JPS62226799A - ステレオ電気音響交換 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は一般に電気音響変換は、更に詳しくは、ステ
レオシステムにおける左右の直接放射式スピーカを使用
して複雑な電子装置を用いることなく変換構造物自体に
より室内の広範囲の聴取位置にわたつ℃良好なステレオ
音像（ｉｍａｇｅ）を与えろようにするための新規な装
置及び技術に関係している。

（背景技術） 通常の直接放射式スピーカは一般に平たんな周波数応答
及び全方向性を達成するように設計されている。各スピ
ーカは本質的にはモノラルであり。

一対のこのようなモノラルスピーカが一般にステレオ対
を形成している。これらの通常のモノラルスピーカは一
般に５〜１２フイート離して配置されている。その結果
として生じるステレオ音像。

すなわち音源の見掛は上の水平位置が再現されろこと、
は両スピーカからの聴取者の距離が等しい狭い聴取の領
域においてのみ成立する。二つのスピーカの中間点にあ
るこの狭い領域の外側においては、先行性と強度差のた
めに近い方のスピーカに一万限定り′−行わｔ、遠い方
のスピーカからの情報がそｊに対応し℃失われるので、
こねが実質上聴取不能になる。

米国特許第４５０３５５３号に記載されたこの問題を克
服する一つの万策は、聴取領域の各点において各スピー
カから受けたエネルギーを平衝させて聴取者が室内のあ
らゆる聴取点において適正なステレオ音ｒ象を知覚する
ように努めろ複雑な電気変換器回路網の設計を必要とす
る。この万策は設計し且つ製作するのが困難であり且つ
高くつく装置を生じることになる。

従つ℃、製作するのが比較的容易であり且つ安価である
構造により広範囲の聴取位置にわたって良好なステレオ
音像を与えろ直接放射式ステレオスピーカシステムを提
供することがこの発明の重要な目的である。

この発明によ４ば、第１及び第２のスピーカシステムは
、それぞれのものの放射極ノミターンを他方のものに向
かう方向に傾けて広範囲の聴取領域に対してこの一対の
ものからの良好なステレオ音像を生成するための手段を
備え℃いる。

（実施例） この発明のその他の数多くの特徴、目的及び利点は添付
の図面に関連して次の説明を読めば明らかになるであろ
う。

心理音響管的実験により決定され１いることであるが、
ステレオ対における各スピーカは広い聴取領域にわたっ
て最初の到達過渡現象の整合したイメージを達成するた
めにその相方の方へ煩けられた放射極パターンを持つべ
きであり、一般的には前後軸から４０°〜５０°の軸外
れ最大点における音圧レベルはｆｍｒ＆軸上のものより
も５〜１［１ｄＢ高くあるべきである。この差は近い万
のスピーカにおける最初の到達過渡前の先行効果のため
に強度差に対して期待された差よりも太きい。実際の音
楽は過渡前と準定常音の組合せであり且つステレオ録音
は広範囲に可変な量のチャネル分離を有しているので、
経験的聴取試験により発見されたことであるが、６〜６
ｄＢの差はステレオ録音時に捕えろｊたオリジナル・プ
ログラム素材におけるものに対応する音源の知覚された
分布を十分に刺激する。そのようなステレオシステムに
おける左右のスピーカはそれゆえ対称的な鏡像式の交差
した放射パターンを持つべきである。

これらの結果はこの発明における種種の技法によって達
成されろ。プログラム素材の低周波数成分（一般に２０
Ｈｚ〜２００Ｈｚ）は−万限定のためには重要ではなく
、従ってこの発明によっては処理さねない。プログラム
素材の中間周波数成分（一般に２００Ｈｚ−１，５ｋＨ
ｚ）は、軸が同じ水平面内にあり且つこれらの軸により
形成される角度の二等分線がスピーカの前後軸からほぼ
４０°〜５［］’である二つの低周波数変換器（ウーフ
ァ）を用いて、このウーファをバフルに中心外れに配置
してバブルの大きい万の広がりを持った側の方へより大
きい音響放射を生じさせろようにし、且つウーファを所
望の方向に単に角度を持たせろことによって斜めにされ
る。プログラム素材の高周波数成分（一般に１．５ｋＨ
ｚ　〜２０ｋＨｚ　Ｈ！、　ウーファに対して高周波数
変換器（ツイータ）を適当な位置及び位相関係にし、２
ツイ一タ方式においては相互に適当な位置及び位相関係
にし、且つツイータを所望の軸に沿って単にねらいを定
めて最高音部のトレブル周波数を制御するようにするこ
とによって導かれる。左右のスピーカは１通過帯域周波
数に無関係に平衝したパワ一応答を維持しなからｈ「望
の鏡像式の交差した放射パターンを達成するために鏡像
のように設計されている。

