JP2020155800A - スピーカーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】高音質な音場空間を実現するスピーカーシステムを提供する。【解決手段】スピーカーシステムは、音場空間に設置されるキャビネットと、キャビネットに設けられ、音を放射する複数のスピーカーユニットと、音場空間を予め決められた角度毎に分けたときに、複数のスピーカーユニットから放射される音の位相と時間との関係を示す位相特性が、角度毎に一致するようにスピーカーユニットを制御する制御部と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、音場空間に設置されるキャビネットに設けられる複数のスピーカーユニットを備えるスピーカーシステムに関する。

従来、２つのスピーカーボックスによってステレオ再生が行われるスピーカーシステムが知られている。また、近年、音場空間に設置されるキャビネットに設けられる複数のスピーカーユニットを備えるスピーカーシステムが知られている。この場合、それぞれのスピーカーユニットにそれぞれ左（Ｌｃｈ）信号及び右（Ｒｃｈ）信号が供給されることによって、ステレオ再生が行われる。

このようなスピーカーシステムとして、ネットワーク環境下において、単一のキャビネットで音楽再生及び音声応答するスマートスピーカーと呼称される製品が提案されている。このスピーカーシステムは、ＷＥＢによる検索機能を有し、各種電気製品等の動作を制御する製品であり、パソコンのキーボード等の入力手段とは異なり、音声によるＷＥＢ検索及び製品操作を行うことができる。これは、音声応答を行うスピーカー、音声入力を行うマイクロフォン及びネットワークを介して種々の処理を行う制御装置を組み合わせた製品であり、新規の製品形態ではない。このため、家庭内の任意の位置に載置することができる形状及び寸法を有する製品が登場している。また、充電機能及び無線入力機能等を有している製品は、可搬性にも優れる。現状、ユーザがスマートスピーカーにおいて所望の音楽を検索して、音楽再生が行われたり、個人所有のメディアデバイスから無線又は有線によって送信される音楽がスマートスピーカーによって再生されたりする使用方法が知られている。しかし、このように新しい音楽再生手段が提供されてきているにも関わらず、多くの既存品は再生される音の品質が低いため、ユーザに不満が生じている。

特許文献１には、小型及び薄型の無指向性のスピーカーシステムが開示されている。特許文献１は、複数のスピーカーユニットの背面同士が同一軸上に設置され、キャビネットの幅がスピーカーユニットの口径以下である。特許文献２には、特許文献１と同様に、スピーカーユニットの背面同士が同一軸上に設置されたスピーカーシステムが開示されている。特許文献２は、円筒状のキャビネットの両端部にスピーカーユニットが装着され、互いのスピーカーユニットが個別のキャビネットとして利用することができるように、キャビネットの中心部に仕切り板が設けられ、それぞれのスピーカーユニットのキャビネット内の容積が確保されている。

特許文献３には、縦型キャビネットの底面側から音を放射し、机等に反射させることによって、音の広がり感を得ようとするラウドスピーカが開示されている。特許文献３は、音を放出するための複雑な風路が複数設けられており、風路の共鳴を利用して再生周波数帯域の拡大を図ろうとするものである。特許文献４には、キャビネット内部の定在波の影響を受けない位置にスピーカーユニットを装着することによって、スピーカーユニットの性能に応じた放射音のみキャビネットの外部に放射しようとする無反動スピーカーシステムが開示されている。

特開２０１４−３３９０号公報 特開２０１６−８２５６７号公報 特表２０１７−５３６００１号公報 特許第４１２６０８２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたスピーカーシステムにおいて、口径以下の幅及び３ｍｍ〜５ｍｍ程度の板厚を有するキャビネットの前面側に、例えば口径が１０ｃｍ以下の小型のスピーカーユニットが装着される場合、スピーカーユニットの奥行方向の寸法は、４０ｍｍ程度以下でなければならない。振動板の厚み及び駆動系の全長等が考慮されると、極めて薄い振動板が必要となったり、振動板を駆動するボイスコイルボビンの全長が制限されたりする。このため、スピーカーユニットの振動振幅量が得られず、振幅量の制限による入出力効率の低下及び歪音の発生等が生じ、高音質の再生が困難である。

