JP2010504655A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも2つのスタンドアロンスピーカ装置であって、各々のスピーカ装置は高周波数領域で音声を再生する第1スピーカのアレイと、低周波数領域で音声を再生する第2スピーカとを有する、スピーカ装置に関する。
理想的なスピーカは、歪み又は圧縮のない20Hz乃至20kHzの範囲内の十分に聴き取れる周波数スペクトルを生成する、かなり小さいパルス化点源のみにより近似されることが可能であることが、当該分野において知られている。単独のフルレンジスピーカは、非線形挙動に関する物理的制約のために、常に、性能に関する妥協を余儀なくされている。このために、2つのスピーカ、即ち、高周波数領域で音声を再生する、通常、ツイーターと称されている第1スピーカ、及び低周波数領域で音声を再生する、通常、ウーハーと称されている第2スピーカの構成が、高品質の音響を再生するように用いられ、各々のスピーカは特定の周波数領域で機能するものである。従来の教示に後続して、そのような構成のスピーカは、理想的なフルレンジの点源に近づくように、互いに近くに位置付けられている。しかしながら、そのようなマルチスピーカ装置は、理想には程遠く、交差周波数の周囲で、音響位相、レベル及び電力が不規則になり、その結果、再生される音声のぼやけ及びカラーレーション(colorration)がもたらされる。用語“交差周波数”は、本明細書においては、電気的に及び/又は機械的に及び/又は音響的に低減された第1スピーカの音声レベル並びに電気的に及び/又は機械的に及び/又は音響的に低減された第2スピーカの音声レベルが同じである、周波数であって、第1スピーカ及び第2スピーカの組み合わせの音圧レベルが、前記組み合わせから少なくとも3mの距離で実質的にバランスがとれて測定される、周波数である。
電気的フィルタが、スピーカシステムの第1スピーカ又は第2スピーカの方に適切な周波数を方向付け、従って、他の周波数における音声レベルを低減するように、用いられることが可能である。
リスナーに満足できる音声特性を提供するように、従来の2ウェイスピーカシステム、即ち、ツイーター及びウーハーを有するシステムは、リスナーの耳の高さに位置付けられる必要があり、低周波数領域において十分な音声エネルギーを生成する比較的大きなキャビネットの容積を有しなければならない。それらの必要条件は、今日の消費者は、家庭において耳の高さにある大きい音声ボックスを有することをよく思わないために、特に家庭向けアプリケーションの場合には、厳しいデザイン上の課題がもたらされている。
上記の従来の2ウェイスピーカシステムの代替は、所謂、ラインアレイシステムである。そのようなシステムは、直線状に位置付けられた近接して且つ間隔を置いている全指向性放射トランスジューサの縦長の群(ラインアレイ)を有し、そのラインアレイの全てのトランスジューサは、同じ位相で且つ同じ振幅で動作される。それらのトランスジューサ間の音響結合のために、ラインアレイは、鉛直面内に十分な指向性を有することが可能である。しかしながら、ラインアレイの良好な指向性は、既知であるように、そのアレイのトランスジューサ間の空間的エイリアジングが回避される場合にのみ、達成できる。空間的エイリアジングは、ナイキスト周波数fnyg=c/2Δ以上の周波数について生じ、ここで、cは音速であり、Δは波長に関する互いに近接して位置付けられた2つのコヒーレント音声源間の距離である。従って、有効なラインアレイ、即ち、高周波数領域での音声キャンセルをもたらさないアレイは、複数で、かなり小さく、近接して空間を置いているトランスジューサを必要とする。このために、フルレンジのラインアレイシステムは、実現させることが困難であり、それ故、高価である。
米国特許第6,834,113B1号明細書においては、長い距離に亘ってその長さの全体に沿った一定の音圧を生成することを意味するスピーカシステムについて開示されている。このシステムは、3つ又はそれ以上の低周波スピーカユニットを有する音響的放射の線源と、その線源と並列に備えられている別個の細長い高周波トランスジューサと、を有する。
