JP2005502288A - 多周波音響振動伝達方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、多周波音響振動を伝達するための装置及びシステムに関する。特に本発明は、視聴者が感じることができるような振動の形式で、映画、ビデオ又は音楽のサウンドトラックに記録された低周波オーディオ信号を伝達する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
重低音振動(deep base vibrations)は、一般に、聞き手を共感させる。そこで、エンターテインメントシステムのオーディオコンポーネントを改善するため、低音オーディオ信号を振動に変換するシステムが多数提案されてきた。これらのシステムは、通常、オーディオ入力信号を振動に変換するための変換器、モーター又はその他の機械的デバイスを含む。その結果、低音信号は、聴く代わりに又は聴くことに加え、体感によって感知される。
【0003】
更に、動く像を見る人にその動く像と同期した振動を与えると、その人に視覚的経験の向上という新たな領域を提供することになる。そのため、投影された像とそれに同期した動きや振動とを組合せた、種々のエンターテインメント及びシミュレーションシステムが提案されてきた。例えば、観客に、地震の効果を再現するための揺れ感覚等の生理的感覚を起させるために、投影された動画フィルムやビデオと同期した高強度、低周波ノイズを用いるシステムが知られている。初期のシステムにおいては、着席した又は立ったままの一人又は複数の観客に、運動や振動を伝えるために、圧縮空気や油圧の制御に基づく手段等の種々の機械的手段が用いられていた。
【0004】
映画フィルム又は高解像度ビデオプロジェクタと組合せたマルチトラックデジタルオーディオの導入により、投影された動く像と複合高品質指向ハイファイオーディオサウンドトラックの組合せが一般的となっている。例えば、ホームエンターテインメントシステムにおいては、通常、5個のオーディオチャンネルが、見る人の周囲に配置された4個のサテライトスピーカー及び1個のフロントスピーカーへの入力に使用される。また、6番目のオーディオチャンネルは、低周波サブウーハー低音スピーカーへの入力に使用される。場合によっては、低音スピーカーに供給される高強度、低周波サウンドは、見る人に振動感覚を与える。振動をさらに増幅するため、適切な低周波オーディオ信号が供給された際に、不可聴だが体感を通じて感知きる高強度振動を生じさせる種々の音響変換器が提案されてきた。
【0005】
従来の音響変換器としては、変換器が取り付けられた剛体面に対し、動作要素がほぼ垂直方向に歪められたものが知られている。また、床や椅子の背もたれ又は椅子の座板下部のような堅く比較的平らな面に固定された音響変換器が知られている。変換器は、それが取り付けられている面を振動の伝達手段として利用することにより、その面と接触している一人又は複数の者に振動を伝達する。これら従来の音響変換器は、例えば、ソレノイドのカムで剛体平面を繰り返し叩くことによって打撃的に、又は比較的大きな質量を面に対して前後に加速することによって振動を生じさせる。従来の音響変換器の構成では、カム又は質量の動作は、音響変換器が装着されている面に対して垂直である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の音響変換器は、剛体平面が打たれる際に、主共鳴周波数が通常励起されてしまい、周波数応答が規則的でないという問題点がある。この周波数は、面を打つ周波数又は力とは無関係である。また、振動は限られた方式で伝播するため、映画館等の大きい施設において全ての観客に振動を伝えるためには非常に多数の変換器が必要である。更に、全ての設置場所において振動を正しく誘導するためには、音響変換器は剛体面にしっかりと固定しなければならず、取付けや取外しが難しいという欠点を有する。このことは特に家庭用の場合に問題となる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本方法は、長尺振動部材を構造体とほぼ平行にかつこれと物理的に接触させて配置し、長尺振動部材中に多周波音響振動を発生させる。多周波音響振動は、長尺振動部材及びこの長尺振動部材と物理的に接触した構造体の両者を通じて伝播し、構造体中に多周波音響振動を発生する。
