スピーカ装置
【課題】再生領域を自由に設定でき、適正な音量の音声を出力できるスピーカ装置を提供する。
【解決手段】スピーカ装置１は、１つの振動板２６に対して複数の振動子２５を設けており、操作部２７で受け付けた設定に基づいて音波を発生する領域を設定する。また、スピーカ装置１は、音声再生領域Ｐの周囲に、振動しない領域（非振動領域）Ｕを設定して、音声再生領域Ｐのみが振動するように設定する。これにより、スピーカ装置１では、１つの振動板２６に複数の音声再生領域（振動領域）Ｐを設定できるので、設定の自由度が高くなる。また、音声再生領域Ｐ内の振動子２５を１つだけ振動させることも、複数の振動子２５に音波が広がるように遅延を与えて振動させることも可能である。そのため、所望の音声を確実に再生することができる。
【解決手段】スピーカ装置１は、１つの振動板２６に対して複数の振動子２５を設けており、操作部２７で受け付けた設定に基づいて音波を発生する領域を設定する。また、スピーカ装置１は、音声再生領域Ｐの周囲に、振動しない領域（非振動領域）Ｕを設定して、音声再生領域Ｐのみが振動するように設定する。これにより、スピーカ装置１では、１つの振動板２６に複数の音声再生領域（振動領域）Ｐを設定できるので、設定の自由度が高くなる。また、音声再生領域Ｐ内の振動子２５を１つだけ振動させることも、複数の振動子２５に音波が広がるように遅延を与えて振動させることも可能である。そのため、所望の音声を確実に再生することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１枚の振動板に対向配置された複数の振動手段を制御して、１つまたは複数の音波を発生できるスピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一筐体でありながらサラウンド音場を生成できるアレイスピーカ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載のアレイスピーカ装置は、視聴者前方に置いたスピーカのみで横や前後の音場の広がりを表現できるシステムなので、フロントサラウンドシステムとも呼ばれ、上記のように単一筐体なので、複数のスピーカの設置や配線が不要であり、容易に設置できる。
【０００３】
図１は、アレイスピーカの原理及びアレイスピーカ装置が生成するサラウンド音場を示す図である。特許文献１に記載のアレイスピーカ装置は、遅延アレイの原理に基づいて動作する。図１（Ａ）に示すように、線状や面状に配した複数のスピーカユニットＳＰａ〜ＳＰｅに、スピーカユニットＳＰａ’〜ＳＰｅ’から同時に音声を放音したように、同じ音響信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて入力することで、音声が空間上のある一点Ｆを焦点として同時に到達し、また、焦点周辺の音響エネルギーが同相加算により強められて、焦点方向への強い指向性を有する音声ビームを作り出すことができる。この技術を遅延アレイと称する。アレイスピーカ装置では、アレイスピーカを構成するスピーカユニットや各スピーカユニットから音声を放音する空間が略線形系なので、各スピーカユニットに対して、マルチチャンネルの音声ビームを生成するための音声信号を重畳して出力することが可能である。アレイスピーカ装置１は、図１（Ｂ）に示すように、複数の（マルチチャンネルの）音声ビームを同時に出力し、壁に反射させて仮想音源を生成することで、モニタ３に表示させた動画に応じたサラウンド音場を聴取者Ｈの周囲に生成する。
【０００４】
アレイスピーカ装置は、上記のように音声ビームを出力する機能だけでなく、複数のスピーカを高音域再生領域、中音域再生領域、及び低音域再生領域に分割して、音声ソースの種類に応じて各スピーカの再生担当音域を変更して音声ソースを再生することも可能である（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００６−２３８１５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１３０３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の一般的なスピーカユニットは、再生を受け持つ帯域に応じて、再生する音域が低いほど、口径（振動板のサイズ）が大きい。
【０００６】
これに対して、特許文献２に記載の発明では、受け持つ再生帯域に応じて、再生する音域が低いほど、その音域を再生するスピーカ数が多くなるように、つまり再生する面積が大きくなるように構成されている。
【０００７】
しかしながら、各スピーカは、仕切り板によって周囲を囲まれて、振動板が一定サイズに設定されている。そのため、再生領域の設定によっては、再生音がうまく合成されずに、所望の再生音が得られなかったり音量が小さかったりすることがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、独立した振動領域を自由に設定でき、適切な振動面積を実現する構成により、適正な音量の音声を出力できるスピーカ装置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】
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１０】
（１）入力された音声信号に応じて振動する複数の振動手段と、
前記複数の振動手段が対向して配列され、これら振動手段の振動に応じた音波を発生する１つの振動板と、
前記複数の振動手段のいずれに音声信号を入力するかの設定を受け付ける操作手段と、
前記操作手段が受け付けた設定に基づいて選択した振動手段のみが音声信号を入力されると振動するように制御する振動制御手段と、
前記選択した振動手段の周囲の複数の振動手段を制動するように設定する領域設定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成においては、スピーカ装置は、操作手段で受け付けた設定に基づいて複数の振動手段を選択し、これら選択した振動手段に音声信号を入力する。また、選択した振動手段の周囲の振動手段を制動させて、それらが対向する部分の振動板が振動しないように設定する。したがって、１つの振動板に、入力された音声信号により振動する部分と、その周囲の振動せずに静止する部分と、を設けることができ、操作手段における設定に応じて、１つの振動板に１つまたは複数のスピーカを自由に形成できる。
【００１２】
（２）前記振動制御手段は、空間上に設定した中心点から音の波紋が広がる状態をシミュレートして、同じ音声信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて、前記選択した振動手段に入力するとともに、前記中心点に近い振動手段ほど、前記入力する音声信号のゲインを高く設定することを特徴とする。
【００１３】
この構成においては、空間上に設定した中心点から音の波紋が広がる状態をシミュレートして、音声信号を入力して振動させる振動手段に、同じ音声信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて入力するとともに、前記中心点に近い振動手段ほど、入力する音声信号のゲインを高く設定する。したがって、中心点の振幅が最大となるように振動板を振動させることができ、太鼓と同様の振動形態となり、球面波に近い自然な音波を発生できる。
