JP2003235092A

JP2003235092A - 指向性拡声装置

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Publication number: JP2003235092A
Application number: JP2003044119A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Masuda; 克彦増田; Michiyoshi Sawara; 理孔佐原
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2003-08-22
Anticipated expiration: 2019-08-30
Also published as: JP3852413B2

Abstract

(57)【要約】【課題】領域に応じて音を聴き取りにくくしたり別内容
の音を聴取させる指向性拡声装置を簡単な構成とし、広
音域の音について実現可能とすること。【解決手段】この発明の指向性拡声装置では、中低音用
スピーカ５ａ，５ｂが放射音波の８分の１波長〜１波長
の間隔をおいて並置され、第１チャンネル及び第２チャ
ンネル音響信号Ａ，Ｂの中低音域成分を含む音波を放射
する。両音響信号源（Ａ，Ｂ）と両スピーカ５ａ，５ｂ
との間には、音響信号制御回路２を含む音源制御装置Ｓ
Ｃが介挿され、聴取空間内の異なる領域において、それ
ぞれ、両スピーカから放射される各チャンネル成分を音
波同士の干渉によって打ち消すように働く。第１チャン
ネル及び第２チャンネル音響信号Ａ，Ｂの高音域成分に
ついては、高域フィルタ６ａ，６ｂ、電力増幅器７ａ，
７ｂ及び分配回路８ａ，８ｂを介して指向性高音用アレ
イスピーカ９ａ，９ｂから放音する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一対のスピーカ
に対して異なる領域において異なる信号源の音を聴取す
ることができる指向性拡声装置、より詳しくいえば、所
定の聴取エリアで或る信号源の音を聞きにくくしたり、
異なる聴取エリアでは別々の音を聞き取れるように、複
数の聴取エリアに別々の音情報を伝達することができる
指向性拡声装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、同一空間の異なる領域で、異なる
音を同時に聴き取れるようにするための装置として、ス
ピーカから放射される音の指向性を２以上の所望の方向
に制御するようにしたものがあった。例えば、特開平６
−２０５４９６号公報（「スピーカ装置」）には、図１
（１）に示されるように、複数のスピーカを直線状に配
置したアレイスピーカ（ＡＳ）に供給する各入力信号
（ＩＮ１，ＩＮ２）をディジタルフィルタ（ＤＦ１〜
ｍ）により、遅延時間等を異ならせるディジタル信号処
理を個別に施し、これによって、アレイスピーカ（Ａ
Ｓ）から放音される各入力信号音の指向性（Ｄ１，Ｄ
２）を制御する技術が記載されているが、この技術で
は、装置が大規模になるという欠点がある。

【０００３】また、一般に、物理的にアレイ状に配列し
たアレイスピーカは、同相で音響信号電力を与えると、
音波干渉により正面以外の音圧が非常に低くなり、指向
性が非常に鋭くなる。しかしながら、十分鋭い指向性を
得るためには、アレイスピーカの長手方向（配列方向）
の寸法に、音波の数波長分が必要となる。このため低中
音域においては、実用的な寸法内に収めるのが難しくな
る。例えば、１ｋＨｚの周波数の音波の１波長は３４ｃ
ｍであるから、これ以下の周波数で十分な指向性を得よ
うとすると、１ｍ〜数ｍという大きいサイズが必要とな
る。

【０００４】特開平５−３４４５７９号公報（「スピー
カシステムおよびそのスピーカシステムを用いたテレビ
ジョン受像機」）には、図１（２）に示されるように、
２つのスピーカユニット（ＳＵ）のスピーカ振動板から
放射される音波を導く音響管（ＳＴ）に音響仕切板（Ｐ
Ｐ）及び吸音性パネル（ＡＰ）を設けて、構造的に任意
の方向へスピーカの指向性を持たせる技術が記載されて
いるが、この技術では、抑圧比効果が小さく、指向方向
の切換えが容易でないという欠点を有している。

【０００５】これに対して、本発明者等は、近接配置さ
れた２つのスピーカから放射される所定音波成分を、デ
ィジタル信号処理により打ち消すことによって、同じ空
間の異なる領域にいる２人（あるいは２つのグループ）
の聴取者が別々の音源の音を同時に聴き取れるようにし
たスピーカ装置を特願平１０−３９３７８号により提案
した（以下、この提案を「前記提案」という。）が、こ
のスピーカ装置では、制御周波数帯域が狭く、特に、高
音域の制御可能領域が狭くなってしまうという欠点があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な不都合に鑑み、左右一対のスピーカシステムからの放
射音を聴取する空間において、特に、或る領域でスピー
カからの放射音を聴きにくくしたり、或いは、異なる領
域では異なる音源の音を同時に聴き取ることができるよ
うにすると共に、このような聴き取りにくくする領域や
個別的に聴取可能な領域を周波数帯域に拘わらず拡大
し、高音域の制御可能領域を更に向上させ、しかも、構
造が簡単になりサイズを小型化することができる改良さ
れた指向性拡声装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に従うと、制御
周波数帯域の音波の８分の１波長〜１波長の間隔で並置
される２つの中低音用スピーカ（５ａ，５ｂ）と、音響
信号源（Ａ，Ｂ）と中低音用スピーカとの間に介挿さ
れ、聴取空間内において、中低音用スピーカから放射さ
れる音波を音波同士の干渉によって打ち消すための中低
音打消し制御手段（ＳＣ）と、前記音響信号源からの高
音域音響信号に基づく音を放音する指向性高音用スピー
カ（９ａ，９ｂ）とを具備する指向性拡声装置、或い
は、制御周波数帯域の音波の８分の１波長〜１波長の間
隔で並置される２つの中低音用スピーカ（５ａ，５ｂ）
と、２つの音響信号源（Ａ，Ｂ）と中低音用スピーカと
の間に介挿され、聴取空間内の異なる領域において、中
低音用スピーカ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中低音打消し制御手段（ＳＣ）
と、前記音響信号源からの高音域音響信号に基づく音を
放音する２つの指向性高音用スピーカ（９ａ，９ｂ）と
を具備する指向性拡声装置が提供される。

【０００８】この発明の別の特徴に従うと、指向性高音
用スピーカをアレイスピーカ（ＳＡ，ＳＢ）で構成する
ことができ、また、他の別の特徴に従うと、中低音用ス
ピーカ及び指向性高音用スピーカをアレイスピーカ（Ｓ
Ａ，ＳＢ）で共用する構成にすることができる。更に、
後者の場合には、中低音用スピーカを中音用スピーカ部
（ＳＭ）及び低音用スピーカ部（ＳＬ）に分け、中音用
スピーカ部（ＳＭ）をアレイスピーカ（ＳＡ，ＳＢ）の
中心側に位置させ、その外側に低音用スピーカ部（Ｓ
Ｌ）を位置させることができる。

【０００９】〔作用〕この発明の第１の特徴によると、
制御される周波数領域の音波の８分の１波長〜１波長の
間隔を介して２つのスピーカ（５ａ，５ｂ）を近接配置
し、この周波数領域にある中低音域音響信号の音波を放
射させる。音響信号源（例えば、Ａ）と一方のスピーカ
（５ｂ）との間には中低音打消し制御手段（ＳＣ）が介
挿され、これにより、両スピーカの聴取空間の或る領域
においては、両スピーカから放射される中低音域の音波
が音波同士の干渉によって打ち消される。音響信号源の
高音域音響信号については、対応する高音域の音波を、
指向性高音用スピーカ（例えば、９ａ）から、この打消
し領域を避ける方向に放音する。従って、小さいサイズ
のスピーカ装置を用いて、上記打消し領域及びその近傍
の聴取エリアで、中低音域の音も高音域の音も、共に、
十分に聞きにくくすることができる。

【００１０】この発明の第２の特徴によると、制御され
る周波数領域の音波の８分の１波長〜１波長の間隔を介
して２つのスピーカ（５ａ，５ｂ）を近接配置し、制御
周波数領域にあり、夫々、内容種別の異なる（つまり、
相関のない）第１チャンネル及び第２チャンネル音響信
号成分を含む中低音域の音波を両スピーカから放射させ
る。第２チャンネル及び第１チャンネル音響信号源
（Ｂ，Ａ）と第１及び第２スピーカとの間には中低音打
消し制御手段（ＳＣ）が介挿され、これにより、両スピ
ーカの聴取空間内の異なる第１又は第２領域において、
それぞれ、各スピーカから放射される中低音域の音波の
第２チャンネル又は第１チャンネル音響信号成分が音波
同士の干渉によって打ち消される。第１チャンネル又は
第２チャンネル音響信号源（Ａ，Ｂ）の高音域音響信号
については、対応する高音域の音波を、指向性高音用ス
ピーカ（９ａ，９ｂ）から、それぞれ、中低音域音波の
第２チャンネル又は第１チャンネル音響信号成分が打ち
消される領域に向かう方向に放音する。従って、小さい
サイズのスピーカ装置を用いて、各打消し領域及びその
近傍の各聴取エリアにて、第１チャンネル又は第２チャ
ンネル音響信号源（Ａ，Ｂ）からの別々の音を、中低音
域の音も高音域の音も、共に、有効に聞き取ることがで
きる。

【００１１】この発明によると、このように、中低音域
については、中低音打消し制御手段（ＳＣ）を用いて２
つのスピーカ（５ａ，５ｂ）から出る音を音波の干渉を
用いて相互に打ち消すと共に、高音域については、指向
性高音用スピーカ（９ａ，９ｂ）を用いて聴取エリアに
向かう特定の方向のみの音圧レベルを上げることによっ
て、複数の聴取エリアに別々の音情報を高音域を含めて
効果的に伝達することができる。また、この発明の別の
特徴によると、この指向性高音用スピーカ（９ａ，９
ｂ）をアレイスピーカのような高指向性音源を用いるこ
とによって、高音域を含めた各聴取エリアへの別々の音
情報の効果的な伝達を、簡単な構成により実現すること
ができる。

【００１２】さらに、この発明の他の特徴に従うと、中
低音用スピーカをもアレイスピーカ（ＳＡ，ＳＢ）に含
めて構成し、アレイスピーカの一部または全部を中低音
打消し制御手段（ＳＣ）を介して駆動される中低音用ス
ピーカとして使うことにより、スピーカ構造を更に簡単
化することができる。この場合、中低音用スピーカを中
音用スピーカ部（ＳＭ）及び低音用スピーカ部（ＳＬ）
に分け、中音用スピーカ部（ＳＭ）をアレイスピーカ
（ＳＡ，ＳＢ）の中心側に位置させ、その外側に低音用
スピーカ部（ＳＬ）を位置させる等、聴取環境に応じて
種々の効果的な方法を採用することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、この発
明の好適な実施例について詳述する。なお、以下の実施
例は、単なる一例であって、この発明の精神を逸脱しな
い範囲で種々の変更が可能である。

【００１４】〔システム構成〕図２には、この発明の一
実施例による指向性拡声装置の構成を表わすブロック図
が示されている。この例では、この指向性拡声装置に
は、内容種別の異なる（つまり、相関のない）第１チャ
ンネル及び第２チャンネル音響信号Ａ，Ｂが入力され、
これらの２つの音響信号Ａ，Ｂは、アナログディジタル
変換回路（ＡＤＣ）１ａ，１ｂでディジタル信号に変換
された後、音響信号制御回路２に供給される。

【００１５】音響信号制御回路２は、第１及び第２遅延
器２１，２２及び第１及び第２ディジタルフィルタ２
３，２４を備え、第１遅延器２１及び第１ディジタルフ
ィルタ２３には第１チャンネル音響信号Ａが供給され、
第２遅延器２２及び第２ディジタルフィルタ２４には第
２チャンネル音響信号Ｂが供給される。音響信号制御回
路２における第１遅延器２１及び第２ディジタルフィル
タ２４の出力信号は、それぞれ、ディジタルアナログ変
換回路（ＤＡＣ）３１，３４及び第１及び第２の減衰器
ＡＴを介して第１の加算回路ＡＤで加算され、音響信号
制御回路２における第２遅延器２２及び第１ディジタル
フィルタ２３の出力信号は、それぞれ、ＤＡＣ３２，３
３及び第３及び第４の減衰器ＡＴを介して第２の加算回
路ＡＤで加算される。

【００１６】各加算回路ＡＤの加算出力信号は、それぞ
れ、第１及び第２電力増幅器４ａ，４ｂで増幅された
後、第１及び第２中低音用スピーカ５ａ，５ｂに入力さ
れる。両中低音用スピーカ５ａ，５ｂは、第１チャンネ
ル及び第２チャンネル音響信号Ａ，Ｂの主たる制御周波
数領域の音波の８分の１波長〜１波長の間隔（ｄ０）を
おいて配置され、それぞれ、第１及び第２電力増幅器４
ａ，４ｂから入力される信号に基づく音波を放射する。

【００１７】上述のＡＤＣ１ａ，１ｂ、音響信号制御回
路２、ＤＡＣ３１〜３４、減衰器ＡＴ、加算回路ＡＤ及
び第１及び第２電力増幅器４ａ，４ｂは、図示のように
クロスオーバネットワーク形式の音源制御装置ＳＣを構
成し、この音源制御装置ＳＣにより第１及び第２中低音
用スピーカ５ａ，５ｂを駆動することにより、近接音源
制御（ＰＳＣ：Proximate Sourse Control）方式〔以下
においては、「ＰＳＣ方式」と簡略化して表わす。〕の
近接制御音源が実現される。このＰＳＣ方式により中低
音用スピーカ５ａ，５ｂを駆動すると、聴取空間におけ
る異なる２点Ｐａ，Ｐｂ（図示せず。例えば、図２では
第１及び第２中低音用スピーカ５ａ，５ｂを背にして、
夫々、左前方及び右前方。）で、夫々、第１チャンネル
又は第２チャンネル音響信号成分（Ａ，Ｂ）のみが聴取
され、第２チャンネル又は第１チャンネル音響信号Ｂ，
Ａに由来するクロストーク音を聞こえないようにするこ
とができる。このような近接制御音源については、既に
前記提案で説明したところであるが、その原理について
は後述する。

【００１８】この発明の一実施例では、図２に示すよう
に、第１チャンネル及び第２チャンネル音響信号Ａ，Ｂ
の１００Ｈｚ〜２５００Ｈｚ（或いは３０００Ｈｚ）程
度の中低音域の音については、音源制御装置ＳＣにより
ＰＳＣ方式で第１及び第２中低音用スピーカ５ａ，５ｂ
を駆動すると共に、第１チャンネル及び第２チャンネル
音響信号Ａ，Ｂの３ｋＨｚ（或いは２．５ｋＨｚ）〜１
５ｋＨｚ程度の高音域の音については、それぞれ、高域
フィルタ６ａ，６ｂ、電力増幅器７ａ，７ｂ、分配回路
８ａ，８ｂ並びに指向性の高い高音用スピーカ９ａ，９
ｂを設け、高音域の音に対して所望の指向性を得るよう
にしている。つまり、第１チャンネル及び第２チャンネ
ル音響信号Ａ，Ｂを、それぞれ、高域フィルタ６ａ，６
ｂに通して得られる第１チャンネル及び第２チャンネル
の高音域信号は、電力増幅器７ａ，７ｂにより増幅さ
れ、分配回路８ａ，８ｂにより所定の信号強度勾配が施
された後、高音用アレイスピーカ９ａ，９ｂの各発音ユ
ニットに供給される。

【００１９】ここで、指向性高音用スピーカ９ａ，９ｂ
には、図２に示すように、３ｋＨｚ（或いは２．５ｋＨ
ｚ）〜１５ｋＨｚの帯域で狭い（高い）指向性を持つア
レイスピーカを用いるのが好適である。しかしながら、
同等の指向性をもつスピーカ〔例えば、可能ならば、物
理的に同等の指向性をもたせた図１（１）のような構造
のもの〕を用いてもよい。図３は、この発明の一実施例
による指向性拡声装置の外観を示す図である。ＰＳＣ方
式により中低音用スピーカ５ａ，５ｂを駆動して前記聴
取点Ｐａ，Ｐｂで、夫々、第１チャンネル又は第２チャ
ンネル音響信号成分（Ａ，Ｂ）のみを聴取することがで
きるように設定しているとすると、各高音用アレイスピ
ーカ９ａ，９ｂは、物理的な配置方向を図２乃至図３に
示すように傾けると共に、発音ユニットに供給される信
号の強度勾配を調整することにより、各聴取点Ｐａ，Ｐ
ｂに向かう方向に所定の指向特性が与えられる。

【００２０】〔ＰＳＣ方式の原理〕今、両中低音用スピ
ーカ５ａ，５ｂに対する音響聴取空間において、或る一
点Ｐａ（図示せず。例えば、図２では第１中低音用スピ
ーカ５ａを背にして左前方。）を考えると、この点Ｐａ
で聴取される音は、第１及び第２中低音用スピーカ５
ａ、５ｂから放音される音響による音圧を線形的に重ね
合わせたものになる。従って、当該聴取点Ｐａでの音圧
Ｓ（ω）は、第１チャンネル音響信号Ａの電圧をＸ
（ω）、第２チャンネル音響信号Ｂの電圧をＹ（ω）と
する（ωは音波信号の角周波数）と、次式（１）で表わ
すことができる：Ｓ＝（αＸ＋βＹ）＋（γＸ＋δＹ） …（１）ここで、αは、回路要素１ａ→２１→３１→４ａ→５ａ
及び空間５ａ→Ｐａを経路とする要素１ａ〜５ａ〜Ｐａ
間の伝達関数、βは、回路要素１ｂ→２４→３４→４ａ
→５ａ及び空間５ａ→Ｐａを経路とする要素１ｂ〜５ａ
〜Ｐａ間の伝達関数、γは、回路要素１ａ→２３→３３
→４ｂ→５ｂ及び空間５ｂ→Ｐａを経路とする１ａ〜５
ｂ〜Ｐａ間の伝達関数 δは、回路要素１ｂ→２２→３２→４ｂ→５ｂ及び空間
５ｂ→Ｐａを経路とする１ｂ〜５ｂ〜Ｐａ間の伝達関数
である。

【００２１】すなわち、右辺第１項は、第１中低音用ス
ピーカ５ａから放射されて聴取点Ｐａで聴取される音を
表わし、右辺第２項は、第２中低音用スピーカ５ｂから
放射されて同聴取点Ｐａで聴取される音を表わしてい
る。従って、第２ディジタルフィルタ２４のディジタル
係数を調整して係数βを変化させβ＝−δを成立させる
と、式（１）から式（２）が得られ、第２チャンネル音
響信号電圧Ｙを含む項を消去することができる。Ｓ＝αＸ＋γＸ＝（α＋γ）Ｘ …（２）

【００２２】この意味は、聴取点Ｐａにおいては、第１
チャンネル音響信号Ａ（信号電圧Ｘ）に由来する音のみ
が聴取され、第２チャンネル音響信号Ｂ（信号電圧Ｙ）
に由来するクロストーク音〔（β＋δ）Ｙ〕は聞こえな
いことを示す。

【００２３】また、同様の操作を、聴取点Ｐａの両中低
音用スピーカ５ａ，５ｂ間の中心線に関し対称的な他の
一点Ｐｂ（図示せず。例えば、図２では第２中低音用ス
ピーカ５ｂを背にして右前方。）について、第１ディジ
タルフィルタ２３のフィルタに対しても、α＝−γの調
整を行うことにより、当該聴取点Ｐｂでは、第２チャン
ネル音響信号Ｂ（信号電圧Ｙ）に由来する音のみが聴取
され、第１チャンネル音響信号Ａ（信号電圧Ｘ）に由来
するクロストーク音〔（α＋γ）Ｘ〕を聞こえないよう
にすることができる。

【００２４】このような構成で各ディジタルフィルタ２
３，２４によって、β＝−δ或いはα＝−γを成立させ
得るのは聴取空間内のただ１点であり、その１点（以
下、「打消しポイント」という。）においてクロストー
クはゼロとなる。また、打消しポイントの周囲には、そ
れに準ずるクロストークの少ない領域が生じる。

【００２５】例えば、第２ディジタルフィルタ２４のフ
ィルタ係数を調整してβ＝−δを成立させることにより
聴取点Ｐａにおけるクロストークをゼロとした場合に
は、聴取点Ｐａの近傍領域でクロストークが低減され、
また、第１ディジタルフィルタ２３のフィルタ係数の調
整により聴取点Ｐｂにおけるクロストークをゼロとした
場合には、これと対称的な聴取点Ｐｂの近傍領域でクロ
ストークが低減される。これは、次に説明するように、
本発明者等によって解明されたものであり、この現象を
利用した発明は前記提案において詳しく説明されてい
る。

【００２６】一般に、拡散音場でスピーカ同士が十分に
離れて設置されている場合、クロストークが−１０ｄＢ
となるような空間は、ほぼ円形をなし、制御帯域の音波
の波長の１０分の１程度の大きさになるといわれている
（例えば、“A. David and S．J．Elliot 1993 applied
acoustics 41, 63-79. Numerical studies of activel
y generated quiete zones”を参照。）。また、逆に、
音源スピーカ同士を制御周波数の音波の波長の８分の１
以下に近づけると、クロストークが−１０ｄＢ以下とな
る領域は、２つのスピーカ両方の前方に広がってしま
い、２チャンネル構成の場合はクロストーク低減の領域
が重なり合ってしまうことが分かっている。

【００２７】図２のように中低音用スピーカ５ａ，５ｂ
を並置したシステムにおいて、放射される音の波長をλ
としたとき、スピーカ間隔を変化させた場合にクロスト
ークが−１０ｄＢとなるクロストーク低減領域は、所定
の波長λに対してスピーカ間隔の関数として変化する。
スピーカ５ａ，５ｂ同士を十分に離して“スピーカ間隔
ｄ１＞波長λ”の関係にした場合は、ほぼ円形の小領域
でクロストークが低減される〔前記提案の図２（Ａ）を
参照。〕。また、両スピーカ５ａ，５ｂを接近させて
“スピーカ間隔ｄ２＞（１／８）×波長λ”の関係にし
た場合は、クロストーク低減領域は大きく拡大される
が、第１チャンネル及び第２チャンネル音響信号成分に
ついてのクロストーク低減領域が互いに重なり合ってし
まう〔前記提案の図２（Ｃ）を参照。〕。

【００２８】しかしながら、この発明のようにスピーカ
間隔ｄ０を（１／８）×λ ＜ｄ０＜ λ …（３）とした場合には、各音響信号成分のクロストーク低減領
域は、独立しており而も大きな体積のものとなる〔前記
提案の図２（Ｂ）を参照。〕。このようなＰＳＣ方式に
よる音場は、図２では、音源制御装置ＳＣによって第１
及び第２中低音用スピーカ５ａ，５ｂ（例えば、中低音
用スピーカ５ａ，５ｂの中心間の間隔ｄ０は、ほぼ４０
ｃｍ以内とすることができる。）を駆動する近接制御音
源により実現される。

【００２９】〔中低音域及び高音域の音場形成の概要〕
このようなＰＳＣ方式によれば、１００Ｈｚ〜２５００
Ｈｚ（或いは３０００Ｈｚ）程度の中低音域の音につい
ては、特定の方向の音圧を下げ、良好にクロストークが
低減する領域を独立させ而も大きな体積のものとするこ
とができるが、２５００Ｈｚ（或いは３０００Ｈｚ）以
上程度の高音域の音については、制御可能なクロストー
ク低減領域が狭く、所望の効果を実現することが難し
い。

【００３０】このため、この発明の一実施例では、図２
に示すように、第１チャンネル及び第２チャンネル音響
信号Ａ，Ｂの中低音域の音に対して、音源制御装置ＳＣ
によりＰＳＣ方式で第１及び第２中低音用スピーカ５
ａ，５ｂを駆動すると共に、第１チャンネル及び第２チ
ャンネル音響信号Ａ，Ｂの高音域の音に対しては、それ
ぞれ、高域フィルタ６ａ，６ｂ、電力増幅器７ａ，７
ｂ、分配回路８ａ，８ｂ並びに高指向性の高音用スピー
カ９ａ，９ｂを設けている。

【００３１】図４及び図５は、この発明におけるＰＳＣ
方式の中低音用スピーカ５ａ，５ｂによる中低音域音場
の形成を説明するための図であり、図６は、この発明に
おける指向性高音用スピーカ９ａ，９ｂによる高音域音
場の形成を説明するための図である。例えば、音源制御
装置ＳＣには、第１チャンネル音響信号Ａとして「英
語」の放送音信号が入力され、第２チャンネル音響信号
Ｂとして「スペイン語」の放送音信号が入力されるもの
とする。

【００３２】この発明においては、例えば、１００Ｈｚ
〜２５００Ｈｚ（或いは３０００Ｈｚ）の中低音域の音
については、ペアにした２個一組の中低音用スピーカ５
ａ，５ｂにＰＳＣ方式を適用し、一方のチャンネルの音
が聞こえにくい方向（ＤＡ）を作り、同様に、別方向に
他方のチャンネルの音が聞こえにくい方向（ＤＢ）を作
る。例えば、第２チャンネル音響信号Ｂの「スペイン
語」については、聞きにくい方向が、図４（１）の“Ｄ
Ａ”で示す方向である音場を生成し、第１チャンネル音
響信号Ａの「英語」については、聞きにくい方向が、図
４（２）の“ＤＢ”で示す方向である音場を生成するよ
うに、音源制御装置ＳＣを含む近接制御音源をセットす
る。そして、この近接制御音源により、これら２つのチ
ャンネルの音響信号Ａ，Ｂを重ねあわせて再生すると、
図５に示すように、「英語」或いは「スペイン語」だけ
が聴きやすい２つの方向ＤＡ，ＤＢが生じるので、スペ
イン語及び英語の２か国語放送を２方向ＤＡ，ＤＢに振
り分けることができる。

【００３３】この発明の一実施例においては、例えば、
２５００Ｈｚ（或いは３０００Ｈｚ）以上の高音域の音
については、物理的にアレイ状に並べたアレイスピーカ
９ａ，９ｂを用いる。アレイスピーカ９ａ，９ｂは、非
常に指向性の鋭い音源であり、同相に電力を与えれる
と、音波干渉により正面以外の音圧は非常に低くなる特
性を有している。従って、各アレイスピーカ９ａ，９ｂ
の指向性を、図６に示すように、近接制御音源の中低音
用スピーカ５ａ，５ｂによる図５の方向ＤＡ，ＤＢに合
わせることにより、第１チャンネルの「英語」及び第２
チャンネルの「スペイン語」を、高音域についても、そ
れぞれ、所望方向ＤＡ，ＤＢの聴取エリアでのみ聴取す
ることができる。従って、この発明によると、２か国語
放送を全音域について２方向ＤＡ，ＤＢに有効に振り分
けることができる。

【００３４】アレイスピーカで十分に鋭い指向性を得る
ためには音波の数波長分の長手方向寸法が必要となり、
中低音域については、実用的な寸法内に収めるのが難し
くなるが、この発明では、上述したように、中低音域の
音はＰＳＣ方式を適用し、高音域の音はアレイスピーカ
の同相駆動を適用しているので、スピーカ機構の小サイ
ズ化を図ることができる。

【００３５】〔他の構成例〕この発明においては、指向
性高音用スピーカ９ａ，９ｂだけでなく、中低音用スピ
ーカ５ａ，５ｂをもアレイスピーカで構成することがで
きる。図７は、この発明の他の実施例による指向性拡声
装置の構成を表わすブロック図であり、図２と同一の符
号は、図２と同一の構成であることを示す。この実施例
においては、図２の中低音用スピーカ５ａ，５ｂ及び指
向性高音用スピーカ９ａ，９ｂの機能がアレイスピーカ
ＳＡ，ＳＢにより実現され、これにより、スピーカ装置
の構成を更に簡単にすることができる。図８は、この発
明の他の実施例による指向性拡声装置の外観を示す図で
ある。

【００３６】図７及び図８に示す例では、アレイスピー
カＳＡ，ＳＢは、それぞれ、分配回路８ａ，８ｂにより
第１及び第２チャンネルの高音域音響信号で所定の強度
勾配をもって同相駆動されるだけでなく、中心側の一部
の発音ユニット（図示の場合、内側の３ユニット）は、
加算回路ＡＤを介して電力増幅器４ａ，４ｂの出力が供
給され、ＰＳＣ方式でも駆動される。アレイスピーカで
ＰＳＣ駆動スピーカとして併用する場合、ＰＳＣ方式で
駆動される中心側の発音ユニットは、第１及び第２チャ
ンネル音響信号Ａ，Ｂの中低音域成分の制御周波数帯域
の音波の８分の１波長〜１波長の間隔を満足する必要が
あり、条件によっては、図９（１）の両スピーカ出力面
展開図に示すように、中央部の所定数の発音ユニットは
ＰＳＣ方式駆動に対しては不使用とすることがある。

【００３７】図９（２）は、指向性高音用スピーカとし
て用いられるアレイスピーカの一部又は全部をＰＳＣ方
式による中低音域用スピーカに共用する場合の他のスピ
ーカ装置構成の一例を示す。図９（２）に示されるアレ
イスピーカＳＡ，ＳＢでも、全ての発音ユニットが高音
域音響信号で所定の強度勾配をもって同相駆動されると
共に、中央寄りの一部の発音ユニットには、ＰＳＣ方式
による中低音用スピーカの機能が与えられる。

【００３８】このように、両アレイスピーカＳＡ，ＳＢ
を第１チャンネル及び第２チャンネル高音域音響信号で
それぞれ同相駆動するだけでなく、中低音域音響信号で
ＰＳＣ駆動する場合には、基本的に、ＰＳＣ中音域音響
信号はアレイスピーカの内側ユニットを使い、これに対
して、ＰＳＣ低音域音響信号はアレイスピーカの外側ユ
ニットを使う。図９（２）の例では、中低音用スピーカ
の機能は、中音用スピーカ部ＳＭ及び低音用スピーカ部
ＳＬに分けられ、この中音用スピーカ部ＳＭはアレイス
ピーカの中心側に位置し、その外側に低音用スピーカ部
ＳＬが位置する。この場合、中音用スピーカ部ＳＭ及び
低音用スピーカ部ＳＬには、例えば、音源制御装置ＳＣ
の電力増幅器４ａ，４ｂの出力を適当なフィルタを介し
て供給することができる。

【００３９】なお、ＰＳＣ方式の中低音域音響信号に対
する中低音用スピーカの機能は、上述の２音域に分ける
だけでなく、さらに細かく多数の音域に分けることがで
きる。さらに、高音域音響信号に対して全ての発音ユニ
ットを用いる必要はなく、一部の発音ユニットをＰＳＣ
方式のみで駆動したり不使用とすることもあり得る。

【００４０】〔他の実施態様〕なお、ＰＳＣ方式におい
ては、音波打消し領域（位置、方向）は、例えば、既に
本発明者等によって提案したフィルタ係数制御（特願平
１１−１０１８０５，１０２１１０各号）により調整す
ることができるが、このようなフィルタ係数制御をこの
発明の音源制御装置に採用し、これに応じて、アレイス
ピーカ等の高指向性スピーカの配置や指向特性を変更す
るように構成することができる。

【００４１】また、この発明による指向性拡声装置は、
例えば、同一室内にいて、テレビジョン放送やラジオ放
送などの音量が周囲より小さい領域を、任意の方向乃至
位置に意識的に作り出すことができる。テレビジョンの
音声多重放送の受信機のスピーカとして用いることがで
き、２か国語放送のような音声多重放送の主・副チャン
ネルを２人（あるいは２グループ）同時に別々の音声で
楽しめることが可能な領域を、任意の方向乃至位置に意
識的に作り出すことができる。また、テレビジョンやラ
ジオ等の放送に限らず、屋内等において、或る領域で音
量を小さく領域を作り出したり、或いは、２つのエリア
に異なった放送をする場合の種々の指向性拡声システム
に用いることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、制御される周波数領域の音波の８分の１波長〜１波
長の間隔を介して２つのスピーカ（５ａ，５ｂ）を近接
配置し、この周波数領域にある中低音域音響信号の音波
を放射させ、音響信号源と一方のスピーカとの間に中低
音打消し制御手段を介挿することにより、両スピーカの
聴取空間の或る領域においては、両スピーカから放射さ
れる中低音域の音波を音波同士の干渉によって打ち消す
と共に、音響信号源の高音域音響信号については、指向
性高音用スピーカから、この打消し領域を避ける方向に
放音するようにしたので、小さいサイズのスピーカ装置
を用いて、上記打消し領域及びその近傍の聴取エリア
で、中低音域の音も高音域の音も、共に、十分に聞きに
くくすることができる。

【００４３】また、この発明によれば、制御される周波
数領域の音波の８分の１波長〜１波長の間隔を介して２
つのスピーカを近接配置し、この周波数領域にあり、夫
々、内容種別の異なる（相関のない）第１チャンネル及
び第２チャンネル音響信号成分を含む中低音域の音波を
両スピーカから放射させ、第２チャンネル及び第１チャ
ンネル音響信号源と第１及び第２スピーカとの間には、
中低音打消し制御手段を介挿することにより、両スピー
カの聴取空間内の異なる第１又は第２領域において、そ
れぞれ、各スピーカから放射される中低音域の音波の第
２チャンネル又は第１チャンネル音響信号成分を音波同
士の干渉によって打ち消すと共に、第１チャンネル又は
第２チャンネル音響信号源の高音域音響信号について
は、指向性高音用スピーカから、それぞれ、中低音域音
波の第２チャンネル又は第１チャンネル音響信号成分が
打ち消される領域に向かう方向に放音するようにしてい
るので、小さいサイズのスピーカ装置を用いて、各打消
し領域及びその近傍の各聴取エリアで、第１チャンネル
又は第２チャンネル音響信号源からの別々の音につい
て、中低音域の音も高音域の音も有効に聞き取ることが
できる。

【００４４】この発明によれば、中低音については、中
低音打消し制御手段を用いて２つのスピーカから出る音
を音波の干渉を用いて相互に打ち消すと共に、高音域に
ついては、指向性高音用スピーカを用いて聴取エリアに
向かう特定の方向のみの音圧レベルを上げることによ
り、別々の音情報について高音域を含めて効果的に複数
の聴取エリアに伝達することができる。また、この指向
性高音用スピーカは、アレイスピーカのような高指向性
音源を用いることによって、高音域を含めた各聴取エリ
アへの別々の音情報の効果的な伝達を、更に簡単な構成
で実現することができる。

【００４５】さらに、この発明によれば、中低音用スピ
ーカをもアレイスピーカに含めて構成し、アレイスピー
カの一部または全部を中低音打消し制御手段を介して駆
動される中低音用スピーカとして使うことにより、スピ
ーカ構造を更に簡単化することができる。この場合、中
低音用スピーカを中音用スピーカ部及び低音用スピーカ
部に分け、中音用スピーカ部をアレイスピーカの中心側
に位置させ、その外側に低音用スピーカ部を位置させる
等、聴取環境に応じて種々の効果的な方法を採用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、指向性拡声装置に関する従来技術を示
す図である。

【図２】図２は、この発明の一実施例による指向性拡声
装置のシステム構成を示すブロック図である。

【図３】図３は、この発明の一実施例による指向性拡声
装置の外観図である。

【図４】図４は、この発明における近接制御音源による
音場形成を説明するための図の一部である。

【図５】図５は、この発明における近接制御音源による
音場形成を説明するための図の他部である。

【図６】図６は、この発明における指向性音源による音
場形成を説明するための図である。

【図７】図７は、この発明の他の実施例による指向性拡
声装置のシステム構成を示すブロック図である。

【図８】図８は、この発明の他の実施例による指向性拡
声装置の外観図である。

【図９】図９は、この発明の他の実施例におけるアレイ
スピーカ配列の他の例を示す図である。

【符号の説明】

２音響信号制御回路、５ａ，５ｂ中低音用スピーカ、９ａ，９ｂ高音用スピーカ、ＡＤＣアナログディジタル変換回路、ＡＴ減衰器、ＡＤ加算（混合）回路、ＤＡＣディジタルアナログ変換回路、ＳＣ音源制御装置、ＳＡ，ＳＢアレイスピーカ。ＳＭ中音用スピーカ部、ＳＬ低音用スピーカ部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5D018 AF21 5D020 AD01 5D062 AA65

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御周波数帯域の音波の８分の１波長〜１
波長の間隔で並置される２つの中低音用スピーカと、音響信号源と中低音用スピーカとの間に介挿され、聴取
空間内において、中低音用スピーカ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中低音打消し
制御手段と、前記音響信号源からの高音域音響信号に基づく音を放音
する指向性高音用スピーカとを具備することを特徴とす
る指向性拡声装置。
【請求項２】制御周波数帯域の音波の８分の１波長〜１
波長の間隔で並置される２つの中低音用スピーカと、２つの音響信号源と中低音用スピーカとの間に介挿さ
れ、聴取空間内の異なる領域において、中低音用スピー
カから放射される音波を音波同士の干渉によって打ち消
すための中低音打消し制御手段と、前記音響信号源からの高音域音響信号に基づく音を放音
する２つの指向性高音用スピーカとを具備することを特
徴とする指向性拡声装置。
【請求項３】指向性高音用スピーカはアレイスピーカか
ら成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の指向性
拡声装置。
【請求項４】中低音用スピーカ及び指向性高音用スピー
カはアレイスピーカで成ることを特徴とする請求項１又
は２に記載の指向性拡声装置。
【請求項５】中低音用スピーカは中音用スピーカ部及び
低音用スピーカ部から成り、中音用スピーカ部はアレイ
スピーカの中心側に位置し、その外側に低音用スピーカ
部が位置することを特徴とする請求項４に記載の指向性
拡声装置。