【0008】
本発明はまた、直列に連結された振動伝播構造体群に多周波音響振動を誘導する方法を提供するものである。本方法は、長尺振動部材を、構造体群の最初の一つと物理的に接触し、かつ直列に連結された構造体群とほぼ平行に位置決めする。この方向が多周波音響振動の伝播方向となる。前記連結構造体群の互いに隣り合う2構造体同士は、伝播方向とほぼ平行に延設された長尺振動伝播部材によって互いに連結される。多周波音響振動は、長尺振動部材中に発生し、長尺振動部材から第1の構造体へ、次いで連結された他の構造体へと長尺波動伝播部材を通じて伝播の方向へと伝播する。
【0009】
本発明は更に、振動伝播構造体中に多周波音響振動を誘導するシステムを提供するものである。このシステムは、構造体とほぼ平行でかつこれと物理的に接触するように配置された長尺振動部材及び長尺振動部材と接続した多周波音響振動発生器からなる。動作時、該発生器は、長尺振動部材に多周波音響振動を発生する。多周波音響振動は、長尺振動部材と、この長尺振動部材に物理的に接している構造体との両者を通じて伝播し、前記構造体中に多周波音響振動を誘導する。
【0010】
特定の一実施態様においては、前記発生器が長尺振動部材の内部に取り付けられて音響振動変換ユニットを形成している。
【0011】
また、特定の一実施態様においては、振動伝播構造体がクッション付き座席ユニットを含み、音響振動変換ユニットが座席ユニットのクッション間で座席ユニットに平行かつ横方向に配置されている。
【0012】
更に、特定の一実施態様においては、振動伝播構造体が背面を有する背もたれ付の座席ユニットを含み、音響振動変換ユニットが背もたれの背面に対して水平にかつ横方向に固定されると共に、背もたれの背面に対してほぼ平行に延設されている。
【0013】
本発明は、更にまた、直列に連結された振動伝播構造体群に多周波音響振動を誘導するシステムを提供するものである。このシステムは、長尺振動部材を含み、この長尺振動部材は構造体群中の第一の構造体と物理的に接触しかつ連結された構造体群とほぼ平行な方向になるように位置決めされ、この方向が多周波音響振動の伝播方向となる。多周波音響振動の発生器は、長尺振動部材と接続される。更に、長尺振動伝播部材は、連結された構造体群の互いに隣り合う2構造体同士を連結する。長尺振動伝播部材は、伝播の方向とほぼ平行である。動作時、該発生器は長尺振動部材に多周波音響振動を生じ、多周波音響振動は、長尺振動部材から、第1の構造体、次いで連結された他の構造体へと長尺波動伝播部材を通じて伝播方向へと伝播される。
【0014】
特定の一実施態様においては、長尺振動部材が円柱状である。
【0015】
また、特定の一実施態様においては、発生器が長尺振動部材の内部に取付けられて音響振動変換ユニットを形成している。
【0016】
また、特定の一実施態様においては、長尺振動伝播部材が管状である。
【0017】
更に、他の特定の一実施態様においては、振動伝播構造体がそれぞれ背面を有する背もたれ付座席ユニットを含み、長尺振動部材が座席ユニット群中の一ユニットの背もたれの背面に固定され、多周波音響振動の伝播方向にほぼ平行に延設される。
【0018】
更にまた、他の特定の一実施態様においては、直列に連結された振動伝播構造体群が複数の座席ユニットからなる列を含み、該座席ユニットのそれぞれが背面を有する背もたれ付となっている。複数の長尺振動伝播部材は、それぞれ、一組の互いに隣り合う振動伝播構造体群に対応する2個の隣り合う座席ユニットの背もたれの背面を連結し、多周波音響振動の伝播方向とほぼ平行に延設される。
【発明の効果】
【0019】
本発明は、振動伝播構造体中に多周波音響振動を誘導する方法を提供することにより、上記及び他の欠点を克服するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、音響振動変換器及び振動伝達システムの例示的実施態様について説明する。
【0021】
