JP2011035552A - 表示装置及び音声出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画面の薄型化を図ることができ、音質を劣化させずに音像の定位を画面の位置に合わせること。
【解決手段】映像を表示する表示パネル１１０と、面音源からなり、表示パネル１１０の背面において表示パネル１１０の上部又は下部の一方に配置され、周波数が高域のステレオの音声を出力するメインスピーカと、面音源又は点音源からなり、表示パネル１１０の背面において表示パネル１１０の上部又は下部の他方に配置され、パネルスピーカ１２０よりも低域のステレオの音声を出力するメインスピーカ１３０と、メインスピーカ１３０の出力をパネルスピーカ１２０の出力よりも遅延させる遅延処理部１５１，１５２と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置及び音声出力装置に関する。

音声を出力し映像を表示するテレビ受像機等の映像音声再生装置は、画面に対して上又は下にスピーカーを配置したり、画面に対して右及び左にスピーカーを配置したりして、画面とスピーカーが一体的に又は別体で構成される。従来、テレビ受像機から出力される音声によって形成される音場の定位を調整することによって、映像と音声を一致させる技術がある。

例えば、特許文献１では、映像再生装置の上又は下側に位置するスピーカーが４ｋＨｚ以上の周波数帯域のうちの特定帯域のレベルを抑制したセンターチャンネル信号を再生する。また、映像再生装置の左右に位置するスピーカーがこの特定帯域のセンターチャンネル信号を再生する。また、特許文献２では、オーディオ信号を聴覚上の方向知覚が得られる周波数帯域とそれ以外の周波数帯域に分割する。そして、方向知覚が得られる帯域のオーディオ信号に対して位相と音圧レベルを調整して複数スピーカーを用いて音像定位を制御し、それ以外の帯域のオーディオ信号に対して音像定位を行わず単一のスピーカーを用いて再生する。

特開平９−３７３８４号公報 特開平２−５９０００号公報

近年、テレビ受像機の薄型化の影響によって、テレビ受像機に画面と一体的に設けられるスピーカーは、配置位置が限定されている。テレビ受像機の大部分を占める画面部分の厚さを例えば１０数ｍｍ〜数ｍｍオーダーに低減するため、スピーカーは画面の下方に設けられる傾向がある。特に、例えば２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの音声出力が可能なスピーカーは、音の品質を確保するため一定の体積が必要であり、薄型化が図られた画面部分近傍に設けられず、画面の下方に設けられる。薄型化が図られた画面部分近傍にフルレンジスピーカーが設けられたとしても、スピーカーの体積を確保することができないため、例えば１００Ｈｚ以下の低域の音声が劣化しやすいという問題があった。

テレビ受像機の画面の下方にのみスピーカーが配置される場合、左右にスピーカーが配置されてステレオ出力が可能であれば、左右スピーカーの音量調整によって、左右方向に音像の定位を移動することができる。しかし、テレビ受像機の薄型化による制約によって、画面の下方にのみスピーカーが配置される場合、音像の定位が画面下方に偏ったまま、画面高さ中央に音像の定位を移動することができないという問題があった。

また、例えば薄型化された表示パネルにおいては、スピーカがなるべく目立たないようにすることが望ましく、このような構成によれば、視聴者はパネルの映像を注視することができる。このため、今後、パネル全体で画面を表示する表示装置が一般化する可能性がある。しかしながら、このような表示装置において、パネルの背面にスピーカを配置することを想定した場合、ユーザに音を提供するためには、パネルの端部にスピーカを配置する必要がある。このような構成では、パネルの偏った端部から音声が聞こえるため、ユーザが違和感を持つ可能性が高い。また、複数の端部にスピーカを配置したとしても、各スピーカからは独立して音声が聞こえてくるため、臨場感のある高音質の音声を提供することは困難である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、画面の薄型化を図ることができ、音質を劣化させずに音像の定位を画面の位置に合わせることが可能な、新規かつ改良された表示装置及び音声出力装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、映像を表示する表示部と、
面音源からなり、前記表示部の背面において前記表示部の上部又は下部の一方に配置され、周波数が高域のステレオの音声を出力する第１の音声出力部と、面音源又は点音源からなり、前記表示部の背面において前記表示部の上部又は下部の他方に配置され、前記第１の音声出力部よりも低域のステレオの音声を出力する第２の音声出力部と、前記第２の音声出力部の出力を前記第１の音声出力部の出力よりも遅延させる遅延部と、を備える、表示装置が提供される。

また、前記第１の音声出力部が出力する音声の周波数と前記第２の音声出力部が出力する音声の周波数との間にオーバーラップする領域が設けられたものであってもよい。

また、前記オーバーラップする領域は、１ｋＨｚ以上３ｋＨｚ以下の帯域であってもよい。

また、前記第２の音声出力部の出力を前記第１の音声出力部の出力よりも遅延させる時間は、２ｍｓ以下であってもよい。

また、前記第２の音声出力部よりも更に低域の音声を出力する第３の音声出力部と、前記前記第２の音声出力部の出力を前記第３の音声出力部の出力よりも遅延させる第２の遅延部と、を更に備えるものであってもよい。

