JP7632440B2 - 放音装置 - Google Patents

Description

本発明の一実施形態は、指向性スピーカを備える放音装置に関する。

特許文献１には、ヘルムホルツ共鳴器の一例としてバスレフポートを備えたスピーカ構造が開示されている。また、特許文献２には、コールセンタまたはオフィス等の環境で簡易なパーティションを用いて秘守性を高めたハンズフリー通話システムが開示されている。特許文献２のハンズフリー通話システムでは、平面スピーカの放音方向に対して離間した位置に、吸音パネルを設けている。

特開２０１９－１１４９３４号公報 特開２０１０－０９１７７７号公報

特許文献１のヘルムホルツ共鳴器は、低音成分を増強するためのバスレフポートである。特許文献２における平面スピーカの放音方向は、パーティションで囲まれる個々の空間から外に向かっている。

本発明の実施形態によれば、放音装置は、スピーカユニットと、ヘルムホルツ共鳴器を構成する開口部を有する前記スピーカユニットのエンクロージャと、を備え、前記ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数Ｆｒは、前記スピーカユニットの再生可能下限周波数Ｆｍｉｎ以上に設定される。

本発明の実施形態によれば、放音装置において、目的の方向以外に回り込みやすい低音成分を低減し、従来よりも音の漏れを防ぐことができる。

放音装置１を示す斜視図である。 放音装置１の平面図である。 放音装置１の正面図である。 放音装置１の正面図である。 平面スピーカ３の構造を示す横断面図である。 平面スピーカ３の構成を示すブロック図である。 共鳴周波数Ｆｒと、振動ユニット３０の再生可能下限周波数Ｆｍｉｎとの関係を示す図である。 正面にポート３２を備える例を示す断面図である。 パーティション１０の一部がエンクロージャを兼ねる場合の断面図である。 エンクロージャ３１の背面に共鳴管５０１を備えた場合の断面図である。 共鳴管５０１の変形例を示す断面図である。 複数の平面スピーカ３を備える放音装置１Ａの正面図である。 天面に平面スピーカ３を備える放音装置１Ｂの構成を示す斜視図である。 ディスプレイ５およびマイク７を備える場合の放音装置１Ｃの構成を示す斜視図である。 放音装置１Ｃの正面図である。 ユーザが座ってパーソナルコンピュータ（ＰＣ）９を操作する場合の放音装置１Ｃの正面図である。 移動を補助する補助具であるキャスター１１０を備えた放音装置１Ｅの斜視図である。 マスキング音を出力する場合の構成を示す正面図である。 両面に平面スピーカ３を備えた放音装置１Ｆを半個室に適用した場合の正面図である。 マイク（マイク７またはＰＣ９のマイク）で収音した音信号に基づいて信号処理を行なう平面スピーカ３の構成を示すブロック図である。 周波数５００Ｈｚ帯域（１／１オクターブバンド）での音圧測定結果を示した図である。 周波数１ｋＨｚ帯域（１／１オクターブバンド）での音圧測定結果を示した図である。

図１は、本実施形態の放音装置１を示す斜視図である。図２は、平面図である。図３および図４は、正面図である。

放音装置１は、パーティション１０および平面スピーカ３を備えている。パーティション１０は、本発明の音響遮蔽部である壁面を構成するための板材の一例である。平面スピーカ３は、本発明の指向性スピーカの一例である。

パーティション１０は、半個室を規定するための部材である。半個室は、一部が音響的に開放され、一部が音響的に遮蔽された音響遮蔽部を有する。パーティション１０の壁面は、半個室のうち、当該音響遮蔽部を構成する。パーティション１０の壁面は、半個室の右側面、左側面、および背面の３箇所で音響遮蔽部を構成する。半個室の正面および天面は音響的に開放されている。

図１、図２、および図３の例では、パーティション１０は、３つの部材からなる。３つの部材のうち半個室の右側面および左側面を構成する２つのパーティション１０は、互いに向かい合っている。３つの部材のうち残り１つは、半個室の背面に配置される。ただし、パーティション１０は、３つの部材からなる必要はない。パーティション１０は、互いに対向する部分を有していればよい。例えば、パーティション１０は、一体型であってもよい。また、パーティション１０の壁面は、平面であっても曲面であってもよい。

平面スピーカ３は、パーティション１０の壁面に配置されている。平面スピーカ３の放音方向は、当該平面スピーカ３の設置された壁面に対向する部分に向いている。すなわち、平面スピーカ３の放音方向は、音響遮蔽部に向いている。

