(57)【要約】【課題】  スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備える音響再生装置であって、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置を提供する。【解決手段】  音響再生装置は、指向性制御部が、第１フィルタ回路と、第２フィルタ回路と、第１音声信号と第２フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第１加算器と、第２音声信号と第１フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第２加算器と、を含み、第１加算器の出力信号を第１スピーカーに出力し、第２加算器の出力信号を第２スピーカーに出力し、第１および第２フィルタ回路が、第１ならびに第２スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を有する。【選択図】  図１
2013074459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１スピーカー取付面、および、該第１スピーカー取付面と直交する配置に構成される第２スピーカー取付面を含むキャビネット部と、該第１スピーカー取付面に取り付ける第１スピーカーと、該第２スピーカー取付面に取り付ける該第１スピーカーと同一構成の第２スピーカーと、該第１スピーカーおよび該第２スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、を備え、
該指向性制御部が、第１音声信号をフィルタ処理する第１フィルタ回路と、第２音声信号をフィルタ処理する第２フィルタ回路と、該第１音声信号と該第２フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第１加算器と、該第２音声信号と該第１フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第２加算器と、を含み、該第１加算器の出力信号を該第１スピーカーに出力し、該第２加算器の出力信号を該第２スピーカーに出力するとともに、該第１フィルタ回路および該第２フィルタ回路が、該第１スピーカーならびに該第２スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を有する、
音響再生装置。
【請求項２】
前記第１スピーカーと、前記第２スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであり、該第１スピーカーおよび該第２スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、該第１スピーカーおよび該第２スピーカーの離隔距離と該短径方向長とが略一致するように近接配置されている、
請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】
前記指向性制御部に入力される前記第１音声信号および前記第２音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である、
請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項４】
前記指向性制御部は、前記第１スピーカーと前記第２スピーカーとの前記離間距離に起因してキャンセルされる前記第１信号または前記第２信号の低周波領域のレベルを相対的に増大させる補償手段をさらに含む、
請求項２または３に記載の音響再生装置。
【請求項５】
前記指向性制御部は、前記第１加算器に入力する前記第２フィルタ回路の出力信号の音量レベル、あるいは、前記第２加算器に入力する前記第１フィルタ回路の出力信号の音量レベル、をそれぞれ調整して出力するレベル調整回路をさらに含む、
請求項１から４のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項６】
前記指向性制御部は、前記第１加算器に入力する前記第１音声信号を遅延させる第１遅延回路と、前記第２加算器に入力する前記第２音声信号を遅延させる第２遅延回路と、をさらに含み、該第１遅延回路および該第２遅延回路の設定遅延時間を前記伝達関数特性の遅延時間と一致させる、
請求項１から５のいずれかに記載の音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備える音響再生装置であって、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可聴音域の音波を再生するスピーカーを用いて方向による音響放射特性の変化（以下、「指向性」という）を制御する方法として、無指向性の２個のスピーカーを逆相で接続して双指向性にする場合、または、３個以上のスピーカーアレイにより単一指向性や指向性のビームをある方向に与える等の方法が提案されている。例えば、出願人は、２個のスピーカーを用いるだけで、明確な単一指向放射特性を得ることができる指向性制御装置およびこれを用いる遊技機を提案している（特許文献１）。具体的には、この指向性制御装置では、入力信号を前記２個のスピーカーの離間距離に応じた時間だけ遅延させて出力する遅延手段と、音源からの音響信号と前記遅延手段により遅延された前記音響信号とが互いに逆位相で前記２個のスピーカーから音響放射されるようにする位相反転手段とを設ける。
