JP2003524971A - 多チャンネルヘッドホン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 個人聴取空間で３次元立体音響を提供する多チャンネルヘッドホンを提供する。これはチャンネル別音響の独立性と正確な位相を確保することによって高品質の３次元立体音響を聞き手に提供しようとするものであって、聞き手の両耳の各々に対して、二つ以上配置されて各々区別された音を再生する複数のスピーカーユニット４０ａ、４０ｂと、この複数のスピーカーユニットが個別的に装着されている複数のエンクロージャ１０ａ、１０ｂを具備する。エンクロージャはスピーカーユニットで発生する音を聞き手の耳に誘導する音路を形成する音誘導板１１ａ、１１ｂを有し、その音誘導板の端部を通じて聞き手の耳殻に音を伝達し、特に耳の後方に位置した後方スピーカー音響の回折効果を誘導できる。このような構造によれば、聞き手をしてチャンネル別に意味のある声を区別可能にし、空間知覚と広い音場感、そして方向性のある嘘音像など３次元立体音響に必要な音要素が全部提供されるため、完全に近い３次元的な立体音響を再現するのに効果的に利用でき、最適化された音伝達系を構成することによって左右二つずつ総四つのスピーカーユニットでも５.１チャンネルの音を効果的に再現できて経済的である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は個人聴取空間で音響を提供する多チャンネルヘッドホンに係り、特に
聞き手の両耳の各々に対して二つ以上配置される複数のスピーカーユニットで３
次元的な立体音響を再生するためのものである。

【０００２】

【背景技術】

個人聴取空間で音楽などを聴取可能にするヘッドホンやイヤホンまたは電信・
電話用ヘッドセットは最近パソコンを利用したマルチメディア及びデジタル通信
技術の発達につれて映画や音楽鑑賞・仮想現実・ゲーム・チャット・インターネ
ット電話などのためにその需要が急増している。

【０００３】 仮想現実など３次元映像を効果的に楽しむためには当然に３次元またはそれに
近い立体音響が必須である。パソコンで行える無数の機能のうちマルチメディア
及びデジタル通信技術での共通的な要素が直ちに映像とサウンドである。映像に
おいては、グラフィックカードとディスプレーの技術的な進歩で使用者に高品質
映像が提供されており、これにより現在の音響技術も、従来の２次元立体音響に
前後方向の音場を形成して現場感を一層高めるように四つのスピーカーユニット
を配置するサラウンドシステムや、聞き手を中心として前方左右及び後方左右に
各々配置される四つのスピーカーユニットと前方中央で嘘音像を作るためのセン
ター信号スピーカー、そして方向性はないが、各スピーカーユニットの低音を補
強するためのウーファを含む総六つのスピーカーユニットを配置してなる５.１
チャンネルシステム等で３次元に近い立体音響を具現する水準にまで至った。

【０００４】 しかし、音響技術はサウンドカードの性能が向上しつつあるにもかかわらず映
像技術に比べてその応用が相対的に遅れている実情である。その主な理由の一つ
は、前述したように、３次元的な立体音響を再現するために配置される四つある
いはそれ以上のスピーカーユニットは互いに十分な距離をおいて配置されねばな
らないが、ヘッドホン用エンクロージャ内の設置空間が非常に狭くて一つのエン
クロージャに二つ以上のスピーカーユニットを配置するのが容易でないからであ
る。

【０００５】 従来の技術を参照すれば、ヘッドホンでの３次元的な立体音響再現のための色
々なスピーカーユニット配置形態が韓国特許公報公告番号７８−３９９と韓国公
開実用新案公報公開番号実１９９８−０５８４５３等に開示されている。また、
特許第１２４３９４号は５チャンネル以上の高品質の音響を聞き手の所望の音感
に変えて聴取できるようにバッフルに支持される支持台を利用して、複数のスピ
ーカーユニットを配列変更可能に支持する構造を示す。このように従来には多チ
ャンネルヘッドホンを構成するにおいて、既存のステレオ用ヘッドホンのように
両耳を完全に覆う閉鎖型スピーカーハウジングを使用し、各々チャンネルが異な
る音を再生する二つ以上のスピーカーユニットをその一つの閉鎖型エンクロージ
ャに共に装着したことである。

