(57)【要約】【課題】小型スピーカの低音再生と低音再生の設計自由度。強力な低音再生による、電子機器の構造物のビビリ音。強力な低音再生による、乗用車のスピーカの周辺にある構造物のビビリ音、と車外への音漏れ。見栄えの悪いパッシブラジエータの外観デザイン設計。【解決手段】エンクロージャに上げ底を設け、エンクロージャの容積を調節する。共振条件が異なる複数対のパッシブラジエータを設ける。ドライバとパッシブラジエータとエンクロージャからなるスピーカシステムの外側に、外部エンクロージャを設ける。ドライバの振動が｛極大になる最も低い周波数域の共振点ではゲインを抑制し｝、｛極小になるもっとも低い周波数域の共振点ではゲインを強調する｝信号処理を施す。【選択図】図８
2012039586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを振動エネルギーに変換するスピーカユニットをドライバとし、
｛ドライバの振動エネルギーを受けて、｛低音の放射効率を強める役割｝の｛ドライバとは別の振動膜｝｝をパッシブラジエータとし、
平行に対向した２個一組のパシブラジエータをパッシブラジエータ対とし、
｛空気振動を介し、パッシブラジータに、ドライバの振動を伝える｝ところの｛密閉空間である箱｝を内部エンクロージャとし、
｛ドライバとパッシブラジエータと内部エンクロージャが作る密閉空間｝を内部空間とし、
ドライバの音響エネルギー放射面を前面とし、
｛内部エンクロージャの外側に設けた｛パッシブラジエータの放射音響エネルギーを前面に導く｝エンクロージャ｝を外部エンクロージャとし、
｛内部エンクロージャと外部エンクロージャの間の｛前面の隙間｝｝を低音放射口とし、
｛１個または複数個のドライバ｝と｛１組または２組のパッシブラジエータ対｝と｛内部エンクロージャ｝と｛外部エンクロージャ｝を有することを第１の特徴とし、
｛ドライバの放射面とパッシブラジエータ対の放射面｝を｛互いに垂直または互いに平行｝となるよう配置したことを第２の特徴とし、
｛パッシブラジエータの放射エネルギー｝が低音放射口から放射されるべく、外部エンクロージャが機能することを第３の特徴とし、
上記第１と第２と第３の特徴を有するスピーカシステム。
【請求項２】
請求項１に定義する、｛内部エンクロージャと外部エンクロージャ｝が互いに独立した部品であって、
内部エンクロージャを外部エンクロージャにはめ込むことで、｛内部エンクロージャと外部エンクロージャとの間に生じる隙間｝を介して、｛パッシブラジエータが放射する低音音響エネルギー｝を｛低音放射口から放射させる構造｝を有することを第４の特徴するスピーカシステム。
【請求項３】
請求項｛１または２｝に定義するスピーカシステムであって、
｛前面からみた、外部エンクロージャの外側形状｝を八角形とし、四角形の場合と比べ、スピーカシステムの全容積を小さくすることを第５の特徴とし、
｛この八角形の８面の内、４面｝と｛内部エンクロージャの四面｝が平行であることを第６の特徴とし、
｛他の四面の内面｝と｛内部エンクロージャの外面の４稜｝が接していることを第７の特徴とし、
｛パッシブラジエータが放射する低音音響エネルギー｝を低音放射口から放射させること第８の特徴とし、
上記｛第５と第６と第７と第８｝の特徴を有するスピーカシステム。
【請求項４】
請求項｛１または２｝に定義するスピーカシステムであって、
｛前面からみた、外部エンクロージャの外側形状｝を｛円形または長円形｝とし、
四角形の場合と比べ、スピーカシステムの全容積を小さくすることを第９の特徴とし、
｛外部エンクロージャの内面｝と｛内部エンクロージャの外面の４稜｝が接していることを第１０の特徴とし、
｛パッシブラジエータが放射する低音音響エネルギー｝を低音放射口から放射させること第１１の特徴とし、
上記｛第９と第１０と第１１｝の特徴を有するスピーカシステム。
【請求項５】
請求項｛１または２または３または４｝に定義するスピーカシステムであって、
｛内部空間の容積を小さくするよう、設けた構造物｝を上げ底とし、
内部エンクロージャの底面の形状を上げ底構造としたことを第１２の特徴とし、
内部エンクロージャに上げ底構造にするための部品を設けたことを第１３の特徴とし、
上記｛第１２または第１３｝の特徴を有するスピーカシステム。
【請求項６】
請求項｛１または２または３または４または５｝に定義するスピーカシステムであって、
パッシブラジエータ対を２組以上有するものとし、
｛それぞれのパッシブラジエータ対｝の｛｛放射面積｝または｛質量｝または｛放射面積と質量の両方｝｝が異なることを第１４の特徴とするスピーカシステム。
【請求項７】
｛請求項｛１または２または３または４または５または６｝のスピーカシステムにおいて、
