(57)【要約】【課題】指向性の高いスピーカー装置を提供する。【解決手段】  音声信号を拡声するスピーカー装置において、第１のスピーカーユニット１０１は、振動板を所定の方向に向けている。第２のスピーカーユニット１０２は、振動板を所定の方向の反対に向けたスピーカーユニットであって、第一のスピーカーユニットとの振動板の間隔を０．１７ｍ以上０．４１ｍ未満の距離で第１のスピーカーユニットと離間する。供給部は、音声信号を第１のスピーカーユニットへ供給するとともに、第２のスピーカーユニットへは、第１のスピーカーユニットへ出力する音声信号と逆位相の音声信号を供給する。【選択図】図１
2013005368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を拡声するスピーカー装置において、
前記スピーカー装置は、
振動板を所定の方向に向けた第１のスピーカーユニットと、
振動板を前記所定の方向とは反対の方向に向けたスピーカーユニットであって、前記第１のスピーカーユニットとの振動板の間隔を０．１７ｍ以上０．４１ｍ未満の距離で離間させた第２のスピーカーユニットと、
音声信号を前記第１のスピーカーユニットへ供給するとともに、前記第２のスピーカーユニットへ前記第１のスピーカーユニットへ出力する音声信号と逆位相の音声信号を供給する供給部と
を備えることを特徴とするスピーカー装置。
【請求項２】
前記距離を
０．２４ｍ以上０．３４ｍ未満としたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカー装置。
【請求項３】
前記第１のスピーカーユニットと前記第２のスピーカーユニットとは同一特性のスピーカーユニットであることを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカー装置。
【請求項４】
入力された音響信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割部と、
前記帯域分割部で分割した音響信号を出力する少なくとも一組のスピーカーと
を備え、
前記一組のスピーカーは
振動板を所定の方向に向けた第１のスピーカーユニットと、
前記一組のスピーカーで出力する周波数帯域の中心周波数の音響信号の波長をλとしたとき、振動板を前記所定の方向と反対の方向に向けたスピーカーユニットであって、前記第１のスピーカーユニットとの振動版の間隔を０．２５λ以上０．６λ未満の距離で離間させた第２のスピーカーユニットと、
前記第１のスピーカーユニットへ前記帯域分割部で分割した音響信号を供給するとともに、前記第２のスピーカーユニットへ前記第１のスピーカーユニットへ出力する音響信号と逆位相の音響信号を供給する供給部と
を備えることを特徴とするスピーカー装置。
【請求項５】
前記距離を
０．３５λ以上０．５λ未満としたことを特徴とする請求項４に記載のスピーカー装置。
【請求項６】
前記第１のスピーカーユニットと前記第２のスピーカーユニットは同一特性のスピーカーユニットであることを特徴とする請求項４または５に記載のスピーカー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性を有するスピーカー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駅や大規模店舗などの公共施設、商業施設などでは、音声による案内放送を提供するＰＡ(Public Address、放送設備)が広く用いられている。ＰＡでは、施設外にまで案内放送が届くと騒音となってしまうため、対象の領域にのみ案内放送が届くよう、指向性を有するスピーカー装置が用いられている。
【０００３】
指向性を有するスピーカー装置として、同一性能を有するスピーカーユニットをキャビネットの対向するバフル面に設け、逆位相で駆動するダイポール方式のスピーカー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のスピーカー装置は、音の出力方向のうち左右方向では、２つのスピーカーユニットの出力が逆位相となる。これにより音が打ち消しあうので、一般的に前後方向の指向性が高くなる。しかしながら、２つのスピーカーユニットの間隔については特段の考慮がされていない。そのため、前後方向でも、２つのスピーカーユニットの間隔と出力の波長との関係によっては、出力が打ち消しあう場合があり、前後方向の音の出力レベルが低くなってしまい、トータルとして指向性が低くなってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、指向性が高いスピーカー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本願発明は以下の装置を提供するものである。
