JPH04336794A

JPH04336794A - 低音再生用スピーカーシステム

Info

Publication number: JPH04336794A
Application number: JP10800391A
Authority: JP
Inventors: Noboru Okino; 登興野; Toshiharu Yoshida; 俊治吉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1992-11-24

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスピーカーシステムの効
率改善を図った低音再生用スピーカーシステムに関し、
さらに詳しくは、低音域での再生周波数帯域の拡大と歪
みの低減を図った低音再生用スピーカーシステムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は例えば特開昭６０−９８７９３号
公報に開示された従来のポート付スピーカーシステムを
示す概略図である。図において、１６はスピーカーキャ
ビネット、１６ａはスピーカーキャビネット１６内に設
けられた第一の空気室、１６ｂは同様にスピーカーキャ
ビネット１６内に設けられた第二の空気室、１７はスピ
ーカーキャビネット１６を２つの空気室に分割する中間
バッフル、１７ａは中間バッフル１７内に設けられた開
口部、１８は中間バッフル１７に取付けられた低音用ス
ピーカー、１９は第一の空気室内１６ａに設けられ外部
に音を放射する音響ポート、２０は同様に第二の空気室
１６ｂ内に設けられ外部に音を放射する音響ポートであ
る。

【０００３】次ぎに従来のポート付スピーカーシステム
の動作について説明する。図７において、低音用スピー
カー１８が振動すると音はスピーカー前後の第一の空気
室１６ａと第二の空気室１６ｂに逆位相で放射される。第一の空気室１６ａと第二の空気室１６ｂでは、内部の
空気による空気バネ成分と音響ポート１９、２０による
質量分とが共振し、いわゆるヘルムホルツ共振を生ずる
。図７の従来例ではこの共振周波数を異なるよう設定し
てあり、第一の空気室１６ａと音響ポート１９による共
振周波数ｆｒ１と、第二の空気室１６ｂと音響ポート２
０による共振周波数ｆｒ２との比が例えば１：２に定め
られている。このとき、低音用スピーカー１８から放射
される音の位相はスピーカーの前後で逆位相であるにも
係わらず、音響ポート１９、２０から最終的に放射され
る音は、ｆｒ１以下およびｆｒ２以上の周波数では打消
しあい、ｆｒ１からｆｒ２の範囲内では強めあうように
合成される。この結果、ｆｒ１からｆｒ２の範囲では効
率良く音響信号が放射される。

【０００４】図８は従来のポート付スピーカーシステム
に関して、音響ポート１９、２０の音圧周波数特性と総
合音圧特性とを具体的に示す音圧特性図である。図にお
いて、Ａは音響ポート１９の音圧特性、Ｂは音響ポート
２０の音圧特性、Ｃは音響ポート１９、２０の合成音圧
を示す。図８からわかるように各音響ポートの音圧は共
振周波数ｆｒ１、ｆｒ２において最大になる。また、ｆ
ｒ１からｆｒ２の周波数範囲ではほぼ平坦な音圧周波数
特性が得られる。

【０００５】図９は特開昭６０−９８７９３号公報に開
示された従来のポート付スピーカーシステムの低音用ス
ピーカーの振幅周波数特性に関して、従来の密閉方式ス
ピーカーシステムおよびバスレフ方式スピーカーシステ
ムの場合と比較して示したものである。図９においてＡ
は密閉方式スピーカーシステムの場合、Ｂはバスレフ方
式スピーカーシステムの場合、Ｃはポート付スピーカー
システムの場合を示している。従来のポート付スピーカ
ーシステムの場合の特性Ｃで特徴的なことは、共振周波
数ｆｒ１、ｆｒ２において振幅が著しく低減されること
である。このため、従来の密閉方式スピーカーシステム
やバスレフ方式スピーカーシステムの場合に比較して低
音用スピーカーの振幅が小さくなり、最終的にスピーカ
ーシステムとしての歪みを少なくできる利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のポ
ート付スピーカーシステムはｆｒ１からｆｒ２の周波数
範囲で平坦な音圧特性を示す。したがって、ｆｒ１とｆ
ｒ２の周波数比を例えば１：２に選べば、１オクターブ
の周波数帯域を再生することができる。しかし、ｆｒ１
とｆｒ２の周波数比をさらに大きくすると、図１０のよ
うに音響ポート１９、２０の合成音圧Ｃは、ｆｒ１から
ｆｒ２の範囲内で音圧レベルが低下する。これは音響ポ
ート１９、２０の音圧レベルＡ，Ｂが、共振周波数ｆｒ
１、ｆｒ２から離れると著しく低下し、合成しても十分
な音圧レベルに達しないためである。したがって、従来
のポート付スピーカーシステムではｆｒ１からｆｒ２の
周波数範囲の音圧周波数特性をある程度平坦に保つため
にはｆｒ１とｆｒ２の周波数比に限度があり、特開昭６
０−９８７９３号公報ではｆｒ１：ｆｒ２＝１：３と考
えられている。

