WO2011007436A1

WO2011007436A1 - 音響再生装置

Info

Publication number: WO2011007436A1
Application number: PCT/JP2009/062902
Authority: WO
Inventors: 明彦江波戸; 修西村; 貴博蛭間
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-01-20
Also published as: US20120177238A1; JP5498496B2; JPWO2011007436A1

Abstract

　音波を発生するスピーカユニット２０１と、スピーカユニットが配置されている室部と、該室部とは容積、断面積及び長さが異なる導管部及び分岐部の少なくともいずれかと、を含み、導管部はスピーカユニットからの背面波をポート部まで導くスピーカユニット背室部４０２と、スピーカユニット背室部に接続し、背面波を外部へ出力する口を有するポート部１０１と、を具備する。

Description

音響再生装置

　本発明は、薄型テレビのＡＶ音響に関する。

　ヘルムホルツ共鳴を利用した低音再生に関するものは複数出願されている。これらは、一般的に、テレビ筐体の一部をダクト構造にして、空間共鳴をさせたものや、共鳴容積を２種類設けることで、２つの共鳴周波数帯を実現するものであり、すべて共鳴の原理式どおりに共鳴励起することが前提となっている（例えば特許文献１参照）。

　一方、複数のスピーカをエンクロージャー内部に搭載し、アクティブ制御により、音響特性を変化させるダブルスピーカ駆動方式というものもある（例えば非特許文献１）。

特開平５－４１８９６

スピーカ＆エンクロージャ百科（誠文堂新光社）、１９９９

　テレビ筐体に内蔵するスピーカシステムにおいては、スピーカ設置スペースが限られていることから、通常のオーディオスピーカで十分な低音再生性能をもつ、口径の大きなスピーカユニットや、より低音域を再生可能とする体積の大きなエンクロージャーを搭載することはできない。この結果、小スペース利用による音響再生装置では低音再生は困難になる。例えばＴＶが薄型になるほど、低音再生は困難になる。

　そこで本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、小スペースに配することができ、かつ低音の再生に優れる音響再生装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の音響再生装置は、音波を発生するスピーカユニットと、前記スピーカユニットが配置されている室部と、該室部とは容積、断面積及び長さが異なる導管部及び分岐部の少なくともいずれかと、を含み、該導管部は該スピーカユニットからの背面波を前記ポート部まで導くスピーカユニット背室部と、前記スピーカユニット背室部に接続し、前記背面波を外部へ出力する口を有するポート部と、を具備することを特徴とする。

　本発明の音響再生装置によれば、小スペースに配することができ、かつ低音の再生を改善することができる。

ヘルムホルツ共鳴増幅を説明する概略図。ヘルムホルツ共鳴原理を応用したバスレフ型スピーカの概略図。図２のバスレフ型スピーカの周波数特性を示すグラフ。第１の実施形態の、段差がある場合の音響再生装置の概略図。第１の実施形態の、分岐部を有する場合の音響再生装置の概略図。図４の段差つきバスレフ型スピーカの低音共鳴周波数を計算するための概要図。ポート部の設置のされ方を示す図。通常の寸胴型バスレフ型スピーカの低音共鳴周波数を計算するための寸法の一例を示す図。段差付バスレフ型スピーカの低音共鳴周波数を計算するための寸法の一例を示す図。段差付バスレフ共鳴周波数の優位性を示すグラフ。スピーカ背室部と導管部の総体積Ｖ_ａｌｌ及び低音域平坦特性の一指標となるα値を示した結果を示すグラフ。スピーカ背室部と導管部、それぞれの空気バネから試算した等価空気バネによるα値のグラフ。スピーカ背室部と導管部の総体積Ｖ_ａｌｌから求めた空気バネによるα値のグラフ。導管部に分岐がある場合と分岐がない場合のバスレフ共鳴周波数の違いを示すグラフ。スピーカユニット背室部の断面積Ｓ_３と導管部の断面積Ｓ_２の断面積比の違いによる音響パワー低下量を示すグラフ。スピーカユニット背室部に配置される複数のスピーカユニットを配置するバリエーションを示す図。２つのスピーカユニットの位置が離れている場合の問題を説明するための図。（Ａ）は第２の実施形態の音響再生装置の概略図であり、（Ｂ）は図１７の場合の問題を解決する音響再生装置を示す図。図１８の音響再生装置を実装する場合の一例を示す図。第２の実施形態の音響再生装置を設置する場合の具体的な寸法の一例を示す図。図２０の音響再生装置の場合での最適なＬ_２を求めるためのバスレフ共鳴周波数またはα値とＬ_２との関係を示すグラフ。図２０の音響再生装置をＴＶに実装する場合の一例を示す図。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る音響再生装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。

