JP2001513619A - 音波放射装置／システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 音波放射装置は、駆動手段を個別に有し領域的に分布された複数の音響トランスデューサのアレーを有する。前記トランスデューサとして、任意のタイプのものを多数並べることが可能である。駆動信号により、所要の拡散性質又は特定音声の性質を備えたアレー領域に分布するトランスデューサから、位相の異なる音波が放射される。駆動信号生成手段は、位相シフトのより高い音響周波数内容を含み、より低い周波数内容のアレーのサブエリアにおけるトランスデューサの少なくとも幾つかの同相動作に更に有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は、音響装置に関するものであり、特に、通常は適切な電子音声信号処
理手段からの電気信号に応じ可聴音を生成して放射するための装置に関し、具体
的には新形式のラウドスピーカに関するものである。

【０００２】

【技術背景】

従来のラウドスピーカは、電磁石手段で基本的に往復駆動する振動板を使用し
、音を周辺空気に伝えるピストン動作に依存しており、通常はコーン形の本振動
板が、コーンがその中と前方の空気に対して意図的に作用する。このような従来
型ラウドスピーカは様々な特徴を有し、その特徴として、所望の前方に指向する
音要素に対し反対位相の音要素を少なくとも部分的に打ち消す後方吸収のための
しばしば複雑となる装置を備えたボックス状の囲い、関係する再生音の周波数が
高い程より狭くなる有効可聴ビーム角度の所望の前方向の音の指向性、こうした
ビーム角度内で、強力なラウドスピーカに対して音波強度が非常に強いとみなす
ことのできる実質的な点放射源からの距離に応じて二乗法則に従って低下する生
成音波の強度等を挙げることができる。多数ユニットから成るコーン型ラウドス
ピーカは、可聴周波数の低／中／高帯域で作動するサイズの異なるコーンを有す
ることがよく知られており、結果的に、このようなユニットの信号用の電子クロ
スオーバー回路を必要とすることも周知である。

【０００３】 最近、本出願人は、音響動作とその結果としての音波放射に関し全く新型のラ
ウドスピーカを初めとする様々な型の音響装置を開発してきた（ＰＣＴ出願番号
第ＧＢ９６／０２１４５参照）。こうしたラウドスピーカの場合、音響動作は、
適切に組立・構成されたパネル中の特別に定められた位置で励振される撓み波に
依存しているため、結果的に現れる表面振動は、基本的に非ピストン的態様で音
響的に空気中に伝わることになる。結果的に現れた音波放射は、パネル全表面か
ら非常に広角度の範囲に亘って遠くまで高度の拡散効果を生み、上述の先行技術
に本質的な近接高音量と指向性の特徴を除くことになり、個々のパネルユニット
に著しく広い周波数範囲をもたらす。励振手段を注意深く配置することに加え、
このようなパネルの幾何的形状特性と剛性特性は、表面振動効果の共鳴周波数モ
ードの広がりを達成するのに寄与し、明瞭さと正確さに非常にすぐれた幅広い指
向性の拡散音波放射を促進するようになり、この音波放射は、先行技術によるピ
ストン的動作のラウドスピーカ、ビーム角度指向性が狭くなることの必然的結果
として起こり先行技術でよく見る良好な可聴位置についての不便な制約（おそら
く立体音再生で特に顕著になる）、点放射源からの二乗減少影響の必然的結果と
して起こる不愉快な高近接音量とは、著しい好対照をなし利点をもたらしている
。更に、先行技術で選択される中及び高周波数帯域用の専用の異なるユニットと
その結果として生じるクロスオーバーネットワークに加えて、ボックス状の囲い
の中で音波要素を複雑な方法で後方吸収する必要性を、冗長なものにしてしまう
ことができる。

【０００４】 本発明は、巧みに分布させたモードパネル素子の音響的に有利な特徴を詳細に
考慮・再考することから生れる。結果的に生ずる拡散放射音波は、同じ空間（及
び波長に関係する干渉）にある複数のパネルラウドスピーカに関連する、及び、
その様な空間の境界からの反射効果に関連する放射音波をみごとに統合する利点
まで及ぶことが明らかにされており、例えば壁及び／又は天井及び／又は床（及
び定常波干渉）、更に低知覚聴覚局部限定及び／又は侵入効果、こうしたホーム
シアター又はより一般的には拡声装置における中央、前面ステレオと後部サラウ
ンド音響装置についてのより良好なバランス及び／又は複数チャネルの相互非干
渉と滑らかさ、を得られることが明らかにされている。こうした考慮を行う際の
第1のそして最も本来の関心事項は、撓み波持続パネル中に共鳴モード振動を更 に良好に広がらせることを達成するにはどうやればできるのか、及び／又はこう
したパネルの励振を達成するかであった。しかし、音波放射の上記拡散性質の基
本的影響を特に基本的再評価し、又、益をもたらすように異なる音波放射効果を
如何にして有効に達成するかを基本的再評価することで、分布モード型の撓み波
動作ラウドスピーカからの音波放射に効果上似ているか否かによらず、上記目的
と様態を支える全く異なる基礎を現在では採用するに至った。以下に示す本発明
の様々な態様結果は、更により根本的に異なった方法を示すと考えられる。

【０００５】

【発明の概要】

そうしたひとつのアプローチは、ピストン動作に代表されるコーン型ラウドス
ピーカからの音波の特徴的な有効位相コヒーレンスと、撓み波動作に依存する非
ピストン動作の分布モードパネルラウドスピーカからの音波の特徴的な相対位相
インコヒーレンスとに注目することから生まれる。

