WO2012053446A1 - ヘッドフォン装置 - Google Patents

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    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control

Definitions

  • the present invention relates to a headphone device, and more particularly to a headphone device provided with a speaker array composed of a plurality of speaker units.
  • surround reproduction such as 5.1ch and 7.1ch is generally proposed and commercialized.
  • the advantage of this method is that not only the front, but also the speakers called rear surround can be used to realistically reproduce the back and the environmental sound.
  • Non-Patent Document 1 There is also a sound field reproduction method using wavefront synthesis as a measure for the problem related to the listening position (Non-Patent Document 1).
  • This method is a method in which the sound field in the closed surface can be completely controlled if the speaker array is configured and the sound pressure in the form of a closed surface without a sound source and the particle velocity in the normal direction can be completely controlled.
  • the sound field reproduction method using the wavefront synthesis the sound field in the closed surface is completely reproduced, and the freedom of the listening position is also increased.
  • Patent Document 1 describes a three-dimensional sound field reproduction apparatus in which a plurality of speakers of a speaker array is configured to cover the entire head of a listener and can reproduce high reality.
  • this three-dimensional sound field reproducing apparatus since it is necessary to configure an array using a large number of speakers, there is a problem that the scale becomes large. Further, in the case of using a speaker array, there is a problem that the frequency band to be reproduced is limited by the speaker interval due to the problem of space aliasing.
  • An object of the present invention is to provide a headphone device which is less likely to be affected by individual differences in virtual sound field reproduction and which can naturally hear external sounds.
  • the concept of this invention is A speaker array comprising a plurality of speaker units arranged to surround the pinna,
  • the speaker array is in a headphone device that reproduces the sound field in the closed surface near the pinna by the wavefront synthesis method.
  • a speaker array comprises a plurality of speaker units arranged to surround the pinna. Then, the sound field in the closed curved surface in the vicinity of the pinna is reproduced by the wavefront synthesis method by this speaker array. In this case, sound pressure signals for respectively emitting sound for reproducing the sound field in the closed curved surface near the pinna are supplied as driving signals to the plurality of speaker units of the speaker array.
  • the sound field in the closed surface in the vicinity of the pinna is reproduced by the wavefront synthesis method by the speaker array, and the reflection and diffraction effects occur in the individual's ear, The influence of individual differences is less likely to occur.
  • the speaker array is composed of a plurality of speaker units disposed so as to surround the pinnae, and it is possible to naturally listen to the external sound, not the shape blocking the listener's ear. It becomes possible.
  • the plurality of speaker units of the speaker array may be disposed so as to be inclined inward toward the closed surface.
  • the propagation velocity of particles in each direction such as upper and lower and right and left can be well reproduced in the closed surface.
  • it further has a toroidal-shaped ear pad having an opening into which the pinna can be inserted, and the plurality of speaker units of the speaker array are disposed along the circular end opposite to the listener contact side of the ear pad Be done.
  • the interval ⁇ d [m] between the plurality of speaker units of the speaker array is ⁇ d ⁇ c / ( The equation 2 ⁇ fmax is satisfied. This enables the reproduction of the frequency band up to the maximum reproduction frequency fmax [Hz] without being affected by the spatial aliasing.
  • the speaker array it is difficult for the influence of the individual difference to occur in the virtual sound field reproduction, and it is possible to naturally listen to the external sound. That is, in the speaker array, the sound field in the closed surface in the vicinity of the pinna is reproduced by the wavefront synthesis method, and the reflection and diffraction effects occur in the individual's ear. It becomes difficult.
  • the speaker array is composed of a plurality of speaker units arranged to surround the pinna, and it is possible to naturally listen to the external sound instead of the shape blocking the listener's ear.
  • FIGS. 1A to 1C show a configuration example of a headphone device 100 as an embodiment.
  • 1 (a) is a top view
  • FIG. 1 (b) is a front view
  • FIG. 1 (c) is a side view.
  • the headphone device 100 has a configuration in which a left headphone main body 120L and a right headphone main body 120R are connected to the left and right end portions of the headband 110.
  • the left headphone main body 120L has a speaker array 130.
  • the speaker array 130 is composed of a plurality of speaker units 131 arranged to surround the listener's pinna (left side).
