JP5003003B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明はステレオ音響再生機器やいわゆるホームシアターなどの映画マルチチャンネル音響再生機器に用いられる、スピーカ装置に関するものである。

一般にステレオ音響再生において良好な音像定位を得るためには、左右のスピーカの真ん中で聴く必要がある。つまり片側のスピーカに近寄った真ん中から外れた位置で聴くと、左右のスピーカの中央付近から本来聴こえてくるべき歌声や音声などの再生音が聴取位置に近い方のスピーカから聴こえてしまい、聴取位置に近い方のスピーカに音像が片寄ってしまうことが知られている。

またいわゆるホームシアターの映画マルチチャンネル再生においては、独立したセンタースピーカを設置せずに、左右のフロントスピーカでセンターチャンネル信号を再生する方式がある。つまりセンターチャンネルの信号を左右のフロントスピーカに均等に振り分けてフロントチャンネル信号に重畳する方式である。

この方式によれば独立したセンタースピーカを設置しなくて済むというメリットがある反面、センターチャンネルの音声信号の良好な音像定位が得られる聴取範囲は、上と同様に左右のフロントスピーカの真ん中だけに限られる。

特にホームシアター再生の場合には音と映像が一致するように、センターチャンネル音声信号の音像が画面内中央付近に定位することが望まれる。上記のように左右のフロントスピーカでセンターチャンネル信号を再生する場合は、真ん中から外れた位置で視聴をするとセンターチャンネルのセリフなど音声が、画面中央から極端に外れた位置に音象定位して違和感を生じるので、自然な映画再生ができない。

これについて図２０を参照して説明する。図２０は従来のスピーカ装置の作用を示す説明図であり、図２０において聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２から見て、左側のスピーカシステム６１と右側のスピーカシステム６４が対称な位置に配置されている。中央にはディスプレイ６７が設置されており、聴取位置Ｐが左側に寄っている場合を示している。

スピーカシステム６１のスピーカユニット６３から放射された音と、スピーカシステム６４のスピーカユニット６６から放射された音は、聴取位置Ｐで合成音圧ベクトルＶｔを形成する。聴取位置Ｐに対して右側のスピーカユニット６６は左側のスピーカユニット６３よりも距離が離れておりさらに斜め方向を向いているので、距離による減衰および指向性による減衰によって、聴取位置Ｐにおける右側のスピーカユニット６６による音圧ベクトルＶ２は、左側のスピーカユニット６３による音圧ベクトルＶ１に比べて大幅に小さくなる。

従って合成音圧ベクトルＶｔは左側のスピーカユニット６３による音圧ベクトルＶ１に殆ど同じものとなり、音像定位位置Ｓは左側のスピーカシステム６１に極端に近づいてディスプレイ６７からはみ出してしまうことになる。

さらに先行音効果も働くことが知られている。先行音効果とは、同一地点に到達する２つの音の強度が同じであっても、時間的に僅かに先に到達する音の方が強く知覚される聴覚生理現象である。左側のスピーカユニット６３からの音は、右側のスピーカユニット６６からの音よりも先に聴取位置Ｐに届く。このために先行音効果が働いて、図２０に示す以上に左側のスピーカユニット６３からの音が強く知覚され、実際の音像定位位置Ｓはさらに左側に片寄る傾向にある。

以上のように中央音像定位が得られる聴取範囲は真ん中だけに限られるので、独立したセンタースピーカを設置しない方式では、一度に複数人数が自然な映画鑑賞をすることができなかった。またステレオ音楽再生においても、一度に複数人数が良好な音像定位で音楽鑑賞をすることができなかった。

ホームシアター映画再生の場合はセンタースピーカを設置すれば上記問題は解決されるが、センタースピーカをディスプレイの下や上に設置せざるを得ないので、センターチャンネル音声信号の音像定位上下位置が画面からはみ出してしまう。従って特に大画面のディスプレイやスクリーンを用いたホームシアター映画再生では、音と映像の不一致が著しくなり、やはり自然な映画鑑賞をすることができなかった。

なお山本武雄著「スピーカ・システム（下）」のＰ４３５〜４３９には、高音用スピーカユニットを内側方向に向けることにより、その指向特性を利用して中央音像定位が得られる聴取範囲を拡大改善できることが述べられている。しかし歌声やセリフなど音声の主要な周波数成分は中音域にあるため、高音用スピーカユニットを内側方向に向けるだけでは歌声やセリフなど音声に対する改善効果は小さかった。

あるいは中音域で上述の効果を得るためには、中音域の指向性を鋭くするためにスピーカユニットの口径を極端に大きくする必要があり、スピーカユニット自体の指向特性だけに依存する方法は現実的ではなかった。

中央音像定位が得られる聴取範囲が左右のスピーカシステムの真ん中だけに限られるという問題点を解決するために、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているようなスピーカ装置が提案されている。これについて図２１、図２２、図２３、図２４を参照しながら説明する。

図２１は、上記のような問題点の解決を図った特許文献１に記載された従来のスピーカ装置の構成図である。図２１において左側のスピーカシステム７１は、キャビネット７１ａに２個のスピーカユニット７１ｂ、７１ｃが水平方向に配列されており、右側のスピーカシステム７４は、キャビネット７４ａに２個のスピーカユニット７４ｂ、７４ｃが水平方向に配列されている。

そしてスピーカユニット７１ｂと７１ｃは、およびスピーカユニット７４ｂと７４ｃは、例えば１００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数帯域で互いに所定の位相差をもって駆動され、スピーカシステム７１、７４はダイポール類似の音源を形成している。このダイポール類似の音源は図２２に示すような中音域以下で放射パワーが減衰する周波数特性をもっているので、図２３に示すような周波数特性の２００Ｈｚに至るまでの低域周波数側の大幅なブースト補正を行っている。

この構成により例えば左側の聴取者ＰＬに対しては、その真正面のスピーカシステム７１からの音圧はスピーカユニット７１ｂ、７１ｃのダイポール放射特性によって極小になる。一方右側のスピーカシステム７４からの音圧はある程度のレベルをもっているので、左側の聴取者ＰＬに対しては右側のスピーカシステム７４の方向に音像定位位置が寄ることとなり、中央音像定位が得られるというものである。

図２４は、上記のような問題点の解決を図った特許文献２に記載された従来のスピーカ装置の構成図である。図２４において左側のスピーカシステム８３の前面には音響レンズ８８が取り付けられ、右側のスピーカシステム８６の前面には左側の音響レンズ８８と対称に音響レンズ８９が取り付けられている。各々の音響レンズ８８、８９は内側寄りの指向特性をもっている。

この構成により例えば聴取位置Ｐが右側に寄った場合には、左側の音響レンズ８８の効果により、左側のスピーカシステム８３からの音圧の方が右側のスピーカシステム８６からの音圧よりも高くなる。従って中央音像定位が得られる聴取範囲を拡大できるというものである。
実開平４−２３３９９号公報 特開平１−３０３９９号公報

しかしながら特許文献１に開示の従来のスピーカ装置では、ダイポール類似音源の中域以下の放射パワー減衰特性を補正するために大幅な低域周波数側ブーストが必要であり、スピーカユニット７１ｂ、７１ｃ、７４ｂ、７４ｃに極めて大きな電力が入ってこれらが破損したり音が歪んだりするので、高い音圧レベルが得られないという問題があった。

また高音域ではスピーカユニット７１ｂ、７１ｃ、７４ｂ、７４ｃの指向性が鋭くなるので、例えば右側のスピーカシステム７４から左側の聴取者ＰＬに到達する高音域の音圧レベルは著しく低下し、高音域では音像定位位置を改善する効果が激減してしまう。従って音像定位位置の改善効果が十分に得られないという問題があった。

さらにダイポール類似の音源から放射される低い周波数帯域の音は、甚だしい違和感を与える。これは低音は波長が極めて長いために、各スピーカユニットから放射された音がその位相差を完全に保ったまま人間の左右の耳に到達するからである。つまり例えば左側の聴取者ＰＬにおいては、その左耳にはスピーカユニット７１ｃからの音が優勢に到達し、その右耳にはスピーカユニット７１ｂからの音が優勢に到達する。従って左右の耳が互いに逆位相的な音を常に聞くことになるので、甚だしい違和感が生じるという問題もあった。

