JPH01254096A - 音響装置 - 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］ この発明は、音響装置に関し、特に、小形で音の定位が
明確、かつ外観が新規な音響装置に関する。

［従来の技術］ 第５図（ａ）（ｂ）は、従来の音響装置の一つである位
相反転形（バスレフ形）スピーカシステムの構成の一例
を示す正面図および縦断面図である。同図のスピーカシ
ステムは、箱体（キャビネット）１の前面に穴を開けて
振動板２および動電形変換器（スピーカ）３からなる振
動器（スピーカユニット）４を取り付け、その下方に、
位相反転ポートまたは共鳴ポート等と通称される開口ポ
ート５を設け、この開口ポート５と箱体１の空洞とによ
りヘルムホルツ共鳴器を形成したものである。間口ポー
ト５は、紙、プラスチックまたは木等で管状に形成され
る。なお、開口ポート５は、第６図に示すように箱体１
の背面に設けられる場合もある。

ここで、通常の基本設定に従ったバスレフ形スピーカシ
ステムにおいては、箱体１の空気バネと開口ポート５の
音道６の空気質ユによる共振周波数（ヘルムホルツ共鳴
周波数）ｆｏｒを、バスレフ形箱体１に組み込んだ状態
での振動器４の最低共振周波数ｆ０よりも低く設定しで
ある。そして、上記の空気バネと空気質量による共振周
波数ｆ。Ｐよりも高い周波数では、振動板２の後面から
の音圧が間口ポート５のところで逆位相となり、従って
箱体１の前方では、振動板２の前面からの直接放射音と
開口ポート５からの共鳴による放射音とが結果的に同位
相となり、音圧か強められる。その結果、最適設計され
たバスレフ形スピーカシステムによれば、出力音圧の周
波数特性を振動器４の前記共振周波数ｆ、以下まで伸ば
すことができ、第７図に２点鎖線で示すように、−様再
生範囲を無限平面バフルや密閉形バフルよりも広げるこ
とができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のバスレフ形スピーカシ
ステムは、振動器の配置と開口ポートの配置のため各々
独立のスペースをとっていたため、スペース効率が悪く
小形化が阻害されるとともに、振動器からの直接放射音
と間口ポートからの共鳴放射音とが２音源化し易く音の
定位が不明確であるいう不都合があった。

また、振動板と間口ポートとの間隔が比較的狭く、例え
ば振動器の振動板の実効半径の３倍以下になると、振動
器と開口ポートから放射される同相の音が互いに抑制し
合って周波数特性、特に低音特性に悪影響を及ぼすとい
う不都合があった。

この発明は、上述の従来形における問題点に鑑みてなさ
れたもので、小形、音の定位が良好、かつ低音特性が良
好で、さらにデザイン的にも新規な音響装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上述した課題を解決す・るため、この発明では、間口ポ
ートを有するヘルムホルツ共口、１器に、一方の面で該
共鳴器を駆動するとともに他方の而から音響を直接放射
する振動器を配設してなる音響装置において、前記間口
ポートを前記振動器と同軸状に配置するとともに、前記
振動器を前記共鳴器駆動時に該共鳴器側からの大気反作
用を打ち消すように駆動するようにしている。

この発明において、「同軸状」とは、実際に同軸である
場合は勿論、振動器の音響放射軸を中心とする円周上に
複数個のポートを均等に分散配置した場合をも含むもの
である。

［作用および効果］ 上述の構成からなるこの発明においては、開口ポートを
振動器と同軸状に配置したため、開口ポートの音響的重
心が振動器の音響放射軸に一致し、音の定位が極めて良
好である。また、間口ポート複数個を振動器の音響放射
φ（ｂを中心とする円周上に分散配置した場合、個々の
ポート形状を小形化できるため、これらを空きスペース
に配置することができ、スペース効率が高い。なお、こ
の場合の共振周波数ｆ。、は、全開口ポートの合計空気
質量と箱体の空気バネとにより定まる周波数となる。

また、間口ポートをスピーカの音響放射軸と同軸に配置
した場合、すなわち、該スピーカの後面側から前面側へ
該スピーカの中心部を貫通して開口ポートを設けた場合
には、スピーカシステムの正面から見た寸法を、はぼ振
動器の寸法と同程度にまで小形化することができ、しか
も工程上、振動器と開口ポートとを一体化して取り扱う
ことができ、管理が容易となる。

さらに、バスレフ形スピーカシステムにおいては、小形
化すると、先ず箱体の容積が小さくなることにより低音
特性が劣化し、また上述のように振動器と開口ポートと
の距赳が近くなることによってさらに低音特性が劣化す
る。しかし、この発明の音響装置によると、ヘルムホル
ツ共鳴器駆動時に該共鳴器側からの大気反作用を打ち消
すように振動器を駆動するようにしている。つまり、振
動器は共鳴器側すなわち箱体側からの大気反作用に影響
されない、いわゆるデッドの状態で駆動されるため、直
接放射音響の周波数特性は箱体の容積に影響されない。

