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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-05
(45)【発行日】2024-11-13
(54)【発明の名称】スピーカユニットペア
(51)【国際特許分類】
H04R 3/00 20060101AFI20241106BHJP
H04R 1/02 20060101ALI20241106BHJP
H04R 1/00 20060101ALI20241106BHJP
H04R 5/02 20060101ALI20241106BHJP
H04R 1/40 20060101ALI20241106BHJP
G10K 11/178 20060101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
H04R3/00 310
H04R1/02 102Z
H04R1/02 103E
H04R1/00 318D
H04R5/02 G
H04R1/40 310
G10K11/178
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022560586
(86)(22)【出願日】2020-11-06
(86)【国際出願番号】 JP2020041471
(87)【国際公開番号】W WO2022097255
(87)【国際公開日】2022-05-12
【審査請求日】2023-03-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100121706
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128705
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 幸雄
(74)【代理人】
【識別番号】100147773
【弁理士】
【氏名又は名称】義村 宗洋
(72)【発明者】
【氏名】福井 勝宏
(72)【発明者】
【氏名】小林 和則
(72)【発明者】
【氏名】鎌土 記良
【審査官】堀 洋介
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１０／１１３３２８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－２１８２４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０２６８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１２４１２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０２３１０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３４５４７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／２２０７３５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｒ ３／００－ ３／１４
Ｈ０４Ｒ １／００－ １／１０
Ｇ１０Ｋ １１／１７８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スピーカユニットペア近傍の領域ではユーザが聴取可能であり、スピーカユニットペア近傍の領域以外では聴取可能でないように音響信号を放音するスピーカユニットペアであって、前記スピーカユニットペアは、
前記音響信号を放音する第１のスピーカと、
前記音響信号を前記第１のスピーカとは逆相で放音する第２のスピーカとを有し、
前記第1のスピーカと、前記第２のスピーカは前記ユーザの方向に向けて配置され、
前記第１のスピーカは、前記ユーザの方向と反対方向に放音される音が前記ユーザの方向に回り込むよう構成され、
前記第２のスピーカは、前記ユーザの方向と反対方向に放音される音が前記ユーザの方向に回り込むよう構成された
スピーカユニットペア。
【請求項2】
請求項１に記載のスピーカユニットペアであって、前記第１のスピーカおよび前記第２のスピーカは、デジタルサイネージのディスプレイが設置された壁面の少なくとも１つに配置される、
スピーカユニットペア。
【請求項3】
請求項１に記載のスピーカユニットペアであって、前記第１のスピーカおよび前記第２のスピーカは、人間が手で保持可能な端末に配置される、
スピーカユニットペア。
【請求項4】
請求項１に記載のスピーカユニットペアであって、前記第１のスピーカおよび前記第２のスピーカは、人間の頸部または頭部で保持される放音装置に配置される、
スピーカユニットペア。
【請求項5】
請求項１に記載のスピーカユニットペアであって、前記第１のスピーカおよび前記第２のスピーカは、少なくとも１つの壁面を有する空間の前記壁面に配置される、
スピーカユニットペア。
【請求項6】
請求項１に記載のスピーカユニットペアであって、前記第１のスピーカおよび前記第２のスピーカは、机の上に配置される、
スピーカユニットペア。
【請求項7】
請求項１に記載のスピーカユニットペアであって、前記第１のスピーカおよび前記第２のスピーカは、ベッドに配置される、
スピーカユニットペア。
【請求項8】
請求項１に記載のスピーカユニットペアであって、前記第１のスピーカおよび前記第２のスピーカは、人間が着用する衣服に配置される、
スピーカユニットペア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、航空機や自動車などの座席に設置されるオーディオシステムで利用することができる、音の再生技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ユーザは、航空機内で映画や音楽を視聴するために、イヤホンやヘッドホンを利用していた（非特許文献１参照）。これは、スピーカを用いると、ユーザの周辺にまで再生音が届き、他のユーザの迷惑になるためである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】機内エンターテインメント／JALファーストクラス, ［online］，［令和２年３月１０日検索］，インターネット <URL: https://www.jal.co.jp/jp/ja/inter/service/first/entertainment/index.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、イヤホンやヘッドホンの装着は、ユーザにとってわずらわしさがある。また、髪型が乱れることなどを理由に、装着を好まないユーザもいる。装着による耳への圧迫を嫌うユーザもいる。さらには、イヤホンやヘッドホンの長時間の装着は、ユーザに聴き疲れを感じさせることもある。
【0005】
イヤホンやヘッドホンの装着を不要とするため、波面合成技術を用いて仮想の音場を合成することも考えられるが、この場合、大規模なスピーカアレイを準備する必要があり、現実的ではない。
【0006】
そこで本発明では、周囲のユーザに聴きとれない音を再生するスピーカシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、スピーカ近傍の領域ではユーザが聴取可能であり、スピーカ近傍の領域以外ではユーザが聴取可能でないように音響信号を放音するスピーカシステムであって、音響信号を放音する第１のスピーカと、音響信号を第１のスピーカとは逆相で放音する第２のスピーカと、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】スピーカから放音される音の指向性を説明するための図である。
【図2】スピーカユニットから放音される音の指向性を説明するための図である。
【図3】スピーカユニットペアから放音される音を説明するための図である。
【図4】スピーカユニットペアから放音される音の指向性を説明するための図である。
【図5】実験の様子（スピーカとマイクの位置関係）を示す図である。
【図6】実験の様子（スピーカユニットとマイクの位置関係）を示す図である。
【図7】実験の様子（スピーカユニットペアとマイクの位置関係）を示す図である。
【図8】実験の様子（その他の測定位置）を示す図である。
【図9】実験結果（条件１）を示す図である。
【図10】実験結果（条件２）を示す図である。
【図11】実験結果（条件３）を示す図である。
【図12】実験結果（条件４）を示す図である。
【図13】航空機の座席に設置された音響システムの一例を示す図である。
【図14】音響システム１００の構成の一例を示すブロック図である。
【図15】音響システム１０２の構成の一例を示すブロック図である。
【図16】部材１２２３を取り付けたスピーカユニットペア１２２の構成の一例を示す図である。
【図17】音響システム１０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図18】音響システム２００の構成の一例を示すブロック図である。
【図19】音響システム３００の構成の一例を示すブロック図である。
【図20】音響システム１０６の構成の一例を示すブロック図である。