こねらの原理の幾つかの実施例においては、開放背面式
グイボールツイータが図２の下に示されるように使用さ
れてツイータ軸に垂直に所望の零点（ｎｕｌｌ　）を生
じ℃いる。他の実施例におい又は二つのツイータが位相
外れに接続されていて。

互いに中間トレブル周波数を前後軸から離れろように導
いている。ウーファ／ツイータ配列体はほぼ同じ水平面
内において、（１）低い万のトレブル周波数のビームを
経験的に導き且つ（２）分散パターンにおける垂直面変
動を最小化するように配列されており、この最小化によ
って、（立つ℃いろ又は座っている〕聴取者の位置に無
関係に整合した当初到達周波数応答が生じる。

この発明は聴取者が非常に広い聴取領域にわたつ℃ステ
レオ対の両スピーカを聞くことを可能にする。心理音響
的実験により、−万限定を決定する時間及び強度関係が
ステレオスピーカについて決定された。この発明はこれ
らの関係を比較的低費用で有効に実現するものである。

今度は図面、特にその第１図について述べると。

この発明によるステレオスピーカシステムの斜視図が示
され℃いる。左のスピーカ１１及び右０）スピーカ１２
は聴取室の壁１６に活って聴取室中心線１４のそわぞれ
左及び右の方に配置されている。

左右のスピーカシステム１１及び１２はそねそれ左のウ
ーファ１５Ｌ及び右のウーファ１５Ｒを備えている。ウ
ーファ１５Ｌ及び１５Ｈの垂直直径面に活ってそれぞれ
取り付けられた垂直ツイータ支持部材１６Ｌ及び１６Ｒ
は、中心線１４の方へ向かって互いに向き合う方向にそ
れぞれ配位された左右のツイータ１７Ｌ及び１７Ｒを支
持している。ツイータ１３Ｌ及び１８Ｒはそれぞね中心
線１４から離ねる方へ向かって配位されている。一般的
には、近接したウーファの軸に対する各ツイータの軸の
角度はスピーカシステムのＡｉＴ後１１１からほぼ４０
°〜５０°の軸に清っている放射最大部を与えるように
ほぼ４０°〜５０°である。

第２図に言及すると、それぞれ左右のスピーカ２１及び
２２を備えたこの発明の別の実施例が示さｈでいる。左
のスピーカ２１は左側パネル２３Ｌに近接したウーファ
２２Ｌを備えている。同様に右のスピーカ２２は右側パ
ネル２３Ｈに近接したウーファ２２Ｒを備えている。左
のスピーカ２１は、ウーファ２２Ｌの左半部を覆うよう
に配置さね且つその軸がスピーカ２１と２２との間の中
心線と交わるような角度にされたツイータ２４Ｌを備、
ｊ／−Ｃいろ。右のスピーカ２２は、ウーファ２２Ｒの
右半部を覆い且つその軸がスピーカ２１と２２との間の
中心線と交わっている右のツイータ２４Ｒを備えている
。それゆえ、ツイータ２４Ｌ、２３Ｒは共に室中心線の
方へ、典型的には約４０°〜５０°の角度で、向かって
いる。左のスピーカ２１にはこれの右側２６Ｌに近接し
た穴２５Ｌｂ″−ある。