　はじめに、この発明の目的である低音増幅の一般原理について説明する。音響、騒音分野で一般的に知られている増音に、ヘルムホルツ共鳴増幅がある。　
　図１に示すように、容積Ｖを有する室部に長さＬ及び断面積Ｓのダクト（ポート部１０１とも称する）をつけ、ポート部１０１と室部との空間は断面積Ｓで繋がっている場合、室部で発生する音が下記式（１）に示す共鳴周波数で増幅される。この増幅がヘルムホルツ共鳴増幅である。ここで、ΔＬは開口端補正として面積Ｓに応じて変化させる係数である。

そして、この原理をスピーカに応用したものが、図２に示すバスレフ型スピーカである。このスピーカは、スピーカユニット２０１の背面から放射された音が励振源となりポート部１０１にてヘルムホルツ共鳴が起こり、増幅を利用したものである。その結果、図３のように、スピーカ自体からの放射音の放射特性は点線で示すように低音は再生されない特性であっても、ポート部１０１からの放射音は実線のように共鳴音が発生し、正面では両者の音が合成されて、低音増幅した音が再生可能となる。

　（第１の実施形態）　
　本実施形態の音響再生装置について図４（Ａ）及び（Ｂ）、図５（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。　
　本実施形態の音響再生装置は、ポート部１０１、スピーカユニット２０１、スピーカユニット背室部４０２を含む。なお、ポート部１０１とスピーカユニット背室部４０２とを総称してスピーカエンクロージャー４０１と称する。

　スピーカユニット２０１は、図４（Ｂ）に示すスピーカ振動面から音を発生するだけでなく、スピーカの背面からも背面波を発生する。スピーカ振動面からの音波は背面波に比較して高周波である。なお、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の下方からスピーカユニット背室部４０２を概観した場合の様子を示す。

　スピーカユニット背室部４０２は、スピーカユニット２０１が設置されていて、スピーカユニット２０１が生成した背面波をポート部１０１まで導く。スピーカユニット背室部４０２は容積、長さ及び断面積の異なる空間的に連続した２つの室部を有していて、一方の室部にスピーカユニット２０１が設置されている。空間的に連続したとは、障害物が何もなく音波媒体（例えば空気）がある場合には音波が伝わることを表す。スピーカユニット２０１が設置されているある範囲の第１室部の断面積と、この第１室部とポート部１０１との間のある範囲の第２室部（導管部とも称する）の断面積とが異なっている。その結果、第１室部と第２室部とに段差が形成される。例えば、図４（Ａ）に示すように、長方形の段差４０３が形成される。音の周波数を下げるためには、段差の形状については限定する必要はなく、後の式（２）以降に示すように、ポート部、第１室部及び第２室部の長さ及び断面積の情報が必要である。またここで、長さとは音波が全体としてポート部へ伝わる方向でのそれぞれの室部及びポート部の距離を表し、断面積は長さ方向に垂直な面の面積を表す。図４（Ａ）では、長さ方向とは水平方向であり、断面積は段差４０３の長方形の面に平行な方向である。

　ポート部１０１は、スピーカユニット背室部４０２に空間的に連続して接続されていて、スピーカユニット背室部４０２と接続されている面の反対側から音を外部へ放射する。スピーカユニット２０１で発生した背面波はスピーカユニット背室部４０２からポート部１０１に導かれて外部へ放射される。