【図21】部材１２２５を取り付けたスピーカユニットペア１２２の構成の一例を示す図である。
【図22】音響システム１０８の構成の一例を示すブロック図である。
【図23】音響システムを四角柱のデジタルサイネージに実装した例を示す図である。
【図24】音響システムを四角柱のデジタルサイネージに実装した例を示す図である。
【図25】音響システムを円柱のデジタルサイネージに実装した例を示す図である。
【図26】音響システムを円柱のデジタルサイネージに実装した例を示す図である。
【図27】音響システムを１台のスマートフォンに実装した例を示す図である。
【図28】音響システムを２台のスマートフォンに実装した例を示す図である。
【図29】音響システムをネックスピーカに実装した例を示す図である。
【図30】音響システムをネックスピーカに実装した例を示す図である。
【図31】音響システムを屋内空間の壁面に実装した例を示す図である。
【図32】音響システムをバスのインターフォンに実装した例を示す図である。
【図33】音響システムを店舗のテーブル席に実装した例を示す図である。
【図34】音響システムを病室のベッドに実装した例を示す図である。
【図35】音響システムを客室の乗客席に実装した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【0011】
＜技術的背景＞
まず、スピーカから放音される音の指向性について説明する。次に、本願発明のスピーカユニットペアから放音される音の指向性について説明する。最後に、本願発明のスピーカユニットペアの効果を確認する実験の結果について説明する。
まず、スピーカから放音される音の指向性について説明する。次に、本願発明のスピーカユニットペアから放音される音の指向性について説明する。最後に、本願発明のスピーカユニットペアの効果を確認する実験の結果について説明する。
【0012】
《１：スピーカから放音される音の指向性》
通常、スピーカは、スピーカユニットとスピーカボックスで構成される。スピーカユニットとは、電気信号である音響信号を空気の振動に変換する（つまり、音波を生成する）振動板を含む構成部である。また、スピーカボックスとは、スピーカユニットを収納する構成部である。
通常、スピーカは、スピーカユニットとスピーカボックスで構成される。スピーカユニットとは、電気信号である音響信号を空気の振動に変換する（つまり、音波を生成する）振動板を含む構成部である。また、スピーカボックスとは、スピーカユニットを収納する構成部である。
【0013】
音響信号がスピーカに入力されると、スピーカユニットの振動板が振動し、振動板が振動する両方向に音波が放射される。ここで、スピーカボックスの外側（つまり、スピーカユニットの正面方向）に放射される音波を正の音波、スピーカボックスの内側（つまり、スピーカユニットの背面方向）に放射される音波を負の音波という。負の音波は、正の音波の位相と逆の位相の音波である。図１は、スピーカから放音される音の指向性を説明するための図である。図１に示すように、正の音波はスピーカから全方位に放射されることになる一方、負の音波はスピーカボックスの外に出ることはない。その結果、スピーカから放音される音は広い範囲で聴こえることになる。
【0014】
《２：スピーカユニットペアから放音される音の指向性》
ここでは、まず、裸のスピーカであるスピーカユニットから放音される音の指向性について説明する。図２は、スピーカユニットから放音される音の指向性を説明するための図である。スピーカユニットのみの場合、スピーカの場合と異なり、スピーカボックスの中に隠れているスピーカユニットの背面から負の音波が放射される。そのため、図２に示すように、スピーカユニットから放音される音は、双指向性という特性を有する。
ここでは、まず、裸のスピーカであるスピーカユニットから放音される音の指向性について説明する。図２は、スピーカユニットから放音される音の指向性を説明するための図である。スピーカユニットのみの場合、スピーカの場合と異なり、スピーカボックスの中に隠れているスピーカユニットの背面から負の音波が放射される。そのため、図２に示すように、スピーカユニットから放音される音は、双指向性という特性を有する。
【0015】
本願発明では、この双指向性を利用する。以下、具体的に説明する。まず、図３にあるように、スピーカユニットを２つ並べ、スピーカユニットペアを作る。このスピーカユニットペアに正負が逆の関係にある音響信号をそれぞれ入力すると、２つのスピーカユニットの振動板がそれぞれ振動し、これら２つの音響信号に基づく音を放音する。すると、図４に示すように、スピーカユニットペアの近傍を除き、全方位の音が消去される。つまり、音が消去されるのは、スピーカユニットペアから十分に離れた位置のみであり、スピーカユニットペアの近傍では音は消去されない。スピーカユニットペアの近傍で音が消去されないのは、スピーカユニットペアの近傍ではスピーカユニットの正面から放射される音波と背面から回り込んでくる音波の位相がそろわないためである。
【0016】
つまり、スピーカユニットペアを構成する一つのスピーカユニットに所定の音響信号を、もう一つのスピーカユニットに当該所定の音響信号と逆位相の音響信号を入力すると、スピーカユニットペアの近傍でのみ音が聴こえるという性質を利用すると、スピーカユニットペアの近傍にいるユーザにのみ音が聴こえ、それ以外のユーザには音が聴こえないという状況を作り出すことが可能となる。
【0017】
《３：実験結果》
ここでは、スピーカ、スピーカユニット、スピーカユニットペアの周波数特性を測定する実験の結果について説明する。実験では、スピーカ、スピーカユニット、スピーカユニットペアとして、直径が4.5cmの振動板を有するスピーカ（図５参照）、当該スピーカからスピーカボックスを外しスピーカユニットのみとしたもの（図６参照）、当該スピーカユニットを２つ並べたもの（図７参照）を用いた。また、スピーカ、スピーカユニット、スピーカユニットペアの近傍の周波数特性を測定するために、以下の４つの条件でマイクを設置した。
ここでは、スピーカ、スピーカユニット、スピーカユニットペアの周波数特性を測定する実験の結果について説明する。実験では、スピーカ、スピーカユニット、スピーカユニットペアとして、直径が4.5cmの振動板を有するスピーカ（図５参照）、当該スピーカからスピーカボックスを外しスピーカユニットのみとしたもの（図６参照）、当該スピーカユニットを２つ並べたもの（図７参照）を用いた。また、スピーカ、スピーカユニット、スピーカユニットペアの近傍の周波数特性を測定するために、以下の４つの条件でマイクを設置した。
【0018】
（条件１）スピーカの正面から5cmの位置
（条件２）スピーカユニットの正面から5cmの位置
（条件３）スピーカユニットの正面から2cmの位置
（条件４）スピーカユニットペアの正面から2cmの位置
また、いずれの条件についても、比較のために、スピーカ、スピーカユニット、スピーカユニットペアの正面、背面、側面からそれぞれ100cmの位置にもマイクを設置した（図８参照）。
（条件２）スピーカユニットの正面から5cmの位置
（条件３）スピーカユニットの正面から2cmの位置
（条件４）スピーカユニットペアの正面から2cmの位置
また、いずれの条件についても、比較のために、スピーカ、スピーカユニット、スピーカユニットペアの正面、背面、側面からそれぞれ100cmの位置にもマイクを設置した（図８参照）。
【0019】
以下、実験結果について説明する。図９、図１０、図１１、図１２は、実験結果を示す図であり、それぞれ条件１、条件２、条件３、条件４での周波数と減衰の関係を示す図である。いずれの図も４つの曲線が示されており、そのうち、矢印で指した１つの曲線が正面から5cmまたは2cmの位置にあるマイクで収音したものであり、それ以外の３つの曲線が正面、背面、側面から100cmの位置にあるマイクで収音したものとなっている。なお、正面から5cmまたは2cmの位置の曲線は、スピーカ等の近傍に位置するため、ゲインが非常に大きいものとなる。そこで、見やすくするため、正面から5cmの位置の曲線については、100cmの位置の３つの曲線より-25dBしてプロットしている。同様に、正面から2cmの位置の曲線については、-32dBしてプロットしている。図９と図１０を比べてみると、スピーカを用いた場合、４つの曲線の間でほとんど差がない一方、スピーカユニットを用いた場合、正面から5cmの位置の曲線とそれ以外の３つの曲線の間では差があることがわかる。この差は低域であるほど著しい。また、図１１と図１２を比べてみると、スピーカユニットペアの方が、スピーカユニットより、正面から2cmの位置の曲線とそれ以外の３つの曲線の間での差が大きいこともわかる。
【0020】
以上、実験により、本願発明のスピーカユニットペアから放音される音はスピーカユニットペアの近傍でのみ聴こえることが確認された。
【0021】
＜第１実施形態＞
再生対象物に基づいて得られる音響信号を再生するシステムを音響システムという。音響システムは、音響信号を音（以下、この音のことを音響信号に基づく音という）として放音するためにスピーカシステムを含む。ここで、スピーカシステムは、アナログ信号である音響信号を音に変換する装置である。また、再生対象物とは、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、レコードに記録されたデータや、インターネットにより受信されたデータや、ラジオ放送、テレビ放送により受信された信号のように、所定の処理により音響信号を得ることができるデータや信号のことである。
