WO2024100816A1 - 音響信号出力装置 - Google Patents
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- H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
Definitions
- the present invention relates to an audio signal output device, and in particular to an audio signal output device that does not seal the ear canal.
- open-ear earphones and headphones have the problem of significant sound leakage to the surroundings. This problem is not limited to open-ear earphones and headphones, but is a common problem with audio signal output devices that do not seal the ear canal, including installed speakers and built-in speakers.
- the present invention was made in consideration of these points, and aims to provide an acoustic signal output device that does not seal the ear canal and can suppress sound leakage to the surroundings.
- An acoustic signal output device has a concave reflector with a paraboloid of revolution or a surface approximating a paraboloid of revolution on the inside, and a first driver unit disposed inside the reflector.
- the acoustic signal emitted from the first driver unit to one side is the first acoustic signal
- the acoustic signal emitted from the first driver unit to the other side is the second acoustic signal.
- This acoustic signal output device is designed so that when the first acoustic signal is emitted from one side of the first driver unit and the second acoustic signal is emitted from the other side of the first driver unit, the attenuation rate of the first acoustic signal at a second point farther from the acoustic signal output device than the first point based on a predetermined first point where the first acoustic signal arrives is equal to or less than a predetermined value that is smaller than the attenuation rate of the acoustic signal due to air propagation at the second point based on the first point.
- this acoustic signal output device is designed so that in such a case, the attenuation amount of the first acoustic signal at the second point based on the first point is equal to or greater than a predetermined value that is larger than the attenuation amount of the acoustic signal due to air propagation at the second point based on the first point.
- This structure helps prevent sound from leaking into the surrounding area.
- FIG. 1 is a see-through front view illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a transparent plan view illustrating the configuration of the acoustic signal output device according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
- FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating the arrangement of sound holes.
- FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the paraboloid of revolution and the focal point.
- Fig. 7A is a conceptual diagram for explaining the direction of travel of an acoustic signal when a driver unit is placed at the focal point of a paraboloid of revolution.
- Fig. 7A is a conceptual diagram for explaining the direction of travel of an acoustic signal when a driver unit is placed at the focal point of a paraboloid of revolution.
- Fig. 7A is a conceptual diagram for
- FIG. 7B is a conceptual diagram for explaining the direction of travel of an acoustic signal when a driver unit is not placed at the focal point of a paraboloid of revolution.
- Fig. 8A is a conceptual diagram illustrating a configuration in which a horn is attached to a driver unit
- Fig. 8B is a conceptual diagram illustrating an arrangement configuration of the acoustic signal output device of the first embodiment.
- Fig. 9A is a block diagram illustrating a functional configuration for supplying a signal to a driver unit
- Fig. 9B is a diagram illustrating a sound pressure level at an observation point.
- 10A and 10B are graphs illustrating the directional characteristics of an acoustic signal output device.
- FIG. 11A and 11B are graphs for illustrating the directional characteristics of an acoustic signal output device.
- FIG. 12 is a graph illustrating the directional characteristics of the acoustic signal output device.
- 13A and 13B are graphs illustrating the frequency characteristics of the acoustic signal output device.
- 14A and 14B are graphs for illustrating the frequency characteristics of the acoustic signal output device.
- FIG. 15 is a graph illustrating the frequency characteristics of the acoustic signal output device.
- FIG. 16 is a front view illustrating a modified example of the arrangement of the sound holes.
- FIG. 17 is a front view illustrating a modified example of the arrangement of the sound holes.
- FIG. 16 is a front view illustrating a modified example of the arrangement of the sound holes.
- FIG. 18 is a see-through front view illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to a modified example of the first embodiment.
- FIG. 19 is a transparent plan view illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to a modified example of the first embodiment.
- Fig. 20A is a transparent plan view illustrating the configuration of a housing of a modified example of the first embodiment
- Fig. 20B is a transparent front view illustrating the configuration of the housing of a modified example of the first embodiment
- Fig. 20C is a bottom view illustrating the configuration of the housing of the modified example of the first embodiment.
- FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line 19-19 of FIG.
- FIG. 22A and 22B are cross-sectional views for illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to a modified example of the first embodiment.
- FIG. 23 is a see-through front view illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to the second embodiment.
- FIG. 23 is a transparent plan view illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to the second embodiment.
- FIG. 25 is a see-through front view illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to a modified example of the second embodiment.
- FIG. 26 is a see-through front view illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to a modified example of the second embodiment.
- FIG. 27A is a graph illustrating the frequency characteristics of an acoustic signal observed on the cutout side
- Fig. 27B is a graph illustrating the frequency characteristics of an acoustic signal observed on the side where no cutout is provided
- Fig. 28A is a graph illustrating the frequency characteristics of an acoustic signal observed on a side with a cutout and a side without a cutout
- Fig. 28B is a graph illustrating the difference in frequency characteristics of an acoustic signal due to the difference in the cutout.
- FIG. 29 is a see-through front view illustrating the configuration of an acoustic signal output device according to the third embodiment.
- Fig. 30A is a block diagram illustrating a functional configuration for supplying a signal to a driver unit.
- Fig. 30B is a diagram illustrating a sound pressure level at an observation point.
- the acoustic signal output device 10 of this embodiment is a device for listening to sound (e.g., open-ear type earphones, headphones, installed speakers, embedded speakers, etc.) that is worn without sealing the user's ear canal. As illustrated in Figs.
- the acoustic signal output device 10 of this embodiment has a concave (e.g., parabolic) reflector 13 having a paraboloid of revolution or a surface similar to a paraboloid of revolution on the inside, driver units 11 and 15 (speaker driver units, drivers) that convert an output signal (electrical signal representing an acoustic signal) output from a playback device into an acoustic signal and output it, a housing 16 that houses the driver unit 15 inside, and a support part 14 for placing the driver unit 11 inside the reflector 13.
- a concave e.g., parabolic
- driver units 11 and 15 that convert an output signal (electrical signal representing an acoustic signal) output from a playback device into an acoustic signal and output it
- housing 16 that houses the driver unit 15 inside
- a support part 14 for placing the driver unit 11 inside the reflector 13.
- the frequency band of the reproduced acoustic signal (reproduced acoustic signal) is divided into a high frequency band and a low frequency band, and the driver unit 11 emits the high frequency band acoustic signal of the reproduced acoustic signal. That is, the driver unit 11 mainly handles high frequency acoustic signals of the reproduced acoustic signal.
- the output signal output from the reproduction device is separated into a high frequency band signal on the high frequency side and a low frequency band signal on the lower frequency side, and the high frequency band signal separated in this manner is input to the driver unit 11.
- the driver unit 11 is a device (device with a speaker function) that emits (emits sound) an acoustic signal AC1 (first acoustic signal) based on the input high frequency band signal to one side (D1 direction side), and emits an acoustic signal AC2 (second acoustic signal) that is an inverse phase signal (phase inversion signal) of the acoustic signal AC1 or an approximation signal of the inverse phase signal to the other side (D2 direction side).
- a device device with a speaker function
- an acoustic signal emitted from the driver unit 11 to one side is called an acoustic signal AC1 (first acoustic signal)
- an acoustic signal emitted from the driver unit 11 to the other side is called an acoustic signal AC2 (second acoustic signal).
- the driver unit 11 is disposed near an axis A1 (axis) extending along the D1 direction or the axis A1 (axis), and the acoustic signals AC1 and AC2 are emitted along the axis A1 (axis).
- the driver unit 11 includes a diaphragm 113 that emits an acoustic signal AC1 in the D1 direction from one surface 113a by vibration, and emits an acoustic signal AC2 in the D2 direction from the other surface 113b by this vibration (FIG. 1).
- the diaphragm 113 is disposed near the axis A1 (axis) or the axis A1 (axis).
- the driver unit 11 emits the acoustic signal AC1 from the surface 111 on one side in the D1 direction by vibrating the diaphragm 113 based on the input high-frequency band signal, and emits the acoustic signal AC2, which is an inverse phase signal of the acoustic signal AC1 or an approximation of the inverse phase signal, from the surface 112 on the other side in the D2 direction. That is, the acoustic signal AC2 is emitted secondarily with the emission of the acoustic signal AC1.
- the D2 direction (the other side) is, for example, the opposite direction to the D1 direction (one side), but the D2 direction does not need to be strictly the opposite direction to the D1 direction, as long as the D2 direction is different from the D1 direction.
- the relationship between the one side (D1 direction) and the other side (D2 direction) depends on the type and shape of the driver unit 11.
- the acoustic signal AC2 may be strictly an inverse phase signal of the acoustic signal AC1, or the acoustic signal AC2 may be an approximation of the inverse phase signal of the acoustic signal AC1.
- the approximation signal of the opposite phase signal of the acoustic signal AC1 may be (1) a signal obtained by shifting the phase of the opposite phase signal of the acoustic signal AC1, (2) a signal obtained by changing (amplifying or attenuating) the amplitude of the opposite phase signal of the acoustic signal AC1, or (3) a signal obtained by shifting the phase of the opposite phase signal of the acoustic signal AC1 and further changing the amplitude.
- the phase difference between the opposite phase signal of the acoustic signal AC1 and its approximation signal is desirably ⁇ 1% or less of one period of the opposite phase signal of the acoustic signal AC1.
- Examples of ⁇ 1% are 1%, 3%, 5%, 10%, 20%, etc.
- the difference between the amplitude of the opposite phase signal of the acoustic signal AC1 and the amplitude of its approximation signal is desirably ⁇ 2% or less of the amplitude of the opposite phase signal of the acoustic signal AC1.
- Examples of ⁇ 2% are 1%, 3%, 5%, 10%, 20%, etc.
- examples of the type of the driver unit 11 include a dynamic type, a balanced armature chair type, a hybrid type of a dynamic type and a balanced armature type, and a capacitor type.
- the outer shape of the driver unit 11 is a substantially cylindrical shape with both end faces, and the diaphragm 113 is a substantially disc shape, but this does not limit the present invention.
- the outer shape of the driver unit 11 may be a rectangular parallelepiped shape, and the diaphragm 113 may be a dome shape.
- examples of the acoustic signal include music, voice, sound effects, environmental sounds, and other sounds.
- the driver unit 15 of this embodiment is disposed on the D2 direction side of the driver unit 11.
- the driver unit 15 is larger in size than the driver unit 11, and emits the low-frequency band acoustic signal among the above-mentioned reproduced acoustic signals. That is, the driver unit 15 mainly handles low-frequency acoustic signals among the reproduced acoustic signals. This makes it possible to obtain low-frequency sound pressure compared to the case where only the driver unit 11 is used.
- the driver unit 15 is a device (device having a speaker function) that emits (emits sound) an acoustic signal AC3 (third acoustic signal) based on the input low-frequency band signal to one side (D1 direction side), and emits an acoustic signal AC4 (fourth acoustic signal) which is an inverse phase signal (phase inversion signal) of the acoustic signal AC3 or an approximation signal of the inverse phase signal to the other side (D2 direction side).
- a device device having a speaker function
- the acoustic signal emitted from the driver unit 15 to one side is called acoustic signal AC3 (third acoustic signal), and the acoustic signal emitted from the driver unit 15 to the other side (D2 direction side) is called acoustic signal AC4 (fourth acoustic signal).
- the driver unit 15 is arranged on the axis A1 (axis) or in the vicinity of the axis A1 (axis), and the acoustic signals AC3 and AC4 are emitted along the axis A1 (axis).
- the driver unit 15 includes a diaphragm 153 (second diaphragm) that emits an acoustic signal AC3 (third acoustic signal) from one surface 153a to the D1 direction side (one side) by vibration, and emits an acoustic signal AC4 (fourth acoustic signal) from the other surface 153b to the D2 direction side (other side) by this vibration (FIG. 12).
- the diaphragm 153 is arranged on the axis A1 (axis) or in the vicinity of the axis A1 (axis).
- the driver unit 15 emits the acoustic signal AC3 from one side surface 151 in the direction D1 by vibrating the diaphragm 153 based on the input low-frequency band signal, and emits the acoustic signal AC4, which is an in-phase signal or an approximation signal of the in-phase signal of the acoustic signal AC3, from the other side surface 152 in the direction D2. That is, the acoustic signal AC4 is emitted secondarily in association with the emission of the acoustic signal AC3.
- the acoustic signal AC3 is an in-phase signal or an approximation signal of the in-phase signal of the acoustic signal AC1
- the acoustic signal AC4 is an in-phase signal or an approximation signal of the in-phase signal of the acoustic signal AC2.
- the acoustic signal AC4 may be strictly an in-phase signal of the acoustic signal AC3, or the acoustic signal AC4 may be an approximation signal of the in-phase signal of the acoustic signal AC3.
- the approximation signal of the opposite phase signal of the acoustic signal AC3 may be (1) a signal obtained by shifting the phase of the opposite phase signal of the acoustic signal AC3, (2) a signal obtained by changing (amplifying or attenuating) the amplitude of the opposite phase signal of the acoustic signal AC3, or (3) a signal obtained by shifting the phase of the opposite phase signal of the acoustic signal AC3 and further changing the amplitude.
- the phase difference between the opposite phase signal of the acoustic signal AC3 and its approximation signal is desirably ⁇ 3% or less of one period of the opposite phase signal of the acoustic signal AC3.
- Examples of ⁇ 3% are 1%, 3%, 5%, 10%, 20%, etc.
- the difference between the amplitude of the opposite phase signal of the acoustic signal AC3 and the amplitude of its approximation signal is desirably ⁇ 4% or less of the amplitude of the opposite phase signal of the acoustic signal AC3.
- Examples of ⁇ 4% are 1%, 3%, 5%, 10%, 20%, etc.
- examples of the type of the driver unit 15 include a dynamic type, a balanced armature chair type, a hybrid type of a dynamic type and a balanced armature type, and a condenser type.
- the outer shape of the driver unit 15 is a substantially cylindrical shape with both end faces, and the diaphragm 153 is a substantially disc shape, but this does not limit the present invention.
- the outer shape of the driver unit 15 may be a rectangular parallelepiped shape, and the diaphragm 153 may be a dome shape.
- the driver unit 15 is larger in size than the driver unit 11.
- the diameter of the driver unit 11 (diameter in the direction perpendicular to the D1 direction and/or the D2 direction) is S11 and the diameter of the driver unit 15 (diameter in the direction perpendicular to the D1 direction and/or the D2 direction) is S21, then S21>S11 is satisfied.
- S21 is more than twice as large as S11, S11 is 12 mm, and S21 is 35 mm.
- the diameter of the diaphragm 113 (diameter in the direction perpendicular to the D1 direction and/or the D2 direction) is S12 and the diameter of the diaphragm 153 (diameter in the direction perpendicular to the D1 direction and/or the D2 direction) is S22, then S22>S12 is satisfied.
- S22 is more than twice as large as S12, S12 is 10 mm, and S22 is 30 mm. That is, the diameter of diaphragm 153 (second diaphragm) is larger than the diameter of diaphragm 113 (first diaphragm).
- the reflector 13 is a concave structure having a paraboloid of revolution or a surface approximating a paraboloid of revolution on the inside. That is, at least a part of the inner wall surface 131 of the reflector 13 is a paraboloid of revolution or a surface approximating a paraboloid of revolution.
- This paraboloid of revolution has a shape obtained by rotating a parabola around the axis A1 (a specific axis), for example.
- the entire inner wall surface 131 may be a paraboloid of revolution or a surface approximating a paraboloid of revolution, or only a part of the inner wall surface 131 (for example, only the inner wall surface 131 on the bottom 131a side of the reflector 13 or only the inner wall surface 131 on the tip 131c side) may be a paraboloid of revolution or a surface approximating a paraboloid of revolution.
- the driver unit 11 is disposed inside the reflector 13.
- the driver unit 11 is fixed to an inner wall surface 131 of the reflector 13 via a support 14.
- one surface 111 of the driver unit 11 disposed inside the reflector 13 faces the open end 130 side (D1 direction side) of the reflector 13, and the other surface 112 faces the bottom 131a side (D2 direction side) of the reflector 13.
- the driver unit 11 (first driver unit) emits an acoustic signal AC1 (first acoustic signal) to the D1 direction side (one side) of the driver unit 11, and emits an acoustic signal AC2 (second acoustic signal) to the D2 direction side (other side) of the driver unit 11.
- the acoustic signal AC1 (reproduced acoustic signal) emitted from the driver unit 11 is emitted outward from the open end 130 on the D1 direction side of the reflector 13.
- a part of the acoustic signal AC1 is emitted directly from the driver unit 11 to the D1 direction side of the reflector 13.
- At least another part of the acoustic signal AC1 is reflected by the inner wall surface 131 of the reflector 13 and then emitted from the open end 130 to the D1 direction side.
- At least a part of the acoustic signal AC2 is reflected by the inner wall surface 131 of the reflector 13 and then emitted from the open end 130 to the D1 direction side.
- a user located on the D1 direction side can hear the acoustic signal AC1 emitted from the open end 130 of the reflector 13.
- the reflector 13 suppresses sound leakage of the acoustic signal AC1 to the back surface 132 side of the reflector 13.
- the acoustic signal AC2 is an inverse phase signal of the acoustic signal AC1 or an approximation signal of the inverse phase signal. Therefore, at a specific position on the D1 direction side other than where the user is present (for example, a position behind the user), a part of the acoustic signal AC1 cancels out a part of the acoustic signal AC2, suppressing sound leakage of the acoustic signal AC1.
- the driver unit 11 is disposed on the axis A1, and for example, it is desirable that the diaphragm 113 is disposed on the axis A1. More preferably, it is desirable that the center of the diaphragm 113 or its vicinity is disposed on the axis A1. In other words, it is desirable that the diaphragm 113 is disposed at the center or near the center of the above-mentioned paraboloid of revolution. This is because the sound pressure of the acoustic signal AC1 emitted from the open end 130 becomes axially symmetric or approximately axially symmetric with respect to the axis A1.
- the driver unit 11 is disposed at the focal point or near the focal point of this paraboloid of revolution.
- the directivity of the acoustic signal AC1 emitted from the open end 130 becomes high.
- a point on a parabola constituting the paraboloid of revolution is (x, y)
- a focal point of the paraboloid of revolution is P(0, p)
- the driver unit 11 when the driver unit 11 is disposed near the focal point P(0, p) or focal point P(0, p) of the paraboloid of revolution, the directivity of the acoustic signal AC1 emitted from the open end 130 becomes high.
- the driver unit 11 when the driver unit 11 is disposed at a position (0, q) that is shifted from the focal point P(0, p) or focal point P(0, p) of the paraboloid of revolution (p ⁇ q), the center of the traveling direction of the acoustic signal AC1 emitted from the open end 130 spreads outward with respect to the Y axis.
- the directivity of the acoustic signal AC1 emitted from the reflector 13 is lower than when the driver unit 11 is disposed at the focus P(0,p) of the paraboloid of revolution or in the vicinity of the focus P(0,p).
- a part of the acoustic signal AC2 is also emitted from the open end 130 in the D1 direction after being reflected by the inner wall surface 131 of the reflector 13.
- the acoustic signal AC2 is an inverse phase signal of the acoustic signal AC1 or an approximation of the inverse phase signal.
- the high-frequency components have short wavelengths and are less likely to cancel each other out. Therefore, on the D1 direction side, the sound pressure of the high-frequency components of the acoustic signal AC1 can be sufficiently secured.
- the mid- and low-frequency components of the acoustic signals AC1 and AC2 emitted from the open end 130 have low directivity and are more likely to leak to the back surface 132.
- the acoustic signal AC2 is an inverse phase signal of the acoustic signal AC1 or an approximation signal of the inverse phase signal, and these low-frequency components have long wavelengths and tend to cancel each other out.
- the acoustic signal AC2 it is ideal that the difference between the propagation distance from the surface 111 on one side of the driver unit 11 to the position where sound leakage is to be suppressed and the propagation distance from the surface 112 on the other side of the driver unit 11 to the position where sound leakage is to be suppressed is an integer multiple (including the same) of the wavelengths of the acoustic signals AC1 and AC2.
- the reflector 13 of this embodiment is provided with one or more sound holes 131b (reflector sound holes).
- the sound hole 131b also serves to weaken the directivity of the high-frequency components of the acoustic signals AC1 and AC2. If the sound pressure of the high-frequency components is too high, it may be harsh to the ear, but by providing the sound hole 131b, the sound pressure of the high-frequency components of the acoustic signals AC1 and AC2 emitted in the D1 direction can be weakened.
- the sound hole 131b may be circular or triangular, or a plurality of sound holes 131b with different shapes and sizes may be provided, or the sound hole 131b may be arranged in a biased manner at any position.
- the sound hole 131b may be arranged in a biased manner in a direction in which sound leakage of the acoustic signal AC1 becomes a problem.
- FIG. 1 and FIG. 1 illustrate an example in which four rectangular sound holes 131b are arranged in the reflector 13 symmetrically or approximately symmetrically with respect to the axis A1.
