JPH02241195A - 指向性を有するスピーカ装置 - Google Patents
指向性を有するスピーカ装置Info
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- JPH02241195A JPH02241195A JP6171589A JP6171589A JPH02241195A JP H02241195 A JPH02241195 A JP H02241195A JP 6171589 A JP6171589 A JP 6171589A JP 6171589 A JP6171589 A JP 6171589A JP H02241195 A JPH02241195 A JP H02241195A
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
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- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明は、複数のスピーカを適当な距離を置いて配設す
ることによりその音波の干渉によって特定の方向に強い
音圧が得られるようにした指向特性を有するスピーカ装
置の改良に関するものである。
ることによりその音波の干渉によって特定の方向に強い
音圧が得られるようにした指向特性を有するスピーカ装
置の改良に関するものである。
〔従来技術］
従来のこの種の指向性を有するスピーカ装置としては、
多数のスピーカを一定の距離ｄだけ離れて一列に並べた
第５図のトーンゾイレ方式が知られている。
多数のスピーカを一定の距離ｄだけ離れて一列に並べた
第５図のトーンゾイレ方式が知られている。
トーンゾイレ方式の指向特性を検討すると、まず、第３
図のように２つのスピーカからの音圧は中心軸Ｐ０から
９０度方向のＰ、。ではｄ＝λ／２（λ−波長）なる周
波数ｆ。では位相差が１８０度生じるため打消し合い、
音圧はゼロとなる。そして、中心軸Ｐ０では強め合うた
め音圧レベルのピークを生じ中心軸Ｐ。と９０度方向の
Ｐ２Ｏの中間の角度におけるＰθでは、Ｐ、からＰ、。
図のように２つのスピーカからの音圧は中心軸Ｐ０から
９０度方向のＰ、。ではｄ＝λ／２（λ−波長）なる周
波数ｆ。では位相差が１８０度生じるため打消し合い、
音圧はゼロとなる。そして、中心軸Ｐ０では強め合うた
め音圧レベルのピークを生じ中心軸Ｐ。と９０度方向の
Ｐ２Ｏの中間の角度におけるＰθでは、Ｐ、からＰ、。
に至るに従い弱くなりｄ−λ／２では第４図に示す指向
性パターンが得られる。しかし、ｄ＝λなる周波数にお
いては、Ｐ２Ｏでは強め合うため、第４図点線のような
指向性パターンとなる。
性パターンが得られる。しかし、ｄ＝λなる周波数にお
いては、Ｐ２Ｏでは強め合うため、第４図点線のような
指向性パターンとなる。
この指向特性を多数のスピーカで合成すると、第５図の
トーンゾイレ方式のスピーカ装置では、中音域では第６
図の実線Ａで示す指向性パターン、低音域では点線Ｂで
示す指向性パターンとなる。
トーンゾイレ方式のスピーカ装置では、中音域では第６
図の実線Ａで示す指向性パターン、低音域では点線Ｂで
示す指向性パターンとなる。
［発明が解決しようとする課題］
このように、トーンゾイレ方式のスピーカ装置では、中
音域、低音域で指向性パターンが異なり、充分な指向特
性が得られなかった。
音域、低音域で指向性パターンが異なり、充分な指向特
性が得られなかった。
また、各スピーカＳＰの間隔がｄ−λ／２となることが
必要であり、装置全体が大型化してしまう欠点がある。
必要であり、装置全体が大型化してしまう欠点がある。
更に、この方式では、指向性の度合い（強さ）を容易に
強めたり弱めたり出来ない。このため、聴取者がまわり
の音環境や再生音の内容等に応じて指向性によって生じ
る聴取範囲を拡げたり縮小したりすることが難しいとい
う欠点がある。例えば、反射し易い壁が部屋の側面にあ
る環境で再生音を聴く場合、当該者が側面にいかないよ
うに指向性を高めスピーカ前方の狭い聴取範囲に設定す
る必要がある。他方、当該反射壁が聴取者の後方にある
環境では当該壁の反射量を低減させるため逆に指向性を
弱める必要がある。このように音環境が変化した場合に
も即応出来るように、偏向板の操作のごと（指向性の度
合い（強さ）を可変に出来るスピーカが望まれている。
強めたり弱めたり出来ない。このため、聴取者がまわり
の音環境や再生音の内容等に応じて指向性によって生じ
