KR101256541B1 - 스피커 장치 및 음성 출력 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 넓은 범위에 걸쳐 확산감을 가지는 음상(音像)을 얻을 수 있는 스피커 장치 및 음성 출력 방법에 관한 것으로서, 공명관(共鳴管)으로서의 파이프(102)가 베이스 하우징(101)의 상면 측에 고정되어 있다. 스피커 유닛(104)은, 베이스 하우징(101)의 하면 측의 개구부(105)에 대응한 위치에, 아래쪽에 앞면을 향한 상태로 장착되어 있다. 유닛(104)의 앞면으로부터 출력되는 정상(正相)의 음파는 베이스 하우징(101)의 하면 측으로부터 외부로 방사(放射)된다. 또, 이 유닛(104)의 배면으로부터 출력되는 역상(逆相)의 음파는 개구부(105) 및 파이프(102)를 통하여 파이프(102)의 상단부 측으로부터 외부로 방사된다. 파이프(102)의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압(音壓)을 느낄 수 있고, 파이프(102)의 길이 방향 전체에 걸쳐 음상을 정위(定位)시킬 수 있고, 따라서, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있다.
스피커 장치, 음성 출력 방법, 스피커 유닛, 음파, 정위, 확산감

Description

스피커 장치 및 음성 출력 방법{SPEAKER AND METHOD OF OUTPUTTING ACOUSTIC SOUND}
도 1은 실시예로서의 스피커 장치(100A)의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 실시예로서의 스피커 장치(100A)의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 3은 실시예로서의 스피커 장치(100A)의 구성을 나타낸 상면도이다.
도 4는 실시예로서의 스피커 장치(100A)의 구성을 나타낸 저면도이다.
도 5는 자왜 액츄에이터의 단면 개략도이다.
도 6은 자왜 액츄에이터의 자속 선도이다.
도 7은 자왜 액츄에이터 및 스피커 유닛의 구동계의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 파이프를 직경 방향으로 가진한 경우에서의, 「bottom」, 「center」, 「top 」의 각 위치에서의 주파수 응답의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 파이프를 직경 방향으로 가진하는 경우의 가진 방향을 나타낸 도면이다.
도 10은 파이프를 축방향으로 가진한 경우에서의, 「bottom」, 「center」, 「top」의 각 위치에서의 주파수 응답의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 파이프를 축방향으로 가진하는 경우의 가진 방향을 나타낸 도면이 다.
도 12는 파이프의 상부 측으로부터만 음파를 방사한 경우에서의, 「bottom」, 「top」의 각 위치에서의 SPL의 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 13은 파이프의 상부 측으로부터만 음파를 방사하는 경우의 음파 방사 방향 및 각 측정 위치를 나타낸 도면이다.
도 14는 파이프의 상부측 및 하부 측의 양쪽으로부터 음파를 방사한 경우에서의, 「bottom」, 「top」의 각 위치에서의 SPL의 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 15는 파이프의 상부측 및 하부 측의 양쪽으로부터 음파를 방사하는 경우의 음파 방사 방향 및 각 측정 위치를 나타낸 도면이다.
도 16은 자왜 액츄에이터 및 스피커 유닛의 구동계의 다른 구성을 나타낸 블록도이다.
도 17은 실시예로서의 스피커 장치(100B)의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 18은 실시예로서의 스피커 장치(100B)의 구성을 나타낸 횡단면도이다.
도 19는 실시예로서의 스피커 장치(100B)의 구성을 나타낸 일부를 생략한 단면도이다.
도 20은 실시예로서의 스피커 장치(100C)의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 21은 실시예로서의 스피커 장치(100C)의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 22는 실시예로서의 스피커 장치(100C)의 구성을 나타낸 상면도이다.
도 23은 실시예로서의 스피커 장치(100C)의 구성을 나타낸 저면도이다.
도 24는 자왜 액츄에이터 및 스피커 유닛의 구동계의 구성예를 나타낸 블록 도이다.
도 25는 실시예로서의 스피커 장치(100D)의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 26은 실시예로서의 스피커 장치(100D)의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 27은 실시예로서의 스피커 장치(100D)의 구성을 나타낸 상면도이다.
도 28은 실시예로서의 스피커 장치(100D)의 구성을 나타낸 저면도이다.
도 29는 스피커 장치(100D, 100C)의 효과의 비교를 하기 위한 도면이다.
도 30은 실시예로서의 스피커 장치(100F)의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 31은 실시예로서의 스피커 장치(100G의 구성을 나타낸 개략적 사시도이다.
도 32는 실시예로서의 스피커 장치(100H)의 구성을 나타낸 개략적 사시도이다.
100A ~ 100D, 100F ~ 100H : 스피커 장치, 101 : 베이스 하우징,
102, 102E, 102F, 102G : 파이프, 103 : 자왜 액츄에이터,
103a: 구동 로드, 104, 104a ~ 104e : 스피커 유닛,
105 : 개구부, 106 : 다리부, 107 : L자 앵글,
108, 112, 113, 115, 116 : 덤핑재, 114 : 수납공, 121 : 가산기,
122 : 하이 패스 필터, 123, 126 : 이퀄라이저,
124-1 ~ 124-4, 128 : 앰프, 127: 지연 회로,
129-1 ~ 129-4, 130 : DSP, 131 : 지지구,
132 : 하부 십자 부재, 133 : 상부 십자 부재,
134 : 봉재, 141a ~ 141d, 145a ~ 145e : 관통공,
142, 146 : 파티션, 143a ~ 143d, 147a ~ 147e: 소개구부
[특허 문헌] 일본국 특개평 05-56493호 공보
본 발명은, 발음체(發音體)로부터 얻어지는 음파(音波)를 공명관(共鳴管)을 구성하는 통형 부재를 사용하여 외부로 방사(放射)하는 스피커 장치 및 음성 출력 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 발음체로부터 얻어지는 음파를, 통형 부재의 일단 측 및 타단 측으로부터 외부로 방사하는 구성으로 함으로써, 통형 부재의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압(音壓)을 느낄 수 있고, 이 통형 부재의 길이 방향의 전체에 걸쳐 음상(音像)을 정위(定位)시킬 수 있어, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있도록 한 스피커 장치 및 음성 출력 방법 등에 관한 것이다.
예를 들면, 상기 특허 문헌에는, 통형 부재(통형 하우징)의 위쪽 개구부에 스피커 유닛을 동축(同軸)으로 장착하여 이루어지는 무지향성(無指向性) 스피커 시스템이 개시되어 있다.
전술한 특허 문헌에 기재된 스피커 시스템에서는, 통형 부재의 저면 측에는 바닥판이 장착되어 있다. 그러므로, 스피커 유닛으로부터 얻어지는 음파는, 통형 부재의 상부 측으로부터만 외부로 방사된다. 그러므로, 이 스피커 시스템에서는, 통형 부재의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느끼지 못하고, 이 통형 부재의 상부 측에 음상이 정위하므로 통형 부재의 길이 방향의 전체에 이르도록 한 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 없었다.
본 발명의 목적은, 통형 부재의 길이 방향의 전체에 이르도록 한 확산감을 가지는 음상을 얻는 것에 있다.
본 발명의 개념은,
통형 부재와,
상기 통형 부재와 동축(同軸)으로 배치되고, 음성 신호에 따라 구동되는 발음체를 구비하고, 상기 발음체로부터 얻어지는 음파를 상기 통형 부재의 일단 측 및 타단 측으로부터 방사하는 것을 특징으로 하는 스피커 장치에 있다.
본 발명의 스피커 장치는, 통형 부재와 발음체를 구비하고 있다. 발음체는, 통형 부재와 동축으로 배치되어 있다. 그리고, 발음체로부터 얻어지는 음파는 통형 부재의 일단 측 및 타단 측으로부터 방사된다. 예를 들면, 발음체는, 동전형 액츄에이터를 사용한 스피커 유닛 등이다.
