JP2002513265A - 音響エネルギの再分配のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ベース（１０）、レンズ（３０）、及び前記ベース上にレンズを搭載するための手段を具備する、音響エネルギの再分配のための装置（１）が供給される。前記レンズの前面は、反響面を含む。トンラスデューサ（６０）からの音響エネルギ出力は、前記装置（１）によって再分配される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、トランスデューサと接続される時に、ひずみをほとんど又はまった
く生じさせずに、周波数の広域スペクトルを介して音を再分配（redistribute）
し、及び広範囲に拡散させることができる反響装置に関する。

【０００２】 （背景技術） 音源の拡散パターンが放射素子の大きさに関連することは、音響の分野では公
知のことである。これによって、従来の電気音響トランスデューサ、又は拡声器
は、周波数が増大するにつれて劣化する偏心応答（off-axis response）を有す
る。これは長い間、拡声器設計における基本的な問題として見なされてきており
、何年にもわたり、いくつかの異なる解決法が提案されてきた。これらは、複数
のトランスデューサ、ホーン（horn）並びに導波路、静電素子、及び様々な形の
音響反射装置の使用を含む。これらの解決法の多くは、周波数応答異常及び複雑
な製造技術の導入等、望ましくない副作用を有する。さらに、これらのシステム
は、従来の拡声器と同様に、人間の聴覚システムに通常与えられる考慮の欠如に
より、通常の聴環境においては予測できない方法で動作する可能性がある。 拡声器を介した音の再生は、拡声器／聴環境の組み合わせを介して、聴取者の
耳に届く音の方向、振幅、及びスペクトル・コンテント（spectral content）を
制御することによって向上されることができる。本発明の目的は、すべてのこれ
らの問題を、製造しやすい単一の装置で扱うことである。適切な従来のトランス
デューサに適切に接続される時、本発明によって、音はほぼ周波数不変の水平拡
散パターンで聴環境に伝達される。これは、より多くの聴取者に、大変強められ
た側面室内反響（lateral room reflection）による、より包まれるような感覚
を有する、音質的に正確な音をもたらす。さらに、立体音響のファントム音像（
phantom image）の安定性を向上させ、床及び天井の反響は低減される。本発明
を完全な拡声システムに統合する時に、多くの本発明の特徴が、設計者の特定の
必要性に適合するように変更されることができる。

【０００３】 （発明の開示） 本発明は、ベース、レンズ及び前記ベース上に前記レンズを搭載するための手
段を具備する、音響出力の再分配のための装置を供給することによって、これら
の問題を扱う。前記ベースは、上面、下面、前面及び背面を有する。前記ベース
の背面は、支持面に配置することができる。前記レンズもまた、上面、下面、前
面、及び背面を有する。 前記レンズの前面は、反響面、前記反響面上にある点Ｐ、及び少なくとも一つ
の隣接面Ｓ１を含む。線Ｌは、前記点Ｐを通過し、点Ｂにおいて前記ベースの下
面と交差する。点Ｆ１は、前記点Ｐと前記点Ｂとの間の線Ｌ上にある。前記反響
面は、角α１を通る前記線Ｌについて回転した楕円弧Ａ１の回転面Ｒ１及び角α
２を通る前記線Ｌについて回転した楕円弧Ａ２の回転面Ｒ２とによって規定され
る。前記楕円弧Ａ１は、点Ｆ１に配置された集束点を有し、及び点Ｐで終わる低
位端部を有する楕円Ｅ１の一部を構成する。前記楕円弧Ａ２は、前記点Ｆ１に配
置された集束点を有し、及び前記点Ｐで終わる上位端部を有する楕円Ｅ２の一部
を構成する。角α１は、前記回転面Ｒ１が隣接面Ｓ１に関して凸になるように選
択され、及び角α２は、前記回転面Ｒ２が隣接面Ｓ１に関して凹になるように選
択される。

