JP5880039B2 - スピーカ - Google Patents

Description

本発明は、スピーカの周波数特性を調整する技術に関する。

ダブルバスレフ型やトリプルバスレフ型等と称されるバスレフスピーカが各種提案されている。これらのスピーカは、スピーカユニット後面から発生する音の低音域をヘルムホルツ共鳴によって増幅する役割を果たすポートを複数個搭載したものである。この種のスピーカに関わる技術を開示した文献として、特許文献１がある。同文献に開示されたスピーカシステムでは、直方体状のキャビネットの前面バッフルにスピーカユニットと第１のチューンポートが設けられている。また、キャビネットの後面バッフルに第２のチューンポートが設けられている。このスピーカシステムでは、前面バッフル及び後面バッフルにおけるチューンポートの開口部に蓋を装着できるようになっている。このスピーカシステムは、当該スピーカシステムを壁面の前に置いて利用する場合、前面バッフルのポートを蓋により閉塞し、後面バッフルのポートを開放する。これにより、後面バッフルのポートから放射された低音域の音が後部の壁面によって反射され、受聴位置において良好な低音域再生が創出される。この技術によると、スピーカの設置場所に関わらず、効果的な低音域再生を実現することができる。

特開昭６１−２３４１９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術の場合、前面バッフル及び後面バッフルのポートのうち使わない方を蓋により塞ぐ操作が煩わしいという問題があった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、煩わしい操作を要することなく、スピーカの周波数特性を調整できるようにすることを目的とする。

本発明は、キャビネットと、前記キャビネットの一面に固定されたスピーカユニットとを有し、前記キャビネットにおいて前記スピーカユニットが固定された面以外の複数の面の各々にポートを有することを特徴とするスピーカことを特徴とするスピーカを提供する。

本発明では、キャビネット内の空間をキャビティとし、キャビネットにおいてスピーカユニットが固定された面以外の複数の面の各ポートを各々ネックとする複数のヘルムホルツ共鳴器が形成される。よって、あるポートが設けられた面を下にしてスピーカを置いた場合、そのポートをネックとするヘルムホルツ共鳴器の共鳴現象が発現しなくなる。従って、本発明によると、スピーカの設置向きを変えるという容易な操作により、スピーカの周波数特性を切り換えることができる。

本発明の一実施形態であるスピーカの正面図及び断面図である。 図１を矢印Ｂ方向から見た左側面図である。 図１を矢印Ｃ方向から見た右側面図である。 同スピーカを左上方から見た斜視図である。 同スピーカを右上方から見た斜視図である。 本発明の実施形態の検証に持ちいたスピーカを示す図である。 同スピーカの周波数応答を示す図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は、本発明の一実施形態であるスピーカ１０の正面図である。図１（Ｂ）は、スピーカ１０の縦断面図である。図２は、図１（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た側面図である。図３は、図１（Ａ）を矢印Ｃ方向から見た側面図である。図４は、スピーカ１０を左上方から見た斜視図である。図５は、スピーカ１０を右上方から見た斜視図である。

このスピーカ１０のキャビネット１１は、円柱をその中心軸から距離Ｄ１だけ外側に離れた点Ｐにおいて交差する２つの面Ａ１及びＡ２に沿って切り欠いたような外形を有している。キャビネット１１は、弧状に湾曲した側面１２及び１３と平らな側面１４，１５，１６，１７とに囲まれている。側面１２と側面１３、及び側面１４と側面１５の各々は、当該キャビネット１１の中心軸を挟んで互いに対向している。側面１２、１３、１４、１５は同じ長さＬ１を有している。側面１２の断面の孤長Ｌ２は側面１３の断面の孤長Ｌ３よりも大きくなっている。側面１４及び１５は、同じ幅Ｗを有している。側面１６及び１７は、側面１２，１３，１４、及び１５を左右両側から挟んで対向している。

キャビネット１１の側面１４における左側の端部から距離Ｄ２だけ離れた位置にはスピーカユニット１８が固定されている。キャビネット１１の側面１４における右側の端部から距離Ｄ３だけ離れた位置にはスピーカユニット１９が固定されている。スピーカユニット１８及び１９は、オーディオ装置（不図示）から供給される電気信号を音波として放射する。

キャビネット１１の側面１６にはポート３１が設けられている。キャビネット１１の側面１７にはポート３２が設けられている。ポート３１及び３２は、円筒状をなしている。ポート３１は、側面１６から側面１７に向かって延在している。ポート３１における開口端３３は外側に向かって緩やかに拡がっている。この開口端３３は側面１６を貫いて外側に露出している。ポート３２は、側面１７から側面１６に向かって延在している。ポート３２における開口端３４も外側に向かって緩やかに広がっている。この開口端３４は側面１７を貫いて外側に露出している。ポート３１及び３２の長さは側面１６及び１７間の距離Ｌ１の半分よりも短くなっている。ポート３２の開口面積（より具体的には、外側に拡がった部分を除いた部分の断面積）はポート３１の開口面積よりも小さくなっている。

