JP3177492B2 - 拡声装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、能動的指向性制御
を用いて任意の指向性を有する拡声音を出力する拡声装
置に関するものである。
を用いて任意の指向性を有する拡声音を出力する拡声装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、拡声音の指向特性を高めるために
ホーンスピーカシステムが用いられている。このような
従来の拡声装置について図１２を参照しながら説明す
る。
ホーンスピーカシステムが用いられている。このような
従来の拡声装置について図１２を参照しながら説明す
る。
【０００３】図１２に示すホーンスピーカシステムは、
ホーンドライバ２１と、音響放射方向及び指向角を制御
するホーン２２とを含んで構成される。ホーン２２はホ
ーン音響放射面２３を有し、これより前方に拡声音を放
射する音響管である。図中に示すｉはホーン音響放射面
２３の口径であり、ｋはホーン２２中における音の進行
方向を示す矢印である。
ホーンドライバ２１と、音響放射方向及び指向角を制御
するホーン２２とを含んで構成される。ホーン２２はホ
ーン音響放射面２３を有し、これより前方に拡声音を放
射する音響管である。図中に示すｉはホーン音響放射面
２３の口径であり、ｋはホーン２２中における音の進行
方向を示す矢印である。
【０００４】一般に指向角を狭くするためには、ホーン
音響放射面の口径ｉを大きくする必要がある。また、放
射する音の音圧周波数特性の乱れを小さくするため、軸
方向に沿ったホーン２２の音響インピーダンスの周波数
変化を小さくする必要がある。そこで、このようなホー
ン２２では、音波の進行方向ｋに垂直な断面積を、連続
的かつ滑らかに変化させている。そしてホーンドライバ
２１で再生された音波は、ホーン２２の内部を矢印ｋの
方向に導かれ、指向性が制御されてホーン音響放射面２
３から外部へ放射される。
音響放射面の口径ｉを大きくする必要がある。また、放
射する音の音圧周波数特性の乱れを小さくするため、軸
方向に沿ったホーン２２の音響インピーダンスの周波数
変化を小さくする必要がある。そこで、このようなホー
ン２２では、音波の進行方向ｋに垂直な断面積を、連続
的かつ滑らかに変化させている。そしてホーンドライバ
２１で再生された音波は、ホーン２２の内部を矢印ｋの
方向に導かれ、指向性が制御されてホーン音響放射面２
３から外部へ放射される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の拡声装置では、狭指向性にするためにはホーン音響
放射面を大きくする必要があった。また、ホーンの形状
によって、放射される拡声音の指向特性は一意的に決ま
るため、必要とする指向特性に応じてホーンを取り替え
る必要があった。
来の拡声装置では、狭指向性にするためにはホーン音響
放射面を大きくする必要があった。また、ホーンの形状
によって、放射される拡声音の指向特性は一意的に決ま
るため、必要とする指向特性に応じてホーンを取り替え
る必要があった。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、スピーカシステムの構造を大
幅に変えることなく、狭指向特性から広指向特性までの
複数の指向特性を、信号処理によって実現する拡声装置
を提供するものである。
てなされたものであって、スピーカシステムの構造を大
幅に変えることなく、狭指向特性から広指向特性までの
複数の指向特性を、信号処理によって実現する拡声装置
を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本願の請求項１記載の発明は、音響信号を出力す
る音響信号源と、前記音響信号源から音響信号を入力し
て拡声音を放射する拡声音源と、前記拡声音源の近傍に
設置され、制御音を放射する制御音源と、前記拡声音と
前記制御音との干渉により、所望の指向性を有する音響
空間を形成するため、前記音響信号源の音響信号の振幅
又は位相を制御して制御音信号を生成し、前記制御音源
に与える信号処理手段と、を具備し、前記信号処理手段
は、前記制御音源の近傍に取り付けられ、前記拡声音と
前記制御音の合成音を検出する誤差検出器と、所定の指
向特性となるよう前記誤差検出器の出力又は前記音響信
号源の出力を選択する指向特性選択手段と、前記拡声音
源の前方に指向性を確保するとき前記誤差検出器の出力
信号が０となるように前記音響信号源の音響信号の振幅
及び位相を制御した信号を第１の制御音信号として生成
し、ダイポールの指向特性を確保するとき前記音響信号
源の出力信号の位相を反転した信号を第２の制御音信号
として生成し、無指向性を確保するとき前記音響信号源
の出力信号と同相の信号を第３の制御音信号として生成
し、前記指向特性選択手段の選択結果に基づいて、前記
第１〜第３の制御音信号のいずれかを選択し、前記制御
音源に与える演算手段と、を具備することを特徴とする
ものである。
めに、本願の請求項１記載の発明は、音響信号を出力す
る音響信号源と、前記音響信号源から音響信号を入力し
て拡声音を放射する拡声音源と、前記拡声音源の近傍に
設置され、制御音を放射する制御音源と、前記拡声音と
前記制御音との干渉により、所望の指向性を有する音響
空間を形成するため、前記音響信号源の音響信号の振幅
又は位相を制御して制御音信号を生成し、前記制御音源
に与える信号処理手段と、を具備し、前記信号処理手段
は、前記制御音源の近傍に取り付けられ、前記拡声音と
前記制御音の合成音を検出する誤差検出器と、所定の指
向特性となるよう前記誤差検出器の出力又は前記音響信
号源の出力を選択する指向特性選択手段と、前記拡声音
源の前方に指向性を確保するとき前記誤差検出器の出力
信号が０となるように前記音響信号源の音響信号の振幅
及び位相を制御した信号を第１の制御音信号として生成
し、ダイポールの指向特性を確保するとき前記音響信号
源の出力信号の位相を反転した信号を第２の制御音信号
として生成し、無指向性を確保するとき前記音響信号源
の出力信号と同相の信号を第３の制御音信号として生成
し、前記指向特性選択手段の選択結果に基づいて、前記