る聴取範囲を拡げたり縮小したりすることが難しいとい
う欠点がある。例えば、反射し易い壁が部屋の側面にあ
る環境で再生音を聴く場合、当該者が側面にいかないよ
うに指向性を高めスピーカ前方の狭い聴取範囲に設定す
る必要がある。他方、当該反射壁が聴取者の後方にある
環境では当該壁の反射量を低減させるため逆に指向性を
弱める必要がある。このように音環境が変化した場合に
も即応出来るように、偏向板の操作のごと（指向性の度
合い（強さ）を可変に出来るスピーカが望まれている。
従来の再生方式として、この他に指向性の強い超音波を
利用したパラメトリックスピーカが実用化されているが
、超音波の発生装置（変調装置）が必要なこと、大きな
音圧レベルを得ることが困難なこと、低音域の再生が原
理的に困難なこと等の問題があり、広く普及するには至
っていない。
利用したパラメトリックスピーカが実用化されているが
、超音波の発生装置（変調装置）が必要なこと、大きな
音圧レベルを得ることが困難なこと、低音域の再生が原
理的に困難なこと等の問題があり、広く普及するには至
っていない。
本発明は、従来の複数のスピーカによる指向性を有する
スピーカ装置の欠点を除去し、中心軸方向に強い指向性
を得ると共に、小型化が可能で、又偏向板の操作のごと
く指向性の度合い（強さ）を可変に実現出来るスピーカ
装置を提供することを目的とする。
スピーカ装置の欠点を除去し、中心軸方向に強い指向性
を得ると共に、小型化が可能で、又偏向板の操作のごと
く指向性の度合い（強さ）を可変に実現出来るスピーカ
装置を提供することを目的とする。
本発明は、従来のトーンゾレイ方式に比して、再生周波
数帯域を２分割し低域側を２本のスピーカで高域側を１
本のスピーカ即ち合計３本のスピーカでより強い指向性
を実現出来ることを最も主要な特徴とする。これにより
スピーカの小型化が容易に実現出来るばかりでなく、該
高域用スピーカを１本にすることによって該高域用スピ
ーカを中心点にして、更に低域側への拡大や指向性の度
合い（強さ）を可変にする構成が容易に実現出来る技術
であることが従来の技術と異なる。
数帯域を２分割し低域側を２本のスピーカで高域側を１
本のスピーカ即ち合計３本のスピーカでより強い指向性
を実現出来ることを最も主要な特徴とする。これにより
スピーカの小型化が容易に実現出来るばかりでなく、該
高域用スピーカを１本にすることによって該高域用スピ
ーカを中心点にして、更に低域側への拡大や指向性の度
合い（強さ）を可変にする構成が容易に実現出来る技術
であることが従来の技術と異なる。
〔実施例］
次に本発明の第１の実施を第１図、第２図に基づいて説
明する。Ｌ、、、Ｌｒばその音圧がｆｃにおいて６ｄＢ
減衰し、２ｆｃにおいて１８ｄＢ減衰するようなローパ
スフィルターを通して信号が入力される左右に配設され
た２本−組のスピーカで、その間隔はｆｃにおける波長
れに相当する距離ｄで配設されている。
明する。Ｌ、、、Ｌｒばその音圧がｆｃにおいて６ｄＢ
減衰し、２ｆｃにおいて１８ｄＢ減衰するようなローパ
スフィルターを通して信号が入力される左右に配設され
た２本−組のスピーカで、その間隔はｆｃにおける波長
れに相当する距離ｄで配設されている。
またＨは、音圧がｆｃにおいて６ｄＢＮ衰し、ｆｃ／２
において１８ｄＢ減衰するようなバイパスフィルタ
ーを通して信号が入力される。
において１８ｄＢ減衰するようなバイパスフィルタ
ーを通して信号が入力される。
更に入力信号レベルはり、 、Ｌ、に対しＨのそれは２
倍となるように調節されている。またそれぞれのスピー
カは同じ出力音圧レベルを有するとともに、高域側スピ
ーカの９０°方向における指向性関数りが周波数２ ｆ
ｃ？Ｄ＝０．２５となるように口径を選択ずればｆ＋
（−ｆｃ／２）およびｆｃではそれぞれＤ〜０．９
５、Ｄ〜０．７５となる。
倍となるように調節されている。またそれぞれのスピー
カは同じ出力音圧レベルを有するとともに、高域側スピ
ーカの９０°方向における指向性関数りが周波数２ ｆ
ｃ？Ｄ＝０．２５となるように口径を選択ずればｆ＋
（−ｆｃ／２）およびｆｃではそれぞれＤ〜０．９
５、Ｄ〜０．７５となる。
このように配設したスピーカの正面軸上の点Ｐ０に対し
、９０度方向で十分に離れた距離ｒの点Ｐ９０における
合成音圧Ｐｔは、次式で表わされる。
、９０度方向で十分に離れた距離ｒの点Ｐ９０における
合成音圧Ｐｔは、次式で表わされる。
ただし
音源スピーカの体積速度
波数（−ω／Ｃ−２πｆ／ｃ ）
音速
；低域側フィルターのゲイン
低域側フィルターの位相
Ｇ２ ；高域側フィルターのゲイン
β；高域側フィルターの位相
