JP2002291085A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒筐体の長さに起因して発生する高音域及
び低音域の二律背反的問題を解決し、聴感領域の音響信
号を忠実に再生することができる。 【解決手段】 低音用スピーカユニット２ａを備えたＵ
字型円筒形状の円筒筐体１ａと、高音用スピーカユニッ
ト２ｂ，２ｃをそれぞれ備えた直線円筒形状の円筒筐体
１ｂ，１ｃを備えた直線円筒形状の円筒筐体１ｃと備
え、これらの円筒筺体１ａ，１ｂ，１ｃをともに、実質
的に垂直方向に立設するように支持する支持部材１５及
びスピーカベース１４を備える。高音用スピーカユニッ
ト２ｂ，２ｃと、低音用スピーカユニット２ａのクロス
オーバー周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを、高音用スピーカ
ユニット２ｂ，２ｃの中心と、低音用スピーカユニット
２ａの中心とを結ぶ距離の１／４を波長とする周波数よ
りも低い周波数に設定し、クロスオーバー周波数Ｆを上
限値Ｆｍａｘ以下でありかつ実質的にその近傍の周波数
に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、楽音などの複雑な
波形の信号を忠実に再生するためのスピーカ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の円筒筐体型スピーカ装置は、
１本の円筒筐体を垂直に立設し、上部開口端部にスピー
カユニットを装着した構造とし、当該スピーカ装置を中
心として無指向で発生信号を放射することができる。ス
ピーカユニットには、全域型スピーカユニット又は２ウ
ェイ型スピーカユニット（高音用スピーカユニットを低
音用スピーカユニットの振動板に囲まれた状態でほぼ同
軸状に配備した構造のものをいう。）を用い、人の可聴
帯域といわれている約２０Ｈｚから２０ｋＨｚの音響信
号を再生するのであるが、この場合に起こりうる問題点
は、約２００Ｈｚ以下の低音域で発生する。その問題点
は、次に示す２点に集約される。 （１）低音部の音圧減少による量感の不足。 （２）円筒筐体の長さを１／４波長とする周波数より低
音域にある音響信号を再生する場合に起こる再生音の質
的劣化。

【０００３】従来技術の円筒筐体型スピーカ装置は、高
音の聴感レベル低下を防ぐために円筒筐体の長さを制限
せざるを得ず、長いものでも１ｍ前後に抑えている。例
えば、円筒筐体の長さを１ｍとした場合、１／４波長が
１ｍの周波数は８６Ｈｚである。

【０００４】ここで、上記スピーカユニットの背面から
発せられた音波は、円筒筐体内を下部方向に向かって空
気の疎密状態で伝搬して行く。音波が８６Ｈｚより低い
場合には、１ｍの長さを有する円筒筐体の中に音波を構
成している空気の疎密状態の全てを収めることができな
い。このことは、１ｍの円筒筐体では８６Ｈｚより低い
音響信号を満足できる状態で再生することが、理論的に
無理であるということである。さらに、この現象は再生
周波数が低くなるほど顕著になってくる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の低音域における
問題点は、長さが無限の円筒筐体では発生しない。しか
し、立設された円筒筐体型スピーカ装置では、上方向に
放射される音を横方向に無指向で分散して放射させると
き、現実的には長さが１ｍ前後の円筒筐体を用いざるを
得ないため、低音域における問題を根本的に解決するこ
とができなかった。

【０００６】ＣＤやＤＶＤなどのプログラムソースに含
まれている低音を満足に再生するためには、少なくとも
４０Ｈｚ前後の音響信号が再生できる必要がある。４０
Ｈｚの音響信号を再生するためには、４０Ｈｚの波長の
１／４、すなわち

【数１】（３４４ｍ÷４０）÷４＝２．１５ｍ の長さの円筒筐体が必要になる。しかし、この長さのも
のを垂直に立てて使用するとスピーカユニットの位置が
高くなり、ユーザが立って音を聞くときでさえ、高音域
の聴感レベルが大きく減少するという問題が発生する。
さらに、この現象は周波数が高くなるほど顕著になって
くる。

【０００７】例えば、円筒筐体を中間点で折り曲げて対
処する方法も考えられるが、折り曲げることにより波長
の短い高域の特性が劣化し、忠実性の高い再生が困難に
なる。

【０００８】楽音などの複雑な波形信号を忠実に再生す
るための円筒筐体型スピーカに関するもので、同様な目
的の先行例として、特開平５−５６４９３号公報、特開
平５−１４５９８３号公報及び特願平１１−３４３０２
６号公報などがあるが、いずれも低音の再生に関し、量
的、質的な面で問題を抱えていた。

【０００９】本発明の目的は、円筒筐体の長さに起因し
て発生する高音域及び低音域の二律背反的問題を解決
し、聴感領域の音響信号を忠実に再生することができる
スピーカ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るスピー
カ装置は、一端に低音用スピーカユニットを備え、折り
返し形状を有する筒形状の第１の筒筐体と、一端に高音
用スピーカユニットを備えた少なくとも１つの筒形状の
第２の筒筐体とをともに、実質的に垂直方向に立設する
ように支持する支持手段とを備えたスピーカ装置であっ
て、上記高音用スピーカユニットと上記低音用スピーカ
ユニットのクロスオーバー周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘ
を、上記高音用スピーカユニットの中心と、上記低音用
スピーカユニットの中心とを結ぶ距離の１／４を波長と
する周波数よりも低い周波数に設定し、上記クロスオー
バー周波数Ｆを上記上限値Ｆｍａｘ以下でありかつ実質
的にその近傍の周波数に設定したこと特徴とする。

