JP4819206B2 - 電気音響変換システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、電気音響変換に関し、更に特定すれば、所定のパターンの音波を放射し、変換対象音源の真に迫った音響像(acoustic image)を発生する、小型ラウドスピーカ・システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
背景技術として、米国特許第４，５０３，５５３号および第５，２１０，８０２号、および"Stereophonic Projection Console" (IRE Transactions on Audio Vol. AU-8, No. 1, pp. 13-16 (１／２月、１９９６年）と題する文献を引用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の重要な目的は、電気音響変換の改良を得ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ラウドスピーカ・システムは、オーディオ電気信号を受け取る入力と、第１方向を向き、前記入力に結合され、第１周波数範囲内の第１音波を放射する第１変換器と、第２方向を向き、第２音波を放射する第２変換器と、第３方向を向き、第３音波を放射する第３変換器とを含む。ロー・パス・フィルタが、前記入力を前記第２変換器および前記第３変換器に結合し、前記第２変換器および前記第３変換器に変更されたオーディオ電気信号を供給する。遅延ネットワークが、第２音波および第３音波の放射を遅延させ、これらが第２および第３方向に放射される第１音波の部分と実質的に対向することによって、第２および第３方向における第１音波を実質的に打ち消す。
【０００５】
本発明の他の態様においては、指向性ラウドスピーカ・システムは、第１周波数範囲において実質的にダイポール音響放射パターンを有する第１ラウドスピーカと、前記第１周波数範囲内において実質的に無指向性音響放射パターンを有する第２ラウドスピーカとを含む。前記第１ラウドスピーカおよび前記第２ラウドスピーカは、第１および第２方向の放射を、それぞれ、累積的および差分的に結合するように構成されている。
【０００６】
本発明の他の態様においては、マルチチャネル・オーディオ再生装置は、エンクロージャと、第１オーディオ電気信号を受け取る第１入力と、前記エンクロージャ内にあり、前記第１入力に結合され、第１音波を放射する第１変換器と、前記エンクロージャ内にあり第２音波を放射する第２変換器と、前記第１入力を前記第２変換器に結合し、前記第２音波が第１方向において前記第１音波と対向するように構成かつ配置されている第１信号変更部と、第２オーディオ電気信号を受け取る第２入力と、前記エンクロージャ内にあり、前記第２入力に結合され、第３音波を放射する第３変換器と、前記エンクロージャ内にあり、第４音波を放射する第４変換器と、前記第２入力を前記第４変換器に結合し、前記第４音波が第２方向において前記第２音波と対向するように構成かつ配置されている第２信号変更部とを含む。
【０００７】
本発明の更に他の態様においては、マルチチャネル・オーディオ再生システムは、第１オーディオ電気信号を受け取り、第１音波を放射する第１変換器に結合されている第１入力と、第２オーディオ電気信号を受け取り、第２音波を放射する第２変換器に結合されている第２入力と、前記第１入力を第３変換器に結合する第１信号変更部と、前記第２入力を第３変換器に結合する第２信号変更部とを含み、前記第３変換器が、前記第１方向において前記第１音波および前記第２音波と実質的に対向する第３音波を放射するように構成かつ配置されている。
【０００８】
その他の特徴、目的および利点は、添付図面との関連において以下の詳細な説明を読むことによって明白となろう。尚、図面を通じて、同一参照記号は対応する要素を識別するものとする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、図面特に図１を参照すると、本発明によるラウドスピーカ・ユニット１０の等角投影図が示されている。ハウジング即ちエンクロージャ（包囲体）８は、それぞれ方向１８，２０および２２に向いている３つの電気音響変換器（トランスデューサ）即ちラウドスピーカ・ドライバ１２，１４，１６を支持する。
【００１０】
図２を参照すると、ある部屋のオーディオ再生システムにおける、図１のラウドスピーカ・ユニット１０の概略図が示されている。第１ドライバ１２は、第２ドライバ１４および第３ドライバ１６に対してほぼ直角な空間に向けられており、それぞれ、長さｌ1およびｌ2の経路３３および３５によってそれぞれ分離されている。
【００１１】
オーディオ信号源２４は、オーディオ電気信号を電気音響変換器１２，１４，１６に送出し、対応する音波を放射する。ネットワーク１００は、変換器に送出される信号を変更し、変換器１２，１４，１６の組み合わせによって放射される音波のパターンを制御することによって、所望の音場を生成する。一実施例では、ネットワーク１００は、ラウドスピーカ・ユニット１０の放射パターンが方向１８に強い指向性を有するように、信号の変更を行う。動作において、オーディオ信号源２４は、ネットワーク１００を通じてオーディオ信号を第１変換器１２、第２変換器１４、および第３変換器１６に送出し、これらの変換器は音波を放射する。ネットワーク１００は、第１変換器１２において放射される音波が第２変換器１４に到達するときに、第２変換器１４が第１変換器１２から到達した音波とは位相が外れ、振幅が同様の音波を放射するように、オーディオ信号の時間および振幅特性を変更する。その結果、方向２０において、第２変換器１４から放射された音波が、第１変換器１２から放射された音波と実質的に対向することになる。同様に、ネットワーク１００は、第１変換器１２によって放射された音波が第３変換器１６に到達するときに、第３変換器１６が第１変換器１２から到達する音波とは位相が外れ、振幅が同様の音波を放射するように、オーディオ信号を変更する。その結果、方向２２において、第３変換器１６から放射された音波が、第１変換器１２から放射されら音波と実質的に対向する（反対となる）ことになる。第１変換器１２から到達する音波は、方向２０および２２において実質的に対向するので、ラウドスピーカ・ユニットからの放射は、方向１８に対する指向性が強くなる。尚、ラウドスピーカ・ユニットが指向性を有する方向に音を放射する変換器を「主変換器」と定義し、主変換器によって放射される音波に対向する音波を放射する変換器を「バッキング変換器(bucking transducer)」と定義すると好都合であろう。単一の変換器が主変換器およびバッキング（対抗）変換器双方となる場合もあり、また１つのバッキング変換器が１つ以上の主変換器によって放射される音波に対向する場合もある。
【００１２】
図２の実施例では、方向１８に放射され音響反射面３６で反射されて、目的の聴取位置にいる聴取者３４に到達する音波の音響経路の方が長く、したがって（変換器１２，１４，１６から直接到達する音波のような）他の音源から直接到達する音波よりも到達が遅れる。しかしながら、方向１８に放射され、音響反射面３６において反射する、振幅が格段に大きな音波（約１０ｄＢ）を生成することによって、聴取者３４は、心理音響学的受容基準(accepted psychoacoustic criteria)にしたがって、反射面３６の一般的な方向において１つ以上の「仮想音源」として、音源を知覚するので、知覚音像の拡張が生ずる。仮想音源は、反射面の後ろ（即ち、反射面３６および位置１３の間）、またはラウドスピーカ・ユニット１０および反射面３６の間の位置という場合もある。音源における代わりに、「仮想音源」の反射面に向かうこの知覚、即ち、定位は、本発明の利点の１つである。
【００１３】
図３を参照すると、図２の実施例の原理にしたがって構成された２つのラウドスピーカ・ユニットを含む、ラウドスピーカ・システムが示されている。ステレオ音響信号源２４は、ネットワーク１００Ｌおよび１００Ｒをそれぞれ通じて、左信号および右信号を左ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび右ラウドスピーカ・ユニット１０Ｒにそれぞれ配信する。ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒは、各々、図２のラウドスピーカ・ユニット１０と同様の電気音響変換器（１２Ｌ，１４Ｌ，１６Ｌおよび１２Ｒ，１４Ｒ，１６Ｒ）を有するものとすることができる。
【００１４】
ラウドスピーカ１０Ｌおよび１０Ｒは、図２の考察において概略的に説明した動作原理にしたがって、矢印１８Ｌおよび１８Ｒによって示される方向にそれぞれ音を放射する。ラウドスピーカ・システム１０Ｌおよび１０Ｒによって放射される音は、それぞれ音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒにおいて反射し、図２の考察において先に論じたように、反射面３６Ｌおよび３６Ｒの方向に位置する「仮想音源」によって放射されたという知覚を聴取者に対して生成する。「仮想音源」の位置は、ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒと、音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒとの間の距離を変更するか、あるいは音響反射面に対するラウドスピーカ・ユニットの方位を変更することによって変化させることが可能である。図３によるラウドスピーカ・システムは、物理的にラウドスピーカを配置することが非現実的または不可能な位置に、「仮想音源」の配置を可能にするので、有利である。加えて、図３によるラウドスピーカ・システムは、ラウドスピーカを配置した部屋よりも大きな、知覚音像を発生することが可能である。なぜなら、音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒからの最初の反射は、仮想音源によって音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒを超えて放射されたように感じ得るからである。
【００１５】
図４を参照すると、図３のラウドスピーカ・システムの他の実施例が示されている。システム２００は、単一のエンクロージャに、ネットワーク１００Ｌおよび１００Ｒを通じてそれぞれラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒに結合されている、ステレオ音響信号源２４を含む。図４のシステムは、図３のシステムと同じ要素を有する（そのいくつかは図４には示されていない）。図４によるシステムは、典型的にステレオ音響信号源から離れて位置する、２つの大きく分離されたスピーカを有する多くのステレオ音響システムと同様な、またはそれよりも優れた知覚音像幅(perceived sound image width)を与えるので、有利である。図３の実施例の原理にしたがってシステム２００を動作させた場合、左ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび右ラウドスピーカ・ユニット１０Ｒの放射パターンは、それぞれ方向１８Ｌおよび１８Ｒにおいて最大値を有する。方向１８Ｌおよび１８Ｒに放射され、それぞれ音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒによって目的聴取位置にいる聴取者３４に向かって反射される音波は、変換器１２Ｌ，１４Ｌ，１６Ｌ，１２Ｒ，１４Ｒ，１６Ｒによって聴取者に直接放射される音波よりも、振幅は格段に大きくなっている。図２の考察において既に論じたように、聴取者３４は、反射面３６Ｌおよび３６Ｒの方向の仮想音源から放出される音を知覚する。
【００１６】
図５を参照すると、意図する聴取位置と反対の方向に放射される音波阻止する必要のない状況に合わせた、図２のラウドスピーカ・システムの代替実施例が示されている。この例には、壁に装着するラウドスピーカ・システム、またはテレビジョン・コンソールのようなキャビネット内に取り付けるラウドスピーカ・システムを含むことができる。ラウドスピーカ・ユニット１０’は、矢印１８で示す方向を向いている第１電気音響変換器１２’、および第１変換器１２’と直交する矢印２０で示す方向を向いている第２電気音響変換器１４’を含む。オーディオ信号源２４’が、図２のネットワーク１００と同様に信号源２４’からの信号を変更するネットワーク１００’を通じて、第１変換器１２’および第２変換器１４’と結合されている。その結果、第１変換器１２から放射される音波は、方向２０において、第２変換器１４によって放射される音波と対向する。方向１８に放射され音響反射面３６で反射されて目的聴取位置にいる聴取者３４に向けられた音波は、聴取者３４に直接放射される音波よりも格段に音が大きくなっている。この反射エネルギが、音響反射面３６の方向に「仮想音源」を形成する。図５の実施例は、ラウドスピーカ・ユニット１０’が壁８０付近にあるときに有利である。壁８０を、テレビジョン・コンソールのようなキャビネットで置き換えれば、同様の構成を用いることができる。図５の実施例は、図３、図４および図５の考察において開示した原理を組み合わせることによって、ステレオ・システムとして実施することが可能である。
