(57)【要約】【課題】大規模なスピーカーシステムを用いることなく、周波数特性上のピークやディップを分散させ、周波数特性が平坦（フラット）な残響効果を生成することができる音場調整装置を提供する。【解決手段】  音場調整装置１は、内部に空洞を有する板状に形成され、前記空洞を構成する振動板３を有する放音パネル２と、前記放音パネル２の内部の前記空洞を、複数に分割する仕切り板４と、入力される音響信号に基づき前記放音パネルを加振する加振器と、を備え、前記振動板３は、前記仕切り板４によって複数の振動部３０として区画されており、複数の前記振動部３０の一部または全部が、互いに異なる周波数特性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞を有する板状に形成され、前記空洞を構成する振動板を有する放音パネルと、
前記放音パネルの内部の前記空洞を、複数に分割する仕切り板と、
入力される音響信号に基づき前記放音パネルを加振する加振器と、を備え、
前記振動板は、前記仕切り板によって複数の振動部として区画されており、
複数の前記振動部の一部または全部が、互いに異なる音響特性を有する、
音場調整装置。
【請求項２】
複数の前記振動部における放音面としての有効面積が互いに異なる、
請求項１に記載の音場調整装置。
【請求項３】
複数の前記仕切り板の一部または全部が、前記放音パネルの板厚方向に直交する方向に不等間隔で配列されている、
請求項１または請求項２に記載の音場調整装置。
【請求項４】
複数の前記仕切り板の一部または全部は、前記放音パネルに対して着脱自在である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の音場調整装置。
【請求項５】
複数の前記加振器を備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の音場調整装置。
【請求項６】
前記加振器は、前記空洞において生じる定在波の節に相当する部分に配置されている、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の音場調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然な残響効果の生成を支援する音場調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自然な残響効果（リバーブ効果等）の生成を支援するシステムとして、空間自体の音の響きをもとにフィードバックループを利用して自然な響きを支援する音場支援システムＡＦＣ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が知られている。しかし、複数のマイクロホンや音響信号処理をする機器等を含む大規模なスピーカーシステムを設置する必要があり、設置コストが高いという問題があった。
【０００３】
一方、楽器やパネルにアクチュエーターを設け、アクチュエーターによる加振により、楽器やパネルに豊かな音響を発生させる加振装置が知られている。楽器やパネルの放音面全体から放音するため、自然な音の広がりを感じさせることができる。この加振装置を用いることで、大規模なスピーカーシステムを用いることなく、手軽に自然な残響効果の生成を支援することができる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、弦楽器の共鳴胴を加振器（アクチュエーター）によって振動させ、豊かな音響を発生させる加振装置が記載されている。
この加振装置においては、電気信号に変換された弦振動が、ギターの裏板の内側等に設置されたアクチュエーターに伝えられる。アクチュエーターは、その電気信号を振動に変換してギター本体に伝える。アンプやスピーカーを繋がずに、ギター本体で残響音を発することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０４５３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、楽器やパネルにアクチュエーターを設け、アクチュエーターによる加振により、楽器やパネルに豊かな音響を発生させる音響装置では、楽器やパネルが固有周波数を有しているため、周波数特性上のピークやディップが大きくなり、周波数特性が平坦（フラット）な残響効果を生成することは難しい。