【００１４】
（３）前記領域設定手段は、前記選択した振動手段の周囲の複数の振動手段を、前記振動板から離間した状態に設定し、さらにこれら離間した状態の振動手段の周囲の複数の振動手段を、前記振動板に当接した状態に設定することを特徴とする。
【００１５】
この構成においては、選択された特定の振動手段のみが音声信号が入力されると振動し、選択した振動手段の周囲の複数の振動手段が振動板から離間した状態で、さらにこれら離間した状態の振動手段の周囲の複数の振動手段が振動板に当接した状態である。この場合、独立した振動領域の中心部にのみ振動手段で振動を与えることができる。したがって、振動手段の中心部を振動させることで、波紋が広がるように振動手段を振動させることができるので、自然な音波を発生することが可能となる。
【００１６】
（４）前記振動制御手段は、前記操作手段が受け付けた設定に基づいて、前記選択した振動手段の全部または一部に音声信号を分配し、これらの振動手段が振動するタイミングを制御して、前記振動板から音声ビームを出力させることを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、分配された音声信号に応じて、選択した振動手段が振動するタイミングを制御して、振動板から音声ビームを出力させる。したがって、スピーカ装置に複数の音声ビームを出力するように設定することで、サラウンド音場を生成可能となり、用途をさらに広げることができる。
【発明の効果】
【００１８】
１つの振動板に、入力された音声信号により振動する部分と、その周囲の振動せずに静止する部分と、を設けることができ、操作手段における設定に応じて、１つの振動板に１つまたは複数のスピーカを自由に形成でき、適切な振動面積を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は、スピーカユニットの概略の構成図であり、（Ａ）はマトリクス状に振動子を配置した場合で、（Ｂ）は（Ａ）に示したスピーカユニットのＡ−Ａ断面図であり、（Ｃ）はハニカム状に振動子を配置した場合で、（Ｄ）は（Ｃ）に示したスピーカユニットのＢ−Ｂ断面図である。
【００２０】
まず、スピーカ装置１の動作の概略を説明する。スピーカ装置１のスピーカユニット２４は、図２に示すように、１枚の振動板２６に対向して、Ｎ個（図２（Ａ）には８１個、図２（Ｃ）には８５個の場合を示している。）の振動子２５−１〜２５−Ｎ（以下、これらを総称して振動子２５と称する。）が一定間隔でマトリクス状やハニカム状に配置されている。各振動子の周囲には、格子状に仕切るものは取り付けられていない。ユーザは、操作部２７を操作することで、スピーカユニット２４に対して１つまたは複数の音声再生領域（振動領域）Ｐを設定でき、通常のスピーカユニットとしても、音声ビームを出力するサラウンドスピーカユニットとしても使用できる。スピーカ装置１は、操作部２７で受け付けたユーザの設定に基づいて、１つまたは複数の振動子２５から成る音声再生領域Ｐを１つまたは複数設定し、この領域内の１つまたは複数の振動子に音声信号を入力する。また、スピーカ装置１は、図２（Ａ），（Ｃ）に示すように音声再生領域Ｐの周囲を非振動領域Ｕに設定し、この非振動領域Ｕ内の振動子２５を静止させるか、または振動を打ち消す動作を行うように設定する。
【００２１】
例えば、各振動子２５は振動板２６に接続（接着）しておき、図２（Ａ）において音声再生領域Ｐ１内の白色の振動子（図２（Ｂ）では３番目〜７番目の振動子）を、音声信号を入力することで振動するように設定する。また、図２（Ａ）において非振動領域Ｕ１内の黒色の振動子（図２（Ｂ）では２，８番目の振動子）を静止させる（制動する）。また、図２（Ａ）において非振動領域Ｕ１の周囲のハッチングした振動子（図２（Ｂ）では１，９番目の振動子）は、音声信号を入力しないようにするか、または静止するように設定する。
【００２２】
または、例えば、各振動子２５を振動板２６と接続せずに接離可能にしておき、図２（Ｃ）において音声再生領域Ｐ２〜Ｐ５内の格子模様の振動子（図２（Ｄ）では３，７番目の振動子）を、音声信号を入力することで振動するように設定する。また、図２（Ｃ）において音声再生領域Ｐ内の白色の振動子（図２（Ｄ）では２，４，６，８番目の振動子）を振動板２６から離れた状態で静止させる。また、図２（Ｃ）において非振動領域Ｕ２内の黒色の振動子（図２（Ｄ）では１，５，９番目の振動子）を静止させる（制動する）。また、図２（Ｃ）において非振動領域Ｕ２の周囲のハッチングした振動子は、音声信号を入力しないようにするか、または静止するように設定する。
【００２３】
スピーカ装置１は、音声信号が入力されると、スピーカユニット２４に設定された音声再生領域Ｐ内の振動子２５がこの音声信号に応じて振動し、この振動は振動板２６に伝搬して音波が発生することで、音声が放音される。
【００２４】
このとき、音声再生領域Ｐの周囲は、非振動領域Ｕに設定されているので、音声再生領域Ｐ内の振動子の振動が、音声再生領域Ｐの外へ伝搬しないように枠の役目を果たす。
【００２５】
例えば、図２（Ａ）に示すスピーカユニット２４Ａのように、１つの音声再生領域Ｐ１及び非振動領域Ｕ１が設定されている場合には、大口径の１つのスピーカとして音声信号を出力する。また、図２（Ｃ）に示すスピーカユニット２４Ｂのように、４つの音声再生領域Ｐ２〜Ｐ５及び非振動領域Ｕ２が設定されている場合には、４つのスピーカとして音声信号を出力する。
【００２６】
図３は、振動子の概略構成を示す断面図である。図３（Ａ）は動電（ダイナミック）形、図３（Ｂ）は圧電形、図３（Ｃ）は磁歪形、及び図３（Ｄ）は静電（コンデンサ）形の振動子である。図３（Ａ）〜（Ｃ）に示した振動子はそれぞれ振動子固定部２８（２８Ａ〜２８Ｃ）に固定されている。
【００２７】
スピーカユニット２４の振動子２５には、動電（ダイナミック）形、圧電形、磁歪形、及び静電（コンデンサ）形が適用できる。また、図示していないが、電磁形等の振動子も適用可能である。
【００２８】
動電形の振動子２５Ａは、ポールピース４０、磁石４１、プレート４２、ボビン４３、及びボイスコイル４４を備えており、通常のスピーカユニットと同様に構成されており、ボビン４３の端部が振動板２６Ａに接続（接着）されている。ボイスコイル４４に音声信号を入力すると振動子２５Ａが振動して、この振動が振動板２６Ａに伝搬する。一方、ボイスコイル４４に一定の直流電流を流すか、またはボイスコイル４４を短絡すると、振動子２５Ａを静止することができる。また、音声再生領域Ｐの振動子２５Ａに入力した音声信号と逆相の音声信号をボイスコイル４４に入力することで、振動を打ち消すことが可能である。
【００２９】
圧電形の振動子２５Ｂは、金属板５１、圧電素子５２、電極５３、及びロッド５４を備えており、金属板５１にはリード線５５が、電極５３にはリード線５６が、それぞれ半田付けされている。ロッド５４の端部は振動板２６Ｂに接続（接着）されている。リード線５５，５６間に音声信号を入力すると圧電素子５２が伸縮して振動子２５Ｂが振動して、この振動がロッド５４を介して振動板２６Ｂに伝搬する。一方、リード線５５，５６間に一定の直流電流を流すか、または、最初からロッド５４が振動板２６Ｂに当接した状態の場合には、リード線５５，５６間に電流を流さないようにすることで、振動板２６Ｂを静止させることができる。
