JPH01241298A - スピーカシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はスピーカユニット背面にホーンを有するスピー
カシステムに関するものである。

従来の技術 低音域を拡大する従来のスピーカシステムの１つトシて
、バックロードホーン形のスピーカシステムがある。

以下、図面を参照しながら、上述した従来のバックロー
ドホーン形のスピーカシステムについて説明を行う。

第６図は、」二記スピーカシステムの構造断面図を示す
ものである。

第６図において、１はスピーカユニット、２は、スピー
カユニット１を取ゆ付けるキャビネット、３はギヤビネ
ット２にスロート４を結合したホーン、６はホー７３の
開口である０ 以上のように構成されたバックロードホーン形のスピー
カシステムについて以下その動作を説明する。

スピーカユニット１の背面からでた音は、スロート４よ
りホーン３に導かれその開口５より放射される。周知の
ようにホーン効果を有効に出すには、ホーンの拡がり率
を大きくする必要があるが、ホーン容債が大きくなるた
め、小形スピーカシステムでは、ストレート管に近いホ
ーンが使用される。このようなホーンではその全長で決
まる特定の周波数で共振現象を生じる。ホーンの全長を
Ｌ、空気中の音速をＣとすると、共振周波数ｆｎ＝Ｃ／
４Ｌｘ（２ｎ＋１）、ここでｎ＝ｏ、１，２、・・・・
・・ｎ。

となりｎ＝ｏでに波長がホーン長と等しくなり共振現象
を生じ、ホーンの開口６より音響的に増大された音が放
射され低音再生限界付近での大幅な能率向上が図られる
ものである。また、％波長がホーン長と等しくなる周波
数では、スピーカユニット１の前面から放射される音と
、前面からの音に比し、本来逆相となるホー・−ンの開
口６から放射されるスピーカユニット１の背面からの音
は半波長の位相遅延のため同相となって加算され音圧レ
ベルが増大するものである。さらにｎ＝２となると、％
波長がホーン長と等しくなりホーンに共振現象が生じて
ｎ＝ｏの場合と同様に、ホーンの開口６より音響的に増
大された音が放射される。従って、低音域において高能
率なスピーカシステムを実現出来るものであった。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、第７図の音圧周
波数特性で示すように、その１波長がホーンの長さと等
しくなる周波数ｆｄ付近ではスピーカユニット１の前面
から放射される音と、ホーンの開口５から放射されるス
ピーカユニット背面からの音は逆相となり打ち消し合っ
て音圧の大きな谷を生じる。

周波数の上昇とともに、ホーンは上記の動作をくり返し
スピーカシステム１の前面の音とホーン３から放射され
る音の合成は、周期的に大きな音圧の山谷を生じるもの
で、スピーカシステムの音質を劣化させる要因となって
いた。

本発明は上記問題点に鑑み、低音域での放射能率の向上
とともに、音圧特性の乱れの少ない音質の優れたスピー
カシステムを提供するものである。

課題を解決するための手段 この目的を達成するため、本発明のスピーカシステムは
、ホーン長による位相遅延のため生じる周期的な音圧の
谷が発生する最低周波数をｆｄとする時、スロートから
の長さがｆｄの波長の略％となる位置に、ホーン断面積
よりも小なる断面積を有するポートあるいは、中央部に
サスペンションにより支持された振動板より成るドロン
コーンを有する遮蔽板を配置することにより成る音響フ
ィルターを設け、スピーカユニットト音響フィルターの
間であたかも両端閉の音響管の第１次の共振現象を生じ
せしめ、この共振現象の周波数がｆｄとほぼ等しくなる
様に音響フィルターの位置を決定した構成となっている
。

作　　　用 本発明は、ホーン内部に音響フィルターを設けるもので
、ホーンの断面積を小さくしたり、重量が大きいドロン
コーンを用いて、音響インピーダンスを増大しホーン内
を流れる粒子速度を抑制すると、ホーン内の音響インピ
ーダンスは不連続なものとなりスロート部に設けた振動
板と音響フィルターの間に、あたかも両端閉の音響管と
同様な共振現象を生じるものである。周知のように両端
閉の音響管の第１次の共振における音圧の定在波は、中
央部が節で、両開止端が腹となって％波長が音響管長と
等しくなる周波数で共振現象が発生する。このため、音
響フィルターの位置では非常に大きな音圧となり、これ
が新たな音源となって、ホーン開口に音を放射するもの
であり、ホーン開口から音場空間に放射される音圧は定
在波の音圧に比例して非常に大きなものとなる。またホ
ーン長による位相遅延のだめ音圧の大きな谷が発生する
最低周波数をｆｄとするとき、スピーカユニットからの
距離がｆｄの波長の略％となる位置に音響フィルターを
配置するならば、この周波数ｆｄはスピーカユニットと
音響フィルターの間を管長とする両端閉の音響管に第１
次の共振が生じる周波数と一致するものである。従って
、ｆｄにおいてホーンから放射される音圧は、スピーカ
ユニット前面の音と比べて非常に大きくなり、ｆｄ付近
では、スピーカユニット前面の音とホーンからの音は逆
相となり打ち消されるがホーンからの音圧が非常に高く
、その差分は従来方式で発生していた音圧の大きな谷が
十分に補正される音圧レベルが確保される。また、音響
フィルターは、ポートやドロンコーンであるため音ｖＪ
質量として作用し、そのリアクタンス成分は中゛高音域
で大きくなり、ホーンを通過する中高域の音を遮蔽する
ハイカットフィルターとして動作を兼ね備えるものであ
る。

