(57)【要約】【課題】入力信号を忠実に再現できるスピーカを提供すること。【解決手段】スピーカ室２０にホーン３０が連通したスピーカにおいて、スリット４０を介してスピーカ室２０にホーン３０を連通させた。スリット４０は、ホーン３０の入口部３１よりも小さな開口面積であって入口部３１に対して狭窄された形状とした。スピーカ室２０は縦長形状とし、スピーカ室２０の上端でホーン３０が連通するようにした。これにより、２種類の長さのホーン（長さＬの第１ホーンと、長さＬ＋Ｌｓｐの第２ホーン）が実質的に形成され、第２ホーンの放射音によりスピーカ全体の放射音の周波数特性上の谷が埋められる。スリット４０の幅ｄとホーン３０の入口部３１の幅Ｄとの比ｄ／Ｄは、０．０９乃至０．２とするのが好適である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を空気振動に変換するスピーカユニットが取り付けられるスピーカ室と、該スピーカ室に連通口を介してその入口部が連通されたホーンとを備えたスピーカにおいて、
前記連通口は、前記ホーンの長さＬに前記スピーカ室の長さＬｓｐを加えた長さ（Ｌ＋Ｌｓｐ）に基づいて前記ホーンの開口部から放射される音によりスピーカ全体の放射音の周波数特性上の谷が埋められるように、前記ホーンの入口部よりも小さな開口面積を有し、該入口部に対して狭窄したスリットからなることを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記スピーカ室は、前記スピーカユニットが取り付けられた前面板と該前面板に対向する背面板との間隔よりも、上下で対向する上面板と底面板との間隔が長い縦長形状であり、前記背面板は、前記上面板及び前記底面板の何れかと前記スリットを形成することを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記スリットの幅ｄと前記ホーンの入口部の幅Ｄとの比ｄ／Ｄは、０．０９乃至０．２としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスピーカに係り、特に、スピーカ室にホーンを連通したスピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スピーカは、音を発するメカニズム部分であるスピーカユニットと、このスピーカユニットを入れる箱、すなわちエンクロージャと、デバイディングネットワークと呼ばれる回路から構成されている。
【０００３】
従来、オーディオ用のスピーカと言えば、低音用（ウーハ）、中音用（スコーカ）、及び高音用（ツウィータ）の３種類のスピーカユニットを備えたマルチウエイスピーカが多く用いられてきた。これは、一つのスピーカユニットでは、広い範囲の周波数帯域で音を均一に発生させることができなかったためである。
【０００４】
一方で、３種類のスピーカユニットからなるマルチウエイスピーカは一般に広い設置面積を必要とするので、限られたスペースしか確保されない場合には、１つのスピーカユニットで構成可能なフルレンジ型のスピーカが用いられている。
【０００５】
フルレンジ型のスピーカとしては、例えばバックローデッドホーン型スピーカがある（非特許文献１を参照）。図７に示すバックローデッドホーン型スピーカ７００は、スピーカユニット７１０が取り付けられるスピーカ室７２０と、スピーカ室７２０の音波を前面に導くホーン７３０を備える。スピーカユニット７１０から直接放射される音は、２００Ｈｚ以下の低音域では、振動板（コーン）が実際に振動していてもそれに応じた音波が発生しない。その理由は、振動板の前面の空気が横流れを引き起こすからであり、周波数が低くなるほど、その度合いが大きくなる。そこで、スピーカユニット７１０からの直接放射音を補うために、ホーン７３０の開口部７３３から低音を強調して放射する。特に、基本周波数（ｆ０＝ｃ／２Ｌ）近辺の音が強調される。ここで、ｃは音速、Ｌはホーン７３０の長さである。例えば、基本周波数を７０乃至８０Ｈｚに設定しようとすれば、ホーン７３０の長さＬは２ｍ前後にする必要がある。
【０００６】
【非特許文献１】
「スピーカ・システム」（第２８８−２９７頁）、山本武夫編著、ラジオ技術社出版（１９７７年）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
スピーカの本来の目的は、電気的入力の波形と本質的に同等な音響波形の音響パワーを空気中に放射することである。これは別の言い方をすれば、「入力信号の再現」であると言える。
