JP5219714B2 - スピーカシステム - Google Patents

Description

この発明は、テレビジョン受像機等に組込みあるいは組合せて、高音質の、特に低音域の特性に優れた音響システムとして用いられるスピーカシステムに関する。

従来、テレビジョン受像機に内蔵して用いるスピーカシステムは制限された取付けスペースの寸法に適応して小型化が進む間、ビデオテープやビデオディスク等の発展に加えて映像技術の著しい進歩に伴い、近年に至っては再生音響についてもますます高音質化が求められている。しかしながら、寸法上の制約のためにスピーカの口径も制約され、特に低音域における高音質化は充分な進歩が得られていない。

低音域改善を目的とした位相反転形スピーカシステムにおいては、密閉型キャビネットの前面バッフル板にポートもしくはダクトのような音響放射手段が設けられ、スピーカユニット背面に放射された音の一部がダクトを介して前面に放射された音と位相をそろえて放射されるため、低音再生域が広げられる。そして、キャビネット内部を隔壁板で２つのチャンバに分け、一方のチャンバ側において隔壁板に２つのスピーカユニットを取付け、両チャンバにダクトを設けることにより音響的に直列二重共振回路を構成したスピーカシステムが知られており、各ダクトの共振周波数を選択的に組み合わせることにより、低音域特性が任意に設定される。しかし、この構成では共振系が２以下であり、設計上の自由度が小さく、設定可能な特性の範囲に限度があるため、比較的簡単な構成でこれらの点を改善したスピーカシステムを提供する試みがある（例えば特許文献１参照）。この試みによれば、複数のスピーカユニットのそれぞれの振動板の前面又は背面をそれぞれ所定容積を持つキャビネットで覆い、他方の面を所定容積の１つの共用キャビネットで覆い、これらキャビネットにそれぞれ異なる共振周波数のダクトを設けることにより、全体として多重共振回路を構成し、全ダクトから放射される音響出力信号の総和となる周波数特性のスピーカシステムが得られる。

スピーカユニットの背面から放射される音を位相反転させて、外部に放射するダクトを備えたバスレフ型スピーカ装置において、特に豊かな低音を再生可能な高音質を得るための別の提案がある（例えば特許文献２参照）。この提案によれば、ダクトの一部を金属板で形成し、その長さと形状を変えることによってダクトの容積を変化させ、ダクトによるスピーカボックスの低音域における共振周波数を変化させて、スピーカ装置の低音域特性を所望の特性とすることができる。

特開平３−２２７９７号公報 特開平１０−１１７３１１号公報

上記した種類の従来のスピーカシステムにおいて、特に低音域の再生を重視した比較的大きな口径のスピーカユニットに用いる例えばコーン型振動板の動作時には、振動の反作用によってキャビネット全体が振動してしまい、スピーカシステムを組み込みした、あるいは組み合わせて使用するテレビジョン受像機等の機器の音響システム全体を振動させ、再生音響とは別の機械的振動音を発生させたり、テレビジョン受像機を振動させて画像に揺れを生じたり、画質を低下させたりする問題があった。しかし、この振動の抑制には機械的な抑制手段に頼らざるを得ず、その点で構造の簡素化を図ることが困難であった。特に、上記の位相反転形やバスレフ型のように音響放射系に共振系を含むスピーカシステムにおいては、キャビネット全体の振動は再生音響特性に大きな影響を及ぼす。