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、大規模なスピーカーシステムを用いることなく、周波数特性上のピークやディップを分散させ、周波数特性が平坦（フラット）な残響効果を生成することができる音場調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る音場調整装置は，内部に空洞を有し、前記空洞に面した振動板を有する放音パネルと、前記放音パネルの内部の前記空洞を、複数の共鳴管に区画する仕切り板と、入力される音響信号に基づき前記放音パネルを加振するアクチュエーター（加振器）と、を備え、前記振動板は、前記仕切り板によって複数の振動部として区画されており、複数の前記振動部は、一部または全部が互いに異なる周波数特性を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大規模なスピーカーシステムを用いることなく、周波数特性上のピークやディップを分散させ、周波数特性が平坦（フラット）な残響効果を生成することができる音場調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る残響支援装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る残響支援装置を図１と異なる方向から見た全体構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る残響支援装置の断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る残響支援装置の変形例の断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る残響支援装置の変形例の断面図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る残響支援装置の全体構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る残響支援装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一実施形態）
以下、本発明に係る音場調整装置の第一実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。なお、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜調整されている。
図１は本実施形態に係る音場調整装置１の全体構成を示す図である。図２は音場調整装置１を図１と異なる方向から見た全体構成図である。図３は、音場調整装置１の断面図である。
【００１２】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る音場調整装置１は、放音パネル２と、リブ（仕切り板）４と、アクチュエーター（加振器）６とを、備えている。
【００１３】
放音パネル２は、内部に空洞を有するパネルである。放音パネル２は、図１に示すように、平板状に形成されている。放音パネル２は、内部の空洞を構成する振動板３を有している。振動板３は放音パネル２の内部の空洞に面している。本実施形態では、放音パネル２の板厚方向（Ｚ軸方向）に対して直交する一方の面（表面２ａ）が振動板３によって構成される。
【００１４】
振動板３は、放音パネル２の主な放音面として使用するものであり、振動させて放音させる。ここで、放音面とは音を外部音響空間に放射する面のことである。よって、振動板３は振動させやすい適度な剛性を有していることが好ましい。
【００１５】
リブ４は、放音パネル２の内部の空洞を区切る薄板状の仕切りである。放音パネル２の内部の空洞は、図１から図３に示すように、放音パネル２の板厚方向に直交する第一直交方向（Ｙ軸方向）に延びるリブ４によって、複数の共鳴管５となる複数の空洞に分割されている。複数の共鳴管５は、放音パネル２の板厚方向および第一直交方向に直交する第二直交方向（Ｘ軸方向）に配列されている。
【００１６】
振動板３は、リブ４によって複数の振動部３０に区画されている。すなわち、振動部３０は、図３に示すように、リブ４によって区画された振動板３の一部の領域である。各共鳴管５は、区画された振動部３０とＺ軸方向に重なる。すなわち、振動部３０は、共鳴管５の一部を形成している。
このように、振動板３が複数の振動部３０に区画されているため、振動板３全体での単一の振動はあまり発生せず、振動部３０ごとに個別の振動が発生する。
【００１７】
複数のリブ４は、Ｘ軸方向に不等間隔で配列されている。これにより、複数の振動部３０の放音面としての有効面積が互いに異なっている。ここで、放音面としての有効面積とは、リブ４によって区画された振動板３の一部の領域である振動部３０のうち、後述する開口部７等の振動しない領域を除いた領域の面積のことである。以下、複数の振動部３０の放音面としての有効面積が互いに異なっている点について具体的に説明する。
放音パネル２の表面２ａから、放音パネル２の板厚方向に見た際に、一番左に位置する共鳴管を最左端の共鳴管５ａとし、一番右に位置する共鳴管を最右端の共鳴管５ｂとした場合、図３に示すように、最左端の共鳴管５ａに面する振動部３０のＸ軸方向の長さ３０ａと、最右端の共鳴管５ｂに面する振動部３０のＸ軸方向の長さ３０ｂとは異なっている。また、隣り合うリブ４同士の間隔は右から左に向かうにしたがって広くなっている。振動部３０のＸ軸方向の長さは、最右端の共鳴管５ｂに面する振動部３０が最短であり、また、より最右端の共鳴管５ｂに近い共鳴管５に面する振動部３０の方がより短い。
