JPS62232297A - オ−デイオ出力システム - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はオーディ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。

〈従来の技術〉 オーディオの分野に於いてはＣＤ、ＤＡＴの時代を迎え
、いわゆる音質の向上は著じるしいものがある。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
オーディ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りスニン
グポイントとする方式が大勢を占めていることに伴い、
広い範囲で真のハイファイステレオを楽しむというオー
ディオシステムは未だに確立されていないと思われる。

これは主にオーディオ出力部に於ける指向性が狭い点に
由来する。

第９　Ｉｌｌ　（Ａ）、　（Ｂ）は従来の一般的なステ
レオオー−万通常講演会場用スピーカー（以下ＦＡスピ
ーカーと略す）として著名な米国ＤＯ８］ｅ社スピーカ
スピーカシステム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１接耳に達する音）を主として追求しているのに
対し、１１ｆ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Ｋよシ、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。

第１０図（Ａ）　、　（ＢｌはＢＯ８Ｋ型ステレステレ
オオーディオ出力部るリスニングポイント及び指向〈発
明が解決しようとする問題点〉 しかし、ハイファイステレオという観点からするとＢＯ
３ＩＣ理論には弱点があり、広範囲なりスニングポイン
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、
ＢＯＥＩＫ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。

（１）位相特性上の欠点 ＢＯ８χ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ＢＯ８Ｆ：９０１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ビーカーより劣るとされており、し
かもＢＯ８Ｅ　９０１の場合はロー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万位に
対し、同一位相音源を実現していないからである。第１
１図は理想的ＢＯ８Ｋ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。

（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Ｋｊｌも音響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ＢＯ８ＩＩ！：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守式指向特性、すなわちＢＯ８ＫＯ
８上−カーでは理想的音場再生はできない。勿論これは
通常のノ・イフ了イスビ−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
Ｋしていないだけまだ軽傷と言えよう。つまりＢＯ８Ｅ
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
マツチング調整が通常のスピーカーと同じくセツティン
グのみであることが問題である。

この様Ｋ　ＢＯ８Ｋ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（％に位相）に問題の
Ｂｏｉｌ：型のいづれかということである。

本発明は上述の如き背景下に於いて音質、指向性共ＶＣ
極めて良好なオーディオ出力システムを折供することを
目的とする、 （問題点を解決するための手段〉 かかる目的下に於いて本発甲にあってはスピーカの振動
板と垂直方向についての出力指向性を決定する音響反射
体を、前記振動板に対向して設けた構成を採用している
。

〈作　用〉 上述の如く構成することにより、高音質スピーカの指向
性分布を音響反射体により自由に決定できるものである
。

〈実施例〉 第１図（Ａ）　、　（Ｂ）は不発明の一実施例としての
無指向性オーディ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。

第１図に））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ＩＫ対向して、円錐状のオーディオミ
ラー２を同軸上に配置したものであり、振動板１から垂
ＷＫ放射された音響エネルメ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
ディ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。

上述の如きオーディオミラー梨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
システムである。

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ェ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。

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ＫＨスピーカーセツティングの位置、
背面からの距離坑数多くの条件、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
ディオミラーの形状、セツ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卵重のバランスを取る必
要がある訳である。

第２図込３　、　（Ｂｌは本発明の他の実施例としての
±３０°の指向性の保証範囲を持ったシステムを示す図
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
オーディオミラー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。

勿論実用上は円形振動板と円錐回転体のオーディオミラ
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、リスニンブルームの実状に合わせて又
、好みに応じて調整回部である。第３図（Ａ）、申）は
本発明の更に他の実施例として円錐回転体オーディオミ
ラー２１の中心軸を円形振動板の外周に合わせた場合の
システム及びその指向性を示す図であり、図示の如く±
３０°までは±７チ穆度の変動で実用上まったく問題な
く、シかも±３０°の外にもゆるやかにエネルギーが分
布している。

上述の如きオーディオミラー型ハイファイステレオスピ
ーカーシステム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。第４図は従
来の一般的スビーカーＩＣ＋１０００１１ｚ及び４００
０ＨｚＫ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ィオミラー型ハ
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
波数に係らすほとんど一定となる。これは振動板の形状
とオーディ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。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
ディ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
本のであるが、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。第５図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Ｋよれば、
約４００ＥＺ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。

逆に言えばオーディ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っていっている訳である。従って
不完全とは言えオーディオミラーがあれがより状況は改
善され得る。　−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桿にぶくなり、筈１ｃ２ｏｏＢｚ
以下では音源の定位は非常に困難となる。逆に言えば２
００）ＩＺ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、及び低音穆定位感
がなくなることを利用して、低音、特に２００Ｈ２以下
の低音は従来の一般的なウーハ−に置きかえても伺ら支
障がない。