【０００３】
従来の方法では、スピーカーの構造や信号処理によって基本的には時間的な遅延を各スピーカーに与えて、音波の空間的な位相干渉を利用することで所望の指向性を実現している。特に単一指向性を実現した場合には、音量が高いレベルで再生される方向（「ビーム方向」という）と低いレベルで再生される方向（「ゼロ点方向」という）とが生じるため、これらを利用した音響再生システムが提案されている。この場合、通常、ビーム方向におけるエリアは、リスナーが位置するエリアとして利用され、ゼロ点方向におけるエリアは、主に音量を下げる目的で利用される。
【０００４】
また、従来には、第１のスピーカーと、第２のスピーカーと、前記第２のスピーカーから放射される音波を、音波同士の干渉によって打ち消す音波を前記第１のスピーカーから放射させる制御手段とを備えたスピーカー装置であって、前記第１及び第２のスピーカーが、制御される音波の周波数領域の１波長以下、８分の１波長以上の間隔に配置されていることを特徴とするスピーカー装置がある（特許文献２）。また、従来には、音響信号の周波数領域の音波の８分の１波長〜１波長の間隔で並置され、当該音響信号成分を含む音波を放射する２つのスピーカーと、音響信号源と一方のスピーカーとの間にそれぞれ介挿され、両スピーカーに対する聴取空間内において、両スピーカーから放射される音波を音波同士の干渉によって打ち消すためのフィルタと、音波が打ち消される位置を変えるために前記フィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数変更手段とを具備することを特徴とする指向性拡声装置がある（特許文献３）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の従来技術では、全ての周波数成分に一定の遅延時間を与えるので、２個のスピーカーの間の距離が再生する音波の波長に比べて相対的に長くなると、鋭いディップが生じてしまう周波数が存在し、その周波数では良好な単一指向特性が得られなくなるという問題がある。また、特許文献２または３の従来技術では、２つのスピーカーの間の距離を再生する音波の波長に対して制限しているので、広帯域な音声信号を再生するのに、中低音域用と高音域用のスピーカーを別個に用意しなければならず、実質的に良好な単一指向特性を得るのが困難であるという問題がある。単一指向特性が実現できないとゼロ点方向の再生レベルが大きくなるので、一方の音声信号に他方の音声信号が重畳して聴こえるようになり、独立した２つの音声信号を再生する場合でも一方の音声信号による情報が聴き取りにくくなるという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８７８８８号公報  （第１図〜第７図）
【特許文献２】特許第３４２２２４７号公報  （第１図〜第３図）
【特許文献３】特許第３４２２２８１号公報  （第１図〜第５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備える音響再生装置であって、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の音響再生装置は、第１スピーカー取付面、および、第１スピーカー取付面と直交する配置に構成される第２スピーカー取付面を含むキャビネット部と、第１スピーカー取付面に取り付ける第１スピーカーと、第２スピーカー取付面に取り付ける第１スピーカーと同一構成の第２スピーカーと、第１スピーカーおよび第２スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、を備え、指向性制御部が、第１音声信号をフィルタ処理する第１フィルタ回路と、第２音声信号をフィルタ処理する第２フィルタ回路と、第１音声信号と第２フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第１加算器と、第２音声信号と第１フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第２加算器と、を含み、第１加算器の出力信号を第１スピーカーに出力し、第２加算器の出力信号を第２スピーカーに出力するとともに、第１フィルタ回路および第２フィルタ回路が、第１スピーカーならびに第２スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を有する。
【０００９】
好ましくは、本発明の音響再生装置は、第１スピーカーと、第２スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであり、第１スピーカーおよび第２スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、第１スピーカーおよび第２スピーカーの離隔距離と短径方向長とが略一致するように近接配置されている。
