DE3037496C2

DE3037496C2 - Lautsprecheranlage zur Wiedergabe im Mittel- und/oder Tieftonbereich

Info

Publication number: DE3037496C2
Application number: DE3037496A
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Murakami; Hiroshi Tokyo Zyo
Original assignee: MURAKAMI NAOYUKI TOKYO JP
Current assignee: MURAKAMI NAOYUKI TOKYO JP
Priority date: 1979-10-04
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1982-12-30
Also published as: GB2063008B; US4391346A; FR2466930A1; GB2063008A; NL8005480A; DE3037496A1; FR2466930B1; US4437540A; CA1146083A

Description

dadurch gekennzeichnet.

10

b) daß mehrere zur Tiefton-Wiedergabe geeignete Lautsprecher (10-22; 40a-50a; 62-68) unmittelbar hinter einer öffnung (6;40—50; 60) in der Resonanzwand (4; 34) bzw. hinter einem Trichterhals (30a; 72a; des Schalltrichters (30; 72) angeordnet sind, wobei die Schallabstrahlungsrichtungen aller Lautsprecher (10—22; 40a-50a, 62—68) auf einen einzigen Punkt (O) hinter der öffnung (6; 40—50; 60) bzw. auf der Mittelachse des Trichterhalses (30a; 72a) konzentriert sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der Lautsprechermembranen der Lautsprecher(10—22;40a-50a;62-68) im wesentlichen gleich oder größer ist als die Fläche der Öffnung (6; 40—50; 60) bzw. des Trichterhalses (30a; 72ajl

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- jo net, daß die Gesamtfläche der Lautsprechermembranen etwa das 1- bis l,5fache der Fläche der Öffnung (6; 40-50; 60) bzw. des Trichterhalses (30a; 72a; beträgt.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasenumkehrleitung (52; 70) in der Mitte der eng nebeneinander angeordneten Lautsprecher (40a—50a; 62—68) vorgesehen ist.

40

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranlage, insbesondere mit hoher Ausgangsleistung, zur Wiedergäbe von mittleren und niedrigen Tönen.

Bisher werden bei derartigen Lautsprecheranlagen mehrere Einzellautsprecher 5, deren Schwingplattenfläche oder Membran leicht nachgiebig ist, in einer Reihe auf der vorderen Resonanzwand einer geschlossenen Tiefton-Lautsprecherbox B angeordnet; auch können gemäß Fig. 1 mehrere Einzellautsprecher auf einer flachen Oberfläche einer breiten Resonanzplatte angeordnet werden.

Der Ausgangsschalldruck einer derartigen Lautsprecheranlage wird gewöhnlich durch den Ausdruck »Ausgangsschalldruck jedes Einzellautsprechers · Anzahl der verwendeten Einzellautsprecher« wiedergegeben. In der Praxis wird jedoch das an die gesamte Lautsprecheranlage abgegebene elektrische Signal aufgrund von Schallinterferenzen, die in der Membran jedes Einzellautsprechers auftreten, und aufgrund gegenseitiger Schallinterferenzen zwischen den Einzellautsprechern vor der Resonanzwand nicht vollständig in Schall umgewandelt. ^

Wenn gemäß Fig.2 bei einem Lautsprecher ein Schalltrichter H vor einem Einzellautsprecher angeordnet ist, der einen großen Halsdurchmesser aufweist, so werden die Schwingungen zwischen dem umgebenden Teil der Membran und deren Mitte selbst im Tieftonbereich zur höheren Frequenz hin aufgeteilt, da die Fläche der Membran des Einztllautsprechers S groß ist Dies führt dazu, daß die Membran zeitweise gegenüber dem Schalltrichter H keine perfekten Kolbenschwingungen erzielt, d.h. der Trichterhalsdurchmesser des Schalltrichters ist im Vergleich zum Membranteil zu groß, um eine ausreichende Trichterwirkung zu erzielen.