実施例 以下発明の実施例について図面を参照しながら説明する
。

第１図は、本発明の第１の実施例におけるスピーカシス
テムの構造断面図を示すものである。なお、第１図にお
いて、第６図の従来例と同構成部品には同番号を付した
。第１図において、１はスピーカユニットで、２はスピ
ーカユニット１を取り付けるキャビネット、４はキャビ
ネット２に取り付けたホーンθのスロート、７はホーン
６の断面積を部分的に小さくしたポートで構成した音響
フィルター、５はホーンの開口である０以上のように構
成されたスピーカシステムについて、以下その動作を説
明する。

スピーカユニット１の背面から出た音はキャビネット２
に結合されたホーンｅのスロート４より掻ン６内に導か
れ、ホーン断面積が小さくなったポートで構成された音
響フィルター７を通って、ホーン開口６より音場空間に
放射されるものであり、スピーカシステムとしての音圧
は、スピーカユニット１の前面の音と、ホーン開口５よ
り放射される音の合成となる。ここで、ホーンスロート
４から音響フィルター７までの長さ２ｆは第７図で示し
た従来例のスピーカシステムの音圧特性で、スピーカ前
面の音とホーンから放射される音が逆相となるために生
じる周期的な音圧の谷の中で、低音域の第１番目の周波
数をｆｄ　とするとき、とのｆｄの波長の略％に設定す
るものである。このように設置された音響フィルター７
はホーン６の音響インピーダンスを不連続なものとする
とともてあたかもスピーカユニット１と音響フィルター
７の間で両端閉となる音響管のような動作をするもので
ある。第１図のホーン６内の破線は、ホーンスロート４
と音響フィルター７との間で両端閉の音堰管として動作
し第１次の共振現象が生じた時の定在波の様子を音圧分
布によって示すものである。音圧分布は中央部が節で両
端が腹となって、音響フィルター７の入口では非常に大
きな音圧となる。従って、音響フィルター７からホーン
の開口５に致るホーン６の内部では、音響フィルターア
の入口の大きな音圧を新たな音源として、ホーン開口５
に向って、新たに、従来のホーンの動作を行ない、ホー
ン開口５には、定在波による大きな音圧に比例した音圧
を得ることができるものである。上記のように音響フィ
ルター７の位置は、ｆｄの波長の略％に設定しているた
め、ｆｄ　において、スピーカユニット１と音響フィル
ターアの間に、両端閉の音響管の第１次の共振現象が生
じる。このため、周波数ｆｄ付近の帯域では、ホーン開
口５から放射される音圧は非常に大きなものとなり、ス
ピーカユニット１の前面から出る音との差分は、従来方
式で発生していた音圧の大きな谷が十分に補正される音
圧レベルとなるものである。第２図の実線は、本実施例
のスピーカシステムの音圧周波数特性であり、従来方式
で大きな谷が発生していた周波数ｆｄにおいて、音圧特
性が大幅に改善されていることがわかる。また、ｆｄ以
下の帯域では、波長が長くなるためスピーカユニット１
と音響フィルター７との間に定在波を生じることなく、
従来方式とほぼ同じ動作をするものである。さらに、ｆ
ｄよりも上の帯域では、音響フィルター７を構成するポ
ートが、バスレフのポートと同様に音響質量として見な
せるためリアクタンス成分は周波数の上昇とともに大き
くなり、音響フィルターを通過する中高域の成分を連断
して、ホーン開口５より放射される音圧レベルを大幅に
減衰させるもので、音響的なハイカットフィルターとし
ての動作を行なうものである。その結果、中高音域にお
けるスピーカシステムの音圧は、はとんどスピーカユニ
ット前面のホーンが個別にあって、これを合成したもの
と見ることができる。