また、特許文献２に開示されたスピーカーシステムは、小型化される場合、互いのスピーカーユニットの背面同士の容積が小さくなるため、低音の再生が困難となる虞がある。更に、特許文献３に開示されたラウドスピーカは、構造が複雑化し、机上設置時の反射を利用することによって音が放射される方向が乱れ、再生音の歪みが発生する虞がある。更にまた、特許文献４に開示された無反動スピーカーシステムにおいて、キャビネットの定在波は、キャビネットの端部で最も大きな密の部分が生じる反面、キャビネット内を伝搬する定在波の状態によって、開口面で位相が打ち消されることによる疎の部分となる。更に、スピーカーから放射される音は、一定の周波数のみではないため、キャビネット内には、複数の周波数に対応する定在波、共振周波数且つ高次の定在波等が発生する。従って、これらの成分を全て抑制することは困難であり、その結果、再生音が歪みを含む音質となる。

また、小型キャビネット内に複数のスピーカーユニットが装着される場合、互いのスピーカーユニットの背面から放射される音波が振動板に直接的又は間接的に影響することによって、振動板の振動のリニアリティが阻害され、放射音に歪みが発生する。また、それぞれのスピーカーユニットが近接するため、キャビネットの外部に放射された再生音は、キャビネット端面で回折現象を引き起こしたり、それぞれのスピーカーユニットから放射された音の伝搬時間の違いによる位相変動が位相差による音の増減を引き起こしたりする。このため高音質な音が放射されず、音の広がり感が得られないため、狭い音場空間で再生されるような音が放射される。このように、一つのキャビネットに複数のスピーカーユニットが設けられるスピーカーシステムにおいて、高音質な音場空間を実現することが望まれている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高音質な音場空間を実現するスピーカーシステムを提供するものである。

本発明に係るスピーカーシステムは、音場空間に設置されるキャビネットと、キャビネットに設けられ、音を放射する複数のスピーカーユニットと、音場空間を予め決められた角度毎に分けたときに、複数のスピーカーユニットから放射される音の位相と時間との関係を示す位相特性が、角度毎に一致するようにスピーカーユニットを制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、制御部が、複数のスピーカーユニットから放射される音の位相と時間との関係を示す位相特性が、角度毎に一致するようにスピーカーユニットを制御する。このため、ユーザは、音場空間のいずれの位置においても、均一な再生音を聴くことができる。このように、スピーカーシステムは、高音質な音場空間を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係るスピーカーシステムを示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係るスピーカーシステムを示す上面図である。 本発明の実施の形態１の変形例に係るスピーカーシステムを示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係るスピーカーシステムの音の到来状況を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る制御部を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る測定手段の具体例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る測定手段の具体例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る遅延手段の具体例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る制御部の制御結果を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る制御部の制御結果を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るスピーカーシステムの音場空間を示す模式図である。 比較例に係るスピーカーシステムの音場空間を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係るスピーカーシステムを示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係るマイクロフォンの指向性を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における反射体による音の反射を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における反射体による音の反射を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る制御部を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る減衰手段の具体例を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るスピーカーシステムを示す側面図である。

以下、本発明に係るスピーカーシステムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るスピーカーシステム１を示す側面図であり、図２は、本発明の実施の形態１に係るスピーカーシステム１を示す上面図である。図１及び図２に示すように、スピーカーシステム１は、キャビネット２と、複数のスピーカーユニット３と、制御部４とを備えている。

（キャビネット２）
キャビネット２は、ユーザが音楽等を聴く音場空間７に設置される内部空間２ａが形成された筐体であり、例えば高さ方向に延びる円筒状をなしている。キャビネット２の内部の容積は、例えば１ｌ以下の小容積である。なお、キャビネット２は、直方体状をなしてもよいし多角形状をなしてもよい。

（スピーカーユニット３）
スピーカーユニット３は、キャビネット２の内部空間２ａに設けられ、音を放射するものである。スピーカーユニット３は、キャビネット２の内部に複数設けられており、本実施の形態１では、スピーカーユニット３が２個の場合について例示している。２個のスピーカーユニット３のうち、一方をＲｃｈ（Ｒｉｇｈｔ ｃｈａｎｎｅｌ）とし、他方をＬｃｈ（Ｌｅｆｔ ｃｈａｎｎｅｌ）とする。

スピーカーユニット３は、フレーム３１と、振動板３２と、磁気回路部３３とを有する。フレーム３１は、スピーカーユニット３の外郭を構成するものであり、キャビネット２に取り付けられる。振動板３２は、例えばコーン状をなしており、音波と電気信号とを変換するものである。フレーム３１がキャビネット２に取り付けられると、振動板３２は、キャビネット２から露出する。磁気回路部３３は、スピーカーユニット３の背面に設けられ、磁場を発生させる。磁気回路部３３は、磁場の発生により生じる力によって、振動板３２を振動させる。