一般に、以下に説明される振動伝達システムの動作は次のとおりである。音源(予め記録されたオーディオトラック、映画のサウンドトラック等)がアンプに供給されると、オーディオトラックやサウンドトラックは変動電圧へと変換される。従来技術で周知の原理によれば、増幅される前の音源又は変動電圧は、ローパスフィルターにかけられ、低周波電圧信号となる。この低周波電圧信号は、強磁場中に保持された誘導コイルへ入力される。該コイルを流れる電流は磁束を誘導し、コイルは磁場によって歪む。歪みの大きさ及び方向は、コイルを流れる電流の方向と大きさの両方に関係している。コイルがしっかりと取り付けられている動作要素もまた、コイルと共に歪む。動作要素は、入力信号の周波数及び振幅に相当する周波数及び振幅を有する振動を変換器に誘導する。
【0022】
図1に、音響振動変換器の全体を符号10で示す。音響振動変換器10は、ざらざらした緻密な材料(rugged dense material)で作られた中空の長尺ハウジング12を有し、ハウジング12は中実で剛性の囲いを提供する。ハウジング12は、例えば、巻いた積層厚紙で作られるが、複合材料、ファイバーグラス、PVC、プラスティック、アルミニウム等の金属、木材等の種々の材料が特定の実施態様で好適に用いられることは当業者にとっては明らかである。ハウジング12は、好ましくは円柱状又は管状であるが、長方形のような長尺形状もまた適している。
【0023】
長尺動作要素14はハウジング12の中に、ハウジング12と同軸に懸架されている。該素子14は、その第1端部16寄りの位置において環状懸架膜18と環状剛性支持体20によって懸架されると共に、その第2端部22寄りの位置において環状支持膜24によって懸架されている。このような懸架によって、動作要素14の運動は、ハウジング12と同軸に沿う方向に制限される。動作要素14は、例えば、中空領域26を画定する長尺円筒形状であるが、動作要素の断面を他の形状(例えば、四角形又は三角形)とすることもできる。更に、この動作要素14は中実材料で作られてもよく、中空領域26は中実材料で塞がれていてもよい。
【0024】
更に、動作要素14は、例えば、アルミニウム管状体の一部から作られるが、他に巻いた積層厚紙、複合材料、ファイバーグラス、PVC、プラスティック、アルミニウム以外の金属、木材等、種々の材料が特定の実施態様で好適に用いられることは当業者にとっては明白である。
【0025】
懸架膜18は、可撓性を有しかつ伸びにくい柔軟な物質から作られる。懸架膜18は、その内方端28が動作要素14に沿うように、また外方端30が環状剛性支持体20に沿うように堅固に取り付けられている。更に、動作要素14に軸力がかかっていない場合、懸架膜18は、動作要素14を所定の休止位置に戻す。懸架膜18は、例えば、皮製であるが、ナイロン、その他のしなやかな布又は他の適切な材料も懸架膜18の材料として使用できる。懸架膜18は、動作要素14の運動によって発生した力を、剛性支持体20を介してハウジング12に伝達する。
【0026】
支持膜24は、動作要素14の第2端部22をハウジング12に対して同軸であるように保持し、内方環状端32に沿って動作要素14に堅固に取り付け、しかも動作要素14の軸運動を阻害しないような材料から作られる。支持膜24は、例えば、アコーディオン形状に折り畳まれた上質紙で作られる。
【0027】
図1に加え図2を参照し、動作要素14を励起して運動を引き起こす手段を説明する。誘導コイル34の巻線は、動作要素14の外表面に巻かれるか又は外表面下に埋め込まれる。環状永久磁石36は、環状枠板38と背板/T字枠40の間に挟まれている。環状枠板38と背板/T字枠40の両者は、通常、低炭素鋼で作られる。当業者によく知られているように、環状永久磁石36、環状枠板38及び背板/T字枠40の組合せによって磁気回路が作られ、該磁石36によって形成された磁場(図示せず)を誘導コイル34の領域に集中させる。
【0028】
誘導コイル34を横切るように入力信号を印加すると、動作要素14は、本技術分野において周知の原理に従い、入力信号に比例した大きさと方向に歪む。正弦波又は複合正弦波入力信号を誘導コイル34を横切るように印加すると、動作要素14には入力信号の大きさと方向に比例した往復運動が誘導される。この運動は懸架膜18/環状剛性支持体20アセンブリによってハウジング12に伝達される。
【0029】
