(57)【要約】【課題】簡単な構造で出力が大きく、かつ所望の指向性を有するスピーカシステムを提供する。【解決手段】音響を第一の方向に放射する第一音響放射面を有し、入力される第一入力に応じて前記第一音響放射面から音響を放射する第一スピーカ群と、音響を第二の方向に放射する第二音響放射面を有し、入力される第二入力に応じて前記第二音響放射面から音響を放射する第二スピーカ群と、を備えたスピーカシステムであって、前記第一の方向と前記第二の方向は所定の角度で交差し、前記第一入力と前記第二入力として、異なるが相互に関連する信号を入力する。【選択図】図１
2013146051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の方向に第一の音響を放射する第一音響放射面と、
前記第一の方向に対して所定の交差角を有する第二の方向に第二の音響を放射する第二音響放射面とを有し、
前記第一及び第二の音響は、少なくとも、共通の第一の信号源から生成されたものであり、かつ、互いに位相が異なるものを含む、スピーカシステム。
【請求項２】
前記共通の第一の信号源から生成された前記第一及び第二の音響は、位相が１８０度ずれた関係にある、請求項１に記載のスピーカシステム。
【請求項３】
前記第一及び第二の音響は、更に少なくとも、共通の第二の信号源から生成されたものであり、かつ、互いに位相が同じであるものを含む請求項１乃至２のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
【請求項４】
前記第一の方向と前記第二の方向に対して各々所定の交差角を有する第三の方向に第三の音響を放射する第三音響放射面を有し、
前記第三の音響は、少なくとも、前記共通の第一の信号源から生成されたものを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
【請求項５】
前記第一及び第二の音響は、前記第二の信号源から生成されたものであり、騒音に対して位相が１８０度ずれた音響を含む、請求項３に記載のスピーカシステム。
【請求項６】
前記第一音響放射面を有する複数のスピーカユニットで構成される第一スピーカ群と、
前記第二音響放射面を有する複数のスピーカユニットで構成される第二スピーカ群と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
【請求項７】
前記第一スピーカ群は、前記第一の方向と前記第二の方向に対して垂直の方向に配置された複数のスピーカユニットからなる単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットを有し、
前記第二スピーカ群は、前記第一の方向と前記第二の方向に対して垂直の方向に配置された複数のスピーカユニットからなる単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットを有することを特徴とする、請求項６に記載のスピーカシステム。
【請求項８】
前記第一スピーカ群及び前記第二スピーカ群を構成する複数のスピーカユニットのそれぞれが、前記第一音響放射面又は前記第二音響放射面を正面に有する振動部材と該振動部材を駆動するアクチュエータとを含むスピーカと該スピーカを支持するスピーカボックスとを有し、
前記振動部材が細長い輪郭を有する前記第一音響放射面又は前記第二音響放射面を形成し、
前記第一スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭の長手方向が平行となり、それぞれの前記第一音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットが配置され、
前記第二スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭の長手方向が平行となり、それぞれの前記第二音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットが配置されることを特徴とする、請求項７に記載のスピーカシステム。
【請求項９】
前記第一スピーカ群及び前記第二スピーカ群を構成するスピーカユニットのそれぞれが、前記第一音響放射面又は前記第二音響放射面を正面に有する振動部材と該振動部材を駆動するアクチュエータとを含むスピーカと該スピーカを支持するスピーカボックスとを有し、
前記振動部材が互いに平行な少なくとも１対の辺を含む輪郭を有する前記第一音響放射面又は前記第二音響放射面を形成し、
前記第一スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭を形成する前記少なくとも１対の辺が各々平行となり、それぞれの前記第一音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットが配置され、
前記第二スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭を形成する前記少なくとも１対の辺が各々平行となり、それぞれの前記第二音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットが配置されることを特徴とする、請求項７に記載のスピーカシステム。
【請求項１０】
前記第一の方向と前記第二の方向とが形成する角度を二等分する方向から前記スピーカシステムを見たとき、
前記第一音響放射面の中心部が前記第一音響放射面と前記第二音響放射面との中間より前記第一の方向の側に位置し、
前記第二音響放射面の中心部が前記第一音響放射面と前記第二音響放射面との中間より前記第二の方向の側に位置することを特徴とする、請求項１乃至４、請求項６乃至９のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
【請求項１１】
前記第一の方向と前記第二の方向とが形成する角度を二等分する方向から前記スピーカシステムを見たとき、
前記第一音響放射面の前記輪郭の前記第二音響放射面の側の端部である第一端部と前記第二音響放射面の輪郭の前記第一音響放射面の側の端部である第二端部とが隣接することを特徴とする、請求項８に記載のスピーカシステム。
【請求項１２】
前記単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットと前記単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットとが交互に配置されることを特徴とする、請求項７に記載のスピーカシステム。
【請求項１３】
前記単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットと前記単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットとが同一のピッチで配置されることを特徴とする、請求項７に記載のスピーカシステム。
【請求項１４】
前記第一の方向と前記第二の方向の交差する角度が４５度以上で１３５度以下の範囲の角度であることを特徴とする請求項１乃至４、請求項６乃至１３のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
【請求項１５】
前記第一の方向と前記第二の方向との交差する角度が可変であることを特徴とする、請求項１乃至４、請求項６乃至請求項１３のいずれか１項に記載のスピーカシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力された信号に応じて音響を空間に放射するスピーカシステムとして、単数又は複数のスピーカユニットから構成されるものが知られている。このスピーカシステムを構成するスピーカユニットは、例えば、スピーカと、スピーカを支持するスピーカボックスと、単数又は複数の列に並べたスピーカを支持する外装ケースをさらに含む。スピーカは、音響を放射する音響放射面が形成された振動部材と振動部材を駆動するアクチュエータとを具備し、入力信号に応じてアクチュエータが振動部材を駆動して音響を放射している。スピーカは振動板として、例えば、コーン型振動板又は平面型振動板を有することができる。
【０００３】
コーン型振動板を有するスピーカは、振動板に形成された円錐状の放射面から音響を放射する。かかるスピーカは、例えば、円錐状に形作られた振動板とフレームとボイスコイル式アクチュエータとで構成される。振動板は面外変形可能になっている。ボイスコイル式アクチュエータは、磁気空隙に位置するボイスコイルに交番電圧を印加すると、振動板を面外振動させ、振動板面から音響を放射させるようになっている。
【０００４】
一方で、平面型振動板を有するスピーカは、振動板に形成された平面型の放射面から音響を放射する。スピーカは、例えば、平板からなる振動板と、エッジと、エッジを介して振動板を支持するフレームと、磁気空隙に位置するボイスコイルと、ボイスコイル式アクチュエータと、を含み、ボイスコイルに信号として交番電圧を印加すると、ボイスコイル式アクチュエータが振動板を面外振動させて音響を放射する。
【０００５】
かかるスピーカユニットを複数配置して構成されるスピーカシステムの場合、簡単な構成で大きな出力を得ることができる。一方で、個別のスピーカは音響放射において所定の指向性のパターンを有し、さらに、このスピーカユニットを複数配置して構成されるスピーカシステムも同様に、様々な音響指向性のパターンを有する。この指向性を制御するため、様々なスピーカユニット又はスピーカシステムが開発されてきた。例えば、特許文献１には、一つの磁気回路で両側の振動板を駆動して、同位相の音を両側に放射することにより、双指向性を実現するスピーカユニットが開示されている。一方、特許文献２には、ディレイ回路を用いて複数のスピーカへの入力信号の位相をずらすことにより、スピーカシステムの指向性を制御する技術が開示されている。また、特許文献３や特許文献４には、複数のスピーカから放射された音をマイクにより収音してフィードバックすることにより、スピーカの指向性を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３１８９３号
【特許文献２】特開２００９−２１６５７号
【特許文献３】特開２００９−８１６１３号
【特許文献４】特開２０１１−９９９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スピーカユニットを複数配置してスピーカシステムを構成した場合、従来のスピーカシステムでは、指向性の制御が難しく、一部に音が集中し過ぎたり、逆に音が拡散し過ぎて反射音が増え明瞭度を低下させる等の問題があった。
【０００８】
スピーカユニットを複数使用するのは、主に、広範囲に大出力の音を届けたいという目的のためであるが、個々のスピーカユニットの音量を上げ過ぎると、その前面に音が集中してうるさくなり過ぎる。このため、個々のスピーカユニットの音量は抑えつつ、数ｍ単位で数多くのスピーカユニットを配置する必要があり、コストが嵩んだ。
【０００９】
スピーカ前面の音は小さく抑え、両側にのみ音を放射して広範囲に音を届ける双指向性スピーカの試みもあった。この場合、周囲からの反射音がある環境では、理想的には、スピーカ前面、すなわち指向性の谷間の領域にスピーカから直接届く直接音の音圧はゼロとするのが良い。音圧ゼロの領域には周囲からの反射音が届くため、全く聞こえなくなることはない。しかし、前方の領域において直接音の音圧がゼロにならない場合は、それが反射音と無秩序な干渉を起こして、様々な障害を起こす。
【００１０】
例えば、特許文献１のように、単に両側にスピーカを向けただけでは、両スピーカの中間領域で音圧をゼロにすることはできず、完全な双指向性とはならない。
【００１１】
このように不完全な双指向性のスピーカシステムを、例えば、トンネルなどの狭い空間の天井に設置した場合、指向性の谷間となるスピーカシステムの真下が指向性谷間となるように設置したとする。この場合であっても、スピーカシステムの真下に残存する弱い直接音が、周囲の壁から複雑に反射してきた反射音と無秩序な干渉を起こす。直接音と反射音の伝搬距離には大きな差があるので、両者の位相は大きくずれており、ずれの量も場所により無秩序に変わる。したがって、場所により、音が大きくなる、ノイズが聞こえる、あるいは何も聞こえにくくなるなどの問題を生じる。
【００１２】
さらに、特許文献１〜４に記載のものはいずれも複数のスピーカを複雑に制御する必要があり、複雑な構成を要する。
【００１３】
かかる問題はたとえ、スピーカの方向を換えても解決されない。
図１８（Ａ）は、従来のスピーカユニット５０１、５０２を組み合わせた従来のスピーカシステム５００の音響指向性を説明する図である。スピーカユニット５０１、５０２はそれぞれ、第一の方向Ｋ１、第二の方向Ｋ２を向いている。図１８（Ａ）に示すように、スピーカユニット５０１、５０２の前方で第一の方向Ｋ１、第二の方向Ｋ２とに挟まれる空間領域Ｒ３では、スピーカユニット５０１、５０２から放射された音響同士が干渉し合う。したがって、場所により、音が大きくなる、ノイズが聞こえる、あるいは聞えにくくなるなどの問題を生じる。
【００１４】
また、図１８（Ｂ）は、同様の空間に配置された従来のスピーカシステムが放射する音響の伝搬方向を横方向から見た図である。図１８（Ｃ）は、図１８（Ｂ）と同じトンネルのような空間に配置された従来のスピーカシステムの音響指向性を上方向から見た図である。従来のスピーカシステムにおいては、例えば、図１８（Ｂ）又は１８（Ｃ）に示すように、直接音と壁からの反射音が重なりあう部分において、音が無秩序に拡散し過ぎて、壁からの反射音が過剰となり、ほとんどの場所で不明瞭な音になることがあった。
【００１５】
このようにもう一つの問題は、音が届いて欲しくない壁面などの領域にも音が放射されてしまうために、過剰な反射音を生じて干渉を起こし、不明瞭な音響になってしまうということであった。このように反射音を適切に制御するためにも、指向性を望み通りに制御する技術が求められている。
【００１６】
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、簡単な構造で出力が大きく、かつ、所望の指向性を有するスピーカシステム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】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によると、第一の方向に第一の音響を放射する第一音響放射面と、前記第一の方向に対して所定の交差角を有する第二の方向に第二の音響を放射する第二音響放射面とを有し、前記第一及び第二の音響は、少なくとも、共通の第一の信号源から生成されたものであり、かつ、互いに位相が異なるものを含む、スピーカシステムが提供される。
【００１８】
上記構成により、本発明に係るスピーカシステムは、第一の方向に第一の音響を放射する第一音響放射面と、第二の方向に第二の音響を放射する第二音響放射面とを有し、第一の方向と第二の方向は所定の角度で交差し、前記第一及び第二の音響は、少なくとも、共通の第一の信号源から生成されたものであり、かつ、互いに位相が異なるものを含むものであるので、異なるが互いに関連する音響が干渉を起こして、特定の指向性を有するスピーカシステムを実現できる。さらに、第一音響放射面と第二音響放射面からの音響を組み合わせることができるので、簡単な構成で大きな出力を得ることができる。したがって、簡単な構造で出力が大きく、かつ所望の指向性を有するスピーカシステムを提供する。