【００３０】
磁歪形の振動子２５Ｃは、ヨーク６０、磁歪素子６１、コイル６２、磁石６３、及びロッド６４を備えており、磁歪素子６１の周囲にはコイル６２が巻き付けられている。ロッド６４の端部は振動板２６Ｃに接続（接着）されている。コイル６２に音声信号を入力すると磁歪素子６１が伸縮して振動子２５Ｃが振動して、この振動が振動板２６Ｃに伝搬する。一方、コイル６２に一定の直流電流を流すか、または、最初から振動伝達部材５４が振動板２６Ｂに当接した状態の場合には、コイル６２に電流を流さないようにすることで、振動板２６Ｂを静止させることができる。
【００３１】
ここで、振動子２５Ｂ、振動子２５Ｃは、上記のようにロッド５４・６４が振動板２６Ｂ・２６Ｃに必ずしも接続（接着）されている必要はなく、図３（Ａ）の振動子２５Ｂ１、図３（Ｂ）の振動子２５Ｃ１のように、通常は離間しており、音声信号や制御信号か入力されると、振動板２６Ｂ・２６Ｃに当接するように構成しても良い。
【００３２】
静電形の振動子２５Ｄは、固定電極７１，７２、バイアス電源７３、電圧増幅器７４、及び入力端子７５を備えており、固定電極７１と７２の間に、不図示の絶縁板を介して振動板２６Ｄを配置している。入力端子７５から入力された音声信号は、電圧増幅器７４で増幅されて、この信号に応じた電圧が固定電極７１に印加されるとともに、電圧増幅器７４で位相の正負を反転して増幅されて、この信号に応じた電圧が固定電極７２に印加される。振動板２６Ｄには、バイアス電源７３からバイアス電圧が印加されており、固定電極７１，７２間の電位差に応じて発生した吸引力・反発力によって振動して、音波となる空気振動を発生する。一方、入力端子７５に一定の直流電流を流すと、振動板２６Ｄに対して固定電極７１，７２から一定の吸引力または反発力が発生して、振動板２６Ｄを静止させることができる。
【００３３】
続いて、スピーカ装置１の信号処理と制御処理について説明する。図４は、スピーカ装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３４】
図４に示すように、スピーカ装置１は、入力端子１１、デコーダ１３、領域設定部１５、振動制御部１７、加算器１９−１〜１９−Ｎ、Ｄ／Ａコンバータ２１−１〜２１−Ｎ、パワーアンプ２３−１〜２３−Ｎ、振動子２５−１〜２５−Ｎ及び振動板２６から成るスピーカユニット２４、操作部２７、表示部２９、記憶部３１、受信部３３、リモコン（操作部）２７Ｒ、並びに制御部３５を備えている。
【００３５】
入力端子１１は、不図示の外部オーディオ機器と接続され、この外部オーディオ機器が出力した（デジタル）オーディオ信号が入力される。
【００３６】
デコーダ１３は、入力端子１１から入力された（デジタル）オーディオ信号をデコードして、各チャンネルのオーディオ信号を振動制御部１７に出力する。例えば、デコーダ１３は、入力端子１１から入力されたのが、５ｃｈオーディオ信号の場合には、ＳＬｃｈ・Ｌｃｈ・Ｒｃｈ・ＳＲｃｈ・Ｃｃｈのオーディオ信号を振動制御部１７に出力する。
【００３７】
領域設定部１５は、操作部２７を操作してユーザが行った音声再生領域の設定に応じた制御信号を制御部３５が出力すると、この制御信号に基づいて、スピーカユニット２４の振動子２５−１〜２５−Ｎ及び振動制御部１７に制御信号を出力する。具体的には、音声再生領域の周囲に非振動領域が形成されるように、音声再生領域の周囲の振動子２５に対して停止信号を出力するか、または振動制御部１７に対して、音声再生領域の周囲の振動子２５が振動しないように設定する制御信号を出力する。
【００３８】
振動制御部１７は、領域設定部１５が出力した制御信号に基づいて、スピーカユニット２４が音声再生領域と、非振動領域を形成するように制御する。具体的な動作は後述する。
【００３９】
加算器１９−１〜１９−Ｎは、それぞれ振動制御部１７から出力されたオーディオ信号が複数ある場合には、これらを加算して出力する。
【００４０】
Ｄ／Ａコンバータ２１−１〜２１−Ｎは、加算器１９−１〜１９−Ｎが出力したデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換して出力する。
【００４１】
パワーアンプ２３−１〜２３−Ｎは、Ｄ／Ａコンバータ２１−１〜２１−Ｎが出力したアナログオーディオ信号を増幅して出力する。
【００４２】
振動子２５−１〜２５−Ｎは、パワーアンプ２３−１〜２３−Ｎが増幅したオーディオ信号に応じて振動する。また、振動子２５−１〜２５−Ｎは、領域設定部１５から制御信号（振動停止信号）が出力されると、パワーアンプからオーディオ信号が出力されていても振動しないように設定される。
【００４３】
振動板２６は、振動子２５−１〜２５−Ｎの振動が伝搬すると、その振動に応じた音波を発生する。
【００４４】
操作部２７及びリモコン（操作部）２７Ｒは、スピーカ装置１に対するスピーカの設定操作等を受け付けて、その操作に応じた信号を制御部３５に出力する。
【００４５】
表示部２９は、制御部３５から出力された制御信号に基づいてユーザに伝達する情報を表示する。
【００４６】
記憶部３１は、スピーカの設定パターン等を記憶しており、操作部２７で受け付けた操作に応じて、制御部３５からデータが読み出される。
【００４７】
受信部３３は、リモコン（操作部）２７Ｒが出力した信号を受信する。
【００４８】
制御部３５は、スピーカ装置１の各部を制御する。
【００４９】
スピーカ装置１は、上記の構成により、スピーカユニット２４に音声再生領域Ｐ及び非振動領域Ｕを設定して、任意のチャンネルの音声信号の音波を発生させることができる。
【００５０】
図５は、音声再生領域内の全振動子を振動させる方式を説明するための図であり、（Ａ）がスピーカユニットの正面図、（Ｂ）が（Ａ）に示したスピーカユニットのＡ−Ａ断面図、（Ｃ）がＡ−Ａ断面図における時間経過を説明するための図である。図６は、音声再生領域内の１つの振動子を振動させる方式を説明するための図であり、（Ａ）がスピーカユニットの正面図、（Ｂ），（Ｃ）が（Ａ）に示したスピーカユニットのＢ−Ｂ断面図である。
【００５１】
スピーカ装置１の振動制御部１７は、ユーザが操作部２７を操作して、音声再生領域Ｐの全振動子を振動させて音波を発生させる方式を選択した場合には、空間上に設定した中心点から音の波紋が広がる状態をシミュレートして、同じ音声信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて、選択した振動子に入力するとともに、中心点に近い振動子ほど、入力する音声信号のゲインを高く設定する。すなわち、振動制御部１７は、音声再生領域Ｐの中央の振動子（４段４列目）を中心として、音の波紋が円Ｒ１→円Ｒ２→円Ｒ３→円Ｒ４の順に広がる時間を計算する。そして、図５（Ａ）に示すように、１→２→３→４→５の順に各振動子に遅延時間を与えて同じ音声信号を入力する。具体的には、
１．まず、振動子２５（４段，４列）（以下、単に（４，４）と標記する。）に音声信号を入力する。
