JP2007116471A - スピーカ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部が密閉されるスピーカエンクロージャーと、スピーカエンクロージャーに設けられ、背面空間を共通にした2以上のスピーカと、前記2以上のスピーカを2つのグループにグループ分けし、一方のグループのスピーカにステレオ左チャンネル信号を供給し、他方のグループのスピーカにステレオ右チャンネル信号を供給する。ステレオ信号にサラウンド効果を付与し、サラウンド効果が付与された後のステレオ右および左チャンネル信号を前記一方および他方のグループスピーカに各々供給する。
【選択図】図2
Description
さらに、従来の2チャンネルに加えて、例えば前方中央、後方左、後方右の3チャンネルおよび低音専用のチャンネルを設けた、いわゆる5.1チャンネルのサラウンド音響装置が普及している。このような構成にすることによって、リスナーは前後左右方向の音像の定位を認識できるようになり、臨場感にあふれた音響効果を体験できるようになる。この音響効果をサラウンド効果という。
しかし、上記のサラウンド音響装置では、合計6個のスピーカをリスナーの周囲に配置することが必要となるから、ある程度の広さを有した空間が必要となり、また、スピーカの増加によってコストが高くなるという問題があった。
好ましい態様として、前記信号供給手段は、ステレオ信号にサラウンド効果を付与するサラウンド効果付与手段を具備し、前記サラウンド効果付与手段によってサラウンド効果が付与された後のステレオ右および左チャンネル信号を前記一方および他方のグループスピーカに各々供給するようにしてもよい。
さらに好ましい態様として、前記信号供給手段は、ステレオ信号の左右チャンネルの低域成分を抽出して前記左右チャンネルに等しく加え、これにより低域成分をモノラル化する低域成分モノラル化手段を有するようにしてもよい。
さらに好ましい態様として、前記一方のグループのスピーカと他方のグループのスピーカは互いの放音方向が所定の角度の広がりを持つようにして配置されるようにしてもよい。
さらに好ましい態様として、前記一方のグループのスピーカと他方のグループのスピーカは前記スピーカエンクロージャー内で互いの背面が対向して配置されるようにしてもよい。
図1は、本発明の実施形態のスピーカシステムの外観を示す斜視図である。図2は、スピーカシステムの図1におけるA−A断面図である。
スピーカエンクロージャー20は、直方体状の密閉型の筐体であり、6面とも板状の部材(例えば、木材、合成樹脂、金属もしくはそれらを張り合わせた合成材等)により形成されている。以下の説明では、スピーカエンクロージャー20の図1におけるzx面に平行な面を前面20a、yz面に平行な面を側面20L、20Rという。
<回路構成例1>
図3は回路構成例1を示す図である。本構成例におけるスピーカ駆動装置30は、入力端子41に入力された左ステレオ信号L1をアンプ42で増幅して信号L2を生成し、左スピーカに供給する。同様に、入力端子43に入力された右ステレオ信号R1をアンプ44で増幅して信号R2を生成し、右スピーカに供給する。
上記の構成によれば、1つのスピーカエンクロージャー20に左右のスピーカ10が設けられている場合に、左右のチャンネルの音波が別々の方向に放射されるから、左右のチャンネルの分離性が向上する。
図4は回路構成例2を示す図である。本構成例におけるスピーカ駆動装置30は、入力端子47に入力された左ステレオ信号L1を加算器48および変換器49に供給する。変換器49では、所定の伝達関数f(x)によって信号L1の位相を所定量だけずらして信号L2を生成し、加算器52に供給する。同様に、入力端子51に入力された左ステレオ信号R1を加算器52および変換器53に供給する。変換器53では、所定の伝達関数f(x)によって信号R1の位相を所定量だけずらして信号R2を生成し、加算器48に供給する。
加算器48では信号L1と信号R2が加算され、信号L1+R2がアンプ50で増幅されて信号L3が生成され、左スピーカに供給される。同様に、加算器52では信号R1と信号L2が加算され、信号R1+L2がアンプ54で増幅されて信号R3が生成され、右スピーカに供給される。
