JP3992974B2

JP3992974B2 - スピーカー装置

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Publication number: JP3992974B2
Application number: JP2001385088A
Authority: JP
Inventors: 義人丸尾
Original assignee: 義人丸尾
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: DE60232928D1; EP1225787A2; EP1225787B1; JP2002291086A; EP1225787A3; US6778675B2; US20020097886A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカー装置に係り、特に、室内で使用するスピーカー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スピーカー装置が複数のスピーカーからなるスピーカーシステムとして構成され、各々のスピーカーからは、低域、中域、高域等の周波数帯域に分割して音声信号として出力されるマルチウェイスピーカーシステムが広く利用されている。
【０００３】
複数のスピーカーを用いて周波数帯域毎に出力することにより、スピーカー装置が再生可能となる周波数帯域を広く取ることができる。
【０００４】
ここで、従来のスピーカー装置を図を用いて説明する。
【０００５】
図１は、従来におけるスピーカー装置の一構成例の図である。
【０００６】
図１のスピーカー装置１は、エンクロージャー２にウーハー（低音用スピーカー）３と、スコーカー（中音用スピーカー）４と、ツイーター（高音用スピーカー）５とからなるスピーカーユニット６が、バッフル板（前壁）７に設置されている。また、エンクロージャー後壁にはスピーカーユニット６とアンプ接続用の入力端子を接続するネットワークが構成されている。
【０００７】
通常、スピーカー装置１は、スピーカーユニット６がリスナー側に向くように所定の間隔を置いて左右に２台並置される。ここで、室内に設置されたスピーカー装置１をリスナーが聞く場合における音波の流れを図を用いて説明する。
【０００８】
図２は、従来のスピーカー装置からの音波の流れを示す一例の図である。
【０００９】
図２において、室内８にスピーカー装置１があり、ウーハー３、スコーカー４、ツイーター５は、リスナー９の方向に向けられている。
【００１０】
スピーカー装置１は、直接放射型であるため、リスナー９はある程度の音の広がり感を得ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スピーカー装置１から出力される音波は、音の広がり感を得ることができるが音の立ち上がりが悪い。この音の立ち上がりの悪さを改善するために各スピーカーユニットにホーンを取り付けたスピーカー装置も存在するが、スピーカー装置にホーンを取り付けると、今度は音の広がり感を得ることができない。
【００１２】
このように、従来のスピーカー装置１は、音の広がり感と音の立ち上がりが両立しないという問題がある。
【００１３】
ここで、室内におけるインパルスの応答性の一例を図３に示す。
【００１４】
図３に示すように、空間には直接波、初期反射波、及び高次反射波（残響）の音波が存在し、直接波は一番先にリスナー９に到来する。また、初期反射波は、主として、両側壁方向から到来するので、直接波と比較すると、リスナー９に対し広角度で、且つ遅延して到来する。更に、高次反射波は、周囲を繰り返し反射しながら四方からランダムにリスナー９に到来するので、遅延は初期反射波よりも大きく、且つ幅広い減衰パターンを持つ。
【００１５】
上述した音波の空間的な三次元の絡み合いが、リスナー９に雄大なスケール感を持った豊かな音の広がり感を与える。また、前記初期反射波の存在は、明瞭度、音量感を増強させるとともに、各スピーカーからの音を融合させ、見事なハーモニーを創り出すという大きな役割を果たしている。
