JP2020088543A

JP2020088543A - 放音装置

Info

Publication number: JP2020088543A
Application number: JP2018218650A
Authority: JP
Inventors: 櫻子矢澤; Sakurako Yazawa; 小林　和則; Kazunori Kobayashi; 和則小林; 翔一郎齊藤; Shoichiro Saito
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2020-06-04
Also published as: US20220013102A1; WO2020105450A1

Abstract

【課題】信号処理を行うことなく、設置が容易で指向性を有する音の出力を可能とする放音装置を提供する。【解決手段】車両に設置される車載用の放音装置１０であって、スピーカ１と、前記スピーカ１に対向する位置に配置された反射部２と、備え、前記反射部２は、前記スピーカ１から出力される音を反射し、所望の方向へ指向させる。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、所望の方向に音を放音する放音装置に関する。

スピーカから見て所望の方向を含む狭い範囲に音声を再生するための信号処理技術は、従来から研究・開発されている。特許文献１には、局所再生を行いたい地点ないし領域とスピーカアレイとの伝達特性を利用して信号処理を行うことで局所再生を実現する技術が記載されている。

スピーカの周囲とスピーカから出力された音の音圧との関係（音圧分布）は、指向性と呼ばれ、或る方向への指向性が鋭いほど、当該方向を含む狭い範囲に音声を再生し、当該範囲以外の範囲で当該音声の音圧を抑圧することができる。

特開2012-147414号公報

特許文献１では、大規模なスピーカアレイを用意し、さらにスピーカアレイと局所再生を行いたい地点との伝達特性を予め取得しておく必要がある。言い換えると、スピーカアレイを設置することができないような狭い場所で使用する場合、スピーカアレイを様々な場所に持ち運んで使用する場合、伝達特性が例えば時間の経過などで変化する場合などには、特許文献１の技術では対応することが難しい。また、特許文献１では、スピーカアレイを設置する際に、技術者により、あらかじめ伝達特性を取得するという事前準備が必要であり、スピーカアレイの設置が難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、信号処理を行うことなく、設置が容易で、指向性を有する音の出力を可能とする放音装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、車両に設置される車載用の放音装置であって、スピーカと、前記スピーカに対向する位置に配置された反射部と、備え、前記反射部は、前記スピーカから出力される音を反射し、所望の方向へ指向させる。

本発明によれば、信号処理を行うことなく、設置が容易で、指向性を有する音の出力を可能とする放音装置を提供することができる。

本発明の実施形態の放音装置の構成を模式的に示す側面図である。本発明の実施形態の放音装置の構成を模式的に示す上面図である。反射部および保持部の斜視図である。反射部および保持部の側面図である。反射部および保持部の上面図である。反射部および保持部の正面図である。音の反射を説明するための説明図である。一対の放音装置を用いた場合の放音範囲を示す図である。一対の放音装置を車両の座席に設置する例を示す図である。運転席および助手席に一対の放音装置を設置する例を示す図である。変形例１の反射部および保持部の斜視図である。変形例１の反射部および保持部の側面図である。変形例１の反射部および保持部の上面図である。変形例１の反射部および保持部の正面図である。変形例２の反射部および保持部の斜視図である。変形例２の反射部および保持部の側面図である。変形例２の反射部および保持部の上面図である。変形例２の反射部および保持部の正面図である。変形例３の反射部の斜視図である。変形例３の反射部の側面図である。変形例３の反射部の上面図である。変形例３の反射部の正面図である。変形例３の音の反射を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態の放音装置は、車両に搭載される車載用の放音装置である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。

図１Ａおよび図１Ｂは、本実施形態に係る放音装置１０の構成および外観を模式的に示す構成図である。図１Ａは、放音装置１０を横から見た側面図である。図１Ｂは、放音装置１０を上から見た上面図である。

図示する放音装置１０は、スピーカ１（スピーカユニット）と、反射部２と、保持部３とを備える。

スピーカ１は、図示しない外部装置から入力された電気信号を音波（以下、「音」と記載する）に変換し、出力する装置である。スピーカ１は、保持部３により保持され、放音装置１０の内部に配置（装着）されている。本実施形態のスピーカ１では、音を放出する放音面１１は円の形状であるが、これに限定されるものではない。また、「音」（音声）には、人および動物の声はもとより、楽音や環境雑音などの「音」全般が含まれる。

