WO2007119711A1 - スピーカ装置 - Google Patents

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WO2007119711A1
WO2007119711A1 PCT/JP2007/057855 JP2007057855W WO2007119711A1 WO 2007119711 A1 WO2007119711 A1 WO 2007119711A1 JP 2007057855 W JP2007057855 W JP 2007057855W WO 2007119711 A1 WO2007119711 A1 WO 2007119711A1
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WO
WIPO (PCT)
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speaker
sound
speaker unit
range
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/057855
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shoji Tanaka
Original Assignee
Panasonic Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corporation filed Critical Panasonic Corporation
Priority to US12/296,472 priority Critical patent/US20090279721A1/en
Priority to EP07741291.4A priority patent/EP2009957B1/en
Publication of WO2007119711A1 publication Critical patent/WO2007119711A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/02—Spatial or constructional arrangements of loudspeakers

Definitions

  • the present invention relates to a stereo sound reproducing device and a speaker device used in a movie multi-channel sound reproducing device such as a so-called home theater.
  • Background art
  • center channel signals are played back by left and right front speakers without installing independent center speakers.
  • the center channel signal is equally distributed to the left and right front speakers and superimposed on the front channel signal.
  • the sound image of the center channel audio signal be localized near the center of the screen so that the sound and the video match.
  • the center channel signal is played back with the left and right front speakers as described above, if you view it from a position off the center, sound localization such as the center channel speech will be at a position far from the center of the screen. This creates a sense of incongruity and makes it impossible to play natural movies.
  • FIG. 20 is an explanatory view showing the operation of the conventional speaker device, in which the left speaker system 63 and the right speaker system 64 are arranged symmetrically as viewed from the listening center axis XI-X2.
  • a display 67 is installed in the center, and the listening position P is on the left side.
  • the sound radiated from the speaker unit 65 of the left speaker system 63 and the sound radiated from the speaker unit 66 of the right force system 64 form a synthesized sound pressure vector Vt at the listening position P.
  • the right speaker unit 66 is farther away from the left power unit 65 with respect to the listening position P, and is further directed in an oblique direction. Therefore, the listening position is attenuated by the distance and the directivity.
  • the sound pressure vector V2 due to the right speaker unit 66 in P is much smaller than the sound pressure vector VI due to the left speaker unit 65.
  • the synthesized sound pressure vector Vt is dominant from the sound pressure vector VI of the left speaker unit 65, and the sound image localization position S is extremely close to the left speaker system 63 and protrudes from the display 67. Will end up.
  • the preceding sound effect is an auditory physiological phenomenon in which sound that reaches slightly earlier in time is perceived more strongly even if the intensity of two sounds that reach the same point is the same.
  • the sound from the left speaker unit 65 reaches the listening position P before the sound from the right speaker unit 66. For this reason, the preceding sound effect works, and the sound from the left speaker unit 65 is perceived more strongly than shown in FIG. 20, and the actual sound image localization position S tends to be further shifted to the left.
  • the listening range in which the central sound image localization can be obtained is limited only to the middle. Therefore, with a method that does not install an independent center speaker, it is difficult for multiple people to watch natural movies at once. I got it. In stereo music playback, it was also difficult for multiple people to enjoy music with good sound image localization at once.
  • Patent Document 1 proposes a spinning device as shown in FIG. Has been.
  • the left speaker system 71 in FIG. Two speaker units 71b and 71c are arranged in the horizontal direction in the first 71a, and the right force system 74 has two speaker units 74b and 74c arranged in the horizontal direction in the cabinet 74a.
  • the speaker units 71b and 71c and the speaker units 74b and 74c are driven with a predetermined phase difference from each other in a frequency band of, for example, 100 Hz to 2 kHz, and the speaker systems 71 and 74 form a dipole-like sound source. ing.
  • This dipole-like sound source has a frequency characteristic in which the radiated power attenuates below the mid-range as shown in Fig. 22. Therefore, the frequency characteristic shown in Fig. 23 has a large frequency on the low frequency side up to 200Hz.
  • Boost correction is performed.
  • the sound pressure from the speaker system 71 directly in front of the listener PL is minimized by the dipole radiation characteristics of the speaker units 71b and 71c.
  • the sound pressure from the right speaker system 74 has a certain level! /, The sound image localization position approaches the right speaker system 74 for the left listener PL, and the central sound image localization is can get.
  • Patent Document 2 discloses a configuration of a speaker device as shown in FIG. In FIG. 24, an acoustic lens 88 is attached to the front surface of the left speaker system 83, and an acoustic lens 89 is attached to the front surface of the right speaker system 86 symmetrically with the left acoustic lens 88. Each acoustic lens 88, 89 has a directional characteristic closer to the inside.
  • the listening position P when the listening position P is shifted to the right side, due to the effect of the left acoustic lens 88, the sound pressure from the left speaker system 83 is greater than that from the right speaker system 86. It becomes higher than the sound pressure. As a result, the listening range in which the central sound image localization can be obtained can be expanded.
  • Patent Document 1 Japanese Utility Model Publication No. 4 23399
  • Patent Document 2 JP-A-1-30399
  • the sound of a low frequency band emitted by a sound source force similar to a dipole gives a very uncomfortable feeling.
  • the sound of a bass sound has an extremely long wavelength, so that the sound radiated from each speaker unit reaches the left and right ears of a human while keeping the phase difference completely. That is, for example, in the left listener PL, the sound from the speaker unit 71c reaches the dominant left ear, and the sound from the speaker unit 71b reaches the dominant right ear. Therefore, the left and right ears always hear sounds that are out of phase with each other.
  • the conventional speaker device disclosed in Patent Document 2 has a problem that the effect of improving the sound image localization position is small because the effects of the acoustic lenses 88 and 89 themselves are not originally large.
  • the working principle of the acoustic lens is to extend the path length of the sound that also reaches the outer periphery of the diaphragm of the force unit to the listening position where the frontal force on the axis of the speaker unit deviates by the fin of the acoustic lens.
  • the acoustic lens originally has the effect of significantly increasing the sound pressure level in the direction away from the axial front to the same level as the sound pressure level on the axial front.
  • the present invention achieves a natural sound quality without a sense of incongruity that is highly effective in expanding the listening range that can obtain a central sound image localization for voices such as singing voices and lines, and can be reproduced with high sound pressure.
  • Another object of the present invention is to provide a speaker device that can also be used.
  • a speaker device of the present invention includes a pair of speaker systems each having a first speaker unit and a second speaker unit, and a signal adjustment unit that adjusts frequency characteristics of an input signal, and the pair of speaker systems.
  • the first speaker units and the second speaker units are arranged symmetrically with respect to the listening center axis.
  • the first speaker unit radiates sound in the inner direction when the direction of viewing each listening system axis is the inward direction
  • the second speaker force unit is in the front direction of the speaker system or in the first direction. 1 Arranged to emit sound outward from the speaker unit.
  • the signal adjusting unit emits a sound having at least a mid-range or higher sound from the first speaker unit, and a reproduced sound in which the high-frequency range is attenuated by the second speaker unit.
  • the sound arriving from the first speaker unit and the sound arriving from the second speaker unit of the speaker system located closer to or closer to the listening position are in the middle range due to the mutual phase difference.
  • the input system is configured to adjust the input signal so as to weaken each other, and the speaker system force located in the near direction is reached.
  • the sound pressure in the middle range reaching the force.
  • the speaker system force located in the far side Attenuates more than the mid-range sound pressure that reaches.
  • the directivity of the first speaker unit is used in the high sound range, and the phase difference between the radiated sound of the first speaker unit and the second speaker unit and the arrangement in the middle sound range.
  • the positional relationship the sound pressure near the listening position and also reaching the speaker system force near the listening position in all bands above the mid-range is compared to the sound pressure reaching the speaker system force far away from the listening position force. Can be significantly reduced. Therefore, the central sound image A high effect of expanding the listening range where the position is obtained can be obtained.
  • the first speaker unit and the second speaker unit do not have to radiate sounds having opposite phases, so that a natural sound quality with a sense of incongruity can be obtained and high sound pressure reproduction can be performed. .
  • the speaker device can be reduced in size.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a speaker device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the speaker device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a network circuit diagram of the speaker device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a frequency characteristic diagram of each speaker unit of the speaker device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of the speaker device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Fig. 6 is an explanatory diagram showing the operation of the mid-range of the speaker device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation of the high frequency range of the speaker device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a speaker unit layout diagram of a speaker device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a speaker unit layout diagram of a speaker device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a layout diagram of speaker units of a speaker device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a network circuit diagram of the speaker device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 12 is a frequency characteristic diagram of each speaker unit of the speaker device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 13 is a speaker unit arrangement diagram of the speaker device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 14 is a network circuit diagram of the speaker device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 15 is a frequency characteristic diagram of each speaker unit of the speaker device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view of the speaker device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 17 is a perspective view of the speaker device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 18 is a perspective view of a speaker device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 19 is a configuration diagram of a speaker device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 20 is an explanatory view showing the operation of a conventional speaker device.
  • FIG. 21 is a configuration diagram of a conventional speaker device.
  • FIG. 22 is a frequency characteristic diagram of the conventional speaker device.
  • FIG. 23 is a frequency characteristic diagram of the conventional speaker device.
  • FIG. 24 is a configuration diagram of a conventional speaker device.
  • the speaker device of the present invention can take the following various modes based on the above configuration.
  • the mid-range is a frequency range including a part or all of the second formant frequency and the third formant frequency of a human voice. As a result, it is possible to obtain a high effect of expanding the listening range in which a central sound image localization can be obtained particularly for voices such as singing voices and lines.
  • the first speaker unit is disposed on the inner side of the second speaker unit as viewed from the listening center axis, and the phase of the radiated sound of the first speaker unit is set in the middle sound range.
  • the second speaker unit may be delayed from the phase of the radiated sound.
  • the first speaker unit is disposed outside the second speaker unit as viewed from the listening center axis, and the phase of the radiated sound of the first speaker unit is set in the middle sound range. It may be configured to advance more than the phase of the radiated sound of the second speaker unit. As a result, it is possible to obtain a high effect of expanding the listening range in which the central sound image localization can be obtained, and the speaker system can be installed close to the rear, so that the degree of freedom of installation is improved.
  • the configuration of the network circuit of the speaker device can be simplified by attenuating the low frequency range of the first speaker unit.
  • the speaker system can be miniaturized in the lateral width direction.
  • the first speaker unit since the first speaker unit has a multi-way configuration, central sound localization is performed.
  • the listening range can be increased, and the sound quality itself can be improved while maintaining the effect.
  • the speaker system function as a center speaker for multi-channel playback
  • the front speaker system for multi-channel playback and the center speaker are integrated, thereby providing an independent center speaker. It is possible to realize a simple multi-channel playback speaker device that does not need to be installed.
  • the second speaker unit by providing the second speaker unit with a signal that attenuates the high frequency range of the center channel and a signal of the front channel, the number of speaker units can be minimized. Therefore, it is possible to realize a low-cost and compact multi-channel playback speaker device.
  • FIGS. 1 is a configuration diagram of a speaker device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the speaker device
  • FIG. 3 is a network circuit diagram of the speaker device
  • FIG. 4 is a frequency of each speaker unit of the speaker device.
  • the left speaker system 1 and the right speaker system 4 are installed at substantially the same interval on both sides when viewed from the listening center axis XI-X2.
  • a first speaker unit 2 and a second speaker unit 3 are attached to the cabinet la of the left speaker system 1.
  • a first speaker unit 5 and a second speaker unit 6 are attached to the cabinet 4a of the right speaker system 4.
  • the arrangement of the speaker units 2, 3, 5, and 6 is symmetrical when viewed from the listening center axis XI—X2.
  • the first speaker units 2 and 5 are, for example, full-range units having a diameter of 6.5 cm, and the back surfaces of the first speaker units 2 and 5 are closed so that the diaphragm is not shaken by the low-pressure air pressure in the cabinet. Yes.
  • the second speaker units 3 and 6 are, for example, bass units with a diameter of 8 cm.
  • the first speaker units 2 and 5 are located inside the second speaker units 3 and 6, It is arranged to radiate sound inward.
  • the second speaker units 3 and 6 are arranged to radiate sound in the front direction, and therefore radiate sound outward from the first speaker units 2 and 5.
  • the angle ⁇ of the sound radiation direction of the first speaker units 2 and 5 with respect to the listening central axis XI—X2 is about 45 °. Therefore, the angle between the sound radiation direction of the second speaker units 3 and 6 and the sound radiation direction of the first speaker units 2 and 5 is about 45 °.
  • the horizontal pitch dl between the first speaker units 2 and 5 and the second speaker units 3 and 6 is about 9 cm, and the depth pitch d2 in the depth direction is about 4 cm. Further, the first speaker units 2 and 5 and the second speaker units 3 and 6 are arranged in the horizontal direction as shown in the perspective view of FIG.
  • the signal for driving the speaker device is transmitted through a 6dBZoct type network circuit including a low-frequency cut capacitor C and a high-frequency cut coil L force as shown in FIG.
  • the characteristics are adjusted and supplied.
  • the first speaker units 2 and 5 are supplied with the signal with the low-frequency attenuation
  • the second speaker units 3 and 6 are input with the signal with the high-frequency attenuation.
  • the first speaker units 2 and 5 and the second speaker units 3 and 6 are connected to the network circuit with opposite polarities.
  • an input signal is supplied to an input terminal (+) (-), and the signal is amplified and input by an amplifier circuit (not shown) in the previous stage.
  • the frequency characteristics at the same measurement distance on the axes of the speaker units 2, 3, 5, 6 are as shown in FIG.
  • the sound pressure frequency characteristics of the first speaker units 2 and 5 are indicated by a broken line B, and the phase frequency characteristics are indicated by a broken line D.
  • the sound pressure frequency characteristics of the second speaker units 3 and 6 are indicated by a solid line A, and the phase frequency characteristics are indicated by a solid line C.
  • the frequency characteristics shown in FIG. 4 are a combination of the characteristics of the speaker units 2, 3, 5, and 6 and the division characteristics of the network circuit.
  • the first speaker units 2 and 5 have a reproduction frequency band of about 500 Hz ( ⁇ 6 dB) or more.
  • the second force units 3 and 6 have a reproduction frequency band up to about 4 kHz (-6 dB) in the low frequency range. Therefore, both the first and second speaker units 2 and 5 and the second speaker units 3 and 6 play back mid-range frequencies in the range of approximately 500 Hz to 4 kHz.