이와 같이 발음체로부터 얻어지는 음파가 통형 부재의 일단 측 및 타단 측으로부터 방사되므로, 이 통형 부재의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 얻을 수 있게 된다. 이로써, 통형 부재의 길이 방향의 전체에 걸쳐 음상을 정위시킬 수 있어, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있다.
예를 들면, 통형 부재의 내부에 각각 축방향으로 성장하는 복수개의 관통공이 형성되어 있고, 복수개의 발음체가 각각 복수개의 관통공과 동축으로 배치된다. 이로써, 복수개의 발음체의 독립성을 확보할 수 있고, 이 복수개의 발음체를 각각 독립된 음성 신호, 예를 들면, 복수개 채널의 음성 신호, 또는 동일한 음성 신호에 대하여 레벨, 지연 시간, 주파수 특성 등을 독립적으로 조정하여 얻어진 복수개의 음성 신호 등에 따라서 구동함으로써, 음의 확산감을 높이는 음장(音長) 처리가 가능해진다.
여기서, 복수개의 관통공 중, 일부의 관통공을 통형 부재의 중앙부에 형성하고, 그 외의 관통공을 이 중앙부의 관통공의 주위에 배치하는 것이 고려된다. 이 경우, 예를 들면, 중앙부의 관통공에 대응한 발음체를 제1 음성 신호로 구동하고, 그 주위의 관통공에 대응한 발음체를 제2 음성 신호로 구동한 경우, 통형 부재의 주위의 어떤 위치에서도 음장 제어 효과가 변함없는 효과가 있다. 이에 대하여, 중앙부에 배치하는 관통공이 없는 경우, 예를 들면, 일부의 관통공에 대응한 발음체를 제1 음성 신호로 구동하고, 그 외의 관통공에 대응한 발음체를 제2 음성 신호로 구동한 경우, 통형 부재의 주위에서는 위치에 따라 음장 제어 효과가 변해 버린다.
예를 들면, 발음체는 통형 부재의 길이 방향의 중심부에 설치된다. 이로써, 통형 부재의 일단 측 및 타단 측으로부터 방사되는 음파의 레벨을 대략 동등하게 할 수 있어, 통형 부재의 길이 방향의 각 위치에서 보다 균일한 음압을 얻을 수 있게 된다.
또 예를 들면, 통형 부재는, 발음체로부터의 음파가 진행되는 방향을 향해 서서히 직경이 커지게 된다. 이로써, 전기적인 인덕턴스 성분이 증가하므로, 주파수 특성의 평탄화와 공명의 덤핑 효과(dumping effect)가 얻어지고, 또 음파가 방사되는 출구가 넓어지므로, 음상의 확산감이 증가하는 효과가 있다.
또, 예를 들면, 발음체로서 제1, 제2 발음체를 가지도록 되어, 제1 발음체로부터 얻어지는 제1 음파는 통형 부재의 일단 측으로부터 외부로 방사되고, 제2 발음체로부터 얻어지는, 제1 음파와 동상의 제2 음파는 통형 부재의 타단 측으로부터 외부로 방사된다. 이로써, 통형 부재의 일단 측 및 타단 측의 특성을 동일하게 할 수 있어, 그 특성 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 발음체로부터 얻어지는 음파를, 통형 부재의 일단 측 및 타단 측으로부터 외부로 방사하는 구성으로 하는 것이며, 통형 부재의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느낄 수 있고, 통형 부재의 길이 방향의 전체에 걸쳐 음상을 정위시킬 수 있고, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1~도 4는, 실시예로서의 스피커 장치(100A)의 구성을 나타내고 있다.
도 1은 스피커 장치(100A)의 사시도, 도 2는 스피커 장치(100A)의 종단면도, 도 3은 스피커 장치(100A)의 상면도, 도 4는 스피커 장치(100A)의 저면도이다.
이 스피커 장치(100A)는, 베이스 하우징(101)과 파이프(102)와 액츄에이터로서의 자왜(磁歪) 액츄에이터(103)와, 스피커 유닛(104)을 가지고 있다. 파이프(102)는, 음향 진동판으로서도 기능하는 통형 부재를 구성하고 있다. 자왜 액츄에이터(103)의 구동 로드(103a)는, 변위 출력을 전달하는 전달부를 구성하고 있다. 또, 스피커 유닛(104)은 동전형 액츄에이터를 사용한 발음체이다.
베이스 하우징(101)은, 예를 들면, 합성 수지로 형성되어 있다. 이 베이스 하우징(101)은, 전체적으로 원판형으로 형성되어 있지만, 그 중앙부에 원기둥형으로 관통한 개구부(105)가 형성되어 있다. 이 베이스 하우징(101)의 하면 외주측에 따라 소정 개수, 이 실시예에서는 3개의 다리부(106)가 등각(等角) 간격으로 직립되어 있다.
다리부(106)를 3개로 할 때, 이들 3개의 다리부(106)는 설치면에 반드시 접하기 때문에, 예를 들면, 4개의 다리부를 설치하는 경우에 비하여, 안정된 설치가 가능해진다. 또, 베이스 하우징(101)의 하면에 다리부(106)를 설치함으로써, 베이스 하우징(101)의 하면을 설치면으로부터 이격시킬 수 있고, 이 베이스 하우징(101)의 하면 측에 장착되는 스피커 유닛(104)으로부터의 음파가 외부로 방사되는 것을 가능하게 하고 있다.
파이프(102)는, 소정 재료, 예를 들면, 투명한 아크릴로 형성되어 있다. 이 파이프(102)는 베이스 하우징(101)에 고정되어 있다. 즉, 이 파이프(102)의 하단부가, 복수 개소, 이 실시예에서는 4개소에서, 금속제의 L자 앵글(107)을 사용하여, 베이스 하우징(101)의 상면에 고정되어 있다. 파이프(102) 사이즈는, 일례로 서, 예를 들면, 길이가 1000mm, 직경이 100mm, 두께가 2mm이다.
이 경우, L자 앵글(107)의 일단 및 타단에는, 나사 고정용의 환공(丸孔)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 이 L자 앵글(107)의 일단은 나사(109)를 사용하여 베이스 하우징(101)의 상면에 나사 고정된다. 베이스 하우징(101)에는, 나사(109)의 나사부와 나사결합되는 나사홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 이 경우, L자 앵글(107)의 일단과 베이스 하우징(101)의 상면과의 사이에는, 링형의 고무재 등으로 구성되는 덤핑재(108)가 개재된다.
또, L자 앵글(107)의 타단은, 나사(110) 및 너트(111)를 사용하여, 파이프(102)의 하단부에 나사 고정된다. 파이프(102)의 하단부에는, 나사(110)의 나사부를 통하기 위한 환공(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 이 L자 앵글(107)의 타단과 파이프(102)의 외면 사이, 및 너트(111)와 파이프(102)의 내면 사이에는, 각각, 링형의 고무재 등으로 구성되는 덤핑재(112, 113)가 개재된다.
이와 같이, 덤핑재(108, 112, 113)을 개재시킴으로써, 자왜 액츄에이터(103)에 의한 진동(탄성파)이 파이프(102) 및 L자 앵글(107)을 통해 베이스 하우징(101)에 전파(傳播)되는 것을 저지할 수 있어, 베이스 하우징(101) 측으로의 음상 정위가 방지된다.
복수개, 본 실시예에서는 4개의 자왜 액츄에이터(103)가 베이스 하우징(101)에 고정되어 있다. 4개의 자왜 액츄에이터(103)는, 파이프(102)의 하단부 측의 원형 단면을 따라 등간격으로 배치되어 있다. 이 경우, 베이스 하우징(101)에는 자왜 액츄에이터(103)를 수납하기 위한 수납공(114)이 형성되어 있다. 자왜 액츄에 이터(103)는 이 수납공(114)에 수납됨으로써, 베이스 하우징(101)에 고정된다.
수납공(114)의 저면과 자왜 액츄에이터(103) 사이에는, 고무재 등으로 구성되는 덤핑재(115)가 개재된다. 이와 같이 덤핑재(115)를 개재시킴으로써, 자왜 액츄에이터(103)에 의한 진동이 베이스 하우징(101)에 전파되는 것을 저지할 수 있어, 베이스 하우징(101) 측으로의 음상 정위가 방지된다.