【００１９】
本発明によると、上記スピーカシステムにおいて、前記第一の音響と前記第二の音響とは、同一の信号源から生成されたものであり、かつ、互いに位相が異なるものでよい。例えば、前記第一の音響と前記第二の音響とは、同一の信号に対して異なる処理をして生成した互いに位相が逆であるものであってもよい。この構成により、音響が干渉して相殺する空間領域では音響が打ち消し合って音響が聞こえず、音響が相殺しない空間領域では音響が聞こえるようにすることができる。
【００２０】
本発明によると、上記スピーカシステムにおいて、前記第一及び第二の音響は、更に少なくとも、共通の第二の信号源から生成されたものであり、かつ、互いに位相が同じであるものを含むものであってもよい。この構成により、互いに逆相の音響が干渉して相殺する空間領域では、第一の音響と第二の音響のうち、第一の信号源から生成された互いに逆相の音響は打ち消し合って聞こえず、互いに同相の第二の信号源から生成された音響のみが聞こえ、音響が相殺しない空間領域では第一及び第二の信号源から生成される音響がそのまま聞こえるようにすることができる。
【００２１】
本発明によると、上記スピーカシステムにおいて、前記第一の方向と前記第二の方向に対して各々所定の交差角を有する第三の方向に第三の音響を放射する第三音響放射面を有し、前記第三の音響は、少なくとも、前記共通の第一の信号源から生成されたものを含むものとすることができる。この構成により、例えば、第一の方向及び第二の方向だけでなく第三の方向に共通の第一の信号源からの音響を放射することができるため、多方向に音響を放射させ、一のスピーカユニットから出力された音響と他のスピーカユニットから出力された音響とが互いに影響し合う領域を複数形成することが可能となる。
【００２２】
本発明によると、信号源として、上述した背景音楽のような「意味ある音響」である場合に限られず、周囲の雑音に対するノイズキャンセル装置の出力信号を用いることもできる。例えば、収音した周囲音に対して位相が１８０度ずれた音響を生成する信号を騒音をキャンセルする信号として用いてもよい。特に、救急車のサイレンやトンネルや高速道路の騒音など個別の音が騒音として特定されている場合は、その特定の音に対して位相が１８０度ずれた音響を生成する信号を騒音をキャンセルする信号として用いることができる。具体的には、前記第一及び第二の音響は、前記第二の信号源から生成されたものであり、騒音に対して位相が１８０度ずれた音響の信号が含まれるようにしてもよい。
【００２３】
本発明によると、上記スピーカシステムにおいて、第一スピーカ群は、前記第一の方向と前記第二の方向に対して垂直に延びる仮想線に沿って配置された複数のスピーカユニットからなる単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットを有し、第二スピーカ群は、前記仮想線に沿って配置された複数のスピーカユニットからなる単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットを有してもよい。
【００２４】
この構成により、前記第一スピーカ群は、前記仮想線に沿って配置された複数のスピーカユニットからなる単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットを有し、前記第二スピーカ群は、前記仮想線に沿って配置された複数のスピーカユニットからなる単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットを有するので、音響放射面から放射される音響を重なり合わせて、大きくすることができる。即ち、点音源である単一のスピーカユニットから放射される音響は球面状に拡がるのに対し、前記仮想線に沿って配置された複数のスピーカユニットからなる単数の列又は複数の列のスピーカユニットは、線音源であるため円筒状に拡がり、距離減衰が少なく遠方まで鋭い指向性で大きな音響を伝達することができる。
【００２５】
本発明によると、前記第一スピーカ群及び前記第二スピーカ群を構成するスピーカユニットが前記音響放射面を正面に有する振動部材と該振動部材を駆動するアクチュエータとを含むスピーカと該スピーカを支持するスピーカボックスとを有し、前記振動部材が細長い輪郭を有する音響放射面を形成し、前記第一スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭の長手方向が平行となり、それぞれの前記第一音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットは配置され、前記第二スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭の長手方向が平行となり、それぞれの前記第二音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットを配置してもよい。
【００２６】
この構成により、上記スピーカシステムは、前記第一スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭の長手方向が平行となり、それぞれの前記第一音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットを配置し、前記第二スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭の長手方向が平行となり、それぞれの前記第二音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットを配置するので、音響放射面が接近し、音響放射面からの音響が効率よく重なり大きくなる。
【００２７】
さらに、本発明によると、前記第一スピーカ群及び前記第二スピーカ群を構成するスピーカユニットが前記音響放射面を正面に有する振動部材と該振動部材を駆動するアクチュエータとを含むスピーカと該スピーカを支持するスピーカボックスとを有し、前記振動部材が互いに平行な少なくとも１対の辺を含む輪郭を有する音響放射面を形成し、前記第一スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭を構成する前記少なくとも１対の辺が各々平行となり、それぞれの前記第一音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットが配置され、前記第二スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭を形成する前記少なくとも１対の辺が各々平行となり、それぞれの前記第二音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットが配置されるようにしてもよい。
【００２８】
この構成により、上記スピーカシステムは、前記第一スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭を構成する前記少なくとも１対の辺が各々平行となり、それぞれの前記第一音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットが配置され、前記第二スピーカ群において前記複数のスピーカユニットは、それぞれの前記輪郭を形成する前記少なくとも１対の辺が各々平行となり、それぞれの前記第二音響放射面が同一の面を形成するように前記複数のスピーカユニットが配置されるので、前記音響放射面の辺を隣り合わせて接近させることができ、前記音響放射面からの音響を効率よく重ね合わせ大きくすることができる。
【００２９】
本発明によると、上述のスピーカシステムにおいて、前記第一の方向と前記第二の方向とが形成する角度を二等分する方向から前記スピーカシステムを見たとき、前記第一音響放射面の中心部が前記第一音響放射面と前記第二音響放射面との中間より前記第一の方向の側に位置し、前記第二音響放射面の中心部が前記第一音響放射面と前記第二音響放射面との中間より前記第二の方向の側に位置するようにしてもよい。
【００３０】
この構成により、上記スピーカシステムは、前記第一の方向と前記第二の方向とが形成する角度を二等分する方向から前記スピーカシステムを見たとき、前記第一音響放射面の中心部が前記第一音響放射面と前記第二音響放射面との中間より前記第一の方向の側に位置し、前記第二音響放射面の中心部が前記第一音響放射面と前記第二音響放射面との中間より前記第二の方向の側に位置するので、第一音響放射面から放射される音響と第二音響放射面から放射される音響とが第一の方向と第二の方向との中間の空間で効率よく干渉することができる。
【００３１】
本発明によると、上述のスピーカシステムにおいて、前記第一の方向と前記第二の方向とが形成する角度を二等分する方向から前記スピーカシステムを見たとき、前記第一音響放射面の前記輪郭の前記第二音響放射面の側の端部である第一端部と前記第二音響放射面の輪郭の前記第一音響放射面の側の端部である第二端部とが隣接するようにしてもよい。
【００３２】
この構成により、上述のスピーカシステムは、前記第一音響放射面の前記輪郭の前記第二音響放射面の側の端部である第一端部と前記第二音響放射面の輪郭の前記第一音響放射面の側の端部である第二端部とが隣接するので、前記第一音響放射面から放射される音響と前記第二音響放射面から放射される音響とが、前記第一の方向と前記第二の方向とに挟まれる空間で効率よく干渉することができる。
【００３３】
本発明によると、上述のスピーカシステムにおいて、前記単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットと前記単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットとが交互に配置してもよい。この構成により、前記単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットと前記単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットとが交互に配置されるので、単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットから放射される音響と単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットから放出される音響とを効率よく干渉させ、効率よく重ね合わせることができる。
【００３４】
本発明によると、上述のスピーカシステムにおいて、前記単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットと前記単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットとが同一のピッチで前記仮想線に沿って配置されてもよい。この構成により、前記単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットと前記単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットとが同一のピッチで前記仮想線に沿って配置されるので、前記単数の列又は複数の列の第一スピーカユニットから放射される音響と前記単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットから放射される音響とを均一に干渉させ、均一に重なり合うようにさせることができる。
【００３５】
本発明によると、前記第一の方向と前記第二の方向の交差する角度が４５度以上で１３５度以下の範囲の角度としてもよい。この構成により、前記第一の方向と前記第二の方向とが交差する角度に応じた指向性特性を得ることができる。
【００３６】
さらに、本発明によると、前記第一の方向と前記第二の方向との交差する角度を可変としてもよい。この構成により、その結果、前記第一の方向と前記第二の方向とが交差する角度に応じて、指向性特性を変化させることができる。
【００３７】
本発明の一実施形態に係るスピーカシステムは、前記第一スピーカ群が前記仮想線に沿って直列に並んだ単数又は複数のスピーカユニットである単数又は複数の第一スピーカユニットを有し、前記第二スピーカ群が前記仮想線に沿って直列に並んだ単数又は複数のスピーカユニットである単数又は複数の第二スピーカユニットを有し、前記スピーカユニットのスピーカは、１対の直線と１対の屈曲線とが交互に繋がってできた輪郭を形成する外周部である振動部材外周部を有し、表面が平面になった部材である振動部材と、１対の直線と１対の屈曲線とが交互に繋がった輪郭を形成する内周部であるフレーム内周部で囲まれた開口部であるフレーム開口部を設けられるフレームと、外周部であるエッジ外周部と内周部であるエッジ内周部とを有する環状の弾性部材であって該エッジ外周部を前記フレーム内周部に固着され該エッジ内周部を前記振動部材外周部に固着されるエッジと、前記フレームに支持され前記振動部材を面外振動するように駆動するアクチュエータと、を有することができる。屈曲線が折線、曲線、又は１以上の折線と１以上の曲線の組み合わされた線であり、前記振動部材外周部と前記フレーム内周部とが接触しない様に前記振動部材が前記フレーム開口部に嵌まり、前記振動部材外周部の屈曲線と前記フレーム内周部の屈曲線との隙間が前記振動部材外周部の直線と前記フレーム内周部の直線との隙間より広くなるようにしてもよい。
【００３８】
上記実施形態の構成により、前記第一スピーカ群の単数又は複数の第一スピーカユニットは、前記仮想線に沿って直列に並び、前記第二スピーカ群の単数又は複数の第二スピーカユニットは、前記仮想線に沿って直列に並び、振動部材が、１対の直線と１対の屈曲線とが交互に繋がってできた輪郭を形成する外周部である振動部材外周部を有する平板で構成することができる。
【００３９】
フレームが、複数の直線と複数の屈曲線とが交互に繋がった輪郭を形成する内周部であるフレーム内周部で囲まれた開口部であるフレーム開口部を設けてもよい。エッジが、外周部であるエッジ外周部と内周部であるエッジ内周部とを有する環状の弾性部材であって該エッジ外周部を前記フレーム内周部に固着され該エッジ内周部を前記振動部材外周部に固着するようにしてもよい。
【００４０】
アクチュエータが、前記フレームに支持され前記振動部材を面外振動するように駆動する。前記振動部材外周部と前記フレーム内周部とが接触しない様に前記振動部材が前記フレーム開口部に嵌まる。前記振動部材外周部の屈曲線と前記フレーム内周部の屈曲線との隙間が前記振動部材外周部の直線と前記フレーム内周部の直線との隙間より広くなるようにしてもよい。
【００４１】
この構成により、直線と屈曲線に沿ってのエッジの曲げ剛性を近似したものにしやすく、振動部材が均一に面外振動して、前記音響放射面からの均等な音響が正確に重なり大きくなる。
【００４２】
本発明の一実施形態に係るスピーカシステムは、前記振動部材外周部の直線と前記フレーム内周部の直線との隙間が一定の幅寸法を有し、前記振動部材外周部の屈曲線と前記フレーム内周部の屈曲線との隙間が屈曲線の両端部から中間部に移動するにつれて大きくなるように変化する幅寸法を有するようにしてもよい。
【００４３】
上記構成により、前記振動部材外周部の直線と前記フレーム内周部の直線との隙間が一定の幅寸法を有することができる。前記振動部材外周部の屈曲線と前記フレーム内周部の屈曲線との隙間が屈曲線の両端部から中間部に移動するにつれて大きくなるように変化する幅寸法を有することができる。