【０００６】 一般に音源方向の知覚は、音波が両耳に到達する強度の差だけでなく音波の位
相差によっても決定されることは知られている。既存ステレオ用ヘッドホンはＲ
及びＬチャンネルの音源（スピーカーユニット）が両側に分離されているために
両耳効果により各音源方向を２次元的に知覚させるのにとても適している。しか
し、同じ耳に２チャンネル以上の音源、すなわち、スピーカーユニットを二つ以
上配置せねばならない３次元的な立体音響には適していない。

【０００７】 すなわち、従来のように一つのエンクロージャ内に二つ以上のスピーカーユニ
ットを配置する場合、エンクロージャ内壁での反射音が他のスピーカーユニット
の音を干渉する。このような干渉はチャンネル別音響が混ざって位相が不明確に
なり、反響による空間知覚効果を落とし、さらには共振することによって異常騷
音を誘発させる等の主原因となっている。結果的に空間知覚効果と共に両耳効果
さえ大きく低下して音像が聞き手の頭の正中央に位置することによって３次元的
な立体感を感じられなくなり、特に聞き手が意味のある声を区分できなくなる問
題があった。

【０００８】

【発明の開示】

したがって、本発明の目的は、前記問題点を勘案し、両耳の各々に対して配置
される二つ以上のスピーカーユニットを分離されたエンクロージャに各々装着す
る開放型構造で各チャンネル別音響の独立性と正確な位相を確保できるように創
案した多チャンネルヘッドホンを提供することである。

【０００９】 本発明の他の目的は、３次元的な立体音響の空間知覚のための十分な反響及び
嘘音像を考慮した多チャンネルヘッドホンを提供することである。

【００１０】 本発明のまた他の目的は、各スピーカーユニットの音伝達系の最適化を通じて
左右二つずつ総四つのスピーカーユニットでも５チャンネル以上の３次元立体音
響を効果的に再現できる多チャンネルヘッドホンを提供することである。

【００１１】 前記第１の目的を達成するために本発明では、聞き手の両耳の各々に対して、
二つ以上配置されて各々区別された音を再生する複数のスピーカーユニットと、
この複数のスピーカーユニットが個別的に装着されている複数のエンクロージャ
とを具備することによって、各スピーカーユニットで発生する音間の干渉による
影響を避けうる多チャンネルヘッドホンを創案した。

【００１２】 前記第２及び／または第３の目的を達成するために本発明は、前記エンクロー
ジャを聞き手の耳を中心として前後に距離をおいて配置し、各エンクロージャに
は装着されたスピーカーユニットで発生する音を聞き手の耳に誘導する音路を形
成する音誘導板を形成することによって、その誘導板の音路に沿って移動する間
の十分な残響効果を図った。ここで、望ましくは、各スピーカーハウジングに形
成した誘導板の端部、すなわち、前記音路の出口に音反射板をさらに延ばし、そ
の音反射板が前記聞き手の耳殻に向かって音を反射するように構成することであ
る。

【００１３】 またもっと望ましくは、前記音誘導板内の音路をいくつかに分けるために複数
の案内リブをその音路方向に並んで形成させ、音誘導板の内壁及び音反射板上に
は反射音を散乱させるための多数の突起を規則または不規則的に形成することで
ある。

【００１４】 そして、聞き手の耳を中心として前方に位置するエンクロージャの音反射板は
前記耳殻の上側部に向かわせ、後方に位置するエンクロージャの音反射板はその
下側部位に向かわせて耳の後に位置した後方のスピーカーユニット音響の円滑な
回折効果を誘導し、またその後方のエンクロージャ内で音響増幅作用のために響
き部を拡張させる。