- the sound hole 131b may be circular or triangular, or a plurality of sound holes 131b with different shapes and sizes may be provided, or the sound hole 131b may be arranged in a biased manner at any position.
- the sound hole 131b may be arranged in a biased manner in a direction in which sound leakage of the acoustic signal AC1 becomes a problem.
- the sound hole 131b is arranged near the D2 direction side (the other side) of the driver unit 11 (first driver unit) or the D2 direction side (the other side) of the driver unit 11 (first driver unit).
- the acoustic signal AC1 emitted from the D1 direction side of the driver unit 11 is less likely to be emitted from the sound hole 131b, and the acoustic signal AC2 emitted from the D2 direction side of the driver unit 11 is more likely to be emitted from the sound hole 131b.
- the sound hole 131b is, for example, a sound hole that penetrates the reflector 13, but this does not limit the present invention. As long as the acoustic signal inside the reflector 13 can be led out to the outside, the sound hole 131b does not have to be a through hole.
- the edge shape of the open end of the sound hole 131b is quadrangular (when the open end is square) is illustrated, but this does not limit the present invention.
- the edge shape of the open end of the sound hole 131b may be other shapes such as a circle, an ellipse, or a triangle.
- the open end of the sound hole 131b may be mesh-like.
- the acoustic signal AC1 (first acoustic signal) is emitted from the D1 direction side (one side) of the driver unit 11 (first driver unit), and the acoustic signal AC2 (second acoustic signal) is emitted from the D2 direction side (the other side) of the driver unit 11 (first driver unit), so that the attenuation rate ⁇ 11 of the acoustic signal AC1 (first acoustic signal) at the position P2 (second point) based on the position P1 (first point) can be set to a predetermined value ⁇ th or less, and the attenuation amount ⁇ 12 of the acoustic signal AC1 (first acoustic signal) at the position P2 (second point) based on the position P1 (first point) can be set to a predetermined value ⁇ th or more.
- the position P1 (first point) is a predetermined point where the acoustic signal AC1 (first acoustic signal) arrives.
- the position P2 (second point) is a predetermined point that is farther away from the acoustic signal output device 10 than the position P1 (first point).
- the predetermined value ⁇ th is a value smaller (lower) than the attenuation rate ⁇ 21 of an arbitrary or specific acoustic signal (sound) due to air propagation at a position P2 (second position) based on the position P1 (first position).
- the predetermined value ⁇ th is a value larger than the attenuation amount ⁇ 22 of an arbitrary or specific acoustic signal (sound) due to air propagation at a position P2 (second position) based on the position P1 (first position). That is, the acoustic signal output device 10 is designed so that the attenuation rate ⁇ 11 is equal to or smaller than a predetermined value ⁇ th smaller than the attenuation rate ⁇ 21 , or the attenuation amount ⁇ 12 is equal to or larger than a predetermined value ⁇ th larger than the attenuation amount ⁇ 22.
- the acoustic signal AC1 is propagated through the air from the position P1 to the position P2, and is attenuated due to this air propagation and the acoustic signal AC2.
- the attenuation rate ⁇ 11 is the ratio (AMP2(AC1)/ AMP1 (AC1)) of the magnitude AMP2 (AC1) of the acoustic signal AC1 at position P2 attenuated due to air propagation and acoustic signal AC2 to the magnitude AMP1 (AC1) of the acoustic signal AC1 at position P1.
- the attenuation amount ⁇ 12 is the difference (
- the attenuation rate ⁇ 21 is the ratio (AMP 2 (AC ar )/AMP 1 (AC ar )) of the magnitude AMP 2 (AC ar ) of the acoustic signal AC ar at position P2 attenuated due to air propagation (attenuated without being due to the acoustic signal AC2) to the magnitude AMP 1 (AC ar ) of the acoustic signal AC ar at position P1.
- the attenuation amount ⁇ 22 is the difference (
- the magnitude of the acoustic signal include the sound pressure of the acoustic signal or the energy of the acoustic signal.
- the "sound leakage component” refers to, for example, a component of the acoustic signal AC1 emitted from the sound hole 161a that is likely to reach an area other than the user present in the D1 direction (for example, a person other than the user present in the D1 direction).
- the "sound leakage component” may be a component of the acoustic signal AC1 that propagates outside a specific region on the D1 direction side, or may be a component that propagates outside the D1 direction side.
- a sound hole 131aa (reflector sound hole) that is connected to the internal space of the housing 16 is provided on the bottom 131a side (D2 direction side) of the reflector 13.
- the sound hole 131aa is, for example, a sound hole that penetrates the reflector 13, but this does not limit the present invention. As long as the acoustic signal in the internal space of the housing 16 can be guided to the inside of the reflector 13, the sound hole 131aa does not have to be a through hole. Details of the sound hole 131aa will be described later.
- the material that constitutes the reflector 13 there are no limitations on the material that constitutes the reflector 13, but it is desirable that at least the inner wall surface 131 is made of a material that reflects acoustic signals.
- the reflector 13 may be made of a rigid body such as synthetic resin or metal, or may be made of an elastic body such as rubber.
- the housing 16 (second housing) is a hollow member having a wall on the outside, and is disposed outside the reflector 13.
- the housing 16 in this embodiment is disposed on the D2 direction side of the reflector 13.
- a driver unit 15 (second driver unit) is housed inside the housing 16.
- the driver unit 15 in this example is fixed at a position a certain distance away from a wall 161 on the D1 direction side of the housing 16.
- a hollow area AR0 is provided between an area AR1 inside the wall 161 of the housing 16 in this example and a surface 151 on the D1 direction side of the driver unit 15.
- the wall of the housing 16 is provided with one or more sound holes 161a (third sound holes) that guide the acoustic signal AC3 (third acoustic signal) emitted from the driver unit 15 to the inside of the reflector 13 through the above-mentioned sound hole 131aa, and one or more sound holes 163a (fourth sound holes) that guide the acoustic signal AC4 (fourth acoustic signal) emitted from the driver unit 15 to the outside of the reflector 13 outside the housing 16.
- a recess 161b is provided on the outside of the wall 161 on one side (D1 direction side) of the housing 16, and the outside of the bottom 131a of the reflector 13 is fixed to this recess 161b.
- the sound hole 161a (third sound hole) is provided in this recess 161b and is connected to the sound hole 131aa (reflector sound hole) of the reflector 13 (FIGS. 1 and 4).
- the acoustic signal AC3 emitted from the driver unit 15 to the area AR0 is guided to the inside of the reflector 13 by the sound hole 161a and the sound hole 131aa.
- the acoustic signal AC3 guided to the inside of the reflector 13 is emitted from the open end 130 of the reflector 13 in the D1 direction.
- the center of the sound hole 131aa (reflector sound hole) connected to the sound hole 161a (third sound hole), or the center of the multiple sound holes 131aa (reflector sound holes) connected to the single or multiple sound holes 161a (third sound holes) is located on the axis A1 (axis) or near the axis A1 (axis) (for example, FIG. 5). This is because the sound pressure of the acoustic signal AC3 emitted from the open end 130 of the reflector 13 is axially symmetric or approximately axially symmetric with respect to the axis A1.
- the sound hole 163a faces the external space on the back surface 132 side of the reflector 13, and the acoustic signal AC4 emitted into the hollow area AR (internal space) of the housing 16 on the D2 direction side of the driver unit 15 is guided to the outside of the reflector 13 by the sound hole 163a.
- the acoustic signal AC4 is an antiphase signal or an approximation signal of the antiphase signal of the acoustic signal AC3.
- the acoustic signal AC3 is an in-phase signal or an approximation signal of the in-phase signal of the acoustic signal AC1
- the acoustic signal AC4 is an in-phase signal or an approximation signal of the in-phase signal of the acoustic signal AC2. Therefore, at least a part of the acoustic signal AC4 emitted from the sound hole 163a cancels at least a part of the sound leakage components of the acoustic signals AC1 and AC3 emitted from the open end 130 of the reflector 13. This also makes it possible to suppress sound leakage, especially sound leakage on the low frequency side (acoustic signal AC3).
- the sound hole 161a and the sound hole 163a are, for example, sound holes penetrating the wall of the housing 16, but this does not limit the present invention.
- the acoustic signal AC3 can be led to the inside of the reflector 13 and the acoustic signal AC4 can be led to the outside of the reflector 13, the sound hole 161a and the sound hole 163a do not have to be through holes.
- the shape of the housing 16 is rotationally symmetric (line symmetric) or approximately rotationally symmetric about the axis A1.
- the housing 16 has a wall portion 161 arranged on one side (D1 direction side) of the driver unit 15, a wall portion 162 arranged on the other side (D2 direction side) of the driver unit 15, and a wall portion 163 surrounding the space sandwiched between the wall portion 161 and the wall portion 162, centered on the axis A1 passing through the wall portion 161 and the wall portion 162 (FIGS. 1 and 4).
- the housing 16 has a substantially cylindrical shape with both end faces.
- the housing 16 may have a substantially dome shape with walls at the ends, a hollow substantially cubic shape, or other three-dimensional shapes.
- the housing 16 may be made of a rigid body such as synthetic resin or metal, or may be made of an elastic body such as rubber.
- a user located in a specific area on the D1 direction side can hear the acoustic signals AC1 and AC3 emitted from the open end 130 of the reflector 13.
- the acoustic signal AC2 which is an opposite phase signal of the acoustic signal AC1 or an approximation of the opposite phase signal, is emitted from the sound hole 131b.
- the acoustic signal AC4 which is an opposite phase signal of the acoustic signal AC3 or an approximation of the opposite phase signal, is emitted from the sound hole 163a.
- a part of the emitted acoustic signals AC2 and AC4 cancels out a part of the acoustic signals AC1 and AC3 (sound leakage components) emitted from the open end 130 of the reflector 13.
- a part of the acoustic signal AC2 mainly cancels out a part of the acoustic signal AC1
- a part of the acoustic signal AC4 mainly cancels out a part of the acoustic signal AC3.
- an acoustic signal AC1 (first acoustic signal) is emitted from the D1 direction side (one side) of the driver unit 11 (first driver unit)
- an acoustic signal AC2 (second acoustic signal) is emitted from the D2 direction side (the other side) of the driver unit 11 (first driver unit)
- an acoustic signal AC3 (third acoustic signal) is emitted from the D1 direction side (one side) of the driver unit 15 (second driver unit)
- the fourth acoustic signal is emitted from the D2 direction side (the other side) of the driver unit 15 (second driver unit).
- the position P1 (first point) is a predetermined point where the emitted acoustic signal AC1 (first acoustic signal) and the acoustic signal AC3 (third acoustic signal) arrive.
- the position P2 (second point) is a predetermined point farther away from the acoustic signal output device 10 than the position P1 (first point).
- the predetermined value ⁇ th is a value smaller (lower) than the attenuation rate ⁇ 21 of an arbitrary or specific acoustic signal (sound) due to air propagation at the position P2 (second point) based on the position P1 (first point).
- the predetermined value ⁇ th is a value larger than the attenuation amount ⁇ 22 of an arbitrary or specific acoustic signal (sound) due to air propagation at the position P2 (second point) based on the position P1 (first point). That is, the acoustic signal output device 10 of this embodiment is designed so that the attenuation rate ⁇ 112 is equal to or less than a predetermined value ⁇ th smaller than the attenuation rate ⁇ 21 , or the attenuation amount ⁇ 122 is equal to or greater than a predetermined value ⁇ th larger than the attenuation amount ⁇ 22.
- the attenuation rate ⁇ 112 is a ratio (AMP 2 (AC1)/AMP 1 (AC1)) of the magnitude AMP 2 (AC1) of the acoustic signal AC1 at position P2 attenuated due to air propagation and the acoustic signals AC2 and AC4 to the magnitude AMP 1 (AC1) of the acoustic signal AC1 at position P1, or a ratio (AMP 2 (AC3)/AMP 1 (AC13)) of the magnitude AMP 2 (AC3) of the acoustic signal AC3 at position P2 attenuated due to air propagation and the acoustic signals AC2 and AC4 to the magnitude AMP 1 (AC3) of the acoustic signal AC3 at position P1 .
- the attenuation rate ⁇ 112 may be a statistical value (average value, sum, multiplication value, etc.) of the ratio (AMP 2 (AC1)/AMP 1 (AC1)) and the ratio (AMP 2 (AC3)/AMP 1 (AC13)).
- the attenuation amount ⁇ 122 is the difference (
- the attenuation amount ⁇ 122 may be a statistical value (average value, sum value, multiplication value, etc.) of the difference (
- the acoustic signals AC2 and AC4 are not assumed, an arbitrary or specific acoustic signal AC ar propagated through the air from the position P1 to the position P2 is attenuated due to air propagation, not due to the acoustic signals AC2 and AC4.
- the attenuation rate ⁇ 21 is the ratio (AMP2(ACar)/ AMP1 ( ACar )) of the magnitude AMP2 ( ACar ) of the acoustic signal ACar at position P2 attenuated due to air propagation (attenuation without being due to the acoustic signal AC2) to the magnitude AMP1 ( ACar ) of the acoustic signal ACar at position P1.
- the attenuation amount ⁇ 22 is the difference (
- the size of the driver unit 11 (first driver unit) is smaller than the size of the driver unit 15 (second driver unit).
- the driver unit 11 is arranged inside the reflector 13, and the acoustic signals AC1 and AC2 emitted from the driver unit 11 are emitted from the open end 130 and the sound hole 131b of the reflector 13.
- the driver unit 15 is housed inside the housing 16 located outside the reflector 13, and the acoustic signal AC3 emitted from the driver unit 15 is introduced inside the reflector 13 and is further emitted from the open end 130 of the reflector 13.
- the acoustic signal AC4 emitted from the driver unit 15 is emitted from the sound hole 163a of the housing 16 to the outside of the reflector 13. Therefore, the difference between the propagation distance until the acoustic signal AC1 emitted from the D1 direction side of the diaphragm 113 of the driver unit 11 reaches position P2 (second point) and the propagation distance until the acoustic signal AC2 (second acoustic signal) emitted from the D2 direction side (other side) of the diaphragm 113 reaches position P2 (second point) is smaller than the difference between the propagation distance until the acoustic signal AC3 emitted from the D1 direction side (one side) of the diaphragm 153 of the driver unit 15 reaches position P2 (second point) and the propagation distance until the acoustic signal AC4 emitted from the D2 direction side (other side) of the diaphragm 153 reaches position P2 (second point).
- the driver unit 11 side has a higher sound leakage prevention effect than the driver unit 15 side.
- the higher the frequency the more susceptible it is to the difference in propagation distance, so the higher the frequency, the lower the sound leakage prevention effect tends to be.
- the driver unit 11 is mainly responsible for high-frequency sound signals among the reproduced sound signals
- the driver unit 15 is mainly responsible for low-frequency sound signals among the reproduced sound signals. Therefore, in terms of frequency, the driver unit 15 side has a higher sound leakage prevention effect than the driver unit 11 side. These characteristics of the sound leakage prevention effect make it possible to obtain a sufficient sound leakage prevention effect in a wide frequency band.
- the diameter of the diaphragm 153 (second diaphragm) of the driver unit 15 is larger than the diameter of the diaphragm (first diaphragm) of the driver unit 11, the driver unit 15 side can increase the low-frequency sound pressure compared to the driver unit 11. As a result, it is possible to obtain sufficient low-frequency sound pressure while suppressing sound leakage.
- the sound hole 161a (third sound hole) illustrated here is provided in an area AR1 (first area) of the wall 161 arranged on one side of the driver unit 15 (the D1 direction side where the acoustic signal AC3 is emitted) (FIGS. 1 and 4). That is, the sound hole 161a opens in the D1 direction (first direction) along the axis A1 and communicates with the sound hole 131aa of the reflector 13.
- the sound hole 163a (fourth sound hole) illustrated here is provided in an area AR3 of the wall 163 that contacts the area AR between the area AR1 (first area) of the wall 161 of the housing 16 and an area AR2 (second area) of the wall 162 arranged on the D2 direction side of the driver unit 15 (the other side where the acoustic signal AC4 is emitted).
- the sound hole 161a (third sound hole) is provided on the D1 direction side (first direction side) of the housing 16
- the sound hole 163a fourth sound hole is provided on the D12 direction side (second direction side) of the housing 16.
- the housing 16 has a wall 161 arranged on one side (D1 direction side) of the driver unit 15, a wall 162 arranged on the other side (D2 direction side) of the driver unit 15, and a wall 163 (side surface) surrounding the space between the wall 161 and the wall 162, centered on an axis A1 along the emission direction (D1 direction) of the acoustic signal AC3 passing through the wall 161 and the wall 162 (FIG. 4), the sound hole 161a (third sound hole) is provided in the wall 161, and the sound hole 163a (fourth sound hole) is provided in the wall 163 (side surface). In this example, it is desirable not to provide a sound hole on the wall 162 side of the housing 16.
- the sound pressure level of the acoustic signal AC4 emitted from the housing 16 will exceed the level necessary to offset the sound leakage component of the acoustic signal AC3, and the excess will be perceived as sound leakage.
- the sound hole 161a illustrated here is disposed on or near the axis A1 along the emission direction (D1 direction) of the acoustic signal AC3.
- the axis A1 in this example passes through the center or near the center of the area AR1 (first area) of the wall 161 disposed on one side (D1 direction side) of the driver unit 15 of the housing 16.
- the axis A1 is an axis extending in the D1 direction through the central area of the housing 16. That is, the sound hole 161a in this example is provided at the central position of the area AR1 of the wall 161 of the housing 16.
- the edge shape of the open end of the sound hole 161a is a circle (the open end is circular).
- the edge shape of the open end of the sound hole 161a may be other shapes such as an ellipse, a rectangle, or a triangle.
- the open end of the sound hole 161a may also be mesh-like.
- the open end of the sound hole 161a may be composed of multiple holes.
- an example is shown in which four sound holes 161a are provided in the area AR1 (first area) of the wall 161 of the housing 16.
- one or more sound holes 161a may be provided in the area AR1 (first area) of the wall 161 of the housing 16, or another number of sound holes 161a may be provided.
- the sound hole 163a (fourth sound hole) be disposed in a manner that takes into consideration, for example, the following points.
- the sound hole 163a is positioned so that the propagation path of the sound leakage component of the sound signal AC3 to be cancelled out overlaps with the propagation path of the sound signal AC4 emitted from the sound hole 163a.
- the propagation area of the acoustic signal AC4 emitted from the sound hole 163a and the frequency characteristics of the housing 16 vary depending on the opening area of the sound hole 163a.
- the frequency characteristics of the housing 16 affect the frequency characteristics of the acoustic signal AC4 emitted from the sound hole 163a, i.e., the amplitude at each frequency.
- the opening area of the sound hole 163a is determined so that the sound leakage component is cancelled out by the acoustic signal AC4 emitted from the sound hole 163a in the area where the sound leakage component is to be cancelled out.
- the sound hole 163a (fourth sound hole) be configured as follows. For example, as illustrated in FIG. 3 and FIG.
- a plurality of sound holes 163a are provided along a circumference (circle) C1 centered on an axis A1 along the emission direction of an acoustic signal AC3 (first acoustic signal).
- the acoustic signal AC4 is emitted radially (radially centered on the axis A1) from the sound holes 163a to the outside.
- the sound leakage component of the acoustic signal AC3 is also emitted radially (radially centered on the axis A1) from the sound hole 161a to the outside.
- the sound leakage component of the acoustic signal AC3 can be appropriately canceled by the acoustic signal AC4.
- a plurality of sound holes 163a are provided on the circumference C1 .
- the plurality of sound holes 163a are provided along the circumference C1, and all the sound holes 163a do not necessarily have to be strictly arranged on the circumference C1.
- the sum of the opening areas of the sound holes 163a (fourth sound holes) provided along a first arc region, which is one of the unit arc regions, is the same or approximately the same as the sum of the opening areas of the sound holes 163a (fourth sound holes) provided along a second arc region, which is one of the unit arc regions excluding the first arc region.
- a first arc region which is one of the unit arc regions
- a second arc region which is one of the unit arc regions excluding the first arc region.
- the sum of the opening areas of the sound holes 163a (fourth sound holes) provided along a first arc region (for example, unit arc region C1-1) which is one of the unit arc regions C1-1, ..., C1-4 is the same or approximately the same as the sum of the opening areas of the sound holes 163a (fourth sound holes) provided along a second arc region (for example, unit arc region C1-2) which is one of the unit arc regions excluding the first arc region.
- the sound pressure distribution of the acoustic signal AC4 emitted from the sound hole 163a provided along the first arc region and the sound pressure distribution of the acoustic signal AC4 emitted from the sound hole 163a provided along the second arc region are axially symmetrical or approximately axially symmetrical with respect to the axis A1.
- the sums of the opening areas of the sound holes 163a (fourth sound holes) provided along each unit arc region are all the same or approximately the same for each unit arc region.
