(57)【要約】【課題】マイクロフォンを省略しつつ、定在波を良好に抑制することができるスピーカを提供する。【解決手段】本発明の一形態に係るスピーカ１は、筒体３と、筒体３の第１の面に固定される第１のエキサイター４と、筒体３における第１の面と対向する第２の面に固定される第２のエキサイター５と、第１及び第２のエキサイター４、５を制御する制御部６と、を備え、制御部６は、第１のエキサイター４を音響信号に基づいて制御し、第２のエキサイター５を、音響信号に対して、互いに対向する第１及び第２のエキサイター４、５によって生じる定在波の周波数成分の位相を反転させた信号に基づいて制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体と、
前記筒体の第１の面に固定される第１のエキサイターと、
前記筒体における前記第１の面と対向する第２の面に固定される第２のエキサイターと、
前記第１及び第２のエキサイターを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１のエキサイターを音響信号に基づいて制御し、
前記第２のエキサイターを、前記音響信号に対して、互いに対向する前記第１及び第２のエキサイターによって生じる定在波の周波数成分の位相を反転させた信号に基づいて制御するスピーカ。
【請求項２】
前記制御部は、
前記音響信号における、前記定在波の周波数成分を通過させる帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタの出力信号を反転させる反転器と、
前記音響信号から前記定在波の周波数成分を除去する帯域除去フィルタと、
前記反転器の出力信号と、前記帯域除去フィルタの出力信号と、を加算し、前記第２のエキサイターに出力する加算器と、
を備える請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記定在波の周波数成分は、前記筒体における第１の面と第２の面との距離に基づいて算出する請求項１又は２に記載のスピーカ。
【請求項４】
前記第１のエキサイター及び前記制御部には、ステレオ信号のうちの１つのチャンネル信号が入力される請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記第１のエキサイターには、第１のモノラル信号を入力し、
前記制御部には、第２のモノラル信号を入力する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスピーカ。
【請求項６】
筒体と、
前記筒体の第１の面に固定される第１のエキサイターと、
前記筒体における前記第１の面と対向する第２の面に固定される第２のエキサイターと、
前記第１及び第２のエキサイターを制御する制御部と、を備え、前記第１及び第２のエキサイターが略等しい音を生じさせるために動作するスピーカにおける定在波の抑制方法であって、
前記第１のエキサイターを音響信号に基づいて制御し、
前記第２のエキサイターを、前記音響信号に対して、互いに対向する前記第１及び第２のエキサイターによって生じる定在波の周波数成分の位相を反転させた信号に基づいて制御する定在波の抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピーカ及び定在波の抑制方法に関し、特に対向面から略等しい音が再生されるスピーカ及び定在波の抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対向面から略等しい音が再生される構成のスピーカは、当該対向面間で定在波が生じる。例えば、図６Ａに示すように、筒体１０１の対向する面にそれぞれエキサイター１０２、１０３を固定したスピーカ１００を構成し、エキサイター１０２、１０３を駆動する音響信号の位相、振幅、周波数を等しくした場合を想定する。
【０００３】
ここで、図６Ａにおけるエキサイター１０２、１０３の高さ位置の面１０４での音響特性を、図６Ｂに音響インテンシティにて示し、筒体１０１の天板の高さ位置の面１０５での音響特性を、図６Ｃに音響インテンシティにて示す。
【０００４】
面１０４では、図６Ｂに示すように、音は筒体１０１の空洞部で干渉し合い、位相が同じなので波形が倍になる。また、面１０５では、図６Ｃに示すように、エキサイター１０２、１０３の振動が筒体１０１の天板に伝わり、振動の位相が同相なので振動が大きくなる。
【０００５】
このように特定の周波数でレベルが大きくなったりしてしまい、対向面から略等しい音が再生される構成のスピーカは、周波数特性を一定にすることが難しいという課題があった。
【０００６】
