JP2013012991A - スピーカー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に指向性を変更することができるスピーカー装置を提供する。
【解決手段】
第１のスピーカーユニット１０１は、振動板をスピーカー装置の外側に向けている。第２のスピーカーユニット１０２は、振動板を外側に向け、第１の方向に第１のスピーカーユニットと０．１７ｍ以上０．４７６ｍ未満の距離ｄで離間する。第３のスピーカーユニット１０３は、振動板を外側に向け、第１の方向に直交する第２の方向に第１のスピーカーユニットと距離ｄで離間する。第４のスピーカーユニット１０４は、振動板を外側に向け、第２の方向に第２のスピーカーユニットと距離ｄで離間する。供給部２１は、音声信号を第１のスピーカーユニットへ供給するとともに、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と、第４のスピーカーユニットとへ音声信号を選択的に位相反転させて供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、指向性を変更することのできるスピーカー装置に関する。

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。

指向性を有するスピーカー装置として、同一性能を有するスピーカーユニットをキャビネットの対向するバフル面に設け、逆位相で駆動するダイポール方式のスピーカー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

また、同じく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２参照）。

特開平８−１９０８９号公報 特開平２−２３９７９５号公報

ところで、スピーカー装置の設置場所によっては、案内放送の音声を伝える場所を変更したい場合がある。たとえばホールに設置したスピーカー装置において、ホールの使用状況に応じて、案内放送の音声を伝えたい場所が変わったり、案内放送の音声をホール全体に伝えたい場合がある。

しかしながら、特許文献１や特許文献２のスピーカー装置は、容易に指向性を変更することができない。そのため、案内放送の音声を伝える場所を変更したい場合は、スピーカー装置の設置方向を変更したり、新たなスピーカー装置を追加しなければならないという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、容易に指向性を変更することができるスピーカー装置を提供することにある。

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）音声信号を拡声するスピーカー装置において、スピーカー装置は、振動板をスピーカー装置の外側に向けた第１のスピーカーユニット（１０１）と、振動板をスピーカー装置の外側に向けたスピーカーユニットであって、第１の方向に第１のスピーカーユニットと振動板の中心の間隔を０．１７ｍ以上０．４１ｍ未満の距離で離間させた第２のスピーカーユニット（１０２）と、振動板をスピーカー装置の外側に向けたスピーカーユニットであって、第１の方向に直交する第２の方向に第１のスピーカーユニットとの振動板の間隔を０．１７ｍ以上０．４１ｍ未満の距離で離間させた第３のスピーカーユニット（１０３）と、振動板をスピーカー装置の外側に向けたスピーカーユニットであって、第２の方向に第２のスピーカーユニットとの振動板の間隔を０．１７ｍ以上０．４１ｍ未満の距離で離間させた第４のスピーカーユニット（１０４）と、音声信号を第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットと第３のスピーカーユニットと第４のスピーカーユニットとへ供給する供給部（２１）とを備え、供給部は第２のスピーカーユニットと第３のスピーカーユニットと第４のスピーカーユニットとへ供給する音声信号の位相を選択的に反転させることを特徴とするスピーカー装置。
２）距離を０．２４ｍ以上０．３４ｍ未満としたことを特徴とする１）に記載のスピーカー装置。
３）第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットと第３のスピーカーユニットと第４のスピーカーユニットと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）または２）に記載のスピーカー装置。
４）入力された音響信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割部（５１）と、帯域分割部で分割した音響信号を出力する少なくとも一組のスピーカー（４Ｂｎ）とを備え、一組のスピーカーは振動板を一組のスピーカーの外側に向けた第１のスピーカーユニット（４Ｂｎｆｒ）と、一組のスピーカーで出力する周波数帯域の中心周波数の音響信号の波長をλとしたとき、振動板を一組のスピーカーの外側に向けたスピーカーユニットであって、第１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０．２５λ以上０．６λ未満の距離で離間させた第２のスピーカーユニット（４Ｂｎｆｌ）と、振動板を一組のスピーカーの外側に向けたスピーカーユニットであって、第１の方向と直交する第２の方向に第１のスピーカーユニットとの振動板の間隔を０．２５λ以上０．６λ未満の距離で離間させた第３のスピーカーユニット（４Ｂｎｒｒ）と、振動板を一組のスピーカーの外側に向けたスピーカーユニットであって、第２の方向に第２のスピーカーユニットとの振動板の間隔を０．１７ｍ以上０．４１ｍ未満の距離で離間させた第４のスピーカーユニット（４Ｂｎｒｌ）と、帯域分割部で分割した音響信号を第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットと第３のスピーカーユニットと第４のスピーカーユニットとへ供給する供給部（５２ｎ）とを備え、供給部は第２のスピーカーユニットと第３のスピーカーユニットと第４のスピーカーユニットへ音声信号の位相を選択的に反転させることを特徴とするスピーカー装置。
５）距離を０．３５λ以上０．５λ未満としたことを特徴とする４）に記載のスピーカー装置。
６）第１のスピーカーユニットと第２のスピーカーユニットと第３のスピーカーユニットと第４のスピーカーユニットと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４）または５）に記載のスピーカー装置。