｛ドライバと、パッシブラジエータと、内部エンクロージャと、外部エンクロージャ｝の設計仕様で決定されるところの｛スピーカシステムの主要諸元｝のうち、｛ドライバに一定電圧を加え、周波数を可変させることで測定できる諸元｝に関し、
｛より低音領域｝で｛ドライバの振動振幅が極大となる周波数｝または
｛より低音領域｝で｛ドライバの電気インピーダンスが極大となる周波数｝
を第１共振点とし、
第１共振点から周波数を徐々に上げた場合に、｛ドライバの振動振幅が極小となる周波数｝または
第１共振点から周波数を徐々に上げた場合に、｛ドライバの電気インピーダンスが極小となる周波数｝
を第２共振点とし、
｛第１共振点周波数｝と｛第１共振点より低い周波数｝の範囲では、｛スピーカシステムに加える音響信号レベル｝を小さくする信号処理機能を第１共振点ゲイン抑制フィルタとし、
｛第２共振点付近の周波数範囲｝と
｛｛第２共振点付近より高い周波数範囲｝で、かつ、｛低音の周波数範囲｝｝において、｛スピーカシステムに加える音響信号レベル｝を大きくする信号処理機能を第２共振点ゲイン強調フィルタとし、
｛第２共振点ゲイン強調フィルタの出力振幅｝が｛特定の許容ダイナミックレンジを超えようとする｝とき、｛第２共振点強調フィルタのゲイン｝を自動的に抑制する機能を第２共振点ゲイン自動調整フィルタとし、
｛請求項｛１または２または３または４または５または６｝のスピーカシステム｝と、
｛第１共振点ゲイン抑制フィルタ｝と、
｛｛第２共振点ゲイン強調フィルタ｝または｛第２共振点ゲイン自動調整フィルタ｝｝
を有することを第１５の特徴とする音響再生装置。
【請求項８】
｛請求項｛１または２または３または４または５または６｝のスピーカシステム｝または、｛｛請求項７｝の音響再生装置｝を有するテレビジョンセット。
【請求項９】
｛請求項｛１または２または３または４または５または６｝のスピーカシステム｝または、｛｛請求項６｝の音響再生装置｝を有する乗用車。
【発明の詳細な説明】
【用語の定義】
【００１】請求項を含む全文を通じ、文中の｛｝内の記述は｛｝外の記述に優先する。
請求項で定義した用語は明細書の説明にも適用されるものとする。
【技術分野】
【００２】第１に、小型スピーカシステムや小形音響商品の低音再生能力の改善技術。
第２に、低音再生時の｛スピーカ周辺の構造物の振動によるビビリ音｝や｛液晶テレビの液晶パネルの振動により発生する画像への悪影響｝などの問題回避の改善技術。
第３に、｛パッシブラジエータを持つ小型スピーカシステムの振動モードの｛実際の振動現象とその理論｝。
【背景技術】
【００３】｛ドライバとパッシブラジエータとエンクロージャの構造と空気｝からなる、音響振動系の振動解析。
｛｛ドライバの設計仕様、パッシブラジエータの設計仕様、エンクロージャの設計仕様｝のそれぞれの諸元が与える｛スピーカシステムの共振点の振動モード｝への影響｝の｛理論と試作経験｝
スピーカの外観デザイン
【発明が解決しようとしている課題】
【００４】スピーカシステムの設計では、以下、第１から第５までの｛複数の相矛盾する課題の解決｝に関し、これまでは決定的な手法はなかった。
相矛盾する課題とは、
第１に、｛低音再生性能の設計自由度｝が画期的に広い。
第２に、｛低音再生能力｝が画期的に強力である。
第３に、画期的に｛小形かつ軽量｝である。
第４に、スピーカシステムが機械振動を発生せず、かつ、｛組み込み機器の内部｝に空気振動を漏らさない。
第５に、外観デザインの自由度が極めて広い。
【課題を解決するための手段】
【００５】上記、第１から第５までの全ての課題を解決する特効薬的解決策は存在しない。
本案発明は、以下に説明するとおり、｛これらのトレードオフ関係にある相矛盾する課題｝を複数の手法に依ってスマートに解決する。
以下の解決策は｛｛膨大な数の試作試験｝を通じて｛パッシブラジエータを有するスピーカシステムの各部の振動を掌握する｝ことで抽出された｝スピーカシステムの具体的設計手法である。
【００６】第１の課題に対しては、
以下の第｛１−１、１−２、１−３｝複数の解決策からなる。
【００７】解決策、第１−１は、
｛パッシブラジエータを有するスピーカシステムに、高い再生能力を持たせるために最も重要なファクター｝であるところの｛第１共振点と第２共振点｝の共振条件の自在な設計技術。
【００８】解決策、第１−２は、
｛｛第１共振点と第２共振点｝の設計を自在にするための重要なファクター｝であるところの｛内部エンクロージャの内容積｝を、｛他のファクターに影響を与えることなく変更できる｝ところの上げ底構造とする。
解決策、第１−３は、
｛第１共振点と第２共振点の設計｝をより自在にするために、複数組の｛共振条件の異なるパッシブラジエータ対｝を設ける。通常は２対で充分である。
【００９】第｛２と３｝の課題に対しては、