- the sound pressure distribution of the acoustic signal AC4 emitted from the sound hole 163a is axially symmetrical or approximately axially symmetrical with respect to the axis A1. This allows the sound leakage component of the acoustic signal AC3 to be more appropriately canceled out by the acoustic signal AC4.
- the multiple sound holes 163a are arranged along the circumference C1 with the same shape, size, and spacing.
- the sound leakage component of the acoustic signal AC3 can be more appropriately cancelled out by the acoustic signal AC4.
- this is not a limitation of the present invention.
- the edge of the open end of the sound hole 163a is shaped like a rectangle (the open end is square), but this does not limit the present invention.
- the edge of the open end of the sound hole 163a may be shaped like a circle, ellipse, triangle, or other shape.
- the open end of the sound hole 163a may also be mesh-like.
- the open end of the sound hole 163a may be composed of multiple holes.
- FIG. 8A illustrates a horn speaker in which a horn 13' is attached to the driver unit 11'.
- the opening area of the mouth part of the horn 13' is S 1 '
- the opening area of the throat part of the horn 13' is S 2 '
- the length of the horn 13' is S 3 '.
- the driver unit 11' is attached to the mouth part of the horn 13'.
- the cutoff frequency f c of this horn speaker is expressed as the following formula (1).
- m represents the spreading coefficient
- c represents the speed of sound.
- FIG. 8B illustrates the reflector 13 in which the driver unit 11 of this embodiment is arranged.
- the opening area S 1 of the open end 130 of the reflector 13 is regarded as the opening area S 1 ' of the mouth part of the horn
- the area S 2 of the face 111 of the driver unit 11 is regarded as the opening area S 2 ' of the throat part of the horn
- the length S 3 from the face 111 of the driver unit 11 to the open end 130 of the reflector 13 is regarded as the length S 3 ' of the horn.
- the cutoff frequency f c of the reflector 13 in which the driver unit 11 is arranged can be approximated as shown in the following formula (5).
- reflector 13 in which driver unit 11 is arranged can be regarded as a speaker with a cutoff frequency f c expressed by equation (5).
- an output signal output from the reproduction device 100 is input to a signal separation device 101.
- the signal separation device 101 separates the input output signal into a high-frequency band signal on the high-frequency side and a low-frequency band signal on the low-frequency side.
- the output signal is branched into two, and the branched output signals are input to a high-pass filter 101a and a low-pass filter 101b, respectively.
- the high-pass filter 101a attenuates the low-frequency side of the input output signal to obtain a high-frequency band signal and output it.
- the low-pass filter 101b attenuates the high-frequency side of the input output signal to obtain a low-frequency band signal and output it.
- the high-frequency band signal is input to a driver unit 11 of the acoustic signal output device 10, and the driver unit 11 emits an acoustic signal AC1 in the D1 direction and an acoustic signal AC2 in the D2 direction.
- the low-frequency band signal is input to the driver unit 15 of the acoustic signal output device 10, and the driver unit 15 emits an acoustic signal AC3 in the D1 direction and an acoustic signal AC4 in the D2 direction.
- the cross frequency is f cross
- the driver unit 11 emits high-frequency band acoustic signals AC1 and AC2 having sufficient sound pressure at frequencies equal to or higher than the cross frequency f cross
- the driver unit 15 emits low-frequency band acoustic signals AC3 and AC4 having sufficient sound pressure at frequencies equal to or lower than the cross frequency f cross
- the low-pass filter 101b outputs a low-frequency band signal having sufficient sound pressure at frequencies equal to or lower than the cross frequency f cross
- the high-pass filter 101a outputs a high-frequency band signal having sufficient sound pressure at frequencies equal to or higher than the cross frequency f cross .
- the cross frequency f cross is a frequency lower than the cutoff frequency f c of the speaker composed of the driver unit 11 and the reflector 13 expressed by the formula (5). That is, it is desirable to set the cross frequency f cross between the high-frequency band and the low-frequency band to be lower than the cutoff frequency f c expressed by the formula ( 5 ).
- the cross frequency f cross is 1000 [Hz] or close to it, and the cutoff frequency f c is a frequency higher than 1000 [Hz]. This allows sufficient sound pressure to be obtained in the high frequency band.
- the cross frequency f cross and the cutoff frequency f c may be determined so that a full-band signal having the desired frequency characteristics is obtained at the listening point of the user located in the D1 direction.
- Figures 10A, 10B, 11A, 11B, and 12 show graphs (radar charts) showing the sound pressure at frequencies of 805 Hz, 1000 Hz, 1995 Hz, 3981 Hz, and 7943 Hz of the acoustic signal observed around the acoustic signal output device 10 of this embodiment, respectively.
- 0 [deg] represents the D1 direction
- 180 [deg] represents the D2 direction
- each line represents the sound pressure level at a position 100 mm, 200 mm, 300 mm, and 400 mm away from the acoustic signal output device 10 in each direction.
- the closer to the center the lower the sound pressure level, and the closer to the outside, the higher the sound pressure level.
- Figures 13A to 15 show graphs representing the frequency characteristics of acoustic signals observed around the acoustic signal output device 10 of this embodiment.
- the horizontal axis of these graphs represents frequency [Hz], and the vertical axis represents sound pressure level [dB].
- Each line represents the sound pressure level [dB] in each direction [deg] and each relative position [mm] with respect to the acoustic signal output device 10.
- "aaa deg_bbb mm_cl” in the legends of these graphs represents the sound pressure level [dB] observed at a direction of aaa [deg] and a relative position of bbb [mm] with respect to the acoustic signal output device 10.
- the acoustic signal output device 10 of this embodiment can ensure sufficient sound pressure in a specific area on the D1 side over a wide frequency band, while adequately suppressing sound leakage to other positions.
- sound leakage to the surroundings can be suppressed over a wide frequency band, including high frequencies.
- a single sound hole 161a may be provided in the area AR1 of the wall part 161 of the housing 16, or a plurality of sound holes 161a may be provided, or a single sound hole 131aa connected to the sound hole 161a may be provided on the bottom part 131a side of the reflector 13, or a plurality of sound holes 131aa may be provided.
- the reflector 13 may be biased to an eccentric position (a position on the axis A12 parallel to the axis A1, which is offset from the axis A1) (hereinafter, simply referred to as "eccentric position") that is offset from the center (center position) of the housing 16.
- eccentric position a position on the axis A12 parallel to the axis A1, which is offset from the axis A1
- the reflector 13 may be biased on the axis A12.
- one sound hole 161a and one sound hole 131aa may be disposed on the axis A1
- the reflector 13 may be offset to the axis A12.
- the reflector 13 may be offset to the housing 16, and one sound hole 161a and one sound hole 131aa.
- the distribution and opening area of the sound holes 163a may be offset accordingly.
- the number of sound holes 163a provided along the unit arc regions C1-3 and C1-4 far from the axis A12 is smaller than the number of sound holes 163a provided along the unit arc regions C1-1 and C1-2 closer to the axis A12.
- the opening area of each of the sound holes 163a provided along the unit arc regions C1-3 and C1-4 far from the axis A12 is smaller than the opening area of each of the sound holes 163a provided along the unit arc regions C1-1 and C1-2 closer to the axis A12.
- the sum of the opening areas of the sound holes 163a (second sound holes) provided along the first arc region (e.g., C1-3 or C1-4), which is one of the unit arc regions, is smaller than the sum of the opening areas of the sound holes 163a provided along the second arc region (e.g., C1-1 or C-2), which is one of the unit arc regions closer to the axis A12 than the first arc region.
- the reflector 13 is disposed at an eccentric position, the distribution of the acoustic signal AC3 emitted to the outside from the open end 130 of the reflector 13 is also biased to the eccentric position.
- the distribution of the acoustic signal AC4 emitted to the outside from the sound hole 163a can also be biased to the eccentric position. This allows the emitted acoustic signal AC4 to fully cancel out the sound leakage component of the acoustic signal AC3.
- the driver unit 11 (first driver unit) is housed inside a housing 12 (first housing) different from the housing 16 (second housing), and the housing 12 which thus houses the driver unit 11 inside may be positioned inside the reflector 13.
- the housing 12 is a hollow member having a wall on the outside, and the sound holes 121a and 123a are provided in the wall, and the driver unit 11 is stored inside.
- the driver unit 11 is fixed to the end of the housing 12 on the D1 direction side.
- the shape of the housing 12 is rotationally symmetric (line symmetric) or approximately rotationally symmetric about the axis A1. This makes it easy to provide the sound hole 123a so that the variation in the energy of the acoustic signal emitted from the housing 12 is small for each direction.
- the housing 12 has a first end surface that is a wall portion 121 arranged on one side (D1 direction side) of the driver unit 11, a second end surface that is a wall portion 122 arranged on the other side (D2 direction side) of the driver unit 11, and a side surface that is a wall portion 123 that surrounds the space sandwiched between the first end surface and the second end surface, centered on the axis A1 passing through the first end surface and the second end surface.
- the housing 12 has a substantially cylindrical shape with both end faces.
- the housing 12 may have a substantially dome-shaped shape with walls at the ends, a hollow substantially cubic shape, or other three-dimensional shapes.
- the housing 12 may be made of a rigid body such as synthetic resin or metal, or may be made of an elastic body such as rubber.
- the wall of the housing 12 is provided with a sound hole 121a (first sound hole) that guides the acoustic signal AC1 (first acoustic signal) emitted from the driver unit 11 to the outside (inside the reflector 13), and a sound hole 123a (second sound hole) that guides the acoustic signal AC2 (second acoustic signal) emitted from the driver unit 11 to the outside (inside the reflector 13).
- the sound hole 121a and the sound hole 123a are, for example, through holes that penetrate the wall of the housing 12, but this does not limit the present invention. As long as the acoustic signal AC1 and the acoustic signal AC2 can be guided to the outside (inside the reflector 13), respectively, the sound hole 121a and the sound hole 123a do not have to be through holes.
- the sound hole 121a (first sound hole) illustrated here is provided in an area AR1 (first area) of the wall 121 arranged on one side of the driver unit 11 (the D1 direction side where the acoustic signal AC1 is emitted) (FIGS. 18, 19, 20A, 20B, 21). That is, the sound hole 121a opens in the D1 direction (first direction) along the axis A1.
- the sound hole 123a (second sound hole) illustrated here is provided in an area AR3' of the wall 123 that contacts an area AR' between an area AR1' of the wall 121 of the housing 12 and an area AR2' of the wall 122 arranged on the D2 direction side of the driver unit 11 (the other side where the acoustic signal AC2 is emitted).
- the sound hole 121a first sound hole
- the sound hole 123a second sound hole
- the housing 12 has a wall portion 121 arranged on one side (D1 direction side) of the driver unit 11, a wall portion 122 arranged on the other side (D2 direction side) of the driver unit 11, and a wall portion 123 (side surface) that surrounds the space sandwiched between wall portions 121 and 122 and is centered on an axis A1 along the emission direction (D1 direction) of the acoustic signal AC1 that passes through wall portions 121 and 122 ( Figure 18), sound hole 121a (first sound hole) is provided in wall portion 121, and sound hole 123a (second sound hole) is provided in wall portion 123 (side surface).
- the sound hole 121a illustrated here is disposed on or near the axis A1 along the emission direction (D1 direction) of the acoustic signal AC1. That is, the sound hole 121a in this example is provided at the center position of the area AR1 of the wall portion 121 of the housing 12.
- the edge shape of the open end of the sound hole 121a is circular (the open end is circular).
- the edge shape of the open end of the sound hole 121a may be other shapes such as an ellipse, a square, a triangle, etc.
- the open end of the sound hole 121a may be mesh-like.
- the open end of the sound hole 121a may be composed of multiple holes.
- one sound hole 121a is provided in the area AR1 (first area) of the wall portion 121 of the housing 12.
- this does not limit the present invention.
- two or more sound holes 121a may be provided in area AR1 (first area) of wall 121 of housing 12.
- multiple sound holes 123a are provided along a circumference (circle) C1 centered on an axis A1 along the emission direction of the acoustic signal AC1 (first acoustic signal).
- a circumference C1 centered on an axis A1 along the emission direction of the acoustic signal AC1 (first acoustic signal).
- AC1 first acoustic signal
- the sum of the opening areas of the sound holes 123a (second sound holes) provided along a first arc region, which is any of the unit arc regions, is the same or approximately the same as the sum of the opening areas of the sound holes 123a (second sound holes) provided along a second arc region, which is any of the unit arc regions excluding the first arc region.
- the multiple sound holes 123a are arranged along the circumference C1 with the same shape, size, and spacing.
- the sound leakage component of the acoustic signal AC1 can be more appropriately cancelled out by the acoustic signal AC2.
- this is not a limitation of the present invention.
- the edge of the open end of the sound hole 123a is shaped like a rectangle (the open end is square), but this does not limit the present invention.
- the edge of the open end of the sound hole 123a may be shaped like a circle, ellipse, triangle, or other shape.
- the open end of the sound hole 123a may also be mesh-like.
- the open end of the sound hole 123a may be composed of multiple holes.
- the housing 12 is fixed to the inner wall surface 131 of the reflector 13 via the support 14.
- the sound hole 121a side of the housing 12 arranged inside the reflector 13 faces the open end 130 side (D1 direction side) of the reflector 13, and the wall portion 122 on the other side faces the bottom 131a side (D2 direction side) of the reflector 13. It is preferable that at least some of the sound holes 123a of the housing 12 are provided in a position facing the sound hole 131b of the reflector 13.
- the housing 16 and the driver unit 15 may be omitted.
- the sound hole 131aa may be omitted.
- a cutout portion (slit portion) 231b that opens the inside of the reflector 13 to the outside may be provided in a part of the open end 130 side of the reflector 13.
- the acoustic signal AC1 and the acoustic signal AC2 are emitted from the open end 130 of the reflector 13.
- the acoustic signal AC2 is an inverse phase signal of the acoustic signal AC1 or an approximate signal of the inverse phase signal.
- a part of the acoustic signal AC1 and a part of the acoustic signal AC2 cancel each other out, thereby suppressing sound leakage of the acoustic signal AC1 at the position P22.
- the high-frequency components of the acoustic signal AC1 and the acoustic signal AC2 are difficult to cancel each other out, and the acoustic signal AC2 may emphasize the acoustic signal AC1 at the position P22, thereby promoting sound leakage.
- the size of the cutout portion 231b may be designed so that the sound pressure of the acoustic signal AC2 (second acoustic signal) at a specific position P22 in the open end 130 direction of the reflector 13 is equal to or lower than a predetermined level.
- the size of the cutout portion 231b may be designed so that the sound pressure of the acoustic signal AC2 (second acoustic signal) at the position P22 at a frequency equal to or higher than a predetermined frequency is equal to or lower than a predetermined level.
- An example of the cutout portion 231b is shown below.
- cutout portion 231b (cutout portion 231b-SW)> 23 and 24 show an acoustic signal output device 20 in which, instead of the sound hole 131b, a horizontally elongated cutout portion 231b-SW that opens the inside of the reflector 13 to the outside is provided in a part of the open end 130 side of the reflector 13. That is, the shape of the cutout portion 231b-SW in this example is longer in the D4 direction perpendicular to the D1-D2 direction than in the D1-D2 direction.
- ⁇ Example 2 of cutout portion 231b (cutout portion 231b-LW)> 25 illustrates an acoustic signal output device 20 in which, instead of the sound hole 131b, a large vertical and horizontal cutout portion 231b-LW that opens the inside of the reflector 13 to the outside is provided in a part of the open end 130 side of the reflector 13. That is, the length of the cutout portion 231b-LW in this example in the D1-D2 direction is the same as the length of the cutout portion 231b-SW in Fig. 23 in the D1-D2 direction, but the length of the cutout portion 231b-LW in the D4 direction is longer than the length of the cutout portion 231b-SW in the D4 direction.
- Example 3 of cutout portion 231b (cutout portion 231b-LN)> 26 illustrates an acoustic signal output device 20 in which, instead of the sound hole 131b, a vertically elongated cutout portion 231b-LN that opens the inside of the reflector 13 to the outside is provided in a part of the open end 130 side of the reflector 13. That is, the length in the D1-D2 direction of the shape of the cutout portion 231b-LN in this example is the same as the length in the D1-D2 direction of the cutout portion 231b-LW in FIG. 25, but the length in the D4 direction of the cutout portion 231b-LN is shorter than the length in the D4 direction of the cutout portion 231b-LW.
- the line where "L25-aaaa” is “L25-61065" represents the measurement result of the acoustic signal output device 20 provided with the cutout portion 231b-SW ( Figure 24).
- the line where "L25-aaaa” is “L25-61063” represents the measurement result of the acoustic signal output device 20 provided with the notch 231b-LW (FIG. 25).
- the line where "L25-aaaaa” is “L25-61064" represents the measurement result of the acoustic signal output device 20 provided with the notch 231b-LN (FIG. 26).
- "bbb mm” represents the distance from the acoustic signal output device 20 to the measurement position.
- c° represents the direction of the measurement position relative to the acoustic signal output device 20.
- c° being 0° represents the direction of the measurement position relative to the acoustic signal output device 20 being the D1 direction.
- c° being 90° represents the direction of the measurement position relative to the acoustic signal output device 20 being perpendicular to the D1-D2 direction.
- c° being 180° represents the direction of the measurement position relative to the acoustic signal output device 20 being the D2 direction.
- sound leakage can be adjusted by changing the size and shape of the cutout portion 231b.
- a vertically elongated cutout portion 231b-LN that opens the inside of the reflector 13 to the outside may be provided in a portion of the open end 130 side of the reflector 13.
- a part of the reflector 13 may be used as a diaphragm of the driver unit (second driver unit). This allows the overall size to be reduced.
- driver unit second driver unit
- the 29 has a concave reflector 13 with a paraboloid of revolution or a surface approximating a paraboloid of revolution on the inside, a driver unit 11, 35 (speaker driver unit, driver) that converts the output signal output from the playback device into an acoustic signal and outputs it, a housing 36 that houses the driver unit 35 inside, and a support 14 for positioning the driver unit 11 inside the reflector 13.
- the reflector 13 is positioned on the wall 361 side of the housing 36 in the D1 direction, and the bottom 131a (part) of the reflector 13 also functions as the diaphragm 353 of the driver unit 35.
- the driver unit 35 emits an acoustic signal AC3 (third acoustic signal) from a surface 353a on the D1 direction side (one side) by vibrating the diaphragm 353, which is the bottom 131a of the reflector 13, in the D1 direction side (one side), and emits an acoustic signal AC4 (fourth acoustic signal) from the other surface 353b in the D2 direction side (the other side) by this vibration.
- At least a part of the inner wall surface 131 of the reflector 13 is a paraboloid of revolution or a surface approximating a paraboloid of revolution, and this paraboloid of revolution has a shape obtained by rotating a parabola around the axis A1 (specific axis), and it is desirable that the diaphragm 353 is the bottom 131a part of the reflector 13 arranged on or near the axis A1. This makes the sound pressure of the acoustic signal AC3 emitted from the open end 130 of the reflector 13 axially symmetric or approximately axially symmetric with respect to the axis A1.
- the single or multiple sound holes 131b are provided at positions of the reflector 13 other than the diaphragm 353. This allows high sound pressure acoustic signals AC3 and AC4 to be emitted from the diaphragm 353.
- FIG. 29 shows an example in which the driver unit 11 is not housed in the housing 12.
- the driver unit 11 (first driver unit) may be housed inside a housing 12 (first housing) that is different from the housing 36 (second housing), and the housing 12 housing the driver unit 11 inside in this manner may be disposed inside the reflector 13 (see variant 2 of the first embodiment).
- the present invention is not limited to the above-described embodiment.
- the bottom 131a side of the reflector 13 is fixed to the wall 161 of the housing 16.
- the bottom 131a side of the reflector 13 may be integral with the wall 161 of the housing 16.
- the driver unit 11 may be disposed at or near the focal point of the paraboloid of revolution of the reflector 13, the driver unit 11 may be disposed in another position.
- the driver unit 11 may be attached to the bottom 131a side of the reflector 13.
- the reflector 13 may also be horn-shaped or have some other shape.
- the high-pass filter 101a may be omitted from the signal separation device 101 illustrated in FIG. 9A.
- the acoustic signals AC1 and AC2 emitted from the driver unit 11 tend to cancel each other out due to interference with each other in the mid-low frequency band, so the sound pressure level on the mid-low frequency side due to the acoustic signals AC1 and AC2 at the observation point decreases.
- the acoustic signals AC1 and AC2 do not cancel each other out sufficiently in the high frequency band, so the sound pressure level on the high frequency side due to the acoustic signals AC1 and AC2 at the observation point is high. This characteristic plays a role equivalent to that of a high-pass filter.
- the sound pressure level on the mid-low frequency side due to the acoustic signals AC1 and AC2 observed at the observation point is suppressed on the mid-low frequency side, but is not suppressed much on the high frequency side (FIG. 30B).