さらに、図３に示すように、平面スピーカ３は、ユーザの頭部の位置を含む所定範囲に音を出力する。例えば、平面スピーカ３は、床からの所定の高さの所定の範囲に音を出力する。一例として、ユーザは、図３に示すように、平面スピーカ３の音を立って聞く。図４に示すように椅子に座って聞く場合には、壁面に対する平面スピーカ３の上下方向の取付位置を低くすればよい。また、図２に示す様に、平面視した平面スピーカ３の幅は、パーティション１０の幅（平面視長手方向の長さ）と略同一である。なお、平面スピーカ３の幅とは、平面スピーカ３を平面視した長手方向の長さのうち振動ユニットの配置された部分の幅Ａに対応する。したがって、ユーザは、半個室内のどの位置にいても、平面スピーカ３の出力する音を聞くことができる。ただし、本発明において、平面スピーカ３の幅は、パーティション１０の幅より短くてもよい。なお、略同一とは、完全に同一ではなく、実質的に同一であることを含む。略同一とは、半個室内のどの位置にいても平面スピーカ３の出力する音を聞くことができるという効果を発揮する範囲において、平面スピーカ３の幅がパーティション１０の幅よりわずかに短いものも含む。

平面スピーカ３は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置（不図示）に接続される。平面スピーカ３は、情報処理装置から音信号を受信する。平面スピーカ３は、当該音信号を再生して、音を出力する。これにより、ユーザは、例えばコンテンツの音を聴くことができる。また、情報処理装置は、例えばネットワークを介して遠隔地の情報処理装置に接続してもよい。情報処理装置は、遠隔地から音信号を受信する。これにより、ユーザは、ネットワークを介して接続された遠隔地のユーザの音声を聞くことができる。

平面スピーカ３は、厚みの薄い平板状のスピーカである。平面スピーカ３は、通常のコーンスピーカが球面状に音波を出力するのに比べて、平面状の音波を出力する。平面スピーカ３は、該平面スピーカ３の正面方向（主面の法線方向）に強い指向性を有する音を出力する。例えば、平面スピーカ３が静電型のスピーカである場合、再生可能下限周波数Ｆｍｉｎは、８０Ｈｚ～２５０Ｈｚ程度である（再生可能下限周波数は、図７を用いて後述する）。

これにより、平面スピーカ３の出力する音は、半個室内に収められる。パーティション１０の高さは、平面スピーカ３の高さよりも十分に長い。そのため、平面スピーカ３から出力する音は、上下方向に回り込んで半個室から漏れることはない。特に、下方向の音は、床により完全に遮音される。

平面スピーカ３の左右方向の幅は、パーティション１０の幅と同じ程度である。そのため、平面スピーカ３から出力した音は、上下方向よりも左右方向の幅方向に回り込みやすい。しかし、後述するように、平面スピーカ３は、エンクロージャの構造により、左右方向に対する回り込みをさらに低減する。

これにより、放音装置１は、半個室からの音の漏れを防ぐことができる。半個室の外にいる人は、平面スピーカ３から出力される音を聞くことがない。放音装置１のユーザは、音の漏れを気にせずに、コンテンツの音を聴く、あるいは遠隔地のユーザの会話音を聞くことができる。また、半個室の外にいる人も、半個室からの音が気にならない。

図５は、平面スピーカ３の構造を示す横断面図である。図６は、平面スピーカ３の構成を示すブロック図である。平面スピーカ３は、振動ユニット３０、エンクロージャ３１、ポート３２、および吸音材３５を備えている。また、平面スピーカ３は、ハードウェア構成として、入力部３０１、信号処理部３０２、増幅部３０３、および駆動部３０４を備えている。

入力部３０１は、アナログオーディオＩ／Ｆ、デジタルオーディオＩ／Ｆ、またはＵＳＢ等の通信Ｉ／Ｆを備える。入力部３０１は、情報処理装置から音信号を受信する。信号処理部３０２は、入力部３０１で受信した音信号に信号処理を施す。例えば、信号処理部３０２は、音信号のレベル制御または周波数特性の調整を行う。なお、信号処理部３０２は、入力部３０１でアナログ音信号を受信した場合に、デジタル音信号に変換してから信号処理を行う。信号処理部３０２は、信号処理を行なった後の音信号をアナログ音信号に変換し、増幅部３０３に出力する。