以上が、本実施形態の構成の詳細である。本実施形態によると、次の２つの効果が得られる。第１に、本実施形態のスピーカ１０では、キャビネット１１内の空間Ｓをキャビティとし、ポート３１をネックとする第１のヘルムホルツ共鳴器と、キャビネット１１内の空間Ｓをキャビティとし、ポート３２をネックとする第２のヘルムホルツ共鳴器とが形成される。そして、このスピーカ１０では、ヘルムホルツ共鳴器のネックの役割を果たすポート３１及び３２の開口端３３及び３４が、キャビネット１１におけるスピーカユニット１８及び１９の固定された側面でない複数の異なる側面１６及び１７に設けられている。このため、スピーカ１０を側面１６を下にして置いた場合、載置面により側面１６の開口端３３が塞がって第１のヘルムホルツ共鳴器の共鳴現象が発現しなくなる。また、スピーカ１０を側面１７を下にして置いた場合、載置面により側面１７の開口端３４が塞がって第２のヘルムホルツ共鳴器の共鳴現象が発現しなくなる。また、本実施形態であるスピーカ１０のキャビネット１１は、ポートが設けられた側面１６及び１７とスピーカユニットが設けられた側面１４の何れとも異なる平らな側面１５を有している。そして、スピーカ１０をこの側面１５を下にして置くことにより、全てのヘルムホルツ共鳴器の共鳴現象を発現させることができる。このように本実施形態によれば、スピーカ１０の設置向きを変えるという容易な操作により、スピーカ１０の周波数特性を切り換えることができる。

ここで、本願発明者らは、本実施形態の効果を確認するため、次のような検証を行った。発明者らは、図６に示すように、直方体状のキャビネット５１における奥行き方向に対向する２つの側面５２及び５３のうち一方の側面５２にスピーカユニット６１及び６２を設け、高さ方向に対向する２つの側面５４及び５５にポート６３及び６４を設け、キャビネット５１の横幅Ｗ、高さＨ、奥行きＢ、ポート６３の内径φ１、ポート６３の長さＬ１、ポート６４の内径φ２、ポート６４の長さＬ２の各寸法を表１のようにしたものを検証用のスピーカＳＰとした。

その上で、発明者らは、スピーカＳＰのポート６３及び６４の両方を蓋により塞いだ場合、側面５４を下にしてスピーカＳＰを置き、φ１＝４０ｍｍのポート６３を塞ぎ、φ２＝２０ｍｍのポート６４を活かした場合、側面５５を下にしてスピーカＳＰを置き、φ２＝２０ｍｍのポート６４を塞ぎ、φ１＝４０ｍｍのポート６３を活かした場合、側面５３を下にしてスピーカＳＰを置き、ポート６３および６４の両方を活かした場合の各々について、スピーカユニット６１及び６２にテスト音信号を入力し、スピーカユニット６１及び６２から前方に１ｍ離れた測定点Ｐで音を測定し、入力信号と測定信号のスペクトルの音圧比（対数の差）である周波数応答Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を各々計算した。

図７は、ポート６３および６４の両方を塞いだ場合の周波数応答Ｒ０と、φ２＝２０ｍｍのポート６４のみを活かした場合の周波数応答Ｒ１と、φ１＝４０ｍｍのポート６３のみを活かした場合の周波数応答Ｒ２と、ポート６３および６４の両方を活かした場合の周波数応答Ｒ３を周波数軸を揃えて示した図である。この図７における周波数応答Ｒ０では、３５０Ｈｚを超える帯域の音圧レベルは概ね平坦であるが、３５０Ｈｚ以下の帯域の音圧レベルは１オクターブあたり１２ｄＢずつ低下している。周波数応答Ｒ１及び周波数応答Ｒ３では、３５０Ｈｚ付近の帯域の音圧レベルが周波数応答Ｒ０のそれよりも高くなっている。また、周波数応答Ｒ１では、１２０Ｈｚ付近の帯域の音圧レベルが周波数応答Ｒ２及び周波数応答Ｒ３のそれよりも高くなっている。このようにスピーカＳＰでは、側面５５、側面５４、側面５２の何れを下にして置くかにより低域の再生能力が変化する。以上のように、本実施形態によれば、スピーカの設置向きを変えるという容易な操作により、スピーカの周波数特性を利用者の好みに合わせて切り換えられることができる。