第１〜第３の制御音信号のいずれかを選択し、前記制御
音源に与える演算手段と、を具備することを特徴とする
ものである。
【０００８】本願の請求項２記載の発明は、請求項１の
拡声装置において、前記制御音源は、その音響放射面が
前記拡声音源の音響放射面と対称の位置になるように前
記拡音源と同一軸上に設置したことを特徴とするもので
ある。
拡声装置において、前記制御音源は、その音響放射面が
前記拡声音源の音響放射面と対称の位置になるように前
記拡音源と同一軸上に設置したことを特徴とするもので
ある。
【０００９】本願の請求項３記載の発明は、請求項１又
は２の拡声装置において、前記誤差検出器は、前記拡声
音源と前記制御音源の各々の音響放射面の中心を通る直
線上に設置したとを特徴とするものである。
は２の拡声装置において、前記誤差検出器は、前記拡声
音源と前記制御音源の各々の音響放射面の中心を通る直
線上に設置したとを特徴とするものである。
【００１０】本願の請求項４記載の発明は、請求項１又
は２の拡声装置において、前記演算手段は、前記制御音
源から前記誤差検出器に至る空間の伝達関数をＣとする
とき、音響信号源の出力する音響信号に対して伝達関数
Ｃを乗算するＦＸフィルタと、前記音響信号源の音響信
号に対して伝達関数Ｆで畳込み演算を行い、演算結果を
前記第１の制御音信号として前記制御音源に与える適応
フィルタと、前記指向特性選択手段の出力を誤差信号と
し、前記ＦＸフィルタの出力を基準信号として入力し、
前記誤差信号が小さくなるように前記適応フィルタの係
数を更新して前記伝達関数Ｆを最適化する係数更新器
と、を具備することを特徴とするものである。
は２の拡声装置において、前記演算手段は、前記制御音
源から前記誤差検出器に至る空間の伝達関数をＣとする
とき、音響信号源の出力する音響信号に対して伝達関数
Ｃを乗算するＦＸフィルタと、前記音響信号源の音響信
号に対して伝達関数Ｆで畳込み演算を行い、演算結果を
前記第１の制御音信号として前記制御音源に与える適応
フィルタと、前記指向特性選択手段の出力を誤差信号と
し、前記ＦＸフィルタの出力を基準信号として入力し、
前記誤差信号が小さくなるように前記適応フィルタの係
数を更新して前記伝達関数Ｆを最適化する係数更新器
と、を具備することを特徴とするものである。
【００１１】本願の請求項５記載の発明は、請求項１〜
４のいずれか１項の拡声装置において、前記拡声音源
は、前記音響信号源の音響信号を空気振動に変換するホ
ーンドライバと、前記ホーンドライバから出力される空
気振動の波面を、音波の進行方向に向かって連続的に拡
大させるホーン状の音響管と、を具備することを特徴と
するものである。
４のいずれか１項の拡声装置において、前記拡声音源
は、前記音響信号源の音響信号を空気振動に変換するホ
ーンドライバと、前記ホーンドライバから出力される空
気振動の波面を、音波の進行方向に向かって連続的に拡
大させるホーン状の音響管と、を具備することを特徴と
するものである。
【００１２】本願の請求項６記載の発明は、請求項１〜
４のいずれか１項の拡声装置において、前記制御音源
は、前記信号処理手段の出力する制御音信号を空気振動
に変換するホーンドライバと、前記ホーンドライバから
出力される空気振動の波面を、音波の進行方向に向かっ
て連続的に拡大させるホーン状の音響管と、を具備する
ことを特徴とするものである。
４のいずれか１項の拡声装置において、前記制御音源
は、前記信号処理手段の出力する制御音信号を空気振動
に変換するホーンドライバと、前記ホーンドライバから
出力される空気振動の波面を、音波の進行方向に向かっ
て連続的に拡大させるホーン状の音響管と、を具備する
ことを特徴とするものである。
【００１３】本願の請求項７記載の発明は、請求項５又
は６の拡声装置において、前記音響管は、少なくとも１
回の折り返しをしたホーンを有し、音響放射面と前記ホ
ーンドライバの距離を短くしたことを特徴とするもので
ある。
は６の拡声装置において、前記音響管は、少なくとも１
回の折り返しをしたホーンを有し、音響放射面と前記ホ
ーンドライバの距離を短くしたことを特徴とするもので
ある。
【００１４】本願の請求項８記載の発明は、請求項７の
拡声装置において、前記音響管の折り返し回数は、奇数
回であることを特徴とするものである。
拡声装置において、前記音響管の折り返し回数は、奇数
回であることを特徴とするものである。
【００１５】本願の請求項９記載の発明は、請求項７又
は８の拡声装置において、前記音響管は、前記ホーンド
ライバの出力方向と逆向きな音響放射面を有することを
特徴とするものである。
は８の拡声装置において、前記音響管は、前記ホーンド
ライバの出力方向と逆向きな音響放射面を有することを
特徴とするものである。
【００１６】
【００１７】
（実施の形態１）本発明の実施の形態１における拡声装
置について図面を参照しながら説明する。図１は本実施
の形態の拡声装置の構成図である。この拡声装置は、拡
声音源１、制御音源２、音響信号源３、信号処理手段４
を含んで構成される。拡声音源１は音響信号源３からの
信号を拡声音に変換して放射するものである。一方、制
御音源２は信号処理手段４からの信号を制御音に変換し
て放射するものである。拡声音源１と制御音源２は逆向
きに取り付けられている。両音源は図に示すような同軸
上に無くてもよい。信号処理手段４は音響信号源３から
の音響信号に対して、振幅、位相等の信号処理を行うこ
とによって制御音信号を生成するものである。
置について図面を参照しながら説明する。図１は本実施
の形態の拡声装置の構成図である。この拡声装置は、拡
声音源１、制御音源２、音響信号源３、信号処理手段４
を含んで構成される。拡声音源１は音響信号源３からの
信号を拡声音に変換して放射するものである。一方、制
御音源２は信号処理手段４からの信号を制御音に変換し
て放射するものである。拡声音源１と制御音源２は逆向
きに取り付けられている。両音源は図に示すような同軸
上に無くてもよい。信号処理手段４は音響信号源３から
の音響信号に対して、振幅、位相等の信号処理を行うこ
とによって制御音信号を生成するものである。
【００１８】このように拡声装置を構成すると、拡声音
源１の拡声音と、制御音源２の制御音との相互干渉が生