解決策｛１−１と１−２と１−３｝により、設計自由度が広がることで、｛小型であっても強力な低音再生能力を備えたスピーカシステム｝の設計が可能となる。
【０１０】第４の課題に対しては、
解決策第４は、
｛パッシブラジエータの放射エネルギーを低音放射口に引き出す｝べく、内部エンクロージャの外側に、案内用の外部エンクロージャを設ける。
【０１１】第５の課題に対しては、
解決策第５は、解決策第４の副産物である。外部エンクロージャがパッシブラジエータを覆い隠す結果となり、しかも低音もスピーカシステムの前面から放射されることから、デザイン面での面倒な課題を一掃する。
【０１２】第６の課題に対し、
解決策第６は、｛第１共振点と第２共振点の、理論的な掌握｝と｛第１共振点と第２共振点における｛設計したスピーカシステムが持つ｛長所と短所｝の｛現象的掌握｝｝によって、｛短所を押さえ長所を引き出すに必要な最適な信号処理｝を設計できる。
【０１３】スピーカの専門技術だけでは、｛高い能力を備えたスピーカシステムの設計｝は難しい。また、信号処理の専門技術だけでは、ただ単に与えられたスピーカシステムを使いこなすだけである。
本案発明は、複数の解決策を組み合わすことによって、相矛盾する幾つかの課題を解決するものであるが、この解決策は｛スピーカシステムに能力を備えさせる｝ものであって、｛スピーカシステムの再生特性そのものを良くする｝ものではない。
｛一般的に、再生能力と再生特性は一致しないケースが多く｝、｛信号処理と組み合わせることで、最大効果を発揮するに必要な再生能力を評価する｝には、｛高性能で簡易に操作できる信号処理環境が不可欠｝である。
即ち、｛振動のシンセシスとアナリシス｝と｛良質の再生特性を持たせるに必要な信号処理のシンセシスとアナリシス｝の双方の｛知識と技術｝が必要である。
｛期待する再生特性に近づけるための、あるべき信号処理の考察｝が、
｛電気−音響変換機能としてのドライバの、より効果的な設計仕様｝と
｛パッシブタジエータを有するスピーカシステムの設計仕様｝
最適値をより鮮明化させる。
そして、さらに、｛膨大な数の実働サンプルについて｛しかも、それぞれのサンプルについて｛試作−測定−改良｝の繰り返しの行程｝｝を経験することで、実際の設計図面に記載するところの、最適な諸元を決定できる。
本案発明は、このようなカットアンドトライの実務を通じて、スピーカシステムを作り上げる設計手法を整理した結果、生まれたものである。
【０１４】本案発明の第１の本質は、
｛｛設計仕様に表現される主要諸元｝と｛音響再生能力の評価項目｝を｛できるかぎり独立的に関係付けることができる｝設計手法｝に関する。
振動系の設計は、音響再生特性を意識することなく、｛高い再生能力を振動系に備えさせる｝ことに徹する。
そして、最終の音響再生特性の仕上げは信号処理で行う。その信号処理は、表面的な音響特性を整えるのではなく、｛本案発明のスピーカシステム｝が持つ｛短所を押さえ、長所を伸ばす｝機能を基本に据える。
【０１５】本案発明の第２の本質は、
｛設計−試作−試験｝行程の｛周期を短縮し回数を増やす｝ことの重要性に対応できる｛スピーカシシステムの構造に関する複数の手法｝と｛信号処理の複数の手法｝の組み合わせからなる。
【０１６】本案発明の第３の本質は、
外観デザインが、｛振動系の｛複数のファクター｝の変更｝の影響を受けることがない設計手法に関する。
【０１７】ここで、｛スピーカシシステムの構造に関する複数の手法｝とは、
第１に、対向する一組または二組のパッシブラジエータを使う
第２に、パッシブラジエータを覆う外部エンクロージャを設ける
第３に、外部エンクロージャと内部エンクロージャの間の前面の隙間から低音エネルギーを放射する。
第４に、外部エンクロージャの形状を｛八角形、円形、長円形｝とすることで、占有空間の容積を小さくする。
第５に、内部エンクロージャの内容積を上げ底によって調節する。
第６に、｛放射面積と重量｝の設計仕様が異なる２組のパッシブラジエータを設け、共振条件を必要に応じ調節する。
【０１８】ここで信号処理の手法とは
第１に、本案発明のスピーカシステムの短所である｛ドライバの振動振幅が極大になる共振点｝でゲインを抑制する。
第２に、本案発明のスピーカシステムの長所である｛ドライバの振動振幅が極小になる共振点｝でゲインを強調する。そして、このゲイン強調によって信号処理後の振幅が信号処理機能のダイナミックレンジを超えようとするとき、自動的に、このゲイン強調度合いを抑制する。
【０１９】〔図１〕は本案発明の一実施例を示す。
ドライバが円形で、１組の円形パッシブラジエータ対が｛エンクロージャの対向する左右側面｝にあって、低音の音響エネルギーをスピーカシステムの左右側面から放射させる場合を示す。
図１（ａ）は正面図、
図１（ｂ）は正面図のＡ−Ａ’断面、