  • the sound pressure levels of 2 and 5 are slightly lower than those of the second speaker units 3 and 6. This is to adjust the central sound localization effect, as will be described later.
  • FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of the speaker device according to the present embodiment
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an operation in the midrange of the speaker device
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an operation in the treble range of the speaker device. .
  • the solid line P1 indicates the sound pressure frequency characteristic of the speaker system 1 in the front direction of the first speaker unit 2 (5), as shown in the reference diagram in the figure.
  • the broken line P2 indicates the sound pressure frequency characteristic of the speaker system 1 in the front direction of the second speaker unit 3 (6), that is, in the front direction of the speaker system 1.
  • a high sound pressure level is obtained in the front direction of the first speaker unit 2 (P1), and a characteristic in which the sound pressure level is significantly attenuated in the band above the mid sound range is obtained in the front direction of the speaker system 1 (P2).
  • the phase frequency characteristics are delayed by 180 ° in the high sound range as shown by the dotted line D in FIG. .
  • the phase in the high sound range is 0 °. 6dBZoct type high-pass filter (low cut)
  • the network circuit advances the phase by about 90 ° toward the low frequency side, and further advances due to the attenuation of the low frequency range of speaker units 2 and 5 itself. That is, the phase of the radiated sound of the first speaker units 2 and 5 is delayed by about 90 ° from the phase of the radiated sound of the second speaker units 3 and 6 from the middle sound range to the high sound range.
  • the sound pressure frequency characteristics near the front direction of the first speaker units 2 and 5 are the first speaker unit 2 (5) and the second speaker unit 3 ( The characteristics are as if the sound pressure in 6) was added.
  • the sound pressure frequency characteristic of the sound level is attenuated in level over the mid-range high range as shown by the dotted line P2 in FIG.
  • FIG. 6 a display 7 is installed in the center of the left speaker system 1 and the right speaker system 4, and the center position is S.
  • the ideal central listening position Pc is above the central listening axis XI—XI.
  • the actual listening position P is assumed to be approximately in front of the near speaker system 1.
  • Each speaker system 1 and 4 is the same as that shown in FIG.
  • This standard arrangement is also the recommended arrangement for multi-channel speaker systems in the ITU-R recommendation, which is not limited to conventional 2-channel stereo playback.
  • the speaker system with a far listening position P force is also present. 4
  • the distance L5 from the first speaker unit 5 to the listening position P is shorter than the distance L6 from the second speaker unit 6 to the listening position P.
  • L5 is about 4 cm shorter than L6 in the layout relationship of the standard speaker system described above and the configuration dimensions of the speaker device of the present embodiment.
  • phase of the radiated sound of the first speaker unit 5 is already about 90 ° behind the phase of the radiated sound of the second speaker unit 6 (immediately after radiating from the speaker unit)! Therefore, when L5 is shorter than L6, the phase difference between the arriving sounds at the listening position P of both decreases. As a result, the phase difference between the arrival sound from the first speaker unit 5 and the arrival sound of the second speaker unit 6 approaches 0 °, and the radiated sounds of both of them intensify.
  • the distance L2 from the first speaker unit 2 to the listening position P is greater than the distance L3 from the second speaker unit 3 to the listening position P. Also long.
  • L2 is approximately 4 than L3. cm length ⁇
  • the above action is strongest at the frequency at which the phase rotation of the sound wave due to the distance difference between L5 and L6 or the distance difference between L2 and L3 is 90 °, that is, the frequency at which the distance difference is 1Z4 of the sound wavelength.
  • the distance difference between L5 and L6 and the distance difference between L2 and L3 are both about 4 cm. Therefore, the above action is strongest in the vicinity of 2 kHz where 4 cm corresponds to 1Z4 wavelength. This effect gradually decreases as the frequency drops below around 2kHz. The same applies to the speaker system 1 near the listening position P.
  • the above action gradually decreases as the frequency becomes higher than around 2kHz.
  • the phase advance of the sound wave due to the distance difference is 180 °, so the phase of the sound that reaches the first speaker unit 5 force with respect to the listening position P is 2Take 90 ° from the phase of the sound coming from the speaker unit 6. That is, in the vicinity of 4 kHz, the arrival sound from the first speaker unit 5 and the arrival sound from the second speaker unit 6 do not strengthen each other, and thus the above action is minimized.
  • the phase delay of the sound wave due to the distance difference is 180 ° near 4 kHz
  • the phase of the sound arriving from the first speaker unit 2 with respect to the listening position P is the phase of the sound arriving from the second speaker unit 3.
  • the arrival sound from the first speaker unit 2 and the arrival sound from the second speaker unit 3 do not weaken each other, so the above effect is minimized.
  • the 4 cm distance difference corresponds to a 3Z4 wavelength.
  • the phase progression of the sound wave due to the distance difference is 270 °, and the first speaker unit 5
  • the phase of the sound arriving from the second phase advances by 180 ° with respect to the phase of the sound arriving from the second speaker unit 6.
  • 6kHz Recently, the radiated sounds of the first speaker unit 5 and the second speaker unit 6 cancel each other, so the operation is reversed.
  • the high sound range of the second speaker force units 3 and 6 is attenuated.
  • the effect of strengthening and weakening due to the superposition of two sound waves is also a force that greatly decreases as the sound pressure difference between the two sound waves that are the highest when the sound pressures of the two sound waves are the same. Therefore, by attenuating the high sound range of the second speaker units 3 and 6, it is possible to prevent the reverse action from occurring in the high sound range where the phase rotation of the sound wave due to the distance difference becomes excessive.
  • the listening position P in FIG. 6, that is, the listening position P is near and is located near the front direction of the other speaker system 1 the sound image is localized near the center.
  • Geometric analysis was performed for appropriate conditions. As a result, although the detailed calculation process is omitted, in the case of a standard arrangement in which the central listening position Pc and each of the speaker systems 1 and 4 are located near the apex of a substantially equilateral triangle, the sound pressure level by the speaker system 1 is It was found that if the level difference between the sound pressure vector V2 by the speaker VI and the speaker system 2 is about 7.5 dB, the sound image can be localized near the center at the listening position P.
  • the operation in the high sound range of the speaker device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the high sound range as indicated by the solid line A in FIG. 4, the sound pressure of the second sound force units 3 and 6 is attenuated, so that the action in the high sound range depends on the first speaker units 2 and 5.
  • the sound radiation direction of the first speaker unit 5 that is farther away from the listening position P force is near the front direction of the listening position P.
  • the sound emission direction of the first speaker unit 2 closer to the listening position P is significantly inclined with respect to the listening position P. For this reason, the sound from the first speaker unit 5 far from the listening position P is not subjected to high-frequency attenuation due to the directivity characteristics of the first speaker unit 5.
  • the sound from the first speaker unit 2 closer to the listening position P is greatly subjected to high-frequency attenuation due to the directivity characteristics of the first speaker unit 2.
  • the high sound pressure vector V2 by the first speaker unit 5 far from the listening position P is higher than the sound pressure vector V2 by the first speaker unit 2 far from the listening position P.
  • Vector VI can be significantly reduced.
  • the high-frequency sound image can be localized near the center position S of the display 7.
  • the first speaker units 2 and 5 and the second speaker unit 3 In the frequency band of 4 kHz or more where the above-described operational effect based on the phase difference and positional relationship of the radiated sound of 6 is reduced, the operational effect based on the directivity of the first speaker units 2 and 5 is used.
  • the effect of making the sound pressure vector VI by the speaker system 1 closer to the listening position P sufficiently smaller than the sound pressure vector V2 by the speaker system 4 having the farther listening position P force is the mid-range. It is obtained in all the above frequency bands.
  • the required sound pressure attenuation level difference of the sound pressure vector VI of the speaker system 1 closer to the listening position P with respect to the sound pressure vector V2 of the speaker system 4 with a farther listening position P force is the listening position P. Is smaller as it gets closer to the central listening position Pc. For example, when the listening position P is halfway between the position in FIG. 6 and the central listening position Pc, the result of analysis calculation shows that a sufficient effect is obtained with approximately 4 dB.
  • the difference in sound pressure level required when the listening position P is near the front direction of the near speaker system 1 is about 7.5 dB, so that it may be about half that level. That is why.
  • the difference in the distance between the first speaker units 2 and 5 and the second speaker units 3 and 6 with respect to the listening position P also decreases substantially proportionally. Therefore, in the mid-range, the phase rotation amount of the sound wave due to the difference in distance is reduced approximately proportionally, and the interference effect between the reaching sounds due to the phase rotation is reduced, but on the other hand, it is necessary to localize the sound image near the center. The difference in sound pressure level is also reduced approximately proportionally.
  • the listening position P is in the vicinity of the front direction of the speaker system 1 that is closer, it is possible to obtain a favorable central sound localization effect, that is, the listening position. If the required sound pressure level difference can be ensured at the position, a good central sound localization effect can be obtained wherever the listening position P is between the speaker systems 1 and 4. In other words, the listening range where the central sound image localization is obtained can be expanded to the full distance between the two speaker systems 1 and 4.
  • the difference in sound pressure level required when the listening position P moves further outward from the vicinity of the front of the speaker system 1 is the same as the sound required when the listening position P is near the front of the speaker system 1. There was no difference between pressure level difference and large difference.
  • the above sound pressure level difference is determined so that the listening position P is near the front direction of the speaker system 1.
  • the listening range in which the central sound image localization can be obtained can be expanded to the outside of each speaker system 1, 4.
  • the sound pressure level difference is slightly larger than the above value.
  • the sound image may pass through the vicinity of the center and be localized at a position close to the speaker system. In such a case, a slight level difference may be provided between the sound pressure level of the first speaker units 2 and 5 and the sound pressure level of the second speaker units 3 and 6 in the middle sound range.
  • the frequency range that gives the difference in sound pressure level will be described in detail.
  • the speaker device of the present embodiment in the frequency band of about 1 kHz or more, the one closer to the listening position P with respect to the sound pressure vector V2 far from the listening position P and closer to the speaker system 4
  • the sound pressure vector VI due to the speaker system 1 is greatly reduced.
  • the basic frequency of a human voice is about 80Hz to 400Hz for a male voice and about 150Hz to 900Hz for a female voice or a child's voice, which is close to the low frequency range.
  • formant there is a unique frequency spectrum called formant that characterizes human voice, and especially that vowel formant is important.
  • the formants are called the first formant, the second formant, and the third formant because of their low frequency.
  • the first formant frequency range is about 300Hz to lkHz, combining male voices, female voices, and child voices.
  • the range of the second formant frequency is about 800Hz to 3kHz, and the range of the third formant frequency is about 2.5kHz to 4kHz.
  • the consonant of the voice is high! And contains a lot of frequency components! / Therefore, by performing the above control even in the high sound range, the effect of high central image localization for both vowels and consonants is achieved. Is obtained. Therefore, by performing the above control in the middle and high frequencies including part or all of the second formant frequency and the third formant frequency of the human voice, a central sound image localization is obtained especially for voices such as singing voices and speech. As a result, it has become clear that it is possible to obtain a high effect of expanding the listening range.
  • the first speaker units 2 and 5 are arranged on the inner side of the second speaker units 3 and 6 when viewed from the listening center axis X1-X2. 1 and 4 could be downsized in the front-rear direction. Other arrangement configurations of each speaker unit are also possible. This will be described later.
  • the network circuit can be made to have a very simple configuration as shown in FIG. 3 by attenuating the low frequencies of the first speaker units 2 and 5. Forces that other configurations are possible will be described later.
  • the speaker device includes at least a pair of speaker systems 1 and 4 installed at substantially symmetrical positions on both sides as viewed from the listening center axis XI-X2. .
  • Each speaker system 1, 4 includes first speaker units 2, 5 and second speaker units 3, 6.
  • the speaker units 2, 3, 5, and 6 are arranged substantially symmetrically as viewed from the listening center axis XI-X2.
  • Each speaker system 1, 4 force When the viewing center axis XI—X2 is viewed inward, the first speaker unit 2, 5 emits sound in the inner direction and plays back at least the midrange.
  • 2Speaker units 3 and 6 radiate sound near the front direction of speaker systems 1 and 4 or outside the first speaker units 2 and 5, and attenuate the high sound range.
  • the sound arriving from the first speaker unit and the sound arriving from the second speaker unit of the nearer speaker system are weakened to each other in the middle range with respect to the listening position near the front direction of one of the speaker systems 1 and 4. Configure. As a result, the sound pressure in the mid range reaching the speaker system force closer to the listening position is far from the listening position, and the sound pressure in the mid range reaching the other speaker system force is attenuated.
  • the sound pressure reaching the speaker system force closer to the listening position force in all bands above the mid-range is significantly lower than the sound pressure reaching the speaker system force far reaching the listening position force. Therefore, it is possible to obtain a high effect of expanding the listening range in which the central sound image localization can be obtained.
  • the first speaker unit and the second force unit do not radiate sounds having opposite phases, so that a natural sound quality with a sense of incongruity can be obtained and high sound pressure reproduction can be performed. It depends only on the directivity of the speaker unit itself. Since there is no need to control the mid-range radiation characteristics using the existing method, the speaker device can be miniaturized.
  • the mid-range is a frequency range including part or all of the second formant frequency and the third formant frequency of a human voice.
  • the mid-range is a frequency range including part or all of the second formant frequency and the third formant frequency of a human voice.
  • the first speaker units 2 and 5 are arranged inside the second speaker units 3 and 6 when viewed from the listening center axis XI—X2, and the radiation of the first speaker units 2 and 5 is performed in the above mid-range.
  • the sound phase can be delayed with respect to the phase of the radiated sound of the second speaker units 3 and 6. As a result, it is possible to obtain a high effect of expanding the listening range in which the central sound image localization is obtained, and to reduce the size of the speaker system in the front-rear direction.
  • the low sound range of the first speaker units 2 and 5 can be attenuated.
  • the force that sets the angle j8 between the sound radiation direction of the first speaker units 2 and 5 and the listening central axis XI—X2 to about 45 ° is assumed to be 15 ° to 90 °. Also, the effects of the present invention can be obtained.
  • the angle ⁇ By reducing the angle ⁇ , the dimensions of the speaker systems 1 and 4 in the front-rear direction can be reduced.