【００１８】
複数の振動部３０は、Ｘ軸方向の長さが互いに異なっているため、放音面としての有効面積が互いに異なっている。放音面としての有効面積が異なるため、振動部３０が振動しやすい周波数である固有周波数も互いに異なる。振動部３０の放音面としての有効面積が広い最左端の共鳴管５ａの振動部３０の方が、最右端の共鳴管５ｂの振動部３０よりも、振動しやすい周波数は低い。
つまり、複数の振動部３０は互いに異なる周波数特性（音響特性）を持つ。
【００１９】
様々な周波数特性を有する振動部３０を並べて、振動板３全体としての周波数特性が平坦（フラット）となるように調整することが好ましい。振動部３０ごとに、放音面としての有効面積を変更し、振動部３０の固有周波数を振動部３０ごとに異なるものにする。こうすることで、複数の振動部３０を有する振動板３は、周波数特性上のピークおよびディップが分散し、特定の周波数の音が強調されたり、減衰して聴こえたりすることを抑制することができる。その結果、振動板３全体の周波数特性を平坦（フラット）にすることができる。
【００２０】
放音パネル２には、内部の空洞を外部空間に連通させる開口部７が複数形成されている。各開口部７はいずれかの共鳴管５に連通しており、共鳴管５の開口部７として機能する。
【００２１】
開口部７は、例えば共鳴管５の長手方向（Ｙ軸方向）の一端又は両端に形成されてもよいし、例えば、放音パネル２の表面２ａの反対面である裏面２ｂ（他方の面）に設けられていてもよい。本実施形態では、開口部７が板厚方向に向く放音パネル２の表面２ａを構成する振動板３に形成されている。本実施形態では、共鳴管５の長手方向の両端が塞がれている。
なお、開口部７は、放音パネル２の振動板３以外の場所に設けられていてもよい。各開口部７が各共鳴管５に連通していればよい。
【００２２】
共鳴管５は、中の空気が振動しやすく、モード振動を発生させやすい構造となっており、共鳴管５の長さに応じた特定の共鳴周波数を有する。共鳴管５は、共鳴管５の長さや開口部７の位置や面積などを調整することで、共鳴周波数を変更することができる。
上述した振動部３０ごとに放音面としての有効面積を変更することと合わせて、共鳴管ごとの共鳴周波数を変更することで、より好適に周波数特性上のピークおよびディップが分散し、音場調整装置１全体の周波数特性を平坦（フラット）にすることができる。
【００２３】
以上のように構成される放音パネル２は、特開２０１０−０８４５０９号公報にも記載されているように、壁に囲まれた音響空間において、平行対面する壁面間で音が繰り返し反射することによりブーミングやフラッターエコーなどの音響障害の発生を抑制又は防止する音響構造体として機能を有する。
具体的に説明すれば、音響空間内において発生した音は、放音パネル２の各開口部７を介して各共鳴管５に入射する。各共鳴管５に入射した音は各共鳴管５の共鳴周波数に応じて共鳴し、定在波を発生させる。各共鳴管５で発生した定在波の音響エネルギーは各共鳴管５に対応する開口部７から音響空間に向けて放射される。そして、この共鳴現象に起因する吸音効果と散乱効果により、音響空間内における音響障害の発生が防止される。
【００２４】
複数の共鳴管５は、互いに異なる共鳴周波数を有するように調整されている。異なる周波数特性を有する複数の共鳴管５を並べて配置することで、広い周波数帯の音を吸音および散乱でき、放音パネル２の共鳴管５から放射される音の周波数バランスを向上させることができる。そのため、放音パネル２は、内部に一つの空洞を有する放音パネルと比べ、放射される音の周波数特性のバラツキを少なくすることができる。
【００２５】
アクチュエーター６は、供給された音響信号を振動に変換して出力する。アクチュエーター６は、放音パネル２に対して任意の位置に取り付けられてよいが、本実施形態では、図２および図３に示すように、正面視した放音パネル２の裏面２ｂの中央領域（対角線の中央）に当接するように取り付けられている。アクチュエーター６は、放音パネル２の表面２ａに当接するように設けられていてもよい。アクチュエーター６は、複数個設けられていてもよい。
【００２６】
アクチュエーター６には、接続される電気信号線９を介して音響信号が外部から供給される。
アクチュエーター６は、供給された音響信号に基づき駆動信号を生成し、主に放音パネル２を板厚方向に振動させる。
【００２７】
アクチュエーター６は、音響加振する部材、例えばボイスコイルやピエゾ素子を用いて振動を生成する。生成された振動は、当接する放音パネル２の裏面２ｂに伝達される。
【００２８】
アクチュエーター６は放音パネル２を加振することで、放音パネル２全体を振動させる。その結果、放音パネル２の表面２ａや、裏面２ｂ等を放音面として音が発せられる。特に、放音パネル２の表面２ａを構成する振動板３を振動させて音が発せられる。
放音パネル２から発せられる音は放音面全体から放音されるため、音の放音源が特定されやすい通常のスピーカーと比べると、自然な音の広がりを感じさせることができる。
【００２９】
