JP2007506323A

JP2007506323A - ディジタルスピーカ

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Publication number: JP2007506323A
Application number: JP2006526692A
Authority: JP
Inventors: ビエネック，アービング，アレクサンダー; デイビス，ジェームズ; イーストン，マーク，ジョージ; ゴウディー，アンガス，ゲイビン; ホーリー，アンソニー; 進一牧野; モーリー，アンドリュー; リチャーズ，デビッド，チャールス，ウィルソン; シェパード，マーク，リチャード; ウィンドル，ポール，レイモンド
Original assignee: １．．．リミテッド
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2007-03-15
Also published as: US20070223763A1; KR20060069861A; EP1665783A1; CN1849819A; GB0321676D0; WO2005027514A1; CN100446554C

Abstract

【課題】サラウンドサウンドの可能なオーディオビジュアルシステムを提供する。
【解決手段】スピーカは、電気音響トランスジューサを欠く領域とこの領域の周辺の電気音響トランスジューサの少なくとも２つのグループとを含む。これらのグループの各々は、オーディオ信号を表す異なる音場を生成するように構成され、またこれらのグループの各々は、トランスジューサの異なる１セットを含む。このことは、これらのトランスジューサがビジュアルディスプレイスクリーンの周辺に配置できるので、よりコンパクトなスピーカが提供されることを可能にする。トランスジューサの全体のサブセットを形成するトランスジューサのグループが各音響信号のために使用され、それによってエイリアスビームを防止するので音響品質は損なわれない。
【選択図】図７

Description

本発明は、ホームエンタテイメント（家庭娯楽用）またはプロフェッショナル（業務用）のサウンド再生アプリケーションに適したスピーカに関する。より特定的には本発明は、マルチチャネルのオーディオ入力信号を受信して独立に操縦可能で焦点合わせ可能な可聴音のビームを生成できる電気音響トランスジューサのアレイを含む装置に関する。

ディジタル整相（位相整合）アレイスピーカ（より具体的にはディジタル遅延アレイ・ラウドスピーカ:今後、ＤＤＡＬと称する）は、当分野において知られている（例えば、ＷＯ０１／２３１０４およびＷＯ０２／０７８３８８として発行されている国際出願）。これらの特許出願は、単に１つのＤＤＡＬを使用して、またこの仕方で聴音室または聴音空間（リスニングルームまたはリスニングスペース）辺りに分散配置された多数の個別スピーカを置き換えて、そしてまた従来の多数の個別スピーカ・サラウンドサウンドシステムに必要とされるすべての必要な配線接続を不要にして、例えばその共通５．１チャネル形式で全サラウンドサウンドを生成するためにＤＤＡＬを使用する方法を教示する。

これらの文書に詳述されている実施成功の秘訣は２つある：第１は、各々が１つの同じＤＤＡＬからの独立の音響信号を含む、多数の、同時的の、独立に操縦され、独立に遅延される音響のビームを生成することであり；第２は、幾つもの異なる方向から聴音領域（リスニングエリア）に向かって来る独立の音のこれら多数の個別ビームをガイドするために壁、床、天井、恐らくは家具、および慎重に配置された反射器さえも含む聴音空間（リスニングスペース）の特徴要素を使用することで、聴取者（リスナー）が多数の方向から到来する（まったくその通りなので）音を聴いて、サラウンドサウンドの十分な効果を経験する。

当分野で知られたＤＤＡＬは、面積拡張性があり、すなわちこれらは２次元空間の領域を満たす。従来技術には、前面投影画像をＤＤＡＬ表面に表示するために、音響的に透明で光学的に反射性または拡散性のスクリーンでＤＤＡＬトランスジューサ・アレイをカバーし、それによって（サラウンド）サウンド生成とビジュアルディスプレイ（視覚表示）とを１つのコンパクトな装置に結合することが記載されている。しかしながら、ＤＤＡＬの存在は不明瞭であるか、そうでなければビジュアルディスプレイの鮮明度を限定するという理由で、ＤＤＡＬを他の従来のビジュアルディスプレイ（すなわち非前面投影型）とそのようにコンパクトに結合することは今まで不可能であった。実際上、ＤＤＡＬは、ビジュアルディスプレイスクリーンの隣で（例えば上、下または脇で）使用され、望ましいシステムより大形で実用性の低いシステムという結果になっている。更に、極めて重要な音声の中心チャネルに関しては、ＤＤＡＬの音響中心とディスプレイの視覚中心との間にかなりのずれが存在しており、これが特にスクリーンに近いときに聴取者（リスナー）をまごつかせる可能性がある。