【０００４】 本発明の第一の目的は、結果としての拡散パターンが、大変広い周波数範囲に
対して水平方向に大変広くなるように、及び垂直方向には制限されるように、集
束点Ｆ１に、又は集束点Ｆ１に近接して配置される音放射体から放射される音響
エネルギの方向を変換させる装置を供給することである。 本発明のさらなる目的は、実質的に周波数応答異常がなく、水平に方向を変換
された音響放射を生み出す装置を供給することである。 本発明の別の目的は、すべての音響放射パターンを適応させるように配置され
た絶縁表面を有する装置を供給することである。 本発明の他の目的及び効果は、本発明の音響放射の再分配のための装置が、添
付の図面、説明、及び特許請求の範囲を参照して考察される時に明らかになるで
あろう。

【０００５】 （発明を実施するための最良の形態） 図１を参照すると、音響エネルギの再分配のための本発明の装置１の好ましい
実施形態が示されている。装置１は、ベース１０、レンズ３０、及びベース１０
上にレンズ３０を搭載するための手段とを具備する。ベース１０は、上面１２、
下面１４、前面１６、及び背面１８を有する。下面１４は、ベース１０が支持面
２０上に配置できるように構成されている。ここに図示された支持面２０は平面
である；しかしながら、支持面２０は、ユーザが本発明の装置１を配置したいと
思ういかなる表面でもよいことが理解されるであろう。 レンズ３０は、上面３２、下面３４、前面３６、及び背面３８を有する。図２
を参照すると、前面３６は、反響面５０、反響面５０上にある点Ｐ、及び少なく
とも一つの隣接面Ｓ１を含むが、それらに限定されない。Ｓ２のような追加の隣
接面も設計されてもよい。 反響面５０は、トランスデューサから放出される音響放射の最適な拡散を供給
するように構成され、及び２つの回転面Ｒ１及びＲ２によって規定される。図４
を参照すると、線Ｌは、反響面５０上にある点Ｐを通過し、及び点Ｂにおいてベ
ース１０の下面１４と交差する。２つの楕円Ｅ１及びＥ２は、点Ｐが角楕円Ｅ１
及びＥ２上に配置されるように選択され、及び楕円Ｅ１及びＥ２は、点Ｐ及び点
Ｂとの間の線Ｌ上にある共通集束点Ｆ１を共有する。楕円Ｅ１は、第二の集束点
Ｆ２₁を有し、及び楕円Ｅ２は、第二の集束点Ｆ２₂を有するであろう。楕円Ｅ１
は、点Ｐで終わる低位端部を有する楕円弧Ａ１を規定し、及び楕円Ｅ２は、点Ｐ
で終わる上位端部を有する楕円弧Ａ２を規定する。図５を参照すると、回転面Ｒ
１は、角α１を通って楕円弧Ａ１を回転させることによって形成され、及び回転
面Ｒ２は、角α２を通って楕円弧Ａ２を回転させることによって形成される。角
α１は、回転面Ｒ１が隣接面Ｓ１に関して凸になるように選択される；角α２は
、回転面Ｒ２が隣接面Ｓ１に関して凹になるように選択される。 本発明の装置の実施形態において、楕円弧Ａ１の長さは、それが角α１におい
て線Ｌについて回転するにつれて一定して変化する一方で、弧Ａ１は、常に低位
点Ｐにおいて終わる。効率的に、これによってユーザは、反響面Ｒ１上に多くの
分散（variance）を生成し、それぞれが異なる上位境界を有する。

