(57)【要約】【課題】簡単な構成によるノイズ低減回路を実装するだけで煩雑な調整などの操作を必要とすることなく効果的に雑音を低減することができる。【解決手段】音声信号に応じた音声を出力するスピーカユニット１２と、スピーカユニット１２による音声の出力方向とは逆方向の指向性を持つ指向性マイク１４と、指向性マイク１４により入力された音声信号を逆位相信号に変換し、この逆位相信号にスピーカユニット１２と指向性マイク１４との距離に対応する遅延をかけた上で音声信号に合成してスピーカユニット１２に出力するノイズ低減回路／アンプ１６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号に応じた音声を出力するスピーカユニットと、
前記スピーカユニットによる音声の出力方向とは逆方向の指向性を持つマイクと、
前記マイクにより入力された音声信号を逆位相信号に変換し、この逆位相信号に前記スピーカユニットと前記マイクとの距離に対応する遅延をかけた上で外部から入力される音声信号に合成して前記スピーカユニットに出力するノイズ低減回路と
を具備したことを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記スピーカユニットと前記マイクとは同軸上に固定配置されたことを特徴とする請求項１記載のスピーカ。
【請求項３】
前記マイクの指向性を変更する指向性変更手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載のスピーカ。
【請求項４】
請求項１に記載のスピーカを聴取位置の周囲に複数配置することを特徴とするスピーカの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズキャンセル（低減）のための回路が設けられたスピーカ、及び同スピーカを用いたスピーカの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より逆位相信号を利用してノイズキャンセルするための装置や回路が考えられている。  
例えば、周囲雑音をキャンセルし、話し手と聞き手双方の聞き取りやすさを向上させる携帯通信装置（携帯電話等）が考えられている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された携帯通信装置では、第１のマイクロフォンより音声信号を入力し、一方、第２のマイクロフォンより雑音、音声信号を入力する。第２のマイクロフォンからの雑音・音声信号を位相反転して第１のマイクロフォンからの音声信号と合成し、雑音信号を低減させた信号とし、使用する装置の音声入力へ入力する。同時に雑音、音声信号を位相反転したものを音声出力信号と合成しスピーカーより出力することにより周囲の雑音を低減させる。
【０００４】
また、遊技店内の騒音を低減することを目的とした管理装置が考えられている（特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２に記載された管理装置では、遊技店内の騒音を受信可能なセンサマイクと、発声可能なスピーカと、センサマイクでの受信音と逆位相の騒音消去音を生成する逆位相回路とを備え、スピーカを遊技者毎に対応して設け、逆位相回路からの騒音消去音をスピーカを介して発声する。
【特許文献１】特開平９−３３１３７７号公報
【特許文献２】特開平１０−４３４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように従来のノイズキャンセルが可能な装置では、周囲雑音を低減することが目的とされていた。このため使用されるマイクは、周囲雑音を集音することができるように無指向性のものが使用されていた。
【０００７】
ところが、特許文献２に記載されている遊技店内などにおいては、雑音を発生する雑音源が複数存在している。こうした場合、各雑音源からの音を効果的に低減するためには、各雑音源、センサマイク、スピーカ、及び遊戯者（スピーカの音を聞く聴取者）の位置に応じた遅延を考慮しなければならない。従って、ノイズキャンセルのための回路設定が複雑となってしまう。特に、各雑音源、スピーカ、センサマイクとの位置関係が遊技店内の各場所において固定的でなければ、それぞれの場所に応じた設定が必要となってしまう。
【０００８】
また、複数のスピーカを用いる場合に周囲雑音を低減するためには、例えば、予め聴取位置においてマイクを設置し、スピーカから出力される基準音を集音することにより各スピーカにおける遅延などを調整し、その上で各スピーカに対して、マイクで拾った音に対して原音を引いて逆位相にして合成するなど、複雑な信号処理を行うノイズ低減回路が必要となってしまう。