- This effect is particularly noticeable when the driver unit 11 is housed inside the housing 12 that has the sound holes 121a and 123a as described above (for example, modified example 2 of the first embodiment). Therefore, especially when the driver unit 11 is housed inside the housing 12 that has the sound holes 121a and 123a, the effect on the characteristics is small even if the high-pass filter 101a is omitted.
- the output signal output from the playback device 100 is input to the signal separation device 101, which branches the input output signal into two.
- the branched output signals are input to the driver unit 11 and the low-pass filter 101b, respectively.
- the driver unit 11 Based on the input output signal, the driver unit 11 emits an acoustic signal AC1 in the D1 direction and emits an acoustic signal AC2 in the D2 direction.
- the low-pass filter 101b attenuates the high-frequency side of the input output signal to obtain and output a low-frequency band signal.
- the low-frequency band signal is input to either the driver unit 15 or 35 of the acoustic signal output device 10 to 30, and the driver unit 15 or 35 emits an acoustic signal AC3 in the D1 direction and emits an acoustic signal AC4 in the D2 direction.
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Abstract
内側に回転放物面または回転放物面に近似した面を持つ凹型の反射器と反射器の内側に配置されている第1ドライバーユニットと、を有する音響信号出力装置が提供される。第1ドライバーユニットから一方側に第1音響信号が放出され、他方側から第2音響信号が放出される。第1音響信号が到達する予め定めた第1地点を基準とした第1地点よりも音響信号出力装置から遠い第2地点での第1音響信号の減衰率が、第1地点を基準とした第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰率よりも小さい予め定めた値以下となるように設計されている。または、第1地点を基準とした第2地点での第1音響信号の減衰量が、第1地点を基準とした第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰量よりも大きい予め定めた値以上となるように設計されている。
Description
本発明は、音響信号出力装置に関し、特に外耳道を密閉しない音響信号出力装置に関する。
近年、イヤホンやヘッドホンの装着による耳への負担増加が問題となっている。耳への負担を軽減するデバイスとして、外耳道を塞がないオープンイヤー型(開放型)のイヤホンやヘッドホンが知られている。
"WHAT ARE OPEN-EAR HEADPHONES?"、[online]、Bose Corporation、[2022年9月7日検索]、インターネット<https://www.bose.com/en_us/better_with_bose/open-ear-headphones.html>
しかし、オープンイヤー型のイヤホンやヘッドホンは周囲への音漏れが大きいという問題がある。このような問題は、オープンイヤー型のイヤホンやヘッドホンに限られたものではなく、設置型スピーカや埋め込み型スピーカなどを含む、外耳道を密閉しない音響信号出力装置に共通する問題である。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、周囲への音漏れを抑制可能な外耳道を密閉しない音響信号出力装置を提供することを目的とする。
内側に回転放物面または回転放物面に近似した面を持つ凹型の反射器と、反射器の内側に配置されている第1ドライバーユニットと、を有する音響信号出力装が提供される。ここで、第1ドライバーユニットから一方側に放出される音響信号を第1音響信号とし、第1ドライバーユニットから他方側に放出される音響信号を第2音響信号とする。この音響信号出力装は、第1ドライバーユニットの一方側から第1音響信号が放出され、第1ドライバーユニットの他方側から第2音響信号が放出された場合における、第1音響信号が到達する予め定めた第1地点を基準とした第1地点よりも音響信号出力装置から遠い第2地点での第1音響信号の減衰率が、第1地点を基準とした第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰率よりも小さい予め定めた値以下となるように設計されている。または、この音響信号出力装は、このような場合に、第1地点を基準とした第2地点での第1音響信号の減衰量が、第1地点を基準とした第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰量よりも大きい予め定めた値以上となるように設計されている。
この構造により、周囲への音漏れを抑制できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態を説明する。
<構成>
本実施形態の音響信号出力装置10は、利用者の外耳道を密閉せずに装着される音響聴取用の装置(例えば、オープンイヤー型(開放型)のイヤホン、ヘッドホン、設置型スピーカ、埋め込み型スピーカなど)である。図1から図4に例示するように、本実施形態の音響信号出力装置10は、内側に回転放物面または回転放物面に近似した面を持つ凹型(例えば、パラボラ形状型)の反射器13と、再生装置から出力された出力信号(音響信号を表す電気信号)を音響信号に変換して出力するドライバーユニット11,15(スピーカードライバーユニット、ドライバー)と、ドライバーユニット15を内部に収容している筐体16と、反射器13の内側にドライバーユニット11を配置するための支持部14とを有する。
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態を説明する。
<構成>
本実施形態の音響信号出力装置10は、利用者の外耳道を密閉せずに装着される音響聴取用の装置(例えば、オープンイヤー型(開放型)のイヤホン、ヘッドホン、設置型スピーカ、埋め込み型スピーカなど)である。図1から図4に例示するように、本実施形態の音響信号出力装置10は、内側に回転放物面または回転放物面に近似した面を持つ凹型(例えば、パラボラ形状型)の反射器13と、再生装置から出力された出力信号(音響信号を表す電気信号)を音響信号に変換して出力するドライバーユニット11,15(スピーカードライバーユニット、ドライバー)と、ドライバーユニット15を内部に収容している筐体16と、反射器13の内側にドライバーユニット11を配置するための支持部14とを有する。
<ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)>
本実施形態では、再生される音響信号(再生音響信号)の周波数帯域が高周波数帯域と低周波数帯域とに分けられており、ドライバーユニット11は再生音響信号のうち高周波数帯域側の音響信号を放出する。すなわち、ドライバーユニット11は、再生音響信号のうち主に高域の音響信号を扱う。再生装置から出力された出力信号は、高周波数側の高周波数帯域信号と、それよりも低周波数側の低周波数帯域信号とに分離され、このように分離された高周波数帯域信号がドライバーユニット11に入力される。なお、高周波数帯域信号と低周波数帯域信号のレベルが所定値以上の周波数帯域は、互いに重複していてもよいし、互いに重複していなくてもよい。ドライバーユニット11は、入力された高周波数帯域信号に基づく音響信号AC1(第1音響信号)を一方側(D1方向側)へ放出(放音)し、音響信号AC1の逆位相信号(位相反転信号)または逆位相信号の近似信号である音響信号AC2(第2音響信号)を他方側(D2方向側)に放出する装置(スピーカー機能を持つ装置)である。すなわち、ドライバーユニット11から一方側(D1方向側)へ放出される音響信号を音響信号AC1(第1音響信号)と呼び、ドライバーユニット11から他方側(D2方向側)に放出される音響信号を音響信号AC2(第2音響信号)と呼ぶことにする。例えば、ドライバーユニット11は、D1方向に沿って伸びる軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されており、音響信号AC1,AC2は、軸線A1(軸)に沿って放出される。例えば、ドライバーユニット11は、振動によって一方の面113aから音響信号AC1をD1方向側に放出し、この振動によって他方の面113bから音響信号AC2をD2方向側に放出する振動板113を含む(図1)。例えば、振動板113は、軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されている。この例のドライバーユニット11は、入力された高周波数帯域信号に基づいて振動板113が振動することで、音響信号AC1を一方側の面111からD1方向側へ放出し、音響信号AC1の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である音響信号AC2を他方側の面112からD2方向側へ放出する。すなわち、音響信号AC2は、音響信号AC1の放出に伴って副次的に放出されるものである。なお、D2方向(他方側)は、例えばD1方向(一方側)の逆方向であるが、D2方向が厳密にD1方向の逆方向である必要はなく、D2方向がD1方向と異なっていればよい。一方側(D1方向)と他方側(D2方向)との関係は、ドライバーユニット11の方式や形状に依存する。また、ドライバーユニット11の方式や形状によって、音響信号AC2が厳密に音響信号AC1の逆位相信号となる場合もあれば、音響信号AC2が音響信号AC1の逆位相信号の近似信号となる場合がある。例えば、音響信号AC1の逆位相信号の近似信号は、(1)音響信号AC1の逆位相信号の位相をシフトして得られる信号であってもよいし、(2)音響信号AC1の逆位相信号の振幅を変化(増幅または減衰)させて得られる信号であってもよいし、(3)音響信号AC1の逆位相信号の位相をシフトし、さらに振幅を変化させて得られる信号であってもよい。音響信号AC1の逆位相信号とその近似信号との位相差は、音響信号AC1の逆位相信号の一周期のδ1%以下であることが望ましい。δ1%の例は1%,3%,5%,10%,20%などである。また、音響信号AC1の逆位相信号の振幅とその近似信号の振幅との差分は、音響信号AC1の逆位相信号の振幅のδ2%以下であることが望ましい。δ2%の例は1%,3%,5%,10%,20%などである。なお、ドライバーユニット11の方式としては、ダイナミック型、バランスドアーマチェア型、ダイナミック型とバランスドアーマチュア型のハイブリッド型、コンデンサー型などを例示できる。また、ドライバーユニット11や振動板113の形状に限定はない。本実施形態では、説明の簡略化のため、ドライバーユニット11の外形が両端面を持つ略円筒形状であり、振動板113が略円盤形状である例を示すが、これは本発明を限定するものではない。例えば、ドライバーユニット11の外形が直方体形状などであってもよいし、振動板113がドーム形状などであってもよい。また、音響信号の例は、音楽、音声、効果音、環境音などの音である。
本実施形態では、再生される音響信号(再生音響信号)の周波数帯域が高周波数帯域と低周波数帯域とに分けられており、ドライバーユニット11は再生音響信号のうち高周波数帯域側の音響信号を放出する。すなわち、ドライバーユニット11は、再生音響信号のうち主に高域の音響信号を扱う。再生装置から出力された出力信号は、高周波数側の高周波数帯域信号と、それよりも低周波数側の低周波数帯域信号とに分離され、このように分離された高周波数帯域信号がドライバーユニット11に入力される。なお、高周波数帯域信号と低周波数帯域信号のレベルが所定値以上の周波数帯域は、互いに重複していてもよいし、互いに重複していなくてもよい。ドライバーユニット11は、入力された高周波数帯域信号に基づく音響信号AC1(第1音響信号)を一方側(D1方向側)へ放出(放音)し、音響信号AC1の逆位相信号(位相反転信号)または逆位相信号の近似信号である音響信号AC2(第2音響信号)を他方側(D2方向側)に放出する装置(スピーカー機能を持つ装置)である。すなわち、ドライバーユニット11から一方側(D1方向側)へ放出される音響信号を音響信号AC1(第1音響信号)と呼び、ドライバーユニット11から他方側(D2方向側)に放出される音響信号を音響信号AC2(第2音響信号)と呼ぶことにする。例えば、ドライバーユニット11は、D1方向に沿って伸びる軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されており、音響信号AC1,AC2は、軸線A1(軸)に沿って放出される。例えば、ドライバーユニット11は、振動によって一方の面113aから音響信号AC1をD1方向側に放出し、この振動によって他方の面113bから音響信号AC2をD2方向側に放出する振動板113を含む(図1)。例えば、振動板113は、軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されている。この例のドライバーユニット11は、入力された高周波数帯域信号に基づいて振動板113が振動することで、音響信号AC1を一方側の面111からD1方向側へ放出し、音響信号AC1の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である音響信号AC2を他方側の面112からD2方向側へ放出する。すなわち、音響信号AC2は、音響信号AC1の放出に伴って副次的に放出されるものである。なお、D2方向(他方側)は、例えばD1方向(一方側)の逆方向であるが、D2方向が厳密にD1方向の逆方向である必要はなく、D2方向がD1方向と異なっていればよい。一方側(D1方向)と他方側(D2方向)との関係は、ドライバーユニット11の方式や形状に依存する。また、ドライバーユニット11の方式や形状によって、音響信号AC2が厳密に音響信号AC1の逆位相信号となる場合もあれば、音響信号AC2が音響信号AC1の逆位相信号の近似信号となる場合がある。例えば、音響信号AC1の逆位相信号の近似信号は、(1)音響信号AC1の逆位相信号の位相をシフトして得られる信号であってもよいし、(2)音響信号AC1の逆位相信号の振幅を変化(増幅または減衰)させて得られる信号であってもよいし、(3)音響信号AC1の逆位相信号の位相をシフトし、さらに振幅を変化させて得られる信号であってもよい。音響信号AC1の逆位相信号とその近似信号との位相差は、音響信号AC1の逆位相信号の一周期のδ1%以下であることが望ましい。δ1%の例は1%,3%,5%,10%,20%などである。また、音響信号AC1の逆位相信号の振幅とその近似信号の振幅との差分は、音響信号AC1の逆位相信号の振幅のδ2%以下であることが望ましい。δ2%の例は1%,3%,5%,10%,20%などである。なお、ドライバーユニット11の方式としては、ダイナミック型、バランスドアーマチェア型、ダイナミック型とバランスドアーマチュア型のハイブリッド型、コンデンサー型などを例示できる。また、ドライバーユニット11や振動板113の形状に限定はない。本実施形態では、説明の簡略化のため、ドライバーユニット11の外形が両端面を持つ略円筒形状であり、振動板113が略円盤形状である例を示すが、これは本発明を限定するものではない。例えば、ドライバーユニット11の外形が直方体形状などであってもよいし、振動板113がドーム形状などであってもよい。また、音響信号の例は、音楽、音声、効果音、環境音などの音である。
<ドライバーユニット15(第2ドライバーユニット)>
本実施形態のドライバーユニット15は、ドライバーユニット11のD2方向側に配置されている。ドライバーユニット15は、ドライバーユニット11よりもサイズが大きく、上述した再生音響信号のうち低周波数帯域側の音響信号を放出する。すなわち、ドライバーユニット15は、再生音響信号のうち主に低域の音響信号を扱う。これにより、ドライバーユニット11のみを用いる場合に比べて低域の音圧を得ることができる。上述のように出力信号から分離された低周波数帯域信号はドライバーユニット15に入力され、ドライバーユニット15は、入力された低周波数帯域信号に基づく音響信号AC3(第3音響信号)を一方側(D1方向側)へ放出(放音)し、音響信号AC3の逆位相信号(位相反転信号)または逆位相信号の近似信号である音響信号AC4(第4音響信号)を他方側(D2方向側)に放出する装置(スピーカー機能を持つ装置)である。すなわち、ドライバーユニット15から一方側(D1方向側)へ放出される音響信号を音響信号AC3(第3音響信号)と呼び、ドライバーユニット15から他方側(D2方向側)に放出される音響信号を音響信号AC4(第4音響信号)と呼ぶことにする。例えば、ドライバーユニット15は軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されており、音響信号AC3,AC4は、軸線A1(軸)に沿って放出される。ドライバーユニット15は、振動によって一方の面153aから音響信号AC3(第3音響信号)をD1方向側(一方側)に放出し、この振動によって他方の面153bから音響信号AC4(第4音響信号)をD2方向側(他方側)に放出する振動板153(第2振動板)を含む(図12)。例えば、振動板153は、軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されている。この例のドライバーユニット15は、入力された低周波数帯域信号に基づいて振動板153が振動することで、音響信号AC3を一方側の面151からD1方向側へ放出し、音響信号AC3の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である音響信号AC4を他方側の面152からD2方向側へ放出する。すなわち、音響信号AC4は、音響信号AC3の放出に伴って副次的に放出されるものである。音響信号AC3は、音響信号AC1の同位相信号または同位相信号の近似信号であり、音響信号AC4は、音響信号AC2の同位相信号または同位相信号の近似信号である。なお、ドライバーユニット15の方式や形状によって、音響信号AC4が厳密に音響信号AC3の逆位相信号となる場合もあれば、音響信号AC4が音響信号AC3の逆位相信号の近似信号となる場合がある。例えば、音響信号AC3の逆位相信号の近似信号は、(1)音響信号AC3の逆位相信号の位相をシフトして得られる信号であってもよいし、(2)音響信号AC3の逆位相信号の振幅を変化(増幅または減衰)させて得られる信号であってもよいし、(3)音響信号AC3の逆位相信号の位相をシフトし、さらに振幅を変化させて得られる信号であってもよい。音響信号AC3の逆位相信号とその近似信号との位相差は、音響信号AC3の逆位相信号の一周期のδ3%以下であることが望ましい。δ3%の例は1%,3%,5%,10%,20%などである。また、音響信号AC3の逆位相信号の振幅とその近似信号の振幅との差分は、音響信号AC3の逆位相信号の振幅のδ4%以下であることが望ましい。δ4%の例は1%,3%,5%,10%,20%などである。なお、ドライバーユニット15の方式としては、ダイナミック型、バランスドアーマチェア型、ダイナミック型とバランスドアーマチュア型のハイブリッド型、コンデンサー型などを例示できる。また、ドライバーユニット15や振動板153の形状に限定はない。本実施形態では、説明の簡略化のため、ドライバーユニット15の外形が両端面を持つ略円筒形状であり、振動板153が略円盤形状である例を示すが、これは本発明を限定するものではない。例えば、ドライバーユニット15の外形が直方体形状などであってもよいし、振動板153がドーム形状などであってもよい。
本実施形態のドライバーユニット15は、ドライバーユニット11のD2方向側に配置されている。ドライバーユニット15は、ドライバーユニット11よりもサイズが大きく、上述した再生音響信号のうち低周波数帯域側の音響信号を放出する。すなわち、ドライバーユニット15は、再生音響信号のうち主に低域の音響信号を扱う。これにより、ドライバーユニット11のみを用いる場合に比べて低域の音圧を得ることができる。上述のように出力信号から分離された低周波数帯域信号はドライバーユニット15に入力され、ドライバーユニット15は、入力された低周波数帯域信号に基づく音響信号AC3(第3音響信号)を一方側(D1方向側)へ放出(放音)し、音響信号AC3の逆位相信号(位相反転信号)または逆位相信号の近似信号である音響信号AC4(第4音響信号)を他方側(D2方向側)に放出する装置(スピーカー機能を持つ装置)である。すなわち、ドライバーユニット15から一方側(D1方向側)へ放出される音響信号を音響信号AC3(第3音響信号)と呼び、ドライバーユニット15から他方側(D2方向側)に放出される音響信号を音響信号AC4(第4音響信号)と呼ぶことにする。例えば、ドライバーユニット15は軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されており、音響信号AC3,AC4は、軸線A1(軸)に沿って放出される。ドライバーユニット15は、振動によって一方の面153aから音響信号AC3(第3音響信号)をD1方向側(一方側)に放出し、この振動によって他方の面153bから音響信号AC4(第4音響信号)をD2方向側(他方側)に放出する振動板153(第2振動板)を含む(図12)。例えば、振動板153は、軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されている。この例のドライバーユニット15は、入力された低周波数帯域信号に基づいて振動板153が振動することで、音響信号AC3を一方側の面151からD1方向側へ放出し、音響信号AC3の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である音響信号AC4を他方側の面152からD2方向側へ放出する。すなわち、音響信号AC4は、音響信号AC3の放出に伴って副次的に放出されるものである。音響信号AC3は、音響信号AC1の同位相信号または同位相信号の近似信号であり、音響信号AC4は、音響信号AC2の同位相信号または同位相信号の近似信号である。なお、ドライバーユニット15の方式や形状によって、音響信号AC4が厳密に音響信号AC3の逆位相信号となる場合もあれば、音響信号AC4が音響信号AC3の逆位相信号の近似信号となる場合がある。例えば、音響信号AC3の逆位相信号の近似信号は、(1)音響信号AC3の逆位相信号の位相をシフトして得られる信号であってもよいし、(2)音響信号AC3の逆位相信号の振幅を変化(増幅または減衰)させて得られる信号であってもよいし、(3)音響信号AC3の逆位相信号の位相をシフトし、さらに振幅を変化させて得られる信号であってもよい。音響信号AC3の逆位相信号とその近似信号との位相差は、音響信号AC3の逆位相信号の一周期のδ3%以下であることが望ましい。δ3%の例は1%,3%,5%,10%,20%などである。また、音響信号AC3の逆位相信号の振幅とその近似信号の振幅との差分は、音響信号AC3の逆位相信号の振幅のδ4%以下であることが望ましい。δ4%の例は1%,3%,5%,10%,20%などである。なお、ドライバーユニット15の方式としては、ダイナミック型、バランスドアーマチェア型、ダイナミック型とバランスドアーマチュア型のハイブリッド型、コンデンサー型などを例示できる。また、ドライバーユニット15や振動板153の形状に限定はない。本実施形態では、説明の簡略化のため、ドライバーユニット15の外形が両端面を持つ略円筒形状であり、振動板153が略円盤形状である例を示すが、これは本発明を限定するものではない。例えば、ドライバーユニット15の外形が直方体形状などであってもよいし、振動板153がドーム形状などであってもよい。
