JP3053026B2 - スピーカ装置 - Google Patents

スピーカ装置

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JP3053026B2 JP16161091A JP16161091A JP3053026B2 JP 3053026 B2 JP3053026 B2 JP 3053026B2 JP 16161091 A JP16161091 A JP 16161091A JP 16161091 A JP16161091 A JP 16161091A JP 3053026 B2 JP3053026 B2 JP 3053026B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スピーカ装置に係り、
特に指向性が可変のスピーカ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスピーカ装置においては、聴取位
置が限定されないなどの理由から、指向性の広いものが
一般的に用いられており、指向性の狭い(鋭い)スピー
カ装置は特殊な用途に限って用いられていた。図19
は、このような指向性の広いスピーカユニットの周波数
特性を示した図である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、スピーカ装置
に要求される指向性の広狭は、音楽鑑賞か単なる拡声か
等の用途、必要とされる音場等によって本来異なるもの
である。ところが、従来のスピーカ装置においては、ス
ピーカ自体の指向性を可変にすることは行われず、サラ
ウンドシステムなどスピーカ以外の部分に工夫をこらす
ことによって指向性の改善を図られ、聴取者(リスナ
ー)には指向性を選択しうる余地は与えられていなかっ
た。
【0004】そこで、本発明は、1台で異なる指向特性
に切換えて使用することができるスピーカ装置を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、図1の原理説明図に示すよ
うに、少なくとも2本の両端スピーカユニット102、
104と、少なくとも1本の中央スピーカユニット10
と、信号処理手段101とを備えたスピーカ装置10
0であって、信号処理手段101は、移相回路を備え、
入力信号Sと同位相又は逆位相の第1出力信号(たとえ
ばS)を両端スピーカユニット102、104に出力す
るとともに第1出力信号Sと逆位相の第2出力信号(こ
の場合はS*):記号*は逆位相であることを示す)を
中央スピーカユニット103に出力する第1指向特性動
作モードと、入力信号と同位相又は逆位相の第1出力信
号Sを両端スピーカユニット102、104及び中央ス
ピーカユニット103に出力する第2指向特性動作モー
ドとを切換制御し、前記移相回路は、前記入力信号の位
相を変換し逆位相の信号を出力するもであって、前記入
力信号の低域側の位相は変換せず高域側の位相のみを変
換させる帯域特性を有するように構成される。
【0006】請求項2記載の発明は、請求項1記載のス
ピーカ装置において、前記信号処理手段は、ハイパスフ
ィルタをさらに備え、前記入力信号と同位相の前記出力
信号は、前記ハイパスフィルタを介して、前記中央スピ
ーカユニットに出力されるように構成される。
【0007】請求項3記載の発明は、請求項1記載のス
ピーカ装置において、前記両端スピーカユニット全体の
音響出力と前記中央スピーカユニット全体の音響出力と
の出力比が1であるように構成される。
【0008】
【作用】上記構成を有する請求項1記載の発明によれ
ば、図1(A)に示すように、入力信号をSとしたとき
に、信号処理手段101は、両端スピーカユニット10
2、104には第1出力信号として例えばSを、中央ス
ピーカユニット103にはSと逆位相の第2出力信号S
*を出力することができるため、この場合には中央スピ
ーカユニット103付近の音は信号S*に対応する音V*
と信号Sに対応する音Vによりキャンセルされ、図1
(A)のような双方向の第1指向特性モードとなる。ま
た、切換動作により、信号処理手段101は、図1
(B)に示すように、第1出力信号Sを両端スピーカユ
ニット102、104及び中央スピーカユニット103
に出力できるため、指向特性はスピーカ軸上が卓越した
第2指向特性モードとなる。このように、このスピーカ
