JPH0750894A - オーデイオ出力システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重低音を含む広い周波数範囲での音響出力が
可能で、高忠実なステレオ音響再生システムの構築が可
能なオーデイオ出力システムを提供すること。 【構成】 中音もしくは高音用の振動板３３，３７と、
該振動板の出力する音波を反射する音響反射体３６，３
９を有する中音もしくは高音用のスピーカと、該中高音
用スピーカとは別に音響反射体を有さない低音用スピー
カを備えることにより、中音もしくは高音についての指
向性分布が滑らかに変化する様にし、これとは別に低音
用スピーカを設けることにより、重低音を含む広い周波
数範囲での音響出力を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオーデイオ出力システム
に関し、特に、高忠実度立体音場再生（以下ハイファイ
ステレオと略す）を目的とするスピーカーシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】オーデイオの分野に於いてはＧＤ，ＤＡ
Ｔの時代を迎え、いわゆる音質の向上は著しいものがあ
る。しかし、ハイファイステレオという観点から見る
と、高音質のオーデイオ信号の出力部が相変わらず二つ
のスピーカーを底辺とする二等辺三角形の頂点のみを理
想のリスニングポイントとする方式が大勢を占めている
ことに伴い、広い範囲での真のハイファイステレオを楽
しむというオーデイオシステムは未だに確立されていな
いと思われる。これは主にオーデイオ出力部に於ける指
向性が狭い点に由来する。

【０００３】図８（Ａ），（Ｂ）は従来の一般的なステ
レオオーデイオ出力部に於けるリスニングポイント及び
指向性を示す図である。図中１２１，１２２，１２４は
夫々スピーカ、斜線部１２３はリスニングポイントを示
す。

【０００４】一方通常講演会場用スピーカー（以下ＰＡ
スピーカーと略す）として著名な米国ＢＯＳＥ社スピー
カシステムは二等辺三角形の頂点以外でもバランスの取
れたステレオ感を再生するとされている。これは通常の
ハイファイステレオがいわゆる直接音（すなわちスピー
カーから直接耳に達する音）を主として追求しているの
に対し、間接音（壁面，床，天井等からの反射音）の重
要性に着目し、再生音場内でも豊富に間接音をも再生す
ることにより、通常の演奏会場のごとく、広いリスニン
グポイントを得るとしているからである。

【０００５】図９（Ａ），（Ｂ）はＢＯＳＥ型ステレオ
オーデイオ出力部に於けるリスニングポイント及び指向
性を示す図であり、１２１′，１２２′及び１２４′は
夫々スピーカ、斜線部１２３′がリスニングポイントで
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、ハイファ
イステレオという観点からするとＢＯＳＥ理論には弱点
があり、広範囲なリスニングポイントすなわち、真のス
テレオを重視するあまり、真のハイファイを犠牲にして
いると言わざるを得ない。つまり、ＢＯＳＥ型はステレ
オシステムではあってもハイファイステレオではない。
この欠点は主として以下の二点からなる。

【０００７】（１） 位相特性上の欠点 ＢＯＳＥ社スピーカーは前面（直接音用）及び背面（間
接音用）の両者に音響エネルギーを放射する形式を有し
ている。例えばＢＯＳＥ９０１の場合は背面に小口径の
スピーカーを放射状に並べ、又、正面にも一つ向けてい
る。通常マルチスピーカーシステムは位相特性の上から
はどうしてもシングルスピーカーより劣るとされてお
り、しかもＢＯＳＥ９０１の場合は同一周波数帯域のマ
ルチスピーカーシステムである為更に目立ち易い。更に
理論としては合っていても現実のスピーカー設計が全方
位に対し、同一位相音源を実現していないからである。
図１０は理想的ＢＯＳＥ型スピーカの位相分布例を示す
図である。この位相特性は音の定位にとり、音の強弱と
共に重要で、マルチスピーカーから反射波を多量に含む
様々な位相の入り混じった音を聞かされると人間の聴覚
は正確に音場を再現できない。

【０００８】（２） 間接音制御上の欠点 コンサートホール、各種ホール等はいかに間接音を制御
するかに最も音場設計上注意を払っている。リスニング
ポイント、残響等いずれも間接音で左右されるからであ
る。この点でＢＯＳＥ理論は正しいと言える。しかし、
実際の再生音場のあり様は実に様々であってとても規格
化された固定式指向特性、すなわちＢＯＳＥ型スピーカ
ーでは理想的音場再生はできない。勿論これは通常のハ
イファイスピーカシステムにも言えることだが、通常の
ものはスピーカー背面等からの反射音をあてにしていな
いだけまだ軽傷と言えよう。つまりＢＯＳＥ型は背面等
からの反射音に着目したスピーカーではあるが、肝心の
音を反射する主体、すなわち、再生音場とのマッチング
調整が通常のスピーカーと同じくセッティングのみであ
ることが問題である。