자왜 액츄에이터(103)가 베이스 하우징(101)의 수납공(114)에 수납 고정된 상태에서는, 이 자왜 액츄에이터(103)의 구동 로드(103a)는 파이프(102)의 하단부 측의 단면에 맞닿은 상태로 된다. 이 경우, 구동 로드(103a)의 변위 방향은, 이 단면에 직교하는 방향, 따라서, 파이프(102)의 축 방향으로 된다. 이 축 방향은, 파이프(102)의 면 방향(면에 평행한 방향)이기도 하다. 이와 같은 배치 상태로 함으로써, 자왜 액츄에이터(103)는, 파이프(102)의 하단부 측의 단면으로부터, 이 단면에 직교한 방향의 진동 성분을 가지고, 파이프(102)를 가진(加振) 가능하게 된다.
도 5는, 자왜 액츄에이터(103)의 구성예를 나타내고 있다. 자왜 액츄에이터(103)는, 신장 방향으로 변위를 일으키는 봉형의 자왜 소자(151), 이 자왜 소자(151)에 제어 자계를 인가하기 위하여, 이 자왜 소자(151)의 주위에 배치된 자계 발생부로서의 솔레노이드 코일(152), 자왜 소자(151)의 일단에 연결되어 자왜 액츄에이터(103)의 변위 출력을 전달하는 가동 부재인 구동 로드(103a), 및 자왜 소자(151)으로 솔레노이드 코일(152)를 수납하는 수납부(154)에 의해 구성되어 있다.
수납부(154)는, 고정반(固定盤)(161), 영구 자석(162) 및 통형 케이스(163) 로 구성되어 있다. 고정반(161)에는, 자왜(磁歪) 소자(151)의 타단이 연결되어 있고, 이 고정반(161)에 의해 자왜 소자(151)가 지지되어 있다. 자왜 소자(151)에 정적(靜的) 바이어스 자계를 인가하는 영구 자석(162)과 자기(磁氣) 회로 구성 부재인 통형 케이스(163)는, 수납되는 자왜 소자(151)의 주위에 배치되어 있다. 통형 케이스(163)는, 영구 자석(162)의 구동 로드(103a) 측과 고정반(161) 측에 장착되어 있고, 강자성체를 사용하여 구성함으로써, 효율적으로 자왜 소자(151)에 정적 바이어스 자계를 인가할 수 있다. 또, 고정반(161)도 강자성체를 사용하여 구성함으로써, 보다 효율적으로 자왜 소자(151)에 정적 바이어스 자계를 인가할 수 있다.
구동 로드(103a)와 수납부(154) 사이에는 간극(155)이 형성되고, 구동 로드(103a)는 영구 자석(162)에 의해 흡인되도록 강자성체를 사용하여 형성된다. 이로써, 구동 로드(103a)와 수납부(154) 사이에서 자기적인 흡인력을 발생시키고, 이 자기적인 흡인력에 의해 구동 로드(103a)에 장착된 자왜 소자(151)에 예하중(豫荷重;pre-load)이 가해진다.
도 6은, 도 5에 나타낸 자왜 액츄에이터(103)에 있어서의 자속 선도를 나타내고 있다. 영구 자석(162)으로부터 생긴 자속선은, 통형 케이스(163)를 통과한 후, 간극(155), 구동 로드(103a), 고정반(161)을 통하여 영구 자석(162)으로 향하게 된다. 그러므로, 구동 로드(103a)와 수납부(154) 사이에서 자기적인 흡인력이 생기고, 이 자기적인 흡인력에 의해 자왜 소자(151)에 예하중을 인가시킬 수 있다. 또, 자속선의 일부는, 통형 케이스(163)를 통과한 후, 간극(155), 구동 로드(103a), 자왜 소자(151), 고정반(161)을 통하여 영구 자석(162)으로 향하게 된 다. 그러므로, 자왜 소자(151)에 정적 바이어스 자계를 인가할 수 있다.
이 자왜 액츄에이터(103)에서는, 구동 로드(103a)가 베어링에 의해 지지되어 있지 않으므로, 구동 로드(103a)와 베어링과의 마찰의 문제가 없기 때문에, 변위 출력의 손실을 대폭 저감할 수 있다.
또, 이 자왜 액츄에이터(103)에서는, 자기적(磁氣的) 흡인력에 의해 자왜 소자(151)에 예하중을 가하는 것이므로, 자왜 소자(151)의 변위의 주기가 짧아도 예하중을 안정적으로 계속 가할 수 있어, 솔레노이드 코일(152)에 공급되는 제어 전류에 따른 변위 출력을 정확하게 얻을 수 있다.
그러므로, 이 자왜 액츄에이터(103)에서는, 솔레노이드 코일(152)에 흐르는 제어 전류와 구동 로드(103a)의 변위와의 관계가 리니어 관계에 가까워지므로, 이 자왜 액츄에이터(103)의 특성에 의해 발생하는 불균일이 경감되고, 따라서, 피드백 보정의 부담을 경감할 수 있다.
또, 이 자왜 액츄에이터(103)에서는, 영구 자석(162)는, 2개의 통형 케이스(163) 사이에 개재되므로, 자왜 소자(151)에 인가되는 정적 바이어스 자계를, 고정반(161)의 위치에 영구 자석을 설치하는 경우에 비해 균일하게 할 수 있다. 또한, 구동 로드(103a)를 지지하는 베어링이나, 구동 로드(103a)와 수납부(154)를 접속하기 위한 연결 부재, 자왜 소자(151)에 예하중을 가하기 위한 스프링 등을 설치할 필요가 없어, 소형화가 용이한 동시에 염가로 구성할 수 있다.
전술한 파이프(102) 및 자왜 액츄에이터(103)는, 가청(可聽) 주파수 대역의 고역 측을 맡는 스피커를 구성하고, 트위터(tweeter)로서 기능한다. 이에 대하여, 스피커 유닛(104)은, 가청 주파수 대역의 저역측을 맡는 스피커를 구성하고, 우퍼(woofer)로서 기능한다.
스피커 유닛(104)은, 베이스 하우징(101)의 하면 측의 개구부(105)에 대응한 위치에, 아래쪽에 앞면을 향한 상태로, 예를 들면, 나사(도시하지 않음)를 사용하여 장착되어 있다.
이 경우, 스피커 유닛(104)은, 파이프(102)와 동축(同軸)으로 배치된 상태로 되어 있다. 이 스피커 유닛(104)의 앞면으로부터 출력되는 정상(正相)의 음파는, 베이스 하우징(101)의 하면 측으로부터 외부로 방사된다. 또, 이 스피커 유닛(104)의 배면으로부터 출력되는 역상(逆相)의 음파는, 개구부(105) 및 파이프(102)를 통하여, 파이프(102)의 상단부 측으로부터 외부로 방사된다. 이 경우, 파이프(102)는 공명관(共鳴管)으로서 기능한다.
그리고, 파이프(102)의 하단부 측의 단면과 베이스 하우징(101) 사이에는, 예를 들면, 고무재로 이루어지는 덤핑재(116)가 설치되어 있다. 이로써, 자왜 액츄에이터(103)에 의한 진동이 파이프(102)를 통해 베이스 하우징(101)에 전파하는 것을 저지하면서, 파이프(102)가 공명관으로서 양호하게 기능하도록 밀폐도를 높일 수 있다.
도 7은, 4개의 자왜 액츄에이터(103) 및 스피커 유닛(104)의 구동계의 구성을 나타내고 있다.