【００１０】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部に入力される第１音声信号および第２音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部が、第１スピーカーと第２スピーカーとの離間距離に起因してキャンセルされる第１信号または第２信号の低周波領域のレベルを相対的に増大させる補償手段をさらに含む。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部は、第１加算器に入力する第２フィルタ回路の出力信号の音量レベル、あるいは、第２加算器に入力する第１フィルタ回路の出力信号の音量レベル、をそれぞれ調整して出力するレベル調整回路をさらに含む。
【００１３】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部は、第１加算器に入力する第１音声信号を遅延させる第１遅延回路と、第２加算器に入力する第２音声信号を遅延させる第２遅延回路と、をさらに含み、第１遅延回路および第２遅延回路の設定遅延時間を伝達関数特性の遅延時間と一致させる。
【００１４】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１５】
本発明の音響再生装置は、第１スピーカー取付面、および、第１スピーカー取付面と直交する配置に構成される第２スピーカー取付面を含むキャビネット部と、第１スピーカー取付面に取り付ける第１スピーカーと、第２スピーカー取付面に取り付ける第１スピーカーと同一構成の第２スピーカーと、第１スピーカーおよび第２スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、を備え、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置である。例えば、キャビネット部の第１スピーカー取付面および第２スピーカー取付面は、直方体の隣接する２面から構成しても良く、相互に直交する位置関係で配置構成されていればよい。
【００１６】
指向性制御部は、第１音声信号をフィルタ処理する第１フィルタ回路と、第２音声信号をフィルタ処理する第２フィルタ回路と、第１音声信号と第２フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第１加算器と、第２音声信号と第１フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第２加算器と、を含む。また、指向性制御部は、第１加算器の出力信号を第１スピーカーに出力し、第２加算器の出力信号を第２スピーカーに出力する。さらに、指向性制御部では、第１フィルタ回路および第２フィルタ回路が、第１スピーカーならびに第２スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を有する。なお、指向性制御部は、第１加算器に入力する第１音声信号を遅延させる第１遅延回路と、第２加算器に入力する第２音声信号を遅延させる第２遅延回路と、をさらに含んで、第１遅延回路および第２遅延回路の設定遅延時間を伝達関数特性の遅延時間と一致させるようにしてもよい。
【００１７】
本発明の音響再生装置は、キャビネット部におけるスピーカーの構成（第１スピーカー、第２スピーカー、および、第１スピーカー取付面、第２スピーカー取付面）を反映した指向性制御部を備えるので、良好な単一指向放射特性を実現することができる。つまり、第１音声信号に関しては、第１スピーカーから放射される音波と、９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を施されて位相反転して第２スピーカーから放射される音波と、によって、第２スピーカーが取り付けられる第２スピーカー取付面の正面方向をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。同様に、第２音声信号に関しては、第２スピーカーから放射される音波と、９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を施されて位相反転して第１スピーカーから放射される音波と、によって、第１スピーカーが取り付けられる第１スピーカー取付面の正面方向をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。
【００１８】