【０００９】
本発明は前述した事情に考慮してなされたもので、その目的は、簡単な構成によるノイズ低減回路を実装するだけで煩雑な調整などの操作を必要とすることなく効果的に雑音を低減することができるスピーカ、及びスピーカの使用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、音声信号に応じた音声を出力するスピーカユニットと、前記スピーカユニットによる音声の出力方向とは逆方向の指向性を持つマイクと、前記マイクにより入力された音声信号を逆位相信号に変換し、この逆位相信号に前記スピーカユニットと前記マイクとの距離に対応する遅延をかけた上で外部から入力される音声信号に合成して前記スピーカユニットに出力するノイズ低減回路とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スピーカユニットに対して逆方向の指向性を持つマイクを設け、このマイクにより入力された音声信号を逆位相信号に変換し、スピーカユニットとマイクとの距離に対応する遅延をかけるノイズ低減回路を実装することで、マイクの指向方向に位置する音源、すなわちスピーカユニットの音声の出力方向とは逆方向に存在する雑音源からの音を低減させることができる。スピーカユニットとマイクとの位置が固定的であり、スピーカユニットによる音声の出力方向とは逆方向の雑音源からの音を対象としてノイズ低減を図ることで、回路構成を簡単化することが可能となる。また、マイクの指向性に合わせて雑音源が位置するようにスピーカを設置するだけで良いので、煩雑な調整なども必要もなく効果的に雑音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本実施形態におけるスピーカ１０の構成を示す図である。図１に示すスピーカ１０は、スピーカユニット１２、指向性マイク１４、及びノイズ低減回路／アンプ１６が筐体内に一体化して構成されている。
【００１３】
スピーカユニット１２は、ノイズ低減回路／アンプ１６を通じて入力される音声信号に応じた音声を出力する。スピーカユニット１２は、例えば筐体側面に設けられている。
【００１４】
指向性マイク１４は、周囲の音声を入力して、その音声に応じた音声信号をノイズ低減回路／アンプ１６に出力する。指向性マイク１４は、スピーカユニット１２による音声の出力方向とは逆方向の指向性を持っている。スピーカ１０の筐体がほぼ直方体で構成されている場合、スピーカユニット１２が設けられた筐体側面と相対する反対側の側面に指向性マイク１４が取り付けられる。本実施形態では、スピーカユニット１２と指向性マイク１４とは同軸上に固定配置されているものとする。なお、指向性マイク１４には、例えば指向性を変更することができる指向性変更構造を付加することができる。
【００１５】
ノイズ低減回路／アンプ１６は、指向性マイク１４により入力された音声信号を逆位相信号に変換し、この逆位相信号にスピーカユニット１２と指向性マイク１４との距離に対応する遅延をかけた上で、スピーカ１０に設けられた音声入力端子（図示せず）を通じて外部から入力される音声信号に合成してスピーカユニット１２に出力する。
【００１６】
図２は、ノイズ低減回路／アンプ１６の構成を示すブロック図である。  
図２に示すように、ノイズ低減回路／アンプ１６には、ディレイ回路２０、ミキサー２２、アンプ２４が設けられている。
【００１７】
ディレイ回路２０は、指向性マイク１４から入力される音声信号を逆位相信号に変換し、この逆位相信号に指向性マイク１４とスピーカユニット１２との距離に対応する遅延（ディレイ）をかけた信号を生成してミキサー２２に出力する。スピーカユニット１２と指向性マイク１４とが固定配置されているため、ディレイ回路２０は、遅延を調整するための回路や処理が不要であり簡単な構成により実現することができる。特にスピーカユニット１２と指向性マイク１４とを同軸上に配置することで回路設計を容易にしている。
【００１８】
ミキサー２２は、スピーカ１０の筐体に設けられた音声信号入力端子を通じて入力される音声信号と、ディレイ回路２０により生成された信号とを合成してアンプ２４に出力する。
【００１９】
アンプ２４は、ミキサー２２から出力された音声信号を増幅して、スピーカユニット１２に出力する。
【００２０】
次に、本実施形態におけるスピーカ１０の作用効果について説明する。  