【００１７】
次に図６Ａを参照すると、図３に示したラウドスピーカ・システムの代替実施例が示されている。ステレオ音響信号源２４の左チャネルは、左ネットワーク１００Ｌによって、第１変換器７２、第２変換器７４、および第３変換器７６に結合されている。同様に、ステレオ音響信号源２４の右チャネルは、右ネットワーク１００Ｒを通じて、第４変換器７８に結合されている。
【００１８】
動作において、ステレオ音響信号源２４は、ネットワーク１００Ｌを通じて、左チャネル信号を第１変換器７２、ならびに第２および第３変換器７４および７６に送出する。図２の実施例と同様に、ネットワーク１００Ｌは、第２および第３変換器７４および７６によって放射される音波が、第１変換器７２から到達する音波と対向するようにこの信号を変更する。その結果、左チャネル音場は、第１変換器７２が面する方向１８Ｌに対して指向性を有することになる。同様に、ステレオ音響信号源２４は、ネットワーク１００Ｒを通じて、第４変換器７８ならびに第２および第３変換器７４および７６に右チャネル信号を送出する。図２の実施例と同様に、ネットワーク１００Ｒは、第２および第３変換器７４および７６によって放射される音波が、第４変換器７８から到達する音波と対向するように、この信号を変更する。その結果、右チャネル音場は、第４変換器７８が面する方向１８Ｒに対して指向性を有することになる。本実施例では、第２および第３変換器７４，７６は、第１変換器７２および第４変換器７８双方から到達する音波に対向するように作用する。図４の実施例におけると同様、左および右チャネルは、それぞれ音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒの方向に、仮想音源から放射されるように感じられる。
【００１９】
次に図６Ｂを参照すると、図４、図５および図６Ａの実施例の態様を組み合わせた、図６Ａの実施例の代替構成が示されている。この実施例およびその他の実施例では、主変換器（本図では、変換器７２および７８）の放射方向は、鋭角φ1およびφ2の角度に（バッキング変換器７４の軸に対して）方位付けられているが、他の実施例では、この軸とほぼ直角な空間にあるものとすることも可能である。図４の実施例と同様、この構成も、ラウドスピーカ・ユニットを壁に装着したり、テレビジョン・コンソールのようなキャビネット内に取り付ける状況に、特に適している。加えて、図６Ｂの実施例は、マルチチャネル・システムの２つのチャネルを放射するように容易に改造可能である。これについては、以下で図７Ａ〜図７Ｂおよび図８Ａ〜図８Ｃの考察において説明することにする。
【００２０】
次に図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、本発明の他の実施例が示されている。明確化の目的のために、要素間の結合は、２つの別個の図において示すこととする。マルチチャネル・オーディオ信号源９５の左チャネルは、図７Ａに示すように、左チャネル・ネットワーク１００Ｌによって、第１、第２および第３変換器１０１，１０２，１０３に結合されている。マルチチャネル・オーディオ信号源９５の右チャネルは、図７Ａに示すように、第１、第２および第３変換器１０４，１０５，１０６に結合されている。図７Ｂに示すように、マルチチャネル・オーディオ信号源９５の中央チャネルは、中央チャネル・ネットワーク１００Ｃを通じて、第２、第３、第５、第６チャネル変換器１０２，１０３，１０５，１０６にそれぞれ結合されていると共に、第７および第８変換器１０７および１０８に結合されている。
【００２１】
第１、第２、第３および第７変換器１０１，１０２，１０３および１０７は第１ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌ内にあり、第４、第５、第６および第８変換器１０４，１０５，１０６，および１０８は第２ラウドスピーカ・ユニット１０Ｒ内にある。
【００２２】
図２との関連において先に説明したのと同様に、左チャネル信号に応答して放射される音波（以降「左チャネル音波」と呼ぶ）に関して、第２および第３変換器１０２，１０３によって放射される左チャネル音波は、第２および第３変換器１０２，１０３がそれぞれ面する方向２０および２２において、第１変換器１０１から放射される左チャネル音波と実質的に対向するので、左チャネル音波は、実質的に第１変換器１０１が面する方向に指向性を持って放射される。中央チャネル信号に応答して放射される音波（以降、「中央チャネル音波」）に関して、第１および第７変換器１０１，１０７によって放射される中央チャネル音波は、方向１８Ｌおよび１８ＬＣにおいて、第２変換器１０２から放射される中央チャネル音波に対向する。同様に、第４および第８変換器１０４，１０８によって放射される中央チャネル音波は、第４および第８変換器１０４，１０８が面する方向１８ＲＣ，１８Ｒにおいて、第５変換器１０５から放出される音波に対向する。したがって、中央チャネル音波は、実質的に第２変換器１０２および第５変換器１０５が面する方向２０に、指向性を持って放射される。右チャネル信号に応答して放射される音波（以降、「右チャネル音波」）に関して、第５および第６変換器１０５，１０６によって放射される右チャネル音波は、第４変換器１０４から到達する右チャネル音波に対向するので、右チャネル音波は、実質的に第４変換器１０８が面する方向１８Ｒに指向性を持って放射される。その結果、左チャネル音波は、左音響反射面３６Ｌの方向の仮想音源において発するように見え、右チャネル音波は、右反射面３６Ｒの方向の仮想音源において発するように見え、更に中央チャネル音波は、ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒ間にある仮想音源において発するように感じられることになる。図７Ａおよび図７Ｂの実施例は、中央チャネルが方向１８ＬＣおよび１８ＲＣに指向性を持って放射するように変更することも可能である。図７Ａおよび図７Ｂの実施例は、チャネルの１つが中央チャネルまたはモノラルであるようなマルチチャネル・システムの構成要素として有用であろう。
【００２３】
図８Ａ〜図８Ｃを参照すると、図７Ａ〜図７Ｂのマルチチャネル・システムの代替実施例が示されている。明確化のために、左、右および中央チャネルの要素間の結合は、３つの別個の図面において示すこととする。図８Ａに示すように、マルチチャネル信号源９５の左チャネルは、左チャネル・ネットワーク１００Ｌによって、第１変換器７２、第２変換器７４および第３変換器７６に結合されている。図８Ｂに示すように、マルチチャネル信号源９５の中央チャネルは、中央チャネル・ネットワーク１００Ｃによって、第１変換器７２、第２変換器７４および第４変換器７８に結合されている。マルチチャネル信号源９５の右チャネルは、右チャネル・ネットワーク１００Ｒによって、第２変換器７４、第３変換器７６、および第４変換器７８に結合されている。
【００２４】
第１、第２および第３変換器７２，７４，７６は、図７Ａおよび図７Ｂの変換器１０１，１０２，１０３と同様に動作し、実質的に第１変換器７２が面する方向１８Ｌに指向性を持って、左チャネル音波を放射する。第１、第２および第４変換器７２，７４，７８は、図７Ａおよび図７Ｂの変換器１０１，１０２，１０７、または図７Ａおよび図７Ｂの変換器１０８，１０５，１０４と同様に動作し、実質的に第２変換器７４が面する方向２０に指向性を持って、中央チャネル音波を放射する。第２、第３および第４変換器７４，７８，７６は、図７Ａおよび図７Ｂの変換器１０５，１０４，１０６と同様に動作し、実質的に第４変換器７８が面する方向１８Ｒに指向性を持って、左チャネル音波を放射する。図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃの実施例では、第１、第２および第４変換器７２，７４，７８は、主変換器としておよびバッキング変換器として用いられている。
【００２５】
図２ないし図８Ｃの実施例は、空間的にほぼ直角に方位付けた主変換器およびバッキング変換器を主に示すが、本発明は、他の相対的方位でも実施可能である。
【００２６】
次に図９を参照すると、図１および図２のラウドスピーカ・ユニット１０の、ネットワーク１００を更に詳細に示すブロック図が示されている。ネットワーク１００は、第１変換器１２に結合されている入力２５を含む。また、入力２５は、移相器２７ａ、減衰器２９ａおよびロー・パス・フィルタ３２ａを介して第２変換器１４に結合されていると共に、移相器２７ｂ、減衰器２９ｂおよびロー・パス・フィルタ３２ｂを介して第３変換器１６にも結合されている。
【００２７】
動作において、オーディオ信号源２４からのオーディオ信号は、オーディオ信号入力２５に入り、次いで第１変換器１２に進む。オーディオ信号入力２４からのオーディオ信号は、減衰および移相の後、第２変換器１４を付勢する。減衰および移相の量は、第１変換器１２によって放射される音波が第２変換器１４に到達するときに、第２変換器１４が、第１変換器１２から到達する音波と振幅が同様で、移相が外れた音波を放射するように決める。同様に、オーディオ信号入力２４上のオーディオ信号は、減衰よび移相の後、第３変換器１６を付勢する。減衰および移相の量は、第１変換器１２によって放射される音波が第３変換器１６に到達するときに、第３変換器１６が、第１変換器１２から到達する音波と振幅が同様で、位相がずれた音波を放射するように決める。図２の考察において既に述べたように、第２変換器１４および第３変換器１６によって放射される移相外れ音波が、第１変換器１２から到達する音波と振幅が同様である場合、方向２０および２２のそれぞれにおいて、実質的に打ち消し合い、約１０ｄＢ以上の大幅な減少が送出音波に発生し、これによって、図２の考察において上述した効果が達成される。
【００２８】
移相器２７ａが与える移相量Δφ1は、典型的には、−１８０゜−ｋ1ｆであり、ここで、ｆは周波数、ｋ1は第１変換器１２および第２変換器１４を分離する（図２の）音響経路ｌ1の長さによって決定される定数である。移相器２７ｂが与える移相量Δφ2は、典型的には、−１８０゜−ｋ2ｆであり、ここで、ｆは周波数、ｋ2は第１変換器１２および第３変換器１６を分離する（図２の）音響経路ｌ2の長さによって決定される定数である。第２および第３変換器１４および１６に対する減衰量は、第１変換器１２からそれらの付近に到達する音波が同様の振幅となるのに十分とする。
【００２９】
定数ｋは、主変換器およびバッキング変換器間の音響経路の長さによって決定され、あるいは言い換えると、主変換器から放射される音波がバッキング変換器付近に到達するのに要する時間によって決定され、一般的に次の式で表される。
【００３０】
【数１】
ｋ＝３６０ｌ／ｃ
ここでｌは、バッキング変換器および主変換器間の音響経路の長さであり、ｃは度数で測定した位相シフトに対する音速である。一例として、図２の実施態様では、主変換器１２およびバッキング変換器１４間の音響経路ｌ１（図２）の長さが５インチ（約０．４１６７フィート）である場合、音の速度を１１３０フィート／秒と仮定すると、次のように求められる。
【００３１】
【数２】
ｋ＝（３６０ｘ０．４１６７）／１１３０
即ち、０．１３３であり、移相器２７ａは、位相を−１８０−０．１３３ｆだけ位相をシフトさせる。したがって、周波数が５００Ｈｚの場合、移相量は、−１８０−（０．１３３ｘ５００）＝−２４６．５゜となる。
【００３２】
次に図１０を参照すると、図９のラウドスピーカ・システムの代替実施例が示されている。ネットワーク１００は、第１変換器１２に結合されている入力２５を含む。また、入力２５は、移相器２７ａ’、減衰器２９ａ、およびロー・パス・フィルタ３２ａを介して第２変換器１４に結合されていると共に、移相器２７ｂ’、減衰器２９ｂおよびロー・パス・フィルタ３２ｂを介して第３変換器１６に結合されている。第１変換器１２における「＋」、ならびに第２変換器１４および第３変換器１６における「−」は、変換器１４および１６が第１変換器１２とは逆の位相で駆動されていることを示す。この駆動構成は、効果的に−１８０゜の位相シフトを達成するので、第２変換器１４付近において、第１変換器１２および第２変換器１４から到達する音波間に位相外れ関係を達成するための移相器２７ａ’によって与えられる移相量Δφ1は、−ｋ1ｆとなる。ここで、ｋ1は、第１変換器１２および第２変換器１４を分離する音響経路の長さによって決定される定数である。同様に、第３変換器１６の付近において、第１変換器１２および第３変換器１６から到達する音波間に位相外れ関係を達成するために移相器２７ｂ’によって与えられる移相量Δφ2は、−ｋ2ｆとなり、ここでｋ2は、第１変換器１２および第３変換器１６を分離する音響経路の長さによって決定される定数である。本実施例および以降の実施例における定数ｋ，ｋ1，およびｋ2の決定は、図９の考察において上述した通りである。第１（主）変換器１２および第２（バッキング）変換器１４間の距離ｌが０．４１６７フィートである例では、ｋ１の値は０．１３３であり、移相器２７ａ’は、−０．１３３ｆに等しい量Δφ１、即ち、周波数が５００Ｈｚの場合を例に取ると、−６６．５゜だけ位相をシフトする。必要な−２４４．５゜（図９の考察において教示したように）は、逆極性接続によって得られる−１８０゜の位相シフト、ならびに移相器２７ａ’および２７ｂ’によって得られる−６６．５゜によって達成する。