上記の構成によれば、1つのスピーカエンクロージャー20に左右のスピーカ10が設けられている場合に、左右のチャンネルの音波が別々の方向に放射されるから、左右のチャンネルの分離性が向上する。さらに、入力された左右ステレオ信号の位相を所定量だけずらした信号が生成され、その各々がもう一方のチャンネルの入力信号にクロストークされることにより、拡がり感のある音場が形成され、サラウンド効果が得られる。
図5は回路構成例3を示す図である。本構成例におけるスピーカ駆動装置30は、入力端子57に入力された左ステレオ信号L1を加算器58および反転器63に供給する。反転器63では信号L1の逆相の信号−L1が生成され、加算器64に供給される。加算器64では、入力端子60に入力された信号R1と信号−L1とが加算され、変換器65に供給される。変換器65では、所定の伝達関数f(x)によって信号−L1+R1の位相を所定量だけずらして信号V1を生成し、反転器66および加算器61に供給する。反転器66では、信号V1の逆相の信号−V1が生成され、加算器58に供給される。
上記の構成によれば、1つのスピーカエンクロージャー20に左右のスピーカ10が設けられている場合に、左右のチャンネルの音波が別々の方向に放射されるから、左右のチャンネルの分離性が向上する。さらに、回路構成例2と同様に、入力された左右ステレオ信号の位相を所定量だけずらした信号が生成され、その各々がもう一方のチャンネルの入力信号にクロストークされることにより、拡がり感のある音場が形成され、サラウンド効果が得られる。
図6は回路構成例4を示す図である。本構成例におけるスピーカ駆動装置30は、入力端子69から入力された左ステレオ信号L1は、加算器70を介して反転器71の反転入力端に入力される。反転器71の非反転入力端は接地されている。反転器71の出力信号L2は加算器74および変換器72に供給される。変換器72では、所定の伝達関数f(x)によって信号L2の位相を所定量だけずらして信号L3を生成する。信号L2と信号L3は加算器73で加算され、信号L2+L3は加算器70で入力信号L1と加算され、反転器71の反転入力端に入力される。右チャンネルにおいても同様の構成となっているので説明を省略する。
そして、加算器74において信号L2と信号R3が加算され、アンプ75で増幅されて信号L4が生成され、左スピーカに供給される。同様に、加算器81において信号L3と信号R2が加算され、アンプ82で増幅されて信号R4が生成され、右スピーカに供給される。
上記の構成によれば、1つのスピーカエンクロージャー20に左右のスピーカ10が設けられている場合に、左右のチャンネルの音波が別々の方向に放射されるから、左右のチャンネルの分離性が向上する。さらに、回路構成例2、3と同様に、入力された左右ステレオ信号の位相を所定量だけずらした信号が生成され、その各々がもう一方のチャンネルの入力信号にクロストークされることにより、拡がり感のある音場が形成され、サラウンド効果が得られる。さらに本構成例では、簡易な構成によって位相変化量の逆特性を与えることができ、サラウンド効果を有した音場を原音に忠実に再現できるようになる。なお、本構成例は特許文献1で開示されたものとほぼ同一である。
図7は回路構成例5を示す図である。本構成例におけるスピーカ駆動装置30は、入力端子85から入力された左ステレオ信号L1を、HPF(ハイパスフィルタ)86および加算器93に供給する。HPF86は、信号L1の高域成分信号L2を出力する。同様に、入力端子89から入力された右ステレオ信号R1を、HPF(ハイパスフィルタ)90および加算器93に供給する。HPF90は、信号R1の高域成分信号R2を出力する。
加算器93は信号L1と信号R1を加算し、LPF(ローパスフィルタ)94に供給する。LPF94は、信号L1+R1の低域成分信号V1を出力し、加算器87、91に供給する。加算器87では信号L2と信号V1を加算し、信号L2+V1がアンプ88で増幅されて信号L3が生成され、左スピーカに供給される。加算器91では信号R2と信号V1を加算し、信号R2+V1がアンプ92で増幅されて信号R3が生成され、右スピーカに供給される。
