JP2008035550A - ラインアレイラウドスピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】 改良されたラインアレイラウドスピーカを提供する。
【解決手段】 ラインアレイラウドスピーカシステム１０は、多数の小型で、一定間隔で配置された音響ドライバ１４を備え、各音響ドライバ１４は、本質的に同じオーディオ信号を受信する。別の実施形態において、ラインアレイは、端から端に取り付けてより長いラインアレイを形成するように構成および配置される複数のポータブルラインアレイモジュール１２を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラインアレイラウドスピーカ、および演奏者および演説者または音響増幅を用いる他のイベントのためのポータブルラウドスピーカに関する。

ラインアレイラウドスピーカは、放射面が細長く、通常ラインに垂直な方向に放射する直線のラウドスピーカである。ラインスピーカは、Harry F. OlsenによるAcoustical Engineering（１９９１年版）の３５頁から３６頁に概説されている。

ラインアレイラウドスピーカの１つの特徴は、近距離音場において、サウンドエネルギの強度の低下が、点音源よりも急速ではないことである。点音源のサウンドエネルギの強度は、約１／ｒ²で低減する。但し、ｒは点音源から聴取位置までの距離である。近距離音場では、ラインアレイラウドスピーカからのサウンドエネルギ強度は、より急激ではなく、理論上では１／ｒとして低減する。実際のラインアレイラウドスピーカの実施は、一列に配置された個々の音響ドライバであることが多い。

本発明の重要な目的は、改良されたラインアレイラウドスピーカを提供することである。本発明の別の重要な目的は、演奏者用の改良されたラウドスピーカシステムを提供することである。

本発明の一態様において、ラウドスピーカシステムは、第１のラウドスピーカアレイを備える。第１のアレイは、幅および高さを有し、少なくとも６つの音響ドライバを有するエンクロージャを備え、各音響ドライバは放射表面を有し、３インチ（７．６２ｃｍ）未満の直径を有する。少なくとも６つのドライバは、放射表面のエッジの隔たりが２インチ（５．０８ｃｍ）未満であるように、エンクロージャの第１の略直線上に略一定間隔で配置される。第１のアレイは、サウンドを所定の周波数範囲で放射するように構成および配置される。

本発明の別の態様において、ラウドスピーカシステムは、ポータブルエンクロージャおよび該エンクロージャに略直線上に配置される少なくとも６つの音響ドライバを有する第１のポータブルアレイモジュールを備える。本ラウドスピーカシステムは、また、第２のポータブルエンクロージャおよび略直線上に配置される複数の音響ドライバを有する第２のポータブルアレイと、略直線状に延びるように第１のアレイを第２のポータブルアレイに取り付けるための取付システムとを備える。

本発明の別の態様において、ラウドスピーカアレイモジュールは、モジュールを第２のモジュールに取り付けるための取付システムを有するポータブルエンクロージャを備える。ラウドスピーカアレイモジュールは、少なくとも６つの音響ドライバを備える。各ドライバは、放射表面を有すると共に、３インチ（７．６２ｃｍ）未満の直径を有し、少なくとも６つのドライバは、放射表面のエッジの隔たりが１インチ（２．５４ｃｍ）未満であるように、略直線上に一定間隔でエンクロージャに配置される。本ラウドスピーカアレイモジュールは、本質的にサウンドを可聴周波数スペクトルの全範囲にわたって放射するように構成および配置される。

本発明の別の態様によれば、ラインアレイラウドスピーカアレイの単位放射面積当たりで変換されるパワーを向上させる方法は、それぞれ３インチ（７．６２ｃｍ）未満の直径を有すると共に、エッジを有する放射表面を備える複数の音響ドライバを略直線上に取り付けるステップと、隣接する音響ドライバの放射表面のエッジの隔たりが１インチ（２．５４ｃｍ）より大きくないように、音響ドライバをその線上に配置するステップと、を含む。

ライブ音源のためのラウドスピーカシステムは、複数の音響ドライバのラインアレイを備えるラインアレイラウドスピーカを含む。各ドライバは、３インチ（７．６２ｃｍ）未満の直径を有する。複数のドライバは、１インチ（２．５４ｃｍ）未満の一定の間隔で略直線にエンクロージャに配置され、ラインアレイは、ライブ音源付近の、観客に面して配置されるように構成および配置される。

