JP2009111836A

JP2009111836A - 正多面体広指向特性拡声装置

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Publication number: JP2009111836A
Application number: JP2007283375A
Authority: JP
Inventors: Tadao Takahashi; 忠夫高橋; Masaki Honda; 昌毅本田
Original assignee: DR THREE KK; Drthree; Three Kk Dr
Current assignee: DR THREE KK; Drthree; Three Kk Dr
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】正多面体の密閉されたスピーカボックスを有する広指向特性音声拡声装置において、複数のスピーカが同位相で動作することによるスピーカボックスの内部圧力の変化がスピーカコーンの振動を抑制するように働くのを防止する。
【構成】密閉された正１２面体からなるスピーカボックス１の各面１１Ａ〜１１Ｌにそれぞれスピーカ３Ａ〜３Ｇ、３Ｉ〜３Ｌを設けた音響アンプに接続される正多面体広指向特性拡声装置において、正１２面体のすくなくとも１面１１Ｈを閉じてスピーカを配置せず、複数のスピーカを直列に接続した直列接続体にスピーカと同じインピーダンスを有する補正用抵抗体を直列に接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｈｉ−Ｆｉオーディオなどに用いられる広指向性スピーカ、特に正多面体からなるスピーカボックスの周面部に複数のスピーカを配した正多面体広指向特性拡声装置（スピーカ）に関する。

従来、正１２面体からなるスピーカボックスの各面にスピーカを配置した広指向特性の拡声装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この拡声装置では、同じ音響特性を有するスピーカを複数台直列に接続し、この直列接続体を複数個並列に接続して補正フィルタを介してアンプの出力に接続している。この拡声装置は、従前の拡声装置に比較して広い指向特性を得ることができ優れた音響効果を奏する。

しかしながら、この広指向特性拡声装置では、正１２面体の各面に配置されるスピーカは、スピーカボックスに密閉されて取り付けられており、かつ、すべてのスピーカが同一位相で動作するので、スピーカボックス内部の圧力変化が各スピーカコーンの振動を抑制するように働き、特に低音域では、その抑制力が大きく影響して、低音域の音響出力を向上させることが困難となる。

すなわち、図７に示すように、密閉されたスピーカボックス１内では、内面が正対する面１１Ａと面１１Ｇに設けた互いに同一位相で動作するスピーカ３Ａからの音圧Ａとスピーカ３Ｇからの音圧Ｇが中心部近傍で互いにスピーカ３Ａとスピーカ３Ｇのコーンの振動を抑制するように働く。同様に、内面が正対する面１１Ｂと面１１Ｈに設けた互いに同一位相で動作するスピーカ３Ｂからの音圧Ｂとスピーカ３Ｈからの音圧Ｈが中心部近傍で互いにスピーカ３Ｂとスピーカ３Ｈのコーンの振動を抑制するように働く。このようにして、特に低音域では、この抑制する力が大きく影響して、低音域の音響出力を向上させることが困難となる。

このような問題は、正１２面体のスピーカボックスを用いてすべての面にスピーカを配置した拡声装置に限らず、正４面体、正６面体、正８面体、正１２面体、正２０面体のスピーカボックスの場合でも同様に問題となる。
特開平１０−３４１４９３号公報

本発明は、上記問題を解決するもので、具体的には、正多面体の密閉されたスピーカボックスを有する広指向特性音声拡声装置において、複数のスピーカが同位相で動作することによってスピーカボックスの内部の中心部付近への音圧が集中することを抑制して、スピーカコーンの振動の抑制を低減させ、特に、低音域の音響出力を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、密閉された正多面体からなるスピーカボックスを有し、音響アンプに接続される正多面体広指向特性拡声装置において、正多面体の内面の対向する面に設けたスピーカからの音圧により、夫々のスピーカの振動が抑制されないようにした。

本発明は、密閉された正多面体からなるスピーカボックスを有し、音響アンプに接続される正多面体広指向特性拡声装置において、正多面体のすくなくとも１面を除いた残りの各面にスピーカを設け、前記１面にはスピーカを設けずに閉じた。

本発明は、上記正多面体広指向特性拡声装置において、正多面体の１面を除いた面に設けた複数のスピーカのうちの少なくとも１以上のスピーカを、電気信号を与えずに動作するパッシブなスピーカとし、残りのスピーカを電気信号により動作するアクティブなスピーカとした。

本発明は、密閉された正多面体からなるスピーカボックスを有し、音響アンプに接続される正多面体広指向特性拡声装置において、正多面体の全ての面にスピーカを設け、これらのスピーカのうちの少なくとも１以上のスピーカを、電気信号を与えずに動作するパッシブなスピーカとし、残りのスピーカを電気信号により動作するアクティブなスピーカとした。

