(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の指向角度を有する第１の再生周波数域と第１の指向角度よりも狭い第２の指向角度を有する第２の再生周波数域とを含む周波数特性を有した第１及び第２のスピーカユニットと、これら第１及び第２のスピーカユニットを正面側に取り付けたキャビネットとを備えたスピーカシステムにおいて、
前記キャビネットは、
前記第１及び第２のスピーカユニットを、各スピーカユニットの音響中心を通る中心軸を当該キャビネットの背面方向側で交点を有して交わらせると共に、この交点を含む一平面に対して面対称になるように配置し、
前記第１及び第２のスピーカユニットのそれぞれの音響中心間の距離を、少なくとも前記第１及び第２のスピーカユニットのそれぞれを点音源とした場合の前記スピーカシステムの前記第１の再生周波数域における指向角度、前記スピーカユニットの数、及び音の波数により決定し、
前記平面と前記第１及び第２のスピーカユニットの前記各中心軸とが成すそれぞれの角度を、前記第１及び第２のスピーカユニットを同時に使用した場合の前記スピーカシステムの前記第２の再生周波数域における指向角度が、前記スピーカシステムの前記第１の再生周波数域における指向角度と略同一になる角度に決定することを特徴とするスピーカシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低周波数域と高周波数域とを同角度の指向角度で制御した構造のスピーカシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカシステム（キャビネット、スピーカユニット等を含む）に用いられるスピーカの指向性は、低域の周波数と高域の周波数とでは特性が相違する。
【０００３】
例えば、低域の音（スピーカ径７７ｍｍ、１．２５ｋＨｚ）では図６に示すように全体に広がった円状の指向性が得られる。
【０００４】
これに対して、高域の音（スピーカ径７７ｍｍ、８ｋＨｚ）では図７に示すように指向性は狭まる形となる。
【０００５】
一方、劇場、映画館、体育館等においては、図８に示すように、観客がいるエリア（実線）に集中的に音が集まるようにしたい。
【０００６】
しかし、低域においては指向性が広いので、図８の点線のエリアまで広がる。このため、観客がいるエリアに集中的に音が集まるようにする場合は、スピーカユニットの前に例えば特開平６−１３３３８５号（特許文献１）のようなホーンを取り付けて、低域の音、高域の指向性を制御していた。
【特許文献１】特開平６−１３３３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、低域になるほど、大きなホーンを取り付けなければならないので、それなりの大きな部屋、取付場所が必要となると共にキャビネット自体が大型になるという課題があった。
【０００８】
また、高域では、指向性の形は変わらないので、目的のエリアに高域の音を集めようとすると、角度を変えたホーンを作成しなければならないという課題があった。
【０００９】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、ホーンを使うことなく所定のエリアに対して低域、高域の両方をカバーできる指向性のスピーカシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の指向角度を有する第１の再生周波数域と第１の指向角度よりも狭い第２の指向角度を有する第２の再生周波数域とを含む周波数特性を有した第１及び第２のスピーカユニットと、これら第１及び第２のスピーカユニットを正面側に取り付けたキャビネットとを備えたスピーカシステムにおいて、
前記キャビネットは、
前記第１及び第２のスピーカユニットを、各スピーカユニットの音響中心を通る中心軸を当該キャビネットの背面方向側で交点を有して交わらせると共に、この交点を含む一平面に対して面対称になるように配置し、
前記第１及び第２のスピーカユニットのそれぞれの音響中心間の距離を、少なくとも前記第１及び第２のスピーカユニットのそれぞれを点音源とした場合の前記スピーカシステムの前記第１の再生周波数域における指向角度、前記スピーカユニットの数、及び音の波数により決定し、
前記平面と前記第１及び第２のスピーカユニットの前記各中心軸とが成すそれぞれの角度を、前記第１及び第２のスピーカユニットを同時に使用した場合の前記スピーカシステムの前記第２の再生周波数域における指向角度が、前記スピーカシステムの前記第１の再生周波数域における指向角度と略同一になる角度に決定する
ことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、ホーンを前面に取り付けなくとも、希望のエリアに対して低周波数域と高周波数域の両方を同指向角度にて制御することができる。また、ホーンを必要としないため、キャビネットを小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
一般に低域では指向性が広いので、例えば観客のエリアだけで済むのに係わらす、このエリア以外の周りにも放射している。本来は低域及び高域でも、ここのエリアだけにした方が非常に効率がよい。このため、本願発明は、２本のスピーカで低域と高域の両方をカバーできるようにした。
【００１３】