２．続いて、振動子２５（３，４）、振動子２５（４，３）、振動子２５（４，５）、振動子２５（５，４）に音声信号を入力する。
３．さらに、振動子２５（３，３）、振動子２５（３，５）、振動子２５（５，３）、振動子２５（５，５）に音声信号を入力する。
４．また、振動子２５（２，４）、振動子２５（４，２）、振動子２５（４，６）、振動子２５（６，４）に音声信号を入力する。
５．さらに、振動子２５（２，３）、振動子２５（２，５）、振動子２５（３，２）、振動子２５（３，６）、振動子２５（５，２）、振動子２５（５，６）、振動子２５（６，３）、振動子２５（６，５）に音声信号を入力する。
【００５２】
このとき、振動制御部１７は、各振動子に入力する音声信号のゲインを調整して、中央の振動子ほどゲインが高くなるように調整した音声信号を、各振動子に入力する。また、振動制御部１７は、音声再生領域Ｐ１の周囲に設定した非振動領域Ｕ１内の振動子を、振動板２６に当接した状態で静止するように制動する。
【００５３】
上記のように各振動子２５を動作させることで、図５（Ｃ）に示すように、時間がｔ１，ｔ２，ｔ３（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３）と経過するにつれて、振動板２６は同心球状に（呼吸球のように）変形させることができ、球面波に近い音波を発生する。
【００５４】
また、中心部と周辺部のタイミングは同期して、中心部に近いほど大振幅とすれば、図５（Ｂ）に示すように、振動板の独立した振動領域を例えば太鼓と同様の振動形態で振動させることができ、球面波に近い自然な音波を発生できる。
【００５５】
一方、スピーカ装置１の振動制御部１７は、ユーザが操作部２７を操作して、音声再生領域Ｐ１の１つの振動子を振動させて音波を発生させる方式を選択した場合には、音声再生領域Ｐ１の中央（４段４列目）の振動子のみに音声信号を入力する。
【００５６】
また、振動制御部１７及び領域設定部１５は、音声再生領域Ｐ１の中央（４段４列目）の振動子以外の全振動子に対向する振動板２６が自由に振動するように設定する。具体的には、振動子２５Ｂや振動子２５Ｃのように、振動板２６にロッドで振動を伝える構成で、振動板２６とロッドが接続（接着）されていない構成のときには、図６（Ｂ）に示すように、これらの振動子２５のロッドを振動板２６から離れた状態にする。また、音声再生領域Ｐ１の中央（４段４列目）の振動子は、振動板２６に振動を加えた後には、図６（Ｃ）に示すように、振動板２６から離れた状態となるように制御する。したがって、図６（Ｃ）に示すように、振動板２６を、振動子２５の伸縮方向に振動させることができる。
【００５７】
なお、振動板２６とロッドが接続（接着）された構成のときには、振動子２５Ｂ、２５Ｃを自由振動させることができないので、実現できない。一方、振動子２５Ａや振動子２５Ｄの場合には、振動子２５に信号を入力しないように設定して、これらの振動子から振動板２６に力が加わらず、自由振動するようにする。
【００５８】
これにより、音声再生領域Ｐ１の中央（４段４列目）の振動子のみに音声信号を入力すると、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、この振動子の振動のみが振動板２６に伝搬するので、振動板２６の中心部から波紋が広がるように振動させることができ、自然な音波を発生させることができる。
【００５９】
図７は、スピーカユニットをアレイスピーカとして動作させる場合を説明するための図である。次に、スピーカ装置１では、スピーカユニット２４から音声ビーム（音声ビーム）を出力することができる。例えば、図７（Ａ）に示すように、スピーカユニット２４Ｃの場合には、２段目、４段目、６段目、８段目の振動子のうち、２列目、４列目、６列目、８列目の振動子２５を選択する。これにより、一定間隔で配置された振動子を合計１６個選択したことになる。
【００６０】
続いて、振動制御部１７は、選択した振動子２５の周囲の振動子を含む領域を非振動領域Ｕに設定する。これにより、スピーカユニット２４Ｃは、１６個のスピーカを備えたアレイスピーカとみなすことができる。
【００６１】
振動制御部１７は、操作部２７で受け付けた操作に基づいて、音声ビームの出力方向を設定して、この出力方向に音声ビームを出力するように、前記の１６個のスピーカに分配する音声信号にそれぞれ所定の遅延時間を設定する。これにより、スピーカユニット２４Ｃは、図１に示したような音声ビームを出力することができる。
【００６２】
また、スピーカユニットＤのようにハニカム状に振動子を配置した構成の場合には、同様に、図７（Ｂ）に示すように一定間隔で配置された振動子を選択して、２７個のスピーカを備えたアレイスピーカとして、音声ビームを出力するように制御すると良い。このように制御することで、単一の振動板でありながら、各振動部分が他の振動部分の干渉を受けることが無いため、アレイスピーカの動作を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】アレイスピーカの原理及びアレイスピーカ装置が生成するサラウンド音場を示す図である。
【図２】スピーカユニットの概略の構成図である。
【図３】振動子の概略構成を示す断面図である。
【図４】スピーカ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】音声再生領域内の全振動子を振動させる方式を説明するための図である。
【図６】音声再生領域内の１つの振動子を振動させる方式を説明するための図である。
【図７】スピーカユニットをアレイスピーカとして動作させる場合を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…スピーカ装置 １１…入力端子 １３…デコーダ １５…領域設定部
１７…振動制御部 １９…加算器 ２１…Ｄ／Ａコンバータ ２３…パワーアンプ
２４…スピーカユニット ２５…振動子 ２６…振動板 ２７，２７Ｒ…操作部
２８…振動子固定部 ２９…表示部 ３１…記憶部 ３３…受信部 ３５…制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１枚の振動板に対向配置された複数の振動手段を制御して、１つまたは複数の音波を発生できるスピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一筐体でありながらサラウンド音場を生成できるアレイスピーカ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載のアレイスピーカ装置は、視聴者前方に置いたスピーカのみで横や前後の音場の広がりを表現できるシステムなので、フロントサラウンドシステムとも呼ばれ、上記のように単一筐体なので、複数のスピーカの設置や配線が不要であり、容易に設置できる。
【０００３】