増幅部３０３は、信号処理部３０２で信号処理された後の音信号を増幅する。駆動部３０４は、増幅部３０３で増幅された音信号に基づいて、振動ユニット３０を駆動する。

振動ユニット３０は、一例として静電型のスピーカユニットである。振動ユニット３０は、シート状の振動板３０Ｃを２つの固定電極３０Ａ，３０Ｂの間に挟みこんだ構造になっている。駆動部３０４は、固定電極３０Ａ、固定電極３０Ｂ、および振動板３０Ｃに電圧を印加することで、静電力を生じさせる。駆動部３０４は、固定電極３０Ａおよび固定電極３０Ｂへの印加電圧を変化させることで静電力を変化させる。駆動部３０４は、静電力の変化により振動板３０Ｃを振動させる。これにより、平面スピーカ３は、平面状の音波を出力する。

エンクロージャ３１は、振動ユニット３０を配置するための開口を有し、奥行き方向に高さを有する直方体の箱形状である。具体的には、エンクロージャ３１は、前面の前記開口で振動ユニット３０の外周部を挟み込む。なお、エンクロージャ３１は、ゴム、発泡剤、または綿状部材等の緩衝材を介して振動ユニット３０を挟み込むことが好ましい。振動ユニット３０は、エンクロージャ３１の正面方向（エンクロージャ３１外への向き）および背面方向（エンクロージャ３１内への向き）に、それぞれ逆位相の音を出力する。エンクロージャ３１は、背面方向に出力される音を内部に閉じ込める。

図５の例では、エンクロージャ３１は、内部に吸音材３５を備える。吸音材３５は、振動ユニット３０の背面方向から出力される音のうち所定周波数帯域以上の音を吸収する。これにより、吸音材３５は、所定周波数帯域以上におけるエンクロージャ３１の壁面の振動、反射波、および定常波の発生を防止する。なお、吸音材３５は、本発明において必須の構成ではない。

エンクロージャ３１は、側面にポート３２を構成するための開口を有する。ポート３２は、平面スピーカ３の上下方向に細長い形状になっている。ポート３２は、エンクロージャ３１の壁面の板厚を管軸方向の長さＬとするヘルムホルツ共鳴器を構成する。

ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数Ｆｒは、エンクロージャ３１の容積をＶ、音速をｃ、管軸方向の長さ（エンクロージャ３１の壁面の板厚）をＬ、ポート３２の断面積をＳとすると、数式（Ａ）：Ｆｒ＝（ｃ／２π）・（Ｓ／ＶＬ）^１／２で表される。ポート３２の断面積Ｓが大きく、エンクロージャ３１の容積Ｖが小さく、かつエンクロージャ３１の厚みＬが薄いほど、共鳴周波数Ｆｒは高くなる。エンクロージャ３１の容積Ｖは、振動ユニット３０のある面の面積をＨｗとし、エンクロージャ３１の奥行き（図５の左右方向の長さ）をｄとすると、Ｖ＝Ｈｗ・ｄで表される。また、エンクロージャ３１のうち振動ユニット３０のある面の幅をＡ（図２および図５に示す幅Ａ）、エンクロージャ３１の高さ（正面視した上下方向の長さ）をＨとすると、面積Ｈｗは、Ｈｗ＝Ａ・Ｈで表される。

本実施形態のヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数Ｆｒは、一般的なバスレフポートと異なり、高い周波数に設定する。以下、図７を用いて、共鳴周波数Ｆｒを、振動ユニット３０の再生可能下限周波数Ｆｍｉｎ以上に設定する点について述べる。

図７は、共鳴周波数Ｆｒと、振動ユニット３０の再生可能下限周波数Ｆｍｉｎとの関係を示す図である。グラフの横軸は周波数であり、縦軸はレベルである。

再生可能下限周波数Ｆｍｉｎは、例えば、ピークレベルに対して－１０ｄＢとなる周波数である。振動ユニット３０の面積が１ｍ^２（Ａ０サイズ相当）である場合、ピークレベルに対して－１０ｄＢを示す周波数は、約８０Ｈｚである。振動ユニット３０の面積がＡ４サイズ相当である場合、ピークレベルに対して－１０ｄＢを示す周波数は、約２５０Ｈｚである。なお、再生可能下限周波数Ｆｍｉｎは、ピークレベルに対して－１０ｄＢとなる周波数に限らない。例えば、ピークレベルに対して－６ｄＢとなる周波数であってもよい。