動作要素14を励起する手段として、適切に増幅された入力信号によって駆動されるソレノイドの形式を挙げ、例示的に説明してきたが、他の励起手段も利用できることは当業者にとって明らかである。例えば、動作要素14は、その全部又は一部が鉄系金属で作られていてもよく、誘導コイル34がハウジング12の周囲の一部に巻かれていてもよい。他に、圧縮空気、油圧等の他の手段も使用できる。
【0030】
図1に戻ると、ハウジング12の第1端部42は、動作要素14を損傷から保護するためにカバー44で囲まれている。ハウジング12の第2端部46もまたカバー48で囲まれているが、配置によっては背板/T字枠アセンブリ40がこの役目を果たすこともできる。
【0031】
設置のタイプによるが、音響振動変換器10を、例えば、座席列同士の間の通路を邪魔せず座席の背面を横切って設置できる(図示せず)ように、ハウジング12の直径は十分小さく、通常10cm程度である。音響振動変換器10を、座席の座板に設置することもできる。更に、音響振動変換器10の全体形状は、好ましくは長尺円柱状である。これにより、種々の利点の中でも特に所定面への取付けが容易であるという利点が得られる。しかし、特定の場合には、音響振動変換器10の直径は、変換器全体の長さと等しいか又は大きいことも有り得る(図示せず)。
【0032】
誘導コイル34は、通常、適切な増幅器から出力される1〜200Hzの複合正弦波音響信号によって駆動される。このような信号の典型的な出力源は、従来のサラウンドサウンドオーディオアンプのサブウーハー出力である。振動加速度計を用いた試験によると、音響振動変換器ユニット10は正弦波入力に対して良好な応答を示し、その応答は1〜200Hzの周波数域全体にわたって事実上フラットであった。
【0033】
図3に、座席50に多周波音響振動を生じさせるシステムの一実施態様を示す。座席50は背もたれ52を有し、背もたれ52は、例えば、木材合板、ファイバーグラス等の剛性材料で作られた背面パネル54を含む。音響振動変換ユニット10は、座席50の背面パネル54にしっかりと固定される。これは、例えば、56のような長手方向に離間して置かれた一組のU字型固定部材を用い、各部材の両端部を背面パネル54にねじ止めにより固定される。
【0034】
図3と共に図1に戻ってこれを参照すると、音響振動変換ユニット10は、動作要素14の運動方向軸が実質的に背もたれ52の面に平行になるように取り付けられる。一例として、音響振動変換ユニット10は、この軸が地面と平行になるように取り付けられているが、特定の実施態様においては、音響振動変換ユニット10は、前記軸が地面と平行でないように取付けられてもよい。
【0035】
図4に、他の実施態様、即ち映画館における座席50の列58に、多周波音響振動を誘導するシステムを示す。この実施態様においては、それぞれの座席50は背もたれ52を有し、背もたれ52は、木材合板、ファイバーグラス等の剛性材料で作られた背面パネル54を含む。座席の列50は直列に連結された振動伝播構造体群を形成する。
【0036】
図4の実施態様では、音響振動変換ユニット10は、背もたれ52の背面に、56のような長手方向に離間して置かれた一組のU字型固定部材を用いて、該部材各々の両端部が背面パネル54にねじ止めされることにより固定される。また、互いに隣り合う2個の座席50の背面パネル54は、金属管片60によって機械的に連結される。金属管片60の相対する2端部は、それぞれ、対応する互いに隣り合う2個の座席50の背面パネル54にねじ止めされる。
【0037】
音響振動変換ユニット10から座席50’の背面パネル54’に効率良く多周波音響振動を伝達するために、音響振動変換ユニット10のハウジング12はこの背面パネル54とほぼ平行にかつこれと物理的に接触するように取り付けられる。これにより多周波音響振動は背面パネル54’を通じて、更には座席50’の構造体全体にわたり伝播する。当然のことながら、座席50’に着席している者は、多周波音響振動の振幅に依存する強度で振動を感じる。
【0038】
動作時には、ハウジング12で生じた多周波音響振動は、座席50’の背面パネル54’に伝達され、伝播する。次いで、多周波音響振動は、一背面パネル54から他の背面パネル54へ座席50の列に平行でかつ互いに反対向きの二方向へ金属管片60を通じて伝播する。多周波音響波を確実に効率良く伝播するためには、