ところで、特許文献１のオーディオシステムでは、マイクロフォンで定在波が生じる周波数を検出し、所定のスピーカから音響信号における当該周波数成分の位相を反転させた音のみを出力することで、定在波を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１１５８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のオーディオシステムは、定在波を抑制できる技術ではあるが、筒体の対向する面にそれぞれエキサイターを固定した構成のスピーカに当該技術を適用する場合、筒体の空洞部にマイクロフォンを配置する必要があり、筒体内を空洞にすることが難しい。
【０００９】
本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、マイクロフォンを省略しつつ、定在波を良好に抑制することができるスピーカ及び定在波の抑制方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係るスピーカは、筒体と、前記筒体の第１の面に固定される第１のエキサイターと、前記筒体における前記第１の面と対向する第２の面に固定される第２のエキサイターと、前記第１及び第２のエキサイターを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１のエキサイターを音響信号に基づいて制御し、前記第２のエキサイターを、前記音響信号に対して、互いに対向する前記第１及び第２のエキサイターによって生じる定在波の周波数成分の位相を反転させた信号に基づいて制御する。
上記スピーカにおいて、前記制御部は、前記音響信号における、前記定在波の周波数成分を通過させる帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタの出力信号を反転させる反転器と、前記音響信号から前記定在波の周波数成分を除去する帯域除去フィルタと、前記反転器の出力信号と、前記帯域除去フィルタの出力信号と、を加算し、前記第２のエキサイターに出力する加算器と、を備えること、が好ましい。
上記スピーカにおいて、前記定在波が生じる周波数成分は、前記筒体における第１の面と第２の面との距離に基づいて算出すること、が好ましい。
上記スピーカにおいて、前記第１のエキサイター及び前記制御部には、ステレオ信号のうちの１つのチャンネル信号が入力されること、が好ましい。
上記スピーカにおいて、前記第１のエキサイターには、第１のモノラル信号を入力し、前記制御部には、第２のモノラル信号を入力すること、が好ましい。
本発明の一形態に係る定在波の抑制方法は、筒体と、前記筒体の第１の面に固定される第１のエキサイターと、前記筒体における前記第１の面と対向する第２の面に固定される第２のエキサイターと、前記第１及び第２のエキサイターを制御する制御部と、を備え、前記第１及び第２のエキサイターが略等しい音を生じさせるために動作するスピーカにおける定在波の抑制方法であって、前記第１のエキサイターを音響信号に基づいて制御し、前記第２のエキサイターを、前記音響信号に対して、互いに対向する前記第１及び第２のエキサイターによって生じる定在波の周波数成分の位相を反転させた信号に基づいて制御する。
【発明の効果】
【００１１】
以上、説明したように、本発明によると、マイクロフォンを省略しつつ、定在波を良好に抑制することができるスピーカ及び定在波の抑制方法を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスピーカを用いたスピーカユニットを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスピーカに用いられるエキサイターを示す斜視図である。
【図３】図２のIII−III矢視断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施の形態１に係るスピーカにおける定在波の抑制効果を説明するための図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態１に係るスピーカにおける定在波の抑制効果を説明するための図である。
【図４Ｃ】本発明の実施の形態１に係るスピーカにおける定在波の抑制効果を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るスピーカを示すブロック図である。
【図６Ａ】従来のスピーカにおける定在波の発生を説明するための図である。
【図６Ｂ】従来のスピーカにおける定在波の発生を説明するための図である。
【図６Ｃ】従来のスピーカにおける定在波の発生を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１４】
＜実施の形態１＞