스테레오 음성 신호를 구성하는 좌측 음성 신호 AL 및 우측 음성 신호 AR는 가산기(121)에 공급되고, 이 가산기(121)에서는 이들 음성 신호 AL, AR가 합성되어 모노럴 음성 신호 SA가 생성된다. 이 모노럴 음성 신호 SA로부터 하이 패스 필터(122)로 고역 성분 SAH가 추출된다. 이 고역 성분 SAH는, 이퀄라이저(123)에 의해 자왜 액츄에이터(103)에 대응한 주파수 특성의 보정이 행해지고, 또한 앰프 (124-1~ 124-4)에 의해 증폭된 후에, 4개의 자왜 액츄에이터(103)에 구동 신호로서 공급된다. 이로써, 4개의 자왜 액츄에이터(103)는 동일한 고역 성분 SAH으로 구동되고, 각각의 구동 로드(103a)는 상기 고역 성분 SAH에 대응하여 변위한다.
또, 가산기(121)에 의해 생성되는 모노럴 음성 신호 SA로부터 로패스 필터(125)에 의해 저역 성분 SAL가 추출된다. 이 저역 성분 SAL는, 이퀄라이저(126)와 파이프(102)로 이루어지는 공명관에 대응한 주파수 특성의 보정이 행해지고, 수 밀리초의 지연 시간을 가지는 지연 회로(127)에 의해 지연되고, 또한 앰프(128)에서 증폭된 후에, 스피커 유닛(104)에 구동 신호로서 공급된다. 이로써, 스피커 유닛(104)은, 저역 성분 SAL로 구동된다.
스피커 유닛(104)로의 저역 성분 SAL의 공급 경로에 지연 회로(127)를 삽입함으로써, 파이프(102)로부터 고역의 음파가 방사되는 시점보다, 스피커 유닛(104)으로부터 저역의 음파가 방사되는 시점이 늦어지게 된다. 그러므로, 음상(音像)은 고역으로 끌려가는 인간의 청각상의 특징으로부터, 시청자는 고역의 음파가 방사되는 파이프(102)의 부분에 음상을 느끼기 쉬워진다.
도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)의 동작을 설명한다.
베이스 하우징(101)에 수용 고정된 4개의 자왜 액츄에이터(103)는, 모노럴 음성 신호 SA의 고역 성분 SAH로 구동되고, 이들 구동 로드(103a)는 상기 고역 성분 SAH에 대응하여 변위한다. 그리고, 이 구동 로드(103a)의 변위에 따라, 파이프(102)는, 그 하단부 측의 단면으로부터, 이 단면에 직교한 방향(면 방향)의 진동 성분을 가지고, 가진된다.
이 경우, 파이프(102)의 하단부 측의 단면은 종파(縱波)로 여진(勵振)되고, 이 파이프(102)를, 탄성파(진동)가 면 방향으로 전파(傳播)하여 간다. 그리고, 이 탄성파가 파이프(102)를 전파할 때 종파, 횡파(橫波), 종파 … 의 모드 변환을 반복하여, 종파와 횡파의 혼재파로 되고, 횡파에 의해 파이프(102)의 면 내측 방향(면에 수직인 방향)의 진동이 여진된다. 이로써, 파이프(102)로부터는 음파가 방사된다. 즉, 이 파이프(102)의 외면으로부터, 고역 성분 SAH에 대응한 고역의 음성 출력을 얻을 수 있다.
그리고, 이 경우, 파이프(102)의 하단부 측의 원형 단면을 따라 등간격으로 배치된 4개의 자왜 액츄에이터(103a)는 동일한 고역 성분 SAH로 구동되고 있으므로, 파이프(102)의 전체 둘레로부터 무지향성(無指向性)으로 고역의 음성 출력을 얻을 수 있다.
또, 베이스 하우징(101)의 하면 측에 장착된 스피커 유닛(104)은, 모노럴 음성 신호 SA의 저역 성분 SAL로 구동된다. 그리고, 이 스피커 유닛(104)의 앞면으로 부터 저역의 음성 출력(정상(正相))이 얻어지고, 이 음성 출력은 베이스 하우징(101)의 하면 측으로부터 외부로 방사되고, 또 이 스피커 유닛(104)의 배면으로부터 저역의 음성 출력(역상(逆相))이 얻어지고, 이 음성 출력은, 개구부(105) 및 파이프(102)를 통하여, 파이프(102)의 상단부 측으로부터 외부로 방사된다.
도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)에 의하면, 모노럴 음성 신호 SA의 고역 성분 SAH로 구동되는 자왜 액츄에이터(103)는, 파이프(102)를, 그 하단부 측의 단면으로부터, 이 단면에 직교한 방향(면 방향)의 진동 성분을 가지고, 가진하는 것이다. 그러므로, 가진점에 큰 횡파는 발생하지 않고, 이 가진점으로부터의 음파가 다른 위치로부터 방사되는 음파에 비해 매우 큰 음으로서 청취되지 않고, 파이프(102)의 길이 방향의 전체에 걸쳐 음상을 정위시킬 수 있고, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있다.
여기서, (1) 파이프에 하단부 측의 단면으로부터 축방향으로 가진한 경우와, (2) 파이프에 하단부 측의 측면으로부터 직경 방향으로 가진한 경우에, 가속도가 일정한 입력을 넣어, 출력도 가속도에서 본, 시뮬레이션에 대하여 설명한다. 이 시뮬레이션에서는, 길이가 1000mm, 직경이 100mm, 두께가 2mm의 아크릴제의 파이프를 상정하고 있다.
도 8은, 도 9에 화살표로 나타낸 바와 같이, 직경 방향으로 가진한 경우에서의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 곡선 a는 하단으로부터 2.8367cm의 「bottom」위치에서의 주파수 응답을, 곡선 b는 하단으로부터 50cm의 「center」위치 에서의 주파수 응답을, 곡선 c는 하단으로부터 95.337cm의 「top」위치에서의 주파수 응답을 나타내고 있다.
직경 방향으로 가진한 경우, 가진점에 큰 횡파가 발생하고, 가진점으로부터의 음파가 다른 위치로부터 방사되는 음파에 비해 매우 큰 음으로서 청취되므로, 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 위치에 있어서의 가속도(음압)의 차이는 비교적 커지고, 파이프의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느끼지 못하고, 따라서, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 없다.
도 10은, 도 11에 화살표로 나타낸 바와 같이, 축방향으로 가진한 경우에서의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 곡선 a는 하단으로부터 2.8367cm의 「bottom」위치에서의 주파수 응답을, 곡선 b는 하단으로부터 50cm의 「center」위치에서의 주파수 응답을, 곡선 c는 하단으로부터 95.337cm의 「top」위치에서의 주파수 응답을 나타내고 있다.
축 방향(단면에 직교하는 방향)으로 가진한 경우, 가진점에 큰 횡파가 발생하지 않고, 가진점으로부터의 음파가 다른 위치로부터 방사되는 음파에 비해 매우 큰 음으로서 청취 되지 않으므로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 위치에서의 가속도(음압)의 차이는 비교적 작아져, 파이프의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느낄 수 있고, 따라서, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있다.
또, 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)에 의하면, 파이프(102)를 그 하단부 측의 단면으로부터 자왜 액츄에이터(103)로 가진하고, 이 파이프(102)의 길이 방향의 각 위치로부터 음파를 방사시켜, 이 파이프(102)의 외면으로부터 고역 성분 SAH에 대응한 고역의 음성 출력을 얻는 것이다. 따라서, 파이프(102)가 존재하는 음상(音像) 정위(定位) 장소에 자왜 액츄에이터 등의 구동 디바이스가 존재하지 않으므로, 파이프(102)를 완전하게 투명으로 해도, 구동 디바이스가 보이지 않고, 예를 들면, 음에 맞춘 시각적인 정보를 구동 디바이스에 방해받지 않고 파이프(102)부분에 표시하는 것도 가능해진다.
또, 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)에 의하면, 베이스 하우징(101)의 하면 측에 장착된 스피커 유닛(104)의 앞면으로부터 얻어지는 저역의 음성 출력(정상)은 베이스 하우징(101)의 하면 측으로부터 외부로 방사되고, 또 이 스피커 유닛(104)의 배면으로부터 얻어지는 저역의 음성 출력(역상)은, 개구부(105) 및 파이프(102)를 통하여, 파이프(102)의 상단부 측으로부터 외부로 방사되는 것이다. 그러므로, 저역의 음성 출력에 관해서도, 파이프(102)의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느낄 수 있고, 파이프(102)의 길이 방향의 전체에 걸쳐 음상을 정위시킬 수 있고, 따라서, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있다.