【００３３】
次に図１１を参照すると、図９のラウドスピーカ・システムの他の代替実施例が示されている。図１１のラウドスピーカ・システムにおいて、第１変換器１２における「＋」、ならびに第２変換器１４および第３変換器１６における「−」は、図１０の考察において上述したのと同じ関係を示す。図１１のネットワーク１００は、第１変換器１２に結合されていると共に、共通移相器２７、減衰器２９およびロー・パス・フィルタ３２を介して第２および第３変換器１４および１６に結合されている入力２５を含む。本実施例では、第１変換器１２および第２変換器１４間の音響経路の長さ、ならびに第１変換器１２および第３変換器１６間の音響経路の長さはほぼ等しい。移相器２７によって発生する移相量Δφは、−ｋｆであり、ここでｋは図１０の定数ｋ1およびｋ2と同様に決定される定数である。図１１の実施例は、図９の移相器、ならびに第２および第３変換器１４，１６に対する適切な接続によって実施することができる。
【００３４】
図１２を参照すると、図９のラウドスピーカ・システムの他の代替実施例が示されている。オーディオ信号入力２５は第１変換器１２に結合されている。また、入力２５は、遅延ネットワーク２８ａ、減衰器２９ａ、およびロー・パス・フィルタ３２ａを介して第２変換器１４に結合されていると共に、遅延ネットワーク２８ｂ、減衰器２９ｂおよびロー・パス・フィルタ３２ｂを介して第３変換器１６にも結合されている。図１２のラウドスピーカ・システムでは、第１変換器１２における「＋」、ならびに第２変換器１４および第３変換器１６における「−」は、図１０の考察において上述したのと同じ関係を示す。遅延ネットワーク２８ａが発生する時間遅延量Δｔは、第１変換器１２によって放射される音波が第２変換器１４に到達するのにかかる時間量、即ちｌ1／ｃである。ここで、ｌ1は第１変換器１２および第２変換器１４間の音響経路の長さ、ｃは音速である。したがって、例えば、距離ｌ1が０．４１６７フィートであり、音速が毎秒１１３０フィートである場合、遅延Δｔ＝０．４１６７／１１３０、即ち３６９μ秒となる。図１２の実施例は、図１１のように、共通の減衰器、遅延、およびロー・パス・フィルタによって実施することができる。
【００３５】
図１３を参照すると、図９ないし図１２の移相器および図１２の遅延ネットワーク間の関係を説明する際に役立つ、異なる周波数における信号波形のグラフが示されている。周波数ｆ0（波形３０）において、間隔Δｔの時間遅延は、９０゜の位相ずれΔφ（波形４０）と等価である。周波数１．５ｆ0（波形４２）では、間隔Δｔの時間遅延は、１３５゜の位相ずれ（波形４４）と等価である。即ち、波形４０によって示される位相ずれの１．５倍である。周波数２ｆ0（波形４６）では、間隔Δｔの時間遅延は、１８０゜の位相ずれΔφ（波形４８）と等価である。即ち、波形４０によって示される位相ずれの２倍である。同様に、他の周波数においても、間隔Δｔの時間遅延は、周波数に比例する位相ずれΔφと等価となることを示すことができる。
【００３６】
図１４ないし図１７を参照すると、例として周波数がそれぞれ２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚおよび２０００Ｈｚの場合のフル・レンジ変換器(full range transducer)によって生成される音場の極座標パターン(polar pattern)の例を示す。図１４ないし図１６のパターンは、図９、図１０および図１２のロー・パス・フィルタ３２ｂ、ならびに図１１のロー・パス・フィルタ３２を説明する際に役立つものである。図１４は、約１７７Ｈｚないし３５４Ｈｚの周波数のオクターブ（以降、２５０Ｈｚオクターブと呼ぶ）における音場極座標パターン(sound field polar pattern)を近似したものである。第１変換器は、この周波数範囲では事実上ほぼ無指向性である。即ち、この変換器からいずれの方向に放射される音も、方向１８の変換器軸に沿って放射される音と振幅が等しい。図１５は、約３５４Ｈｚないし７０７Ｈｚの周波数のオクターブ（以降、５００Ｈｚオクターブと呼ぶ）における極座標パターンを示す。この音場極座標パターンは全体的に無指向性であるが、図１４に示した周波数範囲におけるよりは、多少指向性がある。矢印２０および２２によって示される方向および矢印１８の方向とは逆の方向では、音場は約１ｄｂ弱くなっている。図１６は、約７０７Ｈｚないし１４１４Ｈｚの周波数のオクターブ（以降、１Ｋｈｚオクターブと呼ぶ）における音場極座標パターンを示す。この周波数範囲では、第１変換器１２はいくらか指向性を呈している。矢印２０および２２によって示される方向、ならびに矢印１８の方向とは逆の方向では、音場は約５ｄＢ弱くなっている。図１７は、約１．４Ｋｈｚないし２．８Ｋｈｚの周波数のオクターブ（以降、２Ｋｈｚオクターブと呼ぶ）における音場を示す。この周波数範囲では、第１変換器１２は一層指向性が強くなっている。矢印２０および２２によって示される方向、ならびに矢印１８の方向とは逆の方向において、音場は５ｄＢ以上弱くなっている。
【００３７】
再び図２を参照し、所定の周波数以上では（上述の実施例では、約１Ｋｈｚ）、変換器１２，１４，１６は、実質的に変換器の軸に沿って（この場合、方向１８）指向性を有する。その結果、軸が概略的に直交する変換器群からの音響エネルギは、高周波数では、低周波数におけるほど相互作用を行わない。その結果、この所定の周波数以上の音波は、第２変換器１４によって聴取者３４に直接放射され、あるいは第３変換器１６によって放射され後方の反射面３７によって反射されて聴取者３４に到達し、方向１８に放射され聴取者に反射される音に対して強くなる可能性がある（と共に、到達も早い）。したがって、聴取者３４は、第２変換器１４上を音の定位として判定する(localize)ことができる。
【００３８】
本発明の特徴は、典型的には主変換器が実質的に無指向的に音波を放射する周波数範囲であり、主変換器からの周波数範囲のうちより狭い周波数範囲で、バッキング変換器を動作させることにある。ロー・パス・フィルタ３２ａおよび３２ｂ（図９、図１０および図１２）またはロー・パス・フィルタ３２（図１１）は、所定のカットオフ周波数以上のオーディオ信号のスペクトル成分を大幅に減衰させることによって、この特徴を達成するための一手法を具体化するものである。
【００３９】
変換器が本質的に無指向的に音を放射する周波数範囲は、典型的には、当該変換器の放射面の寸法に関係がある。音波の波長が変換器の放射面の寸法に接近する周波数において、変換器が放射する音の指向性が強くなり始める。例えば、上述の例示実施例において用いた直径が２−１／４インチの変換器では、周波数が１Ｋｈｚ（波長は約１３インチであり、変換器の周囲の約２倍）において、変換器は本質的に指向的に音を放射する。したがって、約１Ｋｈｚのカットオフ周波数を有するロー・パス・フィルタを用いると、バッキング変換器を約１Ｋｈｚまでの周波数範囲で動作させ、一方主変換器はこれよりもかなり高い周波数まで動作することになる。
【００４０】
遅延ネットワーク２８、移相器２７、減衰器２９、または等化器（イコライザ）２６のパラメータを変化させることによって、またロー・パス・フィルタ３２の周波数応答を変化させることによって、あるいは異なる変換器を用いることによって、種々の異なる音場を発生することが可能である。
【００４１】
図１８を参照すると、図１１のネットワーク１００の移相器２７、減衰器２９、およびロー・パス・フィルタ３２を実施する回路が示されている。オーディオ信号入力２４の第１端子５０は、第１変換器５４の正端子５２に接続されている。第１変換器５４の負端子５６は、バイポーラ・コンデンサ(bipolar capacitor)６６および７６の第１端子に結合されていると共に、第２および第３変換器６０，６４の負端子６８，７０にもそれぞれ結合されている。オーディオ信号入力２４の第２端子７４は、バイポーラ・コンデンサ７６の第２端子に結合されていると共に、インダクタ７８の第１端子にも結合されている。変換器６０，６４の正端子は、バイポーラ・コンデンサ６６の第２端子、およびインダクタ７８の第２端子に結合されている。第１変換器５４は、図１１の第１変換器１２に対応する。第２および第３変換器６０，６４は、図１１の第２および第３変換器１４，１６に対応する。
【００４２】
本発明の一実施例では、変換器５４，６０，６４は、２−１／４インチのフル・レンジ電気音響変換器であり、その放射面は約５インチの距離だけ分離されている。第１コンデンサ６６が４７μＦ、第２コンデンサ７６が９４μＦ、インダクタ７８が０．５ｍｈとしたネットワークでは、変換器６０，６４の変換器５４に対する相対的な振幅および位相応答は、図１９ないし図２１に示すようになる。以下これについて説明する。
【００４３】
図１９を参照すると、第２および第３変換器６０，６４に入力されるオーディオ信号（図１１の打ち消し変換器１４，１６のグラフと同等である）と、第１変換器５４に入力されるオーディオ信号との間の位相差が、周波数の関数として示されている。曲線６７は、式Δφ＝−１８０゜−ｋｆにしたがって、約５インチ（０．４１６７フィート）の音響経路に対する、位相差および周波数間の理論的に理想的な関係を表す。ここで、ｋ＝０．１３３であり、ｆは周波数である。位相差は周波数に比例するので、曲線６７は一定の傾斜を有する。曲線６９は、図１８の回路によって得られる実際の位相差を表す。
【００４４】
図２０を参照すると、図１８の回路について、第２および第３変換器６０，６４（図１１の打ち消し変換器１４，１６と同等である）に入力されるオーディオ信号と、第１変換器５４（図１１の主変換器１２と同等である）に入力されるオーディオ信号との間の時間差曲線７３のグラフが、周波数の関数として示されている。曲線７１は、音速を毎秒１１３０フィートとした場合に、音が５インチ（０．４１６７フィート）進むのにかかる時間長を表す。
【００４５】
図２１を参照すると、第２、第３変換器６０，６４（図１１の打ち消し変換器１４，１６と同等である）の端子間電圧の、第１変換器５４（図１１の主変換器１２と同等である）の端子間電圧に対する比が、周波数の関数として示されている。図１８の回路は、折点周波数が約１Ｋｈｚのロー・パス・フィルタとして作用する。このロー・パス・フィルタは、第２および第３変換器によって直接放射される音を、それらの軸に沿って指向性がある周波数領域において大幅に減少させるので、聴取者３４は、第１変換器１２によって放射され音響反射面３６によって反射される音波に定位を認める。
【００４６】
図２２ないし図２７を参照すると、図１８において実施したように図４の実施例のシステムから得られる、１オクターブ周波数範囲において平均化された音場極座標パターン測定値（変換器１２，１４，１６の軸の面における）が示されている。図２２ないし図２７の各々において、矢印１８Ｌ，１８Ｒ，２０，および２２で示す方向は、図４において同様に付番された方向に対応する。曲線１３０および１３１は、図４のラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒから放射された音の強度をそれぞれｄＢで表したものである。グラフの各同心円は、−５ｄＢの差を表す。各オクターブ帯域について、それぞれ、方向１８Ｌおよび１８Ｒにおける音の振幅と、方向２０および２２における音の振幅との間の差は、−１０ｄＢ以上となっている。
【００４７】
図２８を参照すると、図４のラウドスピーカ・ユニット１０Ｌによって方向１８Ｌおよび２０に放射された音の振幅の測定値を、周波数の関数としてｄＢで表したグラフが示されている。曲線２１０は、方向１８Ｌに放射された音場の振幅を表し、曲線２１２は、方向２０に放射された音場の振幅を表す。
【００４８】
図２９を参照すると、図４のラウドスピーカ・ユニット１０Ｒによって方向１８Ｒおよび２０に放射された音の振幅の測定値を、周波数の関数としてｄＢで表したグラフが示されている。曲線２１４は、方向１８Ｒに放射された音場の振幅を表し、曲線２１６は、方向２０に放射された音場の振幅を表す。図２２および図２３の双方では、実質的に全周波数において、音場の振幅は、方向１８Ｌおよび１８Ｒでは、方向２０よりもそれぞれ少なくとも１０ｄＢ以上大きくなっている。
【００４９】
図３０Ａおよび図３０Ｂを参照すると、本発明の他の実施例の前方斜視図および後方斜視図が示されている。第１変換器２１７は、エンクロージャ内に密閉されており、低および中間周波数範囲において、無指向的に音波を放射する。第２変換器２１８は第１変換器２１７と同じ方向を向いており、例えば、第１変換器２１７の上に、この第１変換器２１７に密接して配置されている。第２変換器２１８は、後方開放型ダイポール(open-backed dipole)であり、方向１８およびこの方向１８と逆の方向２３に音波を放射する。第１および第２変換器２１７および２１８は、双方とも、この図には示していない、オーディオ信号源に結合されている。
【００５０】