【００１５】

【発明を実施するための最良の態様】

添付した図面を参照しながら、前記のような本発明による多チャンネルヘッド
ホンの望ましい実施例を詳細に説明すれば次の通りである。

【００１６】 図１及び図２は、本発明による多チャンネルヘッドホンの着用状態として聞き
手の顔の左側面だけを示したものであり、聞き手の顔の右側面は対称するので便
宜上省略した。

【００１７】 図１を参照すれば、本発明による多チャンネルヘッドホンは、聞き手の耳１を
中心として前後方に少し距離をおいて配置された二つのエンクロージャ１０ａ、
１０ｂを具備する。このように聞き手の片耳に二つずつ配置されるエンクロージ
ャ１０ａ、１０ｂを頭に着用する構造として、図１は通常のヘッドバンド２０ａ
を使用して頭上にかける形態を示す。ここで符号３０はヘッドバンド２０ａの端
部に二つのエンクロージャ１０ａ、１０ｂを連結して聞き手の耳１に安定的に着
用できるように適当に曲がった連結支持部材を示す。図２は頭の後方にかけるよ
うになっている形のヘッドバンド２０ｂに二つのエンクロージャ１０ａ、１０ｂ
を直接連結しながら、やはりその端部を利用して聞き手の耳１に安定的に着用で
きるようになっているまた他の着用形態を示す。一方、別途に例示しなかったが
、頭に着用して二つまたはそれ以上のエンクロージャを連結支持する手段は多様
に具現できる。

【００１８】 聞き手の耳を中心として前後方に間隔をおいて配置された二つのエンクロージ
ャ１０ａ、１０ｂは貝の形をしているが、各々聞き手の耳１から遠い部分にスピ
ーカーユニット４０ａ、４０ｂを一つずつ装着しており、スピーカーユニット４
０ａ、４０ｂで発生する音を各々聞き手の耳殻の上部２ａと下部２ｂとに誘導す
るように延びた音誘導部１１ａ、１１ｂを有している。

【００１９】 内部構造が示された図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、エンクロージャ１０ａ、
１０ｂはその本体部分にスピーカーユニット４０ａ、４０ｂをぴったり収納する
ように形成されたユニット収納部１２ａ、１２ｂを有している。ユニット収納部
１２ａ、１２ｂは音誘導部１１ａ、１１ｂの内側に向かって開口されており、そ
の底面（符号省略）は聞き手の顔に接する部分であって閉塞されている。スピー
カーユニット４０ａ、４０ｂは通常的なものであって内部にボイスコイル４１ａ
、４１ｂを有しており、そのユニット収納部１２ａ、１２ｂの開口側で振動板４
２ａ、４２ｂを振動させることによって音を発生させる。

【００２０】 エンクロージャ１０ａ、１０ｂの音誘導部１１ａ、１１ｂには、図４Ａ及び図
４Ｂのようにその長手方向に並んで横方向に適当な間隔で形成されたいくつかの
案内リブ５０ａ、５０ｂによりいくつかに分かれた音路６０ａ、６０ｂを形成す
る。この音誘導部１１ａ、１１ｂの端部、すなわち、音路６０ａ、６０ｂの出口
には音反射板７０ａ、７０ｂが設けられており、その音誘導部１１ａ、１１ｂ及
び音反射板７０ａ、７０ｂの内部に小さい突起８０ａ、８０ｂが多数形成されて
いる。

【００２１】 ここで音反射板７０ａ、７０ｂは、音路６０ａ、６０ｂに沿って移動した音を
図１及び図２に示された聞き手の耳殻の上部２ａまたは下部２ｂに向かって反射
及び回折させる適当な角度に傾いて設けられたものであって、無数の突起８０ａ
、８０ｂは音を耳に誘導する過程で広がるように散乱させるためのものであって
、音の散乱条件によって高さや間隔などが規則的にまたは不規則的に形成されう
る。突起８０ａ、８０ｂはまた音の散乱と同時に不要な反響や振動を起こさせず
に安定した減衰作用を兼ねるように別の弾性体材質として付着できる。

