JP3422282B2

JP3422282B2 - 指向性拡声装置

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Publication number: JP3422282B2
Application number: JP10211099A
Authority: JP
Inventors: 克彦増田; 理孔佐原
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: JP2000295697A

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、指向性拡声装
置、より詳細には、一対のスピーカに対して異なる領域
に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、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（ＰＰ）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。

【０００４】また、特開平５−３３３８７８号公報
（「クロストーク音制御装置」）には、２つのステレオ
用スピーカからなる複数対のスピーカシステムを並設し
て各対毎に異なる音を聴取する際に、ディジタル信号処
理による隣接スピーカシステム間で打消し音を合成する
ことにより、クロストーク音を低減し、各対毎の領域で
所望の音だけを聞くことができるようにする技術が記載
されているが、この技術では、打ち消す領域（体積）が
小さいという欠点がある。

【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
たスピーカー装置を特願平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、
このスピーカー装置では、設置箇所つまり周囲の状況に
より性能が左右される場合があるという欠点がある。

【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、一対のスピーカからの放射音を聴取す
る空間において、或る領域では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、それぞれ、
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
るとともに、このような聴き取りにくい領域や個別的に
聴取可能な領域を任意且つ最適に変更することができる
ように、指向性を更に向上させ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】この発明の１つの特徴に
従うと、音響信号の周波数領域の音波の８分の１波長〜
１波長の間隔で配置され、当該音響信号成分を含む音波
を放射する第１及び第２のスピーカ（６ａ，６ｂ）と、
音響信号源（１ｂ又は１ａ）と一方のスピーカ（６ａ又
は６ｂ）との間にそれぞれ介挿され、両スピーカに対す
る聴取空間内において、両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フィルタ（３
ａ又は３ｂ）と、両スピーカの前方に配置されるセンサ
マイク（７）と、このセンサマイクの検知出力に基づい
てフィルタのフィルタ係数を調整するフィルタ調整手段
（９ａ又は９ｂ）とを具備する指向性拡声装置が提供さ
れる。

【０００８】この発明の他の特徴に従うと、第１及び第
２音響信号の周波数領域の音波の８分の１波長〜１波長
の間隔で配置され、第１及び第２音響信号成分を含む音
波を放射する第１及び第２スピーカ（１ｂ，１ａ）と、
第２及び第１音響信号源（１ｂ，１ａ）と第１及び第２
スピーカとの間にそれぞれ介挿され、両スピーカに対す
る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音波中の第１及び第２音響信号成分
を音波同士の干渉によって打ち消すための第１及び第２
フィルタ（３ａ，３ｂ）と、両スピーカの前方に配置さ
れるセンサマイク（７）と、このセンサマイクの検知出
力に基づいて第１及び第２フィルタのフィルタ係数を調
整するフィルタ調整手段（９ａ，９ｂ）とを具備する指
向性拡声装置が提供される。

【０００９】〔作用〕この発明の１つの特徴によると、
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つのスピーカを近接配置し、この周波数
領域にある音響信号の音波を放射させる。音響信号源と
一方のスピーカとの間にはディジタルフィルタが介挿さ
れ、両スピーカの聴取空間の或る領域において、両スピ
ーカから放射される音波が音波同士の干渉によって打ち
消されるようにする。そして、このディジタルフィルタ
のフィルタ係数は、センサマイクからの検出出力に応じ
て動作するフィルタ調整器によって、センサマイク方向
乃至位置に対応する最適値に制御され、これにより、音
波の打消しが達成される領域（位置、方向）をセンサマ
イク位置に応じて任意に制御することができる。

【００１０】この発明の他の特徴によると、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つのスピーカを近接配置し、主としてこの周波数領
域にあり、夫々、内容種別の異なる、つまり、相関のな
い第１及び第２音響信号成分を含む音波を両スピーカか
ら放射させる。第２及び第１音響信号源と第１及び第２
スピーカとの間には、それぞれ、第１及び第２ディジタ
ルフィルタが介挿され、両スピーカの聴取空間内の異な
る領域において、それぞれ、各スピーカから放射される
音波の第２又は第１音響信号成分が音波同士の干渉によ
って打ち消されるようにする。そして、このディジタル
フィルタのフィルタ係数は、センサマイクからの検出出
力に応じて動作するフィルタ調整器によって、センサマ
イク方向乃至位置に対応する最適値に制御され、これに
より、音波の打消しが達成される方向乃至位置を、各領
域毎に、センサマイク位置に応じて任意に制御すること
ができる。