発明の要約
本発明の１つの目的は、良好な音響品質を維持しながら、よりコンパクトである、サラウンドサウンドの可能なオーディオビジュアルシステムを提供することである。

本発明においては、ある幾つかの場合に、より簡単な、したがってより低いコストでより少ない複雑さで製造できる物理的ハードウエアを使用して、前述のＤＤＡＬによって生成される効果とある程度同様の実際的効果が達成される。更に実用的で有用なＤＤＡＬの従来のビデオディスプレイ装置内への、および周囲への統合を可能にし、ビデオディスプレイ自身に隣接した、またはそれから離れた追加装置の必要性を除去する本発明の設計と方法には、実用的な利点が存在する。

非隣接グループ内のトランスジューサの１セットがこの非隣接部（すなわち同じグループの離れたトランスジューサを分離する「ホール（孔）」）に広がる方向に音響ビームを方向付けるために使用されるときに、問題が生じる。

これらにおける実質的な「ホール」を有するＤＤＡＬの実験と分析は、アレイにおけるこのようなホールが「エイリアス」ビームを生成することを示している。これらのエイリアスビームは、意図したビームと同様の振幅を持ち、意図しない方向に放射する。エイリアスビームのこの問題は、ホールすなわちトランスジューサを欠くアレイ内の領域が所定の周波数における音の半波長より大きな一方または両方の寸法（水平または垂直方向）を持つときに、発生する。例えばホールの寸法の１つがほぼ１／２メートル（例えばテレビジョンスクリーンの典型的な寸法）であるとき、エイリアスビームが発生する周波数は、ほぼ１３００Ｈｚであって、これは十分に音声帯域内にある。

エイリアスビームの問題のために、これまでは隣接していない面積の広いＤＤＡＬを使用して適切なビーム操縦を与えることは不可能と考えられてきた。

したがって本発明の目的の１つは、全体としてきわめて実質的なホールまたはギャップを含むトランスジューサ・アレイにもかかわらず、望ましくないエイリアスビームの生成を最小にする、または防止することである。

トランスジューサを複数のグループに分割し、各グループを特定の入力信号（チャネル）のための個別のＤＤＡＬとして使用することによって、このようなエイリアスは防止できる。１つ以上のグループ（１つ以上のそれぞれのチャネルのための）は、アレイのすべてのトランスジューサを含むが、少なくとも１つのグループがこのアレイの一部からのトランスジューサだけを含むことは本発明の重要な態様である。好適にはこのような部分グループは、隣接するトランスジューサだけを含む；すなわち各トランスジューサはそのグループ内の１つ以上の他のトランスジューサに隣接しており、グループ内に大きなギャップは存在しない。更に好適にはこのグループは「ホール」を取り囲まない、すなわちこのホールの一方側からのトランスジューサを含むが、ホールの反対側からのトランスジューサを含まない。

エイリアスビームを防止するためのトランスジューサのグループ化の例は、下記のとおりである。５チャネル・サラウンドサウンドの再生のためのディジタルスピーカは、ディスプレイスクリーンの左エッジと底部エッジと右エッジとに沿って配置されたトランスジューサを含む。中心チャネルは、すべてのトランスジューサによって再生される。右チャネルは、スクリーンの右側のトランスジューサを含む部分グループによって再生されるが一方、左チャネルは、スクリーンの左側のトランスジューサを含む部分グループによって再生される。右後方と左後方のチャネルは、スクリーンの底部エッジのトランスジューサを含み、また任意選択的に右側、左側それぞれのトランスジューサの一部または全部を含むグループによって再生される。この、およびその他の構成の更なる詳細は、下記に与えられる。

本発明は、電気音響トランスジューサを欠いた領域と、
前記領域の周辺における電気音響トランスジューサの第１のグループであって、第１のオーディオ信号を表す第１の音場を生成するように構成された電気音響トランスジューサの第１のグループと、
前記閉じられた領域の周辺における電気音響トランスジューサの第２の異なるグループであって、第２のオーディオ信号を表す第２の異なる音場を生成するように構成された電気音響トランスジューサの第２の異なるグループと、を含むことを特徴とするスピーカを提供する。

好適には、トランスジューサのグループは互いに隣接している。しかしながらこれは、必要とされるビーム操縦能力に依存しており、もしある特定の方向におけるビーム操縦能力が必要でなければ、グループはその方向において隣接しないことが可能である。例えば、もし左右方向にだけのビーム操縦が必要であれば、そのグループは左右方向にだけ隣接する必要があり、上下方向には隣接しなくてよい。