本発明のスピーカー装置によれば、容易に指向性を変更することができる。

本発明のスピーカー装置の第１実施例の斜視図である。 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。 本発明のスピーカー装置の第１実施例の間隔ｄを変えたときの指向特性を示す図である。 本発明のスピーカー装置の第２実施例の第１の斜視図である。 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。 本発明のスピーカー装置の第１実施例の位相を変えたときの指向特性を示す図である。 本発明のスピーカー装置の第２実施例の第２の斜視図である。

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、そのうち図１ａ）はスピーカーユニットの配置場所を示す斜視図、図１ｂ）はスピーカーユニットを配置した状態を示す斜視図である。理解を容易にするため、図１ａ）では、スピーカーユニットは図示せず、スピーカーユニットを配置する場所の位置関係のみを示している。また図１ｂ）では、スピーカーユニットを配置する場所の位置関係やスピーカー装置１の筐体、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。

図１において、ＳＱは、中心をＸ、一辺の長さをｄとする正方形である。正方形ＳＱの、前側、右側の頂点をＶ１、前側、左側の頂点をＶ２、後側、右側の頂点をＶ３、後側、左側の頂点をＶ４とする。また、Ａをスピーカー装置１の前方向とし、Ａと直交する左の方向をＤとする。本実施例では、４つのスピーカーユニットを正方形ＳＱの頂点Ｖ１〜Ｖ４に振動板の中心が来るよう配置する。具体的には、第１スピーカーユニット１０１を、前側、右側の頂点Ｖ１の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを頂点Ｖ１からみて中心点Ｘの反対方向、すなわち外側に向けて配置する。第２スピーカーユニット１０２を、第１スピーカーユニット１０１の左側、すなわちＤ方向に距離ｄだけ離れた、前側、左側の頂点Ｖ２の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを頂点Ｖ２からみて中心点Ｘの反対方向、すなわち外側に向けて配置する。また、第３スピーカーユニット１０３を、第１スピーカーユニット１０１の後方向に距離ｄだけ離れた、後側、右側の頂点Ｖ３の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを頂点Ｖ３からみて中心点Ｘの反対方向、すなわち外側に向けて配置する。更に、第４スピーカーユニット１０４を、第２スピーカーユニット１０２の後方向に距離ｄだけ離れた、後側、左側の頂点Ｖ４の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを頂点Ｖ４からみて中心点Ｘの反対方向、すなわち外側に向けて配置する。

第１スピーカーユニット１０１と、第２スピーカーユニット１０２と、第３スピーカーユニット１０３と、第４スピーカーユニット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。

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、第１スピーカーユニット１０１と、第２スピーカーユニット１０２と、第３スピーカーユニット１０３と、第４スピーカーユニット１０４とへ供給する。