また、前記第２の音声出力部が出力する音声の周波数と前記第３の音声出力部が出力する音声の周波数との間にオーバーラップする領域が設けられたものであってもよい。

また、前記第２の音声出力部の出力を前記第３の音声出力部の出力よりも遅延させる時間は、２ｍｓ以下であってもよい。

また、前記第２の音声出力部は、前記表示部よりも下方に配置されるものであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、面音源からなり、周波数が高域の音声を出力する第１の音声出力部と、面音源又は点音源からなり、前記第１の音声出力部から離間して配置され、前記第１の音声出力部よりも低域の音声を出力する第２の音声出力部と、前記第２の音声出力部の出力を前記第１の音声出力部の出力よりも遅延させ、前記第２のの音声出力部による音像の定位を前記第１の音声出力部側に移動させる遅延部と、を備える、音声出力装置が提供される。

また、前記第１の音声出力部が出力する音声の周波数と前記第２の音声出力部が出力する音声の周波数との間にオーバーラップする領域が設けられたものであってもよい。

また、前記オーバーラップする領域は、１ｋＨｚ以上３ｋＨｚ以下の帯域であってもよい。

また、前記第２の音声出力部の出力を前記第１の音声出力部の出力よりも遅延させる時間は、２ｍｓ以下であってもよい。

また、前記第２の音声出力部よりも更に低域の音声を出力する第３の音声出力部と、前記前記第２の音声出力部の出力を前記第３の音声出力部の出力よりも遅延させる第２の遅延部と、を更に備えるものであってもよい。

本発明によれば、、画面の薄型化を図ることができ、音質を劣化させずに音像の定位を画面の位置に合わせることが可能となる。

本実施形態に係るテレビ受像機を示す正面図である。 本実施形態に係るテレビ受像機を正面に対して左側から見た状態を示す側面図である。 パネルスピーカ、メインスピーカ、ウーハによって構成される、テレビ受像機の３ウェイシステムを示す模式図である。 ＤＳＰによる信号処理の流れを示す模式図である。 パネルスピーカの周波数特性を示す特性図である。 メインスピーカの周波数特性を示す特性図である。 比較例として、図５のパネルスピーカの周波数特性において、２．７ｋＨｚでのゲインが０ｄＢとなる特性を示す特性図である。 先行音効果を説明するための模式図である。 先行音効果によりメインスピーカ１３０の音像の定位が上昇する様子を模式的に示した図である。 点音源であるメインスピーカによる仮想音像位置を示す模式図である。 仮想音像位置Ｐとパネルスピーカとの間の距離を示す図である。 図１１のＬの値と最適なＤｅｌａｙ値の関係を示す特性図である。 様々なサイズの表示パネルにおいて、音の発生源を高さ方向のセンターに定位させるために最適なディレイ時間を求めた結果を示す図である。 ウーハの周波数特性を示す特性図である。 本実施形態に係るテレビ受像機を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．テレビ受像機の全体構成
２．テレビ受像機の３ウェイスピーカシステム
３．メインスピーカの音像の定位を上昇させる構成
４．ウーハの音像の定位を上昇させる構成
５．テレビ受像機の機能ブロック構成

［１．テレビ受像機の全体構成］
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係るテレビ受像機１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るテレビ受像機１００を示す正面図である。図２は、本実施形態に係るテレビ受像機１００を正面に対して左側から見た状態を示す側面図である。

テレビ受像機１００は、映像音声再生装置の一例であり、テレビ放送信号や外部装置から入力された映像音声信号に基づく映像を表示部（表示パネル）１１０に表示する。表示パネル１１０としては、例えば液晶表示パネルを用いることができるが、これに限定されるものではない。また、テレビ受像機１００は、音声をパネルスピーカ（Ｐａｎｅｌ ＳＰ−Ｒ，Ｌ）１２０、メインスピーカ（Ｍａｉｎ ＳＰ−Ｒ，Ｌ）１３０、ウーハ（Ｗｏｏｆｅｒ ｍｏｎｏ）１４０から出力する。なお、本実施形態では、映像音声再生装置としてテレビ受像機１００を例示するが、映像音声再生装置はテレビ受像機１００に限定されるものではない。映像音声再生装置は、例えば、テレビ放送信号を受信する機能を有さないが、記録メディアに記録されたコンテンツやストリーミング配信されたコンテンツ等の映像や音声を再生できるディスプレイ装置や、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等の携帯機器でもよい。また、本実施形態に係る音声出力装置は、例えばヘッドホンステレオなどの装置であり、主として音声出力に関する構成要素で構成されることができ、画像表示を行わない場合においても、音像の定位を移動させるものである。