装置100によれば、切換動作により異なる指向特性を
得ることができる。さらに、中央スピーカユニット10
3に出力される第2出力信号S * は、図4に示す移相回
路の特性により、高域のみの出力となるため、第2出力
信号S * に対応する音V * と第1出力信号Sに対応する音
Vは、完全には干渉し合わず、図1に示すように凹凸の
ある指向特性を得ることができる。また、指向性が最も
鋭くなる高域においてかかる効果を高めることができ
る。
【0009】また、請求項2に記載の発明によれば、
相回路により逆位相の出力信号とはせず、入力信号と同
位相の出力信号を出力する場合にも、ハイパスフィルタ
を介すことで、高域のみ出力が可能となり、スピーカ軸
上がさらに卓越した指向特性となる。
【0010】また、請求項3に記載の発明によれば、ス
ピーカユニット102、104全体の音響出力と中央ス
ピーカユニット103全体の音響出力との出力比が1で
あるから、中央スピーカユニット103付近での音Vと
音V * とのキャンセル効果は最も大きくなる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。第1実施例 図2に本発明の第1実施例を示す。このスピーカ装置1
00Aは、信号処理手段である信号処理部101Aと、
両端スピーカユニット3及び5と、中央スピーカユニッ
ト4と、入力端子6及び7とを備えている。信号処理部
101Aは、移相回路1とスイッチ回路2Aとを有して
いる。この移相回路1の構成を図3に示す。移相回路1
は、電磁コイルL1 とコンデンサC1 とを図のように組
合せた回路である。図4に、この移相回路1のゲイン及
び位相に関する特性図を示す。またスイッチ回路2Aは
切換スイッチSWA1、SWA2と接点TA1〜TA4とを有し
ている。
【0012】次に、この第1実施例の動作を説明する。
まず、図2に示すように、切換スイッチSWA1が接点T
A1側に接続され、切換スイッチSWA2が接点TA3側に接
続されている場合を考える。この場合は、図5に示す回
路構成と等価である。このとき、スピーカ装置100A
においては、図4(B)の位相特性図に示すように、中
央スピーカユニット4の音は高域になるにしたがって、
両端スピーカユニットとの間に位相差を生じ10000
Z 以上では−180°の位相差となる。従って、スピ
ーカ装置100Aの正面軸では、音圧が低下し、軸から
離れた両側の部分で音圧が高くなる。この場合の信号処
理部101Aの周波数特性を周波数と正面軸からの角度
と音圧とをパラメータとして表示した図が図6である。
図6に示すように、正面軸から両側へ±30°の角度の
方向の音圧が最も高くなっている。図6に示す周波数帯
域1000〜3000HZ は、人間の聴覚が最も鋭敏な
帯域である。従って、図6のような指向特性を持ってい
ると、スピーカから直接聞こえる直接音と壁などに反射
してから聞こえる間接音とのレベル差が小さくなるた
め、リスナーは音源の位置を直接認識することが少な
い。すなわち背景音楽(BGM:back ground music )
に好適な広がりのある音場を得ることができる。
【0013】この場合、各スピーカユニットから放射さ
れる音響出力PW3、PW4 、PW 5 は、図5に示すよ
うに、両端スピーカユニット3及び5が直列接続されて
いることから、各スピーカユニットが同一のスピーカユ
ニットであるとすると、 (PW3 +PW5 )/PW4 =1 …(1) の関係がある。すなわち、 PW3 =PW5 =1/2×PW4 …(2) の関係にある。したがって、スピーカ装置100Aの正
面軸付近では、位相が互いに逆な音が理論上は完全に相
殺されることになる。
【0014】次に、図2において、切換スイッチSWA1
を接点TA2側に接続し、切換スイッチSWA2を接点TA4
側に接続した場合は、図7に示す回路構成と等価とな
る。この場合は、高域において中央スピーカユニット4
の位相が反転することはないため、図8に示すような指
向特性となる。すなわち、図6の場合とは逆に、スピー
カ正面軸付近の音圧が高くなっている。この場合には、
通常の狭指向性スピーカと同様の用途に用いることがで
きる。このように、この第1実施例においては、スイッ
チ回路2Aの切換により、1つのスピーカ装置で2つの
指向特性を得ることができる。
【0015】第2実施例 次に、図9に本発明の第2実施例を示す。このスピーカ