【００１６】
しかしながら、スピーカー装置１は、一枚のバッフル板（前壁）７に取り付けられたスピーカーユニット６からの直接音の音圧が、初期反射波及び高次反射波に比べて高くなるため、初期反射波及び高次反射波による音をマスクしてしまう。また、直接波、初期反射波、及び高次反射波が同時にリスナー９に届くため、時間差の無い衝立状の音になってしまう。
【００１７】
また、従来のスピーカー装置１のようなマルチウェイスピーカーシステムは、１か所から音が出力されている場合と異なり、１つの音楽や声がスピーカー毎に出力され、直接リスナー９に到来するため、リスナー９は不自然な音として聞くことになる。
【００１８】
上述で説明したように、従来のスピーカー装置１では、元からある音声と音場情報を正しく再現することができない。
【００１９】
また、図４は、スピーカーユニットの指向感度特性を示す一例の図である。指向感度特性はスピーカーの基準軸上より外れた角度での周波数レスポンスを指す。図４では、基準軸から０°、３０°、６０°の角度を有し、且つ基準軸上の点から等距離にある測定点で、夫々が同様の条件下で周波数レスポンスの測定を行った結果を示している。
【００２０】
図４によれば、スピーカーユニットの感度特性は指向性毎に異なり、周波数帯域が高域（高音）になると基準軸より外れた角度での感度が劣化する。一方、高域になるほど波長が短いため、他の帯域と比べて同一時間領域での音の情報量が多い。このような状況を考慮すると、元からある音声と音場情報を正しく再現させるには、高域における音質を劣化させないために、最初にリスナーに到来させる等の高域を優位にしたスピーカー装置が必要となる。
【００２１】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、元からある音声と音場情報を正しく再現することができるスピーカー装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００２３】
異なる周波数帯域を出力する複数のスピーカーからなるスピーカー装置において、前記スピーカー装置からの音を聞くリスナーに対し、高い周波数帯域を放射するスピーカーの放射方向は、低い周波数帯域を放射するスピーカーの放射方向より前記リスナーに向けて設置されており、更に、前記スピーカー装置を上から見た場合、前記複数のスピーカーの開口部の中心が同一直線上にあることを特徴とする。
【００２４】
請求項１記載の発明によれば、波長が短く、指向性が鋭い高い周波数帯域を、他のスピーカーより放射される低い周波数帯域より先にリスナーに到来させることができ、高域の優位性を得ることができる。更に、音響の中心を合わせることによりリスナーは自然な音の広がり感を得ることができる。
【００２５】
請求項２に記載された発明は、異なる周波数帯域を出力する複数のスピーカーからなるスピーカー装置において、前記スピーカー装置からの音を聞くリスナーに対し、高い周波数帯域を放射するスピーカーの位置は、低い周波数帯域を放射するスピーカーの位置より前記リスナーに近い位置に設置されており、更に、前記スピーカー装置を上から見た場合、前記複数のスピーカーの開口部の中心が同一直線上にあることを特徴とする。
【００２６】
請求項２記載の発明によれば、波長が短く、指向性が鋭い高い周波数帯域を、他のスピーカーより放射される低い周波数帯域より先にリスナーに到来させることができ、高域の優位性を得ることができる。更に、音響の中心を合わせることによりリスナーは自然な音の広がり感を得ることができる。
【００２９】
請求項３に記載された発明は、前記複数のスピーカーの少なくとも２つのスピーカーの開口部の中心が同一の高さにあることを特徴とする。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、リスナーは音像の定位を明確に認識することができる。
【００３１】
