JPH0954593A

JPH0954593A - 回折音抑制スピーカシステム

Info

Publication number: JPH0954593A
Application number: JP7242264A
Authority: JP
Inventors: Akira Yaoita; 晃八百板
Original assignee: BIIBA KK
Current assignee: BIIBA KK
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2015-08-17
Also published as: JP3937465B2

Abstract

(57)【要約】【目的】遮音壁などの上端を回折して裏側へ伝搬する
音波に対して、スピーカから逆位相、同音圧の音波を放
射し、双方の音波を音波干渉させることによって、回折
波の音波伝搬エネルギーを消耗させる回折音抑制スピー
カシステムに関するものである。【構成】複数個のスピーカを、それぞれの音波放射口
の長径外側エッジが遮音壁上端エッジとなるように並べ
て遮音壁を構成し、前記スピーカの音波放射口の長径を
前記スピーカによって放射される音波の最大周波数の１
／２波長を超えない大きさとし、前記スピーカの音波放
射口の短径を前記スピーカによって放射される音波の最
大周波数の約１／２０波長程度の大きさとし、前記スピ
ーカの音波放射開口面を回折波の進行方向へ向けたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、遮音壁などの上端を
回折して裏側へ伝搬する音波に対して、スピーカから逆
位相、同音圧の音波を放射し、双方の音波を音波干渉さ
せることによって、回折波の音波伝搬エネルギーを消耗
させる回折音抑制スピーカシステムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、遮音壁などの上端近傍に、騒
音源からの音波と逆位相、同音圧の音波を放射するスピ
ーカを配し、遮音壁などを回折する騒音と、スピーカ音
とを音波干渉させ、騒音の伝搬を抑制するスピーカシス
テムに用いられるスピーカとしては、１．遮音壁上端近傍に設置され、スピーカ開口面が騒音
の進行方向に向けられたスピーカ。２．遮音壁上端近傍に設置され、スピーカ開口面が上向
きのスピーカ。３．遮音壁上端近傍騒音発生源側に設置され、スピーカ
開口面が遮音壁上端に向けられたスピーカ。などが上げられる。

【０００３】これらのスピーカは、いずれも騒音の音波
と逆位相、同音圧の音波を放射するように工夫されたも
のであり、遮音壁裏側へ騒音が伝搬しないように動作さ
せることを目的として設置されたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
技術は、遮音壁などを回折する音波の波面の伝搬状態
と、遮音壁などの近傍に設置されたスピーカによって放
射される音波の波面の伝搬状態とが、必ずしも一致する
ような構成になっていないことが多いため、周波数帯域
幅の広い騒音、あるいは、特に広いエリアの消音を目的
とするような場合には、対応が難しい。

【０００５】また、複数個のスピーカを用いて広いエリ
アをコントロールしようとすると、隣り合うスピーカが
互いに影響し合って、消音機能に支障が生ずる場合もあ
る。

【０００６】本発明が解決しようとする課題は、上述の
問題点に鑑み、遮音壁などを回折して伝搬される音波に
対して、回折点近傍より、回折波の回折点における音波
の波面の伝搬状態と、回折音抑制スピーカの音波放射口
より放射される音波の波面の伝搬状態との違いが、逆相
関係を有することを除いて、極力小さくなるような音波
を放射することによって、双方の音波が互いに音波干渉
し合う点において、位相誤差が少なく、干渉効率の高い
伝搬特性を有する音波を放射する実用的な回折音抑制ス
ピーカシステムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】遮音壁を回折して伝搬す
る音波と、スピーカより出力される音波との音波干渉に
よって、回折音の伝搬を抑制する回折音抑制スピーカシ
ステムにおいて、複数個のスピーカを、それぞれの音波
放射口の長径外側エッジが遮音壁上端エッジとなるよう
に並べて遮音壁を構成し、前記スピーカの音波放射口の
長径を前記スピーカによって放射される音波の最大周波
数の１／２波長を超えない大きさとし、前記スピーカの
音波放射口の短径を前記スピーカによって放射される音
波の最大周波数の約１／２０波長程度の大きさとし、前
記スピーカの音波放射開口面を回折波の進行方向へ向け
たものである。