【００１１】また、第２の発明に係るスピーカ装置は、
一端に低音用スピーカユニットを備え、折り返し形状を
有する筒形状の第１の筒筐体と、一端に高音用スピーカ
ユニットを備えた少なくとも１つの筒形状の第２の筒筐
体とをともに、実質的に垂直方向に立設するように支持
する支持手段とを備えたスピーカ装置であって、上記高
音用スピーカユニットと上記低音用スピーカユニットの
クロスオーバー周波数Ｆの下限値Ｆｍｉｎを、上記第２
の筒筐体の長さを波長とする周波数から１オクターブだ
け高い周波数に設定し、クロスオーバー周波数Ｆの上限
値Ｆｍａｘを、上記高音用スピーカユニットの中心と、
上記低音用スピーカユニットの中心とを結ぶ距離の１／
４を波長とする周波数よりも低い周波数に設定し、上記
クロスオーバー周波数Ｆを上記下限値Ｆｍｉｎ以上であ
りかつ上記上限値Ｆｍａｘ以下に設定したことを特徴と
する。

【００１２】上記スピーカ装置において、好ましくは、
上記第１の筒筐体の他端に連結され、上記第１の筒筐体
の長さを延在させる延長筒をさらに備えたことを特徴と
する。

【００１３】また、上記スピーカ装置において、好まし
くは、上記第１の延長筒に連結され、上記第１の筒筐体
と上記第１の延長筒の長さをさらに調節可能に延在させ
る調節筒をさらに備えたことを特徴とする。

【００１４】さらに、好ましくは、上記第１の筒筐体は
Ｕ字状の円筒形状を有し、上記第２の筒筐体は直線の円
筒形状を有することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。

【００１６】＜第１の実施形態＞図１は本発明に係る第
１の実施形態である２ウェイ円筒筐体型スピーカ装置の
外観を示す斜視図である。また、図２（ａ）は図１の２
ウェイ円筒筐体型スピーカ装置を正面側２０１からみた
ときの正面図であり、図２（ｂ）はその装置を上方から
みたときの平面図である。さらに、図３は図１の２ウェ
イ円筒筐体型スピーカ装置を側面側２０２から見たとき
の側面図である。この第１の実施形態に係る２ウェイ円
筒筐体型スピーカ装置は、（ａ）低音用スピーカユニッ
ト２ａを備えたＵ字型円筒形状の円筒筐体１ａと、
（ｂ）高音用スピーカユニット２ｂを備えた直線円筒形
状の円筒筐体１ｂと、（ｃ）高音用スピーカユニット２
ｃを備えた直線円筒形状の円筒筐体１ｃと備え、これら
の円筒筺体１ａ，１ｂ，１ｃをともに、実質的に垂直方
向に立設するように支持する支持部材１５及びスピーカ
ベース１４を備えたスピーカ装置であって、（Ａ）高音
用スピーカユニット２ｂ，２ｃと低音用スピーカユニッ
ト２ａのクロスオーバー周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを、
高音用スピーカユニットの中心と、上記低音用スピーカ
ユニットの中心とを結ぶ距離の１／４を波長とする周波
数よりも低い周波数に設定し、上記クロスオーバー周波
数Ｆを上記上限値Ｆｍａｘ以下でありかつ実質的にその
近傍の周波数に設定し、もしくは（Ｂ）高音用スピーカ
ユニット２ｂ，２ｃと低音用スピーカユニット２ａのク
ロスオーバー周波数Ｆの下限値Ｆｍｉｎを、各円筒筺体
１ｂ，１ｃの長さを波長とする周波数から１オクターブ
だけ高い周波数に設定し、クロスオーバー周波数Ｆの上
限値Ｆｍａｘを、高音用スピーカユニット２ｂ，２ｃの
中心と、低音用スピーカユニット２ａの中心とを結ぶ距
離の１／４を波長とする周波数よりも低い周波数に設定
し、上記クロスオーバー周波数Ｆを上記下限値Ｆｍｉｎ
以上でありかつ上記上限値Ｆｍａｘ以下に設定したこと
を特徴としている。

【００１７】本発明に係る実施形態においては、前述の
二律背反的問題を解決するために、高音用スピーカユニ
ット２ｂ，２ｃと、低音用スピーカユニット２ａをそれ
ぞれ別の円筒筺体１ｂ，１ｃ及び１ａにしたいわゆる２
ウェイ方式とするが、既存の２ウェイスピーカ方式には
以下に述べるような高忠実度再生を阻む致命的な欠点が
ある。

【００１８】既存の２ウェイスピーカ装置は、クロスオ
ーバ周波数Ｆが２千Ｈｚから数千Ｈｚの高域に設定され
ており、当該帯域の平均波長が１０ｃｍ前後と極めて短
い。また、各高音用スピーカユニット２ｂ，２ｃの中心
と低音用スピーカユニット２ａの中心との間の距離が１
０ｃｍ以上になっているものが多く、上記平均波長に比
べてほぼ同じレベルの長さになっている。このため、高
音用と低音用の両方のスピーカユニット２ｂ，２ｃ及び
２ａから発せられた音波は位相がかなり異なった状態で
空中の空間で合成されることになり、正しい音波信号を
再生することができない。