複数のスピーカーユニット３は、背面の磁気回路部３３同士が対向するように、キャビネット２に設けられている。この場合、磁気回路部３３同士が略接触する配置となる。従って、スピーカーユニット３の前面の振動板３２は、キャビネット２の外部に向いて、キャビネット２から露出する。よって、キャビネット２の周囲の全域に音が放射される。

スピーカーユニット３が小型化されると、スピーカーユニット３を小容積のキャビネット２に容易に装着することができる。しかし、振動板３２の小口径化に伴う出力音圧レベルの低下及び磁気回路部３３の薄肉化に伴う磁束の低下等の要因によって、振動板３２のピストン駆動距離が短くなる。このため、入力信号の強弱に対する追従性が悪化し、音を放射することができる周波数帯域が狭い等の問題が生じる虞がある。更に、入力信号に対する再現性の悪さ及び再生音に含まれる歪み等によって、満足する音質が得られない虞がある。このため、スピーカーユニット３として、再生周波数帯域の拡大、入力信号に対する追従性を確保して歪み音を低下させる強力な磁気回路部３３の採用、できる限り大きい振動板３２の口径及び信号追従性が良好な支持材の確保等が求められる。

図３は、本発明の実施の形態１の変形例に係るスピーカーシステム１００を示す側面図である。図３に示すように、変形例では、複数のスピーカーユニット１０３は、磁気回路部３３同士が対向する位置から逸れるように、キャビネット２に設けられている。この場合、例えば磁気回路部３３同士が上下方向に配置される。従って、複数のスピーカーユニット１０３が千鳥配置される。これにより、キャビネット１０２の径を小さくすることができる。従って、キャビネット１０２の大型化を回避することができ、可搬性に優れる。なお、キャビネット１０２が直方体状である場合、キャビネット１０２の幅を小さくすることができる。

図４は、本発明の実施の形態１に係るスピーカーシステム１の音の到来状況を示す模式図である。図４に示すように、音を聴取するユーザを模したダミーヘッド６が、スピーカーシステム１の正面に配置されている場合について例示する。先ず、Ｌｃｈのスピーカーユニット３の音の到来状況について説明する。Ｌｃｈのスピーカーユニット３はダミーヘッド６の左耳に近いため、Ｌｃｈの音はダミーヘッド６の左耳に直接到来する。一方、Ｌｃｈのスピーカーユニット３はダミーヘッド６の右耳まで遠いため、Ｌｃｈの音はダミーヘッド６の右耳に、左耳よりも余分な伝搬時間を掛けて到来する。即ち、Ｌｃｈの音は、ダミーヘッド６の左耳に到達するよりも、ダミーヘッド６の右耳に到達する方が遅い。

次に、Ｒｃｈのスピーカーユニット３の音の到来状況について説明する。Ｒｃｈのスピーカーユニット３はダミーヘッド６の右耳に近いため、Ｒｃｈの音はダミーヘッド６の右耳に直接到来する。一方、Ｒｃｈのスピーカーユニット３はダミーヘッド６の左耳まで遠いため、Ｒｃｈの音はダミーヘッド６の左耳に、右耳よりも余分な伝搬時間を掛けて到来する。即ち、Ｒｃｈの音は、ダミーヘッド６の右耳に到達するよりも、ダミーヘッド６の左耳に到達する方が遅い。

このように、それぞれのスピーカーユニット３からの再生音の位相特性が一致し、それぞれのスピーカーユニット３の中央部分でのみ、２つのスピーカーユニット３からの合成音場が形成される。このため、ユーザにおけるステレオの音場空間７は、それぞれのスピーカーユニット３の中央部分となる。従って、音の広がり感が狭くなる虞がある。図１及び図２に示すような磁気回路部３３同士が近接している単一のキャビネット２が採用されている場合、２つの独立したキャビネット２を有するスピーカーシステム１に比べて、スピーカーユニット３同士の距離が近い。このため、音の放射範囲の拡大化には限界がある。そこで、本実施の形態１では、制御部４が、スピーカーユニット３から放射される音の位相特性を信号処理することによって、音の放射状態を自由に調整する。これにより、単一のキャビネット２のみでも、音の広がり感の向上、低位感の向上及び再生音の高性能化が実現される。

