JP6425515B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカ装置の音質向上の技術に関するものである。

スピーカ装置の音質向上の技術としては、図６に示すように、正相（Hot +）の音声信号と逆相の音声信号（Cold +）とが入力するスピーカ装置において、正相の音声信号の入力ラインと逆相の音声信号の入力ラインとに、対称的に、各々同特性のフィルタ素子６１を挿入する技術が知られている(特許文献１)。ここで、二つのフィルタ素子６１は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどの周波数フィルタリングを行うものである。

この技術によれば、スピーカユニット６２を所望の周波数領域の音声信号で駆動しつつ、スピーカユニット６２を駆動する正相の音声信号と逆相の音声信号の対称性を維持し、スピーカユニット６２の出力音声の品質を向上することができる。

特開平7-298386号公報

上述したスピーカ装置において、正相の音声信号の入力ラインと逆相の音声信号の入力ラインとに、対称的に、各々フィルタ素子６１を挿入する技術によれば、二つのフィルタ素子６１間の相互の干渉によりスピーカユニット６２に入力する音声信号に歪みが生じることがあり、この歪みがスピーカ６２の出力音声の品質を劣化させる要因となっていた。

また、この技術によれば、フィルタ素子６１が必ず二つ必要となってしまうため、コストの増加を招く。
そこで、本発明は、スピーカ装置の、さらなる音質向上を図ることを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、正側（+）入力端子に正の音声信号の入力ラインが接続された第１のスピーカユニットと、負側（-）入力端子に負の音声信号の入力ラインが接続された第２のスピーカユニットと、前記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットを駆動する音声信号の特性の調整を行うための駆動信号調整素子とを備えたスピーカ装置を提供する。ここで、前記駆動信号調整素子は、第１のスピーカユニットの負側（-）入力端子と、第２のスピーカユニットの正側（+）入力端子とに、当該第１のスピーカユニットの負側（-）入力端子と第２のスピーカユニットの正側（+）入力端子との間に挿入された形態で接続されているものである。

また、本発明は前記課題達成のために、正側（+）入力端子に正の音声信号の入力ラインが接続された第１のスピーカユニットと、負側（-）入力端子に負の音声信号の入力ラインが接続された第２のスピーカユニットと、前記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットを駆動する音声信号の特性の調整を行うための駆動信号調整素子とよりなるスピーカ回路を複数備えたスピーカ装置を提供する。ここで、各スピーカ回路において、前記駆動信号調整素子は、第１のスピーカユニットの負側（-）入力端子と、第２のスピーカユニットの正側（+）入力端子とに、当該第１のスピーカユニットの負側（-）入力端子と第２のスピーカユニットの正側（+）入力端子との間に挿入された形態で接続されており、
前記複数のスピーカ回路は、並列に接続されているものである。

また、本発明は、前記課題達成のために、第１のボイスコイルと第２のボイスコイルとのダブルボイスコイルを備えたスピーカユニットと、スピーカユニットを駆動する音声信号の特性の調整を行うための駆動信号調整素子とを備えたスピーカ装置を提供する。ここで、前記第１のボイスコイルの正側（+）入力端子には正の音声信号の入力ラインが接続されており、前記第２のボイスコイルの負側（-）入力端子には負の音声信号の入力ラインが接続されており、前記駆動信号調整素子は、前記第１のボイスコイルの負側（-）入力端子と前記第２のボイスコイルの正側（+）入力端子とに、当該第１のボイスコイルの負側（-）入力端子と第２のボイスコイルの正側（+）入力端子との間に挿入された形態で接続されているものである。

ここで、以上のスピーカ装置において、前記駆動信号調整素子は、たとえば、周波数フィルタリングを行うフィルタである。すなわち、より具体的には、前記駆動信号調整素子は、ハイパスフィルタとして機能するキャパシタや、ローパスフィルタとして機能するインダクタとしてよい。

また、前記スピーカ装置において、前記駆動信号調整素子は、たとえば、アッテネータとして機能するレジスタである。
また、以上の前記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットを備えたスピーカ装置には、記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットを駆動する音声信号の特性の調整を行うための第２駆動信号調整素子と第３駆動信号調整素子とを設けるようにしてもよい。ただし、前記第２駆動信号調整素子は第１のスピーカユニットと並列に接続されており、前記第３駆動信号調整素子は第２のスピーカユニットと並列に接続されているものである。