【０００７】また、従来のポート付スピーカーシステム
では使用する低音用スピーカー１８は１つであるため、
大音量を発生するためには耐入力の大きなスピーカーを
用いなければならない。このことは最終的にコスト高に
なるなどの問題点がある。

【０００８】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、ｆｒ１からｆｒ２の周波数範囲内
でほぼ平坦な音圧周波数特性を保持し、さらにｆｒ２以
上の周波数帯域でも音圧再生を可能とし低音域での音放
射効率の改善を図ると共に、大音量を発生可能な高耐入
力スピーカーシステムを提供することを目的とする。ま
た同時に、スピーカーシステムの歪みを従来のスピーカ
ーシステムに比べて一層低減した高性能スピーカーシス
テムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る低音再生用
スピーカーシステムは、２つの中間バッフルにより第一
、第二、第三の３つの空気室に分割されたスピーカーキ
ャビネットと、当該２つの中間バッフルにそれぞれ設け
られ、ほぼ同位相で振動する電気音響変換手段と、当該
電気音響変換手段と２つの中間バッフルとで囲まれる空
気室を除く、第一、第二の空気室の一部に設けられた第
一、第二の受動音響放射手段と、第一、第二の受動音響
放射手段を有する２つの空気室の内、どちらか一方の空
気室内部に設けた第三の受動音響放射手段、とから構成
されるものである。また、第三の受動音響放射手段を有
する空気室と当該第一の空気室に対応して設けられた第
一の受動音響放射手段とによって生じる共振周波数ｆｒ
１、第二の空気室と第二の空気室に対応して設けられた
第二の受動音響放射手段とによって生じる共振周波数ｆ
ｒ２、および第一の空気室において内部に設けた第三の
受動音響放射手段と第三の受動音響放射手段前後の空気
室とによって生じる共振周波数ｆｒ３の３つ周波数を任
意に設定可能にしたものである。

【００１０】

【作用】本発明に係る低音再生用スピーカーシステムで
は、中間バッフルに取付けられた第一、第二の２つの低
音用スピーカーを設けることにより耐入力が従来の約２
倍に向上する。

【００１１】また、第三の受動音響放射手段を有する空
気室（例えば第一の空気室と仮定）と当該第一の空気室
に対応して設けられた第一の受動音響放射手段とによっ
て生じる共振周波数ｆｒ１、第二の空気室と第二の空気
室に対応して設けられた第二の受動音響放射手段とによ
って生じる共振周波数ｆｒ２、および第一の空気室にお
いて内部に設けた第三の受動音響放射手段と第三の受動
音響放射手段前後の空気室とによって生じる共振周波数
ｆｒ３を適正な周波数に設定することにより、ｆｒ１か
らｆｒ２の周波数帯域で平坦な周波数特性を保持すると
ともに、さらにｆｒ２からｆｒ３の周波数範囲について
も音響再生が可能になる。また使用する電気音響変換手
段の振幅特性に関しても、上記３つの周波数ｆｒ１、ｆ
ｒ２、ｆｒ３で著しく低減するため、スピーカーシステ
ムとしての歪みも従来のスピーカーシステムに比べて一
層低減される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例による低音再生用スピー
カーシステムを示す概略図である。図において、１５ａ
、１５ｂはスピーカーキャビネット１６を３つの空気室
に分割する中間バッフル、１６ａ、１６ｂ、１６ｃはス
ピーカーキャビネット１６内に設けられた第一、第二、
第三の空気室、１８ａ、１８ｂは中間バッフル１５ａ、
１５ｂに取付けられた第一、第二の低音用スピーカー、
１９は第一の空気室１６ａ内に設けられ外部に音を放射
する第一の音響ポート、２０は同様に第二の空気室１６
ｂ内に設けられ外部に音を放射する第二の音響ポート、
２１は第一の空気室内部に設けられた第三の音響ポート
である。