再生対象物に基づいて得られる音響信号を再生するシステムを音響システムという。音響システムは、音響信号を音（以下、この音のことを音響信号に基づく音という）として放音するためにスピーカシステムを含む。ここで、スピーカシステムは、アナログ信号である音響信号を音に変換する装置である。また、再生対象物とは、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、レコードに記録されたデータや、インターネットにより受信されたデータや、ラジオ放送、テレビ放送により受信された信号のように、所定の処理により音響信号を得ることができるデータや信号のことである。
【0022】
ここでは、スピーカシステムの近傍にいるユーザにのみ再生対象物から得られる音響信号に基づく音が聴きとれるように再生する音響システムについて説明する。つまり、音響システムの再生音は、スピーカシステムの近傍にいるユーザ以外のユーザには聴きとれない。このような音響システムを、例えば、航空機の座席を利用するユーザのための音響システムとして利用すると、当該座席を利用するユーザのみ再生音を聴きとることができるシステムを提供することができる。図１３は、航空機の座席に設置された音響システムの一例を示す図である。図１３の音響システムは、着席したユーザの頭部を挟むように座席に設置されており、２つのスピーカユニットペアが左右の耳の近傍にくるように配置されている。なお、このような音響システムは、自動車、電車などの航空機以外の乗り物や、リクライニングチェアなどにも設置することができるし、肩に乗せるなどウェアラブルな形態でも設置することができる。また、ヘッドホンやイヤホンの左右の各ユニットに、上記スピーカユニットペアに相当する、ドライバユニットを２つ並べたドライバユニットペアを設置することとしてもよい。ヘッドホンは、一般に開放型（オープンエア型）と密閉型（クローズド型）の２つに大別されるが、特に音漏れの心配がある開放型について上記技術を適用すると、音漏れが低減することが期待される。
【0023】
以下、図１４を参照して音響システム１００を説明する。図１４は、音響システム１００の構成を示すブロック図である。図１４に示すように音響システム１００は、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。再生装置１１０は、N個（ただし、Nは1以上の整数）の再生部１１２（つまり、第1再生部１１２、…、第N再生部１１２）を含む。また、スピーカシステム１２０は、N個のスピーカユニットペア１２２（つまり、第1スピーカユニットペア１２２、…、第Nスピーカユニットペア１２２）を含む。スピーカユニットペア１２２は、２つのスピーカユニット（つまり、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２）を含む。負のスピーカユニット１２２２には、正のスピーカユニット１２２１に入力される音響信号と逆位相の音響信号が入力される。スピーカシステム１２０は、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される。
【0024】
なお、第nスピーカユニットペア１２２がユーザと対向する方向を第nユーザ方向(n=1, …, N)とし、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、当該正のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音される音と当該負のスピーカユニット１２２２から第nユーザ方向と逆方向に放音される音が回り込みにより第nユーザ方向に伝わるように配置されるようにする。ここで、第nユーザ方向とは、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１および負のスピーカユニット１２２２の正面方向のことである。また、第nユーザ方向と逆方向とは、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１および負のスピーカユニット１２２２の背面方向のことである。
【0025】
また、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、当該正のスピーカユニット１２２１から放音される音と当該負のスピーカユニット１２２２から放音される音が他の座席を利用するユーザには聴きとれないように互いに消去される位置関係で配置されるようにする。
【0026】
以下、図１４に従い音響システム１００の動作について説明する。
【0027】
再生装置１１０は、再生対象物に基づいて得られる音響信号である第1音響信号、第3音響信号、…、第2N-1音響信号を入力とし、第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を出力する。より具体的には、第n再生部１１２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号を入力とし、第2n-1音響信号から第2n-1音響信号と逆位相の音響信号である第2n音響信号を生成し、第2n-1音響信号と第2n音響信号を出力する。第2n-1音響信号、第2n音響信号は、それぞれ第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２に入力される。
【0028】
スピーカシステム１２０は、再生装置１１０が出力した第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を入力とし、第1音響信号に基づく音、第2音響信号に基づく音、…、第2N音響信号に基づく音を放音する。より具体的には、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号と第2n音響信号を入力とし、第2n-1音響信号に基づく音を正のスピーカユニット１２２１から放音し、第2n音響信号に基づく音を負のスピーカユニット１２２２から放音する。第2n-1音響信号と第2n音響信号は、互いに逆位相の関係にあるため、＜技術的背景＞で説明したように、スピーカシステム１２０が設置された座席の近傍でのみ音が聴こえる。例えば、N=2の場合において、第1音響信号、第3音響信号をそれぞれある音源の右チャネルの音響信号、左チャネルの音響信号とすると、スピーカシステム１２０が設置された座席の近傍でのみステレオの音が聴くことができる。
【0029】
なお、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向に放音された音と第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音された音は、互いに逆位相の関係となる。同様に、第nスピーカユニットペア１２２の負のスピーカユニット１２２２から第nユーザ方向に放音された音と第nスピーカユニットペア１２２の負のスピーカユニット１２２２から第nユーザ方向と逆方向に放音された音は、互いに逆位相の関係となる。
【0030】
本発明の実施形態によれば、スピーカシステムの近傍というごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
【0031】
＜第２実施形態＞
第１実施形態の音響システム１００は、放音された音が聴こえる範囲、いわゆるスイートスポットが狭い。ここでは、スイートスポットを大きくする構造を有する音響システムについて説明する。
第１実施形態の音響システム１００は、放音された音が聴こえる範囲、いわゆるスイートスポットが狭い。ここでは、スイートスポットを大きくする構造を有する音響システムについて説明する。
【0032】
以下、図１５を参照して音響システム１０２を説明する。図１５は、音響システム１０２の構成を示すブロック図である。図１５に示すように音響システム１０２は、音響システム１００と同様、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。しかし、音響システム１０２は、スピーカユニットペア１２２に部材１２２３が取り付けられている点において、音響システム１００と異なる。
【0033】
以下、図１５に従い第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の構造について説明する。
【0034】
第nスピーカユニットペア１２２には、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２から第nユーザ方向と逆方向に放音された音がユーザ方向に回り込んでくる音の経路が長くなるようにするための部材１２２３が取り付けられている（図１６参照）。部材１２２３は、例えば、スピーカユニットの背面からの音の回り込みを防ぐ仕切り板のような部材でよい。この部材１２２３は、音の回り込みを防ぐのではなく、背面から回り込む音と正面からの音との位相差が大きくなるようにする、つまり、回り込んでくる音の経路が長くなるようにするために取り付けられるものである。
【0035】
部材１２２３が取り付けられた第nスピーカユニットペア１２２は、第１実施形態の第nスピーカユニットペア１２２に比べて、スイートスポットが大きくなる。