図７に示すように、共鳴周波数Ｆｒおよび再生可能下限周波数Ｆｍｉｎは、数式（Ｂ）：Ｆｒ≧Ｆｍｉｎの関係を有する。ポート３２は、共鳴周波数Ｆｒ以下の低周波数帯域では、振動ユニット３０の背面方向に出力される音をそのまま出力する。振動ユニット３０の背面方向に出力する音は、正面方向に出力する音の逆位相である。したがって、ポート３２は、共鳴周波数Ｆｒ以下の低周波数帯域で、逆位相の音を出力する。これにより、振動ユニット３０の正面方向から側面に回り込む音のうち、再生可能下限周波数Ｆｍｉｎ～共鳴周波数Ｆｒの音は、ポート３２から出力される逆位相の音によりキャンセルされる。また、再生可能下限周波数Ｆｍｉｎ以下の周波数の音は有効なレベルでは出力されない。

これにより、振動ユニット３０の正面方向に出力した音は、仮に側面に回り込んだとしても、ポート３２からの逆位相の音によりキャンセルされる。したがって、放音装置１は、音の漏れを防ぐことができる。

共鳴周波数Ｆｒを高く設定するほど、側面に回り込む音を高い周波数までキャンセルできるため、共鳴周波数Ｆｒは、構造的に可能な範囲で高く設定することが好ましい。なお、エンクロージャ３１は、薄く、かつ遮音量の大きい材料を用いることが好ましい。例えば、エンクロージャ３１は、厚みに対する面密度が大きく、剛性の高い金属部材を用いることが好ましい。

ただし、振動ユニット３０の背面方向に出力される音のうち高周波数帯域の音は、吸音材３５により吸音される。したがって、エンクロージャ３１に吸音材３５を充填する場合、共鳴周波数Ｆｒと、吸音材３５の有効下限周波数との関係は、吸音材３５の有効下限周波数以下を共鳴周波数Ｆｒ～再生可能下限周波数Ｆｍｉｎで低減するように設定するのが良い。これにより、放音装置１は、広い周波数帯域で音漏れに対処することができる。例えば、有効下限周波数１．５ｋＨｚのウレタンフォームの場合、共鳴周波数Ｆｒは、１．５ｋＨｚ付近に設定するのが良く、また、有効下限周波数５００Ｈｚのグラスウールの場合、共鳴周波数Ｆｒは、５００Ｈｚ付近に設定するのがよい。なお、有効下限周波数は、背後空気層を含めた吸音材の厚み（前後方向の長さ）で決まる。吸音材の厚みの４倍の長さに対応する周波数が、有効下限周波数に対応する。言い換えると、吸音材の厚さは、吸音したい音波の波長の０．２５倍に対応する。

なお、図２および図５に示すエンクロージャ３１の幅Ａは、振動ユニット３０の正面方向に出力される音波が背面方向に回り込みにくいように、共鳴周波数Ｆｒに対応する音波の波長に対して、ある程度の長さを備えることが好ましい。エンクロージャ３１の背面は、振動ユニット３０の背面方向に出力される音により振動する。しかし、共鳴周波数Ｆｒ以下の音は、ポート３２からそのまま出力されるため、エンクロージャ３１の内部の音圧が高くならない。そのため、共鳴周波数Ｆｒ以下の音は、背面を振動させにくい。したがって、エンクロージャ３１の背面の幅Ａは、共鳴周波数Ｆｒに対応する音波の波長λに対してある程度の長さを備えることが好ましい。理論的には、振動ユニット３０の正面方向に出力される音波が背面側に回り込まないために、音波がエンクロージャ３１を迂回することによる経路差として０．５λ以上あればよい。そのため、エンクロージャ３１そのものを遮音壁とした場合に、振動ユニット３０の正面方向に出力される音の回り込みを防止すべく、少なくとも数式（Ｃ）：Ａ≧０．２５λを満たすことが好ましい。また、幅Ａおよび共鳴周波数Ｆｒは、数式（Ｄ）Ａ≧０．５λの関係を満たすことがより好ましい。

図２１および図２２は、音圧測定結果を示した図である。図２１および図２２に示す音圧測定結果は、平面スピーカ３の正面方向を０°とし、背面方向を１８０°とした場合に、正面方向の０°での音圧値を基準（０ｄＢ）として、３０°毎の音圧値（相対値）を示す。

図２１および図２２における測定時のエンクロージャ３１の幅Ａは、２３０ｍｍである。図２１は、音波の周波数約５００Ｈｚ帯域（１／１オクターブバンド）（波長約６８０ｍｍ帯域）での測定結果であり、図２２は、音波の周波数約１ｋＨｚ帯域（１／１オクターブバンド）（波長約３４０ｍｍ帯域）での測定結果である。図２１および図２２に示す実線は、エンクロージャ３１がポート３２を備えた場合の測定結果である。破線は、参考例としてエンクロージャ３１がポート３２を備えていない場合の測定結果である。