上述のように、ドライバーユニット15は、ドライバーユニット11よりもサイズが大きい。例えば、ドライバーユニット11の直径(D1方向および/またはD2方向に直交する方向の直径)をS11とし、ドライバーユニット15の直径(D1方向および/またはD2方向に直交する方向の直径)をS21とすると、S21>S11を満たす。例えば、S21はS11の2倍以上であり、S11が12mmであり、S21が35mmである。また例えば、振動板113の直径(D1方向および/またはD2方向に直交する方向の直径)をS12とし、振動板153の直径(D1方向および/またはD2方向に直交する方向の直径)をS22とすると、S22>S12を満たす。例えば、S22はS12の2倍以上であり、S12が10mmであり、S22が30mmである。すなわち、振動板153(第2振動板)の径は、振動板113(第1振動板)の径よりも大きい。
<反射器13および支持部14>
反射器13は、内側に回転放物面または回転放物面に近似した面を持つ凹型の構造物である。すなわち、反射器13の内壁面131の少なくとも一部は、回転放物面または回転放物面に近似した面である。この回転放物面は、例えば、軸線A1(特定の軸)周りに放物線を回転させた形状を持つ。内壁面131の全体が回転放物面または回転放物面に近似した面であってもよいし、内壁面131の一部のみ(例えば、反射器13の底部131a側の内壁面131のみや、先端部131c側の内壁面131のみ)が回転放物面または回転放物面に近似した面であってもよい。
反射器13は、内側に回転放物面または回転放物面に近似した面を持つ凹型の構造物である。すなわち、反射器13の内壁面131の少なくとも一部は、回転放物面または回転放物面に近似した面である。この回転放物面は、例えば、軸線A1(特定の軸)周りに放物線を回転させた形状を持つ。内壁面131の全体が回転放物面または回転放物面に近似した面であってもよいし、内壁面131の一部のみ(例えば、反射器13の底部131a側の内壁面131のみや、先端部131c側の内壁面131のみ)が回転放物面または回転放物面に近似した面であってもよい。
反射器13の内側には、ドライバーユニット11が配置されている。ドライバーユニット11は、支持部14を介して反射器13の内壁面131に固定されている。本実施形態では、反射器13の内側に配置されたドライバーユニット11の一方の面111は反射器13の開放端130側(D1方向側)に向けられ、その他方側の面112は反射器13の底部131a側(D2方向側)に向けられている。ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)は、ドライバーユニット11のD1方向側(一方側)に音響信号AC1(第1音響信号)を放出し、ドライバーユニット11のD2方向側(他方側)に音響信号AC2(第2音響信号)を放出する。ドライバーユニット11から放出された音響信号AC1(再生音響信号)は、反射器13のD1方向側の開放端130から外方に放出される。ここで、音響信号AC1の一部は、ドライバーユニット11から直接、反射器13のD1方向側に放出される。また音響信号AC1の他の少なくとも一部は、反射器13の内壁面131で反射した後、開放端130からD1方向側に放出される。また、音響信号AC2の少なくとも一部は、反射器13の内壁面131で反射した後、開放端130からD1方向側に放出される。D1方向側に位置する利用者は、反射器13の開放端130から放出された音響信号AC1を聴取できる。この際、反射器13によって、反射器13の裏面132側への音響信号AC1の音漏れが抑制される。また、音響信号AC2は音響信号AC1の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である。そのため、利用者が存在する以外のD1方向側の特定の位置(例えば、利用者の後方の位置)において、音響信号AC1の一部が音響信号AC2の一部と相殺し合い、音響信号AC1の音漏れが抑制される。なお、ドライバーユニット11は軸線A1上に配置されていることが望ましく、例えば、振動板113が軸線A1上に配置されていることが望ましい。より好ましくは、振動板113の中央またはその近傍が軸線A1上に配置されていることが望ましい。言い換えると、振動板113が上述の回転放物面の中央または中央付近に配置されていることが望ましい。これにより、開放端130から放出される音響信号AC1の音圧が、軸線A1に対して軸対称または略軸対称になるからである。また、より好ましくは、この回転放物面の焦点または焦点の近傍にドライバーユニット11が配置されていることが望ましい。この場合、開放端130から放出される音響信号AC1の指向性が高くなる。これを詳細に説明する。図6に例示するように、X-Y座標において、回転放物面を構成する放物線上の点を(x,y)とし、回転放物面の焦点をP(0,p)とし、点(0,-p)を通るX軸に平行な準線をL:y=-pとする。ただし、p≠0である。この場合、焦点P(0,p)と準線L:y=-pとからの距離が等しい点(x,y)の集合はx2=4pyを満たす。図7Aに例示するように、回転放物面の焦点P(0,p)または焦点P(0,p)の近傍にドライバーユニット11が配置された場合、開放端130から放出された音響信号AC1の進行方向の中心はY軸(軸線A1)に対して平行となる。そのため、回転放物面の焦点P(0,p)または焦点P(0,p)の近傍にドライバーユニット11を配置すると、開放端130から放出される音響信号AC1の指向性が高くなる。一方、図7Bに例示するように、回転放物面の焦点P(0,p)または焦点P(0,p)の近傍からずれた位置(0,q)にドライバーユニット11が配置された場合(p≠q)、開放端130から放出された音響信号AC1の進行方向の中心はY軸に対して外方に広がる。この場合、回転放物面の焦点P(0,p)または焦点P(0,p)の近傍にドライバーユニット11を配置する場合に比べて、反射器13から放出される音響信号AC1の指向性が低くなる。
音響信号AC1,AC2は、周波数が高いほど波長が短く、直進性が高い。そのため、反射器13の開放端130から放出された音響信号AC1,AC2の高域成分の指向性は高く、この高域成分は反射器13の裏面132側へ漏洩しにくい。ここで、音響信号AC2の一部も、反射器13の内壁面131で反射した後、開放端130からD1方向側に放出される。音響信号AC2は音響信号AC1の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である。しかし、これらの高域成分は波長が短く、互いに相殺しにくい。そのため、D1方向側では、音響信号AC1の高域成分の音圧を十分に確保できる。一方、開放端130から放出された音響信号AC1,AC2の中・低域成分の指向性は低く、裏面132側へ漏洩しやすい。しかし、音響信号AC2は音響信号AC1の逆位相信号または逆位相信号の近似信号であり、これらの低域成分は波長が長く、互いに相殺しやすい。そのため、音響信号AC1,AC2の低域成分が裏面132側へ漏洩したとしても、それらが互いに相殺し合うことで音漏れを抑制できる。音漏れを抑制しようとする位置で音響信号AC2が音響信号AC1を相殺するためには、ドライバーユニット11の一方側の面111から音漏れを抑制しようとする位置までの伝搬距離と、ドライバーユニット11の他方側の面112から音漏れを抑制しようとする位置までの伝搬距離との差が、音響信号AC1,AC2の波長の整数倍(同一を含む)であることが理想である。この条件を最適化するため、本実施形態の反射器13には、単数または複数の音孔131b(反射器音孔)が設けられている。これにより、音響信号AC1,AC2の中・低域成分の音漏れを抑制できる。また、音孔131bは、音響信号AC1,AC2の高域成分の指向性を弱める働きも持つ。高域成分の音圧が高すぎると耳障りに感じることもあるが、音孔131bを設けることでD1方向側に放出される音響信号AC1,AC2の高域成分の音圧を弱めることができる。なお、図2等では、反射器13に4個の矩形状の音孔131bが軸線A1に対して軸対称または略軸対称に配置されている例を示している。しかし、これは本発明を限定するものではなく、円形や三角形等の音孔131bが設けられていてもよいし、互いに形状や大きさが異なる複数の音孔131bが設けられていてもよいし、音孔131bが何れかの位置に偏って配置されていてもよい。例えば、音響信号AC1の音漏れが問題となる方向に、音孔131bが偏って配置されていてもよい。また図1,4等に例示するように、音孔131bは、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)のD2方向側(他方側)またはドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)のD2方向側(他方側)の近傍に配置されていることが望ましい。これにより、ドライバーユニット11のD1方向側から放出された音響信号AC1は音孔131bから放出されにくく、ドライバーユニット11のD2方向側から放出された音響信号AC2は音孔131bから放出されやすくなる。その結果、音孔131bの大きさ・個数・配置等によって、上述の音響信号AC1と音響信号AC2の伝搬距離の差を調整することが容易になる。なお、音孔131bは、例えば、反射器13を貫通する音孔であるが、これは本発明を限定するものではない。反射器13の内側の音響信号を外側に導出できるのであれば、音孔131bが貫通孔でなくてもよい。ここでは、説明の簡略化のため、音孔131bの開放端の縁部の形状が四角形である場合(開放端が方形である場合)を例示するが、これは本発明を限定しない。例えば、音孔131bの開放端の縁部の形状が円、楕円、三角形などその他の形状であってもよい。また、音孔131bの開放端が網目状になっていてもよい。
以上の構成により、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)のD1方向側(一方側)から音響信号AC1(第1音響信号)が放出され、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)のD2方向側(他方側)から音響信号AC2(第2音響信号)が放出されることで、位置P1(第1地点)を基準とした位置P2(第2地点)での音響信号AC1(第1音響信号)の減衰率η11を予め定めた値ηth以下とすることができたり、位置P1(第1地点)を基準とした位置P2(第2地点)での音響信号AC1(第1音響信号)の減衰量η12を予め定めた値ωth以上とできたりする。ここで、位置P1(第1地点)は、音響信号AC1(第1音響信号)が到達する予め定められた地点である。一方、位置P2(第2地点)は、音響信号出力装置10からの距離が位置P1(第1地点)よりも遠い予め定められた地点である。予め定めた値ηthは、位置P1(第1地点)を基準とした位置P2(第2地点)での任意または特定の音響信号(音)の空気伝搬による減衰率η21よりも小さい値(低い値)である。また、予め定めた値ωthは、位置P1(第1地点)を基準とした位置P2(第2地点)での任意または特定の音響信号(音)の空気伝搬による減衰量η22よりも大きい値である。すなわち、音響信号出力装置10は、減衰率η11が、減衰率η21よりも小さい予め定めた値ηth以下となるように設計されているか、または、減衰量η12が、減衰量η22よりも大きい予め定めた値ωth以上となるように設計されている。なお、音響信号AC1は位置P1から位置P2まで空気伝搬され、この空気伝搬と音響信号AC2とに起因して減衰する。減衰率η11は、位置P1での音響信号AC1の大きさAMP1(AC1)に対する、空気伝搬と音響信号AC2とに起因して減衰した位置P2での音響信号AC1の大きさAMP2(AC1)の比率(AMP2(AC1)/AMP1(AC1))である。また、減衰量η12は、大きさAMP1(AC1)と大きさAMP2(AC1)との差分(|AMP1(AC1)-AMP2(AC1)|)である。一方、音響信号AC2を想定しない場合、位置P1から位置P2まで空気伝搬される任意または特定の音響信号ACarは、音響信号AC2に起因することなく、空気伝搬に起因して減衰する。減衰率η21は、位置P1での音響信号ACarの大きさAMP1(ACar)に対する、空気伝搬に起因して減衰(音響信号AC2に起因することなく減衰)した位置P2での音響信号ACarの大きさAMP2(ACar)の比率(AMP2(ACar)/AMP1(ACar))である。また、減衰量η22は、大きさAMP1(ACar)と大きさAMP2(ACar)との差分(|AMP1(ACar)-AMP2(ACar)|)である。なお、音響信号の大きさの例は、音響信号の音圧または音響信号のエネルギーなどである。また「音漏れ成分」とは、例えば、音孔161aから放出された音響信号AC1のうち、D1方向に存在する利用者以外の領域(例えば、D1方向に存在する利用者以外のヒト)に到来する可能性が高い成分を意味する。例えば、「音漏れ成分」は、音響信号AC1のうち、D1方向側の特定の領域以外に伝搬する成分であってもよいし、D1方向側以外に伝搬する成分であってもよい。
また、図1,4等に例示するように、反射器13の底部131a側(D2方向側)には、筐体16の内部空間につながっている音孔131aa(反射器音孔)が設けられている。音孔131aaは、例えば、反射器13を貫通する音孔であるが、これは本発明を限定するものではない。筐体16の内部空間の音響信号を反射器13の内側に導出できるのであれば、音孔131aaが貫通孔でなくてもよい。音孔131aaの詳細については後述する。
反射器13を構成する材質に限定はないが、少なくとも内壁面131は音響信号を反射する材料で構成されることが望ましい。例えば、反射器13は、合成樹脂や金属などの剛体によって構成されていてもよいし、ゴムなどの弾性体によって構成されていてもよい。
<筐体16>
筐体16(第2筐体)は、外側に壁部を持つ中空の部材であり、反射器13の外側に配置されている。本実施形態の筐体16は、反射器13のD2方向側に配置されている。筐体16の内部には、ドライバーユニット15(第2ドライバーユニット)が収容されている。この例のドライバーユニット15は、筐体16のD1方向側の壁部161から一定距離だけ離れた位置に固定されている。これにより、この例の筐体16の壁部161の内側の領域AR1とドライバーユニット15のD1方向側の面151との間には中空の領域AR0が設けられている。筐体16の壁部には、ドライバーユニット15から放出された音響信号AC3(第3音響信号)を、上述の音孔131aaを介して反射器13の内側に導出する単数または複数の音孔161a(第3音孔)と、ドライバーユニット15から放出された音響信号AC4(第4音響信号)を筐体16の外部のうち反射器13の外側に導出する単数または複数の音孔163a(第4音孔)とが設けられている。本実施形態の例では、筐体16の一方側(D1方向側)の壁部161の外側に凹部161bが設けられており、この凹部161bに反射器13の底部131aの外側が固定されている。音孔161a(第3音孔)は、この凹部161bに設けられ、反射器13の音孔131aa(反射器音孔)につながっている(図1,図4)。これにより、ドライバーユニット15から領域AR0に放出された音響信号AC3は、音孔161aおよび音孔131aaによって、反射器13の内側に導出される。反射器13の内側に導出された音響信号AC3は、反射器13の開放端130からD1方向側に放出される。なお、音孔161a(第3音孔)につながった音孔131aa(反射器音孔)、または、単数もしくは複数の音孔161a(第3音孔)につながった複数の音孔131aa(反射器音孔)の中央が、軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されることが望ましい(例えば、図5)。これにより、反射器13の開放端130から放出される音響信号AC3の音圧が、軸線A1に対して軸対称または略軸対称となるからである。また、音孔163aは、反射器13の裏面132側の外部空間に面しており、ドライバーユニット15のD2方向側の筐体16の中空の領域AR(内部空間)に放出された音響信号AC4は、音孔163aによって、反射器13の外側に導出される。前述のように、音響信号AC4は、音響信号AC3の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である。また、音響信号AC3は、音響信号AC1の同位相信号または同位相信号の近似信号であり、音響信号AC4は、音響信号AC2の同位相信号または同位相信号の近似信号である。よって、音孔163aから放出された音響信号AC4の少なくとも一部は、反射器13の開放端130から放出された音響信号AC1,AC3の音漏れ成分の少なくとも一部を相殺する。これによっても音漏れ、特に低域側(音響信号AC3)の音漏れを抑制できる。なお、音孔161aおよび音孔163aは、例えば、筐体16の壁部を貫通する音孔であるが、これは本発明を限定するものではない。音響信号AC3を反射器13の内側に導出でき、音響信号AC4を反射器13の外側に導出できるのであれば、音孔161aおよび音孔163aが貫通孔でなくてもよい。筐体16の形状に限定はないが、例えば、筐体16の形状が、軸線A1を中心とした回転対称(線対称)または略回転対称であることが望ましい。これにより、筐体16から放出される音響信号AC4の方向ごとの音圧のばらつきが小さくなるように音孔163aを設けることが容易となる。その結果、各方向に均一に音漏れを軽減することが容易になる。例えば、筐体16は、ドライバーユニット15の一方側(D1方向側)に配置された壁部161と、ドライバーユニット15の他方側(D2方向側)に配置された壁部162と、壁部161と壁部162とで挟まれた空間を、壁部161と壁部162とを通る軸線A1を中心に取り囲む壁部163とを有する(図1,図4)。ここでは、説明の簡略化のため、筐体16が両端面を持つ略円筒形状である例を示す。しかし、これらは一例であって本発明を限定するものではない。例えば、筐体16が、端部に壁部を持つ略ドーム型形状であってもよいし、中空の略立方体形状であってもよい、その他の立体形状であってもよい。また、筐体16を構成する材質にも限定はない。筐体16が合成樹脂や金属などの剛体によって構成されていてもよいし、ゴムなどの弾性体によって構成されていてもよい。
筐体16(第2筐体)は、外側に壁部を持つ中空の部材であり、反射器13の外側に配置されている。本実施形態の筐体16は、反射器13のD2方向側に配置されている。筐体16の内部には、ドライバーユニット15(第2ドライバーユニット)が収容されている。この例のドライバーユニット15は、筐体16のD1方向側の壁部161から一定距離だけ離れた位置に固定されている。これにより、この例の筐体16の壁部161の内側の領域AR1とドライバーユニット15のD1方向側の面151との間には中空の領域AR0が設けられている。筐体16の壁部には、ドライバーユニット15から放出された音響信号AC3(第3音響信号)を、上述の音孔131aaを介して反射器13の内側に導出する単数または複数の音孔161a(第3音孔)と、ドライバーユニット15から放出された音響信号AC4(第4音響信号)を筐体16の外部のうち反射器13の外側に導出する単数または複数の音孔163a(第4音孔)とが設けられている。本実施形態の例では、筐体16の一方側(D1方向側)の壁部161の外側に凹部161bが設けられており、この凹部161bに反射器13の底部131aの外側が固定されている。音孔161a(第3音孔)は、この凹部161bに設けられ、反射器13の音孔131aa(反射器音孔)につながっている(図1,図4)。これにより、ドライバーユニット15から領域AR0に放出された音響信号AC3は、音孔161aおよび音孔131aaによって、反射器13の内側に導出される。反射器13の内側に導出された音響信号AC3は、反射器13の開放端130からD1方向側に放出される。なお、音孔161a(第3音孔)につながった音孔131aa(反射器音孔)、または、単数もしくは複数の音孔161a(第3音孔)につながった複数の音孔131aa(反射器音孔)の中央が、軸線A1(軸)または軸線A1(軸)の近傍に配置されることが望ましい(例えば、図5)。これにより、反射器13の開放端130から放出される音響信号AC3の音圧が、軸線A1に対して軸対称または略軸対称となるからである。また、音孔163aは、反射器13の裏面132側の外部空間に面しており、ドライバーユニット15のD2方向側の筐体16の中空の領域AR(内部空間)に放出された音響信号AC4は、音孔163aによって、反射器13の外側に導出される。前述のように、音響信号AC4は、音響信号AC3の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である。また、音響信号AC3は、音響信号AC1の同位相信号または同位相信号の近似信号であり、音響信号AC4は、音響信号AC2の同位相信号または同位相信号の近似信号である。よって、音孔163aから放出された音響信号AC4の少なくとも一部は、反射器13の開放端130から放出された音響信号AC1,AC3の音漏れ成分の少なくとも一部を相殺する。これによっても音漏れ、特に低域側(音響信号AC3)の音漏れを抑制できる。なお、音孔161aおよび音孔163aは、例えば、筐体16の壁部を貫通する音孔であるが、これは本発明を限定するものではない。音響信号AC3を反射器13の内側に導出でき、音響信号AC4を反射器13の外側に導出できるのであれば、音孔161aおよび音孔163aが貫通孔でなくてもよい。筐体16の形状に限定はないが、例えば、筐体16の形状が、軸線A1を中心とした回転対称(線対称)または略回転対称であることが望ましい。これにより、筐体16から放出される音響信号AC4の方向ごとの音圧のばらつきが小さくなるように音孔163aを設けることが容易となる。その結果、各方向に均一に音漏れを軽減することが容易になる。例えば、筐体16は、ドライバーユニット15の一方側(D1方向側)に配置された壁部161と、ドライバーユニット15の他方側(D2方向側)に配置された壁部162と、壁部161と壁部162とで挟まれた空間を、壁部161と壁部162とを通る軸線A1を中心に取り囲む壁部163とを有する(図1,図4)。ここでは、説明の簡略化のため、筐体16が両端面を持つ略円筒形状である例を示す。しかし、これらは一例であって本発明を限定するものではない。例えば、筐体16が、端部に壁部を持つ略ドーム型形状であってもよいし、中空の略立方体形状であってもよい、その他の立体形状であってもよい。また、筐体16を構成する材質にも限定はない。筐体16が合成樹脂や金属などの剛体によって構成されていてもよいし、ゴムなどの弾性体によって構成されていてもよい。