第４図はホーン内に音響フィルターがない場合のホーン
［ｆｌ、　＋１３とλ２＋２３のホーンの音圧周波数特
性を示すものである。バンクロードホーン方式における
音圧の山谷が生じる周波数はホーン長により決定される
ものである。

従来スピーカシステムの動作で述べたように、ホーン長
が阿波長の略奇数倍となる周波数ではスピーカユニット
前面の音とホーン開口から放射される音は同相となって
加算され、略偶数倍となる周波数では逆相となって打ち
消される。このくり返しによって、音圧特性に大きな山
谷を生じていることから、１つのホーンのホーン長が珂
波長の奇数倍と等しくなる周波数では他の１つのホーン
のホーン長は％波長の偶数倍と等しくなるようにホーン
長を設定すればよい。従って、長いホーン（Ｃ１＋ｐ３
）が％波長の偶数倍となる周波数に、短いホーン（Ｉｔ
　２　＋　ｆｌ。）が％波長の奇数倍となる周波数を一
致させると、 となり、音圧の山谷を一致させようとする周波数によっ
て、（２１＋ｐ、３）／（ｆ！、２＋２３）の比は変化
するものである。しかし、音圧の山谷はそれほど急峻な
ものでなく、第７図で示すように帯域幅を持つため、（
ハ＋λ３）／（１２＋Ｊ２３）の比は、１．１〜２であ
るならば、特に中高音域では音圧の山谷をほぼ一致させ
ることが可能である。

そこで、第３図の実施例ではホーン長ｆｉ１＋４３と２
２＋ρ３の比を１．２とすると第４図で示すように、そ
れぞれのホーンで生じる音圧の山谷が相殺するようにで
きるもので、中高音域における２つのホーンの合成音圧
は非常に平坦なものとすることができる。

しかし、スピーカユニット１の前面からの音とホーン開
口６から放射される音が逆相となるために生じる低音域
での第１番目の音圧の谷が発生する帯域は広く、上記パ
ラレルホーンの効果だけでは改善することは困難である
。そこで、第１の実施例と同様に、共有のホーン１２に
音響フィルターを設けて、同様の動作によってとの音圧
の谷をなくした。第２図の破線で、第２の実施例におけ
る音圧周波数特性を示すが、中高音域では、音響フィル
ターのハイカットフィルタートシての効果と、パラレル
ホーンから放射される音となり、第２図の実線で示すよ
うに、ｆｄ以上の中高音域での、スピーカユニット１の
前面からの音と、ホーン開口５から放射される音との干
渉による音圧の山谷は小さなものとなる。

本発明の第２の実施例におけるスピーカシステムの構造
断面図を第３図に示すが、第１の実施例と同構成部品に
は同番号を付した。第３図において、第１の実施例と異
なるのは、ホーンのスロート部を８，９の２つに分割す
るとともに、スロート８，９からそれぞれ長さの異なる
ホーン１０゜１１を設け、それぞれのホーンの開口を共
有の１つのホーン１２に結合した複合ホーンとしている
ところにあり、共有のホーン１２には、その断面積を小
さくしたポートで構成された音響フィルター１３を設け
るものである。

以上のように構成されたスピーカシステムについて、以
下その動作を説明する。長さの異なるホーン１０．１１
のそれぞれの長さをｇ、、ｘ２として、共有のホーン１
２の長さを２３とする時、波長が短くなる中高音域では
ホーンの動作は、ホーン長さが２．＋２３のホーンと！
１２＋Ｑ３のホーンの音圧の山谷の相殺効果との相乗効
果によって、第１の実施例よりもさらに平坦な音圧特性
が実現できるものである。

なお、本発明の第１．第２の実施例では、音響フィルタ
ーは、ホーンの断面積を小さくしたポートであったが、
第６図で示すように、ホーン３内を音響的に遮蔽する遮
蔽板１４に、サスペンション１６で支持されたドロンコ
ーン１６によって構成した音響ライｌレターであっても
、ドロンコーンの質量によってホーン内の音響インピー
ダンスは不連続となり、スロート４とドロンコーン１６
との長さが、％波長に等しくなる周波数付近では、両端
閉の音響管に近い動作をして、第１の実施例と同様な効
果を得ることができるものである。

また、上記実施例では音響フィルターの位置はスピーカ
ユニットからｆｄの波長の略！・唾であったが、スピー
カユニット背面の空室容積の大きさや、スピーカユニッ
トのｌ１％！ＩＩＩ板の大きさとホーンスロートの大き
さの比率によって、音響フィルターの位置は修正を加え
る必要がある。