装置100Bは、信号処理部101Bと、両端スピーカ
ユニット3及び5と、中央スピーカユニット4と、入力
端子6及び7とを備えている。信号処理部101Bは、
移相回路1とスイッチ回路2Bとを有している。この移
相回路1の構成は図3に示すものと同様である。また、
ゲインや位相特性も図4と同様である。また、スイッチ
回路2Bは切換スイッチSWB1〜SWB6と接点TB1〜T
B12 とを有している。
【0016】次にこの第2実施例の動作を説明する。ま
す、図9に示すように、切換スイッチSWB1が接点TB1
側に、切換スイッチSWB2が接点TB3側に、切換スイッ
チSWB3が接点TB5側に、切換スイッチSWB4が接点T
B7側に、切換スイッチSWB5が接点TB9側に、そして切
換スイッチSWB6が接点TB11 側に各々接続されている
場合は、図10に示す回路構成と等価であり、その指向
特性は図11に示すような特性になる。この場合には、
図8の場合と同様に、スピーカ正面軸付近の音圧が高く
なっている。この場合にはスピーカ正面軸から±90°
付近の音圧は実際にはさらに減衰するため、スピーカ正
面軸付近の音圧は相対的にさらに高くなる。
【0017】一方、切換スイッチSWB1が接点TB2
に、切換スイッチSWB2が接点TB4側に、切換スイッチ
SWB3が接点TB6側に、切換スイッチSWB4が接点TB8
側に、切換スイッチSWB5が接点TB10 側に、切換スイ
ッチSWB6が接点TB12 側に各々接続されている場合に
は、図5に示す回路構成と同様になり、指向特性は図6
に示すようになる。従って、この第2実施例において
も、双指向性と単一指向性の2つの指向特性を選択する
ことが可能である。
【0018】第3実施例 次に、図12に本発明の第3実施例を示す。このスピー
カ装置100Cは、信号処理部101Cと、両端スピー
カユニット3及び5と、中央スピーカユニット4と、ハ
イパスフィルタ8と、入力端子6及び7とを備えてい
る。信号処理部101Cは、移相回路1とスイッチ回路
2Cとを有している。この移相回路1の構成及び特性は
第1、2実施例と同様である。また、スイッチ回路2C
は、切換スイッチSWC1〜SWC4と接点TC1〜TC8とを
有している。ハイパスフィルタ8の構成を図13に示
す。このハイパスフィルタ8は、電磁コイルL2 とコン
デンサC2 とを図示のように組合せた回路である。図1
4に、このハイパスフィルタ8のゲイン及び位相特性を
示す。図14に示すように、このハイパスフィルタ8は
約1000HZ 以上の帯域の音を通過させ、低域では位
相差が+180°となるような特性を有している。
【0019】次に、この第3実施例の動作を説明する。
まず、図12に示すように、切換スイッチSWC1が接点
C1側に、切換スイッチSWC2が接点TC3側に、切換ス
イッチSWC3が接点TC5側に、切換スイッチSWC4が接
点TC7側に各々接続された場合には、図15に示す回路
構成と等価となり、その指向特性は図16に示すような
双指向性となる。その理由は、図4(B)に示す移相回
路1の位相特性と、図14(B)に示すハイパスフィル
タ8の位相特性とからわかるように、移相回路1とハイ
パスフィルタ8との出力は高域において180°の位相
差を生じているからである。
【0020】これに対し、切換スイッチSWC1が接点T
C2側に、切換スイッチSWC2が接点TC4側に、切換スイ
ッチSWC3が接点TC6側に、切換スイッチSWC4が接点
C8側に各々接続された場合は、図17に示す回路構成
と等価となり、その指向特性は図18に示すような特性
となる。その理由は、図14(B)に示すハイパスフィ
ルタ8の位相特性からわかるように高域ではハイパスフ
ィルタ8の出力には位相差がほとんどないか零であるた
めである。このように、第3実施例でも双指向性と単一
指向性の2つの指向性モードを選択することができる。
【0021】本発明は上記の実施例に限定されず、他の
例も可能である。例えば、上記実施例では中央スピーカ
ユニットは1個のスピーカユニットであったが、これは
接近して配置される2つ1組のスピーカユニットであっ
てもよい。また、各スピーカユニットの正極端子、負極
端子をも考慮した結線方法からいえば上記実施例に示し
た直列接続(例えば図5、7、15、17における両端
スピーカユニット3及び5)のみならず並列接続(例え