【０００８】また、騒音などの音波発生源を遮蔽板で遮
蔽し、前記遮蔽板外周に上記回折音抑制スピーカを設置
して、騒音などの音波発生源からの音波が遮蔽板で影と
なる背後に到達しないエリアをつくるものである。

【０００９】また、スピーカエンクロージャー外周に、
上記回折音抑制スピーカを設置することによって、スピ
ーカの自由な拡散を制限するものである。

【００１０】

【作用】遮音壁の上端を回折して伝搬する音波に対し
て、遮音壁の上端に並べられた複数個のスピーカから逆
位相、同音圧の音波を放射し、双方の音波を音波干渉さ
せる回折音抑制スピーカにおいて、各スピーカの音波放
射口の長径をスピーカによって放射される音波の最大周
波数の１／２波長を超えない大きさとして、各スピーカ
に同一の信号を加えると、各スピーカの音波放射開口面
を連ねた面と対向し、該開口面を連ねた面との距離が一
定の距離にある任意の面内の各点では、それぞれ、位相
回転のむらが少なく、同じ位相の点を連ねて構成された
ような、位相と振幅の安定した波面が得られる。

【００１１】また、スピーカの音波放射口の長径外側エ
ッジが、遮音壁上端の回折音の発生源となるように配置
し、スピーカの音波放射口の短径を、スピーカによって
放射される音波の最大周波数の約１／２０波長程度の大
きさとすると、回折音の素元波発生源となるエッジと、
回折音の素元波発生源に対応する回折音抑制スピーカの
音波の発生源となる音波放射口の短径の中心線との位置
の違いを、音波干渉における許容範囲内に抑えることが
できるため、回折音とスピーカ音との音波干渉の位相誤
差を低減できる。

【００１２】遮音壁の上端に設置されるスピーカの音波
放射開口面の方向を、回折波の進行方向に向けて設置す
るとき、スピーカの音波放射開口面の方向と、遮音壁の
上端近傍を直進する直進波の進行方向との成す角をθと
するとき、θを小さくするにしたがって、回折音抑制ス
ピーカによってコントロールされる範囲は、直進波側に
広がり、θが大きくなるにしたがって、回折音抑制スピ
ーカによってコントロールされる範囲は、回折音側に傾
いて、コントロールされる範囲は狭くなる。

【００１３】上述のように構成された回折音抑制スピー
カを、遮蔽板外周に設置して遮蔽板で音波発生源を遮蔽
すると、音波発生源からの音波が遮蔽板で影となる背後
に到達しにくいエリアをつくることができる。

【００１４】また、同様に、上述の回折音抑制スピーカ
をスピーカエンクロージャー外周に設置すると、指向性
を有するスピーカが得られる。

【００１５】

【実施例】

実施例１本発明による、回折音抑制スピーカを、図１、図２
（Ａ）（Ｂ）によって説明する。図１は、本発明による
複数個の回折音抑制スピーカを、半無限遮音壁上端に並
べた実施例１を示す斜視図、図２（Ａ）は、図１におけ
る複数個の回折音抑制スピーカによる波面の同相波面を
示す平面図、図２（Ｂ）は、回折波の伝搬状態を示す立
面図である。１１、１２、１３、・・・は、第１、第
２、第３、・・・回折音抑制スピーカ、２は、半無限遮
音壁、３１、３２、３３、・・・は、第１、第２、第
３、・・・音波放射口の長径外側エッジ、４は、第１、
第２、第３、・・・回折音抑制スピーカ１１、１２、１
３、・・・の音波放射口の短径の中心を結ぶ中心線、５
は、同相波面、Ｓは、騒音源、θは、音波放射開口面の
方向と直進波の進行方向との成す角である。以下その動
作について説明する。

【００１６】半無限遮音壁２上端に並べられた複数個の
回折音抑制スピーカ１１、１２、１３、・・・の中から
隣り合う任意の２つの回折音抑制スピーカを第２、およ
び、第３の回折音抑制スピーカ１２、１３として、これ
らに同一の信号が加えられたときの、それぞれの回折音
抑制スピーカが他の回折音抑制スピーカによって与えら
れる影響について、図２（Ａ）によって説明する。第
２、および、第３の回折音抑制スピーカ１２、１３から
放射される音波の最大周波数をｆ_０として、第２、およ
び、第３の回折音抑制スピーカ１２、１３の音波放射口
の長径を、放射される音波の最大周波数ｆ_０の１／２波
長を超えない大きさとすることによって、第２、およ
び、第３の回折音抑制スピーカ１２、１３の音波放射開
口面を連ねた面と対向する任意の波面は、他の隣り合う
回折音抑制スピーカから放射される音波との干渉によっ
て位相回転が著しく乱されることのない、安定した同相
波面４が得られる。