【０００６】 本発明の一態様の場合、音波放射装置は、個別に電圧を印加できる駆動又は励
振器手段を有する複数の音響トランスデューサユニットが領域的に分配されたア
レーを含み、そのための駆動信号は、位相が個別に異なる音波放射を結果的に生
じるようなものであり、本音波放射装置は、例えば前記駆動信号の強制位相調整
に直接関連したり、先行技術の場合に高周波数と共に狭くなるビーム角度より、
又はそれ以外の前記アレーのエリアから有用に拡散及び／又は所望方向全体への
放射音波を作り出すように個別装置の出力をその様に統合するのに適している。
適切に無秩序とした又はインコヒーレントな前記位相の関係は、少なければ２０
個以下で多ければ７５０個以上に及ぶトランスデューサユニットのアレーと考え
られている。

【０００７】 コーン型ラウドスピーカと比べて既知の静電気ラウドスピーカを述べることが
現時点では有用であると考えられるが、既知のラウドスピーカは比較的広い音波
放射面積を有し、この放射面積が個別にピストン動作するサブエリアで効果的に
構成され、このサブエリアが注意深く秩序立てられた位相シフトで作動して、放
射された音波の知覚コヒーレンスと点放射源指向性をラウドスピーカが示すとい
う点で、ここに提案するものとは基本的に異なっている。

【０００８】 上記発明の態様に戻ると、従来型ラウドスピーカの指向性と近接高音量の点で
明らかにされる、全放射音波の拡散知覚を生じさせる複数のユニットの所望位相
インコヒーレンシーは、上述の分布モード型撓み波パネルに起こるものと本質的
に同じ性質のものではない。実際、その様なパネルの共鳴周波数モードの領域的
分布に関してその様な類似の性質を追求すると、多くの場合は自然に、トランス
デューサユニットに関する整合単位分布と作動周波数の相関関係に係わることに
なろう。しかし、撓み波動作に依存する前記ＰＣＴ出願のパネルに関しては、共
鳴モード振動の領域的分布は複雑であり、均一に規則性あるものではなく、全可
聴信号のための広範囲なパスフィルター装置の必要性が見つかり、及び／又は、
トランスデューサユニットの規則的アレーとユニットの各々の周波数応答能力の
全てではなくとも殆どを使うことのできる本発明の好適な実施に少なくとも比較
して、ユニット個々及びグループへの周波数の原則としての割り当てにより含ま
れる異なって同調するトランスデューサユニットは魅力的ではない。実施へのそ
の様な好適な方法は、その能動共鳴モードの表面分布の均一性に関する撓み波動
作パネルの必然的な限界の回避、即ちその様なパネルに必要な幾何学と剛性から
の独立と同じくまだ更に均一な広がりの達成を更に認めることができる。

【０００９】 少なくとも好適な拡散放射音波に関しては、全体アレーの個別のトランスデュ
ーサユニットに対し異なる位相を適切に分布することは、上述静電気型を含む一
般のコヒーレント振動板型従来型ラウドスピーカに比べ不規則性を示すことにな
る。高い規則性及び／又は集中を除外する目的の利用可能な偽似乱数発生器及び
／又は乱数表と同じ意味において、適切な位相分布はランダムなものと見なすこ
とができる。位相差自身については、個別及び／又は累積の打ち消し効果は容易
に回避でき、例えば如何なるものも１８０°の自然数約数／除数としないという
ような制約により容易に達成できる。しかし、自明である無数の可能性の内の、
トランスデューサユニットの任意の特定アレーに対し満足と考えられる特定の異
なる位相の特定の分布を、関連する実施例のために固定された又は規定されたも
のとして作るか又は扱うことができ、簡略化のために普通は作るか又は扱うこと
になろうことを認識すべきである。更に、異なる位相の数は、トランスデューサ
ユニットの数と同じである必要はなく、即ち異なる位相の数と分布が許容可能な
知覚拡散全体音波を作る限り、同じ数の場合もあろうし、関連するアレー中によ
り多くのユニットが存在する状況もあり得よう。

【００１０】 現在までの開発の示す所では、そうした実施例により、成功した撓み波動作パ
ネルラウドスピーカと通常匹敵する可聴周波数作動範囲と、放射音波周波数の達
成可能な均一さと知覚拡散音波効果という点から見た優越性を達成することがで
きる。更に、より低い可聴周波数も、幾分違ってはいるが容易に処理できる。こ
の様に限界において、関係するアレーサイズに実用的な最低周波数は、同相ベー
スの全トランスデューサユニットに印加される対応駆動信号により、先行技術に
よるピストン動作のラウドスピーカと同様に効率的に、即ち実質的にコヒーレン
トに処理できる。結果としての指向性は勿論、実質的に非指向性として十分受け
入れられている先行技術の広い低周波数の通常コーン型ウーファーラウドスピー
カと同様に問題となっていない。こうした低周波数同相駆動モードは、このアレ
ーのトランスデューサユニットの全てには適用できず、即ちアレーのサブエリア
（複数）のユニットにのみ適用でき、例えば段々に、一般的に段階を追って減少
する中間の通常中央のサブエリアであり、周波数は、上記ランダム化された異な
る位相作動モードによって良好に処理されるもの以下の低範囲で上昇することに
なる。

【００１１】 アレーの個々の音響トランスデューサユニットへの駆動信号の位相の操作は、
所望の放射音波効果を合成する際にかなりの融通性と利便性の機構を示し、可聴
周波数の異なる帯域の実質的にコヒーレント作動モードとインコヒーレント作動
モードを結合することや、関連するトランスデューサユニットがサブエリアに近
接しているか、又は全アレー範囲のパッチであるか、即ち有益と判明したおそら
く他のパターン、例えば輪又は隅に必ずしも限られることなく、本発明の別の態
様を構成すると認識される。

【００１２】 アレーの個別の音響トランスデューサユニットへの駆動信号の振幅を操作する
ことは、アレーにより放射された知覚全体音波に関し有益な効果をもたらすこと
が更に確かめられており、その様なトランスデューサユニットの駆動信号の異な
る振幅を領域的に分配することは、本文で好適として上記位相分配に付随するか
否かとは無関係に、本発明の別の態様を構成する。

