JP2008079268A - スピーカー - Google Patents

Abstract

【課題】 角形の小型キャビネットにおいても低音域の量感が増し、音質的に好ましい特性を有するスピーカを提供すること。
【解決手段】 スピーカーユニットが角形キャビネットに取り付けられたスピーカーにおいて、該キャビネットの壁面に複数の音響フィンが傾斜して取り付けられており、該音響フィンにより角型３次元螺旋音道が形成され、かつ該螺旋音道の終端に開口部が設けられているスピーカーを構成した。これにより、小型キャビネットであっても、低音域の量感が増し、音質的に好ましい特性を有するスピーカを提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、低音域の量感が増し、音質的に好ましい特性を有するスピーカーに関する。

音声信号再生に用いられるスピーカーにおいて、スピーカーユニットは低音域の再生特性を改善するために各種のキャビネットに取り付けられる。キャビネットの形式としてはバスレフ型、ホーン型、音響迷路型、共鳴管型などがよく知られている。このうちバスレフ型はヘルムホルツの共鳴を利用して低域を増強する形式であり、キャビネットの内部にバスレフダクトを有することが特徴である。

ホーン型、音響迷路型、共鳴管型（以下これらを総称してスリム型と呼ぶ）はいずれも細長い管状の音道を有し、該音道の一部または全部がキャビネット壁により形成されていることが特徴である。上記３種類の形式の厳密な区別は困難であり、これらの周辺には様々な変形があり得る。例えば、近年注目されているＴＬＳ型はホーン型、音響迷路型、共鳴管型またはそれらの変形形式の音道内に吸音材を充填したものであり、これら３形式（スリム型）に包含されるものとする。

これらの従来よく知られた形式のキャビネットでは、十分な低域の量感を得るには、バスレフ型においては大型のスピーカーユニットを搭載した大型キャビネットと長いバスレフダクトが必要であり、スリム型においては通常は２ｍ程度の長さの音道が必要であって、折り曲げた音道を採用するにしても、キャビネットは必然的に大型にならざるを得なかった。

一方、これらの問題を解決し、小型のキャビネットにおいても低音域の十分な量感が得られる方法として、３次元螺旋音道を有するスピーカーが本発明者によって発明された（特許文献１参照）。３次元螺旋とは一つの軸のまわりの回転と、その軸に沿っての並進を連続して同時に行う軌跡であると定義された。該軌跡は滑らかな曲線により形成される。この方法では比較的小型のキャビネットであっても、長いバスレフダクトと等価のダクトおよびスリム型キャビネットにおける長い音道を組み込むことが可能であるため、十分に低域が伸びた良好な音質が得られるが、角形のバスレフダクトまたは角形のスリム型キャビネットに適用できないという問題があった。
特許第３７４７３９２号

発明が解決しようとする課題

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、角形の小型キャビネットにおいても低音域の量感が増し、音質的に好ましい特性を有するスピーカ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

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、
スピーカーユニットが角形キャビネットに取り付けられたスピーカーにおいて、
該キャビネットの壁面に複数の音響フィンが傾斜して取り付けられ、該音響フィンにより角型３次元螺旋音道が形成され、かつ該螺旋音道の終端に開口部が設けられていることを特徴とするスピーカーである。

以下、本発明の作用について説明する。

バスレフ型において、ヘルムホルツの共鳴周波数を十分に低音域まで伸ばすには長いダクトを必要とする。ダクトはヘルムホルツの共鳴器における首の部分に相当するものであり、従来用いられてきた通常のダクトは円形または四角形などの角形断面を有する中空の管状体であり、スピーカーユニットの後面から放射される音波はダクトを通過し、ダクト終端に設けられた開口部からキャビネットの外部に放出される。

ホーン型、音響迷路型、共鳴管型等のスリム型において低音域を伸ばすには長い音道を必要とする。ここで、音道とはスピーカーユニットの後面から放射される音波の通り道として設けられた連通した空間であって、音道を通過した音波は該音道の終端に設けられた開口部からキャビネットの外部に放出される。

本発明で用いられる音響フィンは、角形バスレフダクトおよび角形のスリム型キャビネット（以下角形バスレフダクトも含めて角形キャビネットと総称する）の壁面、例えば四角形の断面形状であれば左右の側板、バッフル板および裏板、のそれぞれの壁面に実質的に垂直または垂直に比較的近い角度で設置される。ここで壁面とは、実質的に平面であって底板および天板を除く角形キャビネットの内壁を指すものとする。音響フィンの形状は、通常は平板状の長方形または正方形であるが、角形キャビネットの断面形状に応じて変化させることができる。

