(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号が入力される増幅器と、この増幅器の出力信号を再生するスピーカユニットと、このスピーカユニットから放射される音響出力を検出するマイクロフォンと、このマイクロフォンで検出した音響出力信号を上記増幅器の入力側に帰還する帰還回路からなるスピーカにおいて、上記スピーカユニットの前面に音波を導く音響管を結合すると共に、上記音響管の長さにより発生する以下の式（ａ）により求められる２次および３次管共振周波数の音圧分布の音圧の最小となる位置（節となる位置）の近傍の管共振に至らない音圧の共通位置に上記マイクロフォンを配置する構成としたスピーカ装置。
式（ａ）・・・・共振周波数ｆａ＝（ｎ＋１）Ｃ／４Ｌａ
（ｆａ：管共振周波数、ｎ：２次共振の場合は２、３次共振の場合は３、Ｃ：音速、Ｌａ：管長）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種音響機器、テレビジョン受像機に使用されるスピーカ装置であって、特に、スピーカユニットからの再生音を検出するマイクロフォンを設け、この検出信号により上記スピーカユニットの再生音を補正するスピーカ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカユニットの前面に開口部が矩形形状のホーンや音響管を結合し、スピーカユニットから発生した音波を上記音響管の開口部まで導くとともに、この音響管の内部にマイクロフォンを配置して帰還回路を介して上記スピーカユニットに入力信号を入力する増幅器に接続する構成としたスピーカ装置が音響特性の改善に寄与することは知られている。
【０００３】
これらの従来技術について、図８、図９により説明する。図８は従来の音響管型音響帰還形のスピーカ装置の平面断面図、図９は同音響出力特性である。
【０００４】
同図によると、１は音波を発生するスピーカユニットであり、このスピーカユニット１は音響管２に結合されている。この音響管２の両サイドには共振を抑えるために吸音材３が配置されている。音響管２の内部には、音響出力信号を検出するマイクロフォン４がスピーカユニット１の近傍に配置されている。このスピーカユニット１に信号が入力されると、スピーカユニット１より音響出力が放射され、音響出力が音響管２を通って音響管２の開口部から放射される。
【０００５】
この時、音響管２の内部の音響管２の長さで発生する定在波や内部に発生する定在波によってスピーカ装置としてピークディップの激しい再生音圧周波数特性を有することを防止するために、この定在波を吸音材３で抑えることになるが、不十分であり、この抑えることができない定在波である音響出力をマイクロフォン４で検出し、スピーカユニット１に入力する増幅器に帰還させることで音響管２に発生する定在波を抑制し平坦な再生音圧周波数特性を実現するものであった。
【０００６】
なお、マイクロフォン４の位置をスピーカユニット１の近傍前面に置くことでスピーカユニット１および音響管２の周波数特性の補正を、音響管２の１次共振の音圧最大の位置である音響管２の長さの１／３の点に置くことで音響管２の特性の補正を、音響管２の終端近傍に置くことで低音域から音響管２の１次共振までの特性の制御を行うことが可能となるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスピーカ装置では、マイクロフォン４にて音響管２に発生する２次、３次以降の共振の音響出力まで検出し、また、音響管２の長さ方向に対し９０°となる閉空間で発生する共振まで検出し、帰還させるために発振余裕を十分に確保することが困難であった。また、定在波を抑えるために音響管２の形状が複雑となり、また吸音材３等を使用するためにコスト的に課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、音響管の構造を簡単にし安定した特性を発揮することが可能なスピーカ装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のスピーカ装置は、入力信号が入力される増幅器と、この増幅器の出力信号を再生するスピーカユニットと、このスピーカユニットから放射される音響出力を検出するマイクロフォンと、このマイクロフォンで検出した音響出力信号を上記増幅器の入力側に帰還する帰還回路からなるスピーカ装置において、上記スピーカユニットの前面に音波を導く音響管を結合するものにあっては１次共振の補正を行う上記マイクロフォンをこの音響管の少なくとも以下の式（ａ）で求められる２次および３次の管共振において少なくとも音圧が発振に至らない程度の大きさの位置に配置する構成として、音響管を用いた上記スピーカ装置の音圧周波数特性に最も影響を与える１次共振の影響を抑制することでスピーカ装置として安定した特性を得ることができるものである。
式（ａ）・・・・共振周波数ｆａ＝（ｎ＋１）Ｃ／４Ｌａ
（ｆａ：管共振周波数、ｎ：２次共振の場合は２、３次共振の場合は３、Ｃ：音速、Ｌａ：管長）
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のスピーカ装置の一実施の形態について図１から図７により説明する。
【００１１】
なお、説明にあたっては従来技術と同一部分は同一番号を付与して説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３により説明する。