本発明は、従って、音響放射系に共振系を含むスピーカシステムにおいて、スピーカユニットの動作時における振動板の振動の反作用振動を低減し、スピーカシステム全体の振動を抑制して、特に低音域の特性が改善された高音質の再生音響を得るとともに、反作用振動による振動の抑制手段を不要とする、あるいは簡素化し得るスピーカシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の本発明によるスピーカシステムは、複数のスピーカユニットの前面をキャビネットで覆い、放射される音を位相反転させて外部に放射させるスピーカシステムにおいて、複数のスピーカユニットをそれぞれ背面において機械的に結合し、背面結合したスピーカユニットの周面を開放して音響放射部とし、この音響放射部においてテレビスタンド柱部の取付具に対する取付具受部材を備え、キャビネットは各スピーカユニットの前面にスピーカユニットの軸線方向に伸びて設けられる管状体でなり、各キャビネットはその内部に、一端をキャビネットの外方端において開口し他端をキャビネット内に開口する少なくとも１つの管状のダクトを備え、それぞれのキャビネットとダクトについての共振周波数の比を１：１〜１：３の範囲に設定し、各スピーカユニットはそれぞれの反作用振動のベクトルの和が零（０）となるように配置されかつ結線されることを特徴とする。
請求項２の解決手段によれば、請求項１記載のスピーカシステムは、ダクトの外端がキャビネットの長手方向端面に位置し、内端はスピーカユニットの前面に対向して設けられることを特徴とする。
請求項３の手段によれば、請求項１記載のスピーカシステムは、各スピーカユニットのそれぞれのキャビネットがスピーカユニットの結合体の周面の一部に設けた連通部を介して互いに連通して設けられ、ダクトは連通部においてキャビネットの長手方向に直交して設けられることを特徴とする。
請求項４の手段によれば、請求項１記載のスピーカシステムは、音響放射部にディフューザを備えることを特徴とする。
請求項５の手段によれば、請求項１記載のスピーカシステムは、複数のスピーカユニットとキャビネットが共通の結合部材を中心として放射状に配置されることを特徴とする。
請求項６の手段によれば、請求項１記載のスピーカシステムは、少なくとも２対のスピーカユニットを並列に設け、キャビネットは隣接する少なくとも２個のスピーカユニットの前面に共通して設けられ、ダクトは共通キャビネットの長手方向のほぼ中央に配置されることを特徴とする。
請求項７の手段によれば、請求項１〜６のいずれかに記載のスピーカシステムは、スピーカユニットがそれぞれ背面側底面において接着剤により相互にまたは共通結合部材に結合されることを特徴とする。
請求項８の手段によれば、請求項１〜６のいずれかに記載のスピーカシステムは、スピーカユニットが対をなし、それぞれの対は中心軸線を貫通するねじ手段により締結して結合されることを特徴とする。
請求項９の手段によれば、複数のスピーカユニットの前面をキャビネットで密閉し、放射される音を位相反転させて外部に放射させるスピーカシステムにおいて、複数のスピーカユニットをそれぞれ背面において機械的に結合し、背面結合したスピーカユニットの周面を開放して音響放射部とし、音響放射部においてテレビスタンド柱部の取付具に対する取付具受部材を備え、キャビネットは各スピーカユニットの前面にスピーカユニットの軸線方向に伸びて設けられる筒状体または箱状体でなり、それぞれのキャビネットの容積比を１：１〜１：３の範囲に設定し、各スピーカユニットはそれぞれの反作用振動のベクトルの和が零（０）となるように配置されかつ結線されることを特徴とする。

少なくとも１対のスピーカユニットを互いに背面側で機械的に結合し、それぞれの前面側を密閉型のキャビネットで覆い、キャビネット内にダクトを設けてダクトの一端でキャビネットを開放する場合はキャビネットとダクトの共振周波数の比を１：１〜１：３の範囲に設定し、ダクトを設けずにキャビネットを密閉型とする場合はそれぞれのキャビネットの容積比を１：１〜１：３の範囲に設定することにより、低音域特性が改善される。更に、各スピーカユニットを、それぞれの反作用振動のベクトルの和が零となる様に配置し結線することにより、スピーカユニットから発生する振動をキャンセルすることができ、改善された低音域特性が振動の影響を受けずに発揮される。
また、本発明では音響放射部においてテレビスタンド柱部の取付具に対する取付具受部材を設けたため、テレビジョン受像機の下部に簡単に取付けて使用できる。