本発明の目的は、序文で述べた種類のスピーカシステムであって、従来の類似するシステムに対して改善された品質の音声を再生することができる、スピーカシステムを提供することである。
この目的は、少なくとも2つのスタンドアロンスピーカ装置を有する本発明に従ったスピーカシステムであって、各々が、システムの使用において考慮される縦長のアレイである、高周波数領域で音声を再生する第1スピーカ(ツイーター)のみのアレイと、低周波数領域で音声を再生する第2スピーカ(ウーハー)と、を備えたフレームを有する、スピーカシステムであり、それらの周波数領域は、交差周波数fc(750Hz≦fc≦3000Hz)を有し、第1スピーカの各々は第1放射面を有し、各々のアレイにおいて、各々の第1放射面の中央領域は隣接する第1放射面の中央領域からの距離dに位置付けられ、ここで、
本発明に従った解決方法は、少なくとも2つのトランスジューサの縦長のアレイ、即ち、交差周波数以上の周波数の音声を発生する第1スピーカと、囲われたトランスジューサ、即ち、交差周波数以下で音声を発生する第2スピーカとを有する2ウェイスピーカに基づくものであり、ここで、交差周波数fcは750Hz乃至3000Hzの範囲内にある、又はそれらの周波数750Hz又は3000Hzに実質的に等しい。
そのアレイのトランスジューサは、上記のように
本発明の構成のアレイ、即ち、本発明に従ったシステムにおける第1スピーカのアレイの各々は、上記のように、従来のインラインアレイと異なり、従って、そのようなアレイの、近接して且つ間隔を置いたトランスジューサのような、特性及び特徴を有するものではない。それとは対照的に、本発明に従ったシステムの装置のアレイにおける隣接するトランスジューサの間の距離は、交差周波数の波長より大きい特定の値を有する。何れの高周波数も音声の損失を伴わずに、そのような構成は、拡大された音像を有する音声再生を得ることができることが、実験的に示されている。何れかの破壊的介入の手掛かりが検出されない実験の場合には、その手掛かりは、トランスジューサ間で適用された比較的大きい距離のよると、推測される。装置の前方では、均一な鉛直方向の波動場が、交差周波数の周囲の全周波数領域において決定される。2つのトランスジューサの使用はその波動場を最適化するのに十分であるが、3つ以上のトランスジューサの適用は更なる最適化の可能性を提供することができる。アレイにおける各々の第1スピーカの第1放射表面が、第1放射表面の面内において且つアレイに対する垂直方向において考慮されて、50mmより小さい寸法Dを有する場合、水平方向に均一な波動場が得られる。上記の実験は、3つのアレイ及び4つ以上の第1スピーカを用いて行われているが、それに相当する結果を、2つの第1スピーカのみの類似するアレイを用いて得ることができる。
上記を要約すると、本発明に従ったシステムは、拡大された音像を有する音声を再生することができ、好ましい寸法を有し、そして製造が単純な且つ容易な構成を有するといえる。更に、本発明に従ったシステムは好ましい耐電力能力を有することが理解できる。
それらの理由のために、本発明に従ったスピーカシステムは、音響再生並びにテレビ、ビデオ及びマルチメディアの音声改善についての高忠実装置として適切である。その本発明に従ったスピーカシステムは、マルチウェイスピーカ及びシステムに関連する従来のデザイン及び性能の限界のための解決方法を提供することができる。
本発明に従ったスピーカ装置の好適な実施形態は、パラメータ1000Hz≦fc≦2000Hzを、特に、1000Hz≦fc≦1500Hzを有する。
低周波数領域、即ち、第2スピーカの周波数領域は、共振周波数乃至交差周波数の範囲にある。第2スピーカは、20Hz乃至10kHz(典型的には、50Hz乃至5kHz)の範囲内の周波数を有することが可能である。高周波数領域、即ち、第1スピーカの周波数領域は、交差周波数より高い範囲にある。第1スピーカは、500Hz乃至100kHz(典型的には、800Hz乃至40kHz)の範囲内の周波数を有することが可能である。
本発明に従ったスピーカ装置の実際の実施形態は、第1スピーカの第1放射表面が円形の輪郭及び多くても50mmの直径を有する特徴を有する。その放射表面は、好適には、ドーム形状のメンブランの一部である。