この構成により、直線と屈曲線に沿ってのエッジの曲げ剛性を近似したものにしやすく、振動部材が均一に面外振動して、前記音響放射面からの均等な音響が正確に重なり大きくなる。
【００４４】
本発明の一実施形態に係るスピーカシステムは、屈曲線が一定の曲率半径を有する曲線としたとき、前記フレーム内周部の屈曲線が前記フレーム内周部の１対の直線を滑らかにつなぎ、前記振動部材外周部の屈曲線が前記振動部材外周部の１対の直線を滑らかにつなぎ、前記振動部材外周部の曲線の曲率中心が前記フレーム内周部の曲線の曲率中心より内側に位置するようにしてもよい。
【００４５】
上記構成により、屈曲線が一定の曲率半径を有する曲線としたとき、前記フレーム内周部の屈曲線が前記フレーム内周部の１対の直線を滑らかにつなぐようにすることができる。また、前記振動部材外周部の屈曲線が前記振動部材外周部の１対の直線を滑らかにつなぐようにすることができる。さらに、前記振動部材外周部の曲線の曲率中心が前記フレーム内周部の曲線の曲率中心より内側に位置するようにすることができる。その結果、屈曲線と屈曲線との隙間が直線に繋がる両端部から中央部に移動するにしたがってなだらかに大きくなるように変化させることができる。
【００４６】
本発明の一実施形態に係るスピーカシステムは、前記フレームが前記フレーム開口部を有するサブフレームと該サブフレームを固定し前記アクチュエータを支持するメインフレームとを有し、前記サブフレームが板状部材であって、前記エッジが表側エッジと裏側エッジとを有し、前記表側エッジがその外周部を前記フレーム内周部の表面に固着されその内周部を前記振動部材外周部の表面に固着され、前記裏側エッジがその外周部を前記フレーム内周部の裏面に固着され、その内周部を前記振動部材外周部の裏面に固着され、前記表側エッジと前記裏側エッジとが前記メインフレームに固着しない様に前記サブフレームがメインフレームに固定されるようにしてもよい。
【００４７】
上記構成により、前記フレームが前記フレーム開口部を有するサブフレームと該サブフレームを固定し、前記アクチュエータを支持するメインフレームとを有することができる。また、前記サブフレームを板状部材とすることができる。前記エッジが表側エッジと裏側エッジとを有し、前記表側エッジがその外周部を前記フレーム内周部の表面に固着されその内周部を前記振動部材外周部の表面に固着され、前記裏側エッジがその外周部を前記フレーム内周部の裏面に固着されその内周部を前記振動部材外周部の裏面に固着され、前記表側エッジと前記裏側エッジとが前記メインフレームに固着しない様に前記サブフレームがメインフレームに固定することができる。この結果、エッジを構成する弾性部材の引っ張り剛性により、振動部材の傾きを効率よく抑制することができる。
【００４８】
本発明の一実施形態に係るスピーカシステムは、前記スピーカが前記サブフレームの外周部と前記サブフレームの側面とを覆うカバーフレームを備え、前記サブフレームの弾性率が前記カバーフレームの弾性率より小さくしてもよい。上記実施形態の構成により、カバーフレームが、前記サブフレームの外周部と前記サブフレームの側面とを覆うことができる。前記サブフレームの弾性率が前記カバーフレームの弾性率より小さくすることができる。この結果、スピーカユニット全体の剛性を高め、前記振動部材を支持する構造の剛性を低く維持できる。
【００４９】
本発明の一実施形態に係るスピーカシステムは、前記アクチュエータが前記振動部材に固定されたボイスコイルボビンと、該ボイスコイルボビンに巻きかけられたボイスコイルと、磁性材料で構成され、該メインフレームに固定されるヨークとヨークに固定されるマグネットと、磁性材料で構成され、該マグネットに固定されたポールピースと、該ポールピースに固定された補助マグネットと、を有し、前記ボイスコイルが前記ヨークと前記ポールピースとの間に形成される磁気空隙に位置し、前記ボイスコイルが磁気空隙に発生する磁場から前記振動部材の表面に直交する力を伝えるようにしてもよい。
【００５０】
上記構成により、前記アクチュエータが前記振動部材に固定されたボイスコイルボビンと、該ボイスコイルボビンに巻きかけられたボイスコイルと、磁性材料で構成され、該メインフレームに固定されるヨークと、ヨークに固定されるマグネットと、磁性材料で構成され、該マグネットに固定されたポールピースと、該ポールピースに固定された補助マグネットとを有する。前記ボイスコイルが前記ヨークと前記ポールピースとの間に形成される磁気空隙に位置する。前記ボイスコイルが磁気空隙に発生する磁場から前記振動部材の表面に直交する力を伝える。この結果、前記振動部材の傾きを抑制できる。
【発明の効果】
【００５１】
簡単な構造で出力が大きく、かつ所望の指向性を有するスピーカシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るスピーカシステムの概略説明図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係るスピーカシステムの概略図及び正面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係るスピーカシステムの断面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係るスピーカシステムを構成するスピーカユニットの断面図とスピーカユニットが有する音響放射面の一例を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係るスピーカシステムの指向性グラフである。
【図６】本発明の第一の実施形態に係るスピーカシステムの用途の一例を説明する図である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係るスピーカシステムの概略図及び正面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係るスピーカシステムの断面図である。
【図９】本発明の第三の実施形態に係るスピーカシステムの断面図である。
【図１０】本発明の第三の実施形態に係るスピーカシステムを構成するスピーカユニットの断面図とスピーカユニットが有する音響放射面の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第四の実施形態に係るスピーカシステムの断面図である。
【図１２】本発明の第四の実施形態に係るスピーカシステムの指向性グラフである。
【図１３】本発明の第四の実施形態に係るスピーカシステムの説明斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るスピーカシステムに適用可能なスピーカユニットが有する音響放射面を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るスピーカシステムが放射する音響の指向性を説明する図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るスピーカシステムが放射する音響の指向性を説明する図である。
【図１７】本発明の実施形態の変形例に係るスピーカシステムが放射する音響の双指向性を説明する図である。
【図１８】従来のスピーカシステムが放射する音響の指向性を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、本明細書では、類似の構成には同一の番号を付して説明する。
【００５４】
最初に、本発明の第一の実施形態に係るスピーカシステム１０を図面を参照して説明する。図１は、スピーカシステム１０の概略説明図であり、スピーカシステム１０を地下道等の細長い空洞空間に配置したことを想定した図である。図２は、スピーカシステム１０の概略図及び正面図である。図３は、スピーカシステム１０の断面図である。
【００５５】
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係るスピーカシステム１０は、２つの方向、即ち、第一の方向Ｋ１、第二の方向Ｋ２に音響を放射するようになっている。
図２に示すように、スピーカシステム１０は、第一音響放射面Ｇ１を有する複数のスピーカユニット１０１で構成される第一スピーカ群１１と、第二音響放射面Ｇ２を有する複数のスピーカユニット１０２で構成される第二スピーカ群１２と、第一及び第二スピーカ群１１、１２に音響信号を入力する信号入力部３００と、で構成される。
第一スピーカ群１１は、信号入力部３００からスピーカシステム１０に入力される第一入力に応じて、第一音響放射面Ｇ１から音響を放射する。第二スピーカ群１２は、信号入力部３００からスピーカシステム１０に入力される第二入力に応じて第二音響放射面Ｇ２から音響を放射する。
【００５６】
図２の正面図に示すように、第一スピーカ群１１は、複数の第一スピーカユニット１０１を後述する仮想線Ｌに沿って一列に配置して構成されている。第二スピーカ群１２も同様に、複数の第二スピーカユニット１０２を仮想線Ｌに沿って一列に配置して構成されている。
なお、図２では、最下段の第一、第二スピーカユニット１０１、１０２の音響放射面を、それぞれ第一音響放射面Ｇ１、第二音響放射面Ｇ２として示しているが、第一スピーカ群１１を構成する複数の第一スピーカユニット１０１の音響放射面Ｇ１全体を総体的に第一スピーカ群１１の第一音響放射面Ｇ１とも呼び、第二スピーカ群１２を構成する複数の第二スピーカユニット１０２の音響放射面Ｇ２全体を総体的に第二スピーカ群１２の第二音響放射面Ｇ２とも呼ぶ。
【００５７】
ここで、仮想線Ｌを、複数の第一スピーカユニット１０１が重ねて配置される方向に沿い、複数の第二スピーカユニット１０２が重ねて配置される方向に沿い、本発明のスピーカシステム１０の略中心部に延在する直線であるものとする。
また、第一音響放射面Ｇ１の向く方向であって、第一音響放射面Ｇ１の略法線方向を第一の方向Ｋ１とし、第二音響放射面Ｇ２の向く方向であって、第二音響放射面Ｇ２の略法線方向を第二の方向Ｋ２とする。第一、第二の方向Ｋ１、Ｋ２は、仮想線Ｌに対して垂直となる。
さらに、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とが形成する角度を二等分する方向を、スピーカシステム１０の正面方向Ｆとする。
また、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２が形成する所定の凸角を交差角αとする。すなわち、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２が正面方向Ｆを間に挟んで交差する角度が、上述した交差角αとなる。
本実施形態では、交差角αは常に一定であり、直角としている。
【００５８】
なお、図２では、仮想線Ｌは直線であるが、曲線であってもよい。すなわち、スピーカシステム１０において、複数の第一スピーカユニット１０１と複数の第二スピーカユニット１０２とが曲線の仮想線Ｌに沿って配置されたとしても、本発明は適用可能である。
また、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２は、上述した交差角αが正面方向Ｆとの関係で二等分される関係を保っているのであれば、仮想線Ｌの延伸方向に沿って場所によって変化させてもかまわない。ただし、このように第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２を仮想線Ｌの場所によって変化させる場合には、１個の第一スピーカユニット１０１とそれに最近接位置にある適宜な１個の第二スピーカユニット１０２とを一組として、当該組ごとに方向Ｋ１、Ｋ２を変化させることが望ましい。
【００５９】
図２に示すように、スピーカシステム１０は、複数の第一及び第二スピーカユニット１０１、１０２と外装ケース２００とで構成されている。より詳細には、スピーカシステム１０は、複数の第一スピーカユニット１０１からなる第一スピーカ群１１と複数の第二スピーカユニット１０２からなる第二スピーカ群１２と、外装ケース２００とで構成されている。
なお、図２では、第一スピーカ群１１、第二スピーカ群１２をそれぞれ構成するスピーカユニット１０１、１０２の数は複数としたが、これに限られず、第一スピーカ群１１、第二スピーカ群１２を構成するスピーカユニット１０１、１０２の数は単数（１個）でも良い。
また、本実施形態では、スピーカシステム１０は、第一スピーカ群１１が一列に並んだ複数の第一スピーカユニット１０１で構成されているが、これを複数の列で構成してもよい。この点は、第二スピーカ群１２でも同様である。
【００６０】
さらに、本実施形態のスピーカシステム１０においては、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２が交差する交差角αは０度から１８０度の範囲とすることができ、特に、４５度から１３５度の範囲とすれば、各スピーカ群１１、１２からの音響が干渉し合う領域を適切に生じることができるので望ましい。
【００６１】
既に説明したように、図２の本実施形態では、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２の交差角αを仮想線Ｌに沿って固定で９０度としているが、これを可変としても構わない。
【００６２】
さらに、信号入力部３００から第一スピーカユニット１０１に入力される第一入力と第二スピーカユニット１０２に入力される第二入力とは、異なるが互いに関連する信号となっている。例えば、第一入力と第二入力は、信号の振幅の絶対値が同じで、位相が１８０度ずれた関係とする（すなわち、位相だけが反転した関係とする）。このような信号生成に際しては、例えば、共通の一の信号源からの信号に対して、そのままこの信号を用いて第一入力を生成し、該信号に対して位相を反転させる処理を行って第二入力を生成すればよい。
なお、ここでいう位相のずれは「１８０度」である場合に限られない。もちろん、後述するように、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とから放射された音響が、互いに相殺し合う領域を形成するという観点からは１８０度であることが望ましいが、それ以外の位相のずれであっても、同領域に、用途に応じて実質的に必要な範囲で静音化した空間を形成することは可能だからである。
【００６３】
また、第一入力と第二入力に対しては、上述したように単一の信号源から生成された信号を与える場合に限られず、例えば、複数の信号源から生成された信号を合成した信号を与えるようにしてもよい。
更に、このように、複数の信号音源から生成された信号を合成した信号を与える場合においては、第一入力と第二入力に与える信号の関係として、一の信号源からの信号（例えば信号Ａ）に関しては位相の反転処理を行って互いに逆相の二つの信号を生成し、他の信号源からの信号（例えば信号Ｂ）に対しては位相の反転処理を行わず、そのまま前記互いに逆相の二つの信号と合成することにより、第一入力と第二入力を生成してもよい（後述する図１７の例がこれに該当する）。
【００６４】
また、第一入力と第二入力としては、信号の振幅を異ならせるようにしても構わない。この場合には、信号の振幅に応じて、第一スピーカ群１１を構成する第一スピーカユニット１０１の数と第二スピーカ群１２を構成する第二スピーカユニット１０２の数とを異ならせるのが望ましい。第一入力の振幅を第二入力の２倍とする場合には、第一スピーカ群１１を構成する第一スピーカユニット１０１の数を第二スピーカ群１２の半分とすればよい。
