JPH09238390A

JPH09238390A - スピーカ装置

Info

Publication number: JPH09238390A
Application number: JP6947096A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Gyotoku; 薫行徳; Toru Sasaki; 徹佐々木; Akiyoshi Kimura; 彰良木村; Takeshi Hara; 毅原; Takayuki Mizuuchi; 崇行水内; Ikue Akiba; 育江秋葉; Kohei Asada; 宏平浅田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】スピーカの設置位置にかかわらず、常にリス
ナに最適な音場を提供する。【解決手段】リスナLSNRの位置情報を検出するセンサ
５を設ける。センサ５の検出した上記位置情報にしたが
って、その位置情報の示す方向に、スピーカ３Ｌ、３Ｒ
の指向性の主軸の方向を向ける手段４Ｌ、４Ｒを設け
る。

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、主として一般家
庭において、オーディオ装置やＡＶ装置などの一部とし
て使用されるスピーカ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーディオ装置やＡＶ装置などにおける
スピーカは、その位置や向きを最初に設置したときのま
ま使用することが多く、スピーカの指向性の主軸（正面
軸）は一定の方向を向いたままである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、リスナがス
ピーカの指向性の主軸の方向からずれた位置にいるとき
には、 (A) リスニング位置で適切となるように音量を設定した
場合、スピーカの指向性の主軸の方向では、それより音
量が上がり、騒音となる。 (B) (B)項の問題を解消するため、音量調整やスピーカ
位置を直す手間が必要となる。などの問題を生じてしま
う。

【０００４】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明においては、リ
スナの位置情報を検出するセンサと、このセンサの検出
した上記位置情報にしたがって、その位置情報の示す方
向に、スピーカの指向性の主軸の方向を向ける手段とを
有するスピーカ装置とするものである。

【０００６】この結果、スピーカの設置位置にかかわら
ず、リスナにとって最適な音場が形成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１において、左および右チャン
ネルのオーディオ信号が、入力端子１Ｌ、１Ｒからアン
プ２Ｌ、２Ｒを通じて左および右チャンネルのスピーカ
ユニット３Ｌ、３Ｒに供給される。

【０００８】このスピーカユニット３Ｌ、３Ｒは、一般
のスピーカ装置と同様、基本的には、リスナLSNRの左前
方および右前方に配置されるものであるが、回転駆動手
段（ターンテーブル）４Ｌ、４Ｒの上に乗せられ、その
指向性の主軸の方向が水平面内において変更できるよう
に配置される。

【０００９】また、リスナLSNRは、端子１Ｌ、１Ｒに供
給されるオーディオ信号の信号源、例えばＣＤプレーヤ
をリモコン（遠隔制御）するための赤外線式のリモコン
送信機RMCNを有している。

【００１０】そして、図１の例においては、このリモコ
ン送信機RMCNには、超音波発信機が内蔵され、例えば２
分ごとに超音波パルスUSPを出力するようにされてい
る。そして、この超音波パルスUSPが超音波センサ５に
より受信され、リモコン送信機RMCNの位置、すなわち、
リスナLSNRの位置が検出される。

【００１１】このため、図２に示すように、センサ５と
して、例えば２つの超音波センサ５Ａ、５Ｂが、スピー
カ４Ｌ、４Ｒを結ぶ線と並行な線上Ｘに、所定の間隔Ｄ
をもって配置される。したがって、 φ：線Ｘと、超音波パルスUSPの到来方向ＹUとのなす角
度とすれば、超音波パルスUSPから見て、超音波センサ５
Ａ、５Ｂには、行路差ｄを生じるとともに、その行路差
ｄは、ｄ＝Ｄcosφ となる。

【００１２】そして、 τ：センサ５Ａ、５Ｂが受信するパルスUSPの時間差ｃ：音速とすれば、 φ＝arccos（τｃ／Ｄ）となり、超音波センサ５Ａ、５Ｂの受信する超音波パル
スUSPの時間差τから超音波パルスUSPの到来方向（角度
φ）を知ることができる。

【００１３】そこで、超音波センサ５Ａ、５Ｂの出力信
号が検出回路６に供給され、超音波センサ５Ａ、５Ｂの
受信する超音波パルスUSPの時間差τから角度φが算出
される。そして、この角度φに対応した制御信号が形成
され、この制御信号が駆動手段４Ｌ、４Ｒに、その回転
角位置の制御信号として供給されるとともに、その一部
がアンプ２Ｌ、２Ｒに例えば信号レベルの制御信号とし
て供給される。