その結果、単一指向性のゼロ点方向では、一方の音声信号に他方の音声信号がほとんど重畳して聴こえないようになるので、２つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。指向性制御部に入力される第１音声信号および第２音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である場合には、一方の音声信号よりも著しく再生レベルが低い他方の音声信号が存在しても、マスキング効果ならびにカクテルパーティー効果によりレベルの低い音声は実質的に聴こえないようになるので、２つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。上記のように、本発明の音響再生装置では、第１スピーカー取付面の正面方向が第２音声信号のゼロ点方向になるので、その方向では第１音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。また、音響再生装置では、９０度方向の異なる第２スピーカー取付面の正面方向が第１音声信号のゼロ点方向になるので、その方向では第２音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。したがって、通常の無指向性のスピーカーシステムで２つの音声を再生する場合に比較して、９０度方向の異なる２つの方向に、独立した２つの音声を空間的に分離して再生することができる。
【００１９】
音響再生装置では、特に好ましくは、第１スピーカーと、第２スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであればよい。第１スピーカーおよび第２スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、第１スピーカーおよび第２スピーカーの離隔距離と短径方向長とが略一致するように近接配置されていれば、丸型の通常のスピーカーに比較して、スピーカー同士の間隔を狭くすることができる。第１スピーカーおよび第２スピーカーの実質的な離間距離が短くなると、遅延手段での遅延時間を短くできて、高い周波数まで単一指向性制御が可能になる。さらに、細長形の振動板を備えるスピーカーは、長径方向に指向性が狭くなり、短径方向に指向性が広くなり無指向性に近づく放射指向特性を有している。したがって、長径方向に関しては単一指向性におけるゼロ点方向に幅が出来ることになるので、一方の音声信号による情報だけが聴き取り易くなる範囲が広くなるという利点がある。
【００２０】
また、指向性制御部が、ほぼ逆位相で駆動される第１スピーカーおよび第２スピーカーの離間距離に起因してキャンセルされる第１信号または第２信号の低周波領域のレベルを相対的に増大させる補償手段をさらに含むものであれば、単一指向性制御により失われる低音成分を補うことができる。第１スピーカーに対して近接配置された第２スピーカーとの間で低音成分がキャンセルされる低音成分を相対的に強調して、再生音声のバランスを良くすることができる。
【００２１】
また、音響再生装置は、指向性制御部が、第１加算器に入力する第２フィルタ回路の出力信号の音量レベル、あるいは、第２加算器に入力する第１フィルタ回路の出力信号の音量レベル、をそれぞれ調整して出力するレベル調整回路をさらに含んでいれば、音声の放射特性を単一指向性と無指向性との間で切り替えることができる。第１フィルタ回路または第２フィルタ回路の出力信号の音量レベルを小さくすれば、単一指向性から無指向性に近づくことになる。したがって、単一指向性制御により９０度方向の異なる２つの方向に独立した２つの音声を空間的に分離して再生する場合と、無指向性制御により２つの音声が混じって全方向に放射して再生する場合と、を使い分けることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の音響再生装置は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備え、簡易な構成によって、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１について説明する図である。（実施例１）
【図２】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１を構成するスピーカーシステム３について説明する図である。（実施例１）
【図３】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１のスピーカーシステム３を構成する細長形の動電型スピーカー２０について説明する図である。（実施例２）
【図４】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１により再生される単一指向性の放射特性および再生音場を概念的に説明する図である。（実施例１）
【図５】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１を構成するスピーカーシステム３の指向性特性を説明するグラフである。（実施例１）