【００１３】
図１はスピーカ装置の要部である音波を導く音響管を結合したスピーカユニット１の構成を示した平面断面図であり、図２は同装置を用いた音響回路のブロック図であり、図３は同音響出力特性である。
【００１４】
まず、スピーカ装置の全体構成を図２により説明する。
【００１５】
同図によると、１はスピーカユニットであり、２はスピーカユニット１の前面に結合された音響管であり、４は音響管２内に装着されたマイクロフォンであり、スピーカユニット１から放射された音波は音響管２内のマイクロフォン４で検出され、マイクロフォン増幅器１０、加減算器１１を経て減算器１２で外部からの入力信号と混合して入力信号の補正を行い、電力増幅器１３で増幅してスピーカユニット１に入力する構成としている。
【００１６】
以上のようにスピーカ装置はスピーカユニット１から放射する音波を帰還回路により音声出力の周波数補正を行うものであるが、次に要部である音響管２内のマイクロフォン４の位置について説明し、本発明の要旨である１次共振補正の手段について説明する。
【００１７】
スピーカユニット１と音響管２の関係は、スピーカボックス（図示せず）に取り付けられたスピーカユニット１の前面に音波を導く音響管２を結合し、狭い矩形状のスリットにした開口部から音を出すようにしたものであり、この音響管２に発生する管共振をスピーカユニット１の開口部から音響管２の長さＬａにより発生する共振周波数ｆａ＝（ｎ＋１）Ｃ／４Ｌａ
（ｆａ：管共振周波数、ｎ：２次共振の場合は２、３次共振の場合は３、Ｃ：音速、Ｌａ：管長である。）
にて算出される２次および３次の管共振周波数の音圧分布の音圧の最小となる位置（節となる位置）近傍（２次、３次共振それぞれの音圧の最小となる位置が異なるのが一般的であり、従って、それぞれの最小位置近傍の管共振に至らない音圧の共通位置）にマイクロフォン４を設置している。
【００１８】
このマイクロフォン４により上記音響管２を結合したスピーカユニット１から放射される音響出力信号をこのマイクロフォン４で管共振の１次成分のみを検出し、この検出した音響出力信号を減算器１２に帰還させるものである。
【００１９】
図２はスピーカ装置のブロック図であり、出・入力の関係は、
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝Ａ／（１＋Ａ・Ｔ（Ｓ））
（Ｖｏｕｔ：出力電圧、Ｖｉｎ：入力電圧、Ａ：増幅器総合の増幅度、Ｔ（Ｓ）：伝達関数）
となる。
【００２０】
即ち、マイクロフォン４の特性がほぼフラットであるためにＴ（Ｓ）はほとんどスピーカユニット１の伝達関数と考えると、スピーカユニット１および音響管２の２次または３次の管共振による位相変化でＴ（Ｓ）がマイナス１になる。
【００２１】
即ち、分母が０となり発振する条件となる。
【００２２】
しかし、本発明では音響管２で発生する２次および３次の管共振をマイクロフォン４で検出することがないためＴ（Ｓ）がマイナス１となる可能性が極めて小さくなり帰還の安定性を確保することが可能となる。
【００２３】
図３は、本実施の形態の音響出力特性を示したものであり、従来の技術である図９による特性では２次および３次の共振まで検出している（図９のａ部、ｂ部）が、図３の本実施の形態においては検出していないことが確認された。
【００２４】
以上のように、音響管２にて発生する管共振の１次共振のみをマイクロフォン４で検出し、帰還させることで特性改善が行えたので、要求される音響特性によっては従来管共振の抑制のため使用されていたヘルムホルツの共鳴を利用した吸音室や吸音材等を用いることなく音響管２を構成することができ、音響管２の設計の効率化が果たせるとともに、金型構造等が簡単になるためコストメリットに優れたスピーカ装置を提供することができるものである。
【００２５】
なお、上記実施の形態では２，３次の管共振の影響を受けない位置にマイクロフォン４を設けたが、音響特性上いずれかの管共振の影響が無視できるものであれば、いずれかの管共振の周波数の音圧の最小となる点の近傍（管共振に至らない音圧の位置）にのみ設けても良いものである。
【００２６】
また、使用する音響管２等の特性は２，３次以降の管共振も無視できる位置にマイクロフォン４を設定しても良いことはもちろんである。
【００２７】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を図４（ａ），（ｂ）により説明する。
【００２８】
図４（ａ）は要部である音波を導く音響管２を結合したスピーカユニット１の構成を示した平面断面図であり、図４（ｂ）は同側面断面図である。同図により実施の形態１との相違点のみ説明すると、この音響管２の長さ方向に対し９０°となる閉空間に発生する共振周波数ｆａ＝（ｎ＋１）Ｃ／２Ｌｂ、ｆｂ＝（ｎ＋１）Ｃ／２Ｌｃ（ｆａ：音響管の長さの９０°方向の管共振周波数、ｆｂ：ｆａの９０°回転位置の管共振周波数、ｎ：２次共振の場合は２、３次共振の場合は３、Ｃ：音速、Ｌｂ：音響管の長さの９０°方向の管長、Ｌｃ：Ｌｂの９０°回転方向の管長である。）にて算出される音響管の長さ方向に対し９０°となる閉空間に発生する共振周波数ｆａ，ｆｂの音圧分布の音圧の最小となる位置（節となる位置）近傍（２方向夫々の共振による音圧の最小となる位置が異なるのが一般的であり、従って、それぞれの最小位置近傍の管共振に至らない音圧の共通位置）にマイクロフォン４を設置して上記音響管２を結合したスピーカユニット１から放射される音響出力をこのマイクロフォン４で音響管２の長さ方向に対し９０°となる閉空間で発生する共振周波数成分を検出しないようにし、マイクロフォン４の音響出力信号を用いて帰還をかけるようにしたものである。
