(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
聞き手の両耳の各々に対して、二つ以上配置されて各々区別された音を再生する複数のスピーカーユニットと、この複数のスピーカーユニットが個別的に装着されている複数のエンクロージャとを具備し、各エンクロージャがスピーカーユニットで発生される音を聞き手の耳に誘導する音路を形成する音誘導部を有し、前記複数のエンクロージャのうちの少なくとも一つが虚音像を作るように前記スピーカーユニットで発生する音を増幅させうる音共鳴部を有し、前記音誘導部に前記音路をいくつかに分ける複数の案内リブが備わっていることを特徴とする多チャンネルヘッドホン。
【請求項２】
前記エンクロージャが聞き手の耳を中心として前後に距離をおいて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多チャンネルヘッドホン。
【請求項３】
前記各エンクロージャが前記音誘導部の端部から聞き手の耳殻に向かって音を反射するように設けられた音反射板をさらに有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の多チャンネルヘッドホン。
【請求項４】
前記音誘導部の内面と音反射板とに音を散乱させるための多数の突起が備わっていることを特徴とする請求項３に記載の多チャンネルヘッドホン。
【請求項５】
前記音誘導部の端部に設けられた音反射板が聞き手の耳殻の上部又は下部に向かって音を反射するようになっていることを特徴とする請求項３に記載の多チャンネルヘッドホン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は個人聴取空間で音響を提供する多チャンネルヘッドホンに係り、特に聞き手の両耳の各々に対して二つ以上配置される複数のスピーカーユニットで３次元的な立体音響を再生するためのものである。
【０００２】
【背景技術】
個人聴取空間で音楽などを聴取可能にするヘッドホンやイヤホンまたは電信・電話用ヘッドセットは最近パソコンを利用したマルチメディア及びデジタル通信技術の発達につれて映画や音楽鑑賞・仮想現実・ゲーム・チャット・インターネット電話などのためにその需要が急増している。
【０００３】
仮想現実など３次元映像を効果的に楽しむためには当然に３次元またはそれに近い立体音響が必須である。パソコンで行える無数の機能のうちマルチメディア及びデジタル通信技術での共通的な要素が直ちに映像とサウンドである。映像においては、グラフィックカードとディスプレーの技術的な進歩で使用者に高品質映像が提供されており、これにより現在の音響技術も、従来の２次元立体音響に前後方向の音場を形成して現場感を一層高めるように四つのスピーカーユニットを配置するサラウンドシステムや、聞き手を中心として前方左右及び後方左右に各々配置される四つのスピーカーユニットと前方中央で虚音像を作るためのセンター信号スピーカー、そして方向性はないが、各スピーカーユニットの低音を補強するためのウーファを含む総六つのスピーカーユニットを配置してなる５.１チャンネルシステム等で３次元に近い立体音響を具現する水準にまで至った。
【０００４】
しかし、音響技術はサウンドカードの性能が向上しつつあるにもかかわらず映像技術に比べてその応用が相対的に遅れている実情である。その主な理由の一つは、前述したように、３次元的な立体音響を再現するために配置される四つあるいはそれ以上のスピーカーユニットは互いに十分な距離をおいて配置されねばならないが、ヘッドホン用エンクロージャ内の設置空間が非常に狭くて一つのエンクロージャに二つ以上のスピーカーユニットを配置するのが容易でないからである。
【０００５】
従来の技術を参照すれば、ヘッドホンでの３次元的な立体音響再現のための色々なスピーカーユニット配置形態が韓国特許公報公告番号７８−３９９と韓国公開実用新案公報公開番号実１９９８−０５８４５３等に開示されている。また、特許第１２４３９４号は５チャンネル以上の高品質の音響を聞き手の所望の音感に変えて聴取できるようにバッフルに支持される支持台を利用して、複数のスピーカーユニットを配列変更可能に支持する構造を示す。このように従来には多チャンネルヘッドホンを構成するにおいて、既存のステレオ用ヘッドホンのように両耳を完全に覆う閉鎖型スピーカーハウジングを使用し、各々チャンネルが異なる音を再生する二つ以上のスピーカーユニットをその一つの閉鎖型エンクロージャに共に装着したことである。