【００１３】次に本発明のスピーカーシステムの動作を
わかりやすく説明するため、図１の実施例に基づくスピ
ーカーシステムの機械系等価回路を図２、および低音用
スピーカーの一接続例を図３に示す。

【００１４】図２においてｒｖ１、ｒｓ１、ｍｓ１、ｃ
ｓ１、Ａ１は第一の低音用スピーカー１８ａの直流抵抗
、等価機械抵抗、等価質量、等価コンプライアンス、力
係数、Ｅ１は第一の低音用スピーカー１８ａへの入力電
圧、ｒｖ２、ｒｓ２、ｍｓ２、ｃｓ２、Ａ２は第二の低
音用スピーカー１８ｂの直流抵抗、等価機械抵抗、等価
質量、等価コンプライアンス、力係数、Ｅ２は第二の低
音用スピーカー１８ｂへの入力電圧、ｃ０は第三の空気
室１６ｃの等価コンプライアンス、ｃ１，ｒ１は第一の
空気室１６ａ内に設けられた第三の音響ポート２１と第
一の低音用スピーカー１８ａとで囲まれる空気室の等価
コンプライアンスと等価機械抵抗、ｃ２、ｒ２は第二の
空気室１６ｂの等価コンプライアンスと等価機械抵抗、
ｍｌ３、ｒｌ３は第一の空気室内に設けられた第三の音
響ポート２１に関する等価質量と等価機械抵抗、ｃ３、
ｒ３は第三の音響ポート２１と第一の音響ポート１９と
で囲まれる空気室の等価コンプライアンスと等価機械抵
抗、ｍｌ２、ｒｌ２は第二の音響ポート２０に関する等
価質量と等価機械抵抗、ｍｌ１、ｒｌ１は第一の音響ポ
ート１９に関する等価質量と等価機械抵抗、ｖｓ１，ｖ
ｓ２は第一、第二の低音用スピーカー１８ａ、１８ｂの
振動速度、ｖｌ１、ｖｌ２、ｖｌ３は第三の音響ポート
２１、第二の音響ポート２０、第一の音響ポート１９に
関する等価振動速度である。

【００１５】図３において、低音用スピーカー１８ａ、
１８ｂはほぼ同位相で振動するように電気的に並列に接
続される。また、図３では並列接続の例を示したが、ス
ピーカーキャビネット１６内に設置してほぼ同位相で振
動すれば低音用スピーカー１８ａ、１８ｂの接続法を問
わないことは勿論である。

【００１６】次ぎに本発明のスピーカーシステムの動作
を説明する。図３に示すように本スピーカーシステムで
は、ほぼ同位相で振動する２個の低音用スピーカー１８
ａ、１８ｂを用いている。この結果、スピーカーシステ
ムとしての耐入力は従来の１個使用の場合に比べてほぼ
２倍となり、従来のポート付スピーカーシステムに比べ
てより高耐入力となり、大音量を発生することができる
。

【００１７】また図１において、第三の音響ポート２１
を有する空気室（例えば第一の空気室と仮定）と当該第
一の空気室１６ａに対応して設けられた第一の音響ポー
ト１９とによって生じる共振周波数ｆｒ１、第二の空気
室と第二の空気室１６ｂに対応して設けられた第二の音
響ポート２０とによって生じる共振周波数ｆｒ２、およ
び第一の空気室１６ａにおいて内部に設けた第三の音響
ポート２１と第三の音響ポート２１前後の空気室とによ
って生じる共振周波数ｆｒ３は、図２の機械系等価回路
からほぼ次式で計算される。（２πｆｒ１）２　＝　　１／（ｍｌ１・（ｃ１＋ｃ３
））　　　　　　　　　　　　　　（１）（２πｆｒ２
）２　＝（１／ｍｌ２）・（１／ｃ２）　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（２）（２πｆｒ３）２　＝（
１／ｍｌ３）・（１／ｃ１＋１／ｃ３）　　　　　　　
　（３）そこで、ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３の周波数比を
例えば１：２：３に選んだ場合の、　第一、　第二の音
響ポート１９、２０からの音圧特性と総合音圧特性の計
算例を図４に示す。図４においてＡは音響ポート１９の
音圧特性、Ｂは音響ポート２０の音圧特性、Ｃは音響ポ
ート１９、２０の合成音圧を示す。図４からわかるよう
に合成音圧Ｃはｆｒ１からｆｒ２の周波数範囲の他に、
第一の空気室において内部に設けた第三の音響ポート２
１の作用により、ｆｒ２からｆｒ３の周波数範囲で音圧
レベルは一部減少するものの、第三の音響ポート２１と
第三の音響ポート２１前後の空気室とによって生じる共
振周波数ｆｒ３まで再生周波数帯域が拡大される。