【００１９】本発明に係る実施形態は、円筒筐体型スピ
ーカ装置が有している優れた特性、すなわち高音用円筒
筐体１ｂ，１ｃが音波の持つ空気の疎密状態を十分に収
容できる長さを有するとき、その長さが１／４波長に相
当する周波数より高い再生領域では、再生音の自然さに
おいて他の方式を凌駕していること、さらに、高音用円
筒筐体１ｂ，１ｃが８０ｃｍ前後の実用的な長さにおい
ても質のよい中低音領域までの再生が可能であること、
などの点に着目したものである。

【００２０】この知見に基づいて、高音用スピーカユニ
ット２ｂ，２ｃが受け持つ周波数の下限値を、４００Ｈ
ｚから２００Ｈｚ前後の中低音領域まで下げ、既存の２
ウェイスピーカの平均的クロスオーバ周波数の１／１０
程度にすることで、両スピーカユニット２ｂ，２ｃ及び
２ａから発せられる音波信号の位相差を極めて少なく抑
えることを可能とした。従って、本発明に係る実施形態
の目的は、円筒筐体型スピーカの特長を活かした理想的
な２ウェイ方式のスピーカ装置を提供することにある。

【００２１】高音用スピーカユニット２ｂ，２ｃと低音
用スピーカユニット２ｃのクロスオーバ周波数Ｆの下限
値を、高音用円筒筐体１ｂ，１ｃの長さの４倍長が１波
長に相当する周波数（円筒筐体１ｂ，１ｃ内に音波の疎
密状態の全てを収容できる限界の周波数）の、好ましく
は１オクターブ以上高い周波数に設定する。これによ
り、高音用スピーカユニット２ｂ，２ｃが受け持つ周波
数の下限領域における音響信号の音圧低下が抑制される
とともに、下限領域における音響信号波形の忠実性を保
つことができる。

【００２２】例えば、高音用円筒筐体１ｂ，１ｃの長さ
が７０ｃｍであるとき、空気中の音速を３４，４００ｃ
ｍとすれば、クロスオーバー周波数Ｆの下限値Ｆｍｉｎ
は、次式で表される。

【数２】Ｆｍｉｎ＝３４，４００÷（７０×４）＝１２
２．９Ｈｚ

【００２３】より好ましくは、クロスオーバー周波数Ｆ
の下限値Ｆｍｉｎは、上記の下限値Ｆｍｉｎの２倍高調
波であり、その周波数は次式で表される。

【数３】Ｆｍｉｎ＝１２２．９×２＝２４５．８Ｈｚ

【００２４】一方、クロスオーバー周波数Ｆの上限値Ｆ
ｍａｘは、低音用及び高音用スピーカユニット２ａ及び
２ｂ，２ｃの（振動板の）中心点間を結ぶ距離の４倍を
１波長とする周波数に設定する。これにより、両スピー
カユニット２ａ及び２ｂ，２ｃから発せられる音波の位
相差を９０度以内に納めることができ、音波合成で発生
する忠実性の低下を抑えることができる。

【００２５】例えば、低音用及び高音用スピーカユニッ
ト２ａ及び２ｂ，２ｃの（振動板の）中心点間を結ぶ距
離が２５ｃｍであるとき、クロスオーバー周波数Ｆの上
限値Ｆｍａｘは次式で表される。

【数４】 Ｆｍａｘ＝３４４００÷（２５×４）＝３４４Ｈｚ

【００２６】クロスオーバ周波数Ｆを上限値Ｆｍａｘに
近い値に設定すると、高音用スピーカユニット２ｂ，２
ｃの受け持ち周波数領域における低域再生特性が向上す
るが、反面両スピーカユニット２ａ及び２ｂ，２ｃが発
する音波の位相差が大きくなり忠実性が低下する。従っ
て、クロスオーバー周波数Ｆは、上述の下限値Ｆｍｉｎ
を下回らない直近の周波数（整数）の中から図５に示す
信号分配ネットワーク１１０のインダクタンスやキャパ
シタンスの各素子の選択が容易な値に設定することが望
ましい。

【００２７】この実施例において、求めるクロスオーバ
ー周波数Ｆは、２４５．８〜３４４Ｈｚの間に存在し、
２４５．８Ｈｚを下回らない。好ましくは、直近の周波
数（整数）、すなわち２４６、２４７、２４８、２４
９、２５０Ｈｚの中から素子選択の容易な２５０Ｈｚに
設定する。

【００２８】本発明に係る実施形態では、信号分配ネッ
トワーク１１０において１２ｄＢ／オクターブのＬＣ型
を用い、高低音用両スピーカユニット２ａ及び２ｂ，２
ｃを逆相接続して使用する。これにより両スピーカユニ
ット２ａ及び２ｂ，２ｃは同相に近い状態で駆動され
る。

【００２９】例えば、クロスオーバー周波数Ｆ＝２５０
Ｈｚ、遮断特性＝１２ｄＢ／オクターブの信号分配ネッ
トワーク１１０を介して高音用スピーカユニット２ｂ，
２ｃに１２２．９Ｈｚの電気信号を供給した場合、その
レベルは平坦部分の電気信号レベルの−１２ｄＢ以下に
抑えることができるため、円筒筐体１ｂ，１ｃの下部
（例、長さ７０ｃｍ）におけるクロスオーバー周波数Ｆ
近辺の音波の乱れが抑制され、再生信号波形の忠実性を
高めることができる。