１）音声信号を拡声するスピーカー装置において、スピーカー装置は、振動板を所定の方向に向けた第１のスピーカーユニット（１０１）と、振動板を所定の方向と反対の方向に向けたスピーカーユニットであって、前記第1のスピーカーユニットとの振動板の間隔を０．１７ｍ以上０．４１ｍ未満の距離で第１のスピーカーユニットと離間させた第２のスピーカーユニット（１０２）と、音声信号を第１のスピーカーユニットへ供給するとともに、第２のスピーカーユニットへ第１のスピーカーユニットへ出力する音声信号と逆位相の音声信号を供給する供給部（２１）とを備えることを特徴とするスピーカー装置。
２）距離を０．２４ｍ以上０．３４ｍ未満としたことを特徴とする１）に記載のスピーカー装置。
３）第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットとは同一特性のスピーカーユニットであることを特徴とする１）または２）に記載のスピーカー装置。
４）入力された音響信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割部（５１）と、帯域分割部で分割した音響信号を出力する少なくとも一組のスピーカー（４Ｂｎ）とを備え、
一組のスピーカーは振動板を所定の方向に向けた第１のスピーカーユニット（４Ｂｎｆ）と、一組のスピーカーで出力する周波数帯域の中心周波数の音響信号の波長をλとしたとき、振動板を所定の方向と反対の方向に向けたスピーカーユニットであって、前記第１のスピーカーユニットとの振動板の間隔を０．２５λ以上０．６λ未満の距離ｄで第１のスピーカーユニットと離間させた第２のスピーカーユニット（４Ｂｎｒ）と、第１のスピーカーユニットへ帯域分割部で分割した音響信号を供給するとともに、第２のスピーカーユニットへ第１のスピーカーユニットへ出力する音響信号と逆位相の音響信号を供給する供給部（５２ｎ）とを備えることを特徴とするスピーカー装置。
５）距離を０．３５λ以上０．５λ未満としたことを特徴とする４）に記載のスピーカー装置。
６）第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットは同一特性のスピーカーユニットであることを特徴とする４）または５）に記載のスピーカー装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスピーカー装置によれば、指向性が高いスピーカー装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のスピーカー装置の第１実施例の斜視図である。
【図２】本発明のスピーカー装置の第１実施例のブロック構成図である。
【図３】本発明のスピーカー装置の第１実施例の指向特性を示す図である。
【図４】本発明のスピーカー装置の第２実施例の斜視図である。
【図５】本発明のスピーカー装置の第２実施例のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のスピーカー装置について、実施例に基づき添付図面を参照して説明する。
[第１実施例]
＜構成＞
図１は本発明の第１実施例であるスピーカー装置１を示す斜視図である。図１では、理解を容易にするため、スピーカー装置１の筐体や回路部分は図示せず、スピーカーユニットの配置のみを示している。本実施例のスピーカー装置１は、主にＰＡでアナウンスなどの拡声を目的として使用するものであり、周波数５００Ｈｚを中心として２５０ＨｚＨzから６００Ｈｚの周波数帯域の人間の発する音声を拡声して出力するものとする。
【００１１】
図１において、Ａをスピーカー装置１の前方向とする。フロントスピーカーユニット１０１を、振動板の向きを前方向として配置する。また、リアスピーカーユニット１０２を、フロントスピーカーユニット１０１の後方向に間隔ｄだけ離れた位置に、振動板の向きを後方向として配置する。
【００１２】
フロントスピーカーユニット１０１とリアスピーカーユニット１０２とは略同一の口径、略同一の周波数特性である同一特性のスピーカーユニットとし、エンクロージャーに取り付けるなどして背面からの音を遮断した状態で使用する。
【００１３】
図２は、スピーカー装置１のブロック構成図である。図２に示すように、入力部２０は、入力された音声信号を供給部２１へ送る。供給部２１は、入力部２０から送られた音声信号をフロントスピーカーユニット１０１へ供給し、リアスピーカーユニット１０２へは、フロントスピーカーユニット１０１と逆位相にした音声信号を供給する。
