(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力する音声の音域に応じた水平方向における所定の指向角を有する第１のスピーカーユニットと、
前記第１のスピーカーユニットを挟んで鉛直方向において互いに反対側に配置されると共に前記第１のスピーカーユニットの前記指向角より出力する音声の音域に応じた水平方向における大きな指向角を有する一対の第２のスピーカーユニットとを備え、
前記第１のスピーカーユニットの中心から前記一対の第２のスピーカーユニットの中心までの距離が同じにされると共に前記第１のスピーカーユニットと前記一対の第２のスピーカーユニットが同じ方向を向くように配置され、
前記一対の第２のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域を、前記第１のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域に対して高域側にシフトした
スピーカーシステム。
【請求項２】
前記一対の第２のスピーカーユニットの口径を前記第１のスピーカーユニットの口径より小さくした
請求項１に記載のスピーカーシステム。
【請求項３】
前記第１のスピーカーユニットと前記一対の第２のスピーカーユニットが向く方向を正面方向として角度０°としたときに、
前記角度０°において前記一対の第２のスピーカーユニットの音圧レベルの和を前記第１のスピーカーユニットの音圧レベルの５０％以下にした
請求項１に記載のスピーカーシステム。
【請求項４】
前記第１のスピーカーユニットの中心から前記第２のスピーカーユニットの中心までの距離を１００ｍｍ以下にした
請求項１に記載のスピーカーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピーカーシステムについての技術分野に関する。詳しくは、第１のスピーカーユニットを挟んで鉛直方向において互いに反対側に配置され第１のスピーカーユニットの指向角より大きな指向角を有する一対の第２のスピーカーユニットを設けて高音域における聴取範囲の拡大を図る技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の音域において音声を出力するスピーカーユニットを備えたスピーカーシステムがある。
【０００３】
このようなスピーカーシステムは、例えば、筐体に少なくとも一つのスピーカーユニットが配置され、スピーカーユニットから所定の音域の音声が出力される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
スピーカーユニットとしては、低音を出力するウーハー、中音を出力するミッドレンジ、高音を出力するツイーターの他、低音から高音までの音域を出力するフルレンジタイプのものがある。
【０００５】
【特許文献１】特許４１２７１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなスピーカーユニットは出力する音声の音域に応じた水平方向における指向性を有しており、高音域になるに従って指向角が小さくなり聴取範囲が狭くなるため、スピーカーシステムに対する水平方向における聴取者の位置によっては音声の聴取、特に、高音域の音声の聴取が困難になる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明スピーカーシステムは、上記した問題点を克服し、高音域における聴取範囲の拡大を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
スピーカーシステムは、上記した課題を解決するために、出力する音声の音域に応じた水平方向における所定の指向角を有する第１のスピーカーユニットと、前記第１のスピーカーユニットを挟んで鉛直方向において互いに反対側に配置されると共に前記第１のスピーカーユニットの前記指向角より出力する音声の音域に応じた水平方向における大きな指向角を有する一対の第２のスピーカーユニットとを備え、前記第１のスピーカーユニットの中心から前記一対の第２のスピーカーユニットの中心までの距離が同じにされると共に前記第１のスピーカーユニットと前記一対の第２のスピーカーユニットが同じ方向を向くように配置され、前記一対の第２のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域を、前記第１のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域に対して高域側にシフトしたものである。
【０００９】
従って、スピーカーシステムにあっては、第１のスピーカーユニットの指向角の水平方向における外側の角度範囲において高域の音声が一対の第２のスピーカーユニットから出力される。また、第２のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域が、第１のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域に対して高域側にシフトされているので、角度０°（正面方向）付近において第２のスピーカーユニットから出力される音声が第１のスピーカーユニットから出力される音声のノイズになり難く、また、合成された音声信号の高音域における音圧レベルの低下を抑制することができる。