【００２２】 一方、図３Ａ及び図４Ｂで分かるように、前後方のエンクロージャ１０ａ、１
０ｂはユニット収納部１２ａ、１２ｂの一側に拡張された音共鳴部１３ａ、１３
ｂをさらに有しており、このうち後方のエンクロージャ１２ｂの音共鳴部１３ｂ
が図２のように聞き手の耳朶３で後下方に少し離れた部位に接するようになって
いる。

【００２３】 前記のように実施された本発明の多チャンネルヘッドホンにおいて、通常の３
次元立体音響処理装置（図示せず）で処理された多チャンネルの音響信号がスピ
ーカーユニット４０ａ、４０ｂのボイスコイル４１ａ、４１ｂに印加されれば、
そのボイスコイル４１ａ、４１ｂと共に振動板４２ａ、４２ｂが振動して各チャ
ンネルに対応して波長と位相及び音色などが相異なる音が発生する。

【００２４】 本発明ではスピーカーユニット４０ａ、４０ｂが分離されたエンクロージャ１
０ａ、１０ｂに各々装着されているので、音間の干渉による影響がないチャンネ
ル別に独立された音を発生させうる。特に、本発明ではこのようにスピーカーユ
ニット４０ａ、４０ｂの直接音間の干渉以外にも、聞き手が聴取する位置に最も
近く置かれた各エンクロージャ１０ａ、１０ｂの音誘導部１１ａ、１１ｂの端部
に設置した音反射板７０ａ、７０ｂを聞き手の耳殻の上部２ａと下部２ｂとに置
くことによって聴取直前の干渉も避けるようにする。

【００２５】 スピーカーユニット４０ａ、４０ｂから発生した音は一応、音誘導部１１ａ、
１１ｂの内側に向かった直接音として各々放射される。その直接音は音路６０ａ
、６０ｂに沿ってその出口に向かって移動し、その出口に設けられた音反射板７
０ａ、７０ｂを何回も反射及び回折して結局聞き手の耳に案内される。このよう
に聞き手の耳に案内される過程で直接音はその一部が聞き手の耳に直接届いたり
、また残りの一部はその音路６０ａ、６０ｂ上に露出されている音誘導部１１ａ
、１１ｂ及び案内リブ５０ａ、５０ｂの壁面を無数に反射した反射音として届く
。すなわち、聞き手の耳には音源であるスピーカーユニット４０ａ、４０ｂの直
接音と共に反射音が届き、このような作用を通じて聞き手をしてあたかもコンサ
ートホールで聴取するような空間知覚を可能にする。

【００２６】 また音を散乱させる無数の突起８０ａ、８０ｂは結局音を拡散させ、したがっ
て、聞き手の空間音場感を広げて現場感を一層高める。このような空間知覚と共
に広く感じられる空間音場感を通じてより効果的な３次元的な立体音響が具現可
能であることはもちろんである。

【００２７】 一方、前後方のエンクロージャ１０ａ、１０ｂ内ではスピーカーユニット４０
ａ、４０ｂの直接音が一応一側に拡張された音共鳴部１３ａ、１３ｂを循環しな
がら増幅される。このうち後方のエンクロージャ１０ｂの音共鳴部１３ｂの底面
は聞き手の耳朶で後下部に少し離れた部位に接しており、このような環境は聞き
手の反対側顔にも同じく造成されている。したがって、両耳効果と共に後方スピ
ーカー音の円滑な回折効果で方向性のある嘘音像を含む３次元に近いほぼ完璧な
立体音響を鑑賞できるようになる。