【０００８】
しかしながら、前述したマルチウエイスピーカでは、デバイディングネットワークとしてＬＣＲ回路が必要であり、このようなＬＣＲ回路は、エネルギーを損失させるだけでなく、放射音の位相特性が悪くなる。さらに、広い設置面積を必要とし、限られたスペースに設置するのが困難である。
【０００９】
一方で、図７に示したバックローデッドホーン型スピーカでは、放射音の周波数特性が悪くなる。このスピーカの周波数特性を図８に示す。図８において、スピーカユニット７１０からの直接放射音２００は低い周波数での音圧レベル（パワー）が低いため、ホーン７３０の開口部７３３からの放射音２１１、２１２、２１３、２１４で低周波数域を補うのであるが、開口部７３３からの放射音２１１乃至２１４は、ピークａ１、ａ２、ａ３、ａ４と、これらのピーク間の谷とが並んだものになってしまう。このような開口部７３３からの放射音２１１乃至２１４とスピーカユニット７１０からの直接放射音２００とにより、スピーカ全体の放射音の周波数特性は、基本周波数（ｆ０＝ｃ／２Ｌ）近辺で最も大きな山が存在する一方で、大きな谷も存在してしまうことになる。このような周波数特性上の谷の存在が、従来のバックローデッドホーン型スピーカの大きな欠点であった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、位相特性や周波数特性を損なうことなく、入力信号を忠実に再現することができるスピーカを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電気信号を空気振動に変換するスピーカユニットが取り付けられるスピーカ室と、該スピーカ室に連通口を介してその入口部が連通されたホーンとを備えたスピーカにおいて、前記連通口は、前記ホーンの長さＬに前記スピーカ室の長さＬｓｐを加えた長さ（Ｌ＋Ｌｓｐ）に基づいて前記ホーンの開口部から放射される音によりスピーカ全体の放射音の周波数特性上の谷が埋められるように、前記ホーンの入口部よりも小さな開口面積を有し、該入口部に対して狭窄したスリットからなることを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、ＬＣＲ回路が不要なので位相特性を損ねないようにすることができ、また、２種類の長さのホーン（長さＬの第１ホーンと長さＬ＋Ｌｓｐの第２ホーン）が実質的に形成されて、周波数特性上の谷が第２ホーンによって放射される音によって埋まることになり、周波数特性が従来のバックローデッドホーンスピーカと比較して改善される。また、スピーカユニットが１つで済むとともに、２種類のホーンが音道を共有しているので、小型かつ軽量にすることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スピーカ室は、前記スピーカユニットが取り付けられた前面板と該前面板に対向する背面板との間隔よりも、上下で対向する上面板と底面板との間隔が長い縦長形状であり、前記背面板は、前記上面板及び前記底面板の何れかと前記スリットを形成する構成となっている。
【００１４】
この構成によれば、スピーカ室が縦長形状であり、また、スピーカ室とホーンとを区画する背面板を利用してスリットが形成されるので、入力信号の忠実な再現が可能なスピーカを、奥ゆきを大きくすることなく製作でき、省スペースになる。
【００１５】
前記スリットの幅ｄと前記ホーンの入口部の幅Ｄとの比ｄ／Ｄは、請求項３に示されるように、０．０９乃至０．２とするのが好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るスピーカの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１７】
まず、本発明の原理を、図１及び図２を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すスピーカ１００は、電気信号を空気振動に変換して音を発するスピーカユニット１０と、スピーカユニット１０が取り付けられる中空のスピーカ室２０と、スピーカ室２０にその入口部３１（一般に「スロート」と呼ばれる）が連通された中空のホーン３０を備える。ホーン３０は、入口部３１から開口部３３に向けて開口面積が徐々に大きくなるように形成され、入口部３１に対して急激に狭窄されたスリット状の連通口４０（以下「スリット」と称する）を介してスピーカ室２０に連通している。