じ、拡声音源１の指向特性を制御音によって変化させる
ことができる。従って拡声音源１であるスピーカシステ
ムの構造を変化させることなく、信号処理手段４での特
性設定により、様々な指向特性を実現できる。
源１の拡声音と、制御音源２の制御音との相互干渉が生
じ、拡声音源１の指向特性を制御音によって変化させる
ことができる。従って拡声音源１であるスピーカシステ
ムの構造を変化させることなく、信号処理手段４での特
性設定により、様々な指向特性を実現できる。
【００１９】（実施の形態２） 次に本発明の実施の形態２における拡声装置について図
面を参照しながら説明する。図２は本実施の形態に用い
られる信号処理手段４の内部構成を示したブロックであ
り、その他の部分は図１と同様である。また図３は拡声
音源および制御音源の信号の一例を示した波形図であ
る。
面を参照しながら説明する。図２は本実施の形態に用い
られる信号処理手段４の内部構成を示したブロックであ
り、その他の部分は図１と同様である。また図３は拡声
音源および制御音源の信号の一例を示した波形図であ
る。
【００２０】図２に示すように、信号処理手段４は誤差
検出器５、演算手段６、指向特性選択手段７を含んで構
成される。拡声音源１からの拡声音のうち、誤差検出器
５の方向に放射される音は誤差検出器５で誤差信号に変
換され、指向特性選択手段７に入力される。
検出器５、演算手段６、指向特性選択手段７を含んで構
成される。拡声音源１からの拡声音のうち、誤差検出器
５の方向に放射される音は誤差検出器５で誤差信号に変
換され、指向特性選択手段７に入力される。
【００２１】指向特性選択手段７は指向特性に応じて、
演算手段６に与える信号を選択するもので、誤差検出器
５の出力又は音響信号源３の出力を選択する。演算手段
６は指向特性選択手段７の出力信号に基づいて、図３に
示すように音響信号源３の音響信号Ｓ１に対して３種類
の信号処理を行い、制御音信号を生成するものである。
即ち第１に、制御音が出力されない場合の誤差検出器５
の出力信号をＳ２とすると、演算手段６は誤差検出器５
の出力信号を０にするため、信号Ｓ２と逆位相の制御音
信号Ｓ３を生成する。第２に、演算手段６は音響信号源
Ｓ１の出力と略同振幅かつ逆位相特性の制御音信号Ｓ４
を生成する。第３に、演算手段６は音響信号源Ｓ１の出
力と略同振幅かつ同位相特性の制御音信号Ｓ５を出力す
る。これらの制御音信号のいずれか１つを制御音源２に
出力する。
演算手段６に与える信号を選択するもので、誤差検出器
５の出力又は音響信号源３の出力を選択する。演算手段
６は指向特性選択手段７の出力信号に基づいて、図３に
示すように音響信号源３の音響信号Ｓ１に対して３種類
の信号処理を行い、制御音信号を生成するものである。
即ち第１に、制御音が出力されない場合の誤差検出器５
の出力信号をＳ２とすると、演算手段６は誤差検出器５
の出力信号を０にするため、信号Ｓ２と逆位相の制御音
信号Ｓ３を生成する。第２に、演算手段６は音響信号源
Ｓ１の出力と略同振幅かつ逆位相特性の制御音信号Ｓ４
を生成する。第３に、演算手段６は音響信号源Ｓ１の出
力と略同振幅かつ同位相特性の制御音信号Ｓ５を出力す
る。これらの制御音信号のいずれか１つを制御音源２に
出力する。
【００２２】演算手段６が制御音信号Ｓ３を出力する場
合、誤差検出器５の位置における拡声音が、制御音源２
から出力された制御音によって打ち消される。このた
め、拡声音は、誤差検出器５の方向に放射される音圧が
最も少なくなる単一指向特性となる。
合、誤差検出器５の位置における拡声音が、制御音源２
から出力された制御音によって打ち消される。このた
め、拡声音は、誤差検出器５の方向に放射される音圧が
最も少なくなる単一指向特性となる。
【００２３】また、演算手段６が制御音信号Ｓ４を出力
する場合、制御音源２から放射される制御音と拡声音源
１から放射される拡声音は、略同振幅かつ逆位相にな
る。従って、この場合の拡声音は、その音響放射の主軸
方向を拡声音源１と制御音源２の前方に向けた双指向性
となる。そして音響放射の主軸方向と垂直な方向に対し
て音圧が最も少なくなる。こうしてダイポール指向特性
が実現される。
する場合、制御音源２から放射される制御音と拡声音源
１から放射される拡声音は、略同振幅かつ逆位相にな
る。従って、この場合の拡声音は、その音響放射の主軸
方向を拡声音源１と制御音源２の前方に向けた双指向性
となる。そして音響放射の主軸方向と垂直な方向に対し
て音圧が最も少なくなる。こうしてダイポール指向特性
が実現される。
【００２４】さらに、演算手段６が制御音信号Ｓ５を出
力する場合、制御音源２から放射される制御音と拡声音
源１から放射される拡声音は、略同振幅かつ同位相にな
る。この場合の音響放射は、拡声音源１と制御音源２を
対としたときの重心を中心として、全方向に均一に拡声
音が放射される。こうして無指向特性が実現される。
力する場合、制御音源２から放射される制御音と拡声音
源１から放射される拡声音は、略同振幅かつ同位相にな
る。この場合の音響放射は、拡声音源１と制御音源２を
対としたときの重心を中心として、全方向に均一に拡声
音が放射される。こうして無指向特性が実現される。
【００２５】このように指向特性選択手段７の出力に基
づき、演算手段６の制御音源２へ出力する制御音信号が
変化し、拡声音の指向特性が変化する。指向特性の選択
は指向特性選択手段７において行われるため、スピーカ
システムの構成を変化させることなく、様々な指向特性
が得られる。
づき、演算手段６の制御音源２へ出力する制御音信号が
変化し、拡声音の指向特性が変化する。指向特性の選択
は指向特性選択手段７において行われるため、スピーカ
システムの構成を変化させることなく、様々な指向特性
が得られる。
【００２６】なお、本実施の形態では演算手段６の機能
として、誤差検出器５の出力信号を０にするための振幅
と位相特性を有する制御音信号の生成、音響信号源３の
出力と略同振幅かつ逆位相特性を有する制御音信号の生
成、音響信号源３の出力と略同振幅かつ同位相特性を有
する制御音信号に生成の各場合について示した。しかし
演算手段６は、指向特性選択手段７の出力に基づき、そ
の他の任意の振幅と位相を有するように制御音信号を生
