JP2005176054A - マルチチャンネル信号用スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】 音像が低い位置で定位するのを防止する。
【解決手段】 本発明は上述の課題を解決するために、Ｌチャンネルを再生する第１のスピーカドライバ４２、７２と、Ｒチャンネルを再生する第２のスピーカドライバ４３、７３と、マルチチャンネル信号再生時にフロントセンターチャンネルを出力すべく、スピーカの設置面に対して所定の角度で振動軸が上方を向いた第３のスピーカドライバ４１、７１を備える。
【選択図】 図８

Description

本発明は、５．１チャンネル等のマルチチャンネルオーディオ信号を再生するスピーカに関する。

５．１チャンネル又は６．１チャンネルといったマルチチャンネルサラウンド信号を再生する、所謂ホームシアターシステムが一般家庭に普及している。このシステムは基本的には各チャンネル毎に独立したスピーカによって各チャンネル信号を再生する。従って、５．１チャンネル再生の場合、前方にフロントＬチャンネル、フロントセンターチャンネル、フロントＲチャンネル用のスピーカを３個、後方にリアＬチャンネル、リアＲチャンネル用のスピーカを２個配置する必要がある。更に、低音再生用にサブウーハもほとんどの場合に必要となる。

しかしながら、部屋の中に合計６個のスピーカをリスナーの周囲に配置し、またこれら６個のスピーカにそれぞれ配線を行うことは、きわめて困難且つ煩雑である。そこで近年、頭部伝達関数を利用し、リスナーの前方に設置されたスピーカのみによって、リスナーの後ろ側に音像を停止させる立体音像技術が例えば特開平９−３７１３４号等によって提案されている。この技術は、特定の位置にリスナーが位置するという前提のもと、頭部伝達関数のフィルタ定数を調整して音像を仮想的に定位させる。従って、この特定の位置以外では、リスナーの横や後ろ側に音像を定位させることができないため、リスニングエリアは極めて狭い範囲に限られ、ホームシアターを楽しむためにはこの特定の位置で必ず聴取しなければならないという制約条件があった。もちろん、リスニングポイントは頭部伝達関数のフィルタ定数によって任意の位置に設定可能ではあるが、リスナーによってその時々において変更することはできない。従って、ホームシアターを楽しむ際には、頭部伝達関数のフィルタ定数によって定められるリスニングポイントに事前にリスナーが移動する必要があった。そこで、本出願人はリスナーの座る場所に応じてスピーカを設置することを可能としたポータブル型のスピーカを開発した。

このポータブル型のスピーカはリスナーの直ぐ前の床或いは低いテーブルの上に設置するため、音像が低い位置に定位し、リスナーの目線の高さにテレビがある場合、画面と音像低位置が大きく異なり、違和感を生じさせる場合があった。特にセリフなど、画面中央に定位するセンターチャンネルの再生音がリスナーに対して低い位置に定位すると大きな違和感を生じさせる。

本発明は上述の課題を解決するために、Ｌチャンネルを再生する第１のスピーカドライバ４２、７２と、Ｒチャンネルを再生する第２のスピーカドライバ４３、７３と、マルチチャンネル信号再生時にフロントセンターチャンネルを出力すべく、スピーカの設置面に対して所定の角度で振動軸が上方を向いた第３のスピーカドライバ４１、７１を備える。

本発明によれば、リスナーの聴取位置に応じてスピーカを任意の位置に設置することが可能となり、また床や低いテーブルの上に設置しても音像が低い位置に定位することがない。

以下、本発明による最良の実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。

以下、本発明の第１の実施例を説明する。図１は本発明のシステムの設置状態を示す図である。ＤＶＤディスクを再生可能なＤＶＤレシーバ１のリアパネルには点線で示すコネクタ２及び３が設けられ、それぞれ第１のスピーカであるフロントスピーカ４のスピーカケーブル６の先端に設けられたコネクタ８及びサブウーハ５のスピーカケーブル７の先端に設けられたコネクタ５に接続される。図示の実施例において、フロントスピーカ４はテレビ１０の上に設置されている。