以上のように、本発明に係るスピーカ装置によれば、二つのスピーカユニットを設け、駆動信号調整素子を二つのスピーカユニットの間に配置しているので、対称性のあるスピーカ装置を実現することができると共に、二つの駆動信号調整素子を二つの入力ラインに挿入配置した場合に生じるような駆動信号調整素子同士の干渉を排することができるので、スピーカ装置の出力音声の音質を、さらに向上することができる。

以上のように、本発明によれば、スピーカ装置の、さらなる音質向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係るスピーカ装置の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るスピーカ装置のTHDを示す図である。 従来のスピーカ装置の構成を示す図である。

以下、本は発明の実施形態について説明する。
図１ａに、本実施形態に係るスピーカ装置の基本構成を示す。
図示するように、このスピーカ装置は、第１スピーカユニット１、第２スピーカユニット２との二つのスピーカユニットと、駆動信号調整素子３とを備えている。
そして、第１スピーカユニット１の正側（+）入力端子には正相（+）の音声信号の入力ラインが接続され、第２スピーカユニット２の負側（-）入力端子には逆相（-）の音声信号の入力ラインが接続されている。また、第１スピーカユニット１の負側（-）入力端子と、第２スピーカユニット２の正側（+）入力端子とは、間に駆動信号調整素子３が挿入された形態で接続されている。

すなわち、このスピーカ装置は、正相（+）の音声信号の入力ライン、第１スピーカユニット１、駆動信号調整素子３、第２スピーカユニット２、逆相（-）の音声信号の入力ラインが、当該順序で直列に接続された構成を備えている。

ここで、駆動信号調整素子３は、第１スピーカユニット１と第２スピーカユニット２とを駆動する音声信号の周波数特性やゲインなどの任意の特性の調整の少なくとも一部を担う素子である。

具体的には、駆動信号調整素子３は周波数フィルタリングを行うフィルタ素子とすることができる。
すなわち、たとえば、図１ｂに示すように、駆動信号調整素子３としては、ハイパスフィルタとして機能するキャパシタ (コンデンサ等)３０１を用いたり、図１ｃに示すように、ローパスフィルタとして機能するインダクタ(コイル等)３０２を用いることができる。

または、駆動信号調整素子３は音声信号の減衰を行うアッテネータ素子とすることができる。
すなわち、たとえば、図１ｄに示すように、駆動信号調整素子３としては、アッテネータとして機能するレジスタ ３０３を用いることができる。
ここで、駆動信号調整素子３としてどのような種類の素子を用いるかや、用いる素子の定数をどうするかなどは、スピーカ装置に要求する特性に応じて適宜選定されるものである。
以上のように、図１ａに示した基本構成によれば、二つのスピーカユニットを設け、キャパシタやインダクタやレジスタなどの駆動信号調整素子３を二つのスピーカユニットの間に配置することにより対称性のあるスピーカ装置を実現することができると共に、二つの駆動信号調整素子３を二つの入力ラインに挿入配置した場合に生じるような駆動信号調整素子３同士の干渉を排することができるので、スピーカ装置の出力音声の音質を向上することができる。

さて、図１ａに示したスピーカ装置の基本構成は、種々に応用して適用することができる。
たとえば、図２ａは、駆動信号調整素子３として設けたキャパシタ (コンデンサ等)３１１と、第１スピーカユニット１と並列に接続したインダクタ３１２と、第２スピーカユニット２と並列に接続したインダクタ３１３とによってハイパスフィルタを構成したものである。

また、図２ｂは、駆動信号調整素子３として、レジスタ３２１と、キャパシタ３２２と、レジスタ３２３とを設けると共に、第１スピーカユニット１と並列に接続したレジスタ３２４と、第２スピーカユニット２と並列に接続したレジスタ３２５とを設けたものである。ここで、レジスタ３２１と、キャパシタ３２２と、レジスタ３２３とは、当該順序で直列に、第１スピーカユニット１の負側（-）入力端子と第２スピーカユニット２の正側（+）入力端子の間に接続されている。また、図２ｂにおいて、キャパシタ３２２はハイパスフィルタを、レジスタ３２１、レジスタ３２３、レジスタ３２４、レジスタ３２５はアッテネータを構成している。

図２ａ、ｂに示したように、図１ａに示した基本構成を、第１スピーカユニット１と第２スピーカユニット２に並列接続した素子と組み合わせて用いることにより、種々の特性による音声信号の調整、または、複合的な音声信号の調整を行えるようになる。