反射部２は、スピーカ１に対向する位置に配置され、スピーカ１から出力される音を反射し、所望の方向へ指向させる。具体的には、反射部２は、スピーカ１と対向する位置（図示する例では上部）に配置され、当該反射部２の内側に配置された（内包する）スピーカ１の放音面１１を覆うカバー（外殻）である。また、反射部２は、スピーカ１の音を指向させる方向（所望の方向）に向けて開口している。

図１Ａ、１Ｂに示す反射部２は、保持部３の一辺の長さを持つ円弧状に湾曲した曲面を備える。前記曲面は、スピーカ１と対向した面側が凹曲面である。また、円弧状の反射部２は、スピーカ１の放音面１１を少なくとも半分程度覆う大きさである。

スピーカ１から放音された音のうち、所望の方向とは異なる反射部２に向けて放音される音は、反射部２の曲面で反射（屈折）し、所望の方向に放音される。これにより、本実施形態では、スピーカ１から出力される音を所望の方向へ指向させ、所望の方向を含む狭い範囲に放音することができる。すなわち、反射部２は、スピーカ１から出力され、当該反射部２で１回反射された反射音が、狭指向性を有するように配置および形成された部材である。

保持部３は、スピーカ１を保持するための筐体であり、スピーカ１を内蔵するためにその内側は空洞となっている。本実施形態の保持部３は、直方体であるがこれに限定されるものではない。

なお、スピーカ１と反射部２との距離は、スピーカ１の大きさの３倍以下であることが望ましい。スピーカ１と反射部２との距離は、具体的には、図１Ａに示すように、反射部２の高さｙに相当する。また、スピーカ１の大きさは、スピーカ１（放音面１１）の直径ｘに相当する。この場合、ｙ≦３ｘとなることが望ましい。反射部２が大きくなりすぎると狙った反射（意図した反射）ができなくなるためである。すなわち、反射部２が大きくなりすぎると、目的とする所望の方向への反射を行うための音圧が下がる（エネルギーが減ってしまう）ため、反射できても音量が減ってしまい、その結果、音の指向が向けられなくなるためである。また、図１Ｂに示すように、スピーカ１の半径をａとした場合、保持部３の一辺の長さｂは、半径ａの３倍よりも小さいこと（ｂ＜３ａ）が望ましい。これにより、数ｃｍ程度の小型のスピーカ１を用いることで、放音装置１０全体を小型化することができる。

図２Ａ〜図２Ｄは、図１Ａ、１Ｂで説明した反射部２および保持部３の一例を示す図面である。図２Ａは斜視図、図２Ｂは側面図、図２Ｃは上面図、図２Ｄは正面図である。保持部３は、スピーカ１の放音面を露出するための開口部３１を備える。なお、図２Ａ〜図２Ｄでは、反射部２および保持部３は一体となっているが、反射部２および保持部３は、個別の部品であって両者を組み合わせることとしてもよい。

なお、図示する例では、保持部３の開口部３１には、スピーカ１を保持するための２つの凸部を有するが、当該凸部はなくてもよい。開口部３１は、保持部３にはめ込むスピーカ１の形状に応じて形成されるものであり、図示する形状に限定されない。

図３は、本実施形態のスピーカ１から出力される音の反射を説明するための説明図である。所望の方向は、反射部２が開口している方向である。スピーカ１は、放音面１１に対向する全方向（図示する例では上方の全方向）に放音するが、本実施形態の放音装置１０は、反射部２で音を反射させることで、所望の方向に向けて音を指向させる。すなわち、スピーカ１から出力される音は、反射部２で反射することで、所望の方向とは大きく異なる方向には放音されないようになる。したがって、本実施形態では所望の方向を含む狭い範囲（領域）に音を指向させることができる。