請求項４に記載された発明は、異なる周波数帯域を出力する複数のスピーカーとからなるスピーカー装置において、前記複数のスピーカーは低音用ウーハーと、中音用スコーカーと、高音用ツイーターとを有し、前記ウーハーは上向きに設置され、前記スコーカーは前記スピーカー装置からの音を聞くリスナーに対して所定の傾きを有するように設置され、前記ツイーターは前記リスナーに向けられ、更に前記複数のスピーカーの最前列に設置されており、更に、前記複数のスピーカーは、前記高音用ツイーターと同一の周波数帯域を出力するリボンツイーターを有し、前記高音用ツイーターと前記リボンツイーターは直列に接続し、前記ウーハーのホーンに前記リスナーと逆向きに設置されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項４記載の発明によれば、スピーカーの指向感度特性を考慮し、周波数帯域が高くなるほど、スピーカーの向きをリスナー側に傾け、更に、リスナーに近い位置に設置することにより、波長が短く、指向性が鋭い高い周波数帯域を、他のスピーカーより放射される低い周波数帯域より先にリスナーに到来させることができ、高域の優位性を得ることができる。更に、前記高音用ツイーターとリボンツイーターとを同一の周波数帯域で使用することにより高域における音圧が上昇し、また、前記高音用ツイーターと逆向きにすることにより、それぞれ直接波と反射波を用いて指向性の拡大を図り、更に、両者を直列接続することにより、高域がのび、高域の優位性を得ることができる。
【００３５】
請求項５に記載された発明は、前記スコーカーと前記ツイーターは、前記リスナーの耳の位置と同位置の高さに設置されていることを特徴とする。
【００３６】
請求項５記載の発明によれば、前記スコーカーと前記ツイーターとをリスナーの耳の位置と同位置に設置することにより、ミリ秒単位の時間での高域の優位性を得ることができる。更に、音の先行音効果によりリスナーは音像の定位を明確に認識することができる。
【００３７】
請求項６に記載された発明は、前記ホーンにバスレフポート（バスレフ用の穴）を設けていることを特徴とする。
【００３８】
請求項６記載の発明によれば、バスレフポートからの音と他のスピーカーユニットからの音が１つの音となり、立体的な音場感のある音をリスナーに提供することができる。また、音のぶつかりにより「うなり」も生じる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００４０】
図５は、本発明におけるスピーカー装置の外観を示す図である。
【００４１】
図５のスピーカー装置１１はエンクロージャー１２と、円錐足部１３と、中高域用スピーカー部１４とを備えるように構成されている。
【００４２】
また、図６は、図５のスピーカー装置を一部破断した側面図の一例である。
【００４３】
図６のスピーカー装置１１はエンクロージャー１２と、円錐足部１３と、支柱１５と、低音用ホーン１６と、低音用のウーハー１７と、中音用のスコーカー１８と、高音用のツイーター１９と、リボンツイーター２０と、円柱２１、２２と、固定版２３と、取り付け板２４と、サランネット２５とを有するように構成されている。ここで、図６のスピーカー装置１１は、音の立ち上がりを良くするため、放射方式をオールホーン型にする。
【００４４】
図６において、主軸方向に最も強い指向性を有する高域の音波を出力するツイーター１９は、リスナー９の耳の高さとするために、エンクロージャー１２の外部に円柱２１、２２を設置し、更に、その上に固定板２３と取り付け板２４を設置し、取り付け板２４にツイーター１９をリスナー９に対してスピーカー装置１１の最前列となるように設置する。上述のような配置を行うことで、ツイーター１９からの高域の音波を他のスピーカーよりも早くリスナー９に到来させ、高域優位のスピーカーシステムとすることができる。
【００４５】
中域の音波を出力するスコーカー１８は低域と高域の中間であるため、指向性も両者の中間になるので、リスナー９側に所定の角度をつけて設置する。図６のスコーカー１８は、リスナー９に対して垂直方向から１４°リスナー側に傾かせている。ここで、傾き角度１４°は試行によって得られた角度ではあるが、スコーカーの設置角度においてはこの限りではなく、その許容範囲は、０°を超えて３７°未満であればよい。
【００４６】
