JPH03173296A - スピーカシステム - Google Patents

スピーカシステム

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JPH03173296A
JPH03173296A JP2306340A JP30634090A JPH03173296A JP H03173296 A JPH03173296 A JP H03173296A JP 2306340 A JP2306340 A JP 2306340A JP 30634090 A JP30634090 A JP 30634090A JP H03173296 A JPH03173296 A JP H03173296A
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speaker system
acoustic
tube
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acoustic tube
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JP2306340A
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Joris A M Nieuwendijk
ヨリス　アデルベルト　マリア　ニーウウェンディエイク
Johannes W T Bax
ヨハネス　ウィルヘルムス　テオドルス　バックス
Johannes Josephus M Kamphues
ヨハネス　ヨセフス　マルチネス　カンフュース
Frans Alexander Westra
フランス　アレキサンダー　ウェストラ
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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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、ハウジングを具え、該ハウジングに少なくと
も１つの音響開口を設け、該開口をそれに結合させた音
響管の一端と共働させ、前記ハウジングの容積を該ハウ
ジング内に収納させたスピーカ装置によって第１及び第
２容積部に分け、該第１容積部を前記ハウジングにおけ
る音響開口に音響的に結合させたスピーカシステムに関
するものである。
（従来の技術〕 斯種のスピーカシステムはドイツ国実用新案登録第８３
．１４．２５１号から既知である。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のスピーカシステムの欠点は音響出力信号が多少色
づけられ、その出力信号がひずむと云うことにある。
本発明の目的は音響出力信号におけるひずみ成分をかな
り低くすることができ、しかも音響出力信号の色づけが
殆どないように適切に構成配置したスピーカシステムを
提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は冒頭にて述べた種類のスピーカシステムにおい
て、前記音響管に閉成容積形態のヘルムホルツ共振器か
ら成る減衰手段を設け、該ヘルムホルツ共振器を開口を
介して前記音響管に音響的に並列に結合させ、且つ前記
ヘルムホルツ共振器を、咳ヘルムホルツ共振器がない場
合における音響管の伝達特性における低周波の共振ピー
クを抑圧するように設計したことを特徴とする。
ヘルムホルツ共振器を音響管に並列に結合させると云う
ことは、ヘルムホルツ共振器を音響管にサイドブランチ
として結合させることを意味する。
このような構成のものはり、Ｅ、Ｋ１ｎ５ｌｅｒ外１名
によりＪｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ社から
１９６２年に発行された文献“Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ
ｓ　ｏｆ　Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ”における第２０２〜２
０９頁に詳細に記載されている。
斯種の構成のものは、特に上述した文献の第２０９頁及
び米国特許筒３，９４４，７５７号に見られるような、
拡大チャンバを音響管にも使用するような拡大チャンバ
フィルタタイプのものとは全く異なるものである。又、
上述したような並列−結合ヘルムホルツ共振器の音響効
果は拡大チャンバタイプのフィルタの音響特性とも相違
する。
本発明は、特に音響管の長さをかなり長くした場合に、
スピーカ装置の出力信号がひどくひずんでしまうと云う
事実の認識に基いて成したものである。音響管内の空気
