スピーカー装置
【課題】指向性が高く小型化が可能なスピーカー装置を提供する。
【解決手段】
第１及び第２のスピーカーユニット１０１、１０２は振動板を前に向け、周波数ｆの音響信号の波長をλとしたとき、左右に０．３λ以上０．８λ未満の距離ｗで離間する。第３及び第４のスピーカーユニット１０３、１０４は振動板を後ろに向け、後ろ側に第１及び第２のスピーカーユニット１０１、１０２と距離ｄで離間する。前後のスピーカーユニットの間に遮蔽板を設ける。供給部は音響信号を第１及び第２のスピーカーユニットへ供給し、第３及び第４のスピーカーユニットへ逆位相の音響信号を供給する。帯域分割部は周波数ｆを中心とした音響信号を出力し、周波数２ｍｆ（ｍは２以上の整数）の音響信号に対するスピーカーユニットの周波数特性の半値角が６０°以下であるとき、（２ｍ−１）ｆ以上の周波数帯域の音響信号も出力する。
【解決手段】
第１及び第２のスピーカーユニット１０１、１０２は振動板を前に向け、周波数ｆの音響信号の波長をλとしたとき、左右に０．３λ以上０．８λ未満の距離ｗで離間する。第３及び第４のスピーカーユニット１０３、１０４は振動板を後ろに向け、後ろ側に第１及び第２のスピーカーユニット１０１、１０２と距離ｄで離間する。前後のスピーカーユニットの間に遮蔽板を設ける。供給部は音響信号を第１及び第２のスピーカーユニットへ供給し、第３及び第４のスピーカーユニットへ逆位相の音響信号を供給する。帯域分割部は周波数ｆを中心とした音響信号を出力し、周波数２ｍｆ（ｍは２以上の整数）の音響信号に対するスピーカーユニットの周波数特性の半値角が６０°以下であるとき、（２ｍ−１）ｆ以上の周波数帯域の音響信号も出力する。
【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、複数のスピーカーを直線状に配置したトーンゾイレ方式のスピーカーが知られている。（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２−２３９７９５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、左右のユニット間隔の略２倍の波長の音声信号については、前後方向に高い指向性を持つことが知られている。しかしながら、トーンゾイレ方式のスピーカー装置は、指向性を高めようとするとスピーカーの数を増やす必要があり、多くのスピーカーが直線状に並ぶため、装置が大型化し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、指向性が高く小型化が可能な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）入力された音響信号を周波数分割して、周波数ｆを中心とした周波数帯域の音響信号である分割音響信号と、（２ｍ−１）ｆ以上（ｍは２以上の整数）の周波数帯域の音響信号とを出力する帯域分割部（９１）と、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（８Ｂｎｆｒ）と、振動板を所定の方向に向けたスピーカーユニットであって、周波数ｆの音響信号の波長をλとしたとき、所定の方向に直交する方向に第１のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を０．３λ以上０．８λ未満の距離ｗｎで離間させた第２のスピーカーユニット（８Ｂｎｆｌ）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、所定の方向と反対の方向に第１のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を所定の距離ｄで離間させた第３のスピーカーユニット（８Ｂｎｒｒ）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、所定の方向と反対の方向に第２のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を所定の距離ｄで離間させた第４のスピーカーユニット（８Ｂｎｒｌ）と、第１のスピーカーユニット及び第２のスピーカーユニットと、第３のスピーカーユニット及び第４のスピーカーユニットとの間に設けられた遮蔽板（８１）と、第１のスピーカーユニット及び第２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同位相で供給するとともに、第３のスピーカーユニット及び第４のスピーカーユニットへ第１のスピーカーユニット及び第２のスピーカーユニットへ出力する音響信号の位相と逆の位相の音響信号を供給する供給部（９２ｎ）とを備えることを特徴とするスピーカー装置。
２）ｍは、周波数２ｍｆの音響信号に対する第１、第２、第３及び第４のスピーカーユニットの周波数特性の半値角が６０°以下となるｍであることを特徴とする１）に記載のスピーカー装置。
３）距離ｗを０．４５λ以上０．７５λ未満としたことを特徴とする１）または２）に記載のスピーカー装置。
４）第１、第２、第３及び第４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１）、２）または３）に記載のスピーカー装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、指向性が高く小型化が可能な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。
【図６】本発明のスピーカー装置の第１実施例における、異なる周波数の音響信号を入力したときの指向特性を示す図である。
【図７】スピーカーユニットに異なる周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例である。
【図８】本発明のスピーカー装置の第３実施例の斜視図である。
【図９】本発明のスピーカー装置の第３実施例のブロック構成図である。
【図１０】本発明のスピーカー装置の第３実施例における供給部の供給する音響信号の周波数特性を示す図である。
【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、幅をｗ、奥行きをｄとする長方形の、頂点Ｖ１〜Ｖ４に振動板の中心が来るようスピーカーユニットを配置する。具体的には、Ａをスピーカー装置１の前方向としたとき、フロントスピーカーユニット１０１を、前側（図１の手前側）、右側（図１の向かって右側）の頂点Ｖ１の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを前方向として配置する。フロント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の左側に距離ｗだけ離れた頂点Ｖ２の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを前方向として配置する。
【００１２】
また、リアスピーカーユニット１０３を、フロントスピーカーユニット１０１の後方向に距離ｄだけ離れた頂点Ｖ３の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを後方向として配置する。更に、リアスピーカーユニット１０４を、フロントスピーカーユニット１０２の後方向に距離ｗだけ離れた頂点Ｖ４の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを後方向として配置する。
【００１３】
フロントスピーカーユニット１０１、１０２とリアスピーカーユニット１０３、１０４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。
【００１４】
フロントスピーカーユニット１０１、１０２と、リアスピーカーユニット１０３、１０４との間には、遮蔽板１０５を設ける。なお遮蔽板１０５と、エンクロージャーとを兼ねた構造としてもよい。
【００１５】
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、１０２へ供給し、リアスピーカーユニット１０３、１０４へは、フロントスピーカーユニット１０１、１０２へ供給する音声信号と位相を反転させ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、１０２とリアスピーカーユニット１０３、１０４との相互の左右の間隔ｗ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ｗ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。指向性をあらわすひとつの指標として、出力の音圧が最大の音圧の１／２となるときの正面からの角度である半値角が知られているので、図３の各間隔の指向特性を以下に半値角で説明する。
【００１６】
図３ａ）、ｂ）、ｃ）に示すように、ｗ＜０．３λのとき、半値角は約６５°以上で指向特性の波形は大きく横に広がった８の字形となっている。このときスピーカー装置１の指向性は低い。
【００１７】
図３ｄ）、ｅ）、ｆ）に示すように、０．３λ≦ｗ＜０．４５λのとき、半値角は５５°以下で指向特性の波形はやや幅広なものの８の字形となっている。このときスピーカー装置１の指向性は高い。
【００１８】
図３ｇ）、ｈ）、ｉ）、ｊ）、ｋ）、ｌ）に示すように、０．４５λ≦ｗ＜０．７５λのとき、半値角は３５°以下で指向特性の波形は８の字形となっている。このときスピーカー装置１の指向性はかなり高い。
【００１９】
図３ｍ）に示すように、０．７５λ≦ｗ＜０．８λのとき、半値角は約２０°で指向特性は８の字形となっている。また、指向特性の波形をみると、サイドローブが発生しているもののその大きさは約−１６ｄＢであり、スピーカー装置１の指向性はかなり高い。
【００２０】
図３ｎ）、ｏ）、ｐ）に示すように、０．８λ≦ｗのとき、半値角は約１８°以下で指向特性は８の字形となっている。また、指向特性の波形をみると、−８ｄＢ以上の大きなサイドローブがほぼ真横の方向に発生しており、スピーカー装置１の指向性は低い。
【００２１】
以上をまとめると、本実施例のスピーカー装置１は、ｗ＜０．３λのときには、指向性が低い。０．３λ≦ｗ＜０．８λのときには、指向性が高い。更に、０．４５λ≦ｗ＜０．７５λのときには、指向性がかなり高い。０．８λ≦ｗのときには、指向性が低い。
【００２２】
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、０．３λ≦ｗ＜０．８λは、０．２０４ｍ≦ｗ＜０．５４４ｍ、０．４５λ≦ｗ＜０．７５λは、０．３０６ｍ≦ｗ＜０．５１ｍに相当する。
【００２３】
本実施例のスピーカー装置１は、左右のスピーカーユニットの間隔ｗを０．２０４ｍ≦ｗ＜０．５４４ｍとすることを特徴とする。より好ましくは、０．３０６ｍ≦ｗ＜０．５１ｍとする。
【００２４】
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１０２とは、トーンゾイレ方式のスピーカーを構成する。同様に、リアスピーカーユニット１０３と１０４とは、トーンゾイレ方式のスピーカーを構成する。
【００２５】
一般にトーンゾイレ方式のスピーカーは、入力する音声信号の周波数により、指向性が変化する。左右のユニット間隔の略２倍の波長の音声信号を入力したときは、前後方向の音声信号は高めあい、左右方向の音声信号は打ち消しあうので、高い指向性を持つ。入力音声信号の周波数を更に高くすると、前後方向の指向特性は次第に鋭くなるが、左右方向の音圧（サイドローブ）は打ち消しが弱まるため音圧が上昇する。そして入力音声信号の周波数があがり、波長が左右のユニット間隔と同じとなる周波数に達すると、サイドローブも高めあうので、指向特性は４方向性となる。また左右のユニット間隔の略２倍の波長の音声信号から周波数を次第に低くしていくと、指向性は無指向性に近づいていく。
【００２６】