以上、この発明の実施形態を説明したが、この発明には、他にも各種の実施形態が考えられる。例えば、以下の通りである。

（１）上記実施形態（図１）のスピーカ１０では、キャビネット１１の側面１６及び１７に設けられたポート３１及び３２は側面１６及び１７間の距離Ｌ１の半分よりも短くなっていた。しかし、ポート３１及び３２の長さを側面１６及び１７間の距離Ｌ１の半分より長くしてもよい。この場合において、検証に用いたスピーカＳＰのように、キャビネット１１内における太いポート３１内に細いポート３２の先端の一部分を収納するようにしてもよい。この態様において、細いポート６４を床により塞ぎ、太いポート６３を上に向けて開放して使用する場合、キャビネット内の音響振動は、太いポート６３の内壁と細いポート６４の外壁との隙間を介して太いポート６３内へと伝搬し、太いポート６３から外部に放射される。一方、太いポート６３を床により塞ぎ、細いポート６４を上に向けて開放して使用する場合には、キャビネット内の音響振動は、太いポート６３の内壁と細いポート６４の外壁との隙間を介して太いポート６３内へと伝搬した後、細いポート６４内へ伝搬し、細いポート６４から外部に放射される。この態様によれば、キャビネット１１を大型化することなく、必要な共鳴周波数を得るのに十分な長さを持った２個のポートをキャビネット１１内に収容することができる。

（２）上記実施形態のスピーカ１０では、ポート３１及び３２の個数は２個であった。しかし、ポートの個数を３個以上とし、それらのポートの各々をキャビネット１１における異なる側面に１つまたは複数個ずつ設けるようにしてもよい。

（３）上記実施形態のスピーカ１０のキャビネット１１は、円柱の一部を切り欠いたような形状をなしていた。しかし、キャビネット１１を四角柱やその他の形状にしてもよい。例えば、キャビネット１１を三角柱状にし、その底面を除く３つの面の１つにスピーカユニットを設け、残りの２つの面の各々にポートを１つずつ設けてもよい。

（４）上記実施形態では、キャビネット１１においてスピーカユニットが固定された面にポートを設けなかった。しかし、キャビネット１１において、このスピーカユニット１０が固定された面にポートを設け、このスピーカユニット１０が固定された面以外の複数の面に互いに開口面積が異なる複数のポートを設けてもよい。

（５）上記実施形態では、キャビネット１１の１つの面に２個のスピーカユニットを２個設けたが、１個または３個以上のスピーカユニットを設けてもよい。この場合において、スピーカユニットを設けた面にはポートを設けてもよく、設けなくてもよい。要は、スピーカユニットが設けられていない複数の面に複数のポートが設けられていればよい。

（６）キャビネット１１の形状は任意である。例えばスピーカユニットが設けられる半球面状の面と、複数の平面により囲まれたキャビネットを構成し、このキャビネットにおける複数の平面に開口面積が互いに異なる複数のポートを設けてもよい。この態様によれば、スピーカユニットに対して半球面状の面が後方に退行しているので、スピーカユニットから放射され、回折した音が半球面状の面において反射された場合に、その反射音の殆どはスピーカユニットの放射軸に対して横方向またはキャビネットの後方に向かう。従って、スピーカユニットの前方の受聴点において、スピーカユニットからの直接音と、スピーカユニットから放射されて回折し、スピーカキャビネットの壁面において反射した音との干渉が減り、スピーカユニットの音響特性が改善されるという利点がある。

（７）キャビネット１１において、スピーカユニットが設けられた面以外の複数の面に設けるポートの形状は任意である。上記実施形態において、これらのポートは、キャビネット１１の外面近傍において拡がっていたが、拡がってなくてもよい。また、上記実施形態において、これらのポートは真っ直ぐに延びていたが、例えば螺旋状に曲がっていてもよい。

（８）キャビネット１１において、スピーカユニットが設けられた面以外の複数の面に設けるポートを設ける際、その面内におけるポートの開口位置は任意である。例えばキャビネット１１の１つの面の隅の位置において開口し、他の面に沿ってキャビネット１１内部へと延びるポートを設けてもよい。

１０…スピーカ、１１…キャビネット、１２，１３，１４，１５，１６，１７…側面、１８，１９…スピーカユニット、３１，３２…ポート、３３，３４…開口部。

Claims (4)

1. 内部にキャビティを有するキャビネットと、
   前記キャビネットの一面に固定されたスピーカユニットとを有し、
   前記キャビネットにおいて前記スピーカユニットが固定された面以外の複数の面の各々にポートを有し、
   前記キャビティと前記各々のポートで複数の共鳴器を構成し、
   前記ポートが形成された複数の面の１つを載置面として選択することで、前記複数の共鳴器の共鳴現象の１つを選択的に発現させなくする
   ことを特徴とするスピーカ。
2. 前記キャビネットにおいて前記スピーカユニットが固定された面にポートを有することを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
3. 前記キャビネットにおいて前記スピーカユニットが固定された面以外の複数の面に、複数の面間で開口面積が互いに異なる複数個のポートを有することを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ。
4. 前記キャビネットにおいて前記スピーカユニットが固定された面以外の互いに対向する２つの面に設けられ、一方が他方に対して挿入された２個の開口面積の異なるポートを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のスピーカ。

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