成することも可能であり、それによって任意の指向特性
が実現されることは言うまでもない。
として、誤差検出器５の出力信号を０にするための振幅
と位相特性を有する制御音信号の生成、音響信号源３の
出力と略同振幅かつ逆位相特性を有する制御音信号の生
成、音響信号源３の出力と略同振幅かつ同位相特性を有
する制御音信号に生成の各場合について示した。しかし
演算手段６は、指向特性選択手段７の出力に基づき、そ
の他の任意の振幅と位相を有するように制御音信号を生
成することも可能であり、それによって任意の指向特性
が実現されることは言うまでもない。
【００２７】（実施の形態３）次に本発明の実施の形態
３における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図４は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は拡声音源１と制御音源２の位置関係を具体
化したものである。拡声音源１の音響放射面１ａと、制
御音源２の音響放射面２ａとが対称となるよう、拡声音
源１と制御音源２とを同軸上で逆向きに取付ける。この
ような配置にすることによって、音響放射面１ａの中心
と音響放射面２ａの中心を通る直線Ｌに対して、音響空
間が軸対称な構成となる。このため、拡声音源１からの
拡声音と制御音源２からの制御音の相互干渉によって得
られる指向特性も、軸対称にすることができる。こうす
ると拡声装置を設置する際の位置決めが容易になる。
３における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図４は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は拡声音源１と制御音源２の位置関係を具体
化したものである。拡声音源１の音響放射面１ａと、制
御音源２の音響放射面２ａとが対称となるよう、拡声音
源１と制御音源２とを同軸上で逆向きに取付ける。この
ような配置にすることによって、音響放射面１ａの中心
と音響放射面２ａの中心を通る直線Ｌに対して、音響空
間が軸対称な構成となる。このため、拡声音源１からの
拡声音と制御音源２からの制御音の相互干渉によって得
られる指向特性も、軸対称にすることができる。こうす
ると拡声装置を設置する際の位置決めが容易になる。
【００２８】（実施の形態４）次に本発明の実施の形態
４における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図５は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は拡声音源１と制御音源２と誤差検出器５と
の位置関係を具体化したものである。図６は本実施の形
態の拡声装置で得られる指向特性の一例である。
４における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図５は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は拡声音源１と制御音源２と誤差検出器５と
の位置関係を具体化したものである。図６は本実施の形
態の拡声装置で得られる指向特性の一例である。
【００２９】図５に示すように誤差検出器５は、無指向
性のマイクロホンであり、制御音源２の近傍かつ音響放
射面１ａの中心と音響放射面２ａの中心を通る直線Ｌ上
に位置するように設置してある。このような配置にする
ことによって、拡声音源１と制御音源２および誤差検出
器５は、同一の直線Ｌ上に配置する。この場合、誤差検
出器５において拡声音源１からの拡声音に対して、制御
音源２からの制御音を干渉させて相互に打ち消し合う際
に得られる指向特性は、軸対称なものが得られる。こう
すると、拡声装置を設置する際の位置決めが容易にな
る。
性のマイクロホンであり、制御音源２の近傍かつ音響放
射面１ａの中心と音響放射面２ａの中心を通る直線Ｌ上
に位置するように設置してある。このような配置にする
ことによって、拡声音源１と制御音源２および誤差検出
器５は、同一の直線Ｌ上に配置する。この場合、誤差検
出器５において拡声音源１からの拡声音に対して、制御
音源２からの制御音を干渉させて相互に打ち消し合う際
に得られる指向特性は、軸対称なものが得られる。こう
すると、拡声装置を設置する際の位置決めが容易にな
る。
【００３０】なお、本実施の形態では、誤差検出器５の
出力を０に制御した場合の指向特性について示したが、
誤差検出器５の出力を０以外の任意の値にした場合の指
向特性についても同様の信号処理で実行できる。この場
合も、音響放射面１ａの中心と音響放射面２ａの中心を
通る直線Ｌに対して音響空間が軸対称になることは言う
までもない。
出力を０に制御した場合の指向特性について示したが、
誤差検出器５の出力を０以外の任意の値にした場合の指
向特性についても同様の信号処理で実行できる。この場
合も、音響放射面１ａの中心と音響放射面２ａの中心を
通る直線Ｌに対して音響空間が軸対称になることは言う
までもない。
【００３１】（実施の形態５）次に本発明の実施の形態
５における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図７は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は、演算手段６の構成と制御信号の流れを具
体化したものである。本図に示すように、演算手段６
は、適応フィルタ８、フィルタードＸフィルタ（ＦＸフ
ィルタ）９、係数更新器１０を含んで構成される。ＦＸ
フィルタ９は制御音源２から誤差検出器５までの伝達関
数に等しい特性に設定したフィルタである。
５における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図７は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は、演算手段６の構成と制御信号の流れを具
体化したものである。本図に示すように、演算手段６
は、適応フィルタ８、フィルタードＸフィルタ（ＦＸフ
ィルタ）９、係数更新器１０を含んで構成される。ＦＸ
フィルタ９は制御音源２から誤差検出器５までの伝達関