図３１を参照すると、図３０の構成によって放射される音場の極座標パターンの平面図が示されている。第１変換器２１７は、音場極座標パターン２２０によって示されるように、実質的に無指向的に音を放射する。第２変換器２１８（この図では点線で示す）は、音場の８の字型極座標パターン２２２によって特徴付けられる指向性で、音波を放射する。音場２２０および２２２は、方向１８では相加し合い、方向２３では対向し、方向２０および２２では音場２２２からの寄与はない。その結果、結合音場２２４は、方向１８では音場２２０よりも約６ｄＢ大きく、方向２０および２２では、方向１８における音場２２０と同一であり、方向２３には何もない。これは、ハート型パターンに対応するものである。
【００５１】
再び図２を参照する。図３０および図３１の構成を図２の実施例に組み込んだ場合、図２の聴取者３４が、方向１８に放射し反射面３６によって反射される音の定位を判定するには、方向２０および２２における減衰は、多くの状況において６ｄＢで十分であろう。
【００５２】
図３２Ａおよび図３２Ｂを参照すると、断面三角形のラウドスピーカ・ユニット５５を備えた本発明の他の実施例の斜視図および部分的正面図がそれぞれ示されている。ユニット５５は、前側変換器５５、ならびに左側変換器５１および右側変換器５２をそれぞれ支持する。ラウドスピーカ・ユニット５５の底面５６を壁またはテーブルのような境界面５７に隣接して配置した場合、ラウドスピーカ・ユニット５５の面５７との相互作用は、ラウドスピーカ・ユニット５５’の仮想音源の鏡像によってモデル化することができる。当業者には公知であろうが、鏡像の変換器５０’，５１’および５２’は、面５７における変換器５０，５１および５２の最初の反射挙動をそれぞれ模擬するものである。したがって、変換器５０，５１および５２によって放射され、面５７において反射される音波は、それぞれ仮想変換器５０’，５１’および５２’から発するように感じられる。同様に、仮想変換器５０’からの反射音波は、仮想変換器５１’および５２’それぞれによって放射される音波と、方向２２”および２０”で対向する。したがって、第１変換器５０および仮想変換器５０’からの結合音波放射は、方向１８に優先的に放射され、それらの軸に直交するあらゆる方向では殆ど打ち消される。したがって、このラウドスピーカ・ユニットは、水平面に置こうが垂直面に置こうが、同様に振る舞う。本実施例は、一方向のみの音波放射、またはホーム・シアターのためのサラウンド音響ラウドスピーカのように、配置の多様性が望ましい用途において有用である。
【００５３】
他の実施例も特許請求の範囲に該当するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるラウドスピーカ・システムの等角投影図。
【図２】室内オーディオ再生システムにおける、図１のラウドスピーカ・システムの概略図。
【図３】本発明によるラウドスピーカ・システムの第２実施例の概略図。
【図４】本発明による室内ラウドスピーカ・システムの第３実施例の概略図。
【図５】本発明による室内ラウドスピーカ・システムの第４実施例の概略図。
【図６】本発明によるラウドスピーカの第５実施例の概略図。
【図７】本発明によるラウドスピーカ・システムの第６実施例を総合的に示す図。
【図８】本発明によるラウドスピーカ・システムの第７実施例を総合的に示す図。
【図９】図２のラウドスピーカ・システムの、ネットワークを更に詳細に示す線図。
【図１０】図２のラウドスピーカ・システムの、ネットワークを更に詳細に示す線図。
【図１１】図２のラウドスピーカ・システムの、ネットワークを更に詳細に示す線図。
【図１２】図２のラウドスピーカ・システムの、ネットワークを更に詳細に示す線図。
【図１３】図９ないし図１２のようなネットワークの相対的位相対時間遅延の関係を示すグラフ。
【図１４】本発明の実施例において使用されるような変換器の音場の極座標図。
【図１５】本発明の実施例において使用されるような変換器の音場の極座標図。
【図１６】本発明の実施例において使用されるような変換器の音場の極座標図。
【図１７】本発明の実施例において使用されるような変換器の音場の極座標図。
【図１８】本発明の実施例のネットワーク部分を実施する回路の構成図。
【図１９】図１８の回路について、位相差を周波数の関数として示すグラフ。
【図２０】図１８の回路について、遅延を周波数の関数として示すグラフ。
【図２１】図１８の回路について、振幅を周波数の関数として示すグラフ。
【図２２】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２３】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２４】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２５】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２６】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２７】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２８】本発明によるラウドスピーカ・システムによって異なる２方向に放射される音の強度を、周波数の関数として表すグラフ。
【図２９】本発明によるラウドスピーカ・システムによって異なる２方向に放射される音の強度を、周波数の関数として表すグラフ。
【図３０】本発明による他のラウドスピーカ・システムの等角投影図。
【図３１】図３０によるラウドスピーカの音場の極座標によるグラフ。
【図３２】図３２Ａは本発明の他の実施例の斜視図。図３２Ｂは本発明の他の実施例の部分的正面図。
【符号の説明】
８ ハウジング
１０ ラウドスピーカ・ユニット
１０Ｌ 左ラウドスピーカ・ユニット
１０Ｒ 右ラウドスピーカ・ユニット
１０’ ラウドスピーカ・ユニット
１２，１４，１６ ラウドスピーカ・ドライバ
１２Ｌ，１４Ｌ，１６Ｌ，１２Ｒ，１４Ｒ，１６Ｒ 電気音響変換器
１２’ 第１電気音響変換器
１４’ 第２電気音響変換器
２４ オーディオ信号源
２４’ オーディオ信号源
２５ 入力
２７ａ，２７ｂ 移相器
２７ａ’，２７ｂ’ 移相器
２９ａ，２９ｂ 減衰器
３２ａ，３２ｂ ロー・パス・フィルタ
３４ 聴取者
３６ 音響反射面
３６Ｌ，３６Ｒ 音響反射面
１００ ネットワーク
１００Ｌ 左チャネル・ネットワーク
１００Ｃ 中央チャネル・ネットワーク
１００Ｒ 右チャネル・ネットワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、電気音響変換に関し、更に特定すれば、所定のパターンの音波を放射し、変換対象音源の真に迫った音響像(acoustic image)を発生する、小型ラウドスピーカ・システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
背景技術として、米国特許第４，５０３，５５３号および第５，２１０，８０２号、および"Stereophonic Projection Console" (IRE Transactions on Audio Vol. AU-8, No. 1, pp. 13-16 (１／２月、１９９６年）と題する文献を引用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の重要な目的は、電気音響変換の改良を得ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ラウドスピーカ・システムは、オーディオ電気信号を受け取る入力と、第１方向を向き、前記入力に結合され、第１周波数範囲内の第１音波を放射する第１変換器と、第２方向を向き、第２音波を放射する第２変換器と、第３方向を向き、第３音波を放射する第３変換器とを含む。ロー・パス・フィルタが、前記入力を前記第２変換器および前記第３変換器に結合し、前記第２変換器および前記第３変換器に変更されたオーディオ電気信号を供給する。遅延ネットワークが、第２音波および第３音波の放射を遅延させ、これらが第２および第３方向に放射される第１音波の部分と実質的に対向することによって、第２および第３方向における第１音波を実質的に打ち消す。
【０００５】
本発明の他の態様においては、指向性ラウドスピーカ・システムは、第１周波数範囲において実質的にダイポール音響放射パターンを有する第１ラウドスピーカと、前記第１周波数範囲内において実質的に無指向性音響放射パターンを有する第２ラウドスピーカとを含む。前記第１ラウドスピーカおよび前記第２ラウドスピーカは、第１および第２方向の放射を、それぞれ、累積的および差分的に結合するように構成されている。
【０００６】
本発明の他の態様においては、マルチチャネル・オーディオ再生装置は、エンクロージャと、第１オーディオ電気信号を受け取る第１入力と、前記エンクロージャ内にあり、前記第１入力に結合され、第１音波を放射する第１変換器と、前記エンクロージャ内にあり第２音波を放射する第２変換器と、前記第１入力を前記第２変換器に結合し、前記第２音波が第１方向において前記第１音波と対向するように構成かつ配置されている第１信号変更部と、第２オーディオ電気信号を受け取る第２入力と、前記エンクロージャ内にあり、前記第２入力に結合され、第３音波を放射する第３変換器と、前記エンクロージャ内にあり、第４音波を放射する第４変換器と、前記第２入力を前記第４変換器に結合し、前記第４音波が第２方向において前記第２音波と対向するように構成かつ配置されている第２信号変更部とを含む。
【０００７】
本発明の更に他の態様においては、マルチチャネル・オーディオ再生システムは、第１オーディオ電気信号を受け取り、第１音波を放射する第１変換器に結合されている第１入力と、第２オーディオ電気信号を受け取り、第２音波を放射する第２変換器に結合されている第２入力と、前記第１入力を第３変換器に結合する第１信号変更部と、前記第２入力を第３変換器に結合する第２信号変更部とを含み、前記第３変換器が、前記第１方向において前記第１音波および前記第２音波と実質的に対向する第３音波を放射するように構成かつ配置されている。
【０００８】
その他の特徴、目的および利点は、添付図面との関連において以下の詳細な説明を読むことによって明白となろう。尚、図面を通じて、同一参照記号は対応する要素を識別するものとする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、図面特に図１を参照すると、本発明によるラウドスピーカ・ユニット１０の等角投影図が示されている。ハウジング即ちエンクロージャ（包囲体）８は、それぞれ方向１８，２０および２２に向いている３つの電気音響変換器（トランスデューサ）即ちラウドスピーカ・ドライバ１２，１４，１６を支持する。
【００１０】
図２を参照すると、ある部屋のオーディオ再生システムにおける、図１のラウドスピーカ・ユニット１０の概略図が示されている。第１ドライバ１２は、第２ドライバ１４および第３ドライバ１６に対してほぼ直角な空間に向けられており、それぞれ、長さｌ1およびｌ2の経路３３および３５によってそれぞれ分離されている。
【００１１】
オーディオ信号源２４は、オーディオ電気信号を電気音響変換器１２，１４，１６に送出し、対応する音波を放射する。ネットワーク１００は、変換器に送出される信号を変更し、変換器１２，１４，１６の組み合わせによって放射される音波のパターンを制御することによって、所望の音場を生成する。一実施例では、ネットワーク１００は、ラウドスピーカ・ユニット１０の放射パターンが方向１８に強い指向性を有するように、信号の変更を行う。動作において、オーディオ信号源２４は、ネットワーク１００を通じてオーディオ信号を第１変換器１２、第２変換器１４、および第３変換器１６に送出し、これらの変換器は音波を放射する。ネットワーク１００は、第１変換器１２において放射される音波が第２変換器１４に到達するときに、第２変換器１４が第１変換器１２から到達した音波とは位相が外れ、振幅が同様の音波を放射するように、オーディオ信号の時間および振幅特性を変更する。その結果、方向２０において、第２変換器１４から放射された音波が、第１変換器１２から放射された音波と実質的に対向することになる。同様に、ネットワーク１００は、第１変換器１２によって放射された音波が第３変換器１６に到達するときに、第３変換器１６が第１変換器１２から到達する音波とは位相が外れ、振幅が同様の音波を放射するように、オーディオ信号を変更する。その結果、方向２２において、第３変換器１６から放射された音波が、第１変換器１２から放射されら音波と実質的に対向する（反対となる）ことになる。第１変換器１２から到達する音波は、方向２０および２２において実質的に対向するので、ラウドスピーカ・ユニットからの放射は、方向１８に対する指向性が強くなる。尚、ラウドスピーカ・ユニットが指向性を有する方向に音を放射する変換器を「主変換器」と定義し、主変換器によって放射される音波に対向する音波を放射する変換器を「バッキング変換器(bucking transducer)」と定義すると好都合であろう。単一の変換器が主変換器およびバッキング（対抗）変換器双方となる場合もあり、また１つのバッキング変換器が１つ以上の主変換器によって放射される音波に対向する場合もある。
【００１２】