여기서, (1) 파이프(102)의 상부 측으로부터만 음파를 방사한 경우와, (2) 파이프(102)의 상부측 및 하부 측의 양쪽으로부터 음파를 방사한 경우에, 마이크로폰을 사용하여, 파이프(102)의 상부 및 하부로부터 각각 1m의 거리에 있는 「top」위치 및 「botto m」위치에서의 SPL(sound pressure level)를 측정하여 보았다.
도 12는, 도 13에 화살표로 나타낸 바와 같이, 파이프(102)의 상부 측으로부터만 음파를 방사한 경우에서의 측정 결과를 나타내고 있다. 곡선 a는 「top」위 치에서의 SPL을, 곡선 b는 「bottom」위치에서의 SPL을 나타내고 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 파이프(102)의 상부 측으로부터만 음파를 방사한 경우에는, 「bottom」위치의 레벨은 「top」위치의 레벨에 비해 낮고, 저역의 음성 출력에 관하여, 파이프(102)의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느낄 수 없다.
도 14는, 도 15에 화살표로 나타낸 바와 같이, 파이프(102)의 상부측 및 하부 측의 양쪽으로부터 음파를 방사한 경우에서의 측정 결과를 나타내고 있다. 곡선 a는 「top」위치에서의 SPL을, 곡선 b는 「bottom」위치에서의 SPL을 나타내고 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 파이프(102)의 상부측 및 하부 측의 양쪽으로부터 음파를 방사한 경우에는, 「bottom」위치의 레벨과 「top」위치의 레벨은 대략 차이가 없고, 저역의 음성 출력에 관하여, 파이프(102)의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느낄 수 있다.
그리고, 전술한 바에서는, 자왜 액츄에이터(103) 및 스피커 유닛(104)의 구동계는 도 7에 나타낸 바와 같이 구성되며, 4개의 자왜 액츄에이터(103)가 동일한 고역 성분 SAH로 구동되는 것을 나타낸다. 그러나, 이들 4개의 자왜 액츄에이터(103)가 독립된 고역 성분 SAH로 구동되도록 할 수도 있다.
도 16은, 4개의 자왜 액츄에이터(103) 및 스피커 유닛(104)의 구동계의 다른 구성을 나타내고 있다. 이 도 16에 있어서, 도 7과 대응하는 부분에는 동일 부호 를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
하이 패스 필터(122)로 추출된 고역 성분 SAH는, 4개의 신호 처리부(129-1~ 129-4)에 공급된다. 이들 신호 처리부(129-1~129-4)에서는, 각각 독립적으로, 고역 성분 SAH에 대하여, 레벨, 지연 시간, 주파수 특성 등을 조정하는 처리(음장(音場) 제어 처리)가 행해지는 동시에, 자왜 액츄에이터(103)의 출력 특성에 관한 신호 보정 처리가 행해진다. 이들 신호 처리부(129-1~ 129-4)로부터 출력되는 고역 성분(SAH1~SAH4)은, 각각 앰프 (124-1~ 124-4)로 증폭된 후에, 4개의 자왜 액츄에이터(103)에 구동 신호로서 공급된다. 이로써, 4개의 자왜 액츄에이터(103)는 각각 독립된 고역 성분(SAH1~SAH4)으로 구동되고, 각각의 구동 로드(103a)는 상기 고역 성분(SAH1~SAH4)에 대응하여 변위한다.
또, 로패스 필터(125)로 추출된 저역 성분 SAL는 신호 처리부(130)에 공급된다. 이 신호 처리부(130)에서는, 저역 성분 SAL에 대하여, 레벨, 지연 시간, 주파수 특성 등을 조정하는 처리(음장 제어 처리)가 행해지는 동시에, 공명관 특성에 관한 신호 보정 처리가 행해진다. 이 신호 처리부(130)로부터 출력되는 저역 성분은, 앰프(128)에 의해 증폭된 후에, 스피커 유닛(104)에 구동 신호로서 공급된다. 이로써, 스피커 유닛(104)은, 저역 성분으로 구동된다.
이 도 16에 나타낸 구동계의 구성에서는, 4개의 자왜 액츄에이터(103)가 각 각 신호 처리부(129-1~ 129-4)에서 독립적으로 처리된 고역 성분(SAH1~SAH4)으로 구동되므로, 음의 확산감을 높일 수 있다.
그리고, 도 16에 있어서는, 4개의 자왜 액츄에이터(103)를 구동하는 고역 성분(SAH1~SAH4)을 모노럴 음성 신호 SA로부터 얻는 것을 나타냈으나, 스테레오 음성 신호를 구성하는 좌측 음성 신호 AL 및 우측 음성 신호 AR, 또는 멀티 채널의 음성 신호로부터 얻도록 해도 된다.
다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 17~도 19는, 실시예로서의 스피커 장치(100B)의 구성을 나타내고 있다. 도 17은 스피커 장치(100B)의 종단면도, 도 18은 도 17의 A－A선으로부터 저부를 본 스피커 장치(100B)의 횡단면도, 도 19는 스피커 장치(100B)의 상면도(단, 도 17의 A－A선으로부터 하방은 생략)이다.
이들 도 17~도 19에 있어서, 도 1~도 4와 대응하는 부분에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세 설명은 생략한다.
이 스피커 장치(100B)는, 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)에, 또한 파이프(102)의 지지구(131)를 부가한 것이다. 이 지지구(131)는, 베이스 하우징(101)의 상면에 고정되는 하부 십자 부재(132)와, 파이프(102)의 상부에 고정되는 상부 십자 부재(133)와, 일단이 하부 십자 부재(132)의 중심부에 접속되고, 타단이 상부 십자 부재(133)에 접속된 봉재(棒材)(134)로 구성되어 있다.
하부 십자 부재(132)의 4개의 단부에는 도시하지 않았지만 나사 고정용의 환 공(丸孔)이 형성되어 있다. 그리고, 이 4개의 단부는, 각각, 나사(135)로 베이스 하우징(101)의 상면에 나사 고정된다. 베이스 하우징(101)에는, 나사(135)의 나사부와 나사결합하는 나사홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
또, 상부 십자 부재(133)의 4개의 단부(133e)는, 대폭으로 형성되어 있는 동시에, 아래쪽으로 직각으로 절곡되어 있다. 이 4개의 단부(133e)에는 도시하지 않았지만 나사 고정용의 환공이 형성되어 있다. 이 상부 십자 부재(133)의 4개의 단부(133e)는, 나사(136) 및 너트(137)를 사용하여, 파이프(102)의 상단부에 나사 고정된다. 파이프(102)의 상단부에는, 나사(136)의 나사부를 통하기 위한 환공(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
이 상부 십자 부재(133)의 4개의 단부(133e)와 파이프(102)의 외면 사이, 및 너트(137)와 파이프(102)의 내면 사이에는, 각각, 링형의 고무재 등으로 구성되는 덤핑재(138, 139)가 개재된다. 이로써, 자왜 액츄에이터(103)에 의한 진동(탄성파)이 파이프(102) 및 지지구(131)를 통해 베이스 하우징(101)에 전파하는 것을 저지하고 있다.
도 17~도 19에 나타낸 스피커 장치(100B)의 그 이외의 것은, 전술한 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)와 마찬가지로 구성되어 있다. 이 도 17~도 19에 나타낸 스피커 장치(100B)는, 전술한 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)와 마찬가지로 동작한다.
이 스피커 장치(100B)에 의하면, 전술한 스피커 장치(100A)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고, 또한 지지구(131)에 의해 파이프(102)를 지지하도록 하고 있으 므로, 파이프(102)를 길게 한 경우의 안정성을 더하는 효과가 있다. 또, 이 지지구(131)는, 전술한 바와 같이 봉재(134) 등으로 구성되며, 파이프(102) 내의 점유 용적을 적게 하고 있으므로, 파이프(102)의 공명관으로서의 기능에의 영향은 거의 없다.