数に等しい特性に設定したフィルタである。
【００３２】誤差検出器５の出力を指向特性選択手段７
に入力する。指向特性選択手段７は、誤差検出器５から
の信号と、音響信号源３からの音響信号より、出力信号
の振幅及び位相特性を調整した後、これを誤差信号とし
て係数更新器１０に出力する。
に入力する。指向特性選択手段７は、誤差検出器５から
の信号と、音響信号源３からの音響信号より、出力信号
の振幅及び位相特性を調整した後、これを誤差信号とし
て係数更新器１０に出力する。
【００３３】一方、音響信号源３の出力を適応フィルタ
８とＦＸフィルタ９に入力し、ＦＸフィルタ９の出力を
基準信号として係数更新器１０に入力する。係数更新器
１０はＬＭＳ（Least Mean Square ）アルゴリズムなど
を用いて、誤差入力が常に小さくなるように係数の更新
演算を行い、適応フィルタ８の係数を更新する。そして
適応フィルタ８の出力信号は制御音源２に与えられる。
８とＦＸフィルタ９に入力し、ＦＸフィルタ９の出力を
基準信号として係数更新器１０に入力する。係数更新器
１０はＬＭＳ（Least Mean Square ）アルゴリズムなど
を用いて、誤差入力が常に小さくなるように係数の更新
演算を行い、適応フィルタ８の係数を更新する。そして
適応フィルタ８の出力信号は制御音源２に与えられる。
【００３４】拡声音源１から誤差検出器５までの伝達関
数をＧ、制御音源２から誤差検出器５までの伝達関数を
Ｃとすると、ＦＸフィルタ９の特性をＣにする。指向特
性選択手段７の出力信号を、誤差検出器５の出力信号と
等しくなるように設定し、係数更新器１０を動作して適
応フィルタ８を収束させると、指向特性選択手段７の出
力信号は０に近づき、適応フィルタ８は−Ｇ／Ｃの特性
に収束する。
数をＧ、制御音源２から誤差検出器５までの伝達関数を
Ｃとすると、ＦＸフィルタ９の特性をＣにする。指向特
性選択手段７の出力信号を、誤差検出器５の出力信号と
等しくなるように設定し、係数更新器１０を動作して適
応フィルタ８を収束させると、指向特性選択手段７の出
力信号は０に近づき、適応フィルタ８は−Ｇ／Ｃの特性
に収束する。
【００３５】従って音響信号ｓに対して、誤差検出器５
での拡声音源１からの放射音はｓ・Ｇとなる。一方、制
御音源２からの制御音は誤差検出器５でｓ・（−Ｇ／
Ｃ）・Ｃ＝−ｓ・Ｇとなる。拡声音と制御音は誤差検出
器５の位置で相互干渉し、ｓ・Ｇ＋（−ｓ・Ｇ）＝０と
なる。よって、誤差検出器５の位置において拡声音が制
御音によって打ち消され、拡声音は誤差検出器５の位置
で音響放射が最も少ない指向特性となる。
での拡声音源１からの放射音はｓ・Ｇとなる。一方、制
御音源２からの制御音は誤差検出器５でｓ・（−Ｇ／
Ｃ）・Ｃ＝−ｓ・Ｇとなる。拡声音と制御音は誤差検出
器５の位置で相互干渉し、ｓ・Ｇ＋（−ｓ・Ｇ）＝０と
なる。よって、誤差検出器５の位置において拡声音が制
御音によって打ち消され、拡声音は誤差検出器５の位置
で音響放射が最も少ない指向特性となる。
【００３６】また、指向特性選択手段７の出力信号をｓ
・Ｃになるように設定し、係数更新器１０を動作させて
適応フィルタ８を収束させると、適応フィルタ８は−１
の特性に収束する。
・Ｃになるように設定し、係数更新器１０を動作させて
適応フィルタ８を収束させると、適応フィルタ８は−１
の特性に収束する。
【００３７】従って音響信号ｓに対して制御音源２から
放射される制御音は −１・ｓ＝−ｓ となり、拡声音と制御音は互いに同振幅かつ逆位相の関
係になる。この場合、相互干渉によってダイポール指向
特性が得られる。
放射される制御音は −１・ｓ＝−ｓ となり、拡声音と制御音は互いに同振幅かつ逆位相の関
係になる。この場合、相互干渉によってダイポール指向
特性が得られる。
【００３８】さらに指向特性選択手段７の出力信号を−
ｓ・Ｃになるように設定し、係数更新器１０を動作させ
て適応フィルタ８を収束させると、適応フィルタ８は１
の特性に収束する。
ｓ・Ｃになるように設定し、係数更新器１０を動作させ
て適応フィルタ８を収束させると、適応フィルタ８は１
の特性に収束する。
【００３９】従って音響信号ｓに対して制御音源２から
放射される制御音は １・ｓ＝ｓ となり、拡声音と制御音は互いに同振幅かつ同位相の関
係になる。この場合、相互干渉によって無指向特性が得
られる。
放射される制御音は １・ｓ＝ｓ となり、拡声音と制御音は互いに同振幅かつ同位相の関
係になる。この場合、相互干渉によって無指向特性が得
られる。
【００４０】なお、本実施の形態では、指向特性選択手
段７の出力として、誤差検出器５の出力と略同振幅かつ
同位相特性の信号を出力するか、音響信号源３の出力と
略同振幅かつ同位相特性の信号に対して制御音源２から
誤差検出器５までの伝達関数を畳み込み演算した特性の
信号を出力する場合、及び音響信号源３の出力と略同振
幅かつ逆位相特性の信号に対して制御音源２から誤差検
出器５までの伝達関数を畳み込み演算した特性の信号を
出力する場合の３つについて示した。しかし、指向特性
選択手段７は、上記の３つの場合以外の組み合わせとし
て、出力信号の振幅及び位相を任意の値にするように指
向特性を切換えることが可能である。
段７の出力として、誤差検出器５の出力と略同振幅かつ
同位相特性の信号を出力するか、音響信号源３の出力と
略同振幅かつ同位相特性の信号に対して制御音源２から
誤差検出器５までの伝達関数を畳み込み演算した特性の
信号を出力する場合、及び音響信号源３の出力と略同振
幅かつ逆位相特性の信号に対して制御音源２から誤差検
出器５までの伝達関数を畳み込み演算した特性の信号を
出力する場合の３つについて示した。しかし、指向特性
選択手段７は、上記の３つの場合以外の組み合わせとし
て、出力信号の振幅及び位相を任意の値にするように指
向特性を切換えることが可能である。
【００４１】一方、適応フィルタ８より出力される制御
音源２への制御信号は、指向特性選択手段７の出力によ
って変化することから、本拡声装置において前述した指
向性以外の任意の指向特性を形成できることは言うまで
もない。
音源２への制御信号は、指向特性選択手段７の出力によ
って変化することから、本拡声装置において前述した指