【０００６】 図６を参照すると、操作時に、トランスデューサ６０は、点Ｆ１に、又は点Ｆ
１に隣接して配置される。音響放射は、Ｆ１から放出され、トランスデューサの
放出領域からすべての方向に、外側に向かって拡散する。レンズ３０に向かって
拡散する音響放射は、反響面５０によって反響する。 楕円Ｅ１及びＥ２が、上述の適切な集束点Ｆ１、点Ｐ、及び弧Ａ１又はＡ２を
有するために選択されたあらゆる２つの楕円でもよい一方で、それらは、好まし
くは、表面Ｒ１及びＲ２に達するほとんどの音響放射が、制限された垂直コンポ
ーネント及び広範な水平コンポーネントを有するパス（paths）に反響するよう
に、選択される。しかしながら、反響した音響放射の指向性は、反響した音響放
射を生成する音放射体の位置と、及び周囲の環境に関する反響面５０の方向を含
むが、それだけには限定されない多くの要素に依存するであろうことが理解され
るであろう。楕円Ｅ１並びにＥ２の選択及びトランスデューサ６０の正確な配置
は、最適な効果を生み出すようになされることができる。 トランスデューサ６０は、図６に記載のとおり傾斜してもよく、前記トランス
デューサから放出される前記音響エネルギが放射される方向を変える。トランス
デューサ６０が傾斜する角度は、トランスデューサ６０の軸６２と線Ｌとの間に
作られる角度βによって計測されることができ、すべての周波数応答及び本装置
の垂直指向性に適合するように変えることができる。

【０００７】 図４を参照すると、反響面５０以外の装置１の表面も、全体の音生成に影響を
与える。ベース１０上にレンズ３０を搭載するための手段は、好ましくは、上面
４２、下面４４、前面４６、及び背面４８を有する吸収素材絶縁体４０を具備す
る。絶縁体４０の下面４４は、ベース１０の上面１２上に固定される。レンズ３
０の下面３４は、絶縁体４０の上面４２上に固定される。 絶縁体４０は、フェルト又はあらゆる他の適切な吸収素材を含んでもよい。絶
縁体４０の垂直方向の厚みは、明確に図示する目的で、図１及び４において大き
く記載されていることに注意されたい。絶縁体４０の使用の利点は、あるいは性
能を劣化させるかもしれない音響共鳴の低減を含むが、それに限定されない。 絶縁体４０の配置は、ベース１０の上面１２の第一の覆われた部分１７及び第
二の覆われていない部分１９を規定してもよい。前記上面１２の覆われていない
部分１９は、下方に傾斜してもよい。前記下方への傾斜の利点は、設計者の必要
性に適合するように垂直方向の拡散を適合させることを含むが、それに限定され
ない。吸収素材絶縁体は、音がより吸収されることが望ましい場合、ベース１０
の上面１２を全体的に覆うことができることが理解されるであろう。 同様に、隣接面Ｓ１及びＳ２は、それがなければそれらから反響するであろう
音響放射を吸収するための吸収素材７２で覆われていてもよい。この技術は、す
べてのシステム周波数応答を適合させ、及び水平方向の拡散の量を制限するため
に使用することができる。 装置１の外部表面を考察すると、曲面は、通常、破壊的回折効果がより少なく
するであろう。従って、前面１６は、好ましくは、一般的には楕円弧又は円弧等
である、曲線の弧を形成する。さらに、ベース１０の背面１８、３８、並びに４
８、レンズ３０、及び絶縁体４０は、好ましくは、曲線から成り、及び前記ベー
ス１０の下面１４をレンズ３０の上面３２に接続する背面７０をともに形成する
。好ましくは、少なくとも下面１４の一部は曲線であり、及び背面７０とぶつか
るように上方に傾斜する。ベース１０の下面１４並びに前面１６、背面７０、及
びレンズ３０の上面３２も、回折効果を妨げるために、吸収素材７２で覆われて
いてもよい。

