JPH06225379A - 指向性スピーカ装置 - Google Patents

指向性スピーカ装置

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JPH06225379A
JPH06225379A JP1012393A JP1012393A JPH06225379A JP H06225379 A JPH06225379 A JP H06225379A JP 1012393 A JP1012393 A JP 1012393A JP 1012393 A JP1012393 A JP 1012393A JP H06225379 A JPH06225379 A JP H06225379A
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JP
Japan
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speaker
row
speakers
directional
adjusting means
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JP1012393A
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English (en)
Inventor
Akihiro Furuta
暁広 古田
Tsuneo Tanaka
恒雄 田中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピーカユニットの間隔より短い波長の周波
数帯域においても、強いサイドローブが発生しない指向
性スピーカ装置を提供すること。 【構成】 8個のスピーカユニット1が一定の間隔で一
列に配列されたスピーカアレイ2と、そのスピーカアレ
イ2の隣の位置に平行して、そのスピーカアレイ2の方
向を基準として、それらスピーカユニット1の位置に対
してずれたように配置された7個のスピーカユニット1
からなるスピーカアレイ3とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特定の場所に強い音圧
が得られる指向性を有する指向性スピーカ装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】通常、展覧会場などにおいて隣接するブ
ースで異なる説明を行なう場合や、駅の隣合うホームで
異なるアナウンスを行なう場合には、音声を聞き取り易
くするため、特定の場所にのみ強い音圧が得られる指向
性スピーカを用いることが有効である。
【0003】従来、音の狭指向性を実現する手段として
は、複数個のスピーカユニットを直線上に等間隔に配置
する方法が知られている。以下、その構成について図9
および図10を参照しながら説明する。
【0004】図9は、口径9.4cmのスピーカユニッ
ト1をxy平面のx軸上に11cm間隔で8個配列した
指向性スピーカ装置である。このようにスピーカユニッ
ト1を配列した場合、x軸方向には鋭い指向性が得ら
れ、y軸方向では無指向性に近くなる。図10は、この
指向性スピーカ装置に、中央の2個のスピーカユニット
1から外側のスピーカユニット1に向けてそれぞれ1.
00、0.81、0.52、0.26Vの同位相の正弦
波信号を入力した場合の、4kHzにおけるx軸方向の
指向性を示したものである。又、このときの指向性スピ
ーカ装置と観測点(受聴点)との距離は6mである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の指向性スピーカ装置では、スピーカユニッ
ト1の間隔(11cm)よりも音波の波長が短くなる
3.2kHz以上の周波数では、強いレベルのサイドロ
ーブが発生するという問題がある。例えば、図10に示
すように、4kHzにおいては、正面から左右50度の
角度に強いサイドローブが発生している。
【0006】このような強いサイドローブが発生するの
は、音波の波長がスピーカユニット1の間隔よりも短い
場合、正面以外の角度でも各スピーカユニット1から放
射される音波の位相が揃う角度が存在するためである。
そのため、スピーカユニット1に入力する信号の電圧値