  • the speaker array 130 included in the left headphone main body 120L reproduces the sound field in the closed curved surface 140L near the pinna (left side) shown in FIG.
  • a plurality of speaker units 131 of the speaker array 130 of the left headphone main body 120L have sound pressure signals for emitting sound at respective positions as drive signals so that the sound field in the closed curved surface 140L can be reproduced. Supplied.
  • the right headphone main body 120R also has a speaker array 130.
  • the speaker array 130 is composed of a plurality of speaker units 131 disposed so as to surround the auricle (right side) of the listener.
  • the speaker array 130 included in the right headphone main body 120R reproduces the sound field in the closed curved surface 140R near the pinna (right side) shown in FIG. 1B by the wavefront synthesis method.
  • a plurality of speaker units 131 of the speaker array 130 of the right headphone main body 120R have sound pressure signals for emitting sound at respective positions as drive signals so that the sound field in the closed surface 140R can be reproduced. Supplied.
  • the wave-field synthesis method As for the wave-field synthesis method, detailed explanation is omitted, but, for example, as shown in “Yamasaki Yoshio," Study on 3D virtual reality based on Kirchhoff integral equation ", the Kirchhoff integral formula is used.
  • the sound field in the closed surface S is obtained by discretizing the closed surface S at N points and reproducing the sound pressure P (rj) and the particle velocity un (rj) at N points on the closed surface S.
  • the sound pressure signal supplied to each speaker unit 131 of the speaker array 130 of the headphone bodies 120L and 120R is generated based on such a wavefront synthesis method.
  • FIG. 2A shows an example of a closed curved surface 140L in which a sound field is reproduced by the speaker array 130 of the left headphone main body 120L.
  • the closed surface 140L is a narrow area having a diameter of 8 to 10 cm centering on the ear canal as viewed from the side of a human (listener).
  • FIG. 2B shows the positional relationship between the left headphone main body 120L and the closed curved surface 140L when the headphone 100 is worn.
  • the closed surface 140R in which the sound field is reproduced by the speaker array 130 of the right headphone main body 120R is similarly a narrow area having a diameter of 8 to 10 cm centering on the ear canal.
  • the plurality of speaker units 131 of the speaker array 130 included in the headphone bodies 120L and 120R are, as shown in FIG. 3, inclined inward toward the closed curved surfaces 140L and 140R where the sound field is to be reproduced. That is, the central axis S of each speaker unit 131 is inclined with respect to the central axis Z of the speaker array 130.
  • the propagation velocity of particles in each direction such as upper, lower, right, and left in the closed curved surfaces 140L and 140R can be well reproduced. Is possible.
  • the headphone bodies 120L and 120R have a toroidal-shaped ear pad 150 having an opening into which the pinna can be inserted.
  • the plurality of speaker units 131 of the speaker array 130 described above are disposed along the circular end 150 a of the ear pad 150 on the side opposite to the listener contact side.
  • the plurality of speaker units 131 of the speaker array 130 included in the headphone main bodies 120L and 120R are disposed with an interval of ⁇ d [m] as shown in FIG.
  • This interval ⁇ d [m] is set so as to satisfy the following equation (1) when the reproduction maximum frequency is fmax [Hz].
  • c is the speed of sound (about 340 m / s). This enables the reproduction of the frequency band up to the maximum reproduction frequency fmax [Hz] without being affected by the spatial aliasing.
  • spatial aliasing is a problem in wavefront synthesis systems. From the concept of spatial sampling, aliasing occurs at a frequency that is the speed of sound divided by twice the interval, and the reproducible boundary frequency is determined. For example, if arranged at 5 cm intervals, about 3.4 kHz would be the frequency of spatial aliasing. This is a very low frequency compared to the human audible band of 20 kHz.
  • the upper limit of the frequency is increased, which means that the sound pressure emitted from the speaker unit 131 is also reduced, and there is a trade-off relationship between space aliasing and sound pressure, which is difficult in a large room .
  • the speaker array 130 is in the vicinity of the pinna, even a small speaker unit 131 can present sufficient sound pressure to the listener.
  • ⁇ d 0.008 m. Therefore, according to equation (2), the spatial aliasing frequency f alias becomes 20 kHz or more, and sufficient sound field reproduction is possible.
  • FIG. 6 shows an example of the circuit configuration of the headphone main body 120 (120L, 120R).
