JPH04304800A - スピーカ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は映像と音声とを組合せて
高忠実度で再生するＡＶ用のスピーカ装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年プロジェクションテレビ等の大型の
ビデオディスプレイ装置と、高音質再生をするためのハ
イファイオーディオ装置とを組合せて使用するＡＶシス
テムが急速に普及してきている。しかしＡＶシステムの
スピーカ装置は、従来からステレオ装置用に使用されて
いるものがそのまま使用されることが多かった。図６は
従来のスピーカ装置の一例を示す正面図であり、キャビ
ネット１の下方には低音専用のスピーカであるウーハ２
、上部には高音専用のスピーカであるツィータ３が取付
けられる。そしてウーハ２とツィータ３とのほぼ中間に
位置し、このスピーカの音響的な中心点を４とする。 尚この基準点はスピーカ装置の前板に明示されているわ
けではない。このように構成された従来のスピーカ装置
においては、低音側ではウーハ２が、高音側ではツィー
タ３が音を再生する。しかしこれらのスピーカユニット
は夫々のユニットの振動板が大きさを持つため、音圧指
向特性を持つ。又２つのスピーカユニットの音圧が交差
する周波数帯域では、両ユニット間の間隔をおいて同時
に発音するため、複雑な音圧指向特性を生じる。

【０００３】図７は従来のスピーカ装置の音圧と周波数
の特性を示す図であって、図７（ａ）は水平指向周波数
特性、図７（ｂ）は垂直指向周波数特性を示している。 図７（ａ）はスピーカシステムの基準軸上を中心として
左右方向の音圧周波数特性を示しており、実線は０度の
軸上特性、破線は３０度、一点鎖線は６０度での音圧特
性を示している。又図７（ｂ）において実線は基準点の
軸上を中心として０度の軸上特性、破線は上下方向に３
０度、一点鎖線は６０度上方向に傾いた位置でのスピー
カの音圧特性を示している。

【０００４】この図より明らかなように従来のスピーカ
装置では、水平指向特性は角度に対して変化が少なく、
垂直指向特性は変化が大きい。つまり受聴点ではスピー
カ装置からの直接音と壁，床，天井等の反射音とが合成
されるため、指向特性により反射音の強さに変化が起こ
り、音像定位が乱されるという現象が起きる。この例で
は水平方向と垂直方向で周波数に対するレベルの変化が
大きく、視聴者の音像定位感に複雑な影響を受けること
がわかる。

【０００５】図８は従来のスピーカ装置を設置したＡＶ
試聴室の一例を示す平面図である。本図において右壁１
１ａは反射性の大きな壁、後方の壁１１ｂは吸音性が高
い壁、左側の壁１１ｃは吸音性の高い壁とする。又投射
型プロジェクタ等からの映像光を反射し、音を透過する
ことが可能なスクリーン１２が正面の壁１１ｄに沿って
設けられ、その背面にはスピーカ装置１３ａ，１３ｂ，
１３ｃが配置されている。１４は後方の壁１１ｂに近接
した視聴者を示している。

【０００６】今動作の一例としてスクリーン１２の中央
部のスピーカ装置１３ｂから発した音を視聴者１４が聴
く場合を想定する。視聴者１４に届く音は音圧レベル的
に支配的と思われる直接音（イ）、右壁１１ａでの反射
音（ロ）、左壁１１ｃでの反射音（ハ）及び後壁１１ｂ
での反射音（ニ）が考えられる。ここでは音圧レベル上
からも時間遅れ上からも、第１次反射音までが音像定位
に相関があると考えるものとする。これは経験則にも一
致している。

【０００７】この場合左壁１１ｃ及び後壁１１ｂは前述
したように吸音性が大きいため直接音（イ）と右壁１１
ｂの反射音（ロ）からの音が支配的に聞こえる。従って
視聴者１４は正面からの直接音（イ）により正面に音像
を感じるべき音が右寄りに感じてしまうという現象が発
生する。ここで図８においてスピーカ１３ｂから見た直
接音（イ）と右壁１１ａによる反射音（ロ）の放射角α
は、例えば５０度である。このような説明は平面図に基
づいた水平面の現象について述べたが、垂直面でも同様
に反射による音像定位の不安定が起こる。一般に部屋の
高さは幅より寸法が小さいため、更に小さい角度で音の
反射の影響が起きることとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の構成
では、一般家庭のように比較的狭いスペースで試聴した
場合にスピーカ装置の指向角が大きすぎるため、直接音
以外に低次、少なくとも第１次の反射音が大きなレベル
で到達し、試聴者の音像定位感に影響を与える。従って
音像定位と映像とがマッチしないという欠点があった。 このような問題点を解決するため、床，壁，天井等に吸
音性能を高めた材料を使用して反射波を軽減する必要が
ある。しかし家具や絨毯，照明，器具等を設置するため
、吸音性の向上には一定の限界があるという欠点があっ
た。