  • the listening position where the effects of the present invention can be obtained is the front and rear position away from the speaker systems 1 and 4, and therefore the angle ⁇ may be determined in consideration of the dimensions required for the speaker system and the desired listening range. .
  • the sound emission direction of the second speaker units 3 and 6 is the front direction, but it is not necessarily perfect if sound is emitted outward from the first speaker units 2 and 5. There is no need to face the front. That is, the front direction includes a direction slightly deviated from the complete front direction as long as the effects of the invention can be obtained.
  • the angle a between the sound radiation direction of the second speaker units 3 and 6 and the sound radiation direction of the first speaker units 2 and 5 is about 45 °, but this angle a is 15 °. ⁇ 90 °
  • the effects of the present invention can be obtained.
  • FIGS. 1 and 5 Examples of possible arrangements for the first speaker units 2 and 5 and the second speaker units 3 and 6 are shown in FIGS.
  • the first speaker units 2 and 5 and the second speaker units 3 and 6 are aligned in the front-rear direction.
  • the dimensions of the speaker systems 1 and 4 in the front-rear direction can be reduced.
  • the speaker systems 1 and 4 can be installed close to the rear, improving the degree of freedom of installation.
  • the distance from the first speaker unit 2 and the distance from the second speaker unit 3 to the listening position near the front direction of one speaker system 1 are Will be equal. Therefore, the phase of the radiated sound of the first speaker units 2 and 5 is delayed by about 180 ° with respect to the phase of the radiated sound of the second speaker units 3 and 6 in the middle sound range, and the same as described above.
  • the effects of the present invention can be obtained. This can be realized with a network circuit, or an amplifier can be connected to each speaker unit to control the phase with an amplifier.
  • the force that delays the phase of the radiated sound of the first speaker unit by about 90 ° from the phase of the second speaker unit in the middle sound range is not limited to about 90 °, as long as it is designed accordingly.
  • the larger the pitch pitch d2 between the first speaker units 2 and 5 and the second speaker unit in the depth direction the smaller the phase delay to be given!
  • each speaker unit it may be better to advance the phase.
  • the sound reaching from the first speaker unit and the second speaker unit of the closer speaker system The sound pressure of the midrange that reaches the speaker system force closer to the listening position is made so that the sounds to be heard weaken each other in the midrange.
  • the phase difference may be designed so that it is attenuated more than the sound pressure in the middle range that reaches the speaker system far away from the taking position.
  • the design is performed with a phase delay of around 90 ° as in the present embodiment, the design of the positional relationship between the network circuit and each speaker unit becomes easy. If the range is about 90 ° + 45 °, the design will be easy.
  • the center frequency (about 2 kHz in the present embodiment) at which the above operation and effect can be obtained decreases. It is desirable not to deviate too much from the most effective frequency band for the central sound localization of sound.
  • the power of making the network circuit 6 dBZoct type for example, 12 dBZoct type or other circuit configurations can be used.
  • the value of phase rotation by the network circuit is different, so it should be designed appropriately according to the arrangement position relationship of the speaker unit.
  • a very high-order filter circuit has a large phase rotation due to a steep slope, so a 6dBZoct type with a gentle slope or a low 12dBZoct type with a low Q is suitable.
  • FIG. 11 is a network circuit diagram of the speaker device according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a frequency characteristic diagram of each speaker unit of the speaker device according to the second embodiment.
  • the specifications and arrangement of the cabinets of the speaker systems and the speaker units 2, 3, 5, 6 are the same as those of the first embodiment.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the back surfaces of the first speaker units 2 and 5 are dense. That is, it is not closed and low sound is reproduced, and the polarity of the first speaker units 2 and 5 and the configuration of the network circuit are different.
  • the high frequency of the second speaker units 3 and 6 is attenuated by a 6 dBZoct type network circuit composed of the high frequency cut coil L1.
  • the network circuit for the first speaker units 2 and 5 is a phase-shift circuit composed of two capacitors C and two coils L2. It is said.
  • the first speaker units 2 and 5 and the second speaker units 3 and 6 are connected to the network circuit with the same polarity!
  • an input signal is supplied to an input terminal (+) ( ⁇ ), and the signal is amplified and input by an amplifier circuit (not shown) in the previous stage.
  • the first speaker units 2 and 5 reproduce the entire band from the low range to the high range, but the phase shifts in the middle frequency range to the high frequency range due to the phase shift circuit of the network, In the high frequency range, the phase is reversed.
  • the frequency characteristics at the same measurement distance on the axes of the speaker units 2, 3, 5, and 6 are as shown in FIG.
  • the sound pressure frequency characteristics of the first speaker units 2 and 5 are indicated by a broken line B, and the phase frequency characteristics are indicated by a broken line D.
  • the sound pressure frequency characteristics of the second speaker units 3 and 6 are indicated by a solid line A, and the phase frequency characteristics are indicated by a solid line C.
  • the sound pressure in the low frequency range of the first speaker units 2 and 5 is slightly lower than the sound pressure in the low frequency range of the second speaker units 3 and 6 because the caliber force S of the first speaker units 2 and 5 is small. .
  • the same frequency characteristics as those of the first embodiment can be obtained over the mid-range high range. Therefore, in the middle range and high range, the same actions and effects as described in the first embodiment can be obtained in this embodiment. Furthermore, in the present embodiment, since the first speaker units 2 and 5 reproduce the low sound range, it is not necessary to seal the back surfaces of the first speaker units 2 and 5.
  • the speaker device of the second embodiment does not need to seal the back surfaces of the first speaker units 2 and 5 in consideration of the effects described in the first embodiment. Therefore, the internal structure of each speaker system 1 and 4 can be simplified.
  • the first speaker units 2 and 5 have a diameter of 6.5 cm and the second speakers
  • the force that makes the peak force units 3 and 6 have a diameter of 8 cm.
  • Each speaker unit 2, 3, 5, and 6 can be, for example, full-range units having the same specifications. With this configuration, the configuration of the speaker systems 1 and 4 can be simplified.
  • FIG. 13 is a speaker unit layout diagram of the speaker device according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 14 is a network circuit diagram of the speaker device
  • FIG. 15 is a frequency characteristic diagram of each speaker unit of the speaker device.
  • the first speaker units 12 and 15, the second force units 13 and 16, and the display 17 are exactly the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that the shape of each speaker system 11, 14, that is, the shape of the cabinets la, 14a, the arrangement relationship of the speaker units 12, 13, 15, 16, And the polarities of the first speaker units 12 and 15.
  • the back surfaces of the first speaker units 12 and 15 are sealed in the same manner as in the first embodiment.
  • the first speaker units 12 and 15 are arranged outside the second speaker units 13 and 16, and are arranged to radiate sound in the inner direction.
  • the second speaker units 13 and 16 are arranged so as to radiate sound in the front direction, and radiate sound in the outward direction from the first speaker units 12 and 15.
  • the angle of the sound emission direction of the first speaker tubes 2 and 5 with respect to the listening center axis XI—X2 is about 45 ° as in the first embodiment.
  • the horizontal pitch between the first speaker units 12 and 15 and the second speaker units 13 and 16 is about 9 cm as in the first embodiment.
  • the interval pitch in the depth direction is about 4 cm as in the first embodiment.
  • the first speaker units 12 and 15 and the second speaker units 13 and 16 are arranged horizontally as in the first embodiment.
  • the positional relationship between each speaker system 11, 14 and the central listening position Pc and the listening position P is the same as in the first embodiment.
  • the network circuit of the present embodiment is connected with the same polarity as that of the first speaker unit 12 and 15 with the same polarity as that of the first embodiment. It is different in that it is said.
  • the frequency characteristics at the same measurement distance on the axis of each speaker unit 12, 13, 15, 16 are As shown in FIG.
  • the sound pressure frequency characteristics of the first speaker units 12 and 15 are indicated by a broken line B, and the phase frequency characteristics are indicated by a broken line D.
  • the sound pressure frequency characteristics of the second speaker units 13 and 16 are indicated by a solid line A, and the phase frequency characteristics are indicated by a solid line C.
  • the phase of the radiated sound of the first speaker units 12 and 15 from the middle sound range to the high sound range is changed to the second speaker unit. It is about 90 ° ahead of the phase of the 13 and 16 radiated sound.
  • phase of the radiated sound of the first speaker unit 15 has already advanced about 90 ° in the middle range from the phase of the radiated sound of the second speaker unit 16.
  • the phase difference of will decrease. For this reason, the phase difference between the arrival sound from the first speaker unit 15 and the arrival sound from the second speaker unit 16 approaches 0 °, and the radiated sounds of both are strengthened.
  • the distance L 12 from the first speaker unit 12 to the listening position P of the speaker system 11 with the closest listening position P force is about 4 cm shorter than the distance L 3 from the second speaker unit 13 to the listening position P. .
  • phase of the radiated sound of the first speaker unit 12 has already advanced about 90 ° in the middle range from the phase of the radiated sound of the second speaker unit 13, the arrival sound at both listening positions P The phase difference of increases. For this reason, the phase difference between the arrival sound from the first speaker unit 15 and the arrival sound from the second speaker unit 16 approaches 180 °, and the radiated sound of the two weakens.
  • the speaker device of the present embodiment can be installed with the speaker systems 11 and 14 being moved rearward in consideration of the effects described in the first embodiment, and the degree of freedom of installation is improved. To do.
  • FIG. 16 is a perspective view showing speaker system 21 on the left side that constitutes the speaker device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the first speaker unit 22 emits sound in the inner direction
  • the second speaker unit is arranged to emit sound in the vicinity of the front direction.
  • the first speaker unit 22 and the second speaker unit 23 are attached to the cabinet 2 la so as to be arranged in a vertical relationship with each other.
  • the configurations of the speaker units 22 and 23 have the same specifications as those described in the first embodiment.
  • the configuration of the network circuit is the same.
  • the first speaker unit 22 has a diameter of 6.5 cm
  • the second speaker force unit has a diameter of 8 cm
  • the second speaker unit has a reduced diameter.
  • the width of the speaker system can be reduced.
  • FIG. 17 is a perspective view showing speaker system 31 on the left side constituting the speaker device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the shape of the cabinet 31a and the configuration of the second speaker unit 33 are the same as those in the first embodiment.
  • the first speaker unit has a multi-way configuration, and is configured by the low frequency side 32a of the first speaker unit and the high frequency side 32b of the first speaker unit.
  • the low-frequency side 32a of the first speaker unit is a mid-range unit with a diameter of 6.5 cm
  • the high-frequency side 32b of the first speaker unit is a dome-shaped tweeter with a diameter of 2.5 cm.
  • the crossover frequency of both is about 8kHz.
  • a dedicated twister is used for the high frequency side 32b of the first speaker unit.
  • the crossover frequency it is necessary to consider the low frequency side reproduction frequency band of the first speaker unit 32b, that is, the crossover frequency. This is because the small-diameter tweeter has a wide directivity, so if the crossover frequency is too low, the listening position force is close to the listening position with respect to the sound pressure in the high range reaching the listening position from the first speaker unit that is farther away. This is because the action of greatly reducing the sound pressure in the high range reaching from the first speaker unit is reduced.
  • the crossover frequency is 8 kHz
  • the frequency starts to become narrower.
  • FIG. 18 is a perspective view showing speaker system 41 on the left side that constitutes the speaker device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the shape of the cabinet 41a in the horizontal plane, the first speaker unit 42, and the second speaker unit 43 are the same as in the first embodiment, and the arrangement positional relationship is also the same as in the first embodiment.
  • the network circuit is the same as that in the first embodiment.
  • first speaker unit 42 and second speaker unit 43 are used as a center speaker for multi-channel playback, and are integrated with speaker unit 48 of the front speaker system for multi-channel playback.
  • the speaker device is constructed.
  • the speaker unit 48 is, for example, a full range type unit having a diameter of 8 cm.
  • FIG. 19 is a configuration diagram of the speaker device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • Figure 19 A first speaker unit 52 and a second speaker unit 53 are attached to the left speaker system 51.
  • a first speaker unit 55 and a second speaker unit 56 are attached to the right speaker system 54.
  • the arrangement relationship between the first speaker units 52 and 55 and the second force units 53 and 56 is the same as that of the first embodiment.
  • the first speaker units 52, 55 have, for example, a diameter of 6.
  • the full range type unit of 5 cm and the second speaker units 53 and 56 are, for example, full range type units with a diameter of 8 cm.
  • the center channel signal supplied to the terminal TC is divided into two paths.
  • the center channel signal supplied to one of the paths is passed through the mid-range and the high-frequency range by the 6 dBZoct type high-pass filter 57, and then inverted in phase by the inverter 58 and input to the amplifier (C) 59, where it is input to the first speaker.
  • Drive units 52 and 55 The center channel signal supplied to the other path is attenuated by the 6 dBZoct type low-pass filter 60, and then input to the amplifier (R + C) 61 and the amplifier (L + C) 62, and then the second speaker unit.
  • -Drives 53 and 56 That is, the high-pass filter 57 and the low-pass filter 60 are supplied by adjusting the frequency characteristics of the center channel signal supplied to the terminal TC.
  • Front R channel signal and L channel signal input from terminals TR and TL, respectively, are input to amplifier (R + C) 61 and amplifier (L + C) 62, respectively, and the second speaker input 53 , 56 played. That is, the second speaker units 53 and 56 are configured to receive a signal obtained by superimposing a signal obtained by attenuating the high frequency range of the center channel and a signal of the front channel and reproducing them together.
  • the speaker device of the present invention a natural sound quality without a sense of incongruity can be obtained, which is highly effective in expanding the listening range for obtaining a central sound image localization even for voices such as singing voices and lines, and can reproduce high sound pressure.
  • TV audio playback equipment, in-vehicle audio playback equipment, personal computer built-in sound playback equipment, portable equipment that can be connected with ordinary 2-channel stereo sound playback equipment and multi-channel sound playback equipment It is useful for sound reproduction of electronic equipment in general, such as sound reproduction equipment.