は最早音響質量としては作用しなくなる。このことは、
この場合に音響管は従来のスピーカシステムにおけるよ
うに低音反射ゲートとしては殆ど作用せずに、合口信号
伝達チャネルとして作用する。この場合に音響管内には
定在波（共振）が形成され、この定在波がひずみの原因
となり、しかも音響管の伝達特性にピークや、くぼみを
まねく原因となっている。所望な音とは別に、音響管内
の空気速度が比較的高いために雑音も発生するので音響
出力信号は色づけされる。これにより音響管の伝達特性
におけるピーク付近の周波数の雑音が強められ、これに
よっても音響出力信号が色づけられる。音響管に結合さ
せるヘルムホルツ共振器の形態の減衰手段を設け、この
ヘルムホルツ共振器を正確に同調させて上記定在波を抑
圧することができる。これによりスピーカシステムの周
波数伝達特性が平坦となり、従ってひずみが少なくなり
、音響出力信号の色づけも少な（なる。
本発明の好適例では、スピーカ装置を少なくとも２個の
縦続配置したスピーカで構成する。２個以上のスピーカ
を縦続配置することにより、ハウジングが比較的小さく
ても大きな音響出力を発生させることができる。モノー
ラル信号の場合には２個以上の全てのスピーカに同じ信
号を電気入力信号として供給する。ステレオ信号の場合
には、この信号の左側信号部分を第１スピーカに、右側
信号部分を第２スピーカにそれぞれ電気入力信号として
供給する。このことはウーハシステムにとって不都合な
ことではない。その理由は、ステレオ信号は低周波指向
情報を含んでいないため、上述したようにして左及び右
信号部分が音響的に加算されるからである。
全てのスピーカは同じ方向に配置することができ、この
場合には全スピーカに電気信号を同じ位相で供給する。
２個のスピーカを同じ方向に縦続配置することは例えは
特開昭６３−２６０３９４号公報からも既知である。し
かし、この公報から既知のスピーカシステムの構成は本
発明によるスピーカシステムの構成とは異なるものであ
る。
スピーカは互いに鏡対称に配置することもできる。この
場合には鏡対称に配置した２個のスピーカに極性が互い
に異なる信号を供給する。
なお、国際公開パンフレットＷｏ　８９−８９０９には
音響管に並列に連結されるヘルムホルツ共振器形態の音
反射器が開示されている。この反射器の目的は音響管の
一端にて雑音源によって供給される音波を反射して、こ
れらの音波が他端に放射されないようにすることにある
。これはヘルムホルツ共振器を、そのヘルムホルツ周波
数が雑音源の音響信号における最低音の周波数にほぼ等
しくなるように設計することを意味する。
〔実施例〕
以下図面を参照して実施例につき説明するに、第１図は
スピーカ装置２を内蔵するハウジング１を具えているス
ピーカシステムの第１実施例を示す。スピーカ装置は少
なくとも１個のスピーカを具えている。第１図のスピー
カ装置２は樅続配置した２個のスピーカ３及び４を具え
ている。スピーカ装置２はハうジンク１の容積を第１容
積部■１と第２容積部■２とにそれぞれ分ける。２つの
スピーカ間の容積は、機械的剛性が高くなるように小さ
くする。第１容積部■、は開口を介して音響管５の一端
に音響的に結合させる。音響管５は減衰手段６を具えて
いる。この減衰手段６は、これがない場合に発生する定
在波を減衰させるためのものである。減衰手段６は別の
閉成容積部７を具えているヘルムホルツ共振器形態のも
のとし、閉成容積部７には音響減衰材料８を充填する。
前記管５は、その管の壁部における開口を介してヘルム
ホルツ共振器と音響的に共働する。開口９と管５の端部
との間の距離Ｘは好ましくは０．０３〜０．５ｍとする
。容積部Ｖ１は一般に容積部Ｖ２よりも小さくする。ス
ピーカ３及び４は同じ方向に配置し、従ってこれらの各
スピーカには同相の（モノーラル）信号を供給する。
ヘルムホルツ共振器の作動については、Ｌ、Ｅ。
に１ｎｓｌｅｒ及びＡ、Ｒ，ＦｒｅｙによりＪｏｈｎ　
Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ社から１９６２年に発行
された文献“Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆＡｃｏｕ
ｓｔｉｃｓ”に記載されており、特にその第８．９節を
参照されたい。ヘルムホルツ共振器がないと、音響管５
の伝達特性は、その管内の定在波による共振に対応する
共振ピークを有するものとなる。
ヘルムホルツ共振器は、前記キンスラー（に１ｎｓｌｅ
ｒ）及びフレイ　（Ｆｒｅｙ）による文献の第８．９図
の特性曲線におけるくぼみに対応するヘルムホルツ共振
器の共振周波数が音響管５の伝達特性における最低共振
ピークに少なくともほぼ等しいが、又はそれよりも高く
なるように設計する。