【0036】
本発明の実施形態によれば、スピーカシステムの近傍というごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
【0037】
＜第３実施形態＞
高域の音は波長が短いため、背面から回り込む音と正面からの音の位相がそろいにくい。そのため、高域の音は、低域の音に比べてスピーカユニットの近傍でも近傍以外の比較的離れた場所でも消去されにくいという特徴がある。第１実施形態の音響システム１００を構成するスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、いずれもスピーカボックスに収納されていないため、上記特徴により、高域の音が聴こえる範囲が広く、音漏れとなることもある。そこで、ここでは、高域の音がスピーカシステムの近傍以外に漏れにくい構造を有する音響システムについて説明する。
高域の音は波長が短いため、背面から回り込む音と正面からの音の位相がそろいにくい。そのため、高域の音は、低域の音に比べてスピーカユニットの近傍でも近傍以外の比較的離れた場所でも消去されにくいという特徴がある。第１実施形態の音響システム１００を構成するスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、いずれもスピーカボックスに収納されていないため、上記特徴により、高域の音が聴こえる範囲が広く、音漏れとなることもある。そこで、ここでは、高域の音がスピーカシステムの近傍以外に漏れにくい構造を有する音響システムについて説明する。
【0038】
以下、図１７を参照して音響システム１０４を説明する。図１７は、音響システム１０４の構成を示すブロック図である。図１７に示すように音響システム１０４は、音響システム１００と同様、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。しかし、音響システム１０４は、スピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２の各々にツイータ１２２４が付属する点において、音響システム１００と異なる。ここで、ツイータとは、高域の信号を再生するためのスピーカユニットである。なお、ツイータ１２２４は、スピーカボックスに収納されているかのごとく、背面からの音が漏れない形で、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２に付属しているものとする。
【0039】
以下、図１７に従いスピーカシステム１２０の動作について説明する。
【0040】
スピーカシステム１２０は、再生装置１１０が出力した第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を入力とし、第1音響信号に基づく音、第2音響信号に基づく音、…、第2N音響信号に基づく音を放音する。より具体的には、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号と第2n音響信号を入力とし、第2n-1音響信号に基づく音を正のスピーカユニット１２２１と正のスピーカユニット１２２１に付属するツイータ１２２４から放音し、第2n音響信号に基づく音を負のスピーカユニット１２２２と負のスピーカユニット１２２２に付属するツイータ１２２４から放音する。
【0041】
高域の音ほど直進性が高いという性質があるが、ツイータ１２２４の背面からの音が漏れない形になっているため、ツイータ１２２４から放音される高域の音は、全方位に音が漏れることを防ぐことができる。
【0042】
本発明の実施形態によれば、スピーカシステムの近傍というごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
【0043】
＜第４実施形態＞
ツイータは、高域の信号を再生するためのスピーカユニットである。そこで、帯域分割処理により、高域の信号のみツイータに入力するようにしてもよい。そこで、ここでは、帯域分割処理を行う音響システムについて説明する。
ツイータは、高域の信号を再生するためのスピーカユニットである。そこで、帯域分割処理により、高域の信号のみツイータに入力するようにしてもよい。そこで、ここでは、帯域分割処理を行う音響システムについて説明する。
【0044】
以下、図１８を参照して音響システム２００を説明する。図１８は、音響システム２００の構成を示すブロック図である。図１８に示すように音響システム２００は、再生装置１１０と、帯域分割装置２１０と、スピーカシステム１２０を含む。帯域分割装置２１０は、N個の帯域分割部２１２（つまり、第1帯域分割部２１２、…、第N帯域分割部２１２）を含む。音響システム２００は、帯域分割装置２１０を含む点において、音響システム１０４と異なる。
【0045】
以下、図１８に従い帯域分割装置２１０、スピーカシステム１２０の動作について説明する。
【0046】
帯域分割装置２１０は、再生装置１１０が出力した第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を入力とし、第1音響信号の高域の信号である第1高域信号と低域の信号である第1低域信号、第2音響信号の高域の信号である第2高域信号と低域の信号である第2低域信号、…、第2N音響信号の高域の信号である第2N高域信号と低域の信号である第2N低域信号を出力する。より具体的には、第n帯域分割部２１２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号と第2n音響信号を入力とし、第2n-1音響信号の高域の信号である第2n-1高域信号と低域の信号である第2n-1低域信号を生成し、第2n音響信号の高域の信号である第2n高域信号と低域の信号である第2n低域信号を生成し、第2n-1高域信号、第2n-1低域信号、第2n高域信号、第2n低域信号を出力する。
【0047】
スピーカシステム１２０は、帯域分割装置２１０が出力した第1高域信号、第1低域信号、第2高域信号、第2低域信号、…、第2N高域信号、第2N低域信号を入力とし、第1高域信号に基づく音、第1低域信号に基づく音、第2高域信号に基づく音、第2低域信号に基づく音、…、第2N高域信号に基づく音、第2N低域信号に基づく音を放音する。より具体的には、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)は、第2n-1高域信号、第2n-1低域信号、第2n高域信号、第2n低域信号を入力とし、第2n-1低域信号に基づく音、第2n-1高域信号に基づく音をそれぞれ正のスピーカユニット１２２１、正のスピーカユニット１２２１に付属するツイータ１２２４から放音し、第2n低域信号に基づく音、第2n高域信号に基づく音をそれぞれ負のスピーカユニット１２２２、負のスピーカユニット１２２２に付属するツイータ１２２４から放音する。
【0048】
本発明の実施形態によれば、スピーカシステムの近傍というごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
【0049】
＜第５実施形態＞
第４実施形態の音響システム２００では、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２に、ツイータ１２２４が付属するスピーカユニットを用いた。ここでは、ツイータが付属するスピーカユニットを２つ含むスピーカユニットペアを用いる代わりに、２つのスピーカユニットと１つのツイータを含むスピーカユニットペアを用いる音響システムについて説明する。
第４実施形態の音響システム２００では、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２に、ツイータ１２２４が付属するスピーカユニットを用いた。ここでは、ツイータが付属するスピーカユニットを２つ含むスピーカユニットペアを用いる代わりに、２つのスピーカユニットと１つのツイータを含むスピーカユニットペアを用いる音響システムについて説明する。
【0050】
以下、図１９を参照して音響システム３００を説明する。図１９は、音響システム３００の構成を示すブロック図である。図１９に示すように音響システム３００は、再生装置１１０と、帯域分割装置３１０と、スピーカシステム３２０を含む。帯域分割装置３１０は、N個の帯域分割部３１２（つまり、第1帯域分割部３１２、…、第N帯域分割部３１２）を含む。また、スピーカシステム３２０は、N個のスピーカユニットペア３２２（つまり、第1スピーカユニットペア３２２、…、第Nスピーカユニットペア３２２）を含む。スピーカユニットペア３２２は、２つのスピーカユニット（つまり、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２）とツイータ３２２１を含む。音響システム３００は、帯域分割装置２１０、スピーカシステム１２０の代わりに帯域分割装置３１０、スピーカシステム３２０を含む点において、音響システム２００と異なる。
【0051】
ツイータ３２２１は、背面からの音が漏れないように、スピーカボックスに収納されているのが好ましい。また、スピーカシステム３２０は、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される。
【0052】