図１及び図２に示すように、パネルスピーカ１２０は、表示パネル１１０の上部の背面側の左右に１つずつ設けられている。パネルスピーカ１２０は、高域の音声をステレオで発するスピーカである。パネルスピーカ１２０は、上下方向に振動するピエゾ素子（圧電素子）から構成され、背面の金属製のリアパネル１２２に装着されている。パネルスピーカ１２０が上下方向に振動すると、リアパネル１２２とピエゾ素子との剛性の違いによりリアパネル１２２は屈曲運動を生じる。これにより、リアパネル１２２はその面に沿った方向と垂直な方向に振動し、この振動により音声が発せられる。従って、パネルスピーカ１２０は、リアパネル１２２の振動による面音源のスピーカとして機能する。このように、パネルスピーカ１２０では、ピエゾ素子の振動方向と、リアパネル１２２の振動による音の伝播方向とが垂直（直交）の関係にある。本明細書及び図面では、この関係によるパネルスピーカ１２０の発音駆動をバーティカルドライブ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｄｒｉｖｅ）と称することとする。

また、メインスピーカ１３０は、表示パネル１１０の下部の背面側の左右に１つずつ設けられている。メインスピーカ１３０は、中域の音声をステレオで発するスピーカである。
メインスピーカ１３０は、点音源のスピーカであり、コンベンショナルな汎用品から構成することができる。後で詳細に説明するが、本実施形態では、パネルスピーカ１２０の先行音効果によってメインスピーカ１３０の音源位置があたかも表示パネル１１０の高さ方向の中央にあるように調整できる。なお、本実施形態では、パネルスピーカ１２０を表示パネル１１０の上部に配置し、メインスピーカ１３０を表示パネル１１０の下部に配置しているが、メインスピーカ１３０を上部に配置し、パネルスピーカ１２０を下部に配置してもよい。また、メインスピーカ１３０は、面音源のスピーカから構成しても良い。

ウーハ１４０は、表示パネル１１０よりも十分に下方に配置されている。表示パネル１１０が壁に設置される場合、ウーハ１４０は床の上などの配置されることができる。ウーハ１４０は低域の音をモノラルで発するスピーカである。ウーハ１４０は、テレビ受像機１００がＡＣアダプタなどの機器を備える場合、これらの機器と一体に構成しても良い。

［２．テレビ受像機の３ウェイスピーカシステム］
図３は、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０、ウーハ１４０によって構成される、テレビ受像機１００の３ウェイシステムを示す模式図である。図３に示すように、テレビ受像機１００は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５０，アンプ１６０，１６２，１６４を備える。

ＤＳＰ１５０には、放送信号から取得された音声信号が入力される。音声信号は、パネルスピーカ１２０のアンプ１６０、メインスピーカ１３０のアンプ１６２、ウーハ１４０のアンプ１６４にそれぞれ入力される。そして、各アンプ１６０，１６２，１６４の出力がパネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０、ウーハ１４０へそれぞれ入力されて、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０、ウーハ１４０から音声が出力される。

図４は、ＤＳＰ１５０による信号処理の流れを示す模式図である。図４に示すように、ＤＳＰ１５０では、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０、ウーハ１４０のそれぞれに入力される各音声信号について、遅延処理部１５１，１５２，１５３が設けられ、遅延処理部１５１〜１５３にて各音声信号の遅延時間が設定される。また、周波数調整部１５４，１５５，１５６では、各音声信号の周波数が調整される。また、音量設定部１５７，１５８，１５９では、各音声信号の音量が設定される。そして、本実施形態のテレビ受像機１００は、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０、ウーハ１４０へ入力される音声信号の遅延時間、周波数、及び音量を最適に設定することで、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０、ウーハ１４０から出力された音声が、あたかも表示パネル１１０の高さ位置の中央近辺から発せられたような音響効果をもたらす。

以下、テレビ受像機１００の３ウェイシステムについて詳細に説明する。最初に、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０、ウーハ１４０のそれぞれの構成について説明する。

パネルスピーカ１２０は、リアカバーツィータとも称され、リアパネル１２２にピエゾ（Piezo）素子をウェッジプレッシャー（Ｗｅｄｇｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）で固定することによって構成される。左右２つのピエゾ素子は、表示パネル１１０の水平方向の中心に対して対称に配置され、それぞれが上下方向に伸縮運動を行う。また、ピエゾ素子は、表示パネル１１０の最も高い位置で水平方向の中心から極力離して配置される。そして、セパレーションをとるため、左右のピエゾ素子のセンターがリアカバーに対してビス止めによって固定される。そして、このような構成により、ピエゾ素子を上下方向に伸縮運動させることで、リアカバーをバーチカルドライブ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｄｒｉｖｅ）させる。

そして、このように構成されたパネルスピーカ１２０は、主として１．５ｋＨｚ以上の高域の周波数の音を出力する。そして、バーチカルドライブによりリアパネル１２２自体を振動させることができるため、リアパネル１２２を面音源として機能させることができ、画面全体から音が聞こえる感じを出すことが可能である。