更にオーディ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。この様子を第６図（Ａ）　Ｋ
示す。

所がオーディ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
蟹キャビネットであってもオーディオミラーには映らな
い。オーディオミラーが円錐状でその軸が垂直であるか
らである。

第６図（Ａ）、　（Ｂｌは従来の一般的なスピーカーシ
ステムとオーディ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
オーディオミラー型システムに於いては費似音源がなく
、しかも垂直分布の純音源の為、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Ｋ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。

以上オーディオミラー型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、エンシリ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、特に位相が揄っていて
、かつ制御可能な指向性を有ス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かは埋一定
であること。これは従来のいかなるスピーカーシステム
も成し得まがった点である。

（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。

（４１’Ａ常ハイファイスピーカーと同じく、マルチウ
ェ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
の稜による擬似音源がない。

なお、上部ｅ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、オーディオミラーの材質と
じては可聴周波数内に於いてで去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、オーディ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Ｋする必要がある
。

以下上記の如きシステムを実際に構成する場合の具体例
について説明する。

（１）無指向性２ウエイオーデイオミラー型ハイフアイ
ステレオスピーカーシステム 第７図はこのシステムの断面図であり、口径１６ｃ！Ｒ
の低中音用平板スピーカー３３と口径４百の高音用平板
スピーカー３７とをそれぞれ球状のスピーカーキャビネ
ット５２．５６に嵌入し、下に向はセットし、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
ーディオミラーを合体させた形５６となっている。又、
高音用オーディオミラー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９０Ｈ７−２０ＫＨｚ
に於いて、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。

（２）３ウエイ無指向性ハイブリツド型ハイフアイステ
レオスピーカーシステム 上記無指向性２ウエイオーデイオミラー型ハイフアイス
テレオスピーカーシステムに４Ｏ−１５０）ＩＺを受け
もつ、サブウーハ−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−
は床装置きとし、リスニングエリアに向はセットした。

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。なおりロスオーバーは１２　ｄＢｌｏｃｔとした
。

（３）　　可変指向性２ウエイオーデイオミラー型ノ−
イファイステレオスビーカーシステム 第８図はこのシステムの原理を示す図で、口径１６儒の
中低音用平板スピーカー４３を箱状キャビネット４４上
面になりつけ、その振動面に対向してコーン状のオーデ
ィオミラー４２をセットした。オーディオミラーは高音
用口径４ｃｐＨスピーカー４１のキャビネットを兼ね、
かつ、全体が対向スピーカーの中心と最後部間を移動、
任意の場所で固定可能とした。高音用コーン状オーディ
オミラー４０も高音スピーカー中心部と最後部間の任意
の場所で固定可能とした。

尚、点線で示されているオーディオミラーは無指向性に
セツティングされたときの位置を示している。高音用オ
ーディオミラー４０は中低音用オーディオミラー兼キャ
ビネット４２の上を水平移動のみ行なうが、中低音用オ
ーディオミラー兼キャビネット４２は中低音用スピーカ
ーキャビネット４４に対し、斜めに移動し、常に両仮想
音源が同一指向性分布にセントされたとき、両者が同一
垂直軸上に来て、同一位相音源となる。

更にこれらのオーディオミラーがロー指向性分布の状態
にセットされたとき、仮想音源が同一垂直軸上に一致す
る様オーディオミラーとスピーカー振動板の距離を変化
させる補正装量を組み込む構成とすること本可能である
。

（４）　　バスレフ付き２ウエイオーデイオミラー型ハ
イフアイステレオスピーカーシステム上記（３）Ｋ於い
て、中低音用箱状キャビネットノ正面にバスレフのダク
トと開口部をもうけ、低域を増強した。