なお、スコーカー１８のホーン開口部の中心点の高さは、側面から見たツイーター１９の中心と同じ高さとする。このように設置することにより、高音と中音の音源の位置を合わせることで、音源の定位を明確にすることができる。
【００４７】
低域の音波を出力するウーハー１７は、指向性が弱いので、エンクロージャー１２に上向きに設置する。
【００４８】
また、低音用ホーン１６にはバスレフポートを設け、更にツイーター１９と逆向きにリボンツイーター２０を設置し、ツイーター１９と逆向きに音波を放射して反射波がリスナーへ届くようにする。つまり、ツイーター１９とリボンツイーター２０を逆向きにすることにより、直接波及び反射波により指向性を拡大することができる。また、同一の周波数帯域を使用することにより音圧を上昇させ、更に、ネットワーク上直列に接続することで、高域がのび、高域の優位性につながる。
【００４９】
また、この構成により、低音、中音と高音とが低音用ホーン１６の中又は低音用ホーンの上の空間で融合され、各スピーカーから出力されたばらばらの音が１つの音となり、立体的な音場感のある音をリスナー９に提供することができる。また、同時に音のぶつかりにより「うなり」も生じることができる。
【００５０】
なお、リボンツイーター２０はリボン方式であるため超高域まで音を出力することができるが、過度特性が悪いため、直接波としてではなく初期反射波又は高次反射波として用いる。
【００５１】
円錐足部１３は、スピーカーからの振動を床に与えないようにし、スピーカー装置１１からの音を明確にしている。
【００５２】
次に、本発明におけるスピーカー装置１１の各スピーカーユニットの設置内容を図を用いて詳細に説明する。
【００５３】
図７は、本実施例の分解透視図の一例である。
【００５４】
図７において、ウーハー１７は所定の長さに切ったバッフル板３２に設けた取り付け穴２６に、バッフル板３２よりウーハー１７の外周部２７の厚みだけ上に出張るようにその振動板を上向きに載せる。取り付けは外周部に複数あるネジ穴２８よりボルト２９を用いて行う。
【００５５】
低音用ホーン１６は所定の長さに切り、バスレフポートとツイーター１９の支柱の穴を開けておき、この板を釘で止め接着し、更に、所定の長さに切ったバッフル板３２に木ネジで固定して接着する。なお、本実施例では、バスレフポートの穴の径をΦ９０ｍｍとするが、穴の径の大きさはこの限りではない。
【００５６】
上述の方法にて作成された低音用ホーン１６をエンクロージャー１２上に載せて位置を調整し、バッフル板３２の下に支柱１５を４本用いて固定する。更に、低音用ホーン１６とエンクロージャー１２の接触部も接着する。
【００５７】
箱の容積は１００リッター以上とし、ホーンを載せた場合の高さの上限は、音の広がり感を確保する為６００ｍｍ以下とする。
【００５８】
低音用ホーン１６は、その下方開口部の一辺がウーハー１７の外経と同じ４００ｍｍ、上方開口部の一辺が５００〜７５０ｍｍ，高さは２５０ｍｍ，傾斜角度は１１０°〜１３０°とする。
【００５９】
スコーカー１８及びツイーター１９を所定の高さに維持固定する円柱２１、２２は、その高さを３００〜４００ｍｍとし、スコーカー１８に使用するホーンは塩化ビニール板もしくはアルミで作製する。
【００６０】
前記ホーンの全体は扇型になり、下方開口部はコンプッレションドライバーのスロー卜の円周と同じ長さ、上方開口部は、低音と中音の境の周波数における一波長の長さと同じにする。また、ホーンの高さは１７０ｍｍとする。
【００６１】
前記ホーンをコンプレッションドライバーに取り付け固定する円形板３０を作製する。直径はコンプレッションドライバー上に貼られたパッキンと同じとし、内側の穴はコンプレッションドライバーのスロートよりやや大きい径で開ける。更に、ボルトで固定する穴を開け、前記ホーンと接着する。
【００６２】
スコーカー１８は、固定板２３の後部に円形板３０を介してスピーカー装置１１の垂直方向から１４°前方に角度をつけて設置する。円形板３０は中心部を木ネジで固定している。落下防止の為、両側にＬ字金具を取り付ける。
【００６３】
