JP4916518B2 - スピーカシステム - Google Patents

Description

本願発明は、より広い周波数範囲において定指向性を得ることができ、また、より低い周波数において定指向性を得ることができるスピーカシステム、特に、複数台でスピーカクラスターシステムを構成することができるスピーカシステムに関する。

例えば、空港のロビーのようなある程度の広さを有する空間（音響空間）に音声を提供するために、ある周波数範囲において、一定の指向性を得ることができるように設計されたスピーカシステムを用いることがある。このようなスピーカシステムの典型的は例は、定指向性ホーン（コンスタント・ダイレクティビティー・ホーン）を用いたスピーカシステムである（例えば、非特許文献１参照）。

定指向性ホーンを用いたスピーカシステムは、キャビネットにウーハユニットを取り付けることによって構成されるボックススピーカと組合わせて使用されることが多い。このようなスピーカシステムによれば、定指向性ホーンによって提供される周波数帯域においては、比較的安定した指向性制御がなされる。つまり、比較的広い周波数範囲において、一定の指向性を得ることができる。

しかし、定指向性ホーンを用いたスピーカシステムと、ウーハユニットを有するボックススピーカとが金具などで連結される場合が多い。このように連結して構成された組合せ体は、寸法が大きくなり、また、全体の形状が複雑になる。よって、音響空間における設置工事が容易ではない。

また、定指向性ホーンよりもコンパクトで、かつ、より広い周波数範囲において一定の指向性を得ることができるスピーカシステムに対する要望もある。

一方、キャビネットにウーハとツイータとを取り付けたボックス型のスピーカシステムが用いられることもある。このツイータはホーンを有するタイプのツイータである。このようなスピーカシステムは、ウーハとツイータとがキャビネットに取り付けられているため、音響空間における設置工事が容易である。また、ウーハとツイータとがキャビネットに収められているので、好ましい意匠を提する。しかし、ツイータのホーンが比較的小型であるため、指向性の制御を定指向性ホーンほど広い周波数帯域において安定して行うことはできない。

佐伯多門，「新版スピーカー＆エンクロージャー百科」，（日本国），株式会社誠文堂新光社，１９９９年５月２８日，p.３６−３７

本願発明の目的は、コンパクトであるにもかかわらず、広い周波数範囲に渡って一定の指向性を得ることができるようなスピーカシステム、特に、複数台でスピーカクラスターシステムを構成することができるスピーカシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本願発明に係るスピーカシステムは、エンクロージャと、複数の第２スピーカユニットとを備え、該エンクロージャは、バッフル板としての前板部と、後板部とを有し、該後板部の、前後方向に直交する第１方向に沿った長さが、該前板部の該第１方向に沿った長さよりも短く、該複数の第２スピーカユニットが、該第１方向に沿って、該前板部側に並設され、さらに連結手段を備え、該連結手段は、該スピーカシステムの該前板部の該第１方向における端部と、他のスピーカシステムの前板部の該第１方向における端部とが近接するように、両スピーカシステムを該第１方向に沿って連結することができ、該連結手段は、前後方向および該第１方向に直交する第２方向に伸延する線であって、該前板部の該第１方向における端部の近傍に位置する線を中心線として、所定角度範囲内で該他のスピーカシステムとの角度を変更することができ、該複数の第２スピーカユニットのうちの隣り合う二の第２スピーカユニットの中心間距離が、該前板部の該第１方向における一端に最も近い第２スピーカユニットの中心から該一端側の該中心線までの距離と、該前板部の該第１方向における他端に最も近い第２スピーカユニットの中心から該他端側の該中心線までの距離との合計距離と、略同一である。

かかるスピーカシステムによれば、高い周波数帯域用の第２スピーカユニットが、該第１方向に沿って並設されるので、前面板に沿った波面（同位相面）が形成される。このようなスピーカシステム複数台を該第１方向において隣接配置すると、低い周波数から高い周波数までの周波数範囲において、滑らかな波面が形成され、定指向性を得ることができる。
また、このように構成されたスピーカシステム複数台が該第１方向に隣接配置されたときには、隣接する２台のスピーカシステムからの音波同士の干渉による指向性パターン上のピークやディップを減ずることができる。
さらに、このように構成されたスピーカシステム複数台が該第１方向に隣接配置されたときには、複数のスピーカシステムの前板部全体がなす形状に近い形状の滑らかな波面が形成される。よって、広い周波数範囲に渡り、定指向性を得ることができる。

本願発明によれば、より広い周波数範囲に渡って一定の指向性を得ることができる。また、所定の角度範囲において、任意に指向角を設定することができる。

スピーカシステムの図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその側面図である。 図１のII−II線矢視断面図である。 スピーカクラスターシステムの外観図である。 スピーカシステムと連結手段の外観を示す図である。 前側連結金具によって２台のスピーカシステムの前部を連結する手順を段階的に示す図である。 ２台のスピーカシステムが前側連結金具等により連結された状態を模式的に示す図である。 後側連結部によって２台のスピーカユニットの後部を連結する方法を示す図である。 スピーカクラスターシステムの正面図である。 スピーカクラスターシステムの平面図である。 スピーカクラスターシステムの一部横断面図であり、（ａ）はツイータユニットを含む横断面を、（ｂ）はウーハユニットを含む横断面を示す。 指向角周波数特性の測定結果を示す図である。 定指向性ホーンの図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその側面図である。 指向角周波数特性の測定結果を示す図である。 スピーカクラスターシステムの平面図である。 指向角周波数特性の測定結果を示す図である。 スピーカクラスターシステムの平面図である。 スピーカクラスターシステムの平面図である。 スピーカクラスターシステムの平面図である。 スピーカシステムにおける３台のツイータユニットの配置状態を示す断面図である。 スピーカシステム１０の平面図である。 前側連結金具を重ねて表した、スピーカシステム１０の横断面図である。 第１連結金具と第２連結金具とによって連結された、２台のスピーカシステムの平面図である。 仮想枢軸を中心として、所定角度範囲内で隣り合うスピーカシステム間の角度を変更することができるような連結手段で連結された２台のスピーカシステムの平面図である。 スピーカシステムが壁面に密着して取り付けられた状態を示す図である。 定指向性ホーンと、ウーハを内蔵したキャビネットとの組合せ体が、壁面に密着して取り付けられた状態を示す図である。 スピーカクラスターシステムが壁面に密着して取り付けられた状態を示す図である。