図１（ｃ）は正面図のＢ−Ｂ’断面
を示す。
【０２０】１は放射面が円形のドライバ、
｛２，３｝はそれぞれ｛第１，第２｝パッシブラジエータであって、２個１組のパッシブラジエータ対である。
４はドライバとパッシブラジエータを取り付ける｛密閉構造の内部エンクロージャ｝、
５は内部空間、
｛６，７｝はそれぞれ｛第１，第２｝パッシブラジエータが放射する音響エネルギーをスピーカシステムの前面に導くための、外部エンクロージャ、
｛８，９｝はそれぞれ｛第１，第２｝パシブラジエータと外部エンクロージャの間の空間、
｛２ａ，３ａ｝はそれぞれ｛第１，第２｝パッシブラジエータの振動方向、
｛８ａ，９ａ｝はそれぞれ｛｛第１，第２｝パッシブラジエータが発生する音響エネルギー｝の外部空間への放射方向、を示す。
【０２１】図１の本案発明の実施例は低音再生能力を備えているのであって、低音再生特性を備えているものではない。
図１は、｛｛１のドライバ｝と、｛２と３のパッシブラジエータ｝と、｛４の内部エンクロージャ｝と｛５の内部空間｝｝の属性を主要因として、図７に示す｛第１共振点と第２共振点｝を持つとこころの、スピーカシステムを構成する。
このスピーカシステムが、低音再生能力を備えていることについての理論面での説明を図９に示す。
｛｛６、７｝の外部エンクロージャ｝は｛パッシブラジエータの振動｛２ａと３ａ｝による音響エネルギーの伝搬方向｝を｛スピーカシステムの前面｛８ａと９ａ｝へと導く｝。｛低音放射口である｛外部エンクロージャと内部エンクロージャの間の隙間｝｝が｛０．５ｍｍから１ｍｍ｝程度でも機能することは、重要なファクターである。即ち、｛見栄えの悪いパッシブラジエータ｝を外からは見えなくすることが極めて簡単である。
外部エンクロージャは低音放射エネルギーを前面に導くので、スピーカシステムの組込先の装置内部への音漏れはない。
【０２２】〔図２〕は本案発明の一実施例を示す。
ドライバが長円形で、１組の長円形パッシブラジエータ対が｛エンクロージャの対向する左右の側面｝にあって、低音の音響エネルギーをスピーカシステムの左右側面から放射させる場合を示す。
【０２３】図１（ａ）は正面図、
図１（ｂ）は正面図のＡ−Ａ’断面、
図１（ｃ）は正面図のＢ−Ｂ’断面
を示す。
図１と同番号のものは図１と同じ機能を持つので詳細説明を省略する。
【０２４】〔図３〕は本案発明の一実施例を示す。
ドライバが長円形で、１組の長円形パッシブラジエータ対が｛エンクロージャの対向する左右の側面｝にあって、低音の音響エネルギーをスピーカシステムの上下面から放射させる場合を示す。
図３（ａ）は正面図、
図３（ｂ）は正面図のＡ−Ａ’断面、
図３（ｃ）は図（ｂ）のＢ−Ｂ’断面、
図３（ｄ）は図（ｂ）のＣ−Ｃ’断面
を示す。
【０２５】１は放射面が長円形のドライバ、
１ａはドライバの振動方向、
｛２，３｝はそれぞれ｛第１，第２｝パッシブラジエータ、
４は｛ドライバとパッシブラジエータを取り付けるための密閉構造の内部エンクロージャ｝、
５は内部空間、
｛６，７｝はそれぞれ｛｛第１，第２｝パッシブラジエータが放射する音響エネルギー｝をスピーカシステムの前面に導くための、外部エンクロージャ、
｛８，９｝はそれぞれ｛第１，第２｝パッシブラジエータと外部エンクロージャの間の空間、
｛２ａ，３ａ｝はそれぞれ｛第１，第２｝パッシブラジエータの振動方向、
｛８ａ，９ａ｝は｛｛第１，第２｝パッシブラジエータの音響エネルギー｝のそれぞれの伝搬方向、
｛８９ａ｝は｛｛第１，第２｝パッシブラジエータの合成音響エネルギー｝の放射方向、
を示す。
図１と同番号のものは同機能である。
【０２６】〔図４〕は本案発明の一実施例を示す。
ドライバが円形で、２組の円形パッシブラジエータ対が｛エンクロージャの対向する左右上下側面｝にあって、低音の音響エネルギーをスピーカシステムの左右上下側面から放射させる場合を示す。パッシブラジエータが２対になることで低音エネルギーの放射面積が増え、低音再生能力を上げることができる。
図４の本案発明の実施例は低音再生能力を備えているのであって、低音再生特性を備えているものではない。
【０２７】図４（ａ）は正面図、
図４（ｂ）は正面図のＡ−Ａ’断面、
図４（ｃ）は正面図のＢ−Ｂ’断面、
図４（ｄ）は正面図のＣ−Ｃ’断面を示す。
【０２８】１は放射面が円形のドライバ、
１ａはドライバの振動方向、
｛２，３，１２，１３｝はそれぞれ｛第１，第２，第３，第４｝パッシブラジエータ、
４は｛ドライバとパッシブラジエータを取り付ける密閉構造の内部エンクロージャ｝、
５は内部空間、
｛６，７，１６，１７｝はそれぞれ｛第１，第２，第３，第４｝パッシブラジエータが放射する音響エネルギーをスピーカシステムの前面に導くための外部エンクロージャ、