【００６５】
なお、図２では、複数の第一スピーカユニット１０１における各ユニット１０１間の配置の関係として、各々が同一のピッチで配置されている。ここで「ピッチ」とは、個々のスピーカユニット間の仮想線Ｌに沿った間隔をいう。
そして、図２のスピーカシステム１０では、複数の第二スピーカユニット１０２においても、同一のピッチで配置されている。
さらに、第一スピーカ群１１側のピッチと第二スピーカ群１２側のピッチは同一になっている。
【００６６】
なお、図２では、複数の第一スピーカユニット１０１と複数の第二スピーカユニット１０２とを仮想線Ｌに沿って重複しないように配置しているが、これに限定されない。第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２とを、仮想線Ｌに沿って一部重なり合うように、すなわち、第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２とが交互に（図２よりも中央寄りに）配置されても良い。
【００６７】
あるいは、スピーカシステム１０を正面方向Ｆから見たときに、第一音響放射面Ｇ１の中心部Ｃ１が第一音響放射面Ｇ１と第二音響放射面Ｇ２との中間より第一の方向Ｋ１の側（図２において右寄り）に位置し、第二音響放射面Ｇ２の中心部Ｃ２が第一音響放射面Ｇ１と第二音響放射面Ｇ２との中間より第二の方向Ｋ２の側（図２において左寄り）に位置するようにしてもよい。すなわち、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２が、互いに仮想線Ｌを挟んで多少の隙間をあけて配置されるようにしてもよい。この構成により、第一音響放射面Ｇ１から放射される音響と第二音響放射面Ｇ２から放射される音響とを、スピーカシステム１０の正面方向Ｆにあって、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とで画定される中間の空間において、効率よく干渉させることができる。
【００６８】
要するに、本実施形態における第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２の配置の関係としては、第一スピーカ群１１から出力された音響と第二スピーカ群１２から出力された音響とが互いに影響し合う領域が形成される関係があれば足りる。後述するように、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２に互いに位相の反転した信号が入力された場合、仮想線Ｌに沿って無音域が形成されるような関係があれば足りる。この限りにおいて、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２の配置の関係として、上述した「重なり合い」の程度や「隙間」の程度は適宜に選択可能である。
好ましくは、一体として移動等が可能な一の筐体中（例えば、後述する車両も、ここでいう筐体に含まれる）に、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とが含まれていれば足りる。
【００６９】
なお、図２の例では、第一音響放射面Ｇ１を形成する輪郭Ｙの第二の方向Ｋ２の側の端部である第一端部Ｅ１と第二音響放射面Ｇ２を形成する輪郭Ｙの第一の方向Ｋ１の側の端部である第二端部Ｅ２とが隣接するようになっている。
【００７０】
図３に示すように、第一スピーカユニット１０１及び第二スピーカユニット１０２はそれぞれ、スピーカ１１０とスピーカボックス１２０とで構成される。
スピーカシステム１０は一以上の第一スピーカユニット１０１と一以上の第二スピーカユニット１０２から構成されるが、本明細書において、特に区別する必要のない場合は第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２とを総称してスピーカユニット１００と呼ぶ。
さらに、第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２はそれぞれ第一音響放射面Ｇ１、第二音響放射面Ｇ２を有するが、本明細書において、特に区別する必要のない場合は第一音響放射面Ｇ１、第二音響放射面Ｇ２とを総称して音響放射面Ｇと呼ぶ。
各々のスピーカユニット１００はさらに、吸音部材（図３に示されていない）を有してもよい。
【００７１】
スピーカ１１０は、振動部材１１１と、信号入力部３００から入力される信号に応じて振動部材１１１を振動させるアクチュエータ１１２と、で構成される。スピーカ１１０はさらにフレーム１１３を含んでおり、エッジ１１４を含んでいる。なお、スピーカ１１０は、例えば、ダイナミック型スピーカでもよい。
【００７２】
スピーカユニット１００を構成する振動部材１１１は、音響を放射する音響放射面Ｇを正面に設けた部材である。したがって、第一スピーカユニット１０１の振動部材１１１は、音響を放射する第一音響放射面Ｇ１を正面に設けた部材であり、第二スピーカユニット１０２の振動部材１１１は、音響を放射する第二音響放射面Ｇ２を正面に設けた部材である。
【００７３】
この場合、個々の音響放射面Ｇが平面状である場合、全体として仮想線Ｌに対して平行に拡がる平面を形成することになる。なお、図２に示すように、本実施形態の振動部材１１１は、仮想線Ｌ方向に対して垂直方向に細長い輪郭を有しており、この場合の振動部材１１１は、互いに平行な少なくとも１対の辺を含む細長の輪郭を有する音響放射面Ｇを形成することになる。
【００７４】
図４に、スピーカシステム１０を構成するスピーカユニット１００の断面図と、スピーカユニット１００の振動部材１１１が形成する、細長の輪郭Ｙを有する平面状の音響放射面Ｇの一例を示す。
【００７５】
図４に示すように、本実施形態では、振動部材１１１により形成される音響放射面Ｇは、互いに平行な少なくとも１対の辺を含む細長い輪郭Ｙを有する。図４に示す輪郭Ｙは、互いに平行な１対の辺と当該１対の辺の端部を滑らかに連結する１対の曲線を含む。
【００７６】
このように、振動部材１１１に、互いに平行な１対の辺と当該１対の辺の端部を滑らかに連結する１対の曲線とを含む輪郭Ｙを有する音響放射面Ｇを形成することができる。また、振動部材１１１に、互いに平行な１対の長辺と当該１対の長辺の端部を連結する１対の短辺とを含む輪郭Ｙを有する音響放射面Ｇを形成してもよい。
【００７７】
図３に戻ると、アクチュエータ１１２は、信号入力部３００から入力される信号に応じて振動部材１１１を駆動する。例えば、アクチュエータ１１２は、ボイスコイル式アクチュエータでもよい。
【００７８】
フレーム１１３は、アクチュエータ１１２を支持する。エッジ１１４は、振動部材１１１を振動自在に支持する構造材で構成されている。
エッジ１１４は、スピーカボックス１２０に支持され、振動部材１１１を振動自在に支持してもよく、あるいは、エッジ１１４は、フレーム１１３に支持され、振動部材１１１を振動自在に支持してもよい。
【００７９】
スピーカボックス１２０は、スピーカ１１０を支持する。スピーカボックス１２０はスピーカ１１０を支持しつつ、振動部材１１１の背面の側に囲われた空間である背面空間Ｈを形成することができる。
【００８０】
また、図２に示すように、複数のスピーカユニット１００は各々、振動部材１１１、アクチュエータ１１２、スピーカボックス１２０等の形状及び寸法が互いに同一である。ただし、スピーカシステム１０において最近接位置にある第１スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２とを組とした場合、当該組ごとにこれらの大きさが同じであれば、仮想線Ｌに沿って場所によって、スピーカユニット１００の形状及び寸法を変化させても良い。
【００８１】
背面空間Ｈは、組み立てのために生ずる僅かの隙間を許容して実質的に密閉されている。
【００８２】
背面空間Ｈを仮想線Ｌと直行する仮想面で切った切断面の面積を、仮想線Ｌに沿って同一のピッチ毎に見た場合、一定とすることが望ましい。また、背面空間Ｈを仮想線Ｌと直行する仮想面で切った切断面の輪郭の形状を、仮想線Ｌに沿って同一のピッチ毎に見た場合に、これを一定とすることが望ましい。これによって、第一スピーカユニット１０１から放射される音響と第二スピーカユニット１０２から放射される音響を安定させることができる。
【００８３】
ここで、音響放射面Ｇの形状の一例として、振動部材１１１に互いに平行な少なくとも一対の辺を含む輪郭Ｙを有する音響放射面Ｇを形成するとき、第一スピーカ群１１において、複数の第一スピーカユニット１０１を構成する振動部材１１１の輪郭Ｙの互いに平行な少なくとも一対の辺が各々に平行となるように複数の第一スピーカユニット１０１を仮想線Ｌに沿って配置し、第二スピーカ群１２において、複数の第二スピーカユニット１０２を構成する振動部材１１１の輪郭Ｙの互いに平行な少なくとも一対の辺が各々に平行となるように複数の第二スピーカユニット１０２を仮想線Ｌに沿って配置するようにしてもよい。これによって、第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２からそれぞれ放射される音響の位相を揃えることができる。
【００８４】
また、音響放射面Ｇの形状の他の例として、振動部材１１１が長辺と短辺からなる細長い輪郭Ｙを有する音響放射面Ｇを形成するときに、第一スピーカ群１１において複数の第一スピーカユニット１０１を構成する振動部材１１１の輪郭Ｙの各々の長辺が各々に平行となるように複数の第一スピーカユニット１０１を仮想線Ｌに沿って配置し、第二スピーカ群において複数の第二スピーカユニット１０２を構成する振動部材１１１の輪郭Ｙの各々の長辺が各々に平行となるように複数の第二スピーカユニット１０２を仮想線に沿って配置してもよい。これによって、第一スピーカユニット１０１から放射される音響と第二スピーカユニット１０２からそれぞれ放射される音響の位相を揃えることができる。
【００８５】
さらに、音響放射面Ｇの形状の他の例として、振動部材１１１に互いに平行な二組の辺を含む輪郭Ｙを有する音響放射面Ｇを形成するときに、第一スピーカ群１１において複数の第一スピーカユニット１０１の振動部材１１１の輪郭Ｙの各々の組の辺が各々に平行となるように複数の第一スピーカユニット１０１を仮想線Ｌに沿って配置し、第二スピーカ群１２において複数の第二スピーカユニット１０２の振動部材１１１の輪郭Ｙの各々の組の辺が各々に平行となるように複数の第二スピーカユニット１０２を仮想線Ｌに沿って配置してもよい。これによって、第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２からそれぞれ放射される音響の位相を揃えることができる。
【００８６】
さらに、音響放射面Ｇの形状の他の例として、振動部材１１１に互いに平行な１対の長辺と互いに平行な１対の短辺とを含む輪郭Ｙを有する音響放射面Ｇを形成するときに、第一スピーカ群１１において複数の第一スピーカユニット１０１の振動部材１１１の輪郭Ｙの長辺が各々に平行となるように複数の第一スピーカユニット１０１を仮想線Ｌに沿って配置し、第二スピーカ群１２において複数の第二スピーカユニット１０２の振動部材１１１の輪郭Ｙの長辺が各々に平行となるように複数の第二スピーカユニット１０２を仮想線Ｌに沿って配置してもよい。これによって、第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２からそれぞれ放射される音響の位相を揃えることができる。
【００８７】
一般に、音波は音源からの距離に応じて減衰するが、音源が点音源よりも線音源、線音源よりも面音源の方が、音波のエネルギー拡散が少ない。換言すれば、点音源から放射された音波は球面状に伝播し、音源からの距離の２乗に反比例するが、線音源から放射された音波は円筒状に伝播し、音源からの距離に反比例するため、点音源よりも減衰の度合いは少ない。さらに面音源の場合は、音波は平面状に伝播し減衰はさらに少ない。
したがって、上述のように、振動部材１１１に互いに平行な１対の長辺と互いに平行な１対の短辺とを含む輪郭Ｙを有する音響放射面Ｇを複数有するスピーカ群は、点音源としての単独のスピーカユニットよりも面音源に近似する。このため、上述の実施形態のスピーカ群によれば、距離による音響の減衰が少なく、簡単な構造で出力が大きく、かつ鋭い指向性を発揮することができる。
【００８８】
図３において、スピーカシステム１０を構成する各々のスピーカユニット１００は、背面空間Ｈに充填される吸音部材を各々有してもよい。吸音部材とは、背面空間Ｈで発生した定在波を減衰させるための部材である。吸音部材は、複数の吸音材を吸音特性の異なるものを隣り合わせて層状に重ねたものであってもよい。吸音材は、背面空間Ｈで発生する定在波を効率的に吸音する材料であってもよく、例えば、グラスウール、樹脂板等でもよい。
【００８９】
図２に示すように、外装ケース２００は、複数のスピーカユニット１００を収納し支持する構造体である。
図３に示すように、外装ケース２００は、外装ケース本体２１０と外装ケースカバー２２０とで構成される。外装ケース本体２１０は、外装ケース２００の構造本体であり、外装ケースカバー２２０は、音響を透過可能にした外装ケース本体２１０を少なくとも部分的に覆う部材である。例えば、外装ケースカバー２２０は、外装ケース本体２１０に固定される、複数の穴を設けた板部材であってもよい。
【００９０】
外装ケース２００は、仮想線Ｌに沿って配置された第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とを各々支持する。また、外装ケース２００は、一列に並んだ複数の第一スピーカユニット１０１と一列に並んだ複数の第二スピーカユニット１０２とを、各々同一のピッチで配置されるように各々に支持する。
【００９１】
さらに、外装ケース２００は、一列に配置された複数の第一スピーカユニット１０１と一列に配置された複数の第二スピーカユニット１０２とを、各々仮想線Ｌに沿って並ぶように各々を支持する。
さらに、外装ケース２００は、各スピーカ群１１、１２が、複数の列に配置された複数の第一スピーカユニット１０１と複数の第二スピーカユニット１０２とで構成される場合、これらを仮想線Ｌに平行に直列に配置されるように支持する。
【００９２】
なお、前述したように、外装ケース２００は、複数の第一スピーカユニット１０１と複数の第二スピーカユニット１０２とが仮想線Ｌに沿って交互に並ぶように支持してもよい。この場合、外装ケース２００は、交互に配置された複数の第一スピーカユニット１０１と複数の第二スピーカユニット１０２とが仮想線Ｌに沿って同一のピッチで並ぶように支持してもよい。
【００９３】
図２に示すように、複数の第一スピーカユニット１０１が同一のピッチＰ１で直列に配置され、複数の第二スピーカユニット１０２が複数の第一スピーカユニット１０１と隣接して同一のピッチＰ２で各々に配置される。図２では、複数の第一スピーカユニット１０１を配置するピッチＰ１と、複数の第二スピーカユニット１０２を配置するピッチＰ２とは同一である。
【００９４】
第一の実施形態に係るスピーカシステム１０の作用を、図面を参照して説明する。
図５は、スピーカシステム１０の指向性グラフである。図６は、スピーカシステム１０の用途の一例を説明する図である。
【００９５】
この例では、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とが形成する角度が９０度であり、仮想線Ｌが直線である。以下、同一の信号に対して互いに位相が逆の２つの信号を生成する処理を実行し、得られた第二つの信号を信号入力部３００から第一入力、第二入力として入力した場合を例に説明する。  