  • the sound pressure signal corresponding to each speaker unit 131 of the speaker array 130 is supplied to the headphone main body 120 from the sound pressure signal output unit 160.
  • the sound pressure signal is generated on the basis of the wavefront synthesis method as described above.
  • this sound pressure signal can be obtained by collecting sound with a microphone disposed at each speaker unit position.
  • this sound pressure signal can be obtained by performing conversion processing on multi-channel signals such as 5.1 ch and 7.1 ch.
  • the headphone main body 120 includes a digital filter unit 121, a D / A converter 122, and an amplifier circuit 123 together with the speaker array 130.
  • the sound pressure signal corresponding to each speaker unit 131 from the sound pressure signal output unit 160 is subjected to filter processing by the digital filter unit 121, and then is transmitted to the speaker array 130 via the D / A converter 122 and the amplifier circuit 123. Supplied.
  • the filter processing in the digital filter unit 121 is filter processing for area control.
  • the sound radiated from each of the speaker units 131 of the speaker array 130 is made to be a sound at a position slightly inside of the position of the speaker unit 131, and the influence of space aliasing is reduced.
  • the filter processing in the digital filter unit 121 is filter processing for correcting the characteristics of each speaker unit 131.
  • the sound field in the closed curved surfaces 140L and 140R in the vicinity of the pinna is reproduced by the wavefront synthesis method with the speaker array 130 of the headphone bodies 120L and 120R. Therefore, the reflection and diffraction effects occur in the individual's ear, making it difficult for the influence of individual differences to occur in virtual sound field reproduction. That is, compared to speaker reproduction, individual differences can be eliminated with a simple system configuration of headphone type.
  • the speaker array 130 included in the headphone bodies 120L and 120R is composed of a plurality of speaker units 131 arranged so as to surround the pinna. Therefore, it is possible to naturally hear the external sound, not the shape that blocks the listener's ear. As a result, an effect combining the virtual sound field and the sound field in the real world, which can not be achieved by the conventional headphone device, is also possible, and natural conversation between two parties is also possible while wearing the headphone device.