これに対し、本実施例のスピーカー装置では、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１０３とは、ダイポール方式のスピーカーを構成する。同様に、フロントスピーカーユニット１０２とリアスピーカーユニット１０４とは、ダイポール方式のスピーカーを構成する。そして、トーンゾイレ方式のスピーカーであるフロントスピーカーユニット１０１、１０２のサイドローブが、同じくトーンゾイレ方式のスピーカーであり、逆位相で駆動されているリアスピーカーユニット１０３、１０４のサイドローブと打ち消しあう。これにより、本実施例のスピーカー装置は、高い指向性を発揮する。また、出力する音声信号の波長が左右のユニット間隔の略２倍からある程度外れていても、高い指向性を発揮することができる。
【００２７】
また、本実施例のスピーカー装置１は、４つのスピーカーユニットを用いて高い指向性を発揮するとともに、横方向には２つのスピーカーユニットを略１／２波長の幅で並べるだけでよいので、従来のスピーカー装置に比べ、小型化が可能である。
[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４Ｂ１〜４Ｂｎを設けたものである。
【００２８】
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の配置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。
【００２９】
本実施例では、図４に示すように、前後方向に直交する左右方向に伸びる直線Ｘ１上で、中心に対し左右対称で幅をｗｎとする位置に振動板の中心が来るよう、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒを右側（図４の向かって右側）に、ロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｌを左側（図４の向かって左側）、振動板の向きを前方向として配置する。
【００３０】
また、直線Ｘ１と平行で後方向に距離ｄだけ離れた直線Ｘ２上で、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒとロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｌに対応する位置に、リアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒとリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｌとを、振動板の向きを後ろ方向として配置する。
【００３１】
フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒ、４Ｂｎｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒ、４Ｂｎｒｌ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。
【００３２】
フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒ、４Ｂｎｆｌと、リアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒ、４Ｂｎｒｌとの間には遮蔽版４１を設ける。なお遮蔽版４１と、エンクロージャーとを兼ねた構造としてもよい。
【００３３】
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左右の間隔ｗｎ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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４Ｂ１ｆｒ、４Ｂ１ｆｌ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４Ｂ１ｒｒ、４Ｂ１ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ１ｆｒ、４Ｂ１ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ１ｒｒ、４Ｂ１ｒｌとの左右の間隔ｗ１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。
【００３７】
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４Ｂ２ｆｒ、４Ｂ２ｆｌ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４Ｂ２ｒｒ、４Ｂ２ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ２ｆｒ、４Ｂ２ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ２ｒｒ、４Ｂ２ｒｌとの左右の間隔ｗ２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。
【００３８】
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４Ｂ３ｆｒ、４Ｂ３ｆｌ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４Ｂ３ｒｒ、４Ｂ３ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ３ｆｒ、４Ｂ３ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ３ｒｒ、４Ｂ３ｒｌとの左右の間隔ｗ３を、１ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．１７ｍとする。
【００３９】
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４Ｂ４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４Ｂ４ｆｒ、４Ｂ４ｆｌ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４Ｂ４ｒｒ、４Ｂ４ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ４ｆｒ、４Ｂ４ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ４ｒｒ、４Ｂ４ｒｌとの左右の間隔ｗ４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。
【００４０】
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４Ｂ５ｆｒ、４Ｂ５ｆｌ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４Ｂ５ｒｒ、４Ｂ５ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ５ｆｒ、４Ｂ５ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ５ｒｒ、４Ｂ５ｒｌとの左右の間隔ｗ５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。
【００４１】
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４Ｂ６ｆｒ、４Ｂ６ｆｌ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４Ｂ６ｒｒ、４Ｂ６ｒｌには帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ６ｆｒ、４Ｂ６ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ６ｒｒ、４Ｂ６ｒｌとの左右の間隔ｗ６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。
【００４２】
なお、各スピーカーユニットの間隔ｗｎは、正確にλｎ／２でなくとも、第１実施例と同様、０．３λｎ≦ｗｎ＜０．８λｎであれば、効果を奏する。より好ましくは、０．４５λｎ≦ｗｎ＜０．７５λｎであれば、より大きな効果を奏する。更に、各スピーカーユニットの相互の前後の間隔と左右の間隔とは、必ずしも同一でなくても、それぞれが前述の範囲であれば効果を奏する。
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。
【００４３】
本実施例のスピーカー装置４のｎ組のスピーカーセット４Ｂｎにおいて、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒとフロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｌ、リアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒと４Ｂｎｒｌとは、それぞれトーンゾイレ方式のスピーカーを構成する。
【００４４】
またフロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒとリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒ、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｌとは、それぞれダイポール方式のスピーカーを構成する。これにより、第１実施例と同様、トーンゾイレ方式のスピーカーであるフロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒ、４Ｂｎｆｌのサイドローブが、同じくトーンゾイレ方式のスピーカーであり、逆位相で駆動されているリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒ、４Ｂｎｒｌのサイドローブと打ち消しあい、ある程度広い周波数帯域において指向性を高くすることができる。
【００４５】
これにより、ひとつのスピーカーセットの受け持つ周波数帯域を拡大できるため、スピーカーセットの数を減らすことができ、装置を小型化することができる。
【００４６】
また、本実施例のスピーカー装置４におけるスピーカーセットは、第１実施例と同様、４つのスピーカーユニットを用いて高い指向性を発揮するとともに、横方向には２つのスピーカーユニットを略１／２波長の幅で並べるだけでよいので、従来のスピーカー装置に比べ、小型化が可能である。
【００４７】
また、それぞれのスピーカーセットが適切な周波数帯域の出力を担うので、じゅうぶんに高い指向性を持つ。更に、左右の間隔を変えた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。
【００４８】
[第３実施例]
＜構成＞
第１実施例において、スピーカーユニットを駆動する周波数帯域の中心周波数をｆ、波長をλとしたとき、前述のように、左右のスピーカーユニットの間隔ｗを、おおよそλ／２に設定した場合に高い指向性を得ることができる。しかしながら、その周波数の奇数倍の周波数の音響信号に対しても、指向性方向から９０度方向の音圧が打ち消され、前後方向の音響信号は高めあうので、やはり高い指向性が得られる。
【００４９】
前後のスピーカーユニットの間隔をλ／２とした第１実施例のスピーカー装置１に、周波数ｆの偶数倍、奇数倍の音響信号を入力したときの指向特性の例を、図６に示す。図６ａ）は周波数ｆの２倍の周波数の音響信号をスピーカー装置１に入力したときの指向特性の例である。図６ｂ）は周波数ｆの３倍の周波数の音響信号をスピーカー装置１に入力したときの指向特性の例である。図６ｃ）は周波数ｆの４倍の周波数の音響信号をスピーカー装置１に入力したときの指向特性の例である。図６ｄ）は周波数ｆの５倍の周波数の音響信号をスピーカー装置１に入力したときの指向特性の例である。
図６ｂ）、ｄ）からわかるように、第１実施例のスピーカー装置１は、周波数ｆの３倍、５倍の周波数の音響信号に対して指向性は高いが、図６ａ）、ｃ）からわかるように、周波数ｆの２倍及び４倍の周波数に対しては、指向性は低い。
【００５０】
