JP2009118392A - サラウンドサウンド・スピーカの三次元アレー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチスピーカ・ユニット装置を備える単支柱サラウンドサウンド・スピーカを提供する。
【解決手段】単支柱サラウンドサウンド・スピーカ１０はその上に螺旋状に形成される少なくとも３個の開口を備える円筒１０１、開口内に取り付けられる少なくとも３個の全帯域スピーカ、円筒１０１を支持する底部１１５、及び円筒１０１又は底部１１５の内側に、または円筒１０１と底部１１５の外側に形成される音場再生ユニットを含み、音場再生ユニットは全帯域スピーカへ接続される。
【選択図】図１

Description

この発明は、支柱型サラウンドサウンド・スピーカ、特にマルチスピーカ・ユニット装置を備える単支柱サラウンドサウンド・スピーカに関する。

音声再生における現在の傾向は一般に４〜５個の拡声器装置を使用することである。例えば、従来のスピーカシステムは音声信号の構成要素の左右（Ｌ＋Ｒ）チャネルの合成信号に基づく音響出力を提供するためのビデオ画像の近辺に設置される前面スピーカを含む。表示画像の裏に設置されるリヤースピーカは左右チャネル間の差信号（Ｌ‐Ｒ）又は（Ｒ‐Ｌ）に基づき、音響出力を提供する。左右スピーカは表示画面の夫々左右側に設置される。左右チャネルスピーカは（Ｌ‐〜Ｒ）又は（Ｒ‐〜Ｌ）の差信号を再生し、ここで〜は０と１の間で変動するか、又は固定値のゲインである。左右スピーカへの出力は所定閾値より下の周波数成分を殆ど濾過するように帯域制限される。低温スピーカも（Ｌ＋Ｒ）合計信号の低周波成分を出力するように備えられる。フロントスピーカへの（Ｌ＋Ｒ）合計信号入力はビデオ画像への対話を局部に限定することに役立つ。（Ｌ‐〜Ｒ）又は（Ｒ‐〜Ｌ）の差信号はサイドとリヤースピーカ出力が主として音環境とサラウンドサウンド効果を備えるように、対話音を殆ど除去する。左右スピーカの帯域制限は更にビデオ画像への対話を局部に限定させることに役立つ。

上記のような従来のサラウンドサウンド・スピーカシステムは、サラウンドサウンド効果を再生するため、通常異なる場所へ設置される４〜５個のスピーカを必要とし、これらのスピーカの位置は本質的に不変である。従って、ユーザは部屋の異なる方向へ異なるスピーカの空間を配置する必要がある。これはユーザにとって不便であり、空間が無駄である。このため、空間節約ができ、かつ位置変更可能なサラウンドサウンド・スピーカの提供に対する要求がなお存在する。

この発明はマルチスピーカ・ユニット装置を備える単支柱サラウンドサウンド・スピーカを提供する。この発明の一態様で、単支柱サラウンドサウンド・スピーカはその上に螺旋状に形成される少なくとも３個の開口を備える中空支柱、開口に取り付けられた少なくとも３個の広帯域スピーカ、中空支柱を支持する底部、及び中空支柱又は底部の内側又は中空支柱と底部の外側に形成される音場再生ユニットを含み、音場再生ユニットは少なくとも３個の広帯域スピーカへ接続される。

この発明の別の態様では、単支柱サラウンドサウンド・スピーカは、その上に非対称又は対称に形成される少なくとも３個の開口を備える中空支柱，開口へ取り付けられる少なくとも３個の広帯域スピーカ、中空支柱を支持する底部、及び中空支柱又は底部の内側、又は中空支柱と底部の外側に形成される音場再生装置を含み、音場再生ユニットは少なくとも３個の広帯域スピーカへ接続される。広帯域スピーカは互いに直列又は並列に接続される。音場再生ユニットはデジタル信号処理装置及びデジタル遅延回路を含む。

