JP2765651B2 - ステレオスピーカ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２チャネルステ
レオ信号を再生するステレオスピーカ装置に関する。詳
しくは、左右両チャネルの音声信号再生用スピーカで構
成されるスピーカ部にそれぞれ両指向性と全指向性の組
み合わせで得られる指向性を持たせると共に、左右両チ
ャネルの音声信号音声再生用スピーカをそれぞれその主
軸が内方に向くようにスピーカボックスに取り付け、さ
らに左右両チャネルのサラウンド信号再生用スピーカ装
置をそれぞれその主軸が内方に向くようにスピーカボッ
クスに取り付けることによって、比較的小型なシステム
構成で良好なステレオ感が得られる聴取範囲を拡大でき
ると共に、良好なサラウンド効果が得られる聴取範囲を
拡大するようにしたステレオスピーカ装置に係るもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、従来のステレオスピーカ装置
が試聴室１００内に配置された状態を示している。この
スピーカ装置は、左チャネル音声信号を再生する音声信
号再生用スピーカを有する左チャネル用スピーカ装置１
Ｌと、右チャネル音声信号を再生する音声信号再生用ス
ピーカを有する右チャネル用スピーカ装置１Ｒとから構
成されている。

【０００３】このようなスピーカ装置によれば、基本的
には、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの中心線Ｍ上の聴取位
置、例えばａ点において、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの間
に正しい音像定位が得られ、これにより２チャネルステ
レオ本来のサウンドステージが再現される。しかし、中
心線Ｍ上から外れた聴取位置、例えばｂ点では、音波の
距離減衰の違い等によってスピーカ装置１Ｒの方向に片
寄った音像定位となり、２チャネルステレオとしての本
来のサウンドステージが再現されなくなる。

【０００４】すなわち、図１６において、スピーカ装置
１Ｌ，１Ｒの音声信号再生用スピーカを同じ信号で駆動
すると、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの中心線Ｍ上の聴取位
置、例えばａ点での音像は、矢印で示すように中央前方
に定位する。したがって、通常のステレオ信号を再生す
ると、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの間に連続したサウンド
ステージが再現される（一点鎖線Ｌａで図示）。

【０００５】ここで、２チャネルステレオ音響の音像定
位については、聴感上、次の性質が知られている。スピ
ーカ装置１Ｌ，１Ｒの中心線Ｍ上の聴取位置、例えばａ
点における音像は、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒからの音波
の音圧にレベル差があると、音圧レベルの高いスピーカ
装置の方向に移動する。また、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒ
の音声信号再生用スピーカを駆動する信号の何れかに、
１〜３０ｍｓの遅延時間を与えると、スピーカ装置１
Ｌ，１Ｒの中心線Ｍ上の聴取位置、例えばａ点における
音像は、音波が時間的に早く到達するスピーカの方向に
移動する。この現象は、先行効果と呼ばれ、良く知られ
ている。

【０００６】このような聴感上の性質をふまえて、スピ
ーカ装置１Ｌ，１Ｒの中心線Ｍ上から外れた聴取位置、
例えばｂ点での音像定位を考えてみる。このｂ点では、
受音点とスピーカ装置１Ｌ，１Ｒの距離が異なるため、
スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの指向性が全指向性の場合、ス
ピーカ装置１Ｌ，１Ｒからの音波に到達時間差が生じる
と共に音圧レベル差が生じる。すなわち、到達時間はス
ピーカ装置１Ｒからの音波の方が早く、音圧レベルはス
ピーカ装置１Ｒからの音波の方が高くなる。

【０００７】したがって、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの中
心線Ｍ上から外れた聴取位置、例えばｂ点での音像は、
上述の音圧レベル差と、時間差による先行効果とが加わ
って、図１６に矢印で示すようにスピーカ装置１Ｒの方
向に著しく片寄って定位する。このため、通常のステレ
オ信号を再生した場合のサウンドステージは、スピーカ
装置１Ｒ側に片寄ったものとなる（二点鎖線Ｌｂで図
示）。

【０００８】上述したサウンドステージの片寄りの問題
の改善、つまり良好なステレオ感が得られる聴取位置の
拡大を意図した２チャネルステレオ音響の再生方法につ
いては、従来スピーカの指向性を利用する方法が提案さ
れている。図１７は、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの音声信
号再生用スピーカ２Ｌ，２Ｒをそれぞれその主軸（基準
軸）が中央聴取位置から見て４５°程度内方に向くよう
に密閉形キャビネット３Ｌ，３Ｒに取り付けたものであ
って、スピーカ２Ｌ，２Ｒの振動板が有限な面積を持っ
ていることに基づく中・高域周波数におけるスピーカ自
身の持つ指向性を利用した方法である。また、図１８
は、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの中・高域周波数を受け持
つ音声信号再生用スピーカ４Ｌ，４Ｒとして両指向性
（８字形の指向性）スピーカを使用すると共に、スピー
カ４Ｌ，４Ｒをそれぞれその主軸が中央聴取位置から見
て４５°程度内方に向くように前面が開放されたキャビ
ネット５Ｌ，５Ｒ内のバッフル板６Ｌ，６Ｒに取り付け
たものである。なお、実線ａ_L，ａ_Rはそれぞれスピーカ
４Ｌ，４Ｒの指向性を示している。

【０００９】図１７および図１８に示すステレオスピー
カ装置によれば、スピーカ装置１Ｌ，１Ｒの放射音波に
指向性を持たせることで、中心線Ｍより外れた聴取位
置、例えばｂ点（図１６参照）では、スピーカ装置１Ｒ
からの音波の音圧レベルが下がり、スピーカ装置１Ｌか
らの音波の左チャネルの音圧レベルが若干上がり、左右
両チャネルの距離減衰の違いに基づく音圧レベル差が補
正される方向に働き、良好なステレオ感が得られる聴取
位置が拡大される。

【００１０】図１９は、従来のフロントサラウンドスピ
ーカ装置が試聴室１００内に配置された状態を示してい
る。このスピーカ装置は左チャネル用スピーカ装置１１
Ｌと右チャネル用スピーカ装置１１Ｒとから構成されて
いる。例えば、スピーカ装置１１Ｌは左音声信号を再生
する音声信号再生用スピーカと共にサラウンド信号を再
生するサラウンド信号再生用スピーカを有しており、ス
ピーカ装置１１Ｒは右音声信号を再生する音声信号再生
用スピーカと共にサラウンド信号を再生するサラウンド
信号再生用スピーカを有している。

【００１１】この場合、サラウンド信号再生用スピーカ
は、その主軸がスピーカボックスの正面方向またはその
正面方向に対して所定角度だけ外方に向くようにスピー
カボックスに取り付けられている。図２０は、スピーカ
装置１１Ｌ，１１Ｒの音声信号再生用スピーカ１２Ｌ，
１２Ｒの主軸がスピーカボックス１４Ｌ，１４Ｒの正面
方向Ｆ_L，Ｆ_Rに向いているのと同様に、サラウンド信号
再生用スピーカ１３Ｌ，１３Ｒの主軸ＳＡ_L，ＳＡ_Rも正
面方向Ｆ_L，Ｆ_Rに向いている例を示している。また、図
２１は、スピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの音声信号再生用
スピーカ１２Ｌ，１２Ｒの主軸がそれぞれスピーカボッ
クス１４Ｌ，１４Ｒの正面方向Ｆ_L，Ｆ_Rに向いているの
に対し、サラウンド信号再生用スピーカ１３Ｌ，１３Ｒ
の主軸ＳＡ_L，ＳＡ_Rが正面方向Ｆ_L，Ｆ_Rに対して所定角
度δだけ外方に向いている例を示している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図１７に示すステレオ
スピーカ装置によれば、より低い周波数から指向性を付
けようとすると、スピーカ２Ｌ，２Ｒとして口径の大き
いものを用いる必要があり、システム構成が大型とな
る。また、図１８に示すステレオスピーカ装置によれ
ば、再生帯域の低域限界を広げようとすると、スピーカ
４Ｌ，４Ｒを取り付けるバッフル板６Ｌ，６Ｒを大きく
する必要があり、図１５に示す例と同様に、システム構
成が大型となる。

【００１３】また、図１９に示すフロントサラウンドス
ピーカ装置では、スピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの中心線
Ｍ上の聴取位置、例えばｅ点で聴取する場合には本来の
サラウンド効果が得られるが、中心線Ｍ上から外れた聴
取位置、例えばｆ点で聴取する場合にはサラウンド効果
が著しく低下する欠点がある。以下、このように中心線
Ｍ上から外れた聴取位置でサラウンド効果が著しく低下
する理由を、２チャネルフロントサラウンドステレオ再
生システムの原理を説明しながら述べる。

【００１４】このフロントサラウンド再生システムは、
前方の２つのスピーカ装置（左右チャネル用のスピーカ
装置）を用いてサラウンド効果を得るシステムであり、
音像を前方向のみでなく、横方向あるいは後方向にも生
じさせ、広角度なサウンドステージを感覚的に創り出
し、例えば広い劇場で音楽を聴いているような聴感覚を
与えるシステムである。したがって、フロントサラウン
ドシステムは聴感覚を利用した疑似的な立体音響再生シ
ステムであって、聴空間に立体的な実音場を創り出そう
とするオーソドックスな多チャネル立体音響再生システ
ムとは区別されている。

【００１５】まず、２チャネルステレオ信号は、モノ信
号であるＭ信号成分と、音像定位の方向を与えるＳ信号
成分とから構成されている。すなわち、左チャネルのＬ
信号（左音声信号）はＭ，Ｓ両成分の和、つまりＬ＝Ｍ
＋Ｓであり、右チャネルのＲ信号（右音声信号）はＭ，
Ｓ両成分の差、つまりＲ＝Ｍ−Ｓである。したがって、
Ｓ信号成分は、Ｌ信号とＲ信号との差の信号に他なら
ず、音像定位の方向によって大きさと極性が異なる信号
である。

【００１６】すなわち、図１９のスピーカ装置１１Ｌ，
１１Ｒの中心線Ｍ上のｅ点において、音像が中央前方に
定位するときはＳ信号成分は零であってＭ信号成分のみ
であり、また音像が中央前方より左側に定位するときは
Ｓ信号成分の極性はＭ信号成分と同じ正極性となり、さ
らに音像が中央前方より右側に定位するときはＳ信号成
分の極性はＭ信号成分と異なる負極性となる。よって、
Ｓ＝±Ｓ₀と表すことができ、音像が中央前方より左側
に定位する場合には、Ｌ＝Ｍ＋（＋Ｓ₀）＝Ｍ＋Ｓ₀、Ｒ
＝Ｍ−（＋Ｓ₀）＝Ｍ−Ｓ₀、つまりＬ＞Ｒであり、音像
が中央前方より右側に定位する場合には、Ｌ＝Ｍ＋（−
Ｓ₀）＝Ｍ−Ｓ₀、Ｒ＝Ｍ−（−Ｓ₀）＝Ｍ＋Ｓ₀、つまり
Ｌ＜Ｒである。

【００１７】次に、フロントサラウンドステレオ再生シ
ステムでは、２チャネルステレオ本来のＬ，Ｒ信号に加
え、Ｓ信号成分を主体としたサラウンド信号を、Ｌ，Ｒ
信号のＳ信号成分の極性に合わせて、Ｌ，Ｒ信号に電気
的に重畳して再生するか、または専用のスピーカを用い
て再生する方法が採られている。サラウンド信号は、基
本的にはＳ信号成分が主体であるが、よりリアルなサラ
ウンド効果を出すために、Ｓ信号成分に時間遅延、残響
付加あるいは特定の周波数成分を強調する等の信号処理
が行われる。つまり、フロントサラウンドステレオ再生
システムは、基本的には、本来のＬ，Ｒ信号に含まれて
いるＳ信号成分に適切な信号処理を施し、より強調して
再生するシステムに他ならない。このような再生方法を
採ることで、図１９のスピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの中
心線Ｍ上の聴取位置、例えばｅ点においては、意図した
サラウンド効果が得られる。

【００１８】ここで、スピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの中
心線Ｍ上の聴取位置、例えばｅ点における再生音の物理
的な音響条件は、スピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒより放射
されるＭ，Ｓおよびサラウンドの各信号音成分は、いず
れも大きさが等しく、かつ同時刻に到達する、という条
件になっている。この条件は、Ｍ，Ｓ両信号音成分によ
りスピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの間に連続したサウンド
ステージを感覚的に再現し、かつサラウンド信号音成分
により意図したサラウンド効果をもたらすための条件で
あり、極めて重要である。しかし、図１９のスピーカ装
置１１Ｌ，１１Ｒの中心線Ｍ上から外れた聴取位置、例
えばｆ点では、スピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの再生音に
レベル差と時間差を生じ、上述した条件を満足しなくな
る。

【００１９】さらに、サラウンド信号を専用のスピーカ
１３Ｌ，１３Ｒ（図２０および図２１参照）で再生する
場合、スピーカ１３Ｌ，１３Ｒの主軸ＳＡ_L，ＳＡ_Rは、
スピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの中心線Ｍ上の聴取位置、
例えばｅ点から見て、正面方向または外方を向いてい
る。このようなサラウンド信号再生用スピーカ１３Ｌ，
１３Ｒとしては、一般に口径が８ｃｍ程度の小型スピー
カが用いられている。口径が８ｃｍ程度の小型スピーカ
の場合、図２２に示すように、約１ｋＨｚの周波数から
口径に依存する指向性が付き始め、周波数が高くなるほ
ど鋭い指向性を持つ。

【００２０】よって、図１９のスピーカ装置１１Ｌ，１
１Ｒの中心線Ｍ上から外れた聴取位置、例えばｆ点での
サラウンド信号音は、スピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの方
向と距離が異なることによる指向性と音波の距離減衰の
違いのために、右チャネル側が大きく、左チャネル側が
小さくなる。特に、サラウンド信号再生用スピーカ１３
Ｌ，１３Ｒの主軸が外方を向いている場合には（図２１
参照）、左右チャネルのサラウンド信号音の指向性によ
るレベル差は、さらに著しくなる。このため、上述した
ように図１９のスピーカ装置１１Ｌ，１１Ｒの中心線Ｍ
上から外れた聴取位置、例えばｆ点でのサラウンド効果
は著しく低下する。

【００２１】そこで、この発明では、比較的小型なシス
テム構成で良好なステレオ感が得られる聴取範囲を拡大
できると共に、良好なサラウンド効果が得られる聴取範
囲を拡大できるステレオスピーカ装置を提供するもので
ある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明は、左チャネル
音声信号を再生する第１のスピーカとサラウンド信号を
再生する第２のスピーカとを有する左チャネル用スピー
カ装置と、右チャネル音声信号を再生する第３のスピー
カとサラウンド信号を再生する第４のスピーカとを有す
る右チャネル用スピーカ装置とからなるステレオスピー
カ装置において、左チャネル用スピーカ装置の第１のス
ピーカおよび右チャネル用スピーカ装置の第３のスピー
カは、それぞれその主軸がスピーカボックスの正面方向
に対して反時計方向および時計方向に第１の角度だけ傾
斜するようにスピーカボックスに取り付けられ、左チャ
ネル用スピーカ装置の第２のスピーカおよび右チャネル
用スピーカ装置の第４のスピーカは、それぞれその主軸
がスピーカボックスの正面方向に対して反時計方向およ
び時計方向に第１の角度と同一または異なる第２の角度
だけ傾斜するようにスピーカボックスに取り付けられ、
左チャネル用スピーカ装置の第１のスピーカで構成され
る第１のスピーカ部および右チャネル用スピーカ装置の
第３のスピーカで構成される第２のスピーカ部は、それ
ぞれスピーカの前方主軸上で最大感度を持つ両指向性と
全指向性の組み合わせで得られる指向性を有するもので
ある。

【００２３】また、この発明は、左チャネル音声信号を
再生する第１および第２のスピーカとサラウンド信号を
再生する第３のスピーカとを有する左チャネル用スピー
カ装置と、右チャネル音声信号を再生する第４および第
５のスピーカとサラウンド信号を再生する第６のスピー
カとを有する右チャネル用スピーカ装置とからなるステ
レオスピーカ装置において、左チャネル用スピーカ装置
の第１のスピーカおよび右チャネル用スピーカ装置の第
４のスピーカは、それぞれその主軸がスピーカボックス
の正面方向に一致するようにスピーカボックスに取り付
けられ、左チャネル用スピーカ装置の第２のスピーカお
よび右チャネル用スピーカ装置の第５のスピーカは、そ
れぞれその主軸がスピーカボックスの正面方向に対して
反時計方向および時計方向に第１の角度だけ傾斜するよ
うにスピーカボックスに取り付けられ、左チャネル用ス
ピーカ装置の第３のスピーカおよび右チャネル用スピー
カ装置の第６のスピーカは、それぞれその主軸がスピー
カボックスの正面方向に対して反時計方向および時計方
向に第１の角度と同一または異なる第２の角度だけ傾斜
するようにスピーカボックスに取り付けられ、左チャネ
ル用スピーカ装置の第２のスピーカで構成される第１の
スピーカ部および右チャネル用スピーカ装置の第５のス
ピーカで構成される第２のスピーカ部は、それぞれスピ
ーカの前方主軸上で最大感度を持つ両指向性と全指向性
の組み合わせで得られる指向性を有するものである。

【００２４】左チャネル用および右チャネル用のスピー
カ装置の音声信号を再生する第１および第２のスピーカ
部を構成するスピーカの主軸は、両スピーカ装置の中心
線上の聴取位置から見て内方を向いている。そのため、
第１および第２のスピーカ部が有する両指向性と全指向
性の組み合わせで得られる指向性によって、両スピーカ
装置の中心線上から外れた聴取位置においては左右両チ
ャネルの距離減衰の違いに基づく音圧レベル差が補正さ
れ、良好なステレオ感が得られる聴取範囲が拡大され
る。

【００２５】また、左チャネル用および右チャネル用の
スピーカ装置のサラウンド信号を再生する第３および第
６のスピーカの主軸は、両スピーカ装置の中心線上の聴
取位置から見て内方を向いている。そのため、両スピー
カ装置の中心線上から外れた聴取位置では、サラウンド
信号を再生するスピーカの中・高周波数の指向性によっ
て、左右両チャネルのサラウンド信号音の距離減衰の違
いに基づくレベル差が補正されると共に、さらに上述し
た音声信号（ＬＲ信号）再生音についての聴取範囲の拡
大効果が加わって、良好なサラウンド効果が得られる聴
取範囲がより拡大される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態を説明する。図１は第１の実施の形態としてのステレ
オスピーカ装置６０を示している。このスピーカ装置６
０は、左チャネル用スピーカ装置６１Ｌと右チャネル用
スピーカ装置６１Ｒとから構成される。

【００２７】スピーカ装置６１Ｌは、ほぼ直方体状のス
ピーカボックス６２Ｌの前面に音声信号再生用スピーカ
を構成するウーハー６３Ｌおよびツイーター６４Ｌが取
り付けられた２ウェイ方式のものである。ウーハー６３
Ｌおよびツイーター６４Ｌは、その主軸がスピーカボッ
クス６２Ｌの正面方向を向くようにスピーカボックス６
２Ｌの前面側に取り付けられる。また、スピーカボック
ス６２Ｌにはその前面と右側面とで構成される角の上部
が切り取られてスピーカ取付面６５Ｌが形成され、この
取付面６５Ｌに音声信号再生用スピーカ６６Ｌおよびサ
ラウンド信号再生用スピーカ６７Ｌが取り付けられる。
この場合、スピーカ６６Ｌ，６７Ｌは、図２に示すよう
に、その主軸ＭＡ_L，ＳＡ_Lがスピーカボックス６２Ｌの
正面方向Ｆ_Lに対して反時計方向に所定角度γ、例えば
４０゜〜５０゜だけ傾斜するようにスピーカボックス６
２Ｌに取り付けられる。

【００２８】また、スピーカボックス６２Ｌのスピーカ
取付面６５Ｌとは異なる端面（図では上面）に音響抵抗
材料６８Ｌで覆われた円形の音波放射口（開口部）６９
Ｌが設けられる。この音波放射口６９Ｌはスピーカ６６
Ｌの振動板の背面から出る空気振動を外部に音波として
放射するためのものであり、その中心を貫通する軸がス
ピーカ６６Ｌの主軸の方向に延びるように形成される。
上述せずも、スピーカボックス６２Ｌの内部において、
スピーカ６６Ｌが取り付けられるボックス部はその他の
ボックス部と仕切られている。

【００２９】この場合、スピーカボックス６２Ｌのスピ
ーカ６６Ｌが取り付けられるボックス部内の空気の呈す
る音響容量と音波放射口６９Ｌの音響抵抗および音響質
量とで音響的な低域フィルタが構成される。そして、こ
の低域フィルタを通じて音波放射口６９Ｌから放射され
る音波の通過帯域内での群遅延時間が利用され、スピー
カ装置６１Ｌのスピーカ６６Ｌで構成されるスピーカ部
にはスピーカ６６Ｌの前面と音波放射口６９Ｌの２つの
音源から放射される音波の合成音圧がスピーカ６６Ｌの
前方主軸上で最大感度を持つ全指向性と両指向性の組み
合わせで得られる指向性が付与される。

【００３０】スピーカ装置６１Ｒは、ほぼ直方体状のス
ピーカボックス６２Ｒの前面に音声信号再生用スピーカ
を構成するウーハー６３Ｒおよびツイーター６４Ｒが取
り付けられた２ウェイ方式のものである。ウーハー６３
Ｒおよびツイーター６４Ｒは、その主軸がスピーカボッ
クス６２Ｒの正面方向を向くようにスピーカボックス６
２Ｒの前面側に取り付けられる。また、スピーカボック
ス６２Ｒにはその前面と左側面とで構成される角の上部
が切り取られてスピーカ取付面６５Ｒが形成され、この
取付面６５Ｒに音声信号再生用スピーカ６６Ｒおよびサ
ラウンド信号再生用スピーカ６７Ｒが取り付けられる。
この場合、スピーカ６６Ｒは、図２に示すように、その
主軸ＭＡ_R，ＳＡ_Rがスピーカボックス６２Ｒの正面方向
Ｆ_Rに対して時計方向に所定角度γ、例えば４０゜〜５
０゜だけ傾斜するようにスピーカボックス６２Ｒに取り
付けられる。

【００３１】また、スピーカボックス６２Ｒのスピーカ
取付面６５Ｒとは異なる端面（図では上面）に音響抵抗
材料６８Ｒで覆われた円形の音波放射口（開口部）６９
Ｒが設けられる。この音波放射口６８Ｒはスピーカ６６
Ｒの振動板の背面から出る空気振動を外部に音波として
放射するためのものであり、その中心を貫通する軸がス
ピーカ６６Ｒの主軸の方向に延びるように形成される。
上述せずも、スピーカボックス６２Ｒの内部において、
スピーカ６６Ｒが取り付けられるボックス部はその他の
ボックス部と仕切られている。

【００３２】この場合、スピーカボックス６２Ｒのスピ
ーカ６６Ｒが取り付けられるボックス部内の空気の呈す
る音響容量と音波放射口６９Ｒの音響抵抗および音響質
量とで音響的な低域フィルタが構成される。そして、こ
の低域フィルタを通じて音波放射口６９Ｒから放射され
る音波の通過帯域内での群遅延時間が利用され、スピー
カ装置６１Ｒのスピーカ６６Ｒで構成されるスピーカ部
にはスピーカ６６Ｒの前面と音波放射口６９Ｒの２つの
音源から放射される音波の合成音圧がスピーカ６６Ｒの
前方主軸上で最大感度を持つ全指向性と両指向性の組み
合わせで得られる指向性が付与される。

【００３３】ここで、スピーカ装置６１Ｌ，６１Ｒのス
ピーカ６６Ｌ，６６Ｒでそれぞれ構成されるスピーカ部
に、上述したように全指向性と両指向性の組み合わせで
得られる指向性が付与される原理について説明する。ス
ピーカ６６Ｌで構成されるスピーカ部とスピーカ６６Ｒ
で構成されるスピーカ部とは同様に構成されるので、ス
ピーカ６６Ｌで構成されるスピーカ部についてのみ説明
し、スピーカ装置６６Ｒで構成されるスピーカ部につい
ての説明は省略する。

【００３４】スピーカ６６Ｌで構成されるスピーカ部の
電気系および音響系を機械系に等価変換した機械系の等
価回路は、中・低域周波数において、図３のように表さ
れる。図において、Ｆは振動板を動かす起振力であり、
定電圧駆動では、（１）式のように表される。

【００３５】

【数１】

【００３６】ｓ₀は振動板の支持弾性体の等価スチフネ
ス、ｒ₀は電磁制動抵抗を含めた等価機械抵抗、ｍ₀は振
動板の実効質量である。ｓ₁はスピーカボックス内空気
の弾性を振動板の面積に換算した等価スチフネスで、ス
ピーカボックス内空気の体積をＶ、振動板の有効面積を
Ａとして、（２）式で表される。

【００３７】

【数２】

【００３８】ｒ₁は音波放射口６９Ｌの音響抵抗材料６
８Ｌの音響抵抗を振動板の面積に換算した等価機械抵
抗、ｍ₁は音波放射口６９Ｌの構造と音波放射に依存す
る音響質量を振動板の面積に換算した等価質量である。
Ｖ₁は振動板の振動速度、Ｖ₂は音波放射口６９Ｌの空気
の振動速度を振動板の面積に換算した等価な振動速度で
ある。

【００３９】なお、上述したスピーカ部において、スピ
ーカ６６Ｌの振動板側と音波放射口６９Ｌ側にそれぞれ
放射抵抗が存在し、この放射抵抗に供給されるパワーが
音響パワーとして空気中に放射される。しかし、放射抵
抗はｒ₀，ｒ₁に比べて極めて小さな値であり、Ｖ₁，Ｖ₂
には影響を与えないので、図３の等価回路上では省略し
ている。