【０００８】 すべての従来のトランスデューサは、周波数が低下するにつれて上昇する音響
出力を有する。前記装置は、音響出力を等しく再分配するので、前記システムの
すべての応答は、周波数が低下するにつれて対応して上昇する応答を有するであ
ろう。図７を参照すると、この問題を扱うために、好ましい実施形態において、
周波数が低下すると電気エネルギが低下する、単純な高域フィルタ１００が、本
発明の装置のトランスデューサ６０に接続される。音響システムを動作させるた
めに使用される信号源１１０の出力は、フィルタ１００を通過し、それによって
前記システムが実質的に等しいすべての周波数での出力を有する。複数のトラン
スデューサ６０が、前記装置を利用した音響システムにインストールされる場合
、前記フィルタは、複数のトランスデューサ６０を接続するために使用されるク
ロスオーバ回路の一部でもよい。 本発明の装置が音響エネルギの再分配に関して記載されてきた一方で、本発明
の装置は、電磁波等の他のエネルギ波形を再分配させるためにも使用することが
できることが理解されるであろう。 前述の発明は、明確に理解する目的で、例示的に詳細を説明されてきたが、当
業者には、本発明の教示の観点から、添付の特許請求の範囲の精神又は範囲から
逸脱することなく、一定の変更や修正がなされてもよいことが容易に明らかにな
るであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 想像線で、内側の反響面の境界線を示す、支持面上に配置された本発明の装置
の実施形態の、側面図である。

【図２】 支持面上に配置された本発明の装置の実施形態の、前面図である。

【図３】 想像線で、そのベース部材の露出した上面の境界線を示す、本発明の装置の実
施形態の、上面図である。

【図４】 本発明の装置の反響面の構成において使用される２つの楕円を想像線で示して
いる、線４−４の断面で見た、図３に記載の本発明の装置の実施形態の、断面図
である。

【図５】 ２つの楕円弧の回転によって、本発明の装置の反響面を形成する２つの回転面
の構成を示すダイアグラムである。

【図６】 そのベースの上面に、傾斜した方向に搭載されたトランスデューサを有する本
発明の装置の実施形態の側面図である。

【図７】 音響システムのための電力増幅器と本発明の装置とともに使用されるトランス
デューサとの間の高域フィルタの接続を示すダイアグラムである。

【符号の説明】

１ 装置 １０ ベース １２ ベースの上面 １６ ベースの前面 ２０ ベースの支持面 ３０ レンズ ３２ レンズの上面 ３６ レンズの前面 ４０ 絶縁体 ４６ 絶縁体の前面 ５０ 反響面