【００１９】
図１に示すようにスリット４０によってスピーカ室２０とホーン３０とを仕切ると、実質的に２種類の長さのホーン（「バックローデッドダブルホーン」と称する）が形成される。一つは、スリット４０から開口部３３までのもの（いわゆるホーン３０、「第１ホーン」ともいう）、もう一つは、これにスピーカ室２０を加えたもの（スピーカ室２０及びホーン３０からなる「第２ホーン」１３０）である。
【００２０】
このように２種類の長さのホーンが形成されたスピーカ１００の周波数特性を図２に示す。図２では、スピーカユニット１０からの直接放射音２００と、ホーン３０の長さＬに基づいて開口部３３から放射される倍音２１１、２１２、２１３、２１４（「第１ホーン」の倍音）と、ホーン３０の長さＬにスピーカ室２０の長さＬｓｐを加えた長さ（Ｌ＋Ｌｓｐ）に基づいて開口部３３から放射される倍音２２１、２２２、２２３（「第２ホーン」１３０の倍音）とに分けて、周波数特性が示されている。
【００２１】
「第１ホーン」３０の倍音によるピーク列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４（以下「第１ピーク列」と称する）の間隔は、ｃ／２Ｌである。また、新たに出来た「第２ホーン」１３０の倍音によるピーク列ｂ１、ｂ２、ｂ３（以下「第２ピーク列」と称する）の間隔は、ｃ／２（Ｌ＋Ｌｓｐ）になる。スピーカ室２０の長さＬｓｐを適当に決めて、第１ピーク列の第１ピークａ１と第２ピークａ２のほぼ中央に、第２ピーク列の第２ピークｂ２を位置させる。例えば第１ピーク列の第１ピークａ１のピーク周波数（ｃ／２Ｌ）に対して第２ピーク列の第２ピークｂ２の周波数（ｃ／（Ｌ＋Ｌｓｐ））を１．４倍乃至１．６倍にするには、スピーカ室２０の長さＬｓｐをホーン３０の長さＬに対して１／４倍乃至３／７倍にする。
【００２２】
以上の原理を適用した一実施の形態のスピーカについて説明する。図３（ａ）はそのスピーカ３００の断面図、図３（ｂ）はそのスリット４０の周辺を示す要部断面図、図３（ｃ）はそのＡ−Ａ´断面図である。
【００２３】
スピーカ室２０は、スピーカユニット１０が取り付けられた前面板２１と前面板２１に対向する背面板２２との間隔よりも、上下で対向する上面板２３と底面板２４との間隔が長い縦長形状である。例えば、折り曲がり形状のホーン３０の全長Ｌを２ｍとした場合、スピーカ室２０の長さＬｓｐを５０ｃｍ乃至８６ｃｍにする。
【００２４】
スピーカ室２０の背面板２２は、スピーカ室２０とホーン３０の入口部３１とを区画する役割と、上面板２３とともにスリット４０を形成する役割を担っている。詳細には、スピーカ室２０の背面板２２の上端面と上面板２３とで挟むようにしてスリット４０を形成している。なお、図３（ｃ）において、スピーカ室２０の右側板２５がスリット４０の右側面になり、スピーカ室２０の左側板２６がスリット４０の左側面になっている。
【００２５】
このようなスピーカ３００では、一端をスリット４０として他端を開口部３３とする「第１ホーン」３０と、一端をスピーカ室２０の底面板２４として他端を開口部３３する「第２ホーン」とが、実質的に形成される。
【００２６】
また、スリット４０の幅ｄとホーン３０の入口部３１の幅Ｄとの比率ｄ／Ｄによって、「第１ホーン」３０から放射される倍音のピーク列の大きさと「第２ホーン」から放射される倍音のピーク列の大きさとの比率をコントロールすることが可能である。図４は、可動板５０によってスリット４０の一辺をスライド自在に構成した例を示す。可動板５０は、スピーカ室の背面板２２に沿って、上下方向（背面板２２の長手方向）にスライド移動する。このスライド移動は、上面板２３等を取り外したときに手動で行ってもよいし、上面板２３等を取り外すことなく外部から移動量を指示できるように構成してもよい。
【００２７】
ホーン３０の長さＬを１９０ｃｍ、ホーン３０の入口部３１の幅Ｄを３４ｍｍにするとともに、スリット４０の幅ｄを変化させて、スピーカ全体の放射音の周波数特性を測定した。その実験データを図５及び図６に示す。
【００２８】
図５（ａ）はスリット幅ｄ＝３４ｍｍ（ｄ／Ｄ＝１．００）、図５（ｂ）はスリット幅ｄ＝２９ｍｍ（ｄ／Ｄ＝０．８５）、図５（ｃ）はスリット幅ｄ＝１５ｍｍ（ｄ／Ｄ＝０．４４）、図６（ａ）はスリット幅ｄ＝７ｍｍ（ｄ／Ｄ＝０．２０）、図６（ｂ）はスリット幅ｄ＝３ｍｍ（ｄ／Ｄ＝０．０９）、図６（ｃ）はスリット幅ｄ＝１ｍｍ（ｄ／Ｄ＝０．０３）とした場合のスピーカからの放射音の周波数特性をそれぞれ示す。
