などで親しまれ、澄んだ音色で人に安らぎを与える球形セラミックツィーターの開発とその技術素晴らしい音響材料なのです。 DVD-AudioやSACDの次世代オーディオ時代の到来を期に「音質とは何株式会社村田製作所 中村 武か？」と音の原点に戻り、自然音の再生を目指したハイファイ用ツイーターの開発に着手しました。

1.はじめに現在、オーディオの主流はCDを軸として構成さ3.自然音とスピーカー再生音れており、システムの高域再生周波数限界が20ｋHz身近な自然音源として楽器があります。 楽器は前後であるのに対して、より自然音の再生を目指しリズムやメロディーを奏でるものですが、楽器を奏高域再生周波数限界を100kHzまで拡大した次世代

でるには叩く、擦る、弾く、吹くなどの演奏テクニオーディオとしてSACD方式とDVD-Audio方式がックが必要です。 生演奏を身近で聞くと楽器の音注目されています。

以外に叩く、擦る、弾く、吹くなどのアタック音がこの次世代オーディオの出現に伴い、手持ちのスピーカーシステムで対応するには不足の再生周波数帯域の20kHz～100kHzを補うスーパーツィーターが必要となります。

聞こえますが、アタック音まで再生するスピーカーは少ないと言われております。
また、シンバルのような打楽器演奏ではアタック音と楽器特有の多くの倍音により、質感や拡がり感

このたび㈱村田製作所は、球形圧電セラミックスなどが付加され、それにより豊なステージ感が得らを用いた独自のスーパーツィーター「ES103」を商れますが、生演奏と比較してスピーカー再生音にこ品化しましたので、その概要について報告します。のステージ感の再現に不満を持つ人が多いと思われます。

4.スピーカーの特性評価と聴覚評価
スピーカーの特性は、主にマイクロフォン測定による周波数音圧特性などの物理量で評価されておりますが、ほぼ同じ周波数特性を持つスピーカーであっても音色には違いがあり、スピーカーの音色は聴覚による感性で評価されているのが現状です。
連続した正弦波によるマイクロフォン評価と聴

２.圧電セラミックスとスピーカー覚による音色評価との違いについて考える上で、圧電セラミックスは電気信号を機械振動に変換

人間の五感によくみられる本能や学習能力によるできるデバイス用材料として古くから音響製品に様々なマスキング現象が聴覚にもあると考えると、使用されてきましたが、代表的な圧電セラミックスいくつかのことが説明がつくと考えています。

発音体であるブザーの用途が時計や電卓などの各一例として、聴覚の方位識別能力について聴診器

種警報音に用いられていることから、電子騒音としを用いた簡単な実験を試みた結果について述べまていやなイメージを抱かれている向きもあり、ハイすと、ファイ用スピーカー市場には受け入れられませんでした。
本来、セラミックスの音は古くから水琴窟や風鈴

左右の耳に音のレベル差、時間差のない音（打音の繰返し）を加えると頭の芯で音がしますが左右の耳に打音の大きさがほぼ同じで、左･右音

に時間差を設けた音を加えると、先に到達した片方の音のみ認識し、遅れたもう片方の音は認識できず、その時間差識別分解能は約1/10,000秒（100μ秒）であったことから、時間差に対する人間の聴覚の感度は非常に高いことがわかりました。
このことから倍音を多く含む楽器の音色をスピーカーで再生する場合、入力信号に対してスピーカー振動板の追従性が周波数により異なると、再生音間に時間遅れや位相ずれを生じ、アタック音や倍音の一部が隠れ、質感や拡がり感を損なうのでは？と推測されます。
ほぼ同じ周波数特性を持つスピーカーであってもスピーカー振動板の追従性が異なると、スピーカーの音色を大きく左右するものと思われます。

５.スピーカー振動板の追従性とｆ0スピーカーには駆動系を含む振動体の共振周波数（f0）があります。 一般にダイナミック型スピ６.ハイファイ用ツィーター開発とその技術

ーカーの共振周波数は低く、再生帯域はこの共振周音色を左右すると思われるスピーカー振動板の波数の上側に設定されております。 スピーカーの高追従性に重点をおいたハイファイ用ツイーター

共振周波数と振動板の追従性に着目し、入力信号にの開発にあたり対する振動板の追従性を測定しました。

① ツィーターの共振周波数を再生帯域の上限

スピーカー振動板の追従性を空気を介してマイクロフォンで測定すると、空気による微分作用やマイクロフォン自体の追従性不足により正確に測定することは困難と思われます。
そこで、レーザー光を振動板に照射し、反射光から振動板の追従性を測定する方法を用い、ほぼ同じ再生周波数帯域（300Hz～30kHｚ）を持つ①セラミックス振動板を用いたダイナミック型スピーカー（f0=250Hz）と②球形セラミックスピーカー（f0=25kHｚ）の（100kHz以上）に設ける。
② 振動板は空気抵抗の影響を避けるため高剛性材料を用いる。
③ 振動板と駆動源は一体化し、振動板への伝達遅れをなくす。
④ 信号遅延の可能性のあるネットワーク回路を避け、発音体自体にネットワーク機能を持たせる。
⑤ 空気による非線型現象を避けるため指向性を広くする。
上記の条件を満足させるために剛性が高く、振動2種類のスピーカーについて、入力信号に1kHzの正板と駆動源を兼ねられる圧電セラミックスを採用

弦半波を用い、信号印加時における両振動板の追従し、球面波による広い指向性と高い共振周波数が得性を実測した結果、第1図、第2図に示すように、入ら れ 、不 要 な分 割 振動の 生 じに く い半 球 形状