右のスピーカ２２には左側２６Ｈに近接した穴２５Ｒが
ある。このように、スピーカ２１及び２２は互いの鏡像
になっている。

第６図に言及すると、左のスピーカ３１及び右のスピー
カ６２からなるこの発明の別の実施例の斜視図が示され
ている。左のスピーカ６１には空間的に直角に配置され
た一対のウーファ３２　Ｌ及び３３Ｌがあって、左のウ
ーファ３２Ｌは前方に面し且つ左のウーファ３３Ｌは右
の方に面している。同様に右のスピーカ３２には二つの
ウーファ３２Ｒ及び３３Ｒがあつ又、ウーファ３２Ｒは
前方に面し且つウーファ３３Ｒは左の方に面している。

左のスピーカ３１にはウーファ３２Ｌの前方に一対の角
度を持って配置されたツイータ３４Ｌ及び３５Ｌがある
。同様に右のスピーカ６２にはウーファ３２Ｒの前方に
一対のツイータ５４Ｒ及び３５Ｒがある。ウーファ３２
Ｌ及びろろＬはウーファ３２Ｒ及び３３Ｒと同様に同相
に駆動される。

ツイータ３４Ｌ及び３５Ｌはツイータ３４Ｒ及び３５Ｒ
と同様に逆位相に駆動される。

第４図に言及すると、左のスピーカ４１及び右のスピー
カ４２からなってい℃、各スピーカにはそれぞれ単一の
ウーファ４３Ｌ及び４３Ｒとツイータ４４Ｌ及び４４Ｒ
とがあつ℃、これらがすべてそれぞれのスピーカの前後
軸から約４０°〜５０゜の角度に配置されている。この
発明の別の実施例が示さｒている。ツイータは、比較的
広い周波数帯域幅にわたって一層指向性であるので、陶
波数に整合したローブ特性を達成するためにウーファよ
りも幾分小さい角度に配置されている。ツイータは又キ
ャビネットの中央面かられずかに外れていて、そうでな
い場合にキャビネットの境界線に対するツイータの対称
的配置によって引き起こさ４ろ周波数応答収差を防止し
℃いる。この発明のすべての実施例におい℃は、以下で
論述されるス２クトル成分の空間分布に従ってツイータ
への分割（クロスオーノミ）領域より実質上上のスＲク
トル成分及びウーファへの分割領域より実質上下のス２
クトル成分を持ったエネルギーを適当なり口・スオーバ
回路網が供給する。分割領域におけるそれらのスノクト
ル成分、すなわちウーファ及びツイータが同程度のエネ
ルギーを放射し℃いろそれらの周波数に対しては、所望
の交差放射パターンに沿ってそれらのスノクトル喫分を
導くクロスオーツ；素子が選ばれる。

この発明は次の幾つかの技法の組合せにより所望の放射
パターンを達成する。

１、　波長が変換器の直径と同種であるか又はこれより
小さい周波数に対しては、変換器はその中心軸に沿って
最大の音響エネルギーを発生ず７−）。

それゆえ、変換器を水平面におけるそわの軸が所望の方
向を向くような角度に配置することによって所望の放射
パターンが達成される。この角度配置は高いツイータ周
波数（５ｋＨｚ以ｋ）に対してもウーファ（２００Ｈｚ
ないし１．５　ｋＨｚ　）　ＶＣオイても以下で説明さ
れるように使用される。このパターンは又、第３図に示
されたように同相に配線された相互に近接した二つの同
一の変換器を配置することによって達成することもでき
る。これら二つの組合せは同じ位置における単一の、よ
り大きい変換器に類似した方向性放射パターンを持つこ
とになり、その最大音響エネルギーは二つの変換器の対
称軸に溢つ℃放射され１例えば二つの同一の変換器が隣
接したバフル上で互いに９０°に配置されたとすれば、
最大音響エネルギーは第６図に示さｒたように各バフル
に対して４５°を形成する軸に沼って放射されることに
なろう。

２、波長が変換器バブルの寸法と同程度であるか又はこ
れより小さい周波数に対し℃は、変換器をこ４のバフル
の一つの面に配置すればその反対の面の方へより大きい
音響エネルギーが導かれる。