【００１０】
上記したスピーカーシステムにおいては、前記一対の第２のスピーカーユニットの口径を前記第１のスピーカーユニットの口径より小さくすることが望ましい。
【００１１】
一対の第２のスピーカーユニットの口径を第１のスピーカーユニットの口径より小さくすることにより、第２のスピーカーユニットの指向角が第１のスピーカーユニットの指向角より確実に大きくなる。
【００１４】
上記したスピーカーシステムにおいては、前記第１のスピーカーユニットと前記一対の第２のスピーカーユニットが向く方向を正面方向として角度０°としたときに、前記角度０°において前記一対の第２のスピーカーユニットの音圧レベルの和を前記第１のスピーカーユニットの音圧レベルの５０％以下にすることが望ましい。
【００１５】
角度０°において一対の第２のスピーカーユニットの音圧レベルの和を第１のスピーカーユニットの音圧レベルの５０％以下にすることにより、第２のスピーカーユニットから出力される音声が第１のスピーカーユニットから出力される音声に対して影響を及ぼし難い。
【００１６】
上記したスピーカーシステムにおいては、前記第１のスピーカーユニットの中心から前記第２のスピーカーユニットの中心までの距離を１００ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００１７】
第１のスピーカーユニットの中心から第２のスピーカーユニットの中心までの距離を１００ｍｍ以下にすることにより、音声の再生帯域において第１のスピーカーユニットから出力された音声と第２のスピーカーユニットから出力された音声とが干渉し難い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明スピーカーシステムは、出力する音声の音域に応じた水平方向における所定の指向角を有する第１のスピーカーユニットと、前記第１のスピーカーユニットを挟んで鉛直方向において互いに反対側に配置されると共に前記第１のスピーカーユニットの前記指向角より出力する音声の音域に応じた水平方向における大きな指向角を有する一対の第２のスピーカーユニットとを備え、前記第１のスピーカーユニットの中心から前記一対の第２のスピーカーユニットの中心までの距離が同じにされると共に前記第１のスピーカーユニットと前記一対の第２のスピーカーユニットが同じ方向を向くように配置され、前記一対の第２のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域を、前記第１のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域に対して高域側にシフトしている。
【００１９】
従って、指向性が高くなり高音域における聴取範囲を拡大することができる。また、第２のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域が、第１のスピーカーユニットに対して入力される音声信号の周波数帯域に対して高域側にシフトされているので、角度０°（正面方向）付近において第２のスピーカーユニットから出力される音声が第１のスピーカーユニットから出力される音声のノイズになり難く、また、合成された音声信号の高音域における音圧レベルの低下を抑制することができる。
【００２０】
請求項２に記載した発明にあっては、前記一対の第２のスピーカーユニットの口径を前記第１のスピーカーユニットの口径より小さくしている。
【００２１】
従って、第２のスピーカーユニットの指向角が第１のスピーカーユニットの指向角より確実に大きくなり、高音域における聴取範囲の拡大を簡単な構成により実現することができる。
【００２４】
請求項３に記載した発明にあっては、前記第１のスピーカーユニットと前記一対の第２のスピーカーユニットが向く方向を正面方向として角度０°としたときに、前記角度０°において前記一対の第２のスピーカーユニットの音圧レベルの和を前記第１のスピーカーユニットの音圧レベルの５０％以下にしている。
【００２５】
従って、角度０°において第１のスピーカーユニットから出力された音声の音質を劣化させることなく、音声が合成されたときの指向角を高めることができる。
【００２６】
請求項４に記載した発明にあっては、前記第１のスピーカーユニットの中心から前記第２のスピーカーユニットの中心までの距離を１００ｍｍ以下にしている。
【００２７】
従って、第１のスピーカーユニットから出力された音声と第２のスピーカーユニットから出力された音声との干渉による音圧の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明スピーカーシステムを実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。
【００２９】
以下の説明においては、スピーカーユニットが向く方向を前方（正面方向）とし指向角における角度０°として上下前後左右の方向を示す。指向角は一定の音圧レベルの音声を聞き取ることができるスピーカーユニット毎の固有の角度範囲である。
【００３０】
尚、以下に示す前後左右の方向は、説明の便宜上示すものであり、本発明はこれらの方向に限定して適用されることはない。
【００３１】
［全体構成］
先ず、スピーカーシステムの全体構成について説明する（図１参照）。