〈発明の効果〉 以上説明した様に本発明によれば極めて高忠実度な立体
音響再生が可能なオーディオ出力システムを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、　（Ｂｌは本発明の一実施例としての無
指向性オーディオミラースピーカーシステムの原理及び
指向性分布を示す図、 第２図（Ａ）、申）は本発明の他の実施例としての±３
０°単一指向性オーディオミラースビーカーシステムの
原理及び指向性分布を示す図、第３図（Ａ）、申）は本
発明の更に他の実施例としての実用型±３０°岸、−指
向性オーディオミラースビーカーシステムの原理及び指
向性分布を示す図、 第４図は従来の一般的なスピーカシステムに於はル１０
００ＥＩＺ及び４０００ＥＺに於ける指向性分布を示す
図、 第５図は従来の一般的なスピーカシステムに於ける全方
位指向周波数特性を示す因、第６図（Ａｌ　、　（Ｂ）
は従来の一般的なスピーカシステムに於ける音源及び貴
似音源と放射波、及びオーディオミラー型スピーカーの
仮想音源と放射波を示す図、 第７図は本発明の具体的としての釣下型無指向性２ウエ
イオーデイオミラースピーカーシステムの原理図、 第８図は据置型可変指向性２ウエイオー、デイオミラー
スピーカーシステムの原理図、第９夕１（Ａ）、（Ｂ）
は従来の一般的なハイファイスピーカーシステムによる
ステレオリスニングポイントの分布とスピーカーの指向
性分布を示す図、 第１０図（Ａｌ　、　（ＢｌはＢＯ８Ｅ型ステレステレ
オシステムリスニングポイントと同スピーカーの指向性
分布を示す図、 第１１図は理想的ＢＯＢＥ型スピーカー位相分布例を示
す図である。 ２．１１．２１は夫々オーディオミラー、Ｌ１２，２２
は夫々振動板、５，１５．２５は夫々スピーカキャビネ
ット、３１はサポート部材、３２はキャビネット、３３
はスピーカー、３４は透音性カバー、３５はサポート部
材、３６はコーン状オーディオミラー兼キャビネット、
３７はスピーカー、３８はサポート部材、３９はコーン
状オーディオミラー、４０はコーン状オーディオミラー
、４１はスピーカー、４２はコーン状オーディオミラー
兼キャビネット、４３はスピーカー、４４はキャビネッ
トである。 ３　スｔ’−ｎ−ｈピネ・汗 を 愼壬り−御的ｑ７詐Ｄｆ＝砂σ３１卿Ｈｚｉひ′ψωＨ
ｚｆｉｒＥＩ惺分布例高４０ Ｂ 蓮常３７ピーＤ−に於１か宝ろ償指百Ｓ■」詐待１Ｍ′
１ｆｆモ３−椿的ｉス０−０書渥紗ｎえシに肯ジ凱と砕
身９ツズーディＴミラーｔ７ピ１トの６七ト腎ジ鈍ヒ桝
１■シ自Ｔｂ口（β） 脅つ下ｔｉｉ丑μ司４２ウェイオーテ１Ｊミラー７む−
０−ジス千ムにＬ里ロ名′７０ 可窄指Ｍ打２）イオーデ島丁Ｓラース詐り一原ｌＩ］冨
Ｂ霞 ｉ！ｌ＠ａ１１イアｒイス子し唱１ス；；ブオ？イ；）
−（４４！Ｉ）萬ｑ口（Ａ） −の 通常３ス詐Ｄ−指臂げ［９卒 夷ｑ口（ｅ）） Ｆ３Ｄ５ε型７テム丁三ス子ム＋１７二−７′不０イ；
ｔ−＜４４耀苦メツ罰１０ｇ（ハ） Ｆ３０≦Ｅ型７（ｎ−指蘭性竹争 ＴＩＱ口（Ｅ３） ＥＩｌ＊ｑ　ｅｖｙｅｑ　ｚｅ−ｒｔ−イｌづブー石う
１り１冨１１　ｆＩ］

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）スピーカの振動板と垂直方向についての出力指向
   性を決定する音響反射体を、前記振動板に対向して設け
   たことを特徴とするオーディオ出力システム。
2. （２）前記振動板が平板状であることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載のオーディオ出力システム。
3. （３）前記反射体の前記振動面に対向する部分が円錐状
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   のオーディオ出力システム。
4. （４）前記反射体と前記振動面とが相対的に可動に構成
   されてなる特許請求の範囲第（１）項記載のオーディオ
   出力システム。
5. （５）前記振動板が回転対称形であることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載のオーディオ出力システ
   ム。
6. （６）前記音響反射体及び前記スピーカとは別に低音用
   スピーカを具える特許請求の範囲第（１）項記載のオー
   ディオ出力システム。
7. （７）前記スピーカを固設するスピーカキャビネットの
   形状が球状であることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載のオーディオ出力システム。
8. （８）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特許請求の範囲第（１）項記載
   のオーディオ出力システム。
9. （９）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
   特許請求の範囲第（８）項記載のオーディオ出力システ
   ム。
10. （１０）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
    れてなる特許請求の範囲第（８）項記載のオーディオ出
    力システム。
11. （１１）前記スピーカは夫々前記音響反射体に対し相対
    的に可動であり、それらの仮想音源が同一軸上に配置さ
    れる様、前記スピーカと前記音響反射体間の距離を補正
    する手段を具える特許請求の範囲第（８）項記載のオー
    ディオ出力システム。