メインスピーカ１３０は、パネルスピーカ１２０とウーハ１４０の間の高さに配置される。本実施形態では、上述したように、表示パネル１１０の下部の裏面に配置される。メインスピーカ１３０は、テレビ受像機１００が発する音の全体の音のボリューム感、音像の音質を決める機能を有する。従って、メインスピーカ１３０の作る音軸方向は、ユーザの視聴位置へ近い方が望ましい。

メインスピーカ１３０は、主として２００Ｈｚ〜２ｋＨｚ程度の中域の周波数の音を出力する。メインスピーカ１３０は、音の定位の方向のボリューム感と、音像の音質とフォーカスを左右する重要な要素となる。本実施形態では、左右のステレオで音声を出力するダイナミックスピーカーを用いる。

ウーハ１４０は、３ウェイスピーカシステムにおいて最も下に配置される。ウーハ１４０は、全体の音の低音感を作る機能を果たす。低音は音の指向性が低いため、レイアウトフリーを実現できる。従って、上述したように、ＡＣアダプター等の機器と一体に構成して、表示パネル１１０の下部に配置することができ、指向性が低いことから、音の発する方向についても、比較的制約が少なく、任意の方向に音の発生方向を向けることができる。

ウーハ１４０は、主として３００Ｈｚ以下の低域の音を出力し、指向性が低い周波数帯域を用い、音声で必要となる低域感を出す。そして、後述するが、パネルスピーカ１２０が発する高域の音と、メインスピーカ１３０が発する中域の音とのディレイを調整することにより、低域の音の定位が持ち上げられ、表示パネル１１０の中央から低域の音が発するように構成することが可能である。本実施形態では、ウーハ１４０への入力信号はモノラルとし、ウーハ１４０としてダイナミックスピーカーを用いる。

［３．メインスピーカの音像の定位を上昇させる構成］
次に、ＤＳＰ１５０による遅延処理について説明する。先ず、パネルスピーカ１２０の音声に対するメインスピーカ１３０の音声の遅延処理について説明する。通常、表示パネルの上下に高域、中域のスピーカをそれぞれ配置した場合、上下から高域、中域の音が独立して聞こるため、音の一体感が失われてしまう。本実施形態では、パネルスピーカ１２０とメインスピーカ１３０の周波数に重畳（クロスオーバー）する領域を設け、パネルスピーカ１２０の音に対してメインスピーカの音を遅延させる。これにより、メインスピーカ１３０の音像の定位を上げて、音が表示パネル１１０の高さ方向のほぼ中央から聞こえるようにすることができる。

図５は、パネルスピーカ１２０の周波数特性を示す特性図である。また、図６は、メインスピーカ１３０の周波数特性を示す特性図である。図５に示すように、パネルスピーカ１２０の周波数特性は、２．７ｋＨｚ付近よりも低い帯域では、ゲインが低下する特性を有している。一方、メインスピーカの周波数特性は、１ｋＨｚ付近よりも高い周波数では、ゲインが低下する特性を有している。そして、図５及び図６に示すように、１ｋＨｚ〜３ｋＨｚの周波数帯域の音声は、パネルスピーカ１２０とメインスピーカ１３０の双方から出力され、この帯域の音声はパネルスピーカ１２０及びメインスピーカ１３０から重畳して出力される。図５に示すように、パネルスピーカ１２０では、１ｋＨｚ〜２ｋＨｚのゲインは、−３ｄＢ〜０ｄＢ程度である。また、図６に示すように、メインスピーカ１３０では、１ｋＨｚ〜２ｋＨｚのゲインは、０ｄＢ〜−２ｄＢ程度である。

そして、本実施形態のテレビ受像機１００では、ＤＳＰ１５０の遅延処理部１５１，１５２でディレイを調整し、メインスピーカ１３０からの音声よりもパネルスピーカ１２０の音声を微小時間だけ先に出力するようにしている。ここで、先行させる時間は２ｍｓｅｃ以下の時間とする。パネルスピーカ１２０の音声を先に出力すると、先行音効果により、メインスピーカ１３０の音の定位をパネルスピーカ１２０側に持ち上げることができる。従って、メインスピーカ１３０が表示パネル１１０の下部に装着されているにも関わらず、音声が表示パネル１１０の中央近傍の高さ位置からあたかも発せられているような感覚を視聴者に与えることができる。