＜作用＞
本実施例のスピーカー装置１において、フロントスピーカーユニット１０１とリアスピーカーユニット１０２との間隔ｄを変化させたときの指向特性を図３に示す。図３は、スピーカー装置１に、波長λの基準音声信号を入力したときの、スピーカー装置１の各方向へ出力する音波の音圧を、スピーカーユニットを点音源として算出し、円グラフで示したものである。図３では、間隔ｄをλの倍数であわらしている。図３の指向特性の円グラフにおいて、下方向がスピーカー装置１の前方向となっている。また、ひとつのスピーカーユニットに基準音声信号を入力したときの出力の音波の音圧の２倍を、０ｄＢ（円グラフの目盛りの最大値）としている。
【００１４】
図３ａ）、ｂ）に示すように、ｄ＜０．２５λのとき、指向特性の波形は８の字形となっており、スピーカー装置１は前後方向に指向性を持つものの、最大の音圧は、−６ｄＢ以下である。これは、スピーカー装置１としての効率が著しく低く、実用性に劣る。
【００１５】
図３ｃ）、ｄ）に示すように、０．２５λ≦ｄ＜０．３５λのとき、指向特性の波形は８の字形となっており、スピーカー装置１は前後方向に高い指向性を持つ。また、最大の音圧は、−６ｄＢを越えており、スピーカー装置１としての効率は、許容範囲である。
【００１６】
図３ｅ）、ｆ）に示すように、０．３５λ≦ｄ＜０．５λのとき、指向特性の波形は８の字形となっており、スピーカー装置１は前後方向に高い指向性を持つ。また、最大の音圧は、−２ｄＢを超えており、スピーカー装置１としての効率は高い。
【００１７】
図３ｇ）、ｈ）、ｉ）に示すように、０．５λ≦ｄ＜０．６λのとき、指向特性の波形はやや横に広がってはいるものの８の字形となっており、スピーカー装置１は前後に指向性を持つ。また、最大の音圧は、ほぼ０ｄＢとなっており、スピーカー装置１としての効率は高い。
【００１８】
図３ｊ）、ｋ）、ｌ）に示すように、０．６λ≦ｄのとき、指向特性の波形は大きく横に広がった８の字形となっており、スピーカー装置１の指向性は低い。また、最大の音圧は、−４ｄＢを越えており、スピーカー装置１としての効率は、許容範囲である。
【００１９】
以上をまとめると、本実施例のスピーカー装置１は、ｄ＜０．２５λのときには、効率が著しく低く、実用的ではない。０．２５λ≦ｄ＜０．６λのときには、前後方向に指向性を持つ。更に、０．３５λ≦ｄ＜０．５λのときには、前後方向に高い指向性を持ち、効率が高い。０．５λ≦ｄのときには、指向性が低い。
【００２０】
また、本実施例のスピーカー装置１は、前述のように、主にＰＡでアナウンスなどの拡声を目的として使用するものであり、周波数５００Ｈｚを中心とした周波数帯域の音波信号からなる音声を出力する。そして音速を３４０ｍ／ｓとすると、周波数５００Ｈｚの音波の波長は０．６８ｍである。このとき、０．２５λ≦ｄ＜０．６λは、０．１７ｍ≦ｄ＜０．４１ｍ、０．３５λ≦ｄ＜０．５λは、０．２４ｍ≦ｄ＜０．３４ｍに相当する。
【００２１】
本実施例のスピーカー装置１は、前後のスピーカーユニットの間隔ｄを０．１７ｍ≦ｄ＜０．４１ｍとすることを特徴とする。より好ましくは、０．２４ｍ≦ｄ＜０．３４ｍとする。
【００２２】
本実施例のスピーカー装置１において、フロントスピーカーユニット１０１とリアスピーカーユニット１０２とは、ダイポール方式のスピーカーを構成する。従来のダイポール方式のスピーカー装置では、前後方向におけるスピーカーユニット間の音波の干渉を避けるため、遮蔽板を設けるものもあった。これに対し本実施例のスピーカー装置は、互いに振動板の向きを逆方向とした２つのスピーカーユニットに同位相の音声信号を出力するとともに、互いの間隔を、出力の中心となる波長の略１／２とする。これにより、２つのスピーカーユニットの出力の位相が前後方向で同位相となり、互いの出力を高めあうこととなる。したがって、遮蔽板が不要なだけでなく、より指向性を高めることができる。
[第２実施例]
＜構成＞
次に、第２実施例のスピーカー装置を説明する。第２実施例は、第１実施例よりも更に広い周波数帯域にわたって高い指向性を持つスピーカー装置の例である。第２実施例のスピーカー装置４は、第１実施例のスピーカー装置１を一組のスピーカーセットとして、相互の間隔を変えたｎ組（ｎは２以上の整数とする）のスピーカーセット４Ｂｎを設けたものである。
【００２３】
