JPH05191881A

JPH05191881A - 低音再生用スピーカシステム

Info

Publication number: JPH05191881A
Application number: JP630592A
Authority: JP
Inventors: Isao Otsuka; 功大塚; Noboru Okino; 登興野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】従来のポート付きスピーカシステムの再生周
波数帯域における音圧特性周波数の平坦性を保ちなが
ら、さらに再生周波数の拡大と耐入力の向上、音放射効
率の改善を図る。また同時に、スピーカシステムとして
の歪みを従来のスピーカシステムに比べて低減したスピ
ーカシステムを提供する。【構成】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、第一、第二、第三の
空気室にそれぞれ設けられた第一、第二、第三の受動音
響放射手段とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスピーカシステムの効率
改善を図った低音再生用スピーカシステムに関し、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システムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図６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きスピーカシステムを
示す断面図である。図において、１６はスピーカキャビ
ネット、１６ａはスピーカキャビネット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に取り付けられた低音用スピー
カユニット、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】次に従来のポート付きスピーカシステムの
動作について説明する。図６において、低音用スピーカ
ユニット１８が振動すると音はスピーカユニット１８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１６
ｂでは、内部の空気による空気バネ成分と音響ポート１
９、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６の従来例ではこの共振周波数を異
なるように設定してあり、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１６
ｂと音響ポート２０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
ユニット１８から放射される音の位相は、スピーカユニ
ット１８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ち消し合い、ｆｒ１か
らｆｒ２の範囲では強め合うように合成される。この結
果、ｆｒ１からｆｒ２の周波数範囲では効率良く音響信
号が放射される。

【０００４】図７は従来のポート付きスピーカシステム
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したものである。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２
０の音圧特性、Ｃは音響ポート１９、２０の合成音圧を
示す。図７からも分かるように、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、
ｆｒ１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８は特開昭６０−９８７９３号公報に開
示された従来のポート付きスピーカシステムの低音用ス
ピーカユニットの振幅周波数特性に関して、従来の密閉
方式スピーカシステムおよびバスレフ方式スピーカシス
テムの場合と比較して示したものである。図８におい
て、Ａは密閉方式スピーカシステムの場合、Ｂはバスレ
フ方式スピーカシステムの場合、Ｃはポート付きスピー
カシステムの場合を示している。従来のポート付きスピ
ーカシステムの場合を示す特性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システ
ムやバスレフ方式スピーカシステムの場合に比較して低
音用スピーカユニットの振幅が小さくなり、最終的にス
ピーカ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
ート付きスピーカシステムは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ｆｒ
２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ｆ
ｒ２の周波数比をさらに大きくすると、図９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１
９、２０の音圧レベルＡ、Ｂが共振周波数ｆｒ１、ｆｒ
２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
付きスピーカシステムでは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ｆｒ
１とｆｒ２の周波数比に限度があり、特開昭６０−９８
７９３号公報ではｆｒ１：ｆｒ２＝１：３と考えられて
いる。

【０００７】また、従来のポート付きスピーカシステム
では使用する低音用スピーカユニット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
カユニットを用いらなければならない。このことは最終
的にコスト高になる傾向がある。

【０００８】本発明は上記のような従来のポート付きス
ピーカシステムの問題点を改善するためになされたもの
で、ｆｒ１からｆｒ２の周波数範囲で乱れの少ない音圧
周波数特性を得るとともに、大音量を発生可能な高耐入
力スピーカシステムを提供することを目的とする。また
同時に、スピーカシステムの歪みを従来のスピーカシス
テムに比べて一層低減した高性能スピーカシステムを提
供する。

【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、第一、
第二、第三の空気室のに設けられた、少なくとも１つ以
上の受動音響放射手段、とから構成され、第一の空気室
と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と、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と、第三
の空気室と第三の空気室に対応して設けられた第三の受
動音響放射手段とによって生じる共振周波数ｆｒ３の３
つの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システムで
は、中間バッフルに取り付けられた第一、第二の２つの
低音用スピーカユニット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、第一の空気室と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と、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と、第三の空気室と第三の空気
室に対応して設けられた第三の受動音響放射手段とによ
って生じる共振周波数ｆｒ３の３つの周波数を任意に設
定することにより、ｆｒ１からｆｒ２の周波数帯域で乱
れの少ない周波数特性を得ることが可能となる。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、ｆｒ２、ｆｒ３の近傍で著しく低
減するため、スピーカシステムとしての歪みも従来のス
ピーカシステムに比べて一層低減される。

【００１２】

【実施例】実施例１．以下、本発明の一実施例を図に基
づいて説明する。図１は本発明による低音再生用スピー
カシステムの一実施例を示す断面図である。図１におい
て１５ａ、１５ｂはスピーカキャビネット１６を３つの
空気室に分割する中間バッフル、１６ａ、１６ｂ、１６
ｃはスピーカキャビネット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１５
ａ、１５ｂに取り付けられた第一、第二の低音用スピー
カユニット、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は第二の空気
室１６ｂ内に設けられ外部に音を放射する第二の音響ポ
ート、２１は第三の空気室１６ｃ内に設けられ外部に音
を放射する第三の音響ポートである。

【００１３】次に本発明のスピーカシステムの動作を分
かりやすく説明するため、図１の実施例に基づくスピー
カシステムの機械系等価回路を図２に示す。また低音用
スピーカユニット１８ａ、１８ｂの一接続例を図３に示
す。