【００１１】この発明では、このように、スピーカ近傍
のセンサマイクからの誤差信号を用いることによって、
打消しが達成される位置、特に、スピーカに対する方向
を任意に制御することができるので、装置を小型化して
いるにも拘わらず、任意の指向性効果を得ることがで
き、消音の方向や位置を容易に切り換えることが可能に
なる。従って、聴取空間において、或る領域ではスピー
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、それぞれ、異なる音源の音を同時に別々に聴き取
ることができる。また、さらに、このような聴き取りに
くい領域や個別的に聴取可能な領域を任意に変更するこ
とが可能となる。また、実験によれば、抑圧比を１５ｄ
Ｂ以上取ることができ、０．５〜１ｍ四方の広いエリア
において良好な指向性効果を得ることができることが確
認された。

【００１２】

【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。

【００１３】〔システム構成〕図２を参照すると、ここ
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、指向
性拡声装置は、２つの異なる第１及び第２音響信号Ｓ
ａ，Ｓｂを生成する音源１ａ，１ｂを備え、音源１ａ，
１ｂから出力される音響信号Ｓａ，Ｓｂは、それぞれ、
遅延器２ａ，２ｂに供給されるとともに、第１及び第２
ディジタルフィルタ３ｂ，３ａに供給される。ここで、
遅延器２ａ，２ｂは、それぞれ、ディジタルフィルタ３
ａ，３ｂにおける信号処理時間とほぼ等しい時間だけ、
音響信号Ｓａ，Ｓｂを遅延するように構成される。

【００１４】遅延器２ａ及び第１ディジタルフィルタ３
ａの出力信号は加算器４ａに入力され、遅延器２ｂ及び
第２ディジタルフィルタ３ｂの出力信号は加算器４ｂに
入力される。そして、各加算器４ａ，４ｂの加算出力信
号は、それぞれ、増幅器５ａ，５ｂで増幅された後、ス
ピーカ装置６の第１及び第２スピーカ６ａ，６ｂに入力
される。スピーカ装置６は、第１及び第２音響信号Ｓ
ａ，Ｓｂの主たる周波数領域の音波の８分の１波長〜１
波長の間隔（ｄ０）をおいて両スピーカ６ａ，６ｂを配
置したものであり、増幅器５ａ，５ｂから入力される信
号を各スピーカより音波として放射する。

【００１５】この発明の一実施例においては、第１及び
第２ディジタルフィルタ３ａ，３ｂは、両スピーカ６
ａ，６ｂに対する空間内の異なる領域において、それぞ
れ、両スピーカ６ａ，６ｂから放射される音波の第１及
び第２音響信号成分を音波同士の干渉によって打ち消す
機能を有し、スピーカ装置６本体の近傍には、ビーム６
ＢＭによってエラーマイク７が取り付けられる。このエ
ラーマイク７は、図２のシステムを設置する際、設置環
境の音響状態に応じた誤差信号を出力する。

【００１６】この誤差信号は、切換スイッチ要素８を介
して第１及び第２フィルタ調整器９ａ，９ｂに入力さ
れ、各フィルタ調整器９ａ，９ｂは、誤差信号に応じて
ディジタルフィルタ３ａ，３ｂのフィルタ係数を最適値
に調整してアダプティブフィルタ制御を行う。これによ
り、装置設置時の音響状態に応じて最適なディジタルフ
ィルタ係数が求められ、エラーマイク７の設置方向に応
じて、打ち消される領域を変えることができるようにな
っている。以下、これを具体的に説明する。

【００１７】なお、各信号源１ａ，１ｂから第１及び第
２音響信号Ｓａ，Ｓｂに代えてモノラル信号音を導入す
ることが可能な構成とし、常時、エラーマイク７を使用
してフィルタ係数を最適になるよう書き換える動作をさ
せることも可能である。このように使用することで、室
温の変化や室内の人物、什器などの移動に対しての音響
伝達関数の変化に常時適応することができる。