以下、ｎ＝６とした例を説明する。図４は本発明のスピーカー装置の第２実施例のスピーカー装置４を示す斜視図である。図４では、理解を容易にするため、スピーカー装置４の筐体や回路部分は図示せず、スピーカーユニットの配置のみを示している。図４において、Ｃをスピーカー装置４の前方向とする。ｎ組のスピーカーセット４Ｂｎは、それぞれ前側のフロントスピーカーユニット４Ｂｎｆと後側のリアスピーカーユニット４Ｂｎｒとを備えている。
【００２４】
本実施例では、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆを、振動板の向きを前方向として配置する。また、リアスピーカーユニット４Ｂｂｒを、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆの後方向に間隔ｄｎだけ離れた位置に、振動板の向きを後方向として配置する。なお、本実施例では、スピーカーユニットの重なり合いを防ぐため、図４に示すように、スピーカーセット４Ｂｎを、互いに左右方向にずらして配置している。
【００２５】
フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆとリアスピーカーユニット４Ｂｂｒとは略同一の口径、略同一の周波数特性である同一特性のスピーカーユニットとし、エンクロージャーに取り付けるなどして背面からの音を遮断した状態で使用する。
【００２６】
図５は、スピーカー装置４のブロック構成図である。図５に示すように、入力部５０は、入力された音響信号を帯域分割部５１に送る。帯域分割部５１は、コンデンサ、コイルからなるｎ組のＢＰＦ(Band Pass Filter）５１ｎを備えている。ＢＰＦ５１ｎは、入力された音響信号の周波数帯域を分割し、帯域分割した音響信号を、それぞれのスピーカーセット４Ｂｎに出力する。また、各スピーカーセットにおけるフロントスピーカーユニットとリアスピーカーユニットとの間隔ｄｎを、帯域分割部５１でスピーカーセットごとに分割した音響信号の中心周波数の波長の略１／２とする。
【００２７】
スピーカー装置４は、第１帯域用スピーカーセット４Ｂ１、第２帯域用スピーカーセット４Ｂ２、第３帯域用スピーカーセット４Ｂ３、第４帯域用スピーカーセット４Ｂ４、第５帯域用スピーカーセット４Ｂ５、第６帯域用スピーカーセット４Ｂ６の、６組のスピーカーセット４Ｂｎを備えている。
【００２８】
入力部５０は、入力された音響信号を帯域分割部５１に送る。分割部５１は、６組のＢＰＦ５１１〜５１６を備えており、入力された音響信号を、中心周波数が１／２オクターブずつ異なる６つの周波数帯域に分割する。
【００２９】
ＢＰＦ５１１は、中心周波数５００Ｈｚの周波数帯域の音響信号を、第１帯域用スピーカーセット４Ｂ１の供給部５２１へ出力する。供給部５２１は、フロントスピーカーユニット４Ｂ１ｆへは帯域分割された音響信号をそのまま供給し、リアスピーカーユニット４Ｂ１ｒへは帯域分割された音響信号の位相を逆にして供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ１ｆとリアスピーカーユニット４Ｂ１ｒとの間隔ｄ１を、中心周波数５００Ｈｚの音響信号の１／２波長である０．３４ｍとする。
【００３０】
ＢＰＦ５１２は、ＢＰＦ５１１の中心周波数５００Ｈｚよりも１／２オクターブ高い周波数７０７Ｈｚを中心とした周波数帯域の音響信号を、第２帯域用スピーカーセット４Ｂ２の供給部５２２へ出力する。供給部５２２は、フロントスピーカーユニット４Ｂ２ｆへは帯域分割された音響信号をそのまま供給し、リアスピーカーユニット４Ｂ２ｒへは帯域分割された音響信号の位相を逆にして供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ２ｆとリアスピーカーユニット４Ｂ２ｒとの間隔ｄ２を、中心周波数７０７Ｈｚの音響信号の１／２波長である０．２４ｍとする。
【００３１】
ＢＰＦ５１３は、ＢＰＦ５１２の中心周波数７０７Ｈｚよりも１／２オクターブ高い周波数１ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号を、第３帯域用スピーカーセット４Ｂ３の供給部５２３へ出力する。供給部５２３は、フロントスピーカーユニット４Ｂ３ｆへは帯域分割された音響信号をそのまま供給し、リアスピーカーユニット４Ｂ３ｒへは帯域分割された音響信号の位相を逆にして供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ３ｆとリアスピーカーユニット４Ｂ３ｒとの間隔ｄ３を、１ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．１７ｍとする。
【００３２】