次に、図３ａは、図１ｂに示した、直接接続した第１スピーカユニット１と駆動信号調整素子３であるキャパシタ３０１と第２スピーカユニット２との組を、二組並列に接続したものである。

なお、図３ａに示した構成は、図６に示した従来の技術を適用して、図３ｂに示す正相（+）の音声信号の入力ラインと逆相（-）の音声信号の入力ラインとに、対称的にキャパシタ６１１、６１２を挿入した場合の構成と、必要となるキャパシタの数は共に二つと等しくなるが、図３ａに示した構成によれば、同じカットオフ周波数に対して必要となるキャパシタの容量は、図３ｂに示した構成に比べ小さくて済む。

さて、以上、図３ａに示したように、図１ａに示した基本構成は、４つまたはそれ以上の複数のスピーカユニットを用いる場合にも同様に適用することができる。
次に、図４ａは、図１ａに示した基本構成の、マルチウエイのスピーカ装置への適用例を示したものである。
図示するように、この構成は、図１ｂに示した第１スピーカユニット１と駆動信号調整素子３であるキャパシタ３０１と第２スピーカユニット２との組４０１と、図１ｃに示した直接接続した第１スピーカユニット１と駆動信号調整素子３であるインダクタ３０２と第２スピーカユニット２との組４０２とを並列に接続したものである。

なお、４０１の組の第１スピーカユニット１と第２スピーカユニット２はツイータであり、４０２の組の第１スピーカユニット１と第２スピーカユニット２はウーハである。
図４ａに示したように、図１ａに示した基本構成は、マルチウエイのスピーカ装置にも適用することができる。
次に、図１ａに示した基本構成は、スピーカユニットをボイスコイルに置き換えて、ダブルボイスコイルを備えたスピーカユニットに適用することもできる。
図４ｂは、ダブルボイスコイルを備えたスピーカユニットを用いるスピーカ装置への適用例を示したものであり、このスピーカ装置は、第１ボイスコイル４１１と第２ボイスコイル４１２を備えたスピーカユニット４１０と、駆動信号調整素子３として設けたインダクダ４２０とを備えている。

そして、第１ボイスコイル４１１の正側（+）入力端子には正相（+）の音声信号の入力ラインが接続され、第２ボイスコイル４１２の負側（-）入力端子には逆相（-）の音声信号の入力ラインが接続されている。また、第１ボイスコイル４１１の負側（-）入力端子と、第２ボイスコイル４１２の正側（+）入力端子とは、間に駆動信号調整素子３であるインダクダ４２０が挿入された形態で接続されている。

すなわち、このスピーカ装置は、正相（+）の音声信号の入力ライン、第１ボイスコイル４１１、駆動信号調整素子３(インダクタ４２０)、第２ボイスコイル４１２-逆相（-）の音声信号の入力ラインが、当該順序で直列に接続された構成を備えている。

以下、本実施形態の効果について示す。
図５ａは、図５ｂ１、ｂ２、ｂ３に示す各形態の回路に対して行ったTHD(全高調波歪)の計測結果を示すものである。
すなわち、図５ａ中の５００は、図５ｂ１に示すように二つのスピーカユニットの負荷をそれぞれ模擬する抵抗Ｓ１（４Ω）と抵抗Ｓ２（４Ω）を直列接続した回路を、２Ｖの正弦波の正相（+）の音声信号と逆相（-）の音声信号で周波数をスイープしながら、抵抗Ｓ１の両端間の電圧を測定器で測定して算出したTHDを表す。ここで、図５ｂ１の回路は、スピーカユニットを二つ直列接続した回路を模擬している。

また、図５ａ中の５１０は、図５ｂ２に示すように、コイルＬ１（1.8mH）、抵抗Ｓ１（４Ω）、抵抗Ｓ２（４Ω）、コイルL２（1.8mH）を当該順序で直列接続した回路を、信号発生器を用いて、２Ｖの正弦波の正相（+）の音声信号と逆相（-）の音声信号で周波数をスイープしながら、抵抗Ｓ１の両端間の電圧を測定器で測定して算出したTHDを表す。ここで、コイルＬ１、コイルＬ２はローパスフィルタとして機能する。そして、図５ｂ２の回路は、フィルタ素子をローパスフィルタとして機能するコイルとして、図６に示した従来の技術を適用した回路を模擬している。

