(57)【要約】【目的】オーディオ機器用のヒーリングサラウンド効果を与える位相変換サラウンド回路を提供する。【構成】位相変換サラウンド回路１０は、左右オーディオ信号Ｌ、Ｒをオペアンプ３に入力して得た差信号（Ｒ−Ｌ）を９０゜位相遅延器１５、１６に通して得られる遅延信号Δ（Ｒ−Ｌ）をオーディオ信号Ｌ、Ｒに分配器６を介して減算又は加算する方式であり、所定の環境要素の変化を検出する環境要素センサＳ１、Ｓ２（サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２等）と、この環境要素センサＳ１、Ｓ２の検出値に依存して出力の発振周波数ｆ１、ｆ２が変化する低周波発振器１１、１２と、を備える回路であるとともに、前記低周波発振器１１、１２の出力によって前記位相遅延器１５、１６の時定数を変動させる回路である位相遅延制御回路Ａ、Ｂを設けた構成であり、遅延出力の不規則なゆらぎが環境変化に応答する心地よいヒーリングサラウンド効果を与える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右オーディオ信号の差信号を位相遅延手段に通して得られる遅延信号を前記左右オーディオ信号にそれぞれ減算又は加算する方式の位相変換サラウンド回路において、
所定の環境要素の変化を検出する環境要素センサと、前記環境要素センサの検出値に依存して出力の発振周波数が変化する低周波発振器と、を備える回路であるとともに、前記低周波発振器の出力によって前記位相遅延手段の時定数を変動させる回路である位相遅延制御回路を設けたことを特徴とする位相変換サラウンド回路。
【請求項２】
請求項１に記載の位相変換サラウンド回路において、
前記位相遅延手段は、２つの９０゜位相遅延器を備えた２段構成の位相遅延手段であり、前記位相遅延制御回路は、前記環境要素センサとして温度センサを備え、前記位相遅延手段の有する前記各９０゜位相遅延器の時定数を変動させる回路であることを特徴とする位相変換サラウンド回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ機器で使用されている音場再生のための位相変換サラウンド回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音楽データ等が記録されたカセットテープ、ＣＤ、ＭＤ、メモリカード、ＤＶＤ等の記録媒体を再生するオーディオ再生機器の多くには通常、ＤＳＰのデジタル信号処理によるサラウンド回路又はアナログ回路構成による位相（移相）変換サラウンド回路が設けられていて、音場の広がり感を強調する所謂サラウンド効果を演出できるようになっている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
図４は従来のアナログ回路による位相遅延方式の位相変換サラウンド回路の一例である。この位相変換サラウンド回路２０では、左右オーディオ信号Ｌ入力、Ｒ入力の差信号（Ｒ−Ｌ）を２段の９０゜遅相の位相遅延器４、５に通して１８０゜遅相した遅延信号Δ（Ｒ−Ｌ）を前記右オーディオ信号Ｒと左オーディオ信号Ｌにそれぞれ分配器６を介して加算又は減算して、Ｒ＋Δ（Ｒ−Ｌ）、Ｌ−Δ（Ｒ−Ｌ）として出力される構成である。なお、図中の符号１、２、３、７、８は低周波増幅回路（オペアンプ）であり、ＳＷはサラウンド回路のＯＮ／ＯＦＦスイッチである。
【０００４】
上記位相遅延器４、５からなる位相（移相）遅延手段をさらに３段、４段と多数段に構成して遅延時間を長くすればサラウンド効果（音場の広がり感）は大きくなる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７５９４８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サラウンド効果を大きくしていくと却って加算／減算したサラウンド間接音の違和感が大きくなり、大多数のリスナーにとっては音質が悪く感じられる結果となる。実際、位相遅延器を４段にして３６０゜遅相させると、長くは聴くに堪えない状態となってしまう。その反面、遅相を控え目にするとサラウンド効果は薄れて単なるイコライザになってしまう。
【０００６】
また、特にＢＧＭとして聴く場合や、静かな曲、小さな音が多い曲等を再生する場合には、安らぎを与える音質を特に重視した所謂ヒーリングサウンドの音場再生が鍵となるが、従来の前記位相変換サラウンド回路２０では、位相変換は固定されており、サラウンド効果は常に一定であって、安らぎを与える音質向上という観点からは乏しいものであった。