なお、第nスピーカユニットペア３２２がユーザと対向する方向を第nユーザ方向(n=1, …, N)とし、第nスピーカユニットペア３２２(n=1, …, N)の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、当該正のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音される音と当該負のスピーカユニット１２２２から第nユーザ方向と逆方向に放音される音が回り込みにより第nユーザ方向に伝わるように配置されるようにする。ここで、第nユーザ方向とは、第nスピーカユニットペア３２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２、ツイータ３２２１の正面方向のことである。また、第nユーザ方向と逆方向とは、第nスピーカユニットペア３２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２２、ツイータ３２２１の背面方向のことである。
【0053】
また、第nスピーカユニットペア３２２(n=1, …, N)の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、当該正のスピーカユニット１２２１から放音される音と当該負のスピーカユニット１２２２から放音される音が他の座席を利用するユーザには聴きとれないように互いに消去される位置関係で配置されるようにする。
【0054】
以下、図１９に従い帯域分割装置３１０、スピーカシステム３２０の動作について説明する。
【0055】
帯域分割装置３１０は、再生装置１１０が出力した第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を入力とし、第1音響信号の高域の信号である第1高域信号と低域の信号である第1低域信号、第2音響信号の低域の信号である第2低域信号、…、第2N-1音響信号の高域の信号である第2N-1高域信号と低域の信号である第2N-1低域信号、第2N音響信号の低域の信号である第2N低域信号を出力する。より具体的には、第n帯域分割部３１２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号と第2n音響信号を入力とし、第2n-1音響信号の高域の信号である第2n-1高域信号と低域の信号である第2n-1低域信号を生成し、第2n音響信号の低域の信号である第2n低域信号を生成し、第2n-1高域信号、第2n-1低域信号、第2n低域信号を出力する。
【0056】
スピーカシステム３２０は、帯域分割装置３１０が出力した第1高域信号、第1低域信号、第2低域信号、…、第2N-1高域信号、第2N-1低域信号、第2N低域信号を入力とし、第1高域信号に基づく音、第1低域信号に基づく音、第2低域信号に基づく音、…、第2N-1高域信号に基づく音、第2N-1低域信号に基づく音、第2N低域信号に基づく音を放音する。より具体的には、第nスピーカユニットペア３２２(n=1, …, N)は、第2n-1高域信号、第2n-1低域信号、第2n低域信号を入力とし、第2n-1高域信号に基づく音をツイータ３２２１から放音し、第2n-1低域信号に基づく音を正のスピーカユニット１２２１から放音し、第2n低域信号に基づく音を負のスピーカユニット１２２２から放音する。
【0057】
本発明の実施形態によれば、スピーカシステムの近傍というごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
【0058】
＜第６実施形態＞
第３実施形態の音響システム１０４は、ツイータ１２２４が付属するスピーカユニット１２２１を用いることで、高域の音が漏れにくいシステムとなった。ここでは、ツイータが付属するスピーカユニットを用いる代わりに、吸音特性がある部材を用いた、高域の音が漏れにくい音響システムについて説明する。
第３実施形態の音響システム１０４は、ツイータ１２２４が付属するスピーカユニット１２２１を用いることで、高域の音が漏れにくいシステムとなった。ここでは、ツイータが付属するスピーカユニットを用いる代わりに、吸音特性がある部材を用いた、高域の音が漏れにくい音響システムについて説明する。
【0059】
以下、図２０を参照して音響システム１０６を説明する。図２０は、音響システム１０６の構成を示すブロック図である。図２０に示すように音響システム１０６は、音響システム１０４と同様、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。しかし、音響システム１０６は、ツイータ１２２４が付属するスピーカユニット１２２１の代わりに、ツイータ１２２４が付属しないスピーカユニット１２２１を用いる点、スピーカユニットペア１２２に部材１２２５が取り付けられている点において、音響システム１０４と異なる。
【0060】
以下、図２０に従い第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の構造について説明する。
【0061】
第nスピーカユニットペア１２２には、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２から第nユーザ方向と逆方向に放音された音を吸収するための部材１２２５が取り付けられている（図２１参照）。部材１２２５は、高域の音が背面で放射されることを防ぐことができる部材であればどのようなものでもよい。なお、部材１２２５をスピーカユニットペア１２２の背面のみに設置する代わりに、部材１２２５をスピーカユニットペア１２２の正面以外を取り囲むように設置してもよい。
【0062】
本発明の実施形態によれば、スピーカシステムの近傍というごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
【0063】
＜第７実施形態＞
第６実施形態の音響システム１０６は、部材１２２５が取り付けられたスピーカユニット１２２１を用いることで、高域の音が漏れにくいシステムとなった。ここでは、吸音材が取り付けられたスピーカユニットペアを用いる代わりに、スピーカユニットペアのスピーカユニットの各々を穴のあいたスピーカボックスに収納することで、高域の音がもれにくい音響システムについて説明する。
第６実施形態の音響システム１０６は、部材１２２５が取り付けられたスピーカユニット１２２１を用いることで、高域の音が漏れにくいシステムとなった。ここでは、吸音材が取り付けられたスピーカユニットペアを用いる代わりに、スピーカユニットペアのスピーカユニットの各々を穴のあいたスピーカボックスに収納することで、高域の音がもれにくい音響システムについて説明する。
【0064】
以下、図２２を参照して音響システム１０８を説明する。図２２は、音響システム１０８の構成を示すブロック図である。図２２に示すように音響システム１０８は、音響システム１０６と同様、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。音響システム１０８は、部材１２２５が取り付けられたスピーカユニットペア１２２の代わりに、スピーカボックス１２２６に収納されたスピーカユニット１２２１を含むスピーカユニットペア１２２を含む点において、音響システム１０６と異なる。
【0065】
以下、図２２に従い第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の構造について説明する。
【0066】
第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、それぞれスピーカボックス１２２６に収納されている。なお、スピーカボックス１２２６には、多数の穴があけられている。
【0067】
本発明の実施形態によれば、スピーカシステムの近傍というごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
【0068】
なお、上述の実施形態では、１個の正のスピーカユニットと１個の負のスピーカユニットとからなるスピーカユニットペアを備えるスピーカシステム示したが、スピーカユニットペア（以下では「スピーカの組」または「スピーカユニットの組」とも呼ぶ）は、３個以上のスピーカユニットからなる組であって、その組に属するスピーカユニットから放音された音響信号が複数の聴取可能な領域を構成するように実装されていてもよい。すなわち、１組のスピーカユニットは、例えば３個のスピーカユニットにより１人のユーザの左右の耳それぞれに対応する２つの聴取可能な領域を構成してもよいし、４または５個のスピーカユニットにより２人のユーザの左右の耳それぞれに対応する３つないし４つの聴取可能な領域を構成してもよい。
【0069】
＜実施例１＞
本発明の実施例１は、上述の各実施形態をデジタルサイネージに実装した例である。デジタルサイネージとは、店舗や施設など不特定多数の人間が往来する場所に設置され、映像や音声からなるコンテンツを電子的に再生する広告媒体である。デジタルサイネージは、通路の壁面または四角柱や円柱等の側面等に設置されることが多い。
本発明の実施例１は、上述の各実施形態をデジタルサイネージに実装した例である。デジタルサイネージとは、店舗や施設など不特定多数の人間が往来する場所に設置され、映像や音声からなるコンテンツを電子的に再生する広告媒体である。デジタルサイネージは、通路の壁面または四角柱や円柱等の側面等に設置されることが多い。