複数のグループのうちの１つのグループはアレイ内のトランスジューサのすべてを含み得る。それから、これらのトランスジューサの一部は他のグループと共用され、互いにオーバーラップするか、そうでなければ互いに関連するグループについての制限はない。しかしながら、トランスジューサの第１及び第２のグループは、異なっていなければならない、すなわちこれらのグループの一方のグループは他方のグループに含まれない少なくとも１つのトランスジューサを含まなくてはならない。

本発明の好適な態様では、この領域は２次元領域であり、トランスジューサのセットはこの領域の周囲の２／７（約０．２９）を超える範囲を部分的に満たすようにこの領域の周りに配置される。

本発明の好適な態様では、この領域は公称的に矩形の平面であり、他の好適な態様では、平面の正方形、円形または楕円形、および非平面の多角形、球形および楕円体といった領域形状が使用される。

本発明の他の好適な態様では、公称的に矩形のビジュアルディスプレイスクリーン［ＶＤＳ］（例えば、ＣＲＴ、プラズマパネルディスプレイ、ＬＣＤディスプレイ、または更に最近のディスプレイ開発品の１つ、例えばＬＥＰ、電界放射ディスプレイ、あるいは例えば広告その他の情報表示装置で使用されるような静止型または準静止型ビジュアルディスプレイ装置またはポスター）は、電気音響トランスジューサのセットがビジュアルディスプレイ装置の視覚的に重要な部分にオーバーラップしないように、しかし恐らくその他の（視覚的に重要でない）構造体にオーバーラップするようにその外側エッジに近接または隣接して配置される領域を形成する。電気音響トランスジューサのアレイは、各音場がＶＤＳ上での視覚的表現に関連する種々のオーディオ番組を表す、またはその代わりに全体的に無関係なセットのオーディオ番組材料、例えばＣＤまたはＤＶＤ音楽ディスク上のサウンドトラック、または例えば広告メッセージまたはビデオゲーム用のサウンドと音響効果を表す全部で１つ以上の異なる同時的音場を生成するように、各グループが好適には１つのＤＤＡＬを形成する１つ以上の個別グループにおいて、全面的に、または部分的に使用される。本発明は、ＶＤＳ（またはＶＤＳスクリーンの表示可能な部分）の他の形状、例えば円形または楕円形も同様に本発明の範囲内に入り得るので、矩形ＶＤＳを取り囲むこのようなアレイに限定されない。

本発明の好適な形態では、この領域、例えばＶＤＳスクリーンの中心の左側の電気音響トランスジューサのセットの全部または一部は、サラウンドサウンドシステムの左チャネル（Ｌチャネル）に標準的に割り当てられたオーディオ番組のその部分を再生するためのＤＤＡＬを形成するために使用されるが、この領域、例えばＶＤＳスクリーンの中心の右側の電気音響トランスジューサのセットの全部または一部は、サラウンドサウンドシステムの右チャネル（Ｒチャネル）に標準的に割り当てられたオーディオ番組のその部分を再生するためのＤＤＡＬを形成するために使用される。電気音響トランスジューサの全セットの一部または全部は、サラウンドサウンドシステムの中心チャネル（Ｃチャネル）に標準的に割り当てられたオーディオ番組のその部分を再生するためのＤＤＡＬを形成するために使用される。電気音響トランスジューサの全セットの一部または全部は、サラウンドサウンドシステムの左後方（効果）チャネル（ＬＲチャネル）に標準的に割り当てられたオーディオ番組のその部分を再生するためのＤＤＡＬを形成するために使用され、電気音響トランスジューサの全セットの一部または全部は、サラウンドサウンドシステムの右後方（効果）チャネル（ＲＲチャネル）に標準的に割り当てられたオーディオ番組のその部分を再生するためのＤＤＡＬを形成するために使用される。例えばＤＴＳ７．１チャネルサウンドに存在するような追加のオーディオチャネルは、トランスジューサの全セットの一部または全部から構成されるＤＤＡＬに同様に割り当てることができ、本発明は音響の個別チャネルの２、３、４、５、６、７またはその他の数に限定されない。

本発明のもう１つの好適な形態では、これらのＤＤＡＬの一部は、このアレイの他のＤＤＡＬと同じグループのトランスジューサから構成されるであろう。例えばもう１つの変形版では、トランスジューサの全セットは、ＬＲチャネル、ＲＲチャネル及びＣチャネルの両者を再生するために使用されるＤＤＡＬを形成するために使用される。この場合、１本、２本、または３本の個別の音響ビームは、装置全体を構成するＤＤＡＬトランスジューサのアレイ内のこの特定のＤＤＡＬグループによって形成され得る。