【０００６】
一般に音源方向の知覚は、音波が両耳に到達する強度の差だけでなく音波の位相差によっても決定されることは知られている。既存ステレオ用ヘッドホンはＲ及びＬチャンネルの音源（スピーカーユニット）が両側に分離されているために両耳効果により各音源方向を２次元的に知覚させるのにとても適している。しかし、同じ耳に２チャンネル以上の音源、すなわち、スピーカーユニットを二つ以上配置せねばならない３次元的な立体音響には適していない。
【０００７】
すなわち、従来のように一つのエンクロージャ内に二つ以上のスピーカーユニットを配置する場合、エンクロージャ内壁での反射音が他のスピーカーユニットの音を干渉する。このような干渉はチャンネル別音響が混ざって位相が不明確になり、反響による空間知覚効果を落とし、さらには共振することによって異常騷音を誘発させる等の主原因となっている。結果的に空間知覚効果と共に両耳効果さえ大きく低下して音像が聞き手の頭の正中央に位置することによって３次元的な立体感を感じられなくなり、特に聞き手が意味のある声を区分できなくなる問題があった。
【０００８】
【発明の開示】
したがって、本発明の目的は、前記問題点を勘案し、両耳の各々に対して配置される二つ以上のスピーカーユニットを分離されたエンクロージャに各々装着する開放型構造で各チャンネル別音響の独立性と正確な位相を確保できるように創案した多チャンネルヘッドホンを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、３次元的な立体音響の空間知覚のための十分な反響及び虚音像を考慮した多チャンネルヘッドホンを提供することである。
【００１０】
本発明のまた他の目的は、各スピーカーユニットの音伝達系の最適化を通じて左右二つずつ総四つのスピーカーユニットでも５チャンネル以上の３次元立体音響を効果的に再現できる多チャンネルヘッドホンを提供することである。
【００１１】
前記第１の目的を達成するために本発明では、聞き手の両耳の各々に対して、二つ以上配置されて各々区別された音を再生する複数のスピーカーユニットと、この複数のスピーカーユニットが個別的に装着されている複数のエンクロージャとを具備することによって、各スピーカーユニットで発生する音間の干渉による影響を避けうる多チャンネルヘッドホンを創案した。
【００１２】
前記第２及び／または第３の目的を達成するために本発明は、前記エンクロージャを聞き手の耳を中心として前後に距離をおいて配置し、各エンクロージャには装着されたスピーカーユニットで発生する音を聞き手の耳に誘導する音路を形成する音誘導部を形成することによって、その音誘導部の音路に沿って移動する間の十分な残響効果を図った。ここで、望ましくは、各スピーカーハウジングに形成した音誘導部の端部、すなわち、前記音路の出口に音反射板をさらに延ばし、その音反射板が前記聞き手の耳殻に向かって音を反射するように構成することである。
【００１３】
またもっと望ましくは、前記音誘導部内の音路をいくつかに分けるために複数の案内リブをその音路方向に並んで形成させ、音誘導部の内壁及び音反射板上には反射音を散乱させるための多数の突起を規則または不規則的に形成することである。
【００１４】
そして、聞き手の耳を中心として前方に位置するエンクロージャの音反射板は前記耳殻の上側部に向かわせ、後方に位置するエンクロージャの音反射板はその下側部位に向かわせて耳の後に位置した後方のスピーカーユニット音響の円滑な回折効果を誘導し、またその後方のエンクロージャ内で音響増幅作用のために響き部を拡張させる。
【００１５】
【発明を実施するための最良の態様】
添付した図面を参照しながら、前記のような本発明による多チャンネルヘッドホンの望ましい実施例を詳細に説明すれば次の通りである。
【００１６】
図１及び図２は、本発明による多チャンネルヘッドホンの着用状態として聞き手の顔の左側面だけを示したものであり、聞き手の顔の右側面は対称するので便宜上省略した。