また特許文献２に開示の従来のスピーカ装置では、音響レンズ８８，８９自体の効果が元来大きくないので、音像定位位置の改善効果が小さいという問題があった。音響レンズの原理作用は、スピーカユニットの軸上正面から外れた聴取位置に対してスピーカユニットの振動板の外周部から到達する音の行路長を、音響レンズのフィンによって延長して、スピーカユニットの振動板の中心部から到達する音の行路長と揃えることによって音の位相干渉、打ち消しを防ぎ、振動板の軸上正面から外れた方向の指向性を改善するものである。

つまり音響レンズは、軸上正面から外れた方向の音圧レベルを軸上正面の音圧レベルと同等にすることはできても、これよりも大幅に高くする作用は元来もっていない。従って図２４において、スピーカユニット８３から聴取位置Ｐに到達する音圧をスピーカユニット８９から聴取位置Ｐに到達する音圧よりも高くすることは困難なので、音像定位位置の改善効果が小さい。

また音響レンズで中音域まで指向特性をコントロールしようとすると、高音域に比べて波長の長い中音域の行路長を延長しなくてはならず、音響レンズが大型になりスピーカシステムが大型になるという問題もあった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、歌声やセリフなど音声に対しても中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の効果が高いばかりでなく、違和感のない自然な音質が得られまた大音圧再生ができる、さらにまた小型化も可能なスピーカ装置を提供することを目的とする。

本発明のスピーカ装置は、聴取中心軸から見て両側に間隔をもって略対称な位置に設置される少なくとも一対のスピーカシステムから成るスピーカ装置であり、前記各スピーカシステムは第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットを備え、前記各スピーカユニットを前記聴取中心軸から見て略対称に配置し、前記各スピーカシステムから前記聴取中心軸を見る方向を内側方向とした時、前記第１のスピーカユニットは内側方向に音を放射するとともに少なくとも中音域以上を再生し、前記第２のスピーカユニットは前記スピーカシステムの正面付近方向または前記第１のスピーカユニットよりも外側方向に音を放射するとともに高音域を減衰させ、前記スピーカシステムの片方の正面付近方向の聴取位置に対して、近い方の前記スピーカシステムの前記第１のスピーカユニットから到達する音と前記第２のスピーカユニットから到達する音が、中音域において互いに弱め合うようにし、前記聴取位置に近い方の前記スピーカシステムから到達する中音域の音圧が、前記聴取位置から遠い方の前記スピーカシステムから到達する中音域の音圧よりも減衰するように構成したものである。

この構成により、高音域では第１のスピーカユニットの指向性を利用して、また中音域では第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットの放射音の位相差、および配置位置関係を利用して、中音域以上の全帯域において、聴取位置から近い方のスピーカシステムから到達する音圧を、聴取位置から遠い方のスピーカシステムから到達する音圧に対して大幅に低くすることができる。また低音域では、記第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットは互いに逆位相の音を放射する必要がない。

本発明のスピーカ装置によれば、中音域以上の全帯域において、聴取位置から近い方のスピーカシステムから到達する音圧を、聴取位置から遠い方のスピーカシステムから到達する音圧に対して大幅に低くすることができるので、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られる。また低音域では上記第１のスピーカユニットと上記第２のスピーカユニットは互いに逆位相の音を放射しないので、違和感のない自然な音質が得られるとともに大音圧再生ができる。またスピーカユニット自体の指向特性だけに依存した方法で中音域の放射特性を制御する必要がないので、スピーカ装置を小型化することが可能である。

また上記中音域を人間の声の第２ホルマント周波数および第３ホルマント周波数の一部または全部を含む周波数範囲とすることにより、特に歌声やセリフなど音声に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果を得ることができる。

また上記第１のスピーカユニットを、上記聴取中心軸から見て上記第２のスピーカユニットよりも内側に配置し、上記中音域において、上記第１のスピーカユニットの放射音の位相を上記第２のスピーカユニットの放射音の位相よりも遅らせることにより、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られるとともに、スピーカシステムを前後方向に小型化することができる。

また上記第１のスピーカユニットを、上記聴取中心軸から見て上記第２のスピーカユニットよりも外側に配置し、上記中音域において、上記第１のスピーカユニットの放射音の位相を上記第２のスピーカユニットの放射音の位相よりも進めることにより、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られるとともに、スピーカシステムを後方に寄せて設置することができ設置の自由度が向上する。

また上記第１のスピーカユニットの低音域を減衰させることにより、スピーカ装置のネットワーク回路の構成を簡略化することができる。

また上記第１のスピーカユニットと上記第２のスピーカユニットを互いに上下に配置することにより、スピーカシステムを横幅方向に小型化することができる。

また上記第１のスピーカユニットをマルチウェイ構成とすることにより、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果を維持しながら音質自体を向上させることができる。

また上記スピーカシステムをマルチチャンネル再生用のセンタースピーカとし、マルチチャンネル再生用のフロント用スピーカシステムと一体的に構成することにより、独立したセンタースピーカを設置する必要のない簡便なマルチチャンネル再生用スピーカ装置を実現することができる。

さらにまた上記第２のスピーカユニットが、センターチャンネルの高音域を減衰させた信号とフロントチャンネルの信号を重畳して再生するように構成することにより、スピーカユニット数を最少にすることができるので、ローコストかつ小型のマルチチャンネル再生用スピーカ装置を実現することができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
まず本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の構成図、図２は同スピーカ装置の斜視図、図３は同スピーカ装置のネットワーク回路図、図４は同スピーカ装置の各スピーカユニットの周波数特性図である。

図１において、聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２から見て両側に略同間隔をもって、左側のスピーカシステム１と右側のスピーカシステム４が設置されている。左側のスピーカシステムのキャビネット１ａには、第１のスピーカユニット２と第２のスピーカユニット３が取り付けられている。同様に右側のスピーカシステムのキャビネット４ａには、第１のスピーカユニット５と第２のスピーカユニット６が取り付けられている。各スピーカユニット２、３、５、６の配置は、聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２から見て対称である。

第１の各スピーカユニット２、５は口径６．５ｃｍのフルレンジ用ユニットであり、キャビネット内の低音の空気圧で振動板が振られることがないように、その背面は密閉されている。第２の各スピーカユニット３、６は口径８ｃｍの低音用ユニットである。

各スピーカシステム１、４から聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２を見る方向を内側方向とすると、第１の各スピーカユニット２、５は第２の各スピーカユニット３、６よりも内側に配置されるとともに、内側方向に音を放射するように配置されている。そして第２の各スピーカユニット３、６は正面方向に音を放射するように配置されており、第１の各スピーカユニット２、５よりも外側方向に音を放射する。

聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２に対する第１の各スピーカユニット２、５の音放射方向の角度βは、約４５゜である。つまり第２の各スピーカユニット３、６の音放射方向と第１の各スピーカユニット２、５の音放射方向との角度αは、約４５゜である。第１の各スピーカユニット２、５と、第２の各スピーカユニット３、６どうしの水平方向の間隔ピッチｄ１は約９ｃｍであり、奥行き方向の間隔ピッチｄ２は約４ｃｍである。また第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６は、図２の斜視図に示すように水平に配列されている。

次に図３に示すように、低域カット用コンデンサＣと高域カット用コイルＬから成る６ｄＢ／ｏｃｔ型のネットワーク回路により、第１の各スピーカユニット２、５は低域を減衰させ、第２の各スピーカユニット３、６は高域を減衰させている。かつ第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６とを、逆極性でネットワーク回路に接続している。

そして、各スピーカユニット２、３、５、６の軸上の同一測定距離における周波数特性は図４に示す通りである。第１の各スピーカユニット２、５の音圧周波数特性を破線Ｂに、その位相周波数特性を破線Ｄに、第２の各スピーカユニット３、６の音圧周波数特性を実線Ａに、その位相周波数特性を実線Ｃに示す。