【００９６】
図５は、スピーカシステム１０の上部から視線を仮想線Ｌに対して平行にして見たときのスピーカシステム１０の指向性パターンを表している。
同一の信号（一の信号源）から互いに位相が逆の２つの信号を生成する処理（以下、“逆相処理”と呼ぶ）とは、例えば、同一の信号から該信号と同じ信号（以下、“同相信号”と呼ぶ）と該信号から位相が１８０度ずれた信号（以下、“逆相信号”と呼ぶ）の２つの信号を得る処理を意味する。前記逆相処理によって得られた２つの信号に基づいて出力される音波は、振幅の絶対値が同じで極性が反転した波形を有するため、両音波が出会って重なると音圧がゼロ、即ち、無音状態になる。このように、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とで互いに位相の反転した信号が入力されると、仮想線Ｌに沿って無音域が形成され、一定の指向性パターンが得られる。
【００９７】
図５に示すように、スピーカシステム１０は、特に、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とからそれぞれ放射される音響の影響を強く受ける領域の境で、それぞれの音響放射面からほぼ等しい距離にあるため、振幅の絶対値が等しく互いに位相が１８０度ずれた音響同士が合成される。この結果、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とから放射された音響が打ち消し合い、結果として音圧が常にゼロになる。一方で、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とからそれぞれ放射される音響の影響を強く受ける領域の境以外の領域では、音圧は常にゼロとはならない、いわゆる双指向性のパターンを有する。
【００９８】
上述のように、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２にそれぞれ入力される第一入力と第二入力は、同一の信号に由来するがお互いに位相が反転している信号であるため、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とから放射された音響同士が相殺して静音化する空間と音響同士が相殺しない音響空間とが生成される。
そして、音響が相殺する空間領域では音響が打ち消し合って音響が聞こえず、相殺しない空間領域では音響が聞こえるようになっている。
【００９９】
なお、前述したように、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２の各々には、複数の信号源から生成された信号を合成した信号を与えるようにしてもよく、この場合には、一の信号源からの信号（例えば信号Ａ）に関しては逆相処理を行って逆相信号と同相信号を生成し、その上に、他の信号源からの信号（例えば信号Ｂ）をそのまま（逆相処理を行わず）合成する。こうして得られた逆相信号と信号Ｂの合成信号を第一入力とし、同相信号と信号Ｂの合成信号を第二入力とすれば良い。
これにより、逆相処理を行った信号Ａの音響は上述した静音化した空間では聞こえないが、逆相処理を行っていない信号Ｂの音響は、上述した静音化した空間でも聞こえるようになる。一方、互いに逆相の音響同士が相殺しない音響空間においては、双方の信号Ａ、Ｂの音響が聞こえるようになる。
【０１００】
図１及び図６は、スピーカシステム１０を地下道等の細長い空洞空間に設置した場合を示す。
ここでは、スピーカシステム１０の仮想線Ｌを空洞空間の長手方向に直交させ、第一音響放射面Ｇ１と第二音響放射面Ｇ２とが下方に向くようにしてスピーカシステム１０を空洞空間の天井部に設けた場合を想定している。
従来のスピーカシステムでは、スピーカシステムの真下に位置する通行人には、前述の通り、場所によって、極端に大きな音が聞こえる、ノイズが聞こえる、聞こえにくくなる等の現象が起こった。しかし、本実施形態では、通行人がスピーカシステム１０の真下に位置すると、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２とから放射された音響が正確な逆相関係を維持して打ち消しあうため、スピーカシステム１０から直接伝搬する音響は聞こえず、通行人は周囲の壁を反射した音響を聞くのみとなる。したがって、スピーカシステム１０の真下の通行人が極端に大きな音やノイズを聞く、あるいは聞こえにくくなる等の問題は回避される。
通行人は、スピーカシステム１０の真下以外に位置するときに初めて、スピーカシステム１０から直接伝搬する音響を聞く。
その結果、通行人には空洞空間のどこにいても、ほぼ等しい音量の音響が聞えることになる。
【０１０１】
次に、本発明の第二の実施形態に係るスピーカシステム２０を、図面を参照して説明する。図７は、本発明の第二の実施形態に係るスピーカシステム２０の概略図及び正面図である。図８は、本発明の第二の実施形態に係るスピーカシステム２０の断面図である。
【０１０２】
第二の実施形態に係るスピーカシステム２０は、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２と信号入力部３００とを備える。
本実施形態のスピーカシステム２０は、上述の第一の実施形態と同様に、複数のスピーカユニット１００と外装ケース２００とで構成される。類似の構成については、同一の番号を付し、図面及び詳細な説明は省略する。
【０１０３】
第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２等についても第一の実施形態に係るスピーカシステム１０と同様であるので、同様の構成には同様の番号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０４】
図７の概略図に示すように、本実施形態のスピーカシステム２０は、複数の第一スピーカユニット１０１と複数の第二スピーカユニット１０２とが仮想線Ｌに沿って隙間をあけずに並んで配置される。
【０１０５】
本実施形態では、図７に示すように、複数の第一スピーカユニット１０１と複数の第二スピーカユニット１０２とが仮想線Ｌに沿って二列に隣接して並んで配置される。
【０１０６】
複数の第一スピーカユニット１０１が同一のピッチＰ２１で直列に配置され、複数の第二スピーカユニット１０２が複数の第一スピーカユニット１０１と隣接して同一のピッチＰ２２で各々に配置される。
図７では、複数の第一スピーカユニット１０１を配置するピッチＰ２１と、複数の第二スピーカユニット１０２を配置するピッチＰ２２とは同一である。
【０１０７】
図８に示すように、本実施形態においても第一実施形態と同様に、第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２とは仮想線Ｌに沿って隣接して配置される。スピーカシステム２０は、複数のスピーカユニット１００と外装ケース２００とを備える。
複数のスピーカユニット１００と外装ケース２００との構造は、第一の実施形態に係るスピーカシステム１０のものと同様であるので、説明を省略する。
【０１０８】
第二の実施形態に係るスピーカシステム２０は、第一の実施形態に係るスピーカシステム１０と同様の効果が得られることに加えて、第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２とを第一の実施形態の第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２よりも仮想線Ｌに沿って密接して配置することができるという効果が期待できる。
【０１０９】
次に、本発明の第三の実施形態に係るスピーカシステム３０を、図面を参照して説明する。図９は、本発明の第三の実施形態に係るスピーカシステム３０の断面図である。図１０は、本発明の第三の実施形態に係るスピーカシステム３０を構成するスピーカユニット１００の断面図とスピーカユニット１００が有する音響放射面Ｇの一例を示す図である。
【０１１０】
第三の実施形態に係るスピーカシステム３０は、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２と信号入力部３００とを備える。本実施形態のスピーカシステム３０は、上述の実施形態と同様に、複数のスピーカユニット１００と外装ケース２００とで構成される。第一、第二実施形態と異なり、第三実施形態のスピーカユニット１００は円錐状の音響放射面Ｇを有する類似の構成については、同一の番号を付し、図面及び詳細な説明は省略する。
【０１１１】
第一スピーカ群１１、第二スピーカ群１２等については、第一の実施形態に係るスピーカシステム１０のものと同じなので、説明を省略する。
【０１１２】
第一スピーカ群１１又は第二スピーカ群１２を構成する各々のスピーカユニット１００は、スピーカ１１０とスピーカボックス１２０とで構成される。
各々のスピーカユニット１００はさらに、吸音部材（図示せず）を有してもよい。例えば、スピーカ１１０は、ダイナミック型スピーカでもよい。
【０１１３】
振動部材１１１は、音響を放射する音響放射面Ｇを正面に設けた部材である。本実施形態の振動部材１１１は、円錐状の音響放射面Ｇを正面に設けている。すなわち、振動部材１１１は、仮想線Ｌと垂直に交わる軸を中心とする円錐状の音響放射面Ｇを有している。
【０１１４】
この振動部材１１１には、後述する図１０に示すように、仮想線Ｌ方向に対して垂直方向に細長い輪郭を有しており、細長い輪郭を有する音響放射面Ｇを形成するようになっている。
【０１１５】
すなわち、振動部材１１１には、互いに平行な少なくとも１対の辺を含む輪郭を有する音響放射面Ｇを形成する。このように、振動部材１１１として、仮想線Ｌ方向に対して垂直方向に細長い輪郭を用いることで、スピーカユニット１００として、円錐状の音響放射面Ｇを用いた場合でも、各スピーカユニット１００から出力される音波の仮想線Ｌ方向への広がりを小さくすることができる。
【０１１６】
図１０は、スピーカシステム３０を構成するスピーカユニット１００の断面図とスピーカユニット１００が有する音響放射面Ｇの一例を示す図である。本実施形態では、振動部材１１１は、円錐状の音響放射面Ｇを正面に形成し、形成される音響放射面Ｇは、細長い楕円状の輪郭Ｙを有する。
【０１１７】
即ち、前述の第一、第二実施形態（例えば図４）では、音響放射面Ｇが仮想線Ｌに対して平行な面に沿って広がる平面状であったが、本実施形態では、音響放射面Ｇが円錐状である点が、前述の実施形態とは異なる。しかし、音響放射面Ｇが円錐状であっても、上述したような細長い輪郭を採用することで、図４のように平面状の音響放射面Ｇを用いた場合と同様に、仮想線Ｌと垂直な方向に強い指向性を示す音波を放射することができる。
【０１１８】
振動部材１１１には、図１０に示すように、互いに平行な１対の辺と当該１対の辺の両端の隣り合う端部を滑らかに連結する１対の曲線を含む輪郭を有する音響放射面Ｇを形成してもよい。また、振動部材１１１には、互いに平行な１対の長辺と１対の短辺とを含む輪郭を有する音響放射面Ｇを形成してもよい。
【０１１９】
アクチュエータ１１２とフレーム１１３とエッジ１１４等については、第一の実施形態に係るスピーカシステム１０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１２０】
第三の実施形態に係るスピーカシステム３０は音響放射面Ｇが円錐状であるので、第一実施形態に係るスピーカシステム１０と同様の効果に加えて、耐久性が高く、分割振動が起こりにくく、特に低音域の再生には有利であるという効果が期待できる。
【０１２１】
本発明の第四の実施形態に係るスピーカシステムを、図面を参照して説明する。
図１１は、本発明の第四の実施形態に係るスピーカシステム４０の断面図である。図１２は、本発明の第四の実施形態に係るスピーカシステム４０の指向性グラフである。図１３は、本発明の第四の実施形態に係るスピーカシステム４０の概略説明図である。上述の実施形態と同様の構成には同様の番号を付して説明を省略する。
【０１２２】
第四の実施形態に係るスピーカシステム４０は、第一スピーカ群４１と第二スピーカ群４２と信号入力部３００とで構成される。
第一スピーカ群４１は、音響を放射する面である第一及び第二音響放射面Ｇ１、Ｇ２を備え、信号入力部３００からスピーカシステム４０に入力される第一入力に応じて音響を第一及び第二音響放射面Ｇ１、Ｇ２から放射する。
第二スピーカ群４２は、音響を放射する面である第三及び第四音響放射面Ｇ３、Ｇ４を備え、信号入力部３００からスピーカシステム４０に入力される第二入力に応じて音響を第三及び第四音響放射面Ｇ３、Ｇ４から放射する。
【０１２３】
第一スピーカ群４１は、複数の第一及び第二スピーカユニット４０１、４０２を一列に配置して構成されており、複数の第一及び第二スピーカユニット４０１、４０２の音響放射面が第一及び第二音響放射面Ｇ１、Ｇ２を形成している。第二スピーカ群４２も同様に、複数の第三及び第四スピーカユニット４０３、４０４を一列に配置して構成されており、複数の第三及び第四スピーカユニット４０３、４０４の音響放射面が第三及び第四音響放射面Ｇ３、Ｇ４を構成している。
【０１２４】
ここで、先の実施形態と同様に仮想線Ｌを想定する。また、第一及び第二音響放射面Ｇ１、Ｇ２の向く方向であって、第一及び第二音響放射面Ｇ１、Ｇ２の略法線方向を第一及び第二の方向Ｋ１、Ｋ２とし、第三及び第四音響放射面Ｇ３、Ｇ４の向く方向であって、第三及び第四音響放射面Ｇ３、Ｇ４の略法線方向を第三及び第四の方向Ｋ３、Ｋ４とする。
【０１２５】
この場合、先の実施形態で説明したように、仮想線Ｌは直線であることが好ましいが、曲線であってもよい。スピーカシステム４０において、第一及び第二スピーカユニット４０１、４０２と第三及び第四スピーカユニット４０３、４０４とがそれぞれ曲線の列に沿って配置されたとしても本発明は適用可能である。また、本実施形態では、仮想線Ｌは直線であるとして説明をするが、先の実施形態で説明したように、本実施形態においても、第一乃至第四の方向Ｋ１〜Ｋ４は仮想線Ｌの延伸方向に沿って場所によって変化させてもかまわない。
【０１２６】
スピーカシステム４０は複数の第一、第二、第三、第四スピーカユニット４０１、４０２、４０３、４０４から構成されるが、以後、第一、第二、第三、第四スピーカユニット４０１〜４０４を特に区別する必要のない場合は第一、第二、第三、第四スピーカユニット４０１、４０２、４０３、４０４を総称してスピーカユニット４００と呼ぶ。
【０１２７】
スピーカシステム４０は、複数のスピーカユニット４００と外装ケース２００とで構成することができる。
【０１２８】
既に説明したように、スピーカシステム４０を構成する第一スピーカ群４１は、複数の第一及び第二スピーカユニット４０１、４０２を有する。スピーカシステム４０を構成する第二スピーカ群４２は、複数の第三及び第四スピーカユニット４０３、４０４を有する。
複数の第一スピーカユニット４０１の音響放射面が第一音響放射面Ｇ１を形成し、複数の第二スピーカユニット４０２の音響放射面が第二音響放射面Ｇ２を形成する。さらに、複数の第三スピーカユニット４０３の音響放射面が第三音響放射面Ｇ３を形成し、複数の第四スピーカユニット４０４の音響放射面が第四音響放射面Ｇ４を形成する。
スピーカユニット４００、第一スピーカ群４１及び第二スピーカ群４２の詳細については後述するが、スピーカユニット４００の個別の構造及び特徴は前述の実施形態のスピーカユニット１００と同様でよい。
【０１２９】