（制御部４）
図５は、本発明の実施の形態１に係る制御部４を示す機能ブロック図である。制御部４は、例えばＣＰＵ及びメモリからなる。制御部４は、音場空間７を予め決められた角度毎に分けたときに、複数のスピーカーユニット３から放射される音の位相と時間との関係を示す位相特性が、角度毎に一致するようにスピーカーユニット３を制御する。図５に示すように、制御部４は、ＡＤ変換手段４１と、アルゴリズム群４ａと、ＤＡ変換手段４４と、増幅手段４５とを有している。

（ＡＤ変換手段４１）
ＡＤ変換手段４１は、例えばアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する電子回路である。ＡＤ変換手段４１は、無線又は有線によって入力信号を受信すると、アナログ電気信号である入力信号をデジタル電気信号に変換する。

（アルゴリズム群４ａ）
アルゴリズム群４ａは、例えば制御部４が実行する複数のプログラムからなる。アルゴリズム群４ａは、測定手段４２と、遅延手段４３とを有する。

（測定手段４２）
図６は、本発明の実施の形態１に係る測定手段４２の具体例を示す図である。測定手段４２は、複数のスピーカーユニット３から放射される音の位相特性を、角度毎に測定する。測定手段４２は、例えば頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）手法を用いて実行される。図６に示すように、測定手段４２は、音場空間７を例えば９０度毎に分ける。ここで、スピーカーシステム１の正面を０度及び３６０度方向とし、Ｌｃｈのスピーカーユニット３に対向する位置を９０度方向とし、スピーカーシステム１の裏正面を１８０度方向とし、Ｒｃｈのスピーカーユニット３に対向する位置を２７０度方向とする。

測定手段４２は、先ず、ダミーヘッド６が０度方向の位置に載置された状態で、２つのスピーカーユニット３から放射される音の位相特性を測定する。測定手段４２は、更に、ダミーヘッド６が９０度方向、１８０度方向及び２７０度方向の位置に載置された状態で、２つのスピーカーユニット３から放射される音の位相特性を測定する。なお、本実施の形態１では、測定手段４２が、９０度毎に位相特性を測定する場合について例示しているが、９０度より細かい例えば角度５度毎に位相特性を測定してもよいし、９０度より粗い角度毎に位相特性を測定してもよい。

測定手段４２は、ダミーヘッド６が０度方向の位置に載置された状態の位相特性と、ダミーヘッド６が９０度方向の位置に載置された状態の位相特性との平均を、０度方向〜９０度方向の範囲Ａにおける位相特性とする。また、測定手段４２は、ダミーヘッド６が９０度方向の位置に載置された状態の位相特性と、ダミーヘッド６が１８０度方向の位置に載置された状態の位相特性との平均を、９０度方向〜１８０度方向の範囲Ｂにおける位相特性とする。測定手段４２は、ダミーヘッド６が１８０度方向の位置に載置された状態の位相特性と、ダミーヘッド６が２７０度方向の位置に載置された状態の位相特性との平均を、１８０度方向〜２７０度方向の範囲Ｃにおける位相特性とする。また、測定手段４２は、ダミーヘッド６が２７０度方向の位置に載置された状態の位相特性と、ダミーヘッド６が０度方向の位置に載置された状態の位相特性との平均を、２７０度方向〜０度方向の範囲Ｄにおける位相特性とする。

図７は、本発明の実施の形態１に係る測定手段４２の具体例を示す図である。図６の例では、測定手段４２が、音場空間７を二次元的に区画する場合について例示している。これに加え、測定手段４２は、図７に示すように、音場空間７を三次元的に区画して、複数のスピーカーユニット３から放射される音の位相特性を、角度毎に測定するようにしてもよい。これにより、スピーカーシステム１は、ステレオ音声に限らず、サラウンド音声を実現することができる。

（遅延手段４３）
遅延手段４３は、測定手段４２によって測定された角度毎の位相特性が一致するように、各位相特性を遅延させる。遅延手段４３は、例えば適応信号処理であり、スピーカーユニット３から放射される音の指向特性を制御するものである。遅延手段４３は、周波数帯域別における遅延時間処理であり、例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）処理といった任意の計算処理によるデジタル信号処理である。遅延手段４３は、複数のスピーカーユニット３から放射される音がスピーカーユニット３からＨＲＴＦ測定点までに空間を伝搬する際の音響特性の時間特性を一致させる。