一方、一般に比較的高い周波数の音響信号に対しては、スピーカーユニットの口径と波長が近づくので、スピーカーユニット自体の指向性が高くなることが知られている。図７に、スピーカーユニットに異なる周波数の音響信号を入力した時の指向特性の例を示す。図７ａ）は、２ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、スピーカーユニットの前方には、出力の音圧が最大の音圧の１／２となる部分が存在しないため、半値角は存在しない。図７ｂ）は、２．８３ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、半値角は約５７°である。図７ｃ）は、４ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、半値角は約３６°である。図７ｄ）は、５．６６ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、半値角は約２５°である。図７ｅ）は、８ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、半値角は約１７°である。図７から、入力する音響信号の周波数が高くなるほど、指向性が高くなることがわかる。また、スピーカーユニットの指向性は、半値角が６０°よりも小さければ、聴感上指向性が高いと感じられる。したがって、図７の例のスピーカーユニットは、２．８３ｋＨｚ以上の周波数の音響信号を入力したとき、高い指向性を示す。
【００５１】
同一の指向性を持った音源が多数配列されている場合の総合の指向性は、各音源の指向性と、これらの音源を点音源に置き換えた場合の配置による指向性との積で与えられることが知られている。そこで第３実施例では、第２実施例のスピーカー装置に、音響信号の周波数２ｍｆに対してスピーカーユニットの指向特性の半値角が６０°以下となる（ただしｍは２以上の整数）とき、帯域分割部から、（２ｍ−１）ｆ以上の周波数の音響信号も重ねて出力するものとする。
【００５２】
これにより、周波数（２ｍ−１）ｆの音響信号に対しては、ダイポール方式の配置により高い指向性が得られ、周波数２ｍｆ以上の音響信号に対しては、スピーカーユニット自体の指向性が高くなるので、（２ｍ−１）ｆ以上の周波数の音響信号すべてについて高い指向性を得ることができる。
【００５３】
第３実施例のスピーカー装置の具体的な構成を説明する。第３実施例は、第２実施例のｎ組のスピーカーセットに対し、帯域分割部から、それぞれの中心周波数を中心として周波数分割した周波数帯域の音響信号に加え、それぞれの中心周波数の（２ｍ−１）倍以上の周波数の音響信号も重ねて出力するスピーカー装置の例である。帯域分割部以外の構成は第２実施例と同一であり説明を省略する。
【００５４】
以下、ｎ＝５とした例を説明する。図８は本発明のスピーカー装置の第３実施例のスピーカー装置８を示す斜視図であり、スピーカーユニットの構成、配置は図４に示した第２実施例のスピーカー装置４と同様であるので、説明を省略する。本実施例のスピーカーユニットは、図７に示す指向特性を有するものとする。
【００５５】
図９は、スピーカー装置８のブロック構成図である。図９に示すように、スピーカー装置８は、第１帯域用スピーカーセット８Ｂ１、第２帯域用スピーカーセット８Ｂ２、第３帯域用スピーカーセット８Ｂ３、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ４、第５帯域用スピーカーセット８Ｂ５の、５組のスピーカーセット８Ｂｎを備えている。
【００５６】
入力部９０は、入力された音響信号を帯域分割部９１に送る。帯域分割部９１は、５組のＢＰＦ９１１〜９１５を備えている。
【００５７】
図１０ａ）に、ＢＰＦ９１１が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１１は、周波数５００Ｈｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００１を、第１帯域用スピーカーセット８Ｂ１の供給部９２１へ出力する。
【００５８】
いま、スピーカーセット８Ｂ１に供給する音響信号の中心周波数５００Ｈｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、２ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ａ）からわかるように、２ｋＨｚの音響信号に対しては、半値角は前方には存在しない。一方、ｍ＝３のとき、５００Ｈｚの２ｍ倍の周波数は３ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ｂ）からわかるように２．８３ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約５７°である。３ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角はこれより小さいから、５００Ｈｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝３以上のときであることがわかる。
【００５９】
そこで、スピーカーセット８Ｂ１に対しては、ｍ＝３として、５００Ｈｚの（２ｍ−１）倍、すなわち５倍である２．５ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００６０】
したがって、ＢＰＦ９１１は、周波数５００Ｈｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００１に加え、中心周波数５００Ｈｚの５倍である２．５ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１００２も、第１帯域用スピーカーセット８Ｂ１の供給部９２１へ出力する。
【００６１】
供給部９２１は、フロントスピーカーユニット８Ｂ１ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ１ｆｌへは、出力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８Ｂ１ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ１ｆｌへは、出力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８Ｂ１ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ１ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ１ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ１ｒｌとの間隔ｗ１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。
【００６２】
図１０ｂ）に、ＢＰＦ９１２が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１２は、ＢＰＦ９１１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１００３を、第２帯域用スピーカーセット８Ｂ２の供給部９２２へ出力する。
【００６３】
いま、スピーカーセット８Ｂ２に供給する音響信号の中心周波数７０７Ｈｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、２．８ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、前述のように、２．８ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約５７°であり、６０°より小さいから、７０７Ｈｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝２以上のときであることがわかる。
【００６４】
そこで、スピーカーセット８Ｂ２に対しては、ｍ＝２として、７０７Ｈｚの（２ｍ−１）倍、すなわち３倍である２．１ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００６５】
したがって、ＢＰＦ９１２は、周波数７０７Ｈｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００３に加え、中心周波数７０７Ｈｚの３倍である２．１ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１００４も、第２帯域用スピーカーセット８Ｂ２の供給部９２２へ出力する。
【００６６】
供給部９２２は、フロントスピーカーユニット８Ｂ２ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ２ｆｌへは、出力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８Ｂ２ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ２ｒｌへは、出力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８Ｂ２ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ２ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ２ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ２ｒｌとの間隔ｗ２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。
【００６７】
図１０ｃ）に、ＢＰＦ９１３が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１３は、ＢＰＦ９１２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１００５を、第３帯域用スピーカーセット８Ｂ３の供給部９２３へ出力する。
【００６８】
いま、スピーカーセット８Ｂ３に供給する音響信号の中心周波数１ｋＨｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、４ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ｃ）からわかるように４ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約３６°であり、６０°より小さいから、１ｋＨｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝２以上のときであることがわかる。
【００６９】
そこで、スピーカーセット８Ｂ３に対しては、ｍ＝２として、１ｋＨｚの（２ｍ−１）倍、すなわち３倍である３ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００７０】
したがって、ＢＰＦ９１３は、周波数１ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００５に加え、中心周波数１ｋＨｚの３倍である３ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１００６も、第３帯域用スピーカーセット８Ｂ３の供給部９２３へ出力する。
【００７１】
供給部９２３は、フロントスピーカーユニット８Ｂ３ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ３ｆｌへは、出力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８Ｂ３ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ３ｒｌへは、出力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８Ｂ３ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ３ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ３ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ３ｒｌとの間隔ｗ３を、１ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．１７ｍとする。