【００３２】
スピーカーシステム１は、筐体２にツイーターとして設けられた第１のスピーカーユニット３及び第２のスピーカーユニット４、４と、ミッドレンジとして設けられた第３のスピーカーユニット５と、ウーハーとして設けられた第４のスピーカーユニット６、６とが配置されて成る。
【００３３】
第１のスピーカーユニット３、第２のスピーカーユニット４、４、第３のスピーカーユニット５及び第４のスピーカーユニット６、６は何れも正面方向（角度０°）を向き、それぞれ出力する音声の音域に応じた水平方向における所定の指向角を有している。
【００３４】
第２のスピーカーユニット４、４は第１のスピーカーユニット３を挟んで上下に配置され、第２のスピーカーユニット４、４の出力する音声の音域に応じた水平方向における指向角β、βは第１のスピーカーユニット３の出力する音声の音域に応じた水平方向における指向角αより大きくされている。
【００３５】
第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４は、ミッドレンジとして設けられた第３のスピーカーユニット５の、例えば、上方に配置され、ウーハーとして設けられた第４のスピーカーユニット６、６は、第３のスピーカーユニットの、例えば、下方に配置されている。
【００３６】
第２のスピーカーユニット４、４は口径が第１のスピーカーユニット３の口径より小さくされ、第２のスピーカーユニット４、４の振動板の直径は、例えば、１９ｍｍとされ、第１のスピーカーユニット３の振動板の直径は、例えば、２５ｍｍとされている。
【００３７】
第２のスピーカーユニット４、４は出力される音声に関する特性が同じであり、第２のスピーカーユニット４、４には同じ周波数帯域の音声信号が入力されるように構成されている。
【００３８】
スピーカーシステム１にあっては、音声の再生帯域が、例えば、２０ＫＨｚまでにされている。
【００３９】
［第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットの指向性］
次に、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４の指向性について説明する（図２乃至図５参照）。
【００４０】
図２は、無限大バッフルに第１のスピーカーユニット３の振動板３ａと第２のスピーカーユニット４、４の振動板４ａ、４ａとが取り付けられたものとして、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４の指向性を示すグラフ図である。周方向に水平方向の角度（指向角）を示し０°は正面方向（前方）の角度であり、例えば、３０°は正面から左方に３０°、３３０°は正面から右方へ３０°を示す。半径方向は音圧レベルを示す。図２には、角度０°において第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４から同じ音圧レベルの音声が出力されるものとして、第１のスピーカーユニット３及び第２のスピーカーユニット４、４の指向角に対する音圧レベルを示している。
【００４１】
図２に示すように、第２のスピーカーユニット４、４は第１のスピーカーユニット３より指向角が大きく、第１のスピーカーユニット３は第２のスピーカーユニット４、４に対して正面（０°）から水平方向へ角度が大きくなるに従って音圧レベルが低下することが解る。
【００４２】
図３乃至図５は、周波数に対する音圧レベルを示すグラフ図であり、角度０°（正面）と角度３０°と角度６０°における周波数に対する音圧レベルを示している。図３は第１のスピーカーユニット３から出力される音声の音圧レベルを示し、図４は第２のスピーカーユニット４、４から出力される音声の音圧レベルを示し、図５は第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４から出力される音声を合成したときの音圧レベルを示している。横軸は周波数であり、縦軸は音圧レベルである。
【００４３】
第１のスピーカーユニット３においては、図３に示すように、角度３０°で２０ＫＨｚ付近での音圧の低下が著しく角度６０°で１０数ＫＨｚでの音圧の低下が著しいが、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４を合成したときには、第１のスピーカーユニット３における上記した３０°、６０°での音圧レベルの低下が改善されていることが解る。このように第１のスピーカーユニット３の上下に第２のスピーカーユニット４、４を配置することにより、指向性が高くなり高音域における聴取範囲を拡大することができる。
【００４４】
また、スピーカーシステム１にあっては、第２のスピーカーユニット４、４の口径が第１のスピーカーユニット３の口径より小さくされている。
【００４５】
従って、第２のスピーカーユニット４、４の出力する音声の音域に応じた水平方向における指向角が第１のスピーカーユニット３の出力する音声の音域に応じた水平方向における指向角より確実に大きくなり、高音域における聴取範囲の拡大を簡単な構成により実現することができる。
【００４６】
さらに、高音域における聴取範囲の拡大を実現するための構成として、第１のスピーカーユニット３より口径が小さい第２のスピーカーユニット４、４を第１のスピーカーユニット３の上下に配置しているため、スピーカーシステム１を不必要に大きくすることなく高音域における聴取範囲を拡大することができる。