本発明によるスピーカシステムの最良の実施形態として幾つかの例を図１〜９に示し、以下にその説明を行う。

図１は、本発明によるスピーカシステムの基本的な構成でなる基本例１を縦断面図で示し、その中央に、互いに背面側、つまり磁気回路側底面を当接して中央軸線を整合して一体に結合した１対のスピーカユニット１ａ、１ｂが配置され、その両側を、各スピーカユニットの前面側１ｃ、１ｄ、つまり振動板外面側を、外方端を閉じた中空筒状のキャビネット２ａ、２ｂの各々で覆う。スピーカユニット１ａ、１ｂ間の結合には、それぞれの磁気回路底面に塗布した接着剤による接着か、両ユニットの中心軸線を貫通させたねじあるいはボルトナットのようなねじ手段による締結が望ましい。

背面側で結合した、つまり、互いに逆向きに結合した１対のスピーカユニット１ａ、１ｂは、作動時の反作用によるスピーカユニットの振動のベクトルの和が零（０）となり、互いに振動を打ち消しあう動作となるように結線され、それによって振動板の振動の反作用によるキャビネット全体の振動の発生が抑制される。

更に、このスピーカシステムの低音域特性の改善のために、上記したように互いに反対向きに結合した１対のスピーカユニット１ａ、１ｂの振動板外面側である前面側１ｃ、１ｄに、それぞれ外方端を閉じた筒状のキャビネット２ａ、２ｂの開放した内方端を取付けて、スピーカユニット前面側１ｃ、１ｄを密閉する。それによって中高音域成分はキャビネット２ａ、２ｂの内部で減衰されることとなる。低音域については、筒状のキャビネット２ａ、２ｂの内部に、キャビネットより小径で中空筒状のダクト４ａ、４ｂの各々を、一端４ｃ、４ｅでキャビネットの外方端において開口し、他端４ｄ、４ｆでスピーカユニット前面１ｃ、１ｄに向けて開口するように設置するとともに、キャビネットとダクトについて算出される共振周波数の比を１：１〜１：３の範囲に設定することにより、主としてダクトから放射される低音域を歪の少ない高音質の共鳴音とすることができる。ダクトの共振周波数ｆｂの算出には次の計算式が用いられる。
ｆｂ＝√（（３００００×Ｓ）／（Ｖ×（Ｌ＋０．８２５√（Ｓ））））
ここにＳはダクトの面積（ｃｍ^２）、Ｖはキャビネットの容積（ｌｉｔ．）、Ｌはダクトの長さ（ｃｍ）を表す。

スピーカユニット１ａ、１ｂの結合体の周囲は開放して音響放射部３を構成し、スピーカユニット前面に放射された中高音域成分は両キャビネット内で減衰され、ダクトと共振した低音域成分はダクト開口端から放射されるが、背面側に出た全音域成分は音響放射部３で共鳴し、放射される。

図９に、図１の基本例１による本発明のスピーカシステムの、両キャビネット２ａ、２ｂの長手方向中間位置で測定した背面結合スピーカユニットから発生する反作用振動の特性を示し、入力５ｖで２０〜５００Ｈｚを掃印した結果、測定位置における振幅値は全期間に亘りほとんど零に近かった。これに対し、単独のスピーカユニットとその軸線に直交して伸びるダクトとでなる従来のスピーカシステムの、ダクトとは反対側のスピーカユニット外周で測定した図１０の同様の振動特性は、２０Ｈｚで既に顕著な振幅値を示している。また、図１１と図１２には、図９の本発明による基本例１のスピーカシステムと図１０の測定に用いた従来のスピーカシステムとの全音域における周波数特性曲線を示し、図１１に見られるように、低音域における改善と中高音域における減衰が明らかである。