この発明の一つの利点は単支柱サラウンドサウンド・スピーカは一つでサラウンドサウンド効果を達成できることである。

この発明の別の利点は、単支柱サラウンドサウンド・スピーカの寸法がコンパクトな広帯域スピーカのため，非常に小さくできることである。

この発明の更に別の利点は単支柱サラウンドサウンド・スピーカはサラウンドサウンド効果を同じレベルに維持しながら、部屋のどこへでも設置できることである。

この発明の更に別の利点は単支柱サラウンドサウンド・スピーカは使用に便利で、ユーザにとって位置変更可能であり、かつ空間節約が可能なことである。

これらのそして他の利点は付属図面及び付属の特許請求の範囲と共に好適実施形態に関する以下の記述から明らかになるだろう。

この発明はいくつかの好適実施形態及び明細書の詳細記述及び以下の付属図面により理解される。図面の同一参照番号はこの発明における同一構成要素を指す。しかし、本発明の好適実施形態は説明用だけのもので、特許請求の範囲を限定するものではない。

本発明は好適実施形態と態様で記述し、そしてこれらの記述は説明用のみで、本発明の特許請求の範囲を限定するためではなく、本発明の構造及び手順を説明する。従って、明細書の好適実施形態以外に，この発明は又他の実施形態でも広く使用される。

この発明はマルチスピーカ・ユニット装置を備える単支柱サラウンドサウンド・スピーカを開示する。スピーカユニット装置は三次元で、例えばこの発明の一実施形態では螺旋状である。この発明の別の実施形態で、スピーカユニット装置は非対称又は対称である。この発明の単支柱サラウンドサウンド・スピーカはこのようなスピーカユニット装置、及び後で述べる３Ｄ音場再生技術により支柱スピーカだけでサラウンドサウンド効果を達成する。

この発明の一実施形態で、図１〜３に関し単支柱サラウンドサウンド・スピーカ１０は、主中空支柱、例えばその上に４方向又は４方位に形成される複数開口を備える円筒１０１を含む。この発明の一実施形態で、円筒１０１は例えば、木、プラスチック、ステンレス鋼、合金又は金属で作られる。例えば、円筒１０１上に各方向へ直線状に形成される少なくとも３個の開口がある。各開口は本物の又は偽物のスピーカユニットが組み込まれている。一実施形態で、本物のスピーカユニットは高性能の広帯域スピーカである。図１〜３に示すように、開口１０２、１０３、１０４、は夫々開口１０８、１０９、１１０に対向する一方、開口１０５、１０６、１０７は夫々開口１１１、１１２、１１３に対向する。この発明の一実施形態で、開口１０２〜１１３の直径は、約４５〜５５ｍｍであり、これは説明のためでこの発明を限定するものではない。更に、開口１０２、１０４、１０５、１０７、１０９、及び１１２は本物のスピーカユニットが組み込まれるが、開口１０３、１０６、１０８、１１０、１１１、及び１１３は偽物のスピーカユニットが組み込まれる。偽物のスピーカユニットは基本的要素ではない。従って本物のスピーカユニットは円筒１０１上に螺旋状に時計周り（又は反時計周り）に配置され、サラウンドサウンドを達成するため、単支柱サラウンドサウンド・スピーカ１０が４方向へ向かって音を生成するため、互いに並列又は直列に接続される。円筒１０１の下端部は円筒１０１を支持するため底部１１５に設置される。好ましくは、２つの直行する木製板を底部１１５として備える。底部１１５はいかなる形状にも形成できることに注意すべきである。この発明の一実施形態で、底部１１５は紫檀、石、金属板等のような適当ないずれの材料でも作られる。音声信号入力１１６は底部１１５の側面上に形成される。円筒１０１の上端部は例えば１０１２鉄のような金属メッキを施した装飾ヘッド１１４が組み込まれる。

この発明の別実施形態で、スピーカユニット装置は偽物のスピーカなしで、非対称又は対称でもよい。図４に関して、単支柱サラウンドサウンド・スピーカは、例えばその上に非対称に２方向へ形成される６個の開口を備える主円筒２０１を含む。この発明の一実施形態で、円筒２０１は木、プラスチック、金属、合金、ステンレス鋼等で作られる。各方向に直線状に円筒２０１上に形成される３個の開口がある。各開口２０２〜２０７は本物のスピーカユニットが組み込まれる。一実施形態で、本物のスピーカユニットは高性能の広帯域スピーカである。この発明の一実施形態で、開口２０２〜２０７の直径は約４５〜５５ｍｍであり、これは説明用でこの発明を限定するものではない。従って、本物のスピーカユニットは円筒２０１上に非対称に配置され、単支柱サラウンドサウンド・スピーカ２０がサラウンドサウンドを達成するため二方向へ音を生成させるため、互いに並列又は直列に接続される。円筒２０１の下端部は円筒２０１を支持するため底部２０８上に設置される。好ましくは、２つの直交する木製板が底部２０８として備えられる。底部２０８はいかなる形状にも形成できることは注意すべきである。この発明の一実施形態で、底部２０８は紫檀、石、金属板等のようないかなる適当な材料でも作られる。円筒２０１の上端部は例えば１０１２鉄のような金属でメッキした装飾ヘッド２０９が組み込まれる。