　図２に示した通常の寸胴形状のバスレフ型スピーカに比べて、実施形態の音響再生装置は矩形形状とすることで小スペースに配することができることが特徴である。いいかえれば、実施形態の音響再生装置は、薄型ＴＶ内に集積された回路基板などの隙間の空間をうまく利用したバスレフ型スピーカといえる。　
　また、実施形態の音響再生装置は、共鳴容積を２種類設ける２つの共鳴周波数帯を実現する従来の音響再生装置とは異なり、断面積比を変えることで１つの共鳴周波数を変更する。

　図４の音響再生装置の変形例として、図５に示すように分岐部を有する音響再生装置がある。　
　この場合、スピーカユニット背室部４０２の代わりに、分岐部５０３を含むスピーカユニット背室部５０２が設置される。分岐部５０３はスピーカユニット２０１からの背面波を空間的に連続して分岐部５０３の空間に取り入れることができる開口部を有し、その他に開口部は有していない。すなわち、スピーカユニット背室部５０２は、ポート部１０１に接続している箇所だけが開口部になる。その他は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す音響再生装置は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す音響再生装置と同様である。

　次に、ポート部でヘルムホルツ共鳴する周波数を求める計算について図６を参照して説明する。　
　通常のバスレフ型スピーカに比べて、図６のような段差のある矩形バスレフの場合は、ポート部１０１の出口での音圧と体積速度は、以下の式（２）となる。ここで、左辺のＰ_１、Ｕ_１はそれぞれポート部１０１の出口での音圧１、体積速度１を表し、右辺のＰ_２、Ｕ_２はスピーカユニット背室部４０２の右側壁面の音圧２、体積速度２を表す。そして、式（２）での３つの行列は左からポート部、導管部、スピーカユニット背室部うちのスピーカユニットが設置されている段差までの断面積一定の空間を伝播する伝達特性を示す複素係数である。ｋは波数、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３はポート部、導管部、スピーカユニット背室部うちのスピーカユニットが設置されている段差までの断面積一定の空間のそれぞれの長さ、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３はそれぞれの断面積、ｊは虚数、ρは密度、ｃは音速を示す。

ここで、スピーカユニット背室部内部の側面は閉塞端（右端）となることから、体積速度Ｕ_２はゼロとなる。従って、ポート部の音響インピーダンスＺ_ａは式（３）となる。

そして、Ｚ_ａがゼロになるときにヘルムホルツ共鳴、すなわちバスレフ共鳴周波数が発生する。よって、式（４）のｆがバスレフ共鳴周波数となる。

なお、ここで、実際はポート部の開口部では「スピーカ＆エンクロージャ百科（誠文堂新光社）、１９９９」に記載されているように、完全に上記理論どおりに音圧ゼロにはならないために、式（１）同様に開口端補正が必要となる。つまり、式（４）のＬ_１には式（５）のΔＬが付加される。実験値との比較を行うときには、この補正が必要である。なお、この式（５）の意味は「スピーカ＆エンクロージャ百科（誠文堂新光社）、１９９９」に記載されている。

従って、段差が大きく断面積比が大きいほど、δが大きくなり、よりバスレフ共鳴周波数ｆは小さくなり、低音域にシフトすることがわかる。なお、ポート部１０１は、図４、図５、図６で採用した図７（Ａ）のように導管部外部への向きに凸になるように設置するのではなく、図７（Ｂ）のように導管部内部への向きに凸になるように設置してもよい。

　また一例として、式（４）で示される中でγ＝１、つまり、ポート部１０１と導管部の断面積が等しい場合を前提条件とし、バスレフ共鳴周波数をｆ（Ｈｚ）以下とする条件で満たさなければならない式を導出すると、式（６）になる。なお、ポート部１０１は開口端補正をしていることから、Ｌ_１は実際のポート部１０１のポート長に、式（５）の開口端部補正の長さΔＬを足した値で計算する。すなわち、式（７）になる。

　式（６）を満たすＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｓ_２、Ｓ_３を決定すれば、ポート部から出力される音波のバスレフ共鳴周波数をｆ以下にすることができる。

　次に、通常の寸胴型バスレフ型スピーカと実施形態の段差付バスレフ型スピーカの低音共鳴周波数を計算して比較する。一例として、それぞれ図８及び図９に示す寸法を使用して計算する。図８及び図９では、スピーカユニット背室部の総体積をＶ_ａｌｌ一定とした条件下において、幅１２ｃｍは両者共通固定したまま、導管部の長さＬ_２を変化させた場合のバスレフ共鳴周波数の推移について計算した。