放音パネル２には、スタンド２ｄが取り付けられており、放音パネル２は自立することができる。スタンド２ｄは放音パネル２の振動を逃がす振動アースとしても機能する。
【００３０】
次に使用時の動作について説明する。
音場調整装置１に、アクチュエーター６に接続される電気信号線９を介して音響信号が外部から供給される。アクチュエーター６は、供給された音響信号に基づき駆動信号を生成し、放音パネル２を加振させる。放音パネル２の表面２ａや裏面２ｂ等を放音面として音が発せられる。
【００３１】
振動部３０ごとに個別の振動が発生する。各振動部３０は互いに異なる周波数特性を持つ。そのため、各振動部３０から発せられる音の、周波数特性上のピークおよびディップは互いに異なる。そのため、複数の振動部３０を有する振動板３から放音において、特定の周波数の音のみが強調される、もしくは減衰するといった現象が発生しにくい。
【００３２】
各共鳴管５に入射した音は各共鳴管５の共鳴周波数に応じて共鳴し、定在波を発生させる。各共鳴管５で発生した定在波の音響エネルギーは各共鳴管５に対応する開口部７から音響空間に向けて放射される。
【００３３】
以上のように構成される本実施形態の音場調整装置１は、複数の共鳴管５が互いに異なる共鳴周波数を有していることで、広い周波数帯の音を吸音および散乱でき、放音パネル２の共鳴管５から放射される音の周波数バランスを向上させ、放射される音の周波数特性のバラツキを少なくすることができる。また、各振動部３０は互いに異なる周波数特性を有しており、放音パネル２の振動板３から発せられる音において、特定の周波数の音が強調されたり、減衰して聴こえたりすることを抑制することができる。
そのため、大規模なスピーカーシステムを用いることなく、周波数特性上のピークやディップを分散させ、周波数特性が平坦（フラット）な残響効果の生成することができる。
【００３４】
特に、音場調整装置１は複数の振動部３０を備えており、各振動部３０の放音面としての有効面積は互いに異なっており、各振動部３０の固有周波数は互いに異なっている。その放音面としての有効面積を調整することで、振動部３０の周波数特性を変更し、振動板３全体の周波数特性を平坦（フラット）にすることができる。
【００３５】
（変形例）
以上、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の第一実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
【００３６】
例えば、複数の共鳴管５は、放音パネル２において、第二直交方向（Ｘ軸方向）に区切られて形成されていてもよいし、第一直交方向（Ｙ軸方向）に区切られて形成されていてもよい。また、複数の共鳴管５は、斜め方向に区切られて形成されていてもよい。
【００３７】
例えば、複数の振動部３０のうち、一部の振動部３０は、放音面としての有効面積が同じであってもよい。つまり、複数の振動部３０のうち一部の振動部３０において、放音面としての有効面積が互いに異なっており、振動板３全体としての周波数特性上のピークおよびディップを分散できていればよい。残りの振動部３０においては、放音面としての有効面積が互いに等しくてもよい。
【００３８】
また、複数の振動部３０の放音面としての有効面積の設定は上述したものに限らない。例えば、振動部３０のＸ軸方向の長さは、最左端の共鳴管５ａを構成する振動部３０が最短でもよく、また、より最左端の共鳴管５ａに近い共鳴管５を構成する振動部３０の方が小さくてもよい。
また、振動部３０のＸ軸方向の長さは、最左端から最右端に向かうにしたがって、大小が昇順もしくは降順になっていなくてもよい。例えば、中央付近の共鳴管を構成する振動部３０のＸ軸方向の長さが一番大きくてもよい。
また、振動部３０のＹ軸方向の長さを調整して、放音面としての有効面積を変更してもよい。
【００３９】
リブ４の厚みや位置を変更し、振動部３０の放音面としての有効面積を調整できるようにしてもよい。音場調整装置１を使用する環境に合わせて、振動板３全体の周波数特性を調整することができる。
【００４０】
例えば、図４に示すように、調整用リブ４ａを、リブ４のＸ軸方向の側部に隣接配置し、リブのＸ軸方向の厚みを実質的に厚くすることで、振動部３０の放音面としての有効面積が小さくなるように調整してもよい。図４に例示する構成では、調整用リブ４ａをリブ４の側部に並べて配置できるように、放音パネル２の内側に、調整用リブ４ａを固定配置できる切り込み２１が設けられている。調整用リブ４ａは、Ｙ軸方向に延びる切り込み２１に沿って抜き差しすることができる。つまり、調整用リブ４ａは、放音パネル２に対して着脱自在である。音場調整装置１を使用する環境に合わせて、調整用リブ４ａを抜き差しすることで、振動板３全体の周波数特性を調整することができる。
【００４１】
また、図５に示すように、調整用リブ４ｂに、振動部３０に接触する振動抑制部４０を設けてもよい。振動抑制部４０を有する調整用リブ４ｂを放音パネル２に差し込むことで、振動部３０の放音面としての有効面積をより小さくすることができる。様々な大きさの振動抑制部４０を有する調整用リブ４ｂを用意することで、多様な周波数特性の調整が可能となる。