  • the speaker array 130 included in the headphone main bodies 120L and 120R has a plurality of speaker units 131 arranged in a circle.
  • the arrangement shape may not necessarily be circular, and may be oval, square, or any other arrangement shape. The point is that it should be arranged so as to surround the pinna.
  • the speaker arrays 130 included in the headphone bodies 120L and 120R are illustrated as having a plurality of speaker units 131 arranged in a single circle, but may be arranged in two or three. Conceivable.

Abstract

【課題】バーチャル音場再現において個人差による影響が発生しにくく、また、外界の音を自然に受聴可能とする。 【解決手段】左側ヘッドフォン本体、右側ヘッドフォン本体は、耳介を取り囲むように配置される複数のスピーカユニットからなるスピーカアレイを有している。ヘッドフォン本体のスピーカアレイは、波面合成法により、耳介近傍の閉曲面内の音場を再現する。スピーカアレイで、波面合成法により、耳介近傍の閉曲面内の音場が再現されるものであり、反射や回折効果は個人個人の耳で発生するため、個人差による影響が発生しにくくなる。また、スピーカアレイは、耳介を取り囲むように配置される複数のスピーカユニットからなるものであり、受聴者の耳をふさぐ形状ではなく、外界の音を自然に受聴することが可能となる。

Description

ヘッドフォン装置
　この発明は、ヘッドフォン装置に関し、特に、複数のスピーカユニットからなるスピーカアレイを備えるヘッドフォン装置に関する。
　従来、音場再現手法として、様々な研究が行われてきた。スピーカ再生については、５．１ｃｈ、７．１ｃｈといったサラウンド再生が一般的に提唱され、製品化もされている。この手法の利点は、前面のみではなく、リア・サラウンドと呼ばれるスピーカを使用し、背面や環境音をリアルに再現できることにある。
　しかし、このサラウンド再生にあっては、設置中央のサービスエリアが最も良い音場再現ポイントであり、再生理想位置が限られるという、受聴位置に関する問題がある。また、このサラウンド再生にあっては、実際の家庭では背後にスピーカを配置することが困難であるという、スピーカ設置に関する問題がある。
　スピーカ設置に関する問題への対策として、トランスオーラル手法を用いたフロントサラウンドがある。このフロントサラウンドにあっては、前面スピーカのみを用い、頭部伝達関数を用いて、バーチャルサラウンドを楽しむことが可能である。この手法の利点は、スピーカ設置が容易であり、システムが簡易であるという点がある。一方で、頭部伝達関数を用いているため、個人による効果のばらつきがあるという問題がある。また、この手法にあっても、再生理想位置が限られるという、受聴位置に関する問題がある。
　受聴位置に関する問題への対策として、波面合成を用いた音場再現手法もある（非特許文献１）。この手法は、スピーカアレイを構成し、音源を含まない閉曲面状の音圧と、法線方向の粒子速度を完全に制御できれば、閉曲面内の音場を完全に制御できるという手法である。この波面合成を用いた音場再現手法を用いれば、この閉曲面内の音場は完全に再現され、受聴位置の自由度も増す。
　例えば、特許文献１には、スピーカアレイの複数のスピーカが受聴者の頭全体を覆う構成とされ、高臨場感を再現できる３次元音場再生装置が記載されている。しかし、この３次元音場再生装置にあっては、多数のスピーカを使用し、アレイを構成する必要があるため、大規模になるという問題がある。また、スピーカアレイを用いる場合、空間エイリアシングの問題により、再現される周波数帯域が、スピーカ間隔により制限されるという問題がある。
　スピーカ再生の一方で、ヘッドフォン再生の分野では、頭部伝達関数を用いたバーチャルサラウンドがある。このバーチャルサラウンドを用いると、手軽なヘッドフォン装置で、理想的な音場を楽しむことができ、受聴位置の問題も起きない。
特開２００８－１１８５５９号公報