図３は、スピーカ１０に設けられたスピーカユニット１２による音声の出力方向と、指向性マイク１４による集音範囲の関係を示す図、図４は、スピーカ１０を前面から見たときの集音範囲（背景雑音消音範囲）を示す図である。
【００２１】
図３に示すように、指向性マイク１４は、スピーカユニット１２の音声出力方向と逆方向の音を選択的に入力する。指向性マイク１４は、スピーカユニット１２から出力された音を拾わないように筐体に取り付けられる。
【００２２】
指向性マイク１４による集音範囲（消音範囲）は、スピーカユニット１２と指向性マイク１４との共通する軸を中心に、例えば２０°〜３０°の範囲とすることができる。図４に示すように、スピーカユニット１２の指向性マイク１４の集音範囲（指向性）は、スピーカ１０の背面方向に広がっている。
【００２３】
本実施形態におけるスピーカ１０では、図３及び図４に示す集音範囲内に存在している雑音源から出力される音を低減させることができる。指向性マイク１４の指向性は、例えば対象とする雑音源から出力される音の周波数範囲と指向性マイク１４までの距離に基づいて設定することができる。例えば、雑音源から出力される音の周波数が比較的高い場合には、指向性マイク１４の集音範囲を狭くすることで、雑音源からの音を確実に低減することができる。
【００２４】
指向性マイク１４の指向性は、固定されていても良いし、例えば指向性を変更することができる指向性変更構造を設けることで、スピーカ１０が使用される状況（雑音源の位置や発生する音の周波数など）に応じて変更できるようにしても良い。
【００２５】
指向性変更構造は、指向性マイク１４による集音範囲を変更することができる構造であれば良く、例えば指向性マイク１４の周囲に集音方向で伸縮可能な筒状の部材により実現することができる。この筒状部材を伸ばすことにより集音範囲を狭くすることができ、逆に縮めることにより集音範囲を広くすることができる。なお、指向性マイク１４自体が指向性を変更できる構造を有していても良い。
【００２６】
このようにして、本実施形態におけるスピーカ１０では、スピーカユニット１２の音声の出力方向と逆方向にノイズキャンセル用の指向性マイク１４を向けて筐体に配置しているため、スピーカユニット１２に対して背後方向に存在する雑音源からの音をうち消すことができ、背景雑音を低減することができる。つまり、外部より音声入力端子を通じて入力される音声信号に応じた音だけを浮き上がらせることができる。
【００２７】
スピーカ１０は、スピーカユニット１２と指向性マイク１４とが固定配置されているため、スピーカユニット１２と指向性マイク１４との距離に基づく遅延（ディレイ）を一定とすれば良く、微調整などが不要な固定的で簡単な回路で実現することができる。
【００２８】
図５には、前述したスピーカ１０を複数使用したサラウンドシステムの一例を示している。  
例えば、雑音源が１つの場合であれば、指向性マイク１４の集音範囲（消音範囲）内に雑音源が含まれるようにスピーカ１０を配置して使用することで、雑音源からの音を低減することができる。これに対して、複数の雑音源が存在する場合には、１つのスピーカ１０では全ての雑音源を集音範囲（消音範囲）内に含めることができない場合がある。こうした場合には、集音範囲（消音範囲）に含まれない雑音源からの音を低減させることができなくなってしまう。
【００２９】
こうした状況において、本実施形態におけるスピーカ１０を聴取位置の周囲に複数配置して、複数の雑音源を何れかのスピーカ１０の集音範囲（消音範囲）内に含めることで雑音源からの音を低減させることができる。
【００３０】
図５に示す例では、聴取位置（図中、円により示す）の周囲に複数（図４では５台）のスピーカ１０ａ〜１０ｅを配置した使用方法を示している。
【００３１】
図５に示すように、聴取位置の周囲にスピーカ１０ａ〜１０ｅを配置することで、スピーカ１０ａ〜１０ｅの背景側に位置する雑音源からの音は、それぞれのスピーカ１０ａ〜１０ｅにより低減されることになる。従って、聴取位置では周囲の雑音を低減しながらスピーカ１０ａ〜１０ｅからの本来の音を聞かせることができる。
【００３２】
例えば、遊技場（例えばゲームセンター）などの雑音源が複数存在する場所などにおいて、複数のスピーカ１０ａ〜１０ｅを各雑音源の位置に応じて配置することで、雑音源から発せられる音を低減した音響環境を提供することができる。
【００３３】
本実施形態におけるスピーカ１０では、個々のスピーカ１０ａ〜１０ｅが背景雑音を低減するように音声を出力するので、複数のスピーカ１０ａ〜１０ｅのそれぞれが何れの位置に設置されるとしてもスピーカ１０ａ〜１０ｅ間の調整をする必要がなく、煩雑な操作なしに効果的に周囲の雑音を低減することができる。