この発明の一実施形態で、図５に関して、単支柱サラウンドサウンド・スピーカは上記スピーカユニット装置及び円筒内に形成され、広帯域スピーカ５０２へ接続される音場再生ユニット５００により単支柱スピーカのみでサラウンドサウンドを達成する。この発明の目的を達成するため、音場再生ユニット５００を必要とし、音場再生ユニット５００は、リアルタイムデジタルフィルタ、ダイナミックコンプレッション・アルゴリズム、及び異なる音に対し，おおよその時間遅れを再生することにより、３Ｄ音場再生技術を利用して局部音イメージを明瞭に再生するため、主にデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）５００ａ、デジタル遅延回路５００ｂ、及び、ＨＲＴＨ（頭部伝達関数）モジュール５００ｃを含む。
音場再生ユニット５００は単支柱サラウンドサウンド・スピーカの外側に備えられ、又はサラウンドサウンド・スピーカの底部又は円筒の内側に埋め込まれる。３Ｄ音場再生技術には、上質のＨＲＴＦ（頭部伝達関数）データベース、ＢＩＥＭ（境界積分方程式法）やＦＥＭ（有限要素法）のような最新音場シミュレーション技術、仮想音源技術、主観的測定技術、及び単支柱サラウンドサウンド・スピーカが反射や残響要素等のような音質変化を最小にして明瞭な音イメージを再生させることを可能にする、サウンドステージ変換技術がある。上質再生デジタルフィルタはデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）５００ａにより実現され、全理論モデルを始め、測定データベースを備えるＨＲＴＦモジュール５００ｃにより実行される。３Ｄ音場再生技術は元の信号の目立った音色を導入することなく、非常に広いサウンドステージを生成し、そしてサラウンドサウンドを達成するためフィルタにより、上記スピーカユニット装置から５個の仮想拡声器の錯覚を発生させる。

３Ｄ空間の任意点に設置する本物の音源をシミュレートするため、３Ｄ音場再生技術は、音源間から人間の頭部の両耳への１組の伝達関数として定義されるＨＲＴＦ（頭部伝達関数）データベースを導入する。ＨＲＴＦは音源の一点の座標と周波数に依存し、聴取者の個人依存性も有する。ＨＲＴＦは、ＨＲＩＲ（頭部インパルス応答）と称するＨＲＴＦの時間領域表示のインパルス応答として実現できる。このＨＲＴＦ又はＨＲＩＲは音波理論及び、擬似頭部マイクと人間の頭部を使用した巨大サンプルに対し行われた実測値に基づく完全な数式モデルから構成される。理論的ＨＲＴＦはその自然な単純周波数応答と少ないコンピュータ作業により音響再生に適切な特徴のようないくつかの利点を有する。

一実施形態で、円筒上の開口に組み込まれる本物のスピーカユニットは高性能のコンパクトな広帯域スピーカである。例えば、広帯域拡声器は参考として明細書に組み込まれる米国特許出願番号６，６５４，４７６に開示されるように、その周囲に配置され、希土類磁石の磁束が集束するギャップへ延びる、ボイスコイルを備える振動板を有する。ボイスコイルは並列に接続される２つ以上の巻線を有する。これらは運動方向の深さは勿論のことコイルのインピーダンスが低くなるように互いに重なり、層をなしている。ボイスコイルは、好ましくは、コイル周辺へ電力を送るためその中に埋め込まれたパターン化引き込み導線を有するポリイミド型又はボビンを使用して実施される。引き込み導線は一端をボビン上に巻かれた針金巻き線へ接続し、その他端で振動板の後の中心に設置される開口部へ又はそれを通して延び、丈夫なリボン入力接続を備える。リボン引き込みは対称であり、中心開口は更に例えば音声出力を更に高めるため補助室へ接続される空気溝を備える。磁石は環状又はリング磁石で、振動板周辺へ延びる領域に磁束ギャップを固定するため、第２又は上部の一般にワッシャ型磁極と連携する第１又は下部の一般にカップ型磁極上にそれが固定される。

