JP5577949B2 - 天井スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明は、天井に設置される天井スピーカ装置に関するものである。

オーディオ機器において、プレーヤ装置や表示装置は床面等に設置するのが一般的であるが、スピーカの設置位置は様々に工夫されている。例えば、スピーカを天井に配置すると、床面を全く占有せずに済む。ところが、スピーカを天井に設置すると音が上方に定位してしまい、リスナー（オーディオ機器使用者）には極めて不自然に聞こえてしまう。

そこで特許文献１に開示されているスピーカ装置を実施すると、天井側から発した音が側壁に反射してリスナーの側方から聞こえる（すなわち、音がリスナーの側方に定位する）ようになる。

特開平９−２３３５９１号公報

ところで、特許文献１に開示されているスピーカ装置は、表示装置（各種ディスプレイ装置や、プロジェクタのスクリーン等）を設置した方向に音を定位させることにより、映像が見える方向と音が聞こえる方向とを一致させるものである。そのため、せっかくスピーカを天井に配置しているにも関わらず、全ての音声がリスナーの側方に定位してしまい、その結果、リスナーは臨場感に乏しい環境下に置かれてしまう。

例えば、映像とは無関係なラジオ放送等で、鳥がさえずりながら飛び去る状況を再現する際に、鳥の鳴き声が聞こえる方向が、リスナーの側方から頭上に変化すると、鳥があたかも実際にリスナーの周囲を飛び回っているかのような感覚をリスナーは感じることができる。

しかし、従来のスピーカ装置でこのような状況を再現するには、スピーカをリスナーの側方と頭上にそれぞれ配置し、個々のスピーカから発する音を制御するしか方法はなかった。

そこで本発明は、天井に設置するスピーカ装置のみで、音をリスナーの上方のみならず側方にも定位させることができる天井スピーカ装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、部屋の天井に設置する天井スピーカ装置であって、同一パッケージ内に直接音発生用スピーカと反射音発生用スピーカとを備え、直接音発生用スピーカは、メインスピーカであって、その音声の放射方向が鉛直方向直下を向く姿勢でパッケージ内に固定し、反射音発生用スピーカは、指向性スピーカであって、その音声の放射方向が鉛直方向に対して３０度〜７５度の範囲の角度で部屋の下方側壁方向を向くようにパッケージ内に固定することにより、部屋の特定領域における反射音発生用スピーカから出力される音の定位を、直接音発生用スピーカから出力される音の定位よりも下げることを特徴とする天井スピーカ装置である。

請求項１の発明では、同一パッケージ内に直接音発生用スピーカと反射音発生用スピーカとを備え、反射音発生用スピーカは指向性スピーカであって部屋の下方側壁方向を向いており、部屋の特定領域における反射音発生用スピーカから出力される音の定位を、直接音発生用スピーカから出力される音の定位よりも下げるので、特定領域にいる人は、天井からの直接音のみならず、側方からの反射音も聞くことができる。その結果、スピーカ装置から出力される音のうちの一部の音声の定位を下げることができる。よって、目標領域にいる人は、音が自然に聞こえる。ここで、部屋の特定領域とは、各スピーカから発せられる音を、リスナーが楽な姿勢で聞くことができる領域である。

請求項２の発明は、直接音発生用スピーカから出力される直接音を遅延させる遅延回路を設け、直接音発生用スピーカから出力される直接音よりも反射音発生用スピーカから出力される反射音の方が早く特定領域に届くことを特徴とする請求項１に記載の天井スピーカ装置である。

請求項２の発明では、直接音発生用スピーカから出力される直接音を遅延させる遅延回路を設けたので、反射音が特定領域にいる人に届くタイミングを遅らせることができる。そして、直接音発生用スピーカから出力される直接音よりも反射音発生用スピーカから出力される反射音の方が早く特定領域に届くので、特定領域にいる人に、音の到来方向が側方であると認識させることができる。

本発明のスピーカ装置では、部屋の天井に同一パッケージ内に直接音発生用スピーカと反射音発生用スピーカとを備えており、特定領域にいる人は、天井からの直接音のみならず、側方からの反射音も聞くことができる。その結果、スピーカ装置から出力される音のうちの一部の音声の定位を下げることができる。よって、特定領域にいる人は、音が自然に聞こえる。

本発明の天井スピーカ装置を備えた部屋の正面図である。 図１とは別の天井スピーカ装置を備えた部屋の正面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、各々本発明の天井スピーカ装置の回路図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

図１に示すように、天井１１と側壁１２と床面１３とを有する部屋１０に、音源８と本発明を実施した天井スピーカ装置１を設置する。音源８は床面１３上に設置されており、天井スピーカ装置１は天井１１に固定されている。また、天井スピーカ装置１は、信号線９で音源８と接続されている。すなわち、音源８が発する音声信号が、信号線９を介して天井スピーカ装置１に入力される。音源８は、例えば各種メディアの再生装置（プレーヤ装置）や、ラジオ、テレビ等である。