第1スピーカのアレイの下のレベルに第2スピーカを位置付けることは好ましいことである。スピーカ装置の各々のフレームに低周波数領域において音声を再生する第2スピーカを備えることは更に好ましいことである。
本発明に従ったスピーカシステムの実施形態については、請求項2乃至10に記載されている。
本発明は、スピーカ筐体に更に関する。この筐体は、原理的に、上の段落で述べているのと同じ認識に基づいていて、特に、互いに対して高精度な最小距離に位置付けられた第1スピーカのみのアレイを適用する問題に基づいている。
本発明に従ったスピーカ筐体は、システムの使用中に考慮される、高周波数領域で音声を再生する第1スピーカの縦長のアレイ及び低周波数領域で音声を再生する少なくとも1つの第2スピーカを収容し、それらの周波数範囲は交差周波数fc(750Hz≦fc≦3000Hz)を規定し、第1スピーカの各々が第1放射表面を有し、各々のアレイにおいて各々の第1放射表面の中央領域は隣接する第1放射表面の中央領域から距離dに位置付けられ、ここで、
この筐体は、本発明に従ったシステムと同様の結果、好適な効果及び有利点を有する。
本発明に従った複数のスピーカの筐体の好適な実施形態については、請求項12に記載されている。好適には、1000Hz<F c <2000Hzである。
実施形態においては、低周波数領域は共振周波数乃至最大交差周波数であり、高低周波数領域は交差周波数以上である。
他の実施形態においては、各々の第1放射表面は円形の輪郭及び最大で50mmの直径を有する。第1放射表面は、ドーム形状のメンブレンの一部であることが可能である。
他の実施形態においては、第2スピーカは筐体のリア壁に備えられている。
好適な実施形態は、更なる同種の第1スピーカのアレイが筐体内に収容されていることを特徴とする。
本発明はまた、本発明に従ったスピーカシステムにより構成されるスピーカ構成を備えた又は本発明に従ったスピーカ筐体を有する音響並びに/若しくは映像装置に関する。そのスピーカ筐体は、その装置自体の筐体であることが可能であり、又は一種の副筐体であることが可能である。適用される原理の結果として、上記のように、本発明に従った装置の音声品質はハイエンドレベルを有する。その装置は、上記と同じ本発明の有利点を有する。本明細書に照らして、映像装置はモニタであることが可能である。
本発明は、本発明に従ったスピーカシステムで用いるために適切であるスタンドアロンスピーカ装置に更に関する。この装置については、請求項14に記載され、その装置は、上記と同様の有利点を有する。
独国特許第8304832号明細書において、テレビ装置におけるスピーカ構成について開示されていることを特記しておく。この既知の装置は、モノ音声再生の場合の2つ以上のスピーカと、ステレオ音声再生の場合の3つ以上のスピーカとを有する。特に、その、既知の装置は、高周波スピーカ及びサブウーハーと称される低周波スピーカを有し、任意に、中周波スピーカを有する。高周波スピーカ及び中周波スピーカ(存在する場合)はテレビ装置の前面壁部分から放射する一方、40乃至200又は300Hzの周波数範囲を有するサブウーハーは、テレビ装置のリア側又はボトム側から放射するように、空気開口を用いる。従って、従来のテレビ装置に適用される従来のスピーカ構成は、本発明に従った装置に適用されるスピーカ構成による音声特徴との何れの類似性も、殆ど有していない。
独国特許第1687888号明細書において、高周波音声システム及び定収はスピーカ又は放送システムを有するスピーカボックスについて開示されている。高周波音声システムは、フロントサイドばかりでなく後方等の他の方向に、約1000Hz又はそれ以上の周波数で音声を放射するようにデザインされ、且つ構成されている。この理由のために、適用される高周波音声システムは、複数の放射表面を有する特定の特徴を有する。この特徴により、特に、その従来のスピーカボックスは、本発明に従ったスピーカ構造とは本質的に異なっている。