上記したスピーカシステムにおいて、該連結手段が仮想枢軸を有し、該仮想枢軸の位置が該中心線と一致するように構成してもよい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該連結手段が、該第１方向における一端側、他端側または両端側において該仮想枢軸を有するように構成してもよい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該連結手段が枢軸支部材を有し、該枢軸支部材の中心軸の位置が該中心線と一致するように構成してもよい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該連結手段が、該第１方向における一端側、他端側または両端側において該枢軸支部材を有するように構成してもよい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、第１スピーカユニットをさらに備え、該第１スピーカユニットは、所定周波数よりも低い周波数帯域の音声を拡声し、該第２スピーカユニットは、該所定周波数よりも高い周波数帯域の音声を拡声するように構成してもよい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該複数の第２スピーカユニットの振動板が、前後方向において該前板部の近傍に位置することが望ましい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該中心線と該前板部の前面との間の前後方向における距離が２０ｍｍ以下であることが望ましい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該中心線が、該前板部の前面よりも前方に位置することが望ましい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該連結手段が後側連結部を有し、該後側連結部が補強部材を有し、該補強部材が金属製であり、該補強部材の該第１方向に沿った長さが、該後板部の該第１方向に沿った長さに略等しく、該補強部材が、該後板部の近傍において、その該第１方向における両端が該後板部の該第１方向における両端近傍に位置するように、該エンクロージャに取り付けられた構成としてもよい。
このように構成すると、スピーカシステムを複数台隣接配置してスピーカクラスターシステムを構成しようとするとき、金属製の補強部材を介して隣り合う２台のスピーカシステムを連結することができる。そうすると、エンクロージャがこの補強部材によって補強される。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該複数の第２スピーカユニットのうちの隣り合う二の第２スピーカユニットの中心間距離の全てが６０ｍｍ以下であるように構成してもよい。
このように構成すると、複数の第２スピーカユニットからの音波同士の干渉による指向性パターン上のピークやディップを減ずることができる。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該複数の第２スピーカユニットのうちの隣り合う二の第２スピーカユニットの中心間距離の全てが略等しくなるように構成してもよい。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該複数の第２スピーカユニットのうちの隣り合う二の第２スピーカユニットの間隔の全てが、該第２スピーカユニットの口径よりも短くなるように構成してもよい。
このように構成すると、複数の第２スピーカユニットからの音波同士の干渉の影響を少なくし、指向性パターン上のピークやディップを減ずることができる。

また、上記したスピーカシステムにおいて、該複数の第２スピーカユニットのうちの少なくともの一の第２スピーカユニットの前方にイコライザが設けられるように構成してもよい。
このように構成すると、複数の第２スピーカユニットからの音波の波面が、より滑らかになる。

以下、図面を参照しつつ、本願発明の一実施形態たるスピーカシステムおよびスピーカクラスターシステムを説明する。

図１は、スピーカシステム１０の図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその側面図である。図１には、このスピーカシステム１０の概略寸法が記載されている。

スピーカシステム１０は、エンクロージャ２０と、第１スピーカユニットたるウーハユニット３０と、第２スピーカユニットたるツイータユニット３１,３２,３３とを備えている。

エンクロージャ２０は、バッフル板としての前板部２１と、後板部２２と、左側板部２３と右側板部２４と、天板部２５と、底板部２６とを備える。これらの板部を外壁部として、エンクロージャ２０が構成されている。

後板部２２の幅は、前板部２１よりも狭い。左側板部２３と右側板部２４とは、前板部２１と後板部２２との間に介在している。図１（ｂ）から理解されるように、左側板部２３と右側板部２４とは略平板状である。左右の両側板部２３,２４は、前方に向かって開
くように配置されている。図１（ｂ）から理解されるように、エンクロージャ２０の平面視形状は略台形状である。

前板部２１には、ウーハユニット３０と、３台のツイータユニット３１,３２,３３とが取り付けられている。図１（ａ）から理解されるように、ウーハユニット３０の中心と、ツイータユニット３１,３２,３３の中心との間の上下方向における距離は、１２０ｍｍである。この距離は、１２０ｍｍ以下であることが望ましい。

３台のツイータユニット３１,３２,３３は、ウーハユニット３０よりも上方に取り付けられている。エンクロージャ２０の前板部２１における、ツイータユニット３１,３２,３３よりも上の位置には、開口部２７が形成されている。この開口部２７は、バスレフポートの出口開口である。

エンクロージャ２０の内部にはデバイディングネットワークが組み込まれている。そのクロスオーバー周波数は略２５００Ｈｚである。ウーハユニット３０は１２０Ｈｚから２５００Ｈｚまでの周波数範囲の音声を拡声する。ツイータユニット３１,３２,３３は、２５００Ｈｚから２０ｋＨｚまでの周波数範囲の音声を拡声する。

図２は、図１のII−II線矢視断面図である。図２によって、３台のツイータユニット３１,３２,３３の構造をより良く理解することができる。３台のツイータユニット３１,３
２,３３は、全て、同一の構造を有する。３台のツイータユニット３１,３２,３３の口径
寸法は略３４ｍｍである。

３台のツイータユニット３１,３２,３３は、前板部２１の左右方向に沿って並設されている。なお、本実施例での「左右方向」は「前後方向」に直交する第１方向であり、「幅方向」は「左右方向」に一致する方向である。