D1方向側の特定の領域に位置する利用者は、反射器13の開放端130から放出された音響信号AC1,AC3を聴取できる。前述のように、音孔131bからは、音響信号AC1の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である音響信号AC2が放出される。また、音孔163aからは、音響信号AC3の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である音響信号AC4が放出される。ここで、放出された音響信号AC2,AC4の一部は、反射器13の開放端130から放出された音響信号AC1,AC3の一部(音漏れ成分)を相殺する。例えば、音響信号AC2の一部は、主に音響信号AC1の一部を相殺し、音響信号AC4の一部は、主に音響信号AC3の一部を相殺する。すなわち、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)のD1方向側(一方側)から音響信号AC1(第1音響信号)が放出され、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)のD2方向側(他方側)から音響信号AC2(第2音響信号)が放出され、ドライバーユニット15(第2ドライバーユニット)のD1方向側(一方側)から音響信号AC3(第3音響信号)が放出され、ドライバーユニット15(第2ドライバーユニット)のD2方向側(他方側)から前記第4音響信号が放出されることで、位置P1(第1地点)を基準とした位置P2(第2地点)での音響信号AC1(第1音響信号)および音響信号AC3(第3音響信号)の減衰率η112を予め定めた値ηth以下とすることができたり、位置P1(第1地点)を基準とした位置P2(第2地点)での音響信号AC1(第1音響信号)および音響信号AC3(第3音響信号)の減衰量η122を予め定めた値ωth以上とできたりする。ここで、位置P1(第1地点)は、放出された音響信号AC1(第1音響信号)および音響信号AC3(第3音響信号)が到達する予め定められた地点である。一方、位置P2(第2地点)は、音響信号出力装置10からの距離が位置P1(第1地点)よりも遠い予め定められた地点である。予め定めた値ηthは、位置P1(第1地点)を基準とした位置P2(第2地点)での任意または特定の音響信号(音)の空気伝搬による減衰率η21よりも小さい値(低い値)である。また、予め定めた値ωthは、位置P1(第1地点)を基準とした位置P2(第2地点)での任意または特定の音響信号(音)の空気伝搬による減衰量η22よりも大きい値である。すなわち、本実施形態の音響信号出力装置10は、減衰率η112が、減衰率η21よりも小さい予め定めた値ηth以下となるように設計されているか、または、減衰量η122が、減衰量η22よりも大きい予め定めた値ωth以上となるように設計されている。なお、音響信号AC1および音響信号AC3は位置P1から位置P2まで空気伝搬され、この空気伝搬と音響信号AC2と音響信号AC4とに起因して減衰する。減衰率η112は、位置P1での音響信号AC1の大きさAMP1(AC1)に対する、空気伝搬と音響信号AC2と音響信号AC4とに起因して減衰した位置P2での音響信号AC1の大きさAMP2(AC1)の比率(AMP2(AC1)/AMP1(AC1))、または、位置P1での音響信号AC3の大きさAMP1(AC3)に対する、空気伝搬と音響信号AC2と音響信号AC4とに起因して減衰した位置P2での音響信号AC3の大きさAMP2(AC3)の比率(AMP2(AC3)/AMP1(AC13))である。あるいは、減衰率η112が、比率(AMP2(AC1)/AMP1(AC1))と比率(AMP2(AC3)/AMP1(AC13))との統計値(平均値や加算値や乗算値等)であってもよい。また、減衰量η122は、大きさAMP1(AC1)と大きさAMP2(AC1)との差分(|AMP1(AC1)-AMP2(AC1)|)、または、大きさAMP1(AC3)と大きさAMP2(AC3)との差分(|AMP1(AC3)-AMP2(AC3)|)である。あるいは、減衰量η122が、差分(|AMP1(AC1)-AMP2(AC1)|)と差分(|AMP1(AC3)-AMP2(AC3)|)との統計値(平均値や加算値や乗算値等)であってもよい。一方、音響信号AC2および音響信号AC4を想定しない場合、位置P1から位置P2まで空気伝搬される任意または特定の音響信号ACarは、音響信号AC2および音響信号AC4に起因することなく、空気伝搬に起因して減衰する。減衰率η21は、位置P1での音響信号ACarの大きさAMP1(ACar)に対する、空気伝搬に起因して減衰(音響信号AC2に起因することなく減衰)した位置P2での音響信号ACarの大きさAMP2(ACar)の比率(AMP2(ACar)/AMP1(ACar))である。また、減衰量η22は、大きさAMP1(ACar)と大きさAMP2(ACar)との差分(|AMP1(ACar)-AMP2(ACar)|)である。
以上の構成により、音漏れを抑制できる。特に、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)のサイズは、ドライバーユニット15(第2ドライバーユニット)のサイズよりも小さい。また、ドライバーユニット11は反射器13の内側に配置されており、ドライバーユニット11から放出される音響信号AC1,AC2は反射器13の開放端130および音孔131bから放出される。一方、ドライバーユニット15は反射器13の外側に位置する筐体16の内部に収容されており、ドライバーユニット15から放出される音響信号AC3は反射器13の内側に導入され、そこからさらに反射器13の開放端130から放出される。これに対して、ドライバーユニット15から放出される音響信号AC4は筐体16の音孔163aから反射器13の外側に放出される。そのため、ドライバーユニット11の振動板113のD1方向側から放出された音響信号AC1が位置P2(第2地点)に到達するまでの伝搬距離と、振動板113のD2方向側(他方側)から放出された音響信号AC2(第2音響信号)が位置P2(第2地点)に到達するまでの伝搬距離との差は、ドライバーユニット15の振動板153のD1方向側(一方側)から放出された音響信号AC3が位置P2(第2地点)に到達するまでの伝搬距離と、振動板153のD2方向側(他方側)から放出された音響信号AC4が位置P2(第2地点)に到達するまでの伝搬距離との差よりも小さい。ここで、伝搬距離の差が小さいほど、位置P2での逆相波(音響信号AC2や音響信号AC4)と再生音(音響信号AC1や音響信号AC3)との位相差が大きくなり、音漏れ防止効果が向上する。そのため、サイズおよび配置の面では、ドライバーユニット11側の方がドライバーユニット15側よりも音漏れ防止効果が高い。一方で、周波数が高いほど、伝搬距離の差の影響を受けやすいため、音漏れ防止効果は周波数が高いほど低下する傾向がある。ここで、ドライバーユニット11は、再生音響信号のうち主に高域の音響信号を担当し、ドライバーユニット15は、再生音響信号のうち主に低域の音響信号を担当する。そのため、周波数面では、ドライバーユニット15側の方がドライバーユニット11側よりも音漏れ防止効果が高い。これらの音漏れ防止効果の特徴により、広い周波数帯域において十分な音漏れ防止効果を得ることができる。また、ドライバーユニット15の振動板153(第2振動板)の径はドライバーユニット11の振動板(第1振動板)の径よりも大きいため、ドライバーユニット15側ではドライバーユニット11よりも低音の音圧を大きくすることができる。これらにより、音漏れを抑制しながら、低域の音圧を十分に得ることができる。
<音孔161a,163aの配置構成>
音孔161a,163aの配置構成を例示する。
ここで例示する音孔161a(第3音孔)は、ドライバーユニット15の一方側(音響信号AC3が放出される側であるD1方向側)に配置された壁部161の領域AR1(第1領域)に設けられている(図1,図4)。すなわち、音孔161aは軸線A1に沿ったD1方向(第1方向)を向いて開口し、反射器13の音孔131aaに通じている。また、ここで例示する音孔163a(第4音孔)は、筐体16の壁部161の領域AR1(第1領域)とドライバーユニット15のD2方向側(音響信号AC4が放出される側である他方側)に配置された壁部162の領域AR2(第2領域)との間の領域ARに接する壁部163の領域AR3に設けられている。すなわち、筐体16の中央を基準とし、D1方向(第1方向)とD1方向の逆方向との間の方向をD12方向(第2方向)とすると(図4)、音孔161a(第3音孔)は、筐体16のD1方向側(第1方向側)に設けられており、音孔163a(第4音孔)は、筐体16のD12方向側(第2方向側)に設けられている。例えば、筐体16が、ドライバーユニット15の一方側(D1方向側)に配置された壁部161と、ドライバーユニット15の他方側(D2方向側)に配置された壁部162と、壁部161と壁部162とで挟まれた空間を、壁部161と壁部162とを通る音響信号AC3の放出方向(D1方向)に沿った軸線A1を中心に取り囲む壁部163(側面)とを有する場合(図4)、音孔161a(第3音孔)は壁部161に設けられており、音孔163a(第4音孔)は壁部163(側面)に設けられている。またこの例では、筐体16の壁部162側には音孔を設けないことが望ましい。筐体16の壁部162側に音孔を設けると、筐体16から放出される音響信号AC4の音圧レベルが音響信号AC3の音漏れ成分を相殺するために必要なレベルを超えてしまい、その過剰分が音漏れとして知覚されてしまうからである。
音孔161a,163aの配置構成を例示する。
ここで例示する音孔161a(第3音孔)は、ドライバーユニット15の一方側(音響信号AC3が放出される側であるD1方向側)に配置された壁部161の領域AR1(第1領域)に設けられている(図1,図4)。すなわち、音孔161aは軸線A1に沿ったD1方向(第1方向)を向いて開口し、反射器13の音孔131aaに通じている。また、ここで例示する音孔163a(第4音孔)は、筐体16の壁部161の領域AR1(第1領域)とドライバーユニット15のD2方向側(音響信号AC4が放出される側である他方側)に配置された壁部162の領域AR2(第2領域)との間の領域ARに接する壁部163の領域AR3に設けられている。すなわち、筐体16の中央を基準とし、D1方向(第1方向)とD1方向の逆方向との間の方向をD12方向(第2方向)とすると(図4)、音孔161a(第3音孔)は、筐体16のD1方向側(第1方向側)に設けられており、音孔163a(第4音孔)は、筐体16のD12方向側(第2方向側)に設けられている。例えば、筐体16が、ドライバーユニット15の一方側(D1方向側)に配置された壁部161と、ドライバーユニット15の他方側(D2方向側)に配置された壁部162と、壁部161と壁部162とで挟まれた空間を、壁部161と壁部162とを通る音響信号AC3の放出方向(D1方向)に沿った軸線A1を中心に取り囲む壁部163(側面)とを有する場合(図4)、音孔161a(第3音孔)は壁部161に設けられており、音孔163a(第4音孔)は壁部163(側面)に設けられている。またこの例では、筐体16の壁部162側には音孔を設けないことが望ましい。筐体16の壁部162側に音孔を設けると、筐体16から放出される音響信号AC4の音圧レベルが音響信号AC3の音漏れ成分を相殺するために必要なレベルを超えてしまい、その過剰分が音漏れとして知覚されてしまうからである。
図1等に例示するように、ここで例示する音孔161aは、音響信号AC3の放出方向(D1方向)に沿った軸線A1上またはその近傍に配置されている。この例の軸線A1は、筐体16のドライバーユニット15の一方側(D1方向側)に配置された壁部161の領域AR1(第1領域)の中央または当該中央の近傍を通る。例えば、軸線A1は、筐体16の中央領域を通ってD1方向に延びる軸線である。すなわち、この例の音孔161aは、筐体16の壁部161の領域AR1の中央位置に設けられている。この例では、説明の簡略化のため、音孔161aの開放端の縁部の形状が円である(開放端が円形である)例を示す。しかし、これは本発明を限定しない。例えば、音孔161aの開放端の縁部の形状が楕円、四角形、三角形などその他の形状であってもよい。また、音孔161aの開放端が網目状になっていてもよい。言い換えると、音孔161aの開放端が複数の孔によって構成されていてもよい。またこの例では、説明の簡略化のため、筐体16の壁部161の領域AR1(第1領域)に4個の音孔161aが設けられている例を示す。しかし、これは本発明を限定しない。例えば、筐体16の壁部161の領域AR1(第1領域)に1個以上の音孔161aが設けられていてもよいし、その他の個数の音孔161aが設けられていてもよい。
音孔163a(第4音孔)は、例えば、以下の観点を考慮した配置であることが望ましい。
(1)位置の観点:相殺しようとする音響信号AC3の音漏れ成分の伝搬経路に、音孔163aから放出された音響信号AC4の伝搬経路が重なるように音孔163aを配置する。
(2)面積の観点:音孔163aの開口面積に応じ、音孔163aから放出される音響信号AC4の伝搬領域および筐体16の周波数特性が異なる。また、筐体16の周波数特性は音孔163aから放出される音響信号AC4の周波数特性、すなわち各周波数での振幅に影響を与える。このような音孔163aから放出される音響信号AC4の伝搬領域および周波数特性を考慮し、音漏れ成分を相殺しようとする領域において、音漏れ成分が音孔163aから放出される音響信号AC4によって相殺されるように、音孔163aの開口面積を決定する。
以上の観点から、例えば、音孔163a(第4音孔)は、以下のように構成されることが望ましい。
例えば、図3および図5に例示するように、音孔163a(第4音孔)は、音響信号AC3(第1音響信号)の放出方向に沿った軸線A1を中心とした円周(円)C1に沿って複数設けられていることが望ましい。複数の音孔163aを円周C1に沿って設けた場合、音響信号AC4は音孔163aから外部に放射状(軸線A1を中心とした放射状)に放出される。ここで、音響信号AC3の音漏れ成分も音孔161aから外部に放射状(軸線A1を中心とした放射状)に放出される。そのため、複数の音孔163aを円周C1に沿って設けることで、音響信号AC4によって音響信号AC3の音漏れ成分を適切に相殺できる。ここでは、説明の簡略化のため、複数の音孔163aが円周C1上に設けられている例を示す。しかし、複数の音孔163aは円周C1に沿って設けられていればよく、必ずしも、すべての音孔163aが厳密に円周C1上に配置されていなくてもよい。
(1)位置の観点:相殺しようとする音響信号AC3の音漏れ成分の伝搬経路に、音孔163aから放出された音響信号AC4の伝搬経路が重なるように音孔163aを配置する。
(2)面積の観点:音孔163aの開口面積に応じ、音孔163aから放出される音響信号AC4の伝搬領域および筐体16の周波数特性が異なる。また、筐体16の周波数特性は音孔163aから放出される音響信号AC4の周波数特性、すなわち各周波数での振幅に影響を与える。このような音孔163aから放出される音響信号AC4の伝搬領域および周波数特性を考慮し、音漏れ成分を相殺しようとする領域において、音漏れ成分が音孔163aから放出される音響信号AC4によって相殺されるように、音孔163aの開口面積を決定する。
以上の観点から、例えば、音孔163a(第4音孔)は、以下のように構成されることが望ましい。
例えば、図3および図5に例示するように、音孔163a(第4音孔)は、音響信号AC3(第1音響信号)の放出方向に沿った軸線A1を中心とした円周(円)C1に沿って複数設けられていることが望ましい。複数の音孔163aを円周C1に沿って設けた場合、音響信号AC4は音孔163aから外部に放射状(軸線A1を中心とした放射状)に放出される。ここで、音響信号AC3の音漏れ成分も音孔161aから外部に放射状(軸線A1を中心とした放射状)に放出される。そのため、複数の音孔163aを円周C1に沿って設けることで、音響信号AC4によって音響信号AC3の音漏れ成分を適切に相殺できる。ここでは、説明の簡略化のため、複数の音孔163aが円周C1上に設けられている例を示す。しかし、複数の音孔163aは円周C1に沿って設けられていればよく、必ずしも、すべての音孔163aが厳密に円周C1上に配置されていなくてもよい。
また好ましくは、円周C1が複数の単位円弧領域に等分された場合に、単位円弧領域の何れかである第1円弧領域に沿って設けられている音孔163a(第4音孔)の開口面積の総和は、第1円弧領域を除く単位円弧領域の何れかである第2円弧領域に沿って設けられている音孔163a(第4音孔)の開口面積の総和と同一または略同一である。例えば、図5に例示するように、円周C1が4個の単位円弧領域C1-1,…,C1-4に等分された場合、単位円弧領域C1-1,…,C1-4の何れかである第1円弧領域(例えば、単位円弧領域C1-1)に沿って設けられている音孔163a(第4音孔)の開口面積の総和は、第1円弧領域を除く単位円弧領域の何れかである第2円弧領域(例えば、単位円弧領域C1-2)に沿って設けられている音孔163a(第4音孔)の開口面積の総和と同一または略同一である。なお、ここでは説明の簡略化のために、円周C1が4個の単位円弧領域C1-1,…,C1-4に等分された例を示したが、これは本発明を限定するものではない。また、「α1とα2とが略同一」とは、α1とα2との差分がα1のβ%以下であることを意味する。β%の例は3%,5%,10%などである。これにより、第1円弧領域に沿って設けられている音孔163aから放出される音響信号AC4の音圧分布と、第2円弧領域に沿って設けられている音孔163aから放出される音響信号AC4の音圧分布とが、軸線A1に対して軸対称または略軸対称となる。好ましくは、各単位円弧領域に沿って設けられている音孔163a(第4音孔)の開口面積の単位円弧領域ごとの総和は、全て同一または略同一である。これにより、音孔163aから放出される音響信号AC4の音圧分布が軸線A1に対して軸対称または略軸対称となる。これにより、音響信号AC4によって音響信号AC3の音漏れ成分をより適切に相殺できる。
より好ましくは、複数の音孔163aは、同一形状、同一サイズ、同一間隔で円周C1に沿って設けられていることが望ましい。複数の音孔163aが、同一形状、同一サイズ、同一間隔で円周C1に沿って設けられている場合、音響信号AC4によって音響信号AC3の音漏れ成分をより適切に相殺できる。しかし、これは本発明を限定するものではない。
ここでは、説明の簡略化のため、音孔163aの開放端の縁部の形状が四角形である場合(開放端が方形である場合)を例示するが、これは本発明を限定しない。例えば、音孔163aの開放端の縁部の形状が円、楕円、三角形などその他の形状であってもよい。また、音孔163aの開放端が網目状になっていてもよい。言い換えると、音孔163aの開放端が複数の孔によって構成されていてもよい。また、音孔163aの個数にも限定はなく、筐体16の壁部163の領域AR3に単数の音孔163aが設けられていてもよいし、複数の音孔163aが設けられていてもよい。
<ドライバーユニット11を配置した反射器13のカットオフ周波数>
ドライバーユニット11を配置した反射器13のカットオフ周波数(遮断周波数)について考察する。図8Aに、ドライバーユニット11’にホーン13’が取り付けられたホーンスピーカを例示する。ここで、ホーン13’の口(マウス)部分の開口面積をS1’とし、ホーン13’の喉(スロート)部分の開口面積をS2’とし、ホーン13’の長さをS3’とする。ドライバーユニット11’はホーン13’の口部分に取り付けられている。このホーンスピーカのカットオフ周波数fcは、以下の式(1)のように表される。
ここで、mは広がり係数を表し、cは音速を表す。なお、ホーンスピーカの口部分から発せられる音響信号の音圧は、カットオフ周波数fcを超えたあたりから急激に低下する。つまり、カットオフ周波数fcは、ホーンスピーカから出力可能な音響信号の周波数特性を表している。ここで、以下の式(2)の関係が成り立つことが知られている。
この式(2)を変形すると、以下の式(3)になる。
さらに式(3)を変形すると、広がり係数mは以下の式(4)のように近似できる。
ドライバーユニット11を配置した反射器13のカットオフ周波数(遮断周波数)について考察する。図8Aに、ドライバーユニット11’にホーン13’が取り付けられたホーンスピーカを例示する。ここで、ホーン13’の口(マウス)部分の開口面積をS1’とし、ホーン13’の喉(スロート)部分の開口面積をS2’とし、ホーン13’の長さをS3’とする。ドライバーユニット11’はホーン13’の口部分に取り付けられている。このホーンスピーカのカットオフ周波数fcは、以下の式(1)のように表される。
ここで、mは広がり係数を表し、cは音速を表す。なお、ホーンスピーカの口部分から発せられる音響信号の音圧は、カットオフ周波数fcを超えたあたりから急激に低下する。つまり、カットオフ周波数fcは、ホーンスピーカから出力可能な音響信号の周波数特性を表している。ここで、以下の式(2)の関係が成り立つことが知られている。
この式(2)を変形すると、以下の式(3)になる。
さらに式(3)を変形すると、広がり係数mは以下の式(4)のように近似できる。
本実施形態の反射器13はホーンとは異なるが、ドライバーユニット11を配置した反射器13のカットオフ周波数は、これに近い特性を示すと思われる。図8Bに、本実施形態のドライバーユニット11を配置した反射器13を例示する。ここで、反射器13の開放端130の開口面積S1をホーンの口部分の開口面積S1’とみなし、ドライバーユニット11の面111の面積S2をホーンの喉部分の開口面積S2’とみなし、ドライバーユニット11の面111から反射器13の開放端130までの長さS3をホーンの長さS3’とみなす。すると、式(1)および式(4)から、ドライバーユニット11を配置した反射器13のカットオフ周波数fcは、以下の式(5)のように近似できる。
すなわち、ドライバーユニット11を配置した反射器13は、式(5)で表されるカットオフ周波数fcのスピーカとみなすことができる。
すなわち、ドライバーユニット11を配置した反射器13は、式(5)で表されるカットオフ周波数fcのスピーカとみなすことができる。
<再生装置100および信号分離装置101>
図9Aに例示するように、再生装置100から出力された出力信号は信号分離装置101に入力される。信号分離装置101は入力された出力信号を高域側の高周波数帯域信号と低域側の低周波数帯域信号とに分離する。図9Bの例では、出力信号は二つに分岐され、分岐された出力信号が、それぞれ、ハイパスフィルタ101aとローパスフィルタ101bとに入力される。ハイパスフィルタ101aは、入力された出力信号の低域側を減衰させて高周波数帯域信号を得て出力する。ローパスフィルタ101bは、入力された出力信号の高域側を減衰させて低周波数帯域信号を得て出力する。高周波数帯域信号は音響信号出力装置10のドライバーユニット11に入力され、ドライバーユニット11は、D1方向側へ音響信号AC1を放出し、D2方向側へ音響信号AC2を放出する。低周波数帯域信号は音響信号出力装置10のドライバーユニット15に入力され、ドライバーユニット15は、D1方向側へ音響信号AC3を放出し、D2方向側へ音響信号AC4を放出する。