上述したように、１ｋＨｚ〜３ｋＨｚの周波数帯域の音声は、パネルスピーカ１２０とメインスピーカ１３０の双方から出力されるが、この周波数帯域の音声は、人間の声の高調波の周波数に該当する。人間の声の周波数は、男性が１５０Ｈｚ〜３００Ｈｚ程度、女性が６００Ｈｚ〜７００Ｈｚ程度であり、その高調波は大体１ｋＨｚ〜３ｋＨｚの周波数に該当する。テレビ受像機１００から出力される音声は、例えばニュース番組、ドラマなどでは、人間の声が主体となり、その高調波及び付随する音楽などの周波数も１ｋＨｚ〜３ｋＨｚ程度のものが多い。従って、パネルスピーカ１２０とメインスピーカ１３０の双方において、１ｋＨｚ〜３ｋＨｚの周波数の音声を出力させ、かつパネルスピーカ１２０の音声を微小時間だけ早く出力することで、メインスピーカ１３０の音声の音像位置の定位が上昇する。これにより、メインスピーカ１３０の音声を表示パネル１１０の高さ方向で上方向に移動させることができる。従って、表示画面の中央からメインスピーカ１３０及びパネルスピーカ１２０の音が発生している感覚を視聴者に与えることが可能である。

図７は、比較例として、図５のパネルスピーカ１２０の周波数特性において、２．７ｋＨｚでのゲインを０ｄＢとして、２．７ｋＨｚ以下でゲインが低下する特性を示している。この場合、メインスピーカー１３０の周波数特性との間でクロスオーバする範囲が少なくなるため、ディレイを設けた場合であっても、表示パネル１１０の全体から音が出ている感覚が薄れ、表示面積が上下方向に縮まった感覚が得られた。従って、図５のように、メインスピーカ１３０の周波数特性との間でオーバーラップを設けた状態でメインスピーカ１３０の出力をパネルスピーカ１２０に対して遅延させることで、表示パネル１１０の全体から音が出ている感覚を視聴者に与えることが可能である。

図８は、先行音効果を説明するための模式図である。ここで、先行音効果とは、耳に先行して入った音声の方向に音源があるように感じる、人間の感覚的な効果をいう。図８は、２つの音源から同じ音声を出力した場合に、０〜５０［ｍｓ］の範囲でディレイ時間を設定して、音像（音源）の定位（方向）が変化する様子を示したものである。

図８に示すように、ディレイ時間を１．４［ｍｓ］以下とした場合は、ディレイ時間に対する定位の変化が確実に感じられる。一方、ディレイ時間が１０［ｍｓ］以上になると、ディレイ時間に対する定位の変化を感じることができない。また、ディレイ時間が２５［ｍｓ］以上になると、音源の定位が感じられず、２つの音源から独立して音が聞こえるようになる。以上の結果から、ディレイ時間を２［ｍｓ］以下とした場合は、定位の変化を生じさせることが可能である。

図９は、先行音効果によりメインスピーカ１３０の音像の定位が上昇する様子を模式的に示した図である。上述したように、メインスピーカ１３０は点音源であるが、パネルスピーカ１２０の音を先行させることによって、メインスピーカ１３０の音像の定位が上昇する。また、パネルスピーカ１２０は面音源であるため、定位が上昇したメインスピーカ１３０の音像はパネルスピーカ１２０の音と一体になり、表示パネル１１０の全面からパネルスピーカ１２０及びメインスピーカ１３０の音が発生している感覚を与えることができる。なお、本明細書及び図面では、先行音効果による音像の定位の上昇をバーチカルポジショニング（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）と称することとする。

メインスピーカ１２０の音像の上昇量は、ディレイ時間によって自由に可変することができる。ディレイ時間を大きくすると、先行音効果がより強まるため、音の発生源がより上方に移動する。例えば、ディレイ時間を大きくすることによって、音の発生源を表示パネル１１０の上端付近に設定することが可能であり、更にディレイ時間を大きくすることによって、音の発生源を表示パネル１１０の上端よりも上に設定することも可能である。

パネルスピーカ１２０は、上述のように、バーティカルドライブによりリアパネルを振動させるフラットパネルスピーカ（面音源）であり、ピエゾ素子を用いた方式によるスピーカを用いることができる。なお、パネルスピーカ１２０は、これに限定されず、他の方式によるスピーカでもよいが、面音源とすることによって、メインスピーカ１３０の定位を持ち上げた際に音の一体感を達成することができ、高音質を実現できる。

従って、本実施形態によれば、表示パネル１１０を前から見た場合に、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０の双方がユーザに視認されないにも関わらず、表示パネル１１０のほぼ中央を音の発生源として視聴者に認識させることが可能となる。従って、スピーカが全く見えない、ユーザにとって非常に満足度の高い、コスメティックデザインを実現することが可能となる。

そして、本実施形態による、バーチカルポジショニングを用いた音像定位の上昇は、より大型のディスプレイに対しても汎用的に適用することができる。様々な大きさのディスプレイへの汎用的な適用を考慮した場合に、最適なＤｅｌａｙ値は、メインスピーカ１３０で作る音の仮想音源位置と、左右のパネルスピーカ１２０との物理的な距離と相関関係がある。以下、この点について図１０〜図１２に基づいて詳細に説明する。