図８は、本発明の実施の形態１に係る遅延手段４３の具体例を示す図である。ここで、測定手段４２及び遅延手段４３は、ユーザが実際に音を聴くよりも前に、位相特性を測定して遅延する。本実施の形態１では、遅延手段４３は、全ての位相特性が一致するように、各位相特性を遅延させる。図８に示すように、遅延手段４３は、先ず、０度方向〜９０度方向の範囲Ａの位相特性を、任意の位相特性と一致するように遅延させる（遅延制御Ａ）。次に、遅延手段４３は、９０度方向〜１８０度方向の範囲Ｂの位相特性を、任意の位相特性と一致するように遅延させる（遅延制御Ｂ）。

そして、遅延手段４３は、１８０度方向〜２７０度方向の範囲Ｃの位相特性を、任意の位相特性と一致するように遅延させる（遅延制御Ｃ）。更に、遅延手段４３は、２７０度方向〜０度（３６０度）方向の範囲Ｄの位相特性を、任意の位相特性と一致するように遅延させる（遅延制御Ｄ）。これにより、全ての位相特性が、任意の位相特性となり、一致する。なお、遅延制御Ａ後に出力される制御信号Ａ、遅延制御Ｂ後に出力される制御信号Ｂ、遅延制御Ｃ後に出力される制御信号Ｃ及び遅延制御Ｄ後に出力される制御信号Ｄは、実施の形態２で説明するマイクロフォン２０５と連携制御が可能である。

図９は、本発明の実施の形態１に係る制御部４の制御結果を示す図である。先ず、図９の上図に示すように、音を聴取するユーザを模したダミーヘッド６が、スピーカーシステム１の正面、即ち、Ｌｃｈ及びＲｃｈの中央部分に配置されている場合について例示する。なお、図３に示す変形例に係るスピーカーシステム１についても、計測条件は同様であるが、この場合、スピーカーユニット３の振動板３２である放射面は、上下方向となるため、各スピーカーユニット３の上下方向の中央部分が、計測する中心位置となる。

このように、上下方向の位置が異なるスピーカーユニット３においても、ＨＲＴＦ手法を用いて、各スピーカーユニット３の上下方向の中央部分に、スピーカーユニット３から放射される音の音像定位が可能となる。ここで、Ｌｃｈの音がダミーヘッド６の左耳に直接到来する場合を到来音Ａとし、Ｌｃｈの音がダミーヘッド６の右耳に到来する場合を到来音Ｂとする。また、Ｒｃｈの音がダミーヘッド６の右耳に直接到来する場合を到来音Ｃとし、Ｒｃｈの音がダミーヘッド６の左耳に到来する場合を到来音Ｄとする。

図９の左図に示すように、到来音Ｂの位相特性は、到来音Ａの位相特性に比べて遅れており、到来音Ｄの位相特性は、到来音Ｃの位相特性に比べて遅れている。この場合、伝搬時間単位で位相変化が発生しており、聴取点では位相変化による音質変動が生じる。本実施の形態１は、遅延手段４３が、各位相特性を遅延させることによって、位相乱れがない位相特性とする。これにより、図９の右図に示すように、到来音Ａ、到来音Ｂ、到来音Ｃ及び到来音Ｄの位相特性が一致する。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る制御部４の制御結果を示す図である。次に、図１０の上図に示すように、音を聴取するユーザを模したダミーヘッド６が、スピーカーシステム１の側面、例えば、Ｌｃｈの軸上に配置されている場合について例示する。この場合、Ｌｃｈの音は、ダミーヘッド６の右耳及び左耳に直接到来するものの、Ｒｃｈの音は、ダミーヘッド６の右耳及び左耳のいずれにも、Ｌｃｈの音よりもかなり遅く到来する。

図１０の左図に示すように、到来音Ａの位相特性及び到来音Ｂの位相特性は、ほぼ同様であり、到来音Ｃの位相特性及び到来音Ｄの位相特性も、ほぼ同様である。そして、到来音Ｃの位相特性及び到来音Ｄの位相特性は、到来音Ａの位相特性及び到来音Ｂの位相特性に比べて遅れている。遅延手段４３は、各位相特性を遅延させることによって、位相乱れがない位相特性とする。これにより、図１０の右図に示すように、到来音Ａ、到来音Ｂ、到来音Ｃ及び到来音Ｄの位相特性が一致する。