【００４２】
また、リブ４自体をＸ軸方向に移動させて、振動部３０の放音面としての有効面積を調整してもよい。例えば、リブ４をＸ軸方向に移動させ固定配置できる切り込み２１を複数設けておけば、容易にリブ４自体をＸ軸方向に移動させて、振動部３０の放音面としての有効面積を調整することができる。
【００４３】
なお、リブ４の位置や形状を変更する場合や、調整用リブを追加する場合であっても、共鳴管５の開口部７を確実に各共鳴管５に連通させるように開口部７を配置しておく必要がある。
【００４４】
（第二実施形態）
次に本発明の第二実施形態について、図６および図７を参照して説明する。なお、以降の説明において、すでに説明したものと共通する構成等については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４５】
図６は本実施形態に係る音場調整装置１０の全体構成を示す図である。図７は、音場調整装置１の断面図である。図６および図７に示すように、本実施形態に係る音場調整装置１０は、放音パネル２と、リブ４と、複数のアクチュエーター６とを、備えている。
【００４６】
音場調整装置１０は、共鳴管５および振動部３０ごとに対応付けられたアクチュエーター６を備えている。振動部３０を加振する位置に、対応するアクチュエーター６が配置されている。各共鳴管５ごとにアクチュエーター６を設け、複数のアクチュエーター６によってより大きな振動を発生させて、大きな音を放音することができる。
【００４７】
ここで、放音面としての有効面積が大きい振動部３０が構成する共鳴管５には、出力（加振力）の大きいアクチュエーター６を対応させて配置することが好ましい。逆に、放音面としての有効面積が小さい振動部３０に面する共鳴管５には、出力の大きいアクチュエーター６を対応させて配置することが好ましい。音場調整装置１０は複数のアクチュエーター６を備えており、各アクチュエーター６は第一実施形態の音場調整装置１のアクチュエーター６よりも出力が小さくてもよい。さらに、放音面としての有効面積が小さい振動部３０に対しては、出力が小さなアクチュエーター６を対応して配置することで十分な加振機能を発揮することができる。有効面積が小さい振動部３０に出力が小さなアクチュエーター６を対応させて配置することで低電力化および低コスト化を図ることができる。
【００４８】
ここで、すべての共鳴管５に対してアクチュエーター６を設ける必要はない。いくつかの共鳴管５に対して一つのアクチュエーター６を設けてもよい。この場合においても、低電力化および低コスト化を図りつつ、放音の音量を大きくすることができる。
【００４９】
アクチュエーター６は、各共鳴管５の定在波の節に相当する部分に設けることが好ましい。共鳴管５の定在波の腹に相当する部分にアクチュエーター６を配置すると、共鳴管５の共鳴周波数が強調されてしまい、より平坦（フラット）な周波数特性を目的とした音場調整装置１０には適さないためである。
【００５０】
複数のアクチュエーター６には、同じ音響信号を供給してもよいし、異なる音響信号を提供してもよい。例えば、音響信号を帯域分割処理して、特定の周波数帯の音響信号を、その特定の周波数を振動させやすい振動部３０に対応するアクチュエーター６に供給してもよい。アクチュエーター６ごとに供給する音響信号の音量調整を行えば、イコライザーのように特性の周波数の音の音量を調整することができる。この場合、周波数特性を平坦（フラット）な特性にするだけでなく、様々な特性に変更することもできる。
【００５１】
本実施形態の音場調整装置１０によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、複数のアクチュエーター６を備えることで、放音の音量を大きくすることができる。放音面としての有効面積に合わせてアクチュエーター６の出力を変更することで、低電力化および低コスト化を図ることができる。
【００５２】
アクチュエーター６を、各共鳴管５の定在波の節に相当する部分に設けることで、より平坦（フラット）な周波数特性を得ることができる。
【００５３】
複数のアクチュエーター６に、帯域分割処理した音響信号等を供給および制御することにより、様々な周波数特性を得ることができる。
【００５４】
以上、本発明の第二実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の第二実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１０…音場調整装置、２…放音パネル、３…振動板、３０…振動部、４…リブ（仕切り板）、５…共鳴管、６…アクチュエーター（加振器）、７…開口部、Ｘ…第二直交方向、Ｙ…第一直交方向、Ｚ…板厚方向
【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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