図２１の例では、波長λ＝６８０ｍｍに対して、エンクロージャ３１の幅Ａは２３０ｍｍである。すなわち、Ａ≧０．５λの関係を満たしていない。この場合、正面側から背面側に回り込む音波の影響が大きいためエンクロージャ３１のポート３２の有無に関わらず、背面方向における音圧値は変わらない。すなわち、Ａ≧０．５λの関係を満たしていない場合、ポート３２による、背面方向への音波を抑制する効果は、発揮できていない。

これに対し、図２２の例では、波長λ＝３４０ｍｍに対して、エンクロージャ３１の幅Ａが２３０ｍｍである。すなわち、Ａ≧０．５λの関係を満たしている。図２２の例では、エンクロージャ３１がポート３２を備えている場合、ポート３２を備えていない場合よりも、背面方向の音圧値が低下する。すなわち、Ａ≧０．５λの関係を満たしている場合、ポート３２により、背面方向への音波を抑制する効果を発揮することがわかる。

これにより、エンクロージャ３１は、背面の振動による背面方向に対する音の出力を抑制する。

なお、ポート３２の位置は、エンクロージャ３１の側面に限らない。図８は、正面にポート３２を備える例を示す断面図である。図８に示すエンクロージャ３１は、振動ユニット３０の幅よりも長い幅を有する。エンクロージャ３１は、正面側の左右にポート３２を備えている。この場合、振動ユニット３０の正面方向に出力され、側面に回り込もうとする音は、エンクロージャ３１の正面に設けられたポート３２から出力される逆位相の音でキャンセルされる。すなわち、ポート３２を構成する開口部は、スピーカユニットの放音方向と交差する方向で、放音方向と反対方向以外の方向に向けられているか、あるいは、スピーカユニットの放音方向と同じ方向に向けられている。

なお、パーティション１０の一部は、エンクロージャを兼ねていてもよい。図９は、パーティション１０の一部がエンクロージャを兼ねる場合の断面図である。この場合、エンクロージャ３１は、パーティション１０に内包されている。これにより、放音装置１は、平面スピーカ３の正面方向の張り出しを抑える。したがって、放音装置１は、厚みの薄い、デザイン性に優れたものとなる。

また、平面スピーカ３は、音響的に開放されたメッシュまたはパンチングメタル等のカバーで覆われていてもよい。この場合、平面スピーカ３が目立たないため、放音装置１は、よりデザイン性に優れたものとなる。

図１０は、エンクロージャ３１の背面に共鳴管５０１を備えた場合の断面図である。エンクロージャ３１の背面には、筒状の共鳴管５０１が設けられている。共鳴管５０１は、左右方向にある程度の長さを有する管と、開口部と、を有する。共鳴管５０１は、図示しないが、上下方向に複数設けられている。複数の共鳴管５０１は、それぞれヘルムホルツ共鳴器を構成する。複数の共鳴管５０１は、それぞれの管の長さが異なる。

開口部に入射した音は、管の長さに応じて特定の共鳴周波数で共鳴する。共鳴音は、入射音に対して逆位相の音になる。したがって、共鳴管５０１は、開口部付近で特定の周波数において吸音効果を発揮する。複数の共鳴管５０１のそれぞれの共鳴周波数が異なる場合、所定周波数帯域にわたって吸音効果を発揮する。

これにより、側面に回り込む音は、さらに低減される。したがって、放音装置１は、さらに音の漏れを防ぐことができる。

図１１は、共鳴管５０１の変形例を示す断面図である。共鳴管５０１は、図１１に示す様に、パーティション１０に設けられていてもよい。また、共鳴管５０１の開口部は、パーティション１０の正面または平面側に設けてもよい。この場合、パーティション１０の壁面で反射する音波と共鳴音が干渉し、錯乱効果も発揮することができる。したがって、放音装置１は、側面に回り込む音を低減しつつ、音の響きを整える調音機能を持つこともできる。

図１２は、複数の平面スピーカ３を備える放音装置１Ａの正面図である。図１２の例では、放音装置１Ａは、互いに対向する複数の平面スピーカ３を備える。この場合、ユーザは、自身の正面および背面方向の両方から平面スピーカ３の音を聞くことができる。この場合も、放音装置１Ａは、音の漏れを防ぐことができる。なお、複数の平面スピーカ３は、互いに向かい合っている必要はない。