更に、独国特許第4426995C2号明細書においては、円筒状の放射のための、そして鉛直方向に細長い筐体を有するスピーカ構成について開示されている。この筐体は、5つの低中周波スピーカ及び6つの高周波スピーカを収容し、それらの低中周波スピーカ及び高周波スピーカは鉛直軸に沿って交互に備えられ、それ故、低中周波スピーカは2つの高周波スピーカの間に位置付けられている。スピーカ筐体は、反射のない内部構造及び通風のために用いられるトランスミッションとしてデザインされていて、不活性メンブラン及びフォームラバーがスピーカ筐体の内部に備えられている。そのスピーカ構成を用いるとき、メンブランは、中低周波スピーカが同位相で振動するようにされるように、定在波に対する低音反射原理に従って、同期して振動する。その関連の独国特許第3327994A1号明細書において、同種のスピーカ構成について開示されている。
請求項に関しては、請求項に記載している特徴の種々の組み合わせが、本発明の範囲内で可能であり、且つその範囲内にあるように意図されていることに留意する必要がある。
本発明の上記の及び他の目的、特徴及び有利点は、添付図に関連付けて以下の詳細説明を読むことにより容易に理解することができる。
図1を参照するに、床4a及び壁4bを有する部屋の中にいる仮想リスナー100の前方の左側及び右側のそれぞれに位置付けられた2つのスタンドアロンスピーカ装置1L及び1Rの構成が存在している。そのようなスピーカ装置1L、1Rは、ボックス3aと、例えば、ロッド形状のステム3bとを有するフレーム3を有する。ステム3bの下端部はボックス3aに取り付けられている。ボックス3aは、例えば、床4a等の面上に置かれている。この実施例においては、各々のステム3は、高周波数領域で音声を再生する3つのツイーター(第1スピーカ)7を有し、各々のツイーター7は第1放射表面9を有する。この実施例においては、各々のボックス3aは、低周波数領域で音声を再生するウーハー(第2スピーカ)11を有し、各々のウーハー11は第2放射表面13を有する。ウーハー11はそれ自体、ウーハーとして知られている。ツイーター7は、例えば、ドーム形状のメンブランを有する、従来入手可能であるツイーターであるが、好適には、制限放射表面9の直径が最大50mmであるという付加条件を有する。この実施例においては、スピーカ構成の交差周波数fcは1.5kHzである。ツイーター7の周波数範囲は900Hz乃至30kHzであり、ウーハー11の周波数範囲は60Hz乃至5kHzである。各々の装置1L、1Rの複数のツイーター7はツイーター7のアレイ5を有し、それらのアレイ5は、実質的に鉛直方向に方向付けられている。各々のアレイ5は、重要な条件
原則的に、同様の参照番号が、図2の実施形態の同様な部品に対応する部品について、図2の実施形態に関連する下の説明において用いられていることに留意されたい。
図2においては、アレイの音声出力を決定するシミュレーション処理が示され、そのアレイは本発明のルールに従ったアレイである。そのアレイは、340mmの距離dを置いて上下に位置付けられ、必要条件
図3は、複数の周波数についての音圧レベル(dB)を示す極図形である。
図4は、音声の大きさ、即ち、種々の角度(α)における音声信号の周波数(f)の関数としての音圧レベル(SPL)を示すグラフである。それらのグラフは、図2のツイーターの構成が、1kHzの交差周波数以上のエネルギーローブの実質的に均一な広がりをもたらすことを示している。実生活の部屋等で生じるような反響条件下では、前記エネルギーローブは、反響のために、より調和したピクチャを提供することができる。
ここで、図5を参照するに、本発明に従ったスピーカ筐体101の実施形態を示している。この実施例においては、スピーカ筐体101は、フロント面103aにスクリーン104を有するテレビセットのテレビ筐体103を有する。この実施例においては、スピーカ筐体101は、2つのツイーター107を各々有する2つのアレイを有し、それらのツイーター107は、テレビ筐体103のフロント面内に又はフロント面近傍に位置付けられている放射表面109を有し、それ故、それらのツイーター107は、フロント面103aから音声を放射することができる。筐体101は、1つ又はそれ以上のウーハー111を備え、それらのウーハーは、好適には、それらのウーハーが音声をそのリア面又はサイド面から用いている間に放射するように、それらのウーハーの放射表面がテレビジョン筐体103のリア面内又はサイド面内に若しくはリア面近傍又はサイド面近傍に位置付けられるように取り付けられている。スピーカ筐体101において適用されるアレイ105は、次のような更なる必要条件、(1)交差周波数fcは750Hz乃至3000Hzの範囲内にあり、(2)各々のアレイ105のツイーター107は、一の中央領域109aから他の中央位置109aまで測定される互いからの鉛直方向の距離dに位置付けられ、その距離は、