【００３４】
なお、前述した説明では、単体のスピーカ１０を対象として説明しているが、他の音声を出力する装置に適用することも可能である。例えば、図６は、拡声器３０に適用した例を示している。
【００３５】
図６に示す拡声器３０には、スピーカユニット３２と拡声用の音声を入力するための拡声用マイク３６が設けられている。スピーカユニット３２の音声の出力方向とは逆方向に指向性を持つ指向性マイク３４が設けられている。指向性マイク３４は、前述したスピーカ１０における指向性マイク１４と同様に、スピーカユニット３２から出力される音声を拾わない集音範囲が設定されている。
【００３６】
拡声器３０の内部には、指向性マイク３４から入力された音声信号を逆位相信号に変換し、この逆位相信号にスピーカユニット３２と指向性マイク３４との距離に対応する遅延をかけて、拡声用マイク３６から入力された音声信号に合成して出力させる回路が搭載されている。
【００３７】
これにより、指向性マイク３４の集音範囲内にある雑音源からの音を低減させて、拡声用マイク３６から入力された音声を出力させることができる。
【００３８】
なお、前述した説明では、スピーカユニット１２と指向性マイク１４とが同軸上で固定配置されているものとして説明しているが、スピーカユニット１２の音声出力方向に対して、指向性マイク１４の向きが逆方向であれば同軸上に設けられていなくても良い。
【００３９】
また、スピーカ１０には１つのスピーカユニット１２が設けられた構成としているが、複数のスピーカユニットが設けられた構成のスピーカに適用することもできる。こうした構成のスピーカは、複数のスピーカユニットにより１つのスピーカユニットと同様に音声出力されるよう設計されるので、複数のスピーカユニット全体の中心（あるいは、その近傍）を軸として、音声の出力方向とは逆方向に向けて指向性マイク１４を設ければよい。
【００４０】
例えば、出力する音声を複数の周波数帯に分割し、それぞれの周波数帯に対応する複数のスピーカユニットが設けられた構成を有するスピーカがある。この場合、ノイズ低減回路／アンプ１６においては、アンプ２４から出力された信号を周波数帯に応じて分配して、それぞれの周波数帯に対応するスピーカに出力するので、ディレイ回路２０における処理はスピーカユニット１２が１つの場合と同じで良く、回路構成や処理を複雑にすることはない。
【００４１】
また、スピーカ１０に１つの指向性マイク１４が設けられた構成としているが、複数の指向性マイク１４を設ける構成としても良い。
【００４２】
また、図５では、５台のスピーカ１０ａ〜１０ｅを聴取位置の周囲に配置した使用方法について示しているが、スピーカ１０の設置台数は任意に決めることができる。また。同一面上（床上など）に複数のスピーカ１０を設置して使用するだけでなく、聴取位置の上部、あるいは下部にスピーカ１０を配置した使用方法も可能である。また、スピーカ１０の設置位置については、雑音源に指向性マイク１４の軸方向が向くように配置することで、雑音源からの音を効果的に低減することができる。こうした使用方法の場合であっても、個々のスピーカ１０が背景雑音を低減するように音声を出力するので、複数のスピーカ１０のそれぞれが何れの位置に設置されるとしてもスピーカ１０間の調整をする必要がない。
【００４３】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態におけるスピーカ１０の構成を示す図。
【図２】本実施形態におけるノイズ低減回路／アンプ１６の構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態におけるスピーカ１０に設けられたスピーカユニット１２による音声の出力方向と、指向性マイク１４による集音範囲の関係を示す図。
【図４】本実施形態におけるスピーカ１０を前面から見たときの集音範囲（背景雑音消音範囲）を示す図。
【図５】本実施形態におけるスピーカ１０を複数使用したサラウンドシステムの一例を示。
【図６】本発明を拡声器３０に適用した例を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１０（１０ａ〜１０ｅ）…スピーカ、１２，３２…スピーカユニット、１４，３４…指向性マイク、１６…ノイズ低減回路／アンプ、２０…ディレイ回路、２２…ミキサー、２４…アンプ、３０…拡声器。
【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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