図２〜図４はフロントスピーカ４の正面図、右側面図及び上面図である。フロントスピーカ４は３個の密閉型のエンクロージャ１２〜１４が一体的に設けられ、このエンクロージャ１２、１３、１４にはセンターチャンネル用スピーカドライバ１５、Ｌチャンネル用スピーカドライバ１６及びＲチャンネル用スピーカドライバ１７がそれぞれ設けられている。センターチャンネル用スピーカドライバ１５はリスナー１８に対して正対するよう配置されている。一方、Ｌチャンネル用スピーカドライバ１６及びＲチャンネル用スピーカドライバ１７の振動軸は、センターチャンネル用スピーカドライバ１５の振動軸に対してそれぞれ左右９０度の角度となるよう、互いに背中合わせで配置されている。

従って、Ｌチャンネル用スピーカドライバ１６及びＲチャンネル用スピーカドライバ１７の振動軸は互いに１８０度の角度とされているため、各スピーカドライバ１６、１７からの再生音は互いに反対方向に空間上に放射される。従って、この角度配置により、スピーカドライバ１６、１７が大きく間隔を空けて配置された状態と同じ効果を有する。もちろんこの角度配置によりスピーカドライバ１６、１７の振動軸がリスナーに対して正対していないため、使用するスピーカドライバによっては特に高域の周波数特性が劣化するという欠点が生じる場合もある、その場合は周知のイコライザ回路で減衰した高域を補えばよい。なお、１８、１９はエンクロージャ１２、１３、１４を分離するための隔壁である。

図５はＤＶＤレシーバ１に組み込まれ、上述のスピーカドライバ１５〜１７を駆動するアンプを含むホームシアターシステムの回路ブロック図である。光学ピックアップ、ターンテーブル等の機構部及び各種サーボ回路やデータ復調回路を備えるＤＶＤドライブ２０からのデジタルデータは５．１チャンネルデコーダ２１に入力され、フロントＬ、フロントセンター、フロントＲ、リアＬ、リアＲチャンネル及びサブウーハーチャンネル信号にそれぞれデコード処理される。フロントＬ、フロントＲおよびフロントセンターチャンネルのそれぞれのデジタル信号は、加算器２２、２３、２４の一方の入力端子に入力される。

一方、リアＬ及びリアＲチャンネル信号は、バーチャライザ２６に入力される。バーチャライザ２６は例えばリアＬチャンネル信号をリスナーのフロント側に設置したスピーカによって再生しても、リスナーの後方左側から再生音が聞こえてくるようなインパルス応答となるフィルタ特性を持つフィルタを備えるものである。一般にこのフィルタ係数は頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）と呼ばれ、畳み込み演算処理が行われることにより、入力された信号は位置情報を持つことになる。このバーチャライザ自体の構成は当業界においては周知であり、本出願に直接関与するものではないため、その詳述は省略する。

バーチャライザ２６の出力が加算器２２、２３の他方の入力端子に入力されることにより、加算器２２によってフロントＬチャンネル信号とバーチャライザ２６の出力が加算され、この加算信号がデジタルアンプ２５に入力される。同様に加算器２３によってフロントＲチャンネル信号とバーチャライザ２６の出力が加算され、この加算信号がデジタルアンプ２５に入力される。

一方、フロントＬチャンネル信号及びフロントＲチャンネル信号は加算器２７によって加算された後、ゲイン調整用の減衰器Ｒ１を介して３００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）２８に入力される。ＢＰＦ２８の出力は位相を１８０度回転させる反転器２９に入力される。位相が１８０度反転し、３００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数帯域を有するフロントＬ＋フロントＲ信号は加算器２４の他方の入力端子に入力され、フロントセンターチャンネル信号と加算されてデジタルアンプ２５に入力される。

なお、ＣＤを再生中においては、５．１チャンネルデコーダ１１はフロントＬチャンネル信号を出力していた端子にＬチャンネル信号を、フロントＲチャンネル信号を出力していた端子にＲチャンネル信号を出力する。