向性以外の任意の指向特性を形成できることは言うまで
もない。
【００４２】（実施の形態６）次に本発明の実施の形態
６における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図８は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は、拡声音源１又は制御音源２の一方、又は
双方に用いるスピーカシステムをホーンスピーカシステ
ムとしたことを特徴とする。図８においてホーンスピー
カシステムはホーンドライバ１１と音響管１２から構成
される。この音響管１２は、音波の進行方向（図中の矢
印方向）に垂直な面内において断面積が連続的に変化し
ている。従って、音響管１２の軸方向に沿った音響イン
ピーダンスの周波数変化は小さくなり、音響管１２から
の音響放射に周波数特性の乱れが発生しなくなる。この
ため良好な指向特性及び音響特性が得られる。
６における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図８は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は、拡声音源１又は制御音源２の一方、又は
双方に用いるスピーカシステムをホーンスピーカシステ
ムとしたことを特徴とする。図８においてホーンスピー
カシステムはホーンドライバ１１と音響管１２から構成
される。この音響管１２は、音波の進行方向（図中の矢
印方向）に垂直な面内において断面積が連続的に変化し
ている。従って、音響管１２の軸方向に沿った音響イン
ピーダンスの周波数変化は小さくなり、音響管１２から
の音響放射に周波数特性の乱れが発生しなくなる。この
ため良好な指向特性及び音響特性が得られる。
【００４３】（実施の形態７）次に本発明の実施の形態
７における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図９は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は、拡声音源１又は制御音源２の一方、又は
双方に用いるホーンスピーカシステムを折り返しホーン
付きのものにしたことを特徴とする。
７における拡声装置について図面を参照しながら説明す
る。図９は本実施の形態の拡声装置の構成図である。こ
の拡声装置は、拡声音源１又は制御音源２の一方、又は
双方に用いるホーンスピーカシステムを折り返しホーン
付きのものにしたことを特徴とする。
【００４４】このホーンスピーカシステムはホーンドラ
イバー１１と折り返しホーン１３により構成される。ｄ
は折り返しホーン１３の中心軸、ｅは折り返しホーン１
３のホーン長である。ホーンドライバー１１から放射さ
れた音は、折り返しホーン１３の内部を、ホーン中心軸
ｄに沿って矢印の方向に導かれ、指向特性が制御されて
外部へ放射される。
イバー１１と折り返しホーン１３により構成される。ｄ
は折り返しホーン１３の中心軸、ｅは折り返しホーン１
３のホーン長である。ホーンドライバー１１から放射さ
れた音は、折り返しホーン１３の内部を、ホーン中心軸
ｄに沿って矢印の方向に導かれ、指向特性が制御されて
外部へ放射される。
【００４５】このような構成により、折り返しホーン１
３の音波の進行方向に垂直な断面積は、ホーン長ｅを大
きくすることなく滑らかに変化させることができる。従
って、折り返しホーン１３の音響インピーダンスの周波
数変化が小さくなり、折り返しホーン１３からの音響放
射は、音圧周波数特性の乱れの少ないものとなる。この
ため小規模な形状でありながら、良好な指向特性及び音
響特性が得られる。また、ホーンを折り返すことによっ
て、ホーンドライバー１１への風雨の浸入を防ぐことが
できる。
３の音波の進行方向に垂直な断面積は、ホーン長ｅを大
きくすることなく滑らかに変化させることができる。従
って、折り返しホーン１３の音響インピーダンスの周波
数変化が小さくなり、折り返しホーン１３からの音響放
射は、音圧周波数特性の乱れの少ないものとなる。この
ため小規模な形状でありながら、良好な指向特性及び音
響特性が得られる。また、ホーンを折り返すことによっ
て、ホーンドライバー１１への風雨の浸入を防ぐことが
できる。
【００４６】なお、本実施の形態では、ホーンの折り返
し回数を２回とした場合を示したが、１回、３回、４回
・・・ｎ回とホーンの折り返し回数を変化させた場合で
も、同様な効果が得られることは言うまでもない。
し回数を２回とした場合を示したが、１回、３回、４回
・・・ｎ回とホーンの折り返し回数を変化させた場合で
も、同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００４７】図１０に示すホーンスピーカシステムは、
３回の折り返しを行った折り返しホーン付きの例であ
り、ホーンドライバ１１と折り返しホーン１４とで構成
される。折り返しホーン１４の開口端に音響放射面１４
ａがあり、その向きはホーンドライバ１１の出力方向と
逆である。ホーンドライバー１１から放射した音は、折
り返しホーン１４の内部をホーン中心軸ｄにそって矢印
の方向に導かれ、指向特性が制御されて外部へ放射され
る。
３回の折り返しを行った折り返しホーン付きの例であ
り、ホーンドライバ１１と折り返しホーン１４とで構成
される。折り返しホーン１４の開口端に音響放射面１４
ａがあり、その向きはホーンドライバ１１の出力方向と
逆である。ホーンドライバー１１から放射した音は、折
り返しホーン１４の内部をホーン中心軸ｄにそって矢印
の方向に導かれ、指向特性が制御されて外部へ放射され
る。
【００４８】このような構成により、折り返しホーン１
４の音波の進行方向に垂直な断面積は、ホーン長ｅを大
きくすることなく滑らかに変化させることができる。こ
の折り返しホーン１４も音響インピーダンスの周波数変
化が小さく、音響放射の音圧周波数特性の乱れはより少
なくなる。このため小規模な形状でありながら、良好な
指向特性及び音響特性が得られる。
４の音波の進行方向に垂直な断面積は、ホーン長ｅを大
きくすることなく滑らかに変化させることができる。こ
の折り返しホーン１４も音響インピーダンスの周波数変
化が小さく、音響放射の音圧周波数特性の乱れはより少