【０００９】この様にＢＯＳＥ型スピーカシステムが様
々な長所を備えながらも真のハイファイステレオスピー
カシステムと見なされていないのは理論上の問題ではな
く、上記のごときエンジニアリング上の欠点があるから
である。結局、現在市場にあるものはハイファイを重視
したシステムかステレオを重視したシステムのいづれか
であって、真のハイファイステレオシステムは存在して
いない。つまり、音質は良いが指向性分布に問題がある
通常型か、指向性は改良されているが、音質（特に位
相）に問題のＢＯＳＥ型のいづれかということである。

【００１０】本発明は上述の如き背景下に於いて音質、
指向性共にハイファイステレオスピーカシステムを構成
するに好適なオーデイオ出力システムを提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】斯かる目的下に
おいて、本発明によれば中音もしくは高音用の振動板
と、該振動板の出力する音波を反射する音響反射体とを
有する中音もしくは高音用のスピーカと、該中高音用ス
ピーカとは別に音響反射体を有さない低音用スピーカを
備えることにより、中音もしくは高音についての指向性
分布が滑らかに変化する様にし、これとは別に低音用ス
ピーカを設けることにより、重低音を含む広い周波数範
囲での音響出力を可能とした。

【００１２】

【実施例】図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の前提となるオ
ーデイオミラースピーカシステムの原理及びその指向性
分布を示す図である。

【００１３】図１（Ａ）にて明らかなごとくスピーカキ
ャビネット３上の円形振動板１に対向して、円錐状のオ
ーデイオミラー２を同軸上に配置したものであり、振動
板１から垂直に放射された音響エネルギーが全周方向に
均一に反射され、結果として無指向性仮想音源と同等と
なる。単一スピーカーからの出力である為音質、特に位
相上の問題は通常ハイファイスピーカーと同じであり、
かつ、オーデイオミラーは完全な無指向性を理論上のみ
ならずエンジニアリング上でも容易に実現できるからで
ある。

【００１４】上述の如きオーデイオミラー型スピーカを
用いて構成したハイファイステレオスピーカーシステム
は従来技術では解決できなかった音質（特に位相）と指
向性分布制御の両立を可能とした画期的システムとな
る。しかも通常のハイファイスピーカーシステムと同じ
く、更に音質向上を求めてマルチウエイ化を計ることも
もちろん可能で、条件は通常と同じく、同軸上に（仮
想）音源を配するだけで良い。

【００１５】又、再生音場の条件等によっては無指向性
が必ずしもベストとは限らず、制御された指向性を有す
る方が結果として良い場合がある。これは再生音場の大
きさ、形状、壁面等の材質、更にはスピーカーセッティ
ングの位置、背面からの距離等数多くの条件、あるいは
制約があるからである。この場合スピーカー振動面の形
状、及びオーデイオミラーの形状、セッティングにより
任意に指向性分布を制御できる。又、指向性分布は当然
仮想音源から主軸上への放射エネルギー量とも関係して
来る為、指向性を広く取れば主軸上での能率は低下す
る。従ってスピーカーの設計上からも指向性と能率のバ
ランスを取る必要がある訳である。

【００１６】図２（Ａ），（Ｂ）は±３０°の指向性の
保証範囲を持ったオーデイオミラースピーカを示す図及
びその指向性を示す図で、この場合はスピーカーの振動
板１２の形状を円から回転対称形を保ちつつ変形させオ
ーデイオミラー１１は円錐回転体の一部を主に利用した
形状を取っている。

【００１７】勿論実用上は円形振動板と円錐回転体のオ
ーデイオミラーの主軸を移動させて、ゆるやかな指向性
を持たせた形式で十分であり、リスニングルームの実状
に合わせて又、好みに応じて調整可能である。図３
（Ａ），（Ｂ）は更に他のオーデイオミラースピーカ及
びその指向性を示す図であり、円錐回転体オーデイオミ
ラー２１の中心軸を円形振動板の外周に合わせている。
図示の如く±３０°までは±７％程度の変動で実用上ま
ったく問題なく、しかも±３０°の外にもゆるかやにエ
ネルギーが分布している。