早稲田大学理工学総合研究センター、音響情報処理研究室、山崎芳男、"Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ積分方程式に基づく３次元バーチャルリアリティに関する研究"、［online］、平成９年４月、［平成２２年１０月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http:www.acoust.rise.waseda.ac.jp/publications/happyou/1997-h9.html＞
　しかし、上述したように、ヘッドフォン再生の分野における頭部伝達関数を用いたバーチャルサラウンドにあっては、外耳道入り口付近の音圧を“点”で再現するため、個人の耳介の影響を考慮することができず、個人によっては理想的な効果が得られないという問題がある。また、一般的に、ヘッドフォンは耳をふさぐ形状であるため、バーチャルサラウンドにて、頭外感を得ることができても、外部の音を聞き取ることができないという問題もある。
　この発明の目的は、バーチャル音場再現において個人差による影響が発生しにくく、また、外界の音を自然に受聴可能なヘッドフォン装置を提供することにある。
　この発明の概念は、
　耳介を取り囲むように配置される複数のスピーカユニットからなるスピーカアレイを有し、
　上記スピーカアレイは、波面合成法により、上記耳介近傍の閉曲面内の音場を再現する
　ヘッドフォン装置にある。
　この発明においては、スピーカアレイを有している。このスピーカアレイは、耳介を取り囲むように配置される複数のスピーカユニットからなっている。そして、このスピーカアレイにより、波面合成法により、耳介近傍の閉曲面内の音場が再現される。この場合、スピーカアレイの複数のスピーカユニットには、耳介近傍の閉曲面内の音場を再現するための音をそれぞれ放射させるための音圧信号が駆動信号として供給される。
　このように、この発明においては、スピーカアレイで、波面合成法により、耳介近傍の閉曲面内の音場が再現されるものであり、反射や回折効果は個人個人の耳で発生するため、個人差による影響が発生しにくくなる。また、この発明においては、スピーカアレイは、耳介を取り囲むように配置される複数のスピーカユニットからなるものであり、受聴者の耳をふさぐ形状ではなく、外界の音を自然に受聴することが可能となる。
　この発明において、例えば、スピーカアレイの複数のスピーカユニットは、閉曲面に向けて内側に傾斜して配設されてもよい。これにより、閉曲面内において、上下、左右等の各方向の粒子の伝搬速度を良好に再現できる。例えば、耳介を挿入可能な開口部を有するドーナツ形状のイヤーパッドをさらに有し、スピーカアレイの複数のスピーカユニットは、イヤーパッドの受聴者当接側とは反対側の円形端部に沿って配設される。
　また、この発明において、例えば、再生最大周波数をｆmax［Ｈｚ］とし、音速をｃ［ｍ／ｓ］とするとき、スピーカアレイの複数のスピーカユニットの間隔Δｄ［ｍ］は、Δｄ＜ｃ／（２・ｆmax）の式を満たすようにされる。これにより、空間エイリアシングの影響を受けることなく、再生最大周波数ｆmax［Ｈｚ］までの周波数帯域の再生が可能となる。
　この発明によれば、バーチャル音場再現において個人差による影響が発生しにくく、また、外界の音を自然に受聴可能となる。すなわち、スピーカアレイで、波面合成法により、耳介近傍の閉曲面内の音場が再現されるものであり、反射や回折効果は個人個人の耳で発生するため、個人差による影響が発生しにくくなる。また、スピーカアレイは、耳介を取り囲むように配置される複数のスピーカユニットからなるものであり、受聴者の耳をふさぐ形状ではなく、外界の音を自然に受聴することが可能となる。
この発明の実施の形態としてのヘッドフォン装置の構成例を示す図である。 ヘッドフォン本体が有するスピーカアレイにより音場が再現される閉曲面の一例を示す図である。 ヘッドフォン本体が有するスピーカアレイの複数のスピーカユニットが音場を再現する閉曲面に向けて内側に傾斜して配設されることを説明するための図である。 スピーカアレイの複数のスピーカユニットがイヤーパッドの、受聴者当接側とは反対側の円形端部に沿って配設されることを説明するための図である。 ヘッドフォン本体が有するスピーカアレイの複数のスピーカユニットの配設間隔を説明するための図である。 ヘッドフォン本体が有するスピーカアレイの各スピーカユニットに音圧信号を供給する回路構成例を示しブロック図である。
　以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明を以下の順序で行う。
　１．実施の形態
　２．変形例
　＜１．実施の形態＞
　［ヘッドフォン装置の構成例］
　図１（ａ）～（ｃ）は、実施の形態としてのヘッドフォン装置１００の構成例を示している。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図である。このヘッドフォン装置１００は、ヘッドバンド１１０の左右の先端部に、左側ヘッドフォン本体１２０Ｌおよび右側ヘッドフォン本体１２０Ｒが連結された構成となっている。