本発明は、本明細書で開示されている実施形態に限定されるものではないことに留意する必要がある。例えば、サブウーハーが、低音周波数のみを再生するように付加的に適用されることが可能である。そのようなサブウーハーの周波数領域は、そのサブウーハーの共振周波数乃至約200Hzの範囲であることが可能である。
Claims (14)
- スピーカシステムであって:
少なくとも2つのスタンドアロンスピーカ装置であって、各々のスタンドアロンスピーカ装置は、前記スピーカシステムの使用において考慮して、縦長のアレイである、高周波数領域の音声を再生する第1スピーカのみのアレイを有する、スタンドアロンスピーカ装置;及び
低周波数領域で音声を再生する第2スピーカ;
を有するスピーカシステムであり、
前記高周波数領域及び前記低周波数領域は交差周波数fcを有し、ここで、750Hz≦fc≦3000Hzであり、前記i1スピーカの各々は第1放射表面を有し、各々のアレイにおいて、各々の第1放射表面の中央領域は、隣接する第1放射表面の中央領域から距離dに位置付けられ、ここで、
スピーカシステム。 - 請求項1に記載のスピーカシステムであって、各々の前記アレイの前記第1スピーカの数は少なくとも3つである、スピーカシステム。
- 請求項1又は2に記載のスピーカシステムであって、各々の前記アレイの前記第1放射表面の各々は、前記第1放射表面の面内に且つ関連する前記アレイに対して垂直方向に考慮されて、寸法Dを有し、ここで、D<50mmである、スピーカシステム。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載のスピーカシステムであって、1000Hz≦fc≦2000Hzである、スピーカシステム。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載のスピーカシステムであって、前記低周波数領域は共振周波数乃至最大前記交差周波数の範囲内にある、スピーカシステム。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載のスピーカシステムであって、前記高周波数領域は共振周波数以上の範囲にある、スピーカシステム。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載のスピーカシステムであって、前記第1放射表面の各々は円形の輪郭を有する、スピーカシステム。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載のスピーカシステムであって、前記第2スピーカは、前記第1スピーカの前記アレイの下のレベルに位置付けられている、スピーカシステム。
- 請求項1乃至8の何れか一項に記載のスピーカシステムであって、前記スピーカ装置の各々のフレームは、低周波数領域で音声を再生する第2スピーカを備えている、スピーカシステム。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載のスピーカシステムであって、前記第1放射表面の各々はドーム形状のメンブレンの一部である、スピーカシステム。
- 請求項11に記載のスピーカ筐体であって、前記第1放射表面の各々は、前記第1放射表面内に且つ関連する前記アレイに対して垂直方向に考慮されて、寸法Dを有し、ここで、D<50mmである、スピーカ筐体。
- 請求項1乃至10の何れか一項に記載のスピーカシステムにより構成されるスピーカ構成を有する、又は請求項11又は12に記載のスピーカ筐体を有する音響及び/又は映像装置。
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