図１３は、天面に平面スピーカ３を備える放音装置１Ｂの構成を示す斜視図である。図１３に示す様に、平面スピーカ３は、パーティション１０の主面に対して直交するように配置されていてもよいし、所定の角度傾斜して配置されても良い。この場合、平面スピーカ３は、音響遮蔽部の一例である床に向かって平面波を出力する。この場合も、放音装置１Ｂは、音の漏れを防ぐことができる。

図１４は、ディスプレイ５およびマイク７を備える場合の放音装置１Ｃの構成を示す斜視図である。図１５は、正面図である。ディスプレイ５およびマイク７は、半個室の背面に配置されたパーティション１０に設けられている。ディスプレイ５は、遠隔地に設置された情報処理装置から画像データを受信し、表示する。ディスプレイ５は、遠隔地のカメラで撮像された画像データを表示する。マイク７は、ユーザの発した音声を収音し、遠隔地の情報処理装置に送信する。平面スピーカ３は、遠隔地に設置された情報処理装置から音信号を受信し、放音する。これにより、放音装置１Ｃは、遠隔テレビ会議を実現する。

マイク７は、パーティション１０のうち上部付近に設置されている。すなわち、マイク７は、図１５に示す様に、平面スピーカ３の指向性の範囲外に配置されている。したがって、マイク７は、平面スピーカ３から出力された遠隔地の音声を収音することがない。よって、放音装置１Ｃは、エコーの発生を抑制する。

なお、図１６に示す様に、ユーザが座ってパーソナルコンピュータ（ＰＣ）９を操作する場合も、当該ＰＣ９に設けられたマイクは、平面スピーカ３の指向性の範囲外になる。この場合も、放音装置１Ｃは、エコーの発生を抑制することができる。

図１７は、移動を補助する補助具であるキャスター１１０を備えた放音装置１Ｅの斜視図である。放音装置１Ｅは、パーティション１０の厚み方向の転倒を防止するように下部を支持し、移動を補助するキャスター１１０を備える。その他の構成は、放音装置１と同一である。

ユーザは、キャスター１１０により、１または複数の放音装置１Ｅを、簡単に任意の位置に移動させ、視界、および音響を遮蔽することで、オープンなスペースであっても、簡易に半個室を構成することができる。このように構成された半個室は、前述の放音装置１と同様に半個室からの音の漏れを防ぐことができ、半個室の外にいる人は、平面スピーカ３から出力される音を聞くことがない。放音装置１のユーザは、音の漏れを気にせずに、コンテンツの音を聴く、あるいは遠隔地のユーザの会話音を聞くことができる。また、半個室の外にいる人も、半個室からの音が気にならない。

放音装置１Ｅは、簡単に移動させることができるため、平面スピーカ３を半個室の外向きに設置してもよい。平面スピーカ３を半個室の外向きに設置する場合、平面スピーカ３は、マスキング音を出力する。なお、放音装置１Ｅは、両方の壁面に、それぞれ平面スピーカ３を備えてもよい。この場合、放音装置１Ｅは、内向きに設置された第１指向性スピーカである平面スピーカ３でコンテンツの音または遠隔会議の音声を出力し、反対側の壁面（外向き）に設置された第２指向性スピーカである平面スピーカ３でマスキング音を出力する。

図１８は、マスキング音を出力する場合の構成を示す正面図である。図１８の例では、半個室の背面、右側面および左側面に、放音装置１Ｅを配置している。放音装置１Ｅの平面スピーカ３は、全て外向きに設定している。

平面スピーカ３は、マスキング音を出力する。マスキング音は、半個室内で会話を行う者の発言内容を第三者に理解できないようにする。マスキング音は、音声を撹乱する撹乱音と、連続的に発生する背景音と、断続的に発生する演出音と、を含む事が好ましい。撹乱音は、例えば、人の音声を時間軸上あるいは周波数軸上で改変し、語彙的に何ら意味をなさない（内容が理解できない）ようにしたものを用いる。撹乱音は、人の声質を有するものの、人から発せられた会話音声としては認識できないものである。したがって、錯乱音は、聴取者に違和感を与え、長時間または過大な音量で聞くことにより不快感を与える場合もある。そこで、撹乱音には、背景音および演出音を組み合わせることが好ましい。背景音は、例えば小川のせせらぎや木々のざわめき等、第三者が注目し難く、不快感のない音である。これにより、背景音は、暗騒音レベルを上げ、撹乱音を目立たなくすることで撹乱音の違和感を低減し、不快感を低減することができる。また、演出音は、断続的に発生する楽音等の演出性の高い音である。これにより、演出音は、第三者の注意を演出音にも向けさせ、聴覚心理的に撹乱音の違和感を目立たなくする。

