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1. WO2020105450 - 放音装置

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明 細 書

発明の名称 放音装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007  

発明の効果

0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051  

符号の説明

0052  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8  

図面

1A   1B   2A   2B   2C   2D   3   4   5   6   7A   7B   7C   7D   8A   8B   8C   8D   9A   9B   9C   9D   10  

明 細 書

発明の名称 : 放音装置

技術分野

[0001]
 本発明は、所望の方向に音を放音する放音装置に関する。

背景技術

[0002]
 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。
[0003]
 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。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2012-147414号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 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。
[0006]
 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。

課題を解決するための手段

[0007]
 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。

発明の効果

[0008]
 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。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1A] 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。
[図1B] 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。
[図2A] 反射部および保持部の斜視図である。
[図2B] 反射部および保持部の側面図である。
[図2C] 反射部および保持部の上面図である。
[図2D] 反射部および保持部の正面図である。
[図3] 音の反射を説明するための説明図である。
[図4] 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。
[図5] 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。
[図6] 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。
[図7A] 変形例1の反射部および保持部の斜視図である。
[図7B] 変形例1の反射部および保持部の側面図である。
[図7C] 変形例1の反射部および保持部の上面図である。
[図7D] 変形例1の反射部および保持部の正面図である。
[図8A] 変形例2の反射部および保持部の斜視図である。
[図8B] 変形例2の反射部および保持部の側面図である。
[図8C] 変形例2の反射部および保持部の上面図である。
[図8D] 変形例2の反射部および保持部の正面図である。
[図9A] 変形例3の反射部の斜視図である。
[図9B] 変形例3の反射部の側面図である。
[図9C] 変形例3の反射部の上面図である。
[図9D] 変形例3の反射部の正面図である。
[図10] 変形例3の音の反射を説明するための説明図である。

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、図面を参照して説明する。
[0011]
 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。
[0012]
 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。
[0013]
 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。
[0014]
 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。
[0015]
 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。
[0016]
 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。
[0017]
 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。
[0018]
 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。
[0019]
 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。
[0020]
 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。
[0021]
 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。
[0022]
 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。
[0023]
 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。
[0024]
 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。
[0025]
 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。
[0026]
 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。
[0027]
 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。
[0028]
 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。
[0029]
 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。
[0030]
 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。
[0031]
 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。
[0032]
 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。
[0033]
 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。
[0034]
 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。
[0035]
 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。
[0036]
 <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。
[0037]
 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。
[0038]
 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。
[0039]
 <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。
[0040]
 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。
[0041]
 <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。
[0042]
 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。
[0043]
 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。
[0044]
 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。
[0045]
 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。
[0046]
 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。
[0047]
 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。
[0048]
 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。
[0049]
 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。
[0050]
 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。
[0051]
 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。

符号の説明

[0052]
 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

請求の範囲

[請求項1]
 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2]
 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3]
 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4]
 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5]
 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6]
 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7]
 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。
[請求項8]
 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。

図面

[ 図 1A]

[ 図 1B]

[ 図 2A]

[ 図 2B]

[ 図 2C]

[ 図 2D]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7A]

[ 図 7B]

[ 図 7C]

[ 図 7D]

[ 図 8A]

[ 図 8B]

[ 図 8C]

[ 図 8D]

[ 図 9A]

[ 図 9B]

[ 図 9C]

[ 図 9D]

[ 図 10]