本実施の形態のスピーカシステムは、Ｒ側（右側音）のスピーカシステム、Ｌ側（左側音）のスピーカシステムの２つのステレオシステムとして用いられるのが好ましい。
【００１４】
本実施の形態では、Ｒ側の構成を一例にして説明する。
【００１５】
本実施の形態のスピーカシステムは、２本のスピーカユニットを内蔵して低域と高域の両方を同角度の指向角度で制御できるものである。
【００１６】
このため、スピーカユニットの前部にホーンを取り付ける必要が無いため、キャビネット構造を小型化でき、かつ場所を選ばないで設置できる。
【００１７】
ここで、指向角度について定義しておく。本実施の形態の指向角度とは、音圧レベルが正面軸上での値に比べ６ｄＢ下がった角度までを指向角度と称する。
【００１８】
また、本実施の形態における低周波数域とは、指向角度が３６０度となる周波数域を指し、高周波数域とは、指向角度が１２０度以下になる周波数のことである。
【００１９】
図１は本実施の形態のスピーカシステムの概略構成図である。但し、図１はアッパーキャビネットを除いている。
【００２０】
図１に示すように、スピーカシステム１のロアキャビネット１ａの正面側は底辺が長い略二等辺三角形の形状をしている。そして、ロアキャビネット１ａは、底板１４と一体化されたバッフル面板２を垂直に設けている。このバッフル面板２は、中央（正面軸１８）を基準にして右側バッフル面板２ａと左側バッフル面２ｂとを有し、中央が約１２０度の挟角にされている。また、バッフル面板２ａ、２ｂは底辺側がＬ型の壁面３ａ、３ｂを構成している。
【００２１】
また、バッフル面板２ａのＬ型の壁面３ａ、バッフル面板２ｂのＬ型の壁面３ｂを囲むようにバスレフポート板４が設けられ、このバスレフポート板４と壁面とで形成する空間で低音を共鳴させている。
【００２２】
さらに、バッフル面板２ａ、２ｂには、例えば口径が約７７ｍｍのスピーカユニット６、７が取り付けられている。このスピーカユニット６、７はセンターキャップ８、９とコーン振動紙１０、１１、磁石１２、１３等から構成されており、センターキャップ８、９の中心軸１５、１６がバッフル面板２の正面軸１８に対してそれぞれ約３０度（例えば誤差±０．５度）の角度になるように取り付けられている。
【００２３】
また、アッパーキャビネットと接続するためのネジ２０、２１がバッフル面板２ａとＬ型の壁面３ａとの連結部に、バッフル面板２ｂとＬ型の壁面３ｂとの連結部に設けられている。さらに、バッフル面板２は頂点の角度が約１２０度のハッチングネット２３で覆われている。さらに、入力端子２５が設けられている。
【００２４】
ここで、バッフル面板２の挟角（１２０度）と、正面軸１８に対してのスピーカユニット６の中心軸１５の角度３０度、スピーカユニット７の中心軸１６の角度３０度、スピーカユニット６、７の音響中心間の距離ｄとについて説明する。
【００２５】
一般的に、スピーカの音響中心位置は、スピーカを取り付けたエンクロージャの形状により異なり、また周波数によってもその位置は変化するが、スピーカの口径が波長に比べて十分小さい場合にはスピーカの開口面の中心としてよいとされている。本実施の形態における低周波数域は指向角度が３６０度となる周波数であり、スピーカの寸法が波長に比べて十分小さい場合に当たるため、距離ｄは、スピーカユニット６、７の開口面の中心間の距離とする。
【００２６】
前述のｄは以下の数１の式を算出することによって導かれる。
【００２７】
〔数１〕
この式は理論的に確立されている。参考文献：「スピーカ・システム（上）」山本武夫編著  ラジオ技術社
Ｄ＝｜sin((nκd/2)sinγ)／nsin((κd/2)sinγ)｜   （式１）
Ｄ：点音源の指向性  今回の場合は0.5を代入
ｎ：スピーカーユニットの数  今回の場合は２を代入
κ：波数
γ：スピーカーユニット正面軸からの角度  今回の場合は60°を代入
本実施の形態では、低域、高域の両方が同角度の指向角度１２０度となるときのｄは１１０ｍｍであった。
【００２８】
このｄを導き出した後で、スピーカユニット６、７をｄの間隔１１０ｍｍで配置した後、スピーカユニット６、７からの音の高周波数が希望の指向角度（１２０度）になるまでスピーカユニット６、７を傾けて決定した角度が正面軸１８から３０度である。
【００２９】
このとき、図２に示すように、周波数１．２５ｋＨｚではスピーカ面から−６ｄＢの位置において、指向角度が１１２度となる形状の指向特性を得ることができた。
【００３０】
また、周波数８ｋＨｚでは図３に示すように、正面方向に指向角度が１２８度の広い指向特性を得た。
【００３１】
この結果を元に、図１に示すバッフル面板２の挟角を１２０度とし、スピーカユニット６、７の中心軸１５、１６と正面軸１８とが成す角度を３０度とし、ｄを１１０ｍｍにしたスピーカユニットを構成した。
【００３２】
スピーカユニット６、スピーカユニット７の中心軸１５、１６と正面軸１８との角度は、それぞれが３０度となるため、指向角度１２０度に対しては４分の１の角度である。
【００３３】
すなわち、スピーカユニットを２個内蔵し、これらのスピーカユニットを正面軸に対して３０度傾けたことにより、低周波数域と高周波数域との指向角度を略同角度で制御できたことになる。
【００３４】
（１）低周波数域の制御
１本のスピーカだと指向角度が３６０度となるような低周波数域においてはスピーカ２本を、式１から導き出される間隔ｄ（今回は１１０ｍｍ）に配置することで指向角度（約１２０度〜１２８度）に制御できた。