供給部２１はまた、図２ａ）、ｂ）、ｃ）に示すように、第２スピーカーユニット１０２と第３スピーカーユニット１０３と第４スピーカーユニット１０４とへ供給する音声信号の位相を、第１スピーカーユニット１０１へ供給する音声信号に対してそれぞれ反転させることができる。
＜間隔ｄを変えたときの作用＞
本実施例のスピーカー装置１において、第１スピーカーユニット１０１と、第２スピーカーユニット１０２と、第３スピーカーユニット１０３と、第４スピーカーユニット１０４との相互の前後及び左右の間隔ｄを変化させたときの指向特性を図３に示す。なお、ここでは、図２ａ）に示すように、供給部２１が、入力部２０から送られた音声信号をそのままの位相で第１スピーカーユニット１０１と第２スピーカーユニット１０２とへ供給し、第３スピーカーユニット１０３と第４スピーカーユニット１０４とへは、第１スピーカーユニット１０１と第２スピーカーユニット１０２とへ供給する音声信号とは位相を反転させた音声信号を供給するものとする。

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ｄをλの倍数であらわしている。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。

図３ａ）に示すように、ｄ＜０．３λのとき、指向特性の波形は大きく横に広がった８の字形となっており、スピーカー装置１の指向性は低い。また、矢印Ａの方向（前方向）の音圧は、約−６ｄＢであり、スピーカー装置１としての効率は低い。

図３ｂ）、ｃ）、ｄ）に示すように、０．３λ≦ｄ＜０．４５λのとき、指向特性の波形はやや幅広なものの８の字形となっており、スピーカー装置１は前後方向に指向性を持つ。また、最大の音圧は、−２ｄＢを越えており、スピーカー装置１としての効率は高い。

図３ｅ）、ｆ）、ｇ）、ｈ）に示すように、０．４５λ≦ｄ＜０．６５λのとき、指向特性の波形は８の字形となっており、スピーカー装置１は前後方向に高い指向性を持つ。また、最大の音圧は、−２ｄＢを超えており、スピーカー装置１としての効率は高い。

図３ｉ）、ｊ）に示すように、０．６５λ≦ｄ＜０．７５λのとき、指向特性の波形をみると、多少のサイドローブが発生しているものの８の字形となっており、スピーカー装置１の指向性は高い。また、最大の音圧は、−４ｄＢを越えており、スピーカー装置１としての効率は許容範囲である。

図３ｋ）、ｌ）に示すように、０．７５λ≦ｄのとき、指向特性の波形をみると、大きなサイドローブが発生しており、スピーカー装置１の指向性は低い。また、最大の音圧は、−６ｄＢ以下となっており、スピーカー装置１としての効率は低く実用性に劣る。

以上をまとめると、本実施例のスピーカー装置１は、ｄ＜０．３λのときには、指向性が低い。０．３λ≦ｄ＜０．７５λのときには、前後方向に指向性を持つ。更に、０．４５λ≦ｄ＜０．６５λのときには、前後方向に高い指向性を持ち、効率が高い。０．７５λ≦ｄのときには、指向性が低く、効率も低い。

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≦ｄ＜０．７５λは、０．２０４ｍ≦ｄ＜０．５１ｍ、０．４５λ≦ｄ＜０．６５λは、０．３０６ｍ≦ｄ＜０．４４２ｍに相当する。

本実施例のスピーカー装置１は、前後のスピーカーユニットの間隔ｄを０．１７ｍ≦ｄ＜０．５１ｍとすることを特徴とする。より好ましくは、０．３０６ｍ≦ｄ＜０．４４２ｍとする。

本実施例のスピーカー装置１において、第１スピーカーユニット１０１と第３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、第２スピーカーユニット１０２と第４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。従来のダイポール方式のスピーカー装置では、前後方向におけるスピーカーユニット間の音波の干渉を避けるため、遮蔽板を設けるものもあった。これに対し本実施例のスピーカー装置は、互いに振動板の向きを逆方向とした２つのスピーカーユニットに同位相の音声信号を出力するとともに、互いの間隔を、出力の中心となる波長の略１／２とする。これにより、２つのスピーカーユニットの出力の位相が前後方向で同位相となり、互いの出力を高めあうこととなる。したがって、遮蔽板が不要なだけでなく、より指向性を高めることができる。