【００１３】 規則的に同調された方法でアレーの音響トランスデューサユニットの作動に戻
ると、上記全体的又は部分的な同相モードの代替例をシミュレートすることが更
に可能であり、とりわけ、個々のユニットに送り込むため多数タップ遅延線が使
用される、張られた弦の振動又は張られた膜の振動の何れかの特定の所要方向（
複数）に関して、及び／又は、単一の２次再帰全通過型フィルターが各装置のた
めに使われる撓み波振動の所要方向に関して、各装置でのモード移動に関する異
なるクロスオーバー周波数でシミュレートすることができる。そうした他の作動
モードは、もちろん、追加的に利用可能であり、実質的に規則的に及び／又は不
規則に同調された二つ又はそれ以上のモード及び／又は振幅操作の有効性は、本
発明の更なる態様を構成する。

【００１４】 物理的構造に関しては、個別のトランスデューサユニットのアレーは、共通の
シート状又はパネル状のキャリヤ手段を有するのが好ましいが、キャリヤ手段は
柔軟でも硬くてもよく、必ずしも平らな平面である必要がない平面を持ち、即ち
一つ又はそれ以上の方向に曲がっていても、及び／又は小平面を刻んでいてもよ
い。小さなトランスデューサユニットの（こうした）アレーの組み立てを容易に
するのと同様に、好適キャリヤ手段は、関連する導体パターンのための便宜的な
基板として、例えばプリント回路基板の確立されたやり方にならって、駆動信号
をその様なトランスデューサユニットへ個別に必要に応じて加えるよう更に助け
ることができる。実際に、その様なキャリヤ手段は、モジュラー半導体集積回路
型の様な局所駆動信号回路を取り付けるのに更に役立つであろう。そうしたキャ
リヤ手段の更なるインパクトは、もちろん、結果としての音響出力が所望の低又
は最小同相内容を伴った実質的にランダムな振動を示す理想的な音波放射全体表
面を有効に達成する手法を促進することなる。これにより、音波放射が位相イン
コヒーレンスを有し、従来型ピストン動作のラウドスピーカの場合よりも周波数
に無関係にずっと低い（又は広い）指向性を有することが知覚できる程度になる
ということであり、この特徴は、周波数と共にはるかに均一な音響パワーの分布
をもたらす。

【００１５】 有用な利点はこの様に、成功したパネルラウドスピーカで実際に起きているこ
とに合わせようとしなくても生れ、望ましい高効率コーン型ピストン動作の振動
板装置の現在の現実的な小さいサイズを特別に使わなくて済む。適切なユニット
の場合、直径が僅か約１０ｍｍ程度で、可動質量（通常のコーン型ラウドスピー
カ設計に比べて）が５％−１０％位で、例えばトランスデューサユニット１個当
たり約５０ミリグラムで、低品質音響再生以外は実用的でないと従来考えられて
いるが、既に十分小さくなっているという理由で、軸方向に向いた性質よりもよ
り球形多方向の音波放射パターンを持たせる本目的に、実際に重要な利点を有し
ている。

【００１６】 可動コイル電磁気型又はクリスタル又はポリマー圧電性又はエレクトレットそ
ういった様な他の型を含む電気力学であろうとなかろうと、いわゆるマイクロ又
はナノ工学機械技術の応用例を含むはるかに小さいユニットの開発は、いったん
関連する関心が呼び引き起こされれば、技術の本来の進歩により期待されるはず
であり、本発明の有益な応用へ劇的に広がることが期待できる。実際、ユニット
が小さくなりそれらの数が多くなるほどこの利点は大きくなるはずであることは
既にそしてこれ迄本質的に明らかであり、特にデジタルデータ処理又はコンピュ
ータ型を含む低価格集積回路駆動信号手段と高容量と性能の信号処理手段の平行
した開発が、半導体とコンピュータ技術の直線的発展と同じように進むと考えら
れる。

【００１７】 特定のトランスデューサユニットは、パワーハンドリング、帯域幅、最大圧力
レベル特性及び必要なものに従って選択又は設計される。トランスデューサユニ
ットの数がより少ないアレーの場合、ライン駆動は、モジュラーアンプセット用
の半導体集積回路、例えばＣＭＯＳ型とデジタル処理信号用のＤＡコンバータを
使って実行できる。低ビット容量デコーダからの抵抗加算が実行可能である。例
えば、約７５０個以上といった多数のトランスデューサユニットのアレーでは、
人間の耳の統合特性を少なくとも部分的に利用した直接デジタル方式駆動ラウド
スピーカに関係する他の技術に頼ることが自然に考えられる。

【００１８】 利用可能でより高い計算能力を備えたデジタル信号処理を使えば、本文の最初
の上記関心の拡散性質よりもむしろ所望指向性を強制することを初めとする、ど
のような所望の性質の音波放射合成も容易に処理できる。結果的に行われる信号
コード化は、アレーのトランスデューサユニットに必要な位相関数及び／又は振
幅関数の一部及び全てと共に、可聴内容をたやすく組み込むことができ、全てゼ
ロと全て１シーケンス間の様な望ましくない移動を回避することもできる。