最も単純なケースでは、単に１つのビームがこれらのチャネル３つすべてを再生する。この形態の強化版では、この特定のＤＤＡＬは、Ｃチャネルオーディオを放射するように聴音位置に直接向けられた１つの音響ビームと、聴取者（リスナー）の背後から聴音位置の方に戻るように、例えば聴音室（リスニングルーム）の天井と後壁（単数または複数）から跳ね返る、聴取者（この聴音位置の）の頭上に向けられた第２の音響ビームであって、ＬＲおよびＲＲオーディオチャネルの混合を担持する第２の音響ビームと、を使用する。本発明のこの態様の第３の好適な形態では、このＤＤＡＬは、前述のようにＣチャネルビームを方向付けし、また２つの追加の音響ビーム（１つの追加音響ビームの代わりの）は、聴取者の背後からばかりでなく背後と左右それぞれから到来する後方チャネルが聴取者によって聞かれるように、聴音位置の上と左にＬＲチャネルを、また聴音位置の上と右にＲＲチャネルを向けるために使用される。

本発明の他の態様では、前述の領域周囲ＤＤＡＬは、１つ以上のウーファ（ほぼ３００Ｈｚ以下から、または２００Ｈｚ以下から少なくとも１００Ｈｚまたは５０Ｈｚまで、あるいは２０Ｈｚまでもの低い周波数の再生において特に良好なスピーカ）によって増強される。これらのウーファは、ＤＤＡＬを形成する、また領域を不明確にしないトランスジューサの所望の配置に適合する任意の仕方でこの領域（例えばＶＤＳ）の周りに配置され得るが、この場合これらのウーファは、これらの低い周波数を操縦される音響ビームに形成しようとする如何なる試みもせずに、直接これらの低周波を再生するために使用されるか、あるいは代替としてこれらのウーファはその代わりに、ＤＤＡＬの全数のうちの１つ以上のＤＤＡＬの一部になることができ、また装置が音響ビームを有効に方向付けし操縦することができる周波数を下方に広げるようにディジタル遅延音響ビーム形成アレイに組み込まれることが可能である。いずれの場合にも、ウーファに印加される低周波音響信号は、これらのウーファによって放射される音響が１つ以上の跳ね返りを含む潜在的に遥かに長い音響経路を走行するＤＤＡＬの残り分からのより高い周波数と時間的に同期して聴取者に到達することを保証するために遅延させることが可能である。

本発明の一変形版では、トランスジューサは、ちょうどこの領域の周辺に実質的に均一な実際の密度で（しかし必ずしも均一または一定の間隔ではない）、またこの領域のエッジから実質的に均一に間隔をあけて配置されるが、このことは、領域が矩形であるときに特に好適であり、領域が矩形のＶＤＳであるときに更に特に好適である。この変形版の第１の単純化バージョンは、この領域の最上部または最下部またはその両者に沿って配置されたトランスジューサの一部または全部を除去しているが、これらの好適な態様の第２の単純化バージョンは、この領域（繰り返すが、領域がＶＤＳであるとき特に好適である）の左側または右側またはその両者に沿って配置されたトランスジューサの一部または全部を除去する。これらの今説明した形態の１つの好適な変形版は、この領域の周りに均一の間隔で配置された均一のサイズのトランスジューサを有する。

本発明の他の好適な態様では、ＶＤＳの周りに配置されたときの前述のＤＤＡＬ形態のいずれか、またはすべては、ＶＤＳの視覚的に重要な領域（すなわち正確には、そうでなければＤＤＡＬトランスジューサによって場所が占有されないＶＤＳの領域）の一部または全部をカバーする１つ以上の光学的に透明なスピーカ形態によって増強され得るが、またこれらの透明なスピーカ形態は、複数のＤＤＡＬグループのうちの１つ以上のグループに組み込まれ得るか、その代わりに例えば低周波を再生するために、あるいはおそらくはＶＤＳの周りに組み込まれたサラウンドサウンドシステムにおける中心チャネル情報を再生するために別個にまた独立に使用され得る。

本発明の上述の態様のすべてにおいて、トランスジューサを欠く領域を取り囲む、または部分的に取り囲むＤＤＡＬグループを形成するトランスジューサは、既に定義された領域アスペクトに一致する、また従来技術において説明されたようにＤＤＡＬを形成するビームの音響的要件に一致するすべてにおいて如何なるサイズのものでもよいことが意図されている。これらのトランスジューサがトランスジューサのアレイ全体の最大直線寸法と比較して相対的に小さい場合には、トランスジューサはこの領域の周りに同心的（必ずしも円形でない）リングを形成するか、そうでなければある幾つかのトランスジューサが他のトランスジューサより領域のエッジに当然近くなるように、また他のものが領域のエッジよりも他のトランスジューサに近くなるように、この領域の周りに配置され得る。すなわちトランスジューサが領域の周りに単なる１列に（真直ぐに、または湾曲して）並ぶことにも、トランスジューサが１グループとして必ず領域を取り囲むべきであるということにも制約は存在しない。