　なお、本計算では変化の割合を相対評価することを目的としたことから、ここでは式（５）で示したポート部の開口部における開口端補正はしていない。なお、ポート部１０１は両者共通とした。従って、総体積は式（８）となる。

　この図８及び図９に示したバスレフ型スピーカを使用した場合のシミュレーション結果について図１０を参照して説明する。図１０は、横軸に導管部の長さＬ_２を示し、縦軸にバスレフ共鳴周波数を示した結果を示す。　
　図１０のグラフのうち、あるＬ_２で常に大きなバスレフ共鳴周波数を示すグラフは通常の寸胴型バスレフ型スピーカの場合であり、あるＬ_２で常に小さなバスレフ共鳴周波数であるグラフは実施形態の段差付バスレフ型スピーカの場合である。図１０でわかるように、導管部の長さがいずれの場合でも実施形態の段差付バスレフ型スピーカは、通常の寸胴型バスレフ型スピーカに比べて常に低周波数なバスレフ共鳴周波数を発生することがわかる。

　次に、低音域平坦特性の一指標となるα値について図１１、図１２及び図１３を参照して説明する。図１１は実施形態の音響再生装置についての図であり、図１１の上図では横軸に導管部の長さＬ_２、縦軸にスピーカユニット背室部と導管部の総体積Ｖ_ａｌｌを示し、図１１の下図ではある長さＬ_２でのα値を示している。

　α値とは、スピーカエンクロージャーの内部空気バネＫと、スピーカユニット単体の振動系バネ定数ｋとの比を表し、理想は０．５であるとされ、０．５≦α≦２であれば低音再生には良好とされる。

ここで、Ｑ_０ｃはスピーカエンクロージャー付のスピーカユニットのダンピング係数、Ｑ_０はスピーカユニット単体のダンピング係数を表し、Ｑ_０ｃ＝０．７が理想的な値とされ、０．５≦Ｑ_０ｃ≦１であれば再生性能には良好とされる。また、ｆ_０はスピーカユニットの最低共振周波数であり、ｆ_０ｃはスピーカユニットにスピーカエンクロージャーをつけた場合の共振周波数を表す。なお、スピーカユニット振動系バネ定数ｋは実測からの値を用い、スピーカエンクロージャーの内部空気バネＫは一般的には以下の式（１０）で概算できることから、スピーカユニット背室部と導管部、それぞれの空気バネを計算し、式（１１）により、等価空気バネＫ_Ｔとして推定できる。なおＳ_ｕは等化振動面積を表し、図８の場合はＳ_ｕ＝Ｖ_ａｌｌ／Ｌ_２である。

図１１のα値のグラフは、式（１１）を使用してＫ_Ｔを求めＫ_Ｔを、実測したｋで割った値Ｋ_Ｔ／ｋをプロットしたものである。なお、図１２のグラフは図１１の下図のグラフと同一である。一方、図１３は通常の寸胴型バスレフ型スピーカでのα値の、導管部の長さＬ_２に対する値をプロットしたものである。図１３のα値のグラフは、仮に、スピーカユニット背室部の総体積Ｖ_ａｌｌを使って、通常の寸胴型バスレフ同様に式（１２）を使用してＫを求めＫを、実測したｋで割った値Ｋ／ｋをプロットしたものである。

　図１３によるα値は図１２のα値と比べると大きくなり、通常の寸胴型バスレフでは実施形態の音響再生装置よりも空気バネが堅くなっていることがわかる。換言すれば、段差をつけることで矩形エンクロージャーの方が通常の寸胴型バスレフの場合よりも空気バネが柔らかくなっていることを示す。これは、矩形エンクロージャーの場合は第１室部と第２室部（導管部）のそれぞれの空気バネが直接に連結されているために弱くなっていると説明できる。従って、この空気バネ効果により、ポート部の空間が空気質量を持つことになり、より低音再生が可能となる。