【００３０】このように、２ウェイスピーカの高音部を
円筒筐体構造とし、その長さを長くする（例えば、７０
ｃｍ）ことによって、クロスオーバ周波数Ｆを一般的な
２ウェイスピーカの１／１０〜１／２０にする（例え
ば、２５０Ｈｚ）ことができる。例えば、２５０Ｈｚの
１波長は１３７．６ｃｍであり、この長さは高音用スピ
ーカユニット２ｂ，２ｃと低音用スピーカユニット２ａ
との間の物理的間隔（２５ｃｍ）に比べて十分長いの
で、一般的な２ウェイスピーカシステムにおいて問題と
なる高低両スピーカから発せられる音波信号の位相差を
少なくすることができ、クロスオーバー周波数Ｆの近傍
における音波信号の波形ひずみを減少させることができ
る。

【００３１】さらに、高音用スピーカユニット２ｂ，２
ｃの円筒筐体１ｂ，１ｃの長さを実用上の限界に近い１
００ｃｍにすれば、クロスオーバ周波数Ｆを８６Ｈｚの
約１オクターブ上の１７５Ｈｚにすることができ、本発
明で示している効果を一層顕著にすることができる。

【００３２】上述のように、クロスオーバー周波数Ｆ
（例えば、Ｆ＝２５０Ｈｚ）の波長が長いので、低音用
スピーカユニット２ａの位置より下方向に離間して（例
では２５ｃｍ）高音用スピーカユニット２ｂ，２ｃを位
置することができるため、低音用スピーカユニット２ａ
から発せられる音圧による高音用スピーカユニット２
ｂ，２ｃに対する影響を少なくすることができる。これ
により、高音用スピーカユニット２ｂ，２ｃから発せら
れる音の忠実性を高めることができる。

【００３３】低音用スピーカユニット２ａはいわゆる中
低音以下の周波数領域を受け持つ（実施例では、２５０
Ｈｚ以下）ので取り扱う波長が長く、実施例では、１３
７．６ｃｍ以上である。このため、円筒筐体１ａの壁面
内部の凹凸状態や円筒筐体１ａの折れ曲がりなどの影響
（反射、屈折等による擾乱）による音質の劣化を抑える
ことができる。この特性を利用して、円筒筐体１ａをＵ
字形に折り曲げることができるので、スピーカユニット
２ａを低位置に保ちながら低音再生に必要な十分な長さ
を確保することができる。

【００３４】低音用円筒筐体１ａは、上記理由によりＵ
字型に折り曲げ、一端（以下、Ａ端部という。）にスピ
ーカユニット２ａを取り付け、もう一方の開口端（以
下、Ｚ端部という。）をＡ端部より高くし、さらにＺ端
部の先端開口１３ａの断面積を円筒底面１２ａの全底面
積の約１／２に絞ることによって、低音の再生限界周波
数を円筒長から計算した値より低くすることができる。

【００３５】本発明による円筒形状型スピーカ装置は、
従来のような１本の円筒筐体の下部開口端をセ設置面か
ら数ｍｍ前後離間して設置する方式とは異なり、低音用
の太いＵ字管の最下部を、接地面が広く安定性の高い設
置台に強固に固定しているので、装置全体の転倒安定性
が極めて高い。従って、円筒筐体１ａ，１ｂ，１ｃ上部
にスピーカユニット２ａ，２ｂ，２ｃ以外に数キログラ
ムの重量物を付加しても、十分な安定性を確保すること
ができる。この特長を活かし、スピーカユニット２ａ，
２ｂ，２ｃのマグネット背面に数キログラム前後の塊状
錘を固着し、スピーカユニット２ａ，２ｂ，２ｃの振動
を吸収させることで再生音の忠実性を高めることができ
る。塊状錘としては、デッドマスという商品名で市販さ
れているが、長さが短く重い非磁性体重量物であればよ
い。

【００３６】以下、図面を参照して、第１の実施形態に
係る実施形態について説明する。

【００３７】図１乃至図３を参照すれば、Ｕ字形状の円
筒筐体１ａは、スピーカベース１４の上面１４ｔに形成
された２つの円形孔１４ａ，１４ｂに圧入することによ
り支持され、円筒筐体１ａの折り返し部１１ａは円錐台
形状のスピーカベース１４のスカート内に収容されて見
えないようになっている。なお、スピーカベース１４の
底面には複数のゴム足１４ｇが取り付けられて、スピー
カベース１４が摺動しないように固定されている。ここ
で、円筒筐体１ａのＡ端部には、高音用スピーカユニッ
ト２ａが装着され、他端のＺ端部には、円筒底面１２ａ
の全底面の１／２の面積を有し直径Ｒの円形状の先端開
口１３ａが形成されている。なお、Ｚ端部はＡ端部より
高い位置に位置するような形状となっている。

【００３８】２本の高音用円筒筐体１ｂ，１ｃは、Ｕ字
形状の円筒筐体１ａ，１ａの中心間を結ぶラインに対し
て垂直２等分線上に、円筒中心を有するように、位置決
めされ、かつ低音用円筒筐体１ｂ，１ｃの上側端部が円
筒筐体１ａのＡ端部よりも低くなり、低音用円筒筐体１
ｂ，１ｃの下側端部がスピーカベース１４の上面１４ｔ
よりも高い位置に位置決めされている。ここで、円筒筐
体１ｂ，１ｃの上端部にはそれぞれ高音用スピーカユニ
ット２ｂ，２ｃが取り付けられる一方、円筒筐体１ｂ，
１ｃの下側端部は全面的な開口となっており、円筒筐体
１ｂ，１ｃはともに支持部材１５を用いてスピーカベー
ス１４に固定された円筒筐体１ａ，１ａにより鉛直方向
である垂直方向に支持されている。