【００２９】
図５（ａ）に示すｄ／Ｄ＝１．００とした場合及び図５（ｂ）に示すｄ／Ｄ＝０．８５とした場合では、ピークＡと谷Ｖとの音圧レベルにおける差が２０ｄＢを超えるとともに、谷Ｖの音圧レベルが周辺の周波数（７０Ｈｚ乃至２００Ｈｚ）の音圧レベルと比較して極端に落ち込んだものとなる。図６（ａ）に示すｄ／Ｄ＝０．２０とした場合及び図６（ｂ）に示すｄ／Ｄ＝０．０９とした場合では、ピークＡと谷Ｖとの音圧レベルにおける差が小さくなり、谷Ｖの音圧レベルの落ち込みが他の谷（例えば５００Ｈｚ近傍の谷）の音圧レベルとあまり変わらなくなる。一方で、図６（ｃ）に示すｄ／Ｄ＝０．０３とした場合では、スリット幅ｄを小さくし過ぎたため、低音域（２００Ｈｚ以下）の音圧レベルが全体的に低くなってしまった（すなわちホーン３０による低音補充の効果が弱くなってしまった）。図５及び図６に示す実験データによれば、スリットの幅ｄとホーンの入口部の幅Ｄとの比ｄ／Ｄは、０．０９乃至０．２とするのが好適である。
【００３０】
以上説明した本実施の形態のスピーカによれば、実質的に２種類の長さのホーンが形成されて、スピーカの放射音における低音域の大きな谷がなくなり、従来のバックローデッドホーンスピーカと比較して周波数特性が改善される。また、マルチウエイスピーカのようなＬＣＲ回路が不必要なので、このようなＬＣＲ回路によるエネルギー損失がなく、位相特性も損ねることがない。したがって、入力信号を忠実に再現することができる。また、スピーカユニットが１つで済むとともに、２種類のホーンが音道を共有しているため、小型かつ軽量にすることができる。
【００３１】
なお、本発明のスピーカは、図３及び図４に示したものに限るものではない。図３では折り曲がり形状のホーン３０がスピーカ室２０の上部分で連通しているが、例えば、ホーン３０がスピーカ室２０の下部分で連通するように構成してもよい。また、ホーン３０は、折り曲がり形状以外にも螺旋形状等、その他の形状で構成してもよい。また、図３では、スピーカ室２０の背面板２２の上端面と上面板２３とで挟むようにしてスリット４０が形成されているが、例えば、ホーン３０をスピーカ室２０の下部分で連通させるとともに、スピーカ室２０の背面板２２の下端面と底面板２４とで挟むようにしてスリットを形成してもよい。また、図４において、スリット４０の下辺をスライド自在としたが、例えば、スリットの上辺をスライド自在にしてもよいし、スリットの上辺及び下辺をともにスライド自在にしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のスピーカによれば、位相特性や周波数特性を損なうことがなく、入力信号を忠実に再現することができる。また、小型かつ軽量で製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスピーカの原理の説明に供する図である。
【図２】本発明に係るスピーカの周波数特性の説明に供する図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る一実施の形態のスピーカの断面図、（ｂ）はそのスリット周辺を示す要部断面図、（ｃ）はそのＡ−Ａ´断面図である。
【図４】スリットをスライド式にした場合のスリット周辺の断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スリット幅ｄとホーンの入口部の幅Ｄとの比ｄ／Ｄをそれぞれ１．００、０．８５、０．４４とした場合の放射音の周波数特性を示す。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スリット幅ｄとホーンの入口部の幅Ｄとの比ｄ／Ｄをそれぞれ０．２０、０．０９、０．０３とした場合の放射音の周波数特性を示す。
【図７】従来のスピーカを示す断面図である。
【図８】従来のスピーカの周波数特性の説明に供する図である。
【符号の説明】
１０…スピーカユニット、２０…スピーカ室、２１…スピーカ室の前面板、２２…スピーカ室の背面板、２３…スピーカ室の上面板、２４・・・スピーカ室の底面板、３０・・・ホーン（第１ホーン）、３１・・・ホーンの入口部、３３・・・ホーンの開口部、４０・・・スリット、５０・・・可動板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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