【０００９】本発明はこのような従来の問題点に考みて
なされたものであって、一般家庭のように比較的狭いス
ペースにおいても実用上音像定位感に影響がないＡＶシ
ステム用のスピーカ装置を提供することを技術的課題と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は基準点を中心と
し水平及び垂直な線に互いに対称な位置に複数の低音用
スピーカを配置し、水平方向の振動板外寸を０．３２ｍ
以上、垂直方向の振動板外寸を０．６１ｍ以上とし、該
低音用スピーカの水平間の間隔を垂直の両端スピーカの
間隔より小さくすると共に、基準点の中央部に水平指向
角特性が垂直指向角特性より大きい定指向性の高音用ス
ピーカを配置したことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、音像
定位感に大きく影響を与える周波数の再生範囲内でスピ
ーカ装置の振動板外寸を規定にすることにより水平指向
角を８０度以下とし、垂直指向角を４０度以下とするこ
とができる。こうしてスピーカ装置の基準軸を含む水平
指向角を狭くし垂直指向角はこの水平指向角より更に狭
くすることによって、低次反射音を視聴者の耳に届かな
くなるようにしている。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例によるスピーカ装置
の正面図を示すものである。本図においてスピーカ装置
のキャビネット２１の前面には、低音再生専用のスピー
カ（ウーハ）２２ａ〜２２ｄが上下に２つずつ取付けら
れる。ここで水平方向の低音用スピーカ２２ａ，２２ｂ
及び２２ｃと２２ｄの中心間の間隔ｄＨ　を垂直方向の
間隔、即ち低音用スピーカ２２ａと２２ｃ及び２２ｂと
２２ｄの間の間隔ｄＶ　より小さくして４個取付けられ
る。 そしてその中央には高音用のスピーカ、例えばホーン型
スピーカ２３をキャビネット２１の中央部に取付ける。 ホーン型スピーカ２３は水平８０度，　垂直４０どの指
向角を持つ定指向性ホーン型スピーカとする。２４はこ
のスピーカ装置の音響的な中心である基準点である。

【００１３】このように構成されたスピーカ装置につい
て動作を説明する。スピーカ装置の指向性は原理的には
振動板の各部から発する音の通路長差により発生するが
、本実施例のように複数のスピーカユニットが設置され
ている場合には、マクロ的に夫々のスピーカユニット間
の通路長差の影響が加わって指向性が生じる。図２は半
径ａの円形振動板が剛体として振動したときの音圧レス
ポンスを示すグラフである。ｃは音速，ｆは周波数であ
る。複数個のスピーカユニットを同相で駆動した場合に
は、低域から周波数を高域に変化させたときに指向性が
つきはじめる帯域では、ユニット間の距離の１／２と振
動板半径とを足し合わせたものをａと置き換えるとほぼ
同等の動作をする。

【００１４】低い周波数から高い周波数に変化して指向
性がつき始める帯域の現象を考えると、スピーカユニッ
ト間の距離が大きいほど同一周波数，同一角度でのレベ
ル低下は大きくなる。換言するとスピーカユニット間の
距離が大きい同一周波数での指向性が狭くなる。

【００１５】今図１に示すようにウーハの半径をａ（ｍ
）、水平方向のウーハ中心間の距離をｄＨ　（ｍ）、垂
直方向のウーハ中心間距離をｄＶ　（ｍ）とすると、水
平方向のウーハ外寸ＬＨ　（＝ｄＨ　＋２ａ）、及び垂
直方向のウーハの外寸ＬＶ　（＝ｄＶ　＋２ａ）となる
。これを矩形の振動板と近似して軸上レベル比−６ｄＢ
となる指向性の条件式を求めると、ＬＨ　＝　２０７／
（ｆ１・ｓｉｎ　θ）（ｍ）となる。ここでｆ１は軸上
レベル比−６ｄＢになる周波数である。又θは軸上から
の角度である。