【００１８】図５は上記ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３の周波
数比を例えば１：２：３に選んだ場合の、第一、第二の
音響ポート１９，２０からの音圧特性と総合音圧特性を
実測したものである。図５からは、シミュレーション結
果と同様、第三の音響ポート２１と第三の音響ポート２
１前後の空気室とによって生じる共振周波数ｆｒ３まで
再生周波数帯域が拡大されていることがわかる。なお、
図５において第一、第二の音響ポート１９，２０からの
音圧特性は音響ポート内の音圧特性である。

【００１９】図６は上記ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３の周波
数比を例えば１：２：３に選んだ場合の、第一、第二の
低音用スピーカー１８ａ、１８ｂの振幅特性の計算結果
を示したものである。図６において、Ａは第一の低音用
スピーカー１８ａを、Ｂは第二の低音用スピーカー１８
ｂの場合を示す。図６からわかるように第一、第二の低
音用スピーカー１８ａ、１８ｂの振幅特性はｆｒ１、ｆ
ｒ２、ｆｒ３の３カ所において振幅が著しく低減される
。この結果、図９に示した従来例のスピーカーシステム
よりも歪みの少ないスピーカーシステムを実現できる。

【００２０】ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３の周波数比につい
ては上記１：２：３がシミュレーション、および実験的
にほぼ最適である。しかし、ｆｒ１：ｆｒ２＝１：１．５　　から　　ｆｒ１：ｆｒ
２＝１：３ｆｒ２：ｆｒ３＝１：１．３　　から　　ｆｒ２：ｆｒ
３＝１：１．７の範囲に選んでも聴感上、十分な再生周波数帯域拡大効
果がある。

【００２１】またｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３の周波数は、
第一、第二の空気室１６ａ、１６ｂの体積Ｖ１、Ｖ２、
および第三の音響ポート２１と低音用スピーカー１８ａ
とで囲まれる空気室の体積ＶＬ１と、第三の音響ポート
２１と第一の音響ポート１９とで囲まれる空気室の体積
ＶＬ２とに関係しており、上記再生周波数帯域拡大と歪
みの低減を十分実現するためには体積比を、ＶＬ１：Ｖ
Ｌ２＝１：２からＶＬ１：ＶＬ２＝２：１の範囲に選ぶ
必要がある。

【００２２】なお、上記実施例においては受動音響放射
手段として音響ポートを用いたが、例えば受動音響放射
手段としていわゆるドローンコーンなどを用いてもよい
。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明の低音再生用スピー
カーシステムは、中間バッフルに取付けられた第一、第
二の２つの低音用スピーカーを設けてあり耐入力を従来
の約２倍に向上させることができる効果がある。また、
この発明の低音再生用スピーカーシステムは、２つの中
間バッフルにより第一、第二、第三の３つの空気室に分
割されたスピーカーキャビネットと、当該２つの中間バ
ッフルにそれぞれ設けられ、ほぼ同位相で振動する電気
音響変換手段と、当該電気音響変換手段と２つの中間バ
ッフルとで囲まれる空気室を除く、第一、第二の空気室
の一部に設けられた第一、第二の受動音響放射手段と、
第一、第二の受動音響放射手段を有する２つの空気室の
内、どちらか一方の空気室内部に設けた第三の受動音響
放射手段、とから構成しているので従来に比べて再生周
波数帯域の拡大を図れると同時に、歪みの少ないスピー
カーシステムを実現できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による低音再生用スピーカー
システムを示す概略図である。