【０００７】
本発明は、ヒーリング重視の観点から、上記従来の位相変換サラウンド回路２０のサラウンド効果の更なる改善を志向するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、
（１）  左右オーディオ信号Ｌ、Ｒの差信号（Ｒ−Ｌ）を位相遅延手段（位相遅延器１５、１６等）に通して得られる遅延信号Δ（Ｒ−Ｌ）を前記左右オーディオ信号Ｌ、Ｒにそれぞれ減算又は加算する方式の位相変換サラウンド回路２０において、所定の環境要素の変化を検出する環境要素センサＳ１、Ｓ２と、前記環境要素センサＳ１、Ｓ２の検出値に依存して出力の発振周波数ｆ１、ｆ２（１２Ｈｚ以下）が変化する低周波発振器１１、１２と、を備える回路であるとともに、前記低周波発振器１１、１２の出力によって前記位相遅延手段（位相遅延器１５、１６）の時定数を変動させる回路である位相遅延制御回路Ａ、Ｂを設けたことを特徴とする位相変換サラウンド回路１０を提供する。
（２）  特に、上記（１）に記載の位相変換サラウンド回路１０において、前記位相遅延手段は、２つの９０゜位相遅延器１５、１６を備えた２段構成の位相遅延手段であり、前記位相遅延制御回路Ａ、Ｂは、前記環境要素センサＳ１、Ｓ２として温度センサを備え、前記位相遅延手段の有する前記各９０゜位相遅延器１５、１６の時定数を変動させる回路であることを特徴とする位相変換サラウンド回路１０を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る位相変換サラウンド回路の実施の形態について図面を基に詳述する。なお、従来例と同様の回路部については同符号にて示す。
【００１０】
図１は本発明に係る位相変換サラウンド回路の全体回路図例であり、図２は本発明に係る位相遅延器の回路図例であり、図３は本発明に係る低周波発振器の回路とこれに組み合わせた環境要素センサの例である。
【００１１】
図１又は図２又は図３において、位相変換サラウンド回路１０は、図示されない位相補正型ＥＱ（イコライザ）回路を通した左右オーディオ信号Ｌ、Ｒをオペアンプ３に入力して得た差信号（Ｒ−Ｌ）を位相遅延手段としての２段構成の９０゜位相遅延器１５、１６に通して得られる遅延信号Δ（Ｒ−Ｌ）を前記左右オーディオ信号Ｌ、Ｒにそれぞれ分配器６を介して減算又は加算する方式であって、特に、図３に示されるように、オーディオ機器の回路周辺の温度（気温）、湿度、光度、気圧等の所定の環境要素の変化を検出する環境要素センサＳ１、Ｓ２（例えば、最も簡単な回路構成が可能な温度センサとしてのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２）と、前記環境要素センサＳ１、Ｓ２の検出値に依存して出力の発振周波数ｆ１、ｆ２（１２Ｈｚ以下とする。）が変化する低周波発振器１１、１２と、を備える回路であるとともに、前記低周波発振器１１、１２の出力によって前記位相遅延手段としての位相遅延器１５、１６の時定数を変動させる回路である破線で囲まれた位相遅延制御回路Ａ、Ｂを設けた構成である。
【００１２】
図２に示されるように、本実施の形態で用いている前記位相遅延器１５（１６）は、オペアンプによる回路例であるが、この位相遅延器の原理はオールパスフィルタである。即ち、
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝（１−ｊωＲ１Ｃ１）／（１＋ｊωＲ１Ｃ１）＝１
となって入出力レベルの変化はなく（ＧＡＩＮ＝１）、位相のみが変化する仕組みであり、角周波数ωの指定帯域で位相を変化させることができる。そして位相遅延器１５、１６の時定数はコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１で設定されているので、このコンデンサＣ１の容量を変化させれば位相変調がかかり、遅延出力のゆらぎとして現れる。
【００１３】
次に、図３に示される本実施の形態で用いている前記低周波発振器１１、１２の回路は、オペアンプＩＣ１を要素とするＬＰＦとオペアンプＩＣ２を要素とする積分回路の結合によるループ発振回路であり、その発振周波数ｆ（ｆ１又はｆ２）は、
ｆ＝０．７／２π（Ｒ１５＋Ｒ１８）・Ｃ１５
で表される。
【００１４】