【００１７】
図１を参照すれば、本発明による多チャンネルヘッドホンは、聞き手の耳１を中心として前後方に少し距離をおいて配置された二つのエンクロージャ１０ａ、１０ｂを具備する。このように聞き手の片耳に二つずつ配置されるエンクロージャ１０ａ、１０ｂを頭に着用する構造として、図１は通常のヘッドバンド２０ａを使用して頭上にかける形態を示す。ここで符号３０はヘッドバンド２０ａの端部に二つのエンクロージャ１０ａ、１０ｂを連結して聞き手の耳１に安定的に着用できるように適当に曲がった連結支持部材を示す。図２は頭の後方にかけるようになっている形のヘッドバンド２０ｂに二つのエンクロージャ１０ａ、１０ｂを直接連結しながら、やはりその端部を利用して聞き手の耳１に安定的に着用できるようになっているまた他の着用形態を示す。一方、別途に例示しなかったが、頭に着用して二つまたはそれ以上のエンクロージャを連結支持する手段は多様に具現できる。
【００１８】
聞き手の耳を中心として前後方に間隔をおいて配置された二つのエンクロージャ１０ａ、１０ｂは貝の形をしているが、各々聞き手の耳１から遠い部分にスピーカーユニット４０ａ、４０ｂを一つずつ装着しており、スピーカーユニット４０ａ、４０ｂで発生する音を各々聞き手の耳殻の上部２ａと下部２ｂとに誘導するように延びた音誘導部１１ａ、１１ｂを有している。
【００１９】
内部構造が示された図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、エンクロージャ１０ａ、１０ｂはその本体部分にスピーカーユニット４０ａ、４０ｂをぴったり収納するように形成されたユニット収納部１２ａ、１２ｂを有している。ユニット収納部１２ａ、１２ｂは音誘導部１１ａ、１１ｂの内側に向かって開口されており、その底面（符号省略）は聞き手の顔に接する部分であって閉塞されている。スピーカーユニット４０ａ、４０ｂは通常的なものであって内部にボイスコイル４１ａ、４１ｂを有しており、そのユニット収納部１２ａ、１２ｂの開口側で振動板４２ａ、４２ｂを振動させることによって音を発生させる。
【００２０】
エンクロージャ１０ａ、１０ｂの音誘導部１１ａ、１１ｂには、図４Ａ及び図４Ｂのようにその長手方向に並んで横方向に適当な間隔で形成されたいくつかの案内リブ５０ａ、５０ｂによりいくつかに分かれた音路６０ａ、６０ｂを形成する。この音誘導部１１ａ、１１ｂの端部、すなわち、音路６０ａ、６０ｂの出口には音反射板７０ａ、７０ｂが設けられており、その音誘導部１１ａ、１１ｂ及び音反射板７０ａ、７０ｂの内部に小さい突起８０ａ、８０ｂが多数形成されている。
【００２１】
ここで音反射板７０ａ、７０ｂは、音路６０ａ、６０ｂに沿って移動した音を図１及び図２に示された聞き手の耳殻の上部２ａまたは下部２ｂに向かって反射及び回折させる適当な角度に傾いて設けられたものであって、無数の突起８０ａ、８０ｂは音を耳に誘導する過程で広がるように散乱させるためのものであって、音の散乱条件によって高さや間隔などが規則的にまたは不規則的に形成されうる。突起８０ａ、８０ｂはまた音の散乱と同時に不要な反響や振動を起こさせずに安定した減衰作用を兼ねるように別の弾性体材質として付着できる。
【００２２】
一方、図３Ａ及び図４Ｂで分かるように、前後方のエンクロージャ１０ａ、１０ｂはユニット収納部１２ａ、１２ｂの一側に拡張された音共鳴部１３ａ、１３ｂをさらに有しており、このうち後方のエンクロージャ１２ｂの音共鳴部１３ｂが図２のように聞き手の耳朶３で後下方に少し離れた部位に接するようになっている。
【００２３】
前記のように実施された本発明の多チャンネルヘッドホンにおいて、通常の３次元立体音響処理装置（図示せず）で処理された多チャンネルの音響信号がスピーカーユニット４０ａ、４０ｂのボイスコイル４１ａ、４１ｂに印加されれば、そのボイスコイル４１ａ、４１ｂと共に振動板４２ａ、４２ｂが振動して各チャンネルに対応して波長と位相及び音色などが相異なる音が発生する。
【００２４】