図9Aに例示するように、再生装置100から出力された出力信号は信号分離装置101に入力される。信号分離装置101は入力された出力信号を高域側の高周波数帯域信号と低域側の低周波数帯域信号とに分離する。図9Bの例では、出力信号は二つに分岐され、分岐された出力信号が、それぞれ、ハイパスフィルタ101aとローパスフィルタ101bとに入力される。ハイパスフィルタ101aは、入力された出力信号の低域側を減衰させて高周波数帯域信号を得て出力する。ローパスフィルタ101bは、入力された出力信号の高域側を減衰させて低周波数帯域信号を得て出力する。高周波数帯域信号は音響信号出力装置10のドライバーユニット11に入力され、ドライバーユニット11は、D1方向側へ音響信号AC1を放出し、D2方向側へ音響信号AC2を放出する。低周波数帯域信号は音響信号出力装置10のドライバーユニット15に入力され、ドライバーユニット15は、D1方向側へ音響信号AC3を放出し、D2方向側へ音響信号AC4を放出する。
図9Bに例示するように、本実施形態では、クロス周波数をfcrossとし、ドライバーユニット11はクロス周波数fcross以上の周波数で十分な音圧を持つ高周波数帯域の音響信号AC1,AC2を放出し、ドライバーユニット15はクロス周波数fcross以下の周波数で十分な音圧を持つ低周波数帯域の音響信号AC3,AC4を放出するようにする。すなわち、ローパスフィルタ101bは、クロス周波数fcross以下の周波数で十分な音圧を持つ低周波数帯域の信号を出力する。また、ハイパスフィルタ101aは、クロス周波数fcross以上の周波数で十分な音圧を持つ高周波数帯域の信号を出力する。この際、クロス周波数fcrossが、式(5)で表されるドライバーユニット11と反射器13とで構成されるスピーカのカットオフ周波数fcよりも低い周波数となるように設定されることが望ましい。すなわち、高周波数帯域と低周波数帯域とのクロス周波数fcrossは、式(5)で表されるカットオフ周波数fcよりも低いことが望ましい。例えば、クロス周波数fcrossの一例は1000[Hz]またはその近傍であり、カットオフ周波数fcは1000[Hz]よりも高い周波数である。これにより、高周波数帯域で十分な音圧が得られる。なお、クロス周波数fcrossおよびカットオフ周波数fcは、D1方向側に位置する利用者の受聴点において所望の周波数特性を持つ全帯域信号が得られるように決定すればよい。
<実験結果>
実験結果を示す。図10A,図10B,図11A,図11B,および図12に、それぞれ、本実施形態の音響信号出力装置10の周囲で観測された音響信号の周波数805Hz,1000Hz,1995Hz,3981Hz,および7943Hzでの音圧を表すグラフ(レーダーチャート)を示す。0[deg]はD1方向を表し、180[deg]はD2方向を表し、各線は、音響信号出力装置10からそれぞれの方向に100mm,200mm,300mm,および400mm離れた位置での音圧レベルを表している。これらのグラフでは、中心に近いほど音圧レベルが低いことを表し、外側に近いほど音圧レベルが高いことを表している。
実験結果を示す。図10A,図10B,図11A,図11B,および図12に、それぞれ、本実施形態の音響信号出力装置10の周囲で観測された音響信号の周波数805Hz,1000Hz,1995Hz,3981Hz,および7943Hzでの音圧を表すグラフ(レーダーチャート)を示す。0[deg]はD1方向を表し、180[deg]はD2方向を表し、各線は、音響信号出力装置10からそれぞれの方向に100mm,200mm,300mm,および400mm離れた位置での音圧レベルを表している。これらのグラフでは、中心に近いほど音圧レベルが低いことを表し、外側に近いほど音圧レベルが高いことを表している。
図13Aから図15に、本実施形態の音響信号出力装置10の周囲で観測された音響信号の周波数特性を表すグラフを示す。これらのグラフの横軸は周波数[Hz]を表し、縦軸は音圧レベル[dB]を表す。各線は、音響信号出力装置10に対する各方向[deg]および各相対位置[mm]での音圧レベル[dB]を表す。これらのグラフの凡例における「aaa deg_bbb mm_cl」は、音響信号出力装置10に対する方向がaaa[deg]であり、相対位置がbbb[mm]の位置で観測された音圧レベル[dB]を表している。
このように本実施形態の音響信号出力装置10では、広い周波数帯域において、D1方向側の特定の領域で十分な音圧を確保しつつ、それ以外の位置への音漏れを十分に抑制できる。特に、反射器13の指向性によって、1000Hzを超えるような高域でも、D1方向側の特定の領域で十分な音圧を確保しつつ、それ以外の位置への音漏れを十分に抑制できている。このように、本実施形態では、高域を含む広い周波数帯域において、周囲への音漏れを抑制できる。
[第1実施形態の変形例1]
以降、これまでに説明した事項との相違点を中心に説明し、既に説明した事項については説明を簡略化する。前述のように、筐体16の壁部161の領域AR1に単数の音孔161aが設けられていてもよいし、複数個の音孔161aが設けられていてもよいし、反射器13の底部131a側に、音孔161aとつながっている、単数の音孔131aaが設けられていてもよいし、複数の音孔131aaが設けられていてもよい。また、反射器13が筐体16の中央(中央位置)からずれた偏心位置(軸線A1からずれた軸線A1と平行な軸線A12上の位置)(以下、単に「偏心位置」という)に偏っていてもよい。例えば、図16に例示するように、複数個の音孔161aおよび音孔131aaの中心が軸線A1上に配置され、反射器13が軸線A12上に偏っていてもよい。あるいは、図17に例示するように、1個の音孔161aおよび音孔131aaが軸線A1上に配置され、反射器13が軸線A12上に偏っていてもよい。言い換えると、反射器13が、筐体16、ならびに1個の音孔161aおよび音孔131aaに対して偏って配置されていてもよい。
以降、これまでに説明した事項との相違点を中心に説明し、既に説明した事項については説明を簡略化する。前述のように、筐体16の壁部161の領域AR1に単数の音孔161aが設けられていてもよいし、複数個の音孔161aが設けられていてもよいし、反射器13の底部131a側に、音孔161aとつながっている、単数の音孔131aaが設けられていてもよいし、複数の音孔131aaが設けられていてもよい。また、反射器13が筐体16の中央(中央位置)からずれた偏心位置(軸線A1からずれた軸線A1と平行な軸線A12上の位置)(以下、単に「偏心位置」という)に偏っていてもよい。例えば、図16に例示するように、複数個の音孔161aおよび音孔131aaの中心が軸線A1上に配置され、反射器13が軸線A12上に偏っていてもよい。あるいは、図17に例示するように、1個の音孔161aおよび音孔131aaが軸線A1上に配置され、反射器13が軸線A12上に偏っていてもよい。言い換えると、反射器13が、筐体16、ならびに1個の音孔161aおよび音孔131aaに対して偏って配置されていてもよい。
反射器13が、筐体16、ならびに1個の音孔161aおよび音孔131aaに対して偏って配置されている場合、それに応じて音孔163aの分布や開口面積が偏っていてもよい。図16の例では、軸線A12から遠い単位円弧領域C1-3,C1-4に沿って設けられている音孔163aの個数が、それよりも軸線A12に近い単位円弧領域C1-1,C1-2に沿って設けられている音孔163aの個数よりも少ない。図17の例では、軸線A12から遠い単位円弧領域C1-3,C1-4に沿って設けられている音孔163aの各開口面積が、それよりも軸線A12に近い単位円弧領域C1-1,C1-2に沿って設けられている音孔163aの各開口面積よりも小さい。すなわち、円周C1が複数の単位円弧領域に等分された場合に、単位円弧領域の何れかである第1円弧領域(例えば、C1-3やC1-4)に沿って設けられている音孔163a(第2音孔)の開口面積の総和は、第1円弧領域よりも軸線A12に近い単位円弧領域の何れかである第2円弧領域(例えば、C1-1やC-2)に沿って設けられている音孔163aの開口面積の総和よりも小さい。反射器13が偏心位置に偏って配置されている場合、反射器13の開放端130から外部に放出される音響信号AC3の分布も偏心位置に偏っている。ここで、音孔163aの分布や開口面積も偏心位置に偏らせることで、音孔163aから外部に放出される音響信号AC4の分布も偏心位置に偏らせることができる。これにより、放出された音響信号AC4よって音響信号AC3の音漏れ成分を十分に相殺することができる。
[第1実施形態の変形例2]
図18から図21に例示するように、第1実施形態またはその変形例1において、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)が、筐体16(第2筐体)と異なる筐体12(第1筐体)の内部に収容されており、このようにドライバーユニット11を内部に収容している筐体12が反射器13の内側に配置されていてもよい。
図18から図21に例示するように、第1実施形態またはその変形例1において、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)が、筐体16(第2筐体)と異なる筐体12(第1筐体)の内部に収容されており、このようにドライバーユニット11を内部に収容している筐体12が反射器13の内側に配置されていてもよい。
<筐体12>
筐体12は、外側に壁部を持つ中空の部材であり、壁部に音孔121a,123aが設けられており、内部にドライバーユニット11を収納している。例えば、ドライバーユニット11は、筐体12内部のD1方向側の端部に固定されている。筐体12の形状にも限定はないが、例えば、筐体12の形状が、軸線A1を中心とした回転対称(線対称)または略回転対称であることが望ましい。これにより、筐体12から放出される音響信号のエネルギーの方向ごとのばらつきが小さくなるように音孔123aを設けることが容易となる。例えば、筐体12は、ドライバーユニット11の一方側(D1方向側)に配置された壁部121である第1端面と、ドライバーユニット11の他方側(D2方向側)に配置された壁部122である第2端面と、第1端面と第2端面とで挟まれた空間を、第1端面と第2端面とを通る軸線A1を中心に取り囲む壁部123である側面とを有する。ここでは、説明の簡略化のため、筐体12が両端面を持つ略円筒形状である例を示す。しかし、これらは一例であって本発明を限定するものではない。例えば、筐体12が、端部に壁部を持つ略ドーム型形状であってもよいし、中空の略立方体形状であってもよい、その他の立体形状であってもよい。また、筐体12を構成する材質にも限定はない。筐体12が合成樹脂や金属などの剛体によって構成されていてもよいし、ゴムなどの弾性体によって構成されていてもよい。
筐体12は、外側に壁部を持つ中空の部材であり、壁部に音孔121a,123aが設けられており、内部にドライバーユニット11を収納している。例えば、ドライバーユニット11は、筐体12内部のD1方向側の端部に固定されている。筐体12の形状にも限定はないが、例えば、筐体12の形状が、軸線A1を中心とした回転対称(線対称)または略回転対称であることが望ましい。これにより、筐体12から放出される音響信号のエネルギーの方向ごとのばらつきが小さくなるように音孔123aを設けることが容易となる。例えば、筐体12は、ドライバーユニット11の一方側(D1方向側)に配置された壁部121である第1端面と、ドライバーユニット11の他方側(D2方向側)に配置された壁部122である第2端面と、第1端面と第2端面とで挟まれた空間を、第1端面と第2端面とを通る軸線A1を中心に取り囲む壁部123である側面とを有する。ここでは、説明の簡略化のため、筐体12が両端面を持つ略円筒形状である例を示す。しかし、これらは一例であって本発明を限定するものではない。例えば、筐体12が、端部に壁部を持つ略ドーム型形状であってもよいし、中空の略立方体形状であってもよい、その他の立体形状であってもよい。また、筐体12を構成する材質にも限定はない。筐体12が合成樹脂や金属などの剛体によって構成されていてもよいし、ゴムなどの弾性体によって構成されていてもよい。
<音孔121a,123a>
上述のように、筐体12の壁部には、ドライバーユニット11から放出された音響信号AC1(第1音響信号)を外部(反射器13の内側)に導出する音孔121a(第1音孔)と、ドライバーユニット11から放出された音響信号AC2(第2音響信号)を外部(反射器13の内側)に導出する音孔123a(第2音孔)とが設けられている。音孔121aおよび音孔123aは、例えば、筐体12の壁部を貫通する貫通孔であるが、これは本発明を限定するものではない。音響信号AC1および音響信号AC2をそれぞれ外部(反射器13の内側)に導出できるのであれば、音孔121aおよび音孔123aが貫通孔でなくてもよい。
上述のように、筐体12の壁部には、ドライバーユニット11から放出された音響信号AC1(第1音響信号)を外部(反射器13の内側)に導出する音孔121a(第1音孔)と、ドライバーユニット11から放出された音響信号AC2(第2音響信号)を外部(反射器13の内側)に導出する音孔123a(第2音孔)とが設けられている。音孔121aおよび音孔123aは、例えば、筐体12の壁部を貫通する貫通孔であるが、これは本発明を限定するものではない。音響信号AC1および音響信号AC2をそれぞれ外部(反射器13の内側)に導出できるのであれば、音孔121aおよび音孔123aが貫通孔でなくてもよい。
音孔121a,123aの配置構成を例示する。
ここで例示する音孔121a(第1音孔)は、ドライバーユニット11の一方側(音響信号AC1が放出される側であるD1方向側)に配置された壁部121の領域AR1(第1領域)に設けられている(図18,図19,図20A,図20B,図21)。すなわち、音孔121aは軸線A1に沿ったD1方向(第1方向)を向いて開口している。また、ここで例示する音孔123a(第2音孔)は、筐体12の壁部121の領域AR1’とドライバーユニット11のD2方向側(音響信号AC2が放出される側である他方側)に配置された壁部122の領域AR2’との間の領域AR’に接する壁部123の領域AR3’に設けられている。すなわち、筐体12の中央を基準とし、D1方向(第1方向)とD1方向の逆方向との間の方向をD12’方向(第2方向)とすると(図21B)、音孔121a(第1音孔)は、筐体12のD1方向側(第1方向側)に設けられており、音孔123a(第2音孔)は、筐体12のD12’方向側(第2方向側)に設けられている。例えば、筐体12が、ドライバーユニット11の一方側(D1方向側)に配置された壁部121と、ドライバーユニット11の他方側(D2方向側)に配置された壁部122と、壁部121と壁部122とで挟まれた空間を、壁部121と壁部122とを通る音響信号AC1の放出方向(D1方向)に沿った軸線A1を中心に取り囲む壁部123(側面)とを有する場合(図18)、音孔121a(第1音孔)は壁部121に設けられており、音孔123a(第2音孔)は壁部123(側面)に設けられている。
ここで例示する音孔121a(第1音孔)は、ドライバーユニット11の一方側(音響信号AC1が放出される側であるD1方向側)に配置された壁部121の領域AR1(第1領域)に設けられている(図18,図19,図20A,図20B,図21)。すなわち、音孔121aは軸線A1に沿ったD1方向(第1方向)を向いて開口している。また、ここで例示する音孔123a(第2音孔)は、筐体12の壁部121の領域AR1’とドライバーユニット11のD2方向側(音響信号AC2が放出される側である他方側)に配置された壁部122の領域AR2’との間の領域AR’に接する壁部123の領域AR3’に設けられている。すなわち、筐体12の中央を基準とし、D1方向(第1方向)とD1方向の逆方向との間の方向をD12’方向(第2方向)とすると(図21B)、音孔121a(第1音孔)は、筐体12のD1方向側(第1方向側)に設けられており、音孔123a(第2音孔)は、筐体12のD12’方向側(第2方向側)に設けられている。例えば、筐体12が、ドライバーユニット11の一方側(D1方向側)に配置された壁部121と、ドライバーユニット11の他方側(D2方向側)に配置された壁部122と、壁部121と壁部122とで挟まれた空間を、壁部121と壁部122とを通る音響信号AC1の放出方向(D1方向)に沿った軸線A1を中心に取り囲む壁部123(側面)とを有する場合(図18)、音孔121a(第1音孔)は壁部121に設けられており、音孔123a(第2音孔)は壁部123(側面)に設けられている。
図18A等に例示するように、ここで例示する音孔121aは、音響信号AC1の放出方向(D1方向)に沿った軸線A1上またはその近傍に配置されている。すなわち、この例の音孔121aは、筐体12の壁部121の領域AR1の中央位置に設けられている。この例では、説明の簡略化のため、音孔121aの開放端の縁部の形状が円である(開放端が円形である)例を示す。しかし、これは本発明を限定しない。例えば、音孔121aの開放端の縁部の形状が楕円、四角形、三角形などその他の形状であってもよい。また、音孔121aの開放端が網目状になっていてもよい。言い換えると、音孔121aの開放端が複数の孔によって構成されていてもよい。またこの例では、説明の簡略化のため、筐体12の壁部121の領域AR1(第1領域)に1個の音孔121aが設けられている例を示す。しかし、これは本発明を限定しない。例えば、筐体12の壁部121の領域AR1(第1領域)に2個以上の音孔121aが設けられていてもよい。
音孔123a(第2音孔)は、音響信号AC1(第1音響信号)の放出方向に沿った軸線A1を中心とした円周(円)C1に沿って複数設けられていることが望ましい。ここでは、説明の簡略化のため、複数の音孔123aが円周C1上に設けられている例を示す。しかし、複数の音孔123aは円周C1に沿って設けられていればよく、必ずしも、すべての音孔123aが厳密に円周C1上に配置されていなくてもよい。
また好ましくは、円周C1が複数の単位円弧領域に等分された場合に、単位円弧領域の何れかである第1円弧領域に沿って設けられている音孔123a(第2音孔)の開口面積の総和は、第1円弧領域を除く単位円弧領域の何れかである第2円弧領域に沿って設けられている音孔123a(第2音孔)の開口面積の総和と同一または略同一である。
より好ましくは、複数の音孔123aは、同一形状、同一サイズ、同一間隔で円周C1に沿って設けられていることが望ましい。複数の音孔123aが、同一形状、同一サイズ、同一間隔で円周C1に沿って設けられている場合、音響信号AC2によって音響信号AC1の音漏れ成分をより適切に相殺できる。しかし、これは本発明を限定するものではない。
ここでは、説明の簡略化のため、音孔123aの開放端の縁部の形状が四角形である場合(開放端が方形である場合)を例示するが、これは本発明を限定しない。例えば、音孔123aの開放端の縁部の形状が円、楕円、三角形などその他の形状であってもよい。また、音孔123aの開放端が網目状になっていてもよい。言い換えると、音孔123aの開放端が複数の孔によって構成されていてもよい。また、音孔123aの個数にも限定はなく、筐体12の壁部123の領域AR3に単数の音孔123aが設けられていてもよいし、複数の音孔123aが設けられていてもよい。
筐体12は、支持部14を介して反射器13の内壁面131に固定されている。本実施形態では、反射器13の内側に配置された筐体12の音孔121a側が反射器13の開放端130側(D1方向側)に向けられ、その他方側の壁部122が反射器13の底部131a側(D2方向側)に向けられている。好ましくは、少なくとも一部の筐体12の音孔123aが、反射器13の音孔131bに対向する位置に設けられていることが望ましい。
[第1実施形態の変形例3]
図22Aおよび図22Bに例示するように、第1実施形態およびその変形例1,2において、筐体16およびドライバーユニット15(第2ドライバーユニット)が省略されていてもよい。この際、音孔131aaが省略されてもよい。
図22Aおよび図22Bに例示するように、第1実施形態およびその変形例1,2において、筐体16およびドライバーユニット15(第2ドライバーユニット)が省略されていてもよい。この際、音孔131aaが省略されてもよい。
[第2実施形態]
第1実施形態およびその変形例において、音孔131bに代え、または、音孔131bに加えて、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する切り欠き部(スリット部)231bが設けられていてもよい。前述したように、反射器13の開放端130からは音響信号AC1および音響信号AC2が放出される。ここで、音響信号AC2は音響信号AC1の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である。そのため、利用者が存在する位置P21以外のD1方向側の特定の位置P22において、音響信号AC1の一部が音響信号AC2の一部と相殺し合い、これによって位置P22での音響信号AC1の音漏れが抑制される。しかし、音響信号AC1および音響信号AC2の高域成分では、それらが互いに相殺されにくく、位置P22において、逆に音響信号AC2が音響信号AC1を強調してしまい、音漏れを助長してしまうことがある。これに対し、反射器13の開放端130側の一部に切り欠き部231bを設けることにより、位置P22での音漏れを抑制することができる。位置P22での音響信号AC2の音圧のレベルは、切り欠き部231bの大きさを大きくすることで低下させることができる。そのため、反射器13の開放端130方向の特定の位置P22での音響信号AC2(第2音響信号)の音圧が所定レベル以下となるように切り欠き部231bの大きさを設計すればよい。例えば、位置P22での音響信号AC2(第2音響信号)の所定の周波数以上の音圧が所定レベル以下となるように切り欠き部231bの大きさを設計すればよい。以下に切り欠き部231bを例示する。
第1実施形態およびその変形例において、音孔131bに代え、または、音孔131bに加えて、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する切り欠き部(スリット部)231bが設けられていてもよい。前述したように、反射器13の開放端130からは音響信号AC1および音響信号AC2が放出される。ここで、音響信号AC2は音響信号AC1の逆位相信号または逆位相信号の近似信号である。そのため、利用者が存在する位置P21以外のD1方向側の特定の位置P22において、音響信号AC1の一部が音響信号AC2の一部と相殺し合い、これによって位置P22での音響信号AC1の音漏れが抑制される。しかし、音響信号AC1および音響信号AC2の高域成分では、それらが互いに相殺されにくく、位置P22において、逆に音響信号AC2が音響信号AC1を強調してしまい、音漏れを助長してしまうことがある。これに対し、反射器13の開放端130側の一部に切り欠き部231bを設けることにより、位置P22での音漏れを抑制することができる。位置P22での音響信号AC2の音圧のレベルは、切り欠き部231bの大きさを大きくすることで低下させることができる。そのため、反射器13の開放端130方向の特定の位置P22での音響信号AC2(第2音響信号)の音圧が所定レベル以下となるように切り欠き部231bの大きさを設計すればよい。例えば、位置P22での音響信号AC2(第2音響信号)の所定の周波数以上の音圧が所定レベル以下となるように切り欠き部231bの大きさを設計すればよい。以下に切り欠き部231bを例示する。
<切り欠き部231bの例1(切り欠き部231b-SW)>
図23および図24に例示する音響信号出力装置20は、音孔131bに代え、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する横長の切り欠き部231b-SWが設けられたものである。すなわち、この例の切り欠き部231b-SWの形状は、D1‐D2方向よりも、それに直交するD4方向に長い。