図１は、アレイスピーカの原理及びアレイスピーカ装置が生成するサラウンド音場を示す図である。特許文献１に記載のアレイスピーカ装置は、遅延アレイの原理に基づいて動作する。図１（Ａ）に示すように、線状や面状に配した複数のスピーカユニットＳＰａ〜ＳＰｅに、スピーカユニットＳＰａ’〜ＳＰｅ’から同時に音声を放音したように、同じ音響信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて入力することで、音声が空間上のある一点Ｆを焦点として同時に到達し、また、焦点周辺の音響エネルギーが同相加算により強められて、焦点方向への強い指向性を有する音声ビームを作り出すことができる。この技術を遅延アレイと称する。アレイスピーカ装置では、アレイスピーカを構成するスピーカユニットや各スピーカユニットから音声を放音する空間が略線形系なので、各スピーカユニットに対して、マルチチャンネルの音声ビームを生成するための音声信号を重畳して出力することが可能である。アレイスピーカ装置１は、図１（Ｂ）に示すように、複数の（マルチチャンネルの）音声ビームを同時に出力し、壁に反射させて仮想音源を生成することで、モニタ３に表示させた動画に応じたサラウンド音場を聴取者Ｈの周囲に生成する。
【０００４】
アレイスピーカ装置は、上記のように音声ビームを出力する機能だけでなく、複数のスピーカを高音域再生領域、中音域再生領域、及び低音域再生領域に分割して、音声ソースの種類に応じて各スピーカの再生担当音域を変更して音声ソースを再生することも可能である（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００６−２３８１５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１３０３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の一般的なスピーカユニットは、再生を受け持つ帯域に応じて、再生する音域が低いほど、口径（振動板のサイズ）が大きい。
【０００６】
これに対して、特許文献２に記載の発明では、受け持つ再生帯域に応じて、再生する音域が低いほど、その音域を再生するスピーカ数が多くなるように、つまり再生する面積が大きくなるように構成されている。
【０００７】
しかしながら、各スピーカは、仕切り板によって周囲を囲まれて、振動板が一定サイズに設定されている。そのため、再生領域の設定によっては、再生音がうまく合成されずに、所望の再生音が得られなかったり音量が小さかったりすることがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、独立した振動領域を自由に設定でき、適切な振動面積を実現する構成により、適正な音量の音声を出力できるスピーカ装置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】
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１０】
（１）入力された音声信号に応じて振動する複数の振動手段と、
前記複数の振動手段が対向して配列され、これら振動手段の振動に応じた音波を発生する１つの振動板と、
前記複数の振動手段のいずれに音声信号を入力するかの設定を受け付ける操作手段と、
前記操作手段が受け付けた設定に基づいて選択した振動手段のみが音声信号を入力されると振動するように制御する振動制御手段と、
前記選択した振動手段の周囲の複数の振動手段を制動するように設定する領域設定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成においては、スピーカ装置は、操作手段で受け付けた設定に基づいて複数の振動手段を選択し、これら選択した振動手段に音声信号を入力する。また、選択した振動手段の周囲の振動手段を制動させて、それらが対向する部分の振動板が振動しないように設定する。したがって、１つの振動板に、入力された音声信号により振動する部分と、その周囲の振動せずに静止する部分と、を設けることができ、操作手段における設定に応じて、１つの振動板に１つまたは複数のスピーカを自由に形成できる。
【００１２】
（２）前記振動制御手段は、空間上に設定した中心点から音の波紋が広がる状態をシミュレートして、同じ音声信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて、前記選択した振動手段に入力するとともに、前記中心点に近い振動手段ほど、前記入力する音声信号のゲインを高く設定することを特徴とする。
【００１３】
この構成においては、空間上に設定した中心点から音の波紋が広がる状態をシミュレートして、音声信号を入力して振動させる振動手段に、同じ音声信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて入力するとともに、前記中心点に近い振動手段ほど、入力する音声信号のゲインを高く設定する。したがって、中心点の振幅が最大となるように振動板を振動させることができ、太鼓と同様の振動形態となり、球面波に近い自然な音波を発生できる。
【００１４】
（３）前記領域設定手段は、前記選択した振動手段の周囲の複数の振動手段を、前記振動板から離間した状態に設定し、さらにこれら離間した状態の振動手段の周囲の複数の振動手段を、前記振動板に当接した状態に設定することを特徴とする。
【００１５】
この構成においては、選択された特定の振動手段のみが音声信号が入力されると振動し、選択した振動手段の周囲の複数の振動手段が振動板から離間した状態で、さらにこれら離間した状態の振動手段の周囲の複数の振動手段が振動板に当接した状態である。この場合、独立した振動領域の中心部にのみ振動手段で振動を与えることができる。したがって、振動手段の中心部を振動させることで、波紋が広がるように振動手段を振動させることができるので、自然な音波を発生することが可能となる。
【００１６】
（４）前記振動制御手段は、前記操作手段が受け付けた設定に基づいて、前記選択した振動手段の全部または一部に音声信号を分配し、これらの振動手段が振動するタイミングを制御して、前記振動板から音声ビームを出力させることを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、分配された音声信号に応じて、選択した振動手段が振動するタイミングを制御して、振動板から音声ビームを出力させる。したがって、スピーカ装置に複数の音声ビームを出力するように設定することで、サラウンド音場を生成可能となり、用途をさらに広げることができる。
【発明の効果】
【００１８】
１つの振動板に、入力された音声信号により振動する部分と、その周囲の振動せずに静止する部分と、を設けることができ、操作手段における設定に応じて、１つの振動板に１つまたは複数のスピーカを自由に形成でき、適切な振動面積を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は、スピーカユニットの概略の構成図であり、（Ａ）はマトリクス状に振動子を配置した場合で、（Ｂ）は（Ａ）に示したスピーカユニットのＡ−Ａ断面図であり、（Ｃ）はハニカム状に振動子を配置した場合で、（Ｄ）は（Ｃ）に示したスピーカユニットのＢ−Ｂ断面図である。
【００２０】