【図２】図１の機械系等価回路図である。

【図３】図１の低音用スピーカーの接続例を示す回路図
である。

【図４】図１の音響ポートから放射される音の音圧周波
数特性および合成音圧を示すシミュレーション図である
。

【図５】図１の音響ポートから放射される音の音圧周波
数特性および合成音圧を示す実測特性図である。

【図６】図１の第一、第二の低音用スピーカーの振幅特
性を示すシミュレーション図である。

【図７】従来のポート付スピーカーシステムの概略図で
ある。

【図８】従来のポート付スピーカーシステムの音響ポー
トの音圧周波数特性と総合音圧特性とを示す音圧特性図
である。

【図９】従来のポート付スピーカーシステムの低音用ス
ピーカーの振幅特性図である。

【図１０】従来のポート付スピーカーシステムに関して
、周波数比が大きくなった場合の音響ポート音圧周波数
特性と総合音圧特性とを示す音圧特性図である。

【符号の説明】

１５ａ、１５ｂ　　中間バッフル１６　　スピーカーキャビネット１６ａ　　第一の空気室１６ｂ　　第二の空気室１６ｃ　　第三の空気室１８　　低音用スピーカー１８ａ　　第一の低音用スピーカー１８ｂ　　第二の低音用スピーカー１９　　第一の音響ポート２０　　第二の音響ポート２１　　第三の音響ポート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　２つの中間バッフルにより第一、第二
、第三の３つの空気室に分割されたスピーカーキャビネ
ットと、当該２つの中間バッフルにそれぞれ設けられ、
ほぼ同位相で振動する電気音響変換手段と、当該電気音
響変換手段と２つの中間バッフルとで囲まれる空気室を
除く、第一、第二の空気室の一部に設けられた第一、第
二の受動音響放射手段と、第一、第二の受動音響放射手
段を有する２つの空気室の内、どちらか一方の空気室内
部に設けられた第三の受動音響放射手段、とから構成し
たことを特徴とする低音再生用スピーカーシステム。
【請求項２】　　前記第三の受動音響放射手段を有する
空気室の体積Ｖ１と第二の空気室の体積Ｖ２の比が、Ｖ
１：Ｖ２＝２：１からＶ１：Ｖ２＝４：１の範囲にある
と共に、第三の受動音響放射手段を有する空気室に関し
て、第三の受動音響放射手段と電気音響変換手段とで囲
まれる空気室の体積ＶＬ１と，第三の受動音響放射手段
と第一の受動音響放射手段とで囲まれる空気室の体積Ｖ
Ｌ２の比が、ＶＬ１：ＶＬ２＝１：２からＶＬ１：ＶＬ
２＝２：１の範囲にあることを特徴とする請求項第１項
記載の低音再生用スピーカーシステム。
【請求項３】　　２つの中間バッフルにより第一、第二
、第三の３つの空気室に分割されたスピーカーキャビネ
ットと、当該２つの中間バッフルにそれぞれ設けられ、
ほぼ同位相で振動する電気音響変換手段と、当該電気音
響変換手段と２つの中間バッフルとで囲まれる空気室を
除く、第一、第二の空気室の一部に設けられた第一、第
二の受動音響放射手段と、第一、第二の受動音響放射手
段を有する２つの空気室の内、どちらか一方の空気室内
部に設けられた第三の受動音響放射手段、とから構成し
たものであって、前期第三の受動音響放射手段を有する
空気室と当該第一の空気室に対応して設けられた第一の
受動音響放射手段とによって生じる共振周波数ｆｒ１お
よび第二の空気室と第二の空気室に対応して設けられた
第二の受動音響放射手段とによって生じる共振周波数ｆ
ｒ２の比に関して、ｆｒ１：ｆｒ２＝１：１．５からｆ
ｒ１：ｆｒ２＝１：３の範囲にあると共に、第二の空気
室と第二の空気室に対応して設けられた第二の受動音響
放射手段とによって生じる共振周波数ｆｒ２、および第
一の空気室において内部に設けられた第三の受動音響放
射手段と第三の受動音響放射手段前後の空気室とによっ
て生じる共振周波数ｆｒ３の比に関して、ｆｒ２：ｆｒ
３＝１：１．３からｆｒ２：ｆｒ３＝１：１．７の範囲
にあることを特徴とするスピーカーシステム用低音再生
方式。