Im allgemeinen neigt im Tieftonbereich eines Einzellautsprechers der Schalldruck zu einer Abschwächung des Frequenzbereichs unter 100 bis 200 Hz. Wenn daher die Wiedergabe von tiefen Tönen als besonders wesentlich angesehen wird, wurde bisher ein Einzellautsprecher mit großem Halsdurchmesser oder es wurden mehrere Einzellautsprecher mit kleinem Durchmesser in Verbindung mit einem derartigen Einzellautsprecher mit großem Durchmesser verwendet, um den gewünschten Tieftoii-Schalldruck zu erzielen.

Das Schwingungssystem eines Einzellautsprechers mit großem Durchmesser hat jedoch eine große Masse, so daß das Wiedergabe-Frequenzband schmal wird und daher auch die Übergangscharakteristik schlecht ist. Wenn ferner mehrere Einzellautsprecher mit kleinem Durchmesser mit einem Einzellautsprecher mit großem Durchmesser kombiniert werden, so ist es immer noch unmöglich, das Problem der Schwächung des Schalldrucks im Tieftonbereich perfekt zu lösen. Da ferner mehrere Einzellautsprecher auf der Resonanzwand in vorgegebener Anordnung befestigt sind, treten auf der Vorderseite der Resonanzwand Interferenzen zwischen dem Schall von jedem der Einzellautsprecher unvermeidlich auf, so daß die Tiefton-Wiedergabe unzureichend ist.

Zur Beseitigung der vorstehenden Probleme werden bisher Lautsprecher mit Phasenumkehr (sogenannte »Baßreflexlautsprecher«) eingesetzt. Selbst bei derartigen Lautsprechern interferieren der Tiefton der Einzellautsprecher sowie der Tiefton vom Phaseninverter miteinander, so daß praktisch ein Zustand mit ausreichender Reproduktion des Tieftons nicht erreicht werden kann, da der Abstand zwischen dem Phaseninverter und den Einzellautsprechern dreimal so lang ist wie oder noch länger ist als der wirksame Schwingungsradius des Einzellautsprechers.

In der DE-OS 27 27 075 wird zur Verbesserung eines Baßreflex-Lautsprechers ein akustisches Strömungsprofil (Doppelphasenkorrektor) zur Umlenkung des Schalles vorgeschlagen, mit dem die durch Fertigungstoleranzen bedingte zeitliche Verschiebung der Abstrahlung mehrerer Baßlautsprecher kompensiert und eine homogene Schallabstrahlung mehrerer Tieftonlautsprecher erzielt werden soll. Die Abstrahlrichtung der Einzellautsprecher ist dabei parallel zueinander, und für jeden Lautsprecher ist eine separate Öffnung im Gehäuse vorgesehen.

Aus der DE-PS 9 52 360 ist eine Lautsprecherkombination mit üblichem Tieftonlautsprecherteil und kugelschnittförmig abstrahlendem Hochtonlautsprecherteil bekannt, mit dem die bevorzugte Richtwirkung eines Lautsprechers für hohe Frequenzen vermieden und eine räumliche Hochton-Schallverteilung erzielt werden soll. Die einzelnen Hochtonlautsprecher sind außen auf den Randflächen einer Halbkugel derart angeordnet, daß sich ihre Abstrahlrichtungen außerhalb dieser Halbkugel kreuzen und eine bevorzugte Richtwirkung nicht eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecheranlage mit verbesserter Ausgangsleistung und Tonqualität zu schaffen, indem die vorstehenden Nachteiie üblicher Lautsprecheranlagen r.ur Wiedergabe von mittleren und tiefen Tönen und mit hoher Ausgangsleistung beseitigt werden.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher soll danach ausgezeichnete Tiefton-Wiedergabeeigenschaften aufweisen, und zwar ohne Abschwächung des Schalldrucks selbst bei niedrigen Frequenzen; auch sollen die vorstehenden Nachteile bei Lautsprechern mit Phasenumkehr sowie bei Lautsprechern mit Tiefton-Wiedergabe beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird insbesondere mit dem Merkmal der Patentansprüche gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht im Längsschnitt eines üblichen Lautsprechers mit flacher Anordr-ing,

Fig.2 eine seitliche Ansicht im Längsschnitt eines üblichen Trichterlautsprechers,

Fig.3 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lautsprechers,

Fig.4 einen Längsschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

F i g. 5 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lautsprechers,

Fig. 6 eine Seitenansicht im Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform, wobei der Lautsprecher gemäß den F i g. 3 und 4 Bestandteil eines Trichterlautsprechers ist,

Fi g. 7 eine Vorderansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 8 einen Längsschnitt entlang der Linie VIlI-VlII in F i g. 7,

Fi g. 9 eine Vorderansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 10 einen Längsschnitt entlang der Linie X-X in F i g. 9 und

Fig. II eine Seitenansicht teilweise im Längsschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei der Lautsprecher gemäß den Fig.9 und 10 Bestandteil eines Trichterlautsprechers ist.