本発明は、上記正多面体広指向特性拡声装置において、電気信号により動作するスピーカのボイスコイルを複数個直列に接続した直列接続体枝を複数個並列に接続し、いずれかの直列接続体枝のボイスコイルの数が他の直列接続体枝のボイスコイルの数より少ないときに、ボイスコイルと同じインピーダンスの電気抵抗を不足する数だけ直列に接続した。

本発明は、上記正多面体広指向特性拡声装置において、電気信号をスピーカに供給する音響アンプの前段にスピーカの出力周波数特性を調整するアクティブな補正フィルタを設けるか、または、前記音響アンプと前記スピーカとの間にスピーカの出力周波数特性を調整するパッシブな補正フィルタを設けた。

本発明は、上記正多面体広指向特性拡声装置において、前記正多面体が正８面体または正１２面体もしくは正２０面体とした。

本発明によれば、スピーカボックス内部の中心部付近へ音圧が集中することを抑制して、スピーカボックス内の圧力変化によるスピーカコーンの動作の抑制を低減することができ、低音域における音響出力を向上させることができる。

［実施の形態１］本発明にかかる正多面体広指向特性拡声装置の正１２面体のスピーカボックスに１１スピーカを設けた実施例１を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施例にかかる正１２面体１１スピーカ広指向特性拡声装置の正面図（Ａ）および背面図（Ｂ）である。正１２面体１１スピーカ広指向特性拡声装置は、正１２面体からなるスピーカボックス１の各面１１Ａ〜１１Ｌに同一の音響特性を有するスピーカ３Ａ〜３Ｇ、３Ｉ〜３Ｌを設けて構成される。このとき、例えば、正１２面体１の面１１Ｈにはスピーカを配置せず、かつ、この面１１Ｈには開口部を設けておらず密閉されている。

各面１１Ａ〜１１Ｌは、正五角形に形成されており、正五角形の中心にスピーカの中心が位置するように取り付けられる。このことにより、スピーカボックスの内面の対向する面に配置されたスピーカの中心線は互いに一致する。

図２を用いて、本発明にかかる正多面体広指向特性拡声装置を構成するスピーカの接続例を説明する。

本発明にかかるスピーカの接続は、複数（例えば３個）のスピーカ３Ａ〜３Ｃ、スピーカ３Ｄ〜３Ｆ、スピーカ３Ｇ、３Ｉ、スピーカ３Ｊ〜３Ｌをそれぞれ直列に接続して直列接続体枝を形成し、これらの直列接続体枝を互いに並列に接続して図示を省略した音響アンプに接続して構成される。ここで、直列接続体枝の内第３枝にはスピーカ３Ｇ、３Ｉの直列接続体にスピーカ３のボイスコイルのインピーダンスと同じインピーダンスを有する調整用抵抗５Ｈを直列に接続して、他の直列接続体枝のインピーダンスとインピーダンスを等しくしている。この構成によりスピーカ３Ａ〜３Ｇ、３Ｉ〜３Ｌは、全て同一位相かつ同じ強度で動作する。

図１における３−３線での断面を模式的に示す図である図３を用いて、本発明にかかる正多面体広指向特性拡声装置の動作原理を説明する。密閉されたスピーカボックス１内では内面が正対する面に設けた互いに同一位相で動作するスピーカ３Ａからの音圧Ａとスピーカ３Ｇからの音圧Ｇが中心部近傍で互いにスピーカ３Ａとスピーカ３Ｇのコーンの振動を抑制するように働く。しかしながら、面１１Ｂに配置されたスピーカ３Ｂに対向する面１１Ｈにはスピーカが配置されていないことから、面１１Ｈからは音圧が生ぜずスピーカ３Ｂのコーンの振動が抑制されることはない。

前述のように、スピーカボックス１内の内面が正対するする各面に配置されたスピーカの中心線は、互いに一致していることから、一つのスピーカからの音圧がなくなることにより、スピーカボックス１内の中心部付近の音圧の均衡が破れ、正対するスピーカの振動を抑制する力が減少して特に低音部の出力を向上させることができ、広指向特性拡声装置の出力を向上させることができる。

すなわち、本実施の形態では、正多面体のスピーカボックスの各面に配置するスピーカのうち少なくとも１面にスピーカを配置せずその面を閉じることによって、正多面体のスピーカボックスを用いた広指向特性拡声装置における低音域の音響出力の低下を防止することができる。