本発明のさらに別の態様において、フロア（床）を有し、床よりも上に意図するリスニング高さ範囲があるリスニングエリアを有する公共施設用のラウドスピーカシステムは、上部および下部を備え、上部および下部を結ぶ略直線上に複数の音響ドライバアレイを備えるラインラウドスピーカアレイを含み、上部および下部は、ラインに垂直な平面を画定する。アレイは、意図されるリスニング高さが、上部によって画定される平面と下部によって画定される平面の間にあるように、下部が実質的に床の付近にあるように採寸および位置決めされる。

他の特徴、目的、および利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことから明白になろう。

発明の実施するための最良の形態

次に、図面、特に図１を参照し、本発明のラウドスピーカシステムを示す。ラインアレイラウドスピーカシステム１０は、ラインアレイラウドスピーカモジュール１２を備える。ラインアレイラウドスピーカモジュール１２は、多数（６以上）の小さな（直径３インチ未満、または約５ＫＨｚ音波の波長）音響ドライバ１４、好ましくは、ドライバの全幅に対して放射面が広いコーンドライバ等の音響ドライバを有する。ドライバは通常丸いが、直径３インチより小さい楕円形すなわち「レーストラック（race track）」ドライバでもよい。音響ドライバ１２は、正面および側面から見たときでも略直線でありうる一線上に配置される。音響ドライバは接近した間隔にされる（すなわち、放射表面のエッジが互いに近くなるように、かつラインアレイラウドスピーカモジュールの非放射部分が小さくなるように取り付けられる）。ラインアレイラウドスピーカモジュール１２は、エンクロージャ１３によって包囲される。ラインアレイラウドスピーカモジュール１２の正面は、音響ドライバ１４を保護するために、布やメッシュ（この図に図示せず）等の音響を透過するカバーで覆うことができる。

一実施形態において、ラインアレイラウドスピーカモジュール１２は、放射円錐体のエッジ間の間隙が約０．７５インチになるように中心間距離約３インチで取り付けられた、マサチューセッツ州フレーミングハムのBose Corporationから市販されている１２個の直径２．５インチのコーン型音響ドライバを含む。エンクロージャ１３は、高さｈが約３６インチ、幅ｗが３インチ、奥行きｄが４インチの背面が閉じられた構造である。モジュールのアスペクト比（幅に対する高さの割合）は、１２：１である。複数のラインアレイモジュールを備える典型的なラインアレイシステムにおいて、アスペクト比は２４：１または３６：１である。ラインアレイモジュール１２は、容易に携帯可能なように、約１９ポンド（８．６２ｋｇ）の重さを有する。ラインアレイは、床に配置できるように、または固定スタンド（図示せず）に容易に取り付けられるように、底部が平坦である。ラインアレイは、約７オクターブ、たとえば約１２０Ｈｚから１５ｋＨｚの動作範囲向けに構成および配置される。

各音響ドライバの２．５インチの直径は、ラウドスピーカシステムに設計された最高周波数の約１オクターブ下である、約５．４ｋＨｚの周波数を有する音波の波長に等価である。直径の小さな音響ドライバを使用するラインアレイラウドスピーカほど、高周波に対して滑らかな垂直分散と、サウンドエネルギ強度の緩やかな低下とを維持する。本発明によるラインアレイラウドスピーカのさらなる利点は、ラインアレイが、比較的大量の電気エネルギを変換することができることである。一実施形態において、本発明によるラインアレイは、音波に対する放射表面の平方インチ当たり７ワットの電力を変換することが可能である。

次に図２ａ〜図２ｃを参照し、本発明の他の実施形態を示す。この実施形態において、エンクロージャ１３は、音響ドライバ１４の背面（図示せず）をエンクロージャ１３の正面に連結するスロットポート１６を備える。図２ｂでは、音響ドライバ１４が個々に包囲されており、個々に包囲された各ドライバはポート１６を有する。図２ｃは、図２ａおよび図２ｂの線２ｃ〜２ｃに沿った断面図を示す。