但し、抵抗素子Ｒ１５＝Ｒ１６、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２の各抵抗値Ｒ１８、Ｒ１９（＝Ｒ１８）とし、オペアンプＩＣ１、ＩＣ２の＋入力端子（３ピン）には中点電位Ｖｍが与えられる。
【００１５】
そして、前記位相遅延制御回路Ａ、Ｂでは、前記低周波発振器１１（発振周波数ｆ１＝０．０４〜１２Ｈｚ）と低周波発振器１２（発振周波数ｆ２＝０．０４〜１２Ｈｚ、ｆ１＝ｆ２或いはｆ１≠ｆ２）の出力をそれぞれエミッタ接地のＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２のベースに接続してその駆動状態を時々刻々変化させることにより、前記位相遅延回路１５、１６の時定数をそれぞれ変化させる手段でもって、遅延信号Δ（Ｒ−Ｌ）信号に「ゆらぎ」を与えて心地よい音質へと近づけ、サラウンド間接音の違和感を払拭している。これはヒーリングサラウンド効果とも呼称すべき本発明に特有の音質向上の作用効果である。
【００１６】
ここに、上記低周波発振器１１、１２の発振周波数ｆ１、ｆ２は０．０４Ｈｚ〜１２Ｈｚの範囲の発振周波数に設定するのが好ましい。なお、ｆ１＝ｆ２とする場合は低周波発振器１１、１２は何れか一つで共用できるが、上記位相変換サラウンド回路１０のように、それぞれの遅延制御回路Ａ、Ｂで低周波発振器１１、１２の発振周波数がｆ１＝０．０４〜６Ｈｚ、ｆ２＝６〜１２Ｈｚというように互いに異なる発振周波数帯域に設定しておき、それぞれのゆらぎの周期が異なることで音質差の違いを一段と演出できるように構成するのが好ましい。
【００１７】
そして、本発明の位相変換サラウンド回路１０の特筆すべき特徴は、上記各遅延制御回路Ａ、Ｂが位相遅延器１５、１６に与える「ゆらぎ」が、前記環境要素センサＳ１、Ｓ２が無い場合に一定の発振周波数で出力する低周波発振器１１、１２によって一定周期でゆらぐ「第１のゆらぎ」に加えて、環境要素センサＳ１、Ｓ２である温度センサのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２の検出値（抵抗変化による電位差信号）によって低周波発振器１１、１２の出力の発振周波数ｆ１、ｆ２自身が温度変化に応じて極めてゆっくりと変化することによる「第２のゆらぎ」を与えていることである。
【００１８】
この環境変化に応答する「第２のゆらぎ」は、季節や昼夜の変化、室内の気温や湿度の変化、天候の変化による気圧の変化、或いは昼夜の時間変化による光度の変化等に対応し、上記環境変化センサＳ１、Ｓ２としては、図１のように温度変化を検出する温度センサ（サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２）を用いたり、或いは光度変化を検出する光センサ（ＣｄＳセル、フォトダイオード等）を用いることが典型として考えられ、その他に気圧センサ、湿度センサ等が考えられる。
【００１９】
次に、上記位相遅延器１５、１６での信号処理を伝達関数の数式で従来例と比較表現すると、従来方式では、
Ｒ信号；Ｒ＋Δ（Ｒ−Ｌ）
Ｌ信号；Ｌ−Δ（Ｒ−Ｌ）
となるが、本発明の位相変換サラウンド回路１０の伝達関数は、変調度係数ｍ、所定の環境要素が基準値（一定）とした場合の発振周波数の出力に基づく変調角速度ω０、環境変化センサＳ１、Ｓ２の検出値の変化に因る変動性角速度ω１とすると、
Ｒ信号；Ｒ＋Δ（Ｒ−Ｌ）・｛１＋ｍｓｉｎ（ω０±ω１）ｔ｝・・・（イ）
Ｌ信号；Ｌ−Δ（Ｒ−Ｌ）・｛１＋ｍｓｉｎ（ω０±ω１）ｔ｝・・・（ロ）
と表される。
【００２０】
上記（イ）、（ロ）式から、発振周波数ｆ１、ｆ２の出力により変調された遅延出力が変調角速度ω０でゆらぐ（第１のゆらぎ）とともに、そのゆらぎの幅自体も所定の環境要素の変化によって変動性角速度ω１でゆらいでいる（第２のゆらぎ）ことが判る。
【００２１】
以上のように０．０４Ｈｚ〜１２Ｈｚという低い周波数（長い周期）の第１のゆらぎと更にゆったりとした環境要素の変化に応答した超長周期の第２のゆらぎとを加えた位相変調によって、遅延出力に不規則な「ゆらぎ」を与えることで何故に安らぎを与える心地よい音質へと近づけられるかについては確たる理論的証明は未だ為されていないが以下のように推定される。
【００２２】