〜０．１２５ 、
α〜π、
β〜０
従って、周波数ｆ、＝ｆｃ／２においては０１〜１、α
〜０、Ｇ２−−１８ｄＢ （〜０．１２５ ）ここで ｃｏｓ（ｋ ｄ ／ ２ ） 〜１、 Ｄ〜０．２５である ここでｄ＝λｃ−π／に、 Ｄ＝０．９５選んでいるか
ら、ｃｏｓ（ｋ ｄ／２） −〇 次にｆｌとｆ２の中間の財波数でるあｆｃにおいては、
Ｇｌ 〜０．５ 、α−−π／２、Ｇｌ 〜０．５、β
−π／２ であり、高域側のフィルターの極性を逆に接
続するものとすれば、β−−π／２ とすることができ
る。従って 十（１，ｂ ｅ 次に周波数ｆ２＝２ｆｃ においては ここで ｄ−λｃ、Ｄ＝０．７５、 ｃｏｓ（ｋｄ／２） −ｃｏｓ（π） ＝ −１である
から更に中心軸上Ｐ０ における音圧Ｐｔ。
〜０、Ｇ２−−１８ｄＢ （〜０．１２５ ）ここで ｃｏｓ（ｋ ｄ ／ ２ ） 〜１、 Ｄ〜０．２５である ここでｄ＝λｃ−π／に、 Ｄ＝０．９５選んでいるか
ら、ｃｏｓ（ｋ ｄ／２） −〇 次にｆｌとｆ２の中間の財波数でるあｆｃにおいては、
Ｇｌ 〜０．５ 、α−−π／２、Ｇｌ 〜０．５、β
−π／２ であり、高域側のフィルターの極性を逆に接
続するものとすれば、β−−π／２ とすることができ
る。従って 十（１，ｂ ｅ 次に周波数ｆ２＝２ｆｃ においては ここで ｄ−λｃ、Ｄ＝０．７５、 ｃｏｓ（ｋｄ／２） −ｃｏｓ（π） ＝ −１である
から更に中心軸上Ｐ０ における音圧Ｐｔ。
となり、軸上音圧ｐｔ、に対して２４ｄＢ以上減衰する
ことになる。
ことになる。
また０°〜９０°の間の角度においては、それぞれのス
ピーカからの音圧の距離差による位相差が各帯域におい
てπ／２以内となり打消しの効果が少なくなるもののピ
ークを生じることはない。
ピーカからの音圧の距離差による位相差が各帯域におい
てπ／２以内となり打消しの効果が少なくなるもののピ
ークを生じることはない。
従って第２図に示すように、スムースに音圧が減衰する
理想的な狭指向特性が得られる。
理想的な狭指向特性が得られる。
となるから、軸上音圧に対する９０°方向の音圧の絶対
値の比は、ｒｌ、ｆｚ、ｆｃにおいてそれ前記は、本発
明の基本的な構成で３本のスピーカを１セツトとしてｆ
、〜ｆ２の２オクターブの帯域について、狭指向性を得
ることができるが、更に２本のスピーカを、前記の関係
を保って即ち、ｄ′−λｃ′、λゎ′−４λｃなる間隔
で配設し、ローパスフィルターを通して信号を人力する
とともに前記３本のスピーカによるスピーカシステムに
はバイパスフィルターを通して信号を入力することによ
り、容易に指向性を有する周波数帯域を低域側へ２オク
ターブ拡大することができる。この場合の動作は、前記
３本のスピーカによるスピーカシステム全体が中央に配
置した１本の高帯域側スピーカとして動作することにな
る。このブロック図を第７図に示す。
値の比は、ｒｌ、ｆｚ、ｆｃにおいてそれ前記は、本発
明の基本的な構成で３本のスピーカを１セツトとしてｆ
、〜ｆ２の２オクターブの帯域について、狭指向性を得
ることができるが、更に２本のスピーカを、前記の関係
を保って即ち、ｄ′−λｃ′、λゎ′−４λｃなる間隔
で配設し、ローパスフィルターを通して信号を人力する
とともに前記３本のスピーカによるスピーカシステムに
はバイパスフィルターを通して信号を入力することによ
り、容易に指向性を有する周波数帯域を低域側へ２オク
ターブ拡大することができる。この場合の動作は、前記
３本のスピーカによるスピーカシステム全体が中央に配
置した１本の高帯域側スピーカとして動作することにな
る。このブロック図を第７図に示す。
なお、本説明はコーン形スピーカを念頭に置いて説明し
たが、ホーン形スピーカであっても良い。
たが、ホーン形スピーカであっても良い。
その場合、駆動部は低域側、高域側それぞれ１本とし、
低域側についてはホーン部を分割し、開口部を２箇所設
けることにより、前記３本のスピーカと等価な動作とす
ることが可能である。この構造の実施例を第８図に示す
。
低域側についてはホーン部を分割し、開口部を２箇所設
けることにより、前記３本のスピーカと等価な動作とす
ることが可能である。この構造の実施例を第８図に示す
。
なお、中央に配置する高域側スピーカの指向性に関して
は下記のピストン円板の指向性関数の理論式より前記の
関係を得る口径の選択は困難ではないことが分る。
は下記のピストン円板の指向性関数の理論式より前記の
関係を得る口径の選択は困難ではないことが分る。
ただし、
Ｊｌ ；−次のベッセル関数
ａ；スピーカの等価半径
θ；基準軸となす角（−９０°）