本実施の形態のスピーカは、図１に示すように２つ用意されており、ステレオ再生する為のスピーカユニットを成す。
【００１５】
先ず、スピーカユニットの構成を説明する。本実施の形態のスピーカユニットは、第１のスピーカ１、第２のスピーカ２を備えている。
【００１６】
第１のスピーカ１には、ステレオ再生を実現するために、例えばアンプ等から第１の音響信号（Ｒ側のチャンネル信号）が入力される。第１のスピーカ１は、筒体３、第１のエキサイター４、第２のエキサイター５、制御部６を備えている。筒体３は、４つの板体７を含む略角柱状に形成されている。板体７は、略正方形状であって、隣り合う他の板体７に対して直交するように連結されている。
【００１７】
つまり、筒体３は、対向する２面に開口部を有し、当該開口部を含むように内部に空洞部が形成されている。ちなみに、本実施の形態の筒体３は、木製であるが、振動によって音を出力することができる材質であれば特に限定しない。
【００１８】
第１のエキサイター４は、図１に示すように、筒体３における対向する一方の板体７に固定されている。第１のエキサイター４としては、一般的なエキサイターを用いることができる。
【００１９】
本実施の形態の第１のエキサイター４は、図２に示すように、略円盤形状である。この第１のエキサイター４は、図３に示すように、ボビン部８を含むボビン側振動部材９、磁気回路側振動部材１０を備えている。ボビン部８には、電気コイルＬが巻かれている。
【００２０】
磁気回路側振動部材１０は、ヨーク１１、リング状の永久磁石１２から成る磁気回路部Ｆを含んでいる。磁気回路部Ｆは、ボビン部８に設けられた電気コイルＬが挿入される磁気ギャップを形成している。
【００２１】
ボビン側振動部材９と磁気回路側振動部材１０とは、ダンパー１３によって弾性的に連結されている。以上の構成で、電気コイルＬに信号が入力されると、ボビン側振動部材９と磁気回路側振動部材１０との間の距離ｄが信号に応じて変化する。
【００２２】
第２のエキサイター５は、図１に示すように、筒体３における第１のエキサイター４が固定された板体７に対向する板体７に固定されている。第２のエキサイター５は、第１のエキサイター４と同一の構成のため、重複する説明を省略する。
【００２３】
制御部６は、第１のエキサイター４をアンプ等からの第１の音響信号に基づいて制御し、第２のエキサイター５を、アンプ等からの第１の音響信号に対して定在波が生じる周波数成分の位相を反転させた信号に基づいて制御する。詳細には、制御部６は、図１に示すように、帯域通過フィルタ１４、反転器１５、帯域除去フィルタ１６、加算器１７を備えている。
【００２４】
帯域通過フィルタ１４は、一般的なＢａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒである。帯域通過フィルタ１４には、アンプ等から第１の音響信号が入力される。帯域通過フィルタ１４は、入力された第１の音響信号における定在波が生じる周波数成分のみを反転器１５に出力する。つまり、帯域通過フィルタ１４は、第１の音響信号から定在波が生じる周波数成分のみを抽出する。言い換えると、帯域通過フィルタ１４は、入力された第１の音響信号から定在波が生じる周波数成分以外の周波数成分を除去する。
【００２５】
ここで、定在波が生じる周波数は、第１のエキサイター４が固定された板体７と、第２のエキサイター５が固定された板体７と、の間隔Ｔ（図１を参照）が構造上定まっているため、当該間隔Ｔに基づいて算出することができる。例えば、間隔Ｔが３４ｃｍで、常温の条件下では、定在波の周波数ｆは、＜式１＞で算出することができる。
【００２６】
＜式１＞
ｆ＝ｖｓ／Ｔ＝３４０／３４／１００＝１０００［Ｈｚ］＝１［ｋＨｚ］
ここで、ｖｓは常温の条件下での音速である。
【００２７】
そのため、帯域通過フィルタ１４は、第１のエキサイター４が固定された板体７と、第２のエキサイター５が固定された板体７と、の間隔Ｔに基づいて、算出された定在波が生じる周波数成分を第１の音響信号から抽出するように設定される。つまり、本実施の形態の帯域通過フィルタ１４は、第１の音響信号から１ｋＨｚの周波数成分を抽出するように設定される。
【００２８】
反転器１５は、帯域通過フィルタ１４から第１の音響信号における定在波が生じる周波数成分の信号が入力される。反転器１５は、当該信号を反転して加算器１７に出力する。
【００２９】
帯域除去フィルタ１６は、一般的なＢａｎｄ  Ｅｌｉｍｉｎａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒである。帯域除去フィルタ１６にも、アンプ等から第１の音響信号が入力される。つまり、帯域除去フィルタ１６に入力される音響信号と、帯域通過フィルタ１４に入力される音響信号と、は等しい。帯域除去フィルタ１６は、入力された第１の音響信号における定在波が生じる周波数成分のみを除去して加算器１７に出力する。言い換えると、帯域除去フィルタ１６は、第１の音響信号から定在波が生じる周波数成分以外の周波数成分を抽出する。