まず、スピーカ装置１の動作の概略を説明する。スピーカ装置１のスピーカユニット２４は、図２に示すように、１枚の振動板２６に対向して、Ｎ個（図２（Ａ）には８１個、図２（Ｃ）には８５個の場合を示している。）の振動子２５−１〜２５−Ｎ（以下、これらを総称して振動子２５と称する。）が一定間隔でマトリクス状やハニカム状に配置されている。各振動子の周囲には、格子状に仕切るものは取り付けられていない。ユーザは、操作部２７を操作することで、スピーカユニット２４に対して１つまたは複数の音声再生領域（振動領域）Ｐを設定でき、通常のスピーカユニットとしても、音声ビームを出力するサラウンドスピーカユニットとしても使用できる。スピーカ装置１は、操作部２７で受け付けたユーザの設定に基づいて、１つまたは複数の振動子２５から成る音声再生領域Ｐを１つまたは複数設定し、この領域内の１つまたは複数の振動子に音声信号を入力する。また、スピーカ装置１は、図２（Ａ），（Ｃ）に示すように音声再生領域Ｐの周囲を非振動領域Ｕに設定し、この非振動領域Ｕ内の振動子２５を静止させるか、または振動を打ち消す動作を行うように設定する。
【００２１】
例えば、各振動子２５は振動板２６に接続（接着）しておき、図２（Ａ）において音声再生領域Ｐ１内の白色の振動子（図２（Ｂ）では３番目〜７番目の振動子）を、音声信号を入力することで振動するように設定する。また、図２（Ａ）において非振動領域Ｕ１内の黒色の振動子（図２（Ｂ）では２，８番目の振動子）を静止させる（制動する）。また、図２（Ａ）において非振動領域Ｕ１の周囲のハッチングした振動子（図２（Ｂ）では１，９番目の振動子）は、音声信号を入力しないようにするか、または静止するように設定する。
【００２２】
または、例えば、各振動子２５を振動板２６と接続せずに接離可能にしておき、図２（Ｃ）において音声再生領域Ｐ２〜Ｐ５内の格子模様の振動子（図２（Ｄ）では３，７番目の振動子）を、音声信号を入力することで振動するように設定する。また、図２（Ｃ）において音声再生領域Ｐ内の白色の振動子（図２（Ｄ）では２，４，６，８番目の振動子）を振動板２６から離れた状態で静止させる。また、図２（Ｃ）において非振動領域Ｕ２内の黒色の振動子（図２（Ｄ）では１，５，９番目の振動子）を静止させる（制動する）。また、図２（Ｃ）において非振動領域Ｕ２の周囲のハッチングした振動子は、音声信号を入力しないようにするか、または静止するように設定する。
【００２３】
スピーカ装置１は、音声信号が入力されると、スピーカユニット２４に設定された音声再生領域Ｐ内の振動子２５がこの音声信号に応じて振動し、この振動は振動板２６に伝搬して音波が発生することで、音声が放音される。
【００２４】
このとき、音声再生領域Ｐの周囲は、非振動領域Ｕに設定されているので、音声再生領域Ｐ内の振動子の振動が、音声再生領域Ｐの外へ伝搬しないように枠の役目を果たす。
【００２５】
例えば、図２（Ａ）に示すスピーカユニット２４Ａのように、１つの音声再生領域Ｐ１及び非振動領域Ｕ１が設定されている場合には、大口径の１つのスピーカとして音声信号を出力する。また、図２（Ｃ）に示すスピーカユニット２４Ｂのように、４つの音声再生領域Ｐ２〜Ｐ５及び非振動領域Ｕ２が設定されている場合には、４つのスピーカとして音声信号を出力する。
【００２６】
図３は、振動子の概略構成を示す断面図である。図３（Ａ）は動電（ダイナミック）形、図３（Ｂ）は圧電形、図３（Ｃ）は磁歪形、及び図３（Ｄ）は静電（コンデンサ）形の振動子である。図３（Ａ）〜（Ｃ）に示した振動子はそれぞれ振動子固定部２８（２８Ａ〜２８Ｃ）に固定されている。
【００２７】
スピーカユニット２４の振動子２５には、動電（ダイナミック）形、圧電形、磁歪形、及び静電（コンデンサ）形が適用できる。また、図示していないが、電磁形等の振動子も適用可能である。
【００２８】
動電形の振動子２５Ａは、ポールピース４０、磁石４１、プレート４２、ボビン４３、及びボイスコイル４４を備えており、通常のスピーカユニットと同様に構成されており、ボビン４３の端部が振動板２６Ａに接続（接着）されている。ボイスコイル４４に音声信号を入力すると振動子２５Ａが振動して、この振動が振動板２６Ａに伝搬する。一方、ボイスコイル４４に一定の直流電流を流すか、またはボイスコイル４４を短絡すると、振動子２５Ａを静止することができる。また、音声再生領域Ｐの振動子２５Ａに入力した音声信号と逆相の音声信号をボイスコイル４４に入力することで、振動を打ち消すことが可能である。
【００２９】
圧電形の振動子２５Ｂは、金属板５１、圧電素子５２、電極５３、及びロッド５４を備えており、金属板５１にはリード線５５が、電極５３にはリード線５６が、それぞれ半田付けされている。ロッド５４の端部は振動板２６Ｂに接続（接着）されている。リード線５５，５６間に音声信号を入力すると圧電素子５２が伸縮して振動子２５Ｂが振動して、この振動がロッド５４を介して振動板２６Ｂに伝搬する。一方、リード線５５，５６間に一定の直流電流を流すか、または、最初からロッド５４が振動板２６Ｂに当接した状態の場合には、リード線５５，５６間に電流を流さないようにすることで、振動板２６Ｂを静止させることができる。
【００３０】
磁歪形の振動子２５Ｃは、ヨーク６０、磁歪素子６１、コイル６２、磁石６３、及びロッド６４を備えており、磁歪素子６１の周囲にはコイル６２が巻き付けられている。ロッド６４の端部は振動板２６Ｃに接続（接着）されている。コイル６２に音声信号を入力すると磁歪素子６１が伸縮して振動子２５Ｃが振動して、この振動が振動板２６Ｃに伝搬する。一方、コイル６２に一定の直流電流を流すか、または、最初から振動伝達部材５４が振動板２６Ｂに当接した状態の場合には、コイル６２に電流を流さないようにすることで、振動板２６Ｂを静止させることができる。
【００３１】
ここで、振動子２５Ｂ、振動子２５Ｃは、上記のようにロッド５４・６４が振動板２６Ｂ・２６Ｃに必ずしも接続（接着）されている必要はなく、図３（Ａ）の振動子２５Ｂ１、図３（Ｂ）の振動子２５Ｃ１のように、通常は離間しており、音声信号や制御信号か入力されると、振動板２６Ｂ・２６Ｃに当接するように構成しても良い。
【００３２】
静電形の振動子２５Ｄは、固定電極７１，７２、バイアス電源７３、電圧増幅器７４、及び入力端子７５を備えており、固定電極７１と７２の間に、不図示の絶縁板を介して振動板２６Ｄを配置している。入力端子７５から入力された音声信号は、電圧増幅器７４で増幅されて、この信号に応じた電圧が固定電極７１に印加されるとともに、電圧増幅器７４で位相の正負を反転して増幅されて、この信号に応じた電圧が固定電極７２に印加される。振動板２６Ｄには、バイアス電源７３からバイアス電圧が印加されており、固定電極７１，７２間の電位差に応じて発生した吸引力・反発力によって振動して、音波となる空気振動を発生する。一方、入力端子７５に一定の直流電流を流すと、振動板２６Ｄに対して固定電極７１，７２から一定の吸引力または反発力が発生して、振動板２６Ｄを静止させることができる。
【００３３】
続いて、スピーカ装置１の信号処理と制御処理について説明する。図４は、スピーカ装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３４】
図４に示すように、スピーカ装置１は、入力端子１１、デコーダ１３、領域設定部１５、振動制御部１７、加算器１９−１〜１９−Ｎ、Ｄ／Ａコンバータ２１−１〜２１−Ｎ、パワーアンプ２３−１〜２３−Ｎ、振動子２５−１〜２５−Ｎ及び振動板２６から成るスピーカユニット２４、操作部２７、表示部２９、記憶部３１、受信部３３、リモコン（操作部）２７Ｒ、並びに制御部３５を備えている。