上記の構成によれば、1つのスピーカエンクロージャー20に左右のスピーカ10が設けられている場合に、左右のチャンネルの音波が別々の方向に放射されるから、左右のチャンネルの分離性が向上する。さらに、低域の信号がモノラル化され、モノラル化された低域信号が左右の高域ステレオ信号に加算され、それぞれ左右のスピーカから出力される。この構成によって得られる効果は、従来の3Dステレオ音響装置と同様であり、簡易な構成により低音が増強され、迫力のある音響を楽しむことが出来る。
なお、図8に示した回路は図7に示した回路構成例5の一実施例であり、回路構成例5と等価な効果を得ることができる。この回路構成を用いることによって、図9に示すように、フラットな周波数特性が実現されるとともに、低域のセパレーションがない、すなわち低域がモノラル化された音場を形成することができる。
図10は回路構成例6を示す図である。図中の符号85から94までは回路構成例5と同一の構成である。本構成例におけるスピーカ駆動装置30は、加算器87、91から出力された信号を公知のエンハンストサラウンド回路95に入力して音場を拡大し、それぞれアンプ88、92を介して左右のスピーカに供給する。
上記の構成によれば、1つのスピーカエンクロージャー20に左右のスピーカ10が設けられている場合に、左右のチャンネルの音波が別々の方向に放射されるから、左右のチャンネルの分離性が向上する。さらに、低域の信号がモノラル化され、モノラル化された低域信号が左右の高域ステレオ信号に加算され、それぞれ左右のスピーカから出力される。この構成によって得られる効果は、従来の3Dステレオ音響装置と同様であり、簡易な構成により低音が増強され、迫力のある音響を楽しむことが出来る。さらに、エンハンストサラウンド回路95により拡がり感のある音場が形成され、エンハンストサラウンド効果が得られる。
図11は回路構成例7を示す図である。本構成例におけるスピーカ駆動装置30は、入力端子97、98から入力された左右のステレオ信号L1、R1を公知のDSP(Digital Signal Processor)99に入力し、信号L2、R2を出力する。そして、信号L2、R2をそれぞれアンプ100、101を介して左右のスピーカに供給する。DSP99は、上記の回路構成例1乃至6と同様の効果を得られるように構成されており、さらに種々の音響空間の音響特性を付与する。
上記の構成によれば、上記の回路構成例1乃至6と同様の効果が得られるとともに、種々の音響空間の音響特性が付与された音響が得られる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその一例を示す。
(1)図12は、上方から見た断面が球形のスピーカエンクロージャー200を用いた例を示す図である。2つのスピーカ10の背面空間は共通の空間であり、2つのスピーカ10は互いの背面が対向して配置されている。
20bは、スピーカエンクロージャー20の前面に設けられた開口部である。開口部20bの上縁部には接合部材26が設けられており、開口部20bを覆うように振動板25が接合部材26を介して取り付けられている。開口部20bの縁部20cと振動板25の間には空隙が形成され、この空隙を塞ぐようにエッジ(密閉部材)22が設けられており、スピーカエンクロージャー20の気密性が保持される。
以上のようにして決定される共振周波数は、スピーカ10の周波数特性、スピーカエンクロージャー20の容積、振動板25の質量および面積を調整することによって、低音域が増強され、かつ、高音域がカットされた所望値に設定することができる。図17(a)は、スピーカ10の周波数特性、図17(b)は振動板25の共振周波数特性の一例を示す図である。
ここで、
Re=ボイスコイル直流抵抗
Le,L2,R2=高域インピーダンス上昇要素
Cmes=スピーカ振動系の等価質量容量
Lces=スピーカ振動系の等価コンプライアンスインダクタンス
Res=スピーカ振動系のメカニカル制動抵抗
である。