　なお、段差以外にも、図５に示す分岐部５０３がある場合は、図１４のように、段差同様にバスレフ共鳴周波数を変化させる働きがある。図１４は、通常の寸胴型バスレフ型スピーカ（Ｂａｓｉｃ：７９）、本実施形態の分岐部５０３がある２つのタイプのバスレフ型スピーカ（Ｆ＿ｔｙｐｅ２：６７とＴ：６０）について、ポート部での音圧を示す音圧レベル（ＳＰＬ：sound pressure level）の周波数分布を示す。図１４によれば、寸胴型バスレフ型スピーカに比較して、実施形態の分岐部５０３があるバスレフ型スピーカは分布が低周波側にシフトしていることがわかる。

　以上の第１の実施形態によれば、限られた容積を利用して、音質に影響を及ぼす低音域の再生性能を改善することができる。また、通常の寸胴形状のバスレフ型スピーカと比べて、本実施形態の音響再生装置は矩形形状とすることで小スペースに配することができ、薄型ＴＶ内に集積された回路基板などの隙間の空間をうまく利用して、より低音再生を実現することができる。

　（第２の実施形態）　
　第１の実施形態の音響再生装置は、限られたスペースを利用するために、そのスペースに沿った形で、エンクロージャーを段差や分岐部を有する矩形の体積で出来たスピーカエンクロージャーにすると、段差や分岐部で音が伝わりにくくなり、ポート部でヘルムホルツ共鳴は発生し低音は再生されるものの、その音圧は通常の段差のない寸胴型バスレフエンクロージャーに比べて小さくなってしまう。このように、小スペース利用による矩形型バスレフ設計においては低音再生とその音圧はトレードオフ関係になる。　
　本実施形態の音響再生装置は、この音圧を大きくするために、スピーカユニットをスピーカユニット背室部に複数配置することが第１の実施形態とは異なる。

　いま、一般にダクトを伝わる音源の音響パワーＷ_０及び、そこから下流側にある断面Ｔにおける音響パワーＷ_Ｔは次式（１３）で表すことができる。ここで、Ｐ_０は音源近傍での音圧、Ｕ_０は音源近傍での粒子速度、Ｐ_Ｔは断面Ｔでの音圧、Ｕ_Ｔは断面Ｔでの粒子速度を表す。ここで、＊は複素共役の演算を行うことを表す。

いま、断面Ｔが導管部のうちのスピーカユニットに近い位置での断面である場合、断面Ｔに伝播する際の音響パワー低下量は、音源の音響パワーを基準にすると、式（１４）となる。スピーカユニット背室部の第１室部の断面積Ｓ_３と第２室部（導管部）の断面積Ｓ_２の断面積比が大きいほど、つまり段差が大きいほど、音響パワーが劣化する。

ここで、低音の場合は式（１５）に近似できる。

　また、断面Ｔが導管部のうちのポート部に近い位置での断面である場合はポート部に入力される音響パワー低下量は音源の音響パワーを基準にすると、低音では式（１６）に近似できる。

いま、仮に導管部の長さＬ_２が無視できるほど短いとすると、Ｌ_２＝０を式に代入すると、式（１７）となり、式（１５）と一致する。

従って、式（１７）に戻ると、断面積比が大きいほど、つまり段差が大きいほど、音響パワーが劣化する。

　図１５には断面比Ｓ_２／Ｓ_３を変化させたときの音響パワー低下量を示す。図１５はＬ_２＝０．２ｍ、Ｌ_３＝０．１ｍとしたときの５００Ｈｚにおける計算結果である。断面積比が大きいほど、つまり、Ｓ_２／Ｓ_３が小さくなるほど、音響パワー低下量自体も低減していくことがわかる。寸胴型Ｓ_２＝Ｓ_３に比べて、Ｓ_２が０．１倍になると、約１５ｄＢ低減する。なお、式の低下量差は波数ｋには依存しないことから周波数にも依存せず、１０００Ｈｚであっても２０００Ｈｚでも、すべて同じ低下量差である。換言すれば、断面比を変えても、ポート部からの出力放射音の周波数特性の形は維持できる。従って、段差がつくことで周波数特性のゲインが低下したものを低下する前の元の状態に戻すには、周波数一様の対策案が必要であり、これには同じ特性の音源を複数個、例えば２つ設置することが望ましい。