Der Lautsprecher gemäß den F i g. 3 und 4 weist eine Resonanzwand 4, die die Vorderwand einer Lautsprecherbox oder eines -gehäuses 2 bildet, sowie eine Paßbohrung oder Öffnung für den Lautsprecher in der Resonanzwand A auf. Fünf Einzellautsprecher 10 bis 18 sind auf Paßplatten 8 eng angeordnet, die hinter der Paßbohrung 6 und um diese herum befestigt sind. Die Schallabstrahlrichtung jedes Einzellautsprechers 10 bis 18 ist auf einen einzigen Punkt O unmittelbar hinter der Paßbohrung oder Öffnung 6 konzentriert, die in der Resonanzwand 4 ausgebildet ist.

Die Gesamtfläche der Membranen aller Einzellautsprecher 10 bis 18 ist im wesentlichen gleich wie oder größer als die Fläche der Öffnung 6.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform sind hinter der öffnung 6 in der Resonanzwand 4 sieben Einzellautsprecher 10 bis 22 in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet.

Bei der in F i g. 6 dargestellten Lautsprecheranlage ist die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Lautsprecheranordnung Bestandteil eines Trichterlautsprechers, wobei die Gesamtfläche der Membranen aller Einzellaulsprecher 10 bis 18 im wesentlichen gleich ist wie oder größer als die Fläche des Trichterhalse·; 30a des Schalltrichters 30. Die Gesamtfläche der EinzcllautsDrechermcmbranen beträgt vorzugsweise etwa das 1 - bis 1,5fache der Fläche der Öffnung 6 in der Resonanzwand 4 (F i g. 5) bzw. des Trichterhalses 30a des Schalltrichters 30 (F i g. 6).

Die Paßp.'atten 8 der Einzeilautsprecher gemäP F i g. 6 erfüllen die gleiche Funktion wie die Resonanzwand 4 bei den vorherigen Ausführungsformen.

Die Einzellautsprecher 10 bis 18 (in den F i g. 3 und 6) sowie die Einzellautsprecher 10 bis 22 (in Fig.5) können gleichartig ausgebildet sein und den gleichen

Ό Durchmesser der Trichteröffnung aufweisen. Ferner kann erfindungsgemäß an dem Einzellautsprecher 10 ein Entzerrer vorgesehen sein, der sich dann in der mittleren Position der Anordnung befindet.

Da bei der erfindungsgemäßen Lautsprecheranlage mehrere Einzellautsprecher 10, 12 ... eng benachbart hinter der Resonanzwand 4 oder dem Schalltrichter 30 angeordnet sind, so daß die Schallabstrahlrichtung jedes Einzellautsprechers auf die Mittelachse der öffnung in der Resonanzwand 4 bzw. des Trichterhalses 30a des Schalltrichters 30 konzentriert ist; dabei ist die Gesamtfläche aller Membranen der Einzeilautsprecher 10, 12 ... im wesentlichen gleich oder größer als die Fläche der öffnung 6 in der Resonanzwand 4 bzw. des Trichterhalses 30a des Schalltrichters 30. Da sich der von den Einzellautsprechern 10, 12 ... erzeugte Schalldruck auf im wesentlichen die Mittelachse der öffnung 6 bzw. des Trichterhalses 30a konzentriert, wird dort eine imaginäre Schwingungsebene mit hoher Schalldruckdichte erzeugt. Da ferner lediglich eine Schallemissionsöffnung vorhanden ist, treten praktisch keine Schallinterferenzen an der Vorderfläche der Resonanzwand 4 auf.