図１８の例では、放音装置１Ｅの平面スピーカ３は、全て外向きに設定した。しかし、平面スピーカ３は、内向きに設置してもよい。内向きに設置された平面スピーカ３は、目的音（コンテンツの音または遠隔会議の音声等）を出力する。

図１９は、両面に平面スピーカ３を備えた放音装置１Ｆを半個室に適用した場合の正面図である。放音装置１Ｆは、両面に平面スピーカ３を備えている。図１９の例では、半個室の右側面および左側面に、放音装置１Ｆを配置している。半個室の背面は、片面にのみ平面スピーカ３を備えた放音装置１Ｅを配置している。

この場合、放音装置１Ｆは、外向きに設置された第２指向性スピーカである平面スピーカ３でマスキング音を出力し、内向きに設置された第１指向性スピーカである平面スピーカ３で目的音（コンテンツの音または遠隔会議の音声等）を出力する。

図２０は、マイク（マイク７またはＰＣ９のマイク）で収音した音信号に基づいて信号処理を行なう平面スピーカ３の構成を示すブロック図である。ハードウェア構成としては、図６に示した構成と同一である。

入力部３０１は、マイク（マイク７またはＰＣ９のマイク）で収音した音に係る音信号を受信する。信号処理部３０２は、マイクで収音した音に係る音信号の音量に応じて、後段に出力する音信号の音量を調整する。例えば、信号処理部３０２は、半個室から平面スピーカ３の音が漏れない程度の最大音量と、その時にマイクで収音した音の音量と、を予め測定する。その後、信号処理部３０２は、マイクで収音した音に係る音信号の音量と、予め測定したマイクで収音した音の音量と、に基づいて、音量を調整する。これにより、ユーザが音量調整を行なう必要なく、最適な音量に調整される。また、信号処理部３０２は、音量に代えて、または音量とともに音信号の周波数特性を調整してもよい。

また、信号処理部３０２は、マスキング音を出力する場合、マイクで収音した音に係る音信号の音量に応じて、マスキング音の音量を調整してもよい。この場合、信号処理部３０２は、マスキング音の効果を発揮できる必要最小限の音量に抑える処理を行なう。

なお、信号処理部３０２は、マスキング音の出力開始時にはフェードイン処理を行ない、マスキング音の停止時にはフェードアウト処理を行なうことが好ましい。これにより、信号処理部３０２は、第三者に対して、よりマスキング音を目立たなくする。

また、マスキング音を出力する場合、平面スピーカ３は、複数のユニットに分割してもよい。この場合、信号処理部３０２は、複数のユニットの放音タイミングを制御することで、複数のユニットから出力された音波の合成波面を制御する。これにより、信号処理部３０２は、波面の形状を制御し、指向性を制御することができる。任意の方向にマスキング音を向けることができる。なお、信号処理部３０２は、複数チャンネルの音信号をデジタル信号処理で遅延して放音タイミングを制御してもよいし、各平面スピーカ３に供給するアナログの音信号をアナログ回路により遅延してもよい。

また、信号処理部３０２は、平面スピーカ３の定位感を低減する処理を行なってもよい。例えば、信号処理部３０２は、予め取得した平面スピーカ３からユーザの頭部に至る伝達関数（頭部伝達関数）の逆関数を、音信号に畳み込む。これにより、ユーザの後方に設置された平面スピーカ３からの音が後方に定位しないため、ユーザは、より自然な印象で音を聞くことができる。

また、信号処理部３０２は、所定周波数（例えば５ｋＨｚ）以上の帯域をカットするローパスフィルタ処理を行なってもよい。前後方向および上下方向の音の定位は、５ｋＨｚ以上の周波数特性に依存する。したがって、信号処理部３０２は、所定周波数（例えば５ｋＨｚ）以上の帯域をカットするローパスフィルタ処理を行なうことでも、平面スピーカ３の定位感を低減することができる。

また、信号処理部３０２は、残響音を付加する処理を行なってもよい。信号処理部３０２は、残響音を付加することでも、直接音の定位感を低減することができる。

本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、本実施形態では、指向性スピーカの一例として平面スピーカを示した。しかし、指向性スピーカは、例えば、ダイナミックスピーカであってもよい。また、指向性スピーカは、複数のダイナミックスピーカを配列してなるアレイスピーカであってもよい。