다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 20~도 23은, 실시예로서의 스피커 장치(100C)의 구성을 나타내고 있다. 도 20은 스피커 장치(100C)의 사시도, 도 21은 스피커 장치(100C)의 종단면도, 도 22는 스피커 장치(100C)의 상면도, 도 23은 스피커 장치(100C)의 저면도이다. 이들 도 20~도 23에 있어서, 도 1~도 4와 대응하는 부분에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세 설명은 생략한다.
이 스피커 장치(100C)는, 파이프(102)의 내부에 각각 축방향으로 성장하는 복수개, 이 실시예에서는 4개의 관통공(141a)~(141d)이 형성되어 있다. 이들 관통공(141a)~(141d)은, 예를 들면, 아크릴제의 파티션(142)으로 구획되어 있다. 이 파티션(142)은, 도 22, 도 23에 나타낸 바와 같이, 횡단면 십자 형상으로 되어 있다. 또, 이 파티션(142)은, 도 21에 나타낸 바와 같이, 파이프(102)의 내부만아니고 베이스 하우징(101)의 개구부(105)에까지 미치는 길이로 되고, 도 22, 도 23에 나타낸 바와 같이, 개구부(105)도 관통공(141a)~(141d)의 각각에 대응한 4개의 소개구부(143a)~(143d)로 분리되어 있다. 그리고, 파이프(102)의 직경과 개구부(105)의 직경은 상이하므로, 도 21에 나타낸 바와 같이, 파티션(142)의 외프레임은 각각의 직경에 대응하도록 단차를 가진 형상으로 형성되어 있다.
또, 스피커 장치(100C)는, 전술한 4개의 관통공(141a)~(141d)과 동축으로 배 치된 4개의 스피커 유닛(104a)~(104d)을 가지고 있다. 이들 스피커 유닛(104a)~(104d)은, 도 22, 도 23에 나타낸 바와 같이, 각각, 베이스 하우징(101)의 하면 측의 소개구부(143a)~(143d)에 대응한 위치에, 아래쪽에 앞면을 향한 상태로, 예를 들면, 나사(도시하지 않음)를 사용하여 장착되어 있다.
이 경우, 스피커 유닛(104a)~(104d)은, 관통공(141a)~(141d)과 동축으로 배치된 상태로 되어 있다. 이들 스피커 유닛(104a)~(104d)의 앞면으로부터 출력되는 정상의 음파는, 베이스 하우징(101)의 하면 측으로부터 외부로 방사된다. 또, 이들 스피커 유닛(104a)~(104d)의 배면으로부터 출력되는 역상의 음파는, 각각 소개구부(143a)~(143d) 및 관통공(141a)~(141d)을 통하여, 파이프(102)의 상단부 측으로부터 외부로 방사된다. 이 경우, 파이프(102)는 공명관으로서 기능한다.
도 24는, 4개의 자왜 액츄에이터(103), 및 4개의 스피커 유닛(104a)~(104d)의 구동계(200)의 구성예를 나타내고 있다.
이 구동계(200)는, DSP(Digital Signal Processor)블록(201)과, 앰프 블록(202, 203)으로 되어 있다. DSP 블록(201)은, 자왜 액츄에이터 측의 신호 보정 및 음장 제어부(201A)와, 스피커 유닛 측의 신호 보정 및 음장 제어부(201B)를 가지고 있다.
자왜 액츄에이터 측의 신호 보정 및 음장 제어부(201A)는, 4개의 자왜 액츄에이터(103)에 각각 대응하여, 4개의 신호 처리부(211) 및 4개의 하이 패스 필터(HPF)(212)를 구비하고, 또한 4개의 신호 처리부(211)에 각각 스테레오 음성 신호를 구성하는 좌측 음성 신호 AL 및 우측 음성 신호 AR를 감쇠하여 입력하기 위한 8개의 아테뉴에이터(attenuator)(210)를 구비하고 있다.
각 신호 처리부(211)는, 각각, 입력되는 음성 신호 AL, AR의 레벨, 지연 시간, 주파수 특성 등의 조정, 또한 이들 음성 신호 AL, AR의 혼합 등의 처리(음장 제어 처리)를 행하는 동시에, 자왜 액츄에이터(103)의 출력 특성에 관한 신호 보정 처리를 행한다. 각 하이 패스 필터(212)는, 각각, 대응하는 신호 처리부(211)로부터의 음성 신호로부터 고역 성분을 추출하고, 앰프 블록(202)에 공급한다.
이 경우, 각 자왜 액츄에이터(103)에는, DSP 블록(201)의 신호 보정 및 음장 제어부(201A)와 각각 독립적으로 음장 제어 처리 및 신호 보정 처리가 행해진 음성 신호의 고역 성분이 앰프 블록(202)로 증폭되어 공급된다. 4개의 자왜 액츄에이터(103)가, 이와 같이 음장 제어 처리가 행해진 고역 성분으로 구동됨으로써, 고역의 음성 출력에 의한 음의 확산감을 높일 수 있다.
한편, 스피커 유닛 측의 신호 보정 및 음장 제어부(201B)는, 스피커 유닛(104a)~(104d)에 대응하여, 4개의 신호 처리부(221) 및 4개의 로패스 필터(LPF)(222)를 구비하고, 또한 4개의 신호 처리부(221)에 각각 스테레오 음성 신호를 구성하는 좌측 음성 신호 AL 및 우측 음성 신호 AR를 감쇠(減衰)하여 입력하기 위한 8개의 아테뉴에이터(220)를 구비하고 있다.
각 신호 처리부(221)는, 각각, 입력되는 음성 신호 AL, AR의 레벨, 지연 시간, 주파수 특성 등의 조정, 또한 이들 음성 신호 AL, AR의 혼합 등의 처리(음장 제어 처리)를 행하는 동시에, 공명관 특성에 관한 신호 보정 처리를 행한다. 각 로패스 필터(222)는, 각각, 대응하는 신호 처리부(221)로부터의 음성 신호로부터 저역 성분을 추출하고, 앰프 블록(203)에 공급한다.
이 경우, 스피커 유닛(104a)~(104d)의 각각에는, DSP 블록(201)의 신호 보정 및 음장 제어부(201B)와 각각 독립적으로 음장 제어 처리 및 신호 보정 처리가 행해진 음성 신호의 저역 성분이 앰프 블록(203)으로 증폭되어 공급된다. 4개의 스피커 유닛(104a)로부터 (104d)가, 이와 같이 음장 제어 처리가 행해진 저역 성분으로 구동됨으로써, 저역의 음성 출력에 의한 음의 확산감을 높일 수 있다.
그리고, 도 24의 구동계(200)에 있어서, 신호 보정 및 음장 제어부(201A)의 신호 처리부(211)와 하이 패스 필터(212)의 순번은 역이라도 되고, 마찬가지로 신호 보정 및 음장 제어부(201B)의 신호 처리부(221)와 로패스 필터(222)의 순번은 역이라도 된다. 또, 도 24의 구동계(200)에 있어서는, 4개의 자왜 액츄에이터(103)를 구동하는 고역 성분 및 스피커 유닛(104a)로부터 (104d)를 구동하는 저역 성분을, 스테레오 음성 신호를 구성하는 좌측 음성 신호 AL 및 우측 음성 신호 AR로부터 얻는 것을 나타냈으나, 모노럴 음성 신호 또는 멀티 채널의 음성 신호로부터 얻도록 할 수도 있다.
도 20~도 23에 나타낸 스피커 장치(100C)의 그 이외의 것은, 전술한 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)와 마찬가지로 구성되어 있다. 이 도 20~도 23에 나타낸 스피커 장치(100C)는, 전술한 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)와 마찬가지로 동작한다.