なくなる。このため小規模な形状でありながら、良好な
指向特性及び音響特性が得られる。
【００４９】さらに、折り返し回数が奇数回であるた
め、図１１に示すように拡声音源１及び制御音源２にこ
の構造の折り返しホーンを用いた際に、折り返しホーン
の開口端であるところの音響放射面１ａ、２ａ間の距離
を短くすることができる。このため狭指向角のダイポー
ル指向特性が得られる。また、ホーンを折り返すことに
よって、ドライバーホーン１１への風雨の浸入を防ぐこ
とができる。
め、図１１に示すように拡声音源１及び制御音源２にこ
の構造の折り返しホーンを用いた際に、折り返しホーン
の開口端であるところの音響放射面１ａ、２ａ間の距離
を短くすることができる。このため狭指向角のダイポー
ル指向特性が得られる。また、ホーンを折り返すことに
よって、ドライバーホーン１１への風雨の浸入を防ぐこ
とができる。
【００５０】なお、図１１の例では、ホーンの折り返し
回数を３回とした場合であるが、１回、５回、７回・・
・ｎ回のように、ホーンの折り返し回数を他の奇数回と
しても同様な効果が得られることは言うまでもない。
回数を３回とした場合であるが、１回、５回、７回・・
・ｎ回のように、ホーンの折り返し回数を他の奇数回と
しても同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】以上のように請求項１〜４の発明によれ
ば、拡声音源の近傍に制御音源を設けることにより、任
意の指向特性を実現することができる。
ば、拡声音源の近傍に制御音源を設けることにより、任
意の指向特性を実現することができる。
【００５２】また、請求項５、６の発明によれば、拡声
音源および制御音源をホーンドライバと音響管からなる
ホーンスピーカとすることで、外部放射される音は一層
良好な指向特性および音響特性を実現することができ
る。
音源および制御音源をホーンドライバと音響管からなる
ホーンスピーカとすることで、外部放射される音は一層
良好な指向特性および音響特性を実現することができ
る。
【００５３】また、請求項７〜９の発明によれば、音響
管を折り返しホーンとすることで、小型の拡声装置を実
現できる。
管を折り返しホーンとすることで、小型の拡声装置を実
現できる。
【図１】本発明の実施の形態１における拡声装置の構成
図である。
図である。
【図２】本発明の実施の形態２の拡声装置に用いられる
信号処理手段のブロック図である。
信号処理手段のブロック図である。
【図３】実施の形態２における拡声装置の動作を示す信
号波形図である。
号波形図である。
【図４】本発明の実施の形態３における拡声装置の構成
図である。
図である。
【図５】本発明の実施の形態４における拡声装置の構成
図である。
図である。
【図６】実施の形態４の拡声装置の指向特性図である。
【図７】本発明の実施の形態５の拡声装置に用いられる
演算手段のブロック図である。
演算手段のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態６における拡声装置の構成
図である。
図である。
【図９】本発明の実施の形態７における拡声装置（その
１）の構成図である。
１）の構成図である。
【図１０】実施の形態７における拡声装置（その２）の
構成図である。
構成図である。
【図１１】実施の形態７における拡声装置（その３）の
構成図である。
構成図である。
【図１２】従来の拡声装置の構成図である。
１ 拡声音源 １ａ，２ａ，１４ａ，２３ 音響放射面 ２ 制御音源 ３ 音響信号源 ４ 信号処理手段 ５ 誤差検出器 ６ 演算手段 ７ 指向特性選択手段 ８ 適応フィルタ ９ ＦＸフィルタ １０ 係数更新器 １１，２１ ホーンドライバー １２ 音響管 １３，１４ 折り返しホーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−247784（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−90500（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−124192（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 3/02 H04R 3/00 310
Claims (9)
- 【請求項１】 音響信号を出力する音響信号源と、 前記音響信号源から音響信号を入力して拡声音を放射す
る拡声音源と、 前記拡声音源の近傍に設置され、制御音を放射する制御
音源と、 前記拡声音と前記制御音との干渉により、所望の指向性
を有する音響空間を形成するため、前記音響信号源の音
響信号の振幅又は位相を制御して制御音信号を生成し、
前記制御音源に与える信号処理手段と、を具備し、 前記信号処理手段は、 前記制御音源の近傍に取り付けられ、前記拡声音と前記
制御音の合成音を検出する誤差検出器と、 所定の指向特性となるよう前記誤差検出器の出力又は前
記音響信号源の出力を選択する指向特性選択手段と、 前記拡声音源の前方に指向性を確保するとき前記誤差検
出器の出力信号が０となるように前記音響信号源の音響
信号の振幅及び位相を制御した信号を第１の制御音信号
として生成し、ダイポールの指向特性を確保するとき前
記音響信号源の出力信号の位相を反転した信号を第２の
制御音信号として生成し、無指向性を確保するとき前記
音響信号源の出力信号と同相の信号を第３の制御音信号
として生成し、前記指向特性選択手段の選択結果に基づ
いて、前記第１〜第３の制御音信号のいずれかを選択
し、前記制御音源に与える演算手段と、を具備すること
を特徴とする拡声装置。 - 【請求項２】 前記制御音源は、 その音響放射面が前記拡声音源の音響放射面と対称の位
置になるように前記拡音源と同一軸上に設置したことを
特徴とする請求項１記載の拡声装置。 - 【請求項３】 前記誤差検出器は、 前記拡声音源と前記制御音源の各々の音響放射面の中心
を通る直線上に設置したとを特徴とする請求項１又は２
記載の拡声装置。 - 【請求項４】 前記演算手段は、 前記制御音源から前記誤差検出器に至る空間の伝達関数
をＣとするとき、音響信号源の出力する音響信号に対し