図23および図24に例示する音響信号出力装置20は、音孔131bに代え、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する横長の切り欠き部231b-SWが設けられたものである。すなわち、この例の切り欠き部231b-SWの形状は、D1‐D2方向よりも、それに直交するD4方向に長い。
<切り欠き部231bの例2(切り欠き部231b-LW)>
図25に例示する音響信号出力装置20は、音孔131bに代え、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する縦横に大きな切り欠き部231b-LWが設けられたものである。すなわち、この例の切り欠き部231b-LWのD1‐D2方向の長さは、図23の切り欠き部231b-SWのD1‐D2方向の長さと同じであるが、切り欠き部231b-LWのD4方向の長さは、切り欠き部231b-SWのD4方向の長さよりも長い。
図25に例示する音響信号出力装置20は、音孔131bに代え、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する縦横に大きな切り欠き部231b-LWが設けられたものである。すなわち、この例の切り欠き部231b-LWのD1‐D2方向の長さは、図23の切り欠き部231b-SWのD1‐D2方向の長さと同じであるが、切り欠き部231b-LWのD4方向の長さは、切り欠き部231b-SWのD4方向の長さよりも長い。
<切り欠き部231bの例3(切り欠き部231b-LN)>
図26に例示する音響信号出力装置20は、音孔131bに代え、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する縦長の切り欠き部231b-LNが設けられたものである。すなわち、この例の切り欠き部231b-LNの形状のD1‐D2方向の長さは、図25の切り欠き部231b-LWのD1‐D2方向の長さと同じであるが、切り欠き部231b-LNのD4方向の長さは、切り欠き部231b-LWのD4方向の長さよりも短い。
図26に例示する音響信号出力装置20は、音孔131bに代え、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する縦長の切り欠き部231b-LNが設けられたものである。すなわち、この例の切り欠き部231b-LNの形状のD1‐D2方向の長さは、図25の切り欠き部231b-LWのD1‐D2方向の長さと同じであるが、切り欠き部231b-LNのD4方向の長さは、切り欠き部231b-LWのD4方向の長さよりも短い。
<実験結果>
図27および図28に実験結果を示す。縦軸は音圧レベル[dB]を表し、横軸は周波数[Hz]を表す。凡例の「L25-aaaaa_bbb mm. open SPL c°」は、音響信号出力装置20のD3方向側(切り欠き部231b側)の外方(図24)で観測された音圧を表している。一方、「L25-aaaaa_bbb mm. close SPL c°」は、音響信号出力装置20のD4方向側(切り欠き部231bが設けられていない側)の外方で観測された音圧を表している。「L25-aaaaa」が「L25-61065」である線は切り欠き部231b-SWが設けられた音響信号出力装置20の測定結果を表している(図24)。「L25-aaaaa」が「L25-61063」である線は切り欠き部231b-LWが設けられた音響信号出力装置20の測定結果を表している(図25)。「L25-aaaaa」が「L25-61064」である線は切り欠き部231b-LNが設けられた音響信号出力装置20の測定結果を表している(図26)。「bbb mm」は、音響信号出力装置20から測定位置までの距離を表している。「c°」は、音響信号出力装置20に対する測定位置の方向を表している。「c°」が0°とは、音響信号出力装置20に対する測定位置の方向がD1方向であることを表している。「c°」が90°とは、音響信号出力装置20に対する測定位置の方向がD1‐D2方向に直交する方向であることを表している。「c°」が180°とは、音響信号出力装置20に対する測定位置の方向がD2方向であることを表している。
図27および図28に実験結果を示す。縦軸は音圧レベル[dB]を表し、横軸は周波数[Hz]を表す。凡例の「L25-aaaaa_bbb mm. open SPL c°」は、音響信号出力装置20のD3方向側(切り欠き部231b側)の外方(図24)で観測された音圧を表している。一方、「L25-aaaaa_bbb mm. close SPL c°」は、音響信号出力装置20のD4方向側(切り欠き部231bが設けられていない側)の外方で観測された音圧を表している。「L25-aaaaa」が「L25-61065」である線は切り欠き部231b-SWが設けられた音響信号出力装置20の測定結果を表している(図24)。「L25-aaaaa」が「L25-61063」である線は切り欠き部231b-LWが設けられた音響信号出力装置20の測定結果を表している(図25)。「L25-aaaaa」が「L25-61064」である線は切り欠き部231b-LNが設けられた音響信号出力装置20の測定結果を表している(図26)。「bbb mm」は、音響信号出力装置20から測定位置までの距離を表している。「c°」は、音響信号出力装置20に対する測定位置の方向を表している。「c°」が0°とは、音響信号出力装置20に対する測定位置の方向がD1方向であることを表している。「c°」が90°とは、音響信号出力装置20に対する測定位置の方向がD1‐D2方向に直交する方向であることを表している。「c°」が180°とは、音響信号出力装置20に対する測定位置の方向がD2方向であることを表している。
これらに示すように、切り欠き部231bの大きさや形状によって、音漏れを調整できることが分かる。
なお、前述した音孔131bに加えて、反射器13の開放端130側の一部に、反射器13の内側を外側に開放する縦長の切り欠き部231b-LNが設けられてもよい。
[第3実施形態]
第1実施形態、その変形例1,2、および第2実施形態において、反射器13の一部分をドライバーユニット(第2ドライバーユニット)の振動板として流用してもよい。これにより、全体としてサイズを小型化できる。以下に具体例を示す。
第1実施形態、その変形例1,2、および第2実施形態において、反射器13の一部分をドライバーユニット(第2ドライバーユニット)の振動板として流用してもよい。これにより、全体としてサイズを小型化できる。以下に具体例を示す。
図29に例示する音響信号出力装置30は、内側に回転放物面または回転放物面に近似した面を持つ凹型の反射器13と、再生装置から出力された出力信号を音響信号に変換して出力するドライバーユニット11,35(スピーカードライバーユニット、ドライバー)と、ドライバーユニット35を内部に収容している筐体36と、反射器13の内側にドライバーユニット11を配置するための支持部14とを有する。ただし、反射器13は筐体36のD1方向の壁部361側に配置されており、反射器13の底部131a(一部分)は、ドライバーユニット35の振動板353としても機能する。すなわち、ドライバーユニット35は、反射器13の底部131aである振動板353が振動することによってD1方向側(一方)の面353aから音響信号AC3(第3音響信号)をD1方向側(一方側)に放出し、この振動によって他方の面353bから音響信号AC4(第4音響信号)をD2方向側(他方側)に放出する。これにより、音響信号出力装置30のD1-D2方向のサイズを小型化できる。好ましくは、反射器13の内壁面131の少なくとも一部は、回転放物面または回転放物面に近似した面であり、この回転放物面が、軸線A1(特定の軸)周りに放物線を回転させた形状を持ち、振動板353が、軸線A1または軸線A1の近傍に配置されている反射器13の底部131a部分であることの望ましい。これにより、反射器13の開放端130から放出される音響信号AC3の音圧が軸線A1に対して軸対称または略軸対称になる。また、単数または複数の音孔131b(反射器音孔)は、反射器13の振動板353を除く位置に設けられていることが望ましい。これにより、振動板353から高い音圧の音響信号AC3,AC4を放出できる。
なお、図29ではドライバーユニット11が筐体12に収容されていない例を示した。しかし、ドライバーユニット11(第1ドライバーユニット)が、筐体36(第2筐体)と異なる筐体12(第1筐体)の内部に収容されており、このようにドライバーユニット11を内部に収容している筐体12が反射器13の内側に配置されていてもよい(第1実施形態の変形例2参照)。
[その他の変形例]
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の第1,2実施形態やその変形例では、反射器13の底部131a側が筐体16の壁部161に固定される例を示したが、反射器13の底部131a側が筐体16の壁部161と一体であってもよい。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の第1,2実施形態やその変形例では、反射器13の底部131a側が筐体16の壁部161に固定される例を示したが、反射器13の底部131a側が筐体16の壁部161と一体であってもよい。
また、ドライバーユニット11は、反射器13の回転放物面の焦点または焦点の近傍に配置されることの望ましいが、ドライバーユニット11がその他の位置に配置されていてもよい。例えば、ドライバーユニット11が反射器13の底部131a側に取り付けられていてもよい。
また、反射器13がホーン形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。
上述した実施形態およびそれらの変形例において、図9Aに例示した信号分離装置101からハイパスフィルタ101aが省略されてもよい。ドライバーユニット11から放出される音響信号AC1,AC2は、中低域側の帯域では互いの干渉によって相殺されやすいため、観測点での音響信号AC1と音響信号AC2とによる中低域側の音圧レベルは低下する。一方、高域側では音響信号AC1,AC2が十分に相殺し合わないため、観測点での音響信号AC1と音響信号AC2とによる高域側の音圧レベルは高い。この特徴はハイパスフィルタと等価な役割を果たす。そのため、信号分離装置101からハイパスフィルタ101aが省略されたとしても、観測点で観測される音響信号AC1と音響信号AC2とによる音圧レベルは、中低域側で抑圧され、高帯域側ではさほど抑圧されない(図30B)。この効果は、前述のようにドライバーユニット11が音孔121a,123aの設けられた筐体12の内部に収納されている場合(例えば、第1実施形態の変形例2)に、特に顕著に表れる。そのため、特に、ドライバーユニット11が音孔121a,123aが設けられた筐体12の内部に収納されている場合、ハイパスフィルタ101aを省略しても特性上への影響は小さい。
このような構成の場合、再生装置100から出力された出力信号は信号分離装置101に入力され、信号分離装置101は入力された出力信号を二つに分岐する。分岐された出力信号は、それぞれ、ドライバーユニット11とローパスフィルタ101bとに入力される。ドライバーユニット11は、入力された出力信号に基づいてD1方向側へ音響信号AC1を放出し、D2方向側へ音響信号AC2を放出する。ローパスフィルタ101bは、入力された出力信号の高域側を減衰させて低周波数帯域信号を得て出力する。低周波数帯域信号は、音響信号出力装置10から30のドライバーユニット15または35の何れかに入力され、ドライバーユニット15または35は、D1方向側へ音響信号AC3を放出し、D2方向側へ音響信号AC4を放出する。
10,20,30 音響信号出力装置
11,15,35 ドライバーユニット
12,16,36 筐体
13 反射器
113,153,353 振動板
130 開放端
231b 切り欠き部
101a ハイパスフィルタ
101b ローパスフィルタ
131a 底部
131b,161a,163a 音孔
11,15,35 ドライバーユニット
12,16,36 筐体
13 反射器
113,153,353 振動板
130 開放端
231b 切り欠き部
101a ハイパスフィルタ
101b ローパスフィルタ
131a 底部
131b,161a,163a 音孔
Claims (9)
- 音響信号出力装置であって、
内側に回転放物面または前記回転放物面に近似した面を持つ凹型の反射器と、
前記反射器の内側に配置されている第1ドライバーユニットと、
を有し、
前記第1ドライバーユニットから一方側に放出される音響信号を第1音響信号とし、前記第1ドライバーユニットから他方側に放出される音響信号を第2音響信号とし、
前記第1ドライバーユニットの一方側から前記第1音響信号が放出され、前記第1ドライバーユニットの他方側から前記第2音響信号が放出された場合における、前記第1音響信号が到達する予め定めた第1地点を基準とした前記第1地点よりも前記音響信号出力装置から遠い第2地点での前記第1音響信号の減衰率が、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰率よりも小さい予め定めた値
以下となるように設計されている、または、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での前記第1音響信号の減衰量が、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰量よりも大きい予め定めた値
以上となるように設計されている、
音響信号出力装置。 - 請求項1の音響信号出力装置であって、
前記回転放物面の焦点または前記焦点の近傍に前記第1ドライバーユニットが配置されている、音響信号出力装置。 - 請求項1の音響信号出力装置であって、
前記回転放物面は、特定の軸周りに放物線を回転させた形状を持ち、
前記第1ドライバーユニットは、前記第1ドライバーユニットの一方側に前記軸に沿って前記第1音響信号を放出し、前記第1ドライバーユニットの他方側に前記軸に沿って前記第2音響信号を放出し、
前記反射器には、単数または複数の反射器音孔が設けられている、
音響信号出力装置。 - 請求項3の音響信号出力装置であって、
前記反射器音孔は、前記第1ドライバーユニットの他方側または前記第1ドライバーユニットの他方側の近傍に配置されている、
音響信号出力装置。 - 請求項1から4の何れかの音響信号出力装置であって、
第2ドライバーユニットと、
前記第2ドライバーユニットを内部に収容している第2筐体と、をさらに有し、
前記第2筐体は、前記反射器の外側に配置されており、
前記第2ドライバーユニットから一方側に放出される音響信号を第3音響信号とし、前記第2ドライバーユニットから他方側に放出される音響信号を第4音響信号とし、
前記第2筐体の壁部には、前記第3音響信号を前記反射器の内側に導出する単数または複数の第3音孔と、前記第4音響信号を前記反射器の外側に導出する単数または複数の第4音孔とが設けられており、
前記第1ドライバーユニットの一方側から前記第1音響信号が放出され、前記第1ドライバーユニットの他方側から前記第2音響信号が放出され、前記第2ドライバーユニットの一方側から前記第3音響信号が放出され、前記第2ドライバーユニットの他方側から前記第4音響信号が放出された場合における、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での前記第1音響信号および前記第3音響信号の減衰率が、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰率よりも小さい予め定めた値
以下となるように設計されている、または、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での前記第1音響信号および前記第3音響信号の減衰量が、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰量よりも大きい予め定めた値
以上となるように設計されている、
音響信号出力装置。 - 請求項5の音響信号出力装置であって、
再生音響信号の周波数帯域が高周波数帯域と低周波数帯域とに分けられており、
前記第1ドライバーユニットは、前記再生音響信号のうち前記高周波数帯域側の音響信号を放出し、
前記第2ドライバーユニットは、前記再生音響信号のうち前記低周波数帯域側の音響信号を放出する、音響信号出力装置。 - 請求項3または4の音響信号出力装置であって、
第2ドライバーユニットと、
前記第2ドライバーユニットを内部に収容している第2筐体と、をさらに有し、
前記第2筐体は、前記反射器の外側に配置されており、
前記回転放物面は、特定の軸周りに放物線を回転させた形状を持ち、
前記第2ドライバーユニットから一方側に前記軸に沿って放出される音響信号を第3音響信号とし、前記第2ドライバーユニットから他方側に前記軸に沿って放出される音響信号を第4音響信号とし、
前記第1ドライバーユニットは、前記第1ドライバーユニットの一方側に前記軸に沿って前記第1音響信号を放出し、前記第1ドライバーユニットの他方側に前記軸に沿って前記第2音響信号を放出し、
前記第2筐体の壁部には、前記第3音響信号を前記反射器の内側に導出する単数または複数の第3音孔と、前記第4音響信号を前記反射器の外側に導出する単数または複数の第4音孔とが設けられており、
前記第3音孔は、前記反射器音孔の少なくとも一部につながっており、
前記第3音孔につながった前記反射器音孔または前記第3音孔につながった複数の前記反射器音孔の中央が、前記軸または前記軸の近傍に配置されており、
前記第1ドライバーユニットが、前記軸または前記軸の近傍に配置されており、
前記第1ドライバーユニットの一方側から前記第1音響信号が放出され、前記第1ドライバーユニットの他方側から前記第2音響信号が放出され、前記第2ドライバーユニットの一方側から前記第3音響信号が放出され、前記第2ドライバーユニットの他方側から前記第4音響信号が放出された場合における、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での前記第1音響信号および前記第3音響信号の減衰率が、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰率よりも小さい予め定めた値
以下となるように設計されている、または、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での前記第1音響信号および前記第3音響信号の減衰量が、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰量よりも大きい予め定めた値
以上となるように設計されている、
音響信号出力装置。 - 請求項1から4の何れかの音響信号出力装置であって、
前記第1ドライバーユニットを内部に収容している第1筐体と、
第2ドライバーユニットと、
前記第2ドライバーユニットを内部に収容している第2筐体と、をさらに有し、
前記第1筐体は、前記反射器の内側に配置されており、
前記第2筐体は、前記反射器の外側に配置されており、
前記第2ドライバーユニットから一方側に放出される音響信号を第3音響信号とし、前記第2ドライバーユニットから他方側に放出される音響信号を第4音響信号とし、
前記第1筐体の壁部には、前記第1音響信号を前記反射器の内側に導出する単数または複数の第1音孔と、前記第2音響信号を前記反射器の内側に導出する単数または複数の第4音孔とが設けられており、
前記第2筐体の壁部には、前記第3音響信号を前記反射器の内側に導出する単数または複数の第3音孔と、前記第4音響信号を前記反射器の外側に導出する単数または複数の第4音孔とが設けられており、
前記第1ドライバーユニットの一方側から前記第1音響信号が放出され、前記第1ドライバーユニットの他方側から前記第2音響信号が放出され、前記第2ドライバーユニットの一方側から前記第3音響信号が放出され、前記第2ドライバーユニットの他方側から前記第4音響信号が放出された場合における、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での前記第1音響信号および前記第3音響信号の減衰率が、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰率よりも小さい予め定めた値
以下となるように設計されている、または、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での前記第1音響信号および前記第3音響信号の減衰量が、
前記第1地点を基準とした前記第2地点での音響信号の空気伝搬による減衰量よりも大きい予め定めた値
以上となるように設計されている、
音響信号出力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/041805 WO2024100816A1 (ja) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 音響信号出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/041805 WO2024100816A1 (ja) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 音響信号出力装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2024100816A1 true WO2024100816A1 (ja) | 2024-05-16 |
Family
ID=91032071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/041805 WO2024100816A1 (ja) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 音響信号出力装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2024100816A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008211642A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Kyushu Institute Of Technology | ヘッドホン装置 |
JP2022531254A (ja) * | 2019-04-30 | 2022-07-06 | シェンツェン・ショックス・カンパニー・リミテッド | 音響出力装置 |
JP2022546523A (ja) * | 2019-09-02 | 2022-11-04 | ボーズ・コーポレーション | 開放型オーディオデバイス |
-
2022
- 2022-11-10 WO PCT/JP2022/041805 patent/WO2024100816A1/ja unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008211642A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Kyushu Institute Of Technology | ヘッドホン装置 |
JP2022531254A (ja) * | 2019-04-30 | 2022-07-06 | シェンツェン・ショックス・カンパニー・リミテッド | 音響出力装置 |
JP2022546523A (ja) * | 2019-09-02 | 2022-11-04 | ボーズ・コーポレーション | 開放型オーディオデバイス |
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