同時に、上記音響フィンはバスレフダクトの中心軸に垂直な面または角形キャビネットの底板（以下これらを総称して底板と呼ぶ）に対して傾斜して取り付けられる。該傾斜角度の絶対値は底板に対して０度以上８０度以下である。ここで、傾斜角度が０度であることが許容される音響フィンは複数の音響フィンのうちの一部でなければならない。なお、底板とは正規の設置状態に於いて床面に平行な底板を指すものとする。

音響フィンの長さは取り付けた状態において隣接する壁面との隙間が実質的にゼロか、または製造上可能な範囲で小さいことが望ましい。上記音響フィンの幅（取り付けられた壁面からの高さ）は、４角形断面のキャビネットであれば、相対する２面の距離の１／２またはそれ以下、１／１０以上であることが好ましい。１／２以上では製造が比較的に困難であり、１／１０以下では音響フィンの効果が少なくなる。

図３に一例を示すように、角形キャビネットの内部において、相対する二つの壁面に設置された複数の上記音響フィンが順次その傾斜角度と底板からの距離を変化させつつ連なって、角型３次元螺旋状仕切板が形成される。中高層アパートなどの非常階段を連想させるような形である。ここで角型３次元螺旋状とは、角形キャビネットの壁面上に傾斜して設置された音響フィンが壁面に従って順次傾斜角度または方向を切り替えると同時に底板からの距離が変化する非常階段様状態を指すものとする。前記角型３次元螺旋状仕切板に挟まれて連通した空間が角型３次元螺旋音道である。該音道を通過した音波は該音道の終端に設けられた開口部から外部に放出される。
ここで、非常階段様状態とは、隣接する音響フィンの相互位置関係が上下入れ違いの段差を生ぜず、スムーズに連結されることを意味する。

図３のような四角形断面の場合、相対して向き合う二面のみに音響フィンを設置する方法が最も簡便であり、好ましい。この例では相対する二つの壁面上にそれぞれ反対（プラスまたはマイナスで、絶対値が同じ角度）の傾斜を有する音響フィンが設置されて角型３次元螺旋状仕切板を構成している。

上記角型３次元螺旋状仕切板の別の一例は、図４のように、四角形断面の各壁面に設置された音響フィンにより、非常階段の連想で言えば、踊り場に相当する水平部分（すなわち傾斜角度０度）を設けることもできる。

隣接する音響フィンは、図５に示すように、多少の段差をもって設置されてもよい。すなわち、上下入れ違いでなければ、段差は許容される。さらに、図６に示すようにスピーカーユニットから開口部に向かって順次傾斜角度を大きくしてもよく、図示していないが、逆に順次傾斜角度を小さくしてもよい。いずれの場合も、順次底板からの距離を変化させ、かつ実質的に可能な範囲に於いて滑らかな螺旋を描くような角度で設置されなければならない。

本発明において、角形とは実質的な平面により構成された３角形、４角形、５角形、６角形等の多角形のダクトまたはキャビネットを指す。音響フィンは全ての壁面に設置される必要はなく、飛び飛びであってもよいが、少なくとも二面には設置されなければならない。

発明の効果

本発明によれば、角形の小型キャビネットにおいて低音域の量感が増し、音質的に好ましい特性を有するスピーカーを製作することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるスリム型スピーカーの概略断面図である。

図１に示すスピーカーは、電気信号を空気振動に変換して音を発するスピーカーユニット１と、スピーカーユニット１が取り付けられるキャビネット２と、角型３次元螺旋状仕切板を構成する複数の音響フィン６および８と、該仕切板により形成されてなる連通した角型３次元螺旋音道１５と、該音道を通過した音波を外部に放出するために設けられた開口部３を備える。

図１において、音響フィン６は手前の側板（バッフルに対して右側板）に取り付けられた６枚の音響フィンを指し、６枚ともすべて実質的に同じ傾斜角度である。音響フィン８は向こう側の側板（バッフルに対して左側板）に取り付けられた６枚の音響フィンを指し、傾斜角度は６枚とも前記仕切板６とは反対向き（マイナス）で絶対値が同一となっている。

図２は本発明の好ましい実施形態によるバスレフ型スピーカーの具体例であり、スピーカーユニットはウーファー１ａおよびトゥイーター１ｂよりなる２ウエイであることを示す。キャビネット２の内部には４角形の断面形状を有するダクト４が配置され、その終端に開口部３ａを備えている。ダクト４の内部には手前側側板に取り付けられた２枚の音響フィン６ａと、向こう側側板に取り付けられた３枚の音響フィン８ａからなる角型３次元螺旋状仕切板により角型３次元螺旋音道１５が形成されている。音響フィン６ａと音響フィン８ａは反対向き（プラスとマイナス）で絶対値が同一の傾斜角度で取り付けられている。