図１０は、点音源であるメインスピーカ１３０による仮想音像位置を示す模式図である。図９に示すように、点音源の作る音場を、点音源間の距離ｘを一辺とした正三角形とし、その頂点Ｐを仮想音像位置とする。
ここで、
Ｘ:ＬＲ二つの点音源間の距離（左右のメインスピーカ１３０の距離）
Ｈ：左右のメインスピーカ１３０を結ぶ直線と仮想音像Ｐとの間の距離
とすると、以下の（１）式が成立する。
Ｈ＝Ｘ*√３／２ ・・・（１）

図１１は、仮想音像位置Ｐとパネルスピーカ１２０との間の距離を示す図であって、表示ディスプレイ１１０を左側の側面から見た状態を示す模式図である。図１０において、Ｈは、図１０と同様に左右のメインスピーカ１３０を結ぶ直線と仮想音像Ｐとの間の距離とする。
また、図１１において、
Ｙ：左右のメインスピーカ１３０を結ぶ直線と左右のパネルスピーカ１２０を結ぶ直線との距離
Ｌ：左右のパネルスピーカ１２０を結ぶ直線と仮想音像Ｐとの間の距離
とすると、以下の（２）式が成立する。
Ｌ＝√（Ｙ＊Ｙ＋Ｈ＊Ｈ−２＊Ｙ＊Ｈ＊ｃｏｓ（θ)） ・・・（２）

図１２は、上記のＬの値と最適なＤｅｌａｙ値の関係を示す特性図である。図１２は、Ｌの値を２０ｃｍ〜７０ｃｍ程度の範囲の各値にした場合に、表示パネル１１０の高さ方向の中央を先行音効果による音源位置とするために最適なＤｅｌａｙ値を測定したものである。図１２に示すように、Ｌの値が大きくなるほどＤｅｌａｙ値を大きくすることで、メインスピーカ１３０の音像の定位を持ち上げることができ、表示パネル１１０の高さ方向の中央を音の発生源とすることができた。

図１３は、様々なサイズの表示パネル１１０において、音の発生源を高さ方向のセンターに定位させるために最適なディレイ時間を求めた結果を示す図である。ここで、図１３に示すサンプル１〜７は、いずれもＸ＝２５ｃｍ、Ｈ＝２１．６５ｃｍの場合を示している。サンプル３〜９の結果から明らかなように、Ｌの値が６３ｃｍ程度以下の場合は、Ｄｅｌａｙ値を１．８［ｍｓｅｃ］以下に調整することで、音像位置を表示パネル１１０の高さ方向のセンターに定位させることができた。一方、Ｌの値が６５ｃｍ程度よりも大きくなると、Ｄｅｌａｙ値を２０００μｓｅｃよりも大きくしないと定位を上げることができず、また、パネルスピーカ１２０とメインスピーカ１３０の音が別々の音として認識されてしまう弊害が生じた。従って、パネルスピーカ１２０とメインスピーカ１３０の音が一体に聞こえる状態で音像をセンターに定位させるためには、Ｄｅｌａｙ値を２０００μｓｅｃ以下とすることが望ましい。

［４．ウーハの音像の定位を上昇させる構成］
次に、ウーハ１４０とメインスピーカ１３０との関係について説明する。上述したように、パネルスピーカ１２０とメインスピーカ１３０については、双方のスピーカの周波数で重畳する領域を持たせる。そして、パネルスピーカ１２０の音声をメインスピーカ１３０の音声よりも先行させることによって、表示パネル１１０のサイズによる制約を受けることなく、音像位置を表示パネル１１０のセンターに定位させることが可能である。

本実施形態では、これに加えて、ウーハ１４０の音声のタイミングを最適に調整することで、ウーハ１４０による音像を表示パネル１１０のセンターに定位させることを可能としている。これにより、ユーザは、周波数が低域の重低音についても、表示パネル１１０の中央を発生源としているように認識することができ、映像とともに臨場感のある音声を視聴することが可能である。

これを実現するため、ウーハ１４０についても、メインスピーカ１３０との間でディレイを調整する。図１４は、ウーハ１４０の周波数特性を示す特性図である。図１４は、ウーハ１４０は、主として３００Ｈｚ以下の周波数の音を発生させる。そして、低音の音像の定位を上昇させるため、ウーハ１４０については、メインスピーカ１３０よりも所定の微小時間だけ早く音声を発生させるように制御する。ここでも、微小時間は２ｍｓｅｃ以下の時間とする。

ウーハ１４０は、低音を発生させるため、信号を与えてから音が実際に発生するまでに遅れが生じる。また、３ウェイシステムにおいて、信号伝達の遅延等によりシステム全体のディレイが生じ、これによってウーハ１４０から音が出力されるタイミングに送れが生じる。このため、所定のディレイ時間を設けて、ウーハ１４０からの音の発生を先行させることで、ウーハ１４０とメインスピーカ１３０との音声の出力タイミングを一致させることができる。