なお、スコーカー１８のホーン開口部の中心点は、床からの高さをツイーター１９の中心点の高さと同一とすることにより、音が異なる位置から出力されずに所定の位置から出力することができ、音像が定位する。
【００６４】
ツイーター１９は、エンクロージャー１２の前面に位置し前面開口部の高さは、床から１０５０ｍｍとし、取り付け板２４に開けられた取り付け穴３１に、ツイーター１９を開口部を前面に向け嵌合装着する。
【００６５】
リボンツイーター２０は、低音用ホーン１６内に位置し、放射角度を低音用ホーン１６と同一（１１０°〜１３０°）とし、Ｌ字金具によって固定する。
【００６６】
なお、最前列のツイーター１９とはネットワーク上直列に接続する。これにより、ツイーター１９及びリボンツイーター２０から同一周波数帯域の出力を容易に行うことができ、高域の音圧、指向性を優位にしている。リボンツイーター２０はリボン方式であるため、初期反射波、高次反射波再生用として用いる。
【００６７】
また、スピーカー装置１１は低音用ホーン１６の開口上部、ツイーター１９、及びスコーカー１８を覆うようにサランネット２５を張る。なお、ツイーター１９の高さと向きをリスナー９の耳の高さに合わせる。
【００６８】
次に、本発明における各スピーカーユニットを接続するネットワークについて、図を用いて説明する。
【００６９】
図８は、本実施例におけるネットワーク回路構成の一例の図である。
【００７０】
図８においては、アンプからの入力信号に対し周波数を選別するフィルタを通して各スピーカーに供給する。また、Ｃ１〜Ｃ４は周波数のローカット又はハイカット用のコンデンサーであり、Ｌ１〜Ｌ４はローカット又はハイカット用のコイルである。
【００７１】
ここで、ウーハー１７への入力信号は、ウーハー１７の制動を悪くするコイルを廃してコンデンサーのみとする。また、ウーハー１７からの逆起電力がネットワークのアースラインを通って他のユニットの音質を劣化させるのを防ぐためにバイワイヤリング方式を利用してアンプから別々に配線を行う。
【００７２】
図９は、本実施例の平面図の一例である。
【００７３】
図９のように平面的に各ユニットを見た場合、ツイーター１９、スコーカー１８、ウーハー１７、及びリボンツイーター２０の開口部の中心を同一直線上にすることにより、音響の中心が揃い、自然な音の広がり感を得ることができる。つまり、ツイーター１９による先行音効果と共に音の出ている方向をリスナー９に正確に認識させることができる。
【００７４】
次に、実際に室内で本発明のスピーカー装置１１を聞く場合の音声信号の流れを図を用いて説明する。
【００７５】
図１０は、本実施例における室内での音波の流れを示す一例の図である。
【００７６】
図１０において、リスナー９はスピーカー装置１１のツイーター１９からの直接音を最初に聞き、次にスコーカー１８からの直接音を聞くことになる。この場合、最初に聞こえた方向に音源を感じる「先行音効果」により、リスナー９は音源の発生場所を認識することができる。つまり、音像の定位を明確に認識することができる。
【００７７】
また、低音用ホーン１６の中又は低音用ホーン１６の上の空間でウーハー１７からの低音波とリボンツイーター２０からの高音波と、スコーカー１８からの中音波とが、初期反射波及び高次反射波と時間的な差を有して空間領域で融合され一つの音となり、調和がとれて、且つ音の広がり感が得られる音波をリスナー９に提供することができる。なお、スピーカー装置１１は、各スピーカーはホーン型であるため、音の立ち上がりも良い。
【００７８】
本発明のスピーカー構造により、片チャンネルにおける各音域や左右チャンネルにおける夫々の音が混ざり合って濃密な音を生成し、直接音と反射音や残響ともぶつかり合って「うなり」を生じ、雄大なスケール感を持った豊かな音を体感することができる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態は一例であってこれに限定されるものではない。図面に示した実施の形態以外のものでも発明に含まれる事がありうる。また、実施の形態における構成の一部については、均等の範囲で別の構成に置き換えることも可能である。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、スピーカーユニットの音の放射方式をオールホーン型にすることにより音の立ち上がりを良くすると同時に、複数のスピーカーから出力される音声信号を、各スピーカーの配置を高域が優位になるように、到来する時間領域を調整することで、音源を調和させ音の広がり感を得ることができるスピーカー装置を提供することができる。また、楽器や声の直接音と反射音の時間を明確にし立体的な音を提供することができる。