（ＤＡ変換手段４４）
図５に示すように、ＤＡ変換手段４４は、例えばデジタル電気信号をアナログ電気信号に変換する電子回路である。ＤＡ変換手段４４は、測定手段４２及び遅延手段４３から出力されたデジタル電気信号を、アナログ電気信号に変換する。

（増幅手段４５）
増幅手段４５は、電気信号を増幅するものである。増幅手段４５は、ＤＡ変換手段４４によって変換されたアナログ電気信号を増幅してスピーカーユニット３に出力する。

本実施の形態１によれば、制御部４が、複数のスピーカーユニット３から放射される音の位相と時間との関係を示す位相特性が、角度毎に一致するようにスピーカーユニット３を制御する。このため、ユーザは、音場空間７のいずれの位置においても、均一な再生音を聴くことができる。このように、スピーカーシステム１は、高音質な音場空間７を実現することができる。

図１１は、本発明の実施の形態１に係るスピーカーシステム１の音場空間７を示す模式図である。更に、本実施の形態１の制御部４は、複数のスピーカーユニット３から放射される音の位相特性を、角度毎に測定する測定手段４２と、測定手段４２によって測定された角度毎の位相特性が一致するように各位相特性を遅延させる遅延手段４３と、を有する。これにより、図１１に示すように、ユーザは、音場空間７のいずれの位置においても、ステレオ音声又はサラウンド音声を聴取することができる。

このように、各聴取位置において、複数のスピーカーユニット３から放射された音の位相特性が一致している。このため、単一のキャビネット２であっても、キャビネット２を中心とした周囲３６０度のいずれの位置においても、ユーザは、スピーカーユニット３から放射された音の位相特性が一致した歪みがない放射音を聴くことができる。なお、スピーカーシステム１は、キャビネット２の形状に関わらず、歪みがない再生音を提供することができる。

図１２は、比較例に係るスピーカーシステム１ａの音場空間７を示す模式図である。ここで、本実施の形態１に係るスピーカーシステム１の比較例について説明する。図１２に示すように、比較例に係るスピーカーシステム１ａは、音場空間７の位相特性が不一致である。これにより、スピーカーシステム１ａの正面及び裏正面には、ステレオ音声又はサラウンド音声が届くものの、Ｌｃｈのスピーカーユニット３に対向する位置には、Ｌｃｈの音のみ届き、Ｒｃｈのスピーカーユニット３に対向する位置には、Ｒｃｈの音のみ届く。即ち、ユーザは、特定の範囲にいなければ、歪みがないステレオ音声又はサラウンド音声を聴くことができない。

これに対し、本実施の形態１は、各聴取位置において、複数のスピーカーユニット３から放射された音の位相特性が一致している。このため、単一のキャビネット２であっても、キャビネット２を中心とした周囲３６０度のいずれの位置においても、ユーザは、スピーカーユニット３から放射された音の位相特性が一致した歪みがない放射音を聴くことができる。

なお、図３に示す変形例に係るスピーカーシステム１００は、Ｒｃｈのスピーカーユニット１０３とＬｃｈのスピーカーユニット１０３とが近い。このため、Ｒｃｈのスピーカーユニット１０３から放射された音がユーザの左耳に届き易く、Ｌｃｈのスピーカーユニット１０３から放射された音がユーザの右耳に届き易い。即ち、位相特性がよりずれ易い。

本実施の形態１は、制御部４が、音場空間７を予め決められた角度毎に分けたときに、複数のスピーカーユニット１０３から放射される音の位相と時間との関係を示す位相特性が、角度毎に一致するようにスピーカーユニット１０３を制御する。このため、複数のスピーカーユニット１０３が、磁気回路部３３同士が対向する位置から逸れるように設けられていても、ユーザは、スピーカーユニット１０３から放射された音の位相特性が一致した歪みがない放射音を聴くことができる。このように、本実施の形態１の制御部４は、複数のスピーカーユニット３が、磁気回路部３３同士が対向する位置から逸れるように設けられている場合に、顕著な効果を奏する。

実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２に係るスピーカーシステム２００を示す側面図である。本実施の形態２は、マイクロフォン２０５を備えている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