図２は本発明の基本例２におけるスピーカシステムを示すが、基本例１との構成上の差異は、キャビネット２ａ、２ｂのそれぞれがダクト４ａ、４ｂを持たず、従っていずれのキャビネットも外方端を密閉して設けた点である。この場合、１対のスピーカユニット１ａ、ｂの容積比を１：１〜１：３の範囲に設定することによって、中高音域成分は密閉キャビネット内で減衰されるが、低音域成分は両キャビネット内で共振して音響放射部３から、背面側放射音とともに放射される。

図３に、実施例２のスピーカシステムの別の実施形態を示す。ここでは、一方のキャビネット２ｂ内に実施例１のダクト４ｂを設けて外方端を開口させるが、他方のキャビネット２ａは密閉型のままとする。そして、密閉型キャビネット２ａには実施例２の容積比を適用し、開口ダクト付きキャビネット２ｂには実施例１の共振周波数比を適用すれば、複合的な低音域特性が得られる。

図４は本発明の基本例３のスピーカシステムを示し、基本例１または２で示す互いに独立したキャビネット２ａ、２ｂの径または幅を大きくし、中央に位置する背面結合のスピーカユニット１ａ、１ｂの側方に設けた連通部２ｃにより２つのキャビネット２ｄ、２ｅを１つに連通する。ここでは、連通部２ｃにおいてスピーカユニット１ａ、１ｂの軸線と直交する方向に伸びるダクト４ｇを設け、キャビネット２ｄ、２ｅ内の連通空間はダクト４ｇを介して密閉を解かれている。したがって実施例１の共振周波数比が適用されるが、ダクトは設けずに密閉型とし、実施例２の容積比を適用しても良い。

図５は基本例１および２に共通して適用し得る、また、所望によっては基本例３にも適用し得る実施形態を示し、このスピーカシステムは、中央のスピーカユニット結合体の一側面に取付けて放射音響をスピーカユニット結合体側に戻す反射板５ａと、反対側側面に取付けて反射板からの音響と放射音響とを拡散する拡散錐体５ｂとでなるディフューザ５を備えることにより、放射音響に方向性を与え、音響特性を改善する。

図６は基本例１および２に適用し得る実施形態を示し、本発明のスピーカシステムは、それを組み合わせて用いるテレビジョン受像機のテレビスタンド７の柱部が備える取付具８の対応部分を受ける取付具受部材６を備える。したがって本発明のスピーカシステムはテレビジョン受像機の正面下部に簡単に取付けて使用できる。

図７に示す本発明の基本例４のスピーカシステムは、３個のスピーカユニット１ｅ〜１ｇのそれぞれの背面を、この場合断面を正３角形とする共通の結合部材９の各面に接着固定し、各スピーカユニットの前面に、それぞれ基本例１のものと同様の３本のキャビネット２ｆ〜２ｈの開口端を取付け、互いに等間隔で放射状に配列される。この放射状配列は、共通の結合部材９として所望の角数の正多角形断面を有するものを用いれば所望の複数のスピーカユニットとキャビネットによるものとすることができる。反作用によるスピーカユニットの振動打消しのための実施例１において述べた結線と、低音特性改善のための共振周波数比あるいは容積比が適用されることは言うまでもない。

図８の基本例５においては、複数対の背面結合スピーカユニットとその前面に取付けた各キャビネットは並列に配置される。図において、２対の背面結合したスピーカユニット１ｈ、１ｉおよび１ｊ、１ｋは互いに側面を接して並置され、２つ並んだスピーカユニットのそれぞれの側の２つの前面にそれぞれ連通するキャビネット２ｉ、２ｊが取付けられる。所望に応じてこれらキャビネットはダクト付きとダクトのない密閉型のいずれかとするが、それに応じて共振周波数比または容積比の所望値設定と、反作用振動打消し用の結線が行われる。