図示する例では、スピーカ１の放音面１１に対して比較的小さい仰角で反射部２に向けてスピーカ１から出力される音８ａは、反射部２にぶつかることで、保持部３の方向に反射（屈折）し、放音装置１０の外部に放音され難くなる。また、スピーカ１の放音面１１に対して比較的大きい仰角で反射部２に向けて出力される音８ｂは、反射部２にぶつかることで所望の方向に向けて反射（屈折）される。なお、スピーカ１から所望の方向に向けて出力される音８ｃは、そのまま所望の方向に放音される。図３では、反射部２により１回反射した反射音（一度の反射での反射音）を、所望の方向９へ指向させる。反射部２による反射は、１回に限定されるものではなく、複数回でもよい。

このように、本実施形態では、所望の方向に向けて開口した反射部２、すなわち、所望の方向とは逆側に配置された反射部２を備え、所望の方向とは異なる方向に向けてスピーカ１から出力された音を、反射部２で反射させて所望の方向とは異なる方向へ放音しないようにする。これにより、本実施形態では、スピーカ１から出力される音を、所望の方向９を含む狭い範囲に指向させることができる。

図４は、本実施形態の２つの放音装置１０を一対（一組）として用いた場合の放音範囲を示す図である。図示する例では、ユーザの左右に配置した一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂを用いて、ステレオ方式で音を再生する。この場合、一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂにより形成される放音範囲は、ユーザの正面を頂点とするほぼ三角形の形状となる。すなわち、放音装置１０Ａ、１０Ｂは、ユーザの正面に音の指向性を持たせる。

図５は、一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂを、車両の座席に設置する例を示す図である。ユーザの耳の高さ（図示するｋの範囲の高さ）に位置するように、座席のヘッドレスト５１または座席背もたれ部５２の上部に、放音装置１０Ａ、１０Ｂを左右対称に設置する。具体的には、座席のヘッドレスト５１の両脇（両端）に、放音装置１０Ａ、１０Ｂを設置する。あるいは、座席の背もたれ部５２の上部に、放音装置１０Ａ、１０Ｂを設置する。また、ヘッドレスト５１および背もたれ部５２の中心線５３を対象線として、線対称となる位置に、一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂをそれぞれ配置する。

このように配置された一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂのそれぞれは、座席に座った状態のユーザの耳元に向けて放音し、一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂにより形成される放音範囲は、図４に示すようにユーザの正面となる。これにより、雑音・騒音が想定される車内であっても、座席に座っているユーザの耳元に、スピーカ１から再生される音を届けることができる。

また、運転席または助手席の座席（ヘッドレスト５１または背もたれ部５２）に設置する場合、放音装置１０Ａ、１０Ｂは、運転に支障を来すような視界を遮るものであってはならない。したがって、放音装置１０Ａ、１０Ｂ、視界を遮らないように小型であることが望ましい。

図６は、車内の運転席および助手席のそれぞれに、一対の放音装置を設置した例を模式的に示す図である。運転席には一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂが設置され、助手席には一対の放音装置１０Ｃ、１０Ｄが設置されている。この場合、運転席に設置された一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂの放音範囲は、図４に示すように運転席のユーザの正面を頂点とするほぼ三角形の形状となる。すなわち、放音装置１０Ａ、１０Ｂは、運転席のユーザの正面に音の指向性をもたせる。また、助手席に設置された一対の放音装置１０Ｃ、１０Ｄの放音範囲についても、図４に示すように助手席のユーザの正面を頂点とするほぼ三角形の形状となる。すなわち、放音装置１０Ｃ、１０Ｄは、助手席のユーザの正面に音の指向性をもたせる。

したがって、隣り合う２つの放音装置１０Ａ、１０Ｄにおいては、各放音装置１０Ａ、１０Ｄの反射部２によりスピーカ１から出力される音を、互いに異なる方向に指向させる。これにより、隣り合う放音装置１０Ａ、１０Ｄの音の干渉を防止することができる。このように、本実施形態の一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂ（１０Ｃ、１０Ｄ）は、隣の座席に向かって放音しない。

これにより、例えば、運転席または助手席に座っているユーザが、後ろの座席に座っているユーザと一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂ（１０Ｃ、１０Ｄ）を用いて会話する場合、対象とする座席に座っているユーザのみが、後ろの座席に座っているユーザの音声を一対の放音装置を介して聞くことができる。

なお、運転席の一対の放音装置１０Ａ、１０Ｂと、助手席の一対の放音装置１０Ｃ、１０Ｄの両端の放音装置１０Ｂ、１０Ｃ（運転席窓側の放音装置１０Ｂ、助手席窓側放の音装置１０Ｃ）は、互いに反対側に届かない音量で出力するように調整する。