をどのように制御しても、このサイドローブを無くする
ことはできない。従って、高い周波数においても、サイ
ドローブの無い指向性を得るためには、スピーカユニッ
ト1の間隔を小さくしなければならないが、そのために
は、非常に口径の小さなスピーカユニットが必要とな
り、実現が困難であるという課題がある。
【0007】本発明は、従来の指向性スピーカ装置のこ
のような課題を考慮し、スピーカユニットの間隔より短
い波長の周波数帯域においても、強いサイドローブが発
生しない指向性スピーカ装置を提供することを目的とす
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数個のスピ
ーカ(A)が所定の間隔で一列に配列されたスピーカ列
と、そのスピーカ列の隣の位置であって、そのスピーカ
列の方向を基準として、それらスピーカの位置とは異な
るように配置された1個又は複数個のスピーカ(B)と
を備えた指向性スピーカ装置である。
【0009】
【作用】本発明は、1個又は複数個のスピーカ(B)
が、複数個のスピーカ(A)が所定の間隔で一列に配列
されたスピーカ列の隣の位置であって、そのスピーカ列
の方向を基準として、それらスピーカの位置とは異なる
ように配置されているので、見かけ上、各スピーカの間
隔が小さくなったのと同じようになる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。
【0011】図1は、本発明にかかる第1の実施例の指
向性スピーカ装置の構成図である。すなわち、15個の
口径9.4cmのスピーカユニット1からなる指向性ス
ピーカ装置であり、直線上に11cm間隔に配列された
8個のスピーカユニット1からなるスピーカアレイ2
と、そのスピーカアレイ2に平行する直線上に同じく1
1cm間隔に配列された7個のスピーカユニット1から
なるスピーカアレイ3とにより構成されている。図2
は、この指向性スピーカ装置の各スピーカユニット1に
同相・同レベルの信号を入力した場合の4kHzにおけ
る指向性を図10と同様に示したものである。図2の指
向性を図10の指向性の場合と比べると、50度方向に
おける強いサイドローブが消失している。その結果指向
性スピーカ装置としての周波数帯域が高域側に広がるこ
とになる。
【0012】以上の指向性について、スピーカシステム
と受聴点との距離が、スピーカアレイの長さに比べて十
分大きい場合は、次のように考えることができる。xy
平面上に複数のスピーカユニットを2次元的に配置した
場合のx軸方向における指向性と、そのスピーカシステ
ムにおいて、各スピーカユニットの中心のy座標を0と
おいてx軸上に並べた場合(すなわち、それらスピーカ
ユニットを仮に一次元的に配置した場合)のx軸方向に
おける指向性とは、ほぼ同じになる。したがって、x軸
方向における指向性を問題とする場合には、複数列のス
ピーカアレイを、x軸に平行に配置し、かつ各スピーカ
ユニットの中心のx座標が重なりあわないように配置す
れば、見かけ上スピーカユニットの間隔を小さくするこ
とができる。これにより、高い周波数においても、サイ
ドローブの無い指向性を得ることができるようになる。
【0013】次に、本発明の第2の実施例の指向性スピ
ーカ装置について、図3及び図4を参照しながら説明す
る。
【0014】図3において、スピーカ部は、第1の実施
例で用いたものと同じスピーカユニット1、及び同じス
ピーカアレイ2,3で構成されている。スピーカアレイ
2の各スピーカユニット1には、中央部に関して対称な
位置に配置された一対のスピーカユニット1毎に、信号
調節手段として、入力される信号のレベルを設定するレ
ベル設定器42,44,46,48が接続され、スピー
カアレイ3の各スピーカユニット1には、中央部のスピ
ーカユニット1にレベル設定器41が接続され、他のス
ピーカユニット1は、スピーカアレイ2と同様、中央部
に関して対称な位置に配置された一対のスピーカユニッ
ト1毎に、レベル設定器43,45,47が接続されて
いる。それらレベル設定器41〜48には、信号を増幅
するアンプ5が接続され、そのアンプ5には、信号源6
が接続されている。
【0015】ここで、各スピーカユニット1への入力レ
ベルは、スピーカユニット1の位置が中央部から端部に
近づくに従って、1.00、0.97、0.89、0.