また、本実施形態の放音装置は、パーティション１０および平面スピーカ３を備える例を示した。しかし、パーティション１０は、必須ではない。例えば、平面スピーカ３は、天井に吊り下げることができる。この場合、放音装置は、スピーカユニットと、当該スピーカユニットのエンクロージャと、を備える。また、放音装置は、エンクロージャの底面（下方向の側面）を床面から支持する支持部材を備えていてもよい。

本出願は、２０１９年１０月３１日出願の日本特許出願（特願２０１９－１９９２２９）及び２０１９年１０月３１日出願の日本特許出願（特願２０１９－１９９２３０）に基づく国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２０／０４０４３９に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｒ，１Ｆ…放音装置
３…平面スピーカ
５…ディスプレイ
７…マイク
９…ＰＣ
１０…パーティション
３０…振動ユニット
３０Ａ，３０Ｂ…固定電極板
３０Ｃ…振動板
３１…エンクロージャ
３２…ポート
３５…吸音材
１１０…キャスター
３０１…入力部
３０２…信号処理部
３０３…増幅部
３０４…駆動部
５０１…共鳴管

Claims (17)

1. スピーカユニットと、
   ヘルムホルツ共鳴器を構成する、開口部を有する前記スピーカユニットのエンクロージャと、
   を備え、
   前記スピーカユニットは、前記エンクロージャ内の正面方向および背面方向に、それぞれ逆位相の音を出力して前記開口部から前記逆位相の音を出力し、
   前記ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数Ｆｒは、前記スピーカユニットの再生可能下限周波数Ｆｍｉｎ以上に設定される放音装置。
2. 前記エンクロージャの容積Ｖ、前記開口部の面積Ｓ、前記ヘルムホルツ共鳴器の管軸方向の長さである前記エンクロージャの板厚Ｌが音速Ｃを含む数式を満たす、請求項１に記載の放音装置。
   数式（Ａ）：Ｆｒ＝（ｃ／２π）・（Ｓ／ＶＬ）^１／２
3. 前記スピーカユニットを平面視した長手方向の長さのうち振動ユニットの配置された部分の長さである前記エンクロージャの幅Ａと、前記共鳴周波数Ｆｒに対応する音波の波長λが数式（Ｂ）を満たす、請求項１または請求項２に記載の放音装置。
   数式（Ｂ）：Ａ≧０．２５λ
4. 前記スピーカユニットを平面視した長手方向の長さのうち振動ユニットの配置された部分の長さである前記エンクロージャの幅Ａと、前記共鳴周波数Ｆｒに対応する音波の波長λが数式（Ｃ）を満たす、請求項１または請求項２に記載の放音装置。
   数式（Ｃ）：Ａ≧０．５λ
5. 前記開口部は、前記スピーカユニットの放音方向と交差する方向で、前記放音方向と反対方向以外の方向に向けられている、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の放音装置。
6. 前記開口部は、前記スピーカユニットの放音方向と同じ方向に向けられている、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の放音装置。
7. 前記スピーカユニットは、平面スピーカである、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の放音装置。
8. 前記エンクロージャの外部に共鳴管をさらに備える、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の放音装置。
9. 前記エンクロージャの内部に吸音材をさらに備える、
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の放音装置。
10. 前記ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数Ｆｒが前記吸音材の有効下限周波数以下である、
    請求項９に記載の放音装置。
11. 前記スピーカユニットと前記エンクロージャとが緩衝材を介して接続される、
    請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の放音装置。
12. 前記スピーカユニットの指向性の範囲外に設けられたマイクを備える、
    請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の放音装置。
13. 前記マイクで収音した音の音量に応じて前記スピーカユニットに供給する音信号の音量または周波数特性を調整する信号処理部を備える、
    請求項１２に記載の放音装置。
14. 前記信号処理部は、前記スピーカユニットの定位感を低減する定位感低減処理を行なう、
    請求項１３に記載の放音装置。
15. 前記エンクロージャを配置するための壁面を有するパーティションをさらに備える請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の放音装置。
16. 前記壁面の一部が前記エンクロージャを構成する、
    請求項１５に記載の放音装置。
17. 前記パーティションは、
    前記壁面を含む板材と、
    前記板材を支持し、前記板材の移動を補助する補助具と、
    をさらに備える、
    請求項１５または請求項１６に記載の放音装置。

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