また、低域側スピーカの間隔ｄは必ずしも正確にλｃと
等しい必要はなく、スピーカ自身の指向特性やギヤビネ
ットあるいはバッフルの形状等による回折効果も影響す
るため、れよりやや小さいか、やや大きい方がより優れ
た狭指向性を示す場合もある。しかし、実験により±５
０％を超えると悪化することが判明している。
等しい必要はなく、スピーカ自身の指向特性やギヤビネ
ットあるいはバッフルの形状等による回折効果も影響す
るため、れよりやや小さいか、やや大きい方がより優れ
た狭指向性を示す場合もある。しかし、実験により±５
０％を超えると悪化することが判明している。
第９図（ａ）は、偏向板の操作のごとく指向性の度合い
（強さ）を可変に出来るスピーカを構成した実施例であ
る。高域用スピーカ９を支える固定台１０を中心軸を回
転軸にして、同心円状に低域用スピーカ７．８を支える
回転台１１を図中の矢印方向に動かすことによってスピ
ーカ周辺の指向性の度合い（強さ）を変える。
（強さ）を可変に出来るスピーカを構成した実施例であ
る。高域用スピーカ９を支える固定台１０を中心軸を回
転軸にして、同心円状に低域用スピーカ７．８を支える
回転台１１を図中の矢印方向に動かすことによってスピ
ーカ周辺の指向性の度合い（強さ）を変える。
第９図（ｂ）は、回転角度を示す例である。回転角度Ｏ
°において、聴取者の位置が水平方向に移動した場合（
即ち聴取平面上において）、強い指向性が保持されるが
、垂直方向に移動した場合（即ち垂直面上において）、
指向性がほとんど無く無指向性である。回転角度４５°
においては水平方向即ち聴取平面上の指向性は弱まり、
垂直方向のそれは強まる。回転角度９０°においては、
回転角度０°の指向状態とは逆になり、聴取平面上の指
向性は無指向性に、垂直面上の指向性は強い指向性が生
じる。
°において、聴取者の位置が水平方向に移動した場合（
即ち聴取平面上において）、強い指向性が保持されるが
、垂直方向に移動した場合（即ち垂直面上において）、
指向性がほとんど無く無指向性である。回転角度４５°
においては水平方向即ち聴取平面上の指向性は弱まり、
垂直方向のそれは強まる。回転角度９０°においては、
回転角度０°の指向状態とは逆になり、聴取平面上の指
向性は無指向性に、垂直面上の指向性は強い指向性が生
じる。
第１０図は、高域用スピーカ９の中心軸を回転軸にして
支持台１２で構成した実施例である。
支持台１２で構成した実施例である。
第１１図は円盤状の台にスピーカを配設した実施例で、
スピーカ面の方向を３次元空間的に動作させることが可
能な構成例である。
スピーカ面の方向を３次元空間的に動作させることが可
能な構成例である。
以上説明したように、本発明は低域用スピーカ２本と高
域用スピーカ１本を基本構成にするため、２オクターブ
の帯域において指向性が強い狭指向性が得られ、その軸
上から遠ざかるにつれて指向性パターンにおけるサイド
ローブを持たないスムースな減衰特性とすることが出来
る利点がある。
域用スピーカ１本を基本構成にするため、２オクターブ
の帯域において指向性が強い狭指向性が得られ、その軸
上から遠ざかるにつれて指向性パターンにおけるサイド
ローブを持たないスムースな減衰特性とすることが出来
る利点がある。
又、従来のドーンゾイレ方式に比して小型化することが
出来るとともに、２本−組のスピーカを増設する毎に２
オクターブづつ狭指向性の帯域を低域側へ拡大出来る利
点がある。
出来るとともに、２本−組のスピーカを増設する毎に２
オクターブづつ狭指向性の帯域を低域側へ拡大出来る利
点がある。
更に、高域用スピーカの中心軸を回転軸にすることによ
って聴取平面上において、偏向板の操作のごとく指向性
の度合い（強い）を可変に出来る利点がある。
って聴取平面上において、偏向板の操作のごとく指向性
の度合い（強い）を可変に出来る利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例の説明図、第２図はその
指向性パターンによる指向性の表示図、第３図は２本の
スピーカの音圧説明図、第４図はその指向性パターンに
よる指向特性の表示図、第５図は従来のトーンゾイレ方
式の原理図、第６図はその指向性パターンによる指向特
性の表示図、第７図から第１１図は本発明の他の実施例
の説明図である。 ■・・・ローパスフィルター ２・・・バイパスフィルター ３・・・ローパスフィルター ４・・・バイパスフィルター ５・・・中域用スピーカ、 ６・・・中域用スピーカ、 ７・・・低域用スピーカ、 ８・・・低域用スピーカ、 ９・・・高域用スピーカ、 ＩＯ・・・固定台、１１・・・回転台、１２・・・支持