しか［−１いずれの場合も、スピーカユニットと音響フ
ィルターの間で、あたかも両端閉の音響管の第１次の共
鳴現象を生じせしめ、この共振現象の周波数をｆｄとほ
ぼ等しくする位置に設定することを基本として修正を加
えるならば、本実施例と同様の効果が得られるものであ
る。

発明の効果 以上のようＫ、本発明は、ホーン長による位相遅延のた
め生じる周期的な音圧の谷の中での帰低周波数をｆｄと
する時、ホーン内にホーンの断面積よりも小さな断面積
を有するポートあるいは、ドロンコーンによって構成さ
れる音響フィルターを設けて、周波数ｆ、においてスピ
ーカユニットと音響フィルターの間で、あたかも両端閉
の音響管として動作させ第１次の共振現象を発生させる
ものである。この共振現象によって、音響フィルター直
前での音圧は非常に高いものとなり、ホーン開口から、
この音圧に比例した音圧を再生するものである。スピー
カ前面の音に比べて、ホーンから放射される音圧は高く
なり、２つの音の差分となるスピーカシステムとしての
合成音圧は、従来方式で発生する音圧の大きな谷を十分
補正する音圧レベルとなる。さらに、音響フィルターは
そのリアクタンス成分によって、ホーン開口よす放射さ
れる中高音域を導断する音響的なハイカットフィルター
としての役目を兼ね備えるものであり、この帯域で、ス
ピーカユニット前面から出る音と、ホーンから放射され
る音との干渉をなくして、平坦な中高音域を再生するも
のである。さらに、ホーンを長さの異なるパラレルホー
ンと、その開口を共有の１つのホーンに結合した複合ホ
ーンとべかつ共有ホーンに音場フィルターを設けること
により、それぞれのホーンで発生する中高音域における
音圧の山谷を相殺することが可能となり、音響フィルタ
ーとの相乗効果により、従来に比べて音圧特性は非常に
平坦となり、音質劣化のないスピーカシステムが実現で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例におけるスピーカシステ
ムの構造断面図、第２図は同スピーカシステム及び第２
の実施例の音圧周波数特性図、第３図は本発明の第２の
実施例におけるスピーカシステムの構造断面図、第４図
は、第２の実施例の・妨作を説明するための音圧周波数
特性図、第６図は、本発明の第３の実施例における構造
断面図、第６図は従来のスピーカシステムの構造断面図
、第７図は同スピーカシステムの音圧周波数特性図であ
る。 １・・・・・・スピーカユニット、３　、６　、１０　
、１１゜１２・・・・・・ホーン、７．１３・・・・・
・音響フィルター、１６・・・・・・ドロンコーン。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名□　
シンヅルホーン 一一一一指会ホーン 第２図 ＋Ｊ ［：１孜− 第　３図　　　　　　　　　　７−考′１″　“　Ｖｌ
’　−−ｊ＋ｄｔのホーン 川）皮　数　−

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）スピーカユニット背面にホーンを設け、このホー
   ンより放射される音と、上記スピーカユニット前面の音
   との合成音圧において、ホーン長による位相遅延のため
   生じる周期的な音圧の谷の、最低周波数をｆ＿ｄとする
   時、上記ホーン内にホーンの音響インピーダンスを不連
   続とする音響フィルターを設け、上記スピーカユニット
   と音響フィルターの間であたかも両端閉の音響管の第１
   次の共振現象を生じせしめ、上記共振現象の周波数がｆ
   ＿ｄとほぼ等しくなるよう設定したスピーカシステム。
2. （２）ホーンスロートからの長さがｆ＿ｄの波長の略１
   ／２となる位置に音響フィルターを設けた請求項１記載
   のスピーカシステム。
3. （３）スピーカ背面のホーンは長さの異なる複数個のホ
   ーンと、上記複数個のホーン開口を共有の１つのホーン
   に結合してなる複合ホーンであ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. （４）ホーン全長の略１／３以下の部分を長さの異なる
   ホーンで構成した請求項３項記載のスピーカシステム。
5. （５）長さの異なる２つのホーンのそれぞれの長さをｌ
   ＿１，ｌ＿２共有の１つのホーンの長さをｌ＿３とする
   とき、（ｌ＿１＋ｌ＿３）／（ｌ＿２＋ｌ＿３）の比が
   １．１〜２であることを特徴とする請求項３記載のスピ
   ーカシステム。
6. （６）音響フィルターは、その位置でのホーン断面積よ
   りも小なる断面積を有するポートより構成したことを特
   徴とする請求項１記載のスピーカシステム。
7. （７）音響フィルターはホーン内を音響的に遮蔽する遮
   蔽板と、上記遮蔽板の中央部に設けたサスペンションに
   より支持された振動板より成るドロンコーンで構成した
   ことを特徴とする請求項１記載のスピーカシステム。