デジタルアンプ２５によってＰＷＭ信号とされたフロントＬチャンネル信号及びバーチャライザ１６の一方の出力は、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）３１を通過してアナログ信号とされた後、Ｌチャンネル用スピーカドライバ１６に入力される。同様にデジタルアンプ２５によってＰＷＭ信号とされたフロントＲチャンネル信号及びバーチャライザ１６の他方の出力は、ＬＰＦ３１によってアナログ信号とされた後、Ｒチャンネル用スピーカドライバ１７に入力される。更にＬＰＦ３１によってアナログ信号とされたフロントセンターチャンネル信号と位相が１８０度反転し、３００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数帯域を有するフロントＬ＋フロントＲ信号との加算信号は、センターチャンネル用スピーカドライバ１５に入力される。

なお、５．１チャンネルデコーダ２１はサブウーハ出力を出力しており、この信号もデジタルアンプ２５によってＰＷＭ信号とされた後、ＬＰＦ３１によってアナログ信号とされサブウーハ３２を駆動する。なお、ＤＶＤドライブ１０や５．１チャンネルデコーダ１１等はマイコン３０によって制御される。

以上の構成によって、５．１チャンネル信号の再生時にはＬチャンネル用スピーカドライバ１６からＬチャンネル信号が、Ｒチャンネル用スピーカドライバ１７からＲチャンネル信号が出力され、その放射方向は１８０度であるため、広がりのあるステレオイメージが再生される。また、センターチャンネル用スピーカドライバ１５からセリフなど、センターに定位すべきセンターチャンネル信号が出力されるため、中抜けが生じない。

また、センターチャンネル用スピーカユニット１５から逆相のＬチャンネル信号が出力されるが、この逆相成分がリスナーの右耳周辺において左耳周辺よりもＬチャンネル信号を打ち消す。従って、リスナーの右耳周辺におけるＬチャンネル信号のレベルが低くなり、Ｌチャンネル信号が左耳で強く聞こえる結果、リスナーはＬチャンネル信号が左側から到来するという認識を持つ。その結果、スピーカドライバの配置と相まってステレオセパレーションが向上する。なお、Ｒチャンネル信号も同様な作用効果を生じることは勿論である。

一方、センターチャンネル用スピーカユニット１５から出力される−Ｌチャンネル信号と−Ｒチャンネル信号は、Ｌチャンネル信号とＲチャンネル信号の加算信号の逆相成分、即ちモノラル成分の逆相信号である。従って、２チャンネル信号の再生時においてもセンターチャンネル用スピーカドライバ５からは反転したモノラル成分が出力されるため、５．１チャンネル信号のときのセンターチャンネル信号の働きと同様、中抜けの防止になる。

なお、上述の実施例においてはセンターチャンネル用スピーカユニット１５から−Ｌチャンネル信号と−Ｒチャンネル信号が出力されるが、ステレオセパレーションを向上させる目的よりも、Ｌチャンネル用スピーカドライバ１６とＲチャンネル用スピーカドライバ１７との距離を大きくとった場合に生じる中抜けを防止する目的を重視する場合はＬチャンネル信号とＲチャンネル信号を単に加算した同相信号を出力してもよい。

上述のフロントスピーカ４からの５．１チャンネル再生音はフロントスピーカ４から２ｍ離れた場所にリスナー１１の頭が存在するものとして頭部伝達関数の各種フィルタ特性が定められている。従って、ソファ３３にリスナー１１が座ったとき、ちょうどフロントスピーカ４からリスナー１１の耳まで２ｍとなるよう、ソファ３３の位置が決められている。従って、リスナー１１はホームシアターシステムを楽しむ際には、必ずソファ３３に座り、フロントスピーカ４から２ｍの位置に位置する必要がある。従って聴取位置が固定されるという欠点がある。

そこで、本システムにおいては、フロントスピーカ４とは別個に第２のスピーカとなるポータブルタイプのサテライトスピーカ４０を用意し、このサテライトスピーカ４０をリスナーの着座位置に応じて移動してセッティングすることを可能とした。