【００７２】
図１０ｄ）に、ＢＰＦ９１４が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１４は、ＢＰＦ９１３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１００７を、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ４の供給部９２４へ出力する。
【００７３】
いま、スピーカーセット８Ｂ４に供給する音響信号の中心周波数１．４ｋＨｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、５．６ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ｄ）からわかるように５．６ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約２５°であり、６０°より小さいから、１．４ｋＨｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝２以上のときであることがわかる。
【００７４】
そこで、スピーカーセット８Ｂ４に対しては、ｍ＝２として、１．４ｋＨｚの（２ｍ−１）倍、すなわち３倍である４．２ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００７５】
したがって、ＢＰＦ９１４は、周波数１．４ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００７に加え、中心周波数１．４ｋＨｚの３倍である４．２ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１００８も、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ４の供給部９２４へ出力する。
【００７６】
供給部９２４は、フロントスピーカーユニット８Ｂ４ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ４ｆｌへは、出力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８Ｂ４ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ４ｒｌへは、出力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８Ｂ４ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ４ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ４ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ４ｒｌとの間隔ｗ４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。
【００７７】
図１０ｅ）に、ＢＰＦ９１５が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１５は、ＢＰＦ９１４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１００９を、第５帯域用スピーカーセット８Ｂ５の供給部９２５へ出力する。
【００７８】
いま、スピーカーセット８Ｂ５に供給する音響信号の中心周波数２ｋＨｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、８ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ｅ）からわかるように８ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約１７°であり、６０°より小さいから、２ｋＨｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝２以上のときであることがわかる。
【００７９】
そこで、スピーカーセット８Ｂ５に対しては、ｍ＝２として、２ｋＨｚの（２ｍ−１）倍、すなわち３倍である６ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００８０】
したがって、ＢＰＦ９１５は、周波数２ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００９に加え、中心周波数２ｋＨｚの３倍である６ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１０１０も、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ５の供給部９２５へ出力する。
【００８１】
供給部９２５は、フロントスピーカーユニット８Ｂ５ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ５ｆｌへは、出力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８Ｂ５ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ５ｒｌへは、出力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８Ｂ５ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ５ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ５ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ５ｒｌの間隔ｗ５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。
【００８２】
スピーカー装置８において、第１帯域用スピーカーセット８Ｂ１、第２帯域用スピーカーセット８Ｂ２、第３帯域用スピーカーセット８Ｂ３、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ４、第５帯域用スピーカーセット８Ｂ５は、それぞれ中心周波数の近傍の音響信号に対しては、トーンゾイレ方式の配置により、第２実施例と同様の高い指向性を示す。また、それぞれ中心周波数の（２ｍ−１）倍の音響信号に対しても、図６に示すように高い指向性を示す。更に、中心周波数の（２ｍ）倍以上の周波数の音響信号に対しては、スピーカーユニット自体が高い指向性を持つ。したがって、それぞれのスピーカーセットは、中心周波数の近傍の音響信号に加えて、中心周波数の（２ｍ−１）倍以上の音響信号を入力しても、高い指向性を示す。
【００８３】
本実施例のスピーカー装置８は、第２実施例と同様、それぞれのスピーカーセットが適切な周波数帯域の出力を担うので、じゅうぶんに高い指向性を持つ。更に、左右の間隔を変えた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。
【００８４】
また、本実施例のスピーカー装置８におけるスピーカーセットは、第１実施例や第２実施例と同様、４つのスピーカーユニットを用いて高い指向性を発揮するとともに、横方向には２つのスピーカーユニットを略１／２波長の幅で並べるだけでよいので、従来のスピーカー装置に比べ、小型化が可能である。
【００８５】
更に本実施例のスピーカー装置８は、高域の音響信号を複数のスピーカーセットで並列に出力することができるので、高域を担うスピーカーセットを減らすことができる。例えば、本実施例のスピーカー装置８は、第２実施例のスピーカー装置４に比べ、第６帯域用スピーカーセットを省略している。しかしながら、第２実施例の第６帯域用スピーカーセットで出力していた周波数帯域の音響信号は、本実施例では他のスピーカーセットから出力している。図１０ｆ）に、ＢＰＦ９１１〜９１５が出力する音響信号の周波数特性を重ねて示す。ＢＰＦ９１１〜９１５が出力する音響信号は、周波数帯域の全体をカバーしているので、本実施例のスピーカー装置８は第２実施例のスピーカー装置４と同様の周波数帯域の音響信号を出力することができる。このように、本実施例のスピーカー装置８は、スピーカーセットの数を減らすことができ、小型化が可能である。
【００８６】
なお、スピーカーセットが並列的に駆動される高い周波数帯域では、それ以外の帯域に比較して音圧が上昇するため、あらかじめスピーカーの高域特性を調整しておくか、高域減衰器等で調節すると好適である。また、スピーカーユニットは、出力する音響信号の周波数が高域になるほど指向性が鋭くなるため、たとえばすべて或いは一部のスピーカーユニットに、カットオフ周波数４ｋＨｚ程度のＬＰＦ(Low Pass Filter）を直列に挿入するなどして、これを軽減しても良い。
【００８７】
また、各スピーカーユニットの間隔ｗｎは、正確にλｎ／２でなくとも、第１、第２実施例と同様、０．３λｎ≦ｗｎ＜０．８λｎであれば、効果を奏する。より好ましくは、０．４５λｎ≦ｗｎ＜０．７５λｎであれば、より大きな効果を奏する。また、中心周波数の奇数倍の周波数帯域の音響信号は、すべてのスピーカーセットで出力しなくとも、高域の音響信号が必要なだけ得られるよう一部の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。
【符号の説明】
【００８８】
１、４、８ スピーカー装置
２０、５０、９０ 入力部
５１、５１ｎ、９１、９１ｎ 帯域分割部
２１、５２ｎ、９２ｎ 供給部
４Ｂｎ、８Ｂｎ スピーカーセット
１０１、１０２、４Ｂｎｆｒ、４Ｂｎｆｌ、８Ｂｎｆｒ、８Ｂｎｆｌ
フロントスピーカーユニット
１０３、１０４、４Ｂｎｒｒ、４Ｂｎｒｌ、８Ｂｎｒｒ、８Ｂｎｒｌ
リアスピーカーユニット
１０５、４１、８１ 遮蔽板
【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、複数のスピーカーを直線状に配置したトーンゾイレ方式のスピーカーが知られている。（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２−２３９７９５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、左右のユニット間隔の略２倍の波長の音声信号については、前後方向に高い指向性を持つことが知られている。しかしながら、トーンゾイレ方式のスピーカー装置は、指向性を高めようとするとスピーカーの数を増やす必要があり、多くのスピーカーが直線状に並ぶため、装置が大型化し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、指向性が高く小型化が可能な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）入力された音響信号を周波数分割して、周波数ｆを中心とした周波数帯域の音響信号である分割音響信号と、（２ｍ−１）ｆ以上（ｍは２以上の整数）の周波数帯域の音響信号とを出力する帯域分割部（９１）と、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（８Ｂｎｆｒ）と、振動板を所定の方向に向けたスピーカーユニットであって、周波数ｆの音響信号の波長をλとしたとき、所定の方向に直交する方向に第１のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を０．３λ以上０．８λ未満の距離ｗｎで離間させた第２のスピーカーユニット（８Ｂｎｆｌ）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、所定の方向と反対の方向に第１のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を所定の距離ｄで離間させた第３のスピーカーユニット（８Ｂｎｒｒ）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、所定の方向と反対の方向に第２のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を所定の距離ｄで離間させた第４のスピーカーユニット（８Ｂｎｒｌ）と、第１のスピーカーユニット及び第２のスピーカーユニットと、第３のスピーカーユニット及び第４のスピーカーユニットとの間に設けられた遮蔽板（８１）と、第１のスピーカーユニット及び第２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同位相で供給するとともに、第３のスピーカーユニット及び第４のスピーカーユニットへ第１のスピーカーユニット及び第２のスピーカーユニットへ出力する音響信号の位相と逆の位相の音響信号を供給する供給部（９２ｎ）とを備えることを特徴とするスピーカー装置。