ヘルムホルツ共振器７の空所には音響減衰材料８を入れ
る。この目的のための物質としては、例えば音響減衰特
性を呈する綿繊維（綿の詰物）又は合成樹脂繊維がある
。
音響減衰材料８としては、ヘルムホルツ共振器のＱファ
クタＱＨが、０．２５≦ＱＨ≦２となるように選定した
。Ｑ８は少なくともｌに等しくするのが好適である。Ｑ
□は次のように規定される。
−夕５０により測定される。次いで、周波数の関数とし
ての空気速度の対数特性（２０”ｌｏｇ）にて−３ｄＢ
の点をもとめる。これらの点は周波数ｆ１およびｆ２の
付近にある。ＱファクタＱＨは次式によって計算するこ
とができる。
ここに、ｆ、は次式即ち ｆ□−１／２　πＦｉ丁７丁π が成立するヘルムホルツ共振器の共振周波数であり； ｍＡＨはヘルムホルツ共振器のゲートにおける空気の音
響質量（ｋｇ／ｍ”Ｊであり； ＣＡＮは共振器そのものにおける空気の音響コンプライ
アンス（ｍ　４・Ｓ”／ｋｇ）であり；ＲＡＭは共振器
の空気容積の音響抵抗である。
ＱファクタＱＨは第５図に示すような方法で測定するこ
とができる。ヘルムホルツ共振器６′のゲート９′にお
ける空気速度はソーススピーカ５１を駆動させている際
の周波数の関数としてタコメＨ ヘルムホルツ共振器６のゲート９の個所の垂直断面積０
．と、音響管５の垂直断面積０２との関係は０．２５≦
０Ｉ１０□≦３が成立するようにする。
前記両面績の大きさはほぼ等しくするのが好適である。
第６ａ図はヘルムホルツ共振器がない場合のスピーカシ
ステムの周波数特性を示す。この特性はスピーカに一定
の入力信号（電圧）を与えた場合の音圧（ｄＢ）を周波
数の関数として示したものである。周波数は水平軸に沿
って対数的にプロットしである。音響管５内の定在波に
よるピークをこの特性図にはっきりと見ることができる
。
このケースはウーハシステムに関するものであリ、この
システムはせいぜい１５０Ｈｚまでの周波数に対してし
か用いることができない。第６ｂ図はヘルムホルツ共振
器を具えているシステムの周波数特性を示すが、この場
合にはヘルムホルツ共振器の空所内に音響減衰＃！ｙＪ
質を入れてない。この特性図にはっきり見られるように
、ヘルムホルツ共振器の共振周波数はｆ工である。第６
ｂ図のような特性を有するシステムは共振周波数ｆイに
おける強度の点からしても使用することができない。
第６ｃ図はヘルムホルツ共振器のＱファクタＱ。
が１に等しいスピーカシステムの周波数特性を示す。こ
の特性はかなり平坦であり、従って２５０Ｈｚの周波数
にまで使用することができる。
スピーカシステムの周波数範囲をかなり越える残りのピ
ークまでも示しであるが、これらは随意電気的又は第２
のヘルムホルツ共振器によってろ波することができる。
第２図は第１図の実施例に似ているスピーカシステムの
第２実施例を示す。この場合には２個のスピーカ３と４
を互いに鏡対称に配置する。この場合には各スピーカに
極性を互いに反対にして（千ノーラル）信号を供給する
。第２図のスピーカシステムは第２の音響管１０も具え
ており、この管の一端をハウジング１の第２開口１１に
結合させる。音響管１０は開口１１を経て容積部Ｖ、に
音響的に結合させる。音響管１０も減衰手段１２を具え
ている。この減衰手段１２はヘルムホルツ共振器の形態
のものであり、これは減衰手段６と同様に閉成容積部１
３を具えており、これを管１０の壁部における開口１４
を経て管ｌＯに音響的に結合させる。容積部１３内には
音響減衰材料１５を入れる。
第１及び第２図のスピーカシステムは消費者装置、例え
ばテレビ受像機に使用するのが好適であり、この例を第
３図に示しである。第３図はテレビ受像管３０を有して
いるテレビ受像機を概略的に示したものである。ハウジ
ング１はテレビ受像機のハウジング３１内の適当な個所
に設ける。ハウジングｌを接続テープ３２によってテレ
ビ受像機のハウジング３１に接続する。例えばゴムのよ
うな減衰材料層３３をテレビ受像機のハウジング３Ｉと
スピーカシステムのハウジング１との間に設けておく。
この減衰材料層３３はハウジング１の機械的な振動を減
衰させて、これらの振動がテレビ受像機のハウジング３
１に伝わらないようにする。
スピーカシステムが１個の音響管５だけしか具えていな
い場合には、この管の他端をテレビ受像機のハウジング
３１における開口部３５に結合させる。
スピーカシステムが２個の音響管５及び１０を具えてい
る場合には、管１０の他端をハウジング３１の開口部３
６に結合させる。音響管（５及び１０）は可撓性のホー
ススにより製造することができる。このホースには補強
リングを随意設けることができる。
テレビ受像機には、オーディオ情報にステレオ情報があ
る場合に、その中間及び／又は高周波部を再生するため
に２個の中−高音スピーカ３７及び３８を随意設けるこ
とができる。
音響管５の他端をテレビ受像機のハウジング３１に連結