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音響エネルギの再分配のための装置（１）であって： 上面（１２）、下面（１４）、前面（１６）、及び背面（１８）を有するベー
   ス（１０）であって、前記下面（１４）は、支持面（２０）に配置可能である前
   記ベース； 上面（３２）、下面（３４）、前面（３６）、及び背面（３８）を有するレン
   ズ（３０）；及び 前記レンズ（３０）を前記ベース（１０）上に搭載するための手段； を具備する前記装置であり、 前記レンズ（３０）の前記前面（３６）は、点Ｐがその上に存在する反響面（
   ５０）、及び少なくとも一つの隣接面Ｓ１、前記点Ｐを通過し、点Ｂにおいて前
   記ベース（１０）の下面（１４）と交差する線Ｌ、前記点Ｐと前記点Ｂとの間の
   前記線Ｌ上にある点Ｆ１を含み、前記反響面（５０）は、角α１を通る前記線Ｌ
   について回転した楕円弧Ａ１の回転面Ｒ１と、角α２を通る前記線Ｌについて回
   転した楕円弧Ａ２の回転面Ｒ２とによって規定され、前記楕円弧Ａ１は前記点Ｐ
   で終わる低位端部を有し、並びに前記点Ｆ１に配置される集束点を有する楕円Ｅ
   １の一部を構成し、前記楕円弧Ａ２は前記点Ｐで終わる上位端部を有し、並びに
   前記点Ｆ１に配置された集束点を有する楕円Ｅ２の一部を構成し、前記角α１は
   、前記回転面Ｒ１が前記隣接面Ｓ１に関して凸になるように選択され、前記角α
   ２は、前記回転面Ｒ２が前記隣接面Ｓ１に関して凹になるように選択される、 前記装置。
2. 【請求項２】 前記ベース（１０）上に前記レンズ（３０）を搭載するための
   前記手段は、上面（４２）、下面（４４）、前面（４６）、及び背面（４８）を
   有する吸収素材絶縁体（４０）を具備し； 前記吸収素材絶縁体（４０）は、前記ベース（１０）の前記上面（１２）の上
   に固定され；また、 前記レンズ（３０）は、前記吸収素材絶縁体（４０）の前記上面（４２）の上
   に固定される、 請求項１に記載の装置（１）。
3. 【請求項３】 前記点Ｆ１に配置されたトランスデューサ（６０）をさらに具
   備する、請求項２に記載の装置（１）。
4. 【請求項４】 前記点Ｆ１に隣接して配置されたトランスデューサ（６０）を
   さらに具備する、請求項２に記載の装置（１）。
5. 【請求項５】 前記トランスデューサ（６０）は、中心軸（６２）を規定し、
   及び前記トランスデューサ（６０）は、前記トランスデューサ（６０）の前記中
   心軸（６２）が、前記回転の線Ｌと鋭角βで交差するように傾斜する、請求項４
   に記載の装置（１）。
6. 【請求項６】 前記点Ｆ１は、前記ベース（１０）の前記上面（１２）に隣接
   して存在し、及び前記トランスデューサ（６０）は、前記ベース（１０）の前記
   上面（１２）上に搭載されることを特徴とする、請求項５に記載の装置（１）。
7. 【請求項７】 前記吸収素材絶縁体（４０）の前記下面（４４）は、前記ベー
   ス（１０）の前記上面（１２）よりも小さい表面領域を有し； 前記吸収素材絶縁体（４０）は、前記上面（１２）の第一の覆われた部分（１
   ７）及び第二の覆われていない部分（１９）を形成するために、前記上面（１２
   ）上に配置されており；また、 前記第二の覆われていない部分（１９）は、前記第一の覆われた部分（１７）
   から下方に傾斜する、 請求項６に記載された装置（１）。
8. 【請求項８】 前記ベース（１０）の前記前面（１６）は、曲線から成る、請
   求項７に記載の装置（１）。
9. 【請求項９】 前記ベース（１０）の前記前面（１６）は、一般的に円形であ
   る、請求項８に記載の装置（１）。
10. 【請求項１０】前記ベース（１０）の前記前面（１６）は、一般的に楕円形で
    ある、請求項８に記載の装置（１）。
11. 【請求項１１】前記ベース（１０）、前記レンズ（３０）、及び前記吸収素材
    絶縁体（４０）のそれぞれの前記背面（１８、３８、４８）は、前記反響面（５
    ０）から遠位にあり、及び前記ベース（１０）の前記下面（１４）を、前記レン
    ズ（３０）の前記上面（３２）に接続する、前記装置（１）のための背面（７０
    ）をともに形成し；また、 前記装置（１）の前記背面（７０）、前記レンズ（３０）の前記上面（３２）
    、及び前記ベース（１０）の前記下面（１４）の少なくとも一部分は、曲線から
    成る、 請求項８に記載の装置（１）。
12. 【請求項１２】前記楕円弧Ａ１は、前記楕円弧Ａ１が前記線Ｌについて回転す
    るにつれて、一定して変化する長さを有する、請求項１１に記載の装置（１）。
13. 【請求項１３】各前記隣接面Ｓ１は、吸収素材で覆われている、請求項１２に
    記載の装置（１）。
14. 【請求項１４】前記ベース（１０）の前記下面（１４）及び前記前面（１６）
    、前記背面（７０）、及び前記レンズ（３０）の前記上面（３２）は、吸収素材
    で覆われている、請求項１３に記載の装置（１）。
15. 【請求項１５】前記トランスデューサ（６０）は、出力を生成し、及びさらに
    前記トランスデューサ（６０）に接続されたフィルタを具備し、前記フィルタは
    前記出力がすべての周波数においてほぼ等しいエネルギを有するように、前記ト
    ランスデューサの前記出力を変更する、請求項１４に記載の装置（１）。