したがって、ヘルムホルツ共鳴器の空洞として、かつ振
動器の容器として不都合が生じない限り、箱体の容積を
小さくすることができる。また、共口１器からの同相音
による大気反作用にも影響されない。すなわち、上記の
ように開口ポートを振動器と同軸状に配置してシステム
を小形化した場合に低音特性を劣化させる２つの要因は
無効化されることになる。

なお、ヘルムホルツ共鳴器駆動時に該共鳴器側からの大
気反作用を打ち消すように振動器を駆動するということ
は、該共振動器側から見れば振動器の振動板は共鳴器側
からは駆動できないのであるから、振動板は等価的に壁
となっている。したがって、ヘルムホルツ共鳴器として
のＱ値は、振動器の特性には影響されず、共振周波数ｆ
ＯＰを下げても充分高いＱ値を確保することができる。

このため、この発明によると、システムを小形化した上
に、従来のバスレフ形スピーカシステムより低音まで再
生することが可能となる。また、共鳴器のＱ値が高いた
め低音域で振動板の駆動が小さく、振動器および開口ポ
ートからは歪の少ない音が放射される。一方、振動器も
充分に制動されて（デッドに）駆動されるから振動器の
歪特性も良好である。

［効果］ 以上のように、この発明によると、スペース効率が良く
、小形化が可能である。また、小形化に際しては、振動
器および共ロ、１器のいずれも箱体の容積とは無関係に
特性を設定し得るから、特性、設計、製造およびコスト
等の各面において従来の音響装置に比べてはるかに有利
である。また、音の定位が良い。さらに、スピーカおよ
び開口ポートからは歪の少ない音が放射され、全体とし
て極めて高品質の音となる。

［実施例コ 以下、添付の第１図ないし第４図を参照して、この発明
の詳細な説明する。なお、第Ｓ図および第６図に示した
従来例と共通または対応する要素には同一の符号を付し
である。

第１図（ａ）（ｂ）は、この発明の一実施例に係る音響
装置の構成を示す。同図のシステムは、箱体１の前面に
穴を開けて振動板２および動電形電気音響変換器３から
なる振動器４を取り付け、かつこの振動器４の軸を中心
として略１／４円弧状の断面を有する４個の間口ポート
５ｐ〜５Ｓを設け、これらの開口ポート５ｐ〜５Ｓと箱
体１とでヘルムホルツ共鳴器を形成したものである。７
は密閉ダンパである。このヘルムホルツ共鳴器において
は、閉じられた空胴である箱体１の空気バネと開口ポー
ト５ｐ〜５ｓ内の空気質量とによって空気の共鳴現象が
生じる。

そして、この共鳴周波数ｆ。、は開口ポート５ｐ〜５Ｓ
の長さｌを一定とすると、 ｆＯＰ＝ｃ　（ｓ／　ｌ１ｖ）　”’　／　２７’Ｃ”
””　（１）として求められる。ここで、Ｃは音速、Ｓ
は開口ポート５２〜５ｓの断面積の和、■は箱体１の容
積である。箱体１の正面から見た寸法は、スピーカ振動
板２の２倍より小さい。すなわち、振動板の直径を１５
ｃｍとすると、箱体１の直径は、約２７ｃｍ程度であり
、従来のスピーカシステムに比べれば極めて小形である
。

この実施例において、変換器３は振動器駆動装置３０に
接続されている。この振動器駆動装置３０は箱体１と開
口ポート５ｐ〜５ｓとからなるヘルムホルツ共鳴器駆動
時に該共鳴器側からの大気反作用を打ち消すように電気
的サーボを施すサーボ部３１を具備している。このよう
なサーボ系としては、出力インピーダンス中に等価的に
負性インピーダンス成分（２０）を発生させる負性イン
ピーダンス発生回路や振動板２の動きに対応するモーシ
ョナル信号を何らかの手法で検出して入力端に負帰還す
るモーショナルフィードバック（ＭＦＢ）回路等公知の
回路を適用することができる。

次に、第１図（ａ）（ｂ）に示す構成の作用を説明する
。

振動器駆動装置３０から変換器３に駆動信号が与えられ
ると、変換器３はこれを電気機械変換して振動板２を前
後（図中の左右）に往復駆動する。振動板２はこの往復
運動を機械音響変換する。ここで、振動板２の前面側（
図中の右面側）は音響を直接外部に放射するための直接
放射部をなしており、振動板２の後面側（図中の左面側
）は箱体１と間口ポート５ｐ〜５ｓからなるヘルムホル
ツ共鳴器を駆動するための共鳴器駆動部をなしている。