また、車両の運転席に放音装置１０Ａ、１０Ｂを設置する場合、運転者は運転中に窓の外を確認したなどの動作を行うため、放音装置１０Ａ、１０Ｂには、極端に急峻な指向性は要求されない。

なお、図６では、車内の座席に一対の放音装置を設置してステレオ方式で音を再生する場合を説明したが、１つの放音装置１０を用いて座席に座ったユーザの耳元に音を指向させるようにしてもよい。また、一対の放音装置を配置して、両方の放音装置から同じ音の再生（一対にするがモノラル方式での再生）を行うようにしてもよい。

以上説明した本実施形態の反射部２は、円弧状の曲面を備えるものとしたが、反射部２はこれに限定されるものではない。以下に、反射部２の変形例について説明する。なお、変形例の反射部は、本実施形態と同様のスピーカ１および保持部３とともに用いることで、放音装置を構成する。

＜変形例１＞
図７Ａ〜図７Ｄは、変形例１の反射部２Ａおよび保持部３を示す図面である。図７Ａは斜視図、図７Ｂは側面図、図７Ｃは上面図、図７Ｄは正面図である。なお、図７Ａ〜図７Ｄでは、反射部２Ａおよび保持部３は一体となっているが、反射部２Ａおよび保持部３は、個別の部品であって両者を組み合わせることとしてもよい。

変形例１の反射部２Ａは、本実施形態の反射部２と同様に、保持部３の一辺の長さを持つ円弧状に湾曲した曲面を備える。本実施形態の反射部２は、スピーカ１の放音面１１を少なくとも半分程度覆う大きさであるのに対し、変形例１反射部２Ａでは、円弧状の曲面を延ばして、スピーカ１の放音面全体をほぼ覆うような大きさとしている。

これにより、変形例１の反射部２Ａを用いた放音装置は、本実施形態の反射部２を用いた放音装置１０と比較して、スピーカ１から出力される音をより狭い範囲に放音することができる。すなわち、変形例１の反射部２Ａを用いた放音装置では、スピーカ１から出力される音に、より狭い指向性を持たせることができる。

＜変形例２＞
図８Ａ〜図８Ｄは、変形例２の反射部２Ｂおよび保持部３を示す図面である。図８Ａは斜視図、図８Ｂは側面図、図８Ｃは上面図、図８Ｄは正面図である。なお、図８Ａ〜図８Ｄでは、反射部２Ｂおよび保持部３は一体となっているが、反射部２Ｂおよび保持部３は、個別の部品であって両者を組み合わせることとしてもよい。

変形例２の反射部２Ｂは、保持部３の一辺の長さを持つ平面を備える。変形例２の反射部２は、スピーカ１の放音面１１を少なくとも半分程度覆う大きさである。変形例２の反射部２Ｂを用いた放音装置では、本実施形態の放音装置１０と同様に、スピーカ１から出力される音を反射部２で反射させることで、所望の方向を含む狭い範囲に放音することができる。

＜変形例３＞
図９Ａ〜図９Ｄは、変形例３の反射部２Ｃを示す図面である。図９Ａは斜視図、図９Ｂは側面図、図９Ｃは上面図、図９Ｄは正面図である。図１０は、変形例３の反射部２Ｃの断面図である。変形例３の反射部２Ｃは、本実施形態と同様のスピーカ１および保持部３とともに用いることで、放音装置を構成する。

変形例３の反射部２Ｃは、ホーン形状の筒状部材を備える。具体的には、反射部２Ｃは、スピーカ１側に開口した第１開口部２１と、所望の方向に開口した第２開口部２２とを有する筒状部材を備える。また、筒状部材は、図９Ａ〜図９Ｄに示すように、湾曲している。具体的には、第１開口部２１から第２開口部２２側へ連続して湾曲している。これにより、筒状部材内部での複数回の反射を抑止し、また、指向方向以外の方向への放音を無くして効率よく反射して、スピーカ１から出力される音を所望の方向へ指向させることができる。