【００１８】今、両スピーカ６ａ，６ｂに対する音響聴
取空間において、図２のように或る一点Ｐａを考え、こ
の点Ｐａで聴取される音は、第１及び第２スピーカ６
ａ、６ｂ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
Ａ（ω）は、音源１ａから出力される第１音響信号Ｓａ
の電圧をＸ（ω）、音源１ｂから出力される第２音響信
号Ｓｂ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：Ａ＝（αＸ＋βＹ）＋（γＸ＋δＹ） …（１）ここで、αは、回路要素１ａ→２ａ→４ａ→５ａ→６ａ
及び空間６ａ→Ｐａを経路とする要素１ａ〜６ａ〜Ｐａ
間の伝達関数、βは、回路要素１ｂ→３ａ→４ａ→５ａ
→６ａ及び空間６ａ→Ｐａを経路とする要素１ｂ〜６ａ
〜Ｐａ間の伝達関数、γは、回路要素１ａ→３ｂ→４ｂ
→５ｂ→６ｂ及び空間６ｂ→Ｐａを経路とする１ａ〜６
ｂ〜Ｐａ間の伝達関数 δは、回路要素１ｂ→２ａ→４ａ→５ｂ→６ｂ及び空間
６ｂ→Ｐａを経路とする１ｂ〜６ｂ〜Ｐａ間の伝達関数
である。

【００１９】すなわち、右辺第１項は、第１スピーカ６
ａから放射されて領域７ａ内の一点Ｐａで聴取される音
を表わし、右辺第２項は、第２スピーカから放射されて
同点Ｐａで聴取される音を表わしている。第２ディジタ
ルフィルタ３ｂ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）は式（２）が
得られ、第２音響信号電圧Ｙを含む項を消去することが
できる。Ａ＝αＸ＋γＸ＝（α＋γ）Ｘ …（２）

【００２０】この意味は、聴取点Ｐａにおいては、音源
１ａからの第１音響信号Ｓａ（信号電圧Ｘ）に由来する
音（以下、「第１音響信号成分」という。）のみが聴取
され、音源１ｂからの第２音響信号Ｓｂ（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。

【００２１】また、同様の操作を、点Ｐａの両スピーカ
６ａ，６ｂ間の中心線に関し対象的な他の一点Ｐｂにつ
いて、第１ディジタルフィルタ３ａ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、音源１ｂからの第２音響信号Ｓｂ（信号電圧Ｙ）
に由来する音（以下、「第２音響信号成分」という。）
のみが聴取され、音源１ａからの第１音響信号Ｓａ（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。ここまでの動作
は、前掲した特開平５−３３３８７８号公報によるもの
と、原理的な考え方では類似しているといえよう。

【００２２】このような構成でディジタルフィルタ３
ｂ，３ａ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。

【００２３】例えば、第２ディジタルフィルタ３ｂ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、図２でハッチングした領域Ａにおいて、クロストー
クが低減され、また、第１ディジタルフィルタ３ａ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、これと対象的な領域Ｂにおい
て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。

【００２４】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た。

【００２５】図３は、図２のようにスピーカを並置した
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となる領域をハッチングで示した模式図であ
り、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図３（１）〜図３（３）のよう
に変化する。スピーカ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、図３（１）に示
すように、ほぼ円形の小領域でクロストークが低減され
る。また、両スピーカを接近させて“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及び第２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。

【００２６】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。この
ことは、既に前記提案で説明したところである。

【００２７】本発明者等はさらに検討を重ねたところ、
図３（２）に示されるような条件の場合、図４のよう
に、スピーカ近傍の場所Ｐにエラーマイク７を置いて目
的音以外の音を打ち消すように第１又は第２ディジタル
フィルタ３ａ，３ｂのフィルタ係数を変化させることに
より、第１及び第２スピーカ６ａ，６ｂの中点Ｏを通る
中心線ＣＬに対して点Ｐがなす任意の角度θに応じて、
クロストーク低減領域に方向性Ｏ→Ｐａを変化させるこ
とができることが分かった。つまり、両スピーカ６ａ，
６ｂからのクロストーク低減領域及びその方向は、エラ
ーマイク７の位置に応じて図４の実線、破線及び一点鎖
線のように変化する。