【００１７】第２、および、第３の回折音抑制スピーカ
１２、１３から放射される音波の最大周波数がｆ_０より
も小さい周波数の場合は、波長は最大周波数ｆ_０の波長
よりも大きくなるから、２つの回折音抑制スピーカの音
波放射開口面を連ねた面と対向する任意の波面内では、
音波の最大周波数がｆ_０のときよりも、それぞれ隣り合
う他の回折音抑制スピーカの波面による影響は、受けに
くくなるため、より安定した同相波面４が得られる。

【００１８】つぎに、半無限遮音壁２上端に並べられた
複数個の回折音抑制スピーカ１１、１２、１３、・・・
の中から任意の１つ、第２の回折音抑制スピーカ１２を
取り出して、第２回折音抑制スピーカ１２の音波放射口
の長径外側エッジ３２を回折する回折波と、第２回折音
抑制スピーカ１２の音波放射口から放射される音波との
立面的な動作について、図２（Ｂ）によって説明する。
第２回折音抑制スピーカ１２後方遠方より直進して伝搬
してきた音波は、第２回折音抑制スピーカ１２の音波放
射口の長径外側エッジ３２を回折して半無限遮音壁２で
影となる裏側へ放射状に広がる。このとき、回折音は、
第２回折音抑制スピーカ１２の音波放射口の長径外側エ
ッジ３２を回折音の素元波発生源として伝搬していく。
回折音を逆相の音波によって音波干渉させ、効率よく回
折音を抑制するためには、回折音と逆相の音波との位相
差を±１０°以内としたい。そこで、第２回折音抑制ス
ピーカ１２の音波放射口の短径を、第２回折音抑制スピ
ーカ１２によって放射される音波の最大周波数ｆ_０の約
１／２０波長程度の大きさとすることによって、回折音
の素元波発生源となる第２回折音抑制スピーカ１２の音
波放射口の長径外側エッジ３２と、第２回折音抑制スピ
ーカ１２の音波の発生源となる音波放射口の短径の中心
線４の位置との違いから生ずる誤差を少なくするととも
に、スピーカ開口面積を必要以上に小さくすることによ
って生ずるスピーカ出力のロスを低減することができ
る。

【００１９】第２回折音抑制スピーカ１２の音波放射開
口面の方向を、回折波の進行方向に向けて設置すると
き、第２回折音抑制スピーカ１２の音波放射開口面の方
向と、遮音壁の上端近傍を直進する直進波の進行方向と
の成す角をθとするとき、θを小さくするにしたがっ
て、第２回折音抑制スピーカ１２によってコントロール
される範囲は、直進波側に広がり、θが大きくなるにし
たがって、第２回折音抑制スピーカ１２によってコント
ロールされる範囲は、回折音側に傾いて、コントロール
される範囲は狭くなる。

【００２０】実施例２図３に基づいて実施例２を説明する。図１、図２、と共
通の部分は、同一符号を付してある。６は、遮蔽板であ
る。図３は、本発明による実施例２を示すものであり、
複数個の第１、第２、第３、・・・回折音抑制スピーカ
１１、１２、１３、・・・を、遮蔽板６の外周に設置し
て、放射状に拡散される騒音源Ｓからの音波が、遮蔽板
６で影となる背後に回り込みにくいエリアをつくるもの
である。

【００２１】実施例３図４に基づいて実施例３を説明する。図１〜３と共通の
部分は、同一符号を付してある。７は、警報音発生源、
８は、緊急自動車である。図４は、本発明による実施例
３を示すものであり、複数個の第１、第２、第３、・・
・回折音抑制スピーカ１１、１２、１３、・・・を、遮
蔽板６の外周に、直進波と回折波との境界の音波の進行
方向と、回折音抑制スピーカの音波放射開口面の方向と
の成す角θが、適度な大きさを有するような方向に向け
て設置して、放射状に拡散される警報音発生源７からの
音波が、遮蔽板６で影となる緊急自動車８の車室内に過
大な音量で入り込まないようにするとともに、車外の広
い範囲に拡散される警報音の音量が、低減してしまうこ
とのないようにするものである。