【0070】
図２３に、各実施形態の音響システムを、四角柱形状のデジタルサイネージに実装した一例を示す。図２３の例では、四角柱形状のデジタルサイネージ４０１の各側面に１台ずつディスプレイ４０１１が設置されており、各ディスプレイ４０１１に対して正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ設置されている。１つの側面に設置される正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、その側面に設置されたディスプレイ４０１１の鉛直方向の中心線を挟んで対称な位置に配置されている。正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２はできるだけ近い位置に配置すると消音効果が向上するが、スピーカから聴取可能としたい位置（例えば、ユーザの耳）までの距離と回析音が通る経路に応じて正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔を設計すればよい。正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音がコンテンツを視聴するユーザの方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。
【0071】
図２４に、各実施形態の音響システムを、四角柱形状のデジタルサイネージに実装した他の例を示す。図２４の例では、四角柱形状のデジタルサイネージ４０１の各側面に３台ずつディスプレイ４０１１が異なる高さで設置されており、各ディスプレイ４０１１に対して正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ設置されている。この場合、設置された高さが異なるスピーカユニットの組ごとに、異なる音響信号を放音してもよい。例えば、相対的に高い位置に設置されたディスプレイ４０１１には大人向けのコンテンツに関する映像信号を出力し、そのディスプレイ４０１１に対応するスピーカユニットの組からは大人向けのコンテンツに関する音響信号を放音する。また、相対的に低い位置に設置されたディスプレイ４０１１には子供向けのコンテンツに関する映像信号を出力し、そのディスプレイ４０１１に対応するスピーカユニットの組からは子供向けのコンテンツに関する音響信号を放音する。
【0072】
図２５に、各実施形態の音響システムを、円柱形状のデジタルサイネージに実装した一例を示す。図２５の例では、円柱形状のデジタルサイネージ４０１の側面を覆うように１台のディスプレイ４０１１が設置されており、そのディスプレイ４０１１に対して１個以上の正のスピーカユニット１２２１と１個以上の負のスピーカユニット１２２２の組が設置されている。正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、同じ高さで交互に等間隔で並ぶように配置されている。このとき、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は同数となるように配置する。
【0073】
図２６に、各実施形態の音響システムを、円柱形状のデジタルサイネージに実装した他の例を示す。図２６の例では、円柱形状のデジタルサイネージ４０１の側面を覆うように３台のディスプレイ４０１１が異なる高さで設置されており、各ディスプレイ４０１１に対して１個以上の正のスピーカユニット１２２１と１個以上の負のスピーカユニット１２２２の組が設置されている。この場合、図２４に示した四角柱のデジタルサイネージに実装した他の例と同様に、設置された高さが異なるスピーカユニットの組ごとに、異なる音響信号を放音してもよい。
【0074】
実施例１では、上述の各実施形態をデジタルサイネージに実装した例を説明したが、デジタルサイネージのディスプレイの代わりにポスター等の従来の広告媒体を用いて、各実施形態の音響システムと組み合わせてもよい。
【0075】
＜実施例２＞
本発明の実施例２は、上述の各実施形態をスマートフォンに実装した例である。図２７に、各実施形態の音響システムを、１台のスマートフォンに実装した一例を示す。図２７の例では、スマートフォン４０２の受話部４０２１の位置に、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２が配置されている。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音が受話部の開口方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをスマートフォンに実装することで、受話音量を大きくしても周囲に受話音が聞こえずユーザのみが受話音を聞くことができる。
本発明の実施例２は、上述の各実施形態をスマートフォンに実装した例である。図２７に、各実施形態の音響システムを、１台のスマートフォンに実装した一例を示す。図２７の例では、スマートフォン４０２の受話部４０２１の位置に、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２が配置されている。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音が受話部の開口方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをスマートフォンに実装することで、受話音量を大きくしても周囲に受話音が聞こえずユーザのみが受話音を聞くことができる。
【0076】
スピーカフォンのように、周囲の人に受話音を意図的に聞かせたい場合には、正のスピーカユニット１２２１から放音される音響信号と負のスピーカユニット１２２２から放音される音響信号が逆位相にならないように制御すればよい。例えば、負のスピーカユニット１２２２からの放音のみを停止することや、負のスピーカユニット１２２２から放音される音響信号を正のスピーカユニット１２２１から放音される音響信号と同位相に合わせることが考えられる。
【0077】
図２８に、各実施形態の音響システムを、２台のスマートフォンに実装した一例を示す。図２８の例では、第１のスマートフォン４０２－１の受話部４０２１－１の位置に正のスピーカユニット１２２１が配置されており、第２のスマートフォン４０２－２の受話部４０２１－２の位置に負のスピーカユニット１２２２が配置されている。第１のスマートフォン４０２－１と第２のスマートフォン４０２－２との間隔ｄを狭くするほど可聴領域は狭くなり、間隔ｄを広くするほど可聴領域は広くなる。特に、高周波であるほど空間エイリアシングの影響を受けて消音効果が低下するため、スマートフォン４０２同士の間隔ｄが広くなるほど高音が聞こえやすくなる。各スピーカユニットから放音する音響信号を生成する再生装置１１０は、第１のスマートフォン４０２－１内に実装してもよいし、第２のスマートフォン４０２－２内に実装してもよいし、各スマートフォン４０２内にインストールされたモジュールが互いに通信することで実装してもよいし、いずれのスマートフォン４０２とも異なる外部の装置として実装してもよい。
【0078】
実施例２では、各実施形態の音響システムをスマートフォンに実装する例を示したが、ユーザが手で保持して通話や音響信号の視聴に用いる機器であれば、同様に実装することができる。そのような機器としては、例えば、タブレット端末やラップトップ型コンピュータなどが挙げられる。また、ユーザが手で保持せず、例えば机や地面等に置いて通話等を行う機器に、同様に実装してもよい。すなわち、ユーザが位置を移動することができる機器であれば、実施例２のように実装してもよい。
【0079】
各実施形態の音響システムをタブレット端末やラップトップ型コンピュータ等のモバイル端末に実装して用いる場合、モバイル端末自体に搭載されたスピーカを用いて実装してもよいし、外部スピーカを用いて実装してもよい。外部スピーカを用いて実装する場合、例えばモバイル端末に外部スピーカを保持してもよい。モバイル端末を操作するユーザを基準として、スピーカを右側のみ、左側のみ、ディスプレイの上部など、どのように保持してもよい。
【0080】
＜実施例３＞
本発明の実施例３は、上述の各実施形態をネックスピーカに実装した例である。ネックスピーカとは、人間の頸部もしくは頭部で保持される放音装置であって、放音部がユーザの耳に直接装着されないものである。図２９に、各実施形態の音響システムを、ネックスピーカに実装した一例を示す。図２９の例では、ネックスピーカ４０３の左右の放音部４０３１－Ｌ，４０３１－Ｒそれぞれに、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ配置されている。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音が放音部の開口方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをネックスピーカに実装することで、再生音量を大きくしても周囲に再生音が聞こえずユーザのみが再生音を聞くことができる。