【００３９】円筒筐体１ａ，１ｂ，１ｃの材料として
は、アルミや銅などの金属よりも内部損失の大きい、ア
クリル、紙（硬質のもの）などが好ましいが、内面に制
振材等を貼付すれば金属でもよい。ただし、若干の金属
特有の響きを伴うことがある。さらに、低音用円筒筐体
１ａの内部は、好ましくは、吸音材で充填される。

【００４０】図４は図１の２ウェイ円筒筐体型スピーカ
装置のスピーカユニット２ａの取り付け付近を示す断面
図である。図４において、スピーカユニット２ａは、前
面フレーム９と、スピーカフレーム３と、振動板４と、
マグネット５と、錘６とを備えて構成される。図４に示
すように、円筒筐体１ａのＡ端部よりも若干内側寄りの
位置であって、円筒筐体１ａの内側内周より内側方向に
突出するように、円筒筐体１ａと一体成形で形成してな
る内面突出リング８上に、リングシート形状の制振シー
ト７を介して前面フレーム９の複数の縁端部を載置し、
かつそれぞれ複数の制振ワッシャ（図示せず。）と制振
ネジ１０を用いてスピーカユニット２ａを円筒筐体１ａ
内で固定する。また、スピーカユニット２ａの振動板４
の後部にはマグネット５及び錘６が固着されている。な
お、制振シート７としては、５ｍｍ厚のソルボセイン
（商品名）が適しているが、これ以外の制振シートでも
同等の性能を有するものであればよい。また、制振ネジ
１０及び制振ワッシャとしては、材料にマンガン合金
（Ｍ２０５２型：通称ブラックメタル）を用いたものが
望ましい。しかし入手が不可能な場合には通常の金属素
材のものでもよい。

【００４１】スピーカユニット２ａにおいては、低周波
信号に応答して低周波信号を電気機械変換することによ
り振動板４を振動させて振動板４の前面から音波を発生
して放射する。図４において図示していないボイルコイ
ルはヨークとプレートとの間のギャップ部分に配置さ
れ、当該ボイスコイルに低周波信号を印加すると、ギャ
ップの磁束により低周波信号に従ってボイスコイルが振
動する。そして、ボイスコイルは振動板に機械的に連結
され、ボイスコイルの振動に応じて振動板４が振動し
て、低周波信号に対応した音波が主として振動板４の前
面から図上上部方向に放射される。

【００４２】図４においては、低音用スピーカユニット
２ａの取り付け方法を図示しているが、高音用スピーカ
ユニット２ｂ，２ｃも同様な方法で取り付けられる。

【００４３】図５は、図１の２ウェイ円筒筐体型スピー
カ装置に用いる電気回路を示す回路図である。図５にお
いて、１対の入力端子に入力された音声信号は、電力増
幅器１００により電力増幅された後、信号分配ネットワ
ーク１１０を介して３つのスピーカユニット２ａ，２
ｂ，２ｃに出力される。ここで、信号分配ネットワーク
１１０は、低域通過フィルタ１１１と、高域通過フィル
タ１１２とからなり、ここで、低域通過フィルタ１１１
は、インダクタンスＬ１と、キャパシタンスＣ１とから
なるＬ型の低域通過フィルタである。一方、高域通過フ
ィルタ１１２は、キャパシタＣ２と、インダクタンスＬ
２とからなるＬ型の高域通過フィルタであり、さらに、
インピーダンス保持型減衰器ＡＴＴと、インピーダンス
整合用抵抗Ｒ１，Ｒ２を備えている。電力増幅器１００
の出力端子は、低域通過フィルタ１１１を介して低音用
スピーカユニット２ａに接続される一方、高域通過フィ
ルタ１１２を介して２個の高音用スピーカユニット２
ｂ，２ｃに接続される。

【００４４】以上のように構成された実施形態に係るス
ピーカ装置のシステムは、実際に教会やホール用として
設計、試作したものであり、強力なパワーで十分に低い
低音から明瞭で繊細な高音に至るまでの再生を、上述の
ように従来にないハイレベルの品質で提供できるもので
ある。

【００４５】本実施形態に係る実施例（試作機）を例に
して説明すると、高音用円筒筐体１ｂの長さが７０ｃｍ
であるので、この長さを１／４波長とする周波数は１２
２．９Ｈｚであり、その場合の好ましいクロスオーバ周
波数Ｆは、上述のように２５０Ｈｚである。

【００４６】本実施例では、信号分配ネットワーク１１
０にクロスオーバ周波数２５０Ｈｚ、１２ｄＢ／オクタ
ーブのＬＣネットワークを使用しているので、高音用円
筒筐体２ｂ，２ｃの下部開口部１３ｂ，１３ｃにおける
１２２．９Ｈｚの音圧レベルが、平坦部分の音圧、例え
ば５０００Ｈｚの音圧より１２ｄＢ程度低くなってい
る。これにより、下部開口部１３ｂ，１３ｃにおける２
５０Ｈｚ近辺の音波の乱れを抑えることができる。