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Abstract

　聴取中心軸Ｘ１－Ｘ２から見て対称に設置される第１スピーカユニット２、５と第２スピーカユニット３、６を備え、第１スピーカユニット２、５は内側方向に音を放射するとともに少なくとも中音域以上を再生し、第２スピーカユニット３、６は正面方向に音を放射するとともに高音域を減衰させ、スピーカシステム１、４の一方の正面方向の聴取位置に対して、近い方に位置するスピーカシステムの第１スピーカユニットから到達する音と第２スピーカユニットから到達する音が位相差により中音域において互いに弱め合って、近い方に位置するスピーカシステムから到達する中音域の音圧が、遠い方に位置するスピーカシステムから到達する中音域の音圧よりも減衰する。中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の効果が高く、違和感のない自然な音質が得られ、大音圧再生ができ、さらに小型化も可能である。

Description

明 細 書
スピーカ装置
技術分野
[0001] 本発明はステレオ音響再生機器ゃ 、わゆるホームシアターなどの映画マルチチヤ ンネル音響再生機器に用 ヽられる、スピーカ装置に関するものである。 背景技術
[0002] 一般にステレオ音響再生にぉ 、て良好な音像定位を得るためには、左右のスピー 力の真ん中で聴く必要がある。つまり片側のスピーカに近寄った真ん中から外れた位 置で聴くと、左右のスピーカの中央付近力 本来聴こえてくるべき歌声や音声などの 再生音が聴取位置に近 、方のスピーカ力 聴こえてしま 、、聴取位置に近!、方のス ピー力に音像が片寄ってしまうことが知られて 、る。
[0003] また、いわゆるホームシアターの映画マルチチャンネル再生においては、独立した センタースピーカを設置せずに、左右のフロントスピーカでセンターチャンネル信号 を再生する方式がある。つまりセンターチャンネルの信号を左右のフロントスピーカに 均等に振り分けてフロントチャンネル信号に重畳する方式である。
[0004] この方式によれば独立したセンタースピーカを設置しなくて済むと!、うメリットがある 反面、センターチャンネルの音声信号の良好な音像定位が得られる聴取範囲は、ス テレオ音響再生と同様に左右のフロントスピーカの真ん中だけに限られる。
[0005] 特にホームシアター再生の場合には、音と映像が一致するように、センターチャン ネル音声信号の音像が画面内中央付近に定位することが望まれる。上記のように左 右のフロントスピーカでセンターチャンネル信号を再生する場合に、真ん中から外れ た位置で視聴をすると、センターチャンネルのセリフなど音声が画面中央カゝら極端に 外れた位置に音象定位して違和感を生じるので、自然な映画再生ができな 、。
[0006] これについて図 20を参照して説明する。図 20は従来のスピーカ装置の作用を示す 説明図であり、聴取中心軸 XI— X2から見て、左側のスピーカシステム 63と右側のス ピーカシステム 64が対称な位置に配置されている。中央にはディスプレイ 67が設置 されており、聴取位置 Pが左側に寄って 、る場合を示して 、る。 [0007] 左側のスピーカシステム 63のスピーカユニット 65から放射された音と、右側のスピ 一力システム 64のスピーカユニット 66から放射された音は、聴取位置 Pで合成音圧 ベクトル Vtを形成する。聴取位置 Pに対して右側のスピーカユニット 66は左側のスピ 一力ユニット 65よりも距離が離れており、さらに斜め方向を向いているので、距離によ る減衰および指向性による減衰によって、聴取位置 Pにおける右側のスピーカュ-ッ ト 66による音圧ベクトル V2は、左側のスピーカユニット 65による音圧ベクトル VIに比 ベて大幅に小さくなる。
[0008] 従って合成音圧ベクトル Vtは、左側のスピーカユニット 65による音圧ベクトル VIが 支配的になり、音像定位位置 Sは左側のスピーカシステム 63に極端に近づ 、てディ スプレイ 67からはみ出してしまうことになる。
[0009] さらに先行音効果も働くことが知られている。先行音効果とは、同一地点に到達す る 2つの音の強度が同じであっても、時間的に僅かに先に到達する音の方が強く知 覚される聴覚生理現象である。左側のスピーカユニット 65からの音は、右側のスピー 力ユニット 66からの音よりも先に聴取位置 Pに届く。このために先行音効果が働いて 、図 20に示す以上に左側のスピーカユニット 65からの音が強く知覚され、実際の音 像定位位置 Sはさらに左側に片寄る傾向にある。
[0010] 以上のように中央音像定位が得られる聴取範囲は真ん中だけに限られるので、独 立したセンタースピーカを設置しない方式では、一度に複数人数が自然な映画鑑賞 をすることができな力つた。またステレオ音楽再生においても、一度に複数人数が良 好な音像定位で音楽鑑賞をすることができな力つた。
[0011] ホームシアター映画再生の場合はセンタースピーカを設置すれば上記問題は解決 される力 センタースピーカをディスプレイの下や上に設置せざるを得ないので、セン ターチャンネル音声信号の音像定位上下位置が画面からはみ出してしまう。従って 特に大画面のディスプレイやスクリーンを用いたホームシアター映画再生では、音と 映像の不一致が著しくなり、やはり自然な映画鑑賞をすることができな力つた。
[0012] 中央音像定位が得られる聴取範囲が左右のスピーカシステムの真ん中だけに限ら れるという問題点を解決するために、例えば特許文献 1には、図 21に示すようなスピ 一力装置が提案されている。図 21において左側のスピーカシステム 71は、キャビネッ ト 71aに 2個のスピーカユニット 71b、 71cが水平方向に配列されており、右側のスピ 一力システム 74は、キャビネット 74aに 2個のスピーカユニット 74b、 74cが水平方向 に配列されている。
[0013] そしてスピーカユニット 71bと 71c、およびスピーカユニット 74bと 74cは、例えば 10 0Hz〜2kHzの周波数帯域で互いに所定の位相差をもって駆動され、スピーカシス テム 71、 74はダイポール類似の音源を形成している。このダイポール類似の音源は 、図 22に示すような中音域以下で放射パワーが減衰する周波数特性をもっているの で、図 23に示すような周波数特性の 200Hzに至るまでの低域周波数側における大 幅なブースト補正が行われる。
[0014] この構成により、例えば図 21に示す左側の聴取者 PLに対しては、その真正面のス ピーカシステム 71からの音圧はスピーカユニット 71b、 71cのダイポール放射特性に よって極小になる。一方右側のスピーカシステム 74からの音圧はある程度のレベル をもって!/、るので、左側の聴取者 PLに対しては右側のスピーカシステム 74の方向に 音像定位位置が寄ることとなり、中央音像定位が得られる。
[0015] また、上記問題点を解決するための他の提案として、特許文献 2には、図 24に示す ようなスピーカ装置の構成が開示されている。図 24において左側のスピーカシステム 83の前面には音響レンズ 88が取り付けられ、右側のスピーカシステム 86の前面には 左側の音響レンズ 88と対称に音響レンズ 89が取り付けられている。各々の音響レン ズ 88、 89は内側寄りの指向特性をもっている。
[0016] この構成により、例えば聴取位置 Pが右側に寄った場合には、左側の音響レンズ 8 8の効果により、左側のスピーカシステム 83からの音圧の方が右側のスピーカシステ ム 86からの音圧よりも高くなる。それにより、中央音像定位が得られる聴取範囲を拡 大できる。
特許文献 1 :実開平 4 23399号公報
特許文献 2：特開平 1― 30399号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] し力しながら特許文献 1に開示の従来のスピーカ装置では、ダイポール類似音源の 中域以下の放射パワー減衰特性を補正するために大幅な低域周波数側ブーストが 必要であり、スピーカユニット 71b、 71c、 74b、 74cに極めて大きな電力が入ってこれ らが破損したり音が歪んだりするので、高 、音圧レベルが得られな 、と 、う問題があ つた o
[0018] また高音域ではスピーカユニット 71b、 71c、 74b、 74cの指向性が鋭くなるので、 例えば右側のスピーカシステム 74から左側の聴取者 PLに到達する高音域の音圧レ ベルは著しく低下し、高音域では音像定位位置を改善する効果が激減してしまう。従 つて音像定位位置の改善効果が十分に得られな 、と 、う問題があった。
[0019] さらにダイポール類似の音源力 放射される低い周波数帯域の音は、甚だしい違 和感を与える。これは低音は波長が極めて長いために、各スピーカユニットから放射 された音がその位相差を完全に保ったまま人間の左右の耳に到達するからである。 つまり例えば左側の聴取者 PLにおいては、その左耳にはスピーカユニット 71cから の音が優勢に到達し、その右耳にはスピーカユニット 71bからの音が優勢に到達する 。従って左右の耳が互いに逆位相的な音を常に聞くことになるので、甚だしい違和感 が生じるという問題もあった。
[0020] また特許文献 2に開示の従来のスピーカ装置では、音響レンズ 88, 89自体の効果 が元来大きくないので、音像定位位置の改善効果が小さいという問題があった。音響 レンズの作用原理は、スピーカユニットの軸上正面力 外れた聴取位置に対してスピ 一力ユニットの振動板の外周部力も到達する音の行路長を、音響レンズのフィンによ つて延長して、スピーカユニットの振動板の中心部から到達する音の行路長と揃える ことによって音の位相干渉、打ち消しを防ぎ、振動板の軸上正面から外れた方向の 指向性を改善するものである。
[0021] つまり音響レンズは、軸上正面から外れた方向の音圧レベルを軸上正面の音圧レ ベルと同等にすることはできても、これよりも大幅に高くする作用は元来もっていない
。従って図 24において、スピーカユニット 83から聴取位置 Pに到達する音圧をスピー 力ユニット 89から聴取位置 Pに到達する音圧よりも高くすることは困難なので、音像定 位位置の改善効果が小さ!/、。
[0022] また音響レンズで中音域まで指向特性をコントロールしょうとすると、高音域に比べ て波長の長い中音域の行路長を延長しなくてはならず、音響レンズが大型になりスピ 一力システムが大型になるという問題もあった。
[0023] 本発明は、歌声やセリフなど音声に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大 の効果が高ぐ違和感のない自然な音質が得られまた大音圧再生ができ、さらに小 型化も可能なスピーカ装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0024] 本発明のスピーカ装置は、第 1スピーカユニット及び第 2スピーカユニットを各々有 する一対のスピーカシステムと、入力信号の周波数特性を調整する信号調整部とを 備え、前記一対のスピーカシステムを聴取中心軸に対して対称に設置したとき、前記 各第 1スピーカユニット及び前記各第 2スピーカユニットは、前記聴取中心軸に対して 互いに対称に配置される。前記各スピーカシステム力 前記聴取中心軸を見る方向 を内側方向とした時、前記第 1スピーカユニットは内側方向に音を放射し、前記第 2ス ピー力ユニットは前記スピーカシステムの正面方向または前記第 1スピーカユニットよ りも外側方向に音を放射するように配置される。前記信号調整部は、前記第 1スピー 力ユニットが少なくとも中音域以上の音を放射し、前記第 2スピーカユニットが高音域 を減衰させた再生音を放射するとともに、前記スピーカシステムの一方の正面方向の 聴取位置に対して、近 、方に位置する前記スピーカシステムの前記第 1スピーカュ ニットから到達する音と前記第 2スピーカユニットから到達する音が、相互の位相差に より中音域にぉ 、て互 ヽに弱め合うように前記入力信号を調整するように構成され、 近 、方に位置する前記スピーカシステム力 到達する中音域の音圧力 前記聴取位 置に力 遠い方に位置する前記スピーカシステム力 到達する中音域の音圧よりも 減衰する。
発明の効果
[0025] 上記構成のスピーカ装置によれば、高音域では第 1スピーカユニットの指向性を利 用して、また中音域では第 1スピーカユニットと第 2スピーカユニットの放射音の位相 差、および配置位置関係を利用して、中音域以上の全帯域において、聴取位置から 近 、方のスピーカシステム力も到達する音圧を、聴取位置力ら遠 、方のスピーカシス テム力 到達する音圧に対して大幅に低くすることができる。したがって、中央音像定 位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られる。
[0026] また低音域では、記第 1スピーカユニットと第 2スピーカユニットは互いに逆位相の 音を放射する必要がな 、ので、違和感のな ヽ自然な音質が得られるとともに大音圧 再生ができる。
[0027] またスピーカユニット自体の指向特性だけに依存した方法で中音域の放射特性を 制御する必要がな 、ので、スピーカ装置を小型化することが可能である。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置の構成図である。
[図 2]図 2は、本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置の斜視図である。
[図 3]図 3は、本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置のネットワーク回路図であ る。
[図 4]図 4は、本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの周 波数特性図である。
[図 5]図 5は、本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置の周波数特性図である。
[図 6]図 6は、本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置の中音域の作用を示す説 明図である。
[図 7]図 7は、本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置の高音域の作用を示す説 明図である。
[図 8]図 8は、本発明の他の実施の形態におけるスピーカ装置のスピーカユニット配 置図である。
[図 9]図 9は、本発明の他の実施の形態におけるスピーカ装置のスピーカユニット配 置図である。
[図 10]図 10は、本発明の他の実施の形態におけるスピーカ装置のスピーカユニット 配置図である。
[図 11]図 11は、本発明の実施の形態 2におけるスピーカ装置のネットワーク回路図で ある。
[図 12]図 12は、本発明の実施の形態 2におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの 周波数特性図である。 [図 13]図 13は、本発明の実施の形態 3におけるスピーカ装置のスピーカユニット配置 図である。
[図 14]図 14は、本発明の実施の形態 3におけるスピーカ装置のネットワーク回路図で ある。