【００２８】例えば、図４に示すように、中点Ｏから角
度θをなす実線矢印方向の両スピーカ近傍位置Ｐにエラ
ーマイク７を置き、そのエラー信号で第２音響信号成分
Ｓｂの音を打ち消す（最小にする）ように第１ディジタ
ルフィルタ３ａのフィルタ係数を調節すると、クロスト
ーク低減領域の境界を示す−１０ｄＢラインはＬａ（実
線）で表わされ、このときの打消しポイントＰａは、ほ
ぼ、中点Ｏからマイク位置Ｐに向かう方向にある。マイ
ク位置Ｐを破線方向のスピーカ近傍位置に置いてフィル
タ係数値の調節を行うと、良好なクロストーク低減領域
はラインＬａ’（点線）で囲む領域となり、一点鎖線方
向にスピーカを置いた場合のクロストーク低減領域はラ
インＬａ”（一点鎖線）で与えられる。

【００２９】また、中心線ＣＬに関して反対側の対称的
な方向の各スピーカ近傍位置にエラーマイク７を置い
て、第１音響信号成分Ｓａの音を打ち消す（最小にす
る）ように第２ディジタルフィルタ３ｂのフィルタ係数
を調節した場合には、同様に、ラインＬｂ（実線），Ｌ
ｂ’（点線），Ｌｂ”（一点鎖線）で表わされるクロス
トーク低減領域を得ることができる。なお、実験による
と、マイク位置Ｐは、中心Ｏから３０ｃｍ以上あれば、
所望方向のクロストーク低減領域が得られることが確認
された。

【００３０】この発明は、このように、エラーマイク７
の位置を、打消しポイントＰａ，Ｐｂに設定しなくて
も、スピーカ寄りの場所に設定して、その場所において
目的音以外の音を打ち消すようにエラーマイク７から第
１又は第２ディジタルフィルタ３ａ，３ｂにフィードバ
ックすることで、打消しポイントＰａ，Ｐｂで打消しを
行うように各フィルタ３ａ，３ｂを設定した場合と同様
の打消しエリア設定効果を得ることができるようにした
ものである。つまり、この発明によると、エラーマイク
７を使用し各ディジタルフィルタ３ａ，３ｂのフィルタ
係数を最適調整してマイク位置方向にクロストーク低減
領域を生成させることにより、任意のスピーカ近傍位置
にエラーマイク７を置くだけで、最適のクロストーク低
減領域（方向乃至位置）を任意可変に設定・調整・更新
を行うことができるようになっている。

【００３１】このフィルタ係数の調整に当っては、聴取
空間となる屋内或いはこれを模擬する実験室に図２のシ
ステムを設置して、両信号源１ａ，１ｂから試験用モノ
ラル（同一）音響信号を出力させ、エラーマイク７から
誤差信号を取り出す。例えば、エラーマイク７を打消し
ポイントＰａよりスピーカ側に設け、スイッチ要素８を
ａ側に投入すると、第１フィルタ調整器９ａは、エラー
マイク７からの誤差信号に応じて、第１ディジタルフィ
ルタ３ａのフィルタ係数を、誤差信号値を最小にするよ
うな最適値に調整する。これにより、エラーマイク７の
設置位置に応じた方向の領域（例えば、図２の領域Ａ）
を、第２音響信号成分のクロストーク低減領域とするよ
うに設定或いは調整することができる。なお、調整方法
には、信号源１ａ，１ｂのどちらか一方（例えば１ｂ）
から音響信号を出力させ、エラーマイク７からの誤差信
号に応じてこの音響信号を通すディジタルフィルタ（例
えば３ａ）を最適調整する等、種々の方法がある。

【００３２】また、ビーム６ＢＭの方向を切り換えて、
例えば、打消しポイントＰｂのスピーカ側に位置させて
スイッチ要素８をｂ側に投入した場合には、第２フィル
タ調整器９ｂにより第２ディジタルフィルタ３ｂのフィ
ルタ係数を、上記と同様に、最適調整し、この場合のエ
ラーマイク７の設置位置に応じた方向の領域（例えば、
図２の領域Ｂ）を、第１音響信号成分のクロストーク低
減領域とするように設定或いは調整することができる。