【００３５】
入力端子１１は、不図示の外部オーディオ機器と接続され、この外部オーディオ機器が出力した（デジタル）オーディオ信号が入力される。
【００３６】
デコーダ１３は、入力端子１１から入力された（デジタル）オーディオ信号をデコードして、各チャンネルのオーディオ信号を振動制御部１７に出力する。例えば、デコーダ１３は、入力端子１１から入力されたのが、５ｃｈオーディオ信号の場合には、ＳＬｃｈ・Ｌｃｈ・Ｒｃｈ・ＳＲｃｈ・Ｃｃｈのオーディオ信号を振動制御部１７に出力する。
【００３７】
領域設定部１５は、操作部２７を操作してユーザが行った音声再生領域の設定に応じた制御信号を制御部３５が出力すると、この制御信号に基づいて、スピーカユニット２４の振動子２５−１〜２５−Ｎ及び振動制御部１７に制御信号を出力する。具体的には、音声再生領域の周囲に非振動領域が形成されるように、音声再生領域の周囲の振動子２５に対して停止信号を出力するか、または振動制御部１７に対して、音声再生領域の周囲の振動子２５が振動しないように設定する制御信号を出力する。
【００３８】
振動制御部１７は、領域設定部１５が出力した制御信号に基づいて、スピーカユニット２４が音声再生領域と、非振動領域を形成するように制御する。具体的な動作は後述する。
【００３９】
加算器１９−１〜１９−Ｎは、それぞれ振動制御部１７から出力されたオーディオ信号が複数ある場合には、これらを加算して出力する。
【００４０】
Ｄ／Ａコンバータ２１−１〜２１−Ｎは、加算器１９−１〜１９−Ｎが出力したデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換して出力する。
【００４１】
パワーアンプ２３−１〜２３−Ｎは、Ｄ／Ａコンバータ２１−１〜２１−Ｎが出力したアナログオーディオ信号を増幅して出力する。
【００４２】
振動子２５−１〜２５−Ｎは、パワーアンプ２３−１〜２３−Ｎが増幅したオーディオ信号に応じて振動する。また、振動子２５−１〜２５−Ｎは、領域設定部１５から制御信号（振動停止信号）が出力されると、パワーアンプからオーディオ信号が出力されていても振動しないように設定される。
【００４３】
振動板２６は、振動子２５−１〜２５−Ｎの振動が伝搬すると、その振動に応じた音波を発生する。
【００４４】
操作部２７及びリモコン（操作部）２７Ｒは、スピーカ装置１に対するスピーカの設定操作等を受け付けて、その操作に応じた信号を制御部３５に出力する。
【００４５】
表示部２９は、制御部３５から出力された制御信号に基づいてユーザに伝達する情報を表示する。
【００４６】
記憶部３１は、スピーカの設定パターン等を記憶しており、操作部２７で受け付けた操作に応じて、制御部３５からデータが読み出される。
【００４７】
受信部３３は、リモコン（操作部）２７Ｒが出力した信号を受信する。
【００４８】
制御部３５は、スピーカ装置１の各部を制御する。
【００４９】
スピーカ装置１は、上記の構成により、スピーカユニット２４に音声再生領域Ｐ及び非振動領域Ｕを設定して、任意のチャンネルの音声信号の音波を発生させることができる。
【００５０】
図５は、音声再生領域内の全振動子を振動させる方式を説明するための図であり、（Ａ）がスピーカユニットの正面図、（Ｂ）が（Ａ）に示したスピーカユニットのＡ−Ａ断面図、（Ｃ）がＡ−Ａ断面図における時間経過を説明するための図である。図６は、音声再生領域内の１つの振動子を振動させる方式を説明するための図であり、（Ａ）がスピーカユニットの正面図、（Ｂ），（Ｃ）が（Ａ）に示したスピーカユニットのＢ−Ｂ断面図である。
【００５１】
スピーカ装置１の振動制御部１７は、ユーザが操作部２７を操作して、音声再生領域Ｐの全振動子を振動させて音波を発生させる方式を選択した場合には、空間上に設定した中心点から音の波紋が広がる状態をシミュレートして、同じ音声信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて、選択した振動子に入力するとともに、中心点に近い振動子ほど、入力する音声信号のゲインを高く設定する。すなわち、振動制御部１７は、音声再生領域Ｐの中央の振動子（４段４列目）を中心として、音の波紋が円Ｒ１→円Ｒ２→円Ｒ３→円Ｒ４の順に広がる時間を計算する。そして、図５（Ａ）に示すように、１→２→３→４→５の順に各振動子に遅延時間を与えて同じ音声信号を入力する。具体的には、
１．まず、振動子２５（４段，４列）（以下、単に（４，４）と標記する。）に音声信号を入力する。
２．続いて、振動子２５（３，４）、振動子２５（４，３）、振動子２５（４，５）、振動子２５（５，４）に音声信号を入力する。
３．さらに、振動子２５（３，３）、振動子２５（３，５）、振動子２５（５，３）、振動子２５（５，５）に音声信号を入力する。
４．また、振動子２５（２，４）、振動子２５（４，２）、振動子２５（４，６）、振動子２５（６，４）に音声信号を入力する。
５．さらに、振動子２５（２，３）、振動子２５（２，５）、振動子２５（３，２）、振動子２５（３，６）、振動子２５（５，２）、振動子２５（５，６）、振動子２５（６，３）、振動子２５（６，５）に音声信号を入力する。
【００５２】
このとき、振動制御部１７は、各振動子に入力する音声信号のゲインを調整して、中央の振動子ほどゲインが高くなるように調整した音声信号を、各振動子に入力する。また、振動制御部１７は、音声再生領域Ｐ１の周囲に設定した非振動領域Ｕ１内の振動子を、振動板２６に当接した状態で静止するように制動する。
【００５３】
上記のように各振動子２５を動作させることで、図５（Ｃ）に示すように、時間がｔ１，ｔ２，ｔ３（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３）と経過するにつれて、振動板２６は同心球状に（呼吸球のように）変形させることができ、球面波に近い音波を発生する。
【００５４】
また、中心部と周辺部のタイミングは同期して、中心部に近いほど大振幅とすれば、図５（Ｂ）に示すように、振動板の独立した振動領域を例えば太鼓と同様の振動形態で振動させることができ、球面波に近い自然な音波を発生できる。
【００５５】
一方、スピーカ装置１の振動制御部１７は、ユーザが操作部２７を操作して、音声再生領域Ｐ１の１つの振動子を振動させて音波を発生させる方式を選択した場合には、音声再生領域Ｐ１の中央（４段４列目）の振動子のみに音声信号を入力する。
【００５６】
また、振動制御部１７及び領域設定部１５は、音声再生領域Ｐ１の中央（４段４列目）の振動子以外の全振動子に対向する振動板２６が自由に振動するように設定する。具体的には、振動子２５Ｂや振動子２５Ｃのように、振動板２６にロッドで振動を伝える構成で、振動板２６とロッドが接続（接着）されていない構成のときには、図６（Ｂ）に示すように、これらの振動子２５のロッドを振動板２６から離れた状態にする。また、音声再生領域Ｐ１の中央（４段４列目）の振動子は、振動板２６に振動を加えた後には、図６（Ｃ）に示すように、振動板２６から離れた状態となるように制御する。したがって、図６（Ｃ）に示すように、振動板２６を、振動子２５の伸縮方向に振動させることができる。
【００５７】