【００１９】 トランスデューサユニット、そのためのローカル駆動装置、アレーのキャリヤ
手段に更に戻ると、ローカルドライバは、行と列へアドレスでき、デジタル処理
された信号に応答するために時間多重化コード化とライン多重化コード化される
ことができ、キャリヤ手段は、金属被膜の複数層に必要又は所望ならばアドレッ
シングのためのプリント回路パスを有することができる。更に、トランスデュー
サユニットは、半導体集積回路、特にかなり洗練されたリトグラフィ技術のため
に開発され発展している技術からの利点を利用してキャリヤ手段の中又は上に形
成されてもよく、最初に上述した様にユニットは、静電気的で、薄いか又は厚い
膜圧電型のものであるか又は可動部分を備えた非常に小さな素子を作るためのマ
イクロ工学機械技術に依存するものであり、従って一般的に高効率ネオジム永久
磁石を使って外部分極界で作動するとして可動コイル又はレバーで補助される電
気力学装置に適用可能である。適切な圧電材料として、クリスタル型、例えばチ
タン酸バリウム又は高ポリマーエレクトレットが挙げられ、多層トランスデュー
サユニットは、半導体処理で普通の層プリンティング技術を使って容易に組み立
てられる。トランスデューサユニットの好適なサイズは、各々２０ｍｍ以下であ
る。前述の洗練されたリトグラフ技術は柔軟な薄膜の様なキャリヤ手段に適用す
ることができ、同薄膜は自身で音響変換動作をするし、マトリックスアレーに適
切に伝導的に接続された複数のセル駆動位置を有する。

【００２０】

【実施例の説明】

図１、２、３は、上述の撓み波動作の分布共鳴モードラウドスピーカ（ＰＣＴ
出願番号第ＧＢ９６／０２１４５号の）を実現するのに好適な構造とは違った、
堅い又は剛なキャリヤパネル１１、２１、３１を便宜的に示しているが、可動コ
イルトランスデューサ１２、２２、３２が、自ずから明らかな方法でそのコーン
が開口部アレーを通って伸びるよう取り付けられている。トランスデューサ装置
１２、３２は、５ｘ５、２０ｘ２０のマトリックスの矩形アレーに形成され、ト
ランスデューサユニット２２は、前記中央ユニットの回りに６Ｘの内部又は中間
の輪と１２Ｘの外側の輪を有する円形アレーである。望むならば、又は好ましけ
れば、ほぼ矩形のアレーは、その列及び／又は行の数を多くしたり少なくしたり
することができ、行及び列内のトランスデューサユニットの数は、等しく又は等
しくないようにもすることができ、多分２の累乗でもよく、そうしたユニットで
は、隣接する列同士及び／又は行同士を互い違いに配列するような関係、例えば
１／２ピッチとしてユニット数の密度を上げるために部分的に相互間に差し込み
合うように配列してもよく、一般の円形アレーでは、トランスデューサユニット
の第一と第二のリング数を異ならせたり、及び／又はトランスデューサユニット
のリング数が実用的な関係となるようにリング数を更に多くしたり、及び／又は
トランスデューサユニットが外側ほど増すように部分的に差し込み合わせてもよ
く、他のアレーとして、例えば単純な又は互い違いに連続的に配列された三角形
又は多角形の性質を利用したアレー、又はそうした分配の組み合わせに関連する
複合型のアレー、又は必要とする均一な又は変化するユニット密度を満たす不規
則性の性質を利用したアレーが実現可能である。

【００２１】 図４と５は、それぞれ、行をａ−ｊ、列を１−１０、ユニット表示をａ１−ｊ
１０とするトランスデューサユニット４２、５２から成るマトリックス状の１０
ｘ１０矩形アレーのキャリヤシート又は膜４１と５１を示す。トランスデューサ
ユニット４２はシート又は膜４１に貼られた個々の圧電型のものであり、トラン
スデューサユニット５２も圧電型であるが、これは、本来の圧電性材料である例
えば高ポリマー型の膜又はシート５１の反対側同士の表面上に金属被膜５２Ａと
５２Ｂを正しく重ね合わせることにより形成される。配置を同様に変えることは
、上記に略述したものでも実行できる。しかし、行列のアドレシングは、ユニッ
トのラベリングに一致すると考えられ、即ち電圧を加えられた行毎、列毎に並ん
でいる導体（図示せず）セットの各々と対応しているので、デジタル信号処理に
ついては更に以下を参照されたい。

【００２２】 図６Ａ−Ｄは、前側及び後側の多孔性ステータプレート６４Ｆ、Ｂの間に可動
音響振動板として誘電性フィルム６３を使用する実施例を示す。こうした音響的
に作動する電気機械的フィルムは、当業者に周知であるが、本来的に導電性又は
導電性となるように塗装されたステータプレートと、選択的に金属被覆され膜の
両側が反対の電荷でチャージされる積層フィルムを使用しており、又は導電性電
極装置を層の各側に有している。ステータプレートの向かい合う表面で正対する
窪み６５Ｆ、Ｂとして形成された空洞により、フィルム６３は音響的に能動な局
部的変位をすることができる（今までラウドスピーカには普通あまり効果的でな
い磁石構造における厚み変化の代替例ではなく）。窪み６５Ｆ、Ｂを、図６Ｃで
は破線の参考線で丸形又はドーム型として示したが、他の図の図６Ａ、Ｂでは特
に頂点を有するピラミッド型として示している。

【００２３】 プレート状に構成された局部的な電極６２Ｆ、Ｂは、共通のエレクトレットシ
ート６３の向かい合う側で各空洞近傍に存在し、本目的用に個別に電圧を加える
ための個別の導電性パス６６Ｆ、Ｂを備えている。

【００２４】 更に図１−６で省略されているが、各トランスデューサユニットＴへの個別の
駆動アンプ（以後の図面のラベルＡ参照）が考えられ、このアンプは、例えば下
側で又は基板であるプリント回路板へ、例えば一つ又はそれ以上の適切なメタラ
イズ層に設けられた導電性トラックを経て供給されたアンプ自体に接続されたメ
ッキ穴に取り付けられる接続ピンで、キャリヤ（１１、２１、３１、４１、５１
、６３）上に便宜上固定された半導体集積型でもよい。