【００１４】図２において、ｒｖ１、ｒｓ１、ｍｓ１、
ｃｓ１、Ａ１は第一の低音用スピーカユニット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ユニット１
８ａへの入力電圧、ｒｖ２、ｒｓ２、ｍｓ２、ｃｓ２、
Ａ２は第二の低音用スピーカユニット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ユニット１８ｂへ
の入力電圧、ｃ１、ｒ１は第一の空気室１６ａ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、ｃ
３、ｒ３は第三の空気室１６ｃの等価コンプライアンス
と等価機械抵抗、ｍｌ１、ｒｌ１は第一の音響ポート１
９に関する等価質量と等価機械抵抗、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、ｍｌ３、ｒｌ３は第三の音響ポート２１に関する等
価質量と等価機械抵抗、ｖｓ１、ｖｓ２は第一、第二の
低音用スピーカユニット１８ａ、１８ｂの振動速度、ｖ
ｌ１、ｖｌ２、ｖｌ３は第一の音響ポート１９、第二の
音響ポート２０、第三の音響ポート２１に関する等価振
動速度である。

【００１５】図３において、低音用スピーカユニット１
８ａ、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ユニット１８ａ、１８ｂの
接続法を問わないことは勿論である。

【００１６】次に本発明のスピーカ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ユニット１８
ａ、１８ｂを用いている。この結果スピーカシステムと
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、従来のポート付きスピーカ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、第一の空気室と第一の
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と、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と、第三の空気室
と第三の空気室に対応して設けられた第三の受動音放射
手段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）・（１／ｃ１）（２πｆｒ２）²＝（１／ｍｌ２）・（１／ｃ２）（２πｆｒ３）²＝（１／ｍｌ３）・（１／ｃ３）そこで、ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３の周波数比を例えば
１：４：２に選んだ場合の第一、第二、第三の音響ポー
ト１９、２０、２１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は第一の音響ポー
ト１９からの出力音圧特性を、Ｂは第二の音響ポート２
０からの出力音圧特性を、Ｄは第三の音響ポート２１か
らの出力音圧特性を、Ｃは前記Ａ、Ｂ、Ｄの合成音圧特
性を示す。図４からわかるようにｆｒ３からｆｒ２の周
波数範囲で音圧レベルは一部低下するものの、ｆｒ１か
らｆｒ２にわたる広い周波数帯域において総合音圧Ｃが
得られ、ｆｒ１からｆｒ２の周波数範囲内では第三の音
響ポート２１からの音圧Ｄが合成音圧Ｃの音圧レベル低
下を防いでいる。

【００１８】図５は上記ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３の周波
数を例えば１：４：２に選んだ場合の第一、第二の低音
用スピーカユニット１８ａ、１８ｂの振幅特性の計算結
果を示したものである。図５においてＡは第一の低音用
スピーカユニット１８ａを、Ｂは第二の低音用スピーカ
ユニット１８ｂの場合を示す。図５からわかるように第
一、第二の低音用スピーカユニット１８ａ、１８ｂの振
幅特性はｆｒ１、ｆｒ２、およびｆｒ３の近傍において
振幅が著しく低減される。この結果、図８に示した従来
例のスピーカシステムよりも歪みの少ないスピーカシス
テムを実現できる。

【００１９】ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３の周波数比につい
ては上記１：４：２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＝１：２からｆｒ１：ｆｒ２＝１：
４ｆｒ１：ｆｒ３＝１：１からｆｒ１：ｆｒ３＝１：
５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。

【００２０】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。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明の低音再生用ス
ピーカシステムは、中間バッフルに取り付けられた第
一、第二の２つの低音用スピーカユニットを設けてあ
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、第一、第二、第三の空気室
の一部に設けられた第一、第二、第三の受動音響放射手
段、とから構成されるので、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シス
テムを実現する効果がある。

【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シ
ステムを示す断面図である。

【図２】図１の機械系等価回路図である。

【図３】図１に設けた低音用スピーカユニットの接続方
法の一実施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、及び音響ポートから放射される音の合成音圧を
示すシミュレーション図である。

【図５】第一、第二の低音用スピーカユニットの振幅特
性を示すシミュレーション図である。

【図６】従来のポート付きスピーカシステムの構造を示
す断面図である。

【図７】従来のポート付きスピーカシステムに関して、
音響ポートの音圧周波数特性と総合音圧とを具体的に示
した音圧特性図である。

【図８】従来のポート付きスピーカシステムの低音用ス
ピーカユニットの振幅周波数特性に関して、従来の密閉
方式スピーカシステムおよびバスレフ方式スピーカシス
テムの場合と比較した振幅特性図である。

【図９】従来のポート付きスピーカシステムに関して、
ｆｒ１とｆｒ２の周波数比が大きくなった場合の音響ポ
ートの音圧周波数特性と総合音圧特性とを示した音圧特
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１７従来の中間バッフル１７ａ開口部１８低音用スピーカユニット１８ａ第一低音用スピーカユニット１８ｂ第二の低音用スピーカユニット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、第一、第二、第
三の空気室に設けられた、少なくとも１つ以上の受動音
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
スピーカシステム。
【請求項２】一方の電気音響変換手段の背後に設けら
れた第一の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と、他方の電気音響変換手段の背後に設けられ
た第二の空気室と当該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との比に関して、ｆｒ１：ｆｒ２＝１：２からｆ
ｒ１：ｆｒ２＝１：４の範囲にあると共に、第一の空気
室と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と、２つ電
気音響変換手段と中間バッフルとで囲まれる第三の空気
室と当該第三の空気室に対応して設けられた第三の受動
音響放射手段とによって生じる共振周波数ｆｒ３の比に
関して、ｆｒ１：ｆｒ３＝１：１からｆｒ１：ｆｒ３＝
１：５の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の低
音再生用スピーカシステム。