【００３５】
（２）高周波数域の制御
１本のスピーカだと指向角度が非常に狭く（今回の場合は１２０度以下）なってしまうため高周波数域において、２本のスピーカーをお互い音の軸が外向きになるように配置し、指向角度（１１２度）に広げることができた。
【００３６】
上記（１）の２本のスピーカ間隔ｄ及び正面軸に対してスピーカユニットの角度を３０度とすることで低周波数域と高周波数域の指向角度を同じ角度として１２０度に設定するスピーカユニットの配置構造とすることができた。
【００３７】
従って、低域及び高域において比較的広い指向角度１２０度を得ることができたので、従来のように低域用のためのホーンもいらないし、かつ高域用のためにホーンを作る必要がない。また、バッフル面板２の挟角を１２０度にして２つのスピーカユニットによって低域及び高域をカバーできる指向角度を得ることができたので、低音用のスピーカを設ける必要がなくなるから全体を小型化できる。また、本実施の形態において、スピーカユニット６、７の口径を７７ｍｍとした場合の低周波数域は１ＫＨｚ以下となり、高周波数域は４ＫＨｚ以上となる。
【００３８】
図４は本発明のスピーカシステムの外観図である。図４（ａ）はアッパーキャビネットの上面図である。図４（ｂ）はスピーカシステムの正面図である。図４（ｃ）はスピーカシステムの側面図である。図４（ｄ）はスピーカシステムの背面図である。図４（ｅ）はロアキャビネット側の上面図である。
【００３９】
図４に示すように、アッパーキャビネット１ｂには、ロアキャビネット１ａと接続する、或いは天井の取付治具と接続するためのナット付きネジ２８（２８ａ、２８ｂ・・）が設けられている。また、スピーカユニットの正面側には、口径７７ｍｍのスピーカユニットが左右（一方は図示せず）に設けられている。さらに、側面図に示すように、アッパーキャビネットを接続するためのナット付きネジ２６が設けられている。さらに、背面には入力端子が設けられている。
【００４０】
図４に示した本実施形態のスピーカシステムは、スピーカユニット６、７の口径が７７ｍｍの場合は、高さが１００ｍｍで幅が３６６ｍｍ、奥行きが２００ｍｍであるから非常に小型である。
【００４１】
すなわち、小型のスピーカシステムであっても、低域、高域に渡って広い指向角度を得ることができる。
【００４２】
図５は本実施の形態のスピーカシステムの電気回路図である。図５に示すように、バッフル面板２ａ、２ｂのスピーカユニット６、７には、それぞれホットライン２９ａ、２９ｂとリターンライン３０ａ、３０ｂとが接続されている。ホットライン２９ａ、２９ｂは、接続点３１ｂで分岐されてスピーカユニット６、７に接続されている。
【００４３】
また、リターンライン３０ａ、３０ｂは接続点３１ａで分岐されてスピーカユニット６、７に接続されている。これらのラインはそれぞれ同じ長さにされている。また、接続点３１ａと入力端子３２ａとの間には保護回路素子３３が設けられている。この保護回路３３は過電流が流れたときに遮断して、再び復帰する機能を有している。
【００４４】
入力端子部２５の入力端子３２ａ、３２ｂから入力した音信号（低周波又は高周波数）は、ホットラインを介してスピーカユニット６、７に出力される。この音信号をスピーカユニット６，７は音に変換する。
【００４５】
このとき、スピーカユニット６、７の中心軸１５、１６は正面軸１８に対して３０度の角度となっているので、音圧レベルが６ｄＢ下がったところで、１２０度の広い指向性となっている。つまり、小さなスピーカシステムで低域と高域との両方をカバーしていることになる。
【００４６】
なお、上記実施の形態ではスピーカユニットを２個設けたが、必要によって２個以上設けてもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態では、口径が７７ｍｍのスピーカユニットを用いて説明したが口径は７７ｍｍ以上であってもよい。但し、７７ｍｍ以上のスピーカユニットを用いた場合は、ｄの寸法も大きくする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態のロアキャビネットの構造及びスピーカの配置を説明する説明図である。
【図２】本実施の形態のスピーカシステムにおける低周波数域（１．２ｋＨｚ）の指向特性を説明する説明図である。
【図３】本実施の形態のスピーカシステムにおける高周波数域（８ｋＨｚ）の指向特性を説明する説明図である。
【図４】本発明のスピーカシステムの外観図である。
【図５】本実施の形態のスピーカシステムの電気回路図である。
【図６】従来の１つのスピーカユニットのスピーカシステムの低周波数域（１．２ｋＨｚ）の指向特性を説明する説明図である。
【図７】従来の１つのスピーカユニットのスピーカシステムの高周波数域（８ｋＨｚ）の指向特性を説明する説明図である。
【図８】観客に対しての音響エリアを説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  スピーカシステム
１ａ  ロアキャビネット
１ｂ  アッパーキャブネット
２  バッフル面板
２ａ  右バッフル面板
２ｂ  左バッフル面板
４  バスレフポート板
【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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