３台のツイータユニット３１,３２,３３は、略等間隔で配置されている。

ツイータユニット３１とツイータユニット３２との間隔、および、ツイータユニット３２とツイータユニット３２との間隔は、ともに略６ｍｍである。この間隔（略６ｍｍ）は、ツイータユニット３１,３２,３３の口径（略３４ｍｍ）以下の長さであり、さらに、ツイータユニット３１,３２,３３の口径（略３４ｍｍ）の２分の１以下の長さでもある。

このように、隣り合う２台のツイータユニットの間隔を短くしたのは、３台のツイータ
ユニット３１,３２,３３からの音波の波面を、より直線的な波面に近づけるためである。直線的な波面を形成しようとするのは、一台のスピーカシステム１０が有する３台のツイータユニット３１,３２,３３からの音波同士の干渉によって生ずる、指向性パターン上のピークやディップを減ずるためであり、さらに、隣接して使用される複数のスピーカシステム１０のツイータユニットからの音波同士の干渉による、指向性パターン上のピークやディップを減ずるためでもある。

ツイータユニット３１の中心軸３１ａとツイータユニット３２の中心軸３２ａとの距離、および、ツイータユニット３２の中心軸３２ａとツイータユニット３３の中心軸３３ａとの距離は、ともに略４０ｍｍである。つまり、スピーカシステム１０において、隣り合う二のツイータユニットの中心間距離の全てが４０ｍｍである。この中心間距離は、６０ｍｍ以下に設計することが好ましい。

このように、隣り合う２台のツイータユニットの中心間距離を短くしたのも、３台のツイータユニット３１,３２,３３からの音波の波面を、より直線的な波面に近づけるためである。

３台のツイータユニット３１,３２,３３の内の最も左に配置されたものは、ツイータユニット３３である。ツイータユニット３３の左端は、前板部２１の左端の近傍に位置する。３台のツイータユニット３１,３２,３３の内の最も右に配置されたものは、ツイータユニット３１である。ツイータユニット３１の右端は、前板部２１の右端の近傍に位置する。ツイータユニット３２は、ツイータユニット３１とツイータユニット３３との間の略中央点に位置する。

前板部２１のほぼ全幅に渡って、複数のツイータユニット３１,３２,３３を配置したのは、ツイータユニット３１,３２,３３からの音波の波面をより直線的な波面に近づけるためであり、特に、隣接して使用される２台のスピーカシステム１０のツイータユニットからの音波同士の干渉による、指向性パターン上のピークやディップを減ずるためである。

ツイータユニット３１,３２,３３の振動板３１ｂ,３２ｂ,３３ｂは、前後方向において前板部２１の近傍に位置する。

各ツイータユニット３１,３２,３３には、振動板３１ｂ,３２ｂ,３３ｂの前方にイコライザ３１ｃ,３２ｃ,３３ｃが設けられている。このイコライザ３１ｃ,３２ｃ,３３ｃによって、振動板３１ｂ,３２ｂ,３３ｂから放射される音波の経路が変化し、二点鎖線３７で示すような波面が形成される。つまり、イコライザ３１ｃ,３２ｃ,３３ｃの作用によって、ツイータユニット３１,３２,３３からの音波の波面を、より直線的な波面に近づけることができる。

図３は、図１に示すスピーカシステム１０を４台組み合わせて構成されたスピーカクラスターシステム４０の外観図である。このスピーカクラスターシステム４０は、４台のスピーカシステム１０を連結することによって構成されている。４台のスピーカシステム１０は、左右方向に沿って一列に並設されており、それらの前板部２１は全体的に円弧に沿って並んでいる。複数台のスピーカシステム１０をこのように連結させると、外観上も一体感があるので多くの聴取者に好まれる。また、一体のスピーカクラスターシステム４０として取り扱うことができるので、音響空間における設置工事も容易である。以下に、スピーカシステム１０同士の連結方法を示す。

図４は、スピーカシステム１０と連結手段の外観を示す図である。連結手段は前側連結部と後側連結部とを有する。複数のスピーカシステム１０は、前側連結部を構成する前側
連結金具５１によって連結されている。また、後側連結部を構成する、補強部材たる後側連結補強金具５２と、金具５３とによっても連結されている。金具５３は、二枚の後側連結補強金具５２同士を連結するための部材である。

前側連結金具５１、後側連結補強金具５２および金具５３は、すべて板状であり、かつ、鉄製である。なお、鉄製でなくとも、他の材質製であってもよい。しかし、後側連結補強金具５２には強度が要求されるので、銅製、真鍮製、アルミニウム製などの金属製であることが望ましい。

前側連結金具５１には、２の取付孔５１ａと、１の軸孔５１ｂとが形成されている。スピーカシステム１０の天板部２５には、前側連結金具５１を固定するための、４の雌ねじ孔５８が形成されている。

後側連結補強金具５２には、４の取付孔５２ａが形成されている。スピーカシステム１０の後部には、後側連結補強金具５２を固定するための、４の雌ねじ孔５９が形成されている。

金具５３には４の孔５３ａが形成されている。

２台のスピーカユニット１０を連結させるには、まず、前側連結金具５１で２台のスピーカシステム１０の前部を連結し、次に、後側連結補強金具５２と金具５３とによって２台のスピーカシステム１０の後部を連結すればよい。

図５は、前側連結金具５１によって２台のスピーカシステム１０の前部を連結する手順を、段階的に示す図である。まず（ａ）に示すように、前側連結金具５１を、ボルト６１によってスピーカシステム１０に固定する。ボルト６１は、前側連結金具５１の取付孔５１ａを通ってスピーカシステム１０の雌ねじ孔５８に螺合している。

次に（ｂ）に示すように、２台のスピーカシステム１０に取り付けられた前側連結金具５１同士を、ボルト６２とナット（図示せず）とによって繋ぐ。ボルト６２とナットが螺合し、かつ、両者が強く締め付けられない状態では、２台のスピーカシステム１０の連結角度を所定の角度範囲で自由に調整することができる。