【００１６】前述した実施例のように４個のウーハを用
いてスピーカユニットを構成した場合には、超低音帯域
では夫々のユニット間の距離に比べて再生波長が十分長
いため、ほとんど無指向性となる。しかし周波数が高く
なるにつれてユニット間の距離及び振動板の大きさに依
存する周波数から指向性を持ち始める。例えば１ＫＨｚ
の周波数から４０の角度で指向性を付けるためには、０
．３２ｍ、２０の角度では０．６１ｍのウーハ外寸が必
要となり、振動板外寸は少なくともこれ以上の大きさが
必要となる。 そして所定の指向角度内において更に周波数が高くなっ
て所定レベル以上低下するところで、ホーン型スピーカ
２３に分波回路等を通してクロスオーバさせる。低域で
は前述したように左右のウーハの間隔ｄＨ　の方が上下
のウーハの間隔ｄＶ　より小さいため、軸上音圧から同
じレベルダウンが起こる軸上からの角度は水平方向の方
が大きく、垂直方向の方が小さくなる。又高域ではホー
ン型スピーカ２３自身の指向角特性を水平方向が垂直方
向より大きくなるように選定している。

【００１７】図３は第１実施例における水平指向周波数
特性を模式的に描いたグラフであり、実線は基準点の軸
上音圧、破線は基準点軸上から左又は右に２０度の指向
特性、一点鎖線は左又は右４５度の指向特性である。こ
のグラフから明らかなように所定指向角である基準軸上
から水平方向に略左右４０度まで再生周波数範囲の１Ｋ
Ｈｚ〜５ＫＨｚの間で基準点軸上音圧と大きな差がなく
、６ｄＢ未満のレベル偏差に押さえられ、所定指向角を
外れ４０度を越えた範囲では６ｄＢ以上のレベル低下を
していることがわかる。これはウーハを複数個利用して
指向角がつき始める帯域をクロスオーバ周波数とほぼ一
致させて実現している。尚この図では軸上０〜４０度ま
での音圧は示されていないが、図３内の実線と破線の当
たりにあり、基準軸上から音圧から偏差６ｄＢ以内に収
まっている。同時に４０度を越えた指向特性の音圧は４
５度における音圧と同様に、６ｄＢ以上低下している。 尚本図は水平指向周波数特性について表しているが、垂
直指向特性も角度のみが異なってほぼ同様の特性を有す
る。

【００１８】図４は本実施例によるスピーカ装置を設置
したＡＶ試聴室の一例を示す平面図である。本図におい
て右壁３１ａは反射性の大きな壁、後方の壁３１ｂは吸
音性が高い壁、左側の壁３１ｃは吸音性の高い壁とする
。又投射型プロジェクタ等からの映像光を反射し、音が
透過することが可能なスクリーン３２が正面の壁３１ｄ
に沿って設けられ、その背面には左側からスピーカ装置
３３ａ，３３ｂ，３３ｃが配置されている。３４は後方
の壁３１ｂに近接した視聴者を示している。

【００１９】今動作の一例としてスクリーン３２の中央
部のスピーカ装置３３ｂから発した音を視聴者３４が聴
く場合を想定する。視聴者３４に届く音は音圧レベル的
に支配的と思われる直接音（ホ）、後壁３１ｂでの反射
音（チ）が考えられる。つまり第１次反射音までを音像
定位に関係があるものと考える。そうすれば後壁の反射
音（チ）は吸音性の高い壁３１ｂによるエネルギー吸収
で音圧が低下し、視聴者３４は直線音（ホ）によって前
方による音像定位を感じる。そして中央背面のスピーカ
装置３３ｂの所定水平指向角に近い基準軸上から左右に
夫々４０度の角度の音は側壁３１ａ，３１ｂによる夫々
（ヘ）及び（ト）の方向に反射するが、音像定位に影響
が大きい第１次反射音は視聴者３４により聴取されない
。水平指向角４０度以上の音は届かない。