Falls somit π Einzeilautsprecher auf der Resonanzwand befestigt werden, wird der Ausgangsschalldruckpegel n-mal so hoch wie der Ausgangsschalldruckpegel jedes Einzellautsprechers, so daß die Lautsprecheranlage eine ausgezeichnete Tonqualität aufweist und zur Wiedergabe nicht nur des Tiefton-Bereichs, sondern auch zur Wiedergabe von mittleren und hohen Tonbereichen geeignet ist.

Da ferner der Schall, dessen Ausgangsleistung sich um den Faktor η gegenüber dem Ausgangspegel erhöht hat, aus einer einzigen öffnung abgestrahlt wird, erhält man selbst im Tieftonbereich eine definierte Richtwirkung. Wenn daher eine derartige Anordnung aus Einzellautsprechern mit einem Schalltrichter kombiniert wird, kann man eine wesentlich schärfere Richtwirkung erzielen, und wenn ferner eine derartige Einzellautsprecher-Anordnung mit einem Hochton-Lautsprecher mit guter Richtwirkung kombiniert wird, so ermöglicht dies die Schallwiedergabe mit guter Balance im gesamten Band.

Wenn ferner eine derartige Einzellautsprecheranordnung bei einem Trichterlautsprecher angewendet wird, erhält man zufriedenstellende Trichterwirkung, da selbst durch Trennschwingungen der Einzeilautsprecher 10,12... die Gesamtfläche dieser kleinen Schwingungsabschnitte nicht so klein ist wie die Trichterhalsfläche des Schalltrichters, und diese Schwingungsabschnitte können in wirkungsvoller Weise als imaginäre Schwingungsebene dienen. Eine derartige Lautsprecheranlage ist zur Wiedergabe von mittleren und tiefen Tönen mit hoh~r Ausgangsleistung geeignet.
Die in den F i g. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform

^b5 weist eine Lautsprecherbox 32 mit einer Resonanzwand 34 und einem Gehäuse 36 auf. In im wesentlichen dem Mittelteil der Resonanzwand 34 sind zueinander benachbart sechs Paßöffnungen 40 bis 50 für Einzellaut-

Sprecher auf einem Kreisring angeordnet.

Hinter jeder dieser Paßöffnungen 40 bis 50 ist jeweils ein Einzellautsprecher 40a bis 50a angeordnet, dessen Schallabstrahlrichtung jeweils parallel zur Mittelachse der Paßöffnungen 40 bis 50 ist. In der Mitte der sechs '< Einzellautsprecher, die in der vorstehenden Weise eng aneinander angepaßt sind, ist eine Leitung oder ein Rohr 52 zur Phasenumkehr (Baßreflexion) vorgesehen, das für alle Einzellautsprecher 40a bis 50a gemeinsam ist. in

Bei der in den Fig.9 und 10 dargestellten Ausführungsform ist im wesentlichen im Mittelteil der Resonanzwand 34 eine einzige große Öffnung 60 ausgebildet, hinter der vier Einzellautsprecher 62 bis 68 derart angeordnet sind, daß deren Schallabstrahlrichtung auf einen einzigen Punkt O unmittelbar hinter der Mitte der öffnung 60 konzentriert ist. Die Baßplatten 38 für die Einzellautsprecher 62 bis 68 sind mit der Resonanzwand 34 einstückig und haben die gleiche Funktion wie diese. 2»

Bei dieser Ausführungsform ist die Gesamtfläche der Membranen der Einzellautsprecher 62 bis 68 ebenfalls im wesentlichen gleich oder größer als die öffnung 60 der Resonanzplatte 34. Hinter der öffnung 60 oder in der Mitte der Einzellautsprechergruppe ist eine Phasenumkehr-Leitung oder ein Phasenumkehrrohr 70 vorgesehen.