第一及び第二の方向Ｋ１、Ｋ２、及び第三及び第四の方向Ｋ３、Ｋ４は、スピーカシステム４０の仮想線Ｌに対して、この仮想線Ｌを垂直に横切る面上で常に所定の交差角α、β、γ、δを形成する。
すなわち、スピーカシステム４０の第一の方向Ｋ１と第三の方向Ｋ３が交差する凸角が、上述した交差角αとなる。
また、スピーカシステム４０の第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２が交差する凸角が、上述した交差角βとなる。
同様に、第二の方向Ｋ２と第四の方向Ｋ４が交差する凸角が交差角γ、第三の方向Ｋ３と第四の方向Ｋ４が交差する凸角が交差角δとなる。
これらの交差角α、β、γ、δは、本実施形態では常に一定であり、各々直角としている。
【０１３０】
なお、この交差角α、β、γ、δは、０度から１８０度の範囲とすることができ、特に、４５度から１３５度の範囲としてもよい。
【０１３１】
あるいは、上述した実施形態で説明したように、各々の交差角α、β、γ、δは仮想線Ｌに沿って場所によって可変としてもよい。
【０１３２】
一方、第一スピーカ群４１の第一スピーカユニット４０１の第一の方向Ｋ１と第二スピーカユニット４０２の第二の方向Ｋ２とは、図１１の境界面ＢＬに対して対称である。また、第二スピーカ群４２の第三の方向Ｋ３と第四の方向Ｋ４も同様に境界面ＢＬに対して対称である。
【０１３３】
先に述べたように、本実施形態では交差角α、β、γ、δは直角とする。即ち、第一及び第二の方向Ｋ１、Ｋ２と第三及び第四の方向Ｋ３、Ｋ４は、仮想線Ｌに対して垂直な面を略四等分するようになる。
【０１３４】
また、仮想線Ｌは直線であることが好ましいが、先の実施形態で説明したように、曲線であってもよい。即ち、スピーカシステム４０において、複数の組の第一スピーカユニット４０１と第二スピーカユニット４０２及び複数の組の第三スピーカユニット４０３と第四スピーカユニット４０４とが曲線の列に沿って配置されたとしても本発明は適用可能である。
また、先に説明したように、第一の方向Ｋ１、第二の方向Ｋ２、第三の方向Ｋ３、第四の方向Ｋ４が形成する交差角α、β、γ、δは仮想線Ｌに沿って変化してもかまわない。
【０１３５】
さらに、信号入力部３００から第一スピーカ群４１に入力される第一入力と第二スピーカ群４２に入力される第二入力とは、異なるが互いに関連する信号となっている。例えば、第一入力と第二入力は、同一の信号から生成された互いに逆相の信号とする。このような信号生成に際しては、例えば、共通の信号源からの信号に対して、前述の逆相処理を行い、逆相信号と同相信号を第一入力と第二入力として生成すればよい。
【０１３６】
なお、先の実施形態で説明したところと同様であるが、第一入力と第二入力に対しては、上述したように単一の信号源から生成された信号を与える場合に限られず、例えば、複数の信号源から生成された信号を合成した信号を与えるようにしてもよい。
更に、このように、複数の信号源から生成された信号を合成した信号を用いる場合においては、一の信号源からの信号（例えば信号Ａ）に関しては逆相処理を行って逆相信号と同相信号を生成し、その上に他の信号源からの信号（例えば信号Ｂ）を、逆相処理を行わず、そのまま合成する。こうして得られた逆相信号と信号Ｂの合成信号を第一入力とし、同相信号と信号Ｂの合成信号を第二入力とすればよい。
【０１３７】
また、第一入力と第二入力としては、信号の振幅を異ならせるようにしても構わない。この場合には、信号の振幅に応じて、第一スピーカ群４１を構成するスピーカユニットの数と第二スピーカ群４２を構成するスピーカユニットの数とを異ならせる。第一入力への信号の振幅を第二入力の２倍とする場合には、第一スピーカ群４１を構成するスピーカユニットの数を第二スピーカ群４２の半分とすればよい。
【０１３８】
なお、本実施形態では、第一スピーカ群４１、第二スピーカ群４２を構成するスピーカユニットの数は複数としたが、これに限られず、各スピーカ群４１、４２を構成するスピーカユニットの数は単数（１個）でも良い。
また、本実施形態では、スピーカシステム４０は、第一スピーカ群４１が各々一列に並んだ複数のスピーカユニット４０１、４０２で構成されているが、これを各々複数の列で構成してもよい。この点は、第二スピーカ群４２でも同様である。
【０１３９】
また、上述した実施形態で説明したように、各スピーカユニットは交互に配置してもよい。また、互いに同一のピッチで並ぶように配置してもよい。
【０１４０】
スピーカユニット４００の構造は、第一の実施形態に係るスピーカユニット１００と同様なので、説明を省略する。
【０１４１】
次に、本実施形態に係るスピーカシステム４０の作用を説明する。
図１２は、本実施形態に係るスピーカシステム４０の指向性グラフである。図１３は、本実施形態に係るスピーカシステム４０の説明斜視図である。
【０１４２】
以下では、第一〜四の方向Ｋ１〜Ｋ４が形成する交差角α、β、γ、δは直角とし、仮想線Ｌが直線であるものとする。この条件のもとに信号入力部３００が、同一の信号から逆相処理によって得られた逆相信号と同相信号とを第一入力、第二入力としてスピーカシステム４０に入力した場合を例に説明する。
【０１４３】
図１２は、スピーカシステム４０の上部から視線を仮想線Ｌに平行にして見たときのスピーカシステム４０の指向性パターンを示す。
指向性パターンは仮想線Ｌに沿って一定である。図１２に示すように、スピーカシステム４０は、特に、第一スピーカ群４１においては第一スピーカユニット４０１と第二スピーカユニット４０２とから、第二スピーカ群４２においては第三スピーカユニット４０３と第四スピーカユニット４０４とからそれぞれ放射される音響の影響を強く受ける領域の境ＲＢ１、ＲＢ２（図１２の紙面上下方向に形成される領域）では、第一スピーカユニット４０１と第二スピーカユニット４０２から放射された音響、及び第三スピーカユニット４０３と第四スピーカユニット４０４から放射された音響がそれぞれ打ち消し合い、結果として音圧が常にゼロになる。一方で、第一スピーカユニット４０１と第二スピーカユニット４０２から放射された音響、及び第三スピーカユニット４０３と第四スピーカユニット４０４から放射される音響の影響を強く受ける領域の境以外の領域では、音圧が常にゼロにならない、いわゆる双指向性のパターンを有する。
【０１４４】
なお、本実施形態においても、先の実施形態で説明したところと同様に、第一スピーカ群４１と第二スピーカ群４２の各々に、複数の信号源から生成された信号を合成した信号を与えるようにしてもよい。
特に、本実施形態の場合には、４つのスピーカユニット４０１〜４０４が存在するため、図１２の紙面上下方向に２箇所に静音化した空間を形成することができる。この場合、一の信号源からの信号（例えば信号Ａ）に関しては逆相処理を行って逆相信号と同相信号を生成し、その上に他の信号源からの信号（例えば信号Ｂ）を、逆相処理を行わず、そのまま合成する。こうして得られた逆相信号と信号Ｂの合成信号を第１及び第２スピーカユニット４０１、４０２に供給し、同相信号と信号Ｂの合成信号を第３及び第４スピーカユニット４０３と４０４に供給すれば良い。
【０１４５】
なお、図１２では、第一スピーカ群４１として第一スピーカユニット４０１と第二スピーカユニット４０２に逆相信号を入力し、第二スピーカ群４２として第三スピーカユニット４０３と第四スピーカユニット４０４に同相信号を入力していたが、これに限られない。
例えば、第一スピーカユニット４０１及び第三スピーカユニット４０３に逆相信号、第二スピーカユニット４０２及び第四スピーカユニット４０４に同相信号を入力してもよい。この場合には、図１２の紙面左右方向に向けて、音圧ゼロの領域が形成されることになる。
【０１４６】
更に加えて、第一スピーカユニット４０１及び第四スピーカユニット４０４に逆相信号、第二スピーカユニット４０２及び第三スピーカユニット４０３に同相信号を入力してもよい。この場合、図１２の紙面上下方向及び左右方向の４箇所において、音圧ゼロの領域が形成されることになる。
もちろん、各スピーカユニットへの入力のうち、どの信号を逆相とするか、何個の信号を逆相とするかは適宜に選択可能である。
【０１４７】
更に加えて、スピーカユニットのセットの数も４セット（４つの方向Ｋ１〜４）を設ける場合に限らず、３セットであっても良く、５セット以上であってもよい。一のスピーカユニットのセットから出力された音響と他のスピーカユニットのセットから出力された音響とが互いに干渉し合う領域が形成される関係があれば足りる。この場合、各音響において、各信号源に逆相処理を行うか、行わないかは適宜に選択可能である。
【０１４８】
図１３に、スピーカシステム４０を地下道等の細長い空洞空間に垂直に設置した場合の例を示す。
ここでは、スピーカシステム４０は、仮想線Ｌが地面に対して垂直となり、指向性パターンのレベルが最大の方向を空洞空間の長手方向に合わせて設置している。
このようにすると、人間がスピーカシステム４０の壁側の真横に位置するときに、スピーカシステム４０から直接伝搬する音響がゼロになり、最寄りの壁から反射した音響を聞くこととなる。一方で、人間が、スピーカシステム４０の壁側の真横以外に位置するときに、スピーカシステムから直接に伝搬する音響を聞くこととなる。
この結果、人は空洞空間のどこにいても、ほぼ等しい音量の音響を聞くことができる。
【０１４９】
以下、本発明の実施形態に係るスピーカシステムに適用可能な複数の形式のスピーカ１１０の例を、図面を参照して詳述する。
図１４は、本発明に適用可能な４つの形式のスピーカ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが有する音響放射面を示す図である。図１４に示すスピーカ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、例えば、本発明の第一乃至第四の実施形態に係るスピーカシステムに適用可能である。
【０１５０】
スピーカ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの音響放射面は平面状であってもよく、円錐状であってもよい。
【０１５１】
ここでは、図１４と図４を参照しながら、スピーカ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの構成について簡単に説明する。スピーカ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、振動部材１１１とフレーム１１３とエッジ１１４とアクチュエータ１１２とで構成される。
スピーカ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは複数個のアクチュエータ１１２を有してもよく、さらに、カバーフレーム１１５を有してもよい。
【０１５２】
ここで、スピーカ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが有する振動部材１１１は、平面状の音響放射面を有する板状部材とする。
振動部材１１１は平板で、輪郭Ｙを形成する外周部である振動部材外周部を有する。輪郭Ｙは、１対の直線部Ｓと１対の屈曲線部Ｑとが交互に繋がって形成されている。
屈曲線部Ｑを構成する屈曲線は、折線、曲線、又は一以上の折線と一以上の曲線の組み合わされた線である。振動部材１１１は、振動部材表板と振動部材本体と振動部材裏板とで構成される。
振動部材表板は、振動部材１１１の表面を形成する板材であり、振動部材本体の表側に接着される。振動部材本体は、所定の厚みを有する板材である。振動部材裏板は、振動部材１１１の裏面を形成する板材であり、振動部材本体の裏側に接着される。
【０１５３】
図４に戻ると、フレーム１１３は、スピーカ１１０の主構造体であって、後述するアクチュエータ１１２を支持する。図１４に示すように、フレーム１１３は、１対の直線部Ｓと１対の屈曲線部Ｑとが交互に繋がった輪郭を有するフレーム内周部で囲まれた開口部であるフレーム開口部Ｏを有する。フレーム１１３は、サブフレーム１１３ａとメインフレーム１１３ｂとを含んでもよい。例えば、メインフレーム１１３ｂがアクチュエータ１１２を支持し、サブフレーム１１３ａを固定し、サブフレーム１１３ａが、フレーム開口部Ｏを形成するようにしてもよい。
【０１５４】
サブフレーム１１３ａの弾性率がメインフレーム１１３ｂの弾性率より小さくてもよく、例えば、サブフレーム１１３ａは樹脂で構成され、メインフレーム１１３ｂは金属で構成されるようにしてもよい。
また、サブフレーム１１３ａは、板状部材であってもよく、エッジ外周部を固着する面を有してもよい。例えば、サブフレーム１１３ａは、表面と裏面とにエッジ外周部を固着する面を有してもよい。
サブフレーム１１３ａには、板状部材の面から一段の段差を設けてエッジ外周部を固着する面を設けてもよい。
【０１５５】
振動部材１１１は、振動部材外周部とフレーム内周部とが接触しない様にフレーム開口部Ｏに嵌まる。
【０１５６】
図１４を参照して、スピーカ１１０の振動部材外周部とフレーム内周部、およびその間で形成される隙間の詳細について説明する。理解を容易にするため、エッジ１１４を斜線で示す。
【０１５７】
振動部材外周部の輪郭を形成する１対の直線部Ｓが、フレーム内周部の輪郭を形成する１対の直線部Ｓと各々対面してもよい。振動部材外周部の輪郭を形成する１対の屈曲線部Ｑが、フレーム内周部の輪郭を形成する１対の屈曲線部Ｑと各々に対面してもよい。
【０１５８】
振動部材外周部に含まれる屈曲線部Ｑの曲率中心はフレーム内周部に含まれる屈曲線部Ｑの曲率中心より内側に位置する。
その結果、振動部材外周部の直線部Ｓとフレーム内周部の直線部Ｓとの隙間が一定の幅寸法を有し、振動部材外周部の屈曲線部Ｑとフレーム内周部の屈曲線部Ｑとの隙間が屈曲線のそれぞれの端部から中間部に移動するにつれて大きくなるように変化する幅寸法を有する。
【０１５９】
例えば、振動部材外周部の屈曲線部Ｑとフレーム内周部の屈曲線部Ｑとで形成される隙間が、振動部材外周部の直線部Ｓとフレーム内周部の直線部Ｓとの隙間と等しくなるようにしてもよい。
図１４（Ａ）に示す音響放射面は、輪郭Ｙが１対の屈曲線部Ｑと１対の直線部Ｓを交互に連ねた形状を有し、振動部材外周部の屈曲線部Ｑとフレーム内周部の屈曲線部Ｑとで形成される隙間が、振動部材外周部の直線部Ｓとフレーム内周部の直線部Ｓとの隙間と等しい。
【０１６０】
以下では、説明を容易にするため、屈曲線部Ｑの両端は、両側の直線部Ｓの端点であり、屈曲線部Ｑには属さないものとする。
例えば、振動部材外周部の屈曲線部Ｑとフレーム内周部の屈曲線部Ｑとの隙間を振動部材外周部の直線部Ｓとフレーム内周部の直線部Ｓとの隙間より広くしてもよい。
例えば、振動部材外周部の直線部Ｓとフレーム内周部の直線部Ｓとの隙間が一定の幅寸法を有し、振動部材外周部の屈曲線部Ｑとフレーム内周部の屈曲線部Ｑとの隙間が屈曲線のそれぞれの端部から中間部に移動するにつれて大きくなるように変化する幅寸法を有してもよい。
図１４（Ｂ）〜（Ｄ）に示す音響放射面は、振動部材外周部の屈曲線部Ｑとフレーム内周部の屈曲線部Ｑとの隙間が振動部材外周部の直線部Ｓとフレーム内周部の直線部Ｓとの隙間より広い。
【０１６１】
例えば、フレーム内周部と振動部材外周部の屈曲線部Ｑがそれぞれ一定の曲率半径を有する曲線であり、フレーム内周部の屈曲線部Ｑがフレーム内周部の直線部Ｓに滑らかに繋がり、振動部材外周部の屈曲線部Ｑが振動部材外周部の直線部Ｓに滑らかに繋がり、振動部材外周部の屈曲線部Ｑの曲率中心がフレーム内周部の屈曲線部Ｑの曲率中心より内側に位置するようにしてもよい。
【０１６２】