図２の実施例では、方向１８に放射され音響反射面３６で反射されて、目的の聴取位置にいる聴取者３４に到達する音波の音響経路の方が長く、したがって（変換器１２，１４，１６から直接到達する音波のような）他の音源から直接到達する音波よりも到達が遅れる。しかしながら、方向１８に放射され、音響反射面３６において反射する、振幅が格段に大きな音波（約１０ｄＢ）を生成することによって、聴取者３４は、心理音響学的受容基準(accepted psychoacoustic criteria)にしたがって、反射面３６の一般的な方向において１つ以上の「仮想音源」として、音源を知覚するので、知覚音像の拡張が生ずる。仮想音源は、反射面の後ろ（即ち、反射面３６および位置１３の間）、またはラウドスピーカ・ユニット１０および反射面３６の間の位置という場合もある。音源における代わりに、「仮想音源」の反射面に向かうこの知覚、即ち、定位は、本発明の利点の１つである。
【００１３】
図３を参照すると、図２の実施例の原理にしたがって構成された２つのラウドスピーカ・ユニットを含む、ラウドスピーカ・システムが示されている。ステレオ音響信号源２４は、ネットワーク１００Ｌおよび１００Ｒをそれぞれ通じて、左信号および右信号を左ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび右ラウドスピーカ・ユニット１０Ｒにそれぞれ配信する。ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒは、各々、図２のラウドスピーカ・ユニット１０と同様の電気音響変換器（１２Ｌ，１４Ｌ，１６Ｌおよび１２Ｒ，１４Ｒ，１６Ｒ）を有するものとすることができる。
【００１４】
ラウドスピーカ１０Ｌおよび１０Ｒは、図２の考察において概略的に説明した動作原理にしたがって、矢印１８Ｌおよび１８Ｒによって示される方向にそれぞれ音を放射する。ラウドスピーカ・システム１０Ｌおよび１０Ｒによって放射される音は、それぞれ音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒにおいて反射し、図２の考察において先に論じたように、反射面３６Ｌおよび３６Ｒの方向に位置する「仮想音源」によって放射されたという知覚を聴取者に対して生成する。「仮想音源」の位置は、ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒと、音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒとの間の距離を変更するか、あるいは音響反射面に対するラウドスピーカ・ユニットの方位を変更することによって変化させることが可能である。図３によるラウドスピーカ・システムは、物理的にラウドスピーカを配置することが非現実的または不可能な位置に、「仮想音源」の配置を可能にするので、有利である。加えて、図３によるラウドスピーカ・システムは、ラウドスピーカを配置した部屋よりも大きな、知覚音像を発生することが可能である。なぜなら、音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒからの最初の反射は、仮想音源によって音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒを超えて放射されたように感じ得るからである。
【００１５】
図４を参照すると、図３のラウドスピーカ・システムの他の実施例が示されている。システム２００は、単一のエンクロージャに、ネットワーク１００Ｌおよび１００Ｒを通じてそれぞれラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒに結合されている、ステレオ音響信号源２４を含む。図４のシステムは、図３のシステムと同じ要素を有する（そのいくつかは図４には示されていない）。図４によるシステムは、典型的にステレオ音響信号源から離れて位置する、２つの大きく分離されたスピーカを有する多くのステレオ音響システムと同様な、またはそれよりも優れた知覚音像幅(perceived sound image width)を与えるので、有利である。図３の実施例の原理にしたがってシステム２００を動作させた場合、左ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび右ラウドスピーカ・ユニット１０Ｒの放射パターンは、それぞれ方向１８Ｌおよび１８Ｒにおいて最大値を有する。方向１８Ｌおよび１８Ｒに放射され、それぞれ音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒによって目的聴取位置にいる聴取者３４に向かって反射される音波は、変換器１２Ｌ，１４Ｌ，１６Ｌ，１２Ｒ，１４Ｒ，１６Ｒによって聴取者に直接放射される音波よりも、振幅は格段に大きくなっている。図２の考察において既に論じたように、聴取者３４は、反射面３６Ｌおよび３６Ｒの方向の仮想音源から放出される音を知覚する。
【００１６】
図５を参照すると、意図する聴取位置と反対の方向に放射される音波阻止する必要のない状況に合わせた、図２のラウドスピーカ・システムの代替実施例が示されている。この例には、壁に装着するラウドスピーカ・システム、またはテレビジョン・コンソールのようなキャビネット内に取り付けるラウドスピーカ・システムを含むことができる。ラウドスピーカ・ユニット１０’は、矢印１８で示す方向を向いている第１電気音響変換器１２’、および第１変換器１２’と直交する矢印２０で示す方向を向いている第２電気音響変換器１４’を含む。オーディオ信号源２４’が、図２のネットワーク１００と同様に信号源２４’からの信号を変更するネットワーク１００’を通じて、第１変換器１２’および第２変換器１４’と結合されている。その結果、第１変換器１２から放射される音波は、方向２０において、第２変換器１４によって放射される音波と対向する。方向１８に放射され音響反射面３６で反射されて目的聴取位置にいる聴取者３４に向けられた音波は、聴取者３４に直接放射される音波よりも格段に音が大きくなっている。この反射エネルギが、音響反射面３６の方向に「仮想音源」を形成する。図５の実施例は、ラウドスピーカ・ユニット１０’が壁８０付近にあるときに有利である。壁８０を、テレビジョン・コンソールのようなキャビネットで置き換えれば、同様の構成を用いることができる。図５の実施例は、図３、図４および図５の考察において開示した原理を組み合わせることによって、ステレオ・システムとして実施することが可能である。
【００１７】
次に図６Ａを参照すると、図３に示したラウドスピーカ・システムの代替実施例が示されている。ステレオ音響信号源２４の左チャネルは、左ネットワーク１００Ｌによって、第１変換器７２、第２変換器７４、および第３変換器７６に結合されている。同様に、ステレオ音響信号源２４の右チャネルは、右ネットワーク１００Ｒを通じて、第４変換器７８に結合されている。
【００１８】
動作において、ステレオ音響信号源２４は、ネットワーク１００Ｌを通じて、左チャネル信号を第１変換器７２、ならびに第２および第３変換器７４および７６に送出する。図２の実施例と同様に、ネットワーク１００Ｌは、第２および第３変換器７４および７６によって放射される音波が、第１変換器７２から到達する音波と対向するようにこの信号を変更する。その結果、左チャネル音場は、第１変換器７２が面する方向１８Ｌに対して指向性を有することになる。同様に、ステレオ音響信号源２４は、ネットワーク１００Ｒを通じて、第４変換器７８ならびに第２および第３変換器７４および７６に右チャネル信号を送出する。図２の実施例と同様に、ネットワーク１００Ｒは、第２および第３変換器７４および７６によって放射される音波が、第４変換器７８から到達する音波と対向するように、この信号を変更する。その結果、右チャネル音場は、第４変換器７８が面する方向１８Ｒに対して指向性を有することになる。本実施例では、第２および第３変換器７４，７６は、第１変換器７２および第４変換器７８双方から到達する音波に対向するように作用する。図４の実施例におけると同様、左および右チャネルは、それぞれ音響反射面３６Ｌおよび３６Ｒの方向に、仮想音源から放射されるように感じられる。
【００１９】
次に図６Ｂを参照すると、図４、図５および図６Ａの実施例の態様を組み合わせた、図６Ａの実施例の代替構成が示されている。この実施例およびその他の実施例では、主変換器（本図では、変換器７２および７８）の放射方向は、鋭角φ1およびφ2の角度に（バッキング変換器７４の軸に対して）方位付けられているが、他の実施例では、この軸とほぼ直角な空間にあるものとすることも可能である。図４の実施例と同様、この構成も、ラウドスピーカ・ユニットを壁に装着したり、テレビジョン・コンソールのようなキャビネット内に取り付ける状況に、特に適している。加えて、図６Ｂの実施例は、マルチチャネル・システムの２つのチャネルを放射するように容易に改造可能である。これについては、以下で図７Ａ〜図７Ｂおよび図８Ａ〜図８Ｃの考察において説明することにする。
【００２０】
次に図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、本発明の他の実施例が示されている。明確化の目的のために、要素間の結合は、２つの別個の図において示すこととする。マルチチャネル・オーディオ信号源９５の左チャネルは、図７Ａに示すように、左チャネル・ネットワーク１００Ｌによって、第１、第２および第３変換器１０１，１０２，１０３に結合されている。マルチチャネル・オーディオ信号源９５の右チャネルは、図７Ａに示すように、第１、第２および第３変換器１０４，１０５，１０６に結合されている。図７Ｂに示すように、マルチチャネル・オーディオ信号源９５の中央チャネルは、中央チャネル・ネットワーク１００Ｃを通じて、第２、第３、第５、第６チャネル変換器１０２，１０３，１０５，１０６にそれぞれ結合されていると共に、第７および第８変換器１０７および１０８に結合されている。
【００２１】
第１、第２、第３および第７変換器１０１，１０２，１０３および１０７は第１ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌ内にあり、第４、第５、第６および第８変換器１０４，１０５，１０６，および１０８は第２ラウドスピーカ・ユニット１０Ｒ内にある。
【００２２】
図２との関連において先に説明したのと同様に、左チャネル信号に応答して放射される音波（以降「左チャネル音波」と呼ぶ）に関して、第２および第３変換器１０２，１０３によって放射される左チャネル音波は、第２および第３変換器１０２，１０３がそれぞれ面する方向２０および２２において、第１変換器１０１から放射される左チャネル音波と実質的に対向するので、左チャネル音波は、実質的に第１変換器１０１が面する方向に指向性を持って放射される。中央チャネル信号に応答して放射される音波（以降、「中央チャネル音波」）に関して、第１および第７変換器１０１，１０７によって放射される中央チャネル音波は、方向１８Ｌおよび１８ＬＣにおいて、第２変換器１０２から放射される中央チャネル音波に対向する。同様に、第４および第８変換器１０４，１０８によって放射される中央チャネル音波は、第４および第８変換器１０４，１０８が面する方向１８ＲＣ，１８Ｒにおいて、第５変換器１０５から放出される音波に対向する。したがって、中央チャネル音波は、実質的に第２変換器１０２および第５変換器１０５が面する方向２０に、指向性を持って放射される。右チャネル信号に応答して放射される音波（以降、「右チャネル音波」）に関して、第５および第６変換器１０５，１０６によって放射される右チャネル音波は、第４変換器１０４から到達する右チャネル音波に対向するので、右チャネル音波は、実質的に第４変換器１０８が面する方向１８Ｒに指向性を持って放射される。その結果、左チャネル音波は、左音響反射面３６Ｌの方向の仮想音源において発するように見え、右チャネル音波は、右反射面３６Ｒの方向の仮想音源において発するように見え、更に中央チャネル音波は、ラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒ間にある仮想音源において発するように感じられることになる。図７Ａおよび図７Ｂの実施例は、中央チャネルが方向１８ＬＣおよび１８ＲＣに指向性を持って放射するように変更することも可能である。図７Ａおよび図７Ｂの実施例は、チャネルの１つが中央チャネルまたはモノラルであるようなマルチチャネル・システムの構成要素として有用であろう。
【００２３】
図８Ａ〜図８Ｃを参照すると、図７Ａ〜図７Ｂのマルチチャネル・システムの代替実施例が示されている。明確化のために、左、右および中央チャネルの要素間の結合は、３つの別個の図面において示すこととする。図８Ａに示すように、マルチチャネル信号源９５の左チャネルは、左チャネル・ネットワーク１００Ｌによって、第１変換器７２、第２変換器７４および第３変換器７６に結合されている。図８Ｂに示すように、マルチチャネル信号源９５の中央チャネルは、中央チャネル・ネットワーク１００Ｃによって、第１変換器７２、第２変換器７４および第４変換器７８に結合されている。マルチチャネル信号源９５の右チャネルは、右チャネル・ネットワーク１００Ｒによって、第２変換器７４、第３変換器７６、および第４変換器７８に結合されている。
【００２４】