上記本発明の好ましい実施形態によるスピーカーの角型３次元螺旋音道１５により、キャビネット２の高さや角形バスレフダクト４の長さによって決まる長さよりも音道の有効長さが長くなり、従ってより低域まで伸びた音圧周波数特性が得られる。

図１に示すスリム型スピーカーの正面における中低音域の音圧周波数特性を図７に示す。横軸は再生音波の周波数（Ｈｚ）、縦軸は測定された音圧レベル（ｄＢ）を表す。この図から明らかなように、本実施形態の低音域での再生周波数帯域は５０Ｈｚまでほぼ平坦に伸びており、十分な低域再生能力を有していることがわかる。

なお、これらの周波数特性は、口径８ｃｍのフルレンジ・スピーカーユニットを用いた実効内容積５．３リットルのスピーカキャビネットを試作して測定したものである。キャビネットの外形寸法は台座３０を除いて幅１００ｍｍ、奥行き１２４ｍｍ、高さ８００ｍｍであり、テレビの横に設置するのに好都合なスリム型である。使用した１２枚の音響フィンの形状はすべて同一であり、幅３７ｍｍ、長さ１１０ｍｍ、厚さ１２ｍｍで、取り付け傾斜角度は±２６度である。背面下端に設けた開口部は４５ｍｍ×６５ｍｍである。

８ｃｍフルレンジ・ユニットを用いたこと以外は図２とほぼ同様のバスレフ型の本実施形態によるスピーカーの正面における中低音域の音圧周波数特性を図８に示す。横軸と縦軸は上記図７と同じである。
この図から明らかなように、本実施形態の低音域での再生周波数帯域は５０Ｈｚまでほぼ平坦に伸びており、十分な低域再生能力を有していることがわかる。

なお、上記図８の音圧周波数特性は下記試作スピーカーにより得られた。キャビネットの実効内容積は３．３リットルであり、外形寸法は幅１４０ｍｍ，奥行き２１０ｍｍ，高さ２８０ｍｍと小型である。ダクトの内寸は高さ７５ｍｍ、奥行き７５ｍｍ、長さ１５０ｍｍであり、キャビネットの内部に水平に取り付けられている。
ダクトの終端である背面壁に設けられた開口部の寸法は７５ｍｍ×７５ｍｍである。

ダクトの内部には手前側側面に２枚、向こう側側面に２枚、合計４枚の音響フィンが取り付けられている。ダクトの中心軸に垂直な面に対する音響フィンの傾斜角度の絶対値はダクトの入り口から出口に向かって順次大きくなり、それぞれ＋２２度、−２５度、＋２８度、−３１度である。音響フィンの幅は４枚とも同一の３７ｍｍであり厚さは８ｍｍである。音響フィンの長さは上下両面との隙間がほとんどなくなるように傾斜角度に応じて決定された。

本発明の音響フィンを用いたスリム型スピーカーの断面図である。 本発明の音響フィンを用いたバスレフ型スピーカーの断面図である。 本発明のスピーカーの好ましい実施形態における角型３次元螺旋音道の透視図である。 本発明のスピーカーの他の好ましい実施形態における角型３次元螺旋音道の透視図である。 本発明の音響フィンを用いた他の好ましい実施形態のスリム型スピーカーの断面図である。 本発明の音響フィンを用いた他の好ましい実施形態のスリム型スピーカーの断面図である。 本発明の音響フィンを有するスリム型スピーカーの正面において測定した音圧周波数特性のグラフである。 本発明の音響フィンを有するバスレフ型スピーカーの正面において測定した音圧周波数特性のグラフである。

符号の説明

１ スピーカーユニット
１ａ ウーファー
１ｂ トゥイーター
２ キャビネット
３ 開口部
３ａ バスレフダクトの開口部
４ バスレフダクト
６ 手前側側板に取り付けられた音響フィン
６ａ ダクトの手前側側板に取り付けられた音響フィン
７ 傾斜角度０の音響フィン
８ 向こう側側板に取り付けられた音響フィン
８ａ ダクトの向こう側側板に取り付けられた音響フィン
１５ 角型３次元螺旋音道
２０ 底板
３０ 台座

Claims (1)

1. スピーカーユニットが角形キャビネットに取り付けられたスピーカーにおいて、該キャビネットの壁面に複数の音響フィンが傾斜して取り付けられており、該音響フィンにより角型３次元螺旋音道が形成され、かつ該螺旋音道の終端に開口部が設けられていることを特徴とするスピーカー。