また、第１スピーカーユニット１０１と第２スピーカーユニット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、第３スピーカーユニット１０３と第４スピーカーユニット１０４とは、トーンゾイレ方式のスピーカーを構成する。トーンゾイレ方式のスピーカー装置は、左右のユニット間隔の略２倍の波長の信号については、前後方向に高い指向性を持つので、更に指向性を高めることができる。

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１／２波長の間隔で並べる幅があればよいので、従来のスピーカー装置に比べ、小型化が可能である。

なお、各スピーカーユニットの相互の前後及び左右のユニット間隔は、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よい。
＜位相を切り替えたときの作用＞
次に、本実施例のスピーカー装置１において、供給部２１が、各スピーカーユニットに供給する音声信号の位相を切り替えたときの指向特性について、図２のブロック構成図と図６の指向特性の図とを用いて説明する。なお、ここでは、第１スピーカーユニット１０１と、第２スピーカーユニット１０２と、第３スピーカーユニット１０３と、第４スピーカーユニット１０４との相互の前後及び左右の間隔ｄを、すべてλ／２とする。その他、図３と同様の条件については説明を省略する。

図２ａ）では、供給部２１は、入力部２０から送られた音声信号を、そのままの位相で第１スピーカーユニット１０１と第２スピーカーユニット１０２とへ供給する。供給部２１はまた、第３スピーカーユニット１０３と第４スピーカーユニット１０４とへは、第１スピーカーユニット１０１へ供給する音声信号の位相を反転させた音声信号を供給する。このときの指向特性を図６ａ）に示す。これは、前述の図３ｆ）と同じであり、このときスピーカー装置１は、前述のように前後方向に高い指向性を持つ。

図２ｂ）では、供給部２１は、入力部２０から送られた音声信号を、そのままの位相で第１スピーカーユニット１０１と第３スピーカーユニット１０３とへ供給する。供給部２１はまた、第２スピーカーユニット１０２と第４スピーカーユニット１０４とへは、第１スピーカーユニット１０１へ供給する音声信号の位相を反転させた音声信号を供給する。このときの指向特性を図６ｂ）に示す。このとき、第１スピーカーユニット１０１と第３スピーカーユニット１０３、第２スピーカーユニット１０２と第４スピーカーユニット１０４が、それぞれトーンゾイレ方式のスピーカーとなり、更に、第１スピーカーユニット１０１と第２スピーカーユニット１０２、第３スピーカーユニット１０３と第４スピーカーユニット１０４が、それぞれダイポール方式のスピーカーとなる。したがって、図６ｂ）からあきらかなように、スピーカー装置１は、左右方向に高い指向性を持つ。

図２ｃ）では、供給部２１は、入力部２０から送られた音声信号を、そのままの位相で第１スピーカーユニット１０１と第４スピーカーユニット１０４とへ供給する。供給部２１はまた、第２スピーカーユニット１０２と第３スピーカーユニット１０３とへは、第１スピーカーユニット１０１へ供給する音声信号とは逆位相にした音声信号を供給する。このときの指向特性を図６ｃ）に示す。このとき、隣接するスピーカーユニット同士が逆位相で駆動されるのでダイポール特性となり、斜め方向の音圧は高めあう。図６ｃ）からあきらかなように、このときスピーカー装置１は、斜め方向の音圧が高いＸ字形の指向特性となる。

このように、本実施例のスピーカー装置は、各スピーカーユニットへ供給する音声信号の位相を切り替えることにより、容易に指向性を変更することができる。
[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４Ｂｎを設けたものである。