【００１４】このような構成によれば、リモコン送信機
RMCNから超音波パルスUSPが出力されるたびに、その方
向（角度φ）が検出され、この検出結果にしたがって駆
動手段４Ｌ、４Ｒが制御され、スピーカユニット３Ｌ、
３Ｒの指向性の主軸の方向は、角度φ、すなわち、リス
ナLSNRの方向とされる。

【００１５】また、このとき、必要に応じて、アンプ２
Ｌ、２Ｒの利得も制御され、スピーカユニット３Ｌ、３
Ｒの指向性の主軸の方向に対応してスピーカユニット２
Ｌ、２Ｒの出力レベルが補正される。

【００１６】さらに、リモコン送信機RMCNからの超音波
パルスUSPは、例えば２分間隔で出力されているが、こ
れを所定の期間、検出できないときには、あるいは規定
のレベル以下のときには、リスナLSNRがいないものとみ
なされ、検出回路６の出力信号によりアンプ２Ｌ、２Ｒ
にミューティングがかけられる。

【００１７】こうして、このスピーカ装置によれば、リ
スナLSNRが、スピーカユニット３Ｌ、３Ｒの指向性の主
軸上となるように、スピーカユニット３Ｌ、３Ｒの向き
が自動的に変化する。したがって、リスナLSNRにとって
最適な音場が形成され、リスニング位置で適切となるよ
うに音量を設定しても、他の位置で騒音となることがな
い。また、スピーカユニット３Ｌ、３Ｒの方向が自動的
に補正されるので、音量調整やスピーカ位置を直す手間
が不要となる。

【００１８】上述においては、スピーカユニット３Ｌ、
３Ｒの指向性の主軸の方向を、駆動手段４Ｌ、４Ｒによ
り機械的に制御した場合であるが、その制御を電子的に
行うこともできる。

【００１９】すなわち、今、図３に示すように、２つの
スピーカユニットＳＰ1、ＳＰ2を、その主軸Ｙ1、Ｙ2が
紙面内において並行となるように、配置する。また、こ
のとき、スピーカユニットＳＰ1、ＳＰ2のコーン（振動
板）が主軸Ｙ1、Ｙ2の方向において等しい位置となるよ
うに、配置する。さらに、このとき、ａ：主軸Ｙ1、Ｙ2の間隔 θ：紙面内において、主軸Ｙ1、Ｙ2から反時計方向への
角度（放射角）とする。

【００２０】そして、オーディオ信号として例えば正弦
波信号を、入力端子Ｔinから遅延回路ＤＬ1、ＤＬ2を通
じてスピーカユニットＳＰ1、ＳＰ2に供給するととも
に、このとき、遅延回路ＤＬ1、ＤＬ2において、信号に
対して時間Ｄ1、Ｄ2（Ｄ2≧Ｄ1）の遅延を行うようにす
る。

【００２１】すると、スピーカユニットＳＰ1から出力
される音波と、スピーカユニットＳＰ2から出力される
音波とが干渉する。また、このとき、スピーカユニット
ＳＰ1からの音波と、スピーカユニットＳＰ2からの音波
との間には、遅延回路ＤＬ1、ＤＬ2により時間差（Ｄ2
−Ｄ1）を生じている。さらに、主軸Ｙ1、Ｙ2に対し
て、θ≠０の軸Ｙ11、Ｙ12（破線図示）の軸上において
は、両音波には行路差がある。

【００２２】この結果、観測点（リスニング位置）によ
って両音波の干渉時の位相関係が異なることになり、例
えば、ある受音点においては、両音波が同相で加算され
てスピーカユニットＳＰ1、ＳＰ2が１つの場合の２倍の
音量となり、ある受音点においては、両音波が逆相とな
って相殺され、音量が０となる。つまり、スピーカユニ
ットＳＰ1、ＳＰ2の総合の音量特性は指向性を持つこと
になる。

【００２３】図４は、その音量特性の指向性の一例を示
すもので、この例においては、入力信号：周波数ｆが1000Hzの正弦波信号Ｄ2−Ｄ1＝ａ／ＣＣ＝340ｍ/秒（＝音速）ａ＝10ｃｍの場合である。また、最大音量を０dBに規格化してい
る。

【００２４】そして、この図４によれば、ｆ＝1000Hzの
場合、θ≧30°の範囲では、音量はほぼ最大となり、θ
＝−45°の位置では、音量はほとんど０である。

【００２５】しかし、同じ条件で、ｆ＝5000Hzとする
と、図５に示すような指向性となる。そして、この図５
によれば、θ≧45°の部分が主ビームであるが、０≦θ
≦45°の範囲に、主ビームと同程度の大きさの副ビーム
（グレーティングビーム）を生じている。これは、この
副ビームにおいては、両音波の位相差が、波長の整数倍
となり、同相で加算されるからである。