【００１８】上述の如きオーデイオミラー型スピーカを
用いて構成したハイファイステレオスピーカの特徴を主
としてその位相の揃った超広角指向性から論じて来たが
この他にも従来のスピーカーシステムでは到達し得なか
った長所がある。それは周波数依存性のない指向性が得
られる点である。

【００１９】図４は従来の一般的スピーカーの１０００
ＨＺ及び４０００ＨＺに於ける指向性分布を示した図
で、通常、周波数が高い程指向性が鋭くなる。つまり、
指向性に周波数依存性がある。ところが上述の如きオー
デイオミラー型ハイファイステレオスピーカーシステム
の指向性分布は周波数に係らずほとんど一定となる。こ
れは振動板の形状とオーデイオミラーの形状及び位置関
係で一義的に指向性分布が決まるからである。

【００２０】但し、音は光と異なり、回折現象が加わ
る。これは光に比し音波の波長が長いからである。一般
に長波長（低音）は反射されにくく、オーデイオミラー
の効果も低いが、中高音は実用上光の反射と同等に扱え
る。これは物理現象として、回避できないものである
が、以下に説明する様に実用上は幸いなことに支障を何
ら来たさない。

【００２１】図５はその理由を説明するための図であ
る。これは従来の一般的なハイファイスピーカーの全方
向指向周波数特性である。これによれば、約４００ＨＺ
位までの低音は±９０°方向でも７ｄＢ程度±６０°な
ら２〜３ｄＢ程度しか低下していない。逆に言えばオー
デイオミラーの助けを借りなくとも相当程度回折現象で
自ら曲がっていっている訳である。従って不完全とは言
えオーデイオミラーがあれがより状況は改善され得る。

【００２２】又、更に実用的観点からすると人間の方位
感覚が低音になる程にぶくなり、特に２００ＨＺ以下で
は音源の定位は非常に困難となる。逆に言えば２００Ｈ
Ｚ以下は存在していれば良いのであっていわゆる３Ｄス
テレオ（中高音は左右のスピーカーから出力し、低音を
一本のスピーカーにまとめて省スペース等に役立てる）
の成立する理由にもなっている。そこで、この物理現象
と聴感、すなわち低音程回折現象により通常型スピーカ
ーでも指向性が広がること、及び低音程定位感がなくな
ることを利用して、低音、特に２００ＨＺ以下の低音は
従来の一般的なウーハーに置きかえても何ら支障がな
い。

【００２３】本発明は上記思想下になされたものであ
る。

【００２４】更にオーデイオミラー型のもう一つの特徴
は仮想音源が線状に垂直に分布することにある。通常の
スピーカーは有限の面音源でかつ、キャビネットの稜か
ら生ずる擬似音源からの音波が重なり合い、人間の聴覚
の定位感を混乱させる。特に音源の中心と稜線の間隔が
両耳の間隔と同等に近いと一層混乱がひどくなる。この
様子を図６（Ａ）に示す。

【００２５】ところがオーデイオミラー型は原理上全方
向に対し垂直に線状に仮想音源が分布するだけで、たと
え通常のボックス型キャビネットであってもオーデイオ
ミラーには映らない。オーデイオミラーが円錐状でその
軸が垂直であるからである。図６（Ａ），（Ｂ）は従来
の一般的なスピーカーシステムとオーデイオミラー型シ
ステムの仮想音源及び放射波の比較を行うための図であ
る。図から明らかな様にオーデイオミラー型システムに
おいては擬似音源がなく、しかも垂直分布の線音源の
為、水平方向に一切広がりがないので音の定位には最適
なシステムである。しかも前述の様に指向性が周波数に
かかわらず広い点位相が均一な点と相まって通常のシス
テムでは到達し得ない真のハイファイステレオシステム
が得られる。

【００２６】以上オーデイオミラー型スピーカを用いた
ハイファイステレオスピーカーシステムの特性を整理す
ると以下の様になる。 （１）理論上、又、エンジニアリング上からも真のハイ
ファイステレオ、すなわち音質、特に位相が揃ってい
て、かつ制御可能な指向性を有するスピーカーシステム
であること。 （２）全可聴周波数帯域に於いて指向性分布がほぼ一定
であること。これは従来のいかなるスピーカーシステム
も成し得なかった点である。 （３）再生音場の特性、条件に合わせて指向性分布を変
えられること。 （４）通常ハイファイスピーカーと同じく、マルチウエ
イ化が可能であること。 （５）完全無指向性が容易に得られること。 （６）音源が垂直線状にのみ分布、しかもキャビネット
の稜による擬似音減がないこと。