また、図示する例では、筒状部材の第２開口部２２は、第１開口部２１よりも大きい。図１０に示すように、湾曲部の断面形状は、第１開口部２１側よりも第２開口部２２側が、次第に大きくなる形状を呈する湾曲面である。第１開口部２１は設置するスピーカ１の径と同じものであり、第２開口部２２と第１開口部２１の径を同じにすると（第２開口部２２の径を小さくすると）と、放音できるエネルギーが少なくなってしまう。また、第２開口部２２を第１開口部２１よりも大きくすることで、極端に急峻な指向性となることを回避することができる。

図１０は、反射部２Ｃを用いた放音装置のスピーカ１から出力される音の反射を説明するための説明図である。所望の方向は、反射部２Ｃの第２開口部２２が開口している方向である。スピーカ１は、放音面１１に対向する全方向（図示する例では上方の全方向）に放音するが、本実施形態では、スピーカ１は反射部２Ｃの第１開口部２１に接続されるため、スピーカ１から出力される音は、湾曲した筒状部材の内部で効率よく反射され、所望の方向に指向される。すなわち、変形例３の反射部２Ｃは、本実施形態の反射部２（図３）と比較して、所望の方向とは異なる方向への無駄な反射を低減することができる。

以上説明した変形例を含む本実施形態の放音装置は、スピーカ１と、スピーカ１に対向する位置に配置された反射部２と備え、反射部２は、スピーカ１から出力される音を反射し、所望の方向へ指向させる。これにより、本実施形態では、信号処理を行うことなく、設置が容易で指向性を有する音の出力を可能とする放音装置を提供することができる。

すなわち、本実施形態では、所望の方向を含む狭い範囲に音を指向させる狭指向性をもった音の放音を、複雑な信号処理を行うことなく実現することができる。

また、本実施形態では、無指向性のスピーカ１を用いることができるため、コスト的なメリットがある。

また、本実施形態では、伝達特性が例えば時間の経過などで変化する場合であっても、指向性を有する音を出力することができる。例えば車内において、窓を開け閉めすることなどにより、伝達特性が変化する場合がある。このような場合であっても、本実施形態では、指向性を有する音を出力することができる。

また、本実施形態の放音装置１０は、スピーカ１と反射部２とを備える簡易な構造である。すなわち、本実施形態の放音装置１０は、少ない部品点数で指向性を持たせることができる。これにより、製造が容易で、低コストな放音装置１０を提供することができる。

また、本実施形態の放音装置１０は、簡易な構造であるため、容易に小型化することができる。これにより、車内などの狭い場所での設置が容易であり、また、容易に持ち運びが可能である。また、本実施形態の放音装置１０は、簡易な構成であるため、設置のための事前準備が不要であり、一般のユーザが容易に設置することができる。

なお、本発明は上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

１：スピーカ
２：反射部
２１：第１開口部
２２：第２開口部
３：保持部
３１：開口部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：放音装置
５１：ヘッドレスト
５２：背もたれ部

Claims

車両に設置される車載用の放音装置であって、
スピーカと、
前記スピーカに対向する位置に配置された反射部と、備え、
前記反射部は、前記スピーカから出力される音を反射し、所望の方向へ指向させること
を特徴とする放音装置。
請求項１記載の放音装置であって、
前記反射部は、円弧状の曲面を備えること
を特徴とする放音装置。
請求項１記載の放音装置であって、
前記反射部は、平面であること
を特徴とする放音装置。
請求項１記載の放音装置であって、
前記反射部は、前記スピーカ側に開口した第１開口部と、前記所望の方向に向けて開口した第２開口部とを有する筒状部材であること
を特徴とする放音装置。
請求項４記載の放音装置であって、
前記筒状部材は湾曲していること
を特徴とする放音装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載の放音装置であって、
前記反射部の高さは、前記スピーカの大きさの３倍以下であること
を特徴とする放音装置。
請求項１から６のいずれか一項に記載の放音装置を２つ備える一対の放音装置であって、
前記一対の放音装置は、座席のヘッドレストまたは座席背もたれ上部に設置されること
を特徴とする放音装置。
放音装置であって、
スピーカと、
前記スピーカに対向する位置に配置された反射部と、備え、
前記反射部は、前記スピーカから出力される音を反射し、所望の方向へ指向させること
を特徴とする放音装置。