２）ｍは、周波数２ｍｆの音響信号に対する第１、第２、第３及び第４のスピーカーユニットの周波数特性の半値角が６０°以下となるｍであることを特徴とする１）に記載のスピーカー装置。
３）距離ｗを０．４５λ以上０．７５λ未満としたことを特徴とする１）または２）に記載のスピーカー装置。
４）第１、第２、第３及び第４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１）、２）または３）に記載のスピーカー装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、指向性が高く小型化が可能な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。
【図６】本発明のスピーカー装置の第１実施例における、異なる周波数の音響信号を入力したときの指向特性を示す図である。
【図７】スピーカーユニットに異なる周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例である。
【図８】本発明のスピーカー装置の第３実施例の斜視図である。
【図９】本発明のスピーカー装置の第３実施例のブロック構成図である。
【図１０】本発明のスピーカー装置の第３実施例における供給部の供給する音響信号の周波数特性を示す図である。
【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、幅をｗ、奥行きをｄとする長方形の、頂点Ｖ１〜Ｖ４に振動板の中心が来るようスピーカーユニットを配置する。具体的には、Ａをスピーカー装置１の前方向としたとき、フロントスピーカーユニット１０１を、前側（図１の手前側）、右側（図１の向かって右側）の頂点Ｖ１の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを前方向として配置する。フロント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の左側に距離ｗだけ離れた頂点Ｖ２の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを前方向として配置する。
【００１２】
また、リアスピーカーユニット１０３を、フロントスピーカーユニット１０１の後方向に距離ｄだけ離れた頂点Ｖ３の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを後方向として配置する。更に、リアスピーカーユニット１０４を、フロントスピーカーユニット１０２の後方向に距離ｗだけ離れた頂点Ｖ４の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを後方向として配置する。
【００１３】
フロントスピーカーユニット１０１、１０２とリアスピーカーユニット１０３、１０４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。
【００１４】
フロントスピーカーユニット１０１、１０２と、リアスピーカーユニット１０３、１０４との間には、遮蔽板１０５を設ける。なお遮蔽板１０５と、エンクロージャーとを兼ねた構造としてもよい。
【００１５】
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、１０２へ供給し、リアスピーカーユニット１０３、１０４へは、フロントスピーカーユニット１０１、１０２へ供給する音声信号と位相を反転させ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、１０２とリアスピーカーユニット１０３、１０４との相互の左右の間隔ｗ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ｗ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。指向性をあらわすひとつの指標として、出力の音圧が最大の音圧の１／２となるときの正面からの角度である半値角が知られているので、図３の各間隔の指向特性を以下に半値角で説明する。
【００１６】
図３ａ）、ｂ）、ｃ）に示すように、ｗ＜０．３λのとき、半値角は約６５°以上で指向特性の波形は大きく横に広がった８の字形となっている。このときスピーカー装置１の指向性は低い。
【００１７】
図３ｄ）、ｅ）、ｆ）に示すように、０．３λ≦ｗ＜０．４５λのとき、半値角は５５°以下で指向特性の波形はやや幅広なものの８の字形となっている。このときスピーカー装置１の指向性は高い。
【００１８】
図３ｇ）、ｈ）、ｉ）、ｊ）、ｋ）、ｌ）に示すように、０．４５λ≦ｗ＜０．７５λのとき、半値角は３５°以下で指向特性の波形は８の字形となっている。このときスピーカー装置１の指向性はかなり高い。
【００１９】
図３ｍ）に示すように、０．７５λ≦ｗ＜０．８λのとき、半値角は約２０°で指向特性は８の字形となっている。また、指向特性の波形をみると、サイドローブが発生しているもののその大きさは約−１６ｄＢであり、スピーカー装置１の指向性はかなり高い。
【００２０】
図３ｎ）、ｏ）、ｐ）に示すように、０．８λ≦ｗのとき、半値角は約１８°以下で指向特性は８の字形となっている。また、指向特性の波形をみると、−８ｄＢ以上の大きなサイドローブがほぼ真横の方向に発生しており、スピーカー装置１の指向性は低い。
【００２１】
以上をまとめると、本実施例のスピーカー装置１は、ｗ＜０．３λのときには、指向性が低い。０．３λ≦ｗ＜０．８λのときには、指向性が高い。更に、０．４５λ≦ｗ＜０．７５λのときには、指向性がかなり高い。０．８λ≦ｗのときには、指向性が低い。
【００２２】
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、０．３λ≦ｗ＜０．８λは、０．２０４ｍ≦ｗ＜０．５４４ｍ、０．４５λ≦ｗ＜０．７５λは、０．３０６ｍ≦ｗ＜０．５１ｍに相当する。
【００２３】
本実施例のスピーカー装置１は、左右のスピーカーユニットの間隔ｗを０．２０４ｍ≦ｗ＜０．５４４ｍとすることを特徴とする。より好ましくは、０．３０６ｍ≦ｗ＜０．５１ｍとする。
【００２４】
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１０２とは、トーンゾイレ方式のスピーカーを構成する。同様に、リアスピーカーユニット１０３と１０４とは、トーンゾイレ方式のスピーカーを構成する。
【００２５】
一般にトーンゾイレ方式のスピーカーは、入力する音声信号の周波数により、指向性が変化する。左右のユニット間隔の略２倍の波長の音声信号を入力したときは、前後方向の音声信号は高めあい、左右方向の音声信号は打ち消しあうので、高い指向性を持つ。入力音声信号の周波数を更に高くすると、前後方向の指向特性は次第に鋭くなるが、左右方向の音圧（サイドローブ）は打ち消しが弱まるため音圧が上昇する。そして入力音声信号の周波数があがり、波長が左右のユニット間隔と同じとなる周波数に達すると、サイドローブも高めあうので、指向特性は４方向性となる。また左右のユニット間隔の略２倍の波長の音声信号から周波数を次第に低くしていくと、指向性は無指向性に近づいていく。
【００２６】
これに対し、本実施例のスピーカー装置では、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１０３とは、ダイポール方式のスピーカーを構成する。同様に、フロントスピーカーユニット１０２とリアスピーカーユニット１０４とは、ダイポール方式のスピーカーを構成する。そして、トーンゾイレ方式のスピーカーであるフロントスピーカーユニット１０１、１０２のサイドローブが、同じくトーンゾイレ方式のスピーカーであり、逆位相で駆動されているリアスピーカーユニット１０３、１０４のサイドローブと打ち消しあう。これにより、本実施例のスピーカー装置は、高い指向性を発揮する。また、出力する音声信号の波長が左右のユニット間隔の略２倍からある程度外れていても、高い指向性を発揮することができる。
【００２７】
また、本実施例のスピーカー装置１は、４つのスピーカーユニットを用いて高い指向性を発揮するとともに、横方向には２つのスピーカーユニットを略１／２波長の幅で並べるだけでよいので、従来のスピーカー装置に比べ、小型化が可能である。
[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４Ｂ１〜４Ｂｎを設けたものである。
【００２８】
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の配置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。
【００２９】
本実施例では、図４に示すように、前後方向に直交する左右方向に伸びる直線Ｘ１上で、中心に対し左右対称で幅をｗｎとする位置に振動板の中心が来るよう、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒを右側（図４の向かって右側）に、ロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｌを左側（図４の向かって左側）、振動板の向きを前方向として配置する。
【００３０】
また、直線Ｘ１と平行で後方向に距離ｄだけ離れた直線Ｘ２上で、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒとロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｌに対応する位置に、リアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒとリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｌとを、振動板の向きを後ろ方向として配置する。
【００３１】
フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒ、４Ｂｎｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒ、４Ｂｎｒｌ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。
【００３２】
フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒ、４Ｂｎｆｌと、リアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒ、４Ｂｎｒｌとの間には遮蔽版４１を設ける。なお遮蔽版４１と、エンクロージャーとを兼ねた構造としてもよい。
【００３３】