[図 15]図 15は、本発明の実施の形態 3におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの 周波数特性図である。
[図 16]図 16は、本発明の実施の形態 4におけるスピーカ装置の斜視図である。
[図 17]図 17は、本発明の実施の形態 5におけるスピーカ装置の斜視図である。
[図 18]図 18は、本発明の実施の形態 6におけるスピーカ装置の斜視図である。
[図 19]図 19は、本発明の実施の形態 7におけるスピーカ装置の構成図である。
[図 20]図 20は、従来のスピーカ装置の作用を示す説明図である。
[図 21]図 21は、従来のスピーカ装置の構成図である。
[図 22]図 22は、従来のスピーカ装置の周波数特性図である。
[図 23]図 23は、従来のスピーカ装置の周波数特性図である。
[図 24]図 24は、従来のスピーカ装置の構成図である。
符号の説明
1 左佃 jのスピーカシステム
la キャビネット
2 第 1スピーカユニット
3 第 2スピーカユニット
4 右佃 jのスピーカシステム
4a キャビネット
5 第 1スピーカユニット
6 第 2スピーカユニット
7 ディスプレイ
D 前後方向距離
L2、L3、L5、L6 距離
P 聴取位置 Pc 中心聴取位置
S 中央位置
vt 合成音圧ベクトル
VI、 V2 音圧べクトノレ
W スピーカシステムの間隔
X1 -X2 聴取中心軸
発明を実施するための最良の形態
[0030] 本発明のスピーカ装置は上記構成を基本として、以下のような種々の態様をとるこ とがでさる。
[0031] すなわち、前記中音域を、人間の声の第 2ホルマント周波数および第 3ホルマント 周波数の一部または全部を含む周波数範囲とすることが好ましい。それにより、特に 歌声やセリフなど音声に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果 を得ることができる。
[0032] また、前記第 1スピーカユニットを、前記聴取中心軸から見て前記第 2スピーカュ- ットよりも内側に配置するとともに、前記中音域において、前記第 1スピーカユニットの 放射音の位相を前記第 2スピーカユニットの放射音の位相よりも遅らせる構成とする ことができる。それにより、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得ら れるとともに、スピーカシステムを前後方向に小型化することができる。
[0033] また、前記第 1スピーカユニットを、前記聴取中心軸から見て前記第 2スピーカュ- ットよりも外側に配置するとともに、前記中音域において、前記第 1スピーカユニットの 放射音の位相を前記第 2スピーカユニットの放射音の位相よりも進める構成としてもよ い。それにより、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られるととも に、スピーカシステムを後方に寄せて設置することができ設置の自由度が向上する。
[0034] また、前記第 1スピーカユニットの低音域を減衰させることにより、スピーカ装置のネ ットワーク回路の構成を簡略ィ匕することができる。
[0035] また、前記第 1スピーカユニットと上記第 2スピーカユニットを互いに上下となる位置 関係に配置することにより、スピーカシステムを横幅方向に小型化することができる。
[0036] また、前記第 1スピーカユニットをマルチウェイ構成とすることにより、中央音像定位 が得られる聴取範囲拡大の高 、効果を維持しながら音質自体を向上させることがで きる。
[0037] また、前記スピーカシステムをマルチチャンネル再生用のセンタースピーカとして機 能させることにより、マルチチャンネル再生用のフロント用スピーカシステムとセンター スピーカが一体ィ匕した構成とすることにより、独立したセンタースピーカを設置する必 要のない簡便なマルチチャンネル再生用スピーカ装置を実現することができる。
[0038] また、前記第 2スピーカユニットに、センターチャンネルの高音域を減衰させた信号 とフロントチャンネルの信号を重畳して供給する構成とすることにより、スピーカュ-ッ ト数を最少にすることができるので、ローコストかつ小型のマルチチャンネル再生用ス ピー力装置を実現することができる。
[0039] 以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[0040] (実施の形態 1)
まず本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置の構成について、図 1〜図 4を参 照しながら説明する。図 1は本発明の実施の形態 1におけるスピーカ装置の構成図、 図 2は同スピーカ装置の斜視図、図 3は同スピーカ装置のネットワーク回路図、図 4は 同スピーカ装置の各スピーカユニットの周波数特性図である。
[0041] 図 1において、左側のスピーカシステム 1と右側のスピーカシステム 4は、聴取中心 軸 XI— X2から見て両側に略同間隔をもって設置されている。左側のスピーカシステ ム 1のキャビネット laには、第 1スピーカユニット 2と第 2スピーカユニット 3が取り付けら れている。右側のスピーカシステム 4のキャビネット 4aには、第 1スピーカユニット 5と 第 2スピーカユニット 6が取り付けられている。各スピーカユニット 2、 3、 5、 6の配置は 、聴取中心軸 XI— X2から見て対称である。
[0042] 第 1スピーカユニット 2、 5は、例えば、口径 6. 5cmのフルレンジ用ユニットであり、 キャビネット内の低音の空気圧で振動板が振られることがないように、その背面は密 閉されている。第 2スピーカユニット 3、 6は、例えば、口径 8cmの低音用ユニットであ る。
[0043] 各スピーカシステム 1、 4から聴取中心軸 XI— X2を見る方向を内側方向とすると、 第 1スピーカユニット 2、 5は第 2スピーカユニット 3、 6よりも内側に位置するとともに、 内側方向に音を放射するように配置されている。第 2スピーカユニット 3、 6は正面方 向に音を放射するように配置されており、したがって、第 1スピーカユニット 2、 5よりも 外側方向に音を放射する。
[0044] 聴取中心軸 XI— X2に対する第 1スピーカユニット 2、 5の音放射方向の角度 βは、 約 45°である。したがって、第 2スピーカユニット 3、 6の音放射方向と第 1スピーカュ ニット 2、 5の音放射方向との間の角度ひは、約 45°である。第 1スピーカユニット 2、 5 と、第 2スピーカユニット 3、 6どうしの水平方向の間隔ピッチ dlは約 9cmであり、奥行 き方向の間隔ピッチ d2は約 4cmである。また第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカ ユニット 3、 6は、図 2の斜視図に示すように水平方向に配列されている。
[0045] このスピーカ装置を駆動するための信号は、原理的には図 3に示したような、低域 カット用コンデンサ Cと高域カット用コイル L力も成る 6dBZoct型のネットワーク回路 を介して周波数特性が調整されて供給される。それにより、第 1スピーカユニット 2、 5 には低域を減衰させた信号が入力され、第 2スピーカユニット 3、 6には高域を減衰さ せた信号が入力される。かつ第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカユニット 3、 6は、 互いに逆極性でネットワーク回路に接続されている。図 3において、入力信号は入力 端子（+ ) (-)に供給されるようになっており、その信号は前段の増幅回路（図示せ ず）により増幅されて入力される。
[0046] 各スピーカユニット 2、 3、 5、 6の軸上の同一測定距離における周波数特性は、図 4 に示す通りである。第 1スピーカユニット 2、 5の音圧周波数特性を破線 Bで、その位 相周波数特性を破線 Dで示す。また、第 2スピーカユニット 3、 6の音圧周波数特性を 実線 Aで、その位相周波数特性を実線 Cで示す。
[0047] 図 4に示す周波数特性は、各スピーカユニット 2、 3、 5、 6の特性と、ネットワーク回 路の分割特性が相乗されたものである。その結果、第 1スピーカユニット 2、 5は、破線 Bで示されるように、約 500Hz (— 6dB)以上の再生周波数帯域をもつ。また第 2スピ 一力ユニット 3、 6は、実線 Aで示されるように、低音域力 約 4kHz (— 6dB)までの再 生周波数帯域をもつ。したがって、約 500Hz〜4kHzの範囲の中音域は、第 1スピー 力ユニット 2、 5と第 2スピーカユニット 3、 6の両方が再生する。
[0048] なお図 4の A、 Bの特性力も分力るように、中音域においては、第 1スピーカユニット 2、 5の音圧レベルが第 2スピーカユニット 3、 6よりも僅かに低くされている。これは、 後述するように、中央音像定位効果を調整するためである。
[0049] 以上のように構成した本実施の形態 1のスピーカ装置の作用、効果について、図 5 〜図 7も参照しながら説明をする。図 5は本実施の形態のスピーカ装置の周波数特 性図、図 6は同スピーカ装置の中音域における作用を示す説明図、図 7は同スピー 力装置の高音域における作用を示す説明図である。
[0050] 図 5において、実線 P1は、図中の参照図に示すように、第 1スピーカユニット 2 (5) の正面方向でのスピーカシステム 1の音圧周波数特性を示す。破線 P2は第 2スピー 力ユニット 3 (6)の正面方向での、つまりスピーカシステム 1の正面方向でのスピーカ システム 1の音圧周波数特性を示す。第 1スピーカユニット 2の正面方向では高い音 圧レベルが得られるとともに（P1)、スピーカシステム 1の正面方向では中音域以上の 帯域で音圧レベルが大幅に減衰する特性が得られる (P2)。
[0051] このような特性が得られる原理と作用について、詳しく説明する。図 4の実線 Cに示 されるように、第 2スピーカユニット 3、 6については、再生帯域の中央である数百 Hz の中音域での放射音の位相は 0°前後である。そして 6dBZoct型のローパスフィル タ (ハイカット)ネットワーク回路により、高音域に向けて位相は約 90°ほど遅れる。な お低音域で位相が進むのは低域が減衰して ヽるためである。
[0052] 第 1スピーカユニット 2、 5については、図 3に示すように逆位相接続をしているため 、その位相周波数特性は図 4の点線 Dに示されるように、高音域で 180°遅れる。仮 に第 1スピーカユニット 2、 5が、第 2スピーカユニット 3、 6と同じ正位相で接続されて いれば、高音域での位相は 0°になる。 6dBZoct型のハイパスフィルタ（ローカット） ネットワーク回路により、低域側にかけては 90°ほど位相が進み、またスピーカュ-ッ ト 2、 5自体の低音域の減衰によりさらに位相が進む。つまり、第 1スピーカユニット 2、 5の放射音の位相は、中音域から高音域にかけて、第 2スピーカユニット 3、 6の放射 音の位相よりも 90° 程度遅れたものとなる。
[0053] 以上の結果、第 1スピーカユニット 2、 5の正面方向付近の音圧周波数特性は、図 5 の実線 P1に示すような、第 1スピーカユニット 2 (5)と第 2スピーカユニット 3 (6)の音 圧が加算されたような特性となる。一方、第 2スピーカユニット 3 (6)の正面方向付近 の音圧周波数特性は、図 5の点線 P2に示すような中音域力 高音域にかけてレベル 減衰したものとなる。
[0054] この原理、作用について図 6を参照しながら説明する。図 6においては、左側のスピ 一力システム 1と右側のスピーカシステム 4の中央にディスプレイ 7が設置されており、 その中央位置が Sである。理想的な中心聴取位置 Pcは、聴取中心軸 XI— XIの上 にある。実際の聴取位置 Pは、近い方のスピーカシステム 1の略正面方向にあるもの と想定する。各スピーカシステム 1、 4は、図 1に示したものと同じものである。
[0055] 中心聴取位置 Pcと各スピーカシステム 1, 4の位置関係は、これらが略正三角形の 頂点付近に位置するような標準的な配置とする。従って各スピーカシステム 1、 4から 各聴取位置 Pc、 Pまでの奥行き方向距離 Dは、 D=0. 87Wの位置関係にある。 W は、スピーカシステム 1、 4の間隔である。この標準的な配置は、旧来の 2チャンネルス テレオ再生ばかりでなぐ ITU—R勧告の中でマルチチャンネルスピーカシステムの 推奨配置ともなつている。
[0056] 本実施の形態では、第 1スピーカユニット 2、 5を第 2スピーカユニット 3、 6よりも内側 に配置しているので、図 6に示すように、聴取位置 P力も遠い方のスピーカシステム 4 の第 1スピーカユニット 5から聴取位置 Pまでの距離 L5は、第 2スピーカユニット 6から 聴取位置 Pまでの距離 L6よりも短くなる。例えば、上述の標準的なスピーカシステム の配置関係と、本実施の形態のスピーカ装置の構成寸法においては、 L5は L6よりも 約 4cm短くなる。
[0057] 第 1スピーカユニット 5の放射音の位相は、第 2スピーカユニット 6の放射音の位相よ りも中音域にぉ 、て既に (スピーカユニットからの放射直後に） 90° 程度遅れて!/、る ので、 L5が L6より短いことにより、両者の聴取位置 Pでの到達音の位相差は減少す ることになる。その結果、第 1スピーカユニット 5からの到達音と第 2スピーカユニット 6 力もの到達音の位相差は 0° に近づき、両者の放射音は強め合う。
[0058] 一方、聴取位置 P力も近い方のスピーカシステム 1においては、第 1スピーカュ-ッ ト 2から聴取位置 Pまでの距離 L2は、第 2スピーカユニット 3から聴取位置 Pまでの距 離 L3よりも長い。例えば、上述の標準的なスピーカシステムの配置関係と、本実施の 形態のスピーカ装置のスピーカユニット配置関係寸法においては、 L2は L3よりも約 4 cm長 ゝ
[0059] 第 1スピーカユニット 2の放射音の位相は第 2スピーカユニット 3の放射音の位相より も中音域において既に 90° 程度遅れているので、 L3が L2より短いことにより、両者 の聴取位置 Pでの到達音の位相差は増大することになる。そのために、第 1スピーカ ユニット 5からの到達音と第 2スピーカユニット 6からの到達音の位相差は 180° に近 づき、両者の放射音は弱め合う。
[0060] 上記の作用は、 L5と L6の距離差または L2と L3の距離差による音波の位相回転が 90° となる周波数、つまり距離差が音の波長の 1Z4となる周波数で最も強くなる。本 実施の形態においては L5と L6の距離差および L2と L3の距離差とも約 4cmである ので、 4cmが 1Z4波長に相当する 2kHz付近で最も上記作用が強くなる。周波数が 2kHz付近より低くなるに従ってこの作用は徐々に減少する。このことは、聴取位置 P に近 、方のスピーカシステム 1につ ヽても同様である。