ウーハ１４０とメインスピーカ１３０の音声の出力タイミングが一致すると、ウーハ１４０とメインスピーカ１３０の音に一体感が生じ、互いの音の存在感が失われる。そして、ウーハ１４０から発せられる低音には指向性が無く、一方でメインスピーカ１３０から発生される中域の音には指向性があるため、互いの音の存在感が失われた状態では、視聴者は、指向性のあるメインスピーカ１３０から一体となった音声が出力されているものと感じる。従って、ウーハ１４０については、所定時間だけメインスピーカ１３０の音よりも先行させることで、低音についても表示パネル１１０の中央から発生しているような感覚を生じさせることができる。

また、図１３に示すように、ウーハ１４０からは３００Ｈｚ以上の音も出力され、この帯域の音はメインスピーカ１３０から発せられる音とオーバーラップしている。上述したように、ウーハ１４０から出力される音をメインスピーカ１３０よりも先行させると、ウーハ１４０の出力のディレイ、及びシステム全体の系のディレイがキャンセルされて、ウーハ１４０とメインスピーカ１３０との音声の出力タイミングが一致する。この状態から、更にウーハ１４０の音を先行させると、ウーハ１４０の低音が表示パネル１１０の位置に到達した時点で発せられる音が、メインスピーカ１３０からの音よりも先行して発生するようになる。この状態では、表示パネル１１０の位置に到達したウーハ１４０の音が、メインスピーカ１３０の音よりも先行して発音されるため、ウーハ１３０の音の出力タイミングを調整することで、低音の音像の定位を上下方向に調整することが可能である。

より詳細には、表示パネル１１０上に到達したウーハ１４０の音がメインスピーカ１３０の音よりも先行して発音される状態では、ウーハ１４０の音を先行させるほど、すなわちウーハ１４０に対してメインスピーカ１３０の出力を遅延させるほど、ウーハ１４０からの音像を上に定位することが可能となる。従って、ウーハ１４０の音を更に先行させることによって、低音の発生源を表示パネル１１０の上端付近に設定することが可能であり、更にウーハ１４０の音を先行させることによって、低音の発生源を表示パネル１１０の上端よりも上に設定することも可能である。

以上のようにして、メインスピーカ１３０とパネルスピーカ１２０のディレイを調整し、メインスピーカ１３０とウーハ１４０のディレイを調整した状態で、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０及びウーハ１４０の全てから音を発生させる。これにより、視聴者にとっては、高域、中域、低域の全ての音が表示パネル１１０から一体となって発生されたように感じることができる。これにより、映像の位置と音の位置を完全に適正化することが可能となり、あたかも映像自体から音が発生しているような、非常に臨場感のあるコンテンツを視聴することが可能となる。

［５．テレビ受像機の機能ブロック構成］
次に、図１５を参照して、本実施形態に係るテレビ受像機１００の構成について説明する。図１５は、本実施形態に係るテレビ受像機１００を示すブロック図である。テレビ受像機１００は、例えば、チューナー２６０と、復調部２６４と、音声出力部２０２と、メインスピーカ１３０と、パネルスピーカ１２０と、ウーハ１４０と、を備える。また、テレビ受像機１００は、映像信号処理部２６６と、表示制御部２６８と、表示パネル１１０と、制御部２１０と、操作部２１２等を備える。

テレビ受像機１００は、アンテナ３００と接続されて、テレビ放送信号を受信する。また、テレビ受像機１００は、記録メディア再生装置３２０と接続されて、記録メディアに記録されたコンテンツの映像音声再生信号を受信する。記録メディア再生装置３２０は、例えば、ＤＶＤやブルーレイディスク等の光ディスク再生装置やハードディスク再生装置などである。また、図示しないが、テレビ受像機１００は、インターネット等のネットワークと接続されて、ストリーミング配信されたコンテンツやダウンロード可能なコンテンツの映像信号を受信してもよい。

チューナー２６０は、アンテナ３００を介してテレビ放送信号を受信する。チューナー２６０は、所定の周波数の放送信号を抽出、増幅する。チューナー２６０は、生成した信号を復調部１６４に送る。

復調部２６４は、チューナー２６０から放送信号を受けたり、又は記録メディア再生装置３２０から映像再生信号を受けたりする。そして、復調部２６４は、放送信号又は映像音声信号を復調処理する。また、復調部２６４は、デマルチプレクス処理をして、マルチプレクス処理されている信号を映像信号と音声信号に分離する。更に、復調部２６４は、ＭＰＥＧ規格などによって符号化処理されている信号を復号化処理する。復調部２６４は、処理後の信号を音声出力部２０２と映像信号処理部２６６に送る。

音声出力部２０２は、復調処理された音声信号に対して所定の信号処理をして、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０及びウーハ１４０に処理された音声信号を出力する。音声出力部２０２は、図３及び図４で説明した各構成要素を含む。

パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０及びウーハ１４０は、音声出力部２０２から受けた音声信号に基づいて、テレビ放送による番組や、記録メディアに記録されたコンテンツなどの音声を出力する。

映像信号処理部２６６は、復調部２６４から受けた映像信号に対して、表示パネル１１０の画素数に応じたスケーリング処理、色補正処理、エッジ強調処理などを施す。映像信号処理部２６６は、処理後の映像信号を表示制御部２６８に送る。

表示制御部２６８は、映像信号処理部２１６から受けた映像信号に基づいて、表示パネル１１０を駆動して表示パネル１１０に映像を表示させる。表示パネル１１０は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどである。表示パネル１１０には、テレビ放送による番組や、記録メディアに記録されたコンテンツなどの映像が表示される。また、表示パネル１１０は、テレビ受像機１００やテレビ受像機１００に接続された記録メディア再生装置３２０等の設定メニュー画面を表示する。

制御部２１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などが組み合わされて構成されるマイクロコンピュータなどを有する。制御部２１０は、プログラムによって演算処理装置及び制御装置として機能し、テレビ受像機１００における上記各構成要素などを制御する。また、制御部２１０は、操作部２１２からの信号に基づいてテレビ受像機１００の各構成要素を制御する。

操作部２１２は、ユーザによる操作を受け付け、その操作に基づいた操作信号を制御部２１０に送る。操作部２１２は、例えばテレビ受像機１００の本体に設けられた各種ボタンやスイッチ、マウス、または制御部２１０と無線通信可能なリモートコントローラである。

以上説明したように本実施形態によれば、パネルスピーカ１２０、メインスピーカ１３０、ウーハ１４０の音像の位置を表示パネル１１０の位置に定位させることが可能となる。従って、音質を損なうことなく、映像の位置を音源とする臨場感のある音声を視聴者に提供することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１１０ 表示パネル
１２０ パネルスピーカ
１３０ メインスピーカ
１５１，１５２，１５３ 遅延処理部
１４０ ウーハ

Claims (13)

1. 映像を表示する表示部と、
   面音源からなり、前記表示部の背面において前記表示部の上部又は下部の一方に配置され、周波数が高域のステレオの音声を出力する第１の音声出力部と、
   面音源又は点音源からなり、前記表示部の背面において前記表示部の上部又は下部の他方に配置され、前記第１の音声出力部よりも低域のステレオの音声を出力する第２の音声出力部と、
   前記第２の音声出力部の出力を前記第１の音声出力部の出力よりも遅延させる遅延部と、
   を備える、表示装置。
2. 前記第１の音声出力部が出力する音声の周波数と前記第２の音声出力部が出力する音声の周波数との間にオーバーラップする領域が設けられた、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記オーバーラップする領域は、１ｋＨｚ以上３ｋＨｚ以下の帯域である、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第２の音声出力部の出力を前記第１の音声出力部の出力よりも遅延させる時間は、２ｍｓ以下である、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記第２の音声出力部よりも更に低域の音声を出力する第３の音声出力部と、
   前記前記第２の音声出力部の出力を前記第３の音声出力部の出力よりも遅延させる第２の遅延部と、
   を更に備える、請求項１に記載の表示装置。
6. 前記第２の音声出力部が出力する音声の周波数と前記第３の音声出力部が出力する音声の周波数との間にオーバーラップする領域が設けられた、請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第２の音声出力部の出力を前記第３の音声出力部の出力よりも遅延させる時間は、２ｍｓ以下である、請求項５に記載の表示装置。
8. 前記第２の音声出力部は、前記表示部よりも下方に配置される、請求項５に記載の表示装置。
9. 面音源からなり、周波数が高域の音声を出力する第１の音声出力部と、
   面音源又は点音源からなり、前記第１の音声出力部から離間して配置され、前記第１の音声出力部よりも低域の音声を出力する第２の音声出力部と、
   前記第２の音声出力部の出力を前記第１の音声出力部の出力よりも遅延させ、前記第２のの音声出力部による音像の定位を前記第１の音声出力部側に移動させる遅延部と、
   を備える、音声出力装置。
10. 前記第１の音声出力部が出力する音声の周波数と前記第２の音声出力部が出力する音声の周波数との間にオーバーラップする領域が設けられた、請求項９に記載の音声出力装置。
11. 前記オーバーラップする領域は、１ｋＨｚ以上３ｋＨｚ以下の帯域である、請求項９に記載の音声出力装置。
12. 前記第２の音声出力部の出力を前記第１の音声出力部の出力よりも遅延させる時間は、２ｍｓ以下である、請求項９に記載の音声出力装置。
13. 前記第２の音声出力部よりも更に低域の音声を出力する第３の音声出力部と、
    前記前記第２の音声出力部の出力を前記第３の音声出力部の出力よりも遅延させる第２の遅延部と、
    を更に備える、請求項９に記載の音声出力装置。

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