【００４７】また、実施例では低音用スピーカユニット
２ａを中心にして、上記高音用スピーカユニット２ｂ，
２ｃを左右対称に配備している。このように、２本の高
音用スピーカユニット２ｂ，２ｃを並列駆動することで
強力なパワーを得ることができると共に、低音用スピー
カユニット２ａと仮想的に同軸を形成させることができ
る。しかしながら、用途によってパワーが少なくてもよ
い場合には高音用スピーカユニット２ｂ，２ｃは１本で
よい。

【００４８】実施例の低音用円筒筐体１ａは２６０ｃｍ
の長さを有するため、２６０ｃｍを１／４波長とする周
波数、すなわち３３Ｈｚの音波を形成している空気の疎
密状態の全てを同時に円筒筐体１ａ内に収容することが
できる。これにより、超低域に至るまでの充実した低音
再生が可能になる。

【００４９】この低音スピーカユニット１ａが受持つ音
波の波長は１３７．６〜１０４２ｃｍ（対応する周波数
２５０〜３３Ｈｚ）であり、円筒筐体１ａの壁面内部の
凹凸状態や折り返し部１１ａの曲面変化度に比較して十
分な長さを有しているので、音波の反射、屈折等による
擾乱を実用上無視できるレベルに抑えることができる。

【００５０】低音用円筒筐体１ａのＺ端部は、Ａ端部側
の円筒筐体長の２０〜３０％程度高くなるように位置決
めし、先端開口１３ａには閉塞板である円筒底面１２ａ
を取り付け、その中心部に円形孔が形成されており、そ
の断面積は、好ましくは底面の全断面積の１／２程度に
設定されるが、より好ましくは、低音域の周波数特性を
見ながら最適な状態になるように設定する。

【００５１】以上のように構成された本実施形態に係る
スピーカ装置について、特に、低音再生について説明す
る。円筒筐体１ａはＵ字形状をしており、Ａ端部に低音
用スピーカユニット２ａを取り付け、Ｚ端部側の筐体長
をＡ端部側より２０〜３０％高く設定し、Ｚ端部に閉塞
板である円筒底面１２ａを取り付け、その中心部に先端
開口１３ａを形成している。上述の実施例（試作機）で
は、先端開口１３ａの断面積は筐体の断面積の１／２に
している。この状態において、スピーカユニット２ａの
上部とＺ端部の先端開口１３ａの上部の音波の関係につ
いて考察すると、基本的には両者は逆相である。従っ
て、両者の音圧が等しければ打ち消し合って音波は消失
する。しかしながら、実施例では、以下の特徴を有す
る。

【００５２】（ａ）円筒筐体１ａの長さ２６０ｃｍが１
／４波長に相当する周波数３３Ｈｚで共振し再生音圧が
大きくなり、さらに３３Ｈｚの奇数倍の周波数９９、１
６５、２３１でも共振する。 （ｂ）円筒筐体１ａの長さが２６０ｃｍあるため両方の
音波に位相差が生じる。 （ｃ）円筒筐体１ａ内に吸音材が全長にわたって充填さ
れているので音エネルギーが減少する。 （ｄ）Ｚ端部の先端開口１３ａの断面積が１／２に絞ら
れているため閉管と開管の両方の性格を持つ。

【００５３】以上の特徴により次に示すような傾向で低
音が再生される。 （Ａ）閉管と開管の両方の性格を持つため、１つの性格
のときよりも発生する現象が弱まる。 （Ｂ）閉管の場合には最低共振周波数は６６Ｈｚで、そ
の偶数倍の１３２Ｈｚにも共振点ができるので共振点の
総数が増える。 （Ｃ）最低共振周波数の３３Ｈｚは低音用スピーカユニ
ット２ａの最低周波数Ｆｏと近似であるので強くなり、
超低音感が出てくる。 （Ｄ）その他の共振点はクロスオーバ周波数Ｆまでの間
に５ポイントあり、上記（Ａ）による理由と吸音材によ
る吸収によって頭が抑えられ周波数特性の平坦性が出て
くる。 （Ｅ）管共振では基本共振周波数から倍率が高くなるほ
ど共振現象が弱くなるので、低域の上限領域ではさらに
平坦性が出てくる。

【００５４】この実施形態では、従来のスピーカ装置の
殆どが再生音をスピーカ装置の前面に向けて放射してい
ること、一部には後方に放射するものが存在するもの
の、生の楽器やオーケストラが奏でる音のような全方位
で、かつ上方に向けての音波の強い放射がないことなど
による臨場感の欠落や自然感の欠如が、生演奏的雰囲気
の再現を阻む最大の原因であることを突き止め、さら
に、従来の類似方式では不足していた超低音を含む可聴
帯域全般に亘る忠実性の高い再生を、実演奏的な音の出
し方と音の姿で、眼前に展開できるスピーカ装置を提供
することができる。

【００５５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、円筒筐体の長さに起因して発生する高音域及び低音
域の二律背反的問題を解決し、聴感領域の音響信号を忠
実に再生することができるスピーカ装置を提供すること
ができる。