【００２５】 図７は、多チャネル環境下にあるオーディオシステムの実施例を示し、同シス
テムはホームムービー又は一般的な左右及び中央前方スピーカーと後方ラウドス
ピーカのペアを含む他の立体音響サラウンドサウンド製品のようなもののチャネ
ル出力１０１−１０５に電気可聴信号を供給する役割を果たす電子的ソース１０
０を含んでいるが、この例では、全部で５個のラウドスピーカ１１１−１１５が
それぞれ本発明を具体化するアレー型のものとして示され、上記の複数のトラン
スデューサユニットＴ１−Ｔｎと個々の関連する駆動アンプＡ１−Ａｎの形とし
て特定の代表的アレーラウドスピーカ１１３を示しているので参照されたい。ア
レーラウドスピーカ１１１−１１５の各々のアンプＡ１−Ａｎのための可聴信号
供給ラインＳ１−Ｓｎは、位相及び／又は振幅をセッティング及びルーティング
する手段１２１−１２５から供給されるように示されている。アレーラウドスピ
ーカ１１１−１１５は、全て同じ型である必要もなければ、全てが同じ数のトラ
ンスデューサ装置Ｔ１−Ｔｎを持つ必要もない、即ち「ｎ」は、左右前方ステレ
オラウドスピーカは通常同じで、通常の後方ラウドスピーカも同様であるが、各
々において異なっていてもよく、しかもラウドスピーカが本質的に同じ信号を受
信するであろう本発明の任意の応用例の場合、本発明を具体化するアレーラウド
スピーカは、共通の位相及び／又は振幅調整手段から信号供給を受けるであろう
ことを認識されたい。

【００２６】 図８には、チャネル可聴信号ライン１０３からのブランチ１３１による適切な
位相設定をする遅延線１３２の簡単な実施例が示され、本遅延線１３２は、０°
−３６０°の位相変化を作り出す多数タップＤ１−Ｄｎを有し、位相変化をトラ
ンスデューサユニットＴ１−Ｔｎに適切に加えるとそこからは所望の拡散音が上
記の相互関係を有する結果となって出てくるが、適切に不規則な状態にあるライ
ンＤ１−Ｄｎ上の異なるフェーズの可聴信号は、ここでは「ランダム化」ルーテ
ィング回路１３３経由でトランスデューサユニット駆動ラインＳ１−Ｓｎへ接続
される形で示されている。各々のトランスデューサユニットＴ１−Ｔｎは、固有
の位相が与えられるように実施されるが、必ずその通りでなければならないとい
う必要性はなく、即ち遅延線タップの数について言えば、このラインＤ１−Ｄｎ
はトランスデューサユニットの数、従って駆動ラインＳ１−Ｓｎ以下でもよく、
約数の幾つかであってもよい。一部のトランスデューサユニットが同じ位相の可
聴信号を受信する場合、全てのトランスデューサユニットを近接させるのではな
く、受容可能な拡散音結果が達成される様に有益に（又は少なくとも損害を与え
ずに）分配するのが通常は好ましいが、アレー中で対称的に良好に配列すること
になるであろう。約数の関係については、その数をアレーのサブエリア又は一部
に適用した場合、受容可能な拡散音結果を他に依存せずに得られるだけ十分な数
であるのが好ましく、全アレーを配列するに当たっては、適切な近接関係にある
そうしたサブエリアが対称となるようにしてもよく、及び／又は、同じ及び／又
は異なるパターンの変形を持たせて各パターンを前述のように更には実際の組み
合わせた時に有効になるようにしてもよい。 全体又は部分的な位相「ランダム化」は、次の様に表すことができる φ（ｎ、ｍ、ω）＝［０、２π）の乱数 ここで、ｎとｍは行と列でのトランスデューサユニット数を表し、マトリックス
状の全体矩形アレーあるか又は全体アレイの前記サブエリアであるかは問わない
。

【００２７】 チャネル可聴信号ライン１０３は、低域フィルター１３５へも接続され、上述
のピストン的なラウドスピーカ効果をシミュレートする同相関係を有する全体ア
レーに加えると低周波数出力という利点が得られ、上述のように、トランスデュ
ーサ駆動ラインＳ１−Ｓｎの全てに直接接続されるフィルター出力１３６を参照
されたい。更に上述のように、ライン１３６の低周波数信号を関連するアレーラ
ウドスピーカのトランスデューサユニットＴ１−Ｔｎの一部、例えば中間の好ま
しくは通常は中央の、窓に似たサブエリアへ便宜的に加えることに利点のあるこ
とが認識されるであろう。後述するように図８がこのような装置を含んでいる。

【００２８】 図８に対して図９が示す第一の異なる点は、アレーラウドスピーカの唯一の部
品１１３ａのみのトランスデューサユニットＴ１−Ｔｎの動作であり、とりわけ
矩形マトリックス状の全体アレーの行と列には、トランスデューサユニット駆動
ラインのＳ１−Ｓｍの対応表示をつけ、遅延線装置の唯一の部品１３２ａには対
応するタップ出力ラインＤ１−Ｄｍを付けている。全アレーのための装置全体は
、行部分又は列部分１１３ａのトランスデューサユニット（Ｔ１−Ｔｍ）の上及
び／又は下、又は前部及び／又は後部にあるトランスデューサユニットのサブア
レーと見なすのが都合がよく、これは遅延線部分１３２ａ（例えば直列に端と端
とが接続された部分）と「ランダム化」ルーティング手段１３３ａの場合も同様
である。