本発明の実施例３は、上述の各実施形態をネックスピーカに実装した例である。ネックスピーカとは、人間の頸部もしくは頭部で保持される放音装置であって、放音部がユーザの耳に直接装着されないものである。図２９に、各実施形態の音響システムを、ネックスピーカに実装した一例を示す。図２９の例では、ネックスピーカ４０３の左右の放音部４０３１－Ｌ，４０３１－Ｒそれぞれに、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ配置されている。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音が放音部の開口方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをネックスピーカに実装することで、再生音量を大きくしても周囲に再生音が聞こえずユーザのみが再生音を聞くことができる。
【0081】
図２９の例は、左右それぞれの放音部で可聴領域を制限することで、ステレオ再生に対応した構成である。モノラル再生のみに対応できればよいのであれば、図３０に示すように、例えば左側の放音部４０３１－Ｌには正のスピーカユニット１２２１のみ、右側の放音部４０３１－Ｒには負のスピーカユニット１２２２のみ（もしくは左側の放音部４０３１－Ｌには負のスピーカユニット１２２２のみ、右側の放音部４０３１－Ｒには正のスピーカユニット１２２１のみ）を配置すればよい。
【0082】
ここでは、ネックスピーカに実装する例を説明したが、ユーザが頸部もしくは頭部で保持して音響信号を視聴する機器であれば、同様に実装することができる。そのような機器としては、例えば、解放型ヘッドセット等が挙げられる。
【0083】
＜実施例４＞
本発明の実施例４は、上述の各実施形態を屋内空間または屋外空間の壁面に実装した例である。ここでは、美術館内の展示室において、展示物の説明をする音声ガイダンスを、その展示物周辺のみで聞こえるように放音することを想定する。図３１に、各実施形態の音響システムを、屋内空間の壁面に実装した一例を示す。図３１の例では、屋内空間４０４の壁面４０４１に設定された複数の展示スペースそれぞれに、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ配置されている。各スピーカユニットの組は、それぞれが対応する展示物の説明を読み上げる音響信号を放音するように設定される。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音が展示物の音声ガイダンスを視聴するユーザの方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムを屋内空間または屋外空間の壁面に実装することで、再生音量を大きくしても各展示物の音声ガイダンスが他の展示物の鑑賞者には聞こえず、その展示物の鑑賞者のみがその音声ガイダンスを聞くことができる。
本発明の実施例４は、上述の各実施形態を屋内空間または屋外空間の壁面に実装した例である。ここでは、美術館内の展示室において、展示物の説明をする音声ガイダンスを、その展示物周辺のみで聞こえるように放音することを想定する。図３１に、各実施形態の音響システムを、屋内空間の壁面に実装した一例を示す。図３１の例では、屋内空間４０４の壁面４０４１に設定された複数の展示スペースそれぞれに、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ配置されている。各スピーカユニットの組は、それぞれが対応する展示物の説明を読み上げる音響信号を放音するように設定される。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音が展示物の音声ガイダンスを視聴するユーザの方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムを屋内空間または屋外空間の壁面に実装することで、再生音量を大きくしても各展示物の音声ガイダンスが他の展示物の鑑賞者には聞こえず、その展示物の鑑賞者のみがその音声ガイダンスを聞くことができる。
【0084】
正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、一点鎖線で示したスピーカユニットの組のように、水平方向に並べて配置してもよいし、破線で示したスピーカユニットの組のように、鉛直方向に並べて配置してもよい。鉛直方向に並べて配置した場合、展示物の間隔が狭い場合であってもそれぞれに関する音声ガイダンスが混ざらずに明瞭に聞き取ることができるようになる。
【0085】
＜実施例５＞
本発明の実施例５は、上述の各実施形態をインターフォンに実装した例である。ここでは、バスの乗車口の近傍の壁面に設置され、運転手と乗客が対話するために用いられるインターフォンを想定する。図３２に、各実施形態の音響システムを、バスのインターフォンに実装した一例を示す。図３２の例では、バス４０６のインターフォン４０６２に、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が配置されている。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音がインターフォンで対話するユーザの方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをバスのインターフォンに実装することで、再生音量を大きくしても運転手の声が他の乗客に聞こえず、運転手と対話している乗客のみが運転手の声を聞くことができる。
本発明の実施例５は、上述の各実施形態をインターフォンに実装した例である。ここでは、バスの乗車口の近傍の壁面に設置され、運転手と乗客が対話するために用いられるインターフォンを想定する。図３２に、各実施形態の音響システムを、バスのインターフォンに実装した一例を示す。図３２の例では、バス４０６のインターフォン４０６２に、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が配置されている。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音がインターフォンで対話するユーザの方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをバスのインターフォンに実装することで、再生音量を大きくしても運転手の声が他の乗客に聞こえず、運転手と対話している乗客のみが運転手の声を聞くことができる。
【0086】
バスのインターフォンでは、運転手と一対一で対話している乗客のみに運転手の音声が聞こえればいい場合もあれば、バス停で待機している複数の乗客に対して運転手がアナウンスしたい場合もある。複数の乗客に対してアナウンスしたい場合には、実施例２で説明したように、正のスピーカユニット１２２１から放音される音響信号と負のスピーカユニット１２２２から放音される音響信号が逆位相にならないように制御すればよい。
【0087】
＜実施例６＞
本発明の実施例６は、上述の各実施形態をテーブル席に実装した例である。ここでは、図書館やカフェのように、１つのテーブルに複数の座席が設定されている環境での利用を想定する。図３３に、各実施形態の音響システムを、店舗内に設置されたテーブル席に実装した一例を示す。図３３の例では、店舗４０７内に設置されたテーブル４０７１に設定された複数のテーブル席４０７２それぞれに、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ配置されている。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音がテーブル席の利用者が座っている方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをテーブル席に実装することで、再生音量を大きくしても再生音が他のテーブル席の利用者に聞こえず、そのテーブル席の利用者のみが再生音を聞くことができる。
本発明の実施例６は、上述の各実施形態をテーブル席に実装した例である。ここでは、図書館やカフェのように、１つのテーブルに複数の座席が設定されている環境での利用を想定する。図３３に、各実施形態の音響システムを、店舗内に設置されたテーブル席に実装した一例を示す。図３３の例では、店舗４０７内に設置されたテーブル４０７１に設定された複数のテーブル席４０７２それぞれに、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ配置されている。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音がテーブル席の利用者が座っている方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをテーブル席に実装することで、再生音量を大きくしても再生音が他のテーブル席の利用者に聞こえず、そのテーブル席の利用者のみが再生音を聞くことができる。
【0088】
＜実施例７＞