【図６】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１により再生される単一指向性の放射特性を説明するグラフである。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態による音響再生装置について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１について説明する図である。具体的には、図１は、音響再生装置１の構成を示すブロック図である。また、図２は、音響再生装置１を構成するスピーカーシステム３と、について説明する図であり、図２（ａ）はスピーカーシステム３の斜視図であり、図２（ｂ）はスピーカーシステム３を構成するｓｐ１およびｓｐ２を説明する平面図である。さらに、図３は、音響再生装置１のスピーカーシステム３を構成するｓｐ１およびｓｐ２の具体例となる細長形の動電型スピーカー２０について説明する図である。また、図４は、音響再生装置１により再生される単一指向性の放射特性および再生音場を概念的に説明する図であり、図４（ａ）は音声信号ａ１を再生する場合であり、図４（ｂ）は音声信号ａ２を再生する場合である。なお、説明に不要な一部の構造や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略している。
【００２６】
音響再生装置１は、指向性制御回路２と、スピーカーシステム３と、から構成される。音響再生装置１は、独立した２つの音声信号ａ１およびａ２を再生する場合に、指向性制御によって方向によって音響放射特性が異なり、音声再生レベルが異なるように音声再生が可能である。本実施例の場合には、一方の音声信号ａ１を再生するスピーカーｓｐ１の正面方向ｄ１では、他方の音声信号ａ２の再生レベルが極めて低くなり、その方向に位置する（図示しない）リスナーにとって一方の音声信号ａ１による情報を聴き取りやすくできる。同様に、他方の音声信号ａ２を再生するスピーカーｓｐ２の正面方向ｄ２では、一方の音声信号ａ１の再生レベルが極めて低くなり、その方向に位置するリスナーにとって他方の音声信号ａ２による情報を聴き取りやすくできる。
【００２７】
指向性制御回路２は、２つの音声信号ａ１およびａ２を入力して信号処理するＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）５と、ＤＳＰ５の３チャンネル分の出力を受けてアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器６、および、これらのアナログ信号をそれぞれ増幅してスピーカーシステム３へ出力するアンプ回路７と、を少なくとも含む。２つの音声信号ａ１およびａ２は、ステレオ信号（左信号Ｌおよび右信号Ｒ）としてＤＳＰ５に供給されてもよい。指向性制御回路２は、音声信号ａ１およびａ２入力する入力端子Ｉｎｐｕｔ１およびＩｎｐｕｔ２と、２つのアンプ回路７の出力を出力する出力端子Ｏｕｔｐｕｔ１およびＯｕｔｐｕｔ２を有する。具体的には、指向性制御回路２は、マルチチャンネル音声に対応したＤＳＰおよびマルチチャンネルアンプ回路を内蔵するＡＶレシーバー等により構成し得る。もちろん、指向性制御回路２は、ＤＳＰと、Ｄ／Ａ変換器と、アンプ回路と、を含む他の音響再生装置により構成してもよい。
【００２８】
スピーカーシステム３は、樹脂等で形成される縦長の略直方体形状のキャビネット３０と、その底面側に転倒防止のための幅広の足部３３とを備える。キャビネット３０は、その一方の側面側にスピーカー取付面３１と、スピーカー取付面３１に対して直交する関係になるスピーカー取付面３２と、を含む。スピーカーｓｐ１は、スピーカー取付面３１に取り付けられ、また、スピーカーｓｐ２は、スピーカー取付面３２に取り付けられる。本実施例のスピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２は、細長形の矩形平面振動板を有する動電型スピーカーであり、それぞれの矩形平面振動板が同じ直交する関係で近接するようにスピーカー取付面３１ならびにスピーカー取付面３２に取り付けられている。これら２つのスピーカーは、ほぼ同じ音響放射特性を有するものが好ましく、同一のものが最も好ましい。２つのスピーカーは、音声信号が同位相で放射されるように、磁気回路およびボイスコイルへ信号供給する端子の正負を揃えておくのがよい。
【００２９】
スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２に用いる動電型スピーカー２０は、図３に図示するように、細長方形の平面振動板２５と、平面振動板２５の周囲を振動可能に支持するエッジ２６と、平面振動板２５の背面側に固定されるボイスコイル組立体２１と、ボイスコイル組立体２１を振動可能に支持するダンパー２４と、フレーム２７と、マグネットを含む複数の磁気回路２８と、を備える全面駆動の平面薄型スピーカーである。ボイスコイル組立体２１は、３つのボイスコイル２３をボビン２２により格子状に連結しており、スピーカー２０は、３つのボイスコイル２３に対応する３つの磁気回路２８を備える。細長方形のスピーカー２０は、長径方向ｄａの長さｄａＬが約１２．５ｃｍ、短径方向ｄｂの長さｄｂＬが約４．８ｃｍである。
【００３０】
図示するように、スピーカーｓｐ１は、スピーカー取付面３１のなかでスピーカー取付面３２寄りになるように取り付けられる。また、スピーカーｓｐ２は、スピーカー取付面３２のなかでスピーカー取付面３１寄りになるように取り付けられる。２つのスピーカーから見ると、それぞれの長径方向の中心線の間の距離ｄは、それぞれの中心線の位置とスピーカー取付面３１ならびにスピーカー取付面３２が構成する角部とを頂点とする二等辺三角形の等しい長さの二辺の長さに相当する関係になる。本実施例の場合には、それぞれのスピーカー間の離隔距離ｄは、約５ｃｍである。つまり、２つのスピーカー間の離隔距離ｄは、それぞれの振動板の中央位置の間の距離により算定できる。