【００２９】 位相「ランダム化」のない低周波数装置に戻ると、低域フィルター１３５から
の出力１３６は、１３７で分岐し、「ランダム化」ルーティング部分１３３の出
力ラインＲ１−Ｒｍの一部、特に中間番号のＲｘへ接続される。「ランダム化」
ルーティング手段の全ての各出力に同様に加えた場合、ブランチライン１３７で
同相低周波数信号を受信するトランスデューサユニットの中央帯域のためだけの
結果となるであろうが、ルーティング手段の外側部分の出力がブランチライン１
３７へ接続されない場合には、その様な帯域は端部が減小し、オールラウンド「
ウインドウ」効果を与えることになろう。ライン１３６は更に別の低域フィルタ
ー１３８に向かい、部分１３３ａのＲＹ１とＲＹ２を見て分かるように、ルーテ
ィング手段からの全ての他の出力に接続されているライン１３９を通じて最低周
波数信号を送り、こうした最低周波数で駆動されるトランスデューサユニットの
数を全ラウドスピーカアレーにまで増加させる。所望であれば、より多くのフィ
ルター段とより多くの及び／又は他のステップを設け、同相で駆動されるアレー
トランスデューサユニットの数を、最小帯域又はウインドウから全アレー以下で
可能な最大数まで増やしてもよい。加えて又は代替として、基本的にはルーティ
ング手段の出力への出力接続パターン（複数）に従って、例えば低域以上又はこ
こで説明した少なくとも最低フィルタリングでの周波数において、通過帯域フィ
ルターを設けたり及び／又はアレーのサブエリアのパッチに同相電圧を加えても
よい。

【００３０】 図９は更に、低域フィルター出力１３６からブランチ１４２を通して供給を受
ける別の多タップ遅延線又は遅延線部分１４１ａを示しているが、この遅延線は
その出力が、Ｍ１−Ｍｍと部分１３３ａにおけるＲ１−Ｒｍを見れば分かるよう
に、ルーティグ手段の出力に順番に接続されており、張られた弦又は膜からの様
な音の出力をシミュレートするのに有効な位相差とアレートランスデューサユニ
ットの駆動能力を有している。他の更なる遅延線部分及び／又はタップ出力の他
のセットは、必要又は所望するどのような方法によっても、ルーティング手段出
力の他の部分へ接続できることが認識される。図９は又、別のブランチ１４５が
可聴チャネル信号ライン１０３から複数フィルター１４６の各々へ接続されてい
ることを示し、フィルターは、対応するルーティング手段出力Ｒ１−ＲｍへのＦ
１−Ｆｍとラベル付けされたフィルター出力に見られるように、エリアのトラン
スデューサユニットに一個づつアレーの全てに対し設けられ、これらのフィルタ
ー１４６は、拡散のみのためにトランスデューサユニットを作動させるクロスオ
ーバー周波数として働きそれらの各々又はセットに対しては異なるような所定周
波数までは２次再帰全通過型であり、所望の結果としての音響効果を生むのに役
立つことが好ましく、例えば次の様な進行波振動をシミュレートする。

【００３１】 図９は更に、ルーティング手段からの出力の信号のための追加の振幅変化手段
１５１を示しているが、この手段は、レベル設定（１５３Ｓ）に加えて外部又は
フレーム領域（１５３Ｆ）又はコーナー（１５３Ｃ）又はパッチ（１５３Ｐ）又
はテーパリング（１５３Ｔ）又は他のもの（１５３Ｘ）の効果の仕様で示された
ノード仕様ブロック１５３からの出力１５２に示されているように、幾つかのモ
ードが考えられる作動状態にされないと効果が全くないが、本効果は、ルーティ
ング出力へのラインセット用の上記接続方法（しかし所望且つ適切であるとして
）に少なくとも或る程度までは従った選択的制御接続と、可変アンプのアレーと
により容易に得ることができる。有用な他の（１５３Ｘ）効果の一例は、フーリ
エ変換理論に従い且つ関連する位相調整に連携させ、任意のファーフィールド圧
力応答（複数）を生成することであるが、そのためには勿論、他の遅延線及び／
又はタッピングが必要となり備えなければならない。レベルｐと位相ｏに関する
一般フーリエ変換方程式は、次の様になる。

【００３２】 信号の位相調整と振幅の操作は、デジタル版の信号をプログラム制御されたデ
ジタルデータ処理することで、方程式の実行と組み合わせの実行と合成結果の更
なる操作の実行を含め、かなりの柔軟性と確実性を持って容易に行うことができ
る。従って、上記を生成すると特別な利点が認められ、図８と９のアナログ方法
よりもむしろデジタルで行えば更に有用な特徴と効果が認められる。図１０は、
データと使用中のプログラム材料のそれ自身の目前作業用のメモリ／記憶装置を
含むデジタルデータプロセッサ１６１を、有用なモードに関連するデータとプロ
グラムを保持する高容量メモリ１６３の平行バス装置１６２Ａ、１６２Ｂを経る
概略の関連で示しているが、この有用なモードには、モードフーリエ変換（１６
３Ｆ）により制御されるランダム化（１６３Ｒ）、引き伸ばされた膜と進行波（
１６３Ｔ）のシュミレーション（１６３Ｍ）含む位相操作の有用なモードと、ウ
インドウ及び／又はパッチ（１６３Ｗ／Ｐ）、フレーム及び／又はコーナー（１
６３Ｆ／Ｃ）とフーリエ変換（１６３Ｆ）モードを含む振幅操作の有用なモード
と、前記モードがインストールされたソフトウエアにより自動的に選択・実行さ
れる汎用及び特定の制御目的（１６３Ｃ）のためのものが含まれており、これに
ついては、データプロセッサブロック１６１の概略破線延長部分と、当該ブロッ
ク１６１とメモリ１６３の参照内容ブロックとの間を結ぶ両方向の矢印破線を参
照されたい。様々なモード１６３Ｆ、１６３Ｒ、１６３Ｔ、１６３Ｆ、１６３Ｗ
／Ｐ、１６３Ｆ／Ｃの外部仕様は、データプロセッサブロック１６１を通り入力
／出力装置１６５へ行く概略破線延長部分に付した対応文字の入力で示されてい
る。データ入出力バスは、入出力装置１６５とデータプロセッサ１６１の間の１
６６Ａ、Ｂで示されているが、好適な高速データプロセッサにより多重化をベー
スとする単一バス（バス１６２Ａ、Ｂに対して）を使用しても良い。