78、0.63、0.47、0.33、0.28Vと低
くなるように設定されている。
【0016】以上のように、従来例と同様、スピーカユ
ニット1を直線上で等間隔に配置して、各スピーカユニ
ット1への入力レベルを中央部ほど高く、周辺部ほど低
くなるようにした場合、サイドローブのレベルが低減さ
れることが知られているが、本実施例のようなスピーカ
ユニット1の配置をとった場合も全く同様に作用する。
従って、図4に示すように、4kHzにおける指向性
は、図10に示したような強いサイドローブは発生せ
ず、更に、これを図2の場合とくらべると、50度方向
における強いサイドローブが消失するのはもちろん、サ
イドローブのレベルが全体に−30dB以下に抑えられ
る。
【0017】次に、本発明の第3の実施例の指向性スピ
ーカ装置について、図5を参照しながら説明する。
【0018】図5において、1は第1の実施例で用いた
のと同じスピーカユニットであり、2および3は第1の
実施例で用いたものと同じスピーカアレイである。中央
部に関して対称な位置にある一対のスピーカユニット1
毎には、信号調節手段として、異なる通過帯域を有する
バンドパスフィルタ71〜78が接続されており、その
通過帯域は中央部から外側のスピーカユニット1に接続
されるものほど低い周波数帯域に設定されている。それ
らバンドパスフィルタ71〜78には、第2の実施例と
同様アンプ5が接続され、そのアンプ5には、信号源6
が接続されている。中央部に対して対称な位置にある一
対のスピーカユニット1は、単独で用いることによって
も狭指向性が得られるが、この場合、狭指向性の得られ
る帯域は、この一対のスピーカユニット1の間隔に近い
波長を持つ周波数を中心とした1/3オクターブ程度の
狭い周波数範囲に限定され、間隔が広いほど周波数は低
くなる。従って、その周波数範囲に応じたバンドパスフ
ィルタを接続することによって、広い周波数帯域が得ら
れる。このことは、従来例のように、スピーカユニット
1が直線上で等間隔に配置された場合と同様に、本実施
例のようなスピーカユニット1の配置をとった場合も全
く同じである。
【0019】又、本実施例のバンドパスフィルタの一部
を以下のように変更した例について説明する。図6に示
すように、スピーカアレイ3の中央部のスピーカユニッ
ト1には、本実施例で用いたバンドパスフィルタ71の
代わりに、そのバンドパスフィルタ71の中心周波数と
等しいカットオフ周波数を持つハイパスフィルタ71a
を接続し、スピーカアレイ2の両端部のスピーカユニッ
ト1には、本実施例で用いたバンドパスフィルタ78の
代わりに、バンドパスフィルタ78の中心周波数と等し
いカットオフ周波数を持つローパスフィルタ78aを接
続する。この場合も本実施例と同様の効果が得られ、広
い周波数帯域において鋭い指向性が得られる。
【0020】次に、本発明の第4の実施例について、図
7を参照しながら説明する。
【0021】図7において、1は第1の実施例で用いた
のと同じスピーカユニットであり、2および3は第1の
実施例で用いたものと同じスピーカアレイである。中央
部に関して対称な位置にある一対のスピーカユニット1
毎には、信号調節手段として、異なるカットオフ周波数
を有するローパスフィルタ81〜88が接続されてお
り、そのカットオフ周波数は中央部から外側のスピーカ
ユニット1に接続されるものほど低い周波数に設定され
ている。それらローパスフィルタ81〜88には、第2
の実施例と同様アンプ5が接続され、そのアンプ5に
は、信号源6が接続されている。第3の実施例では、中
央部について対称な位置にある一対のスピーカユニット
1によって狭指向性が得られる帯域が狭いため、急峻な
フィルタを必要としたが、本実施例では、フィルタの減
衰特性は必ずしも急峻なものである必要はなく、スピー
カ装置の効率は第3の実施例の場合より向上し、かつ広
い周波数帯域において鋭い指向性が得られる。このこと
も、従来例のように、スピーカユニット1が直線上で等
間隔に配置された場合と同様、本実施例のようなスピー
カユニット1の配置をとった場合も同じである。
【0022】又、高域においてはスピーカユニット単体
でも十分な指向性を有するため、本実施例を一部変更
し、例えば図8に示すように、スピーカアレイ3の中央
部のスピーカユニット1にローパスフィルタを接続せず
直接アンプ5に接続した場合でも、本実施例と同様な効
果が得られる。
【0023】なお、上記実施例では、スピーカ(A)と
してスピーカユニットの個数を8個とし、スピーカ
(B)としてスピーカユニットの個数を7個としたが、
これに限らず、スピーカ(A)の個数については2個以
上、スピーカ(B)の個数については1個以上であれば
適用可能である。
【0024】また、上記実施例では、スピーカ列である
スピーカアレイを2列で構成したが、これに限らず、ス
ピーカ列の方向を基準として、各スピーカの位置を異な
るように配置すれば、例えば3列以上としても勿論よ