する方法を第４図に示しである。第４ａ図では音響管５
の他端を減衰材料層４０を介してテレビ受像機のハウジ
ング３】に連結する。減衰材料層４０、例えばゴム又は
フオームラバー製の層も音響管５からの機械的振動がハ
ウジング３１に伝わらないようにする。
第４ｂ図は音響管５′の断面が端部に向って大きくなっ
ている場合を示す。このようにすると、テレビ受像機の
まわりの音響媒体への音響的マンチングが良好となる。
第４ｃ図も音響管５−の断面を端部に向けて大きくした
場合を示しており、この場合にはテレビ受像機のハウジ
ングにおける上記開口部内に中及び／又は高音スピーカ
４５を設ける。この目的のためのスピーカ４５はポット
状の構造物４６内に入れ、このポンド４６そのものは支
持ビーム４７により音響管５−の出力開口に接続する。
ポット４６の中には音響減衰材料を入れることができる
。
ハウジング１の容積部■１は、そのハウジングの開口を
経て音響管と随意共働させることができる。この場合に
音響管の他端を例えばテレビ受像機のハウジング３１の
後方側における開口部に連結させることもできる。
第７．８及び９図は音響管を支柱として構成するスピー
カシステムの例をそれぞれ示す。この場合にはスピーカ
システムを垂直方向に配置する。
いずれの例の場合にもハウジング５１内にはスピーカが
１個あるだけであり、このスピーカがハウジング５１内
の空所を２つの容積部■１　と■２とに分け、この場合
にもＶ、＜Ｖ２の関係が成立するようにする。第７図は
ヘルムホルツ共振器５８を音響管５５の軸線に対して同
軸的に設けた例を示す。なお、第７図のヘルムホルツ共
振器の正しい作動にとっては隔壁７０及び管７１は必ず
しも必要なものではないため、これらは随意省くことが
できる。次いでポット５８を音響管５５上にて上下に動
かすことによりヘルムホルツ共振周波数を調整する。こ
の場合、減衰材料はポット５８から取除く。ポット５８
を上下に動かし、常時スピーカシステムの周波数特性を
測定する。この周波数特性は第６ｂ図に示すようなヘル
ムホルツ共振周波数によるくぼみを呈する。このくぼみ
が正しい個所にくるまでポンド５８を音響管５５の上方
にて上又は下方に動かして、ヘルムホルツ共振器のヘル
ムホルツ周波数が、ヘルムホルツ共振器がない場合にお
ける音響管の伝達特性におけく最低共振ピークに少なく
ともほぼ等しいか、又はそれよりも高くなるようにする
。
ここでポット５８を管５８に対して固定させる。次いで
減衰材料をポット５日に入れることができる。
第８図はヘルムホルツ共振器５９を音響管５６の音放射
開口内に（部分的に）設ける例を示す。この場合におけ
る音響管５６の上記開口の形状はラッパ状とする。ヘル
ムホルツ共振器５９は支持ビーム６０によって音響管５
６に接続する。
第９図は第２ハウジング６１を有しているスピーカシス
テムの例を示す。この第２ハウジング６１は隔壁６２に
よって２つの空所６３と６４とに分ける。空所６３の壁
部にスピーカ６５を設ける。このスピーカ６５は例えば
中及び／又は高音スピーカとすることができる。
音響管５７はハウジング６１にあけた開口６６に連通し
ており、この部分は管部分６７と共にヘルムホルツ共振
器を形成する。
本発明は上述した例のみに限定されるものではなく、幾
多の変更を加え得ること勿論である。又、本発明は米国
特許第４，５４９，６３１号明細書から既知のようなも
のにも関するものであり、この種の構成のものを第１０
図に示しである。本発明ではスピーカ８４に対する一方
又は双方の低音反射ゲート８０及び８１にヘルムホルツ
共振器をそれぞれ結合させる。第１０図の例では各低音
反射ゲートにヘルムホルツ共振器８２及び８３をそれぞ
れ結合させる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるスピーカシステムの第１実施例を
示す線図； 第２図は同じく本発明によるスピーカシステムの第２実
施例を示す線図； 第３図は本発明によるスピーカシステムをテレビ受像機
に適用する例を示す説明図； 第４ａ〜４Ｃ図はテレビ受像機のハウジングへの音響管
の連結の仕方をそれぞれ示す説明図；第５図はヘルムホ
ルツ共振器のＱファクタを求める測定装置を示す線図； 第６ａ〜６０図は３通りのスピーカシステムの周波数特
性をそれぞれ示す特性図； 第７，８及び９図は音響管が支柱として作用するスピー
カシステムの３つの例をそれぞれ示す線図； 第１０図はスピーカシステムのさらに他の例を示す線図
である。 １・・・スピーカシステム用ハウジング２・・・スピー
カ装置 、４・・・スピーカ ・・・音響管 ・・・減衰手段（ヘルムホルツ共振器）・・・音響減衰
材料 ・・・開口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．ハウジングを具え、該ハウジングに少なくとも１つ