【００４７】
［第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットに対して入力される音声信号］
次に、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４に対して入力される音声信号について説明する（図６及び図７参照）。
【００４８】
上記のように、スピーカーシステム１には異なる指向角を有する第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４が設けられ、即ち、二種類のスピーカーユニットが設けられている。このように二種類のスピーカーユニットを有するスピーカーシステムにおいては、二種類のスピーカーユニットにそれぞれ所定の周波数帯域の音声信号Ｓ１、Ｓ２が入力され、これらの音声信号Ｓ１、Ｓ２はネットワークによって接続される。このとき二種類のスピーカーユニットからそれぞれ出力される音声の音圧レベルが不連続であると、図６に示すように、合成された音声信号Ｓ１２において特定の周波数帯域での音圧レベルの低下（ディップ）が生じてしまう。このような音圧レベルの低下は一方の音声信号Ｓ１の立ち下がりと他方の音声信号Ｓ２の立ち上がりとがクロスすることにより生じてしまう。
【００４９】
そこで、スピーカーシステム１においては、上記のような特定の周波数帯域での音圧レベルの低下の発生を防止するために、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４に対して略同じ周波数帯域の音声信号Ｓ３、Ｓ４をそれぞれ入力するようにしている（図７参照）。このとき第２のスピーカーユニット４、４に対して入力される音声信号Ｓ４の周波数帯域は、第１のスピーカーユニット３に対して入力される音声信号Ｓ３の周波数帯域に対して高域側に若干シフトされている。このような高域側への若干のシフト、即ち、所定の値だけシフトすることにより、角度０°付近において第２のスピーカーユニット４、４から出力される音声が第１のスピーカーユニット３から出力される音声のノイズになり難く、また、合成された音声信号Ｓ３４の高音域における音圧レベルの低下を抑制することが可能となる。
【００５０】
上記のように第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４に対して略同じ周波数帯域の音声信号を入力することにより、図７に示すように、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４にそれぞれ音声信号Ｓ３、Ｓ４が入力されたときに、第１のスピーカーユニット３から出力される音声の音圧レベルと第２のスピーカーユニット４、４から出力される音声の音圧レベルとが連続的に繋がるようにネットワークによって接続される。
【００５１】
従って、音声信号Ｓ３の立ち下がりと音声信号Ｓ４の立ち上がりとがクロスすることがなく、特定の周波数帯域における音圧レベルの低下の発生が防止され、音声の出力帯域の全域における音質の向上を図ることができる。
【００５２】
［第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットの音圧レベルの関係］
次に、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４の音圧レベルの関係について説明する（図８及び図９参照）。
【００５３】
スピーカーシステム１にあっては、角度０°において第２のスピーカーユニット４、４の音圧レベルの和が第１のスピーカーユニット３の音圧レベルの５０％以下にされている。
【００５４】
従って、角度０°において、第１のスピーカーユニット３から出力される音声の音圧レベルが、例えば、９０ｄｂのときに、第２のスピーカーユニット４、４から出力される音声の音圧レベルの和が、例えば、８４ｄｂ以下にされている。
【００５５】
図８は、無限大バッフルに第１のスピーカーユニット３の振動板３ａと第２のスピーカーユニット４、４の振動板４ａ、４ａとが取り付けられたものとして第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４の指向性を示すグラフ図である。周方向に水平方向の角度（指向角）を示し０°は正面方向（前方）の角度であり、半径方向は音圧レベルを示す。
【００５６】
図９は、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４から出力された音声が合成されたときの指向性を示すグラフ図であり、音声が合成されたときには角度０°から水平方向に離れた角度においても高い音圧レベルが維持されていることが解る。
【００５７】
上記のように、角度０°において第２のスピーカーユニット４、４の音圧レベルの和を第１のスピーカーユニット３の音圧レベルの５０％以下にすることにより、第２のスピーカーユニット４、４から出力される音声が第１のスピーカーユニット３から出力される音声に対して影響を及ぼし難い。従って、角度０°において第１のスピーカーユニット３から出力された音声の音質を劣化させることなく、音声が合成されたときの指向角を高めることができる。
【００５８】