｛８，９，１８，１９｝はそれぞれ｛第１，第２，第３，第４｝パシブラジエータと外部エンクロージャの間の空間、
｛２ａ，３ａ，１２ａ、１３ａ｝はそれぞれ｛第１，第２，第３，第４｝パッシブラジエータの振動方向、
｛８ａ，９ａ，１８ａ，１９ａ｝はそれぞれ｛第１，第２，第３，第４｝パッシブラジエータの｛音響エネルギーの放射方向｝
を示す。
【０２８】〔図５〕は本案発明の一実施例を示す。
図４と同番号は同機能である。図５の実施例の図４との相違点は、図中  ２０の上げ底が設けられている点にある。上げ底を使うことによって、外観デザインを変更することなく、内部空間の容積を簡単に小さくできる。
内部空間の容積を小さくすることで、｛第１と第２｝共振点の周波数が上がる。
共振点を容易に可変できることは、スピーカシステムの能力を調節する上で重要なファクターである。上げ底は、内部エンクロージャの一部、または、内部エンクロージャの底に取り付ける部品である。
【０２９】〔図６〕は本案発明の一実施例を示す。
図４と同番号は同機能である。図６の実施例の図４との相違点は、｛２対のパッシブラジエータの諸元が異なる｝点にある。｛それぞれのパッシブラジエータ対の共振条件をきめ細かく調節する｝ことで｛スピーカシステムが持つ能力｝をさらに改善する。
１個のパッシブラジエータ対は、｛第１共振点と第２共振点｝を持つ。第１共振点ではドライバの振動振幅が極大となり、第２共振点では極小となるが、この性質を利用してスピーカシステム全体の再生能力を調節する。
【０３０】例えば、｛一方のパッシブラジエータ対の第２共振点｝を｛ドライバのｆｏ｝に合わせることで、｛ｆｏ付近の不要な振動を抑制｝し、｛ｆｏより低い周波数での、急激な再生能力の低下を防ぐ｝ことができる。その結果、ドライバのｆｏの付近で、｛ｆｏより低い周波数範囲におけるスピーカシステムの再生能力の均一化｝を図ることができる。他方のパシブラジエータ対の共振条件で、さらなる低音再生能力を付加する。
このように、複数のパッシブラジエータ対を用途別に使い分けることで、よりパワフルな再生能力を備えたスピーカシステムを設計できる。
【０３１】〔図７〕は本案発明の一実施例を示す。
円形の２個ドライバが左右にあって｛左側，右側｝がそれぞれ｛左チャネル用，右チャネル用｝である。
図は縦長方向に示すが、使用状態では横長置きとなる。
１組の長円形パッシブラジエータ対が｛エンクロージャの対向する左右の側面｝にあって、左右合成の｛低音の音響エネルギー｝を｛スピーカシステムの左右側面｝から放射させる場合を示す。
図７の本案発明の実施例は低音再生能力を備えているのであって、低音再生特性を備えているものではない。
【０３２】図７（ａ）は正面図、
図７（ｂ）は正面図のＡ−Ａ’断面、
図７（ｃ）は図（ｂ）のＢ−Ｂ’断面、
図７（ｄ）は図（ａ）のＣ−Ｃ’断面、
を示す。
【０３３】｛１と１１｝はそれぞれ｛右チャネル用、左チャネル用｝の｛放射面が円形のドライバ｝、
１ａはドライバの振動方向、
｛２，３｝はそれぞれ｛第１，第２｝長円形パッシブラジエータ、
４はドライバとパッシブラジエータを取り付ける密閉構造の内部エンクロージャ、５は内部空間、
｛６，７｝はそれぞれ｛第１，第２｝パッシブラジエータが放射する音響エネルギーをスピーカシステムの前面に導くための、外部エンクロージャ、
｛８，９｝はそれぞれ｛第１，第２｝パシブラジエータと外部エンクロージャの間の空間、
｛２ａ，３ａ｝はそれぞれ｛第１，第２｝パッシブラジエータの振動方向、
｛８ａ，９ａ｝はそれぞれ｛｛第１，第２｝パッシブラジエータの音響エネルギー｝の放射方向、
を示す。
【０３４】低音のステレオ効果は、一般的に感じにくいものである。特に小型のスピーカシステムで左右のドライバの間隔が狭い場合、低音のステレオ感は小さい。このようなスピーカシステムの場合、左右の低音を合成してモノラルとすることが多い。
大きなスピーカシステムでも、ウーハが左右合成のモノラルで構成されている例も少なくない。図７はこのようなケースでの実施例である。
【０３５】〔図８〕は本案発明の一実施例を示す。
４個のパッシブラジエータを持つ、図４のスピーカシステムと基本構造が同じであって、外部エンクロージャの外形が八角形または円形または長円形の場合を示す。
図８の本案発明の実施例は低音再生能力を備えているのであって、低音再生特性を備えているものではない。
【０３６】図８（ａ）は外部エンクロージャが八角形の場合の正面図、
図８（ｂ）は正面図のＡ−Ａ’断面、
図８（ｃ）は図（ｂ）のＣ−Ｃ’断面、
図８（ｄ）は外部エンクロージャが円形の場合の正面図、
図８（ｅ）は外部エンクロージャが長円形の場合の正面図、
を示す。
【０３７】図８は音響機能的には図４と同じであり、各部の機能は図４の同番号と同機能である。外部エンクロージャの４稜を平面とし、八角形とすることで、低音性能を損なうことなく、スピーカシステムの占有容積を小さくする。