本発明の実施例７は、上述の各実施形態をベッドに実装した例である。ここでは、病院や介護施設のように、１つの居室に複数のベッドが設置される環境での利用を想定する。図３４に、各実施形態の音響システムを、病室に設置されたベッドに実装した一例を示す。図３４の例では、病室４０８内に設置された複数のベッド４０８１それぞれに、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組を１組ずつ配置する。正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニットは、ベッド４０８１に人間が横臥したときに頭部が位置する部分に配置される。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音がベッドの利用者が寝ている方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをベッドに実装することで、再生音量を大きくしても再生音が他のベッドの利用者に聞こえず、そのベッドの利用者のみが再生音を聞くことができる。
本発明の実施例７は、上述の各実施形態をベッドに実装した例である。ここでは、病院や介護施設のように、１つの居室に複数のベッドが設置される環境での利用を想定する。図３４に、各実施形態の音響システムを、病室に設置されたベッドに実装した一例を示す。図３４の例では、病室４０８内に設置された複数のベッド４０８１それぞれに、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組を１組ずつ配置する。正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニットは、ベッド４０８１に人間が横臥したときに頭部が位置する部分に配置される。この例においても、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２との間隔は聴取可能としたい位置までの距離と解析音が通る経路に応じて設計すればよい。また、正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２は、回折音がベッドの利用者が寝ている方向へ回り込んでくるように、密閉されていない必要がある。各実施形態の音響システムをベッドに実装することで、再生音量を大きくしても再生音が他のベッドの利用者に聞こえず、そのベッドの利用者のみが再生音を聞くことができる。
【0089】
＜実施例８＞
本発明の実施例８は、上述の各実施形態を客室の乗客席に実装した例である。ここでは、飛行機やクロスシートの鉄道車両のように、１つの客室に１人掛けの乗客席が複数設置される環境での利用を想定する。特に、ヘッドレストが背もたれと一体となり平坦な形状となっている乗客席で利用することを想定する。図３５に、各実施形態の音響システムを、客室の乗客席に実装した一例を示す。図３５の例では、客室４０９内に設置された複数の乗客席４０９１それぞれに、２個の正のスピーカユニット１２２１－Ｌ，１２２１－Ｒと１個の負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ配置されている。正のスピーカユニット１２２１－Ｒは乗客席４０９１のヘッドレスト４０９２の右端近傍に配置され、正のスピーカユニット１２２１－Ｌは乗客席４０９１のヘッドレスト４０９２の左端近傍に配置され、負のスピーカユニット１２２２は、乗客席４０９１のヘッドレスト４０９２の中心近傍に配置される。このように配置すると、乗客席４０９１に乗客が腰掛けたときに、乗客の左耳が位置する領域と右耳が位置する領域では再生音が聴取可能であり、その他の領域では再生音が聴取可能ではないように設定されるため、再生音量を大きくしても前後左右の乗客席の乗客には再生音が聞こえず、その乗客席の乗客のみが再生音を聞くことができる。
本発明の実施例８は、上述の各実施形態を客室の乗客席に実装した例である。ここでは、飛行機やクロスシートの鉄道車両のように、１つの客室に１人掛けの乗客席が複数設置される環境での利用を想定する。特に、ヘッドレストが背もたれと一体となり平坦な形状となっている乗客席で利用することを想定する。図３５に、各実施形態の音響システムを、客室の乗客席に実装した一例を示す。図３５の例では、客室４０９内に設置された複数の乗客席４０９１それぞれに、２個の正のスピーカユニット１２２１－Ｌ，１２２１－Ｒと１個の負のスピーカユニット１２２２の組が１組ずつ配置されている。正のスピーカユニット１２２１－Ｒは乗客席４０９１のヘッドレスト４０９２の右端近傍に配置され、正のスピーカユニット１２２１－Ｌは乗客席４０９１のヘッドレスト４０９２の左端近傍に配置され、負のスピーカユニット１２２２は、乗客席４０９１のヘッドレスト４０９２の中心近傍に配置される。このように配置すると、乗客席４０９１に乗客が腰掛けたときに、乗客の左耳が位置する領域と右耳が位置する領域では再生音が聴取可能であり、その他の領域では再生音が聴取可能ではないように設定されるため、再生音量を大きくしても前後左右の乗客席の乗客には再生音が聞こえず、その乗客席の乗客のみが再生音を聞くことができる。
【0090】
＜実施例９＞
上述の各実施形態を人間が着用する衣服に実装してもよい。例えば人間が衣服を着用したときに右耳が位置する部分の近傍（例えば右肩、もしくはフードの右側内部）および左耳が位置する部分の近傍（例えば左肩、もしくはフードの左側内部）に、それぞれ正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組を１組ずつ配置する。実施例３で説明したように、右側には正のスピーカユニット１２２１のみ、左側には負のスピーカユニット１２２２のみ（もしくは右側には負のスピーカユニット１２２２のみ、左側には正のスピーカユニット１２２１のみ）を配置してもよい。例えば作業服や空調服のように騒音がある環境下で用いられることが想定される衣服に、各実施形態の音響システムを実装することで、その衣服を着用している作業員との連絡や騒音による難聴防止に応用することも可能である。
上述の各実施形態を人間が着用する衣服に実装してもよい。例えば人間が衣服を着用したときに右耳が位置する部分の近傍（例えば右肩、もしくはフードの右側内部）および左耳が位置する部分の近傍（例えば左肩、もしくはフードの左側内部）に、それぞれ正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２２の組を１組ずつ配置する。実施例３で説明したように、右側には正のスピーカユニット１２２１のみ、左側には負のスピーカユニット１２２２のみ（もしくは右側には負のスピーカユニット１２２２のみ、左側には正のスピーカユニット１２２１のみ）を配置してもよい。例えば作業服や空調服のように騒音がある環境下で用いられることが想定される衣服に、各実施形態の音響システムを実装することで、その衣服を着用している作業員との連絡や騒音による難聴防止に応用することも可能である。
【0091】
＜その他の実施例＞
上述の実施形態および実施例では、音響信号の再生、すなわち、音波を対象としたが、電波や光波であっても、本発明は適用可能である。例えばBluetooth（登録商標）等の近距離無線通信に用いることができる。具体的には、自動車のスマートキーおよび／または自動車の受信部に用いることで、リレーアタックのような手法による車両盗難を回避することができる。
上述の実施形態および実施例では、音響信号の再生、すなわち、音波を対象としたが、電波や光波であっても、本発明は適用可能である。例えばBluetooth（登録商標）等の近距離無線通信に用いることができる。具体的には、自動車のスマートキーおよび／または自動車の受信部に用いることで、リレーアタックのような手法による車両盗難を回避することができる。
【0092】
上述の実施形態および実施例において、各スピーカユニットを大型化することで、より広い領域で聴取可能とする構成も可能となる。具体的には、信号機や校内アナウンスなどが放音する方向に住宅街があるような場合が挙げられる。大型化する場合、高周波、中周波、低周波ごとに再生するスピーカユニットペアを構成してもよい。高周波については消去することが難しいため、聴かせたい領域のみに音響信号が放音されるように、吸音材でスピーカユニットの周辺に吸音材を物理的に覆いかぶせてもよい。
【0093】
＜補記＞
上述の本発明の実施形態の記載は、例証と記載の目的で提示されたものである。網羅的であるという意思はなく、開示された厳密な形式に発明を限定する意思もない。変形やバリエーションは上述の教示から可能である。実施形態は、本発明の原理の最も良い例証を提供するために、そして、この分野の当業者が、熟考された実際の使用に適するように本発明を色々な実施形態で、また、色々な変形を付加して利用できるようにするために、選ばれて表現されたものである。すべてのそのような変形やバリエーションは、公正に合法的に公平に与えられる幅にしたがって解釈された添付の請求項によって定められた本発明のスコープ内である。
上述の本発明の実施形態の記載は、例証と記載の目的で提示されたものである。網羅的であるという意思はなく、開示された厳密な形式に発明を限定する意思もない。変形やバリエーションは上述の教示から可能である。実施形態は、本発明の原理の最も良い例証を提供するために、そして、この分野の当業者が、熟考された実際の使用に適するように本発明を色々な実施形態で、また、色々な変形を付加して利用できるようにするために、選ばれて表現されたものである。すべてのそのような変形やバリエーションは、公正に合法的に公平に与えられる幅にしたがって解釈された添付の請求項によって定められた本発明のスコープ内である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】