図６〜９はかかるサテライトスピーカ４０の上面図、右側面図、斜視図及び図７におけるＡ−Ａ線断面図をそれぞれ示す。サテライトスピーカ４０のスピーカ構成はフロントスピーカ４と同一であるが、それぞれのスピーカドライバの取り付け角度が異なっており、センターチャンネル用スピーカドライバ４１がサテライトスピーカ４０の上面に取り付けられ、その振動軸は上方を向いている。また、Ｌチャンネル用スピーカドライバ４２とＲチャンネル用スピーカドライバ４３は傾斜角４５度の斜面に互いに１８０度の角度をもって取り付けられ、その振動軸は水平方向においては互いに１８０度、また垂直方向において垂直軸に対して互いに４５度の角度を有している。また、各スピーカドライバ４１〜４３用のエンクロージャ４４〜４６は互いに独立して設けられている。

サテライトスピーカ４０を使用する際には、図１において先ずフロントスピーカ４のスピーカケーブル６の先端に設けられたコネクタ８を取り外し、サテライトスピーカ４０のスピーカケーブル４７の先端に設けられたコネクタ４８をＤＶＤレシーバ１のコネクタ２に接続する。次に、本実施例においてはリスナーが座る座椅子４９の正面における約５０ｃｍ離れた床の上にサテライトスピーカ４０を置く。サテライトスピーカ４０の設置位置はリスナー１８より低くなるものの、各スピーカドライバ４１〜４３の振動軸が全て上方を向いているため、音像はサテライトスピーカ４０の上方に形成され、サテライトスピーカ４０の設置位置であるリスナー１８の足元に音像が形成されることはない。また、Ｌチャンネル用スピーカドライバ４２とＲチャンネル用スピーカドライバ４３の振動軸が互いに１８０度の角度とされ、その放射音は互いに離間する方向とされているため、スピーカドライバ４２、４３の間隔が短くてもステレオイメージが狭くなることはない。

略半円形のサテライトスピーカ４０は実施例においては直径が約２８ｃｍと小型軽量であるため、手軽に持ち運びが可能とされている。従ってリスナーは自分の座る場所に応じてサテライトスピーカ４０を自由に移動させ、聴取位置の正面に簡単に設置することが可能となる。スピーカからの再生音はリスナーの耳に直接入ってくる直接音と、壁や天井で反射した後で入ってくる反射音の２種類があり、一般的に反射音が多い場合、音像定位が不明瞭になる。しかしながら、サテライトスピーカ４０はリスナーのすぐ近くに設置されるため、リスナーの耳には直接音が入る割合が多くなる結果、明確な音像定位が得られる。

以上の実施例においては、バーチャライザ１６から出力されるリアＬチャンネル信号及びリアＲチャンネル信号は、フロントＬチャンネル信号と共にＬチャンネル用スピーカドライバ６から、またバーチャライザ１６から出力されるリアＬチャンネル信号及びリアＲチャンネル信号は、フロントＲチャンネル信号と共にＲチャンネル用スピーカドライバ７から出力されている。しかしながら、本発明は上述の実施例に限定されることなく、例えばバーチャライザ１６の出力を再生するため、独立した２つのスピーカドライバをフロントスピーカ４に設けることも可能である。この場合、サテライトスピーカ４０も同様に５個のスピーカドライバを備えることになる。

図１０〜図１２は第２の実施例における第１のスピーカとなるフロントスピーカ５０の正面図、右側面図及び上面図である。フロントスピーカ５０には５個の密閉型のエンクロージャ５１〜５５が一体的に設けられている。センターチャンネル用スピーカドライバ５６はリスナーに対して正対するようエンクロージャ５１に設けられている。一方、フロントＬチャンネル用スピーカドライバ５７及びＲチャンネル用スピーカドライバ５８の振動軸は、センターチャンネル用スピーカドライバ５６の振動軸に対してそれぞれ左右９０度の角度となるよう、互いに背中合わせでエンクロージャ５４、５５に設けられている。従って、フロントＬチャンネル用スピーカドライバ５７及びフロントＲチャンネル用スピーカドライバ５８の振動軸は互いに１８０度の角度とされているため、各スピーカドライバ５７、５８からの再生音は互いに反対方向に空間上に放射される。