力信号より共振周波数を高く設定した振動板の追（f0=103kHz、直径=20mm、厚さ=0.5mm）を採用

従性が高いことが確認できました。

しました。 また、共振周波数より低い再生帯域の能率低下をホーンで補うとともに、ホーンの特性を利用したメカニカルなネットワーク機能を持たせ、カットオフ周波数はツィーターのセルフチェックを考慮して可聴周波数上限の15kHzとしました。
圧電セラミックスは一種のコンデンサであり、効率よく音響出力に変換するために整合インダクタン
スを用いて入力インピーダンスを8Ωとしました。

７.球形セラミックツィーターの構造と諸特性
球形セラミック振動板形状を第3図に、そのインピーダンス特性を第4図に示します。 共振周波数は103kHzと高く、レーザー光による振動モード観測をした結果、第5図に示すように呼吸振動していることが判ります｡

周波数特性を第6図に、指向特性を第7図に示します。

球形セラミックツィーターの仕様

再生周波数：15kHz~100kHz
平均音圧：90dB/w/ｍ

仮説１として指向特性：±45DEG

聴覚には音に対するAGCのようなマスキング現最大許容入力：50ｗ

象があると思われ、無音から立ち上がる波形の忠実定格インピーダンス：8Ω

な再現が特に音の輪郭や方位･距離などに重要な影響を与えると考えると、立ち上がりの鋭い変化に対8.試聴評価
球形セラミックツィーターと市販のスピーカーシステムとしてB&W･Nautilus801（～30kHz／応する20kHz近傍の信号成分に対する球形セラミックツィーターの高追従性が寄与しているのでは？と考えられます。

91dB）、B&W･Matrix801（87dB）、JBL･4344（～20kHz／93dB）、JBL･4344MｋⅡ（～22kHz／仮説２として95dB）などの能率や周波数特性の異なるスピーカー

スピーカーの高域再生限界は振動板の変位速度システムを特に調整することなく組合せ、多くので決まり、変位速度と周波数について考察すること方々に試聴評価をいただいたところ、球形セラミッはよく行われますが、ここでは同じ周波数であってクツィーター追加による繊細なアタック音、質感、も振動板の振幅が増すと変位速度は高まることに余韻や拡がり感、奥行き感に加え、楽器の位置表現着目してみます。 第8図に一般的なダイナミックなど臨場感やステージ感の豊かさに高い評価をい型スピーカー単独と、それに球形セラミックツイーただき、意図したスーパーツィーターに仕上げるこターを併用した時の入力電圧V.S周波数音圧特性のとができたと思います。

実測値を示します。 中･低音域（ピストンモード領域）の1V入力の時を基準値（0dB）とした10V入

9.考察

力時の周波数特性変化は第9図のようになり、入力

スピーカーの音色に対するマイクロフォン評価

振幅増加に伴う変位速度限界によると思える特性と聴覚評価の違いから、聴覚のマスキング現象に着変化が見られます。 負荷条件を変えずに球形セラ目し、スピーカー振動板の追従性を高めた球形セラ

ミックツィーター音を加えると若干ながら周波数ミックツィーターを商品化しました。 市販のダイ特性の改善が見られます。

ナミック型スピーカーシステムと組合せた試聴評
価において、スピーカーの再生音に艶や余韻など音色の表現力と、音の広がりや奥行きなど臨場感が増し、また繊細な音まで豊な表現力が得られたことか
ら、スピーカー振動板の高追従性による効果が確認できました。
球形セラミックツィーター追加によりSACDやDVD-Audioのみならず 球形セラミックツィータ
ー の 再生 周 波数 帯 域がほ と んど 寄 与し な い～
20kHzのCDソース再生においても同様の効果が得

100dBの音圧を球形セラミックツィーターによられると評価をいただいていますが、そのメカニズ

り0.3dB持ち上げるには 少なくとも70dB程度のムついては詳細に解明できておらず、推測の域を脱音圧が合成されたことになりますが、第10図に示すしませんが球形セラミックツィーターの周波数特性からのレベルアップとは考えられず、単に周波数特性の云々ではなく、組合せたスピーカーの可聴周波数域の変位速度限界部分に球形セラミックツィーターの高追従性が寄与したことにより、音色の違いとして聞えるのではないか？と考えられます。

次にダイナミック型スーパーツィーター単体で音楽再生を試みると、ネットワークで可聴周波数帯域をカットしているにもかかわらず、ダイナミック

球形セラミックツィーターもダイナミック型ツ型ツィーターから再生音楽の一部が聞こえることィーターと同様に共振周波数を誘発しますが、共振について考察します。

周波数が100kHz以上と高く、球形セラミックツィ

一般にスピーカーをバースト信号で駆動すると、過度特性により入力信号とは無関係な共振周波数ーター特有の音が聞こえないこともご評価いただ
いている要因の１つと考えております。の振動を誘発します。 ダイナミック型スーパーツ
ィーターの共振周波数が3～4kHzと可聴周波数帯１０.終わりに域にあることから過度特性によりスーパーツィー

今後は 球形セラミックツィーターの開発で培ター特有の音が聞え、機種間により聞こえ方が違うった高追従性の技術をベースとして「音を造るのでことから、スーパーツィーターの音の好みが分かれはなく、音に戻す」を基本理念に更なる商品開発にる原因と思われます。 20kHzのバースト特性を第取り組み、オーディオファンの皆さんに喜んでいた

11図、第12図に、周波数スペクトラムを第13図に示だける商品造りと、オーディオ界の発展に貢献できします。

ればと考えております。