そして、この振動板２の後面側には、箱体１内の空気か
らの大気反作用が加わるが、振動器駆動装置３０は、こ
の大気反作用を打ち消すように変換器３を駆動する。

このように、変換器３を、前記へルムホルツ共鳴器駆動
時に該共鳴器からの大気反作用を打ち消すように駆動す
ると、振動板２は共鳴器の側からは駆動できず、この共
鳴器側から見れば剛体すなわち壁として作用する。した
がって、ヘルムホルツ共鳴器としての共鳴周波数および
Ｑは、振動板２と変換器３による直接放射部としての共
振周波数およびＱから独立したものとなり、かつ変換器
３からの共鳴器駆動エネルギーも上記直接放射部とは独
立して与えられることになる。また、変換器３が共鳴器
すなわち箱体１側からの大気反作用に影響されない、い
わゆるデッドの状態で駆動されるため、直接放射音響の
周波数特性は箱体１の容積に影響されない。したがって
、この実施例の構成によれば、ヘルムホルツ共鳴器の空
洞である箱体１の容積を従来のバスレフ形スピーカシス
テムより小さくすると同時に共鳴周波数ｆ。Ｐを従来の
バスレフ形スピーカシステムよりさらに低く設定しても
Ｑ値は充分な大きさに設定することができる。この結果
、第１図のシステムにおいては、箱体１を従来のバスレ
フ形スピーカシステムより大幅に小形化したにもかかわ
らず、より低音まで再生することが可能となる。

第１図において、変換器３は、振動器駆動装置３０から
の駆動信号に応答して振動板２を駆動し、かつ箱体１と
開口ポート５ｐ〜５ｓとで構成されるヘルムホルツ共鳴
器に対し独立に駆動エネルギーを与える。これにより、
第１図中に矢印ａで示すように振動板２から音響が直接
放射されるとともに、箱体１中の空気が共鳴させられて
、第１図中に矢印すで示すように、共鳴放射部（開口ポ
ート５ｐ〜５ｓ）から充分な音圧の音響が共鳴放射され
る。そして、前記へルムホルツ共鳴器における開口ボー
）−５ｐ〜５Ｓ内の空気等価質量の調整により、この共
鳴周波数ｆＯＰを変換器３の再生周波数帯域より低く設
定し、かつ開口ポート５２〜５Ｓの等価抵抗の調整によ
るＱ値の適正レベルへの設定により、開口ポート５ｐ〜
５ｓから適切なレベルの音圧が得られることを条件とし
て、例えば第２図に示すような音圧の周波数特性を得る
ことができる。同図において、実線は開口ポート５ｐ〜
５ｓからの共鳴放射音響音圧の、破線は振動器４からの
直接放射音響音圧の周波数特性を示す。

［他の実施例コ 第３図（ａ）（ｂ）および第４図は、それぞれこの発明
の他の実施例を示す。

第３図のシステムは、第１図のものに対し、開口ポート
をさらに分割して１２個とし、これらの１２個の開口ポ
ート５８〜５℃を、振動器４の音響放射軸の周りの該軸
から同一距離の位置に３０’間隔で配置したものである
。なお、このように複数個の間口ポートを、振動器４の
音響放射軸の周りの該軸から同一距離の位置に配置する
場合、各開口ポート間の間隔は必ずしも同一である必要
はないが、全開口ポートの音響的重心はできるだけ前記
音響放射軸に一致させるのが好ましい。同一形状の間口
ポートを２個以上偶数個配列する場合には、例えば前記
音り放射軸を通り互いに直交する２つの面の双方につい
て対称形となるように配置すれば前記音響的重心を前記
音う放射軸に一致させることができる。振動器の駆動は
図示しない振動器駆動装置３０により第１図のものと同
様に行なわれる。

第４図は、振動器４の中心を前面側から後面側に貫通し
て１つの間口ポートを設けた例を示す。

この場合、振動器正面から見た所要配置スペースは振動
器の所要配置スペースと同じであり、開口ポートの配置
スペースをまるまる浮かせることができ、箱体１の大き
さを第１図および第３図のものよりもさらに小さ（する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は、この発明の一実施例に係る音響
装置の構成説明図、 第２図は、第１図の実施例の音圧特性の説明図、 第３図（ａ）（ｂ）および第４図は、それぞれこの発明
の他の実施例に係る音響装置の構成説明図、 第５図（ａ）（ｂ）は、従来のバスレフ形スピーカシス
テムの構成を示す正面図および断面図、 第６図は、他の従来例を示す断面図、そして第７図は、
第５図および第６図のスピーカシステムの音圧特性の説
明図である。 ２：振動板、３：変換器、４：振動器、５．５　ａ〜５
＋２．５　ｐ〜５　ｓ　：開口ポート、６：音道、７；
密閉ダンパ、３０：振動器駆動装置、３１；サーボ部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）開口ポートを有するヘルムホルツ共鳴器に、一方
   の面で該共鳴器を駆動するとともに他方の面から音響を
   直接放射する振動器を配設してなる音響装置において、
   前記開口ポートを前記振動器と同軸状に配置するととも
   に、前記振動器を前記共鳴器駆動時に該共鳴器側からの
   大気反作用を打ち消すように駆動するようにしたことを
   特徴とする音響装置。
2. （２）前記開口ポート複数個を、前記スピーカユニット
   の軸を中心とする円周上に均等に配置した請求項１の音
   響装置。