発明の効果】
本発明に係るスピーカ・システムは、上記のように構成されているため、
(1)カスケード・バスレフ方式の再生低音周波数の限界を下げることができる。
【0039】
(2)インピーダンス特性の改善が図れる。
【0040】
(3)筺体強度が増す結果、不要振動の抑止及びダンピングの改善に寄与する。
【0041】
(4)低周波領域における音圧低下を効率良く改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスピーカ・システムの構造を示す斜視図である。
【図2】同上のスピーカ・システムの原理・構造を説明するための模式図である。
【図3】同上のスピーカ・システムの等価回路図である。
【図4】同上のスピーカ・システムの低周波数領域の音圧特性とインピーダンス特性を示す図である。
【図5】カスケード・バスレフ方式のスピーカ・システムの構造を示す図である。
【図6】同上の等価回路図である。
【図7】カスケード・バスレフ方式のスピーカ・システムのインピーダンス特性と音圧特性を示す図である。
【符号の説明】
1、1L、1R スピーカ・ユニット
2L Lチャンネルのキャビネット
2R Rチャンネルのキャビネット
6L、6R 障壁
5L、5R、21 第1のキャビティー
11L、11R、22 第1ダクト
7L、7R、23 第2のキャビティー
12L、12R、24 第2ダクト
13 接続ダクト
15 ケーシング
20、30 スピーカ・システム
S0 支持系のステフィネス
S1 第1のキャビティーのステフィネス
S2 第2のキャビティーのステフィネス
f0 スピーカ・ユニット固有の低音再生限界周波数
fr バスレフ型キャビネットの低音再生限界周波数
fc 密閉型キャビネットの低音再生周波数
P1 インピーダンス特性の第1ポール
P2 第2ポール
P3 第3ポール
V1 共振ポイントの第1の谷
V2 共振ポイントの第2の谷[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the field of speaker systems in audio equipment, and more particularly to a cascade bus reflex speaker system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally (around 1920), there is a so-called cascade bass reflex (cascade bass reflex) system as means for lowering the reproduction bass frequency of a speaker system. FIG. 5 shows the structure of the
[0003]
[Table 1]
[0004]
As shown in FIG. 5, the cascade bass
[0005]
In the
[0006]
[Expression 1]
[0007]
In the cascade bass
[0008]
[Expression 2]
[0009]
Furthermore, an ideal bass reflex type conditional expression,
[0010]
[Equation 3]
[0011]
Is substituted into the equation [Equation 2],
[0012]
[Expression 4]
[0013]
Get. That is, the cascade bass reflex system represents that the bass reproduction frequency band of the original bass reproduction limit frequency f 0 of the speaker unit 1 can be expanded to 0.562 times (this is a typical numerical analysis example). is there).
[0014]
Next, the impedance characteristics (solid line ω) and sound pressure characteristics (dotted line θ) of the cascade bass
[0015]
However, with the improvement in performance of current audio equipment, further improvement in bass reproduction efficiency of bass reflex type speaker systems including the classic cascade bass reflex system as described above is required. In particular, in the so-called radio cassette type integrated audio system in which the left and right speakers and the recording / playback device using MD, CD, DVD, etc. are integrated, the bass reproduction efficiency of the bass reflex type speaker system in a limited space is improved. Has become an important selling point.
[0016]
In this regard, as a known technique for improving the bass reproduction efficiency of the bass reflex type speaker system, the following [Patent Document 1] describes that the volume of air in the left and right cabinets of the left and right cabinets of the audio device is asymmetric. An acoustic apparatus and a cabinet are disclosed in which one is a bass-reflex cabinet and the low-frequency resonance frequency of the left and right speakers is shifted to the low-frequency side in the cabinet to enhance the low frequency.
[0017]
[Patent Document 2] describes a speaker box baffle in a phase inversion type (bass reflex) speaker system for the purpose of preventing the speaker system from swinging up and down and / or from side to side. A first duct stretched between a plate and a rear plate, and second to fifth ducts arranged vertically or / and horizontally in a vertical or / and horizontal direction so as to be orthogonal to the first duct; A speaker system having a structure in which the internal pressure balance of the box is adjusted by second to fifth ducts arranged vertically and / or right and left, and the back pressure of the speaker is absorbed by a wall is disclosed.