図１４（Ｂ）に示す音響放射面は、輪郭Ｙが１対の屈曲線部Ｑと１対の直線部Ｓとを交互に連ねた形状を有し、フレーム内周部と振動部材外周部の屈曲線部Ｑがそれぞれ一定の曲率半径を有する曲線であり、フレーム内周部の屈曲線部Ｑがフレーム内周部の直線部Ｓに滑らかに繋がり、振動部材外周部の屈曲線部Ｑが振動部材外周部の直線部Ｓに滑らかに繋がり、振動部材外周部の屈曲線部Ｑの曲率中心がフレーム内周部の屈曲線部Ｑの曲率中心より内側に位置する。
【０１６３】
振動部材外周部の屈曲線部Ｑが、外側に湾曲した曲率半径ｒ＿２を有し、フレーム内周部の屈曲線部Ｑが、外側に湾曲した曲率半径ｒ＿１を有するとした場合、振動部材外周部の屈曲線部Ｑの曲率半径ｒ＿２とフレーム内周部の屈曲線部Ｑの曲率半径ｒ＿１とが略一致するようにしてもよい。
【０１６４】
図１４（Ｃ）に示す音響放射面は、輪郭Ｙが１対の屈曲線部Ｑと１対の直線部Ｓとを交互に連ねた形状を有し、振動部材外周部の屈曲線部Ｑが折線であり、フレーム内周部の屈曲線部Ｑがフレーム内周部の直線部Ｓに繋がり、振動部材外周部の屈曲線部Ｑが振動部材外周部の直線に繋がり、振動部材外周部の屈曲線部Ｑとフレーム内周部の屈曲線部Ｑとの隙間が振動部材外周部の直線部Ｓとフレーム内周部の直線部Ｓとの隙間より広い。
【０１６５】
振動部材外周部とフレーム内周部とが接触しない様に振動部材１１１がフレーム開口部Ｏに嵌まる。
振動部材１１１の振動部材外周部の輪郭の１対の直線部Ｓが、フレーム内周部の輪郭の１対の直線部Ｓに各々に対面する。
その結果、振動部材外周部の直線部Ｓとフレーム内周部の直線部Ｓとの隙間が一定の幅寸法を有し、振動部材外周部の屈曲線部Ｑとフレーム内周部の屈曲線部Ｑとの隙間が屈曲線のそれぞれの端部から中間部に移動するにつれて大きくなるように変化する幅寸法を有する。
【０１６６】
図１４（Ｄ）に示す音響放射面は、輪郭Ｙが１対の屈曲線と１対の直線とを交互に連ねた形状を有し、フレーム内周部と振動部材外周部の屈曲線がそれぞれ１本の直線とその両側に繋がる一定の曲率半径を有する曲線からなり、フレーム内周部の屈曲線部Ｑがフレーム内周部の直線部Ｓに滑らかに繋がり、振動部材外周部の屈曲線部Ｑが振動部材外周部の直線部Ｓに滑らかに繋がり、振動部材外周部の屈曲線部Ｑの各々の曲線の曲率中心がフレーム内周部の屈曲線部Ｑの各々の曲線の曲率中心より内側に位置する。
【０１６７】
図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）に示す音響放射面において、屈曲線部Ｑと同様、直線部Ｓも、屈曲線、すなわち、任意の数の折線と曲線の組み合わせで形成されるようにしてもよい。
【０１６８】
再び図４に戻ると、エッジ１１４は、外周部であるエッジ外周部と内周部であるエッジ内周部とを有する環状の弾性部材であって、エッジ外周部をフレーム内周部に固着され、エッジ内周部を振動部材外周部に固着される。エッジ１１４は、エッジ外周部とエッジ湾曲部とエッジ内周部とを持つ弾性部材であってもよい。
エッジ１１４は、エッジ外周部とエッジ湾曲部とエッジ内周部とエッジ中央部とを持つ弾性部材であってもよい。エッジ外周部は、所定の厚みで形成される断面を有する。エッジ湾曲部は、面外に湾曲する断面を有する。
例えば、エッジ湾曲部は、所定の厚みを形成し表側に湾曲する断面を有してもよい。エッジ内周部は、所定の厚みを形成される断面を有してもよい。
エッジ中央部は、所定の厚みを形成される断面を有し、エッジ内周部に囲まれ外側へ突出するようにしてもよい。
【０１６９】
エッジ１１４がメインフレーム１１３ｂに固着することのないように、サブフレーム１１３ａをメインフレーム１１３ｂに固定してもよく、あるいは、エッジ１１４がメインフレーム１１３ｂに接触することのないように、サブフレーム１１３ａをメインフレーム１１３ｂに固定してもよい。
【０１７０】
エッジ１１４は、表側エッジ１１４ａと裏側エッジ１１４ｂとで構成されてもよい。表側エッジ１１４ａは、表側エッジ外周部と表側エッジ湾曲部と表側エッジ内周部とを持つ弾性部材であってもよい。
【０１７１】
表側エッジ１１４ａは、表側エッジ外周部がフレーム内周部の表面に固着され、表側エッジ内周部が振動部材外周部の表面に固着される。裏側エッジ１１４ｂは、裏側エッジ外周部と裏側エッジ湾曲部と裏側エッジ内周部とを持つ弾性部材である。
裏側エッジ１１４ｂは、裏側エッジ外周部をフレーム内周部の裏面に固着され、裏側エッジ内周部を振動部材外周部の裏面に固着される。
【０１７２】
表側エッジ１１４ａの表側エッジ湾曲部は、所定の厚みを形成し表側に湾曲する断面を有する。裏側エッジ１１４ｂの裏側エッジ湾曲部は、所定の厚みを形成し裏側に湾曲する断面を有する。
【０１７３】
表側エッジ１１４ａと裏側エッジ１１４ｂとがメインフレーム１１３ｂに固着しない様に、サブフレーム１１３ａがメインフレーム１１３ｂに固定されてもよい。表側エッジ１１４ａと裏側エッジ１１４ｂとがメインフレーム１１３ｂに接触しない様に、サブフレーム１１３ａがメインフレーム１１３ｂに固定されてもよい。
【０１７４】
アクチュエータ１１２は、フレーム１１３に支持され、振動部材１１１を面外振動するように駆動する。アクチュエータ１１２は、メインフレーム１１３ｂに支持され、振動部材１１１を面外振動するように駆動してもよい。
アクチュエータ１１２は、ボイスコイルボビン（図示せず）とボイスコイル（図示せず）とヨーク（図示せず）とマグネット（図示せず）とポールピース（図示せず）と補助マグネット（図示せず）とで構成される。
【０１７５】
ボイスコイルボビンは、振動部材１１１に固定される。例えば、ボイスコイルボビンは、筒状の形状をする部材であり、一端を振動部材１１１に固定される。例えば、ボイスコイルボビンは、円筒状の形状をする部材であり、一端を振動部材１１１の裏面に固定されてもよい。ボイスコイルは、ボイスコイルボビンに巻きかけられた電線である。
【０１７６】
ヨークは、磁性材料で構成され、メインフレーム１１３ｂに固定される。例えば、ヨークは、磁性材料で構成され、底を閉じた筒状の形状をする。例えば、ヨークは、磁性材料で構成され、底を閉じた円筒状の形状をする。マグネットが、ヨークに固定される。
例えば、マグネットは、柱状の形状をし、一端をヨークの底面に固着されてもよい。例えば、マグネットは、円柱状の形状をし、一端をヨークの底面に固着されてもよい。
ポールピースは、磁性材料で構成され、該マグネットに固定される。
例えば、ポールピースは、磁性材料で構成された板状部材で、マグネットの他端に固定されてもよい。例えば、ポールピースは、磁性材料で構成された円板状部材で、マグネットの他端に固定されてもよい。
【０１７７】
ポールピースの外周とヨークの内面とで形成される隙間が、磁気空隙を形成する。ボイスコイルが、磁気空隙に位置する。補助マグネットは、ポールピースに固定される。
交番電圧がボイスコイルに印加されると、ボイスコイルボビンは、振動部材１１１の振動面に直角な方向の電磁気力の作用を受け、振動部材１１１を面外振動するように駆動する。
【０１７８】
カバーフレーム１１５は、フレーム１１３の表側を覆うフレームであり、サブフレーム１１３ａの外周部を覆う。カバーフレーム１１５は、サブフレーム１１３ａの外周部と側面とを覆ってもよく、また、サブフレーム１１３ａのフレーム開口部を除く表面と側面とを覆ってもよい。
【０１７９】
サブフレーム１１３ａの弾性率がカバーフレーム１１５の弾性率より小さくてもよい。例えば、サブフレーム１１３ａが樹脂製であって、カバーフレーム１１５が金属製であってもよい。
例えば、サブフレーム１１３ａとメインフレーム１１３ｂとが樹脂製であり、カバーフレーム１１５が金属製であってもよい
例えば、サブフレーム１１３ａが樹脂製であり、メインフレーム１１３ｂとカバーフレーム１１５とが金属製であってもよい。
【０１８０】
表側エッジ１１４ａと裏側エッジ１１４ｂとがメインフレーム１１３ｂとカバーフレーム１１５とに固着しないように、カバーフレーム１１５とサブフレーム１１３ａとメインフレーム１１３ｂとが固定されてもよい。
表側エッジ１１４ａと裏側エッジ１１４ｂとがメインフレーム１１３ｂとカバーフレーム１１５とに接触しない様に、カバーフレーム１１５とサブフレーム１１３ａとメインフレーム１１３ｂとが固定されてもよい。
【０１８１】
以下に、本発明の実施形態に係るスピーカシステムの双指向性について説明する。図１５及び図１６は、本発明の実施形態に係るスピーカシステムの双指向性を説明する図である。図１５及び図１６に示す音響指向性は、例えば、本発明の第一乃至第四の実施形態に係るスピーカシステムに、信号入力部３００から互いに逆相の２つの信号を入力させて得ることができる。ここでは、説明を容易にするため、以下、第一実施形態に係るスピーカシステム１０を用いた場合について説明する。
【０１８２】
図１５（Ａ）に示すように、第一及び第二スピーカユニット１０１、１０２を含むスピーカシステム１０から伝達される音響は、第一スピーカユニット１０１の向いた第一の方向Ｋ１に沿った空間領域Ｒ１では、第一スピーカユニット１０１から放射される音響が主体となり、第二スピーカユニット１０２の向いた第二の方向Ｋ２に沿った空間領域Ｒ２では、第二スピーカユニット１０２から放射される音響が主体となる。一方で、第一及び第二スピーカユニット１０１、１０２の前方で第一の方向Ｋ１、第二の方向Ｋ２とに挟まれる領域、即ち仮想線Ｌに沿った僅かな空間領域Ｒ３（理解を容易にするため図１５（Ａ）では誇張して図示している）で、第一及び第二スピーカユニット１０１、１０２とから放射される音響は干渉し合う。
【０１８３】
この結果、第一及び第二スピーカユニット１０１、１０２からの音響が干渉し合い、そのうち互いに逆相の成分が聞こえなくなる空間領域Ｒ３が生じる。この空間領域Ｒ３は、図５、図１２を参照して説明したように、第一及び第二スピーカユニット１０１、１０２の角度を変化させることによって、自在に調整可能である。したがって、用途に応じて、空間領域Ｒ３の最適な範囲をカスタマイズすることができる。
【０１８４】
図１６（Ａ）は、かかるスピーカシステム１０をトンネルのような空間に配置した場合において、スピーカシステム１０が放射する音響の伝搬方向を横方向から見た図である。また、図１８（Ｂ）は、同様の空間に配置された従来のスピーカシステムが放射する音響の伝搬方向を横方向から見た図である。従来のスピーカシステムでは、一つのスピーカで広い範囲をカバーするために音量を上げると、スピーカ直下がうるさくなり過ぎるため、一つのスピーカでは広い範囲をカバーできなかった。しかし、本実施形態のスピーカシステム１０では、出力音量を大きくしても、スピーカ直下への直接音の放射は打ち消されてほぼゼロとなっているので、うるさくならない。また、トンネル内では壁から反射される音があるので、スピーカ直下では直接音の代わりに反射音を聞くことができる。これにより、広い範囲をカバーするために多くのスピーカが必要となるという問題は解決される。
【０１８５】
上記の反射音は、スピーカから直接伝達される直接音と干渉するが、本実施形態のスピーカシステム１０では、スピーカ直下すなわち図１５（Ａ）の領域Ｒ３では、直接音がゼロであるために問題とならない。また、空間領域Ｒ１、Ｒ２では、直接音の音量が反射音を上回るので、やはり問題とならない。しかし、スピーカ直下での直接音をゼロにできない従来のスピーカシステムでは、問題が生じる。直接音と反射音の伝搬距離には大きな差があるので、両者の位相は大きくずれており、ずれの量も場所により無秩序に変わる。したがって、場所により、音が大きくなる、ノイズが聞こえる、あるいは何も聞こえないなどの問題を生じる。この問題も、本実施形態のスピーカシステム１０では生じないので、解決される。
【０１８６】
さらに、既に述べたように、本発明の第一実施形態のスピーカシステム１０は、細長い平面状の音響放射面を単数または複数の列に直列に配置することにより、略線音源とみなすことができる。図１５（Ｂ）は、線音源であるスピーカシステム１０から放射され、仮想線Ｌに垂直な方向に直進する円筒波の様子を示した図である。一列に並んだスピーカユニットから放射される音波は、互いに重なりあって、仮想線Ｌに平行な波面を保ちながら直進する。
【０１８７】
図１８（Ｃ）は、図１８（Ｂ）と同じトンネルのような空間に配置された従来のスピーカシステムの音響指向性を上方向から見た図である。従来のスピーカシステムにおいては、音が拡散し過ぎて、壁からの反射音が過剰となり、ほとんどの場所で聞き取り難い状態になることがあった。
【０１８８】
一方、図１６（Ｂ）は、同様の空間に配置された本実施形態のスピーカシステム１０の音響指向性を上方向から見た図である。本実施形態のスピーカシステム１０では、円筒波として放射された音波が直進するために、壁まで音が拡散しにくく、反射音が過剰となることはない。これにより、周囲の壁から複雑に反射する過剰な反射音によって聞き取りにくくなるという問題は解決される。
【０１８９】
このように本発明によると、簡単な構造で出力が大きく、かつ、所望の指向性を有するスピーカシステムを提供することができる。
【０１９０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
例えば、上述の実施形態のスピーカシステムにおいて、第一入力及び第二入力を用途に応じて使い分けることにより、様々な変形例が期待される。
【０１９１】
上述の実施形態では、第一入力と第二入力として、同一の信号源に由来するが互いに位相が逆である信号（逆相信号と同相信号）を用いたが、第一入力と第二入力として、逆相信号と同相信号を部分的に含む信号を用いてもよい。
【０１９２】
例えば、第一スピーカ群１１に入力する第一入力と第二スピーカ群１２に入力する第二入力として、一の信号源からの信号（例えば信号Ａ）に関しては逆相処理を行って逆相信号と同相信号を生成し、その上に他の信号源からの信号（例えば信号Ｂ）を、逆相処理を行わず、そのまま合成した信号を用いてもよい。このうち、信号Ａの音響は、第一及び第二スピーカ群１１、１２の周囲で第一及び第二スピーカ群１１、１２とから放射される音響が干渉し合う空間、例えば、仮想線Ｌに沿った僅かな空間領域Ｒ３では、第一入力と第二入力のうち、信号Ａから由来した逆相信号と同相信号が打ち消し合い、聞こえなくなる。
【０１９３】
一方、信号Ｂに関しては、空間領域Ｒ１、Ｒ２においては、信号Ａと信号Ｂの両方の音響が聞こえるが、空間領域Ｒ３においては、信号Ａから由来した逆相信号と同相信号の音響が打ち消しあうため、信号Ｂの音響のみが聞こえることとなる。
【０１９４】
図１７は、本発明の実施形態に係るスピーカシステムに、第一入力と第二入力として部分的に逆相信号と同相信号を含む信号を用いた場合の、スピーカシステムの双指向性を説明する図である。第一乃至第四実施形態の何れのスピーカシステムも適用可能であるが、ここでは例示として、第一実施形態のスピーカシステム１０を用いて説明する。
【０１９５】
図１７に示すように、スピーカシステム１０は、音響放射面が第一の方向Ｋ１を向いた第一スピーカ群１１と音響放射面が第二の方向Ｋ２を向いた第二スピーカ群１２を含む。
また、信号入力部３００は位相を反転させる位相反転部３０１と、信号を増幅させる第一増幅部３０２ａ、第二増幅部３０２ｂとを備える。
【０１９６】
位相反転部３０１は、第一スピーカ群１１に第一入力１ＩＮとして入力される信号成分の一部を構成する第一信号源からの信号Ａの位相を１８０度反転して第一増幅部３０２ａに出力する。
第一増幅部３０２ａは、位相反転部３０１により位相を１８０度反転された第一信号源からの信号Ａの逆相信号と、第二信号源からの信号Ｂとを合成し増幅して、第一入力１ＩＮとして第一スピーカ群１１に出力する。