天井スピーカ装置１は、筐体２（パッケージ）を有している。筐体２内には、メインスピーカ３（直接音発生用スピーカ），指向性スピーカ４（反射音発生用スピーカ），アンプ２０，２１，フィルタ回路２２，遅延回路２３が設けられている。筐体２内においてメインスピーカ３は直下を向く姿勢で固定されている。

指向性スピーカ４は、音声の放射方向が、鉛直方向に対して例えば３０度〜７５度の範囲の角度を呈するように筐体２内で固定されている。その結果、指向性スピーカ４の音声の放射方向は、出力した音が、部屋１０の側壁１２や床面１３で反射して後述する目標領域７（部屋１０の特定領域）に到達するように設定される。

部屋１０内には目標領域７（特定領域）が設定されている。すなわち、目標領域７とは、メインスピーカ３から出力された音声（直接音５）と、指向性スピーカ４から出力された音声（反射音６）が到達する領域である。そして、部屋１０内にいる人が、楽な姿勢で天井スピーカ装置１から出力された音声を聞くことができるように目標領域７は設定されている。

図３（ａ）に示すように筐体２内において、指向性スピーカ４には信号線９が接続されている。信号線９と指向性スピーカ４の間にはアンプ２０が設けてある。よって、音源８から出力された音声信号は、アンプ２０で増幅されて指向性スピーカ４に到達し、指向性スピーカ４から音声（反射音６）が出力される。

仮に、縦横寸法が各々３６０ｃｍ、高さ寸法が２４０ｃｍの部屋１０の天井１１の中央に天井スピーカ装置１を設置した場合に、指向性スピーカ４から鉛直方向に対して６０度〜７５度の角度で音を放射すると、放射された音は側壁１２に反射して、反射音６が部屋の中央側の領域（側壁から８０ｃｍ以上離れた領域）に起立する身長１６０ｃｍの人の耳に到達する。

一方、図３（ａ）に示すように、信号線９には信号線９ａが接続されている。この信号線９ａは、遅延回路２３とアンプ２１を経てメインスピーカ３に接続されている。すなわち、音源８から出力された音声信号は、信号線９，９ａを介して、遅延回路２３に入力される。遅延回路２３に入力された音声信号は、所定時間だけ遅延してアンプ２１に入力され、アンプ２１で増幅されてメインスピーカ３から音声（直接音５）が出力される。その結果、直接音５は、反射音６よりも所定時間だけ遅延して目標領域７に到達する。

すなわち、図３（ａ）に示す例では、信号線９ａに遅延回路２３が設けられており、音源８から出力された音声信号は、メインスピーカ３よりも指向性スピーカ４に早く到達する。そして、先に指向性スピーカ４から音声が出力され、遅延回路２３によって所定時間だけ遅れて音声信号がメインスピーカ３に到達し、メインスピーカ３からも音声が出力される。

その結果、指向性スピーカ４から出力された音声は側壁１２で反射し、反射音６がリスナー１５がいる目標領域７に到達し、反射音６に遅れてメインスピーカ３から出力された直接音５が目標領域７に到達する。反射音６と直接音５の目標領域７へ到達する時間差は、０．０３秒〜０．１秒程度である。

人の感覚は、先に聞こえた方向が、音の到来方向であると認識し易いため、天井スピーカ装置１から発した音の定位は、天井１１よりも下方に移動することになる。すなわち、信号線９ａに遅延回路２３を設けることにより、音の定位を天井１１よりも下方へ移動させることができる。

次に、図３（ｂ）に示す例では、図３（ａ）において信号線９ａに設けられていた遅延回路２３を使用せず、代わりに信号線９にフィルタ回路２２が設けてある。フィルタ回路２２は、例えば周知のローパスフィルタであり、低い周波数領域の音の音声信号のみを通過させる。よって、指向性スピーカ４からは、低い周波数領域の音のみが出力される。その結果、音源８から出力された音声のうち、低い周波数領域の音の定位が天井１１よりも下方へ移動する。例えば、人の声（音域８００〜３ｋＨｚ）をフィルタ回路２２で抽出して指向性スピーカ４から出力し、リスナー１５に低い位置から自然に聞こえるように感じさせることができる。

次に、図３（ｃ）に示す例では、信号線９にフィルタ回路２２を設け、さらに信号線９ａに遅延回路２３が設けてある。その結果、指向性スピーカ４から出力される低音（反射音６）が、直接音５よりも早く目標領域７に到達する。これにより、リスナー１５に臨場感を与えることができる。