本発明の他の好適な態様では、ＤＤＡＬグループの１つを形成するトランスジューサのサブセットは、行間間隔がこの行内間隔と異なる可能性はあるが、各々のまたすべての行内に実質的の同様の間隔を有する多数の実質的に平行な行に配置され、またこの場合、実質的に平行な行は、この領域のエッジの少なくとも１つのかなりの部分と実質的に平行である（例えば領域が実質的に矩形である場合、トランスジューサ行は領域の少なくとも１つのエッジと平行であり得る）。このような場合、そしてトランスジューサの平行な行に垂直な平面内でこのＤＤＡＬビームを電子的に操縦できることが必要でない場合、ＤＤＡＬ駆動・制御電子回路の複雑さは、各行内でトランスジューサごとに信号遅延を変化させる能力を保持しながら、同じ遅延（異なる遅延よりむしろ）の信号を用いて隣接する平行な行内の隣接トランスジューサ（すなわち同じ「列」のトランスジューサ）を駆動することによって、単純化され得る。このような構成は、１次元（1D）ビーム形成と、トランスジューサの平行な行に平行な平面内での電子的操縦とを与える。もし第１の行と最後の行におけるトランスジューサの外側エッジ間の分離が十分であって、音響を方向付けるために目的の周波数における空気中での音響の波長に特に匹敵するか、より大きければ、平行な行のアレイはトランスジューサの平行な行に直交する平面内で電子的に操縦可能でなくても、実質的に指向性があるであろうし、またこの場合、領域に関して好適な方向に指向性ビームを方向付けるように、この領域に対してトランスジューサの行の平面を傾けることは有利であり得る。同様の効果は、行方向に平行な短軸を有する高いアスペクト比を持つトランスジューサ（例えば楕円形トランスジューサ）の単に１行または数行を使用することによって達成され得る。

本発明の好適な実施形態では、ディジタルスピーカは、各々の音場が異なるオーディオ信号を表す２つ以上の異なる同時的音場を生成するように、各グループが１つのＤＤＡＬを形成する２つ以上の同じでないグループにおいて使用される電気音響トランスジューサのアレイを含む。

本発明の更なる実施形態では、平面または非平面の表面の閉じられた領域は、この領域とオーバーラップしないように、また互いに実質的にオーバーラップしないように、その外側エッジに近接または隣接して配置された４個より多い、好適には８個より多い電気音響トランスジューサの１セットを持っており、この領域の表面積はこれらのトランスジューサのうちのどのトランスジューサの音響放射表面積よりも実質的に大きく、また好適な態様ではこの領域表面積はこれらすべてのトランスジューサの全音響放射表面積の半分より大きく、またこの場合、電気音響トランスジューサのセットは、各々の音場が異なるオーディオ信号を表す全部で２つ以上の異なる同時的音場を生成するように、各グループがＤＤＡＬを形成する１つ以上の個別グループで全面的にまたは部分的に使用される。

既に述べたように、本発明の１つの応用は、より少ない配線で衛星スピーカの必要なしに、サラウンドサウンドを与えることである。もう１つの応用は、各々の信号が完全に異なる番組を、例えばテレビジョン番組のオーディオ信号を表すオーディオ信号の２つのビームを出力することである。もしこれらのビームが異なる方向に操縦されれば、異なる位置に立つ、または座る二人のユーザは異なるオーディオ番組を受けることができる。これは、二人のユーザが互いに邪魔することなく十分な音響で異なるＴＶチャネルを見ることを可能にする分割スクリーンＶＤＳと組み合わされることが可能である。

これは、同じ装置上に同時に示される３つ、４つまたはそれ以上の別個の番組に拡張でき、各番組のオーディオチャネルは、分割スクリーンモードでＶＤＳ上に示される任意の対応するビデオチャネルと共に、異なる位置のユーザに向けられる。