上記の説明では、正１２面体のスピーカボックスについて説明したが、正８面体、正２０面体のスピーカボックスを用いた場合でも同様に上述の効果を期待することができる。

図４を用いて、実施の形態１における正１２面体のスピーカボックスにスピーカを配置する例を説明する。図において、スピーカ３Ａ〜３Ｌは図１に示したスピーカを示し、Ａは電気信号によって駆動されるスピーカ（以下、アクティブなスピーカという）を、Ｐは実施の形態２に示す電気信号に寄らずに駆動されるスピーカ（以下、パッシブなスピーカという）を、×印はスピーカが配置されず閉じられた面を示す。Ａ：Ｐはアクティブなスピーカとパッシブなスピーカとの比を示している。実施の形態１は、実施例１として示されるように、正面側の３Ａ〜３Ｆおよび背面側の３Ｇ，３Ｉ〜３Ｌが、電気信号によって動作するアクティブなスピーカとされ、面１１Ｈはスピーカが配置されず閉じられている。

図５を用いて、実施の形態１において、スピーカの周波数特性を調整するようにスピーカへの信号を補正する補正フィルタを挿入した例を、説明する。図５（Ａ）は、音源５１と音響アンプ５５の間にスピーカの出力周波数特性を調整するアクティブな補正フィルタ５３を設けた例であり、音響アンプ５５の出力はスピーカ３の接続体３１に接続される。図５（Ｂ）は、音響アンプ５５とスピーカの接続体３１との間にスピーカの出力周波数特性を調整するパッシブな補正フィルタ５３を設けた例である。

図５（Ａ）では、音源５１と音響アンプ５５の間にスピーカの出力周波数特性を調整するアクティブな補正フィルタ５３を設けているので、スピーカの出力周波数特性を任意の形態に調整することができる。

図５（Ｂ）では、スピーカ接続体３１と、音響アンプ５５との間には、各スピーカ３の出力周波数特性を所望の形状に調整するパッシブな補正フィルタ５４が設けられている。パッシブな補正フィルタ５４は、音響アンプ５５一方の出力端子とスピーカ３の一方の入力端子との間に直列に第１の抵抗Ｒ１と第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２の直列体が接続され、さらに、第２のコンデンサを介して音響アンプと並列に第２の抵抗体Ｒ２が接続される。これらの抵抗体およびコンデンサを調整することによって、各スピーカの特定の複数の周波数における出力を調整することができ、広指向特性拡声装置自体の出力周波数特性を所望の形状とすることができる。

［実施の形態２］図６用いて、本発明にかかる正多面体広指向特性拡声装置を構成するスピーカの第２の実施の形態を説明する。この実施の形態は、実施の形態１において、１以上のスピーカのボイスコイルに電気信号を与えずにスピーカボックス内の音圧によって振動するパッシブなスピーカとした例である。図６の例では、スピーカボックスの正面側中心に６個のスピーカをアクティブなスピーカとし、裏面側の５個のスピーカをパッシブなスピーカとしている。すなわち、この例では、面１１Ｈにはスピーカを配置せずに閉じており、さらに、面１１Ｇ、１１Ｉ〜１１Ｌのスピーカ３Ｇ、３Ｉ〜３Ｌのボイスコイルに信号を与えないように接続している。図４に示すように、この実施例を実施例２とする。

実施例２のスピーカの接続は、スピーカ３Ａ〜３Ｃの第１の直列接続体枝と、スピーカ３Ｄ〜３Ｆの第２の直列接続体枝と、スピーカ３Ｇ〜３Ｉのボイスコイルのインピーダンスに等しいインピーダンスを持つ抵抗５Ｇ〜５Ｉの第３の直列接続体枝と、スピーカ３Ｇ〜３Ｉのボイスコイルのインピーダンスに等しいインピーダンスを持つ抵抗５Ｊ〜５Ｌの第４の直列接続体枝とを、それぞれ並列に接続する。この構成とすることによって、スピーカ３のいずれかをパッシブなスピーカとしても、スピーカシステムの入力インピーダンスをスピーカシステムの駆動装置の出力インピーダンスに等しくすることができる。正多面体広指向特性拡声装置全体の入力インピーダンスが実施例１と異なってもよいときには、第３の直列接続体枝と第４の直列接続体枝を除くことができる。この場合、音響アンプの出力インピーダンスは前記入力インピーダンスに一致させる。このようにすることによって、装置全体の省電力化が図れる。

実施例２では、パッシブなスピーカ３Ｇ、３Ｉ〜３Ｌが内部の音圧により動作することによって、低音域における内圧による制動を小さくすることができ、低音域における音響出力を向上させることができるとともに、中音域の音をすっきりさせることができたが、パッシブなスピーカによる制動が効かなくなり大音量で鳴らすとユニットが動きすぎる傾向がある。