つまり各スピーカユニット２、３、５、６の特性とネットワーク回路の分割特性が相乗され、第１の各スピーカユニット２、５は約５００Ｈｚ（−６ｄＢ）以上の再生周波数帯域をもつ。また第２の各スピーカユニット３、６は低音域から約４ｋＨｚ（−６ｄＢ）の再生周波数帯域をもつ。そして約５００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲の中音域を、第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６の両方が再生する。

なお図４のＡ、Ｂの特性から分かるように、中音域においては第１のスピーカユニット２、５の音圧レベルを第２のスピーカユニット３、６よりも僅かに低くしている。これは中央音像定位効果を調整するためであり、後ほども説明する。

以上のように構成した本実施の形態１のスピーカ装置の作用、効果について、図５、図６、図７も参照しながら以下説明をする。図５は本実施の形態１のスピーカ装置の周波数特性図、図６は同スピーカ装置の中音域の作用を示す説明図、図７は同スピーカ装置の高音域の作用を示す説明図である。

図５において、実線Ｐ１は第１のスピーカユニット２の正面方向での音圧周波数特性、破線Ｐ２は第２のスピーカユニット３の正面方向での、つまりスピーカシステム１の正面方向での音圧周波数特性を示す。これに示すように、第１のスピーカユニット２の正面方向では高い音圧レベルが得られるとともに、スピーカシステム１の正面方向では中音域以上の帯域で音圧レベルが大幅に減衰する特性が得られる。

ここで、この原理と作用について詳しく説明する。図４において、第２の各スピーカユニット３、６については実線Ｃに示すように、再生帯域の中央である数百Ｈｚの中音域での放射音の位相は０゜前後である。そして６ｄＢ／ｏｃｔ型のローパスフィルタ（ハイカット）ネットワーク回路により、高音域に向けて位相は約９０゜ほど遅れる。なお低音域で位相が進むのは低域が減衰しているためである。

第１の各スピーカユニット２、５については、図３に示すように逆位相接続をしているのでその位相周波数特性は図４の点線Ｄに示すように、高音域で１８０゜遅れる。仮に第１の各スピーカユニット２、５が、第２の各スピーカユニット３、６と同じ正位相で接続されていれば、高音域での位相は０゜になる。また６ｄＢ／ｏｃｔ型のハイパスフィルタ（ローカット）ネットワーク回路により低域側にかけて９０゜ほど位相が進み、またスピーカユニット２、５自体の低音域の減衰によりさらに位相が進む。つまり、第１の各スピーカユニット２、５の放射音の位相を第２の各スピーカユニット３、６の放射音の位相よりも、中音域から高音域にかけて９０°程度遅れたものとしている。

そして、第１の各スピーカユニット２、５の正面付近方向の音圧周波数特性は、図５の実線Ｐ１に示すような、第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６の音圧が加算されたような特性となる。一方、第２の各スピーカユニット３、６の正面付近方向の音圧周波数特性は、図５の点線Ｐ２に示すような中音域から高音域にかけてレベル減衰したものとなる。

この原理、作用について図６を参照しながら説明する。図６において左側のスピーカシステム１と右側のスピーカシステム４の中央にディスプレイ７が設置されており、その中央位置がＳである。聴取中心軸Ｘ１−Ｘ１の上に理想的な中心聴取位置Ｐｃがある。実際の聴取位置Ｐは、近い方のスピーカシステム１の略正面方向にあるものと想定している。各スピーカシステム１、４は図１で説明したのと同じものである。

中心聴取位置Ｐｃと各スピーカシステム１，４の位置関係は、これらが略正三角形の頂点付近に来るような標準的な配置としている。従って各スピーカシステム１、４から各聴取位置Ｐｃ、Ｐまでの奥行き方向距離Ｄは、Ｄ＝０．８７Ｗの位置関係にある。この標準的な配置は、旧来の２チャンネルステレオ再生ばかりでなく、ＩＴＵ−Ｒ勧告の中でマルチチャンネルスピーカシステムの推奨配置ともなっている。

さて、本実施の形態１では第１の各スピーカユニット２、５を第２の各スピーカユニット３、６よりも内側に配置しているので、図６に示すように、聴取位置Ｐから遠い方のスピーカシステム４の第１のスピーカユニット５から聴取位置Ｐまでの距離Ｌ５は、第２のスピーカユニット６から聴取位置Ｐまでの距離Ｌ６よりも短くなる。上述の標準的なスピーカシステムの配置関係と、本実施の形態１のスピーカ装置の構成寸法においては、Ｌ５はＬ６よりも約４ｃｍ短くなる。

このため、第１のスピーカユニット５の放射音の位相は第２のスピーカユニット６の放射音の位相よりも中音域において既に９０°程度遅れているので、両者の聴取位置Ｐでの到達音の位相差は減少することになる。そのために、第１のスピーカユニット５からの到達音と第２のスピーカユニット６からの到達音の位相差は０°に近づき、両者の放射音は強め合うわけである。

一方、聴取位置Ｐから近い方のスピーカシステム１の第１のスピーカユニット２から聴取位置Ｐまでの距離Ｌ２は、第２のスピーカユニット３から聴取位置Ｐまでの距離Ｌ３よりも長い。上述の標準的なスピーカシステムの配置関係と、本実施の形態１のスピーカ装置のスピーカユニット配置関係寸法においては、Ｌ２はＬ３よりも約４ｃｍ長い。

このため、第１のスピーカユニット２の放射音の位相は第２のスピーカユニット３の放射音の位相よりも中音域において既に９０°程度遅れているので、両者の聴取位置Ｐでの到達音の位相差は増大することになる。そのために、第１のスピーカユニット５からの到達音と第２のスピーカユニット６からの到達音の位相差は１８０°に近づき、両者の放射音は弱め合うわけである。

上記の作用は、Ｌ５とＬ６の距離差またはＬ２とＬ３の距離差による音波の位相回転が９０°となる周波数、つまり距離差が音の波長の１／４となる周波数で最も強くなる。本実施の形態１においてはＬ５とＬ６の距離差およびＬ２とＬ３の距離差とも約４ｃｍであるので、４ｃｍが１／４波長に相当する２ｋＨｚ付近で最も上記作用が強くなる。周波数が２ｋＨｚ付近より低くなるに従ってこの作用は徐々に減少する。このことは聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１についても同様である。

また周波数が２ｋＨｚ付近より高くなるに従って上記作用は徐々に減少する。例えば４ｃｍの距離差が１／２波長に相当する４ｋＨｚ付近では、距離差による音波の位相進行が１８０°になるので、聴取位置Ｐに対して第１のスピーカユニット５から到達する音の位相は、第２のスピーカユニット６から到達する音の位相よりも９０°進むことになる。つまり４ｋＨｚ付近では、第１のスピーカユニット５からの到達音と第２のスピーカユニット６からの到達音は強め合わなくなるので、上記作用は最も小さくなる。

聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１についても同様のことが起こる。つまり４ｋＨｚ付近では距離差による音波の位相遅延が１８０°になるので、聴取位置Ｐに対して第１のスピーカユニット２から到達する音の位相は、第２のスピーカユニット３から到達する音の位相よりも２７０°遅れることになる。つまり４ｋＨｚ付近では、第１のスピーカユニット２からの到達音と第２のスピーカユニット３からの到達音は弱め合わなくなるので、上記作用は最も小さくなる。

さらに高い周波数の例えば６ｋＨｚにおいては、４ｃｍの距離差が３／４波長に相当する６ｋＨｚ付近では距離差による音波の位相進行が２７０°になり、聴取位置Ｐに対して第１のスピーカユニット５から到達する音の位相は、第２のスピーカユニット６から到達する音の位相よりも１８０°進むことになる。つまり音の位相だけを考えれば６ｋＨｚ付近では、第１のスピーカユニット５と第２のスピーカユニット６の放射音は互いに打消し合うので作用が逆になってしまう。

このことは聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１についても同様である。つまり４ｃｍの距離差が３／４波長に相当する６ｋＨｚ付近では距離差による音波の位相遅延が２７０°になり、聴取位置Ｐに対して第１のスピーカユニット２から到達する音の位相は、第２のスピーカユニット３から到達する音の位相よりも３６０°遅れることになる。つまり音の位相だけを考えれば６ｋＨｚ付近では、第１のスピーカユニット２と第２のスピーカユニット３の放射音は互いに強め合うので作用が逆になってしまう。