以下、ｎ＝６とした例を説明する。図４及び図７は本発明のスピーカー装置の第２実施例を示す斜視図であり、そのうち図４はスピーカーユニットの配置場所を示す斜視図、図７はスピーカーユニットを配置した状態を示す斜視図である。理解を容易にするため、図４では、スピーカーユニットは図示せず、スピーカーユニットを配置する場所の位置関係のみを示している。また図７では、スピーカーユニットを配置する場所の位置関係やスピーカー装置４の筐体、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及び図７において、ＳＱｎは、中心をＸｎ、一辺の長さをｄｎとする正方形である。正方形ＳＱｎの前側、右側の頂点をＶｎ１、前側、左側の頂点をＶｎ２、後側、右側の頂点をＶｎ３、後側、左側の頂点をＶｎ４とする。また、Ｃをスピーカー装置１の前方向とし、Ｃと直交する左の方向をＥとする。本実施例では、スピーカーユニットの重なり合いを防ぐため、図４及び図７で示すように、正方形ＳＱ１〜ＳＱ６を互いに上下方向にずらして配置している。

本実施例では、４つのスピーカーユニットを正方形ＳＱｎの頂点Ｖｎ１〜Ｖｎ４に配置する。具体的には、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒを、前側、右側の頂点Ｖｎ１の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを頂点Ｖｎ１からみて中心点Ｘｎの反対方向、すなわち外側に向けて配置する。第２スピーカーユニット４Ｂｎｆｌを、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒの左側、すなわちＥ方向に距離ｄｎだけ離れた、前側、左側の頂点Ｖｎ２の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを頂点Ｖｎ２からみて中心点Ｘｎの反対方向、すなわち外側に向けて配置する。また、第３スピーカーユニット４Ｂｎｒｒを、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒの後方向に距離ｄｎだけ離れた、後側、右側の頂点Ｖｎ３の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを頂点Ｖｎ３からみて中心点Ｘｎの反対方向、すなわち外側に向けて配置する。更に、第４スピーカーユニット４Ｂｎｒｌを、第２スピーカーユニット４Ｂｎｆｌの後方向に距離ｄｎだけ離れた、後側、左側の頂点Ｖｎ４の位置に振動板の中心が来るよう、振動板の向きを頂点Ｖｎ４からみて中心点Ｘｎの反対方向、すなわち外側に向けて配置する。

各スピーカーセット４Ｂｎにおいて、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂｎｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂｎｒｒと、第４スピーカーユニット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。

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。

スピーカーセット４Ｂｎ（４Ｂ１、４Ｎ２、４Ｂ３、４Ｂ４、４Ｂ５、４Ｂ６）は、それぞれ図示しない供給部５２ｎ（５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６）を備えている。供給部５２ｎは、ＢＰＦ５１ｎから送られた音響信号を、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂｎｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂｎｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂｎｒｌとへ供給する。供給部５２ｎはまた、第２スピーカーユニット４Ｂｎｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂｎｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂｎｒｌとへ供給する音響信号の位相を、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒへ供給する音響信号の位相に対してそれぞれ反転させることができる。供給部５２ｎの、第２スピーカーユニット４Ｂｎｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂｎｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂｎｒｌとに供給する音響信号の位相の反転は、ｎ個の供給部５２ｎすべてが連動して切り替えるものとする。

また、各スピーカーセットにおける各スピーカーユニットの前後及び左右の間隔ｄｎ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。

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。

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、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。

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、ＢＰＦ５１１で帯域分割された音響信号を、第１スピーカーユニット４Ｂ１ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ１ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ１ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ１ｒｌとへ、後述のような位相で供給する。また、第１スピーカーユニット４Ｂ１ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ１ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ１ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ１ｒｌとの前後及び左右の間隔ｄ１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。

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、ＢＰＦ５１２で帯域分割された音響信号を、第１スピーカーユニット４Ｂ２ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ２ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ２ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ２ｒｌとへ、後述のような位相で供給する。また、第１スピーカーユニット４Ｂ２ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ２ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ２ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ２ｒｌとの前後及び左右の間隔ｄ２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。

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、ＢＰＦ５１３で帯域分割された音響信号を、第１スピーカーユニット４Ｂ３ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ３ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ３ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ３ｒｌとへ、後述のような位相で供給する。また、第１スピーカーユニット４Ｂ３ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ３ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ３ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ３ｒｌとの前後及び左右の間隔ｄ３を、１ｋＨｚの音響信号の１／２波長である０．１７ｍとする。