【００３１】
本実施例の場合には、スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２に長径方向長ｄａＬに比べて短径方向長ｄｂＬが短い細長形の動電型スピーカー２０を用いているので、これらを配置する場合に、スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２が、それぞれの長径方向ｄａが平行になり、かつ、これらの短径方向ｄｂが略一致するように配置すれば、スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２の離隔距離ｄ（＝５．０ｃｍ）を、実質的に短径方向長ｄｂＬ（＝４．８ｃｍ）とほぼ一致する程度まで短くできる。つまり、細長形の動電型スピーカー２０のフレーム２７同士が干渉しないように短径方向に隣り合わせて近接させれば、単一指向性の音響放射特性を実現するのにスピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２の離隔距離ｄを短くしてこれらを近接配置できるので、従来の丸型の通常のスピーカーに比較して、スピーカー同士の間隔を狭くすることができる。
【００３２】
なお、キャビネット３０は、それぞれのスピーカーの最低共振周波数付近および以下の低音域の増大を図るために、その内部に音響容量を規定する空間を有する。キャビネット３０の内部は、それぞれのスピーカー毎に内部が区切られて、コーン振動板の背面側に放射される音波が相互に干渉しないようにするのが好ましい。キャビネット３０は、密閉型、バスレフ形、ケルトン型、等の諸方式のキャビネットを採用することができる。なお、スピーカーシステム２のキャビネット３は、露出するスピーカー１０を保護するように、（図示しない）前面グリル、パンチングネット、等を設けてもよい。また、スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２は、複数の細長形の動電型スピーカー２０を長径方向が一致するように並べたスピーカーアレイでそれぞれ構成してもよい。スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２をスピーカーアレイで構成する場合には、複数の細長形の動電型スピーカー２０を直列接続および／または並列接続すればよい。
【００３３】
指向性制御回路２のＤＳＰ５は、デジタル信号である音声信号ａ１およびａ２を信号処理して出力する。ＤＳＰ５は、入力端子Ｉｎｐｕｔ１に入力される音声信号ａ１をフィルタ処理するフィルタ回路１１ａと、入力端子Ｉｎｐｕｔ２に入力される音声信号ａ２をフィルタ処理するフィルタ回路１１ｂと、音声信号ａ１とフィルタ回路１１ｂの位相反転出力とを加算する加算器１２ａと、音声信号ａ２とフィルタ回路１１ａの位相反転出力とを加算する加算器１２ｂと、を含み、加算器１２ａの出力信号をスピーカーｓｐ１にＤ／Ａ変換器６およびアンプ７を介して出力し、加算器１２ｂの出力信号をスピーカーｓｐ２にＤ／Ａ変換器６およびアンプ７を介して出力する。また、ＤＳＰ５には、後述する他の実施例で説明するように、フィルタ回路１１ａならびにフィルタ回路１１ｂのそれぞれの出力信号のレベル調整を行なうレベル調整回路１３ａおよび１３ｂを含む。レベル調整回路１３ａおよび１３ｂは、加算器１２ａおよび１２ｂでの位相反転を代用して含むように、−１．０〜１．０の範囲内の数値を乗算する乗算器であっても良い。また、ＤＳＰ５は、音声信号ａ１およびａ２の低周波領域のレベルをそれぞれ相対的に増大させる補償フィルタ１４ａおよび１４ｂと、加算器１２ａに入力する音声信号ａ１を遅延させる遅延回路１５ａと、加算器１２ｂに入力する音声信号ａ２を遅延させる遅延回路１５ｂと、をさらに含む。
【００３４】
２つのＤ／Ａ変換器６は、それぞれアンプ回路７に接続し、それぞれのアンプ回路７は、電力増幅した信号を出力端子Ｏｕｔｐｕｔ１およびＯｕｔｐｕｔ２に出力する。２系統のＤ／Ａ変換器６およびアンプ回路７は、ほぼ同一の出力特性を有している。このように指向性制御回路２は、低周波領域のレベルを相対的に増大させて遅延させた音声信号ａ１と、低周波領域のレベルを相対的に増大させて特定のフィルタ特性を与えられて位相反転された音声信号ａ２と、を加算して出力端子Ｏｕｔｐｕｔ１へ出力し、同様に、周波領域のレベルを相対的に増大させて遅延させた音声信号ａ２と、低周波領域のレベルを相対的に増大させて特定のフィルタ特性を与えられて位相反転された音声信号ａ１と、を加算して出力端子Ｏｕｔｐｕｔ２へ出力する。
【００３５】