図20は、従来のドローンコーンやヒンジ固定フラップなどのパッシブラジエターの等価回路である。図示のように、スピーカからボイスコイルのファクターを無くした回路構成を持つ。質量Cmepは、エッジの持つコンプライアンスLcepと制動抵抗Repで支えられている。
ここで、
Cmep=パッシブラジエターの等価質量容量
Lcep=パッシブラジエターの等価コンプライアンスインダクタンス
Rep=パッシブラジエターのメカニカル制動抵抗
である。図21は従来のパッシブラジエターシステムの等価回路である。信号電圧がスピーカを駆動し、スピーカの音響出力がスピーカエンクロージャー容積を介してパッシブラジエターを駆動する。
図22において、
Cmeb=振動板の等価質量容量
Lceb=振動板の等価コンプライアンスインダクタンス
Lcex=振動板エッジの等価コンプライアンスインダクタンス
Rex=振動板エッジのメカニカル制動抵抗
である。図23は本発明に係るスピーカシステムの等価回路である。図21と比較した場合、スピーカとスピーカエンクロージャー容積を同じとすると、
Cmep=Cmeb
とすれば、低域の共振周波数も同じになる。この重量を支えるコンプライアンスも同等のものが必要になるが、図21ではLcepであり、図23ではLcex>>Lcebであるから、ほとんどLcebとなり、適切な設計をすればほぼ
Lcep=Lceb
となる。ここまでのファクターに大きな差異はない。しかし、ここまでの説明で明らかなように、
Rex>>Rep
となることが、本願発明の重要な特徴であり、これにより従来方式に較べてロスが大幅に少なくなり、低音再生が有利になることが分かる。
なお、振動板25は、スピーカエンクロージャーの任意の位置に取り付けることができる。
Claims (6)
- 内部が密閉されるスピーカエンクロージャーと、
前記スピーカエンクロージャーに設けられ、背面空間を共通にした2以上のスピーカと、
前記2以上のスピーカを2つのグループにグループ分けし、一方のグループのスピーカにステレオ左チャンネル信号を供給し、他方のグループのスピーカにステレオ右チャンネル信号を供給する信号供給手段と
を具備することを特徴とするスピーカ駆動装置。 - 前記信号供給手段は、ステレオ信号にサラウンド効果を付与するサラウンド効果付与手段を具備し、前記サラウンド効果付与手段によってサラウンド効果が付与された後のステレオ右および左チャンネル信号を前記一方および他方のグループスピーカに各々供給することを特徴とする請求項1記載のスピーカ駆動装置。
- 前記信号供給手段は、ステレオ信号の左右チャンネルの低域成分を抽出して前記左右チャンネルに等しく加え、これにより低域成分をモノラル化する低域成分モノラル化手段を有することを特徴とする請求項1または2記載のスピーカ駆動装置。
- 前記スピーカエンクロージャーの一面において一端が固定された状態で弾性により振動可能な振動板と、
前記振動板が設けられた一面において、前記振動板の振動部位に対応する位置に設けられ、前記スピーカエンクロージャーの内部空間が露出する開口構造と、
前記振動板と前記開口構造との間に取り付けられ、前記開口構造によって露出する空間を前記振動板の振動を可能にした状態で塞ぎ、前記スピーカエンクロージャーの気密性を保持する密閉部材と
を具備し、
前記スピーカは、前記スピーカエンクロージャーのいずれかの面に取り付けられる
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載のスピーカ駆動装置。 - 前記一方のグループのスピーカと他方のグループのスピーカは互いの放音方向が所定の角度の広がりを持つようにして配置されることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載のスピーカ駆動装置。
- 前記一方のグループのスピーカと他方のグループのスピーカは前記スピーカエンクロージャー内で互いの背面が対向して配置されることを特徴とする請求項5記載のスピーカ駆動装置。
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