ＢＰＦ５１４は、ＢＰＦ５１３の中心周波数１ｋＨｚよりも１／２オクターブ高い周波数１．４ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号を、第４帯域用スピーカーセット４Ａ４の供給部５２４へ出力する。供給部５２４は、フロントスピーカーユニット４Ｂ４ｆへは帯域分割された音響信号をそのまま供給し、リアスピーカーユニット４Ｂ４ｒへは帯域分割された音響信号の位相を逆にして供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ４ｆとリアスピーカーユニット４Ｂ４ｒとの間隔ｄ４を、中心周波数１．４ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．１２ｍとする。
【００３３】
ＢＰＦ５１５は、ＢＰＦ５１４の中心周波数１．４ｋＨｚよりも１／２オクターブ高い周波数２ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号を、第５帯域用スピーカーセット４Ｂ５の供給部５２５へ出力する。供給部５２５は、フロントスピーカーユニット４Ｂ５ｆへは帯域分割された音響信号をそのまま供給し、リアスピーカーユニット４Ｂ５ｒへは帯域分割された音響信号の位相を逆にして供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ５ｆとリアスピーカーユニット４Ｂ５ｒとの間隔ｄ５を、中心周波数２ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．０８５ｍとする。
【００３４】
ＢＰＦ５１６は、ＢＰＦ５１５の中心周波数２ｋＨｚよりも１／２オクターブ高い周波数２．８２ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号を、第６帯域用スピーカーセット４Ｂ６の供給部５２６へ出力する。供給部５２６は、フロントスピーカーユニット４Ｂ６ｆには帯域分割された音響信号をそのまま供給し、リアスピーカーユニット４Ｂ６ｒには帯域分割された音響信号の位相を逆にして供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ６ｆとリアスピーカーユニット４Ｂ６ｒとの間隔ｄ６を、中心周波数２．８２ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．０６ｍとする。
【００３５】
なお、各スピーカーユニットの間隔ｄｎは、正確にλｎ／２でなくとも、第１実施例と同様、０．２５λｎ≦ｄｎ＜０．６λｎであれば、効果を奏する。より好ましくは、０．３５λｎ≦ｄｎ＜０．５λｎであれば、より大きな効果を奏する。また、分割したすべての周波数帯域の音響信号を前述のようなスピーカーセットで出力しなくとも、高い指向性を所望する周波数帯域の音響信号を前述のようなスピーカーセットで出力する構成としても、効果を奏する。
【００３６】
スピーカー装置４において、第１帯域用スピーカーセット４Ｂ１、第２帯域用スピーカーセット４Ｂ２、第３帯域用スピーカーセット４Ｂ３、第４帯域用スピーカーセット４Ｂ４、第５帯域用スピーカーセット４Ｂ５、第６帯域用スピーカーセット４Ｂ６は、それぞれ第１実施例と同様のダイポール方式のスピーカーを構成する。すなわち、それぞれのスピーカーセットは、左右方向への音響信号を打ち消しあい、前後方向への音響信号を高めあうので、高い指向性を持つ。また、それぞれのスピーカーセットが担う周波数帯域が狭いので、じゅうぶんに高い指向性を持つ。更に、間隔を変えたｎ個のスピーカーセットを、適切な周波数帯域ごとに用いるので、スピーカー装置全体としては、広い周波数帯域に渡って高い指向性を持つスピーカー装置となる。そのため、ＢＧＭ(Back Ground Music)など、より広い周波数帯域の音源を出力したい場合でも、じゅうぶんな指向性が得ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１、４            スピーカー装置
２０、５０        入力部
５１、５１ｎ      帯域分割部
２１、５２ｎ      供給部
４Ｂｎ            スピーカーセット
１０１、４Ｂｎｆ  フロントスピーカーユニット
１０２、４Ｂｎｒ  リアスピーカーユニット
【図１】
2013005368.tif 000003
【図２】
2013005368.tif 000004
【図３】
2013005368.tif 000005
【図４】
2013005368.tif 000006
【図５】
2013005368.tif 000007