最後に図３（ｄ）に示す例では、信号線９にスイッチ２４が設けてあり、信号線９ａにはスイッチ２５が設けてある。信号線９ａの途中で信号線９ｂが分岐している。そして、スイッチ２４は、指向性スピーカ４をフィルタ回路２２側と信号線９ｂ側のいずれかに切り替えて接続することができる。また、スイッチ２５は、遅延回路２３側と信号線９ｂ側のいずれかに切り替えて接続することができる。ちなみに、図３（ｄ）に示す状態では、スイッチ２４がフィルタ回路２２側に切り替えられており、また、スイッチ２５が信号線９ｂ側に切り替えられているので、図３（ｂ）に示す回路と同じ機能を発揮する。同様に、スイッチ２４及びスイッチ２５を切り替えることにより、図３（ａ）や図３（ｃ）に示す回路を実現することも可能である。

よって、スイッチ２４をフィルタ回路２２側に切り替えると、指向性スピーカ４からは、低音の音声（反射音６）だけが出力され、スイッチ２５を遅延回路２３側に切り替えると、メインスピーカ３から所定時間だけ遅延して直接音５が出力される。すなわち、状況に応じてスイッチ２４，２５を切替えることにより、リスナー１５に豊かな臨場感を与えることができる。

フィルタ回路２２や遅延回路２３は、周知の回路を採用することができる。例えば、デジタル信号処理を使用するものや、コンデンサを使用するものを採用することができる。
フィルタ回路としては、抵抗とコンデンサ、あるいはインダクタとコンデンサを使ったハイパスフィルタとローパスフィルタの組み合わせ、あるいはバンドパスフィルタ、またはデジタル信号処理などを用いたデジタルフィルタであってもよい。

メインスピーカ３としては、コーン型、ドーム型、平面型、ベンディングウェーブ型などを採用することができる。また、メインスピーカ３と指向性スピーカ４を内蔵する筐体２の形状は、円筒形や四角柱形状（多角柱形状）等を採用することができる。

図１に示す例では、指向性スピーカ４から出力された音が側壁１２で反射して反射音６が生じ、この反射音６が目標領域７に到達しているが、反射音をさらに床面１３で反射させることも可能である。すなわち図２に示すように、指向性スピーカ４の向きを変更し、発した音を側壁１２で反射させて反射音６ａを生じさせ、反射音６ａをさらに床面１３で反射させて反射音６ｂを生じさせ、この反射音６ｂを目標領域７に到達させる。

図２に示すように反射音６ｂを生じさせると、反射音６ｂは床面１３側から目標領域７に向かうので、図１に示す反射音６よりもさらに音の定位を下げることができる。

図１及び図２に示す例では、一つの指向性スピーカ４を使用しているが、複数の指向性スピーカ４を使用することもできる。例えば、図１に示す指向性スピーカ４を４つ使用し、各々を四方の側壁（１２）に向かって音を出力させることもできる。また、そのうちのいくつかを図２に示すように床面１３で反射する反射音６ｂを生じさせるようにすることも可能である。このように複数の指向性スピーカ４を使用すると、臨場感豊かな音響効果を得ることができるようになる。

また、フィルタ回路（ローパスフィルタやハイパスフィルタ）によって、個々の指向性スピーカ４に入力される音声信号から特定の周波数領域の音のみを抽出し、反射音として目標領域７に放射すると、さらに臨場感が向上する。

すなわち、電車や自動車が左方から右方へ移動する状況や、鳥が前方の下方から後方の上方へ斜めに飛び去る状況を複数の指向性スピーカ４を駆使（個々の指向性スピーカ４の向きを個別に設定したり、フィルタ回路で特定領域の周波数の音のみを出力）して再現することができる。

１ 天井スピーカ装置
２ 筐体（パッケージ）
３ メインスピーカ（直接音発生用スピーカ）
４ 指向性スピーカ（反射音発生用スピーカ）
５ 直接音
６ 反射音
７ 目標領域（部屋の特定領域）
８ 音源
９，９ａ，９ｂ 信号線
１０ 部屋
１１ 天井
１２ 側壁
１３ 床面
２０，２１ アンプ
２２ フィルタ回路
２３ 遅延回路

Claims (2)

1. 部屋の天井に設置する天井スピーカ装置であって、同一パッケージ内に直接音発生用スピーカと反射音発生用スピーカとを備え、直接音発生用スピーカは、メインスピーカであって、その音声の放射方向が鉛直方向直下を向く姿勢でパッケージ内に固定し、反射音発生用スピーカは、指向性スピーカであって、その音声の放射方向が鉛直方向に対して３０度〜７５度の範囲の角度で部屋の下方側壁方向を向くようにパッケージ内に固定することにより、部屋の特定領域における反射音発生用スピーカから出力される音の定位を、直接音発生用スピーカから出力される音の定位よりも下げることを特徴とする天井スピーカ装置。
2. 直接音発生用スピーカから出力される直接音を遅延させる遅延回路を設け、前記直接音よりも反射音発生用スピーカから出力される反射音の方が早く前記特定領域に届くことを特徴とする請求項１に記載の天井スピーカ装置。

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