本発明の基本例１によるスピーカシステムの縦断面図。 本発明の基本例２によるスピーカシステムの縦断面図。 基本例１と２に共通する実施形態のスピーカシステムの縦断面図。 本発明の基本例３によるスピーカシステムの縦断面図。 基本例１〜３に適用し得る実施形態のスピーカシステムの縦断面図。 テレビスタンド柱部に取付けた状態の実施例のスピーカシステムの縦断面図。 本発明の基本例４によるスピーカシステムの縦断面図。 本発明の基本例５によるスピーカシステムの縦断面図。 基本例１のスピーカシステムによる低音域の反作用振動特性図。 従来例のスピーカシステムによる低音域の反作用振動特性図。 基本例１のスピーカシステムによる全音域の周波数特性図。 従来例のスピーカシステムによる全音域の周波数特性図。

１ａ〜１ｋ スピーカユニット
２ａ〜２ｊ キャビネット
３ 音響放射部
４ａ〜４ｇ ダクト
５ ディフューザ
５ａ 反射板
５ｂ 拡散錐体
６ 取付具受部材
７ テレビスタンド
８ 取付具
９ 結合部材

Claims (9)

1. 複数のスピーカユニットの前面をキャビネットで覆い、放射される音を位相反転させて外部に放射させるスピーカシステムにおいて、
   複数のスピーカユニットをそれぞれ背面において機械的に結合し、背面結合したスピーカユニットの周面を開放して音響放射部とし、この音響放射部においてテレビスタンド柱部の取付具に対する取付具受部材を備え、
   キャビネットは各スピーカユニットの前面にスピーカユニットの軸線方向に伸びて設けられる管状体でなり、各キャビネットはその内部に、一端をキャビネットの外方端において開口し他端をキャビネット内に開口する少なくとも１つの管状のダクトを備え、それぞれのキャビネットとダクトについての共振周波数の比を１：１〜１：３の範囲に設定し、各スピーカユニットはそれぞれの反作用振動のベクトルの和が零（０）となるように配置されかつ結線されることを特徴とするスピーカシステム。
2. ダクトの外端はキャビネットの長手方向端面に位置し、内端はスピーカユニットの前面に対向して設けることを特徴とする、請求項１記載のスピーカシステム。
3. 各スピーカユニットのそれぞれのキャビネットはスピーカユニットの結合体の周面の一部に設けた連通部を介して互いに連通して設けられ、ダクトは連通部においてキャビネットの長手方向に直交して設けられることを特徴とする、請求項１記載のスピーカシステム。
4. 音響放射部にディフューザを備えることを特徴とする、請求項１記載のスピーカシステム。
5. 複数のスピーカユニットとキャビネットは共通の結合部材を中心として放射状に配置されることを特徴とする、請求項１記載のスピーカシステム。
6. 少なくとも２対のスピーカユニットを並列に設け、キャビネットは隣接する少なくとも２個のスピーカユニットの前面に共通して設けられ、ダクトは共通キャビネットの長手方向のほぼ中央に配置されることを特徴とする、請求項１記載のスピーカシステム。
7. スピーカユニットはそれぞれ背面側底面において接着剤により相互にまたは共通結合部材に結合されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のスピーカシステム。
8. スピーカユニットは対をなし、それぞれの対は中心軸線を貫通するねじ手段により締結して結合されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のスピーカシステム。
9. 複数のスピーカユニットの前面をキャビネットで密閉し、放射される音を位相反転させて外部に放射させるスピーカシステムにおいて、
   複数のスピーカユニットをそれぞれ背面において機械的に結合し、背面結合したスピーカユニットの周面を開放して音響放射部とし、この音響放射部においてテレビスタンド柱部の取付具に対する取付具受部材を備え、キャビネットは各スピーカユニットの前面にスピーカユニットの軸線方向に伸びて設けられる筒状体または箱状体でなり、それぞれのキャビネットの容積比を１：１〜１：３の範囲に設定し、各スピーカユニットはそれぞれの反作用振動のベクトルの和が零（０）となるように配置されかつ結線されることを特徴とするスピーカシステム。
   

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