占有容積を少しでも小さくすることは、組み込み先の装置の設計にとって重要である。
かつ、｛内部エンクロージャの４稜が、外部エンコロージャの内面を押し広げようとする力｝によって、｛外部エンクロージャを｛低音振動に対し補強｝｝する役割を持つ。八角形が円形であっても長円形であっても、同様の効果を持つ。
【０３８】〔図９〕本案発明の一実施例の各部の機械的電気的特性を示す。
｛図１から図８の実施例のスピーカシステム｝と｛信号処理｝を組み合わせることで、
｛このスピーカシステムが持つ｛短所を抑制し、長所を引き出す｝｝ことが可能となり、
小型で高性能な音響再生システムを構築できることを説明する特性例である。
【０３９】横軸ｆは周波数、縦軸Ｖは振動振幅、縦軸Ｚはインピーダンス、縦軸Ｄは歪み、縦軸Ｇはゲイン、Ｓは音の強さ、を示す。
【０４０】ｆ１は第１共振周波数、ｆ２は第２共振周波数を示す。
第１共振周波数では｛ドライバとパッシブラジエータ｝は、｛音場ではほぼ逆位相｝、｛振動ではほぼ同位相｝の関係にある。
第１共振点について、いろいろな角度からの評価がなされるが、本案発明では、｛｛パッシブラジエータ対自身の共振によるドライバへの影響｝が｛ドライバの振動を増強させる｝モードである｝
との見解に基づいて、各部の諸元を設計する。
｛第１共振周波数付近では｛ドライバからの放射音とパッシブラジエータの放射音は互いに打ち消し合う関係｝にあることから、基本波が小さくなり高調波成分が残り、歪みの多い再生音となる。
第１共振条件の設計方法によっては、｛パッシブラジエータからの放射エネルギー｝を｛ドライバからの放射エネルギー｝より大きくすることができるので、必ずしも歪み成分だけが残るわけではない。
しかし、小型のドライバを使って、｛このような方法で低音エネルギーの放射効率を高める手法｝を用いると、第１共振点では、｛小型ドライバの弱点であるダイナミックレンジ不足による歪み｝が大きくなるのが通常である。
【０４１】第２共振点では、ドライバの振動とパッシブラジエータの振動は｛音場ではほぼ同相関係｝、｛振動ではほぼ逆位相の関係｝にある。そして、ドライバが内部エンクロージャの内部の空気を圧縮（伸張）する振動モードで、パッシブラジエータの振動もドライバと同様、エンクロージャ内部の空気を圧縮（伸張）するモードとなる。即ち、第２共振点では、｛ドライバの振動によって振動するパッシブラジエータの振動｝は、｛ドライバに対し反作用となる｝ことから、ドライバの振幅が小さくなる。
そして、第２共振点では、内部エンクロージャの空気圧の振動振幅は極大となり、｛ドライバからパッシブラジエータへの振動エネルギーの伝達効率｝は高くなる。
｛第２共振点におけるドライバの電気インピーダンス｝は極小となり、｛ドライバにかかる負荷が大きくなっている｝ことから、｛ドライバからパッシブラジエータへの動力の伝達効率｝が高くなる。
【０４２】このことは小型のドライバで低音を再生する際、重要な意味を持つ。
即ち、
｛口径が小さいドライバは、
｛｛音響エネルギーの放射の反作用が小さく｝、その結果、｛ボイスコイルの負荷が軽い｝という、これまでは、半ば常識的な性質｝を、
そうではなく、低音域において、
｛あたかも、
｛口径の大きな振動板を設けたと同様の特性｝または｛ボイスコイルの駆動力を増して振動振幅を大きくしたと同様の特性｝に改善することができる｝
ことを示す。
さらに、
｛ドライバの振動振幅が小さくなること｝は、｛低音再生のダイナミックレンジの大幅な改善｝につながる。そして、小型スピーカであっても、低歪みで強力な低音再生への能力が備わることになる。
【０４３】第１共振点と第２共振点の関係については、それぞれを独立するよう設計することは難しいが、
｛第１共振点と第２共振点が共存する周波数帯域｝については、
ドライバの属性を基軸に、
｛｛内部エンクロージャの容積｝と｛パッシブラジエータの表面積｝と｛パッシブラジエータの重量｝の３つのパラメータ｝を変えることによって、
自在に設計可能である。
とはいうものの、本案発明のスピーカシステムは
｛低音再生能力が、ただ単に備わっている｝だけであって、低音再生特性を持っているわけではない。
｛｛この、備わった低音再生能力を引き出す｝ことによって、｛低音再生特性を持たせる｝｝のが以下に説明する本案発明の信号処理の役割である。
【０４４】第１共振点では｛ドライバとパッシブラジエータ対｝は歪みの問題だけでなく、寄生的な局部共振を伴う不安定な振動が発生する可能性が高くなる。
この寄生共振は、｛｛何かの条件でトリガーされて寄生共振の領域に少しでも入り込む｝ならば、｛寄生共振の領域に引き込まれ｝そして｛大振幅の寄生共振に成長し｝そして｛大振幅の寄生共振が収まらなくなる｝｝という、やっかいな性質がある。さらにやっかいなことに、｛より効果的な音響特性を得るための条件｝が｛この寄生共振を、より発生しやすくする｝傾向にある。