図５は、スピーカーシステム３の指向性特性を説明するグラフである。具体的には、スピーカーシステム３のスピーカー取付面３１に取り付けられたスピーカーｓｐ１のみを用いて音声信号ａ１を再生する場合に、その正面方向ｄ１における音圧周波数特性（実線）と、その９０度方向ｄ２における音圧周波数特性（点線）と、を重ね書きしたグラフである。スピーカーｓｐ１は、細長方形の平面振動板２５を備える全面駆動の平面薄型スピーカーであるので、波長の長い約４００Ｈｚまでの低い周波数領域ではほぼ無指向性であり、それ以上の高い周波数領域において正面方向ｄ１よりも９０度方向ｄ２でレベル低下するという指向特性を有する。
【００３６】
音響再生装置１は、スピーカーシステム３のキャビネット部３０における具体的な構成として、スピーカーｓｐ１、スピーカーｓｐ２、および、スピーカー取付面３１、スピーカー取付面３２の取り付け条件を反映した指向性制御部２を備える。つまり、指向性制御回路２のＤＳＰ５のフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂは、スピーカーｓｐ１ならびにスピーカーｓｐ２の軸上正面方向音圧特性（図５：ｄ１）を基準とする９０度方向指向特性（図５：ｄ２）と略同一な伝達関数特性Ｈ（＝ｄ２／ｄ１）を有する。フィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂは、所定以上のｔａｐ数を有するＦＩＲフィルタ（有限インパルスレスポンスフィルタ）により実現するのが好ましい。伝達関数特性Ｈを導出する場合には、因果律を満たすように所定の遅延を与えて逆特性を計算する場合があるので、そのような場合には、遅延回路１５ａおよび遅延回路１５ｂは、それぞれの設定遅延時間をフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂの伝達関数特性Ｈの遅延時間と一致させるのが好ましい。
【００３７】
その結果、図４の概念図に示すように、音響再生装置１は、良好な単一指向放射特性を実現することができる。つまり、音声信号ａ１に関しては、スピーカーｓｐ１から放射される音波と、９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性Ｈを施されて位相反転してスピーカーｓｐ２から放射される音波と、によって、スピーカーｓｐ２が取り付けられるスピーカー取付面３２の正面方向ｄ２をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。同様に、音声信号ａ２に関しては、スピーカーｓｐ２から放射される音波と、９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性Ｈを施されて位相反転してスピーカーｓｐ１から放射される音波と、によって、スピーカーｓｐ１が取り付けられるスピーカー取付面３１の正面方向ｄ１をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。
【００３８】
図６は、音響再生装置１により再生される単一指向性の放射特性を説明するグラフである。具体的には、図６は、上記の音声信号ａ１に関して単一指向性の放射特性を実現する場合に、スピーカー取付面３１の正面方向ｄ１での音圧周波数特性（実線）と、スピーカー取付面３１の９０度方向ｄ２（スピーカー取付面３２の正面方向でもある。）での音圧周波数特性（点線）と、を重ね書きしたグラフである。本実施例の音響再生装置１は、正面方向ｄ１に比べて９０度方向ｄ２では、約２００Ｈｚ以上の全音声帯域に渡って約１５〜２０ｄＢもレベル低下する良好な単一指向放射特性を実現することができる。なお、音声信号ａ２に関しても、同様に良好な単一指向放射特性を実現することができる。
【００３９】
したがって、スピーカー取付面３１の正面方向ｄ１では、音声信号ａ１の再生音圧レベルが、音声信号ａ２の再生音圧レベルよりも約２０ｄＢ近くも大きくなる。同様に、スピーカー取付面３２の正面方向ｄ２では、音声信号ａ２の再生音圧レベルが、音声信号ａ１の再生音圧レベルよりも約２０ｄＢ近くも大きくなる。このように、単一指向性のゼロ点方向では、一方の音声信号に比べて他方の音声信号が小さくなる。約２０ｄＢの再生レベル差があれば、２つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。
【００４０】
指向性制御部２に入力される音声信号ａ１およびａ２が、例えば、音声信号ａ１が女性のアナウンス音声であり、音声信号ａ２が音声信号ａ１とは内容の異なる男性のアナウンス音声であるなど、相互に非相関な独立の音声信号である場合には、一方の音声信号よりも著しく再生レベルが低い他方の音声信号が存在しても、マスキング効果ならびにカクテルパーティー効果によりレベルの低い音声は実質的に聴こえないようになる。上記のように、音響再生装置１では、スピーカー取付面３１の正面方向ｄ１が音声信号ａ２のゼロ点方向になるので、方向ｄ１では音声信号ａ１による情報だけを聴き取り易くなる。また、音響再生装置１では、９０度方向の異なるスピーカー取付面３２の正面方向ｄ２が音声信号ａ１のゼロ点方向になるので、方向ｄ２では音声信号ａ２による情報だけを聴き取り易くなる。
【００４１】