そこで本実施の形態１のスピーカ装置においては図４の実線Ａに示すように、第２の各スピーカユニット３、６の高音域を減衰させているわけである。つまり言うまでもなく、２つの音波の重畳による強め合い、弱め合いの効果は、２つの音波の音圧が同一の時に最も高く、２つの音波の音圧差が大きくなると大幅に低くなるからである。従って第２の各スピーカユニット３、６の高音域を減衰させることにより、距離差による音波の位相回転が過剰になる高音域での逆作用発生を防止することができる。

中音域においては以上説明した原理、作用により図６に示すように、聴取位置Ｐから遠い方のスピーカシステム４による音圧ベクトルＶ２に対して、聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１による音圧ベクトルＶ１を大幅に小さくすることができる。その結果、中音域の音像をディスプレイ７の中央位置Ｓの付近に定位させることができる。

今回、音像を中央付近に定位させる条件について幾何学的解析を行った。その結果、途中の詳しい計算過程は省略するが、中心聴取位置Ｐｃと各スピーカシステム１，４が略正三角形の頂点付近に来るような標準的な配置の場合は、スピーカシステム１による音圧ベクトルＶ１とスピーカシステム２による音圧ベクトルＶ２とのレベル差を約７．５ｄＢにすれば、中央付近に音像定位させられることが分かった。

また中心聴取位置Ｐｃと各スピーカシステム１，４が直角２等辺三角形の頂点付近に来るような場合、つまり各スピーカシステム１、４から各聴取位置Ｐｃ、Ｐまでの前後方向距離Ｄが、Ｄ＝０．５Ｗの位置関係になる場合を解析した。この場合には、スピーカシステム１による音圧ベクトルＶ１とスピーカシステム２による音圧ベクトルＶ２とのレベル差を約１４ｄＢにすれば、中央付近に音像定位させられることが分かった。

このように中央付近に音像定位させるためには、一般的に１０ｄＢ前後の音圧レベル差が必要であることが分かった。本実施の形態１では図５に示すように中音域において１０ｄＢ前後の音圧レベル差があり、良好な中央音像定位の効果が得られる。

次に、高音域における本実施の形態１の作用を図７を参照しながら説明する。高音域においては、図４の実線Ａに示すように第２の各スピーカユニット３、６の音圧は減衰しているので、高音域における作用は第１の各スピーカユニット２、５に依存する。

図７において、聴取位置Ｐから遠い方の第１のスピーカユニット５の音放射方向は、聴取位置Ｐの正面付近方向にある。一方、聴取位置Ｐに近い方の第１のスピーカユニット２の音放射方向は、聴取位置Ｐに対して大幅に傾いている。このため聴取位置Ｐから遠い方の第１のスピーカユニット５からの音は、第１のスピーカユニット５の指向特性による高域減衰を受けない。一方、聴取位置Ｐに近い方の第１のスピーカユニット２からの音は、第１のスピーカユニット２の指向特性による高域減衰を大きく受ける。

その結果、聴取位置Ｐから遠い方の第１のスピーカユニット５による高音域の音圧ベクトルＶ２に対して、聴取位置Ｐに近い方の第１のスピーカユニット２による高音域の音圧ベクトルＶ１を大幅に小さくすることができる。その結果、高音域の音像をディスプレイ７の中央位置Ｓの付近に定位させることができる。

スピーカユニットの実効振動半径をａ、波長定数をｋとすると、ｋａ＝１程度以下の周波数では無指向性であり、ｋａ＝２程度以上の周波数で指向性が狭くなり始め、ｋａ＝３程度以上の周波数では大幅に指向性が狭くなることが、音響理論で知られている。本実施の形態１のスピーカ装置では、第１の各スピーカユニット２、５の口径を６．５ｃｍとしておりその実効振動半径は約２６ｍｍである。従ってｋａ＝２となる４ｋＨｚ付近から指向性が狭くなり、ｋａ＝３となる６ｋＨｚ付近以上は大幅に指向性が狭くなる。

このように本実施の形態１では、第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６の放射音の位相差と配置位置関係を利用した本発明の作用効果が小さくなる４ｋＨｚ以上の周波数帯域を、第１のスピーカユニット２、５の指向性を利用した作用効果で受け持たせている。その結果、聴取位置Ｐから遠い方のスピーカシステム４による音圧ベクトルＶ２に対して、聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１による音圧ベクトルＶ１を大幅に小さくするという作用効果が、中音域以上の全周波数帯域で得られる。

以上、図６を参照しながら、聴取位置Ｐが近い方のスピーカシステム１の正面付近方向に位置している場合について述べてきたが、聴取位置Ｐが中心聴取位置Ｐｃに近づいた場合や、逆にスピーカシステム１の正面付近からさらに外側に移動した場合についても解析、実験を行った。

聴取位置Ｐから遠い方のスピーカシステム４による音圧ベクトルＶ２に対する、聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１による音圧ベクトルＶ１の必要な音圧減衰レベル差は、聴取位置Ｐが中心聴取位置Ｐｃに近づくほど小さくて良い。例えば聴取位置Ｐが図６における位置と中心聴取位置Ｐｃの中間にきた場合の音圧レベル差は、解析計算の結果約４ｄＢで良いことが分かった。

つまり上で述べたように、聴取位置Ｐが近い方のスピーカシステム１の正面付近方向にある場合の必要な上記音圧レベル差は約７．５ｄＢであるので、その略半分のレベルで良いわけである。

中音域においては、聴取位置Ｐが中心聴取位置Ｐｃに近づくに従って、聴取位置Ｐに対する第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６の距離の差も略比例して小さくなるので、距離差による音波の位相回転量が略比例して小さくなり上記音圧レベル差も略比例して小さくなる。

また高音域においても聴取位置Ｐが中心聴取位置Ｐｃに近づくに従って、聴取位置Ｐに対する近い方の第２のスピーカユニット２の音放射方向の傾きが略比例して小さくなるので、上記音圧レベル差も略比例して小さくなる。

従って聴取位置Ｐが近い方のスピーカシステム１の正面付近方向にある場合に良好な中央音像定位の効果を得ることができるように構成しておけば、つまりその聴取位置で必要な上記音圧レベル差を確保できれば、聴取位置Ｐが各スピーカシステム１、４の間のどこに来ても良好な中央音像定位の効果を得ることができる。つまり中央音像定位が得られる聴取範囲を、両スピーカシステム１、４の間隔いっぱいまで拡大することができる。

逆に聴取位置Ｐが近い方のスピーカシステム１の正面付近方向にある場合での中央音像定位の効果が不十分であれば、つまりその聴取位置で必要な上記音圧レベル差を確保できなければ、聴取位置Ｐが各スピーカシステム１、４の間のどこに来ても中央音像定位の効果は低くなる。

ただし実際上は中央からの音像定位位置のズレが大きくなければ、例えば画面と一緒に視聴をする映画鑑賞のような場合には略中央に音像が定位しやすい傾向にある。従って、聴取位置Ｐが近い方のスピーカシステム１の正面付近方向にある場合での上記音圧レベル差が小さい場合は、中央音像定位が得られる聴取範囲が狭くなるものの、かなり実用になる。

聴取位置Ｐがスピーカシステム１の正面付近からさらに外側に移動した場合についても解析計算を行ったので、次に述べる。例えば聴取位置Ｐが近い方のスピーカシステム１の正面方向位置からＷ×１／２ほど左外側へ移動した場合、必要な上記音圧レベル差は約９．５ｄＢであった。

また中心聴取位置Ｐｃと各スピーカシステム１，４が直角２等辺三角形の頂点付近に来るような場合、つまり各スピーカシステム１、４から各聴取位置Ｐｃ、Ｐまでの奥行き方向距離ＤがＤ＝０．５Ｗの位置関係になる場合についても、同じく解析計算を行った。この場合は、聴取位置Ｐが近い方のスピーカシステム１の正面方向位置からＷ×１／２ほど左外側へ移動した時、必要な上記音圧レベル差は約１４ｄＢであった。