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左右の間隔ｗｎ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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４Ｂ１ｆｒ、４Ｂ１ｆｌ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４Ｂ１ｒｒ、４Ｂ１ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ１ｆｒ、４Ｂ１ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ１ｒｒ、４Ｂ１ｒｌとの左右の間隔ｗ１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。
【００３７】
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４Ｂ２ｆｒ、４Ｂ２ｆｌ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４Ｂ２ｒｒ、４Ｂ２ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ２ｆｒ、４Ｂ２ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ２ｒｒ、４Ｂ２ｒｌとの左右の間隔ｗ２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。
【００３８】
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４Ｂ３ｆｒ、４Ｂ３ｆｌ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４Ｂ３ｒｒ、４Ｂ３ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ３ｆｒ、４Ｂ３ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ３ｒｒ、４Ｂ３ｒｌとの左右の間隔ｗ３を、１ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．１７ｍとする。
【００３９】
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４Ｂ４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４Ｂ４ｆｒ、４Ｂ４ｆｌ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４Ｂ４ｒｒ、４Ｂ４ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ４ｆｒ、４Ｂ４ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ４ｒｒ、４Ｂ４ｒｌとの左右の間隔ｗ４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。
【００４０】
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４Ｂ５ｆｒ、４Ｂ５ｆｌ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４Ｂ５ｒｒ、４Ｂ５ｒｌへは帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ５ｆｒ、４Ｂ５ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ５ｒｒ、４Ｂ５ｒｌとの左右の間隔ｗ５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。
【００４１】
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４Ｂ６ｆｒ、４Ｂ６ｆｌ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４Ｂ６ｒｒ、４Ｂ６ｒｌには帯域分割された音響信号の位相を反転させて供給する。また、フロントスピーカーユニット４Ｂ６ｆｒ、４Ｂ６ｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂ６ｒｒ、４Ｂ６ｒｌとの左右の間隔ｗ６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。
【００４２】
なお、各スピーカーユニットの間隔ｗｎは、正確にλｎ／２でなくとも、第１実施例と同様、０．３λｎ≦ｗｎ＜０．８λｎであれば、効果を奏する。より好ましくは、０．４５λｎ≦ｗｎ＜０．７５λｎであれば、より大きな効果を奏する。更に、各スピーカーユニットの相互の前後の間隔と左右の間隔とは、必ずしも同一でなくても、それぞれが前述の範囲であれば効果を奏する。
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。
【００４３】
本実施例のスピーカー装置４のｎ組のスピーカーセット４Ｂｎにおいて、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒとフロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｌ、リアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒと４Ｂｎｒｌとは、それぞれトーンゾイレ方式のスピーカーを構成する。
【００４４】
またフロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒとリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒ、フロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｌとリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｌとは、それぞれダイポール方式のスピーカーを構成する。これにより、第１実施例と同様、トーンゾイレ方式のスピーカーであるフロントスピーカーユニット４Ｂｎｆｒ、４Ｂｎｆｌのサイドローブが、同じくトーンゾイレ方式のスピーカーであり、逆位相で駆動されているリアスピーカーユニット４Ｂｎｒｒ、４Ｂｎｒｌのサイドローブと打ち消しあい、ある程度広い周波数帯域において指向性を高くすることができる。
【００４５】
これにより、ひとつのスピーカーセットの受け持つ周波数帯域を拡大できるため、スピーカーセットの数を減らすことができ、装置を小型化することができる。
【００４６】
また、本実施例のスピーカー装置４におけるスピーカーセットは、第１実施例と同様、４つのスピーカーユニットを用いて高い指向性を発揮するとともに、横方向には２つのスピーカーユニットを略１／２波長の幅で並べるだけでよいので、従来のスピーカー装置に比べ、小型化が可能である。
【００４７】
また、それぞれのスピーカーセットが適切な周波数帯域の出力を担うので、じゅうぶんに高い指向性を持つ。更に、左右の間隔を変えた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。
【００４８】
[第３実施例]
＜構成＞
第１実施例において、スピーカーユニットを駆動する周波数帯域の中心周波数をｆ、波長をλとしたとき、前述のように、左右のスピーカーユニットの間隔ｗを、おおよそλ／２に設定した場合に高い指向性を得ることができる。しかしながら、その周波数の奇数倍の周波数の音響信号に対しても、指向性方向から９０度方向の音圧が打ち消され、前後方向の音響信号は高めあうので、やはり高い指向性が得られる。
【００４９】
前後のスピーカーユニットの間隔をλ／２とした第１実施例のスピーカー装置１に、周波数ｆの偶数倍、奇数倍の音響信号を入力したときの指向特性の例を、図６に示す。図６ａ）は周波数ｆの２倍の周波数の音響信号をスピーカー装置１に入力したときの指向特性の例である。図６ｂ）は周波数ｆの３倍の周波数の音響信号をスピーカー装置１に入力したときの指向特性の例である。図６ｃ）は周波数ｆの４倍の周波数の音響信号をスピーカー装置１に入力したときの指向特性の例である。図６ｄ）は周波数ｆの５倍の周波数の音響信号をスピーカー装置１に入力したときの指向特性の例である。
図６ｂ）、ｄ）からわかるように、第１実施例のスピーカー装置１は、周波数ｆの３倍、５倍の周波数の音響信号に対して指向性は高いが、図６ａ）、ｃ）からわかるように、周波数ｆの２倍及び４倍の周波数に対しては、指向性は低い。
【００５０】
一方、一般に比較的高い周波数の音響信号に対しては、スピーカーユニットの口径と波長が近づくので、スピーカーユニット自体の指向性が高くなることが知られている。図７に、スピーカーユニットに異なる周波数の音響信号を入力した時の指向特性の例を示す。図７ａ）は、２ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、スピーカーユニットの前方には、出力の音圧が最大の音圧の１／２となる部分が存在しないため、半値角は存在しない。図７ｂ）は、２．８３ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、半値角は約５７°である。図７ｃ）は、４ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、半値角は約３６°である。図７ｄ）は、５．６６ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、半値角は約２５°である。図７ｅ）は、８ｋＨｚの周波数の音響信号を入力したときの指向特性の例で、半値角は約１７°である。図７から、入力する音響信号の周波数が高くなるほど、指向性が高くなることがわかる。また、スピーカーユニットの指向性は、半値角が６０°よりも小さければ、聴感上指向性が高いと感じられる。したがって、図７の例のスピーカーユニットは、２．８３ｋＨｚ以上の周波数の音響信号を入力したとき、高い指向性を示す。
【００５１】
同一の指向性を持った音源が多数配列されている場合の総合の指向性は、各音源の指向性と、これらの音源を点音源に置き換えた場合の配置による指向性との積で与えられることが知られている。そこで第３実施例では、第２実施例のスピーカー装置に、音響信号の周波数２ｍｆに対してスピーカーユニットの指向特性の半値角が６０°以下となる（ただしｍは２以上の整数）とき、帯域分割部から、（２ｍ−１）ｆ以上の周波数の音響信号も重ねて出力するものとする。
【００５２】
これにより、周波数（２ｍ−１）ｆの音響信号に対しては、ダイポール方式の配置により高い指向性が得られ、周波数２ｍｆ以上の音響信号に対しては、スピーカーユニット自体の指向性が高くなるので、（２ｍ−１）ｆ以上の周波数の音響信号すべてについて高い指向性を得ることができる。
【００５３】
第３実施例のスピーカー装置の具体的な構成を説明する。第３実施例は、第２実施例のｎ組のスピーカーセットに対し、帯域分割部から、それぞれの中心周波数を中心として周波数分割した周波数帯域の音響信号に加え、それぞれの中心周波数の（２ｍ−１）倍以上の周波数の音響信号も重ねて出力するスピーカー装置の例である。帯域分割部以外の構成は第２実施例と同一であり説明を省略する。
【００５４】
以下、ｎ＝５とした例を説明する。図８は本発明のスピーカー装置の第３実施例のスピーカー装置８を示す斜視図であり、スピーカーユニットの構成、配置は図４に示した第２実施例のスピーカー装置４と同様であるので、説明を省略する。本実施例のスピーカーユニットは、図７に示す指向特性を有するものとする。
【００５５】
図９は、スピーカー装置８のブロック構成図である。図９に示すように、スピーカー装置８は、第１帯域用スピーカーセット８Ｂ１、第２帯域用スピーカーセット８Ｂ２、第３帯域用スピーカーセット８Ｂ３、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ４、第５帯域用スピーカーセット８Ｂ５の、５組のスピーカーセット８Ｂｎを備えている。
【００５６】