なお、振動板２６とロッドが接続（接着）された構成のときには、振動子２５Ｂ、２５Ｃを自由振動させることができないので、実現できない。一方、振動子２５Ａや振動子２５Ｄの場合には、振動子２５に信号を入力しないように設定して、これらの振動子から振動板２６に力が加わらず、自由振動するようにする。
【００５８】
これにより、音声再生領域Ｐ１の中央（４段４列目）の振動子のみに音声信号を入力すると、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、この振動子の振動のみが振動板２６に伝搬するので、振動板２６の中心部から波紋が広がるように振動させることができ、自然な音波を発生させることができる。
【００５９】
図７は、スピーカユニットをアレイスピーカとして動作させる場合を説明するための図である。次に、スピーカ装置１では、スピーカユニット２４から音声ビーム（音声ビーム）を出力することができる。例えば、図７（Ａ）に示すように、スピーカユニット２４Ｃの場合には、２段目、４段目、６段目、８段目の振動子のうち、２列目、４列目、６列目、８列目の振動子２５を選択する。これにより、一定間隔で配置された振動子を合計１６個選択したことになる。
【００６０】
続いて、振動制御部１７は、選択した振動子２５の周囲の振動子を含む領域を非振動領域Ｕに設定する。これにより、スピーカユニット２４Ｃは、１６個のスピーカを備えたアレイスピーカとみなすことができる。
【００６１】
振動制御部１７は、操作部２７で受け付けた操作に基づいて、音声ビームの出力方向を設定して、この出力方向に音声ビームを出力するように、前記の１６個のスピーカに分配する音声信号にそれぞれ所定の遅延時間を設定する。これにより、スピーカユニット２４Ｃは、図１に示したような音声ビームを出力することができる。
【００６２】
また、スピーカユニットＤのようにハニカム状に振動子を配置した構成の場合には、同様に、図７（Ｂ）に示すように一定間隔で配置された振動子を選択して、２７個のスピーカを備えたアレイスピーカとして、音声ビームを出力するように制御すると良い。このように制御することで、単一の振動板でありながら、各振動部分が他の振動部分の干渉を受けることが無いため、アレイスピーカの動作を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】アレイスピーカの原理及びアレイスピーカ装置が生成するサラウンド音場を示す図である。
【図２】スピーカユニットの概略の構成図である。
【図３】振動子の概略構成を示す断面図である。
【図４】スピーカ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】音声再生領域内の全振動子を振動させる方式を説明するための図である。
【図６】音声再生領域内の１つの振動子を振動させる方式を説明するための図である。
【図７】スピーカユニットをアレイスピーカとして動作させる場合を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…スピーカ装置 １１…入力端子 １３…デコーダ １５…領域設定部
１７…振動制御部 １９…加算器 ２１…Ｄ／Ａコンバータ ２３…パワーアンプ
２４…スピーカユニット ２５…振動子 ２６…振動板 ２７，２７Ｒ…操作部
２８…振動子固定部 ２９…表示部 ３１…記憶部 ３３…受信部 ３５…制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音声信号に応じて振動する複数の振動手段と、
前記複数の振動手段が対向して配列され、これら振動手段の振動に応じた音波を発生する１つの振動板と、
前記複数の振動手段のいずれに音声信号を入力するかの設定を受け付ける操作手段と、
前記操作手段が受け付けた設定に基づいて選択した振動手段のみが音声信号を入力されると振動するように制御する振動制御手段と、
前記選択した振動手段の周囲の複数の振動手段を制動するように設定する領域設定手段と、
を備えたスピーカ装置。
【請求項２】
前記振動制御手段は、空間上に設定した中心点から音の波紋が広がる状態をシミュレートして、同じ音声信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて、前記選択した振動手段に入力するとともに、前記中心点に近い振動手段ほど、前記入力する音声信号のゲインを高く設定する請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記領域設定手段は、前記選択した振動手段の周囲の複数の振動手段を、前記振動板から離間した状態に設定し、さらにこれら離間した状態の振動手段の周囲の複数の振動手段を、前記振動板に当接した状態に設定する請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記振動制御手段は、前記操作手段が受け付けた設定に基づいて、前記選択した振動手段の全部または一部に音声信号を分配し、これらの振動手段が振動するタイミングを制御して、前記振動板から音声ビームを出力させる請求項１乃至３のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項１】
入力された音声信号に応じて振動する複数の振動手段と、
前記複数の振動手段が対向して配列され、これら振動手段の振動に応じた音波を発生する１つの振動板と、
前記複数の振動手段のいずれに音声信号を入力するかの設定を受け付ける操作手段と、
前記操作手段が受け付けた設定に基づいて選択した振動手段のみが音声信号を入力されると振動するように制御する振動制御手段と、
前記選択した振動手段の周囲の複数の振動手段を制動するように設定する領域設定手段と、
を備えたスピーカ装置。
【請求項２】
前記振動制御手段は、空間上に設定した中心点から音の波紋が広がる状態をシミュレートして、同じ音声信号を少しずつ異なる遅延時間を与えて、前記選択した振動手段に入力するとともに、前記中心点に近い振動手段ほど、前記入力する音声信号のゲインを高く設定する請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記領域設定手段は、前記選択した振動手段の周囲の複数の振動手段を、前記振動板から離間した状態に設定し、さらにこれら離間した状態の振動手段の周囲の複数の振動手段を、前記振動板に当接した状態に設定する請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記振動制御手段は、前記操作手段が受け付けた設定に基づいて、前記選択した振動手段の全部または一部に音声信号を分配し、これらの振動手段が振動するタイミングを制御して、前記振動板から音声ビームを出力させる請求項１乃至３のいずれかに記載のスピーカ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２４５２１８（Ｐ２００８−２４５２１８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８６９１４（Ｐ２００７−８６９１４）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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