【００３０】
この帯域除去フィルタ１６は、第１のエキサイター４が固定された板体７と、第２のエキサイター５が固定された板体７と、の間隔Ｔに基づいて、算出された定在波が生じる周波数成分を第１の音響信号から除去するように設定される。つまり、本実施の形態の帯域除去フィルタ１６は、第１の音響信号から１ｋＨｚの周波数成分を除去するように設定される。
【００３１】
加算器１７は、反転器１５の出力信号と、帯域除去フィルタ１６の出力信号と、を加算し、第２のエキサイター５に出力する。これにより、第２のエキサイター５は、アンプ等から入力される第１の音響信号に対して、定在波が生じる周波数成分の位相のみが反転した信号に基づいて振動する。一方、制御部６からアンプ等の第１の音響信号が入力された第１のエキサイター４は、アンプ等から入力される第１の音響信号に基づいて振動する。
【００３２】
このような第１のスピーカ１は、第１のエキサイター４及び第２のエキサイター５が振動することで、筒体３を成す板体７が振動し、ステレオ再生のための一方のスピーカとして機能する。
【００３３】
このとき、第１のエキサイター４はアンプ等から入力される第１の音響信号に基づいて振動し、第２のエキサイター５は、アンプ等から入力される第１の音響信号に対して、定在波が生じる周波数成分の位相のみが反転した信号に基づいて振動するので、筒体３の空洞部を挟んで略等しい音が再生される。
【００３４】
第２のスピーカ２は、第１のスピーカ１に対して、アンプ等から第２の音響信号（Ｌ側のチャンネル信号）が入力されることを除いては、同様の構成であり、詳細な説明は省略するが、筒体１８、第１のエキサイター１９、第２のエキサイター２０、制御部２１を備えている。そして、制御部２１は、帯域通過フィルタ２２、反転器２３、帯域除去フィルタ２４、加算器２５を備えており、第１のエキサイター１９をアンプ等からの第２の音響信号に基づいて制御し、第２のエキサイター２０を、アンプ等からの第２の音響信号に対して定在波が生じる周波数成分の位相を反転させた信号に基づいて制御する。これにより、第１のエキサイター１９は、アンプ等から入力される第２の音響信号に基づいて振動する。第２のエキサイター２０は、アンプ等から入力される第２の音響信号に対して、定在波が生じる周波数成分の位相のみが反転した信号に基づいて振動する。
【００３５】
このような第２のスピーカ２は、第１のエキサイター１９及び第２のエキサイター２０が振動することで、筒体１８を成す板体７が振動し、ステレオ再生のための他方のスピーカとして機能する。
【００３６】
このとき、第１のエキサイター１９はアンプ等から入力される第２の音響信号に基づいて振動し、第２のエキサイター２０は、アンプ等から入力される第２の音響信号に対して、定在波が生じる周波数成分の位相のみが反転した信号に基づいて振動するので、筒体３の空洞部を挟んで略等しい音が再生される。
【００３７】
したがって、第１のスピーカ１と第２のスピーカ２とで、本実施の形態のスピーカユニットはステレオ再生を実現することができる。
【００３８】
次に、本実施の形態の第１のスピーカ１及び第２のスピーカ２における定在波の抑制に関して説明する。なお、以下の説明では、第１のスピーカ１と第２のスピーカ２とは、入力される音響信号を除いて同様の構成であるので、第１のスピーカ１側での定在波の抑制に関して説明し、第２のスピーカ２側での定在波の抑制に関しては説明を省略する。
【００３９】
第１のエキサイター４及び第２のエキサイター５を振動させて、第１のスピーカ１から音を再生する際に、定在波が生じる周波数では、第１のエキサイター４の振動に基づく音波に対して、第２のエキサイター５の振動に基づく音波が逆位相になるので、相互に打ち消し合うことになる。
【００４０】
ここで、図４を用いて本実施の形態の第１のスピーカ１における定在波の抑制効果を確認する。図４Ａにおける第１のエキサイター４及び第２のエキサイター５の高さ位置の面２６での音響特性を、図４Ｂに音響インテンシティにて示し、筒体３の天板の高さ位置の面２７での音響特性を、図４Ｃに音響インテンシティにて示す。
【００４１】
面２６では、図４Ｂに示すように、筒体３の空洞部で第１のエキサイター４の振動に基づく音波と、第２のエキサイター５の振動に基づく音波と、が打ち消し合い、音のレベルが小さくなっていることが分かる。また、面２７では、図４Ｃに示すように、筒体３の天板に伝わった第１のエキサイター４の振動と第２のエキサイター５の振動とが打ち消し合い、振動が減衰していることが分かる。
【００４２】