[0061] また周波数が 2kHz付近より高くなるに従って上記作用は徐々に減少する。例えば 4cmの距離差が 1Z2波長に相当する 4kHz付近では、距離差による音波の位相進 行が 180° になるので、聴取位置 Pに対して第 1スピーカユニット 5力も到達する音の 位相は、第 2スピーカユニット 6から到達する音の位相よりも 90° 進むこと〖こなる。つ まり 4kHz付近では、第 1スピーカユニット 5からの到達音と第 2スピーカユニット 6から の到達音は強め合わなくなるので、上記作用は最も小さくなる。
[0062] 聴取位置 Pに近い方のスピーカシステム 1についても同様のことが起こる。つまり 4k Hz付近では距離差による音波の位相遅延が 180° になるので、聴取位置 Pに対し て第 1スピーカユニット 2から到達する音の位相は、第 2スピーカユニット 3から到達す る音の位相よりも 270° 遅れることになる。つまり 4kHz付近では、第 1スピーカュ-ッ ト 2からの到達音と第 2スピーカユニット 3からの到達音は弱め合わなくなるので、上記 作用は最も小さくなる。
[0063] さらに高い周波数の例えば 6kHzにおいては、 4cmの距離差が 3Z4波長に相当 する 6kHz付近では距離差による音波の位相進行が 270° になり、聴取位置 Pに対 して第 1スピーカユニット 5から到達する音の位相は、第 2スピーカユニット 6から到達 する音の位相よりも 180° 進むことになる。つまり音の位相だけを考えれば 6kHz付 近では、第 1スピーカユニット 5と第 2スピーカユニット 6の放射音は互いに打消し合う ので作用が逆になつてしまう。
[0064] このことは聴取位置 Pに近い方のスピーカシステム 1についても同様である。つまり 4 cmの距離差が 3Z4波長に相当する 6kHz付近では距離差による音波の位相遅延 力 S270° になり、聴取位置 Pに対して第 1スピーカユニット 2から到達する音の位相は 、第 2スピーカユニット 3から到達する音の位相よりも 360° 遅れることになる。つまり 音の位相だけを考えれば 6kHz付近では、第 1スピーカユニット 2と第 2スピーカュ- ット 3の放射音は互いに強め合うので作用が逆になつてしまう。
[0065] そこで本実施の形態のスピーカ装置においては図 4の実線 Aに示すように、第 2ス ピー力ユニット 3、 6の高音域を減衰させている。つまり、 2つの音波の重畳による強め 合い、弱め合いの効果は、 2つの音波の音圧が同一の時に最も高ぐ 2つの音波の 音圧差が大きくなると大幅に低くなる力もである。従って第 2スピーカユニット 3、 6の 高音域を減衰させることにより、距離差による音波の位相回転が過剰になる高音域で の逆作用発生を防止することができる。
[0066] 中音域においては、以上説明した原理、作用により、図 6に示すように、聴取位置 P 力 遠い方のスピーカシステム 4による音圧ベクトル V2に対して、聴取位置 Pに近い 方のスピーカシステム 1による音圧ベクトル VIを大幅に小さくすることができる。その 結果、中音域の音像をディスプレイ 7の中央位置 Sの付近に定位させることができる。
[0067] 以上の原理、作用に基づき、図 6の聴取位置 P、すなわち、聴取位置 Pが近 、方の スピーカシステム 1の正面方向付近に位置している場合に、音像を中央付近に定位 させるための適切な条件について、幾何学的解析を行った。その結果、詳しい計算 過程は省略するが、中心聴取位置 Pcと各スピーカシステム 1, 4が略正三角形の頂 点付近に位置するような標準的な配置の場合は、スピーカシステム 1による音圧べク トル VIとスピーカシステム 2による音圧ベクトル V2とのレベル差を約 7. 5dBにすれ ば、聴取位置 Pにお 、て中央付近に音像定位させられることが分かった。
[0068] また中心聴取位置 Pcと各スピーカシステム 1, 4が直角 2等辺三角形の頂点付近に 位置するような場合、つまり各スピーカシステム 1、 4力 各聴取位置 Pc、 Pまでの前 後方向距離 D力 D=0. 5Wの位置関係になる場合についても解析した。この場合 には、スピーカシステム 1による音圧べクトノレ VIとスピーカシステム 2による音圧べタト ル V2とのレベル差を約 14dBにすれば、中央付近に音像定位させられることが分か つた o
[0069] このように、図 6の聴取位置 Pにおいて中央付近に音像定位させるためには、一般 的に 10dB前後の音圧レベル差が必要であることが分力つた。本実施の形態では図 5に示すように、中音域において 10dB前後の音圧レベル差があり、良好な中央音像 定位の効果が得られる。
[0070] 次に、本実施の形態におけるスピーカ装置の高音域における作用について、図 7 を参照しながら説明する。高音域においては、図 4の実線 Aに示すように第 2スピー 力ユニット 3、 6の音圧は減衰しているので、高音域における作用は第 1スピーカュ- ット 2、 5に依存する。
[0071] 図 7において、聴取位置 P力も遠い方の第 1スピーカユニット 5の音放射方向は、聴 取位置 Pの正面方向付近にある。一方、聴取位置 Pに近い方の第 1スピーカユニット 2の音放射方向は、聴取位置 Pに対して大幅に傾いている。このため聴取位置 Pから 遠い方の第 1スピーカユニット 5からの音は、第 1スピーカユニット 5の指向特性による 高域減衰を受けない。一方、聴取位置 Pに近い方の第 1スピーカユニット 2からの音 は、第 1スピーカユニット 2の指向特性による高域減衰を大きく受ける。
[0072] その結果、聴取位置 Pから遠い方の第 1スピーカユニット 5による高音域の音圧べク トル V2に対して、聴取位置 Pに近い方の第 1スピーカユニット 2による高音域の音圧 ベクトル VIを大幅に小さくすることができる。その結果、高音域の音像をディスプレイ 7の中央位置 Sの付近に定位させることができる。
[0073] 音響理論によれば、スピーカユニットの実効振動半径を a、波長定数を kとすると、 k a= l程度以下の周波数では無指向性であり、 ka = 2程度以上の周波数で指向性が 狭くなり始め、 ka = 3程度以上の周波数では大幅に指向性が狭くなることが知られて いる。本実施の形態のスピーカ装置では、第 1スピーカユニット 2、 5の口径は、例え ば 6. 5cmとされ、その実効振動半径は約 26mmである。従って ka = 2となる 4kHz付 近力 指向性が狭くなり、 ka = 3となる 6kHz付近以上は大幅に指向性が狭くなる。
[0074] このように本実施の形態によれば、第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカユニット 3 、6の放射音の位相差と位置関係に基づく上記の作用効果が小さくなる 4kHz以上 の周波数帯域では、第 1スピーカユニット 2、 5の指向性に基づく作用効果を利用する 。その結果、聴取位置 P力も遠い方のスピーカシステム 4による音圧ベクトル V2に対 して、聴取位置 Pに近い方のスピーカシステム 1による音圧ベクトル VIを十分に小さく するという作用効果が、中音域以上の全周波数帯域で得られる。
[0075] 以上、図 6および図 7を参照しながら、聴取位置 Pが近い方のスピーカシステム 1の 正面方向付近に位置している場合の作用 ·効果について述べた。一方、聴取位置 P が中心聴取位置 Pcに近づ 、た場合や、逆にスピーカシステム 1の正面付近力もさら に外側に移動した場合についても、解析、実験を行った。
[0076] 聴取位置 P力も遠い方のスピーカシステム 4による音圧ベクトル V2に対する、聴取 位置 Pに近い方のスピーカシステム 1による音圧ベクトル VIの必要な音圧減衰レべ ル差は、聴取位置 Pが中心聴取位置 Pcに近づくほど小さくて良 、。例えば聴取位置 Pが図 6における位置と中心聴取位置 Pcの中間にある場合の音圧レベル差は、解析 計算の結果約 4dBで十分な効果が得られることが判った。
[0077] つまり上述したように、聴取位置 Pが近い方のスピーカシステム 1の正面方向付近に ある場合に必要な上記音圧レベル差は約 7. 5dBであるので、その略半分のレベル で良いわけである。
[0078] 聴取位置 Pが中心聴取位置 Pcに近づくに従って、聴取位置 Pに対する第 1スピー 力ユニット 2、 5と第 2スピーカユニット 3、 6の距離の差も略比例して小さくなる。したが つて、中音域においては、距離差による音波の位相回転量が略比例して小さくなり、 位相回転による到達音どうしの干渉作用も小さくなるが、一方、中央付近に音像定位 させるために必要な音圧レベル差も略比例して小さくなる。
[0079] また高音域にぉ 、ても、聴取位置 Pが中心聴取位置 Pcに近づくに従って、聴取位 置 Pに対する近い方の第 2スピーカユニット 2の音放射方向の傾きが略比例して小さ くなり、音放射方向の傾きに起因する音圧レベル差は小さくなるが、一方、中央付近 に音像定位させるために必要な音圧レベル差も略比例して小さくなる。
[0080] 従って聴取位置 Pが近い方のスピーカシステム 1の正面方向付近にある場合に良 好な中央音像定位の効果を得ることができるように構成しておけば、つまりその聴取 位置で必要な上記音圧レベル差を確保できれば、聴取位置 Pが各スピーカシステム 1、 4の間のどこに来ても良好な中央音像定位の効果を得ることができる。つまり中央 音像定位が得られる聴取範囲を、両スピーカシステム 1、 4の間隔いっぱいまで拡大 することができる。
[0081] 逆に聴取位置 Pが近い方のスピーカシステム 1の正面方向付近にある場合での中 央音像定位の効果が不十分であれば、つまりその聴取位置で必要な上記音圧レべ ル差を確保できなければ、聴取位置 Pが各スピーカシステム 1、 4の間のどこに来ても 中央音像定位の効果は低くなる。
[0082] ただし実際上は中央力 の音像定位位置のズレが大きくなければ、実用的には十 分な中央音像定位の効果が得られる。例えば画面と一緒に視聴をする映画鑑賞のよ うな場合には、略中央に音像が定位しやすい傾向にある。従って、聴取位置 Pが、近 い方のスピーカシステム 1の正面方向付近にある場合の上記音圧レベル差が理想の 状態より小さくても、中央音像定位が得られる聴取範囲は狭くなるものの、実用的に は十分な効果を得ることが可能である。
[0083] 次に、聴取位置 Pがスピーカシステム 1の正面付近力もさらに外側に移動した場合 の解析計算結果にっ 、て説明する。例えば聴取位置 Pが近 、方のスピーカシステム 1の正面方向位置から WX 1Z2ほど左外側へ移動した場合、必要な上記音圧レべ ル差は約 9. 5dBであった。
[0084] また、中心聴取位置 Pcと各スピーカシステム 1, 4が直角 2等辺三角形の頂点付近 に位置するような場合、つまり各スピーカシステム 1、 4から各聴取位置 Pc、 Pまでの 奥行き方向距離 Dが D = 0. 5Wの位置関係になる場合についても、同様に解析計 算を行った。この場合は、聴取位置 Pが近い方のスピーカシステム 1の正面方向位置 から WX 1Z2ほど左外側へ移動した時、必要な上記音圧レベル差は約 14dBであつ た。
[0085] つまり聴取位置 Pがスピーカシステム 1の正面付近からさらに外側に移動した場合 に必要な上記音圧レベル差は、聴取位置 Pがスピーカシステム 1の正面方向付近に ある場合に必要な上記音圧レベル差と大差がないことが分力つた。
[0086] 従って上記音圧レベル差を、聴取位置 Pがスピーカシステム 1の正面方向付近にあ る場合に必要なレベルまたはそれよりも若干大きなレベルとすることにより、中央音像 定位が得られる聴取範囲を各スピーカシステム 1、 4の外側にまで拡大することができ る。
[0087] なお実際には先行音効果が働くので、上記音圧レベル差を上述の値よりも若干大 きくした方が良い結果が得られる。また逆に上記音圧レベル差が大きくなりすぎると、 音像は中央付近を通り越して聴取位置力 遠 、方のスピーカシステムに寄った位置 に定位する場合がある。このような場合には、中音域における第 1スピーカユニット 2、 5の音圧レベルと、第 2スピーカユニット 3、 6の音圧レベルとの間に、若干のレベル差 を設ければよい。
[0088] 次に、上記音圧レベル差を与える周波数範囲について詳しく説明する。本実施の 形態のスピーカ装置では図 5に示すように、約 1kHz以上の周波数帯域において、聴 取位置 Pから遠 、方のスピーカシステム 4による音圧ベクトル V2に対して、聴取位置 Pに近い方のスピーカシステム 1による音圧ベクトル VIが大幅に小さくなる。このよう に構成することにより、特に歌声やセリフなど音声に対して中央音像定位が得られる 聴取範囲拡大の高い効果が得られる。この理由を以下に説明する。
[0089] 人間の声の基本周波数は、男声の場合は 80Hz〜400Hz程度、女声や子供の声 の場合は 150Hz〜900Hz程度であり、どちら力と言えば低音域に近い。ところがこ れとは別に、人間の声を特徴付けるホルマントと呼ばれる特有の周波数スペクトルが 存在すること、そして特に母音のホルマントが重要であることが知られて 、る。
[0090] ホルマントは周波数が低 、方から、第 1ホルマント、第 2ホルマント、第 3ホルマントと 呼ばれている。言語の如何に関わらず、かつ男声、女声、子供の声を総合して、第 1 ホルマント周波数の範囲は 300Hz〜lkHz程度である。そして第 2ホルマント周波数 の範囲は 800Hz〜3kHz程度、第 3ホルマント周波数の範囲は 2. 5kHz〜4kHz程 度である。
[0091] 声の基本周波数、第 1ホルマント周波数、第 2ホルマント周波数、第 3ホルマント周 波数のいずれの周波数帯域が、中央音像定位の効果に最も大きな影響を与えるか について実験を行った。つまり、聴取位置 P力 遠い方のスピーカシステム 4から聴取 位置 Pに到達する音圧に対して、聴取位置 Pに近い方のスピーカシステム 1から到達 する音圧を大幅に減衰させるという制御を、上記の各周波数範囲ごとに行いながら 効果を確認した。
[0092] その結果、声の基本周波数である 150Hz〜900Hzの周波数帯域だけについて上 記制御を行った場合は、効果が非常に小さ力つた。そして第 2ホルマントの周波数範 囲を制御するのが効果が高ぐ第 3ホルマント周波数、第 1ホルマント周波数力 Sこれに 次いだ。さらに第 2ホルマント周波数と第 3ホルマント周波数の両方を制御すれば、非 常に高 、効果が得られることが見出せた。これは第 2ホルマントと第 3ホルマントの周 波数範囲力 人間の耳の感度の高い周波数帯域であることも寄与しているためと考 えられる。
[0093] なお上記の制御を行う周波数範囲を第 2ホルマント周波数と第 3ホルマント周波数 の全帯域としなくても、つまり 800Hz〜4kHzの中の一部の周波数帯域としても実用 的な効果が得られた。またその一部の周波数帯域の中では、 2kHz〜4kHz付近の 周波数帯域が特に効果的であった。そして前述の中音域を制御すれば、声の基本 周波数である 150Hz〜900Hzの周波数帯域を特に制御しなくても、十分な効果が 得られることも分力つた。従って、逆位相の音が同時に人間の耳に届くと違和感のあ る低い周波数帯域については、第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカユニット 3、 6 の放射音の位相をずらす必要のないことが明らかになった。