（マイクロフォン２０５）
図１３に示すように、マイクロフォン２０５は、キャビネット２に設けられ、複数のスピーカーユニット３から放射された音を収集する。マイクロフォン２０５は、音声の入力機能に加え、スピーカーシステム２００の音場空間７の状態を自動又は手段で計測するために必要な室内環境の音響特性の入力機能も有する。マイクロフォン２０５は、キャビネット２の上部に例えば２個設けられている。なお、マイクロフォン２０５の数は、１個でもよいし、３個以上でもよい。また、マイクロフォン２０５は、キャビネット２の上部に限らず、キャビネット２のいずれの位置に設けられてもよい。

図１４は、本発明の実施の形態２に係るマイクロフォン２０５の指向性を示す模式図である。図１４に示すように、２個のマイクロフォン２０５は、キャビネット２の四隅のうち対向する２隅に設けられている。マイクロフォン２０５は、所定の範囲内の音を収集する指向性を有している。一方のマイクロフォン２０５（Ａ）の指向性範囲は、キャビネット２の全周囲の半分の領域Ａに渡る。他方のマイクロフォン２０５（Ｂ）の指向性範囲は、キャビネット２の全周囲の残りの半分の領域Ｂに渡る。このように、２個のマイクロフォン２０５は、キャビネット２の四隅のうち対向する２隅に設けられているため、キャビネット２の全周囲の音を収集することができる。なお、マイクロフォン２０５の数が増加すれば、指向感度を細かく調整することができるため、音の検出性能が向上するものの、コストが増加する。従って、マイクロフォン２０５の数は、コストと検出性能とを考慮して適宜選択される。

図１５は、本発明の実施の形態２における反射体２０８による音の反射を示す模式図である。図１５に示すように、キャビネット２の近傍に壁等の反射体２０８が存在する場合、スピーカーユニット３から放射される音が反射体２０８で反射する。特に、スピーカーユニット３がユーザに対向していない場合に、スピーカーユニット３から放射される音は反射体２０８に届き易い。反射体２０８で反射した音は、スピーカーユニット３から放射されて反射していない音と共に、ユーザの耳に届く。

図１６は、本発明の実施の形態２における反射体２０８による音の反射を示すグラフである。図１６に示すように、概して、キャビネット２の外面に沿いつつ伝搬する回折音等の位相特性は、緩やかに傾斜する波形である。これに対し、壁等の室内構造物である反射体２０８に反射した音は、二次成分である反射成分のピークレベルが、一次成分である直接伝搬成分に対し遅れており、同等に近い出力レベルとなって検出される場合がある。この場合、制御部２０４は、反射体２０８とスピーカーユニット３との間の反射に伴うインパルス的な現象と判断し、スピーカーユニット３の出力特性を変化させる。

このように、スピーカーユニット３から直接到達する音以外に、反射体２０８によって反射されて伝搬時間が遅くなった音が、ユーザに到達する場合がある。この場合、ユーザは、直接音に反射音が混入したことにより位相が乱れた歪み音を聴くことになる。本実施の形態２は、指向感度を調整して検出範囲を特定化したマイクロフォン２０５が、空間を伝搬する音響信号の方向を定め、制御部２０４が、反射体２０８との距離が種々変化することが想定される反射音を遮断する。

図１７は、本発明の実施の形態２に係る制御部２０４を示す機能ブロック図である。制御部２０４のアルゴリズム群２０４ａは、測定手段４２と、遅延手段４３と、判定手段２４６と、減衰手段２４７とを有している。このうち、測定手段４２及び遅延手段４３は、実施の形態１の測定手段４２及び遅延手段４３と同様である。

（判定手段２４６）
判定手段２４６は、マイクロフォン２０５によって収集された音の位相特性に基づいて、複数のスピーカーユニット３から放射された音を反射する反射体２０８の有無を判定する。判定手段２４６は、図１６に示すグラフのように、直接音の位相特性から逸脱した位相特性がマイクロフォン２０５によって検出された場合、反射体２０８があると判定する。一方、判定手段２４６は、直接音の位相特性から逸脱した位相特性がマイクロフォン２０５によって検出されない場合、反射体２０８がないと判定する。なお、反射体２０８の位置は、いずれのマイクロフォン２０５が直接音の位相特性から逸脱した位相特性を検出したかによって、特定することができる。