て伝達関数Ｃを乗算するＦＸフィルタと、 前記音響信号源の音響信号に対して伝達関数Ｆで畳込み
演算を行い、演算結果を前記第１の制御音信号として前
記制御音源に与える適応フィルタと、 前記指向特性選択手段の出力を誤差信号とし、前記ＦＸ
フィルタの出力を基準信号として入力し、前記誤差信号
が小さくなるように前記適応フィルタの係数を更新して
前記伝達関数Ｆを最適化する係数更新器と、を具備する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の拡声装置。 - 【請求項５】 前記拡声音源は、 前記音響信号源の音響信号を空気振動に変換するホーン
ドライバと、 前記ホーンドライバから出力される空気振動の波面を、
音波の進行方向に向かって連続的に拡大させるホーン状
の音響管と、を具備することを特徴とする請求項１〜４
のいずれか１項記載の拡声装置。 - 【請求項６】 前記制御音源は、 前記信号処理手段の出力する制御音信号を空気振動に変
換するホーンドライバと、 前記ホーンドライバから出力される空気振動の波面を、
音波の進行方向に向かって連続的に拡大させるホーン状
の音響管と、を具備することを特徴とする請求項１〜４
のいずれか１項記載の拡声装置。 - 【請求項７】 前記音響管は、 少なくとも１回の折り返しをしたホーンを有し、音響放
射面と前記ホーンドライバの距離を短くしたことを特徴
とする請求項５又は６記載の拡声装置。 - 【請求項８】 前記音響管の折り返し回数は、奇数回で
あることを特徴とする請求項７記載の拡声装置。 - 【請求項９】 前記音響管は、 前記ホーンドライバの出力方向と逆向きな音響放射面を
有することを特徴とする請求項７又は８記載の拡声装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126597A JP3177492B2 (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 拡声装置 |
| DE69840513T DE69840513D1 (de) | 1997-10-23 | 1998-10-02 | Beschallungsanlage |
| US09/486,864 US7191022B1 (en) | 1997-10-23 | 1998-10-02 | Public addressing system |
| PCT/JP1998/004471 WO1999022549A1 (fr) | 1997-10-23 | 1998-10-02 | Systeme d'adressage public |
| EP98945599A EP1037501B1 (en) | 1997-10-23 | 1998-10-02 | Public addressing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126597A JP3177492B2 (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 拡声装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11127494A JPH11127494A (ja) | 1999-05-11 |
| JP3177492B2 true JP3177492B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=17766640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29126597A Expired - Lifetime JP3177492B2 (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 拡声装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177492B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101547639B1 (ko) * | 2009-05-22 | 2015-08-27 | 삼성전자 주식회사 | 사운드 포커싱 장치 및 방법 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8724827B2 (en) * | 2007-05-04 | 2014-05-13 | Bose Corporation | System and method for directionally radiating sound |
| NL2001423C2 (nl) * | 2008-04-01 | 2009-10-02 | Lichtveld Buis & Partners B V | Voertuig met waarschuwingsinrichting. |
| JP2013077977A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Jvc Kenwood Corp | スピーカー装置 |
| CN109040899A (zh) * | 2017-06-12 | 2018-12-18 | 霍鹏 | 一种可调整指向性方向的音箱 |
-
1997
- 1997-10-23 JP JP29126597A patent/JP3177492B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101547639B1 (ko) * | 2009-05-22 | 2015-08-27 | 삼성전자 주식회사 | 사운드 포커싱 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11127494A (ja) | 1999-05-11 |
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|---|---|---|---|
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