３．２又は３ウエイシステムの分割（クロスオーバ）領
域における周波数に対しては、音響放射は変換器の軸を
含む平面内におい℃複雑な、ローブのあるパターンを持
つ。通常のスピーカにおけるように、２ウエイシステム
のウーファ及びツイータが垂直面内に配置された場合に
は、このローブのあるパターンは望ましくなく、（立っ
ているか又は座っている〕聴取者の垂直位置に依存して
スＲクトル変化が生じる。同じ水平面内にウーファ及び
ツイータの両方を配置するとその水平面内におい℃類似
のローブ特性を生成することができろ。波長距離よりも
太ぎいウーファ及びツイータの間隔は多重ローブを生成
し、又接近した間隔は単一ローブのパターンを生成する
。後者はこの発明において利用される。水平面内におけ
るウーファ及びツイータの適当な配置により、クロスオ
ー７２素子の適当な選択により、且つ適当なツイータ位
相により、所望の放射パターンが達成される。

第１図に示されたようなウーファ／二重ツイータ−オン
アクシスシステムでは、ビームローブはウーファと同相
であるツイータの方へ向かい且つ位相外れのツイータか
ら離れるように延びろ。

４、波長が２ツイータシステムにおけるツイータ間隔と
同程度であるトレブル周波数（すなわち。

ツイータによって発生される周波数）に対しては。

放射パターンはツイータを互いに位相外れに配線するこ
とによつ℃制御することができる。接近して配置された
ツイータに関しては、これは「８字形」の放射パターン
を発生する。この発明においては、この「８字形」ロー
ブの一つが所望の軸に沿つ℃導かれる。

第３図に言及すると、前述の原理が特定の構造物で実現
される様子を理解するのに役立つ、可聴周波数スＲクト
ルの図式表示の下に種種のウーファ及びツイータ構造物
の図式表示を施したものが示されている。市販で入手可
能なりＯ３Ｅ　４．２゜６．２．８．２及び１０，２ス
テレオスピーカシステムにより種種の組合せのウーファ
及びツイータ構造物が実現され℃おり、これらの構造物
はこれが放射する図示のような特定の周波数範囲に対応
する丸で包囲された文字Ａ−Ｊと関係している。これら
の丸囲み文字はそれぞれ、実質上上部の周波数目盛にお
ける対応する文字のある領域にょっ℃指示された周波数
範囲にわたり関連の矢印によって指示された方向に沿っ
てローブを与えるための構造物の図式表示と関連し℃い
る。この情報は表にして次のように記述することができ
る。

ｆＡｌ直角に配置された二つ　　２５０〜１００ＯＨｚ
１０，２のウーファ ［Ｂｌ非対称にバフル付けさ　　　　　　　　　　　　
６．２れた単一のウー７７　　　６００−１０００Ｈｚ
　　　８．２ｆｉｌ内方へ向いた 単一のウー７７　　　２５０〜１０００Ｈｚ　　４．２
（Ｃ１ウーファの前面の つ外側ツイータはウー　　　　　　　　　　　　１０．
２フアと逆相 Ｇｌ ｆＤｌ逆相のツイータ　　　　３０００〜７０００Ｈｚ
　　　６．２゜８．２゜ １０．２ 山非対称の単一ツイータ （開放背面式）　　　　　３０００−７０００Ｈｚ（Ｅ
）内方へ向いたツイータ　　７０００Ｈｚ超　　　　４
．２゜６．２゜ ８．２゜ １０．２ 特に第３図について述べろと、各図式表示は左のスピー
カシステムの、駆動器のものである。対応する右のスピ
ーカシステムの駆動器は第３図の図式表示の鏡像になる
であろう。第６図に示された直角配置の二つのウーファ
、又は第４図の単一の角度配置のウーファは、約２００
　Ｈｚから約１０００Ｈｚまでの周波数範囲にわたって
内方へ傾斜した所望のローブを与える。非対称に配置さ
れた。第１図及び第２図に示されたような単一のウーフ
ァは、約６００Ｈｚないし１０００Ｈｚ（７）周波数範
囲にわたって内方に向いたローブを与えろ。逆相に駆動
された二つの角度配置のツイータは、これらが面してい
る。外側のツイータと逆相のウーファと共働し一’ＣＩ
Ｅ１図及び第６図に示された宙施例のように、約１０Ｄ
ＯＨｚから３０００Ｈｚ　までの周波数範囲にわたって
内方へ向いたローブを与える。第２図及び第４図の内方
へ向いた非対称配置のツイータはこれのウーファと共働
して、約１０００から約３０００　Ｈｚまでの周波数範
囲にわたって内方へ向いたローブを与えろ。第１図及び
第６図に示された逆相に駆動された一対の角度配置のツ
イータは共働して、約３０００　Ｈｚから約７０００　
Ｈｚまでの周波数範囲にわたって内方へ向いたローブを
与える。第２図及び第４図に示された単一の内方へ向い
たツイータは約ＱｏｏｏＨｚから約７０　Ｄ　ＯＨｚま
での周波数範囲にわたつ℃内方へ向いたローブを与える
。最後に、第２図及び第４図の単一のツイータ並びに第
１図及び第６図のシステムの内側のツイータは７０００
　Ｈｚを越えた周波数範囲におい℃所望の内方へ向いた
ローブを与える。