本発明ではスピーカーユニット４０ａ、４０ｂが分離されたエンクロージャ１０ａ、１０ｂに各々装着されているので、音間の干渉による影響がないチャンネル別に独立された音を発生させうる。特に、本発明ではこのようにスピーカーユニット４０ａ、４０ｂの直接音間の干渉以外にも、聞き手が聴取する位置に最も近く置かれた各エンクロージャ１０ａ、１０ｂの音誘導部１１ａ、１１ｂの端部に設置した音反射板７０ａ、７０ｂを聞き手の耳殻の上部２ａと下部２ｂとに置くことによって聴取直前の干渉も避けるようにする。
【００２５】
スピーカーユニット４０ａ、４０ｂから発生した音は一応、音誘導部１１ａ、１１ｂの内側に向かった直接音として各々放射される。その直接音は音路６０ａ、６０ｂに沿ってその出口に向かって移動し、その出口に設けられた音反射板７０ａ、７０ｂを何回も反射及び回折して結局聞き手の耳に案内される。このように聞き手の耳に案内される過程で直接音はその一部が聞き手の耳に直接届いたり、また残りの一部はその音路６０ａ、６０ｂ上に露出されている音誘導部１１ａ、１１ｂ及び案内リブ５０ａ、５０ｂの壁面を無数に反射した反射音として届く。すなわち、聞き手の耳には音源であるスピーカーユニット４０ａ、４０ｂの直接音と共に反射音が届き、このような作用を通じて聞き手をしてあたかもコンサートホールで聴取するような空間知覚を可能にする。
【００２６】
また音を散乱させる無数の突起８０ａ、８０ｂは結局音を拡散させ、したがって、聞き手の空間音場感を広げて現場感を一層高める。このような空間知覚と共に広く感じられる空間音場感を通じてより効果的な３次元的な立体音響が具現可能であることはもちろんである。
【００２７】
一方、前後方のエンクロージャ１０ａ、１０ｂ内ではスピーカーユニット４０ａ、４０ｂの直接音が一応一側に拡張された音共鳴部１３ａ、１３ｂを循環しながら増幅される。このうち後方のエンクロージャ１０ｂの音共鳴部１３ｂの底面は聞き手の耳朶で後下部に少し離れた部位に接しており、このような環境は聞き手の反対側顔にも同じく造成されている。したがって、両耳効果と共に後方スピーカー音の円滑な回折効果で方向性のある虚音像を含む３次元に近いほぼ完璧な立体音響を鑑賞できるようになる。
【００２８】
【産業上の利用の可能性】
以上の実施例を通じて説明されたように、本発明による多チャンネルヘッドホンは、スピーカーユニットのエンクロージャを分離させて各チャンネル別音響の独立性と正確な位相を聞き手の耳に伝達し、その伝達過程で反射と散乱を起こすことによって明らかな意味のある声と共に空間知覚と広い音場感、そして方向性のある虚音像など３次元立体音響に必要な音要素が全部揃えられたほぼ完璧な３次元的な高品質の立体音響を再現するのに効果的である。
【００２９】
特に本発明は聞き手の両耳の各々に対して前後方に配置した二つずつ総四つのスピーカーユニットでも３次元立体音響に必要な音要素を全部提供できるため、５.１チャンネルの音を効果的に再現できる。したがって、より経済的な３次元立体音響用多チャンネルヘッドホンを提供できる。
【００３０】
以上、本発明による多チャンネルヘッドホンはコンピュータを利用したマルチメディア及びデジタル通信技術の発達と共に非常に有益に利用されうる。例えば、仮想現実のための３次元映像を提供する個人用ディスプレーと共に実戦のような軍事訓練や模擬飛行訓練等にも利用されてその訓練成果を高めるのに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による多チャンネルヘッドホンを聞き手の頭に着用するための一形態を示した側面図である。
【図２】  本発明による多チャンネルヘッドホンを聞き手の頭に着用するためのまた他の形態を示す側面図である。
【図３Ａ】  本発明による多チャンネルヘッドホンで聞き手の耳の前方に配置されるエンクロージャの内部構造を示す縦断面図である。
【図３Ｂ】  本発明による多チャンネルヘッドホンで聞き手の耳の後方に配置されるエンクロージャの内部構造を示す縦断面図である。
【図４Ａ】  図３Ａに示されたエンクロージャの内部構造をＡ−Ａ線上で見た断面図である。
【図４Ｂ】  図３Ｂに示されたエンクロージャの内部構造をＢ−Ｂ線上で見た断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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