本発明によるラインアレイラウドスピーカのサウンドエネルギ強度は、１／ｒ²よりも急激ではなく低下する。次に図３を参照し、音圧レベル（ＳＰＬ）対スピーカからの距離の計算されたグラフを示す。曲線３０は、典型的なコンパクトスピーカを表し、曲線３２は、本発明によるラインアレイラウドスピーカを表す。２つのスピーカは、スピーカから２メートル（６フィート８インチ）離れたところで同じ周波数応答および同じＳＰＬ（９０ｄＢ）を有するように等化および調整され、ＳＰＬは床高で計算された。床反射の影響は双方のソースに含まれる。スピーカから６０フィートのところで、本発明によるラインアレイラウドスピーカのＳＰＬが、６フィート８インチでのＳＰＬから約１０ｄＢしか下がっていないことが見て取れる。スピーカから６０フィートのところで、典型的なコンパクトラウドスピーカは、６フィート８インチから１８ｄＢ下がっている。密に離間された小型ドライバは、本発明によるラインアレイラウドスピーカが、高周波においてさえもラインアレイラウドスピーカとして動作し続けるように（点音源群とは異なり）、高周波においてさえもラインアレイラウドスピーカの大部分が音波を放射するようにする。個々のドライバは小さいため、本発明によるラインアレイラウドスピーカは、特に高い周波数ほど、従来のラインアレイラウドスピーカよりも広い水平分散を有する。また、図３から、演奏者が立っているところでは異議のない音圧レベル（約９０ｄＢ）でありながら、１００フィートにおいて適切な音圧レベル（約７６ｄＢ）があることが見て取れる。さらに、図３から、演奏者がスピーカにかなり近い場合であっても、音圧レベルは約９６ｄＢである一方で、従来のコンパクトスピーカを用いる場合では、音圧レベルが１００ｄＢを越え、演奏者にとって不快であるばかりか、有害でありうることも見て取れる。６フィート８インチがラインアレイラウドスピーカシステムから演奏者までの距離ｒ１の典型的な距離でありうる一方、６０〜１００フィートは、スピーカから一番遠い観客までの距離ｒ²の典型的な距離でありうる。

図４〜図７を参照し、音楽演奏者等のライブ音源用のラウドスピーカシステムの構成を示す。ラインアレイラウドスピーカシステム１０は、演奏者２２の背後に、リスニングエリア１１における観客に対向して配置することができる。ラインソースアレイは、最小の垂直分散を有する傾向があるため、スピーカの上部よりも上方のサウンドエネルギ強度は、スピーカ上部よりも下方のサウンドエネルギ強度よりもかなり低い。観客のすべての部分が適切なサウンドを得るよう保証するため、本発明によるポータブルラインアレイラウドスピーカの上部が、演奏者の頭部または観客２４の頭部の、いずれか高い方と略同じ高さにできるように、ラインアレイラウドスピーカシステム１０の高さｈを変更することができる。便宜上、演奏者の頭部および観客の頭部を含む高さの範囲は、「意図するリスニング高さ範囲」と呼ぶ。

図５は、床が「傾斜（rake）」する、すなわち床が単一の水平面ではなく、傾斜した平面または一連の複数の段差の付いた平面または段である状況を示す。図５において、高さｈは、意図するリスニング高さ範囲が、ラインアレイラウドスピーカに垂直な２つの平面の間にあるように採寸され、２つの平面の一方（直通線（through line）１３を含み、図面の平面に垂直）は、ラインアレイラウドスピーカの上部によって画定され、他方は（直通線(line)１５を含み、図面の平面に垂直）は、ラインアレイラウドスピーカの底部によって画定される。

図６は、床が傾斜角度θで傾いた（床が平坦である場合、傾斜角度は水平に対する床の角度であるが、床が一連の複数の水平面または段である場合、傾斜角度は、段の正面縁部などの共通点を結ぶラインの水平に対する角度である）傾斜した床での別の構成を示す。図６では、ラインソースが、ラインソースの主軸が傾斜角度θと垂直であるため、２つの平面が水平に対して傾斜されるように傾斜される。図６の構成では、ラインアレイは、ラインアレイの高さｈが、意図するリスニング高さ範囲よりもいくらか長くなるように採寸すべきである。共通点を結ぶラインが直線ではない場合、ラインアレイが傾く角度およびラインアレイの高さは、意図するリスニング高さ範囲が、ラインアレイラウドスピーカに垂直な２つの平面の間にあるようにセットされ、２つの平面の一方（直通線１３を含み、図面の平面に対して垂直）は、ラインアレイラウドスピーカの上部によって画定され、他方（直通線１５を含み、図面の平面に対して垂直）は、ラインアレイラウドスピーカの底部によって画定される。図６の構成において、ラインアレイの高さｈは、図５の構成ほど長い必要はない。図７は、演奏グループが２人の演奏者２２ａおよび２２ｂを含み、各演奏者が、近く（この場合では背後）に配置されたラインアレイ１０ａおよび１０ｂをそれぞれ有する別の構成を示す。