단, 이 스피커 장치(100C)에서는, 베이스 하우징(101)의 하면 측에 4개의 스피커 유닛(104a)~(104d)이 장착되고, 이들 4개의 스피커 유닛(104a)~(104d)은 각각 저역 성분(SAL1~SAL4)으로 구동된다. 그러므로, 이들 4개의 스피커 유닛(104a)~(104d)의 각각의 앞면으로부터 저역의 음성 출력(정상)이 얻어지고, 이 음성 출력은 베이스 하우징(101)의 하면 측으로부터 외부로 방사되고, 또 이 스피커 유닛(104a)~(104d)의 각각의 배면으로부터 저역의 음성 출력(역상)이 얻어지고, 이 음성 출력은, 소개구부(143a)~(143d) 및 관통공(141a)~(141d)을 통하여, 파이프(102)의 상단부 측으로부터 외부로 방사된다.
이 스피커 장치(100C)에 의하면, 전술한 스피커 장치(100A)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 외에, 다음과 같은 효과도 얻을 수 있다. 즉, 4개의 스피커 유닛(104a)~(104d)을 구비하고, 이들 4개의 스피커 유닛(104a)~(104d)은 파이프(102)의 4개의 관통공(141a)~(141d)과 동축으로 배치되어 독립성이 확보되어 있으므로, 도 24에 나타낸 바와 같이, 4개의 스피커 유닛(104a)~(104d)을 각각 DSP (130-1~130-4)와 독립적으로 처리된 저역 성분(SAL1~SAL4)으로 구동함으로써, 음의 확산감을 높이는 음장 처리가 가능해진다.
다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 25~도 28은, 실시예로서의 스피커 장치(100D)의 구성을 나타내고 있다. 도 25는 스피커 장치(100D)의 사시도, 도 26은 스피커 장치(100D)의 종단면도, 도 27은 스피커 장치(100D)의 상면도, 도 28은 스피커 장치(100D)의 저면도이다. 이들 도 25~도 28에 있어서, 도 1~도 4와 대응하는 부분에는 동일 부호를 부여하고, 적당히 그 설명은 생략한다.
이 스피커 장치(100D)는, 파이프(102)의 내부에 각각 축방향으로 성장하는 복수개, 이 실시예에서는 5개의 관통공(145a)~(145e)이 형성되어 있다. 이 경우, 5개의 관통공(145a)~(145e) 중, 일부의 관통공인 관통공(145e)은 파이프(102)의 중앙부에 배치되고, 그 외의 관통공(145a)~(145c)은 관통공(145e)의 주위에 배치되어 있다.
이들 관통공(145a)~(145e)은, 예를 들면, 아크릴제의 파티션(146)으로 구획되어 있다. 이 파티션(146)은, 도 27, 도 28에 나타낸 바와 같이, 횡단면이, 중앙에 원형부가 있는 동시에, 이 원형부로부터 4방향으로 방사상으로 외측으로 신장된 방사부가 있는 형상으로 되어 있다.
이 파티션(142)은, 도 26에 나타낸 바와 같이, 파이프(102)의 내부만아니고 베이스 하우징(101)의 개구부(105)에까지 미치는 길이로 되고, 도 27, 도 28에 나타낸 바와 같이, 개구부(105)도 관통공(145a)~(145e)의 각각에 대응한 5개의 소개구부(147a)~(147e)로 분리되어 있다. 그리고, 파이프(102)의 직경과 개구부(105)의 직경은 상이하므로, 도 26에 나타낸 바와 같이, 파티션(146)의 외프레임은 각각의 직경에 대응하도록 단차를 가진 형상으로 형성되어 있다.
또, 스피커 장치(100D)는, 전술한 5개의 관통공(145a)~(145e)과 동축으로 배치된 5개의 스피커 유닛을(104a)~(104e)를 가지고 있다. 이들 스피커 유닛(104a)~(104e)은, 도 27, 도 28에 나타낸 바와 같이, 각각, 베이스 하우징(101)의 하면 측의 소개구부(147a)~(147e)에 대응한 위치에, 아래쪽에 앞면을 향한 상태로, 예를 들면, 나사(도시하지 않음)를 사용하여 장착되어 있다.
이 경우, 스피커 유닛(104a)~(104e)는, 관통공(145a)~(145e)과 동축으로 배 치된 상태로 되어 있다. 이들 스피커 유닛(104a)~(104e)의 앞면으로부터 출력되는 정상의 음파는, 베이스 하우징(101)의 하면 측으로부터 외부로 방사된다. 또, 이들 스피커 유닛(104a)~(104e)의 배면으로부터 출력되는 역상의 음파는, 각각 소개구부(147a)~(147e) 및 관통공(145a)~(145e)을 통하여, 파이프(102)의 상단부 측으로부터 외부로 방사된다. 이 경우, 파이프(102)는 공명관으로서 기능한다.
구동계는 도시하지 않았지만, 5개의 스피커 유닛(104a)~(104e)은, 도 20~도 23에 나타낸 스피커 장치(100C)의 스피커 유닛(104a)~(104d)과 마찬가지로, 각각, 독립적으로 처리된 저역 성분으로 구동된다(도 24 참조).
도 25~도 28에 나타낸 스피커 장치(100D)의 그 이외의 것은, 전술한 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)와 마찬가지로 구성되어 있다. 이 도 25~도 28에 나타낸 스피커 장치(100D)는, 전술한 도 1~도 4에 나타낸 스피커 장치(100A)와 마찬가지로 동작한다.
단, 이 스피커 장치(100D)에서는, 베이스 하우징(101)의 하면 측에 5개의 스피커 유닛(104a)~(104e)이 장착되고, 이들 5개의 스피커 유닛(104a)~(104e)은 각각 독립된 저역 성분으로 구동된다. 그러므로, 이들 5개의 스피커 유닛(104a)~(104e)의 각각의 앞면으로부터 저역의 음성 출력(정상)이 얻어지고, 이 음성 출력은 베이스 하우징(101)의 하면 측으로부터 외부로 방사되고, 또 이 스피커 유닛(104a)~(104e)의 각각의 배면으로부터 저역의 음성 출력(역상)이 얻어지고, 이 음성 출력은, 소개구부(147a)~(147e) 및 관통공(145a)~(145e)을 통하여, 파이프(102)의 상단부 측으로부터 외부로 방사된다.
이 스피커 장치(100D)에 의하면, 전술한 스피커 장치(100A)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 외에, 다음과 같은 효과도 얻을 수 있다. 즉, 5개의 스피커 유닛(104a)~(104e)을 구비하고, 이들 5개의 스피커 유닛(104a)~(104e)은 파이프(102)의 4개의 관통공(145a)~(145e)과 동축으로 배치되어 독립성이 확보되어 있으므로, 각각을 독립적으로 처리된 저역 성분으로 구동함으로써, 음의 확산감을 높이는 음장 처리가 가능해진다.
또, 이 스피커 장치(100D)에 의하면, 여기서, 5개의 관통공(145a)~(145e) 중, 관통공(145e)을 파이프(102)의 중앙부에 배치하고, 그 외의 관통공(145a)~(145d)을 이 중앙부의 관통공(145e)의 주위에 배치하도록 하고 있다. 이 경우, 예를 들면, 도 29 (A)에 나타낸 바와 같이, 중앙부의 관통공(145e)에 대응한 스피커 유닛(104e)을 음성 신호 Sa1으로 구동하고, 그 주위의 관통공(145a)~(145d)에 대응한 스피커 유닛(104a)~(104d)를 음성 신호 Sa2로 구동한 경우, 파이프(102)의 주위의 어떤 위치, 즉 시청자 U1~U4의 어떤 위치에서도 음장 제어 효과가 변함없는 효과가 있다.