【００８１】
更に、最初に聴こえた方向に音源を感じる「先行音効果」により、高域周波数を出力するスピーカーに音源が集まり、実際に出力されていない低域や中域の音が出ているように聞くことができ一体感のある音を聞くことができる。
【００８２】
また、リスナーが正しい指向性により音を得ることができるため、耳の鼓膜や骨が不用に振動せず自然な音を得ることができる。
【００８３】
上記に示した効果に伴い、本発明におけるスピーカー装置を用いて、元からある音声と音場情報を正しく再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来におけるスピーカー装置の一構成例の図である。
【図２】従来のスピーカー装置からの音波の流れを示す一例の図である。
【図３】室内におけるインパルスの応答性を示す一例の図である。
【図４】スピーカーユニットの指向感度特性を示す一例の図である。
【図５】本発明におけるスピーカー装置の外観を示す図である。
【図６】図５のスピーカー装置を一部破断した側面図の一例である。
【図７】本実施例の分解透視図の一例である。
【図８】本実施例におけるネットワーク回路構成の一例の図である。
【図９】本実施例の平面図の一例である。
【図１０】本実施例における室内での音波の流れを示す一例の図である。
【符号の説明】
１、１１スピーカー装置
２、１２エンクロージャー
３、１７ウーハー
４、１８スコーカー
５、１９ツイーター
１３円錐足部
１５支柱
１６低音用ホーン
２５サランネット

Claims

異なる周波数帯域を出力する複数のスピーカーからなるスピーカー装置において、
前記スピーカー装置からの音を聞くリスナーに対し、高い周波数帯域を放射するスピーカーの放射方向は、低い周波数帯域を放射するスピーカーの放射方向より前記リスナーに向けて設置されており、
更に、前記スピーカー装置を上から見た場合、前記複数のスピーカーの開口部の中心が同一直線上にあることを特徴とするスピーカー装置。
異なる周波数帯域を出力する複数のスピーカーからなるスピーカー装置において、
前記スピーカー装置からの音を聞くリスナーに対し、高い周波数帯域を放射するスピーカーの位置は、低い周波数帯域を放射するスピーカーの位置より前記リスナーに近い位置に設置されており、
更に、前記スピーカー装置を上から見た場合、前記複数のスピーカーの開口部の中心が同一直線上にあることを特徴とするスピーカー装置。
前記複数のスピーカーの少なくとも２つのスピーカーの開口部の中心が同一の高さにあることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカー装置。
異なる周波数帯域を出力する複数のスピーカーとからなるスピーカー装置において、
前記複数のスピーカーは低音用ウーハーと、中音用スコーカーと、高音用ツイーターとを有し、前記ウーハーは上向きに設置され、前記スコーカーは前記スピーカー装置からの音を聞くリスナーに対して所定の傾きを有するように設置され、前記ツイーターは前記リスナーに向けられ、更に前記複数のスピーカーの最前列に設置されており、
更に、前記複数のスピーカーは、前記高音用ツイーターと同一の周波数帯域を出力するリボンツイーターを有し、前記高音用ツイーターと前記リボンツイーターは直列に接続し、前記ウーハーのホーンに前記リスナーと逆向きに設置されていることを特徴とするスピーカー装置。
前記スコーカーと前記ツイーターは、前記リスナーの耳の位置と同位置の高さに設置されていることを特徴とする請求項４に記載のスピーカー装置。
前記ホーンにバスレフポートを設けていることを特徴とする請求項４又は５に記載のスピーカー装置。