第１、第２および第３変換器７２，７４，７６は、図７Ａおよび図７Ｂの変換器１０１，１０２，１０３と同様に動作し、実質的に第１変換器７２が面する方向１８Ｌに指向性を持って、左チャネル音波を放射する。第１、第２および第４変換器７２，７４，７８は、図７Ａおよび図７Ｂの変換器１０１，１０２，１０７、または図７Ａおよび図７Ｂの変換器１０８，１０５，１０４と同様に動作し、実質的に第２変換器７４が面する方向２０に指向性を持って、中央チャネル音波を放射する。第２、第３および第４変換器７４，７８，７６は、図７Ａおよび図７Ｂの変換器１０５，１０４，１０６と同様に動作し、実質的に第４変換器７８が面する方向１８Ｒに指向性を持って、左チャネル音波を放射する。図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃの実施例では、第１、第２および第４変換器７２，７４，７８は、主変換器としておよびバッキング変換器として用いられている。
【００２５】
図２ないし図８Ｃの実施例は、空間的にほぼ直角に方位付けた主変換器およびバッキング変換器を主に示すが、本発明は、他の相対的方位でも実施可能である。
【００２６】
次に図９を参照すると、図１および図２のラウドスピーカ・ユニット１０の、ネットワーク１００を更に詳細に示すブロック図が示されている。ネットワーク１００は、第１変換器１２に結合されている入力２５を含む。また、入力２５は、移相器２７ａ、減衰器２９ａおよびロー・パス・フィルタ３２ａを介して第２変換器１４に結合されていると共に、移相器２７ｂ、減衰器２９ｂおよびロー・パス・フィルタ３２ｂを介して第３変換器１６にも結合されている。
【００２７】
動作において、オーディオ信号源２４からのオーディオ信号は、オーディオ信号入力２５に入り、次いで第１変換器１２に進む。オーディオ信号入力２４からのオーディオ信号は、減衰および移相の後、第２変換器１４を付勢する。減衰および移相の量は、第１変換器１２によって放射される音波が第２変換器１４に到達するときに、第２変換器１４が、第１変換器１２から到達する音波と振幅が同様で、移相が外れた音波を放射するように決める。同様に、オーディオ信号入力２４上のオーディオ信号は、減衰よび移相の後、第３変換器１６を付勢する。減衰および移相の量は、第１変換器１２によって放射される音波が第３変換器１６に到達するときに、第３変換器１６が、第１変換器１２から到達する音波と振幅が同様で、位相がずれた音波を放射するように決める。図２の考察において既に述べたように、第２変換器１４および第３変換器１６によって放射される移相外れ音波が、第１変換器１２から到達する音波と振幅が同様である場合、方向２０および２２のそれぞれにおいて、実質的に打ち消し合い、約１０ｄＢ以上の大幅な減少が送出音波に発生し、これによって、図２の考察において上述した効果が達成される。
【００２８】
移相器２７ａが与える移相量Δφ1は、典型的には、−１８０゜−ｋ1ｆであり、ここで、ｆは周波数、ｋ1は第１変換器１２および第２変換器１４を分離する（図２の）音響経路ｌ1の長さによって決定される定数である。移相器２７ｂが与える移相量Δφ2は、典型的には、−１８０゜−ｋ2ｆであり、ここで、ｆは周波数、ｋ2は第１変換器１２および第３変換器１６を分離する（図２の）音響経路ｌ2の長さによって決定される定数である。第２および第３変換器１４および１６に対する減衰量は、第１変換器１２からそれらの付近に到達する音波が同様の振幅となるのに十分とする。
【００２９】
定数ｋは、主変換器およびバッキング変換器間の音響経路の長さによって決定され、あるいは言い換えると、主変換器から放射される音波がバッキング変換器付近に到達するのに要する時間によって決定され、一般的に次の式で表される。
【００３０】
【数１】
ｋ＝３６０ｌ／ｃ
ここでｌは、バッキング変換器および主変換器間の音響経路の長さであり、ｃは度数で測定した位相シフトに対する音速である。一例として、図２の実施態様では、主変換器１２およびバッキング変換器１４間の音響経路ｌ１（図２）の長さが５インチ（約０．４１６７フィート）である場合、音の速度を１１３０フィート／秒と仮定すると、次のように求められる。
【００３１】
【数２】
ｋ＝（３６０ｘ０．４１６７）／１１３０
即ち、０．１３３であり、移相器２７ａは、位相を−１８０−０．１３３ｆだけ位相をシフトさせる。したがって、周波数が５００Ｈｚの場合、移相量は、−１８０−（０．１３３ｘ５００）＝−２４６．５゜となる。
【００３２】
次に図１０を参照すると、図９のラウドスピーカ・システムの代替実施例が示されている。ネットワーク１００は、第１変換器１２に結合されている入力２５を含む。また、入力２５は、移相器２７ａ’、減衰器２９ａ、およびロー・パス・フィルタ３２ａを介して第２変換器１４に結合されていると共に、移相器２７ｂ’、減衰器２９ｂおよびロー・パス・フィルタ３２ｂを介して第３変換器１６に結合されている。第１変換器１２における「＋」、ならびに第２変換器１４および第３変換器１６における「−」は、変換器１４および１６が第１変換器１２とは逆の位相で駆動されていることを示す。この駆動構成は、効果的に−１８０゜の位相シフトを達成するので、第２変換器１４付近において、第１変換器１２および第２変換器１４から到達する音波間に位相外れ関係を達成するための移相器２７ａ’によって与えられる移相量Δφ1は、−ｋ1ｆとなる。ここで、ｋ1は、第１変換器１２および第２変換器１４を分離する音響経路の長さによって決定される定数である。同様に、第３変換器１６の付近において、第１変換器１２および第３変換器１６から到達する音波間に位相外れ関係を達成するために移相器２７ｂ’によって与えられる移相量Δφ2は、−ｋ2ｆとなり、ここでｋ2は、第１変換器１２および第３変換器１６を分離する音響経路の長さによって決定される定数である。本実施例および以降の実施例における定数ｋ，ｋ1，およびｋ2の決定は、図９の考察において上述した通りである。第１（主）変換器１２および第２（バッキング）変換器１４間の距離ｌが０．４１６７フィートである例では、ｋ１の値は０．１３３であり、移相器２７ａ’は、−０．１３３ｆに等しい量Δφ１、即ち、周波数が５００Ｈｚの場合を例に取ると、−６６．５゜だけ位相をシフトする。必要な−２４４．５゜（図９の考察において教示したように）は、逆極性接続によって得られる−１８０゜の位相シフト、ならびに移相器２７ａ’および２７ｂ’によって得られる−６６．５゜によって達成する。
【００３３】
次に図１１を参照すると、図９のラウドスピーカ・システムの他の代替実施例が示されている。図１１のラウドスピーカ・システムにおいて、第１変換器１２における「＋」、ならびに第２変換器１４および第３変換器１６における「−」は、図１０の考察において上述したのと同じ関係を示す。図１１のネットワーク１００は、第１変換器１２に結合されていると共に、共通移相器２７、減衰器２９およびロー・パス・フィルタ３２を介して第２および第３変換器１４および１６に結合されている入力２５を含む。本実施例では、第１変換器１２および第２変換器１４間の音響経路の長さ、ならびに第１変換器１２および第３変換器１６間の音響経路の長さはほぼ等しい。移相器２７によって発生する移相量Δφは、−ｋｆであり、ここでｋは図１０の定数ｋ1およびｋ2と同様に決定される定数である。図１１の実施例は、図９の移相器、ならびに第２および第３変換器１４，１６に対する適切な接続によって実施することができる。
【００３４】
図１２を参照すると、図９のラウドスピーカ・システムの他の代替実施例が示されている。オーディオ信号入力２５は第１変換器１２に結合されている。また、入力２５は、遅延ネットワーク２８ａ、減衰器２９ａ、およびロー・パス・フィルタ３２ａを介して第２変換器１４に結合されていると共に、遅延ネットワーク２８ｂ、減衰器２９ｂおよびロー・パス・フィルタ３２ｂを介して第３変換器１６にも結合されている。図１２のラウドスピーカ・システムでは、第１変換器１２における「＋」、ならびに第２変換器１４および第３変換器１６における「−」は、図１０の考察において上述したのと同じ関係を示す。遅延ネットワーク２８ａが発生する時間遅延量Δｔは、第１変換器１２によって放射される音波が第２変換器１４に到達するのにかかる時間量、即ちｌ1／ｃである。ここで、ｌ1は第１変換器１２および第２変換器１４間の音響経路の長さ、ｃは音速である。したがって、例えば、距離ｌ1が０．４１６７フィートであり、音速が毎秒１１３０フィートである場合、遅延Δｔ＝０．４１６７／１１３０、即ち３６９μ秒となる。図１２の実施例は、図１１のように、共通の減衰器、遅延、およびロー・パス・フィルタによって実施することができる。
【００３５】
図１３を参照すると、図９ないし図１２の移相器および図１２の遅延ネットワーク間の関係を説明する際に役立つ、異なる周波数における信号波形のグラフが示されている。周波数ｆ0（波形３０）において、間隔Δｔの時間遅延は、９０゜の位相ずれΔφ（波形４０）と等価である。周波数１．５ｆ0（波形４２）では、間隔Δｔの時間遅延は、１３５゜の位相ずれ（波形４４）と等価である。即ち、波形４０によって示される位相ずれの１．５倍である。周波数２ｆ0（波形４６）では、間隔Δｔの時間遅延は、１８０゜の位相ずれΔφ（波形４８）と等価である。即ち、波形４０によって示される位相ずれの２倍である。同様に、他の周波数においても、間隔Δｔの時間遅延は、周波数に比例する位相ずれΔφと等価となることを示すことができる。
【００３６】
図１４ないし図１７を参照すると、例として周波数がそれぞれ２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚおよび２０００Ｈｚの場合のフル・レンジ変換器(full range transducer)によって生成される音場の極座標パターン(polar pattern)の例を示す。図１４ないし図１６のパターンは、図９、図１０および図１２のロー・パス・フィルタ３２ｂ、ならびに図１１のロー・パス・フィルタ３２を説明する際に役立つものである。図１４は、約１７７Ｈｚないし３５４Ｈｚの周波数のオクターブ（以降、２５０Ｈｚオクターブと呼ぶ）における音場極座標パターン(sound field polar pattern)を近似したものである。第１変換器は、この周波数範囲では事実上ほぼ無指向性である。即ち、この変換器からいずれの方向に放射される音も、方向１８の変換器軸に沿って放射される音と振幅が等しい。図１５は、約３５４Ｈｚないし７０７Ｈｚの周波数のオクターブ（以降、５００Ｈｚオクターブと呼ぶ）における極座標パターンを示す。この音場極座標パターンは全体的に無指向性であるが、図１４に示した周波数範囲におけるよりは、多少指向性がある。矢印２０および２２によって示される方向および矢印１８の方向とは逆の方向では、音場は約１ｄｂ弱くなっている。図１６は、約７０７Ｈｚないし１４１４Ｈｚの周波数のオクターブ（以降、１Ｋｈｚオクターブと呼ぶ）における音場極座標パターンを示す。この周波数範囲では、第１変換器１２はいくらか指向性を呈している。矢印２０および２２によって示される方向、ならびに矢印１８の方向とは逆の方向では、音場は約５ｄＢ弱くなっている。図１７は、約１．４Ｋｈｚないし２．８Ｋｈｚの周波数のオクターブ（以降、２Ｋｈｚオクターブと呼ぶ）における音場を示す。この周波数範囲では、第１変換器１２は一層指向性が強くなっている。矢印２０および２２によって示される方向、ならびに矢印１８の方向とは逆の方向において、音場は５ｄＢ以上弱くなっている。
【００３７】
再び図２を参照し、所定の周波数以上では（上述の実施例では、約１Ｋｈｚ）、変換器１２，１４，１６は、実質的に変換器の軸に沿って（この場合、方向１８）指向性を有する。その結果、軸が概略的に直交する変換器群からの音響エネルギは、高周波数では、低周波数におけるほど相互作用を行わない。その結果、この所定の周波数以上の音波は、第２変換器１４によって聴取者３４に直接放射され、あるいは第３変換器１６によって放射され後方の反射面３７によって反射されて聴取者３４に到達し、方向１８に放射され聴取者に反射される音に対して強くなる可能性がある（と共に、到達も早い）。したがって、聴取者３４は、第２変換器１４上を音の定位として判定する(localize)ことができる。
【００３８】
本発明の特徴は、典型的には主変換器が実質的に無指向的に音波を放射する周波数範囲であり、主変換器からの周波数範囲のうちより狭い周波数範囲で、バッキング変換器を動作させることにある。ロー・パス・フィルタ３２ａおよび３２ｂ（図９、図１０および図１２）またはロー・パス・フィルタ３２（図１１）は、所定のカットオフ周波数以上のオーディオ信号のスペクトル成分を大幅に減衰させることによって、この特徴を達成するための一手法を具体化するものである。
【００３９】
変換器が本質的に無指向的に音を放射する周波数範囲は、典型的には、当該変換器の放射面の寸法に関係がある。音波の波長が変換器の放射面の寸法に接近する周波数において、変換器が放射する音の指向性が強くなり始める。例えば、上述の例示実施例において用いた直径が２−１／４インチの変換器では、周波数が１Ｋｈｚ（波長は約１３インチであり、変換器の周囲の約２倍）において、変換器は本質的に指向的に音を放射する。したがって、約１Ｋｈｚのカットオフ周波数を有するロー・パス・フィルタを用いると、バッキング変換器を約１Ｋｈｚまでの周波数範囲で動作させ、一方主変換器はこれよりもかなり高い周波数まで動作することになる。