【００３３】 アナログとデジタル可聴信号の代替入力にも表示が与えられており、それぞれ
マルチプレクサ１７１Ａ、Ｄに向かうソースとチャネル１００Ａ、１０１Ａ−１
０５Ａ、と１００Ｄ、１０１Ｄ−１０５Ｄを参照されたい。アナログマルチプレ
クサ出力１７２は、１７３で分岐し、１７４の低域フィタリルグに向かいライン
１７２と１７５の両方を使ってライン１７５でアナログからデジタルへの（ＡＤ
Ｃ）変換段階１７６へ向かい並列入力バス１７７と１７８に供給される。並列デ
ジタルチャネル出力１０１Ｄ−１０５Ｄは、入力バス１７７上で効果の点で並列
な出力であると考えられるが、直列にして多重化の出力で並列に変換されてもよ
い。実際には、データプロセッサ１６１が直列信号を各チャネルのアレーラウド
スピーカに提供できるくらい十分高速な場合、デジタル可聴信号が直列又は並列
であるかは、主として選択の問題である。更に、図示の多重化とＡＤＣは、入力
／出力装置１６５内で、おそらくデータプロセッサ１６１を補助するマイクロプ
ロセッサの制御の下で、即ち、この場合外部に（及びブロック１６５内でのアナ
ログ形式への変換が同等のデジタル信号操作よりも好適である場合はデジタルオ
ーディオにおそらく使うこともある）接続された低域フィルターだけ（又は上述
の様にそれ以上）を使って行われることが予測でき、同等のデジタル信号操作が
ふさわしい場合は省略もできるが、いずれにせよそうした必要な変換後に行われ
ることが予測できる。

【００３４】 このアレーラウドスピーカの各々の役目について戻ると、関連する局部アンプ
Ａ１−Ａｍのある音響トランスデューサユニットＴ１−Ｔｍの１１３ａで参照部
分に再度見るように、個別のデジタルからアナログへのコンバータＤＡＣ１−Ｄ
ＡＣｍは、前記アンプＡ１−Ａｍに信号を送り出している。デジタルシステム出
力１８１から各デジタルアナログコンバータＤＡＣ１−ＤＡＣｍへと並列フィー
ドバスブランチＢ１−Ｂｍが示される一方、十分高速なデジタルデータ処理シス
テムでは直列供給を行うことができ、例えばラッチングレジスタ内容変換からの
音響トランスデューサ装置のための実質的に連続なアナログ駆動信号に対してシ
フトプラスラッチングレジスタを使ってシフトレジスタローディングの間に可能
である。この時に少なくとも局部最終駆動信号調節アンプ（Ａ１−Ａｍ）がある
場合、全ての関連するＤＡＣとレジスタ装置をシステム入出力ブロック１６５中
に組み込むか又は関連させること、即ち局部トランスデューサ装置アンプへの単
一ラインアナログ信号出力を有することが好ましく実際的であろう。

【００３５】 図１０のアンプＡ１−Ａｍはゲート型（Ｇ）であり、とりわけ何時でも作動す
ることが望まれるトランスデューサ装置を指定するために、個々の行列アドレッ
シングを容易にする２入力且つＡＮＤ動作型のゲート型（Ｇ）として示され、又
効率サイクル結果が満足な音波生成に十分である場合、異なるモード信号におけ
る多重化ベースとさえなることが注目されるであろう。行（Ｒ）及び列（Ｃ）の
アドレッシングラインのセットは、入出力装置１６５から出ており、図示のアン
プＡ１−Ａｍのゲーティングへの特定ラインを含んでいる。実際に、無駄のない
ワイヤリングが、データ処理システムと、アレーラウドスピーカのキャリアで回
路を受け取ることにより例えばデジットごとにアドレスされるべき行列を特定し
周期的に変える直列２進ワードを作る入出力装置とから、有利な点として得られ
ることになる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