【００２６】そして、他の副ビームについても同様であ
り、受音点が間隔ａに比べて十分に離れているとすれ
ば、一般に、ａ／Ｃ・（１−cosθ）＝１／ｆ・ｎ・・・ (1) ｎ＝０、１、２、…（ｎ＝０は主ビームのとき）を満足
するとき、スピーカユニットＳＰ1、ＳＰ2からの音波の
位相がそろって主ビームと同じ大きさの副ビームを生じ
る。

【００２７】逆に、ｆ＝1000Hzのとき、(1)式を満足す
るのは、ｎ＝０だけであり、したがって、主ビーム以外
に、同じ大きさの副ビームは生じることはない。

【００２８】さらに、ｎ＝１のとき、(1)式を満足する
周波数ｆ、すなわち、副ビームを生じる周波数ｆは、
(1)式からｆ＝Ｃ／（ａ（１−cosθ））となる。上記の数値例では、ｆ≒1700Hzとなるが、これ
はスピーカユニットＳＰ1、ＳＰ2の間隔ａが音波の半波
長に等しいときの周波数である。

【００２９】以上のように、並べて配置したスピーカユ
ニットＳＰ1、ＳＰ2にオーディオ信号を供給するととも
に、そのオーディオ信号に時間差を与えると、総合の音
量特性に指向性を与えることができる。また、そのとき
の主ビームの方向あるいはヌル方向は、そのオーディオ
信号の時間差によって変更することができる。

【００３０】図７に示すスピーカ装置においては、図３
〜図５により説明したような方法で指向性の主軸の方向
を変更するようにした場合である。

【００３１】すなわち、図７において、符号３０は、左
チャンネル用のスピーカアレイを示し、このスピーカア
レイ３０は、図７の場合、８個のスピーカユニット３１
〜３８から構成され、これらスピーカユニット３１〜３
８は、それらの主軸（中心軸）Ｙが紙面内において並行
となるように、配列されている。また、このとき、スピ
ーカユニット３１〜３８のコーン（振動板）が主軸Ｙの
方向において等しい位置となるように、間隔ａをもって
等間隔に、直線状に配列されている。

【００３２】そして、左チャンネルのオーディオ信号
が、入力端子１Ｌから可変遅延回路７１〜７８および可
変レベル制御回路８１〜８８を通じてスピーカユニット
３１〜３８に供給される。この場合、可変遅延回路７１
〜７８は、入力されたオーディオ信号の遅延ないし位相
のシフト（移相）を行うものであり、可変レベル制御回
路８１〜８８は、入力されたオーディオ信号のレベルを
減衰ないし増幅するものである。

【００３３】さらに、検出回路６からの出力信号が回路
７１〜７８、８１〜８８にそれらの制御信号として供給
される。なお、回路７１〜７８、８１〜８８は、ＤＳＰ
により構成することができ、このとき、端子１Ｌからの
オーディオ信号をＡ／Ｄ変換してからＤＳＰに供給し、
ＤＳＰからの信号をＤ／Ａ変換してからスピーカユニッ
ト３１〜３８に供給することができる。

【００３４】また、図示はしないが、右チャンネル用の
スピーカアレイおよび信号ラインも同様に構成され、検
出回路６の出力信号が制御信号として供給される。

【００３５】このような構成において、レベル制御回路
３１〜３８における重みとして、例えぼ０次の第１種ベ
ッセル関数を適用し、主ビームがθ＝60゜の方向を向く
ように遅延回路２１〜２８による遅延時問を設定する
と、ａ＝10ｃｍ、ｆ＝1000Hzの場合、図６に示すような
指向性を得ることができる。

【００３６】したがって、このスピーカ装置において
も、リモコン送信機RMCNからの超音波パルスUSPの到来
方向に対応してスピーカアレイ３０の指向性の主軸の方
向（角度θ）をリスナLSNRの方向に変更することがで
き、適切な音場を形成することができる。

【００３７】しかも、この図７のスピーカ装置の場合に
は、音像の定位する位置をすべて電子的に制御できるの
で、音像の定位する位置を瞬時に変更することができ、
例えばＡＶ装置のスピーカ装置として使用した場合、そ
の画面の内容に対応して音像の位置を制御することがで
きる。