[0094] 一方、声の子音は高!、周波数成分を多く含んで!/、るので、上記の制御を高音域で も行うことにより、母音と子音の両方に対して中央音像定位の高い効果が得られる。 従って、人間の声の第 2ホルマント周波数および第 3ホルマント周波数の一部または 全部を含む中音域および高音域において上記の制御を行うことにより、特に歌声や セリフなど音声に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果を得るこ とができることが明らかになった。
[0095] 以上のように構成した本実施の形態のスピーカ装置を、マルチチャンネル再生機 器のセンタースピーカとして用いる実験を行った。つまりディスプレイの両側に配置し た一対のスピーカシステムの両方に、同一のセンターチャンネル出力信号を入力し た。その結果、ディスプレイの中央から大幅に外れた位置やさらには両側のスピーカ システムよりも外側の位置などのどのような位置で映画を視聴しても、セリフや歌声が 常にディスプレイの中央付近から聞こえてくる効果を十分に得ることができた。
[0096] また本実施の形態のスピーカ装置では、第 1スピーカユニット 2、 5を、聴取中心軸 X 1—X2から見て第 2スピーカユニット 3、 6よりも内側に配置したので、スピーカシステ ム 1、 4を前後方向に小型化できた。各スピーカユニットの他の配置構成も可能である 力 これについては後述する。
[0097] また本実施の形態のスピーカ装置では、第 1スピーカユニット 2、 5の低域を減衰さ せることにより、ネットワーク回路を図 3に示すような極めて簡単な構成とすることがで きた。その他の構成も可能である力 これについては後述する。
[0098] 以上説明したように、本実施の形態のスピーカ装置は、聴取中心軸 XI— X2から見 て両側に間隔をもって略対称な位置に設置される少なくとも一対のスピーカシステム 1、 4力ら成る。各スピーカシステム 1、 4は第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカュ- ット 3、 6を備える。各スピーカユニット 2、 3、 5、 6は、聴取中心軸 XI— X2から見て略 対称に配置される。各スピーカシステム 1、 4力 聴取中心軸 XI— X2を見る方向を 内側方向とした時、第 1スピーカユニット 2、 5は内側方向に音を放射するとともに少な くとも中音域以上を再生し、第 2スピーカユニット 3、 6はスピーカシステム 1、 4の正面 方向付近または第 1スピーカユニット 2、 5よりも外側方向に音を放射するとともに高音 域を減衰させる。スピーカシステム 1、 4の片方の正面方向付近の聴取位置に対して 、近い方のスピーカシステムの第 1スピーカユニットから到達する音と第 2スピーカュ ニットから到達する音が、中音域において互いに弱め合うように構成する。それにより 、聴取位置に近い方のスピーカシステム力 到達する中音域の音圧力 前記聴取位 置から遠!、方のスピーカシステム力 到達する中音域の音圧よりも減衰するように構 成する。
[0099] この構成により、中音域以上の全帯域において、聴取位置力 近い方のスピーカシ ステム力 到達する音圧を、聴取位置力 遠 、方のスピーカシステム力 到達する音 圧に対して大幅に低くすることができるので、中央音像定位が得られる聴取範囲拡 大の高い効果が得られる。また低音域では上記第 1スピーカユニットと上記第 2スピ 一力ユニットは互いに逆位相の音を放射しな 、ので、違和感のな ヽ自然な音質が得 られるとともに大音圧再生ができる。またスピーカユニット自体の指向特性だけに依 存した方法で中音域の放射特性を制御する必要がな!、ので、スピーカ装置を小型 化することが可能である。
[0100] 好ましくは、上記中音域を、人間の声の第 2ホルマント周波数および第 3ホルマント 周波数の一部または全部を含む周波数範囲とする。それにより、特に歌声やセリフな ど音声に対して中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果を得ることができ る。
[0101] また第 1スピーカユニット 2、 5を、聴取中心軸 XI— X2から見て第 2スピーカユニット 3、 6よりも内側に配置し、上記中音域において、第 1スピーカユニット 2、 5の放射音 の位相を第 2スピーカユニット 3、 6の放射音の位相よりも遅らせる構成とすることがで きる。それにより、中央音像定位が得られる聴取範囲拡大の高い効果が得られるとと もに、スピーカシステムを前後方向に小型化することができる。
[0102] また第 1スピーカユニット 2、 5の低音域を減衰させる構成とすることができる。
[0103] なお本実施の形態においては、第 1スピーカユニット 2、 5の音放射方向と聴取中心 軸 XI— X2との角度 j8を約 45° とした力 この角度 j8を 15° 〜90° としても本発明 の効果を得ることが可能である。
[0104] この角度 βを大きくすれば、スピーカシステム 1、 4の横幅方向の寸法を小さくするこ とができる。ただしこの場合は第 1スピーカユニット 2、 5の指向性により高音域が不足 しがちになるので、アンプなどで高音域をブーストするなどすればよい。
[0105] この角度 βを小さくすれば、スピーカシステム 1、 4の前後方向の寸法を小さくするこ とができる。ただしこの場合は本発明の効果が得られる聴取位置がスピーカシステム 1、 4から離れた前後位置となるので、スピーカシステムに求められる寸法と所望の聴 取範囲を勘案して角度 βを決めればよい。
[0106] また本実施の形態においては第 2スピーカユニット 3、 6の音放射方向を正面方向と したが、第 1スピーカユニット 2、 5よりも外側方向に音を放射すればよぐ必ずしも完 全に正面方向を向いている必要はない。すなわち、正面方向とは、発明の効果が得 られる範囲であれば、完全な正面方向に対して若干ずれた方向も含むものとする。ま た本実施の形態においては、第 2スピーカユニット 3、 6の音放射方向と第 1スピーカ ユニット 2、 5の音放射方向との角度 aを約 45°としたが、この角度 aを 15° 〜90° としても本発明の効果を得ることが可能である。
[0107] 第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカユニット 3、 6について可能な配置の例を、 図 8〜図 10に示す。
[0108] 図 8の配置では、第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカユニット 3、 6の前後方向位 置を揃えている。このように配置することにより、スピーカシステム 1、 4の前後方向の 寸法を小さくすることができる。かつ第 2スピーカユニットの放射音がディスプレイに遮 られにくくなるので、スピーカシステム 1、 4を後方に寄せて設置することができ設置の 自由度が向上する。
[0109] ただしこのような配置を取る場合は、片方のスピーカシステム 1の正面方向付近の 聴取位置に対して、第 1スピーカユニット 2からの到達距離と第 2スピーカユニット 3か らの到達距離が等しくなる。従って中音域において第 1スピーカユニット 2、 5の放射 音の位相を、第 2スピーカユニット 3、 6の放射音の位相に対して 180° 前後遅らせて おくことにより、上で述べたのと同様の本発明の作用効果を得ることができる。これは ネットワーク回路で実現してもよいし、各スピーカユニットごとにアンプを接続してアン プで位相制御をしてもょ 、。
[0110] 図 9の配置では、第 2スピーカユニット 3、 6の音放射方向を若干外側に向けている 。また図 10の配置では、第 2スピーカユニット 3、 6の音放射方向を若干内側に向け ている。その他、後述の実施の形態 3で示すようなスピーカユニット配置も可能であり 、様々な配置が可能である。
[0111] また本実施の形態においては、中音域において第 1スピーカユニットの放射音の位 相を第 2スピーカユニットの位相よりも 90° 程度遅らせた力 上述のように各スピーカ ユニットの配置位置関係に応じて適宜設計すればよぐ 90° 程度に限定されるもの ではない。例えば第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカユニットとの奥行き方向の 間隔ピッチ d2が大き 、ほど、与える位相遅れを小さくすればよ!、。
[0112] またさらには、各スピーカユニットの配置位置関係によっては位相を進める方がよい 場合も考えられ、要するに、近い方のスピーカシステムの第 1スピーカユニットから到 達する音と第 2スピーカユニットから到達する音が、中音域において互いに弱め合う ようにして、聴取位置に近い方のスピーカシステム力 到達する中音域の音圧力 聴 取位置から遠!、方のスピーカシステムカゝら到達する中音域の音圧よりも減衰するよう に、位相差を設計すればよい。ただし、本実施の形態のように 90° 前後の位相遅れ で設計をすれば、ネットワーク回路や各スピーカユニットの配置位置関係の設計が容 易になる。 90° +45° 程度の範囲とすれば設計が容易になる。
[0113] また本実施の形態では、片方のスピーカシステム 1の正面方向付近に聴取位置 P がある時に、距離 L2と距離 L3の差と、距離 L5と距離 L6の差が、同じ程度になるよう に構成したので、 90° の位相差を設けることが最良となったものである。このように構 成すれば、ネットワーク回路の構成が簡単にできる。
[0114] またスピーカユニットどうしの横幅方向や奥行き方向の間隔を大きくすると、上記作 用、効果が得られる中心周波数 (本実施の形態では約 2kHz)が低くなる。音声の中 央音像定位ィ匕に対して最も効果的な周波数帯域から、あまり外れないようにするのが 望ましい。
[0115] なお、第 1スピーカユニット 2、 5と第 2スピーカユニット 3、 6どうしの水平方向の間隔 ピッチ dlを大きくするほど、聴取位置 Pから遠い方のスピーカシステム 4による音圧べ タトル V2に対して、聴取位置 Pに近い方のスピーカシステム 1による音圧ベクトル VI を小さくできる効果を、より低い周波数力も得ることができる。
[0116] また本実施の形態においては、ネットワーク回路を 6dBZoct型とした力 例えば 1 2dBZoct型やその他の回路構成とすることも可能であることは言うまでもな 、。この 場合はネットワーク回路による位相回転の値が異なるので、スピーカユニットの配置 位置関係と合わせて適宜設計すればょ 、。ただしあまり高次のフィルター回路はスロ ープが急なために位相回転が大きいので、スロープの緩やかな 6dBZoct型や Qの 低!ヽ 12dBZoct型などが適して!/、る。
[0117] (実施の形態 2)
図 11は、本発明の実施の形態 2におけるスピーカ装置のネットワーク回路図、図 12 は同実施の形態 2におけるスピーカ装置の各スピーカユニットの周波数特性図であ る。本実施の形態において、各スピーカシステムのキャビネットと各スピーカユニット 2 、 3、 5、 6の仕様、配置などは実施の形態 1と同一である。
[0118] 本実施の形態 2が実施の形態 1と異なる点は、第 1スピーカユニット 2、 5の背面が密 閉されておらず低音も再生すること、および第 1スピーカユニット 2、 5の極性とネットヮ ーク回路の構成が異なることである。
[0119] 図 11に示すように高域カット用コイル L1から成る 6dBZoct型のネットワーク回路に より、第 2スピーカユニット 3、 6の高域を減衰させている。この点については実施の形 態 1と同じであるが、本実施の形態では第 1スピーカユニット 2、 5に対するネットヮー ク回路を、 2個のコンデンサ C、および 2個のコイル L2から成る移相回路としている。 そして第 1スピーカユニット 2、 5および第 2スピーカユニット 3、 6は、同極性でネットヮ ーク回路に接続されて!、る。図 11にお 、て、入力信号は入力端子（ + ) (— )に供給 されるようになっており、その信号は前段の増幅回路（図示せず）により増幅されて入 力される。
[0120] つまり図 12に示すように、第 1スピーカユニット 2、 5は、低域から高域までの全帯域 を再生するが、ネットワークの移相回路により中音域力も高音域にかけて位相が遅れ 、高音域では位相が反転する。
[0121] 各スピーカユニット 2、 3、 5、 6の軸上の同一測定距離における周波数特性は、図 1 2に示す通りである。第 1スピーカユニット 2、 5の音圧周波数特性を破線 Bで、その位 相周波数特性を破線 Dで示す。第 2スピーカユニット 3、 6の音圧周波数特性を実線 Aで、その位相周波数特性を実線 Cで示す。なお第 1スピーカユニット 2、 5の低音域 の音圧が第 2スピーカユニット 3、 6の低音域の音圧よりも若干低いのは、第 1スピーカ ユニット 2、 5の口径力 S小さいためである。
[0122] 本実施の形態の構成によれば、中音域力 高音域にかけては実施の形態 1と同様 の周波数特性が得られる。従って中音域力 高音域にかけては、本実施の形態でも 実施の形態 1で述べたのと同様の作用、効果が得られる。さらに本実施の形態では 第 1スピーカユニット 2、 5が低音域を再生するので、第 1スピーカユニット 2、 5の背面 を密閉する必要がない。
[0123] 以上のように構成することにより本実施の形態 2のスピーカ装置は、実施の形態 1で 説明した効果にカ卩えて、第 1スピーカユニット 2、 5の背面を密閉しなくてもよいので各 スピーカシステム 1、 4の内部の構造を簡略ィ匕できる。
[0124] なお本実施の形態では、例えば、第 1スピーカユニット 2、 5を口径 6. 5cm、第 2ス ピー力ユニット 3、 6を口径 8cmとする力 各スピーカユニット 2、 3、 5、 6を、例えば全 て同一仕様のフルレンジ型ユニット等とすることも可能である。このように構成すれば 、スピーカシステム 1、 4の構成を簡略ィ匕することができる。
[0125] (実施の形態 3)
図 13は、本発明の実施の形態 3におけるスピーカ装置のスピーカユニット配置図、 図 14は同スピーカ装置のネットワーク回路図、図 15は同スピーカ装置の各スピーカ ユニットの周波数特性図である。図 13において第 1スピーカユニット 12、 15、第 2スピ 一力ユニット 13、 16、ディスプレイ 17は、実施の形態 1と全く同じものなので、これら の説明は省略する。
[0126] 本実施の形態 3が実施の形態 1と異なる点は、各スピーカシステム 11、 14の形状、 つまりキャビネット l la、 14aの形状、各スピーカユニット 12、 13、 15、 16の配置関係 、および第 1スピーカユニット 12、 15の極性である。第 1スピーカユニット 12、 15の背 面は、実施の形態 1と同様に密閉されている。
[0127] 第 1スピーカユニット 12、 15は、第 2スピーカユニット 13、 16よりも外側に配置される とともに、内側方向に音を放射するように配置されている。そして第 2スピーカユニット 13、 16は正面方向に音を放射するように配置されており、第 1スピーカユニット 12、 1 5よりも外側方向に音を放射する。聴取中心軸 XI— X2に対する第 1スピーカュ-ット 2、 5の音放射方向の角度は、実施の形態 1と同じく約 45°である。