前側連結金具５１は、それが取り付けられたスピーカシステム１０の前板部２１の側方に突出している。この突出した部分（突出部）５１ｃ（図５（ａ）参照）に形成された軸孔５１ｂをボルト６２が通り（図５（ｂ）参照）、このボルト６２がナットと螺合している。ボルト６２は上下方向に伸延している。このようにして、前側連結金具５１の突出部５１ｃにおいて、前板部２１の端部の近傍に位置する枢軸支部が形成されている。ボルト６２が上下方向に伸延しているので、枢軸支部の中心軸も上下方向に伸延しているということができる。なお、本実施例での「上下方向」は「前後方向」および「左右方向」に直交する第２方向である。

このような枢軸支部を設けたのは、隣接する２台のスピーカシステム１０の連結角度を、所定の角度範囲において自由に設定することができるようにするためである。このように構成すると、スピーカクラスターシステム４０（図３参照）の開き角を所定の角度範囲内において任意に設定することができる。これにより、スピーカクラスターシステム４０の指向角を所定の角度範囲内において任意に設定することができる。

また、この枢軸支部が、ウーハユニット３０やツイータユニット３１,３２,３３が取り付けられた前板部２１の側方に突出した突出部５１ｃにおいて、前板部２１の左右方向に
おける端部の近傍に設られているので、２台のスピーカシステム１０の連結角度がどのような角度に設定されても、２台のスピーカシステム１０の前板部２１の端部同士が近接する。よって、２台のスピーカシステム１０のウーハユニット３０やツイータユニット３１,３２,３３は大きく離れない。２台のスピーカシステム１０のウーハユニット３０同士やツイータユニット３１,３２,３３同士が大きく離れてしまうと、滑らかな波面を得ることができなくなり、指向性パターン上でピークやディップが生ずる。

図６は、２台のスピーカシステム１０が前側連結金具５１等により連結された状態を模式的に示す図である。図中の左側のスピーカシステム１０においては、最も右側に配置されたツイータユニット３１の右端が、前板部２１の右端の近傍に位置する。図中の右側のスピーカシステム１０においては、最も左側に配置されたツイータユニット３３の左端が、前板部２１の左端の近傍に位置する。枢軸支部を構成するボルト６２は、両前板部２１の端部の近傍に位置する。

このような連結状態であるから、２台のスピーカシステム１０の連結角度がどのような角度に設定されても、滑らかな波面を得ることができる。

なお、図示していないが、２台のスピーカユニット１０の底板部２６の前部も、上記と同様の方法で連結される。

図７は、後側連結部によって２台のスピーカユニット１０の後部を連結する方法を示す図である。

図７（ａ）は、後側連結補強金具５２がその上に置かれた、２台のスピーカシステム１０を示す。後側連結補強金具５２は、その取付孔５２ａがスピーカシステム１０の雌ねじ孔５９に対応するように、スピーカシステム１０の上に置かれている。図７（ａ）からも理解されるように、後側連結補強金具５２は、後板部２２の近傍に配置されている。そして、後側連結補強金具５２の幅寸法は、スピーカシステム１０の後板部２２の幅寸法に略等しい。また、後側連結補強金具５２の左右方向における両端は、後板部２２の左右方向における両端の近傍に位置している。

図７（ｂ）は、金具５３とボルト６４とによって、２のスピーカシステム１０の後部が連結された状態を示す図である。金具５３は、２枚の後側連結補強金具５２に重なるようにして配置されている。ボルト６４は、金具５３の孔５３ａと後側連結補強金具５２の取付孔５２ａとを通過して、スピーカシステム１０の後部の雌ねじ孔５９に螺合し、かつ、そこに締め付けられている。

このようにして２台のスピーカシステム１０の前部と後部とを、種々の金具で連結し、その後、図６に示すボルト６２をナット（図示せず）に対して強く締め付ける。

２台のスピーカシステム１０同士の連結角度は、図７（ｂ）に示す金具５３の幅（左右方向寸法）を変更することによって、種々に変更することができる。

図７（ａ）（ｂ）に、後側連結補強金具５２を示した。この後側連結補強金具５２は、連結される複数台のスピーカシステム１０に強度を与えるためのものである。つまり、２台だけでなく、より多くのスピーカシステムを連結させるときには、スピーカシステム１０の後部に大きな力が加わることがある。例えば、スピーカクラスターシステム４０を、ある音響空間の天井から吊り下げることもある。このときには、天井からのワイヤが金具５３に固定されることがある。そうすると、スピーカシステム１０のエンクロージャ２０の後部に大きな力が加わる。後側連結補強金具５２は、このときに加わる力が、エンクロ
ージャ２０に直接的に作用しないようにするためのものである。

なお、この後側連結補強金具５２は、エンクロージャ２０の外側に配置することもできるが、予め、エンクロージャ２０の内側に配置しておいてもよい。そして、後側連結補強金具の取付孔を雌ねじ孔として形成しておいてもよい。

図７（ｃ）は、予め、エンクロージャ２０の内側に配置された後側連結補強金具５４同士が、金具５３を介して連結された状態を示す図である。このような構造においても、後側連結補強金具５４によって、連結される複数台のスピーカシステムに強度が与えられる。

図８は、図３に示すスピーカクラスターシステム４０の正面図である。この図には、スピーカクラスターシステム４０の寸法が記されている。

図９は、図３に示すスピーカクラスターシステム４０の平面図である。この図にも、スピーカクラスターシステム４０の寸法が記されている。並列配置された複数のスピーカシステム１０のうちの両端のスピーカシステム１０には、左右方向における一方端にのみ、前側連結金具５１が設けられている。それ以外のスピーカシステム１０には、左右方向における両端に、前側連結金具５１が設けられている。