好ましくはワッシャの上面は中心の質量を減らすため、厚さを薄くした端部へ内側に向かって半径方向に傾斜する。これは接触せずに広く曲がった円弧に引き込みリボンを収容するため、磁石組み立て部前面に隙間を追加し、そして振動板が大きな変位を受ける場合、望ましくない口笛音を防止するため中央通路長を短くする。振動板は更なる隙間を作るためドーム形に形成し、ブチルゴムのような材料を塗布して重さを与え又は質量を負荷させることでその自然共振周波数を低下させ、これによりその有効応答帯域を延ばす一方、下端部に鋭いロールオフを提供する。負荷はドームの一面が完全にコーティングされるサンドイッチ構造で達成され、ゴム層は更に振動板をそのハウジングに支持するため振動板端部周りのバンドに延びる。磁気液体は熱伝導とコイルセンタリングを向上させるためギャップ内に選択的に設置される。上記広帯域スピーカに加え、円筒上の開口に組み込まれるスピーカユニットは当技術分野で知られるコンパクトな広帯域スピーカであればいずれの種類でもよい。

従って、この発明の単支柱サラウンドサウンド・スピーカは本当のサラウンドサウンドをシミュレートし、そして１つのサラウンドサウンド・スピーカのみでサラウンドサウンド効果を達成するように、異なる方向へ出力するため、多くの装置における広帯域スピーカユニットに対し、音源から処理される音声信号を生成するため、３Ｄ音場再生技術を利用する。更にこの発明の単支柱サラウンドサウンド・スピーカは、サラウンドサウンド効果を同一レベルに維持しながら部屋のどこにでも設置することができ、単支柱サラウンドサウンド・スピーカの寸法はコンパクトな広帯域スピーカユニットのため、非常に小型にすることができる。従って、この発明の単支柱サラウンドサウンド・スピーカは使用に便利で、ユーザにとって位置変更可能であり、そして空間節約になる。

上記記述はこの発明の好適実施形態である。この実施形態は説明のためのみであり、限定のためではなく、そして多くの変更や修正は本発明の精神と範囲から離れることなく当業者により実施されることは理解すべきである。これらの修正及び変更は全て請求される本発明又はこれと同等のものの範囲内に入る限りにおいて含まれることを意図する。

この発明の一実施形態による単支柱サラウンドサウンド・スピーカの前面図である。 この発明の一実施形態による単支柱サラウンドサウンド・スピーカの裏面図である。 この発明の一実施形態による単支柱サラウンドサウンド・スピーカの側面図である。 この発明の別の実施形態による単支柱サラウンドサウンド・スピーカの正面図である。 この発明の一実施形態による音場再生ユニットのブロック図である。

符号の説明

１０，２０：単支柱サラウンドサウンド・スピーカ
１０１，２０１：円筒
１０２〜１１３，２０２〜２０７：開口
１１４，２０９：装飾ヘッド
１１５，２０８：底部
１１６：音声信号入力

Claims (5)

1. その上に三次元配置で形成される少なくとも３個の開口を備える中空支柱；
   前記開口に取り付けられる少なくとも３個の広帯域スピーカ；及び
   前記中空支柱を支持する底部、
   を備えるサラウンドサウンド・スピーカの三次元アレー構造。
2. 請求項１に記載の構造であって、更に前記中空支柱又は前記底部の内側、又は前記中空支柱と底部の外側に形成される音場再生ユニットを備え，前記音場再生ユニットは前記少なくとも３個の広帯域スピーカへ接続される、ことを特徴とする構造。
3. 請求項２に記載の構造であって，前記音場再生ユニットはデジタル信号処理装置またはデジタル遅延回路を備える、ことを特徴とする構造。
4. 請求項１に記載の構造であって、前記三次元配置は螺旋状、対称、または非対称、配置からなる、ことを特徴とする構造。
5. 請求項１に記載の構造であって，
   前記中空支柱は金属，合金，プラスチック，木，又はステンレス鋼で作られ；
   前記底部は木製板で作られ；
   前記開口の直径は約４５ｍｍ〜５５ｍｍであり；
   前記少なくとも３個の広帯域スピーカは互いに直列又は並列に接続される、ことを特徴とする構造。