・音響振動変換ユニット10を、地面に対して実質的に水平にかつ木製背面パネル54の列に対して実質的に平行に配置する;及び
・金属管60もまた地面に対して水平にかつ木製背面パネル54の列に対して実質的に平行に、すなわち、音響振動変換ユニット10のハウジング12と実質的に平行に配置する。
【0039】
各背面パネル54を通じて伝播する多周波音響振動は、対応する座席群50の構造体全体を通じて伝達される。座席50に着席している人は、この振動を多周波音響振動の振幅に依存する強度で感じる。振動加速度計を用いた試験によると、座席群50の1つに着席している人が経験する振動の振幅、即ち振動の感覚は、座席50の全てについて同程度であった。しかし、各種試験により、性能の大幅低下を伴うことなく、1個の音響振動変換ユニット10によって駆動可能な座席50の数は、以下の数々の要因に依存することが判明した。
・背面パネル54の製作に用いられる材料;
・背面パネル54同士の並び具合;
・直接連結された金属管60同士の並び具合;及び
・音響振動変換ユニット10のハウジング12に対する、直接連結された金属管60の並び具合。
【0040】
従って、多周波音響振動は、音響振動変換ユニット10及び金属管60がこれら多周波音響振動の伝播方向を向いている場合に、座席50の列を介して効率的に伝播される。より具体的には、音響振動変換ユニット10及び金属管60が、座席50の列に対して実質的に水平にかつ実質的に平行である場合である。
【0041】
図5に、座席ユニット62に多周波音響振動を誘導するシステムの別の実施態様を示す。座席ユニット62は、静置支持体66上に置かれた座席クッション64、剛性背もたれ68、及び背もたれ68を覆う心地よい布張りカバー70を含む。この実施態様においては、音響振動変換ユニット10のハウジング12の直径は、クッション64の背面及び下部に設置するのに十分小さいことが好ましい。多周波音響波を効率良く確実に伝播するためには、音響振動変換ユニット10を、静置支持体66及び背もたれ68に対して平行に、座席ユニット62に座る着座方向を横切る向きに設置する。
【0042】
更に、図5において、ハウジング12の適切な直径は約5cmである。音響振動変換ユニット10は、座席ユニット62の中心に置かれるのが好ましく、ハウジング12は座席ユニット62の長さの大部分にわたる程度の長さを有することが好ましい。更に、各種試験により、音響振動変換ユニット10は、座席ユニット62にハウジング12を堅固に取り付けなくても充分に機能することが確認されており、これにより、音響振動変換ユニット10の取付け及び取外しが大幅に簡略化できる。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明をオーディオ信号から派生する振動の伝達の例を挙げて説明してきたが、本発明は他にも多くの潜在的な用途を有する。例えば、調整可能又はプログラム可能な複合信号発生器は音響振動変換ユニット10の入力に利用でき、また該システムは治療目的に利用できる。更に、該システムは振動減少システムの部品として使用することもできる。例えば、自動車又は飛行機のエンジンは、乗客にとってしばしば不快に感じられる振動を発生することが多い。音響振動変換ユニット10に位相相殺技法を利用して発生する信号を送ることにより、知覚される不快な振動を減じる又はは完全に抑えることができる。
【0044】
以上、本発明を例示的実施態様によって説明してきたが、本発明の主題の精神及び本質から逸脱することなく、本発明の範囲内において本実施態様は随意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明の例示的実施態様における音響振動変換器の断面図である。
【図2】図1に示した本発明の例示的実施態様における音響振動変換器の、2−2線に沿った断面図である。
【図3】本発明の例示的実施態様における構造体中に多周波音響振動を誘導するシステムを背後から見た立面図である。
【図4】本発明の例示的実施態様における直列に連結された構造体群中に多周波音響振動を誘導するシステムを背後から見た立面図である。
【図5】本発明の別の例示的実施態様における構造体中に多周波音響振動を誘導するシステムを背後から見た立面図である。