この図から理解されるように、複数のスピーカシステム１０が円弧に沿って放射状に並設されている。この円弧の中心点４０ａの位置を、スピーカクラスターシステム４０の仮想音源の位置と見なすことができる。つまりスピーカクラスターシステム４０は、中心点４０ａ上に位置する仮想音源から、所定の角度範囲においてほぼ一定の音圧を提供できると考えられる。

図１０は、図８、図９に示すスピーカクラスターシステム４０の一部横断面図であり、（ａ）はツイータユニット３１,３２,３３を含む横断面を、（ｂ）はウーハユニット３０を含む横断面を示す。

図１０（ａ）には、１２のツイータユニット３１,３２,３３によって形成されたツイータユニット列が示されている。このツイータユニット列における隣り合う二のツイータユニットの中心間距離は、全て略４０ｍｍである。この中心間距離は、６０ｍｍ以下に設計することが好ましい。

このツイータユニット列においては、複数のツイータユニット３１,３２,３３が密接に並設されているので、複数のツイータユニット３１,３２,３３からの音波同士の干渉による指向性パターン上のピークやディップを減ずることができる。

図１０（ｂ）には、４のウーハユニット３０によって形成されたウーハユニット列が示されている。このウーハユニット列における隣り合う二のウーハユニットの中心間距離は、全て略１３５ｍｍである。この中心間距離は、１４０ｍｍ以下に設計することが好ましい。

このウーハユニット列においては、複数のウーハユニット３０が密接に並設されているので、複数のウーハユニット３０からの音波同士の干渉による指向性パターン上のピークやディップを減ずることができる。

出願人は、図８,図９に示されるスピーカクラスターシステム４０と同一寸法かつ同一
構造のスピーカクラスターシステムを使用して、水平面内における指向角周波数特性を測
定した。指向角とは、音圧レベルが基準軸の音圧レベルよりも６ｄＢ小さくなる二つの方向の開き角のことである。

図１１は、この測定結果を示すものである。一般的に言うと、小型のスピーカ装置によって、低い周波数における狭い指向角を得ることは困難である。ここでは６０度の指向角を基準とし、どの程度低い周波数まで６０度の指向角を維持することができるかに着目する。図１１に示される指向角周波数特性においては、８００Ｈｚまで、約６０度の指向角が維持されている。

一方、出願人は、出願人が保有する定指向性ホーンにドライバユニットを取り付け、その定指向性ホーンの水平面内における指向角周波数特性を測定した。

図１２は、この定指向性ホーン７０の図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその側面図である。図１２には、定指向性ホーン７０の寸法が記されている。

図１３は、図１２の定指向性ホーン７０に関する測定結果を示すものである。図１３に示される指向角周波数特性においては、１．６ｋＨｚの周波数までしか、約６０度の指向角が維持されない。

図８，図９，図１２から理解されるように、スピーカクラスターシステム４０は、高さ、横幅および奥行き寸法において、図１２の定指向性ホーン７０と略同一である。しかし、定指向性ホーン７０はドライバユニットを取り付けて使用されるので、定指向性ホーン７０を用いたスピーカ装置の奥行き寸法は、図１２に記載された奥行き寸法よりもかなり大きくなる。

一方、図１１と図１３との比較から理解されるように、定指向性ホーン７０よりもスピーカクラスターシステム４０の方が、より低い周波数まで６０度の指向角を維持している。

以上のことから、スピーカクラスターシステム４０と、従来の定指向性（コンタント・ダイレクティビティ）を目的としたスピーカ装置とを比べると、高さ、横幅 および 指向角において略同一であるにもかかわらず、スピーカクラスターシステム４０の方が各段に小さな奥行き寸法に、かつ、コンパクトに設計することができるということが理解される。

また、定指向性ホーン７０は、単独では十分に低い周波数において音声を拡声することができない。よって、定指向性ホーン７０はウーハシステムと併用されることが多い。このため、装置全体がより大型化する。これに対して、スピーカクラスターシステム４０は、ウーハユニット３０を有するので、十分に低い周波数において音声を拡声することができる。よって、別個のウーハシステムを併用する必要はない。この意味においても、定指向性ホーン７０を用いたスピーカ装置に比べて、スピーカクラスターシステム４０の方が各段にコンパクトであると言うことができる。

さらに、図１１からも理解されるように、スピーカクラスターシステム４０を用いると、ウーハが適用されるような低い周波数帯域においても、十分に指向性を制御することができる。スピーカクラスターシステム４０が低い周波数における指向性制御にいかに有効であるかは、図１１と図１３とを比較すると明らかである。

先に、２台のスピーカシステム１０同士の連結角度は、金具５３（図８参照）を異なる
寸法の金具に変更することによって、種々に変更することができるということを説明した。

図１４は、幅のより大きな金具５５で４台のスピーカシステム１０を連結することによって構成されたスピーカクラスターシステム７２の平面図である。このスピーカクラスターシステム７２のスピーカシステム１０の構造や寸法は、図１に示すスピーカシステム１０と同一である。点７２ａは、このスピーカクラスターシステム７２の仮想音源の位置を示す。

出願人は、図１４に示されるスピーカクラスターシステム７２と同一寸法かつ同一構造のスピーカクラスターシステムを使って、水平面内における指向角周波数特性を測定した。

図１５は、この測定結果を示すものである。ここでは、３５度の指向角を基準とし、どの程度低い周波数まで３５度の指向角を維持することができるかに着目する。図１５に示される指向角周波数特性においては、１．４ｋＨｚの周波数まで、約３５度の指向角が維持されている。

図１４のスピーカクラスターシステム７２が、図１２の定指向性ホーン７０とほぼ同一寸法であることと、図１２の定指向性ホーン７０では、６０度の指向角が１．６ｋＨｚまでしか維持されないことを考えると、図１４のスピーカクラスターシステム７２によれば低い周波数においてもより狭い指向角を得ることができるということが理解できる。