ある学説によると、地球の共振周波数といわれるシューマン共鳴（Ｓｃｈｕｍａｎｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）は地表と電離圏との間の空間が導波管の働きをして、雷放電などで励起されて共鳴振動（極低周波電磁波）を生ずる現象であり、その固有振動の基本周波数は約８Ｈｚである。このシューマン共鳴は言うなれば地球をゆりかごとする緩やかな振動であり、人間は元より地球上の全生物の生活に太古より良い影響を与えていると考えられている。実際、人間の脳波の一つであるスロウα波（８〜１２Ｈｚ）は精神的リラックス状態時に現れ、またθ波（〜８Ｈｚ）は瞑想状態といった深いリラックス状態時に現れる非常に安定した脳波であり、上記シューマン共鳴波の周波数帯にほぼ一致する。然るに、上記Δ（Ｒ−Ｌ）信号の「ゆらぎ」、即ち左右の音が僅かの時間差（１秒間に４〜１２回）で変動して耳に入ると脳が刺激を受けてα波やθ波を発生すると考えられるのである。このα波、θ波によるリラックス効果は前記第１のゆらぎに因るヒーリングサラウンド効果によって音質の向上という聴感覚で知覚される。
【００２３】
そして、自然環境の微妙な変化を感じ取ることができる複雑な人間の知覚、感覚神経を鑑みると、上記Δ（Ｒ−Ｌ）信号の第１のゆらぎが一定の変調角速度ω０で定期的に繰り返されるのではなく、リスナーのオーディオ聴取の自然環境の変化に応じてさらに前記第１のゆらぎ自体にゆっくりとした第２のゆらぎ（変動性角速度ω１）を与えることで、揺らぎ幅が環境の変化に応答して変動し、上記リラックス効果、延いてはヒーリングサラウンド効果がより一層向上すると考えられるのである。
【００２４】
なお、一般に位相変換サラウンド回路における遅延時間を長くすると中音域、殊にボーカル帯域の音圧が落ち込んで聴取しづらい音となってしまうことが知られている。そこで、本発明の上記位相変換サラウンド回路１０では、破線枠で囲んだ部分に示される中音域補正フィルタ２１が付加されており、スイッチＳＷ２のスイッチＯＮにより、Ｒ＋Ｌ和信号を入力してＬＰＦ及びＨＰＦによりボーカル帯域を選択して信号加算し、ボーカルの音抜けを改善する回路構成としている。
【００２５】
また、本発明の位相変換サラウンド回路１０では、素子の定数設定をするに際しては、音像間隔が一定との前提で行われるべきものであるから、左右スピーカの間隔が固定されたオーディオ再生装置、例えば、所謂スピーカ一体型のラジカセタイプが好ましいと考えられる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る位相変換サラウンド回路は、上記のように構成されているため、（１）変調された遅延出力が変調角速度ω０でゆらぐ（第１のゆらぎ）とともに、そのゆらぎの幅自体も所定の環境要素の変化に因る変動性角速度ω１でゆらいでいる（第２のゆらぎ）２重の不規則なゆらぎによって環境に応答して安らぎを与える心地よいヒーリングサラウンド効果が得られるという優れた効果を有する。
（２）特に、２つの遅延制御回路の発振周波数が脳波のα波或いはθ波の帯域の発振周波数で変調をかけ、更に温度センサによる温度変化に依存する変調をかけているので、音質差の違いを強調した極めて高いヒーリングサラウンド効果が得られる。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位相変換サラウンド回路の全体回路図例である。
【図２】本発明に係る位相遅延器の回路図例である。
【図３】本発明に係る低周波発振器の回路とこれに組み合わせた環境要素センサの例である。
【図４】従来のアナログ回路による位相遅延方式の位相変換サラウンド回路図例である。
【符号の説明】
１、２、３、７、８    低周波増幅回路（オペアンプ）
４、５      位相遅延器
６      分配器
１０、２０      位相変換サラウンド回路
１１、１２      低周波発振器
１５、１６      （９０゜遅相）位相遅延器
２１      中音域補正フィルタ
Ｌ      左オーディオ信号
Ｒ      右オーディオ信号
Ａ、Ｂ      位相遅延制御回路
ｆ１、ｆ２      発振周波数
Ｓ１、Ｓ２      環境要素センサ
Ｔｈ１、Ｔｈ２  サーミスタ
ω０    変調角速度
ω１    変動性角速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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