なお、本実施例の指向性制御回路２のＤＳＰ５では、入力された音声信号ａ１およびａ２はそれぞれ補償フィルタ１４ａおよび１４ｂに入力されているが、補償フィルタ１４ａおよび１４ｂは、２つの出力信号に対してそれぞれ設けるものに代えることができる。補償フィルタ１４ａおよび１４ｂは、スピーカーｓｐ１とスピーカーｓｐ２の離間距離ｄに起因してキャンセルされる左信号Ｌまたは右信号Ｒの低周波領域のレベルを予め相対的に増大させるものであればよい。補償フィルタ１４ａおよび１４ｂは、近接配置された２つのスピーカー間で低音成分がキャンセルされる低音成分を相対的に強調して、リスナーにとって遠方に感じられる音像のバランスを良くすることができる。音声信号ａ１およびａ２が、相互に相関を有するモノラル成分を含むステレオ音声信号である場合には、補償フィルタ１４ａおよび１４ｂは、近接配置されたスピーカーｓｐ１とスピーカーｓｐ２との間で低音成分がキャンセルされやすくなる逆相成分（例えば（Ｌ−Ｒ））についても補償するので、ステレオ音場の広がり感を保つことが出来る。
【００４２】
本実施例の音響再生装置１のように、スピーカーシステム３でのスピーカー間の実質的な離間距離ｄを短くできる場合には、指向性制御回路２のＤＳＰ５のフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂでのフィルタを短くできて、高い周波数まで単一指向性制御が可能になる。離隔距離ｄが約１／２になると、単一指向性制御が可能な周波数帯域（ディップが生じる周波数）も約２倍にできる。また、本実施例の音響再生装置１は、スピーカーシステム３に平面振動板２５およびボイスコイル組立体２１を備える動電型スピーカー２０を２つ用いている。動電型スピーカー２０のボイスコイル組立体２１は、３つのボイスコイル２３をボビン２２により格子状に連結しており、平面振動板２５での分割振動が抑制できるので、動電型スピーカー２０は、極めてピストン振動再生領域が広い。その結果、従来技術に比較して、より簡易な構成によって良好に、単一指向特性を得ることができる。
【００４３】
本実施例の音響再生装置１では、通常の無指向性のスピーカーシステムで２つの音声を再生する場合に比較して、９０度方向の異なる２つの方向ｄ１およびｄ２に、独立した２つの音声信号ａ１およびａ２を空間的に分離して再生することができる。通常の無指向性のスピーカーシステムを用いるとスピーカー配置が限定される場合があるが、本実施例の音響再生装置１では、指向性制御を用いた音声再生によって、方向ｄ１に位置するリスナーと、異なる方向ｄ２に位置する別のリスナーと、にそれぞれ異なる音声信号を再生し、異なる音声コンテンツを提供できる。
【００４４】
なお、音響再生装置１での単一指向性を無指向性に変えるには、指向性制御回路２のレベル調整回路１３ａおよび１３ｂを、出力が０になるように調整すればよい。指向性制御回路２のフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂの出力が、加算器１２ｂならびに加算器１２ａに入力しなければ、音声信号ａ１がスピーカーｓｐ１から無指向性で再生され、音声信号ａ２がスピーカーｓｐ２から無指向性で再生されるからである。レベル調整回路１３ａおよび１３ｂは、上記実施例で述べたように、音声信号ａ１およびａ２に対するフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂの出力の相対的なレベルを調整して出力するものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の音響再生装置は、単独でステレオ音声信号を再生するステレオ装置、あるいは、マルチチャンネルサラウンド音声再生装置のみならず、ディスプレイ等の映像・音響機器に内蔵するスピーカー、または、音声を再生するスピーカーを内蔵するキャビネットを有するゲーム機、スロットマシン等の遊戯機にも適用が可能である。また、本発明の音響再生装置は、音声を再生する一方の方向にコンテンツ音声を再生し、他方の方向にコンテンツ音声とは異なる呼びかけ音声を再生するデジタルサイネージにも適用が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１        音響再生装置
２        指向性制御回路
３        スピーカーシステム
３０      キャビネット
３１、３２      スピーカー取付面
３２      スピーカー取付面
３３      足部
５        ＤＳＰ
６        Ｄ／Ａ変換器
７        アンプ回路
１１ａ、１１ｂ    フィルタ回路
１２ａ、１２ｂ    加算器
１３ａ、１３ｂ    レベル調整回路
１４ａ、１４ｂ    補償フィルタ
１５ａ、１５ｂ    遅延回路
２０      スピーカー
２１      ボイスコイル組立体
２２      ボビン
２３      ボイスコイル
２４      ダンパー
２５      平面振動板
２６      エッジ
２７      フレーム
２８      磁気回路
ｓｐ１    スピーカー
ｓｐ２    スピーカー
【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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