図１６は、図１４のスピーカクラスターシステム７２と同一のものを２組用意し、これらを左右に隣接させて連結させることによって構成されるスピーカクラスターシステム７４の平面図である。このスピーカクラスターシステム７４は、図８,図９のスピーカクラ
スターシステム４０の約２倍の幅寸法を有している。また、仮想音源の位置を示す点７４ａを中心とする開き角は、図８,図９のスピーカクラスターシステム４０と同程度である
。

図８,図９のスピーカクラスターシステム４０の指向角周波数特性においては、８００
Ｈｚまで約６０度の指向角が維持されることを考えると、図１６のスピーカクラスターシステム７４の指向角周波数特性においては、約４００Ｈｚまで約６０度の指向角が維持されることが期待できる。

図１７は、図８,図９のスピーカクラスターシステム４０と図１４のスピーカクラスタ
ーシステム７２とを左右に隣接させて連結させることによって構成されるスピーカクラスターシステム７６の平面図である。このスピーカクラスターシステム７６では、１ｋＨｚ付近の周波数まで約９０度の指向角が維持されることが期待できる。

図１８は、スピーカクラスターシステム７８の平面図である。このスピーカクラスターシステム７８は、図９に示すスピーカクラスターシステム４０と同一の開き角を有する。

スピーカクラスターシステム７８を構成する複数のスピーカシステム１０は、前側連結部を構成する前側連結金具５１によって連結されている。この前側連結金具５１は、図９のスピーカクラスターシステム４０において使用されている前側連結金具５１と同一のものである。

スピーカクラスターシステム７８を構成する複数のスピーカシステム１０は、連結部材たる連結金具５７によっても連結されている。連結金具５７は、鉄製である。

各連結金具５７は、隣り合う２のスピーカシステム１０を連結している。隣り合う連結金具５７同士は、一部において重なっている。この重なり部分を、ボルト６４が貫通している。このボルト６４は、スピーカシステム１０の天板部２５に形成された雌ネジ孔（図示せず）に螺合し、ここ（雌ネジ孔）に締め付けられている。

３枚の連結金具５７によって、最左端に配置されたスピーカシステム１０から最右端に配置されたスピーカシステム１０までの間が途切れることなく橋渡しされている。このように、３枚の連結金具５７を連結することによって、架橋手段が構成されている。

このようにして、４台のスピーカシステム１０が、３枚の連結金具５７によって連結され、強固に一体化している。

図１のスピーカシステム１０を４台用意し、その側面同士を近接させると、約６０度の定指向性を得ることができた。しかし、それ以上に広い角度の定指向性を、図１のスピーカシステム１０を４台組合わせることによって得ることはできない。このことは、図９を参照することによって理解できる。つまり、隣接するスピーカシステム１０同士の後部が近接しているので、４台のスピーカシステム１０を、これ以上広く開くように配置させることができないのである。

しかし、スピーカシステム１０の後板部２２の幅をより狭くすると、より開き角の大きなスピーカクラスターシステムを構成することができる。例えば、後板部の幅がより狭いスピーカシステムを４台組み合わせることによって、約１２０度の定指向性を得ることができるようなスピーカクラスターシステムを構成することもできる。この場合は、スピーカシステムにおけるツイータユニットを、図２に示すように直線に沿って配置するのではなく、凸円弧に沿って配置することが望ましい。なぜなら、４台のスピーカシステムの組合せによって中心角が約１２０度である円弧状の波面を形成することが望ましく、そのためには、１台のスピーカシステムが放射する音波の波面が、中心角が約３０度である円弧状の波面であることが望ましいからである。なお、ここに言う「凸円弧」の突出方向は、スピーカシステムにおける前向きの方向である。

図１９は、スピーカシステム１１における３台のツイータユニット３１,３２,３３の配置状態を示す断面図であり、図２と対比されるべき図である。図１９を参照すると、３台のツイータユニット３１,３２,３３は凸円弧に沿って配置されている。よって、スピーカシステム１１から放射される音波の波面も円弧状になる。図中の二点鎖線３８はその波面を示す。

図２０は、スピーカシステム１０の平面図であり、図１（ｂ）と同様の図である。ここで、左側板部２３は、スピーカシステム１０のエンクロージャの第１方向における一方側板部に相当し、右側板部２４は、スピーカシステム１０のエンクロージャの第１方向における他方側板部に相当する。

スピーカシステム１０の左側板部２３と右側板部２４とのなす角（α）は、略１５度である。このように、なす角（α）を略１５度とするのが、複数のスピーカシステム１０によってスピーカクラスターシステムを構成するためには最も適している。なお、このなす角（α）は略１５度である必要はないが、１５度以上にするのが好ましい。

図２１は、スピーカシステム１０の横断面図であり、この横断面図に前側連結金具５１を重ねて示している。

この図から理解されるように、枢軸支部たるボルト６２の中心軸と、前板部２１との間の前後方向における距離は、略１４ｍｍである。

枢軸支部の中心軸は、前後方向において前板部２１の近傍に位置することが好ましいことは前述したとおりであるが、枢軸支部の中心軸と前板部２１の前面との間の前後方向における距離が２０ｍｍ以下であることがより望ましい。また、枢軸支部の中心軸は、前板部２１の前面よりも前方に位置しても、後方に位置してもよいが、図２１のように前方に位置する方が望ましい。

図９に、スピーカクラスターシステム４０の平面図を示した。この平面図から理解されるように、スピーカクラスターシステム４０は、複数のスピーカシステム１０が、連結手段によって連結されることによって構成されている。図９の連結手段によって連結されることにより、隣り合うスピーカシステム１０間の角度が定まる。

しかし、隣り合うスピーカシステム間の角度を、所定角度範囲内で変更できるような連結手段を用いることもできる。

図２２は、第１連結金具１０１と第２連結金具１０２とによって連結された、２台のスピーカシステム１０の平面図である。第１連結金具１０１と第２連結金具１０２とによって、連結手段が構成されている。