【００３３】従って、例えば、図４に示される各聴取領
域Ｌａ１〜Ｌａｍ，Ｌｂ１〜Ｌｂｎに対応する方向にエ
ラーマイク７を位置させてフィルタ係数の調整を行う
と、各領域Ｌａ１〜Ｌａｍ，Ｌｂ１〜Ｌｂｎに対応し
て、その領域で一方の信号源からの音量を周囲より小さ
くしたり、或いは、別々の信号源からのそれぞれの音を
異なる領域で聴き取ることができ、また、このような聴
取不能領域或いは個別音専用聴取領域を任意に変更する
ことができる。

【００３４】つまり、本発明の要点は、スピーカ装置６
本体の近傍にビーム９によって取り付けられたエラーマ
イク７の信号を用いてディジタルフィルタの係数を設定
・調整・更新することを可能としていることである。こ
れにより、拡声装置の設置時だけでなく、使用時におい
ても、聴取空間の音響状態に応じて最適なディジタルフ
ィルタ係数を求めることができる。例えば、エラーマイ
ク７を使用してフィルタ係数を最適になるよう常時書き
換える動作をさせることも可能である。このように使用
することで、室温の変化や室内の人物、什器などの移動
に対しての音響伝達関数の変化に常時適応することがで
きるのである。

【００３５】この発明による拡声装置においては、図３
（２）のような広い範囲でクロストークを低減するため
にも、スピーカ装置６の近傍に設置されるエラーマイク
７での誤差信号を用いるだけでよい。言い換えると、広
い空間範囲の誤差をスピーカ装置６近傍のマイクロフォ
ン７で代表することができる。また、ビーム６ＢＭの角
度を切り替えることによりこのクロストーク低減の方向
を可変できる。

【００３６】なお、前述したアダプティブフィルタ制御
により所定の伝達関数を与え任意方向の聴取領域を設定
するためのディジタルフィルタは、当業者によく知られ
たＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタやＩＩＲ（無
限インパルス応答）フィルタなどによって構成すること
ができる。

【００３７】図５は、図２に示したシステムのスピーカ
装置６の他の一例を示す図であり、図２の各スピーカ６
ａ，６ｂを、それぞれ、低音用スピーカ６ａ１，６ｂ１
及び高音用スピーカ６ａ２，６ｂ２に分離し、各増幅器
５ａ，５ｂとの間に設けたクロスオーバネットワーク１
０ａ，１０ｂにより、各増幅器出力を周波数に応じて低
音用スピーカ６ａ１，６ｂ１及び高音用スピーカ６ａ
２，６ｂ２に分配するようにしたものである。

【００３８】各スピーカ６ａ１，６ａ２，６ｂ２、６ｂ
１はこの順序で直線状に配置され、例えば、外側に配置
される低音用スピーカ６ａ１，６ｂ１の中心間の間隔は
４０ｃｍ、内側に配置される高音用スピーカ６ａ２，６
ｂ２の中心間の間隔は５ｃｍとしている。このようなス
ピーカ配置によって、内側の高音用スピーカ６ａ２，６
ｂ２は８５０〜６８００Ｈｚの帯域で、また、外側の低
音用スピーカ６ａ１，６ｂ１の２つは１０６〜８５０Ｈ
ｚの帯域で、良好な指向性が得られる。従って、図５の
高低音分離のスピーカ構成によって、１１０〜６８００
Ｈｚの広帯域で所望のエリアでのクロストーク低減が得
られる。なお、スピーカの構成は、図５に示したように
低音用と高音用に各１組のスピーカを設けるものに限ら
ず、クロスオーバーネットワーク１０ａ，１０ｂの構成
を変更することにより、１組のみのスピーカとしたり、
３組以上のスピーカーを用いることも可能である。

【００３９】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、
テレビジョンの音声多重放送の主・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むこと
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。