【００２９】
本発明では音響管２で発生する音響管２の長さ方向に対し９０°となる閉空間の共振をマイクロフォン４で検出することがないためＴ（Ｓ）がマイナス１となる可能性が極めて小さくなり帰還の安定性を確保することが可能となる。このように音響管２の閉空間で発生する共振周波数を検出することがなくなるため、帰還の安定性を確保することが可能となる。
【００３０】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を図５（ａ），（ｂ）により説明する。
【００３１】
図５（ａ）は要部である音波を導く音響管２を結合したスピーカユニット１の構成を示した平面断面図であり、図５（ｂ）は同側面断面図である。実施の形態３は実施の形態１，２の特徴を併せ持つものであり、マイクロフォン４を音響管２の管長による２次から３次の管共振の影響を受けず、且つ管長方向の９０°方向の共振の影響を受けない（夫々の共振周波数の音圧分布の最小音圧位置（節となる位置）近傍の管共振に至らない音圧）位置に配置し、音響管２の１次共振分のみを検出し、かつ音響管２の長さ方向に対し９０°となる閉空間に発生する共振周波数を検出しないことにより、より帰還の安定を確保することを可能とするものである。
【００３２】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態を図６、図７により説明する。
【００３３】
図６は音響管近傍の断面図であり、図７は同スピーカ装置をテレビジョン受像機に取り付けたときの断面図である。本実施の形態は上述の各実施の形態におけるマイクロフォン４の具体的な取付手段を示すものであり、５は音響管２の壁に締結手段５ａにより装着されたブラケットであり、上述の実施の形態１から実施の形態３のマイクロフォン４をブラケット５によって極めて容易に所定の位置に設定できるものである。
【００３４】
また、テレビジョン受像機に搭載し、内部の陰極線管８とテレビキャビネット６間に配置する構成としたものにあっては、テレビキャビネット６の音導部７の長さを変更して、スピーカ装置の音響管としての管長が変わり共振周波数の条件が変わってもブラケット５を適宜のものと変更することにより、マイクロフォン４の位置を容易に変更することができ、実施の形態１から３で説明した位置にマイクロフォン４の設定位置を変更して帰還回路の安定度を向上させることができるものである。
【００３５】
なお、音響管２の内部にリブ等が強度向上のために設けられ音響管２の共振系が増加した場合にも本発明は適用可能なものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明のスピーカ装置は、入力信号が入力される増幅器と、この増幅器の出力信号を再生するスピーカユニットと、このスピーカユニットから放射される音響出力を検出するマイクロフォンと、このマイクロフォンで検出した音響出力信号を上記増幅器の入力側に帰還する帰還回路からなるスピーカにおいて、上記スピーカユニットの前面に音波を導く音響管を結合すると共に、上記マイクロフォンをこの音響管の少なくとも２次および３次の管共振の少なくともいずれかの音圧が発振に至らない程度の大きさの位置に配置する構成とすることによって、２次以降の管共振の影響を抑制して帰還回路の安定度を向上させ、帰還量を増大させることを可能として、優れた音響特性のスピーカ装置の提供が行えるものである。
【００３７】
また、上記構成の中でマイクロフォンを少なくとも２次または３次の管共振のいずれかの音圧が発振に至らない程度の大きさの位置に配置する構成としたものにあっては、影響の大きい２次または３次の少なくともいずれかの管共振の影響を抑制して、より優れた音響特性のスピーカ装置の提供が行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のスピーカ装置の一実施の形態の平面断面図
【図２】  同ブロック図
【図３】  同音響出力特性図
【図４】  （ａ）同他の実施の形態の平面断面図
（ｂ）同側面断面図
【図５】  （ａ）同他の実施の形態の平面断面図
（ｂ）同側面断面図
【図６】  同他の実施の形態の要部である音響管内のマイクロフォンの装着手段を説明するための側断面図
【図７】  同他の実施の形態のスピーカ装置のテレビジョン受像機への装着状態を説明する概念図
【図８】  従来のスピーカ装置の平面断面図
【図９】  同音響出力特性図
【符号の説明】
１  スピーカユニット
２  音響管
３  吸音材
４  マイクロフォン
５  ブラケット
５ａ  締結手段
６  テレビキャビネット
７  音導部
８  陰極線管
１０  マイクロフォン増幅器
１１  加減算器
１２  減算器
１３  電力増幅器
Ｌａ  音響管の長さ
Ｌｂ  音響管の長さの９０°方向の管長
Ｌｃ  Ｌｂの９０°回転方向の管長
【図１】
0004135319.tif 000002
【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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