　スピーカユニットのエンクロージャー内への複数配置の仕方としては、上記理由から図１６に示す横の配列（Ａ）が望ましいが、縦配列、複数スピーカをすべて同じ向きあるいは、一方を完全にエンクロージャー内部に設置してもパワーアップは図れる。

　なお、仮に、図１７のようにスピーカを離しすぎた場合は、導管部入口つまり段差４０３へは遠い方のスピーカの背面波からの音は、近くのスピーカ背面波からの音よりも小さくなり、位相もずれる。そこで、複数のスピーカ背面波がすべて同振幅、同位相になるように各スピーカアンプ部の前段あるいは後段に遅延回路を入れることで音の干渉を利用し、音響パワーの増加を図ることもできる。図１８（Ａ）に示すように、スピーカユニット２０１はスピーカエンクロージャー４０１内に複数配置され、同振幅、同位相もしくは、スピーカユニット背室部４０２から導管部の入口に伝播する複数のスピーカ背面波がすべて同振幅、同位相になるように、図１８（Ｂ）に示すように、各スピーカアンプ部２００１の前段（あるいは後段）に遅延回路２００２を備えることで、スピーカ背面波の音響パワーを増加し、段差４０３や分岐部５０３によりポート放射音圧の劣化を防止することができる。各遅延回路２００２でどの程度遅延させるかは、スピーカユニット２０１及びスピーカユニット背室部４０２の形状に依存し設計事項である。

　なお、段差以外にも、図５に示す分岐部５０３がある場合は、図１４のように、段差同様にバスレフ共鳴周波数を低周波数側に変化させる働きがあり、かつ、音響パワーが低下することから同様にスピーカユニットを複数配置することが有効となる。

　以上のように段差や分岐のあるスピーカユニット背室部をつなぎあわせると、例えば、図１９のように、制御回路の配置場所や廃熱用開口部など必要不可欠なスペースは確保しつつ、それらの隙間を有効利用して、分岐部付バスレフ共鳴型スピーカを内蔵でき、薄型小容積ながら低音域の音量増加への寄与が実現可能となる。

　次に、断面積比に着目した矩形エンクロージャーの設計指針について具体例を使用して図２０、図２１を参照して説明する。　
　低音再生とその音圧はトレードオフ関係にある中で、さらに平坦特性の指針となるα値を好ましい値に近づけるためのエンクロージャー寸法のあり方について説明する。

　断面積を大きくすることで低音再生は、同一容積のエンクロージャーに比べて、より低音にバスレフ共鳴周波数は獲得できる反面、断面積比がつく部分で音が減衰し、その結果、ポートからの再生音は小さくなってしまう。そこで、スピーカを２個搭載し、発生元での音量増加を考える。例えば、多くの薄型テレビで採用されている楕円スピーカの場合は、２個配置することで、そのスピーカ背室容積がおおよそ決まり、図２０に示すように、スピーカが下向きの場合は、幅３７ｃｍ、奥行き３．５ｃｍ、高さ４．８ｃｍとなる。そして、ポート部１０１はバスレフ型スピーカで一般的に使用されている容積、幅４ｃｍ、奥行き２．５ｃｍ、高さ１ｃｍと見なすと、導入管の長さを変数（但し、奥行き３．５ｃｍ、高さ１．６ｃｍ）とした場合の、式（４）で示されるバスレフ共鳴周波数及び、式（９）で示されるα値は図２１に示すようになる。ここで、式（９）のα値は式（１１）から得られる式（１８）の等価バネ定数Ｋ_Ｔと、別途スピーカユニットの振動質量ｍ_０及び共振周波数ｆ_０を用いて得られる式（１９）のスピーカユニットのバネ定数ｋを用いて計算できる。なお、ここでは、式（５）で示す開口端補正を実施している。