つまり聴取位置Ｐがスピーカシステム１の正面付近からさらに外側に移動した場合に必要な上記音圧レベル差は、聴取位置Ｐがスピーカシステム１の正面付近方向にある場合に必要な上記音圧レベル差と大差がないことが分かった。

従って上記音圧レベル差を、聴取位置Ｐがスピーカシステム１の正面付近方向にある場合に必要なレベルまたはそれよりも若干大きなレベルとすることにより、中央音像定位が得られる聴取範囲を各スピーカシステム１、４の外側にまで拡大することができる。

なお実際には先行音効果が働くので、上記音圧レベル差を上述の値よりも若干大きくした方が良い結果が得られる。また逆に上記音圧レベル差が大きくなりすぎると、音像は中央付近を通り越して聴取位置から遠い方のスピーカシステムに寄った位置に定位する場合がある。このような場合には、中音域における第１の各スピーカユニット２、５の音圧レベルと、第２の各スピーカユニット３、６の音圧レベルとの間に、若干のレベル差を設ければよい。

さて次に、上記音圧レベル差を与える周波数範囲について詳しく説明する。本実施の形態１のスピーカ装置では図５に示すように、約１ｋＨｚ以上の周波数帯域において、聴取位置Ｐから遠い方のスピーカシステム４による音圧ベクトルＶ２に対して、聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１による音圧ベクトルＶ１を大幅に小さくした。このように構成することにより、特に歌声やセリフなど音声に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られる。この理由を以下に説明する。

人間の声の基本周波数は、男声の場合は８０Ｈｚ〜４００Ｈｚ程度、女声や子供の声の場合は１５０Ｈｚ〜９００Ｈｚ程度であり、どちらかと言えば低音域に近い。ところがこれとは別に、人間の声を特徴付けるホルマントと呼ばれる特有の周波数スペクトルが存在すること、そして特に母音のホルマントが重要であることが知られている。

ホルマントは周波数が低い方から、第１ホルマント、第２ホルマント、第３ホルマントと呼ばれている。言語の如何に関わらず、かつ男声、女声、子供の声を総合して、第１ホルマント周波数の範囲は３００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度である。そして第２ホルマント周波数の範囲は８００Ｈｚ〜３ｋＨｚ程度、第３ホルマント周波数の範囲は２．５ｋＨｚ〜４ｋＨｚ程度である。

声の基本周波数、第１ホルマント周波数、第２ホルマント周波数、第３ホルマント周波数のいずれの周波数帯域が、中央音像定位の効果に最も大きな影響を与えるかについて実験を行った。つまり、聴取位置Ｐから遠い方のスピーカシステム４から聴取位置Ｐに到達する音圧に対して、聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１から到達する音圧を大幅に減衰させるという制御を、上記の各周波数範囲ごとに行いながら効果を確認した。

その結果、声の基本周波数である１５０Ｈｚ〜９００Ｈｚの周波数帯域だけについて上記制御を行った場合は、効果が非常に小さかった。そして第２ホルマントの周波数範囲を制御するのが効果が高く、第３ホルマント周波数、第１ホルマント周波数がこれに次いだ。さらに第２ホルマント周波数と第３ホルマント周波数の両方を制御すれば、非常に高い効果が得られることが見出せた。これは第２ホルマントと第３ホルマントの周波数範囲が、人間の耳の感度の高い周波数帯域であることも寄与しているためと考えられる。

なお上記の制御を行う周波数範囲を第２ホルマント周波数と第３ホルマント周波数の全帯域としなくても、つまり８００Ｈｚ〜４ｋＨｚの中の一部の周波数帯域としても実用的な効果が得られた。またその一部の周波数帯域の中では、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚ付近の周波数帯域が特に効果的であった。そして前述の中音域を制御すれば、声の基本周波数である１５０Ｈｚ〜９００Ｈｚの周波数帯域を特に制御しなくても、十分な効果が得られることも分かった。従って、逆位相の音が同時に人間の耳に届くと違和感のある低い周波数帯域については、第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６の放射音の位相をずらす必要のないことが明らかになったわけである。

一方、声の子音は高い周波数成分を多く含んでいるので、上記の制御を高音域でも行うことにより、母音と子音の両方に対して中央音像定位の高い効果が得られる。従って、人間の声の第２ホルマント周波数および第３ホルマント周波数の一部または全部を含む中音域および高音域において上記の制御を行うことにより、特に歌声やセリフなど音声に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果を得ることができることが明らかになった。

以上のように構成した本実施の形態１のスピーカ装置を、マルチチャンネル再生機器のセンタースピーカとして用いてみた。つまりディスプレイの両側に配置した一対のスピーカシステムの両方に、同一のセンターチャンネル出力信号を入力した。すると、ディスプレイの中央から大幅に外れた位置やさらには両側のスピーカシステムよりも外側の位置などのどのような位置で映画を視聴しても、セリフや歌声が常にディスプレイの中央付近から聞こえてきた。その効果はかつて体験のできなかった劇的とも言えるものであった。

また本実施の形態１のスピーカ装置では、第１のスピーカユニット２、５を、聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２から見て第２のスピーカユニット３、６よりも内側に配置したので、スピーカシステム１、４を前後方向に小型化できた。各スピーカユニットの他の配置構成も可能であるが、これについては後ほど述べる。

また本実施の形態１のスピーカ装置では、第１のスピーカユニット２、５の低域を減衰させることにより、ネットワーク回路を図３に示すような極めて簡単な構成とすることができた。その他の構成も可能であるが、これについては後ほど述べる。

従って以上説明したように本実施の形態１のスピーカ装置は、聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２から見て両側に間隔をもって略対称な位置に設置される少なくとも一対のスピーカシステム１、４から成るスピーカ装置であり、各スピーカシステム１、４は第１のスピーカユニット２、５と第２のスピーカユニット３、６を備え、各スピーカユニット２、３、５、６を聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２から見て略対称に配置し、各スピーカシステム１、４から聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２を見る方向を内側方向とした時、第１のスピーカユニット２、５は内側方向に音を放射するとともに少なくとも中音域以上を再生し、第２のスピーカユニット３、６はスピーカシステム１、４の正面付近方向または第１のスピーカユニット２、５よりも外側方向に音を放射するとともに高音域を減衰させ、スピーカシステム１、４の片方の正面付近方向の聴取位置に対して、近い方のスピーカシステムの第１のスピーカユニットから到達する音と第２のスピーカユニットから到達する音が、中音域において互いに弱め合うようにし、聴取位置に近い方の前記スピーカシステムから到達する中音域の音圧が、前記聴取位置から遠い方のスピーカシステムから到達する中音域の音圧よりも減衰するように構成した。

また上記中音域を、人間の声の第２ホルマント周波数および第３ホルマント周波数の一部または全部を含む周波数範囲とした。また第１のスピーカユニット２、５を、聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２から見て第２のスピーカユニット３、６よりも内側に配置し、上記中音域において、第１のスピーカユニット２、５の放射音の位相を第２のスピーカユニット３、６の放射音の位相よりも遅らせた。また第１のスピーカユニット２、５の低音域を減衰させた。

そしてこの構成により、中音域以上の全帯域において、聴取位置から近い方のスピーカシステムから到達する音圧を、聴取位置から遠い方のスピーカシステムから到達する音圧に対して大幅に低くすることができるので、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られる。また低音域では上記第１のスピーカユニットと上記第２のスピーカユニットは互いに逆位相の音を放射しないので、違和感のない自然な音質が得られるとともに大音圧再生ができる。またスピーカユニット自体の指向特性だけに依存した方法で中音域の放射特性を制御する必要がないので、スピーカ装置を小型化することが可能である。

また上記中音域を人間の声の第２ホルマント周波数および第３ホルマント周波数の一部または全部を含む周波数範囲とすることにより、特に歌声やセリフなど音声に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果を得ることができる。