[0128] 第 1スピーカユニット 12、 15と、第 2スピーカユニット 13、 16どうしの水平方向の間 隔ピッチは、実施の形態 1と同じく約 9cmである。また奥行き方向の間隔ピッチも実施 の形態 1と同じく約 4cmである。また第 1スピーカユニット 12、 15と第 2スピーカュ-ッ ト 13、 16は、実施の形態 1と同じく水平に配列されている。また各スピーカシステム 1 1、 14と、中心聴取位置 Pcおよび聴取位置 Pとの位置関係は、実施の形態 1と同じで ある。
[0129] 図 14に示すように、本実施の形態のネットワーク回路は実施の形態 1と同じ回路構 成である力 第 1スピーカユニット 12、 15力 第 2スピーカユニット 13、 16と同じ極性 で接続されて ヽる点が相違する。
[0130] 各スピーカユニット 12、 13、 15、 16の軸上の同一測定距離における周波数特性は 、図 15に示す通りである。第 1スピーカユニット 12、 15の音圧周波数特性を破線 Bで 、その位相周波数特性を破線 Dで示す。第 2スピーカユニット 13、 16の音圧周波数 特性を実線 Aで、その位相周波数特性を実線 Cで示す。
[0131] 図 15から分力るように本実施の形態では、実施の形態 1とは逆に、中音域から高音 域にかけて第 1スピーカユニット 12、 15の放射音の位相を、第 2スピーカユニット 13、 16の放射音の位相よりも 90° 程度進めている。
[0132] 以上のように構成することにより、実施の形態 1で述べたのと同じ作用、効果が得ら れる。なぜならば本実施の形態では、第 1スピーカユニット 12、 15を第 2スピーカュ- ット 13、 16よりも外側に配置している力 である。そのため、図 13に示すように、聴取 位置 Pから遠い方のスピーカシステム 14の第 1スピーカユニット 15から聴取位置 Pま での距離 L15は、第 2スピーカユニット 16から聴取位置 Pまでの距離 L16よりも 4cm ほど長くなる。
[0133] 第 1スピーカユニット 15の放射音の位相は、中音域において、第 2スピーカユニット 16の放射音の位相よりも既に 90° 程度進んでいるので、両者の聴取位置 Pでの到 達音の位相差は減少することになる。そのために、第 1スピーカユニット 15からの到 達音と第 2スピーカユニット 16からの到達音の位相差は 0° に近づき、両者の放射音 は強め合う。
[0134] 一方、聴取位置 P力も近い方のスピーカシステム 11の第 1スピーカユニット 12から 聴取位置 Pまでの距離 L 12は、第 2スピーカユニット 13から聴取位置 Pまでの距離 L3 よりも 4cmほど短い。
[0135] 第 1スピーカユニット 12の放射音の位相は、中音域において、第 2スピーカユニット 13の放射音の位相よりも既に 90° 程度進んでいるので、両者の聴取位置 Pでの到 達音の位相差は増大することになる。そのために、第 1スピーカユニット 15からの到 達音と第 2スピーカユニット 16からの到達音の位相差は 180° に近づき、両者の放 射音は弱め合う。
[0136] このように、本実施の形態では、実施の形態 1で説明したのと全く同じ作用、効果が 得られる。さらに本実施の形態では、第 1スピーカユニット 13、 16を第 1スピーカュ- ット 12、 15よりも外側に配置したことにより、第 1スピーカユニット 12、 15の放射音が ディスプレイに遮られにくくなるので、各スピーカシステム 11、 14を後方に寄せて設 置することができる。
[0137] 従って本実施の形態のスピーカ装置は、実施の形態 1で説明した効果にカ卩えて、 各スピーカシステム 11、 14を後方に寄せて設置することができ、設置の自由度が向 上する。
[0138] (実施の形態 4)
図 16は、本発明の実施の形態 4におけるスピーカ装置を構成する、左側のスピー カシステム 21を示す斜視図である。第 1スピーカユニット 22は内側方向に音を放射し 、第 2スピーカユニットは正面方向付近に音を放射するように配置されている。また、 第 1スピーカユニット 22と第 2スピーカユニット 23が、互いに上下の位置関係で配置 されるように、キャビネット 2 laに取り付けられて 、る。
[0139] 各スピーカユニット 22、 23の構成は、実施の形態 1で説明したものと同じ仕様であ る。またネットワーク回路の構成も同じである。
[0140] このように構成することにより、上述と同様の本発明の作用、効果が得られるばかり でなぐスピーカシステム 21を横幅方向に小型化することができる。
[0141] なお本実施の形態では、例えば、第 1スピーカユニット 22の口径を 6. 5cm、第 2ス ピー力ユニットの口径を 8cmとする力 第 2スピーカユニットの口径を小さくするなどし て、さらにスピーカシステムの横幅寸法を小さくすることが可能である。
[0142] (実施の形態 5)
図 17は、本発明の実施の形態 5におけるスピーカ装置を構成する、左側のスピー カシステム 31を示す斜視図である。キャビネット 31aの形状、第 2スピーカユニット 33 の構成は、実施の形態 1と同じである。
[0143] 本実施の形態においては、第 1スピーカユニットをマルチウェイ構成としており、第 1 スピーカユニットの低域側 32aと第 1スピーカユニットの高域側 32bとで構成している 。例えば、第 1スピーカユニットの低域側 32aは口径 6. 5cmのミツドレンジユニット、 第 1スピーカユニットの高域側 32bは口径 2. 5cmのドーム型ツイータとする。両者の クロスオーバ周波数は約 8kHzとする。
[0144] このように構成することにより、上述と同様の本発明の作用、効果が得られるばかり でなぐ音質自体を向上させることができる。つまり第 1スピーカユニットが 1個だけの 場合は、口径が数 cm程度のフルレンジユニットや中高音用ユニットを用いることが多
V、ので、高音域の周波数の高!、帯域の再生能力や音質が十分でな 、場合がある。 本実施の形態によれば、第 1スピーカユニットの高域側 32bには専用のツイ一タを用
V、ることができるので、優れた高音域の音質を得ることができる。
[0145] なおこの場合は、第 1スピーカユニットの高域側 32bの低域側の再生周波数帯域、 つまりクロスオーバ周波数について配慮が必要である。なぜならば小口径のツイータ は指向性が広いのでクロスオーバ周波数を低くしすぎると、聴取位置力 遠い方の 第 1スピーカユニットから聴取位置に到達する高音域の音圧に対して、聴取位置に 近い方の第 1スピーカユニットから到達する高音域の音圧を大幅に小さくするという作 用が減少してしまうからである。
[0146] このため本実施の形態では、例えば、クロスオーバ周波数を 8kHzとし、口径 2. 5c mドーム型ツイータの実効振動半径において ka = 2 (kは波長定数、 aは実効振動半 径)となって指向性が狭くなり始める周波数とする。
[0147] (実施の形態 6)
図 18は、本発明の実施の形態 6におけるスピーカ装置を構成する、左側のスピー カシステム 41を示す斜視図である。キャビネット 41aの水平面内形状、第 1スピーカ ユニット 42、第 2スピーカユニット 43は実施の形態 1と同じであり、その配置位置関係 も実施の形態 1と同じである。またネットワーク回路も実施の形態 1と同じである。
[0148] 本実施の形態においては、第 1スピーカユニット 42と第 2スピーカユニット 43はマル チチャンネル再生用のセンタースピーカとして用 、られ、マルチチャンネル再生用の フロント用スピーカシステムのスピーカユニット 48と一体的にスピーカ装置を構成して いる。スピーカユニット 48は、例えば、口径 8cmのフルレンジ型ユニットとする。
[0149] このように構成することにより、上述と同様の本発明の作用、効果が得られるばかり でなぐ独立したセンタースピーカを設置する必要のな!、簡便なマルチチャンネル再 生用スピーカ装置を実現することができる。
[0150] (実施の形態 7)
図 19は、本発明の実施の形態 7におけるスピーカ装置の構成図である。図 19にお いて、左側のスピーカシステム 51には、第 1スピーカユニット 52、第 2スピーカユニット 53が取り付けられている。右側のスピーカシステム 54には、第 1スピーカユニット 55、 第 2スピーカユニット 56が取り付けられている。第 1スピーカユニット 52、 55と第 2スピ 一力ユニット 53、 56の配置関係は、実施の形態 1と同じである。
[0151] 但し、本実施の形態においては、第 1スピーカユニット 52、 55は、例えば、口径 6.
5cmのフルレンジ型ユニット、第 2スピーカユニット 53、 56は、例えば、口径 8cmのフ ルレンジ型ユニットとする。
[0152] 端子 TCに供給されるセンターチャンネル信号は、 2つの経路に分割される。一方 の経路に供給されるセンターチャンネル信号は、 6dBZoct型のハイパスフィルタ 57 により中音域と高音域を通過させてから、インバータ 58で位相を反転させてアンプ（ C) 59に入力され、第 1スピーカユニット 52、 55を駆動する。他方の経路に供給され るセンターチャンネル信号は、 6dBZoct型のローパスフィルタ 60により高音域を減 衰させてから、アンプ (R+C) 61とアンプ（L+C) 62に入力され、第 2スピーカュ-ッ ト 53、 56を駆動する。つまり、ハイパスフィルタ 57とローパスフィルタ 60は、端子 TC に供給されるセンターチャンネル信号の周波数特性を調整して供給することとなる。
[0153] 端子 TR、 TLからそれぞれ入力される、フロントの Rチャンネル信号と Lチャンネル 信号はそれぞれアンプ (R + C) 61とアンプ (L + C) 62に入力され、第 2スピーカュ- ット 53、 56で再生される。つまり第 2スピーカユニット 53、 56は、センターチャンネル の高音域を減衰させた信号とフロントチャンネルの信号が重畳された信号が入力さ れ、併せて再生するように構成される。
[0154] このように構成したことにより、センターチャンネノレ信号については、第 1スピーカュ ニット 52、 55と第 2スピーカユニット 53、 56に印加される入力信号の特性は、実施の 形態 1で説明したものと同じになる。従ってセンターチャンネル信号に対して本発明 の作用、効果が発揮され、センターチャンネルの音声信号に対して中央音像定位が 得られる聴取範囲拡大の高い効果を得ることができる。
[0155] 以上のように構成することにより、合計 4個という最少のスピーカユニット数で、セン ターチャンネルとフロント L'Rチャンネルを再生するスピーカ装置を実現することがで きる。 [0156] 本実施の形態によれば、センター用スピーカシステムがフロント用スピーカシステム と一体的に構成されているので、独立したセンター用スピーカシステムを設置する必 要がない。し力も、センターチャンネルの音声信号に対して高い中央音像定位効果 が得られ、なおかつローコストかつ小型のマルチチャンネル再生用スピーカ装置を実 現することができる。
[0157] なお、本発明のスピーカ装置を上下対称に配置することにより、左右方向の中央音 像定位ィ匕のみならず、高さ方向に音像を中央定位化させることもできる。
[0158] 本発明は、以上の実施の形態で説明した例に限定されるものでないことは言うまで もない。
産業上の利用可能性
[0159] 本発明のスピーカ装置によれば、歌声やセリフなど音声に対しても中央音像定位 が得られる聴取範囲拡大の効果が高ぐ違和感のない自然な音質が得られまた大音 圧再生ができさらにまた小型化も可能であるので、一般の 2チャンネルステレオ音響 再生機器やマルチチャンネル音響再生機器ばカゝりでなぐテレビ用音響再生機器、 車載用音響再生機器、パソコン内蔵音響再生機器、ポータブル音響再生機器など、 電子機器全般の音響再生用に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1スピーカユニット及び第 2スピーカユニットを各々有する一対のスピーカシステム と、
入力信号の周波数特性を調整する信号調整部とを備え、
前記一対のスピーカシステムを聴取中心軸に対して対称に設置したとき、前記各第 1スピーカユニット及び前記各第 2スピーカユニットは、前記聴取中心軸に対して互い に対称に配置されるスピーカ装置にぉ 、て、
前記各スピーカシステム力 前記聴取中心軸を見る方向を内側方向とした時、前記 第 1スピーカユニットは内側方向に音を放射し、前記第 2スピーカユニットは前記スピ 一力システムの正面方向または前記第 1スピーカユニットよりも外側方向に音を放射 するように配置され、
前記信号調整部は、前記第 1スピーカユニットが少なくとも中音域以上の音を放射 し、前記第 2スピーカユニットが高音域を減衰させた再生音を放射するとともに、前記 スピーカシステムの一方の正面方向の聴取位置に対して、近い方に位置する前記ス ピーカシステムの前記第 1スピーカユニットから到達する音と前記第 2スピーカュ-ッ トから到達する音が、相互の位相差により中音域にぉ 、て互いに弱め合うように前記 入力信号を調整するように構成され、
近い方に位置する前記スピーカシステムから到達する中音域の音圧が、前記聴取 位置に力 遠い方に位置する前記スピーカシステム力 到達する中音域の音圧より も減衰することを特徴とするスピーカ装置。
[2] 前記中音域を、人間の声の第 2ホルマント周波数および第 3ホルマント周波数の一 部または全部を含む周波数範囲とした請求項 1に記載のスピーカ装置。
[3] 前記第 1スピーカユニットを、前記聴取中心軸力も見て前記第 2スピーカユニットより も内側に配置するとともに、
前記中音域において、前記第 1スピーカユニットの放射音の位相を前記第 2スピー 力ユニットの放射音の位相よりも遅らせる、請求項 1または 2に記載のスピーカ装置。
[4] 前記第 1スピーカユニットを、前記聴取中心軸力も見て前記第 2スピーカユニットより も外側に配置するとともに、 前記中音域において、前記第 1スピーカユニットの放射音の位相を前記第 2スピー 力ユニットの放射音の位相よりも進める、請求項 1または 2に記載のスピーカ装置。
[5] 前記第 1スピーカユニットの低音域を減衰させる、請求項 1乃至 4のいずれか 1項に 記載のスピーカ装置。
[6] 前記第 1スピーカユニットと前記第 2スピーカユニットを互いに上下となる位置関係 に配置した、請求項 1乃至 5のいずれか 1項に記載のスピーカ装置。
[7] 前記第 1スピーカユニットをマルチウェイ構成とした、請求項 1乃至 6のいずれか 1項 に記載のスピーカ装置。
[8] 前記スピーカシステムをマルチチャンネル再生用のセンタースピーカとして機能さ せることにより、マルチチャンネル再生用のフロント用スピーカシステムとセンタースピ 一力が一体ィ匕した構成を有する請求項 1乃至 7のいずれか 1項に記載のスピーカ装 置。
[9] 前記第 2スピーカユニットに、センターチャンネルの高音域を減衰させた信号とフロ ントチャンネルの信号を重畳して供給する、請求項 8に記載のスピーカ装置。
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