　左側ヘッドフォン本体１２０Ｌは、スピーカアレイ１３０を有している。このスピーカアレイ１３０は、受聴者の耳介（左側）を取り囲むように配置された複数のスピーカユニット１３１からなっている。この左側ヘッドフォン本体１２０Ｌが有するスピーカアレイ１３０は、波面合成法により、図１（ｂ）に示す耳介（左側）近傍の閉曲面１４０Ｌ内の音場を再現する。左側ヘッドフォン本体１２０Ｌが有するスピーカアレイ１３０の複数のスピーカユニット１３１には、この閉曲面１４０Ｌ内の音場を再現し得るように、それぞれの位置における音を放射させるための音圧信号が駆動信号として供給される。
　右側ヘッドフォン本体１２０Ｒも、スピーカアレイ１３０を有している。このスピーカアレイ１３０は、受聴者の耳介（右側）を取り囲むように配置された複数のスピーカユニット１３１からなっている。この右側ヘッドフォン本体１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０は、波面合成法により、図１（ｂ）に示す耳介（右側）近傍の閉曲面１４０Ｒ内の音場を再現する。右側ヘッドフォン本体１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０の複数のスピーカユニット１３１には、この閉曲面１４０Ｒ内の音場を再現し得るように、それぞれの位置における音を放射させるための音圧信号が駆動信号として供給される。
　なお、波面合成法に関しては、詳細説明は省略するが、例えば、「山崎芳男、“Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ積分方程式に基づく３次元バーチャルリアリティに関する研究”」に示されように、キルヒホッフ（Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ）の積分公式を用いる方法等がある。この方法では、閉曲面ＳをＮ個の点で離散化し、閉曲面Ｓ上のＮ点の音圧Ｐ（ｒｊ）および粒子速度ｕｎ（ｒｊ）を再現することによって、閉曲面Ｓ内の音場を再現する。この実施の形態において、ヘッドフォン本体１２０Ｌ，１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０の各スピーカユニット１３１に供給される音圧信号は、このような波面合成法に基づいて、生成されたものである。
　図２（ａ）は、左側ヘッドフォン本体１２０Ｌが有するスピーカアレイ１３０により音場が再現される閉曲面１４０Ｌの一例を示している。この閉曲面１４０Ｌは、人間（受聴者）の側頭部から見て、外耳道を中心に直径８～１０ｃｍの狭い領域とされる。図２（ｂ）は、ヘッドフォン１００を装着した場合における左側ヘッドフォン本体１２０Ｌと閉曲面１４０Ｌとの位置関係を表している。なお、詳細説明は省略するが、右側ヘッドフォン本体１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０により音場が再現される閉曲面１４０Ｒに関しても同様に、外耳道を中心に直径８～１０ｃｍの狭い領域とされる。
　ヘッドフォン本体１２０Ｌ，１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０の複数のスピーカユニット１３１は、図３示すように、音場を再現すべき閉曲面１４０Ｌ，１４０Ｒに向けて、内側に傾斜して配設される。すなわち、各スピーカユニット１３１の中心軸Ｓは、スピーカアレイ１３０の中心軸Ｚに対して傾斜したものとされる。このように、スピーカアレイ１３０の複数のスピーカユニット１３１が傾斜して配設されることで、閉曲面１４０Ｌ，１４０Ｒ内において、上下、左右などの各方向の粒子の伝搬速度を良好に再現することが可能となる。
　上述の図１においては、図示を省略しているが、ヘッドフォン本体１２０Ｌ，１２０Ｒは、耳介を挿入可能な開口部を有するドーナツ形状のイヤーパッド１５０を有している。上述したスピーカアレイ１３０の複数のスピーカユニット１３１は、図４に示すように、イヤーパッド１５０の、受聴者当接側とは反対側の円形端部１５０ａに沿って配設されている。
　ヘッドフォン本体１２０Ｌ，１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０の複数のスピーカユニット１３１は、図５に示すように、Δｄ［ｍ］の間隔を持って配設される。この間隔Δｄ［ｍ］は、再生最大周波数をｆmax［Ｈｚ］とするとき以下の（１）式を満たすようにされる。ただし、ｃは音速（約３４０ｍ／ｓ）である。これにより、空間エイリアシングの影響を受けることなく、再生最大周波数ｆmax［Ｈｚ］までの周波数帯域の再生が可能となる。
　　　Δｄ＜ｃ／（２・ｆmax）　　　・・・（１）
　波面合成システムでは一般的に、空間エイリアシングが問題になる。空間サンプリングの概念から、音速を間隔の２倍で割った値の周波数でエイリアシングが起き、再生可能な境界周波数が決まる。例えば、５ｃｍ間隔で配置すると、約３．４ｋＨｚが空間エイリアシングの周波数になる。これは、人間の可聴帯域２０ｋＨｚと比べ極めて低い周波数である。空間エイリアシング周波数ｆalias［Ｈｚ］は、以下の（２）式で表される。
　　　ｆalias＝ｃ／（２・Δｄ）　　　・・・（２）
　間隔を狭くすると周波数の上限は上がるが、それはスピーカユニット１３１から放射される音圧も下がることを意味し、空間エイリアシングと音圧とトレードオフの関係があり、広い部屋の音場再現等では難しい。しかし、ヘッドフォン装置１００では、スピーカアレイ１３０が耳介近傍にあることから、小型のスピーカユニット１３１でも、十分な音圧を受聴者に提示することが可能である。例えば、８ｍｍ超小型スピーカユニットを用いると、Δｄ＝０．００８ｍとなることから、（２）式より、空間エイリアシング周波数ｆaliasは２０ｋＨｚ以上となり、十分な音場再現が可能である。