また上記第１のスピーカユニットを、上記聴取中心軸から見て上記第２のスピーカユニットよりも内側に配置し、上記中音域において、上記第１のスピーカユニットの放射音の位相を上記第２のスピーカユニットの放射音の位相よりも遅らせることにより、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られるとともに、スピーカシステムを前後方向に小型化することができる。

なお本実施の形態１においては第１のスピーカユニット２、５の音放射方向と聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２との角度βを約４５°としたが、この角度βを１５°〜９０°としても本発明の効果を得ることが可能である。

この角度βを大きくすれば、スピーカシステム１、４の横幅方向の寸法を小さくすることができる。ただしこの場合は第１のスピーカユニット２、５の指向性により高音域が不足しがちになるので、アンプなどで高音域をブーストするなどすればよい。

この角度βを小さくすれば、スピーカシステム１、４の前後方向の寸法を小さくすることができる。ただしこの場合は本発明の効果が得られる聴取位置がスピーカシステム１、４から離れた前後位置となるので、スピーカシステムに求められる寸法と所望の聴取範囲を勘案して角度βを決めればよい。

また本実施の形態１においては第２のスピーカユニット３、６の音放射方向を正面方向としたが、第１のスピーカユニット２、５よりも外側方向に音を放射すればよく、完全に正面方向を向いている必要はない。また本実施の形態１においては、第２の各スピーカユニット３、６の音放射方向と第１の各スピーカユニット２、５の音放射方向との角度αを約４５゜としたが、この角度αを１５°〜９０°としても本発明の効果を得ることが可能である。

第１のスピーカユニット２、５と第２のスピーカユニット３、６について可能な配置の例を、図８〜図１０に示す。

図８において、第１のスピーカユニット２、５と第２のスピーカユニット３、６の前後方向位置を揃えている。このように配置することにより、スピーカシステム１、４の前後方向の寸法を小さくすることができる。かつ第２のスピーカユニットの放射音がディスプレイに遮られにくくなるので、スピーカシステム１、４を後方に寄せて設置することができ設置の自由度が向上する。

ただしこのような配置を取る場合は、片方のスピーカシステムの正面付近方向の聴取位置に対して、第１のスピーカユニットからの到達距離と第２のスピーカユニットからの到達距離が等しくなる。従って中音域において第１のスピーカユニット２、５の放射音の位相を、第２のスピーカユニット３、６の放射音の位相に対して１８０°前後遅らせておくことにより、上で述べたのと同様の本発明の作用効果を得ることができる。これはネットワーク回路で実現してもよいし、各スピーカユニットごとにアンプを接続してアンプで位相制御をしてもよい、
図９においては第２のスピーカユニット３、６の音放射方向を若干外側に向けている。
また図１０においては第２のスピーカユニット３、６の音放射方向を若干内側に向けている。その他、実施の形態３で述べるようなスピーカユニット配置も可能であり、様々な配置が可能である。

また本実施の形態１においては、中音域において第１のスピーカユニットの放射音の位相を第２のスピーカユニットの位相よりも９０°程度遅らせたが、上でも述べたように各スピーカユニットの配置位置関係に応じて適宜設計すればよく、９０°程度に限定されるものではない。例えば第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニットとの奥行き方向の間隔ピッチｄ２が大きいほど、与える位相遅れを小さくすればよい。

またさらには、各スピーカユニットの配置位置関係によっては位相を進める方がよい場合も考えられ、要するに、近い方のスピーカシステムの第１のスピーカユニットから到達する音と第２のスピーカユニットから到達する音が、中音域において互いに弱め合うようにし、聴取位置に近い方のスピーカシステムから到達する中音域の音圧が、聴取位置から遠い方のスピーカシステムから到達する中音域の音圧よりも減衰するように、位相差を設計すればよい。ただし、本実施の形態１のように９０°前後の位相遅れで設計をすれば、ネットワーク回路や各スピーカユニットの配置位置関係の設計が容易になる。９０°＋４５°程度の範囲とすれば設計が容易になる。

また本実施の形態１では、片方のスピーカシステム１の正面付近方向に聴取位置Ｐがある時に、距離Ｌ２と距離Ｌ３の差と、距離Ｌ５と距離Ｌ６の差が、同じ程度になるように構成したので、９０°の位相差を設けることが最良となったものである。このように構成すれば、ネットワーク回路の構成が簡単にできる。

またスピーカユニットどうしの横幅方向や奥行き方向の間隔を大きくすると、上記作用、効果が得られる中心周波数（本実施の形態１では約２ｋＨｚ）が低くなる。音声の中央音像定位化に対して最も効果的な周波数帯域から、あまり外れないようにするのが望ましい。

なお、第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６どうしの水平方向の間隔ピッチｄ１を大きくするほど、聴取位置Ｐから遠い方のスピーカシステム４による音圧ベクトルＶ２に対して、聴取位置Ｐに近い方のスピーカシステム１による音圧ベクトルＶ１を小さくできる効果を。より低い周波数から得ることができる。

また本実施の形態１においてはネットワーク回路を６ｄＢ／ｏｃｔ型としたが、例えば１２ｄＢ／ｏｃｔ型やその他の回路構成とすることも可能であることは言うまでもない。この場合はネットワーク回路による位相回転の値が異なるので、スピーカユニットの配置位置関係と合わせて適宜設計すればよい。ただしあまり高次のフィルター回路はスロープが急なために位相回転が大きいので、スロープの緩やかな６ｄＢ／ｏｃｔ型やＱの低い１２ｄＢ／ｏｃｔ型などが適している。

またその他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは言うまでもない。
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２におけるスピーカ装置のネットワーク回路図、図１２は同実施の形態２におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの周波数特性図である。本実施の形態２では各スピーカシステムのキャビネットと各スピーカユニットの仕様、配置などは実施の形態１と同一である。

本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、第１の各スピーカユニット２、５の背面が密閉されておらず低音も再生すること、および第１の各スピーカユニット２、５の極性とネットワーク回路の構成である。

図１１に示すように高域カット用コイルＬ１から成る６ｄＢ／ｏｃｔ型のネットワーク回路により、第２の各スピーカユニット３、６の高域を減衰させている。この点については実施の形態１と同じであるが、本実施の形態２では第１の各スピーカユニット２、５に対するネットワーク回路を、２個のコンデンサＣ、２個のコイルＬ２から成る移相回路としている。そして第１の各スピーカユニット２、５と第２の各スピーカユニット３、６とも、同極性でネットワーク回路に接続している。

つまり第１の各スピーカユニット２、５は、低域から高域までの全帯域を再生するが、ネットワークの移相回路により中音域から高音域にかけて位相が遅れ、高音域では位相が反転する。

各スピーカユニット２、３、５、６の軸上の同一測定距離における周波数特性は図１２に示す通りである。第１の各スピーカユニット２、５の音圧周波数特性を破線Ｂに、その位相周波数特性を破線Ｄに、第２の各スピーカユニット３、６の音圧周波数特性を実線Ａに、その位相周波数特性を実線Ｃに示す。なお第１の各スピーカユニット２、５の低音域の音圧が第２の各スピーカユニット３、６の低音域の音圧よりも若干低いのは、第１の各スピーカユニット２、５の口径が小さいためである。

つまり本実施の形態２の構成により、中音域から高音域にかけては実施の形態１と同様の周波数特性を得ている。従って本実施の形態２も中音域から高音域にかけて、実施の形態１で述べたのと同様の作用、効果が得られる。さらに本実施の形態２では第１の各スピーカユニット２、５が低音域を再生するので、第１の各スピーカユニット２、５の背面を密閉する必要がない。

従って以上のように構成することにより本実施の形態２のスピーカ装置は、実施の形態１で説明した効果に加えて、第１の各スピーカユニット２、５の背面を密閉しなくてもよいので各スピーカシステム１、４の内部の構造を簡略化できる。

なお本実施の形態２では、第１のスピーカユニット２、５を口径６．５ｃｍ、第２のスピーカユニット３、６を口径８ｃｍとしたが、各スピーカユニット２、３、５、６を、例えば全て同一仕様のフルレンジ型ユニット等とすることも可能である。このように構成すれば、スピーカシステム１、４の構成を簡略化することができる。