詳細な説明
図１は、本発明のディジタルスピーカの一例の模式的表現である。閉じられた平面領域１は、その周辺に、図１に閉じられた円で表された１セットのトランスジューサを持っており、これらのうちの３個が２とラベル付けされている。各トランスジューサ２は、領域１より面積が実質的に極めて小さい。トランスジューサ２のこのセットは、幅広い矢印３によって模式的に表された１つ以上の異なる同時的音場を生成するように、各トランスジューサグループが好適には１個のＤＤＡＬを形成する１つ以上の個別のトランスジューサグループとして動作できるディジタル遅延アレイスピーカ（Digital Delay Array Loudspeaker）ＤＤＡＬを形成する。トランスジューサ２は、ボックス５に囲まれたように模式的に示されたＤＤＡＬ制御・駆動電子回路によって制御される。各トランスジューサ２は、タイプ６の矢印で示される制御電子回路に接続されている（分かり易くするために、すべてではない接続６が示されている）。

図２は、本発明の更なる実施形態の模式的表現である。周辺にトランスジューサ２が配置された領域１は、公称的に矩形であり、ビジュアルディスプレイスクリーン（VDS）４、例えばテレビジョンスクリーンを構成する。好適にはＶＤＳ４は、領域１を満たす。トランスジューサは、１つ以上の異なる同時的音場３（３つの音場が図示されている）を生成するように、図１に示すように制御される。トランスジューサ２は、スクリーン４の周辺に近く配置され、近接して規則的に間隔をあけて配置される。この配置は、テレビジョンのためのコンパクトで効果的なサラウンドサウンドシステムを形成する。

図３は、トランスジューサ２がＶＤＳ４で満たされた領域１の公称中心線（破線）９の両側に配置された２セット７及び８にグループ化された図２の実施形態の変形版の模式的表現を示す。この変形版では従来のステレオのように、スクリーンの左側のトランスジューサのセット７はオーディオ信号の左チャネルを生成するように制御され得るが一方、右側のセット８は右チャネルを生成する。これらのセット７及び８は任意選択的に、これらの位置が或るステレオ効果を生成するので、ステレオの左と右のチャネルを生成するようにＤＤＡＬモードで動作する必要はない。このことは、電子回路の複雑さを減少させる。他のオーディオチャネル、例えば中心チャネルと後方チャネルは、恐らく上述のようにＤＤＡＬモードで動作する同じトランスジューサ２によって生成される。

図４Ａ及び４Ｂは、トランスジューサ配列が更に単純化された本発明の更なる実施形態の模式的表現を示す。トランスジューサ２は、ＶＤＳ４が存在する矩形領域１の２つのエッジに沿って配置されている。図４Ａでは、トランスジューサは最上部と最下部のエッジだけに沿って配置されているのに対して、図４Ｂでは、トランスジューサは両サイドだけに配置されている。これらの構成は、スクリーンの４つすべてのエッジにトランスジューサを有する実施形態よりもコンパクトで単純である（したがって製造コストも低い）。これらがＤＤＡＬモードで動作するときに生成される音響ビームは、両方向矢印２０、２１によってマークされた方向に十分に操縦可能であり、また直交する方向（図４Ａでは上下、図４Ｂでは左右）には、より少ない操縦可能性を保持する。更なる変形版（図示せず）は、スクリーンの１つだけのエッジに沿って、または３つのエッジに沿って配置されたトランスジューサと、スクリーンの隅のうちの１つ以上の隅の周りのトランスジューサのＬ形配置と、如何なるエッジにも沿って、またはすべてのエッジに沿って配置されたトランスジューサの個別行とを含む。

図５Ａ及び５Ｂには１つ以上のより大きなトランスジューサを組み込んだ本発明の更なる実施形態が示されている。前述のようにスクリーン４の周りに配置されたより小さなトランスジューサのアレイは、１つ以上の方向付けされた音響を生成する。図５Ａは更に、一部にはそのより大きな放射面積のお蔭で、また一部にはその構造のお蔭で低周波音響をより効果的に再生する２個のより大きなトランスジューサ（ウーファ）３０を示している。図５Ｂでは、より大面積のトランスジューサ３１は、スクリーン４を覆う領域１に配置された透明な音響放射隔膜３２を持っている。この透明な隔膜３２は、その１つ以上のエッジ（図示されていない機構）から、あるいは恐らくは背後からの加圧された流体によって駆動される。

図６Ａ及び６Ｂは、トランスジューサがグループ化された本発明の更なる変形版を示す。前述のようにトランスジューサ２は、ディスプレイスクリーン４を収容した領域１の１つのエッジに沿って配置されている。この場合、トランスジューサ２は、各々の列４０が３個のトランスジューサ２を含む列４０に配置される。単一の列４０内のトランスジューサ２は、同じ遅延で駆動されるが、異なる列のトランスジューサは異なる遅延で駆動される。このことは、ＤＤＡＬ駆動・制御電子回路の複雑さを減少させる。このモードでは、生成された音響ビームは、両方向矢印４１の方向に操縦可能であるが、直交する方向（上下）には操縦可能でない。しかしながら垂直方向操縦の或る方策は、図６Ａの破線Ａ−Ａ’に沿って取られた図６Ｂの断面に示されるように、トランスジューサ・アレイをある角度上向きに折り曲げることによって与えられる。音響は、幅広矢印４２の方向に、ある程度上向きに方向付けられる。