【００４０】
遅延ネットワーク２８、移相器２７、減衰器２９、または等化器（イコライザ）２６のパラメータを変化させることによって、またロー・パス・フィルタ３２の周波数応答を変化させることによって、あるいは異なる変換器を用いることによって、種々の異なる音場を発生することが可能である。
【００４１】
図１８を参照すると、図１１のネットワーク１００の移相器２７、減衰器２９、およびロー・パス・フィルタ３２を実施する回路が示されている。オーディオ信号入力２４の第１端子５０は、第１変換器５４の正端子５２に接続されている。第１変換器５４の負端子５６は、バイポーラ・コンデンサ(bipolar capacitor)６６および７６の第１端子に結合されていると共に、第２および第３変換器６０，６４の負端子６８，７０にもそれぞれ結合されている。オーディオ信号入力２４の第２端子７４は、バイポーラ・コンデンサ７６の第２端子に結合されていると共に、インダクタ７８の第１端子にも結合されている。変換器６０，６４の正端子は、バイポーラ・コンデンサ６６の第２端子、およびインダクタ７８の第２端子に結合されている。第１変換器５４は、図１１の第１変換器１２に対応する。第２および第３変換器６０，６４は、図１１の第２および第３変換器１４，１６に対応する。
【００４２】
本発明の一実施例では、変換器５４，６０，６４は、２−１／４インチのフル・レンジ電気音響変換器であり、その放射面は約５インチの距離だけ分離されている。第１コンデンサ６６が４７μＦ、第２コンデンサ７６が９４μＦ、インダクタ７８が０．５ｍｈとしたネットワークでは、変換器６０，６４の変換器５４に対する相対的な振幅および位相応答は、図１９ないし図２１に示すようになる。以下これについて説明する。
【００４３】
図１９を参照すると、第２および第３変換器６０，６４に入力されるオーディオ信号（図１１の打ち消し変換器１４，１６のグラフと同等である）と、第１変換器５４に入力されるオーディオ信号との間の位相差が、周波数の関数として示されている。曲線６７は、式Δφ＝−１８０゜−ｋｆにしたがって、約５インチ（０．４１６７フィート）の音響経路に対する、位相差および周波数間の理論的に理想的な関係を表す。ここで、ｋ＝０．１３３であり、ｆは周波数である。位相差は周波数に比例するので、曲線６７は一定の傾斜を有する。曲線６９は、図１８の回路によって得られる実際の位相差を表す。
【００４４】
図２０を参照すると、図１８の回路について、第２および第３変換器６０，６４（図１１の打ち消し変換器１４，１６と同等である）に入力されるオーディオ信号と、第１変換器５４（図１１の主変換器１２と同等である）に入力されるオーディオ信号との間の時間差曲線７３のグラフが、周波数の関数として示されている。曲線７１は、音速を毎秒１１３０フィートとした場合に、音が５インチ（０．４１６７フィート）進むのにかかる時間長を表す。
【００４５】
図２１を参照すると、第２、第３変換器６０，６４（図１１の打ち消し変換器１４，１６と同等である）の端子間電圧の、第１変換器５４（図１１の主変換器１２と同等である）の端子間電圧に対する比が、周波数の関数として示されている。図１８の回路は、折点周波数が約１Ｋｈｚのロー・パス・フィルタとして作用する。このロー・パス・フィルタは、第２および第３変換器によって直接放射される音を、それらの軸に沿って指向性がある周波数領域において大幅に減少させるので、聴取者３４は、第１変換器１２によって放射され音響反射面３６によって反射される音波に定位を認める。
【００４６】
図２２ないし図２７を参照すると、図１８において実施したように図４の実施例のシステムから得られる、１オクターブ周波数範囲において平均化された音場極座標パターン測定値（変換器１２，１４，１６の軸の面における）が示されている。図２２ないし図２７の各々において、矢印１８Ｌ，１８Ｒ，２０，および２２で示す方向は、図４において同様に付番された方向に対応する。曲線１３０および１３１は、図４のラウドスピーカ・ユニット１０Ｌおよび１０Ｒから放射された音の強度をそれぞれｄＢで表したものである。グラフの各同心円は、−５ｄＢの差を表す。各オクターブ帯域について、それぞれ、方向１８Ｌおよび１８Ｒにおける音の振幅と、方向２０および２２における音の振幅との間の差は、−１０ｄＢ以上となっている。
【００４７】
図２８を参照すると、図４のラウドスピーカ・ユニット１０Ｌによって方向１８Ｌおよび２０に放射された音の振幅の測定値を、周波数の関数としてｄＢで表したグラフが示されている。曲線２１０は、方向１８Ｌに放射された音場の振幅を表し、曲線２１２は、方向２０に放射された音場の振幅を表す。
【００４８】
図２９を参照すると、図４のラウドスピーカ・ユニット１０Ｒによって方向１８Ｒおよび２０に放射された音の振幅の測定値を、周波数の関数としてｄＢで表したグラフが示されている。曲線２１４は、方向１８Ｒに放射された音場の振幅を表し、曲線２１６は、方向２０に放射された音場の振幅を表す。図２２および図２３の双方では、実質的に全周波数において、音場の振幅は、方向１８Ｌおよび１８Ｒでは、方向２０よりもそれぞれ少なくとも１０ｄＢ以上大きくなっている。
【００４９】
図３０Ａおよび図３０Ｂを参照すると、本発明の他の実施例の前方斜視図および後方斜視図が示されている。第１変換器２１７は、エンクロージャ内に密閉されており、低および中間周波数範囲において、無指向的に音波を放射する。第２変換器２１８は第１変換器２１７と同じ方向を向いており、例えば、第１変換器２１７の上に、この第１変換器２１７に密接して配置されている。第２変換器２１８は、後方開放型ダイポール(open-backed dipole)であり、方向１８およびこの方向１８と逆の方向２３に音波を放射する。第１および第２変換器２１７および２１８は、双方とも、この図には示していない、オーディオ信号源に結合されている。
【００５０】
図３１を参照すると、図３０の構成によって放射される音場の極座標パターンの平面図が示されている。第１変換器２１７は、音場極座標パターン２２０によって示されるように、実質的に無指向的に音を放射する。第２変換器２１８（この図では点線で示す）は、音場の８の字型極座標パターン２２２によって特徴付けられる指向性で、音波を放射する。音場２２０および２２２は、方向１８では相加し合い、方向２３では対向し、方向２０および２２では音場２２２からの寄与はない。その結果、結合音場２２４は、方向１８では音場２２０よりも約６ｄＢ大きく、方向２０および２２では、方向１８における音場２２０と同一であり、方向２３には何もない。これは、ハート型パターンに対応するものである。
【００５１】
再び図２を参照する。図３０および図３１の構成を図２の実施例に組み込んだ場合、図２の聴取者３４が、方向１８に放射し反射面３６によって反射される音の定位を判定するには、方向２０および２２における減衰は、多くの状況において６ｄＢで十分であろう。
【００５２】
図３２Ａおよび図３２Ｂを参照すると、断面三角形のラウドスピーカ・ユニット５５を備えた本発明の他の実施例の斜視図および部分的正面図がそれぞれ示されている。ユニット５５は、前側変換器５５、ならびに左側変換器５１および右側変換器５２をそれぞれ支持する。ラウドスピーカ・ユニット５５の底面５６を壁またはテーブルのような境界面５７に隣接して配置した場合、ラウドスピーカ・ユニット５５の面５７との相互作用は、ラウドスピーカ・ユニット５５’の仮想音源の鏡像によってモデル化することができる。当業者には公知であろうが、鏡像の変換器５０’，５１’および５２’は、面５７における変換器５０，５１および５２の最初の反射挙動をそれぞれ模擬するものである。したがって、変換器５０，５１および５２によって放射され、面５７において反射される音波は、それぞれ仮想変換器５０’，５１’および５２’から発するように感じられる。同様に、仮想変換器５０’からの反射音波は、仮想変換器５１’および５２’それぞれによって放射される音波と、方向２２”および２０”で対向する。したがって、第１変換器５０および仮想変換器５０’からの結合音波放射は、方向１８に優先的に放射され、それらの軸に直交するあらゆる方向では殆ど打ち消される。したがって、このラウドスピーカ・ユニットは、水平面に置こうが垂直面に置こうが、同様に振る舞う。本実施例は、一方向のみの音波放射、またはホーム・シアターのためのサラウンド音響ラウドスピーカのように、配置の多様性が望ましい用途において有用である。
【００５３】
他の実施例も特許請求の範囲に該当するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるラウドスピーカ・システムの等角投影図。
【図２】室内オーディオ再生システムにおける、図１のラウドスピーカ・システムの概略図。
【図３】本発明によるラウドスピーカ・システムの第２実施例の概略図。
【図４】本発明による室内ラウドスピーカ・システムの第３実施例の概略図。
【図５】本発明による室内ラウドスピーカ・システムの第４実施例の概略図。
【図６】本発明によるラウドスピーカの第５実施例の概略図。
【図７】本発明によるラウドスピーカ・システムの第６実施例を総合的に示す図。
【図８】本発明によるラウドスピーカ・システムの第７実施例を総合的に示す図。
【図９】図２のラウドスピーカ・システムの、ネットワークを更に詳細に示す線図。
【図１０】図２のラウドスピーカ・システムの、ネットワークを更に詳細に示す線図。
【図１１】図２のラウドスピーカ・システムの、ネットワークを更に詳細に示す線図。
【図１２】図２のラウドスピーカ・システムの、ネットワークを更に詳細に示す線図。
【図１３】図９ないし図１２のようなネットワークの相対的位相対時間遅延の関係を示すグラフ。
【図１４】本発明の実施例において使用されるような変換器の音場の極座標図。
【図１５】本発明の実施例において使用されるような変換器の音場の極座標図。
【図１６】本発明の実施例において使用されるような変換器の音場の極座標図。
【図１７】本発明の実施例において使用されるような変換器の音場の極座標図。
【図１８】本発明の実施例のネットワーク部分を実施する回路の構成図。
【図１９】図１８の回路について、位相差を周波数の関数として示すグラフ。
【図２０】図１８の回路について、遅延を周波数の関数として示すグラフ。
【図２１】図１８の回路について、振幅を周波数の関数として示すグラフ。
【図２２】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２３】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２４】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２５】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２６】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２７】本発明の実施例の音場の極座標図。
【図２８】本発明によるラウドスピーカ・システムによって異なる２方向に放射される音の強度を、周波数の関数として表すグラフ。
【図２９】本発明によるラウドスピーカ・システムによって異なる２方向に放射される音の強度を、周波数の関数として表すグラフ。
【図３０】本発明による他のラウドスピーカ・システムの等角投影図。
【図３１】図３０によるラウドスピーカの音場の極座標によるグラフ。
【図３２】図３２Ａは本発明の他の実施例の斜視図。図３２Ｂは本発明の他の実施例の部分的正面図。
【符号の説明】
８ ハウジング
１０ ラウドスピーカ・ユニット
１０Ｌ 左ラウドスピーカ・ユニット
１０Ｒ 右ラウドスピーカ・ユニット
１０’ ラウドスピーカ・ユニット
１２，１４，１６ ラウドスピーカ・ドライバ
１２Ｌ，１４Ｌ，１６Ｌ，１２Ｒ，１４Ｒ，１６Ｒ 電気音響変換器
１２’ 第１電気音響変換器
１４’ 第２電気音響変換器
２４ オーディオ信号源
２４’ オーディオ信号源
２５ 入力
２７ａ，２７ｂ 移相器
２７ａ’，２７ｂ’ 移相器
２９ａ，２９ｂ 減衰器
３２ａ，３２ｂ ロー・パス・フィルタ
３４ 聴取者
３６ 音響反射面
３６Ｌ，３６Ｒ 音響反射面
１００ ネットワーク
１００Ｌ 左チャネル・ネットワーク
１００Ｃ 中央チャネル・ネットワーク
１００Ｒ 右チャネル・ネットワーク
Claims (34)
- ラウドスピーカ・システムであって、
オーディオ電気信号を受ける入力と、
第１方向に音波放射面が向くように構成かつ配置され、前記入力上のオーディオ電気信号に応答して、第１周波数範囲内の第１音波を放射する第１電気音響変換器と、
音波放射面が第２方向を向き、第２音波を放射する第２電気音響変換器と、
音波放射面が第３方向を向き、第３音波を放射する第３電気音響変換器と、
前記入力を前記第２電気音響変換器および前記第３電気音響変換器と結合する第１ロー・パス・フィルタおよび遅延回路と、を備え、
前記第１ロー・パス・フィルタは、前記第２電気音響変換器および前記第３電気音響変換器に、変更されたオーディオ信号を供給し、
前記遅延回路は、前記第２方向において前記第２音波が前記第１音波と１８０度位相がずれ、前記第３方向において前記第３音波が前記第１音波と１８０度位相がずれるように構成かつ配置されている、ラウドスピーカ・システム。 - 請求項１記載のラウドスピーカ・システムにおいて、前記遅延回路は、周波数依存移相器を含むラウドスピーカ・システム。