このように、本実施の形態の第１のスピーカ１は、互いに対向する第１及び第２のエキサイター４、５によって生じる定在波を良好に抑制することができ、周波数特性を略一定にすることができる。そのため、音の再現性に優れたスピーカを実現することができる。
【００４３】
このとき、本実施の形態では、第１のエキサイター４が固定された板体７と、第２のエキサイター５が固定された板体７と、の間隔Ｔに基づいて、定在波が生じる周波数を予め算出し、算出した周波数に基づいて定在波を抑制することができるので、従来に用いられていたマイクロフォンを省略しつつ、定在波を良好に抑制することができる。
【００４４】
そのため、筒体３内を空洞にすることができ、スピーカのデザイン性を向上させることができる。
【００４５】
しかも、筒体３の空洞部にマイクロフォンを配置して、定在波が生じる周波数を検出する場合、マイクロフォンに音が干渉して定在波が生じる周波数を正確に検出することは難しいが、本実施の形態では、第１のエキサイターが固定された板体７と、第２のエキサイターが固定された板体７と、の間隔Ｔに基づいて、定在波が生じる周波数を算出するので、定在波が生じる周波数を正確に導き出すことができ、定在波を精度良く抑制することができる。
【００４６】
また、マイクロフォンを省略することができるので、スピーカの小型化及びコストの削減に寄与できる。
【００４７】
ちなみに、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、定在波が生じる周波数では、第１のエキサイター４が固定された板体７と、第２のエキサイター５が固定された板体７と、の間で音が小さくなるので、本実施の形態のスピーカは当該板体７の外方に向かって指向性を有する構成となる。
【００４８】
＜他の実施の形態＞
実施の形態１では、スピーカをステレオ再生の為に用いたが、モノラル再生の為に用いても良い。
【００４９】
即ち、図５に示すように、本実施の形態のスピーカ２８は、実施の形態１の第１のスピーカ１又は第２のスピーカ２と略同様の構成とされており、筒体２９、第１のエキサイター３０、第２のエキサイター３１、制御部３２を備えている。そして、制御部３２は、帯域通過フィルタ３３、反転器３４、帯域除去フィルタ３５、加算器３６を備えている。
【００５０】
本実施の形態のスピーカ２８は、第１のエキサイター３０にアンプ等から第１の音響信号（第１のモノラル信号）を入力する。そして、第２のエキサイター３１を制御する制御部３２には、アンプ等から第２の音響信号（第２のモノラル信号）を入力する。ここで、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とは、等しい信号である。そのため、結果としては、第２のエキサイター３１は、第１のモノラル信号に対して、定在波が生じる周波数成分の位相が反転した信号に基づいて制御されることになる。
【００５１】
したがって、このような構成のスピーカ２８でも、実施の形態１の第１のスピーカ１又は第２のスピーカ２と同様に、マイクロフォンを省略しつつ、互いに対向する第１及び第２のエキサイター３０、３１によって生じる定在波を良好に抑制することができる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  第１のスピーカ
２  第２のスピーカ
３  筒体
４  第１のエキサイター
５  第２のエキサイター
６  制御部
７  板体
８  ボビン部
９  ボビン側振動部材
１０  磁気回路側振動部材
１１  ヨーク
１２  永久磁石
１３  ダンパー
１４  帯域通過フィルタ
１５  反転器
１６  帯域除去フィルタ
１７  加算器
１８  筒体
１９  第１のエキサイター
２０  第２のエキサイター
２１  制御部
２２  帯域通過フィルタ
２３  反転器
２４  帯域除去フィルタ
２５  加算器
２６、２７  面
２８  スピーカ
２９  筒体
３０  第１のエキサイター
３１  第２のエキサイター
３２  制御部
３３  帯域通過フィルタ
３４  反転器
３５  帯域除去フィルタ
３６  加算器
１００  スピーカ
１０１  筒体
１０２  エキサイター
１０４、１０５  面
Ｆ  磁気回路部
ｆ  周波数
Ｌ  電気コイル
Ｔ  間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
2013172416.tif 000006
【図４Ｂ】
2013172416.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図５】
2013172416.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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