また、図５ａ中の５２０は、図５ｂ３に示すように、抵抗Ｓ１（４Ω）、ローパスフィルタとして機能するコイルＬ（3.6mH）、抵抗Ｓ２（４Ω）を当該順序で直列接続した回路を、２Ｖの正弦波の正相（+）の音声信号と逆相（-）の音声信号で周波数をスイープしながら、抵抗Ｓ１の両端間の電圧を測定器で測定して算出したTHDを表す。ここで、コイルＬは、図５ｂ２のコイルＬ１、コイルＬ２によるローパスフィルタと同じカットオフ周波数のローパスフィルタとして機能する。そして、図５ｂ３の回路は、本実施形態に係る図１ｃの回路を模擬している。

図５ａに示すように、図５ｂ３の回路に対して測定されたTHD（％）５２０は、図５ｂ２の回路に対して測定されたTHD（％）５１０に比べ、５００Hz以下の低周波数領域において顕著に小さく、図５ｂ１のコイルを一切設けない回路のTHD（％）に近い。

よって、図５ａより、本実施形態に係るスピーカ装置によれば、音声信号の周波数フィルタリングを行いつつ、スピーカ装置のさらなる音質向上を行えることが示される。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上では、スピーカ装置への入力が正相（+）の音声信号と逆相（-）の音声信号、すなわち、バランス入力であるものとして説明したが、以上に示した本実施形態に係るスピーカ装置の構成は、スピーカ装置への入力が、音声信号（+）とグランド信号（-）が入力するアンバランス入力である場合にも適用することができる。アンバランス入力であっても、本実施形態に係るスピーカ装置の構成が対称性を有し、複数の駆動信号調整素子３の間の干渉が避けられることより音質の向上効果を得ることができる。

１…第１スピーカユニット、２…第２スピーカユニット、３…駆動信号調整素子、４１１…第１ボイスコイル、４１２…第２ボイスコイル。

Claims (3)

1. 正側（+）入力端子に正の音声信号の入力ラインが接続された第１のスピーカユニットと、
   負側（-）入力端子に負の音声信号の入力ラインが接続された第２のスピーカユニットとを備えたスピーカ装置であって、
   当該スピーカ装置は、前記音声信号の周波数フィルタリングを行うフィルタ間の干渉を排するために、当該音声信号の周波数フィルタリングを行うフィルタとして、第１のスピーカユニットの負側（-）入力端子のみに一端が接続され、第２のスピーカユニットの正側（+）入力端子のみに他端が接続された、前記第１のスピーカユニットを駆動する音声信号と前記第２のスピーカユニットを駆動する音声信号との双方の、ハイパスフィルタとして機能するキャパシタ、または、ローパスフィルタとして機能するインダクタのみを備えていることを特徴とするスピーカ装置。
2. 正側（+）入力端子に正の音声信号の入力ラインが接続された第１のスピーカユニットと、
   負側（-）入力端子に負の音声信号の入力ラインが接続された第２のスピーカユニットとを有するスピーカ回路を複数有し、
   前記複数のスピーカ回路は、並列に接続されており、
   各スピーカ回路は、前記音声信号の周波数フィルタリングを行うフィルタ間の干渉を排するために、当該音声信号の周波数フィルタリングを行うフィルタとして、第１のスピーカユニットの負側（-）入力端子のみに一端が接続され、第２のスピーカユニットの正側（+）入力端子のみに他端が接続された、前記第１のスピーカユニットを駆動する音声信号と前記第２のスピーカユニットを駆動する音声信号との双方の、ハイパスフィルタとして機能するキャパシタ、または、ローパスフィルタとして機能するインダクタのみを備えていることを特徴とするスピーカ装置。
3. 第１のボイスコイルと第２のボイスコイルとのダブルボイスコイルを備えたスピーカユニットを有するスピーカ装置であって、
   前記第１のボイスコイルの正側（+）入力端子には正の音声信号の入力ラインが接続されており、
   前記第２のボイスコイルの負側（-）入力端子には負の音声信号の入力ラインが接続されており、
   当該スピーカ装置は、前記音声信号の周波数フィルタリングを行うフィルタ間の干渉を排するために、当該音声信号の周波数フィルタリングを行うフィルタとして、前記第１のボイスコイルの負側（-）入力端子のみに一端が接続され、前記第２のボイスコイルの正側（+）入力端子のみに他端が接続された、前記第１のボイスコイルを駆動する音声信号と前記第２のボイスコイルを駆動する音声信号との双方の、ハイパスフィルタとして機能するキャパシタ、または、ローパスフィルタとして機能するインダクタのみを備えていることを特徴とするスピーカ装置。