【００３８】図８は、リスナLSNRの位置を赤外線センサ
により検出するようにした場合である。すなわち、符号
９は、その赤外線センサを示し、これは、位置検出素子
として作用する赤外線ラインセンサ９１と、レンズ９２
とを有する。そして、赤外線ラインセンサ９１が、その
画素の配列方向がスピーカユニット３Ｌ、３Ｒを結ぶ線
に並行となるように設けられ、その前面にレンズ９２が
設けられる。

【００３９】したがって、リモコン送信機RMCNを操作す
ることにより、そのリモコン送信機RMCNから赤外線パル
スIRPが出力されると、これはレンズ９２を通じてライ
ンセンサ９１に到達するが、このとき、ラインセンサ９
１に対する赤外線パルスIRPの入射角αが変化すると、
これに対応して赤外線パルスIRPの入射位置Ｐも変化す
る。

【００４０】すなわち、Ｓ：センサ９１とレンズ９２との間隔とすれば、 α＝arctan（Ｓ／Ｐ）となる。

【００４１】したがって、値Ｐから入射角αを求めるこ
とができるので、ラインセンサ９１の出力信号が検出回
路６に供給されて角度αが求められ、値αにしたがって
スピーカユニット３Ｌ、３Ｒあるいはスピーカアレイ３
０の指向性の主軸の方向が、リスナLSNRの方向に制御さ
れる。

【００４２】なお、上述においては、リスナLSNRの所持
しているリモコン送信機RMCNからの超音波パルスUSPあ
るいは赤外線パルスIRPを、スピーカ装置側で受信して
リスナLSNRの位置を検出した場合であるが、スピーカ装
置から超音波パルスあるいは赤外線パルスを出力し、そ
の反射パルスからリスナLSNRの位置を検出することもで
きる。

【００４３】また、検出回路６において、リスナLSNRが
いないとみなされたときには、検出回路６の出力信号に
よりシステム全体の電源を切るようにすることもでき
る。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、リスナ位置が、スピ
ーカの指向性の主軸上となるように、スピーカの向きが
自動的に変化する。したがって、リスニング位置で適切
な音量を得ることができるとともに、他の位置で騒音と
なることがない。また、スピーカの方向が自動的に補正
されるので、音量調整やスピーカ位置を直す手間が不要
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一形態を示す系統図である。

【図２】この発明を説明するための図である。

【図３】この発明を説明するための特性図である。

【図４】この発明を説明するための特性図である。

【図５】この発明を説明するための特性図である。

【図６】この発明を説明するための特性図である。

【図７】この発明の他の形態の一部を示す図である。

【図８】この発明の他の形態の一部を示す図である。

【符号の説明】

１Ｌ＝入力端子、１Ｒ＝入力端子、２Ｌ=アンプ、２Ｒ
＝アンプ、３Ｌ＝スピーカユニット、３Ｒ＝スピーカユ
ニット、４Ｌ＝回転駆動手段、４Ｒ＝回転駆動手段、５
＝超音波センサ、６＝検出回路、９＝赤外線センサ、３
１〜３８＝スピーカユニット、７１〜７８＝遅延回路、
８１〜８８＝レベル制御回路、９１＝赤外線ラインセン
サ、９２＝レンズ、LSNR＝リスナ、RMCN＝リモコン送信
機、USP＝超音波パルス、IRP＝赤外線パルス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原毅東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者水内崇行東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者秋葉育江東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者浅田宏平東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リスナの位置情報を検出するセンサと、このセンサの検出した上記位置情報にしたがって、その
位置情報の示す方向に、スピーカの指向性の主軸の方向
を向ける手段とを有するスピーカ装置。
【請求項２】請求項１に記載のスピーカ装置において、上記スピーカの指向性の主軸の方向を向ける手段が、上
記スピーカを乗せて回転する回転駆動手段であるように
したスピーカ装置。
【請求項３】請求項１に記載のスピーカ装置において、上記スピーカの指向性の主軸の方向を向ける手段が、複
数のスピーカユニットを有するスピーカアレイとされる
とともに、上記複数のスピーカユニットに供給されるオーディオ信
号のレベル、位相あるいは遅延時間が制御されて上記指
向性の主軸の方向が変更されるようにしたスピーカ装
置。
【請求項４】請求項１、請求項２あるいは請求項３に記
載のスピーカ装置において、上記センサが、上記リスナからの超音波を検出すること
により、上記リスナの位置情報を検出するようにしたス
ピーカ装置。
【請求項５】請求項１、請求項２あるいは請求項３に記
載のスピーカ装置において、上記センサが、上記リスナからの赤外線を検出すること
により、上記リスナの位置情報を検出するようにしたス
ピーカ装置。