一般的に、この寄生共振は｛パッシブラジエータの力学的な｛非対称性と非線形性｝｝が原因となって、｛第１共振周波数付近の｛整数分の一｝の周波数で発生する｝ことが多い。一度、寄生共振の種ができれば、その寄生共振は振幅が最大になるまで成長する。この現象は、｛寄生共振の振幅がある一定限界を超えて大きくなることで｛非対称性と非線形性｝が大きくなる｝結果、寄生共振自身がエネルギーを取り込むことによる自励振動となって振動が成長することによる。寄生共振のエネルギー供給源は第１共振周波数付近の振動である。
したがって、｛第１共扱周波数が｛そのスピーカシステムにとって再生不要な帯域｝となるよう設計｝し、｛｛第１共振周波数付近｝と｛それより低い周波数領域｝を遮断する信号処理機能｝を設けることは、この寄生共振の抑制にとって、極めて有効な手段である。
また、完全に遮断しなくとも、｛｛歪みと寄生共振｝の抑制｝に必要な、｛適度なゲイン抑制｝も極めて有効な手段である。
【０４５】このように、パッシブラジエータ方式のスピーカシステムは、｛｛その長所を引き出し、その短所を押さえる｝特性を持つ信号処理｝と組み合わせることで、小型にもかかわらず｛驚異的な低音再生特性を持つスピーカシステム｝に生まれ変わる。
【０４６】後述の図１０は｛｛図８の八角形の実用型形状のエンクロージャ｝に、｛２インチのドライバを使用した｝本案発明の実動作サンプル｝の特性を示す。
後述の図１１は｛｛図８の八角形の実用型形状のエンクロージャ｝に、｛１．５インチのドライバを使用した｝本案発明の実動作サンプル｝の特性を示す。
【０４７】〔図９〕（ａ）、は｛本案発明のスピーカシステム｝の｛ドライバの振動板｝の｛振動振幅の周波数特性｝の説明図である。
〔図７〕（ｂ）は、｛本案発明のスピーカシステム｝の｛パッシブラジエータ｝の｛振動振幅の周波数特性｝の説明図である。
〔図９〕（ｃ）は、｛本案発明のスピーカシステム｝の｛ドライバのボイスコイル｝の｛電気インピーダンスの周波数特性｝の説明図である。
〔図９〕（ｄ）は、｛本案発明のスピーカシステム｝の｛再生音の歪みの周波数特性｝の説明図である。
〔図９〕（ｅ）は、｛本案発明のスピーカシステムに最適な｝｛信号処理特性例｝の説明図である。
〔図９〕（ｆ）は、ｅ図の信号処理特性を作用させた場合の｛ドライバの振動板｝の｛振動振幅の周波数特性｝の説明図である。
〔図９〕（ｇ）は、図ｅの信号処理特性を作用させた場合の｛再生音圧特性の周波数特性｝の説明図である。
〔図９〕（ｈ）は、本案発明の｛スピーカシステムと最適な信号処理機能｝による｛再生音圧の歪み特性｝の説明図である。
【０４８】〔図１０〕は本案発明の｛一実施例の実動作サンプル｝の特性を示す。
図８の実施例に示すところの、実施例であって、
｛
｛八角形の外部エンクロージャが｛縦横寸法：６８ｍｍ、奥行き：７１ｍｍ｝｝、
｛内部エンクロージャが｛縦横寸法：６１ｍｍ、奥行き：７１ｍｍ｝｝、
｛｛外部エンクロージャと内部エンクロージャの隙間｝が１ｍｍ｝、
｛口径が２インチの１０Ｗドライバ｝
｛２対のパッシブラジエータ｝
｛総重量  ２５０ｇＷ｝
｝
なるスピーカシステムと｛図９に説明するところの｛このスピーカシステムに最適な信号処理｝｝を組み合わせた、本案発明の実動作サンプルの特性を示す。
【０４９】〔図１０〕（ａ）はスピーカシステム単体の音圧の周波数特性
〔図１０〕（ｂ）はスピーカシステムの電気インピーダンスの周波数特性
〔図１０〕（ｃ）は信号処理と組み合わせた場合の音圧の周波数特性
を示す。
【０５０】図は、｛信号処理前では、｛低音再生範囲は１００Ｈｚが限界｝で、
しかも｛中低音域から徐々に左下がりの特性｝｝が、
｛信号処理後では、｛低音再生範囲は６５Ｈｚ｝まで広がり、
しかも｛中低音域から徐々に左上がりの音圧の周波数特性｝｝にと、
２インチのドライバにしては極めて広い低音再生特性であることを示す。
【０５１】〔図１１〕は本案発明の｛一実施例の実動作サンプル｝の特性を示す。
｛図８の実施例に示すところの、実施例であって、
｛
｛八角形の外部エンクロージャが｛縦横寸法：６０ｍｍ、奥行き：６３ｍｍ｝｝、
｛内部エンクロージャが｛縦横寸法：５３ｍｍ、奥行き：６３ｍｍ｝｝、
｛｛外部エンクロージャと内部エンクロージャの隙間｝が１ｍｍ｝、
｛口径が１．５インチの５Ｗドライバ｝、
｛２対のパッシブラジエータ｝、
｛重量が１３０ｇＷ｝
｝
のスピーカシステム、である。
｛
｛図５に説明する方法で、内部エンクロージャの容積を調節｝、
｛図６に説明する方法で、２対あるパッシブタジエータの共振条件を調節｝、
｝
することで、再生能力を大幅に改善し、さらに、