【００５６】＜第２の実施形態＞図６は本発明に係る第
２の実施形態である２ウェイ円筒筐体型スピーカ装置の
構成を示す側面図であり、図１乃至図４と同様のものに
ついては同一の符号を付している。この第２の実施形態
は、第１の実施形態に比較して、延長円筒管２０と、調
節円筒管２１とをさらに備えたことを特徴とする。低音
の再生限界周波数をさらに低く延ばす必要がある場合に
は、図６に示すように、Ｚ端部の絞り孔である先端開口
１３ａから逆Ｕ字管である延長円筒管２０を介して下方
に向け円筒を延長（下部開放端を設置面から約２０ｃｍ
以上の高さまでの範囲内で）することにより実現するこ
とができる。当該構造の、一端が他端より長い変形Ｕ字
型円筒筐体の最底部が重心点になるように重量バランス
をはかり、その部分を受け台に固定設置することによっ
てスピーカ装置全体の振動吸収抑制効果を高めることが
できる。

【００５７】図６において、Ｚ端部の先端開口１３ａ
に、先端開口１３ａと同じ断面積を有するＵ字形状の延
長円筒管２０及びその先端の調節円筒管２１を取り付
け、その先端開口２１ｚを、スピーカベース１４の上面
１４ｔの設置面より２０ｃｍ以上離間しておく。ここ
で、図６でハッチングで図示した調節円筒管２１は、そ
の一部が延長円筒管２０の内部に挿入するように圧入し
て固定され、その挿入長を可変できる構造となってお
り、この挿入長をスピーカ装置の設置場所や室内状況に
応じて低音調整を行う。なお、延長円筒管２０を取り付
けた場合の底面開口１３ａの断面積は、取り付けない場
合と異なることが多い。従って、当該スピーカ装置のシ
ステムの電気的な特性計測とヒアリングを繰り返し、最
適値を選定することが必要である。

【００５８】なお、延長円筒管２０の取り付け方法の変
形例を以下に示す。

【００５９】＜第１の変形例＞図７は第２の実施形態の
第１の変形例である２ウェイ円筒筐体型スピーカ装置の
Ｚ端部の構成を示す断面図である。円筒筐体１ａのＺ端
部の円筒周囲に円形孔１１５を形成してそれに延長円筒
管２０ａを圧入することにより、円筒筐体１ａからの音
波を延長円筒管２０ａに逃がす構造としている。なお、
円筒筐体１ａのＺ端部にそれと一体成形されてなる内面
突出リング１１４上に円筒底面１１２によりＺ端部は密
封して閉塞されている。

【００６０】＜第２の変形例＞図８は第２の実施形態の
第２の変形例である２ウェイ円筒筐体型スピーカ装置の
Ｚ端部の構成を示す断面図である。円筒筐体１ａのＺ端
部の円筒周囲に円形孔１１５を形成する一方、延長円筒
管２０ｂの端部にも円筒周囲に、円形孔１１５と同一形
状の円形孔１１６を形成し、これら円形孔１１５，１１
６の両方に連絡通路管２２を圧入することにより、円筒
筐体１ａからの音波を延長円筒管２０ｂに逃がす構造と
している。なお、円筒筐体１ａのＺ端部にそれと一体成
形されてなる内面突出リング１１４上に円筒底面１１２
によりＺ端部は密封して閉塞されている。また、延長円
筒管２０ｂの端部にそれと一体成形されてなる内面突出
リング２１４上に円筒底面２１２によりその端部は密封
して閉塞されている。

【００６１】＜第１と第２の変形例の効果＞上述のよう
に延長円筒管２０や調節円筒管２１を付加したときは以
下のような作用効果を有する。 （ａ）断面積の大きさの最良値は、付けないときより大
きくなる。そのため開管的性格が強くなり、管長も長く
なるので最低域はさらに下方に伸びる。 （ｂ）開放端が下方を向いており、そのうえスピーカユ
ニット２ａとの距離が長くなるので音圧の相互干渉が弱
まり、周波数特性に平坦性が出てくる。 （ｃ）断面積が本管より小さい延長円筒管２０を付ける
と、テーパ形状パイプと近似の性格が出てきて低域方向
に特性が伸び、さらに消音的性格を帯びてくる。従って
音圧干渉が少なくなり全体的に低音の量感が増大する。
延長円筒管２０による延長によりその傾向が強まる。 （ｄ）延長円筒管２０内の音圧が弱くなってくるのでこ
の部分の吸音材を除くことができ、可変構造が可能にな
る、等の利点が出てくる。

【００６２】以上の実施形態や変形例では、円筒筐体１
ａ，１ｂ，１ｃや延長円筒管２０、又は調節円筒管２１
等において円筒を使用しているが、本発明はこれに限ら
ず、矩形筒などの筒形状の部材を使用してもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、一
端に低音用スピーカユニットを備え、折り返し形状を有
する筒形状の第１の筒筐体と、一端に高音用スピーカユ
ニットを備えた少なくとも１つの筒形状の第２の筒筐体
とをともに、実質的に垂直方向に立設するように支持す
る支持手段とを備えたスピーカ装置であって、上記高音
用スピーカユニットと上記低音用スピーカユニットのク
ロスオーバー周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを、上記高音用
スピーカユニットの中心と、上記低音用スピーカユニッ
トの中心とを結ぶ距離の１／４を波長とする周波数より
も低い周波数に設定し、上記クロスオーバー周波数Ｆを
上記上限値Ｆｍａｘ以下でありかつ実質的にその近傍の
周波数に設定する。もしくは、上記高音用スピーカユニ
ットと上記低音用スピーカユニットのクロスオーバー周
波数Ｆの下限値Ｆｍｉｎを、上記第２の筒筐体の長さを
波長とする周波数から１オクターブだけ高い周波数に設
定し、クロスオーバー周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを、上
記高音用スピーカユニットの中心と、上記低音用スピー
カユニットの中心とを結ぶ距離の１／４を波長とする周
波数よりも低い周波数に設定し、上記クロスオーバー周
波数Ｆを上記下限値Ｆｍｉｎ以上でありかつ上記上限値
Ｆｍａｘ以下に設定する。