入力部９０は、入力された音響信号を帯域分割部９１に送る。帯域分割部９１は、５組のＢＰＦ９１１〜９１５を備えている。
【００５７】
図１０ａ）に、ＢＰＦ９１１が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１１は、周波数５００Ｈｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００１を、第１帯域用スピーカーセット８Ｂ１の供給部９２１へ出力する。
【００５８】
いま、スピーカーセット８Ｂ１に供給する音響信号の中心周波数５００Ｈｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、２ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ａ）からわかるように、２ｋＨｚの音響信号に対しては、半値角は前方には存在しない。一方、ｍ＝３のとき、５００Ｈｚの２ｍ倍の周波数は３ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ｂ）からわかるように２．８３ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約５７°である。３ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角はこれより小さいから、５００Ｈｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝３以上のときであることがわかる。
【００５９】
そこで、スピーカーセット８Ｂ１に対しては、ｍ＝３として、５００Ｈｚの（２ｍ−１）倍、すなわち５倍である２．５ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００６０】
したがって、ＢＰＦ９１１は、周波数５００Ｈｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００１に加え、中心周波数５００Ｈｚの５倍である２．５ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１００２も、第１帯域用スピーカーセット８Ｂ１の供給部９２１へ出力する。
【００６１】
供給部９２１は、フロントスピーカーユニット８Ｂ１ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ１ｆｌへは、出力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８Ｂ１ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ１ｆｌへは、出力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８Ｂ１ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ１ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ１ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ１ｒｌとの間隔ｗ１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。
【００６２】
図１０ｂ）に、ＢＰＦ９１２が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１２は、ＢＰＦ９１１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１００３を、第２帯域用スピーカーセット８Ｂ２の供給部９２２へ出力する。
【００６３】
いま、スピーカーセット８Ｂ２に供給する音響信号の中心周波数７０７Ｈｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、２．８ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、前述のように、２．８ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約５７°であり、６０°より小さいから、７０７Ｈｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝２以上のときであることがわかる。
【００６４】
そこで、スピーカーセット８Ｂ２に対しては、ｍ＝２として、７０７Ｈｚの（２ｍ−１）倍、すなわち３倍である２．１ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００６５】
したがって、ＢＰＦ９１２は、周波数７０７Ｈｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００３に加え、中心周波数７０７Ｈｚの３倍である２．１ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１００４も、第２帯域用スピーカーセット８Ｂ２の供給部９２２へ出力する。
【００６６】
供給部９２２は、フロントスピーカーユニット８Ｂ２ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ２ｆｌへは、出力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８Ｂ２ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ２ｒｌへは、出力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８Ｂ２ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ２ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ２ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ２ｒｌとの間隔ｗ２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。
【００６７】
図１０ｃ）に、ＢＰＦ９１３が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１３は、ＢＰＦ９１２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１００５を、第３帯域用スピーカーセット８Ｂ３の供給部９２３へ出力する。
【００６８】
いま、スピーカーセット８Ｂ３に供給する音響信号の中心周波数１ｋＨｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、４ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ｃ）からわかるように４ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約３６°であり、６０°より小さいから、１ｋＨｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝２以上のときであることがわかる。
【００６９】
そこで、スピーカーセット８Ｂ３に対しては、ｍ＝２として、１ｋＨｚの（２ｍ−１）倍、すなわち３倍である３ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００７０】
したがって、ＢＰＦ９１３は、周波数１ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００５に加え、中心周波数１ｋＨｚの３倍である３ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１００６も、第３帯域用スピーカーセット８Ｂ３の供給部９２３へ出力する。
【００７１】
供給部９２３は、フロントスピーカーユニット８Ｂ３ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ３ｆｌへは、出力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８Ｂ３ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ３ｒｌへは、出力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８Ｂ３ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ３ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ３ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ３ｒｌとの間隔ｗ３を、１ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．１７ｍとする。
【００７２】
図１０ｄ）に、ＢＰＦ９１４が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１４は、ＢＰＦ９１３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１００７を、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ４の供給部９２４へ出力する。
【００７３】
いま、スピーカーセット８Ｂ４に供給する音響信号の中心周波数１．４ｋＨｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、５．６ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ｄ）からわかるように５．６ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約２５°であり、６０°より小さいから、１．４ｋＨｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝２以上のときであることがわかる。
【００７４】
そこで、スピーカーセット８Ｂ４に対しては、ｍ＝２として、１．４ｋＨｚの（２ｍ−１）倍、すなわち３倍である４．２ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００７５】
したがって、ＢＰＦ９１４は、周波数１．４ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００７に加え、中心周波数１．４ｋＨｚの３倍である４．２ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１００８も、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ４の供給部９２４へ出力する。
【００７６】
供給部９２４は、フロントスピーカーユニット８Ｂ４ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ４ｆｌへは、出力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８Ｂ４ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ４ｒｌへは、出力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８Ｂ４ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ４ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ４ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ４ｒｌとの間隔ｗ４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。