（減衰手段２４７）
図１８は、本発明の実施の形態２に係る減衰手段２４７の具体例を示す図である。減衰手段２４７は、判定手段２４６によって反射体２０８があると判定された場合、反射体２０８側の音圧を減衰する。即ち、図１８に示すように、反射体２０８側の音場空間７が、消音域となる。これにより、スピーカーユニット３から反射体２０８側に放射された音の出力信号が低減し、反射体２０８によって反射した音がユーザに伝搬しない。

本実施の形態２によれば、スピーカーシステム２００は、キャビネット２に設けられ、複数のスピーカーユニット３から放射された音を収集するマイクロフォン２０５を更に備える。そして、制御部２０４は、マイクロフォン２０５によって収集された音の位相特性に基づいて、複数のスピーカーユニット３から放射された音を反射する反射体２０８の有無を判定する判定手段２４６を有する。また、制御部２０４は、判定手段２４６によって反射体２０８があると判定された場合、反射体２０８側の音圧を減衰する減衰手段２４７と、を有する。このため、スピーカーユニット３から反射体２０８側に放射された音の出力信号が低減し、反射体２０８によって反射した音がユーザに伝搬しない。よって、ユーザは、反射波の影響が低減された再生音を聴くことができる。

実施の形態３．
図１９は、本発明の実施の形態３に係るスピーカーシステム３００を示す側面図である。本実施の形態３は、制御部４を備えていない点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１９に示すように、複数のスピーカーユニット３０３は、磁気回路部３３同士が対向する位置から逸れるように、キャビネット３０２に設けられている。この場合、例えば磁気回路部３３同士が上下方向において千鳥配置される。これにより、キャビネット３０２の径を小さくすることができる。従って、キャビネット３０２の大型化を回避することができ、可搬性に優れる。なお、キャビネット３０２が直方体状である場合、キャビネット３０２の幅を小さくすることができる。

１，１ａ スピーカーシステム、２ キャビネット、２ａ 内部空間、３ スピーカーユニット、４ 制御部、４ａ アルゴリズム群、６ ダミーヘッド、７ 音場空間、３１ フレーム、３２ 振動板、３３ 磁気回路部、４１ ＡＤ変換手段、４２ 測定手段、４３ 遅延手段、４４ ＤＡ変換手段、４５ 増幅手段、１００ スピーカーシステム、１０２ キャビネット、１０３ スピーカーユニット、２００ スピーカーシステム、２０４ 制御部、２０４ａ アルゴリズム群、２０５ マイクロフォン、２０８ 反射体、２４６ 判定手段、２４７ 減衰手段、３００ スピーカーシステム、３０２ キャビネット、３０３ スピーカーユニット。

Claims (6)

1. 音場空間に設置されるキャビネットと、
   前記キャビネットに設けられ、音を放射する複数のスピーカーユニットと、
   前記音場空間を予め決められた角度毎に分けたときに、複数の前記スピーカーユニットから放射される音の位相と時間との関係を示す位相特性が、前記角度毎に一致するように前記スピーカーユニットを制御する制御部と、
   を備えるスピーカーシステム。
2. 前記制御部は、
   複数の前記スピーカーユニットから放射される音の位相特性を、前記角度毎に測定する測定手段と、
   前記測定手段によって測定された前記角度毎の位相特性が一致するように、各位相特性を遅延させる遅延手段と、を有する
   請求項１記載のスピーカーシステム。
3. 前記キャビネットに設けられ、複数の前記スピーカーユニットから放射された音を収集するマイクロフォンを更に備え、
   前記制御部は、
   前記マイクロフォンによって収集された音の位相特性に基づいて、複数の前記スピーカーユニットから放射された音を反射する反射体の有無を判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記反射体があると判定された場合、前記反射体側の音圧を減衰する減衰手段と、を有する
   請求項１又は２記載のスピーカーシステム。
4. 複数の前記スピーカーユニットは、背面に磁気回路部を有し、
   前記磁気回路部同士が対向するように、前記キャビネットに設けられている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピーカーシステム。
5. 複数の前記スピーカーユニットは、背面に磁気回路部を有し、
   前記磁気回路部同士が対向する位置から逸れるように、前記キャビネットに設けられている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピーカーシステム。
6. 音場空間に設置されるキャビネットと、
   前記キャビネットに設けられ、背面に磁気回路部を有し、音を放射する複数のスピーカーユニットと、を備え、
   複数の前記スピーカーユニットは、
   前記磁気回路部同士が対向する位置から逸れるように、前記キャビネットに設けられている
   スピーカーシステム。

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