台 代 理 人
指向性パターンによる指向性の表示図、第３図は２本の
スピーカの音圧説明図、第４図はその指向性パターンに
よる指向特性の表示図、第５図は従来のトーンゾイレ方
式の原理図、第６図はその指向性パターンによる指向特
性の表示図、第７図から第１１図は本発明の他の実施例
の説明図である。 ■・・・ローパスフィルター ２・・・バイパスフィルター ３・・・ローパスフィルター ４・・・バイパスフィルター ５・・・中域用スピーカ、 ６・・・中域用スピーカ、 ７・・・低域用スピーカ、 ８・・・低域用スピーカ、 ９・・・高域用スピーカ、 ＩＯ・・・固定台、１１・・・回転台、１２・・・支持
台 代 理 人
Claims (1)
- （１）再生周波数帯域を２分割し、低域側を２本のスピ
ーカで、高域側を１本のスピーカで再生するようにした
スピーカであって、その配置において低域側２本のスピ
ーカの間隔をｄとしたとき、分割周波数ｆ＿ｃにおける
波長λ＿ｃとの関係において ０．５λ＿ｃ＜ｄ＜１．５λ＿ｃとし かつ、高域側スピーカを低域側スピーカの中央に配置し
たことを特徴とする指向性を有するスピーカ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6171589A JP2675388B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 指向性を有するスピーカ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6171589A JP2675388B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 指向性を有するスピーカ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241195A true JPH02241195A (ja) | 1990-09-25 |
| JP2675388B2 JP2675388B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=13179202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6171589A Expired - Fee Related JP2675388B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 指向性を有するスピーカ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2675388B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004100603A1 (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-18 | Yamaha Corporation | アレースピーカーシステム |
| US7519187B2 (en) | 2003-06-02 | 2009-04-14 | Yamaha Corporation | Array speaker system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4780805B2 (ja) | 2006-03-28 | 2011-09-28 | パイオニア株式会社 | スピーカ装置 |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP6171589A patent/JP2675388B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004100603A1 (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-18 | Yamaha Corporation | アレースピーカーシステム |
| US7519187B2 (en) | 2003-06-02 | 2009-04-14 | Yamaha Corporation | Array speaker system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2675388B2 (ja) | 1997-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |