JP2006101464A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構造で指向性の鋭い放音が可能なスピーカ装置を提供する。
【解決手段】 前端に開口を有し該開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁を少なくとも該開口側に有し内部空間が形成されたフードと、フード内に、前方に向けて配置された振動面およびこの振動面を振動させる放音回路を有する音処理部とを備えたことで、スピーカ装置から放射される音のフード外部での広がり方を左右する、音処理部の振動面の直径を、実際の寸法よりも大きな寸法とみなせることができた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、限定された空間領域に音を放射するスピーカ装置に関する。

近年、限定された空間領域に放音することのできる、いわゆる狭指向性を有するスピーカとして、例えばパラメトリックアレー効果を利用したものが知られている（非特許文献１参照）。パラメトリックアレー効果とは、例えば、超音波振動子から可聴域信号によって振幅変調した超音波を放射すると、空気中における音波の非線形伝搬特性により、超音波伝搬路に沿って変調信号が自己復調され、復調場所が超音波の進行方向にアレー状に分布することにより、復調波が音波の進行方向に鋭い指向性を持つようになるというものである。

しかし、上記のパラメトリックアレー効果の利用については、これに用いる強力な超音波の人体等への影響が未知であるという問題がある。

ここで、図１は、従来より、一般的に使用されているスピーカの概略断面図である。

図１に示す一般的なスピーカ１００は、主に、信号に基づいて振動する振動板１１１ａを有する電気音響変換器１１１および電気音響変換器１１１や入力されてきた信号の振幅を増幅する増幅器（不図示）などを内蔵するケース１１２を有する音処理部１１０で構成されている。

ところで、図１にも示すような電気音響変換器等の振動板から放射される音の指向性は、一般に、振動板から放射される音の波長λと振動板の直径（ここでは、振動板の直径をＤと称する）によって決定され、音圧が最大値の１／√２になるいわゆる実効指向角Φ（度）は、以下の数式１で近似的に与えられる。

Φ≒２９×λ/Ｄ （数式１）
したがって、図１に示す一般的なスピーカ１００から放射される音の指向性を高めるには、上述の式に示すように、音処理部１１０の振動板１１１ａの直径Ｄを、放音される音の波長λに対して相対的に大きくする必要がある。
（社）日本音響学会著、「音響用語辞典」、コロナ社、昭和６３年４月２０日発行、第４７９頁

しかし、現実には、振動板の直径が大きくなるにつれて、振動板を正確に振動させるための設備が複雑になるという問題が発生する。

本発明は、上記事情に鑑み、簡易な構造で指向性の高い放音が可能なスピーカ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のスピーカ装置は、
前端に開口を有しこの開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁を少なくともこの開口側に有し内部空間が形成されたフードと、
振動面およびこの振動面を振動させる放音回路を有する音処理部とを備え、
上記音処理部のうちの少なくとも上記振動面が、上記フード内に前方に向けて配置されたものであることを特徴とする。

本発明のスピーカ装置では、音処理部の振動面を、前端に開口を有しこの開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁を少なくともこの開口側に有し内部空間が形成されたフード内に備えたことにより、このスピーカ装置から放射される音の前記フード外部での広がり方を左右する、音処理部の振動面の直径を、実際の寸法よりも大きな寸法とみなせることができ、これにより、放射される音のフード外部での広がり方を小さくすることができる。つまり、従来のスピーカにおいては、大きな振動面および大きな振動面の動作を制御するための制御装置などを用いなければ得られない効果を、本発明のスピーカ装置によれば、簡易な構造のフードを用いることで得ることができる。

ここで、本発明のスピーカ装置が、上記振動面の周囲を取り巻くように上記フード内に配置された吸音材を備えたものであることが好ましい。

このようすると、フードから放射される音のフード外部での広がり方の狭小化に悪影響を与える、フード内で多重反射した反射音を吸収することができるため、フードから放射される音のフード外部での広がり方をより小さくするとともに周波数特性をより平坦にすることができる。

また、上記フード内に配置された上記吸音材が、上記振動面の周囲の、この振動面よりも後に広がって配置されたものであること、あるいは、上記振動面の周囲の、この振動面よりも前方の位置まで広がって配置されたものであることも好ましい態様である。

このようにすると、効果的に、フード内での多重反射による影響を軽減することができる。

さらに、本発明のスピーカ装置が、上記フード内に配置された上記吸音材に加え、または単独に、このフードの開口の周縁部に沿って配置された吸音材を備えたものであることが好ましい。

このようにすると、放射される音のフード外部での広がり方の狭小化に悪影響を与える、フード内から到来してフードの開口の縁で回折されてフードの側方もしくは後方にもれる音を減衰させることができる。

また、本発明のスピーカ装置の、上記フード内に配置された上記吸音材が、上記吸音材の前面および上記フード内壁と接する面のうちの少なくとも一方の面が音を乱反射させる凸凹状に形成されてなるものであることも好ましい対態である。

このようにすると、吸音材表面に入射した音、および吸音材に吸収されたにもかかわらず、フードの内壁面で反射して再びフードの開口に向かおうとする、放射される音のフード外部での広がり方の狭小化に悪影響を与える反射音を減衰することができる。

ここで、本発明のスピーカ装置の上記音処理部が有する振動面が、前方に凸の球面であることが好ましい。

このようにすると、フードの焦点と球面の曲率中心とを合致させることで指向性をより鋭くすることができる。

さらに、本発明のスピーカ装置が、上記フード内に配置された上記吸音材に加え、上記振動面よりも前方に配置され上記内部空間のうちの上記振動面を含む少なくとも後方の領域をこのフード外部から隔絶する隔壁を備えたものであることが好ましい。

このようにすると、例えばこのスピーカ装置を屋外で使用した場合であっても、振動面を含む音処理部の汚損を防止することができると共に、隔壁だけが備えられ、フード内に吸音材が備えられていない場合においてフードの内壁面と隔壁との間に発生する音の多重反射によって引き起こされる、放射される音のフード外部での広がり方の狭小化への悪影響と周波数特性の劣化についてもフード内に備えた吸音材によって抑制することができる。

ここで、本発明のスピーカ装置が、上記音処理部の上記フード内における前後方向の位置を調整することにより、上記振動面から放音された音の上記フード外部での広がり方を調整する放音プロファイル調整機構を備えたものであってもよい。

このようにすると、特に高周波の音についてのフード外部での広がり方を調整することができる。

また、本発明のスピーカの上記音処理部が、上記放音回路に加え、外部からの入射音による上記振動面の振動を検出する受音回路を有するものであってもよく、あるいは、本発明のスピーカの上記音処理部が、上記振動面近傍に受音面を有するマイクロホンを備えたものであってよい。

このようにすると、本発明のスピーカ装置を、フード内に入射してくる、限られた範囲の音のみを捕捉する受音装置としても利用することができる。

また、本発明のスピーカの上記フード内に、上記音反射内壁の回転面形状の回転軸に平行な光ビームを出射する光ビーム出射部を備えたものであってもよい。

このようにすると、音の放射を行なう際の目安とすることができて便利である。

ここで、本発明のスピーカの上記フード内に、前方照明用の光源を備えたものであってもよい。

このようにすると、フードの内壁を光反射壁としても利用することで、効率的に対象物を照らし出すことができる。

本発明のスピーカ装置によれば、簡易な構造で指向性および周波数特性の優れた音を放音することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図２は、本発明のスピーカ装置の第１実施形態の概略断面図である。

図２には、本実施形態のスピーカ１を構成する、増幅器によって振幅が増幅された信号に基づいて振動する振動面１３ａを有する電気音響変換器１３と、電気音響変換器１３を保持するケース１２とからなる音処理部１１、および、開口１４１を有し、電気音響変換器１３から放射された音を集束させてこの開口１４１から放射するフード１４が代表的に示されている。

図３は、図２に示す音処理部の外観斜視図である。

図３には、円柱形状の音処理部１１が示されており、この音処理部１１が有するケース１２には、直径が約４０ｍｍの振動面１３ａを有する電気音響変換器１３の他、入力されてきた信号を増幅する増幅器（不図示）などが内蔵されている。

ここで、図２に示すフード１４は、開口１４１よりも後方に焦点Ｆを有する回転面形状の音反射内壁１４ａを有しており、増幅器によって振幅が増幅され振動板１３ａから放音された音を、この音反射内壁１４ａに反射させることで集束させて開口１４１（直径約２
００ｍｍ）から外部に放射している。

本実施形態のスピーカ１では、音処理部１１の振動面１３ａが音反射内壁１４ａの焦点Ｆに配置されている。

ここで、フード１４の、開口１４１とは反対側の頂点Aと焦点Ｆとの間の距離をＦ０、音処理部１１の振動面１３ａと頂点Aとの間の距離をＬ０、放射された音波が最も集束される位置と頂点Aとの間の距離をＬとすると、これらＦ０、Ｌ０、およびＬの間には、一般に以下の数式２に示す関係が成立する。

１/Ｆ０＝１/Ｌ０＋１/Ｌ （数式２）
つまり、上述のように、音処理部１１の振動面１３ａを音反射内壁１４ａの焦点に配置しているということは、Ｆ０とＬ０とが等しいということであり、これによりＬは、数式２より、これらＦ０やＬ０とはオーダーの異なる無限大値となる。したがって、このスピーカ１では、フード１４の音反射内壁１４ａの回転軸上の、このスピーカ１の実用範囲と思われる位置のいずれに聴取者がいても、最も集束された音を聞くことができることとなり、上記数式１のＤを、振動面１３ａの直径ではなく、これよりも大径であるフード１４の開口径と見なすことができる。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、フードから放射される音のフード外部での広がり方、いわゆる指向特性を示すグラフ図である。

図４（ａ）には、図１に示す従来型のスピーカ１００から放射された、周波数が２ｋＨｚの音および周波数が１０ｋＨｚの音の指向特性がそれぞれ示されており、図４（ｂ）には、図２に本実施形態のスピーカ１から放射された、周波数が２ｋＨｚの音および周波数が１０ｋＨｚの音の指向特性がそれぞれ示されている。

図４（ａ）および図４（ｂ）からは、２ｋＨｚおよび１０ｋＨｚいずれの周波数の音もその指向性が、本実施形態のスピーカ１では格段に向上していることが読みとれる。

これは、本実施形態のスピーカ１では、上記数式１のＤが、振動面１３ａの直径ではなく、これより十分大きいフード１４の開口１４１の開口径と見なせることにより、数式１の分母を大きくすることで数式１の実効指向角Φ（度）を小さくできたからであり、特に高周波の音（１０ｋＨｚ）で顕著なのは、高周波の音の方が数式１の分子（波長λ）が小さくなるためである。

このスピーカ１の使用例としては、展示会などが挙げられ、このような展示会での各社ブースの展示品についての説明などをこのスピーカを用いて行なうことにより、ブース間の音漏れを防いで展示場全体の騒音も下げることができる。

図５は、本発明のスピーカ装置の第２実施形態の概略断面図である。

図５には、本実施形態のスピーカ２を構成する、音声などを検出するマイクロフォン２７、このマイクロホン２７で検出した信号を増幅する増幅器２６、増幅器２６によって増幅された信号に基づいて振動する振動面２３ａを有する電気音響変換器２３、および、電気音響変換器２３を保持するケース２２からなる音処理部２１と、開口２５１を有し、電気音響変換器２３から放音された音を集束させてこの開口２５１から放射するフード２５と、フード２５および音処理部２１との間に形成されたスペースに充填されたグラスウール２４とが代表的に示されている。

フード２５は、開口２５１よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁２５ａと、円筒形状の吸音材収納壁２５ｂとで構成されている。

音処理部２１のケース２２には、電気音響変換器２３の他に増幅器等が内蔵されている。

グラスウール２４は、吸音機能を有しており、その表面は、入射した音波が効率よく吸音されるように凸凹状に形成されている。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、音の指向特性を示すグラフ図である。

図６（ａ）には、図４（ｂ）と同じ図である、図２に示す第１実施形態であるスピーカ１から放射された、周波数が２ｋＨｚの音および周波数が１０ｋＨｚの音の指向特性がそれぞれ示されている。図６（ｂ）には、第２実施形態のスピーカ２から放射された、周波数が２ｋＨｚの音および周波数が１０ｋＨｚの音の指向特性がそれぞれ示されている。

図６（ａ）および図６（ｂ）からは、周波数が２ｋＨｚの音についてはあまり差は見られないが、本実施形態のスピーカ２によれば、第１実施形態のスピーカ１に比べて、周波数が１０ｋＨｚの音の指向性が多少ではあるがさらに向上している様子が読みとれる。

本実施形態のスピーカ２では、フード２５内で生じる多重反射を、振動面２３ａよりも後に広がって配置されたグラスウール２４によって吸収することで抑制でき、これにより、指向性と周波数特性の向上に寄与することができる。また、本実施形態の集音器２では、グラスウール２４の表面が凸凹状になっていることで、表面に入射した音および一旦吸収したものの再びフード内部に向かおうとする音をこの表面で乱反射させることができるため、吸音効率の向上に貢献することができる。

図７は、第１および第２実施形態のスピーカの、周波数毎の相対感度を示すグラフ図である。

図７には、第１実施形態のスピーカ１および第２実施形態のスピーカ２の各スピーカーの、中心軸上の前方１ｍにおいて測定した周波数別の感度を、図１に示す従来型のスピーカ１００の周波数特性で除して、相対感度として示したグラフ図が示されている。

図７に示すように、第１実施形態のスピーカ１については、周波数特性に著しい変化が見られるが、この相対感度の激しい変化は、フード内部で音の定在波が生じ、互いに干渉し合うためである。一方の、フード内に吸音材であるグラスウールを備えた第２実施形態のスピーカ２については、第１実施形態のスピーカ１に比べ相対感度が平坦であり、これは、フード内に配置したグラスウールの効果として、フード内で生じる定在波が吸収、減衰されているためである。

図８は、本発明の第３実施形態の断面図である。尚、以下において示す実施形態おいて使用されている部材で、第２実施形態のスピーカ２において使用されている部材と同じ種類の部材には、第２実施形態のスピーカ２において使用されている部材に付されている符号と同じ符号を付している。

図８に示す、第３実施形態であるスピーカ３と第２実施形態のスピーカ２との相違点は、フードの開口周縁部に沿ってグラスウール３１が配置されている点のみであり、図８において示される部材のうち、図５に示されている部材と同じ種類の部材には、図５に付されている符号と同じ符号が付されている。

図９は、第３実施形態のスピーカから放射される音の指向特性を示すグラフ図である。

図９には、図８に示す本発明の第３実施形態であるスピーカ３から放射された、周波数が２ｋＨｚの音および周波数が１０ｋＨｚの音の指向特性がそれぞれ示されており、図９からは、図６（ｂ）に示す第２実施形態のスピーカ２と比べ、特に周波数２ｋＨｚについての背面方向への放射音圧の低下が読みとれる。これは、フード２５の開口２５１の周縁部に沿って配置したグラスウール３１によって、フード２５の開口周縁部で背面方向に回り込む回折波が吸音・減衰された結果によるものである。

図１０は、本発明のスピーカ装置の第４実施形態の外観斜視図である。

本実施形態であるスピーカ４は、図５に示す第２実施形態のスピーカ２に、フード２５の回転面形状の音反射内壁２５ａの回転軸上を、音処理部２１が前後方向に自在に移動できるようにするための機構が付加されたものである。

図１０には、フード２５の、円筒形状の吸音材収納壁２５ｂに、音処理部２１の移動を行なうために備えられている、レバー４１およびレバー４１をステップ的に係留するレバー係留機構４２とが示されている。レバー４１は、吸音材収納壁２５ｂの内部に収容されている音処理部２１のケース２２の側面に取り付けられているものであり、このスピーカ４では、図１０に示す、吸音材収納壁２５ｂの表面に記された「Ｗ」（ワイド）と「Ｎ」（ナロー）の間でこのレバー４１の位置を変化させることで、スピーカ４のフード外部での音の広がり方を調整することができる。スピーカ４のフード外部での音の広がり方は、、詳しくは後述するが、レバー４１を「Ｗ」側に持っていくほど広範囲になり、「Ｎ」側に持っていくほど放射範囲は狭くなる。尚、このスピーカ４では、レバー４１が「Ｎ」側端部にあると、音処理部２１の振動面２３ａは、フード２５の音反射内壁２５ａの焦点Ｆと一致するようになっている。

図１１は、図１０に示す第４実施形態の断面図である。

図１１のパート（ａ）には、図１０に示すレバー４１が「Ｎ」側端部にあるスピーカ４の断面図が示され、図１１のパート（ｂ）には、図１０に示すレバー４１が「Ｗ」側に移動した状態のスピーカ４の断面図が示されている。

ここで、前述したように、フード２５の、開口２５１とは反対側の頂点Ａと焦点Ｆとの間の距離Ｆ０は、フード２５の形状・寸法によって決定される定数であり、このスピーカ４では、音処理部２１の振動面２３ａを移動してこの振動面２３ａとフード２５の頂点Ａとの間の距離を調節してＬ０を変化させることによって、放射された音が最も集束される位置Ｌを無限大ではない、これらＦ０やＬ０に近いオーダーの任意の値とすることもできる。したがって、スピーカ４では、レバー４１を「Ｎ」側から「Ｗ」側に移動させることで、フード２５から放射された音が最も集束される軸上の位置をフード２５の開口２５１に近い位置に設定し、スピーカ４の実用範囲である軸上の離れた位置に到達する音を拡散したピンボケ状態の音とすることができる。これにより、スピーカ４によれば、図１１のパート（ａ）に示すような振動面２３ａを焦点Ｆと一致させた状態にあっては、指向性が鋭いためにフード２５の軸方向から聴取位置が少しでもズレると発生する高周波域の音圧低下を、振動面２３ａの位置を焦点Ｆからずらすことで抑制することができる。したがって、このスピーカ４によれば、わずかな聴取方向の変化によって音色が極端に変わって聞こえてしまうことを防止できる。

図１１のパート（ｂ）には、レバー４１を「Ｗ」側にもっていくことで、振動面２３ａを焦点Ｆからフード２５の開口側に１５ｍｍ移動させた状態のスピーカ４の断面図が示されている。

図１２は、第４実施形態のスピーカの指向特性を示すグラフ図である。

図１２には、図１１のパート（ｂ）に示すように、フード２５の焦点Ｆからフード開口方向に１５ｍｍ移動した、第４実施形態のスピーカ４から放射された、周波数が２ｋＨｚの音および周波数が１０ｋＨｚの音の指向特性をフード開口の前方側の軸上１ｍの位置で測定した結果が示されている。

図１２からは、図６（ｂ）に示す第２実施形態のスピーカ２の指向特性と比べ、低周波の２ｋＨｚでは大きな差異は認められないものの、高周波の１０ｋＨｚでは上述のピンボケによる指向性の広がりが読みとれる。

このように、第４実施形態であるスピーカ４では、音処理部２１の振動面２３ａを移動することで指向性の制御を行なうことができる。

次に、本発明のスピーカの第５実施形態について説明する。

図１３は、第５実施形態のスピーカの外観斜視図である。

図１３には、本実施形態のスピーカ５の外観斜視図が示されており、このスピーカ５は、第２実施形態のスピーカ２のフード開口に、フード２５の内面や音処理部２１の振動面２３ａが汚染されるのを防いだり、雰囲気ガスの影響を避けるために薄いシート状部材５１を取り付けたものである。

図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、第５実施形態のスピーカに所定のトーンバースト信号を印加した場合の、フード前方において得られた音圧波形を示す図である。

図１４（ａ）には、比較のために、図５に示す第２実施形態のスピーカ２に周波数１２ｋＨｚ、継続時間２ｍｓのトーンバースト信号を印加した場合の、フード開口の前方の軸上１ｍで測定した音圧波形、図１４（ｂ）には、同じ条件で図１３に示す本実施形態のスピーカ５について測定した音圧波形、図１４（ｃ）には、これも比較のために、図２に示す第１実施形態のスピーカ１のフード開口に薄いシート状部材５１を張って測定した音圧波形が示されている。

図１４（ａ）には、印加信号にほぼ相似な音圧波形が示されていると考えられる。

図１４（ｂ）と図１４（ｃ）には、これらを比較すると判るように、吸音材であるグラスウールが配置されているのと配置されていないのとでは、フード開口にシート状部材５１を張った場合に顕著な差が見られ、図１４（ｃ）には、フード内に吸音材を備えていないため、フード内壁とシート状部材との間で発生する多重反射を吸収できず、図１４（ａ）に示す音圧波形とはかけ離れた、長く尾を引いた波形が示されているのに対し、図１４（ｂ）には、フード内に吸音材を備えていることで、フード内壁とシート状部材との間で発生する多重反射を吸収でき、図１４（ｃ）よりかなり図１４（ａ）に似通った波形を得ることができる。

このように、本実施形態のスピーカ５によれば、フード内部にグラスウールなどの吸音材を備えることで、指向性をより向上させる効果の他に、シート状部材などを振動面の汚損を防止するために備えた場合にもその影響を最小限に抑えることができる。

図１５は、本発明の第６実施形態の概略断面図である。

図１５に示す、本実施形態のスピーカ６は、外観は図５に示す第２実施形態のスピーカ２と同じであるものの、振動面２３ａを備える音処理部６１の内容が異なっている。

図１５に示す、スピーカ６の音処理部６１は、主に、振動面２３ａを有する電気音響変換器２３と、電気音響変換器２３に送信する信号を増幅する第１増幅器６１３と、この第１増幅器６１３に送信する音声信号を検出するマイクロホン６１２と、第１電気音響変換器２３によって検出された、フード内に入射してきた音に基づく信号を増幅する第２増幅器６１１と、第２増幅器６１１で増幅された信号に基づいて放音を行なう第２電気音響変換器６１４と、第１電気音響変換器２３と上記２つの増幅器との間で信号伝達の切替を行なう切替器６１５とで構成されている。

このスピーカ６では、上述の構成により、マイクロホン６１２に対する音声などの入力があると、切替器６１５は第１増幅器６１３からの信号を第１電気音響変換器２３に伝達するように接続の切替を行なう。一方、フード内に入射されてきた音が、第１電気音響変換器２３で検出されると、切替器６１５は第２増幅器６１１に第１電気音響変換器２３で検出した信号を伝達するように接続の切替を行なう。

図１６は、本発明の第７実施形態の概略断面図である。

図１５に示す、第６実施形態のスピーカ６では、第１電気音響変換器２３を放音と集音の双方で兼用していたのに対し、図１６に示す本実施形態のスピーカ７では、第１電気音響変換器２３の周囲に受音用の第２マイクロホン７１５を備え、第１電気音響変換器２３を放音専用としている。

図１６に示す、スピーカ７の音処理部７１は、主に、振動面２３ａを有する第１電気音響変換器２３と、第１電気音響変換器２３に送信する信号を増幅する第１増幅器７１１と、この第１増幅器７１１に送信する音声信号を検出する第１マイクロホン７１２と、上述の第２マイクロホン７１５で検出された、フード内に入射してきた音に基づく信号を増幅する第２増幅器７１３と、第２増幅器７１３で増幅された信号に基づいて放音を行なう第２電気音響変換器７１４とで構成されている。

上記構成を有するスピーカ７では、第１電気音響変換器２３の振動面２３ａの外周部に円環状の受音面を有する第２マイクロホン７１５を配置したことによって、スピーカとしての動作と受音器としての動作を、並行して、配線を切り替えることなく行うことができる。尚、第１電気音響変換器２３の振動面２３ａとマイクロホン７１５の受音面７１５ａを同心円状に配置することが望ましいが、必ずしも同心円状に配置する必要はなく、また振動面２３ａの形状が円状、あるいは円環状である必要もない。また、第２マイクロホン７１５が第１電気音響変換器２３の振動面２３ａの内側にあってもよい。

上述した、第６実施形態のスピーカ６および第７実施形態のスピーカ７の使用例としては、例えばパチンコ店において、各々のパチンコ台の客と店員との対話を行なう際、激しい騒音の中で、隣接するパチンコ台の客に対する秘話性を確保した対話が可能になる。このことは、騒音の伴う工場又は建築現場などにおける指示の伝達や応答にも有用である他、現金自動受払い機における顧客と行員との連絡用にも便利である。

図１７は、本発明の第８実施形態の概略断面図である。

図１７に示す、第８実施形態のスピーカ８は、受音機能を有しない放音のみを行なうものであるが、フード２５の音反射内壁２５ａの回転面形状の回転軸に平行な光ビームを出射する光ビーム出射器８１５を備えている。

スピーカ８の音処理部８１は、主に、振動面２３ａを有する電気音響変換器２３と、電気音響変換器２３に送信する信号を増幅する増幅器８１１と、この増幅器８１１に送信する音声信号などを検出するマイクロホン８１２と、上述の光ビーム出射器用の電源８１３と、この光ビーム出射器８１５の動作を制御する際に操作するスイッチレバー８１４ａを備えたスイッチ部８１４とで構成されている。

このスピーカ８では、光ビーム出射器８１５から、音反射内壁２５ａの回転軸と平行な光ビームを出射することができるため、本発明のスピーカ装置が有する狭指向性を活かす際の目安とすることができる。尚、この光ビーム出射器８１５が、このスピーカ８から取り外し自在のものであってもよい。

図１８は、本発明の第９実施形態の概略断面図である。

図１８に示す、第９実施形態のスピーカ９も、第８実施形態のスピーカ８と同様に受音機能を有しない放音のみを行なうものであるが、フード内に、フード外に向けて光を照射する光照射器９１５を備えている。

このスピーカ９の音処理部９１は、主に、振動面２３ａを有する電気音響変換器２３と、電気音響変換器２３に送信する信号を増幅する増幅器９１１と、この増幅器９１１に送信する音声信号を検出するマイクロホン９１２と、上述の光照射器用の電源９１３と、この光照射器９１５の動作を制御する際に操作するスイッチレバー９１４ａを備えたスイッチ部９１４とで構成されている。

第９実施形態のスピーカ９では、光照射器９１５から、フード内からフード外に向けてフードの音反射内壁２５ａによって集光された光で対象物を照し出すことができる。尚、この光照射器９１５も、このスピーカ９から取り外し自在のものであってもよい。

このスピーカ９の使用例としては、例えば、博物館において、展示品の上方にこのスピーカ９を設置し、別に設置した赤外線センサーなどによって、来館者が展示品の近傍に近づいたことを検知すると、上記光照射器９１５から光照射と共に、このスピーカ９から展示品の解説や音楽等が放音されるようにする。このようにすると、解説は当該展示品の近傍に限定されて流すことができると共に、展示品をも照らすことができ、他の鑑賞者の邪魔になりにくいという利点がある。

図１９および図２０は、本発明のスピーカ装置の実施形態における、吸音材であるグラスウールの形状についての別態様を示す図である。

本発明のスピーカ装置の実施形態では、吸音材については、振動面の周囲を取り巻くように配置されていれば、第２実施形態から第９実施形態に示されるように振動面よりも後方に配置されるものに限らず、図１９に斜線で示すように振動面２３ａよりも前方の位置にまで吸音材２４１が広がっていてもよく、図２０に斜線で示すように、振動面２３ａからの音の出射経路が形成されるようにこの出射経路を取り巻く形状に形成された吸音体２４２を備えると共に、吸音体２４２の表面積および体積を増大させることで、フード内部で生じる指向性を低下させる反射音等を吸収、減衰する効果をさらに向上させてもよい。

図２１は、図１５に示す第６実施形態の別態様の概略断面図である。

図２１に示す、スピーカ６０の音処理部６１０は、主に、２つの、振動面を有する電気音響変換器２３、６１４と、信号を増幅する増幅器８１１と、これら増幅器８１１および２つの電気音響変換器２３、６１４との間で信号の送受信の切替を行なう切替器６１５とで構成されており、図２１に示す切替器６１５は、フード外への放音の際の状態が示されている。

尚、以上に説明した実施形態では、吸音材としてグラスウールを例に挙げて説明したが、吸音機能の有るものであれば、これに限るものではなく、また、ケースの背面側の、振動面やマイクロホンを避けた部分にも吸音材が装填されているものであってもよい。

また、以上の実施形態では、振動面２３ａとこの振動面２３ａに対し信号を送信等する回路等がフード内に収容されている場合を例に挙げて説明しているが、これが、振動面２３ａのみをフード内に残し、回路等が、例えば電気ケーブル等によってフード外に備えられているものであってもよい。

また、以上に説明した実施形態では、振動面が平面である場合を例に挙げて説明したが、これが図２２に示すように球面であることも好ましい態様である。

図２２は、第１実施形態の図２に対応する概略断面図である。

図２２には、図２においては平面の振動面１３ａがフード１４の開口１４１側に凸の球面の振動面１３１ａに変更された、第１実施形態の別態様が示されており、この振動面１３１ａは、球面の内面および外面それぞれに形成された電極（不図示）に接続されたアンプなどの駆動手段により駆動されるようになっている。この態様では、フードの焦点Ｆと球面の振動面１３１ａの曲率中心とが合致するようにすることで、この球面の振動面１３１ａからの放音をより指向性の高いものにすることができる。

また、上述した、本発明のスピーカ装置の第３実施形態では、フードの開口周縁部に沿ってグラスウール３１を配置することにより、フードの開口周縁部で背面方向に回り込む回折波を吸音・減衰させているが、この回折波を回り込ませないように以下に示すようにスピーカを設置することが考えられる。

図２３は、スピーカを壁に埋め込んで設置した場合を示す図である。

図２３には、図８に示すスピーカからフード周縁部に配置されたグラスウール３１を省略し、以上に説明した、指向性の高い放音が可能なスピーカ、すなわち第１実施形態から第９実施形態までのいずれかのスピーカ（以下、スピーカＳと称する）の開口面Ｓ１と壁面Ｗ１とが面一になるようにスピーカＳを壁Ｗに埋め込んだ場合が示されており、このようにすると、開口周縁部での背面方向への回折波の回り込みをなくすことができる。

図２４から図２６は、スピーカＳの設置例を示す図である。

図２４には、人間Ｐの上方に配備されたスピーカＳから受付窓口のガラス等の反射体Ｇに向けて放音し反射させた音を人間Ｐに聞かせることで、さもその反射体Ｇ（例えばガラス面）から音が出ているようにその人間Ｐに思わせることができる。また、例えば病院などで、受付の人間がウイルス等に感染した人間に疎外感を与えずに、直接的な会話などに起因する二次感染などの危険性を低減することができるとともに、この人間が受付窓口に向かって行った会話をこのスピーカに備えられたマイクロフォンで集音することでプライバシの保護にも配慮することができる。また、美術館などの展示品のケースに向けて放音し展示品の前に立った人間にのみ聞こえるようにすることで美術館内の騒音低減に寄与することができる。

図２５には、展示物のロボットＭの頭部ｈに向けてスピーカＳを配置した場合が示されており、このようすると、さもロボットＭと会話しているように人間Ｐに感じさせることができる。

図２６には、部屋Ｒの上方から部屋Ｒを見下ろした場合が示されており、部屋Ｒの上方にはスピーカＳが２台配備されている。これら２台のスピーカＳによって、部屋Ｒの中の所定位置（ここではその所定位置に人間Ｐが立っている）にステレオ音場を形成することができる。

従来より、一般的に使用されているスピーカの概略断面図である。 本発明のスピーカ装置の第１実施形態の概略断面図である。 図２に示す音処理部の外観斜視図である。 フードから放射される音のフード外部での広がり方、いわゆる指向特性を示すグラフ図である。 フードから放射される音のフード外部での広がり方、いわゆる指向特性を示すグラフ図である。 本発明のスピーカ装置の第２実施形態の断面図である。 音の指向特性を示すグラフ図である。 音の指向特性を示すグラフ図である。 第１および第２実施形態のスピーカの、周波数毎の相対感度を示すグラフ図である。 本発明の第３実施形態の断面図である。 第３実施形態のスピーカから放射される音の指向特性を示すグラフ図である。 本発明のスピーカ装置の第４実施形態の外観斜視図である。 図１０に示す第４実施形態の断面図である。 第４実施形態のスピーカの指向特性を示すグラフ図である。 第５実施形態のスピーカの外観斜視図である。 第５実施形態のスピーカに所定のトーンバースト信号を印加した場合の、フード前方において得られた音圧波形を示す図である。 第５実施形態のスピーカに所定のトーンバースト信号を印加した場合の、フード前方において得られた音圧波形を示す図である。 第５実施形態のスピーカに所定のトーンバースト信号を印加した場合の、フード前方において得られた音圧波形を示す図である。 本発明の第６実施形態の概略断面図である。 本発明の第７実施形態の概略断面図である。 本発明の第８実施形態の概略断面図である。 本発明の第９実施形態の概略断面図である。 本発明のスピーカ装置の実施形態における、吸音材であるグラスウールの形状についての別態様を示す図である。 本発明のスピーカ装置の実施形態における、吸音材であるグラスウールの形状についての別態様を示す図である。 図１５に示す第６実施形態の別態様の概略断面図である。 第１実施形態の図２に対応する概略断面図である。 スピーカを壁に埋め込んで設置した場合を示す図である。 スピーカの設置例を示す図である。 スピーカの設置例を示す図である。 スピーカの設置例を示す図である。

符号の説明

１、２、３、４、５、６、７、８、９、６０ スピーカ
１１、２１、６１、７１、８１、９１、６１０ 音処理部
１２、２２ ケース
１３、２３ 電気音響変換器
１３ａ、２３ａ 振動面
１４、２５ フード
１４ａ、２５ａ 音反射内壁
２５ｂ 吸音材収納壁
１４１、２５１ 開口
２４、３１、８４、９４、２４１、２４２ グラスウール
４１ レバー
４２ レバー係留機構
５１ シート状部材
６１１、７１３ 第２増幅器
６１２、７１２、８１２、９１２ マイクロホン
６１３、７１１ 第１増幅器
６１４、７１４ 第２電気音響変換器
６１５ 切替器
７１５ 第２マイクロホン
８１１、９１１ 増幅器
８１３、９１３ 電源
８１４、９１４ スイッチ部
８１５ 光ビーム出射器
９１５ 光照射器

Claims (13)

1. 前端に開口を有し該開口よりも後方に焦点を有する回転面形状の音反射内壁を少なくとも該開口側に有し内部空間が形成されたフードと、
   振動面および該振動面を振動させる放音回路を有する音処理部とを備え、
   前記音処理部のうちの少なくとも前記振動面が、前記フード内に前方に向けて配置されたものであることを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記振動面の周囲を取り巻くように前記フード内に配置された吸音材を備えたことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
3. 前記音処理部の前記フード内における前後方向の位置を調整することにより、前記振動面から放音された音の前記フード外部での広がり方を調整する放音プロファイル調整機構を備えたことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
4. 前記音処理部が、前記放音回路に加え、さらに、外部からの入射音による前記振動面の振動を検出する受音回路を有するものであることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
5. 前記音処理部が、前記振動面近傍に受音面を有するマイクロホンを備えたことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
6. 前記フード内に、前記音反射内壁の回転面形状の回転軸に平行な光ビームを出射する光ビーム出射部を備えたことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
7. 前記フード内に、前方照明用の光源を備えたことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
8. 前記フードの開口の周縁部に沿って配置された吸音材を備えたことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
9. 前記振動面が、前方に凸の球面であることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
10. 前記吸音材が、前記振動面の周囲の、該振動面よりも後に広がって配置されたものであることを特徴とする請求項２記載のスピーカ装置。
11. 前記吸音材が、前記振動面の周囲の、該振動面よりも前方の位置まで広がって配置されたものであることを特徴とする請求項２記載のスピーカ装置。
12. 前記吸音材の前面および前記フード内壁と接する面のうちの少なくとも一方の面が音を乱反射させる凸凹状に形成されてなることを特徴とする請求項２記載のスピーカ装置。
13. 前記振動面よりも前方に配置され前記内部空間のうちの前記振動面を含む少なくとも後方の領域を該フード外部から隔絶する隔壁を備えたことを特徴とする請求項２記載のスピーカ装置。

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