【００２２】実施例４図５に基づいて実施例４を説明する。図１〜４と共通の
部分は、同一符号を付してある。９は、スピーカ、１０
は、スピーカエンクロージャーである。図５は、本発明
による実施例４を示すものであり、複数個の第１、第
２、第３、・・・回折音抑制スピーカ１１、１２、１
３、・・・を、スピーカエンクロージャー１０の左右側
面に、直進波と回折波との境界の音波の進行方向と、回
折音抑制スピーカの音波放射開口面の方向との成す角θ
が、適度な大きさを有するような方向に向けて設置し
て、スピーカ９からの音波がスピーカエンクロージャー
１０左右側面エッジ３１、３２、３３、・・・を回折し
て伝搬される回折波のエネルギーを、音波干渉によって
減衰させ、スピーカ９の音波の自由な拡散を制限するこ
とによって、スピーカに指向性を与えるものである。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、遮音壁によって音源が
影となり、音源から放射された音波が回折して伝搬され
るエリアをつくり、回折波の波面の伝搬状態が、遮音壁
上端エッジを素元波発生源として放射状に拡散する一様
な特性を有する波面となるようにコントロールし、回折
点近傍の回折音抑制スピーカより、放射状に拡散する回
折波に対して、回折波の波面の伝搬状態と逆位相、同音
圧の音波を放射し、双方の音波を音波干渉させることに
よって、回折波の伝搬エネルギーを効率よく低減するこ
とができる。

【００２４】従って、本発明による回折音抑制スピーカ
システムは、遮音壁を適宜に設定することによって、遮
音壁で影となる裏側に回折する音波を効果的に低減でき
るため、遮音壁の裏側へ伝搬する騒音の低減、遮蔽板で
遮蔽して影となるエリアに伝搬される騒音の低減、緊急
自動車の警報音の車室内への侵入の抑制、指向性を有す
るスピーカなどに利用することができる。また、本発明
による回折音抑制スピーカシステムは、空中の音波ばか
りでなく、水中などの音波についても、空中と同様に取
り扱うことができることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す斜視図である。

【図２】（Ａ）同相波面を示す平面図である。（Ｂ）回折波の伝搬状態を示す立面図である。

【図３】実施例２を示す斜視図である。

【図４】実施例３を示す斜視図である。

【図５】実施例４を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１、１２、１３、・・・第１、第２、第３、・・・
回折音抑制スピーカ２半無限遮音壁３１、３２、３３、・・・第１、第２、第３、・・・
音波放射口の長径外側エッジ４音波放射口の短径の中心線５同相波面６遮蔽板７警報音発生源８緊急自動車９スピーカ１０スピーカエンクロージャーＳ音源 θ 音波放射開口面の方向と直進波進行方向との成す角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遮音壁を回折して伝搬する音波と、スピ
ーカより出力される音波との音波干渉によって、回折音
の伝搬を抑制する回折音抑制スピーカシステムにおい
て、複数個のスピーカを、それぞれの音波放射口の長径
外側エッジが遮音壁上端エッジとなるように並べて遮音
壁を構成し、前記スピーカの音波放射口の長径を前記ス
ピーカによって放射される音波の最大周波数の１／２波
長を超えない大きさとし、前記スピーカの音波放射口の
短径を前記スピーカによって放射される音波の最大周波
数の約１／２０波長程度の大きさとし、前記スピーカの
音波放射開口面を回折波の進行方向へ向けたことを特徴
とする回折音抑制スピーカシステム。
【請求項２】音波発生源を遮蔽板で遮蔽し、前記遮蔽
板外周に上記回折音抑制スピーカを設置したことを特徴
とする請求項１記載の回折音抑制スピーカシステム。
【請求項３】スピーカエンクロージャー外周に上記回
折音抑制スピーカを設置したことを特徴とする請求項１
記載の回折音抑制スピーカシステム。