図７は、サラウンドサウンドの再生のために配列された実用的でコンパクトなディジタルスピーカの最もよく知られた形態を示す。５個の音響ビームは、それぞれの５個のチャネル、中心（Ｃ）、左（Ｌ）、右（Ｒ）、左後方（ＲＬ）、右後方（ＲＲ）を再生する。前述のように、トランスジューサ２は、ディスプレイスクリーン４を含む領域１の周りに配置される。この場合、トランスジューサ２は、領域１の左周辺、底部周辺及び右周辺に沿って深く２行に配列される。中心チャネルは、このアレイのすべてのトランスジューサによって再生される。このアレイは垂直線７１に関して対称であるから、音声はスクリーンの中心から正しく放射するように聴取者によって知覚されるであろう。左チャネルは、スクリーンの左側のトランスジューサの部分グループ７２によって再生される。同様に右チャネルは、スクリーンの右側の部分グループ７３によって再生される。左右のチャネルは、遅延なしで操縦されて単純に出力でき、これらのグループの相対位置によってステレオ効果が達成される。各グループは、エイリアスビームが防止されるように、隣接するトランスジューサだけを含む。同様に右後方と左後方のチャネルは、スクリーンの底部に沿ったトランスジューサを含む更なる部分グループ７４によって再生される。このグループ７４は、大きな水平方向の広がりを持っており、聴音位置に戻る反射のために部屋の後ろ隅へのビームの正確な操縦を可能にする。繰り返すが、トランスジューサは隣接しているので、エイリアスビームは避けられる。

グループ７２及び７３は各々、グループ７４と幾分オーバーラップしていることが注目されるであろう。この実施形態では、グループ７４の３個のトランスジューサはグループ７３でも使用されており、グループ７４の異なる３個のトランスジューサはグループ７２でも使用されている。グループ間で許すことのできるオーバーラップの量についての制限はない。

本発明のスピーカは好適には、アレイのトランスジューサの各々が配置されるケーシングを有する一体型ユニットとして設けられる。トランスジューサを欠く領域がスクリーンを構成するとき、このスクリーンは好適には単一の消費者ユニットを与えるようにスピーカケーシングと一体化される。
本発明は、単に例として付属図面を参照しながら説明される。

本発明の一実施形態の模式的表現である。トランスジューサがビデォディスプレイスクリーン（VDS）を取り囲む本発明の更なる一実施形態を表す図である。トランスジューサの異なるサブセットが異なるオーディオチャネルを再生する本発明の更なる一実施形態を表す図である。トランスジューサがＶＤＳの２つの相対するエッジに沿って配置された更なる実施形態を表す図である。トランスジューサがＶＤＳの２つの相対するエッジに沿って配置された更なる実施形態を表す図である。大面積トランスジューサを含む更なる実施形態を表す図である。大面積トランスジューサを含む更なる実施形態を表す図である。トランスジューサがグループ化された更なる実施形態を表す図である。トランスジューサがグループ化された更なる実施形態を表す図である。本発明の更なる実施形態を表し、各々のトランスジューサグループがトランスジューサを欠く領域の周辺の周りに別個のＤＤＡＬを潜在的に形成するトランスジューサの３つのグループを示す図である。