一方、第二増幅部３０２ｂは、位相の反転されていない第一信号源からの信号Ａ（同相信号）と第二信号源からの信号Ｂとを合成し増幅して、第二入力２ＩＮとして第二スピーカ群１２に出力する。
すなわち、第一スピーカ群１１には第一入力として、位相が１８０度反転された第一信号源からの信号Ａの逆相信号と位相の反転されていない第二信号源からの信号Ｂとが入力される一方で、第二スピーカ群１２には第二入力として、第一信号からの信号Ａ源と第二信号源からの信号Ｂとが位相が反転されることなく同相で入力される。
【０１９７】
したがって、図１７に示すように、第一及び第二スピーカ群１１、１２を含むスピーカシステム１０から伝達される音響は、第一スピーカ群１１の向いた第一の方向Ｋ１に沿った空間領域Ｒ１では、第一スピーカ群１１から放射される音響が主体となり、第二スピーカ群１２の向いた第二の方向Ｋ２に沿った空間領域Ｒ２では、第二スピーカ群１２から放射される音響が主体となる。
一方で、仮想線Ｌに沿った僅かな空間領域Ｒ３、即ち、第一及び第二スピーカ群１１、１２の周囲で第一及び第二スピーカ群１１、１２とから放射される音響が干渉し合う空間では、第一及び第二スピーカ群１１、１２とから放射される音響のうち、第一信号源からの信号Ａの逆相信号と同相信号に基づく音響は打ち消し合う。一方で、空間領域Ｒ３においては、第二信号源からの信号Ｂに基づく位相の等しい音響は重なり合って強め合うことになる。
【０１９８】
例えば、スピーカシステム１０を道路に沿って設置し、第一信号源からの信号Ａとして、例えば、背景音楽の信号を、第二信号源からの信号Ｂとして、例えば、「次の○○駅まで何メートル」というメッセージの信号を用いるとしたとする。
この場合、第一スピーカ群１１には、第一入力として、「次の○○駅まで何メートル」というメッセージの信号Ｂと、背景音楽の信号Ａの逆相信号が入力され、第二スピーカ群１２には、第二入力として、「次の○○駅まで何メートル」というメッセージの信号Ｂと背景音楽の信号Ａの同相信号とが入力される。
したがって、スピーカシステム１０の近くである空間領域Ｒ３を歩行する通行人には、互いに逆相の音響は打ち消しあうため、背景音楽はほとんど聞こえなくなり、「次の○○駅まで何メートル」というメッセージだけがよく聞こえるようになる。
一方で、スピーカシステム１０から離れたエリアを歩行する歩行者には背景音楽もよく聞こえるようになる。
したがって、スピーカシステム１０によれば、複数の信号源のうち一部の信号源からの音響をある特定の場所で静音化させ、他の残りの信号源からの音響、即ち、その場所の通行人にとって重要な情報だけを通行人に伝達することができる。この効果は、第一信号源の背景音楽のボリュームを第二信号源のメッセージよりも大きくすることによって一層効果的である。
反対に、空間領域Ｒ１とＲ２を歩行する通行人のみにメッセージを届けたい場合は、第一信号源としてメッセージの信号を用いればよい。メッセージは空間領域Ｒ１とＲ２のみで聞こえ、空間領域Ｒ３を歩行する通行人にはほとんど聞こえなくなる。
【０１９９】
また、他の例として、本実施形態に用いる信号源として、上述した背景音楽のような「意味ある音響」である場合に限られず、周囲の雑音に対するノイズキャンセル装置の出力信号を用いることもできる。例えば、収音した周囲音に対して位相が１８０度ずれた音響を生成する信号を騒音をキャンセルする信号として用いてもよい。特に、救急車のサイレンやトンネル又は高速道路の騒音など、個別の音のパターンが騒音として特定されている場合は、その特定の音のパターンに対して位相が１８０度ずれた音響を生成する信号を、騒音をキャンセルする信号として用いることができる。
具体的には、第一及び第二スピーカ群１１、１２に入力される、位相の反転されていない第二信号源からの信号Ｂに、騒音に対して位相が１８０度ずれた音響の信号、すなわち、騒音をキャンセルする信号が含まれるようにすればよい。また、この騒音をキャンセルする信号は用途に応じて、第一信号からの信号Ａに含ませてもよく、第一信号からの信号Ａと第二信号源からの信号Ｂの両方に含ませてもよい。
【０２００】
上述のとおり、本発明の実施形態に係るスピーカシステムを用いれば、以下の効果を有する。
音響放射面Ｇから放射する向きが所定の角度で交差する第一音響放射面Ｇ１と第二音響放射面Ｇ２とが異なるが互いに関連する信号に対応する音響を各々に放射するようにしたので、異なるが互いに関連する信号が干渉を起こして、双指向性を有するスピーカシステムを実現できる。
【０２０１】
また、第一入力と第二入力とが同一信号を処理して生成した互いに逆相の信号とすると、音響が干渉する空間領域では音響が聞こえず、音響が干渉しない空間領域で音響が聞こえる。
【０２０２】
また、単数又は複数の第一スピーカユニット１０１と単数又は複数の第二スピーカユニット１０２とが第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とに各々に直交する仮想線Ｌに沿って直列に並ぶようにしたので、音響放射面Ｇからの音響が重なり大きくなる。即ち、点音源である単一のスピーカユニットから放射される音響は球面状に拡がるのに対し、前記仮想線に沿って配置された複数のスピーカユニットからなる単数の列又は複数の列の第二スピーカユニットは、線音源から音響が円筒状に拡がるため、点音源に比較して指向性が鋭く、かつ距離による減衰が少なく、遠方まで大きな音響を伝達することができる。
【０２０３】
また、単数又は複数の第一スピーカユニット１０１と単数又は複数の第二スピーカユニット１０２とが隣接する細長い振動部材１１１の長い端部を並列にして、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とに各々に直交する仮想線Ｌに沿って直列に並ぶようにすると、音響放射面Ｇが接近し、音響放射面Ｇからの音響の位相が揃って効率よく重なり大きくなる。
【０２０４】
また、単数又は複数の第一スピーカユニット１０１と単数又は複数の第二スピーカユニット１０２とが隣接する細長い振動部材１１１の輪郭の１対の辺を各々に平行にして、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とに各々に直交する仮想線Ｌに沿って直列に並ぶようにすると、音響放射面Ｇが辺を隣り合わせて接近し、音響放射面Ｇからの音響の位相が揃って効率よく重なり大きくなる。
【０２０５】
また、第一音響放射面Ｇ１の中心部が第一の方向Ｋ１の側に寄り、第二音響放射面Ｇ２の中心部が第二の方向Ｋ２の側に寄るようにすると、第一音響放射面Ｇ１から放射される音響と第二音響放射面Ｇ２から放射される音響とが第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２との中間の空間で効率よく干渉する。
【０２０６】
また、第一音響放射面Ｇ１の第二の方向Ｋ２の側の第一端部と第二音響放射面Ｇ２の第一の方向Ｋ１の側の第二端部が隣接するようにすると、第一音響放射面Ｇ１から放射される音響と第二音響放射面Ｇ２から放射される音響とが、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とに挟まれる空間で効率よく干渉する。
【０２０７】
また、第一スピーカユニット１０１と第二スピーカユニット１０２とが仮想線に沿って交互に並ぶ様に配置されるようにすると、第一スピーカユニット１０１の第一音響放射面Ｇ１から放射される音響と第二スピーカユニット１０２の第二音響放射面Ｇ２から放射される音響が効率よく干渉し、効率よく重なり合う。
【０２０８】
また、複数の第一スピーカユニット１０１と複数の第二スピーカユニット１０２とが同一のピッチで並ぶ様に仮想線Ｌに沿って配置されるようにすると、複数の第一スピーカユニット１０１から放射される音響と複数の第二スピーカユニット１０２から放射される音響とが均一に干渉し、均一に重なり合う。
【０２０９】
また、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２の交差する角度が４５度以上で１３５度以下のうちの一つの角度であるようにすると、交差する角度に応じた指向性特性を得ることができる。
【０２１０】
また、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２との交差する角度が可変であるようにすると、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２との交差する角度に応じて、指向性特性を変化させることができる。
【０２１１】
また、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とに各々に直交する仮想線Ｌに沿って直列に並ぶ第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２において、スピーカボックス１２０がアクチュエータ１１２に駆動される振動部材１１１の背面の側に背面空間Ｈを形成するようにすると、振動部材１１１の背面に放射された音響が背面空間Ｈに閉じこめられ、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２の放射する音響特性が安定する。
【０２１２】
また、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とに各々に直交する仮想線Ｌに沿って直列に並ぶ第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２において、形状と寸法とが同一の各々のスピーカボックス１２０がアクチュエータ１１２に駆動される振動部材１１１の背面の側に背面空間Ｈを形成するようにすると、振動部材１１１の背面に放射された音響が形状と寸法において同一の背面空間Ｈに閉じこめられ、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２の放射する音響特性がさらに安定する。
【０２１３】
また、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とに各々に直交する仮想線Ｌに沿って直列に並ぶ第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２において、スピーカボックス１２０がアクチュエータ１１２に駆動される振動部材１１１を支持し、振動部材１１１が仮想線Ｌに対して平行な面に沿って拡がる平面状の音響放射面Ｇを有するようにすると、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２の放射する音響の指向性パターンが安定する。
【０２１４】
また、第一の方向Ｋ１と第二の方向Ｋ２とに各々に直交する仮想線Ｌに沿って直列に並ぶ第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２において、スピーカボックス１２０がアクチュエータ１１２に駆動される振動部材１１１の背面の側に背面空間Ｈを形成するようにすると、振動部材１１１の背面に放射された音響が密閉された背面空間Ｈに閉じこめられるので、第一スピーカ群１１と第二スピーカ群１２の放射する音響特性がさらに安定する。
【０２１５】
フレーム１１３のフレーム開口部に嵌まる振動部材１１１がエッジに支えられ、フレーム１１３に支持されたアクチュエータ１１２が振動部材１１１を駆動し、振動部材１１１の外周部の輪郭が１対の直線部Ｓと１対の屈曲線部Ｑとを交互に繋げたものであり、フレーム開口部の内周部が１対の直線部Ｓと１対の屈曲線部Ｑとを交互に繋げたものであり、振動部材外周部とフレーム内周部との屈曲線部Ｑの隙間が振動部材外周部とフレーム内周部との直線部Ｓの隙間より広くなるようにすると、直線と屈曲線でエッジの曲げ剛性を近似したものにしやすくなり、振動部材が均一に面外振動して、良好な音響特性をえて、音響放射面からの均等な音響が正確に重なり大きくなる。
【０２１６】
また、直線部Ｓ間の隙間が一定であり、屈曲線部Ｑ間の隙間が直線部Ｓに繋がる端部から中央部に移動するにしたがって大きくなるように変化するようにすると、直線部Ｓと屈曲線部Ｑでのエッジの曲げ剛性を近似したものにしやすくなり、振動部材１１１が均一に面外振動して、良好な音響特性を得ることができ、音響放射面からの均等な音響が正確に重なり大きくなる。
【０２１７】
また、振動部材外周部の屈曲線の曲率中心がフレーム内周部の屈曲線の曲率中心より内側に位置するようにすると、屈曲線部Ｑと屈曲線部Ｑとの隙間が直線に繋がる端部から中央部に移動するにしたがってなだらかに大きくなるように変化する。
【０２１８】
また、アクチュエータ１１２を支持するメインフレームがフレーム開口部を有するサブフレームを固定し、エッジが表側エッジと裏側エッジとで構成され、表側エッジが振動部材の表面を支持し、裏側エッジが振動部材の裏面を支持するようにすると、エッジを構成する弾性部材の引っ張り剛性により、振動部材の傾きを効率よく抑制できる。
【０２１９】
また、サブフレーム１１３ａの弾性率より大きな弾性率を有するカバーフレーム１１５がサブフレーム１１３ａの外周部と側面とを覆うようにすると、スピーカ全体の剛性を高め、振動部材を支持する構造の剛性を低く維持できる。
また、アクチュエータ１１２が、ボイスコイルボビンとボイスコイルとヨークとマグネットとポールピースと補助マグネットとで構成され、ボイスコイルが磁場から振動部材の表面に直交する力を作用されるようにすると、振動部材の傾きを抑制できる。
【符号の説明】
【０２２０】
Ｇ     音響放射面
Ｇ１    第一音響放射面
Ｇ２    第二音響放射面
Ｈ     背面空間
Ｌ     仮想線
Ｅ１    第一端部
Ｅ２    第二端部
Ｙ     輪郭
Ｑ     屈曲線部
Ｓ     直線部
ｒ＿１  曲率半径
ｒ＿２  曲率半径
１０    スピーカシステム
１１    第一スピーカ群
１２    第二スピーカ群
１００  スピーカユニット
１０１  第一スピーカユニット
１０２  第二スピーカユニット
１１０  スピーカ
１１１  振動部材
１１２  アクチュエータ
１１３  フレーム
１１３ａ       サブフレーム
１１３ｂ       メインフレーム
１１４  エッジ
１１４ａ       表側エッジ
１１４ｂ       裏側エッジ
１１５  カバーフレーム
１２０  スピーカボックス
２００  外装ケース
２１０  外装ケース本体
２２０  外装ケースカバー
【図１】
2013146051.tif 000003
【図２】
2013146051.tif 000004
【図３】
2013146051.tif 000005
【図４】
2013146051.tif 000006
【図５】
2013146051.tif 000007
【図６】
2013146051.tif 000008
【図７】
2013146051.tif 000009
【図８】
2013146051.tif 000010
【図９】
2013146051.tif 000011
【図１０】
2013146051.tif 000012
【図１１】
2013146051.tif 000013
【図１２】
2013146051.tif 000014
【図１３】
2013146051.tif 000015
【図１４】
2013146051.tif 000016
【図１５】
2013146051.tif 000017
【図１６】
2013146051.tif 000018
【図１７】
2013146051.tif 000019
【図１８】
2013146051.tif 000020