またその他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは言うまでもない。
（実施の形態３）
図１３は本発明の実施の形態３におけるスピーカ装置のスピーカユニット配置図、図１４は同実施の形態３におけるスピーカ装置のネットワーク回路図、図１５は同実施の形態３におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの周波数特性図である。図１３において第１の各スピーカユニット１２、１５、第２の各スピーカユニット１３、１６、ディスプレイ１７は実施の形態１と全く同じものなので、これらの説明は省略する。

本実施の形態３が実施の形態１と異なる点は、各スピーカシステム１１、１４の形状つまりキャビネット１１ａ、１４ａの形状、各スピーカユニット１２、１３、１５、１６の配置関係、および第１の各スピーカユニット１２、１５の極性である。第１の各スピーカユニット１２、１５の背面は、実施の形態１と同様に密閉されている。

図１３において、第１の各スピーカユニット１２、１５は第２の各スピーカユニット１３、１６よりも外側に配置されるとともに、内側方向に音を放射するように配置されている。そして第２の各スピーカユニット１３、１６は正面方向に音を放射するように配置されており、第１の各スピーカユニット１２、１５よりも外側方向に音を放射する。聴取中心軸Ｘ１−Ｘ２に対する第１の各スピーカユニット２、５の音放射方向の角度は、実施の形態１と同じく約４５゜である。

第１の各スピーカユニット１２、１５と、第２の各スピーカユニット１３、１６どうしの水平方向の間隔ピッチは、実施の形態１と同じく約９ｃｍである。また奥行き方向の間隔ピッチも実施の形態１と同じく約４ｃｍである。また第１の各スピーカユニット１２、１５と第２の各スピーカユニット１３、１６は、実施の形態１と同じく水平に配列されている。また各スピーカシステム１１、１４と、中心聴取位置Ｐｃおよび聴取位置Ｐとの位置関係は、実施の形態１と同じである。

図１４に示すように、本実施の形態３のネットワーク回路は実施の形態１と同じ回路構成であるが、第１の各スピーカユニット１２、１５の極性が第２の各スピーカユニット１３、１６と同じ極性で接続されている。

そして、各スピーカユニット１２、１３、１５、１６の軸上の同一測定距離における周波数特性は図１５に示す通りである。第１の各スピーカユニット１２、１５の音圧周波数特性を破線Ｂに、その位相周波数特性を破線Ｄに、第２の各スピーカユニット１３、１６の音圧周波数特性を実線Ａに、その位相周波数特性を実線Ｃに示す。

図１５から分かるように本実施の形態３では、実施の形態１とは逆に、中音域から高音域にかけて第１の各スピーカユニット１２、１５の放射音の位相を、第２の各スピーカユニット１３、１６の放射音の位相よりも９０°程度進めている。

以上のように構成することにより、実施の形態１で述べたのと同じ作用、効果が得られる。なぜならば本実施の形態３では、第１の各スピーカユニット１２、１５を第２の各スピーカユニット１３、１６よりも外側に配置しているので、図１３に示すように、聴取位置Ｐから遠い方のスピーカシステム１４の第１のスピーカユニット１５から聴取位置Ｐまでの距離Ｌ１５は、第２のスピーカユニット１６から聴取位置Ｐまでの距離Ｌ１６よりも４ｃｍほど長くなる。

このため、第１のスピーカユニット１５の放射音の位相は第２のスピーカユニット１６の放射音の位相よりも中音域において既に９０°程度進んでいるので、両者の聴取位置Ｐでの到達音の位相差は減少することになる。そのために、第１のスピーカユニット１５からの到達音と第２のスピーカユニット１６からの到達音の位相差は０°に近づき、両者の放射音は強め合うわけである。

一方、聴取位置Ｐから近い方のスピーカシステム１１の第１のスピーカユニット１２から聴取位置Ｐまでの距離Ｌ１２は、第２のスピーカユニット１３から聴取位置Ｐまでの距離Ｌ３よりも４ｃｍほど短い。

このため、第１のスピーカユニット１２の放射音の位相は第２のスピーカユニット１３の放射音の位相よりも中音域において既に９０°程度進んでいるので、両者の聴取位置Ｐでの到達音の位相差は増大することになる。そのために、第１のスピーカユニット１５からの到達音と第２のスピーカユニット１６からの到達音の位相差は１８０°に近づき、両者の放射音は弱め合うわけである。

従って実施の形態１で説明したのと全く同じ作用、効果が得られる。さらに本実施の形態３では、第１の各スピーカユニット１３、１６を第１の各スピーカユニット１２、１５よりも外側に配置したことにより、第１の各スピーカユニット１２、１５の放射音がディスプレイに遮られにくくなるので、各スピーカシステム１１、１４を後方に寄せて設置することができる。

従って以上のように構成することにより本実施の形態３のスピーカ装置は、実施の形態１で説明した効果に加えて、各スピーカシステム１１、１４を後方に寄せて設置することができ設置の自由度が向上する。

またその他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは言うまでもない。
（実施の形態４）
図１６は本発明の実施の形態４におけるスピーカ装置の斜視図であり、左側のスピーカシステム２１を示している。図１６において、第１のスピーカユニット２２は内側方向に音を放射し、第２のスピーカユニットは正面付近方向に音を放射するように配置されている。そしてまた第１のスピーカユニット２２と第２のスピーカユニット２３が互いに上下に配置されるように、キャビネット２１ａに取り付けられている。

各スピーカユニット２２、２３は実施の形態１で説明したものと同じ仕様である。またネットワーク回路の構成も同じである。

このように構成することにより、上で述べたのと同様の本発明の作用、効果が得られるばかりでなく、スピーカシステム２１を横幅方向に小型化することができる。

なお本実施の形態４では第１のスピーカユニット２２の口径を６．５ｃｍ、第２のスピーカユニットの口径を８ｃｍとしたが、第２のスピーカユニットの口径を小さくするなどして、さらにスピーカシステムの横幅寸法を小さくすることが可能である。

またその他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは言うまでもない。
（実施の形態５）
図１７は本発明の実施の形態５におけるスピーカ装置の斜視図であり、左側のスピーカシステム３１を示している。図１７において、キャビネット３１ａの形状、第２のスピーカユニット３３は実施の形態１と同じである。

本実施の形態５においては、第１のスピーカユニットをマルチウェイ構成としており、第１のスピーカユニットの低域側３２ａと第１のスピーカユニットの高域側３２ｂとで構成している。第１のスピーカユニットの低域側３２ａは口径６．５ｃｍのミッドレンジユニットであり、第１のスピーカユニットの高域側３２ｂは口径２．５ｃｍのドーム型ツィータである。両者のクロスオーバ周波数は約８ｋＨｚである。

このように構成することにより、上で述べたのと同様の本発明の作用、効果が得られるばかりでなく、音質自体を向上させることができる。つまり第１のスピーカユニットが１個だけの場合は、口径が数ｃｍ程度のフルレンジユニットや中高音用ユニットを用いることが多いので、高音域の周波数の高い帯域の再生能力や音質が十分でない場合がある。第１のスピーカユニットの高域側３２ｂには専用のツィータを用いることができるので、優れた高音域の音質を得ることができる。

なおこの場合は、第１のスピーカユニットの高域側３２ｂの低域側の再生周波数帯域、つまりクロスオーバ周波数について配慮が必要である。なぜならば小口径のツィータは指向性が広いのでクロスオーバ周波数を低くしすぎると、聴取位置から遠い方の第１のスピーカユニットから聴取位置に到達する高音域の音圧に対して、聴取位置に近い方の第１のスピーカユニットから到達する高音域の音圧を大幅に小さくするという作用が減少してしまうからである。

このため本実施の形態５では、クロスオーバ周波数を８ｋＨｚとし、口径２．５ｃｍドーム型ツィータの実効振動半径においてｋａ＝２（ｋは波長定数、ａは実効振動半径）となって指向性が狭くなり始める周波数としている。

またその他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは言うまでもない。
（実施の形態６）
図１８は本発明の実施の形態６におけるスピーカ装置の斜視図であり、左側のスピーカシステム４１を示している。図１８において、キャビネット４１ａの水平面内形状、第１のスピーカユニット４２、第２のスピーカユニット４３は実施の形態１と同じであり、その配置位置関係も同じである。またネットワーク回路も同じである。