    の音響開口を設け、該開口をそれに結合させた音響管の
    一端と共働させ、前記ハウジングの容積を該ハウジング
    内に収納させたスピーカ装置によって第１及び第２容積
    部に分け、該第１容積部を前記ハウジングにおける音響
    開口に音響的に結合させたスピーカシステムにおいて、
    前記音響管に閉成容積形態のヘルムホルツ共振器から成
    る減衰手段を設け、該ヘルムホルツ共振器を開口を介し
    て前記音響管に音響的に並列に結合させ、且つ前記ヘル
    ムホルツ共振器を、該ヘルムホルツ共振器がない場合に
    おける音響管の伝達特性における低周波の共振ピークを
    抑圧するように設計したことを特徴とするスピーカシス
    テム。 ２．前記ヘルムホルツ共振器の容積内に音響減衰材料を
    入れたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカシス
    テム。 ３．ヘルムホルツ共振器の容積部にあけた開口を前記音
    響管の側壁における開口に音響的に結合させたことを特
    徴とする請求項１又は２に記載のスピーカシステム。 ４．前記音響管の側壁における開口を該音響管の音放射
    端から距離ｘの個所にあけ、この距離ｘを０．０３ｍ〜
    ０．５ｍとしたことを特徴とする請求項３に記載のスピ
    ーカシステム。 ５．前記ヘルムホルツ共振器のヘルムホルツ周波数が、
    該ヘルムホルツ共振器がない場合における音響管の伝達
    特性における最低共振ピークにほぼ等しいか、又はそれ
    よりも高くなるようにしたことを特徴とする請求項２〜
    ４のいずれかに記載のスピーカシステム。 ６．前記音響減衰材料として、ヘルムホルツ共振器のＱ
    ファクタＱ＿Ｈが０．２５≦Ｑ＿Ｈ≦２の関係を満足す
    るものを選定したことを特徴とする請求項２〜５のいず
    れかに記載のスピーカシステム。 ７．前記ＱファクタＱ＿Ｍを少なくともほぼ１に等しく
    したことを特徴とする請求項６に記載のスピーカシステ
    ム。 ８．前記音響管の側壁における開口の表面積Ｏ＿１と、
    該音響管の垂直断面の表面積Ｏ＿２とが次式、即ち ０．２５≦Ｏ＿１／Ｏ＿２≦３ の関係を満足するように構成したことを特徴とする請求
    項１〜７のいずれかに記載のスピーカシステム。 ９．前記面積Ｏ＿１を前記面積Ｏ＿２とほぼ等しくした
    ことを特徴とする請求項８に記載のスピーカシステム。 １０．前記第１容積部を前記ハウジングにおける第２音
    響開口に音響的に結合させ、該第２音響開口をこの開口
    に結合させ第２音響管の一端と共働させ、前記第２音響
    管にもヘルムホルツ共振器形態の減衰手段を設けたこと
    を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のスピーカ
    システム。 １１．前記スピーカ装置を２個の継続配置したスピーカ
    としたことを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記
    載のスピーカシステム。 １２．前記スピーカシステムをテレビ受像機のような消
    費者装置のハウジングに組込み、該スピーカシステムの
    ハウジングを振動減衰用の第２減衰手段を介して消費者
    装置のハウジングに結合させたことを特徴とする請求項
    １〜１１のいずれかに記載のスピーカシステム。 １３．前記音響管の他端を消費者装置のハウジングにお
    ける開口に結合させることを特徴とする請求項１２に記
    載のスピーカシステム。 １４．前記音響管の他端を振動減衰用の第２減衰手段を
    介して消費者装置のハウジングに結合させたことを特徴
    とする請求項１３に記載のスピーカシステム。 １５．前記音響管の少なくとも前記他方の端部付近にお
    ける部分の断面が前記他方の端部の方向に向って次第に
    大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１〜１４
    のいずれかに記載のスピーカシステム。 １６．前記第２容積部を前記スピーカシステムのハウジ
    ングにおける音響開口に音響的に結合させ、該音響開口
    が該開口に結合させた音響管の一端と共働し、且つ該音
    響管にもヘルムホルツ共振器形態の減衰手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスピ
    ーカシステム。
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