図４〜図７の構成は、特に有利である。本発明のサウンドシステムによれば、演奏者は、観客に聞こえる音と略同じ音を聞くことになる。さらに、ラインアレイラウドスピーカを演奏者の背後に配置することが可能なため、観客の演奏者の視野を遮ることはなく、これは、ラインアレイラウドスピーカが非常に狭く、かつ観客に対してより目立たないということを意味する大きな高さ対幅アスペクト比を有するということにより強められる利点である。また、音場が略均一であるため、マイクロホン２６を通してのフィードバックの可能性はわずかしかない。

小型サイズ、可搬性、モジュール性（後述）、マイクロホンを通してのフィードバックに対する耐性、および単純なエレクトロニクスによる低コスト（後述）は、本発明によるラインアレイを特に演奏グループに魅力的なものとしている。グループの各メンバーは、各自の近辺（通常演奏者のわきか背後）にラインアレイを置くことができる。この配置により、高価なミキシング回路の必要性、人がミキシング回路を調整する必要性、およびいわゆる「バックライン」ラウドスピーカの必要性がなくなる。さらに、各演奏者からのサウンドが、演奏者の１人から離れた場所にありうる共通のラウドスピーカシステムからではなく、演奏者の付近から来るように聞こえるため、この配置により、観客により快くリアリスティックな音響心理的効果が提供される。

小型サイズ、可搬性、モジュール性、フィードバックに対する耐性、および低コストはまた、本発明によるラインアレイを特に、公共の場での使用、たとえば演説者用にマイクロホンが取り付けられているか、または事前に録音されたメッセージおよび音楽を再生するためのオーディオ信号ソースを備えた拡声装置としてのポータブルサウンドシステムとしての使用に魅力的なものとする。

本発明によるラインアレイはまた、公会堂、会議室、礼拝所、会場、および備え付けの永久的に取り付けられた構成の同様のスペースにおいても使用可能である。本発明によるラインアレイは、ラインを垂直に向け、観客と演奏者の頭部が、ラインアレイの上部および底部によって画定される水平面の間にあるように適切な長さで配置することができる。本発明によるラインアレイは、目立たずに、建築物への一体化がより容易であり、設置、メンテナンスのためのアクセスが比較的容易であることができるため、このようなラインアレイは有利である。ラインアレイと演奏者、およびラインアレイと観客の間の相対距離は、サウンドエネルギ強度の低下が漸次であり、マイクロホンを通してのフィードバックの可能性が低いことから、非常に柔軟性がある。

次に図８を参照し、システム要素の電子回路を示す。信号入力は、信号増幅器１９によって音響ドライバ１４に連結される。音響ドライバは、増幅器１９に並列接続され、フィルタリングまたはシェーディング回路がないため、すべての音響ドライバは、本質的に同じ信号を全周波数で受信する。この図に示されてないが、等化回路があってもよく、等化回路は、すべての音響ドライバで受信された信号が全周波数で同じになるようにすべての音響ドライバを同じに等化する。図８の回路は比較的安価であり、複雑ではなく、本発明によるシステムを比較的少ない増幅器および他のコンポーネントを用いて実施することができるようにする。本発明は、図４および図５の説明において述べたように、より長いラインアレイラウドスピーカを作成するために、取付可能なラインアレイラウドスピーカモジュールを提供することで、ラインアレイラウドスピーカシステム１０の延長を容易にする。さらに、電気音響的変換が多くの音響ドライバの間で分けられるため、ボイスコイル構造の総量が音響ドライバの数で分割され、熱を発生するコンポーネントが分散されることから、より多くのエネルギ総量をモジュールに送ることができる。

図９を参照し、ラインアレイラウドスピーカを延長する本発明の特徴を示す。ラインアレイモジュールラウドスピーカ１２の各エンクロージャ１３は、背面に、フランジ３２が適合するＴ字形のチャネル３０を備える。フランジ３２は、蝶ネジでありうる止めネジ３４で定位置に保持される。チャネル３０は、スリップ防止のために、押しネジ３４を収容するための刻み目（ぎざぎざ）、ストップ、または穴を備えうる。チャネル３０は、エンクロージャ１３の長さ全体にわたって延びても、またはエンクロージャ１３の上部および底部付近のみであってもよい。次に、フランジ３０は、別のラインアレイモジュールラウドスピーカの別のエンクロージャのチャネル３０に適合しても、第２の止めネジ３４によって定位置に保持し、それによって１つのラインアレイモジュールラウドスピーカを別のラインアレイモジュールラインラウドスピーカに端から端に固定して取り付け、２モジュールの長さのラインアレイラウドスピーカを作成しうる。追加のラインアレイモジュールラウドスピーカを同様にして端部に取り付け、数モジュールの長さのラインアレイラウドスピーカを作成することもできる。比較的単純な機械的接続に加え、各モジュールが、フィルタリングまたはシェーディング回路のない図９の単純な電気接続を有するという事実により、信号ソースとモジュールの間、およびモジュール間で単純な電気接続が可能になる。モジュール化により、個々のモジュールを容易に搬送可能でありかつ現場で組立可能にすることができる。この特徴は、本発明によるラインアレイラウドスピーカを特に、音楽演奏者用のサウンドシステムに魅力的なものとする。