【００７７】
図１０ｅ）に、ＢＰＦ９１５が出力する音響信号の周波数特性を示す。ＢＰＦ９１５は、ＢＰＦ９１４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１００９を、第５帯域用スピーカーセット８Ｂ５の供給部９２５へ出力する。
【００７８】
いま、スピーカーセット８Ｂ５に供給する音響信号の中心周波数２ｋＨｚの偶数倍（２ｍ、ただしｍは２以上の整数）の周波数は、ｍ＝２のとき、８ｋＨｚである。本実施例のスピーカーユニットは、図７ｅ）からわかるように８ｋＨｚの周波数の音響信号に対する指向特性の半値角は約１７°であり、６０°より小さいから、２ｋＨｚの２ｍ倍の周波数の音響信号に対する指向特性の半値角が６０°よりも小さいのは、ｍ＝２以上のときであることがわかる。
【００７９】
そこで、スピーカーセット８Ｂ５に対しては、ｍ＝２として、２ｋＨｚの（２ｍ−１）倍、すなわち３倍である６ｋＨｚ以上の周波数の音響信号も出力するものとする。
【００８０】
したがって、ＢＰＦ９１５は、周波数２ｋＨｚを中心とした周波数帯域の音響信号１００９に加え、中心周波数２ｋＨｚの３倍である６ｋＨｚ以上の周波数帯域の音響信号１０１０も、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ５の供給部９２５へ出力する。
【００８１】
供給部９２５は、フロントスピーカーユニット８Ｂ５ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ５ｆｌへは、出力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８Ｂ５ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ５ｒｌへは、出力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８Ｂ５ｆｒとフロントスピーカーユニット８Ｂ５ｆｌ、リアスピーカーユニット８Ｂ５ｒｒとリアスピーカーユニット８Ｂ５ｒｌの間隔ｗ５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。
【００８２】
スピーカー装置８において、第１帯域用スピーカーセット８Ｂ１、第２帯域用スピーカーセット８Ｂ２、第３帯域用スピーカーセット８Ｂ３、第４帯域用スピーカーセット８Ｂ４、第５帯域用スピーカーセット８Ｂ５は、それぞれ中心周波数の近傍の音響信号に対しては、トーンゾイレ方式の配置により、第２実施例と同様の高い指向性を示す。また、それぞれ中心周波数の（２ｍ−１）倍の音響信号に対しても、図６に示すように高い指向性を示す。更に、中心周波数の（２ｍ）倍以上の周波数の音響信号に対しては、スピーカーユニット自体が高い指向性を持つ。したがって、それぞれのスピーカーセットは、中心周波数の近傍の音響信号に加えて、中心周波数の（２ｍ−１）倍以上の音響信号を入力しても、高い指向性を示す。
【００８３】
本実施例のスピーカー装置８は、第２実施例と同様、それぞれのスピーカーセットが適切な周波数帯域の出力を担うので、じゅうぶんに高い指向性を持つ。更に、左右の間隔を変えた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。
【００８４】
また、本実施例のスピーカー装置８におけるスピーカーセットは、第１実施例や第２実施例と同様、４つのスピーカーユニットを用いて高い指向性を発揮するとともに、横方向には２つのスピーカーユニットを略１／２波長の幅で並べるだけでよいので、従来のスピーカー装置に比べ、小型化が可能である。
【００８５】
更に本実施例のスピーカー装置８は、高域の音響信号を複数のスピーカーセットで並列に出力することができるので、高域を担うスピーカーセットを減らすことができる。例えば、本実施例のスピーカー装置８は、第２実施例のスピーカー装置４に比べ、第６帯域用スピーカーセットを省略している。しかしながら、第２実施例の第６帯域用スピーカーセットで出力していた周波数帯域の音響信号は、本実施例では他のスピーカーセットから出力している。図１０ｆ）に、ＢＰＦ９１１〜９１５が出力する音響信号の周波数特性を重ねて示す。ＢＰＦ９１１〜９１５が出力する音響信号は、周波数帯域の全体をカバーしているので、本実施例のスピーカー装置８は第２実施例のスピーカー装置４と同様の周波数帯域の音響信号を出力することができる。このように、本実施例のスピーカー装置８は、スピーカーセットの数を減らすことができ、小型化が可能である。
【００８６】
なお、スピーカーセットが並列的に駆動される高い周波数帯域では、それ以外の帯域に比較して音圧が上昇するため、あらかじめスピーカーの高域特性を調整しておくか、高域減衰器等で調節すると好適である。また、スピーカーユニットは、出力する音響信号の周波数が高域になるほど指向性が鋭くなるため、たとえばすべて或いは一部のスピーカーユニットに、カットオフ周波数４ｋＨｚ程度のＬＰＦ(Low Pass Filter）を直列に挿入するなどして、これを軽減しても良い。
【００８７】
また、各スピーカーユニットの間隔ｗｎは、正確にλｎ／２でなくとも、第１、第２実施例と同様、０．３λｎ≦ｗｎ＜０．８λｎであれば、効果を奏する。より好ましくは、０．４５λｎ≦ｗｎ＜０．７５λｎであれば、より大きな効果を奏する。また、中心周波数の奇数倍の周波数帯域の音響信号は、すべてのスピーカーセットで出力しなくとも、高域の音響信号が必要なだけ得られるよう一部の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。
【符号の説明】
【００８８】
１、４、８ スピーカー装置
２０、５０、９０ 入力部
５１、５１ｎ、９１、９１ｎ 帯域分割部
２１、５２ｎ、９２ｎ 供給部
４Ｂｎ、８Ｂｎ スピーカーセット
１０１、１０２、４Ｂｎｆｒ、４Ｂｎｆｌ、８Ｂｎｆｒ、８Ｂｎｆｌ
フロントスピーカーユニット
１０３、１０４、４Ｂｎｒｒ、４Ｂｎｒｌ、８Ｂｎｒｒ、８Ｂｎｒｌ
リアスピーカーユニット
１０５、４１、８１ 遮蔽板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音響信号を周波数分割して、周波数ｆを中心とした周波数帯域の音響信号と、（２ｍ−１）ｆ以上（ｍは２以上の整数）の周波数帯域の音響信号とを出力する帯域分割部と、
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に向けたスピーカーユニットであって、前記周波数ｆの音響信号の波長をλとしたとき、前記所定の方向に直交する方向に前記第１のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を０．３λ以上０．８λ未満の距離ｗで離間させた第２のスピーカーユニットと、
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、前記所定の方向と反対の方向に前記第１のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を所定の距離ｄで離間させた第３のスピーカーユニットと、
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、前記所定の方向と反対の方向に前記第２のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を前記所定の距離ｄで離間させた第４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及び第２のスピーカーユニットと、前記第３のスピーカーユニット及び第４のスピーカーユニットとの間に設けられた遮蔽板と、
前記第１のスピーカーユニット及び前記第２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同位相で供給するとともに、前記第３のスピーカーユニット及び前記第４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及び前記第２のスピーカーユニットへ出力する音響信号の位相と逆の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２】
前記ｍは、
周波数２ｍｆの音響信号に対する前記第１、第２、第３及び第４のスピーカーユニットの周波数特性の半値角が６０°以下となるｍである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】
前記距離ｗを
０．４５λ以上０．７５λ未満とした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】
前記第１、第２、第３及び第４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１、２または３に記載のスピーカー装置。
【請求項１】
入力された音響信号を周波数分割して、周波数ｆを中心とした周波数帯域の音響信号と、（２ｍ−１）ｆ以上（ｍは２以上の整数）の周波数帯域の音響信号とを出力する帯域分割部と、
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に向けたスピーカーユニットであって、前記周波数ｆの音響信号の波長をλとしたとき、前記所定の方向に直交する方向に前記第１のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を０．３λ以上０．８λ未満の距離ｗで離間させた第２のスピーカーユニットと、
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、前記所定の方向と反対の方向に前記第１のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を所定の距離ｄで離間させた第３のスピーカーユニットと、
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、前記所定の方向と反対の方向に前記第２のスピーカーユニットとの振動板の中心の間隔を前記所定の距離ｄで離間させた第４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及び第２のスピーカーユニットと、前記第３のスピーカーユニット及び第４のスピーカーユニットとの間に設けられた遮蔽板と、
前記第１のスピーカーユニット及び前記第２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同位相で供給するとともに、前記第３のスピーカーユニット及び前記第４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及び前記第２のスピーカーユニットへ出力する音響信号の位相と逆の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２】
前記ｍは、
周波数２ｍｆの音響信号に対する前記第１、第２、第３及び第４のスピーカーユニットの周波数特性の半値角が６０°以下となるｍである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】
前記距離ｗを
０．４５λ以上０．７５λ未満とした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】
前記第１、第２、第３及び第４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１、２または３に記載のスピーカー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７７９７７（Ｐ２０１３−７７９７７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６５３６（Ｐ２０１１−２１６５３６）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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