- 請求項１記載のラウドスピーカ・システムにおいて、前記第１電気音響変換器は第１放射面を有し、前記第２電気音響変換器は、音響経路だけ前記第１放射面から分離された第２放射面を有し、前記遅延回路は前記音響経路の長さを伝搬するのに要する時間長にほぼ等しい遅延を与え、
前記音響経路は、前記第１放射面から放射された音波が直接に前記第２放射面に到達するのに要する経路であるラウドスピーカ・システム。 - 請求項１記載のラウドスピーカ・システムにおいて、第１電気音響変換器の音波放射方向と第２電気音響変換器の音波放射方向とが直交するように、前記第１電気音響変換器および第２電気音響変換器が配置されているラウドスピーカ・システム。
- 請求項１記載のラウドスピーカ・システムであって、更に、前記第１面にほぼ垂直であり、前記第１電気音響変換器と協動して、前記第１電気音響変換器によって放射される音響エネルギを反射するように構成かつ配置されている反射面を備えているラウドスピーカ・システム。
- マルチチャネル・オーディオ再生装置であって、エンクロージャと、第１オーディオ・チャネル信号入力と、前記エンクロージャ内に配置され、前記第１オーディオ・チャネル信号入力に結合され、前記第１オーディオ・チャネル信号入力上の信号に応答して、第１音波を放射する第１変換器と、前記エンクロージャ内に配置され第２音波を放射する第２変換器と、前記第１オーディオ・チャネル信号入力と前記第２変換器とを相互結合し、前記第２音波が第１方向において前記第１音波と１８０度位相がずれるように変更された第１信号を前記第２変換器に供給する第１信号変更部と、第２オーディオ・チャネル信号入力と、前記エンクロージャ内に配置され、前記第２オーディオ・チャネル信号入力に結合され、前記第２オーディオ・チャネル信号入力上の信号に応答して、第３音波を放射する第３変換器と、前記エンクロージャ内に配置され、第４音波を放射する第４変換器と、前記第２オーディオ・チャネル信号入力と前記第４変換器とを相互結合し、前記第４音波が第２方向において前記第２音波と１８０度位相がずれるように、変更された第２信号を前記第４変換器に供給する第２信号変更部と、を備えたマルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項６記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置において、前記第１信号変更部はロー・パス・フィルタを備え、前記第２変換器が前記第１変換器とは異なる周波数範囲で動作するようにしたマルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項７記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置において、前記異なる周波数範囲は、前記第１変換器が無指向的に音を放射する周波数範囲の上限に対応する上限を有するマルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項７記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置において、前記第１変換器は放射面を有し、前記ロー・パス・フィルタは折点周波数を有し、前記折点周波数は前記周囲の約２倍に対応する波長を有する、マルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項６記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置において、前記第１信号変更部は移相器を備えているマルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項１０記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置において、前記移相器は、前記第１チャネル信号の位相を、前記信号の周波数に比例する量だけシフトするマルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項６記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置において、前記第１方向は、前記第２方向に対して直交するマルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項１２記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置であって、更に、第５音波を放射する第５変換器を備えており、前記第５変換器の放射面は、前記第２変換器の放射面と対向し、前記第２方向に対して直交する第３方向に平行に配置され、さらに前記第５変換器は、前記エンクロージャ内に配置され、前記第５変換器は、前記第５音波が前記第３方向に放射される前記第１音波と１８０度位相がずれるように、前記第１信号変更部に結合されている、マルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項１３記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置において、前記第３方向は前記第１方向と対向するマルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項１３記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置であって、更に、第６音波を放射する第６変換器を備えており、前記第６変換器の放射面は、前記第４変換器の放射面と対向し、前記第３変換器の放射面の方向に対して直交する第４方向に平行に配置され、さらに前記第６変換器は、前記エンクロージャ内に配置され、前記第５変換器は、前記第５音波が前記第４方向に放射される前記第３音波と１８０度位相がずれるように、前記第２信号変更部に結合されている、マルチチャネル・オーディオ再生装置。
- 請求項６記載のマルチチャネル・オーディオ再生装置であって、更に、前記第１および第２エンクロージャを包囲する聴取位置を有する部屋を備えており、前記第１方向は前記聴取位置に向かう、マルチチャネル・オーディオ再生装置。
- マルチチャネル・オーディオ再生システムであって、
第１変換器と、
第２変換器と、
前記第１変換器に結合されている第１オーディオ・チャネル信号入力と、
前記第２変換器に結合されている第２オーディオ・チャネル信号入力と、
第３変換器と、
前記第１オーディオ・チャネル信号入力と前記第３変換器とを相互結合し、変更された第１チャネル信号を前記第３変換器に供給する第１信号変更部と、
前記第２オーディオ・チャネル信号入力と前記第３変換器とを相互結合し、変更された第２チャネル信号を前記第３変換器に供給する第２信号変更部と、を備え、
前記第１変換器は、前記第１オーディオ・チャネル信号入力上の信号に応答して、第１音波を放射し、
前記第２変換器は、前記第２オーディオ・チャネル信号入力上の信号に応答して、第２音波を放射し、
前記第３変換器は、第１方向において、前記第１音波および前記第２音波と１８０度位相がずれる第３音波を放射する、マルチチャネル・オーディオ再生システム。 - 請求項１７記載のマルチチャネル・オーディオ再生システムであって、
更に、前記マルチチャネル・オーディオ再生システムを包囲し、聴取位置を有する部屋を備えており、
前記第１方向は、前記聴取位置に向かう、マルチチャネル・オーディオ再生システム。 - 請求項１７記載のマルチチャネル・オーディオ再生システムにおいて、
前記第１信号変更部はロー・パス・フィルタを備えているマルチチャネル・オーディオ再生システム。 - 請求項１７記載のマルチチャネル・オーディオ再生システムにおいて、
前記第１信号変更部は周波数依存移相器を備えているマルチチャネル・オーディオ再生システム。 - 請求項１７記載のマルチチャネル・オーディオ再生システムであって、
更に、前記第３変換器に結合されている第３オーディオ・チャネル信号入力を備え、
前記第３音波は、前記第３オーディオ・チャネル信号入力上の信号、前記変更された第１チャネル信号および前記変更第２チャネル信号を表し、
前記第３オーディオ・チャネル信号入力と前記第１変換器とを相互結合し、変更された第３チャネル信号を前記第１変換器に供給する第３信号変更部を更に備え、
前記第１変換器は、前記第１オーディオ・チャネル信号入力上の信号に応答して音波を放射し、該音波は第２方向において、前記第３変換器によって放射される音波と１８０度位相がずれる、マルチチャネル・オーディオ再生システム。 - ラウドスピーカ・システムであって、
オーディオ信号を受けるオーディオ入力と、
ハウジングと、
前記ハウジング内に取り付けられ、第１方向に面し、前記オーディオ入力に結合され、前記オーディオ信号を表わす第１音波を放射する第１変換器と、
前記ハウジング内に取り付けられ、第２方向に面し、第２音波を放射する第２変換器と、
前記オーディオ入力を前記第２変換器に結合し、前記第２方向において前記第２音波が前記第１音波と１８０度位相がずれるように、前記オーディオ信号を遅延させる遅延回路と、を備え、
前記ハウジングは、音響反射面上に取り付けるように構成されている、ラウドスピーカ・システム。 - 請求項２２記載のラウドスピーカ・システムにおいて、前記音響反射面は壁であるラウドスピーカ・システム。
- 請求項２２記載のラウドスピーカ・システムにおいて、前記ハウジングは、閉じた裏付キャビネット内に取り付けるように構成されているラウドスピーカ・システム。
- 請求項２２記載のラウドスピーカ・システムにおいて、前記第１方向は、意図する聴取位置に対して横方向であるラウドスピーカ・システム。
- 請求項２２記載のラウドスピーカ・システムにおいて、前記第２方向は、意図する聴取位置に向かう方向であるラウドスピーカ・システム。
- 請求項２２記載のラウドスピーカ・システムにおいて、前記第１変換器の軸は、前記第２変換器の軸と、鋭角で交差するラウドスピーカ・システム。
- 電気音響変換装置であって、オーディオ電気信号を受ける入力と、前記入力上のオーディオ電気信号に応答して、第１周波数範囲内の第１音波を第１方向に放射するように構成かつ配置されている第１電気音響変換器と、第２周波数範囲内の音響エネルギを第２方向に放射するように構成かつ配置されている第２電気音響変換器と、前記第２周波数範囲内の音響エネルギを第３方向に放射するように構成かつ配置されている第３電気音響変換器と、前記入力を前記第２電気音響変換器および前記第３電気音響変換器に相互結合し、前記入力上のオーディオ電気信号に応答して、前記第２周波数範囲において、前記第２方向において前記第２音波が前記第１音波と１８０度位相がずれ、前記第３方向において前記第３音波が前記第１音波と１８０度位相がずれるように構成かつ配置されている相互結合回路と、を備え、前記第１周波数範囲は、前記第２周波数範囲よりも大きく、これを含む、電気音響変換装置。
- 請求項２８記載の電気音響変換装置において、前記相互結合回路は、前記入力と、前記第１および第３電気音響変換器とを相互結合し、前記入力から前記第１および第３電気音響変換器に、前記第２周波数範囲内のスペクトル成分を選択的に送出するように構成かつ配置されているロー・パス・フィルタを含む電気音響変換装置。
- 請求項２８記載の電気音響変換装置において、前記相互結合回路は、前記第１電気音響変換器と前記第２および第３電気音響変換器それぞれとの間の距離に関係し、前記第２および第３方向に前記第１電気音響変換器から放射される音響エネルギが、前記第２および第３方向にぞれぞれ前記第２および第３電気音響変換器によって放射されるエネルギに対して逆位相で、前記第２および第３電気音響変換器に到達するように、前記入力から前記第２および第３電気音響変換器に送出されるスペクトル成分に遅延を与えるように構成かつ配置された遅延ネットワークを含む電気音響変換装置。
- 請求項３０記載の電気音響変換装置において、前記遅延ネットワークは、周波数依存移相器を備えている電気音響変換器。
- 請求項２８記載の電気音響変換装置において、前記第１および第２方向は、相互に直交している電気音響変換装置。
- 請求項３２記載の電気音響変換装置であって、更に、部屋を備えており、前記電気音響変換装置は、前記第１方向が前記部屋の通常の聴取領域に向かい、前記第２および第３方向は前記部屋の壁に向かうように前記部屋内に配置され、前記電気音響変換システムによって発生され前記部屋の外側に延びる音像を前記通常聴取領域にいる聴取者が知覚するように、前記部屋の外側に仮想像を形成する電気音響変換装置。
- 請求項２８記載の電気音響変換装置において、前記第１電気音響変換器は、前記第２周波数範囲において、無指向的な極放射パターンによって特徴付けられ、前記第２および第３電気音響変換器は、前記第２方向において前記第１電気音響変換器によって放射される音響エネルギに対向し、前記第１方向において前記第１電気音響変換器からの放射を増大する音響ダイポールを備えている電気音響変換装置。
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