本発明の実施の形態２にかかる実施例３を、図４を用いて説明する。実施例３は、アクティブスピーカとパッシブスピーカの比を９：２とした例である。この実施例３では、正面側のスピーカ３Ａ〜３Ｆおよび背面側のスピーカ３Ｇ、３Ｊ、３Ｋが、アクティブなスピーカとされ、スピーカ３Ｉ、３Ｌがパッシブなスピーカとされ、面１１Ｈはスピーカが配置されず閉じられている。

この実施例３では、実施例２に比べると全体的に力強くなり、中音域のクリアーさがより鮮明になり、特に低音の押しが強くなった。

［実施の形態３］本発明の実施の形態３にかかる実施例４を、図４を用いて説明する。実施例４は、アクティブなスピーカとパッシブなスピーカの比を１１：１とした例である。この実施例４では、面１１Ｈにもスピーカを配置し、正面側のスピーカ３Ａ〜３Ｆおよび背面側のスピーカ３３Ｇ、３Ｉ〜３Ｌをアクティブなスピーカとし、スピーカ３Ｈをパッシブなスピーカとした例である。

この実施例４では、より小型のスピーカ（例えば、開口部の直径が２０ｍｍのスピーカ）を用いて、低音域を増強することができる。

本発明の実施の形態３にかかる実施例５を、図４を用いて説明する。実施例５は、アクティブなスピーカとパッシブなスピーカの比を９：３とした例である。この実施例５では、面１１Ｈにもスピーカを配置し、正面側のスピーカ３Ａ〜３Ｆおよび背面側のスピーカ３３Ｇ、３Ｊ、３Ｋをアクティブなスピーカとし、スピーカ３Ｈ、３Ｉ、３Ｌをパッシブなスピーカとした例である。

この実施例５では、より小型のスピーカ（例えば、開口部の直径が２０ｍｍのスピーカ）を用いて、実施例４よりさらに、低音域を増強することができる。

本発明にかかる正１２面体１１スピーカの外面構成を説明する正面図および背面図。図１に示した正多面体１１スピーカの接続例を説明する図。本発明の動作状態を説明する図１の３−３線での断面を示す概念図。本発明の各実施形態におけるスピーカの動作態様を説明する図表。本発明における駆動回路の構成を説明する図。本発明の実施形態２におけるスピーカの接続例を説明する図。正１２面体１２スピーカの動作状態を説明する概念図。

符号の説明

１：正１２面体スピーカボックス
１１：正１２面体の面
３：スピーカ
３１：スピーカ接続体
５１：音源
５３：周波数特性補正フィルタ（アクティブ）
５４：周波数特性補正フィルタ（パッシブ）

Claims

密閉された正多面体からなるスピーカボックスを有し、音響アンプに接続される正多面体広指向特性拡声装置において、
正多面体のすくなくとも１面を除いた残りの各面にスピーカを設け、前記１面にはスピーカを設けずに閉じた
ことを特徴とする正多面体広指向特性拡声装置。
請求項１に記載の正多面体広指向特性拡声装置において、
正多面体の１面を除いた面に設けた複数のスピーカのうちの少なくとも１以上のスピーカを、電気信号を与えずに動作するパッシブなスピーカとし、残りのスピーカを電気信号により動作するアクティブなスピーカとした
ことを特徴とする正多面体広指向特性拡声装置。
密閉された正多面体からなるスピーカボックスを有し、音響アンプに接続される正多面体広指向特性拡声装置において、
正多面体の全ての面にスピーカを設け、これらのスピーカのうちの少なくとも１以上のスピーカを、電気信号を与えずに動作するパッシブなスピーカとし、残りのスピーカを電気信号により動作するアクティブなスピーカとした
ことを特徴とする正多面体広指向特性拡声装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の正多面体広指向特性拡声装置において、
電気信号により動作するスピーカのボイスコイルを複数個直列に接続した直列接続体枝を複数個並列に接続し、いずれかの直列接続体枝のボイスコイルの数が他の直列接続体枝のボイスコイルの数より少ないときに、ボイスコイルと同じインピーダンスの電気抵抗を不足する数だけ直列に接続した
ことを特徴とする正多面体広指向特性拡声装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の正多面体広指向特性拡声装置において、
電気信号をスピーカに供給する音響アンプの前段にスピーカの出力周波数特性を調整するアクティブな補正フィルタを設けた
ことを特徴とする正多面体広指向特性拡声装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の正多面体広指向特性拡声装置において、
電気信号をスピーカに供給する音響アンプと前記スピーカとの間にスピーカの出力周波数特性を調整するパッシブな補正フィルタを設けた
ことを特徴とする正多面体広指向特性拡声装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の正多面体広指向特性拡声装置において、
前記正多面体が正８面体または正１２面体もしくは正２０面体である
ことを特徴とする正多面体広指向特性拡声装置。