ば図10における両端スピーカ3及び5)のどちらであ
ってもかまわない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1台のスピーカ装置により双指向性モードと単一(狭)
指向性モードの2つの異なる指向特性パターンを切換選
択可能であるという利点を有している。また、高域側の
位相のみを変換させる移相回路により、凹凸が顕著な指
向性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の第1実施例の構成を示す図である。
【図3】図2における移相回路の構成を示す図である。
【図4】図3における移相回路の特性を示すボード線図
である。
【図5】本発明の第1実施例の動作を示す図(1)であ
る。
【図6】図5の状態における第1実施例の指向特性を示
す図である。
【図7】本発明の第1実施例の動作を示す図(2)であ
る。
【図8】図7の状態における第1実施例の指向特性を示
す図である。
【図9】本発明の第2実施例の構成を示す図である。
【図10】本発明の第2実施例の動作を示す図である。
【図11】図10の状態における第2実施例の指向特性
を示す図である。
【図12】本発明の第3実施例の構成を示す図である。
【図13】図12におけるハイパスフィルタの構成を示
す図である。
【図14】図13におけるハイパスフィルタの特性を示
すボード線図である。
【図15】本発明の第3実施例の動作を示す図(1)で
ある。
【図16】図15の状態における第3実施例の指向特性
を示す図である。
【図17】本発明の第3実施例の動作を示す図(2)で
ある。
【図18】図17の状態における第3実施例の指向特性
を示す図である。
【図19】従来の1本のフルレンジスピーカの指向特性
を示す図である。
【符号の説明】
1…移相回路 2A、2B、2C…スイッチ回路 3、5…両端スピーカユニット 4…中央スピーカユニット 6、7…入力端子 8…ハイパスフィルタ 100、100A、100B、100C…スピーカ装置 101…信号処理手段 101A、101B、101C…信号処理部 102、104…両端スピーカユニット 103…中央スピーカユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−9300(JP,A) 特開 昭53−109619(JP,A) 特開 平2−23978(JP,A) 特開 平1−270489(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 3/12 H04R 3/00 310 H04R 5/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2本の両端スピーカユニット
    と、少なくとも1本の中央スピーカユニットと、信号処
    理手段とを備えたスピーカ装置であって、 前記信号処理手段は、移相回路を備え、入力信号と同位
    相又は逆位相の第1出力信号を前記両端スピーカユニッ
    トに出力するとともに当該第1出力信号と逆位相の第2
    出力信号を前記中央スピーカユニットに出力する第1指
    向特性動作モードと、入力信号と同位相又は逆位相の第
    1出力信号を前記両端スピーカユニット及び中央スピー
    カユニットに出力する第2指向特性動作モードとを切換
    制御し、前記移相回路は、前記入力信号の位相を変換し逆位相の
    信号を出力するもであって、前記入力信号の低域側の位
    相は変換せず高域側の位相のみを変換させる帯域特性を
    有する ことを特徴とするスピーカ装置。
  2. 【請求項2】 前記信号処理手段は、ハイパスフィルタ
    をさらに備え、前記入力信号と同位相の前記出力信号
    は、前記ハイパスフィルタを介して、前記中央スピーカ
    ユニットに出力されることを特徴とする請求項1に記載
    のスピーカ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のスピーカ装置において、 前記両端スピーカユニット全体の音響出力と前記中央ス
    ピーカユニット全体の音響出力との出力比が1であるこ
    とを特徴とするスピーカ装置。
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