第６図について述べると、第１図に示されたように一対
のツイータと単一のウーファを備えたこの発明による特
定のシステムの概略的回路図が示されている。信号入力
端子５１は、大電流の存在する場合には開路して保護の
ためにシステムと直列に電流依存性可変抵抗５２を配置
する平常時閉路形態遮断器５３により分路された電流依
存性抵抗５２を通してウーファ１５の十端子に接続され
ている。ウーファ１５の正端子はコンデンサ５４゜電流
依存性抵抗５５及び抵抗５６を通して内側ツイータ１７
の正端子に結合されている。内側ツイータ１７は図示の
ように逆相で外側ツイータ１８と直列に接続され℃いる
。コンデンサ５７は外側ツイータ１８を分路して、内側
ツイータ１７が７０００Ｈｚを越えた周波数範囲での放
射を与えることを可能にし℃いる。抵抗５６並びにツイ
ータ１７及び１８の直列組合せは中Ｑインダクタ５８に
よって分路され℃いる。この回路構成は第２゜ろ及び４
図のシステムに対しても同様である。

比較的複雑でなく製作／ｌ−比較的容易且つ安価である
装置により直接放射式スピーカで広い聴取領域にわたっ
て改善さ４た空間知覚を与えろための新規な装置及び技
術を説明してきた。当業者がこの発明の概念から外４．
ろことなくここに説明された特定の実施例についての多
くの使用例、変更例及び展開例を今や作り得ることは明
白である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従つ℃それぞれが一つのウーファ及
び二つのツイータを備えた一対のスピーカシステムの斜
視図である。 第２図はこの発明に従ってそれぞれが一つのウーファ及
び開放背面形ツイータを備えた一対のスピーカの斜視図
である。 第６図はこの発明に従ってそ４ぞれが一対のウーファ及
び一対のツイータを備えた一対のスピーカの斜視図であ
る。 第４図はこの発明に従つ℃それぞれが一つのウーファ及
びツイータを備えた一対のスピーカの斜視図である。 第３図は可聴周波数スノクトルの図式表示の下に種種の
ウーファ及びツイータ構造物の図式表示を施したもので
ある。 第６図は第１図のスピーカシステムの概略的回路図であ
る。 これらの図面において。 １１．１２は左右のスピーカ、　　　１５Ｌ、１５Ｒは
左右のウーファ、　　　１６Ｌ、１６Ｒは垂直ツイータ
支持部材、　　　１７Ｌ、１７Ｒは左右のツイータ、　
　　２１．２２は左右のスピーカ、　　２２Ｌ。 ２２Ｒはウーファ、　　２４Ｌ、２４Ｒは左右のツイー
タ、　　　３１．３２は左右のスピーカ。 ３２Ｌ　、３３Ｌは一対のウーファ、　　　３２Ｒ。 ３３Ｒは一対のウーファ、　　３４Ｌ、３５Ｌは一対の
ツイータ、　　　３４Ｒ，３５Ｒは一対のツイータ、　
　４１．４２は左右のスピーカ、　　４３Ｌ。 ４３Ｒはウーファ、　　　４４Ｌ、４４Ｒはツイータを
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、左右のウーファ装置及び左右のツイータ装置をそれ
   ぞれ備え互いに鏡像になっている左右のスピーカシステ
   ム。 他方のウーファ装置の方へ向いた成分を有する第１所定
   周波数範囲内の最大の放射を与えるように前記のウーフ
   ァ装置のそれぞれを取り付けるための手段、 他方のツイータ装置の方へ向いた成分を有する単２所定
   周波数範囲内の最大の放射を与えるように前記のツイー
   タ装置のそれぞれをこれの軸が関連のウーファ装置と共