本発明の上記態様を具体化する特定実施例を、実施例の形として、添付図面を
参考に述べる。

【図１Ａ】 パネルに取り付けられた可動コイル型トランスデューサユニットから成る第一
のマトリックス状の矩形アレーの概略正面図と端面図である。

【図１Ｂ】 パネルに取り付けられた可動コイル型トランスデューサユニットから成る第一
のマトリックス状の矩形アレーの概略正面図と端面図である。

【図２Ａ】 パネルに取り付けられた可動コイル型トランスデューサから成る第二の一般的
な円形アレーの同様の図である。

【図２Ｂ】 パネルに取り付けられた可動コイル型トランスデューサから成る第二の一般的
な円形アレーの同様の図である。

【図３Ａ】 パネルに取り付けられた可動コイル型トランスデューサユニットから成るより
大きいマトリックス状の矩形アレーの同様の図である。

【図３Ｂ】 パネルに取り付けられた可動コイル型トランスデューサユニットから成るより
大きいマトリックス状の矩形アレーの同様の図である。

【図４Ａ】 シート又は膜に取り付けられた圧電型トランスデューサユニットの１０Ｘ１０
アレーの同様の図である。

【図４Ｂ】 シート又は膜に取り付けられた圧電型トランスデューサユニットの１０Ｘ１０
アレーの同様の図である。

【図５Ａ】 圧電性のシート又は膜を選択的に金属化させることにより形成されたトランス
デューサユニットサイトを同様に示す。

【図５Ｂ】 圧電性のシート又は膜を選択的に金属化させることにより形成されたトランス
デューサユニットサイトを同様に示す。

【図６Ａ】 電気機械フィルム型の実施例を示す。

【図６Ｂ】 電気機械フィルム型の実施例を示す。

【図６Ｃ】 電気機械フィルム型の実施例を示す。

【図６Ｄ】 電気機械フィルム型の実施例を示す。

【図７】 本発明の実施例を使った多チャネル可聴システムの概略ブロック線図である。

【図８】 アレーラウドスピーカの位相はずれと低周波数同相作動のための概略ブロック
回路図である。

【図９】 同様に更なる低周波数オプションを示す。

【図１０】 プログラム制御されたコンピュータシステムでのデジタル信号処理による実行
例の概略回路線図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年２月７日（２０００．２．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 アジマ ヘンリー イギリス ケンブリッジ シービー２ ２ ティーティー チョーサー ロード サウ スエイカー クローズ ３ (72)発明者 コロームス マーティン イギリス ロンドン エヌダブリュー２ ２ディーエイ バージェス ヒル 22 (72)発明者 ハリス ニール イギリス ケンブリッジ シービー２ ５ ジェイエフ グレート シェルフォード ダーヴィー クレッセント ９ Ｆターム(参考） 5D004 AA03 AA06 AA08 AA09 BB01 BB03 CC01 CD03 CD05 CD07 DD01 5D012 AA01 AA02 BA01 BA07 CA02 CA06 EA01 EA06 FA02 FA03 GA01 5D018 AF21 AF22

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 個別に電圧を印加できる駆動手段を有する複数の音響トラン
   スデューサが領域的に分布されたアレーと、前記音響トランスデューサからの位
   相の異なる音波放射を生じさせる駆動信号を提供するための手段とから成ること
   を特徴とする音波放射装置。
2. 【請求項２】 前記駆動信号提供手段が、音波放射全体にわたっての拡散を
   達成するのを助けるようなアレー領域に亘る位相の分布をもって、前記駆動手段
   に位相の異なる前記駆動信号を加えるように作動することを特徴とする、請求項
   １に記載の音波放射装置。
3. 【請求項３】 前記駆動信号提供手段が、インコヒーレント総体音波放射を
   達成するためアレー領域に亘って不規則な位相の分布をもって、前記駆動手段に
   位相の異なる前記駆動信号を加えるように作動することを特徴とする、請求項１
   または２に記載の音波放射装置。
4. 【請求項４】 前記駆動信号提供手段が、総体音波放射の所望ボイシングを
   エミュレートする位相の分布をもって、前記駆動手段に位相の異なる前記駆動信
   号を加えるように作動することを特徴とする、請求項１に記載の音波放射装置。
5. 【請求項５】 前記駆動信号提供手段が、入力信号の実質的に同じ周波数内
   容に異なる位相を与えるように作動することを特徴とする、請求項１から４の何
   れか１項に記載の音波放射装置。
6. 【請求項６】 関連する異なる位相がランダム化されることを特徴とする、
   前記請求項の何れか１項に記載の音波放射装置。
7. 【請求項７】 関連する位相の差が１８０°の自然数約数又は除数以外であ
   ることを特徴とする、前記請求項の何れか１項に記載の音波放射装置。
8. 【請求項８】 関連する位相差がそれぞれトランスデューサと１対１までの
   固有の対応を有していることを特徴とする、前記請求項の何れか１項に記載の音
   波放射装置。
9. 【請求項９】 前記駆動信号提供手段が前記音響トランスデューサの少なく
   とも幾つかから同相音波放射を生じさせるように働く低い周波数より上の音響周
   波数内容に対して前記駆動信号提供手段が前述の様に作動するようになったこと
   を特徴とする、前記請求項の何れか１項に記載の音波放射装置。
10. 【請求項１０】 前記幾つかの音響トランスデューサが、アレーのサブエリ
    アにあることを特徴とする、請求項９に記載の音波放射装置。
11. 【請求項１１】 前記幾つかの音響トランスデューサが、実質的にアレーの
    中央にあることを特徴とする、請求項９または１０に記載の音波放射装置。
12. 【請求項１２】 前記少なくとも幾つかの音響トランスデューサは、関連す
    る音響周波数が低い程、数はより多くなり、アレーの対応する前記サブエリアは
    サイズがより大きくなることを特徴とする、請求項９、１０又は１１項に記載の
    音波放射装置。
13. 【請求項１３】 前記駆動信号提供手段に、入力信号又はその帯域の前記低
    い周波数の音響内容のためのフィルター手段が組合されたことを特徴とする、請
    求項９から１２の何れか１項に記載の音波放射装置。
14. 【請求項１４】 前記アレーが、少なくとも２０個の前記音響トランスデュ
    ーサを有することを特徴とする、前記請求項の何れか１項に記載の音波放射装置
    。
15. 【請求項１５】 前記アレーが、７５０個まで又はそれ以上の前記音響トラ
    ンスデューサを有することを特徴とする、前記請求項の何れか１項に記載の音波
    放射装置。
16. 【請求項１６】 前記音響トランスデューサが、ピストン動作型であること
    を特徴とする、前記請求項の何れか１項に記載の音波放射装置。
17. 【請求項１７】 前記音響トランスデューサが、コーン駆動型であることを
    特徴とする、前記請求項の何れか１項に記載の音波放射装置。
18. 【請求項１８】 前記音響トランスデューサが、静電型であることを特徴と
    する、請求項１から１５の何れか１項に記載の音波放射装置。
19. 【請求項１９】 前記音響トランスデューサが、圧電型であることを特徴と
    する、請求項１から１５の何れか１項に記載の音波放射装置。
20. 【請求項２０】 前記音響トランスデューサが、電気機械薄膜型であること
    を特徴とする、請求項１から１５の何れか１項に記載の音波放射装置。
21. 【請求項２１】 前記音響トランスデューサが、全て又はそれらのグループ
    に共通の関連するキャリヤ手段を有することを特徴とする、前記請求項の何れか
    １項に記載の音波放射装置。