【００４０】〔発明の効果〕以上説明したように、この
発明の１つの特徴によれば、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る音響信号の音波
を放射させ、音響信号源と一方のスピーカとの間に介挿
されたディジタルフィルタにより、両スピーカの聴取空
間の或る領域において、両スピーカから放射される音波
が音波同士の干渉によって打ち消され、この音波の打消
しが達成される領域（位置、方向）は、両スピーカの前
方に配置されるセンサマイクの検知出力に基づいてフィ
ルタのフィルタ係数を調整するフィルタ調整手段により
変更することによって、任意に制御することができる。

【００４１】また、この発明の他の特徴によれば、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、主としてこの周
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及び第２音響信号成分を含む音波を両スピ
ーカから放射させ、第１及び第２音響信号源と第２及び
第１スピーカとの間に介挿される第１及び第２ディジタ
ルフィルタによって、両スピーカの聴取空間内の異なる
領域において、それぞれ、各スピーカから放射される音
波の第１又は第２音響信号成分が音波同士の干渉によっ
て打ち消され、この音波の打消しが達成される領域（位
置、方向）は、両スピーカの前方に配置されるセンサマ
イクの検知出力に基づいてフィルタ調整手段により各フ
ィルタのフィルタ係数を調整・変更することによって、
各領域毎に任意に制御することができる。

【００４２】従って、スピーカ近傍に配置されるセンサ
マイクの検知出力に基づいてディジタルフィルタ係数を
最適調整することによって、打消し達成領域、特に、ス
ピーカに対する方向を、センサマイク配置方向に応じて
任意に制御することができ、装置を小型化しているにも
拘わらず、任意高性能の指向性効果を得ることができ、
消音の方向や位置を容易に切り換えることが可能にな
る。これにより、聴取空間において、或る領域ではスピ
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、それぞれ、異なる音源音を同時に聴取すること
ができるようにすると共に、さらに、このような聴き取
りにくい領域や個別的に聴取可能な領域を任意に変更す
ることが可能となる。

【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、スピーカ間の間隔によるクロストーク
低減領域の変化を示す図である。

【図４】図４は、この発明におけるフィルタ調整による
クロストーク低減領域の任意制御性を説明するための図
である。

【図５】図５は、この発明の別の実施態様の１例を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

６スピーカ６ａ，６ｂを並置したスピーカ装置、７ビーム６ＢＭに取り付けられるエラーマイク、８スイッチ要素、Ｐａ，Ｐｂ打消しポイント、Ａ，Ｂクロストーク低減領域、Ｏスピーカ６ａ，６ｂの中点、ＣＬ両スピーカの中心線、Ｐマイク位置、 θ マイク位置Ｐ乃至打ち消しポイントＰａの中心線Ｃ
Ｌに対する角度（クロストーク低減領域Ｌａの主方向を与える）、６ａ１，６ｂ１低音用スピーカ、６ａ２，６ｂ２高音用スピーカ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04R 3/00 310 H04R 1/40 310 G10K 11/178

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】音響信号の周波数領域の音波の８分の１波
長〜１波長の間隔で配置され、当該音響信号成分を含む
音波を放射する第１及び第２のスピーカと、音響信号源と一方のスピーカとの間にそれぞれ介挿さ
れ、両スピーカに対する聴取空間内において、両スピー
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
すためのフィルタと、両スピーカの前方に配置されるセンサマイクと、このセンサマイクの検知出力に基づいて前記フィルタの
フィルタ係数を調整するフィルタ調整手段とを具備する
ことを特徴とする指向性拡声装置。
【請求項２】第１及び第２音響信号の周波数領域の音波
の８分の１波長〜１波長の間隔で配置され、第１及び第
２音響信号成分を含む音波を放射する第１及び第２スピ
ーカと、第１及び第２音響信号源と第２及び第１スピーカとの間
にそれぞれ介挿され、両スピーカに対する聴取空間内の
異なる領域において、それぞれ、両スピーカから放射さ
れる音波中の第１及び第２音響信号成分を音波同士の干
渉によって打ち消すための第１及び第２フィルタと、両スピーカの前方に配置されるセンサマイクと、このセンサマイクの検知出力に基づいて第１及び第２フ
ィルタのフィルタ係数を調整するフィルタ調整手段とを
具備することを特徴とする指向性拡声装置。