い。
【0025】また、上記実施例では、各スピーカユニッ
トの間隔を2列とも同じ間隔に配置したが、列毎に異な
っていてもよい。
【0026】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、スピーカユニットの間隔より短い波長の周波数
帯域においても、強いサイドローブが発生しないという
長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる第1の実施例の指向性スピーカ
装置の構成図である。
【図2】第1の実施例の指向性を示す図である。
【図3】本発明にかかる第2の実施例の指向性スピーカ
装置の構成図である。
【図4】第2の実施例の指向性を示す図である。
【図5】本発明にかかる第3の実施例の指向性スピーカ
装置の構成図である。
【図6】第3の実施例の指向性スピーカ装置の一部を変
更した例を示す構成図である。
【図7】本発明にかかる第4の実施例の指向性スピーカ
装置の構成図である。
【図8】第4の実施例の指向性スピーカ装置の一部を変
更した例を示す構成図である。
【図9】従来の指向性スピーカ装置の構成図である。
【図10】従来の指向性スピーカ装置の指向性を示す図
である。
【符号の説明】
1 スピーカユニット 2、3 スピーカアレイ 5 アンプ 6 信号源 41〜48 レベル設定器 71〜78 バンドパスフィルタ(BPF) 81〜88 ローパスフィルタ(LPF)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個のスピーカ(A)が所定の間隔で
    一列に配列されたスピーカ列と、そのスピーカ列の隣の
    位置であって、そのスピーカ列の方向を基準として、そ
    れらスピーカの位置とは異なるように配置された1個又
    は複数個のスピーカ(B)とを備えたことを特徴とする
    指向性スピーカ装置。
  2. 【請求項2】 スピーカ(B)は複数個であり、前記ス
    ピーカ(A)のなす列に平行な列をなし、更に、前記各
    スピーカの入力信号を調節するために、複数個の信号調
    節手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の指向性
    スピーカ装置。
  3. 【請求項3】 複数個の信号調節手段は、入力信号を異
    なるレベルに設定するレベル設定器であり、前記スピー
    カ列の方向を基準として、前記スピーカの位置が、中央
    部に近づくに従って前記レベルが高く、その位置が周辺
    部に近づくに従って前記レベルが低くなるように設定す
    ることを特徴とする請求項2記載の指向性スピーカ装
    置。
  4. 【請求項4】 複数個の信号調節手段は、通過帯域の異
    なるバンドパスフィルタであり、前記スピーカ列の方向
    を基準として、前記スピーカの位置が、中央部に近づく
    に従って前記通過帯域が高く、その位置が周辺部に近づ
    くに従って前記通過帯域が低くなることを特徴とする請
    求項2記載の指向性スピーカ装置。
  5. 【請求項5】 複数個の信号調節手段は、カットオフ周
    波数の異なるローパスフィルタであり、前記スピーカ列
    の方向を基準として、前記スピーカの位置が、中央部に
    近づくに従って前記カットオフ周波数が高く、その位置
    が周辺部に近づくに従って前記カットオフ周波数が低く
    なることを特徴とする請求項2記載の指向性スピーカ装
    置。
  6. 【請求項6】 複数個の信号調節手段は、前記スピーカ
    列の方向を基準として、最も中央部に位置する前記スピ
    ーカにハイパスフィルタを用い、最も外側に位置する前
    記スピーカにローパスフィルタを用い、残りのスピーカ
    には通過帯域の異なるバンドパスフィルタを用い、その
    バンドパスフィルタは、前記スピーカ列の方向を基準と
    して、前記スピーカの位置が、中央部に近づくに従って
    前記通過帯域が高く、その位置が周辺部に近づくに従っ
    て前記通過帯域が低くなるたことを特徴とする請求項2
    記載の指向性スピーカ装置。
  7. 【請求項7】 複数個の信号調節手段は、前記スピーカ
    列の方向を基準として、最も中央部に位置する前記スピ
    ーカに全帯域通過手段を用い、残りのスピーカには、カ
    ットオフ周波数の異なるローパスフィルタを用い、その
    ローパスフィルタは、前記スピーカ列の方向を基準とし
    て、前記スピーカの位置が、中央部に近づくに従って前
    記カットオフ周波数が高く、その位置が周辺部に近づく
    に従って前記カットオフ周波数が低くなることを特徴と
    する請求項2記載の指向性スピーカ装置。
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