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４Ａ４の供給部５２４へ出力する。供給部５２４は、ＢＰＦ５１４で帯域分割された音響信号を、第１スピーカーユニット４Ｂ４ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ４ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ４ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ４ｒｌとへ、後述のような位相で供給する。また、第１スピーカーユニット４Ｂ４ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ４ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ４ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ４ｒｌとの前後及び左右の間隔ｄ４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。

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、ＢＰＦ５１５で帯域分割された音響信号を、第１スピーカーユニット４Ｂ５ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ５ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ５ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ５ｒｌとへ、後述のような位相で供給する。また、第１スピーカーユニット４Ｂ５ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ５ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ５ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ５ｒｌとの前後及び左右の間隔ｄ５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。

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、ＢＰＦ５１６で帯域分割された音響信号を、第１スピーカーユニット４Ｂ６ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ６ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ６ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ６ｒｌとへ、後述のような位相で供給する。また、第１スピーカーユニット４Ｂ６ｆｒと、第２スピーカーユニット４Ｂ６ｆｌと、第３スピーカーユニット４Ｂ６ｒｒと、第４スピーカーユニット４Ｂ６ｒｌとの前後及び左右の間隔ｄ６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。
＜作用＞
供給部５２ｎが、ＢＰＦ５１ｎから送られた音響信号を、そのままの位相で第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒと第２スピーカーユニット４Ｂｎｆｌとへ供給し、第３スピーカーユニット４Ｂｎｒｒと第４スピーカーユニット４Ｂｎｒｌとへは、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒに供給する音響信号の位相を反転させた音響信号を供給したとき、スピーカー装置４は、図６ａ）と同様、前後方向に高い指向性を持つ。

供給部５２ｎが、ＢＰＦ５１ｎから送られた音響信号を、そのままの位相で第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒと第３スピーカーユニット４Ｂｎｒｒとへ供給し、第２スピーカーユニット４Ｂｆｒｌと第４スピーカーユニット４Ｂｎｒｌへは、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒに供給する音響信号の位相を反転させた音響信号を供給したとき、スピーカー装置４は、図６ｂ）と同様、左右方向に高い指向性を持つ。

供給部５２ｎが、ＢＰＦ５１ｎから送られた音響信号を、そのままの位相で第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒと第４スピーカーユニット４Ｂｎｒｌへ供給し、第２スピーカーユニット４Ｂｎｆｌと第３スピーカーユニット４Ｂｎｒｒへは、第１スピーカーユニット４Ｂｎｆｒに供給する音響信号の位相を反転させた音響信号を供給したとき、供給したとき、スピーカー装置４は、図６ｃ）と同様、斜め方向の音圧が高いＸ字形の指向特性となる。

このように、本実施例のスピーカー装置は、各スピーカーユニットに供給する音響信号の位相を選択的に反転させて供給することにより、指向性を容易に変更することができる。

なお、各スピーカーユニットの間隔ｄｎは、正確にλｎ／２でなくとも、第１実施例と同様、０．３λｎ≦ｄｎ＜０．７λｎであれば、効果を奏する。より好ましくは、０．４５λｎ≦ｄ＜０．６５λｎ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。

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、逆位相の音響信号で駆動されるスピーカーユニット同士が、第１実施例と同様のダイポール方式のスピーカーを構成する。すなわち、それぞれのスピーカーセットは、左右方向への音響信号を打ち消しあい、前後方向への音響信号を高めあうので、高い指向性を持つ。

また、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、同位相の音響信号で駆動されるスピーカーユニット同士が、第１実施例と同様のトーンゾイレ方式のスピーカーを構成する。トーンゾイレ方式のスピーカー装置は、左右のユニット間隔の略２倍の波長の信号については、前後方向に高い指向性を持つので、更に指向性を高めることができる。

各スピーカーユニットに供給する音響信号の位相を切り替えることにより、ダイポール方式を構成するスピーカーユニットと、トーンゾイレ方式を構成するスピーカーユニットとを、瞬時に切り替えることができるので、指向性を容易に変更することができる。