【符号の説明】
【0046】
10 音響振動変換器
14 動作要素
18 環状懸架膜
20 環状剛性支持体
24 環状支持膜
52 座席
54’ 堅い表面
60 長尺振動伝播部材
Claims (12)
- 振動伝播構造体中に多周波音響振動を誘導する方法であって、
長尺振動部材を、前記構造体とほぼ平行にかつこれと物理的に接触させて位置決めし;前記長尺振動部材において多周波音響振動を発生させ、前記長尺振動部材とこの長尺振動部材に物理的に接触する前記構造体との両者を通って伝播して、前記構造体中に多周波音響振動を誘導する、
多周波音響振動の誘導方法。 - 直列に連結された振動伝播構造体群に多周波音響振動を誘導する方法であって、
長尺振動部材を、前記構造体群中の第一の構造体と物理的に接触しかつ前記構造体群とほぼ平行な方向(即ち、多周波音響振動の伝播方向)に位置決めし;直列に連結された構造体群の互いに隣り合う2構造体同士を、前記伝播の方向にほぼ平行に置かれた長尺振動伝播部材によって接続し;前記長尺振動部材中に多周波音響振動を生じさせ;そして、前記長尺振動部材から第1の構造体、次いで連結された他の構造体へと長尺波動伝播部材を通じて前記伝播方向に多周波音響振動を伝播させる、
多周波音響振動の誘導方法。 - 振動伝播構造体に多周波音響振動を誘導するシステムであって、
前記構造体とほぼ平行でかつこれと物理的に接触するように位置決めされた長尺振動部材;及び前記長尺振動部材に接続された多周波音響振動発生器を有し;前記発生器が、動作時、前記長尺振動部材中に多周波音響振動を生じさせ、その多周波音響振動が、前記長尺振動部材と、これに物理的に接触している構造体との両者を通って伝播することにより前記構造体中に多周波音響振動を誘導するシステム。 - 前記発生器が、前記長尺振動部材の内部に取り付けられて長尺音響振動変換器ユニットを形成している請求項3記載のシステム。
- 前記振動伝播構造体が、クッション付きの座席ユニットを含み、前記長尺音響振動変換器ユニットが、前記座席ユニットの前記クッション間で前記座席ユニットに平行かつ横方向に配置されている請求項4記載のシステム。
- 前記振動伝播構造体が背面を有する背もたれ付きの座席ユニットを含み、前記長尺音響振動変換器ユニットが前記背もたれの前記背面に水平にかつ横方向に固定され、前記長尺振動部材が前記背もたれの前記背面にほぼ平行に延設されている請求項4記載のシステム。
- 直列に連結された振動伝播構造体群中に多周波音響振動を誘導するシステムであって、前記構造体群中の第一の構造体と物理的に接触し、かつこれら構造体群とほぼ平行な方向(即ち、多周波音響振動の伝播方向)を向くように位置決めされる長尺振動部材;前記長尺振動部材に接続される前記多周波音響振動の発生器;及び前記連結された構造体群中の互いに隣り合う2構造体同士を連結する長尺振動伝播部材であって、前記伝播方向にほぼ平行な伝播部材を含み;
前記発生器が、動作時、前記長尺振動部材に多周波音響振動を生じさせ、その多周波音響振動が、前記長尺振動部材から前記第一の構造体、次いで連結された他の構造体へと長尺波動伝播部材を通って前記伝播方向に伝播する、システム。 - 前記長尺振動部材が円柱状である請求項7記載のシステム。
- 前記発生器が前記長尺振動部材の内部に取り付けられて音響振動変換器ユニットを形成している請求項7記載のシステム。
- 前記長尺振動伝播部材が管状である請求項7記載のシステム。
- 前記振動伝播構造体群中の各構造体が、それぞれ背面を有する背もたれ付の座席ユニットを含み;前記長尺振動部材が、前記一構造体に対応する前記座席ユニット群中の一個の背もたれの背面に固定され、多周波音響振動の前記伝播方向にほぼ平行に延設されている請求項7記載のシステム。
- 直列に連結された前記振動伝播構造体群が、複数の座席ユニットからなる列を含み、それぞれの座席ユニットが背面を有する背もたれ付の座席ユニットであり;前記長尺振動伝播部材が、それぞれ、一組の互いに隣り合う2個の振動伝播構造体に対応する2個の隣り合う座席ユニットの背もたれの背面を連結し、多周波音響振動の前記伝播方向にほぼ平行に延設されている請求項7記載のシステム。
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