第１連結金具１０１は、図９の前側連結金具５１と同様に構成されている。ボルト６２が枢軸支部として機能する。第２連結金具１０２は、円弧状のスリット１０２ａが形成された、板状の部材である。この円弧の中心は、ボルト６２の中心軸に一致する。スリット１０２ａを通ってボルト６５がスピーカシステム１０の天板部２５に形成された雌ネジに螺合されている。これにより、ボルト６２を中心として、所定角度範囲内で２台のスピーカシステム１０の間の角度を、所定角度範囲内で変更できる。

図２２（ａ）は、２本のボルト６５がスリット１０２ａの両端に位置する場合を示している。この場合は、２台のスピーカシステム１０の間の角度は最も大きくなる。

図２２（ｂ）は、２本のボルト６５がスリット１０２ａの中ほどに位置する場合を示している。この場合は、２台のスピーカシステム１０の間の角度は最も小さくなる。

このような連結手段を用いると、スピーカクラスターシステムの開き角を所定角度範囲内で容易に変更することができる。

さらに、仮想枢軸を中心として、所定角度範囲内で隣り合うスピーカシステム間の角度を変更することができるような、連結手段を用いることもできる。

図２３は、このような連結手段で連結された２台のスピーカシステム１０の平面図である。

図２３（ａ）に示される連結手段は、第３連結金具１０３と第４連結金具１０４とによって構成されている。

第４連結金具１０４は、図２２の第２連結金具１０２と同様に構成されている。第３連結金具１０３は、第４連結金具１０４より少し短いが、ほぼ同様に構成されている。

第３連結金具１０３には円弧状のスリット１０３ａが形成されている。スリット１０３
ａを通ってボルト６５がスピーカシステム１０の天板部２５に形成された雌ネジに螺合されている。第４連結金具１０４にも円弧状のスリット１０４ａが形成されている。スリット１０４ａを通ってボルト６５がスピーカシステム１０の天板部２５に形成された雌ネジに螺合されている。これにより、２台のスピーカシステム１０間の前板部近傍に、仮想枢軸Ｐを想定することができる。つまり、ボルト６５を少し緩めて、スリット１０３ａ,１
０４ａ内でこれらボルト６５をスライドさせるようにして２台のスピーカシステム１０間の角度を変更させると、あたかも仮想枢軸Ｐを中心としたかのように、２台のスピーカシステム１０間の角度が変更されるのである。スリット１０３ａとスリット１０４ａとが円弧状であることを前述したが、これら円弧の中心は、仮想枢軸Ｐに一致する。

スピーカシステム１０を、図２３（ａ）の実線で示すような状態にすることもできるし、一点鎖線で示すような状態にすることもできる。このように、仮想枢軸Ｐを中心として、所定角度範囲内で隣り合う２台のスピーカシステム１０間の角度を変更することができる。

図２３（ｂ）に示される連結手段は、第５連結金具１０５によって構成されている。

第５連結金具１０５は、図２３（ａ）の第３連結金具１０３と第４連結金具１０４とが一体化したような構造である。つまり前後に円弧状のスリット１０３ａ,１０４ａが形成
されている。このような連結手段を用いた場合も、２台のスピーカシステム１０間の前板部近傍に、仮想枢軸Ｐを想定することができる。そして、この仮想枢軸Ｐを中心として、所定角度範囲内で隣り合う２台のスピーカシステム１０間の角度を変更することができる。

先に、図２１を参照しつつ、枢軸支部の中心軸と前板部２１の前面との間の前後方向における距離が２０ｍｍ以下であることがより望ましいことを説明した。また、枢軸支部の中心軸が、前板部２１の前面よりも前方に位置する方が望ましいことを説明した。

同様に、図２３（ａ）（ｂ）のような連結手段を用いた場合も、仮想枢軸Ｐと前板部２１の前面との間の前後方向における距離が２０ｍｍ以下であることがより望ましい。また、仮想枢軸Ｐが、前板部２１の前面よりも前方に位置する方が望ましい。

もちろん、図２３（ａ）（ｂ）に示すような仮想枢軸Ｐが、スピーカシステム１０の左右方向における右端側のみに想定されるようにしてもよいし、左端側のみに想定されるようにしてもよいし、両端側に想定されるようにしてもよい。

先に、図９のスピーカクラスターシステム４０では、仮想音源の位置を規定できるということを説明した。このことにより、スピーカクラスターシステム４０を音響空間の壁面に密着させて取り付けると、鏡像音源の問題を回避できる。以下にこのことを説明する。

図２４は、キャビネット８０にウーハユニット８１とツイータユニット８２とを取り付けることによって構成されたボックス型のスピーカシステム８３が、壁面Ｗに密着して取り付けられた状態を示す図である。ツイータユニット８２から聴取者Ａまでの音波の経路は複数ある。その内の一つは、なんらの反射もせずにツイータユニット８２から直接的に聴取者Ａまで達する音波の経路（第１経路）８５である。他の一つは、壁面Ｗで反射してから聴取者Ａに達する音波の経路（第２経路）８６である。スピーカシステム８３が壁面Ｗに密着しているため、ツイータユニット８２からの音波は壁面Ｗで反射しても大きく減衰はしない。第２経路８６に沿って伝搬する音波は、鏡像音源８７から放射される音波のように作用する。第１経路８５の経路長と第２経路８６の経路長との差によって、音波の干渉が生ずる。このため、聴取者Ａの位置での振幅周波数特性において大きなピークやデ
ィップが生ずる。このことが、スピーカシステム８３からの音声の明瞭度を低下させる。