Ein Bestandteil des in F i g. 11 dargestellten Trichterlautsprechers ist die Einzellautsprecheranordnung gemäß den F i g. 9 und 10. Hierbei ist das Rohr 70 für die Phasenumkehr im innersten Teil des Trichters 72 vorgesehen. Um das Rohr 70 sind mehrere Einzellautsprecher 62 bis 66 angeordnet, deren Schallabstrahlrichtung auf die Mittelachse des Trichterhalses 72a des Schalltrichters 72 konzentriert ist. Die Gesamtfläche der Membranen der gesamten Einzellautsprecher 62 bis 66 ist ebenfalls gleich oder größer als die Fläche des Trichterhalses 72a

Wie vorstehend ausgeführt, sind bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher mehrere Einzellautsprecher 62 to bis 66 hinter der Resonanzwand 34 oder dem Schalltrichter 72 angeordnet, wobei die Schallabstrahlrichtung jedes Einzellautsprechers 62 bis 66 zur Mittelachse der Öffnung 40 bzw. 60 der Resonanzwand 34 bzw. des Trichterhalses 72a des Schalltrichters 72 « weist oder parallel zu dieser Mittelachse ist; ferner ist ein Phasenumkehrrohr 70 in der Mitte der eng benachbart angeordneten Einzellautsprecher und gemeinsam für alle Einzellautsprecher 62 bis 66 vorgesehen. Daher treten keinerlei Interferenzen wie bei so Verwendung mehrerer Rohre in üblichen Einzellautsprechern auf, und darüber hinaus ist die Schallinterferenz vor den Einzellautsprechern vernachlässigbar, da derAbstand zwischen den Einzellautsprechern 62 bis 66 und dem einzigen Phasenumkehrrohr 70 für die Einzellautsprecher gering ist. Da ferner die Vorder- und Rückseiten der Membranen der Einzellautsprecher 62 bis 66 durch ein einziges und gemeinsames Rohr miteinander verbunden sind, kann selbst bei Verwendung von Einzellautsprechern mit geringem Durchmesser eine Resonanz im Tieftonbereich leicht erzielt werden, so daß tiefe Töne praktisch ohne Verfälschung wiedergegeben werden können.

Da ferner der von jedem Einzellautsprecher 62 bis 66 und dem Phasenumkehrrohr 70 emittierte tiefe Ton wirksam überlappt werden kann, kann eine Abschwächung des Schalldrucks im Tieftonbereich unterdrückt werden.

Die enge Anordnung mehrerer Einzellautsprecher 62 bis 66 und des Phasenumkehrrohrs 70 unterscheidet klarer eine bestimmte Position eines Tonbildes und erleichtert die Zuordnung von Tönen.

Durch die kombinierte Verwendung mehrerer Einzellautsprecher wirkt deren wirksame Gesamtschwingungsfläche als Tonquelle, so daß man ausreichenden Schalldruck erhält, der mit Lautsprechern mit großen Durchmesser vergleichbar ist, und zwar selbst dann, wenn die Einzellautsprecher geringen Durchmesser aufweisen. Ferner ist die Frequenzcharakteristik des Einzellautsprechers aufgrund des geringen Durchmessers vorteilhaft, und darüber hinaus ist die Übergangscharakteristik ebenfalls ausgezeichnet.

Die Masse des Schwingungssystems jeder der vorstehend erwähnten Einzellautsprecher ist geringer als die des Schwingungssystems eines Einzellautsprechers mit großem Durchmesser, so daß die erfindungsgemäß eingesetzten Einzellautsprecher selbst bei sehr schwachen Eingangssignalen leicht und fehlerfrei ansprechen können; daher ist eine Tonwiedergabe über eine große Bandbreite zusammen mit der Tiefton-Verstärkungswirkung durch das einzige, gemeinsame Phasenumkehrrohr möglich.

Wenn etwa bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 9 und 11 die Einzellautsprecher 62 bis 66 so angeordnet werden, daß ihre Schwingungsebenen zur Mittelachse der öffnung 60 der Resonanzwand 34 oder zur Mittelachse des Trichterhalses 72a des Schalltrichters, insbesondere zu einem Punkt O auf der Mittelachse, weisen, so erhält man eine imaginäre Schwingungsebene mit hoher Schalldruckdichte vor der Einzellautsprechergruppe sowie eine hohe Klangfülle, wobei die Richtwirkung selbst bei niedrigen Tönen sehr gut ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lautsprecheranlage zur Wiedergabe im Mittel- und/oder Tieftonbereich, mit

a) einem Gehäuse (2; 32; 36), das vorne eine Resonanzwand (4) oder einen Schalltrichter (30; 72) aufweist.