【００２０】又スクリーン３２の右側背面に設置したス
ピーカ装置３３ｃから発した音を視聴者３４が聴く場合
は、視聴者３４に届く音は直接音（リ）と後壁３１ｂで
の反射音（ヲ）が考えられる。そして反射音（ヲ）は吸
音性の大きい後壁３１ｂによりレベル低下が起こるため
、視聴者３４は直接音（リ）によりスクリーンの右側後
方のスピーカ装置３３ｃの方向に音像定位を感じること
になる。右側スピーカ装置３３ｃの垂直指向角周辺の基
準点軸上から左右に夫々４０度の角度の音の反射は、後
壁３１ｂにより夫々（ル）及び（ヌ）の方向に反射し、
音像定位に影響が大きい一次反射音は視聴者の耳に入ら
ない。従って水平指向角が所定角度以内に設定されたス
ピーカ装置を使用すると、設置場所の周囲の反射音によ
る音像定位への影響を軽減することができる。これは垂
直面についても同様であり、床及び天井の反射の音像定
位への影響を軽減することができる。尚本実施例ではス
ピーカ外寸法を規定しているが、水平指向角を８０度以
下、垂直指向角を４０度以下とするためには、この振動
板外寸（０．３２ｍと０．６１ｍ）より夫々大きくする
ようにして所望の指向角に対応させることができる。

【００２１】図５は本発明の第２実施例によるスピーカ
装置の正面図である。本図においてスピーカキャビネッ
ト４１の前面には低音専用のスピーカ４２ａ〜４２ｆが
取付けられ、水平方向、即ちスピーカ４２ａと４２ｂ、
４２ｃと４２ｄ、４２ｅと４２ｆの間隔を水平方向、即
ち４２ａ〜４２ｅまでの間隔、４２ｂ〜４２ｆまでの間
隔より小さくして６個取付けられている。そしてその中
央には高音用のスピーカ、例えばホーン型スピーカ４３
を取付ける。スピーカ４３は定指向性ホーン型スピーカ
である。本実施例によるスピーカ装置は水平方向のウー
ハ外寸ＬＨ　は第１実施例と同様であり、垂直方向では
３個のウーハにまたがったウーハ外寸をＬＶ　とする。 本実施例の基本的な動作は前述した第１実施例と同様で
あるので、説明を省略する。尚本実施例は具体的なスピ
ーカユニットの配置やスピーカユニットの形式を示して
いるが、他の形式によってスピーカシステムを構成する
ことができることはいうまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、このスピーカ装置を試聴室に配置し視聴者に対向し
て配置したときには、水平及び垂直指向角以外で反射音
に対して直接音を支配的なレベルにすることができる。 即１ＫＨｚ〜５ＫＨｚの間でスピーカ装置の基準軸を含
む水平指向角が８０度，　垂直指向角が４０度以内、基
準軸方向に対する音圧偏差を±６ｄＢ内とし、水平及び
垂直指向角外では基準軸上音圧より６ｄＢ以上低下させ
ることにより、直接音を反射音に対して支配的なレベル
にすることができる。従って比較的狭いスペースにおい
て反射音の影響を軽減することができ、音像定位が優れ
たＡＶシステム用のスピーカ装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるスピーカ装置の正面
図である。

【図２】半径ａの円板振動板の指向特性を示す図である
。

【図３】第１実施例におけるスピーカ装置の水平方向の
音圧指向周波数特性図である。

【図４】第１実施例によるスピーカ装置を設置した試聴
室の一例を示す平面図である。

【図５】本発明の第２実施例によるスピーカ装置の正面
図である。

【図６】従来のスピーカ装置の正面図である。

【図７】（ａ）は従来のスピーカ装置の水平指向周波数
特性図、（ｂ）は垂直面指向周波数特性図である。

【図８】従来のスピーカ装置を設置した試聴室の平面図
である。

【符号の説明】

２１　　キャビネット ２２ａ〜２２ｄ，４２ａ〜４２ｆ　　低音再生専用スピ
ーカ ２３，４３　　定指向性高音専用スピーカ２４　　基準
点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基準点を中心とし水平及び垂直な線に
   互いに対称な位置に複数の低音用スピーカを配置し、水
   平方向の振動板外寸を０．３２ｍ以上、垂直方向の振動
   板外寸を０．６１ｍ以上とし、該低音用スピーカの水平
   間の間隔を垂直の両端スピーカの間隔より小さくすると
   共に、基準点の中央部に水平指向角特性が垂直指向角特
   性より大きい定指向性の高音用スピーカを配置したこと
   を特徴とするスピーカ装置。