JP2823157B2 - オーデイオ出力システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はオーデイオ出力システムに関し、特に、高忠
実度立体音場再生（以下ハイフアイステレオと略す）を
目的とするスピーカーシステムに関する。 ＜従来の技術＞ オーデイオの分野に於いてはCD,DATの時代を迎え、い
わゆる音質の向上は著じるしいものがある。しかし、ハ
イフアイステレオという観点から見ると、高音質のオー
デイオ信号の出力部が相変わらず二つのスピーカーを底
辺とする二等辺三角形の頂点のみを理想のリスニングポ
イントとする方式が大勢を占めていることに伴い、広い
範囲で真のハイフアイステレオを楽しむというオーデイ
オシステムは未だに確立されていないと思われる。これ
は主にオーデイオ出力部に於ける指向性が狭い点に由来
する。 第７図（Ａ），（Ｂ）は従来の一般的なステレオオー
デイオ出力部に於けるリスニングポイント及び指向性を
示す図である。図中121,122,124は夫々スピーカ、斜線
部123はリスニングポイントを示す。 一方通常講演会場用スピーカー（以下PAスピーカーと
略す）として著名な米国BOSE社スピーカシステムは二等
辺三角形の頂点以外でもバランスの取れたステレオ感を
再生するとされている。これは通常のハイフアイステレ
オがいわゆる直接音（すなわちスピーカーから直接耳に
する音）を主として追求しているのに対し、間接音（壁
面，床，天井等からの反射音）の重要性に着目し、再生
音場内でも豊富に間接音をも再生することにより、通常
の演奏会場のごとく、広いリスニングポイントを得ると
しているからである。 第８図（Ａ），（Ｂ）はBOSE型ステレオオーデイオ出
力部に於けるリスニングポイント及び指向性を示す図で
あり、121′,122′及び124′は夫々スピーカ、斜線部12
3′がリスニングポイントである。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、ハイフアイステレオという観点からするとBO
SE理論には弱点があり、広範囲なリスニングポイントす
なわち、真のステレオを重視するあまり、真のハイフア
イを犠牲にしていると言わざるを得ない。つまり、BOSE
型はステレオシステムはあつてもハイフアイステレオで
はない。この欠点は主として以下の二点からなる。 （１） 位相特性上の欠点 BOSE社スピーカーは前面（直接音用）及び背面（間接
音用）の両者に音響エネルギーを放射する形式を有して
いる。例えばBOSE901の場合は背面に小口径のスピーカ
ーを放射状に並べ、又、正面にも一つ向けている。通常
マルチスピーカーシステムは位相特性の上からはどうし
てもシングルスピーカーより劣るとされており、しかも
BOSE 901の場合は同一周波数帯域のマルチスピーカーシ
ステムである為更に目立ち易い。更に理論としては合つ
ていても現実のスピーカー設計が全方位に対し、同一位
相音源を実現していないからである。第９図は理想的BO
SE型スピーカの位相分布例を示す図である。この位相特
性が音の定位にとり、音の強弱と共に重要で、マルチス
ピーカーから反射波を多量に含む様々な位相の入り混じ
つた音を聞かされると人間の聴覚は正確に音場を再現で
きない。 （２） 間接音制御上の欠点 コンサートホール、各種ホール等はいかに間接音を制
御するかに最も音場設計上注意を払つている。リスニン
グポイント、残響等いずれも間接音で左右されるからで
ある。この点でBOSE理論は正しいと言える。しかし、実
際の再生音場のあり様は実に様々であつてとても規格化
された固定式指向特性、すなわちBOSE型スピーカーでは
理想的音場再生はできない。勿論これは通常のハイフア
イスピーカシステムにも言えることだが、通常のものは
スピーカー背面等からの反射音をあてにしていないだけ
まだ軽傷と言えよう。つまりBOSE型は背面等からの反射
音に着目したスピーカーではあるが、肝心の音を反射す
る主体、すなわち、再生音場とのマツチング調整が通常
のスピーカーと同じくセツテイングのみであることが問
題である。 この様にBOSE型スピーカシステムが様々な長所を備え
ながらも真のハイフアイステレオスピーカシステムと見
なされていないのは理論上の問題ではなく、上記のごと
きエンジニアリング上の欠点があるからである。結局、
現在市場にあるものはハイフアイを重視したシステムか
ステレオを重視したシステムのいずれかであつて、真の
ハイフアイステレオシステムは存在していない。つま
り、音質は良いが指向性分布に問題がある通常型か、指
向性は改良されているが、音質（特に位相）に問題のBO
SE型のいづれかということである。 本発明は上述の如き背景下に於いて音質、指向性共に
ハイファイステレオスピーカシステムに好適なオーデイ
オ出力システムを提供することを目的とする。 ＜問題点を解決するための手段＞ 斯かる目的下において、本発明にあっては、スピーカ
の振動板と該振動板の出力する音波を反射する音響反射
体を有するシステムであって、前記音響反射体が前記振
動板からの音波と略平行な軸を有する略円錘体の表面の
一部により構成されており、該音響反射体は前記円錘体
の頂点が前記振動板の外縁近傍に対向するよう配置され
ている構成を採用している。 ＜作 用＞ 上述の如く構成することにより、高音質スピーカの指
向性分布が周波数に限らず一定で、且、所定の角度範囲
で緩やかな指向性を与えることができるものである。 ＜実施例＞ 第１図（Ａ），（Ｂ）は本発明の前提となるオーデイ
オミラースピーカシステム（無指向性）の原理及びその
指向性分布を示す図である。 第１図（Ａ）にて明らかなごとくスピーカキヤビネツ
ト３上の円形振動板１に対向して、円錐状のオーデイオ
ミラー２を同軸上に配置したものであり、振動板１から
垂直に放射された音響エネルギーが全周方向に均一に反
射され、結果として無指向性仮想音源と同等となる。単
一スピーカーからの出力である為音質、特に位相上の問
題は通常ハイフアイスピーカーと同じであり、かつ、オ
ーデイオミラーは完全な無指向性を理論上のみならずエ
ンジニアリング上でも容易に実現できるからである。 上述の如きオーデイオミラー型スピーカを用いて構成
したハイフアイステレオスピーカーシステムは従来技術
では解決できなかつた音質（特に位相）と指向性分布制
御の両立の可能とした画期的システムとなる。しかも通
常のハイフアイスピーカーシステムと同じく、更に音質
向上を求めてマルチウエイ化を計ることももちろん可能
で、条件は通常と同じく、同軸上に（仮想）音源を配す
るだけで良い。 この種のオーデイオミラー型スピーカの指向性分布は
スピーカーの振動面の形状、及びオーデイオミラーの形
状、セツテイングにより任意に制御できる。又、指向性
分布は当然仮想音源から主軸上への放射エネルギー量と
も関係して来る為、指向性を広く取れば主軸上での能率
は低下する。従つてスピーカーの設計上からも指向性と
能率のバランスを取る必要がある訳である。 第２図（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１の実施例として
の＋30℃の指向性の保証範囲を持つたシステムを示す図
及びその指向性を示す図で、この場合はスピーカーの振
動板12の形状を円から回転対称形を保ちつつ変形させオ
ーデイオミラー11は円錐回転体の一部を主に利用した形
状を取つている。 勿論実用上は円形振動板と円錐回転体のオーデイオミ
ラーの主軸を移動させて、ゆるやかな指向性を持たせた
形式で十分であり、リスニングルームの実状に合わせて
又、好みに応じて調整可能である。第３図（Ａ），
（Ｂ）は本発明の他の実施例として円錐回転体オーデイ
オミラー21の中心軸を円形振動板の外周に合わせた場合
のシステム及びその指向性を示す図であり、図示の如く
±30゜までは±７％程度の変動で実用上まつたく問題な
く、しかも±30゜の外にもゆるやかにエネルギーが分布
している。 上述の如きオーデイオミラー型スピーカを用いてハイ
フアイステレオスピーカーシステムを構成した場合を主
としてその位相の揃つた超広角指向性から論じて来たが
この他にも従来のスピーカーシステムでは到達し得なか
つた長所がある。それは周波数依存性のない指向性が得
られる点である。第４図は従来の一般的スピーカーの10
0HZ及び4000HZに於ける指向性分布を示した図で、通
常、周波数が高い程指向性が鋭くなる。つまり、指向性
に周波数依存性がある。ところが上述の如きオーデイオ
ミラー型ハイフアイステレオスピーカーシステムの指向
性分布は周波数に係らずほとんど一定となる。これは振
動板の形状とオーデイオミラーの形状及び位置関係で一
義的に指向性分布が決まるからである。但し、音は光と
異なり、回折現象が加わる。これは光に比し音波の波長
が長いからである。一般に長波長（低音）は反射されに
くく、オーデイオミラーの効果も低いが、中高音は実用
上光の反射と同等に扱える。これは物理現象として、回
避できないものであるが、以下に説明する様に実用上は
幸いなことに支障を何ら来たさない。第５図はその理由
を説明するための図である。これは従来の一般的なハイ
フアイスピーカーの全方向指向周波数特性である。これ
によれば、約400HZまでの低音は±90゜方向でも7dB程度
±60なら２〜3dB程度しか低下していない。逆に言えば
オーデイオミラーの助けを借りなくとも相当程度回折現
象で自ら曲つていつている訳である。従つて不完全とは
言えオーデイオミラーがあれがより状況は改善され得
る。 又、更に実用的観点からすると人間の方位感覚が低音
になる程にぶくなり、特に200HZ以下では音源の定位は
非常に困難となる。逆に言えば200HZ以下は存在してい
れば良いのであつていわゆる3Dステレオ（中高音は左右
のスピーカーから出力し、低音を一本のスピーカーにま
とめて省スペース等に役立てる）の成立する理由にもな
つている。そこで、この物理現象と聴感、すなわち低音
程回折現象により通常型スピーカーでも指向性が広がる
こと、及び低音程定位感がなくなることを利用して、低
音、特に200HZ以下の低音は従来の一般的なウーハーに
置きかえても何ら支障がない。 更にオーデイオミラー型のもう一つの特徴は仮想音源
が線状に垂直に分布することにある。通常のスピーカー
は有限の面音源でかつ、キヤビネツトの稜から生ずる擬
似音源からの音波が重なり合い、人間の聴覚の定位感を
混乱させる。特に音源の中心と稜線の間隔が両耳の間隔
と同等に近いと一層混乱がひどくなる。この様子を第６
図（Ａ）に示す。 所がオーデイオミラー型は原理上全方向に対し垂直に
線状に仮想音源が分布するだけで、たとえ通常のボツク
ス型キヤビネツトであつてもオーデイオミラーには映ら
ない。オーデイオミラーが円錐状でその軸が垂直である
からである。第６図（Ａ），（Ｂ）は従来の一般的なス
ピーカーシステムとオーデイオミラー型システムの仮想
音源及び放射波の比較を行うための図である。図から明
らかな様にオーデイオミラー型システムに於いては擬似
音源がなく、しかも垂直分布の線音源の為、水平方向に
一切広がりがないので音の定位には最適なシステムであ
る。しかも前述の様に指向性が周波数にかかわらず広い
点位相が均一な点と相まつて通常のシステムでは到達し
得ない真のハイフアイステレオシステムが得られる。 以上オーデイオミラー型スピーカを用いたハイフアイ
ステレオスピーカーシステムの特性を整理すると以下の
様になる。 （１） 理論上、又、エンジリアリング上からも真のハ
イフアイステレオ、すなわち音質、特に位相が揃つてい
て、かつ制御可能な指向性を有するスピーカーシステム
であること。 （２） 全可聴周波数帯域に於いて指向性分布がほぼ一
定であること。これは従来のいかなるスピーカーシステ
ムも成し得なかつた点である。 （３） 通常ハイフアイスピーカーと同じく、マルチウ
エイ化が可能であること。 （４） 仮想音源が垂直線状のみに分布し、しかもキヤ
ビネツトの稜による擬似音源がないこと。 なお、上記の説明に於いて球形のスピーカーキヤビネ
ツトと平板型スピーカーを例示したが、これは好ましい
条件ではあるが必須要件ではない。又、ハイフアイであ
る為に通常要求される諸特性を同時に兼ね備える必要が
あるのは当然である。更に、オーデイオミラーの材質と
しては可聴周波数内に於いてできるだけ吸収が少なく、
かつ、共振を防ぐ様な材質を選択することが必要であ
る。又、オーデイオミラーの反射面積は音波の拡散性を
考慮して、幾何的必要面積より大きめにする必要があ
る。 ＜発明の効果＞ 以上説明した様に本発明によれば極めて高忠実度なス
テレオ音響再生システムの構築が可能なオーデイオ出力
システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図（Ａ），（Ｂ）は本発明の前提となる無指向性オ
ーデイオミラースピーカーシステムの原理及び指向性分
布を示す図、 第２図（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例として、±30
゜の角度範囲においてゆるやかな指向性を有するオーデ
イオミラースピーカーシステム及びその指向性分布を示
す図、 第３図（Ａ），（Ｂ）は本発明の他の実施例としての実
用型で±30゜の角度範囲においてゆるやかな指向性を有
するオーデイオミラースピーカーシステム及びその指向
性分布を示す図、 第４図は従来の一般的なスピーカシステムに於ける1000
HZ及び4000HZに於ける指向性分布を示す図、 第５図は従来の一般的なスピーカシステムに於ける全方
位指向周波数特性を示す図、 第６図（Ａ），（Ｂ）は従来の一般的なスピーカシステ
ムに於ける音源及び擬似音源と放射波、及びオーデイオ
ミラー型スピーカーの仮想音源と放射波を示す図、 第７図（Ａ），（Ｂ）は従来の一般的なハイフアイスピ
ーカーシステムによるステレオリスニングポイントの分
布とスピーカーの指向性分布を示す図、 第８図（Ａ），（Ｂ）はBOSE型ステレオシステムリスニ
ングポイントの分布と同スピーカーの指向性分布を示す
図、 第９図は理想的BOSE型スピーカーの位相分布例を示す図
である。 2,11,21は夫々オーデイオミラー、1,12,22は夫々振動
板、3,13,23は夫々スピーカキヤビネツトである。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−264896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−199296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−130015（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−121991（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭51−33552（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭51−43805（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．スピーカの振動板と該振動板の出力する音波を反射
   する音響反射体を有するシステムであって、 前記音響反射体が前記振動板からの音波と略平行な軸を
   有する略円錘体の表面の一部により構成されており、該
   音響反射体は前記円錘体の頂点が前記振動板の外縁近傍
   に対向するよう配置されていることを特徴とするオーデ
   ィオ出力システム。 ２．前記振動板が平板状であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のオーディオ出力システム。 ３．前記振動板を固設するスピーカキャビネットの形状
   が球状であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のオーディオ出力システム。