まず、はじめにバスレフ周波数だけに着目すると、上側の実線で示したバスレフ共鳴の曲線は横軸の導管部の長さＬ_２が長くなるほど、左端縦軸の周波数は低くなり、６０Ｈｚまで低音が再生できるようになる。しかし、一方でα値は横軸の導管部の長さＬ_２が長くなるほど、右端縦軸のα値は理想値である０．５から離れて約０．２まで小さくなってしまう。従って、仮に長さを０．２８ｃｍくらい長くすることで、約６０Ｈｚ付近にバスレフ共鳴が獲得できても、ダンピングが働き、再生バランスが悪くなってしまう。

　従って、α値の影響も考慮した上でバスレフ共鳴周波数を例えば８０Ｈｚ以下にしたい場合は、点線で示した長さ０．１ｍ程度が妥当となる。このときにαは黒丸で示す値、０．３となる。理想とはいかないものの、０．３程度に留まり、長さを３倍０．３ｍにした場合（約６０Ｈｚ、α＝０．２）よりは、低音再生バランスはよくなる。

　図２０の導管部はこの値をもとに算出したサイズである。結果として、ポート部１０１、スピーカユニット背室部４０２を含めた全長は５１ｃｍとなるが、４２型テレビの幅は１０１ｃｍ～１０３ｃｍ程度であることから、図２２に示すように、この音響再生装置を搭載することが可能となる。なお、テレビサイズが変わった場合でも、こうした考え方に基づき、低音再生と再生音量をバランスさせた上でのエンクロージャー寸法の概算が可能となる。

　第２の実施形態の音響再生装置は、ダブルスピーカ駆動方式と一見類似していると認識される可能性があるが、ダブルスピーカ駆動方式は２つのスピーカ同位相制御によりメインスピーカの背圧を除去し小容積でも最低共振周波数の特性を向上させることがねらいで、音源側の音響パワーを増加させることで結果的にポート放射音圧を増加させる本実施形態の音響再生装置とは異なる。

　以上の第２の実施形態によれば、小スペースにおいて音圧を維持した低音再生を行うことができる。

　以上に示した実施形態によれば、通常の寸胴形状のバスレフ型スピーカと比べて、本発明は矩形形状とすることで小スペースに配することができ、薄型ＴＶ内に集積された回路基板などの隙間の空間をうまく利用して、平坦特性および音圧を維持しつつより低音再生を実現するバスレフ型スピーカ、音響再生装置を提供することができる。

　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

　スピーカエンクロージャーを大きくとれない小スペースにスピーカを設置する必要がある装置に利用される。例えば、薄型テレビへの内蔵、小型スピーカへの適用が考えられる。

１０１・・・ポート部、２０１・・・スピーカユニット、４０１、５０１・・・スピーカエンクロージャー、４０２、５０２・・・スピーカユニット背室部、４０３・・・段差、５０３・・・分岐部、２００１・・・スピーカアンプ部、２００２・・・遅延回路。

Claims

　音波を発生するスピーカユニットと、
　前記スピーカユニットが配置されている室部と、該室部とは容積、断面積及び長さが異なる導管部及び分岐部の少なくともいずれかと、を含み、該導管部は該スピーカユニットからの背面波を前記ポート部まで導くスピーカユニット背室部と、
　前記スピーカユニット背室部に接続し、前記背面波を外部へ出力する口を有するポート部と、を具備することを特徴とする音響再生装置。
　前記スピーカユニットは前記スピーカユニット背室部内に複数配置され、
　複数のスピーカユニットからの複数の背面波が全て同振幅及び同位相になるように、スピーカユニットに出力する信号を遅延させる遅延回路をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
　音波を発生するスピーカユニットと、
　前記スピーカユニットが配置されている室部と、該室部とは容積、断面積及び長さが異なる導管部と、を含み、該導管部は該スピーカユニットからの背面波を前記ポート部まで導くスピーカユニット背室部と、
　前記スピーカユニット背室部に接続し、前記背面波を外部へ出力する口を有するポート部と、を具備し、
　前記ポート部の長さ及び断面積をそれぞれＬ１及びＳ１、該導管部の長さ及び断面積をＬ２及びＳ２、該背室部の長さ及び断面積をそれぞれＬ３及びＳ３、音速をｃ、円周率をπとした場合、バスレフ共鳴周波数をｆ以下に設定するためには、Ｌ２は以下の式（１）及び式（２）

を満たしていることを特徴とする音響再生装置。