【００４０】次に、図４を使用して、スピーカ６６Ｌの
前面（スピーカ振動板の前面）と音波放射口６９Ｌの２
つの音源から放射される音波の合成音圧について理論解
析する。ここでは、スピーカ６６Ｌの前面と音波放射口
６９Ｌの２つの音源のスピーカ６６Ｌの主軸方向の空間
距離をｄとする。また、スピーカ６６Ｌの前面と音波放
射口６９Ｌの２つの音源から放射される音波の水平面内
での一方向成分に着目し、主軸のスピーカ前面方向を０
°として、主軸と着目する方向（受音位置の方向）との
なす角を反時計方向にθとする。

【００４１】図において、ｄが８〜１０ｃｍであり、受
音位置とスピーカ６６Ｌの間の距離ｒが１ｍ以上ある場
合には、スピーカ６６Ｌの前面と音波放射口６９Ｌの２
つの音源は、中・低域周波数においては、点音源とみな
すことができる。また、受音位置での音波は、ほぼ平面
波とみなして差し支えない。

【００４２】このように取り扱うと、スピーカ６６Ｌの
前面から放射される音波の受音位置での音圧Ｐ₁は、振
動板の振動速度がＶ₁であるから、（３）式で表され
る。

【００４３】

【数３】

【００４４】次に、音波放射口６９Ｌから放射される音
波の受音位置での音圧Ｐ₂は、Ｐ₁に対して、ｄcosθな
る距離に該当する時間遅れを生じ、かつ、振動板背面の
空気振動に基づいているので負極性となり、（４）式で
表される。ただし、ｄ＜＜ｒである。

【００４５】

【数４】

【００４６】したがって、合成音圧Ｐ（θ）は、Ｐ₁＋
Ｐ₂であるから、（５）式で表わされる。

【００４７】

【数５】

【００４８】ここで、振動速度Ｖ₂は、図３の等価回路
から明らかなように、（６）式で表わされる。

【００４９】

【数６】

【００５０】（６）式は２次の低域フィルタ特性を示
し、通過帯域内で、ｓ₁，ｒ₁，ｍ₁で決まる一定値の群
遅延時間を生ずる。この時間遅れと、空間で得られるｄ
cosθ／ｃなるθで変化する時間遅れとが、両指向性と
全指向性を組み合わせた指向性をもたらすこととなる。
そこで、（６）式を（５）式に代入して整理すると、ω
／ｃ＝ｋとおいて、（７）式のようになる。

【００５１】

【数７】

【００５２】（７）式において、｛｝内の第１項を級数
展開すると、（８）式のようになる。

【００５３】

【数８】

【００５４】（８）式から明らかなように、ｋｄ＜＜１
の周波数においては、ｊｋｄの１次以上の高次項を省略
すると、（８）式はｃｏｓθとなる。よって、（７）式
の｛｝内の第１項は、両指向性成分を表わすものとな
る。これに対して、（７）式の｛｝内の第２項と第３項
はθに依存しないので、全指向性成分を表すものとな
る。

【００５５】そこで、（９）式のようにおき、Ｐ（θ）
を正面方向（θ＝０゜）の音圧Ｐ（０゜）で基準化して
示すと、ｋｄ＜＜１の周波数では、（１０）式のように
表される。

【００５６】

【数９】

【００５７】

【数１０】

【００５８】（１０）式より明らかなように、合成音圧
Ｐ（θ）は、両指向性成分と全指向性成分を組み合わせ
た指向性をもつ。両成分の配分は、全指向性成分を表わ
すαの値により変えることができる。このαは、（９）
式から明らかなように、ｒ₁／ｓ₁とｄ／ｃの比を表わし
ている。ｒ₁／ｓ₁は、図３において、ｒ₁，ｓ₁，ｍ₁で
構成される低域フィルタの通過帯域内での群遅延時間を
表わしている。ｄ／ｃは、スピーカ６６Ｌの前面と音波
放射口６９Ｌの２つの音源の主軸方向の空間距離ｄを音
波が伝播するために要する時間である。

【００５９】図５は、αの値が０．５，１．０，２．０
の場合について、（１０）式から指向性パターンを計算
したものである。

【００６０】（１０）式において、α≦１の場合には、
ある角度でＰ（θ）が零になる。しかし、α＞１では如
何なる角度でもＰ（θ）が零になることはない。α≦１
の場合に、Ｐ（θ）が零になる角度θをθ₁とおくと、
図５に示すように、α＝１ではθ₁は１８０°、α＝
０．５ではθ₁は１２０°と２４０°の２方向になる。
このように、θ＝θ₁においてＰ（θ）が零になるの
は、（８）式で表わされる両指向性成分に存在するｊｋ
ｄの１次以上の高次項を省略したからである。しかし、
実際にはその高次項が存在するので、周波数が高くなる
につれて両指向性成分の指向性パターンが真円の８字形
とはならなくなる。その結果、合成指向性パターンも
（１０）式で示される基本的な指向性パターンとは異な
ってくる。つまり、指向性の劣化をもたらすこととな
る。

【００６１】この指向性劣化の程度を、より高い周波数
まで少なくするには、（８）式で表される両指向性成分
に存在するｊｋｄの１次以上の高次項を、ある角度にお
いて、全指向性成分を用いて、より高い次数まで打ち消
すようにすればよい。（７）式と（８）式をみると、
（７）式の｛｝内の第３項により、（８）式のｊｋｄの
１次の項を、ある角度において打ち消すことができる。

【００６２】そこで、（７）式の｛｝内の第３項につい
て、（１１）式のようにおき、相殺する角度θをθ₂と
おくと、相殺の条件は、（１２）式で表される。（１
２）式において、ｃｏｓ²θ₂は、θ₂＝０°〜３６０°
の範囲で、ｃｏｓ²θ₂≦１である。したがって、（１
２）式を満足するβの値はβ≦０．５となる。

【００６３】

【数１１】

【００６４】

【数１２】

【００６５】図６は、α＝１（単一指向性）の場合につ
いて、βの値を０〜１まで５段階に変えて、θが９０°
と１８０°の角度におけるＰ（θ）／Ｐ（０°）の周波
数による変化を、（７）式に基づいて求めた結果であ
る。ここで、β＝０の条件はｍ ₁＝０を意味する。しか
し、実際にはｍ₁を零にすることはできないので、β＝
０の条件は実現不可能である。

【００６６】図６から明らかなように、ｋｄ≦０．４の
低い周波数では、スピーカ６６Ｌの背面方向（θ＝１８
０°）の合成音圧レベルが正面方向（θ＝０°）に比べ
て２０ｄＢ以上低下し、横方向（θ＝９０°）の合成音
圧レベルが正面方向に比べて６ｄＢ低下する単一指向性
パターンとなる。しかし、周波数が高くなるにつれて指
向性が劣化し、ｋｄ≒πの周波数で、ほとんど指向性を
もたなくなる。この指向性の劣化程度は、βの値により
異なっている。

【００６７】図７は、ｋｄ＝１．５（ｄ＝７ｃｍでは、
ｆ＝１．２ＫＨｚ）の周波数における指向性パターンが
βの値により変化する様子を示したものである。図から
明らかなように、βの値は零にはできないが、なるべく
小さな値に設定することが、より高い周波数まで良好な
指向性を得るうえで必要である。βの値を０．５以下に
設定するとき、ｋｄ＝１．５の周波数が指向性の実質的
な高域限界とみられる。

【００６８】以上の理論的な検討は、スピーカ６６Ｌの
前面と音波放射口６９Ｌが理想的な点音源とみなすこと
ができる中・低域周波数についてである。しかし、実際
には、スピーカ６６Ｌの振動板および音波放射口６９Ｌ
が有限な面積を持っているので、中・高域周波数ではそ
れぞれの放射音波そのものが指向性を持つようになる。
したがって、上述したように群遅延時間を利用した指向
性の付与は、スピーカ自身の放射音波が指向性をもたな
い中・低域周波数に適用するのが妥当である。

【００６９】こうしたスピーカ自身の指向性について
は、スピーカを取り付けるスピーカボックスの寸法、形
状およびスピーカの口径などで異なる。しかし、指向性
が付き始める限界の周波数はスピーカの口径と逆比例の
関係にあり、既に知られている理論解析および実測結果
などを検討すると、次のようになる。すなわち、スピー
カ振動板の有効直径をＤとすると、指向性が付き始める
限界の周波数は、（１３）式を満足する周波数とみなす
ことができる。