｛図９に説明するところの｛このスピーカシステムに最適な信号処理｝｝を組み合わせた、本案発明の実動作サンプルの｛特性の測定結果｝を示す。
【０５２】〔図１１〕（ａ）と（ｃ）は、
図５に説明の内部エンクロージャの内容積調節方法を採用せず
かつ、
｛図６に説明の２対パッシブラジエータの共振条件が同じ場合｝のスピーカシステムの｛電気インピーダンスの周波数特性｝を示す。
この場合、ドライバの口径が小さいこともあって、インピーダンスの周波数特性は第１共振点と第２共振点において特徴が弱いことがわかる。
〔図１１〕（ｂ）は、｛図５に説明の、内部エンクロージャの内容積を調節する方法｝と｛図６のパッシブラジータ対の重量を調節する方法｝を採用することで、第１共振点における共振特性をよりシャープにした場合の｛スピーカシステムの電気インピーダンスの周波数特性｝を示す。
この場合、内部エンクロージャの容積を小さくし、さらにパッシブラジエータの重量を増やすことで、第１共振点の特性がよりシャープになっていることがわかる。
〔図１１〕（ｄ）は、｛図６に説明の、１組のパッシブラジエータ対のサイズと重量を変更し、｛第２共振点周波数を｛通称ｆｏと称するドライバ自身の共振周波数｝に合わせた場合｝のスピーカシステムの電気インピーダンス特性を示す。
この場合、ドライバのｆｏと２対のパッシブラジエータの内、１対の第２共振点を合わせることで、ドライバのｆｏ付近の特性がシャープでなくなっていることがわかる。
〔図１１〕（ｅ）は、
｛図５に説明の、内部エンクロージャの内容積調節方法を採用せず｝、かつ、
｛図６に説明のパッシブラジエータ対の共振条件を調節しない｝場合の｛スピーカシステムの再生音圧の周波数特性｝を示す。
〔図１１〕（ｆ）は、｛図５に説明の上げ底構造によって内部空間の容積を調節｝し、｛図６に説明の、一対のパッシブラジエータの重量を調節｝し、｛第２共振点周波数を｛通称ｆｏと称するドライバ自身の共振周波数｝に合わせた｝場合の｛スピーカシステムの再生音圧の周波数特性｝を示す。
〔図１１〕（ｇ）は、さらに、信号処理と組み合わせた場合の｛スピーカシステムの再生音圧の周波数特性｝を示す。
｛１．５インチのドライバを使った、従来の方法｝では｛到底達成できないほどの広い音域｝の低音再生特性であることがわかる。
【発明の効果】
【０５３】｛商品企画や商品設計｝の自由度が広い小型高性能スピーカシステムの実現。
【０５４】自由度とは、
第１に、音響性能の設計に関して、期待する特性を容易に実現するに必要な可変条件が明確である。
第２に、機構部品のビビリ音の配慮をしなくて済む。
第３に、｛スピーカシステム組み込み先装置完成後の音響性能｝が、｛組込先の装置の構造｝に左右されない。
第４に、音響性能の｛仕上げ行程の短縮｝と｛仕上げ行程の見積もりの可能化｝
第５に、見栄えの悪いパッシブラジエータを隠すための外観デザインを工夫する必要がない。
【０５５】小型高性能スピーカシステムとは
第６に、スピーカシステム低音再生周波数範囲がドライバユニットの固有の性能よりも大幅に広く設計できる。
第７に、スピーカシステムのサイズが、従来の手法による同じ低音再生周波数範囲のスピーカと比較し、寸法を大幅に小さく設計できる。
第８に、部品としてのスピーカシステムの標準化を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０５６】部品として、標準化されたスピーカシステム
【実施例】
【０５７】第１に、小形で低音再生能力に優れたスピーカシステムへの応用。
第２に、｛高性能音響再生性能を要求されるところの液晶テレビ｝用のスピーカシステム。
第３に、強力な低音再生性能が要求されるにもかかわらず｛窓ガラスやドア内部の構造物の振動によるビビリ音の回避｝などの問題があって、低音再生性能に妥協点を探らざるを得ない乗用車のスピーカシステム。
第４に、｛車の内側パネルと外側パネルの間の空間に漏れる再生音｝を無くすことで、強力な低音再生の際｛車の外に漏れる再生音｝を大幅に押さえた、乗用車のスピーカシステム。
【産業上の利用可能性】
【０５８】｛性能と寸法｝が業界で標準規格化されたスピーカシステム群
【図面の簡単な説明】
【０５９】
【図１】一実施例の説明図
【図２】一実施例の説明図
【図３】一実施例の説明図
【図４】一実施例の説明図
【図５】一実施例の説明図
【図６】一実施例の説明図
【図７】一実施例の説明図
【図８】一実施例の説明図
【図９】機械的電気的特性の説明図
【図１０】試作品の特性図
【図１１】試作品の特性図
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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