이에 대하여, 전술한 스피커 장치(100C)와 같이 중앙부에 배치하는 관통공이 없는 경우, 예를 들면, 도 29B)에 나타낸 바와 같이, 관통공(141a, 141c)에 대응한 스피커 유닛(104a, 104c)를 음성 신호 Sa1로 구동하고, 그 외의 관통공(104b, 104d)에 대응한 스피커 유닛(104b, 104d)를 음성 신호 Sa2로 구동한 경우, 파이프(102)의 주위에서는 위치에 따라 즉 시청자 U1, U3의 위치와, 시청자 U2, U4의 위치와로 음장 제어 효과가 변해 버린다. 즉, 음장 제어 효과에 방향성이 나온다.
다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 30은, 실시예로서의 스피커 장치(100F)의 구성을 나타내고 있다. 도 30은 스피커 장치(100F)의 사시도를 나타내고 있다. 이 도 30에 있어서, 도 1과로 대응하는 부분에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세 설명은 생략한다.
이 스피커 장치(100F)에 있어서는, 도 1에 나타낸 스피커 장치(100A)에 있어서의 파이프(102) 대신에 파이프(102F)가 설치된 것이다. 이 파이프(102F)는, 스피커 유닛(104)으로부터의 음파가 진행되는 방향(도면에 있어서는 윗쪽)을 향해 서서히 직경이 크게 되어 있다.
이 스피커 장치(100F)의 그 이외의 것은, 도 1에 나타낸 스피커 장치(100A)와 마찬가지로 구성되어 있다. 이 스피커 장치(100F)는, 도 1에 나타낸 스피커 장치(100A)와 마찬가지로 동작한다.
이 스피커 장치(100F)에 의하면, 전술한 스피커 장치(100A)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 외에, 다음과 같은 효과도 얻을 수 있다. 즉, 파이프(102F)가 스피커 유닛(104)으로부터의 음파가 진행되는 방향 쪽으로 직경이 서서히 증가하도록 되어 있으므로, 전기적인 인덕턴스 성분이 증가하므로, 주파수 특성의 평탄화와 공명의 덤핑 효과를 얻을 수 있고, 또한 음파가 방사되는 출구가 넓어지므로, 음상의 확산감이 증가하는 효과가 있다.
그리고, 전술한 실시예에 있어서는, 파이프(102, 102F)의 일단 측인 하단 측에 스피커 유닛이 배치된 것을 나타냈으나, 본 발명의 실시예로서는, 도 31에 나타낸 바와 같이, 파이프(102G)의 중심부에, 스피커 유닛(104)을 배치한 구성의 스피 커 장치(100G)도 고려된다.
이 스피커 장치(100G)에서는, 스피커 유닛(104)의 앞면으로부터 출력되는 정상(正相)의 음파는 파이프(102G)의 아래쪽으로 진행되어, 그 하단부 측으로부터 외부로 방사된다. 또, 이 스피커 유닛(104)의 배면으로부터 출력되는 역상(逆相)의 음파는 파이프(102G)의 위쪽으로 진행되어, 그 상단부 측으로부터 외부로 방사된다. 이 경우, 파이프(102G)는 공명관으로서 기능한다. 이 스피커 장치(100G)에 의하면, 파이프(102G)의 하단부 측 및 상단부 측의 양쪽으로부터 음파가 방사되는 것이며, 파이프(102G)의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느낄 수 있고, 파이프(102G)의 길이 방향의 전체에 걸쳐 음상을 정위(定位)시킬 수 있고, 따라서, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있다. 이 경우, 스피커 유닛(104)은 파이프(102G)의 길이 방향의 중심부에 설치되어 있으므로, 이 파이프(102G)의 하단부 측 및 상단부 측으로부터 방사되는 음파의 레벨을 대략 동등하게 할 수 있고, 파이프(102G)의 길이 방향의 각 위치에서 보다 균일한 음압을 얻을 수 있게 된다.
또, 전술한 실시예에 있어서는, 파이프(102, 102F)의 하단부 측으로부터 정상의 음파를 외부로 방사하고, 그 상단부 측으로부터 역상의 음파를 외부로 방사하는 것을 나타냈으나, 본 발명의 실시예에서는, 도 32에 나타낸 바와 같이, 파이프(102)의 중심부에, 2개의 스피커 유닛(104a, 104b)을 배치한 구성의 스피커 장치(100H)도 고려된다. 스피커 유닛(104a, 104b)은, 파이프(102)의 중심부에 백투백(back to back) 관계의 상태로 배치되어 있다. 이들 스피커 유닛(104a, 104b)은, 공통의 음성 신호로 구동된다.
이 스피커 장치(100H)에서는, 스피커 유닛(104a)의 앞면으로부터 출력되는 정상의 음파는 파이프(102)의 아래쪽로 진행되어, 그 하단부 측으로부터 외부로 방사된다. 또, 스피커 유닛(104b)의 앞면으로부터 출력되는 정상의 음파는 파이프(102G의 위쪽으로 진행되어, 그 상단부 측으로부터 외부로 방사된다. 이 경우, 파이프(102)는 공명관으로서 기능한다. 스피커 장치(100H)에 의하면, 파이프(102)의 하단부 측 및 상단부 측의 양쪽으로부터 음파가 방사되는 것이며, 파이프(102)의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느낄 수 있고, 파이프(102)의 길이 방향의 전체에 걸쳐 음상을 정위시킬 수 있고, 따라서, 확산감을 가지는 음상을 얻을 수 있다.
이 경우, 스피커 유닛(104a, 104b)은 파이프(102)의 길이 방향의 중심부에 설치되어 있으므로, 이 파이프(102)의 하단부 측 및 상단부 측으로부터 방사되는 음파의 레벨을 대략 동등하게 할 수 있고, 파이프(102)의 길이 방향의 각 위치에서 보다 균일한 음압을 얻을 수 있게 된다. 또, 파이프(102)의 하단부 측 및 상단부 측으로부터 방사되는 음파는 동상(同相)으로 되므로, 파이프(102)의 하단부 측 및 상단부 측의 특성을 동일하게 할 수 있어, 그 특성 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다.
그리고, 전술한 실시예에 있어서는, 발음체(트랜스듀서(transducer))로서 동전형 액츄에이터를 사용한 스피커 유닛을 사용하였으나, 그 외의 자왜 액츄에이터, 압전형(壓電型) 액츄에이터를 사용한 발음체라도 된다.
본 발명은, 넓은 범위에 걸쳐 확산되는 음상을 얻을 수 있는 것이며, 오디오 비쥬얼 장치에서의 스피커 장치 등에 적용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 통형 부재와,
    상기 통형 부재와 동축(同軸)으로 배치되고, 음성 신호에 따라 구동되는 발음체(發音體)
    를 구비하고,
    상기 발음체로부터 얻어지는 음파(音波)를 상기 통형 부재의 일단 측 및 타단 측으로부터 방사(放射)하는 것을 특징으로 하는 스피커 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통형 부재의 내부에 각각 축방향으로 연장되는 복수개의 관통공이 형성되어 있고,
    복수개의 상기 발음체는 각각 상기 복수개의 관통공과 동축으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 관통공 중 일부의 관통공은 상기 통형 부재의 중앙부에 배치되고, 그 외의 관통공은 상기 중앙부에 배치된 관통공의 주위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발음체는 상기 통형 부재의 길이 방향의 중심부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통형 부재는 상기 발음체로부터의 음파가 진행되는 방향 쪽으로 직경이 서서히 증가하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발음체로서 제1 발음체 및 제2 발음체를 가지고 있으며,
    상기 제1 발음체로부터 얻어지는 제1 음파를 상기 통형 부재의 일단 측으로부터 외부로 방사하고, 상기 제2 발음체로부터 얻어지는, 상기 제1 음파와 동상(同相)의 제2 음파를 상기 통형 부재의 타단 측으로부터 외부로 방사하는 것을 특징으로 하는 스피커 장치.
  7. 발음체로부터 얻어지는 음파를 통형 부재를 사용하여 외부로 방사하는 음성 출력 방법으로서,
    상기 발음체를 상기 통형 부재에 대하여 동축으로 배치하고,
    상기 발음체로부터 얻어지는 음파를 상기 통형 부재의 일단 측 및 타단 측으로부터 외부로 방사하는 것을 특징으로 하는 음성 출력 방법.
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