[0018]
[Patent Document 1]
JP 2000-134683 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-150777 [Problems to be Solved by the Invention]
The above [Patent Document 1] is a bass reflex type speaker system characterized in that the volume of the speaker box of the left and right channels is asymmetrical, and [Patent Document 2] is a bass reflex characteristic characterized by the structure of a duct arranged inside. However, neither of them suggests any improvement in the bass reproduction efficiency of the cascade bass reflex system.
[0019]
The present invention is a simple but simple method for the purpose of further improving the bass reproduction efficiency and characterizing the overall sound quality by reviewing the cascade bass reflex system that can provide excellent bass reproduction efficiency while being classic. The present invention provides a cascade bass reflex type speaker system having a novel structure that is remarkably improved in bass reproduction efficiency.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the left and
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a speaker system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a speaker system according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle and structure of the speaker system. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the above speaker system. FIG. 4 is a diagram showing the sound pressure characteristics and impedance characteristics in the low frequency region of the speaker system.
[0023]
As shown in the perspective view of FIG. 1 or the schematic diagram of FIG. 2, the
[0024]
A portion indicated by a two-dot chain line in FIG. 1 is a
[0025]
As described above, in the structure that should be referred to as the “directly connected cascade bass reflex system” in which the
[0026]
Here, the
[0027]
Next, numerical analysis of the
[0028]
In FIG. 3, the parameter M3 added in comparison with FIG. 6 is the equivalent mass of the connection duct, R3 is the radiation resistance of the connection duct, and R4 is the repulsion resistance of the connection duct.
[0029]
In the
[0030]
Here, the bass reproduction limit of the cascade bass reflex system of the present invention is obtained from the equation [Equation 2]. Since the left and right cabinets have the same volume, the following relationship is established. However, R4 is ignored here for simplicity.
[0031]
[Equation 5]
[0032]
Furthermore, an ideal bass reflex type conditional expression [Expression 3] is substituted into the above Expression [Expression 4], and
[0033]
[Formula 6]
[0034]
As a result, the
[0035]
The features of the
(A) By adjusting each duct, the bass reproduction limit can be extended without changing the first valley V1 (meaning the valley between the first resonance and the second resonance).
(B) Since the third pole P3 rises as a result of the parallel resonance, the second valley V2 rises and the impedance becomes flatter.
(C) By connecting the right and left cabinets directly with the
[0036]
As a result, the speaker system of the present invention can not only lower the bass reproduction limit as compared with the conventional system, but also close to 100 Hz due to the first valley V1 of the impedance characteristic (curve δ) which is a problem of the conventional system. It is possible to efficiently improve the sound pressure drop that occurs (see curve β).
[0037]
It can be seen that the
[0038]
【The invention's effect】
Since the speaker system according to the present invention is configured as described above,
(1) The limit of the reproduction bass frequency of the cascade bass reflex system can be lowered.
[0039]
(2) Impedance characteristics can be improved.
[0040]
(3) As a result of increasing the strength of the housing, it contributes to suppression of unnecessary vibration and improvement of damping.
[0041]
(4) The sound pressure drop in the low frequency region can be improved efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a speaker system according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle and structure of the speaker system.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the above speaker system.
FIG. 4 is a diagram showing a sound pressure characteristic and an impedance characteristic in a low frequency region of the speaker system same as above.
FIG. 5 is a diagram showing the structure of a cascade bass reflex speaker system.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the above.
FIG. 7 is a diagram showing impedance characteristics and sound pressure characteristics of a cascade bass reflex speaker system.
[Explanation of symbols]
1, 1L,
Claims (1)
前記左右チャンネルの各キャビネットの第2のキャビティー同士を連通させるための接続ダクトが設けられていることを特徴とするスピーカ・システム。The left and right channel cabinets, which are spaced apart from each other, include a first cavity for housing a speaker, a second cavity separated from the first cavity by a barrier, and the first cavity. A first duct for communicating the first cavity and the second cavity provided in the second cavity, and a communication between the second cavity provided in the second cavity and the external space A cascade bus reflex speaker system comprising: a second duct for causing
A speaker system comprising a connection duct for communicating the second cavities of the cabinets of the left and right channels.
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