所望であれば、より多くの低音エネルギを必要とする用途において、ラインアレイラウドスピーカに別体の低音ユニットを付随させ、ラインアレイラウドスピーカによって放射される低音エネルギを増強することができる。別体の低音ユニットは、ラインアレイラウドスピーカから離れた場所に配置しても、または付近に配置してもよく、付近に配置された場合には、ラインアレイラウドスピーカの基体に取り付けて、ラインアレイラウドスピーカの安定化を助けうる。

当業者がここで、本明細書に開示した特定の装置および技術の多数の変更および発展を行いうることは自明である。その結果、本発明は、本明細書に開示する装置および技術に提示または保有される新規特徴および特徴の新規組み合わせのそれぞれをすべて包含するものであり、特許請求の精神および範囲によってのみ制限されるものと解釈される。

本発明によるラインアレイの正面断面図である。 図２ａおよび図２ｂは、本発明による他のラインアレイの正面平面図であり、図２ｃは、図２ｂおよび図２ｃのラインアレイの断面図である。 従来のスピーカおよび本発明によるラインアレイの距離対音圧レベル（ＳＰＬ）の計算されたプロットである。 本発明の特徴を示す概略図である。 本発明の特徴を示す概略図である。 本発明の特徴を示す概略図である。 本発明の特徴を示す概略図である。 本発明のオーディオ信号接続を示す回路図である。 本発明の１つの特徴を示す本発明の断面図である。

Claims (6)

1. 第１のラウドスピーカアレイを備え、
   該第１のラウドスピーカアレイは、幅、垂直高さ、およびポートを有するエンクロージャであって、放射面を有する少なくとも６個の音響ドライバを有するエンクロージャを備え、
   前記音響ドライバの各々は３インチ未満の直径を有し、
   前記少なくとも６個の音響ドライバは、前記放射面のエッジの隔たりが２インチ未満であるように、前記エンクロージャ内の第１の略垂直直線上に略一定間隔で配置され、
   前記第１のラウドスピーカアレイは、サウンドを所定の周波数範囲で放射するように構成および配置され、
   さらに、前記幅、前記高さ、および第２のポートを有する第２のエンクロージャであって、放射面を有する少なくとも６個の音響ドライバを有する第２のエンクロージャを備える第２のラウドスピーカアレイを備え、
   前記第２のラウドスピーカアレイの音響ドライバは、前記放射面のエッジの隔たりが２インチ未満であるように、前記第２のエンクロージャ内の第２の略垂直直線上に略一定間隔で配置され、
   前記第２のラウドスピーカアレイは、サウンドを前記所定の周波数範囲で放射し、前記ラウドスピーカシステムの高さが増大され、前記ラウドスピーカシステムの幅が一定のままであるように、前記第１のラウドスピーカアレイに取り外し可能な状態で取り付けられて、前記第１の略垂直直線を垂直に延長するように構成および配置され、それぞれの音響ドライバは、各音響ドライバによって生成された音響信号が略同一となるように駆動される、
   ラウドスピーカシステム。
2. 前記第１のラウドスピーカアレイを前記第２のラウドスピーカアレイに取り付けるための取付装置をさらに備える、請求項１記載のラウドスピーカシステム。
3. 前記ラウドスピーカアレイの両方において、全周波数で本質的に同じオーディオ信号を前記音響ドライバの全てに提供する回路をさらに備える、請求項１記載のラウドスピーカシステム。
4. 前記第１のラウドスピーカアレイはポータブルである、請求項１記載のラウドスピーカシステム。
5. 前記第１のラウドスピーカアレイと前記第２のラウドスピーカアレイは同じ高さを有する、請求項１記載のラウドスピーカシステム。
6. 前記ラウドスピーカシステムはサウンドエネルギを放射し、放射面の平方インチ当たり実質的に少なくとも７ワットの電気エネルギを音響エネルギに変換するように構成および配置される、請求項１記載のラウドスピーカシステム。

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