リアＬチャンネル信号及びリアＲチャンネル信号を再生する第１、第２のバーチャライザ用スピーカ５９、６０は、フロントＬチャンネル用スピーカドライバ５７及びフロントＲチャンネル用スピーカドライバ５８の振動軸に対してそれぞれ３０度、リスナー側に向けられた状態でエンクロージャ５２、５３に設けられている。なお、６１〜６４はエンクロージャ５１〜５５を分離するための隔壁である。

図１３は上述のスピーカドライバ５６〜６０を駆動するアンプを含むホームシアターシステムの回路ブロック図であるが、図５に示す第１の実施例における回路ブロック図と同一のものについては同一番号を付してその説明は省略する。

バーチャライザ２６の出力はデジタルアンプ２５に入力された後、ＬＰＦ３１によってアナログ信号とされ、第１、第２のバーチャライザ用スピーカドライバ５９、６０に入力される。従って、バーチャライザ１６の出力は他の信号とは別個にスピーカドライバ５９、６０から出力されることにより、不要な変調が加えられることなく、よりクリアなリアサラウンドイメージを生成することが可能となる。

第２の実施例において第２のスピーカとなるサテライトスピーカ７０もフロントスピーカ５０と同様、５個のスピーカドライバ７１〜７５を有し、図１４〜図１７にその上面図、右側面図、斜視図及び図１５におけるＢ−Ｂ線断面図を示す。もちろん、各スピーカドライバ７１〜７５用のエンクロージャ７６〜８０は図１６に示すように互いに独立して設けられている。サテライトスピーカ７０を使用する際には、フロントスピーカ５０のスピーカケーブル６５の先端に設けられたコネクタ６６をＤＶＤレシーバ１のコネクタ２から外し、代わりにサテライトスピーカ７０のスピーカケーブル６７の先端に設けられたコネクタ６８をコネクタ２に差し込む。その後、サテライトスピーカ７０をリスナーが座る位置のすぐ前方に設置する。

なお、上述の実施例においては、第２のスピーカ４０、７０の外観形状は半円形をしているが、本発明はこれに限定されることなく、各スピーカドライバの振動軸の指向軸線が重要であり、外観形状は任意の形状を取り得る。

また、本発明は上述の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様を取り得る。

本発明のシステムの設置状態を示す図。 スピーカボックス１の左側面図。 スピーカボックス１の上面図。 第１の実施例における回路ブロック図。 第１の実施例における回路ブロック図。 サテライトスピーカカ４０の上面図。 サテライトスピーカ４０の右側面図。 サテライトスピーカ４０の斜視図。 図７におけるＢ−Ｂ線断面図。 フロントスピーカ５０の正面図。 フロントスピーカ５０１の右側面図。 フロントスピーカ５０の上面図。 第２の実施例における回路ブロック図。 サテライトスピーカ７０の上面図。 フロントスピーカ７０の斜右側面図。 フロントスピーカ７０の斜視図。 図１５におけるＢ−Ｂ線断面図。

符号の説明

１ ＤＶＤレシーバ
２、８、４８、６６、６８ コネクタ
４、５０ フロントスピーカ
４０、７０ サテライトスピーカ
１５〜１７、４１〜４３、５６〜６０、７１〜７５ スピーカドライバ
２５ デジタルアンプ
２６ バーチャライザ
３０ マイコン
３２ サブウーハ

Claims (4)

1. Ｌチャンネルを再生する第１のスピーカドライバ４２、７２と、
   Ｒチャンネルを再生する第２のスピーカドライバ４３、７３と、
   マルチチャンネル信号再生時にフロントセンターチャンネルを出力すべく、スピーカの設置面に対して所定の角度で振動軸が上方を向いた第３のスピーカドライバ４１、７１を備えたスピーカ。
2. 前記第３のスピーカドライバ４１、７１の振動軸が垂直方向において９０度の角度で上方を向いていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
3. 前記第１及び第２のスピーカドライバ４２、７２、４３、７３の振動軸が垂直方向において４５度の角度で上方を向いていることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ。
4. 前記第１及び第２のスピーカドライバ４２、７２、４３、７３の振動軸が水平方向において互いに約１８０度の角度で配置されていることを特徴とする請求項３に記載のスピーカ。

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