［第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットの距離］
次に、第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４の距離について説明する（図１０参照）。
【００５９】
スピーカーシステム１にあっては、第１のスピーカーユニット３の中心Ｐ１から第２のスピーカーユニット４、４の中心Ｐ２、Ｐ２までの距離Ｌ、Ｌが同じにされており、例えば、１００ｍｍ以下にされている。また、距離Ｌ、Ｌは、好ましくは、５０ｍｍ以下である。
【００６０】
一般に、聴取者は、スピーカーシステム１から出力される音声を１ｍ以上離れた聴取点において聴取する。
【００６１】
そこで、例えば、距離Ｌ、Ｌが５０ｍｍの場合に、第１のスピーカーユニット３の中心Ｐ１から１ｍ離れた聴取点Ｑを考慮すると、聴取点Ｑから第２のスピーカーユニット４、４の中心Ｐ２、Ｐ２までの距離は１．００１２５ｍとされる。このとき聴取点Ｑから中心Ｐ１までの距離と聴取点Ｑから中心Ｐ２までの距離との差は１．２５ｍｍと小さく、スピーカーシステム１の音声の再生帯域である２０ＫＨｚまでの範囲では第１のスピーカーユニット３から出力された音声と第２のスピーカーユニット４、４から出力された音声との干渉による音圧の低下を生じ難い。   また、例えば、距離Ｌ、Ｌが１００ｍｍの場合に、第１のスピーカーユニット３の中心Ｐ１から１ｍ離れた聴取点Ｑから第２のスピーカーユニット４、４の中心までの距離は略１．００５ｍとされる。このとき聴取点Ｑから中心Ｐ１までの距離と聴取点Ｑから中心Ｐ２までの距離との差は略５ｍｍと小さく、スピーカーシステム１の音声の再生帯域である２０ＫＨｚまでの範囲では第１のスピーカーユニット３から出力された音声と第２のスピーカーユニット４、４から出力された音声との干渉による音圧の低下を生じ難い。
【００６２】
尚、第１のスピーカーユニット３の中心Ｐ１からの聴取点Ｑまでの距離が大きくなるに従って聴取点Ｑから中心Ｐ１までの距離と聴取点Ｑから中心Ｐ２までの距離との差が小さくなるため、第１のスピーカーユニット３の中心Ｐ１からの聴取点Ｑまでの距離が大きくなるに従って音声の干渉は生じ難くなる。
【００６３】
従って、上記したように、第１のスピーカーユニット３の中心Ｐ１から第２のスピーカーユニット４、４の中心Ｐ２、Ｐ２までの距離Ｌ、Ｌを１００ｍｍ以下にすることにより、干渉による音質の低下を防止することができる。また、距離Ｌ、Ｌを５０ｍｍ以下にすることにより干渉による音質の低下の防止と言う効果を一層高めることができる。
【００６４】
［その他］
上記には、大きな指向角を有する一対のスピーカーユニットがこれより小さな指向角を有するスピーカーユニットの上下に配置された例として、ツイーターとして用いられた第１のスピーカーユニット３と第２のスピーカーユニット４、４を示した。
【００６５】
しかしながら、このような構成とされた三つのスピーカーユニットの例はツイーターに限られることはなく、ミッドレンジ、ウーハー及びフルレンジの何れにおいても適用することが可能である。
【００６６】
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図２乃至図１０と共に本発明の実施の形態を示すものであり、本図は、スピーカーシステムの斜視図である。
【図２】第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットの指向性を示すグラフ図である。
【図３】図４及び図５と共に周波数に対する音圧レベルを示すものであり、本図は、第１のスピーカーユニットから出力される音声の音圧レベルを示すグラフ図である。
【図４】第２のスピーカーユニットから出力される音声の音圧レベルを示すグラフ図である。
【図５】第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットから出力される音声を合成したときの音圧レベルを示すグラフ図である。
【図６】二種類のスピーカーユニットからそれぞれ出力される音声の音圧レベルが不連続である場合の例を示す模式図である。
【図７】二種類のスピーカーユニットからそれぞれ出力される音声の音圧レベルが連続された例を示す模式図である。
【図８】角度０°において第２のスピーカーユニットの音圧レベルの和が第１のスピーカーユニットの音圧レベルの５０％以下にされたときの第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットの指向性を示すグラフ図である。
【図９】第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットから出力された音声が合成されたときの指向性を示すグラフ図である。
【図１０】第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットの距離について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…スピーカーシステム、３…第１のスピーカーユニット、４…第２のスピーカーユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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