【００６４】従って、本発明によれば、円筒筐体の長さ
に起因して発生する高音域及び低音域の二律背反的問題
を解決し、聴感領域の音響信号を忠実に再生することが
できるスピーカ装置を提供することができる。

【００６５】また、従来のスピーカ装置の殆どが再生音
をスピーカ装置の前面に向けて放射していること、一部
には後方に放射するものが存在するものの、生の楽器や
オーケストラが奏でる音のような全方位で、かつ上方に
向けての音波の強い放射がないことなどによる臨場感の
欠落や自然感の欠如が、生演奏的雰囲気の再現を阻む最
大の原因であることを突き止め、さらに、従来の類似方
式では不足していた超低音を含む可聴帯域全般に亘る忠
実性の高い再生を、実演奏的な音の出し方と音の姿で、
眼前に展開できるスピーカ装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施形態である２ウェイ
円筒筐体型スピーカ装置の外観を示す斜視図である。

【図２】 （ａ）は図１の２ウェイ円筒筐体型スピーカ
装置を正面側２０１からみたときの正面図であり、
（ｂ）はその装置を上方からみたときの平面図である。

【図３】 図１の２ウェイ円筒筐体型スピーカ装置を側
面側２０２から見たときの側面図である。

【図４】 図１の２ウェイ円筒筐体型スピーカ装置のス
ピーカユニット２ａの取り付け付近を示す断面図であ
る。

【図５】 図１の２ウェイ円筒筐体型スピーカ装置に用
いる電気回路を示す回路図である。

【図６】 本発明に係る第２の実施形態である２ウェイ
円筒筐体型スピーカ装置の構成を示す側面図である。

【図７】 第２の実施形態の第１の変形例である２ウェ
イ円筒筐体型スピーカ装置のＺ端部の構成を示す断面図
である。

【図８】 第２の実施形態の第２の変形例である２ウェ
イ円筒筐体型スピーカ装置のＺ端部の構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…円筒筐体、 ２ａ，２ｂ，２ｃ…スピーカユニット、 １２ａ…円筒底面、 １３ａ…先端開口、 １４…スピーカベース、 ２０，２０ａ，２０ｂ…延長円筒管、 ２１…調節円筒管、 ２２…連絡通路管、 １００…電力増幅器、 １１０…信号分配ネットワーク。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に低音用スピーカユニットを備え、
   折り返し形状を有する筒形状の第１の筒筐体と、 一端に高音用スピーカユニットを備えた少なくとも１つ
   の筒形状の第２の筒筐体とをともに、実質的に垂直方向
   に立設するように支持する支持手段とを備えたスピーカ
   装置であって、 上記高音用スピーカユニットと上記低音用スピーカユニ
   ットのクロスオーバー周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを、上
   記高音用スピーカユニットの中心と、上記低音用スピー
   カユニットの中心とを結ぶ距離の１／４を波長とする周
   波数よりも低い周波数に設定し、上記クロスオーバー周
   波数Ｆを上記上限値Ｆｍａｘ以下でありかつ実質的にそ
   の近傍の周波数に設定したこと特徴とするスピーカ装
   置。
2. 【請求項２】 一端に低音用スピーカユニットを備え、
   折り返し形状を有する筒形状の第１の筒筐体と、 一端に高音用スピーカユニットを備えた少なくとも１つ
   の筒形状の第２の筒筐体とをともに、実質的に垂直方向
   に立設するように支持する支持手段とを備えたスピーカ
   装置であって、 上記高音用スピーカユニットと上記低音用スピーカユニ
   ットのクロスオーバー周波数Ｆの下限値Ｆｍｉｎを、上
   記第２の筒筐体の長さを波長とする周波数から１オクタ
   ーブだけ高い周波数に設定し、クロスオーバー周波数Ｆ
   の上限値Ｆｍａｘを、上記高音用スピーカユニットの中
   心と、上記低音用スピーカユニットの中心とを結ぶ距離
   の１／４を波長とする周波数よりも低い周波数に設定
   し、上記クロスオーバー周波数Ｆを上記下限値Ｆｍｉｎ
   以上でありかつ上記上限値Ｆｍａｘ以下に設定したこと
   を特徴とするスピーカ装置。
3. 【請求項３】 上記第１の筒筐体の他端に連結され、上
   記第１の筒筐体の長さを延在させる延長筒をさらに備え
   たことを特徴とする請求項１又は２記載のスピーカ装
   置。
4. 【請求項４】 上記第１の延長筒に連結され、上記第１
   の筒筐体と上記第１の延長筒の長さをさらに調節可能に
   延在させる調節筒をさらに備えたことを特徴とする請求
   項３記載のスピーカ装置。
5. 【請求項５】 上記第１の筒筐体はＵ字状の円筒形状を
   有し、上記第２の筒筐体は直線の円筒形状を有すること
   を特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれかの１つに
   記載のスピーカ装置。