本実施の形態６においては、第１のスピーカユニット４２と第２のスピーカユニット４３をマルチチャンネル再生用のセンタースピーカとして用い、マルチチャンネル再生用のフロント用スピーカシステムのスピーカユニット４８と一体的にスピーカ装置を構成している。スピーカユニット４８は口径８ｃｍのフルレンジ型ユニットである。

このように構成することにより、上で述べたのと同様の本発明の作用、効果が得られるばかりでなく、独立したセンタースピーカを設置する必要のない簡便なマルチチャンネル再生用スピーカ装置を実現することができる。
（実施の形態７）
図１９は本発明の実施の形態７におけるスピーカ装置の構成図である。図１９において、左側のスピーカシステム５１には第１のスピーカユニット５２、第２のスピーカユニット５３が取り付けられている。右側のスピーカシステム５４には第１のスピーカユニット５５、第２のスピーカユニット５６が取り付けられている。第１の各スピーカユニット５２、５５と第２の各スピーカユニット５３、５６の配置位置関係は、実施の形態１と同じである。

本実施の形態７においては、第１の各スピーカユニット５２、５５は口径６．５ｃｍのフルレンジ型ユニット、第２の各スピーカユニット５３、５６は口径８ｃｍのフルレンジ型ユニットとしている。

そしてセンターチャンネル信号は６ｄＢ／ｏｃｔ型のハイパスフィルタにより中音域と高音域を通過させてから、インバータで位相を反転させてアンプ（Ｃ）に入力し、第１の各スピーカユニット５２、５５を駆動している。また一方、センターチャンネル信号は６ｄＢ／ｏｃｔ型のローパスフィルタにより高音域を減衰させてから、アンプ（Ｒ＋Ｃ）とアンプ（Ｌ＋Ｃ）に入力し、第２の各スピーカユニット５３、５６を駆動している。

このように構成したことによりセンターチャンネル信号については、第１の各スピーカユニット５２、５５と第２の各スピーカユニット５３、５６に印加される入力信号の特性は、実施の形態１で説明したものと同じになる。従ってセンターチャンネル信号に対して本発明の作用、効果が発揮され、センターチャンネルの音声信号に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果を得ることができる。

さらに本実施の形態７においては、フロントのＬチャンネル信号とＲチャンネルの信号をそれぞれアンプ（Ｒ＋Ｃ）とアンプ（Ｌ＋Ｃ）に入力し、第２の各スピーカユニット５３、５６で再生している。つまり第２の各スピーカユニット５３、５６が、センターチャンネルの高音域を減衰させた信号とフロントチャンネルの信号を重畳して再生するように構成している。

以上のように構成することにより、合計４個という最少のスピーカユニット数で、センターチャンネルとフロントＬ・Ｒチャンネルを再生するスピーカ装置を実現することができる。

従って本実施の形態７によれば、センター用スピーカシステムがフロント用スピーカシステムと一体的に構成されているので、独立したセンター用スピーカシステムを設置する必要がないばかりか、センターチャンネルの音声信号に対して高い中央音像定位効果が得られ、なおかつローコストかつ小型のマルチチャンネル再生用スピーカ装置を実現することができる。

またその他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは言うまでもない。

本発明のスピーカ装置によれば、歌声やセリフなど音声に対しても中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の効果が高いばかりでなく、違和感のない自然な音質が得られまた大音圧再生ができさらにまた小型化も可能であるので、一般の２チャンネルステレオ音響再生機器やマルチチャンネル音響再生機器ばかりでなく、テレビ用音響再生機器、車載用音響再生機器、パソコン内蔵音響再生機器、ポータブル音響再生機器など、電子機器全般の音響再生用に有用である。また左右方向の中央音像定位化のみならず。本発明のスピーカ装置を上下対称に配置することにより、高さ方向に音像を中央定位化させることもできる。以上のように、本発明のスピーカ装置は極めて実用的価値の高いものである。

本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の構成図 本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の斜視図 本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置のネットワーク回路図 本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの周波数特性図 本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の周波数特性図 本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の中音域の作用を示す説明図 本発明の実施の形態１におけるスピーカ装置の高音域の作用を示す説明図 本発明の他の実施の形態におけるスピーカ装置のスピーカユニット配置図 本発明の他の実施の形態におけるスピーカ装置のスピーカユニット配置図 本発明の他の実施の形態におけるスピーカ装置のスピーカユニット配置図 本発明の実施の形態２におけるスピーカ装置のネットワーク回路図 本発明の実施の形態２におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの周波数特性図 本発明の実施の形態３におけるスピーカ装置のスピーカユニット配置図 本発明の実施の形態３におけるスピーカ装置のネットワーク回路図 本発明の実施の形態３におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの周波数特性図 本発明の実施の形態４におけるスピーカ装置の斜視図 本発明の実施の形態５におけるスピーカ装置の斜視図 本発明の実施の形態６におけるスピーカ装置の斜視図 本発明の実施の形態７におけるスピーカ装置の構成図 従来のスピーカ装置の作用を示す説明図 従来のスピーカ装置の構成図 従来のスピーカ装置の周波数特性図 従来のスピーカ装置の周波数特性図 従来のスピーカ装置の構成図

符号の説明

１ 左側のスピーカシステム
１ａ 左側のスピーカシステムのキャビネット
２ 左側のスピーカシステムの第１のスピーカユニット
３ 左側のスピーカシステムの第２のスピーカユニット
４ 右側のスピーカシステム
４ａ 右側のスピーカシステムのキャビネット
５ 右側のスピーカシステムの第１のスピーカユニット
６ 右側のスピーカシステムの第２のスピーカユニット

Claims (5)

1. 聴取中心軸から見て両側に間隔をもって略対称な位置に設置される少なくとも一対のスピーカシステムから成るスピーカ装置であり、前記各スピーカシステムは第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットを備え、前記各スピーカユニットを前記聴取中心軸から見て略対称に配置し、前記各スピーカシステムから前記聴取中心軸を見る方向を内側方向とした時、前記第１のスピーカユニットは内側方向に音を放射するとともに少なくとも中音域以上を再生し、前記第２のスピーカユニットは前記スピーカシステムの正面付近方向または前記第１のスピーカユニットよりも外側方向に音を放射するとともに高音域を減衰させ、前記スピーカシステムの片方の正面付近方向の聴取位置に対して、近い方の前記スピーカシステムの前記第１のスピーカユニットから到達する音と前記第２のスピーカユニットから到達する音が、中音域において互いに弱め合うようにし、前記聴取位置に近い方の前記スピーカシステムから到達する中音域の音圧が、前記聴取位置から遠い方の前記スピーカシステムから到達する中音域の音圧よりも減衰するように構成し、前記第１のスピーカユニットを、聴取中心軸から見て前記第２のスピーカユニットよりも内側に配置し、６ｄＢ／ｏｃｔ型のネットワーク回路により、前記第１のスピーカユニットの低域を減衰させ、前記第２のスピーカユニットの高域を減衰させ、かつ前記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットの両方が、同等の音圧で、人間の声の第２ホルマント周波数および第３ホルマント周波数の一部または全部を含む中音域を再生し、前記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットとを、逆極性で前記ネットワーク回路に接続し、前記中音域において、前記第１のスピーカユニットの放射音の位相を上記第２のスピーカユニットの放射音の位相よりも遅らせたことを特徴とする、スピーカ装置。
2. 前記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットを互いに上下に配置したことを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 前記第１のスピーカユニットをマルチウェイ構成としたことを特徴とする、請求項１または２に記載のスピーカ装置。
4. 前記スピーカシステムをマルチチャンネル再生用のセンタースピーカとし、マルチチャンネル再生用のフロント用スピーカシステムと一体的に構成したことを特徴とする、請求項１乃至３に記載のスピーカ装置。
5. 前記第２のスピーカユニットが、センターチャンネルの高音域を減衰させた信号とフロントチャンネルの信号を重畳して再生することを特徴とする、請求項４に記載のスピーカ装置。