   働する角度に向けられた状態で取り付けるための手段、 前記の左右のウーファ装置にそれぞれ近接して前記の左
   右のツイータ装置を取り付けるための手段、 前記の左のウーファ装置を前記の左のツイータ装置と且
   つ前記の右のウーファ装置を前記の右のツイータ装置と
   それぞれ相互接続するための左右のクロスオーバ回路網
   装置、を備えおり、 前記のクロスオーバ回路網装置が、前記のウーファ装置
   及び前記のツイータ装置の他方へ向かう方向に傾斜した
   前記の第２所定周波数範囲内の低い方のトレブル周波数
   における最大の放射を確立するために前記の低い方のト
   レブル周波数において関連のツイータ装置により放射さ
   れた信号と関連のウーファ装置により放射された信号と
   の間の相対的位相を確立するための装置を備えている、
   ステレオスピーカシステム。 ２、前記の第１所定周波数範囲がほぼ２５０Ｈｚとほぼ
   １０００Ｈｚとの間にあり且つ前記の第２所定周波数範
   囲がほぼ１０００Ｈｚとほぼ３０００Ｈｚとの間にある
   、特許請求の範囲第１項に記載のステレオスピーカシス
   テム。 ３、前記のウーファ装置のそれぞれが、垂直軸の周りに
   直角に配置された第１及び第２の同相駆動式スピーカ駆
   動器からなっている、特許請求の範囲第１項に記載のス
   テレオスピーカシステム。 ４、前記のウーファ装置のそれぞれが、前面バフルの縁
   部に非対称に取り付けられたスピーカ駆動器からなって
   いる、特許請求の範囲第１項に記載のステレオスピーカ
   システム。 ５、前記のウーファ装置のそれぞれが、他方のウーファ
   装置の方へ斜向したバフルに取り付けられたスピーカ駆
   動器からなっている、特許請求の範囲第１項に記載のス
   テレオスピーカシステム。 ６、前記のツイータ装置のそれぞれが、関連のウーファ
   装置の前に取り付けられ且つこれの外側縁部の近くに非
   対称に配置されたスピーカ駆動器。 並びに この駆動器及び関連のウーファ装置を同相で駆動するた
   めの装置、を備えている、特許請求の範囲第１項に記載
   のステレオスピーカシステム。 ７、前記のツイータ装置が、前記のウーファ装置及び前
   記のツイータ装置の他方へ向かう方向において第３所定
   周波数範囲内で前記の第２所定周波数範囲より上の高い
   方のトレブル周波数において最大の放射を確立するため
   の手段を備えている。 特許請求の範囲第１項に記載のステレオスピーカシステ
   ム。 ８、前記のツイータ装置が、第１及び第２の斜向したス
   ピーカ駆動器、並びに 前記の第１及び第２のスピーカ駆動器を逆相に駆動する
   ための装置、を備えている、特許請求の範囲第７項に記
   載のステレオスピーカシステム。 ９、前記のツイータ装置のそれぞれが、前記の第３所定
   周波数範囲内のエネルギーを後方及び前方へ放射するた
   めに背面が開いており且つ軸が関連のウーファ装置の軸
   と角度をなしている単一のスピーカ駆動器からなってい
   る、特許請求の範囲第７項に記載のステレオスピーカシ
   ステム。 １０、前記のツイータ装置のそれぞれが、前記のウーフ
   ァ装置及び前記のツイータ装置の他方へ向かう方向に傾
   斜した第４所定周波数範囲内の前記の第１及び第２の所
   定周波数範囲より上の高い方のトレブル周波数における
   最大の放射を確立するための手段を備えている、特許請
   求の範囲第１項に記載のステレオスピーカシステム。