【００２７】なお、上記の説明に於いて球形のスピーカ
ーキャビネットと平板型スピーカーを例示したが、これ
は好ましい条件ではあるが必須要件ではない。又、ハイ
ファイである為に通常要求される諸特性を同時に兼ね備
える必要があるのは当然である。更に、オーデイオミラ
ーの材質としては可聴周波数内に於いてできるだけ吸収
が少なく、かつ、共振を防ぐ様な材質を選択することが
必要である。又、オーデイオミラーの反射面積は音波の
拡散性を考慮して、幾何的必要面積より大きめにする必
要がある。

【００２８】以下上記の如きミラースピーカを用いた本
発明の一実施例である３ウエイスピーカシステムについ
て説明する。

【００２９】図７はこのシステムの要部断面図であり、
口径１６ｃｍの低中音用平板スピーカ（振動板）３３と
口径４ｃｍの高音用平板スピーカ（振動板）３７とをそ
れぞれ球状のスピーカーキャビネット３２，３６に嵌入
し、下に向けセットし、かつ、高音用キャビネット３６
の上部を円錐状にして中低音用スピーカー振動面に対向
させ、かつ、軸を同一としている。つまり、高音用スピ
ーカーキャビネットと中低音用オーデイオミラーを合体
させた形３６となっている。又、高音用オーデイオミラ
ー３９も円錐部分の軸をスピーカー振動軸と一致させ対
向させ天井より釣り下げた。これにより、本スピーカー
システムは９０ＨＺ−２０ＫＨＺにおいて、全帯域に亘
り、均一な無指向性が得られた。又、広いリスニングポ
イントでバランスの取れた高品位なステレオ感が得られ
た。

【００３０】上記無指向性２ウエイオーデイオミラー型
ハイファイステレオスピーカーシステムに４０−１５０
ＨＺを受けもつ、低音用サブウーハーを組合わせ、ハイ
ブリッド型ハイファイステレオスピーカーシステムとし
た。サブウーハーは床据置とし、リスニングエリアに向
けセットした。この場合、重低音を含む広いリスニング
ポイントが得られた。なおクロスオーバーは１２ｄＢ／
０ｃｔとした。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、重
低音を含む広い周波数範囲での音響出力が可能で、高忠
実なステレオ音響再生システムの構築が可能なオーデイ
オ出力システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提となる無指向性オーデイオミラー
スピーカ及びその指向性分布を示す図である。

【図２】オーデイオミラースピーカの他の構成及びその
指向性分布を示す図である。

【図３】オーデイオミラースピーカの更に他の構成及び
その指向性分布を示す図である。

【図４】従来の一般的なスピーカにおける１０００Ｈ_Z
及び４０００Ｈ_Z における指向性分布を示す図である。

【図５】従来の一般的なスピーカにおける全方位指向周
波数特性を示す図である。

【図６】従来の一般的なスピーカにおける音源及び疑似
音源と放射波、及びオーデイオミラー型スピーカの仮想
音源と放射波を示す図である。

【図７】本発明の一実施例としてのスピーカシステムの
要部構成を示す図である。

【図８】従来の一般的にハイファイスピーカシステムに
よるステレオリスニングポイントの分布とスピーカの指
向性分布を示す図である。

【図９】従来の他のステレオシステムによるリスニング
ポイントの分布と同スピーカの指向性分布を示す図であ
る。

【図１０】図９のタイプのスピーカの理想的位相分布例
を示す図である。

【符号の説明】

１，１２，２２，３３，３７ 振動板 ２，１１，２１，３９ オーデイオミラー ３，１３，２３，３２ スピーカキャビネット ３１，３５，３８ サポート部材 ３４ 透音性カバー ３６ コーン状オーデイオミラー兼キャビネット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中音もしくは高音用の振動板と、該振動
   板の出力する音波を反射する音響反射体を有する中音も
   しくは高音用のスピーカと、 該中高音用スピーカとは別に音響反射体を有さない低音
   用スピーカを備えるオーデイオ出力システム。
2. 【請求項２】 前記スピーカ及び前記音響反射体が周波
   数帯域別に複数組設けられてなる請求項１のオーデイオ
   出力システム。
3. 【請求項３】 複数組の前記スピーカ及び前記音響反射
   体が、それらの仮想音源が同一軸上に配置される如く構
   成された請求項２のオーデイオ出力システム。
4. 【請求項４】 前記スピーカの１つを固設するスピーカ
   キャビネットが他のスピーカ用の音響反射体と一体的に
   構成されてなる請求項２もしくは３のオーデイオ出力シ
   ステム。