【００７０】

【数１３】

【００７１】（１３）式を放射音波の波長λで表わす
と、ω／ｃ＝２π／λの関係から、４Ｄ＝λであり、放
射音波の波長λが振動板有効直径Ｄの４倍の周波数とみ
てよい。そこで、上述したように群遅延時間を利用した
指向性の付与を指向性が付き始める限界の周波数以下の
周波数範囲に適用するには、以下に示すような設定条件
が妥当である。

【００７２】スピーカ６６Ｌで構成されるスピーカ部に
おいて、指向性の実質的な高域限界は、先に述べたよう
に、（１４）式を満足する周波数とみてよい。

【００７３】

【数１４】

【００７４】そこで、この周波数を、スピーカ６６Ｌ自
身の放射音波に指向性が付き始める周波数、すなわち
（１３）式を満足する周波数に設定するのが順当と考え
る。したがって、設定条件は（１３）、（１４）式よ
り、（１５）式のようになる。

【００７５】

【数１５】

【００７６】つまり、スピーカ６６Ｌの前面と音波放射
口６９Ｌの２つの音源の主軸方向の空間距離ｄを、スピ
ーカ振動板の有効直径Ｄに等しく設定するのが妥当であ
る。なお、この設定条件は指向性がα＝１の単一指向性
を中心に、α＝０．５〜２．０の範囲の指向性について
も成り立つ。

【００７７】以上の説明から明かなように、スピーカ装
置１１Ｌ，１１Ｒのスピーカ６６Ｌ，６６Ｒで構成され
るスピーカ部には、それぞれ全指向性と両指向性の組み
合わせで得られる任意の指向性を付与することが可能で
ある。

【００７８】図１に示すステレオスピーカ装置６０にお
いては、音声信号再生用スピーカ６６Ｌ，６６Ｒの主軸
ＭＡ_L，ＭＡ_Rがそれぞれスピーカボックス６２Ｌ，６２
Ｒの正面方向Ｆ_L，Ｆ_Rに対して反時計方向、時計方向に
所定角度γだけ傾斜しており、スピーカ６６Ｌ，６６Ｒ
の主軸ＭＡ_L，ＭＡ_Rは、スピーカ装置６１Ｌ，６１Ｒの
中心線Ｍ上の聴取位置（図２参照）から見て内方を向い
ている。また、スピーカ装置６１Ｌ，６１Ｒのスピーカ
６６Ｌ，６６Ｒで構成されるスピーカ部は、それぞれス
ピーカ６６Ｌ，６６Ｒの前方主軸上で最大感度を持つ両
指向性と全指向性の組み合わせで得られる指向性を有し
ている。

【００７９】そのため、スピーカ装置６１Ｌ，６１Ｒの
中心線Ｍ上を外れた聴取位置、例えばｂ点（図１６参
照）では、右チャネルの音圧レベルが下がると共に、左
チャネルの音圧レベルが若干上がり、左右両チャネルの
距離減衰の違いに基づく音圧レベル差が補正される。よ
って、図１に示すステレオスピーカ装置６０によれば、
良好なステレオ感が得られる聴取範囲を拡大できる。

【００８０】また、図１に示すステレオスピーカ装置６
０においては、サラウンド信号再生用スピーカ６７Ｌ，
６７Ｒの主軸ＳＡ_L，ＳＡ_Rがそれぞれスピーカボックス
６２Ｌ，６２Ｒの正面方向Ｆ_L，Ｆ_Rに対して反時計方
向、時計方向に所定角度γだけ傾斜している。そのた
め、スピーカ６７Ｌ，６７Ｒの主軸ＭＡ_L，ＳＡ_Rは、ス
ピーカ装置６１Ｌ，６１Ｒの中心線Ｍ上の聴取位置（図
２参照）から見て内方を向く。

【００８１】一般に、サラウンド信号の主要成分である
Ｓ信号成分は、中・高域周波数に主成分を持つ信号であ
る。しかも、スピーカ６７Ｌ，６７Ｒは、その振動板が
有限な面積を持っているので、図２２に示すように中・
高域周波数では放射音波そのものが指向性を持ってい
る。

【００８２】そのため、上述したようにスピーカ６７
Ｌ，６７Ｒの主軸ＳＡ_L，ＳＡ_Rを内方に向けることによ
り、中心線Ｍ上より外れた聴取位置、例えばｆ点（図１
９参照）では、右チャネルのサラウンド信号音のレベル
が下がると共に、左チャネルのサラウンド信号音のレベ
ルが若干上がり、左右両チャネルのサラウンド信号音の
距離減衰の違いに基づくレベル差が補正される方向に働
く。よって、図１に示すステレオスピーカ装置６０によ
れば、良好なサラウンド効果が得られる聴取範囲を拡大
できる。

【００８３】本出願人は、図１に示すステレオスピーカ
装置６０において上述したように良好なステレオ感が得
られる聴取範囲が拡大することを確認するために、聴感
試験を行った。図８は、この聴感試験において、左チャ
ネル用スピーカ装置および右チャネル用スピーカ装置と
して使用したスピーカ装置４０を示している。

【００８４】スピーカ装置４０は、スピーカ装置４１の
上部にスピーカ装置２１が配されたものである。スピー
カ装置４１は、横幅＝２０ｃｍ、奥行き＝２２ｃｍ、高
さ＝３０ｃｍのスピーカボックス４２に音声信号再生用
の口径１４ｃｍのウーハー４３および口径８ｃｍのツイ
ーター４４が取り付けられた２ウェイ方式のものであ
る。

【００８５】図９はスピーカ装置２１を示している。こ
のスピーカ装置２１には単一指向性を付与している。ス
ピーカボックス２２は直方体形状で、スピーカ取付面の
寸法が縦、横８．６ｃｍ、奥行きは１４ｃｍ、スピーカ
ボックス内空気の体積は６００ｃｍ³である。音声信号
再生用スピーカ２３としてダイナミックスピーカを使用
し、口径は８ｃｍ、振動板の有効直径は７ｃｍ、有効面
積は３８．５ｃｍ²である。音波放射口２４は円形で、
スピーカボックス２２の上面に設けられ、その実効面積
は２６ｃｍ²である。また、スピーカ２３の前面と音波
放射口２４の２つの音源の主軸方向の空間距離ｄは、
（１５）式の条件から７ｃｍに設定されている。

【００８６】音波放射口２４の音響抵抗材料２５の音響
抵抗は、（２）、（９）式よりスピーカ振動板の面積に
換算した等価機械抵抗で表わすと、ＭＫＳ単位でｒ₁＝
０．７４５（ｋｇ／ｓｅｃ）である。したがって、音波
放射口２４の実効面積で表わした等価機械抵抗ｒ₁′
は、音波放射口２４の実効面積をＡ₁とすると、（１
６）式となる。また、音波放射口２４の音響抵抗材料２
５の音響抵抗密度（単位面積当りの等価機械抵抗）は、
（１６）式をＡ₁で除して、１３０．８（ｋｇ／ｓｅｃ
・ｍ²）となる。

【００８７】

【数１６】

【００８８】図１０の実線ａ、一点鎖線ｂ、破線ｃは、
スピーカ装置２１の出力音圧指向周波数特性を示してお
り、中・低域周波数で単一指向性を持つことがわかる。
また、正面方向（０゜方向）の再生周波数帯域（３ｄＢ
低下）は、３００Ｈｚ〜２０ＫＨｚである。スピーカ自
身の指向性が付き始める限界の周波数は、振動板の有効
直径が７ｃｍの場合、（１３）式から、約１．２ＫＨｚ
となる。よって、ｄ＝Ｄ＝７ｃｍに設定したことによ
り、約１．５ＫＨｚ以下の周波数では、０゜方向の音圧
レベルに対して９０゜方向の音圧レベルは約６ｄＢ低下
し、１８０゜方向の音圧レベルは１５ｄＢ〜２０ｄＢ低
下し、実用上十分とみられる単一指向性が得られてい
る。図１０の実線ｄ、一点鎖線ｅ、破線ｆは、音波放射
口２４を設けなかった場合の出力音圧指向周波数特性を
示しており、中・低域周波数では全指向性となる。

【００８９】図８に示すスピーカ装置４０を左チャネル
用スピーカ装置および右チャネル用スピーカ装置として
使用し、図１１に示す状態で残響時間が０．２秒程度の
試聴室１００に配置して聴感試験を行った。聴感試験で
は、良好なステレオ感が得られる聴取範囲を、以下のよ
うな方法で求めた。

【００９０】すなわち、両スピーカ装置４０，４０の中
心線Ｍ上の聴取位置、例えばａ点において中央前方に定
位する信号音（例えばボーカルなど）が、中心線Ｍ上か
ら外れた聴取位置においても、その聴取位置から見た両
スピーカ装置４０，４０の中間位置（ｃ点）の方向に定
位すれば、その聴取位置では両スピーカ装置４０，４０
の間に連続したサウンドステージが再現され、良好なス
テレオ感が得られることになる。そこで、聴感試験で
は、両スピーカ装置４０，４０の中心線Ｍ上の聴取位
置、例えばａ点において中央前方に定位する信号音に着
目し、中心線Ｍ上から外れた聴取位置においてその信号
音が両スピーカ装置４０，４０の中間位置の方向に定位
する範囲を求めた。

【００９１】なお、２ウェイ方式のスピーカ装置４１は
そのウーハー４３およびツイーター４４の主軸が正面方
向（試聴室１００の側壁に平行）を向くように配設され
る。また、スピーカ装置２１のスピーカ２３の主軸を正
面方向に向けた状態で、このスピーカ装置２１の両スピ
ーカ装置４０，４０の中心線Ｍ上の聴取位置、例えばａ
点における音圧レベルが、２ウェイ方式のスピーカ装置
４１の音圧レベルに比べて３ｄＢだけ低くなるように設
定される。

【００９２】図１１において、破線Ｌ_-1は、スピーカ装
置２１の音波放射口２４を閉じて密閉形とすると共に、
スピーカ２３の主軸を正面方向に向けた条件で、良好
なステレオ感が得られる聴取範囲の境界を示しており、
この破線Ｌ_-1より中心線Ｍ側の範囲では良好なステレオ
感が得られた。この条件では、良好なステレオ感が得
られる聴取範囲は狭い範囲に限定される。

【００９３】また、一点鎖線Ｌ_-2は、スピーカ装置２１
の音波放射口２４を閉じて密閉形とすると共に、スピー
カ２３の主軸を４５゜だけ内方に向けた条件で、良好
なステレオ感が得られる聴取範囲の境界を示しており、
この一点鎖線Ｌ_-2より中心線Ｍ側の範囲では良好なステ
レオ感が得られた。この条件では、条件の場合と比
べて良好なステレオ感が得られる聴取範囲がかなり拡大
される。

【００９４】これに対して、実線Ｌ_-3は、スピーカ装置
２１の音波放射口２４を開いて約１．５ＫＨｚ以下の周
波数範囲を単一指向性にすると共に、スピーカ２３の主
軸を４５゜だけ内方に向けた条件で、良好なステレオ
感が得られる聴取範囲の境界を示しており、この実線Ｌ
_-3より中心線Ｍ側の範囲では良好なステレオ感が得られ
た。この条件では、条件の場合に比べて、良好なス
テレオ感が得られる聴取範囲がさらに拡大される。この
ことは、低域周波数の指向性が、両スピーカ装置４０，
４０の中心線Ｍ上から外れた聴取位置での音像定位に大
きく影響することを示している。

【００９５】さらに本出願人は、このように聴取範囲を
拡大した音声信号（ＬＲ信号）再生装置（スピーカ装
置）に加え、図１のサラウンド信号再生用スピーカ６７
Ｌ，６７Ｒでサラウンド信号を再生した場合、サラウン
ド効果が得られる聴取範囲がどの程度拡大できるかを確
認するために、聴感試験を行った。図１２は、この聴感
試験において、左チャネル用スピーカ装置および右チャ
ネル用スピーカ装置として使用したスピーカ装置５０を
示している。このスピーカ装置５０は、図８に示すスピ
ーカ装置４１の上にスピーカ装置５１が配され、さらに
その上に図９に示すスピーカ装置２１が配されたもので
ある。スピーカ装置５１は、横幅＝９ｃｍ、奥行き＝７
ｃｍ、高さ＝９ｃｍの密閉されたスピーカボックス５２
に口径８ｃｍのサラウンド信号再生用スピーカ５３が取
り付けられており、その再生帯域は３００Ｈｚ〜２０ｋ
Ｈｚである。

【００９６】図１２に示すスピーカ装置５０を左チャネ
ル用スピーカ装置および右チャネル用スピーカ装置とし
て使用し、図１３に示す状態で残響時間が０．２秒程度
の試聴室１００に配置して聴感試験を行った。試験条件
は、次のとおりである。図１３のは、従来システムと
してスピーカ装置２１を使用せず、左右両チャネルのス
ピーカ装置４１のウーハー４３およびツイーター４４の
主軸を正面方向（試聴室の側壁に平行）に向けた状態
で、サラウンド信号再生用スピーカ装置５１のスピーカ
５３の主軸を３０°だけ外方に向けた場合、は、従来
システムとしてスピーカ装置２１を使用せず、左右両チ
ャネルのスピーカ装置４１のウーハー４３およびツイー
ター４４の主軸を正面方向に向けた状態で、サラウンド
信号再生用スピーカ装置５１のスピーカの主軸を正面方
向に向けた場合、は、本発明によるシステムとしてス
ピーカ装置２１を使用し、左右両チャネルのスピーカ装
置４１のウーハー４３およびツイーター４４の主軸を正
面方向に向けるとともに、スピーカ装置２１のスピーカ
２３の主軸を４５°だけ内方に向けた状態で、サラウン
ド信号再生用スピーカ装置２１のスピーカ２３の主軸を
４５°だけ内方に向けた場合である。

【００９７】なお、スピーカ装置２１のスピーカ２３の
主軸を正面方向に向けた状態で、このスピーカ装置２１
の両スピーカ装置５０，５０の中心線Ｍ上の聴取位置、
例えばｅ点における音圧レベルが、２ウェイ方式のスピ
ーカ装置４１の音圧レベルに比べて３ｄＢだけ低くなる
ように設定される。

【００９８】図１３において、破線Ｌ_-4は上述の試験条
件の場合に良好なサラウンド効果が得られる聴取範囲
の境界を示しており、この破線Ｌ_-4より中心線Ｍ側の範
囲では良好なサラウンド効果が得られた。また、一点鎖
線Ｌ_-5は上述の試験条件の場合に良好なサラウンド効
果が得られる聴取範囲の境界を示しており、この一点鎖
線Ｌ_-5より中心線Ｍ側の範囲では良好なサラウンド効果
が得られた。この場合には、の場合に比べて良好なサ
ラウンド効果が得られる聴取範囲は若干拡大するが、狭
い範囲に限定される。

【００９９】これに対して、実線Ｌ_-6は、本発明による
上述の試験条件の場合に良好なサラウンド効果が得ら
れる聴取範囲の境界を示しており、この実線Ｌ_-6より中
心線Ｍ側の範囲では良好なサラウンド効果が得られた。
この場合には、の場合に比べて良好なサラウンド効果
が得られる聴取範囲は著しく拡大した。これにより、図
１に示すようなステレオスピーカ装置６０では良好なサ
ラウンド効果が得られる聴取範囲をより拡大できること
が確認された。

【０１００】なお、図１に示すステレオスピーカ装置６
０は、音声信号再生用スピーカ６６Ｌ（６６Ｒ）および
サラウンド信号再生用スピーカ６７Ｌ（６７Ｒ）がそれ
ぞれスピーカ取付面６５Ｌ（６５Ｒ）に取り付けられた
ものであるが、これらを１個のスピーカで兼用すること
もできる。その場合には、音声信号にサラウンド信号を
加算した信号でその１個のスピーカを駆動することとな
る。

【０１０１】次に、この発明の第２の実施の形態を説明
する。図１４は第２の実施の形態としてのステレオスピ
ーカ装置８０を示しており、このスピーカ装置８０は、
左チャネル用スピーカ装置８１Ｌと右チャネル用スピー
カ装置８１Ｒとから構成される。

【０１０２】スピーカ装置８１Ｌを構成するスピーカボ
ックス８２Ｌには前面と右側面との間にスピーカ取付面
８３Ｌが形成され、このスピーカ取付面８３Ｌに音声信
号再生用スピーカ８４Ｌおよびサラウンド信号再生用ス
ピーカ８５Ｌが取り付けられる。この場合、スピーカ８
４Ｌ，８５Ｌは、図１５に示すように、その主軸Ｍ
Ａ _L，ＳＡ_Lがスピーカボックス８２Ｌの正面方向Ｆ_Lに
対して反時計方向に所定角度γ、例えば４０゜〜５０゜
だけ傾斜するようにスピーカボックス８２Ｌに取り付け
られる。

【０１０３】また、スピーカボックス８２Ｌのスピーカ
取付面８３Ｌとは異なる端面（図では上面）に音響抵抗
材料８６Ｌで覆われた円形の音波放射口（開口部）８７
Ｌが設けられる。この音波放射口８７Ｌはスピーカ８４
Ｌの振動板の背面から出る空気振動を外部に音波として
放射するためのものであり、その中心を貫通する軸がス
ピーカ８４Ｌの主軸の方向に延びるように形成される。
上述せずも、スピーカボックス８２Ｌの内部において、
スピーカ８４Ｌが取り付けられるボックス部はその他の
ボックス部と仕切られている。

【０１０４】この場合、スピーカボックス８２Ｌのスピ
ーカ８４Ｌが取り付けられるボックス部内の空気の呈す
る音響容量と音波放射口８７Ｌの音響抵抗および音響質
量とで音響的な低域フィルタが構成される。そして、こ
の低域フィルタを通じて音波放射口８７Ｌから放射され
る音波の通過帯域内での群遅延時間が利用され、スピー
カ装置８１Ｌのスピーカ８４Ｌで構成されるスピーカ部
にはスピーカ８４Ｌの前面と音波放射口８７Ｌの２つの
音源から放射される音波の合成音圧がスピーカ８４Ｌの
前方主軸上で最大感度を持つ全指向性と両指向性の組み
合わせで得られる指向性が付与される。

【０１０５】スピーカ装置８１Ｒを構成するスピーカボ
ックス８２Ｒには前面と左側面との間にスピーカ取付面
８３Ｒが形成され、このスピーカ取付面８３Ｒに音声信
号再生用スピーカ８４Ｒおよびサラウンド信号再生用ス
ピーカ８５Ｒが取り付けられる。この場合、スピーカ８
４Ｒ，８５Ｒは、図１５に示すように、その主軸Ｍ
Ａ _L，ＳＡ_Lがスピーカボックス８２Ｒの正面方向Ｆ_Lに
対して時計方向に所定角度γ、例えば４０゜〜５０゜だ
け傾斜するようにスピーカボックス８２Ｒに取り付けら
れる。

【０１０６】また、スピーカボックス８２Ｒのスピーカ
取付面８３Ｒとは異なる端面（図では上面）に音響抵抗
材料８６Ｒで覆われた円形の音波放射口（開口部）８７
Ｒが設けられる。この音波放射口８７Ｒはスピーカ８４
Ｒの振動板の背面から出る空気振動を外部に音波として
放射するためのものであり、その中心を貫通する軸がス
ピーカ８４Ｒの主軸の方向に延びるように形成される。
上述せずも、スピーカボックス８２Ｒの内部において、
スピーカ８４Ｒが取り付けられるボックス部はその他の
ボックス部と仕切られている。

【０１０７】この場合、スピーカボックス８２Ｒのスピ
ーカ８４Ｒが取り付けられるボックス部内の空気の呈す
る音響容量と音波放射口８７Ｒの音響抵抗および音響質
量とで音響的な低域フィルタが構成される。そして、こ
の低域フィルタを通じて音波放射口８７Ｒから放射され
る音波の通過帯域内での群遅延時間が利用され、スピー
カ装置８１Ｒのスピーカ８４Ｒで構成されるスピーカ部
にはスピーカ８４Ｒの前面と音波放射口８７Ｒの２つの
音源から放射される音波の合成音圧がスピーカ８４Ｒの
前方主軸上で最大感度を持つ、全指向性と両指向性の組
み合わせで得られる指向性が付与される。

【０１０８】図１４に示すステレオスピーカ装置８０に
おいては、音声信号再生用スピーカ８４Ｌ，８４Ｒの主
軸ＭＡ_L，ＭＡ_Rがそれぞれスピーカボックス８２Ｌ，８
２Ｒの正面方向Ｆ_L，Ｆ_Rに対して反時計方向、時計方向
に所定角度γだけ傾斜しており、スピーカ８４Ｌ，８４
Ｒの主軸ＭＡ_L，ＭＡ_Rは、スピーカ装置８１Ｌ，８１Ｒ
の中心線Ｍ上の聴取位置（図１５参照）から見て内方を
向いている。また、スピーカ装置８１Ｌ，８１Ｒのスピ
ーカ８４Ｌ，８４Ｒで構成されるスピーカ部は、それぞ
れスピーカ８４Ｌ，８４Ｒの前方主軸上で最大感度を持
つ両指向性と全指向性の組み合わせで得られる指向性を
有している。

【０１０９】そのため、スピーカ装置８１Ｌ，８１Ｒの
中心線Ｍ上を外れた聴取位置、例えばｂ点（図１６参
照）では、右チャネルの音圧レベルが下がると共に、左
チャネルの音圧レベルが若干上がり、左右両チャネルの
距離減衰の違いに基づく音圧レベル差が補正される。よ
って、図２３に示すステレオスピーカ装置８０によれ
ば、図１に示すステレオスピーカ装置６０と同様に、良
好なステレオ感が得られる聴取範囲を拡大できる。

【０１１０】また、図１４に示すステレオスピーカ装置
８０においては、サラウンド信号再生用スピーカ８５
Ｌ，８５Ｒの主軸ＳＡ_L，ＳＡ_Rがそれぞれスピーカボッ
クス８２Ｌ，８２Ｒの正面方向Ｆ_L，Ｆ_Rに対して反時計
方向、時計方向に所定角度γだけ傾斜している。そのた
め、スピーカ８５Ｌ，８５Ｒの主軸ＳＡ_L，ＳＡ_Rは、ス
ピーカ装置８１Ｌ，８１Ｒの中心線Ｍ上の聴取位置（図
１５参照）から見て内方を向いている。そのため、図１
に示すステレオスピーカ装置６０と同様に、スピーカ装
置８１Ｌ，８１Ｒの中心線Ｍ上より外れた聴取位置にお
いて、スピーカ８５Ｌ，８５Ｒからの左右チャネルのサ
ラウンド信号音の距離減衰の違いに基づくレベル差が補
正され、よって良好なサラウンド効果が得られる聴取範
囲を拡大できる。

【０１１１】なお、図１４に示すステレオスピーカ装置
８０は、音声信号再生用スピーカ８４Ｌ（８４Ｒ）およ
びサラウンド信号再生用スピーカ８５Ｌ（８５Ｒ）がそ
れぞれスピーカ取付面８３Ｌ（８３Ｒ）に取り付けられ
たものであるが、これらを１個のスピーカで兼用するこ
ともできる。その場合には、音声信号にサラウンド信号
を加算した信号でその１個のスピーカを駆動することと
なる。

【０１１２】

【発明の効果】この発明によれば、左チャネル用および
右チャネル用のスピーカ装置の音声信号再生用スピーカ
の主軸が両スピーカ装置の中心線上の聴取位置から見て
内方を向くと共に、この両スピーカ装置の音声信号再生
用スピーカで構成されるスピーカ部が両指向性と全指向
性の組み合わせで得られる指向性を有するため、両スピ
ーカ装置の中心線上から外れた聴取位置では左右両チャ
ネルの距離減衰の違いに基づく音圧レベル差が補正さ
れ、良好なステレオ感が得られる聴取範囲を拡大でき
る。

【０１１３】また、両スピーカ装置の音声信号再生用ス
ピーカで構成されるスピーカ部が両指向性と全指向性の
組み合わせで得られる指向性を有するものであり、例え
ば音波放射口から放射される音波の群遅延時間を利用し
て指向性を得ることができ、従来のようにスピーカ自身
の持つ指向性を利用したり、両指向性スピーカを利用す
るものと比較して、システム構成を小型にできる利益が
ある。

【０１１４】また、左チャネル用および右チャネル用の
スピーカ装置のサラウンド信号を再生するスピーカの主
軸が両スピーカ装置の中心線上の聴取位置から見て内方
を向くため、両スピーカ装置の中心線上から外れた聴取
位置では、サラウンド信号を再生するスピーカの中・高
周波数の指向性によって左右両チャネルのサラウンド信
号音の距離減衰の違いに基づくレベル差が補正されると
共に、さらに上述した音声信号（ＬＲ信号）再生音につ
いての聴取範囲の拡大効果が加わって、良好なサラウン
ド効果が得られる聴取範囲を著しく拡大できる。

【０１１５】また、音波放射口の音響抵抗および音響質
量とスピーカボックス内空気の呈する音響容量とで低域
フィルタを構成し、この低域フィルタを通じて音波放射
口から放射される音波の通過帯域内での群遅延時間を利
用して指向性を得ることで、スピーカボックスの寸法や
形状に関係なく任意の群遅延時間を設定して所望の指向
性を超低域周波数まで安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態としてのステレオスピーカ装
置を示す斜視図である。

【図２】音声信号、サラウンド信号を再生するスピーカ
の主軸の向きを示す図である。

【図３】機械系の等価回路を示す回路接続図である。

【図４】合成音圧の理論解析のための図である。

【図５】αを変化させた場合の指向性パターンを示す図
である。

【図６】βの値による指向周波数特性の変化を示す図で
ある。

【図７】βを変化させた場合の指向性パターンを示す図
である。

【図８】聴感試験（ステレオ感）に使用したスピーカ装
置を示す斜視図である。

【図９】指向性スピーカ装置を示す斜視図である。

【図１０】図９のスピーカ装置の出力音圧指向周波数特
性を示す図である。

【図１１】聴感試験（ステレオ感）の結果等を説明する
ための図である。

【図１２】聴感試験（サラウンド効果）に使用したスピ
ーカ装置を示す斜視図である。

【図１３】聴感試験（サラウンド効果）の結果等を説明
するための図である。

【図１４】第２の実施の形態としてのステレオスピーカ
装置を示す斜視図である。

【図１５】音声信号、サラウンド信号を再生するスピー
カの主軸の向きを示す図である。

【図１６】ステレオスピーカ装置を説明するための図で
ある。

【図１７】良好なステレオ感が得られる聴取範囲を拡大
するための一例を示す図である。

【図１８】良好なステレオ感が得られる聴取範囲を拡大
するための他の例を示す図である。

【図１９】従来のフロントサラウンドスピーカ装置を示
す図である。

【図２０】サラウンド信号再生用スピーカの主軸が正面
方向を向く例を示す図である。

【図２１】サラウンド信号再生用スピーカの主軸が外方
に向く例を示す図である。

【図２２】スピーカの出力音圧指向周波数特性例を示す
図である。

【符号の説明】

６０，８０ ステレオスピーカ装置 ６１Ｌ，８１Ｌ 左チャネル用スピーカ装置 ６１Ｒ，８１Ｒ 右チャネル用スピーカ装置 ６２Ｌ，６２Ｒ、８２Ｌ，８２Ｒ スピーカボックス ６５Ｌ，６５Ｒ，８３Ｌ，８３Ｒ スピーカ取付面 ６６Ｌ，６６Ｒ，８４Ｌ，８４Ｒ 音声信号再生用スピ
ーカ ６８Ｌ，６８Ｒ，８６Ｌ，８６Ｒ 音響抵抗材料 ６９Ｌ，６９Ｒ，８７Ｌ，８７Ｒ 音波放射口 ６３Ｌ，６３Ｒ ウーハー ６４Ｌ，６４Ｒ ツイーター ６７Ｌ，６７Ｒ，８５Ｌ，８５Ｒ サラウンド信号再生
用スピーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−153290（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−105391（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−195796（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−269599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−261299（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−88189（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−57689（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−81282（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−121992（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左チャネル音声信号を再生する第１のス
   ピーカとサラウンド信号を再生する第２のスピーカとを
   有する左チャネル用スピーカ装置と、右チャネル音声信
   号を再生する第３のスピーカとサラウンド信号を再生す
   る第４のスピーカとを有する右チャネル用スピーカ装置
   とからなるステレオスピーカ装置において、 上記左チャネル用スピーカ装置の上記第１のスピーカお
   よび上記右チャネル用スピーカ装置の上記第３のスピー
   カは、それぞれその主軸がスピーカボックスの正面方向
   に対して反時計方向および時計方向に第１の角度だけ傾
   斜するようにスピーカボックスに取り付けられ、 上記左チャネル用スピーカ装置の上記第２のスピーカお
   よび上記右チャネル用スピーカ装置の上記第４のスピー
   カは、それぞれその主軸がスピーカボックスの正面方向
   に対して反時計方向および時計方向に上記第１の角度と
   同一または異なる第２の角度だけ傾斜するようにスピー
   カボックスに取り付けられ、 上記左チャネル用スピーカ装置の上記第１のスピーカで
   構成される第１のスピーカ部および上記右チャネル用ス
   ピーカ装置の上記第３のスピーカで構成される第２のス
   ピーカ部は、それぞれスピーカの前方主軸上で最大感度
   を持つ両指向性と全指向性の組み合わせで得られる指向
   性を有することを特徴とするステレオスピーカ装置。
2. 【請求項２】 上記左チャネル用スピーカ装置の第１の
   スピーカ部および上記右チャネル用スピーカ装置の上記
   第２のスピーカ部のそれぞれは、 スピーカボックスの一の端面にスピーカを取り付けると
   共に、上記スピーカボックスの上記一の端面とは異なる
   端面に音響抵抗材料で覆われた音波放射口を設けてな
   り、 上記スピーカボックス内の空気の呈する音響容量と上記
   音波放射口の音響抵抗および音響質量とで音響的な低域
   フィルタを構成し、 上記低域フィルタを通じて上記音波放射口から放射され
   る音波の通過帯域内での群遅延時間を利用して、上記ス
   ピーカの前面と音波放射口の２つの音源から放射される
   音波の合成音圧が上記スピーカの前方主軸上で最大感度
   を持つ全指向性と両指向性の組み合わせで得られる指向
   性を得ることを特徴とする請求項１に記載のステレオス
   ピーカ装置。
3. 【請求項３】 上記第１および第２の角度は４０゜〜５
   ０゜であることを特徴とする請求項１に記載のステレオ
   スピーカ装置。
4. 【請求項４】 上記左チャネル用スピーカ装置では上記
   左チャネル音声信号を再生する第１のスピーカと上記サ
   ラウンド信号を再生する第２のスピーカとを兼用すると
   共に、 上記右チャネル用スピーカ装置では上記右チャネル音声
   信号を再生する第３のスピーカと上記サラウンド信号を
   再生する第４のスピーカとを兼用することを特徴とする
   請求項１に記載のステレオスピーカ装置。
5. 【請求項５】 左チャネル音声信号を再生する第１およ
   び第２のスピーカとサラウンド信号を再生する第３のス
   ピーカとを有する左チャネル用スピーカ装置と、右チャ
   ネル音声信号を再生する第４および第５のスピーカとサ
   ラウンド信号を再生する第６のスピーカとを有する右チ
   ャネル用スピーカ装置とからなるステレオスピーカ装置
   において、 上記左チャネル用スピーカ装置の上記第１のスピーカお
   よび上記右チャネル用スピーカ装置の上記第４のスピー
   カは、それぞれその主軸がスピーカボックスの正面方向
   に一致するようにスピーカボックスに取り付けられ、 上記左チャネル用スピーカ装置の上記第２のスピーカお
   よび上記右チャネル用スピーカ装置の上記第５のスピー
   カは、それぞれその主軸がスピーカボックスの正面方向
   に対して反時計方向および時計方向に第１の角度だけ傾
   斜するようにスピーカボックスに取り付けられ、 上記左チャネル用スピーカ装置の上記第３のスピーカお
   よび上記右チャネル用スピーカ装置の上記第６のスピー
   カは、それぞれその主軸がスピーカボックスの正面方向
   に対して反時計方向および時計方向に上記第１の角度と
   同一または異なる第２の角度だけ傾斜するようにスピー
   カボックスに取り付けられ、 上記左チャネル用スピーカ装置の上記第２のスピーカで
   構成される第１のスピーカ部および上記右チャネル用ス
   ピーカ装置の上記第５のスピーカで構成される第２のス
   ピーカ部は、それぞれスピーカの前方主軸上で最大感度
   を持つ両指向性と全指向性の組み合わせで得られる指向
   性を有することを特徴とするステレオスピーカ装置。
6. 【請求項６】 上記左チャネル用スピーカ装置の第１の
   スピーカ部および上記右チャネル用スピーカ装置の上記
   第２のスピーカ部のそれぞれは、 スピーカボックスの一の端面にスピーカを取り付けると
   共に、上記スピーカボックスの上記一の端面とは異なる
   端面に音響抵抗材料で覆われた音波放射口を設けてな
   り、 上記スピーカボックス内の空気の呈する音響容量と上記
   音波放射口の音響抵抗および音響質量とで音響的な低域
   フィルタを構成し、 上記低域フィルタを通じて上記音波放射口から放射され
   る音波の通過帯域内での群遅延時間を利用して、上記第
   ２のスピーカの前面と音波放射口の２つの音源から放射
   される音波の合成音圧が上記第２のスピーカの前方主軸
   上で最大感度を持つ全指向性と両指向性の組み合わせで
   得られる指向性を得ることを特徴とする請求項５に記載
   のステレオスピーカ装置。
7. 【請求項７】 上記第１および第２の角度は４０゜〜５
   ０゜であることを特徴とする請求項５に記載のステレオ
   スピーカ装置。
8. 【請求項８】 上記左チャネル用スピーカ装置では上記
   左チャネル音声信号を再生する第２のスピーカと上記サ
   ラウンド信号を再生する第３のスピーカとを兼用すると
   共に、 上記右チャネル用スピーカ装置では上記右チャネル音声
   信号を再生する第５のスピーカと上記サラウンド信号を
   再生する第６のスピーカとを兼用することを特徴とする
   請求項５に記載のステレオスピーカ装置。