図２５は、定指向性ホーン８８と、ウーハを内蔵したキャビネット８９とが組み合わされて構成された組合せ体９０が、壁面Ｗに密着して取り付けられた状態を示す図である。この場合も、鏡像音源９１が作られ、定指向性ホーン８８から聴取者Ａまでの音波の経路が複数作られる。定指向性ホーン８８から直接的に聴取者Ａまで達する音波と、壁面Ｗで反射してから聴取者Ａに達する音波とが干渉するので、音声の明瞭度が低下する。

図２６は、図９のスピーカクラスターシステム４０が壁面Ｗに密着して取り付けられた状態を示す図である。この場合は、鏡像音源の位置が実音源の位置に一致する。なぜなら、スピーカクラスターシステム４０においては、複数のスピーカシステムがその上に配置された円弧の中心点に仮想音源が形成され、この仮想音源を実音源とみなすことができるからであり、図２６に示すようにスピーカクラスターシステム４０の仮想音源は壁面Ｗ上の点４０ａに位置するからである。よって、スピーカクラスターシステム４０からの音声の明瞭度が、音波の壁面Ｗでの反射によって低下することがない。

本願発明によれば、小型のシステムによって、より広い周波数範囲に渡って定指向性を得ることができる。よって、電気音響の技術分野において、特にスピーカシステムの技術分野において有益である。

１０,１１ スピーカシステム
２０ エンクロージャ
２１ 前板部
２２ 後板部
２３ 左側板部
２４ 右側板部
２５ 天板部
２６ 底板部
２７ 開口部
３０ ウーハユニット
３１,３２,３３ ツイータユニット
３１ａ,３２ａ,３３ａ 中心軸
３１ｂ,３２ｂ,３３ｂ 振動板
３１ｃ,３２ｃ,３３ｃ イコライザー
４０,７２,７４,７６,７８ スピーカクラスターシステム
５１ 前側連結金具
５２,５４ 後側連結補強金具
５３,５５ 金具
５７ 連結金具
６１,６２,６４ ボルト
７０ 定指向性ホーン
８３ スピーカシステム
８７ 鏡像音源
９０ 組合せ体
９１ 鏡像音源
Ａ 聴取者
Ｗ 壁面

Claims (14)

1. エンクロージャと、複数の第２スピーカユニットとを備え、
   該エンクロージャは、バッフル板としての前板部と、後板部とを有し、
   該後板部の、前後方向に直交する第１方向に沿った長さが、該前板部の該第１方向に沿った長さよりも短く、
   該複数の第２スピーカユニットが、該第１方向に沿って、該前板部側に並設され、
   さらに連結手段を備え、
   該連結手段は、該スピーカシステムの該前板部の該第１方向における端部と、他のスピーカシステムの前板部の該第１方向における端部とが近接するように、両スピーカシステムを該第１方向に沿って連結することができ、
   該連結手段は、前後方向および該第１方向に直交する第２方向に伸延する線であって、該前板部の該第１方向における端部の近傍に位置する線を中心線として、所定角度範囲内で該他のスピーカシステムとの角度を変更することができ、
   該複数の第２スピーカユニットのうちの隣り合う二の第２スピーカユニットの中心間距離が、該前板部の該第１方向における一端に最も近い第２スピーカユニットの中心から該一端側の該中心線までの距離と、該前板部の該第１方向における他端に最も近い第２スピーカユニットの中心から該他端側の該中心線までの距離との合計距離と、略同一である、スピーカシステム。
2. 該連結手段が仮想枢軸を有し、該仮想枢軸の位置が該中心線と一致する、請求項１記載のスピーカシステム。
3. 該連結手段が、該第１方向における一端側、他端側または両端側において該仮想枢軸を有する、請求項２記載のスピーカシステム。
4. 該連結手段が枢軸支部材を有し、該枢軸支部材の中心軸の位置が該中心線と一致する、請求項１記載のスピーカシステム。
5. 該連結手段が、該第１方向における一端側、他端側または両端側において該枢軸支部材を有する、請求項４記載のスピーカシステム。
6. 第１スピーカユニットをさらに備え、
   該第１スピーカユニットは、所定周波数よりも低い周波数帯域の音声を拡声し、
   該第２スピーカユニットは、該所定周波数よりも高い周波数帯域の音声を拡声する、請求項１乃至５のいずれか一の項に記載のスピーカシステム。
7. 該複数の第２スピーカユニットの振動板が、前後方向において該前板部の近傍に位置する、請求項１乃至６のいずれか一の項に記載のスピーカシステム。
8. 該中心線と該前板部の前面との間の前後方向における距離が２０ｍｍ以下である、請求項１乃至７のいずれか一の項に記載のスピーカシステム。
9. 該中心線が、該前板部の前面よりも前方に位置する、請求項８記載のスピーカシステム。
10. 該連結手段が後側連結部を有し、
    該後側連結部が補強部材を有し、
    該補強部材が金属製であり、
    該補強部材の該第１方向に沿った長さが、該後板部の該第１方向に沿った長さに略等しく、
    該補強部材が、該後板部の近傍において、その該第１方向における両端が該後板部の該第１方向における両端近傍に位置するように、該エンクロージャに取り付けられた、請求項１乃至９のいずれか一の項に記載のスピーカシステム。
11. 該複数の第２スピーカユニットのうちの隣り合う二の第２スピーカユニットの中心間距離の全てが６０ｍｍ以下である、請求項１乃至１０のいずれか一の項に記載のスピーカシステム。
12. 該複数の第２スピーカユニットのうちの隣り合う二の第２スピーカユニットの中心間距離の全てが略等しい、請求項１乃至１１のいずれか一の項に記載のスピーカシステム。
13. 該複数の第２スピーカユニットのうちの隣り合う二の第２スピーカユニットの間隔の全てが、該第２スピーカユニットの口径よりも短い、請求項１１又は１２記載のスピーカシステム。
14. 該複数の第２スピーカユニットのうちの少なくともの一の第２スピーカユニットの前方にイコライザが設けられた、請求項１乃至１３のいずれか一の項に記載のスピーカシステム。

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