【００２８】

【産業上の利用の可能性】

以上の実施例を通じて説明されたように、本発明による多チャンネルヘッドホ
ンは、スピーカーユニットのエンクロージャを分離させて各チャンネル別音響の
独立性と正確な位相を聞き手の耳に伝達し、その伝達過程で反射と散乱を起こす
ことによって明らかな意味のある声と共に空間知覚と広い音場感、そして方向性
のある嘘音像など３次元立体音響に必要な音要素が全部揃えられたほぼ完璧な３
次元的な高品質の立体音響を再現するのに効果的である。

【００２９】 特に本発明は聞き手の両耳の各々に対して前後方に配置した二つずつ総四つの
スピーカーユニットでも３次元立体音響に必要な音要素を全部提供できるため、
５.１チャンネルの音を効果的に再現できる。したがって、より経済的な３次元
立体音響用多チャンネルヘッドホンを提供できる。

【００３０】 以上、本発明による多チャンネルヘッドホンはコンピュータを利用したマルチ
メディア及びデジタル通信技術の発達と共に非常に有益に利用されうる。例えば
、仮想現実のための３次元映像を提供する個人用ディスプレーと共に実戦のよう
な軍事訓練や模擬飛行訓練等にも利用されてその訓練成果を高めるのに寄与する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による多チャンネルヘッドホンを聞き手の頭に着用するための一形態を
示した側面図である。

【図２】 本発明による多チャンネルヘッドホンを聞き手の頭に着用するためのまた他の
形態を示す側面図である。

【図３Ａ】 本発明による多チャンネルヘッドホンで聞き手の耳の前方に配置されるエンク
ロージャの内部構造を示す縦断面図である。

【図３Ｂ】 本発明による多チャンネルヘッドホンで聞き手の耳の後方に配置されるエンク
ロージャの内部構造を示す縦断面図である。

【図４Ａ】 図３Ａに示されたエンクロージャの内部構造をＡ−Ａ線上で見た断面図である
。

【図４Ｂ】 図３Ｂに示されたエンクロージャの内部構造をＢ−Ｂ線上で見た断面図である
。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ 【要約の続き】 ユニットでも５.１チャンネルの音を効果的に再現でき て経済的である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 聞き手の両耳の各々に対して、二つ以上配置されて各々区別
   された音を再生する複数のスピーカーユニットと、この複数のスピーカーユニッ
   トが個別的に装着されている複数のエンクロージャとを具備した多チャンネルヘ
   ッドホン。
2. 【請求項２】 前記複数のエンクロージャのうちの少なくとも一つが嘘音像
   を作るように前記スピーカーユニットで発生する音を増幅させうる音共鳴部を有
   していることを特徴とする請求項１に記載の多チャンネルヘッドホン。
3. 【請求項３】 前記エンクロージャが聞き手の耳を中心として前後に距離を
   おいて配置されており、各々に装着されたスピーカーユニットで発生する音を聞
   き手の耳に誘導する音路を形成する音誘導板をさらに有していることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の多チャンネルヘッドホン。
4. 【請求項４】 前記聞き手の耳の後側に配置されるエンクロージャの位置は
   、聞き手の耳殻でそのスピーカーユニット音響の円滑な回折が行われるように考
   慮されたことを特徴とする請求項３に記載の多チャンネルヘッドホン。
5. 【請求項５】 前記音誘導板にその音路をいくつかに分ける複数の案内リブ
   が備わっていることを特徴とする請求項４に記載の多チャンネルヘッドホン。
6. 【請求項６】 前記各エンクロージャが前記誘導板の端部から聞き手の耳殻
   に向かって音を反射するように設けられた音反射板をさらに有していることを特
   徴とする請求項４または請求項５に記載の多チャンネルヘッドホン。
7. 【請求項７】 前記音誘導板の内面と音反射板とに音を散乱させるための多
   数の突起が備わっていることを特徴とする請求項６に記載の多チャンネルヘッド
   ホン。
8. 【請求項８】 前記誘導板の端部に設けられた音反射板が聞き手の耳殻の上
   下部に向かって音を反射するようになっていることを特徴とする請求項６に記載
   の多チャンネルヘッドホン。