Claims

電気音響トランスジューサを欠いた領域と、
前記領域の周辺における電気音響トランスジューサの第１のグループであって、第１のオーディオ信号を表す第１の音場を生成するように構成された電気音響トランスジューサの第１のグループと、
前記閉じられた領域の周辺における電気音響トランスジューサの第２の異なるグループであって、第２のオーディオ信号を表す第２の異なる音場を生成するように構成された電気音響トランスジューサの第２の異なるグループと、を含むことを特徴とするスピーカ。
トランスジューサの前記第１のグループは、トランスジューサの前記第２のグループが配置されている領域の周辺の一部とは実質的に反対の前記領域の周辺の一部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ。
トランスジューサの前記第１のグループは前記領域の左側に配置され、トランスジューサの前記第２のグループは前記領域の右側に配置されることを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ。
前記領域の周辺における電気音響トランスジューサの第３のグループであって、第３のオーディオ信号を表す第３の音場を生成するように構成された電気音響トランスジューサの第３のグループを更に含むことを特徴とする、請求項３に記載のスピーカ。
トランスジューサの前記第３のグループは、前記領域の底部周辺に配置されることを特徴とする、請求項４に記載のスピーカ。
トランスジューサの前記第１のグループは左側のサラウンドサウンドチャネルのオーディオ信号を出力することに適応しており、トランスジューサの前記第２のグループは右側のサラウンドサウンドチャネルのオーディオ信号を出力することに適応しており、トランスジューサの前記第３のグループは左後方と右後方のサラウンドサウンドチャネルのオーディオ信号を出力することに適応していることを特徴とする、請求項４または５に記載のスピーカ。
前記トランスジューサの第１、第２及び第３のグループは共に中心のサラウンドサウンドチャネルのオーディオ信号を出力するように構成されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか1項に記載のスピーカ。
トランスジューサの前記第３のグループは、トランスジューサの前記第１のグループと少なくとも１つのトランスジューサを共用し、トランスジューサの前記第２のグループと少なくとも１つの異なるトランスジューサを共用することを特徴とする、請求項４〜７のいずれか1項に記載のスピーカ。
前記少なくとも１つの共用されるトランスジューサは前記領域の周辺の隅に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のスピーカ。
前記領域の周辺における電気音響トランスジューサの追加のグループであって、追加のオーディオ信号を表す追加の音場を生成するように構成された電気音響トランスジューサの追加のグループを更に含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
電気音響トランスジューサの３つの追加グループが存在し、電気音響トランスジューサの全部で５つのグループが存在し、トランスジューサの各グループは異なるサラウンドサウンドオーディオチャネルを表す音場を生成するように構成されることを特徴とする、請求項１０に記載のスピーカ。
トランスジューサを欠く前記領域は矩形であってこの矩形の長辺は水平であることを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
トランスジューサを欠く前記領域はビジュアルディスプレイスクリーンを含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
トランスジューサを欠く前記領域の周辺の少なくとも２／７の周りにトランスジューサが配置されることを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
トランスジューサを欠く前記領域の少なくとも一部をカバーする光学的に透明なトランスジューサを更に含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
電気音響トランスジューサの前記第１のグループは使用時に前記第１のグループが第１の音響ビームを２次元に広がる方向の範囲に向ける能力を与えるように２次元に広がることを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
トランスジューサの前記第１、第２のグループは互いに隣接していることを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
前記第１の音場はトランスジューサの前記第１のグループを使用して方向付け可能な音響ビームであることを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
前記音響ビームは、１グループの各トランスジューサを駆動するオーディオ信号に、選択されたディジタル遅延を導入することによって方向付け可能であることを特徴とする、請求項１８に記載のスピーカ。
前記第１のオーディオ信号は第１の番組のものであり、前記第２のオーディオ信号は第２の異なる番組のものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか1項に記載のスピーカ。
前記スピーカは前記領域の周辺における電気音響トランスジューサの追加のグループを更に含み、トランスジューサの前記グループの各々は追加のオーディオ信号を表す追加の音場を生成するように構成され、前記追加のオーディオ信号は各々異なる番組のものであることを特徴とする、請求項２０に記載のスピーカ。
トランスジューサの前記第１及び第２のグループは少なくとも１個のトランスジューサが前記第１及び第２のグループによって共用されるようにオーバーラップしていることを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
トランスジューサの複数のグループが存在し、各グループは異なるオーディオ信号を表す音場を生成するように構成され、トランスジューサのこれらのグループの幾つかはオーバーラップしていることを特徴とする、前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカ。
各々の音場が異なるオーディオ信号を表す２つ以上の異なる同時的音場を生成するように、各グループが１つのＤＤＡＬを形成する２つ以上の同じでないグループで使用される電気音響トランスジューサのアレイを含むことを特徴とするディジタルスピーカ。
電気音響トランスジューサを欠く閉じられた領域を含むスピーカであって、前記閉じられた領域はこの閉じられた領域とオーバーラップしないように、また互いに実質的にオーバーラップしないようにこの閉じられた領域の外側エッジに近接または隣接して配置された５個以上の電気音響トランスジューサの１セットを持っており、この閉じられた領域の表面積はこれらトランスジューサのいずれのものの音響放射表面積よりも実質的に大きいことを特徴とするスピーカ。
前記閉じられた領域の表面積は前記スピーカ内のすべてのトランスジューサの全音響放射表面積の半分より大きいことを特徴とする、請求項２５に記載のスピーカ。
電気音響トランスジューサを欠く前記領域に配置されたテレビジョンスクリーンまたはモニタスクリーンと統合された前述の請求項のいずれか1項に記載のスピーカを有することを特徴とするテレビジョンまたはコンピュータモニタ。