また、スピーカー装置４のｎ組のスピーカーセット４Ｂｎは、それぞれ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。

また、それぞれのスピーカーセットが担う周波数帯域が狭いので、じゅうぶんに高い指向性を持つ。更に、前後及び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。

本実施例のスピーカー装置は、広い周波数帯域に渡って高い指向性を有するだけでなく、各スピーカーユニットに供給する音響信号の位相を選択的に反転させることにより、指向性の高い方向を、前後方向としたり、左右方向としたり、斜め方向としたりすることができる。

このように、本実施例のスピーカー装置は、各スピーカーユニットに供給する音響信号の位相を切り替えることにより、指向性を容易に変更することができる。

１、４ スピーカー装置
２０、５０ 入力部
５１、５１ｎ 帯域分割部
２１、５２ｎ 供給部
４Ｂｎ スピーカーセット
１０１、４Ｂｎｆｒ 第１スピーカーユニット
１０２、４Ｂｎｆｌ 第２スピーカーユニット
１０３、４Ｂｎｒｒ 第３スピーカーユニット
１０４、４Ｂｎｒｌ 第４スピーカーユニット

Claims (6)

1. 音声信号を拡声するスピーカー装置において、
   前記スピーカー装置は、
   振動板を前記スピーカー装置の外側に向けた第１のスピーカーユニットと、
   振動板を前記スピーカー装置の外側に向けたスピーカーユニットであって、第１の方向に前記第１のスピーカーユニットと振動板の中心の間隔を０．２０４ｍ以上０．４７６ｍ未満の距離ｄで離間させた第２のスピーカーユニットと、
   振動板を前記スピーカー装置の外側に向けたスピーカーユニットであって、前記第１の方向に直交する第２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前記距離ｄで離間させた第３のスピーカーユニットと、
   振動板を前記スピーカー装置の外側に向けたスピーカーユニットであって、前記第２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距離ｄで離間させた第４のスピーカーユニットと、
   音声信号を前記第１のスピーカーユニットと前記第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と前記第４のスピーカーユニットとへ供給する供給部と
   を備え、
   前記供給部は
   前記第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と前記第４のスピーカーユニットとへ供給する前記音声信号の位相を選択的に反転させる
   ことを特徴とするスピーカー装置。
2. 前記距離ｄを
   ０．３０６ｍ以上０．４４２ｍ未満としたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカー装置。
3. 前記第１のスピーカーユニットと前記第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と前記第４のスピーカーユニットと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または２に記載のスピーカー装置。
4. 入力された音響信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割部と、
   前記帯域分割部で分割した音響信号を出力する少なくとも一組のスピーカーとを備え、
   前記一組のスピーカーは
   振動板を前記一組のスピーカーの外側に向けた第１のスピーカーユニットと、
   前記一組のスピーカーで出力する周波数帯域の中心周波数の音響信号の波長をλとしたとき、振動板を前記一組のスピーカーの外側に向けたスピーカーユニットであって、第１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０．３λ以上０．７λ未満の距離ｄで離間させた第２のスピーカーユニットと、
   振動板を前記一組のスピーカーの外側に向けたスピーカーユニットであって、前記第１の方向と直交する第２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前記距離ｄで離間させた第３のスピーカーユニットと、
   振動板を前記一組のスピーカーの外側に向けたスピーカーユニットであって、前記第２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距離ｄで離間させた第４のスピーカーユニットと、
   前記帯域分割部で分割した音響信号を前記第１のスピーカーユニットと前記第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と前記第４のスピーカーユニットとへ供給する供給部と
   を備え、
   前記供給部は
   前記第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と前記第４のスピーカーユニットとへ供給する前記音響信号の位相を選択的に反転させる
   ることを特徴とするスピーカー装置。
5. 前記距離ｄを
   ０．４５λ以上０．６５λ未満としたことを特徴とする請求項４に記載のスピーカー装置。
6. 前記第１のスピーカーユニットと前記第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と前記第４のスピーカーユニットと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４または５に記載のスピーカー装置。