　図６は、ヘッドフォン本体１２０（１２０Ｌ，１２０Ｒ）の回路構成例を示している。ヘッドフォン本体１２０には、音圧信号出力部１６０からスピーカアレイ１３０の各スピーカユニット１３１に対応した音圧信号が供給される。この音圧信号は、上述したように、波面合成法に基づいて、生成されたものである。例えば、この音圧信号は、各スピーカユニット位置に配置されたマイクロホンで集音することで得ることができる。また、例えば、この音圧信号は、５．１ｃｈ、７．１ｃｈ等のマルチチャネル信号に変換処理を施すことで得ることができる。
　ヘッドフォン本体１２０は、スピーカアレイ１３０と共に、デジタルフィルタ部１２１、Ｄ／Ａ変換器１２２およびアンプ回路１２３を有している。音圧信号出力部１６０からの各スピーカユニット１３１に対応した音圧信号は、デジタルフィルタ部１２１でフィルタ処理をされた後に、Ｄ／Ａ変換器１２２およびアンプ回路１２３を介して、スピーカアレイ１３０に供給される。
　例えば、デジタルフィルタ部１２１におけるフィルタ処理は、領域制御のためのフィルタ処理とされる。この場合、スピーカアレイ１３０の各スピーカユニット１３１から放射される音が、スピーカユニット１３１の位置より少し内側の位置の音となるようにされ、空間エイリアシングの影響を受けにくくすることが行われる。また、例えば、デジタルフィルタ部１２１におけるフィルタ処理は、各スピーカユニット１３１の特性を補正するためのフィルタ処理とされる。
　上述したように、図１に示すヘッドフォン装置１００においては、ヘッドフォン本体１２０Ｌ，１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０で、波面合成法により、耳介近傍の閉曲面１４０Ｌ，１４０Ｒ内の音場が再現される。したがって、反射や回折効果は個人個人の耳で発生するため、バーチャル音場再現において個人差による影響が発生しにくくなる。つまり、スピーカ再生と比べ、ヘッドフォン型という簡易的なシステム構成で、個人差を解消することができる。
　また、図１に示すヘッドフォン装置１００においては、ヘッドフォン本体１２０Ｌ，１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０は、耳介を取り囲むように配置される複数のスピーカユニット１３１からなっている。したがって、受聴者の耳をふさぐ形状ではなく、外界の音を自然に受聴できる。これにより、従来のヘッドフォン装置ではできなかった、バーチャル音場と、実世界の音場とを組み合わせた効果も可能となり、ヘッドフォン装置をつけながらも、２者での自然な会話も可能となる。
　＜２．変形例＞
　なお、上述実施の形態においては、ヘッドフォン本体１２０Ｌ，１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０は、複数のスピーカユニット１３１が円形に配置されたものを示した。しかし、配置形状は必ずしも円形でなくてもよく、楕円形、あるいは方形、さらにはその他の配置形状であってもよい。要は、耳介を取り囲むように配置されていればよい。また、上述実施の形態においては、ヘッドフォン本体１２０Ｌ，１２０Ｒが有するスピーカアレイ１３０は、複数のスピーカユニット１３１が一重の円形に配置されたものを示したが、２重、３重に配置する構成も考えられる。
　１００・・・ヘッドフォン装置
　１１０・・・ヘッドバンド
　１２０・・・ヘッドフォン本体
　１２０Ｌ・・・左側ヘッドフォン本体
　１２０Ｒ・・・右側ヘッドフォン本体
　１２１・・・デジタルフィルタ部
　１２２・・・Ｄ／Ａ変換器
　１２３・・・アンプ回路
　１３０・・・スピーカアレイ
　１３１・・・スピーカユニット
　１４０Ｌ，１４０Ｒ・・・閉曲面
　１５０・・・イヤーパッド
　１５０ａ・・・円形端部
　１６０・・・音圧信号出力部

Claims (4)

  1. 　耳介を取り囲むように配置された複数のスピーカユニットからなるスピーカアレイを有し、
    　上記スピーカアレイは、波面合成法により、上記耳介近傍の閉曲面内の音場を再現する
    　ヘッドフォン装置。
  2. 　上記スピーカアレイの複数のスピーカユニットは、上記閉曲面に向けて内側に傾斜して配設される
    　請求項１に記載のヘッドフォン装置。
  3. 　上記耳介を挿入可能な開口部を有するドーナツ形状のイヤーパッドをさらに有し、
    　上記スピーカアレイの複数のスピーカユニットは、上記イヤーパッドの受聴者当接側とは反対側の円形端部に沿って配設される
    　請求項２に記載のヘッドフォン装置。
  4. 　再生最大周波数をｆmax［Ｈｚ］とし、音速をｃ［ｍ／ｓ］とするとき、上記スピーカアレイの複数のスピーカユニットの間隔Δｄ［ｍ］は、
    　　Δｄ＜ｃ／（２・ｆmax）
    の式を満たす
    　請求項１に記載のヘッドフォン装置。
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